專利名稱：電動(dòng)自行車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具備產(chǎn)生響應(yīng)騎車人進(jìn)行的自行進(jìn)操縱的操作量的自行走動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及自動(dòng)變速箱的電動(dòng)自行車，特別涉及可以在自動(dòng)變速時(shí)得到良好的變速感覺(jué)的電動(dòng)自行車。
例如在日本特開(kāi)平9-263289號(hào)公報(bào)中提出了和具備響應(yīng)被輸入到曲柄軸上的蹬踏力產(chǎn)生輔助動(dòng)力的電動(dòng)電機(jī)，合成輔助動(dòng)力和蹬踏力將其傳遞到驅(qū)動(dòng)輪的電動(dòng)輔助自行車，所謂的助力自行車不同，具備響應(yīng)作為騎車人的自行進(jìn)操縱的操作量，例如節(jié)流桿的開(kāi)度產(chǎn)生自行進(jìn)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電動(dòng)自行車。
在具備和被安裝在以往的電動(dòng)腳踏車等上的無(wú)級(jí)變速箱不同的有擋變速箱及其傳動(dòng)裝置的電動(dòng)自行車中，如果在變速前后的各齒輪級(jí)的輸出鈕矩上有差異，則存在不能得到良好的換擋感覺(jué)的問(wèn)題。
本發(fā)明的第1個(gè)目的在于解決上述以往的問(wèn)題，提供一種可以得到在自動(dòng)變速時(shí)良好的變速感覺(jué)的電動(dòng)自行車。
在上述的電動(dòng)自行車中，因?yàn)樵谛羞M(jìn)中操縱制動(dòng)桿期間不需要行駛動(dòng)力，所以希望在制動(dòng)桿的操作時(shí)限制自行進(jìn)動(dòng)力來(lái)保存蓄積能量。但是，因?yàn)殡妱?dòng)自行車與傳統(tǒng)的自行車相比較重，所以例如在坡道起動(dòng)時(shí)，通過(guò)從操縱制動(dòng)桿的狀態(tài)變?yōu)椴僮鞴?jié)流桿產(chǎn)生行進(jìn)動(dòng)力，就可以平滑的起動(dòng)。
但是，因?yàn)橐酝贿M(jìn)行制動(dòng)裝置和車速和起動(dòng)電機(jī)的相互關(guān)聯(lián)的控制，所以存在盡管在行進(jìn)中操作制動(dòng)但驅(qū)動(dòng)電機(jī)仍產(chǎn)生行進(jìn)動(dòng)力，或者在坡道起動(dòng)時(shí)從制動(dòng)狀態(tài)開(kāi)始到產(chǎn)生行進(jìn)動(dòng)力的平滑起動(dòng)很難的問(wèn)題。
本發(fā)明的第2目的在于解決上述以往的問(wèn)題，使得可以把由騎車人操縱的自行進(jìn)的操作量確定的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的自行進(jìn)動(dòng)力，作為制動(dòng)狀態(tài)以及車速的函數(shù)來(lái)控制。
為了實(shí)現(xiàn)上述第1目的，本發(fā)明在包含響應(yīng)騎車人進(jìn)行的自行進(jìn)操縱產(chǎn)生行進(jìn)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，被聯(lián)接在該驅(qū)動(dòng)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)輪之間的變速箱以及檢測(cè)車速的單元的電動(dòng)自行車中，具備有自行進(jìn)動(dòng)力確定單元，它根據(jù)上述自行進(jìn)操縱的操作量、變速箱的齒輪級(jí)以及車速確定使驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生的自行進(jìn)動(dòng)力。
如果采用上述的方案，則因?yàn)榭梢愿鶕?jù)自行進(jìn)操縱的操作量、變速箱的齒輪級(jí)以及車速的最佳值細(xì)致地確定使驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生的自行進(jìn)動(dòng)力，所以可以在變速時(shí)使變速前后的各齒輪級(jí)的輸出扭矩一致，可以得到良好的換擋感覺(jué)。
為了實(shí)現(xiàn)上述第2目的，本發(fā)明在配備有響應(yīng)騎車人進(jìn)行的自行進(jìn)操縱的操作量產(chǎn)生自行進(jìn)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電動(dòng)自行車中，具備制動(dòng)時(shí)控制單元，它根據(jù)制動(dòng)操作以及車速來(lái)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的自行進(jìn)動(dòng)力。
如果采用上述的方案，則因?yàn)榭梢愿鶕?jù)制動(dòng)操作和車速，控制由騎車人進(jìn)行的自行進(jìn)操縱的操作量確定的行進(jìn)動(dòng)力，所以，可以把制動(dòng)操作時(shí)的行進(jìn)動(dòng)力設(shè)定為最佳。


圖1是展示適用了本發(fā)明的電動(dòng)自行車的構(gòu)成的圖。
圖2是圖1的控制器的方框圖。
圖3是展示控制器的動(dòng)作的流程圖。
圖4是急加速抑制控制的流程圖。
圖5是變速控制的流程圖。
圖6是電機(jī)輸出限制控制的流程圖。
圖7是展示從2檔到3檔的加擋時(shí)的變速控制方法的圖。
圖8是展示從2檔到1檔的減擋時(shí)的變速控制方法的圖。
圖9是展示從1檔到2檔的加擋時(shí)的變速控制方法的圖。
圖10是展示2檔/3檔間的變速車速Vch23的設(shè)定方法的圖。
圖11是展示1檔/2檔間的變速車速Vch12的設(shè)定方法的圖。
圖12是圖1的控制器的另一實(shí)施方案的方框圖。
以下，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。圖1是展示適用了本發(fā)明的電動(dòng)自行車的構(gòu)成的圖，對(duì)于本發(fā)明的說(shuō)明不需要的構(gòu)成，省略其圖示。
在車把10上，和以往的自行車一樣，在左端設(shè)置有后輪用的制動(dòng)桿11，在右端上設(shè)置有前輪用的制動(dòng)桿13，在各制動(dòng)桿11、13的支點(diǎn)附近，設(shè)置有檢測(cè)到各制動(dòng)桿11、13處于操作狀態(tài)并輸出處于制動(dòng)中的信號(hào)SB的制動(dòng)開(kāi)關(guān)12、14。進(jìn)而，在車把10的右端上，設(shè)置有把作為指示在后述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)M中產(chǎn)生的自行進(jìn)動(dòng)力的自行進(jìn)操作輸入單元的節(jié)流桿16及作為操作量檢測(cè)其操作角度θth的節(jié)流開(kāi)度傳感器15。
在車體車架的中央部分上，安裝有動(dòng)力單元2，可以選擇由驅(qū)動(dòng)電機(jī)M驅(qū)動(dòng)的“自行行進(jìn)”以及用驅(qū)動(dòng)電機(jī)M的驅(qū)動(dòng)力輔助蹬踏力的“助力行進(jìn)”。從左右的曲柄踏板38L、38R輸入到曲柄軸30的蹬踏力，經(jīng)過(guò)單向超越離合器26被傳遞到與曲柄軸30同軸狀連接的大直徑齒輪36上，進(jìn)而，經(jīng)過(guò)第1空轉(zhuǎn)軸35傳遞到輸出軸34。上述單向超越離合器26，允許轉(zhuǎn)動(dòng)力從曲柄軸30向大直徑齒輪36傳遞，禁止轉(zhuǎn)動(dòng)力從大齒輪36向曲柄軸30的傳遞。
另一方面，驅(qū)動(dòng)電機(jī)M產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力，經(jīng)由第2空轉(zhuǎn)軸36傳遞到空轉(zhuǎn)齒輪37?？辙D(zhuǎn)齒輪37相對(duì)第1空轉(zhuǎn)軸35經(jīng)由單向超越離合器29連接，被傳遞到上述空轉(zhuǎn)齒輪37上的驅(qū)動(dòng)力，經(jīng)過(guò)第1空轉(zhuǎn)軸35傳遞到上述輸出軸34。輸出軸34的一端露出在動(dòng)力單元2的外部，在該露出端上連接有驅(qū)動(dòng)鏈輪32。
電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器25，檢測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)M的轉(zhuǎn)動(dòng)速度NM。溫度傳感器24檢測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)M的溫度TM。蹬踏力傳感器23檢測(cè)被輸入到曲柄軸30上的蹬踏力。曲柄踏板轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器22，根據(jù)上述大直徑齒輪36的轉(zhuǎn)動(dòng)速度檢測(cè)曲柄踏板38(38L,38R)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。電流傳感器27，檢測(cè)出提供給驅(qū)動(dòng)電機(jī)M的交流勵(lì)磁電流IM。各傳感器的輸出信號(hào)被輸入到控制器20。
在作為驅(qū)動(dòng)輪的后輪31的車軸上，設(shè)置有被動(dòng)鏈輪33以及4級(jí)變速的變速箱19。上述輸出軸34的驅(qū)動(dòng)鏈輪32和被動(dòng)鏈輪33由鏈條39聯(lián)接。自動(dòng)變速致動(dòng)器17，響應(yīng)從上述控制器20輸出的變速指令SG，輸出代表變速級(jí)的變速級(jí)信號(hào)DG。變速箱19，由上述變速換擋信號(hào)DG變速。后輪31的轉(zhuǎn)動(dòng)速度V由車速傳感器18檢測(cè)出并取入到上述控制器20。
圖2是展示上述控制器20的主要部分的構(gòu)成的方框圖，和上述相同的符號(hào)表示相同或者相當(dāng)?shù)牟糠帧?br> 自行進(jìn)時(shí)基準(zhǔn)占空比圖201中，在自行行進(jìn)時(shí)提供給驅(qū)動(dòng)電機(jī)M的驅(qū)動(dòng)電流IM的基準(zhǔn)占空比Dref1，把用上述節(jié)流開(kāi)度傳感器15檢測(cè)的節(jié)流開(kāi)度θtth、車速V以及齒輪級(jí)G作為參數(shù)，以變換表形式登記。
在助力時(shí)基準(zhǔn)占空比圖202中，在助力行進(jìn)時(shí)提供給驅(qū)動(dòng)電機(jī)M的驅(qū)動(dòng)電流IM的基準(zhǔn)占空比Dref2，把由上述蹬踏力傳感器23檢測(cè)的蹬踏力F以及由上述車速傳感器18檢測(cè)的車速V作為參數(shù)，以變換表形式登記。
進(jìn)而，不用車速傳感器18求車速V，而可以如圖2的虛線所示，另外設(shè)置車速檢測(cè)部分213，根據(jù)從自動(dòng)變速致動(dòng)器17輸出的代表變速級(jí)G的變速換擋信號(hào)DG和電機(jī)轉(zhuǎn)速NM檢測(cè)車速。
加速度檢測(cè)部分203，根據(jù)車速V的時(shí)間變化率檢測(cè)加速度ΔV。齒輪判定部分204，根據(jù)上述被檢測(cè)出的車速V以及電機(jī)轉(zhuǎn)速NM判定現(xiàn)在的齒輪級(jí)G。急加速抑制控制部分205，把上述檢測(cè)出的加速度ΔV和基準(zhǔn)加速度ΔVref比較，如果被檢測(cè)出的加速度ΔV超過(guò)基準(zhǔn)加速度ΔVref，則把用于抑制急加速的控制指示給后述的占空比修正部分208。
變速控制部分206，根據(jù)上述被檢測(cè)出的加速度ΔV及車速，以及由上述齒輪判定部分204判斷出的現(xiàn)在的齒輪級(jí)G，參照變速車速(Vch)數(shù)據(jù)表206a，判斷現(xiàn)在的行進(jìn)狀態(tài)是否是變速定時(shí)。該判定結(jié)果，在被提供給上述占空比修正部分208的同時(shí)被輸出到變速致動(dòng)器17。
非騎乘自行進(jìn)判定部分207，根據(jù)現(xiàn)在的齒輪級(jí)G以及電機(jī)轉(zhuǎn)速NM，判斷現(xiàn)在的自行進(jìn)操作是否處于騎車人的非騎乘狀態(tài)。推車步行控制部分211，在判斷為自行進(jìn)操作處于騎車人的非騎乘狀態(tài)時(shí)，把用于產(chǎn)生與步行速度對(duì)應(yīng)的自行動(dòng)力的控制指示給占空比修正部分208。
制動(dòng)時(shí)控制部分210，把與制動(dòng)操作的有無(wú)以及車速V對(duì)應(yīng)的自行動(dòng)力的控制指示給占空比修正部分208。進(jìn)而更具體地說(shuō)，上述制動(dòng)時(shí)控制部分210，當(dāng)檢測(cè)出在行進(jìn)中的制動(dòng)開(kāi)關(guān)12、14的接通狀態(tài)時(shí)，指示用于使驅(qū)動(dòng)電機(jī)M產(chǎn)生從外部看該驅(qū)動(dòng)電機(jī)M實(shí)際上變成無(wú)負(fù)荷的驅(qū)動(dòng)力的控制。另外，當(dāng)在制動(dòng)開(kāi)關(guān)12、14處于接通狀態(tài)的停車狀態(tài)中進(jìn)行自行行走操作時(shí)，使驅(qū)動(dòng)電機(jī)M產(chǎn)生響應(yīng)該自行行進(jìn)操作的操作量的驅(qū)動(dòng)力。
電機(jī)輸出限制部分209，根據(jù)由上述電流傳感器27檢測(cè)出的驅(qū)動(dòng)電機(jī)M的驅(qū)動(dòng)電流IM，以及由上述溫度傳感器24檢測(cè)出的驅(qū)動(dòng)電機(jī)M的溫度TM監(jiān)視該驅(qū)動(dòng)電機(jī)M的使用狀況，如果驅(qū)動(dòng)電機(jī)處于過(guò)度使用狀態(tài)時(shí)，則向占空比修正部分208指示進(jìn)行限制自行動(dòng)力用的控制。
上述占空比修正部分208，如后面詳細(xì)敘述的那樣，根據(jù)來(lái)自急加速抑制控制部分205、變速控制部分206、推車步行控制部分211、制動(dòng)時(shí)控制部分210以及電機(jī)輸出限制部分209的指示，修正用上述各占空比圖201、202求得的基準(zhǔn)占空比Dref1、Dref2，而后作為目標(biāo)占空比DM輸出。
以下，參照?qǐng)D3的流程圖說(shuō)明采用上述控制器20的自行行進(jìn)時(shí)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)M的控制方法。
在步驟S11中，用上述節(jié)流開(kāi)度傳感器15，檢測(cè)節(jié)流桿16的開(kāi)度θth作為自行進(jìn)操縱的操作量，用車速傳感器18檢測(cè)車速V，進(jìn)而，用電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器25檢測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)M的轉(zhuǎn)速NM。在步驟S12中，根據(jù)在上述步驟S11中檢測(cè)出的車速V，由上述加速度檢測(cè)部分203計(jì)算加速度ΔV。在步驟S13中，根據(jù)上述車速V和電機(jī)轉(zhuǎn)速NM的相關(guān)關(guān)系，由上述齒輪判定部分204判斷現(xiàn)在的齒輪級(jí)G。再有，齒輪級(jí)G還可以根據(jù)從上述自動(dòng)變速致動(dòng)器17輸出的變速換擋信號(hào)DG判斷。
在步驟S14中，用上述電流傳感器27檢測(cè)出驅(qū)動(dòng)電機(jī)M的驅(qū)動(dòng)電流IM，用溫度傳感器24檢測(cè)出驅(qū)動(dòng)電機(jī)M的溫度TM。在步驟S15中，參照上述自行進(jìn)時(shí)占空比圖201，根據(jù)在上述步驟S11中檢測(cè)出的節(jié)流開(kāi)度θth及車速，以及在上述步驟S13中判斷出的齒輪級(jí)G，檢索自行進(jìn)時(shí)基準(zhǔn)占空比Dref1。
在步驟S16中，根據(jù)上述制動(dòng)開(kāi)關(guān)12、14的狀態(tài)，由上述制動(dòng)時(shí)控制部分210判斷是否進(jìn)行了制動(dòng)操作。如果沒(méi)有進(jìn)行制動(dòng)操作，則在步驟S17中，根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速NM的上升率ΔNM，由上述非騎乘自行進(jìn)判定部分207判斷騎車人是否在非騎乘狀態(tài)下操作了節(jié)流桿16。在此，如果電機(jī)轉(zhuǎn)速NM的上升率ΔNM在基準(zhǔn)上升率ΔNref以上時(shí)，判斷為騎車人在非騎乘狀態(tài)下操縱了節(jié)流桿16并進(jìn)入步驟S24，除此以外，判斷為在騎乘狀態(tài)下操作了節(jié)流桿16并進(jìn)入步驟S18。
再有，用于判斷節(jié)流桿16是否在騎車人的非騎乘狀態(tài)下被操作的參數(shù)，并不限于上述的電機(jī)轉(zhuǎn)速的上升率ΔNM，例如也可以把加速度ΔV作為判定參數(shù)使用，在加速度ΔV比基準(zhǔn)加速度還大時(shí)，判斷為在非騎乘狀態(tài)下的操作?；蛘?，也可以把驅(qū)動(dòng)電機(jī)M的驅(qū)動(dòng)電流的變化率作為判定參數(shù)使用，在電流變化率比基準(zhǔn)變化率還大時(shí)，判斷為在非騎乘狀態(tài)下的操作。
這樣，因?yàn)?，在本?shí)施方案中設(shè)置成根據(jù)車輛的加速度、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度的變化率，或者驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流的變化率，判斷自行進(jìn)操作是否在騎車人的非騎乘狀態(tài)下進(jìn)行，所以，不需要另外設(shè)置用于檢測(cè)騎車人處于非騎乘狀態(tài)的傳感器和開(kāi)關(guān)。
在以下的步驟S18中，執(zhí)行在抑制急加速的同時(shí)可以得到充分的加速性能的“急加速抑制控制”。
圖4是展示“急加速抑制控制”的控制內(nèi)容的流程圖，通過(guò)根據(jù)節(jié)流桿16的操作量和加速度的對(duì)應(yīng)關(guān)系控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)M的自行動(dòng)力，就可以不管路面狀況和載重量等如何，都可以得到適合節(jié)流桿16的操作量的加速度。
在步驟S181中，在上述急加速抑制控制部分205中，把現(xiàn)在的加速度ΔV和基準(zhǔn)加速度ΔVref比較。在此，如果加速度ΔV上升超過(guò)基準(zhǔn)加速度ΔVref時(shí)，判斷為急加速狀態(tài)并進(jìn)入步驟S182。在步驟S182中，用占空比修正部分208，對(duì)從上述自行進(jìn)時(shí)占空比圖201中檢索出的基準(zhǔn)占空比Dref1乘比“1”還小的修正系數(shù)，計(jì)算結(jié)果被作為目標(biāo)占空比DM。
在本實(shí)施方案中，上述修正系數(shù)被定義為“0.9”的k1次冪，指數(shù)k1的初始值被設(shè)定為“1”。因而，最初從上述圖201中判斷出的基準(zhǔn)占空比Dref1的0.9倍的值，就被作為目標(biāo)占空比DM登記。在步驟S183中，上述指示k1的值只被增加“1”。在步驟S184中，設(shè)置急加速抑制中標(biāo)志F1。
其后，因?yàn)樵谏鲜霾襟ES181中在判定為加速度ΔV下降到基準(zhǔn)加速度ΔVref以下為止，反復(fù)進(jìn)行上述的各處理指數(shù)k1的值增大，所以對(duì)應(yīng)該指數(shù)k1的值目標(biāo)占空比DM逐漸被減少。
另外，如上述那樣目標(biāo)占空比DM逐漸減少的結(jié)果，在上述步驟S181中，如果判斷為加速度ΔV下降到基準(zhǔn)加速度ΔVref以下時(shí)，在步驟S185中，在上述急加速抑制控制中參照標(biāo)志F1。在此，如果被設(shè)置為標(biāo)志F1，則為了使在步驟S182中逐漸減少的占空比逐漸增加進(jìn)入步驟S186。
在步驟S186中，在現(xiàn)在的目標(biāo)占空比DM上乘比“1”還小的修正系數(shù)，把計(jì)算結(jié)果設(shè)置成新的目標(biāo)占空比DM。在本實(shí)施方案中，上述修正系數(shù)被定義為“0.9”的k2次冪，指數(shù)k2的初始值被設(shè)定為“5”。因而，最初目標(biāo)占空比DM的0.59(=0.59)倍的值成為目標(biāo)占空比DM。
在步驟S187中，判定上述指數(shù)k2是否減少到“0”，因?yàn)樽畛跏恰?”所以進(jìn)入步驟S188，在此指數(shù)k2的值一次減少1個(gè)。另外，在上述步驟S187中，如果判斷為上述指數(shù)k2為“0”，則在步驟S189中，在上述急加速抑制中復(fù)位標(biāo)志F1并結(jié)束一連串的“急加速抑制控制”。
這樣，在本實(shí)施方案中如果加速度ΔV上升超過(guò)基準(zhǔn)加速度ΔVref，則在步驟S182中修正系數(shù)逐漸被減少目標(biāo)占空比DM逐漸被減少，其后，當(dāng)加速度ΔV低于基準(zhǔn)加速度ΔVref時(shí)，在步驟S186中修正系數(shù)逐漸被增加目標(biāo)占空比DM逐漸被增加，因?yàn)樯鲜鲋饾u減少部分被彌補(bǔ)，所以可以在抑制急加速的同時(shí)得到充分的加速性能，返回圖3，在步驟S19中，由上述變速控制部分206判斷是否處于自動(dòng)變速定時(shí)，當(dāng)預(yù)先存儲(chǔ)在上述變速車速數(shù)據(jù)表206a中的每級(jí)齒輪的變速車速Vch和現(xiàn)在的車速V的差的絕對(duì)值下降到基準(zhǔn)速度VA以下時(shí)，為了執(zhí)行自動(dòng)變速而執(zhí)行步驟S20的“變速控制”。作為上述變速車速Vch，分別登記表示1檔/2檔間的變速定時(shí)的變速車速Vch12、表示2檔/3檔間的變速定時(shí)的變速車速Vch23，以及表示3檔/4速間的變化定時(shí)的變速車速Vch34，根據(jù)現(xiàn)在的齒輪級(jí)G選擇某一變速車速Vch。
圖5是展示上述“變速控制”的內(nèi)容的流程圖，主要展示上述變速控制部分206的動(dòng)作。
在步驟S201中，判定由于換擋產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩變動(dòng)是上升還是下降。在此，例如從2檔向3檔加擋時(shí)，如圖7所示，因?yàn)樵谧兯佘囁賄ch23中的3檔的轉(zhuǎn)矩比2檔的轉(zhuǎn)矩還大，所以被判斷為在換擋后轉(zhuǎn)矩上升并進(jìn)入步驟S202。同樣，從2檔向1檔減擋時(shí)，如圖8所述，也是因?yàn)樵谧兯佘囁賄ch12中的1檔的轉(zhuǎn)矩比2檔的轉(zhuǎn)矩還大，所以被判斷為在換擋后轉(zhuǎn)矩上升并進(jìn)入步驟S202。
在步驟S202中，參照上述變速控制部分206的變速車速數(shù)據(jù)表206a，判斷現(xiàn)在的車速V是否達(dá)到了與現(xiàn)在的齒輪級(jí)對(duì)應(yīng)的預(yù)定的變速車速Vch23。在此，如圖7所示，當(dāng)在以2檔行進(jìn)中車速V達(dá)到變速車速Vch被判斷為向3檔加擋定時(shí)時(shí)，在步驟S203中驅(qū)動(dòng)變速致動(dòng)器17進(jìn)行換擋(加擋)。在步驟S204中，在現(xiàn)在的目標(biāo)占空比DM上乘比“1”還小的修正系數(shù)，把計(jì)算結(jié)果設(shè)置為新的目標(biāo)占空比DM。
在本實(shí)施方案中，上述修正系數(shù)被定義為“0.9的k3次冪，指數(shù)k3的初始值被設(shè)定在“5”。因而，最初現(xiàn)在的目標(biāo)占空比DM的0.59(=0.59)倍的值成為目標(biāo)占空比DM。其結(jié)果，如圖7所示，因?yàn)榧訐醯?檔后的轉(zhuǎn)矩，盡管齒輪級(jí)是3檔但由于降低為和在2檔中的轉(zhuǎn)矩相同的轉(zhuǎn)矩，所以可以得到良好的換擋感覺(jué)。
在步驟S205中，判斷完上述指數(shù)k3是否是“0”，因?yàn)樽畛跏恰?”所以進(jìn)入步驟S207。在步驟S207中，指數(shù)k3只以“1”減少。
其后，反復(fù)上述的各處理，指數(shù)k3的值逐漸減少，與此對(duì)應(yīng)目標(biāo)占空比DM逐漸被增加。因而，如圖7所示，因?yàn)轵?qū)動(dòng)電機(jī)M的自行動(dòng)力也是在變速車速Vch23中在一下子減少后逐漸增加，最終返回到原本的目標(biāo)占空比DM，所以得到適應(yīng)齒輪級(jí)的原本的轉(zhuǎn)矩。
同樣，如圖8所示，在2檔行進(jìn)中在車速V降低到變速車速Vch12后減擋到1檔，在減擋后，盡管齒輪是1檔但在達(dá)到和在2檔的轉(zhuǎn)矩同等的轉(zhuǎn)矩為止目標(biāo)占空比DM被減少，其后，因?yàn)槟繕?biāo)占空比DM逐漸增加返回到原本的目標(biāo)占空比，所以可以得到良好的換擋感覺(jué)。
另一方面，例如在從1檔向2檔加擋時(shí)，如圖9所示，因?yàn)樵谧兯佘囁賄ch12中的2檔的轉(zhuǎn)矩比1檔的轉(zhuǎn)矩還小，所以判斷為在換擋后轉(zhuǎn)矩減少并進(jìn)入步驟S208。在步驟S208中，判斷現(xiàn)在的車速V是否已達(dá)到預(yù)定的變速車速Vch12。如果判定為車速還未達(dá)到變速車速Vch12，則在步驟S209中，在現(xiàn)在的目標(biāo)占空比DM上乘比“1”還小的修正系數(shù)，把計(jì)算結(jié)果設(shè)定為新的目標(biāo)占空比DM。
在本實(shí)施方案中，上述修正系數(shù)被定義為“0.9”的k4次冪，指數(shù)k4的初始值被設(shè)定為“1”。因而，最初現(xiàn)在的目標(biāo)占空比DM的0.9倍的值成為目標(biāo)占空比DM。在步驟S210中，上述指數(shù)k4每次增加“1”。
其后，因?yàn)樵谏鲜霾襟ES208中在判斷為車速V已達(dá)到變速車速Vch12之前反復(fù)上述的各處理，所以根據(jù)上述指數(shù)k4的值逐漸減少目標(biāo)占空比DM。因而，如圖9所示，轉(zhuǎn)矩逐漸減少。
其后，在步驟S208中，如果判定為車速V已達(dá)到了變速車速Vch12，則在步驟S211中，驅(qū)動(dòng)變速致動(dòng)器進(jìn)行換擋。這時(shí)，如果采用本實(shí)施方案，則如圖9所示因?yàn)檗D(zhuǎn)矩下降為和2檔中的轉(zhuǎn)矩同等轉(zhuǎn)矩，在變速前后沒(méi)有輸出轉(zhuǎn)矩差，所以可以得到良好的換擋感覺(jué)。在步驟S212中，把上述指數(shù)k4設(shè)置“1”并結(jié)束一連串的變速控制。
進(jìn)而，在以上的說(shuō)明中，說(shuō)明了為了提高了變速時(shí)的換擋感覺(jué)，修正提供給驅(qū)動(dòng)電機(jī)M的電流的占空比使得變速前后的各齒輪級(jí)的轉(zhuǎn)矩大體一致的例子，但與此不同，如圖10、11所示，由于也是把變速車速Vch12、Vch13等的速度設(shè)定為上述各齒輪級(jí)的扭矩曲線交叉的速度或者其附近的速度，因而和上述一樣，可以提高變速時(shí)的換擋感覺(jué)。
返回圖3，在步驟S23中，執(zhí)行用于防止電機(jī)的過(guò)度使用的“電機(jī)輸出限制控制”。以下，參照?qǐng)D6的流程圖說(shuō)明上述有關(guān)“電機(jī)輸出限制控制”。
在步驟S231中，根據(jù)用上述電流傳感器27檢測(cè)出的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流IM和現(xiàn)在的目標(biāo)占空比DM，計(jì)算出驅(qū)動(dòng)電機(jī)M現(xiàn)在的輸出Pout。在步驟S232中，比較驅(qū)動(dòng)電機(jī)M現(xiàn)在的輸出Pout和規(guī)定的最大輸出Pmax。最好把上述最大輸出Pmax設(shè)定為驅(qū)動(dòng)電機(jī)M的最大額定輸出的2倍左右，在本實(shí)施方案中設(shè)定為最大額定的1.5倍。
在此，如果判定為現(xiàn)在的輸出Pout上升超過(guò)最大輸出Pmax，則在步驟S233中，把目標(biāo)占空比DM設(shè)置為規(guī)定的最大值Dmax。在步驟S234中，比較由上述溫度傳感器24檢測(cè)出的驅(qū)動(dòng)電機(jī)M的溫度TM和基準(zhǔn)溫度Tref。在本實(shí)施方案中，基準(zhǔn)溫度Tref被設(shè)定為90℃。
在此，如果溫度TM在基準(zhǔn)溫度Tref以上，則在步驟S235中，在現(xiàn)在的目標(biāo)占空比DM上乘比“1”還小的修正系數(shù)，把計(jì)算結(jié)果設(shè)置為新的目標(biāo)占空比DM。在本實(shí)施方案中，把上述修正系數(shù)定義為“0.5”的k5次冪，指數(shù)k5的初始值被設(shè)定為“1”。因而，最初現(xiàn)在的目標(biāo)占空比DM的0.5倍的值成為目標(biāo)占空比DM。在步驟S236中，上述指數(shù)k5只以“1”增加。
另一方面，在上述步驟S234中，如果判斷為溫度TM下降到基準(zhǔn)溫度Tref以下，則在步驟S236中，把上述指數(shù)k5設(shè)置為初始值“1”。
這樣，因?yàn)樵诒緦?shí)施方案中在限制驅(qū)動(dòng)電機(jī)M的輸出的同時(shí)，如果溫度上升就減少目標(biāo)占空比，所以可以防止驅(qū)動(dòng)電機(jī)M的過(guò)度使用于未然。另外，因?yàn)榘羊?qū)動(dòng)電機(jī)M的輸出上限限制在該驅(qū)動(dòng)電機(jī)M的額定輸出的2倍以內(nèi)，所以可以在不過(guò)度使用驅(qū)動(dòng)電機(jī)M下得到大的自行動(dòng)力。
再次返回圖3，在步驟S25中，基于如上述那樣求得的目標(biāo)占空比DM執(zhí)行驅(qū)動(dòng)電機(jī)M的電流控制。
進(jìn)而，在步驟S16中，如果判定為某一制動(dòng)開(kāi)關(guān)12、14處于接通狀態(tài)，即處于制動(dòng)操作狀態(tài)中，則在步驟S21中，根據(jù)車速V判斷是否在行進(jìn)中。
在此，如果車速V比“0”還大，則判定為在行進(jìn)中并進(jìn)入步驟S22。在步驟S22中，作為用于使該驅(qū)動(dòng)電機(jī)M產(chǎn)生從外部看驅(qū)動(dòng)電機(jī)M實(shí)際上為無(wú)負(fù)荷的驅(qū)動(dòng)力的目標(biāo)占空比DM，例如，設(shè)定為相當(dāng)于現(xiàn)在的目標(biāo)占空比的20％的值，或者相當(dāng)于目標(biāo)占空比的最大值Dmax的20％的值(或者，也可以是“0”％)。
另外，如果在上述步驟S21中判定為處于停車狀態(tài)，則進(jìn)入上述圖4說(shuō)明的“急加速抑制控制”的步驟S186。其結(jié)果，目標(biāo)占空比DM一下子減少，其后逐漸增加。
即，在本實(shí)施方案中如果在執(zhí)行了制動(dòng)操作的停車狀態(tài)中進(jìn)行自行進(jìn)操縱，則因?yàn)槭跪?qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生的自行動(dòng)力逐漸增加到響應(yīng)了自行進(jìn)操縱的操作量的值，所以可以防止在坡道起步時(shí)車輛的溜車。
進(jìn)而，在上述步驟S17中，如果判定為騎車人處于非騎乘狀態(tài)，則在步驟S24中，為了產(chǎn)生最適合推車行走的自行動(dòng)力，把相當(dāng)于現(xiàn)在的目標(biāo)占空比DM的20％，或者相當(dāng)于目標(biāo)占空比的最大值Dmax的20％的值設(shè)定為新的目標(biāo)占空比DM。
這樣，如果采用本實(shí)施方案，因?yàn)榭梢允褂糜糜诋a(chǎn)生通常的自行動(dòng)力的自行進(jìn)操縱輸入單元(節(jié)流桿16)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)步行速度的自行動(dòng)力，所以不設(shè)置多個(gè)自行操縱輸入單元，就可以構(gòu)成具有以步行速度自行進(jìn)的自行功能的電動(dòng)自行車。
另外，在本實(shí)施方案中，因?yàn)樵O(shè)置成，判斷自行進(jìn)操縱是否是騎車人處于非騎乘狀態(tài)，只在判定為自行進(jìn)操縱是處于非騎乘狀態(tài)的情況下，產(chǎn)生與步行速度對(duì)應(yīng)的自行動(dòng)力，所以，不會(huì)發(fā)生騎車人已騎到車上卻仍輸出與步行速度對(duì)應(yīng)的自行動(dòng)力的情況。
再有，在上述實(shí)施方案中，說(shuō)明了用車速傳感器18直接檢測(cè)驅(qū)動(dòng)輪31的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，根據(jù)該轉(zhuǎn)動(dòng)速度求車速V的例子，但本發(fā)明并不只限于此，還可以根據(jù)用上述電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器25檢測(cè)出的驅(qū)動(dòng)電機(jī)M的轉(zhuǎn)動(dòng)速度NM以及齒輪級(jí)G，通過(guò)計(jì)算求得?；蛘?，根據(jù)用上述曲柄踏板轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器22檢測(cè)出的曲柄踏板38的轉(zhuǎn)動(dòng)速度以及齒輪級(jí)G，通過(guò)計(jì)算求得。
進(jìn)而，在上述的實(shí)施方案中，說(shuō)明了在自行進(jìn)時(shí)基準(zhǔn)占空比圖201中把在自行行進(jìn)時(shí)提供給驅(qū)動(dòng)電機(jī)M的驅(qū)動(dòng)電流IM的基準(zhǔn)占空比Dref1，作為節(jié)流開(kāi)度θth、車速V以及齒輪級(jí)G的函數(shù)登記的例子。但是，本發(fā)明并不只限于此，如圖12所示，也可以在自行進(jìn)時(shí)基準(zhǔn)占空比圖201中預(yù)先只把基準(zhǔn)占空比Dref1和節(jié)流開(kāi)度θth的關(guān)系作為圖表登記，根據(jù)車速V以及齒輪級(jí)G，用修正部分213適宜地修正根據(jù)節(jié)流開(kāi)度θth檢索出的基準(zhǔn)占空比Dref1。
如果采用本發(fā)明，則可以實(shí)現(xiàn)以下的效果。
(1)因?yàn)榭梢园炎孕羞M(jìn)操縱的操作量、變速箱的齒輪級(jí)以及車速作為參數(shù)設(shè)定最佳的驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生的自行進(jìn)動(dòng)力值，所以在變速時(shí)可以使變速前后的各齒輪級(jí)的輸出轉(zhuǎn)矩一致，得到良好的換擋感覺(jué)。
(2)因?yàn)樵O(shè)置成根據(jù)為了檢測(cè)曲柄踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)速度而設(shè)置的傳感器的檢測(cè)信號(hào)求車速，所以不需要另外設(shè)置車速傳感器。
(3)因?yàn)樵O(shè)置成根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和變速箱的齒輪級(jí)檢測(cè)車速，所以不需要另外設(shè)置車速傳感器。
(4)因?yàn)樵O(shè)置成根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和車速來(lái)檢測(cè)變速箱的齒輪級(jí)，所以不需要另外設(shè)置用于判定齒輪級(jí)的傳感器。
(5)因?yàn)樵O(shè)置成從變換表中求根據(jù)自行進(jìn)操縱的操作量確定的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的自行進(jìn)輸出的目標(biāo)值，所以很容易進(jìn)行其設(shè)定和變更等。
(6)因?yàn)榭梢愿鶕?jù)制動(dòng)操作的有無(wú)和車速，控制由騎車人的自行進(jìn)操縱的操作量確定的自行動(dòng)力，所以可以把制動(dòng)操作時(shí)的自行動(dòng)力設(shè)置為最佳。
(7)因?yàn)槿绻谛羞M(jìn)中檢測(cè)到制動(dòng)操作，則使驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生從該電機(jī)外部看實(shí)際上為無(wú)負(fù)荷的驅(qū)動(dòng)力，所以可以防止制動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生的多余的動(dòng)力消耗。進(jìn)而，因?yàn)樵谥苿?dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)變?yōu)闊o(wú)負(fù)荷，所以可以得響應(yīng)制動(dòng)的操作量的自然的制動(dòng)感覺(jué)。
(8)如果在制動(dòng)操作完成后的停車狀態(tài)中進(jìn)行自行走操作，則因?yàn)槭跪?qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生響應(yīng)該自行進(jìn)操縱的操作量的驅(qū)動(dòng)力，所以可以防止在坡道起步時(shí)的溜車。
(9)如果在制動(dòng)操作完成后的停車狀態(tài)下進(jìn)行自行走操作，因?yàn)槭跪?qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生的自行動(dòng)力至響應(yīng)了自行進(jìn)操縱的操作量的值為止逐漸增加，所以可以得到平滑的加速感覺(jué)。
權(quán)利要求
1．一種電動(dòng)自行車，包含響應(yīng)騎車人進(jìn)行的自行進(jìn)操縱產(chǎn)生自行動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、被聯(lián)接在該驅(qū)動(dòng)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)輪之間的變速箱以及檢測(cè)車速的單元，其特征在于具備自行動(dòng)力確定單元，它根據(jù)上述自行進(jìn)操縱的操作量、變速箱的齒輪級(jí)以及車速，確定使上述驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生的自行動(dòng)力。
2．權(quán)利要求1所述的電動(dòng)自行車，其特征在于具備，曲柄踏板；輸出軸，傳遞上述驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力；旋轉(zhuǎn)體，被聯(lián)接在上述曲柄踏板和輸出軸之間，傳遞從曲柄踏板輸入的蹬踏力以及被輸入到輸出軸上的驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)動(dòng)，而由于自身的轉(zhuǎn)動(dòng)使上述曲柄軸不轉(zhuǎn)動(dòng)；曲柄傳感器，檢測(cè)上述轉(zhuǎn)動(dòng)體的轉(zhuǎn)動(dòng)速度；上述車速，根據(jù)由上述曲柄傳感器檢測(cè)出的轉(zhuǎn)動(dòng)體的轉(zhuǎn)動(dòng)速度求得。
3．如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)自行車，其特征在于具備檢測(cè)上述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度的轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器，上述車速，根據(jù)上述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速以及變速箱的齒輪級(jí)檢測(cè)出。
4．如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)自行車，其特征在于具備檢測(cè)上述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度的轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器，上述變速箱的齒輪級(jí)，根據(jù)上述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度以及車速判定。
5．如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)自行車，其特征在于上述自行動(dòng)力確定單元具有變換表，它以上述自行進(jìn)操縱的操作量以及車速作為參數(shù)，把使上述驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生的自行動(dòng)力按上述變速箱的每一齒輪級(jí)給出。
6．如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)自行車，其特征在于上述自行動(dòng)力確定單元包含變換表，它以上述自行進(jìn)操縱的操作量以及車速作為參數(shù)，給出使上述驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生的自行動(dòng)力；修正單元，根據(jù)車速以及變速箱的齒輪級(jí)修正由上述變換表給出的自行動(dòng)力。
7．如權(quán)利要求5或者6所述的電動(dòng)自行車，其特征在于上述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的自行動(dòng)力，通過(guò)改變提供給該驅(qū)動(dòng)電機(jī)的交流勵(lì)磁電流的占空比來(lái)控制，在上述變換表中，登記有與規(guī)定的自行動(dòng)力對(duì)應(yīng)的交流勵(lì)磁電流的占空比。
8．一種電動(dòng)自行車，具備產(chǎn)生響應(yīng)騎車人進(jìn)行的自行進(jìn)操縱的操作量的自行動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其特征在于具備制動(dòng)時(shí)控制單元，用于根據(jù)制動(dòng)操作以及車速控制上述自行動(dòng)力。
9．如權(quán)利要求8所述的電動(dòng)自行車，其特征在于上述制動(dòng)時(shí)控制單元，如果在行進(jìn)中檢測(cè)到制動(dòng)操作，則使驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生從該驅(qū)動(dòng)電機(jī)外部看實(shí)際上為無(wú)負(fù)荷的驅(qū)動(dòng)力。
10．如權(quán)利要求8或者9所述的電動(dòng)自行車，其特征在于如果在制動(dòng)操作完成后的停車狀態(tài)中進(jìn)行上述自行進(jìn)操作，上述制動(dòng)時(shí)控制單元?jiǎng)t使上述驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生響應(yīng)該自行進(jìn)操縱的操作量的驅(qū)動(dòng)力。
11．如權(quán)利要求9所述的電動(dòng)自行車，其特征在于上述驅(qū)動(dòng)電機(jī)從外部看為無(wú)負(fù)荷的驅(qū)動(dòng)力是使得可以進(jìn)行步行速度的自行進(jìn)的值或者是“0”。
12．如權(quán)利要求10所述的電動(dòng)自行車，其特征在于如果從上述制動(dòng)操作完成的停車狀態(tài)進(jìn)入自行進(jìn)操作，上述制動(dòng)時(shí)控制單元?jiǎng)t至響應(yīng)了上述自行進(jìn)的操作量的值為止逐漸增加使上述驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生的自行動(dòng)力。
全文摘要
在包含驅(qū)動(dòng)電機(jī)M、變速箱以及檢測(cè)車速的單元的電動(dòng)自行車中,設(shè)置自行進(jìn)時(shí)基準(zhǔn)占空比圖201,它根據(jù)騎車人的自行進(jìn)操縱的操作量、變速箱的齒輪級(jí)以及車速,確定在驅(qū)動(dòng)電機(jī)M中產(chǎn)生的自行動(dòng)力即提供給驅(qū)動(dòng)電機(jī)M的交流勵(lì)磁電流的占空比。制動(dòng)時(shí)控制部分210,在根據(jù)制動(dòng)開(kāi)關(guān)12、14的狀態(tài)判斷是否進(jìn)行了制動(dòng)操作的同時(shí),取得由車速傳感器18檢測(cè)出的車速V。占空比修正部分208,根據(jù)來(lái)自制動(dòng)時(shí)控制部分210的控制信號(hào)修正從占空比圖201求得的基準(zhǔn)占空比Drefl。
文檔編號(hào)B62M25/08GK1311128SQ0111090
公開(kāi)日2001年9月5日 申請(qǐng)日期2001年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月1日
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