JPH1053188A - 電気自転車の制御装置 - Google Patents

電気自転車の制御装置

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JPH1053188A
JPH1053188A JP9116244A JP11624497A JPH1053188A JP H1053188 A JPH1053188 A JP H1053188A JP 9116244 A JP9116244 A JP 9116244A JP 11624497 A JP11624497 A JP 11624497A JP H1053188 A JPH1053188 A JP H1053188A
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battery
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Yoshitaka Ijima
淑隆 井島
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バッテリの完全放電を防止すること。 【解決手段】 電動自転車のペダル踏力に応じてアシス
ト量を算出すると共に当該アシスト量に基づいて補助動
力５を駆動する制御手段６Ａと、電動自転車の故障発生
を監視するとともに故障を検知した場合には補助動力５
の駆動を停止する第１の停止制御手段６Ｂと、補助動力
５のバッテリ２の残量を算出すると共に当該バッテリ残
量が一定量以下になった場合には補助動力５の駆動を停
止する第２の停止制御手段６Ｃとを備えている。しか
も、制御手段６Ａが、第１若しくは第２の停止制御手段
６Ｂ，６Ｃによって補助動力５の駆動が停止された時又
はアシスト量が「０」となった時から継続して一定期間
補助動力５を駆動しなかった場合には省エネルギーモー
ドに設定する省エネ設定機能６Ｄを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動自転車の制御
装置に係り、特に、ペダルの踏力を電動モータの駆動力
で補助する電動自転車において、踏力とモータ駆動力と
のトルク差を検出してモータを制御する制御装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、踏力の変化に対応してモータを制
御する電動アシスト自転車において、車速検出手段と、
踏力（又は負荷電流）検出手段を備えることにより、車
速信号及び踏力信号がともに一定以下の状態が規定時間
計測された場合に、省エネルギーモードに切り替える手
法が提案されている（例えば、特開平６−２５５５６３
号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電動ア
シスト自転車では、バッテリの完全放電を防止するため
に、バッテリ容量が約１０％未満になったらモータによ
るアシストを停止するが、電動アシスト自転車は、通常
の自転車として走行が可能であるため、仮にメインスイ
ッチを入れたまま長距離走行した場合には、従来の技術
では、省エネルギーモードに切り替わらない、という不
都合があった。さらに、この従来例では、省エネルギー
モードに切り替わらないため、補器類等への電流により
バッテリの完全放電が生じ、バッテリの性能劣化を招く
恐れがあった。
【０００４】
【発明の目的】本発明は、係る従来例の有する不都合を
改善し、特に、バッテリの完全放電を防止することので
きる電気自転車の制御装置を提供することを、その目的
とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、第
１の手段（請求項１）として、電動自転車のペダル踏力
に応じてアシスト量を算出すると共に当該アシスト量に
基づいて補助動力を駆動する制御手段と、電動自転車の
故障発生を監視するとともに故障を検知した場合には補
助動力の駆動を停止する第１の停止制御手段と、補助動
力のバッテリの残量を算出すると共に当該バッテリ残量
が一定量以下になった場合には補助動力の駆動を停止す
る第２の停止制御手段とを備えている。しかも、制御手
段が、第１若しくは第２の停止制御手段によって補助動
力の駆動が停止された時又はアシスト量が「０」となっ
た時から継続して一定期間補助動力を駆動しなかった場
合には省エネルギーモードに設定する省エネ設定機能を
備えた、という構成を採っている。
【０００６】この第１の手段では、補助動力を使用しな
いときに省エネルギーモードに設定し、バッテリの完全
放電を防止するものであり、省エネルギーモードへの切
替の条件として、補助動力の駆動が停止されてから継続
して一定期間経過した時としている。特に、制御手段
は、第１又は第２の停止手段によって補助動力の駆動が
停止された時から一定期間経過した場合には、ペダル踏
力が検出されている場合であっても、省エネルギーモー
ドに設定する。このため、故障が診断された場合や、ま
た、バッテリの残量が一定以下になった場合には、メイ
ンスイッチがオンとされていて、そのまま走行を継続し
たとしても、確実に省エネルギーモードに設定される。
【０００７】第２の手段では、制御手段が、省エネ設定
機能により省エネルギーモードに設定されたときには電
動自転車の制御を停止すると共に当該電動自転車の補器
類への電源をオフにする制御停止機能を備えた、という
構成を採っている。
【０００８】この制御停止機能により、表示器やランプ
などの補器類への電力供給を停止するため、節電とな
り、また、バッテリの完全放電によるバッテリの劣化を
防止する。
【０００９】本発明は、これらの各手段により、前述し
た目的を達成しようとするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
【００１１】図１は、本発明による電気自転車の制御装
置の構成を示すブロック図である。電気自転車の制御装
置は、電動自転車のペダル踏力に応じてアシスト量を算
出すると共に当該アシスト量に基づいて補助動力５を駆
動する制御手段６Ａと、電動自転車の故障発生を監視す
るとともに故障を検知した場合には補助動力５の駆動を
停止する第１の停止制御手段６Ｂと、補助動力５のバッ
テリ２の残量を算出すると共に当該バッテリ残量が一定
量以下になった場合には補助動力５の駆動を停止する第
２の停止制御手段６Ｃとを備えている。
【００１２】しかも、制御手段６Ａが、第１若しくは第
２の停止制御手段６Ｂ，６Ｃによって補助動力５の駆動
が停止された時又はアシスト量が「０」となった時から
継続して一定期間補助動力５を駆動しなかった場合には
省エネルギーモードに設定する省エネ設定機能６Ｄと、
この省エネ設定機能６Ｄによって省エネルギーモードに
設定されたときには電動自転車の制御を停止すると共に
当該電動自転車の補器類４への電源をオフにする制御停
止機能６Ｅとを備えている。
【００１３】これを詳細に説明する。
【００１４】図２は踏力とモータ駆動力とのトルク差を
検出してモータを制御する電動自転車（電動アシスト自
転車）の概略構成を示すブロック図である。電動アシス
ト自転車は、ペダリング１７によるペダル側からの走行
力と、モータ５からの補助動力とを合力装置１５にて合
力し、後輪１６を駆動するものである。ペダリング１７
による走行力はトルクセンサ部１３によって捕捉され、
コントローラ６に入力される。
【００１５】このコントローラ６は、図１に示した制御
手段６Ａ，第１及び第２の停止制御手段６Ｂの機能を実
現する。具体的には、コントローラ６は、ペダル側から
の入力トルクと、モータ側からのアシストトルクとの差
をトルクセンサ１３にて相対トルクとして検出し、基本
的に入力対アシスト力の比率が常に１：１（相対トルク
が：０）になるようにアシスト量を算出する。さらに、
コントローラ６は、このアシスト量に基づいて、モータ
２１を駆動するモータ電流（アシスト力）を制御する。
【００１６】図３は、トルクセンサ出力の一例を示すグ
ラフ図である。図３に示すように、トルク差「０」の中
立点を中心に、ペダル入力トルクが相対的に大きい場合
と、モータ駆動トルクが相対的に大きい場合とで、トル
クセンサ１３の出力電圧が変化する。制御手段６Ａは、
このトルクセンサ１３の出力電圧に基づいてトルク差を
０にするようにアシスト量を算出する。しかし、このア
シスト量の決定はペダリング１７による踏力のみによっ
て定まるのではない。第１又は第２の停止制御手段６
Ｂ，６Ｃは、システムに故障が生じた場合や、また、バ
ッテリ残量が一定量以下となった場合には、ペダル踏力
の大きさにかかわらず、強制的にアシスト量を「０」と
する。
【００１７】〔故障〕第１の停止制御手段６Ｂは、図４
に示すようなシステムの異常を検出し、フェイルセーフ
機能によりアシスト制御を停止する。さらに、本実施形
態では、第１の停止制御手段６Ｂは、当該故障系統を示
すコード番号を表示部４に点滅表示させる。
【００１８】図４に示すように、第１の停止制御手段６
Ｂは、例えば、フェイルセーフリレーＯＮ時で且つモー
タＯＦＦ時に、バッテリ電圧が２８．３［Ｖ］未満の状
態が１［ｓｅｃ］継続した場合に、バッテリ系統の故障
と判定する。従って、この故障が検出された場合には、
ペダル踏力が検出されているとしても、アシスト量を
「０」とし、補助動力を停止する。
【００１９】このように、図４に示す各種の故障が検出
された場合には、アシスト量が「０」とされるため、制
御手段６Ａは、一定期間経過後に省エネルギーモードに
設定する。従って、故障が検出された場合には、ペダル
踏力の有無にかかわらず、一定時間経過後に省エネルギ
ーモードに設定され、電力消費が削減される。但し、故
障表示を行う場合には、まずモータやセンサ等への電力
供給を停止し、表示器に一定時間故障を表示した後に、
全電力供給を停止するようにする。
【００２０】〔バッテリ残量〕図５にバッテリ残量判定
マップの一例を示す。バッテリ残量算出部１は、モータ
電流値に応じて、現在のバッテリ電圧からバッテリ残容
量を算出する。モータ電流値が１５［Ａ］のときに２
６．１［Ｖ］未満であるとすると、バッテリ温度が１０
［度］相当のときにはバッテリ残量は３２．５％未満と
なる。また、モータ電流値が０［Ａ］であり補助動力を
駆動していないときに、バッテリ電圧が２８．３［Ｖ］
未満であると、バッテリ残量は１０％未満と判定する。
また、バッテリ電圧やモータ電流値が中間の値であると
きには、図５に示すテーブルに従って補間処理を行う。
【００２１】この補間処理により、バッテリ残量を正確
に算出することができ、さらに、第２の停止制御手段
は、バッテリ残量が１０％未満となったときには、バッ
テリの完全放電を防止するため、ペダル踏力の有無にか
かわらず、アシスト量を強制的に「０」に設定する。従
って、バッテリ残量が１０％未満となり、アシスト量が
「０」となってから一定時間が経過すると、制御手段６
Ａにより、省エネルギーモードに設定され、バッテリの
電力消費を減少させる。
【００２２】図６はハードウエア資源の構成を示すブロ
ック図である。
【００２３】制御装置１は、モータ５や補器類及びコン
トローラとしてのマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）６等
に電力を供給するバッテリ２と、バッテリ２と電源部７
とを接続するメインスイッチ３とを備えている。さら
に、マイクロコンピュータ６には、バッテリから供給さ
れる電力の電圧を当該マイクロコンピュータ動作用の電
圧に降圧する電源部７と、故障を診断するとともに当該
故障を診断するフェイルセーフリレー８とが併設されて
いる。
【００２４】また、マイクロコンピュータ６はＰＭＷ制
御機能を有し、スイッチング回路部１１は、マイクロコ
ンピュータ６から出力されるパルス信号のパルス幅によ
りモータ電流の大きさを制御する。
【００２５】この制御装置１には、電動アシスト自転車
を駆動するモータ５と、マイクロコンピュータ６から出
力される制御信号に従って表示装置等の補器類のオン／
オフをする補器類用スイッチ４と、ペダル踏力を検出す
るトルクセンサ１３と、ペダルの回転を検出する回転セ
ンサ１４とが併設されている。
【００２６】また、モータ５には、フライホイールダイ
オード１０が並列接続され、また、電源電圧値を測定し
てマイクロコンピュータ６に入力する電源電圧測定部９
と、モータ電流値を測定してマイクロコンピュータ６に
入力するモータ電流測定部１２が併設されている。
【００２７】省エネルギーモードが設定されると、マイ
クロコンピュータ６は、まず、表示装置等の補器類のス
イッチ４をオフにする。さらに、電源部７に省エネルギ
ー設定信号を出力する。すると、電源部７は、マイクロ
コンピュータ６への電力供給を低消費電力とし、マイク
ロコンピュータはスリープモードとなる。マイクロコン
ピュータ６は、再度メインスイッチがオンとなるまでス
リープモードを継続する。故障表示を一定時間行なう場
合には、この一定時間経過後にこの制御停止処理を行な
う。
【００２８】図７は図６に示した構成による停止制御例
を示すフローチャートである。図７に示す例では、アシ
スト量が「０」となってからの一定時間を、カウンタの
値により制御する。
【００２９】まず、メインスイッチ３をオンにすると、
電源部７が起動し、マイクロコンピュータ６が動作を開
始し、各種メモリを初期化する（ステップＳ１）。
【００３０】マイクロコンピュータ６は、トルクセンサ
１３からの踏力と、モータ駆動力とのトルク差や、回転
センサ１４からの車輪速の値や、回転方向等に応じて、
アシスト量を算出し、モータ電流を制御する（ステップ
Ｓ２）。また、バッテリ容量低下、システム故障等の場
合にはモータ電流は「０」となる。
【００３１】アシスト量（モータ電流値）が「０」の場
合には、省エネルギーモードカウンタの値を加算し（ス
テップＳ５）、その値が規定値（時間）以上であれば、
例えば、１０分を越えるのであれば（ステップＳ６）、
各制御を全て停止して（ステップＳ７）、電源部７をオ
フさせる（ステップＳ８）。電源部７は、一旦メインス
イッチ３をオフにして再度オンとしない限り復帰しな
い。
【００３２】一方、ステップＳ３において、マイクロコ
ンピュータ６が算出したアシスト量（モータ電流値）が
「０」以外の場合には、カウンタをリセットする（ステ
ップＳ４）。
【００３３】上述したように本実施形態によると、バッ
テリ容量低下によるアシストカット後、メインスイッチ
を入れたまま走行を続けても、確実に省エネルギーモー
ドに入るため、バッテリの完全放電によるバッテリ性能
の低下を確実に防止することができる。
【００３４】さらに、システムの故障等により、フェイ
ルセーフが働きアシストカットした場合に、メインスイ
ッチを入れたまま走行を続けていても、確実に省エネル
ギーモードに入るため、バッテリの無駄な消耗を防止す
ることができる。
【００３５】
【発明の効果】本発明は以上のように構成され機能する
ので、これによると、制御手段は、第１又は第２の停止
手段によって補助動力の駆動が停止された時から一定期
間経過した場合には、ペダル踏力が検出されている場合
であっても、省エネルギーモードに設定するため、故障
が診断された場合や、また、バッテリの残量が一定以下
になった場合には、メインスイッチがオンとされてい
て、そのまま走行を継続したとしても、確実に省エネル
ギーモードに設定され、このため、バッテリの完全放電
を有効に防止し、従って完全放電によるバッテリの劣化
を防止でき、また節電することができる従来にない優れ
た電気自転車の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図で
ある。
【図２】電動アシスト自転車の概略構成を示すブロック
図である。
【図３】図１に示したトルクセンサ出力の一例を示すグ
ラフ図である。
【図４】図１に示した第１の停止制御手段による故障診
断処理の内容を示す図表である。
【図５】図１に示した第２の停止制御手段によるバッテ
リ残量算出処理の一例を示す図表である。
【図６】図１に示した制御装置のハードウエア資源の構
成を示す回路図である。
【図７】図６に示した制御装置による制御停止処理の一
例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 制御装置 ２ バッテリ ３ メインスイッチ ６ コントローラ ６Ａ 制御手段 ６Ｂ 第１の停止制御手段 ６Ｃ 第２の停止制御手段 ６Ｄ 省エネ設定機能 ６Ｅ 制御停止機能 ７ 電源部 ８ フェイルセーフリレー ９ 電源電圧測定部 １１ スイッチング回路部 １２ モータ電流測定部 １３ トルクセンサ １４ 回転センサ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電動自転車のペダル踏力に応じてアシス
    ト量を算出すると共に当該アシスト量に基づいて補助動
    力を駆動する制御手段と、前記電動自転車の故障発生を
    監視するとともに故障を検知した場合には前記補助動力
    の駆動を停止する第１の停止制御手段と、前記補助動力
    のバッテリの残量を算出すると共に当該バッテリ残量が
    一定量以下になった場合には前記補助動力の駆動を停止
    する第２の停止制御手段とを備え、 前記制御手段が、第１若しくは第２の停止制御手段によ
    って補助動力の駆動が停止された時又は前記アシスト量
    が「０」となった時から継続して一定期間前記補助動力
    を駆動しなかった場合には省エネルギーモードに設定す
    る省エネ設定機能を備えたことを特徴とする電気自転車
    の制御装置。
  2. 【請求項２】 前記制御手段が、前記省エネ設定機能に
    より省エネルギーモードに設定されたときには前記電動
    自転車の制御を停止すると共に当該電動自転車の補器類
    への電源をオフにする制御停止機能を備えたことを特徴
    とする請求項１記載の電気自転車の制御装置。
JP9116244A 1996-04-19 1997-04-18 電気自転車の制御装置 Pending JPH1053188A (ja)

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JP12250596 1996-04-19
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JP (1) JPH1053188A (ja)

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