专利名称：电助动车的制作方法
背景技术：
1.发明范围本发明涉及电助动车，如电助动的自行车或轮椅，这种电助动车或轮椅具有通过施加人的驱动力用于驱动驱动轮的人力驱动系统，和通过驱动与人驱动力相一致的电动马达用于辅助驱动驱动轮的电驱动系统。2.相关技术说明众所周知，这种电助动车包括通过用电动马达的电驱动力补充人驱动力以减少为驱动它们所必需的人驱动力量的车辆。
在这种电助动车中，通过例如如图7所示的控制方法确保了在高速行驶期间的安全性。也就是说，进行一种控制，它将电驱动力与人驱动力之比，或所谓助推比，在行驶速度为0-15km/h时设定到1.0，那样改变控制，以便行驶速度在15和24km/h之间增加时，该比值逐渐从1.0线性降低到0，并在24km/h及超过此速度时将该比值设定为0，因而停止了由电驱动力所提供的辅助驱动。
为了达到这一目的，通常采用了一种方法，在该方法中装备了一个驱动力传感器，用于检测施加到驱动轮上的人驱动力的量，一个速度传感器，用于检测行驶速度，和一个微型电子计算机，用于计算必须产生的电驱动力有多大，并且人驱动力和行驶速度的量被输入到该微型计算机中，微型计算机能根据贮存于其中的列表数据改变助推比。
例如，假定100kg·cm的人驱动力作用在驱动力传感器上，当行驶速度为10km/h(见图7)时，由电驱动力提供的辅助附加输出设定为100kg·cm，那么对20km/h的行驶速度，该电驱动力被计算并输出为44kg·cm，因为助推比必须减小到0.44左右。
然而，若用上述这种结构，则会发生当速度传感器不准或速度传感器工作不正常时，由速度传感器所记录的速度与实际行驶速度有时不同，因此，虽然在微型计算机中进行了正常的计算，但助推比变得超出图7中所示的控制范围。这样，有时它会变成危险的行驶，或造成电驱动力的助动不够。
还有，因为速度传感器检测来自车轮或类似转动部件的行驶速度，所以存在一个问题是必须有线路，并且结构容易变得复杂和线路容易形成障碍。发明提要本发明是考虑到上述问题而作出的，并且本发明的目的是提供一种电助动车，该车具有简单的结构，它在行驶期间的安全性高，并且能提供足够的电驱动力助动(辅助驱动)。
为了实现这一目的和其它目的，本发明提供一种电助推车，该车包括具有驱动轮的车主体，该驱动轮由人力和电力驱动；具有驱动力施加部件的人驱动系统，将用于驱动驱动轮的人驱动力施加到该驱动力施加部件上，和一个用于检测施加到该驱动力施加部件上的人驱动力的扭矩检测部件；及一个具有输出用于驱动驱动轮的电驱动力的马达的电驱动系统，一个用于控制马达的控制部件和一个作电源用的蓄电池，其中电驱动系统的马达具有这种电驱动力特性，使得只有在速度低于一预定速度时，马达才输出电驱动力，并且电驱动系统的控制部件根据由人驱动系统的扭矩检测部件所得的检测结果用预定的比值控制马达。
若用这种结构，对控制部件来说，能够根据由人驱动系统的扭矩检测部件所得的检测结果用预定的比值控制电驱动系统。因此，不用如相关技术中那样提供速度传感器进行基于速度的控制就能够控制电驱动系统同时保持助推比(电驱动力与人驱动力的比值)小于预定值，并且能提供电力助动同时保持安全。在本专利申请说明书和权利要求书中，“扭矩”涉及驱动力的量或强度。附图的简要说明
图1为一组显示由本发明第一优选实施例设定的助推比和电驱动系统驱动力特性所得到的实际输出扭矩助推比的图形，图2为第一优选实施例电源系统的方框图；图3为第一优选实施例的驱动部件在图4中A-A线上的剖面图4为该驱动部件结构平面图；图5为说明第一优选实施例的驱动力检测部件工作情况的示意图；图6为第一优选实施例的总体结构图；图7为显示确保安全的速度和助推比之间关系的图形；图8为一组显示由本发明第二优选实施例设定的助推比和电驱动系统驱动力特性所得到的实际输出扭矩助推比的图形；图9为一组显示由本发明第三优选实施例设定的助推比和电驱动系统驱动力特性所得到的实际输出扭矩助推比的图形。
图10为一组显示由本发明第四优选实施例之前得到的设定的助推比和电驱动力系统驱动力特性所得到的实际输出扭矩助推比的图形；和图11为一组显示由本发明第四优选实施例设定的助推比和电驱动系统驱动力特性所得到的实际输出扭矩助推比的图形。优选实施例的详细说明在按照本发明的电助动车中，最好使用具有这种电驱动力特性的电驱动系统，使得如果速度超过定为危险行驶速度范围下限值的第一预定速度(例如24km/h)时，该电驱动系统就不输出辅助的驱动力。若用这种结构，则不管实际行驶速度如何，甚至当电驱动力与人驱动力的比值控制在1∶1时，如果速度超过在该速度下电力助动必须停止的第一预定速度，则马达没有输出。
另外，最好使用具有这种电驱动力特性的电驱动系统，使得如果速度超过为安全行驶速度范围上限值的第二预定速度(例如15km/h)时，该电驱动系统就不输出辅助的驱动力。若用这种结构，则由电驱动系统所提供的电驱动力只是在速度低于第二预定速度时才输出(例如，在此速度下电力助动一定开始减小)。因此，不用安装速度传感器以进行基于速度的控制便能实现控制，同时保持助推比小于预定值，并且能在保持安全的同时提供电力助动。
当使用本发明电助动车中的具有如果速度超过第一预定速度和第二预定速度就不输出辅助驱动力的电驱动力特性的电驱动系统时，控制部件最好预先储存这种电驱动力特性，并且最好参照这些特性计算出马达的输出扭矩。
在按照本发明的电助动车中，推助比最好是在0-1范围内。在这种情况下，除了助推比为0时外，控制部件根据由人驱动系统的驱动力检测部件所检测的人驱动力的量操纵电驱动系统的马达，并且该车依靠两种驱动力(即人驱动力和以0-1范围内的固定比值辅助加到其上的电驱动力)行驶。
助推比最好是在从0到1范围内成线性(如用一阶函数表示的)或曲线(如用二阶或三阶函数表示的)改变，直到人驱动力达到预定值(例如200kg·cm)并在超过该预定值时保持恒定为止。
这里，如果按照电驱动系统的驱动力特性，当小的人驱动力作用在驱动轮上时，助推比部分地发生改变(例如减小)，此处在定作低于危险行驶速度范围，不超过安全范围的速度范围的小心行驶速度范围内(例如15-24km/h)，助推比逐渐地从1减小到0。
在上述结构中，如果那样设定助推比，以便当人驱动力变大时，它在固定范围内逐渐增加，则即使不检测实际行驶速度，在高速下也不会超过安全范围。另外，在低的人驱动力下不需要那样多的电驱动力助动，所以能够减少电源蓄电池的消耗。
另外，如果那样设定助推比，以便它的变化速率随人驱动力增加而增加，则能够在小的人驱动力的情况下提供小的电驱动力，和在大的人驱动力的情况下提供大的电驱动力。这样，能减少过量的蓄电池消耗并能在安全范围内用大的电驱动力提供助动。
安全行驶速度范围是定作低于上述小心行驶速度范围的速度范围。
现在将根据图1-6详细说明应用于电助动自行车的本发明第一优实施例。
首先，将根据图6说明电助动自行车的总体结构。
在图6中，标号1表示主车架，该主车架连结到位于前面的前叉管2和位于车座3下面的车座管4上。作为驱动力施加部件的踏板5可由骑车人蹬车转动，它在主车架1与车座管4连接的部分处安装在主车架1上。
标号6表示前车轮，它和车把手7一起运动，并根据把手7转弯情况确定行驶方向。前车轮6由车条8、轮辋9和轮胎10组成。
标号11表示后车轮，它是驱动轮，并且该后车轮11由轮胎12、轮辋13、车条14和驱动部件15组成。
标号16表示前链轮，它和踏板5一起转动。链条17安装在前链轮16上并将前链轮16的转动传送到后链轮27(如图3所示)上，后链轮27安装在驱动部件15的车轴上。
标号18表示构成马达49(下面将进一步讨论)电源的蓄电池，并装有24伏镍-镉蓄电池。蓄电池18可以取下并能在室内重新充电。
标号19表示前面的车筐，而20表示在存车时用于支承自行车的车支架。
上述驱动部件15的特殊结构在图3和图4中示出。
标号21表示固定到主车架1上的圆盘形固定侧闸皮，而标号22表示转动侧闸皮，转动侧车皮22与固定侧闸皮21共轴，并在固定侧闸皮21的外侧上转动。固定侧闸皮21和转动侧闸皮22一起构成轮毂。环绕转动侧闸皮22的周边形成两个环形肋24，而车条14被安排成以张力形式从这些环形肋24延伸到轮辋13上，在轮辋13上装配了轮胎12。
标号25表示安装在车轴上的内轮辋芯轴型齿轮箱，并且该齿轮箱25通过棘轮26连结到后链轮27上。也就是说，由于棘轮26，来自链条17的人力只在一个方向上起作用。当力以反转的方向作用时，驱动力被断开。齿轮箱25装在一个圆筒形容器33内。环绕容器33一侧整个周边形成法兰部件28。齿轮变速杆30可通过车轴29的一个空心部件滑动插入该齿轮箱25内并被推向外侧。通过齿轮变速杆向左或向右移动，齿轮箱25里面的齿轮(图中未示出)被换档。用于推压齿轮变速杆30的推压件31被安装成与齿轮变速杆30压力接触，而用于操纵推压件31的操纵杆(图中未示出)被安装在把手7的附近并用导线32连结到推压件31上。当用操纵杆拉导线32时，推压件31使齿轮变速杆30作枢轴式转动和活动，并且齿轮变速。
套管34压配合在齿轮箱25的容器33上并环绕着容器33的外部周边。套管34用螺钉固定在法兰部件28上。
标号35表示与套管34和法兰部件28整体转动的旋转板。
现在将参照图5说明该旋转板35。图5为说明旋转板35工作情况的示意图。
旋转板35比齿轮箱25的容器33的外周边的直径大，并且是圆形的和与齿轮箱25同心。沿轴向延伸的推压杆36和转换杆37在两个表面接合位置与旋转板35整体安装。推压杆36制成具有钟型表面的棱镜形状，并用其钟型弯曲表面推压一个弹性体，即弹簧38。当压缩弹簧38时，旋转板35沿着与齿轮箱25同心的齿轮箱外周边和作导向件用的容器33的外周边旋转。转换杆37为一在车轴29方向上延伸的矩形平行六面体，并且其端部形成斜面，以致它在旋转方向上逐渐变得更短。
用推压杆36推压弹簧38的另一端，使之与部分转动侧闸皮22接触。人驱动力的传送次序是这样的，使旋转板35利用推压杆36压缩弹簧38并转动转动侧闸皮22。这时，根据压缩弹簧的压缩量，旋转板35旋转，而引起转动侧闸皮22稍稍拉紧。该旋转板35根据由人驱动力引起的张力围绕齿轮箱25旋转。这时，由于旋转板35轻轻旋转的结果，转换杆37也类似地旋转，山形构件40与在转换杆37端部形成的倾斜部分39接触，该山形构件在车轴29的方向上被倾斜部分39推压和活动。一个磁性件即铁淦氧环41固定在该山形构件40上。当山形构件40活动时，铁淦氧环41也活动。C环42和弹簧43用于将铁淦氧环41推向旋转板35一侧，它们都安装在该淦氧环41的端部上。结果，铁淦氧环41相对于转动侧闸皮22以相应于旋转板35张力的量在车轴29的方向上活动。
线圈44安装在铁淦氧环41附近的固定侧闸皮21上。线圈44可将因接近铁淦氧环41而引起的电感变化转换成电信号。利用来自这种信号的输出，能够检测人力扭矩(转动踏板5的力)。
图5所示的构件在一起称作驱动力检测部件45。另外，此处转换杆37，山形构件40，铁淦氧环41和磁性检测构件44在一起称作检测部件，并且利用这些构件能检测构成弹性体的弹簧38的压缩程度。另外，转换杆37和山形构件40在一起称作转换构件，并且这种转换构件将弹簧38在转动方向上的压缩作用转换成在车轴29方向上的移动。
在这种自行车中，踏板5、前链轮16、链条17、后链轮27、齿轮箱25、棘轮26和驱动力检测部件45合在一起称作人力驱动系统。
在上述结构中，用磁性铁淦氧环41作环，但该环也可另外用导电材料如铝制作。另外，虽然用弹簧38作弹性体，但也可用像胶或类似物作弹性体，并且可以用能检测这种橡胶压缩程度的量规制作检测部件。此外，该弹性体可用压敏橡胶制造，并且可取出压缩压力作为电信号。
内齿轮46用螺栓固定到转动侧闸皮22上，并且在其内侧上所形成的内齿轮46的齿形部分用增强塑料例如聚缩醛类树脂制成。外侧部分是金属闸皮并盖住外部的周边，以便强化齿形部分。
标号47表示与内齿轮46整体成形的轴圆柱体。轴承48安放在轴圆柱体47和轴套34之间，以便旋转板35能平滑地转动。
马达49安装在固定侧闸皮21中，皮带51装配到马达49的输出轴50上。皮带51连接到第一皮带轮52上。该第一皮带轮52通过轴承53可以转动地安装到固定侧闸皮21上。第二皮带轮56通过位于其间的单向离合器54和轴承55与第一皮带轮52共轴安装。来自第一皮带轮52的动力只以一个方向传递到第二皮带轮56上。齿轮57在第二皮带轮56上形成，而且该齿轮57和内齿轮46相互啮合，并用马达49的驱动力使转动侧闸皮22转动。装备单向离合器54使来自马达49的驱动力与人的驱动力无关。也就是说，这样装备结果，不会发生例如当自行车用手往前推时，马达49和后轮11一起转动，而把因电动制动而产生的过分负担放到用户身上。
在这种自行车上，马达49、输出轴50、皮带51、第一皮带轮52、轴承53、单向离合器54、轴承55、第二皮带轮56和齿轮57在一起称作电驱动系统。
标号58表示与齿轮箱25的容器33一起转动的制动臂。制动臂50与后轮11一起在制动套管59内转动。由于装在制动套管59内的制动瓦60被安装在手柄7上的制动杆(图中未显示)张开，所以使制动瓦60和制动臂58进行压力接触并制动后轮11的转动。
标号61表示可调节皮带51张力的皮带张紧轮，皮带51通过在其上加压连结马达49和第一皮带轮52。这种皮带张紧轮61由辊62和底板63组成，并且由辊62施加到皮带51上的压力用长孔64调节，固定底板63的螺丝通过该长孔64。
下面，将参照图2说明这种结构，图2是整个动力系统的方框图。
首先，在人驱动系统中，施加到踏板5上的人驱动力通过前链轮16和链条17传递到后链轮27上，并且在通过齿轮箱25改变速度后，经过旋转板35和弹簧38转动后轮11。其次，在电驱动系统中，弹簧38压缩的量，即旋转板35相对于转动侧闸皮22转动的量被转换杆37转换成铁淦氧环41在车轴29方向上移动的量。铁淦氧环41的这种移动被转换成线圈44电感的变化，并作为电信号输入到控制部件65中。
控制部件65由具有微型计算机的电子电路板、热辐射板及开关元件和类似物组成，并装在固定侧闸皮21的内部。控制部件65输入来自线圈44的信号并输出在此基础上驱动马达49的驱动信号。马达49的输出用减速机构67减低速度，该减速机构67包括第一皮带轮52和第二皮带轮56，并且后轮11转动。此处，从后链轮27到内齿轮46和后轮11、转换杆37及铁淦氧环41均安装在转动侧闸皮22上。控制部件65、线圈44、马达49和减速机构67则均安装在固定侧闸皮21上。
现在说明在第一优选实施例中所用的电驱动系统。在图1中的右上方图形示出电驱动系统驱动力(所加的辅助驱动力)的特性，该图中水平轴示出行驶速度而垂直轴示出输出扭矩(传送到驱动轮上的电驱动力的量)。在此优选实施例中，使用具有这种驱动力特性的电驱动系统。这种驱动力特性是一种预定的电驱动系统本身的能力，并且这种能力由许多因素诸如线圈数、转子直径和马达的极数等决定的。关于这种驱动系统的驱动力特性，当速度为0km/h时，最大输出扭矩为450kg·cm。当马达开始转动和速度增加时，最大输出扭矩降低。当速度达到15km/h时，马达在那个速度下转动，但不再有任何输出扭矩。也就是说，在这个速度下及超过该速度时，没有输出扭矩辅助施加到驱动轮上。
例如，在这个电驱动系统中，如果在速度为0km/h时要求以300kg·cm的扭矩辅助驱动，该扭矩可充分提供。但是，如果当速度为13km/h时要求以300kg·cm的扭矩输出，实际上只能产生100kg·cm的输出，即使在控制电路的说明书中说是300kg·cm也是如此，因为若用这种电驱动系统，当速度为13km/h时，可能的最大输出只有100kg·cm。
同样，当速度变成12km/h或超过此值时，输出超过150kg·cm的扭矩变得不可能，虽然在速度低于12km/h时这种扭矩输出是可能的。随着速度增加，能够输出的扭矩减少，并且在速度为15km/h时，该输出扭矩变为0。
现在将根据图1说明控制部件65的工作情况。
首先，将解释电驱动力对人驱动力的助推比。助推比是预先定好的并储存在控制部件65的控制电路里面，并且在该优选实施例中将电驱动力对人驱动力的比值设定为1∶1。在图1中的左下方图形中，水平轴示出人驱动力，而垂直轴示出设定的助推比。在该优选实施例的情况下，当人驱动力例如是150kg·cm时，要求电驱动力也是150kg·cm，因为设定的助推比是1.0。这个将用图1来解释。图1中左上方的图形示出在水平轴上的人驱动力和在垂直轴上的电驱动力，并且该图形是一种要求电驱动力与检测的人驱动力有关的图形。例如，当要求电驱动力提供150kg·cm扭矩时，如果使用具有图1中右上方图形中示出的扭矩特性的电驱动系统，在速度从0-12km/h时，以150kg·cm的扭矩输出是可能的。但是，即使要求输出150kg·cm的扭矩，电驱动系统的能力是这样的，以致当速度为12km/h或更高时，以大于此值的扭矩输出是不可能的。也即，在速度超过12km/h时，最多只能输出由电驱动系统能力所决定的最大扭矩。因此，由于使用这种电驱动系统，当在水平轴上标绘行驶速度和在垂直轴上标绘实际助推比时，直至速度为12km/h时助推比都是1，但在速度超过此值时，按照电驱动系统的特性，该比值逐渐减小，并且最后在速度为15km/h时，扭矩输出变成0，正如图1右下方图形中B线所示的那样。
现在将说明由人驱动力产生的扭矩为100kg·cm时的情况。由于预定的助推比为1.0，要求电驱动力也是100kg·cm，正如22图1左上方图形可以看到的那样。因此，当使用具有图1右上方图形所示特性的电驱动系统时，在速度为0-13km/h时，输出100kg·cm是可能的。但是，即使要求输出100kg·cm的扭矩，电驱动系统的能力是这样的，使能在速度超过13km/h时也不能输出大于比值的扭矩。也即，在速度超过13km/h时，至多能输出由电驱动系统能力所决定的最大扭矩。因此，由于使用这种电驱动系统，当在水平轴上标绘行驶速度和在垂直轴上标绘实际助推比时，直至速度为13km/h时助推比都是1，但在速度超过13km/h时，按照电驱动力的特性，该比值逐渐减小，最后在速度为15km/h时扭矩输出变为0，如图1右下方图形中线A所示。
同样，若考虑人驱动力为200kg·cm和250kg·cm时的情况，则要求电驱动力也为200kg·cm或250kg·cm。当使用具有图1右上方图形所示特性的这种电驱动系统时，电驱动系统的特性是这样的，使得如果人驱动力为200kg·cm，则在0-11km/h速度下实际助推比为1，而如果人驱动力为250kg·cm。则在0-8km/h速度下实际助推比为1。在速度分别超过11km/h和8km/h时，按照电驱动系统的扭矩特性，输出扭矩减少，并且输出扭矩的实际助推比变成如图1右下方图形中C和D线所示。
图1右下方图形中的线H示出助推比的改变与高速行驶期间为确保安全而规定的速度之间的关系。当使用具有这种特性的电驱动系统时，输出的实际助推比保持在此线H的范围之内。因此，若使用一种电驱动系统，其扭矩特性是这样的，使得在速度超过15km/h时它不输出辅助驱动力，实际上输出的助推比不超过线H，也即不超过图1中规定的助推比，即使预先设定助推比为1时也是如此，因此，不用提供速度传感器进行自身速度控制，便能安全地进行速度控制。
现在将参照图8说明本发明的第二优选实施例。
如第一优选产施例中一样，为在高速行驶期间确保安全，在速度最高为15km/h时，将电驱动力与人驱动力的输出比值或助推比定为1.0，而在速度超过15km/h时，将其定为逐渐地从1.0线性降低到0，如图8的右下方图形中H所示。
一个马达只是在速度低于24km/h时才输出扭矩，在此速度下，调整好的助推比为0，例如用低于20km/h作为这种情况下电驱动系统的马达49，如图8右上方图形中所示。电驱动系统的输出扭矩是从马达49输出辅助驱动力时的输出，并且动力最后被传送到后轮11上。
在该第二优选实施例中，来自电驱动系统的输出扭矩如图8左下方图形所示设定。也就是说，助推比那样设定，以致当人驱动力为200kg·cm或更少时，助推比从1线性减少直至到0。这减少了蓄电池的消耗，并且在人驱动力小的情况下，通过降低电驱动力的助推比以使蓄电池使用更久，因而在不需要那么多时使电驱动力减少，而在人驱动力大的情况下提供充足的电驱动力。在这样设定助推比时所要求的电驱动力曲线在图8的左上方图形中示出。在人驱动力达到200kg·cm之前，所要求的电驱动力成曲线逐渐上升，而在超过200kg·cm时，由于要求电驱动力和人驱动力的量相同，所要求的电驱动力成直线上升。这里，现在将比较一下电驱动系统的扭矩特性，以看看实际输出多少扭矩。当人驱动人例如是100kg·cm时，根据设定的助推比，要求电驱动力为50kg·cm。这时，在速度从0到18km/h时，作为电驱动力输出50kg·cm的扭矩。然而，由于在速度超过18km/h时不能输出超过50kg·cm的扭矩，所以如图8右下方图形中线A所示，与行驶速度有关的助推比，由于电驱动系统的输出特性，在速度为0-18km/h时该助推比为1，而在速度超地18km/h时，则助推比逐渐减小。
当人驱动力为150kg·cm时，根据设定的助推比，要求电驱动系统转矩为112.5kg·cm。然而，实际助推比如图8右下方图形中线B所示，由于电驱动系统的扭矩特性是这样的，使得当速度超过17km/h，不能输出大于112.5kg·cm的扭矩。同样，当人驱动力为200kg·cm时，实际助推比如线C所示。当人驱动力为250kg·cm时，实际助推比如线D所示。当从这些结果计算出每个速度时的最大助推比并标绘出来时，则得到用虚线示出的那种曲线。此曲线不与直线H相交。
这样，当不装速度传感器供进行基于速度的控制，而保持助推比小于规定的助推比时，进行控制是可能的，因为使用了一种电驱动系统，其扭矩特性是这样的，使得在速度超过24km/h时不输出扭矩，例如使用在速度超过20km/h时不输出扭矩的电驱动系统，并且还使该助推比随着人驱动力增加而增加。因此，它能提供最大的电力助动，同时在高速下确保安全。
现在将参照图9说明本发明的第三优选实施例。
象在第一和第二优选实施例中一样，为确保在高速下行驶安全，在速度高达15km/h时，电驱动力与人驱动力的输出比或助推比为1.0，在速度超过15km/h时，该助推比能从1.0到0逐渐线性减小，如图9右下方图形中H所示。
象在第二优选产施例中一样，使用一种马达作为这种情况下电驱动系统中的马达49，该马达只是在速度低于24km/h时才输出扭矩，该速度是助推比必须是0时的速度，例如低于20km/h。电驱动系统的输出扭矩是驱动力从马达49输出，并且动力最后传送到后轮11上时的输出。
在此第三实施例中，电驱动系统的输出扭矩如图9左下方图形中所示设定。也就是说，当人驱动力低于200kg·cm时，该助推比从1到0形成二阶曲线，并且那样设定，以便当人驱动力值增加时，在曲线上那一点处助推比的变化率也增加。这降低了蓄电池的消耗，并且在人驱动力小的情况下，通过提供小的电驱动力使蓄电池使用更久，因而在不需要那么多电驱动力时，使电驱动力减少，而在人驱动力大的情况下，提供充足的电驱动力。
现在将通过考虑电驱动系统的扭矩特性来考察这种情况下电驱动系统的输出。当人的动力扭矩是例如100kg·cm时，设定的助推比约为0.25，并且要求电驱动力输出约为25kg·cm。然而，因为电驱动系统的特性是这样的，使得在速度超过19km/h时，它不能输出超过25kg·cm的扭矩，所以实际助推比小于设定的助推比，并变成如图9右下方图形中的线A所示。当人力扭矩为150kg·cm时，设定的助推比为0.56，并要求电驱动系统的扭矩为84kg·cm。然而，因为电驱动系统的特性是这样的，使得在速度超过17km/h时，它不能输出超过84kg·cm的扭矩，其实际助推比如基于图9右下方图形中线B所示。同样，当人力扭矩为200kg·cm时，助推比如线C所示。当人力扭矩为250kg·cm时，其助推比如线D所示。当由这些结果计算出每个速度下的最大助推比并在图上标绘出来时，得到用虚线示出的那种曲线。该曲线不与直线H相交。
这样，由于使用了一种电驱动系统，其扭矩特性是这样的，使得在速度超过24km/h时它不输出扭矩，例如使用在速度超过20km/h时不输出扭矩的电驱动系统，所以当保持助推比中于规定的助推比而不装速度传感器供进行基于速度的控制时，进行控制是可能的，并且能提供确保在高速下安全的电力助动，而且在低的扭矩下助推比还能随人驱动力增加而增加。
现在将参照图10说明本发明的第四优选实施例。
在图10右下方图表中的线H示出了为确保安全相对于行驶速度的助推比；速度小于15km/h时，这种助推比为1.0，而速度在15km/h和24km/h之间时，该助推比从1.0线性降低到0。
例如，下面是使用一种电驱动系统的情况，该电驱动系统具有图10右上方图形中示出的那种扭矩特性，并且如图10左下方图形中所示，以与第二优选实施例中相同的方法设定助推比。
正如上述优选实施例中那样，对于人力扭矩分别为100、150、200和250kg·cm的那些情况，其各自的实际助推比A、B、C和D如图10右下方图形中所示。当由这些结果计算出每个速度下的最大助推比并在图上标绘出来时，得到用虚线示出的这种曲线。在这种情况下，当速度在17km/h和21Rm/h之间时，最大助推比超过图10右下方图形中线H范围所规定的比值。
因此，在该第四优选实施例中，如图11左下方图形中所示，设定预定的助推比，以说明类似于第三优选实施例的二阶曲线，并将助推比设定成直至200kg·cm都逐渐增加。结果，如图11右下方图形中所示，当人力扭矩分别为100、150、200和250kg·cm时，相应的实际助推比如线A、B、C和D所示，并且该最大助推比不超过预定值H。
这样，即使电驱动系统的输出扭矩特性改变，也能不用速度传感器而通过改变预定的助推比来控制实际助推比，因此扭矩输出不超过安全范围。
在上述第三和第四优选实施例中，设定该预定的助推比以说明二阶曲线，并且助推比的变化率能随着人力扭矩增加而增加。然而，另一方面，当人力扭矩小时，可使助推比的变化率变大，并且可使这种变化率随人力扭矩增加而减小。
在第一到第四优选实施例中，可将许多不同类型的设定的助推比储存在控制电路中，以便用户能利用开关随意转换这些助推比。还有，设定的助推比可自动转换，以便当需要大的电驱动力时，如开始行驶和上坡行驶时，使该助推比变大。
权利要求
1.一种电助动车，包括具有驱动轮的车主体，该驱动轮由人力和电力驱动；具有驱动力施加部件的人驱动系统，用于驱动驱动轮的人驱动力施加到该驱动力施加部件上，和用于检测施加到驱动力施加部件上的人驱动力的扭矩检测部件；及具有马达的电驱动系统，该马达用于输出驱动驱动轮的电驱动力，用于控制马达和电源用蓄电池的控制部件，该电助动车其特征在于，电驱动系统的马达具有这种电驱动力特性，使得只有在速度低于预定速度时马达才输出电驱动力，和电驱动系统的控制部件根据由人驱动系统的扭矩检测部件所得的检测结果控制具有预定比值的马达。
2.按照权利要求1的电助动车，其特征在于，预定比值是电驱动力与人驱动力之比，并且该预定比值是在0-1范围内。
3.按照权利要求1的电助动车，其特征在于，该预定比值是电驱动力与人驱动力之比，并且如果人驱动力低于预定值，则该预定比值在0-1范围内成线性变化，而如果人驱动力超过预定值，则该预定比值是恒定的。
4.按照权利要求1的电助动车，其特征在于，该预定比值是电驱动力与人驱动力之比，并且如果人驱动力低于预定值，则该预定比值在0-1范围内成曲线变化，而如果人驱动力超过预定值，则该预定比值是恒定的。
5.按照权利要求1的电助动车，其特征在于，预定速度为24km/h。
6.按照权利要求3的电助动车，其特征在于，人驱动力的预定值为200kg·cm。
7.按照权利要求4的电助动车，其特征在于，人驱动力的预定值为200kg·cm。
8.按照权利要求1的电助动车，其特征在于，人力驱动系统的扭矩检测部件将驱动轮转动方向上的螺旋弹簧压缩量转换成驱动轮轴向方向上的移动量，并用感应线圈检测作为电信号的移动量。
9.按照权利要求1的电助动车，其特征在于，车主体是自行车主体或轮椅主体。
全文摘要
电助动车，包括具有驱动轮的车主体、具有驱动力施加部件和扭矩检测部件的人力驱动系统，和具有马达、控制部件和蓄电池的电驱动系统。该电助动车其特征在于，马达具有这种电驱动力特性，使得它只是在速度低于预定速度时才输出电驱动力，而电驱动系统的控制部件根据由人力驱动系统扭矩检测部件得到的检测结果用预定比值控制马达；因而在保持助推比小于预定值时实现了电力助动的控制，同时不用装备速度传感器来进行以速度为基础的控制。
文档编号B62M6/45GK1157245SQ96112489
公开日1997年8月20日 申请日期1996年10月30日 优先权日1995年10月31日
发明者田中建明, 数原寿宏, 松本敏宏, 相良弘明, 前田好彦 申请人:三洋电机株式会社