JPH08230753A

JPH08230753A - 電動自転車

Info

Publication number: JPH08230753A
Application number: JP4048595A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Matsumoto; 敏宏松本; Tateaki Tanaka; 建明田中; Hisahiro Kazuhara; 寿宏数原
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1995-02-28
Filing date: 1995-02-28
Publication date: 1996-09-10

Abstract

(57)【要約】【構成】人力による主駆動力と、電動機による補助駆
動力とによって駆動するように構成した電動自転車にお
いて、補助駆動力を生成する直流電動機と、直流電動機
に電力を供給するバッテリと、スイッチング素子と、補
助駆動力を検出する電動機電流センサと、主駆動力を検
出する踏力センサと、踏力センサと電動機電流センサと
の出力に基づいてスイッチング素子のデューティ比を制
御する制御手段とを備え、直流電動機と電動機電流セン
サとの直列回路に、スイッチング素子を介してバッテリ
電圧を印加し、前記直列回路にダイオードをフライホイ
ルダイオードとして並列接続したことを特徴とする。【効果】フライホイルダイオードを有する電動機の電
機子電流が正確に検出されるので、電動自転車における
補助駆動力の制御を精度よく行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電動自転車に関し、
特に、電動機による補助駆動力によって人力を補助する
ようにした電動自転車に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電動自転車においては、（１）人
力による主駆動力を検出する踏力センサと、バッテリが
電動機へ供給するバッテリ電流に基づいて電動機トルク
を検出するバッテリ電流センサとを備え、それらのセン
サ出力に基づいて電動機による補助駆動力を制御するよ
うにしたもの（例えば、特開平４−１００７９０号公報
参照）や、

【０００３】（２）主駆動力が所定値を越えたときの
み、電動機に補助駆動力を出力させるもの（例えば、特
開平５−２４６３７８号公報参照）、そして、（３）バ
ッテリの電力残量を検出して、それを表示するようにし
たもの（例えば、特開平６−１４４３４３号公報参
照）、などが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記（１）において、
電動機に直流電動機を使用し、バッテリの出力をスイッ
チング素子を介して電動機に断続的に供給して電動機の
出力を制御する場合には、スイッチング素子のオフ時に
電動機の誘導成分によって高電圧が発生するので、その
高電圧からスイッチング素子を保護するために、通常、
電動機の両端にフライホイールダイオードを接続するよ
うにしている。

【０００５】しかし、フライホイールダイオードの作用
によりスイッチング素子がオフの期間にも電動機（電機
子）に電流が流れるため、電動機へ実際に流れる電流と
バッテリがモータへ出力するバッテリ電流とが異なり、
バッテリ電流センサでは、電動機トルクつまり補助駆動
力を正しく検出できないという問題点がある。

【０００６】次に、上記（２）においては、自転車の運
転中に、主駆動力が所定値を越えるごとに急に補助駆動
力が加わるため、使用者にとっては、踏力を増大させる
途中で急に負荷が小さくなるように感じるという状態が
くり返され、乗り心地が悪くなる。

【０００７】また、上記（３）においては、バッテリの
電力残量は、バッテリの出力電圧と出力電流の両方に基
づいて演算されるので、バッテリ電流を検出するための
バッテリ電流センサを特別に設けなければならない。

【０００８】この発明は、このような事情を考慮してな
されたもので、精度よく検出された電動機トルクに基づ
いて適正に補助駆動力を与え、乗り心地を損なうことな
く駆動すると共にバッテリの電力残量もバッテリ電流セ
ンサを設けることなく演算することが可能な電動自転車
を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、図１に示す
ように、人力による主駆動力と、電動機による補助駆動
力とによって駆動するように構成した電動自転車におい
て、補助駆動力を生成する直流電動機１０１と、直流電
動機１０１に電力を供給するバッテリ１０２と、スイッ
チング素子１０３と、補助駆動力を検出する電動機電流
センサ１０５と、主駆動力を検出する踏力センサ１０６
と、踏力センサ１０６と電動機電流センサ１０５との出
力に基づいてスイッチング素子１０３のデューティ比を
制御する制御手段１０７とを備え、直流電動機１０１と
電動機電流センサ１０５との直列回路に、スイッチング
素子１０３を介してバッテリ電圧を印加し、前記直列回
路にダイオード１０４をフライホイルダイオードとして
並列接続したことを特徴とする電動自転車を提供するも
のである。

【００１０】この発明における人力による主駆動力と
は、通常の自転車に見られるように、人がペダルを踏み
付けて駆動輪に伝達する力であり、その伝達手段には従
来の自転車において公知のものを用いることができる。

【００１１】また、電動機１０１による補助駆動力と
は、自転車に対して人力による主駆動力が作動するとき
に、電動機１０１から補助的に付与される駆動力のこと
である。主駆動力に対する補助駆動力の比率（補助率と
いう）を１以下に制御することにより、本発明の電動自
転車は道路交通法上の自転車（通常の自転車）として取
り扱われる。

【００１２】また、電動機から自転車の駆動輪へ補助駆
動力を伝達する構成としては、電動機の出力を駆動輪の
回転軸へ数段のギヤやベルト又はチェーンを介して伝達
する手段や、電動機の出力軸をギヤで減速した後、駆動
輪のタイヤ又はリムに伝達する手段などが用いられる。

【００１３】なお、駆動輪の回転速度が、電動機による
駆動回転速度よりも高いときに、電動機が駆動輪に対し
て制動力を与えないよう電動機と駆動輪とは一方向クラ
ッチを介して接続することが好ましい。

【００１４】電動機１０１には、例えば、永久磁石励磁
型の直流ブラシモータを用いることができる。また、バ
ッテリ１０２には、例えば、再充電可能なニッケル−カ
ドミウム電池を用いてもよい。

【００１５】スイッチング素子１０３には、スイッチン
グトランジスタやサイリスタを用いることができる。ダ
イオード１０４は、電動機１０１のフライホイルダイオ
ードとして用いられ、スイッチング素子１０３のオフ時
に電動機１０１に発生する高い誘起電圧がスイッチング
素子１０３に印加されるのを防止する。

【００１６】電動機電流センサ１０５は、電流を電圧に
変換する素子であればいずれでもよいが、これには、例
えば数ｍΩのシャント抵抗やホール素子などが用いられ
る。踏力センサ１０６は、人力による主駆動力を検出す
るセンサであり、これには、ペダルから駆動輪までの主
駆動力の伝達系に介在して主駆動力に応じて機械的な歪
みや変形を生じる要素とその歪みや変形量を電気信号に
変換するセンサ（例えば歪みゲージ、ポテンショメー
タ、又は差動トランスなど）とを組合せたものが用いら
れる。

【００１７】制御手段１０７は、例えば１００〜１００
０Ｈｚ程度の一定の周波数つまり、１〜１０ｍｓの一定
周期のパルス信号を出力してスイッチング素子１０３を
オン・オフし、そのデューティ比（オンパルス幅）を変
化させて電動機１０１をＰＷＭ制御するものであり、こ
れには、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭからなるマイクロ
コンピュータを使用することができる。

【００１８】制御手段１０７は、主駆動力に対する補助
駆動力の比率が主駆動力の増大に応じて増大するように
スイッチング素子１０３のデューティ比を制御すること
が、乗り心地をよくする点で好ましい。

【００１９】なお、スイッチング素子１０３のデューテ
ィ比とは、スイッチング素子１０３を所定周期でオン・
オフするとき、その周期に対するオン時間の比率のこと
である。

【００２０】また、この発明は、電動機電流センサ１０
５によって検出される電動機電流にスイッチング素子１
０３のデューティ比を乗じてバテリ電流を算出する演算
手段と、算出されたバッテリ電流とバッテリ電圧に基づ
いてバッテリ１０６の電力残量を算出する算出手段をさ
らに備えてもよい。この演算手段および算出手段も、Ｃ
ＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭからなるマイクロコンピュータで
構成できる。

【００２１】

【作用】請求項１に係る発明によれば、バッテリ１０２
からスイッチング素子１０３を介して電動機１０１へ供
給されるバッテリ電流は、スイッチング素子１０４によ
り所定周波数でオン・オフされ、その波形は図２の
（ａ）のようになる。この時、電動機１０１に流れる電
流はダイオード１０４のフライホイル作用により、図２
の（ｂ）に示すようにスイッチング素子１０４のオフ期
間にも流れるので、電動機電流センサ１０５は、この正
味の電動機電流を検出する。

【００２２】ところで、電動機トルクは本来、電動機電
流に比例するものであるから、電動機電流センサ１０５
は、バッテリ電流を検出する場合に比べて、電動機トル
クつまり補助駆動力を正確に検出することができ、電動
自転車における補助駆動力の出力制御を適正に行うこと
が可能になる。

【００２３】請求項２に係る発明によれば、主駆動力に
対する補助駆動力の比率、つまり補助率が、主駆動力が
小さい時には低く、大きくなるほど高くなるので、補助
駆動力が主駆動力に対して連続的にかつ効率的に与えら
れ、電動自転車は乗り心地よく制御されることになる。

【００２４】請求項３に係る発明によれば、電動機電流
からバッテリ電流が算出され、その算出値とバッテリ電
圧に基づいてバッテリの電力残量が精度よく算出され
る。

【００２５】

【実施例】以下、図に示す実施例に基づいてこの発明を
詳述する。これによって、この発明は限定されるもので
ない。図３は、実施例の電動自転車の側面図、図４はこ
の電動自転車の駆動系の構成説明図である。

【００２６】これらの図において、電動自転車本体１
は、人力駆動手段９および電動駆動手段１２によって駆
動する駆動輪２と、走行方向を決定する前輪３を有す
る。さらに本体１は、立パイプ４、上パイプ５、そして
下パイプ６とによって構成されたフレームを備え、立パ
イプ４の上端にはサドル７が設けてある。そして、上パ
イプ５と下パイプ６とが交わる部分の上方に前輪３の方
向を定めるハンドル８が設けてある。

【００２７】駆動輪２を駆動する人力駆動手段９は一般
の自転車と同様、ペダル１０を有し、使用者がペダル１
０を足で踏んで回転させることによってチェーン１１に
駆動力（踏力ともいう）が伝達され、その駆動力がさら
にスプロケット１１ａと一方向クラッチ１１ｂと踏力セ
ンサ１１ｃとを介して駆動輪２に伝達されて、駆動輪２
が駆動するようになっている。

【００２８】なお、踏力センサ１１ｃには、スプロケッ
ト１１ａの回転軸と駆動輪２の回転軸とを弾性体で接続
し、弾性体の歪みによって変位する磁石を検出コイルで
検出する構成のものを使用している。

【００２９】また、一方向クラッチ１１ｂは、踏力が駆
動輪２に与えようとする回転速度よりも実際の駆動輪２
の回転速度が高い時に、駆動輪２からチェーン１１に駆
動力が逆伝達されないように作用する。

【００３０】人力駆動手段９と併用して駆動輪２を駆動
する電動駆動手段１２は、駆動輪２上部に設けた充電可
能なバッテリ１３を電源とし、バッテリ１３から駆動輪
２のハブに設けた電動機１４に電力を供給する。

【００３１】該電動駆動手段１２では、電動機１４から
の出力がギヤとベルトからなる減速機構１４ａにより減
速され一方向クラッチ１４ｂを介して駆動輪２に伝達さ
れる。一方向クラッチ１４ｂは、電動機１４が駆動輪２
に与えようとする回転速度よりも駆動輪２の実際の回転
速度の方が高い時に、駆動輪２から電動機１４に駆動力
が逆伝達されないように作用する。

【００３２】図５は、この電動自転車のハンドル上面図
であり、ハンドル８の両端にはグリップ１５が設けられ
ると共に前輪３及び駆動輪２のブレーキシュー（図示し
ない）をそれぞれ作動操作するブレーキレバー１６ａ、
１６ｂが設けられている。２５はバッテリ残量表示部で
あり、バッテリ１３の電力残量を表示するＬＥＤ２６、
２７を備える。

【００３３】次に、この電動自転車の制御回路を図６を
用いて説明する。図６に示すように、電動機１４と電動
機電流センサ（以下電流センサという）２２との直列回
路に、スイッチング素子２１と電源スイッチ１９を介し
てバッテリ１３の電圧が印加され、この直列回路にフラ
イホイルダイオード２０が接続されている。

【００３４】１７はＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭからな
るマイクロコンピュータ（以下マイコンという）であ
り、マイコン１７は、バッテリ１３の電圧Ｖｂを検出す
る電圧検出回路２４と電流センサ２２と踏力センサ１１
ｃからの出力を受けて信号処理を行い、スイッチング素
子２１およびバッテリ残量表示部２５へ出力する。そし
て、ＬＥＤ２６、２７はバッテリ残量を表示する。

【００３５】なお、この実施例において、電動機１４に
は永久磁石励磁式の直流ブラシモータ（最高出力３００
Ｗ）を、バッテリには２４Ｖ、５Ａｈのニッケル−カド
ミウム電池を、電流センサ２２には、２．２５ｍΩのシ
ャント抵抗をそれぞれ使用している。また、マイコン１
７は、スイッチング素子２１を２４４Ｈｚの周波数でオ
ン・オフして、電動機１４をＰＷＭ制御するようになっ
ている。

【００３６】このような構成において、電源スイッチ１
９がオンされ、電動自転車のペダル１０が使用者によっ
て踏まれると、その踏力がチェーン１１を介して駆動輪
２へ伝達されると共に、その大きさが踏力センサ１１ｃ
によって検出されてマイコン１７に入力される。マイコ
ン１７は電動機１４をＰＷＭ制御し、電流センサ２２に
よって検出される電動機電流（電動機トルク）を踏力に
平衡させる。

【００３７】ここで、電動機１４の出力トルクＴが電流
センサ２２から得られる電流Ｉａによって精度よく検出
されることを説明する。図７は図６の回路の各部の電圧
・電流波形を示すタイミングチャートであり、電源スイ
ッチ１９を介してバッテリ１３から図７の（ａ）に示す
ようなバッテリ電圧Ｖｂが電流センサ２２、電動機１４
およびスイッチング素子２１からなる直列回路に印加さ
れ、スイッチング素子２１が同図（ｂ）に示すように、
周期ｔ，オン期間ｔ_ONのデューティでオン・オフをくり
返すと、それに対応してバッテリ１３から同図（ｅ）に
示すようなバッテリ電流Ｉｂが断続的に流れる。

【００３８】これに対して、電動機１４の電機子には、
同図（ｆ）に示すような電動機電流Ｉａがフライホイル
ダイオード２０の作用により連続的に流れる。この時、
電動機１４の電機子電圧Ｖａは同図（ｃ）のようにな
り、スイッチング素子２１の端子電圧Ｖｓは同図（ｄ）
のようになる。

【００３９】なお、図７の（ｃ）、（ｄ）においては、
フライホイルダイオード２０およびスイッチング素子２
１の順方向降下電圧は電圧Ｖｂ（２４Ｖ）に比して十分
に小さいので無視している。

【００４０】ここで、電動機電流Ｉａとバッテリ電流Ｉ
ｂとの関係を求める。まず、バッテリ１３から取り出さ
れる電力と電動機１４が受け取る電力とは等しいからＶｂ・Ｉｂ＝Ｖａ・Ｉａ……（１）また、図７の（ａ）、（ｃ）、（ｄ）よりＶａ＝Ｖｂ−Ｖｓ……（２）（２）を（１）へ代入してＩｂ＝Ｉａ（Ｖｂ−Ｖｓ）／Ｖｂ……（３）

【００４１】ところで、電圧Ｖｓは図７の（ｄ）の波形
を有するからＶｓ＝Ｖｂ（１−ｔ_ON）／ｔ……（４）（４）を（３）に代入するとＩｂ＝Ｉａ・ｔ_ON／ｔ……（５）となり、バッテリ電流Ｉｂは電動機電流Ｉａとスイッチ
ング素子２１のデューティ比との積で表される。

【００４２】つまり、電動機電流Ｉａは、バッテリ電流
Ｉｂとは異なる値を有し、電動機１４とフライホイルダ
イオード２０との閉回路中に挿入された電流サンサ２２
によって、はじめて正しく検出されることが判る。

【００４３】なお、式（１）〜式（５）におけるＶｂ，
Ｉｂ，Ｖａ，Ｉａ，Ｖｓはすべて平均値を表わしてお
り、式（５）の関係は、図７の（ｅ）と（ｆ）の波形の
面積の比率からでも同様に求めることができる。

【００４４】そして、電動機電流Ｉａが正しく検出され
ると、直流電動機の出力トルクＴは、励磁が一定であれ
ば一般にＴ＝Ｋ・Ｉａ（Ｋは定数）……（６）で表されるから、電動機電流Ｉａからこの電動自転車に
おける補助駆動力が正しく算出されることになる。

【００４５】次に、この電動自転車の制御特性について
説明する。電動自転車では、周知のように本来の人力に
よる主駆動力、即ち踏力Ｔ_Lに電動機による補助駆動力
Ｔ_Mを付与して自転車を駆動するものである。踏力Ｔ_Lは
２つのペダル１０が互いに水平方向に位置するときにほ
ぼ最大となり、互いに垂直方向に位置するときにほぼ最
小となって周期的に変化するため、踏力Ｔ_Lに補助駆動
力Ｔ_Mを付与するタイミングと、付与する比率（補助
率）Ｔ_M／Ｔ_Lが電動自転車の乗り心地を左右する。

【００４６】そこで、この発明の電動自転車では、マイ
コン１７は、踏力センサ１１ｃの出力信号ａおよび電流
センサ２２の出力信号ｂをそれぞれ増幅率ＡとＢで増幅
し、それらの差（Ａ・ａ−Ｂ・ｂ）によってスイッチン
グ素子２１のデューティ比を変化させ、Ａ・ａ＝Ｂ・ｂ
になるように電動機１４の出力を制御すると共に、増幅
率Ａ又はＢを踏力センサ１１ｃの出力信号ａに応じて変
化させるようにしている。

【００４７】それによって図８の（ａ）、（ｂ）又は
（ｃ）に示すような踏力−補助率特性が得られる。図８
の（ａ）は、踏力に正比例して補助率を変化させる場
合、同図（ｂ）は、（ａ）において踏力が所定値以上に
なると補助率を一定にする場合、同図（ｃ）は踏力に対
して指数関数的に補助率を変化させる場合を示してい
る。

【００４８】このような制御特性を有する制御回路（図
６）の等価回路が、図９および図１０である。これらの
図においてＡ１、Ａ２およびＡ３は増幅器、Ｄは積分
器、Ｇはパルスジェネレータ、Ｆは減算器であり、増幅
器Ａ１およびＡ２はそれぞれＡとＢのゲインを有してい
る。

【００４９】これらの図においては、増幅器Ａ１又はＡ
２のゲインＡ又はＢが踏力センサ１１ｃの出力ａに応じ
て変化し（Ａ・ａ−Ｂ・ｂ）が積分器Ｄによって積分
（遅延）されて増幅器Ａ３で増幅された後、パルスジェ
ネレータＧによって対応するオン・デューティを有する
パルスに変換されてスイッチング素子２１に供給されＡ
・ａ＝Ｂ・ｂになるように電動機２２のＰＷＭ制御が行
われる。

【００５０】そして、図９においては、増幅器Ａ２のゲ
インＢが、図１０においては増幅器Ａ１のゲインＡが、
それぞれ踏力センサ１１ｃの出力ａの大きさに応じて制
御される。従って、踏力Ｆ_Lに対する補助駆動力Ｆ_Mの
比、すなわち補助率は図８の（ａ）〜（ｃ）のように変
化することになる。なお、踏力Ｔ_Lに補助駆動力Ｔ_Mを付
与するタイミングは、積分器Ｄの遅延の程度により、適
度に設定できる。

【００５１】このように補助率を踏力に応じて制御する
ことにより、踏力が低いときには補助率が低く、踏力が
高くなるにつれて補助率が高くなるので、踏力Ｆ_Lの周
期的な変化に対して円滑に補助駆動力Ｆ_Mが増減し、運
転者に快い乗り心地を与えることができる。

【００５２】次に、この電動自転車におけるバッテリ残
量表示制御について説明する。まず、電流センサ２２で
検出された信号ｂと，電圧検出回路２４で検出された信
号ｃとがマイコン１７に入力されると、マイコン１７
は、まず電動機電流Ｉａを表す信号ｂを用いて、式
（５）つまり、Ｉｂ＝Ｉａ・ｔ_ON／ｔに基づきバッテリ
電流Ｉｂを算出し、算出したバッテリ電流Ｉｂと、信号
ｃから得られるバッテリ電圧Ｖｂとを演算することによ
って、バッテリ１３の電力残量を求め、残量表示部２５
に表示する。

【００５３】このとき、バッテリ電力残量をバッテリ電
圧Ｖｂとバッテリ電流Ｉｂとを合わせて演算するのは、
バッテリ電流Ｉｂによってバッテリ１３の電圧値が変化
するためである。

【００５４】即ちバッテリ１３の残量が大きくてもバッ
テリ電流Ｉｂが多く流れると電圧が下がるためである。
本実施例では、定格電圧が２４Ｖのバッテリ１３を使っ
ており、例えば、３Ａしか電流が流れていない場合でバ
ッテリ１３の電圧が２０Ｖの時、バッテリ１３の残量が
５％以下であると判断して電動機１４への通電を停止す
る。

【００５５】しかし、バッテリ１３に高負荷がかかり、
バッテリ電流Ｉｂが２４Ａの場合には電圧値が２０Ｖま
で低下しても残量を５０％以上と判断して通電を続け
る。これは、バッテリ１３の電圧値が同じであってもバ
ッテリ電流値が異なるときには、バッテリ１３の残量が
異なるため、電流値と電圧値の総合的な判断によりバッ
テリ１３の残量を算出している。

【００５６】そして、本実施例では、図５に示すよう
に、バッテリ残量表示部２５はＬＥＤによる表示を行っ
ているが、ＬＥＤ２６は緑色、ＬＥＤ２７は赤色を使
い、バッテリ１３の満充電時から５０％まではＬＥＤ２
６を常時点灯し、５０％以下でＬＥＤ２６を消灯しＬＥ
Ｄ２７を点滅させる。更に、前記バッテリ１３の残量が
１０％になるとＬＥＤ２７を常時点灯させ、５％以下で
ＬＥＤ２７を消灯させる。

【００５７】このようにして、バッテリ電流Ｉｂが電動
機電流Ｉａから式（５）により容易に演算できるので、
バッテリ１３の電力残量（又は電力消費量）を算出する
ためにバッテリ電流の検出用センサを新たに設ける必要
がない。

【００５８】また、逆に、図６において、電動機電流セ
ンサ２２を設けずに、例えばスイッチング素子２１とバ
ッテリ１３との間にバッテリ電流Ｉｂを検出するバッテ
リ電流センサを設けてもよい。

【００５９】この場合には、電動機電流Ｉａは、式
（３）からＩａ＝Ｉｂ・Ｖｂ／（Ｖｂ−Ｖｓ）……（７）又は、式（５）からＩａ＝Ｉｂ・ｔ／ｔ_ON……（８）として逆算される。

【００６０】図１１〜図１４は、上記演算を行うマイコ
ン１７の機能を等価的に示した等価回路であり、これら
の図において、Ｐ₁〜Ｐ₄は積分器、Ｑは乗算器、Ｒは除
算器である。

【００６１】図１１は式（３）を用いてバッテリ電流Ｉ
ｂを算出する等価回路であり、図１２は式（７）を用い
て電動機電流Ｉａを算出する等価回路である。なお、図
１２においては、電流センサ２２は、バッテリ電流Ｉｂ
を検出するため、スイッチング素子２１とバッテリ１３
との間に挿入されている。

【００６２】また、図１３は式（５）を用いてバッテリ
電流Ｉｂを算出する等価回路であり、図１４は式（８）
を用いて電動機電流Ｉａを算出する等価回路である。な
お、図１４においては、電流センサ２２は、バッテリ電
流Ｉｂを検出するため、スイッチング素子２１とバッテ
リ１３との間に挿入されている。

【００６３】また、図１５のようにスイッチング素子２
１をオン・オフ制御するパルス信号によって開閉するゲ
ートＨを用いれば、電動機電流を検出する電流センサ２
２がその瞬時値Ｉ_Aを出力するとき、バッテリ電流の瞬
時値Ｉ_Bを検出することも可能となる。

【００６４】従って、図６に示すように、電動機にフラ
イホイルダイオードを接続した場合には、電動機電流と
バッテリ電流とが異なることになるが、一方を検出すれ
ば他方が算出されるので、設計上の都合及び組立やメン
テナンスなどの都合に合わせて１つの電流センサを設置
すればいずれの電流も任意に検出できることになる。

【００６５】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、直流電動
機と電動機電流センサとの直列回路にフライホイルダイ
オードを並列接続したので、直流電動機の電機子電流に
基づいて電動機トルクが正確に検出され、電動自転車に
おける補助駆動力の制御が精度よく行われる。

【００６６】請求項２に係る発明によれば、人力による
主駆動力に対する補助駆動力の比率が主駆動力の増大に
応じて増大するので、駆動力の補助動作が円滑に行わ
れ、乗り心地をよくする。

【００６７】請求項３に係る発明によれば、フライホイ
ルダイオードを有する電動機の電機子電流からバッテリ
電流が算出されるので、バッテリ電流検出用のセンサを
設ける必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の基本構成を示す回路図である。

【図２】図１の要部の波形を示すタイムチャートであ
る。

【図３】実施例の電動自転車の側面図である。

【図４】実施例の駆動系を示す構成説明図である。

【図５】図３の要部上面図である。

【図６】実施例の制御回路図である。

【図７】図６の各部の波形を示すタイムチャートであ
る。

【図８】実施例の踏力と補助率の関係を示すグラフであ
る。

【図９】図６の等価回路図である。

【図１０】図６の等価回路図である。

【図１１】実施例の要部の機能を示す等価回路図であ
る。

【図１２】実施例の要部の機能を示す等価回路図であ
る。

【図１３】実施例の要部の機能を示す等価回路図であ
る。

【図１４】実施例の要部の機能を示す等価回路図であ
る。

【図１５】実施例の要部の機能を示す等価回路図であ
る。

【符号の説明】

１本体２駆動輪３前輪４立パイプ５上パイプ６下パイプ７サドル８ハンドル９人力駆動手段１０ペダル１１チェーン１２電動駆動手段１３バッテリ１４電動機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】人力による主駆動力と、電動機による補
助駆動力とによって駆動するように構成した電動自転車
において、補助駆動力を生成する直流電動機と、直流電
動機に電力を供給するバッテリと、スイッチング素子
と、補助駆動力を検出する電動機電流センサと、主駆動
力を検出する踏力センサと、踏力センサと電動機電流セ
ンサとの出力に基づいてスイッチング素子のデューティ
比を制御する制御手段とを備え、直流電動機と電動機電
流センサとの直列回路に、スイッチング素子を介してバ
ッテリ電圧を印加し、前記直列回路にダイオードをフラ
イホイルダイオードとして並列接続したことを特徴とす
る電動自転車。
【請求項２】制御手段は、主駆動力に対する補助駆動
力の比率が主駆動力の増大に応じて増大するようにスイ
ッチング素子のデューティ比を制御する請求項１記載の
電動自転車。
【請求項３】電動機電流センサによって検出される電
動機電流にスイッチング素子のデューティ比を乗じてバ
ッテリ電流を算出する演算手段と、算出されたバッテリ
電流とバッテリ電圧に基づいてバッテリの電力残量を算
出する算出手段をさらに備えてなる請求項１記載の電動
自転車。