專利名稱：：電動(dòng)車用馬達(dá)扭矩限制裝置及組裝有該裝置的電動(dòng)車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種適用于電動(dòng)車等的使作為動(dòng)力源的馬達(dá)不在規(guī)定速度以上轉(zhuǎn)動(dòng)的扭矩限制裝置，特別是涉及一種適用于由馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力來(lái)輔助人力驅(qū)動(dòng)力的被稱為輔助(assist)型自行車的電動(dòng)自行車的、電動(dòng)車用馬達(dá)的扭矩限制裝置及組裝有所述扭矩限制裝置的電動(dòng)車。最近，電動(dòng)汽車受到關(guān)注，并且電動(dòng)自行車也受人喜愛(ài)，而所述電動(dòng)自行車兼具有依靠人力的人力驅(qū)動(dòng)部和依靠馬達(dá)的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)部?jī)刹糠郑⒁罁?jù)因人力所造成的驅(qū)動(dòng)力的大小來(lái)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，以依靠馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力來(lái)輔助人力的驅(qū)動(dòng)力。這種電動(dòng)自行車如日本特開(kāi)平6-107266號(hào)公報(bào)(B62W23/02)所示，它將由設(shè)于車輪的速度傳感器等的車速檢測(cè)裝置所檢測(cè)的車速信號(hào)和由踏力檢測(cè)裝置所檢測(cè)的作為人力驅(qū)動(dòng)力的踏力信號(hào)輸入到控制器，并依據(jù)預(yù)定的表資料(tabledata)來(lái)改變輔助比率，即依據(jù)車速來(lái)改變相對(duì)于人力驅(qū)動(dòng)力的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力的比率。在這樣的依據(jù)人力驅(qū)動(dòng)力決定馬達(dá)輸出的電動(dòng)輔助式自行車中，為了防止速度過(guò)快所造成的危險(xiǎn)，如圖4的行駛概念圖所示，相對(duì)于人力的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力的比率、所謂的輔助比，在速度小于15Km/h時(shí)為1，在15Km/h至24Km/h之間的比率變化是成直線地漸減，并且在大于24Km/h時(shí)停止由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力造成的驅(qū)動(dòng)，限制在此范圍內(nèi)。圖5是用圖表來(lái)表示此關(guān)系的。因此，所采取的方法是，包括檢測(cè)人力驅(qū)動(dòng)用扭矩的傳感器、檢測(cè)行駛速度的速度傳感器以及運(yùn)算使馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力成為多少的微型計(jì)算機(jī)，并輸入由人力驅(qū)動(dòng)力所造成的扭矩及行駛速度，且根據(jù)微型計(jì)算機(jī)所具有的表資料來(lái)改變輔助比率。例如，若施加扭矩為100Kg·cm的人力驅(qū)動(dòng)，而行駛速度為10Km/h，則由馬達(dá)動(dòng)力所造成的扭矩小于100Kg·cm，若行駛速度為20Km/h，則由于必須減少成約0.44，故在微型計(jì)算機(jī)內(nèi)運(yùn)算44Kg·cm的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力的輸出而予以輸出。然而，當(dāng)速度傳感器有誤差時(shí)或發(fā)生故障的時(shí)候，在微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行通常的運(yùn)算，但是由于速度與實(shí)際不同，所以造成實(shí)際的輸出超過(guò)預(yù)定的值，或相對(duì)于預(yù)定的范圍過(guò)小而產(chǎn)生輔助不足。而且，由于用來(lái)檢測(cè)速度的速度傳感器必需從作為轉(zhuǎn)動(dòng)體的車輪等來(lái)檢測(cè)，因此必需要配線，從而使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且配線本身造成妨礙。本發(fā)明的目的在于提供一種扭矩限制裝置，它不需使用速度傳感器就能夠?qū)㈦妱?dòng)車的驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)的輸出扭矩限制在指定的范圍內(nèi)，特別是提供一種將電動(dòng)自行車的輔助馬達(dá)的扭矩限制在安全范圍內(nèi)的扭矩限制裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的電動(dòng)車用馬達(dá)扭矩限制裝置包括控制裝置，用于控制提供給電動(dòng)車用馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)功率；以及驅(qū)動(dòng)功率上限設(shè)定器，檢測(cè)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，而預(yù)先設(shè)定對(duì)應(yīng)于其輸出信號(hào)的多個(gè)限制值，所述驅(qū)動(dòng)功率上限設(shè)定器在所述輸出信號(hào)被輸出時(shí)，依據(jù)所述限制值之一將限制驅(qū)動(dòng)功率的上限提供給控制裝置，以限制馬達(dá)的扭矩。在上述的構(gòu)造中，在施行馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)控制時(shí)，首先由馬達(dá)扭矩設(shè)定器來(lái)決定馬達(dá)的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)扭矩信號(hào)，然后依據(jù)所述目標(biāo)驅(qū)動(dòng)扭矩信號(hào)來(lái)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)功率，例如能率(duty)。此時(shí)，表示馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的馬達(dá)輸出信號(hào)可使用電瓶電流、馬達(dá)電流、馬達(dá)扭矩信號(hào)等，而且，所述馬達(dá)輸出信號(hào)被輸入至驅(qū)動(dòng)功率上限設(shè)定器，而決定作為驅(qū)動(dòng)功率的能率的上限。因此，當(dāng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)小時(shí)，以較小的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，亦即較小的能率來(lái)控制，使馬達(dá)輸出信號(hào)等于馬達(dá)扭矩設(shè)定器所決定的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)扭矩信號(hào)，而當(dāng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)增加時(shí)，為了使馬達(dá)輸出信號(hào)等于馬達(dá)扭矩設(shè)定器所決定的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)扭矩信號(hào)，而必需增加驅(qū)動(dòng)功率，即能率。此時(shí)，由驅(qū)動(dòng)功率上限設(shè)定器來(lái)決定上限的能率，并依據(jù)驅(qū)動(dòng)功率上限設(shè)定器的輸出來(lái)限制控制裝置所產(chǎn)生的脈寬調(diào)制的能率的上限，因此可抑制當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)變大時(shí)所增加的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的能率。據(jù)此，不需使用速度傳感器即可將電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)用的輸出扭矩限制在指定的范圍。并且，根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)車用馬達(dá)的扭矩限制裝置中，還設(shè)有馬達(dá)扭矩設(shè)定器，用于預(yù)先設(shè)定驅(qū)動(dòng)功率上限設(shè)定器所應(yīng)限制的馬達(dá)的扭矩，而且控制裝置依據(jù)來(lái)自所述馬達(dá)扭矩設(shè)定器的輸出來(lái)動(dòng)作。馬達(dá)扭矩設(shè)定器是根據(jù)來(lái)自檢測(cè)加速度和人力的扭矩傳感器的輸入來(lái)設(shè)定，并依據(jù)所述馬達(dá)扭矩設(shè)定器的設(shè)定來(lái)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。而且，根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)車用馬達(dá)的扭矩限制裝置的所述控制裝置是脈寬調(diào)制控制裝置。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)信號(hào)可通過(guò)施行對(duì)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的脈寬控制來(lái)控制，據(jù)此，不需使用速度傳感器即可將電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)用的輸出扭矩限制在定的范圍。再者，根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)車用馬達(dá)的扭矩限制裝置中的所述驅(qū)動(dòng)功率是由作為電源的電瓶所供給，而且所述輸出信號(hào)是依據(jù)所述電瓶的輸出電流所決定的信號(hào)。據(jù)此，由于馬達(dá)輸出與電瓶電流的大小大致成比例，故不需使用速度傳感器即可將電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)用的輸出扭矩限制在指定的范圍。此外，根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)車用馬達(dá)的扭矩限制裝置中的所述輸出信號(hào)是依據(jù)馬達(dá)的輸出電流所決定的信號(hào)。據(jù)此，由于馬達(dá)輸出與電瓶電流的大小大致成比例，故不需使用速度傳感器即可將電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)用的輸出扭矩限制在指定的范圍。并且，根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)車用馬達(dá)的扭矩限制裝置中的所述輸出信號(hào)是依據(jù)驅(qū)動(dòng)功率上限設(shè)定器所應(yīng)限制的馬達(dá)的扭矩來(lái)決定的信號(hào)。據(jù)此，不需使用速度傳感器即可將電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)用的輸出扭矩限制在指定的范圍。而且，根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)車用馬達(dá)的扭矩限制裝置的所述驅(qū)動(dòng)功率上限設(shè)定器依據(jù)功率比來(lái)限制所述控制裝置所控制的驅(qū)動(dòng)功率。因此，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)可通過(guò)改變對(duì)馬達(dá)的能率來(lái)控制馬達(dá)，故不需使用速度傳感器即可將電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)用的輸出扭矩限制在指定的范圍。再者，根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)車用馬達(dá)的扭矩限制裝置中，設(shè)有電源電壓指定裝置，用于指定驅(qū)動(dòng)功率的電源的電壓，而且，驅(qū)動(dòng)功率上限設(shè)定器根據(jù)所述輸出信號(hào)及所述電源電壓指定裝置的指定信號(hào)來(lái)決定所述驅(qū)動(dòng)功率的上限。據(jù)此，不需要使用速度傳感器，即可將在使用特定的電源電壓的場(chǎng)合的電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)的輸出扭矩限制在指定的范圍，且在對(duì)于一種馬達(dá)而互換地使用電壓不同的多種電源(例如電瓶)的場(chǎng)合，也可將電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)的輸出扭矩限制在指定的范圍。此外，根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)車用馬達(dá)的扭矩限制裝置中，設(shè)有馬達(dá)特性指定裝置，用于指定所述馬達(dá)的特性，而且，所述驅(qū)動(dòng)功率上限設(shè)定器根據(jù)所述輸出信號(hào)及所述馬達(dá)特性指定裝置的指定信號(hào)來(lái)決定所述驅(qū)動(dòng)功率的上限。據(jù)此，不需要使用速度傳感器，即可將在使用特定的馬達(dá)特性的場(chǎng)合的電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)的輸出扭矩限制在指定的范圍，且在互換地使用馬達(dá)特性不同的多種馬達(dá)的場(chǎng)合，也可將電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)的輸出扭矩限制在指定的范圍。且，根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)車用馬達(dá)的扭矩限制裝置的所述驅(qū)動(dòng)功率上限設(shè)定器決定對(duì)應(yīng)于電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)用車輪大小的驅(qū)動(dòng)功率的上限。據(jù)此，不需要使用速度傳感器，即可將在使用特定的馬達(dá)特性及特定的電源電壓的場(chǎng)合的電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)的輸出扭矩限制在指定的范圍，且對(duì)于一種馬達(dá)而互換地使用車輪不同的多種電動(dòng)車的場(chǎng)合，也可將電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)的輸出扭矩限制在指定的范圍。而且，根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)車用馬達(dá)的扭矩限制裝置的所述電動(dòng)車用馬達(dá)是由馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力來(lái)輔助人力驅(qū)動(dòng)力的電動(dòng)輔助式自行車的馬達(dá)。據(jù)此，在電動(dòng)輔助式自行車中，不需使用速度傳感器，即可將電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)的輸出扭矩限制在指定的范圍，并且，在互換地使用馬達(dá)特性不同的多種馬達(dá)的場(chǎng)合，或在對(duì)于一種馬達(dá)而互換地使用電壓不同的多種電源(例如電瓶)的場(chǎng)合，且在對(duì)于一種馬達(dá)而互換地使用大小不同的多種車輪的場(chǎng)合，也可將電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)的輸出扭矩限制在指定的范圍，因此可在電動(dòng)輔助式自行車的馬達(dá)的特性配合及電源(電瓶)、車輪的大小的選擇上具有可選性。再者，根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)車用馬達(dá)的扭矩限制裝置的所述驅(qū)動(dòng)功率上限設(shè)定器決定所述驅(qū)動(dòng)功率的上限，使作為相對(duì)于人力驅(qū)動(dòng)力的所述馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力的比例的輔助比在限制范圍內(nèi)。據(jù)此，在電動(dòng)輔助式自行車中，不需要使用速度傳感器，即可將電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)的輸出扭矩限制在指定的范圍，故可防止如使用周知的速度傳感器時(shí)，速度與實(shí)際不同而產(chǎn)生實(shí)際的輸出過(guò)大或過(guò)小而產(chǎn)生的輔助不足。另外，為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的另一目的，根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)車上組裝有所述電動(dòng)車用馬達(dá)的扭矩限制裝置。據(jù)此，在電動(dòng)車中，不需要使用速度傳感器，即可將電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)的輸出扭矩限制在指定的范圍，并且，在互換地使用馬達(dá)特性不同的多種馬達(dá)的場(chǎng)合，或在對(duì)于一種馬達(dá)而互換地使用電壓不同的多種電源(例如電瓶)的場(chǎng)合，且在對(duì)于一種馬達(dá)而互換地使用大小不同的多種車輪的場(chǎng)合，也可將電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)的輸出扭矩限制在指定的范圍，因此可在電動(dòng)車的馬達(dá)的特性配合及電源(電瓶)、車輪的大小的選擇上具有可選性。而且，根據(jù)本發(fā)明的所述電動(dòng)車是由馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力來(lái)輔助人力驅(qū)動(dòng)力的電動(dòng)輔助式自行車。據(jù)此，在電動(dòng)輔助式自行車中，不需要使用速度傳感器，即可將電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)的輸出扭矩限制在指定的范圍，故可防止如使用周知速度傳感器時(shí)，速度與實(shí)際不同而產(chǎn)生實(shí)際的輸出過(guò)大或過(guò)小而產(chǎn)生的輔助不足。附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1是電動(dòng)輔助式自行車的整體立體圖；圖2是表示盤狀殼罩的構(gòu)造的前視圖及側(cè)視圖；圖3是在盤狀殼罩上的馬達(dá)的配置圖；圖4是電動(dòng)輔助式自行車的行駛概念圖；圖5是與可達(dá)規(guī)定的車速相對(duì)應(yīng)的輔助比關(guān)系圖；圖6是與人力扭矩相對(duì)應(yīng)的輔助比設(shè)定關(guān)系圖；圖7是根據(jù)滿足規(guī)定的車速的馬達(dá)扭矩特性區(qū)域圖；圖8是與扭矩限制前的車速相對(duì)應(yīng)的馬達(dá)扭矩特性圖；圖9是與馬達(dá)扭矩相對(duì)應(yīng)的脈寬控制的能率上限的關(guān)系圖；圖10是與扭矩限制控制后的車速相對(duì)應(yīng)的馬達(dá)扭矩特性圖；圖11是本發(fā)明的電動(dòng)車扭矩限制裝置的實(shí)施例；圖12是與扭矩限制控制前的三種車速相對(duì)應(yīng)的馬達(dá)扭矩特性圖；圖13是與馬達(dá)扭矩相對(duì)應(yīng)的脈寬控制的能率上限的關(guān)系圖；圖14是與扭矩限制控制后的三種車速相對(duì)應(yīng)的馬達(dá)扭矩特性圖；圖15是本發(fā)明的電動(dòng)車扭矩限制裝置的其他實(shí)施例。下面，結(jié)合本發(fā)明的電動(dòng)車用馬達(dá)的扭矩限制裝置的實(shí)施例。在這里是以本發(fā)明申請(qǐng)人所提供的電動(dòng)馬達(dá)直接轉(zhuǎn)動(dòng)后輪的電動(dòng)輔助式自行車、即所謂后輪直接驅(qū)動(dòng)型式的電動(dòng)輔助式自行車為例子進(jìn)行說(shuō)明。圖1是后輪直接驅(qū)動(dòng)型式的電動(dòng)輔助式自行車的整體立體圖，其中，1是電動(dòng)輔助式自行車本體。電動(dòng)輔助式自行車本體1具有后述的馬達(dá)8，并依據(jù)由人力所造成的扭矩的大小來(lái)改變馬達(dá)8的驅(qū)動(dòng)力，且依靠馬達(dá)8的力來(lái)輔助因人力所造成的力，而使之行駛。在電動(dòng)輔助式自行車本體1的車架4上安裝有前輪2、后輪3、方向手柄(handle)13及車座21，且前輪2由方向手柄13來(lái)控制方向。在后輪3的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上設(shè)有盤狀殼罩(casing)5。盤狀殼罩5具有轉(zhuǎn)動(dòng)側(cè)殼罩6和被固定于電動(dòng)輔助式自行車本體1的固定側(cè)殼罩7，且轉(zhuǎn)動(dòng)側(cè)殼罩6與后輪3成一體而轉(zhuǎn)動(dòng)。并且，在盤狀殼罩5內(nèi)藏有馬達(dá)8，在需要電動(dòng)驅(qū)動(dòng)時(shí)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，同后述的人力驅(qū)動(dòng)部10一起使所述轉(zhuǎn)動(dòng)側(cè)殼罩6轉(zhuǎn)動(dòng)。具有所述盤狀殼罩5的驅(qū)動(dòng)部分為電動(dòng)驅(qū)動(dòng)部9。人力驅(qū)動(dòng)部10包括踏板11和鏈條12，由使用者踩動(dòng)踏板11，通過(guò)鏈條12來(lái)驅(qū)動(dòng)所述后輪3。在本實(shí)施例中，雖然將鏈條12作為人力的傳達(dá)構(gòu)件，但是并不限于此，也可由皮帶、轉(zhuǎn)動(dòng)軸等來(lái)取代鏈條12。用于操縱前輪2的方向手柄13左右兩端安裝有剎車桿14、15，在前輪2及后輪3上設(shè)有剎車裝置18、19，并且，通過(guò)剎車線16、17來(lái)連結(jié)剎車桿14、15及剎車裝置18、19。而且，通過(guò)按壓剎車桿14、15可拉引剎車線16、17，通過(guò)所述剎車線16、17分別使前后的剎車裝置18、19動(dòng)作。在剎線車16、17的中間設(shè)有剎車開(kāi)關(guān)20，成為于操作剎車桿14、15時(shí)停止向馬達(dá)8通電的機(jī)構(gòu)。在后輪3上面的車架4上安裝有作為馬達(dá)8的電源的電瓶部22。所述電瓶部22包括以可滑動(dòng)拆裝的方式安裝在車架4上的電瓶盒23和收容于所述電瓶盒23中的單一型充電電池，且電源電壓約為24伏。并且，電瓶盒23也可設(shè)于車架4的其它地方。下面，結(jié)合圖2及圖3來(lái)說(shuō)明所述盤狀殼罩5。圖2是表示圖1所示的盤狀殼罩5構(gòu)造的前視圖，在圖中，7是被固定在電動(dòng)輔助式自行車本體1上的固定側(cè)殼罩。在固定側(cè)殼罩7上配置有控制基板、散熱板所組成的控制部(未圖示)、馬達(dá)8、由傳送馬達(dá)8的輸出軸24的輸出力的第一滑輪、第二輪滑的滑輪組25和最后級(jí)滑輪28的三個(gè)滑輪群所組成的減速機(jī)構(gòu)26、連結(jié)所述減速機(jī)構(gòu)26的各滑輪之間和最后級(jí)滑輪28的傳送皮帶27。所述最后級(jí)滑輪28被固定在轉(zhuǎn)動(dòng)側(cè)殼罩6上，若所述馬達(dá)8轉(zhuǎn)動(dòng)，則從馬達(dá)8的輸出軸24至最后級(jí)滑輪28通過(guò)傳送皮帶27而轉(zhuǎn)動(dòng)并減速，從而使轉(zhuǎn)動(dòng)側(cè)殼罩6與最后級(jí)滑輪28一起轉(zhuǎn)動(dòng)。而且，在盤狀殼罩5上設(shè)有用于檢測(cè)施加在踏板11上的人力扭矩的扭矩傳感器41，來(lái)自所述扭矩傳感器41的人力扭矩信號(hào)被輸入到所述控制基板。同時(shí)，依據(jù)此信號(hào)而進(jìn)行控制，使得例如以相同大小的驅(qū)動(dòng)力來(lái)使馬達(dá)8驅(qū)動(dòng)。連結(jié)在最后級(jí)滑輪28上的第二滑輪的較小的滑輪導(dǎo)上介設(shè)有單向離合器(未圖示)，當(dāng)踏板11的轉(zhuǎn)動(dòng)超過(guò)馬達(dá)8的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，切斷馬達(dá)8的驅(qū)動(dòng)力。第3圖是表示所述盤狀殼罩5內(nèi)的馬達(dá)8的配置狀態(tài)的前視圖，30是定子(stator)，40是磁鐵。參照?qǐng)D5進(jìn)行說(shuō)明，則相對(duì)于車速S(Km/h)的輔助比As(％)的關(guān)系如下As＝(24-S)/9(其中，15≤S≤24)…(1)又如圖6所示，相對(duì)于人力扭矩Tc(Kg·cm)的輔助比At(％)的關(guān)系如下At＝Tc/200(其中，0≤Tc≤200)…(2)輔助馬達(dá)扭矩Tm以Tm＝Tc·At來(lái)表示，因此相對(duì)于人力扭矩Tc(Kg·cm)的輔助馬達(dá)扭矩Tm(Kg·cm)的關(guān)系如下Tm≤Tc2/200…(3)其中，相對(duì)于輔助馬達(dá)扭矩Tm(Kg·cm)的輔助比At(％)的關(guān)系由式(2)、(3)而得200At≥(200Tm)1/2At≥(Tm/200)1/2……(4)由于對(duì)于馬達(dá)的輔助比At(％)絕對(duì)不能超過(guò)對(duì)于車速的輔助比As(％)，故采取As≥At的關(guān)系。因此，相對(duì)于車速S(Km/h)的輔助馬達(dá)扭矩Tm(Kg·cm)的關(guān)系由式(1)、(4)而得(24-S)/9＝As≥At≥(Tm/200)1/2(24-S)/9≥(Tm/200)1/2Tm≤200{(24-S)/9}2……(5)由式(5)的結(jié)果可知，在圖6所示的相對(duì)于人力扭矩Tc(Kg·cm)的輔助比At(％)的設(shè)定中，為了滿足圖5的預(yù)定的電動(dòng)輔助式自行車速度與輔助比的關(guān)系，對(duì)應(yīng)于車速的馬達(dá)扭矩特性必須是在圖7中虛線所示處的左側(cè)區(qū)域存在有扭矩曲線。然而，若使用具有如圖8中實(shí)線所示的、相對(duì)于車速的馬達(dá)扭矩的關(guān)系的輔助馬達(dá)，則超過(guò)作為所述式(5)的條件的虛線的界限線。因此，由脈寬控制(PWM控制)所造成的電流控制而進(jìn)行輔助馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)控制的時(shí)候，若如圖9所示地設(shè)定相對(duì)于馬達(dá)扭矩的脈寬控制的能率(duty)上限的關(guān)系，則即使使用具有如圖8中實(shí)線所示的相對(duì)于車速的馬達(dá)扭矩的關(guān)系的輔助馬達(dá)，亦可得到如圖10所示的相對(duì)于車速的馬達(dá)扭矩的關(guān)系，可限制車速15Km/h以上時(shí)的馬達(dá)扭矩，進(jìn)而在作為式(5)的條件的虛線的界限線左側(cè)區(qū)域存在有扭矩曲線。使用圖11說(shuō)明將進(jìn)行如上所述的扭矩限制控制的本發(fā)明的電動(dòng)車扭矩限制裝置應(yīng)用在電動(dòng)輔助式自行車中的實(shí)施例。在圖11中，8是輔助用的馬達(dá)，31是依據(jù)來(lái)自所述扭矩傳感器41的人力扭矩來(lái)設(shè)定馬達(dá)8的驅(qū)動(dòng)扭矩的馬達(dá)扭矩設(shè)定器，即輔助扭矩設(shè)定器，32是反饋馬達(dá)扭矩信號(hào)而當(dāng)作馬達(dá)8的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)信號(hào)輸入并與輔助扭矩設(shè)定器31所設(shè)定的值作比較的比較器，33是比例電路，34是積分器，35是將用于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)8所作的扭矩信號(hào)變換成脈波信號(hào)的控制裝置，即脈寬調(diào)制(PWM)控制裝置；36是限制從所述脈寬調(diào)制控制裝置輸出至馬達(dá)8的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的上限的驅(qū)動(dòng)功率上限設(shè)定器，即能率上限設(shè)定器。下面說(shuō)明上述裝置的扭矩限制裝置。來(lái)自圖6的扭矩傳感器的相對(duì)于人力扭矩的目標(biāo)的馬達(dá)扭矩信號(hào)的輔助比被輸入至輔助扭矩設(shè)定器31，如果被輸入人力扭矩，則輸出對(duì)應(yīng)于該值大小的輔助扭矩指令信號(hào)。比較器32比較被輸入的輔助扭矩指令與被反饋的實(shí)際驅(qū)動(dòng)的馬達(dá)8的驅(qū)動(dòng)扭矩信號(hào)，并通過(guò)比例電路33、積分器34將此偏差予以比例·積分，再輸入至次級(jí)的脈寬調(diào)制控制裝置35，且以既定的能率(duty)來(lái)控制，進(jìn)而將對(duì)應(yīng)于能率的驅(qū)動(dòng)電流提供給馬達(dá)8，以輸出滿足圖6的人力扭矩與輔助比的關(guān)系的輔助扭矩。例如，若欲以100kg·cm輸出輔助扭矩，而實(shí)際驅(qū)動(dòng)的馬達(dá)的馬達(dá)輸出信號(hào)為90kg·cm，則產(chǎn)生輔助扭矩指令信號(hào)，使馬達(dá)輸出信號(hào)成為輔助扭矩設(shè)定器31所設(shè)定的100kg·cm，而施行趨近于脈寬調(diào)制控制裝置35所欲輸出以當(dāng)作能率的希望扭矩的所謂反饋控制。在本實(shí)施例中，為了通過(guò)PWM控制來(lái)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)8，而顯示由開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通(ON)、不導(dǎo)通(OFF)來(lái)控制的方法，但是也可使用其它方法，例如通常所熟知的阻抗控制法，即使用功率晶體管來(lái)取代開(kāi)關(guān)元件，并通過(guò)改變施加在功率晶體管的基極上的電壓來(lái)控制馬達(dá)8。而且，在本實(shí)施例中，雖然是通過(guò)反饋控制來(lái)將馬達(dá)的輸出予以控制成趨近于目標(biāo)扭矩，但是也可如通常的控制，不將馬達(dá)輸出反饋而驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。其中，在能率上限設(shè)定器36中，在表中具有圖9所示的相對(duì)于馬達(dá)扭矩的脈寬控制的能率上限的關(guān)系。并且，當(dāng)依據(jù)來(lái)自輔助扭矩設(shè)定器31的信號(hào)而在脈寬調(diào)制控制裝置35產(chǎn)生能率時(shí)，由能率上限設(shè)定器36以對(duì)應(yīng)于馬達(dá)扭矩信號(hào)的能率來(lái)限制脈寬調(diào)制控制裝置35的能率。到達(dá)能率的上限值為止，若依據(jù)對(duì)應(yīng)于人力扭矩的來(lái)自輔助扭矩設(shè)定器的信號(hào)而被脈寬調(diào)制所控制，進(jìn)而使圖9的關(guān)系所示的馬達(dá)扭矩信號(hào)成為能率上限值，則將此上限值當(dāng)作能率的最大值輸入至脈寬調(diào)制控制裝置35，而限制輸出至馬達(dá)8的能率。詳細(xì)地說(shuō)，以上述構(gòu)造對(duì)馬達(dá)8施行驅(qū)動(dòng)控制時(shí)，首先，由輔助扭矩設(shè)定器31來(lái)決定馬達(dá)8的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)扭矩信號(hào)，然后依據(jù)此目標(biāo)驅(qū)動(dòng)扭矩信號(hào)來(lái)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)馬達(dá)8的能率。此時(shí)，表示馬達(dá)8的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的馬達(dá)輸出信號(hào)是使用馬達(dá)扭矩信號(hào)，而且，所述馬達(dá)輸出信號(hào)被輸入至能率上限設(shè)定器36，而決定作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)的能率上限。因此，當(dāng)馬達(dá)8的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)小時(shí)，控制比較小的能率，使馬達(dá)輸出信號(hào)成為等于由輔助扭矩設(shè)定器31所決定的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)扭矩信號(hào)，但是若馬達(dá)8的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)增加，則為了使馬達(dá)輸出信號(hào)等于輔助扭矩設(shè)定器31所決定目標(biāo)驅(qū)動(dòng)扭矩信號(hào)，而必需增加能率。此時(shí)，通過(guò)能率上限設(shè)定器36來(lái)決定上限能率，并依據(jù)能率上限設(shè)定器36的輸出來(lái)限制脈寬調(diào)制控制裝置35所產(chǎn)生的脈寬調(diào)制的能率上限，故抑制在轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)變大時(shí)增加的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)8的能率。因此，不用速度傳感器，即可將電動(dòng)車的輔助馬達(dá)8的輸出扭矩限制在指定的范圍。而且，在本實(shí)施例中，為了求得脈寬控制的能率上限的關(guān)系，而輸入馬達(dá)扭矩信號(hào)至能率上限設(shè)定器36，但是并不限于馬達(dá)扭矩信號(hào)，也可以是與馬達(dá)扭矩成比例的馬達(dá)電流等馬達(dá)輸出信號(hào)，還可以是與馬達(dá)扭矩、馬達(dá)8輸出有相關(guān)關(guān)系的電瓶電流信號(hào)。其結(jié)果，對(duì)于輔助馬達(dá)8，可抑制馬達(dá)扭矩，成為如圖10所示的相對(duì)于車速的馬達(dá)扭矩的關(guān)系，而在作為式(5)的條件的虛線的界限線左側(cè)的區(qū)域存在有扭矩曲線，且不需檢測(cè)馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)而依據(jù)馬達(dá)扭矩信號(hào)來(lái)達(dá)成適當(dāng)?shù)鸟R達(dá)輸出的運(yùn)轉(zhuǎn)控制。在上述的實(shí)施例中，雖然說(shuō)明的是使用特定特性的馬達(dá)及特定的電流電壓的場(chǎng)合，但是如圖12中實(shí)線A、B、C所示，在互換地使用馬達(dá)特性不同的三種馬達(dá)的場(chǎng)合下，或?qū)τ谝环N馬達(dá)互換地使用電壓不同的三種電源(例如電瓶)時(shí)的馬達(dá)特性的場(chǎng)合，且車輪大小有三種不同的場(chǎng)合，相對(duì)于車速的馬達(dá)扭矩的關(guān)系成為于其一部分分別超過(guò)作為所述式(5)的條件的虛線的界限線。因此，在以因脈寬控制所造成的電流控制來(lái)施行輔助馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)控制的場(chǎng)合下，若將對(duì)于馬達(dá)輔助的脈寬控制的能率上限的關(guān)系分別設(shè)定成如圖13的A、B、C所示，則即使使用具有圖12中實(shí)線所示的相對(duì)于車速的馬達(dá)扭矩的關(guān)系的輔助馬達(dá)，也可得到如圖14所示的相對(duì)于車速的馬達(dá)扭矩的關(guān)系，可抑制在車速15Km/h附近以上的馬達(dá)扭矩，進(jìn)而在作為式(5)的條件的虛線的界限線左側(cè)的區(qū)域存在有扭矩曲線。其次，參照?qǐng)D15來(lái)說(shuō)明互換地使用特性不同的馬達(dá)的場(chǎng)合或互換地使用電壓不同的電源(例如電瓶)、不同大小的車輪的場(chǎng)合的本發(fā)明的其他實(shí)施例。在圖15中，具有與圖11的實(shí)施例相同功能的構(gòu)件使用相同的標(biāo)號(hào)。能率上限設(shè)定器36中的表具有圖13所示的對(duì)于多個(gè)馬達(dá)扭矩的脈寬控制的能率上限的關(guān)系，而以對(duì)應(yīng)于馬達(dá)扭矩信號(hào)的能率來(lái)控制脈寬調(diào)制控制裝置35的能率。37是馬達(dá)特性指定裝置，38是電源電壓指定裝置，39是兩指定裝置的選擇裝置。此實(shí)施例的扭矩限制動(dòng)作基本上與圖13所示的相同，但是若互換地使用特性不同的馬達(dá)，則將選擇裝置連接至馬達(dá)特性指定裝置37側(cè)。據(jù)此，由儲(chǔ)存在能率上限設(shè)定器36中的相對(duì)于馬達(dá)扭矩的脈寬控制的能率上限的關(guān)系A(chǔ)、B、C的復(fù)數(shù)表來(lái)選擇既定的表。而且，若對(duì)于一種馬達(dá)互換地使用不同電壓的電源，則將選擇裝置39連接至電源電壓指定裝置38。據(jù)此，由儲(chǔ)存在能率上限設(shè)定器36中的相對(duì)于馬達(dá)扭矩的脈寬控制的能率上限的關(guān)系A(chǔ)、B、C的復(fù)數(shù)表來(lái)選擇對(duì)應(yīng)于電源電壓的既定的表。此外，在車輪大小不同的場(chǎng)合下，若設(shè)定成預(yù)先組入控制電路前所使用的表，則能夠以既定的表來(lái)驅(qū)動(dòng)。在車輪大小不同的場(chǎng)合下，自車輪較大者依序成為A、B、C。再者，直到能率上限值為止，施行如上所述的通常的反饋控制動(dòng)作，但是由圖13可知，若馬達(dá)扭矩成為能率的上限值，則將此上限值的能率當(dāng)作最大值而限制控制脈寬調(diào)制控制裝置35。其結(jié)果，輔助馬達(dá)8抑制馬達(dá)扭矩，成為如圖14所示的相對(duì)于車速的馬達(dá)扭矩的關(guān)系，而在作為式(5)的條件的虛線的界限線左側(cè)的區(qū)域存在有扭矩曲線，因此，不需檢測(cè)馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)而能夠依據(jù)馬達(dá)扭矩信號(hào)來(lái)達(dá)成與條件一致的運(yùn)算控制。在此實(shí)施例中，雖然說(shuō)明互換地使用車輪大小的三種不同的自行車的場(chǎng)合，但是也適用于互換地使用由自行車的前鏈輪(sprocket)及后鏈輪所產(chǎn)生的增速比不同的自行車的場(chǎng)合。雖然這些實(shí)施例是以電動(dòng)輔助式自行車的輔助馬達(dá)的扭矩限制為例而進(jìn)行說(shuō)明的，但是本發(fā)明并不僅限于此，若電動(dòng)汽車等達(dá)到既定速度以上，則設(shè)定成馬達(dá)不轉(zhuǎn)動(dòng)，即也可適用于速度限制器等。在此場(chǎng)合，在所述圖11及圖15的實(shí)施例中的人力扭矩也可變換成通常的指令扭矩，而不需要輔助扭矩設(shè)定器。其他動(dòng)作均相同。如上所述，本發(fā)明不需要使用速度傳感器，即可將在使用特定的馬達(dá)特性及特定的電源電壓的場(chǎng)合下的電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)的輸出扭矩限制在指定的范圍，且在交換地使用馬達(dá)特性不同的多種馬達(dá)的場(chǎng)合，或在對(duì)于一種馬達(dá)而互換地使用電壓不同的多種電源的場(chǎng)合，或在對(duì)于一種類的馬達(dá)而互換地使用車輪大小不同的多種電動(dòng)車的場(chǎng)合，也可將電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)的輸出扭矩限制在指定的范圍。而且，在電動(dòng)輔助式自行車中，不需要使用速度傳感器，即可將電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)的輸出扭矩限制在指定的范圍內(nèi)，故可防止例如使用周知的速度傳感器時(shí)速度與實(shí)際不同而產(chǎn)生的實(shí)際輸出過(guò)大或過(guò)小而產(chǎn)生的輔助不足。再者，在互換地使用馬達(dá)特性不同的多種馬達(dá)的場(chǎng)合，或在對(duì)于一種類的馬達(dá)而互換地使用電壓不同的多種電源(例如電瓶)的場(chǎng)合，或在對(duì)于一種馬達(dá)而互換地使用車輪大小不同的多種電動(dòng)車的場(chǎng)合，也可將電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)的輸出扭矩限制在指定的范圍內(nèi)，因此可在電動(dòng)輔助式自行車的馬達(dá)的特性配合及電源(電瓶)的選擇、車輪的大小的選擇上具有可選性。權(quán)利要求1.一種電動(dòng)車用馬達(dá)扭矩限制裝置，其特征在于，它包括控制裝置，用于控制提供給電動(dòng)車用馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)功率；以及驅(qū)動(dòng)功率上限設(shè)定器，檢測(cè)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，而預(yù)先設(shè)定對(duì)應(yīng)于其輸出信號(hào)的多個(gè)限制值，所述驅(qū)動(dòng)功率上限設(shè)定器在所述輸出信號(hào)被輸出時(shí)，依據(jù)所述限制值之一將限制驅(qū)動(dòng)功率的上限提供給控制裝置，以限制馬達(dá)的扭矩。2.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車用馬達(dá)的扭矩限制裝置，其特征在于，所述電動(dòng)車用馬達(dá)的扭矩限制裝置中設(shè)有馬達(dá)扭矩設(shè)定器，用于預(yù)先設(shè)定驅(qū)動(dòng)功率上限設(shè)定器所應(yīng)限制的馬達(dá)的扭矩，而且控制裝置依據(jù)來(lái)自所述馬達(dá)扭矩設(shè)定器的輸出來(lái)動(dòng)作。3.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車用馬達(dá)的扭矩限制裝置，其特征在于，所述控制裝置為脈寬調(diào)制控制裝置。4.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車用馬達(dá)的扭矩限制裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)功率是由作為電源的電瓶所供給，而且所述輸出信號(hào)是依據(jù)所述電瓶的輸出電流所決定的信號(hào)。5.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車用馬達(dá)的扭矩限制裝置，其特征在于，所述輸出信號(hào)是依據(jù)馬達(dá)的輸出電流所決定的信號(hào)。6.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車用馬達(dá)的扭矩限制裝置，其特征在于，所述輸出信號(hào)是依據(jù)驅(qū)動(dòng)功率上限設(shè)定器所應(yīng)限制的馬達(dá)的扭矩來(lái)決定的信號(hào)。7.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車用馬達(dá)的扭矩限制裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)功率上限設(shè)定器依據(jù)功率比來(lái)限制所述控制裝置所控制的驅(qū)動(dòng)功率。8.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車用馬達(dá)的扭矩限制裝置，其特征在于，所述電動(dòng)車用馬達(dá)的扭矩限制裝置中設(shè)有電源電壓指定裝置，用于指定驅(qū)動(dòng)功率的電源的電壓，而且，驅(qū)動(dòng)功率上限設(shè)定器根據(jù)所述輸出信號(hào)及所述電源電壓指定裝置的指定信號(hào)來(lái)決定所述驅(qū)動(dòng)功率的上限。9.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車用馬達(dá)的扭矩限制裝置，其特征在于，所述電動(dòng)車用馬達(dá)的扭矩限制裝置中設(shè)有馬達(dá)特性指定裝置，用于指定所述馬達(dá)的特性，而且，所述驅(qū)動(dòng)功率上限設(shè)定器根據(jù)所述輸出信號(hào)及所述馬達(dá)特性指定裝置的指定信號(hào)來(lái)決定所述驅(qū)動(dòng)功率的上限。10.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車用馬達(dá)的扭矩限制裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)功率上限設(shè)定器決定對(duì)應(yīng)于電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)用車輪大小的驅(qū)動(dòng)功率的上限。11.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車用馬達(dá)的扭矩限制裝置，其特征在于，所述電動(dòng)車用馬達(dá)是由馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力來(lái)輔助人力驅(qū)動(dòng)力的電動(dòng)輔助式自行車的馬達(dá)。12.如權(quán)利要求11所述的電動(dòng)車用馬達(dá)的扭矩限制裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)功率上限設(shè)定器決定所述驅(qū)動(dòng)功率的上限，使作為相對(duì)于人力驅(qū)動(dòng)力的所述馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力的比例的輔助比在限制范圍內(nèi)。13.一種電動(dòng)車，其特征在于，所述電動(dòng)車組裝有權(quán)利要求1至11項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)車用馬達(dá)的扭矩限制裝置。14.如權(quán)利要求13所述的電動(dòng)車，其特征在于，所述電動(dòng)車是由馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力來(lái)輔助人力驅(qū)動(dòng)力的電動(dòng)輔助式自行車。全文摘要一種扭矩限制裝置及裝有該裝置的電動(dòng)車,不需使用速度傳感器就可將電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)的輸出扭矩限制在指定的范圍內(nèi)。它包括:輔助扭矩設(shè)定器,若被輸入人力扭矩,則輸出輔助馬達(dá)所要求的輔助扭矩指定信號(hào);比較器,比較輔助扭矩指令與馬達(dá)的扭矩,并對(duì)此偏差進(jìn)行比例·積分而輸入至脈寬調(diào)制控制裝置;能率上限設(shè)定器,若馬達(dá)扭矩成為能率上限值,則固定在此值上,并控制脈寬調(diào)制控制裝置。文檔編號(hào)B60L15/28GK1174792SQ9711741公開(kāi)日1998年3月4日申請(qǐng)日期1997年8月20日優(yōu)先權(quán)日1996年8月20日發(fā)明者田中建明,數(shù)原壽宏,相良弘明,松本敏宏,前田好彥申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社