JP2002240772A - Auxiliary power control device of power assisted vehicle - Google Patents
Auxiliary power control device of power assisted vehicleInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、踏力に所定のアシ
スト比を乗じた補助動力を踏力と共に駆動輪に伝達する
ことにより、走行を補助するようにした電動補助車両に
関し、詳細には上記アシスト比を適正な値に制御できる
ようにした補助動力制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric assist vehicle for assisting travel by transmitting assist power obtained by multiplying a pedaling force by a predetermined assist ratio to drive wheels together with the pedaling force. The present invention relates to an auxiliary power control device capable of controlling a ratio to an appropriate value.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、運転者がペダルに加えた踏力
に規定のアシスト比を乗じた補助動力を電動モータに発
生させ、該電動モータの補助動力及び上記踏力を合力し
て駆動輪に伝達し、もって走行を補助するようにした電
動補助自転車や電動補助車椅子等の電動補助車両が実用
化されている。2. Description of the Related Art Conventionally, an electric motor generates auxiliary power obtained by multiplying a pedaling force applied to a pedal by a driver by a specified assist ratio, and transmits the auxiliary power of the electric motor and the above-mentioned pedaling force to driving wheels. In addition, electric assist vehicles such as electric assist bicycles and electric assist wheelchairs that assist driving have been put to practical use.
【０００３】なお、本明細書におけるアシスト比とは、
補助動力／踏力の比率を意味している。道路交通法上の
電動補助自転車として認められるためには、上記アシス
ト比が規定値（通常１．０）を越えてはならないとされ
ている。なお、アシスト比が１．０を越えると道路交通
法上の原動機付自転車とみなされる。[0003] The assist ratio in this specification is
It means the ratio of auxiliary power / pedal force. It is stated that the assist ratio must not exceed a specified value (usually 1.0) in order to be recognized as an electric assisted bicycle according to the Road Traffic Law. If the assist ratio exceeds 1.0, the bicycle is regarded as a motorbike under the Road Traffic Law.
【０００４】[0004]
【発明が解決すようとする課題】ところで変速機構を備
えた電動補助車両の場合、踏力検出部及び合力部の下流
に変速機構を設けるのであれば、変速段にかかわらずア
シスト比は変化しないのだが、踏力検出部と合力部の間
に変速機構を設けると、変速段によってアシスト比が変
化することとなる。そのため高速側の変速段にあるとき
に上記規定のアシスト比を越えないように設定すると、
低速側の変速段においてアシスト比が必要以上に低下し
てしまい、必要な補助動力が得られないという問題があ
る。なお、逆に低速側変速段において上記規定のアシス
ト比を確保すると高速側変速段においてアシスト比が上
記規定値を越えてしまう。In the case of an electrically assisted vehicle equipped with a speed change mechanism, if the speed change mechanism is provided downstream of the pedaling force detection unit and the resultant force unit, the assist ratio does not change regardless of the gear position. However, if a speed change mechanism is provided between the pedaling force detection unit and the resultant force unit, the assist ratio will change depending on the shift speed. Therefore, if the setting is made so as not to exceed the specified assist ratio when the gear is on the high speed side,
There is a problem that the assist ratio is unnecessarily lowered at the lower gear, and the necessary auxiliary power cannot be obtained. Conversely, if the specified assist ratio is secured in the lower gear, the assist ratio exceeds the specified value in the higher gear.
【０００５】また上記のような変速機構の配置とは無関
係に、従来の電動補助車両の場合、同じ変速段でみた場
合、アシスト比は一定の値（通常１．０）に固定されて
おり、運転者のペダルの漕ぎ方に関わらず踏力の大きさ
のみによって補助動力の大きさが決まってしまうように
なっている。そのため例えば、走行状態によって、大き
な補助動力が欲しい場合と、補助動力はそれほど必要と
しない場合があるにもかかわらず、これらの要請に応え
ることができないといった問題がある。[0005] Regardless of the arrangement of the transmission mechanism as described above, in the case of a conventional electric assist vehicle, the assist ratio is fixed to a constant value (usually 1.0) when viewed at the same gear position. Regardless of how the driver pedals, the magnitude of the assist power is determined only by the magnitude of the pedaling force. For this reason, for example, there is a problem that, depending on the traveling state, a large auxiliary power is desired and a small auxiliary power is not required.
【０００６】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであり、第１の発明は「踏力検出→変速→合
力」方式の電動補助車両において変速段の如何に関わら
ず規定のアシスト比を保持でき、また第２の発明は、変
速機構の配置とは無関係の電動補助車両において、大き
な補助動力が欲しい場合には補助動力を大きくし、補助
動力をそれほど必要としない場合には補助動力を小さく
できる電動補助車両の補助動力制御装置を提供すること
を課題としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and a first invention is an electric assist vehicle of the "pedal force detection → shift → combined force" system, which provides a specified assist regardless of the gear position. The second aspect of the present invention relates to an electric auxiliary vehicle independent of the arrangement of the transmission mechanism, which increases the auxiliary power when a large auxiliary power is required, and increases the auxiliary power when the auxiliary power is not so required. An object of the present invention is to provide an auxiliary power control device for an electric auxiliary vehicle that can reduce power.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ペダ
ルに加えられた踏力を変速機構より上流で検出し、該検
出された踏力にアシスト比を乗じた補助動力を電動モー
タに発生させ、該補助動力を上記変速機構を経た踏力に
合力させて駆動輪に伝達するようにした電動補助車両の
補助動力制御装置において、上記変速機構が何れの変速
段にあるかを検出し、該検出された変速段及び上記検出
された踏力に応じたモータ補助電流を上記電動モータに
供給することにより上記アシスト比を変速段の如何に関
わらず所定の値に保持するようにしたことを特徴として
いる。According to a first aspect of the present invention, a stepping force applied to a pedal is detected upstream of a speed change mechanism, and an auxiliary power obtained by multiplying the detected stepping force by an assist ratio is generated in an electric motor. An auxiliary power control device for an electric auxiliary vehicle, wherein the auxiliary power is transmitted to driving wheels by synthesizing the auxiliary power with a treading force passed through the transmission mechanism. The assist ratio is maintained at a predetermined value irrespective of the shift speed by supplying a motor auxiliary current according to the detected shift speed and the detected pedaling force to the electric motor. .
【０００８】なお、本発明において、アシスト比を所定
の値に保持する、とは同じアシスト比とする場合だけで
なく、一定の幅内に保持する場合を含む。In the present invention, maintaining the assist ratio at a predetermined value includes not only the case where the assist ratio is the same, but also the case where the assist ratio is maintained within a predetermined width.
【０００９】請求項２の発明は、請求項１において、同
じ踏力に対して、低速側変速段におけるモータ補助電流
が高速側変速段におけるモータ補助電流より大きい値に
設定されていることを特徴としている。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the motor auxiliary current in the lower gear is set to a value larger than the motor auxiliary current in the higher gear for the same pedaling force. I have.
【００１０】請求項３の発明は、請求項１又は２におい
て、上記踏力の入力状態から求めた車両速度（踏力車
速）と上記電動モータの回転状態から求めた車両速度
（モータ車速）との比率に基づいて変速段を求めること
を特徴としている。According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, a ratio between a vehicle speed (pedaling vehicle speed) obtained from the input state of the pedaling force and a vehicle speed (motor vehicle speed) obtained from the rotating state of the electric motor. Is determined based on the speed.
【００１１】請求項４の発明は、請求項３において、踏
力電圧のピークから次のピークまでの周期に基づいて上
記踏力車速を求め、電動モータの誘起電圧に基づいて上
記モータ車速を求めることを特徴としている。According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the pedaling vehicle speed is obtained based on a period from the peak of the pedaling voltage to the next peak, and the motor vehicle speed is obtained based on the induced voltage of the electric motor. Features.
【００１２】請求項５の発明は、ペダルに加えられた踏
力を検出し、該検出された踏力にアシスト比を乗じた補
助動力を電動モータに発生させ、該補助動力を上記踏力
と共に駆動輪に伝達するようにした電動補助車両の補助
動力制御装置において、上記踏力の入力状況に基づいて
補助動力の供給を重視するアシスト重視状態か、航続距
離を重視する航続距離重視状態かを判断し、アシスト重
視状態でのアシスト比を航続距離重視状態のアシスト比
より大きい値に設定すること特徴としている。According to a fifth aspect of the present invention, an electric motor generates auxiliary power obtained by multiplying an assist ratio by the detected pedal force and detects the pedal force applied to the pedal. The assisting power control device for the electrically assisted vehicle is configured to determine, based on the input state of the pedaling force, whether the emphasis is placed on assist power supply or the cruising distance emphasis on cruising distance. The assist ratio in the emphasis state is set to a value larger than the assist ratio in the cruising distance emphasis state.
【００１３】請求項６の発明は、請求項５において、踏
力電圧の変動幅が所定の変動幅内に所定時間以上保持さ
れている場合は航続距離重視状態とし、踏力電圧の変動
幅が所定の変動幅内に所定時間保持されるまで及び踏力
電圧の変動幅が上記所定の変動幅を越えた場合にはアシ
スト重視状態ととすることを特徴としている。According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, when the variation range of the pedaling force voltage is maintained within a predetermined variation range for a predetermined time or more, the cruising distance is emphasized, and the variation range of the pedaling force voltage is set to a predetermined value. It is characterized in that the assist-oriented state is set until the treading force voltage exceeds the above-mentioned predetermined fluctuation width until it is maintained within the fluctuation width for a predetermined time.
【００１４】請求項７の発明は、請求項５又は６におい
て、発進時には踏力の大きさの如何に関わらずアシスト
重視状態とすることを特徴としている。A seventh aspect of the present invention is characterized in that, in the fifth or sixth aspect, when starting, the assist-oriented state is set regardless of the magnitude of the pedaling force.
【００１５】[0015]
【発明の作用効果】請求項１の発明によれば、上記変速
機構が何れの変速段にあるかを検出し、該検出された変
速段及び踏力に応じたモータ補助電流を上記電動モータ
に供給するようにしたので、何れの変速段においてもア
シスト比を所定の値に保持することが可能となる。その
ため、例えば高速側の変速段において規定のアシスト比
となるようにした場合に、低速側の変速段においてアシ
スト比が小さくなってしまうといった問題を回避でき
る。According to the first aspect of the present invention, the gear position of the speed change mechanism is detected, and a motor auxiliary current corresponding to the detected speed position and pedaling force is supplied to the electric motor. Therefore, the assist ratio can be maintained at a predetermined value at any gear. Therefore, for example, when the specified assist ratio is set in the high speed gear, the problem that the assist ratio becomes small in the low gear can be avoided.
【００１６】請求項２の発明によれば、同じ踏力に対し
て、低速側変速段におけるモータ補助電流を高速側変速
段におけるモータ補助電流より大きい値に設定するよう
にしたので、高速側変速段におけるモータ補助電流をア
シスト比が所定の値となるように設定し、かつ低速側変
速段においてもモータ補助電流をアシスト比が所定の値
となるように設定することが可能となり、その結果高速
側変速段及び低速側変速段の何れにもおいても、踏力に
対するモータ補助動力の比率を同じにでき、所定のアシ
スト比を保持できる。According to the second aspect of the present invention, the motor assist current in the lower gear is set to a value larger than the motor assist current in the higher gear for the same pedaling force. , The assist ratio can be set to a predetermined value, and the motor auxiliary current can be set to the predetermined value even in the lower gear. The ratio of the motor assisting power to the pedaling force can be the same at both the shift speed and the low speed shift speed, and a predetermined assist ratio can be maintained.
【００１７】請求項３の発明によれば、上記踏力の入力
状態から求めた踏力車速と上記電動モータの回転状態か
ら求めたモータ車速との比率に基づいて変速段を求める
ようにしたので、変速段を機械的に検出するセンサを設
ける場合に比較して簡単な構成により変速段を検出でき
る。According to the third aspect of the present invention, the shift speed is determined based on the ratio between the pedaling force vehicle speed determined from the input state of the pedaling force and the motor vehicle speed determined from the rotation state of the electric motor. The shift speed can be detected with a simpler configuration than when a sensor for mechanically detecting the speed is provided.
【００１８】請求項４の発明によれば、踏力電圧のピー
クから次のピークまでの周期に基づいて上記踏力車速を
求め、電動モータの逆起電圧に基づいて上記モータ車速
を求めるようにしたので、簡単な構成により踏力車速及
びモータ車速を求めることが可能である。According to the fourth aspect of the present invention, the pedaling vehicle speed is obtained based on the cycle from the peak of the pedaling voltage to the next peak, and the motor vehicle speed is obtained based on the back electromotive voltage of the electric motor. It is possible to obtain the pedaling vehicle speed and the motor vehicle speed with a simple configuration.
【００１９】請求項５の発明によれば、踏力の入力状況
に基づいてアシスト重視状態か航続距離重視状態かを判
断し、アシスト重視状態でのアシスト比を航続距離重視
状態のアシスト比より大きい値に設定したので、坂道等
のように大きな補助動力が欲しい場合には大きな補助動
力を供給でき、走行が楽であり、また平坦路のように小
さな補助動力で済む場合は小さな補助動力にでき、バッ
テリの１回の充電における航続距離を延ばすことができ
る。According to the fifth aspect of the present invention, it is determined whether the emphasis on assist or the cruising distance is important based on the input state of the pedaling force, and the assist ratio in the emphasis on assist is set to a value larger than the assist ratio in the emphasis on cruising distance. Because a large auxiliary power can be supplied when large auxiliary power is required, such as on a slope, traveling is easy, and when a small auxiliary power is required, such as on a flat road, a small auxiliary power can be used. The cruising distance in one charge of the battery can be extended.
【００２０】請求項６の発明によれば、踏力電圧の変動
幅が所定の変動幅内に所定時間以上保持されている場合
は航続距離重視状態とし、踏力電圧の変動幅が所定の変
動幅内に所定時間保持されるまで及び上記所定の変動幅
を越えた場合にはアシスト重視状態としたので、特別な
センサを必要とすることなく元々から検出されている踏
力の変動でもって上記何れかの状態かを判定でき、コス
ト上昇，構造複雑化を招くことがほとんどない。According to the sixth aspect of the invention, when the fluctuation range of the tread force voltage is maintained within the predetermined fluctuation range for a predetermined time or more, the cruising distance is emphasized, and the fluctuation range of the tread force voltage is within the predetermined fluctuation range. Until a predetermined time is held and when the predetermined fluctuation range is exceeded, the assist-oriented state is set. Therefore, any one of the above-described methods is used with the fluctuation of the pedal force originally detected without the need for a special sensor. It is possible to determine whether the state is the state, and there is almost no increase in cost and structural complexity.
【００２１】請求項７の発明によれば、発進時には踏力
の大きさの如何に関わらずアシスト重視状態としたの
で、発進時にアシスト力が不足することがなく、発進が
容易である。According to the seventh aspect of the present invention, since the assist-oriented state is set at the start regardless of the magnitude of the pedaling force, the assist force is not insufficient at the start and the start is easy.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。図１〜図６は請求項１〜４の
発明に係る第１実施形態を説明するための図であり、図
１は本実施形態装置を搭載した電動補助自転車の模式側
面図、図２は変速判定によるアシスト比補正ブロック
図、図３は踏力車速−モータ車速特性図、図４は踏力電
圧−モータ電流指令値特性図、図５は踏力−モータ補助
動力特性図、図６は変速判断によるアシスト比補正動作
を示すフローチャートである。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 to 6 are views for explaining a first embodiment according to the first to fourth aspects of the present invention. FIG. 1 is a schematic side view of an electric assist bicycle equipped with the present embodiment device, and FIG. FIG. 3 is a characteristic diagram of a pedaling force vehicle speed-motor vehicle speed characteristic, FIG. 4 is a characteristic diagram of a pedaling force voltage-motor current command value characteristic, FIG. 5 is a characteristic diagram of a pedaling force-motor auxiliary power, and FIG. 9 is a flowchart illustrating a ratio correction operation.
【００２３】図１において、１は電動補助車両としての
電動補助自転車であり、これの車体フレーム２はヘッド
パイプ３と、該ヘッドパイプ３から車体後方斜め下方に
延びるダウンチューブ４と、該ダウンチューブ４の後端
から上方に起立して延びるシートチューブ５と、上記ダ
ウンチューブ４の後端から後方に略水平に延びる左，右
一対のチェーンステー６と、該両チェーンステー６の後
端部と上記シートチューブ５の上端部とを結合する左，
右一対のシートステー７と、上記ヘッドパイプ３から水
平に延びる水平チューブ８とを備えている。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an electric assisted bicycle as an electric assisted vehicle. A vehicle body frame 2 has a head pipe 3, a down tube 4 extending obliquely downward from the head pipe 3 to the rear of the vehicle, and a down tube. A seat tube 5 extending upward from the rear end of the down tube 4; a pair of left and right chain stays 6 extending substantially horizontally rearward from the rear end of the down tube 4; The left connecting the upper end of the seat tube 5
The vehicle includes a right pair of seat stays 7 and a horizontal tube 8 extending horizontally from the head pipe 3.
【００２４】上記ヘッドパイプ３にはフロントフォーク
９が左右に回動可能に支持されている。このフロントフ
ォーク９の下端には前輪１０が軸支されており、上端に
は操向ハンドル１１が固着されている。また上記シート
チューブ５の上端にはサドル１２が装着されている。さ
らに上記チェーンステー６の後端には後輪１３が軸支さ
れている。A front fork 9 is supported on the head pipe 3 so as to be rotatable left and right. A front wheel 10 is pivotally supported at the lower end of the front fork 9, and a steering handle 11 is fixed to the upper end. A saddle 12 is attached to the upper end of the seat tube 5. Further, a rear wheel 13 is pivotally supported at the rear end of the chain stay 6.
【００２５】上記車体フレーム２の中央下端部にはペダ
ルユニット１４が配設されている。このペダルユニット
１４は、運転者によりペダル１５ａに加えられた踏力に
よりクランクアーム１５ｂを介してクランク軸１５ｃを
回転駆動し、該クランク軸１５ｃの回転をチェーン１６
に出力するようになっている。この出力は後輪１３のハ
ブ１８内に設けられた変速機構とその下流の一方向クラ
ッチを介してハブに伝達される。A pedal unit 14 is provided at a lower center portion of the body frame 2. The pedal unit 14 rotationally drives a crankshaft 15c via a crank arm 15b by a pedaling force applied to a pedal 15a by a driver, and transmits the rotation of the crankshaft 15c to a chain 16a.
Output. This output is transmitted to the hub via a transmission mechanism provided in the hub 18 of the rear wheel 13 and a one-way clutch downstream of the transmission mechanism.
【００２６】本実施形態では、上記変速機構として、第
１速及び第２速を有する２段変速式のものを採用してい
る。なお、２段変速式に限らず、３段以上の変速段を有
するものでも勿論構わない。上記操向ハンドル１１に配
設された切替レバー１１ａを運転者が回動させることに
より何れかの変速段が選択されるようになっている。そ
して第１速が選択されると、チェーン１６が接続された
ドリブンスプロケットの回転がそのまま後輪に出力さ
れ、第２速の場合にはドリブンスプロケットの回転が
１．４１５倍に増速されて（後輪）に出力される。な
お、上記変速比は上記例に限られないことは勿論であ
る。In this embodiment, a two-stage speed change mechanism having a first speed and a second speed is used as the speed change mechanism. It is needless to say that the present invention is not limited to the two-stage speed change type, but may have three or more speed stages. When the driver turns the switching lever 11a disposed on the steering handle 11, any one of the shift speeds is selected. When the first speed is selected, the rotation of the driven sprocket to which the chain 16 is connected is output to the rear wheels as it is, and in the case of the second speed, the rotation of the driven sprocket is increased to 1.415 times ( Output to the rear wheels). It should be noted that the gear ratio is not limited to the above example.
【００２７】また上記ペダルユニット１４内には、上記
ペダル１５ａに加えられる踏力を連続的に検出する踏力
センサ１７が配設されている。この踏力センサ１７は上
記踏力の大きさに比例した踏力電圧を発生する。In the pedal unit 14, a pedal force sensor 17 for continuously detecting the pedal force applied to the pedal 15a is provided. The tread force sensor 17 generates a tread force voltage proportional to the magnitude of the tread force.
【００２８】上記後輪１３のハブ１８内にはこれと同軸
上に電動モータが装着されている。この電動モータは、
バッテリ１９から供給されるモータ補助電流値に応じた
補助動力を発生する。この補助動力と上記変速機構を経
た後の踏力とがそれぞれ一方向クラッチを介して合力さ
れて上記ハブ１８ひいては後輪１３を駆動することとな
る。An electric motor is mounted coaxially with the hub 18 of the rear wheel 13. This electric motor is
An auxiliary power corresponding to a motor auxiliary current value supplied from the battery 19 is generated. The auxiliary power and the pedaling force after passing through the transmission mechanism are respectively combined via one-way clutches to drive the hub 18 and thus the rear wheel 13.
【００２９】図２において、２０はコントローラであ
り、これは上記変速機構が何れの変速段にあるかを検出
し、該検出された変速段及び検出された踏力の大きさに
応じたモータ補助電流を上記電動モータに供給すること
により、変速段の如何に関わらず上記アシスト比を規定
の値に保持する補助動力制御装置として機能する。In FIG. 2, reference numeral 20 denotes a controller, which detects which shift speed the transmission mechanism is in, and outputs a motor auxiliary current corresponding to the detected shift speed and the magnitude of the detected pedaling force. Is supplied to the electric motor to function as an auxiliary power control device that maintains the assist ratio at a specified value regardless of the gear position.
【００３０】上記コントローラ２０における制御動作を
図２〜図６を参照しつつ説明する。図６に示すように、
まず運転者がペダル１５ａに加えた踏力の入力状態から
求めた車両速度（踏力車速）及び電動モータ１８の回転
状態から求めた車両速度（モータ車速）が演算される
（ステップＳ１，Ｓ２）。The control operation of the controller 20 will be described with reference to FIGS. As shown in FIG.
First, the vehicle speed (pedaling vehicle speed) obtained from the input state of the pedaling force applied to the pedal 15a by the driver and the vehicle speed (motor vehicle speed) obtained from the rotation state of the electric motor 18 are calculated (steps S1 and S2).
【００３１】具体的には、踏力電圧ピーク値判定部２０
ａにより踏力センサ１７からの踏力電圧のピーク値が判
定され、踏力周期計算部２０ｂにより上記判定さたピー
ク値から次のピーク値までの時間間隔により周期が求め
られ、さらに踏力車速計算部２０ｃにおいて上記計算さ
れた踏力周期から上記踏力車速が求められる。More specifically, the pedal effort voltage peak value judging section 20
The peak value of the treading force voltage from the treading force sensor 17 is determined by a, the cycle is determined by the time interval from the determined peak value to the next peak value by the treading force cycle calculating unit 20b, and further the treading force vehicle speed calculating unit 20c calculates The pedaling vehicle speed is obtained from the calculated pedaling cycle.
【００３２】また、モータ車速計算部２０ｄにおいて、
上記バッテリ１９の電圧と、電動モータ１８に供給され
ているモータ電流値及びＰＷＭデューティ比とからモー
タ誘起電圧が求められ、該誘起電圧からモータ車速が求
められる。In the motor vehicle speed calculating section 20d,
The motor induced voltage is determined from the voltage of the battery 19, the motor current value supplied to the electric motor 18 and the PWM duty ratio, and the motor vehicle speed is determined from the induced voltage.
【００３３】そして上記踏力車速とモータ車速との関係
から、図３に基づいて、上記変速機構が第１速又は第２
速の何れの変速段になっているかが判定され（ステップ
Ｓ３，Ｓ４）、第１速の場合には第１速用踏力電圧−モ
ータ電流指令値変換マップが、第２速の場合には第２速
用踏力電圧−モータ電流指令値変換マップが参照される
（ステップＳ５，Ｓ６図４参照）。Based on the relationship between the pedaling vehicle speed and the motor vehicle speed, based on FIG.
It is determined which of the two speeds is set (steps S3 and S4). In the case of the first speed, the first speed pedaling force voltage-motor current command value conversion map is used, and in the case of the second speed, the second speed is used. The second speed pedaling force voltage-motor current command value conversion map is referred to (see steps S5 and S6 in FIG. 4).
【００３４】具体的には変速段判定部２０ｅにおいて、
第２速の時に踏力車速が実車速と同じになるよう設定し
た場合、上記踏力車速／モータ車速の比率が求められ、
該比率が１．２１〜２．０の範囲（第２速基準で示され
た図３に斜線を施した範囲）に有る場合には、上記変速
機構が第１速であると判定され、これより小さい範囲
（図３の斜線範囲より上側の範囲）の場合には第２速で
あると判定される。Specifically, in the gear position determination section 20e,
When the pedaling vehicle speed is set to be the same as the actual vehicle speed at the second speed, the ratio of the pedaling vehicle speed / motor vehicle speed is obtained,
If the ratio is in the range of 1.21 to 2.0 (the range hatched in FIG. 3 based on the second speed), it is determined that the speed change mechanism is in the first speed, In the case of a smaller range (range above the hatched range in FIG. 3), it is determined that the second speed is set.
【００３５】なお、上記比率が２．０より大きい場合は
計算上あり得ないのであるが、プログラム上は第２速と
判定される。後述するように第２速用モータ電流指令値
は第１速用より小さく設定されているので、上記比率が
２．０より大きい場合は第２速と判定することにより、
規定のアシスト比を越えてしまうといった問題の発生を
防止できる。If the above ratio is larger than 2.0, it is impossible in calculation, but it is determined as the second speed on the program. As will be described later, the second speed motor current command value is set smaller than the first speed motor current value.
It is possible to prevent a problem such as exceeding the prescribed assist ratio.
【００３６】続いて参照マップ決定部２０ｆにおいて、
判定された変速段に対応したマップが選択決定される
（図４参照）。具体的には、図４に示すように、第１速
の場合には特性線Ａが、第２速の場合には特性線Ｂが選
択される。なお、例えば第２速の場合には特性線Ｂを参
照し、第１速の場合には特性線Ｂの値を同一アシスト比
となるよう実験から求めた倍率を乗じて用いるようにし
ても良い。Subsequently, in the reference map determination section 20f,
A map corresponding to the determined shift speed is selected and determined (see FIG. 4). Specifically, as shown in FIG. 4, the characteristic line A is selected for the first speed, and the characteristic line B is selected for the second speed. For example, in the case of the second speed, the characteristic line B may be referred to, and in the case of the first speed, the value of the characteristic line B may be multiplied by a magnification obtained from an experiment so that the same assist ratio is obtained. .
【００３７】さらにまたモータ電流指令値計算部２０ｇ
において、図４の参照マップに沿って踏力電圧に対応し
たモータ電流指令値が演算され、該指令値に応じたモー
タ電流が電動モータに供給される。Further, a motor current command value calculator 20g
, A motor current command value corresponding to the tread force voltage is calculated along the reference map of FIG. 4, and a motor current corresponding to the command value is supplied to the electric motor.
【００３８】その結果、図５に実線の特性線Ａ′で示す
ように、第１速，第２速の何れにおいても、踏力１に対
して補助動力１となり、従ってアシスト比は第１速，第
２速の何れにおいても１．０に保持される。As a result, as shown by the solid characteristic line A 'in FIG. 5, in any of the first speed and the second speed, the assist power becomes 1 with respect to the pedaling force 1, and the assist ratio becomes 1st speed and 1st speed. It is held at 1.0 in any of the second speeds.
【００３９】ちなみに従来装置の場合、第１速，第２速
の何れの場合も、図４に破線の特性線Ｂで示すように同
じモータ電流指令値を採用していた。そのため、図５に
示すように、第２速ではアシスト比を１．０にできるも
のの、第１速ではアシスト比は０．７程度となり、補助
動力が不足するといった問題があった。Incidentally, in the case of the conventional device, the same motor current command value is employed in both the first speed and the second speed as shown by the broken line B in FIG. Therefore, as shown in FIG. 5, although the assist ratio can be set to 1.0 in the second speed, the assist ratio becomes about 0.7 in the first speed, and there is a problem that the auxiliary power is insufficient.
【００４０】このように本実施形態では、上記変速機構
が何れの変速段にあるかを検出し、第１速の場合のモー
タ電流指令値を第２速の場合より変速機構の変速比に対
応して大きく設定するようしたので、第１速，第２速の
何れにおいてもアシスト比を規定の値（１．０）に保持
することができる。そのため、例えば第２速において規
定のアシスト比となるようにした場合に、第１速におい
てアシスト比が小さくなってしまうといった問題を回避
できる。As described above, in this embodiment, the gear position of the speed change mechanism is detected, and the motor current command value in the first speed is set to correspond to the speed ratio of the speed change mechanism in the second speed. Therefore, the assist ratio can be maintained at the specified value (1.0) in both the first speed and the second speed. Therefore, for example, when the specified assist ratio is set in the second speed, the problem that the assist ratio decreases in the first speed can be avoided.
【００４１】また、上記踏力電圧のピークから次のピー
クまでの周期から求めた踏力車速と、電動モータの誘起
電圧から求めたモータ車速との比率に基づいて変速段を
求めるようにしたので、変速段を機械的に検出するセン
サを設ける場合に比較して簡単な構成により、かつ低コ
ストで変速段を検出できる。Further, since the gear stage is determined based on the ratio of the pedaling vehicle speed determined from the cycle from the peak of the pedaling voltage to the next peak to the motor vehicle speed determined from the induced voltage of the electric motor, the gearshift is determined. The shift speed can be detected with a simple configuration and at low cost as compared with the case where a sensor for mechanically detecting the speed is provided.
【００４２】図７〜図１０は請求項５〜７の発明に係る
第２実施形態を説明するための図であり、図７は踏力電
圧変動幅によるアシスト比補正ブロック図、図８は踏力
電圧変動幅によるアシスト比補正イメージ図、図９は踏
力電圧−モータ電流指令値特性図、図１０は踏力変動幅
によるアシスト比補正制御フローチャートである。な
お、図中図１〜図６と同一符号は同一又は相当部分を示
す。7 to 10 are views for explaining a second embodiment according to the fifth to seventh aspects of the present invention. FIG. 7 is a block diagram of an assist ratio correction based on a tread force voltage fluctuation width, and FIG. 8 is a tread force voltage. FIG. 9 is a characteristic diagram of the pedal force voltage-motor current command value according to the assist ratio correction based on the variation width, and FIG. In the drawings, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 6 indicate the same or corresponding parts.
【００４３】図７のコントローラ２０は、図１の電動補
助自転車に搭載されているものであり、図２に示す変速
段を判定して該変速段に応じたモータ電流指令値を出力
する機能を備えており、さらに以下に示す機能を備えて
いる。The controller 20 shown in FIG. 7 is mounted on the electric assisted bicycle shown in FIG. 1, and has a function of determining a shift speed shown in FIG. 2 and outputting a motor current command value corresponding to the shift speed. It has the following functions.
【００４４】上記コントローラ２０では、図１０に示す
ようにまず該電動補助自転車１において発進動作がなさ
れているか否かが判断され（ステップＳ１１）、発進動
作中であれば、規定時間（例えば３秒）が経過するまで
は、アシスト力重視マップが参照される（ステップＳ１
２，Ｓ１３）。As shown in FIG. 10, the controller 20 first determines whether or not a start operation is being performed on the electric assist bicycle 1 (step S11). If the start operation is being performed, the specified time (for example, 3 seconds) is determined. Until) has elapsed, the assist power importance map is referred to (step S1).
2, S13).
【００４５】そして発進から上記規定時間が経過する
と、踏力電圧の変動幅の計算が開始され（ステップＳ１
４）、踏力電圧の変動幅が規定の変動幅内にある場合に
おいて規定時間（例えば３秒）が経過すると航続距離重
視マップが選択される（ステップＳ１５〜Ｓ１７。な
お、上記ステップＳ１５，Ｓ１６において、踏力電圧の
変動幅が上記規定の変動幅を越えた場合、及び規定の変
動幅内に有る場合で規定の時間が経過するまでは上記ア
シスト力重視マップが選択される。When the specified time has elapsed from the start, the calculation of the fluctuation range of the tread force voltage is started (step S1).
4), when the variation range of the pedaling force voltage is within the specified variation range, a cruising distance-oriented map is selected when a specified time (for example, 3 seconds) elapses (steps S15 to S17. Note that in steps S15 and S16) If the fluctuation range of the pedaling force voltage exceeds the above-mentioned specified fluctuation range and is within the specified fluctuation range, the above-mentioned assist force emphasis map is selected until a specified time elapses.
【００４６】具体的には、上記コントローラ２０の踏力
電圧上下限ピーク値判定部２０ｈにおいて踏力電圧の上
下限ピーク値が判定され、踏力電圧変動幅計算部２０ｉ
において、上記上下限ピーク値から踏力電圧の変動幅が
求められ、参照マップ決定部２０ｇにおいて、上記求め
られた踏力電圧の変動幅が図８（ａ）又は（ｂ）に示す
ように規定の変動幅（例えば０．６Ｖ）内にあるか否か
が判断される。More specifically, the upper and lower limit peak value of the tread force voltage is determined by the tread force voltage upper and lower limit peak value determination unit 20h of the controller 20, and the tread force voltage fluctuation width calculator 20i is determined.
In FIG. 8A, the fluctuation range of the tread force voltage is calculated from the upper and lower limit peak values, and the reference map determination unit 20g determines that the fluctuation width of the tread force voltage obtained is a predetermined fluctuation as shown in FIG. 8A or 8B. It is determined whether it is within the width (for example, 0.6 V).
【００４７】この場合に、図８（ａ）に示すように、踏
力電圧の変動幅が、規定の変動幅内にある状態が規定時
間（３秒）以上経過した場合には、航続距離重視状態に
あると判断される。また踏力電圧の変動幅が上記規定の
変動幅を越えた場合にはアシスト力重視状態にあると判
断される。In this case, as shown in FIG. 8A, when the variation range of the tread force voltage is within the specified variation range for more than a specified time (3 seconds), the cruising distance priority state is set. It is determined that there is. When the variation width of the pedaling force voltage exceeds the above-mentioned variation width, it is determined that the assist force emphasis state is set.
【００４８】そしてモータ電流指令値計算部２０ｋにお
いて図９に基づいてモータ電流指令値が求められる。図
９は、踏力電圧に対応したモータ電流指令値を求めるた
めのマップである。特性線Ｄ，Ｄ′は上記変速機構の変
速段が第１速の場合のもので、それぞれアシスト力重視
状態，航続距離重視状態に対応している。また特性線
Ｅ，Ｅ′は第２速の場合のもので、それぞれアシスト力
重視状態，航続距離重視状態に対応している。Then, the motor current command value calculating section 20k calculates the motor current command value based on FIG. FIG. 9 is a map for obtaining a motor current command value corresponding to the pedaling force voltage. The characteristic lines D and D 'correspond to the case where the shift speed of the transmission mechanism is the first speed, and correspond to the assist force emphasis state and the cruising distance emphasis state, respectively. The characteristic lines E and E 'correspond to the case of the second speed, and correspond to the assist force emphasis state and the cruising distance emphasis state, respectively.
【００４９】このように、本実施形態では、同じ踏力電
圧に対して、第１速のモータ電流指令値の方が第２速の
より大きく設定されており、また何れの変速段にあって
もアシスト力重視状態のモータ電流指令値の方が航続距
離重視状態のより大きく設定されている。As described above, in the present embodiment, the motor current command value of the first speed is set to be larger than that of the second speed for the same pedaling force voltage. The motor current command value in the assist force emphasis state is set to be larger than that in the cruising distance emphasis state.
【００５０】なお、上記特性線Ｄ及びＥの場合には、電
動モータによる補助動力は踏力と同じ大きさとなり、そ
のアシスト比は規定値（１．０）に保持される。一方、
特性線Ｄ′及びＥ′の場合には、補助動力は踏力より小
さく、例えば７０％程度となり、そのアシスト比は規定
値より小さい０．７程度となる。In the case of the characteristic lines D and E, the auxiliary power by the electric motor has the same magnitude as the pedaling force, and the assist ratio is maintained at a specified value (1.0). on the other hand,
In the case of the characteristic lines D 'and E', the auxiliary power is smaller than the pedaling force, for example, about 70%, and the assist ratio is about 0.7, which is smaller than the specified value.
【００５１】上記参照マップ決定部２０ｊにおいて踏力
入力状況がアシスト力重視状態にあると判定された場合
には、図９の特性曲線Ｄ又はＥに沿ってモータ電流指令
値が求められる。また航続距離重視状態にあると判断さ
れた場合には図９の特性曲線Ｄ′又はＥ′に沿ってモー
タ電流指令値が求められる。When the reference map determination section 20j determines that the pedaling force input state is in the assist force emphasis state, the motor current command value is obtained along the characteristic curve D or E in FIG. When it is determined that the vehicle is in the cruising distance importance state, the motor current command value is obtained along the characteristic curve D 'or E' in FIG.
【００５２】このように、本実施形態によれば、踏力の
入力状況に基づいて、具体的には踏力電圧の変動幅が規
定の変動幅内にあるかあるいはこの変動幅を越えて増加
したかによって、アシスト重視状態か航続距離重視状態
かを判断し、アシスト重視状態でのアシスト比を航続距
離重視状態のアシスト比より大きい値に設定したので、
坂道等のように大きな補助動力が欲しい場合には大きな
アシスト比で大きな補助動力を供給でき、走行が楽であ
り、また平坦路のように小さな補助動力で済む場合は小
さなアシスト比で小さな補助動力にでき、バッテリの１
回の充電における航続距離を延ばすことができる。As described above, according to the present embodiment, based on the input state of the pedaling force, specifically, whether the variation width of the pedaling force voltage is within the specified variation range or has increased beyond this variation range. By judging whether the emphasis on assist or the cruising distance is important, the assist ratio in the emphasis on assist is set to a value larger than the assist ratio in the emphasis on cruising distance.
When a large auxiliary power is required, such as on a hill, a large auxiliary power can be supplied at a large assist ratio, driving is easy, and when a small auxiliary power is sufficient, such as on a flat road, a small auxiliary power is used at a small assist ratio. And one of the batteries
It is possible to extend the cruising range in each charge.
【００５３】また、踏力電圧の変動幅が所定の変動幅内
に所定時間以上保持されているか、あるいは所定の変動
幅を越えたかによって、航続距離重視状態かアシスト重
視状態かを判定するようにしたので、特別なセンサを必
要とすることなく元々から検出されている踏力の変動で
もって上記何れかの状態かを判定でき、コスト上昇，構
造複雑化を招くことがほとんどない。Further, it is determined whether the cruising distance is emphasized or the assist is emphasized depending on whether the variation width of the pedaling force voltage is maintained within a predetermined variation width for a predetermined time or more or exceeds a predetermined variation width. Therefore, it is possible to determine any of the above states based on the fluctuation of the pedaling force originally detected without requiring a special sensor, and there is almost no increase in cost and complicated structure.
【００５４】さらにまた、発進時には踏力の大きさの如
何に関わらずアシスト重視状態としたので、発進時には
自動的に大きなアシスト比による補助動力が得られるこ
とから補助動力が不足することがなく、発進が容易であ
る。Further, since the assist-oriented state is set at the start regardless of the magnitude of the pedaling force, the assist power is automatically obtained at a large assist ratio at the start. Is easy.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】本発明の第１実施形態による補助力制御装置を
備え電動補助自転車の側面図である。FIG. 1 is a side view of an electric assist bicycle including an assist force control device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】上記補助動力制御装置のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of the auxiliary power control device.
【図３】上記制御装置の踏力車速−モータ車速特性図で
ある。FIG. 3 is a characteristic diagram of pedaling vehicle speed-motor vehicle speed of the control device.
【図４】上記制御装置の踏力電圧−モータ電流指令値特
性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram of pedal force voltage-motor current command value of the control device.
【図５】上記制御装置の踏力−モータ補助動力特性図で
ある。FIG. 5 is a characteristic diagram of pedaling force-motor auxiliary power of the control device.
【図６】上記制御装置のアシスト比補正動作を示すフロ
ーチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing an assist ratio correction operation of the control device.
【図７】本発明の第２実施形態による補助動力制御装置
のブロック図である。FIG. 7 is a block diagram of an auxiliary power control device according to a second embodiment of the present invention.
【図８】上記第２実施形態制御装置のアシスト比補正イ
メージ図である。FIG. 8 is an assist ratio correction image diagram of the control device of the second embodiment.
【図９】上記第２実施形態制御装置の踏力電圧−モータ
電流指令値特性図である。FIG. 9 is a characteristic diagram of a pedal effort voltage-motor current command value of the control device of the second embodiment.
【図１０】上記第２制御装置のアシスト比補正動作を示
すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing an assist ratio correction operation of the second control device.
１ 電動補助自転車 １５ａ ペダル １３ 駆動輪 ２０ コントローラ（補助動力制御装置） Reference Signs List 1 electric assist bicycle 15a pedal 13 drive wheel 20 controller (auxiliary power control device)
Claims (7)
上流で検出し、該検出された踏力にアシスト比を乗じた
補助動力を電動モータに発生させ、該補助動力を上記変
速機構を経た踏力に合力させて駆動輪に伝達するように
した電動補助車両の補助動力制御装置において、上記変
速機構が何れの変速段にあるかを検出し、該検出された
変速段及び上記検出された踏力に応じたモータ補助電流
を上記電動モータに供給することにより上記アシスト比
を変速段の如何に関わらず所定の値に保持するようにし
たことを特徴とする電動補助車両の補助動力制御装置。1. An electric motor generates auxiliary power obtained by multiplying an assist ratio by the detected pedaling force and detects the pedaling force applied to the pedal upstream of the speed change mechanism. In the auxiliary power control device of the electric auxiliary vehicle, which is transmitted to the drive wheels with the resultant force, the shift mechanism is detected in which shift speed, and the detected shift speed and the detected pedaling force are determined. An assist power control device for an electrically assisted vehicle, characterized in that the assist ratio is maintained at a predetermined value irrespective of a shift speed by supplying a corresponding motor assist current to the electric motor.
低速側変速段におけるモータ補助電流が高速側変速段に
おけるモータ補助電流より大きい値に設定されることを
特徴とする電動補助車両の補助動力制御装置。2. The method according to claim 1, wherein:
An auxiliary power control device for an electrically assisted vehicle, wherein a motor auxiliary current at a low speed side is set to a value larger than a motor auxiliary current at a high speed side.
力状態から求めた車両速度（踏力車速）と上記電動モー
タの回転状態から求めた車両速度（モータ車速）との比
率に基づいて変速段を求めることを特徴とする電動補助
車両の補助動力制御装置。3. The speed change step according to claim 1, wherein a vehicle speed (pedal force vehicle speed) determined from the input state of the pedaling force and a vehicle speed (motor vehicle speed) determined from the rotation state of the electric motor are determined. Auxiliary power control device for an electrically assisted vehicle, characterized by:
ら次のピークまでの周期に基づいて上記踏力車速を求
め、電動モータの誘起電圧に基づいて上記モータ車速を
求めることを特徴とする電動補助車両の補助動力制御装
置。4. The electric assist according to claim 3, wherein the vehicle speed of the pedaling force is obtained based on a cycle from the peak of the pedaling voltage to the next peak, and the vehicle speed of the motor is obtained based on the induced voltage of the electric motor. Auxiliary power control device for vehicles.
出された踏力にアシスト比を乗じた補助動力を電動モー
タに発生させ、該補助動力を上記踏力と共に駆動輪に伝
達するようにした電動補助車両の補助動力制御装置にお
いて、上記踏力の入力状況に基づいて補助動力の供給を
重視するアシスト重視状態か、航続距離を重視する航続
距離重視状態かを判断し、アシスト重視状態でのアシス
ト比を航続距離重視状態のアシスト比より大きい値に設
定すること特徴とする電動補助車両の補助動力制御装
置。5. An electric motor generates auxiliary power obtained by multiplying an assist ratio by the detected pedaling force, detecting a pedaling force applied to the pedal, and transmitting the auxiliary power to driving wheels together with the pedaling force. The assist power control device of the electrically assisted vehicle determines whether the assist-oriented state emphasizes the supply of the auxiliary power or the cruising distance-oriented state that emphasizes the cruising distance based on the input state of the pedaling force. An auxiliary power control device for an electric auxiliary vehicle, wherein the ratio is set to a value larger than an assist ratio in a cruising distance-oriented state.
所定の変動幅内に所定時間以上保持されている場合は航
続距離重視状態とし、踏力電圧の変動幅が所定の変動幅
内に所定時間保持されるまで及び踏力電圧の変動幅が上
記所定の変動幅を越えた場合にはアシスト重視状態とす
ることを特徴とする電動補助車両の補助動力制御装置。6. The cruising distance emphasis state according to claim 5, wherein the variation range of the tread force voltage is maintained within a predetermined variation range for a predetermined time or more, and the variation range of the tread force voltage is set within a predetermined variation range. An assist power control device for an electrically assisted vehicle, characterized in that an assist-oriented state is set until the time is held and when the fluctuation width of the pedaling force voltage exceeds the predetermined fluctuation width.
力の大きさの如何に関わらずアシスト重視状態とするこ
とを特徴とする電動補助車両の補助動力制御装置。7. The assist power control device for an electrically assisted vehicle according to claim 5, wherein the assist-oriented state is set at the time of start regardless of the magnitude of the pedaling force.
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