JPH09286375A - 電動モータ付き乗り物およびその制御方法 - Google Patents
電動モータ付き乗り物およびその制御方法Info
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- JPH09286375A JPH09286375A JP8120764A JP12076496A JPH09286375A JP H09286375 A JPH09286375 A JP H09286375A JP 8120764 A JP8120764 A JP 8120764A JP 12076496 A JP12076496 A JP 12076496A JP H09286375 A JPH09286375 A JP H09286375A
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- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
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- B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
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- B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
-
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 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応して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
力駆動系と電気駆動系の合力点より上流側に変速機（５
２）を設けた場合に、変速機の変速操作に伴うモータ補
助率の変動を防ぎ、望ましい走行感を得ることができる
ようにする。 【解決手段】 人力駆動力とモータ駆動力との合力点よ
りも上流側の人力駆動系に減速比可変な変速機（５２）
を介在させ、予め決めた変換式あるいは変換マップを用
いて人力駆動系の仕事率の変化に基づきモータ駆動系の
仕事率を制御する。
力による駆動力の変化に対応して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
力駆動系と電気駆動系の合力点より上流側に変速機（５
２）を設けた場合に、変速機の変速操作に伴うモータ補
助率の変動を防ぎ、望ましい走行感を得ることができる
ようにする。 【解決手段】 人力駆動力とモータ駆動力との合力点よ
りも上流側の人力駆動系に減速比可変な変速機（５２）
を介在させ、予め決めた変換式あるいは変換マップを用
いて人力駆動系の仕事率の変化に基づきモータ駆動系の
仕事率を制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、人力駆動系と電
気駆動系とを並列に設け、人力駆動系出力の変化に対応
して電気駆動系の出力を制御するようにした電動モータ
付き乗り物と、これに用いる制御方法とに関するもので
ある。
気駆動系とを並列に設け、人力駆動系出力の変化に対応
して電気駆動系の出力を制御するようにした電動モータ
付き乗り物と、これに用いる制御方法とに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】人力による駆動力を例えば踏力から検出
し、この踏力の大小変化に対応して電動モータの出力を
制御する自転車などの乗り物が公知である（特開昭５０
−１２５４３８号、実開昭５６−７６５９０号、特開平
２−７４４９１号等）。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担を減ら
し、楽に走行できるようにするものである。
し、この踏力の大小変化に対応して電動モータの出力を
制御する自転車などの乗り物が公知である（特開昭５０
−１２５４３８号、実開昭５６−７６５９０号、特開平
２−７４４９１号等）。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担を減ら
し、楽に走行できるようにするものである。
【０００３】ここに従来は、人力駆動系の入力の大きさ
を踏力のトルクにより検出し、このトルクが大きい時に
モータの駆動力（トルク）を増やしている。また踏力の
トルクに対して予め決めた所定の割合でモータによる補
助力（トルク）を設定するものもある。
を踏力のトルクにより検出し、このトルクが大きい時に
モータの駆動力（トルク）を増やしている。また踏力の
トルクに対して予め決めた所定の割合でモータによる補
助力（トルク）を設定するものもある。
【０００４】
【従来技術の問題点】この種の乗り物において、人力駆
動系に減速比可変な変速機を付加することが考えられ
る。
動系に減速比可変な変速機を付加することが考えられ
る。
【０００５】この場合、人力駆動系の出力と電動モータ
の出力との合力点よりも下流側（駆動輪側）に変速機を
設ける方式と、この合力点よりも上流側に変速機を設け
る方式とが考えられる。前者の合力点よりも下流側に変
速機を介在させる方式によれば、変速機の減速比が変わ
っても踏力トルクと電動モータのトルクとの比率は変わ
らない。従って変速機の減速比が変わっても車速が変わ
るだけで踏力の負担割合は変わらないから不都合はな
い。
の出力との合力点よりも下流側（駆動輪側）に変速機を
設ける方式と、この合力点よりも上流側に変速機を設け
る方式とが考えられる。前者の合力点よりも下流側に変
速機を介在させる方式によれば、変速機の減速比が変わ
っても踏力トルクと電動モータのトルクとの比率は変わ
らない。従って変速機の減速比が変わっても車速が変わ
るだけで踏力の負担割合は変わらないから不都合はな
い。
【０００６】しかし後者の合力点よりも上流側に変速機
を介在させる方式では、変速機の減速比によって踏力の
負担が変化するという問題が生じる。例えば変速機が高
速段（減速比が小）にある時には踏力トルクが増加し、
これに伴ってモータトルクも増加するが、モータと駆動
輪との間の減速比は固定なので駆動輪の駆動トルクが増
大する。このため踏力による駆動トルクに対するモータ
による駆動トルクの比（モータ補助率）が増大すること
になる。
を介在させる方式では、変速機の減速比によって踏力の
負担が変化するという問題が生じる。例えば変速機が高
速段（減速比が小）にある時には踏力トルクが増加し、
これに伴ってモータトルクも増加するが、モータと駆動
輪との間の減速比は固定なので駆動輪の駆動トルクが増
大する。このため踏力による駆動トルクに対するモータ
による駆動トルクの比（モータ補助率）が増大すること
になる。
【０００７】反対に変速機が低速段（減速比が大）にあ
る時には、踏力トルクが減少し、これに伴ってモータト
ルクも減少する。このため駆動輪の駆動トルクも減少す
るので、踏力トルクを増やすことが必要になる。このよ
うに変速機の変速操作に伴いモータの踏力トルクに対す
る補助率が変化するため、踏力トルクの変動幅が大きく
なり、望ましい走行感が得られないという問題が生じ
る。
る時には、踏力トルクが減少し、これに伴ってモータト
ルクも減少する。このため駆動輪の駆動トルクも減少す
るので、踏力トルクを増やすことが必要になる。このよ
うに変速機の変速操作に伴いモータの踏力トルクに対す
る補助率が変化するため、踏力トルクの変動幅が大きく
なり、望ましい走行感が得られないという問題が生じ
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、人力駆動系と電気駆動系の合力点より上流
側に変速機を設けた場合に、変速機の変速操作に伴うモ
ータ補助率の変動を防ぎ、望ましい走行感を得ることが
できるようにした電動モータ付き乗り物の制御方法を提
供することを第１の目的とする。またこの電動モータ付
き乗り物を提供することを第２の目的とする。
ものであり、人力駆動系と電気駆動系の合力点より上流
側に変速機を設けた場合に、変速機の変速操作に伴うモ
ータ補助率の変動を防ぎ、望ましい走行感を得ることが
できるようにした電動モータ付き乗り物の制御方法を提
供することを第１の目的とする。またこの電動モータ付
き乗り物を提供することを第２の目的とする。
【０００９】
【発明の構成】本発明によれば第１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変
化に対応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の制御方法において、人力駆
動力とモータ駆動力との合力点よりも上流側の人力駆動
系に減速比可変な変速機を介在させ、予め決めた変換式
あるいは変換マップを用いて人力駆動系の仕事率の変化
に基づきモータ駆動系の仕事率を制御することを特徴と
する電動モータ付き車両の制御方法、により達成され
る。
系と電気駆動系とを並列に設け、人力による駆動力の変
化に対応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の制御方法において、人力駆
動力とモータ駆動力との合力点よりも上流側の人力駆動
系に減速比可変な変速機を介在させ、予め決めた変換式
あるいは変換マップを用いて人力駆動系の仕事率の変化
に基づきモータ駆動系の仕事率を制御することを特徴と
する電動モータ付き車両の制御方法、により達成され
る。
【００１０】また第２の目的は、人力駆動系と電気駆動
系とを並列に設け、人力駆動系の出力の変化に対応して
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、前記人力駆動系の人力駆動トル
クを検出するトルク検出手段と、前記人力駆動系および
電気駆動系の合力点よりも上流側で人力駆動系に介在さ
れた減速比可変な変速機と人力駆動速度検出手段と、人
力駆動トルクおよび人力駆動速度に基づいて人力駆動仕
事率の実際値を求める人力パワー実際値演算手段と、こ
の人力駆動仕事率の実際値に基づいてモータ駆動仕事率
の目標値を求めるモータパワー目標値演算手段と、電動
モータの仕事率の実際値を求めるモータパワー実際値検
出手段と、モータパワー実際値を前記モータパワー目標
値に一致させるように電動モータの出力を制御する出力
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。
系とを並列に設け、人力駆動系の出力の変化に対応して
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、前記人力駆動系の人力駆動トル
クを検出するトルク検出手段と、前記人力駆動系および
電気駆動系の合力点よりも上流側で人力駆動系に介在さ
れた減速比可変な変速機と人力駆動速度検出手段と、人
力駆動トルクおよび人力駆動速度に基づいて人力駆動仕
事率の実際値を求める人力パワー実際値演算手段と、こ
の人力駆動仕事率の実際値に基づいてモータ駆動仕事率
の目標値を求めるモータパワー目標値演算手段と、電動
モータの仕事率の実際値を求めるモータパワー実際値検
出手段と、モータパワー実際値を前記モータパワー目標
値に一致させるように電動モータの出力を制御する出力
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。
【００１１】
【作用】人力駆動系の仕事率（パワー、ｐｏｗｅｒ）
は、例えば自転車の場合にはクランクペダルの踏力トル
ク（Ｔ）とペダル軸（クランク軸）の回転速度（Ｎ）と
の積に比例する。ここに仕事率は単位時間当たりになす
仕事であり、ＭＫＳ単位系では１Ｗａｔｔ（Ｗ）＝１ｊ
ｏｕｌ・Ｓ-1が用いられる。また馬力（ｈｏｒｓｅｐｏ
ｗｅｒ、ＨＰ）が使われることもある。英国単位制では
１馬力＝７４６Ｗである。
は、例えば自転車の場合にはクランクペダルの踏力トル
ク（Ｔ）とペダル軸（クランク軸）の回転速度（Ｎ）と
の積に比例する。ここに仕事率は単位時間当たりになす
仕事であり、ＭＫＳ単位系では１Ｗａｔｔ（Ｗ）＝１ｊ
ｏｕｌ・Ｓ-1が用いられる。また馬力（ｈｏｒｓｅｐｏ
ｗｅｒ、ＨＰ）が使われることもある。英国単位制では
１馬力＝７４６Ｗである。
【００１２】クランクペダルから入力する仕事率は、変
速機の変速段に関係なく常にこの人力駆動系による駆動
輪（後輪）の仕事率と等しい。従ってこの人力駆動系の
仕事率に基づいて電動モータが補助すべき仕事率を決定
すれば、変速機の変速段に関係なく、常に適切なモータ
補助力を得ることができる。
速機の変速段に関係なく常にこの人力駆動系による駆動
輪（後輪）の仕事率と等しい。従ってこの人力駆動系の
仕事率に基づいて電動モータが補助すべき仕事率を決定
すれば、変速機の変速段に関係なく、常に適切なモータ
補助力を得ることができる。
【００１３】
【実施態様】図１は本発明の一実施態様である自転車の
側面図、図２はその制御系統を示す図、図３はトルク検
出部分の概念図、図４はトルク検出原理の説明図であ
る。また図５、６、７はそれぞれ異なる補間方法の説明
図、図８は移動平均化処理の説明図である。
側面図、図２はその制御系統を示す図、図３はトルク検
出部分の概念図、図４はトルク検出原理の説明図であ
る。また図５、６、７はそれぞれ異なる補間方法の説明
図、図８は移動平均化処理の説明図である。
【００１４】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、メインチューブ１４、ダウン
チューブ１６、シートチューブ１８、チェーンステー２
０、バックステー２２等を有する。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が操舵自
在に保持され、前フォーク２４に前輪２８が取付けられ
ている。
あり、ヘッドパイプ１２、メインチューブ１４、ダウン
チューブ１６、シートチューブ１８、チェーンステー２
０、バックステー２２等を有する。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が操舵自
在に保持され、前フォーク２４に前輪２８が取付けられ
ている。
【００１５】シートチューブ１８の上端にはサドル３０
が保持され、下端にはボトムブラケット３２が固着され
ている。このボトムブラケット３２にはクランク軸３４
が回転自在に水平に保持されている。このクランク軸３
４の左端および右端にはそれぞれ左クランクアーム３６
および右クランクアーム３８が固定されている。これら
のクランクアーム３６、３８は人力駆動系の入力手段と
なる。クランク軸３４の右端には図３に示すトルク検出
手段４０が取付けられている。
が保持され、下端にはボトムブラケット３２が固着され
ている。このボトムブラケット３２にはクランク軸３４
が回転自在に水平に保持されている。このクランク軸３
４の左端および右端にはそれぞれ左クランクアーム３６
および右クランクアーム３８が固定されている。これら
のクランクアーム３６、３８は人力駆動系の入力手段と
なる。クランク軸３４の右端には図３に示すトルク検出
手段４０が取付けられている。
【００１６】トルク検出手段４０は、クランク軸３４の
右端に固定され、前記右クランクアーム３８と一体化さ
れた入力側回転体４２と、クランク軸３４に僅かに回動
可能に保持された出力側回転体４４と、回転体４２から
４４への回転伝達時に圧縮される弾性材４６とを有す
る。ここに回転体４２と４４とにはこれらの回転方向に
対向する２０個の歯４２Ａ、４４Ａがそれぞれ等間隔に
突設され、これらの歯４２Ａ、４４Ａの間にそれぞれ弾
性材４６が挟まれている。従って弾性材４６は合計２０
個ある。
右端に固定され、前記右クランクアーム３８と一体化さ
れた入力側回転体４２と、クランク軸３４に僅かに回動
可能に保持された出力側回転体４４と、回転体４２から
４４への回転伝達時に圧縮される弾性材４６とを有す
る。ここに回転体４２と４４とにはこれらの回転方向に
対向する２０個の歯４２Ａ、４４Ａがそれぞれ等間隔に
突設され、これらの歯４２Ａ、４４Ａの間にそれぞれ弾
性材４６が挟まれている。従って弾性材４６は合計２０
個ある。
【００１７】出力側回転体４４の外周はチェーンスプロ
ケットとなっている。４８は後輪であり、出力側回転体
４４の回転はチェーン５０および外装式変速機５２およ
びフリーホイールクラッチ（図示せず）を介して後輪４
８に伝えられる。
ケットとなっている。４８は後輪であり、出力側回転体
４４の回転はチェーン５０および外装式変速機５２およ
びフリーホイールクラッチ（図示せず）を介して後輪４
８に伝えられる。
【００１８】従ってクランクアーム３６、３８に踏力が
加わると、入力側回転体４２は弾性材４６を圧縮しつつ
出力側回転体４４を同方向に回転し、後輪４８を駆動す
る。この時の弾性材４６の圧縮量は踏力に比例または対
応するから、両回転体４２、４４の位相差の変化量は踏
力に比例または対応する。
加わると、入力側回転体４２は弾性材４６を圧縮しつつ
出力側回転体４４を同方向に回転し、後輪４８を駆動す
る。この時の弾性材４６の圧縮量は踏力に比例または対
応するから、両回転体４２、４４の位相差の変化量は踏
力に比例または対応する。
【００１９】この実施態様ではこの位相差は、回転体４
２、４４にそれぞれ円周に沿って固着した２０個づつの
永久磁石５４、５６の通過をホール素子５８、６０で検
出することにより求めている。ホール素子５８、６０は
回転体４２、４４が３６０°／２０回転する度に永久磁
石５４、５６を検出して、それぞれパルス状の第１およ
び第２の角度検出信号５８Ａ、６０Ａ（図４）を出力す
る。
２、４４にそれぞれ円周に沿って固着した２０個づつの
永久磁石５４、５６の通過をホール素子５８、６０で検
出することにより求めている。ホール素子５８、６０は
回転体４２、４４が３６０°／２０回転する度に永久磁
石５４、５６を検出して、それぞれパルス状の第１およ
び第２の角度検出信号５８Ａ、６０Ａ（図４）を出力す
る。
【００２０】今踏力が０の時に、回転体４２、４４の位
相差すなわち永久磁石５４、５６の位相差をθ0とす
る。そして踏力Ｆ（Ｆ≠０）が加った時の位相差がθ1
になったとすれば、弾性材４６の変形量△θは（θ0−
θ1）であり、この変形量△θがすなわち位相差θの変
化量△θとなる。従ってこの△θから踏力のトルクすな
わち人力駆動トルクＴを知ることができる。なおトルク
検出手段４０の付近には、クランク軸３４の回転速度を
検出する速度検出器６２（図１参照）が取付けられてい
る。
相差すなわち永久磁石５４、５６の位相差をθ0とす
る。そして踏力Ｆ（Ｆ≠０）が加った時の位相差がθ1
になったとすれば、弾性材４６の変形量△θは（θ0−
θ1）であり、この変形量△θがすなわち位相差θの変
化量△θとなる。従ってこの△θから踏力のトルクすな
わち人力駆動トルクＴを知ることができる。なおトルク
検出手段４０の付近には、クランク軸３４の回転速度を
検出する速度検出器６２（図１参照）が取付けられてい
る。
【００２１】図１、２において６４は電動モータであ
り、例えば永久磁石式直流モータを用いることができ
る。このモータ６４は永久磁石による界磁内でロータが
回転し、この電機子電流を変えることにより出力駆動ト
ルクを制御することができる。また電機子電圧によりそ
の回転速度を制御することができる。このモータ６４の
回転はベルト式減速機６６を介して後輪４８に直接伝え
られる。
り、例えば永久磁石式直流モータを用いることができ
る。このモータ６４は永久磁石による界磁内でロータが
回転し、この電機子電流を変えることにより出力駆動ト
ルクを制御することができる。また電機子電圧によりそ
の回転速度を制御することができる。このモータ６４の
回転はベルト式減速機６６を介して後輪４８に直接伝え
られる。
【００２２】すなわちこの実施例では、電気駆動系と人
力駆動系の出力が合流する合力点は後輪４８となる。従
って前記変速機５２はこの合力点（後輪４８）より上流
側の人力駆動系に介在することになる。なお図１で６８
は電池や制御装置などを収容するケースである。
力駆動系の出力が合流する合力点は後輪４８となる。従
って前記変速機５２はこの合力点（後輪４８）より上流
側の人力駆動系に介在することになる。なお図１で６８
は電池や制御装置などを収容するケースである。
【００２３】次に図２に基づいて制御装置７０を説明す
る。この制御装置７０はマイクロコンピュータで構成さ
れる。図２はそのソフトウェアで形成される機能をブロ
ック図で示したものである。この図２で７２、７４は入
力インターフェースであり、前記トルク検出手段４０で
検出した第１および第２の角度検出信号５８Ａ、６０Ａ
がインターフェース７２を介してトルク算出手段７６に
入力され、ここで位相差変化量△θおよび入力駆動トル
クＴが求められる。
る。この制御装置７０はマイクロコンピュータで構成さ
れる。図２はそのソフトウェアで形成される機能をブロ
ック図で示したものである。この図２で７２、７４は入
力インターフェースであり、前記トルク検出手段４０で
検出した第１および第２の角度検出信号５８Ａ、６０Ａ
がインターフェース７２を介してトルク算出手段７６に
入力され、ここで位相差変化量△θおよび入力駆動トル
クＴが求められる。
【００２４】ここにトルク検出手段４０は永久磁石５
４、５６の固定間隔（３６０°／２０＝θf）ごとにト
ルクＴを求める。従ってこの間隔θfの間では実際のト
ルクＴを知ることができない。そこでこの発明ではこの
間隔θfの間のトルクＴを後記する補間手段８０によっ
て推定し連続するトルク推定値を出力する。
４、５６の固定間隔（３６０°／２０＝θf）ごとにト
ルクＴを求める。従ってこの間隔θfの間では実際のト
ルクＴを知ることができない。そこでこの発明ではこの
間隔θfの間のトルクＴを後記する補間手段８０によっ
て推定し連続するトルク推定値を出力する。
【００２５】なお実際にはこのトルクの推定値はコンピ
ュータの演算周期ごとに求められるが、間隔θfの間の
時間に比べれば十分に短いから連続と見なすことができ
る。また速度検出器６２の出力はインターフェース７４
を介して速度算出手段７８に入力され、人力駆動速度と
してクランク軸回転速度（Ｎ）が求められる。
ュータの演算周期ごとに求められるが、間隔θfの間の
時間に比べれば十分に短いから連続と見なすことができ
る。また速度検出器６２の出力はインターフェース７４
を介して速度算出手段７８に入力され、人力駆動速度と
してクランク軸回転速度（Ｎ）が求められる。
【００２６】補間手段８０では後記する種々の方法によ
ってトルクＴを推定し、連続したトルクＴを求める。こ
のトルク（Ｔ）とクランク軸回転速度（Ｎ）とは積算器
８１で積算される。この積算値に所定の係数を積算する
ことにより、人力駆動系の入力仕事率すなわち人力パワ
ーの実際値が人力パワー実際値演算手段８２で求められ
る。
ってトルクＴを推定し、連続したトルクＴを求める。こ
のトルク（Ｔ）とクランク軸回転速度（Ｎ）とは積算器
８１で積算される。この積算値に所定の係数を積算する
ことにより、人力駆動系の入力仕事率すなわち人力パワ
ーの実際値が人力パワー実際値演算手段８２で求められ
る。
【００２７】その結果はモータパワー目標値演算手段８
４に入力される。この目標値演算手段８４では人力パワ
ーの実際値に対してモータ６４が補助すべき駆動力の仕
事率である目標値を決定する。例えば人力パワーの実際
値に対する目標値を予めマップ形式や演算式などの変換
マップや変換式でメモリしておき、このマップや演算式
から目標値を読出すものとする。
４に入力される。この目標値演算手段８４では人力パワ
ーの実際値に対してモータ６４が補助すべき駆動力の仕
事率である目標値を決定する。例えば人力パワーの実際
値に対する目標値を予めマップ形式や演算式などの変換
マップや変換式でメモリしておき、このマップや演算式
から目標値を読出すものとする。
【００２８】このモータパワー目標値演算手段８４では
適宜の補正を付加してもよい。例えば速度算出手段７８
で求めたクランク軸回転速度や車速が増大するのに伴
い、モータ補助力（仕事率）を次第に減少させて、車速
が過大になるのを防止する。
適宜の補正を付加してもよい。例えば速度算出手段７８
で求めたクランク軸回転速度や車速が増大するのに伴
い、モータ補助力（仕事率）を次第に減少させて、車速
が過大になるのを防止する。
【００２９】また走行中に踏力が０になった時には、モ
ータ６４の電流を減らして無負荷回転させる電圧（無負
荷回転電圧）を印加する。すなわちモータ６４は一方向
クラッチを内蔵し、このクラッチが接続するモータ速度
付近にモータ回転を保ち、モータ補助力の目標値が再び
増加した時に速やかにモータ駆動力を後輪４８に付加で
きるようにするものである。
ータ６４の電流を減らして無負荷回転させる電圧（無負
荷回転電圧）を印加する。すなわちモータ６４は一方向
クラッチを内蔵し、このクラッチが接続するモータ速度
付近にモータ回転を保ち、モータ補助力の目標値が再び
増加した時に速やかにモータ駆動力を後輪４８に付加で
きるようにするものである。
【００３０】さらに自転車の発進時には、クランク軸速
度（Ｎ）は０で踏力トルク（Ｔ）だけが発生するため人
力駆動系の仕事率も０になるので、この時には人力パワ
ー目標値が０とならないように補正を行うのがよい。例
えばこの時には、クランク軸速度（Ｎ）が実際は０ある
いはほぼ０であっても０でない或る一定値を初期値とし
て用いるようにする。こうすれば発進時にもペダルから
入力するトルクに対応してモータ駆動力を出力させるこ
とができる。
度（Ｎ）は０で踏力トルク（Ｔ）だけが発生するため人
力駆動系の仕事率も０になるので、この時には人力パワ
ー目標値が０とならないように補正を行うのがよい。例
えばこの時には、クランク軸速度（Ｎ）が実際は０ある
いはほぼ０であっても０でない或る一定値を初期値とし
て用いるようにする。こうすれば発進時にもペダルから
入力するトルクに対応してモータ駆動力を出力させるこ
とができる。
【００３１】このようにして補正したモータパワーの目
標値は比較器８６に入力され、モータ６４の仕事率Ｐ
（実際値）との差が求められる。そしてこの差を０にす
るようにモータ６４の出力（仕事率）を制御する。すな
わち出力制御手段８８はこの差に対応する信号を出力イ
ンターフェース９０を介してモータドライバ９２に出力
する。このドライバ９２では、例えば電池９４からモー
タ６４に供給する電力を、パルス幅制御方式（ＰＷＭ）
によって制御する。
標値は比較器８６に入力され、モータ６４の仕事率Ｐ
（実際値）との差が求められる。そしてこの差を０にす
るようにモータ６４の出力（仕事率）を制御する。すな
わち出力制御手段８８はこの差に対応する信号を出力イ
ンターフェース９０を介してモータドライバ９２に出力
する。このドライバ９２では、例えば電池９４からモー
タ６４に供給する電力を、パルス幅制御方式（ＰＷＭ）
によって制御する。
【００３２】なおモータ６４の仕事率Ｐの実際値は、モ
ータ６４の電流Ｉと電圧Ｖとを積算器８９で積算するこ
とにより得られる。ここにモータ６４の電流Ｉは、電機
子電流をシャント抵抗などを用いた電流検出器９６で検
出することにより求める。例えばこの検出器９６の出力
を入力インターフェース９８を介して電流検出手段１０
０に入力し、ここで電機子電流Ｉを求める。また電圧Ｖ
は、出力制御手段８８から得ることができる。
ータ６４の電流Ｉと電圧Ｖとを積算器８９で積算するこ
とにより得られる。ここにモータ６４の電流Ｉは、電機
子電流をシャント抵抗などを用いた電流検出器９６で検
出することにより求める。例えばこの検出器９６の出力
を入力インターフェース９８を介して電流検出手段１０
０に入力し、ここで電機子電流Ｉを求める。また電圧Ｖ
は、出力制御手段８８から得ることができる。
【００３３】次に補間手段８０の処理方法を説明する。
補間方法としては種々の方法が考えられる。最も簡単な
方法は図５に示す直線近似を用いるものである。この図
５で横軸ｔは時間であり、縦軸ＴはトルクＴを表す。時
間ｔ1、ｔ2…は検出時点を示し、その間隔は永久磁石５
４、５６の角度間隔に対応している。この時間ｔに代え
てクランク軸３４の回転角度θを採ってもよい。
補間方法としては種々の方法が考えられる。最も簡単な
方法は図５に示す直線近似を用いるものである。この図
５で横軸ｔは時間であり、縦軸ＴはトルクＴを表す。時
間ｔ1、ｔ2…は検出時点を示し、その間隔は永久磁石５
４、５６の角度間隔に対応している。この時間ｔに代え
てクランク軸３４の回転角度θを採ってもよい。
【００３４】この図５でｔ1、ｔ2…はトルク検出手段４
０による検出時点であり、この時の検出値（検出トル
ク）Ｔは、Ｔ1、Ｔ2…で表されている。今ｔ1とｔ2の検
出点Ａ、Ｂを結ぶ直線Ｌ1は、傾きｍ1＝（Ｔ2−Ｔ1）／
（ｔ2−ｔ1）を持つ。そこで次のｔ2とｔ3の検出点Ｂ、
Ｃの間では、トルクＴをこの傾きｍ1の直線Ｌ1で近似す
る。
０による検出時点であり、この時の検出値（検出トル
ク）Ｔは、Ｔ1、Ｔ2…で表されている。今ｔ1とｔ2の検
出点Ａ、Ｂを結ぶ直線Ｌ1は、傾きｍ1＝（Ｔ2−Ｔ1）／
（ｔ2−ｔ1）を持つ。そこで次のｔ2とｔ3の検出点Ｂ、
Ｃの間では、トルクＴをこの傾きｍ1の直線Ｌ1で近似す
る。
【００３５】すなわちｔ2＜ｔ＜ｔ3の間では、直線、Ｔ
＝Ｔ2＋ｍ1ｔにより推定する。また同様にｔ3＜ｔ＜ｔ4
の間では、直線、Ｔ＝Ｔ3＋ｍ2ｔにより推定する。この
ように順次直線を変えながら演算するものである。
＝Ｔ2＋ｍ1ｔにより推定する。また同様にｔ3＜ｔ＜ｔ4
の間では、直線、Ｔ＝Ｔ3＋ｍ2ｔにより推定する。この
ように順次直線を変えながら演算するものである。
【００３６】図６の方法は２次曲線Ｋ1（ｔ）、Ｋ
2（ｔ）、…で近似するものである。例えば、Ｔ＝ａｔ2
＋ｂｔ＋ｃ≡Ｋ（ｔ）という２次関数を設定し、検出点
Ａ（ｔ1、Ｔ1）、Ｂ（ｔ2、Ｔ2）、Ｃ（ｔ3、Ｔ3）に対
する連立方程式を解くことにより係数ａｂｃを求めるこ
とができる。このようにして関数Ｋ1（ｔ）を決定し、
ｔ3とｔ4の間ではＴ＝Ｋ1（ｔ）により推定するもので
ある。
2（ｔ）、…で近似するものである。例えば、Ｔ＝ａｔ2
＋ｂｔ＋ｃ≡Ｋ（ｔ）という２次関数を設定し、検出点
Ａ（ｔ1、Ｔ1）、Ｂ（ｔ2、Ｔ2）、Ｃ（ｔ3、Ｔ3）に対
する連立方程式を解くことにより係数ａｂｃを求めるこ
とができる。このようにして関数Ｋ1（ｔ）を決定し、
ｔ3とｔ4の間ではＴ＝Ｋ1（ｔ）により推定するもので
ある。
【００３７】なお検出点ＡとＢおよびＢとＣを通る２つ
の直線の傾きをそれぞれｍ1、ｍ2とすれば、２ａ＝（ｍ
2−ｍ1）／（ｔ3−ｔ2）、ｂ＝ｍ2となる。すなわち前
記図５の方法における検出点Ｃを通る傾きｍ2の近似直
線（Ｔ＝ｍ2ｔ＋Ｔ3）に、傾きの変化率２ａ＝｛（ｍ2
−ｍ1）／（ｔ3−ｔ2）｝による補正項ａｔ2を付加した
ものである。
の直線の傾きをそれぞれｍ1、ｍ2とすれば、２ａ＝（ｍ
2−ｍ1）／（ｔ3−ｔ2）、ｂ＝ｍ2となる。すなわち前
記図５の方法における検出点Ｃを通る傾きｍ2の近似直
線（Ｔ＝ｍ2ｔ＋Ｔ3）に、傾きの変化率２ａ＝｛（ｍ2
−ｍ1）／（ｔ3−ｔ2）｝による補正項ａｔ2を付加した
ものである。
【００３８】図７の方法は、サイン曲線を予めメモリし
ておき、検出点Ａ、Ｂ、Ｃ…が乗るサイン曲線を求め、
この曲線により近似値を決める。例えば検出点Ａ、Ｂ…
のうち最大値ＴMと最小値Ｔmを知ると共に、周期を知る
ことにより、サイン曲線を一義的に決めることができ
る。
ておき、検出点Ａ、Ｂ、Ｃ…が乗るサイン曲線を求め、
この曲線により近似値を決める。例えば検出点Ａ、Ｂ…
のうち最大値ＴMと最小値Ｔmを知ると共に、周期を知る
ことにより、サイン曲線を一義的に決めることができ
る。
【００３９】なお一般に車輌停止時から発進する時に
は、一方のペダルは上死点付近にあたる。そこで発進時
の最初の検出点ＳからはトルクＴはサイン曲線に乗って
減少すると考えられる。この時のサイン曲線の周期は、
速度検出器６２（図１）が検出するクランク軸回転速度
を用いて知ることができる。この方法によれば、発進直
後のトルクＴも高い精度で推定でき、より円滑な運転が
可能になる。
は、一方のペダルは上死点付近にあたる。そこで発進時
の最初の検出点ＳからはトルクＴはサイン曲線に乗って
減少すると考えられる。この時のサイン曲線の周期は、
速度検出器６２（図１）が検出するクランク軸回転速度
を用いて知ることができる。この方法によれば、発進直
後のトルクＴも高い精度で推定でき、より円滑な運転が
可能になる。
【００４０】以上説明した補間方法では、検出点Ａ、
Ｂ、Ｃ…における検出値Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3…と、この検出
点Ａ、Ｂ、Ｃ…の直前に求めた推定値とは一致しない。
この差が大きいとモータ駆動トルクの目標値が検出点
Ａ、Ｂ、…で大きく変動することになり、乗り心地が悪
くなる。
Ｂ、Ｃ…における検出値Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3…と、この検出
点Ａ、Ｂ、Ｃ…の直前に求めた推定値とは一致しない。
この差が大きいとモータ駆動トルクの目標値が検出点
Ａ、Ｂ、…で大きく変動することになり、乗り心地が悪
くなる。
【００４１】そこでこの差を小さくするため修正処理を
追加しておくのがよい。図８はその修正方法の一例を示
す。この方法では移動平均値を用いる。すなわち或る時
点ｔにおける推定値（近似トルク）Ｔｂ（ｔ）を、この
時点ｔより連続して先行する一定数（ｎ）の推定値Ｔｂ
（ｔ−τ）、Ｔｂ（ｔ−２τ）、…Ｔｂ（ｔ−ｎτ）の
算術平均値Ｔｃ（ｔ）を求め、この平均値Ｔｃ（ｔ）を
この時点ｔにおける推定値Ｔｂ（ｔ）に置き換えるもの
である。
追加しておくのがよい。図８はその修正方法の一例を示
す。この方法では移動平均値を用いる。すなわち或る時
点ｔにおける推定値（近似トルク）Ｔｂ（ｔ）を、この
時点ｔより連続して先行する一定数（ｎ）の推定値Ｔｂ
（ｔ−τ）、Ｔｂ（ｔ−２τ）、…Ｔｂ（ｔ−ｎτ）の
算術平均値Ｔｃ（ｔ）を求め、この平均値Ｔｃ（ｔ）を
この時点ｔにおける推定値Ｔｂ（ｔ）に置き換えるもの
である。
【００４２】ここにτは検出点Ａ、Ｂ…の時間間隔（ｔ
2−ｔ1）、（ｔ3−ｔ2）、…であり、クランク軸３４の
回転速度が一定なら（ｔ2−ｔ1）、（ｔ3−ｔ2）、…も
一定でτも定数になる。実際にはクランク軸３４の回転
速度は変化するから、τは定数ではなくなる。従ってこ
の時はτを各検出点Ａ、Ｂ…の間隔ごとに変化させる必
要がある。
2−ｔ1）、（ｔ3−ｔ2）、…であり、クランク軸３４の
回転速度が一定なら（ｔ2−ｔ1）、（ｔ3−ｔ2）、…も
一定でτも定数になる。実際にはクランク軸３４の回転
速度は変化するから、τは定数ではなくなる。従ってこ
の時はτを各検出点Ａ、Ｂ…の間隔ごとに変化させる必
要がある。
【００４３】この修正処理を行えば、例えば図８の検出
点Ａから始まった近似曲線Ｔｂ１が検出点Ｂの検出時ｔ
２でＴｂ1（ｔ2）（≠Ｔ2）となっても、その後では修
正トルクＴｃ（ｔ）に乗って次第に次の近似曲線Ｔｂ2
に接近してゆく。このため検出点Ｂ、Ｃ…におけるトル
ク推定値の変化が滑らかになる。
点Ａから始まった近似曲線Ｔｂ１が検出点Ｂの検出時ｔ
２でＴｂ1（ｔ2）（≠Ｔ2）となっても、その後では修
正トルクＴｃ（ｔ）に乗って次第に次の近似曲線Ｔｂ2
に接近してゆく。このため検出点Ｂ、Ｃ…におけるトル
ク推定値の変化が滑らかになる。
【００４４】なおこの移動平均の計算に用いる推定値
は、その一部が検出値に代わる場合があり得るのは勿論
である。
は、その一部が検出値に代わる場合があり得るのは勿論
である。
【００４５】
【発明の効果】請求項１の発明は以上のように、人力駆
動系の仕事率を求め、この仕事率に基づいて電動モータ
の仕事率を決定するものであるから、両駆動系の合力点
よりも上流側の人力駆動系に介在させた変速機の変速比
が変わっても、人力駆動系の仕事率は変化しない。この
ため望ましい走行感が得られる。
動系の仕事率を求め、この仕事率に基づいて電動モータ
の仕事率を決定するものであるから、両駆動系の合力点
よりも上流側の人力駆動系に介在させた変速機の変速比
が変わっても、人力駆動系の仕事率は変化しない。この
ため望ましい走行感が得られる。
【００４６】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
の方法を実施するための電動モータ付き乗り物が得られ
る。
の方法を実施するための電動モータ付き乗り物が得られ
る。
【図１】本発明の一実施態様である自転車の側面図
【図２】その制御系統を示す図
【図３】トルク検出部分の概念図
【図４】トルク検出原理の説明図
【図５】補間方法（直線近似）の説明図
【図６】補間方法（２次曲線近似）の説明図
【図７】補間方法（サイン曲線近似）の説明図
【図８】移動平均化処理の説明図
３４ クランク軸 ３６、３８ 人力駆動系の入力手段としてのクランクア
ーム ４０ トルク検出手段 ４８ 後輪（両駆動系の合力点） ５２ 変速機 ６４ 電動モータ ７０ 制御装置 ８２ 人力パワー実際値演算手段 ８４ モータパワー目標値演算手段 ８８ 出力制御手段 １００ モータパワー実際値演算手段
ーム ４０ トルク検出手段 ４８ 後輪（両駆動系の合力点） ５２ 変速機 ６４ 電動モータ ７０ 制御装置 ８２ 人力パワー実際値演算手段 ８４ モータパワー目標値演算手段 ８８ 出力制御手段 １００ モータパワー実際値演算手段
Claims (2)
- 【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変化に対応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の
制御方法において、人力駆動力とモータ駆動力との合力
点よりも上流側の人力駆動系に減速比可変な変速機を介
在させ、予め決めた変換式あるいは変換マップを用いて
人力駆動系の仕事率の変化に基づきモータ駆動系の仕事
率を制御することを特徴とする電動モータ付き乗り物の
制御方法。 - 【請求項２】 人力駆動系と電気駆動系とを並列に設
け、人力駆動系の出力の変化に対応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、前記人力駆動系の人力駆動トルクを検出するト
ルク検出手段と、前記人力駆動系および電気駆動系の合
力点よりも上流側で人力駆動系に介在された減速比可変
な変速機と、人力駆動速度検出手段と、人力駆動トルク
および人力駆動速度に基づいて人力駆動仕事率の実際値
を求める人力パワー実際値演算手段と、この人力駆動仕
事率の実際値に基づいてモータ駆動仕事率の目標値を求
めるモータパワー目標値演算手段と、電動モータの仕事
率の実際値を求めるモータパワー実際値検出手段と、モ
ータパワー実際値を前記モータパワー目標値に一致させ
るように電動モータの出力を制御する出力制御手段とを
備えることを特徴とする電動モータ付き乗り物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8120764A JPH09286375A (ja) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | 電動モータ付き乗り物およびその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8120764A JPH09286375A (ja) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | 電動モータ付き乗り物およびその制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09286375A true JPH09286375A (ja) | 1997-11-04 |
Family
ID=14794426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8120764A Pending JPH09286375A (ja) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | 電動モータ付き乗り物およびその制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09286375A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003066421A1 (fr) * | 2002-02-08 | 2003-08-14 | Sunstar Giken Kabushiki Kaisha | Bicyclette a assistance electrique permettant des exercices aerobiques |
| DE10243751B4 (de) * | 2001-09-27 | 2006-04-27 | Honda Giken Kogyo K.K. | Motorunterstütztes Fahrad |
| EP2377713A1 (en) * | 2010-04-19 | 2011-10-19 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Electrically assisted bicycle |
| JP2017135785A (ja) * | 2016-01-25 | 2017-08-03 | 太陽誘電株式会社 | 駆動装置及び電動アシスト装置 |
| CN109131707A (zh) * | 2017-06-16 | 2019-01-04 | 株式会社岛野 | 自行车用控制装置 |
| JP2019172215A (ja) * | 2018-03-29 | 2019-10-10 | 株式会社シマノ | 人力駆動車用制御装置 |
| CN113371121A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-09-10 | 上海川邻精密配件有限公司 | 新型电助动载重自行车变速驱动系统 |
-
1996
- 1996-04-19 JP JP8120764A patent/JPH09286375A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10243751B4 (de) * | 2001-09-27 | 2006-04-27 | Honda Giken Kogyo K.K. | Motorunterstütztes Fahrad |
| WO2003066421A1 (fr) * | 2002-02-08 | 2003-08-14 | Sunstar Giken Kabushiki Kaisha | Bicyclette a assistance electrique permettant des exercices aerobiques |
| US7357209B2 (en) | 2002-02-08 | 2008-04-15 | Sunstar Giken Kabushiki Kaisha | Electrically assisted bicycle which enables aerobic exercise |
| EP2377713A1 (en) * | 2010-04-19 | 2011-10-19 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Electrically assisted bicycle |
| JP2011240919A (ja) * | 2010-04-19 | 2011-12-01 | Sanyo Electric Co Ltd | 電動アシスト自転車 |
| JP2017135785A (ja) * | 2016-01-25 | 2017-08-03 | 太陽誘電株式会社 | 駆動装置及び電動アシスト装置 |
| CN109131707A (zh) * | 2017-06-16 | 2019-01-04 | 株式会社岛野 | 自行车用控制装置 |
| CN109131707B (zh) * | 2017-06-16 | 2020-06-09 | 株式会社岛野 | 自行车用控制装置 |
| JP2019172215A (ja) * | 2018-03-29 | 2019-10-10 | 株式会社シマノ | 人力駆動車用制御装置 |
| CN113371121A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-09-10 | 上海川邻精密配件有限公司 | 新型电助动载重自行车变速驱动系统 |
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| JPH11286294A (ja) | 補助動力式車両 |
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