電動アシスト自転車の回生電力に応じた駆動負荷の

電動アシスト自転車の回生電力に応じた駆動負荷の評価法
◎辻
弘兵・折川
幸司・佐藤
大介・伊東
淳一（長岡技術科学大学）
T
P

.......................................................................... (1)
(1)式より，定トルク制御ではモータ電力は回転数に比
例する。
図 1 にルームランナーを用いた回生電力測定とルーム
ランナーの消費電力測定の実験システムを示す。モータの
回転数はルームランナーの速度に比例する。まず，速度を
変化させて，定トルク制御における回生電力とルームラン
ナーの消費電力を測定する。また，前かごの中の重りによ
って前輪荷重を変えて，同様の実験を行う。
3. 実験結果
図 2 に前かごの重りが x=0，10.0，20.0kg(前輪荷重 m=11.9，
21.9，31.9kg)の時の速度に対する回生電力の測定結果を示
す。トルク指令値は T*=0.3p.u.(1.0p.u=7.7N･m)である。図
2(a)より，ルームランナーの速度に対して回生電力が比例
増加していることがわかる。また，図 2(b)より，同じ速度
において前輪荷重が変化しても，回生電力はほぼ同じであ
ることがわかる。したがって，モータの定トルク制御が行
われていることを確認した。
図 3 に重りが x=10.0kg（前輪荷重 m=21.9kg）の時の電
力回生の有無によるルームランナーの消費電力の測定結
果を示す。なお，消費電力には待機電力が含まれている。
T*=0.3p.u.において速度 10km/h 時の回生電力は 21.9W であ
り，同じ消費電力となる電力回生しない場合の速度
11.0km/h(10%増加)に相当する漕ぐ力と等価である。また，
T*=0.5p.u.においても同様で，速度 10km/h 時の回生電力は
35.5W であり，電力回生しない場合の速度 12.1km/h(21%
増加)に相当する漕ぐ力と等価である。
今後は，運転者の踏力と電力回生効率を測定し，モータ
の定トルク制御の妥当性を検証する。
参考文献
(1) 野口健二・折川幸司・伊東淳一:電気学会全国大会, 4-093 (2015)
Regenerative power (W)
1.はじめに
Table. 1. Comparison of conventional electric assisted
著者らは，電気二重層キャパシタ(以後，EDLC)を電源
bicycle and proposed system.
(1)
とした電動アシスト自転車を開発している。EDLC は急
速充電が可能であり，走行中に EDLC への回生運転を行
うことで，外部充電をしなくてもアシストすることができ
る。しかし，回生充電時はペダルを漕ぐ力が大きくなるの
で運転者の負担が増す問題がある。本論文では回生充電の
妥当性の評価方法として，電力回生による踏力の増加をル
ームランナーの消費電力と走行速度で評価する方法を提
案する。
2. 回生電力測定とルームランナーの消費電力測定
市販されているアシスト自転車は単純に踏力に従って，
モータからアシストトルクを発生する。このため，長くア
シストするには，リチウムイオンバッテリー(以後，LiB)
のような大きなエネルギーバッファが必要となる。LiB は
使うたびに充電器で充電しなくてはならず，利便性を損ね
る一因となる。一方，提案システムでは漕ぎ出しや，坂道
の登りはじめなどある程度大きな踏力が必要な時のみア
シストし，走行の安定化と快適化を図る。さらに，平地で
低速走行時に回生充電するため，充電器を必要としない。 Fig. 1. Experimental setup of measurement for regenerative power
回生充電を評価するにあたり，今回は簡易的な方法とし
and power consumption of treadmill.
て，モータのトルクを一定に保つ定トルク制御を採用する。
モータのトルク T は回転数とモータ電力 P を用いて(1)
式で表される。
(a) m = 11.9kg.
45.0
40.0
35.0
30.0
25.0
20.0
15.0
10.0
5.0
0
重り: x (kg)
トルク指令値: T* = 0.3 (p.u.)
x = 0 10.0 20.0
x = 0 10.0 20.0
x = 0 10.0 20.0
10.0
14.0
Treadmill speed (km/h)
18.0
(b) Reference torque = 0.3 p.u. (1.0 p.u. = 7.7 N･m).
Fig. 2. Regenerative power from assisted motor.
650.0 前輪荷重: m = 21.9 (kg)
トルク指令値: T*
600.0
T* = 0.5 (p.u.)
T* = 0.3 (p.u.)
回生:無
550.0
500.0
450.0
11.0 (km/h)
12.1 (km/h)
400.0
350.0
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
Treadmill speed (km/h)
18.0
Fig. 3. Power consumption of treadmill.
20.0

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