JP2007045339A - Power-assisted bicycle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はライトなどの電気負荷を有する電動自転車に関する。 The present invention relates to an electric bicycle having an electric load such as a light.
ペダルからの人の踏力による人力駆動力に、電動モータにより発生する補助駆動力を加えることで、坂道などでも楽に走行できるように構成した電動自転車は知られている。この電動自転車においても、一般の自転車と同様に、夜間などの暗いときに前方等を照らすライトが設けられている。 2. Description of the Related Art An electric bicycle configured to be able to travel easily on a hill or the like by adding an auxiliary driving force generated by an electric motor to a human driving force generated by a person's stepping force from a pedal is known. Also in this electric bicycle, a light that illuminates the front and the like in the dark such as at night is provided as in a general bicycle.
一般の自転車では、前輪のタイヤやリム、ハブなどにダイナモ(直流発電機)のローラを接触させて回転させ、ダイナモからライトに給電する構造であるが、この構造では、走行時に、人の踏力によってダイナモも回転させることとなって、人に対するペダル負荷が大きくなる短所がある。これに対して、電動自転車では、一般の自転車と異なり、電動モータの駆動用電源であるバッテリを有しているため、このバッテリを前記ライトの電源としても利用することで、ライト点灯時において人に対する負荷が大きくなることを防止している。 A general bicycle has a structure in which a dynamo (DC generator) roller is brought into contact with a front wheel tire, rim, hub, etc. and rotated to supply power to the light. As a result, the dynamo is also rotated, which increases the pedal load on the person. On the other hand, unlike an ordinary bicycle, an electric bicycle has a battery that is a power source for driving an electric motor. Therefore, by using this battery as a power source for the light, a person can operate when the light is turned on. To prevent the load from increasing.
また、この種の電動自転車においては、例えば、ペダルを介してクランク軸に作用する人の踏力によるトルクをトルクセンサなどの踏力検出部により検出し、マイクロコンピュータなどを有する制御部により、前記のトルクが大きい場合などに前記トルクに対応させて、電動モータからの補助駆動力を加えるように制御している。また、電動モータおよびライトに給電するバッテリとしては、一般に、充電して繰り返して利用できる二次電池が用いられており、このバッテリの電圧が所定電圧まで低下したことの判定や、前記ライトへの電力の供給状態の判定などを前記制御部により行っている。 Further, in this type of electric bicycle, for example, torque due to a pedaling force of a person acting on a crankshaft via a pedal is detected by a pedaling force detection unit such as a torque sensor, and the above torque is detected by a control unit having a microcomputer or the like. When the motor is large, the auxiliary driving force from the electric motor is controlled so as to correspond to the torque. In addition, as a battery for supplying electric power to the electric motor and the light, generally, a secondary battery that can be charged and used repeatedly is used, and it is determined that the voltage of the battery has decreased to a predetermined voltage, The control unit performs determination of the power supply state and the like.
ところで、前記ライトは電球の球切れを起こした際にショートすることがある。この場合に、ライトをON・OFFするライトスイッチ(オン・オフ回路)とライトとが直接接続されている構造である場合には、前記オン・オフ回路や制御部等に過大な電流が流れてしまい、これらの箇所が損傷することがある。このような不具合を防止するために、従来の電動自転車では、図7に示すように、ライト51とオン・オフ回路52との間に、過大な電流が流れることを防止する保護回路としてヒューズ53を介装しており、オン・オフ回路52や制御部54等に二次電池からなるバッテリ55から過大な電流が流れようとすると、前記ヒューズ53により通電回路が遮断されてオン・オフ回路52や制御部54等が損傷することを防止している。なお、図7において、56は、電動自転車全体に対するバッテリ55からの給電をON・OFFする主電源スイッチ、57はオン・オフ回路52を手動でON・OFF動作させるライト操作スイッチであり、実態的には、手動で操作されるライト操作スイッチ57自体にオン・オフ回路52が設けられていた。
By the way, the light may be short-circuited when the bulb breaks. In this case, when the light switch (on / off circuit) for turning on / off the light is directly connected to the light, an excessive current flows in the on / off circuit, the control unit, etc. As a result, these points may be damaged. In order to prevent such a problem, in the conventional electric bicycle, as shown in FIG. 7, as shown in FIG. 7, a
なお、過大な電流が流れることに対処する保護回路を備えた電動自転車として、例えば特許文献1等には、過大な電流がバッテリ等に流れてこのバッテリ等が損傷することを防止する抵抗からなる電流制限手段を設けた技術が開示されている。
In addition, as an electric bicycle provided with a protection circuit that copes with an excessive current flow, for example,
また、図8に概略的に示すように、ライト51として、バッテリ55の電圧よりも低い電圧で作動するタイプのものを用いて、ライト51が設けられている箇所に降圧回路58を組み付けたものも既に知られている(ライト51に降圧回路58を設けた技術は例えば特許文献2等に開示されている)。
しかしながら、図7や図8に示すような従来構成の電動自転車によれば、ライト51が球切れしてショートした際に、ヒューズ53も切れるため、ライト51だけでなくヒューズ53も交換しなければならず、多くの手間や時間がかかるとともに、ヒューズ53の交換費用も発生していた。また、ライト51の球切れは、夜間等に走行した際にライト51が急に消灯することでわかるが、ライト51の球切れだけを生じたのか、それとも、ライト51の球切れと同時にヒューズ53も切れたのかを判別することは搭乗者にとっては困難であり、ヒューズ53の交換作業の必要性についても把握し難くかった。さらに、ヒューズ53も切れた場合には、ライト51の電球を交換しただけでは点灯しないため、ライト51自体が故障したと搭乗者が勘違いする場合もあった。
However, according to the conventional electric bicycle as shown in FIG. 7 and FIG. 8, when the
本発明は上記不具合を解決するもので、ライトなどの電気負荷がショートなどの異常状態となった場合でも、制御部等に過大な電流が流れて損傷することを防止できるとともに、ヒューズなどを交換しなくても済み、しかも、電気負荷の異常状態を搭乗者が容易に知ることができる電動自転車を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problem, and even when an electric load such as a light becomes an abnormal state such as a short circuit, it can prevent damage due to excessive current flowing to the control unit and the like, and replace a fuse or the like. It is an object of the present invention to provide an electric bicycle that does not need to be performed and that allows a passenger to easily know an abnormal state of an electric load.
上記課題を解決するために本発明の電動自転車は、人力による駆動力に加える補助駆動力を発生する電動モータと、ライトなどの電気負荷と、前記電動モータおよび電気負荷に給電するバッテリと、バッテリから電気負荷への給電をON・OFFするオン・オフ回路と、バッテリからの電圧を下げる降圧回路と、電気負荷に接続された降圧回路の電圧を検出する電圧検出回路と、この電圧検出回路により検出された電圧が所定範囲外である際に、前記オン・オフ回路をOFF状態に切り替えて電気負荷への給電を停止するように制御するとともに、電気負荷が異常であることを警告手段を用いて外部に通知する制御手段とを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, an electric bicycle according to the present invention includes an electric motor that generates an auxiliary driving force to be added to the driving force by human power, an electric load such as a light, a battery that supplies power to the electric motor and the electric load, and a battery An on / off circuit for turning on / off the power supply to the electric load, a step-down circuit for lowering the voltage from the battery, a voltage detection circuit for detecting the voltage of the step-down circuit connected to the electric load, and this voltage detection circuit When the detected voltage is outside the predetermined range, the on / off circuit is switched to the OFF state to control power supply to the electric load, and warning means is used to indicate that the electric load is abnormal And a control means for notifying outside.
この構成において、ライトなどの電気負荷がショートすると、電気負荷に接続された降圧回路の電圧が低下し、この電圧の低下が電圧検出回路により検出される。そして、電圧が所定範囲外となった際には、制御手段によりオン・オフ回路がOFF状態に切り替えられて、電気負荷への給電が停止される。これにより、電気負荷がショートした場合でも過大な電流が流れることが阻止され、この結果、オン・オフ回路や制御手段などに過大な電流が流れることを防止できて、保護される。また、電気負荷がショートした場合でもヒューズなどを交換しなくても済むので、ヒューズの交換の手間や時間を省くことができ、かつ、ヒューズの交換費用も発生しない。また、ヒューズ切れであるのに、ライト自体が故障したと勘違いすることもない。 In this configuration, when an electric load such as a light is short-circuited, the voltage of the step-down circuit connected to the electric load is reduced, and this voltage drop is detected by the voltage detection circuit. When the voltage goes out of the predetermined range, the on / off circuit is switched to the OFF state by the control means, and the power supply to the electric load is stopped. This prevents an excessive current from flowing even when the electrical load is short-circuited. As a result, it is possible to prevent an excessive current from flowing through the on / off circuit, the control means, and the like, thereby protecting the circuit. Further, since it is not necessary to replace the fuse or the like even when the electrical load is short-circuited, it is possible to save time and effort for replacing the fuse, and there is no cost for replacing the fuse. Moreover, it is not misunderstood that the light itself has failed even though the fuse is blown.
さらに、ライトなどの電気負荷が異常状態となっている場合には、オン・オフ回路をON状態とすると、ライトなどの電気負荷が異常状態であることが警告手段により外部に通知されるので、搭乗者などは、電気負荷が異常状態であることを容易に知ることができて、安全性が向上する。 Furthermore, if the electrical load such as a light is in an abnormal state, the warning means will notify the outside that the electrical load such as the light is in an abnormal state when the on / off circuit is turned on. A passenger or the like can easily know that the electric load is in an abnormal state, and safety is improved.
また、本発明は、制御手段が、主電源スイッチがON状態に切り替えられた際に、バッテリから電気負荷への給電を一時的にON状態として、電気負荷の状態を判定することを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that when the main power switch is switched to the ON state, the control means temporarily turns on the power supply from the battery to the electric load and determines the state of the electric load. .
この構成により、電気負荷を使用していない状態で電気負荷がショートするなどして異常状態になった場合でも、主電源スイッチをON状態に切り替えた時点で、電気負荷が異常であることを検出して、搭乗者に通知することができる。これにより、搭乗者などにより電気負荷への給電を手動でオン状態に切り替えなくても、搭乗者が主電源スイッチをON状態に切り替えた際に、電気負荷の異常状態が予め知らされる。 With this configuration, even when the electrical load is short-circuited when it is not in use, it will detect that the electrical load is abnormal when the main power switch is turned on even if it becomes abnormal. The passenger can be notified. As a result, even if the power supply to the electric load is not manually switched on by the passenger or the like, the abnormal state of the electric load is notified in advance when the passenger switches the main power switch to the ON state.
以上のように本発明の電動自転車によれば、ライトなどの電気負荷がショートした場合でも、制御手段によりオン・オフ回路がOFF状態に切り替えられて、電気負荷への給電が停止されるので、オン・オフ回路や制御手段、バッテリなどに過大な電流が流れることを防止できて、保護され、信頼性が向上する。さらに、ヒューズを用いなくて済むので、ヒューズの交換の手間や時間を省くことができるとともに、ヒューズの交換費用も発生せず、修理費を低減できる。また、ライトなどの電気負荷が異常状態となった際には、オン・オフ回路をON状態とすると、この異常状態が外部に通知されるので、ライトなどの電気負荷が異常状態であることを搭乗者が容易に知ることができて、安全性が向上するとともに便利である。 As described above, according to the electric bicycle of the present invention, even when an electric load such as a light is short-circuited, the on / off circuit is switched to the OFF state by the control means, and the power supply to the electric load is stopped. It is possible to prevent an excessive current from flowing through the on / off circuit, the control means, the battery, and the like, and it is protected and the reliability is improved. Furthermore, since it is not necessary to use a fuse, it is possible to save time and effort for replacing the fuse, and it is possible to reduce the repair cost without incurring the replacement cost of the fuse. In addition, when an electrical load such as a light is in an abnormal state, if the on / off circuit is turned on, this abnormal state is notified to the outside, so that the electrical load such as a light is in an abnormal state. It is convenient for the passengers to know easily, improving safety.
また、主電源スイッチがON状態に切り替えられた際に電気負荷への給電を一時的にON状態として、電気負荷の状態を判定することにより、例えば、電気負荷を使用していない状態でバッテリなどがショートなどの異常状態になった場合に、電動自転車の主電源スイッチをON状態にしただけで、電気負荷が異常状態であることが前もって搭乗者に通知されるので、電動自転車の出発時に予め電気負荷を良好な状態にメンテナンスすることが可能となり、便利であるとともにさらに安全性が向上する。 Further, when the main power switch is switched to the ON state, the power supply to the electric load is temporarily turned on, and the state of the electric load is determined, for example, a battery in a state where the electric load is not used. When an abnormal condition such as a short circuit occurs, the passenger is notified in advance that the electrical load is abnormal simply by turning on the main power switch of the electric bike. The electric load can be maintained in a good state, which is convenient and further improves safety.
以下、本発明の実施の形態に係る電動自転車を図面に基づき説明する。
図1、図2に示すように、本発明の電動自転車は、前輪1および後輪2がそれぞれ回転自在に取り付けられた車体3と、夜間走行時など暗い状況下で電球を点灯させる前照灯としてのライト(電気負荷の一例)4と、人力駆動力(踏力)が加えられるペダル5がクランク6を介して取り付けられたクランク軸7と、このクランク軸7を回転自在に支持するとともに、補助駆動力を発生する電動モータ8や補助駆動力出力用の駆動スプロケット(図示せず)、ペダル5からの人の踏力による人力駆動力を検出するトルクセンサなどの踏力検出部9、および各種制御動作を行う制御部10などが設けられたモータ駆動ユニット11と、モータ駆動ユニット11およびライト4に給電する二次電池からなるバッテリ12と、人力駆動力および補助駆動力を後輪2に伝達するチェーン13などからなる駆動力伝達機構と、ハンドル14に取り付けられた操作表示スイッチ部15などを備えている。そして、モータ駆動ユニット11の制御部10は、ペダル5からの踏力を踏力検出部9により検出し、この踏力に応じて補助駆動力を駆動スプロケットから出力し、これらの人力駆動力と補助駆動力とを合わせてチェーン13を介して後輪2側に伝達するように動作し、これにより搭乗者が坂道などでも楽に走行できるように構成されている。なお、制御部10は例えばマイクロコンピュータを含む電気回路により構成されるが、これに限るものではない。
Hereinafter, an electric bicycle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, an electric bicycle according to the present invention includes a
図2に示すように、操作表示スイッチ部15には、バッテリ12による各部への給電を開始する主電源スイッチ16と、制御部10に設けられたオン・オフ回路20に接続されてライト4の点灯・消灯を手動で切り替えるライト操作スイッチ17と、ライト4の電球が切れたことを通知する警告部21などが設けられている。また、ライト4は、バッテリ12の電圧(例えば24V)よりも低い電圧、例えば6Vで駆動されるものが用いられており、制御部10には、ライト4に接続されてバッテリ12の電圧を下げる降圧回路18が接続されているとともに、この降圧回路18の出力側電圧を検出する電圧検出部19が設けられている。この実施の形態では、降圧回路18および電圧検出部19は、制御部10とともに、モータ駆動ユニット11内に設けられた制御基板上に設けられている。
As shown in FIG. 2, the operation
制御部10は、電圧検出部19により検出された電圧が所定範囲外である際に、オン・オフ回路20をOFF状態に切り替えてライト4への給電を停止するように制御する。また、このように電圧検出部19により検出された電圧が所定範囲外である際には、ライト4が異常であると判定して、警告部21に設けられた警告ランプを点灯させる(または、警報ブザーを設けて警報音を発生させてもよい)。
When the voltage detected by the
具体的には、制御部10は、図3のフローチャートに示すような制御動作を行う。
まず、ステップS1で、ライト操作スイッチ17がON側に切り替えられているかどうかを確認し、ライト操作スイッチ17がOFF側である場合には、ステップS2に進んで、オン・オフ回路20をOFF状態として、ライト4を消灯状態とする。
Specifically, the
First, in step S1, it is confirmed whether or not the
ステップS1において、ライト操作スイッチ17がON側である場合には、ステップS3に進んで、オン・オフ回路20をON状態とする。そして、ステップS4において、ライト出力用の電圧、すなわち降圧回路18の電圧が、所定範囲外の異常な電圧、例えば、1V以下、または10V以上となっていないかどうかを検出する。すなわち、ライト4の電球が球切れ状態となっていないかどうかを、降圧回路18の電圧に基づいて判別する。
If it is determined in step S1 that the
ここで、ライト4は、内部に設けられている電球が球切れ状態(フィラメント等の点灯部分が切れている状態)である場合でも、この箇所が断線状態である場合と、ショートして電気的に直結状態となる場合とがある。断線(オープン)状態である場合には、電気回路が開放されてライト4内の抵抗が無限大となるので、図4(a)に簡略的に示すように、降圧回路18の電圧が高くなるとともに、断線状態であるので、図4(b)に示すように、電流は流れなくなる。一方、ライト4の電球内がショートして直結状態となった場合には、図5(a)に簡略的に示すように、電球部分での抵抗が0に近い状態となるので、降圧回路18の電圧が前記所定範囲の下限電圧(例えば1V)よりも低くなる。このようなことから、ライト出力用の電圧、すなわち降圧回路18の電圧が、所定範囲外の異常な電圧、例えば、1V以下、または10V以上である場合には、ライト4の電球が切れたと判断する。ただし、ライト4の電球が切れていないにもかかわらず、外部からのノイズ等の影響で一時的に電圧が変動して、降圧回路18の電圧が所定範囲外となる場合があるので、ステップS5、S6において、前記電圧が所定範囲外となって継続している時間をカウントし、前記電圧が所定時間以上(例えば1秒間)続いている場合に、ノイズ等の影響ではなく、ライト4の電球切れ等により降圧回路18の電圧が所定範囲外となったと判定する。
Here, even if the light bulb provided in the
この場合に、上述したように、ライト4の電球が切れて断線状態となった場合には、図4(b)に示すように、ライト4への電流は流れなくなる。これに対して、ライト4の電球が切れた際にショートして直結状態となった場合には、ライト4内の抵抗が0に近い状態となるので、そのままの状態では、図5(b)において仮想線Xで示すように、バッテリ12とライト4との間で過大な電流が流れてしまい、その場合には、オン・オフ回路20や制御部10、バッテリ12等が損傷することがある。
In this case, as described above, when the light bulb of the
しかしながら、本発明においては、降圧回路18の電圧が所定範囲外である場合には、ライト4が異常であると判断し、ステップS7に進んで、オン・オフ回路20をOFF状態とする。したがって、また、ライト4の電球内がショートして直結状態となった場合でも、ライト4内の抵抗が0に近い状態となって、降圧回路18の電圧が1Vよりも低くなった時点(下限電圧よりも低くなった時点)で、オン・オフ回路20がOFF状態に制御される。したがって、図5(b)に簡略的に示すように、オン・オフ回路20や制御部10に過大な電流が流れることが防止される。
However, in the present invention, when the voltage of the step-
なお、ライト4の電球が球切れ状態となった場合には、図4(a)に示すように、ライト4内の抵抗が無限大となって、降圧回路18の電圧が上昇するため、前記所定範囲の上限電圧(例えば10V)よりも高くなったことを電圧検出部19により検知した時点で、オン・オフ回路20がOFF状態に制御される。したがって、図4(b)に簡略的に示すように、オン・オフ回路20や制御部10に過大な電流が流れることが防止される。
When the light bulb of the
この結果、オン・オフ回路20や制御部10、バッテリ12等に過大な電流が流れることが防止され、これらの部品が損傷することも防止されて、良好な信頼性が維持される。さらに、従来設けていたようなヒューズを用いていないので、ヒューズの交換の手間や時間を省くことができるとともに、ヒューズの交換費用も発生せず、修理費を低減できる。
As a result, an excessive current is prevented from flowing through the on / off
また、ステップS4〜S7において、降圧回路18の電圧が所定範囲外である場合には、ステップS7からさらにステップS8に進み、警告部21の警告ランプを点灯させて(または、警報ブザーにより警報音を発生させて)、ライト4が異常であることを搭乗者に知らせる。搭乗者はこの点灯した警告部21を見て、ライト4の異常を容易かつ迅速に知ることができる。
In Steps S4 to S7, if the voltage of the step-
なお、この後に、正常なライト4に交換した後も含めて、ステップS4において、降圧回路18の電圧が所定範囲内であることが確認された場合には、前記カウントした時間をリセットさせ(ステップS9)、次回の時間カウントにそなえる。
After that, when it is confirmed in step S4 that the voltage of the step-
また、上記構成に加えて、制御部10の制御動作として、図6に示すように、電動自転車の始動時などに、主電源スイッチ16がOFF状態からON状態に切り替えられたことを検知した場合(ステップS11)に、バッテリ12からライト4への給電を一時的にON状態として(ステップS12)、同様に、上記したステップS4〜S9と同様の動作を行って(電圧検出部19により検出された降圧回路18の電圧が所定範囲外であるかどうかを検出し、電圧が所定範囲外である場合には、オン・オフ回路17をOFF状態として、警告部21の警告ランプを点灯させる)、ライト4の状態を前もって判定してもよい。
In addition to the above configuration, when the control operation of the
この構成によれば、ライト4を使用していない状態で、走行時の振動などにより電球がショートするなどして異常状態になった場合でも、次回に電動自転車を使用しようとして主電源スイッチ16をON状態に切り替えた時点で、すぐにライト4が不良であることを検出して、搭乗者に予め通知することができる。これによれば、搭乗者などによりライト操作スイッチ17がオン状態に切り替えられる前に、ライト4の不良状態が予め知らされる。したがって、電動自転車の出発時に、その場所で、予めライト4の電球を交換することができるので、良好な状態にメンテナンスすることが可能となり、利便性が向上するとともにさらに安全性が向上する。
According to this configuration, even when the
なお、上記実施の形態においては、異常(不良)状態を検知する電気負荷が、前照灯としてのライト4である場合を述べたが、電気負荷としては、これに限るものではなく、後尾灯としてのライトにも適用できる。また、ライト4としても、フィラメントランプやハロゲンランプなどの電球以外や、その他、LEDにも適用可能である。さらに、電気負荷としての他の適用例として、例えば、冬季などの寒い季節に、ハンドルグリップなどを暖めるヒータを電気負荷として設けて、このヒータに対して不良状態(例えば、一部が断線したり、一部がショートしたり)を検出し、このヒータに対する電圧変化に基づいて、通電回路の一部に設けたオン・オフ回路17をOFF状態に制御可能に構成してもよい。
In the above embodiment, the case where the electric load for detecting the abnormal (defective) state is the light 4 as the headlamp. However, the electric load is not limited to this, and the rear lamp is used. It can also be applied to the light. The
また、上記実施の形態では、警告部21として警告ランプを用いた場合を述べたが、これに変えてブザー等の音を発するものを用いたり、これらを組み合わせたりしてもよい。
Moreover, although the case where the warning lamp was used as the
本発明はライトなどの電気負荷を有する電動自転車に特に適しているが、これに限るものではなく、二次電池を使用しながら、移動する各種の移動体にも適用可能である。 The present invention is particularly suitable for an electric bicycle having an electric load such as a light. However, the present invention is not limited to this, and can also be applied to various moving bodies that move while using a secondary battery.
4 ライト(電気負荷)
8 電動モータ
9 踏力検出部
10 制御部
12 バッテリ(二次電池)
16 主電源スイッチ
17 ライト操作スイッチ
18 降圧回路
19 電圧検出部
20 オン・オフ回路
21 警告部
4 Light (electric load)
8
16
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20080430 |