(57)【要約】【課題】回生充電可能な電動アシスト式自転車に於いて、回生制御の方法を工夫することでアシスト感を失うことなく走行充電し、電池切れの不安を無くすことを課題とする。【解決手段】本発明はペダル半サイクル中に発生する人力トルクの値が、あらかじめ設定されたトルク設定値以上の部分では人力トルクに比例してアシストモータのトルクを発生させ、トルク設定値以下に人力トルクがある部分では、あらかじめ設定されたブレーキトルクをアシストモータに発生させるたり、人力トルクがある場合と人力トルクのない惰性走行時ではアシストモータに発生させるブレーキトルクの大きさを変えることによって、走行者が感じる抵抗感を減じるようにして、省電力化を図り、また、設定速度以上の速度エネルギーは人力エネルギーも含めブレーキトルクとして駆動源に吸収することを特徴とする電動アシストモータの制御方法。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペダル半サイクル中に発生する人力トルクの値が、あらかじめ設定されたトルク設定値以上の部分では人力トルクに比例してアシストモータに駆動トルクを発生させ、トルク設定値以下に人力トルクがある部分では、あらかじめ設定されたブレーキトルクをアシストモータに発生することを特徴とする電動アシスト自転車のアシストモータの制御方法。
【請求項２】
請求項１の制御方法で、ペダル踏み力による人力トルクがある場合と人力トルクのない惰性走行時ではアシストモータに発生させるブレーキトルクの大きさを変えることによって、走行者が感じる抵抗感を減じるようにしたことを特徴とする電動アシスト自転車のアシストモータの制御方法。
【請求項３】
請求項１の制御方法で走行速度によって、ブレーキトルクの大きさを変えるようにして、走行者が感じる抵抗感を減じるようにしたことを特徴とする電動アシスト自転車の制御方法。
【請求項４】
請求項１、２および請求項３の制御を安定走行速度以上で適用することを特徴とする電動アシスト自転車のアシストモータの制御方法。
【請求項５】
請求項１、２，３および請求項４を適用する電動アシスト自転車において、あらかじめ設定した、設定速度以上の速度エネルギーは人力エネルギーも含めブレーキトルクとして駆動源に吸収することを特徴とする電動アシストモータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【００１】
【発明の属する技術分野】本発明は駆動電源への回生が可能な電動アシスト自転車のアシストモータの制御方法に関するものである。
【００２】
【従来の技術】従来の電動アシスト式自転車で回生可能なものでも、回生機能を使用する効果として表れるのが下り坂であった。この場合、制動ブレーキ効果と同時に回生エネルギーによる電源電池の充電が期待できるからである。
【００３】しかし、表１に示すように標準走行パターンをアシスト率１００％で走行した場合の消費電力量で見ると下り坂の回生電力量３．１Ｗは力行走行電力＝（２×３＋６．７）＝１２．７Ｗにたいし２４．６％の比率である。
【００４】また、回生走行無しの時の消費電力１２．７Ｗにたいし回生走行ありの場合の消費電力は９．６Ｗとなり、走行距離にして１２．７／９．６＝１．３２倍となるが、電池切れの不安を解消することは出来ない。
【００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記欠点に鑑み、なされたもので、回生制御の方法を工夫することでアシスト感を失うことなく走行充電し、電池切れの不安を無くすことを課題とする。
【００６】
【課題を解決するための手段】本発明はペダル半サイクル中に発生する人力トルクの値が、あらかじめ設定されたトルク設定値以上の部分では人力トルクに比例してアシストモータのトルクを発生させ、トルク設定値以下に人力トルクがある部分では、あらかじめ設定されたブレーキトルクをアシストモータに発生することを特徴とする電動アシスト自転車のアシストモータの制御方法。
【００７】また、前述の制御方法で、ペダル踏み力による人力トルクがある場合と人力トルクのない惰性走行時ではアシストモータに発生させるブレーキトルクの大きさを変えることによって、さらには、走行速度によって、ブレーキトルクの大きさを変えるようにして、走行者が感じる抵抗感を減じるようにしたことを特徴とする電動アシスト自転車の制御方法。
【００８】前述した制御を安定走行速度以上で適用することを特徴とする電動アシスト自転車のアシストモータの制御方法。
【００９】さらに以上の制御を適用する電動アシスト自転車において、設定速度以上の速度エネルギーは人力エネルギーも含めブレーキトルクとして駆動源に吸収することを特徴とする電動アシストモータの制御方法。
【０１０】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に説明する。
【０１１】図１は回生機能のない従来の一般的な電動アシスト自転車の踏み力とアシスト力の関係を示したものです。図１に於いて、踏み力（１）とアシスト力（２）は１：１の関係以下に制御されている。
【０１２】図２は本発明の踏み力（１）とアシスト力（２）の関係を示すものである。あらかじめ設定されたしきい値（４）以上の踏み力部分については踏み力（１）とアシスト力（２）の関係を１：１以下でアシストし、踏み力（１）がしきい値（４）以下になるとアシストモータを発電機として制御し、走行エネルギーを回生電力（３）として吸収する。
【０１３】図２ではアシストモータのエネルギー方向を踏み力（１）に対応したタイムチャートで駆動側を（５）、吸収側を（６）として示している。図に示されるようにペダルを踏むことで与えられる踏み力の大きさに対応してアシストモータがしきい値（４）を境に駆動側（５）−回生（吸収）側（６）の両方向に切り替わっていることを示している。
【０１４】また、ペダルが踏まれず踏み力（１）のない、いわゆる惰性走行状態では回生走行状態となり、走行エネルギーが電源に吸収されることも示している。
【０１５】以上のように踏み力（１）に併せて大きな駆動力が必要な時はアシストモータで駆動力を補助し、駆動力が小さい時には慣性エネルギーを吸収し、蓄電することで電源の消費エネルギーを抑制すると同時に、アシスト感も味わえる制御が可能となる。
【０１６】図３は図２の制御では踏み力がある場合も、しきい値以下では吸収トルクの値を踏み力  のない場合と同一にしているが、この場合の、減速感が大きくなることから、踏み力  があるときは吸収トルクの値を小さくして減速感を減らし満足度を改善するものである。
【０１７】また、図４では走行速度によってブレーキトルク値を変えているが、これはブレーキトルクを一定とすると、吸収する電力は速度に比例するから低速域では踏み力負担が感じられない程度の値にし、速度が上がるにつれトルク値を小さくし減速感を弱め、かつ、吸収電力を出来るだけ大きくする値に設定する。
【０１８】以上の制御を行うには自転車が安定走行状態にある、大略５〜７ｋｍ／Ｈ以上の速度で走行している時が好ましい。
【０１９】また、これまで説明してきた制御では電源の消費エネルギーは削減できるが、下り坂の走行以外エネルギーの貯蔵は出来ない。万一、電源エネルギーが無くなった状態でも、回生走行充電が出来れば、従来の電動アシスト自転車における、電池切れの不安が無くなることになる。
【０２０】この問題に対して、自転車の走行速度が一定速度以上となり、惰性走行が楽しめ、かつ、速度感も味わえる速度以上の領域では同じ電力を吸収する場合、人の踏み力負担は速度に反比例する事から、負担感も小さくなることを利用し、人力エネルギーも含めて回生エネルギーとして吸収し駆動源に蓄電する。
【０２１】このように制御することで、平坦路走行のように、人力トルクの小さな走行状態時に蓄電できることから、電池切れの不安を解消できることになる。
【０２２】
【発明の効果】本発明は平坦路走行のような、人力負担の少ないところでは人力エネルギーを電気エネルギーとして蓄電し、坂路走行のように人力負担の大きな走行では蓄電したエネルギーで、アシストモータを補助力として使用するもので、本来、電動アシスト自転車に要求されるある機能を実現することで、走行距離の延長および電池切れの不安を解決する。
【０２３】また、人力エネルギーを電気エネルギーとして蓄電することは人体に負荷する事になり、平坦路走行の多い場所で使用する人にとっては軽いフィットネス器具として使用でき、別の楽しみ方が出来る。
【０２４】走行充電できることから、充電場所のない通勤、通学などに使用するパーク＆ライドの用途に適用でき、電動アシスト自転車の用途を拡げる。
【図面の簡単な説明】
【図１】回生充電無し時の人力踏み力とモータのアシスト力の関係を示す。
【図２】本発明の走行充電走行時の人力踏み力とモータのアシスト力の関係を示す。
【図３】踏み力がある時と無い時の回生量に差異を付け制御する方法を示す。
【図４】走行速度により吸収トルクの値を変える制御を示す。
【表１】標準パターン走行時の区分間および総消費電力を示す。
【符号の説明】
１    踏み力
２    アシスト力
３    回生力
４    しきい値
５    駆動側
６    回生側
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年9月18日(2003.9.18)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】通常走行時の人力踏み力とモータのアシスト力の関係を示す。
【図２】本発明の走行充電走行時の人力踏み力とモータのアシスト力の関係を示す。
【図３】踏み力がある時と無い時の回生量に差異を付け制御する方法を示す。
【図４】走行速度により吸収トルクの値を変える制御を示す。
【図５】標準走行路を走行したときの区分間消費電力を示す。
【符号の説明】
１      人力踏み力
２      アシスト力
３      回生力
３ａ    踏み力の無い時の回生力
３ｂ    踏み力があるときの回生力
４      しきい値
５      駆動側
６      回生側
７      走行速度
８      ブレーキトルク


【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
2005014869.tif 000009
【図３】
2005014869.tif 000010
【図４】
2005014869.tif 000011
【図５】
2005014869.tif 000012
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３】しかし、図５に示すように  標準走行パターン路をアシスト率１００％で走行した場合の消費電力量で見ると、下り坂の回生電力量３．１Ｗは力行走行電力＝（２×３＋６．７）＝１２．７Ｗにたいし２４．６％の比率である。