JPH07315281A - Vehicle provided with electric motor - Google Patents

Vehicle provided with electric motor

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Publication number
JPH07315281A
JPH07315281A JP6134894A JP13489494A JPH07315281A JP H07315281 A JPH07315281 A JP H07315281A JP 6134894 A JP6134894 A JP 6134894A JP 13489494 A JP13489494 A JP 13489494A JP H07315281 A JPH07315281 A JP H07315281A
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JP
Japan
Prior art keywords
motor
target value
motor output
force
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP6134894A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shoichiro Miyata
彰一郎 宮田
Yasuo Suganuma
泰夫 菅沼
Suetsugi Nagai
末次 永井
Fumio Ito
文夫 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Yamaha Motor Co Ltd filed Critical Yamaha Motor Co Ltd
Priority to JP6134894A priority Critical patent/JPH07315281A/en
Publication of JPH07315281A publication Critical patent/JPH07315281A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To precisely control a motor to a target value even when electric characteristics of parts such as motor characteristic are dispersed by computing a target value for motor output on the basis of pedaling force, computing an actual value for motor output, and controlling motor output so that both of the target value and the actual value are set to minimums. CONSTITUTION:A CPU 108 is provided with a target value computing means 114 and a travel regulating means 116. The target value computing means 114 decides an auxiliary rate to a vehicle speed S by using characteristics stored in a memory 110, and then, a target value for driving force to be outputted by a motor 44 is found. In the CPU 108, output of a motor output detecting means, in other words, an actual value FMR of motor output is read when the target value is decided, and a difference between them is computed by the travel computing means 116, and then, a signal is outputted to a motor electric power controlling unit 112 for setting the difference to O. This signal represents a duty of driving current of the motor 44, and in the motor electric power controlling unit 112, motor electric current is intermittently controlled on the basis of the signal, so that the actual value is matched with the target value.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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)の大き
さに略比例して制御するようにした電動モータ付き乗り
物に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention provides a driving system by human power and a driving system by electric motor in parallel, and the driving force by the electric motor is approximately proportional to the magnitude of driving force by human power (hereinafter referred to as pedaling force). The present invention relates to a vehicle with an electric motor that is controlled.

【0002】[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自転車が公知である
(実開昭56−76590、特開平2−74491
号)。すなわち人力の大きさに比例して電動モータの駆
動力も増やして人力の負荷を減らすものである。
2. Description of the Related Art A bicycle is known in which a pedaling force is detected and the driving force of an electric motor is controlled in accordance with the magnitude of the driving force (Japanese Utility Model Laid-Open No. 56-76590, JP-A-2-74491).
issue). That is, the driving force of the electric motor is increased in proportion to the magnitude of human power to reduce the load of human power.

【0003】ここに人力の駆動力(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。
Since the driving force (pedal force) of human power is input from the crank pedal, it changes with a cycle of half rotation of the crankshaft. This is because the pedaling force becomes almost zero when the crank pedal reaches the top dead center or the bottom dead center.

【0004】図9にはこの人力による駆動力すなわち踏
力FL の時間tに対する変化が示されている。この踏力
L 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
検出してモ−タの駆動力FMを増減させるものである
が、踏力FL とモータ駆動力FM との関係は一義的に設
定されていた。すなわち両者の比FM /FL を補助率η
と定義して補助率ηを設定していた。
FIG. 9 shows the change of the driving force by the human power, that is, the pedal effort F L with respect to time t. It changes the cycle of the pedaling force F L corresponds to a half rotation of the crank pedals.
Those previously proposed to detect the pedaling force F L which periodically changes as the mode - but is intended to increase or decrease the driving force F M of the data, the relationship between the pedal force F L and the motor driving force F M Kazuyoshi Was set to That is, the ratio F M / F L of the two is calculated as the auxiliary ratio η
Was defined as and the auxiliary rate η was set.

【0005】[0005]

【従来の技術の問題点】ここに従来は、人力(踏力)の
みをセンサで検出してモータ出力制御するオープルルー
プ制御を行っている。しかしシステムを構成する部品に
は性能のばらつきがあるため、モータ出力従って人力と
モータ出力の合力の制御が不正確になる。例えば永久磁
石式モータを用いる場合には永久磁石の特性のばらつき
や磁気特性の変化があり、踏力センサの特性のばらつき
もあり、さらに電池の内部抵抗の変化やばらつきもあ
る。個々の部品のばらつきを小さく品質管理することも
できるが、この場合には部品の生産性が悪くなる。
[Problems of the prior art] Heretofore, the open loop control has been performed in which only the human power (pedaling force) is detected by a sensor and the motor output is controlled. However, since the components that make up the system have variations in performance, control of the motor output and hence the combined force of the human power and the motor output becomes inaccurate. For example, when using a permanent magnet type motor, there are variations in the characteristics of the permanent magnets and changes in the magnetic characteristics, there are variations in the characteristics of the pedaling force sensor, and there are also changes and variations in the internal resistance of the battery. It is possible to control the quality of individual parts with a small variation, but in this case, the productivity of the parts deteriorates.

【0006】[0006]

【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、モータや電池等のシステム構成部品の電気
的特性にばらつきがあってもモータ出力を高精度に制御
することができる電動モータ付き乗り物を提供すること
を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to control a motor output with high accuracy even if there are variations in electrical characteristics of system components such as a motor and a battery. It is intended to provide a motorized vehicle.

【0007】[0007]

【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、人力による駆動力の大き
さに略比例して前記電気駆動系の電動モータの出力を制
御する電動モータ付き乗り物において、人力駆動力を検
出する人力検出手段と、電動モータ出力の実際値を検出
するモータ出力検出手段と、前記人力に同期して周期的
に変化する電動モータ出力の目標値を演算する目標値演
算手段と、前記電動モータの目標値と前記実際値との差
を最小とするようにモータ出力を前記人力に同期して制
御する走行制御手段とを備えることを特徴とする電動モ
ータ付き乗り物により達成される。
According to the present invention, an object of the present invention is to provide a human power drive system and an electric drive system in parallel, and control the output of an electric motor of the electric drive system approximately in proportion to the magnitude of the driving force by the human power. In a vehicle with an electric motor, the human power detection means for detecting the human power driving force, the motor output detection means for detecting the actual value of the electric motor output, and the target value of the electric motor output that periodically changes in synchronization with the human power And a travel control means for controlling the motor output in synchronism with the human power so as to minimize the difference between the target value and the actual value of the electric motor. Achieved by vehicles with electric motors.

【0008】[0008]

【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はコントローラの機能を示すブロック図、図7は補助
率ηの特性図、図8はモータ出力特性図、図9は駆動力
Fの周期的変動を示す図である。
1 is a side view of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a power system diagram thereof, FIG. 3 is an exploded view of the power system, FIG. 4 is a side view showing a pedaling force detecting portion, and FIG. FIG. 6 is a block diagram showing the function of the controller, FIG. 7 is a characteristic diagram of the auxiliary ratio η, FIG. 8 is a motor output characteristic diagram, and FIG. 9 is a diagram showing periodic fluctuations of the driving force F. Is.

【0009】図1において符号10は車体フレームであ
り、ヘッドパイプ12と、このヘッドパイプ12から斜
下後方へのびるダウンチューブ14と、このダウンチュ
ーブ14の後部から上方へ起立するシートチューブ16
およびその後方で平行に起立する補助シートチューブ1
8と、ダウンチューブ14の後端に固着されたクロスパ
イプ15と、このクロスパイプ15から後方へのびる左
右一対のチェーンステー20、20(図3参照)と、シ
ートチューブ14の上端および補助シートチューブ18
をチェーンステー20の後端に結合するシートステー2
2とを備える。
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a vehicle body frame, which includes a head pipe 12, a down tube 14 extending obliquely downward and rearward from the head pipe 12, and a seat tube 16 standing upward from a rear portion of the down tube 14.
And an auxiliary seat tube 1 that stands upright in parallel behind it
8, a cross pipe 15 fixed to a rear end of the down tube 14, a pair of left and right chain stays 20 and 20 (see FIG. 3) extending rearward from the cross pipe 15, an upper end of the seat tube 14 and an auxiliary seat tube. 18
Seat stay 2 that connects the rear end of the chain stay 20
2 and.

【0010】ヘッドパイプ12には前フォーク24およ
び操向ハンドルバー26が左右へ回動自在に保持されて
いる。前フォーク24の下端に前輪28が取付けられて
いる。シートチューブ16の上端にはサドルシート30
が取付けられている。チェーンステー20、20の後端
には後輪32が取付けられている。この後輪32のハブ
34は内装式変速機を内蔵する。
A front fork 24 and a steering handlebar 26 are held on the head pipe 12 so as to be rotatable left and right. A front wheel 28 is attached to the lower end of the front fork 24. A saddle seat 30 is provided on the upper end of the seat tube 16.
Is installed. A rear wheel 32 is attached to the rear ends of the chain stays 20, 20. The hub 34 of the rear wheel 32 incorporates an internal transmission.

【0011】40はこの電動モータ付き自転車の動力源
となる動力ユニットである。この動力ユニット40は、
ケース42と、このケースに斜前上方へ突出するように
固定された永久磁石式直流電動モータ44とを持つ。ケ
ース42はダウンチューブ14の後部下方に取付けら
れ、この状態でモータ44はダウンチューブ14と平行
となる。
A power unit 40 serves as a power source of the bicycle equipped with the electric motor. This power unit 40 is
It has a case 42 and a permanent magnet type DC electric motor 44 fixed to this case so as to project obliquely upward and upward. The case 42 is attached to the lower rear portion of the down tube 14, and in this state, the motor 44 is parallel to the down tube 14.

【0012】次に動力ユニット40を説明する。図1、
3においてケース42にはクランク軸46が貫挿され、
その両端にクランクアーム48、48が固定されてい
る。クランクアーム48にはクランクペダル50、50
が取付けられている。
Next, the power unit 40 will be described. Figure 1,
In FIG. 3, the crank shaft 46 is inserted through the case 42,
Crank arms 48, 48 are fixed to both ends thereof. The crank arm 48 has crank pedals 50, 50.
Is installed.

【0013】このモータ44の回転は図3、5に示すよ
うに、遊星ローラ式減速機52、一方向クラッチ54、
小傘歯車56、大傘歯車58を介して、クランク軸46
に回転自在に保持された筒型の合力軸60に伝えられ
る。この合力軸60にはチェーンスプロケット62が固
着され、このスプロケット62の回転はさらにチェーン
64によって前記ハブ34に設けたスプロケット66に
伝えられる。このスプロケット66の回転は一方向クラ
ッチ68を介してハブ34に伝えられる。
The rotation of the motor 44 is, as shown in FIGS. 3 and 5, a planetary roller type speed reducer 52, a one-way clutch 54,
Via the small bevel gear 56 and the large bevel gear 58, the crankshaft 46
It is transmitted to the cylindrical resultant shaft 60 that is rotatably held by. A chain sprocket 62 is fixed to the resultant shaft 60, and the rotation of the sprocket 62 is transmitted to a sprocket 66 provided on the hub 34 by a chain 64. The rotation of the sprocket 66 is transmitted to the hub 34 via the one-way clutch 68.

【0014】後輪32からモータ44へ向う回転はハブ
34に内装した一方向クラッチ68により遮断される。
なお前記遊星ローラ式減速機52は公知のものであり、
モータ軸44aに設けたサンローラとモータ出力検出レ
バー70に保持されたリングローラとの間に遊星ローラ
を挟み、この遊星ローラの公転を一方向クラッチ54を
介して小傘歯車56に伝えるものである。
Rotation from the rear wheel 32 toward the motor 44 is interrupted by a one-way clutch 68 installed in the hub 34.
The planetary roller type speed reducer 52 is a known one,
A planetary roller is sandwiched between a sun roller provided on the motor shaft 44a and a ring roller held by the motor output detection lever 70, and the revolution of the planetary roller is transmitted to the small bevel gear 56 via the one-way clutch 54. .

【0015】なおリングローラを保持するモータ出力検
出レバー70は、モータ44の駆動力をリングローラに
加わる反力により検出するモータ出力検出手段72(図
5参照)の一部を構成するものである。このレバー70
にはリングローラの反力方向と反対方向への復帰習性が
ばね(図示せず)により付与され、このレバー70の回
動量がモータ出力センサであるポテンショメータ74に
より検出される。
The motor output detection lever 70 for holding the ring roller constitutes a part of motor output detection means 72 (see FIG. 5) for detecting the driving force of the motor 44 by the reaction force applied to the ring roller. . This lever 70
A spring (not shown) has a habit of returning the ring roller in a direction opposite to the reaction force direction, and the amount of rotation of the lever 70 is detected by a potentiometer 74 which is a motor output sensor.

【0016】一方ペダル50から人力により入力される
回転は、クランク軸46、一方向クラッチ76、遊星歯
車式増速機78を介して合力軸60に伝えられる。この
ためクランク軸46から入力された回転はこの合力軸6
0からチェーン64を介して後輪32に伝えられる。こ
のクランク軸46の回転はモ−タ44の停止中にはクラ
ッチ54の作用によりモ−タ44に伝わらない。またク
ランク軸46の停止中あるいは逆転中にはクラッチ76
の作用によりモータ44の回転はクランク軸46に伝わ
らない。ここにチェーン64はモ−タ軸44aを含む車
体前後方向の平面Aの右側に位置する(図5参照)。
On the other hand, the rotation input manually from the pedal 50 is transmitted to the resultant shaft 60 via the crankshaft 46, the one-way clutch 76, and the planetary gear type speed increaser 78. Therefore, the rotation input from the crankshaft 46 is generated by the resultant shaft 6.
From 0 to the rear wheel 32 via the chain 64. The rotation of the crankshaft 46 is not transmitted to the motor 44 by the action of the clutch 54 while the motor 44 is stopped. In addition, the clutch 76 is activated when the crankshaft 46 is stopped or in reverse rotation.
Therefore, the rotation of the motor 44 is not transmitted to the crankshaft 46. Here, the chain 64 is located on the right side of the plane A in the vehicle longitudinal direction including the motor shaft 44a (see FIG. 5).

【0017】遊星歯車式増速機78は図3、5に示すよ
うに、合力軸60に固定されたリングギヤ80と、踏力
検出レバー82に固定されたサンギヤ84と、これらの
間に介在する遊星ギヤ86とを備える。クランク軸46
はこの遊星ギヤ86を一方向クラッチ76を介して公転
させる。
As shown in FIGS. 3 and 5, the planetary gear type speed increaser 78 includes a ring gear 80 fixed to the resultant shaft 60, a sun gear 84 fixed to the pedal effort detection lever 82, and a planet interposed therebetween. And a gear 86. Crankshaft 46
Revolves the planetary gear 86 via the one-way clutch 76.

【0018】なお踏力検出レバー82は、ペダル50に
よる人力駆動時の駆動力をサンギヤ84に加わる反力に
より検出する踏力検出手段88の一部を構成するもので
ある。この踏力検出手段88は前記平面Aの左側に位置
する。
The pedal effort detecting lever 82 constitutes a part of the pedal effort detecting means 88 for detecting the driving force when the pedal 50 is manually driven by the reaction force applied to the sun gear 84. The pedaling force detecting means 88 is located on the left side of the plane A.

【0019】すなわちこの踏力検出手段88のレバー8
2は、図4、5に示すように1つの突起88aを持ち、
この突起88aはストッパ90に当接して図4で時計方
向への回転、換言すればペダル50の踏力が加わる方向
と逆方向の回転を規制する。この突起88aにはまた他
の第2のレバー92が当接し、レバー82の反時計方向
の回転によってこの第2のレバー92が時計方向に回転
する。
That is, the lever 8 of the pedal effort detecting means 88
2 has one protrusion 88a as shown in FIGS.
The protrusion 88a comes into contact with the stopper 90 and restricts rotation in the clockwise direction in FIG. 4, in other words, rotation in the direction opposite to the direction in which the pedal force of the pedal 50 is applied. Another second lever 92 abuts on the projection 88a, and the second lever 92 rotates clockwise by the counterclockwise rotation of the lever 82.

【0020】この第2のレバー92には復帰ばね94に
より復帰習性が付与され、これによりレバー82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92の回転量は踏力センサとしてのポテンショ
メータ96に伝えられる。この結果ペダル50の踏力に
比例してレバー82が図4で反時計方向に回動し、第2
のレバー92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96の回転量から求められる。
This second lever 92 is provided with a return habit by a return spring 94, whereby the lever 82 is moved to the position shown in FIG.
The habit of returning to the clockwise direction is given by. And this second
The rotation amount of the lever 92 is transmitted to a potentiometer 96 as a pedaling force sensor. As a result, the lever 82 rotates counterclockwise in FIG. 4 in proportion to the pedaling force of the pedal 50, and the second
Since the lever 92 rotates in the clockwise direction, this pedaling force is obtained from the rotation amount of the potentiometer 96.

【0021】図3において98は車速検出手段としての
車速センサであり、合力軸60と一体に回転する遊星歯
車式増速機78のリングギヤ80の外周面に近接して設
けられる。このセンサ98は、例えば背面に磁石を持っ
た磁気検出素子で構成され、これをリングギヤ80の外
周面に歯車形に形成したヨークに対向させたものとす
る。この磁気検出素子としては、リードスイッチ、電磁
ピックアップコイル、磁気抵抗素子、ホール素子などが
使用できる。このセンサ98としては静電容量式、光学
式など種々の公知のものが使用できる。
In FIG. 3, reference numeral 98 denotes a vehicle speed sensor as vehicle speed detecting means, which is provided near the outer peripheral surface of the ring gear 80 of the planetary gear type speed increaser 78 which rotates integrally with the resultant shaft 60. The sensor 98 is composed of, for example, a magnetic detection element having a magnet on the back surface, and is opposed to a yoke formed in a gear shape on the outer peripheral surface of the ring gear 80. A reed switch, an electromagnetic pickup coil, a magnetic resistance element, a Hall element, or the like can be used as the magnetic detection element. As the sensor 98, various known types such as capacitance type and optical type can be used.

【0022】図1で100は鉛電池などの充電可能な電
池であり、2個の電池100が電池ケース102に収納
されている。この電池ケース102はシートチューブ1
6と補助シートチューブ18との間に搭載されている。
104はコントローラ、106はメインスイッチであ
り、これらは前記ダウンチューブ14の下でモータ44
の前方に収容されている。
In FIG. 1, 100 is a rechargeable battery such as a lead battery, and two batteries 100 are housed in a battery case 102. This battery case 102 is a seat tube 1
6 and the auxiliary seat tube 18 are mounted.
Reference numeral 104 is a controller and 106 is a main switch.
It is housed in front of.

【0023】踏力検出手段88で検出した踏力FL およ
び車速検出手段98で検出した車速Sはコントローラ1
04に入力され、このコントロ−ラ104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出力F
M を発生させる。
The vehicle speed S the controller 1 detected by the pedaling force F L and the vehicle speed detecting means 98 detected by the pedal force detection means 88
04, this controller 104 is the pedaling force F
Motor output is controlled by controlling the motor current based on L and vehicle speed S
Generate M.

【0024】コントローラ104は図6に示すように、
CPU108と、メモリ110と、モータ電力制御部1
12と、その他の装置とを備える。メモリ110は、車
速Sに対して変化する補助率η(図7参照)等を記憶す
る。この補助率ηは踏力FLに対するモータ駆動力FM
の比(FM /FL )で定義され、例えば図7に示すよう
な特性に設定される。この実線の特性は、車速SがSF
以下の低・中速域で一定値η0 (=1)となり、SF
S<SE の高速域では直線的または曲線的に漸減し、さ
らにSE <Sの超高速域では0になる。
The controller 104, as shown in FIG.
CPU 108, memory 110, and motor power controller 1
12 and other devices. The memory 110 stores the auxiliary ratio η (see FIG. 7) that changes with the vehicle speed S and the like. This assist rate η is the motor driving force F M with respect to the pedaling force F L.
Is defined by the ratio (F M / F L ), and is set to the characteristic shown in FIG. 7, for example. The characteristic of this solid line is that the vehicle speed S is S F
It becomes a constant value η 0 (= 1) in the following low / medium speed range, and S F <
In the high speed region of S <S E , it gradually decreases linearly or in a curve, and becomes 0 in the super high speed region of S E <S.

【0025】CPU108は、目標値演算手段114
と、走行制御手段116とを備える。目標値演算手段1
14は、まず車速Sに対する補助率ηをこのメモリ11
0に記憶した特性を用いて決定する。そしてこの時モー
タ44が出力すべき駆動力の目標値FM を[FM =η・
L ]により求める。
The CPU 108 has a target value calculating means 114.
And a traveling control means 116. Target value calculation means 1
First, the memory 14 calculates the auxiliary ratio η with respect to the vehicle speed S.
It is determined using the characteristics stored in 0. At this time, the target value F M of the driving force that the motor 44 should output is [F M = η ·
F L ].

【0026】図9は車速SがSF 以下の時の合計駆動力
F=FL +FM の変化を示すものであり、この図からも
明らかなように、モータ44による補助力である駆動力
Mは、FM =η・FL で求められ、踏力FL の周期的
変化に対応して合計駆動力Fも変化する。
[0026] Figure 9 are those vehicle speed S indicates the change of the total drive force F = F L + F M at the time of the following S F, as is apparent from this figure, the driving force is an auxiliary force by the motor 44 F M is obtained by F M = η · F L , and the total driving force F also changes in accordance with the periodic change of the pedal effort F L.

【0028】CPU108ではこの目標値FM が決まる
と、モータ出力検出手段72の出力すなわちモータ出力
の実際値FMRを読込んで、両者を比較する。すなわち走
行制御手段116は両者の差ΔFM =(FM −FM R
を演算し、この差ΔFM を0にするようにモータ電力制
御部112に信号を送出する。この信号はモータ44の
駆動電流のデューティを示すものであり、モータ電力制
御部112ではこの信号に基づいてモータ電流を断続制
御し、実際値FMRを目標値FM に一致させる。この結果
モータ出力の実際値FMRが目標値FM になるように精度
良く制御される。
When the target value F M is determined in the CPU 108, the output of the motor output detecting means 72, that is, the actual value F MR of the motor output is read and the two are compared. That is, the traveling control means 116 determines the difference between the two, ΔF M = (F M −F M R ).
Is calculated, and a signal is sent to the motor power control unit 112 so that this difference ΔF M becomes zero. This signal indicates the duty of the drive current of the motor 44, and the motor power control unit 112 intermittently controls the motor current based on this signal to match the actual value F MR with the target value F M. As a result, the actual value F MR of the motor output is accurately controlled so as to reach the target value F M.

【0029】ここに踏力FL は周期的に変化するため、
踏力FL が0になる時間にはモータ駆動電流も0にな
り、モータ回転速度も巡航車速Sに対応する速度以下に
減速する。このため次に踏力FL が増加した時に再びモ
ータ電流は0から増え、モータ回転速度も加速してその
時の車速Sに対応する回転速度に達すると一方向クラッ
チ54を介してモータ出力FM が合力軸60に伝わるこ
とになる。すなわちモータ44が加速してこの一方向ク
ラッチ54が接続するまでの間の時間遅れがある。
Since the pedal effort F L changes periodically here,
Also it becomes 0 the motor drive current to the time pedal force F L is 0, the motor speed is also reduced to less than the speed corresponding to the cruising vehicle speed S. Thus then again the motor current when the pedaling force F L is increased increased from 0, the motor output F M via a one-way clutch 54 when the motor rotational speed acceleration to reach a rotational speed corresponding to the vehicle speed S at that time It will be transmitted to the resultant shaft 60. That is, there is a time delay between the acceleration of the motor 44 and the engagement of the one-way clutch 54.

【0030】図9のaはこの時間遅れを示す。ここにN
0 はこの時の車速に対応するモータ回転速度Nを示す。
この実施例ではこの遅れaを消すために、踏力FL が0
付近になった時にもモータはこの時の巡航車速に対応す
る回転速度N0 で回転を持続させる。その原理は次の通
りである。
FIG. 9a shows this time delay. N here
0 indicates the motor rotation speed N corresponding to the vehicle speed at this time.
To eliminate this delay a in this embodiment, pedal force F L is 0
The motor continues to rotate at a rotation speed N 0 corresponding to the cruise vehicle speed at this time even when the speed becomes close. The principle is as follows.

【0031】直流モータにおいては、モータの印加電圧
(VM )、モータ電流(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。
[0031] In the DC motor, the motor applied voltage (V M), the motor current (I), the following equation is established between the rotational speed (N). V M = I · R + k · N where R is an amateur equivalent resistance, k is a proportional constant,
k · N represents the armature back electromotive force.

【0032】またモータトルク(TM )は、直巻、分巻
きなどの形式によるが一般にモータ電流(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。
The motor torque (T M ) is generally proportional to the motor current (I) although it depends on the type such as series winding or shunt winding. Therefore, with C as a constant, the following equation is obtained. T M = C · I Therefore, with (R / C) = j, the following equation is obtained. V M = j · T M + k · N (1) In the equation (1), the first term (j · T M ) on the right side is a term relating to torque, and the second term (k · N) is a rotational speed. It is a section regarding.

【0033】従来の装置においては踏力FL が0になっ
た時にはモータの駆動力FM を0にしてモータ回転速度
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。従ってモータ印加電圧VM も0と
なるように制御していた。
[0033] when the pedal force F L is 0 in the conventional apparatus to attempt to zero the motor rotational speed N and the driving force F M of the motor to zero. That is, in equation (1), T M
= 0 and N = 0. Therefore, the motor applied voltage V M is controlled to be zero.

【0034】これに対しこの実施例では、踏力FL が0
になる時にもモータ回転速度Nは車速に対応する回転速
度N0 に維持するようにした。すなわちこの無負荷時に
モータトルク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
[0034] On the other hand in this embodiment, the depression force F L is 0
Even when, the motor rotation speed N is maintained at the rotation speed N 0 corresponding to the vehicle speed. That is, the motor torque T M = 0 and the rotation speed N = N 0 are set at the time of no load. Therefore, from the equation (1), V M = j · 0 + k · N 0 = k · N 0

【0035】この電圧VM を無負荷モータ電圧VM0
し、モータ電圧VM がVMO以下になる時にはモータ電圧
M をこのVMOに維持することにより、踏力FL が小さ
くなった時にもモータ回転速度NはN0 に保たれる。従
って踏力FL が増大しVM ≧VM0になった時にはモータ
はN0 から駆動力FM を発生すればよいから、モータの
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。
[0035] By maintaining the motor voltage V M to the V MO is when this voltage V M and no-load motor voltage V M0, motor voltage V M is below V MO, even when the pedal force F L is smaller The motor rotation speed N is maintained at N 0 . Thus since the motor may be generating a driving force F M from N 0 when the pedal force F L becomes V M ≧ V M0 increases, there is no time delay required for acceleration of the motor, the energy consumed during the acceleration -(E a ) is also unnecessary.

【0036】なおモータを回転速度N0 に維持する無負
荷モータ電圧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。
During the period of the no-load motor voltage V M0 for maintaining the motor at the rotation speed N 0 , the current I becomes extremely small, so that the energy consumption −E 0 is significantly smaller than the energy −E a required for acceleration. That is, since E 0 << E a , the efficiency is improved.

【0037】次にこの時の動作を図8を用いて説明す
る。(1)式の特性はこの図8に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
により決まるモータのトルクTM を出力させるためのモ
ータ電圧VM をその時のモータ回転速度N0 を用いて
(1)式から求めると、その時の動作点は図8にAで示
す点となる。
Next, the operation at this time will be described with reference to FIG. The characteristic of the equation (1) is a straight line with a downward slope of − (k / j) as shown by the solid line in FIG. Pedal force F L, which is now
When the motor voltage V M for outputting the torque T M of the motor determined by the equation (1) is obtained using the motor rotation speed N 0 at that time, the operating point at that time is the point indicated by A in FIG.

【0038】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
トローラ104はモータ回転速度はN0 のままにしてV
M 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、コントロー
ラ104はモータ電圧VM をVM0に保つ。従ってモータ
の動作点はB点に保たれる。
Here, consider a case where the pedal effort F L decreases.
Since it is considered that the vehicle speed S does not change due to inertia, the controller 104 keeps the motor rotation speed N 0 and outputs V
Only M is reduced. That is, the operating point A at this time descends on the straight line AB having the speed N 0 . And it becomes V M = V M0 = kN 0 becomes the pedaling force F L is approximately 0, the controller 104 keeps the motor voltage V M to V M0. Therefore, the operating point of the motor is kept at point B.

【0039】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
ータはすでに速度N0 で回転しているから、モータの加
速により一方向クラッチ54が接続するまでの時間遅れ
が発生せず、前記図9で説明した遅れaがほとんど無く
なる。
[0039] When the depressing force F L is V M> V M0 increases again, to move the operating point from point B toward the point A. At this time, since the motor is already rotating at the speed N 0 , there is no time delay until the one-way clutch 54 is engaged due to the acceleration of the motor, and the delay a described in FIG. 9 is almost eliminated.

【0040】以上の実施例ではリングギヤ80に対向さ
せて車速検出手段98を設けているので、ペダルを止め
た時には検出車速は0となりモータへの給電も0とな
る。このため長い下り坂などやペダルを止めて慣性走行
する際に電力の消耗を減らし節電になる。しかし本発明
は、これを図1に示す前輪28に設けてもよい。
In the above embodiment, since the vehicle speed detecting means 98 is provided so as to face the ring gear 80, when the pedal is stopped, the detected vehicle speed becomes 0 and the power supply to the motor becomes 0. For this reason, power consumption is reduced and power is saved when traveling on a long downhill or when the pedal is stopped for inertial traveling. However, in the present invention, this may be provided in the front wheel 28 shown in FIG.

【0041】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。例えば無負荷モータ電圧VM0は、(1)式で
求めたkN0 より多少高くても低くてもよい。
Note that the present invention uses F M , V M , and T used for calculation.
M , N, N 0, data and the like may be increased or decreased or changed within a range where the effect of the present invention can be obtained, and the present invention includes this case. For example, the no-load motor voltage V M0 may be slightly higher or lower than kN 0 obtained by the equation (1).

【0042】以上の実施例は合力軸60にスプロケット
62を固定してチェーンドライブ機構からなる伝動系に
より後輪32を駆動するものであるが、本発明はシャフ
トドライブ機構からなる伝動系により後輪を駆動するも
のであってもよい。
In the above embodiment, the sprocket 62 is fixed to the resultant shaft 60 and the rear wheel 32 is driven by the transmission system including the chain drive mechanism. However, the present invention uses the transmission system including the shaft drive mechanism to drive the rear wheel. May be driven.

【0043】また前記メモリ110には補助率ηの複数
種の特性を記憶しておき、選択用スイッチによりいずれ
かの特性を選択できるようにしてもよい。特性をこのス
イッチにより車速Sに対して平行移動させたりして任意
の特性に不連続にあるいは連続に変更できるようにして
もよい。
Further, a plurality of types of characteristics of the auxiliary rate η may be stored in the memory 110 so that any one of the characteristics can be selected by the selection switch. The characteristic may be moved in parallel with respect to the vehicle speed S by this switch, and may be changed to any characteristic discontinuously or continuously.

【0044】さらに、本実施例ではモータ出力を遊星ロ
ーラ式減速機52のリングローラへの反力を測定するこ
とで得ているが、他に図2に点線で示すようにモータか
ら減速機へ力が伝達される前に直接計測しても良い。こ
の場合は例えばモータ本体を軸の回りに回転自在に保持
しておき、モータへの反力と復帰ばねのつり合い点を検
出することで計測できる。
Further, in this embodiment, the motor output is obtained by measuring the reaction force to the ring roller of the planetary roller type speed reducer 52. However, as shown by the dotted line in FIG. It may be measured directly before the force is transmitted. In this case, for example, it is possible to measure by holding the motor main body rotatably around the shaft and detecting the reaction force to the motor and the balance point of the return spring.

【0045】図10は他の実施例の動力系統図である。
この実施例は前記モータ出力検出手段72に代えて合力
検出手段120を設けたものである。この合力検出手段
120は合力軸60に加わる合力F(=FL +FMR)を
検出するものであり、例えばチェーン64の張り側に押
圧されるテンショナを設け、このテンショナの変位量か
ら合力Fを検出するものとすることができる。この場合
には、コントローラ104Aはモータ出力の実際値FMR
をFMR=F−FL により演算する実際値演算手段122
を備える。
FIG. 10 is a power system diagram of another embodiment.
In this embodiment, a resultant force detecting means 120 is provided instead of the motor output detecting means 72. The resultant force detecting means 120 detects the resultant force F (= F L + F MR ) applied to the resultant shaft 60. For example, a tensioner that is pressed against the tension side of the chain 64 is provided, and the resultant force F is calculated from the displacement amount of the tensioner. It can be detected. In this case, the controller 104A determines the actual motor output value F MR.
Actual value calculation means 122 for calculating F MR = F−F L
Equipped with.

【0046】[0046]

【発明の効果】請求項1の発明は以上のように、踏力
(FL )に基づいてモータ出力の目標値を演算する一
方、モータ出力の実際値FMRを検出し、両者の差ΔF=
M −FMRを最小とするようにモータ出力を制御するも
のであるから、モータ特性など部品の電気的特性にばら
つきがあってもモータ出力を目標値FM に正確に制御す
ることができる。
As described above, the invention of claim 1 calculates the target value of the motor output based on the pedaling force (F L ) while detecting the actual value F MR of the motor output, and the difference ΔF =
Since the F M -F MR controls the motor output so as to minimize, it can be accurately controlled even motor output to a target value F M if there are variations in the electrical characteristics of components such as motor characteristics .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例の側面図FIG. 1 is a side view of an embodiment of the present invention.

【図2】その動力系統図[Fig. 2] Power system diagram

【図3】その動力系の展開図[Fig. 3] Development view of the power system

【図4】踏力の検出部を示す側面図FIG. 4 is a side view showing a pedaling force detection unit.

【図5】そのV−V線断面図FIG. 5 is a sectional view taken along line VV.

【図6】コントローラの構成を示すブロック図FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a controller.

【図7】補助率の特性図[Fig. 7] Characteristic diagram of the assistance rate

【図8】モータ出力特性図FIG. 8 Motor output characteristic diagram

【図9】踏力およびモータ出力の周期的変動を示す図FIG. 9 is a diagram showing periodic fluctuations in pedaling force and motor output.

【図10】他の実施例の動力系統図FIG. 10 is a power system diagram of another embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

32 後輪 44 電動モータ 46 クランク軸 72 実際値検出手段 88 踏力検出手段 98 車速検出手段 104、104A コントローラ 114 目標値演算手段 120 合力検出手段 122 実際値演算手段 32 rear wheel 44 electric motor 46 crankshaft 72 actual value detecting means 88 pedaling force detecting means 98 vehicle speed detecting means 104, 104A controller 114 target value calculating means 120 resultant force detecting means 122 actual value calculating means

フロントページの続き (72)発明者 伊藤 文夫 静岡県磐田市新貝2500番地 ヤマハ発動機 株式会社内Front page continuation (72) Inventor Fumio Ito 2500 Shinkai, Iwata, Shizuoka Prefecture Yamaha Motor Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 人力駆動系と電気駆動系とを並列に設
け、人力による駆動力の大きさに略比例して前記電気駆
動系の電動モータの出力を制御する電動モータ付き乗り
物において、人力駆動力を検出する人力検出手段と、電
動モータ出力の実際値を検出するモータ出力検出手段
と、前記人力に同期して周期的に変化する電動モータ出
力の目標値を演算する目標値演算手段と、前記電動モー
タの目標値と前記実際値との差を最小とするようにモー
タ出力を前記人力に同期して制御する走行制御手段とを
備えることを特徴とする電動モータ付き乗り物。
1. A vehicle with an electric motor in which a human-powered drive system and an electric drive system are provided in parallel, and the output of an electric motor of the electric drive system is controlled substantially in proportion to the magnitude of the driving force by the human power. Human power detection means for detecting force, motor output detection means for detecting an actual value of the electric motor output, target value calculation means for calculating a target value of the electric motor output that periodically changes in synchronization with the human power, A vehicle with an electric motor, comprising: travel control means for controlling the motor output in synchronization with the human power so as to minimize the difference between the target value and the actual value of the electric motor.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11171081A (en) * 1997-12-12 1999-06-29 Miyata Ind Co Ltd Motor power assisted bicycle

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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