JPH09290794A - 電動力補助車両の補助力制御装置 - Google Patents

電動力補助車両の補助力制御装置

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JPH09290794A
JPH09290794A JP10794796A JP10794796A JPH09290794A JP H09290794 A JPH09290794 A JP H09290794A JP 10794796 A JP10794796 A JP 10794796A JP 10794796 A JP10794796 A JP 10794796A JP H09290794 A JPH09290794 A JP H09290794A
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Shoichiro Miyata
彰一郎 宮田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 法令で定められたアシスト比内でよりフィー
リングの良い制御を行え且つパワー感が感じられ、しか
も、フィーリングが向上してもバッテリ(電源)の電流
消費が大きくならない電動力補助車両の補助力制御装置
を提供する。 【解決手段】 ペダル踏力を駆動輪32に供給する人力
駆動系75と、電動モータ44からの補助力を駆動輪3
2に供給する電力駆動系40と、クランク軸46への人
力トルク及び車速に応じて上記補助力を可変制御する補
助力制御手段54とを備え、上記補助力制御手段54
が、上記ペダル踏力Pの変化状態に応じた仮想踏力Pi
を求め、該仮想踏力Piに応じて上記補助力を制御する
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、ペダル踏力を駆動
輪に供給する人力駆動系と、補助力を駆動輪に供給する
電力駆動系とを備えた電動力補助車両の補助力制御装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の電動力補助車両、例え
ば、補助動力付き自転車では、クランク軸に入力される
ペダル踏力及び車速に応じて上記電力駆動系からの補助
力を制御するようにしている。この場合、上記補助力/
ペダル踏力の比(補助比)を例えば所定の車速以下では
一定値(約1.0 )とし、車速がこれより速くなるにつれ
て小さくするのが一般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
補助力制御装置では、補助比を一定値としているので、
ユーザの脚力や体力の差異等に基づく様々な補助感の要
請に応えることができなかった。例えば、ペダル踏力の
増加に対して補助力がより直接的に増加するといった応
答性の良い補助感や、ペダル踏力が大きいとき、つまり
人力の負担が大きいときにはより大きく補助しかつ小さ
いときはより小さく補助するといっためりはりの効いた
補助感が好まれる場合もあるが、このような様々な補助
感が得られる補助力制御はできなかった。
【0004】本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされ
たものであって、より多様な補助感の要請に応えること
のできる電動力補助車両の補助力制御装置を提供するこ
とを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、ペダ
ル踏力を駆動輪に供給する人力駆動系と、電動モータか
らの補助力を駆動輪に供給する電力駆動系と、ペダル踏
力及び車速に応じて上記補助力を可変制御する補助力制
御手段とを備えた電動力補助車両の補助力制御装置にお
いて、上記補助力制御手段が、上記ペダル踏力の変化状
態に応じた仮想踏力を求め、該仮想踏力に応じて上記補
助力を制御することを特徴としている。
【0006】請求項2の発明は、請求項1において、上
記仮想踏力が、上記ペダル踏力を該ペダル踏力の時間微
分値で補正したものであることを特徴としている。
【0007】請求項3の発明は、請求項1において、上
記仮想踏力が、上記ペダル踏力をペダルの角度位置で補
正したものであることを特徴としている。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。図1ないし図3は請求項1及び2の発
明の一実施形態(第1実施形態)による補助動力付き自
転車の補助力制御装置を説明するための図であり、図1
は上記自転車の側面図、図2は上記補助動力制御装置の
構成を示すブロック図、図3は仮想踏力を示す図であ
る。
【0009】図1において、1は補助動力付き自転車で
あり、該自転車1の車体フレーム10はヘッドパイプ1
2と、該ヘッドパイプ12から車体後方斜め下方へ延び
るダウンチューブ14と、該ダウンチューブ14の後部
から上方へ起立するシートチューブ16と、該ダウンチ
ューブ14の後端部から後方へ延びる左,右一対のチェ
ンステー20,20と、該両チェンステー20,20の
後端部と上記シートチューブ16の上端部とを結合する
左,右一対のシートステー22,22とを備えている。
【0010】上記ヘッドパイプ12には、下端で前輪2
8を軸支し、上端に操向ハンドル26が固着された前フ
ォーク24が左右へ回動自在に軸支されている。また上
記シートチューブ16にはシートポスト30aが高さ調
整可能に挿入されており、該シートポスト30aの上端
にはサドル30が装着されている。さらにまた、上記チ
ェンステー20,20の後端間には後輪32が回転可能
に装着されており、この後輪32のハブ34には内装式
変速機が内蔵されている。また上記後輪32の回転速度
から車速がスピードセンサ(図2参照)87により検出
される。なお、上記車速は後述する動力ユニット40内
の回転軸の回転速度から間接的に検出しても良い。
【0011】また、40は当該補助動力付き自転車の動
力源となる動力ユニット(電力駆動系)を示しており、
この動力ユニット40は、動力ケース42と、この動力
ケース42に斜前上方へ突出するように車体カバー41
内に配設された永久磁石式直流電動モータ44とを備え
ている。上記動力ケース42は上記ダウンチューブ14
の後部14a下方へ取付けられ、上記電動モータ44は
ダウンチューブ14の後部14aと平行となっている。
【0012】上記動力ケース42にはクランク軸46が
車幅方向に貫挿され、その両端にクランクアーム48
(一方のみ図示)が固定されており、このクランクアー
ム48にはクランクペダル50が取付けられている。こ
れによりクランクペダル50に加えられた踏力をチェー
ン52を介して後輪32に伝達する人力駆動系75が構
成されている。
【0013】上記クランクペダル50に加えられたペダ
ル踏力は動力ケース42内に設けられたトルクセンサ
(図2参照)86により検出されており、上記電動モー
タ44の出力(補助動力)は、コントローラ54により
後述するように制御される。そしてこの補助動力と上記
ペダル踏力とが動力ケース42内で合成され、該合力が
チェーン52を介して後輪32に伝えられる。なお、上
記モータ44の出力制御を行うコントローラ54は、上
記ダウンチューブ14の前部14b下方に位置するよう
車体カバー41内に取り付けられている。
【0014】上記車体フレーム10のヘッドパイプ12
への接続部近傍には、メインスイッチ56と、乗り手の
体力,好み等に応じた補助動力/ペダル踏力の比等が記
憶されたメモリカード(図示略)を挿入する挿入口63
とが配設されている。なお、上記メインスイッチ56,
及び挿入口63は車体カバー41に形成された開口41
aから外方に臨んでいる。
【0015】また、64は上記動力ユニット40の電源
となるニカド電池を示している。このニカド電池64
は、多数の電池セル(図示略)を直列接続してケース内
に内蔵してなるものであり、上記シートチューブ16と
後輪32との前縁との間の空間に配設された電池ケース
60内に着脱可能に収納されている。なお、上記電池ケ
ース60の上端部は上記左,右のシートステー22,2
2の間に位置しかつ上方に突出しており、上記ニカド電
池64は左,右のシートステー22,22間を通って上
下方向に取付け,取り外しされる。
【0016】上記コントローラ54は、CPU81と、
このCPU81に接続された波形合成回路82と、この
波形合成回路82に並設された微分回路83と、モータ
駆動回路84とを備えている。上記波形合成回路82に
はインターフェイス85を介してトルクセンサ86(踏
力センサ)からのペダル踏力が入力され、上記CPU8
1にはスピードセンサ87からの車速がインターフェイ
ス88を介して入力される。また上記モータ駆動回路8
4は電動モータ44に接続され、この電動モータ44に
は上記バッテリ(ニカド電池)64が接続されている。
【0017】上記コントローラ54は、トルクセンサ8
6で検出されたペダル踏力を該ペダル踏力の微分値で補
正することによってペダル踏力の変化状態に応じた仮想
踏力を求め、該仮想踏力及びスピードセンサ87で検出
された車速に応じた補助動力を求め、該補助動力が得ら
れるように上記モータ44への電流供給量を制御するよ
うになっている。
【0018】上記仮想踏力は図3に示す特性を有する。
即ち図3(C)に示す仮想踏力Piは、図3(A)に示
すペダル踏力Pに図3(B)に示すペダル踏力を時間で
微分した微分値iを図3(A)と(C)の面積が等しく
なるよう任意の割合で加算して求めたものである。但し
必要に応じ、この加算割合を変えることも可能である。
【0019】図3からも明らかなように、微分値iがペ
ダル踏力Pの立ち上がり側では正であるのに対し、Pma
x 以降で負となることから、上記仮想踏力Piは、立ち
上がり側で急激に大きくなり、かつ後半では急激に減少
するという特性を有する。
【0020】そしてCPU81は、補助力/仮想踏力P
iの補助比が1となるように、つまり上記電動モータ4
4が仮想踏力と同じ大きさの補助力を出力するようにモ
ータ駆動回路84を介して電流供給量を制御する。
【0021】このように本実施形態では、図3に示すよ
うに、ペダル踏力Pにその時間微分値iを加算して図3
の(A)と(C)の面積が等しくなるよう仮想踏力Pi
を求め、該仮想踏力Piに対応した補助力を発生するよ
うにしたので、ペダル踏力の増加時にはより大きく補助
し、かつ減少時にはより小さく補助することとなり、め
りはりの効いた補助感が得られる。またこの場合、図3
の(A)と(C)の面積が等しくなるようにして求めた
仮想踏力に基づいて補助力を供給するようにしたので、
実際のペダル踏力と1:1の補助力を供給する場合に比
較してバッテリの電流消費量が大きくなることもない。
【0022】なお、上記実施形態では、上記ペダル踏力
Pと微分値iとの加算割合を1:1としたが、勿論この
加算割合は任意であり、この割合を適当に選択すること
によって各種の補助感を実現できる。
【0023】上記実施形態では、ペダル踏力をこれの時
間微分値で補正することより仮想踏力を求めたが、この
仮想踏力の求め方には各種の変形例が採用可能である。
例えばクランクペダル50の上死点からの角度θ(図4
参照)を検出し、該ペダル角度θによってペダル踏力P
を補正することによって仮想踏力を求めることもでき、
このようにしたのが請求項3の発明である。
【0024】図4,図5は請求項3の発明の一実施形態
(第2実施形態)を示す。本実施形態では、クランク角
センサ89により検出された角度θがインターフェイス
90を介してCPU81に入力される。該CPU81
は、上記角度θに基づいて図4(B)に示す補正値iを
求める。この補正値iは、ペダル踏力Pの立ち上がり側
(クランク角0〜90°)で正、Pmax 以降(クランク
角90〜180°)で負となるよう設定されている。そ
してペダル踏力Pに上記補正値iを図4(A)と(C)
が等しくなるよう任意の割合で加算して仮想踏力Piを
求める。ここで仮想踏力Piは、図4(C)に示すよう
にペダル踏力の立ち上がり側で急激に大きくなり、後半
で急激に減少する。
【0025】このようにペダル踏力をクランクペダル角
度で補正した場合には、上記第1実施形態と同様の効果
があり、さらにクランク角度に応じた制御であることか
ら、クランクペダル50を上死点から踏み込んだとき大
きな力が出ることとなり、ペダルを踏む人の感覚と高精
度で一致しており、補助感がより一層自然で良好であ
る。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、ペダル踏力の変化状態に応じて、例えば請求項
2の発明ではペダル踏力を該ペダル踏力の時間微分値に
よって補正することにより、請求項3の発明ではペダル
踏力をクランクペダル角度によって補正することにより
仮想踏力を求め、この仮想踏力に応じて補助力を制御す
るようにしたので、例えば応答性の良い補助感やめりは
りの効いた補助感等、各種の補助感の要請に応えること
が可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1,2の発明の第1実施形態の補助力制
御装置を備えた補助動力付き自転車の側面図である。
【図2】上記第1実施形態補助動力制御装置の構成を示
すブロック図である。
【図3】上記第1実施形態補助力制御装置における仮想
踏力を示す図である。
【図4】請求項1,3の発明の第2実施形態による上記
補助力制御装置の仮想踏力を示す図である。
【図5】上記第2実施形態装置のブロック図である。
【符号の説明】
1 補助動力付き電動自転車 32 後輪(駆動輪) 40 電力駆動系 44 電動モータ 46 クランク軸 54 コントローラ(補助力制御手段) 75 人力駆動系 P ペダル踏力 Pi 仮想踏力 i 時間微分値

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ペダル踏力を駆動輪に供給する人力駆動
    系と、電動モータからの補助力を駆動輪に供給する電力
    駆動系と、ペダル踏力及び車速に応じて上記補助力を可
    変制御する補助力制御手段とを備えた電動力補助車両の
    補助力制御装置において、上記補助力制御手段が、上記
    ペダル踏力の変化状態に応じた仮想踏力を求め、該仮想
    踏力に応じて上記補助力を制御することを特徴とする電
    動力補助車両の補助力制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、上記仮想踏力が、上
    記ペダル踏力を該ペダル踏力の時間微分値で補正したも
    のであることを特徴とする電動力補助車両の補助力制御
    装置。
  3. 【請求項3】 請求項1において、上記仮想踏力が、上
    記ペダル踏力をペダルの角度位置で補正したものである
    ことを特徴とする電動力補助車両の補助力制御装置。
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Cited By (4)

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