JP2011173457A - Motor control device, motor driving system and electric bicycle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータを制御するモータ制御装置、当該モータ制御装置を備えるモータ駆動システム、及び、当該モータ駆動システムを備える電動自転車に関する。 The present invention relates to a motor control device that controls a motor, a motor drive system including the motor control device, and an electric bicycle including the motor drive system.
近年、モータを備え、当該モータからユーザへのアシスト力（補助力）をユーザの人力駆動力であるペダル踏力に印加することで、登坂の場合等においてユーザの走行をアシスト（補助）し、ユーザの負担を軽減させる電動自転車が用いられるようになっている。 2. Description of the Related Art In recent years, a motor is provided, and assisting (assisting) a user's travel in the case of an uphill is provided by applying an assisting force (assisting force) from the motor to a user to a pedaling force that is a user's manual driving force. Electric bicycles have been used to reduce the burden on the vehicle.
また、ユーザに対する負荷を積極的に増やすことで、体力増進のために使用する電動自転車も提案されている。例えば、特許文献１には、ユーザの人力駆動力であるペダル踏力が有酸素運動の可能な運動強度となるように、モータの電動力及び負荷力の何れかをペダル踏力に印加する電動自転車が開示されている。 There has also been proposed an electric bicycle that is used to increase physical strength by actively increasing the load on the user. For example, Patent Document 1 discloses an electric bicycle that applies either the electric force or the load force of a motor to the pedal depression force so that the pedal depression force, which is a human driving force of the user, becomes an exercise intensity capable of aerobic exercise. It is disclosed.
しかしながら、特許文献１に記載された電動自転車は、ユーザが有酸素運動を行うことを目的として、一定の走行速度を維持して走行することが前提となっている。このため、以下のような問題があった。 However, the electric bicycle described in Patent Document 1 is based on the premise that the user travels at a constant traveling speed for the purpose of performing aerobic exercise. For this reason, there were the following problems.
すなわち、ユーザが、体力低下等の要因のために、体力増進等の運動目的の走行を止め、意図的に走行速度を低下させようとしてペダル踏力を下げると、ユーザの運動強度は小さくなる。このため、電動自転車は、ペダルの負荷を大きくしてユーザの運動強度を大きくしようとする。これにより、ユーザには、想定外の負荷が生じ、当該ユーザが不快感を覚える可能性がある。 That is, if the user stops traveling for exercise purposes such as physical strength enhancement due to factors such as a decrease in physical strength and decreases the pedal effort to intentionally decrease the traveling speed, the user's exercise intensity decreases. For this reason, the electric bicycle tries to increase the exercise intensity of the user by increasing the load of the pedal. This may cause an unexpected load on the user and cause the user to feel uncomfortable.
そこで、本発明は、ユーザにとって想定外の負荷を与えないような適切な運動強度を与えることが可能なモータ制御装置、モータ駆動システム及び電動自転車を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the motor control apparatus, motor drive system, and electric bicycle which can give suitable exercise intensity which does not give an unexpected load with respect to a user.
上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。本発明の特徴は、駆動機（駆動機１４１）として動作する際には補助力を与え、発電機（発電機１４２）として動作する際には負荷である回生負荷を与えるモータ（モータ１０４）によって駆動される電動自転車（電動自転車１０）に使用される、前記モータを制御するモータ制御装置であって、前記電動自転車の走行速度を検出する走行速度検出部（走行速度検出部１２２）と、ユーザにかかる運動の強さ度合いを示す強度であるユーザの運動強度を推定する運動強度推定部（ユーザ運動強度推定部１２４）と、前記ユーザによるペダルの踏力に依存して定まる前記補助力を与える制御である第１の補助制御と、前記回生負荷を用いる制御である第１の減速制御と、前記ユーザの運動強度が設定された運動強度になるように補助運動強度を与える制御である運動強度制御とを行う制御部（モータ制御部１２５）とを備え、前記運動強度制御は、前記補助運動強度としての前記補助力を与える第２の補助制御、及び、前記補助運動強度としての前記回生負荷を与える第２の減速制御を切り替えて行うことにより、前記ユーザの運動強度が設定された運動強度になるような制御であり、前記制御部は、前記運動強度制御の実行中に、少なくとも、前記走行速度が第１の所定値未満になった場合、前記補助運動強度が第２の所定値未満になった場合、又は、前記ユーザの運動強度と前記補助運動強度とを加算した運動強度である無補助時運動強度が第３の所定値未満になった場合の何れかにおいて、前記運動強度制御から前記第１の補助制御に切り替える制御である特殊制御を行うことを要旨とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention has the following features. A feature of the present invention is that a motor (motor 104) that provides an auxiliary force when operating as a drive machine (drive machine 141) and a regenerative load as a load when operating as a generator (generator 142). A motor control device for controlling the motor used in the electric bicycle (electric bicycle 10) to be driven, a travel speed detection unit (travel speed detection unit 122) for detecting the travel speed of the electric bicycle, and a user An exercise intensity estimator (user exercise intensity estimator 124) for estimating the user's exercise intensity, which is an intensity indicating the degree of exercise intensity, and a control for providing the auxiliary force determined depending on the pedaling force by the user The first auxiliary control is the first deceleration control that is the control using the regenerative load, and the auxiliary exercise intensity is set so that the exercise intensity of the user becomes the set exercise intensity. A control unit (motor control unit 125) that performs exercise intensity control, which is a control for controlling the exercise intensity. The exercise intensity control includes a second auxiliary control that provides the auxiliary force as the auxiliary exercise intensity, and the auxiliary exercise. By switching the second deceleration control that gives the regenerative load as strength, the exercise intensity of the user is set to the exercise intensity that has been set, and the control unit executes the exercise intensity control Among them, at least when the traveling speed is less than a first predetermined value, when the auxiliary exercise intensity is less than a second predetermined value, or when the user's exercise intensity and the auxiliary exercise intensity are Performing special control that is control for switching from the exercise intensity control to the first auxiliary control in any case where the non-assistance exercise intensity, which is the added exercise intensity, is less than a third predetermined value. The gist.
このようなモータ制御装置は、当該モータ制御装置とモータとが搭載される電動自動車について、運動強度制御の実行中に、走行速度が第１の所定値未満、補助運動強度が第２の所定値未満、又は、無補助時運動強度が第３の所定値未満の何れかになった場合、運動強度制御から第１の補助制御に切り替える特殊制御を行う。これにより、ユーザが意図的に走行速度を低下させた場合に、従来のようにユーザの運動強度が増加することがない。また、ユーザが疲労等のために設定された運動強度で走行することを諦めたような場合に、従来のように補助運動強度が減少し、その結果、ユーザの運動強度が更に増加してしまうことがない。更には、補助運動強度が減少したことに伴って、無補助時運動強度が減少した場合にも、従来のように補助運動強度が減少したことによって、ユーザの運動強度が更に増加してしまうことがない。従って、ユーザが不快感を覚えることが抑制される。 In such a motor control device, the travel speed is less than the first predetermined value and the auxiliary exercise strength is the second predetermined value during the exercise intensity control for the electric vehicle on which the motor control device and the motor are mounted. If the exercise intensity is less than or less than the third predetermined value, the special control for switching from the exercise intensity control to the first auxiliary control is performed. Thereby, when the user intentionally decreases the traveling speed, the user's exercise intensity does not increase as in the conventional case. In addition, when the user gives up driving with the exercise intensity set for fatigue or the like, the auxiliary exercise intensity decreases as in the conventional case, and as a result, the user's exercise intensity further increases. There is nothing. Furthermore, even if the non-assistant exercise intensity decreases as the auxiliary exercise intensity decreases, the user's exercise intensity further increases due to the decrease in the auxiliary exercise intensity as in the past. There is no. Therefore, the user is prevented from feeling uncomfortable.
本発明の特徴は、前記制御部は、前記運動強度制御の実行中に、前記走行速度が前記第１の所定値未満になり、且つ、前記補助運動強度が前記第２の所定値未満になった場合に、前記特殊制御を行うことを要旨とする。 A feature of the present invention is that the control unit has the travel speed less than the first predetermined value and the auxiliary exercise intensity is less than the second predetermined value during execution of the exercise intensity control. In this case, the gist is to perform the special control.
このように、走行速度が第１の所定値未満になり、且つ、補助運動強度が第２の所定値未満になった場合に、特殊制御が行われることで、当該特殊制御が行われる条件がより厳格となり、不要な特殊制御が行われる可能性をより小さくすることができる。 Thus, when the traveling speed is less than the first predetermined value and the auxiliary exercise intensity is less than the second predetermined value, the special control is performed, so that the condition for performing the special control is This makes it more strict and reduces the possibility of unnecessary special control being performed.
本発明の特徴は、前記制御部は、前記運動強度制御の実行中に、前記走行速度が前記第１の所定値未満になり、且つ、前記無補助時運動強度が前記第３の所定値未満になった場合に、前記特殊制御を行うことを要旨とする。 A feature of the present invention is that the control unit, during execution of the exercise intensity control, has the travel speed less than the first predetermined value, and the unassisted exercise intensity is less than the third predetermined value. In this case, the special control is performed.
このように、走行速度が第１の所定値未満になり、且つ、無補助時運動強度が第３の所定値未満になった場合に、特殊制御が行われることで、当該特殊制御が行われる条件がより厳格となり、不要な特殊制御が行われる可能性をより小さくすることができる。 As described above, when the traveling speed is less than the first predetermined value and the unassisted exercise intensity is less than the third predetermined value, the special control is performed, so that the special control is performed. Conditions become more stringent and the possibility of unnecessary special control being performed can be reduced.
本発明の特徴は、前記ユーザによるペダルの踏力に抗する力である外力を検出する外力検出部（傾斜計１１２、加速度計１１４、風速計１１６、風力計１１８）を備え、前記制御部は、前記走行速度、前記補助運動強度、又は、前記無補助時運動強度の何れかと、前記外力検出部により検出された前記外力とに基づいて、前記特殊制御を行うことを要旨とする。
A feature of the present invention is that it includes an external force detection unit (an
このように、ユーザによるペダルの踏力に抗する力である外力が考慮されることで、走行速度の低下や、補助運動強度、無補助時運動強度の低下が、利用者の意図によるものであるか否かの判断が可能となり、利用者が意図しない場合に、特殊制御が行われてしまうことが抑制される。 As described above, the external force, which is a force that resists the pedaling force of the pedal by the user, is taken into consideration, so that a decrease in traveling speed, a decrease in auxiliary exercise strength, and a non-assistance exercise strength are due to the user's intention. It is possible to determine whether or not special control is performed when the user does not intend.
本発明の特徴は、モータ駆動システムであって、上述した何れかのモータ制御装置（制御部１０２）と、前記モータ制御装置によって制御されるモータ（モータ１０４）とを備えることを要旨とする。 The gist of the present invention is a motor drive system, which includes any one of the motor control devices (control unit 102) described above and a motor (motor 104) controlled by the motor control device.
本発明の特徴は、電動自転車（電動自転車１０）であって、上述したモータ駆動システムと、前記モータに電力を供給し、又は、前記モータからの電力を蓄積するバッテリ（バッテリ１０５）と、前記モータによる駆動力により回転する駆動輪（前輪１１０）と、少なくとも１つの車輪（後輪１１１）とを備えることを要旨とする。 A feature of the present invention is an electric bicycle (electric bicycle 10), the above-described motor drive system, a battery (battery 105) for supplying electric power to the motor or storing electric power from the motor, The gist is to include driving wheels (front wheels 110) that are rotated by a driving force of a motor and at least one wheel (rear wheels 111).
本発明によれば、ユーザにとって想定外の負荷を与えないような適切な運動強度を与えることが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to give suitable exercise intensity which does not give an unexpected load for a user.
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。具体的には、（１）電動自転車の構成、（２）モータ制御時の動作、（３）作用・効果、（４）その他の実施形態について説明する。以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Specifically, (1) the configuration of the electric bicycle, (2) the operation at the time of motor control, (3) the action / effect, and (4) other embodiments will be described. In the description of the drawings in the following embodiments, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals.
（１）電動自転車の構成
図１は、本実施形態に係る電動自転車１０の全体概略構成図である。図２は、電動自転車１０のブロック構成図である。
(1) Configuration of Electric Bicycle FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram of an
図１及び図２に示す電動自転車１０は、ユーザが当該電動自転車１０を運転する際における、当該ユーザにかかる運動の強さ度合いを示す強度である、ユーザの運動強度を増加し、あるいは、軽減することにより、ユーザに有酸素運動等のトレーニングを行わせるものである。例えば、ユーザの運動強度は、単位時間当たりのエネルギーの消費量である。
The
電動自転車１０は、制御部１０２、モータ１０４、バッテリ１０５、ペダル１０６、前輪１１０、後輪１１１、傾斜計１１２、加速度計１１４、風速計１１６、風力計１１８及び表示部１２０を含む。
The
なお、図１及び図２において、制御部１０２がモータ制御装置に対応し、制御部１０２とモータ１０４とがモータ駆動システムに対応する。
1 and 2, the
制御部１０２は、ＣＰＵやメモリ等によって構成され、電動自転車１０の全体を制御する。
The
モータ１０４は、前輪１１０に取り付けられており、電動自転車１０に対して、駆動機１４１として動作する際に生じる力である補助力を与えるとともに、発電機１４２として動作する際に生じる負荷である回生負荷を与える。
The
バッテリ１０５は、モータ１０４に接続される。バッテリ１０５は、モータ１０４が駆動機１４１として動作する場合には、当該モータ１０４に電力を供給し、モータ１０４が発電機１４２として動作する場合には、当該モータ１０４からの電力を蓄積する。
The
ペダル１０６は、ユーザが電動自転車の推進力を得るために踏み込むものである。
The
前輪１１０は、モータ１０４による駆動力により回転する駆動輪（以下、モータ駆動輪と称する）である。一方、後輪１１１は、ユーザがペダル１０６を踏み込むことによって生じるペダル踏力により回転する、少なくとも１つの車輪である人力駆動輪である。なお、モータ駆動輪と人力駆動輪は、必ずしも異なる車輪である必要はなく、１つの車輪がモータ駆動輪、且つ、人力駆動輪であってもよい。
The
傾斜計１１２、加速度計１１４、風速計１１６及び風力計１１８は外力検出部であり、電動自転車１０に加わるユーザのペダル１０６の踏力に抗する力である外力を検出する。外力は、例えば、走行速度以外でユーザの運動強度に変動を生じさせる外部環境の負荷変動等、ユーザの運動強度に対する影響力の総称であり、具体例としては、上り坂の場合には坂を上るために平坦な道よりもより多く必要となる力であり、向かい風の場合にはその風力であり、凹凸のある道においてはその抗力である。
The
具体的には、傾斜計１１２は、走行路における電動自転車１０の進行方向の前後方向の傾斜を測定する。加速度計１１４は、電動自転車１０の進行方向の加速度を測定する。なお、傾斜計１１２及び加速度計１１４は、何れか一方が備えられていればよい。
Specifically, the
風速計１１６は、電動自転車１０の前方、後方及び側方の何れかの方向に開口した導入口を備え、当該導入口の奥に風車を備えた構成である。この風速計１１６は、導入口から進入する風によって回転する風車の回転数に基づいて、風力に対応する風速を測定する。風力計１１８は、電動自転車１０の前方、後方及び側方の何れかの方向に開口した導入口を備え、当該導入口の奥に圧力計を備えた構成である。この風力計１１８は、導入口から進入する風によって受ける圧力を風圧として測定する。なお、風速計１１６及び風力計１１８は、何れか一方が備えられていればよい。
The
表示部１２０は、ユーザに対して走行速度を指示する画像等、各種画像を表示する。
The
制御部１０２は、走行速度設定部１２１、走行速度検出部１２２、運動強度設定部１２３、ユーザ運動強度推定部１２４、モータ制御部１２５及び走行速度指示部１２６を含む。
The
走行速度設定部１２１は、電動自転車１０の走行速度の範囲を設定する。本実施形態では、走行速度設定部１２１は、ユーザの操作指示に応じて、あるいは、自動的に走行速度の範囲（設定走行速度範囲）を設定する。
The travel
走行速度検出部１２２は、電動自転車１０の走行速度を検出する。ここでは、走行速度検出部１２２は、後輪１１１の回転数から電動自転車１０の速度を検出する回転メータ（速度メータ）によって実現される。なお、走行速度検出部１２２は、前輪１１０の回転数から電動自転車１０の速度を検出する回転メータ（速度メータ）によって実現されてもよい。また、走行速度検出部１２２は、モータ１０４に取り付けられて、モータ回転数（回転速度）を検出するポテンショ・メータやロータリー・エンコーダ（図示せず）の検出結果を入力し、当該検出結果に基づいて電動自転車１０の走行速度を検出することによって実現されてもよい。
The travel speed detection unit 122 detects the travel speed of the
運動強度設定部１２３は、ユーザに対して与える運動強度の値を設定する。本実施形態では、運動強度設定部１２３は、ユーザの操作指示に応じて、あるいは、自動的に運動強度の値（設定運動強度）を設定する。
The exercise
ユーザ運動強度推定部１２４は、例えば、圧力センサを含み、当該圧力センサによって検出された、ユーザによるペダル１０６の踏力を入力し、当該ペダル１０６の踏力に基づいて、ユーザの運動強度（ユーザ運動強度）を推定する。
The user exercise
なお、ユーザの心拍を検出する心拍センサを備え、ユーザ運動強度推定部１２４は、当該心拍センサによって検出された心拍数に基づいて、ユーザ運動強度を推定するようにしてもよい。
Note that a heart rate sensor that detects the heart rate of the user may be provided, and the user exercise
モータ制御部１２５は、走行速度設定部１２１によって設定された設定走行速度範囲、走行速度検出部１２２によって検出された走行速度（検出走行速度）、運動強度設定部１２３によって設定された設定運動強度、ユーザ運動強度推定部１２４によって推定されたユーザ運動強度、傾斜計１１２、加速度計１１４、風速計１１６及び風力計１１８の各測定値に基づいて、モータ１０４の制御を行う。
The
図３は、モータ制御部１２５によるモータ１０４の制御を示す表である。また、図４は、モータ制御部１２５によるモータ１０４の制御を示すタイムチャートである。
FIG. 3 is a table showing the control of the
図３及び図４に示すように、モータ制御部１２５は、検出走行速度が設定走行速度範囲の下限未満である場合には、モータ１０４を駆動機１４１として動作させ、その際に生じる駆動力を、補助力として与える制御である第１補助制御を行う。第１補助制御においては、補助力は、ユーザによるペダル１０６の踏力に依存して定まる力であり、例えば、ペダル１０６の踏力に比例する力である。第１補助制御によって、ユーザによるペダル１０６の踏力が軽減される。
As shown in FIGS. 3 and 4, when the detected travel speed is less than the lower limit of the set travel speed range, the
図４では、検出走行速度が設定走行速度範囲の下限未満の一定値である場合、補助力は、ユーザ運動強度の２倍の大きさとなっている。また、走行速度が設定走行速度範囲の下限未満において徐々に増加する場合も、補助力は、ユーザ運動強度の２倍の大きさとなっている。 In FIG. 4, when the detected travel speed is a constant value less than the lower limit of the set travel speed range, the assist force is twice the user exercise intensity. Also, when the traveling speed gradually increases below the lower limit of the set traveling speed range, the assisting force is twice as large as the user exercise intensity.
また、モータ制御部１２５は、検出走行速度が設定走行速度範囲の上限より大きい場合には、モータ１０４を発電機１４２として動作させ、バッテリ１０５に充電する、第１減速制御を行う。その際に生じる負荷である回生負荷が回生ブレーキとなるので、第１減速制御によって、電動自転車１０の走行速度は減速する。
In addition, when the detected travel speed is larger than the upper limit of the set travel speed range, the
また、モータ制御部１２５は、検出走行速度が設定走行速度範囲の上限と下限の範囲内（設定走行速度範囲内）にある場合には、補助運動強度として、モータ１０４が駆動機１４１として動作する際の駆動力を補助力として与える第２補助制御、及び、補助運動強度として、モータ１０４が発電機１４２として動作する際の回生負荷を与える第２減速制御を切り替えて行うことにより、ユーザ運動強度が設定運動強度となるように、補助運動強度を与える制御である運動強度制御を行う。例えば、第２補助制御では、与えるべき補助力を減少させることによって、ユーザの運動強度を大きくする。また、第２減速制御では、回生負荷を与えることによって、ユーザの運動強度を大きくする。
Further, when the detected travel speed is within the upper limit and lower limit of the set travel speed range (within the set travel speed range), the
運動強度制御において、モータ制御部１２５は、ユーザ運動強度が設定運動強度より小さい場合には、補助運動強度を小さくする。また、モータ制御部１２５は、ユーザ運動強度が設定運動強度より大きい場合には、補助運動強度を大きくする。補助運動強度が正の値である場合、モータ制御部１２５は、モータ１０４を駆動機１４１として動作させ、その際の補助力の大きさを調整する。また、補助運動強度が負の値である場合、モータ制御部１２５は、モータ１０４を発電機１４２として動作させ、その際の回生負荷の大きさを調整する。
In the exercise intensity control, the
また、モータ制御部１２５は、運動強度制御の実行中に、検出走行速度が第１の所定値である設定走行速度範囲の下限未満になった場合、運動強度制御から第１補助制御に切り替える制御である特殊制御を行う。
Further, the
走行速度指示部１２６は、走行速度設定部１２１によって設定された設定走行速度範囲と、走行速度検出部１２２によって検出された走行速度（検出走行速度）とに基づいて、ユーザに指示する走行速度（指示走行速度）を決定する。具体的には、走行速度指示部１２６は、検出走行速度が設定走行速度範囲より高い場合には、検出走行速度よりやや低い走行速度を指示走行速度とする。また、走行速度指示部１２６は、検出走行速度が設定走行速度範囲内の場合には、検出走行速度を指示走行速度とする。また、走行速度指示部１２６は、検出走行速度が設定走行速度範囲より低い場合には、検出走行速度よりやや高い走行速度を指示走行速度とする。このようにして決定された指示走行速度は、表示部１２０に表示される。
The travel
（２）モータ制御時の動作
次に、モータ制御部１２５によるモータ１０４の制御時の動作を説明する。図５は、モータ制御部１２５によるモータ１０４の制御時の動作を示すフローチャートである。
(2) Operation at the time of motor control Next, an operation at the time of control of the
ステップＳ１０１において、運動強度制御を実行している間、ステップＳ１０２において、モータ制御部１２５は、検出走行速度が設定走行速度範囲の下限未満であるか否かを判定する。
In step S101, while exercise intensity control is being performed, in step S102, the
検出走行速度が設定走行速度範囲の下限未満である場合には、ステップＳ１０３において、モータ制御部１２５は、特殊制御を実行し、運動強度制御から第１補助制御へ切り替える制御を行う。第１補助制御では、上述したように、モータ制御部１２５は、モータ１０４が駆動機１４１として動作する際の駆動力を、例えば、ペダル１０６の踏力に比例する補助力として与える制御を行う。
If the detected travel speed is less than the lower limit of the set travel speed range, in step S103, the
一方、検出走行速度が設定走行速度範囲の下限以上である場合には、ステップＳ１０４において、モータ制御部１２５は、検出走行速度が設定走行速度範囲の上限より大きいか否かを判定する。
On the other hand, if the detected travel speed is greater than or equal to the lower limit of the set travel speed range, in step S104, the
検出走行速度が設定走行速度範囲の上限より大きい場合には、ステップＳ１０５において、モータ制御部１２５は、運動強度制御から第１減速制御へ切り替える制御を行う。減速制御では、上述したように、モータ制御部１２５は、モータ１０４を発電機１４２として動作させ、その際に生じる負荷である回生負荷を回生ブレーキとして用いる制御を行う。
If the detected travel speed is greater than the upper limit of the set travel speed range, in step S105, the
一方、検出走行速度が設定走行速度範囲の上限未満である場合、換言すれば、検出走行速度が設定走行速度範囲内である場合には、運動強度制御が継続される。この場合、ステップＳ１０６において、モータ制御部１２５は、ユーザ運動強度が設定運動強度より大きいか否かを判定する。
On the other hand, when the detected travel speed is less than the upper limit of the set travel speed range, in other words, when the detected travel speed is within the set travel speed range, the exercise intensity control is continued. In this case, in step S106, the
ユーザ運動強度が設定運動強度より大きい場合には、ステップＳ１０７において、モータ制御部１２５は、運動強度制御におけるユーザ運動強度を減少させるべく、補助運動強度を増加させる制御を行う。この際、補助運動強度が正の値になる場合には、モータ制御部１２５は、モータ１０４を駆動機１４１として動作させ、当該駆動機１４１による駆動力の大きさを調整することで、補助運動強度を設定する。一方、補助運動強度が負の値になる場合には、モータ制御部１２５は、モータ１０４を発電機１４２として動作させ、その際に生じる回生負荷の大きさを調整することで、補助運動強度を設定する。
If the user exercise intensity is greater than the set exercise intensity, in step S107, the
一方、ユーザ運動強度が設定運動強度以下である場合には、ステップＳ１０８において、モータ制御部１２５は、ユーザ運動強度が設定運動強度未満であるか否かを判定する。ユーザ運動強度が設定運動強度より小さい場合には、ステップＳ１０９において、モータ制御部１２５は、運動強度制御におけるユーザ運動強度を増加させるべく、補助運動強度を減少させる制御を行う。この際、上述と同様、補助運動強度が正の値になる場合には、モータ制御部１２５は、モータ１０４を駆動機１４１として動作させ、当該駆動機１４１による駆動力の大きさを調整することで、補助運動強度を設定する。一方、補助運動強度が負の値になる場合には、モータ制御部１２５は、モータ１０４を発電機１４２として動作させ、その際に生じる回生負荷の大きさを調整することで、補助運動強度を設定する。
On the other hand, when the user exercise intensity is less than or equal to the set exercise intensity, in step S108, the
また、ステップＳ１０８において、ユーザ運動強度が設定運動強度未満でない、換言すれば、ユーザ運動強度が設定運動強度と等しいと判定された場合には、ステップＳ１０２における、検出走行速度が設定走行速度範囲の下限未満であるか否かの判定以降の動作が繰り返される。 If it is determined in step S108 that the user exercise intensity is not less than the set exercise intensity, in other words, the user exercise intensity is equal to the set exercise intensity, the detected running speed in step S102 is within the set running speed range. The operations after the determination of whether or not it is less than the lower limit are repeated.
（３）作用・効果
本実施形態では、運動強度制御の実行中において、電動自転車１０の走行速度が設定走行速度範囲の下限未満になった場合には、制御部１０２は、特殊制御を実行し、運動強度制御から第１補助制御に切り替える制御を行う。このため、補助力によってユーザ運動強度が軽減される。従って、ユーザが意図的に走行速度を低下させた場合に、ユーザ運動強度が増加することがなく、ユーザが不快感を覚えることが抑制される。
(3) Action / Effect In the present embodiment, when the running speed of the
（４）その他の実施形態
本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
(4) Other Embodiments Although the present invention has been described with the embodiment, it should not be understood that the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
上述した実施形態では、モータ制御部１２５は、検出走行速度が設定走行速度範囲の下限未満になった場合に、特殊制御を実行して、運動強度制御から第１補助制御に切り替える制御を行ったが、特殊制御が実行される条件はこれに限定されず、以下の他の実施形態１乃至５に示す場合に特殊制御が行われてもよい。
In the above-described embodiment, the
（他の実施形態１）
本実施形態では、モータ制御部１２５は、運動強度制御を実行中に、当該運動強度制御における補助運動強度が第２の所定値未満になったか否かを判定する。ここで、第２の所定値は、図４に示す設定補助運動強度である。そして、補助運動強度が第２の所定値未満になった場合には、モータ制御部１２５は、特殊制御を実行して、運動強度制御から第１補助制御に切り替える制御を行う。
(Other embodiment 1)
In the present embodiment, the
この場合には、ユーザが疲労等のために設定された運動強度で走行することを諦めたような場合、従来のように、補助運動強度が減少し、その結果、ユーザ運動強度が更に増加してしまうということがない。従って、ユーザが不快感を覚えることが抑制される。 In this case, when the user gives up driving with the exercise intensity set for fatigue or the like, the auxiliary exercise intensity decreases as in the conventional case, and as a result, the user exercise intensity further increases. There is no such thing. Therefore, the user is prevented from feeling uncomfortable.
（他の実施形態２）
本実施形態では、モータ制御部１２５は、運動強度制御を実行中に、当該運動強度制御における、ユーザ運動強度と補助運動強度とを加算した運動強度である無補助時運動強度が第３の所定値未満になったか否かを判定する。なお、無補助時運動強度は、走行速度や外部環境の変動に応じてユーザ運動強度が変化することに伴って変化する運動強度である。ここで、第３の所定値は、図４に示す設定無補助時運動強度である。そして、無補助時運動強度が第３の所定値未満になった場合には、モータ制御部１２５は、特殊制御を実行して、運動強度制御から第１補助制御に切り替える制御を行う。
(Other embodiment 2)
In the present embodiment, during the exercise intensity control, the
この場合には、補助運動強度が減少したことに伴って、無補助時運動強度が減少した場合にも、従来のように補助運動強度が減少したことによって、ユーザ運動強度が更に増加してしまうことがない。従って、ユーザが不快感を覚えることが抑制される。 In this case, the user exercise intensity further increases due to the decrease in the auxiliary exercise intensity as in the prior art even when the non-assistance exercise intensity decreases as the auxiliary exercise intensity decreases. There is nothing. Therefore, the user is prevented from feeling uncomfortable.
（他の実施形態３）
本実施形態では、モータ制御部１２５は、運動強度制御を実行中に、当該運動強度制御における、検出走行速度が設定走行速度範囲の下限未満になったか否かを判定するとともに、補助運動強度が第２の所定値未満になったかを判定する。そして、検出走行速度が設定走行速度範囲の下限未満であり、且つ、補助運動強度が第２の所定値未満である場合には、モータ制御部１２５は、特殊制御を実行して、運動強度制御から第１補助制御に切り替える制御を行う。
(Other embodiment 3)
In the present embodiment, the
この場合には、検出走行速度が設定走行速度範囲の下限未満になったことと、補助運動強度が第２の所定値未満になったことの２つの条件を満たした場合に、特殊制御が行われるため、当該特殊制御が行われる条件がより厳格となり、不要な特殊制御が行われる可能性をより小さくすることができる。 In this case, the special control is performed when the two conditions that the detected travel speed is less than the lower limit of the set travel speed range and the auxiliary exercise intensity is less than the second predetermined value are satisfied. Therefore, the conditions under which the special control is performed become stricter, and the possibility that unnecessary special control is performed can be further reduced.
（他の実施形態４）
本実施形態では、モータ制御部１２５は、運動強度制御を実行中に、当該運動強度制御における、検出走行速度が設定走行速度範囲の下限未満になったか否かを判定するとともに、無補助時運動強度が第３の所定値未満になったかを判定する。そして、検出走行速度が設定走行速度範囲の下限未満であり、且つ、無補助時運動強度が第３の所定値未満である場合には、モータ制御部１２５は、特殊制御を実行して、運動強度制御から第１補助制御に切り替える制御を行う。
(Other embodiment 4)
In the present embodiment, the
この場合には、検出走行速度が設定走行速度範囲の下限未満になったことと、無補助時運動強度が第３の所定値未満になったことの２つの条件を満たした場合に、特殊制御が行われるため、当該特殊制御が行われる条件がより厳格となり、不要な特殊制御が行われる可能性をより小さくすることができる。 In this case, the special control is performed when the two conditions that the detected travel speed is less than the lower limit of the set travel speed range and the unassisted exercise intensity is less than the third predetermined value are satisfied. Therefore, the conditions under which the special control is performed become stricter, and the possibility that unnecessary special control is performed can be further reduced.
（他の実施形態５）
本実施形態では、運動強度制御を実行中に、モータ制御部１２５は、傾斜計１１２によって測定された、走行路における電動自転車１０の進行方向の前後方向の傾斜角度に基づいて、走行路の電動自転車１０の進行方向が所定傾斜角度以上の上り坂であるか否かを判定する。
(Other embodiment 5)
In the present embodiment, during the exercise intensity control, the
なお、モータ制御部１２５は、加速度計１１４により測定された加速度と、検出走行速度から算出した加速度とを比較することによって、重力加速度を算出し、当該重力加速度に基づいて、走行路の電動自転車１０の進行方向が所定傾斜角度以上の上り坂であるか否かを判定してもよい。
The
更に、モータ制御部１２５は、検出走行速度が設定走行速度範囲の下限未満、補助運動強度が第２の所定値未満、又は、無補助時運動強度が第３の所定値未満の何れかであって、且つ、走行路の電動自転車１０の進行方向が所定傾斜角度以上の上り坂でない場合には、検出走行速度の低下が外部環境を要因とするものではなく、ユーザの体力低下を要因とするものであると見なす。この場合、モータ制御部１２５は、特殊制御を実行して、運動強度制御から第１補助制御に切り替える制御を行う。
Furthermore, the
また、モータ制御部１２５は、風速計１１６によって測定された、電動自転車１０の前方からの風力に対応する風速が第４の所定値以上であるか否かを判定する。なお、モータ制御部１２５は、風力計１１８によって測定された、電動自転車１０の前方からの風力が第５の所定値以上であるか否かを判定してもよい。
Further, the
更に、モータ制御部１２５は、検出走行速度が設定走行速度範囲の下限未満、補助運動強度が第２の所定値未満、又は、無補助時運動強度が第３の所定値未満の何れかであって、且つ、電動自転車１０の前方からの風速が第４の所定値未満、又は、風力が第５の所定値未満である場合には、検出走行速度の低下が外部環境を要因とするものではなく、ユーザの体力低下を要因とするものであると見なす。この場合、モータ制御部１２５は、特殊制御を実行して、運動強度制御から第１補助制御に切り替える制御を行う。
Furthermore, the
なお、モータ制御部１２５は、検出走行速度が設定走行速度範囲の下限未満、補助運動強度が第２の所定値未満、又は、無補助時運動強度が第３の所定値未満の何れかであって、走行路の電動自転車１０の進行方向が所定傾斜角度以上の上り坂でなく、且つ、電動自転車１０の前方からの風速が第４の所定値未満、又は、風力が第５の所定値未満である場合には、検出走行速度の低下が外部環境を要因とするものではなく、ユーザの体力低下を要因とするものであると見なし、特殊制御を実行して、運動強度制御から第１補助制御に切り替える制御を行ってもよい。
The
本実施形態では、走行速度の低下、補助運動強度の低下、又は、無補助時運動強度の低下が外部環境を要因とするものであるか、ユーザの体力低下を要因とするものであるかを判別し、ユーザの体力低下であると見なされる場合にのみ、特殊制御を実行して、運動強度制御から第１補助制御に切り替える制御を行う。従って、ユーザの体力が低下していないにもかかわらず、補助制御が行われてしまうことを抑制できる。 In this embodiment, it is determined whether the decrease in running speed, the decrease in auxiliary exercise intensity, or the decrease in non-assistance exercise intensity is caused by the external environment or a decrease in physical strength of the user. Only when it is determined that it is considered that the user's physical strength is reduced, the special control is executed and the control to switch from the exercise intensity control to the first auxiliary control is performed. Therefore, it is possible to suppress the auxiliary control from being performed even though the user's physical strength is not reduced.
このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。 Thus, it should be understood that the present invention includes various embodiments and the like not described herein. Therefore, the present invention is limited only by the invention specifying matters in the scope of claims reasonable from this disclosure.
１０…電動自転車、１０２…制御部、１０４…モータ、１０５…バッテリ、１０６…ペダル、１１０…前輪、１１１…後輪、１１２…傾斜計、１１４…加速度計、１１６…風速計、１１８…風力計、１２０…表示部、１２１…走行速度設定部、１２２…走行速度検出部、１２３…運動強度設定部、１２４…ユーザ運動強度推定部、１２５…モータ制御部、１２６…走行速度指示部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記電動自転車の走行速度を検出する走行速度検出部と、
ユーザにかかる運動の強さ度合いを示す強度であるユーザの運動強度を推定する運動強度推定部と、
前記ユーザによるペダルの踏力に依存して定まる前記補助力を与える制御である第１の補助制御と、前記回生負荷を用いる制御である第１の減速制御と、前記ユーザの運動強度が設定された運動強度になるように補助運動強度を与える制御である運動強度制御とを行う制御部とを備え、
前記運動強度制御は、前記補助運動強度としての前記補助力を与える第２の補助制御、及び、前記補助運動強度としての前記回生負荷を与える第２の減速制御を切り替えて行うことにより、前記ユーザの運動強度が設定された運動強度になるような制御であり、
前記制御部は、前記運動強度制御の実行中に、少なくとも、前記走行速度が第１の所定値未満になった場合、前記補助運動強度が第２の所定値未満になった場合、又は、前記ユーザの運動強度と前記補助運動強度とを加算した運動強度である無補助時運動強度が第３の所定値未満になった場合の何れかにおいて、前記運動強度制御から前記第１の補助制御に切り替える制御である特殊制御を行うモータ制御装置。 A motor control device that controls the motor used in an electric bicycle that is driven by a motor that provides an auxiliary force when operating as a drive and applies a regenerative load as a load when operating as a generator. And
A traveling speed detector for detecting the traveling speed of the electric bicycle;
An exercise intensity estimator for estimating the exercise intensity of the user, which is an intensity indicating the degree of exercise intensity applied to the user;
The first auxiliary control that is the control that gives the auxiliary force determined depending on the pedaling force by the user, the first deceleration control that is the control that uses the regenerative load, and the exercise intensity of the user are set. A control unit that performs exercise intensity control, which is control for giving auxiliary exercise intensity so as to become exercise intensity,
The exercise intensity control is performed by switching between the second auxiliary control that gives the auxiliary force as the auxiliary exercise intensity and the second deceleration control that gives the regenerative load as the auxiliary exercise intensity. It is the control that the exercise intensity of becomes the set exercise intensity,
The controller is configured to execute the exercise intensity control at least when the traveling speed is less than a first predetermined value, when the auxiliary exercise intensity is less than a second predetermined value, or In any case where the non-assisted exercise intensity, which is the exercise intensity obtained by adding the user's exercise intensity and the auxiliary exercise intensity, is less than a third predetermined value, the exercise intensity control is changed to the first auxiliary control. A motor control device that performs special control that is switching control.
前記制御部は、前記走行速度、前記補助運動強度、又は、前記無補助時運動強度の何れかと、前記外力検出部により検出された前記外力とに基づいて、前記特殊制御を行う請求項１乃至３の何れかに記載のモータ制御装置。 An external force detection unit that detects an external force that is a force against the pedaling force of the pedal by the user;
The control unit performs the special control based on any one of the travel speed, the auxiliary exercise intensity, or the non-assistant exercise intensity and the external force detected by the external force detection unit. 4. The motor control device according to any one of 3.
前記モータ制御装置によって制御されるモータと
を備えるモータ駆動システム。 The motor control device according to any one of claims 1 to 4,
A motor drive system comprising: a motor controlled by the motor control device.
前記モータに電力を供給し、又は、前記モータからの電力を蓄積するバッテリと、
前記モータによる駆動力により回転する駆動輪と、
少なくとも１つの車輪と
を備える電動自転車。 A motor drive system according to claim 5;
A battery for supplying electric power to the motor or storing electric power from the motor;
A driving wheel that is rotated by a driving force of the motor;
An electric bicycle comprising at least one wheel.
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