JPH05246377A - 電動モータ付き自転車 - Google Patents
電動モータ付き自転車Info
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- JPH05246377A JPH05246377A JP4082917A JP8291792A JPH05246377A JP H05246377 A JPH05246377 A JP H05246377A JP 4082917 A JP4082917 A JP 4082917A JP 8291792 A JP8291792 A JP 8291792A JP H05246377 A JPH05246377 A JP H05246377A
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- JP
- Japan
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- motor
- speed
- voltage
- force
- pedaling force
- Prior art date
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
- B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
- B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
- B62M6/45—Control or actuating devices therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
- B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
- B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
- B62M6/55—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at crank shafts parts
Abstract
(57)【要約】
【目的】 モ−タによる駆動力ＦM を踏力ＦL に遅れる
ことなく良好に追従させることにより運転感を向上さ
せ、またエネルギ−の有効利用により効率の向上が可能
な電動モ−タ付き自転車を提供する。 【構成】 人力駆動系と電気駆動系とを並列に設け、人
力による踏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において、車速に対応するモ
−タ回転速度となる無負荷モ−タ電圧（ＶM0）を求め、
この無負荷モ−タ電圧（ＶM0）以上にモ−タ電圧（Ｖ
M ）を保ちつつ踏力に対応してモ−タによる駆動力を制
御する。
ことなく良好に追従させることにより運転感を向上さ
せ、またエネルギ−の有効利用により効率の向上が可能
な電動モ−タ付き自転車を提供する。 【構成】 人力駆動系と電気駆動系とを並列に設け、人
力による踏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において、車速に対応するモ
−タ回転速度となる無負荷モ−タ電圧（ＶM0）を求め、
この無負荷モ−タ電圧（ＶM0）以上にモ−タ電圧（Ｖ
M ）を保ちつつ踏力に対応してモ−タによる駆動力を制
御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、人力による駆動系と電
動モータによる駆動系とを並列に設け、電動モータによ
る駆動力を人力による駆動力（以下踏力という）の変化
に対応して制御するようにした電動モータ付き自転車に
関するものである。
動モータによる駆動系とを並列に設け、電動モータによ
る駆動力を人力による駆動力（以下踏力という）の変化
に対応して制御するようにした電動モータ付き自転車に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】踏力を検出し、この駆動力の大小に対応
して電動モータの駆動力を制御するものが公知である
（実開昭５６−７６５９０、特開平２−７４４９号）。
すなわち人力の負担が大きい時には電動モータの駆動力
も増やして人力の負荷を減らすものである。ここにモ−
タの駆動系には一方向クラッチが介在され、モ−タの無
通電時あるいは人力走行による人力走行による車速がモ
−タの回転速度より速い時にモ−タが回されるのを防止
している。
して電動モータの駆動力を制御するものが公知である
（実開昭５６−７６５９０、特開平２−７４４９号）。
すなわち人力の負担が大きい時には電動モータの駆動力
も増やして人力の負荷を減らすものである。ここにモ−
タの駆動系には一方向クラッチが介在され、モ−タの無
通電時あるいは人力走行による人力走行による車速がモ
−タの回転速度より速い時にモ−タが回されるのを防止
している。
【０００３】人力の駆動力（踏力）はクランクペダルか
ら入力されるため、クランク軸の半回転の周期を持って
変化する。クランクペダルが上死点または下死点に来る
時には踏力がほぼ零になるからである。
ら入力されるため、クランク軸の半回転の周期を持って
変化する。クランクペダルが上死点または下死点に来る
時には踏力がほぼ零になるからである。
【０００４】図７はこの人力による駆動力すなわち踏力
ＦL の時間ｔに対する変化を示す。この踏力ＦL の変化
周期はクランクペダルの半回転に対応する。既提案のも
のはこのように周期的変化をする踏力ＦL を検出してモ
−タの駆動力を増減させるものであった。
ＦL の時間ｔに対する変化を示す。この踏力ＦL の変化
周期はクランクペダルの半回転に対応する。既提案のも
のはこのように周期的変化をする踏力ＦL を検出してモ
−タの駆動力を増減させるものであった。
【０００５】
【従来の技術の問題点】しかしこの場合には、モ−タは
この踏力ＦL がほぼ零になる度にその速度がほぼ零にな
るようにすなわちその駆動力ＦM もほぼ零になるように
制御され、その後踏力ＦL が正になるのに伴ってモ−タ
電圧ＶM を増加させモ−タを加速してモ−タ駆動力ＦM
が正になるようにしている。このようにモ−タの駆動力
ＦM はほぼ零の状態と所望の駆動力との間で周期的に変
動することになる。
この踏力ＦL がほぼ零になる度にその速度がほぼ零にな
るようにすなわちその駆動力ＦM もほぼ零になるように
制御され、その後踏力ＦL が正になるのに伴ってモ−タ
電圧ＶM を増加させモ−タを加速してモ−タ駆動力ＦM
が正になるようにしている。このようにモ−タの駆動力
ＦM はほぼ零の状態と所望の駆動力との間で周期的に変
動することになる。
【０００６】この時モ−タは速度がほぼ零の状態から車
速に対応した回転速度Ｎ0 に到達するまでの間は、一方
向クラッチが切れていてモ−タの駆動力ＦM は走行に寄
与しない。従ってこの間のモ−タの加速に要する時間
（図７のａ）だけモ−タの駆動力ＦM が踏力ＦL に対応
して遅れることになる。
速に対応した回転速度Ｎ0 に到達するまでの間は、一方
向クラッチが切れていてモ−タの駆動力ＦM は走行に寄
与しない。従ってこの間のモ−タの加速に要する時間
（図７のａ）だけモ−タの駆動力ＦM が踏力ＦL に対応
して遅れることになる。
【０００７】またモ−タは速度零から車速に対応する速
度（図７のＮ0 ）までの加速を繰り返し、この間は走行
駆動力の増加には全く寄与できないから、この間のモ−
タの加速に要するエネルギ−が無駄に消費されることに
なる。
度（図７のＮ0 ）までの加速を繰り返し、この間は走行
駆動力の増加には全く寄与できないから、この間のモ−
タの加速に要するエネルギ−が無駄に消費されることに
なる。
【０００８】
【発明の目的】本発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、モ−タによる駆動力ＦMを踏力ＦL に遅れ
ることなく良好に追従させることにより運転感を向上さ
せ、またエネルギ−の有効利用により効率の向上が可能
な電動モ−タ付き自転車を提供することを目的とする。
ものであり、モ−タによる駆動力ＦMを踏力ＦL に遅れ
ることなく良好に追従させることにより運転感を向上さ
せ、またエネルギ−の有効利用により効率の向上が可能
な電動モ−タ付き自転車を提供することを目的とする。
【０００９】
【発明の構成】本発明によればこの目的は、人力駆動系
と電気駆動系とを並列に設け、人力による踏力の変化に
対応して前記電気駆動系の出力を制御する電動モータ付
き自転車において、前記電気駆動系に介在された一方向
クラッチと、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、前記車速に対応するモ−タ回転
速度となる無負荷モ−タ電圧（ＶM0）を求めこの無負荷
モ−タ電圧（ＶM0）以上にモ−タ電圧（ＶM ）を保ちつ
つ前記踏力に対応してモ−タによる駆動力を制御するコ
ントロ−ラとを備えることを特徴とする電動モータ付き
自転車により達成される。
と電気駆動系とを並列に設け、人力による踏力の変化に
対応して前記電気駆動系の出力を制御する電動モータ付
き自転車において、前記電気駆動系に介在された一方向
クラッチと、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、前記車速に対応するモ−タ回転
速度となる無負荷モ−タ電圧（ＶM0）を求めこの無負荷
モ−タ電圧（ＶM0）以上にモ−タ電圧（ＶM ）を保ちつ
つ前記踏力に対応してモ−タによる駆動力を制御するコ
ントロ−ラとを備えることを特徴とする電動モータ付き
自転車により達成される。
【００１０】
【原理】直流モ−タにおいては、モ−タの印加電圧（Ｖ
M ）、モ−タ電流（Ｉ）、回転速度（Ｎ）の間に次式が
成立する。 ＶM ＝Ｉ・Ｒ＋ｋ・Ｎ ここにＲはアマチュア等価抵抗、ｋは比例定数であり、
ｋ・Ｎは電機子逆起電圧を示すものである。
M ）、モ−タ電流（Ｉ）、回転速度（Ｎ）の間に次式が
成立する。 ＶM ＝Ｉ・Ｒ＋ｋ・Ｎ ここにＲはアマチュア等価抵抗、ｋは比例定数であり、
ｋ・Ｎは電機子逆起電圧を示すものである。
【００１１】またモ−タトルク（ＴM ）は、直巻、分巻
きなどの形式によるが一般にモ−タ電流（Ｉ）にほぼ比
例する。従ってＣを定数として次式が得られる。 ＴM ＝Ｃ・Ｉ 従って（Ｒ／Ｃ）＝ｊとおいて、次式が得られる。 ＶM ＝ｊ・ＴM ＋ｋ・Ｎ…（１） この（１）式において、右辺の第１項（ｊ・ＴM ）はト
ルクに関する項であり、第２項（ｋ・Ｎ）は回転速度に
関する項である。
きなどの形式によるが一般にモ−タ電流（Ｉ）にほぼ比
例する。従ってＣを定数として次式が得られる。 ＴM ＝Ｃ・Ｉ 従って（Ｒ／Ｃ）＝ｊとおいて、次式が得られる。 ＶM ＝ｊ・ＴM ＋ｋ・Ｎ…（１） この（１）式において、右辺の第１項（ｊ・ＴM ）はト
ルクに関する項であり、第２項（ｋ・Ｎ）は回転速度に
関する項である。
【００１２】従来の装置においては踏力ＦL が０になっ
た時にはモ−タの駆動力ＦM を０にしてモ−タ回転速度
Ｎを０にしようとする。すなわち（１）式においてＴM
＝０、Ｎ＝０にする。従ってモ−タ印加電圧ＶM も０と
なるように制御していた。
た時にはモ−タの駆動力ＦM を０にしてモ−タ回転速度
Ｎを０にしようとする。すなわち（１）式においてＴM
＝０、Ｎ＝０にする。従ってモ−タ印加電圧ＶM も０と
なるように制御していた。
【００１３】これに対し本発明では、踏力ＦL が０にな
る時にもモ−タ回転速度Ｎは車速に対応する回転速度Ｎ
0 に維持するようにした。すなわちこの無負荷時にモ−
タトルクＴM ＝０で回転速度Ｎ＝Ｎ0 となるようにし
た。従って（１）式から ＶM ＝ｊ・０＋ｋ・Ｎ0 ＝ｋ・Ｎ0
る時にもモ−タ回転速度Ｎは車速に対応する回転速度Ｎ
0 に維持するようにした。すなわちこの無負荷時にモ−
タトルクＴM ＝０で回転速度Ｎ＝Ｎ0 となるようにし
た。従って（１）式から ＶM ＝ｊ・０＋ｋ・Ｎ0 ＝ｋ・Ｎ0
【００１４】この電圧ＶM を無負荷モ−タ電圧ＶM0と
し、モ−タ電圧ＶM がＶMO以下になる時にはモ−タ電圧
ＶM をこのＶMOに維持することにより、踏力ＦL が小さ
くなった時にもモ−タ回転速度ＮはＮ0 に保たれる。従
って踏力ＦL が増大しＶM ≧ＶM0になった時にはモ−タ
はＮ0 から駆動力ＦM を発生すればよいから、モ−タの
加速に要する時間遅れが無くなり、その間の加速に消費
されるエネルギ−（Ｅa）も不要になる。
し、モ−タ電圧ＶM がＶMO以下になる時にはモ−タ電圧
ＶM をこのＶMOに維持することにより、踏力ＦL が小さ
くなった時にもモ−タ回転速度ＮはＮ0 に保たれる。従
って踏力ＦL が増大しＶM ≧ＶM0になった時にはモ−タ
はＮ0 から駆動力ＦM を発生すればよいから、モ−タの
加速に要する時間遅れが無くなり、その間の加速に消費
されるエネルギ−（Ｅa）も不要になる。
【００１５】なおモ−タを回転速度Ｎ0 に維持する無負
荷モ−タ電圧ＶM0の期間では、電流Ｉは極めて小さくな
るからその消費エネルギ−Ｅ0 は加速に要するエネルギ
−Ｅa よりも格段に小さい。すなわちＥ0 ≪Ｅa である
から、効率が向上する。
荷モ−タ電圧ＶM0の期間では、電流Ｉは極めて小さくな
るからその消費エネルギ−Ｅ0 は加速に要するエネルギ
−Ｅa よりも格段に小さい。すなわちＥ0 ≪Ｅa である
から、効率が向上する。
【００１６】
【実施例】図１は本発明の一実施例の側面図、図２はそ
の動力系統図、図３はその動力系の展開図、図４は踏力
の検出部を示す側面図、図５はそのＶ−Ｖ線断面図、図
６はモ−タ出力特性図である。
の動力系統図、図３はその動力系の展開図、図４は踏力
の検出部を示す側面図、図５はそのＶ−Ｖ線断面図、図
６はモ−タ出力特性図である。
【００１７】図１において、符号１０はメインフレーム
であり、ヘッドパイプ１２から斜下後方へのびて後輪１
４の車軸に至る。このメインフレーム１０にほぼ直交す
るようにシートチューブ１６が固着され、このシートチ
ューブ１６の上端にはサドル１８を支持するシートポス
ト２０が固定されている。
であり、ヘッドパイプ１２から斜下後方へのびて後輪１
４の車軸に至る。このメインフレーム１０にほぼ直交す
るようにシートチューブ１６が固着され、このシートチ
ューブ１６の上端にはサドル１８を支持するシートポス
ト２０が固定されている。
【００１８】シートチューブ１６の下部には下に開いた
筒部１６ａが形成され、この中に直流電動モータ２２が
収容される。シートチューブ１６の下端には動力ユニッ
ト２４が固定されている。この動力ユニット２４はボト
ムブラケットケース（以下ＢＢケースという）２６と、
このＢＢケース２６から後方へのびるリヤステー２８と
を備え、このリヤステー２８の後端には後輪１４が固定
されている。なお右側のリヤステー２８（図３）には駆
動軸３０が挿通される。
筒部１６ａが形成され、この中に直流電動モータ２２が
収容される。シートチューブ１６の下端には動力ユニッ
ト２４が固定されている。この動力ユニット２４はボト
ムブラケットケース（以下ＢＢケースという）２６と、
このＢＢケース２６から後方へのびるリヤステー２８と
を備え、このリヤステー２８の後端には後輪１４が固定
されている。なお右側のリヤステー２８（図３）には駆
動軸３０が挿通される。
【００１９】次に動力ユニット２４を説明する。図１、
３においてＢＢケース２６にはクランク軸３２が貫挿さ
れ、その両端にクランク３４が固定されている。クラン
ク３４にはクランクペダル３６、３６が取付けられてい
る。
３においてＢＢケース２６にはクランク軸３２が貫挿さ
れ、その両端にクランク３４が固定されている。クラン
ク３４にはクランクペダル３６、３６が取付けられてい
る。
【００２０】後輪１４の車軸３８の左端は、左のリヤス
テー２８に固着したエンドプレート２８ａに固定され、
この車軸３８の右端は右のリヤステー２８に固定された
傘歯車ケース４０に固定されている。車軸３８にはハブ
４２が回転自在に保持され、このハブ４２には駆動軸３
０の回転が傘歯車機構４４を介して伝えられる。
テー２８に固着したエンドプレート２８ａに固定され、
この車軸３８の右端は右のリヤステー２８に固定された
傘歯車ケース４０に固定されている。車軸３８にはハブ
４２が回転自在に保持され、このハブ４２には駆動軸３
０の回転が傘歯車機構４４を介して伝えられる。
【００２１】前記電動モータ２２はＢＢケース２６に上
から図３に示すように嵌合されて固定され、そのモ−タ
軸２２ａはクランク軸３２に直交しかつ車体幅方向中央
付近に位置する。ＢＢケース２６は、シートチューブ１
６の筒部１６ａ内にこのモータ２２を下から挿入するよ
うにして筒部１６ａに嵌合され、４本のボルト４６（図
３参照）によって結合される。
から図３に示すように嵌合されて固定され、そのモ−タ
軸２２ａはクランク軸３２に直交しかつ車体幅方向中央
付近に位置する。ＢＢケース２６は、シートチューブ１
６の筒部１６ａ内にこのモータ２２を下から挿入するよ
うにして筒部１６ａに嵌合され、４本のボルト４６（図
３参照）によって結合される。
【００２２】このモータ２２の回転は図３に示すよう
に、一方向クラッチ４８、遊星歯車式減速機５０、小傘
歯車５２、大傘歯車５４を介して、クランク軸３２に回
転自在に保持された筒型の合力軸５６に伝えられる。こ
の合力軸５６の回転はさらに傘歯車機構５８によって前
記駆動軸３０に伝えられる。
に、一方向クラッチ４８、遊星歯車式減速機５０、小傘
歯車５２、大傘歯車５４を介して、クランク軸３２に回
転自在に保持された筒型の合力軸５６に伝えられる。こ
の合力軸５６の回転はさらに傘歯車機構５８によって前
記駆動軸３０に伝えられる。
【００２３】後輪１４からモータ２２へ向う回転はハブ
４２に内装した一方向クラッチ４３により遮断される。
なお前記遊星歯車式減速機５０は公知のものであり、モ
ータ２２により回転されるサンギヤとＢＢケース２６に
固定されたリングギヤとの間にあってこれらに噛合する
遊星ギヤの公転を小傘歯車５２に伝えるものである。
４２に内装した一方向クラッチ４３により遮断される。
なお前記遊星歯車式減速機５０は公知のものであり、モ
ータ２２により回転されるサンギヤとＢＢケース２６に
固定されたリングギヤとの間にあってこれらに噛合する
遊星ギヤの公転を小傘歯車５２に伝えるものである。
【００２４】一方ペダル３６から人力により入力される
回転は、クランク軸３２、一方向クラッチ６０、遊星歯
車式増速機６２を介して大傘歯車５４に伝えられる。こ
のためクランク軸３２から入力された回転はこの大傘歯
車５４から合力軸５６、傘歯車機構５８を介して駆動軸
３０に伝えられる。このクランク軸３２の回転はモ−タ
２８の停止中にはクラッチ４８の作用によりモ−タ２８
に伝わらない。またクランク軸３２の停止中あるいは逆
転中にはクラッチ６０の作用によりモ−タ２８の回転は
クランク軸３２に伝わらない。ここに駆動軸３０はモ−
タ軸２２ａを含む車体前後方向の平面Ａの右側に位置す
る（図３参照）。
回転は、クランク軸３２、一方向クラッチ６０、遊星歯
車式増速機６２を介して大傘歯車５４に伝えられる。こ
のためクランク軸３２から入力された回転はこの大傘歯
車５４から合力軸５６、傘歯車機構５８を介して駆動軸
３０に伝えられる。このクランク軸３２の回転はモ−タ
２８の停止中にはクラッチ４８の作用によりモ−タ２８
に伝わらない。またクランク軸３２の停止中あるいは逆
転中にはクラッチ６０の作用によりモ−タ２８の回転は
クランク軸３２に伝わらない。ここに駆動軸３０はモ−
タ軸２２ａを含む車体前後方向の平面Ａの右側に位置す
る（図３参照）。
【００２５】遊星歯車式増速機６２は図３、５に示すよ
うに、大傘歯車５４に固定されたリングギヤ６２ａと、
踏力検出レバー６４に固定されたサンギヤ６２ｂとこれ
らの間に介在する遊星ギヤ６２ｃとを備える。クランク
軸３２はこの遊星ギヤ６２ｃを一方向クラッチ６０を介
して公転させる。
うに、大傘歯車５４に固定されたリングギヤ６２ａと、
踏力検出レバー６４に固定されたサンギヤ６２ｂとこれ
らの間に介在する遊星ギヤ６２ｃとを備える。クランク
軸３２はこの遊星ギヤ６２ｃを一方向クラッチ６０を介
して公転させる。
【００２６】なお踏力検出レバー６４は、ペダル３６に
よる人力駆動時の駆動力をサンギヤ６２ｂに加わる反力
により検出する踏力検出手段６５の一部を構成するもの
である。この踏力検出手段６５は前記平面Ａの左側に位
置する。
よる人力駆動時の駆動力をサンギヤ６２ｂに加わる反力
により検出する踏力検出手段６５の一部を構成するもの
である。この踏力検出手段６５は前記平面Ａの左側に位
置する。
【００２７】すなわちこの踏力検出手段６５のレバー６
４は、図４、５に示すように２つの突起６４ａ、６４ｂ
を持ち、一方の突起６４ａはストッパ６６に当接して図
４で時計方向への回転、換言すればペダル３６の踏力が
加わる方向と逆方向の回転を規制する。突起６４ｂには
他の第２のレバー６８が当接し、レバー６４の反時計方
向の回転によってこの第２のレバー６８が時計方向に回
転する。
４は、図４、５に示すように２つの突起６４ａ、６４ｂ
を持ち、一方の突起６４ａはストッパ６６に当接して図
４で時計方向への回転、換言すればペダル３６の踏力が
加わる方向と逆方向の回転を規制する。突起６４ｂには
他の第２のレバー６８が当接し、レバー６４の反時計方
向の回転によってこの第２のレバー６８が時計方向に回
転する。
【００２８】この第２のレバー６８には復帰ばね７０に
より復帰習性が付与され、これによりレバー６４は図４
で時計方向への復帰習性が付与される。そしてこの第２
のレバー６８の回転量は踏力センサとしてのポテンショ
メータ７２に伝えられる。この結果ペダル３６の踏力に
比例してレバー６４が図４で時計方向に回動し、第２の
レバー６８が時計方向に回動するから、この踏力がポテ
ンショメータ７２の回転量から求められる。
より復帰習性が付与され、これによりレバー６４は図４
で時計方向への復帰習性が付与される。そしてこの第２
のレバー６８の回転量は踏力センサとしてのポテンショ
メータ７２に伝えられる。この結果ペダル３６の踏力に
比例してレバー６４が図４で時計方向に回動し、第２の
レバー６８が時計方向に回動するから、この踏力がポテ
ンショメータ７２の回転量から求められる。
【００２９】図１で８０は鉛酸電池などの充電可能な電
池、８２はコントローラであり、これらは前記メインフ
レーム１０のヘッドパイプ１２とシートチューブ１６と
の間に収容されている。図１において８４は大傘歯車に
対向して設けた車速検出手段であり、この大傘歯車５６
の回転を電磁的にあるいは光学的に検出する公知の構造
のものが使用できる。
池、８２はコントローラであり、これらは前記メインフ
レーム１０のヘッドパイプ１２とシートチューブ１６と
の間に収容されている。図１において８４は大傘歯車に
対向して設けた車速検出手段であり、この大傘歯車５６
の回転を電磁的にあるいは光学的に検出する公知の構造
のものが使用できる。
【００３０】ポテンショメータ７２で検出した踏力ＦL
および車速検出手段８４で検出した車速Ｓはコントロ−
ラ８２に入力され、このコントロ−ラ８２はこの踏力Ｆ
L と車速Ｓに基づいてモータ電流を制御しモータトルク
ＴM を発生させる。
および車速検出手段８４で検出した車速Ｓはコントロ−
ラ８２に入力され、このコントロ−ラ８２はこの踏力Ｆ
L と車速Ｓに基づいてモータ電流を制御しモータトルク
ＴM を発生させる。
【００３１】すなわちコントロ−ラ８２では車速Ｓに対
応するモ−タ回転速度Ｎ0 を求める一方、踏力ＦL に対
応するモ−タトルクＴM を求める。この演算に用いるデ
−タはメモリ８２ａ（図２）に予め記憶しておくのは勿
論である。さらに前記の（１）式に基づいてモ−タ印加
電圧ＶM を求める。この（１）式においてｊ＞０、ＴM
≧０だから、ＶM ≧ＶM0である。すなわちモ−タ電圧Ｖ
M がＶM0以下にはならないようにする。
応するモ−タ回転速度Ｎ0 を求める一方、踏力ＦL に対
応するモ−タトルクＴM を求める。この演算に用いるデ
−タはメモリ８２ａ（図２）に予め記憶しておくのは勿
論である。さらに前記の（１）式に基づいてモ−タ印加
電圧ＶM を求める。この（１）式においてｊ＞０、ＴM
≧０だから、ＶM ≧ＶM0である。すなわちモ−タ電圧Ｖ
M がＶM0以下にはならないようにする。
【００３２】次にこのコントロ−ラ８２では、車速Ｓに
対応するモ−タ速度Ｎ0 における無負荷モ−タ電圧ＶM0
（＝ｋＮ0 ）を求める。
対応するモ−タ速度Ｎ0 における無負荷モ−タ電圧ＶM0
（＝ｋＮ0 ）を求める。
【００３３】次にこの時の動作を図６を用いて説明す
る。（１）式の特性は実線で示すように右下がりの傾き
−（ｋ／ｊ）の直線である。今ある踏力ＦL により決ま
るモ−タのトルクＴM を出力させるためのモ−タ電圧Ｖ
M をその時のモ−タ回転速度Ｎ0 を用いて（１）式から
求めると、その時の動作点は図６にＡで示す点となる。
る。（１）式の特性は実線で示すように右下がりの傾き
−（ｋ／ｊ）の直線である。今ある踏力ＦL により決ま
るモ−タのトルクＴM を出力させるためのモ−タ電圧Ｖ
M をその時のモ−タ回転速度Ｎ0 を用いて（１）式から
求めると、その時の動作点は図６にＡで示す点となる。
【００３４】ここで踏力ＦL が減少する場合を考える。
車速Ｓは慣性により変化しないと考えられるから、コン
トロ−ラ８２はモ−タ回転速度はＮ0 のままにしてＶM
だけを減少してゆく。すなわちこの時の動作点Ａは速度
がＮ0 の直線ＡＢ上を下降する。そして踏力ＦL がほぼ
０になるとＶM ＝ＶM0＝ｋＮ0 となって、コントロ−ラ
８２はモ−タ電圧ＶM をＶM0に保つ。従ってモ−タの動
作点はＢ点に保たれる。
車速Ｓは慣性により変化しないと考えられるから、コン
トロ−ラ８２はモ−タ回転速度はＮ0 のままにしてＶM
だけを減少してゆく。すなわちこの時の動作点Ａは速度
がＮ0 の直線ＡＢ上を下降する。そして踏力ＦL がほぼ
０になるとＶM ＝ＶM0＝ｋＮ0 となって、コントロ−ラ
８２はモ−タ電圧ＶM をＶM0に保つ。従ってモ−タの動
作点はＢ点に保たれる。
【００３５】踏力ＦL が再び増加してＶM ＞ＶM0になる
と、動作点もＢ点からＡ点に向って移動する。この時モ
−タはすでに速度Ｎ0 で回転しているから、モ−タの加
速により一方向クラッチ４８が接続するまでの時間遅れ
が発生せず、前記図７で説明した遅れａがほとんど無く
なる。
と、動作点もＢ点からＡ点に向って移動する。この時モ
−タはすでに速度Ｎ0 で回転しているから、モ−タの加
速により一方向クラッチ４８が接続するまでの時間遅れ
が発生せず、前記図７で説明した遅れａがほとんど無く
なる。
【００３６】以上の実施例では大傘歯車５４に対向させ
て車速検出手段８４を設けているが、これを図１に８４
Ａで示すように前輪８６に設けてもよい。しかし実施例
のようにクランク軸３２と一方向クラッチ４３との間に
設けた場合には降坂時などにクランク軸３２を停止すれ
ば速度Ｎ0 ＝０となり、この時の無負荷モ−タ電圧ＶM0
も０とすることになり、エネルギ−消費を一層減らすこ
とができる。
て車速検出手段８４を設けているが、これを図１に８４
Ａで示すように前輪８６に設けてもよい。しかし実施例
のようにクランク軸３２と一方向クラッチ４３との間に
設けた場合には降坂時などにクランク軸３２を停止すれ
ば速度Ｎ0 ＝０となり、この時の無負荷モ−タ電圧ＶM0
も０とすることになり、エネルギ−消費を一層減らすこ
とができる。
【００３７】なお本発明は演算に用いるＦM 、ＶM 、Ｔ
M 、Ｎ、Ｎ0 やデ−タ等は、本発明の効果を得られる範
囲で増減したり変化させてもよく、本発明はこの場合を
包含する。例えば無負荷モ−タ電圧ＶM0は、（１）式で
求めたｋＮ0 より多少高くても低くてもよい。
M 、Ｎ、Ｎ0 やデ−タ等は、本発明の効果を得られる範
囲で増減したり変化させてもよく、本発明はこの場合を
包含する。例えば無負荷モ−タ電圧ＶM0は、（１）式で
求めたｋＮ0 より多少高くても低くてもよい。
【００３８】以上の実施例は駆動軸３０を用いたシャフ
トドライブ機構からなる伝動系により後輪１４を駆動す
るが、本発明は合力軸５６にスプロケットを固定してチ
ェ−ンドライブ機構からなる伝動系により後輪１４を駆
動するものであってもよい。
トドライブ機構からなる伝動系により後輪１４を駆動す
るが、本発明は合力軸５６にスプロケットを固定してチ
ェ−ンドライブ機構からなる伝動系により後輪１４を駆
動するものであってもよい。
【００３９】
【発明の効果】本発明は以上のように、踏力（ＦL ）に
対応したモ−タ電圧（ＶM ）が、その時の車速に対応す
るモ−タ速度（Ｎ0 ）での無負荷モ−タ電圧（ＶM0）に
なると、モ−タ電圧（ＶM ）をこの無負荷モ−タ電圧
（ＶM0）以下にならないように制御するものであるか
ら、踏力（ＦL ）が周期的に減少してもモ−タ速度
（Ｎ）が車速に対応する速度（Ｎ0 ）以下に低下しな
い。このためモ−タの加減速がほとんどなくなり、モ−
タの駆動力（ＦM ）の踏力（ＦL ）に対する遅れを小さ
くすることができ、運転感が向上する。またモ−タの加
減速がなくなるからエネルギ−の消費も少なくなり、効
率が向上する。
対応したモ−タ電圧（ＶM ）が、その時の車速に対応す
るモ−タ速度（Ｎ0 ）での無負荷モ−タ電圧（ＶM0）に
なると、モ−タ電圧（ＶM ）をこの無負荷モ−タ電圧
（ＶM0）以下にならないように制御するものであるか
ら、踏力（ＦL ）が周期的に減少してもモ−タ速度
（Ｎ）が車速に対応する速度（Ｎ0 ）以下に低下しな
い。このためモ−タの加減速がほとんどなくなり、モ−
タの駆動力（ＦM ）の踏力（ＦL ）に対する遅れを小さ
くすることができ、運転感が向上する。またモ−タの加
減速がなくなるからエネルギ−の消費も少なくなり、効
率が向上する。
【図１】本発明の一実施例の側面図
【図２】その動力系統図
【図３】その動力系の展開図
【図４】踏力の検出部を示す側面図
【図５】そのＶ−Ｖ線断面図
【図６】モ−タの動作特性図
【図７】踏力およびモ−タ駆動力の周期的変動を示す図
１４ 後輪 ２２ 電動モータ ３０ 伝動系を形成する駆動軸 ３２ クランク軸 ６５ トルク検出手段 ８２ コントロ−ラ ８４ 車速検出手段
Claims (1)
- 【請求項１】 人力駆動系と電気駆動系とを並列に設
け、人力による踏力の変化に対応して前記電気駆動系の
出力を制御する電動モータ付き自転車において、前記電
気駆動系に介在された一方向クラッチと、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、前
記車速に対応するモ−タ回転速度となる無負荷モ−タ電
圧（ＶM0）を求めこの無負荷モ−タ電圧（ＶM0）以上に
モ−タ電圧（ＶM ）を保ちつつ前記踏力に対応してモ−
タによる駆動力を制御するコントロ−ラとを備えること
を特徴とする電動モータ付き自転車。
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|---|---|---|---|
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| JP2634121B2 JP2634121B2 (ja) | 1997-07-23 |
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