JPH10167162A - 電気自転車 - Google Patents

電気自転車

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JPH10167162A
JPH10167162A JP8326388A JP32638896A JPH10167162A JP H10167162 A JPH10167162 A JP H10167162A JP 8326388 A JP8326388 A JP 8326388A JP 32638896 A JP32638896 A JP 32638896A JP H10167162 A JPH10167162 A JP H10167162A
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Akira Matsuo
亮 松尾
Masami Wada
正美 和田
Masakazu Hatashita
正和 畑下
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/45Control or actuating devices therefor

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Automatic Cycles, And Cycles In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ペダル負荷をペダルトルクにより検出するト
ルク検出器の異常を、電動駆動装置の実際の動作を含め
て的確に判断し、前記電動駆動装置を安全に停止させる
電気自転車を提供する。 【解決手段】 電動駆動装置3における電動機11の電
動機電流を検出する電流検出器12を設け、電動機電流
の最小値を検出するとともに、最大値と最小値との差、
すなわちペダルの回転に伴う変動幅を検出し、マイクロ
コンピュータ9は、前記最小値が所定値以上で、かつ前
記変動幅が所定値以内であるとき、電動駆動装置3を停
止させる。これにより、トルク検出器7の異常のみなら
ず、制御回路13自体の異常に対応して安全に電動駆動
装置3を停止させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ペダル負荷に対応
して電動駆動装置を作動させる電気自転車に係わり、と
くに前記ペダル負荷をペダルトルクにより検出するトル
ク検出器の異常に適切に対応できる電気自転車に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、人力による駆動力を電動駆動装置
により補助する電気自転車について種々の提案がなされ
ている。
【0003】一般的に電気自転車は、ペダル負荷をペダ
ルトルクにより検出するトルク検出器と、車速を検出す
るためのペダル回転速度検出器と、駆動力を発生する電
動機と前記電動機の回転速度を減速する減速機とを有す
る電動駆動装置と、前記電動駆動装置を制御する制御回
路とを備え、前記制御回路は前記トルク検出器および前
記ペダル回転速度検出器からの情報に基づいて所定の規
定内で駆動力を補助するように前記電動駆動装置を制御
する。上記トルク検出器,ペダル回転速度検出器,制御
回路,電動駆動装置などは、電気自転車本体のメインパ
イプおよびシートパイプの周辺に組み込まれ、それらを
相互に接続する配線を含めて全体を樹脂カバーが覆って
いる。また、電気自転車を作動させるための電源スイッ
チはサドル下に設けた樹脂ケースの上面または側面に配
置されている。なお、前記電動駆動装置の電気エネルギ
ー源として充電式電池が使用されている。
【0004】前記電動駆動装置による補助に関する規定
は、人力による駆動力に対する補助の割合を車速に対し
て定めたものであり、車速が0から15km/h までは5
0%、15から24km/h までは車速に応じて漸次減少
せしめ、24km/h において0%となるように補助する
ことを規定している。
【0005】電気自転車に乗る前に、まず、電源スイッ
チ(一般にはメインスイッチと呼ばれている)をオンと
すると、前記制御回路に内蔵するマイクロコンピュータ
が回路全体を点検し、異常がなければスタンバイ状態に
なって運転可能となる。運転者がペダルを漕ぎ出すと、
前記トルク検出器および前記ペダル回転速度検出器の情
報に基づいて前記電動駆動装置の出力を決定し、前記電
動機を作動させる。このとき、ペダルトルクを正確に把
握することが不可欠であり、遊星ギヤの反力やトーショ
ンバーの捻れなどをポテンショメータの変位に変換し、
電気信号として取り出す手段が一般的に用いられる。こ
のペダルトルクの情報とペダル回転速度の情報とに基づ
いて前記マイクロコンピュータが前記電動機を駆動する
ためのPWM出力のデューティを決定する。
【0006】ペダルトルクには、その構造から1回転当
り2Hzのトルク変動がある。すなわち、ペダルトルクは
ペダルの上支点および下支点では最小になり、ほぼ真横
で最大となる。トルク検出器が故障したとき、ペダルト
ルクを高い値に継続して保持する場合があり、これに対
応してマイクロコンピュータはPWM出力を高い値に維
持するように制御するので、必要以上に駆動力を補助す
ることになり、電池の消耗を早める結果となる。この事
態を防止するため、トルク検出器の出力電圧の変動をモ
ニタリングして異常を判断する方法が提案されている。
たとえば、特開平5−310177号公報は、トルク検
出器の出力電圧が規定値以上で所定時間以上継続した場
合、電動駆動装置の出力を制限する手段を開示してい
る。これにより、ペダルトルクが高い点で維持された場
合、トルク検出器の故障や異物の噛み込みなどによる異
常を判断できるとしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の電気
自転車では、トルク検出器の出力の異常のみを判定し、
マイクロコンピュータや電動機の異常までは判断しない
ので、電動駆動装置の実際の出力が規定通りに出力され
ているか否かまでは判定できないと言う問題があった。
【0008】本発明は上記の課題を解決するもので、電
動駆動装置の実際の出力の異常を含めてトルク検出器の
異常を判断し、安全に異常処置できる電気自転車を提供
することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に係わる本発明
は、運転中の電動機電流をモニタリングし、前記電動機
電流の状態に基づいてトルク検出器の異常を判定するよ
うにした電気自転車である。
【0010】これにより、トルク検出器の異常のみなら
ず、制御回路自体の異常にも対応して電動駆動装置を停
止させる。
【0011】請求項2に係わる本発明は、電動機電流の
最小値が10A以上で、かつ最大値と最小値との差が5
A以内の場合、トルク検出器が異常であると判断して電
動駆動装置を作動させないようにした請求項1に係わる
電気自転車である。
【0012】これにより、駆動力補助に係わる規定に対
応して異常処置することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】請求項1に係わる本発明におい
て、電動機電流を検出する電流検出器を設け、電動機電
流の最小値を検出するとともに、最大値と最小値との差
で与えられる変動幅を検出し、前記最小値が所定値以上
で、かつ前記変動幅が所定値以内の場合に異常と判定し
て電動駆動装置を停止させるようにする。
【0014】上記の制御はマイクロコンピュータにより
実現でき、駆動補助に係わる計算に要する車輪サイズ,
減速比,電動機の特性などのデータは、たとえば、内蔵
するROMにあらかじめ書き込んだデータベースから読
み出せばよい。
【0015】請求項2に係わる本発明において、電動機
電流の最小値が10A以上で、かつ変動幅が5A以内の
場合に異常と判定するようにする。
【0016】
【実施例】以下、本発明の電気自転車の一実施例につい
て図面を参照しながら説明する。図1は本実施例の構成
を示す外観図である。図において、車体フレームは一般
の自転車と基本構造は同一であり、1はメインパイプで
前輪と後輪とサドルとを一体に連結し、複数のパイプが
車体の中央のサドルパイプ2の下端で一体化し、電動駆
動装置3が車体フレーム下方外側中央部に、また、電源
スイッチ4が後輪5と電池ボックス6との間に組み込ま
れている。
【0017】図2は本実施例における電動駆動装置を制
御する制御回路の構成を示すブロック図である。図にお
いて、7はペダル負荷をペダルトルクにより検出するト
ルク検出器、8はペダルの回転速度を検出するペダル回
転速度検出器、9はマイクロコンピュータ、10は車輪
サイズ,電動機11の特性、および減速比などのデータ
をあらかじめ記憶しているデータベース、12は電動機
11の電流を検出する電流検出器である。トルク検出器
7はペダルトルクを検出して0.3〜5.0vの直流電
圧をマイクロコンピュータ9に出力する。また、ペダル
回転速度検出器8はペダル回転速度を検出してパルス信
号によりマイクロコンピュータ9に入力する。マイクロ
コンピュータ9は、トルク検出器7からペダルトルクの
情報を入力するとともに、ペダル回転速度検出器8から
ペダル回転速度の情報を入力することにより運転者が電
気自転車を漕いでいる情報と、そのときの車速を計算す
るための情報とを得る。さらに、データベース10から
電動駆動装置3の減速比,車輪サイズ、および電動機1
1の特性などの情報を得て、これらの情報に基づいて電
動機11へのPWM出力を決定し、電動機11を作動さ
せる。このとき、電流検出器12により電動機11の電
動機電流がペダルトルクの変動に同期して変動している
ことを常にモニタリングする。
【0018】図3(a)は正常時におけるトルク電圧お
よび電動機電流を示す波形図、図3(b)は異常時にお
けるトルク電圧および電動機電流を示す波形図である。
図に示したように、トルク検出器7が出力するトルク電
圧はペダルの1回転当り2Hzで周期的に変動し、電動機
電流の変動幅は前記トルク電圧の変動幅に連動する。こ
のとき、トルク検出器7に異常が発生すると、図3
(b)に示したように、正常時に比較して変動幅が小さ
くなり、その結果、電動機電流の変動幅も小さくなる。
これにより、電動機11の出力トルクの変動も小さくな
り、必要以上に補助することになる。したがって、この
電動機電流の変動をモニタリングすることで異常を判断
し、マイクロコンピュータ9は電動駆動装置3を停止さ
せることにより異常処置とする。この異常処置は電動機
電流の変動幅に対応して実行するので、トルク検出器7
の異常のみならず、たとえば制御回路13自体に異常が
発生した場合にも電動駆動装置3を停止させることにな
る。
【0019】本実施例においては、駆動力補助に係わる
前記規定に対する種々の実験に基づいて、電動機電流の
最小値が、10A以上で、かつ変動幅が5A以内であれ
ば、トルク検出器7または制御回路13に異常があると
判断して、マイクロコンピュータ9は異常処置として電
動駆動装置3を停止させる。電流値を10A以上とした
理由は、電動機電流が小さい場合、車速によっては変動
幅が5A以内でも正常な場合があって判断が難しいこ
と、また、電動駆動装置3の出力は小さく、安全上に大
きい問題がないと予想されるからである。
【0020】以上のように本実施例によれば、電動駆動
装置3の電動機電流を検出する電流検出器12を備えて
前記電動機電流をモニタリングし、前記電動機電流が1
0A以上であって、かつペダルの回転に連動して変動す
る変動幅が5A以内であるときに電動駆動装置3を停止
させるようにしたことにより、トルク検出器7の故障の
みならず、制御回路13自体の故障にも適切に対応して
安全に電動駆動装置3を停止させることができる。
【0021】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、電動駆動装置の電動機電流を検出する電流検出器を
備えて前記電動機電流をモニタリングし、前記電動機電
流が所定値以上であって、かつペダルの回転に連動して
変動する変動幅が所定値以内であるときに電動駆動装置
を停止させるようにしたことにより、トルク検出器の異
常のみならず、電動駆動装置の制御回路の異常にも対応
して電動駆動装置を停止させて過剰補助を防止し、電動
駆動装置を適切に運転することができる。
【0022】また、本発明の異常検出方法は、電動駆動
装置の制御回路に一般的に内蔵される過負荷検出用の電
動機電流モニタを電流検出器に流用することができ、コ
スト増を招かずに安全な電気自転車を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電気自転車の構成を示す外観図
【図2】本発明の電気自転車における制御回路の構成を
示すブロック図
【図3】本発明の電気自転車におけるトルク電圧および
電動機電流を示す波形図
【符号の説明】
1 メインパイプ 2 サドルパイプ 3 電動駆動装置 4 電源スイッチ 5 後輪 6 電池ボックス 7 トルク検出器 8 ペダル回転速度検出器 9 マイクロコンピュータ 10 データベース 11 電動機 12 電流検出器 13 制御回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】人力によって駆動されるペダル駆動装置
    と、前記ペダル駆動装置の駆動力を補助する電動駆動装
    置とを備えた電気自転車において、ペダル負荷をペダル
    トルクにより検出するトルク検出器の異常を前記電動駆
    動装置の電動機電流により判断するようにした電気自転
    車。
  2. 【請求項2】電動機電流の最小値が10A以上で、かつ
    最大値と最小値との差が5A以内の場合、トルク検出器
    が異常であると判断して電動駆動装置を作動させないよ
    うにした請求項1記載の電気自転車。
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