JP2014195366A - Electric vehicle - Google Patents

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JP2014195366A JP2013070738A JP2013070738A JP2014195366A JP 2014195366 A JP2014195366 A JP 2014195366A JP 2013070738 A JP2013070738 A JP 2013070738A JP 2013070738 A JP2013070738 A JP 2013070738A JP 2014195366 A JP2014195366 A JP 2014195366A
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Ryoichi Yamanouchi
良一 山之内
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Equos Research Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric vehicle achieving pedal operation feeling during starting similar to operation feeling felt when operating conventional cycles, and capable of reducing load applied to a driver during accelerating.SOLUTION: When vehicle speed V is slower than a predetermined value β, output torque Tm of a drive motor is determined based on pedal torque T. When the vehicle speed V is faster than the predetermined value β, the output torque Tm of the drive motor is determined based on a pedal rotation number N. In addition, output torque Tmc during changeover is stored, and output torque control after changeover is started with the output torque Tmc during changeover as an initial value.

Description

この発明は、電動車両に係り、詳しくは、運転者が漕ぐペダルの回転数を駆動指令として走行する電動車両に関するものである。   The present invention relates to an electric vehicle, and more particularly, to an electric vehicle that travels using a rotational speed of a pedal that a driver rides as a drive command.

従来、自転車に代表されるように、入力軸に接続されたクランクのペダルを左右の足で漕ぐことによって、チェーンを介して駆動車輪に駆動力を伝えて前進する車両が存在する。また、このような機械的な動力伝達機構に加えて、電動モータで駆動力を補強するアシスト自転車が提案されている。
一方、これに対して、下記特許文献の通り、機械的な動力伝達機構を持たず、ペダルによる入力装置と、駆動輪を駆動させる駆動装置が電気的に接続されている自転車が提案されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as represented by a bicycle, there is a vehicle that moves forward by transmitting driving force to a driving wheel via a chain by stroking a crank pedal connected to an input shaft with left and right feet. In addition to such a mechanical power transmission mechanism, an assist bicycle that reinforces the driving force with an electric motor has been proposed.
On the other hand, as described in the following patent document, there is proposed a bicycle that does not have a mechanical power transmission mechanism and is electrically connected to an input device using a pedal and a drive device that drives a drive wheel. .

特開平８−１０８８８１号公報JP-A-8-108881 特開２０１０−１５８０９０号公報JP 2010-158090 A

上記従来の電動自転車では、加速時においては、ペダルはアクセルとして利用され、ペダルの回転量に応じた出力が駆動輪から出力される。このような構成は、加速時においてペダル踏力を増加させなければならない動力伝達方式の一般自転車やアシスト自転車に比較して、高齢者や脚力の弱い運転者にとっては、有益な構成と言える。   In the conventional electric bicycle, at the time of acceleration, the pedal is used as an accelerator, and an output corresponding to the amount of rotation of the pedal is output from the drive wheel. Such a configuration can be said to be a beneficial configuration for an elderly person or a driver with weak leg strength, as compared to a power transmission type general bicycle or an assist bicycle in which the pedal depression force must be increased during acceleration.

ところで、従来の一般自転車において発進する場合には、速度がゼロの状態から加速を行うため、ペダルに加えるトルクは、走行時に比較して大きなトルクが必要とされる。しかし、上記従来の電動自転車では、ペダルの回転数に応じた駆動出力が駆動輪に伝達されるので、発進時に必要とされるペダル操作は、ペダルの踏み込み力ではなく、ペダルの回転数となる。つまり、発進時では、ペダルを力強く踏み込むのではなく、ペダルを軽く踏み込みつつ速く回転させることが必要となる。   By the way, when starting on a conventional general bicycle, acceleration is performed from a state where the speed is zero, so that a torque applied to the pedal is larger than that during traveling. However, in the above-described conventional electric bicycle, a drive output corresponding to the number of rotations of the pedal is transmitted to the drive wheels. Therefore, the pedal operation required at the time of starting is not the pedal depression force but the number of pedal rotations. . That is, at the time of starting, it is necessary to rotate the pedal quickly while pressing it lightly instead of pushing the pedal strongly.

このような発進時のペダル操作は、従来の一般の自転車の操作感覚とは掛け離れたものであり、一般の自転車に乗り慣れた運転者にとって、大きな違和感を与えることとなっていた。
この発明は、発進時のペダル操作感が従来の自転車の操作感に沿うものであって、さらに加速時の運転者への負担が軽減される電動車両を提供することを目的とするものである。 Such a pedal operation at the time of departure is far from the operation feeling of a conventional general bicycle, and gives a driver a strange feeling to the general bicycle.
An object of the present invention is to provide an electric vehicle in which the pedal operation feeling at the time of starting is in line with the conventional bicycle operation feeling and the burden on the driver at the time of acceleration is further reduced. .

以上のような問題を解決する本発明は、以下のような構成を有する。
（１）運転者を載せる車体と、
該車体の前後にそれぞれ支持された前輪と後輪とを有する車両であって、
回転軸を中心に回転するクランクと、前記クランク先端部に設けられ、運転者の踏力を受けるペダルとを有するペダル回転部と、
前記前輪又は前記後輪の少なくとも一方を駆動させるモータと、
前記ペダル回転軸にペダルの踏み込みによって入力されるトルクを検出するペダルトルク検出手段と、
前記ペダル回転軸にペダルの踏み込みによって入力される回転数を検出するペダル回転数検出手段と、
前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
前記ペダルトルク検出手段によって検出されたトルクに基づいて前記モータの出力トルクを決定する第１制御手段と、
前記ペダル回転数検出手段によって検出された回転数に基づいて前記モータの出力トルクを決定する第２制御手段と、
前記車速検出手段によって検出された車速に基づいて、前記モータの出力制御を前記第１制御手段と前記第２制御手段との間で切り換える制御変更手段とを備えることを特徴とする電動車両。 The present invention for solving the above problems has the following configuration.
(1) a vehicle body on which the driver is placed;
A vehicle having front and rear wheels supported respectively on the front and rear of the vehicle body;
A pedal rotating unit having a crank that rotates about a rotation axis, and a pedal that is provided at the tip of the crank and that receives a pedaling force of a driver;
A motor for driving at least one of the front wheel or the rear wheel;
Pedal torque detection means for detecting torque input by depressing the pedal to the pedal rotation shaft;
Pedal rotation number detecting means for detecting the rotation number input by depressing the pedal to the pedal rotation shaft;
Vehicle speed detecting means for detecting the vehicle speed of the vehicle;
First control means for determining the output torque of the motor based on the torque detected by the pedal torque detection means;
Second control means for determining an output torque of the motor based on the rotational speed detected by the pedal rotational speed detection means;
An electric vehicle comprising: control change means for switching output control of the motor between the first control means and the second control means based on the vehicle speed detected by the vehicle speed detection means.

（２）前記制御変更手段は、前記車速検出手段によって検出された車速が所定値より小さい場合に第１制御手段を選択し、所定値を超えた場合に第２制御手段を選択する上記（１）に記載の電動車両。 (2) The control change unit selects the first control unit when the vehicle speed detected by the vehicle speed detection unit is smaller than a predetermined value, and selects the second control unit when the vehicle speed exceeds the predetermined value. ).

（３）前記制御変更手段は、
前記第１制御手段と前記第２制御手段との間で切り換える際に、切換直前の出力トルクを取得する切換時出力トルク取得手段を有し、
前記第１制御手段及び前記第２制御手段は、更に切換時出力トルク取得手段によって取得された切換直前の出力トルクに応じて、切換後のモータの出力トルクを決定する上記（２）に記載の電動車両。 (3) The control change means includes:
When switching between the first control means and the second control means, there is a switching output torque acquisition means for acquiring the output torque immediately before switching,
The first control unit and the second control unit further determine the output torque of the motor after switching in accordance with the output torque immediately before switching acquired by the switching output torque acquiring unit. Electric vehicle.

（４）前記制御変更手段は、
前記第１制御手段から前記第２制御手段へ切り換わった際に、切換直前のペダル回転数を取得する切換時ペダル回転数取得手段を更に有し、
前記第２制御手段は、更に、前記切換時ペダル回転数取得手段によって取得された切換直前のペダル回転数に応じて、切換後のモータの出力トルクを決定する上記（３）に記載の電動車両。 (4) The control change means includes:
When switching from the first control means to the second control means, further has a switching pedal rotation speed acquisition means for acquiring the pedal rotation speed immediately before switching,
The electric vehicle according to (3), wherein the second control means further determines the output torque of the motor after switching according to the pedal rotation speed immediately before switching acquired by the switching pedal rotation speed acquisition means. .

（５）前記制御変更手段は、
前記第２制御手段から前記第１制御手段へ切り換わった際に、切換直前のペダルトルクを取得する切換時ペダルトルク取得手段を更に有し、
前記第１制御手段は、更に、前記切換時ペダルトルク取得手段によって取得された切換直前のペダルトルクに応じて、切換後のモータの出力トルクを決定する上記（３）に記載の電動車両。 (5) The control change means includes
When switching from the second control means to the first control means, further has a switching pedal torque acquisition means for acquiring a pedal torque immediately before the switching;
The electric vehicle according to (3), wherein the first control unit further determines the output torque of the motor after switching according to the pedal torque immediately before switching acquired by the switching pedal torque acquiring unit.

請求項１に記載の発明によれば、車速に応じて、駆動モータの出力制御を、ペダルトルクに基づく制御と、ペダル回転数に基づく制御との間で切り換えるので、運転者に対する負担を軽減しつつ、従来の自転車のペダル操作感に沿った操作感を再現する事が可能となる。
請求項２に記載の発明によれば、車速の値が所定値を超えるか否かによって、ペダルトルクに基づく制御とペダル回転数に基づく制御との間で切換えを行うので、切換え判定が容易となる。車速が所定値以下の場合には、ペダルトルクに基づいて出力トルクの制御が行われるので、例えば、発進時などの低速領域でペダル操作感を一般の自転車に沿った操作感とすることができる。また、車速が所定値以上の場合には、ペダル回転数に基づいて出力トルクが制御が行われるので、運転者に負担の少ないペダル操作を実現できる。 According to the first aspect of the present invention, since the output control of the drive motor is switched between the control based on the pedal torque and the control based on the pedal rotation speed according to the vehicle speed, the burden on the driver is reduced. On the other hand, it is possible to reproduce the feeling of operation according to the pedal feeling of a conventional bicycle.
According to the second aspect of the present invention, since switching between the control based on the pedal torque and the control based on the pedal rotation speed is performed depending on whether or not the value of the vehicle speed exceeds a predetermined value, the switching determination is easy. Become. When the vehicle speed is equal to or lower than the predetermined value, the output torque is controlled based on the pedal torque. For example, the pedal operation feeling can be set to an operation feeling along a general bicycle in a low speed region such as when starting. . Further, when the vehicle speed is equal to or higher than a predetermined value, the output torque is controlled based on the number of pedal rotations, so that pedal operation with less burden on the driver can be realized.

請求項３に記載の発明によれば、切換え直前の出力トルクをも考慮して切換後のモータ出力トルクを決定するので、制御の切り換わりに伴う出力トルクの急激な変動が抑制され、運転者に違和感を与えることが少ない。
請求項４に記載の発明によれば、前記第１制御手段から前記第２制御手段へ切り換わった場合には、切換時ペダル回転数をも考慮してモータの出力トルクが決定されるので、制御の切り換わりに伴う出力トルクの急激な変動が、更に抑制され、運転者に違和感を与えることが少ない。
請求項５に記載の発明によれば、前記第２制御手段から前記第1制御手段へ切り換わった場合には、切換時ペダルトルクをも考慮してモータの出力トルクが決定されるので、制御の切り換わりに伴う出力トルクの急激な変動が、更に抑制され、運転者に違和感を与えることが少ない。 According to the third aspect of the present invention, since the motor output torque after the switching is determined in consideration of the output torque immediately before the switching, the rapid fluctuation of the output torque accompanying the switching of the control is suppressed, and the driver There is little discomfort.
According to the fourth aspect of the present invention, when the first control means is switched to the second control means, the output torque of the motor is determined in consideration of the pedal rotation speed at the time of switching. Sudden fluctuations in output torque due to control switching are further suppressed, and the driver is less likely to feel uncomfortable.
According to the fifth aspect of the present invention, when the second control means is switched to the first control means, the motor output torque is determined in consideration of the pedal torque at the time of switching. Sudden fluctuations in output torque associated with the switching of the engine are further suppressed, and the driver is less likely to feel uncomfortable.

本発明の電動車両の側面全体図である。1 is an overall side view of an electric vehicle according to the present invention. 本発明の電動車両における電気系統の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electric system in the electric vehicle of this invention. 本発明の電動車両のブレーキ制御内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the brake control content of the electric vehicle of this invention. 本発明の電動車両のモータ出力トルク制御において、ペダル回転数およびペダルトルクと駆動モータの出力トルクとの関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the pedal rotation speed and pedal torque and the output torque of the drive motor in the motor output torque control of the electric vehicle according to the present invention.

以下、本発明の車両の好適実施形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の電動車両１の一実施形態を示すもので、電動自転車の全体斜視図である。車体２は、操作部２０と、本体２１とを備える。操作部２０は、ハンドル２２と、ハンドル２２の回動軸であるステム２２１と、前輪２３ｆを備える。本体２１は、例えば、１本の基体や、複数の部材を組み合わせたフレームで構成されており、この実施形態では、１つの基体で構成されている。本体２１の先端部ヘッドチューブ２１１には、ハンドル２２のステム２２1が回動自在に支持されており、後端部では、従動輪である後輪２３ｂが支持され、制御ユニットＣＵとバッテリユニットＢＵが搭載されている。なお、ハンドル２２には、両端のハンドルグリップ部分２２３にブレーキ操作を入力する制動操作手段としてのブレーキレバー２２４が設けられている。このブレーキレバー２２４には、制動するための操作量を検出する制動検出手段としてのブレーキセンサＢＢＳが設けられている。   Hereinafter, preferred embodiments of the vehicle of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an embodiment of an electric vehicle 1 according to the present invention, and is an overall perspective view of an electric bicycle. The vehicle body 2 includes an operation unit 20 and a main body 21. The operation unit 20 includes a handle 22, a stem 221 that is a rotation shaft of the handle 22, and a front wheel 23f. The main body 21 is composed of, for example, a single base or a frame in which a plurality of members are combined. In this embodiment, the main body 21 is composed of a single base. A stem 221 of the handle 22 is rotatably supported by the front end head tube 211 of the main body 21, and a rear wheel 23 b that is a driven wheel is supported at the rear end, and the control unit CU and the battery unit BU are connected to each other. It is installed. The handle 22 is provided with a brake lever 224 as a braking operation means for inputting a brake operation to the handle grip portions 223 at both ends. The brake lever 224 is provided with a brake sensor BBS as a brake detection means for detecting an operation amount for braking.

一方、本体２１の中央部には、支柱２４が立設され、支柱２４の基端部には発電ユニットＧＵが設けられている。支柱２４の先端部には、サドル２４１が取り付けられている。ステム下端部にはフロントフォーク２２２が接続されており、該フロントフォーク２２２の先端には、駆動輪である前輪２３ｆが設けられている。前輪２３ｆの中心軸部分には駆動モータＭが設けられている。この実施形態では、駆動モータはインホイールモータが用いられている。該インホイールモータの出力軸はフロントフォーク２２２に固定されている。前輪２３ｆは、駆動モータＭの駆動によって駆動輪として回転駆動する。駆動モータＭには、車速検出手段としての駆動輪回転数センサＭＲＳと駆動モータ電流センサＭＴＳが設けられており、駆動輪回転数センサＭＲＳは、駆動輪の回転数を検出し、駆動モータ電流センサＭＴＳは、駆動モータに流れる電流値を検出する。この電流値によって駆動モータＭが出力しているトルクを知ることができる。   On the other hand, a column 24 is erected at the center of the main body 21, and a power generation unit GU is provided at the base end of the column 24. A saddle 241 is attached to the tip of the support column 24. A front fork 222 is connected to the lower end portion of the stem, and a front wheel 23f that is a drive wheel is provided at the front end of the front fork 222. A drive motor M is provided at the central shaft portion of the front wheel 23f. In this embodiment, an in-wheel motor is used as the drive motor. The output shaft of the in-wheel motor is fixed to the front fork 222. The front wheel 23f is rotationally driven as a drive wheel by the drive motor M. The drive motor M is provided with a drive wheel rotational speed sensor MRS and a drive motor current sensor MTS as vehicle speed detecting means. The drive wheel rotational speed sensor MRS detects the rotational speed of the drive wheel, and the drive motor current sensor The MTS detects the current value flowing through the drive motor. The torque output from the drive motor M can be known from this current value.

発電ユニットＧＵの左右両側には、回転軸としての入力軸が突出し、各左右入力軸は、クランク２５Ｌ、２５Ｒが、それぞれ逆方向に向けて接続されたクランク軸２５０Ｌ（右側のクランク軸２５０Ｒは図示されていない）となっている。左右のクランク２５Ｌ、２５Ｒの先端には、ペダル２５１Ｌ、２５１Ｒがそれぞれ回動自在に支持されている。これらクランク軸２５０Ｌ、クランク２５Ｌ、２５Ｒ及びペダル２５１Ｌ、２５１Ｒによって、ペダル回転部が構成される。   Input shafts as rotating shafts protrude from the left and right sides of the power generation unit GU. Each left and right input shaft has a crank shaft 250L in which cranks 25L and 25R are connected in opposite directions (the right crank shaft 250R is illustrated). Has not been). Pedals 251L and 251R are rotatably supported at the ends of the left and right cranks 25L and 25R, respectively. The crankshaft 250L, the cranks 25L and 25R, and the pedals 251L and 251R constitute a pedal rotating unit.

また、発電ユニットＧＵは、発電機Ｇを備え、クランク２５Ｌ、２５Ｒに加えられた踏力が、入力軸を介して回転トルクとして、発電機Ｇのロータに伝達される。発電ユニットＧＵは、入力軸に加わったトルクを発電機Ｇに伝達する機械的な伝達機構、例えば変速装置などを備えてもよい。発電ユニットＧＵは、更に、発電機電流センサＰＴＳ、ペダルトルク検出手段としてのペダル用トルクセンサＰＴＳ、ペダル回転数検出手段としてペダル用回転数センサＰＲＳを備えている。ペダル用トルクセンサＰＴＳは、運転者の踏み込みによってペダルから伝えられるトルクを検出するセンサであり、ペダル用回転数センサＰＲＳは、ペダルの回転数を検出する。発電機電流センサＰＩＳは、発電機に流れる電流値を検出する。この電流値は、発電機によってペダルに与えられる抗力を図るものである。   The power generation unit GU includes a power generator G, and the pedaling force applied to the cranks 25L and 25R is transmitted to the rotor of the power generator G as a rotational torque via the input shaft. The power generation unit GU may include a mechanical transmission mechanism that transmits torque applied to the input shaft to the generator G, such as a transmission. The power generation unit GU further includes a generator current sensor PTS, a pedal torque sensor PTS as pedal torque detection means, and a pedal rotation speed sensor PRS as pedal rotation speed detection means. The pedal torque sensor PTS is a sensor that detects torque transmitted from the pedal when the driver depresses, and the pedal rotation speed sensor PRS detects the rotation speed of the pedal. The generator current sensor PIS detects a current value flowing through the generator. This current value is intended to provide a drag force applied to the pedal by the generator.

制御ユニットＣＵは、集積回路及びメモリ等によって構成された車両制御回路ＥＣや、バッテリの放電や充電を制御するバッテリ制御回路ＢＣ、発電機制御回路ＧＣ、モータ制御回路ＭＣを備えている。制御ユニットＣＵに隣接して設けられているバッテリユニットＢＵは、バッテリＢＴと、バッテリＢＴから出力される電流値を検出するバッテリ電流センサＢＩＳ、バッテリＢＴから出力される電圧を検出する電圧センサＢＶＳを備えている。バッテリユニットＢＵは、車体２に対して、機械的及び電気的に着脱自在に設けられており、車体２から取り外した状態で外部電源によって充電可能に構成されている。   The control unit CU includes a vehicle control circuit EC configured by an integrated circuit and a memory, a battery control circuit BC that controls discharging and charging of a battery, a generator control circuit GC, and a motor control circuit MC. The battery unit BU provided adjacent to the control unit CU includes a battery BT, a battery current sensor BIS that detects a current value output from the battery BT, and a voltage sensor BVS that detects a voltage output from the battery BT. I have. The battery unit BU is detachably provided mechanically and electrically with respect to the vehicle body 2 and is configured to be rechargeable by an external power source in a state of being detached from the vehicle body 2.

バッテリＢＴの電力は、駆動モータＭに供給され、駆動モータＭの回生時には、回生電力がバッテリＢＴに供給される。また、バッテリＢＴの電力は発電機Ｇによってペダル抗力を発生させる際には、発電機Ｇに供給され、発電機Ｇによって発電された電力は、バッテリＢＴに供給されて蓄積される。駆動モータＭと発電機Ｇは、それぞれ電気エネルギーと機械的な回転エネルギーとの間で相互にエネルギー変換を行うアクチュエータであり、駆動モータＭは、主として電力を回転トルクに変換するが、回生時には回転トルクを電力に変換する。また、発電機Ｇは、主として回転トルクを電力に変換するが、ペダルの回転数を制御する場合には、発電機制御回路ＧＣによって電力を回転トルクに変換する場合もある。駆動モータＭは、回転数を制御することで制動手段として機能する。   The electric power of the battery BT is supplied to the drive motor M, and the regenerative electric power is supplied to the battery BT when the drive motor M is regenerated. In addition, when the pedal drag is generated by the generator G, the electric power of the battery BT is supplied to the generator G, and the electric power generated by the generator G is supplied to the battery BT and stored. The drive motor M and the generator G are actuators that mutually convert energy between electric energy and mechanical rotational energy. The drive motor M mainly converts electric power into rotational torque, but rotates during regeneration. Convert torque to electric power. The generator G mainly converts rotational torque into electric power. However, when controlling the number of rotations of the pedal, the generator control circuit GC may convert electric power into rotational torque. The drive motor M functions as a braking means by controlling the rotation speed.

図２は、本発明の制御系の構成を示すブロック図である。制御系は、車両制御回路ＥＣ、バッテリ制御回路ＢＣ、発電機制御回路ＧＣ、モータ制御回路ＭＣを備え、各車両制御回路ＥＣから他の制御回路へ向けて指示信号が供給される。車両制御回路ＥＣには、各センサから検出値が入力され、入力された値に基づいて、ペダルの回転軸に与える抗力の値、ペダルの目標回転数、目標車速等を決定する。例えば、目標車速は、ペダル用トルクセンサＰＴＳから入力されたペダルトルク値に基づいて決定され、ペダルトルクが検出されない場合には、駆動モータＭの出力トルクは零、即ち駆動モータＭはフリー回転状態となる。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the control system of the present invention. The control system includes a vehicle control circuit EC, a battery control circuit BC, a generator control circuit GC, and a motor control circuit MC, and an instruction signal is supplied from each vehicle control circuit EC to another control circuit. Detection values are input from the sensors to the vehicle control circuit EC, and based on the input values, the value of the drag applied to the rotating shaft of the pedal, the target rotational speed of the pedal, the target vehicle speed, and the like are determined. For example, the target vehicle speed is determined based on the pedal torque value input from the pedal torque sensor PTS, and when the pedal torque is not detected, the output torque of the drive motor M is zero, that is, the drive motor M is in the free rotation state. It becomes.

発電機制御回路ＧＣは、車両制御回路ＥＣからペダル目標回転数の指示に基づいて、実際のペダルの回転数が目標回転数となるよう発電機の回転を制御する。具体的には、発電機の電流を制御することにより発電機のロータの回転に抵抗を与え、ペダルの回転数を制御する。
モータ制御回路ＭＣは、車両制御回路ＥＣから供給される出力トルク値に基づいて、駆動モータＭに供給される電流値Ｉｍを求め、駆動モータＭが供給された出力トルク値を出力するように、駆動モータＭに供給される電流を制御する。車両制御回路ＥＣ側で電流値Ｉｍまで演算し、電流値Ｉｍをモータ制御回路ＭＣに供給する構成としてもよい。また、回生時には、駆動モータから得られる回生電力をバッテリＢＴへ供給できるようにバッテリ制御回路を切り換え制御する。 The generator control circuit GC controls the rotation of the generator so that the actual pedal rotation speed becomes the target rotation speed based on the instruction of the pedal target rotation speed from the vehicle control circuit EC. Specifically, by controlling the current of the generator, resistance is given to the rotation of the rotor of the generator, and the rotation speed of the pedal is controlled.
The motor control circuit MC obtains the current value Im supplied to the drive motor M based on the output torque value supplied from the vehicle control circuit EC, and outputs the output torque value supplied by the drive motor M. The current supplied to the drive motor M is controlled. The vehicle control circuit EC may calculate the current value Im and supply the current value Im to the motor control circuit MC. Further, during regeneration, the battery control circuit is switched and controlled so that regenerative power obtained from the drive motor can be supplied to the battery BT.

バッテリ制御回路ＢＣは、車両制御回路ＥＣの指示に基づいてモード切り換えを行う。バッテリ制御回路ＢＣは、発電機系統と駆動モータ系統とに分けられ、それぞれについて、駆動モータＭに電力を供給するモード、駆動モータＭからの回生電力を充電するモード及び発電機Ｇに電力を供給するモード、発電機Ｇから発電された電力を充電するモードとの間で、モードの切り換えを行う。   The battery control circuit BC performs mode switching based on an instruction from the vehicle control circuit EC. The battery control circuit BC is divided into a generator system and a drive motor system. For each, a mode for supplying power to the drive motor M, a mode for charging regenerative power from the drive motor M, and a power supply to the generator G are provided. The mode is switched between the mode to perform and the mode to charge the electric power generated from the generator G.

以下、図３に示されているフローチャートに基づいて、本発明の駆動制御処理について説明する。車速Ｖを検出する（ステップＳ１０１）。その車速Ｖは、駆動輪回転数センサＭＲＳから供給される駆動輪の回転数に基づいて算出される。このステップＳ１０１によって車速検出手段が構成される。次にステップＳ１０１で取得した車速Ｖと所定値βと比較する（ステップＳ１０３）。この所定値βは、一般の自転車において、発進時から加速されて、加速が不要となる通常走行状態、換言すると、ペダルを特に強く踏み込んで加速する必要がなく、略一定速度で走行ができる程度の状態となった場合の最低車速、即ち安定走行車速に設定することができる。   Hereinafter, the drive control process of the present invention will be described based on the flowchart shown in FIG. The vehicle speed V is detected (step S101). The vehicle speed V is calculated based on the rotational speed of the drive wheel supplied from the drive wheel rotational speed sensor MRS. This step S101 constitutes a vehicle speed detecting means. Next, the vehicle speed V acquired in step S101 is compared with a predetermined value β (step S103). This predetermined value β is a normal driving state in which acceleration is not necessary in a general bicycle, and in other words, it is not necessary to depress the pedal particularly strongly to accelerate and can run at a substantially constant speed. It is possible to set the minimum vehicle speed when the vehicle is in the state, that is, the stable traveling vehicle speed.

或いは、発進時から加速されて、サドルに跨っている状態で地面に足を付けて支えなくても自転車のペダルに足を載せていられる程度の車速状態での最低車速に設定することができる。又は、前記安定走行車速と最低車速との間の値に設定してもよい。所定値βをこのような値に設定することによって、少なくとも大きなトルクをペダルに加えなければならない発進時においては、ペダルトルクに基づく駆動出力トルクの制御が行われる。これにより、一般自転車のペダル操作感との乖離が著しい発進時におけるペダル操作感を、ペダルトルクに基づく駆動出力制御とすることにより、一般自転車の操作感に近づけることができる。また、安定走行状態ではペダル回転数に基づく駆動出力制御が行われるので運転者の負担を軽減したペダル操作感覚を発揮することができる。   Alternatively, the vehicle speed can be set to the minimum vehicle speed in a vehicle speed state that is accelerated from the time of departure and can be placed on the pedals of the bicycle without being supported by putting a foot on the ground while straddling the saddle. Or you may set to the value between the said stable travel vehicle speed and the minimum vehicle speed. By setting the predetermined value β to such a value, the drive output torque is controlled based on the pedal torque at the time of starting when at least a large torque must be applied to the pedal. Thereby, the pedal operation feeling at the time of start when the departure from the pedal operation feeling of the general bicycle is remarkable is made to be the drive output control based on the pedal torque, so that the operation feeling of the general bicycle can be brought close to. Further, since the drive output control based on the pedal rotation speed is performed in the stable running state, it is possible to exhibit a pedal operation feeling that reduces the burden on the driver.

車速Ｖが所定値βより小さい場合には（ステップＳ１０３：Ｖ＜β）、ペダルトルクＴをペダル用トルクセンサＰＴＳから取得する（ステップＳ１０５）。次に、ステップＳ１０５で取得したペダルトルクＴに定数Ａを掛けて駆動モータＭの出力トルクＴｍを算出する（ステップＳ１０７）。この定数Ａの値は、一般自転車におけるペダルクランク軸に設けられたスプロケットの径と、駆動輪に設けられたスプロケットの径の比と同程度の値にすることができる。このような値とすることで、車両発進時において、ペダル操作に基づく加速感を、一般の自転車の加速感に似たものとすることができる。   When the vehicle speed V is smaller than the predetermined value β (step S103: V <β), the pedal torque T is acquired from the pedal torque sensor PTS (step S105). Next, the output torque Tm of the drive motor M is calculated by multiplying the pedal torque T acquired in step S105 by a constant A (step S107). The value of the constant A can be set to the same value as the ratio of the diameter of the sprocket provided on the pedal crankshaft of a general bicycle and the diameter of the sprocket provided on the drive wheel. By setting it as such a value, the acceleration feeling based on pedal operation at the time of vehicle start can be made to resemble the acceleration feeling of a general bicycle.

ステップＳ１０７で決定された出力トルクＴｍは、該トルクＴｍが駆動モータＭから出力できる電流値Ｉｍに変換されて（ステップＳ１０９）、モータ制御回路ＭＣに供給され（ステップＳ１１１）、最終的にモータ制御回路ＭＣの制御によって駆動モータＭから出力トルクＴｍが出力される。ステップＳ１０５及びステップＳ１０７で第１制御手段が構成される。   The output torque Tm determined in step S107 is converted into a current value Im that can be output from the drive motor M (step S109), and is supplied to the motor control circuit MC (step S111). Finally, the motor control is performed. An output torque Tm is output from the drive motor M under the control of the circuit MC. Step S105 and step S107 constitute a first control means.

ステップＳ１０３において、車速Ｖが所定値βとなった場合には（ステップＳ１０３：Ｖ＝β）、その時点でペダル回転数Ｎｃをペダル回転数センサＰＲＳから取得する（ステップＳ１１３）。更に、その時点でのペダルトルクＴｃをペダル用トルクセンサＰＴＳから取得する（ステップＳ１１５）。そして、ステップＳ１１５で取得したペダルトルクＴｃに、発進時の換算定数Ａを掛けて、切換時の出力トルクＴｍｃを算出する（ステップＳ１１７）。以降はステップＳ１０９へ移行して駆動モータＭからトルクＴｍｃが出力される。ステップＳ１１３によって切換時ペダル回転数取得手段が構成される。ステップＳ１１５及びステップＳ１１７によって切換時出力トルク取得手段が構成される。ステップＳ１１５によって切換時ペダルトルク取得手段が構成される。   In step S103, when the vehicle speed V reaches the predetermined value β (step S103: V = β), the pedal rotation speed Nc is acquired from the pedal rotation speed sensor PRS at that time (step S113). Further, the pedal torque Tc at that time is acquired from the pedal torque sensor PTS (step S115). Then, the output torque Tmc at the time of switching is calculated by multiplying the pedal torque Tc acquired at step S115 by the conversion constant A at the time of starting (step S117). Thereafter, the process proceeds to step S109 and the torque Tmc is output from the drive motor M. Step S113 constitutes a switching pedal rotation speed acquisition means. Step S115 and step S117 constitute a switching output torque acquisition means. Step S115 constitutes a switching pedal torque acquisition means.

ステップＳ１０３において、車速Ｖが所定値βより大きい場合には（ステップＳ１０３：Ｖ＞β）、ペダル回転数センサＰＲＳによりペダル回転数を取得する（ステップＳ１１９）。次に、駆動モータＭの出力トルクＴｍを決定する（ステップＳ１２１）。出力トルクＴｍは、切換時の出力トルクＴｍｃに、切換時のペダル回転数Ｎｃと切換後のペダル回転数Ｎとの差に基づいて決定された増加分トルクΔＴを加えることで得られる。   If the vehicle speed V is greater than the predetermined value β in step S103 (step S103: V> β), the pedal rotation speed is acquired by the pedal rotation speed sensor PRS (step S119). Next, the output torque Tm of the drive motor M is determined (step S121). The output torque Tm is obtained by adding to the output torque Tmc at the time of switching, an increase torque ΔT determined based on the difference between the pedal rotation speed Nc at the time of switching and the pedal rotation speed N after the switching.

ステップＳ１１９で取得したペダル回転数Ｎと、ステップＳ１１３で取得した、切換時ペダル回転数Ｎｃとの差に基づいて、切換時出力トルクＴｍに加えられる増加分トルクΔＴを演算する。増加分トルクΔＴは、ペダル回転数Ｎと切換時ペダル回転数Ｎｃとの差［Ｎ−Ｎｃ］に基づく関数Ｇ（Ｎ−Ｎｃ）であらわされ、少なくとも［Ｎ＝Ｎｃ］の場合には、ΔＴは０となる関数である。関数Ｇの一例を示すと、ペダル回転数の一次関数とすることができる。   Based on the difference between the pedal rotation speed N acquired in step S119 and the switching pedal rotation speed Nc acquired in step S113, an increase torque ΔT added to the switching output torque Tm is calculated. The increase torque ΔT is expressed by a function G (N−Nc) based on a difference [N−Nc] between the pedal rotation speed N and the switching pedal rotation speed Nc. At least in the case of [N = Nc], ΔT Is a function that becomes zero. An example of the function G can be a linear function of the pedal rotation speed.

ΔＴ＝Ｂ*（Ｎ‐Ｎｃ）で、ペダル回転数の増分［Ｎ‐Ｎｃ］に、定数Ｂを掛けた値が、増加分トルクΔＴとなる。さらに、駆動モータＭの出力トルクＴｍを演算する。出力トルクＴｍは、トルクに基づく出力トルク制御から回転数に基づく出力トルク制御に切り換わった時のトルクＴｍｃに、切換時ペダル回転数Ｎｃと切換後のペダル回転数Ｎとの差分に応じて演算された増加分トルクΔＴを加えることで得られる。
Ｔｍ＝ΔＴ＋Ｔｍｃとなり、Ｔｍ＝Ｂ*（Ｎ‐Ｎｃ）＋Ｔｍｃとなる。このように駆動モータＭの出力トルクＴｍを取得し、以降はステップＳ１０９へ移行して駆動モータＭからトルクＴｍｃを出力させる。上記ステップＳ１１９及びステップＳ１２１によって、第２制御手段が構成される。 When ΔT = B * (N−Nc), a value obtained by multiplying the increment [N−Nc] of the pedal rotational speed by the constant B is the increased torque ΔT. Further, the output torque Tm of the drive motor M is calculated. The output torque Tm is calculated according to the difference between the pedal rotation speed Nc at the time of switching and the pedal rotation speed N after the switch to the torque Tmc when the output torque control based on the torque is switched to the output torque control based on the rotation speed. It is obtained by adding the increased torque ΔT.
Tm = ΔT + Tmc, and Tm = B * (N−Nc) + Tmc. In this way, the output torque Tm of the drive motor M is acquired, and thereafter, the process proceeds to step S109 to output the torque Tmc from the drive motor M. Step S119 and step S121 constitute a second control means.

図４には、車速Ｖが所定値βよりも小さい状態から、加速されて所定値βとなり、さらに所定値βより大きくなった場合の、駆動モータＭの出力トルク（縦軸）に対するペダルトルクとペダル回転数（横軸）の関係が示されている。車速Ｖが所定値βとなって制御内容が切り換わった場合に、制御の切換えに伴う出力トルクの変動が起きないように、ペダル回転数に基づく出力トルク制御に移行した際には、切換時出力トルクＴｍｃが初期値となるように構成されている。このようにペダルトルクに基づく駆動制御とペダル回転数に基づく駆動制御の間の切換えに際して、運転者に違和感が生じない様に構成されている。   FIG. 4 shows the pedal torque with respect to the output torque (vertical axis) of the drive motor M when the vehicle speed V is accelerated from the state where the vehicle speed V is lower than the predetermined value β to the predetermined value β and further exceeds the predetermined value β. The relationship of pedal rotation speed (horizontal axis) is shown. When shifting to the output torque control based on the pedal rotation speed so that the output torque does not fluctuate due to the control switching when the vehicle speed V becomes the predetermined value β and the control contents are switched, The output torque Tmc is configured to be an initial value. Thus, the driver is configured not to feel uncomfortable when switching between the drive control based on the pedal torque and the drive control based on the pedal rotation speed.

以上は、加速されていった場合における駆動モータＭの出力トルク制御に関する説明である。同様に、減速されて、車速が所定値βより大きい状態から小さい状態になった場合の駆動制御処理について説明する。減速状態における駆動制御処理においても、その内容は増速の場合と略同様であるので、図３のフローチャートに基づいて説明し、共通部分の説明は省略する。実際の走行において、ペダルにトルクや回転数を与えている状態で、車速が減速するといった走行状況は少ないが、例えば急こう配の坂道を登っている状況などが該当する。   The above is the description regarding the output torque control of the drive motor M when the vehicle is accelerated. Similarly, drive control processing when the vehicle speed is reduced and the vehicle speed is changed from a state higher than a predetermined value β to a lower state will be described. Since the content of the drive control process in the deceleration state is substantially the same as that in the case of the acceleration, the description will be made based on the flowchart of FIG. In actual traveling, there are few traveling situations in which the vehicle speed decreases while the torque or the rotational speed is applied to the pedal, but this is the case, for example, when climbing a steep slope.

車速Ｖが所定値βより大きい場合には（ステップＳ１０３：Ｖ＞β）、ステップＳ１２１における出力トルクは、Ｔｍ＝Ｃ*Ｎであり、取得されたペダル回転数Ｎに定数Ｃを掛けた値として得られる。また、車速Ｖが所定値βとなった場合には（ステップＳ１０３：Ｖ＝β）、ステップＳ１１７において、出力トルクＴｍｃは、Ｔｍｃ＝Ｃ*Ｔｃであり、切換時ペダル回転数Ｎｃに定数Ｃを掛けた値として得られる。車速Ｖが所定値βより小さくなった場合には（ステップＳ１０３：Ｖ＜β）、ステップＳ１０７において、出力トルクＴｍは、Ｔｍ＝Ｄ*（Ｔ−Ｔｃ）＋Ｔｍｃであり、切換時ペダルトルクＴｃとペダルトルクＴとの差に定数Ｄを掛けた値に、切換時出力トルクＴｍｃを加えた値として得られる。
以上の説明は電動車両として自転車を例に挙げて説明したが、前後に車輪を有する二輪車に限らず、三輪車や、前輪と後輪が二輪づつある四輪車であってもよい。また、駆動輪は、前輪でなく後輪であってもよい。 When the vehicle speed V is greater than the predetermined value β (step S103: V> β), the output torque in step S121 is Tm = C * N, and the obtained pedal rotation number N is multiplied by a constant C. can get. When the vehicle speed V reaches the predetermined value β (step S103: V = β), in step S117, the output torque Tmc is Tmc = C * Tc, and a constant C is set to the pedal rotation speed Nc at the time of switching. Obtained as a multiplied value. When the vehicle speed V becomes smaller than the predetermined value β (step S103: V <β), in step S107, the output torque Tm is Tm = D * (T−Tc) + Tmc, and the pedal torque Tc at the time of switching is It is obtained as a value obtained by adding a switching output torque Tmc to a value obtained by multiplying the difference from the pedal torque T by a constant D.
In the above description, a bicycle is taken as an example of the electric vehicle. However, the electric vehicle is not limited to a two-wheeled vehicle having front and rear wheels, but may be a three-wheeled vehicle or a four-wheeled vehicle having two front wheels and two rear wheels. Further, the drive wheels may be rear wheels instead of front wheels.

１ 電動車両
２ 車体
２２ ハンドル
２２４ ブレーキレバー
２４１ サドル
２３ｆ 駆動輪
２３ｂ 従動輪
Ｍ 駆動モータ
ＣＵ 制御ユニット
ＢＵ バッテリユニット
ＧＵ 発電ユニット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric vehicle 2 Car body 22 Handle 224 Brake lever 241 Saddle 23f Drive wheel 23b Drive wheel M Drive motor CU Control unit BU Battery unit GU Power generation unit

Claims (5)

運転者を載せる車体と、
該車体の前後にそれぞれ支持された前輪と後輪とを有する車両であって、
回転軸を中心に回転するクランクと、前記クランク先端部に設けられ、運転者の踏力を受けるペダルとを有するペダル回転部と、
前記前輪又は前記後輪の少なくとも一方を駆動させるモータと、
前記ペダル回転軸にペダルの踏み込みによって入力されるトルクを検出するペダルトルク検出手段と、
前記ペダル回転軸にペダルの踏み込みによって入力される回転数を検出するペダル回転数検出手段と、
前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
前記ペダルトルク検出手段によって検出されたトルクに基づいて前記モータの出力トルクを決定する第１制御手段と、
前記ペダル回転数検出手段によって検出された回転数に基づいて前記モータの出力トルクを決定する第２制御手段と、
前記車速検出手段によって検出された車速に基づいて、前記モータの出力制御を前記第１制御手段と前記第２制御手段との間で切り換える制御変更手段とを備えることを特徴とする電動車両。 A vehicle body on which the driver is placed;
A vehicle having front and rear wheels supported respectively on the front and rear of the vehicle body;
A pedal rotating unit having a crank that rotates about a rotation axis, and a pedal that is provided at the tip of the crank and that receives a pedaling force of a driver;
A motor for driving at least one of the front wheel or the rear wheel;
Pedal torque detection means for detecting torque input by depressing the pedal to the pedal rotation shaft;
Pedal rotation number detecting means for detecting the rotation number input by depressing the pedal to the pedal rotation shaft;
Vehicle speed detecting means for detecting the vehicle speed of the vehicle;
First control means for determining the output torque of the motor based on the torque detected by the pedal torque detection means;
Second control means for determining an output torque of the motor based on the rotational speed detected by the pedal rotational speed detection means;
An electric vehicle comprising: control change means for switching output control of the motor between the first control means and the second control means based on the vehicle speed detected by the vehicle speed detection means. 前記制御変更手段は、前記車速検出手段によって検出された車速が所定値より小さい場合に第１制御手段を選択し、所定値を超えた場合に第２制御手段を選択する請求項１に記載の電動車両。 2. The control change unit according to claim 1, wherein the control change unit selects the first control unit when the vehicle speed detected by the vehicle speed detection unit is smaller than a predetermined value, and selects the second control unit when the vehicle speed exceeds the predetermined value. Electric vehicle. 前記制御変更手段は、
前記第１制御手段と前記第２制御手段との間で切り換える際に、切換直前の出力トルクを取得する切換時出力トルク取得手段を有し、
前記第１制御手段及び前記第２制御手段は、更に切換時出力トルク取得手段によって取得された切換直前の出力トルクに応じて、切換後のモータの出力トルクを決定する請求項２に記載の電動車両。 The control change means includes
When switching between the first control means and the second control means, there is a switching output torque acquisition means for acquiring the output torque immediately before switching,
3. The electric motor according to claim 2, wherein the first control unit and the second control unit further determine the output torque of the motor after switching in accordance with the output torque immediately before switching acquired by the switching output torque acquiring unit. vehicle. 前記制御変更手段は、
前記第１制御手段から前記第２制御手段へ切り換わった際に、切換直前のペダル回転数を取得する切換時ペダル回転数取得手段を更に有し、
前記第２制御手段は、更に、前記切換時ペダル回転数取得手段によって取得された切換直前のペダル回転数に応じて、切換後のモータの出力トルクを決定する請求項３に記載の電動車両。 The control change means includes
When switching from the first control means to the second control means, further has a switching pedal rotation speed acquisition means for acquiring the pedal rotation speed immediately before switching,
The electric vehicle according to claim 3, wherein the second control means further determines the output torque of the motor after switching according to the pedal rotation speed immediately before switching acquired by the switching pedal rotation speed acquisition means. 前記制御変更手段は、
前記第２制御手段から前記第１制御手段へ切り換わった際に、切換直前のペダルトルクを取得する切換時ペダルトルク取得手段を更に有し、
前記第１制御手段は、更に、前記切換時ペダルトルク取得手段によって取得された切換直前のペダルトルクに応じて、切換後のモータの出力トルクを決定する請求項３に記載の電動車両。 The control change means includes
When switching from the second control means to the first control means, further has a switching pedal torque acquisition means for acquiring a pedal torque immediately before the switching;
The electric vehicle according to claim 3, wherein the first control means further determines the output torque of the motor after switching according to the pedal torque immediately before switching acquired by the switching pedal torque acquiring means.
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