JPH09207866A - 補助モータ付自転車等のモータ駆動制御装置 - Google Patents

補助モータ付自転車等のモータ駆動制御装置

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JPH09207866A
JPH09207866A JP3875496A JP3875496A JPH09207866A JP H09207866 A JPH09207866 A JP H09207866A JP 3875496 A JP3875496 A JP 3875496A JP 3875496 A JP3875496 A JP 3875496A JP H09207866 A JPH09207866 A JP H09207866A
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JP
Japan
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motor
force
vehicle speed
pedal
assist ratio
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JP3875496A
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Yutaka Yamashita
豊 山下
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Suzuki Motor Corp
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Suzuki Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータ駆動用の電池の消耗を更に抑制し一充
電当たりの走行距離の延長を図ること。 【解決手段】 クランクペダル56から伝達される踏力
L とモータ55から伝達されるモータ駆動力FM との
合力により駆動輪57を回転させて走行する補助モータ
付自転車等に装備され、踏力FL を検出する踏力検出手
段52と、この踏力検出手段52から出力される踏力信
号SL に基づいて踏力FL に対するモータ駆動力FM
比が踏力FL の増加に応じて漸増するようにモータ55
を駆動制御するコントローラとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、補助モータ付自転
車等のモータ駆動制御装置に係り、特に、踏力に応じて
モータ駆動力を制御するモータ駆動制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】特開平6−107266号公報に開示さ
れた従来例と同等の従来例を図6乃至図8に示す。
【0003】図6に示すモータ駆動制御装置50は、ク
ランクペダル56から伝達される踏力FL とモータ55
から伝達されるモータ駆動力FM との合力により駆動輪
57を回転させて走行する補助モータ付自転車に装備さ
れたものである。具体的には、踏力FL を検出する踏力
検出手段52と、車速Vを検出する車速検出手段51
と、車速検出手段51から出力される車速信号SV に基
づいて踏力FL に対するモータ駆動力FM の比(以下、
アシスト比ηという。)が車速Vの増加に対して漸減す
るようにモータ55を駆動制御するコントローラ53と
を備えている。
【0004】これを更に詳述すると、コントローラ53
は、車速信号SV に基づいてアシスト比ηを算定するア
シスト比算定手段53aと、このアシスト比算定手段5
3aから出力されるアシスト比信号SA 及び踏力検出手
段52から出力される踏力信号SL に基づいてモータ駆
動力FM を算出するモータ駆動力算出手段53bと、こ
のモータ駆動力算出手段53bから出力される制御信号
M に応じてモータ55を回転駆動するモータ駆動手段
54とを備えている。
【0005】このうち、アシスト比算定手段53aは、
式(1)〜(3)に基づいて車速信号SV に示された車
速Vからアシスト比ηを算定し、この値を表示したアシ
スト比信号SA を出力する。
【0006】
【数1】
【0007】ここで、Vは車速、V1 ,V2 は閾値速
度、ηはアシスト比、η0 はアシスト比の上限値、k
(V)は関数を示す。
【0008】これによると、アシスト比ηは、図7
(a)に示すように、車速Vとの関係において、V≦V
1 の低速域で一定値η0 をとり、V1 <V≦V2 の高速
域では車速に対し漸減し、更に高速域のV2 <Vでは0
に設定される。また、踏力FL との関係では、図7
(b)に示すように、同一の車速であれば踏力によらず
アシスト比は一定となる。
【0009】一方、モータ駆動力算出手段53bは、式
(4)に基づき、アシスト比信号SA に示されたアシス
ト比ηと、踏力信号SL に示された踏力FL とからモー
タ駆動力FM を算出し、この値に応じた制御信号SM
出力する。
【0010】FM =η・FL ・・・ 式(4)
【0011】モータ駆動手段54は、制御信号SM に応
じてモータ駆動力FM を生じるようにモータ55を駆動
する。
【0012】これによると、低速域における固定アシス
ト比がη0 =1ならば、図8(a)に示すように、踏力
L とモータ駆動力FM が常に1対1の関係を持って駆
動輪57に伝達される。また、車速VがV1 を超える領
域では車速Vが高速になるほど、図8(b)に示すよう
に、踏力FL に対するモータ駆動力FM の割合が漸減さ
れる。このため、自転車に適した車速での走行を可能に
しつつモータ駆動用の電池の消耗を抑制することができ
る。ここで、図8(a)(b)は、それぞれクランクペ
ダル56の半回転分の踏力変化を示す。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例にあっては、モータ駆動用の電池の消耗を更に抑制
することによる走行距離の延長が切望されていた。
【0014】
【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、特に、モータ駆動用の電池の消耗を更に抑制
し一充電当たりの走行距離の延長を図った補助モータ付
自転車のモータ駆動制御装置を提供することを、その目
的とする。
【0015】
【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記載の発明では、クランクペダルから伝達
される踏力とモータから伝達されるモータ駆動力との合
力により駆動輪を回転させて走行する補助モータ付自転
車等に装備される。また、踏力を検出する踏力検出手段
と、この踏力検出手段から出力される踏力信号に基づい
て踏力に対するモータ駆動力の比が踏力の増加に応じて
漸増するようにモータを駆動制御するコントローラとを
備える、という構成を採っている。
【0016】本発明では、踏力が増加すると踏力に対す
るモータ駆動力の比が増加する。一方、踏力が減少する
と踏力に対するモータ駆動力の比も減少する。
【0017】請求項2記載の発明では、コントローラ
に、補助モータ付自転車等の車速を検出する車速検出手
段を併設すると共に、コントローラが、車速検出手段か
ら出力される車速信号に基づき、補助モータ付自転車等
の車速が予め設定された閾値速度よりも高速域にある場
合に、踏力に対するモータ駆動力の比を踏力の増加に応
じて漸増させる制御を行う、という構成を採っている。
【0018】本発明では、車速が一定速度を超えている
間に限り、踏力が増加すると踏力に対するモータ駆動力
の比が増加する。一方、車速が一定速度を超えている間
に限り、踏力が減少すると踏力に対するモータ駆動力の
比も減少する。
【0019】これらにより、前述した目的を達成しよう
とするものである。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図1
乃至図5に基づいて説明する。従来例と同一部分は同一
符号を付して重複説明を省略する。
【0021】図1に示すモータ駆動制御装置10は、ク
ランクペダル56から伝達される踏力FL とモータ55
から伝達されるモータ駆動力FM との合力により駆動輪
57を回転させて走行する補助モータ付自転車に装備さ
れる。このモータ駆動制御装置10は、踏力FL を検出
する踏力検出手段52と、この踏力検出手段52から出
力される踏力信号SL に基づいて踏力FL に対するモー
タ駆動力FM の比(アシスト比η)が踏力FL の増加に
応じて漸増するようにモータ55を駆動制御するコント
ローラ3とを備えている。
【0022】このうち、コントローラ3には、補助モー
タ付自転車の車速Vを検出する車速検出手段51が併設
されている。そして、コントローラ3は、車速検出手段
51から出力される車速信号SV に基づき、特に補助モ
ータ付自転車の車速Vが予め設定された閾値速度V1
りも高速域にある場合に、上述したように踏力FL に対
するモータ駆動力FM の比(アシスト比η)を踏力FL
の増加に応じて漸増させる制御を行うように構成されて
いる。
【0023】更に、コントローラ3は、車速検出手段5
1から出力される車速信号SV に基づき踏力FL に対す
るモータ駆動力FM の比(アシスト比η)が車速Vの増
加に対して漸減するようにモータ55を駆動制御するよ
うに構成されている。
【0024】これを更に詳述すると、本実施形態におい
て、コントローラ3は、車速信号SV 及び踏力信号SL
に基づいてアシスト比ηを算定するアシスト比算定手段
3aと、このアシスト比算定手段3aから出力されるア
シスト比信号SA 及び踏力検出手段52から出力される
踏力信号SL に基づいてモータ駆動力FM を算出するモ
ータ駆動力算出手段53bと、このモータ駆動力算出手
段53bから出力される制御信号SM に応じてモータ5
5を回転駆動するモータ駆動手段54とを備えている。
【0025】このうち、アシスト比算定手段3a及びモ
ータ駆動力算出手段53bはそれぞれマイクロコンピュ
ータにより構成され、予め準備されたマイクロプログラ
ムの実行によって種々の演算機能を実現するようになっ
ている。
【0026】アシスト比算定手段3aは、式(5)〜
(7)に基づき、踏力信号SL に示された踏力FL 及び
車速信号SV に示された車速Vからアシスト比ηを算定
し、この値を表示したアシスト比信号SA を出力する。
【0027】
【数2】
【0028】ここで、Vは車速、V1 ,V2 は予め設定
された所定の閾値速度(V1 <V2)、FL は踏力、F
Lmaxは踏力の上限値、ηはアシスト比、η0 はアシスト
比の上限値、k(FL ,V)は関数を示す。本実施形態
において、η0 =1である。また、FLmaxは予め設定さ
れた所定の固定値である。
【0029】一方、モータ駆動力算出手段53bは、式
(8)に基づき、アシスト比信号SA に示されたアシス
ト比ηと、踏力信号SL に示された踏力FL とからモー
タ駆動力FM を算出し、この値に対応した制御信号SM
を出力する。
【0030】FM =η・FL ・・・ 式(8)
【0031】また、モータ駆動手段54は、制御信号S
M に応じてモータ駆動力FM を生じるようにモータ55
を駆動する。本実施形態において、モータ55は直流ブ
ラシモータである。
【0032】その他の構成は、前述した従来例と同一と
なっている。
【0033】次に、本実施形態の全体動作を図2乃至図
4に基づいて説明する。
【0034】装置全体を稼動状態に設定し、車速検出手
段51及び踏力検出手段52から車速信号SV ,踏力信
号SL がコントローラ3に入力されると(図2のステッ
プS1)、アシスト比算定手段3aは、まず、踏力FL
が予め設定された制御上の上限値FLmaxより大きいか否
かを判断し(ステップS2)、大きい場合は踏力FL
値を上限値FLmaxに書き替える(ステップS3)。続い
て、アシスト比算定手段3aは、車速信号SV に示され
た車速Vが速度閾値V1 以下か否かを判断する(ステッ
プS4)。
【0035】この結果、車速Vが速度閾値V1 以下であ
れば、アシスト比算定手段3aは、アシスト比ηをη=
η0 (=1)に設定する(ステップS6)。一方、車速
Vが速度閾値V1 よりも大きい場合は、車速Vが速度閾
値V2 以下か否かを判断する(ステップS5)。この結
果、車速Vが速度閾値V2 以下の場合、アシスト比算定
手段3aは、アシスト比ηを式(6)に基づき算定する
(ステップS7)。また、車速Vが速度閾値V2より大
きい場合はアシスト比ηをη=0に設定する(ステップ
S8)。
【0036】次いで、アシスト比算定手段3aは、算定
したアシスト比ηをアシスト比信号SA としてモータ駆
動力算出手段53bに入力する。アシスト比信号SA
受信したモータ駆動力算出手段53bは、式(8)に従
ってモータ駆動力FM を算出し(ステップS9)、モー
タ駆動手段54に制御信号SM を出力する。この制御信
号SM を受信したモータ駆動手段54は、モータ55が
モータ駆動力FM に応じたトルクを生じるように当該モ
ータ55を通電制御する(ステップS10)。以下、ス
テップS1からの処理が繰り返し実行される。
【0037】これによると、車速Vとアシスト比η(=
M /FL )との関係では、図3(a)に示すように、
1 <V≦V2 において車速Vの増加に対しアシスト比
ηが漸減するように制御される。
【0038】一方、踏力FL とアシスト比ηとの関係で
は、図3(b)に示すように、V1<V≦V2 において
踏力FL の増加に応じアシスト比ηが漸増するように制
御される。この際、踏力FL が制御上の上限値FLmax
超える範囲では、アシスト比ηが各車速V毎の上限値に
固定される。ここに、車速V,踏力FL,アシスト比η
の関係を3次元的に示せば図4の通りである。
【0039】このように、本実施形態によれば、コント
ローラ3が、踏力FL の増加に応じてアシスト比を漸増
させる制御を行うので、車速がV1 <V<V2 の関係を
満たす高速域の範囲では、図5に示すように、例えば踏
力FL が上限値FLmaxとなるときは点線が示す従来例と
同一のモータ駆動力FM を得ることができると共に、踏
力FL がそれよりも小さいときは、踏力FL の大きさに
応じてアシスト比ηが増減され、この結果、踏力FL
小さく運転者がモータ駆動力FM によるアシストをさほ
ど意図乃至期待していないケースにおいては、従来例よ
りもモータ駆動力FM が抑制されるので、補助モータ付
自転車の全走行間におけるモータ駆動用バッテリの消費
をより良く抑制し、一充電あたりの走行距離の延長を十
分に図ることができる。
【0040】また、制御に用いる踏力には上限値FLmax
を設けたので、モータ駆動力が大きくなりすぎる事態を
防止することができ、これにより、安全な走行状態を確
保することができる。
【0041】ここで、本実施形態ではFLmaxを固定値と
したが、コントローラ3が、連続的に入力される踏力F
L の各時点での最大値を式(6)におけるFLmaxと
して用いる構成としても良い。この場合、やはり別途F
Lmaxの上限値を設定されておくことが望ましい。また、
コントローラ3に、車速Vに対応したアシスト比ηの制
御に加え、踏力FL に対応したアシスト比ηの制御を行
うか否かを設定する制御モード切替スイッチを併設して
も良い。更に、本実施形態のモータ駆動制御装置10
は、補助モータ付自転車の他、補助モータ付の手押車等
に搭載されても良い。この場合、踏力検出手段52は押
力を検出する手段とする。更に、車速の増加に対しアシ
スト比を漸減させる制御を行わずに、踏力の増加に応じ
アシスト比を漸増させる制御のみを行っても良く、ま
た、当該制御は必要に応じて低速域で行っても良い。
【0042】
【発明の効果】本発明は、以上のように構成され機能す
るので、これによると、コントローラが、踏力の増加に
応じてアシスト比を漸増させる制御を行うので、踏力の
大きさに応じてアシスト比が増減され、この結果、踏力
が小さく運転者がモータ駆動力によるアシストをさほど
意図乃至期待していないケースにおいては、従来例より
もモータ駆動力を抑制することができるので、これによ
り、補助モータ付自転車の全走行間におけるモータ駆動
用バッテリの消費をより良く抑制し、一充電あたりの走
行距離の延長を十分に図ることができる、という従来に
ない優れた補助モータ付自転車等のモータ駆動制御装置
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態の構成を示すブロック図
である。
【図2】 図1におけるコントローラの動作を示すフロ
ーチャートである。
【図3】 図1の実施形態におけるアシスト比の変化を
示す線図であり、図3(a)が車速に対するアシスト比
の変化を示し、図3(b)が踏力に対するアシスト比の
変化を示す。
【図4】 図3に示すアシスト比の変化を三次元的に示
した線図である。
【図5】 踏力に対するモータ駆動力の割合について図
1に示す実施形態と従来例とを比較する線図である。
【図6】 従来例の構成を示すブロック図である。
【図7】 図6の従来例におけるアシスト比の変化を示
す線図であり、図7(a)が車速に対するアシスト比の
変化を示し、図7(b)が踏力に対するアシスト比の変
化を示す。
【図8】 従来例において踏力に対するモータ駆動力の
割合を示す線図であり、図8(a)が低速域における割
合を示し、図8(b)が高速域における割合を示す。
【符号の説明】
3 コントローラ 51 車速検出手段 52 踏力検出手段 55 モータ 56 クランクペダル 57 駆動輪 FL 踏力 FM モータ駆動力 SL 踏力信号 SV 車速信号

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 クランクペダルから伝達される踏力とモ
    ータから伝達されるモータ駆動力との合力により駆動輪
    を回転させて走行する補助モータ付自転車等に装備さ
    れ、 前記踏力を検出する踏力検出手段と、この踏力検出手段
    から出力される踏力信号に基づいて前記踏力に対する前
    記モータ駆動力の比が前記踏力の増加に応じて漸増する
    ように前記モータを駆動制御するコントローラとを備え
    ていることを特徴とした補助モータ付自転車等のモータ
    駆動制御装置。
  2. 【請求項2】 前記コントローラに、前記補助モータ付
    自転車等の車速を検出する車速検出手段を併設すると共
    に、 前記コントローラが、前記車速検出手段から出力される
    車速信号に基づき、前記補助モータ付自転車の車速が予
    め設定された閾値速度よりも高速域にある場合に、前記
    踏力に対するモータ駆動力の比を踏力の増加に応じて漸
    増させる制御を行うことを特徴とした請求項1記載の補
    助モータ付自転車等のモータ駆動制御装置。
JP3875496A 1996-02-01 1996-02-01 補助モータ付自転車等のモータ駆動制御装置 Withdrawn JPH09207866A (ja)

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