JPH0976983A

JPH0976983A - 電動アシスト自転車

Info

Publication number: JPH0976983A
Application number: JP25714795A
Authority: JP
Inventors: Toshio Akao; 俊雄赤尾; Tsutae Tatsumi; 蔦枝辰己
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-09-08
Filing date: 1995-09-08
Publication date: 1997-03-25

Abstract

(57)【要約】【課題】電動アシスト自転車において、高価な踏力セ
ンサを用いることなく制御構成が簡単となり、安価で故
障し難く、しかも、ペダルを軽く踏んでいても所定の車
速未満ではモータによるアシストが行われ、自走してい
る感覚に溢れるものとする。【解決手段】人力によりペダル１が踏まれ、ペダル回
転数検出器１２によりペダル１の回転が検出されると、
その回転数が所定の車速相当未満であれば、ＣＰＵコン
トローラ１１は、ＤＣモータ７を駆動し、その駆動力に
より後輪６を駆動し、人力を補助する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人力を主駆動源と
し、バッテリ電源により駆動されるモータの回転力を補
助駆動源として走行する電動アシスト自転車に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の電動アシスト自転車とし
ては、ペダルが人力により踏まれた時の力を検出する踏
力センサを搭載しており、人がペダルを漕ぐことで走行
し、負荷が大きくなり、踏力センサにより検出されるト
ルクが所定値以上になった時にモータを駆動し、その回
転力を補助駆動源としてアシストするようにしたものが
知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の電動アシスト自転車は、踏力センサを用いてト
ルクを検出しているために、制御のための構成が複雑と
なり、故障し易く、また、踏力センサ自身が高価であっ
て、全体としてコスト高となっていた。また、踏力セン
サによる検出トルクが所定値以上になって始めてモータ
によるアシストが行われるものであって、それ以下のペ
ダルを軽く踏んでいる状態では、アシストが行われず、
従って、自走するという感覚が全く得られないものであ
った。本発明は、上述した問題点を解決するためになさ
れたものであり、踏力センサを用いておらず、従って、
制御のための構成が簡単となり、故障し難く、また、高
価な踏力センサを必要としないので安価であり、しか
も、ペダルを軽く踏んでいても所定の車速未満ではモー
タによるアシストが行われて自走している感覚に溢れる
電動アシスト自転車を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、人力を主駆動源とし、バッテリ電源により
駆動されるモータの回転力を補助駆動源として走行する
電動アシスト自転車において、人力の加えられるペダル
又は／及びモータの駆動により走行車輪を駆動する駆動
機構と、ペダルの回転数を検出するペダル回転数検出手
段と、ペダル回転数検出手段によりペダルの回転が検出
された時であって、その回転数が所定の車速相当未満の
時に、人力を補助するようにモータを駆動する制御手段
とを備えたものである。この構成においては、人力によ
りペダルが踏まれることで、踏力の大小に関係なく、ペ
ダル回転数検出手段によりペダルの回転が検出される
と、その回転数が所定の車速相当未満であれば、制御手
段によりモータが駆動され、走行車輪の駆動をアシスト
し、人力を補助する。なお、ペダルが踏まれない時は、
モータによるアシストは成されず、また、ペダル回転数
が所定の車速相当以上の時は、人力のみの走行となる。

【０００５】また、モータの回転数を検出するモータ回
転数検出手段をさらに備え、制御手段が、そのモータ回
転数検出手段により検出されたモータ回転数に応じてモ
ータを駆動制御するものとすることができる。この構成
においては、ペダルの回転数が増えると（所定の車速相
当未満で）、検出されるモータ回転数も高くなり、それ
に応じてモータが駆動制御され、アシスト効果が車速に
追随したものとなる。

【０００６】また、制御手段が、ペダル回転数検出手段
により検出されたペダルの回転数が所定の車速相当以上
の時、及び、所定の車速相当未満の時であってもモータ
がペダルにより駆動されている状態が検出された時に、
モータを発電機として作用させ、その発電電力でバッテ
リを充電するように制御するものであってもよい。この
構成においては、複雑な構成を導入することなく、人力
による余力が有る時にその余力でもってバッテリの充電
が成される。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
例を図面を参照して説明する。図１は電動アシスト自転
車の制御のための構成のブロック図、図２は電動アシス
ト自転車の駆動機構の構成図である。電動アシスト自転
車に主駆動源である人力を加えるためのペダル１は、ス
プロケット２に結合され、さらに、チェーン３を経て後
輪スプロケット４に連結されている。このスプロケット
４は、ワンウェイクラッチ５を介して後輪６を駆動す
る。また、補助駆動源としてのＤＣモータ７の出力軸は
スプロケット８に結合され、さらに、チェーン９を経て
後輪スプロケット１０に連結されている。このスプロケ
ット１０は、ワンウェイクラッチ５を介して後輪６をア
シスト駆動する。

【０００８】また、制御用のＣＰＵコントローラ１１
（制御手段）は、ペダル１の回転数を検出するペダル回
転数検出器１２と、モータ７の回転数に比例したパルス
を検出するパルス検出器１３等からの信号を受けて、Ｄ
Ｃモータ７の駆動を制御する。バッテリ１４は、ＤＣモ
ータ７駆動用の電源である。そして、ＣＰＵコントロー
ラ１１は、ペダル回転数検出器１２がペダル１の回転を
検出し、その回転数が所定の車速相当未満の時にのみ、
人力を補助するようにＤＣモータ７を駆動し、さらに、
パルス検出器１３により検出されたモータ回転数に応じ
てＤＣモータ７を駆動制御する。また、ＣＰＵコントロ
ーラ１１は、人力に余力があると判断した時に、ＤＣモ
ータ７を発電機として作用させ、その発電電力でもって
バッテリ１４を充電する。

【０００９】ペダル１側とＤＣモータ７の出力軸側及び
後輪６の間に介在させたワンウェイクラッチ５は、ペダ
ル１が踏まれてスプロケット４が回転駆動されると、そ
の回転力を後輪６に伝達し、また、ＤＣモータ７が回転
駆動されてスプロケット１０が回転駆動されると、その
回転力を後輪６に伝達する機能を持ち、さらに、ペダル
１が踏まれることによるスプロケット４の回転速度の方
がＤＣモータ７によるスプロケット１０の回転速度より
も速い時は、ペダル１が踏まれることによりＤＣモータ
７が連れ回されるようになっている。なお、ＤＣモータ
７は、自転車のサドル下方の縦方向のフレーム（図示な
し）に平行に取り付けられていることから、その出力軸
は傘歯車機構を介して横方向の軸に軸支されたスプロケ
ット８に回転力が伝達されるようになっている。

【００１０】次に、このように構成された電動アシスト
自転車のＣＰＵコントローラ１１による制御動作につい
て、図３のフローチャートを参照して説明する。ＣＰＵ
コントローラ１１は、不図示の制御スイッチがＯＮされ
ているかをチェックし（＃１）これがＯＦＦであれば、
モータによるアシスト動作は行わず、自転車は人力駆動
（＃７）により走行される。制御スイッチがＯＮされて
いれば、ペダル回転検出器１２からの検出信号に基づい
てペダルが回転されているかを調べる（＃２）。その結
果、ペダル回転が検出されていなければ処理手順は＃１
に戻るが、ペダル回転が検出されていれば、つまり、人
力によりペダルが踏まれていれば、次に、パルス検出器
１３からの検出信号を調べる（＃３）。人力によりペダ
ルが踏まれていれば、ＤＣモータ７が回転しているの
で、その検出信号は車速に相当した値となり、車速セン
サとして機能することになる。

【００１１】ここでは、この車速センサとしての検出信
号により車速が所定速度（例えば３２Km/h）未満か否か
を調べ、所定速度未満であれば、ＣＰＵコントローラ１
１は具体的に車速がいくらになっているかを演算する
（＃４）。次に、ＤＣモータ７のモータ電流等に基づい
てペダル１を踏む人力に走行に必要なトルク以上の余力
が生じているか否かを計算する（＃５）。これは、モー
タ電流が負荷トルクに比例関係にあることから分かる。
余力がなければ、ＣＰＵコントローラ１１はＤＣモータ
７を駆動して、モータによるアシストを行うべく、自転
車を人力＋モータ駆動する（＃６）。また、上記＃３に
おいて、車速が所定速度以上であるときは、モータによ
るアシスト動作は行わなずに、自転車は人力駆動（＃
７）により走行される。また、その場合と、＃５におい
て余力があると判定された場合は、充電動作を開始する
（＃８）。この充電動作は、ＤＣモータ７を発電機とし
て作用させ、その発電電力をバッテリ１４に回生させて
充電するものである。

【００１２】なお、上記＃６でのＤＣモータ７の駆動
は、パルス検出器１３からの検出信号に応じて行えばよ
く、これにより、ペダル１が踏まれて回転される速度に
応じて必要とされるトルクが発生するように制御される
ことになる。

【００１３】図４は、本実施例による電動アシスト自転
車の走行制御例を示すものである。ペダル１の回転数に
応じてモータ力が出力され、余力が生じた時点から充電
開始となる。こうして走行中にバッテリ１４への充電が
可能であるので、バッテリ走行が延びる効果がある。た
だし、下坂において、車速が所定値以上になった時は、
通常、ペダル１は踏まれない（つまり回転もしない）の
で、モータは駆動もされず、また、バッテリへの充電も
行わない。この場合の後輪６の回転を利用して、ＤＣモ
ータ７を回転させ、電力を回生するようにするには、駆
動伝達機構が複雑となって高価なものになり、経済的で
ない。

【００１４】本実施例の電動アシスト自転車によれば、
従来のようにペダルを踏む力（トルク）を検出する踏力
センサを必要とせず、安価な回転数を検出するペダル回
転検出器１２とパルス検出器１３とを用いて簡単な制御
構成により、軽くペダル１を踏んで低速で走行している
時でもモータによるアシスト制御を行うことが可能とな
る。従って、装置のコストを下げることができ、かつ故
障することが少なくなると共に、自走するという感覚に
溢れた自転車を提供することができる。

【００１５】なお、本発明は上記実施例構成に限られず
種々の変形が可能である。例えば、速度切り替えの機構
については示していないが、メカ的に行うようにすれば
よい。また、スタンドを立てた状態でペダル１を踏むこ
とで、バッテリ１４への充電を行えるようにしてもよ
い。

【００１６】

【発明の効果】以上のように本発明に係る電動アシスト
自転車によれば、人力によりペダルが踏まれると、その
ペダルの回転が検出され、その回転数が所定の車速相当
未満においてはモータが駆動され、走行車輪の人力駆動
をアシストする。踏力センサを必要とせずにアシスト制
御が可能であるので、制御構成が簡単となり故障し難
く、安価となり、しかも、ペダルを軽く踏んでいても所
定の車速未満ではモータによるアシストが行われるの
で、自走している感覚に溢れるものとなる。また、モー
タ回転数に応じてモータを駆動制御するものとすること
により、ペダルの回転数が増えると、検出されるモータ
回転数も高くなり、それに応じてモータが駆動制御され
るので、アシスト作用が車速に追随して効果的に得られ
る。また、ペダルの回転数が所定の車速相当以上のとき
等に、モータを発電機として作用させ、バッテリを充電
するように制御することにより、簡単な構成でもって、
人力による余力が有る時にその余力でバッテリを充電す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による電動アシスト自転車の
制御構成のブロック図である。

【図２】電動アシスト自転車の駆動機構の構成図であ
る。

【図３】制御のフローチャートである。

【図４】走行制御例を示す図である。

【符号の説明】

１ペダル６後輪７ＤＣモータ１１ＣＰＵコントローラ（制御手段）１２ペダル回転数検出器１３パルス検出器１４バッテリ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】人力を主駆動源とし、バッテリ電源によ
り駆動されるモータの回転力を補助駆動源として走行す
る電動アシスト自転車において、人力の加えられるペダル又は／及びモータの駆動により
走行車輪を駆動する駆動機構と、前記ペダルの回転数を検出するペダル回転数検出手段
と、前記ペダル回転数検出手段によりペダルの回転が検出さ
れた時であって、その回転数が所定の車速相当未満の時
に、人力を補助するように前記モータを駆動する制御手
段とを備えたことを特徴とする電動アシスト自転車。
【請求項２】前記モータの回転数を検出するモータ回
転数検出手段をさらに備え、前記制御手段は、該モータ
回転数検出手段により検出されたモータ回転数に応じて
前記モータを駆動制御することを特徴とする請求項１に
記載の電動アシスト自転車。
【請求項３】前記制御手段は、前記ペダル回転数検出
手段により検出されたペダルの回転数が所定の車速相当
以上の時、及び、所定の車速相当未満の時であっても前
記モータが前記ペダルにより駆動されている状態が検出
された時に、前記モータを発電機として作用させ、その
発電電力でバッテリを充電するように制御することを特
徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動アシスト自
転車。