JP6216669B2 - 電動自転車用制御装置、電動自転車用パワーユニットおよび電動自転車 - Google Patents
電動自転車用制御装置、電動自転車用パワーユニットおよび電動自転車 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6216669B2 JP6216669B2 JP2014056557A JP2014056557A JP6216669B2 JP 6216669 B2 JP6216669 B2 JP 6216669B2 JP 2014056557 A JP2014056557 A JP 2014056557A JP 2014056557 A JP2014056557 A JP 2014056557A JP 6216669 B2 JP6216669 B2 JP 6216669B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electric motor
- power
- electric
- pedal
- torque
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 89
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 66
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 38
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 36
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 12
- 230000000881 depressing effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 20
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 230000004044 response Effects 0.000 description 6
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
- B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
- B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
- B62M6/45—Control or actuating devices therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
- B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
- B60L15/2072—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed for drive off
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/20—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power generated by humans or animals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
- B60L50/52—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells characterised by DC-motors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
- B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
- B60L50/66—Arrangements of batteries
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
- B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
- B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
- B62M6/70—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at single endless flexible member, e.g. chain, between cycle crankshaft and wheel axle, the motor engaging the endless flexible member
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2200/00—Type of vehicles
- B60L2200/12—Bikes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/10—Vehicle control parameters
- B60L2240/12—Speed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/10—Vehicle control parameters
- B60L2240/14—Acceleration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/40—Drive Train control parameters
- B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
- B60L2240/421—Speed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/40—Drive Train control parameters
- B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
- B60L2240/423—Torque
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2250/00—Driver interactions
- B60L2250/16—Driver interactions by display
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Description
そこで本発明は、電動モータ駆動時の衝撃の緩和と、電動モータの応答性の高い電動自転車用制御装置、電動自転車用パワーユニットおよび電動自転車を提供することを目的とする。
動力伝達部材を介して電動モータに発生させたモータトルクを車輪に伝達させる電動自転車用制御装置であって、
ペダルに入力されるトルクを検出するペダルトルク検出部から出力される信号の変動に応じて変動するペダルトルク依存電力を電動モータに供給するペダルトルク依存電力供給部と、
ペダルにトルクが入力されてからペダルが一回転する間にペダルトルク検出部から出力される信号の最も大きいピークが形成される時間より前に、前記ピークが形成される時の前記ペダルトルク依存電力よりも大きい加速電力を供給する加速電力供給部と、
ペダルにトルクが入力されてからペダルが一回転する間にペダルトルク検出部から出力される信号の最も大きいピークが形成される前記時間より前で、かつ、前記加速電力を供給した後に、前記加速電力より小さい電力を前記電動モータに供給する緩和電力供給部と、を備える。
このため、該タイムラグの間に、電動モータに大電力を供給して高加速度を作用させることができ、電動モータの回転数を短時間で高めることができる。これにより、電動モータの応答性が高められている。
このようにして、本発明に係る電動自転車用制御装置によれば、電動モータの応答性を高め、かつ、衝撃を緩和させている。
前記緩和電力供給部は、前記ピークが形成される時の前記ペダルトルク依存電力よりも小さい電力を電動モータに供給してもよい。
本発明に係る電動自転車用制御装置によれば、緩和電力供給部は、ピークが形成されるときのペダルトルク依存電力よりも小さい電力を電動モータに供給する。これにより、加速電力によって加速された電動モータが加速緩和電力によって加速度が減少した後、再びペダルトルク依存電力により加速度が増加しながら、電動モータがチェーンに噛み合うことになる。このため、電動モータがチェーンに衝撃を与えにくく、スムーズにチェーンと噛み合うため、さらに衝撃が緩和されている。
前記緩和電力供給部は、ペダルの踏み込みにより動作が変動する部材の動作の変動を検出する検出部の出力する信号と、電動モータの回転を検出する検出部の出力する信号と、に応じた電力を電動モータに供給してもよい。
本発明に係る電動自転車用制御装置によれば、電動モータとペダルの踏み込みにより動作が変動する部材との間の相対速度が小さくなるように、緩和電力供給部が加速緩和電力を供給することができる。そのため、電動モータがチェーンなどの動力伝達部材と噛み合って、ペダルの踏み込みにより動作が変動する部材が加速される際に、大きな衝撃を生じさせないことができる。
前記加速電力供給部は、ペダルの踏み込みにより動作が変動する部材の動作の変動を検出する検出部の出力する信号と、電動モータの回転を検出する検出部の出力する信号と、に応じた電力を電動モータに供給してもよい。
本発明に係る電動自転車用制御装置によれば、モータが、ペダルの踏み込みにより動作が変動する部材の動作に倣って回転するように、加速電力供給部が電動モータに電力を供給できる。これにより、応答性を高めることができる。
前記緩和電力供給部は、動力伝達部材の回転を検出する検出部の出力する信号と、電動モータの回転を検出する検出部の出力する信号と、に応じた電力を電動モータに供給してもよい。
本発明に係る電動自転車用制御装置によれば、電動モータと動力伝達部材との間の相対速度が小さい状態となるように、緩和電力供給部が加速緩和電力を供給することができる。そのため、電動モータがチェーンなどの動力伝達部材と噛み合う際に、大きな衝撃を生じさせないことができる。
前記加速電力供給部は、動力伝達部材の回転を検出する検出部の出力する信号と、電動モータの回転を検出する検出部の出力する信号と、に応じた電力を電動モータに供給してもよい。
本発明に係る電動自転車用制御装置によれば、クランク軸のクランク回転数に減速比率を乗じたものと電動モータのモータ回転数に減速比率を乗じたものとの相対速度が大きいときに両者の速度差を小さくするように、加速電力供給部が電動モータに電力を供給できる。これにより、応答性を高めることができる。
ペダルに入力されるペダルトルクを検出するペダルトルク検出部と、
電動モータと、
前記電動モータに供給する電力を制御する前記電動自転車用制御装置と、を備えている。
前記電動自転車用パワーユニットと、
前記パワーユニットによって駆動される車輪と、を備えている。
電動自転車では、ペダルトルクに応じてモータトルクを発生させて運転者のペダルトルクをアシストすることが一般的である。電動モータを駆動するときに、電動モータにペダルトルクに応じたモータトルクを発生させると、電動モータがチェーンと噛み合ったときに車両に衝撃が生じてしまうことがある。
以下、本発明の第一実施形態について、図1から図6を参照しながら説明する。なお、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
図1に、実施形態に係る電動自転車の概略構成を示す。
この電動自転車は、運転者がペダル33,34を踏み込むことにより生じるペダルトルクと、電動モータ60から出力されるモータトルクとを合計した駆動トルクによって駆動される。電動モータのモータトルクが、運転者のペダル33,34の踏み込み動作をアシストするアシストトルクとなる。
まず動力の伝達経路について説明する。
運転者がペダル33,34を踏み込んでクランク軸41を回転させると、そのクランク軸41の回転が一方向クラッチ55を介してチェーン46に伝達される。一方向クラッチ55は、クランク軸41の順回転のみをチェーン46に伝達し、クランク軸41の逆回転はチェーン46に伝達させない。
一方向クラッチ92は、駆動軸29の回転速度が後輪22の回転速度よりも速い場合にのみ、駆動軸29の回転を後輪22に伝える。駆動軸29の回転速度が後輪22の回転速度よりも遅い場合には、一方向クラッチ92は駆動軸29の回転を後輪22に伝えない。また、一方向クラッチ92は後輪22の逆回転も駆動軸29に伝達しない。
具体的に電動モータ60の回転は以下のようにして後輪22に伝達される。まず電動モータ60の回転は減速機82を介して一方向クラッチ85に伝達される。一方向クラッチ85は、減速機82がチェーン46を順回転させる方向の回転のみをチェーン46に伝達し、減速機82がチェーン46を逆回転させる方向の回転はチェーン46に伝達させない。
次に、信号の経路を説明する。
図3はモータ制御部105のブロック図である。図3に示したように、モータ制御部105は、制御切換部111と、低速域制御部112と、高速域制御部113とを備えている。
図4は、制御切換部111が実行する制御のフローチャートである。図4に示したように、制御切換部111は、モータ回転数検知部103から電動モータ60のモータ回転数Mを取得する(ステップS01)。制御切換部111は、取得したモータ回転数Mと切換回転数Mbとを比較する(ステップS02)。切換回転数Mbは任意の固定値である。
低速域制御部112はモータ回転数検知部103からモータ回転数Mを取得する。次に低速域制御部112はクランク回転数検知部102からクランク回転数Cを取得する。次に低速域制御部112は、モータ回転数Mとクランク回転数Cとを比較し、PID制御に基づいて電動モータ60とクランク軸41との相対速度がゼロとなるように、電動モータ60を駆動する目標モータ回転数を算出する。具体的には低速制御部112は、クランク回転数Cに減速比率を乗じて得られるチェーン46の速度と、モータ回転数Mに減速比率を乗じて得られるチェーン46の速度との相対速度がゼロとなるように、目標モータ回転数を算出する。低速域制御部112は、目標モータ回転数に応じて指令値を算出し、この指令値を電力供給部106に出力する。電力供給部106はこの指令値に応じた電力を電動モータ60に供給する。
低速域制御部112によって電力が供給され続けて電動モータ60の回転数が高まると、モータ回転数Mが切換回転数Mb以上となる。すると図4に戻り、モータ回転数Mが切換回転数Mb以上であると制御切換部111が判定する(ステップS02:No)。すると制御切換部111は、低速域制御部112の動作を停止させて、高速域制御部113を作動させる。
図5は、クランク回転数C、モータ回転数M’、モータトルクTm、ペダルトルクTpを示す信号の波形図である。なお、図5において、モータトルクTmは電動モータ60に供給した電力に比例するので、図中のモータトルクTmは電動モータ60に供給する電力と同視できる。図5の横軸は経過時間[sec]である。図5の縦軸は、クランク回転数Cおよびモータ回転数M’については同じスケールでの回転数[rpm]を示している。
そこで、図5においては、モータ回転数Mからそれぞれの部材のギヤ比を考慮して、モータ回転数M’を算出している。モータ回転数M’とクランク回転数Cとが一致している点では、電動モータ60がチェーン46を回転させる回転数と、クランク軸41がチェーン46を回転させる回転数とが一致する。
図5の(b)に示したように、参考例に係る電動自転車は、加速電力供給部および緩和電力供給部を持たず、全ての領域においてモータトルクTmはペダルトルクTpにアシスト比率kに乗じた値とされている。
図5の(a)に示したように、本実施形態に係る電動自転車によれば、運転者がペダル33,34にペダルトルクを入力してからペダル33,34が一回転する間に、ペダルトルク検出部から出力される信号において、信号強度が最も大きいピークPkが形成される。このピークPkは、運転者がペダル33,34を上死点から下死点まで移動させる間に形成される。このピークPkが形成される時刻をt3とする。
そこで以降では、領域A3において出力されている電力を、ペダルトルク依存電力と呼ぶ。また、ピークPkが形成される時刻t3において電動モータ60に供給されているペダルトルク依存電力の値をW3と定義する。
領域A1や領域A2の領域においては、モータ回転数M’は切換回転数Mb’より低速となっている。このため、この領域A2,A3においては、低速域制御部112が出力する指令値に応じて電動モータ60に電力が供給されている。
時刻t0から一定期間は、加速電力供給部から高電力が供給されるので電動モータ60は高加速度で駆動される。このため、図5に示したように、モータ回転数M’の立ち上がりは急峻となる。さらにモータ回転数M’がクランク回転数Cに近づくと、今度は低速域制御部112はPID制御に従って、モータ回転数M’の加速度を緩和させるように電動モータ60の電力を制御する。
ペダル33,34にトルクが入力されてからペダル33,34が一回転する間にペダルトルク検出部57から出力される信号Tpの最も大きいピークPkが形成される時間とは、運転者が大きな力でペダル33,34を踏み込んだ時間である。この時間は、運転者が大きな駆動トルクを得たいと望んでいる状況である。そこでこの時間には、電動モータ60は動力伝達部材を介して後輪22に駆動力を伝達できるように、電動モータ60がチェーン46と噛み合っていることが望ましい。
このタイムラグは、図5の(a)において、ペダルトルクTpが所定値以上となって電動モータ60に電力が供給され始めた時刻t0から、電動モータ60がチェーン46に噛み合ってモータ回転数M’がクランク回転数Cに一致する時刻t4の間となる。
このため、時刻t0から時刻t4の間のタイムラグの間に、電動モータ60に大電力を供給して高加速度を作用させることができ、電動モータ60の回転数を短時間で高めることができる。これにより、電動モータ60の応答性が高められている。
これにより、時刻t0から時刻t4の間のタイムラグの終了時には、大きな電力の供給をやめて小さい電力を供給している。これにより、電動モータ60がチェーン46に噛み合うときには、電動モータ60に大きなモータトルクが作用しておらず、大きなモータトルクがチェーン46に伝達されず、車両に大きな衝撃が生じにくい。
なお、特許文献1の電動自転車は、電動モータの動作開始の初期段階にソフトスタートを実行し、その後に過剰補助を実行している。タイムラグは電動モータの動作開始の初期段階で生じるのに、特許文献1の電動自転車はこのタイムラグを利用できていない。むしろ、アシスト比率を高める過剰補助を後期段階で実行するので、電動モータがチェーンと噛み合ったときに大きな衝撃が生じてしまう虞がある。また、これを抑える為にソフトスタートの時間を長くすると十分な補助動力を得られない。したがって、特許文献1の電動自転車では、応答性と衝撃の緩和の両立には限界があった。
緩和電力供給部や加速電力供給部は、ペダルの踏み込みにより動作が変動する部材の動作の変動を検出する検出部の出力する信号と、電動モータ60の回転を検出するモータ回転検出部61が出力する信号とに応じて加速緩和電力または加速電力を決定してもよい。ペダルの踏み込みに応じて動作が変動する部材の動作の変動とは、例えば、電動自転車の車速や、駆動輪ではない車輪の車輪速などである。慣性走行している状態から加速する場合には、緩和電力供給部や加速電力供給部をこのように構成しても、衝撃の緩和と応答性の向上を達成できる。
なお、車速は、例えば、車両に設けた加速度センサから得られた加速度を積分して算出したり、車両に設けたGPS(Global Positioning System)から得られた位置情報と時間情報とを基に算出することができる。
また、本実施形態に係る電動自転車によれば、電動モータ60の動作の初期段階では、低速域制御部112により電動モータ60を速度制御している。電動モータの動作の初期段階では負荷が小さいため、電動モータ60の負荷が小さい。このため、慣性力の影響を受けにくく、電動モータ60に供給する電力によって機敏に速度を制御することができる。したがって、動作の初期段階で速度制御することにより、短時間で高速回転とすることができ、また、その加速度を抑えることができる。これにより、応答性と衝撃力の緩和との両立が高いレベルで実現されている。
上述の実施形態では、低速域制御部112が加速電力供給部および緩和電力供給部として機能し、高速域制御部113がペダルトルク依存電力供給部として機能する例を挙げて説明したが、本発明はこの例に限られない。
第一閾値s1の時間より長い第二閾値s2の時間が経過したら、制御切換部211は加速電力供給部212の動作を停止させて、緩和電力供給部213のみを動作させる。
さらに第二閾値s2の時間より長い第三閾値s3の時間が経過したら、制御切換部211は緩和電力供給部213の動作を停止させて、ペダルトルク依存電力供給部のみを動作させる。
あるいは、本発明は以下のように構成してもよい。
なお上記第二実施形態において、制御切換部211は経過時間sに応じて、加速電力供給部212、緩和電力供給部213、ペダルトルク依存電力供給部214の動作を切り換える例を挙げて説明したが、本発明はこの例に限られない。例えば、ペダルトルクに応じて、加速電力供給部212、緩和電力供給部213、ペダルトルク依存電力供給部214の動作を切り換えてもよい。
さらに、ペダルトルク検出部57から出力される信号(Tp)が第一閾値Tp1以上第二閾値Tp2(第二閾値Tp2は第一閾値Tp1より大きい)未満の領域では、緩和電力供給部213のみを動作させ、電動モータ60に加速緩和電力を供給する。
さらに、ペダルトルク検出部57から出力される信号(Tp)が第二閾値Tp2以上の領域では、ペダルトルク依存電力供給部214のみを動作させ、電動モータ60にペダルトルク依存電力を供給する。
以上、本発明を第一実施形態から第三実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に多様な変更または改良を加えることができることは、当業者にとって明らかである。
41:クランク軸
57:ペダルトルク検出部
58:クランク回転検出部
60:電動モータ
61:モータ回転検出部
62:モータトルク検出部
100:制御装置
101:ペダルトルク検知部
102:クランク回転数検知部
103:モータ回転数検知部
104:モータトルク検知部
105,205:モータ制御部
106:電力供給部
111,211:制御切換部
112:低速域制御部(加速電力供給部,緩和電力供給部)
113:高速域制御部(ペダルトルク依存電力供給部)
212:加速電力供給部
213:緩和電力供給部
214:ペダルトルク依存電力供給部
Claims (9)
- 動力伝達部材を介して電動モータに発生させたモータトルクを車輪に伝達させる電動自転車用制御装置であって、
ペダルに入力されるトルクを検出するペダルトルク検出部から出力される信号の変動に応じて変動するペダルトルク依存電力を電動モータに供給するペダルトルク依存電力供給部と、
ペダルにトルクが入力されてからペダルが一回転する間にペダルトルク検出部から出力される信号の最も大きいピークが形成される時間より前に、前記ピークが形成される時の前記ペダルトルク依存電力よりも大きい加速電力を供給する加速電力供給部と、
ペダルにトルクが入力されてからペダルが一回転する間にペダルトルク検出部から出力される信号の最も大きいピークが形成される前記時間より前で、かつ、前記加速電力を供給した後に、前記加速電力より小さい電力を前記電動モータに供給する緩和電力供給部と、を備えた、電動自転車用制御装置。 - 前記緩和電力供給部は、前記ピークが形成される時の前記ペダルトルク依存電力よりも小さい電力を電動モータに供給する、請求項1に記載の電動自転車用制御装置。
- 前記緩和電力供給部は、ペダルの踏み込みにより動作が変動する部材の動作の変動を検出する検出部の出力する信号と、電動モータの回転を検出する検出部の出力する信号と、に応じた電力を電動モータに供給する、請求項1または2に記載の電動自転車用制御装置。
- 前記加速電力供給部は、ペダルの踏み込みにより動作が変動する部材の動作の変動を検出する検出部の出力する信号と、電動モータの回転を検出する検出部の出力する信号と、に応じた電力を電動モータに供給する、請求項1から3のいずれか一項に記載の電動自転車用制御装置。
- 前記緩和電力供給部は、動力伝達部材の回転を検出する検出部の出力する信号と、電動モータの回転を検出する検出部の出力する信号と、に応じた電力を電動モータに供給する、請求項1から4のいずれか一項に記載の電動自転車用制御装置。
- 前記加速電力供給部は、動力伝達部材の回転を検出する検出部の出力する信号と、電動モータの回転を検出する検出部の出力する信号と、に応じた電力を電動モータに供給する、請求項1から5のいずれか一項に記載の電動自転車用制御装置。
- 前記加速電力供給部はフィードバック制御を実行する、請求項3から6のいずれか一項に記載の電動自転車用制御装置。
- ペダルに入力されるペダルトルクを検出するペダルトルク検出部と、
電動モータと、
前記電動モータに供給する電力を制御する、請求項1から7のいずれか一項に記載の電動自転車用制御装置と、を備えた電動自転車用パワーユニット。 - 請求項8に記載の電動自転車用パワーユニットと、
前記パワーユニットによって駆動される車輪と、を備えた電動自転車。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014056557A JP6216669B2 (ja) | 2013-03-29 | 2014-03-19 | 電動自転車用制御装置、電動自転車用パワーユニットおよび電動自転車 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013073226 | 2013-03-29 | ||
JP2013073226 | 2013-03-29 | ||
JP2014056557A JP6216669B2 (ja) | 2013-03-29 | 2014-03-19 | 電動自転車用制御装置、電動自転車用パワーユニットおよび電動自転車 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014208523A JP2014208523A (ja) | 2014-11-06 |
JP6216669B2 true JP6216669B2 (ja) | 2017-10-18 |
Family
ID=50345901
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014056557A Active JP6216669B2 (ja) | 2013-03-29 | 2014-03-19 | 電動自転車用制御装置、電動自転車用パワーユニットおよび電動自転車 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2783969B1 (ja) |
JP (1) | JP6216669B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014224066A1 (de) * | 2014-11-26 | 2016-06-02 | Robert Bosch Gmbh | Fahrzeug mit elektrischem Antrieb, insbesondere Elektrofahrrad, und Verfahren zum Betreiben eines derartigen Fahrzeugs |
DE102015100676B3 (de) * | 2015-01-19 | 2016-06-09 | Unicorn Energy GmbH | Antriebsbaugruppe für ein manuell angetriebenes Fahrzeug mit einem elektrischen Hilfsantrieb, Verfahren zum Regeln einer solchen Antriebsbaugruppe und Verwendung, Verfahren zum Regeln eines Fahrzeuges und Fahrzeug |
US10507886B2 (en) * | 2016-07-29 | 2019-12-17 | Shimano Inc. | Bicycle controller |
JP6904813B2 (ja) * | 2016-07-29 | 2021-07-21 | 株式会社シマノ | 自転車用制御装置 |
JP6670734B2 (ja) * | 2016-10-31 | 2020-03-25 | 株式会社シマノ | 自転車用制御装置およびこれを含む自転車用制御システム |
DE102017209811B3 (de) | 2017-06-09 | 2018-07-26 | Robert Bosch Gmbh | Regelungsverfahren für ein Motordrehmoment eines Antriebsmotor eines Zweirads, Steuergerät und Zweirad |
JP7405501B2 (ja) | 2018-04-27 | 2023-12-26 | 株式会社シマノ | 制御装置 |
EP3674130B1 (en) * | 2018-12-26 | 2023-10-18 | ZUMA Innovation, S.L. | Electric vehicle provided with control system based on stimuli to the user |
CN116215733B (zh) * | 2023-05-10 | 2023-07-21 | 苏州拓氪科技有限公司 | 电助力自行车助力控制方法和系统 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5641702A (en) * | 1979-09-07 | 1981-04-18 | Hitachi Ltd | Control apparatus for electric rolling stock |
JP3377242B2 (ja) * | 1993-03-05 | 2003-02-17 | ヤマハ発動機株式会社 | 電動モータ付き自転車 |
JP3480998B2 (ja) * | 1993-10-29 | 2003-12-22 | ヤマハ発動機株式会社 | 電動モータ付き乗り物 |
JPH07267175A (ja) * | 1994-03-30 | 1995-10-17 | Suzuki Motor Corp | モータ付自転車及びその動力制御方法 |
JPH1111375A (ja) | 1997-06-27 | 1999-01-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電気自転車の制御方法 |
TW409105B (en) * | 1997-07-22 | 2000-10-21 | Honda Motor Co Ltd | Auxiliary power control unit for auxiliary electromotive bicycle |
JP5059644B2 (ja) * | 2008-02-04 | 2012-10-24 | ヤマハ発動機株式会社 | 補助動力付き車両 |
JP2012214151A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-08 | Honda Motor Co Ltd | 電動補助自転車の補助力制御装置 |
JP5237421B2 (ja) * | 2011-08-29 | 2013-07-17 | 株式会社シマノ | 自転車用制御装置 |
-
2014
- 2014-03-19 JP JP2014056557A patent/JP6216669B2/ja active Active
- 2014-03-25 EP EP14161384.4A patent/EP2783969B1/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014208523A (ja) | 2014-11-06 |
EP2783969A1 (en) | 2014-10-01 |
EP2783969B1 (en) | 2019-07-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6216669B2 (ja) | 電動自転車用制御装置、電動自転車用パワーユニットおよび電動自転車 | |
JP6916047B2 (ja) | 自転車用制御装置 | |
JP6811011B2 (ja) | 電動補助自転車 | |
EP2711284B1 (en) | Electric bicycle and control method therof | |
EP3109089B1 (en) | Electrically assisted bicycle | |
EP2910402B1 (en) | Regenerative brake control system of electric vehicle | |
EP2711285B1 (en) | Electric bicycle and control method thereof | |
EP2476605B1 (en) | Two-wheel vehicle, attitude stabilizing apparatus, and attitude stabilizing method | |
JP6000020B2 (ja) | 鞍乗型電動車両、パワーユニットおよびパワーユニットの制御方法 | |
JP6226825B2 (ja) | 電動補助自転車 | |
EP2783970B1 (en) | Controller for electric bicycle, power unit for electric bicycle, and electric bicycle | |
WO2014064729A1 (ja) | 電動車両の回生ブレーキ制御システム | |
JP2017100540A (ja) | 電動補助自転車 | |
JP2016514649A (ja) | ペダル駆動式車両および該ペダル駆動式車両を動作させる方法 | |
JP6325596B2 (ja) | 自転車用制御装置、及び自転車用制御装置を備える電動アシスト自転車 | |
CN104039640A (zh) | 用于踏板驱动车辆的电辅助电机的控制系统 | |
JP6193931B2 (ja) | 自転車用制御装置 | |
KR20120129064A (ko) | 전기 자전거 및 그 제어방법 | |
JP2020040479A (ja) | 人力駆動車用制御装置 | |
JP2016088374A (ja) | 電動補助自転車 | |
JP7474732B2 (ja) | 自転車 | |
JP2022117218A (ja) | 電動補助自転車及びモータ制御装置 | |
US20250010942A1 (en) | Human-driven vehicle and drive control apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20161209 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170823 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170829 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170925 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6216669 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |