JP3230760B2 - 電動モータ付き自転車 - Google Patents
電動モータ付き自転車Info
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Description
動モータによる駆動系とを並列に設け、電動モータの駆
動力を人力による駆動力(以下踏力という)の変化に対
応して制御するようにした電動モータ付き自転車に関す
るものである。
て電動モータによる駆動力を制御するものが公知である
(実開昭56−76590、特開平2−7449号)。
すなわち人力の負担が大きい時にモータによる駆動力を
増やして人力の負荷を減らすものである。ここにモ−タ
の駆動系には一方向クラッチが介在され、モ−タの無通
電時あるいは車速がモ−タの回転速度より速い時にモ−
タがまわされるのを防止している。
を駆動しているため、電池のエネルギ−消費が増え、走
行距離が短かくなるという問題があった。そこで電池容
量を大きくすることも考えられるが、車両重量が増える
という問題が生じる。
ものであり、電池容量を増大することなくモ−タ駆動を
併用した場合の走行可能な距離を大幅に増大できる電動
モ−タ付き自転車を提供することを目的とする。
と電気駆動系とを並列に設け、踏力の変化に対応して前
記電気駆動系の出力を制御する電動モータ付き自転車に
おいて、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、前記車速に基づいて基準値を決める
踏力基準値決定手段と、前記踏力を前記基準値と比較す
る比較手段と、前記踏力が前記基準値より小の時に前記
電気駆動系が出力すべき駆動力を0とするモ−タ駆動力
演算手段とを備えることを特徴とする電動モータ付き自
転車により達成される。
の場合に制限し、小さい踏力で走る時にはモ−タによる
駆動力を0にするものである。ここにモ−タ駆動を併用
するのは、平坦路を定速走行する時の平地走行抵抗RD
に基づいて求めた踏力基準値F0 よりも実際の踏力FL
が大きくなった場合とするのが望ましい。例えば登坂時
や向い風の時や発進加速時にはモ−タ駆動を併用する
が、踏力FL がこの走行抵抗RD に基づいて求めた踏力
基準値F0 より小さい時にはモ−タの併用を止めて自転
車的な運転感を生かせるようにしたものである。
の動力系統図、図3はその動力系の展開図、図4は踏力
の検出部を示す側面図、図5はそのV−V線断面図、図
6はコントロ−ラの構成を示すブロック図、図7は制御
の概念説明図である。
であり、ヘッドパイプ12から斜下後方へのびて後輪1
4の車軸に至る。このメインフレーム10にほぼ直交す
るようにシートチューブ16が固着され、このシートチ
ューブ16の上端にはサドル18を支持するシートポス
ト20が固定されている。
筒部16aが形成され、この中に直流電動モータ22が
収容される。シートチューブ16の下端には動力ユニッ
ト24が固定されている。この動力ユニット24はボト
ムブラケットケース(以下BBケースという)26と、
このBBケース26から後方へのびるリヤステー28と
を備え、このリヤステー28の後端には後輪14が固定
されている。なお右側のリヤステー28(図3)には駆
動軸30が挿通される。
3においてBBケース26にはクランク軸32が貫挿さ
れ、その両端にクランク34が固定されている。クラン
ク34にはクランクペダル36、36が取付けられてい
る。
テー28に固着したエンドプレート28aに固定され、
この車軸38の右端は右のリヤステー28に固定された
傘歯車ケース40に固定されている。車軸38にはハブ
42が回転自在に保持され、このハブ42には駆動軸3
0の回転が傘歯車機構44を介して伝えられる。
から図3に示すように嵌合されて固定され、そのモ−タ
軸22aはクランク軸32に直交しかつ車体幅方向中央
付近に位置する。BBケース26は、シートチューブ1
6の筒部16a内にこのモータ22を下から挿入するよ
うにして筒部16aに嵌合され、4本のボルト46(図
3参照)によって結合される。
に、一方向クラッチ48、遊星歯車式減速機50、小傘
歯車52、大傘歯車54を介して、クランク軸32に回
転自在に保持された筒型の合力軸56に伝えられる。こ
の合力軸56の回転はさらに傘歯車機構58によって前
記駆動軸30に伝えられる。
えられる。なお後輪14からモ−タ22へ向う回転はハ
ブ42に内蔵した一方向クラッチ43により遮断され
る。なお前記遊星歯車式減速機50は公知のものであ
り、モータ22により回転されるサンギヤとBBケース
26に固定されたリングギヤとの間にあってこれらに噛
合する遊星ギヤの公転を小傘歯車52に伝えるものであ
る。
回転は、クランク軸32、一方向クラッチ60、遊星歯
車式増速機62を介して大傘歯車54に伝えられる。こ
のためクランク軸32から入力された回転はこの大傘歯
車54から合力軸56、傘歯車機構58を介して駆動軸
30に伝えられる。
停止中にはクラッチ48の作用によりモ−タ28に伝わ
らない。またクランク軸32の停止中あるいは逆転中に
はクラッチ60の作用によりモ−タ28の回転はクラン
ク軸32に伝わらない。ここに駆動軸30はモ−タ軸2
2aを含む車体前後方向の平面Aの右側に位置する(図
3参照)。
うに、大傘歯車54に固定されたリングギヤ62aと、
踏力検出レバー64に固定されたサンギヤ62bとこれ
らの間に介在する遊星ギヤ62cとを備える。クランク
軸32はこの遊星ギヤ62cを一方向クラッチ60を介
して公転させる。
よる人力駆動時の駆動力をサンギヤ62bに加わる反力
により検出する踏力検出手段65の一部を構成するもの
である。この踏力検出手段65は前記平面Aの左側に位
置する。
4、5に示すように2つの突起64a、64bを持ち、
一方の突起64aはストッパ66に当接して図4で時計
方向への回転、換言すればペダル36の踏力が加わる方
向と逆方向の回転を規制する。突起64bには他の第2
のレバー68が当接し、レバー64の反時計方向の回転
によってこの第2のレバー68が時計方向に回転する。
より復帰習性が付与され、これによりレバー64は図4
で時計方向への復帰習性が付与される。そしてこの第2
のレバー68の回転量は踏力センサとしてのポテンショ
メータ72に伝えられる。この結果ペダル36の踏力に
比例してレバー64が図4で時計方向に回動し、第2の
レバー68が時計方向に回動するから、この踏力がポテ
ンショメータ72の回転量から求められる。
池、82はコントローラであり、これらは前記メインフ
レーム10のヘッドパイプ12とシートチューブ16と
の間に収容されている。図1において84は大傘歯車5
6に対向して設けた車速検出手段であり、この大傘歯車
56の回転を電磁的にあるいは光学的に検出する公知の
構造のものが使用できる。
および車速検出手段84で検出した車速Sはコントロ−
ラ82に入力され、このコントロ−ラ82はこの踏力F
L とこの車速Sに基づいてモータ電流を制御しモータト
ルクTM を発生させる。
て説明する。コントロ−ラ82はマイクロコンピュ−タ
(CPU)88と、その動作プログラムを記憶するメモ
リ90と、モ−タ出力制御回路92と、適宜の入出力イ
ンタ−フェ−ス(図示せず)とを備える。CPU88の
動作が機能ブロックとして図6に示されている。
出力信号が入力され、CPU88はこの信号に基づいて
踏力FL を踏力演算手段94で演算により求める。また
車速検出手段84の出力信号に基づいて、CPU88で
はこの時の車速Sに対する平地走行抵抗RD をマップ又
は演算で求め、これに対応する踏力基準値F0 をマップ
又は演算で求める。勿論車速から直接マップ又は演算で
踏力基準値F0 を求めてもよい。この作業は踏力基準値
決定手段96で行われる。
手段98で比較され、両者の差D=FL −F0 が求めら
れる。そしてモ−タ駆動力演算手段100ではこの差D
が正の時はこの差Dに基づいてモ−タ22の駆動力FM
を求める。この演算は予めメモリされた方程式あるいは
マップ等を用いて行われる。例えばaを定数としてFM
=a・Dにより決める。また差Dが負の時には駆動力F
M =0とする。
タ電圧演算手段102はモ−タ駆動電圧VM を求める。
この演算は例えば次のように行う。
(VM )、モ−タ電流(I)、回転速度(N)の間に次
式が成立する。 VM =I・R+k・N ここにRはアマチュア等価抵抗、kは比例定数であり、
k・Nは電機子逆起電圧を示すものである。
巻、複巻などの形式にもよるが一般にモ−タ電流(I)
にほぼ比例する。従ってCを定数として次式が得られ
る。 TM =C・I 従って(R/C)=jとおいて、次式が得られる。 VM =j・TM +k・N …(1) この(1)式において、右辺の第1項(j・TM )はト
ルクに関する項であり、第2項(k・N)は回転速度に
関する項である。
の関係は、減速比や車輪半径などが定まれば一意的に定
まり、例えば次式で表せる。 FM =h・TM (hは定数) 従ってこの(1)式に駆動力FM と、この時の車速Sか
ら求めたモ−タ回転速度Nとを入力することによりモ−
タ駆動電圧VM を求めることができる。
−タ出力制御回路92に入力され、この回路92では例
えばモ−タ22と電池80との間に介在するサイリスタ
104をパルス幅制御(PWM)方式により電圧制御す
る。
めた電圧VM にする。この結果図7に斜線を付して示す
ように、モ−タによる駆動力FM はFL >F0 の間だけ
例えばFM =a(FL −F0 )となり、踏力FL にこれ
が追加される。すなわちこの期間には自転車の全駆動力
は(FL +FM )となり、これ以外の期間ではFM =0
となるから踏力FL だけによる走行が行われる。
て車速検出手段84を設けているが、これを図1に84
Aで示すように前輪86に設けてもよい。また本発明は
演算に用いるFL 、FM 、VM 、T、N、F0 やデ−タ
等は、本発明の効果を得られる範囲で増減したり変化さ
せてもよく、本発明はこの場合を包含する。例えばモ−
タ電圧VM を(1)式で求めた値から多少増減させても
よい。
トドライブ機構からなる伝動系により後輪14を駆動す
るが、本発明は合力軸56にスプロケットを固定してチ
ェ−ンドライブ機構からなる伝動系により後輪14を駆
動するものであってもよい。
における踏力基準値(F0 )を決め、実際の踏力(F
L )がこれより大の時だけモ−タの駆動力(FM )を発
生させるから、自転車的な運転感を生かしながら大きな
駆動力を要する時だけモ−タによる駆動力を追加しなが
ら走行することになる。
り、電池の消費エネルギ−を少くすることにより電池を
大型化することなく走行距離を大幅に増大させることが
できる。特に電池からは間欠的に電流が流れるので、鉛
酸電池の場合には電流低減中に電池性能が回復でき、電
池性能を最大限に活用できると共に、その寿命を延ばす
ことができる。
Claims (1)
- 【請求項1】 人力駆動系と電気駆動系とを並列に設
け、人力による駆動力(以下踏力という)の変化に対応
して前記電気駆動系の出力を制御する電動モータ付き自
転車において、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、前記車速の増減に対応して増
減する基準値を決める踏力基準値決定手段と、前記踏力
を前記基準値と比較する比較手段と、前記踏力が前記基
準値より小の時に前記電気駆動系が出力すべき駆動力を
0とするモ−タ駆動力演算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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08594792A JP3230760B2 (ja) | 1992-03-09 | 1992-03-09 | 電動モータ付き自転車 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08594792A JP3230760B2 (ja) | 1992-03-09 | 1992-03-09 | 電動モータ付き自転車 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05246378A JPH05246378A (ja) | 1993-09-24 |
JP3230760B2 true JP3230760B2 (ja) | 2001-11-19 |
Family
ID=13872961
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP08594792A Expired - Lifetime JP3230760B2 (ja) | 1992-03-09 | 1992-03-09 | 電動モータ付き自転車 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3230760B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
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---|---|---|---|---|
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TW404383U (en) * | 1995-02-28 | 2000-09-01 | Sanyo Electric Co | Electric bicycle |
JPH08258782A (ja) * | 1995-03-27 | 1996-10-08 | Sanyo Electric Co Ltd | 電動自転車 |
JP3939813B2 (ja) * | 1996-08-02 | 2007-07-04 | ヤマハ発動機株式会社 | 動力補助自転車 |
JP4183791B2 (ja) * | 1998-03-26 | 2008-11-19 | 松下電器産業株式会社 | 補助動力装置付き車輌 |
JP6411714B2 (ja) * | 2013-07-17 | 2018-10-24 | 太陽誘電株式会社 | モータ駆動制御装置及び電動アシスト車 |
JP2015044526A (ja) * | 2013-08-29 | 2015-03-12 | 太陽誘電株式会社 | モータ駆動制御装置及び電動アシスト車 |
JP6761696B2 (ja) | 2016-08-18 | 2020-09-30 | 株式会社シマノ | 自転車用制御装置および自転車の制御方法 |
-
1992
- 1992-03-09 JP JP08594792A patent/JP3230760B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05246378A (ja) | 1993-09-24 |
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