CN1060728C - 电动辅助自行车 - Google Patents

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Abstract

一种电动辅助自行车，包括：电压/电流检测装置，临界值判定装置，时间监视装置，电机供电停止装置；其中，所述电压/电流检测装置检测供给电机的电压或电流；所述监界值判定装置检测由所述电压/电流检测装置检测的电压或电流未变为小于预先设定的近于0的值的状态；所述时间监视装置检测所述临界值判定装置检测出的状态在预先设定的容许时间以上持续的状态；所述电机供电停止装置根据所述时间监视装置的输出而停止向所述电机供电。

Description

电动辅助自行车
本发明涉及利用电机动力辅助人力行驶的电动辅助自行车，特别涉及通过监视供给电视电流或电压，防止供给不需要的辅助力的电动辅助自行车。
在并列设置人力驱动系统和电气驱动系统，根据踏力的变化控制电气驱动系统输出的电动辅助自行车中，特开平5-310177号公报提出了下述的技术：踏力检测装置的可动部分工作不平滑，踏力大于预先设定基准值的状态持续一定时间的场合下，通过限制电气驱动系统的输出，使之不产生不必要的输出，防止行驶感觉变差。
此外，也公开了这样的过流保护回路技术：根据串联连接于电机的电流检测电阻两端产生的电压，来检测流过电机的电流，当超过预先设定容许电流值的情况下，切断通过电机的电流。
但是，上述现有技术存在下述问题，即使踏力检测装置正常工作，主控制系统工作不正常的情况下，从电机仍供给不必要的驱动力，损害行驶感觉。所述的主控制系统根据检测的踏力控制产生辅助力的电机驱动。
此外，以PWM方式控制电机运转的情况下，开关控制向电机通电的半导体开关元件(如场效应管)虽未产生短路，但产生泄漏电流增大的故障，在这种情况下，由于未超过容许电流值，故过去的过流保护回路不能充分适应这种情况。
本发明正是解决上述课题的技术。其目的在于提供一种电动辅助自行车：为从电机供给根据踏力大小的辅助力，进行PWM信号生成的主控制系统、以及向电机开关通电的半导体开关元件等工作不正常，即使在这种情况下，也不供给不必要的辅助力。
为解决上述课题，本发明涉及一种电动辅助自行车，利用电机的动力辅助人力行驶，其特征在于包括：电压／电流检测装置，临界值判定装置，时间监视装置，电机供电停止装置；其中，所述电压／电流检测装置检测供给电机的电压或电流；所述临界值判定装置检测由所述电压／电流检测装置检测的电压或电流未变为小于预先设定的近于0的值的状态；所述时间监视装置检测所述临界值判定装置检测出的状态在预先设定的容许时间以上持续的状态；所述电机供电停止装置根据所述时间监视装置的输出而停止向所述电机供电。
在供给电机的电压或电流持续的时间大于预先设定的容许时间，且不能小于预先设定的大致接近于0的设定值时，电机供电停止装置向电机的供电。
由于根据踏力(脚踏脚踏板的力)控制从电机供给的辅助力，故根据踏力检测、检测踏力的电机运转控制正常时，脚踏板的上死点及下死点处踏力大致为0，供给电机的电压或电流周期性地为0；根据踏力检测，检测踏力的电机运转控制系统不正常工作时，由于供给电机的电压或电流不周期性地为0，通过检测不为0这种状态，停止向电机的供电，可防止供给不必要的辅助力。
此外，即使产生开关地向电机通电的半导体开关元件的泄漏电流增加的故障，通过检测出其异常，停止向电机的供电，可防止供给不必要的辅助力。
下面根据图来说明本发明的实施例。其中，
图1是本发明涉及电动辅助自行车侧面图。
图2是电池盒的纵剖面图。
图3是电池盒组件后部及中间壳体底部纵剖侧面图。
图4是传动齿轮机构及脚踏力检测装置模式结构图。
图5是本发明涉及电动辅助自行车控制装置功能块构成图。
图6表示电机供电停止装置及门驱动回路的回路构成图的一具体例。
图7表示控制系统动作时序图。
图8表示电机供电停止装置的其它构成例回路构成图。
图9根据电机电压检测的电机供电停止装置的框图。
图10表示控制系统一具体例回路构成图。
图11表示电动驱动限制装置的动作时序图。
图12是控制装置整体动作流程图。
图13是电流检测装置的另一构成例说明图。
图中的符号表示：1-电动辅助自行车；21-电机；85、206-继电器；87、FET-场效应管；70-踏力检测装置；90、100、110-电机供电停止装置；91-电流检测装置；92-临界值制定装置；93-时间监视装置；94-供电停止控制装置；203a-CPU；203c-A／D变换器；203T-计时器；204-电机电流检测回路。
图1是本发明电动辅助自行车的侧面图。
从电动辅助自行车1的头管2向斜后方延伸出下斜管3，从下斜管3的下端延伸出向上弯曲，并指向斜后方的座管4，由下斜管3及座管4构成大致呈V字型的主架5。在座管4的上端设置车座6。
在头管2上嵌插有可以自由转动的车把轴7，在车把轴7的上端一体地安装车把8，同时，在车把轴7的下端呈一体地延伸出的左右一对的前叉9的下端，自由回转地支承前轮10。
在下斜管3和车座管4交叉形成的主架的弯曲部下部，突出设有托架5a(如图3所示)，在其内安装传动齿轮机构，同时，兼作曲柄箱的齿轮箱11一体地安装在托架5a上。在齿轮箱11上一体地安装呈前后方向的后叉12。在车座管4和后叉的后端架设支撑13，在后叉12的后端可以自由回转地以轴支承后轮14。
在齿轮箱11上，嵌装有可以自由回转的曲轴(车拐轴)，在曲轴15的左右端一体地安装曲轴臂(车拐)16，曲轴壁16的前端设有脚踏板(脚蹬子)17。
与曲轴15一体设置的驱动链轮18以及和后车轮一体设置的从动链轮19之间架设有无缝链条20，通过脚踏板17上施加的力回转驱动曲轴15，则通过主动链轮18、链条20、以及从动链轮19使后轮14回转，电动辅助自行车1可以作为自行车行驶。
此外，沿车座管4，在齿轮箱11上固定电机21。在座管4的后侧面上，设有位于电机21上方的、控制电机21转动的电子控制装置、电机驱动装置等控制装置22。以控制装置22控制电机21回转，则电机的回转扭矩通过传动齿轮机构传递到曲轴15，以电机的动力对人力进行辅助。
由下斜管3和车座管4构成的主架5由大致呈V型的左右两部分的侧盖23及中间盖24覆盖。在覆盖下斜管3的侧盖23的倾斜的上表面上，可以拆卸地安装充电电池盒组件25。
在侧盖23的前端部上配设有由钥匙开关(组合开关)等构成的主开关41。通过与此主开关41的操作联动的锁紧装置(未图示)，当开关位于“开”位置时，为电池盒组件25不能拆下的结构。
此外，在电池盒组件25的侧面上，设有充电用接口等连接部42，即使在电池盒组件25安装于自行车1的状态下，也可以充电。
图2是电池盒的纵断面图。
电池盒组件25分成上下的下壳体26和上壳体27，在此电池盒组件25内，可以自由拆下地安装20个圆柱形的单一型Ni-Cd电池28a、28b构成的电源用电池组29。
此外，电池盒组件25的上壳体27形成电动辅助自行车1的车体外表面的一部分。
电源用电池组29的构成如下。相邻的Ni-Cd电池28a的正、负极交错排列，在Ni-Cd电池28a的外圆表面相互接触的状态，与Ni-Cd电池28a的中心线呈直角的方向呈一列排列10个Ni-Cd电池。在上述状态下，在此下层电池28a列上方各个凹下部分，重叠10个Ni-Cd电池28b。如图2的虚线所示，下层相邻的Ni-Cd电池28a的正、负极由铅焊方式用连接片30a互相连接，上层的各Ni-Cd电池28b同样以连接片30b相互连接，各Ni-Cd电池28a、28b的前端(图2中为左端)，正负极由连接片30c相互连接后，将上下Ni-Cd电池28a、28b插入筒状的热收缩性树脂制膜31内，再加热使膜收缩。
在下层Ni-Cd电池28a的后端(图2中的右端)，以及上层电池28b的后端的负极及正极分别连接端子片32a、32b，在端子片32a、32b上，通过焊接分别一体地连接导线33a、33b的一端。导线33a、33b的另一端分别接于供电接口34(图3所示)上，通过此供电接口34向控制装置22一侧供电。
在上下层各Ni-Cd电池28a、28b之间分别配有热敏电阻等热敏性电阻元件35。此热敏性电阻元件35通过导线35a连接于图3所示的充电用接口36上，在以未图示的充电器进行充电时，未图示的充电器根据热敏性电阻元件35的阻值监测Ni-Cd电池28a、28b的温度。
此外，在此电池盒组件25内，安装有各种保险丝37、防止逆极性充电的二极管等(未图示)电路元件。
图3是电池盒组件的后端以及中间壳体底部的纵剖面图。
在电池盒组件25的后端部配设有供电用接口38。此供电用接口38具有以铜合金板材等导电弹性材料构成的左右一对的接点端子38a。各接点端子用螺丝40将其一端固定于接口壳体上，同时，与各导线33a、33b呈电气连接。而且，与此供电用接口38相配的接口39配置于中心盖24的底壁24a上。此接口39具有左右一对的棒状端子39a。并且，在安装电池盒组件25的状态下，各突出端子39a贯穿形成于底壳26上的开口26a以及供电用接口38的开口部38b，各突出端子39a的前端与各接点端子38a相接触。因此，电源可供电。各接点端子38a的另一端由于各突出端子39a向上突出产生变形，在此变形部分设有螺旋弹簧38c，不仅可以获得充分的接触压力，而且不易产生由行驶过程中的振动引起的瞬时断电。
图4是传动齿轮机构及踏力检测装置模式图。
在曲轴15的轴向中间部，形成有沿径向贯通的沿轴向延伸的通孔15a。在此通孔15a内，与曲轴15同轴并收纳于其中的扭杆51将其左端(输入端)上形成的头部51a借助于卡环52结合于曲轴15上，同时其右端(输出端)形成的头部51b压入接合于环状驱动零件53的内表面上形成的凹槽中。曲轴15的通孔15a相对的壁面呈弧状弯曲，因此，不仅允许它相对于扭杆51的自由端的头部51b回转所定的角度，而且，当过载作用时可防止扭杆51的断裂。
在固定于套筒54内圆的锥齿轮55和环形驱动零件53之间设有第一单方向离合器56，在脚踩踏板17使曲轴15正转时，曲轴15的扭矩通过扭杆51、驱动零件53、锥齿轮55及套筒54传递到以花键结合于套筒54外周的主动链轮18上，借助链条及图1所示的从动链轮19传给后轮14。此外，脚踏踏板使曲轴15反转时，通过第一单方向离合器56的滑动，而允许曲轴15反转。
当电机21回转驱动时，其输出轴21a的扭矩通过4个直齿轮57、58、59、60及2个锥齿轮61、55传给主动链轮18。此外，即使在电机停止转动的状态，为不妨碍以人力驱动的主动链轮18的回转，在第1中间轴63上设了第2单方向离合器62。符号64为第2中间轴。
踏力检测装置70由扭矩-变形变换装置71、以及输出根据此变形输出电信号的应变传感器72构成。扭矩-变形变换装置71将踏力引起的扭转变成轴向的变形。扭矩-变形变换装置71由凸状的凸轮面及形成于驱动零件53的端面上的凹状的凸轮面配合构成。凸状的凸轮面形成于与曲轴15一体回转的内滑块71a的端面。
为了检测曲轴15的转数，在连接曲轴15及扭杆51的头部51a的卡环52的外周上形成齿部52a，与此齿部相对配有曲轴转数传感器75。曲轴转数传感器75输出以光学或电磁检测齿部52a的检测脉冲。
图5是本发明涉及电动自行车的控制系统方框构成图。
控制系统A具有主控制系统80和电机供电停止控制系统90。
主控制系统80由内装有CPU81、ROM、RAM83、A／D转换器82等的单片机构成。当图中未示出的主开关位于“开”位置时，CPU81输出继电器驱动信号81a，使继电器驱动三极管84处于开(ON)位置，使继电器85动作。由此，电机21通电。并且，当检测出大于规定的踏力时，使CPU81可输出继电机驱动信号81a也可以。
CPU81通过A／D转换器82将对应踏力检测装置70输出的踏力的电压信号70a作为数字信号读入，生成、并输出PWM信号81b。此PWM信号81b是为了使电机21产生对应踏力的辅助力的信号。此PWM信号81b通过门驱动回路供给场效应管87的栅极，使电机21进行PWM方式运转。
电机供电停止装置90由电流检测装置91、临界值判定装置92、时间监视装置93、以及供电停止控制装置94构成。
电流检测装置91与场效应管87的导通状态同步地读入场效应管87处于导通状态时的漏-源电压(FET的导通电压)，通过低通滤波器LPF或时间常数回路变换成直流电压。还有，也可以根据需要而直流放大，得到较大的直流电压。
临界值判定装置92通过比较由电流检测装置输出的对应电机电流的直流电压和预先设定的临界值电压，在供给大于预定值的电机电流时，例如输出H水平的电机停电检测信号92a。判定临界值设定为电机电流大致超过0的点上。
时间监视装置93，例如监视L水平的电机通电检测信号92a的持续时间，当超过预先设定的时间时，例如输出H水平的供电停止指令信号93a，容许持续时间参照慢慢地脚踩脚踏板时，踏力大致为0时的时间间隔设定。
而且，供电停止控制装置94根据供电停止指令信号93a使向电机21的供电停止。
图5表示下述构成：根据供电停止指令信号93a，NPN型三极管94a呈导通状态，通过继电器驱动用NPN型三极管84的基极-发射极之间短路，即使从主控制系统80输出继电器驱动信号81a，也使继电器85不工作，停止向电机21的供电。此外，符号BAT表示电池电源，RA，RB表示基板电阻。
图6表示电机供电停止装置及门驱动回路的回路构成的一具体例。
门驱动回路86的构成为：将主控制系统80输出的如逻辑幅值为5V的PWM信号81b以使用NPN型三极管Q1的电平移相回路86a，变换成逻辑幅值例如为12V的信号，通过串联连接NPN型三极管Q2及PNP型三极管Q3的驱动回路86b，来驱动场效应管87的栅极。
电流检测装置91内的输入回路91A根据PWM信号81b使NPN型三极管Q4及PNP型三极管Q5导通，并读入场效应管的导通电压。此外，使用PNP型三极管Q5的构成，由于不能检测比三极管Q5的基极-发射极电压小的FET的导通电压，故也可以使用场效应管等开关元件构成能检测较小电机电流的电流检测装置。
以输入回路91A，与PWM信号同步地读入FET导通电压，将该电压以电阻和电容构成的转换回路91B变换成直流(脉流)电压，以利用运算放大器构成的放大回路91C进行直流放大，供给临界值判定装置92。
临界值判定装置92的构成为：利用电压比较器等，当与电机电流相关的电压91超过临界值电压92TH的情况下，输出H水平的判定输出92a。
时间监视回路由充放电类型的时间回路构成。由电阻93b和电容器93c构成的充电回路的时间常数设定为较大值，由二极管93d和电阻93e构成的放电回路的时间常数设定的较小。所以，电容93c两端电压与电机通电时间成比例地上升，当电机电流变为小于近于0的临界电流时，电容93c的电荷快速被放电。电容93c的两端电压超过设定电压93TH时，电压比较器93f产生H水平的输出，触发触发电路93g。触发电路被触发后，由其Q输出导通供电停止装置94内的NPN型三极管94g，切断继电器85的通电，使电机21断电。而且，由未图示的复位回路供给触发回路93g设定初期状态的复位信号。
图7是表示控制系统动作的时序图。
主控制系统80根据图7(a)所示的踏力变化而以PWM方式控制运转电机21，电机电流变为如图7(b)所示。踩脚踏板速度变快，电机21的转数上升，则电机21的线圈产生的感应电能变大，故由电池电源供给电机21的电流减少。
供电停止控制装置94内的临界判定装置92在电机电流I超过临界电流ITH时，输出如图7(c)所示的判定输出92a。如图7(d)及(e)所示，在时刻t1，例如PWM信号81b呈保持在H水平状态等，场效应管87的漏-源之间发生短路故障，继续给电机通电流I，则在持续时间超过容许时间TK的时刻，电机21断电。
如图7(f)及图7(g)所示，在时刻t2，产生例如场效应管87的泄漏电流增加的故障等，踏力检测不正常，电机电流I不回0，则根据时间监视装置93的输出93a，电机21断电。
图8是表示电机供电停止装置的另一构成例的框构成图。
图8b所示的控制系统B是这样构成的：与控制电机21通电的场效应管87串联地设置电流检测用电阻RI，用电机供电停止装置100内的直流放大器101放大产生在此电流检测用电阻RI两端的对应电机电流的电压VMI，根据此输出电压判定电机电流是否大于所定值，当电机电流持续时间大于容许时间时，使继电器85不工作，电机21断电。并且，系统B也可以这样构成：用与门电路等，根据供电停止控制装置94的输出94b，阻止电机驱动信号81a供给到继电器驱动用NPN型三极管84。
主控制系统80B内的CPU81根据曲轴转数传感器75的输出75a，求出曲轴的传数，根据求知的曲轴转数和踏力，控制电机21的运转。
图9是根据电机电压进行供电停止控制的电机电压监视型电机供电停止装置的方框图。
图9所示的控制系统C根据主控制系统80c输出的PWM信号81b，开关驱动NPN型三极管88，PNP型三极管89，控制向电机21的供电。电机21两端电压由电阻Rc及电阻RD分压，分压电压供给到电机供电停止装置110内的电压比较装置111。电压比较装置111在分压电压超过预先设定的临界值电压时，输出例如H水平的信号111a。时间监视装置93监视电机21通电持续时间，在允许时间内，供给电机21的电压不能变为近于0的电压时，停止向电机21供电。
图10是表示控制装置的一具体例的回路构成图。
电池盒组件25内的电池电源BAT通过供电侧保险丝FO从供电用接口38的各端子B+，B-施加到控制装置200的各电源端子B+，B-。并且，充电通过二极管DI以及充电侧保险丝FI从充电用接口36的正极一侧端子36a来进行。检测充电时温度的热敏电阻35的一端连接于负极一侧端子36上，另一端连接在信号端子36c上。
主开关(key-swith)41为NO状态时，电源BAT从控制装置200的正极侧电源端子VB通过保险丝FO、主开关41、端子SW向电源复位回路201供电，同时，通过由二极管D1及充电电流限流电阻R1构成的预充电回路202，电机电源稳定用电容器C1充电。
电源复位回路201具有例如将24V的电池电源降压成12V及5V的稳定电源进行输出的12V、5V电源201a，以及以5V电源工作的复位回路21b。12V电源用于控制向电机21通电的电力用场效应管FET的栅极控制电压以及曲轴回转传感器的工作电压。5V电源用于单片机203、电机驱动限制装置210、电机电流检测回路204等。
复位回路201b在与5V电源接通时，向CPU供给复位脉冲RS，同时监测以一定周期从CPU203a输出的看门狗(Watch dog Pulse)脉冲WP，当此看门狗脉冲WP在一定时间以上没有被输出时，输出复位脉冲信号，使CPU复位(初始化)。此外，当复位脉冲信号RS输出后，看门狗脉冲WP没有被供给时，复位回路201b将12V、5V电源的断开指令POFF供给12V、5V电源201a，使12V、5V电源的供给停止。
主控制系统由内装CPU203a，ROM·RAM203b、A／D转换器203c、计时器203的单片机203来构成。此回路中，以CPU203a、定时器203T及电机电流检测回路204构成电机供电停止装置。
电机电源稳定用电容器C1的两端电压由电阻R2、电阻R3分压，以将电压变为A／D转换器203c的容许输入电压范围内，分压后的电压供给到A／D转换器203c的输入端子A5、CPU203a根据复位信号RS初始化后，在A／D转换的分压电压值超过预定的电压时，输出继电器驱动指令203d。由此，通过继电器驱动回路205，继电器206的励磁线圈被通电，继电器206的触点闭合，向电机21施加电池电源电压。
由于是检测电机电源稳定用电容C1的两端电压，在此电容C1充电以后，驱动继电器206的触点闭合，所以，通过继电器的接点，充电电流不会过大，不会损害触点。但也可以是，在电容C1的两端电压随时间的上升率在规定值以下时，即判断为电容C1的预充电结束，使继电器206动作。根据电压变化来判定，可以和电池电源BAT的电压值无关地检测充电是否结束。
控制电机21通电的场效应管FET的漏-源极间短路、或漏-源极间并连连接反方向冲击电压吸收用二极管D2的短路发生时，电容C1的两端电位变为由充电电流限流电阻R1及电机21的线圈阻抗分压电源电压后的电压。充电电流限流电阻R1的电压值设为比电机21的线圈阻抗高很多的值。所以，在上述短路故障发生时，预充电状态的电容C1的端子电压不上升，继电器206的驱动被禁止，可以事先防止由短路而引起的过流供给。
此外，即使在电机21运行状态之下，CPU203a也检测电容C1的两端电压，根据向电机21施加的实际电压值对PWM信号203e的通电比率进行补正，以得到所要求的辅助扭矩。因此，即使在电池电源电压降低的情况下，也可产生所要求的辅助扭矩。
向电机21停止供电时产生的反向过电压，通过二极管D3由电源BAT吸收。供电侧保险丝FO使用大电流用保险丝(数10安培)。由于向电机21的供电通过继电器206的触点进行，故与主开关41的电流容量较小及主开关串联连接的保险丝F1的容量小的保险丝即可(数安培)。
通过泄流电阻R4向曲轴转数传感器75供给12V电源。即使由端子VC在曲轴转数传感器75一侧产生短路，由于由电阻R4限流，电源系统得到保护。输入端子CP的曲轴转数检测信号75a由波形整形回路206整形，变换成5V的逻辑幅值电压，向CPU203的输入端供给。
通过泄流电阻R5向踏力检测装置70供给5V电源。即使由端子Vp在踏力检测装置70一侧产生短路，由于电阻R5的限流作用，电源系统得到保护。供给到端子Ts的踏力检测输出(电压信号)70a，被分压比不同的2组分压回路分压，分别将分压电压供给到A／D转换器203c。将由电阻R7及R6构成的分压回路设成分压比设为如1／2，将由电阻R8及R9构成的另一分压回路的分压比设为如1／4。
备有分压比不同的二个系统的检测电压，CPU203a根据二个系统的A／D转换数据检测扭矩的大小，同时，选择检测扭矩小时的供给到A／D输入端子A2的电压(分压比1／2)的A／D转换数据，以及选择检测扭矩大时的供给到A／D输入端子A3的电压(分压比1／4)的A／D转换数据，考虑到分压比来换算扭矩值。由这样的构成及处理，即使A／D转换器203c的分辨率一样，也可以在小扭矩到大扭矩的较宽范围内检测出精度高的扭矩值。
由于踏力检测装置的检测输出受供给电源电压的影响，所以将实际供给到踏力检测装置70的电压供给到A／D输入端子A／D，根据D／A变换数据修正检测电压，可以更准确地进行踏力检测。
电机驱动限制装置210内的电压比较器212比较将供给到踏力检测装置70电压经阻抗211a及阻抗211b分压得到的临界电压VTH，以及由阻抗R8，R9分压的踏力检测输出70a的电压。由于将供给到踏力检测装置70的电压分压，得到临界电压值VTH，故可以更准确地判定踏力是否超过所定值。
电压比较器212的输出212a供给到CPU203a的输入端子。CPU203检测电压比较器212的输出212a的水平值，即踏力周期性的零状态。并且，在根据基于A／D变换数据的踏力检测，电机21运行的状态下，在未检测出踏力周期性地为零状态的情况下，停止PWM信号203e的输出，停止电机21的运转。因此，可以防止踏力检测装置70及A／D转换器203c等的踏力检测系统的工作不正常、产生不需要的辅助扭矩。
CPU203a根据由A／D转换器203c检测出的踏力、以及曲轴回转数检索占空比图，生成对应于求出的占空比的PWM信号203e，并输出。上述的回转数是根据对应于曲轴回转数的信号75a检测出的。
此PWM信号203e在比较器212的输出212a为H时，即检测出的踏力大于所规定的踏力时，通过逻辑积回路213供给到FET驱动回路207。FET驱动回路207根据逻辑积输出信号213a向场效应管FET的栅极供给电力，使场效应管FET开关驱动。由此，电机21由PWM控制运转。
CPU203根据电机电流检测电机21的运转是否正常，当检测出异常电流值时，限制电机21的运转。
电机通电时，场效应管FET的漏-源之间产生电机电流乘以场效应管FET导通电阻所得电压(下面称之为FET导通电压)。
电机电源检测回路204内的电子开关204a与逻辑积输出信号213a的H水平同步地呈导通状态，将FET导通电压供给到由电阻R10和电容C构成的时间常数回路204b。电子开关204a可用双极晶体管、场效应管等构成。与逻辑积输出信号同步读入的FET导通电压在时间常数回路204b中大致变成对FET导通电压对应的直流电压(脉动电流电压)。在电压放大器204c经直流放大此直流电压得到的电压信号204d供给到A／D变换器203b的A／D变换输入端子A5。而且，根据与A／D变换的电机电流值相关的电压数值，在电机电流值过大的情况下，CPU203a或将通电占空比压低或停止电机21的运转。
此外，在与A／D转换的电机电流值相关的电压值超过预先设定的相当于电机电流大致为0或近于0时的设定值时，在这一时刻，CPD203c使计时器203T开始计时，在预先设定的容许时间内，电压不变为相当于电机电流大致为0的设定值时，停止输出电机驱动指令203d，使电机21断电。
这样，在本回路中，利用单片机203内的A／D变换器203c，计时器203T等，构成电机供电停止装置。
而且，在本回路例中，由于根据FET导通电压检测电机电流，和将电流检测用电阻插入电机电流通路中来构成的回路相比，没有不必要的电力损失，可有效利用电源电池。
CPU203a比较与电池电源电压相关的数据与预定的残量判定电压值，当电源电压低于残量判定电压值时，产生表示输出203f，通过表示灯驱动回路108使表示灯闪亮，进行需要充电的表示。表示灯不是连续通电，而是动态闪烁，可作到节电。也可作间隔数秒的周期闪烁。上述与电源电压相关的数据是通过A／D变换器103c读入的。
图11是电机驱动限制装置的动作时序图。
脚踏自行车脚踏板时，脚踏板上死点、下死点上，没有施加踏力，故，踏力检测输出70a为如图11(a)所示周期性增减的电压波形。踏力检测输出70a的电压超过临界值电压VTH时，电压比较器212输出如图11(c)所示的H水平信号212a。所以，主控制系统203根据踏力检测输出70a输出图11(b)所示电机驱动信号(PWM)信号203e，则通过逻辑积回路(与门)213输出图11(d)所示的逻辑输出信号213a，根据此逻辑输出信号213a控制电机21的运转。即，仅在踏力超过临界时，允许电机21运转，供给辅助力。
单片机203等由于某种原因不能正常工作时，例如，如图11(e)所示，即使在时刻t1以后保持H水平的输出，如图11(f)所示，仅在踏力超过临界值时，允许电机21运转。所以，即使单片机203等动作不正常，在没踏脚踏板的状态下，不从电机21供给辅助力。
图12是控制装置的整体工作流程图。
CPU203a在步骤S1判定向稳定电机电源用电容器C1的预充电是否完了，预充电完了后输出继电器驱动指令203d(S2)。并且，进行曲轴转数计算(S3)，及踏力检测(S4)，求PWM信号占空比(S5)，以求出的占空比生成PWM信号203e并输出(S6)。
而且，CPU203a检测电机电流(S7)，判定电机电流是否超过基准值(S8)。当超过基准值时，利用计时器203T计时(S9)，超过基准值的时间到达容许时间时(S10)，停止PWM信号输出(S11)，停止继电器驱动指令203d的输出，使电机21断电。在步骤S8判定电机电流小于基准值时，在步骤S13复位计时器的计时时间，循环步骤S3以后的电机运转控制处理。在本实施例中，以步骤S7到步骤S13的处理，实现电机供电停止装置的动作功能。
图13是电流检测装置的另一构成例说明图。
在与PWM信号同步地读入电机电流或电机电压的情况下，有混入伴随场效应管的通断产生的冲击电流或冲击电压的危险。所以，设置了如图13(a)所示的取样定时控制回路，与图13(b)所示的PWM信号相对应，在其上升沿、下降沿的内侧生成设定了取样时间的取样脉冲SP，根据图13(c)所示的取样脉冲SP，通过读入FET导通电压或电机21的电压，可以更准确地进行电机电流或电机电压的检测。
如以上说明的本发明涉及的电动辅助自行车，检测供给电机的电压或电流，检出的电压或电流不小于预定的大致近于0的值的状态持续时间大于预先设定的容许时间内，使电机断电，所以，根据踏力检测、检测踏力工作的运转控制系统不正常时，通过使电机断电，可防止供给不必要的辅助力。此外，即使控制电机通断电的半导体开关元件的泄漏电流增加等故障发生时，通过检测出此异常情况，电机断电，可防止供给不需要的辅助力。

Claims (1)

1．一种电动辅助自行车(1)，利用电机(21)的动力辅助人力行驶，其特征在于包括：电压／电流检测装置(91)，临界值判定装置(92)，时间监视装置(93)，电机供电停止装置(90)；其中，所述电压／电流检测装置(91)检测供给电机(21)的电压或电流；所述临界值判定装置(92)检测由所述电压／电流检测装置(91)检测的电压或电流未变为小于预先设定的近于0的值的状态；所述时间监视装置(93)检测所述临界值判定装置(92)检测出的状态在预先设定的容许时间以上持续的状态；所述电机供电停止装置(90)根据所述时间监视装置(93)的输出而停止向所述电机(21)供电。
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