JP4031162B2

JP4031162B2 - Series hybrid electric motorcycle

Info

Publication number: JP4031162B2
Application number: JP29656799A
Authority: JP
Inventors: 朋寛小野
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1999-10-19
Filing date: 1999-10-19
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2019-10-19
Also published as: JP2001114184A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンによって駆動する発電機の発電電力とバッテリーの電力とを車輪駆動用モータに給電し、このモータの動力を後輪に伝達して走行するシリーズハイブリッド式電動二輪車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動二輪車の一つとして、モータの動力で人力を助勢しながら走行する電動補助自転車がある。この種の電動補助自転車でモータを使用して電動補助走行をするときの走行距離は、バッテリーの残存容量に依存する。このため、長距離を継続して走行するためには、予備のバッテリーを携行し、途中で交換しなければならない。バッテリーの充電は、バッテリーを車体に搭載した状態または車体から取外した状態で商用電源を電源とする充電器を接続して行っている。
一方、電動車両としては、車輪駆動用モータに給電するバッテリーを走行中に充電するエンジン駆動式の発電機を搭載したいわゆるシリーズハイブリッド式電動車両がある。この電動車両は、前記発電機の発電電力とバッテリーの電力とを前記モータに給電し、このモータの動力のみで走行する構成を採っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
発明者らは、モータの動力でのみ走行するシリーズハイブリッド式の構成を採る電動二輪車により、電動補助自転車がもつ欠点、すなわち走行距離が短いとともにバッテリーの充電作業が煩雑であるという欠点を解消することを考えた。
しかし、電動補助自転車の走行感覚を維持しながらこれを実現するためには、車速や駆動輪の駆動力をモータで違和感なく調整しなければならず、モータの制御が問題であった。例えば、ペダルの回転に対応するように車速が変化しなければならないし、ペダルを踏込む力に対応するようにモータの出力トルクが増減しなければならないからである。しかも、ペダルを例えば停止させたときなどのように加速を中断したときには、慣性で走行するとともに走行抵抗で車速が漸減するようにしなければならない。また、制動時にブレーキの制動力が充分に作用するようにしなければならない。
【０００４】
本発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、自転車の走行感覚をもつシリーズハイブリッド式電動二輪車を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明に係るシリーズハイブリッド式電動二輪車は、車体にペダルを単独で回転できるように回転自在に設け、このペダルの回転数または回転加速度を検出するペダル回転検出手段と、このペダル回転検出手段が検出した値に基づいてモータを制御する制御手段とを備え、この制御手段は、ペダル回転数または回転加速度が予め定めた設定値と上限値との間にあるときに、ペダル回転数または回転加速度に対応させて車速を制御し、ペダル回転数または回転加速度が前記設定値を下回っているときに、経過時間に対応させて車速を漸減させる構成としたものである。
【０００６】
本発明によれば、ペダルの回転を変化させることによって車速が変化するから、平坦路を走行するときの自転車の走行感覚を模倣することができる。また、走行中にペダルを例えば停止させたときには、慣性で走行するとともに走行抵抗で車速が低下するような走行形態を模倣することができる。
【０００７】
請求項２に記載した発明に係るシリーズハイブリッド式電動二輪車は、車体にペダルを単独で回転できるように回転自在に設け、このペダルの回転数または回転加速度を検出するペダル回転検出手段と、このペダル回転検出手段が検出した値に基づいてモータを制御する制御手段とを備え、この制御手段は、ペダル回転数または回転加速度が予め定めた設定値と上限値との間にあるときに、ペダル回転数または回転加速度に対応させてモータの出力トルクを制御し、ペダル回転数または回転加速度が前記設定値を下回っているときに、経過時間に対応させて車速を漸減させる構成としたものである。
【０００８】
この発明によれば、ペダルの回転を変化させることによって駆動輪を回す力が変化するから、人力（ペダルを踏込む力）に対応して車速が変化する自転車の走行感覚を模倣することができる。また、走行中にペダルを例えば停止させたときには、慣性で走行するとともに走行抵抗で車速が低下するような走行形態を模倣することができる。
【０００９】
請求項３に記載した発明に係るシリーズハイブリッド式電動二輪車は、請求項１または請求項２に記載した発明に係るシリーズハイブリッド式電動二輪車において、ブレーキのＯＮ，ＯＦＦを検出するブレーキ検出手段を備え、制御手段に、前記ブレーキ検出手段がブレーキＯＮを検出したときに、モータによる駆動トルクが発生しないようにモータを車速に対応させて回転させる制動制御手段を設けたものである。
この発明によれば、ブレーキで制動するときにモータが車輪に連れ回るようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態
以下、本発明に係るシリーズハイブリッド式電動二輪車の一実施の形態を図１ないし図６によって詳細に説明する。
図１は本発明に係るシリーズハイブリッド式電動二輪車の側面図、図２は動力ユニットの構成を示すブロック図、図３は走行制御系の構成を示すブロック図、図４はペダル回転数に対する速度指令値増加分の値を求めるためのマップ、図５は経過時間に対する速度指令値を求めるためのグラフ、図６はモータコントローラの動作を説明するためのフローチャートである。
【００１１】
これらの図において、符号１で示すものは、この実施の形態による電動二輪車である。この電動二輪車１は、後輪２をモータ３の動力のみによって駆動して走行する構造を採っている。モータ３への給電は、車体フレーム４のダウンフレーム部５に収納したバッテリー６と、サドル７を支持するサドル支持部８と後輪２との間に配設した発電機９とによって実施する。すなわち、この電動二輪車はシリーズハイブリッド式の構成を採っている。前記発電機９は、この発電機９の上方に配設したエンジン１０によって駆動されて発電するとともに、エンジン始動時にスタータモータとして機能するようにしている。この発電機９とエンジン１０は、シュラウド１１に収容した状態で車体フレーム４に搭載している。エンジン１０の後上方に気化器１２を配設し、この気化器１２の後方であって後輪２の上方に燃料タンク１３を配設している。エンジン１０の排気管１０ａは、車体右側に配設して後端部にサイレンサー１０ｂを接続している。
【００１２】
図１において、符号１４は車体フレーム４の前端部に回動自在に支持させたフロントフォーク、１５は前記フロントフォーク１４に支持させた前輪、１６は操向ハンドル、１７はペダルを示す。車体フレーム４は、フロントフォーク１４を回動自在に支持するヘッドパイプ１８と、このヘッドパイプ１８に溶接したフレーム本体１９とによって形成している。フレーム本体１９は、アルミニウム合金を材料として鋳造によって形成し、前記ヘッドパイプ１８から後下がりに延びる前記ダウンフレーム部５と、このダウンフレーム部５の後端から後上がりに延びる前記サドル支持部８と、このサドル支持部８の上端部から後輪２の上方を通って車体の後方へ延びるフェンダー部２０とを一体に形成している。ダウンフレーム部５の内部に前記バッテリー６と、バッテリー６の充放電を制御する統合制御コントローラ２１とを収容し、フェンダー部２０の内部に前記気化器１２と燃料タンク１３を収容している。前記サドル支持部８の下部をダウンフレーム部５の後端部に接続する部分に、前記ペダル１７を支持するとともに前記モータ３を有する動力ユニット２２を取付けている。
【００１３】
動力ユニット２２は、ペダルクランク軸２３を単独で回転できるように回転自在に支持するとともに、片持ち式の後輪駆動用動力伝達装置２４を介して後輪２を支持している。この実施の形態では、ペダルクランク軸２３に回転の抵抗になるような部材は何ら接続していないが、一般的な自転車の走行感覚を模倣するという観点からペダルクランク軸２３に回転の抵抗になるような部材（例えば発電機））を接続してもよい。前記後輪駆動用動力伝達装置２４は、動力ユニット２２から出力されるモータ３の動力のみをドライブシャフト（図示せず）によって後輪２に伝達する構造を採っている。前記ペダルクランク軸２３は、両端部にクランク２５を介してペダル１７を取付けてあり、動力ユニット２２内に設けた回転センサ２６（図２参照）によって回転が検出されるようにしている。この回転センサ２６は、動力ユニット２２内の後述するモータコントローラ３１にペダルクランク軸２３の回転数を示すデータを送出する。この実施の形態で示す電動二輪車１は、ペダルクランク軸２３の回転数に対応させてモータ３の回転を制御する構造を採っている。モータ３の制御は、モータコントローラ３１が実施する。
【００１４】
前記統合制御コントローラ２１は、図２に示すように、後輪２の回転数を検出する車速センサ３２と、発電機９の回転数を検出する回転数センサ３３と、気化器駆動用アクチュエータ（図示せず）と、エンジン１０の点火装置と、発電機９とバッテリー６との間に介装したインバータ／コンバータ３４と、バッテリー６とを接続し、バッテリー６の充放電電力を制御する回路を採っている。すなわち、バッテリー６の残存容量が充分に多い場合にはバッテリー６の電力でモータ３を駆動し、バッテリー６の残存容量が予め定めた値を下回った場合には、発電機９をスタータモータとして機能させるとともにエンジン１０の点火装置をＯＮ状態としてエンジン１０を始動し、エンジン始動後にバッテリー６を発電機９の発電電力で充電する。この発電機９の発電電力は、モータ３へも供給し、バッテリー６の残存容量が著しく低下しているときでも走行できるようにしている。また、バッテリー６の充電が不要になったときや、図示していないメインスイッチをＯＦＦ操作したときには、統合制御コントローラ２１が前記点火装置をＯＦＦ状態としてエンジン１０を停止させる。
【００１５】
前記モータコントローラ３１は、走行時のモータ３の出力を制御するためのもので、図２に示すように、前記車速センサ３２と、前記ペダルクランク軸２３の回転数を検出する回転センサ２６と、操向ハンドル１６に設けたブレーキスイッチ３５と、前記バッテリー６とモータ３との間に介装したインバータ２６とを接続しており、図３に示すように、指令値生成部３７と、ゲイン調整部３８と、速度制御アンプ３９と、トルク制御アンプ４０と、メモリ４１とを備えている。このモータコントローラ３１が本発明に係る制御手段を構成し、指令値生成部３７が本発明に係るペダル回転検出手段および制動制御手段を構成している。
【００１６】
前記ブレーキスイッチ３５は、ブレーキを操作しているときにＯＮ状態になり、ブレーキ操作をしていないときにＯＦＦ状態になるようにしている。前記速度制御アンプ３９は、車速センサ３２によって検出した車速が目標値と一致するようにＰＩ制御によってモータ３の出力を制御する回路を採り、トルク制御アンプ４０は、モータ３を流れる電流が目標値と一致するようにＰＩ制御によってモータ３の出力を制御する回路を採っている。前記目標値は、指令値生成部３７が図４および図５に示すグラフに基づいて設定する。図４に示すマップは、ペダルクランク軸２３の回転数Ｎ（ペダルの回転数）に対する車速指令値の増加分Ｖ＊＊を割り付けてあり、前記メモリ４１に記憶させておく。このマップは、ペダルクランク軸２３の回転数がＮ１に達するまでは回転上昇に対応して車速が漸増し、回転数Ｎ１に達した後は、車速増加分が一定になるように設定している。また、このマップは、ペダルクランク軸２３の回転数が予め定めた初期値Ｎ０を上回っているとき（例えば定常走行時）に車速を決定するために用いる。図５に示すグラフは、経過時間に対する速度（車速）指令値Ｖ＊を示すものである。このグラフを式で表すと、Ｖ＊＝Ｃ×ｆ（ｔ）となる。ここでｔは経過時間を示し、Ｃはｔ＝０の時の速度指令値Ｖ＊であり、工場出荷時には所定値が与えられメモリ４１に記憶されているが、プログラムの実行により書き換えられる値である。関数ｆ（ｔ）はｔ＝０において１の値を取るが、ｔが増加するに従い漸減するものである。したがって、経過時間が増加するにしたがって車速は漸減するようにされる。図５に示したグラフは、ペダルクランク軸２３の回転数Ｎが前記初期値Ｎ０を下回っているときに車速を決定するために用いる。
【００１７】
次に、上述したモータコントローラ３１の動作を、指令値生成部３７の詳細な構成の説明と合わせて図６に示すフローチャートによって説明する。
この電動二輪車の図示していないメインスイッチがＯＮ操作されると、先ず、図６のステップＳ１で示すように、ブレーキスイッチ３５がＯＮ状態になっているか否かを指令値生成部３７が判定する。ブレーキを操作していないときにはステップＳ２に進み、ブレーキを操作しているときにはステップＳ３に進む。ステップＳ２では、制御系を速度制御系に切替える。すなわち、指令値生成部３７から速度制御アンプ３９にＰＩ制御の初期値ｐｖ，ｌｖを送出する。その後、ステップＳ４でペダルクランク軸２３の回転数が初期値Ｎ０を上回っているか否かを判定する。
ステップＳ４では、判定結果がＮＯとなる場合には、タイマー状態フラグが０であれば１とし、既に１であれば１を保持するとともに、タイマー状態フラグが０から１とされるときにタイマーを起動し、かつタイマー状態フラグが１を保持するときにはタイマーをそのまま作動状態に保持する。同様、判定結果がＹＥＳとなる場合には、タイマー状態フラグが１であれば０とし、既に０であれば０を保持するとともに、タイマー状態フラグが１から０とされるときにタイマーを停止し、かつタイマー状態フラグが０を保持するときにはタイマーをそのまま停止状態に保持する。
【００１８】
判定結果がＮＯ、すなわちペダルクランク軸２３が停止していたり、初期値Ｎ０より低速で回転している場合には、ステップＳ５で現在の車速をＶｓとして読込み、ステップＳ６でタイマー起動後の経過時間ｔと図５に示すグラフから目標とする速度指令値Ｖ＊を読出してメモリ４１に記憶させた後にステップＳ７に進む。一方、前記ステップＳ４での判定結果がＹＥＳ、すなわちペダルクランク軸２３の回転数が初期値Ｎ０を上回っている場合には、ステップＳ８で図４に示すマップからそのときのペダルクランク軸２３の回転数に対応する速度指令値増分Ｖ＊＊を読出し、ステップＳ９で前記速度指令値増分Ｖ＊＊に現在の車速を加算した値を速度指令値Ｖ＊としてメモリ４１に記憶させる。
【００１９】
ペダルクランク軸２３の回転数に対応する速度指令値Ｖ＊を上述したようにステップＳ６またはステップＳ９で設定した後、この速度指令値Ｖ＊をステップＳ７で速度制御アンプ３９に送出し、ステップＳ１０で速度制御アンプ３９が速度指令値Ｖ＊に対応する車速になるようにモータ３をＰＩ制御によって制御する。その後、ステップＳ１に戻り、上述した制御を繰り返す。
走行中にブレーキを操作したときは、ブレーキスイッチ３５がＯＮ状態になることからステップＳ１でＹＥＳと判定され、ステップＳ３で指令値生成部３７が制御系をトルク制御系に切替える。すなわち、速度制御アンプ３９に送出するＰＩ制御の初期値ｐｖ，ｌｖを両方とも０にする。その後、ステップＳ１１で速度指令値Ｖ＊を現在の車速のフィードバック値Ｖｆｂと一致する値に設定してメモリ４１に記憶させ、かつ図５のグラフのＣをこのＶｆｂに置き換える。すなわち、図５のグラフはこの現在の車速のフィードバック値Ｖｆｂに応じて上下する。このステップＳ１１の後、ステップＳ７に進む。この制御を実施することにより、モータ３は、駆動トルクが発生しないように車速に対応して回転するようになる。言い換えれば、モータ３が後輪２に連れ回るようになる。
【００２０】
したがって、この電動二輪車１においては、ペダルクランク軸２３の回転数が回転数Ｎ０から回転数Ｎ１までの間にあるときには、ペダルクランク軸２３の回転数に比例するように車速が変化し、ペダルクランク軸２３の回転数が回転数Ｎ０を下回っているときには、車速がその時点から漸減するようになる。再びペダル１７を踏み込んでペダルクランク軸２３の回転数が回転数Ｎ０に達すると、その時点での実際の車速Ｖｓにペダルクランク軸２３の回転に対応する速度指令値増分Ｖ＊＊が加算された車速で走行するようになる。
このため、ペダル１７の回転を変化させることによって車速が変化するから、平坦路を走行するときの自転車の走行感覚を模倣することができ、走行中にペダル１７を例えば停止させたときには、慣性で走行するとともに走行抵抗で車速が低下するような走行形態を模倣することができる。
また、ブレーキで制動するときには、モータ３が後輪２に連れ回るように回転し、ブレーキの使用を中止したときであって車速が０でない場合には、車速が現在の車速Ｖｆｂから漸減されるから、制動時にも自転車の走行感覚を模倣することができる。
【００２１】
第２の実施の形態
車速を制御するためには、ペダルクランク軸２３の回転数の代わりに回転加速度を検出して実施することができる。この形態を採るときの一例を図７ないし図９によって詳細に説明する。
図７はペダル回転加速度に対する速度指令値増加分の値を求めるためのマップ、図８は経過時間に対する速度指令値を求めるためのグラフ、図９はこの実施の形態によるモータコントローラの動作を説明するためのフローチャートである。この実施の形態の説明において、前記第１の実施の形態で説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
この実施の形態を採るときに用いるモータコントローラ３１の指令値生成部３７は、ペダルクランク軸２３の回転数の時間変化率、すなわち回転加速度を演算によって求める回路を採っており、図９のフローチャートのステップＳ２０で示すように、前記回転加速度が予め定めた初期値ｄＮ０／ｄｔを上回っているときに図７に示すマップから速度指令値増分Ｖ＊＊を読出し、初期値ｄＮ０／ｄｔを下回っているときに図８に示すグラフから速度指令値Ｖ＊を読出すようにしている。
速度指令値Ｖ＊を求めた後の制御は、第１の実施の形態を採るときと同一である。
【００２２】
このようにペダルクランク軸２３の回転加速度に対応させて車速を制御しても第１の実施の形態を採るときと同等の効果を奏する。
第１の実施の形態および第２の実施の形態を採るときのようにペダルクランク軸２３の回転に基づいて車速を制御する構成を採ることによって、平坦路から上り坂を上るときであっても、容易に一定の車速で走行することができる。
【００２３】
第３の実施の形態
本発明に係るシリーズハイブリッド式電動二輪車は、ペダルクランク軸２３の回転に基づいてモータ３の出力トルクを制御するように構成することができる。この形態を採るときの一例を図１０ないし図１３によって詳細に説明する。
図１０はこの実施の形態による走行制御系の構成を示すブロック図、図１１はペダル回転加速度に対するトルク指令値増加分の値を求めるためのマップ、図１２は経過時間に対する速度指令値を求めるためのグラフ、図１３はこの実施の形態によるモータコントローラの動作を説明するためのフローチャートである。この実施の形態の説明において、前記第１および第２の実施の形態で説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【００２４】
図１０に示すモータコントローラ５１は、車速センサ３２と、ペダルクランク軸２３の回転数を検出する回転センサ２６と、操向ハンドル１６に設けたブレーキスイッチ３５と、バッテリー６とモータ３との間に介装したインバータ３６とを接続しており、指令値生成部３７と、ゲイン調整部３８と、速度制御アンプ３９と、トルク制御アンプ４０と、メモリ４１とを備えている。
前記指令値生成部３７が速度制御アンプ３９とトルク制御アンプ４０とに送出する目標値は、図１１および図１２に示すマップに基づいて設定する。図１１に示すマップは、ペダルクランク軸２３の回転数Ｎ（ペダルの回転数）に対するトルク指令値の増加分Ｔ＊＊を割り付けてあり、前記メモリ４１に記憶させておく。このマップは、ペダルクランク軸２３の回転数がＮ１に達するまでは回転上昇に対応してモータ３の出力トルクが漸増し、回転数Ｎ１に達した後は、トルク増加分が一定になるように設定している。また、このマップは、ペダルクランク軸２３の回転数が予め定めた初期値Ｎ０を上回っているとき（例えば定常走行時）にモータ３の出力トルクを決定するために用いる。図１２に示すマップは、経過時間に対する速度（車速）指令値Ｖ＊を割り付けてあり、前記メモリ４１に記憶させておく。このマップは、経過時間が増加するにしたがって車速が漸減するように設定している。図１２に示したマップは、ペダルクランク軸２３の回転数Ｎが前記初期値Ｎ０を下回っているときに車速を決定するために用いる。
【００２５】
次に、この実施の形態によるモータコントローラ５１の動作を、指令値生成部３７の詳細な構成の説明と合わせて図１３に示すフローチャートによって説明する。
この電動二輪車１の図示していないメインスイッチがＯＮ操作されると、先ず、図１３のステップＰ１で示すように、ブレーキスイッチ３５がＯＮ状態になっているか否かを指令値生成部３７が判定する。ブレーキを操作していないときにはステップＰ２に進み、ブレーキを操作しているときにはステップＰ３に進む。ステップＰ２では、ペダルクランク軸２３の回転数が初期値Ｎ０を上回っているか否かを判定するとともに、図６に示すステップＳ４と同様にタイマー状態フラグを保持あるいは書き換えるとともに、タイマー起動、あるいは、停止あるいは状態保持する。判定結果がＮＯ、すなわちペダルクランク軸２３が停止していたり、初期値Ｎ０より低速で回転している場合には、ステップＰ４で制御系を速度制御系に切替える。すなわち、指令値生成部３７から速度制御アンプ３９にＰＩ制御の初期値ｐｖ，ｌｖを送出する。その後、ステップＰ５で現在のトルク指令値をＴｓとして読込み、ステップＰ６でタイマーの起動後の経過時間ｔと図１２に示すグラフから目標とする速度指令値Ｖ＊を読出してメモリ４１に記憶させ、ステップＰ７で前記速度指令値Ｖ＊を速度制御アンプ３９に送出する。前記トルク指令値Ｔｓは、発進時には０が設定される。速度制御アンプ３９は、前記速度指令値Ｖ＊に対応する車速になるようにモータ３をＰＩ制御によって制御する。その後、ステップＰ１に戻る。
【００２６】
一方、前記ステップＰ２でＹＥＳと判定された場合には、ステップＰ８に進み、制御系をトルク制御系に切替える。すなわち、速度制御アンプ３９に送出するＰＩ制御の初期値ｐｖ，ｌｖを両方とも０にする。その後、ステップＰ９で速度指令値Ｖ＊を現在の車速のフィードバック値Ｖｆｂと一致する値に設定してメモリ４１に記憶させ、かつ図１２のグラフのＣをこのＶｆｂに置き換える。すなわち、図１２のグラフはこの現在の車速のフィードバック値Ｖｆｂに応じて上下する。このステップＰ９の後、ステップＰ１０で図１１に示すマップからペダルクランク軸２３の回転数に対応するトルク指令値増分Ｔ＊＊を読出し、ステップＰ１１で前記トルク指令値増分Ｔ＊＊に現在のトルク指令値Ｔｓを加算した値をトルク指令値Ｔ＊としてメモリ４１に記憶させる。
【００２７】
このようにトルク指令値Ｔ＊を設定した後、ステップＰ１２でトルク指令値Ｔ＊をトルク制御アンプ４０に送出する。トルク制御アンプ４０は、モータ３の出力トルクが前記トルク指令値Ｔ＊と一致するようにモータ３をＰＩ制御によって制御する。その後、ステップＰ１に戻り、上述した制御を繰り返す。
走行中にブレーキを操作したときは、ブレーキスイッチ３５がＯＮ状態になることからステップＰ１でＹＥＳと判定され、ステップＰ３で指令値生成部３７が制御系をトルク制御系に切替える。すなわち、速度制御アンプ３９に送出するＰＩ制御の初期値ｐｖ，ｌｖを両方とも０にする。その後、ステップＰ１３で速度指令値Ｖ＊を現在の車速のフィードバック値Ｖｆｂと一致する値に設定してメモリ４１に記憶させ、かつ図１２のグラフのＣをこのＶｆｂに置き換える。すなわち、図１２のグラフはこの現在の車速のフィードバック値Ｖｆｂに応じて上下する。このステップＰ１３の後、ステップＰ１２に進む。この制御を実施することにより、モータ３は、駆動トルクが発生しないように車速に対応して回転し、後輪２に連れ回るようになる。
【００２８】
したがって、この実施の形態による電動二輪車１においては、ペダルクランク軸２３の回転数が回転数Ｎ０から回転数Ｎ１までの間にあるときには、ペダルクランク軸２３の回転数に比例するようにモータ３の出力トルクが変化し、ペダルクランク軸２３の回転数が回転数Ｎ０を下回っているときには、車速がその時点から漸減するようになる。再びペダル１７を踏み込んでペダルクランク軸２３の回転数が回転数Ｎ０に達すると、その時点でのトルク指令値Ｔｓにペダルクランク軸２３の回転に対応するトルク指令値増分Ｔ＊＊が加算された車速で走行するようになる。
このため、ペダル１７の回転を変化させることによってモータ３の出力トルク（後輪２を回す力）が変化するから、人力（ペダル１７を踏込む力）に対応して車速が変化する自転車の走行感覚を模倣することができる。また、走行中にペダル１７を例えば停止させたときには、慣性で走行するとともに走行抵抗で車速が低下するような走行形態を模倣することができる。
また、ブレーキで制動するときには、モータ３が後輪２に連れ回るように回転し、ブレーキの使用を中止したときであって車速が０でない場合には、車速が現在の車速Ｖｆｂから漸減されるから、制動時にも自転車の走行感覚を模倣することができる。
【００２９】
第４の実施の形態
モータ３の出力トルクを制御するためには、ペダルクランク軸２３の回転数の代わりに回転加速度を検出して実施することができる。この形態を採るときの一例を図１４ないし図１６によって詳細に説明する。
図１４はペダル回転加速度に対するトルク指令値増加分の値を求めるためのマップ、図１５は経過時間に対する速度指令値を求めるためのグラフ、図１６はこの実施の形態によるモータコントローラの動作を説明するためのフローチャートである。この実施の形態の説明において、前記第１〜第３の実施の形態で説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【００３０】
この実施の形態を採るときに用いるモータコントローラ５１の指令値生成部３７は、ペダルクランク軸２３の回転数の時間変化率、すなわち回転加速度を演算によって求める回路を採っており、図１６のフローチャートのステップＰ２０で示すように、前記回転加速度が予め定めた初期値ｄＮ０／ｄｔを上回っているときに図１４に示すマップからトルク指令値増分Ｔ＊＊を読出し、初期値ｄＮ０／ｄｔを下回っているときに図１５に示すグラフから速度指令値Ｖ＊を読出すようにしている。
トルク指令値増分Ｔ＊＊や速度指令値Ｖ＊を求めた後の制御は、第３の実施の形態を採るときと同一である。
このようにペダルクランク軸２３の回転加速度に対応させて車速を制御しても第３の実施の形態を採るときと同等の効果を奏する。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ペダルの回転を変化させることによって車速が変化するから、平坦路を走行するときの自転車の走行感覚を模倣することができる。また、走行中にペダルを例えば停止させたときには、慣性で走行するとともに走行抵抗で車速が低下するような走行形態を模倣することができる。
このため、自転車に近い走行感覚をもつシリーズハイブリッド式電動二輪車を実現することができる。
【００３２】
請求項２記載の発明によれば、ペダルの回転を変化させることによって駆動輪を回す力が変化するから、人力（ペダルを踏込む力）に対応して車速が変化する自転車の走行感覚を模倣することができる。また、走行中にペダルを例えば停止させたときには、慣性で走行するとともに走行抵抗で車速が低下するような走行形態を模倣することができる。
このため、自転車に近い走行感覚をもつシリーズハイブリッド式電動二輪車を実現することができる。
【００３３】
請求項３記載の発明によれば、ブレーキで制動するときにモータが車輪に連れ回るようになるから、制動時にも自転車の走行感覚を模倣することができ、より一層自転車に近い走行感覚をもつシリーズハイブリッド式電動二輪車を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシリーズハイブリッド式電動二輪車の側面図である。
【図２】動力ユニットの構成を示すブロック図である。
【図３】走行制御系の構成を示すブロック図である。
【図４】ペダル回転数に対する速度指令値増加分の値を求めるためのマップである。
【図５】経過時間に対する速度指令値を求めるためのグラフである。
【図６】モータコントローラの動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】ペダル回転加速度に対する速度指令値増加分の値を求めるためのマップである。
【図８】経過時間に対する速度指令値を求めるためのグラフである。
【図９】第２の実施の形態によるモータコントローラの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】第３の実施の形態による走行制御系の構成を示すブロック図である。
【図１１】ペダル回転加速度に対するトルク指令値増加分の値を求めるためのマップである。
【図１２】経過時間に対する速度指令値を求めるためのグラフである。
【図１３】第３の実施の形態によるモータコントローラの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１４】ペダル回転加速度に対するトルク指令値増加分の値を求めるためのマップである。
【図１５】経過時間に対する速度指令値を求めるためのグラフである。
【図１６】第４の実施の形態によるモータコントローラの動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１…電動二輪車、２…後輪、３…モータ、６…バッテリー、９…発電機、１０…エンジン、１７…ペダル、２３…ペダルクランク軸、２６…回転センサ、３１，５１…モータコントローラ、３２…車速センサ、３５…ブレーキスイッチ、３７…指令値生成部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a series hybrid electric motorcycle that travels by supplying power generated by a generator driven by an engine and battery power to a wheel drive motor and transmitting the power of the motor to a rear wheel.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as one of electric motorcycles, there is a battery-assisted bicycle that travels while assisting human power with the power of a motor. The distance traveled when this type of battery-assisted bicycle performs motor-assisted traveling using a motor depends on the remaining capacity of the battery. For this reason, in order to continue traveling for a long distance, it is necessary to carry a spare battery and replace it on the way. The battery is charged by connecting a charger using a commercial power source with the battery mounted on the vehicle body or removed from the vehicle body.
On the other hand, as an electric vehicle, there is a so-called series hybrid electric vehicle equipped with an engine-driven generator that charges a battery that supplies power to a wheel driving motor while traveling. This electric vehicle employs a configuration in which the electric power generated by the generator and the electric power of the battery are supplied to the motor and the vehicle is driven only by the power of the motor.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The inventors have solved the drawbacks of the battery-assisted bicycles, that is, the short travel distance and the complicated battery charging operation, by the electric motorcycle adopting the series hybrid type configuration that travels only with the power of the motor. Thought.
However, in order to achieve this while maintaining the running sensation of the battery-assisted bicycle, the vehicle speed and the driving force of the drive wheels must be adjusted with a motor without any sense of incongruity, and motor control has been a problem. This is because, for example, the vehicle speed must change to correspond to the rotation of the pedal, and the output torque of the motor must increase or decrease to correspond to the force to depress the pedal. Moreover, when acceleration is interrupted, for example, when the pedal is stopped, the vehicle must travel with inertia and the vehicle speed gradually decreases with travel resistance. In addition, the braking force of the brake must be sufficiently applied during braking.
[0004]
The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a series hybrid electric motorcycle having a bicycle running sensation.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, a series hybrid electric motorcycle according to the present invention is provided so as to be rotatable so that a pedal can be independently rotated on a vehicle body, and a pedal rotation detecting means for detecting the rotation speed or rotational acceleration of the pedal, Control means for controlling the motor based on the value detected by the pedal rotation detection means, the control means, when the pedal rotation speed or rotational acceleration is between a predetermined set value and an upper limit value, The vehicle speed is controlled according to the pedal rotation speed or the rotation acceleration, and when the pedal rotation speed or the rotation acceleration is below the set value, the vehicle speed is gradually decreased according to the elapsed time.
[0006]
According to the present invention, since the vehicle speed is changed by changing the rotation of the pedal, it is possible to imitate the running feeling of the bicycle when traveling on a flat road. Further, for example, when the pedal is stopped during traveling, it is possible to imitate a traveling form in which the vehicle travels with inertia and the vehicle speed decreases with traveling resistance.
[0007]
A series hybrid electric two-wheeled vehicle according to the invention described in claim 2 is provided so as to be rotatable so that the pedal can be independently rotated on the vehicle body, and a pedal rotation detecting means for detecting the rotational speed or rotational acceleration of the pedal, and the pedal And a control means for controlling the motor based on the value detected by the rotation detection means. The control means rotates the pedal when the pedal rotation speed or the rotation acceleration is between a predetermined set value and an upper limit value. The output torque of the motor is controlled in accordance with the number or the rotational acceleration, and the vehicle speed is gradually reduced in accordance with the elapsed time when the pedal rotational speed or the rotational acceleration is below the set value.
[0008]
According to the present invention, since the force to turn the driving wheel is changed by changing the rotation of the pedal, it is possible to imitate the running feeling of a bicycle in which the vehicle speed changes in response to human power (force to step on the pedal). . Further, for example, when the pedal is stopped during traveling, it is possible to imitate a traveling form in which the vehicle travels with inertia and the vehicle speed decreases with traveling resistance.
[0009]
A series hybrid electric motorcycle according to the invention described in claim 3 is a series hybrid electric motorcycle according to the invention described in claim 1 or claim 2, and includes a brake detection means for detecting ON / OFF of the brake, The control means is provided with braking control means for rotating the motor in accordance with the vehicle speed so that no driving torque is generated by the motor when the brake detecting means detects the brake ON.
According to the present invention, the motor follows the wheel when braking with the brake.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First embodiment
Hereinafter, an embodiment of a series hybrid electric motorcycle according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 1 is a side view of a series hybrid electric motorcycle according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a power unit, FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a traveling control system, and FIG. FIG. 5 is a map for obtaining the speed command value with respect to the elapsed time, and FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the motor controller.
[0011]
In these drawings, what is indicated by reference numeral 1 is an electric motorcycle according to this embodiment. The electric motorcycle 1 employs a structure in which the rear wheel 2 is driven only by the power of the motor 3 to travel. Power supply to the motor 3 is performed by the battery 6 housed in the down frame portion 5 of the vehicle body frame 4, and the generator 9 disposed between the saddle support portion 8 that supports the saddle 7 and the rear wheel 2. That is, the electric motorcycle has a series hybrid type configuration. The generator 9 is driven by an engine 10 disposed above the generator 9 to generate electric power, and functions as a starter motor when the engine is started. The generator 9 and the engine 10 are mounted on the vehicle body frame 4 while being accommodated in the shroud 11. A carburetor 12 is disposed above and behind the engine 10, and a fuel tank 13 is disposed behind the carburetor 12 and above the rear wheel 2. The exhaust pipe 10a of the engine 10 is disposed on the right side of the vehicle body and has a silencer 10b connected to the rear end.
[0012]
In FIG. 1, reference numeral 14 denotes a front fork that is rotatably supported on the front end of the vehicle body frame 4, 15 denotes a front wheel supported on the front fork 14, 16 denotes a steering handle, and 17 denotes a pedal. The vehicle body frame 4 is formed by a head pipe 18 that rotatably supports the front fork 14 and a frame body 19 welded to the head pipe 18. The frame body 19 is formed by casting an aluminum alloy as a material, and the down frame portion 5 extending rearward and downward from the head pipe 18 and the saddle support portion 8 extending rearward and upward from the rear end of the down frame portion 5. A fender portion 20 extending from the upper end portion of the saddle support portion 8 to the rear of the vehicle body through the rear wheel 2 is integrally formed. The battery 6 and an integrated controller 21 that controls charging / discharging of the battery 6 are accommodated in the down frame portion 5, and the vaporizer 12 and the fuel tank 13 are accommodated in the fender portion 20. A power unit 22 that supports the pedal 17 and includes the motor 3 is attached to a portion where the lower portion of the saddle support portion 8 is connected to the rear end portion of the down frame portion 5.
[0013]
The power unit 22 rotatably supports the pedal crankshaft 23 so as to be able to rotate independently, and supports the rear wheel 2 via a cantilevered rear wheel drive power transmission device 24. In this embodiment, there is no rotation resistance connected to the pedal crankshaft 23. However, from the viewpoint of imitating a general bicycle running feeling, the pedal crankshaft 23 becomes resistance to rotation. Such a member (for example, a generator) may be connected. The rear wheel driving power transmission device 24 has a structure in which only the power of the motor 3 output from the power unit 22 is transmitted to the rear wheel 2 by a drive shaft (not shown). The pedal crankshaft 23 has pedals 17 attached to both ends via cranks 25, and rotation is detected by a rotation sensor 26 (see FIG. 2) provided in the power unit 22. The rotation sensor 26 sends data indicating the number of rotations of the pedal crankshaft 23 to a motor controller 31 (described later) in the power unit 22. The electric motorcycle 1 shown in this embodiment has a structure in which the rotation of the motor 3 is controlled in accordance with the number of rotations of the pedal crankshaft 23. The motor controller 31 performs control of the motor 3.
[0014]
As shown in FIG. 2, the integrated controller 21 includes a vehicle speed sensor 32 that detects the rotation speed of the rear wheel 2, a rotation speed sensor 33 that detects the rotation speed of the generator 9, and a carburetor driving actuator (see FIG. (Not shown), an ignition device of the engine 10, an inverter / converter 34 interposed between the generator 9 and the battery 6, and the battery 6 are connected, and a circuit for controlling charge / discharge power of the battery 6 is adopted. ing. That is, when the remaining capacity of the battery 6 is sufficiently large, the motor 3 is driven by the electric power of the battery 6, and when the remaining capacity of the battery 6 falls below a predetermined value, the generator 9 functions as a starter motor. At the same time, the ignition device of the engine 10 is turned on and the engine 10 is started. After the engine is started, the battery 6 is charged with the generated power of the generator 9. The power generated by the generator 9 is also supplied to the motor 3 so that it can run even when the remaining capacity of the battery 6 is significantly reduced. When the battery 6 is no longer required to be charged or when a main switch (not shown) is turned off, the integrated controller 21 turns off the ignition device and stops the engine 10.
[0015]
The motor controller 31 is for controlling the output of the motor 3 during traveling. As shown in FIG. 2, the vehicle speed sensor 32, a rotation sensor 26 for detecting the rotation speed of the pedal crankshaft 23, A brake switch 35 provided on the steering handle 16 and an inverter 26 interposed between the battery 6 and the motor 3 are connected to each other. As shown in FIG. A unit 38, a speed control amplifier 39, a torque control amplifier 40, and a memory 41 are provided. The motor controller 31 constitutes control means according to the present invention, and the command value generation unit 37 constitutes pedal rotation detection means and braking control means according to the present invention.
[0016]
The brake switch 35 is turned on when the brake is operated, and is turned off when the brake is not operated. The speed control amplifier 39 employs a circuit that controls the output of the motor 3 by PI control so that the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 32 coincides with the target value, and the torque control amplifier 40 uses the current flowing through the motor 3 as a target value. A circuit that controls the output of the motor 3 by PI control is adopted. The target value is set by the command value generator 37 based on the graphs shown in FIGS. In the map shown in FIG. 4, an increment V ** of the vehicle speed command value with respect to the rotational speed N (the rotational speed of the pedal) of the pedal crankshaft 23 is assigned and stored in the memory 41. This map is set so that the vehicle speed gradually increases in response to the rotation increase until the rotation speed of the pedal crankshaft 23 reaches N1, and the increase in the vehicle speed becomes constant after reaching the rotation speed N1. . This map is used to determine the vehicle speed when the rotation speed of the pedal crankshaft 23 exceeds a predetermined initial value N0 (for example, during steady running). The graph shown in FIG. 5 shows the speed (vehicle speed) command value V * with respect to the elapsed time. When this graph is expressed by an equation, V * = C × f (t). Here, t indicates an elapsed time, and C is a speed command value V * when t = 0. A predetermined value is given and stored in the memory 41 at the time of factory shipment, but is a value that can be rewritten by executing a program. is there. The function f (t) takes a value of 1 at t = 0, but gradually decreases as t increases. Therefore, the vehicle speed is gradually decreased as the elapsed time increases. The graph shown in FIG. 5 is used to determine the vehicle speed when the rotational speed N of the pedal crankshaft 23 is lower than the initial value N0.
[0017]
Next, the operation of the motor controller 31 described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 6 together with the detailed configuration of the command value generation unit 37.
When a main switch (not shown) of the electric motorcycle is turned on, first, the command value generator 37 determines whether or not the brake switch 35 is in an ON state, as shown in step S1 of FIG. . When the brake is not operated, the process proceeds to step S2, and when the brake is operated, the process proceeds to step S3. In step S2, the control system is switched to the speed control system. That is, the initial value pv, lv of PI control is sent from the command value generation unit 37 to the speed control amplifier 39. Thereafter, in step S4, it is determined whether or not the rotational speed of the pedal crankshaft 23 exceeds the initial value N0.
In step S4, when the determination result is NO, if the timer status flag is 0, it is set to 1, and if it is already 1, 1 is held, and the timer is set when the timer status flag is changed from 0 to 1. When the timer is started and the timer state flag is 1, the timer is kept in the operating state. Similarly, when the determination result is YES, if the timer status flag is 1, it is 0, and if it is already 0, 0 is held, and the timer is stopped when the timer status flag is changed from 1 to 0. When the timer state flag is kept at 0, the timer is kept in the stopped state as it is.
[0018]
If the determination result is NO, that is, if the pedal crankshaft 23 is stopped or is rotating at a lower speed than the initial value N0, the current vehicle speed is read as Vs in step S5, and the elapsed time after the timer is started in step S6 The target speed command value V * is read from t and the graph shown in FIG. 5 and stored in the memory 41, and then the process proceeds to step S7. On the other hand, if the determination result in step S4 is YES, that is, if the rotational speed of the pedal crankshaft 23 exceeds the initial value N0, the rotation of the pedal crankshaft 23 at that time from the map shown in FIG. 4 in step S8. The speed command value increment V ** corresponding to the number is read, and a value obtained by adding the current vehicle speed to the speed command value increment V ** is stored in the memory 41 as the speed command value V * in step S9.
[0019]
After the speed command value V * corresponding to the rotation speed of the pedal crankshaft 23 is set in step S6 or step S9 as described above, this speed command value V * is sent to the speed control amplifier 39 in step S7, and step S10. Thus, the speed control amplifier 39 controls the motor 3 by PI control so that the vehicle speed corresponds to the speed command value V *. Then, it returns to step S1 and repeats the control mentioned above.
When the brake is operated during traveling, the brake switch 35 is turned on, so that YES is determined in step S1, and the command value generation unit 37 switches the control system to the torque control system in step S3. That is, both the initial values pv and lv of the PI control sent to the speed control amplifier 39 are set to zero. Thereafter, in step S11, the speed command value V * is set to a value that matches the current vehicle speed feedback value Vfb and stored in the memory 41, and C in the graph of FIG. 5 is replaced with this Vfb. That is, the graph of FIG. 5 goes up and down according to the current vehicle speed feedback value Vfb. After step S11, the process proceeds to step S7. By carrying out this control, the motor 3 rotates in accordance with the vehicle speed so that no driving torque is generated. In other words, the motor 3 rotates with the rear wheel 2.
[0020]
Therefore, in the electric motorcycle 1, when the rotational speed of the pedal crankshaft 23 is between the rotational speed N0 and the rotational speed N1, the vehicle speed changes in proportion to the rotational speed of the pedal crankshaft 23, and the pedal crankshaft When the rotational speed of the shaft 23 is lower than the rotational speed N0, the vehicle speed gradually decreases from that point. When the pedal 17 is depressed again and the rotational speed of the pedal crankshaft 23 reaches the rotational speed N0, a speed command value increment V ** corresponding to the rotation of the pedal crankshaft 23 is added to the actual vehicle speed Vs at that time. Drive at the vehicle speed.
For this reason, since the vehicle speed is changed by changing the rotation of the pedal 17, it is possible to imitate the running sensation of a bicycle when traveling on a flat road. When the pedal 17 is stopped during traveling, for example, inertia It is possible to imitate a traveling form in which the vehicle speed decreases due to traveling resistance while traveling.
Further, when braking with the brake, the motor 3 rotates to follow the rear wheel 2, and when the use of the brake is stopped and the vehicle speed is not 0, the vehicle speed is gradually reduced from the current vehicle speed Vfb. Therefore, it is possible to imitate the running feeling of the bicycle even during braking.
[0021]
Second embodiment
In order to control the vehicle speed, rotation acceleration can be detected instead of the rotation speed of the pedal crankshaft 23. An example when this mode is adopted will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 7 is a map for obtaining a value of an increase in speed command value with respect to pedal rotation acceleration, FIG. 8 is a graph for obtaining a speed command value with respect to elapsed time, and FIG. 9 explains the operation of the motor controller according to this embodiment. It is a flowchart for. In the description of this embodiment, members that are the same as or equivalent to those described in the first embodiment are given the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted.
The command value generation unit 37 of the motor controller 31 used when adopting this embodiment employs a circuit for calculating the time change rate of the rotation speed of the pedal crankshaft 23, that is, the rotation acceleration, by the calculation of the flowchart of FIG. As shown in step S20, when the rotational acceleration exceeds a predetermined initial value dN0 / dt, the speed command value increment V ** is read from the map shown in FIG. 7, and is below the initial value dN0 / dt. Sometimes the speed command value V * is read from the graph shown in FIG.
The control after obtaining the speed command value V * is the same as when the first embodiment is adopted.
[0022]
As described above, even if the vehicle speed is controlled in accordance with the rotational acceleration of the pedal crankshaft 23, the same effect as that obtained when the first embodiment is adopted is obtained.
Even when climbing uphill from a flat road by adopting a configuration that controls the vehicle speed based on the rotation of the pedal crankshaft 23 as in the case of adopting the first embodiment and the second embodiment. It can easily travel at a constant vehicle speed.
[0023]
Third embodiment
The series hybrid electric motorcycle according to the present invention can be configured to control the output torque of the motor 3 based on the rotation of the pedal crankshaft 23. An example when this form is adopted will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the travel control system according to this embodiment, FIG. 11 is a map for obtaining a value of an increase in torque command value with respect to pedal rotation acceleration, and FIG. 12 is for obtaining a speed command value with respect to elapsed time. FIG. 13 is a flowchart for explaining the operation of the motor controller according to this embodiment. In the description of this embodiment, the same or equivalent members as those described in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0024]
A motor controller 51 shown in FIG. 10 includes a vehicle speed sensor 32, a rotation sensor 26 that detects the number of rotations of the pedal crankshaft 23, a brake switch 35 provided on the steering handle 16, and the battery 6 and the motor 3. An intervening inverter 36 is connected, and includes a command value generation unit 37, a gain adjustment unit 38, a speed control amplifier 39, a torque control amplifier 40, and a memory 41.
The target value sent to the speed control amplifier 39 and the torque control amplifier 40 by the command value generation unit 37 is set based on the maps shown in FIGS. In the map shown in FIG. 11, an increase T ** of the torque command value with respect to the rotational speed N of the pedal crankshaft 23 (the rotational speed of the pedal) is assigned and stored in the memory 41. This map shows that the output torque of the motor 3 gradually increases in response to the increase in rotation until the rotation speed of the pedal crankshaft 23 reaches N1, and after reaching the rotation speed N1, the increase in torque becomes constant. It is set. Further, this map is used to determine the output torque of the motor 3 when the rotation speed of the pedal crankshaft 23 exceeds a predetermined initial value N0 (for example, during steady running). The map shown in FIG. 12 is assigned a speed (vehicle speed) command value V * with respect to the elapsed time, and is stored in the memory 41. This map is set so that the vehicle speed gradually decreases as the elapsed time increases. The map shown in FIG. 12 is used to determine the vehicle speed when the rotational speed N of the pedal crankshaft 23 is below the initial value N0.
[0025]
Next, the operation of the motor controller 51 according to this embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 13 together with the detailed configuration of the command value generation unit 37.
When a main switch (not shown) of the electric motorcycle 1 is turned on, first, the command value generator 37 determines whether or not the brake switch 35 is in an ON state, as shown in Step P1 of FIG. To do. When the brake is not operated, the process proceeds to Step P2, and when the brake is operated, the process proceeds to Step P3. In step P2, it is determined whether or not the rotational speed of the pedal crankshaft 23 exceeds the initial value N0, and the timer state flag is held or rewritten in the same manner as in step S4 shown in FIG. 6, and the timer is started or stopped. Or hold the state. If the determination result is NO, that is, if the pedal crankshaft 23 is stopped or is rotating at a lower speed than the initial value N0, the control system is switched to the speed control system in step P4. That is, the initial value pv, lv of PI control is sent from the command value generation unit 37 to the speed control amplifier 39. Thereafter, in step P5, the current torque command value is read as Ts. In step P6, the elapsed time t after the start of the timer and the target speed command value V * from the graph shown in FIG. 12 are read and stored in the memory 41. In step P7, the speed command value V * is sent to the speed control amplifier 39. The torque command value Ts is set to 0 when starting. The speed control amplifier 39 controls the motor 3 by PI control so that the vehicle speed corresponds to the speed command value V *. Thereafter, the process returns to Step P1.
[0026]
On the other hand, if YES is determined in step P2, the process proceeds to step P8, and the control system is switched to the torque control system. That is, both the initial values pv and lv of the PI control sent to the speed control amplifier 39 are set to zero. Thereafter, in step P9, the speed command value V * is set to a value that matches the feedback value Vfb of the current vehicle speed and stored in the memory 41, and C in the graph of FIG. 12 is replaced with this Vfb. That is, the graph of FIG. 12 goes up and down according to the current vehicle speed feedback value Vfb. After this step P9, a torque command value increment T ** corresponding to the rotational speed of the pedal crankshaft 23 is read from the map shown in FIG. 11 at step P10, and the current torque is added to the torque command value increment T ** at step P11. A value obtained by adding the command value Ts is stored in the memory 41 as a torque command value T *.
[0027]
After setting the torque command value T * in this way, the torque command value T * is sent to the torque control amplifier 40 in step P12. The torque control amplifier 40 controls the motor 3 by PI control so that the output torque of the motor 3 matches the torque command value T *. Then, it returns to step P1 and repeats the control mentioned above.
When the brake is operated during traveling, the brake switch 35 is turned on, so that YES is determined in step P1, and the command value generation unit 37 switches the control system to the torque control system in step P3. That is, both the initial values pv and lv of the PI control sent to the speed control amplifier 39 are set to zero. Thereafter, in step P13, the speed command value V * is set to a value that matches the feedback value Vfb of the current vehicle speed and stored in the memory 41, and C in the graph of FIG. 12 is replaced with this Vfb. That is, the graph of FIG. 12 goes up and down according to the current vehicle speed feedback value Vfb. After this step P13, the process proceeds to step P12. By carrying out this control, the motor 3 rotates in accordance with the vehicle speed so that no driving torque is generated, and is rotated around the rear wheel 2.
[0028]
Therefore, in the electric motorcycle 1 according to this embodiment, when the rotational speed of the pedal crankshaft 23 is between the rotational speed N0 and the rotational speed N1, the motor 3 is proportional to the rotational speed of the pedal crankshaft 23. When the output torque changes and the rotational speed of the pedal crankshaft 23 is lower than the rotational speed N0, the vehicle speed gradually decreases from that point. When the pedal 17 is depressed again and the rotational speed of the pedal crankshaft 23 reaches the rotational speed N0, the torque command value increment T ** corresponding to the rotation of the pedal crankshaft 23 is added to the torque command value Ts at that time. Drive at the vehicle speed.
For this reason, since the output torque of the motor 3 (the force to turn the rear wheel 2) changes by changing the rotation of the pedal 17, the traveling of the bicycle whose vehicle speed changes in response to human power (the force to step on the pedal 17). Can imitate the senses. Further, when the pedal 17 is stopped during traveling, for example, it is possible to imitate a traveling form in which the vehicle travels with inertia and the vehicle speed decreases due to traveling resistance.
Further, when braking with the brake, the motor 3 rotates to follow the rear wheel 2, and when the use of the brake is stopped and the vehicle speed is not 0, the vehicle speed is gradually reduced from the current vehicle speed Vfb. Therefore, it is possible to imitate the running feeling of the bicycle even during braking.
[0029]
Fourth embodiment
In order to control the output torque of the motor 3, rotation acceleration can be detected instead of the rotation speed of the pedal crankshaft 23. An example when this form is adopted will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 14 is a map for obtaining a value of an increase in torque command value with respect to pedal rotation acceleration, FIG. 15 is a graph for obtaining a speed command value with respect to elapsed time, and FIG. 16 explains the operation of the motor controller according to this embodiment. It is a flowchart for. In the description of this embodiment, members that are the same as or equivalent to those described in the first to third embodiments are given the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted.
[0030]
The command value generation unit 37 of the motor controller 51 used when adopting this embodiment employs a circuit for calculating the time change rate of the rotation speed of the pedal crankshaft 23, that is, the rotation acceleration, by the calculation of the flowchart of FIG. As shown in step P20, when the rotational acceleration exceeds the predetermined initial value dN0 / dt, the torque command value increment T ** is read from the map shown in FIG. 14, and is below the initial value dN0 / dt. Sometimes the speed command value V * is read from the graph shown in FIG.
The control after obtaining the torque command value increment T ** and the speed command value V * is the same as when the third embodiment is adopted.
As described above, even if the vehicle speed is controlled in accordance with the rotational acceleration of the pedal crankshaft 23, the same effect as that obtained when the third embodiment is adopted is obtained.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the vehicle speed is changed by changing the rotation of the pedal, it is possible to imitate the running sensation of a bicycle when traveling on a flat road. Further, for example, when the pedal is stopped during traveling, it is possible to imitate a traveling form in which the vehicle travels with inertia and the vehicle speed decreases with traveling resistance.
For this reason, a series hybrid electric two-wheeled vehicle having a running sensation similar to a bicycle can be realized.
[0032]
According to the invention described in claim 2, since the force to turn the driving wheel is changed by changing the rotation of the pedal, it imitates a bicycle running sensation in which the vehicle speed changes in response to human power (force to step on the pedal). can do. Further, for example, when the pedal is stopped during traveling, it is possible to imitate a traveling form in which the vehicle travels with inertia and the vehicle speed decreases with traveling resistance.
For this reason, a series hybrid electric two-wheeled vehicle having a running sensation similar to a bicycle can be realized.
[0033]
According to the third aspect of the present invention, since the motor follows the wheel when braking with the brake, it is possible to imitate the traveling feeling of the bicycle even during braking, and the traveling feeling closer to that of the bicycle. Series hybrid electric motorcycles can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a series hybrid electric motorcycle according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a power unit.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a travel control system.
FIG. 4 is a map for obtaining a value of an increase in speed command value with respect to pedal rotation speed.
FIG. 5 is a graph for obtaining a speed command value with respect to an elapsed time.
FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the motor controller.
FIG. 7 is a map for obtaining a value of an increase in speed command value with respect to pedal rotation acceleration.
FIG. 8 is a graph for obtaining a speed command value with respect to elapsed time.
FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation of the motor controller according to the second embodiment;
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a travel control system according to a third embodiment.
FIG. 11 is a map for obtaining a value of an increase in torque command value with respect to pedal rotation acceleration.
FIG. 12 is a graph for obtaining a speed command value with respect to elapsed time.
FIG. 13 is a flowchart for explaining the operation of the motor controller according to the third embodiment;
FIG. 14 is a map for obtaining a value of an increase in torque command value with respect to pedal rotation acceleration.
FIG. 15 is a graph for obtaining a speed command value with respect to elapsed time.
FIG. 16 is a flowchart for explaining the operation of the motor controller according to the fourth embodiment;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric motorcycle, 2 ... Rear wheel, 3 ... Motor, 6 ... Battery, 9 ... Generator, 10 ... Engine, 17 ... Pedal, 23 ... Pedal crankshaft, 26 ... Rotation sensor, 31, 51 ... Motor controller, 32 ... Vehicle speed sensor, 35 ... Brake switch, 37 ... Command value generator.

Claims

This is a series hybrid electric motorcycle that travels by supplying the power generated by the generator driven by the engine and the power from the battery to the wheel drive motor and transmitting the power of this motor to the rear wheels. A pedal rotation detection means for detecting the rotation speed or rotation acceleration of the pedal, and a control means for controlling the motor based on a value detected by the pedal rotation detection means. This control means controls the vehicle speed in response to the pedal rotation speed or rotational acceleration when the pedal rotation speed or rotational acceleration is between a predetermined set value and an upper limit value. A series hybrid electric vehicle characterized in that when it is below the set value, the vehicle speed is gradually reduced corresponding to the elapsed time. Car.

This is a series hybrid electric motorcycle that travels by supplying the power generated by the generator driven by the engine and the power from the battery to the wheel drive motor and transmitting the power of this motor to the rear wheels. A pedal rotation detection means for detecting the rotation speed or rotation acceleration of the pedal, and a control means for controlling the motor based on a value detected by the pedal rotation detection means. The control means controls the output torque of the motor in accordance with the pedal rotation speed or the rotation acceleration when the pedal rotation speed or the rotation acceleration is between a predetermined set value and an upper limit value. Alternatively, when the rotational acceleration is below the set value, the series speed is configured to gradually reduce the vehicle speed corresponding to the elapsed time. Brides-type electric motorcycle

3. The series hybrid electric motorcycle according to claim 1 or 2, further comprising brake detecting means for detecting ON / OFF of a brake, wherein the control means is driven by a motor when the brake detecting means detects the brake ON. A series hybrid electric two-wheeled vehicle comprising a braking control means for rotating a motor in accordance with a vehicle speed so as not to generate torque.