JPH1199983A - 電気自転車 - Google Patents

電気自転車

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JPH1199983A JP9263115A JP26311597A JPH1199983A JP H1199983 A JPH1199983 A JP H1199983A JP 9263115 A JP9263115 A JP 9263115A JP 26311597 A JP26311597 A JP 26311597A JP H1199983 A JPH1199983 A JP H1199983A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気自転車において、平地走行においてペダ
ルが踏み足に密着する自然なペダリング感で走行でき、
さらに航続距離が長く、乗り心地の良い、使い易い電気
自転車を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明の解決手段は、ペダル踏み力をモ
ニタして平地走行のような軽負荷時電動機の駆動力補助
の割合を少なくする走行モードを設け、さらに、その走
行モードへの移行を滑らかに変更することにより実現で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はペダル負荷トルクに
応じて電動補助駆動装置を作動させることが可能な電気
自転車に関し、さらに詳しくは自転車の速度を検出し、
規定の速度およびトルクの範囲でペダル負荷を補助する
電動補助駆動装置を有する電気自転車に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】人力による駆動力と電動機による駆動力
を並列に設け、ペダル負荷に応じて規定範囲内で電動機
により駆動力を補助する機能を有する電気自転車は種々
提案されているが、電動補助駆動装置により補助する駆
動力範囲は、車速が、0から15km/hまではペダル負
荷1に対して1以内、15km/hから24km/h間では
車速に応じて漸次減少せしめ、24km/hにおいて0と
なるよう制御せねばならない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】通常、ペダル負荷1に
対して電動機はほぼ駆動力1を補助するが、平地走行で
はペダリングにおいて漕ぐ脚足よりもペダルが先々と回
転して行く過大補助となるふわふわ現象が起きて走行感
が良くないという課題がある。
【0004】また、一充電走行距離が平地走行にて25
kmと航続距離が短かいため残量を気にしながらの走行お
よび頻繁に充電を行う必要があり使い勝手がよくなく課
題となっている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、ペダル負荷トルクをモニタして軽負荷走行時
に電動機の駆動力補助の割合を少なくする出力制限制御
による走行モードを設け、さらに、その出力制限制御に
よる走行モードへの移行を滑らかに行う構成としたもの
である。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、人力によってペダル負荷トルクが与えられることに
より駆動されるペダル駆動装置と、前記ペダル駆動装置
に対して並列に設けられた電動補助駆動装置とからな
り、前記電動補助駆動装置は前記ペダル負荷トルクを検
出するペダル負荷検出器と、前記ペダル負荷検出器の出
力に応じてアシストトルクを発生する電動機と、前記電
動機を制御する制御回路とを備えた電気自転車であっ
て、前記制御回路はペダル負荷トルクが、少なくとも2
つ以上設定された所定のレベル範囲内に有るかどうかを
判定する判定手段、および前記判定手段の出力に基づい
てアシストトルクのペダル負荷トルクに対する比率を適
宜変更する変更手段とを備えたものであり、ペダル負荷
トルクの大小すなわち高負荷走行か軽負荷走行かを判別
し、それに応じたアシスト比率で電動補助駆動装置を制
御することが可能になるという作用を有する。
【0007】請求項2に記載の発明は、ペダル負荷トル
クが小のレベル範囲内に有ると判定された時に、アシス
トトルクのペダル負荷トルクに対する比率が、ペダル負
荷トルクが大のレベル範囲内に有ると判定されていた時
の比率よりも小さくなるように出力制限制御を行うもの
であり、軽負荷走行時に必要以上のアシストトルク発生
させないのでペダルが足に密着して自然なペダリング感
が得られると同時に電池の消耗を少なくすることができ
るという作用がある。
【0008】請求項3に記載の発明は、ペダル負荷トル
クが小のレベル範囲内に有ると判定された時から一定時
間その状態が維持された時に出力制限制御を開始するも
のであり、短時間の軽負荷走行状態に対しては出力制限
制御が行われないようにするという作用を有する。
【0009】請求項4に記載の発明は、ペダル負荷トル
クが小のレベル範囲内から大のレベル範囲内へ移行した
と判断された時、直ちに出力制限制御を解除するもので
あり、運転者はペダリングをまったく重いと感じること
なく運転できるという作用を有する。
【0010】請求項5に記載の発明は、ペダル負荷トル
クが小のレベル範囲内であると判定された後、アシスト
トルクのペダル負荷トルクに対する比率を時間の経過に
対して漸減させるものであり、アシスト比率が滑らかに
変化するので運転者は不自然なショックを感じることが
なく自然な走行感が得られるという作用を有する。
【0011】
【実施例】以下本発明の実施例について、図により説明
する。
【0012】図1は発明による電気自転車の概略構成図
である。電動機,減速機,センサーおよび制御回路が一
体に収納された電動補助駆動装置1は車体のメインパイ
プ2とサドルパイプ3の結合部の下方に組み立てられて
いる。電動補助駆動装置1に電力を供給する電池は樹脂
製のボックス4に内蔵され、サドルパイプ3と後輪5間
の本体に組み込まれている。
【0013】図2は本発明による電動補助駆動装置の制
御ブロック図である。電動補助駆動装置1の制御は、電
動補助駆動装置に内蔵されているペダル負荷検出器10
から出力される信号をマイクロコンピュータ11に入力
し、その値に応じてPWMインバータのデューティ比を
計算し、電動機16への出力を決定している。
【0014】さらにマイクロコンピュータ11はペダル
負荷トルクが所定の値に対して大または小であることを
判定する判定手段12および判定手段12の出力を監視
し、その状態に基き予め設定された所定のプログラムに
したがってアシスト比率を変更する変更手段13を備え
ている。
【0015】ペダル負荷トルクとそれに対するアシスト
比率の時間による推移を示す特性図を図3に示す。
【0016】図3の平地走行のように運転者の漕ぐパワ
ーが少ない軽負荷走行時においては、破線従来のアシス
ト比率のようにペダル負荷トルクに対して電動補助駆動
装置が同等の大きさのトルクを出力した場合、ペダリン
グにおいて漕ぐ脚足よりもペダルが先々と回転して過大
補助となるふわふわ現象が起きるため走行感が良くな
い。
【0017】一方、このような軽負荷走行時においても
電動補助駆動装置の出力をペダル負荷トルクの半分以下
にするとペダルが踏み足に密着するようになりペダリン
グ感が自然な感じになる。また、坂道に達した場合瞬時
に電動補助駆動装置出力がペダル負荷トルクと同じ大き
さに戻るため快適に登坂でき乗り心地が良い電気自転車
となる。
【0018】また、ペダル負荷検出器10の出力により
ペダル負荷トルクが所定の値よりも小であることを検出
した時瞬時にアシスト比率を小さくし、その後ペダル負
荷トルクが所定の値よりも大となったことを検出した時
瞬時にアシスト比率を元に戻すという制御を行うと、乗
り手の踏み足に対して電動機の補助が大きくなったり小
さくなったりというハンチング状態が発生し乗り心地が
良くない。そこで、走行状態の全体から見て軽負荷平地
走行と判断できるまで駆動力補助の割合を少なくする走
行モードに移行しないために、ペダル負荷トルクが所定
値以下となった時点より一定時間継続した後に判定する
ことによりハンチングを発生させることなく駆動力補助
の割合を少なくする出力制限制御を実現し、航続距離を
延ばすことができる。出力制限制御の解除については、
乗り手にペダリングが重いと感じさせないため瞬時のペ
ダル負荷検出器10出力より判断して規定値に移行する
ように電動機出力を制御する。
【0019】図3では通常の制御から出力制限制御へ移
行する際に時間の経過に対して直線的にアシスト比率が
減衰する例で説明したが、制御の容易さと乗り心地の良
さのバランスを考えて様々な移行の仕方が考えられる。
図4にその一部について時間とアシスト比率の特性図を
示す。
【0020】図4(a)は出力制限制御への移行時にス
テップ状にアシスト比率を減少させる場合のアシスト比
率特性図である。この場合ステップの数が少ないほど制
御は簡単となるが乗り心地については効果が少ない、逆
にステップの数を多くすると制御は複雑になるが乗り心
地は改善される。
【0021】図4(b)は出力制限制御への移行時に時
間の経過に対して連続的にアシスト比率を減少させる場
合のアシスト比率特性図である。この場合ステップ状に
アシスト比率を減少させるものに比べてより滑らかに出
力制限制御へ移行できる。
【0022】図4(c)は出力制限制御への移行時に時
間の経過に対して多段階かつ非直線を含むあるレ−トに
てアシスト比率を減少させる場合のアシスト比率特性図
である。この場合制御は複雑になるが他のパターンに比
べてより滑らかに出力制限制御へ移行できる。
【0023】以上、図4に示したものは代表例であり、
補助率の可変を非直線を含むあるレートまたは多段階の
組合せにて実施しても良いことは言うまでもない。
【0024】なお、上記の発明の実施例の説明ではペダ
ル負荷トルクのレベルを大・小の2段階としてそれに対
応したアシスト比率で制御するように説明したが、ペダ
ル負荷トルクの大きさを大・中・小の3段階またはそれ
以上に細かく分割されたレベルで検出し、それに応じた
アシスト比率で制御するようにしても同様の効果を得ら
れることは言うまでもない。
【0025】
【発明の効果】上記実施例から明らかなように請求項1
記載の発明によれば、電動補助駆動装置を制御する制御
回路にペダル負荷トルクが所定の値に対して大または小
であることを判定する判定手段および前記判定手段の出
力に基づいてアシスト比率を適宜変更する変更手段とを
備えたので、高負荷走行か軽負荷走行かを判別し、それ
に応じたアシスト比率で電動補助駆動装置を制御するこ
とが可能になる。
【0026】請求項2に記載の発明は、軽負荷走行時に
はアシストトルクを制限し、通常の走行時にはアシスト
トルクの制限を解除するという制御方法により、軽負荷
走行時に必要以上のアシストトルク発生させないのでペ
ダルが足に密着して自然なペダリング感が得られると同
時に電池の消耗を少なくすることができる。
【0027】請求項3に記載の発明は、ペダル負荷トル
クが所定の値に対して小であると判定された後一定時間
その状態が維持された時に出力制限制御を開始すること
により、ハンチングの発生を防いで自然な乗り心地を実
現するものである。
【0028】請求項4に記載の発明は、軽負荷走行では
なくなったと判断した時に直ちに出力制限制御を解除す
るものであり、運転者はペダリングをまったく重いと感
じることなく運転できる。
【0029】請求項5に記載の発明は、ペダル負荷トル
クが所定の値に対して小であると判定された後アシスト
比率を滑らかに変化させることで自然な走行感が得られ
るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す電気自転車の概略構成図
【図2】本発明による電動補助駆動装置の制御ブロック
【図3】ペダル負荷トルクとそれに対するアシスト比率
の時間による推移を示す特性図
【図4】(a)出力制限制御へステップ状に移行するア
シスト比率特性図 (b)出力制限制御へ直線的に減少して移行するアシス
ト比率特性図 (c)出力制限制御へステップ状かつ連続的に移行する
アシスト比率特性図
【符号の説明】
1 電動補助駆動装置 2 メインパイプ 3 サドルパイプ 4 電池ボックス 5 後輪 10 ペダル負荷検出器 11 マイクロコンピュータ 12 判定手段 13 変更手段 14 PWMデューティ計算 15 パワー部 16 電動機

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】人力によってペダル負荷トルクが与えられ
    ることにより駆動されるペダル駆動装置と、前記ペダル
    駆動装置に対して並列に設けられた電動補助駆動装置と
    からなり、前記電動補助駆動装置は前記ペダル負荷トル
    クを検出するペダル負荷検出器と、前記ペダル負荷検出
    器の出力に応じてアシストトルクを発生する電動機と、
    前記電動機を制御する制御回路とを備えた電気自転車で
    あって、前記制御回路はペダル負荷トルクが、少なくと
    も2つ以上設定された所定のレベル範囲内に有るかどう
    かを判定する判定手段、および前記判定手段の出力に基
    づいてアシストトルクのペダル負荷トルクに対する比率
    を適宜変更する変更手段とを備えたことを特徴とする電
    気自転車。
  2. 【請求項2】ペダル負荷トルクが小のレベル範囲内に有
    ると判定された時に、アシストトルクのペダル負荷トル
    クに対する比率が、ペダル負荷トルクが大のレベル範囲
    内に有ると判定されていた時の比率よりも小さくなるよ
    うに出力制限制御を行うことを特徴とする請求項1記載
    の電気自転車。
  3. 【請求項3】ペダル負荷トルクが小のレベル範囲内に有
    ると判定された時から一定時間その状態が維持された時
    に出力制限制御を開始することを特徴とする請求項2記
    載の電気自転車。
  4. 【請求項4】ペダル負荷トルクが小のレベル範囲内から
    大のレベル範囲内へ移行したと判断された時、直ちに出
    力制限制御を解除することを特徴とする請求項2または
    3記載の電気自転車。
  5. 【請求項5】ペダル負荷トルクが小のレベル範囲内であ
    ると判定された後、アシストトルクのペダル負荷トルク
    に対する比率を時間の経過に対して漸減させることを特
    徴とする請求項2,3または4記載の電気自転車。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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