DE102015109003A1

DE102015109003A1 - Stromversorgungssystem, elektrisch unterstütztes System und elektrisches Gangschaltungssystem

Info

Publication number: DE102015109003A1
Application number: DE102015109003.1A
Authority: DE
Inventors: Jun Gao
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2014-06-09
Filing date: 2015-06-08
Publication date: 2015-12-10
Also published as: JP5827376B1; JP2015231764A; US20150352973A1; US9517702B2; CN105128996A; CN105128996B

Abstract

Ein Stromversorgungssystem zur Versorgung eines elektrischen Bauteils eines Fahrrads mit Strom, umfassend eine erste Batterie, eine zweite Batterie, eine Betätigungseinheit und eine Stromversorgungssteuervorrichtung, die, wenn die Betätigungseinheit in einem gestoppten Zustand betätigt wird, durch den elektrischen Strom von der zweiten Batterie in einen Betätigungszustand übergeht und das elektrische Bauteil mit elektrischem Strom von der ersten Batterie versorgt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stromversorgungssystem, ein elektrisch unterstütztes System und ein elektrisches Gangschaltungssystem, um ein elektrisches Bauteil (kann auch als elektrische Komponente bezeichnet werden) eines Fahrrads mit elektrischem Strom zu versorgen.
STAND DER TECHNIK
Das in der Patentschrift 1 offenbarte System ist beispielsweise als ein Stromversorgungssystem zur Versorgung eines elektrischen Bauteils eines Fahrrads mit elektrischem Strom bekannt. Dieses Stromversorgungssystem umfasst eine Batterie und eine Stromversorgungssteuervorrichtung. Wenn die Betätigungseinheit gesteuert wird, schaltet die Stromversorgungssteuervorrichtung die Versorgung eines Unterstützungsmotors als ein elektrisches Bauteil mit elektrischem Strom von der Batterie EIN und AUS.
DOKUMENT DES STANDES DER TECHNIK
PATENTSCHRIFTEN

Patentschlrift 1: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2012-166616

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABE
Wenn bei dem Stromversorgungssystem der Patentschrift 1 die Versorgung mit elektrischem Strom von der Batterie an den Motor gestoppt wird, wird die Versorgung der Stromversorgungssteuervorrichtung mit elektrischem Strom fortgeführt, um den Betrieb der Betätigungseinheit zu detektieren. Aus diesem Grunde wird der elektrische Strom der Batterie zur Versorgung des elektrischen Bauteils mit elektrischem Strom in der Stromversorgungssteuervorrichtung verbraucht, sogar wenn die Versorgung des elektrischen Bauteils mit elektrischem Strom von der Batterie gestoppt wurde.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Stromversorgungssystem, ein elektrisch unterstütztes System und ein elektrisches Gangschaltungssystem bereitzustellen, das den Verbrauch von elektrischem Strom von einer Batterie zur Versorgung eines elektrischen Bauteils mit elektrischem Strom zu reduzieren, wenn die Versorgung mit elektrischem Strom von der Batterie an das elektrische Bauteil gestoppt wurde.
MITTEL ZUR LÖSUNG DER AUFGABE

[1] Ein Stromversorgungssystem nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Stromversorgungssystem zur Versorgung eines elektrischen Bauteils eines Fahrrads mit elektrischem Strom, umfassend eine erste Batterie, eine zweite Batterie, eine Betätigungseinheit und eine Stromversorgungssteuervorrichtung, die, wenn die Betätigungseinheit in einem gestoppten Zustand betätigt wird, durch den elektrischen Strom der zweiten Batterie in einen Betätigungszustand übergeht und das elektrische Bauteil mit elektrischem Strom von der ersten Batterie versorgt.
[2] Nach einer Ausführungsform des Stromversorgungssystems hält die Stromversorgungssteuervorrichtung einen Betätigungszustand durch den elektrischen Strom von der ersten Batterie aufrecht, nachdem sie mit dem elektrischen Strom von der zweiten Batterie das elektrische Bauteil mit elektrischem Strom von der ersten Batterie versorgt hat.
[3] Nach einer Ausführungsform des Stromversorgungssystems ist die zweite Batterie eine wiederaufladbare Batterie; wenn das elektrische Bauteil mit elektrischem Strom von der ersten Batterie versorgt wird, umfasst das System des Weiteren eine zweite Batteriesteuervorrichtung, die die zweite Batterie mit dem elektrischen Strom von der ersten Batterie auflädt.
[4] Nach einer Ausführungsform des Stromversorgungssystems stoppt die zweite Batteriesteuervorrichtung das Aufladen der zweiten Batterie, wenn der Batteriestand der zweiten Batterie größer oder gleich einem vorbestimmten Batteriestand wird.
[5] Nach einer Ausführungsform des Stromversorgungssystems umfasst die Betätigungseinheit einen Betätigungsschalter und eine Betriebssteuervorrichtung, die die Stromversorgungssteuervorrichtung mit elektrischem Strom von der zweiten Batterie versorgt und an die Stromversorgungssteuervorrichtung ein Aktivierungssignal ausgibt, wenn der Betätigungsschalter betätigt wurde.
[6] Nach einer Ausführungsform des Stromversorgungssystems versorgt die Stromversorgungssteuervorrichtung das elektrische Bauteil mit elektrischem Strom von der ersten Batterie, wenn das Aktivierungssignal empfangen wurde.
[7] Nach einer Ausführungsform des Stromversorgungssystems umfassen sowohl die Betätigungseinheit als auch die Stromversorgungssteuervorrichtung eine Stromleitungskommunikationseinheit, die Stromleitungskommunikation durchführt.
[8] Nach einer Ausführungsform des Stromversorgungssystems umfasst das System des Weiteren ein Batteriegehäuse, das die erste Batterie aufnimmt, und die Stromversorgungssteuervorrichtung ist außerhalb des Batteriegehäuses vorgesehen.
[9] Nach einer Ausführungsform des Stromversorgungssystems umfasst das System des Weiteren eine erste Batteriesteuervorrichtung, die innerhalb des Batteriegehäuses vorgesehen ist, und die Stromversorgungssteuervorrichtung kommuniziert mit der ersten Batteriesteuervorrichtung und bewirkt, dass die erste Batteriesteuervorrichtung das elektrische Bauteil mit elektrischem Strom von der ersten Batterie versorgt.
[10] Nach einer Ausführungsform des Stromversorgungssystems stoppt, wenn die Betätigungseinheit im gestoppten Zustand gesteuert wird, die Stromversorgungssteuervorrichtung die Versorgung des elektrischen Bauteils mit elektrischem Strom von der ersten Batterie und geht in den Betätigungszustand über.
[11] Nach einer Ausführungsform des Stromversorgungssystems umfasst das System des Weiteren ein Betriebsgehäuse, das zumindest einen Teil der Betätigungseinheit und der zweiten Batterie aufnimmt.
[12] Nach einer Ausführungsform des Stromversorgungssystems umfasst das Betriebsgehäuse einen Befestigungsabschnitt, der am Lenker eines Fahrrads befestigt werden kann.
[13] Das elektrisch unterstützte System nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Stromversorgungssystem nach einem der oben stehenden Punkte [1]–[12] und einen Motor, der als das elektrische Bauteil die manuelle Antriebskraft unterstützt.
[14] Das elektrische Gangschaltungssystem nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Stromversorgungssystem nach einem der oben stehenden Punkte [1]–[13] und ein elektrisches Getriebe als das elektrische Bauteil.

WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß dem vorliegenden Stromversorgungssystem, einem elektrisch unterstützten System und einem elektrischen Gangschaltungssystem kann der Verbrauch von elektrischem Strom von der Batterie zur Versorgung des elektrischen Bauteils mit elektrischem Strom reduziert werden, wenn die Versorgung mit elektrischem Strom von der Batterie an das elektrische Bauteil gestoppt wurde.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Seitenansicht von rechts eines Fahrrads, das das Stromversorgungssystem der vorliegenden Ausführungsform umfasst.
2 ist eine Vorderansicht in der Nähe des Lenkers eines Fahrrads, das das Stromversorgungssystem der vorliegenden Ausführungsform umfasst.
3 ist ein Blockdiagramm, das die Verdrahtung eines Fahrrads zeigt, das das Stromversorgungssystem der vorliegenden Ausführungsform umfasst.
4 ist ein Blockdiagramm, das den elektrischen Aufbau eines Fahrrads zeigt, das das Stromversorgungssystem der vorliegenden Ausführungsform umfasst.
5 ist ein Zeitdiagramm, das den Betrieb des Stromversorgungssystems der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Wie in 1 gezeigt, umfasst das Fahrrad 10 einen Rahmen 12, einen Lenker 14, ein Vorderrad 16, ein Hinterrad 18, einen Antriebsmechanismus 20, einen Unterstützungsmechanismus 22, ein elektrisches Getriebe 24, einen Pedalbetätigungskraftsensor 26, eine Schaltbetätigungseinheit 28 und ein Stromversorgungssystem 50.
Der Antriebsmechanismus 20 umfasst einen linken und einen rechten Kurbelarm 30, eine Kurbelwelle 32, ein linkes und ein rechtes Pedal 34, ein vorderes Ritzel 36, ein hinteres Ritzel 38 und eine Kette 40. Der linke und der rechte Kurbelarm 30 sind über eine Kurbelwelle 32 drehbar bezüglich des Rahmens 12 am Rahmen 12 befestigt. Das Pedal 34 ist am Kurbelarm 30 befestigt, um bezüglich des Kurbelarms 30 um eine Pedalwelle drehbar zu sein.
Das vordere Ritzel 36 ist mit der Kurbelwelle 32 gekoppelt. Das vordere Ritzel 36 ist mit der Kurbelwelle 32 koaxial vorgesehen. Das vordere Ritzel 36 kann so gekoppelt sein, dass es sich nicht relativ mit der Kurbelwelle 32 dreht, oder dieses Ritzel kann über eine Freilaufkupplung so gekoppelt sein, dass das vordere Ritzel 36 ebenfalls nach vorne rollt, wenn die Kurbelwelle 32 nach vorne rollt. Das hintere Ritzel 38 ist um eine Achswelle 18A des Hinterrades 18 drehbar befestigt. Das hintere Ritzel 38 ist über die Freilaufkupplung mit dem Hinterrad 18 gekoppelt. Die Kette 40 ist um das vordere Ritzel 36 und das hintere Ritzel 38 gewickelt. Wenn sich der Kurbelarm 30 aufgrund der auf das Pedal 34 ausgeübten manuellen Antriebskraft dreht, wird das Hinterrad 18 durch das vordere Ritzel 36, die Kette 40 und das hintere Ritzel 38 gedreht.
Der Unterstützungsmechanismus 22 als elektrisches Bauteil umfasst einen Motor 42 und ein Untersetzungsgetriebe (Diagramm weggelassen). Der Motor 42 ist ein Elektromotor. Die Drehung des Motors 42 wird über das Untersetzungsgetriebe an das vordere Ritzel 36 übertragen. Eine Freilaufkupplung zum Verhindern, dass der Motor durch die manuelle Antriebskraft gedreht wird, wenn der Kurbelarm 30 nach vorne rollt, kann zwischen dem Motor 42 und dem vorderen Ritzel 36 vorgesehen sein. Der Unterstützungsmechanismus 22 des Motors 42 unterstützt die manuelle Antriebskraft, die das vordere Ritzel 36 antriebt, mit dem Antrieb des Motors 42. Das Stromversorgungssystem 50 und der Unterstützungsmechanismus 22 bilden das elektrisch unterstützte System.
Das elektrische Getriebe 24 als elektrisches Bauteil wird durch ein inneres Getriebe verwirklicht, die mit einer Nabe integriert ist. Das elektrische Getriebe 24 umfasst eine Mehrzahl von Schaltpositionen. Das elektrische Getriebe 24 umfasst ein Stellglied 44 (siehe 3) und einen Planetengetriebemechanismus (Diagram weggelassen), der durch das Stellglied 44 gesteuert wird. Das Stellglied 44 ist beispielsweise ein Elektromotor. Das Stellglied 44 verändert die Schaltposition des Fahrrads 10, indem es den Kopplungszustand der Zahnräder verändert, die den Planetengetriebemechanismus bilden. Das Stromversorgungssystem 50 und das elektrische Getriebe 24 bilden das elektrische Gangschaltungssystem.
Der Pedalbetätigungskraftsensor 26 gibt ein Signal aus, das der Kraft entspricht, die auf die Kurbelwelle 32 ausgeübt wird. Die Kraft, die auf die Kurbelwelle 32 ausgeübt wird, wird mit der manuellen Antriebskraft korreliert, die auf das Pedal 34 ausgeübt wird. Aus diesem Grunde gibt der Pedalbetätigungskraftsensor 26 ein Signal aus, das der manuellen Antriebskraft entspricht. Der Pedalbetätigungskraftsensor 26 kann entlang des Kraftübertragungswegs von der Kurbelwelle 32 an das vordere Ritzel 36 vorgesehen werden; oder dieser Sensor kann in der Nähe des Kraftübertragungswegs vorgesehen werden, oder am Kurbelarm 30 oder dem Pedal 34 vorgesehen werden. Der Pedalbetätigungskraftsensor 26 kann verwirklicht werden, indem beispielsweise ein Dehnungssensor, ein magnetostriktiver Sensor, ein optischer Sensor oder ein Drucksensor verwendet wird, und es kann ein beliebiger Sensor verwendet werden, solange der Sensor ein Signal ausgibt, das der manuellen Kraft entspricht, die auf den Kurbelarm 30 oder das Pedal 34 ausgeübt wird.
Wie in 2 gezeigt, ist die Schaltbetätigungseinheit 28 an dem Lenker 14 befestigt. Die Schaltbetätigungseinheit 28 umfasst einen Hochschaltknopf 28A und einen Herunterschaltknopf 28B. Die Schaltbetätigungseinheit 28 gibt ein Gangwechselsignal gemäß der Betätigung durch den Fahrer aus. Wenn der Hochschaltknopf 28A durch den Fahrer gedrückt wurde, gibt die Schaltbetätigungseinheit 28 ein Hochschaltsignal aus. Wenn der Herunterschaltknopf 28B durch den Fahrer gedrückt wurde, gibt die Schaltbetätigungseinheit 28 ein Herunterschaltsignal aus. Ein Hochschalten die das Schalten in die Richtung, in der sich das Übersetzungsverhältnis vergrößert, und ein Herunterschalten ist das Schalten in die Richtung, in der sich das Übersetzungsverhältnis verkleinert.
Wie in 3 gezeigt, umfasst das Stromversorgungssystem 50 eine Batterieeinheit 52, eine Betätigungseinheit 54 und eine Steuervorrichtung 56. Das Stromversorgungssystem 50 ist ein System zur Versorgung des Unterstützungsmechanismus 22 und des elektrischen Getriebes 24 mit elektrischem Strom. Die Batterieeinheit 52, die Betätigungseinheit 54, die Steuervorrichtung 56, der Unterstützungsmechanismus 22 und das elektrische Getriebe 24 sind durch eine Busverbindung über eine Stromkommunikationsleitung W verbunden, die die Versorgung mit elektrischem Strom leitet, wie auch die Übertragung und den Empfang von Signalen. Die Batterieeinheit 52, die Betätigungseinheit 54, die Steuervorrichtung 56, der Unterstützungsmechanismus 22 und das elektrische Getriebe 24 geben verschiedene Signale zusammen mit ihren im Vorhinein gespeicherten Identifikationsinformationen an die Stromkommunikationsleitung W aus.
Wie in 4 gezeigt, umfasst die Batterieeinheit 52 ein Batteriegehäuse 58, eine erste Batterie 60 und eine erste Batteriesteuervorrichtung 62. Die Batterieeinheit 52 umfasst des Weiteren einen Batteriehalter 59, um das Batteriegehäuse 58 lösbar am Rahmen 12 zu befestigen (siehe 1). Das Batteriegehäuse 58 nimmt die erste Batterie 60 auf. Die erste Batterie 60 umfasst eine oder eine Mehrzahl von Batteriezellen. Die erste Batterie 60 wird durch eine wiederaufladbare Batterie gebildet. Eine erste Batteriesteuervorrichtung 62 ist in dem Batteriegehäuse 58 vorgesehen. Die erste Batteriesteuervorrichtung 62 steuert die Versorgung mit und die Unterbrechung von elektrischem Strom von der ersten Batterie 60 an die Stromversorgungssteuervorrichtung, das elektrische Bauteil und die Betätigungseinheit 54. Die erste Batteriesteuervorrichtung 62 weist eine Stromleitungskommunikationseinheit (nicht im Diagramm gezeigt), und kann eine Stromleitungskommunikation (Power Line Communication, PLC) mit der Stromversorgungssteuervorrichtung 82 durchführen. Die erste Batteriesteuervorrichtung 62 detektiert den Ladezustand der ersten Batterie 60, wenn die erste Batterie 60 geladen wird, und steuert den Ladevorgang.
Die Betätigungseinheit 54 umfasst ein Betriebsgehäuse 64, eine zweite Batterie 66, eine zweite Batteriesteuervorrichtung 68 und eine Betätigungseinheit 70. Die Betätigungseinheit 70 umfasst einen Betätigungsschalter 72, eine Betriebssteuervorrichtung 74 und eine Stromleitungskommunikationseinheit 76.
Wie in 2 gezeigt, umfasst das Betriebsgehäuse 64 einen Befestigungsabschnitt 64A, der am Lenker 14 befestigt werden kann. Das Betriebsgehäuse 64 wird über den Befestigungsabschnitt 64A am Lenker 14 befestigt. Wie in 4 gezeigt, nimmt das Betriebsgehäuse 64 die Betriebssteuervorrichtung 74 der Betätigungseinheit 70, die Stromleitungskommunikationseinheit 76 und die zweite Batterie 66 der Betätigungseinheit 70 auf. Wie in 2 gezeigt, liegt der Betätigungsschalter 72 vom Betriebsgehäuse 64 frei. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Betriebsgehäuse 64 einstückig mit dem Befestigungsabschnitt des Bremshebels ausgebildet, jedoch kann dieses Gehäuse als ein separater Körper ausgebildet sein.
Die zweite Batterie 66 umfasst eine oder eine Mehrzahl von Batteriezellen. Die zweite Batterie 66 ist eine wiederaufladbare Batterie. Die zweite Batteriesteuervorrichtung 68 umfasst eine Spannungsteuerschaltung und steuert das Laden der zweiten Batterie 66 so, dass der Batteriestand der zweiten Batterie 66 ein vorbestimmter Batteriestand wird. Die zweite Batteriesteuervorrichtung 68 führt das Aufladen der zweiten Batterie 66 aus, so dass ein vorbestimmter Batteriestand beibehalten wird, wenn von der Steuereinrichtung 56 über die Stromkommunikationsleitung W elektrischer Strom geliefert wird. Die zweite Batteriesteuervorrichtung 68 versorgt die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 über die Stromkommunikationsleitung W mit elektrischem Strom als Reaktion auf eine Betätigung des Betätigungsschalters 72, wenn elektrischer Strom nicht von der Steuervorrichtung 56 über die Stromkommunikationsleitung W geliefert wird.
Der Betätigungsschalter 72 umfasst einen Schaltkreis und erzeugt ein Betriebssignal SA, wenn der Betätigungsschalter 72 durch den Fahrer betätigt wird. Der Betätigungsschalter 72 ist ein Stromschalter. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann die Versorgung mit elektrischem Strom von der ersten Batterie 60, die die Stromquelle ist, durch die Betätigung eines Schalters EIN und AUS geschaltet werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Betätigungsschalter 72 ein Tastenschalter. Der Betätigungsschalter 72 kann auch ein Schiebeschalter und ein Berührungsfeldschalter sein. Die Betriebssteuervorrichtung 74 erzeugt ein Aktivierungssignal SB, wenn ein Aktivierungssignal SA von dem Betätigungsschalter 72 eingegeben wurde, und gibt das Signal an die Stromleitungskommunikationseinheit 76 aus. Die Betriebssteuervorrichtung 74 kann ausgebildet sein, den elektrischen Strom der zweiten Batterie 66 zu nutzen und periodisch die Betätigung des Betätigungsschalters 72 zu detektieren, wenn elektrischer Strom nicht von der Steuereinheit 56 über die Stromkommunikationsleitung W geliefert wird. Da die Betriebsverbindungseinheit 74 intermittierend betätigt wird, kann in diesem Fall der Stromverbrauch der zweiten Batterie 66 unterdrückt werden. In einer anderen Ausführungsform kann die Betätigungseinheit 70 einen Logikschaltkreis umfassen, bei dem, wenn der Betätigungsschalter 72 betätigt wird, wenn die Betriebssteuervorrichtung 74 nicht von der Steuereinheit 56 über die Stromkommunikationsleitung W mit elektrischem Strom versorgt wird, die Betriebssteuervorrichtung 74 mit elektrischem Strom der zweiten Batterie 66 versorgt wird. Da die Betriebssteuervorrichtung 74 vollständig gestoppt werden kann, kann in diesem Fall der Stromverbrauch der zweiten Batterie 66 weiter unterdrückt werden.
Die Steuervorrichtung 56 umfasst eine Unterstützungssteuervorrichtung 78, eine Getriebesteuervorrichtung 80 und eine Stromversorgungssteuervorrichtung 82. Die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 umfasst eine Stromleitungskommunikationseinheit 84, die Stromleitungskommunikation durchführt. Die Steuervorrichtung 56 ist außerhalb des Batteriegehäuses 58 vorgesehen. Aus diesem Grunde ist die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 außerhalb des Batteriegehäuses 58 vorgesehen. Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform die Versorgung mit elektrischem Strom von der Stromquelle durch den Betätigungsschalter 72 AUS geschaltet ist, wird, da die Steuervorrichtung 56 nicht mit elektrischem Strom von der ersten Batterie 60 und der zweiten Batterie 66 versorgt wird, die Steuervorrichtung 56 vollständig stoppen.
Die Unterstützungssteuervorrichtung 78 versorgt den Motor 42 mit elektrischem Strom von der ersten Batterie 60 auf der Basis eines Signals, das von dem Pedalbetätigungskraftsensor 26 ausgegeben wurde. Damit leistet der Unterstützungsmechanismus 22 eine Unterstützung entsprechend der manuellen Antriebskraft. Der Unterstützungsmechanismus 22 umfasst des Weiteren eine Motorsteuervorrichtung und einen Inverter zum Antreiben des Motors. Die Motorsteuervorrichtung ist mit der Unterstützungssteuervorrichtung 78 über die Stromkommunikationsleitung W verbunden und steuert den Inverter als Reaktion auf einen Befehl von der Unterstützungssteuervorrichtung 78, den Motor 42 anzutreiben. Hier wurden die Diagramme für die Motorsteuervorrichtung und den Inverter weggelassen.
Die Getriebesteuervorrichtung 80 versorgt das Stellglied 44 mit elektrischem Strom von der ersten Batterie 60 auf der Basis eines Signals, das von der Schaltbetätigungseinheit 28 ausgegeben wurde. Die Getriebesteuervorrichtung 80 schaltet die Schaltposition des elektrischen Getriebes 24 hoch, wenn ein Hochschaltsignal eingegeben wurde. Die Getriebesteuervorrichtung 80 schaltet die Schaltposition des elektrischen Getriebes 24 herunter, wenn ein Herunterschaltsignal eingegeben wurde. In dem Fall, in dem ein Hochschaltsignal in einer Schaltposition mit dem maximalen Übersetzungsverhältnis eingegeben wurde, und wenn ein Herunterschaltsignal in einer Schaltposition mit dem minimalen Übersetzungsverhältnis eingegeben wurde, wird die Getriebesteuervorrichtung 80 nicht die Gänge wechseln. Das elektrische Getriebe 24 umfasst des Weiteren eine Stellgliedsteuervorrichtung und ein Treiberelement zum Antreiben des Stellglieds. Die Stellgliedsteuervorrichtung ist mit der Getriebesteuervorrichtung 80 über die Stromkommunikationsleitung W verbunden und steuert das Treiberelement als Reaktion auf einen Befehl von der Getriebesteuervorrichtung 80, das Stellglied 44 anzutreiben. Hier wurden die Diagramme für die Stellgliedsteuervorrichtung und das Treiberelement weggelassen.
Der Betrieb des Stromversorgungssystems 50 wird hier unter Bezugnahme auf 4 und 5 erläutert. Im Zeitdiagramm der 5 zeigt die horizontale Achse die Zeit an, und die vertikale Achse zeigt den Zustand jedes Gegenstands an. Die Zeit t11 zeigt die Zeit an, zu der der Betätigungsschalter 72 durch den Fahrer betätigt wird, wenn sich die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 in einem gestoppten Zustand befindet, in der elektrischer Strom von der ersten Batterie 60 nicht geliefert wird. Wenn der Betätigungsschalter 72 betätigt wird, schaltet das Betriebssignal SA von AUS auf EIN; damit bestimmt die Betriebssteuervorrichtung 74, dass der Betätigungsschalter 72 betätigt wurde.
Die Zeit t12 zeigt eine Zeit an, zu die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 mit elektrischem Strom von der zweiten Batterie 66 versorgt wird. Wenn die Betriebssteuervorrichtung 74 bestimmt, dass der Betätigungsschalter 72 betätigt wurde, wird elektrischer Strom von der zweiten Batterie 66 über die Stromleitungskommunikationseinheit 76 ausgegeben; das heißt, es wird eine vorbestimmte Spannung von der zweiten Batterie 66 an die Stromleitungskommunikationseinheit 76 angelegt. Damit wird auch die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 über die Stromkommunikationsleitung W versorgt, und die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 wird aus dem gestoppten Zustand heraus aktiviert.
Die Zeit t13 zeigt eine Zeit an, zu der die Betriebssteuervorrichtung 74 ein Aktivierungssignal SB an die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 auf der Basis des Betriebssignals SA von dem Betätigungsschalter 72 ausgibt. Da die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 zum Zeitpunkt t12 aktiviert wird, kann das Aktivierungssignal SB erkannt werden.
Die Zeit t14 zeigt eine Zeit an, zu die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 mit elektrischem Strom von der ersten Batterie 60 versorgt wird. Die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 kommuniziert mit der ersten Batteriesteuervorrichtung 62 und bewirkt, dass die erste Batterie 60 elektrischen Strom liefert, basierend auf dem Empfang des Aktivierungssignals SB. Wenn die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 mit elektrischem Strom von der ersten Batterie 60 versorgt wird, geht die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 von einem Betätigungszustand, in dem der elektrische Strom der zweiten Batterie 66 genutzt wird, in einen Betätigungszustand über, in dem die erste Batterie 60 genutzt wird. Wenn die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 in einen Betätigungszustand übergeht, in dem der elektrische Strom der ersten Batterie 60 genutzt wird, wird die Stromversorgung mit dem elektrischen Strom der zweiten Batterie 66 nahezu gleichzeitig stoppen, und die Betätigungseinheit 54 wird ebenfalls mit elektrischem Strom von der ersten Batterie 60 versorgt. Das Stoppen der Stromversorgung mit elektrischem Strom der zweiten Batterie 66 kann durch Verwendung der Spannungsdifferenz zwischen der ersten Batterie 60 und der zweiten Batterie 66 durchgeführt werden; oder die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 kann an die Betriebssteuervorrichtung 74 ein Signal ausgeben, die Stromversorgung zu stoppen, und die Betriebssteuervorrichtung 74 kann das Stoppen der Stromversorgung mit dem elektrischen Strom der zweiten Batterie 66 steuern. In dem Fall, dass die Spannungsdifferenz zwischen der ersten Batterie 60 und der zweiten Batterie 66 verwendet wird, kann der Schaltungsaufbau vereinfacht werden.
Die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 bewirkt, dass die erste Batteriesteuervorrichtung 62 den Unterstützungsmechanismus 22 und das elektrische Getriebe 24 nach der Zeit t14 mit elektrischem Strom von der ersten Batterie 60 versorgt. Die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 behält den Betätigungszustand nach dem Zeitpunkt t14 mit dem elektrischen Strom von der ersten Batterie 60 bei.
Nachdem die Versorgung der zweiten Batterie 66 mit elektrischem Strom von der ersten Batterie 60 gestartet wurde, bestimmt die zweite Batteriesteuervorrichtung 68 periodisch, ob der Batteriestand der zweiten Batterie 66 kleiner ist als ein vorbestimmter Stand oder nicht. In dem Fall, in dem die zweite Batteriesteuervorrichtung 68 bestimmt, ob der Batteriestand der zweiten Batterie 66 kleiner ist als ein vorbestimmter Stand oder nicht, wird das Aufladen der zweiten Batterie 66 mit dem elektrischen Strom der ersten Batterie 60 gestartet.
Der Zeitpunkt t15 zeigt einen Zeitpunkt an, zu dem der Batteriestand der zweiten Batterie 66 von kleiner als dem vorbestimmten Stand zu größer oder gleich dem vorbestimmten Stand wechselt. Zu diesem Zeitpunkt stoppt die zweiten Batteriesteuervorrichtung 68 das Aufladen der zweiten Batterie 66. Anstatt periodisch zu bestimmen, ob der Batteriestand der zweiten Batterie 66 kleiner ist als ein vorbestimmter Stand oder nicht, kann die zweite Batteriesteuervorrichtung 68 einen Logikschaltkreis umfassen, der die zweite Batterie 66 auflädt, so dass die Spannung der zweiten Batterie 66 gleich der Spannung sein wird, die durch die erste Batterie 60 über die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 angelegt wird, wenn die Versorgung der zweiten Batterie 66 mit elektrischem Strom von der ersten Batterie 60 gestartet wurde.
Die Zeit t16 zeigt die Zeit an, zu der der Betätigungsschalter 72 durch den Fahrer betätigt wird, wenn sich die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 in einem Betätigungszustand befindet, in der elektrischer Strom von der ersten Batterie 60 geliefert wird. Die Betriebssteuervorrichtung 74 wird durch elektrischen Strom von der ersten Batterie 60 aktiviert, so dass diese Steuervorrichtung das Betriebssignal SA erkennen kann.
Die Zeit t17 zeigt eine Zeit an, zu der die Betriebssteuervorrichtung 74 ein Stoppsignal SC an die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 auf der Basis des Betriebssignals SA von dem Betätigungsschalter 72 ausgibt. Die Zeit t18 zeigt eine Zeit an, zu der die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 in einen gestoppten Zustand übergeht. Wenn die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 ein Stoppsignal SC von der Betriebssteuervorrichtung 74 empfängt, während sie durch den elektrischen Strom der ersten Batterie 60 betrieben wird, wird diese Steuervorrichtung mit der ersten Batteriesteuervorrichtung 62 kommunizieren, um einen Stopp der Versorgung der Steuervorrichtung 56, des Unterstützungsmechanismus 22 und des elektrischen Getriebes 24 mit elektrischem Strom von der ersten Batterie 60 und einen Übergang in den gestoppten Zustand zu bewirken.
Das Stromversorgungssystem 50 übt die folgenden Wirkungen aus.

(1) Wenn die Betätigungseinheit 70 in einem gestoppten Zustand betätigt wird, wird die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 durch den elektrischen Strom der zweiten Batterie 66 betätigt und den Unterstützungsmechanismus 22 und das elektrische Getriebe 24 mit elektrischem Strom von der ersten Batterie 60 versorgen. Das heißt, wenn die Versorgung der Steuervorrichtung 56, des Unterstützungsmechanismus 22 und des elektrischen Getriebes 24 mit elektrischem Strom von der ersten Batterie 60 gestoppt wurde, wird der elektrische Strom der zweiten Batterie verwendet. Wenn die Versorgung der Steuervorrichtung 56, des Unterstützungsmechanismus 22 und des elektrischen Getriebes 24 mit elektrischem Strom von der ersten Batterie 60 gestoppt wurde, kann der Verbrauch von elektrischem Strom der ersten Batterie 60 zur Versorgung der Steuervorrichtung 56, des Unterstützungsmechanismus 22 und des elektrischen Getriebes 24 mit elektrischem Strom verringert werden.
(2) Die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 behält den Betätigungszustand mit dem elektrischen Strom von der ersten Batterie 60 bei, nachdem elektrischer Strom von der ersten Batterie geliefert wurde. Aus diesem Grunde kann, wenn sich die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 im Betätigungszustand befindet, der Verbrauch von elektrischem Strom von der zweiten Batterie 66 unterdrückt werden, so dass die elektrische Kapazität der zweiten Batterie 66 verringert werden kann.
(3) Die zweite Batterie 66 wird durch den elektrischen Strom der ersten Batterie 60 geladen. Aus diesem Grunde kann die Schwierigkeit, die zweite Batterie 66 mit einer externen Stromquelle aufzuladen, umgangen werden.
(4) Die Betätigungseinheit 70 und die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 umfassen jeweils Stromleitungskommunikationseinheiten 76 bzw. 84, die Stromleitungskommunikation durchführen. Verglichen mit einem Fall, bei dem die Versorgung mit elektrischem Strom und die Kommunikation durch getrennte Drähte geleitet werden, kann aus diesem Grund der Aufwand bei der Verdrahtung unterdrückt werden.
(5) Die zweite Batterie 66 ist in dem Betriebsgehäuse 64 untergebracht. Aus diesem Grunde kann der Abstand zwischen der zweiten Batterie 66 und der Betätigungseinheit 70 verkleinert werden. Daher kann unterdrückt werden, dass die Verdrahtung, die die zweite Batterie 66 und die Betätigungseinheit 70 verbindet, lang wird und dass die Verdrahtung komplex wird.
(6) Das Betriebsgehäuse 64 ist über den Befestigungsabschnitt 64A am Lenker 14 befestigt. Aus diesem Grund ist der Fahrer in der Lage, den Betätigungsschalter 72 leicht zu betätigten, sogar, wenn er das Fahrrad 10 fährt.

Die spezifische Form, die das vorliegende Stromversorgungssystem annehmen kann, ist nicht auf die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschriebene Form beschränkt. Das vorliegende Stromversorgungssystem kann verschiedene Formen annehmen, die sich von der oben beschriebenen Ausführungsform unterscheiden. Das unten beschriebene modifizierte Beispiel der oben beschriebenen Ausführungsform ist ein Beispiel für die verschiedenen Formen, die das vorliegende Stromversorgungssystem annehmen kann.

• Die zweite Batterie 66 kann außerhalb des Betriebsgehäuses 64 und nahe am Betriebsgehäuse 64 angeordnet sein.
• Das Stromversorgungssystem 50 kann des Weiteren einen Batterieschalter umfassen. Der Batterieschalter ist beispielsweise am Batteriegehäuse 58 befestigt. Wenn der Batterieschalter betätigt wird, wenn sich die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 im gestoppten Zustand befindet, versorgt die erste Batteriesteuervorrichtung 62 die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 mit dem elektrischen Strom der ersten Batterie 60 und lässt die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 in den Betätigungszustand übergehen. Dann bewirkt die Stromversorgungssteuervorrichtung 82, dass der Unterstützungsmechanismus 22 und das elektrische Getriebe 24 mit dem elektrischen Strom von der ersten Batterie 60 versorgt werden. Wenn der Batterieschalter im Betätigungszustand betätigt wird, bewirkt die Stromversorgungssteuervorrichtung 82, dass die Versorgung des Unterstützungsmechanismus 22 und des elektrischen Getriebes 24 mit elektrischem Strom von der ersten Batterie 60 gestoppt wird, und geht in den gestoppten Zustand über.
• Der Betätigungsschalter 72 kann einen Strom-EIN-Schalter und einen Strom-AUS-Schalter als Stromschalter umfassen. In diesem Fall wird, wenn der Strom-EIN-Schalter im gestoppten Zustand betätigt wird, die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 durch den elektrischen Strom der zweiten Batterie 66 in den Betätigungszustand überführt, und wird den Unterstützungsmechanismus 22 und das elektrische Getriebe 24 mit elektrischem Strom von der ersten Batterie 60 versorgen. Wenn der Strom-AUS-Schalter im Betätigungszustand betätigt wird, bewirkt die Stromversorgungssteuervorrichtung 82, dass die Versorgung der Steuervorrichtung 56, des Unterstützungsmechanismus 22 und des elektrischen Getriebes 24 mit elektrischem Strom von der ersten Batterie 60 gestoppt wird, und geht in den gestoppten Zustand über.
• Das Aktivierungssignal SB und das Stoppsignal SC sind getrennt, jedoch können sie ein gemeinsames Signal sein. In diesem Fall sollte die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 bestimmen, ob ein Signal aktivieren oder ob ein Signal stoppen soll, basierend darauf, ob elektrischer Strom von der ersten Batterie 60 gerade geliefert wird.
• Die Betätigungseinheit 70 und die Steuervorrichtung 56 sind mit der Stromkommunikationsleitung W verbunden, sie können aber auch mit einem Draht verbunden sein, der die Stromleitung von der Kommunikationsleitung trennt.
• Die zweite Batterie 66 kann auch eine Primärbatterie sein. Die Betätigungseinheit 54 umfasst bevorzugt einen Haltemechanismus, der die zweite Batterie 66 lösbar hält.
• Der Unterstützungsmechanismus 22 kann weggelassen werden.
• Das elektrische Getriebe 24 kann in ein stufenlos verstellbares Getriebe geändert werden, das auch das Übersetzungsverhältnis stufenlos verändern kann. Des Weiteren kann das elektrische Getriebe 24 in ein externes elektrisches Getriebe geändert werden. Kurz gesagt, kann jedes elektrische Getriebe eingesetzt werden, solange das elektrische Getriebe das Übersetzungsverhältnis des Fahrrads 10 verändern kann.
• Das elektrische Getriebe 24 kann ebenfalls weggelassen werden.
• Zumindest ein Licht oder eine Anzeigeeinrichtung, die mit einem Fahrradcomputer ausgestattet ist, kann als das elektrische Bauteil eingesetzt werden.
• Die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 ist als ein von der Batterieeinheit 52 getrennter Körper ausgebildet, jedoch kann die Stromversorgungssteuervorrichtung 82 ausgebildet sein, in der Batterieeinheit 52 enthalten zu sein.

Bezugszeichenliste

10: Fahrrad
22: Unterstützungsmechanismus (elektrisches Bauteil)
24: Elektrisches Getriebe (elektrisches Bauteil)
50: Stromversorgungssystem
58: Batteriegehäuse
60: Erste Batterie
62: Erste Batteriesteuervorrichtung
64: Betriebsgehäuse
64A: Befestigungsabschnitt
66: Zweite Batterie
68: Zweite Batteriesteuervorrichtung
70: Betätigungseinheit
72: Betätigungsschalter
74: Betriebssteuervorrichtung
76: Stromleitungskommunikationseinheit
82: Stromversorgungssteuervorrichtung
84: Stromleitungskommunikationseinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2012166616 A [0003]

Claims

Stromversorgungssystem zur Versorgung eines elektrischen Bauteils eines Fahrrads mit elektrischem Strom, umfassend: eine erste Batterie; eine zweite Batterie; eine Betätigungseinheit; und eine Stromversorgungssteuervorrichtung, die, wenn die Betätigungseinheit in einem gestoppten Zustand betätigt wird, durch den elektrischen Strom der zweiten Batterie in einen Betätigungszustand übergeht und das elektrische Bauteil mit elektrischem Strom von der ersten Batterie versorgt.
Stromversorgungssystem nach Anspruch 1, wobei die Stromversorgungssteuervorrichtung den Betätigungszustand durch den elektrischen Strom von der ersten Batterie aufrechterhält, nachdem sie mit dem elektrischen Strom von der zweiten Batterie das elektrische Bauteil mit elektrischem Strom von der ersten Batterie versorgt hat.
Stromversorgungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Batterie eine wiederaufladbare Batterie ist, und das System des Weiteren eine zweite Batteriesteuervorrichtung umfasst, die die zweite Batterie mit dem elektrischen Strom von der ersten Batterie auflädt, wenn das elektrische Bauteil mit elektrischem Strom von der ersten Batterie versorgt wird.
Stromversorgungssystem nach Anspruch 3, wobei die zweite Batteriesteuervorrichtung das Aufladen der zweiten Batterie stoppt, wenn der Batteriestand der zweiten Batterie größer oder gleich einem vorbestimmten Batteriestand wird.
Stromversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1–4, wobei die Betätigungseinheit umfasst einen Betätigungsschalter, und eine Betriebssteuervorrichtung, die die Stromversorgungssteuervorrichtung mit elektrischem Strom von der zweiten Batterie versorgt und an die Stromversorgungssteuervorrichtung ein Aktivierungssignal ausgibt, wenn der Betätigungsschalter betätigt wird.
Stromversorgungssystem nach Anspruch 5, wobei die Stromversorgungssteuervorrichtung das elektrische Bauteil mit elektrischem Strom von der ersten Batterie versorgt, wenn das Aktivierungssignal empfangen wurde.
Stromversorgungssystem nach Anspruch 5 oder 6, wobei sowohl die Betätigungseinheit als auch die Stromversorgungssteuervorrichtung eine Stromleitungskommunikationseinheit umfassen, die Stromleitungskommunikation durchführt.
Stromversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1–7, des Weiteren umfassend ein Batteriegehäuse, das die erste Batterie aufnimmt, wobei die Stromversorgungssteuervorrichtung außerhalb des Batteriegehäuses vorgesehen ist.
Stromversorgungssystem nach Anspruch 8, des Weiteren umfassend eine erste Batteriesteuervorrichtung, die innerhalb des Batteriegehäuses vorgesehen ist, wobei die Stromversorgungssteuervorrichtung mit der ersten Batteriesteuervorrichtung kommuniziert und bewirkt, dass die erste Batteriesteuervorrichtung das elektrische Bauteil mit elektrischem Strom von der ersten Batterie versorgt.
Stromversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1–9, wobei die Stromversorgungssteuervorrichtung die Versorgung des elektrischen Bauteils mit elektrischem Strom von der ersten Batterie stoppt und in den gestoppten Zustand übergeht, wenn die Betätigungseinheit gesteuert wird, wenn sie sich im Betätigungszustand befindet.
Stromversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1–10, des Weiteren umfassend ein Betriebsgehäuse, das zumindest einen Teil der Betätigungseinheit und der zweiten Batterie aufnimmt.
Stromversorgungssystem nach Anspruch 11, wobei das Betriebsgehäuse einen Befestigungsabschnitt umfasst, der ausgebildet ist, am Lenker eines Fahrrads befestigt zu werden.
Elektrisch unterstütztes System, umfassend: das Stromversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1–12, und einen Motor, der als das elektrische Bauteil die manuelle Antriebskraft unterstützt.
Elektrisches Gangschaltungssystem, umfassend: das Stromversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1–13, und ein elektrisches Getriebe als elektrisches Bauteil.