JPH09175474A - 電動自転車 - Google Patents

電動自転車

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JPH09175474A
JPH09175474A JP35378795A JP35378795A JPH09175474A JP H09175474 A JPH09175474 A JP H09175474A JP 35378795 A JP35378795 A JP 35378795A JP 35378795 A JP35378795 A JP 35378795A JP H09175474 A JPH09175474 A JP H09175474A
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current
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motor current
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JP35378795A
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English (en)
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Kenichi Azuma
賢一 東
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Suzuki Motor Corp
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Suzuki Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ペダル駆動力センサや車速センサ
に中間的破壊が発生した場合に異常状態であると判定し
て制御の信頼性を向上するとともに、異常状態に対応し
た適正な処理を行うことが可能となり、しかも電池の電
流消費を抑えることを目的としている。 【構成】 このため、人力によるペダル駆動力を電動モ
ータのモータトルクにより助勢して走行させるべく制御
する制御手段を有する電動自転車において、制御手段に
電動自転車の人力によるペダル駆動力を検出するペダル
駆動力センサと電動自転車の車速を検出する車速センサ
とを夫々接続して設け、電動モータにモータ電流を供給
する電池を設け、電動モータのモータ電流の変化によっ
て異常状態を判定するとともにモータ電流の異常時には
電池から電動モータに供給されるモータ電流の電流値を
減少させるべく制御する機能を制御手段に付加してい
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、特に電動モータのモータ電流の変化によって異常状
態を判定するとともにモータ電流の異常時には電池から
電動モータに供給されるモータ電流の電流値を減少させ
る機能を制御手段に付加して設け、ペダル駆動力センサ
や車速センサに中間的破壊が発生した場合に異常状態で
あると判定して制御の信頼性を向上するとともに、異常
状態に対応した適正な処理を行うことが可能となり、し
かも電池の電流消費を抑える電動自転車に関する。
【0002】
【従来の技術】人力による交通手段としての例えば自転
車は、人がペダルを駆動、つまり踏むことにより、ペダ
ル踏力を後輪に伝達して走行する。自転車は、人による
ペダル踏力により走行するため、急な登坂走行が困難な
問題がある。そこで、近時は、補助動力として電動モー
タを搭載し、人のペダル踏力を電動モータのモータトル
クにより助勢して走行する電動自転車が提案されてい
る。
【0003】このような電動自転車としては、特開平7
−33069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乗り物は、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
して電気駆動系の出力を制御する電動モータ付き乗り物
において、車速検出手段と、人力検出手段と、車速と人
力とを対比して動作の異常を検出する異常検出手段と、
異常検出手段が異常を検出した時に電動モータによる駆
動を停止させるモータ制御手段とを備え、車速や人力の
検出系に異常が発生した時にモータの駆動力が不適切に
なるのを防止している。
【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、駆動モータのモータ電流の電流値を検
出しての異常状態の判定としては、電動モータやリレー
等の開放(オープン)やショートによる異常状態の検出
があげられる。
【0005】そして、踏力及び車速信号の異常に関して
は、各信号レベル(特性)により異常状態を判定してお
り、電動モータのモータ電流の電流値は関与していなか
った。
【0006】また、電池や電動モータの保護方策とし
て、モータ電流の最大電流値である上限値を規定し、供
給されるモータ電流の制限を実施している。このとき、
上限値以上となった場合に、異常状態と判定する場合も
ある。
【0007】上述した技術内容の関連特許としては、車
速及び人力を対比することにより動作異常を検出し、異
常時に電動モータを停止させるもの、すなわち上述した
特開平7−33069号公報に開示される電動モータ付
き乗り物がある。
【0008】しかし、特開平7−33069号公報に開
示される電動モータ付き乗り物において、踏力や車速等
の各センサにおける中間的破壊、つまり完全な開放(オ
ープン)やショート破壊ではなく、中間値一定となるよ
うな破壊及び各ターミナル部での中間的な接触不良等の
場合には、異常状態であると判定せず、判定制御の信頼
性が低く、実用上不利であるという不都合がある。
【0009】そして、踏力や車速等の各センサにおける
中間的破壊や各ターミナル部での中間的な接触不良等の
場合に、実際には異常状態であるセンサ信号レベルによ
ってモータ制御が行われることとなり、改善が臨まれて
いた。
【0010】
【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、人力によるペダル駆動力を
電動モータのモータトルクにより助勢して走行させるべ
く制御する制御手段を有する電動自転車において、この
制御手段に電動自転車の人力によるペダル駆動力を検出
するペダル駆動力センサと電動自転車の車速を検出する
車速センサとを夫々接続して設け、前記電動モータにモ
ータ電流を供給する電池を設け、前記電動モータのモー
タ電流の変化によって異常状態を判定するとともにこの
モータ電流の異常時には前記電池から電動モータに供給
されるモータ電流の電流値を減少させるべく制御する機
能を前記制御手段に付加して設けたことを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】上述の如く構成したことにより、
電動モータのモータ電流の変化によって制御手段がモー
タ電流の異常時を判定した際には、電池から電動モータ
に供給されるモータ電流の電流値を減少させ、ペダル駆
動力センサや車速センサに中間的破壊が発生した場合に
異常状態であると判定して制御の信頼性を向上し得ると
ともに、異常状態に対応した適正な処理を行うことが可
能となり、しかも電池の電流消費を抑えている。
【0012】
【実施例】以下図面に基づいて、この発明の実施例を説
明する。
【0013】図1〜図13は、この発明の実施例を示す
ものである。図2において、2は電動自転車である。電
動自転車2は、フレーム4の前後に前輪軸6及び後輪軸
8により夫々前輪10及び後輪12を軸支し、ハンドル
14及びサドル16を設けている。
【0014】フレーム4の下方には、クランク軸18を
軸支し、クランク軸18にクランク20によりペダル2
2を取付けている。クランク軸18には、ドライブスプ
ロケット24を取付け、チェーン26を巻掛けている。
チェーン26は、後輪軸8に取付けられたドリブンスプ
ロケット28に巻掛けられている。
【0015】前記電動自転車2は、フレーム4の下方に
電動モータ30と駆動装置32と制御手段であるコント
ローラ34とを搭載し、フレーム4の上方に電池36と
表示装置等の補器38とを搭載している。
【0016】前記電動モータ30のモータトルクは、駆
動装置32を介して前記クランク軸18に伝達される。
前記コントローラ34は、電動モータ30及び補器38
に供給される電池36のモータ電流を制御する。前記電
動自転車2に搭載されるメインスイッチ40は、電池3
6からコントローラ34へのモータ電流を供給・遮断す
る。
【0017】前記駆動装置32内部に、電動自転車2の
人力によるペダル駆動力を検出するペダル駆動力セン
サ、例えばペダル踏力を検出する後述するペダル踏力セ
ンサ70及び車速を検出する車速センサ72を組み込ん
で設け、図3に示す如く、クランク軸18に加えられた
人力42から踏力44及び車速46を検出し、これらの
信号をコントローラ34で演算して駆動モータ30を制
御する。
【0018】そして、人力42及びモータ駆動力が減速
機48、一方向クラッチ50を介して駆動軸52に伝達
され、最終的に後輪12に伝達される。
【0019】前記コントローラ34には、図4に示す如
く、制御回路(「CPU」とも言う)54と電源回路5
6とリレー58とフライホイールダイオード60とスイ
ッチング回路62とゲート回路64と電流検出回路66
と補器制御回路68とを備えている。
【0020】また、コントローラ34は、制御回路54
に電源回路56とリレー58とゲート回路64と電流検
出回路66と補器制御回路68とを接続し、スイッチン
グ回路62と電流検出回路66とを接続している。
【0021】前記電動モータ30は、リレー58及びス
イッチング回路62に接続されている。前記電池36
は、リレー58に接続され、メインスイッチ40と補器
38とを介して制御回路54に接続され、メインスイッ
チ40を介して電源回路56に接続されている。前記フ
ライホイールダイオード60は、電動モータ30及びス
イッチング回路62間とリレー58に接続されている。
【0022】前記制御回路54には、前記ペダル22の
踏力を検出するペダル踏力センサ70と、前記電動自転
車2の車速を検出する車速センサ72とを接続してい
る。制御回路54は、メインスイッチ40のONにより
電源回路56を介して電池36からモータ電流を供給さ
せ、ペダル踏力センサ70の検出するペダル踏力と車速
センサ72の検出する車速との信号レベルによりスイッ
チング回路62を駆動制御して電動モータ30を駆動
し、ペダル踏力をモータトルクにより助勢して電動自転
車2を走行させる。
【0023】また、前記制御回路54は、内部にメモリ
74と、演算処理部76と、モータ制御部78とを有
し、コントローラ制御において、踏力、車速等の信号が
制御回路54によって演算処理され、電動モータ30を
スイッチング回路62により制御している。
【0024】そして、前記コントローラ34に、前記電
動モータ30のモータ電流の変化によって異常状態を判
定するとともに、このモータ電流の異常時には前記電池
36から電動モータ30に供給されるモータ電流の電流
値を減少させるべく制御する機能を付加して設ける構成
とする。
【0025】詳述すれば、従来の前記電動モータ30の
モータ電流iM と時間T(クランクペダル回転)との関
係は、図6に示す如く、クランクペダル半回転が0〜T
1 間に対応する状態となる。
【0026】このとき、走行負荷が小なる場合には、図
6のa3に示す如き電流特性となるとともに、走行負荷
が大なる場合には、図6のa2またはa1に示す如き一
部電流制限、つまりモータ電流iM に上限値iMAX を設
定してピークを抑えた電流特性となる。
【0027】ここで、踏力、車速等のセンサ信号の中間
的破壊による異常が発生した場合に、異常信号によって
通常の電流特性と異なる電流特性、つまりモータ電流波
形となる。
【0028】異常なモータ電流波形としては、図7に示
す如く、電動モータ30のモータ電流iM の電流値のピ
ーク間値ipが小さい場合や、図8に示す如く、電動モ
ータ30のモータ電流iM の電流値の下限値iMIN が高
い場合、図9に示す如く、電動モータ30のモータ電流
M の電流変化が大きい場合等があり、図10には正常
なモータ電流波形を開示する。
【0029】このため、前記電動モータ30のモータ電
流の異常状態を判定する際には、電動モータ30のモー
タ電流iM の電流値のピーク間値ipの大小と、電動モ
ータ30のモータ電流iM の電流値の下限値iMIN の高
さと、電動モータ30のモータ電流iM の変化率diM
/dtとを、所定の値(踏力のピーク間値Ft・車速S
pにより算出される規定値ia、踏力の下限値FMIN
車速Spにより算出される規定値ib、踏力FM の変化
率dFM ・車速Spにより算出される規定値△i)との
少なくとも1つ、例えば全部と比較判断するものであ
る。
【0030】また、モータ電流の異常時には、異常時処
理として前記電池36から電動モータ30に供給される
モータ電流の電流値を減少させる際に、例えば図11に
示す如く、電動モータ30のモータ電流iM の電流値を
0とすべく電動モータ30をOFFする方策や、図12
に示す如く、電動モータ30のモータ電流iM の電流値
を段階的に減少させる方策、図13に示す如く、電動モ
ータ30のモータ電流iM の電流値を漸次減少させる方
策等を行う。
【0031】次にこの実施例の作用を説明する。
【0032】電動自転車2のコントローラ34は、ペダ
ル踏力センサ70によって検出したペダル踏力Fと車速
センサ72によって検出した車速Sとを制御回路54に
入力し、制御回路54によってペダル踏力Fと車速Sと
により電動モータ30の出力を増減させるよう制御し、
ペダル踏力Fをモータトルクにより助勢して電動自転車
2を走行させる。
【0033】図5に沿って電動自転車2のメインフロー
チャートを説明する。
【0034】メインスイッチ40がON動作される(1
02)と、走行制御(104)が行われ、モータ電流異
常、つまり電動モータ30のモータ電流が異常状態にあ
るか否かの判断(106)を行う。
【0035】この判断(106)がNOの場合には、走
行制御(104)に戻り、判断(106)がYESの場
合には、異常時処理(108)に移行させる。
【0036】そして、異常時処理(108)後に異常表
示をON(110)させ、正常状態に復帰したか否かの
判断(112)を行い、この判断(112)がNOの場
合には、異常表示のON動作(110)に戻し、判断
(112)がYESの場合には、異常表示をOFF(1
14)させ、走行制御(104)に戻る。
【0037】また、一例として、正常状態への復帰後
に、異常表示をOFF(114)させて走行制御(10
4)に戻る流れとしたが、正常状態に復帰したか否かの
判断(112)や異常表示のOFF動作(114)、走
行制御(104)への戻り動作を削除し、異常時処理
(108)後に異常表示をON(110)させるフロー
チャートとすることも可能である。
【0038】ここで、メインフローチャート中の前記電
動モータ30のモータ電流が異常状態にあるか否かの判
断(106)について説明する。
【0039】前記電動モータ30のモータ電流が異常状
態にあるか否かの判断(106)において、図1に示す
如く、車速Spが一定値Sa未満であるか否かの判断
(106−A)を行い、この判断(106−A)がNO
の場合には、踏力のピーク間値Ftが一定値Fa未満で
あるか否かの判断(106−B)に移行させ、判断(1
06−A)がYESの場合には、前記電動モータ30の
モータ電流が正常状態にあるという判断結果(106−
G)に移行させる。
【0040】また、踏力のピーク間値Ftが一定値Fa
未満であるか否かの判断(106−B)がNOの場合に
は、図7に対応したチェックを行うべく、モータ電流の
ピーク間値ipが踏力のピーク間値Ft、車速Spによ
り算出される規定値ia未満であるか否かの判断(10
6−C)に移行させ、踏力のピーク間値Ftが一定値F
a未満であるか否かの判断(106−B)がYESの場
合には、図7に対応したチェック、すなわち、モータ電
流のピーク間値ipが規定値ia未満であるか否かの判
断(106−C)を行なわずに、踏力の下限値FMIN
一定値Fb未満であるか否かの判断(106−D)に移
行させる。
【0041】上述のモータ電流のピーク間値ipが規定
値ia未満であるか否かの判断(106−C)におい
て、この判断(106−C)がYESの場合には、前記
電動モータ30のモータ電流が異常状態にあるという判
断結果(106−H)に移行させ、逆に判断(106−
C)がNOの場合には、踏力の下限値FMIN が一定値F
b未満であるか否かの判断(106−D)に移行させ
る。
【0042】この踏力の下限値FMIN が一定値Fb未満
であるか否かの判断(106−D)がNOの場合には、
図8に対応するチェックであるモータ電流の下限値i
MIN が踏力の下限値FMIN 、車速Spにより算出される
規定値ibを越えているか否かの判断(106−E)に
移行させ、踏力の下限値FMIN が一定値Fb未満である
か否かの判断(106−D)がYESの場合には、図8
に対応するチェック、すなわち、モータ電流の下限値i
MIN が規定値ibを越えているか否かの判断(106−
E)を行わずに、図9に対応したチェックであるモータ
電流の変化率diM /dtが踏力FM の変化率dFM
車速Spにより算出される規定値△iを越えているか否
かの判断(106−F)に移行させる。
【0043】上述のモータ電流の下限値iMIN が規定値
ibを越えているか否かの判断(106−E)におい
て、この判断(106−E)がYESの場合には、前記
電動モータ30のモータ電流が異常状態にあるという判
断結果(106−H)に移行させ、逆に判断(106−
E)がNOの場合には、モータ電流の変化率diM /d
tが規定値△iを越えているか否かの判断(106−
F)に移行させる。
【0044】そして、このモータ電流の変化率diM
dtが規定値△iを越えているか否かの判断(106−
F)がNOの場合には、前記電動モータ30のモータ電
流が正常状態にあるという判断結果(106−G)に移
行させ、判断(106−F)がYESの場合には、前記
電動モータ30のモータ電流が異常状態にあるという判
断結果(106−H)に移行させるものである。
【0045】更に、メインフローチャート中の異常時処
理(108)について説明する。
【0046】異常時処理(108)を行う際には、前記
電池36から電動モータ30に供給されるモータ電流の
電流値を減少させるべく制御すれば良いものであるが、
減少制御方策としては、図11に示す如く、電動モータ
30のモータ電流iM の電流値を0とすべく電動モータ
30をOFFする方策や、図12に示す如く、電動モー
タ30のモータ電流iM の電流値を段階的に減少させる
方策、図13に示す如く、電動モータ30のモータ電流
M の電流値を漸次減少させる方策等が考えられ、前記
コントローラ34によるコントローラ制御に応じて適宜
選択すれば良い。
【0047】これにより、ペダル駆動力センサや車速セ
ンサに中間的破壊が発生した場合には、確実に異常状態
であると判定することができ、制御の信頼性を向上し得
るとともに、異常状態に対応した適正な処理を行うこと
が可能となり、実用上有利である。
【0048】また、モータ電流の異常時には、前記電池
36から電動モータ30に供給されるモータ電流の電流
値を減少させるべく制御することにより、電池36の電
流消費を抑えることができ、経済的に有利であるととも
に、安全性を向上し得るものである。
【0049】更に、前記電動モータ30のモータ電流の
異常状態を判定する際に、電動モータ30のモータ電流
M の電流値のピーク間値ipの大小と、電動モータ3
0のモータ電流iM の電流値の下限値iMIN の高さと、
電動モータ30のモータ電流iM の変化率diM /dt
とを、所定の値(踏力のピーク間値Ft、車速Spによ
り算出される規定値ia、踏力の下限値FMIN 、車速S
pにより算出される規定値ib、踏力FM の変化率dF
M 、車速Spにより算出される規定値△i)と比較判断
することにより、確実に異常状態であると判定すること
ができ、制御の信頼性を向上し得るとともに、異常状態
に対応した適正な処理、例えば電池36の電流消費の抑
制等を行うことが可能となり、実用上有利である。
【0050】更に、モータ電流の異常時に、異常時処理
として前記電池36から電動モータ30に供給されるモ
ータ電流の電流値を減少させる際に、電動モータ30の
モータ電流iM の電流値を0とすべく電動モータ30を
OFFする方策や、電動モータ30のモータ電流iM
電流値を段階的に減少させる方策、電動モータ30のモ
ータ電流iM の電流値を漸次減少させる方策等を行うこ
とができることにより、電池36の電流消費を確実に抑
えることができ、経済的に有利である。
【0051】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。
【0052】例えば、この発明の実施例において、ペダ
ル駆動力センサとしてペダル踏力センサについて説明し
たが、足ではなく手によるペダル駆動力を検出するセン
サを設け、運転者の乗らない運搬車や車椅子等の制御を
行う構成とすることも可能である。
【0053】
【発明の効果】以上詳細に説明した如くこの発明によれ
ば、人力によるペダル駆動力を電動モータのモータトル
クにより助勢して走行させるべく制御する制御手段を有
する電動自転車において、制御手段に電動自転車の人力
によるペダル駆動力を検出するペダル駆動力センサと電
動自転車の車速を検出する車速センサとを夫々接続して
設け、電動モータにモータ電流を供給する電池を設け、
電動モータのモータ電流の変化によって異常状態を判定
するとともにこのモータ電流の異常時には電池から電動
モータに供給されるモータ電流の電流値を減少させるべ
く制御する機能を制御手段に付加して設けたので、ペダ
ル駆動力センサや車速センサに中間的破壊が発生した場
合に、確実に異常状態であると判定することができ、制
御の信頼性を向上し得るとともに、異常状態に対応した
適正な処理を行うことが可能となり、実用上有利であ
る。また、モータ電流の異常時には、前記電池から電動
モータに供給されるモータ電流の電流値を減少させるべ
く制御することにより、電池の電流消費を抑えることが
でき、経済的に有利であるとともに、安全性を向上し得
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モータ電
流異常判定用フローチャートである。
【図2】電動自転車の概略構成図である。
【図3】電動自転車の動力系統図である。
【図4】制御手段の回路構成図である。
【図5】電動自転車のメインフローチャートである。
【図6】モータ電流iM と時間(クランクペダル回転)
Tとの関係を示す図である。
【図7】電動モータのモータ電流iM の電流値のピーク
間値が小さい場合のモータ電流iM と時間(クランクペ
ダル回転)Tとの関係を示す図である。
【図8】電動モータのモータ電流iM の電流値の下限値
が高い場合のモータ電流iM と時間(クランクペダル回
転)Tとの関係を示す図である。
【図9】電動モータのモータ電流iM の電流変化が大き
い場合のモータ電流iM と時間(クランクペダル回転)
Tとの関係を示す図である。
【図10】一定速度における踏力を示すモータ電流iM
と時間(クランクペダル回転)Tとの関係図である。
【図11】異常時に電動モータのモータ電流iM の電流
値を0とすべく電動モータをOFFする状態を示す図で
ある。
【図12】異常時に電動モータのモータ電流iM の電流
値を段階的に減少させる状態を示す図である。
【図13】異常時に電動モータのモータ電流iM の電流
値を漸次減少させる状態を示す図である。
【符号の説明】
2 電動自転車 10 前輪 12 後輪 18 クランク軸 22 ペダル 30 電動モータ 32 駆動装置 34 コントローラ 36 電池 38 補器 40 メインスイッチ 54 制御回路(CPU) 56 電源回路 58 リレー 60 フライホイールダイオード 62 スイッチング回路 64 ゲート回路 66 電流検出回路 68 補器制御回路 70 ペダル踏力センサ 72 車速センサ 74 メモリ 76 演算処理部 78 モータ制御部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 人力によるペダル駆動力を電動モータの
    モータトルクにより助勢して走行させるべく制御する制
    御手段を有する電動自転車において、この制御手段に電
    動自転車の人力によるペダル駆動力を検出するペダル駆
    動力センサと電動自転車の車速を検出する車速センサと
    を夫々接続して設け、前記電動モータにモータ電流を供
    給する電池を設け、前記電動モータのモータ電流の変化
    によって異常状態を判定するとともにこのモータ電流の
    異常時には前記電池から電動モータに供給されるモータ
    電流の電流値を減少させるべく制御する機能を前記制御
    手段に付加して設けたことを特徴とする電動自転車。
  2. 【請求項2】 前記制御手段は、電動モータのモータ電
    流の電流値のピーク間値の大小と電動モータのモータ電
    流の電流値の下限値の高さと電動モータのモータ電流の
    変化率とを、所定の値である踏力のピーク間値・車速に
    より算出される規定値、踏力の下限値・車速により算出
    される規定値、踏力の変化率・車速により算出される規
    定値との少なくとも1つと比較し、前記電動モータのモ
    ータ電流の異常状態を判定する制御手段である特許請求
    の範囲の請求項1に記載の電動自転車。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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