JP3377258B2 - 電動モータ付き乗り物 - Google Patents
電動モータ付き乗り物Info
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- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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- B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
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- Automatic Cycles, And Cycles In General (AREA)
Description
動モータによる駆動系とを並列に設け、電動モータによ
る駆動力を人力による駆動力の変化に対応して制御する
ようにした電動モータ付き乗り物に関するものである。
し、この踏力の大小に対応して電動モータの駆動力を制
御するものが公知である(例えば実開昭56−7659
0、特開平2−74491号等参照)。すなわち人力の
負担が大きい時には電動モータの駆動力も増やして人力
の負荷を減らすものである。
いて最適なモータ駆動力を決めるものもある。例えば一
定車速以上では踏力が大きくてもモータ出力を制限し、
車速が過大になるのを防ぐものがある。
してモータ出力を制御するものでは、踏力と車速とは同
期して検出され制御装置に読込まれる。
はこれらの検出回路系などに異常が発生すると、踏力あ
るいは車速の検出値が異常になり、このような異常のあ
る検出値を用いてモータ駆動力を決めたのでは適切なモ
ータ駆動力が得られなくなる。
ものであり、踏力や車速の検出系に異常が発生した時に
これを検出してモータの出力を制限するようにした電動
モータ付き乗り物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、人力による駆動力の変化
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
付き乗り物において、車速を検出する車速検出手段と、
人力による駆動力を検出する人力検出手段と、前記車速
検出手段で検出した車速と前記人力検出手段で検出した
人力との関係を対比して前記車速と人力との一方が所定
条件を満たす時に他方またはその時間変化率が設定値以
上になったことから動作の異常を検出する異常検出手段
と、前記異常検出手段が異常を検出した時に電動モータ
による駆動を停止させるモータ制御手段とを備えること
を特徴とする電動モータ付き乗り物により達成される。
の動力系統図、図3はそのコントローラの機能を示すブ
ロック図、図4はその動作流れ図である。
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、この中に永久磁石式直流電動モ
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の後端に後輪
14が固定されている。なお右側のリヤステー28には
駆動軸30(図2参照)が挿通される。
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(図示せず)に固定されている。車軸38
にはハブ(図示せず)が回転自在に保持され、このハブ
には駆動軸30の回転が傘歯車機構および一方向クラッ
チ42(図2)を介して伝えられる。
回転を一方向クラッチ44(図2)を介して駆動軸30
に伝える傘歯車(図示せず)が内装されている。またこ
のクランク軸32と駆動軸30との間には遊星歯車機構
が介在されている。
力が入力され、リング歯車から駆動軸30に踏力が出力
される。そして中央のサン歯車に加わるトルクをポテン
ショメータ46で検出することにより踏力Fを検出する
ように構成されている。モータ22の回転は減速機48
および一方向クラッチ50を介して駆動軸30に伝えら
れる。
池、54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56はクランク軸
32の回転速度を一方向クラッチと駆動軸30との間か
ら車速Sを求めるための車速センサである。
車速センサ56で検出した車速Sとはコントロ−ラ54
に入力され、これらのコントロ−ラ54はこの踏力Fお
よび車速Sに基づいて運転状態に対応したモータ電流を
演算する。そしてこのモータ電流を演算結果に一致させ
るように制御し、モータ出力すなわちモータトルクTM
を発生させる。
される。モータ22と電池52とは、スイッチング回路
60と共に閉回路を形成し、この閉回路が主回路62と
なる。スイッチング回路60は例えばMOS−FETで
構成される。なおモータ22にはフライホールダイオー
ド64が並列接続され、また電流検出用のシャント66
が主回路62に取付けられている。
に基づいてモータ22の出力(トルク)TM の指令値i
を出力する。すなわち踏力Fの周期的増減に同期してモ
ータ22の出力(トルク)TM を周期的に増減させるよ
うに指令値iを出力する。また一定の車速Sになったら
モータ出力TM を制限して車速Sを制限するようにして
もよい。
供給されるデューティ比が変化する指令値iに対応して
スイッチング回路60を駆動するゲート信号gを出力す
る。すなわちモータ出力TM を増加させる時には指令値
iの(オン時間)/(オフ時間+オン時間)の値(デュ
ーティーという)を大きくする。
するゲート信号gは、スイッチング回路60のスイッチ
ング素子に送られ、各スイッチング素子を選択的にオン
・オフさせる。
り、このメインスイッチ72をオンにするとCPU68
は主回路62に介在するメインリレー74をオンにする
と共に、電源部76、補器制御部78、ゲート回路7
0、その他コントローラ54の各部を全て起動状態にす
る。電源部76は、例えばスイッチングレギュレータに
よって走行用の電池52の電圧を降圧し、CPU68の
電源電圧や、補器80の駆動電圧などを作る。
量の電池82を接続してもよくこの場合には、電池52
の電圧をスイッチングレギュレータにより降圧してこの
小容量の電池82を充電するようにする。補器80はラ
ンプ、メータ類を含み、これらは補器制御部78の指令
により電源部76の電力により駆動される。
作動を検出してCPU68にブレーキ信号を送出する。
CPU68ではこのブレーキ信号に基づき、例え踏力F
が一定以上であってもモータ出力TM を0にしたり制限
させる。
種々の機能を持つ。例えば自己診断手段86、異常検出
手段88、モータ制御手段90等の機能を持つ。自己診
断手段86はメインスイッチ72の投入時にCPU68
の動作を全部チェックし、さらに走行開始の前の状態で
回路全体に異常が有るか否かを判断する。
動作時に検出した踏力Fと車速Sとに基づいてこれら踏
力Fと車速Sとの検出系に異常が発生したことを検出す
るものである。その動作は後記する。モータ制御手段9
0は正常動作時においては前記のように踏力Fと車速S
とで決まるモータ電流となるようにモータ電流を制御す
る。また異常検出手段88が踏力Fまたは車速Sのいず
れかの検出に異常が有ることを検出した時には、このモ
ータ制御手段90はモータ電流を0にしてその駆動を停
止させる。
インスイッチ72をオンにすると、CPU68は自己診
断手段86により自己診断を行う(ステップ100)。
この結果異常があると診断すれば、警告ランプなどの異
常表示手段92(図3)に異常表示を行う。(ステップ
102)。そしてモータ制御手段90はモータ22によ
る駆動を停止させる(ステップ104)。
段階の異常検出動作をCPU68の異常検出手段88に
より順次行う。
る状態で(S≠0)、踏力Fの時間変化率(dF/d
t)が過大となり定数a以上になったことを検出する
(ステップ108)。これは踏力Fのセンサに故障があ
るような場合を検出する。
力Fが設定値b以上に増大したことを検出する(ステッ
プ110)。これは踏力センサの改造や断線などにより
踏力Fが例えば最大値に保たれるような場合を検出す
る。
らず踏力Fが設定値c以上に増大した場合を検出する
(ステップ112)。これは例えばブレーキをかけた状
態や車体が障害物に当たって前進できない状態で無理に
ペダルを踏んだ場合を検出する。
Sの時間変化率(dF/dt)が設定値dを越えたこと
を検出する(ステップ114)。これは例えば車速セン
サの故障や断線などによる誤作動を検出するものであ
る。
14)の異常検出により異常有りと判断されれば、異常
表示手段92に異常表示を行い(ステップ102)、モ
ータ22を停止させる(ステップ104)。すなわちモ
ータ22による駆動力の補助が行われず、人力だけによ
る走行となる。またいずれの段階でも異常が検出されな
ければ、通常の走行制御に入る(ステップ116)。従
ってモータ22による駆動力が車速Sと踏力Fとで決ま
る値に制御され、モータ22の駆動力と人力との合力に
よる走行が行われる。
検出するが、本発明は車速Sと踏力Fとの関係を比較す
ることにとり異常を検出するものであれば足り、この実
施例の各段階の異常検出方法に限定されない。また各段
階の異常検出はメインスイッチ72のオン中は一定周期
ごとに繰り返えされ、異常が無くなったら通常の走行制
御(ステップ116)に自動的に戻るようにしてよい
し、逆に異常の場合にはメインキースイッチ72を自動
的にオフとして全ての制御を停止させるようにしてもよ
い。
検出しているが、本発明を車椅子など手駆動の乗り物に
適用した場合には腕による駆動力を検出するのは勿論で
ある。なお本発明は人力運搬装置に適用したものを含
み、この場合には人力による索引力を検出する。本発明
の乗り物は運転者が乗っていない運搬車も含む。
人力との関係を対比してその一方が所定条件を満たす時
に他方またはその時間変化率が設定値以上になったこと
から動作の異常を検出し、モータによる駆動を停止させ
るものであるから、モータが不適切な駆動力になったり
過大になったりするのを防止することができる。例えば
車速が0でないのに人力駆動力の変化率が設定値以上に
なったことから、踏力センサの故障を検出できる(請求
項2)。また車速が0でないのに人力駆動力が設定値以
上に増大したことから、人力駆動力のセンサの改造や断
線などにより人力駆動力が例えば最大値に保たれるよう
な異常を検出できる(請求項3)。さらに車速が0で人
力駆動力が設定値以上になったことから、ブレーキや障
害物などで車体が動けない状態で無理に人力駆動力を加
えている状態を検出できる(請求項4)。さらにまた人
力駆動力が0でない時に車体の変化率が設定値を超えた
ことから、車速センサの故障や断線などによる誤動作を
検出することができる(請求項5)。
Claims (5)
- 【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乗り物において、車速
を検出する車速検出手段と、人力による駆動力を検出す
る人力検出手段と、前記車速検出手段で検出した車速と
前記人力検出手段で検出した人力との関係を対比して前
記車速と人力との一方が所定条件を満たす時に他方また
はその時間変化率が設定値以上になったことから動作の
異常を検出する異常検出手段と、前記異常検出手段が異
常を検出した時に電動モータによる駆動を停止させるモ
ータ制御手段とを備えることを特徴とする電動モータ付
き乗り物。 - 【請求項2】 異常検出手段は、車速検出手段が0でな
い車速を検出している状態で人力検出手段が検出する人
力による駆動力の変化率が設定値以上になったことを検
出することにより動作の異常を検出する請求項1の電動
モータ付き乗り物。 - 【請求項3】 異常検出手段は、車速検出手段が0でな
い車速を検出している状態で人力検出手段が検出する人
力による駆動力が設定値以上に増大したことを検出する
ことにより動作の異常を検出する請求項1の電動モータ
付き乗り物。 - 【請求項4】 異常検出手段は、車速検出手段が検出す
る車速が0であるにもかかわらず人力検出手段が検出す
る人力による駆動力が設定値以上に増大したことを検出
することにより動作の異常を検出する請求項1の電動モ
ータ付き乗り物。 - 【請求項5】 異常検出手段は、人力検出手段が検出す
る人力が0でない時に、車速検出手段が検出する車速の
変化率が設定値を超えたことを検出することにより動作
の異常を検出する請求項1の電動モータ付き乗り物。
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