專利名稱：能量回收剎車裝置及具備其的電動(dòng)助力車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能量回收剎車裝置，具體而言，本發(fā)明涉及一種適于除了人力還具有電動(dòng)輔助力的情形的能量回收剎車裝置及具備其的電動(dòng)助力車。
背景技術(shù)：
最近自環(huán)境與健康上的觀點(diǎn)考慮，以機(jī)動(dòng)車移動(dòng)的人們開始關(guān)注裝備有電動(dòng)助力的腳踏車。活用該電動(dòng)助力腳踏車等的電動(dòng)輔助力的電動(dòng)車輛如下述專利文獻(xiàn)1所例示般成為以下構(gòu)造使用檢測(cè)人力即踩踏踏板的力的轉(zhuǎn)矩傳感器，并對(duì)應(yīng)于其檢測(cè)信號(hào)而助力控制電動(dòng)輔助力。裝備此種電動(dòng)助力的車輛中，要求對(duì)所搭載的電池充電一次可行駛更長(zhǎng)的距離。 自該觀點(diǎn)考慮，如下述專利文獻(xiàn)2所示般，于剎車等減速時(shí)使馬達(dá)作為發(fā)電機(jī)進(jìn)行動(dòng)作，進(jìn)行能量回收(energy recycle)而對(duì)電池充電。[先前技術(shù)文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)1]日本專利第沈23419號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]日本專利第3317096號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
[發(fā)明所欲解決的問題]然而，當(dāng)前市售的電動(dòng)助力腳踏車的能量回收剎車裝置使用如圖8(A)所示的能量回收剎車開關(guān)。即，于剎車線900設(shè)置有磁鐵片902，另一方面，于其附近配置有舌簧開關(guān) 904。當(dāng)在減速時(shí)腳踏車的使用者向箭頭FP方向操作剎車柄906時(shí)，剎車線900會(huì)向箭頭 FQ方向移動(dòng)。如此一來，磁鐵片902接近于舌簧開關(guān)904，舌簧開關(guān)904成為ON(接通)。 由此，能量回收動(dòng)作成為ON(開啟)，助力用的馬達(dá)受到能量回收驅(qū)動(dòng)，從而進(jìn)行能量回收剎車。如果使用者進(jìn)一步操作剎車柄906，則致動(dòng)器910的剎車片912自兩側(cè)緊壓車輪的輪緣914，通過摩擦力而進(jìn)行機(jī)械減速。圖8 (B)及(C)表示能量回收剎車與人力剎車，即利用摩擦所進(jìn)行的剎車的對(duì)應(yīng)關(guān)系的例。該圖中，橫軸為剎車柄906的箭頭FP方向的操作量。如該圖(B)所示，最初有游隙，因此即便操作剎車柄906，剎車片912亦不會(huì)接觸于輪緣914，完全未進(jìn)行人力剎車。如果剎車片912接觸于輪緣914，則于點(diǎn)PQ強(qiáng)有力地進(jìn)行人力剎車。再者，將圖中的點(diǎn)PQ稱作人力剎車施加點(diǎn)。對(duì)此，如該圖(C)所示，于舌簧開關(guān)904成為ON的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行能量回收剎車，不會(huì)對(duì)應(yīng)于剎車柄906的操作量而對(duì)能量回收剎車力進(jìn)行調(diào)整。再者亦有如下者，即于左右的剎車柄分別設(shè)置有能量回收剎車開關(guān)，且控制為在操作單個(gè)剎車柄時(shí)成為較弱的能量回收剎車力，而于操作兩個(gè)剎車柄時(shí)成為較強(qiáng)的能量回收剎車力，但僅靠以強(qiáng)弱的2個(gè)階段進(jìn)行切換，則無法進(jìn)行與剎車柄的操作量對(duì)應(yīng)的線性的能量回收剎車力的調(diào)整。
為有效回收行駛中的車輛所具有的動(dòng)能或勢(shì)能，需要相應(yīng)的能量回收剎車力。如果能量回收剎車力不足，則剎車力即制動(dòng)不足，因此使用者更強(qiáng)有力操作剎車柄。因此，人力剎車產(chǎn)生制動(dòng)力，由于剎車片與輪緣的摩擦而導(dǎo)致珍貴的能量作為熱損耗被廢棄。另一方面，如果能量回收剎車力過大，則會(huì)于開關(guān)ON時(shí)急劇剎車，如果不習(xí)慣則難以熟練地進(jìn)行剎車操作。自該觀點(diǎn)考慮，對(duì)應(yīng)于剎車柄的操作量而對(duì)能量回收剎車力進(jìn)行適度調(diào)整較為重要。然而，自急停等的必要性考慮，仍保留先前的人力剎車的系統(tǒng)為可靠的剎車系統(tǒng)， 且為必要的系統(tǒng)。因此，較為理想的是能量回收剎車可與人力剎車共存。此外，如果車輛組裝時(shí)的安裝性較佳、可適合于各種類型的車輛則較佳。本發(fā)明是著眼于以上內(nèi)容者，其目的在于實(shí)施對(duì)應(yīng)于使用者的煞車柄操作量而調(diào)整的適度的能量回收剎車。另一目的在于可在不妨礙人力剎車的功能下而良好地進(jìn)行能量回收剎車。又一目的在于進(jìn)行充分的能量回收，延長(zhǎng)電池充電1次的車輛的行駛距離。再一目的在于提供一種可適于安裝在各種類型的車輛的能量回收剎車裝置。[解決問題的技術(shù)手段]為達(dá)成所述目的，本發(fā)明的能量回收剎車裝置以如下方式構(gòu)成將以電池的電力驅(qū)動(dòng)的車輛的馬達(dá)用作能量回收剎車，并以所述馬達(dá)的電動(dòng)勢(shì)對(duì)所述電池進(jìn)行充電。本發(fā)明的裝置具備剎車傳感器，該剎車傳感器是用以由所述車輛所具備的人力剎車進(jìn)行制動(dòng)的剎車柄的操作量且亦包含剎車柄的游隙區(qū)間在內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)。進(jìn)而，本發(fā)明的裝置亦具備如下電力控制機(jī)構(gòu)的裝置，該電力控制機(jī)構(gòu)根據(jù)作為所述剎車傳感器的檢測(cè)輸出的信號(hào)，進(jìn)行以所述馬達(dá)的電動(dòng)勢(shì)對(duì)所述電池進(jìn)行充電時(shí)的能量回收電力控制，以便產(chǎn)生與所述剎車柄的操作量對(duì)應(yīng)的能量回收剎車。本發(fā)明的主要形態(tài)之一是所述剎車傳感器對(duì)連接所述人力剎車的致動(dòng)器與所述剎車柄的剎車線的伸展進(jìn)行檢測(cè)。本發(fā)明的另一形態(tài)是所述電力控制機(jī)構(gòu)通過 PWM(pulse width modulation，脈寬調(diào)制)調(diào)制進(jìn)行電力控制，并于將所述馬達(dá)的反電動(dòng)勢(shì)設(shè)為Vmotor、所述電池的輸出設(shè)為Vbatt、PWM調(diào)制的占空比設(shè)為D時(shí)，以成為(VbattXD) < Vmotor的方式控制能量回收時(shí)的占空比D。或者，所述電力控制機(jī)構(gòu)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的所述剎車柄的操作量與能量回收剎車的要求值的轉(zhuǎn)換圖表中所示的預(yù)先測(cè)定的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)值而設(shè)定所述占空比D?；蛘邽樗鲭娏刂茩C(jī)構(gòu)判定所述剎車柄的操作方向而增減所述占空比D。根據(jù)又一形態(tài)，對(duì)進(jìn)行人力剎車的人力剎車施加點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，于人力剎車施加點(diǎn)之后的階段，進(jìn)行較之前的游隙區(qū)間更強(qiáng)有力的能量回收剎車?；蛘撸O(shè)置有對(duì)伴隨剎車柄的操作的剎車線的移動(dòng)量進(jìn)行檢測(cè)的線移動(dòng)量傳感器，根據(jù)所述剎車傳感器的輸出信號(hào)與所述線移動(dòng)量傳感器的輸出信號(hào)對(duì)所述人力剎車施加點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。本發(fā)明的電動(dòng)助力車具備所述任一能量回收剎車裝置。本發(fā)明的主要形態(tài)之一設(shè)置有如下警報(bào)器機(jī)構(gòu)，該警報(bào)器機(jī)構(gòu)在根據(jù)所述剎車傳感器的輸出信號(hào)而識(shí)別出所述人力剎車的啟動(dòng)時(shí)被驅(qū)動(dòng)，并將該情況通知給使用者。本發(fā)明的所述及其他目的、特征、優(yōu)勢(shì)可根據(jù)以下的詳細(xì)說明及隨附圖式而變得明了。[發(fā)明的效果]根據(jù)本發(fā)明，檢測(cè)剎車柄的操作量，于剎車柄的游隙區(qū)間，進(jìn)行與該操作量即握力的深度對(duì)應(yīng)的能量回收剎車，因此，可無不適感地獲得與電動(dòng)助力車的使用者的要求對(duì)應(yīng)的制動(dòng)力。另外，于產(chǎn)生人力剎車所致的放熱之前進(jìn)行能量回收剎車，因此降低人力剎車所致的能量損失而可良好地回收能量。其結(jié)果，電池充電1次的電動(dòng)助力車的行駛距離延長(zhǎng)。 換言之，從車輛卸下電池而進(jìn)行充電的次數(shù)減少，可延長(zhǎng)電池的壽命。此外可獲得以下效果因不損害人力剎車的功能故安全，亦可安裝于現(xiàn)有的電動(dòng)助力車。


圖1是表示應(yīng)用本發(fā)明的電動(dòng)助力腳踏車的一例的圖。圖2是表示本發(fā)明的一實(shí)施例中的電氣構(gòu)成的電路方塊圖。圖3是表示所述例中的剎車傳感器的概略圖。圖3(A)是表示配置的圖，圖3(B) 是表示構(gòu)成的一例的圖，圖3(C)是表示輸出特性的說明圖表。圖4是表示所述例中的三相橋接反流器電路的基本動(dòng)作的電路圖。圖4(A)是開關(guān)元件Qua成為ON的情形，圖4⑶是開關(guān)元件Qlffi成為ON的情形。圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施例1中的能量回收剎車動(dòng)作的圖。圖5(A)是表示動(dòng)作順序的流程圖，圖5(B)是用以進(jìn)行剎車傳感器的輸出信號(hào)與能量回收剎車力要求值的轉(zhuǎn)換的說明圖表，圖5(C)是表示剎車量的變化的說明圖表。圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施例2中的能量回收剎車動(dòng)作的順序的流程圖。圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施例4中的剎車柄操作量傳感器的一例的圖。圖8是表示先前的能量回收剎車傳感器的圖。圖8(A)是表示配置的概略圖，圖 8(B)是表示先前的剎車柄操作量與人力剎車力的關(guān)系的說明圖表，圖8(C)是表示剎車柄操作量與能量回收剎車力的關(guān)系的說明圖表。[符號(hào)的說明]100 電動(dòng)助力腳踏車110 前輪112 輪轂120 后輪130 踏板132 曲柄軸140 把手142 剎車柄144 剎車線146 致動(dòng)器148 彈簧150 把手桿200 馬達(dá)300 電池400 轉(zhuǎn)矩傳感器500 剎車傳感器502,504 固定工具
506 傳感器600 控制器610 電容器620 控制電路630 三相橋接反流器電路632 驅(qū)動(dòng)電路700 警報(bào)器800 剎車柄操作量傳感器802 可變電阻器900 剎車線902 磁鐵片904 舌簧開關(guān)906 剎車柄910 致動(dòng)器912 剎車片914 輪緣BA、BP、BQ 區(qū)域FP, FQ 箭頭PQ 人力剎車施加點(diǎn)PR 能量回收剎車力成為最大的點(diǎn)Rv 電阻值QUA、QUB、QVA、QVB、QWA、QWB 開關(guān)元件S10、S12、S14、S16、S30、S32、S34、S36、S38 步驟
具體實(shí)施例方式以下，基于實(shí)施例對(duì)實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行說明。[實(shí)施例1]首先，參照?qǐng)D1 圖5對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例1進(jìn)行說明。圖1表示本實(shí)施例的車輛的整體構(gòu)成。該圖的例為將本發(fā)明應(yīng)用于電動(dòng)助力腳踏車者。該圖中，電動(dòng)助力腳踏車100 之前輪110的輪轂112的周圍設(shè)置有馬達(dá)200，且后輪120的載物架附近設(shè)置有電池(二次電池)300。又，于踏板130的曲柄軸132的周圍設(shè)置有轉(zhuǎn)矩傳感器400，于把手140的剎車柄142附近設(shè)置有剎車傳感器500。進(jìn)而，于把手桿150之前筐側(cè)設(shè)置有控制器600。馬達(dá) 200、電池300、轉(zhuǎn)矩傳感器400、剎車傳感器500是通過沿管筒或車輪叉的配線連接于控制器600。對(duì)警報(bào)器700及剎車柄操作量傳感器800將于后述的實(shí)施例進(jìn)行說明。圖2表示以所述方式構(gòu)成的電動(dòng)助力腳踏車100的電氣構(gòu)成的一例。該圖中，馬達(dá) 200由例如周知的三相直流無刷馬達(dá)構(gòu)成，轉(zhuǎn)子側(cè)連結(jié)于電動(dòng)助力腳踏車100之前輪110。 作為電池300，使用例如鎳氫電池或鋰離子電池般的周知的可充電電池。轉(zhuǎn)矩傳感器400是用以檢測(cè)踏板130的踩踏力即踏力者，周知有機(jī)械式、磁致伸縮式等各種轉(zhuǎn)矩傳感器。如圖3㈧所示，剎車傳感器500設(shè)置于剎車柄142的附近，其是對(duì)連接于致動(dòng)器146的剎車線144的伸展量進(jìn)行檢測(cè)的傳感器。當(dāng)電動(dòng)助力腳踏車100的使用者操作剎車柄142時(shí)，剎車線144會(huì)于初期時(shí)對(duì)應(yīng)于使用者的操作量而伸展。因此，通過對(duì)剎車線144 的伸展量進(jìn)行檢測(cè)，可對(duì)剎車柄142的操作量，進(jìn)而使用者所期望的剎車量進(jìn)行檢測(cè)。作為剎車傳感器500，可利用周知的各種位移傳感器等。例如圖3(B)所示，利用螺絲等固定工具502、504固定剎車線144的2點(diǎn)，且以傳感器506測(cè)定該2點(diǎn)間的距離，由此檢測(cè)剎車線144的伸展量。例如，可通過光位移傳感器對(duì)剎車線144的微小的張力或位移進(jìn)行檢測(cè)。再者，該光位移傳感器的具體例可應(yīng)用本案申請(qǐng)人在與本案相同的日期向日本申請(qǐng)的名稱“位移測(cè)量方法及位移測(cè)量裝置”日本專利特愿2009-231845的發(fā)明。圖3(C)表示剎車柄操作量與剎車傳感器輸出的關(guān)系的一例。即便對(duì)剎車柄142進(jìn)行操作，于最初的游隙所處的區(qū)域BA中剎車線144完全不伸展，因此剎車傳感器500的檢測(cè)信號(hào)輸出為零。繼而，于區(qū)域BP中，抵抗致動(dòng)器146的彈簧148而對(duì)剎車柄142進(jìn)行操作，因此剎車線144多少有所伸展，自剎車傳感器500輸出對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)。當(dāng)進(jìn)一步操作剎車柄142而到達(dá)人力剎車施加點(diǎn)PQ時(shí)，剎車線144急劇伸展，區(qū)域BQ中剎車傳感器500 的信號(hào)輸出亦增大。返回至圖2，控制器600包括電容器610、控制電路620及三相橋接反流器電路 630。這些部分中，電容器610設(shè)置于電池300側(cè)，其用以使電池300兩端的電壓穩(wěn)定化，同時(shí)亦用以吸收電池300的電壓變動(dòng)?？刂齐娐?20具備根據(jù)轉(zhuǎn)矩傳感器400及剎車傳感器 500的檢測(cè)結(jié)果或電池電壓的值來進(jìn)行三相橋接反流器電路630的驅(qū)動(dòng)控制的功能。這些部分中，控制電路620是以根據(jù)預(yù)先準(zhǔn)備的控制程序進(jìn)行動(dòng)作的 CPU (central processing unit，中央處理器)為中心而構(gòu)成，亦具備存儲(chǔ)所述程序或各種數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。具體而言是如下者用以求出前輪的直徑或半徑等的行駛速度的計(jì)算所需的值與行駛速度的算式；為根據(jù)來自轉(zhuǎn)矩傳感器400的輸入信號(hào)而計(jì)算踏力所需的算式； 為于馬達(dá)200作為發(fā)電機(jī)進(jìn)行動(dòng)作時(shí)根據(jù)馬達(dá)200的轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算馬達(dá)200的輸出電壓所需的算式；用以進(jìn)行后述的剎車傳感器輸出與能量回收剎車要求值的轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)或算式； 根據(jù)能量回收剎車要求值求出能量回收占空比(占空量)的算式；根據(jù)所檢測(cè)的踏力求出用以進(jìn)行助力驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)占空比的算式；及用以進(jìn)行后述的流程圖所示的處理的程序等。三相橋接反流器電路630包含驅(qū)動(dòng)電路632及周知的反流器電路，該反流器電路包含復(fù)數(shù)個(gè)開關(guān)元件(場(chǎng)效晶體管)。這些于U、v、w的各相上分別串聯(lián)連接有2個(gè)開關(guān)元件Qua與Qub、Qva與Qvb、QWA與QWB。通過驅(qū)動(dòng)電路632而使各開關(guān)元件Qua Qwb進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，于助力動(dòng)作時(shí)對(duì)自電池300向馬達(dá)200的驅(qū)動(dòng)電力進(jìn)行調(diào)整而控制助力量，于能量回收動(dòng)作時(shí)對(duì)自馬達(dá)200向電池300的能量回收電力進(jìn)行調(diào)整而控制能量回收量。如果僅表示開關(guān)元件Qua、Qub部分則成為如圖4般。于對(duì)開關(guān)元件QUA、Qm的ON期間進(jìn)行P麗(脈寬調(diào)制)控制的情形時(shí)，如果將電池300的輸出設(shè)為Vbatt，將PWM調(diào)制的占空比設(shè)為D，則三相橋接反流器電路630的輸出Vout成為Vout = VbattXD0當(dāng)將因馬達(dá)200的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)設(shè)為Vmotor時(shí)，如果以成為Vout = Vmotor的方式?jīng)Q定占空比D，則會(huì)成為不進(jìn)行助力亦不進(jìn)行能量回收的馬達(dá)空閑的狀態(tài)。例如，于速度為12km/ h時(shí)馬達(dá)電壓成為12V的設(shè)計(jì)的情形時(shí)，如果電池電壓為MV，則于占空比為50%時(shí)成為不進(jìn)行助力亦不進(jìn)行能量回收的空閑狀態(tài)。如果自該空閑狀態(tài)起延長(zhǎng)開關(guān)元件Qua的ON期間，并且縮短開關(guān)元件Qub的ON期間而增大占空比D，則根據(jù)Vout = VbattXD的關(guān)系，三相橋接反流器電路630的輸出Vout 變大。由此，相對(duì)于馬達(dá)200的反電動(dòng)勢(shì)Vmotor而成為Vout > Vmotor，從而馬達(dá)200受到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)而進(jìn)行助力動(dòng)作。此時(shí)的電流方向成為以圖4中的實(shí)線箭頭所示的方向。反的，如果自所述空閑狀態(tài)起縮短開關(guān)元件Qua的ON期間，并且延長(zhǎng)開關(guān)元件Qub 的ON期間而使占空比D變小，則根據(jù)Vout = VbattXD的關(guān)系，三相橋接反流器電路630 的輸出Vout變小。由此，相對(duì)于馬達(dá)200的反電動(dòng)勢(shì)Vmotor而成為Vout < Vmotor，從而馬達(dá)200作為發(fā)電機(jī)發(fā)揮作用，進(jìn)行能量回收動(dòng)作。此時(shí)的電流方向成為以圖4中的虛線箭頭所示的方向。繼而，對(duì)本實(shí)施例的全體動(dòng)作中的助力動(dòng)作進(jìn)行說明。該動(dòng)作與周知的電動(dòng)助力腳踏車相同，當(dāng)使用者于開始行駛時(shí)便開始蹬踏板130，則此動(dòng)作會(huì)被轉(zhuǎn)矩傳感器400檢測(cè)出。同時(shí)，對(duì)控制電路620輸出檢測(cè)信號(hào)?？刂齐娐?20相對(duì)于驅(qū)動(dòng)電路632旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)200而進(jìn)行助力動(dòng)作。其次，對(duì)能量回收動(dòng)作進(jìn)行說明。圖5(A)表示能量回收動(dòng)作的順序。使用者為使電動(dòng)助力腳踏車100減速而對(duì)剎車柄142進(jìn)行操作。如此一來，與其操作量對(duì)應(yīng)的剎車傳感器的輸出信號(hào)自剎車傳感器500輸入至控制電路620(參照?qǐng)D5(A)的步驟S10)。然后， 控制電路620按照?qǐng)D5(B)所示的圖表，將所輸入的作為剎車傳感器的檢測(cè)輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為能量回收剎車力要求值(步驟Si》。從而，計(jì)算出用以進(jìn)行可產(chǎn)生與該轉(zhuǎn)換后的能量回收剎車力要求值對(duì)應(yīng)的剎車力的能量回收動(dòng)作的能量回收占空比(步驟S14)。再者，于圖 5⑶中，至人力剎車施加點(diǎn)PQ為止圖表的傾斜度較大，PQ以下的圖表的傾斜度變小。又， 于ra點(diǎn)成為最大值。ra點(diǎn)是能量回收剎車力成為最大的點(diǎn)，較為理想的是實(shí)際上與人力剎車發(fā)揮作用的PQ點(diǎn)一致。圖5A中表示有因初期設(shè)定誤差等導(dǎo)致PQ點(diǎn)與I3R點(diǎn)稍微偏移的情形。繼而，控制電路620進(jìn)行輸出占空比=(基本占空比-能量回收占空比)的運(yùn)算 (步驟S16)。此處，基本占空比是于不進(jìn)行助力亦不進(jìn)行能量回收的馬達(dá)空閑的狀態(tài)下對(duì)三相橋接反流器電路630的輸出占空比。以自該基本占空比減去能量回收占空比所得的值成為輸出占空比的方式，控制電路620對(duì)驅(qū)動(dòng)電路632進(jìn)行控制。由此，三相橋接反流器電路630進(jìn)行自基本占空比減少了能量回收占空比的能量回收動(dòng)作，通過自馬達(dá)200所輸出的電力對(duì)電池300進(jìn)行充電。每次輸入剎車傳感器的檢測(cè)輸出信號(hào)時(shí)便重復(fù)進(jìn)行以上動(dòng)作。另一方面，電動(dòng)助力腳踏車100通過剎車柄142的操作所致的人力剎車力與能量回收動(dòng)作所致的能量回收剎車力而減速。即，以圖8(B)所示的人力剎車力與對(duì)應(yīng)于圖5 (B) 所示的作為剎車傳感器的檢測(cè)輸出的信號(hào)的能量回收剎車力的總和進(jìn)行剎車。圖5(C)中表示剎車柄操作量與剎車量的關(guān)系，于最初的游隙的區(qū)域BA中，不進(jìn)行人力剎車及能量回收剎車的任一者。于下一區(qū)域BP中，雖不進(jìn)行人力剎車，但進(jìn)行能量回收剎車。然后，于人力剎車施加點(diǎn)PQ以下的區(qū)域BQ中，進(jìn)行人力剎車與能量回收剎車兩者。另外，能量回收剎車于PQ時(shí)間點(diǎn)成為最大。即，不會(huì)如圖8(C)所示急劇地進(jìn)行能量回收剎車，而是根據(jù)剎車柄操作量慢慢地進(jìn)行能量回收剎車。隨著剎車柄142的操作量最終達(dá)到最大，電動(dòng)助力腳踏車100減速，因此能量回收動(dòng)作所引起的電池300的充電亦結(jié)束。此外，本實(shí)施例中，如圖5(B)所示，于人力剎車剛剛發(fā)揮作用之后的階段，進(jìn)行最強(qiáng)有力的能量回收剎車。根據(jù)情形不同，亦可于人力剎車即將發(fā)揮作用的點(diǎn)之前的階段進(jìn)行最強(qiáng)有力的能量回收剎車。然后，將該能量回收剎車力保持至腳踏車接近停止為止。因此，先于人力剎車進(jìn)行能量回收剎車而進(jìn)行電力的回收，PQ以后所產(chǎn)生的人力剎車所致的熱損耗更加降低。如上所述，根據(jù)本實(shí)施例而可獲得以下效果。(1)對(duì)操作剎車柄時(shí)所產(chǎn)生的剎車線的變化進(jìn)行檢測(cè)，于剎車柄的游隙區(qū)間中進(jìn)行與其操作量即握力的深度對(duì)應(yīng)的能量回收剎車，因此，可無不適感地獲得與電動(dòng)助力腳踏車的使用者的要求對(duì)應(yīng)的制動(dòng)力。(2)因于產(chǎn)生人力剎車所致的放熱之前進(jìn)行能量回收剎車，故可降低人力剎車所致的能量損失，可良好地回收能量。因此，電池充電1次的電動(dòng)助力腳踏車的行駛距離延長(zhǎng)。又，電池的充電次數(shù)減少，電池的壽命延長(zhǎng)。(3)因不會(huì)損害人力剎車的功能，故安全。又，可安裝于現(xiàn)有的電動(dòng)助力腳踏車中， 從而可廣泛應(yīng)用。[實(shí)施例2]其次，亦參照?qǐng)D6對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例2進(jìn)行說明。線性地進(jìn)行能量回收剎車的區(qū)域是圖5 (C)所示的BA及BP的區(qū)域。這些區(qū)域是與操作剎車柄142無關(guān)均不進(jìn)行人力剎車的游隙區(qū)間。此處，如果考慮安全性而充分確保進(jìn)行人力剎車的區(qū)域BQ，則游隙區(qū)間BA、 BP必然會(huì)變窄。如此一來，必須于剎車柄操作量的狹窄的操作區(qū)內(nèi)，根據(jù)圖5(B)的轉(zhuǎn)換圖表所示的預(yù)先測(cè)定的數(shù)據(jù)值來線性地控制能量回收占空比，從而必需使用高精度且誤差小的昂貴的剎車傳感器500。又，即便于充分確保游隙區(qū)間BA、BP的情形時(shí)，亦當(dāng)充分考慮因腳踏車的使用者進(jìn)行維修等而使游隙區(qū)間BA、BP變窄的情況。于該情形時(shí)，亦同樣地存在操作區(qū)變窄從而無法進(jìn)行充分的能量回收動(dòng)作的虞。本實(shí)施例是著眼于以上內(nèi)容者，控制電路620不使用如圖5(B)般的轉(zhuǎn)換圖表，而是僅判定剎車傳感器的輸出信號(hào)的增減，換言之僅判定剎車柄操作的方向而設(shè)定能量回收占空比。圖6中表示進(jìn)行動(dòng)作的流程圖。控制電路620于自剎車傳感器500輸入有剎車傳感器的輸出信號(hào)時(shí)(步驟S30的^s (是))，對(duì)剎車傳感器的輸出信號(hào)之前一次的值與此次的值進(jìn)行比較。其結(jié)果，于前一次值<此次值的情形時(shí)(步驟S32&ks)，可判斷為使用者進(jìn)行更強(qiáng)有力的剎車，因此逐漸增加能量回收占空比(步驟S34)。即，成為相對(duì)于與前一次的剎車傳感器的輸出信號(hào)相當(dāng)?shù)哪芰炕厥照伎毡榷黾恿颂囟康哪芰炕厥照伎毡取７吹?，于前一次?gt;此次值的情形時(shí)(步驟S32的No (否))，可判斷為使用者減弱剎車，因此逐漸減少能量回收占空比(步驟S36)。即，成為相對(duì)于與前一次的剎車傳感器的輸出信號(hào)相當(dāng)?shù)哪芰炕厥照伎毡葴p少了特定量的能量回收占空比。又，于未輸入此次的剎車傳感器的輸出信號(hào)時(shí)(步驟S30的No)，可判斷為使用者完全未進(jìn)行剎車，因此成為能量回收占空比=0(步驟S38)。其次，與所述圖5(A)相同地，控制電路620進(jìn)行輸出占空比=基本占空比-能量回收占空比的運(yùn)算(步驟S16)，自基本占空比根據(jù)能量回收占空比，而于三相橋接反流器電路630中進(jìn)行自基本占空比減去了能量回收占空比的能量回收動(dòng)作，通過自馬達(dá)200所輸出的電力而對(duì)電池300進(jìn)行充電。每次輸入剎車傳感器的輸出信號(hào)時(shí)便重復(fù)進(jìn)行以上動(dòng)作。如此，根據(jù)本實(shí)施例，只要可僅判定剎車操作的方向，即便剎車柄142的游隙區(qū)間 BA、BP變窄，亦可良好地設(shè)定能量回收占空比而進(jìn)行能量回收動(dòng)作。再者，本實(shí)施例中，于使圖6的步驟S34、S36中的能量回收占空比的1次增減量的值即剎車傳感器的輸出信號(hào)自增加切換為減少時(shí)或者自零開始增加時(shí)等情形時(shí)，亦可微分要素性地使能量回收占空比多次增加或減少。由此，可獲得對(duì)來自腳踏車使用者的剎車(制動(dòng))要求迅速地反應(yīng)的效果。[實(shí)施例3]其次，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例3進(jìn)行說明。本實(shí)施例中，如圖1所示，于控制電路620 連接有警報(bào)器700。作為警報(bào)器700，使用發(fā)光二極體等所形成的發(fā)光機(jī)構(gòu)、壓電元件或揚(yáng)聲器等所形成的發(fā)聲機(jī)構(gòu)等適當(dāng)機(jī)構(gòu)?？刂齐娐?20于根據(jù)來自剎車傳感器500的檢測(cè)信號(hào)識(shí)別出剎車線144的位移增大而人力剎車已啟動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)警報(bào)器700以將該情況通知給使用者。如果以圖5(B)表示，則于檢測(cè)出較人力剎車施加點(diǎn)PQ更大的剎車傳感器的輸出信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)驅(qū)動(dòng)警報(bào)器700。再者，人力剎車施加點(diǎn)PQ可通過將圖5(B)的PQ的剎車輸出值預(yù)先存儲(chǔ)于圖2的控制電路620的存儲(chǔ)器內(nèi)來進(jìn)行判定。即，控制電路620以在剎車傳感器的輸出信號(hào)大于特定值時(shí)驅(qū)動(dòng)警報(bào)器700的方式進(jìn)行控制。由此，可獲知電動(dòng)助力腳踏車100的使用者不僅進(jìn)行能量回收剎車，亦進(jìn)行人力剎車，換言之獲知因人力剎車而導(dǎo)致產(chǎn)生摩擦所引起的能量損耗。即，通過不驅(qū)動(dòng)警報(bào)器 700，可抑制多余的人力剎車的啟動(dòng)，從而可進(jìn)行抑制了能量損耗的節(jié)能運(yùn)轉(zhuǎn)。S卩，可得到與最近在汽車中設(shè)置有油耗表，駕駛員透過觀察該油耗表而可注意節(jié)能運(yùn)轉(zhuǎn)的情況相同的效果。進(jìn)而，通過記錄、存儲(chǔ)人力剎車的啟動(dòng)點(diǎn)，可識(shí)別人力剎車的啟動(dòng)點(diǎn)的變化(剎車片的磨損等)并告知使用者。由此，可避免因剎車力劣化所致的危險(xiǎn)等。[實(shí)施例4]繼而，參照?qǐng)D2及圖7對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例4進(jìn)行說明。本實(shí)施例是與圖3(C)所示的人力剎車施加點(diǎn)PQ的檢測(cè)方法相關(guān)者。如圖2般成為如下構(gòu)成對(duì)電動(dòng)助力腳踏車 100的使用者操作剎車柄142的操作量進(jìn)行檢測(cè)的剎車柄操作量傳感器，即線移動(dòng)量傳感器800連接于控制電路620。圖7表示剎車柄操作量傳感器800的一例。成為如下構(gòu)成于剎車線144安裝可變電阻器802，且將該可變電阻器802的可動(dòng)子固定于電動(dòng)助力腳踏車100的車架等上。當(dāng)使用者操作剎車柄142時(shí)，剎車線144自圖7(A)的狀態(tài)向以該圖的箭頭所示的方向移動(dòng)。 如此一來，可變電阻器802亦移動(dòng)，其可動(dòng)子的位置發(fā)生變化，電阻值Rv發(fā)生變化。因此， 通過對(duì)該電阻值Rv的變化進(jìn)行檢測(cè)，可獲知使用者操作剎車柄142時(shí)的線移動(dòng)量。再者， 亦可將可變電阻器802固定于電動(dòng)助力腳踏車100的車架等上，且將其可動(dòng)子安裝于剎車線144上。其次，對(duì)本實(shí)施例的動(dòng)作進(jìn)行說明。如圖2所示般，對(duì)控制電路620分別輸入有來自剎車傳感器500的檢測(cè)信號(hào)與剎車柄操作量傳感器800的檢測(cè)信號(hào)。此處，如果設(shè)為剎車傳感器500的輸出=V，且設(shè)為剎車柄142的操作量=剎車線144的移動(dòng)量=y，則通過檢測(cè)圖3(C)的圖表的傾斜度dV/dy，可對(duì)作為其變化點(diǎn)的人力剎車施加點(diǎn)PQ進(jìn)行檢測(cè)。艮口， (區(qū)域BP的dV/dy) < (區(qū)域BP的dV/dy)的關(guān)系成立，因此，如果監(jiān)視dV/dy的值，則由于在人力剎車施加點(diǎn)PQ處dV/dy的值變大，故可檢測(cè)出人力剎車施加點(diǎn)PQ。由控制電路620 進(jìn)行該dV/dy的運(yùn)算與監(jiān)視。所述實(shí)施例3所示的于控制電路620的存儲(chǔ)器內(nèi)預(yù)先存儲(chǔ)有人力剎車施加點(diǎn)PQ 的剎車輸出值的方法中，因安裝機(jī)械剎車部分時(shí)的誤差或剎車片912的磨損等而導(dǎo)致剎車傳感器的輸出產(chǎn)生偏差。根據(jù)本實(shí)施例，可減少這些偏差的影響，可精度佳地檢測(cè)人力剎車施加點(diǎn)PQ，從而可更恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行能量回收剎車控制。再者，本發(fā)明并不限定于所述實(shí)施例，可于不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)加以各種變更。本發(fā)明例如亦包含以下內(nèi)容。(1)所述實(shí)施例所示的電路構(gòu)成或機(jī)械構(gòu)成是一例，可應(yīng)用各種周知的構(gòu)成。例如，作為反流器電路或人力剎車已知有各種者，亦可應(yīng)用這些。(2)本發(fā)明是關(guān)于能量回收剎車者，可以任意方式進(jìn)行電動(dòng)助力，亦可應(yīng)用周知的各種方法。(3)電動(dòng)助力腳踏車為本發(fā)明的最佳應(yīng)用例，但本發(fā)明亦可應(yīng)用于電動(dòng)助力輪椅等各種車輛。[產(chǎn)業(yè)上的可利用性]根據(jù)本發(fā)明，可實(shí)施對(duì)應(yīng)于剎車柄的操作量的能量回收剎車，因此可進(jìn)行對(duì)應(yīng)于使用者的要求的制動(dòng)，并且亦可有效地回收能量，因此適合于電動(dòng)助力腳踏車或電動(dòng)助力輪椅等。
權(quán)利要求
1.一種能量回收剎車裝置，其特征在于，其是將以電池的電力驅(qū)動(dòng)的車輛的馬達(dá)用作能量回收剎車，且以所述馬達(dá)的電動(dòng)勢(shì)對(duì)所述電池充電者，且包括剎車傳感器，其對(duì)用以由所述車輛所具備的人力剎車進(jìn)行制動(dòng)的剎車柄的操作量且亦包含該剎車柄的游隙區(qū)間在內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)；及電力控制機(jī)構(gòu)，其以產(chǎn)生與所述剎車柄的操作量對(duì)應(yīng)的能量回收剎車的方式，根據(jù)所述剎車傳感器的檢測(cè)輸出的信號(hào)，進(jìn)行以所述馬達(dá)的電動(dòng)勢(shì)對(duì)所述電池進(jìn)行充電時(shí)的能量回收電力控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量回收剎車裝置，其特征在于所述剎車傳感器對(duì)連接著所述人力剎車的致動(dòng)器與所述剎車柄的剎車線的伸展進(jìn)行檢測(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的能量回收剎車裝置，其特征在于所述電力控制機(jī)構(gòu)通過PWM調(diào)制進(jìn)行電力控制，并于將所述馬達(dá)的反電動(dòng)勢(shì)設(shè)為Vmotor、將所述電池的輸出設(shè)為Vbatt、將PWM調(diào)制的占空比設(shè)為D時(shí)，以成為(VbattXD) < Vmotor的方式控制能量回收時(shí)的占空比D。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的能量回收剎車裝置，其特征在于所述電力控制機(jī)構(gòu)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的所述剎車柄的操作量與能量回收剎車的要求值的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)值而設(shè)定所述占空比 D0
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的能量回收剎車裝置，其特征在于所述電力控制機(jī)構(gòu)判定所述剎車柄的操作方向而增減所述占空比D。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的能量回收剎車裝置，其特征在于對(duì)進(jìn)行人力剎車的人力剎車施加點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，于人力剎車施加點(diǎn)之后的階段中，進(jìn)行較之前的游隙區(qū)間更強(qiáng)有力的能量回收剎車。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的能量回收剎車裝置，其特征在于設(shè)置有對(duì)伴隨剎車柄的操作的剎車線的移動(dòng)量進(jìn)行檢測(cè)的線移動(dòng)量傳感器，且根據(jù)所述剎車傳感器的輸出信號(hào)與所述線移動(dòng)量傳感器的輸出信號(hào)對(duì)所述人力剎車施加點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。
8.一種電動(dòng)助力車，其特征在于包括權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的能量回收剎車裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動(dòng)助力車，其特征在于設(shè)置有警報(bào)器機(jī)構(gòu)，該警報(bào)器機(jī)構(gòu)在根據(jù)所述剎車傳感器的輸出信號(hào)而識(shí)別出所述人力剎車的啟動(dòng)時(shí)被驅(qū)動(dòng)，并將該情況通知給使用者。
全文摘要
本發(fā)明可在不妨礙人力剎車的功能下實(shí)施對(duì)應(yīng)于使用者的手柄操作量而調(diào)整的適度的能量回收剎車，從而有效地回收能量，以尋求實(shí)現(xiàn)車輛的行駛距離的延長(zhǎng)及電池的長(zhǎng)壽命化。當(dāng)使用者操作剎車柄(142)時(shí)，與其操作量對(duì)應(yīng)的剎車傳感器的輸出信號(hào)自剎車傳感器(500)輸入至控制電路(620)，輸入剎車傳感器的輸出信號(hào)按照如轉(zhuǎn)換圖表所示的預(yù)先測(cè)定而求出的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)值線性轉(zhuǎn)換成能量回收剎車力要求值，進(jìn)行對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)換后的能量回收剎車力要求值的能量回收動(dòng)作。于是，電動(dòng)助力腳踏車(100)于剎車柄(142)的游隙區(qū)間，通過能量回收動(dòng)作而產(chǎn)生的能量回收剎車力逐漸減速。
文檔編號(hào)B62M6/40GK102548787SQ201080044848
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月5日
發(fā)明者保坂　康夫, 和夫 淺沼, 賀川　俊之 申請(qǐng)人:太陽誘電株式會(huì)社