JP2005271641A - キャパシタを用いた自転車照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 自転車の速度に関わらず、ライトの照度を一定に保ち、かつ運転者の負荷を最適化する自転車用照明装置を提供することである。
【解決手段】
タイヤ（４）からの回転力で発電する発電機（２）と、この発電機が発電した電力を利用して点灯するライト（１）と、を備えた自転車用照明装置において、前記発電機が発電した電力を利用して充電する蓄電手段（９）と、前記発電機の発電電圧を検出する発電電圧検出手段（６）と、前記発電機の発電電圧が所定電圧を超えたときは前記蓄電手段に充電させ、前記発電機の発電電圧が所定電圧に満たないときは前記蓄電手段の充電を停止するコントローラ（１１）と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、自転車の照明装置に関する。

従来の自転車用照明装置では、図１２に示すように、発電機２とライト１を配線３で直接つないでいた。夜間など照明が必要なとき、運転者は発電機２のローラをタイヤ４に接触させて発電させ、この電力をライト１に給電して点灯する。

なお、このような自転車用照明装置には、例えば、特許文献１に記載されたものがある。
特開２００３−２７６６６６号公報

しかし、従来の自転車照明装置では、発電機２とライト１を直接つないだため、車速が速くなるとライト１が明るくなり、車速が遅くなるとライト１が暗くなっていた。特に、下り坂では車速が早くなるため、ライト１が必要以上に明るく点灯し、逆に、上り坂や手押し状態では車速が遅くなるため、ライト１が暗くなって前方の視認性が落ちる。

また、下り坂で車速が速くなりすぎると、ライト１が玉切れしやすくなり、ライト寿命が低下する。

本発明の目的は、したがって、車速に関わらず、一定の明るさを確保できる自転車用照明装置を提供することである。

上記目的を達成するために、第１の発明は、タイヤからの回転力で発電する発電機と、この発電機が発電した電力を利用して点灯するライトと、を備えた自転車用照明装置において、前記発電機が発電した電力を利用して充電する蓄電手段と、前記発電機の発電電圧を検出する発電電圧検出手段と、前記発電機の発電電圧が所定電圧を超えたときは前記蓄電手段に充電させ、前記発電機の発電電圧が所定電圧に満たないときは前記蓄電手段の充電を停止するコントローラと、を備えた。

第２の発明は、第１の発明において、前記蓄電手段の蓄電電圧を検出する蓄電電圧センサを備え、前記コントローラは、前記蓄電電圧が所定電圧を超えているときは前記蓄電手段から前記ライトに電力を供給し、前記蓄電電圧が所定電圧に満たないときは前記蓄電手段から前記ライトへの電力の供給を停止する。

第３の発明は、第１の発明において、前記蓄電手段はキャパシタである。

第４の発明は、第１の発明において、風力を利用して発電する風力発電機を備え、前記コントローラは、前記風力発電機の発電電圧が所定電圧を超えたときは前記蓄電手段に充電させ、前記風力発電機の発電電圧が所定電圧に満たないときは前記蓄電手段の充電を停止する。

第５の発明は、第１の発明において、太陽光を利用して発電する太陽光発電機を備え、前記コントローラは、前記太陽光発電機の発電電圧が所定電圧を超えたときは前記蓄電手段に充電させ、前記太陽光発電機の発電電圧が所定電圧に満たないときは前記蓄電手段の充電を停止する。

第６の発明は、第１の発明において、前記タイヤからの回転力の入力を発電機に選択的に伝達または遮断する接断手段を備え、前記コントローラは、前記蓄電手段の蓄電電圧が所定電圧に満たないとき、前記発電機に前記回転力の入力を伝達させ、前記蓄電手段の蓄電電圧が所定電圧を超えたとき、前記発電機に前記回転力の入力を遮断させる。

第７の発明は、第１の発明において、前記発電機からの電力を前記蓄電手段に供給する配線を開閉する開閉手段を備え、前記コントローラは、前記蓄電手段の蓄電電圧が所定電圧に満たないとき、前記開閉手段を閉じて前記発電機からの電力を前記蓄電手段に供給し、前記蓄電手段の蓄電電圧が所定電圧を超えたとき、前記開閉手段を開いて前記発電機から前記蓄電手段への電力の供給を停止させる。

第１の発明によると、所定電力以上の電力を発電しているときに過剰電力を蓄電し、発電電力が少ないときに蓄電した電力を利用することにより、常にライトの照度を一定に保つことができる。

第２の発明によると、蓄電手段が充電不足のときは放電しないので、蓄電手段を保護することができる。

第３の発明によると、蓄電手段に急速な充放電が可能なキャパシタを用いることにより、より効率的な充放電が可能となる。

第４の発明によると、風力を利用して蓄電することができ、より効率的な蓄電が可能となる。

第５の発明によると、太陽光を利用して蓄電することができ、より効率的な蓄電が可能となる。

第６および第７の発明によると、所定の条件の応じて、コントローラが自動的に発電機をオンオフするため、より効率的な蓄電が可能となる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明による自転車用照明装置１０の概略構成図である。

１は自転車の前方を照らすライトである。２は駆動ローラ２ａが回転する自転車の前輪４と接触し、その回転力で発電する発電機である。５はアセンブリユニットであり、図２で示すように、ライト１に所定の電力を供給する第１ＤＣ−ＤＣコンバータ８と、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ８からの電力を蓄電するキャパシタ９と、発電機２が発電した電圧を検出する発電電圧センサ６と、キャパシタ９の蓄電電圧を検出する蓄電電圧センサ７と、キャパシタ９の蓄電および放電を制御するコントローラ１１と、から構成される。

発電機２とライト１を第１配線３で接続した。発電機２またはライト１と第１ＤＣ−ＤＣコンバータ８を第１配線３から分岐した第２配線１２で接続した。

コントローラ１１は、発電機２の発電電圧が所定の電圧の範囲以内であるとき、ライト１に適正な電力が供給されていると判定し、発電機２からライト１に発電電力を直接供給する。

これに対し、コントローラ１１は、発電機２の発電電圧が所定の電圧の範囲を超えたとき、ライト１に過剰な電力が供給されていると判定し、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ８を介して電力の一部をキャパシタ９に送る。これにより、ライト１に所定の電力を供給し、余剰電力はキャパシタ９に蓄電する。

コントローラ１１は、発電機２の発電電圧が所定の電圧の範囲に満たないとき、ライト１に十分な電力が供給されていないと判定し、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ８によってキャパシタ９から電力を取り出して第１配線３を介してライト１に供給する。

これにより、所定電力以上の電力を発電しているときに過剰電力を蓄電し、発電電力が少ないときに蓄電した電力を利用することにより、常にライト１の照度を一定に保つことができる。

なお、発電機２のオンオフは、運転者が手動で発電機２の駆動ローラ２ａを前輪４に接触させたり離したりすることによって行う。

図３は、コントローラ１１が行うルーティンを説明するフローチャートである。

ステップ１で、ルーティンを開始する。

ステップ２で、発電電圧センサ６は、発電機２の発電電圧を検出してコントローラ１１に出力する。

ステップ３で、コントローラ１１は発電機２の発電電圧が所定の電圧の範囲を満たしているか否か判定する。

発電機２の発電電圧が所定の電圧の範囲にある場合、ルーティンはステップ４に進み、コントローラ１１は、ライト１に十分な電力が供給されていると判定し、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ８にキャパシタ９の充電または放電を停止させる。そして、ステップ９に進み、ルーティンをステップ１に戻す。

発電機２の発電電圧が所定の電圧の範囲を超えた場合、ルーティンはステップ５に進み、コントローラ１１は、ライト１に過剰な電力が供給されていると判定し、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ８によってキャパシタ９の充電をさせる。そして、ステップ９に進み、ルーティンをステップ１に戻す。

発電機２の発電電圧が所定の電圧の範囲に満たない場合、ルーティンはステップ６に進み、蓄電電圧センサ７は、キャパシタ９の電圧を検出し、コントローラ１１に出力する。ステップ７で、コントローラ１１はキャパシタ９に所定の蓄電量があるか否かを判定する。所定の蓄電量がない場合、ルーティンはステップ４に進み、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ８にキャパシタ９の充電または放電を停止する。このように、キャパシタ９の充電量が少ない状態のときは放電しないので、キャパシタ９を保護することができる。

キャパシタ９に所定の蓄電量がある場合、ルーティンはステップ８に進み、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ８はライト１にキャパシタ９の蓄電力を供給し、キャパシタ９からの放電で不足分の電力を補う。

図４は本発明の第２実施形態の図である。

この実施形態では、自転車用照明装置２０は、風を受けて発電する風力発電機２１と、太陽光を受けて発電する太陽光発電機２２と、を備えた。

図５に示すように、風力発電機２１は、発電電力を第２ＤＣ−ＤＣコンバータ２３を介して第１配線３に供給する。風力発電圧センサ２６は、風力発電機２１が発電する電圧を検出してコントローラ１１に出力する。

太陽光発電機２２は、発電電力を第３ＤＣ−ＤＣコンバータ２４を介して第１配線３に供給する。ソーラ発電圧センサ２５は、太陽光発電機２２が発電する電圧を検出してコントローラ１１に出力する。

他の構成は第１実施形態と同一であり、同一の構成には同じ符号を付す。

この構成により、タイヤ４の回転力による発電機２に加えて、風力や太陽光を利用した風力発電機２１および太陽光発電機２２の発電力でキャパシタ９を充電することができ、より効率的な蓄電が可能となる。

図６はコントローラ１１が実行するソーラ発電制御のルーティンを説明するフローチャートである。

ステップ６１で、ルーティンを開始する。

ステップ６２で、コントローラ１１は、太陽光発電機２２が発電する電圧が所定の電圧に達しているか否かを判定する。

太陽光発電機２２が発電する電圧が所定の電圧に達していない場合、ルーティンはステップ６６に進み、コントローラ１１は、第３ＤＣ−ＤＣコンバータ２４に太陽光発電機２２が発電した電力を第１配線３に供給することを停止する。そして、ルーティンはステップ６７に進み、ルーティンをステップ１に戻す。

太陽光発電機２２が発電する電圧が所定の電圧に達している場合、ルーティンはステップ６３に進む。

ステップ６３で、蓄電電圧センサ７は、キャパシタ９の電圧を検出し、コントローラ１１に出力する。

ステップ６４で、コントローラ１１は、キャパシタ９に所定の電力が蓄電されているか否かを判定する。

キャパシタ９に所定の電力が蓄電されている場合、ルーティンはステップ６６に進み、第３ＤＣ−ＤＣコンバータ２４が、太陽光発電機２２が発電した電力を第１配線３に供給することを停止する。

キャパシタ９に所定の電力が蓄電されていない場合、ルーティンはステップ６５に進み、第３ＤＣ−ＤＣコンバータ２４が、太陽光発電機２２が発電した電力を第１配線３に供給し、この電力を利用してキャパシタ９を充電する。そして、ルーティンはステップ６７に進み、ルーティンをステップ１に戻す。

図７はコントローラ１１が実行する風力発電制御のルーティンを説明するフローチャートである。

ステップ７１で、ルーティンを開始する。

ステップ７２で、コントローラ１１は、風力発電機２１が発電する電圧が所定の電圧に達しているか否かを判定する。

風力発電機２１が発電する電圧が所定の電圧に達していない場合、ルーティンはステップ７６に進み、コントローラ１１は、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ２３に風力発電機２１が発電した電力を第１配線３に供給することを停止する。そして、ルーティンはステップ７７に進み、ルーティンをステップ１に戻す。

風力発電機２１が発電する電圧が所定の電圧に達している場合、ルーティンはステップ７３に進む。

ステップ７３で、蓄電電圧センサ７は、キャパシタ９の電圧を検出し、コントローラ１１に出力する。

ステップ７４で、コントローラ１１は、キャパシタ９に所定の電力が蓄電されているか否かを判定する。

キャパシタ９に所定の電力が蓄電されている場合、ルーティンはステップ７６に進み、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ２３が、風力発電機２１が発電した電力を第１配線３に供給することを停止する。

キャパシタ９に所定の電力が蓄電されていない場合、ルーティンはステップ７５に進み、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ２３が、風力発電機２１が発電した電力を第１配線３に供給し、この電力を利用してキャパシタ９を充電する。そして、ルーティンはステップ７７に進み、ルーティンをステップ１に戻す。

図８は本発明の第３実施形態の図である。

この実施形態では、図８に示すように、タイヤ４からの回転力の入力を発電機２に選択的に伝達または遮断する接断手段３１を、第１実施形態の自転車用照明装置１０に設けた。

接断手段３１を、例えば、図９で示すように、電磁石３１ａを励磁して２枚の摩擦板３１ｂを接触させることにより、回転力を伝達するクラッチ構成とした。この接断手段３１を、タイヤ４と接触して回転するローラ２ａと、ローラ２ａからの回転力を受けて発電する発電部２ｂとの間に配した。

発電機２で発電するとき、コントローラ１１は、接断手段３１の電磁石３１ａを励磁し、摩擦板３１ｂどうしを接触させて回転力を発電部３１ｂに伝達する。発電機２で発電しないとき、コントローラ１１は、接断手段３１の電磁石３１ａを励磁せず、摩擦板３１ｂどうしを離して回転力が発電部３１ｂに伝達することを防止する。

他の構成は第１実施形態と同一であり、同一の構成には同じ符号を付す。

この構成により、コントローラ１１が、所定の条件に応じて、発電機２をオンオフするため、より効率的な蓄電が可能となる。

図１０はコントローラ１１が実行する接断手段３１の制御ルーティンを説明するフローチャートである。

ステップ８１で、ルーティンを開始する。

ステップ８２で、運転者は図示しないライトスイッチをオンにする。

ステップ８３で、蓄電電圧センサ７は、キャパシタ９の電圧を検出し、コントローラ１１に出力する。

ステップ８４で、コントローラ１１は、キャパシタ９に所定の電力が蓄電されているか否かを判定する。

キャパシタ９に所定の電力が蓄電されている場合、ルーティンはステップ８７に進み、接断手段３１を励磁せず、発電機２の発電をしない。

キャパシタ９に所定の電力が蓄電されていない場合、ルーティンはステップ８５に進み、接続手段３１を励磁し、発電機２の発電を行う。そして、ステップ８６に進み、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ８を介して送電した電力をキャパシタ９に充電する。

ステップ８８で、ルーティンをステップ１に戻す。

図１１は、本発明の第４実施形態の図である。

この実施形態では、第１実施形態の自転車用照明装置１０に、第１配線３を開閉する開閉手段３２を設けた。

開閉手段３２を、例えば、接触子を電磁石の励磁によって閉路し、減磁によって開路するリレー構成とした。

発電機２で発電するとき、コントローラ１１は、開閉手段３２の電磁石を励磁し、接触子どうしを接触させて第１配線３を閉路する。発電機２で発電しないとき、コントローラ１１は、開閉手段３２の電磁石を励磁せず、接触子どうしを離して第１配線３を開路する。

この構成によっても、コントローラ１１が、所定の条件の応じて、発電機２をオンオフするため、より効率的な蓄電が可能となる。

本発明を、構造的と方法的特徴に関してある程度特定的な言葉で説明したが、本明細書に開示した手段は本発明を実施する好ましい形態を含むものであり、本発明はこれら図示し記載された特定の特徴に制限されないことを理解されたい。したがって、本発明は、均等の原則に従って適切に解釈される特許請求の範囲に記載された範囲内におけるいかなる形態または変更についても含むものである。

本発明は自転車の照明装置に適用できる。

本発明の第１実施形態の照明装置の概略構成図である。 第１実施形態の照明装置のブロック図である。 第１実施形態の制御動作を説明するフローチャートである。 第２実施形態の照明装置の概略構成図である。 第２実施形態の照明装置のブロック図である。 第２実施形態の太陽光発電の制御を説明するフローチャートである。 第２実施形態の風力発電の制御を説明するフローチャートである。 第３実施形態の照明装置のブロック図である。 第３実施形態の照明装置の接続手段の概略構成図である。 第３実施形態の制御動作を説明するフローチャートである。 第４実施形態の照明装置のブロック図である。 従来技術の照明装置の概略構成図である。

符号の説明

１ ライト
２ 発電機
６ 発電電圧検出手段
７ 蓄電電圧検出手段
９ 蓄電手段
１１ コントローラ
３１ 接断手段
３２ 開閉手段

Claims (7)

1. タイヤからの回転力で発電する発電機と、この発電機が発電した電力を利用して点灯するライトと、を備えた自転車用照明装置において、
   前記発電機が発電した電力を利用して充電する蓄電手段と、
   前記発電機の発電電圧を検出する発電電圧検出手段と、
   前記発電機の発電電圧が所定電圧を超えたときは前記蓄電手段に充電させ、前記発電機の発電電圧が所定電圧に満たないときは前記蓄電手段の充電を停止するコントローラと、
   を備えたことを特徴とした自転車用照明装置。
2. 前記蓄電手段の蓄電電圧を検出する蓄電電圧センサを備え、前記コントローラは、前記蓄電電圧が所定電圧を超えているときは前記蓄電手段から前記ライトに電力を供給し、前記蓄電電圧が所定電圧に満たないときは前記蓄電手段から前記ライトへの電力の供給を停止することを特徴とした請求項１に記載の自転車用照明装置。
3. 前記蓄電手段はキャパシタであることを特徴とした請求項１に記載の自転車用照明装置。
4. 風力を利用して発電する風力発電機を備え、前記コントローラは、前記風力発電機の発電電圧が所定電圧を超えたときは前記蓄電手段に充電させ、前記風力発電機の発電電圧が所定電圧に満たないときは前記蓄電手段の充電を停止することを特徴とした請求項項１から３のいずれか一つに記載の自転車用照明装置。
5. 太陽光を利用して発電する太陽光発電機を備え、前記コントローラは、前記太陽光発電機の発電電圧が所定電圧を超えたときは前記蓄電手段に充電させ、前記太陽光発電機の発電電圧が所定電圧に満たないときは前記蓄電手段の充電を停止することを特徴とした請求項１から４のいずれか一つに記載の自転車用照明装置。
6. 前記タイヤからの回転力の入力を発電機に選択的に伝達または遮断する接断手段を備え、前記コントローラは、前記蓄電手段の蓄電電圧が所定電圧に満たないとき、前記発電機へ前記回転力の入力を伝達させ、前記蓄電手段の蓄電電圧が所定電圧を超えたとき、前記発電機へ前記回転力の入力を遮断させることを特徴とした請求項１から５のいずれか一つに記載の自転車用照明装置。
7. 前記発電機からの電力を前記蓄電手段に供給する配線を開閉する開閉手段を備え、前記コントローラは、前記蓄電手段の蓄電電圧が所定電圧に満たないとき、前記開閉手段を閉じて前記発電機からの電力を前記蓄電手段に供給し、前記蓄電手段の蓄電電圧が所定電圧を超えたとき、前記開閉手段を開いて前記発電機から前記蓄電手段への電力の供給を停止させることを特徴とした請求項１から６のいずれか一つに記載の自転車用照明装置。

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