JPH11334677A - Moving device with auxiliary power source and control method for the same - Google Patents

Moving device with auxiliary power source and control method for the same

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JPH11334677A
JPH11334677A JP10145542A JP14554298A JPH11334677A JP H11334677 A JPH11334677 A JP H11334677A JP 10145542 A JP10145542 A JP 10145542A JP 14554298 A JP14554298 A JP 14554298A JP H11334677 A JPH11334677 A JP H11334677A
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JP
Japan
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auxiliary power
speed
power source
mobile device
moving device
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Application number
JP10145542A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuichi Nanae
裕一 名苗
Toshiro Hayashi
俊郎 林
Hiroyoshi Hayashi
広佳 林
Naomasa Sato
直正 佐藤
Hirotake Sunaguchi
洋毅 砂口
Masaji Tanina
正次 谷名
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently control the auxiliary power without using a mechanical torque sensor and to reduce the weight of the moving device. SOLUTION: A moving device 1 with an auxiliary power source 2 is provided with a speed detection means 3 and an acceleration detection means 4 for detecting the speed and acceleration thereof, and a incline detection means 5 for detecting a inclination of the moving device 1 or the driving road. A control means 6 controls the auxiliary power source 2 by calculating the auxiliary power value based on the detected information by the detection means. The control means 6 calculates a necessary work rate for maintaining the current speed of the moving device 1 and a necessary work rate for accelerating the moving device 1, and then obtains the auxiliary power value by multiplying the sum of both work rates by a coefficient value which is less than 1. Further the control means 6 obtains an operating point as an intersecting point of graph lines based on the auxiliary power value-speed power value-speed characteristic drawing and the work rate-operation speed characteristic drawing of the auxiliary power source 2. Therefore the control means controls driving of the auxiliary power source 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、補助動力源を備え
た移動装置において補動力値の算出及び制御に係る技術
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for calculating and controlling an auxiliary power value in a mobile device having an auxiliary power source.

【0002】[0002]

【従来の技術】主動力を補助するための補助動力源を有
する移動装置としては、例えば、モータを補助動力源と
して備えたアシスト自転車(あるいは電気自転車)が知
られている。つまり、この場合の主動力とは運転者の脚
力(踏力)であり、これを検出して、その大小に応じた
補助動力をモータで発生させ、運転者の脚力の不足分を
補うことで人力の負担を軽減するように構成されてい
る。
2. Description of the Related Art As a moving apparatus having an auxiliary power source for assisting a main power, for example, an assist bicycle (or electric bicycle) having a motor as an auxiliary power source is known. In other words, the main power in this case is the driver's leg force (treading force), and by detecting this, the motor generates auxiliary power according to the magnitude of the power, and compensates for the driver's insufficient leg force by manpower. It is configured to reduce the burden on the user.

【0003】例えば、運転者の踏力を直接検出し、その
力と同等量の補助トルクを発生させる方法が知られてお
り、踏力の検出手段としては、クランク軸、チェーンホ
ィールあるいは主軸に付設した機械的なトルクセンサが
用いられる。
For example, there is known a method of directly detecting a driver's treading force and generating an auxiliary torque equivalent to the treading force. As means for detecting treading force, a machine attached to a crankshaft, a chain wheel or a main shaft is known. A typical torque sensor is used.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した装
置にあってはトルクセンサのサイズ、重量等に関して以
下に示す問題がある。
However, the above-described device has the following problems regarding the size and weight of the torque sensor.

【0005】(1)機械的要素を含むトルクセンサは一
般に大型であるため、装置への組み込みが容易でなく、
またその構造が複雑である。
(1) Since a torque sensor including a mechanical element is generally large, it is not easy to incorporate it into a device.
Further, its structure is complicated.

【0006】(2)トルクセンサの重量が嵩むため、こ
れによって運転者の踏力やモータ動力の一部を消費して
しまい、走行効率の低下を招く原因となる。
(2) Since the weight of the torque sensor is increased, a part of the driver's treading power or motor power is consumed, which causes a reduction in running efficiency.

【0007】そこで、本発明は、機械的なトルクセンサ
を用いることなく補助動力を効率良く制御し、かつ移動
装置の軽量化を図ることを課題とする。
Accordingly, an object of the present invention is to efficiently control auxiliary power without using a mechanical torque sensor and to reduce the weight of a moving device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は上記した課題を
解決するために、移動装置の速度を検出するための速度
検出手段と、移動装置の加速度を検出するための加速度
検出手段と、移動装置又は走行路の傾斜状態を検出する
ための傾斜検出手段、これらの検出手段による検出情報
に基づいて補助動力値を算出して補助動力源を制御する
制御手段を有する。そして、該制御手段は、上記速度検
出手段及び傾斜検出手段からの検出情報に基づいて移動
装置の現在の速度を維持するのに必要な仕事率を算出す
るとともに、上記速度検出手段及び加速度検出手段から
の検出情報に基づいて移動装置の加速に必要な仕事率を
算出した後、両仕事率の和に「1」未満の係数値を掛け
ることによって補助動力値を求める。この補助動力値を
縦軸にとり、横軸に速度をとって補助動力値の速度に対
する変化を示したグラフ線と、縦軸に補助動力源の出力
(仕事率)をとり、横軸に補助動力源の動作速度をとっ
て制御パラメータの変化に応じた補助動力源の特性を示
すグラフ線群とを重ね合わせたときのグラフ線の交点と
して規定される動作点を制御手段が求めて当該動作点に
対応する補助動力源の仕事率が得られるように制御手段
から補助動力源に制御信号を送出する。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides speed detecting means for detecting the speed of a moving device, acceleration detecting means for detecting the acceleration of the moving device, The vehicle includes an inclination detecting means for detecting an inclination state of the device or the traveling road, and a control means for calculating an auxiliary power value based on information detected by these detecting means and controlling the auxiliary power source. The control means calculates a power required to maintain the current speed of the mobile device based on the detection information from the speed detection means and the inclination detection means, and calculates the power detection means and the acceleration detection means. After calculating the power required for accelerating the mobile device based on the detection information from, the auxiliary power value is obtained by multiplying the sum of the two powers by a coefficient value less than “1”. The auxiliary power value is plotted on the vertical axis, the speed is plotted on the horizontal axis, and the graph shows the change of the auxiliary power value with respect to the speed. The output (power) of the auxiliary power source is plotted on the vertical axis, and the auxiliary power is plotted on the horizontal axis. The control means obtains the operating point defined as the intersection of the graph lines when the operating speed of the power source is taken and the graph line group indicating the characteristic of the auxiliary power source according to the change of the control parameter is superimposed. A control signal is sent from the control means to the auxiliary power source so that the power of the auxiliary power source corresponding to the above is obtained.

【0009】従って、本発明によれば、機械的なトルク
センサの代わりに、移動装置の速度、加速度、傾斜情報
の検出手段を設け、検出情報から主動力の補助に必要な
動力値(補助動力量)を算出し、該動力値を速度の関数
としてグラフ図上に表現したグラフ線と、補助動力源の
出力をその動作速度の関数としてグラフ図上に表現した
グラフ線群との交点を求めることによって動作点(補助
動力源の動作状態を規定する制御点)を算出することが
できる。
Therefore, according to the present invention, a means for detecting the speed, acceleration, and inclination information of the moving device is provided in place of the mechanical torque sensor, and a power value (auxiliary power) required for assisting the main power is obtained from the detected information. Power) and the intersection of a graph line expressing the power value on the graph as a function of speed and a graph line group expressing the output of the auxiliary power source on the graph as a function of the operating speed is obtained. Thus, the operating point (control point that defines the operating state of the auxiliary power source) can be calculated.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】図1は本発明に係る基本構成の説
明図であり、移動装置1は移動に必要な主動力の一部を
補助するための補助動力源2を有する。例えば、(電
動)アシスト自転車の場合には、主動力である脚力に対
してモータが補助動力源であり、また、補助用モータ付
きの車椅子や台車等の場合には、主動力である腕力に対
してモータが補助動力源である。
FIG. 1 is an explanatory view of a basic structure according to the present invention. A moving apparatus 1 has an auxiliary power source 2 for assisting a part of main power required for movement. For example, in the case of an (electric) assist bicycle, a motor is an auxiliary power source for the leg power, which is the main power. In a wheelchair or a dolly with an auxiliary motor, for example, the motor is used for the arm power, which is the main power. On the other hand, the motor is the auxiliary power source.

【0011】移動装置1は、その速度を検出するための
速度検出手段3と、移動装置1の加速度を検出するため
の加速度検出手段4と、移動装置1又は走行路の傾斜状
態を検出するための傾斜検出手段5とを備えている。こ
れらの検出手段には軽量化に適したセンサを用いること
ができ、検出情報は後段の制御手段6に送出される。
尚、速度検出手段3、加速度検出手段4については両者
を独立した手段として設ける方法もあるが、図に1点鎖
線で示すように、速度検出手段3から加速度検出手段4
に送出される速度情報の時間微分を計算することによっ
て加速度を算出し、これを制御手段6に送出する方法を
採用する方が構成の簡単化やコスト低減等の点で有利で
ある。また、傾斜検出については移動装置1の姿勢の傾
きを検出することで走行路の傾斜を検出する方法と、走
行路自体の傾斜を直接検出する方法とがある。
The moving device 1 has a speed detecting means 3 for detecting the speed, an acceleration detecting means 4 for detecting the acceleration of the moving device 1, and a detecting device for detecting the inclination of the moving device 1 or the traveling road. And inclination detecting means 5. Sensors suitable for weight reduction can be used for these detection means, and the detection information is sent to the control means 6 at the subsequent stage.
The speed detecting means 3 and the acceleration detecting means 4 may be provided as independent means. However, as shown by a dashed line in FIG.
Adopting a method of calculating the acceleration by calculating the time derivative of the speed information sent to the control means 6 and sending it to the control means 6 is advantageous in terms of simplification of the configuration and cost reduction. As for the inclination detection, there are a method of detecting the inclination of the traveling path by detecting the inclination of the posture of the moving device 1 and a method of directly detecting the inclination of the traveling path itself.

【0012】制御手段6は、速度検出手段3、加速度検
出手段4、傾斜検出手段5による検出情報に基づいて補
助動力値(以下、これを「PL」と記す。)を算出して
補助動力源2を制御し、これによって主動力7を補助す
る。即ち、速度検出手段3及び傾斜検出手段5からの検
出情報に基づいて移動装置1が現在の速度を維持するの
に必要な仕事率(以下、これを「Pv」と記す。)を算
出するとともに、速度検出手段3及び加速度検出手段4
からの検出情報に基づいて移動装置1の加速に必要な仕
事率(以下、これを「Pa」と記す。)を算出した後、
両仕事率の和「Pv+Pa」に「1」未満の係数値(以
下、これを「β」(0<β<1)と記す。)を掛けるこ
とによって補助動力値を求める(PL=β・(Pv+P
a))。
The control means 6 calculates an auxiliary power value (hereinafter, referred to as "PL") based on information detected by the speed detection means 3, acceleration detection means 4, and inclination detection means 5, and generates an auxiliary power source. 2 to thereby assist the main power 7. That is, based on the detection information from the speed detecting means 3 and the inclination detecting means 5, the power required for the mobile device 1 to maintain the current speed (hereinafter, this is referred to as "Pv") is calculated and calculated. Speed detecting means 3 and acceleration detecting means 4
After calculating the power required for acceleration of the mobile device 1 based on the detection information from (hereinafter referred to as “Pa”),
An auxiliary power value is obtained by multiplying the sum of the two powers “Pv + Pa” by a coefficient value less than “1” (hereinafter referred to as “β” (0 <β <1)) (PL = β · ( Pv + P
a)).

【0013】例えば、図2に示すように、質量「M」の
移動装置1が勾配角「θ」の斜面Sを走行している場合
を想定したモデルで説明すると、移動装置1には重力
「M・g」(gは重力加速度)の分力「M・g・sin
θ」と、分力「M・g・cosθ」に等しく反対向きの
抗力「n」に摩擦係数「μ」を乗じた摩擦力が作用す
る。つまり、同図に矢印Aで示すように、移動装置1が
登り坂を上がっていく際に、現速度を維持するのに必要
な均衡力の大きさ(F)は、「M・g・(sinθ+μ
・cosθ)」であり、移動装置1の速度を「v」とす
ると、この場合の仕事率Pvは下式のようになる。
For example, as shown in FIG. 2, a model assuming that the moving device 1 having a mass “M” is traveling on a slope S having a slope angle “θ” will be described. “M · g” (g is the gravitational acceleration)
.theta. "and a component" M.g.cos .theta. ", and a frictional force obtained by multiplying the drag" n "in the opposite direction by the friction coefficient" .mu. " That is, as shown by the arrow A in the figure, the magnitude (F) of the balancing force required to maintain the current speed when the moving device 1 climbs the uphill is “M · g · ( sin θ + μ
.Cos θ) ”, and assuming that the speed of the mobile device 1 is“ v ”, the power Pv in this case is as follows.

【0014】[0014]

【数1】 (Equation 1)

【0015】このように制御手段6は、傾斜検出手段5
によって検出される走行路の勾配角に応じた走行抵抗と
摩擦抵抗との和に移動装置1の速度を掛けることによっ
て、移動装置が現在の速度を維持するのに必要な仕事率
を算出する。
As described above, the control means 6 includes the inclination detecting means 5
By multiplying the sum of the running resistance and the frictional resistance according to the slope angle of the running path detected by the above by the speed of the moving device 1, the power required for the moving device to maintain the current speed is calculated.

【0016】また、加速度を「α」とすると、その加速
に必要な仕事率Paは、下式のようになる。
When the acceleration is "α", the power Pa required for the acceleration is as follows.

【0017】[0017]

【数2】 (Equation 2)

【0018】従って、補助動力値PLは下式のように求
められる。
Therefore, the auxiliary power value PL is obtained by the following equation.

【0019】[0019]

【数3】 (Equation 3)

【0020】尚、上式において、例えば、アシスト自転
車ではβ=0.5である。
In the above equation, for example, β = 0.5 for an assisted bicycle.

【0021】また、[数1]乃至[数3]式によれば、
補助動力値PLは速度vに比例する量であり、速度vの
増大に従って増加していくが、このような制御に限ら
ず、速度vがある値を越えた時点から補助動力値PLを
次第に減少させていく制御も可能である。つまり、この
場合には、移動装置1の速度が予め決められている閾値
に達するまでの間は、補助動力値が移動装置の速度の増
加につれて増大し、また、移動装置の速度が当該閾値を
越した場合には、補助動力値が移動装置の速度の増加に
つれて減少するように制御手段6によって補助動力源2
の駆動制御が行われるので、移動速度が最終的には頭打
ちとなるように制限される(つまり、必要以上の動力補
助は行われない。)。
According to equations [1] to [3],
The auxiliary power value PL is an amount proportional to the speed v and increases as the speed v increases, but is not limited to such control. The auxiliary power value PL gradually decreases from the time when the speed v exceeds a certain value. It is also possible to control this. In other words, in this case, until the speed of the mobile device 1 reaches a predetermined threshold, the auxiliary power value increases as the speed of the mobile device increases, and the speed of the mobile device decreases the threshold. If so, the control means 6 controls the auxiliary power source 2 so that the auxiliary power value decreases as the speed of the moving device increases.
Is controlled so that the moving speed eventually reaches a plateau (that is, unnecessary power assist is not performed).

【0022】図3(A)は横軸に速度vをとり、縦軸に
補助動力値PLをとって制御の一例を示したものであ
り、実線で示すグラフ線G0が勾配角θ=0(平地)で
の制御線を示し、1点鎖線で示すグラフ線G1が勾配角
θ=θ1(>0)での制御線をそれぞれ示している。
FIG. 3A shows an example of the control in which the horizontal axis indicates the speed v and the vertical axis indicates the auxiliary power value PL. A solid line graph G0 indicates a gradient angle θ = 0 ( A flat line indicates a control line, and a dashed line graph line G1 indicates a control line at a gradient angle θ = θ1 (> 0).

【0023】これらの制御線はいずれも三角形状をして
おり、PLがそのピーク値を示すときの速度の大きさを
「va」とし、v>vaにおいてPL=0となる速度の
大きさを「vb」とするとき、下式のように表される。
Each of these control lines has a triangular shape, and the magnitude of the velocity when PL indicates its peak value is “va”, and the magnitude of the velocity at which PL = 0 when v> va is represented by “va”. When “vb” is used, it is expressed as the following equation.

【0024】[0024]

【数4】 (Equation 4)

【0025】尚、上式中の「PK」はPLのピーク値
(つまり、v=vaでの値)を示す。
Note that "PK" in the above equation indicates the peak value of PL (that is, the value at v = va).

【0026】補助動力源2の制御についてはその特性を
考慮して行う必要があり、例えば、補助動力源2として
DCモータを取り上げると、その出力(パワー)を「P
m」とし、回転速度を「N」(正確には角速度)、トル
クを「T」とするとき、「Pm=N・T」となり、例え
ば、モータのT−N特性が1次関数式「T=Ts・[E
/E0−N/N0]」(但し、Ts:始動トルク、E:モ
ータ駆動電圧、E0:基準電圧(静特性の測定電圧)、
N0:無負荷時の回転数)で表されるとすると、下式の
ようになる。
It is necessary to control the auxiliary power source 2 in consideration of its characteristics. For example, if a DC motor is taken as the auxiliary power source 2, its output (power) is expressed by "P".
m ”, the rotational speed is“ N ”(accurately, angular speed), and the torque is“ T ”. For example,“ Pm = NT ”, and for example, the TN characteristic of the motor is a linear function expression“ T = Ts · [E
/ E0−N / N0] ”(where Ts: starting torque, E: motor drive voltage, E0: reference voltage (measurement voltage of static characteristics),
N0: the number of revolutions at the time of no load), the following expression is obtained.

【0027】[0027]

【数5】 (Equation 5)

【0028】上記PmはNの2次式であり、図3(B)
に示すように、横軸にNをとり、縦軸にPmをとって示
すグラフ曲線Hi(i=1、2、3)のように上に凸の
放物線状となる。即ち、制御パラメータであるE値が大
きい程、Pmのピーク値が大きくなり、かつN軸との交
点(つまり、N=N0・E/E0)におけるN値が大きく
なっていく。尚、図にはグラフ曲線HiについてのE値
が「Ei」(i=1、2、3)とされ、「E1<E2<
E3」の関係とされている。尚、E値が連続量であるこ
とから明らかなようにこれに対応するグラフ曲線は無数
に存在し、モータの特性はこれらの曲線群によって表わ
される。
The above Pm is a quadratic expression of N, as shown in FIG.
As shown in the graph, the horizontal axis indicates N and the vertical axis indicates Pm, and the graph curve Hi (i = 1, 2, 3) shows an upwardly convex parabolic shape. That is, as the E value which is a control parameter increases, the peak value of Pm increases, and the N value at the intersection with the N axis (that is, N = N0.E / E0) increases. In the drawing, the E value of the graph curve Hi is “Ei” (i = 1, 2, 3), and “E1 <E2 <
E3 ". As is apparent from the fact that the E value is a continuous amount, there are countless graph curves corresponding thereto, and the characteristics of the motor are represented by these curve groups.

【0029】図3(A)と図3(B)について、それら
の横軸を比べると、移動速度vと回転速度Nはともに速
さを示す量であり、両者の間には比例関係があるので、
適当な換算比(車輪の円周や減速比等。)によって両者
を同じ単位に合せることができる。そして、縦軸のPL
とPmとはともに仕事率の次元を有しているので、図3
(A)、図3(B)の縦横軸を同一の単位にとることで
両グラフを重ね合せることができ、これによって制御の
動作点を求めることができる。
3 (A) and 3 (B), when their horizontal axes are compared, the moving speed v and the rotational speed N are both amounts indicating speed, and there is a proportional relationship between them. So
Both can be adjusted to the same unit by an appropriate conversion ratio (wheel circumference, reduction ratio, etc.). And PL on the vertical axis
Since Pm and Pm both have a power dimension, FIG.
By taking the vertical and horizontal axes in (A) and FIG. 3 (B) in the same unit, both graphs can be superimposed, whereby the control operating point can be obtained.

【0030】即ち、補助動力値PLを縦軸にとり、横軸
に速度をとって補助動力値PLの速度vに対する変化を
示したグラフ線(PL−v特性)と、縦軸に補助動力源
2の出力(仕事率)Pmをとり、横軸に補助動力源2の
動作速度Nをとって制御パラメータEに応じた補助動力
源2の特性を示すグラフ線群(Pm−N特性)とを重ね
合わせたときのグラフ線の交点として規定される動作点
を制御手段6が求め、当該動作点に対応する補助動力源
2の仕事率が得られるように制御パラメータEを決定し
て制御手段6から補助動力源2に制御信号が送出され
る。尚、この場合において、補助動力源の動作速度と移
動装置の速度との間に正の相関性(つまり、補助動力源
の動作速度の増加方向と移動装置の速度の増加方向とが
一致していること)が認められることは勿論である。
That is, the auxiliary power value PL is plotted on the vertical axis, the speed is plotted on the horizontal axis, a graph line (PL-v characteristic) showing the change of the auxiliary power value PL with respect to the speed v, and the vertical axis indicates the auxiliary power source 2 (Power) Pm, the operating speed N of the auxiliary power source 2 is plotted on the horizontal axis, and a graph line group (Pm-N characteristic) showing the characteristics of the auxiliary power source 2 according to the control parameter E is superimposed. The control means 6 obtains an operating point defined as the intersection of the graph lines at the time of the adjustment, and determines the control parameter E so that the power of the auxiliary power source 2 corresponding to the operating point is obtained. A control signal is sent to auxiliary power source 2. In this case, a positive correlation is found between the operating speed of the auxiliary power source and the speed of the moving device (that is, the direction in which the operating speed of the auxiliary power source increases and the direction in which the speed of the moving device increases). Of course) is recognized.

【0031】図3(C)は、図3(A)のグラフ線G
0、G1と、図3(B)のグラフ線Hi(i=1、2、
3)を横軸及び縦軸について同じ単位に揃えた上で重ね
合せたものであり、点Pi(i=1〜4)がグラフ線G
1とグラフ線Hi(i=1、2、3)との交点として決
まる動作点の一例を示しており、また、点Qi(i=1
〜3)がグラフ線G0とグラフ線Hi(i=1、2、
3)との交点として決まる動作点の一例を示している。
FIG. 3C is a graph line G of FIG.
0, G1 and the graph line Hi (i = 1, 2,
3) is obtained by aligning the horizontal axis and the vertical axis in the same unit, and then superimposing the points.
1 shows an example of an operating point determined as an intersection of a graph line Hi (i = 1, 2, 3) and a point Qi (i = 1
To 3) are the graph line G0 and the graph line Hi (i = 1, 2,
An example of an operating point determined as an intersection with 3) is shown.

【0032】例えば、動作点P3における速度はv=v
aであり、勾配角θ1の登り坂で補助動力値PL(v
a)を得るにはモータ駆動電圧をE=E3にすれば良い
ことが分かる。
For example, the speed at the operating point P3 is v = v
and the auxiliary power value PL (v
It can be seen that a) can be obtained by setting the motor drive voltage to E = E3.

【0033】尚、このような動作点の算出方法におい
て、上記[数4]や[数5]式に示すような比較的簡単
な数式表現が可能な場合には、交点の決定問題を容易に
解くことができるが、補助動力源2の特性が複雑な曲線
である場合には、制御パラメータを変化させたときのそ
れぞれの特性値をデータテーブルとして予め用意してお
き、テーブル参照や補間処理を用いて交点を決定する等
の方法を用いれば良い。
In this method of calculating the operating point, if a relatively simple mathematical expression as shown in the above [Equation 4] or [Equation 5] is possible, the problem of determining the intersection can be easily solved. Although it can be solved, when the characteristic of the auxiliary power source 2 is a complicated curve, each characteristic value when the control parameter is changed is prepared in advance as a data table, and the table reference and interpolation processing are performed. A method of determining the intersection using the method may be used.

【0034】以上に説明した制御方法を簡単にまとめる
と下記の手順(1)乃至(3)のようになる。
The above-described control methods are briefly summarized as the following procedures (1) to (3).

【0035】(1)移動装置1の走行状態や走行姿勢又
は走行路の傾斜状態の検出 (2)補助動力値の算出 (3)動作点の算出及びこれに従う補助動力源2の駆動
制御。
(1) Detection of the traveling state, traveling posture, or inclination state of the traveling path of the moving device 1 (2) Calculation of the auxiliary power value (3) Calculation of the operating point and drive control of the auxiliary power source 2 according to this.

【0036】つまり、(1)では、移動装置1の速度
v、加速度a、移動装置又は走行路の傾斜状態θを検出
する。
That is, in (1), the speed v and the acceleration a of the moving device 1 and the inclination state θ of the moving device or the traveling road are detected.

【0037】そして、(2)では、速度v、傾斜情報θ
に基づいて移動装置1の現在の速度を維持するのに必要
な仕事率Pvを算出するとともに、速度v、加速度aに
基づいて移動装置の加速に必要な仕事率Paを算出した
後、両仕事率の和に「1」未満の係数値βを掛けること
によって補助動力値PLを求める。
In (2), the velocity v and the inclination information θ
After calculating the power Pv required for maintaining the current speed of the mobile device 1 based on the speed v, and calculating the power Pa required for acceleration of the mobile device based on the speed v and the acceleration a, both powers are calculated. The auxiliary power value PL is obtained by multiplying the sum of the rates by a coefficient value β less than “1”.

【0038】例えば、走行路の勾配角を検出するととも
に、当該勾配角に応じた走行抵抗と摩擦抵抗との和に移
動装置1の速度を掛ける([数1]式参照。)ことによ
って、移動装置の現在速度の維持に必要な仕事率Pvを
算出する。
For example, the vehicle is moved by detecting the gradient angle of the traveling road and multiplying the sum of the traveling resistance and the frictional resistance according to the gradient angle by the speed of the moving device 1 (see the equation (1)). The power Pv required to maintain the current speed of the device is calculated.

【0039】また、補助動力値PLについて、移動装置
1の速度vが予め決められている閾値に達するまでの間
は、補助動力値が移動装置の速度の増加につれて増大
し、また、移動装置の速度vが当該閾値を越した場合に
は、補助動力値が移動装置1の速度の増加につれて減少
するように制御を行う([数4]式参照。)。
As for the auxiliary power value PL, the auxiliary power value increases as the speed of the moving device increases until the speed v of the moving device 1 reaches a predetermined threshold value. When the speed v exceeds the threshold value, the control is performed so that the auxiliary power value decreases as the speed of the moving device 1 increases (see Expression 4).

【0040】その後、(3)では、PL(補助動力値)
−v(速度)特性を示すグラフ線と、Pm(補助動力源
の出力)−N(補助動力源の動作速度)特性について制
御パラメータ(E)を変化させたときのグラフ線群とを
同じ単位系でもって重ね合わせ、グラフ線の交点として
規定される動作点を求める。そして、当該動作点に対応
する補助動力源2の仕事率が得られるように補助動力源
の駆動制御を行う。
Thereafter, in (3), PL (auxiliary power value)
The same unit is used for the graph line showing the -v (speed) characteristic and the graph line group when the control parameter (E) is changed for the Pm (output of the auxiliary power source) -N (operating speed of the auxiliary power source) characteristic. The operating points defined as the intersections of the graph lines are obtained by superimposing with the system. Then, drive control of the auxiliary power source 2 is performed so that the power of the auxiliary power source 2 corresponding to the operating point is obtained.

【0041】尚、上記の説明では制御パラメータ(E)
をモータの駆動電圧としたが、これに限らず、モータの
トルクT(あるいは力)を制御する方法を用いても良
い。この場合には、モータ電流「i」がトルクTに比例
するという関係式及び走行抵抗等に対する均衡力「F=
M・g・(sinθ+μ・cosθ)」が基本式であ
り、モータ制御回路において電流フィードバックループ
を形成する。これによって、例えば、図4に示すよう
に、横軸に速度vをとり、縦軸にトルクTをとったとき
のグラフ線I0やI1のように、「0≦v<va」の範
囲でTが一定であり、「va≦v≦vb」の範囲でTが
直線的に減少してv=vbでT=0になり、「v>v
b」ではT=0となるようにモータ制御が行われる。
尚、グラフ線I0が勾配角θ=0の場合の制御、グラフ
線I1が勾配角θ=θ1(>0)の場合の制御をそれぞ
れ示している。
In the above description, the control parameter (E)
Is the drive voltage of the motor, but the present invention is not limited to this, and a method of controlling the torque T (or force) of the motor may be used. In this case, the relational expression that the motor current “i” is proportional to the torque T and the balance force “F =
M · g · (sin θ + μ · cos θ) ”is a basic formula, and forms a current feedback loop in the motor control circuit. Thereby, as shown in FIG. 4, for example, as shown in the graph lines I0 and I1 when the speed v is plotted on the horizontal axis and the torque T is plotted on the vertical axis, T in the range of 0 ≦ v <va. Is constant, T decreases linearly in the range of “va ≦ v ≦ vb”, and T = 0 when v = vb, and “v> v
In "b", the motor control is performed so that T = 0.
Note that the graph line I0 shows control when the gradient angle θ = 0, and the graph line I1 shows control when the gradient angle θ = θ1 (> 0).

【0042】[0042]

【実施例】図5乃至図10は、本発明をアシスト自転車
に適用した実施の一例を示すものである。
5 to 10 show an embodiment in which the present invention is applied to an assisted bicycle.

【0043】尚、(電動)アシスト自転車に関する日本
の法規制によると、車速が時速15km/hに達するま
での間は、運転者の踏力に対して1対1の動力をもって
アシスト制御を行い、車速が時速15km/hを越えて
からは次第に速度を減じていき、時速24km/h以上
では補助動力をゼロにする必要がある(つまり、図3や
[数4]式においてva=15(km/h)、vb=2
4(km/h)とされる。)。
According to Japanese laws and regulations relating to (electric) assist bicycles, assist control is performed with one-to-one power with respect to the driver's treading force until the vehicle speed reaches 15 km / h, and the vehicle speed is controlled. After the speed exceeds 15 km / h, the speed is gradually reduced, and at 24 km / h or more, the auxiliary power needs to be zero (that is, va = 15 (km / h), vb = 2
4 (km / h). ).

【0044】図5に示すアシスト自転車8において、そ
の後輪9′の車軸に対してモータ10(上記補助動力源
2に相当する。)が直結されており、該モータ10は制
御ユニット11によって制御される。尚、制御ユニット
11はフレーム12に取り付けられたプレート13に固
定されており、また、モータ10の電源である電池(リ
チウムイオン電池等)14、14、・・・が同様にプレ
ート13に固定されている。
In the assisted bicycle 8 shown in FIG. 5, a motor 10 (corresponding to the auxiliary power source 2) is directly connected to the axle of the rear wheel 9 ', and the motor 10 is controlled by the control unit 11. You. The control unit 11 is fixed to a plate 13 attached to a frame 12, and batteries (such as lithium ion batteries) 14, 14, ..., which are power sources of the motor 10, are similarly fixed to the plate 13. ing.

【0045】アシスト自転車8には、動力制御の基礎情
報を得るために路面の勾配検出用センサ15、クランク
回転検出用センサ16、前輪ブレーキや後輪ブレーキの
操作検出用センサ17、17′(図5にはその一方1
7′だけを示す。)が設けられている。
The assist bicycle 8 has a sensor 15 for detecting the gradient of the road surface, a sensor 16 for detecting the crank rotation, and sensors 17 and 17 'for detecting the operation of the front wheel brake and the rear wheel brake in order to obtain basic information of power control. 5 has one of them
Only 7 'is shown. ) Is provided.

【0046】勾配検出用センサ15(上記傾斜検出手段
5に相当する。)は、車体の傾斜状態から路面の勾配を
検出するために設けられており、例えば、振り子に取り
付けたマグネットと、該マグネットに対向して配置され
るホール素子によって振り子の傾動角を検出する構成等
が挙げられる。
The gradient detecting sensor 15 (corresponding to the above-mentioned inclination detecting means 5) is provided for detecting the inclination of the road surface from the inclination state of the vehicle body. For example, a magnet attached to a pendulum and the magnet And a configuration in which the tilt angle of the pendulum is detected by a Hall element arranged opposite to the pendulum.

【0047】また、クランク回転検出用センサ16は、
ペダル18、18の踏み込みによって回転されるクラン
ク19、19の回転情報(回転角や回転速度等。)を得
るために設けられており、クランク19の近くに付設さ
れてクランク又はその回転に同期して回転される部材の
回転を非接触式センサ(例えば、光学式、磁気式のロー
タリーエンコーダ等。)で検出することにより、運転者
に対して脚力の負担をかけないようにしている。
The crank rotation detecting sensor 16
It is provided to obtain rotation information (rotation angle, rotation speed, etc.) of the cranks 19, 19 which are rotated by depressing the pedals 18, 18, and is provided near the crank 19 to synchronize with the crank or its rotation. By detecting the rotation of the member to be rotated by a non-contact type sensor (for example, an optical or magnetic rotary encoder, etc.), it is possible to prevent the driver from being burdened with leg force.

【0048】ブレーキの操作検出用センサ17、17′
は、運転者によるブレーキレバーの操作の有無を検出す
るために設けられており、センサ17は前輪9にブレー
キをかけたか否かの検出に用いられ、センサ17′が後
輪9′にブレーキをかけたか否かの検出に用いられる。
Brake operation detection sensors 17, 17 '
Is provided to detect whether or not the driver has operated the brake lever. The sensor 17 is used to detect whether or not the front wheel 9 has been braked, and the sensor 17 'applies the brake to the rear wheel 9'. It is used to detect whether or not it has been applied.

【0049】走行速度の検出手段としては、モータ10
の回転状態(回転速度を含む。)を検出するための回転
検出部10aがモータ10内に設けられている。
As means for detecting the traveling speed, a motor 10
A rotation detection unit 10a for detecting the rotation state (including the rotation speed) of the motor 10 is provided in the motor 10.

【0050】図6は回路構成の一例を示すブロック図で
あり、上記した勾配検出用センサ15、クランク回転検
出用センサ16、ブレーキの操作検出用センサ17、1
7′によって得られる検出信号が、CPU(中央処理装
置)を内蔵するコンピュータ20に送出される。
FIG. 6 is a block diagram showing an example of the circuit configuration. The gradient detecting sensor 15, the crank rotation detecting sensor 16, the brake operation detecting sensors 17, 1
The detection signal obtained by 7 'is sent to a computer 20 having a built-in CPU (central processing unit).

【0051】コンピュータ20は、勾配検出用センサ1
5やモータ10の回転検出部10aによる検出信号に基
づいて補助動力量(所謂アシスト量)を算定し、モータ
10の制御特性に応じた制御信号を生成して、これをP
WM(パルス幅変調)信号生成ロジック回路21を介し
てモータドライブ回路22に送出する。
The computer 20 includes the gradient detecting sensor 1
5 and the assist power amount (so-called assist amount) is calculated based on the detection signal from the rotation detection unit 10a of the motor 10, and a control signal corresponding to the control characteristic of the motor 10 is generated.
The signal is sent to the motor drive circuit 22 via the WM (pulse width modulation) signal generation logic circuit 21.

【0052】尚、上記コンピュータ20や、PWM信号
生成ロジック回路21、モータドライブ回路22等は制
御ユニット11内に収容されている。
The computer 20, the PWM signal generation logic circuit 21, the motor drive circuit 22, and the like are housed in the control unit 11.

【0053】モータ10内に設けられた回転検出部10
aには、ロータ位置検出用センサ23及び回転速度検出
用センサ24が含まれ、これらセンサによる検出信号
は、モータ10の回転状態検出に係る情報としてコンピ
ュータ20に送出される。つまり、回転速度検出用セン
サ24が上記速度検出手段3に相当し、当該センサ24
による検出情報の時間微分によって加速度を求める加速
度検出手段4は、コンピュータ20内のソフトウェア処
理によって実現される。尚、センサ23、24について
は、これらを別個に設けることもできるし、また、ロー
タ位置検出用センサ23の検出信号だけを得てその時間
微分(例えば、センサ23による2つの位置情報間の通
過時間を計測する等。)により速度検出信号を得ること
もできる。
The rotation detector 10 provided in the motor 10
a includes a sensor 23 for detecting the rotor position and a sensor 24 for detecting the rotational speed, and the detection signals from these sensors are sent to the computer 20 as information relating to the detection of the rotation state of the motor 10. That is, the rotation speed detecting sensor 24 corresponds to the speed detecting means 3 and the sensor 24
The acceleration detecting means 4 for obtaining the acceleration by the time differentiation of the detection information is realized by software processing in the computer 20. The sensors 23 and 24 can be provided separately. Alternatively, only the detection signal of the rotor position detection sensor 23 is obtained and its time derivative (for example, the passage between two position information by the sensor 23) is obtained. A time detection signal can be obtained by measuring time.

【0054】次に、コンピュータ20内の計算処理に必
要な、補助動力量の計算式について説明する。
Next, a description will be given of a formula for calculating the auxiliary power required for the calculation processing in the computer 20.

【0055】アシスト自転車8についての総仕事率を
「P」(単位:W)とすると、これは、現時点での速度
維持に必要な仕事率「Pv」と、加速に必要な仕事率
「Pa」との和に等しい(P=Pv+Pa)。
Assuming that the total power of the assist bicycle 8 is "P" (unit: W), the power required for maintaining the speed at the present time is "Pv" and the power required for acceleration is "Pa". (P = Pv + Pa).

【0056】Pvについては、質量「M」(=Mf+M
h、但し、「Mf」は車体の質量、「Mh」は運転者の質
量)、ころがり摩擦係数「μ」、モータ駆動系の効率
「η」、速度「v」を用いて、下式のように計算され
る。
For Pv, the mass “M” (= Mf + M)
h, where “Mf” is the mass of the vehicle body, “Mh” is the mass of the driver), the rolling friction coefficient “μ”, the efficiency of the motor drive system “η”, and the speed “v”, Is calculated.

【0057】[0057]

【数6】 (Equation 6)

【0058】尚、効率「η」については、ダイレクト・
ドライブでは1である。
Note that the efficiency “η” is directly
1 for drives.

【0059】次に、Paに関しては、初速度を「v0」、
加速に要する時間を「t」とするとき、下式のようにな
る。
Next, for Pa, the initial speed is set to “v0”,
When the time required for acceleration is “t”, the following expression is obtained.

【0060】[0060]

【数7】 (Equation 7)

【0061】尚、上式は運動エネルギーと仕事率、所要
時間との関係から導出したものである。
The above equation is derived from the relationship between kinetic energy, power, and required time.

【0062】モータ10の特性については、[数5]式
において説明したように、T(トルク)−N(回転数)
特性が直線的、つまり、Nの増加につれてTが1次関数
的に減少するものとするとき、下式のように表される。
Regarding the characteristics of the motor 10, as described in the equation (5), T (torque) -N (rotational speed)
When the characteristic is linear, that is, when T decreases as a linear function as N increases, it is expressed by the following equation.

【0063】[0063]

【数8】 (Equation 8)

【0064】尚、「N0」、「Ts」等については既述
した通りであり、上式の第2、3式は、第1式をTやE
についてそれぞれ式変形したものに他ならない。
Incidentally, "N0", "Ts" and the like are as described above.
Is nothing but the expression of each.

【0065】車輪の半径を「r」、モータ10によって
補助される仕事率を「Pm」とするとき、これは下式の
ようになる。
When the radius of the wheel is "r" and the power assisted by the motor 10 is "Pm", this is given by the following equation.

【0066】[0066]

【数9】 (Equation 9)

【0067】尚、上式中の右辺の係数「g/100」
は、トルクの単位、「Kgf・cm」と「N・m(ニュ
ートン・メートル)」との間の換算率である。
The coefficient “g / 100” on the right side of the above equation
Is a conversion unit between torque units, “Kgf · cm” and “N · m (Newton meter)”.

【0068】従って、補助動力について上記した法規制
を考慮し、下式のように速度範囲を3つに分けて補助動
力値PLを下式のように規定する。
Accordingly, in consideration of the above-mentioned laws and regulations regarding the auxiliary power, the speed range is divided into three as shown in the following equation, and the auxiliary power value PL is defined as in the following equation.

【0069】[0069]

【数10】 (Equation 10)

【0070】尚、上式中の「(1/2)・P(va)」
はv=vaでのPmのピーク値である。
In the above equation, “(1/2) · P (va)”
Is the peak value of Pm at v = va.

【0071】上式の第1式及び[数6]乃至[数9]式
から「E」を求めると、下式のようになる。
When “E” is obtained from the first equation of the above equation and the equations [6] to [9], the following equation is obtained.

【0072】[0072]

【数11】 [Equation 11]

【0073】つまり、「E」は、勾配角θを含む角度項
「A」と、速度vに比例する速度項「B」と、加速度項
「C」とからなる。
That is, “E” is composed of an angle term “A” including the gradient angle θ, a speed term “B” proportional to the speed v, and an acceleration term “C”.

【0074】上記[数11]式における角度項「A」は
下式[数12]の第1式に示すようになり、上記した3
つの速度範囲における角度項Aを各別に示すと下式のよ
うになる。
The angle term “A” in the above equation (11) is as shown in the first equation of the following equation (12).
When the angle term A in one speed range is separately shown, the following expression is obtained.

【0075】[0075]

【数12】 (Equation 12)

【0076】尚、「A′」は速度範囲「15≦v<2
4」(単位:km/h)における角度項を示し、
「A′′」は速度範囲「v≧24」(単位:km/h)
における角度項を示している。[数12]式から分かる
ように、θを一定とした場合に角度項は、15km/h
未満の範囲で一定とされ、15km/h以上24km/
h未満の範囲で速度の上昇につれて低下して速度が24
km/h以上ではゼロとなる。
Note that "A '" is the speed range "15≤v <2".
4 "(unit: km / h).
“A ″” is the speed range “v ≧ 24” (unit: km / h)
Shows the angle term at. As can be seen from Expression 12, when θ is fixed, the angle term is 15 km / h.
Less than 15 km / h and 24 km / h
h, the speed decreases as the speed increases and the speed decreases to 24.
It becomes zero at km / h or more.

【0077】また、上記速度項Bは下式に示すように速
度vに比例する。
The speed term B is proportional to the speed v as shown in the following equation.

【0078】[0078]

【数13】 (Equation 13)

【0079】上記[数11]式における加速度項Cは下
式[数14]の第1式に示すようになり、上記3つの速
度範囲における加速度項を各別に示すと下式のようにな
る。
The acceleration term C in the above equation (11) is as shown in the first equation of the following equation (14), and the acceleration terms in the above three speed ranges are as follows.

【0080】[0080]

【数14】 [Equation 14]

【0081】尚、上式の第2式では、第1式で「Δv=
v−v0」とおいて、その高次項、つまり、2次の項
「[(Δv)^2]/v」を無視する近似を用いた。ま
た、「C′」は速度範囲「15≦v<24」(単位:k
m/h)における加速度項を示し、「C′′」は速度範
囲「v≧24」(単位:km/h)における加速度項を
示している。
In the second equation, "Δv =
v-v0 ", an approximation that ignores the higher-order term, that is, the second-order term" [(Δv) ^ 2] / v "is used. “C ′” is a speed range “15 ≦ v <24” (unit: k
m / h), and “C ″” indicates an acceleration term in a speed range “v ≧ 24” (unit: km / h).

【0082】図7乃至図10は上記計算式に具体的な数
値を当てはめてグラフとして視覚化したものである。
FIGS. 7 to 10 are visualized as graphs by applying specific numerical values to the above formulas.

【0083】図7は横軸に速度v(単位:km/h)を
とり、縦軸に上記仕事率PL(単位:W)をとって、上
記[数10]をグラフ化したものであり、同図に実線で
示すグラフ線がθ=0(°)の場合を示し、また、1点
鎖線で示すグラフ線がθ=3.5(°)の場合を示して
いる。
FIG. 7 is a graph obtained by plotting the above [Equation 10] by taking the speed v (unit: km / h) on the horizontal axis and the power PL (unit: W) on the vertical axis. In this figure, the solid line indicates the case where θ = 0 (°), and the one-dot chain line indicates the case where θ = 3.5 (°).

【0084】尚、アシスト自転車8の加速を、5秒間で
0km/hから10.8km/hに至る等加速度運動と
みなす(実験により実用上充分な加速であることを確認
済)と、その動力は上記[数6]や[数7]式等から
3.5度の勾配がついた坂道を登るのと等価であること
が分かる。
When the acceleration of the assist bicycle 8 is regarded as a constant acceleration movement from 0 km / h to 10.8 km / h in 5 seconds (it has been confirmed by experiments that the acceleration is practically sufficient), the power of From the above [Equation 6] and [Equation 7] and the like, it can be seen that this is equivalent to climbing a slope having a gradient of 3.5 degrees.

【0085】図8はモータ10の出力特性を例示したグ
ラフ図であり、横軸に回転数N(単位:×10rpm)
をとり、縦軸に上記仕事率Pm(単位:W)をとったも
のである。
FIG. 8 is a graph illustrating the output characteristics of the motor 10, in which the horizontal axis represents the number of revolutions N (unit: × 10 rpm).
And the vertical axis represents the power Pm (unit: W).

【0086】図中に破線で示すグラフ線は、モータ駆動
電圧Eが最大値(百分率表示で100%)の場合を示
し、また、2点鎖線で示すグラフ線は、モータ駆動電圧
Eが百分率表示で80%の場合を示している。
The broken line in the figure shows the case where the motor drive voltage E is the maximum value (100% in percentage), and the two-dot chain line shows the case where the motor drive voltage E is in percentage. Shows the case of 80%.

【0087】図9は、図7と図8の横軸について速度の
単位(km/h)を合わせる(車輪半径を「r」(m)
として、「v=2・π・r・N」(m/s)の関係及び
時速(km/h)への換算を行う。)ことによって、P
L及びPmのグラフ線を併せて示したものであり、上述し
たようにこれらのグラフ線の交点から動作点が決定され
る。
FIG. 9 shows the speed unit (km / h) on the horizontal axis in FIGS. 7 and 8 (the wheel radius is set to “r” (m)).
The conversion to “v = 2 · π · r · N” (m / s) and the conversion to hourly speed (km / h) are performed. ) By P
The graphs of L and Pm are shown together, and the operating point is determined from the intersection of these graphs as described above.

【0088】図10は横軸に電圧E(単位:V)をと
り、縦軸に上記仕事率Pm(単位:W)をとって、上記
[数9]式(Tに[数8]の第2式を代入したもの。)
をグラフ化したものであり、回転数N(単位:rpm)
をパラメータとして変化させたときのグラフ線を示して
いる。
In FIG. 10, the horizontal axis represents the voltage E (unit: V), and the vertical axis represents the power Pm (unit: W). Substituting 2 equations.)
And the number of rotations N (unit: rpm)
Is a graph line when is changed as a parameter.

【0089】尚、図中に破線で示すグラフ線がN=15
0(rpm)の場合を示し、実線で示すグラフ線がN=
100(rpm)の場合を示し、1点鎖線で示すグラフ
線がN=80(rpm)の場合を示しており、これらは
電圧Eについて線形であるため制御が容易である。
Incidentally, the graph line shown by the broken line in FIG.
0 (rpm), and the solid line indicates the N =
The case of 100 (rpm) is shown, and the one-dot chain line shows the case of N = 80 (rpm). Since these are linear with respect to the voltage E, the control is easy.

【0090】[0090]

【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、請求項1や請求項2に係る発明によれば、機械的な
トルクセンサの代わりに、移動装置の速度、加速度、傾
斜情報の検出手段を設けることで、該検出手段の装置へ
の組み込みが容易になる。また、これらの検出手段の重
量によって運転者の踏力や補助動力源の動力の一部が不
必要に消費されることがなく、走行効率の向上及び装置
の軽量化を図ることができる。
As apparent from the above description, according to the first and second aspects of the present invention, instead of a mechanical torque sensor, detection of speed, acceleration and inclination information of a moving device is performed. The provision of the means facilitates the incorporation of the detection means into the device. In addition, a part of the driver's treading power and the power of the auxiliary power source is not unnecessarily consumed due to the weight of these detecting means, so that it is possible to improve running efficiency and reduce the weight of the device.

【0091】請求項3や請求項4に係る発明によれば、
走行路の勾配角を検出して、これに応じた走行抵抗と摩
擦抵抗との和に移動装置の速度を掛けることで、移動装
置が現在の速度を維持するのに必要な仕事率を容易に算
出することができる。
According to the third and fourth aspects of the present invention,
By detecting the slope angle of the road and multiplying the sum of the running resistance and the frictional resistance by the speed of the moving device, the power required for the moving device to maintain the current speed can be easily determined. Can be calculated.

【0092】請求項5乃至8に係る発明によれば、移動
装置の速度がある閾値を越した場合に、補助動力値が移
動装置の速度の増加につれて減少するように制御を行う
ことによって、移動装置の速度が必要以上に速くならな
いように制限することができる。
According to the fifth to eighth aspects of the present invention, when the speed of the moving device exceeds a certain threshold, control is performed such that the auxiliary power value decreases as the speed of the moving device increases. The speed of the device can be limited so as not to be too fast.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る基本構成の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a basic configuration according to the present invention.

【図2】質量Mの移動装置が勾配角θの斜面を登ってい
く状況をモデル化して示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram modeling and showing a situation in which a moving device having a mass M climbs a slope having a slope angle θ.

【図3】制御方法について説明するための概略的なグラ
フ図である。
FIG. 3 is a schematic graph for explaining a control method.

【図4】トルクの制御例を示す概略的なグラフ図であ
る。
FIG. 4 is a schematic graph showing an example of torque control.

【図5】図6乃至図10とともに、本発明をアシスト自
転車に適用した実施の一例を示すものであり、本図はア
シスト自転車を概略的に示す側面図である。
5 shows an embodiment in which the present invention is applied to an assisted bicycle together with FIGS. 6 to 10, and FIG. 5 is a side view schematically showing the assisted bicycle.

【図6】回路構成の一例を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of a circuit configuration.

【図7】図8乃至図10とともに制御例を示すグラフ図
であり、本図は動力補助量(PL)−速度(v)特性を
示す図である。
7 is a graph showing a control example together with FIG. 8 to FIG. 10, and this figure is a diagram showing a power assisting amount (PL) -speed (v) characteristic.

【図8】モータの仕事率(Pm)−回転数(N)特性を
示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a power (Pm) -rotational speed (N) characteristic of a motor.

【図9】図7及び図8の縦横軸を同単位にして両グラフ
を併せて示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing both graphs together with the vertical and horizontal axes of FIGS. 7 and 8 being the same unit.

【図10】モータの仕事率(Pm)−駆動電圧(E)特
性を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a power (Pm) -drive voltage (E) characteristic of a motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…移動装置、2…補助動力源、3…速度検出手段、4
…加速度検出手段、5…傾斜検出手段、6…制御手段、
7…主動力
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Moving apparatus, 2 ... Auxiliary power source, 3 ... Speed detection means, 4
... acceleration detecting means, 5 ... inclination detecting means, 6 ... control means,
7 ... Main power

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 直正 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 砂口 洋毅 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 谷名 正次 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Naomasa Sato 6-7-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Sony Corporation (72) Inventor Hiroki Sunaguchi 6-35, Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo No. Sony Corporation (72) Inventor Shoji Tanina 6-7-3 Kita Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Sony Corporation

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 移動に必要な主動力の一部を補助するた
めの補助動力源を備えた移動装置において、 (イ)移動装置の速度を検出するための速度検出手段
と、移動装置の加速度を検出するための加速度検出手段
と、移動装置又は走行路の傾斜状態を検出するための傾
斜検出手段とを備えていること、 (ロ)上記速度検出手段、加速度検出手段、傾斜検出手
段による検出情報に基づいて補助動力値を算出して補助
動力源を制御する制御手段を有すること、 (ハ)上記制御手段が、上記速度検出手段及び傾斜検出
手段からの検出情報に基づいて移動装置の現在の速度を
維持するのに必要な仕事率を算出するとともに、上記速
度検出手段及び加速度検出手段からの検出情報に基づい
て移動装置の加速に必要な仕事率を算出した後、両仕事
率の和に「1」未満の係数値を掛けることによって補助
動力値を求めること、 (ニ)上記(ハ)で求めた補助動力値を縦軸にとり、横
軸に速度をとって補助動力値の速度に対する変化を示し
たグラフ線と、縦軸に補助動力源の出力(仕事率)をと
り、横軸に補助動力源の動作速度をとって制御パラメー
タの変化に応じた補助動力源の特性を示すグラフ線群と
を重ね合わせたときのグラフ線の交点として規定される
動作点を制御手段が求めて当該動作点に対応する補助動
力源の仕事率が得られるように制御手段から補助動力源
に制御信号が送出されること、 を特徴とする補助動力源を備えた移動装置。
1. A moving device provided with an auxiliary power source for assisting a part of main power required for moving, (a) speed detecting means for detecting a speed of the moving device, and an acceleration of the moving device (B) detection by the speed detection means, acceleration detection means, and inclination detection means. A control means for calculating an auxiliary power value based on the information and controlling the auxiliary power source; (c) the control means controls the current state of the mobile device based on the detection information from the speed detection means and the inclination detection means. After calculating the power required to maintain the speed of the vehicle, and calculating the power required to accelerate the moving device based on the detection information from the speed detecting means and the acceleration detecting means, the sum of the two powers is calculated. " Determining the auxiliary power value by multiplying the auxiliary power value by a coefficient value less than 1 "; A graph line group showing the characteristics of the auxiliary power source according to the change of the control parameter by taking the output (power) of the auxiliary power source on the vertical axis and the operating speed of the auxiliary power source on the vertical axis. A control signal is sent from the control means to the auxiliary power source so that the control means obtains an operating point defined as the intersection of the graph lines when the control power is superimposed and the power of the auxiliary power source corresponding to the operating point is obtained. A mobile device with an auxiliary power source.
【請求項2】 移動に必要な主動力の一部を補助するた
めの補助動力源を備えた移動装置の制御方法において、 (イ)移動装置の速度、加速度、移動装置又は走行路の
傾斜状態を検出した後、 (ロ)(イ)で検出した速度及び傾斜情報に基づいて移
動装置の現在の速度を維持するのに必要な仕事率を算出
するとともに、速度及び加速度情報に基づいて移動装置
の加速に必要な仕事率を算出した後、両仕事率の和に
「1」未満の係数値を掛けることによって補助動力値を
求め、 (ハ)上記(ロ)で求めた補助動力値を縦軸にとり、横
軸に速度をとって補助動力値の速度に対する変化を示し
たグラフ線と、縦軸に補助動力源の出力(仕事率)をと
り、横軸に補助動力源の動作速度をとって制御パラメー
タの変化に応じた補助動力源の特性を示すグラフ線群と
を重ね合わせたときのグラフ線の交点として規定される
動作点を求めて当該動作点に対応する補助動力源の仕事
率が得られるように補助動力源を制御する、 ことを特徴とする補助動力源を備えた移動装置の制御方
法。
2. A method for controlling a moving device provided with an auxiliary power source for assisting a part of a main power required for movement, comprising: (a) a speed, an acceleration of the moving device, and an inclined state of the moving device or a traveling path; After detecting (b), the power required to maintain the current speed of the moving device is calculated based on the speed and inclination information detected in (b), and the moving device is calculated based on the speed and acceleration information. After calculating the power required for acceleration of the vehicle, an auxiliary power value is obtained by multiplying the sum of the two powers by a coefficient value less than “1”. The axis of abscissa represents the speed on the abscissa, the graph shows the change of the auxiliary power value with respect to the speed, the ordinate the output (power) of the auxiliary power source, and the abscissa the operating speed of the auxiliary power source. To show the characteristics of the auxiliary power source according to the change of the control parameter. Obtaining an operating point defined as the intersection of the graph lines when the rough line group is superimposed, and controlling the auxiliary power source so as to obtain the power of the auxiliary power source corresponding to the operating point; A method for controlling a moving device having an auxiliary power source.
【請求項3】 請求項1に記載した補助動力源を備えた
移動装置において、 傾斜検出手段が走行路の勾配角を検出するとともに、当
該勾配角に応じた走行抵抗と摩擦抵抗との和に移動装置
の速度を掛けることによって、移動装置の現在の速度を
維持するのに必要な仕事率を制御手段が算出するように
したことを特徴とする補助動力源を備えた移動装置。
3. The moving device provided with the auxiliary power source according to claim 1, wherein the inclination detecting means detects an inclination angle of the traveling path and calculates a sum of a traveling resistance and a friction resistance according to the inclination angle. A mobile device with an auxiliary power source, characterized in that the control means calculates the power required to maintain the current speed of the mobile device by multiplying the speed of the mobile device.
【請求項4】 請求項2に記載した補助動力源を備えた
移動装置の制御方法において、 走行路の勾配角を検出するとともに、当該勾配角に応じ
た走行抵抗と摩擦抵抗との和に移動装置の速度を掛ける
ことによって、移動装置の現在の速度を維持するのに必
要な仕事率を算出するようにしたことを特徴とする補助
動力源を備えた移動装置の制御方法。
4. The method for controlling a moving device provided with an auxiliary power source according to claim 2, wherein a gradient angle of the traveling path is detected and the vehicle is moved to a sum of a traveling resistance and a frictional resistance according to the gradient angle. A method of controlling a mobile device with an auxiliary power source, wherein the power required to maintain the current speed of the mobile device is calculated by multiplying the speed of the device.
【請求項5】 請求項1に記載した補助動力源を備えた
移動装置において、 移動装置の速度が予め決められている閾値に達するまで
の間は、補助動力値が移動装置の速度の増加につれて増
大し、また、移動装置の速度が当該閾値を越した場合に
は、補助動力値が移動装置の速度の増加につれて減少す
るように制御手段により補助動力源の制御が行われるこ
とを特徴とする補助動力源を備えた移動装置。
5. A mobile device with an auxiliary power source according to claim 1, wherein the auxiliary power value increases as the speed of the mobile device increases until the speed of the mobile device reaches a predetermined threshold. When the speed of the moving device exceeds the threshold value, the control of the auxiliary power source is performed such that the auxiliary power value decreases as the speed of the moving device increases. A moving device with an auxiliary power source.
【請求項6】 請求項3に記載した補助動力源を備えた
移動装置において、 移動装置の速度が予め決められている閾値に達するまで
の間は、補助動力値が移動装置の速度の増加につれて増
大し、また、移動装置の速度が当該閾値を越した場合に
は、補助動力値が移動装置の速度の増加につれて減少す
るように制御手段により補助動力源の制御が行われるこ
とを特徴とする補助動力源を備えた移動装置。
6. A mobile device with an auxiliary power source according to claim 3, wherein the value of the auxiliary power increases as the speed of the mobile device increases until the speed of the mobile device reaches a predetermined threshold. When the speed of the moving device exceeds the threshold value, the control of the auxiliary power source is performed such that the auxiliary power value decreases as the speed of the moving device increases. A moving device with an auxiliary power source.
【請求項7】 請求項2に記載した補助動力源を備えた
移動装置の制御方法において、 移動装置の速度が予め決められている閾値に達するまで
の間は、補助動力値が移動装置の速度の増加につれて増
大し、また、移動装置の速度が当該閾値を越した場合に
は、補助動力値が移動装置の速度の増加につれて減少す
るように制御を行うことを特徴とする補助動力源を備え
た移動装置の制御方法。
7. The control method for a mobile device provided with an auxiliary power source according to claim 2, wherein the auxiliary power value is equal to the speed of the mobile device until the speed of the mobile device reaches a predetermined threshold value. And an auxiliary power source characterized in that when the speed of the mobile device exceeds the threshold value, the auxiliary power value is controlled to decrease as the speed of the mobile device increases. Mobile device control method.
【請求項8】 請求項4に記載した補助動力源を備えた
移動装置の制御方法において、 移動装置の速度が予め決められている閾値に達するまで
の間は、補助動力値が移動装置の速度の増加につれて増
大し、また、移動装置の速度が当該閾値を越した場合に
は、補助動力値が移動装置の速度の増加につれて減少す
るように制御を行うことを特徴とする補助動力源を備え
た移動装置の制御方法。
8. The control method for a mobile device provided with an auxiliary power source according to claim 4, wherein the auxiliary power value is equal to the speed of the mobile device until the speed of the mobile device reaches a predetermined threshold value. And an auxiliary power source characterized in that when the speed of the mobile device exceeds the threshold value, the auxiliary power value is controlled to decrease as the speed of the mobile device increases. Mobile device control method.
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