JP2005014869A

JP2005014869A - Method for controlling assist motor of power-assisted bicycle

Info

Publication number: JP2005014869A
Application number: JP2003203320A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Oguri; 浩小栗; Toshiaki Jofu; 敏昭上符
Original assignee: MEIDEN ECO DRIVE KK; Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: MEIDEN ECO DRIVE KK; Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2005-01-20
Also published as: CN100358774C; CN1572579A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate apprehension of battery exhaustion by devising a method of regenerative control to perform running charge without losing assisting feeling in a power-assisted bicycle capable of performing regenerative charge. <P>SOLUTION: In a part where a value of human-powered torque generated in a pedal half cycle is not less than a torque set value set in advance, torque of an assist motor is generated in proportion to the human-powered torque, and in a part where it is not greater than the torque set value, brake torque that is set in advance is generated by the assist motor. The magnitude of the brake torque generated by the assist motor is changed depending on whether there is human-powered torque or the bicycle is in inertial traveling without human-powered torque, thereby reducing a sense of resistance felt by a rider, and achieving power saving. Furthermore, velocity energy including human-powered energy not less than a set velocity is absorbed in a drive source as brake torque. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【００１】
【発明の属する技術分野】本発明は駆動電源への回生が可能な電動アシスト自転車のアシストモータの制御方法に関するものである。
【００２】
【従来の技術】従来の電動アシスト式自転車で回生可能なものでも、回生機能を使用する効果として表れるのが下り坂であった。この場合、制動ブレーキ効果と同時に回生エネルギーによる電源電池の充電が期待できるからである。
【００３】しかし、表１に示すように標準走行パターンをアシスト率１００％で走行した場合の消費電力量で見ると下り坂の回生電力量３．１Ｗは力行走行電力＝（２×３＋６．７）＝１２．７Ｗにたいし２４．６％の比率である。
【００４】また、回生走行無しの時の消費電力１２．７Ｗにたいし回生走行ありの場合の消費電力は９．６Ｗとなり、走行距離にして１２．７／９．６＝１．３２倍となるが、電池切れの不安を解消することは出来ない。
【００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記欠点に鑑み、なされたもので、回生制御の方法を工夫することでアシスト感を失うことなく走行充電し、電池切れの不安を無くすことを課題とする。
【００６】
【課題を解決するための手段】本発明はペダル半サイクル中に発生する人力トルクの値が、あらかじめ設定されたトルク設定値以上の部分では人力トルクに比例してアシストモータのトルクを発生させ、トルク設定値以下に人力トルクがある部分では、あらかじめ設定されたブレーキトルクをアシストモータに発生することを特徴とする電動アシスト自転車のアシストモータの制御方法。
【００７】また、前述の制御方法で、ペダル踏み力による人力トルクがある場合と人力トルクのない惰性走行時ではアシストモータに発生させるブレーキトルクの大きさを変えることによって、さらには、走行速度によって、ブレーキトルクの大きさを変えるようにして、走行者が感じる抵抗感を減じるようにしたことを特徴とする電動アシスト自転車の制御方法。
【００８】前述した制御を安定走行速度以上で適用することを特徴とする電動アシスト自転車のアシストモータの制御方法。
【００９】さらに以上の制御を適用する電動アシスト自転車において、設定速度以上の速度エネルギーは人力エネルギーも含めブレーキトルクとして駆動源に吸収することを特徴とする電動アシストモータの制御方法。
【０１０】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に説明する。
【０１１】図１は回生機能のない従来の一般的な電動アシスト自転車の踏み力とアシスト力の関係を示したものです。図１に於いて、踏み力（１）とアシスト力（２）は１：１の関係以下に制御されている。
【０１２】図２は本発明の踏み力（１）とアシスト力（２）の関係を示すものである。あらかじめ設定されたしきい値（４）以上の踏み力部分については踏み力（１）とアシスト力（２）の関係を１：１以下でアシストし、踏み力（１）がしきい値（４）以下になるとアシストモータを発電機として制御し、走行エネルギーを回生電力（３）として吸収する。
【０１３】図２ではアシストモータのエネルギー方向を踏み力（１）に対応したタイムチャートで駆動側を（５）、吸収側を（６）として示している。図に示されるようにペダルを踏むことで与えられる踏み力の大きさに対応してアシストモータがしきい値（４）を境に駆動側（５）−回生（吸収）側（６）の両方向に切り替わっていることを示している。
【０１４】また、ペダルが踏まれず踏み力（１）のない、いわゆる惰性走行状態では回生走行状態となり、走行エネルギーが電源に吸収されることも示している。
【０１５】以上のように踏み力（１）に併せて大きな駆動力が必要な時はアシストモータで駆動力を補助し、駆動力が小さい時には慣性エネルギーを吸収し、蓄電することで電源の消費エネルギーを抑制すると同時に、アシスト感も味わえる制御が可能となる。
【０１６】図３は図２の制御では踏み力がある場合も、しきい値以下では吸収トルクの値を踏み力のない場合と同一にしているが、この場合の、減速感が大きくなることから、踏み力があるときは吸収トルクの値を小さくして減速感を減らし満足度を改善するものである。
【０１７】また、図４では走行速度によってブレーキトルク値を変えているが、これはブレーキトルクを一定とすると、吸収する電力は速度に比例するから低速域では踏み力負担が感じられない程度の値にし、速度が上がるにつれトルク値を小さくし減速感を弱め、かつ、吸収電力を出来るだけ大きくする値に設定する。
【０１８】以上の制御を行うには自転車が安定走行状態にある、大略５〜７ｋｍ／Ｈ以上の速度で走行している時が好ましい。
【０１９】また、これまで説明してきた制御では電源の消費エネルギーは削減できるが、下り坂の走行以外エネルギーの貯蔵は出来ない。万一、電源エネルギーが無くなった状態でも、回生走行充電が出来れば、従来の電動アシスト自転車における、電池切れの不安が無くなることになる。
【０２０】この問題に対して、自転車の走行速度が一定速度以上となり、惰性走行が楽しめ、かつ、速度感も味わえる速度以上の領域では同じ電力を吸収する場合、人の踏み力負担は速度に反比例する事から、負担感も小さくなることを利用し、人力エネルギーも含めて回生エネルギーとして吸収し駆動源に蓄電する。
【０２１】このように制御することで、平坦路走行のように、人力トルクの小さな走行状態時に蓄電できることから、電池切れの不安を解消できることになる。
【０２２】
【発明の効果】本発明は平坦路走行のような、人力負担の少ないところでは人力エネルギーを電気エネルギーとして蓄電し、坂路走行のように人力負担の大きな走行では蓄電したエネルギーで、アシストモータを補助力として使用するもので、本来、電動アシスト自転車に要求されるある機能を実現することで、走行距離の延長および電池切れの不安を解決する。
【０２３】また、人力エネルギーを電気エネルギーとして蓄電することは人体に負荷する事になり、平坦路走行の多い場所で使用する人にとっては軽いフィットネス器具として使用でき、別の楽しみ方が出来る。
【０２４】走行充電できることから、充電場所のない通勤、通学などに使用するパーク＆ライドの用途に適用でき、電動アシスト自転車の用途を拡げる。
【図面の簡単な説明】
【図１】回生充電無し時の人力踏み力とモータのアシスト力の関係を示す。
【図２】本発明の走行充電走行時の人力踏み力とモータのアシスト力の関係を示す。
【図３】踏み力がある時と無い時の回生量に差異を付け制御する方法を示す。
【図４】走行速度により吸収トルクの値を変える制御を示す。
【表１】標準パターン走行時の区分間および総消費電力を示す。
【符号の説明】
１踏み力
２アシスト力
３回生力
４しきい値
５駆動側
６回生側001
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for controlling an assist motor of an electrically assisted bicycle capable of regeneration to a drive power source.
[002]
2. Description of the Related Art Even if a conventional electric assist type bicycle can be regenerated, a downhill appears as an effect of using the regenerative function. In this case, it is possible to expect charging of the power source battery by regenerative energy simultaneously with the braking brake effect.
However, as shown in Table 1, when the standard driving pattern is viewed in terms of the power consumption when driving at an assist rate of 100%, the downhill regenerative power amount of 3.1 W is the power running power = (2 × 3 + 6.7). ) = 12.7W to 24.6%.
In addition, the power consumption when there is regenerative travel is 9.6 W compared to the power consumption 12.7 W when there is no regenerative travel, and 12.7 / 9.6 = 1.32 times as the travel distance. However, it is not possible to eliminate the fear of running out of batteries.
[005]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks. It is an object of the present invention to recharge the vehicle without losing an assist feeling by devising a regenerative control method and to eliminate the fear of running out of the battery. And
[006]
According to the present invention, the torque of the assist motor is generated in proportion to the manual torque when the value of the manual torque generated during the pedal half cycle is equal to or greater than a preset torque set value. A control method for an assist motor of an electrically assisted bicycle, wherein a preset brake torque is generated in an assist motor in a portion where a human torque is below a torque set value.
In the above control method, the magnitude of the brake torque generated by the assist motor is changed in the case where there is a manual torque due to the pedal depression force and in the inertia running where there is no manual torque. A control method for an electrically assisted bicycle, characterized in that the feeling of resistance felt by the rider is reduced by changing the magnitude of the brake torque.
A control method for an assist motor of an electrically assisted bicycle, wherein the above-described control is applied at a stable traveling speed or higher.
Furthermore, in the electrically assisted bicycle to which the above control is applied, a speed energy equal to or higher than the set speed is absorbed by the drive source as a brake torque including human energy, and is controlled by the electric assist motor.
[0101]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 1 shows the relationship between the stepping force and assist force of a conventional general electric assist bicycle without a regenerative function. In FIG. 1, the stepping force (1) and the assisting force (2) are controlled to a relationship of 1: 1 or less.
FIG. 2 shows the relationship between the stepping force (1) and the assisting force (2) of the present invention. For a stepping force portion equal to or greater than a preset threshold value (4), the relationship between the stepping force (1) and the assisting force (2) is assisted at 1: 1 or less, and the stepping force (1) is set to the threshold value (4 ) When it becomes below, the assist motor is controlled as a generator and the traveling energy is absorbed as regenerative power (3).
In FIG. 2, the energy direction of the assist motor is shown as a time chart corresponding to the stepping force (1) with the driving side as (5) and the absorption side as (6). As shown in the figure, the assist motor is driven (5) -regenerative (absorption) side (6) in both directions from the threshold (4) corresponding to the magnitude of the stepping force given by depressing the pedal. It has shown that it has switched to.
Further, it is shown that in the so-called coasting state where the pedal is not depressed and the stepping force (1) is not present, the regenerative traveling state is entered and the traveling energy is absorbed by the power source.
As described above, when a large driving force is required in addition to the stepping force (1), the assisting motor assists the driving force, and when the driving force is small, the inertial energy is absorbed and stored to store the power. At the same time as controlling the energy, it is possible to control to feel the assist.
In FIG. 3, even when there is a pedaling force in the control of FIG. 2, the absorption torque value is the same as the case without the pedaling force below the threshold value, but in this case, the feeling of deceleration increases. Therefore, when there is a stepping force, the absorption torque value is reduced to reduce the feeling of deceleration and improve satisfaction.
In FIG. 4, the brake torque value is changed depending on the running speed. If the brake torque is constant, the absorbed power is proportional to the speed. The value is set to a value that decreases the torque value as the speed increases, weakens the feeling of deceleration, and increases the absorbed power as much as possible.
In order to perform the above control, it is preferable that the bicycle is in a stable running state and is running at a speed of approximately 5 to 7 km / H or more.
In addition, although the power consumption of the power source can be reduced by the control described so far, energy cannot be stored other than traveling downhill. If regenerative running charging can be performed even when the power source energy is exhausted, there is no fear of running out of battery in a conventional electric assist bicycle.
To solve this problem, if the same power is absorbed in a region where the bicycle traveling speed exceeds a certain speed, the inertial traveling can be enjoyed, and the speed can be sensed, the human stepping force burden is Since it is inversely proportional, it takes advantage of the feeling of burden to be reduced, and it is absorbed as regenerative energy including human energy and stored in the drive source.
By controlling in this way, the battery can be stored in a traveling state with a small human torque, such as traveling on a flat road, so that the fear of running out of the battery can be eliminated.
[022]
As described above, the present invention stores human energy as electric energy in places where there is little human load, such as on flat roads, and assists the assist motor with the stored energy in cases where heavy load is applied, such as on slopes. It is used as a force, and by realizing certain functions originally required for a power-assisted bicycle, it solves the anxiety of extended mileage and running out of battery.
In addition, storing human power energy as electric energy places a load on the human body, and can be used as a light fitness equipment for people who use on a flat road, making it another way to enjoy.
Since the vehicle can be recharged, it can be applied to park and ride applications used for commuting to work or school where there is no charging place, and the use of electric assist bicycles can be expanded.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a relationship between a manpower stepping force and a motor assist force when there is no regenerative charging.
FIG. 2 shows a relationship between a manpower stepping force and a motor assist force during traveling charging traveling according to the present invention.
FIG. 3 shows a method for controlling the regeneration amount with and without a stepping force.
FIG. 4 shows control for changing the value of absorption torque according to traveling speed.
[Table 1] Shows the total power consumption between sections and when running standard patterns.
[Explanation of symbols]
1 Stepping force 2 Assisting force 3 Regenerative force 4 Threshold value 5 Drive side 6 Regenerative side

Claims

ペダル半サイクル中に発生する人力トルクの値が、あらかじめ設定されたトルク設定値以上の部分では人力トルクに比例してアシストモータに駆動トルクを発生させ、トルク設定値以下に人力トルクがある部分では、あらかじめ設定されたブレーキトルクをアシストモータに発生することを特徴とする電動アシスト自転車のアシストモータの制御方法。When the manual torque value generated during the pedal half cycle is greater than or equal to the preset torque setting value, the assist motor generates drive torque in proportion to the manual torque, and when the manual torque is below the torque setting value, A method for controlling an assist motor of an electrically assisted bicycle, wherein a preset brake torque is generated in the assist motor.

請求項１の制御方法で、ペダル踏み力による人力トルクがある場合と人力トルクのない惰性走行時ではアシストモータに発生させるブレーキトルクの大きさを変えることによって、走行者が感じる抵抗感を減じるようにしたことを特徴とする電動アシスト自転車のアシストモータの制御方法。In the control method according to claim 1, the resistance felt by the rider is reduced by changing the magnitude of the brake torque generated in the assist motor when there is a manual torque due to the pedal depression force and during inertial running without the manual torque. A method for controlling an assist motor of an electrically assisted bicycle.

請求項１の制御方法で走行速度によって、ブレーキトルクの大きさを変えるようにして、走行者が感じる抵抗感を減じるようにしたことを特徴とする電動アシスト自転車の制御方法。A control method for an electrically assisted bicycle according to claim 1, wherein the feeling of resistance felt by the rider is reduced by changing the magnitude of the brake torque according to the running speed.

請求項１、２および請求項３の制御を安定走行速度以上で適用することを特徴とする電動アシスト自転車のアシストモータの制御方法。A control method for an assist motor of an electrically assisted bicycle, wherein the control according to claim 1, 2 and 3 is applied at a stable traveling speed or higher.

請求項１、２，３および請求項４を適用する電動アシスト自転車において、あらかじめ設定した、設定速度以上の速度エネルギーは人力エネルギーも含めブレーキトルクとして駆動源に吸収することを特徴とする電動アシストモータの制御方法。5. An electrically assisted bicycle to which claim 1, 2, 3, and 4 are applied, wherein a preset speed energy equal to or higher than a set speed is absorbed by a drive source as brake torque including human power energy. Control method.