JP2004299646A - 自転車用電源装置及び自転車用電力供給方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】自転車用電源装置において、停車中における蓄電部の電力の減少を可及的に抑える。
【解決手段】電源装置は、自転車の走行に応じて発電する交流発電機１９の電力を蓄えて自転車に装着可能な変速制御部２５やモータドライバ２８等の電装品に供給する装置であって、蓄電素子３２と、レギュレータ３１と、スイッチ制御部５０とを備えている。蓄電素子３２は、交流発電機１９からの電力を蓄えて電装品に電力を供給する。レギュレータ３１は、蓄電素子３２と電装品との間に配置され電装品に供給する電力をオンオフする。スイッチ制御部５０は、交流発電機１９からレギュレータ３１を経由しないで供給された電力で動作し、レギュレータ３１をオンオフ制御する。
【選択図】 図６
【解決手段】電源装置は、自転車の走行に応じて発電する交流発電機１９の電力を蓄えて自転車に装着可能な変速制御部２５やモータドライバ２８等の電装品に供給する装置であって、蓄電素子３２と、レギュレータ３１と、スイッチ制御部５０とを備えている。蓄電素子３２は、交流発電機１９からの電力を蓄えて電装品に電力を供給する。レギュレータ３１は、蓄電素子３２と電装品との間に配置され電装品に供給する電力をオンオフする。スイッチ制御部５０は、交流発電機１９からレギュレータ３１を経由しないで供給された電力で動作し、レギュレータ３１をオンオフ制御する。
【選択図】 図６
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自転車に装着可能な交流発電装置の電力を蓄えて自転車に装着可能な電装品に供給する自転車用電源装置及び自転車に装着可能な電装品に交流発電装置からの電力を直流に整流して蓄電部に蓄えつつ自転車に装着可能な電装品に供給する自転車用電力供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の自転車には、変速装置やサスペンションや表示装置などの電気的に制御可能な電装品やその制御装置などの電装品が使用されているものがある。たとえば、速度センサを設けて自転車の変速装置を速度に応じて自動変速する技術が知られている。
【０００３】
このように電装品を使用した自転車では、表示装置や制御装置や変速装置に電力を供給する電源装置が必要になる。この種の従来の自転車用の電源装置としては電池を使用しており、電池からの電力により電装品を作動させている。しかし、電池の場合、電力が消耗すると交換する必要があり、その交換が煩わしくかつ突然電源が消耗すると電装品が作動しなくなるという問題がある。
【０００４】
そこで、交流発電機からの電力を直流に整流して得られた電力をコンデンサなどの蓄電部に蓄え、蓄電部に蓄えられた電力を利用して電装品をさせる電源装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。蓄電部としては、大容量の電気二重層コンデンサが使用されている。このような電源装置を搭載した自転車用制御装置では、自転車の停車中には消費電力の削減のために制御部のマイクロコンピュータを省電力モード（たとえば、スリープモード、ＨＡＬＴモード、ＳＴＯＰモード等）にしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２４５４７５号（第５図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の構成では、自転車が停車中には制御部を省電力モードにして省電力化を図っている。しかし、省電力モードでも制御部のマイクロコンピュータは僅かに動作しているので、微弱な電流が流れるとともに、電装品の漏れ電流も加わって蓄電部に蓄えられた電力が減少し続けるという問題がある。
【０００７】
本発明の課題は、自転車用電源装置において、停車中における蓄電部の電力の減少を可及的に抑えることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
発明１に係る自転車用電源装置は、自転車の走行に応じて発電する発電装置の電力を蓄えて自転車に装着可能な電装品に供給する装置であって、蓄電部と、スイッチ部と、第１スイッチ制御部とを備えている。蓄電部は、発電装置からの電力を蓄えて電装品に電力を供給するものである。スイッチ部は、蓄電部と電装品との間に配置され電装品に供給する電力をオンオフするものである。第１スイッチ制御部は、発電装置からスイッチ部を経由しないで供給された電力で動作し、スイッチ部をオンオフ制御するものである。
【０００９】
この電源装置では、自転車が走行を開始して発電装置が発電を開始すると、発電装置からスイッチ部を経由しないで供給された電力で第１スイッチ制御部が動作してスイッチ部をオンする。これにより蓄電部に蓄えられた電力がスイッチ部を経由して電装品に供給される。そして、自転車が停止すると発電装置が発電しないので、第１スイッチ制御部がスイッチ部をオフする。ここでは、自転車の走行・停車に応じて蓄電部から電装品に供給される電力がスイッチ部を経由しない電力で動作する第１スイッチ制御部でオンオフされるので、停車中にスイッチ部をオフしても走行を開始すればスイッチ部を確実にオンできる。このため、停車中にスイッチ部をオフすることができ、停車中における蓄電部の電力の減少を可及的に抑えることができる。
【００１０】
発明２に係る自転車用電源装置は、発明１に記載の装置において、自転車が停止状態か否かを検出する停止状態検出部と、蓄電部からスイッチ部を経由して供給された電力で動作し、停止状態の検出後にスイッチ部をオフ制御する第２スイッチ制御部とをさらに備える。第１スイッチ制御部でスイッチ部をオフすると、僅かな停止時間や低回転で発電量が小さいときなどにスイッチ部がオフして電装品への電力供給がオフすることがある。電装品としてマイクロコンピュータを使用している場合、このような瞬時停電でもマイクロコンピュータがリセットされて不具合が生じることがある。そこで、停止状態の検出後に、蓄電部からスイッチ部を経由して供給された電力で動作する第２スイッチ制御部でスイッチ部をオフすることにより、停止状態から任意のタイミングでスイッチ部をオフでき、前記のような不具合を解消できる。
【００１１】
発明３に係る自転車用電源装置は、発明１又は２に記載の装置において、発電装置は、自転車の走行に応じて発電する前記交流発電装置であり、交流発電装置の電力を直流に整流する整流回路をさらに備える。この場合には、自転車で一般によく使用される交流発電装置からの電力を蓄電部に蓄えることができる。
発明４に係る自転車用電源装置は、発明３に記載の装置において、第１スイッチ制御部は、交流発電装置に対して整流回路と並列接続され交流発電装置からの出力を半波整流するダイオードと、ダイオードに対して交流発電装置と並列接続され半波整流された出力を平滑化するコンデンサとを有する。この場合には、半波整流された出力をコンデンサで平滑化してスイッチ部に供給してスイッチ部をオンオフすることができる。このため、交流電力が供給されても走行に応じた信号を得ることができ、蓄電部の電力を用いることなくスイッチ部を走行開始時に確実にオンすることができる。
【００１２】
発明５に係る自転車用電源装置は、発明２から４のいずれかに記載の装置において、第２スイッチ制御部は、停止状態が検出されていないとスイッチ部をオン制御する。この場合には、停止状態ではない場合は第１スイッチ制御部だけでなく第２スイッチ制御部でもスイッチ部をオンさせているので、蓄電部の電力を走行中に電装品に確実に供給できる。また短時間停止しても電源を供給し続けることができる。
【００１３】
発明６に係る自転車用電源装置は、発明２から５のいずれかに記載の装置において、停止状態検出部は、自転車の走行に応じて信号を発生する信号発生部が所定時間以上信号を発生していないか否かを判断する信号判定部を有する。この場合には、車速を表示するための信号など自転車の走行に応じた信号により停止状態を検出できるので、信号発生部を他の用途と兼用できる。また、停止してから所定時間の経過を待って停止状態を判断するので、停止状態から所定時間後にスイッチ部がオフされる。このため、短時間の停車ではスイッチ部がオフされず、信号待ちなどで電源が切れなくなる。
【００１４】
発明７に係る自転車用電源装置は、発明６に記載の装置において、信号判定部は、信号発生部としての発電装置から出力される信号により判断する。この場合には、発電装置からの信号により停止状態を判断できるので、信号発生部を交流発電装置と兼用できさらに車速や距離も検出可能になる。
発明７に係る自転車用電力供給方法は、自転車の走行に応じて発電する発電装置からの電力を蓄電部に蓄えつつ自転車に装着可能な電装品に供給する自転車用電力供給方法であって、第１スイッチオン工程と、停止状態判断工程と、スイッチオフ工程とを備えている。第１スイッチオン工程では、発電装置が発電を開始した後、蓄電部と電装品との間に配置されたスイッチ部を、スイッチ部を経由しない第１スイッチ制御部により発電装置からの電力でオン制御する。停止状態判定工程では、自転車が停止状態か否かを判断する。スイッチオフ工程では、スイッチ部がオン状態のときに停止状態と判断した後、スイッチ部を経由し蓄電部に蓄えられた電力で動作する第２スイッチ制御部でスイッチ部をオフ制御する。
【００１５】
この電力供給方法は、自転車が走行を開始して発電装置が発電を開始すると、発電装置からスイッチ部を経由しないで供給された電力で第１スイッチ制御部が動作してスイッチ部をオンする。これにより蓄電部に蓄えられた電力がスイッチ部を経由して電装品に供給される。そして、自転車が停止すると発電装置が発電しないので、第１スイッチ制御部がスイッチ部をオフしようとする。しかし、蓄電部から供給される電力で動作する第２スイッチ制御部が係止状態を検出後にスイッチ部をオフする。ここでは、自転車の走行に応じて蓄電部から電装品に供給される電力がオンされるので、停車中における蓄電部の電力の減少を可及的に抑えることができる。しかも、停車ときにすぐにスイッチ部をオフするのではなく、スイッチ部を経由した電力で動作する第２スイッチ制御部によりオフするので、停止状態から任意のタイミングでスイッチ部をオフでき、瞬時停電でもオフするといった不具合を解消できる。
【００１６】
発明９に係る自転車用電力供給方法は、発明８に記載の方法において、停止状態判断工程では、自転車の走行に応じて信号を発生する信号発生部が所定時間以上前記信号を発生していないことにより停止状態と判断する。この場合には、停止状態から所定時間後にスイッチ部がオフされるので、短時間の停車ではスイッチ部がオフされず、信号待ちなどで電源が切れなくなる。
【００１７】
発明１０に係る自転車用点力供給方法は、発明９に記載の方法において、停止状態ではないと判断したとき、第２スイッチ制御部でスイッチ部をオン制御する第２スイッチオン工程をさらに備える。この場合には、停止状態ではない場合は第１スイッチ制御部だけでなく第２スイッチ制御部でもスイッチ部をオンさせているので、蓄電部の電力を走行中に電装品に確実に供給できる。また短時間停止しても電源を供給し続けることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１において、本発明の一実施形態を採用した自転車は軽快車であり、ダブルループ形のフレーム体２とフロントフォーク３とを有するフレーム１と、ハンドル部４と、駆動部５と、ブレーキ付きのダイナモハブ８が装着された前輪６と、内装変速ハブ１０が装着された後輪７と、内装変速ハブ１０を手元で操作するための変速操作部２０と、変速操作部２０の操作に応じて内装変速ハブ１０を変速制御する変速制御ユニット１２とを備えている。
【００１９】
フレーム１のフレーム体２は、パイプを溶接して製作されたものである。フレーム体２には、サドル１１や駆動部５を含む各部が取り付けられている。フロントフォーク３は、フレーム体２の前部に斜めに傾いた軸回りに揺動自在に装着されている。
ハンドル部４は、フロントフォーク３の上部に固定されたハンドルステム１４と、ハンドルステム１４に固定されたハンドルバー１５とを有している。ハンドルバー１５の両端にはブレーキレバー１６とグリップ１７とが装着されている。右側のブレーキレバー１６には変速操作部２０が一体で形成されている。
【００２０】
駆動部５は、フレーム体２の下部（ハンガー部）に設けられたギアクランク３７と、ギアクランク３７に掛け渡されたチェーン３８と、内装変速ハブ１０とを有している。内装変速ハブ１０は、低速段（１速）、中速段（２速）、高速段（３速）の３つの変速段を有する３段変速の内装変速ハブであり、変速制御ユニット１２に設けられたモータユニット２９（図６）により３つの変速位置を取り得る。
【００２１】
フロントフォーク３の先端に固定された前輪６のダイナモハブ８は、ローラ形の前ブレーキを装着可能なハブであり、内部に前輪６の回転により発電する交流発電機１９（図６）を有している。
変速制御ユニット１２は、図２に示すように、ダイナモハブ８内の交流発電機１９に電気配線４０を介して電気的に接続されている。また、変速制御ユニット１２は、変速操作部２０にも電気配線４１を介して電気的に接続されている。さらに変速制御ユニット１２は、変速ケーブル４２を介して内装変速ハブ１０に機械的に連結されている。変速制御ユニット１２は、図３及び図４に示すように、フロントフォーク３の途中のランプスティ３ａに装着されたランプケース１３と、ランプケース１３に収納されたモータユニット２９及び回路ユニット３０とを有している。
【００２２】
モータユニット２９は、図３及び図４に示すように、変速モータ４５と、変速モータ４５により３つの変速位置に移動するケーブル動作部４６と、ケーブル動作部４６の変速位置を検出する動作位置センサ４７（図６）とを有している。このケーブル動作部４６に変速ケーブル４２の一端が連結されている。
回路ユニット３０は、図６に示すように、変速制御部（電装品及び第２スイッチ制御部の一例）２５と、スイッチ制御部（第１スイッチ制御部の一例）５０とを備えている。変速制御部２５は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ，Ｉ／Ｏインターフェースからなるマイクロコンピュータを備えている。変速制御部２５は、所定のプログラムによりモータユニット２９を制御する。具体的には、速度に応じてモータユニット２９を介して内装変速ハブ１０を自動変速制御する。また、変速操作部２０に設けられた液晶表示部２４に速度情報や変速位置を示す情報を含む各種の走行情報を出力する。また、ランプケース１３に一体で装着されたランプ１８を周囲の状況が所定の明るさ以下になると点灯し、所定の明るさを超えると消灯するランプ制御を行う。
【００２３】
変速制御部２５は、省電力モードと通常モードとで動作可能であり、省電力モードでは、液晶表示部２４の表示制御を行わないとともにモータユニット２９の制御も行わない。
変速制御部２５には、変速操作部２０に設けられた操作ダイヤル２３及び操作ボタン２１，２２を含む操作スイッチ２６と、液晶表示部２４と、ランプ１８を制御するための照度センサとしての光センサ３６と、交流発電機１９からの出力により速度信号を生成するためのダイナモ波形成形回路３４とが接続されている。また、変速制御部２５には、レギュレータ（スイッチ部の一例）３１と、充電整流回路３３と、オートライト回路３５とが接続されている。さらに、モータドライバ２８とモータユニット２９の動作位置センサ４７とが接続されている。
【００２４】
変速操作部２０は、図５に示すように、下部に左右に並べて配置された２つの操作ボタン２１，２２と、操作ボタン２１，２２の上方に配置された操作ダイヤル２３と、操作ダイヤル２３の左方に配置された液晶表示部２４とを有している。
操作ボタン２１，２２は、三角形状の押しボタンである。操作ボタン２１，２２は、変速範囲の設定を行うボタンであり、変速段を低速のみに固定したり、低速と中速の２段だけに固定したり、３段全て使用できるよう設定したりするために使用される。また、操作ボタン２２の操作により上り坂で強制的にシフトダウンすることもできる。操作ダイヤル２３は、モード１からモード８までの８つの自動変速モードを切り換えるためのダイヤルであり、８つの停止位置Ａ１〜Ａ８を有している。ここでモード１からモード８までの８つの自動変速モードは、交流発電機１９からからの車速信号により内装変速ハブ１０を自動変速するモードである。
【００２５】
なお、８つの自動変速モードは、上り変速（低速側から高速側への変速）及び下り変速（高速側から低速側への変速）とにおいて、変速タイミング、具体的には変速時の速度を変えて自動変速するものであり、ライダーの好みや体力に応じて変速タイミングを任意に設定できるようにするために設けられている。
液晶表示部２４には、現在の走行速度も表示されるとともに、変速時には操作された変速段が表示される。液晶表示部２４は、変速操作部２５のマイクロコンピュータとは独立したマイクロコンピュータ（図示せず）を有しており、変速制御部２５からの情報に基づいて表示制御を行うように構成されている。
【００２６】
蓄電素子３２は、交流発電機１９から出力され、充電整流回路３３で整流された直流電力を蓄えて変速制御部２５やモータドライバ２８や液晶表示部２４を含む電装品に電力を供給する。蓄電素子３２は、充電整流回路３３とレギュレータ３１との間に一端が接続され他端が接地された、たとえば電気二重層コンデンサ等の大容量コンデンサから構成されている。なお、蓄電素子３２を電気二重層コンデンサに代えて電解コンデンサなどの他の形態のコンデンサやニッケル・カドニウム電池やリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池で構成してもよい。
【００２７】
モータドライバ２８は、変速モータ４５を位置決め制御する。モータドライバ２８は、蓄電素子３２から供給された電力で動作し、位置決め用に制御して変速モータ４５に供給する。
充電整流回路３３はたとえば半波整流回路で構成され、交流発電機１９から出力された交流電流を直流電流に整流し、蓄電素子３２に供給する。
【００２８】
ダイナモ波形成形回路３４は、交流発電機１９から出力された交流電流から速度信号を生成する。すなわちサインカーブの交流信号をたとえば半周期分抽出し、それをシュミット回路等の適宜の波形成形回路を通し、速度に応じたパルス信号を生成する。変速制御部２５は、入力されたパルス信号から速度や距離を算出するとともに、所定時間（たとえば１５分）以上停止している停止状態か否かを検出する。
【００２９】
オートライト回路３５は、光センサ３６からの検出出力より変速制御部２５から出力されるオンオフ信号により動作し、交流発電機１９から出力された電流をランプ１８に供給・遮断する。これにより照度が所定以下になるとランプ１８が自動的に点灯し、所定の照度を超えると消灯する。
レギュレータ３１は、たとえば、ＦＥＴ等のスイッチング素子から構成されるオンオフ機能付きレギュレータであり、充電整流回路３３と変速制御部２５の間に配置されている。レギュレータ３１は、所定時間以上停車していると判断される駐輪中の蓄電素子３２からの電力の供給を遮断して蓄電素子３２の電力の減少を抑えるためのスイッチである。レギュレータ３１は、所定電圧以上の信号が入力されるとオンし、それ以下の電圧になるとオフする。レギュレータ３１には、スイッチ制御部５０からの信号及び変速制御部２５からの信号によりオンオフする。
【００３０】
スイッチ制御部５０は、交流発電機１９に一端が接続されたダイオード５１と、ダイオード５１に一端が接続され他端が接地されたコンデンサ５２とを備えている。コンデンサ５２の一端はレギュレータ３１に接続されている。ダイオード５１は、交流発電機１９に対して充電整流回路３３と並列接続され交流発電機１９からの出力を半波整流する。コンデンサ５２はたとえば電解コンデンサからなり、ダイオード５１に対して交流発電機１９と並列接続され半波整流された出力を平滑化する。この平滑化された電力がレギュレータ３１に与えられ、レギュレータ３１がオンオフする。
【００３１】
このように構成されたスイッチ制御部５０は、レギュレータ３１を経由しないで交流発電機１９から直接供給された電力でレギュレータ３１をオンオフ制御する。すなわち、自転車の走行中には、レギュレータ３１をオン制御し、自転車が停止するとレギュレータ３１をオフ制御する。しかしスイッチ制御部５０がレギュレータ３１をオフ制御しても後述するように変速制御部２５もレギュレータ３１をオンオフ制御する。したがって、自転車が信号待ちなどで短時間停車したり、走行速度が遅くなったりしてもレギュレータ３１がただちにオフすることはない。
【００３２】
なお、変速制御部２５からレギュレータ３１に接続された信号線には、スイッチ制御部５０から出力された信号の逆流防止用のコンデンサ５３が設けられている。
このように構成された変速制御ユニット１２では、図７に示すような手順で電力が変速制御部２５を含む電装品に供給される。すなわち、自転車が走行を開始して交流発電機１９が発電を開始した後、レギュレータ３１を、スイッチ制御部５０により交流発電機１９からの電力でオン制御する第１スイッチオン工程が実施される（ステップＳ１）。その後、自転車が停止状態か否かを判断する停止状態判断工程が実施される（ステップＳ２）。そして、レギュレータ３１がオン状態のときに停止状態と判断した後、変速制御部２５によりレギュレータ３１をオフ制御するスイッチオフ工程が実施される（ステップＳ３）。また、停止状態ではないと判断したとき、変速制御部２５によりレギュレータ３１をオン制御する第２スイッチオン工程が実施される（ステップＳ４）。
【００３３】
また、このように構成された変速制御ユニット１２では、変速操作部２０で選択された自動変速モードで内装変速ハブ１０が変速制御される。変速時に、交流発電機１９からの交流信号により車速を検出しているので、車速信号を車輪１回転当たり細かく得ることができ、従来のものより実際の車速の変化にリアルタイムに追随して変速がなされる。
【００３４】
また、蓄電素子３２から変速制御部２５や液晶表示部２４やモータドライバ２８に制御動作用の電力を供給する。この結果、変速制御部２５が動作を開始し、液晶表示部２４やモータドライバ２８やオートライト回路３５や充電整流回路３３やレギュレータ３１が制御される。そして、交流発電機１９からの電力が蓄電素子３２に充電される。また、ダイナモ波形成形回路３４から車速信号が変速制御部２５に与えられる。
【００３５】
ここでは、蓄電素子３２を設けて交流発電機１９からの電力を蓄え、その電力により変速制御部２５を含む各部を動作させているので、電池の交換や充電作業が不要になる。また、電池残量の管理や予備の電池を持ち歩く必要がなくなり、電源に関わる煩わしい作業を行うことなく自動変速を行えるようになる。
しかも、交流発電機１９から出力された交流信号に基づき車速を検出し、その検出された車速により変速制御している。交流発電機は一般に複数の磁極を有しているので、交流発電機からはこの磁極数と車速とに関連する周波数からなる交流信号が出力される。このため、通常自転車で用いられるような、たとえば車輪に付けた磁石を検出する速度センサから得られる速度信号に比べて１回転当たり多くのパルス信号を交流信号から得ることができる。したがって車速を１回転の間に細かく検出することができ、リアルタイムで高精度の変速制御を行える。また、交流発電機１９からの交流信号に基づき制御しているので、従来のように車輪の近くに変速制御ユニット１２を配置する必要がなくなり、変速制御ユニット１２の装着位置が制限されない。
【００３６】
また、従来、昼間は使用していなかった交流発電機１９の電力を変速制御ユニット１２で有効に利用できるようになる。
次に、変速制御部２５の制御動作を駐輪時の動作を中心に図８のフローチャートに従って説明する。
蓄電素子３２からの出力が所定の電圧（たとえば３．５ボルト以上）になっている状態で自転車が走行を開始すると、スイッチ制御部５０がレギュレータ３１をオンする。この結果、蓄電素子３２から電力が変速制御部２５に供給され、変速制御部２５が動作を開始する。変速制御部２５が動作を開始すると、図８のステップＳ１１で初期設定がなされる。この初期設定では、制御モードが通常モードにセットされ、変速モードが自動変速モードにセットされる。
【００３７】
ステップＳ１２では、マイクロコンピュータの１サイクルの動作時間を決定するタイマをスタートさせる。ステップＳ１３では、各種のデータ処理を行う。データ処理では、ダイナモ波形成形回路３４からのパルス信号により車速を算出したり、距離を算出したりする。ステップＳ１４では、変速制御処理を行う。変速制御処理では、自動変速モード時には、車速に応じたしきい値により内装変速ハブ１０のモータユニット２９のモータ４５を制御してシフトアップやシフトダウンを自動的に行う。手動変速モードのときは、上下の操作ボタン２１，２２の操作に応じてシフトアップ及びシフトダウンを行う。ステップＳ１５では、駐輪状態か否かを判断する。ここでは、ダイナモ波形成形回路３４からパルス信号が１５分以上入力されない場合に、所定時間以上停止状態である駐輪状態と判断する。駐輪状態ではない場合、つまり走行中又は１５分未満の短時間の停止中の場合はステップＳ１６に移行してオンするための信号、つまり、所定電圧（たとえば３ボルト）以上の電圧の信号をレギュレータ３１に出力する。これにより、短時間の停車でスイッチ制御部５０がレギュレータ３１をオフ制御しても変速制御部２５からの信号によりレギュレータ３１はオン状態を維持する。駐輪状態の場合、ステップＳ５からステップＳ７に移行してオフするための信号、つまり３ボルト未満の電圧の信号をレギュレータ３１に出力する。これによりレギュレータ３１がオフし変速制御部２５への電力供給が遮断され、この結果、変速制御部２５はリセットされて動作を停止する。また、モータドライバ２８への電力供給も遮断される。このとき、停車して電源を遮断するまでに１５分以上の時間が経過するので、その間にメモリへのアクセス処理やその他の処理を終了することができる。このため、変速制御部２５のマイクロコンピュータを安全にリセットすることができる。
【００３８】
これらの処理が終わるとステップＳ８に移行して他の処理を行う。他の処理では、液晶表示部２４で表示するための表示処理やランプ制御や充電整流回路３３の制御等を行う。他の処理が終わるとステップＳ９に移行し、スタートしたタイマの終了を待つ。タイマがタイムアップするとステップＳ２に戻る。
ここでは、自転車の走行・停車に応じて蓄電素子３２から電装品に供給される電力がレギュレータ３１を経由しない電力で動作するスイッチ制御部５０でオンオフされるので、駐輪中にレギュレータ３１をオフしても走行を開始すればスイッチ部を確実にオンできる。このため、駐輪中にレギュレータ３１をオフすることができ、駐輪中における蓄電素子３２の電力の減少を可及的に抑えることができる。
【００３９】
また、駐輪状態の検出後に、蓄電素子３２からレギュレータ３１を経由して供給された電力で動作する変速制御部２５でレギュレータ３１をオフしているので、停止状態から任意のタイミングでレギュレータ３１をオフでき、僅かな停止時間や低回転で発電量が小さいときなどにレギュレータ３１がオフして電装品への電力供給がオフするような不具合を解消できる。
【００４０】
〔他の実施形態〕
（ａ）前記実施形態では、交流発電機からの電力で動作する電源装置を例示したが、直流発電機からの電力で動作するような電源装置にも本発明を適用できる。
（ｂ）前記実施形態では、所定時間以上の停止状態である駐輪時にレギュレータ３１をオフしているが、駐輪時以外の停止状態でレギュレータをオフしてもよい。
【００４１】
（ｃ）前記実施形態では、変速制御部２５でレギュレータ３１をオフ制御しているが、たとえばコンデンサ５２を、交流発電機１９が発電を停止してから５〜１５分程度電力をレギュレータ３１に供給できるような容量にしてレギュレータ３１のオフタイミングを遅らせるように構成し、スイッチ制御部５０でオンオフ制御するようにしてもよい。この場合、スイッチオンのタイミングもずれるおそれがあるが構成が簡素になる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、自転車の走行・停車に応じて蓄電部から電装品に供給される電力がスイッチ部を経由しない電力で動作する第１スイッチ制御部でオンオフされるので、停車中にスイッチ部をオフしても走行を開始すればスイッチ部を確実にオンできる。このため、停車中にスイッチ部をオフすることができ、停車中における蓄電部の電力の減少を可及的に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を採用した自転車の側面図。
【図２】内装変速ハブと変速制御ユニットとダイナモハブとの接続関係を示す模式図。
【図３】変速制御ユニットの側面断面図。
【図４】変速制御ユニットの平面断面図。
【図５】変速操作部の斜視図。
【図６】変速制御ユニットの構成を示すブロック図。
【図７】電力供給手順を示すフローチャート。
【図８】変速制御部の制御内容を示すフローチャート。
【符号の説明】
１９ 交流発電機（交流発電装置及び信号発生部の一例）
２５ 変速制御部（第２スイッチ制御部、信号判定部及び電装品の一例）
３１ レギュレータ（スイッチ部の一例）
３２ 蓄電素子
３３ 充電整流回路
５０ スイッチ制御部（第１スイッチ制御部の一例）
５１ ダイオード
５２ コンデンサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、自転車に装着可能な交流発電装置の電力を蓄えて自転車に装着可能な電装品に供給する自転車用電源装置及び自転車に装着可能な電装品に交流発電装置からの電力を直流に整流して蓄電部に蓄えつつ自転車に装着可能な電装品に供給する自転車用電力供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の自転車には、変速装置やサスペンションや表示装置などの電気的に制御可能な電装品やその制御装置などの電装品が使用されているものがある。たとえば、速度センサを設けて自転車の変速装置を速度に応じて自動変速する技術が知られている。
【０００３】
このように電装品を使用した自転車では、表示装置や制御装置や変速装置に電力を供給する電源装置が必要になる。この種の従来の自転車用の電源装置としては電池を使用しており、電池からの電力により電装品を作動させている。しかし、電池の場合、電力が消耗すると交換する必要があり、その交換が煩わしくかつ突然電源が消耗すると電装品が作動しなくなるという問題がある。
【０００４】
そこで、交流発電機からの電力を直流に整流して得られた電力をコンデンサなどの蓄電部に蓄え、蓄電部に蓄えられた電力を利用して電装品をさせる電源装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。蓄電部としては、大容量の電気二重層コンデンサが使用されている。このような電源装置を搭載した自転車用制御装置では、自転車の停車中には消費電力の削減のために制御部のマイクロコンピュータを省電力モード（たとえば、スリープモード、ＨＡＬＴモード、ＳＴＯＰモード等）にしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２４５４７５号（第５図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の構成では、自転車が停車中には制御部を省電力モードにして省電力化を図っている。しかし、省電力モードでも制御部のマイクロコンピュータは僅かに動作しているので、微弱な電流が流れるとともに、電装品の漏れ電流も加わって蓄電部に蓄えられた電力が減少し続けるという問題がある。
【０００７】
本発明の課題は、自転車用電源装置において、停車中における蓄電部の電力の減少を可及的に抑えることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
発明１に係る自転車用電源装置は、自転車の走行に応じて発電する発電装置の電力を蓄えて自転車に装着可能な電装品に供給する装置であって、蓄電部と、スイッチ部と、第１スイッチ制御部とを備えている。蓄電部は、発電装置からの電力を蓄えて電装品に電力を供給するものである。スイッチ部は、蓄電部と電装品との間に配置され電装品に供給する電力をオンオフするものである。第１スイッチ制御部は、発電装置からスイッチ部を経由しないで供給された電力で動作し、スイッチ部をオンオフ制御するものである。
【０００９】
この電源装置では、自転車が走行を開始して発電装置が発電を開始すると、発電装置からスイッチ部を経由しないで供給された電力で第１スイッチ制御部が動作してスイッチ部をオンする。これにより蓄電部に蓄えられた電力がスイッチ部を経由して電装品に供給される。そして、自転車が停止すると発電装置が発電しないので、第１スイッチ制御部がスイッチ部をオフする。ここでは、自転車の走行・停車に応じて蓄電部から電装品に供給される電力がスイッチ部を経由しない電力で動作する第１スイッチ制御部でオンオフされるので、停車中にスイッチ部をオフしても走行を開始すればスイッチ部を確実にオンできる。このため、停車中にスイッチ部をオフすることができ、停車中における蓄電部の電力の減少を可及的に抑えることができる。
【００１０】
発明２に係る自転車用電源装置は、発明１に記載の装置において、自転車が停止状態か否かを検出する停止状態検出部と、蓄電部からスイッチ部を経由して供給された電力で動作し、停止状態の検出後にスイッチ部をオフ制御する第２スイッチ制御部とをさらに備える。第１スイッチ制御部でスイッチ部をオフすると、僅かな停止時間や低回転で発電量が小さいときなどにスイッチ部がオフして電装品への電力供給がオフすることがある。電装品としてマイクロコンピュータを使用している場合、このような瞬時停電でもマイクロコンピュータがリセットされて不具合が生じることがある。そこで、停止状態の検出後に、蓄電部からスイッチ部を経由して供給された電力で動作する第２スイッチ制御部でスイッチ部をオフすることにより、停止状態から任意のタイミングでスイッチ部をオフでき、前記のような不具合を解消できる。
【００１１】
発明３に係る自転車用電源装置は、発明１又は２に記載の装置において、発電装置は、自転車の走行に応じて発電する前記交流発電装置であり、交流発電装置の電力を直流に整流する整流回路をさらに備える。この場合には、自転車で一般によく使用される交流発電装置からの電力を蓄電部に蓄えることができる。
発明４に係る自転車用電源装置は、発明３に記載の装置において、第１スイッチ制御部は、交流発電装置に対して整流回路と並列接続され交流発電装置からの出力を半波整流するダイオードと、ダイオードに対して交流発電装置と並列接続され半波整流された出力を平滑化するコンデンサとを有する。この場合には、半波整流された出力をコンデンサで平滑化してスイッチ部に供給してスイッチ部をオンオフすることができる。このため、交流電力が供給されても走行に応じた信号を得ることができ、蓄電部の電力を用いることなくスイッチ部を走行開始時に確実にオンすることができる。
【００１２】
発明５に係る自転車用電源装置は、発明２から４のいずれかに記載の装置において、第２スイッチ制御部は、停止状態が検出されていないとスイッチ部をオン制御する。この場合には、停止状態ではない場合は第１スイッチ制御部だけでなく第２スイッチ制御部でもスイッチ部をオンさせているので、蓄電部の電力を走行中に電装品に確実に供給できる。また短時間停止しても電源を供給し続けることができる。
【００１３】
発明６に係る自転車用電源装置は、発明２から５のいずれかに記載の装置において、停止状態検出部は、自転車の走行に応じて信号を発生する信号発生部が所定時間以上信号を発生していないか否かを判断する信号判定部を有する。この場合には、車速を表示するための信号など自転車の走行に応じた信号により停止状態を検出できるので、信号発生部を他の用途と兼用できる。また、停止してから所定時間の経過を待って停止状態を判断するので、停止状態から所定時間後にスイッチ部がオフされる。このため、短時間の停車ではスイッチ部がオフされず、信号待ちなどで電源が切れなくなる。
【００１４】
発明７に係る自転車用電源装置は、発明６に記載の装置において、信号判定部は、信号発生部としての発電装置から出力される信号により判断する。この場合には、発電装置からの信号により停止状態を判断できるので、信号発生部を交流発電装置と兼用できさらに車速や距離も検出可能になる。
発明７に係る自転車用電力供給方法は、自転車の走行に応じて発電する発電装置からの電力を蓄電部に蓄えつつ自転車に装着可能な電装品に供給する自転車用電力供給方法であって、第１スイッチオン工程と、停止状態判断工程と、スイッチオフ工程とを備えている。第１スイッチオン工程では、発電装置が発電を開始した後、蓄電部と電装品との間に配置されたスイッチ部を、スイッチ部を経由しない第１スイッチ制御部により発電装置からの電力でオン制御する。停止状態判定工程では、自転車が停止状態か否かを判断する。スイッチオフ工程では、スイッチ部がオン状態のときに停止状態と判断した後、スイッチ部を経由し蓄電部に蓄えられた電力で動作する第２スイッチ制御部でスイッチ部をオフ制御する。
【００１５】
この電力供給方法は、自転車が走行を開始して発電装置が発電を開始すると、発電装置からスイッチ部を経由しないで供給された電力で第１スイッチ制御部が動作してスイッチ部をオンする。これにより蓄電部に蓄えられた電力がスイッチ部を経由して電装品に供給される。そして、自転車が停止すると発電装置が発電しないので、第１スイッチ制御部がスイッチ部をオフしようとする。しかし、蓄電部から供給される電力で動作する第２スイッチ制御部が係止状態を検出後にスイッチ部をオフする。ここでは、自転車の走行に応じて蓄電部から電装品に供給される電力がオンされるので、停車中における蓄電部の電力の減少を可及的に抑えることができる。しかも、停車ときにすぐにスイッチ部をオフするのではなく、スイッチ部を経由した電力で動作する第２スイッチ制御部によりオフするので、停止状態から任意のタイミングでスイッチ部をオフでき、瞬時停電でもオフするといった不具合を解消できる。
【００１６】
発明９に係る自転車用電力供給方法は、発明８に記載の方法において、停止状態判断工程では、自転車の走行に応じて信号を発生する信号発生部が所定時間以上前記信号を発生していないことにより停止状態と判断する。この場合には、停止状態から所定時間後にスイッチ部がオフされるので、短時間の停車ではスイッチ部がオフされず、信号待ちなどで電源が切れなくなる。
【００１７】
発明１０に係る自転車用点力供給方法は、発明９に記載の方法において、停止状態ではないと判断したとき、第２スイッチ制御部でスイッチ部をオン制御する第２スイッチオン工程をさらに備える。この場合には、停止状態ではない場合は第１スイッチ制御部だけでなく第２スイッチ制御部でもスイッチ部をオンさせているので、蓄電部の電力を走行中に電装品に確実に供給できる。また短時間停止しても電源を供給し続けることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１において、本発明の一実施形態を採用した自転車は軽快車であり、ダブルループ形のフレーム体２とフロントフォーク３とを有するフレーム１と、ハンドル部４と、駆動部５と、ブレーキ付きのダイナモハブ８が装着された前輪６と、内装変速ハブ１０が装着された後輪７と、内装変速ハブ１０を手元で操作するための変速操作部２０と、変速操作部２０の操作に応じて内装変速ハブ１０を変速制御する変速制御ユニット１２とを備えている。
【００１９】
フレーム１のフレーム体２は、パイプを溶接して製作されたものである。フレーム体２には、サドル１１や駆動部５を含む各部が取り付けられている。フロントフォーク３は、フレーム体２の前部に斜めに傾いた軸回りに揺動自在に装着されている。
ハンドル部４は、フロントフォーク３の上部に固定されたハンドルステム１４と、ハンドルステム１４に固定されたハンドルバー１５とを有している。ハンドルバー１５の両端にはブレーキレバー１６とグリップ１７とが装着されている。右側のブレーキレバー１６には変速操作部２０が一体で形成されている。
【００２０】
駆動部５は、フレーム体２の下部（ハンガー部）に設けられたギアクランク３７と、ギアクランク３７に掛け渡されたチェーン３８と、内装変速ハブ１０とを有している。内装変速ハブ１０は、低速段（１速）、中速段（２速）、高速段（３速）の３つの変速段を有する３段変速の内装変速ハブであり、変速制御ユニット１２に設けられたモータユニット２９（図６）により３つの変速位置を取り得る。
【００２１】
フロントフォーク３の先端に固定された前輪６のダイナモハブ８は、ローラ形の前ブレーキを装着可能なハブであり、内部に前輪６の回転により発電する交流発電機１９（図６）を有している。
変速制御ユニット１２は、図２に示すように、ダイナモハブ８内の交流発電機１９に電気配線４０を介して電気的に接続されている。また、変速制御ユニット１２は、変速操作部２０にも電気配線４１を介して電気的に接続されている。さらに変速制御ユニット１２は、変速ケーブル４２を介して内装変速ハブ１０に機械的に連結されている。変速制御ユニット１２は、図３及び図４に示すように、フロントフォーク３の途中のランプスティ３ａに装着されたランプケース１３と、ランプケース１３に収納されたモータユニット２９及び回路ユニット３０とを有している。
【００２２】
モータユニット２９は、図３及び図４に示すように、変速モータ４５と、変速モータ４５により３つの変速位置に移動するケーブル動作部４６と、ケーブル動作部４６の変速位置を検出する動作位置センサ４７（図６）とを有している。このケーブル動作部４６に変速ケーブル４２の一端が連結されている。
回路ユニット３０は、図６に示すように、変速制御部（電装品及び第２スイッチ制御部の一例）２５と、スイッチ制御部（第１スイッチ制御部の一例）５０とを備えている。変速制御部２５は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ，Ｉ／Ｏインターフェースからなるマイクロコンピュータを備えている。変速制御部２５は、所定のプログラムによりモータユニット２９を制御する。具体的には、速度に応じてモータユニット２９を介して内装変速ハブ１０を自動変速制御する。また、変速操作部２０に設けられた液晶表示部２４に速度情報や変速位置を示す情報を含む各種の走行情報を出力する。また、ランプケース１３に一体で装着されたランプ１８を周囲の状況が所定の明るさ以下になると点灯し、所定の明るさを超えると消灯するランプ制御を行う。
【００２３】
変速制御部２５は、省電力モードと通常モードとで動作可能であり、省電力モードでは、液晶表示部２４の表示制御を行わないとともにモータユニット２９の制御も行わない。
変速制御部２５には、変速操作部２０に設けられた操作ダイヤル２３及び操作ボタン２１，２２を含む操作スイッチ２６と、液晶表示部２４と、ランプ１８を制御するための照度センサとしての光センサ３６と、交流発電機１９からの出力により速度信号を生成するためのダイナモ波形成形回路３４とが接続されている。また、変速制御部２５には、レギュレータ（スイッチ部の一例）３１と、充電整流回路３３と、オートライト回路３５とが接続されている。さらに、モータドライバ２８とモータユニット２９の動作位置センサ４７とが接続されている。
【００２４】
変速操作部２０は、図５に示すように、下部に左右に並べて配置された２つの操作ボタン２１，２２と、操作ボタン２１，２２の上方に配置された操作ダイヤル２３と、操作ダイヤル２３の左方に配置された液晶表示部２４とを有している。
操作ボタン２１，２２は、三角形状の押しボタンである。操作ボタン２１，２２は、変速範囲の設定を行うボタンであり、変速段を低速のみに固定したり、低速と中速の２段だけに固定したり、３段全て使用できるよう設定したりするために使用される。また、操作ボタン２２の操作により上り坂で強制的にシフトダウンすることもできる。操作ダイヤル２３は、モード１からモード８までの８つの自動変速モードを切り換えるためのダイヤルであり、８つの停止位置Ａ１〜Ａ８を有している。ここでモード１からモード８までの８つの自動変速モードは、交流発電機１９からからの車速信号により内装変速ハブ１０を自動変速するモードである。
【００２５】
なお、８つの自動変速モードは、上り変速（低速側から高速側への変速）及び下り変速（高速側から低速側への変速）とにおいて、変速タイミング、具体的には変速時の速度を変えて自動変速するものであり、ライダーの好みや体力に応じて変速タイミングを任意に設定できるようにするために設けられている。
液晶表示部２４には、現在の走行速度も表示されるとともに、変速時には操作された変速段が表示される。液晶表示部２４は、変速操作部２５のマイクロコンピュータとは独立したマイクロコンピュータ（図示せず）を有しており、変速制御部２５からの情報に基づいて表示制御を行うように構成されている。
【００２６】
蓄電素子３２は、交流発電機１９から出力され、充電整流回路３３で整流された直流電力を蓄えて変速制御部２５やモータドライバ２８や液晶表示部２４を含む電装品に電力を供給する。蓄電素子３２は、充電整流回路３３とレギュレータ３１との間に一端が接続され他端が接地された、たとえば電気二重層コンデンサ等の大容量コンデンサから構成されている。なお、蓄電素子３２を電気二重層コンデンサに代えて電解コンデンサなどの他の形態のコンデンサやニッケル・カドニウム電池やリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池で構成してもよい。
【００２７】
モータドライバ２８は、変速モータ４５を位置決め制御する。モータドライバ２８は、蓄電素子３２から供給された電力で動作し、位置決め用に制御して変速モータ４５に供給する。
充電整流回路３３はたとえば半波整流回路で構成され、交流発電機１９から出力された交流電流を直流電流に整流し、蓄電素子３２に供給する。
【００２８】
ダイナモ波形成形回路３４は、交流発電機１９から出力された交流電流から速度信号を生成する。すなわちサインカーブの交流信号をたとえば半周期分抽出し、それをシュミット回路等の適宜の波形成形回路を通し、速度に応じたパルス信号を生成する。変速制御部２５は、入力されたパルス信号から速度や距離を算出するとともに、所定時間（たとえば１５分）以上停止している停止状態か否かを検出する。
【００２９】
オートライト回路３５は、光センサ３６からの検出出力より変速制御部２５から出力されるオンオフ信号により動作し、交流発電機１９から出力された電流をランプ１８に供給・遮断する。これにより照度が所定以下になるとランプ１８が自動的に点灯し、所定の照度を超えると消灯する。
レギュレータ３１は、たとえば、ＦＥＴ等のスイッチング素子から構成されるオンオフ機能付きレギュレータであり、充電整流回路３３と変速制御部２５の間に配置されている。レギュレータ３１は、所定時間以上停車していると判断される駐輪中の蓄電素子３２からの電力の供給を遮断して蓄電素子３２の電力の減少を抑えるためのスイッチである。レギュレータ３１は、所定電圧以上の信号が入力されるとオンし、それ以下の電圧になるとオフする。レギュレータ３１には、スイッチ制御部５０からの信号及び変速制御部２５からの信号によりオンオフする。
【００３０】
スイッチ制御部５０は、交流発電機１９に一端が接続されたダイオード５１と、ダイオード５１に一端が接続され他端が接地されたコンデンサ５２とを備えている。コンデンサ５２の一端はレギュレータ３１に接続されている。ダイオード５１は、交流発電機１９に対して充電整流回路３３と並列接続され交流発電機１９からの出力を半波整流する。コンデンサ５２はたとえば電解コンデンサからなり、ダイオード５１に対して交流発電機１９と並列接続され半波整流された出力を平滑化する。この平滑化された電力がレギュレータ３１に与えられ、レギュレータ３１がオンオフする。
【００３１】
このように構成されたスイッチ制御部５０は、レギュレータ３１を経由しないで交流発電機１９から直接供給された電力でレギュレータ３１をオンオフ制御する。すなわち、自転車の走行中には、レギュレータ３１をオン制御し、自転車が停止するとレギュレータ３１をオフ制御する。しかしスイッチ制御部５０がレギュレータ３１をオフ制御しても後述するように変速制御部２５もレギュレータ３１をオンオフ制御する。したがって、自転車が信号待ちなどで短時間停車したり、走行速度が遅くなったりしてもレギュレータ３１がただちにオフすることはない。
【００３２】
なお、変速制御部２５からレギュレータ３１に接続された信号線には、スイッチ制御部５０から出力された信号の逆流防止用のコンデンサ５３が設けられている。
このように構成された変速制御ユニット１２では、図７に示すような手順で電力が変速制御部２５を含む電装品に供給される。すなわち、自転車が走行を開始して交流発電機１９が発電を開始した後、レギュレータ３１を、スイッチ制御部５０により交流発電機１９からの電力でオン制御する第１スイッチオン工程が実施される（ステップＳ１）。その後、自転車が停止状態か否かを判断する停止状態判断工程が実施される（ステップＳ２）。そして、レギュレータ３１がオン状態のときに停止状態と判断した後、変速制御部２５によりレギュレータ３１をオフ制御するスイッチオフ工程が実施される（ステップＳ３）。また、停止状態ではないと判断したとき、変速制御部２５によりレギュレータ３１をオン制御する第２スイッチオン工程が実施される（ステップＳ４）。
【００３３】
また、このように構成された変速制御ユニット１２では、変速操作部２０で選択された自動変速モードで内装変速ハブ１０が変速制御される。変速時に、交流発電機１９からの交流信号により車速を検出しているので、車速信号を車輪１回転当たり細かく得ることができ、従来のものより実際の車速の変化にリアルタイムに追随して変速がなされる。
【００３４】
また、蓄電素子３２から変速制御部２５や液晶表示部２４やモータドライバ２８に制御動作用の電力を供給する。この結果、変速制御部２５が動作を開始し、液晶表示部２４やモータドライバ２８やオートライト回路３５や充電整流回路３３やレギュレータ３１が制御される。そして、交流発電機１９からの電力が蓄電素子３２に充電される。また、ダイナモ波形成形回路３４から車速信号が変速制御部２５に与えられる。
【００３５】
ここでは、蓄電素子３２を設けて交流発電機１９からの電力を蓄え、その電力により変速制御部２５を含む各部を動作させているので、電池の交換や充電作業が不要になる。また、電池残量の管理や予備の電池を持ち歩く必要がなくなり、電源に関わる煩わしい作業を行うことなく自動変速を行えるようになる。
しかも、交流発電機１９から出力された交流信号に基づき車速を検出し、その検出された車速により変速制御している。交流発電機は一般に複数の磁極を有しているので、交流発電機からはこの磁極数と車速とに関連する周波数からなる交流信号が出力される。このため、通常自転車で用いられるような、たとえば車輪に付けた磁石を検出する速度センサから得られる速度信号に比べて１回転当たり多くのパルス信号を交流信号から得ることができる。したがって車速を１回転の間に細かく検出することができ、リアルタイムで高精度の変速制御を行える。また、交流発電機１９からの交流信号に基づき制御しているので、従来のように車輪の近くに変速制御ユニット１２を配置する必要がなくなり、変速制御ユニット１２の装着位置が制限されない。
【００３６】
また、従来、昼間は使用していなかった交流発電機１９の電力を変速制御ユニット１２で有効に利用できるようになる。
次に、変速制御部２５の制御動作を駐輪時の動作を中心に図８のフローチャートに従って説明する。
蓄電素子３２からの出力が所定の電圧（たとえば３．５ボルト以上）になっている状態で自転車が走行を開始すると、スイッチ制御部５０がレギュレータ３１をオンする。この結果、蓄電素子３２から電力が変速制御部２５に供給され、変速制御部２５が動作を開始する。変速制御部２５が動作を開始すると、図８のステップＳ１１で初期設定がなされる。この初期設定では、制御モードが通常モードにセットされ、変速モードが自動変速モードにセットされる。
【００３７】
ステップＳ１２では、マイクロコンピュータの１サイクルの動作時間を決定するタイマをスタートさせる。ステップＳ１３では、各種のデータ処理を行う。データ処理では、ダイナモ波形成形回路３４からのパルス信号により車速を算出したり、距離を算出したりする。ステップＳ１４では、変速制御処理を行う。変速制御処理では、自動変速モード時には、車速に応じたしきい値により内装変速ハブ１０のモータユニット２９のモータ４５を制御してシフトアップやシフトダウンを自動的に行う。手動変速モードのときは、上下の操作ボタン２１，２２の操作に応じてシフトアップ及びシフトダウンを行う。ステップＳ１５では、駐輪状態か否かを判断する。ここでは、ダイナモ波形成形回路３４からパルス信号が１５分以上入力されない場合に、所定時間以上停止状態である駐輪状態と判断する。駐輪状態ではない場合、つまり走行中又は１５分未満の短時間の停止中の場合はステップＳ１６に移行してオンするための信号、つまり、所定電圧（たとえば３ボルト）以上の電圧の信号をレギュレータ３１に出力する。これにより、短時間の停車でスイッチ制御部５０がレギュレータ３１をオフ制御しても変速制御部２５からの信号によりレギュレータ３１はオン状態を維持する。駐輪状態の場合、ステップＳ５からステップＳ７に移行してオフするための信号、つまり３ボルト未満の電圧の信号をレギュレータ３１に出力する。これによりレギュレータ３１がオフし変速制御部２５への電力供給が遮断され、この結果、変速制御部２５はリセットされて動作を停止する。また、モータドライバ２８への電力供給も遮断される。このとき、停車して電源を遮断するまでに１５分以上の時間が経過するので、その間にメモリへのアクセス処理やその他の処理を終了することができる。このため、変速制御部２５のマイクロコンピュータを安全にリセットすることができる。
【００３８】
これらの処理が終わるとステップＳ８に移行して他の処理を行う。他の処理では、液晶表示部２４で表示するための表示処理やランプ制御や充電整流回路３３の制御等を行う。他の処理が終わるとステップＳ９に移行し、スタートしたタイマの終了を待つ。タイマがタイムアップするとステップＳ２に戻る。
ここでは、自転車の走行・停車に応じて蓄電素子３２から電装品に供給される電力がレギュレータ３１を経由しない電力で動作するスイッチ制御部５０でオンオフされるので、駐輪中にレギュレータ３１をオフしても走行を開始すればスイッチ部を確実にオンできる。このため、駐輪中にレギュレータ３１をオフすることができ、駐輪中における蓄電素子３２の電力の減少を可及的に抑えることができる。
【００３９】
また、駐輪状態の検出後に、蓄電素子３２からレギュレータ３１を経由して供給された電力で動作する変速制御部２５でレギュレータ３１をオフしているので、停止状態から任意のタイミングでレギュレータ３１をオフでき、僅かな停止時間や低回転で発電量が小さいときなどにレギュレータ３１がオフして電装品への電力供給がオフするような不具合を解消できる。
【００４０】
〔他の実施形態〕
（ａ）前記実施形態では、交流発電機からの電力で動作する電源装置を例示したが、直流発電機からの電力で動作するような電源装置にも本発明を適用できる。
（ｂ）前記実施形態では、所定時間以上の停止状態である駐輪時にレギュレータ３１をオフしているが、駐輪時以外の停止状態でレギュレータをオフしてもよい。
【００４１】
（ｃ）前記実施形態では、変速制御部２５でレギュレータ３１をオフ制御しているが、たとえばコンデンサ５２を、交流発電機１９が発電を停止してから５〜１５分程度電力をレギュレータ３１に供給できるような容量にしてレギュレータ３１のオフタイミングを遅らせるように構成し、スイッチ制御部５０でオンオフ制御するようにしてもよい。この場合、スイッチオンのタイミングもずれるおそれがあるが構成が簡素になる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、自転車の走行・停車に応じて蓄電部から電装品に供給される電力がスイッチ部を経由しない電力で動作する第１スイッチ制御部でオンオフされるので、停車中にスイッチ部をオフしても走行を開始すればスイッチ部を確実にオンできる。このため、停車中にスイッチ部をオフすることができ、停車中における蓄電部の電力の減少を可及的に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を採用した自転車の側面図。
【図２】内装変速ハブと変速制御ユニットとダイナモハブとの接続関係を示す模式図。
【図３】変速制御ユニットの側面断面図。
【図４】変速制御ユニットの平面断面図。
【図５】変速操作部の斜視図。
【図６】変速制御ユニットの構成を示すブロック図。
【図７】電力供給手順を示すフローチャート。
【図８】変速制御部の制御内容を示すフローチャート。
【符号の説明】
１９ 交流発電機（交流発電装置及び信号発生部の一例）
２５ 変速制御部（第２スイッチ制御部、信号判定部及び電装品の一例）
３１ レギュレータ（スイッチ部の一例）
３２ 蓄電素子
３３ 充電整流回路
５０ スイッチ制御部（第１スイッチ制御部の一例）
５１ ダイオード
５２ コンデンサ
Claims (10)
- 自転車の走行に応じて発電する発電装置の電力を蓄えて自転車に装着可能な電装品に供給する自転車用電源装置であって、
前記発電装置からの電力を蓄えて前記電装品に電力を供給する蓄電部と、
前記蓄電部と前記電装品との間に配置され前記電装品に供給する電力をオンオフするスイッチ部と、
前記発電装置から前記スイッチ部を経由しないで供給された電力で動作し、前記スイッチ部をオンオフ制御する第１スイッチ制御部と、
を備えた自転車用電源装置。 - 前記自転車が停止状態か否かを検出する停止状態検出部と、
前記蓄電部から前記スイッチ部を経由して供給された電力で動作し、前記停止状態の検出後に前記スイッチ部をオフ制御する第２スイッチ制御部とをさらに備える、請求項１に記載の自転車用電源装置。 - 前記発電装置は、自転車の走行に応じて発電する前記交流発電装置であり、
前記交流発電装置の電力を直流に整流する整流回路をさらに備える、請求項１又は２に記載の自転車用電源装置。 - 前記第１スイッチ制御部は、
前記交流発電装置に対して前記整流回路と並列接続され前記交流発電装置からの出力を半波整流するダイオードと、
前記ダイオードに対して前記交流発電装置と並列接続され前記半波整流された出力を平滑化するコンデンサとを有する、請求項３に記載の自転車用電源装置。 - 前記第２スイッチ制御部は、前記停止状態が検出されていないと前記スイッチ部をオン制御する、請求項２から４のいずれかに記載の自転車用電源装置。
- 前記停止状態検出部は、
前記自転車の走行に応じて信号を発生する信号発生部が所定時間以上前記信号を発生していないか否かを判断する信号判定部を有する、請求項２から５のいずれかに記載の自転車用電源装置。 - 前記信号判定部は、前記信号発生部としての前記発電装置から出力される信号により判断する、請求項６に記載の自転車用電源装置。
- 自転車の走行に応じて発電する発電装置からの電力を蓄電部に蓄えつつ自転車に装着可能な電装品に供給する自転車用電力供給方法であって、
前記発電装置が発電を開始した後、前記蓄電部と前記電装品との間に配置されたスイッチ部を、前記スイッチ部を経由しない第１スイッチ制御部により前記発電装置からの電力でオン制御する第１スイッチオン工程と、
前記自転車が停止状態か否かを判断する停止状態判断工程と、
前記スイッチ部がオン状態のときに前記停止状態と判断した後、前記スイッチ部を経由し前記蓄電部に蓄えられた電力で動作する第２スイッチ制御部で前記スイッチ部をオフ制御するスイッチオフ工程と、
を備えた自転車用電力供給方法。 - 前記停止状態判断工程では、前記自転車の走行に応じて信号を発生する信号発生部が所定時間以上前記信号を発生していないことにより前記停止状態と判断する、請求項８に記載の自転車用電力供給方法
- 前記停止状態ではないと判断したとき、前記第２スイッチ制御部で前記スイッチ部をオン制御する第２スイッチオン工程をさらに備える、請求項９に記載の自転車用電力供給方法。
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