WO2024004406A1 - 電動アシスト車両、制御装置、制御方法、及びコンピュータプログラム - Google Patents

電動アシスト車両、制御装置、制御方法、及びコンピュータプログラム Download PDF

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WO2024004406A1
WO2024004406A1 PCT/JP2023/017925 JP2023017925W WO2024004406A1 WO 2024004406 A1 WO2024004406 A1 WO 2024004406A1 JP 2023017925 W JP2023017925 W JP 2023017925W WO 2024004406 A1 WO2024004406 A1 WO 2024004406A1
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vehicle
vehicle body
motor
link
displacement
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PCT/JP2023/017925
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French (fr)
Inventor
貴之 中野
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住友電気工業株式会社
住友電装株式会社
株式会社オートネットワーク技術研究所
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Publication date
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L15/00Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L7/00Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10Dynamic electric regenerative braking
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D59/00Trailers with driven ground wheels or the like
    • B62D59/04Trailers with driven ground wheels or the like driven from propulsion unit on trailer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62KCYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K27/00Sidecars; Forecars; Trailers or the like specially adapted to be attached to cycles
    • B62K27/10Other component parts or accessories
    • B62K27/12Coupling parts for attaching cars or the like to cycle; Arrangements thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M7/00Motorcycles characterised by position of motor or engine
    • B62M7/14Motorcycles characterised by position of motor or engine with the engine on an auxiliary wheeled unit, e.g. trailer, sidecar
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Definitions

  • the present disclosure relates to an electrically assisted vehicle, a control device, a control method, and a computer program.
  • This application claims priority based on Japanese Application No. 2022-103614 filed on June 28, 2022, and incorporates all the contents described in the said Japanese application.
  • Patent Document 1 discloses an electrically assisted rear car. This electrically assisted cart is towed by a worker. This electrically assisted cart includes a throttle section that can be operated by an operator, and a motor that applies an assist force to the wheels according to the amount of operation of the throttle section.
  • the electrically assisted vehicle is an electrically assisted vehicle that is towed by a towing vehicle.
  • the electrically assisted vehicle includes a vehicle body, a drive wheel provided on the vehicle body, a motor that drives the drive wheel, a control device that controls the motor, and a connection portion that connects to the towing vehicle.
  • a joint mechanism having a first link and a second link that connects the first link and the vehicle body while allowing relative movement in the front-rear direction between the vehicle body and the connecting portion; and a displacement detection section that detects displacement in the longitudinal direction between the vehicle body and the connection section.
  • the control device includes a processing section that controls the motor based on a detection result of the displacement detection section.
  • FIG. 1 is a side view showing an example of an electrically assisted vehicle according to an embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the joint mechanism in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram showing changes in the position of the connecting portion in the joint mechanism.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of a functional configuration related to motor control in an electrically assisted vehicle.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of the processing functions of the processing unit of the processing device.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a process related to motor control executed by the processing unit.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of normal processing.
  • FIG. 8 is a diagram showing the results of computer simulation of changes in speed and motor current value when the electrically assisted vehicle of this embodiment is driven.
  • the above-mentioned throttle section may be placed in a position where the driver of the towing vehicle can operate it, or if the towing vehicle is an electrically assisted bicycle, the control device of the electrically assisted bicycle may be used to control the motor of the electrically assisted rear car. It is conceivable that the speed of the electrically assisted rear car be controlled by the towing vehicle.
  • the electrically assisted vehicle is an electrically assisted vehicle towed by a towing vehicle.
  • the electrically assisted vehicle includes a vehicle body, a drive wheel provided on the vehicle body, a motor that drives the drive wheel, a control device that controls the motor, and a connection portion that connects to the towing vehicle.
  • a joint mechanism having a first link and a second link that connects the first link and the vehicle body while allowing relative movement in the front-rear direction between the vehicle body and the connecting portion; and a displacement detection section that detects displacement in the longitudinal direction between the vehicle body and the connection section.
  • the control device includes a processing section that controls the motor based on a detection result of the displacement detection section.
  • the processing section performs arithmetic processing to determine the relative position of the connection section with respect to the vehicle body based on the detection result of the displacement detection section;
  • the motor may be configured to perform a control process of controlling the motor so that the position approaches a preset reference position.
  • the relative position in the front-rear direction between the vehicle body and the connection part is determined from the detection result of the displacement detection unit, so the traction load applied to the towing vehicle can be determined based on this relative position. . Furthermore, by controlling the motor so that this relative position approaches the reference position, it is possible to cause the motor to generate a driving force in accordance with the traction load applied to the towing vehicle. In other words, the motor can generate an appropriate driving force for assisting the acceleration and cruising of the towed vehicle.
  • the relative position indicating the traction load can be determined based on the detection result of the displacement detection section on the electric assist vehicle side, so that from the towing vehicle side to the electric assist vehicle side,
  • the motor can be controlled without giving electrical signals or information as much as possible.
  • the number of cables connecting the towing vehicle and the electrically assisted vehicle can be reduced.
  • the speed of the vehicle body can be controlled with a simple configuration.
  • the processing unit may include a first The vehicle may be configured to further execute a determination process and a start process of starting braking control for causing the motor to generate a braking force when it is determined that the relative position is behind the determination position.
  • the motor can generate braking force and respond to the deceleration of the towing vehicle. It is possible to reduce the speed of the vehicle body.
  • the processing unit may detect that the rotation speed is lower than a predetermined first speed threshold. further executes a second determination process of determining whether or not the relative position is greater than the first speed threshold; If it is determined that the difference is large, the braking control may be started. In this case, it can be determined whether the towing vehicle and the vehicle body are running, and braking control can be started when the vehicle body is running.
  • the processing unit determines whether or not the rotational speed is smaller than a second speed threshold that is smaller than the first speed threshold while executing the braking control. It may be configured to further execute a third determination process for determining the rotational speed, and a termination process for terminating the braking control when the rotational speed is determined to be smaller than the second speed threshold.
  • the second speed threshold to a value that can be used to determine that the vehicle is about to stop, it is possible to finish braking by the motor just before the vehicle stops, thereby alleviating the front load acting on the vehicle due to the braking force of the motor. be able to. As a result, it is possible to reduce the impact caused by the release of the front load when the vehicle body is stopped.
  • a rotation detection section that detects the rotational speed of the motor and an angle detection section that detects the inclination angle of the vehicle body in the longitudinal direction If the vehicle further includes, the processing unit determines whether the inclination angle is larger than a predetermined angle threshold, and determines whether the vehicle body is stopped based on the rotational speed. a fourth determination process; and a braking process for starting brake control for generating a braking force in the motor when it is determined that the inclination angle is larger than the angle threshold and it is determined that the vehicle body is stopped. , can be further executed.
  • the motor can generate a braking force when the vehicle body is stopped on an uphill slope. It is possible to prevent the vehicle body from moving backwards on an uphill slope.
  • the joint mechanism alleviates vibrations or shocks caused by relative movement in the front-rear direction between the vehicle body and the connecting portion.
  • the device may further include a buffer section. In this case, it is possible to smooth out the change over time in the longitudinal displacement between the vehicle body and the connecting portion, and it is possible to more appropriately control the motor according to the displacement. Further, it is possible to reduce the impact caused by the towing vehicle and the vehicle body approaching or separating from each other.
  • an embodiment seen from another point of view is a control device.
  • This control device includes a vehicle body, a drive wheel provided on the vehicle body, a motor for driving the drive wheel, a first link having a connection portion for connecting to a towing vehicle, and the vehicle body. a joint mechanism having a second link that connects the first link and the vehicle body while allowing relative movement in the front-rear direction with the connection portion; and a joint mechanism between the vehicle body and the connection portion.
  • the present invention is a control device that controls the motor of an electrically assisted vehicle, including a displacement detection section that detects displacement in a longitudinal direction.
  • the control device includes a processing section that controls the motor based on a detection result of the displacement detection section. According to the above configuration, it is possible to appropriately control the speed of the vehicle body with a simple configuration.
  • An embodiment from another perspective is a control method.
  • This control method includes a vehicle body, a drive wheel provided on the vehicle body, a motor for driving the drive wheel, a first link having a connection portion for connecting to a towing vehicle, and the vehicle body. a joint mechanism having a second link that connects the first link and the vehicle body while allowing relative movement in the front-rear direction with the connection portion; and a joint mechanism between the vehicle body and the connection portion.
  • the present invention is a method for controlling the motor of an electrically assisted vehicle, comprising: a displacement detection section that detects displacement in a longitudinal direction.
  • the control method includes the step of controlling the motor based on a detection result of the displacement detector.
  • An embodiment from another perspective is a computer program.
  • This computer program includes a vehicle body, a drive wheel provided on the vehicle body, a motor for driving the drive wheel, a first link having a connecting portion for connecting to a towing vehicle, and the vehicle body. a joint mechanism having a second link that connects the first link and the vehicle body while allowing relative movement in the front-rear direction with the connection portion; and a joint mechanism between the vehicle body and the connection portion.
  • the present invention is a computer program for causing a computer to control the motor of an electrically assisted vehicle including a displacement detection unit that detects displacement in a longitudinal direction.
  • the computer program includes a step of controlling the motor based on a detection result of the displacement detector.
  • FIG. 1 is a side view showing an example of an electrically assisted vehicle according to an embodiment.
  • an electrically assisted vehicle 1 is a towed vehicle that is towed by a towing vehicle 2 .
  • the towing vehicle 2 is, for example, an electrically assisted bicycle.
  • the towing vehicle 2 includes a main body 2a and a coupler 2b.
  • the coupler 2b is provided at the rear of the main body 2a.
  • the coupler 2b has an arm 2b1.
  • the arm 2b1 extends toward the rear of the main body 2a.
  • the front end of the arm 2b1 is fixed to the main body 2a.
  • the rear end of the arm 2b1 is connected to the electrically assisted vehicle 1.
  • the coupler 2b connects the main body portion 2a and the electrically assisted vehicle 1.
  • the direction in which the towing vehicle 2 moves forward will be referred to as the front direction
  • the opposite direction will be referred to as the rear direction.
  • the direction perpendicular to the front-rear direction and the up-down direction is referred to as the left-right direction.
  • the electrically assisted vehicle 1 includes a vehicle body 4 , a pair of driving wheels 6 , a pair of driven wheels 8 , and a pair of in-wheel motors 10 .
  • the vehicle main body 4 has a loading platform 4a and a chassis 4b.
  • the cargo platform 4a is a rectangular plate-shaped member on which cargo and the like are mounted.
  • the chassis 4b is a structure made of, for example, aluminum alloy material, steel material, or the like.
  • the loading platform 4a is placed on the upper surface of the chassis 4b.
  • a pair of driven wheels 8 are provided on the left and right sides of the front portion of the chassis 4b.
  • the pair of driven wheels 8 are rotatably supported by a hub provided on the chassis 4b.
  • a pair of drive wheels 6 are provided on the left and right sides of the rear portion of the chassis 4b.
  • the pair of drive wheels 6 are rotatably supported by a hub provided on the chassis 4b.
  • the pair of driving wheels 6 and the pair of driven wheels 8 are provided with wheel brakes for applying braking to the pair of driving wheels 6 and the pair of driven wheels 8 (not shown).
  • This wheel brake is a mechanical or hydraulic brake.
  • the wheel brakes are operated by the operator.
  • the wheel brakes are used to stop the vehicle body 4 when an operator pushes the vehicle body 4 to make the vehicle body 4 travel.
  • the pair of in-wheel motors 10 are motors that drive the drive wheels 6.
  • the pair of in-wheel motors 10 are provided inside the pair of drive wheels 6.
  • the electrically assisted vehicle 1 further includes a joint mechanism 16.
  • the joint mechanism 16 is provided approximately at the center in the left-right direction of the front end portion 4b1 of the chassis 4b.
  • the coupling mechanism 16 is connected to the coupler 2b. Therefore, the joint mechanism 16 is interposed between the electrically assisted vehicle 1 and the vehicle body 4 which are connected to each other.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the joint mechanism 16 in FIG.
  • the joint mechanism 16 includes a first link 20, a second link 22, and a buffer section 24.
  • the first link 20 has a main body portion 26 and a connecting portion 28 .
  • the main body portion 26 is a columnar member with a rectangular cross section made of aluminum alloy, steel, or the like, for example.
  • the main body portion 26 extends along the vertical direction.
  • the connecting portion 28 is provided at the lower end portion 26a of the main body portion 26.
  • the connecting portion 28 protrudes from the front surface of the main body portion 26 and is connected to the coupler 2b of the towing vehicle 2.
  • a ball 2b2 is provided at the rear end of the arm 2b1 of the coupler 2b.
  • the connecting portion 28 has a socket hole 28a into which the ball 2b2 is inserted.
  • the ball 2b2 can be attached to and detached from the socket hole 28a. Further, the ball 2b2 in the socket hole 28a can swing vertically and horizontally. By fitting the ball 2b2 into the socket hole 28a, the connecting portion 28 is connected to the coupler 2b.
  • the second link 22 is connected to the upper end portion 26b of the main body portion 26. That is, the front end 22a of the second link 22 is connected to the first link 20.
  • the rear end 22b of the second link 22 is connected to the front end 4b1 of the chassis 4b. Therefore, the second link 22 connects the first link 20 and the vehicle body 4.
  • the second link 22 has a front body portion 30 and a rear body portion 32.
  • the front body part 30 and the rear body part 32 are columnar members with a rectangular cross section made of, for example, aluminum alloy or steel.
  • the front body portion 30 extends along the front-rear direction.
  • a front end 30a of the front main body 30 is connected to an upper end 26b of the main body 26.
  • a pivot pin 34 is provided at the front end portion 30a.
  • the rotation pin 34 is inserted into both the upper end 26b and the front end 30a. Thereby, the main body portion 26 and the front main body portion 30 can rotate around the rotation pin 34.
  • the rear main body portion 32 has a horizontal portion 32a and an upright portion 32b.
  • the horizontal portion 32a is fixed to the front end portion 4b1 of the chassis 4b.
  • the horizontal portion 32a extends along the front-rear direction.
  • the standing portion 32b extends diagonally forward from the connecting portion 32a1.
  • the connecting portion 32a1 is a portion where the horizontal portion 32a and the standing portion 32b are connected.
  • a front end portion 32b1 of the upright portion 32b is connected to a rear end portion 30b of the front body portion 30.
  • a rotation pin 36 is provided at the front end portion 32b1.
  • the rotation pin 36 is inserted into both the rear end 30b and the front end 32b1. Thereby, the front main body part 30 and the rear main body part 32 are rotatable about the rotation pin 36.
  • the main body portion 26 and the front main body portion 30 rotate around the rotation pin 34. Further, the front body portion 30 and the rear body portion 32 rotate around a rotation pin 36. Thereby, the connecting portion 28 can move along the front-rear direction with respect to the vehicle main body 4. In other words, the joint mechanism 16 allows displacement between the connecting portion 28 and the vehicle main body 4 in the longitudinal direction.
  • the buffer section 24 includes a damper 38 and a spring 40.
  • the buffer section 24 has a function of alleviating vibrations or shocks caused by relative movement of the vehicle main body 4 and the connecting section 28 in the longitudinal direction.
  • the damper 38 is provided between the first link 20 and the rear main body portion 32 of the second link 22.
  • the damper 38 has a rod 39a and a tube 39b.
  • the rod 39a and the tube 39b have a rod-like shape extending in the front-rear direction.
  • Rod 39a projects from tube 39b.
  • Rod 39a can be advanced and retracted from tube 39b. As a result, the distance between the front end portion 39a1 and the rear end portion 39b1 (total length of the damper 38) is expanded or contracted.
  • the damper 38 alleviates vibration or impact when the spring 40 expands and contracts.
  • the front end 39a1 of the rod 39a is fixed to the lower end 26a of the main body 26.
  • a rear end portion 39b1 of the tube 39b is fixed to a connecting portion 32a1 of the rear main body portion 32. Therefore, the damper 38 alleviates vibration or impact when the first link 20 and the second link 22 move relative to each other.
  • the damper 38 limits the movement range of the connecting portion 28 to a predetermined range.
  • the damper 38 is in its most contracted state, the distance between the vehicle body 4 and the connecting portion 28 in the longitudinal direction is the smallest.
  • the damper 38 is in the most extended state, the distance between the vehicle body 4 and the connecting portion 28 in the longitudinal direction is the largest.
  • the spring 40 is arranged concentrically on the outside of the damper 38.
  • Spring 40 is provided between retainer 41a and retainer 41b.
  • Retainer 41a is fixed to rod 39a.
  • Retainer 41b is fixed to tube 39b.
  • a front end 40a of the spring 40 is fixed to a retainer 41a.
  • the rear end 40b of the spring 40 is fixed to a retainer 41b. Therefore, the spring 40 expands and contracts in accordance with the expansion and contraction of the damper 38.
  • the spring 40 alleviates the impact caused by the relative movement of the vehicle body 4 and the connecting portion 28 in the longitudinal direction.
  • the buffer section 24 includes the damper 38 and the spring 40, thereby alleviating the vibration or impact caused by the relative movement of the vehicle main body 4 and the connecting section 28 in the front-rear direction.
  • the spring 40 biases the first link 20 in a direction that moves the connecting portion 28 to a predetermined position within the movement range.
  • the spring 40 is in a free length state.
  • FIG. 3 is a diagram showing changes in the position of the connecting portion 28 in the joint mechanism 16.
  • (a) in FIG. 3 shows the joint mechanism 16 in a state where the spring 40 has a free length.
  • (b) in FIG. 3 shows the joint mechanism 16 in a state in which the connecting portion 28 is moved more rearward than in (a) in FIG.
  • (c) in FIG. 3 shows the joint mechanism 16 in a state in which the connecting portion 28 has moved further forward than in (a) of FIG.
  • FIG. 3 shows the joint mechanism 16 when the towing vehicle 2 and the electrically assisted vehicle 1 are located on a horizontal road surface.
  • the position of the connecting portion 28 when the spring 40 has a free length as shown in FIG. 3(a) will be referred to as the reference position.
  • the damper 38 is in a contracted state.
  • the spring 40 is in a compressed state.
  • the spring 40 functions as a compression spring and biases the first link 20 in a direction that moves the connecting portion 28 to the reference position.
  • the damper 38 is in an extended state.
  • the spring 40 is in a stretched state so that it is longer than its free length.
  • the spring 40 functions as a tension spring and biases the first link 20 in a direction that moves the connecting portion 28 to the reference position. Therefore, the spring 40 urges the first link 20 in a direction to move the connecting portion 28 located at a position other than the reference position to the reference position.
  • the damper 38 and the spring 40 can reduce the vibration or impact caused by relative movement in the front-rear direction between the vehicle body 4 and the connecting portion 28 (towing vehicle 2). As a result, it is possible to smooth out changes over time in the longitudinal displacement between the vehicle body 4 and the connecting portion 28, and to more appropriately control the motor according to the displacement (described later). can. Further, it is also possible to reduce the impact caused when the towing vehicle 2 and the vehicle main body 4 approach or move away from each other.
  • the joint mechanism 16 further includes a leaf spring 42.
  • One end 42a of the leaf spring 42 is fixed to the front surface 32b2 of the upright portion 32b.
  • the other end 42b of the leaf spring 42 is fixed to the lower surface 30c of the front body portion 30.
  • the leaf spring 42 maintains rotation between the front body part 30 and the rear body part 32 and holds the front body part 30 so that the longitudinal direction of the front body part 30 is along the front-rear direction.
  • the electrically assisted vehicle 1 further includes a displacement detection section 46.
  • the displacement detection section 46 has a function of detecting displacement in the longitudinal direction between the vehicle main body 4 and the connection section 28.
  • the displacement detection section 46 is, for example, a direct-acting potentiometer. Note that the displacement in the longitudinal direction between the vehicle main body 4 and the connecting portion 28 refers to the relative movement amount in the longitudinal direction between the vehicle main body 4 and the connecting portion 28.
  • the displacement detection section 46 has a rod 47a and a main body section 47b.
  • the rod 47a and the main body portion 47b have a rod-like shape extending in the front-rear direction.
  • the rod 47a protrudes from the main body portion 47b.
  • the rod 47a can advance and retreat from the main body portion 47b along the front-rear direction.
  • the displacement detection section 46 detects the displacement of the rod 47a in the front-rear direction, and outputs the displacement as a voltage or the like. Note that the output of the displacement detector 46 may indicate the distance between the front end 47a1 and the rear end 47b1 (the position of the front end 47a1 with respect to the main body 47b).
  • the front end 47a1 of the rod 47a is fixed to the lower end 26a of the main body 26.
  • the rear end portion 47b1 of the main body portion 47b is fixed to the connecting portion 32a1 of the rear main body portion 32. Therefore, when the vehicle main body 4 and the connecting portion 28 move relative to each other in the front-rear direction, the entire length of the displacement detecting portion 46 also expands and contracts in accordance with the movement. Thereby, the displacement detection section 46 can detect and output the displacement in the longitudinal direction between the vehicle main body 4 and the connection section 28.
  • the displacement detection section 46 is connected to the control device 12. The output of the displacement detection section 46 is given to the control device 12.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of a functional configuration related to motor control in the electrically assisted vehicle 1.
  • the electrically-assisted vehicle 1 further includes a control device 12 , a battery 14 , and an IMU (Inertial Measurement Unit) 13 .
  • the control device 12 and the battery 14 are mounted on the chassis 4b (FIG. 1).
  • the IMU 13 is fixed to the main body 2a (eg, saddle) of the towing vehicle 2 (FIG. 1). Note that the IMU 13 may be provided on the electrically assisted vehicle 1 side, such as the chassis 4b.
  • the control device 12 has a function of controlling the pair of in-wheel motors 10 and various parts of the electrically assisted vehicle 1.
  • a displacement detection unit 46 , an IMU 13 , and a pair of in-wheel motors 10 are connected to the control device 12 .
  • the battery 14 supplies the stored power to the pair of in-wheel motors 10 and other parts that require operating power.
  • the IMU 13 is, for example, a 6-axis IMU including a 3-axis acceleration sensor and a 3-axis gyro sensor.
  • the IMU 13 provides an output including the detection results of each sensor to the control device 12.
  • the control device 12 uses the output from the IMU 13 to determine the inclination angle of the towing vehicle 2 and the vehicle body 4 in the longitudinal direction. That is, the IMU 13 functions as an angle detection section that detects the inclination angle of the vehicle body 4 in the longitudinal direction.
  • Each of the pair of in-wheel motors 10 has a motor main body 10a and a rotation detection section 10b.
  • the motor body 10a includes main components such as a rotor and a stator.
  • the rotation detection unit 10b is, for example, a Hall sensor provided in the motor body 10a.
  • the rotation detection unit 10b detects the rotation state of the rotor.
  • the output of the rotation detection section 10b is given to the control device 12.
  • the control device 12 determines the rotation speed of the in-wheel motor 10 (speed of the vehicle body 4) using the output from the rotation detection section 10b. That is, the rotation detection unit 10b can detect the rotation speed of the in-wheel motor 10.
  • the control device 12 includes a processing device 50 and a pair of motor drivers 52.
  • the pair of motor drivers 52 are, for example, inverters. Each of the pair of motor drivers 52 is connected to the processing device 50, the battery 14, and the pair of in-wheel motors 10. One motor driver 52 of the pair of motor drivers 52 is connected to the left in-wheel motor 10. The other motor driver 52 of the pair of motor drivers 52 is connected to the right in-wheel motor 10. The pair of motor drivers 52 supply power from the battery 14 to the pair of in-wheel motors 10 .
  • Each of the pair of motor drivers 52 applies driving power to the in-wheel motor 10 based on a control command such as a speed command value given from the processing device 50 and the output of the rotation detection unit 10b, and drives the in-wheel motor 10 at a rotational speed indicated by the speed command value. It has a function of controlling the in-wheel motor 10 so that
  • the motor driver 52 has a function of generating a braking force on the in-wheel motor 10 by using a short brake (dynamic brake).
  • the short brake is a brake that short-circuits the coil of the in-wheel motor 10 to generate a braking force against the rotation of the rotor.
  • the motor driver 52 applies a short brake according to a control command given from the processing device 50.
  • the processing device 50 is composed of a computer or the like including a processing section 54 and a storage section 56.
  • the processing unit 54 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), and an FPGA (Field Programmable Ga). TE Array), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), quantum processor, etc.
  • Various processors are suitable for control.
  • the storage unit 56 is, for example, a flash memory, a hard disk, a ROM (Read Only Memory), or the like.
  • the storage unit 56 stores computer programs to be executed by the processing unit 54 and necessary information.
  • the processing unit 54 realizes various processing functions of the processing device 50 by executing a computer program stored in a computer-readable non-transitory recording medium such as the storage unit 56.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of the processing functions that the processing unit 54 of the processing device 50 has.
  • the processing unit 54 has a function of executing a calculation process 54a, a normal process 54b, a start process 54c, an end process 54d, a braking process 54e, and a determination process 54f.
  • the calculation process 54a is a process for determining the relative position P of the connection part 28 with respect to the vehicle body 4 based on the output of the displacement detection part 46.
  • the processing unit 54 determines the relative position P as coordinates in the front-rear direction, as shown in FIG.
  • the processing unit 54 determines the relative position P using the reference position Ps as the origin.
  • the relative position P indicates the position of the socket hole 28a of the connecting portion 28 in the front-rear direction.
  • the relative position P is not limited to the position of the socket hole 28a, as long as the position of the connecting portion 28 in the front-rear direction with respect to the vehicle body 4 can be specified.
  • the reference position Ps is set based on the position of the vehicle body 4.
  • the relative position P obtained using the reference position Ps as the origin indicates the relative position of the connecting portion 28 with respect to the vehicle main body 4.
  • the relative position P can be expressed as a positive coordinate value on the front side of the reference position Ps, and a negative coordinate value on the rear side of the reference position Ps.
  • the relative position P is the reference position Ps, which is 0.
  • the relative position P is negative.
  • the relative position P is positive. Therefore, by referring to the code of the relative position P, the processing unit 54 can determine whether the relative position P is in front or behind the reference position Ps.
  • a determination position Pj is set in advance at the coordinates in the front-rear direction that represent the relative position P.
  • the determination position Pj is located further back (on the vehicle main body 4 side) than the reference position Ps.
  • the determination position Pj is used by the processing unit 54 to determine whether or not to brake the pair of in-wheel motors 10.
  • the normal process 54b is a process for controlling the pair of in-wheel motors 10 so that the relative position P approaches the reference position Ps.
  • the normal process 54b is mainly a process for accelerating and cruising the vehicle body 4.
  • the processing unit 54 generates a speed command value for bringing the relative position P closer to the reference position Ps based on the difference between the relative position P and the reference position.
  • the generated speed command value is given to the motor driver 52 as a control command.
  • the start process 54c is a process that starts braking control that causes the pair of in-wheel motors 10 to generate a braking force when it is determined that the relative position P is behind the determination position Pj.
  • Braking control is control that applies a short brake to cause the pair of in-wheel motors 10 to generate braking force.
  • the ending process 54d is a process that ends the braking control when it is determined that the rotational speed V of the in-wheel motor 10 is smaller than a second speed threshold Vth2 (described later) while the braking control is being executed.
  • the braking process 54e determines that the inclination angle ⁇ of the vehicle body 4 in the longitudinal direction is larger than an angle threshold value ⁇ th (described later) and determines that the vehicle body 4 is stopped
  • the braking process 54e brakes the pair of in-wheel motors. This is a process of starting braking control to generate braking force at the brake pedal 10.
  • the determination process 54f includes a first determination process, a second determination process, a third determination process, and a fourth determination process, which will be described later.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a process related to motor control executed by the processing unit 54.
  • the processing unit 54 first obtains the relative position P, the rotational speed V of the in-wheel motor 10, and the inclination angle ⁇ in step S1 (step S1).
  • the relative position P is determined based on the output of the displacement detection section 46 by the calculation process 54a.
  • the rotation speed V is determined based on the output of the rotation detection section 10b.
  • the tilt angle ⁇ is determined based on the output of the IMU 13. Note that the rotational speed V is assumed to be the same rotational speed for both of the pair of in-wheel motors 10.
  • the processing unit 54 proceeds to step S2 and determines whether the inclination angle ⁇ is larger than the angle threshold ⁇ th and the vehicle body 4 is stopped (fourth determination process).
  • the processing unit 54 determines whether the vehicle body 4 is stopped based on the rotational speed V. For example, the processing unit 54 determines that the vehicle body 4 is stopped when the rotational speed V is less than or equal to a value that can be determined to be stopped.
  • the angle threshold value ⁇ th is set in advance and stored in the storage unit 56.
  • the angle threshold value ⁇ th is set to a value that allows it to be determined that the vehicle body 4 is tilted upward.
  • step S2 determines in step S2 that the inclination angle ⁇ is larger than the angle threshold value ⁇ th, and also determines that the vehicle body 4 is stopped, the process proceeds to step S10. In other cases, the processing unit 54 proceeds to step S3.
  • the processing unit 54 compares the current relative position P and the determination position Pj, and determines whether the relative position P is behind the determination position Pj (first determination process).
  • the processing unit 54 determines whether the speed of the vehicle body 4 is greater than the speed of the towing vehicle 2.
  • step S4 the processing unit 54 executes normal processing.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of normal processing.
  • the processing unit 54 first determines whether a short brake is applied to the in-wheel motor 10 (step S41). When determining that the short brake is not applied to the in-wheel motor 10, the processing unit 54 proceeds to step S43. When determining that the short brake is applied to the in-wheel motor 10, the processing unit 54 turns off the short brake (step S42), and proceeds to step S43. The processing unit 54 gives a control command to the motor driver 52 to turn off the short brake. As a result, the processing unit 54 turns off the short brake.
  • step S43 the processing unit 54 controls the pair of in-wheel motors 10 so that the relative position P approaches the reference position Ps (step S43).
  • the processing unit 54 sets the target value of the relative position P to a reference position Ps, and generates a speed command value for bringing the relative position P closer to the reference position Ps based on the difference between the current relative position P and the reference position Ps. .
  • the processing unit 54 obtains the speed command value using, for example, two-degree-of-freedom PID control. After completing the process related to controlling the in-wheel motor 10, the processing unit 54 returns to step S1 in FIG.
  • the positional relationship between the relative position P and the reference position Ps indicates the force acting between the towing vehicle 2 and the vehicle body 4.
  • the positional relationship between the relative position P and the reference position Ps indicates the traction load applied to the towing vehicle 2.
  • the relative position P is determined, and based on the relative position P, the towing load applied to the towing vehicle 2 can be determined.
  • the in-wheel motor 10 can generate a driving force corresponding to the traction load applied to the towing vehicle 2. That is, it is possible to cause the in-wheel motor 10 to generate an appropriate driving force for assisting the acceleration and cruising of the towing vehicle 2.
  • the relative position P indicating the towing load can be determined based on the detection result of the displacement detection unit 46 on the electric assist vehicle 1 side, so that the electric assist vehicle 1 can be detected from the tow vehicle 2 side.
  • the in-wheel motor 10 can be controlled without applying electrical signals, information, etc. to the side as much as possible.
  • the number of cables connecting the towing vehicle 2 and the electrically assisted vehicle 1 can be reduced.
  • the speed of the vehicle body can be controlled with a simple configuration.
  • step S5 when the processing unit 54 determines in step S3 that the relative position P is behind the determination position Pj, the process proceeds to step S5.
  • step S5 the processing unit 54 determines whether a short brake is applied to the in-wheel motor 10 (step S5). When determining that the short brake is not applied to the in-wheel motor 10, the processing unit 54 proceeds to step S6.
  • the processing unit 54 determines whether the current rotational speed V is greater than the first speed threshold Vth1 (second determination process).
  • the first speed threshold Vth1 is set in advance and stored in the storage unit 56.
  • the first speed threshold Vth1 is set, for example, to a value equal to or higher than the pedestrian's walking speed. More specifically, the first speed threshold value Vth1 is set to be equal to or higher than the rotational speed V when the speed of the vehicle body 4 is equal to or higher than 5 km/h.
  • the processing unit 54 determines whether the vehicle body 4 is traveling at a constant speed rather than slowly.
  • step S6 If it is determined in step S6 that the current rotational speed V is not greater than the first speed threshold value Vth1, the processing unit 54 proceeds to step S4 and executes normal processing. If it is determined in step S6 that the current rotational speed V is greater than the first speed threshold value Vth1, the processing unit 54 proceeds to step S7 and applies a short brake to the in-wheel motor 10. The processing unit 54 gives a control command to apply the short brake to the motor driver 52. Thereby, a short brake is applied to the in-wheel motor 10.
  • step S8 the processing unit 54 determines whether the current rotational speed V is smaller than the second speed threshold Vth2 (third determination process).
  • the second speed threshold Vth2 is set in advance and stored in the storage unit 56.
  • the second speed threshold Vth2 is a value smaller than the first speed threshold Vth1.
  • the second speed threshold Vth2 is set, for example, to a value that allows it to be determined that the vehicle body 4 is about to stop. More specifically, the second speed threshold Vth2 is set to the rotational speed V when the speed of the vehicle body 4 is 0.5 km to 2 km per hour.
  • step S8 the processing unit 54 determines whether the vehicle body 4 is about to stop.
  • step S8 If it is determined in step S8 that the current rotational speed V is not smaller than the second speed threshold value Vth2, the processing unit 54 returns to step S1 and repeats the process. If it is determined in step S8 that the current rotational speed V is smaller than the second speed threshold value Vth2, the processing unit 54 proceeds to step S9 and turns off the short brake. When the short brake is turned off, the processing unit 54 returns to step S1 and repeats the process.
  • step S5 if it is determined that the short brake is applied to the in-wheel motor 10, the processing unit 54 proceeds to step S8 and performs the above-mentioned processing.
  • step S3 When the processing unit 54 determines that the relative position P is behind the determination position Pj (step S3) and determines that the rotational speed V is greater than the first speed threshold Vth1 (step S6), the in-wheel motor 10 (step S7) and starts braking control (starting process 54c in FIG. 5).
  • the in-wheel motor 10 when the running towing vehicle 2 applies the brakes to decelerate and the inertia of the vehicle body 4 prevents the towing vehicle 2 from decelerating, the in-wheel motor 10 can generate a braking force, and the towing vehicle 2 The speed of the vehicle body 4 can be reduced in accordance with the deceleration of the vehicle.
  • Step S4 After applying a short brake to the in-wheel motor 10, when the relative position P matches the determination position Pj or the relative position P becomes forward of the determination position Pj (step S3), the processing unit 54 performs normal processing ( Step S4) is executed. Therefore, in this case, the processing unit 54 turns off the short brake and ends the braking control.
  • the processing unit 54 even after applying the short brake to the in-wheel motor 10, if the relative position P is behind the determination position Pj (step S3), the processing unit 54 maintains the braking control (step S5) and It is determined whether the rotational speed V is smaller than the second speed threshold Vth2 (step S8). In this case, the processing unit 54 maintains the braking control even if the rotational speed V becomes smaller than the first speed threshold Vth1 (step S5). If the processing unit 54 determines that the rotational speed V is smaller than the second speed threshold Vyh2 (step S8), it turns off the short brake of the in-wheel motor 10 and ends the braking control (end processing 54d in FIG. 5).
  • the braking control is maintained, and when the vehicle body 4 that is running is about to stop, the braking can be finished immediately before the vehicle body 4 stops, and the braking force of the in-wheel motor 10 causes the vehicle body 4 to stop.
  • the applied front load can be alleviated. As a result, it is possible to reduce the impact caused by the release of the front load when the vehicle body 4 is stopped. This makes it possible to suppress the occurrence of so-called jerky brakes.
  • step S2 in FIG. 6 if it is determined that the inclination angle ⁇ is larger than the angle threshold value ⁇ th, and if it is determined that the vehicle body 4 is stopped, the processing unit 54 proceeds to step S10. .
  • step S10 the processing unit 54 applies a short brake to the in-wheel motor 10, and returns to step S1.
  • the processing unit 54 determines that the inclination angle ⁇ is larger than the angle threshold value ⁇ th and determines that the vehicle body 4 is stopped, it starts braking control that causes the in-wheel motor 10 to generate a braking force. (Braking process 54e in FIG. 5).
  • the angle threshold value ⁇ th is set to a value that allows it to be determined that the vehicle body 4 is tilted upward. Therefore, the processing unit 54 can cause the in-wheel motor 10 to generate a braking force when the vehicle body 4 stops on an uphill slope. As a result, it is possible to prevent the vehicle body 4 from moving backward on an uphill slope.
  • FIG. 8 is a diagram showing the results of computer simulation of changes in speed and motor current value when the electrically assisted vehicle 1 of this embodiment is driven.
  • an electrically assisted bicycle was used as the towing vehicle 2, and changes in speed when the electrically assisted bicycle towed the electrically assisted vehicle 1 were determined.
  • the speed of the towing vehicle 2 was set to 5 km/h, 15 km/h, and 25 km/h.
  • the towing vehicle 2 is accelerated to 5 km/h and then travels at a constant speed for a certain period of time. The vehicle then decelerates and stops for a certain period of time. In this way, acceleration, constant speed running, deceleration, and stopping were repeated at each speed, and changes in motor current and changes in speed of vehicle body 4 were determined.
  • the horizontal axis indicates time. Further, the vertical axis indicates the speed of the vehicle body 4 and the motor current.
  • a solid line g1 indicates the actual speed of the towing vehicle 2.
  • Diagram g2 which is a broken line, indicates the actual speed of the vehicle body 4.
  • times T0, T4, and T8 are the timings at which the towing vehicle 2 starts traveling.
  • Times T1, T5, and T9 are timings at which the towing vehicle 2 finishes accelerating and starts running at a constant speed.
  • Times T2, T6, and T10 are timings at which the towing vehicle 2 starts decelerating.
  • Times T3, T7, and T11 are timings at which the towing vehicle 2 stops.
  • the towing vehicle 2 accelerates to 5 km/h, travels at a constant speed, and then stops. Since the towing vehicle 2 is accelerating between time T0 and time T1, the processing unit 54 of the electrically assisted vehicle 1 attempts to accelerate the vehicle body 4. Therefore, the motor current rises sharply. Between time T1 and time T2, the towing vehicle 2 is traveling at a constant speed, so the motor current is stable at a constant low value. At time T2, the towing vehicle 2 starts decelerating, so the processing unit 54 executes a start process 54c and applies a short brake to the in-wheel motor 10. Therefore, after time T2, the motor current becomes 0.
  • the first speed threshold value Vth1 is set to a value smaller than the rotational speed V when the speed of the vehicle body 4 is 5 km/h. Therefore, the speed of the vehicle body 4 is 5 km/h, and the rotational speed V exceeds the first speed threshold Vth1.
  • the processing unit 54 turns off the short brake of the in-wheel motor 10. Thereby, the processing unit 54 can turn off the short brake before reaching the time T3, and can alleviate the front load acting on the vehicle body 4 due to the braking force. As a result, the occurrence of so-called jerky brakes can be suppressed.
  • the towing vehicle 2 is continuously stopped. Therefore, the vehicle body 4 is also stopped according to the speed of the towing vehicle 2. As shown in FIG. 8, there is almost no deviation between the speed of the towing vehicle 2 and the speed of the vehicle body 4 between time T0 and time T4.
  • the towing vehicle 2 accelerates to 15 km/h, travels at a constant speed, and then stops.
  • the towing vehicle 2 accelerates to 25 km/h, travels at a constant speed, and then stops.
  • the processing unit 54 performs the same processing as that between time T0 and time T3.
  • the embodiments disclosed herein are illustrative in all respects and should not be considered restrictive.
  • the in-wheel motor 10 is used to drive the drive wheels 6, but a general motor may be used to drive the drive wheels 6.
  • a case is illustrated in which an electrically assisted bicycle is used as the towing vehicle 2, but the towing vehicle 2 may be a bicycle without an electrically assisting mechanism or a motorcycle.
  • a case is illustrated in which a 6-axis IMU is used as the angle detection section, but any sensor that can at least determine the inclination angle in the front-rear direction may be used, and a 3-axis acceleration sensor may also be used as the angle detection section. good.
  • the braking control the case where a short brake is applied to the in-wheel motor 10 is illustrated, but instead of the short brake, the braking force may be generated in the in-wheel motor 10 by regenerative braking.
  • the reference position Ps which is the origin of the coordinate values representing the relative position P, etc., is the position of the connection part 28 when the spring 40 has a free length, but the reference position Ps is , it may be set at any position in the longitudinal direction of the vehicle body 4.

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Abstract

牽引車両(2)によって牽引される電動アシスト車両(1)は、車両本体(4)と、前記車両本体に設けられた駆動輪(6)と、前記駆動輪を駆動するモータ(10)と、前記モータを制御する制御装置(12)と、前記牽引車両に接続するための接続部(28)を有する第1リンク(20)、及び、前記車両本体と前記接続部との間の前後方向の相対的な移動を許容しつつ前記第1リンクと前記車両本体とを連結する第2リンク(22)を有する継手機構(16)と、前記車両本体と前記接続部との間の前後方向の変位を検出する変位検出部(46)と、を備え、前記制御装置は、前記変位検出部の検出結果に基づいて前記モータを制御する処理部(54)を備える。

Description

電動アシスト車両、制御装置、制御方法、及びコンピュータプログラム
 本開示は、電動アシスト車両、制御装置、制御方法、及びコンピュータプログラムに関する。
 本出願は、2022年6月28日出願の日本出願第2022-103614号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
 特許文献1には、電動アシストリヤカーが開示されている。この電動アシストリヤカーは、作業者によって牽引される。この電動アシストリヤカーは、作業者によって操作可能なスロットル部と、スロットル部の操作量に応じたアシスト力を車輪に付与するモータとを備えている。
特開2012-201245号公報
 実施形態である電動アシスト車両は、牽引車両によって牽引される電動アシスト車両である。電動アシスト車両は、車両本体と、前記車両本体に設けられた駆動輪と、前記駆動輪を駆動するモータと、前記モータを制御する制御装置と、前記牽引車両に接続するための接続部を有する第1リンク、及び、前記車両本体と前記接続部との間の前後方向の相対的な移動を許容しつつ前記第1リンクと前記車両本体とを連結する第2リンクを有する継手機構と、前記車両本体と前記接続部との間の前後方向の変位を検出する変位検出部と、を備える。前記制御装置は、前記変位検出部の検出結果に基づいて前記モータを制御する処理部を備える。
図1は、実施形態に係る電動アシスト車両の一例を示す側面図である。 図2は、図1中、継手機構の拡大図である。 図3は、継手機構における、接続部の位置の変化を示す図である。 図4は、電動アシスト車両における、モータ制御に関する機能的な構成の一例を示すブロック図である。 図5は、処理装置の処理部が有する処理機能の一例を示すブロック図である。 図6は、処理部が実行するモータ制御に関する処理の一例を示すフローチャートである。 図7は、通常処理の一例を示すフローチャートである。 図8は、本実施形態の電動アシスト車両を走行させたときの速度の変化及びモータの電流値をコンピュータシミュレーションによって求めた結果を示す図である。
[本開示が解決しようとする課題]
 上記従来例のような電動アシストリヤカーを、自動2輪車や、電動アシスト自転車といった車両で牽引する場合、牽引車両の速度に応じて、電動アシストリヤカーの速度(モータの回転速度)を適切に制御する必要がある。
 例えば、上述のスロットル部を牽引車両の運転者が操作可能な位置に設けたり、牽引車両が電動アシスト自転車の場合、電動アシスト自転車の制御装置等に電動アシストリヤカーのモータを制御させたりといったように、電動アシストリヤカーの速度制御を牽引車両側で行うことが考えられる。
 しかし、この場合、牽引車両側に改良を加える必要がある上に、牽引車両と電動アシストリヤカーとの間を多数の信号ケーブル等で接続する必要があり、構成が複雑になる。
[本開示の効果]
 本開示によれば、簡易な構成で速度制御を行うことができる。
[本開示の実施形態の説明]
 最初に実施形態の内容を列記して説明する。
(1)実施形態である電動アシスト車両は、牽引車両によって牽引される電動アシスト車両である。電動アシスト車両は、車両本体と、前記車両本体に設けられた駆動輪と、前記駆動輪を駆動するモータと、前記モータを制御する制御装置と、前記牽引車両に接続するための接続部を有する第1リンク、及び、前記車両本体と前記接続部との間の前後方向の相対的な移動を許容しつつ前記第1リンクと前記車両本体とを連結する第2リンクを有する継手機構と、前記車両本体と前記接続部との間の前後方向の変位を検出する変位検出部と、を備える。前記制御装置は、前記変位検出部の検出結果に基づいて前記モータを制御する処理部を備える。
(2)ここで、上記(1)の電動アシスト車両において、前記処理部は、前記変位検出部の検出結果に基づいて、前記車両本体に対する前記接続部の相対位置を求める演算処理と、前記相対位置が、予め設定された基準位置に近づくように前記モータを制御する制御処理と、を実行するように構成されていてもよい。
 上記構成によれば、変位検出部の検出結果から車両本体と接続部との間の前後方向における相対位置を求めるので、この相対位置に基づいて、牽引車両にかかる牽引負荷を把握することができる。さらに、この相対位置が基準位置に近づくようにモータを制御することで、牽引車両にかかる牽引負荷に応じた駆動力をモータに発生させることができる。つまり、牽引車両の加速及び巡行をアシストするための適切な駆動力をモータに発生させることができる。
 このように、上記構成によれば、牽引負荷を示す相対位置を、電動アシスト車両側の変位検出部の検出結果に基づいて求めることができるので、牽引車両側から電動アシスト車両側へ向けて、電気的な信号や情報等を極力与えることなく、モータを制御することができる。この結果、牽引車両と電動アシスト車両との間を接続するケーブル類の本数を抑えることができる。この結果、簡易な構成で車両本体の速度制御を行うことができる。
 上記相対位置が基準位置よりも後方となる場合、車両本体と牽引車両との距離が狭まり、車両本体の速度が牽引車両の速度よりも大きいと判断することができる。
(3)この点、上記(2)の電動アシスト車両において、前記処理部は、前記相対位置が、前記基準位置よりも後方に位置する判定位置よりも後方であるか否かを判定する第1判定処理と、前記相対位置が前記判定位置よりも後方であると判定すると、前記モータに制動力を発生させる制動制御を開始する開始処理と、をさらに実行するように構成してもよい。
 この場合、走行中の牽引車両がブレーキをかけて減速し、車両本体の速度が牽引車両の速度よりも速くなった場合において、モータに制動力を発生させることができ、牽引車両の減速に応じて車両本体の速度を減速することができる。
(4)また、上記(3)の電動アシスト車両において、前記モータの回転速度を検出する回転検出部をさらに備えていれば、前記処理部は、前記回転速度が所定の第1速度閾値よりも大きいか否かを判定する第2判定処理をさらに実行し、前記開始処理では、前記相対位置が前記判定位置よりも後方であると判定し、かつ、前記回転速度が前記第1速度閾値よりも大きいと判定すると、前記制動制御が開始されるように構成することができる。
 この場合、牽引車両及び車両本体が走行中であるか否かを判定することができ、車両本体が走行中である場合に制動制御を開始することができる。
(5)また、上記(4)の電動アシスト車両において、前記処理部は、前記制動制御を実行中に、前記回転速度が、前記第1速度閾値より小さい第2速度閾値よりも小さいか否かを判定する第3判定処理と、前記回転速度が前記第2速度閾値よりも小さいと判定すると、前記制動制御を終了する終了処理をさらに実行するように構成されていてもよい。
 この場合、第2速度閾値を停車直前と判断できる値に設定すれば、車両本体が停車直前にモータによる制動を終了させることができ、モータの制動力によって車両本体に作用する前方荷重を緩和することができる。この結果、車両本体の停車時に前方荷重が開放されることで生じる衝撃を緩和することができる。
(6)また、上記(1)から(3)のいずれかの電動アシスト車両において、前記モータの回転速度を検出する回転検出部と、前記車両本体の前後方向の傾斜角度を検出する角度検出部と、をさらに備える場合、前記処理部は、前記傾斜角度が所定の角度閾値よりも大きいか否かを判定するとともに、前記回転速度に基づいて前記車両本体が停車しているか否かを判定する第4判定処理と、前記傾斜角度が前記角度閾値よりも大きいと判定し、かつ、前記車両本体が停車していると判定すると、前記モータに制動力を発生させる制動制御を開始する制動処理と、をさらに実行することができる。
 この場合、前記角度閾値を車両本体が前上がりに傾斜していると判断することができる値に設定すれば、車両本体が上り坂で停車したときにモータに制動力を発生させることができ、車両本体が上り坂で後退するのを抑制することができる。
(7)また、上記(1)から(6)のいずれかの電動アシスト車両において、前記継手機構は、前記車両本体と前記接続部との間の前後方向の相対移動に伴う振動または衝撃を緩和する緩衝部をさらに備えていてもよい。
 この場合、車両本体と接続部との間の前後方向の変位の経時的な変化をなだらかにすることができ、変位に応じたモータの制御をより適切に行うことができる。また、牽引車両と車両本体とが接近したり離反したりすることで生じる衝撃を緩和することができる。
(8)また、他の観点からみた実施形態は、制御装置である。この制御装置は、車両本体と、前記車両本体に設けられた駆動輪と、前記駆動輪を駆動するモータと、牽引車両に接続するための接続部を有する第1リンク、及び、前記車両本体と前記接続部との間の前後方向の相対的な移動を許容しつつ前記第1リンクと前記車両本体とを連結する第2リンクを有する継手機構と、前記車両本体と前記接続部との間の前後方向の変位を検出する変位検出部と、を備える電動アシスト車両の前記モータを制御する制御装置である。前記制御装置は、前記変位検出部の検出結果に基づいて前記モータを制御する処理部を備える。
 上記構成によれば、簡易な構成で車両本体の速度制御を適切に行うことができる。
(9)他の観点からみた実施形態は、制御方法である。この制御方法は、車両本体と、前記車両本体に設けられた駆動輪と、前記駆動輪を駆動するモータと、牽引車両に接続するための接続部を有する第1リンク、及び、前記車両本体と前記接続部との間の前後方向の相対的な移動を許容しつつ前記第1リンクと前記車両本体とを連結する第2リンクを有する継手機構と、前記車両本体と前記接続部との間の前後方向の変位を検出する変位検出部と、を備える電動アシスト車両の前記モータを制御する方法である。前記制御方法は、前記変位検出部の検出結果に基づいて前記モータを制御するステップを含む。
(10)さらに他の観点からみた実施形態は、コンピュータプログラムである。このコンピュータプログラムは、車両本体と、前記車両本体に設けられた駆動輪と、前記駆動輪を駆動するモータと、牽引車両に接続するための接続部を有する第1リンク、及び、前記車両本体と前記接続部との間の前後方向の相対的な移動を許容しつつ前記第1リンクと前記車両本体とを連結する第2リンクを有する継手機構と、前記車両本体と前記接続部との間の前後方向の変位を検出する変位検出部と、を備える電動アシスト車両の前記モータの制御をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムである。前記コンピュータプログラムは、前記変位検出部の検出結果に基づいて前記モータを制御するステップを含む。
[実施形態の詳細]
 以下、好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。
 なお、以下に記載する各実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
〔全体構成について〕
 図1は、実施形態に係る電動アシスト車両の一例を示す側面図である。
 図1中、電動アシスト車両1は、牽引車両2に牽引される被牽引車両である。
 牽引車両2は、例えば、電動アシスト自転車である。牽引車両2は、本体部2aと、連結器2bと、を有する。連結器2bは、本体部2aの後部に設けられている。
 連結器2bは、アーム2b1を有する。アーム2b1は、本体部2aの後方へ延びている。アーム2b1の前端は本体部2aに固定される。アーム2b1の後端は、電動アシスト車両1に接続される。これにより、連結器2bは、本体部2aと、電動アシスト車両1とを連結する。
 以下の説明では、牽引車両2が前進する方向を前方向、その反対方向を後方向という。
 また、前後方向及び上下方向に直交する方向を左右方向という。
 電動アシスト車両1は、車両本体4と、一対の駆動輪6と、一対の従動輪8と、一対のインホイールモータ10と、を有する。
 車両本体4は、荷台4aと、シャシ4bとを有する。荷台4aは、上面に荷物等が搭載される矩形板状の部材である。
 シャシ4bは、例えば、アルミニウム合金材や鋼材等を用いて構成された構造体である。荷台4aは、シャシ4bの上面に載置される。
 一対の従動輪8は、シャシ4bの前部の左右に設けられている。一対の従動輪8は、シャシ4bに設けられたハブによって回転自在に支持される。
 一対の駆動輪6は、シャシ4bの後部の左右に設けられている。一対の駆動輪6は、シャシ4bに設けられたハブによって回転自在に支持される。
 一対の駆動輪6及び一対の従動輪8には、一対の駆動輪6及び一対の従動輪8に制動を掛けるための車輪用ブレーキが設けられる(図示省略)。
 この車輪用ブレーキは、機械式又は油圧式のブレーキである。車輪用ブレーキは作業者によって操作される。車輪用ブレーキは、作業者が車両本体4を押して車両本体4を走行させるときに、車両本体4を停車させるために用いられる。
 一対のインホイールモータ10は、駆動輪6を駆動するモータである。一対のインホイールモータ10は、一対の駆動輪6の内部に設けられている。
 電動アシスト車両1は、継手機構16をさらに備える。
 継手機構16は、シャシ4bの前端部4b1の左右方向ほぼ中央に設けられている。
 継手機構16は、連結器2bに接続される。
 よって、継手機構16は、互いに連結された電動アシスト車両1と車両本体4との間に介在する。
〔継手機構について〕
 図2は、図1中、継手機構16の拡大図である。
 図2に示すように、継手機構16は、第1リンク20と、第2リンク22と、緩衝部24とを有する。
 第1リンク20は、本体部26と、接続部28とを有する。本体部26は、例えば、アルミニウム合金や鋼材等からなる断面矩形の柱状部材である。本体部26は、上下方向に沿って延びている。
 接続部28は、本体部26の下端部26aに設けられている。接続部28は、本体部26の前面から突出しており、牽引車両2の連結器2bに接続される。
 連結器2bのアーム2b1の後端には、ボール2b2が設けられている。
 接続部28は、ボール2b2が差し込まれるソケット孔28aを有する。ボール2b2は、ソケット孔28aに着脱可能である。また、ソケット孔28a内のボール2b2は、上下左右に揺動可能である。
 ボール2b2がソケット孔28aに装着されることで、接続部28は、連結器2bに接続される。
 本体部26の上端部26bには、第2リンク22が接続されている。つまり、第2リンク22の前端22aは、第1リンク20に接続されている。
 第2リンク22の後端22bは、シャシ4bの前端部4b1に接続されている。よって、第2リンク22は、第1リンク20と、車両本体4とを連結する。
 第2リンク22は、前本体部30と、後本体部32とを有する。
 前本体部30及び後本体部32は、例えば、アルミニウム合金や鋼材等からなる断面矩形の柱状部材である。
 前本体部30は、前後方向に沿って延びている。前本体部30の前端部30aは、本体部26の上端部26bに接続されている。
 前端部30aには、回動ピン34が設けられている。回動ピン34は、上端部26b及び前端部30aの両方に差し込まれている。これにより、本体部26と、前本体部30とは、回動ピン34を中心に回動可能である。
 後本体部32は、水平部32aと、起立部32bとを有する。水平部32aは、シャシ4bの前端部4b1に固定されている。水平部32aは、前後方向に沿って延びている。
 起立部32bは、接続部32a1から斜め前方に延びている。接続部32a1は、水平部32aと起立部32bとが繋がっている部分である。起立部32bの前端部32b1は、前本体部30の後端部30bに接続されている。
 前端部32b1には、回動ピン36が設けられている。回動ピン36は、後端部30b及び前端部32b1の両方に差し込まれている。これにより、前本体部30と、後本体部32とは、回動ピン36を中心に回動可能である。
 以上のように、本体部26と前本体部30とは回動ピン34を中心に回動する。また、前本体部30と後本体部32とは回動ピン36を中心に回動する。これにより、接続部28は、車両本体4に対して前後方向に沿って移動することができる。
 つまり、継手機構16は、接続部28と、車両本体4との間の前後方向の変位を許容する。
 緩衝部24は、ダンパ38と、スプリング40と、を有する。緩衝部24は、車両本体4と接続部28との前後方向の相対移動に伴う振動または衝撃を緩和する機能を有する。
 ダンパ38は、第1リンク20と、第2リンク22の後本体部32との間に設けられている。
 ダンパ38は、ロッド39aと、チューブ39bとを有する。ロッド39a及びチューブ39bは、前後方向に沿う棒状の形状を有する。ロッド39aは、チューブ39bから突出している。
 ロッド39aは、チューブ39bから進出及び後退することができる。これにより前端部39a1と後端部39b1との間の距離(ダンパ38の全長)は、伸長又は収縮する。ダンパ38は、スプリング40が伸縮する際の振動または衝撃を緩和する。
 ロッド39aの前端部39a1は、本体部26の下端部26aに固定されている。チューブ39bの後端部39b1は、後本体部32の接続部32a1に固定されている。
 よって、ダンパ38は、第1リンク20と第2リンク22とが相対的に移動する際の振動または衝撃を緩和する。
 また、ダンパ38は、接続部28の移動範囲を所定の範囲に制限する。ダンパ38が最も収縮した状態にあるとき、車両本体4と接続部28との前後方向の距離は最も小さくなる。ダンパ38が最も伸長した状態にあるとき、車両本体4と接続部28との前後方向の距離は最も大きくなる。
 スプリング40は、ダンパ38の外側に同心に配置されている。スプリング40は、リテーナ41aと、リテーナ41bとの間に設けられている。
 リテーナ41aは、ロッド39aに固定されている。リテーナ41bはチューブ39bに固定されている。
 スプリング40の前端40aは、リテーナ41aに固定されている。また、スプリング40の後端40bは、リテーナ41bに固定されている。よって、スプリング40は、ダンパ38の伸縮に応じて伸縮する。
 スプリング40は、伸縮することで、車両本体4と接続部28との前後方向の相対移動に伴う衝撃を緩和する。
 以上のように、緩衝部24は、ダンパ38と、スプリング40と、を有することで、車両本体4と接続部28との前後方向の相対移動に伴う振動または衝撃を緩和する。
 スプリング40は、接続部28を移動範囲内の所定位置へ移動させる方向へ第1リンク20を付勢する。
 接続部28が前記所定位置のとき、スプリング40は自由長の状態となる。
 図3は、継手機構16における、接続部28の位置の変化を示す図である。
 図3中の(a)は、スプリング40が自由長である状態の継手機構16を示している。
 図3中の(b)は、接続部28が図3中の(a)の場合よりも後方へ移動している状態の継手機構16を示している。
 図3中の(c)は、接続部28が図3中の(a)の場合よりも前方へ移動している状態の継手機構16を示している。
 図3では、牽引車両2及び電動アシスト車両1が水平な路面上に位置する場合の継手機構16を示している。
 以下の説明では、図3中の(a)に示すように、スプリング40が自由長であるときの接続部28の位置を基準位置という。
 図3中の(b)では、ダンパ38は収縮した状態である。また、スプリング40は圧縮された状態である。この場合、スプリング40は、圧縮ばねとして機能し、接続部28を基準位置へ移動させる方向へ第1リンク20を付勢する。
 図3中の(c)では、ダンパ38は伸長した状態である。また、スプリング40は自由長よりも長くなるように引っ張られた状態である。この場合、スプリング40は、引張ばねとして機能し、接続部28を基準位置へ移動させる方向へ第1リンク20を付勢する。
 よって、スプリング40は、基準位置以外に位置する接続部28を基準位置へ移動させる方向へ第1リンク20を付勢する。
 緩衝部24は、ダンパ38及びスプリング40によって、車両本体4と接続部28(牽引車両2)との間で前後方向に相対移動したときの振動または衝撃を軽減することができる。
 これにより、車両本体4と接続部28との間の前後方向の変位の経時的な変化をなだらかにすることができ、変位に応じたモータの制御(後に説明する)をより適切に行うことができる。また、牽引車両2と車両本体4とが接近したり離反したりすることで生じる衝撃を緩和することもできる。
 図2に示すように、継手機構16は、さらに、板ばね42を備える。板ばね42の一端42aは、起立部32bの前面32b2に固定されている。板ばね42の他端42bは、前本体部30の下面30cに固定されている。
 板ばね42は、前本体部30と、後本体部32との間の回動を維持しつつ、前本体部30の長手方向が前後方向に沿うように前本体部30を保持する。
〔変位検出部について〕
 電動アシスト車両1は、変位検出部46をさらに備える。
 変位検出部46は、車両本体4と接続部28との間の前後方向の変位を検出する機能を有する。変位検出部46は、例えば、直動型のポテンショメータである。
 なお、車両本体4と接続部28との間の前後方向の変位とは、車両本体4と接続部28との間の前後方向の相対的な移動量を指す。
 変位検出部46は、ロッド47aと、本体部47bとを有する。ロッド47a及び本体部47bは、前後方向に沿う棒状の形状を有する。ロッド47aは、本体部47bから突出している。
 ロッド47aは、前後方向に沿って本体部47bから進出及び後退することができる。
 変位検出部46は、ロッド47aの前後方向の変位を検出し、変位を電圧等として出力する。なお、変位検出部46の出力は、前端部47a1と、後端部47b1との間の距離(本体部47bに対する前端部47a1の位置)を示すことがある。
 ロッド47aの前端部47a1は、本体部26の下端部26aに固定されている。本体部47bの後端部47b1は、後本体部32の接続部32a1に固定されている。
 よって、車両本体4と接続部28とが前後方向に相対的に移動すると、その移動に応じて変位検出部46の全長も伸縮する。
 これにより、変位検出部46は、車両本体4と接続部28との間の前後方向の変位を検出し、出力することができる。
 変位検出部46は、制御装置12に接続されている。変位検出部46の出力は、制御装置12へ与えられる。
〔電動アシスト車両1の機能的構成について〕
 図4は、電動アシスト車両1における、モータ制御に関する機能的な構成の一例を示すブロック図である。
 図4に示すように、電動アシスト車両1は、制御装置12と、バッテリ14と、IMU(Inertial Measurement Unit:慣性計測ユニット)13とをさらに有する。
 制御装置12、及びバッテリ14は、シャシ4bに搭載されている(図1)。また、IMU13は、牽引車両2の本体部2a(例えば、サドル)に固定されている(図1)。
 なお、IMU13は、シャシ4b等、電動アシスト車両1側に設けられていてもよい。
 制御装置12は、一対のインホイールモータ10や電動アシスト車両1における各部を制御する機能を有する。
 制御装置12には、変位検出部46、IMU13、及び一対のインホイールモータ10が接続されている。
 バッテリ14は、蓄電した電力を、一対のインホイールモータ10や、動作電力を必要とする各部に供給する。
 IMU13は、例えば、3軸加速度センサ、及び3軸ジャイロセンサを含む6軸IMUである。IMU13は、各センサの検出結果を含む出力を制御装置12へ与える。制御装置12は、IMU13からの出力を用いて、牽引車両2及び車両本体4の前後方向の傾斜角度を求める。つまり、IMU13は、車両本体4の前後方向の傾斜角度を検出する角度検出部として機能する。
 一対のインホイールモータ10のそれぞれは、モータ本体10aと、回転検出部10bとを有する。モータ本体10aは、ロータやステータ等の主要構成を含む。
 回転検出部10bは、例えば、モータ本体10aに設けられたホールセンサである。回転検出部10bは、ロータの回転状態を検出する。回転検出部10bの出力は、制御装置12へ与えられる。制御装置12は、回転検出部10bからの出力を用いて、インホイールモータ10の回転速度(車両本体4の速度)を求める。つまり、回転検出部10bは、インホイールモータ10の回転速度を検出することができる。
 制御装置12は、処理装置50と、一対のモータドライバ52とを有する。
 一対のモータドライバ52は、例えば、インバータである。一対のモータドライバ52のそれぞれは、処理装置50、バッテリ14、及び一対のインホイールモータ10に接続されている。一対のモータドライバ52のうちの一方のモータドライバ52は、左側のインホイールモータ10に接続される。一対のモータドライバ52のうちの他方のモータドライバ52は、右側のインホイールモータ10に接続される。一対のモータドライバ52は、バッテリ14の電力を一対のインホイールモータ10へ与える。
 一対のモータドライバ52のそれぞれは、処理装置50から与えられる速度指令値等の制御命令及び回転検出部10bの出力に基づいて、インホイールモータ10へ駆動電力を与え、速度指令値が示す回転速度となるようにインホイールモータ10を制御する機能を有する。
 また、モータドライバ52は、ショートブレーキ(ダイナミックブレーキ)によってインホイールモータ10に制動力を発生させる機能を有する。ショートブレーキとは、インホイールモータ10のコイルを短絡することでロータの回転に対して制動力を生じさせるブレーキである。
 モータドライバ52は、処理装置50から与えられる制御命令によってショートブレーキを掛ける。
 処理装置50は、処理部54と、記憶部56とを備えるコンピュータ等により構成される。処理部54は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、量子プロセッサ等、コンピュータの制御に適合する種々のプロセッサである。記憶部56は、例えば、フラッシュメモリ、ハードディスク、ROM(Read Only Memory)等である。
 記憶部56には、処理部54に実行させるためのコンピュータプログラムや、必要な情報が記憶されている。処理部54は、記憶部56のようなコンピュータ読み取り可能な非一過性の記録媒体に記憶されたコンピュータプログラムを実行することで、処理装置50が有する各種処理機能を実現する。
 図5は、処理装置50の処理部54が有する処理機能の一例を示すブロック図である。
 処理部54は、演算処理54a、通常処理54b、開始処理54c、終了処理54d、制動処理54e、及び判定処理54fを実行する機能を有する。
 演算処理54aは、変位検出部46の出力に基づいて、車両本体4に対する接続部28の相対位置Pを求める処理である。
 変位検出部46の出力は、上述したように、車両本体4と接続部28との間の前後方向の変位(移動量)を示している。
 そこで、処理部54は、図3に示すように、相対位置Pを前後方向の座標として求める。処理部54は、基準位置Psを原点として相対位置Pを求める。
 図3では、相対位置Pは、接続部28のソケット孔28aの前後方向の位置を示している。相対位置Pは、車両本体4に対する接続部28の前後方向の位置を特定できればよく、ソケット孔28aの位置に限定されるものではない。
 基準位置Psは車両本体4の位置を基準に設定される。よって、基準位置Psを原点として求めた相対位置Pは、車両本体4に対する接続部28の相対位置を示す。なお、相対位置Pは、基準位置Psよりも前方側を正の座標値、基準位置Psよりも後方側を負の座標値として表すことができる。
 例えば、図3中の(a)において、相対位置Pは基準位置Psであり、0である。図3中の(b)において、相対位置Pは負となる。図3中の(c)において、相対位置Pは正となる。
 よって、処理部54は、相対位置Pの符号を参照することで、相対位置Pが基準位置Psよりも前方又は後方であるかについて判定することができる。
 また、相対位置Pを表す前後方向の座標には、判定位置Pjが予め設定される。判定位置Pjは、基準位置Psよりも後方(車両本体4側)に位置する。判定位置Pjは、処理部54が一対のインホイールモータ10にブレーキを掛けるか否かの判定を行うために用いられる。
 図5中、通常処理54bは、相対位置Pが基準位置Psに近づくように一対のインホイールモータ10を制御する処理である。通常処理54bは、主として、車両本体4を加速、巡行させるための処理である。
 通常処理54bにおいて、処理部54は、相対位置Pと基準位置との差分に基づいて、相対位置Pを基準位置Psに近づけるための速度指令値を生成する。生成した速度指令値は、制御命令としてモータドライバ52へ与えられる。
 開始処理54cは、相対位置Pが判定位置Pjよりも後方であると判定すると、一対のインホイールモータ10に制動力を発生させる制動制御を開始する処理である。制動制御とは、ショートブレーキを掛けて一対のインホイールモータ10に制動力を発生させる制御である。
 終了処理54dは、制動制御を実行中に、インホイールモータ10の回転速度Vが第2速度閾値Vth2(後に説明する)よりも小さいと判定すると、前記制動制御を終了する処理である。
 制動処理54eは、車両本体4の前後方向の傾斜角度θが角度閾値θth(後に説明する)よりも大きいと判定し、かつ、車両本体4が停車していると判定すると、一対のインホイールモータ10に制動力を発生させる制動制御を開始する処理である。
 判定処理54fは、後述する第1判定処理、第2判定処理、第3判定処理、及び第4判定処理を含む。
〔処理部54が行う処理について〕
 図6は、処理部54が実行するモータ制御に関する処理の一例を示すフローチャートである。
 図6中、まず、処理部54は、ステップS1において、相対位置P、インホイールモータ10の回転速度V、及び傾斜角度θを取得する(ステップS1)。上述のように、相対位置Pは、演算処理54aによって、変位検出部46の出力に基づいて求める。回転速度Vは、回転検出部10bの出力に基づいて求める。傾斜角度θは、IMU13の出力に基づいて求める。なお、回転速度Vは、一対のインホイールモータ10の両方が同じ回転速度であるものとする。
 次いで、処理部54は、ステップS2に進み、傾斜角度θが角度閾値θthよりも大きく、かつ、車両本体4が停車しているか否かを判定する(第4判定処理)。
 処理部54は、回転速度Vに基づいて車両本体4が停車しているか否かを判定する。処理部54は、例えば、回転速度Vが停車と判定しうる値以下である場合、車両本体4が停車していると判定する。
 角度閾値θthは、予め設定され、記憶部56に記憶される。角度閾値θthは、車両本体4が前上がりに傾斜していると判断することができる値に設定される。
 処理部54は、ステップS2において、傾斜角度θが角度閾値θthよりも大きいと判定し、かつ、車両本体4が停車していると判定すると、ステップS10へ進む。それ以外の場合、処理部54は、ステップS3へ進む。
 ステップS3へ進むと、処理部54は、現在の相対位置Pと、判定位置Pjとを比較し、相対位置Pが判定位置Pjよりも後方か否かを判定する(第1判定処理)。
 相対位置Pが基準位置よりも後方となる場合、車両本体4と接続部28との距離が狭まり、車両本体4の速度が牽引車両2の速度よりも大きいと判断することができる。よって、相対位置Pが判定位置Pjよりも後方か否かを判定することで、処理部54は、車両本体4の速度が牽引車両2の速度よりも大きいか否かを判定することができる。
 処理部54は、ステップS3において、相対位置Pが判定位置Pjよりも後方でないと判定すると、ステップS4へ進む。
 ステップS4へ進むと、処理部54は、通常処理を実行する。
 図7は、通常処理の一例を示すフローチャートである。
 通常処理において、処理部54は、まず、インホイールモータ10にショートブレーキを掛けているか否かを判定する(ステップS41)。インホイールモータ10にショートブレーキを掛けていないと判定する場合、処理部54は、ステップS43へ進む。インホイールモータ10にショートブレーキを掛けていると判定する場合、処理部54は、ショートブレーキをオフにし(ステップS42)、ステップS43へ進む。処理部54は、ショートブレーキをオフにする制御命令をモータドライバ52へ与える。これにより、処理部54は、ショートブレーキをオフにする。
 ステップS43において、処理部54は、相対位置Pが基準位置Psに近づくように一対のインホイールモータ10を制御する(ステップS43)。処理部54は、相対位置Pの目標値を基準位置Psとし、現状の相対位置Pと基準位置Psとの差分に基づいて、相対位置Pを基準位置Psに近づけるための速度指令値を生成する。処理部54は、例えば、2自由度PID制御等によって、速度指令値を求める。
 インホイールモータ10の制御に関する処理を終えると、処理部54は、図6中のステップS1へ戻る。
 ここで、相対位置Pと基準位置Psとの位置関係は、牽引車両2と車両本体4との間に作用する力を示していると言える。つまり、相対位置Pと基準位置Psとの位置関係は、牽引車両2にかかる牽引負荷を示している。
 本実施形態では、相対位置Pを求め、相対位置Pに基づいて、牽引車両2にかかる牽引負荷を把握することができる。さらに、この相対位置が基準位置に近づくようにインホイールモータ10を制御することで、牽引車両2にかかる牽引負荷に応じた駆動力をインホイールモータ10に発生させることができる。つまり、牽引車両2の加速及び巡行をアシストするための適切な駆動力をインホイールモータ10に発生させることができる。
 このように、上記構成によれば、牽引負荷を示す相対位置Pを、電動アシスト車両1側の変位検出部46の検出結果に基づいて求めることができるので、牽引車両2側から電動アシスト車両1側へ向けて、電気的な信号や情報等を極力与えることなく、インホイールモータ10を制御することができる。この結果、牽引車両2と電動アシスト車両1との間を接続するケーブル類の本数を抑えることができる。この結果、簡易な構成で車両本体の速度制御を行うことができる。
 図6中、処理部54は、ステップS3において、相対位置Pが判定位置Pjよりも後方であると判定すると、ステップS5へ進む。
 ステップS5において、処理部54は、インホイールモータ10にショートブレーキを掛けているか否かを判定する(ステップS5)。インホイールモータ10にショートブレーキを掛けていないと判定する場合、処理部54は、ステップS6へ進む。
 ステップS6へ進むと、処理部54は、現在の回転速度Vが、第1速度閾値Vth1よりも大きいか否かを判定する(第2判定処理)。
 第1速度閾値Vth1は、予め設定され、記憶部56に記憶される。第1速度閾値Vth1は、例えば、歩行者の歩行速度以上の値に設定される。より具体的に、第1速度閾値Vth1は、車両本体4の速度が時速5km以上のときの回転速度V以上に設定される。
 ステップS6において、処理部54は、車両本体4が、徐行ではなく一定速度で走行しているか否かを判定する。
 ステップS6において、現在の回転速度Vが、第1速度閾値Vth1よりも大きくないと判定すると、処理部54は、ステップS4へ進み、通常処理を実行する。
 ステップS6において、現在の回転速度Vが、第1速度閾値Vth1よりも大きいと判定すると、処理部54は、ステップS7へ進み、インホイールモータ10にショートブレーキを掛ける。
 処理部54は、ショートブレーキを掛ける制御命令をモータドライバ52へ与える。これにより、インホイールモータ10にショートブレーキが掛けられる。
 インホイールモータ10にショートブレーキを掛けた後、処理部54は、ステップS8へ進む。
 ステップS8へ進むと、処理部54は、現在の回転速度Vが、第2速度閾値Vth2よりも小さいか否かを判定する(第3判定処理)。
 第2速度閾値Vth2は、予め設定され、記憶部56に記憶される。第2速度閾値Vth2は、第1速度閾値Vth1より小さい値である。第2速度閾値Vth2は、例えば、車両本体4が停車直前と判断することができる値に設定される。より具体的に、第2速度閾値Vth2は、車両本体4の速度が時速0.5km~2kmのときの回転速度Vに設定される。
 ステップS8において、処理部54は、車両本体4が停車直前であるか否かを判定する。
 ステップS8において、現在の回転速度Vが、第2速度閾値Vth2よりも小さくないと判定すると、処理部54は、ステップS1へ戻り、処理を繰り返す。
 ステップS8において、現在の回転速度Vが、第2速度閾値Vth2よりも小さいと判定すると、処理部54は、ステップS9へ進み、ショートブレーキをオフにする。
 ショートブレーキをオフにすると、処理部54は、ステップS1へ戻り、処理を繰り返す。
 また、ステップS5において、インホイールモータ10にショートブレーキを掛けていると判定する場合、処理部54は、ステップS8へ進み、上述の処理を行う。
 処理部54は、相対位置Pが判定位置Pjよりも後方であると判定し(ステップS3)、かつ、回転速度Vが第1速度閾値Vth1よりも大きいと判定すると(ステップS6)、インホイールモータ10にショートブレーキを掛け(ステップS7)、制動制御を開始する(図5中、開始処理54c)。
 これにより、走行中の牽引車両2がブレーキをかけて減速し、車両本体4の慣性が牽引車両2の減速を妨げる場合において、インホイールモータ10に制動力を発生させることができ、牽引車両2の減速に応じて車両本体4の速度を減速することができる。
 インホイールモータ10にショートブレーキを掛けた後、相対位置Pが判定位置Pjに一致する、又は、相対位置Pが判定位置Pjよりも前方になると(ステップS3)、処理部54は、通常処理(ステップS4)を実行する。よって、この場合、処理部54は、ショートブレーキをオフにし、制動制御を終了する。
 一方、インホイールモータ10にショートブレーキを掛けた後も、相対位置Pが判定位置Pjよりも後方である場合(ステップS3)、処理部54は、制動制御を維持し(ステップS5)、現在の回転速度Vが、第2速度閾値Vth2よりも小さいか否かを判定する(ステップS8)。この場合、処理部54は、回転速度Vが第1速度閾値Vth1よりも小さくなっても、制動制御を維持する(ステップS5)。
 処理部54は、回転速度Vが第2速度閾値Vyh2よりも小さいと判定すると(ステップS8)、インホイールモータ10のショートブレーキをオフにし、制動制御を終了する(図5中、終了処理54d)。
 この場合、制動制御が維持され、走行中だった車両本体4が停車しようとする際、車両本体4が停車直前に制動を終了させることができ、インホイールモータ10の制動力によって車両本体4に作用する前方荷重を緩和することができる。この結果、車両本体4の停車時に前方荷重が開放されることで生じる衝撃を緩和することができる。これにより、いわゆるカックンブレーキの発生を抑制することができる。
 上述したように、図6中、ステップS2において、傾斜角度θが角度閾値θthよりも大きいと判定し、かつ、車両本体4が停車していると判定すると、処理部54は、ステップS10へ進む。
 ステップS10において、処理部54は、インホイールモータ10にショートブレーキを掛け、ステップS1へ戻る。
 つまり、処理部54は、傾斜角度θが角度閾値θthよりも大きいと判定し、かつ、車両本体4が停車していると判定すると、インホイールモータ10に制動力を発生させる制動制御を開始する(図5中、制動処理54e)。
 上述のように、角度閾値θthは、車両本体4が前上がりに傾斜していると判断することができる値に設定される。
 よって、処理部54は、車両本体4が上り坂で停車したときにインホイールモータ10に制動力を発生させることができる。この結果、車両本体4が上り坂で後退するのを抑制することができる。
〔検証試験について〕
 次に、本実施形態の電動アシスト車両1を平地で走行させたときの速度の変化を確認するために行った検証試験について説明する。
 図8は、本実施形態の電動アシスト車両1を走行させたときの速度の変化及びモータの電流値をコンピュータシミュレーションによって求めた結果を示す図である。
 本検証試験では、牽引車両2として電動アシスト自転車を用い、電動アシスト自転車で電動アシスト車両1を牽引したときの速度の変化を求めた。
 また、牽引車両2の速度は、時速5km、時速15km、時速25kmに設定した。まず、牽引車両2を時速5kmまで加速させて、その後、一定時間定速走行する。その後、減速し一定時間停車させる。このように、加速、定速走行、減速、及び停車を各速度で繰り返し、モータ電流の変化及び車両本体4の速度の変化を求めた。
 図8中、横軸は時間を示す。また、縦軸は車両本体4の速度及びモータ電流を示す。
 図8中、実線である線図g1は、牽引車両2の実速度を示している。破線である線図g2は、車両本体4の実速度を示している。一点鎖線である線図g3は、インホイールモータ10のモータ電流を示している。
 図8中、時間T0、T4、T8は、牽引車両2が走行を開始したタイミングである。時間T1、T5、T9は、牽引車両2が加速を終了し、定速走行を開始したタイミングである。時間T2、T6、T10は、牽引車両2が減速を開始したタイミングである。時間T3、T7、T11は、牽引車両2が停止したタイミングである。
 図8中、時間T1から時間T3の間では、牽引車両2は、時速5kmまで加速、定速走行した後、停車している。
 時間T0から時間T1の間においては、牽引車両2が加速しているため、電動アシスト車両1の処理部54は、車両本体4を加速させようとする。このため、モータ電流は、急峻に立ち上がっている。時間T1と時間T2との間では、牽引車両2が定速走行しているため、モータ電流は、一定の低い値で安定している。
 時間T2では、牽引車両2が減速を開始するため、処理部54は、開始処理54cを実行し、インホイールモータ10にショートブレーキを掛ける。よって、時間T2以降、モータ電流は0となる。
 なお、ここで、第1速度閾値Vth1は、車両本体4の速度が時速5kmでの回転速度Vよりも小さい値に設定されている。よって、車両本体4の速度が時速5kmで、回転速度Vが第1速度閾値Vth1を超える。
 時間T2と時間T3との間では、インホイールモータ10の回転速度Vが第2速度閾値Vth2よりも小さくなると、処理部54は、インホイールモータ10のショートブレーキをオフにする。これにより、処理部54は、時間T3に至る前にショートブレーキをオフにでき、制動力によって車両本体4に作用する前方荷重を緩和できる。この結果、いわゆるカックンブレーキの発生を抑制することができる。
 時間T3から時間T4の間においては、牽引車両2は継続的に停止している。よって、車両本体4も牽引車両2の速度に応じて停止している。
 図8に示すように、時間T0から時間T4の間において、牽引車両2の速度と、車両本体4の速度と間には、ほとんど乖離が見られない。
 図8中、時間T4から時間T7の間では、牽引車両2は、時速15kmまで加速、定速走行した後、停車している。
 図8中、時間T8から時間T11の間では、牽引車両2は、時速25kmまで加速、定速走行した後、停車している。
 時間T4から時間T7の間、及び、時間T8から時間T11の間においても、処理部54は、時間T0から時間T3の間と同様の処理を行う。
 図8に示すように、時間T4から時間T7の間、及び、時間T8から時間T11の間においても、牽引車両2の速度と、車両本体4の速度との間には、ほとんど乖離が見られない。
 この結果から、電動アシスト車両1は、牽引車両2の速度に応じた速度で走行ができることが判る。また、牽引車両2の停車に応じて適切に停車できることが判る。
〔その他〕
 なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
 例えば、上記実施形態では、駆動輪6を駆動するためにインホイールモータ10を用いた場合を例示したが、一般的なモータを用いて駆動輪6を駆動するように構成してもよい。
 また、上記実施形態では、牽引車両2として電動アシスト自転車を用いた場合を例示したが、牽引車両2としては、電動アシスト機構を持たない自転車でもよいし、自動二輪車でもよい。
 上記実施形態では、6軸IMUを角度検出部として用いた場合を例示したが、少なくとも前後方向の傾斜角度を求めることができるセンサであればよく、3軸加速度センサを角度検出部として用いてもよい。
 また、上記実施形態では、制動制御において、インホイールモータ10にショートブレーキを掛ける場合を例示したが、ショートブレーキに代えて、回生制動によってインホイールモータ10に制動力を発生させてもよい。
 また、上記実施形態では、相対位置P等を表す座標値の原点である基準位置Psを、スプリング40が自由長であるときの接続部28の位置とした場合を例示したが、基準位置Psは、車両本体4における前後方向の任意の位置に設定してもよい。
 本発明の範囲は、上記した意味ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 電動アシスト車両
2 牽引車両
2a 本体部
2b 連結器
2b1 アーム
2b2 ボール
4 車両本体
4a 荷台
4b シャシ
4b1 前端部
6 駆動輪
8 従動輪
10 インホイールモータ
10a モータ本体
10b 回転検出部
12 制御装置
13 IMU(角度検出部)
14 バッテリ
16 継手機構
20 第1リンク
22 第2リンク
22a 前端
22b 後端
24 緩衝部
26 本体部
26a 下端部
26b 上端部
26c 後面
28 接続部
28a ソケット孔
30 前本体部
30a 前端部
30b 後端部
30c 下面
32 後本体部
32a 水平部
32a1 接続部
32b 起立部
32b1 前端部
32b2 前面
34 回動ピン
36 回動ピン
38 ダンパ
39a ロッド
39a1 前端部
39b チューブ
39b1 後端部
40 スプリング
40a 前端
40b 後端
41a リテーナ
41b リテーナ
42 板ばね
42a 一端
42b 他端
46 変位検出部
47a ロッド
47a1 前端部
47b 本体部
47b1 後端部
50 処理装置
52 モータドライバ
54 処理部
54a 演算処理
54b 通常処理
54c 開始処理
54d 終了処理
54e 制動処理
54f 判定処理
56 記憶部

Claims (10)

  1.  牽引車両によって牽引される電動アシスト車両であって、
     車両本体と、
     前記車両本体に設けられた駆動輪と、
     前記駆動輪を駆動するモータと、
     前記モータを制御する制御装置と、
     前記牽引車両に接続するための接続部を有する第1リンク、及び、前記車両本体と前記接続部との間の前後方向の相対的な移動を許容しつつ前記第1リンクと前記車両本体とを連結する第2リンクを有する継手機構と、
     前記車両本体と前記接続部との間の前後方向の変位を検出する変位検出部と、を備え、
     前記制御装置は、
     前記変位検出部の検出結果に基づいて前記モータを制御する処理部を備える
    電動アシスト車両。
  2.  前記処理部は、
     前記変位検出部の検出結果に基づいて、前記車両本体に対する前記接続部の相対位置を求める演算処理と、
     前記相対位置が、予め設定された基準位置に近づくように前記モータを制御する制御処理と、を実行する請求項1に記載の電動アシスト車両。
  3.  前記処理部は、
     前記相対位置が、前記基準位置よりも後方に位置する判定位置よりも後方であるか否かを判定する第1判定処理と、
     前記相対位置が前記判定位置よりも後方であると判定すると、前記モータに制動力を発生させる制動制御を開始する開始処理と、をさらに実行する
    請求項2に記載の電動アシスト車両。
  4.  前記モータの回転速度を検出する回転検出部をさらに備え、
     前記処理部は、
     前記回転速度が所定の第1速度閾値よりも大きいか否かを判定する第2判定処理をさらに実行し、
     前記開始処理では、前記相対位置が前記判定位置よりも後方であると判定し、かつ、前記回転速度が前記第1速度閾値よりも大きいと判定すると、前記制動制御が開始される
    請求項3に記載の電動アシスト車両。
  5.  前記処理部は、
     前記制動制御を実行中に、前記回転速度が、前記第1速度閾値より小さい第2速度閾値よりも小さいか否かを判定する第3判定処理と、
     前記回転速度が前記第2速度閾値よりも小さいと判定すると、前記制動制御を終了する終了処理をさらに実行する
    請求項4に記載の電動アシスト車両。
  6.  前記モータの回転速度を検出する回転検出部と、
     前記車両本体の前後方向の傾斜角度を検出する角度検出部と、をさらに備え、
     前記処理部は、
     前記傾斜角度が所定の角度閾値よりも大きいか否かを判定するとともに、前記回転速度に基づいて前記車両本体が停車しているか否かを判定する第4判定処理と、
     前記傾斜角度が前記角度閾値よりも大きいと判定し、かつ、前記車両本体が停車していると判定すると、前記モータに制動力を発生させる制動制御を開始する制動処理と、をさらに実行する
    請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の電動アシスト車両。
  7.  前記継手機構は、前記車両本体と前記接続部との間の前後方向の相対移動に伴う振動または衝撃を緩和する緩衝部をさらに備える
    請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の電動アシスト車両。
  8.  車両本体と、前記車両本体に設けられた駆動輪と、前記駆動輪を駆動するモータと、牽引車両に接続するための接続部を有する第1リンク、及び、前記車両本体と前記接続部との間の前後方向の相対的な移動を許容しつつ前記第1リンクと前記車両本体とを連結する第2リンクを有する継手機構と、前記車両本体と前記接続部との間の前後方向の変位を検出する変位検出部と、を備える電動アシスト車両の前記モータを制御する制御装置であって、
     前記変位検出部の検出結果に基づいて前記モータを制御する処理部を備える
    制御装置。
  9.  車両本体と、前記車両本体に設けられた駆動輪と、前記駆動輪を駆動するモータと、牽引車両に接続するための接続部を有する第1リンク、及び、前記車両本体と前記接続部との間の前後方向の相対的な移動を許容しつつ前記第1リンクと前記車両本体とを連結する第2リンクを有する継手機構と、前記車両本体と前記接続部との間の前後方向の変位を検出する変位検出部と、を備える電動アシスト車両の前記モータを制御する制御方法であって、
     前記変位検出部の検出結果に基づいて前記モータを制御するステップを含む
    制御方法。
  10.  車両本体と、前記車両本体に設けられた駆動輪と、前記駆動輪を駆動するモータと、牽引車両に接続するための接続部を有する第1リンク、及び、前記車両本体と前記接続部との間の前後方向の相対的な移動を許容しつつ前記第1リンクと前記車両本体とを連結する第2リンクを有する継手機構と、前記車両本体と前記接続部との間の前後方向の変位を検出する変位検出部と、を備える電動アシスト車両の前記モータの制御をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
     前記変位検出部の検出結果に基づいて前記モータを制御するステップを含む
    コンピュータプログラム。
     
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