JP2008162557A - 電動自転車のライト制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アシストがオフの状態でライトを点灯させている際、バッテリーが過放電するのを防止することができる電動自転車のライト制御方法を提供する。
【解決手段】制御回路５が停止して補助モータ３によるアシストがオフで且つライト４が消灯している第１状態からライト用スイッチ９を押した場合、バッテリー２から制御回路５へ電力が供給されて制御回路５が電圧検出回路１６と共に起動し、制御回路５がライト点灯回路７を作動させてライト４が点灯する第３状態に切換わり、第３状態において、電圧検出回路１６で検出されるバッテリー２の電圧が一定電圧未満の場合、制御回路５がライト点灯回路７を停止させてライト４を消灯させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、バッテリーを電源として駆動するモーター等の補助駆動装置と点灯するライトとを備えた電動自転車のライト制御方法に関する。

従来、この種の電動自転車としては、例えば図７に示すように、車体に、ライト６１と、アシスト力を付与する補助モータ６２と、補助モータ６２およびライト６１に電力を供給するバッテリー６３と、ライト６１を点灯させるライト用スイッチ６４と、補助モータ６２を駆動させる駆動用スイッチ６５とが備えられたものがある。

これらを制御する制御部には、補助モータ６２を駆動用スイッチング素子６７によって制御するモータ駆動回路６８と、ライト用スイッチング素子６９をオンすることによってライト６１を点灯させるライト点灯回路７０とが備えられている。モータ駆動回路６８には、人力トルクを検出するトルク検出部７１と、バッテリー６３の電圧を検出する電圧検出回路７２とが接続されている。また、電圧検出回路７２で検出されたバッテリー６３の電圧はモータ駆動回路６８とライト点灯回路７０とに入力されるように構成されている。

これによると、制御部の動作は以下に示す動作（１）〜（３）となる。
動作（１）
駆動用スイッチ６５をオンにした場合、モータ駆動回路６８が起動し、駆動用スイッチング素子６７をオン・オフして補助モータ６２を駆動制御し、これにより、補助モータ６２によるアシストがオンされる。

動作（２）
ライト用スイッチ６４をオンにした場合、ライト点灯回路７０が起動し、電圧検出回路７２で検出されたバッテリー６３の電圧が一定電圧以上の場合、ライト用スイッチング素子６９をオンにしてライト６１を点灯させる。

動作（３）
ライト用スイッチ６４をオンにした場合、ライト点灯回路７０が起動し、電圧検出回路７２で検出されたバッテリー６３の電圧が一定電圧未満の場合、ライト用スイッチング素子６９をオフにしてライト６１を消灯させる。

前記動作（１）〜（３）によると、補助モータ６２を駆動させる回路とライト６１を点灯させる回路とが互いに独立しているため、駆動用スイッチ６５をオフにして補助モータ６２を停止させた状態（すなわちアシストがオフの状態）であっても、ライト用スイッチ６４をオンにすることで、ライト６１を点灯させることができる。

また、ライト用スイッチ６４をオンにしてライト６１を点灯させているとき、前記動作（３）で記載したように、電圧検出回路７２で検出されたバッテリー６３の電圧が下降して一定電圧未満になった場合、ライト６１を自動的に消灯させるため、バッテリー６３の過放電を防止することができる。

尚、前記のようなライト制御方法は例えば下記特許文献１に記載されている。
特許第３３０６２９９号

前記の従来形式では、前記動作（１）についてはライト用スイッチ６４のオン・オフ操作に関わらず実行可能であり、動作（２）については駆動用スイッチ６５のオン・オフ操作に関わらず実行可能である。しかしながら、動作（３）については、駆動用スイッチ６５をオンにしてモータ駆動回路６８が起動しているときは実行可能であるが、駆動用スイッチ６５をオフにしてモータ駆動回路６８が起動していないとき（すなわちアシストがオフのとき）は、電圧検出回路７２が作動しないため、実行できなかった。このため、アシストがオフの状態でライト６１を点灯させている際、バッテリー６３が過放電して復帰できなくなるといった課題を有している。

本発明は、ライト用スイッチを操作してライトの点灯および消灯をワンタッチで切換えることができ、アシストがオフの状態でライトを点灯させている際、バッテリーが過放電するのを防止することができる電動自転車のライト制御方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために本発明における電動自転車のライト制御方法は、制御回路が停止して補助駆動装置によるアシストがオフで且つライトが消灯している第１状態からライト用スイッチを操作した場合、バッテリーから制御回路へ電力が供給されて制御回路が電圧検出回路と共に起動し、制御回路がライト点灯回路を作動させてライトが点灯する第３状態に切換わり、前記第３状態において、電圧検出回路で検出されるバッテリーの電圧が一定電圧未満の場合、制御回路がライト点灯回路を停止させてライトを消灯させるものである。

これによると、第１状態からライト用スイッチを操作して第３状態に切換えて、アシストがオフの状態でライトを点灯させている際、電圧検出回路によって検出されるバッテリーの電圧が一定電圧未満に低下すると、制御回路がライト点灯回路を停止させてライトを自動的に消灯させるため、バッテリーが過放電するのを防止することができる。

以上のように、本発明によると、第１状態からライト用スイッチを操作して第３状態に切換えて、アシストがオフの状態でライトを点灯させている際、電圧検出回路によって検出されるバッテリーの電圧が一定電圧未満に低下すると、制御回路がライト点灯回路を停止させてライトを自動的に消灯させるため、バッテリーが過放電するのを防止することができる。

本発明は、バッテリーを電源として駆動する補助駆動装置と、バッテリーを電源として点灯するライトと、バッテリーを電源として作動する制御回路と、制御回路からの指令に基いて補助駆動装置を駆動させる補助駆動装置駆動回路と、制御回路からの指令に基いてライトを点灯させるライト点灯回路と、制御回路の電源を入切する電源用スイッチと、ライトの点灯および消灯を切換えるライト用スイッチとを備えた電動自転車のライト制御方法であって、
制御回路はバッテリーの電圧を検出する電圧検出回路を備え、
制御回路が停止して補助駆動装置によるアシストがオフで且つライトが消灯している状態を第１状態とし、
前記アシストがオンで且つライトが消灯している状態を第２状態とし、
前記アシストがオフで且つライトが点灯している状態を第３状態とし、
前記アシストがオンで且つライトが点灯している状態を第４状態とし、
前記第１状態から電源用スイッチを操作した場合、バッテリーから制御回路へ電力が供給されて制御回路が電圧検出回路と共に起動し、制御回路が補助駆動装置駆動回路を作動させて、補助駆動装置によるアシストがオンとなる第２状態に切換わり、
前記第１状態からライト用スイッチを操作した場合、バッテリーから制御回路へ電力が供給されて制御回路が電圧検出回路と共に起動し、制御回路がライト点灯回路を作動させてライトが点灯する第３状態に切換わり、
前記第２状態からライト用スイッチを操作した場合、制御回路がライト点灯回路を作動させて、前記アシストのオンに加えてライトが点灯する第４状態に切換わり、
前記第３状態から電源用スイッチを操作した場合、制御回路が補助駆動装置駆動回路を作動させて、ライトの点灯に加えて前記アシストがオンになる第４状態に切換わり、
前記第３状態において、電圧検出回路で検出されるバッテリーの電圧が一定電圧未満の場合、制御回路がライト点灯回路を停止させてライトを消灯させるものである。

これによると、電源用スイッチの操作の有無に関わらず、ライト用スイッチを操作してライトの点灯および消灯をワンタッチで切換えることができる。また、第１状態からライト用スイッチを操作して第３状態に切換えて、アシストがオフの状態でライトを点灯させている際、電圧検出回路によって検出されるバッテリーの電圧が一定電圧未満に低下すると、制御回路がライト点灯回路を停止させてライトを自動的に消灯させるため、バッテリーが過放電するのを防止することができる。

以下、本発明における実施の形態を図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
先ず、本発明における実施の形態１を図１〜図５に基いて説明する。

図１〜図３に示すように、１は人力駆動力に補助駆動力を付加して走行する電動自転車である。この電動自転車１には、バッテリー２と、バッテリー２を電源として駆動する補助モーター３（補助駆動装置の一例）と、バッテリー２を電源として点灯するライト４と、バッテリー２を電源として作動する制御回路５と、制御回路５からの指令に基いて補助モーター３を駆動させる補助モーター駆動回路６（補助駆動装置駆動回路の一例）と、制御回路５からの指令に基いてライト４を点灯させるライト点灯回路７と、制御回路５の電源を入切する電源用スイッチ８と、ライト４の点灯および消灯を切換えるライト用スイッチ９とが備えられている。

バッテリー２と制御回路５との間には、電力供給回路１１と電源用スイッチ入力回路１３とライト用スイッチ入力回路１４とが接続されている。電力供給回路１１には、前記スイッチ８，９のオン・オフに基いてスイッチング動作するトランジスタ１２が設けられている。また、電源用スイッチ８は、ノーマリ・オープン式のプッシュ・スイッチであり、電源用スイッチ入力回路１３に設けられており、押されている間だけ接点が導通する。

ライト用スイッチ９は、二回路一接点のノーマリ・オープン式のプッシュ・スイッチであり、互いに連動して切換えられる第１のスイッチ部９ａと第２のスイッチ部９ｂとを有しており、押されている間だけ接点が導通する。このうち、第１のスイッチ部９ａはライト用スイッチ入力回路１４に設けられている。

また、制御回路５には、ライト用スイッチ９が押されたことを認識するための認識回路１５が接続され、この認識回路１５に第２のスイッチ部９ｂが設けられている。ライト用スイッチ９を押した時、押している間だけ、第１のスイッチ部９ａに連動して第２のスイッチ部９ｂが接点を閉じ、認識回路１５がつながって導通する。これにより、制御回路５はライト用スイッチ９が押されたことを認識する。また、制御回路５は、バッテリー２の電圧を検出する電圧検出回路１６を備えている。

バッテリー２とライト４との間にはライト用スイッチング素子１７が設けられ、ライト点灯回路７は制御回路５からの指令に基いてライト用スイッチング素子１７のオン・オフを切換えるものである。

バッテリー２と補助モーター３との間には補助モーター用スイッチング素子１８が設けられ、補助モーター駆動回路６は制御回路５からの指令に基いて補助モーター用スイッチング素子１８のオン・オフを切換えるものである。

制御回路５には、人力トルクを検出するトルク検出装置２１が接続されている。また、電源用スイッチ８とライト用スイッチ９とは操作パネル１９に設けられており、操作パネル１９はハンドル２０に取付けられている。

以下、上記構成における作用を説明する。
図４は、両スイッチ８，９の操作によって切換えられる状態の遷移を示しており、下記第１状態〜第４状態のいずれかの状態に切換えられる。

（１）第１状態（初期状態）
補助モーター３によるアシストがオフであるとともに、ライト４が消灯する。
（２）第２状態
前記第１状態から電源用スイッチ８を押した場合、ライト４が消灯したままで、補助モーター３によるアシストがオンになる。

（３）第３状態
前記第１状態からライト用スイッチ９を押した場合、アシストがオフしたままで、ライト４が点灯する。

（４）第４状態
前記第２状態からライト用スイッチ９を押した場合、補助モーター３によるアシストがオンの状態で、さらにライト４が点灯する。また、前記第３状態から電源用スイッチ８を押した場合、ライト４が点灯した状態で、さらに補助モーター３によるアシストがオンになる。

また、前記第４状態において、電源用スイッチ８を押した場合、前記補助モーター３によるアシストがオフになるとともにライト４が消灯して、第１状態に戻る。また、前記第４状態において、ライト用スイッチ９を押した場合、補助モーター３によるアシストがオンになったままでライト４が消灯して、第２状態に戻る。また、前記第２状態において、電源用スイッチ８を押した場合、ライト４が消灯したままで補助モーター３によるアシストがオフになって、第１状態に戻る。また、前記第３状態において、ライト用スイッチ９を押した場合、アシストがオフしたままでライト４が消灯して、第１状態に戻る。

図５は、図４で示した状態遷移のフローチャートであり、以下、フローチャートに基いて、制御回路５による制御方法を説明する。
先ず、第１状態（初期状態）において、電源用スイッチ８とライト用スイッチ９とが両方とも押されていない場合（ステップ１）、トランジスタ１２がオフであり、バッテリー２から制御回路５への電力供給が遮断され、制御回路５が電圧検出回路１６とトルク検出装置２１と共に停止する。これにより、制御回路５から補助モーター駆動回路６へ指令信号が送られないため、補助モーター用スイッチング素子１８がオフに切換えられて補助モーター３が停止し、補助モーター３によるアシストがオフになる。また、制御回路５からライト点灯回路７へ指令信号が送られないため、ライト用スイッチング素子１７がオフに切換えられてライト４が消灯する。これにより、第１状態に保たれる（ステップ２）。

また、前記ステップ１において、例えば、第１状態からライト用スイッチ９を押した場合、この押し動作の際に発生する信号をトリガーとしてトランジスタ１２がオンになり、バッテリー２から電力供給回路１１を通って制御回路５へ電力が供給され、制御回路５が起動して電圧検出回路１６を起動させる（ステップ３）。

この際、ライト用スイッチ９を押している間だけ、両スイッチ部９ａ，９ｂが接点を閉じて、認識回路１５が導通するため、これに基いて制御回路５はライト用スイッチ９が押されたことを認識する（ステップ４）。さらに、制御回路５は、電圧検出回路１６によって検出されるバッテリー２の電圧が一定電圧以上である場合（ステップ５）、ライト点灯回路７へ指令信号を送り、ライト点灯回路７を作動させてライト用スイッチング素子１７をオンに切換える。これにより、バッテリー２からライト４に電力が供給されて、ライト４が点灯する。また、電源用スイッチ８は押されていないため、制御回路５は補助モーター３を停止させたままとなり、補助モーター３によるアシストがオフのままとなる。これにより、第１状態から第３状態に遷移する（ステップ６）。

尚、前記ステップ５において、電圧検出回路１６によって検出されるバッテリー２の電圧が一定電圧未満である場合、制御回路５は、ライト点灯回路７へ指令信号を送り、ライト点灯回路７を作動させてライト用スイッチング素子１７をオフに切換える。これにより、バッテリー２からライト４への電力供給が遮断され、ライト４が消灯し（ステップ２）、バッテリー２の過放電が防止される。

また、前記第３状態に遷移（ステップ６）した後、ライト用スイッチ９を押した場合（ステップ７）、この押し動作の際に発生する信号をトリガーとしてトランジスタ１２がオフになり、バッテリー２から制御回路５への電力供給が遮断され、制御回路５が停止し、第３状態から第１状態に戻る（ステップ２）。

また、例えば、前記第１状態から電源用スイッチ８を押した場合、この押し動作の際に発生する信号をトリガーとしてトランジスタ１２がオンになり、バッテリー２から電力供給回路１１を通って制御回路５へ電力が供給され、制御回路５が起動して電圧検出回路１６を起動させる（ステップ３）。

この際、前記電源用スイッチ８を押している間においても、ライト用スイッチ９の両スイッチ部９ａ，９ｂは接点を閉じずに開いたままであるため、認識回路１５が第２のスイッチ部９ｂによって遮断されて非導通のままとなり、これに基いて制御回路５は電源用スイッチ８が押されたことを認識し（ステップ８）、トルク検出装置２１を作動させる。

さらに、制御回路５は、電圧検出回路１６によって検出されるバッテリー２の電圧が一定電圧以上である場合（ステップ９）、補助モーター駆動回路６へ指令信号を送り、補助モーター駆動回路６を作動させて補助モーター用スイッチング素子１８をオンに切換える。これにより、トルク検出装置２１によって検出された人力トルクに応じて、バッテリー２から補助モーター３に電力が供給されて補助モーター３が回転駆動し、補助モーター３によるアシストがオンになる。また、ライト用スイッチ９は押されていないため、制御回路５はライト４を消灯したままとなり、これにより、第１状態から第２状態に遷移する（ステップ１０）。

尚、前記ステップ９において、電圧検出回路１６によって検出されるバッテリー２の電圧が一定電圧未満である場合、制御回路５は、補助モーター駆動回路６へ指令信号を送り、補助モーター駆動回路６を作動させて補助モーター用スイッチング素子１８をオフに切換える。これにより、バッテリー２から補助モーター３への電力供給が遮断され、補助モーター３が停止し、補助モーター３によるアシストがオフになり（ステップ２）、バッテリー２の過放電が防止される。

また、前記第２状態に遷移（ステップ１０）した後、電源用スイッチ８を押した場合（ステップ１１）、この押し動作の際に発生する信号をトリガーとしてトランジスタ１２がオフになり、バッテリー２から制御回路５への電力供給が遮断され、制御回路５が停止し、第２状態から第１状態に戻る（ステップ２）。

また、前記第３状態に遷移（ステップ６）した後、電源用スイッチ８を押した場合（ステップ１２）、電源用スイッチ８を押してオンにした際に発生する信号によって、制御回路５は、電源用スイッチ８が押されたことを認識し（ステップ１３）、トルク検出装置２１を作動させる。さらに、制御回路５は、電圧検出回路１６によって検出されるバッテリー２の電圧が一定電圧以上である場合（ステップ１４）、補助モーター駆動回路６へ指令信号を送り、補助モーター駆動回路６を作動させて補助モーター用スイッチング素子１８をオンに切換える。これにより、トルク検出装置２１によって検出された人力トルクに応じて、バッテリー２から補助モーター３に電力が供給されて補助モーター３が回転駆動し、補助モーター３によるアシストがオンになる。尚、ライト４は前記ステップ６において既に点灯しており、これにより、第３状態から第４状態に遷移する（ステップ１５）。

また、前記第２状態に遷移（ステップ１０）した後、ライト用スイッチ９を押した場合（ステップ１６）、ライト用スイッチ９を押している間だけ、両スイッチ部９ａ，９ｂが接点を閉じて、認識回路１５が導通するため、これに基いて制御回路５はライト用スイッチ９が押されたことを認識する（ステップ１７）。

さらに、制御回路５は、電圧検出回路１６によって検出されるバッテリー２の電圧が一定電圧以上である場合（ステップ１４）、ライト点灯回路７へ指令信号を送り、ライト点灯回路７を作動させてライト用スイッチング素子１７をオンに切換える。これにより、バッテリー２からライト４に電力が供給されて、ライト４が点灯する。尚、アシストは前記ステップ１０において既にオンされており、これにより、第２状態から第４状態に遷移する（ステップ１５）。

また、前記ステップ１４にて、電圧検出回路１６によって検出されるバッテリー２の電圧が一定電圧未満である場合、補助モーター３によるアシストがオフになるとともにライト４が消灯する。

また、前記第４状態（ステップ１５）において、電源用スイッチ８を押した場合（ステップ１８）、この押し動作の際に発生する信号をトリガーとしてトランジスタ１２がオフになる。これにより、バッテリー２から制御回路５への電力供給が遮断され、制御回路５が停止し、第４状態から第１状態に戻る。

また、前記第４状態（ステップ１５）において、ライト用スイッチ９を押した場合（ステップ１９）、ライト用スイッチ９を押している間だけ、両スイッチ部９ａ，９ｂが接点を閉じて、認識回路１５が導通するため、これに基いて制御回路５はライト用スイッチ９が押されたことを認識し、第４状態から第２状態に戻る。

このように、電源用スイッチ８の押し操作の有無に関わらず、ライト用スイッチ９を押し操作してライト４の点灯および消灯をワンタッチで切換えることができる。また、アシストをオフにするとともにライト４を点灯させている第３状態（ステップ６）の際においても、ステップ５においてバッテリー２の電圧が一定電圧未満に低下すると、ステップ２へ移行して、自動的にライト４が消灯するため、バッテリー２が過放電するのを防止することができる。

（実施の形態２）
先ず、本発明における実施の形態２を図６に基いて説明する。
ライト用スイッチ９は、ノーマリ・オープン式のプッシュ・スイッチであり、ライト用スイッチ入力回路１４に設けられている。ライト用スイッチ９を押した時、押している間だけ、ライト用スイッチ９に連動してリレー２５が接点を閉じ、認識回路１５がつながって導通する。これにより、制御回路５はライト用スイッチ９が押されたことを認識する。

これによると、図５に示したフローチャートのステップ４において、第１状態からライト用スイッチ９を押した場合、ライト用スイッチ９を押している間だけ、リレー２５が閉じて、認識回路１５が導通するため、これに基いて制御回路５はライト用スイッチ９が押されたことを認識する。

また、ステップ１９において、第４状態からライト用スイッチ９を押した場合、ライト用スイッチ９を押している間だけ、リレー２５が閉じて、認識回路１５が導通するため、これに基いて制御回路５はライト用スイッチ９が押されたことを認識する。

尚、前記実施の形態では、第１状態から第４状態に切換える場合、先ず電源用スイッチ８とライト用スイッチ９とのいずれか一方を押して第２状態又は第３状態に切換え、次に、電源用スイッチ８とライト用スイッチ９とのいずれか他方を押して第４状態に切換えるのが通常の操作手順である。第１状態から電源用スイッチ８とライト用スイッチ９とを２本の指で同時に押えることは操作上非常に困難であり、このような操作は通常ほとんど行われない。仮に、第１状態からこれら両スイッチ８，９を同時に押した場合は、ステップ３〜ステップ６が実行されて第３状態に遷移する。

また、前記実施の形態では、図２に示すようにライト用スイッチ９に二回路一接点のプッシュ・スイッチを用いたり、或いは、図６に示すようにライト用スイッチ９とリレー２５とを組み合せて用いているが、これら以外に、フォトモスリレー、フォトカプラ、アナログスイッチ等のスイッチ回路素子（ディスクリートでのスイッチング回路も含む）を用いてもよい。

本発明は、バッテリーを電源として駆動するモーター等の補助駆動装置とバッテリーを電源として点灯するライトとを備えた電動自転車のライト制御方法に最適である。

本発明の実施の形態１における電動自転車の側面図 同、電動自転車のライト制御系を示す回路図 同、電動自転車の操作パネルの図 同、電動自転車の電源用スイッチとライト用スイッチとの操作によって切換えられる第１〜第４状態の遷移を示す図 同、電動自転車のライト制御方法を示すフローチャート 本発明の実施の形態２における電動自転車のライト制御系を示す回路図 従来の電動自転車のライト制御系を示す回路図

符号の説明

１ 電動自転車
２ バッテリー
３ 補助モーター（補助駆動装置）
４ ライト
５ 制御回路
６ 補助モーター駆動回路（補助駆動装置駆動回路）
７ ライト点灯回路
８ 電源用スイッチ
９ ライト用スイッチ
１６ 電圧検出回路

Claims (1)

1. バッテリーを電源として駆動する補助駆動装置と、バッテリーを電源として点灯するライトと、バッテリーを電源として作動する制御回路と、制御回路からの指令に基いて補助駆動装置を駆動させる補助駆動装置駆動回路と、制御回路からの指令に基いてライトを点灯させるライト点灯回路と、制御回路の電源を入切する電源用スイッチと、ライトの点灯および消灯を切換えるライト用スイッチとを備えた電動自転車のライト制御方法であって、
   制御回路はバッテリーの電圧を検出する電圧検出回路を備え、
   制御回路が停止して補助駆動装置によるアシストがオフで且つライトが消灯している状態を第１状態とし、
   前記アシストがオンで且つライトが消灯している状態を第２状態とし、
   前記アシストがオフで且つライトが点灯している状態を第３状態とし、
   前記アシストがオンで且つライトが点灯している状態を第４状態とし、
   前記第１状態から電源用スイッチを操作した場合、バッテリーから制御回路へ電力が供給されて制御回路が電圧検出回路と共に起動し、制御回路が補助駆動装置駆動回路を作動させて、補助駆動装置によるアシストがオンとなる第２状態に切換わり、
   前記第１状態からライト用スイッチを操作した場合、バッテリーから制御回路へ電力が供給されて制御回路が電圧検出回路と共に起動し、制御回路がライト点灯回路を作動させてライトが点灯する第３状態に切換わり、
   前記第２状態からライト用スイッチを操作した場合、制御回路がライト点灯回路を作動させて、前記アシストのオンに加えてライトが点灯する第４状態に切換わり、
   前記第３状態から電源用スイッチを操作した場合、制御回路が補助駆動装置駆動回路を作動させて、ライトの点灯に加えて前記アシストがオンになる第４状態に切換わり、
   前記第３状態において、電圧検出回路で検出されるバッテリーの電圧が一定電圧未満の場合、制御回路がライト点灯回路を停止させてライトを消灯させることを特徴とする電動自転車のライト制御方法。

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