JP2003104277A - 電動補助自転車の回生制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ユーザの意思やニーズに合わせた回生充電を
行うことのできる電動補助自転車の回生制御装置を提供
すること。 【解決手段】 走行中にブレーキが操作されて、ブレー
キスイッチ５１がオンになると、回生充電マップ５２か
ら車速に応じた回生制御信号が駆動／回生ドライバ４２
に出力される。また、降坂走行時や平坦路走行時に、踏
力TRQAが踏力下限値TRQBTを下回る状態が続いて、低レ
ベルカウンタ４４のカウント値KSRが基準値KSRCH以上に
なると、回生指示KCIが駆動／回生ドライバ４２に出力
される。駆動／回生ドライバ４２は、前記回生制御信号
あるいは回生指示KCIを受信すると、アクチュエータ７
を駆動し、その結果として回生充電が開始される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動補助自転車の
回生制御装置に関し、特に、低踏力時に補助力の付加を
中断ないし制限してバッテリの回生充電を行うことがで
きる電動補助自転車の回生制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ペダルに加えられた踏力を後輪に伝達す
るための人力駆動系と、踏力に応じて前記人力駆動系に
補助力を付加させることができるモータ駆動系とを備え
た電動補助自転車が知られている。この電動補助自転車
ではバッテリの消耗を緩和し、１回の充電による走行距
離を延ばすことが望まれる。例えば、特開２０００−７
２０８０号公報には、平坦路走行時等、補助力を必要と
しない状態ではモータへの電流供給を中止するか電流値
を低くするかしてバッテリの消耗を抑制する電動補助自
転車の補助力制御方法が開示されている。

【０００３】また、この電動補助自転車では、下り坂等
におけるブレーキ作動時に回生充電を行い、エネルギー
を効率的に利用できるようにすることが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電動補助自転車では、所定の条件の下で回生充電を行う
ものであり、ユーザの意思やニーズに合わせた回生充電
には格別の配慮がなされていなかった。また、従来の回
生充電は限定的であり、さらに回生充電の機会を増やし
て、エネルギー効率を高めることができなかった。さら
に、該回生の度合いに合わせたアシストモードの設定に
ついて、格別の配慮がされていなかった。

【０００５】本発明は、上記した従来技術に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は、ユーザの意思やニーズに
合わせた回生充電を行うことのできる電動補助自転車の
回生制御装置を提供することにある。また、他の目的
は、該回生充電の度合いに適合したアシストモードを設
定する電動補助自転車の回生制御装置を提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ために、本発明は、ペダルに加えられた踏力に応じて人
力駆動系に補助力を付加させる電動補助自転車の回生制
御装置において、前記補助力の付加、該付加の停止およ
びバッテリへの回生充電の態様を選択可能なモードスイ
ッチを具備し、該モードスイッチはブレーキ操作時以外
にも回生充電を行うモードを含むようにした点に特徴が
ある。

【０００７】この特徴によれば、ユーザによるモードス
イッチの選択により、換言すればユーザの意思やニーズ
に合わせて、ブレーキ操作時以外にも回生充電を行うこ
とができるようになる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を説明する。図２は、本発明の一実施形態に係
る電動補助自転車の側面図である。電動補助自転車の車
体フレーム２は、車体前方に位置するヘッドパイプ２１
と、ヘッドパイプ２１から下後方に延びたダウンパイプ
２２と、ダウンパイプ２２の終端部近傍から上方に立上
がるシートポスト２３とを備える。ダウンパイプ２２と
シートポスト２３との結合部およびその周辺部は、上下
に２分割されて着脱される樹脂カバー３３により覆われ
ている。ヘッドパイプ２１の上部にはハンドルポスト２
７Ａを介して操向ハンドル２７が回動自在に挿通され、
ヘッドパイプ２１の下部にはハンドルポスト２７Ａに連
結されたフロントフォーク２６が支承されている。フロ
ントフォーク２６の下端には前輪ＷＦが回転自在に軸支
されている。

【０００９】車体フレーム２の下部には、踏力補助用の
電動モータ（図示せず）を含む駆動装置としての電動補
助ユニット１が、ダウンパイプ２２の下端の連結部９
２、シートポスト２３に溶接されたバッテリブラケット
４９の前部に設けられた連結部９１、およびブラケット
４９の後部の連結部９０の３か所でボルト締めされて懸
架されている。連結部９０では電動補助ユニット１とと
もにチェーンステー２５が共締めされている。

【００１０】電動補助ユニット１の電源スイッチ部（ま
たは、モードスイッチ）２９は、ダウンパイプ２２上の
ヘッドパイプ２１の近傍に設けられている。この電源ス
イッチ部２９からは、電力消費量を抑制するエコモード
（詳細は後述）および電力消費量を抑制し回生充電の頻
度を増加させるスーパエコモード（詳細は後述）の選択
が可能になっている。該電源スイッチ部２９は、キーに
よって電源を投入することが可能であるが、例えば赤外
線信号を使ったリモートコントロールスイッチによって
その電源を投入するようにしてもよい。その場合、電源
スイッチ部２９には、リモートコントロールスイッチか
ら送出される赤外線信号を受信する受信機を設ける。

【００１１】電動補助ユニット１には駆動スプロケット
１３が設けられていて、クランク軸１０１の回転は駆動
スプロケット１３からチェーン６を通じてリアスプロケ
ット１４に伝達される。ハンドル２７にはブレーキレバ
ー２７Ｂが設けられており、このブレーキレバー２７Ｂ
が操作されたことは、ブレーキワイヤ３９を通じて後輪
ＷＲのブレーキ装置（図示せず）に伝達される。また、
該ブレーキレバー２７Ｂが操作されるとオンになるブレ
ーキスイッチ（図示せず）が設けられており、ブレーキ
レバー２７Ｂが操作されたことは、該ブレーキスイッチ
により検出される。

【００１２】電動補助ユニット１にはクランク軸１０１
が回転自在に支承され、クランク軸１０１の左右両端に
はクランク１１を介してペダル１２が軸支されている。
電動補助ユニット１から後方側に延出される左右一対の
チェーンステー２５の終端間には、駆動輪としての後輪
ＷＲが軸支されている。シートポスト２３の上部および
両チェーンステー２５の終端間には、左右一対のシート
ステー２４が設けられている。シートポスト２３には、
シート３０の高さを調整するため上端にシート３０を備
えるシートパイプ３１がシートポスト２３内で摺動可能
に装着されている。

【００１３】シート３０の下方でシートポスト２３の後
部には、バッテリ４が装着されている。バッテリ４は収
納ケースに収容されてバッテリブラケット４９に取り付
けられる。バッテリ４は複数のバッテリセルを含み、長
手方向が略上下方向となるようシートポスト２３に沿っ
て設置される。

【００１４】図３は電動補助ユニット１の断面図、図４
は図３のＡ−Ａ矢視図である。電動補助ユニット１のケ
ースは本体７０、ならびにその両側面にそれぞれ取付け
られる左カバー７０Ｌおよび右カバー７０Ｒからなる。
ケース７０ならびに左カバー７０Ｌおよび右カバー７０
Ｒは軽量化のため樹脂成型品によって製作される。ケー
ス本体７０の周囲には前記ダウンパイプ２２やバッテリ
ブラケット４９の連結部９０，９１，９２にそれぞれ適
合するハンガー９０ａ，９１ａ，９２ａが形成されてい
る。本体７０には軸受７１が設けられ、右カバー７０Ｒ
には軸受７２が設けられている。軸受７１の内輪にはク
ランク軸１０１が内接し、軸受７２の内輪にはクランク
軸１０１と同軸でクランク軸１０１に対してその外周方
向に摺動自在に設けられたスリーブ７３が内接してい
る。すなわち、クランク軸１０１は軸受７１と軸受７２
によって支持されている。

【００１５】スリーブ７３にはボス７４が固定されてい
て、このボス７４の外周には、例えばラチェット機構か
らなるワンウェイクラッチ７５を介してアシストギヤ７
６が設けられている。アシストギヤ７６は軽量化の観点
から樹脂製であるのが好ましく、また、静粛性等の観点
からヘリカルギヤとするのがよい。

【００１６】スリーブ７３の端部にはギヤ７３ａが形成
されていて、このギヤ７３ａを太陽ギヤとしてその外周
に３つの遊星ギヤ７７が配置されている。遊星ギヤ７７
は支持プレート１０２に立設した軸７７ａで支持されて
おり、さらに支持プレート１０２はワンウェイクラッチ
７８を介してクランク軸１０１に支持されている。遊星
ギヤ７７は踏力検知用リング７９に対して、その内周に
形成されたインナギヤに噛み合っている。スリーブ７３
の端部（ギヤが形成されていない側）にはチェーン６に
よって前記リヤスプロケット１４に連結されている駆動
スプロケット１３が固定されている。

【００１７】踏力検知用リング７９はその外周に張出し
たアーム７９ａ，７９ｂを有しており、アーム７９ａ，
７９ｂは、アーム７９ａと本体７０との間に設けられた
引張りばね８０、およびアーム７９ｂと本体７０との間
に設けられた圧縮ばね８１によってクランク軸１０１
の、走行時回転方向と反対の方向（図中時計方向）に付
勢されている。圧縮ばね８１はリング７９のがたつき防
止のために設けられる。アーム７９ｂにはリング７９の
回転方向の変位を検出するためのポテンショメータ８２
が設けられている。

【００１８】アシストギヤ７６にはスプリングワッシャ
８５を介して回生発電用のクラッチプレート８６が隣接
配置されており、さらにクラッチプレート８６には、ス
プリングワッシャに抗してプレート８６をアシストギヤ
７６側に押圧するためのプレッシャプレート８７が隣接
配置されている。クラッチプレート８６およびプレッシ
ャプレート８７はいずれもスリーブ７３に対してその軸
方向に摺動自在に設けられている。

【００１９】プレッシャプレート８７はそのハブ部分に
形成された傾斜面に当接させたカム８８によってクラッ
チプレート８６寄りに偏倚される。カム８８はシャフト
８９によって右カバー７０Ｒに回動自在に支持されてお
り、このシャフト８９の端部つまり右カバー７０Ｒから
外部に突出した部分にはアクチュエータ７が固着されて
いる。このアクチュエータ７は、後述の説明から明らか
になるように、コントローラ１００から供給される回生
制御信号により制御される。アクチュエータ７が制御量
だけ回動すると、それに応じてカム８８はシャフト８９
を中心に回動する。なお、アクチュエータ７に代えてソ
レノイドを用いるようにしてもよい。

【００２０】前記アシストギヤ７６にはモータＭの軸に
固定されたピニオン８３が噛み合っている。モータＭは
３相のブラシレスモータであり、ネオジウム（Ｎｄ−Ｆ
ｅ−Ｂ系）磁石の磁極１１０を有するロータ１１１と、
その外周に設けられたステータコイル１１２と、ロータ
１１１の側面に設けられた磁極センサ用のゴム磁石リン
グ（Ｎ極とＳ極とが交互に配置されてリングを形成した
もの）１１３と、ゴム磁石リング１１３に対向して配置
され、基板１１４に取付けられたホールＩＣ１１５と、
ロータ１１１の軸１１６とからなる。軸１１６は左カバ
ー７０Ｌに設けられた軸受９８とケース本体７０に設け
られた軸受９９で支持されている。

【００２１】ケース本体７０の、車体前方寄りにはモー
タＭおよびアクチュエータ７を制御するためのドライバ
用のＦＥＴやコンデンサを含むコントローラ１００が設
けられており、このＦＥＴを通じてステータコイル１１
２またはアクチュエータ７に給電される。コントローラ
１００は、踏力検出器としてのポテンショメータ８２で
検出された踏力に応じてモータＭおよびアクチュエータ
７を動作させ、補助力および回生を発生する。

【００２２】ケース本体７０やカバー７０Ｌ，７０Ｒは
軽量化の観点から樹脂成型品で構成するのが好ましい
が、その一方で、軸受の周囲等は強度を高める必要があ
る。本実施形態の電動補助ユニット１では、軸受の周囲
に鉄、アルミニウム、アルミニウム合金、銅合金等、金
属の補強部材１０５，１０６，１０７を配している。特
に、ケース本体７０に配置される補強部材は、クランク
軸１０１の軸受７１およびモータ軸１１６の軸受９９、
ならびに車体への取付部材となるハンガー９０ａ，９１
ａ，９２ａ等、大きい荷重が予想される部位を補強する
ものであるため、各部分の補強部材を互いに連結して一
体的な補強プレート１０５を形成した。この補強プレー
ト１０５によれば、各軸受やハンガーの周囲に配置され
たそれぞれの補強部材が互いに他と連絡して補強効果を
一層高められる。

【００２３】補強プレート１０５は、軸受７１および軸
受９９、ならびにハンガー９０ａ，９１ａ，９２ａの周
囲の補強部材をすべて連結するものに限らず、これらの
補強部材のうち互いに近接するもの同士、例えばハンガ
９０ａの周囲の補強部材と軸受９９の周囲の補強部材と
を連結したり、軸受７１の周囲の補強部材と軸受９９の
周囲の補強部材またはハンガ９０ａ，９１ａ，９２ａの
１つとを連結したりするものでもよい。なお、これら補
強部材１０５，１０６，１０７は樹脂成型時にケース７
０やカバー７０Ｌ，７０Ｒと一体で形成するのがよい。

【００２４】上記構成の電動補助ユニット１では、クラ
ンク１１を介してクランク軸１０１に踏力が加わると、
クランク軸１０１は回転する。クランク軸１０１の回転
はワンウェイクラッチ７８を介して支持プレート１０２
に伝達され、遊星ギヤ７７の軸７７ａを太陽ギヤ７３ａ
の回りに回転させ、遊星ギヤ７７を介して太陽ギヤ７３
ａは回転させられる。この太陽ギヤ７３ａが回転するこ
とによってスリーブ７３に固着されている駆動スプロケ
ット１３が回転する。

【００２５】後輪ＷＲに負荷が加わると、その大きさに
応じて前記踏力検知用リング７９が回動し、その回動量
はポテンショメータ８２で検出される。ポテンショメー
タ８２の出力つまり負荷に対応した出力が予定値より大
きいときはその負荷の大きさに応じてモータＭが付勢さ
れ補助力が発生される。補助力は、クランク軸１０１で
発生された人力による駆動トルクと合成されて駆動スプ
ロケット１３へ伝達される。

【００２６】走行時、車両を減速させるためブレーキを
かけると、ブレーキスイッチがオンになり、アクチュエ
ータ７が駆動されて所定量回動する。そうすると、カム
８８がシャフト８９を中心に回動し、プレッシャプレー
ト８７がクラッチプレート８６を押圧する。続いて、ク
ラッチプレート８６がアシストギヤ７６側に偏倚してボ
ス７４とアシストギヤ７６とが結合し、ボス７４の回転
はアシストギヤ７６に伝達される。したがって、制動中
の駆動スプロケット１３の回転はスリーブ７３、ボス７
４およびアシストギヤ７６を通じてピニオン８３に伝達
される。ピニオン８３が回転することによりステータコ
イル１１２には起電力が生じ、回生発電が行われる。発
電により生じた電流はコントローラ１００を通じてバッ
テリ４に供給され、バッテリ４が充電される。

【００２７】本実施形態では、平坦路の走行時等、予定
の制御基準が満足されたときにアシストカットさせる一
方、他の予定の制御基準が満足されたときにアシストを
再開させ、またブレーキスイッチオン時に回生充電する
モード（以下、「エコモード」という）と、平坦路の走
行時や下り坂の走行時に、予定の制御基準が満足された
ときに回生充電を行い、他の予定の制御基準が満足され
たときにアシストを再開させるモード（以下、「スーパ
エコモード」という）を運転者の操作により選択できる
ようにした。図５は、電源スイッチ部２９の一例を示す
平面図である。

【００２８】同図において、キー穴３２に図示しないキ
ーを差込んでこのキーを回動することによりモードを選
択できる。キーが「ＯＦＦ」の位置にあれば、電動補助
ユニット１の電源は切れていて、バッテリ４から電動補
助ユニット１には給電されない。キーを回動して「Ｏ
Ｎ」の位置に合わせれば、電動補助ユニット１に電力が
供給可能であり、踏力が予定値を超過している場合に、
予め設定されたマップから読み出される補助力と踏力と
の比（アシスト比）に従って補助力が与えられるようモ
ータＭが制御される。また、キーを「ＥＣＯ」の位置に
合わせれば「エコモード」が選択され、後で詳述するよ
うに、予定の制御基準に従ってアシストが開始された
り、アシストカットされたりする制御が可能になる。ま
た、キーを「Ｓ−ＥＣＯ」の位置に合わせれば「スーパ
エコモード」が選択され、後で詳述するように、予定の
制御基準に従ってアシストが開始されたり、回生充電さ
れたりする制御が可能になる。なお、電源スイッチ部２
９は、「ＯＮ」位置が車体の進行方向に指向するよう車
体に取り付けられるのがよい。

【００２９】次に、エコモードにおけるアシスト、アシ
ストカットおよび回生充電、ならびにスーパエコモード
におけるアシストおよび回生充電の制御を説明する。

【００３０】前記エコモードにおいては、踏力履歴を検
出して、踏力が予定値よりも低いアシスト不要レベル
（以下、「アシストカットレベル」という）で推移して
いると判断されたときにアシストカットが実施される。
図６はアシストカットの条件を説明するための踏力履歴
を示す図であり、踏力の大小により更新されるカウンタ
のカウンタ値CNTBTを併せて示す。なお、踏力はクラン
クの回転周期に対応して周期的に変動する。同図におい
て、踏力上限値TRQUP と、踏力下限値TRQBT とが設定さ
れる。踏力上限値TRQUP は例えば１５〜２０ｋｇｆの範
囲で設定され、踏力下限値TRQBT は例えば１３〜１５ｋ
ｇｆの範囲で設定される。踏力は、例えば１０ミリ秒毎
の割込処理で検出される。

【００３１】踏力TRQAが踏力下限値TRQBT 以下のときは
低レベルカウンタのカウンタ値CNTBT をインクリメント
（＋１）し、踏力TRQAが踏力上限値TRQUP 以上のときは
カウンタ値CNTBT をデクリメント（−１）する。踏力TR
QAが踏力下限値TRQBT 以上、かつ踏力上限値TRQUP 未満
のとき、カウンタ値CNTBT は変化させない。そして、前
記カウンタ値CNTBT が基準値（カウンタ基準値）TTEDを
超えたときに、踏力TRQAがアシストカットレベルで推移
しているとしてアシストカットが実施される。

【００３２】なお、カウンタ値CNTBT は、踏力TRQAが、
踏力上限値TRQUP より上方に設定されたリセットレベル
RESET を超えるとき、または後述のアシスト開始条件が
成立したときにリセットすることができる。また、ブレ
ーキスイッチオン時においても、予め設定された条件に
基づいて回生充電される。

【００３３】次に、前記スーパエコモードにおける回生
充電は、前記エコモードにおけるアシストカットと同じ
条件で回生充電される。すなわち、前記カウンタ値CNTB
T が基準値（カウンタ基準値）TTEDを超えたときに、踏
力TRQAが回生充電レベルで推移しているとして回生充電
が実施される。なお、以下の説明では、説明を分かりや
すくするために、回生充電開始条件カウンタ値KSRを定
義するが、該カウンタ値KSRと前記カウンタ値CNTBTは、
同じ値と考えることができる。

【００３４】次に、前記エコモードおよびスーパエコモ
ードにおけるアシスト開始のための制御を説明する。ア
シストは、踏力履歴を検出して、踏力レベルが補助力を
必要とするレベル（以下、「アシストレベル」という）
であると判断したときにその予定レベルに応じたアシス
ト比に基づくアシストを実施する。図７はアシスト開始
の条件を説明するための踏力履歴を示す図であり、踏力
が基準値を超えるごとに更新されるカウンタ値CNTASLを
併せて示す。同図において、アシスト開始の判断要素で
ある踏力レベルの基準値TRQASLが設定され、変動する踏
力TRQAのピーク値がこの基準値TRQASLを超えた回数を、
アシスト開始カウンタのカウンタ値CNTASLとしてセット
する。ここでは、カウンタ値CNTASLは踏力TRQAのピーク
値がこの基準値TRQASLを超える毎にデクリメント（−
１）するよう構成され、カウンタ値CNTASLが「０」にな
り、かつ踏力TRQAが基準値TRQASLを超えたときに、踏力
がアシスト要求レベルにあると判断され、アシスト開始
条件が成立する。

【００３５】具体的には、図７において、カウンタ値CN
TASLの初期値が「３」の例を示す。同図において、タイ
ミングｔ１，ｔ２で踏力TRQAのピーク値が基準値TRQASL
を超えてカウンタ値CNTASLが２回デクリメントされる
が、次の変動周期におけるピーク値は基準値TRQASLを超
えなかったので、タイミングｔ３でカウンタ値CNTASLは
初期値にリセットされる。その後、カウンタ値CNTASLは
タイミングｔ４，ｔ５，ｔ６でデクリメントされて
「０」になり、さらに、タイミングｔ７で踏力TRQAが基
準値TRQASLを超えたときにアシスト開始条件が成立して
アシストが開始される。

【００３６】前記基準値TRQASLは複数レベル設定するこ
とができ、各レベルに対応して互いに他のレベルと異な
るカウンタ値CNTASLを設定することができる。図８は基
準値TRQASLを複数設定したときの各基準値でのアシスト
開始成立条件を説明するための踏力履歴を示す図であ
る。同図において、基準値TRQASL１は平坦路巡航中徐々
に加速したときの踏力に相当し、例えば２０ｋｇｆに設
定され、基準値TRQASL２は緩斜面の登りにさしかかった
ときの踏力に相当し、例えば３０ｋｇｆに設定される。
さらに、基準値TRQASL３は発進時、急登坂時、または巡
航中急加速時の踏力に相当し、例えば３５ｋｇｆに設定
される。また、基準値TRQASL１に対応するカウンタ値CN
TASL１は「５」に、基準値TRQASL２に対応するカウンタ
値CNTASL２は「３」に、基準値TRQASL３に対応するカウ
ンタ値CNTASL３は「２」にそれぞれ設定される。これら
の設定は、車両の性格やユーザに合わせて任意に設定さ
れても良いことは言うまでもない。

【００３７】このような設定において、図８を参照する
と、平坦路巡航中徐々に加速したときはタイミングｔ１
０でカウンタ値CNTASL１が「０」になっていて、かつ踏
力TRQAが基準値TRQASL１を超えるので、基準値TRQASL１
に対応した踏力の比（アシスト比）でアシストが開始さ
れる。また、緩斜面の登りにさしかかったときはタイミ
ングｔ１１でカウンタ値CNTASL２は「０」になってい
て、かつ踏力TRQAが基準値TRQASL２を超えるので、基準
値TRQASL２に対応したアシスト比のアシストに切り替え
られる。さらに、発進時は、発進開始時ｔ１２から短時
間後のタイミングｔ１３でカウンタ値CNTASL３は「０」
になっていて、かつ踏力TRQAが基準値TRQASL３を超える
ので、基準値TRQASL３に対応したアシスト比でアシスト
が開始される。

【００３８】なお、カウンタ値CNTASL１〜CNTASL３は、
アシスト停止時、およびＣＰＵのリセット時に初期化さ
れる。

【００３９】図９は、図６，図７で説明したアシストお
よびアシストカットを含むエコモードの処理の要部を示
すフローチャートである。まずステップＳ１２では、ブ
レーキスイッチがオンされたか否かの判断がなされ、こ
の判断が否定の時にはステップＳ１に進み、肯定の時に
はステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、ブレー
キスイッチがオンの間（ステップＳ１４が肯定）回生制
動を続け、ブレーキスイッチがオフになると、ステップ
Ｓ１５に進んで、回生制動を停止する。

【００４０】次に、ステップＳ１では踏力TRQAを検出す
る。ステップＳ２では踏力TRQAのピーク値を検出し、そ
のピーク値が基準値TRQASLを超えたときはカウンタ値CN
TASLをデクリメントし、ピーク値が基準値TRQASLを超え
ないときはカウンタ値CNTASLをリセットする。ステップ
Ｓ３ではカウンタ値CNTASLが「０」か否かによって踏力
レベルが基準値TRQASLに対応するアシストレベルになっ
ているか否かを判断する。ステップＳ４では、踏力TRQA
（現在値）が基準値TRQASLを超えているか否かを判断す
る。

【００４１】ステップＳ４が肯定の場合、つまり踏力が
予定レベルになっていて、現在の踏力TRQAが基準値TRQA
SLを超えたならば、ステップＳ５に進んでアシストを許
可する。このアシストにおいては、踏力の基準値TRQASL
と車速とによって求められるアシスト比に基づいて補助
力を算出し、この補助力が得られるようモータＭの出力
を制御する。

【００４２】ステップＳ６では踏力上限値TRQUP および
踏力下限値TRQBT と踏力TRQAとの大小関係により踏力レ
ベルがアシストカットレベルであるか否か判断する。ス
テップＳ７では、ステップＳ６の判断結果に従い、アシ
ストカットレベル＋１のときにカウンタ値CNTBT をイン
クリメントし（ステップＳ７）、アシストカットレベル
−１のときにカウンタ値CNTBT をデクリメントする（ス
テップＳ８）。アシストカットレベル「０」のときは、
そのままステップＳ９へ進む。これとは逆に、アシスト
カットレベルのときにカウンタ値CNTBT をデクリメント
し、そうでないときにカウンタ値CNTBT をインクリメン
トするように構成してもよい。

【００４３】ステップＳ９では、カウンタ値CNTBT が基
準値TTEDになったか否かによって、踏力TRQAが予定の低
レベルつまりアシストカットレベルで推移しているかど
うかを判断する。アシストカットレベルのときにカウン
タ値CNTBT をデクリメントする構成では初期値を基準値
TTEDとし、カウンタ値CNTBT が「０」になったか否かに
よってアシストカットレベルで推移しているかどうかを
判断する。踏力がアシストカットレベルで推移している
と判断されたならば、ステップＳ１０に進み、アシスト
カットを実施する。

【００４４】図１０は、図６，図７で説明したアシスト
および回生充電を含むスーパエコモードの処理の要部を
示すフローチャートである。なお、アシスト許可の制御
はエコモード（図９）の場合と同じであるので、同一の
符号、すなわちステップＳ１〜Ｓ５を付し、説明を省略
する。

【００４５】ステップＳ１１ではまず回生充電を行い、
ステップＳ１２では、ブレーキスイッチがオンになった
か否かの判断がなされる。このブレーキスイッチはブレ
ーキレバー２７Ｂが操作されるとオンになる。なお、該
ブレーキスイッチに代えてブレーキ量検出ポテンショメ
ータを設け、その電圧値を用いても良い。ステップＳ１
２の判断が肯定になるとステップＳ１３に進み、一方否
定になるとステップＳ１に進む。ステップＳ１３では回
生制動を行い、ステップＳ１４ではブレーキスイッチの
オンが解除されたか否かの判断をする。解除されなけれ
ば、前記回生制動を継続し、一方解除されるとステップ
Ｓ１５に進み前記回生制動を停止する。該回生制動が停
止すると、ステップＳ１１へリターンする。なお、前記
ステップＳ１２〜Ｓ１５は、従来から実施されている回
生制動である。

【００４６】次に、前記ステップＳ１２の判断が否定の
場合には、ステップＳ１〜Ｓ５のアシスト許可処理が行
われる。

【００４７】前記アシスト許可処理に引き続いて、ステ
ップＳ２１の回生充電開始レベル処理が行われる。すな
わち、図６に示されているように、踏力上限値TRQUP お
よび踏力下限値TRQBT と踏力TRQAとの大小関係により踏
力レベルが回生充電開始レベルであるか否か判断する。
ステップＳ２２では、ステップＳ２１の判断結果に従
い、回生充電開始レベル＋１のときにカウンタ値KSR を
インクリメントし（ステップＳ２２）、回生充電開始レ
ベル−１のときにカウンタ値KSR をデクリメントする
（ステップＳ２３）。回生充電開始レベル「０」のとき
は、そのままステップＳ２４へ進む。これとは逆に、回
生充電開始レベルのときにカウンタ値KSR をデクリメン
トし、そうでないときにカウンタ値KSRをインクリメン
トするように構成してもよい。

【００４８】ステップＳ２４では、カウンタ値KSRが基
準値KSRCH（＝TTED）になったか否かによって、踏力TRQ
Aが予定の低レベルつまり回生充電開始レベルで推移し
ているかどうかを判断する。回生充電開始レベルのとき
にカウンタ値KSRをデクリメントする構成では初期値を
基準値KSRCHとし、カウンタ値KSRが「０」になったか否
かによって回生充電開始レベルで推移しているかどうか
を判断する。踏力が回生充電開始レベルで推移している
と判断されたならば（ステップＳ２４の判断が肯定）、
ステップＳ２５でアシストカットにした後、リターンし
てステップＳ１１に進み、回生充電を実施する。また、
ステップＳ２４の判断が否定の時には、回生充電開始レ
ベルでないので、ステップＳ１２に戻って、前記した処
理を繰り返す。なお、図６における踏力下限値TRQBTを
低く設定すれば、例えば１３〜１５ｋｇｆの範囲より低
く設定すれば、降坂時にのみ回生充電をさせるようにす
ることもできる。つまり、回生充電の頻度を可変可能に
することができる。

【００４９】図１は、スーパエコモードの処理に関する
コントローラ１００の要部機能を示すブロック図であ
る。なお、この機能はＣＰＵを含むマイクロコンピュー
タによって実現できる。同図において、車速センサ４０
の出力データ（車速Ｖ）は、所定の割込みタイミングで
補助力マップ４１と回生充電マップ５２に取り込まれ、
踏力センサとしてのポテンショメータ８２の出力データ
（踏力TRQA）は補助力マップ４１に、またブレーキスイ
ッチのオン、オフ出力は回生充電マップ５２に取り込ま
れる。補助力マップ４１には車速Ｖと踏力TRQAとに基づ
き、予定のアシスト比が得られるような補助力データが
設定されている。また、回生充電マップ５２には、ブレ
ーキスイッチがオンになったときに、車速に基づき予定
の回生充電が得られるような回生データが設定されてい
る。そして、車速Ｖと踏力TRQAとが入力されると、それ
に応答して補助力データを出力する。例えば、同一の踏
力TRQAであっても、車速Ｖが大きい程、補助力が小さく
なるよう、つまりアシスト比が小さくなるように補助力
マップは設定される。また、回生充電マップ５２はブレ
ーキスイッチ５１がオンになると、車速に応じた回生デ
ータ（回生制御信号）を出力する。例えば、車速が大き
い程、回生充電が大きくなるように回生充電マップは設
定されている。

【００５０】補助力データおよび回生データは駆動／回
生ドライバ４２に入力され、駆動／回生ドライバ４２は
この補助力データあるいは回生データに従ってモータＭ
およびアクチュエータ７の出力を制御する。なお、車速
センサ４０としては、例えば、電動補助ユニット１内の
支持プレート１０２の外周に設けた規則的な凹凸を磁気
的に検知してその検知数または検知間隔に基づいて車速
Ｖを出力する手段によって構成することができる。

【００５１】踏力判断部４３は踏力基準値（例えば、前
記踏力上限値TRQUP および踏力下限値TRQBT)に対する現
在の踏力TRQAの大小を判断し、その判断結果によって低
レベルカウンタ４４のカウンタ値KSR を増減する。比較
部４５は低レベルカウンタ４４のカウンタ値KSRを基準
値KSRCHと比較し、カウンタ値KSRが基準値KSRCHに達し
たときに回生指示KCIを駆動／回生ドライバ４２に出力
する。ここで、踏力判断部４３、低レベルカウンタ４
４、および比較部４５が回生レベル検出手段を構成す
る。

【００５２】ピーク値検出部４６は踏力センサ８２から
踏力TRQAを供給され、周期的に変動する踏力TRQAのピー
ク値を検出する。ピーク値は踏力レベル判断部４７に入
力され、踏力レベル判断部４７はピーク値が予定の踏力
レベルTRQASLを超えたと判断したときにアシストカウン
タ４８のカウンタ値CNTASLを更新する。アシストカウン
タ４８はカウンタ値CNTASLが予定値になったときにアシ
スト許可指示ＡＩを出力する。アシスト許可指示はゲー
トＧを通じて前記駆動／回生ドライバ４２に入力され
る。第２踏力判断部５０は現在の踏力TRQAが踏力レベル
TRQASLを超えたときに検出信号を出力する。ゲートＧは
第２踏力判断部５０の検出信号が供給されたときに開か
れ、アシスト許可指示が駆動／回生ドライバ４２に入力
される。ここで、ピーク値検出部４６、踏力レベル判断
部４７、およびアシストカウンタ４８が踏力変動レベル
検出手段を構成する。

【００５３】駆動／回生ドライバ４２はアシスト許可指
示ＡＩまたは回生指示ＫＣＩに従って、アシストするよ
うモータＭをまたは回生充電するようにアクチュエータ
７を付勢する。つまり、前記補助力データまたは回生デ
ータに従って、それぞれモータＭ、アクチュエータ７の
ドライバ回路を構成するＦＥＴの導通角が決定され、補
助力または回生の大きさが制御される。なお、踏力レベ
ル判断部４７はピーク値が踏力レベルTRQASLを超えてい
ないときにリセット信号を出力してアシストカウンタ４
８のカウンタ値を初期値にリセットする。

【００５４】図１１は、ＳＴＤ、ＥＣＯ、およびＳ−Ｅ
ＣＯの各モードにおける走行状況別の補助モータ制御を
大まかに纏めた図である。この図は、補助モータの制御
を正確に表したものではないが、ＳＴＤ、ＥＣＯ、およ
びＳ−ＥＣＯモードの違いを大まかに理解するのに役立
つと思われるので、図示することにする。図から、Ｓ−
ＥＣＯモードは、ＳＴＤ、ＥＣＯの各モードに比べて、
回生充電の頻度を増加させられることが明らかである。

【００５５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなとおり、請求項
１〜請求項５の発明によれば、ブレーキ操作時は勿論、
ブレーキ操作時以外にも予定の制御条件が満足される場
合には、ユーザの選択によって回生充電を行うことがで
きるようになる。例えば、ユーザが降坂時や平坦路走行
時に回生充電を希望すれば、これを実現することができ
るようになる。したがって、ユーザの意思やニーズに合
わせた回生充電を行うことができるようになる。

【００５６】また、請求項６の発明によれば、平坦路走
行時および降坂時の少なくとも一方において、アシスト
駆動力を発生させる頻度を少なくしたので、回生充電の
度合いに適合したアシストモードを設定する電動補助自
転車の回生制御装置を提供することができるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一形態に係る回生制御装置の要部機
能を示すブロック図である。

【図２】 電動補助自転車の側面図である。

【図３】 電動補助ユニットの要部断面図である。

【図４】 図３のＡ−Ａ位置での断面図である。

【図５】 電源スイッチ部の一例を示す平面図である。

【図６】 アシストカットの条件を説明するための踏力
履歴を示す図である。

【図７】 アシスト開始の条件を説明するための踏力履
歴を示す図である。

【図８】 複数の踏力レベルでのアシスト開始成立条件
を説明するための踏力履歴を示す図である。

【図９】 アシストおよびアシストカットを含むエコモ
ードの処理の要部をフローチャートである。

【図１０】 アシストおよび回生充電を含むスーパエコ
モードの処理の要部をフローチャートである。

【図１１】 ＳＴＤ、ＥＣＯ、およびＳ−ＥＣＯの各モ
ードにおける走行状況別の補助モータ制御を大まかに纏
めた説明図である。

【符号の説明】

１…電動補助ユニット、 ７・・・モータ、 ２９…電源
スイッチ部、 ４０…車速センサ、 ４１…補助力マッ
プ、 ４２…補助力出力部、 ４３…踏力判断部、 ４
４…低レベルカウンタ、 ４６…ピーク値検出部、 ４
７…踏力レベル判断部、 ４８…アシストカウンタ、
５０…第２踏力判断部、 ５１・・・ブレーキスイッチ、
５２・・・回生充電マップ、 １００…コントローラ、
１０１…ペダルクランク軸、 １１６…モータの軸。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋葉 竜志 埼玉県和光市中央一丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 ▲高▼橋 道夫 群馬県桐生市広沢町１丁目2681番地 株式 会社ミツバ内 Ｆターム(参考） 5H115 PA11 PG10 PI16 PO02 PU01 QE06 QI04 QI12 QN02 QN03 SE03 SE06 TO14 TR04 TR19

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ペダルに加えられた踏力に応じて人力駆
   動系に補助力を付加させる電動補助自転車の回生制御装
   置において、 前記補助力の付加、該付加の停止およびバッテリへの回
   生充電の態様を選択可能なモードスイッチを具備し、 該モードスイッチはブレーキ操作時以外にも回生充電を
   行うモードを含むことを特徴とする電動補助自転車の回
   生制御装置。
2. 【請求項２】 前記モードは、回生充電の頻度が可変可
   能であることを特徴とする請求項１に記載の電動補助自
   転車の回生制御装置。
3. 【請求項３】 前記モードは、ブレーキ操作時と降坂時
   に回生充電を行うことを特徴とする請求項１に記載の電
   動補助自転車の回生制御装置。
4. 【請求項４】 前記モードは、ブレーキ操作時と降坂時
   と平坦路走行時に回生充電を行うことを特徴とする請求
   項１に記載の電動補助自転車の回生制御装置。
5. 【請求項５】 前記モードは、踏力が予め定められたレ
   ベル以下の状態で回生制御を行うことを特徴とする請求
   項１に記載の電動補助自転車の回生制御装置。
6. 【請求項６】 前記モードは、ブレーキ操作時に回生充
   電を行い、平坦路走行時および降坂時の少なくとも一方
   において、アシスト駆動力を発生させる頻度を少なくし
   たことを特徴とする請求項１に記載の電動補助自転車の
   回生制御装置。