JP6000020B2 - 鞍乗型電動車両、パワーユニットおよびパワーユニットの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電動車両に関する。

変速機を介して電動モータの駆動力を車輪に伝達する電動車両、例えば電動アシスト自転車が知られている（例えば特許文献１参照）。この電動アシスト自転車は、乗員が踏むペダルに入力されるペダル踏力に応じて、電動モータへの印加電流を制御している。

特開平１１−５９５５７号公報

しかし、電動モータの出力が変速機を介して車輪に入力される電動アシスト自転車などの電動車両においては、上記した制御方法では以下のような問題が生じる。
電動モータに一定値の電流が入力された場合、変速機において変速比の大きい変速ギアが選択されている場合には、車輪には大きなトルクが作用する。一方で、電動モータに同じ値の電流が入力されても、変速機において変速比の小さい変速ギアが選択されている場合には、車輪には小さなトルクが作用する。

つまり、例えば同じ踏力でペダルを踏んで電動モータに同じ大きさの電流を印加した場合でも、変速機で選択されている変速比によって、車両の挙動が変わってしまう。例えば、変速比の大きい変速ギアが選択されている場合には、乗員は車体が急加速するように感じてしまう。あるいは、変速比の小さな変速ギアが選択されている場合には、車輪に作用するトルクが小さくなりすぎることがある。このように、同じ踏力でペダルを踏んでも、一定の乗り心地が得られないという不都合があった。

そこで本発明は、乗り心地の安定した電動車両およびこれに用いるパワーユニット、電動車両用モータの制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の電動車両用モータの制御方法は、
電動モータの出力が変速機を介して車輪に伝達される電動車両用モータの制御方法であって、
前記電動モータのモータ回転数Ｍを取得し、
前記変速機の変速比によらずに、前記電動モータから出力させたい目標モータ仕事率Ｗを定め、
前記電動モータを、前記目標モータ仕事率Ｗを前記モータ回転数Ｍで除して得られる目標モータトルクｔで駆動する。

上記目的を達成するために、本発明の電動車両のパワーユニットは、
電動モータの出力が変速機を介して車輪に伝達される電動車両のパワーユニットであって、
前記電動モータと、
前記電動モータのモータ回転数Ｍを取得する回転数取得部と、
前記電動モータから出力させたい前記電動モータの目標モータ仕事率Ｗを、前記変速機の変速比によらずに決定する目標モータ仕事率決定部と、
前記目標モータ仕事率Ｗを前記モータ回転数Ｍで除して得られる目標モータトルクｔを求める目標モータトルク算出部と、
前記電動モータを前記目標モータトルクｔで駆動するモータ制御部と、を備える。

上記目的を達成するために、本発明の電動車両は、
電動モータと、
電動モータの駆動力が伝達される変速機と、
前記電動モータの駆動力が前記変速機を介して伝達される車輪と、
前記電動モータのモータ回転数Ｍを取得する回転数取得部と、を備え
前記電動モータから出力させたい前記電動モータの目標モータ仕事率Ｗを、前記変速機の変速比によらずに決定する目標モータ仕事率決定部と、
前記目標モータ仕事率Ｗを前記モータ回転数Ｍで除して目標モータトルクｔを求める目標モータトルク算出部と、
前記電動モータを前記目標モータトルクｔで駆動するモータ制御部と、を備える。

上記本発明において、入力手段からの入力に応じて前記目標モータ仕事率Ｗを決定してもよい。前記入力手段は電動車両の走行環境を検出してもよい。走行環境として、車輪速または車速を検出してもよい。このとき、前記車輪速または車速Ｖが目標速度Ｖ２のときに前記目標モータ仕事率Ｗが０となるように、前記目標速度Ｖ２近傍で前記目標モータ仕事率Ｗを漸減させてもよい。
あるいは前記入力手段は走行環境として路面の傾斜角度を検出してもよい。または、前記入力手段は、ユーザによって操作可能な入力手段であってもよい。

上記本発明において、前記モータ回転数Ｍが所定の下限値ＭＬ未満の時に、前記モータ回転数Ｍによらずに前記目標モータトルクｔを所定値ｔ１に設定してもよい。

上記本発明において、前記モータ回転数Ｍが所定の上限値ＭＨ以上の時に、前記モータ回転数Ｍによらずに前記目標モータトルクｔを０に設定してもよい。

上記本発明において、前記モータ回転数Ｍから前記電動モータの回転加速度Ａを求め、
前記回転加速度Ａが上限値Ａ１以上のときは、前記目標モータ仕事率Ｗを０に設定してもよい。

上記本発明において、車両に設けられた入力手段からの入力に応じて目標モータ仕事率Ｗを決定してもよい。

本発明に係る電動車両用モータの制御方法、電動車両のパワーユニットおよび電動車両によれば、選択されている変速比によらずに、車輪には一定のトルクが作用する。したがって、電動モータによるアシスト力が作用しても挙動が安定した乗り心地の良い電動車両を提供できる。

本発明の実施形態に係る電動自転車の左側面図である。 本実施形態に係る電動自転車のシステムブロック図である。 本実施形態に係るアシスト走行時の電動車両用モータの制御方法を示すフローチャートである。 本実施形態に係る電動車両用モータの制御方法における、車輪速と目標モータ仕事率の関係を示す図である。 本実施形態に係る電動車両用モータの制御方法における、車速と車輪トルクの関係を示す図である。 比較例に係る電動車両用モータの制御方法における、目標モータトルクの決定に用いるマップである。 比較例に係る電動車両用モータの制御方法における、車輪速と車輪トルクとの関係を示す図である。 本実施形態にかかる電動車両用モータの制御方法における、踏力と車輪速と目標モータ仕事率との関係を示す図である。 本実施形態に係る押し歩きアシスト時の電動車両用モータの制御方法を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る電動車両の実施形態の一例を添付図面に基づいて説明する。
図１は、電動車両の一例である電動自転車１の側面図を示す。なお、以下の実施形態において、左右とは、乗車状態で見て左右との意味である。図１に示す電動車両である電動自転車１は、人力と電動モータの駆動力との合力で走行する。

電動自転車１の車体２は、ヘッドパイプ２ａと、ダウンチューブ２ｂと、シートチューブ２ｃと、左右一対のチェーンステー２ｄと、左右一対のシートステー２ｅとを備えている。

ダウンチューブ２ｂは、ヘッドパイプ２ａから後方斜め下方に延びている。シートチューブ２ｃは、ダウンチューブ２ｂの後部から上方に延びている。左右一対のチェーンステー２ｄは、ダウンチューブ２ｂの後部に連結されている。左右一対のシートステー２ｅは、シートチューブ２ｃの上部とチェーンステー２ｄの後端部とを略三角形をなすように連結している。

ヘッドパイプ２ａには、フロントフォーク４が左右に回動可能に支持されている。フロントフォーク４の下端には前輪３が回転可能に支持されている。前輪３の車輪速Ｖを検出する車輪速センサ４２がフロントフォーク４に取り付けられている。

ヘッドパイプ２ａの上端には、ステアリングハンドル６が左右方向に回転可能に取付られている。ステアリングハンドル６には、変速操作器４３および押し歩きアシストスイッチ４４が取り付けられている。

シートチューブ２ｃの上端にはサドル７が取り付けられている。シートチューブ２ｃの後方にはバッテリ８が搭載されている。チェーンステー２ｄの後端には後輪５が回転可能に支持されている。

ダウンチューブ２ｂの下方には、パワーユニット１０が設けられている。パワーユニット１０は、乗員からの踏力が入力されるペダル１１と、バッテリ８で駆動される電動モータ１２と、変速機１４と、チェーン１５とを備えている。パワーユニット１０は、電動モータ１２の駆動を制御するコントローラ２０を備えている。

図２は、電動自転車１のシステムブロック図である。
ペダル１１からの踏力は、第一の一方向クラッチ２２を介してチェーン１５に入力される。電動モータ１２の駆動力は、減速機２３および第二の一方向クラッチ２４を介してチェーン１５に入力される。つまり、チェーン１５には、ペダル１１からの踏力および電動モータ１２からの駆動力の合力が作用する。これにより、ペダル１１からの踏力および電動モータ１２からの駆動力の合力が、変速機１４に伝達される。変速機１４の出力は、第三の一方向クラッチ２５を介して後輪５に伝達される。

変速機１４は、例えば、変速比の大きい順にローギア、ミドルギア、ハイギアに切り替え可能とされている。変速機１４の変速比は、ステアリングハンドル６に取り付けられた変速操作器４３により切り替え可能とされている。変速機１４は、チェーン１５から伝達される駆動力を、選択された変速比に応じて変速して後輪５に伝達する。

コントローラ２０は、メモリ２１と、制御部３０とを備えている。制御部３０は、各種演算処理を実行するＣＰＵで構成される。メモリ２１は、制御部３０で実行する各種プログラムを格納するＲＯＭ、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ等により構成される。

制御部３０は、目標モータ仕事率決定部３１、目標モータトルク算出部３２およびモータ制御部３３を備えている。目標モータ仕事率決定部３１には、前輪３の車輪速Ｖを検出する車輪速センサ４２の出力、押し歩きアシストスイッチ４４の出力、ペダル１１の踏力を検出するトルクセンサ４５の出力が入力可能とされている。目標モータトルク算出部３２には、モータ回転数センサ４１の出力が入力可能とされている。

図３は、電動自転車１のアシスト走行時に実行する電動モータ１２の制御方法を示すフローチャートである。アシスト走行時は、電動モータ１２の駆動力を後輪５に伝達して、乗員のペダル踏力より大きな駆動力を後輪５に生じさせる。このときの制御部３０による電動モータ１２の制御を、アシスト走行制御と呼ぶ。

まず、トルクセンサ４５にペダル１１の踏力が入力されると、その入力が制御部３０に入力される。制御部３０は、トルクセンサ４５からの入力信号を受けると、電動自転車１のアシスト走行モードがＯＮであると判断する。アシスト走行モードがＯＮとなると、制御部３０は電動モータ１２のアシスト走行制御を開始する（ステップＳ０１）。

次に、電動モータ１２の駆動が開始されるとともに、目標モータ仕事率決定部３１は、モータ回転数取得部として機能するモータ回転数センサ４１から、電動モータ１２のモータ回転数Ｍを取得する（ステップＳ０２）。

目標モータ仕事率決定部３１は、取得したモータ回転数Ｍを所定の下限値ＭＬと比較する（ステップＳ０３）。モータ回転数Ｍが所定の下限値ＭＬ未満のとき（ステップＳ０３：Ｙｅｓ）、目標モータトルク算出部３２は、モータ回転数Ｍによらずに目標モータトルクｔを一定値ｔ１に設定する（ステップＳ０４）。そして、モータ制御部３３は、電動モータ１２を目標モータトルクｔ１で駆動する（ステップＳ０９）。

なお、目標モータトルクｔに基づいて、電動モータ１２の出力トルクがｔとなるように電動モータ１２に入力する指令値が算出される。実際には指令値は電流値で表され、モータ制御部３３は、目標モータトルクｔに応じた電流値を算出し、この電流値を電動モータ１２に指令する。

一方、モータ回転数Ｍが下限値ＭＬ以上のとき（ステップＳ０３：Ｎｏ）、目標モータ仕事率決定部３１はさらに、モータ回転数Ｍと所定の上限値ＭＨとを比較する（ステップＳ０５）。

モータ回転数Ｍが上限値ＭＨ以上のとき（ステップＳ０５：Ｎｏ）、目標モータトルク算出部３２は、モータ回転数Ｍによらずに目標モータトルクｔを０に設定する。そして、モータ制御部３３は、電動モータ１２の目標モータトルクｔが０となるように制御する（ステップＳ０６）。

一方、モータ回転数Ｍが上限値ＭＨ未満のとき（ステップＳ０５：Ｙｅｓ）、目標モータ仕事率決定部３１は目標モータ仕事率Ｗを決定する（ステップＳ０７）。本実施形態においては、目標モータ仕事率Ｗを次のようにして決定する。

図４は、前輪３の車輪速Ｖと目標モータ仕事率Ｗとの関係を定めたマップである。目標モータ仕事率決定部３１は、図４のマップに基づいて、車輪速Ｖとの関係から目標モータ仕事率Ｗを決定する（ステップＳ０７）。

車輪速Ｖが０以上閾値Ｖ１未満の範囲では、車輪速Ｖの増加に応じて目標モータ仕事率Ｗを単調に増加させる。車輪速Ｖが閾値Ｖ１以上制限速度Ｖ２未満の範囲では、車輪速Ｖの増加に応じて目標モータ仕事率Ｗを減少させる。なおこのとき、車輪速Ｖが制限速度Ｖ２付近となったときには、車輪速Ｖが制限速度Ｖ２となったときに目標モータ仕事率Ｗが０となるように、目標モータ仕事率Ｗを漸減させることが好ましい。ここで閾値Ｖ１は任意に設定することができる。また、制限速度Ｖ２は例えば法規制により定まる値である。法規制により、電動自転車１は所定速度以上となったときにアシスト力が発生しないようにされている。

次に目標モータトルク算出部３２は、決定された目標モータ仕事率Ｗを、モータ回転数センサ４１で得られたモータ回転数Ｍで除して、目標モータトルクｔを算出する（ｔ＝Ｗ／Ｍ）（ステップＳ０８）。そしてモータ制御部３３は、算出された目標モータトルクｔで電動モータ１２を駆動する（ステップＳ０９）。

モータ制御部３３が目標モータトルクｔで電動モータ１２を駆動したら、制御部３０は、再びステップＳ０１に戻り、アシスト走行モードがＯＮである状態が維持される限り、上述のステップＳ０１〜Ｓ０９を繰り返す。

図５は、上述のような制御が実行されているアシスト走行時における、前輪３の車輪速Ｖと後輪５に負荷される車輪トルクＴとの関係を示したグラフである。図示したように、本実施形態に係る電動モータ１２の制御方法によれば、車輪トルクＴは、ある車輪速Ｖのときに変速比Ｇによらずに一定の値となる。なお本実施形態においては、車輪速Ｖが０以上閾値Ｖ１未満の領域において、車輪トルクＴは一定値Ｔ１を取る。また、車輪速Ｖが閾値Ｖ１以上の領域では車輪トルクＴは制限速度Ｖ２に向かって減少し、制限速度Ｖ２以上では車輪トルクＴは０となる。

変速比Ｇによらず、車輪トルクＴが一定の値を取る理由を説明する。車輪トルクＴ［Ｎ・ｍ］は、変速比をＧとしたとき、目標モータ仕事率Ｗ［Ｗ］、モータ回転数Ｍ［ｒｐｍ］、係数ｋ１を用いて、以下のように表すことができる。Ｔ＝ｋ１（Ｗ／Ｍ）・Ｇ （１）

ここで、モータ回転数Ｍは車輪速Ｖ［ｒｐｍ］と変速比Ｇとの関係から、以下のように表される。Ｍ＝Ｖ・Ｇ （２）

そこで、式（２）を式（１）に代入すると、式（３）が得られる。
Ｔ＝ｋ１・Ｗ／Ｖ （３）

つまり式（３）は、車輪トルクＴは変速比Ｇに影響されないことを示している。なお、本実施形態においては、車輪速Ｖが０から閾値Ｖ１未満の領域において、一定の車輪トルクＴ１が得られるような設定とされている（Ｗ＝Ｔ１×Ｖ）。なお、車輪トルクＴ１は、図４において車輪速Ｖが０から閾値Ｖ１未満の領域における傾きである。

したがって、本実施形態に係る電動車両用モータの制御方法によれば、変速機１４においていずれの変速比Ｇが選択されていても、後輪５には目標モータ仕事率Ｗに応じた一定の車輪トルクが電動モータ１２から伝達される。つまり、アシスト走行中に変速比Ｇが変化したときでも、後輪５には目標モータ仕事率Ｗに応じた一定の車輪トルクが作用する。これにより、変速比Ｇによらず電動自転車１の挙動が安定する。したがって、変速比Ｇによらず安定した挙動を示す乗り心地の良い電動自転車１が提供される。

図６は、比較例に係る電動モータの制御方法における、目標モータトルクの決定に用いるマップである。この比較例においては、特許文献１のようにペダルの踏力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に応じて所定のトルクを出力するように電動モータを制御している。なお、踏力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３はＰ１＞Ｐ２＞Ｐ３の関係にある。

図７は、図６のようにして電動モータが制御された電動自転車における、車輪速Ｖと、電動モータの駆動力が伝達される車輪に作用する車輪トルクＴとの関係を示している。本比較例においては踏力に応じて電動モータの目標モータトルクが決定される。つまり、変速機を介して電動モータの駆動力が後輪に伝達されると、同じ目標モータトルクで電動モータを駆動しても、変速機の変速比に応じて後輪に入力される車輪トルクＴが変動してしまう。

より詳しく説明する。ここで、変速機における、ミドルギアの変速比を１、ローギアの変速比を１．５、ハイギアの変速比を０．５としたときの後輪の車輪トルクＴ［Ｎ・ｍ］を考える。すると、変速機でローギアが選択されているときは、同じ目標モータトルクで電動モータを駆動していても、ミドルギアが選択されているときの１．５倍の車輪トルクＴが後輪に作用する。また、変速機１４でローギアが選択されているときは、同じ目標モータトルクで電動モータを駆動していても、ハイギアが選択されているときの３倍の車輪トルクＴが後輪に作用する。

このように、図６に示した比較例に係る電動モータの制御方法においては、図７で示したように変速比が異なる場合に車輪トルクＴが大きく変動する。例えば変速機でミドルギアからローギアが選択された場合には、乗員にとっては思いもよらない大きな車輪トルクＴが後輪に突然入力されることになる。したがって、乗員には突然大きな加速力が作用し、電動自転車の挙動が不安定になる。

このような挙動の不安定さを解消するためには、比較例に係る制御方法において、変速比に応じて電動モータの目標モータトルクに補正をかける必要がある。しかし、このためには選択されている変速比を取得する変速比検出手段と、これを制御部へ入力する入力手段が必要となる。これにより、電動自転車のコストが増加してしまう。

しかし、上述した本実施形態に係る電動車両用モータの制御方法によれば、変速比検出手段がなくても、変速比Ｇによらずに一定の車輪トルクＴを後輪５に作用させることができる。このため、低コストで乗り心地の良いアシストフィーリングを実現することができる。

なお、上述の説明では車輪速Ｖにのみ応じて目標モータ仕事率Ｗを決定した例を挙げたが、ペダル１１に入力される踏力に応じて目標モータ仕事率Ｗを決定してもよい。図８は、本実施形態にかかる電動車両用モータの制御方法における、踏力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３と車輪速Ｖと目標モータ仕事率Ｗとの関係を示したマップである。なお、踏力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３はＰ１＞Ｐ２＞Ｐ３の関係にある。

図８に示したマップを用いると、乗員が弱くペダル１１を踏んだ場合には小さな目標モータ仕事率Ｗが決定される。これにより、後輪５には比較的弱い車輪トルクＴが付与される。つまり、アシスト量が小さい。これとは逆に、乗員が強くペダル１１を踏んだ場合には大きな目標モータ仕事率Ｗが決定される。これにより、後輪５には比較的強い車輪トルクＴが付与される。つまり、アシスト量が大きい。

このように、目標モータ仕事率Ｗをペダル踏力Ｐに応じて決定することにより、ペダル踏力に応じて電動モータ１２によるアシスト量を調節することができる。なお、この場合でも、後輪５に作用する車輪トルクＴは上述したように変速比Ｇによらない。このため、アシスト量が大きい場合でも電動自転車１の挙動が安定している。

また、本実施形態に係る電動モータ１２の制御方法によれば、目標モータ仕事率Ｗを車輪速Ｖに応じて決定する前に、モータ回転数Ｍが下限値ＭＬ未満であった場合に（ステップＳ０３：Ｙｅｓ）、モータ回転数Ｍによらずに目標モータトルクｔを一定値ｔ１に設定し（ステップＳ０４）、電動モータ１２を駆動している（ステップＳ０９）。

つまり、ステップＳ０７において、モータ回転数Ｍが低い場合に過大な目標モータトルクｔが設定されることを防止している。これにより、モータ回転数Ｍが低い場合に大きな車輪トルクＴが後輪５に作用することを防止し、より安定した乗り心地の得られる電動自転車１を提供することができる。

また本実施形態に係る電動車両用モータの制御方法によれば、モータ回転数Ｍが上限値ＭＨ以上となった場合に（ステップＳ０５：Ｎｏ）、目標モータトルクｔを０に設定している。これにより、後輪５の回転数が所定値以上に高速で回転することを防止している。

さらに本実施形態に係る電動モータ１２の制御方法によれば、目標モータ仕事率Ｗが制限速度Ｖ２で０となるように、制限速度Ｖ２付近で目標モータ仕事率Ｗを漸減させている。これにより、車輪速Ｖが制限速度Ｖ２の前後で細かく変動した場合でも、目標モータ仕事率Ｗの変動が小さくなり、電動自転車１の挙動が安定する。

なお、電動モータ１２が停止していた状態から回転させ始めた場合、電動モータ１２からチェーン１５への駆動力の伝わり方によっては、車両の挙動の安定性を損なう虞がある。つまり、チェーン１５に電動モータ１２の駆動力が伝達される前までは、電動モータ１２は無負荷状態で回転駆動される。したがって、電動モータ１２は高速回転となりやすい。高速回転している電動モータ１２が、比較的低速で回転している、あるいは停止状態のチェーン１５に接続されると、乗員は違和感を感じてしまう。

このため、上述の実施形態において、電動モータ１２が無負荷状態にあるときは目標モータ仕事率Ｗを０に設定することが好ましい。具体的には、制御部３０は電動モータ１２の回転直後からのモータ回転数Ｍから回転加速度Ａを算出する。回転加速度Ａが所定の上限値ＡＨ以上の時は、制御部３０は電動モータ１２が無負荷回転期間にあると判断する。この無負荷回転期間中は、目標モータ仕事率決定部３１は目標モータ仕事率Ｗを０に設定する。

これにより、無負荷状態で電動モータ１２を駆動させた後に電動モータ１２の加速度が所定の値に到達すると、電動モータ１２にそれ以上の加速度が作用しなくなる。つまり、電動モータ１２は最終的に一定の速度で回転する。これにより、電動モータ１２は常に一定の回転速度でチェーン１５と接続されるため、乗員は違和感を感じにくい。

なお、電動モータ１２がチェーン１５と接続される時には、電動モータ１２には負のモータ回転加速度Ａが作用する。このため、制御部３０は、無負荷回転期間を、電動モータ１２の停止状態から回転加速度Ａが負の値になるまでと定めることができる。

なお、電動モータ１２がチェーン１５に接続されるまでは、変速機１４の変速比Ｇは影響しない。このため、電動モータ１２の目標モータ仕事率Ｗは任意の関数に設定しても、変速比Ｇによって後輪５に作用する車輪トルクＴが影響されることがない。

なお、上述の実施形態では、本発明に係る電動車両用モータの制御方法を乗車時のアシスト走行時に適用した例を挙げて説明したが、次に説明するように、本発明を押し歩きアシスト時の電動車両用モータの制御に適用してもよい。

押し歩きアシストとは、坂道などで、乗員が電動自転車１から降りて、電動自転車１を押しながら歩くとき、電動モータ１２で駆動力を後輪５に作用させて、乗員の押す力を軽減させるものである。この押し歩きアシスト時においても、上述した電動車両用モータの制御方法を適用することができる。押し歩きアシスト時の制御にかかるフローチャートを図９に示す。図９は、実質的に図３に示したアシスト走行時に実行するフローチャートと同一である。

ステップＳ０１において、押し歩きアシストスイッチ４４からの入力が目標モータ仕事率決定部３１に入力された時に、目標モータ仕事率決定部３１は電動自転車１が押し歩きアシストモードであると判定する。

この場合、押し歩きアシストスイッチ４４はアシストモードのＯＮ／ＯＦＦのみを切り替え可能なＯＮ／ＯＦＦスイッチであってよいし、アシスト力の強弱を段階的に設定できる入力手段であってもよい。例えば多段階の入力値を入力可能な入力手段を用いた場合には、入力手段から入力された段階に応じて、アシスト力が大きくなるように目標モータ仕事率Ｗを設定することが好ましい。これにより、急な坂道でより大きなアシスト力を後輪５に作用させることができ、軽快なアシストフィーリングを得ることができる。

アシスト力を段階的に設定する入力手段として、スロットル装置、スライドスイッチ、回動レバー、感圧スイッチ、各種センサ類などを採用することができる。センサの一例として、路面の傾斜角度を検出する傾斜角センサを用い、この傾斜角センサの入力に応じて、傾斜角度が大きいほど大きなアシスト力を後輪５に作用させるように目標モータ仕事率Ｗを設定してもよい。

押し歩きアシスト制御に本発明に係る電動車両用モータの制御方法を適用すると、変速機１４の変速比によらず、常に一定の車輪トルクＴが後輪５に作用する。これにより、変速機１４で大きい変速比が選択されているときにも、思いもよらずに大きな車輪トルクＴが作用することが無く、安定した挙動で押し歩きをすることができる。

特に電動自転車１が停止状態から動き出すときには、変速機１４による変速比の変更ができない。このため、変速比によらず一定の車輪トルクＴを後輪５に作用させることができる本発明に係る電動車両用モータの制御方法は有用である。

また本実施形態に係る電動自転車１は、駆動輪である後輪５には車輪速センサが設けられず、前輪３にのみ車輪速センサ４２が設けられている。この場合、前輪３を接地させたまま後輪５を持ち上げると、車輪速Ｖは０〜低速を検出する。このときに押し歩きアシストモードがＯＮであると、無負荷状態の後輪５に電動モータ１２からのアシスト力が入力されてしまう。この場合には、後輪５の回転数が大きくなりすぎる虞がある。

しかしこの場合でも、本実施形態に係る電動車両用モータの制御方法によれば、モータ回転数Ｍが所定の上限値ＭＨに達したときに（ステップＳ０５：Ｎｏ）、目標モータトルクｔが０となるように設定されている（ステップＳ０６）。これにより、後輪５の回転速度が過剰に大きくなることがない。したがって、後輪５のみを持ち上げた場合であっても後輪５が高速回転することがなく、安定した挙動の電動自転車１を提供することができる。

なお、本発明の電動車両用モータの制御方法、電動車両用パワーユニットおよび電動車両は、前述した実施形態および変形例に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能である。

例えば、上述の実施形態では、電動車両として電動アシスト自転車を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、電動スクータ、ハイブリッド自動車、電気自動車など、電動モータの出力が変速機を介して地面に伝えられる電動車両であれば、本発明を適用することができる。

また、上述の実施形態では、乗員によるペダル踏力および電動モータ１２の駆動力が後輪５に作用する例を挙げて説明したが、前輪３に駆動力が入力される構成としてもよい。また、ペダル踏力が作用する車輪と電動モータ１２の駆動力が作用する車輪とが異なっていてもよい。

電動モータ１２がダウンチューブ２ｂの下方に設けられた例を挙げて説明したが、電動モータ１２は後輪５のハブの内部あるいは前輪３のハブの内部に設けても良い。

上述の実施形態では、目標モータ仕事率Ｗを車速Ｖに応じて定めた例を挙げて説明したが、本発明はこれに限られない。例えば目標モータ仕事率Ｗを何らかの入力手段からの入力に応じて決定することができる。この場合、例えば走行環境を検出する入力手段として、上述した車輪速Ｖを検出する車輪速センサ４２を用いることができる。このほか、走行環境として車速を検出する車速センサや、走行環境として加速度を検出する加速度センサ、走行環境として路面の傾斜角度を検出する傾斜角センサなどを採用することができる。これにより、例えば、ユーザに意識させること無く走行環境に応じた快適なアシストフィーリングが得られる電動車両を提供することができる。

また、例えば走行環境としてバッテリ残量を用いて目標モータ仕事率を決定してもよい。この場合には、目標とする航続距離とバッテリ算容量とを勘案し、電動モータ１２の出力を目標航続距離まで均一に出力させることができる。

また、目標モータ仕事率Ｗを、ユーザが操作可能な入力手段からの入力に応じて決定してもよい。この場合には入力手段として、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ、複数の出力値を出力可能なスライドスイッチなどの多段階スイッチ、連続的に変化する出力値を出力可能なスロットル装置、回動レバー、感圧スイッチなどを採用することができる。これにより、例えばユーザが大きなアシスト力を必要としたときに、大きなアシスト力を出力するように、目標モータ仕事率Ｗを設定することができる。

また、制御部３０は、上述のように変速比Ｇによらずに後輪５（モータ駆動輪）に一定の車輪トルクＴが作用するように目標モータ仕事率Ｗを決定する電動車両用モータの制御方法のみを実行するものに限られない。
例えば、制御部３０は、既存の図６に示したようにペダル踏力Ｐに応じて目標モータトルクｔを決定する電動車両用モータの制御方法と、上述した実施形態に係る電動車両用モータの制御方法とを併用してもよい。具体的には、例えば、通常の走行時には、制御部３０はペダル踏力Ｐに応じて目標モータトルクｔを決定する制御を実行し、押し歩き時には、本実施形態のように変速比Ｇによらずにモータ駆動輪に一定の車輪トルクＴが作用するように目標モータ仕事率Ｗを決定する制御方法を実行するように構成してもよい。

１：電動自転車、２：車体フレーム、２ａ：ヘッドパイプ、２ｂ：ダウンチューブ、２ｃ：シートチューブ、２ｄ：チェーンステー、２ｅ：シートステー、３：前輪、４：フロントフォーク、５：後輪、６：ステアリングハンドル、７：サドル、８：バッテリ、１０：パワーユニット、１１：ペダル、１２：モータ、１３：駆動軸、１４：変速機、１５：チェーン、２２：第一の一方向クラッチ（ペダル側）、２３：減速機、２４：第二の一方向クラッチ（モータ側）、２５：第三の一方向クラッチ（変速機側）、２０：コントローラ、２１：メモリ、３０：制御部、３１：目標モータ仕事率決定部、３２：目標モータトルク算出部、３３：モータ制御部、４１：モータ回転数センサ、４２：車輪速センサ、４３：変速操作器、４４：押し歩きスイッチ、４５：トルクセンサ、Ｖ：車輪速、Ｖ１：閾値、Ｖ２：制限速度、Ａ：モータ加速度、Ｍ：モータ回転数、ＭＬ：下限値、ＭＨ：上限値、Ｗ：目標モータ仕事率、ｔ：目標モータトルク、Ｔ：車輪トルク

Claims (10)

1. 電動モータの出力が変速機を介して車輪に伝達される電動車両用モータの制御方法であって、
   前記電動モータのモータ回転数Ｍを取得し、
   前記変速機の変速比によらずに、前記電動車両の車輪速または車速Ｖに応じて、前記電動モータから出力させたい目標モータ仕事率Ｗを定め、
   前記電動モータを、前記目標モータ仕事率Ｗを前記モータ回転数Ｍで除して得られる目標モータトルクｔで駆動する、電動車両用モータの制御方法。
2. 前記車輪速または車速Ｖが目標速度Ｖ２のときに前記目標モータ仕事率Ｗが０となるように、前記目標速度Ｖ２近傍で前記目標モータ仕事率Ｗを漸減させることを特徴とする請求項１に記載の電動車両用モータの制御方法。
3. 路面の傾斜角度を考慮して前記目標モータ仕事率Ｗを定める、請求項１に記載の電動車両用モータの制御方法。
4. ユーザによって操作可能な入力を考慮して前記目標モータ仕事率Ｗを定める、請求項１に記載の電動車両用モータの制御方法。
5. 前記モータ回転数Ｍが所定の下限値ＭＬ未満の時に、前記モータ回転数Ｍによらずに前記目標モータトルクｔを所定値ｔ１に設定する、請求項１から４のいずれか一項に記載の電動車両用モータの制御方法。
6. 前記モータ回転数Ｍが所定の上限値ＭＨ以上の時に、前記モータ回転数Ｍによらずに前記目標モータトルクｔを０に設定する、請求項１から５のいずれか一項に記載の電動車両用モータの制御方法。
7. 前記モータ回転数Ｍから前記電動モータの回転加速度Ａを求め、
   前記回転加速度Ａが上限値ＡＨ以上のときは、前記目標モータ仕事率Ｗを０に設定する、請求項１から６のいずれか一項に記載の電動車両用モータの制御方法。
8. 車両に設けられた入力手段からの入力に応じて目標モータ仕事率Ｗを決定する、請求項１から７のいずれか一項に記載の電動車両用モータの制御方法。
9. 電動モータの出力が変速機を介して車輪に伝達される電動車両のパワーユニットであって、
   前記電動モータと、
   前記電動モータのモータ回転数Ｍを取得する回転数取得部と、
   前記電動モータから出力させたい前記電動モータの目標モータ仕事率Ｗを、前記変速機の変速比によらずに、前記電動車両の車輪速または車速Ｖに応じて決定する目標モータ仕事率決定部と、
   前記目標モータ仕事率Ｗを前記モータ回転数Ｍで除して得られる目標モータトルクｔを求める目標モータトルク算出部と、
   前記電動モータを前記目標モータトルクｔで駆動するモータ制御部と、を備えた電動車両のパワーユニット。
10. 電動モータと、
    電動モータの駆動力が伝達される変速機と、
    前記電動モータの駆動力が前記変速機を介して伝達される車輪と、
    前記電動モータのモータ回転数Ｍを取得する回転数取得部と、を備え
    前記電動モータから出力させたい前記電動モータの目標モータ仕事率Ｗを、前記変速機の変速比によらずに、前記電動車両の車輪速または車速Ｖに応じて決定する目標モータ仕事率決定部と、
    前記目標モータ仕事率Ｗを前記モータ回転数Ｍで除して目標モータトルクｔを求める目標モータトルク算出部と、
    前記電動モータを前記目標モータトルクｔで駆動するモータ制御部と、を備えた電動車両。

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