JP2008278614A - 自転車用電源装置及び自転車用電気システム - Google Patents

Abstract

【課題】、自転車用電源装置において、簡素でコンパクトな構成で安定した電圧を充電できるようにする。
【解決手段】自転車用電源装置１４は、ハブダイナモ１０で発電された電力を充電可能な装置であって、複数の蓄電素子５１ａ〜５１ｃと、接続切換部５２と、電圧検出部５３と、スイッチ制御部５４と、を備えている。複数の蓄電素子は、ハブダイナモの第１端１０ａと第２端１０ｂとの間に配置されている。接続切換部は、複数の蓄電素子を、ハブダイナモに対して直列接続する第１状態と、並列接続する第２状態と、に切り換え可能である。電圧検出部は、ハブダイナモから供給される電圧を検出する。スイッチ制御部は、電圧検出部で検出された電圧が所定電圧以上のとき、接続切換部を第１状態にし、所定電圧未満のとき、接続切換部を第２状態にする。
【選択図】図３

Description

本発明は、自転車用交流発電装置で発電された電力を充電するための自転車用電源装置及びそれを用いた自転車用電気システムに関する。

自転車においては、前照灯等のランプを点灯させるためにダイナモ（自転車用交流発電装置）が装着されており、ダイナモで発電された電力がランプに供給されるようになっている。また、最近の自転車においては、ダイナモによって駆動される機器として、ランプに加えて、電動変速機を変速させるためのアクチュエータや電動サスペンションのダンパー力を調整するためのアクチュエータ、あるいはサイクルコンピュータのインジケータバックライト等がある（以下、これらの機器を電動ユニットと記す）。これらの電動ユニットでは、主に直流が必要になるため、従来はダイナモで発電した交流電力を整流したものを大容量コンデンサなどの蓄電素子に一時的に蓄えて電動ユニットに供給している。ダイナモから出力される交流電力は、自転車の速度に依存するため、大きく変動する。このため、速度が低いときや夜間などランプを点灯したために電力を消費したときに必要な電圧を電動ユニットに供給できないことや、蓄電素子に充電できないことがある。

そこで、電動ユニットを使用する自転車においては、安定した駆動電圧の供給可能な電源装置が求められている。安定した駆動電圧を供給するためには、安定した電圧を蓄電素子に充電できなければならない。安定した電圧を蓄電素子に充電するために、半波倍電圧整流回路を構成し、電圧が低下しても安定した電力を得るようにしているものが従来知られている（たとえば、特許文献１参照）。従来の電源装置は、半周期毎にスイッチ制御して安定した電圧を充電できるようにしている。
特開２００４−１４０９３８号公報

前記従来の構成では、ダイナモの出力の倍の電圧を蓄電素子に充電しなければならないので、蓄電素子として高耐性・高リップル耐性のものが必要になる。また、この出力でランプを点灯する場合、過電圧を防止するためのオンオフ回路を内蔵する必要がある。このため、電源装置の構成が煩雑になりかつ巨大化するおそれがある。

本発明の課題は、自転車用電源装置及びそれを用いた電気システムにおいて、簡素でコンパクトな構成で安定した電圧を充電できるようにすることにある。

発明１に係る自転車用電源装置は、自転車用交流発電装置で発電された電力を充電可能な装置であって、複数の蓄電素子と、接続切換部と、電圧検出部と、切換制御部と、を備えている。複数の蓄電素子は、交流発電装置の第１端と第２端との間に配置されたものである。接続切換部は、複数の蓄電素子を、交流発電装置に対して直列接続する第１状態と、並列接続する第２状態と、に切り換え可能なものである。電圧検出部は、交流発電装置から供給される電圧を検出するものである。切換制御部は、電圧検出部で検出された電圧が所定電圧以上のとき、接続切換部を第１状態にし、所定電圧未満のとき、接続切換部を第２状態にするものである。

この電源装置では、電圧検出部が交流発電装置から出力された電力の電圧を検出し、検出された電圧が所定電圧以上であるときは、切換制御部が接続切換部を第１状態に切り換えて、複数の蓄電素子を直列接続する。これにより、直列接続された複数の蓄電素子に発電装置側から適時に各蓄電素子が略個数分の１の電圧で充電されるとともに、充電された各電圧の和の電圧を出力できる。これにより、発電電圧より低い電圧で充電でき、高耐圧の蓄電素子を用いる必要がなくなる。また、所定電圧未満のときは、接続切換部を第２状態に切り換えて、複数の蓄電素子を並列接続する。これにより、直列接続の場合の蓄電素子の個数分の１の電圧であっても蓄電素子に充電することができる。つまり、低速走行時や夜間などランプを使用した場合で、発電装置で供給される電力が小さいときであっても、並列接続により蓄電素子への充電が確実に行え、逆に、高速走行時等で、発電装置から供給される電力が大きい場合でも、直列接続により過電圧防止回路等を必要とせずに、確実に蓄電素子への充電が可能となる。また、従来のように、直列接続された状態のみで充放電を繰り返すと、各蓄電素子の特性の僅かなばらつきにより蓄電電圧に徐々に偏りが発生することがあるが、並列接続になったときに各蓄電素子にかかる電圧が等しくなるため、偏りの発生による蓄電素子の耐圧を超えないように監視する電圧監視回路が不要になる。ここでは、発電装置から供給される電圧が所定電圧以上のときに複数の蓄電素子を直列接続し、所定電圧未満のときに並列接続しているので、簡単な接続切換部と切換制御部とを設けるだけでよい。また、供給される電圧が下がっても並列接続により低い電圧であっても充電できるので、電圧を高くするための半波倍電圧整流回路を用いる必要がない。このため、発電装置から供給された電圧が低下しても安定した電圧で蓄電素子を充電することができ、簡素でコンパクトな構成で安定した電圧を充電できるようになる。

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、複数の蓄電素子は、交流発電装置の第１端と第２端との間に配置された第１及び第２蓄電素子の２個であり、接続切換部は、交流発電装置の第１端と第１蓄電素子の第１端とに接続された第１スイッチ素子と、交流発電装置の第２端と第２蓄電素子の第２端とに接続された第２スイッチ素子と、第１蓄電素子と第２蓄電素子とに接続された第３スイッチ素子と、を有し、切換制御部は、電圧検出部で検出された電圧が所定電圧以上のとき、第１及び第２スイッチ素子をオフしかつ第３スイッチ素子をオンして第１状態にし、所定電圧未満のとき、第１及び第２スイッチ素子をオンしかつ第３スイッチ素子をオフして第２状態にする。この場合には、２つの蓄電素子を３種のスイッチ素子をオンオフ制御することにより簡単に蓄電素子の接続状態を切り換えできる。

発明３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、複数の蓄電素子は、交流発電装置の第１端と第２端との間に配置された第１から第Ｎ（Ｎは３以上の整数）蓄電素子のＮ個であり、接続切換部は、交流発電装置の第１端と第１から第Ｎ−１蓄電素子の第１端とにそれぞれに接続された（Ｎ−１）個の第１スイッチ素子と、交流発電装置の第２端と第２から第Ｎ蓄電素子の第２端とにそれぞれ接続された（Ｎ−１）個の第２スイッチ素子と、第１から第Ｎ−１蓄電素子と第２から第Ｎ蓄電素子の蓄電素子とに各別に接続された（Ｎ−１）個の第３スイッチ素子と、を有し、切換制御部は、電圧検出部で検出された電圧が所定電圧以上のとき、第１及び第２スイッチ素子を全てオフしかつ第３スイッチ素子を全てオンして第１状態にし、所定電圧未満のとき、第１及び第２スイッチ素子を全てオンしかつ第３スイッチ素子を全てオフして第２状態にする。この場合には、（Ｎ−１）個の第１から第３スイッチ素子をオンオフ制御することにより簡単に蓄電素子の接続状態を切り換えできる。

発明４に係る自転車用電源装置は、発明１から３のいずれかに記載の装置において、蓄電素子は、コンデンサである。この場合には、電気二重層コンデンサなどの大容量コンデンサを用いることにより、迅速かつ確実に電力を蓄えることができる。

発明５に係る自転車用電気システムは、自転車に装着可能な自転車用交流発電装置と、発明１から４のいずれかに記載の自転車用電源装置と、自転車用電源装置の電力により動作する自転車用電気装置と、を備えている。

この場合には、自転車の走行状態やランプの点灯等の影響を受けずに電源装置から安定した電圧を供給できるので、発電装置から供給される電圧が低下しても電気装置の動作不良を低減でき、電気装置を安定して動作させることができる。

発明６に係る自転車用電気システムは、発明５に記載のシステムにおいて、自転車用電気装置は自転車を変速するための電動変速装置を有する。この場合には、自転車の走行状態やランプ等の照明装置の点灯等の影響を受けずに電動変速装置を安定して動作させることができる。

発明７に係る自転車用電気システムは、発明５又は６に記載のシステムにおいて、自転車用電気装置は、自転車の電動サスペンションを有する。この場合には、自転車の走行状態やランプ等の照明装置の点灯等の影響を受けずに電動サスペンションを安定して動作させることができる。

発明８に係る自転車用電気システムは、発明５から７のいずれかに記載の装置において、交流発電装置に自転車用電気装置と並列に接続可能な自転車用照明装置をさらに備える。この場合には、自転車照明装置を接続してもその点灯による電圧低下の影響を受けることなく電気装置を安定して動作させることができる。

本発明によれば、発電装置から供給される電圧が所定電圧以上のときに複数の蓄電素子を直列接続し、所定電圧未満のときに並列接続しているので、簡単な接続切換部と切換制御部とを設けるだけでよい。また、供給される電圧が下がっても並列接続により低い電圧であっても充電できるので、電圧を高くするための半波倍電圧整流回路を用いる必要がない。このため、発電装置から供給された電圧が低下しても安定した電圧で蓄電素子を充電することができ、簡素でコンパクトな構成で安定した電圧を充電できるようになる。

図１において、本発明の一実施形態を採用した自転車は前後電動サスペンション（自転車用電気装置の一例）付きのマウンテンバイクであり、リアサスペンション１３ｒ付きのフレーム体２、フロントサスペンション１３ｆ付きのフロントフォーク３、及びハンドル部４を有するフレーム１と、前後の電動変速装置（自転車用電気装置の一例）８，９を含む駆動部５と、フロントフォーク３に装着されハブダイナモ（自転車用交流発電装置の一例）１０が装着された前輪６と、フレーム体２の後部に装着された後輪７と、を備えている。また、フレーム体２の中央下部には、電動変速装置８，９や前後のサスペンション１３ｆ，１３ｒの電源となる本発明の一実施形態による自転車用電源装置（以下、電源装置と記す）１４が装着されている。この電源装置１４は、自転車用電気システム１１に含まれる。

フレーム１のフレーム体２は、異形角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１８やリアキャリア２ａ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。リアキャリア２ａの後端には、尾灯（自転車用照明装置の一例）４２が取り付けられている。

ハンドル部４は、図２に示すように、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１２と、ハンドルステム１２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。ブレーキレバー１６の装着部分の内側には、電動変速装置８，９の手動変速操作を行うスイッチユニット２３ａ，２３ｂが装着されている。

スイッチユニット２３ａは、後電動変速装置９の手動変速操作を行う後変速スイッチ２０ａ，２０ｂ及び運転モードを自動変速モードと手動変速モードとに切り換える操作スイッチ２１ａを有しており、変速スイッチ２０ａは、手動変速モード時に後述する電動リアディレーラ２６ｒを１段ずつシフトダウンするためのスイッチであり、変速スイッチ２０ｂは、電動リアディレーラ２６ｒを１段ずつシフトアップするためのスイッチである。

また、スイッチユニット２３ｂは、前電動変速装置８の手動変速操作を行う前変速スイッチ２０ｃ，２０ｄ及びサスペンション１３ｆ，１３ｒの硬軟の手動切り換えを行うための操作スイッチ２１ｂを有しており、変速スイッチ２０ｃは、手動変速モード時に後述する電動フロントディレーラ２６ｆを１段ずつシフトダウンするためのスイッチであり、変速スイッチ２０ｄは、電動フロントディレーラ２６ｆを１段ずつシフトアップするためのスイッチである。

さらに、ハンドルバー１５の中央部には、走行速度や走行距離や変速位置等を表示可能なサイクルコンピュータ４０を装着可能な前照灯（自転車用照明装置の一例）４１が装着されている。

駆動部５は、フレーム体２の下部（ハンガー部）に設けられクランク２７をさらに有している。前電動変速装置８は、クランク２７に装着された３枚のスプロケットＦ１からＦ３と、フレーム体２に装着された電動フロントディレーラ２６ｆとを有している。後電動変速装置９は、後輪７のリアハブに装着された、たとえば８枚のスプロケットＲ１からＲ８を有する多段ギア２５と、フレーム体２の後部に装着された電動リアディレーラ２６ｒとを有している。クランク２７は、３枚のスプロケットＦ１からＦ３が装着されたギアクランク２７ａと左クランク２７ｂとを有している。また、駆動部５は、ギアクランク２７ａと多段ギア２５のそれぞれいずれかのスプロケットＦ１からＦ３，Ｒ１からＲ８に掛け渡されたチェーン２９を有している。これらの電動ディレーラ２６ｆ，２６ｒの内部には、ディレーラ動作用のアクチュエータ（モータやソレノイドなど）やアクチュエータの制御回路が内蔵されている。

フロント側のスプロケットＦ１からＦ３は、歯数が最も少ないスプロケットＦ１から順に歯数が多くなっており、歯数が最も多いスプロケットＦ３が最も外側に配置されている。また、リア側のスプロケットＲ１からＲ８は、歯数が最も多いスプロケットＲ１から順に歯数が少なくなっており、歯数が最も少ないスプロケットＲ８が最も外側に配置されている。なお図１では、図面を簡略化するためにスプロケットＲ１からＲ８の枚数を正確には表していない。

左クランク２７ｂ側の回転中心には、クランク２７の回転を検出するための回転検出器（図示せず）が装着されている。ここで、回転検出器を設けたのは、外装変速機の場合、クランク２７が回転していないと変速できないため、クランク２７が回転しているときのみ変速動作が行われるようにするためである。

自転車用電気システム１１は、図３に示すように、電源装置１４と前照灯４１と尾灯４２と前後の電動変速装置８，９及び電動サスペンション１３ｆ，１３ｒとで構成される。

電源装置１４は、ハブダイナモ１０で発電された電力を充電可能なものであり、充電された電力により前後の電動変速装置８，９や前後の電動サスペンション１３ｆ，１３ｒが動作する。ハブダイナモ１０には、前照灯４１及び尾灯４２と電源装置１４とが並列に接続されている。ハブダイナモ１０は、前輪６の回転に応じた電圧の交流電力をこれらに供給する。

前照灯４１は、図３に示すように、ハンドルバー１５（図２）に装着可能なランプケース４１ａとランプケース４１ａ内に収納されたスイッチ回路４１ｃと、スイッチ回路４１ｃによりオンオフされる電球４１ｂとを有している。スイッチ回路４１ｃは、自転車の周囲の照度に応じて所定照度未満になると電球４１ｂをオンし、所定照度以上になるとオフする。

尾灯４２は、前照灯４１に接続されており、リアキャリア２ａ（図１）に装着可能な尾灯ケース４２ａと尾灯ケース４２ａに収納された電球４２ｂとを有している。尾灯４２もスイッチ回路４１ｃにより周囲の照度に応じてオンオフ制御される。

電源装置１４は、ハブダイナモ１０と電動変速装置８，９及び電動サスペンション１３ｆ，１３ｒとの間に配置されている。電源装置１４は、ハブダイナモ１０の第１端１０ａに接続されたダイオード５０と、ダイオード５０を介したハブダイナモ１０の第１端１０ａと第２端１０ｂとの間に配置された第１から第３蓄電素子５１ａ〜５１ｃと、第１から第３蓄電素子５１ａ〜５１ｃを、ハブダイナモに対して直列接続する第１状態と、並列接続する第２状態と、に切り換え可能な接続切換部５２と、ハブダイナモ１０から供給される電圧を検出する電圧検出部５３と、電圧検出部で検出された電圧が所定電圧（たとえば、６ボルト）以上のとき、接続切換部５２を第１状態にし、所定電圧未満のとき、接続切換部５２を第２状態にするスイッチ制御部（切換制御部の一例）５４と、を備えている。

ダイオード５０は、ハブダイナモ１０の第１端１０ａから出力された半波だけを通過させ、第２端１０ｂから出力された残りの半波を通過させないようにする。

第１から第３蓄電素子５１ａ〜５１ｃは、ハブダイナモ１０の第１端１０ａと第２端１０ｂとに並列接続されている。蓄電素子５１ａ〜５１ｃは、たとえば、電気二重層コンデンサなどの大容量コンデンサを用いており、整流された電力を迅速かつ確実に蓄えることができる。なお、第１から第３蓄電素子５１ａ〜５１ｃは、２ボルト未満の電圧であると、安定して電力を蓄えにくい。

接続切換部５２は、ハブダイナモ１０の第１端１０ａと第１及び第２蓄電素子５１ａ，５１ｂの第１端５１ａ１，５１ｂ１とにそれぞれに接続された２個の第１スイッチ素子５５ａ，５５ｂと、ハブダイナモ１０の第２端１０ｂと第２及び第３蓄電素子５１ｂ，５１ｃの第２端５１ｂ２，５１ｃ２とにそれぞれ接続された２個の第２スイッチ素子５６ａ，５６ｂと、第１及び第２蓄電素子５１ａ，５１ｂ第１端５１ａ１，５１ｂ１と第２及び第３蓄電素子５１ｂ，５１ｃの第２端５１ｂ２，５１ｃ２とに各別に接続された２個の第３スイッチ素子５７ａ，５７ｂと、を有している。第３スイッチ素子５７ａは、第１蓄電素子５１ａの第１端５１ａ１と第２蓄電素子５１ｂの第２端５７ｂ２とに接続され、第３スイッチ素子５７ｂは、第２蓄電素子５１ｂの第１端５１ｂ１と第３蓄電素子５１ｃの第２端５７ｃ２とに接続されている。スイッチ素子としては、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等の半導体スイッチ素子を用いることができる。

電圧検出部５３は、ダイオード５０の出力を平滑化してデジタル値に変換し、それをスイッチ制御部５４に出力する。

スイッチ制御部５４は、たとえば、ＣＰＵやＩ／Ｏインターフェースやメモリを含むマイクロコンピュータを有し、電圧検出部５３で検出された電圧に応じて接続切換部５２を制御する。具体的には、電圧検出部５３で検出された電圧が所定電圧以上のとき、第１及び第２スイッチ素子５５ａ，５５ｂ、５６ａ，５６ｂを全てオフしかつ第３スイッチ素子５７ａ，５７ｂを全てオンして第１状態にする。所定電圧未満のとき、第１及び第２スイッチ素子５５ａ，５５ｂ、５６ａ，５６ｂを全てオンしかつ第３スイッチ素子５７ａ，５７ｂを全てオフして第２状態にする。

次に、スイッチ制御部５４の制御動作について説明する。

自転車を走行させ、ハブダイナモ１０が発電を開始し、電圧検出部５３が所定電圧以上の電圧を検出すると、図４に示すように、スイッチ制御部５４が、接続切換部５２を第１状態にする。この第１状態では、第１及び第２スイッチ素子５５ａ，５５ｂ、５６ａ，５６ｂを全てオフしかつ第３スイッチ素子５７ａ，５７ｂを全てオンし、第１から第３蓄電素子５１ａ〜５１ｃを直列接続する。直列接続されると、図４に矢印で示すように電流が流れ、直列接続された３つの蓄電素子５１ａ〜５１ｃにハブダイナモ１０側から出力され整流された電圧を略三等分した電圧の電力が適時に各蓄電素子５１ａ〜５１ｃが充電される。また、充電された各電圧の和の電圧を電動変速装置８，９に出力できる。このため、各蓄電素子５１ａ〜５１ｃに蓄えられる電圧を低くすることができ、高耐圧の蓄電素子を用いる必要がなくなる。また、電動変速装置８，９などの電気装置側では、蓄電素子５１ａ〜５１ｃの和の電圧を利用できるので、電気装置側の使用電圧に応じて蓄電素子の数を設定することにより、最適の電圧を得ることができる。ただし，各蓄電素子５１ａ〜５１ｃの特性の僅かなばらつきにより、各蓄電素子５１ａ〜５１ｃに蓄えられる電圧は僅かに変動することがある。

自転車が低速で走行したり、夜間で前照灯４１や尾灯が点灯したりすると、電源装置１４に供給される電圧が低下することがある。供給される電圧が低下して、電圧検出部５３が所定電圧未満の電圧を検出すると、図５に示すように、スイッチ制御部５４が、接続切換部５２を第２状態にする。この第２状態では、第１及び第２スイッチ素子５５ａ，５５ｂ、５６ａ，５６ｂを全てオンしかつ第３スイッチ素子５７ａ，５７ｂを全てオフし、第１から第３蓄電素子５１ａ〜５１ｃを並列接続する。３つの蓄電素子が５１ａ〜５１ｃ並列接続されると、図５に矢印で示したように電流が流れ、直列接続の場合に供給される電圧の１／３（蓄電素子の個数）の電圧であっても各蓄電素子５１ａ〜５１ｃを充電することができる。

つまり、低速走行時や夜間などに前照灯４１や尾灯４２を使用した場合で、ハブダイナモ１０で供給される電力が小さいときであっても、並列接続により各蓄電素子５１ａ〜５１ｃへの充電が確実に行え、逆に、高速走行時等で、ハブダイナモ１０から供給される電力が大きい場合でも、直列接続により過電圧防止回路等を必要とせずに、確実に各蓄電素子５１ａ〜５１ｃへの充電が可能となる。

また、直列接続された状態のみで充放電を繰り返すと、各蓄電素子５１ａ〜５１ｃの特性の僅かなばらつきにより充電される電圧に徐々に偏りが発生することがある。しかし、このような場合であっても、並列接続時には各蓄電素子５１ａ〜５１ｃにかかる電圧が等しくなる。このため、偏りの発生による蓄電素子の耐圧を超えないように監視する電圧監視回路が不要になる。

ここでは、ハブダイナモ１０から供給される電圧が所定電圧以上のときに複数の蓄電素子５１ａ〜５１ｃを直列接続し、所定電圧未満のときに並列接続しているので、蓄電素子の数をＮとすると、［（Ｎ−１）×３］個のスイッチ素子を接続切換部５２に設け、そのスイッチ素子をスイッチ制御部５４でオンオフ制御する簡単な構成で、蓄電素子の接続状態を第１状態と第２状態とを切り換えできる。また、供給される電圧が下がっても並列接続により低い電圧であっても充電できるので、電圧を高くするための半波倍電圧整流回路を用いる必要がない。このため、発電装置から供給された電圧が低下しても安定した電圧で蓄電素子を充電することができ、簡素でコンパクトな構成で安定した電圧を充電できるようになる。

＜他の実施形態＞
（ａ）前記実施形態では、蓄電素子の数を３個としたが、蓄電素子の数は複数であればいくつでもよく、電気機器の定格電圧や蓄電素子の耐圧等により適宜にその数を決定できる。基本的には、蓄電素子の数をＮ（Ｎは、２以上の整数）とすると、接続切換部５２を、ハブダイナモ１０の第１端１０ａと第１から第Ｎ−１蓄電素子の第１端とにそれぞれに接続された（Ｎ−１）個の第１スイッチ素子と、ハブダイナモ１０の第２端１０ｂと第２から第Ｎ蓄電素子の第２端とにそれぞれ接続された（Ｎ−１）個の第２スイッチ素子と、第１から第Ｎ−１蓄電素子と前記第２から第Ｎ蓄電素子の蓄電素子とに各別に接続された（Ｎ−１）個の第３スイッチ素子と、で構成すればよい。すなわち、第１から第３スイッチ素子のそれぞれの数は、（Ｎ−１）であり、第１から第３スイッチ素子の総数はその３倍である。

図６では、２つの蓄電素子５１ａ，５１ｂで電源装置１４１を構成している。また、接続切換部１５２は、それぞれ１つの第１〜第３スイッチ素子５５〜５７で構成している。スイッチ切換部１５４は、供給される電圧が所定電圧以上のとき、第１及び第２スイッチ素子５５，５６をオフし、第３スイッチ素子５７をオンして第１状態にして蓄電素子５１ａ，５１ｂを直列接続にする。また、所定電圧未満のとき、第１及び第２スイッチ素子５５，５６をオンし、第３スイッチ素子５７をオフして第２状態にして蓄電素子５１ａ，５１ｂを並列状態にする。

（ｂ）前記実施形態では、３つの蓄電素子をハブダイナモ１０の第１端と第２端とに並列接続されたように図示したが、図７に示すように直列接続したように図示してもよい。なお、図７と図３とは、同じ部材に同じ符号を付しており、実質的には接続状態は同じであり、単に見かけ上直列接続されてように見えるだけである。

（ｃ）前記実施形態では、電源装置として電動変速装置や電動サスペンション等の電気装置で電力を供給する例を説明したが、電源装置は、これらの電気機器に電力を供給する装置に限定されず、自転車を駆動するモータやその制御装置等の電気装置に電力を供給する装置も含まれる。

（ｄ）前記実施形態では、蓄電素子の一例として、大容量コンデンサを例示したが、供給対象の電気装置の電気容量によっては、電解コンデンサのようなそれより容量が小さいコンデンサを用いてもよい。また、蓄電素子として充放電可能な二次電池を用いてもよい。

本発明の一実施形態が採用された自転車の側面図。 そのハンドル部分の拡大斜視図。 その電気システムの制御構成を示すブロック図。 電源装置の各蓄電素子を直列接続したときの電流の方向を示す図。 電源装置の各蓄電素子を並列接続したときの電流の方向を示す図。 他の実施形態の図３の一部に相当する図。 さらに他の実施形態の図３の一部に相当する図。

符号の説明

８，９ 前後の電動変速装置（自転車用電気装置の一例）
１０ ハブダイナモ（自転車用交流発電装置の一例）
１１ 自転車用電気システム
１３ｆ，１３ｒ 前後の電動サスペンション（自転車用電気装置の一例）
１４，１１４ 自転車用交流発電装置
４１ 前照灯（自転車用照明装置の一例）
４２ 尾灯（自転車用照明装置の一例）
５１ａ〜５１ｃ 第１から第３蓄電素子
５２，１５２ 接続切換部
５３ 電圧検出部
５４，１５４ スイッチ制御部（切換制御部の一例）
５５，５５ａ，５５ｂ 第１スイッチ素子
５６，５６ａ，５６ｂ 第２スイッチ素子
５７，５７ａ，５７ｂ 第３スイッチ素子

Claims (8)

1. 自転車用交流発電装置で発電された電力を充電可能な自転車用電源装置であって、
   前記発電装置の第１端と前記第２端との間に配置された複数の蓄電素子と、
   前記複数の蓄電素子を、前記交流発電装置に対して直列接続する第１状態と、並列接続する第２状態と、に切り換え可能な接続切換部と、
   前記交流発電装置から供給される電圧を検出する電圧検出部と、
   前記電圧検出部で検出された電圧が所定電圧以上のとき、前記接続切換部を前記第１状態にし、前記所定電圧未満のとき、前記接続切換部を前記第２状態にする切換制御部と、
   を備えた自転車用電源装置。
2. 前記複数の蓄電素子は、前記交流発電装置の前記第１端と前記第２端との間に配置された第１及び第２蓄電素子の２個であり、
   前記接続切換部は、
   前記交流発電装置の前記第１端と前記第１蓄電素子の第１端とに接続された第１スイッチ素子と、
   前記交流発電装置の前記第２端と前記第２蓄電素子の第２端とに接続された第２スイッチ素子と、
   前記第１蓄電素子と前記第２蓄電素子とに接続された第３スイッチ素子と、を有し、
   前記切換制御部は、
   前記電圧検出部で検出された電圧が所定電圧以上のとき、前記第１及び第２スイッチ素子をオフしかつ前記第３スイッチ素子をオンして前記第１状態にし、
   前記所定電圧未満のとき、前記第１及び第２スイッチ素子をオンしかつ前記第３スイッチ素子をオフして前記第２状態にする、請求項１に記載の自転車用電源装置。
3. 前記複数の蓄電素子は、前記交流発電装置の前記第１端と前記第２端との間に配置された第１から第Ｎ（Ｎは３以上の整数）蓄電素子のＮ個であり、
   前記接続切換部は、
   前記交流発電装置の前記第１端と前記第１から第Ｎ−１蓄電素子の第１端とにそれぞれに接続された（Ｎ−１）個の第１スイッチ素子と、
   前記交流発電装置の前記第２端と前記第２から第Ｎ蓄電素子の第２端とにそれぞれ接続された（Ｎ−１）個の第２スイッチ素子と、
   前記第１から第Ｎ−１蓄電素子と前記第２から第Ｎ蓄電素子の蓄電素子とに各別に接続された（Ｎ−１）個の第３スイッチ素子と、を有し、
   前記切換制御部は、
   前記電圧検出部で検出された電圧が所定電圧以上のとき、前記第１及び第２スイッチ素子を全てオフしかつ前記第３スイッチ素子を全てオンして前記第１状態にし、
   前記所定電圧未満のとき、前記第１及び第２スイッチ素子を全てオンしかつ前記第３スイッチ素子を全てオフして前記第２状態にする、請求項１に記載の自転車用電源装置。
4. 前記蓄電素子は、コンデンサである、請求項１から４のいずれか１項に記載の自転車用電源装置。
5. 自転車用電気システムであって、
   自転車に装着可能な自転車用交流発電装置と、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の自転車用電源装置と、
   前記自転車用電源装置の電力により動作する自転車用電気装置と、
   を備えた、自転車用電気システム。
6. 前記自転車用電気装置は、
   前記自転車を変速するための電動変速装置を有する、請求項５に記載の自転車用電気システム。
7. 前記自転車用電気装置は、
   前記自転車の電動サスペンションを有する、請求項５又は６に記載の自転車用電気システム。
8. 前記交流発電装置に前記自転車用電気装置と並列に接続可能な自転車用照明装置をさらに備える、請求項５から７のいずれか１項に記載の自転車用電気システム。

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