CN1071661C - 电助动车辆中的供电控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种电助动车辆中的供电控制装置，在配备有用来检测由人力产生的输入扭矩进行检测的检测装置、电灯、能对应于此输入扭矩检测装置的检测值产生助动力的马达、以及能给上述电灯与马达供电的蓄电池的电助动车辆中，能对马达的供电进行控制来防止蓄电池的过放电，同时能在没有马达提供动力支持的状态下使上述电灯点亮。为此，当蓄电池电压在第1设定值以下时停止给上述马达供电，并在此蓄电池电压下降到比第1设定值还低的第2设定值以下时停止给上述电灯供电。

Description

电助动车辆中的供电控制装置
本发明涉及对电助动车辆中的马达与电灯的供电进行控制的供电控制装置所作的改进，这种电助动车辆配备有：对通过人力产生的输入扭矩进行检测的检测装置、电灯、能对应于此输入扭矩检测装置的检测值产生助动力的马达、以及能给上述电灯与马达供电的蓄电池。
在电助动自行车中所由共用的蓄电池给马达与电灯供电一事，例如已在日本特开平8-113186号公报中描述过。
但在电助动的自行车中，为使马达运转，蓄电池的电压必须超过某个一定值，当蓄电池电压在上述一定值以下来给马达继续供电时，不仅不能使马达有效地运转，还会导致蓄电池的过放电。为此，原来当蓄电池电压在上述的一定值以下时便中止给马达供电，停止由马达提供助动力。
另一方面，电助动自行车在没有马达提供的助动力状态下，只靠人力也是可以行驶的，但单凭人力在夜间行驶时，电灯不亮就很不方便。
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供电助动车辆中的供电控制装置，它能为防止蓄电池的过放电而对马达的供电进行控制，并可在没有马达的助动力状态下使电灯点亮。
为了实现上述目的，本发明技术方案1的电助动车辆中的供电控制装置，是在配备有对通过人力产生的输入扭矩进行检测的检测装置、电灯、能对应于此输入扭矩检测装置的检测值产生助动力的马达、以及能给上述电灯与马达供电的蓄电池的电助动车辆中，具有下述特征：设置有控制装置，它能当蓄电池电压在第1设定值以下时，停止给上述马达供电，同时能在此蓄电池电压下降到所设定的比第1设定值还低的第2设定值以下时，停止给上述电灯供电。
根据上述结构，当蓄电池电压在第1设定值以下时停止给马达供电，这样就能防止由于给负荷较高的马达供电而使蓄电池过放电，但在蓄电池电压下降到比第1设定值低时，由于能使负荷较小的电灯点亮，就能在得不到马达的动力辅助的状态下，在只靠人力驱动电助动车辆时可使电灯照明。
根据本发明的技术方案2，是在技术方案1的发明的结构中使前述控制装置进一步构成为：从所述输入扭矩检测装置最后检测输入扭矩起，经过预定的时间后即强制切断蓄电池对上述电灯供电，这样，即使是忘记切断总开关或是因他人恶作剧打开了电灯开关的情形，当电助动车辆在停动状态下超过设定时间后，也能强制切断给电灯供电，得以尽可能防止浪费蓄电池的电力。
按照本发明的技术方案1，因为是在蓄电池电压到达第1设定值以下时停止给马达供电从而能防止由于给负荷较高的马达供电而导致此电池的过放电；而当此电池的电压下降到比第1设定值低的第2设定值以下时，则可使负荷较小的电灯点亮，这样就能在得不到马达助动力的状态下，在只凭人力蹬动这种电助动车辆时可以保持电灯的照明。
另外，按照本发明的技术方案2，即使是忘记关闭总开关或是因他人恶作剧打开了电灯开关时，当电助动车辆在停动状态下超过设定时间后，能够最大限度地防止蓄电池浪费电力。
图1是第1实施例的马达与电灯的电路图。
图2以流程图示明由控制装置设定的控制步骤。
图3是第2实施例的马达与电灯的电路图。
图4是第3实施例的马达与电灯的电路图。
图5是第4实施例的钥匙开关的正视图。
图6是第4实施例的马达与电灯的电路图。
图7是第5实施例的马达与电灯的电路图。
图8是第6实施例的马达与电灯的电路图。
图9是第7实施例的马达与电灯的电路图。
图中各标号的意义如下。
1，蓄电池；2，马达；3，电灯；41、42、43、44、45……供电控制装置；10，输入扭矩检测装置；111、112…控制装置。
下面根据附图所示本发明的实施例来说明本发明的实施形式。
图1与图2示明本发明的第1实施例，图1是马达与电灯的电路图，图2是示明由控制装置所设定的控制步骤的流程图。
首先在图1中，装载于电助动车辆例如电助动自行车上的蓄电池的电力，可以供给用来产生助动力的马达2以及头灯等的电灯3，马达2与电灯3由蓄电池的供电受供电控制装置41的控制。
蓄电池1设其额定电压为24V，它的正极端通过例如30A的第1保险丝5、例如1A的第2保险丝6和总开关7这一顺序串联成的串联电路与供电控制装置41连接，而此电池的负极端则通过电阻8与供电装置41相连。
在供电控制装置41中除连接有电灯开关9外，还连接有用于检测由人力产生的输入扭矩的输入扭矩检测装置10。
供电控制装置41包括控制装置111、电源电路12、脉冲变压器13、晶体管14、继电器开关15、用于导通/截断此继电器开关15的继电器线圈16、二极管17、驱动电路18与FET19。
控制装置111由微机构成，包括使输入扭矩检测装置10的扭矩检测信号输入的第1输入终端21、电灯开关9的通/断信号输入的第2输入终端22、蓄电池1的电压输入的第3输入端23、将控制信号施加给电源电路12的第1控制终端24、用于控制晶体管14的导通/断开的第2控制终端25、控制继电器线圈16的消磁/励磁的第3控制终端26、以及用于控制驱动电路18的第4终端27。
电源电路12将总开关7与前述变压器13的初级线圈13a间的电压例如从24V变定到5V而供给控制装置111，能根据控制装置111的第1控制端24输出的控制信号，截断电源电路12向控制装置111供电。
脉冲变压器13包括初级线圈13a与连接电灯3的次级线圈13b。初级线圈13a的一端与总开关7相连，而在它的另一端与接地之间则连接着晶体管14。晶体管14的导通/断开可由控制装置111中的第2控制终端25的输出控制，在总开关7导通时，根据第2控制终端25输出的重复着的高/低信号，反复进行晶体管14的导通/断开，在把脉冲电压施加到上述初级线圈13a后，在次级线圈13b一侧就会感生变换为低电压的脉冲电压，而把电压较低的脉冲电压施加给电灯3，这因为使马达2运行将蓄电池1的额定电压设定到较高的情形相反，用以处置电灯3的额定电压较低的情形。
电灯开关9连接在上述脉冲变压器13的初级线圈13a与总开关7之间，和控制装置111的输入端22之间，在总开关7导通时电灯开关9导通，而显示电灯开关9导通的高电平信号便输入控制装置111的第2输入端22。
控制装置111的第3输入端23连接在上述脉冲变压器13的初级线圈13a与总开关7之间，控制装置111能在总开关7导通时检测输入第3输入端的电压。
继电器开关15连接在第1与第2保险丝5、6之间与马达2的一端之间，FET19则连接在马达2的另一端与电阻8之间。此外，二极管17连接在第1与第2保险丝5、6之间和马达2的另一端之间，而继电器开关15的继电器线圈16则连接在上述脉冲变压器13的初级线圈13a与总开关7之间和控制装置111的第3控制终端26之间。
驱动电路18根据控制装置111的第4控制终端27输出的控制信号使PET19的栅压变化，控制马达2的输出，响应输入扭矩检测装置10的检测值使控制装置111的第4控制终端27输出的控制信号变化，由此来控制马达2的输出即控制电的助动力。
控制装置111中用于控制对马达2与电灯3供电的步骤设定如图2所示，在此图中，步骤S1判定总开关7是否处于接通状态(导通状态)，在总开关7的导通状态下，于步骤S2读入通过输入扭矩检测装置10输入的扭矩，于步骤S3算出对应于马达2的输出即输入扭矩的助动力输出。
在步骤S4读入输入第3输入终端23中的蓄电池电压VB，继而于步骤S5中算出蓄电池电压VB在预定时间内的平均值。
在步骤S6判定蓄电池电压的平均值VBA是否比第1设定值VB1大，当VBA＞VB1时则进到步骤S7，在此步骤S7中输出由步骤S3求得的辅助动力来驱动马达2。当VBA≤VB1时，于步骤S8停止马达2的运转，断开继电器开关15，使第3控制终端26的控制信号成为高电平的。这里的第1设定值VB1是为了使马达2有效运转所必需的最低限度电压，例如为18V。
在步骤S8，当马达2的运转停止时，则进入步骤S9，判定蓄电池1的设定成比第1设定值VB1小的电压平均值VBA是否比所设定的第2设定值VB2(例如14V)大。当判定出此蓄电池电压的平均值VBA比第2设定值VB2大时，亦即判定出VB2＜VBA≤VB1时，便由步骤S9进入步骤S10，而当在步骤S7中由马达2输出助动力时则绕过步骤S9进到步骤S10。
在步骤S10中判定电灯开关9是否成为导通状态，当电灯开关9处于导通状态时，于步骤S11使电灯3点亮，当电灯开关9成为断开状态时，于步骤12使电灯13关闭。
然后在步骤S13中判定输入扭矩检测装置10从最后检测输入转矩起的时间，亦即电助动自行车从停动状态后起的时间，是否经过了设定的时间例如30分钟，当经过了设定时间后，即于步骤14中停止由控制装置111进行的控制，切断由电源电路12给控制装置111供电。这样，控制装置111不能获得来自各控制终端24-27的控制信号，在使马达2强制停动的同时，也使电灯3强制地关闭。
要是在步骤S9判定蓄电池电压的平均值VBA在第2设定值VB2之下时，则从步骤S9进到步骤S14。
下面说明第1实施例的工作，当蓄电池电压的平均值VBA比第1设定值VB1低时，由于中止了给马达2供电，就能防止因给负荷较高的马达供电而致蓄电池1过放电。但当蓄电池电压的平均值VBA下降到第1设定值VB1以下的第2设定值VB2之下时，电灯开关9限定在导通状态，使负荷较小的电灯3点亮于是电助动自行车在得不到马达2的助动力而仅仅借人力来行驶时，也可让电灯3点亮而可以在夜间只凭人力行驶。
当从输入扭矩检测装置10最后检测输入扭矩起经过预定时间后，即电助动自行车的停动状态继续到设定时间以上时，由于强制地切断了经蓄电池1给马达2与电灯3供电，因而即忘记断开总开关7或是因别人恶作剧而打开电灯开关9的情形下，也能最大限度地防止浪费蓄电池的电力，由此也就能防止蓄电池1的过放电。
作为本发明的第2实施例，如图3所示，电灯开关9也可以设在脉冲变压器13的次级线圈13b与电灯3之间。这时，供电控制装置42的控制装置112不具有使电灯开关9的通/断信号输入的输入端，可根据总开关7的导通而从第2控制终端25输出使晶体管14通/断的控制信号，在电灯开关9导通时使电灯3点亮，并可由来自第2控制终端25的控制信号断开晶体管14，而不论电灯开关9的导通/断开使电灯3关掉。
根据第2实施例，可以减少供电控制装置42的连接终端数。
图4示明本发明的第3实施例，这里的供电控制装置43中省去了第1与第2实施例中的脉冲变压器13，而将电灯3与晶体管14串联连接到总开关7上。在此，通过控制装置111的第2控制端25的输出，反复出现晶体管14的导通/断开，进行电灯3的断续控制。
根据此第3实施例，可取得与上述各实施例相同的效果。
但是在以上各实施例中，总开关7与电灯开关9是取相互独立的导通/断开结构，由于通过断开总开关7可将电灯3关闭，故即使是在电灯开关9的导通状态原样下忘记断开，在电助动自行车停止运转后，例如到第2日白天接通总开关7时，由于电灯开关9仍旧是在导通状态下，纵使电灯是亮着的也不会注意，这就会浪费电力。
为此，在本发明的第4实施例中采用了图5所示的钥匙开关30，同时采用了图6所示的电路。
钥匙开关30包括具有钥匙孔31的转动体32和可以转动嵌合到此转动体32上的套33，通过插入到钥匙孔31中钥匙(图未示)的转动操作，转动体32可以旋转地活动于第1位置P1、于图5中依顺时针走向与第1位置P1间隔开的第2位置P2，以及再依此顺时针走向与第2位置P相分开的第3位置P3之间。
钥匙开关30能变换总开关7与电灯开关9的导通/断开：在第1位置P1，总开关7与电灯开关9同时断开；在第2位置P2，总开关7导通同时电灯开关9断开；在第3位置P3，总开关7与电灯开关9同时导通。
供电控制装置44的控制装置112的输入终端23通过总开关7与第2保险丝6连接，在供电控制装置44的电源电路12之中通过二极管28连接到前述输入终端23与总开关7之间，而在此二极管28与电源电路12之间则通过二极管29连接着继电器线圈16。
电灯3的一端通过电灯开关9连接在上述输入终端23与总开关7之间，电灯3的另一端则由控制装置112的控制终端25连接到通/断控制的晶体管14。
根据此第4实施例，若是进行断开上述总开关7的操作，亦即通过将钥匙插入钥匙孔31中进行使转动体32转到到第1位置P1的操作时，则电灯开关9必然会断开，不会发生忘记关闭电灯3的情形。还由于总开关7与电灯开关9能共用一方的接触点，可以减少接触点的个数。
作为本发明的第5实施例，如图7所示，可把电灯3通过电灯开关9连接到总开关7与第2保险丝6之间，在此第5实施例中也与上述第4实施例相同，不会发生忘记关闭电灯3的情形，同时可以减少总开关7与电灯开关9的接触点数。
作为本发明的第6实施例，如图8所示，在钥匙开关30中的总开关7连接在电灯3的一端与第2保险丝6之间，而电灯开关9则也可连接到电灯3的另一端与晶体管14之间。
这时的电灯9成为可与地线连接/脱离的开关，因而能减小接触火花和减小接触点容量。
图9示明本发明的第7实施例，与上述各实施例相对应的部分附以相同的标号。
电灯3的一端通过钥匙开关30中的总开关7与第2保险丝6连接，电灯3的另一端则通过供电装置45中的晶体管14接地。供电控制装置45中的控制装置112的控制终端25通过钥匙开关30中的电灯开关9与上述晶体管14的基极连接。
在此第7实施例中，由于是使对晶体管14进行通/断的控制装置112中控制终端输出的信号，通过电灯开关9实现通/断，也可使流过电灯开关9的电流较小，从而能够消除电灯开关9的接触火花和减小电灯开关9的接触点容量。
上面详述了本发明的实施例，但本发明并不受这些实施例的限制，而是可以在不脱离权利要求书所述本发明的范围内进行种种设计上的变更。
例如，上述实施例是就适用于电助动自行车的情形作的说明，但是也可适用于电助动的车椅，能广泛地应用于由共用的蓄电池为辅助人力而输出助动力的马达以及为照明灯同时供电的电助动车辆。

Claims (2)

1．一种电助动车辆中的供电控制装置，其电助动车辆配备有对通过人力产生的输入扭矩进行检测的检测装置(10)、电灯(3)、能对应于所述输入扭矩检测装置(10)的检测值产生辅助动力的马达(2)、以及能给所述电灯(3)与马达(2)供电的蓄电池(1)；其特征在于，设置有控制装置(111,112)，它能在蓄电池(1)的电压在第1设定值以下时停止给所述马达供电，同时能在所述蓄电池电压下降到所设定的比第1设定值还低的第2设定值以下时，停止给所述电灯供电。
2．权利要求1所述的电助动车辆中的供电控制装置，其特征在于，所述控制装置(111,112)被做成这样的构造，它根据从所述输入扭矩检测装置(10)最后检测输入扭矩起经过设定的时间，强制切断由蓄电池(2)给所述电灯(3)的供电。
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