JPH09286376A - 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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- JPH09286376A JPH09286376A JP8120765A JP12076596A JPH09286376A JP H09286376 A JPH09286376 A JP H09286376A JP 8120765 A JP8120765 A JP 8120765A JP 12076596 A JP12076596 A JP 12076596A JP H09286376 A JPH09286376 A JP H09286376A
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- 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
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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の人力駆動系
に変速機を設けた場合に、変速機の変速操作に伴うモー
タ補助率の大幅な変動を防ぎ、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、この変速機の減速比及び前記人力駆動トル
クに基づいて電動モータの出力トルクの目標値を求め、
電動モータの出力を前記目標値に制御する。
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の人力駆動系
に変速機を設けた場合に、変速機の変速操作に伴うモー
タ補助率の大幅な変動を防ぎ、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、この変速機の減速比及び前記人力駆動トル
クに基づいて電動モータの出力トルクの目標値を求め、
電動モータの出力を前記目標値に制御する。
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】
【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。
【０００４】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、変速機の変速比が変わ
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、変速機の変速比が変わ
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。
【０００５】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、変速機の変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。このため踏力の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、変速機の変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。このため踏力の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。
【０００６】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。
【０００７】
【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
側の人力駆動系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大幅な変動を防ぎ、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
側の人力駆動系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大幅な変動を防ぎ、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。
【０００８】
【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、この変速機の減速
比及び前記人力駆動トルクに基づいて電動モータの出力
トルクの目標値を求め、電動モータの出力を前記目標値
に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、この変速機の減速
比及び前記人力駆動トルクに基づいて電動モータの出力
トルクの目標値を求め、電動モータの出力を前記目標値
に制御することを特徴とする電動モータ付き乗り物の制
御方法により達成される。
【０００９】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、この変速比の減速比を検出
する減速比検出手段と、人力駆動トルクおよび減速比に
基づいてモータ駆動トルクの目標値を求めるモータトル
ク目標値演算手段と、電動モータのトルクの実際値を求
めるモータトルク実際値検出手段と、モータトルク実際
値を前記モータトルク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、この変速比の減速比を検出
する減速比検出手段と、人力駆動トルクおよび減速比に
基づいてモータ駆動トルクの目標値を求めるモータトル
ク目標値演算手段と、電動モータのトルクの実際値を求
めるモータトルク実際値検出手段と、モータトルク実際
値を前記モータトルク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。
【００１０】ここにモータトルク目標値演算手段は、減
速比により決まる係数を人力トルクに積算することによ
りモータトルク目標値を求めることができる。また減速
比ごとに変換マップや変換式などを予めメモリしてお
き、減速比に応じて用いる変換マップあるいは変換式を
選択して、目標値を求めることもできる。
速比により決まる係数を人力トルクに積算することによ
りモータトルク目標値を求めることができる。また減速
比ごとに変換マップや変換式などを予めメモリしてお
き、減速比に応じて用いる変換マップあるいは変換式を
選択して、目標値を求めることもできる。
【００１１】
【作用】変速機の減速比によってモータトルク目標値を
変化させるから、減速比に適したモータトルクを出力さ
せることができる。例えば変速機が高中低速の３段階に
変速可能としたときに、高速段（減速比が小）の時には
モータの補助率を中速段の時よりも減少させる。反対に
低速段（減速比が大）の時にはモータの補助率を中速段
の時よりも増大させる。
変化させるから、減速比に適したモータトルクを出力さ
せることができる。例えば変速機が高中低速の３段階に
変速可能としたときに、高速段（減速比が小）の時には
モータの補助率を中速段の時よりも減少させる。反対に
低速段（減速比が大）の時にはモータの補助率を中速段
の時よりも増大させる。
【００１２】このように減速比によってモータ補助率を
変化させることにより、変速時にむけるモータ補助率の
変化幅を小さくできる。この結果走行感を向上させるこ
とができる。
変化させることにより、変速時にむけるモータ補助率の
変化幅を小さくできる。この結果走行感を向上させるこ
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。そしてこの
トルク推定値をトルクの実際値と見なして以下の処理を
行う。
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。そしてこの
トルク推定値をトルクの実際値と見なして以下の処理を
行う。
【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、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、クランク軸回転
速度（Ｎ）が求められる。
【００２６】一方後輪４８の回転速度は車速検出器７９
で検出される。この車速検出器７９の出力は入力インタ
ーフェース７９ａを介して車速算出手段７９ｂに入力さ
れ、ここで車速Ｓｐが求められる。すなわち車速検出器
７９は後輪４８の回転速度を検出するから、後輪４８の
直径を考慮して所定の係数を積算し、車速Ｓｐを求める
ものである。
で検出される。この車速検出器７９の出力は入力インタ
ーフェース７９ａを介して車速算出手段７９ｂに入力さ
れ、ここで車速Ｓｐが求められる。すなわち車速検出器
７９は後輪４８の回転速度を検出するから、後輪４８の
直径を考慮して所定の係数を積算し、車速Ｓｐを求める
ものである。
【００２７】この求めた車速Ｓｐと前記したクランク軸
回転速度Ｎとに基づいて減速比算出手段７９ｃは変速機
５２の減速比Ｒを求める。この求めた減速比Ｒと前記補
間手段８０が出力するトルク実際値（推定値）とはモー
タトルク目標値演算手段８２に入力され、ここでモータ
トルク目標値が求められる。
回転速度Ｎとに基づいて減速比算出手段７９ｃは変速機
５２の減速比Ｒを求める。この求めた減速比Ｒと前記補
間手段８０が出力するトルク実際値（推定値）とはモー
タトルク目標値演算手段８２に入力され、ここでモータ
トルク目標値が求められる。
【００２８】このモータトルク目標値演算手段８２で
は、例えば減速比Ｒにより決まる係数をトルク実際値
（Ｔ）に積算することにより求めることができる。この
係数は固定値としてもよいし、電池の充電状態などの他
の要素により変化する変数でもよい。
は、例えば減速比Ｒにより決まる係数をトルク実際値
（Ｔ）に積算することにより求めることができる。この
係数は固定値としてもよいし、電池の充電状態などの他
の要素により変化する変数でもよい。
【００２９】またモータトルク目標値演算手段８２は、
減速比Ｒごとに予め変換マップまたは変換式をメモリし
ておき、検出した減速比Ｒに対応する変換マップまたは
変換式を選択して用いるようにしてもよい。
減速比Ｒごとに予め変換マップまたは変換式をメモリし
ておき、検出した減速比Ｒに対応する変換マップまたは
変換式を選択して用いるようにしてもよい。
【００３０】その結果は補正演算手段８４に入力され
る。この補正演算手段８４では適宜の補正を行う。例え
ば速度算出手段７８で求めたクランク軸回転速度（Ｎ）
や車速（Ｓｐ）が増大するのに伴い、モータ補助力を次
第に減少させて、車速が過大になるのを防止する。
る。この補正演算手段８４では適宜の補正を行う。例え
ば速度算出手段７８で求めたクランク軸回転速度（Ｎ）
や車速（Ｓｐ）が増大するのに伴い、モータ補助力を次
第に減少させて、車速が過大になるのを防止する。
【００３１】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。
【００３２】さらに自転車の発進時には、クランク軸速
度（Ｎ）および車速Ｓｐは０で減速比Ｒを推定すること
ができないので、この時には目標値が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）や車速Ｓｐが実際は０あるいはほぼ０であっ
てもこれらに０でない或る一定値を初期値として用いる
ようにする。あるいは減速比Ｒの初期値を設定しておい
てもよい。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補助力を出力させることができ
る。
度（Ｎ）および車速Ｓｐは０で減速比Ｒを推定すること
ができないので、この時には目標値が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）や車速Ｓｐが実際は０あるいはほぼ０であっ
てもこれらに０でない或る一定値を初期値として用いる
ようにする。あるいは減速比Ｒの初期値を設定しておい
てもよい。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補助力を出力させることができ
る。
【００３４】このようにして補正したモータトルクの目
標値は比較器８６に入力され、モータ６４のトルクＴM
（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の駆動トルクを制御する。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のトルクＴM
（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の駆動トルクを制御する。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。
【００３５】なおモータ６４のトルクＴM の実際値は、
モータ６４の電流Ｉから得られる。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１００に入力し、ここで電機子電流Ｉを求め
る。この場合電流検出手段１００がモータトルクの実際
値検出手段となる。
モータ６４の電流Ｉから得られる。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１００に入力し、ここで電機子電流Ｉを求め
る。この場合電流検出手段１００がモータトルクの実際
値検出手段となる。
【００３６】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。
【００３７】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。
【００３８】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。
【００３９】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。
【００４０】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。
【００４１】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。
【００４２】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。
【００４３】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。
【００４４】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。
【００４５】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。
【００４６】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。
【００４７】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。
【００４８】以上説明した実施態様では、人力駆動トル
ク（Ｔ）を間欠的に検出し補間処理により連続するトル
クを推定し、この推定値を実際値とするものである。し
かし本発明は、人力駆動トルクを連続的に検出するトル
ク検出手段により検出してもよいのは勿論である。また
減速比Ｒを求めるのにクランク軸回転速度（Ｎ）と車速
Ｓｐとを用いているが、変速機６６の変速段ごとの減速
比を予めメモリしておき、使用する変速段をセンサで検
出し、検出した変速段に対応する減速比をメモリから読
出すようにしてもよい。
ク（Ｔ）を間欠的に検出し補間処理により連続するトル
クを推定し、この推定値を実際値とするものである。し
かし本発明は、人力駆動トルクを連続的に検出するトル
ク検出手段により検出してもよいのは勿論である。また
減速比Ｒを求めるのにクランク軸回転速度（Ｎ）と車速
Ｓｐとを用いているが、変速機６６の変速段ごとの減速
比を予めメモリしておき、使用する変速段をセンサで検
出し、検出した変速段に対応する減速比をメモリから読
出すようにしてもよい。
【００４９】
【発明の効果】請求項１の発明は以上のように、変速機
の減速比を検出し、この減速比と人力駆動系の駆動トル
クとに基づいて電動モータのトルクの目標値を決定する
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減速比が変わっても、電動
モータの補助率を減速比に対して適切になるように設定
することができる。このため望ましい走行感が得られ
る。
の減速比を検出し、この減速比と人力駆動系の駆動トル
クとに基づいて電動モータのトルクの目標値を決定する
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減速比が変わっても、電動
モータの補助率を減速比に対して適切になるように設定
することができる。このため望ましい走行感が得られ
る。
【００５０】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。ここにモータトルク目標値演算手段は、変速機の減
速比により決まる係数を人力駆動トルクに積算して求め
ることができる（請求項３）。また予め変換マップや変
換式をメモリしておき、減速比に対応する変換マップや
変換式を選択して用いるようにしてもよい（請求項
４）。
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。ここにモータトルク目標値演算手段は、変速機の減
速比により決まる係数を人力駆動トルクに積算して求め
ることができる（請求項３）。また予め変換マップや変
換式をメモリしておき、減速比に対応する変換マップや
変換式を選択して用いるようにしてもよい（請求項
４）。
【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 モータトルク目標値演算手段 ８４ 補正演算手段 ８８ 出力制御手段 １００ モータトルクの実際値検出手段としてのモータ
電流検出手段 Ｔ 人力駆動トルク（踏力トルク） Ｒ 減速比
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 モータトルク目標値演算手段 ８４ 補正演算手段 ８８ 出力制御手段 １００ モータトルクの実際値検出手段としてのモータ
電流検出手段 Ｔ 人力駆動トルク（踏力トルク） Ｒ 減速比
Claims (4)
- 【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、この変速機の減速比及び前記人力駆動トルクに
基づいて電動モータの出力トルクの目標値を求め、電動
モータの出力を前記目標値に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、この変速機の減速比を検出する減速比検出
手段と、人力駆動トルクおよび減速比に基づいてモータ
駆動トルクの目標値を求めるモータトルク目標値演算手
段と、電動モータのトルクの実際値を求めるモータトル
ク実際値検出手段と、モータトルク実際値を前記モータ
トルク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。 - 【請求項３】 モータトルク目標値演算手段は減速比に
より決まる係数を人力駆動トルクに積算することによ
り、モータトルク目標値を求める請求項２の電動モータ
付き乗り物。 - 【請求項４】 モータトルク目標値演算手段は、減速比
ごとに予めメモリした変換マップまたは変換式を持ち、
検出した減速比に対応する変換マップまたは変換式を用
いてモータトルク目標値を求める請求項２の電動モータ
付き乗り物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12076596A JP3810130B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP12076596A JP3810130B2 (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 (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09286376A true JPH09286376A (ja) | 1997-11-04 |
| JP3810130B2 JP3810130B2 (ja) | 2006-08-16 |
Family
ID=14794453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12076596A Expired - Fee Related JP3810130B2 (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) | JP3810130B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0965828A2 (en) * | 1998-06-18 | 1999-12-22 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Input torque detecting apparatus for power assist vehicle |
| JP2000168672A (ja) * | 1998-12-04 | 2000-06-20 | Suzuki Motor Corp | 電動補助自転車 |
| JP2001239982A (ja) * | 2000-03-01 | 2001-09-04 | Honda Motor Co Ltd | 電動自転車 |
| JP2002240772A (ja) * | 2001-02-14 | 2002-08-28 | Yamaha Motor Co Ltd | 電動補助車両の補助動力制御装置 |
| DE10243751B4 (de) * | 2001-09-27 | 2006-04-27 | Honda Giken Kogyo K.K. | Motorunterstütztes Fahrad |
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