JP6254488B2 - Bicycle with electric motor - Google Patents

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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Description

本発明は、電動機付自転車に関する。   The present invention relates to a bicycle with an electric motor.

所謂電動アシスト自転車等の電動機付自転車は、補助駆動力を発生させるモータを備えている。モータの制御方式として、例えば、以下のものが提案されている。   Bicycles with electric motors such as so-called electric assist bicycles are provided with a motor that generates an auxiliary driving force. As a motor control method, for example, the following has been proposed.

特許文献1には、人力駆動系と電気駆動系とを並列に設け、人力による駆動力の変化に対応して電気駆動系の出力を制御する電動モータ付き自転車が記載されている。この電動モータ付き自転車は、踏力を検出する踏力検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、車速の増減に対応して増減する基準値を決める踏力基準値決定手段と、踏力を基準値と比較する比較手段と、踏力が基準値より小の時に電気駆動系が出力すべき駆動力を0とするモ−タ駆動力演算手段とを備えている。   Patent Document 1 describes a bicycle with an electric motor in which a human power drive system and an electric drive system are provided in parallel, and the output of the electric drive system is controlled in response to changes in the driving force due to human power. The electric motor-equipped bicycle includes a pedaling force detection unit that detects a pedaling force, a vehicle speed detection unit that detects a vehicle speed, a pedaling force reference value determination unit that determines a reference value that increases or decreases in response to an increase or decrease in the vehicle speed, and a pedaling force that is a reference value. Comparing means for comparison and motor driving force calculating means for setting the driving force to be output by the electric drive system to zero when the pedaling force is smaller than the reference value are provided.

特許文献2には、人力走行の補助にモータの動力を利用する電動補助自転車が記載されている。この電動補助自転車は、踏力を検出する踏力検出手段と、当該踏力が所定の基準値以上になったことに応じて、アシストの開始を判定するアシスト判定手段と、踏力に応じて、運転状態を判断する運転状態判断手段と、を備える。運転状態判断手段は、検出された踏力が予め設定した判定値以下の状態が、予め設定した判定時間継続したことを検出し、車両が運転されていないことを判別する。アシスト判定手段は、車両が運転されていないことが検出された場合に、所定の基準値を高くする。   Patent Document 2 describes a battery-assisted bicycle that uses the power of a motor to assist in manual driving. This battery-assisted bicycle has a pedaling force detecting means for detecting a pedaling force, an assist determining means for determining the start of an assist when the pedaling force exceeds a predetermined reference value, and a driving state according to the pedaling force. Operating state determining means for determining. The driving state determination means detects that the state where the detected pedaling force is equal to or less than a predetermined determination value has continued for a predetermined determination time, and determines that the vehicle is not being driven. The assist determination means increases the predetermined reference value when it is detected that the vehicle is not being driven.

特開平5−246378号公報JP-A-5-246378 特開平8−58669号公報JP-A-8-58669

ペダルに加えられた踏力を車輪に伝達する従来のチェーンに代えて、ベルトを使用したベルトドライブ方式の自転車が知られている。ベルトドライブ方式の自転車によれば、注油が不要であり、また、チェーンのように磨耗による伸びに起因するたるみが発生しないためメンテナンスが不要となる。更に、動作音がチェーンドライブと比較すると静かであるといった利点もある。   2. Description of the Related Art A belt drive type bicycle using a belt is known instead of a conventional chain that transmits a pedaling force applied to a pedal to a wheel. According to the belt drive type bicycle, no lubrication is required, and no sagging due to elongation due to wear does not occur like a chain, so that maintenance is not required. Furthermore, there is an advantage that the operation sound is quieter than that of the chain drive.

ベルトドライブ方式に用いられるベルトとして、心線にケブラー(アラミド繊維)を用いたものが知られている。このタイプのベルトでは、ペダルを踏み込んだ時にベルトが若干伸びるため、ソフトな乗り心地が得られる。一方、近年、踏力に対するよりダイレクトな応答性が求められるスポーツ用途にも適したカーボンファイバーを心線に用いたカーボンベルトが実用化されている。カーボンファイバーは、鉄よりも強度および弾性率が高く、更に、耐摩耗性、耐熱性、熱伸縮性などにも優れた素材である。カーボンベルトによれば、ケブラー等を心線として用いたベルトと比較して伸びが小さく、張力調整機構を用いることなく従来のチェーンにも匹敵する応答性能を得ることができる。   As a belt used in the belt drive system, a belt using a kevlar (aramid fiber) as a core wire is known. With this type of belt, the belt stretches slightly when the pedal is depressed, giving a soft ride. On the other hand, in recent years, carbon belts using carbon fibers suitable for sports applications that require more direct response to pedaling force have been put into practical use. Carbon fiber has a higher strength and elastic modulus than iron, and is excellent in wear resistance, heat resistance, thermal stretchability, and the like. According to the carbon belt, the elongation is small as compared with a belt using Kevlar or the like as a core, and response performance comparable to that of a conventional chain can be obtained without using a tension adjusting mechanism.

本発明者らは、ベルトドライブ方式の電動機付自転車において、以下の問題が生じることを発見した。一般的な電動機付自転車においては、クランクを介してしてペダルに連結されたクランク軸にトルクセンサが取り付けられており、トルクセンサによって検出されたトルクの大きさに応じた補助駆動力をモータによって発生させる。ベルトドライブ方式の自転車においては、ベルトが装着されるプーリーの幅はベルトの幅に対応しており、従来のチェーンドライブ方式におけるスプロケットの幅よりも広い。このため、ベルトとプーリーとの間に石、木の葉、ゴミ、雪などの異物が挟み込まれやすい。ベルトとプーリーとの間に異物が挟み込まれると、ベルトの張力が増大する。ベルトの張力が増大すると、ペダルに踏力が加えられていなくても、クランク軸にトルクが発生する。これにより、クランク軸に取り付けられたトルクセンサは、トルクを検出してしまう場合がある。すなわち、トルクセンサは、ベルトとプーリーとの間に異物が挟み込まれることによってクランク軸に生じる入力トルクを、通常走行時におけるペダルへの踏力の印加によってクランク軸に生じる入力トルクと同様に検出する。これにより、ペダルに踏力が加えられていない状態においてモータが補助駆動力を発生させる。すなわち、ユーザが意図しない補助駆動力が発生してしまうおそれがある。また、車両の停止状態においてもモータが駆動され、電力を無駄に消費してしまうおそれがある。特に、カーボンベルトを用いたベルトドライブ方式においては、異物の挟み込みによるベルト張力の増大が顕著であり、上記の問題が顕在化しやすい。この問題に対して、例えば、入力トルクが所定値以下の場合には、モータによる補助駆動力を停止させる方策が考えられるが、補助駆動力を停止させる入力トルクの範囲を単純に定めた場合には、本来必要とされる補助駆動力が得られず、走行時における乗り心地が損なわれてしまうおそれがある。   The present inventors have discovered that the following problems occur in a belt drive type electric bicycle. In a general bicycle with an electric motor, a torque sensor is attached to a crankshaft connected to a pedal via a crank, and an auxiliary driving force corresponding to the magnitude of the torque detected by the torque sensor is provided by the motor. generate. In a belt drive type bicycle, the width of the pulley on which the belt is mounted corresponds to the width of the belt, and is wider than the sprocket width in the conventional chain drive method. For this reason, foreign matters such as stones, leaves, dust, and snow are easily caught between the belt and the pulley. When foreign matter is sandwiched between the belt and the pulley, the belt tension increases. When the belt tension increases, torque is generated on the crankshaft even when no pedal force is applied to the pedal. Thereby, the torque sensor attached to the crankshaft may detect the torque. That is, the torque sensor detects the input torque generated in the crankshaft when foreign matter is sandwiched between the belt and the pulley in the same manner as the input torque generated in the crankshaft by applying the pedaling force to the pedal during normal traveling. As a result, the motor generates an auxiliary driving force in a state where no pedaling force is applied to the pedal. That is, there is a possibility that an auxiliary driving force unintended by the user is generated. In addition, the motor is driven even when the vehicle is stopped, and there is a risk that power is wasted. In particular, in a belt drive system using a carbon belt, an increase in belt tension due to the inclusion of foreign matter is remarkable, and the above-described problem is likely to be manifested. To solve this problem, for example, when the input torque is below a predetermined value, a measure to stop the auxiliary driving force by the motor can be considered, but when the range of the input torque to stop the auxiliary driving force is simply determined. The auxiliary driving force that is originally required cannot be obtained, and the ride comfort during travel may be impaired.

本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、走行時における乗り心地を維持しつつ、踏力が印加されていない状況に起因して生じる入力トルクに応じてモータが作動することを防止することができる電動機付自転車を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described points, and prevents the motor from operating in accordance with the input torque generated due to the situation where the pedaling force is not applied while maintaining the riding comfort during traveling. An object of the present invention is to provide a bicycle with an electric motor.

本発明による第1の観点によれば、車速を検出する車速検出部と、ペダルに加えられた踏力によって前記ペダルに連結されたクランク軸に生じる入力トルクを検出するトルク検出部と、前記クランク軸とともに回転する駆動プーリー、後輪とともに回転する従動プーリー、及び前記駆動プーリーおよび前記従動プーリーに巻き掛けられた無端状のベルトを含み、前記クランク軸に生じる入力トルクを前記後輪に伝達する駆動機構と、前輪または前記後輪を駆動する補助駆動力を発生させるモータと、前記トルク検出部によって検出された入力トルクの大きさに対する補助駆動力の比率であるアシスト比を車速および入力トルクに対応付けたアシスト比マップに基づいて、前記車速検出部によって検出された車速が第1の車速よりも小さく且つ前記トルク検出部によって検出された入力トルクが前記ベルトと前記従動プーリーとの間に異物が挟み込まれた場合に前記クランク軸に生じ得る大きさの第1のトルクよりも小さい低速低トルク状態の場合に、前記アシスト比がゼロとなるようにモータを制御し、前記車速検出部によって検出された車速が、前記第1の車速よりも大きい第2の車速を超える場合、前記トルク検出部によって検出された入力トルクの大きさにかかわらず、車速の増加に応じて前記アシスト比をゼロにまで徐々に減少させ、前記アシスト比がゼロに達する前記第2の車速よりも大きい第3の車速を超える車速に対して前記アシスト比をゼロに維持するように前記モータを制御し、前記車速検出部によって検出された車速が前記第1の車速よりも小さく、且つ前記トルク検出部によって検出された入力トルクが前記第1のトルクよりも大きい場合には、入力トルクの増加に応じて前記アシスト比を最大値まで増加させ、前記アシスト比が前記最大値に達する前記第1のトルクよりも大きい第2のトルクを超える入力トルクに対して前記アシスト比を前記最大値に維持するように前記モータを制御し、前記トルク検出部によって検出された入力トルクが前記第1のトルクよりも小さく、且つ前記車速検出部によって検出された車速が前記第1の車速よりも大きく、且つ前記第2の車速以下の場合、車速の増加に応じて前記アシスト比を前記最大値まで増加させ、前記アシスト比が前記最大値に達する前記第2の車速よりも小さい第4の車速を超える車速に対して前記アシスト比を前記最大値に維持するように前記モータを制御し、前記トルク検出部によって検出された入力トルクが前記第2のトルクよりも大きく、且つ前記車速検出部によって検出された車速が前記第1の車速よりも大きく、且つ前記第2の車速以下の場合、及び前記トルク検出部によって検出された入力トルクが前記第1のトルクよりも大きく、且つ前記第2のトルクよりも小さく、且つ前記車速検出部によって検出された車速が前記第4の車速よりも大きく、且つ前記第2の車速以下の場合、前記アシスト比が前記最大値となるよう前記モータを制御する制御部と、を含む電動機付自転車が提供される。 According to a first aspect of the present invention, a vehicle speed detection unit that detects a vehicle speed, a torque detection unit that detects an input torque generated in a crankshaft connected to the pedal by a pedaling force applied to the pedal, and the crankshaft A drive pulley that rotates with the rear wheel, a driven pulley that rotates with the rear wheel, and an endless belt wound around the drive pulley and the driven pulley, and that transmits the input torque generated on the crankshaft to the rear wheel A motor that generates auxiliary driving force for driving the front wheel or the rear wheel, and an assist ratio that is a ratio of the auxiliary driving force to the magnitude of the input torque detected by the torque detector is associated with the vehicle speed and the input torque. On the basis of the assist ratio map, the vehicle speed detected by the vehicle speed detection unit is smaller than the first vehicle speed and When the input torque detected by the torque detector is in a low-speed and low-torque state that is smaller than the first torque of a magnitude that can be generated in the crankshaft when a foreign object is sandwiched between the belt and the driven pulley. In addition, when the motor is controlled so that the assist ratio becomes zero and the vehicle speed detected by the vehicle speed detection unit exceeds the second vehicle speed that is higher than the first vehicle speed, the torque detection unit detects the vehicle speed. Regardless of the magnitude of the input torque, the assist ratio is gradually decreased to zero as the vehicle speed increases, and the vehicle speed exceeds a third vehicle speed greater than the second vehicle speed at which the assist ratio reaches zero. The motor is controlled to maintain the assist ratio at zero, the vehicle speed detected by the vehicle speed detection unit is smaller than the first vehicle speed, and the When the input torque detected by the torque detector is larger than the first torque, the assist ratio is increased to a maximum value according to the increase of the input torque, and the assist ratio reaches the maximum value. The motor is controlled to maintain the assist ratio at the maximum value with respect to an input torque exceeding a second torque larger than a torque of 1, and the input torque detected by the torque detector is the first torque. When the vehicle speed detected by the vehicle speed detector is smaller than the torque and greater than the first vehicle speed and less than or equal to the second vehicle speed, the assist ratio is increased to the maximum value as the vehicle speed increases. The assist ratio is maintained at the maximum value for a vehicle speed exceeding a fourth vehicle speed that is smaller than the second vehicle speed at which the assist ratio reaches the maximum value. The motor is controlled, the input torque detected by the torque detector is greater than the second torque, the vehicle speed detected by the vehicle speed detector is greater than the first vehicle speed, and the second And the input torque detected by the torque detector is larger than the first torque and smaller than the second torque, and the vehicle speed detected by the vehicle speed detector is the first speed. And a control unit that controls the motor so that the assist ratio becomes the maximum value when the vehicle speed is greater than 4 and less than or equal to the second vehicle speed .

本発明による第の観点によれば、前記ベルトは、カーボンファイバーからなる心線を含んで構成されている第の観点のよる電動機付自転車が提供される。 According to a second aspect of the invention, the belt, bicycles motor with the first aspect, which is configured to include a core wire made of carbon fibers is provided.

本発明による第の観点によれば、前記トルク検出部は、磁歪式のトルクセンサを含んで構成されている第1または第2の観点による電動機付自転車が提供される。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the electric bicycle according to the first or second aspect , wherein the torque detection unit includes a magnetostrictive torque sensor.

本発明によれば、走行時における乗り心地を維持しつつ、踏力が印加されていない状況に起因して生じる入力トルクに応じてモータが作動することを防止することができる電動機付自転車を提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the bicycle with an electric motor which can prevent that a motor act | operates according to the input torque which arises from the condition where pedaling force is not applied, maintaining riding comfort at the time of driving | running | working is provided. It becomes possible.

本発明の実施形態に係る電動機付自転車の側面図である。1 is a side view of a bicycle with an electric motor according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るベルトの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the belt which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る電動機付自転車の電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric constitution of the bicycle with an electric motor which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るトルクセンサの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the torque sensor which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るバッテリ、モータ駆動回路およびモータの接続関係を詳細に示す図である。It is a figure which shows the connection relation of the battery which concerns on embodiment of this invention, a motor drive circuit, and a motor in detail. 本発明の実施形態に係る電動機付自転車における駆動部分を示す図である。It is a figure which shows the drive part in the bicycle with an electric motor which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るアシスト比マップを示す図である。It is a figure which shows the assist ratio map which concerns on embodiment of this invention. 本実施形態に係る演算処理部がモータ駆動指令値を算出する処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the process in which the arithmetic processing part which concerns on this embodiment calculates a motor drive command value. 本発明の実施形態に係る電動機付自転車における入力トルクと補助駆動力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the input torque and auxiliary | assistant drive force in the bicycle with an electric motor which concerns on embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態に係る電動機付自転車1の側面図である。電動機付自転車1は、フロントフォーク11、ヘッドパイプ12、ダウンチューブ13、シートチューブ14、シートステー15、チェーンステー16からなるフレームを有している。前輪17はフロントフォーク11に回動自在に取り付けられ、後輪18はシートステー15とチェーンステー16との交点である回転軸19に回動自在に取り付けられている。ヘッドパイプ12には、ハンドルステム20が回動自在に挿通され、ハンドルステム20の上端にはハンドル21が取り付けられている。一方、シートチューブ14には、シートポスト22が嵌合されており、シートポスト22の上端にはサドル23が取り付けられている。チェーンステー16の一端にクランク軸24が支持されており、クランク軸24には、クランク25が取り付けられている。クランク25の先端には、ペダル26が回動自在に支持されている。また、クランク軸24には、クランク軸24と一体となって回転する駆動プーリー27が取り付けられている。チェーンステー16の他端には従動プーリー28が取り付けられている。従動プーリー28は、後輪18の回転軸19に支持されており、後輪18と一体となって回転する。   FIG. 1 is a side view of an electric bicycle 1 according to an embodiment of the present invention. The bicycle 1 with an electric motor has a frame including a front fork 11, a head pipe 12, a down tube 13, a seat tube 14, a seat stay 15, and a chain stay 16. The front wheel 17 is rotatably attached to the front fork 11, and the rear wheel 18 is rotatably attached to a rotating shaft 19 that is an intersection of the seat stay 15 and the chain stay 16. A handle stem 20 is rotatably inserted into the head pipe 12, and a handle 21 is attached to the upper end of the handle stem 20. On the other hand, a seat post 22 is fitted to the seat tube 14, and a saddle 23 is attached to the upper end of the seat post 22. A crankshaft 24 is supported at one end of the chain stay 16, and a crank 25 is attached to the crankshaft 24. A pedal 26 is rotatably supported at the tip of the crank 25. A drive pulley 27 that rotates integrally with the crankshaft 24 is attached to the crankshaft 24. A driven pulley 28 is attached to the other end of the chain stay 16. The driven pulley 28 is supported by the rotating shaft 19 of the rear wheel 18 and rotates integrally with the rear wheel 18.

駆動プーリー27と従動プーリー28には、無端状のベルト30が巻き掛けられている。ベルト30の内周面には、複数の歯31(図2参照)が形成されており、これらの歯が、駆動プーリー27と従動プーリー28の周面に形成された複数の歯(図示せず)と噛合されている。ペダル26に踏力を加えることによってクランク25を矢印A方向(時計回り)に回転させると、クランク軸24とともに駆動プーリー27が矢印B方向(時計回り)に回転し、ベルト30が矢印C方向に周回移動する。ベルト30の周回移動により従動プーリー28が回転し、後輪18に動力が伝達される。このように、本実施形態に係る電動機付自転車1は、駆動プーリー27、従動プーリー28およびベルト30を含むベルト駆動機構を備えている。   An endless belt 30 is wound around the driving pulley 27 and the driven pulley 28. A plurality of teeth 31 (see FIG. 2) are formed on the inner peripheral surface of the belt 30, and these teeth are a plurality of teeth (not shown) formed on the peripheral surfaces of the drive pulley 27 and the driven pulley 28. ). When the crank 25 is rotated in the direction of arrow A (clockwise) by applying a pedaling force to the pedal 26, the drive pulley 27 rotates in the direction of arrow B (clockwise) together with the crankshaft 24, and the belt 30 rotates in the direction of arrow C. Moving. The driven pulley 28 is rotated by the circumferential movement of the belt 30, and power is transmitted to the rear wheel 18. As described above, the electric bicycle 1 according to the present embodiment includes the belt drive mechanism including the drive pulley 27, the driven pulley 28, and the belt 30.

モータ40は、前輪17の回転軸29に装着され、前輪17を駆動する補助駆動力を発生させる。すなわち、電動機付自転車1は、モータを前輪のハブに搭載したハブマウント型である。モータ40の回転は、減速機構(図示せず)によって減速され、前輪17に伝達されるように構成されている。モータ40は、例えばブラシレスDCモータによって構成することができる。   The motor 40 is mounted on the rotary shaft 29 of the front wheel 17 and generates an auxiliary driving force that drives the front wheel 17. That is, the electric bicycle 1 is a hub mount type in which the motor is mounted on the front wheel hub. The rotation of the motor 40 is decelerated by a reduction mechanism (not shown) and transmitted to the front wheels 17. The motor 40 can be constituted by, for example, a brushless DC motor.

モータ40を駆動するための電力は、シートチューブ14に沿って着脱可能に設けられたバッテリ41から供給される。バッテリ41は、例えばリチウムイオン二次電池により構成され、充電を行うことによって繰り返し使用することが可能となっている。なお、バッテリの取り付け位置は、シートチューブ以外の他の部位であってもよい。例えば、バッテリ41は、ダウンチューブ13に取り付けられていてもよい。   Electric power for driving the motor 40 is supplied from a battery 41 detachably provided along the seat tube 14. The battery 41 is composed of, for example, a lithium ion secondary battery, and can be repeatedly used by charging. Note that the battery may be attached at a location other than the seat tube. For example, the battery 41 may be attached to the down tube 13.

図2は、ベルト30の内部構造を示す図である。ベルト30は、内周面に複数の歯31を有する。ベルト30は、一例としてポリウレタンを主体とする樹脂材料によって構成されており、ポリウレタンの内部にはベルト30の伸長方向に沿って伸びる複数の心線32が埋設されている。心線32は、カーボンファイバーによって構成されている。カーボンファイバーは、心線として従来から用いられているケブラーよりも高い弾性率を有する。ベルト30の心線としてカーボンファイバーを用いることにより、ケブラー等を心線として用いたベルトと比較して伸びを小さくすることができ、張力調整機構を用いることなく従来のチェーンにも匹敵する応答性能を得ることができる。ベルト30には、歯31の根元付近に埋設された例えば、ナイロン繊維により構成される補強布33が埋設されている。   FIG. 2 is a view showing the internal structure of the belt 30. The belt 30 has a plurality of teeth 31 on the inner peripheral surface. The belt 30 is made of, for example, a resin material mainly composed of polyurethane, and a plurality of core wires 32 extending in the extending direction of the belt 30 are embedded in the polyurethane. The core wire 32 is made of carbon fiber. Carbon fiber has a higher elastic modulus than Kevlar conventionally used as a core wire. By using carbon fiber as the core of the belt 30, the elongation can be reduced compared to a belt using Kevlar or the like as the core, and response performance comparable to that of a conventional chain without using a tension adjustment mechanism. Can be obtained. In the belt 30, a reinforcing cloth 33 made of, for example, nylon fiber is embedded in the vicinity of the root of the tooth 31.

図3は、電動機付自転車1の電気的構成を示すブロック図である。車速センサ112は、電動機付自転車1の走行スピード(車速)を検出し、検出した車速を示す車速検出信号Sを出力する。車速センサ112から出力された車速検出信号Sは、演算処理部116に供給される。車速センサ112は、例えば前輪17の回転軸29の周方向に沿って配列された複数の磁石片を備え、前輪17の回転速度に応じた周期のパルス信号を車速検出信号Sとして出力する公知の車速センサを用いることが可能である。 FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the electric bicycle 1. The vehicle speed sensor 112 detects a running speed of a bicycle with an electric motor 1 (vehicle speed), and outputs a vehicle speed detection signal S V indicating the detected vehicle speed. Vehicle speed detection signal S V outputted from the vehicle speed sensor 112 are supplied to the arithmetic processing unit 116. The vehicle speed sensor 112 is known to be outputted for example, a plurality of magnet pieces arranged along the circumferential direction of the rotary shaft 29 of the front wheel 17, a pulse signal having a period corresponding to the rotational speed of the front wheel 17 as a vehicle speed detection signal S V It is possible to use a vehicle speed sensor.

トルクセンサ114は、ペダル26に踏力が印加されることによりクランク軸24に生じるトルクの大きさを検出し、検出したトルクの大きさを示すトルク検出信号Sを出力する。トルクセンサ114から出力されたトルク検出信号Sは、演算処理部116に供給される。 The torque sensor 114 detects the magnitude of the torque generated in the crankshaft 24 by the depression force is applied to the pedal 26, and outputs a torque detection signal S T that indicates the magnitude of the detected torque. Torque detection signal S T output from the torque sensor 114 is supplied to the arithmetic processing unit 116.

図4は、トルクセンサ114の構成を示す図である。トルクセンサ114として、磁歪効果を利用する磁歪式のトルクセンサを好適に用いることができる。トルクセンサ114は、クランク軸24に取り付けられた磁歪材201を有する。磁歪材201は、クランク軸24の軸方向に沿って並べられた検出部202Aおよび202Bを有する。検出部202A、202Bは、磁歪効果を助長するための複数の溝(図示せず)を有する。なお、磁歪式のトルクセンサは公知であるので、上記の溝の形状や傾斜等の具体的な構成についての説明は省略する。検出部202A、202Bの近傍には、これらに対応して検出コイル203A、203Bが設けられている。検出コイル203Aおよび203Bは、磁歪材201に対して非接触とされている。   FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the torque sensor 114. As the torque sensor 114, a magnetostrictive torque sensor using the magnetostrictive effect can be suitably used. The torque sensor 114 has a magnetostrictive material 201 attached to the crankshaft 24. The magnetostrictive material 201 includes detection units 202A and 202B arranged along the axial direction of the crankshaft 24. The detection units 202A and 202B have a plurality of grooves (not shown) for promoting the magnetostrictive effect. In addition, since the magnetostrictive torque sensor is well-known, description about specific structures, such as said groove shape and inclination, is abbreviate | omitted. In the vicinity of the detection units 202A and 202B, detection coils 203A and 203B are provided correspondingly. The detection coils 203A and 203B are not in contact with the magnetostrictive material 201.

ペダル26に踏力が印加されることによりクランク軸24に発生したトルクは、磁歪材201に伝わり逆磁歪効果によって磁歪材201の透磁率が変化する。磁歪材201に作用するトルクは、検出部202Aと、202Bとで異なるので、検出部202Aと、202Bとの間で透磁率に差が生じる。これにより、検出コイル203A、203Bに誘導される誘導起電力に差が生じる。検出コイル203Aと203Bとの間の誘導起電力の差の大きさは、クランク軸24に加えられたトルクの大きさに対応したものとなる。トルクセンサ114は、検出コイル203Aと203Bとの間の誘導起電力の差に応じた電気信号を、クランク軸24に加えられたトルク(入力トルク)の大きさを示すトルク検出信号Sとして出力する。 Torque generated in the crankshaft 24 when a pedaling force is applied to the pedal 26 is transmitted to the magnetostrictive material 201, and the magnetic permeability of the magnetostrictive material 201 changes due to the inverse magnetostrictive effect. Since the torque acting on the magnetostrictive material 201 differs between the detection units 202A and 202B, there is a difference in magnetic permeability between the detection units 202A and 202B. As a result, a difference occurs in the induced electromotive force induced in the detection coils 203A and 203B. The magnitude of the induced electromotive force difference between the detection coils 203A and 203B corresponds to the magnitude of the torque applied to the crankshaft 24. The torque sensor 114 outputs an electrical signal corresponding to the difference between the induced electromotive force between the detection coil 203A and 203B, as a torque detection signal S T that indicates the magnitude of the torque applied to the crankshaft 24 (input torque) To do.

演算処理部116は、コンピュータシステムを集積したLSI(Large Scale Integration)を含んで構成されている。演算処理部116は、メモリ118を備えている。メモリ118には、アシスト比マップが記憶されている。演算処理部116は、アシスト比マップに基づいてモータ40の駆動制御を行う。演算処理部116は、メモリ118に記憶されたアシスト比マップに基づいてモータ40に発生させる補助駆動力(モータ出力トルク)の目標値を算出する。演算処理部116は、算出した補助駆動力(モータ出力トルク)の目標値を示すモータ駆動指令値Cをモータ駆動回路120に供給する。なお、アシスト比マップの詳細については後述する。   The arithmetic processing unit 116 includes an LSI (Large Scale Integration) integrated with a computer system. The arithmetic processing unit 116 includes a memory 118. The memory 118 stores an assist ratio map. The arithmetic processing unit 116 performs drive control of the motor 40 based on the assist ratio map. The arithmetic processing unit 116 calculates a target value of auxiliary driving force (motor output torque) to be generated by the motor 40 based on the assist ratio map stored in the memory 118. The arithmetic processing unit 116 supplies the motor drive circuit 120 with a motor drive command value C indicating the calculated target value of the auxiliary drive force (motor output torque). Details of the assist ratio map will be described later.

モータ駆動回路120は、演算処理部116から供給されるモータ駆動指令値Cによって示される補助駆動力(モータ出力トルク)の目標値に応じた大きさの駆動電力をバッテリ41から取り出してモータ40に供給する。   The motor drive circuit 120 extracts drive power having a magnitude corresponding to the target value of the auxiliary drive force (motor output torque) indicated by the motor drive command value C supplied from the arithmetic processing unit 116 from the battery 41 to the motor 40. Supply.

図5は、バッテリ41、モータ駆動回路120およびモータ40の接続関係を詳細に示す図である。モータ駆動回路120は、トランジスタQ1〜Q6を含むインバータ回路121と、トランジスタQ1〜Q6を個別にオンオフするためのゲート信号を生成するインバータ制御回路122と、バッテリ41からモータ40に向かう方向の電流を通過させる一方、モータ40からバッテリ41に向かう方向の電流を遮断するダイオードDと、を有する。   FIG. 5 is a diagram showing in detail the connection relationship between the battery 41, the motor drive circuit 120, and the motor 40. The motor driving circuit 120 includes an inverter circuit 121 including transistors Q1 to Q6, an inverter control circuit 122 that generates gate signals for individually turning on and off the transistors Q1 to Q6, and a current in a direction from the battery 41 to the motor 40. And a diode D that cuts off current in a direction from the motor 40 toward the battery 41.

各トランジスタQ1〜Q6は、ドレイン側にカソードが接続され、ソース側にアノードが接続されたダイオードを有するnチャネルMOSFETによって構成されている。トランジスタQ1〜Q6は、オフ状態においてもダイオードを介して逆方向に電流を流すことが可能となっている。本実施形態において、モータ40は、インナーロータ型のブラシレスモータであり、永久磁石を含むロータと、モータ巻線Lを有するステータと、ロータの回転位置を検出するための3つのホール素子Hと、を含んでいる。バッテリ41の正極側(ハイサイド側)に接続されたトランジスタQ1、Q3、Q5と、バッテリ41の負極側(ローサイド側)に接続されたトランジスタQ2、Q4、Q6との各接続点u、v、wは、モータ40を構成する3つのモータ巻線Lにそれぞれ接続されている。   Each of the transistors Q1 to Q6 is composed of an n-channel MOSFET having a diode having a cathode connected to the drain side and an anode connected to the source side. The transistors Q1 to Q6 can pass a current in the reverse direction via the diode even in the off state. In the present embodiment, the motor 40 is an inner rotor type brushless motor, and includes a rotor including a permanent magnet, a stator having a motor winding L, three Hall elements H for detecting the rotational position of the rotor, Is included. Connection points u, v, transistors Q1, Q3, Q5 connected to the positive side (high side) of the battery 41 and transistors Q2, Q4, Q6 connected to the negative side (low side) of the battery 41, w is connected to each of the three motor windings L constituting the motor 40.

インバータ制御回路122は、3つのホール素子Hからそれぞれ出力される検知信号によってロータの角度位置を検出し、検出したロータの角度位置に応じてトランジスタQ1〜Q6のゲートに制御信号G1〜G6を供給することにより、トランジスタQ1〜Q6を一定の順序でオンさせる。これにより、モータ巻線Lに流れる電流の向きが順次切り替わりロータが回転する。インバータ制御回路122は、演算処理部116から供給されるモータ駆動指令値Cによって示される補助駆動力(モータ出力トルク)の目標値に基づいてトランジスタQ1〜Q6のオンデューティを調整する。   The inverter control circuit 122 detects the angular position of the rotor based on the detection signals output from the three Hall elements H, and supplies the control signals G1 to G6 to the gates of the transistors Q1 to Q6 according to the detected angular position of the rotor. Thus, the transistors Q1 to Q6 are turned on in a certain order. As a result, the direction of the current flowing through the motor winding L is sequentially switched to rotate the rotor. The inverter control circuit 122 adjusts the on-duty of the transistors Q1 to Q6 based on the target value of the auxiliary driving force (motor output torque) indicated by the motor drive command value C supplied from the arithmetic processing unit 116.

なお、車速センサ112は本発明における車速検出部の一例である。トルクセンサ114は本発明におけるトルク検出部の一例である。演算処理部116およびモータ駆動回路120は本発明における制御部の一例である。モータ40は本発明におけるモータの一例である。   The vehicle speed sensor 112 is an example of a vehicle speed detection unit in the present invention. The torque sensor 114 is an example of a torque detector in the present invention. The arithmetic processing unit 116 and the motor drive circuit 120 are an example of a control unit in the present invention. The motor 40 is an example of a motor in the present invention.

本実施形態に係る電動機付自転車1においては、図6に示すように、従動プーリー28とベルト30との間に異物Xが挟み込まれた場合には、ベルト30に矢印E方向に張力が作用する。特にベルト30は、高弾性を有るカーボンベルトであり、殆ど伸びないため、異物の挟み込みによる張力の増大が顕著となる。ベルト30に張力が作用することにより駆動プーリー27には、矢印F方向(反時計回り)に回転力が作用し、クランク軸24にトルクが発生する。クランク軸24に発生したトルクは、クランク軸24に設けられたトルクセンサ114によって検出される。特にトルクセンサ114は磁歪式のトルクセンサであるため、機械式のトルクセンサと比較して低トルク域における応答性が高く、ベルト30の張力の増大に伴ってクランク軸24に生じる比較的小さいトルクも検出することが可能である。   In the electric bicycle 1 according to this embodiment, as shown in FIG. 6, when a foreign object X is sandwiched between the driven pulley 28 and the belt 30, tension acts on the belt 30 in the direction of arrow E. . In particular, the belt 30 is a carbon belt having high elasticity and hardly stretches, so that an increase in tension due to the inclusion of foreign matter becomes significant. When the tension is applied to the belt 30, a rotational force acts on the drive pulley 27 in the direction of arrow F (counterclockwise), and torque is generated on the crankshaft 24. Torque generated on the crankshaft 24 is detected by a torque sensor 114 provided on the crankshaft 24. In particular, since the torque sensor 114 is a magnetostrictive torque sensor, the responsiveness in the low torque region is higher than that of the mechanical torque sensor, and a relatively small torque generated in the crankshaft 24 as the tension of the belt 30 increases. Can also be detected.

演算処理部116は、トルクセンサ114によって検出された入力トルクの大きさに応じた大きさの補助駆動力をモータ40に発生させるようにモータ40の駆動制御を行う。従って、上記のようなペダル26に対して踏力が印加されていない状況であってもクランク軸24に入力トルクが発生すると、これに応じてモータ40が作動する。ペダル26に対して踏力が印加されていない状況でのモータの作動は、ユーザが意図しない補助駆動力の発生を引き起こすのみならず、電力を無駄に消費してしまうため好ましくない。特に、本実施形態に係る電動機付自転車1のように、カーボンベルトおよび磁歪式のトルクセンサを備えている場合には、上記の問題が顕在化しやすい。本実施形態に係る電動機付自転車1においては、メモリ118に記憶されるアシスト比マップを以下のように構築することで、上記の問題に対処している。   The arithmetic processing unit 116 performs drive control of the motor 40 so that the motor 40 generates an auxiliary driving force having a magnitude corresponding to the magnitude of the input torque detected by the torque sensor 114. Therefore, even when the pedaling force is not applied to the pedal 26 as described above, when the input torque is generated on the crankshaft 24, the motor 40 is operated accordingly. The operation of the motor in a state where no pedal force is applied to the pedal 26 is not preferable because it not only causes generation of an auxiliary driving force that is not intended by the user but also wastes power. In particular, as in the bicycle 1 with an electric motor according to the present embodiment, when the carbon belt and the magnetostrictive torque sensor are provided, the above problem is likely to be manifested. In the bicycle 1 with an electric motor according to the present embodiment, the above problem is addressed by constructing the assist ratio map stored in the memory 118 as follows.

図7は、本実施形態に係るアシスト比マップの一例を示す図である。アシスト比マップは、メモリ118に記憶されている。本実施形態に係るアシスト比マップは、アシスト比が車速および入力トルクに対応付けられた3次元マップとなっている。   FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the assist ratio map according to the present embodiment. The assist ratio map is stored in the memory 118. The assist ratio map according to the present embodiment is a three-dimensional map in which the assist ratio is associated with the vehicle speed and the input torque.

本実施形態に係るアシスト比マップにおいて、車速VがV以下(0≦V≦V)となり且つ入力トルクTがT以下(0≦T≦T)となる低速低トルク状態において、アシスト比は0に設定されている。 In the assist ratio map according to the present embodiment, the assist is performed in a low speed and low torque state where the vehicle speed V is V 1 or less (0 ≦ V ≦ V 1 ) and the input torque T is T 1 or less (0 ≦ T ≦ T 1 ). The ratio is set to zero.

アシスト比0を適用する上限の車速Vとして、例えば、通常走行時における車速より十分に小さい速度(例えば10Km/h程度)を適用することが好ましい。また、アシスト比0を適用する上限の入力トルクTとして、例えば、ベルト30と従動プーリー28との間に異物が挟み込まれた場合等の、踏力が印加されていない状況でクランク軸24に生じ得る入力トルクの大きさに相当する値であり且つ低速時での踏力に対応する入力トルクよりも十分に小さい値であることが好ましい。車速VがV以下となる低速域では、比較的大きい踏力がペダル26に印加され、クランク軸24に生じる入力トルクは比較的大きい値(数十N/m程度)となることが想定される。従って、Tとして、比較的大きい値(例えば15N/m)を設定することができる。 As the upper limit vehicle speed V 1 to which the assist ratio 0 is applied, for example, a speed sufficiently lower than the vehicle speed during normal travel (for example, about 10 km / h) is preferably applied. Further, as the input torque T 1 of the upper applying the assist ratio 0, for example, occur in the crank shaft 24 in such a case where foreign matter is sandwiched, no depression force is applied status between the belt 30 and the driven pulley 28 It is preferably a value corresponding to the magnitude of the input torque to be obtained and sufficiently smaller than the input torque corresponding to the pedaling force at low speed. In a low speed range where the vehicle speed V is V 1 or less, a relatively large pedaling force is applied to the pedal 26, and the input torque generated on the crankshaft 24 is assumed to be a relatively large value (about several tens of N / m). . Therefore, it is possible to set as T 1, a relatively large value (e.g. 15N / m).

また、本実施形態に係るアシスト比マップによれば、所定の車速範囲内(V≦V)において、上記低速低トルク状態以外の場合のアシスト比が0よりも大きい値に設定されている。すなわち、車速VがV以下であっても入力トルクTがTよりも大きくなる領域において、アシスト比は0よりも大きい値に設定されている。また、車速VがVよりも大きいV以上となる領域において、アシスト比が車速の上昇とともにリニアに減少し、車速VがV(V>V)なったときに0となるように設定されている。 Further, according to the assist ratio map according to the present embodiment, the assist ratio in a case other than the low speed low torque state is set to a value larger than 0 within a predetermined vehicle speed range (V ≦ V 3 ). That is, the assist ratio is set to a value larger than 0 in the region where the input torque T is larger than T 1 even when the vehicle speed V is V 1 or less. Further, in the region where the vehicle speed V is V 2 or more, which is larger than V 1 , the assist ratio decreases linearly with the increase in the vehicle speed, and becomes 0 when the vehicle speed V becomes V 3 (V 3 > V 2 ). Is set to

図8は、演算処理部116がアシスト比マップに基づいてモータ駆動指令値Cを算出する処理の流れを示すフローチャートである。   FIG. 8 is a flowchart showing a flow of processing in which the arithmetic processing unit 116 calculates the motor drive command value C based on the assist ratio map.

ステップS1において演算処理部116は、車速センサ112から出力される車速検出信号Sによって示される車速Vを参照する。 Processing unit 116 in step S1 refers to the vehicle speed V indicated by the vehicle speed detection signal S V outputted from the vehicle speed sensor 112.

ステップS2において演算処理部116はトルクセンサ114から出力されるトルク検出信号Sによって示される入力トルクTを参照する。 Processing unit 116 in step S2 to see an input torque T indicated by the torque detection signal S T output from the torque sensor 114.

ステップS3において演算処理部116は、メモリ118に記憶されたアシスト比マップを参照することによりステップS1およびS2において参照した車速Vおよび入力トルクTに対応するアシスト比Rを導出する。なお、ステップS1で参照した車速VがV以下(0≦V≦V)であり且つステップS2で参照した入力トルクTがT以下(0≦T≦T)である場合(低速低トルク状態の場合)には、アシスト比マップに基づいて、アシスト比Rとして0が導出されることとなる。 In step S3, the arithmetic processing unit 116 derives the assist ratio R corresponding to the vehicle speed V and the input torque T referred to in steps S1 and S2 by referring to the assist ratio map stored in the memory 118. Note that the vehicle speed V referred to in step S1 is V 1 or less (0 ≦ V ≦ V 1 ) and the input torque T referred to in step S2 is T 1 or less (0 ≦ T ≦ T 1 ) (low speed low In the case of a torque state), 0 is derived as the assist ratio R based on the assist ratio map.

ステップS4において演算処理部116は、ステップS3において導出したアシスト比Rと、ステップS2において参照した入力トルクTについてR×Tを演算することによって補助駆動力の目標値α(α=R×T)を算出する。   In step S4, the arithmetic processing unit 116 calculates R × T for the assist ratio R derived in step S3 and the input torque T referred to in step S2, thereby obtaining the target value α (α = R × T) of the auxiliary driving force. Is calculated.

ステップS5において演算処理部116は、ステップS4において算出した補助駆動力の目標値αについて所定の換算処理を行うことによってモータ駆動指令値Cを算出して本ルーチンを終了する。   In step S5, the arithmetic processing unit 116 calculates a motor drive command value C by performing a predetermined conversion process on the target value α of the auxiliary driving force calculated in step S4, and ends this routine.

図9は、本実施形態に係る電動機付自転車1における入力トルクと補助駆動力(モータ出力トルク)との関係を示す図である。図9において実線は、車速Va(0<Va<V)の場合に対応し、破線は、車速Vb(V<Vb<V)の場合に対応する。 FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the input torque and the auxiliary driving force (motor output torque) in the electric bicycle 1 according to the present embodiment. In FIG. 9, the solid line corresponds to the case of the vehicle speed Va (0 <Va <V 1 ), and the broken line corresponds to the case of the vehicle speed Vb (V 2 <Vb <V 3 ).

演算処理部116は、上記したように、図7に示すアシスト比マップに基づいてモータ40に発生させる補助駆動力(モータ出力トルク)の目標値αを算出する。従って、車速Va(0<Va<V)の場合には、図9において実線で示されるように、入力トルクが0以上T以下の領域において補助駆動力(モータ出力トルク)は0となる。一方、入力トルクがTを超える領域において、補助駆動力(モータ出力トルク)は、入力トルクの大きさに応じた0よりも大きい大きさとなる。一方、車速Vb(V<Vb<V)の場合には、図9において破線で示されるように、補助駆動力(モータ出力トルク)は、全域において、入力トルクの大きさに応じた0よりも大きい大きさとなる。 As described above, the arithmetic processing unit 116 calculates the target value α of the auxiliary driving force (motor output torque) generated by the motor 40 based on the assist ratio map shown in FIG. Therefore, in the case of the vehicle speed Va (0 <Va <V 1 ), as shown by the solid line in FIG. 9, the auxiliary driving force (motor output torque) is 0 in the region where the input torque is 0 or more and T 1 or less. . On the other hand, in a region where input torque exceeds T 1, the auxiliary driving force (motor output torque), 0 a magnitude greater than that corresponding to the magnitude of the input torque. On the other hand, in the case of the vehicle speed Vb (V 2 <Vb <V 3 ), as shown by the broken line in FIG. 9, the auxiliary driving force (motor output torque) is 0 in accordance with the magnitude of the input torque in the entire region. It becomes bigger than.

以上のように、本実施形態に係るアシスト比マップにおいて、車速が所定値V以下であり且つ入力トルクが所定値T以下である低速低トルク状態の場合のアシスト比が0に設定されている。従って、演算処理部116は、低速低トルク状態において、補助駆動力の発生を停止させるようにモータ40を制御する。これにより、例えば、ベルト30と従動プーリー28との間に異物が挟み込まれた場合等の踏力が印加されない状況に起因してクランク軸24に生じた入力トルクに応じてモータ40が作動することを防止することができる。これにより、モータ40による補助駆動力を必要としない状況、すなわちユーザが意図しない状況における補助駆動力の発生を防止することができる。また、電力が無駄に消費されてしまうことを回避できる。また、本実施形態に係るアシスト比マップにおいて、低速低トルク状態以外の場合のアシスト比が0よりも大きい値に設定されている。従って、演算処理部116は、低速低トルク状態以外の場合において、補助駆動力を発生させるようにモータ40を制御する。このように、低速低トルク状態以外の通常走行時において補助駆動力を発生させることで、ユーザがアシスト不足を感じることを防止することができる。 As described above, in the assist ratio map according to the present embodiment, is set in the assist ratio when vehicle speed is and the input torque is equal to or less than a predetermined value V 1 of the low-speed low-torque state is less than the predetermined value T 1 is 0 Yes. Accordingly, the arithmetic processing unit 116 controls the motor 40 so as to stop the generation of the auxiliary driving force in the low speed and low torque state. As a result, for example, the motor 40 is operated in accordance with the input torque generated in the crankshaft 24 due to a situation in which no treading force is applied, such as when a foreign object is sandwiched between the belt 30 and the driven pulley 28. Can be prevented. Thereby, the generation of the auxiliary driving force in a situation where the auxiliary driving force by the motor 40 is not required, that is, a situation not intended by the user can be prevented. Moreover, it is possible to avoid wasteful consumption of electric power. In the assist ratio map according to the present embodiment, the assist ratio in a case other than the low speed and low torque state is set to a value larger than zero. Therefore, the arithmetic processing unit 116 controls the motor 40 so as to generate the auxiliary driving force in cases other than the low speed and low torque state. Thus, by generating the auxiliary driving force during normal running other than the low speed and low torque state, the user can be prevented from feeling insufficient assistance.

以上のように、本実施形態に係る電動機付自転車1によれば、低速低トルク状態において補助駆動力の発生が停止されるので、走行時における乗り心地を維持しつつ、踏力が印加されていない状況に起因して生じる入力トルクに応じてモータが作動することを防止することができる。   As described above, according to the electric bicycle 1 according to the present embodiment, since the generation of the auxiliary driving force is stopped in the low speed and low torque state, the pedaling force is not applied while maintaining the riding comfort during traveling. It is possible to prevent the motor from operating according to the input torque generated due to the situation.

なお、本実施形態では、モータを前輪のハブに搭載したハブマウント型の電動機付自転車に本発明を適用する場合を例示したが、モータがペダル近傍に設けられ、モータの出力を後輪に伝達するセンターマウント型の電動機付自転車に本発明を適用することも可能である。   In this embodiment, the case where the present invention is applied to a hub-mounted electric bicycle with a motor mounted on the front wheel hub is illustrated. However, the motor is provided in the vicinity of the pedal, and the output of the motor is transmitted to the rear wheel. It is also possible to apply the present invention to a center-mounted bicycle with an electric motor.

また、本実施形態では、カーボンファイバーによって構成される心線を有するカーボンベルトを適用した場合を例示したが、これに限定されるものではなく、カーボンベルト以外のベルトを用いたベルト駆動機構を備えた電動機付自転車に本発明を適用することも可能である。   Further, in this embodiment, the case where a carbon belt having a core made of carbon fiber is applied is exemplified, but the present invention is not limited to this, and a belt drive mechanism using a belt other than the carbon belt is provided. The present invention can also be applied to a bicycle with an electric motor.

1 電動機付自転車
17 前輪
18 後輪
24 クランク軸
27 駆動プーリー
28 従動プーリー
30 ベルト
40 モータ
112 車速センサ
114 トルクセンサ
116 演算処理部
118 メモリ
120 モータ駆動回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bicycle 17 with an electric motor Front wheel 18 Rear wheel 24 Crankshaft 27 Drive pulley 28 Driven pulley 30 Belt 40 Motor 112 Vehicle speed sensor 114 Torque sensor 116 Operation processing part 118 Memory 120 Motor drive circuit

Claims (3)

車速を検出する車速検出部と、
ペダルに加えられた踏力によって前記ペダルに連結されたクランク軸に生じる入力トルクを検出するトルク検出部と、
前記クランク軸とともに回転する駆動プーリー、後輪とともに回転する従動プーリー、及び前記駆動プーリーおよび前記従動プーリーに巻き掛けられた無端状のベルトを含み、前記クランク軸に生じる入力トルクを前記後輪に伝達する駆動機構と、
前輪または前記後輪を駆動する補助駆動力を発生させるモータと、
前記トルク検出部によって検出された入力トルクの大きさに対する補助駆動力の比率であるアシスト比を車速および入力トルクに対応付けたアシスト比マップに基づいて、前記車速検出部によって検出された車速が第1の車速よりも小さく且つ前記トルク検出部によって検出された入力トルクが前記ベルトと前記従動プーリーとの間に異物が挟み込まれた場合に前記クランク軸に生じ得る大きさの第1のトルクよりも小さい低速低トルク状態の場合に、前記アシスト比がゼロとなるように前記モータを制御し、前記車速検出部によって検出された車速が、前記第1の車速よりも大きい第2の車速を超える場合、前記トルク検出部によって検出された入力トルクの大きさにかかわらず、車速の増加に応じて前記アシスト比をゼロにまで徐々に減少させ、前記アシスト比がゼロに達する前記第2の車速よりも大きい第3の車速を超える車速に対して前記アシスト比をゼロに維持するように前記モータを制御し、前記車速検出部によって検出された車速が前記第1の車速よりも小さく、且つ前記トルク検出部によって検出された入力トルクが前記第1のトルクよりも大きい場合には、入力トルクの増加に応じて前記アシスト比を最大値まで増加させ、前記アシスト比が前記最大値に達する前記第1のトルクよりも大きい第2のトルクを超える入力トルクに対して前記アシスト比を前記最大値に維持するように前記モータを制御し、前記トルク検出部によって検出された入力トルクが前記第1のトルクよりも小さく、且つ前記車速検出部によって検出された車速が前記第1の車速よりも大きく、且つ前記第2の車速以下の場合、車速の増加に応じて前記アシスト比を前記最大値まで増加させ、前記アシスト比が前記最大値に達する、前記第2の車速よりも小さい第4の車速を超える車速に対して前記アシスト比を前記最大値に維持するように前記モータを制御し、前記トルク検出部によって検出された入力トルクが前記第2のトルクよりも大きく、且つ前記車速検出部によって検出された車速が前記第1の車速よりも大きく、且つ前記第2の車速以下の場合、及び前記トルク検出部によって検出された入力トルクが前記第1のトルクよりも大きく、且つ前記第2のトルクよりも小さく、且つ前記車速検出部によって検出された車速が前記第4の車速よりも大きく、且つ前記第2の車速以下の場合、前記アシスト比が前記最大値となるよう前記モータを制御する制御部と、
を含む電動機付自転車。
A vehicle speed detector for detecting the vehicle speed;
A torque detector for detecting an input torque generated in a crankshaft connected to the pedal by a pedaling force applied to the pedal;
A drive pulley that rotates with the crankshaft, a driven pulley that rotates with a rear wheel, and an endless belt wound around the drive pulley and the driven pulley, and transmits input torque generated on the crankshaft to the rear wheel A drive mechanism to
A motor for generating an auxiliary driving force for driving a front wheel or the rear wheel;
Based on an assist ratio map in which an assist ratio, which is a ratio of the auxiliary driving force to the magnitude of the input torque detected by the torque detector, is associated with the vehicle speed and the input torque, the vehicle speed detected by the vehicle speed detector is the first. The input torque detected by the torque detector is smaller than the first vehicle speed and is larger than the first torque that can be generated in the crankshaft when a foreign object is sandwiched between the belt and the driven pulley. When the motor is controlled so that the assist ratio becomes zero in the case of a small low speed and low torque state, and the vehicle speed detected by the vehicle speed detection unit exceeds a second vehicle speed greater than the first vehicle speed. Regardless of the magnitude of the input torque detected by the torque detector, the assist ratio is gradually reduced to zero as the vehicle speed increases. And the motor is controlled to maintain the assist ratio at zero with respect to a vehicle speed exceeding a third vehicle speed greater than the second vehicle speed at which the assist ratio reaches zero, and is detected by the vehicle speed detecting unit. When the vehicle speed is smaller than the first vehicle speed and the input torque detected by the torque detector is larger than the first torque, the assist ratio is increased to the maximum value according to the increase of the input torque. Controlling the motor to maintain the assist ratio at the maximum value for an input torque exceeding a second torque that is greater than the first torque at which the assist ratio reaches the maximum value, The input torque detected by the torque detector is smaller than the first torque, and the vehicle speed detected by the vehicle speed detector is larger than the first vehicle speed. When the vehicle speed is less than or equal to the second vehicle speed, the assist ratio is increased to the maximum value in accordance with an increase in the vehicle speed, and the assist ratio reaches the maximum value, and the fourth vehicle speed is smaller than the second vehicle speed. The motor is controlled so as to maintain the assist ratio at the maximum value for a vehicle speed exceeding 1, an input torque detected by the torque detector is larger than the second torque, and the vehicle speed detector When the detected vehicle speed is greater than the first vehicle speed and less than or equal to the second vehicle speed, and when the input torque detected by the torque detector is greater than the first torque and the second vehicle speed When the vehicle speed detected by the vehicle speed detection unit is smaller than the torque and greater than the fourth vehicle speed and less than or equal to the second vehicle speed, the assist ratio becomes the maximum value. A control unit for controlling the motor ;
Including electric bicycle.
前記ベルトは、カーボンファイバーからなる心線を含んで構成されている
請求項1に記載の電動機付自転車。
The bicycle with an electric motor according to claim 1, wherein the belt includes a core wire made of carbon fiber.
前記トルク検出部は、磁歪式のトルクセンサを含んで構成されている
請求項1または請求項2に記載の電動機付自転車。
The bicycle with an electric motor according to claim 1, wherein the torque detector includes a magnetostrictive torque sensor.
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