JP3642442B2 - ペダル付電動車両 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一定の自走モータ出力による自走と電動補助力(自走モータ出力又は踏力比例補助力)による電動補助走行が可能なペダル付電動車両に関する。
【0002】
【従来の技術】
一定の電動力(自走モータ出力)による定速での自走の他に人力(踏力)による走行が可能であって、両走行の切り換えを簡単な構造で自動的に行い、ライダーが足腰の運動をすることも可能なペダル付電動車両が提案されている(特開平7−132874号公報参照)。
【0003】
ところで、現行の道路交通法では歩行者として扱われる電動車両の最大速度(自走最大設定速度)は6km/hに規定されているため、斯かる電動車両においてはその最大速度範囲内で人力と電動補助力(自走モータ出力)のハイブリッド駆動が行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
斯かる電動車両の人力FM 、電動補助力FA 、合力(人力FM と電動補助力FA との合力)F及び車速Vの経時変化を図8にそれぞれ示すが、図示のように車速Vが自走最大設定速度Vmax よりも小さい時間t0 〜t1 の間においては、その間に加えられる人力FM の大きさに拘らず一定の電動補助力FA が出力され、従って、車両は人力FM と電動補助力FA を合成した合力F(=FM +FA )を駆動力として駆動される。
【0005】
而して、図示のように時間t1 において車速Vが自走最大設定速度Vmax を超えた瞬間に電動補助力FA の供給は遮断され(FA =0)、車速Vが自走最大設定速度Vmax を超えている時間t1 〜t2 の間は車両は人力FM のみによって駆動される。このように車速Vが自走最大設定速度Vmax を超えた瞬間に電動補助力FA の供給が突然遮断されるため、合力(駆動力)Fが図示のように時間t1 において不連続的に急減してしまう。
【0006】
そして、合力(駆動力)Fが低下したために図示のように時間t2 において車速Vが自走最大設定速度Vmax 以下に下がると、瞬間的に電動補助力FA が突然付加されるため、合力(駆動力)Fが不連続的に急増する。以下、同様にして合力(駆動力)は時間t3 において急減し、時間t4 において急増する。
【0007】
以上のように、自走最大設定速度Vmax を境として合力(駆動力)Fが急減と急増を繰り返す所謂ハンチング現象が発生し、ライダーに不快感を与えてしまう。
【0008】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、自走最大設定速度付近での駆動力の不連続感を解消して快適な乗り心地を確保することができるペダル付電動車両を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、足漕ぎペダルと、該足漕ぎペダルを介して入力される踏力を検出する踏力検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、一定の自走モータ出力又は踏力に比例する踏力比例補助力を出力する電動力発生手段及び自走指示信号を出力する自走指示手段を備えるペダル付電動車両において、前記自走指示手段による自走指示があった場合には、予め定めた自走最大設定速度を超えない速度で自走するよう自走モータ出力を発生せしめ、自走指示中に足漕ぎにより車速が自走最大設定速度を超えた場合には、踏力比例補助力を電動補助力として指示し、自走指示がない場合には、車速に拘らず踏力比例補助力を電動補助力として指示する制御手段を設けたことを特徴とする。
【0010】
又、請求項2記載の発明は、同様のペダル付電動車両において、車速検出手段によって検出される車速が自走最大設定速度以下であって、且つ、自走指示手段による自走指示があった場合には、自走モータ出力と踏力比例補助力を比較してその何れか大きい方を電動補助力として指示し、それ以外の場合には踏力比例補助力を電動補助力として指示する制御手段を設けたことを特徴とする。
【0011】
従って、請求項1記載の発明によれば、自走指示があった場合には、予め定めた自走最大設定速度を超えない速度で自走するよう自走モータ出力を発生せしめ、自走指示中に足漕ぎにより車速が自走最大設定速度を超えた場合には、踏力比例補助力を電動補助力として指示する制御手段を設けたため、足漕ぎにより車速が自走最大設定速度を超えた際の駆動力の急減を避けることができ、当該ペダル付電動車両に快適な乗心地を確保することができる。
【0012】
又、請求項2記載の発明によれば、車速が自走最大設定速度以下であって、且つ、自走指示があった場合には、自走モータ出力と踏力比例補助力を比較してその何れか大きい方が電動補助力として出力されるため、自走最大設定速度到達直前と直後での電動補助力の変動がより小さく抑えられ、当該ペダル付電動車両に更に快適な乗心地を確保することができる。尚、車速が自走最大設定速度以下であっても、自走指示がなされない場合には、踏力比例補助力による電動補助走行が行われる。
【0013】
【発明の実施の形態】
[第1発明]
以下に第1発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0014】
先ず、本発明に係るペダル付電動車両の一形態としての電動三輪自動車1の概略構成を図1に基づいて説明する。
【0015】
即ち、図1は電動三輪自転車1の側面図であり、該電動三輪自転車1は揺動式の自転車であって、前輪2やシート3を支持する前フレーム4は、後二輪5を支持する後フレーム6に対して揺動自在に構成されており、その中立状態への復帰は揺動復元機構7によってなされる。
【0016】
ところで、上記前フレーム4は車体前方に位置するヘッドパイプ8を有し、該ヘッドパイプ8にはハンドルステム9が回動自在に挿通している。そして、ハンドルステム9の上端にはハンドル10が結着され、同ハンドルステム9の下端にはフロントフォーク11が結着されており、該フロントフォーク11の下端部には前記前輪2が前車軸12によって回転自在に軸支されている。
【0017】
又、前フレーム4は前記ヘッドパイプ8から車幅方向中央部を車体後方に向かって延出する大径のメインパイプ13を有しており、該メインパイプ13の前半部分にはパワーユニット14及びコントローラ15が取り付けられており、これらは上カバー16aと下カバー16bによって覆われている。そして、メインパイプ13に立設されたシートパイプ17の上端部には前記シート3が支持されており、該シート3の下方にはアウターボックス18がシートパイプ17に沿って設けられている。尚、このアウターボックス18の上部には開閉自在な蓋18aが設けられており、この蓋18aを開くことにより、後述のバッテリ30(図2参照)を収容した不図示のインナーボックスをアウターボックス18に対して出し入れすることができる。
【0018】
ところで、前記パワーユニット14は車速と自走指示に応じて一定の自走モータ出力又は踏力に比例する踏力比例補助力を発生するとともに、自走モータ出力又は踏力比例補助力とペダルからの人力を合成してその合力を駆動力として後輪に伝達するものであって、これにはクランク軸19が回転自在に軸支されており、該クランク軸19の左右にはクランク20が取り付けられ、各クランク20の端部には足漕ぎペダル21が軸支されている。尚、一定の自走モータ出力は押しボタンのON/OFF、スロットル操作等によって得られる。
【0019】
又、パワーユニット14の合力軸38(図3参照)にはスプロケット22が結着されており、該スプロケット22と後フレーム6に支持された中間軸23に結着されたスプロケット24の間には無端状のチェーン25が巻装され、中間軸23に結着された別のスプロケット26と後車軸27に結着されたスプロケット28の間には無端状のチェーン29が巻装されている。
【0020】
ここで、補助動力系の電気回路構成と駆動力伝達系の構成を図2、図3に基づいてそれぞれ説明する。尚、図2は補助動力系の電気回路図、図3は駆動力伝達系の構成と駆動力伝達経路を示すブロック図である。
【0021】
図2に示す電気回路において、30は不図示のインナーボックスと共に前記アウターボックス18(図1参照)内に収納されるバッテリ、15は前記コントローラ、31は前記パワーユニット14に含まれる電動モータ、32は電源スイッチである。そして、コントローラ15には自走制御機能、踏力比例制御機能、比較選択機能、車速計測機能及びブレーキ連動停止機能が具備されており、これには自走指示信号を出力する自走指示器33と、ペダル21を介してクランク軸19に入力されるライダーの踏力を検出する踏力センサ34と、車速を検出する車速センサ35及び車両の制動を検出するブレーキセンサ36が電気的に接続されている。
【0022】
而して、ライダーがペダル21を漕いだ場合には、図3に示すように、上記踏力(人力)はクランク軸19及び一方向クラッチ37を経て合力軸38に伝達されるが、その伝達経路上で該踏力と車速が前記踏力センサ34、車速センサ35(図2参照)によってそれぞれ検出され、それらの検出信号はコントローラ15に入力される。又、コントローラ15には前記自走指示器33からの自走指示信号が入力される。
【0023】
すると、コントローラ15は、これに入力される各種信号とメモリ39に記憶された各種データに基づいて所定の電動補助力を算出し、その電動補助力に見合う制御信号(出力指示信号)を電動モータ31に対して出力する。
【0024】
而して、電動モータ31が発生する電動補助力は減速機40及び一方向クラッチ41を経て前記合力軸38に伝達され、チェーン25を介して中間軸23上の一方向クラッチ42、変速機構43及び図1に示したチェーン29を経て左右一対の後輪5に伝達される。
【0025】
以上において、本実施の形態に係る電動三輪自転車1においては、自走指示器33によって自走指示がなされた場合には、コントローラ15は、予め定めた自走最大設定速度を超えない速度で自走するよう自走モータ出力を発生せしめ、自走指示中に足漕ぎにより車速が自走最大設定速度を超えた場合には、踏力比例補助力を電動補助力として指示し、自走指示がない場合には車速に拘らず踏力比例補助力を電動補助力として指示する。
【0026】
ここで、上記駆動制御方法を図4及び図5に基づいて説明する。尚、図4は駆動制御(電動補助力指示)手順を示すフローチャート、図5は踏力、電動補助力、合力(駆動力:踏力と電動補助力の合力)及び車速の経時変化を示す図である。
【0027】
電動三輪自転車1が走行すると、先ず、車速センサ35によって車速Vが検出され(図4のSTEP1)、次に踏力センサ34によって踏力FM が検出され(STEP2)、検出された踏力FM に比例する踏力比例補助力Aがコントローラ15によって演算される(STEP3)。尚、ライダーが自走指示を出力してペダル21を漕がない場合には、踏力センサ34によって検出される踏力FM は0(FM =0)となり、従って、コントローラ15によって演算される踏力比例補助力Aも0となる(A=0)。
【0028】
上述のように踏力比例補助力Aが演算されると、車速Vが自走最大設定速度Vmax 以下であるか否か(V≦Vmax ?)が判断され(STEP4)、図5に示す時間t0 〜t1 、t2 〜t3 におけるように車速Vが自走最大設定速度Vmax 以下である場合には、自走指示器33によって自走指示がなされたか否かが判断される(STEP5)。この判断結果がYESである場合、つまり、車速Vが自走最大設定速度Vmax 以下であって、且つ、自走指示がなされている場合には、当該電動三輪自転車1が自走最大設定速度Vmax を超えない速度で自走するよう一定の自走モータ出力Bが電動補助力として指示され(STEP6)、従って、当該電動三輪自転車1は電動モータ31から出力される一定の自走モータ出力Bを駆動力として自走最大設定速度Vmax 以下の車速Vで自走することとなり、自走モータ出力Bによる電動補助走行が行われる。
【0029】
これに対して、STEP5での判断結果がNOである場合、つまり、車速Vが自走最大設定速度Vmax 以下であって、且つ、自走指示がなされていない場合には、踏力比例補助力Aが電動補助力として指示され(STEP7)、従って、当該電動三輪自転車1は電動モータ31から出力される踏力比例補助力Aと踏力FM の合力F(=A+FM )を駆動力として走行することとなり、踏力比例補助力Aによる電動補助走行が行われる。
【0030】
他方、STEP4の判断結果がNOである場合、つまり、図5に示す時間t1 〜t2 、t3 〜におけるように車速Vが自走最大設定速度Vmax を超えた場合には、自走指示の有無に拘らず踏力比例補助力Aが電動補助力として指示され(STEP7)、当該電動三輪自転車1は電動モータ31から出力される踏力比例補助力Aと踏力FM の合力F(=A+FM )を駆動力として走行することとなり、踏力比例補助力Aによる電動補助走行が行われる。
【0031】
尚、本実施の形態においては、自走指示がなされていない場合には、車速Vに拘らず上記と同様に踏力比例補助力Aが電動補助力として指示され、当該電動三輪自転車1は踏力比例補助力Aによる電動補助走行が行われる。
【0032】
以上のように、本実施の形態においては、自走指示があった場合には、予め定めた自走最大設定速度Vmax を超えない速度で自走するよう自走モータ出力Bを発生せしめ、自走指示中に足漕ぎにより車速Vが自走最大設定速度Vmax を超えた場合には、踏力比例補助力Aを電動補助力として指示するコントローラ15を設けたため、図5に示すように、足漕ぎにより車速Vが自走最大設定速度Vmax を超えた際の駆動力(合力F)の急減を避けることができ、当該電動三輪自転車1に快適な乗心地を確保することができる。
[第2発明]
次に、第2発明を図1に示した電動三輪自転車1に適用した実施の形態について説明する。尚、本実施の形態に係る電動三輪自転車1の構成と補助動力系の電気回路構成及び駆動力伝達系の構成は前記第1発明と同様であるため、これらについての説明は省略し、以下、図1乃至図3に付した符号を用いて説明する。
【0033】
本実施の形態に係る電動三輪自転車1においては、自走指示器33によって自走指示を出力した場合であって、ライダーがペダル21を漕がない場合には、コントローラ15は一定の自走モータ出力を電動補助力としてこれに見合う制御信号を電動モータ31に対して出力し、従って、当該電動三輪自転車1は電動モータ31から出力される自走モータ出力を駆動力として所定の自走最大設定速度以下の一定速度で自走せしめられる。
【0034】
一方、ライダーがペダル21を漕いだ場合であって、車速が自走最大設定速度以下であっても自走指示がなされていない場合及び自走指示の有無に拘らず車速が自走最大設定速度を超えた場合には、コントローラ15は、踏力センサ34によって検出された踏力に比例する踏力比例補助力を演算してこれを電動補助力とし、その大きさに見合う制御信号を電動モータ31に対して出力する。従って、当該電動三輪自転車1は電動モータ31から出力される踏力比例補助力と踏力の合力を駆動力として走行することとなり、踏力比例補助力による電動補助走行が行われる。
【0035】
又、車速が自走最大設定速度以下であって、且つ、自走指示がなされた場合には、コントローラ15は自走モータ出力と踏力比例補助力を比較して何れか大きい方を電動補助力としてこれに見合う制御信号を出力し、従って、当該電動三輪自転車1は電動モータ31から出力される電動補助力(一定の自走モータ出力又は踏力に比例する踏力比例補助力)と踏力の合力を駆動力として走行することとなり、自走モータ出力又は踏力比例補助力による電動補助走行が行われる。
【0036】
ここで、以上説明した駆動制御方法を図6及び図7に基づいて説明する。尚、図6は駆動制御(電動補助力指示)手順を示すフローチャート、図7は踏力、電動補助力、合力(駆動力:踏力と電動補助力の合力)及び車速の経時変化を示す図である。
【0037】
電動三輪自転車1が走行すると、先ず、車速センサ35によって車速Vが検出され(図6のSTEP1)、次に踏力センサ34によって踏力FM が検出され(STEP2)、検出された踏力FM に比例する踏力比例補助力Aがコントローラ15によって演算される(STEP3)。尚、ライダーが自走指示を出力してペダル21を漕がない場合には、踏力センサ34によって検出される踏力FM は0(FM =0)となり、従って、コントローラ15によって演算される踏力比例補助力Aも0となる(A=0)。
【0038】
上述のように踏力比例補助力Aが演算されると、車速Vが自走最大設定速度Vmax 以下であるか否か(V≦Vmax ?)が判断され(STEP4)、車速Vが自走最大設定速度Vmax 以下である場合には、自走指示器33によって自走指示がなされたか否かが判断される(STEP5)。この判断結果がYESである場合、つまり、車速Vが自走最大設定速度Vmax 以下であって、且つ、自走指示がなされている場合には、図7に示す自走モータ出力Bと踏力比例補助力Aの大小が比較され、自走モータ出力Bが踏力比例補助力Aよりも大きいか否か(B>A?)が判断される(STEP6)。
【0039】
上記判断結果がYESであって、図7に示す時間t0 〜t1 、t3 〜t4 におけるように自走モータ出力Bが踏力比例補助力Aよりも大きい(B>A)場合には、その大きい方の自走モータ出力Bが電動補助力として指示され(STEP7)、従って、当該電動三輪自転車1は電動モータ31から出力される一定の自走モータ出力Bと踏力FM の合力F(=B+FM )を駆動力として走行することとなり、自走モータ出力Bによる電動補助走行が行われる。尚、ライダーがペダル21を漕いでいない場合には、前述のように踏力FM と踏力比例補助力Aは共に0(FM =A=0)であるため、STEP6の判断結果は常にYESとなり、当該電動三輪自転車1は電動モータ31から出力される一定の自走モータ出力Bを駆動力として自走最大設定速度Vmax 以下の一定速度で自走する。
【0040】
これに対して、STEP6の判断結果がNOであって、図7に示す時間t1 〜t2 、t4 〜t5 におけるように踏力比例補助力Aの方が自走モータ出力Bよりも大きい(A>B)場合には、その大きい方の踏力比例補助力Aが電動補助力として指示され(STEP8)、従って、当該電動三輪自転車1は電動モータ31から出力される踏力比例補助力Aと踏力FM の合力F(=A+FM )を駆動力として走行することとなり、踏力比例補助力Aによる電動補助走行が行われる。
【0041】
他方、STEP5の判断結果がNOである場合、つまり、車速Vが自走最大設定速度Vmax 以下であって、且つ、自走指示がなされていない場合には、踏力比例補助力Aが電動補助力として指示され(STEP8)、当該電動三輪自転車1は電動モータ31から出力される踏力比例補助力Aと踏力FM の合力F(=A+FM )を駆動力として走行することとなり、踏力比例補助力Aによる電動補助走行が行われる。
【0042】
又、自走指示の有無に拘らず、図7に示す時間t2 〜t3 、t5 〜におけるように車速Vが自走最大設定速度Vmax を超えた場合には、上記と同様に踏力比例補助力Aが電動補助力として指示され(STEP8)、当該電動三輪自転車1は電動モータ31から出力される踏力比例補助力Aと踏力FM の合力F(=A+FM )を駆動力として走行することとなり、踏力比例補助力Aによる電動補助走行が行われる。
【0043】
以上のように、本実施の形態においては、車速Vが自走最大設定速度Vmax 以下であって、且つ、自走指示があった場合には、自走モータ出力Bと踏力比例補助力Aを比較してその何れか大きい方が電動補助力として出力されるため、自走最大設定速度Vmax 到達直前と直後での電動補助力の変動がより小さく抑えられ、当該電動三輪自転車1に更に快適な乗心地を確保することができる。
【0044】
尚、以上は第1及び第2発明を電動三輪自転車に適用した形態について述べたが、第1及び第2発明はその他任意のペダル付電動車両に対して同様に適用可能であることは勿論である。
【0045】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項1記載の発明によれば、自走指示があった場合には、予め定めた自走最大設定速度を超えない速度で自走するよう自走モータ出力を発生せしめ、自走指示中に足漕ぎにより車速が自走最大設定速度を超えた場合には、踏力比例補助力を電動補助力として指示する制御手段を設けたため、足漕ぎにより車速が自走最大設定速度を超えた際の駆動力の急減を避けることができ、当該ペダル付電動車両に快適な乗心地を確保することができるという効果が得られる。
【0046】
又、請求項2記載の発明によれば、車速が自走最大設定速度以下であって、且つ、自走指示があった場合には、自走モータ出力と踏力比例補助力を比較してその何れか大きい方が電動補助力として出力されるため、自走最大設定速度到達直前と直後での電動補助力の変動がより小さく抑えられ、当該ペダル付電動車両に更に快適な乗心地を確保することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電動三輪自転車の側面図である。
【図2】本発明に係る電動三輪自転車の補助動力系の電気回路図である。
【図3】本発明に係る電動三輪自転車の駆動力伝達系の構成と駆動力伝達経路を示すブロック図である。
【図4】第1発明に係る電動三輪自転車における駆動制御(電動補助力指示)手順を示すフローチャートである。
【図5】第1発明に係る電動三輪自転車における踏力、電動補助力、合力(駆動力)及び車速の経時変化を示す図である。
【図6】第2発明に係る電動三輪自転車における駆動制御(電動補助力指示)手順を示すフローチャートである。
【図7】第2発明に係る電動三輪自転車における踏力、電動補助力、合力(駆動力)及び車速の経時変化を示す図である。
【図8】従来の電動車両の人力、電動補助力、合力(駆動力)及び車速の経時変化を示す図である。
【符号の説明】
1 電動三輪自転車
14 パワーユニット(電動力発生手段)
15 コントローラ(制御手段)
21 足漕ぎペダル
33 自走指示器(自走指示手段)
34 踏力センサ(踏力検出手段)
35 車速センサ(車速検出センサ)
A 踏力比例補助力
B 自走モータ出力
FM 踏力
F 合力(駆動力)
V 車速
Vmax 自走最大設定速度
Claims (2)
- 足漕ぎペダルと、該足漕ぎペダルを介して入力される踏力を検出する踏力検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、一定の自走モータ出力又は踏力に比例する踏力比例補助力を出力する電動力発生手段及び自走指示信号を出力する自走指示手段を備えるペダル付電動車両において、
前記自走指示手段による自走指示があった場合には、予め定めた自走最大設定速度を超えない速度で自走するよう自走モータ出力を発生せしめ、自走指示中に足漕ぎにより車速が自走最大設定速度を超えた場合には、踏力比例補助力を電動補助力として指示し、自走指示がない場合には、車速に拘らず踏力比例補助力を電動補助力として指示する制御手段を設けたことを特徴とするペダル付電動車両。 - 足漕ぎペダルと、該足漕ぎペダルを介して入力される踏力を検出する踏力検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、一定の自走モータ出力又は踏力に比例する踏力比例補助力を出力する電動力発生手段及び自走指示信号を出力する自走指示手段を備えるペダル付電動車両において、
前記車速検出手段によって検出される車速が自走最大設定速度以下であって、且つ、前記自走指示手段による自走指示があった場合には、前記自走モータ出力と踏力比例補助力を比較してその何れか大きい方を電動補助力として指示し、それ以外の場合には踏力比例補助力を電動補助力として指示する制御手段を設けたことを特徴とするペダル付電動車両。
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