[发明专利]马达驱动控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括马达的自行车等所谓的电动助力车的马达驱动控制装置。

背景技术

电动助力自行车的动力传递系统存在如图1至图5所示的样式(pattern)。在这些样式中，在后轮齿轮(称为R齿轮)中内置单向离合器(one-way clutch)。而且，根据马达的转矩及速度特性，有设置减速器的情况，也有不设置减速器的情况。

图1表示在将马达的转矩传递至后轮的传递系统与将踏板的转矩传递至后轮的传递系统中共有变速器的第一样式。第一样式是踏板与马达驱动相同的前齿轮(称为F齿轮)的形式，前轮不受驱动。

图2表示在将马达的转矩传递至后轮的传递系统与将踏板的转矩传递至后轮的传递系统中共有变速器的第二样式。第二样式也是利用马达驱动由踏板所驱动的链条的中间齿轮的形式。另外，在本样式中，前轮也不受驱动。

图3表示在将马达的转矩传递至后轮的传递系统与将踏板的转矩传递至后轮的传递系统中共有变速器的第三样式。第三样式是经由2根链条而利用踏板及马达驱动后轮的形式。另外，在本样式中，前轮也不受驱动。

图4表示在来自踏板的驱动路径中插入着变速器的第一样式。在该样式中，后轮内置马达驱动变速器后的后轮轮毂(相当于图4中的黑圆点)。在该样式中，由于在比内置于R齿轮中的单向离合器靠后轮侧处，进行后轮内置马达的驱动，所以可使用电磁制动(Electro-magnetic brakes)。另外，在本样式中，前轮也不受驱动。

图5表示在来自踏板的驱动路径中插入着变速器的第二样式。在该样式中，马达驱动前轮。而且，由于前轮侧无单向离合器，所以可使用电磁制动。

在图1至图3所示的样式中，由于踏板输入转矩、马达的助力马达转矩一起通过变速器驱动后轮，所以即便变速位置、也就是变速比发生改变，马达对驱动轮进行驱动的转矩相对于踏板对驱动轮(此处为后轮)进行驱动的转矩的比、也就是助力比(Ratios of Assist)也不会发生变化。但是，在所有这些样式中，由于踏板输入转矩及助力马达转矩均通过R齿轮，所以通过设置在R齿轮内的单向离合器。因此，加速方向的转矩从马达传递至后轮，而成为反向转矩的电磁制动方向的转矩并未得到传递。也就是，在这些样式的情况下，无法施加包括电力再生制动的电磁制动。

另一方面，在图4及图5所示的样式中，由于马达的转矩直接传递至内置于R齿轮中的单向离合器后、或直接传递至前轮，所以可施加包括电力再生制动的电磁制动。然而，在这些样式的情况下，也会产生如下异常。

另外，以下，假定变速器为3速变速器，作为变速位置的H位置(高速侧)的变速比为4/3，M位置(标准)的变速比为1，L位置(低速侧)的变速比为3/4来进行说明。

具体来说，如果无论变速比如何，相对于相同踏板输入转矩，均赋予相同助力马达转矩，那么在H位置，踏板输入转矩相对于标准成为变速比4/3的倒数即3/4倍而传递至后轮，与此相对，由于助力马达转矩不通过变速器而直接驱动前轮或后轮，所以仍为标准。因此，助力比成为标准的1/(3/4)＝4/3倍。另一方面，在L位置，相反地，助力比成为标准的1/(4/3)＝3/4倍。

在使用L位置时，虽然为出发加速时或爬坡时等高负载状态，但相反地助力比会变低，在多为低负载的H位置时，相反地助力比会变大。

而且，有因为法律规定等原因而将最大助力比规定为车速的函数的情况。例如在日本的法律下，存在如图6所示的平均助力比(在助力比具有波动变动周期的情况下，表示该波动变动周期中的平均助力比)的限制。也就是，最大平均助力比在时速为10Km之前为2，如果时速为10Km以上且时速为24Km以下，则规定为如下的曲线：在时速为24Km时最大平均助力比成为“0”之前线性地减少。

而且，在这种情况下，以助力比变大的H位置为基准，而涵盖在法律规定范围内，在M位置及L位置时，无法法律规定的最大范围内加以利用。

在该例中，H位置与L位置之间的平均助力比的开度成为(3/4)/(4/3)＝(9/16)倍。即便在假设以在H位置时成为最大容许平均助力比、也就是“2”的方式进行设定的情况下，在L位置，也成为“9/8”(＝2＊9/16)，只能将平均助力比设定在法律规定的一半强程度的范围内。

如图7示意性地所示，在M位置的平均助力比为3/2的情况下，H位置的平均助力比成为2，L位置的平均助力比成为9/8。另一方面，在M位置的平均助力比为1的情况下，H位置的平均助力比成为4/3，L位置的平均助力比成为3/4。