JPH09123979A - 電動自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 前輪の浮き状態を検出し、電動モータの駆動
力を変化させて前輪の浮き状態を防止することを目的と
している。 【解決手段】 電動自転車の車輪の荷重を検出する荷重
センサからの検出信号を入力し電動モータの駆動力を変
化させて前輪の浮き状態を防止すべく制御する制御手段
を設けている。また、前輪及び後輪に第１、第２車速セ
ンサを設け、検出値の差から前輪の浮き状態または後輪
のスリップ状態を検出した際には前輪に浮き状態が発生
していると判断し電動モータの後輪駆動力を変化させて
前輪の浮き状態を防止すべく制御する制御手段を設けて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電動自転車に係
り、特に前輪の浮き状態を検出し、電動モータの後輪駆
動力を変化させて前輪の浮き状態を防止する電動自転車
に関する。

【０００２】

【従来の技術】自転車においては、人力により駆動され
るペダルの回転数に対応して動作する電動モータを設
け、この電動モータの駆動力を補助動力として利用する
補助動力自転車である電動自転車がある。電動モータ
は、各種回路を組込んだ電子式の制御手段（ＥＣＵ、コ
ントローラ）によって作動制御される。

【０００３】前記電動自転車には、特開平６−１０７２
６６号公報に開示されるものがある。この公報に開示さ
れる電動モータ付き自転車は、後輪または後輪とチェー
ンにて連結されたフロントギヤの回転を検出して車速を
求め、この車速により電動モータのアシスト力を制御
し、自転車に適した走行を可能とするとともに、無駄に
電池の消耗を防止している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の電動
自転車においては、図８（ｄ）に示す如く、時間の経過
とともにアシスト力が一定値まで増加し、この一定値の
アシスト力が後輪に作用している。

【０００５】このとき、図８（ａ）に示す如く、発進時
に道路に段差や凹凸等があり、図８（ｂ）に示す如く、
段差や凹凸等によって電動自転車の前輪に上方向の力が
加わった際に、電動モータによって後輪駆動力が増長さ
れ、図８（ｃ）に示す如く、前輪に浮き状態が発生し、
安全性が低下するという不都合がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
述の不都合を除去するために、人力により駆動されるペ
ダルの回転に対応して電動モータの車輪駆動力を制御す
る電動自転車において、電動自転車の車輪の荷重を検出
する荷重センサを設け、この荷重センサからの検出信号
を入力し前記電動モータの駆動力を変化させる制御手段
を設けたことを特徴とする。

【０００７】また、人力により駆動されるペダルの回転
に対応して電動モータの車輪駆動力を制御する電動自転
車において、電動自転車の前輪に作用する荷重を検出す
る荷重センサを設け、この荷重センサからの検出信号を
入力し前輪に浮き状態が発生していると判断した場合は
前記電動モータの後輪駆動力を変化させて前輪の浮き状
態を防止すべく制御する制御手段を設けたことを特徴と
する。

【０００８】更に、人力により駆動されるペダル回転数
に対応して電動モータの後輪駆動力を制御する電動自転
車において、電動自転車の前輪にこの前輪に作用する荷
重を検出する荷重センサを設け、この荷重センサからの
検出信号を入力し非荷重時には前輪に浮き状態が発生し
ていると判断し前記電動モータの後輪駆動力を変化させ
て前輪の浮き状態を防止すべく制御する制御手段を設け
たことを特徴とする。

【０００９】更にまた、人力により駆動されるペダル回
転数に対応して電動モータの後輪駆動力を制御する電動
自転車において、電動自転車の前輪及び後輪に第１、第
２車速センサを設け、これら第１、第２車速センサから
の検出信号を入力し第１、第２車速センサの検出値の差
から前輪の浮き状態または後輪のスリップ状態を検出し
た際には前輪に浮き状態が発生していると判断し前記電
動モータの後輪駆動力を変化させて前輪の浮き状態を防
止すべく制御する制御手段を設けたことを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】上述の如く発明したことによりこ
の発明は、制御手段に荷重センサからの検出信号を入力
し、電動モータの駆動力を変化させて前輪の浮き状態を
防止すべく制御している。

【００１１】また、前輪に浮き状態が発生していると判
断した際には、制御手段によって電動モータの後輪駆動
力を変化させ、前輪の浮き状態を防止すべく制御してい
る。

【００１２】

【実施例】以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細
且つ具体的に説明する。

【００１３】図１〜図６はこの発明の実施例を示すもの
である。図２において、２は電動自転車、４は前輪、６
は後輪、８は電動自転車２に搭載される電子式の制御手
段（ＥＣＵ、コントローラ）である。

【００１４】前記電動自転車２は、人力により駆動され
るペダル１０の回転数に対応して電動モータ１２の後輪
駆動力を制御する図示しない制御回路（ＣＰＵ）を設け
ているとともに、この制御回路にバッテリ１４からの電
源を給断するようにオン・オフされるメインスイッチ
（図示せず）を設けている。

【００１５】前記制御手段８は、図２に示す如く、電動
自転車２のメインフレーム１６のハンドル１８側下部に
配設されるとともに、制御手段８の後方にバッテリ１４
が配設され、このバッテリ１４よりも後方位置のサドル
２０下部且つペダル１０上部に前記駆動モータ１２が配
設されている。

【００１６】前記電動自転車２の前輪４に、この前輪４
に作用する荷重を検出する荷重センサ２２を設ける。

【００１７】そして、前記制御手段８は、荷重センサ２
２からの検出信号を入力し、非荷重時には前輪４に浮き
状態が発生していると判断し、前記電動モータ１２の後
輪駆動力を変化させて前輪４の浮き状態を防止すべく制
御する。

【００１８】詳述すれば、図２及び図３に示す如く、電
動自転車２の前輪４の前輪軸２４はフロントフォーク２
６により軸支されるものであり、前輪軸２４とフロント
フォーク２６間に前記荷重センサ２２を配設する。

【００１９】また、この荷重センサ２２は、図４及び図
５に示す如く、２枚の電極２８、３０と、これら電極２
８、３０間に挟まれる絶縁ゴム３２と、絶縁ゴム３２中
に均一に混入される導電性粒子３４とからなり、図４に
示す如く、荷重がかかっていない場合には、絶縁ゴム３
２が圧縮されることはなく、絶縁ゴム３２中の導電性粒
子３４が接触せず、電極２８、３０間を非導通状態であ
るが、図５に示す如く、荷重がかかった際には、絶縁ゴ
ム３２が圧縮され、絶縁ゴム３２中の導電性粒子３４が
接触して電極２８、３０間を導通状態とするものであ
る。

【００２０】更に、前記制御手段８は、荷重センサ２２
からの検出信号を入力し、非荷重時、つまり荷重センサ
２２の電極２８、３０間が非導通状態である場合には、
前輪４に浮き状態が発生していると判断し、前記電動モ
ータ１２の後輪駆動力、すなわち電動モータ１２による
後輪６のアシスト力をカットあるいは減少させ、後輪６
の前方向への力を弱化させて前輪４の浮き状態を防止す
べく制御するものである。

【００２１】次に、図１の制御用フローチャートに沿っ
て作用を説明する。

【００２２】図１に示す如く、前記電動自転車２の制御
手段８の制御用プログラムがスタート（１０２）する
と、前輪４に浮き状態が発生しているか否かの判断（１
０４）を行う。

【００２３】そして、判断（１０４）がＮＯ、つまり前
輪４に浮き状態が発生していない場合には、このまま通
常の制御（１０６）を行い、前輪４に浮き状態が発生し
ているか否かの判断（１０４）に戻す。

【００２４】また、判断（１０４）がＹＥＳ、つまり前
輪４に浮き状態が発生している場合には、前記制御手段
８によって電動モータ１２の後輪駆動力、すなわち電動
モータ１２による後輪６のアシスト力をカットあるいは
減少させ（１０８）、後輪６の前方向への力を弱化させ
て前輪４の浮き状態を防止すべく制御し、前輪４に浮き
状態が発生しているか否かの判断（１０４）に戻してい
る。

【００２５】前記前輪４の浮き状態を防止する動作を詳
述すると、電動自転車２は、図６（ｄ）に示す如く、時
間の経過とともにアシスト力が一定値まで増加し、この
一定値のアシスト力が後輪６に作用する。

【００２６】このとき、図６（ａ）に示す如く、発進時
に道路に段差や凹凸等があり、図６（ｂ）に示す如く、
段差や凹凸等によって電動自転車２の前輪４に上方向の
力が加わった際に、前輪４に浮き状態が発生していると
判断され、制御手段８によって電動モータ１２の後輪駆
動力、すなわち電動モータ１２による後輪６のアシスト
力がカットあるいは減少され（図６（ｄ）参照）、前輪
４の浮き状態が防止される。

【００２７】そして、図６（ｃ）に示す如く、前輪４の
浮き状態が防止されると、図６（ｄ）に示す如く、時間
の経過とともにアシスト力が一定値まで増加する。

【００２８】これにより、前輪４に浮き状態が発生して
いる場合に、電動モータ１２の後輪駆動力、すなわち電
動モータ１２による後輪６のアシスト力をカットあるい
は減少させて後輪６の前方向への力を弱化させ、前輪４
の浮き状態を防止すべく制御することができ、過剰なア
シスト力による前輪４の浮き状態を確実に防止し得て、
安全性の向上に寄与し得る。

【００２９】また、電動モータ１２による後輪６のアシ
スト力をカットあるいは減少させることにより、バッテ
リ１４が無駄に使用されず、バッテリ１４の使用寿命が
長くなり、コストを低廉とし得て、経済的に有利であ
る。

【００３０】更に、同容量のバッテリ１４を使用する場
合に、電動自転車２の走行距離を長くすることができ、
実用上有利である。

【００３１】なお、この発明は上述実施例に限定される
ものではなく、種々の応用改変が可能である。

【００３２】例えば、この発明の実施例において、前記
電動自転車の前輪に、この前輪に作用する荷重を検出す
る荷重センサを設け、前記制御手段は、荷重センサから
の検出信号を入力し、非荷重時には前輪に浮き状態が発
生していると判断し、電動モータの後輪駆動力を変化さ
せて前輪の浮き状態を防止すべく制御する構成とした
が、電動自転車の前輪に第１車速センサを設けるととも
に、後輪に第２車速センサ４０（図２参照）を設け、こ
れら第１、第２車速センサからの検出信号を入力し第
１、第２車速センサの検出値の差から前輪の浮き状態ま
たは後輪のスリップ状態を検出した際には前輪に浮き状
態が発生していると判断し電動モータの後輪駆動力を変
化させて前輪の浮き状態を防止すべく制御する制御手段
とすることもできる。

【００３３】すなわち、通常、前輪は駆動力がかけられ
ず、電動自転車の移動に伴って地面との摩擦で回転して
いる。このため、前輪が浮き状態となった場合に、前輪
の回転は減速又は停止してしまう。

【００３４】このため、後輪車速が前輪車速よりも大、
実際には前輪車速が後輪車速未満に低下した際に、前輪
に浮き状態が発生したと判断するものである。

【００３５】図７に示す如く、前記電動自転車の制御手
段の制御用プログラムがスタート（２０２）すると、後
輪車速が前輪車速よりも大であるか否かの判断（２０
４）を行う。

【００３６】そして、判断（２０４）がＮＯ、つまり前
輪車速が後輪車速以上である場合には、このまま通常の
制御（２０６）を行い、後輪車速が前輪車速よりも大で
あるか否かの判断（２０４）に戻す。

【００３７】また、判断（２０４）がＹＥＳ、つまり前
輪車速が後輪車速未満である場合には、前輪に浮き状態
が発生していると判断し、前記制御手段によって電動モ
ータの後輪駆動力、すなわち電動モータによる後輪のア
シスト力をカットあるいは減少させ（２０８）、後輪の
前方向への力を弱化させて前輪の浮き状態を防止すべく
制御し、後輪車速が前輪車速よりも大であるか否かの判
断（２０４）を行う。

【００３８】これにより、前輪に浮き状態が発生してい
る場合に、電動モータの後輪駆動力、すなわち電動モー
タによる後輪のアシスト力をカットあるいは減少させて
後輪の前方向への力を弱化させ、前輪の浮き状態を防止
すべく制御することができ、過剰なアシスト力による前
輪の浮き状態を確実に防止し得て、安全性の向上に寄与
し得る。

【００３９】また、電動モータによる後輪のアシスト力
をカットあるいは減少させることにより、バッテリが無
駄に使用されず、バッテリの使用寿命が長くなり、コス
トを低廉とし得て、経済的に有利である。

【００４０】更に、同容量のバッテリを使用する場合
に、電動自転車の走行距離を長くすることができ、実用
上有利である。

【００４１】更にまた、前輪速度に対して後輪速度が急
に増加した場合、例えば雪道・砂利道等の滑り易い路面
において、後輪にトルクがかかり過ぎてスリップしてし
まった場合等に、前輪の浮き状態を防止する制御が働く
ことにより、電動モータによる後輪のアシスト力をカッ
トあるいは減少させてスリップを防止することも可能で
ある。

【００４２】また、この発明の他の実施例においては、
前輪車速と後輪車速との比較を行って前輪に浮き状態が
発生しているか否かを判断したが、前輪の回転数と後輪
の回転数とを比較し、前輪に浮き状態が発生しているか
否かを判断することもできる。

【００４３】

【発明の効果】以上詳細な説明から明らかなようにこの
発明によれば、人力により駆動されるペダルの回転に対
応して電動モータの車輪駆動力を制御する電動自転車に
おいて、電動自転車の車輪の荷重を検出する荷重センサ
を設け、荷重センサからの検出信号を入力し電動モータ
の駆動力を変化させる制御手段を設けたので、荷重セン
サからの検出信号を入力して電動モータの駆動力を変化
させ、過剰なアシスト力による前輪の浮き状態を確実に
防止し得て、安全性の向上に寄与し得る。また、電動モ
ータによる駆動力を変化させることにより、バッテリが
無駄に使用されず、バッテリの使用寿命が長くなり、コ
ストを低廉とし得て、経済的に有利である。更に、同容
量のバッテリを使用する場合に、電動自転車の走行距離
を長くすることができ、実用上有利である。

【００４４】また、人力により駆動されるペダルの回転
に対応して電動モータの車輪駆動力を制御する電動自転
車において、電動自転車の前輪に作用する荷重を検出す
る荷重センサを設け、荷重センサからの検出信号を入力
し前輪に浮き状態が発生していると判断した場合は電動
モータの後輪駆動力を変化させて前輪の浮き状態を防止
すべく制御する制御手段を設けたので、荷重センサから
の検出信号を入力し前輪に浮き状態が発生している場合
に、電動モータの後輪駆動力を変化させて後輪の前方向
への力を弱化させ、前輪の浮き状態を防止すべく制御す
ることができ、過剰なアシスト力による前輪の浮き状態
を確実に防止し得て、安全性の向上に寄与し得る。ま
た、電動モータによる後輪駆動力を変化させることによ
り、バッテリが無駄に使用されず、バッテリの使用寿命
が長くなり、コストを低廉とし得て、経済的に有利であ
る。更に、同容量のバッテリを使用する場合に、電動自
転車の走行距離を長くすることができ、実用上有利であ
る。

【００４５】更に、人力により駆動されるペダル回転数
に対応して電動モータの後輪駆動力を制御する電動自転
車において、電動自転車の前輪にこの前輪に作用する荷
重を検出する荷重センサを設け、この荷重センサからの
検出信号を入力し非荷重時には前輪に浮き状態が発生し
ていると判断し電動モータの後輪駆動力を変化させて前
輪の浮き状態を防止すべく制御する制御手段を設けたの
で、荷重センサからの検出信号を入力し非荷重時に前輪
に浮き状態が発生している場合に、電動モータの後輪駆
動力を変化させて後輪の前方向への力を弱化させ、前輪
の浮き状態を防止すべく制御することができ、過剰なア
シスト力による前輪の浮き状態を確実に防止し得て、安
全性の向上に寄与し得る。また、電動モータによる後輪
駆動力を変化させることにより、バッテリが無駄に使用
されず、バッテリの使用寿命が長くなり、コストを低廉
とし得て、経済的に有利である。更に、同容量のバッテ
リを使用する場合に、電動自転車の走行距離を長くする
ことができ、実用上有利である。

【００４６】更にまた、人力により駆動されるペダル回
転数に対応して電動モータの後輪駆動力を制御する電動
自転車において、電動自転車の前輪及び後輪に第１、第
２車速センサを設け、これら第１、第２車速センサから
の検出信号を入力し第１、第２車速センサの検出値の差
から前輪の浮き状態または後輪のスリップ状態を検出し
た際には前輪に浮き状態が発生していると判断し電動モ
ータの後輪駆動力を変化させて前輪の浮き状態を防止す
べく制御する制御手段を設けたので、これら第１、第２
車速センサからの検出信号を入力し第１、第２車速セン
サの検出値の差から前輪の浮き状態または後輪のスリッ
プ状態を検出した際、つまり前輪に浮き状態が発生して
いる場合に、電動モータの後輪駆動力を変化させ、後輪
の前方向への力を弱化させ、前輪の浮き状態を防止すべ
く制御することができ、過剰なアシスト力による前輪の
浮き状態を確実に防止し得て、安全性の向上に寄与し得
る。また、電動モータによる後輪駆動力を変化させるこ
とにより、バッテリが無駄に使用されず、バッテリの使
用寿命が長くなり、コストを低廉とし得て、経済的に有
利である。更に、同容量のバッテリを使用する場合に、
電動自転車の走行距離を長くすることができ、実用上有
利である。更にまた、前輪速度に対して後輪速度が急に
増加した場合、例えば雪道・砂利道等の滑り易い路面に
おいて、後輪にトルクがかかり過ぎてスリップしてしま
った場合等に、前輪の浮き状態を防止する制御が働くこ
とにより、電動モータによる後輪駆動力を変化させてス
リップを防止することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す電動自転車の制御用フ
ローチャートである。

【図２】電動自転車の概略図である。

【図３】荷重センサの取付状態を示す概略拡大図であ
る。

【図４】非荷重時（電極間非導通時）を示す荷重センサ
の概略説明図である。

【図５】荷重時（電極間導通時）を示す荷重センサの概
略説明図である。

【図６】電動自転車のタイムチャートを示し、（ａ）は
発進時の道路に段差や凹凸等がある状態を示す概略図、
（ｂ）は段差や凹凸等によって電動自転車の前輪に上方
向の力が加わり、前輪に浮き状態が発生している状態を
示す概略図、（ｃ）は制御手段によって電動モータの後
輪駆動力、すなわち電動モータによる後輪のアシスト力
がカットあるいは減少され、前輪の浮き状態が防止され
た状態を示す概略図、（ｄ）は時間とアシスト力との関
係を示す図である。

【図７】この発明の他の実施例を示す電動自転車の制御
用フローチャートである。

【図８】この発明の従来技術のタイムチャートを示し、
（ａ）は発進時の道路に段差や凹凸等がある状態を示す
概略図、（ｂ）は段差や凹凸等によって電動自転車の前
輪に上方向の力が加わり、前輪に浮き状態が発生してい
る状態を示す概略図、（ｃ）は電動モータの後輪駆動力
が増長されて前輪の浮き状態が増長された状態を示す概
略図、（ｄ）は時間とアシスト力との関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

２ 電動自転車 ４ 前輪 ６ 後輪 ８ 制御手段（ＥＣＵ、コントローラ） １０ ペダル １２ 電動モータ １４ バッテリ １６ メインフレーム １８ ハンドル ２０ サドル ２２ 荷重センサ ２４ 前輪軸 ２６ フロントフォーク ２８、３０ 電極 ３２ 絶縁ゴム ３４ 導電性粒子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人力により駆動されるペダルの回転に対
   応して電動モータの車輪駆動力を制御する電動自転車に
   おいて、電動自転車の車輪の荷重を検出する荷重センサ
   を設け、この荷重センサからの検出信号を入力し前記電
   動モータの駆動力を変化させる制御手段を設けたことを
   特徴とする電動自転車。
2. 【請求項２】 人力により駆動されるペダルの回転に対
   応して電動モータの車輪駆動力を制御する電動自転車に
   おいて、電動自転車の前輪に作用する荷重を検出する荷
   重センサを設け、この荷重センサからの検出信号を入力
   し前輪に浮き状態が発生していると判断した場合は前記
   電動モータの後輪駆動力を変化させて前輪の浮き状態を
   防止すべく制御する制御手段を設けたことを特徴とする
   電動自転車。
3. 【請求項３】 人力により駆動されるペダル回転数に対
   応して電動モータの後輪駆動力を制御する電動自転車に
   おいて、電動自転車の前輪にこの前輪に作用する荷重を
   検出する荷重センサを設け、この荷重センサからの検出
   信号を入力し非荷重時には前輪に浮き状態が発生してい
   ると判断し前記電動モータの後輪駆動力を変化させて前
   輪の浮き状態を防止すべく制御する制御手段を設けたこ
   とを特徴とする電動自転車。
4. 【請求項４】 人力により駆動されるペダル回転数に対
   応して電動モータの後輪駆動力を制御する電動自転車に
   おいて、電動自転車の前輪及び後輪に第１、第２車速セ
   ンサを設け、これら第１、第２車速センサからの検出信
   号を入力し第１、第２車速センサの検出値の差から前輪
   の浮き状態または後輪のスリップ状態を検出した際には
   前輪に浮き状態が発生していると判断し前記電動モータ
   の後輪駆動力を変化させて前輪の浮き状態を防止すべく
   制御する制御手段を設けたことを特徴とする電動自転
   車。