JP2005153842A - 電動モータ付き自転車のブレーキ制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ブレーキによるスリップを抑制できる電動モータ付き自転車を提供する。
【解決手段】電気ブレーキレバー４が操作されると、その操作量に応じた回生ブレーキの指定量が、回生ブレーキ制御部７の差動アンプ７４の非反転側に入力される。一方で、差動アンプ７４の反転側には前輪の回転速度検出センサ７１と後輪の回転速度検出センサ７２の回転速度差がスリップ量として回転差検出回路７３から入力され、その差分が回生ブレーキの制御量としてドライバ６に入力される。ドライバ６は、この回生ブレーキの制御量に応じて電動モータ５を利用した回生ブレーキを作動させる。
【選択図】 図１

Description

発明の詳細な説明
本発明は、いわゆる２輪や３輪の電動バイクや電動アシスト自転車といった、電動モータを利用して走行する自転車において、この自転車の回生ブレーキを制御する技術に関する。
後輪を回転させる電動モータをアクセル量に応じて回転させることにより走行する、いわゆる２輪や３輪の電動バイクや、後輪または前輪を回転させる電動モータをペダルの負荷に応じてアシストして回転させる、いわゆる２輪や３輪の電動アシスト自転車が知られている（特許文献１）。以下、これらの電動バイクや電動アシスト自転車を電動モータ付き自転車と呼ぶ。
このような電動バイクや電動アシスト自転車、あるいは従来の一般的な自転車や原付き自転車が、減速したり、停止したりするためには、手動による機械的なブレーキや回生ブレーキをかける必要がある。ハイブリット自動車における、機械的なブレーキや回生ブレーキの制御技術に関しては、特許文献２などがある。また、電動モータ付き自転車における回生ブレーキの制御技術に関しては、下記の特許文献３などがある。
特開平８−２６８３７１号公報 特開２００３−１８７０１号公報 特開２００２−８４７８０号公報
しかしながら、原付き自転車や電動モータ付き自転車、あるいは従来の一般的な自転車や原付き自転車では、ブレーキレバー操作によって機械的ブレーキや回生ブレーキをかけた場合において、路面に雨や雪、あるいは油膜などがある場合には、車輪はブレーキで止まっているもののスリップが発生して危険な状態になる虞れがあるという問題がある。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、ブレーキによるスリップを抑制することが可能な電動モータ付き自転車を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明による電動モータ付き自転車のブレーキ制御装置は、電動モータを用いて、アクセル量の指定もしくはペダル操作の負荷量に応じて後輪を回転させるとともに、前記電動モータにより回生ブレーキをかける自転車の回生ブレーキ制御装置であって、機械的なブレーキ操作手段とは独立に回生ブレーキの指定量を与える電気ブレーキ操作手段と、前輪の回転速度の検出手段と、後輪の回転速度の検出手段と、前記検出された前輪と後輪の回転速度の差を検出する回転差検出手段と、前記検出された回転差に応じて前記回生ブレーキの指定量を減少させる回生ブレーキ制御手段とを、備えることを特徴とする。
本発明によれば、後輪のスリップが前輪の回転速度と後輪の回転速度の差として検出され、それらの回転速度の差に応じて、回生ブレーキ操作手段の操作による回生ブレーキの指定量が減少されるので、後輪の回生ブレーキにより減速したり停止したりする場合には、後輪のスリップが抑制されるという効果が得られる。
以下、本発明の最良の実施例について図を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施例を示す構成図である。本実施例では、後輪の回転を電動モータにより、アクセル量に応じて回転させて走行する電動モータ付き自転車、いわゆる電動バイクに適用した回生ブレーキのアナログ制御の例について述べる。
１はハンドルである。このハンドル１の一方側には、前輪と後輪に機械的ブレーキを発生させるための機械ブレーキレバー２と、回転操作量に応じてアクセル量を指定するアクセルグリップ３を備え、他方側には、回生ブレーキの指定量を与える電気ブレーキレバー４を備える。アクセル量や回生ブレーキの指定量は、例えば、ポテンショメータ等の可変抵抗器の抵抗分割による可変電位として出力する。電気ブレーキレバー４は、電気ブレーキ操作手段の一例であり、ハンドル１の他方側に設けた電気ブレーキグリップなどとすることも可能である。
５は自転車の後輪を回転させる電動モータである。ドライバ６は、この電動モータ５に対し、アクセルグリップ３の回転操作によるアクセル量に応じて回転させたり、後述の回生ブレーキの制御量に応じて回生ブレーキをかけたりする。ドライバ６でのアクセル量による電動モータの制御、および回生ブレーキの制御については、例えば、特許文献３などの公知技術が利用できる。
７はドライバ６に対して回生ブレーキの制御量を出力する回生ブレーキ制御部である。回生ブレーキ制御部７は、一例として、前輪の回転速度を検出する回転速度検出センサ７１と、後輪の回転速度を検出する回転速度検出センサ７２と、前輪と後輪の回転速度差をスリップ量として検出する回転差検出回路７３と、この回転速度差を回生ブレーキレバー４の操作による回生ブレーキの指定量から差し引いて増幅した信号を回生ブレーキの制御量としてドライバ６に出力する差動アンプ７４から構成される。回生ブレーキ制御部７において、回転速度検出センサ７１、７２としてはタコジェネレータ等が使用できるほか、パルスジェネレータやエンコーダ等を利用して得られる回転パルスをアナログ演算するなどして回転速度を検出するものでも良い。これらの回転速度検出センサとしては、ドライバ６による速度制御で用いるものと兼用しても良い。回転差検出回路７３には、何らかの状況で回転差が負の値になる場合は、クランプ回路等により０を出力するような回路とする。
以上の構成による動作例を述べる。
まず、電動モータによって走行するためには、アクセルグリップ３を操作する。この操作量に応じたアクセル量がドライバ６に入力され、ドライバ６により電動モータ５はアクセル量に応じたトルクや速度が発生されるように回転される。
次に、走行中に減速したり、減速後に停止したりするためには、機械ブレーキレバー２や電気ブレーキレバー４を操作する。本実施例では、機械ブレーキレバー２を緊急用とし、通常は電気ブレーキレバー４を操作するものとする。なお、機械ブレーキレバー２が操作された場合には、その操作量に応じて、前後の車輪に対して機械的ブレーキがかかる。電気ブレーキレバー４が操作されると、その操作量に応じた回生ブレーキの指定量が、回生ブレーキ制御部７の差動アンプ７４の非反転側に入力される一方、差動アンプ７４の反転側には前輪の回転速度検出センサ７１と後輪の回転速度検出センサ７２の回転速度差がスリップ量として回転差検出回路７３から入力され、その差分が回生ブレーキの制御量としてドライバ６に入力される。ドライバ６は、この回生ブレーキの制御量に応じて電動モータ５を利用した回生ブレーキを作動させる。
なお、本実施例は、電動アシスト自転車にも同様に適用可能である。その場合、アクセルグリップ２の操作はペダル操作となり、アクセルグリップ２の操作によるアクセル量は、ペダル操作時の負荷量の検出手段による検出負荷量に応じたアシスト量となり、このアシスト量がドライバ６に入力され、電動モータ５がペダル操作をアシストするように回転されるとともに、前記回生ブレーキの制御量に応じて回生ブレーキが作動される。
図２は、本発明の第２の実施例を示す構成図である。本実施例では、後輪の回転を電動モータにより、アクセル量に応じて回転させて走行する電動モータ付き自転車、いわゆる電動バイクに適用した回生ブレーキのデジタル制御の例について述べる。
本実施例において、実施例１と同符号の部材は、実施例１と同様に構成されているので、ここでは説明を省略する。本実施例が実施例１と異なる点は、アナログ処理を行う回生ブレーキ制御部７に代えて、デジタル処理を行う回生ブレーキ制御部８を備えることである。
回生ブレーキ制御部８は、一例として、前輪の回転パルスを検出する回転検出センサ８１と、後輪の回転パルスを検出する回転検出センサ８２と、パルス間隔等から前輪の回転速度を検出する速度検出手段８３と、同じく後輪の回転速度を検出する速度検出手段８４と、前輪と後輪の回転速度差をスリップ量として検出する回転差検出手段８５と、回生ブレーキレバー４の操作による回生ブレーキの指定量をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器８６と、前記回転速度差をデジタル変換された回生ブレーキの指定量から差し引く減算手段８７と、この減算出力をアナログ変換するＤ／Ａ変換器８８と、このアナログ信号を増幅し回生ブレーキの制御量としてドライバ６に出力するアンプ８９から構成される。
回生ブレーキ制御部８において、回転検出センサ８１、８２としてはドライバ６による速度制御で用いられるインクリメント式のエンコーダ等を兼用することができる。デジタル処理を行っている速度検出手段８３、８４、回転差検出手段８５、および減算手段８７は、ハードウェアによる回路で構成できるほか、ＣＰＵを用いたプログラム処理手段で構成することも可能である。
以上の構成による動作例を述べる。
まず、電動モータ５によって走行するためには、アクセルグリップ３を操作する。この操作量に応じたアクセル量がドライバ６に入力され、ドライバ６により電動モータ５はアクセル量に応じたトルクや速度が発生されるように回転される。
次に、走行中に減速したり、減速後に停止したりするためには、機械ブレーキレバー２や電気ブレーキレバー４を操作する。本実施例では、機械ブレーキレバー２を緊急用とし、通常は電気ブレーキレバー４を操作する。なお、機械ブレーキレバー２が操作された場合には、その操作量に応じて、前後の車輪に対して機械的ブレーキがかかる。電気ブレーキレバー４が操作されると、その操作量に応じた回生ブレーキの指定量が、回生ブレーキ制御部８のＡ／Ｄ変換器８６に入力され、そのデジタル変換された指定量が減算手段８７の被減算側に入力される。一方、減算手段８７の減算側には前輪の回転検出センサ８１と後輪の回転検出センサ８２の回転速度差がスリップ量として回転差検出手段８５から入力され、その差分がＤ／Ａ変換器８８でＤ／Ａ変換されて、アンプ８９を通し回生ブレーキの制御量としてドライバ６に入力される。ドライバ６は、この回生ブレーキの制御量に応じて電動モータ５を利用した回生ブレーキを作動させる。
なお、本実施例は、電動アシスト自転車にも同様に適用可能である。その場合、アクセルグリップ２の操作はペダル操作となり、アクセルグリップ２の操作によるアクセル量は、ペダル操作時の負荷量の検出手段による検出負荷量に応じたアシスト量となり、このアシスト量がドライバ６に入力され、電動モータ５がペダル操作をアシストするように回転されるとともに、前記回生ブレーキの制御量に応じて回生ブレーキが作動される。
本発明の実施例１を示す構成図である。 本発明の実施例２を示す構成図である。
符号の説明
１…ハンドル
２…機械ブレーキレバー
３…アクセルグリップ
４…電気ブレーキレバー
５…電動モータ
６…ドライバ
７…回生ブレーキ制御部
７１…前輪の回転速度検出センサ
７２…後輪の回転速度検出センサ
７３…回転差検出回路
７４…差動アンプ
８…回生ブレーキ制御部
８１…前輪の回転検出センサ
８２…後輪の回転検出センサ
８３…前輪の回転速度検出手段
８４…後輪の回転速度検出手段
８５…Ａ／Ｄ変換器
８６…回転差検出手段
８７…減算手段
８８…Ｄ／Ａ変換器
８９…アンプ

Claims (1)

  1. 電動モータを用いて、アクセル量の指定もしくはペダル操作の負荷量に応じて後輪または前輪を回転させるとともに、前記電動モータにより回生ブレーキをかける回生ブレーキ手段を有する自転車のブレーキ制御装置であって、
    機械的なブレーキ操作手段とは独立に回生ブレーキの指定量を与える電気ブレーキ操作手段と、
    前輪の回転速度の検出手段と、
    後輪の回転速度の検出手段と、
    前記検出された前輪と後輪の回転速度の差を検出する回転差検出手段と、
    前記検出された回転差に応じて前記回生ブレーキの指定量を減少させて前記回生ブレーキ手段に入力する回生ブレーキ制御手段とを、備える
    ことを特徴とする電動モータ付き自転車のブレーキ制御装置。
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