JP2004034882A - 自転車用電源 - Google Patents

Abstract

【課題】出力電力が小さい発電装置と小さな電力で充電しても問題がない電力貯蔵装置を備えた自転車用電源を得る。
【解決手段】自転車用電源において、発電装置としてのモーター１と、電力貯蔵装置としての電気二重層キャパシタ４を備えたことを特徴とする自転車用電源であって、電力貯蔵装置としての電気二重層キャパシタ４の残存電力量を認識する電力量検知装置としての電圧モニタ８、および自転車が消費する電力を認識する消費電力検知装置を備え、その残存電力量と消費電力の情報から前記発電装置としてのモーター１の発電量を変動させることができる制御装置７を備えた自転車用電源とする。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として電力貯蔵装置を備えた自転車用電源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来の自転車用電源の第１の例の説明図である。図３の自転車用電源は、一般的な負荷としてライト２を備えた自転車では、モーター１をタイヤの側面もしくは車軸に備え、運転者が発電をするようにモーター１の位置を動かすか、周辺が暗くなったことを認識して自動的にモーターを動作させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
通常のライトでは、自転車がライトを使用するときに必要な発電量を得るために発電装置を動作させていた。しかし、ライトをつけるために運転者が消費する運動量は比較的大きく、ライトをつける時と、つけない時で運転者の負担に大きな差があった。そのために、乾電池のような一次電池でライトを点灯するタイプのものが増えているが、電池の交換が面倒で、ライトのつけっぱなしによる電力の無駄な消費があるという問題点があった。
【０００４】
従って、本発明の目的は、発電装置を大きくせずに、運転者がライトを点灯する時に増える負担を大幅に軽減した自転車用電源を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ライトなどの負荷を動作させる時に運転者の負担が大きくなることを防ぎ、乾電池やバッテリーなどの交換・充電作業を全くなくし、かつ発電装置などが大きくなって運転者の負担が結局増えてしまうといった問題も解決した自転車用電源を提供するものであり、従来のモーターなどよりも出力電力が小さい発電装置と小さな電力で充電しても問題がない電力貯蔵装置を備えたことを特徴とする自転車用電源を提供する。
【０００６】
また、本発明は、電力貯蔵装置の残存電力量を認識する電力量検知装置および自転車が消費する電力を認識する消費電力検知装置を備え、消費電力が大きいときに残存電力量が少ない場合に前記発電装置の発電量を大きくして電力をまかなうことが出来るように前記発電装置の出力電力を制御装置が制御できる構成になっていることを特徴とする自転車用電源を提供する。
【０００７】
また、本発明は、例えば、モーターのような発電装置では、自転車が下り坂を走行する時に大きな発電量を得ることが可能で、そのようにエネルギ回生を行える状況にあることを制御装置が認識でき、ブレーキと連動してエネルギーを回生できるように制御装置が制御を行い、前記発電装置の発電量を大幅に増大させることにより電力貯蔵装置の貯蔵電力量を大幅に増大させることができることを特徴とする自転車用電源を提供する。
【０００８】
また、本発明は、自転車の車輪の側面および車軸に接続されたモーターによって発電してその電力を電力貯蔵装置に貯蔵し、該モーターの発電量を制御装置によって調節できる機能を備え、大きな電力が必要なときには発電量を大きく、大きな電力が必要でないときは決められて発電量に設定することをことを特徴とする自転車用電源を提供する。
【０００９】
また、本発明は、電力貯蔵装置として電気二重層キャパシタを備え、該電気二重層キャパシタの蓄積電力量は、その電圧の二乗に比例することから電力量検知装置として前記電気二重層キャパシタの電圧を測定する電圧モニタを備えたことを特徴とする自転車用電源を提供する。
【００１０】
さらに、本発明は、例えば、ライトなどの負荷の場合、周辺が暗くなり運転者の自転車を運転していることを認識して電力を消費するかしないかを制御装置が判断し、発電装置であるモーターの発電量を制御するをことを特徴とする自転車用電源を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態による自転車用電源について、以下に説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１による自転車用電源について説明する。図１は、本発明の実施の形態１による自転車用電源の説明図である。本発明の実施の形態１による自転車用電源では、これまで負荷であるライト２が必要としていた電力を全てモーター１による発電量でまかなっていたが、ライト２の点灯が不要なときでも僅かにエネルギーを電力貯蔵装置である二次電池３に貯蔵しておき、必要なときだけ二次電池３のエネルギーを使うことにより、モーター１の出力電力は小さくてよくなる。例えば、ライト２を夕方に点灯して自転車を運転する時間が１０分、昼間に点灯せずに自転車を運転する時間が８０分であったとすると、１０分間ライト２を使用するだけの電力を９０分間で供給すればよいことになる。
【００１３】
すると、従来のモーターと比べて二割程度の定格の小さいモーターを使用すればいいし、運転者の負担もライト２を点灯時だけでなく平均的に請け負うことになるので、発電による負担が気にならなくなる。ほとんど昼間しか利用しない人であれば、さらに負担を小さくなるように設定しても構わない。
【００１４】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２による自転車用電源について説明する。図２は、本発明の実施の形態２による自転車用電源の説明図である。先の実施の形態１では、電力貯蔵装置として二次電池３を用いたが、電気二重層キャパシタ４を用いることによって長寿命化を図り、自転車の寿命に比べて半永久的に電力貯蔵装置の交換を不要にすることができる。
【００１５】
また、電気二重層キャパシタ４は、その蓄積エネルギ量によって電圧が変動するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ６を介することにより利用できるエネルギ量を大きくすることができる。さらに、先の実施の形態１では、定格が決められたモーター１を利用したが、モーター１の出力電流を電流制御装置５を用いて制御することにより、モーター１の負荷を制御することができる。
【００１６】
さらに、電圧モニタ８で電気二重層キャパシタ４の電圧を測定することにより、蓄積している電力量を認識できる。ライト２が点灯しているにも関わらず電気二重層キャパシタ４の電力量が不足している場合には、電流制御装置から出力される電力を大きくして、従来の自転車と同じように動作させても構わない。制御装置７は、運転者がブレーキをかける際に、電気二重層キャパシタ４に蓄積された電力量から判断して、蓄積された電力量が不足していたらエネルギー回生を行い、蓄積されている電力量が不十分であれば、機械ブレーキに切り替えるように制御すれば、適切にエネルギを回収できる。その際には、従来のタイヤの側面にモーターを接触させる方法では、タイヤの劣化が早くなるので、車軸に設置するタイプにする方がよいと考えられる。
【００１７】
ここでは、発電装置としてモーター、負荷としてライト、電力貯蔵装置として二次電池あるいは電気二重層キャパシタ、電力量検知装置として電圧モニタを用いて説明したが、それぞれどのような装置を用いて構成しても構わない。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によって、発電装置を大きくせずに、運転者がライトをつけるときに増える負担を大幅に軽減した自転車用電源を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による自転車用電源の説明図。
【図２】本発明の実施の形態２による自転車用電源の説明図。
【図３】従来の自転車用電源の説明図。
【符号の説明】
１　　モーター
２　　ライト
３　　二次電池
４　　電気二重層キャパシタ
５　　電流制御装置
６　　ＤＣ／ＤＣコンバータ
７　　制御装置
８　　電圧モニタ

Claims (6)

1. 自転車用電源において、発電装置と電力貯蔵装置を備えたことを特徴とする自転車用電源。
2. 請求項１に記載の自転車用電源において、電力貯蔵装置の残存電力量を認識する電力量検知装置および自転車が消費する電力を認識する消費電力検知装置を備え、その残存電力量と消費電力の情報から前記発電装置の発電量を変動させることができる制御装置を備えたことを特徴とする自転車用電源。
3. 請求項１または２に記載の自転車用電源において、自転車のブレーキの状態を前記制御装置で検出し、ブレーキ使用時に回収されるエネルギを利用した電力回生装置を備えたことを特徴とする自転車用電源。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の自転車用電源において、前記発電装置は、自転車の車輪に接続されたモーターであり、該モーターで発電した電力を電力貯蔵装置に貯蔵し、前記モーターの発電量を制御装置によって調節できる機能を備えたことを特徴とする自転車用電源。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の自転車用電源において、前記電力貯蔵装置は、電気二重層キャパシタであり、電力量検知装置として前記電気二重層キャパシタの電圧を測定する電圧モニタを備えたことを特徴とする自転車用電源。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の自転車用電源において、負荷が電力を消費するかしないかを制御装置が判断し制御することを特徴とする自転車用電源。

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