JP2016077058A - 自転車用電力制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】発電電力を蓄電池と電装品とに所望の比率で分配することができる自転車用電力制御装置を提供する。【解決手段】自転車用電力制御装置は、自転車に搭載される交流発電機の発電電力を整流する整流部と、前記整流部が出力する直流電力を蓄電し、前記自転車に搭載された電装品へ前記直流電力を供給可能に構成された蓄電池と、前記交流発電機からの電気信号を検出する検出部と、前記直流電力の前記蓄電池への分配量に対する前記直流電力の前記電装品への分配量の比率を前記検出部からの検出結果に応じて制御する制御部と、を備える。【選択図】図３
Description
本発明は、交流発電機の電力を分配する自転車用電力制御装置に関する。
交流発電機と、蓄電池と、ランプや電動変速機等の電装品と、各装置への供給電力を制御する自転車用電力制御装置とを備えた自転車が知られている。
例えば、特許文献１に記載の技術では、交流発電機とランプとが直列に接続されている。ランプは交流発電機の発電電力により駆動する。電装品は、蓄電池から電力が供給される。自転車用電力制御装置は、蓄電池の電圧に応じて、交流発電機とランプとの間に配置されたスイッチを駆動する。具体的には、自転車用電力制御装置は、蓄電池の電圧が所定値よりも小さいときは、蓄電池の充電が優先されるようにスイッチを制御してランプへの電力供給を制限する。
例えば、特許文献１に記載の技術では、交流発電機とランプとが直列に接続されている。ランプは交流発電機の発電電力により駆動する。電装品は、蓄電池から電力が供給される。自転車用電力制御装置は、蓄電池の電圧に応じて、交流発電機とランプとの間に配置されたスイッチを駆動する。具体的には、自転車用電力制御装置は、蓄電池の電圧が所定値よりも小さいときは、蓄電池の充電が優先されるようにスイッチを制御してランプへの電力供給を制限する。
ところで、特許文献１に記載の自転車用電力制御装置では、蓄電池の電圧が所定値よりも低下すると、交流発電機の発電電力が主として蓄電池に分配されるようになる。そうすると、高速走行時のように発電電力が大きい場合であっても蓄電池の電圧が所定値よりも低い場合には、ランプに電力が供給されない。高速走行時には特に、安全の為ランプの光量を十分に大きくすることが好ましいので、従来技術による発電電力の分配は必ずしも適切であるとはいえない。このように、自転車においては、発電電力の分配制御に関して改善の余地がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、発電電力を蓄電池と電装品とに所望の比率で分配することができる自転車用電力制御装置を提供することにある。
（１）上記課題を解決する自転車用電力制御装置は、自転車に搭載される交流発電機の発電電力を整流する整流部と、前記整流部が出力する直流電力を蓄電し、前記自転車に搭載された電装品へ前記直流電力を供給可能に構成された蓄電池と、前記交流発電機からの電気信号を検出する検出部と、前記直流電力の前記蓄電池への分配量に対する前記直流電力の前記電装品への分配量の比率を前記検出部からの検出結果に応じて制御する制御部とを備える。
（２）自転車用電力制御装置において、前記電気信号は、前記交流発電機の発電量に対応する情報を含む。
（３）自転車用電力制御装置において、前記制御部は、前記比率に対応する制御信号を、前記電装品を駆動するための駆動回路に出力する。
（３）自転車用電力制御装置において、前記制御部は、前記比率に対応する制御信号を、前記電装品を駆動するための駆動回路に出力する。
（４）自転車用電力制御装置において、前記制御部は、前記比率に基づいてパルス幅を変調して、パルス幅変調信号を形成し、前記パルス幅変調信号に基づいて前記駆動回路を制御し、前記駆動回路は、前記直流電力を前記パルス幅変調信号に対応する印加電圧を形成し、前記印加電圧を前記電装品に加える。
（５）自転車用電力制御装置において、前記検出部は、前記電気信号として自転車速度に関連する速度パラメータを検出する。
（６）自転車用電力制御装置において、前記検出部は、前記速度パラメータとして、前記整流部で形成される脈流の周波数を検出する。
（６）自転車用電力制御装置において、前記検出部は、前記速度パラメータとして、前記整流部で形成される脈流の周波数を検出する。
（７）自転車用電力制御装置において、前記検出部は、前記速度パラメータとして、前記整流部で形成される直流のリップル周波数を検出する。
（８）自転車用電力制御装置において、前記検出部は、前記速度パラメータとして前記交流発電機から出力されるロータ位置検出信号を用いる。
（８）自転車用電力制御装置において、前記検出部は、前記速度パラメータとして前記交流発電機から出力されるロータ位置検出信号を用いる。
（９）自転車用電力制御装置において、前記検出部は、前記速度パラメータとして車輪の回転速度を検出する。
（１０）自転車用電力制御装置において、前記検出部は、前記速度パラメータをパルス化して前記制御部に出力する。
（１０）自転車用電力制御装置において、前記検出部は、前記速度パラメータをパルス化して前記制御部に出力する。
（１１）自転車用電力制御装置において、前記制御部は、前記速度パラメータに対応する自転車速度が所定値以下であるとき前記直流電力の前記蓄電池への分配量を０にする。
（１２）自転車用電力制御装置において前記所定値は５ｋｍ／ｈ未満の値である。
（１２）自転車用電力制御装置において前記所定値は５ｋｍ／ｈ未満の値である。
（１３）自転車用電力制御装置において、前記制御部は、前記速度パラメータと前記比率とが関係付けられたマップを有し、前記マップにおいて前記速度パラメータに対応する自転車速度が設定値以上の範囲で前記比率が１以上の値に規定される。
（１４）自転車用電力制御装置において、前記制御部は、前記速度パラメータと前記比率とが関係付けられたマップを有し、前記マップにおいて前記比率は前記速度パラメータが大きい程大きくなるように規定される。
（１５）自転車用電力制御装置において、前記制御部は、前記速度パラメータと前記比率とが関係付けられたマップを有し、前記速度パラメータが大きいほど前記直流電力の前記電装品への分配量が大きくなるように前記比率が規定される。
（１６）自転車用電力制御装置において、前記電装品と前記蓄電池とは前記交流発電機に対して並列接続される。
（１７）自転車用電力制御装置において、前記蓄電池の端子間電圧が上限電圧値以上のとき前記蓄電池への電力供給を停止する過充電保護回路を更に備える。
（１７）自転車用電力制御装置において、前記蓄電池の端子間電圧が上限電圧値以上のとき前記蓄電池への電力供給を停止する過充電保護回路を更に備える。
（１８）自転車用電力制御装置において、前記電装品はランプである。
（１９）自転車用電力制御装置において、前記電装品は携帯型蓄電池である。
（２０）自転車用電力制御装置において、前記蓄電池には、前記電装品とは別の電装品が並列接続可能である。
（１９）自転車用電力制御装置において、前記電装品は携帯型蓄電池である。
（２０）自転車用電力制御装置において、前記蓄電池には、前記電装品とは別の電装品が並列接続可能である。
（２１）自転車用電力制御装置において、前記別の電装品は、自転車の電動変速機、自転車の電動サスペンション、自転車の電動シートポスト、及び操作スイッチ、のうちの少なくともいずれか１つを含み、前記操作スイッチは、前記電動変速機、前記電動サスペンション及び前記電動シートポストの少なくともいずれか一つを操作するように構成されるものである。
（２２）自転車用電力制御装置において、少なくとも前記蓄電池及び前記制御部が自転車に取り付けられるケースに収容される。
（２３）自転車用電力制御装置において、自転車に搭載される交流発電機の発電電力を整流する整流部と、前記整流部が出力する直流電力を蓄電し、前記自転車に搭載された電装品へ前記直流電力を供給可能に構成された蓄電池と、前記自転車の走行速度を検出する検出部と、前記直流電力の前記蓄電池への分配量に対する前記直流電力の前記電装品への分配量の比率を前記検出部からの検出結果に応じて制御する制御部と、を備える。
（２３）自転車用電力制御装置において、自転車に搭載される交流発電機の発電電力を整流する整流部と、前記整流部が出力する直流電力を蓄電し、前記自転車に搭載された電装品へ前記直流電力を供給可能に構成された蓄電池と、前記自転車の走行速度を検出する検出部と、前記直流電力の前記蓄電池への分配量に対する前記直流電力の前記電装品への分配量の比率を前記検出部からの検出結果に応じて制御する制御部と、を備える。
上記自転車用電力制御装置は、発電電力を蓄電池と電装品とに所望の比率で分配することができる。
図１〜図５を参照して、自転車用電力制御装置について説明する。
図１は、自転車用電力制御装置が搭載される自転車２の一例である。自転車２は、フレーム４と、フレーム４に取り付けられる前輪６及び後輪８と、ハンドル１０と、サドル１２と、駆動機構１４と、前輪６のハブ６ａに内装される交流発電機１６と、電力を制御する自転車用電力制御装置１８とを備える。自転車２は、電装品として、ランプ２０と、電動ディレーラ２２と、電動ディレーラ２２を操作する電動シフター２４とを備える。
図１は、自転車用電力制御装置が搭載される自転車２の一例である。自転車２は、フレーム４と、フレーム４に取り付けられる前輪６及び後輪８と、ハンドル１０と、サドル１２と、駆動機構１４と、前輪６のハブ６ａに内装される交流発電機１６と、電力を制御する自転車用電力制御装置１８とを備える。自転車２は、電装品として、ランプ２０と、電動ディレーラ２２と、電動ディレーラ２２を操作する電動シフター２４とを備える。
駆動機構１４は、クランクシャフト３０と、クランクアーム３２と、クランクアーム３２に取り付けられるペダル３４と、スプロケット３６と、変速ギア４０と、ペダル３４に加えられる動力を後輪８に伝達するためのチェーン４２とを備える。
交流発電機１６は、少なくともコイルと磁石とを備える。交流発電機１６は、前輪６のハブ６ａに内装される。例えば、コイルと磁石のうちの一方が、前輪６のハブ軸に固定され、コイルと磁石のうちの他方が、ハブ軸を挿通するハブ体に固定される。
図２を参照して、自転車用電力制御装置１８を説明する。
自転車用電力制御装置１８は、交流発電機１６が発電した電力を蓄電池５４と、ランプ２０とに分配する。
自転車用電力制御装置１８は、交流発電機１６が発電した電力を蓄電池５４と、ランプ２０とに分配する。
自転車用電力制御装置１８は、整流部５２と、蓄電池５４と、交流発電機１６からの電気信号を検出する検出部５６と、制御部５８とを備える。自転車用電力制御装置１８のうちで蓄電池５４及び制御部５８が自転車２に取り付けられるケース７０に収容される。
整流部５２は、交流発電機１６の交流を全波整流して、直流（電圧ＶＤＤ１）を形成する。整流部５２は、例えば、ダイオードブリッジにより構成される。なお、整流部５２には、平滑回路やノイズ除去回路等が設けられ得る。整流部５２には蓄電池５４とランプ２０が接続され、かつランプ２０と蓄電池５４とは交流発電機１６に対して並列接続されている。このため、ランプ２０は、交流発電機１６が発電するときは交流発電機１６から電力供給を受け、交流発電機１６が発電しないときは蓄電池５４から電力供給を受ける。なお、交流発電機１６からの電力は全て蓄電池５４へ一旦蓄電し、蓄電池５４からランプ２０への電力供給量を制御部５８により制御してもよい。つまり、ランプ２０へは蓄電池５４から電力供給してもよいし、交流発電機１６からの直流電力を蓄電池５４を介さずにランプ２０へ供給してもよい。
蓄電池５４は、整流部５２が出力する直流電力により充電される。また、蓄電池５４は、自転車２に装着される各種の電装品（電動ディレーラ２２、電動シフター２４等）に直流電力を供給する。
蓄電池５４は、例えば、リチウムイオン電池、リチウム電池、ニッケル−カドニウム電池、ニッケル水素電池等の２次電池、電気二重層コンデンサ等の大容量のコンデンサ、またはこれらの組み合わせにより構成される。
蓄電池５４と整流部５２との間には、過充電保護回路６０が配置される。過充電保護回路６０は、例えば、蓄電池５４の端子間電圧が上限電圧値を超えるとき、整流部５２からの直流電力をグランドに落とす。
検出部５６は、交流発電機１６からの電気信号を検出し、検出した電気信号をパルス化してデジタル信号に変換する。
交流発電機１６からの電気信号の一例として、検出部５６は、交流発電機１６の発電量に対応する情報を含む信号を検出する。具体的には、交流発電機１６からの電気信号には、交流電圧のピーク値、整流部５２により形成される直流の平均電流、自転車速度の関連する速度パラメータ（パルス信号を含む）等が含まれる。
交流発電機１６からの電気信号の一例として、検出部５６は、交流発電機１６の発電量に対応する情報を含む信号を検出する。具体的には、交流発電機１６からの電気信号には、交流電圧のピーク値、整流部５２により形成される直流の平均電流、自転車速度の関連する速度パラメータ（パルス信号を含む）等が含まれる。
自転車速度に関連する速度パラメータとしては、整流部５２で形成される脈流の周波数、脈流を平滑化処理した場合のリップル周波数、交流発電機１６に設けられ得るセンサのロータ位置検出信号、交流発電機１６が形成する交流の周波数、交流発電機１６が形成する交流の周波数から導出され得る車輪の回転速度、等が挙げられる。
本実施形態では、検出部５６は、交流発電機１６からの電気信号として、整流部５２により生成された直流電力の脈流電圧を検出し、その脈流の周波数をパルス化（デジタル化）して出力する。
制御部５８は、定電圧回路６２を介して蓄電池５４に接続される。定電圧回路６２は、例えば、昇圧回路により構成され、電圧ＶＤＤ２を形成する。
制御部５８は、直流電力についての分配量の比率を検出部５６からの検出結果に応じて制御する。以下、この制御を「電力分配制御」という。具体的には、制御部５８は、検出部５６からの検出結果に基づいて、後述の駆動回路６４を制御するための制御信号を形成する。制御信号は、駆動回路６４が形成する印加電圧の大きさを指示する信号である。例えば、制御信号は、直流電力についての分配量の比率に基づいて変調されるパルス幅変調信号として、構成される。
制御部５８は、直流電力についての分配量の比率を検出部５６からの検出結果に応じて制御する。以下、この制御を「電力分配制御」という。具体的には、制御部５８は、検出部５６からの検出結果に基づいて、後述の駆動回路６４を制御するための制御信号を形成する。制御信号は、駆動回路６４が形成する印加電圧の大きさを指示する信号である。例えば、制御信号は、直流電力についての分配量の比率に基づいて変調されるパルス幅変調信号として、構成される。
検出部５６からの検出結果とは、検出部５６が検出した電気信号（交流発電機１６からの電気信号）を示す。
電力分配制御における「直流電力についての分配量の比率」とは、直流電力の蓄電池５４への分配量（Ｍ１）に対する直流電力の特定の電装品（以下、「特定電装品」という。）への分配量（Ｍ２）の比率（Ｍ２／Ｍ１）を示す。
電力分配制御における「直流電力についての分配量の比率」とは、直流電力の蓄電池５４への分配量（Ｍ１）に対する直流電力の特定の電装品（以下、「特定電装品」という。）への分配量（Ｍ２）の比率（Ｍ２／Ｍ１）を示す。
特定電装品とは、連続的な電力供給が要求される電気機器であり、例えば、ランプ２０や充電器２８に装着される携帯型蓄電池２６（図２の２点鎖線参照）が挙げられる。
本実施形態では、ランプ２０が特定電装品として例示される。
本実施形態では、ランプ２０が特定電装品として例示される。
ランプ２０は、駆動回路６４と、ＬＥＤ６６（Light Emitting Diode）を含む。ＬＥＤ６６は、駆動回路６４を介して電力を受ける。
駆動回路６４は、制御部５８からの制御信号に基づいて、ＬＥＤ６６に加える印加電圧を形成する。
駆動回路６４は、制御部５８からの制御信号に基づいて、ＬＥＤ６６に加える印加電圧を形成する。
駆動回路６４は、整流部５２からの直流電力に基づいて、ＤＣ−ＤＣ変換により、制御信号に応じた大きさの印加電圧を形成する。例えば、駆動回路６４は、スイッチング回路により構成される。なお、ＬＥＤ６６の発光強度は、制御信号に応じて変化するようになる。
図３を参照して、制御部５８が実行する制御（電力分配制御）及びその作用を説明する。
電力分配制御は、次のようにして行われる。制御部５８は、直流電力についての比率を制御するための制御マップを有する。制御マップは、分配マップに基づいて作成される。分配マップは、検出部５６が検出するパラメータ（すなわち電気信号）と、直流電力についての分配量の比率との関係を規定する。
電力分配制御は、次のようにして行われる。制御部５８は、直流電力についての比率を制御するための制御マップを有する。制御マップは、分配マップに基づいて作成される。分配マップは、検出部５６が検出するパラメータ（すなわち電気信号）と、直流電力についての分配量の比率との関係を規定する。
例えば、図３に示されるように、分配マップには、脈流の周波数に対して、直流電力についての分配量の比率（Ｍ２／Ｍ１）が規定されている。この例では、脈流の周波数が第１設定値Ｘ１のとき（例えば自転車速度に換算して５ｋｍ／ｈのとき）、分配量の比率が１に規定されている。また、脈流の周波数が第２設定値Ｘ２のとき（例えば、自転車速度に換算して２０ｋｍ／ｈのとき）分配量の比率が３．０に規定される。そして、脈流の周波数が第１設定値Ｘ１以上第２設定値Ｘ２以下の範囲で、脈流の周波数が大きくなる程、分配量の比率が大きくなるように、かつ、脈流の周波数の増大に対する比率の変化率が徐々に小さくなるように規定されている。
脈流の周波数が第３設定値Ｘ３以下のときは、直流電力の１００％がランプ２０に供給され、直流電力が蓄電池５４には供給されないように比率が規定されている。なお、一旦直流電力を蓄電池５４に蓄電した後、蓄電された直流電力を蓄電池５４からランプ２０に供給するように構成してもよい。このような規定の場合、脈流の周波数が第３設定値Ｘ３以下では、比率の値として無限大になる。このため、例えば、比率は、規定可能な値の最大値に設定される（図３では図示省略）。なお、第３設定値Ｘ３は、第１設定値Ｘ１よりも小さい値であり、自転車速度に換算して５ｋｍ／ｈ未満（例えば、３．５ｋｍ／ｈ）である。
このような規定によれば、ランプ２０への電力供給量と蓄電池５４への電力供給量は次のようになる。
脈流の周波数が大きくなる程、交流発電機１６の発電による直流電力は大きくなる。このため、ランプ２０への供給電力量と蓄電池５４への供給電力量とは共に脈流の周波数が大きくなる程大きくなる。そして、脈流の周波数が第１設定値Ｘ１のときは、直流電力が蓄電池５４とランプ２０に均等に分配される。脈流の周波数が第１設定値Ｘ１以上第２設定値Ｘ２以下の範囲では、ランプ２０への分配量が蓄電池５４への分配量よりも大きくなる。脈流の周波数が第３設定値Ｘ３以下であるときは、直流電力が優先的にランプ２０に分配される。
脈流の周波数が大きくなる程、交流発電機１６の発電による直流電力は大きくなる。このため、ランプ２０への供給電力量と蓄電池５４への供給電力量とは共に脈流の周波数が大きくなる程大きくなる。そして、脈流の周波数が第１設定値Ｘ１のときは、直流電力が蓄電池５４とランプ２０に均等に分配される。脈流の周波数が第１設定値Ｘ１以上第２設定値Ｘ２以下の範囲では、ランプ２０への分配量が蓄電池５４への分配量よりも大きくなる。脈流の周波数が第３設定値Ｘ３以下であるときは、直流電力が優先的にランプ２０に分配される。
このような分配マップに基づけば、ランプ２０を駆動する印加電圧を次のように予め決定することができる。
脈流の周波数と交流発電機１６の特性とにより直流電力が推定される。このため、脈流の周波数と分配マップとによりランプ２０に分配される直流電力が規定され得る。そして、ランプ２０に分配される直流電力が規定されると、ランプ２０の特性を考慮してランプ２０に印加するべき印加電圧が規定される。このようなことから、分配マップに基づいて、脈流の周波数に対するランプ２０の印加電圧を規定することができる。交流発電機１６から出力された直流電力のうちランプ２０への直流電力の分配量を規定すると、残りの直流電力が蓄電池５４へ蓄電されることになる。すなわち、分配マップに基づいて制御マップが作成され得る。
脈流の周波数と交流発電機１６の特性とにより直流電力が推定される。このため、脈流の周波数と分配マップとによりランプ２０に分配される直流電力が規定され得る。そして、ランプ２０に分配される直流電力が規定されると、ランプ２０の特性を考慮してランプ２０に印加するべき印加電圧が規定される。このようなことから、分配マップに基づいて、脈流の周波数に対するランプ２０の印加電圧を規定することができる。交流発電機１６から出力された直流電力のうちランプ２０への直流電力の分配量を規定すると、残りの直流電力が蓄電池５４へ蓄電されることになる。すなわち、分配マップに基づいて制御マップが作成され得る。
制御部５８は、このように導出された制御マップに基づいて制御信号を形成し、制御信号に基づいて駆動回路６４を制御し、ランプ２０の消費電力を制御する。これによって、予め規定された分配マップの比率に従うように、直流電力が分配される。
図４を参照して、制御部５８が実行する電力分配制御のフローについて説明する。
電力分配制御は、直流電力について分配量の比率を制御するための処理である。電力制御処理は、制御部５８の起動後から停止までの間、周期的に実行される。
電力分配制御は、直流電力について分配量の比率を制御するための処理である。電力制御処理は、制御部５８の起動後から停止までの間、周期的に実行される。
ステップＳ１０では、制御部５８は検出部５６からの検出結果を取得する。本実施形態では、制御部５８は、検出部５６から脈流の周波数に対応する電気信号（パルス信号）を受信する。
ステップＳ２０では、制御マップを参照して検出結果（電気信号）に対応する印加電圧を読み取る。ステップＳ３０では、印加電圧に対応する制御信号を形成し、制御信号を駆動回路６４に出力する。
図５を参照して、電力制御処理による効果を説明する。
図５は、自転車速度と蓄電池５４に流れる電流との関係、自転車速度とランプ２０に流れる電流との関係を示すグラフである。
図５は、自転車速度と蓄電池５４に流れる電流との関係、自転車速度とランプ２０に流れる電流との関係を示すグラフである。
図５に示されるように、自転車速度Ｚｋｍ／ｈ（例えば、３．５ｋｍ／ｈ）では、蓄電池５４に流れる電流は「０」であり、ランプ２０に流れる電流は０よりも大きい。そして、自転車速度が大きくなる程、ランプ２０に流れる電流量と蓄電池５４に流れる電流量とは共に増大する。また、自転車速度の増分に対して電流の増大率は、蓄電池５４よりもランプ２０が大きくなる。このように、電力制御処理によれば、自転車速度に応じて、直流電力についてランプ２０への分配量と蓄電池５４への分配量との比率を変化させることができる。これにより、ランプ２０の消費電力と蓄電池５４への充電電力との和が発電電力を超えないという条件の範囲内で、自転車速度に応じて、ランプ２０の発光強度を所望の態様で調整することができる。
以下、自転車用電力制御装置１８の効果を説明する。
（１）本実施形態では、検出部５６は、交流発電機１６からの電気信号を検出し、制御部５８は、直流電力の蓄電池５４への分配量（Ｍ２）に対する直流電力をランプ２０（電装品）への分配量（Ｍ１）の比率（Ｍ２／Ｍ１）を、検出部５６からの検出結果に応じて制御する。
（１）本実施形態では、検出部５６は、交流発電機１６からの電気信号を検出し、制御部５８は、直流電力の蓄電池５４への分配量（Ｍ２）に対する直流電力をランプ２０（電装品）への分配量（Ｍ１）の比率（Ｍ２／Ｍ１）を、検出部５６からの検出結果に応じて制御する。
この構成によれば、制御部５８は、直流電力の蓄電池５４への分配量に対する直流電力をランプ２０（電装品）への分配量の比率が定数とされるのではなく、検出部５６からの検出結果に応じて制御されるようになる。分配量の比率が定数である場合は、交流発電機１６からの電気信号を検出する検出部５６からの検出結果に関係なく（例えば、発電量に関係なく）、直流電力が蓄電池５４とランプ２０とに所定比率で分配されるため、直流電力の蓄電池５４とランプ２０とへの分配が適切でないことがあった。例えば、直流電力が小さいときにも直流電力が蓄電池５４とランプ２０とに所定比率で分配されると、ランプ２０の発光強度が低くなり、実質上、点灯しないような状況が生じ得る。また、直流電力が大きいとき、直流電力が蓄電池５４とランプ２０とに所定比率で分配されるとランプ２０の発光強度が高くなり過ぎてランプ２０の寿命が低下する恐れがある。
この点、上記構成によれば、交流発電機１６からの電気信号を検出する検出部５６からの検出結果に応じて、制御部５８は、直流電力の蓄電池５４への分配量に対する直流電力をランプ２０（電装品）への分配量の比率（Ｍ２／Ｍ１）を制御することから、直流電力を蓄電池５４とランプ２０（電装品）とに所望の比率で分配することができる。例えば、直流電力が小さいとき、直流電力をランプ２０にだけ分配し、直流電力が大きいときには、ランプ２０と蓄電池５４とに所定比率で分配する、というように、直流電力の分配の最適化を図ることが可能となる。自転車用電力制御装置１８は、発電電力（直流電力の元の電力）を蓄電池５４とランプ２０（電装品）とに所望の比率で分配することができる。
（２）本実施形態では、交流発電機１６からの電気信号は、交流発電機１６の発電量に対応する情報を含む。
例えば、交流発電機１６からの電気信号は、整流部５２から出力される脈流の周波数である。脈流の周波数はその値が大きい程、発電量が大きくなるため、脈流の周波数は、交流発電機１６の発電量に対応する情報に該当する。
例えば、交流発電機１６からの電気信号は、整流部５２から出力される脈流の周波数である。脈流の周波数はその値が大きい程、発電量が大きくなるため、脈流の周波数は、交流発電機１６の発電量に対応する情報に該当する。
（３）本実施形態において、制御部５８は、上述の分配量の比率に対応する制御信号を駆動回路６４に出力する。
すなわち、制御部５８は、ランプ２０に分配する直流電力を規定することによって、蓄電池５４に分配される直流電力を規定する。これにより、直流電力について蓄電池５４への分配量とランプ２０への分配量の比率を制御する。
すなわち、制御部５８は、ランプ２０に分配する直流電力を規定することによって、蓄電池５４に分配される直流電力を規定する。これにより、直流電力について蓄電池５４への分配量とランプ２０への分配量の比率を制御する。
（４）本実施形態では、制御部５８は、自転車速度が第３設定値Ｘ３（所定値）以下であるとき直流電力の蓄電池５４への分配量を０にする。例えば、第３設定値Ｘ３（所定値）は５ｋｍ／ｈ未満の値（例えば、３．５ｋｍ／ｈ）に規定される。
この構成によれば、速度パラメータに対応する自転車速度が所定値以下であるときは、直流電力はランプ２０で消費される。このため、直流電力の一部を蓄電する場合に比べて、ランプ２０の機能を高いレベルで発揮させること（例えば、ランプ２０であれば発光強度を高くすること）ができる。
（５）本実施形態では、制御部５８は、脈流の周波数と比率とが関係付けられた制御マップを有する。制御マップにおいて自転車速度が第１設定値Ｘ１以上の範囲で比率が１以上の値に規定される。この構成によれば、自転車速度が第１設定値Ｘ１以上の範囲となるとき、ランプ２０（電装品）に供給される分配量が蓄電池５４に供給される分配量よりも大きくなる。
（６）本実施形態では、制御マップにおいて、分配量の比率は、脈流の周波数が大きい程大きくなるように規定される。すなわち、脈流の周波数に対応する値である自転車速度が大きい程、ランプ２０に供給される直流電力の分配量の比率が高くなる。
分配量の比率が所定値（定数）の場合でも、自転車速度が大きい程発電量が増大するため、自転車速度が大きくなる程ランプ２０の発光強度が大きくなり視界を遠くまで広がるが、上記構成によれば、更に視界を遠くまで延ばすことができる。これにより、走行の安全性を高めることができる。特に、夜間や霧が発生して視界が低いときにはこの効果が顕著である。
（７）実施形態では、ランプ２０（電装品）と蓄電池５４とは交流発電機１６に対して並列接続される。
この構成によれば、ランプ２０の消費電力を制御することにより、蓄電池５４に供給される直流電力を制御することができるようになり、結果的に、ランプ２０への配分量と蓄電池５４への配分量との比率の制御が可能となる。
この構成によれば、ランプ２０の消費電力を制御することにより、蓄電池５４に供給される直流電力を制御することができるようになり、結果的に、ランプ２０への配分量と蓄電池５４への配分量との比率の制御が可能となる。
なお、ランプ２０（電装品）と蓄電池５４とを直列接続する構成でも、ランプ２０にバイパス回路を設けてバイパス回路に流れる電流を制御することにより、ランプ２０への配分量と蓄電池５４への配分量との比率の制御が可能となる。
（８）実施形態では、自転車用電力制御装置１８は、蓄電池５４の端子間電圧が上限電圧値以上のとき蓄電池５４への電力供給を停止する過充電保護回路６０を備える。この構成により、蓄電池５４が過充電されることが抑制され、蓄電池５４の寿命が低下することを抑制することができる。
（その他の実施形態）
上記実施形態は次のように変更され得る。
・上記実施形態では、自転車用電力制御装置１８は、ランプ２０の駆動回路６４を含まないが、自転車用電力制御装置１８は、駆動回路６４を含む構成とされ得る。この場合、ランプ２０から駆動回路６４が除かれる。
上記実施形態は次のように変更され得る。
・上記実施形態では、自転車用電力制御装置１８は、ランプ２０の駆動回路６４を含まないが、自転車用電力制御装置１８は、駆動回路６４を含む構成とされ得る。この場合、ランプ２０から駆動回路６４が除かれる。
・上記実施形態では、検出部５６は、交流発電機１６が発電する発電量の目安として、交流発電機１６からの電気信号を検出する。このような構成に替えて、検出部５６は、前輪６または後輪８の回転速度を検出する回転速度センサからの電気信号を検出するように構成され得る。車輪の回転速度は発電量の目安となるからである。
・上記実施形態では、自転車用電力制御装置１８は１つの特定電装品（ランプ２０）を有するが、特定電装品の個数は限定されない。例えば、自転車用電力制御装置１８が複数個の電装品を有する場合、制御部５８は、個々の電装品について駆動回路６４を介して直流電力の分配量を制御する。
・自転車用電力制御装置１８は、特定電装品とは別の電装品として、例えば、自転車２の電動ディレーラ２２（電動変速機）、自転車２の電動サスペンション、自転車２の電動シートポストを備え得る。更に、自転車用電力制御装置１８は、特定電装品とは別の電装品として、電動ディレーラ２２（電動変速機）、電動サスペンション及び電動シートポストの少なくともいずれか一つを操作するためのスイッチを備え得る。自転車用電力制御装置１８は、これらの電装品のうちの少なくともいずれか１つを含み得る。これらの電装品は、交流発電機１６に対して並列接続され、蓄電池５４から直流電力が供給される。
・自転車用電力制御装置１８は次のように構成され得る。
図６に、変形例に係る自転車用電力制御装置１８のブロック図を示す。実施形態の構成要素と同一のものについては同じ符号を付して説明する。
図６に、変形例に係る自転車用電力制御装置１８のブロック図を示す。実施形態の構成要素と同一のものについては同じ符号を付して説明する。
自転車用電力制御装置１８は、整流部５２と、整流部５２が出力する直流電力を蓄電する蓄電池５４と、自転車２の走行速度を検出する検出部７２（例えば、車輪の回転速度センサ等）と、制御部５８とを備える。制御部５８は、直流電力の蓄電池５４への分配量に対する直流電力の電装品への分配量の比率を検出部７２からの検出結果に応じて制御する。すなわち、検出部５６の構成が、上記実施形態と異なる。検出部７２は、例えば磁気センサまたは光学センサにより構成されて、蓄電池５４から電力供給される。
この例では、検出部７２は自転車２の走行速度を検出する。自転車２の走行速度は、交流発電機１６からの発電量に関係するパラメータであることから、この変形例に係る自転車用電力制御装置１８は、実施形態に係る自転車用電力制御装置１８の効果に準じた効果を奏する。
２…自転車、４…フレーム、６…前輪、６ａ…ハブ、８…後輪、１０…ハンドル、１２…サドル、１４…駆動機構、１６…交流発電機、１８…自転車用電力制御装置、２０…ランプ、２２…電動ディレーラ、２４…電動シフター、２６…携帯型蓄電池、２８…充電器、３０…クランクシャフト、３２…クランクアーム、３４…ペダル、３６…スプロケット、４０…変速ギア、４２…チェーン、５２…整流部、５４…蓄電池、５６…検出部、５８…制御部、６０…過充電保護回路、６２…定電圧回路、６４…駆動回路、６６…ＬＥＤ、７０…ケース、７２…検出部。
（１）上記課題を解決する自転車用電力制御装置は、自転車に搭載される交流発電機の発電電力を整流する整流部と、前記整流部が出力する直流電力を蓄電し、前記自転車に搭載された電装品へ前記直流電力を供給可能に構成された蓄電池と、前記交流発電機からの電気信号を検出する検出部と、前記直流電力の前記蓄電池への分配量に対する前記直流電力の前記電装品への分配量の比率を前記検出部からの検出結果に応じて制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記直流電力が前記蓄電池に供給されているとき、前記検出部からの検出結果に応じて前記比率を変化させる。
（２２）自転車用電力制御装置において、少なくとも前記蓄電池及び前記制御部が自転車に取り付けられるケースに収容される。
（２３）上記課題を解決する自転車用電力制御装置は、自転車に搭載される交流発電機の発電電力を整流する整流部と、前記整流部が出力する直流電力を蓄電し、前記自転車に搭載された電装品へ前記直流電力を供給可能に構成された蓄電池と、前記自転車の走行速度を検出する検出部と、前記直流電力の前記蓄電池への分配量に対する前記直流電力の前記電装品への分配量の比率を前記検出部からの検出結果に応じて制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記直流電力が前記蓄電池に供給されているとき、前記検出部からの検出結果に応じて前記比率を変化させる。
（２４）上記課題を解決する自転車用電力制御装置は、自転車に搭載される交流発電機の発電電力を整流する整流部と、前記整流部が出力する直流電力を蓄電し、前記自転車に搭載された電装品へ前記直流電力を供給可能に構成された蓄電池と、前記交流発電機からの電気信号を検出する検出部と、前記直流電力の前記蓄電池への分配量に対する前記直流電力の前記電装品への分配量の比率を前記検出部からの検出結果に応じて制御する制御部とを備え、前記検出部は、前記電気信号として自転車速度に関連する速度パラメータを検出し、前記制御部は、前記速度パラメータに対応する自転車速度が所定値よりも大きいとき、前記比率を前記検出部からの検出結果に応じて変化させ、前記速度パラメータに対応する自転車速度が前記所定値以下であるとき、前記直流電力の前記蓄電池への分配量を０にする。
（２５）上記課題を解決する自転車用電力制御装置は、自転車に搭載される交流発電機の発電電力を整流する整流部と、前記整流部が出力する直流電力を蓄電し、前記自転車に搭載された電装品へ前記直流電力を供給可能に構成された蓄電池と、前記交流発電機からの電気信号を検出する検出部と、前記直流電力の前記蓄電池への分配量に対する前記直流電力の前記電装品への分配量の比率を前記検出部からの検出結果に応じて制御する制御部とを備え、前記検出部は、前記電気信号として自転車速度に関連する速度パラメータを検出し、前記制御部は、前記速度パラメータと前記比率とが関連付けられたマップを有し、前記マップにおいて前記速度パラメータに対応する自転車速度が設定値以上の範囲で前記比率が１以上の値に規定される。
（２６）上記課題を解決する自転車用電力制御装置は、自転車に搭載される交流発電機の発電電力を整流する整流部と、前記整流部が出力する全ての直流電力を蓄電し、前記自転車に搭載された電装品へ前記直流電力を供給可能に構成された蓄電池と、前記交流発電機からの電気信号を検出する検出部と、前記直流電力の前記蓄電池への分配量に対する前記直流電力の前記電装品への分配量の比率を前記検出部からの検出結果に応じて制御する制御部とを備える。
（２３）上記課題を解決する自転車用電力制御装置は、自転車に搭載される交流発電機の発電電力を整流する整流部と、前記整流部が出力する直流電力を蓄電し、前記自転車に搭載された電装品へ前記直流電力を供給可能に構成された蓄電池と、前記自転車の走行速度を検出する検出部と、前記直流電力の前記蓄電池への分配量に対する前記直流電力の前記電装品への分配量の比率を前記検出部からの検出結果に応じて制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記直流電力が前記蓄電池に供給されているとき、前記検出部からの検出結果に応じて前記比率を変化させる。
（２４）上記課題を解決する自転車用電力制御装置は、自転車に搭載される交流発電機の発電電力を整流する整流部と、前記整流部が出力する直流電力を蓄電し、前記自転車に搭載された電装品へ前記直流電力を供給可能に構成された蓄電池と、前記交流発電機からの電気信号を検出する検出部と、前記直流電力の前記蓄電池への分配量に対する前記直流電力の前記電装品への分配量の比率を前記検出部からの検出結果に応じて制御する制御部とを備え、前記検出部は、前記電気信号として自転車速度に関連する速度パラメータを検出し、前記制御部は、前記速度パラメータに対応する自転車速度が所定値よりも大きいとき、前記比率を前記検出部からの検出結果に応じて変化させ、前記速度パラメータに対応する自転車速度が前記所定値以下であるとき、前記直流電力の前記蓄電池への分配量を０にする。
（２５）上記課題を解決する自転車用電力制御装置は、自転車に搭載される交流発電機の発電電力を整流する整流部と、前記整流部が出力する直流電力を蓄電し、前記自転車に搭載された電装品へ前記直流電力を供給可能に構成された蓄電池と、前記交流発電機からの電気信号を検出する検出部と、前記直流電力の前記蓄電池への分配量に対する前記直流電力の前記電装品への分配量の比率を前記検出部からの検出結果に応じて制御する制御部とを備え、前記検出部は、前記電気信号として自転車速度に関連する速度パラメータを検出し、前記制御部は、前記速度パラメータと前記比率とが関連付けられたマップを有し、前記マップにおいて前記速度パラメータに対応する自転車速度が設定値以上の範囲で前記比率が１以上の値に規定される。
（２６）上記課題を解決する自転車用電力制御装置は、自転車に搭載される交流発電機の発電電力を整流する整流部と、前記整流部が出力する全ての直流電力を蓄電し、前記自転車に搭載された電装品へ前記直流電力を供給可能に構成された蓄電池と、前記交流発電機からの電気信号を検出する検出部と、前記直流電力の前記蓄電池への分配量に対する前記直流電力の前記電装品への分配量の比率を前記検出部からの検出結果に応じて制御する制御部とを備える。
特定電装品とは、連続的な電力供給が要求される電気機器であり、例えば、ランプ２０や充電器２８に装着される携帯型蓄電池２６（図１の２点鎖線参照）が挙げられる。
本実施形態では、ランプ２０が特定電装品として例示される。
本実施形態では、ランプ２０が特定電装品として例示される。
以下、自転車用電力制御装置１８の効果を説明する。
（１）本実施形態では、検出部５６は、交流発電機１６からの電気信号を検出し、制御部５８は、直流電力の蓄電池５４への分配量（Ｍ２）に対する直流電力のランプ２０（電装品）への分配量（Ｍ１）の比率（Ｍ２／Ｍ１）を、検出部５６からの検出結果に応じて制御する。
（１）本実施形態では、検出部５６は、交流発電機１６からの電気信号を検出し、制御部５８は、直流電力の蓄電池５４への分配量（Ｍ２）に対する直流電力のランプ２０（電装品）への分配量（Ｍ１）の比率（Ｍ２／Ｍ１）を、検出部５６からの検出結果に応じて制御する。
この構成によれば、制御部５８は、直流電力の蓄電池５４への分配量に対する直流電力のランプ２０（電装品）への分配量の比率が定数とされるのではなく、検出部５６からの検出結果に応じて制御されるようになる。分配量の比率が定数である場合は、交流発電機１６からの電気信号を検出する検出部５６からの検出結果に関係なく（例えば、発電量に関係なく）、直流電力が蓄電池５４とランプ２０とに所定比率で分配されるため、直流電力の蓄電池５４とランプ２０とへの分配が適切でないことがあった。例えば、直流電力が小さいときにも直流電力が蓄電池５４とランプ２０とに所定比率で分配されると、ランプ２０の発光強度が低くなり、実質上、点灯しないような状況が生じ得る。また、直流電力が大きいとき、直流電力が蓄電池５４とランプ２０とに所定比率で分配されるとランプ２０の発光強度が高くなり過ぎてランプ２０の寿命が低下する恐れがある。
この点、上記構成によれば、交流発電機１６からの電気信号を検出する検出部５６からの検出結果に応じて、制御部５８は、直流電力の蓄電池５４への分配量に対する直流電力のランプ２０（電装品）への分配量の比率（Ｍ２／Ｍ１）を制御することから、直流電力を蓄電池５４とランプ２０（電装品）とに所望の比率で分配することができる。例えば、直流電力が小さいとき、直流電力をランプ２０にだけ分配し、直流電力が大きいときには、ランプ２０と蓄電池５４とに所定比率で分配する、というように、直流電力の分配の最適化を図ることが可能となる。自転車用電力制御装置１８は、発電電力（直流電力の元の電力）を蓄電池５４とランプ２０（電装品）とに所望の比率で分配することができる。
Claims (23)
- 自転車に搭載される交流発電機の発電電力を整流する整流部と、
前記整流部が出力する直流電力を蓄電し、前記自転車に搭載された電装品へ前記直流電力を供給可能に構成された蓄電池と、
前記交流発電機からの電気信号を検出する検出部と、
前記直流電力の前記蓄電池への分配量に対する前記直流電力の前記電装品への分配量の比率を前記検出部からの検出結果に応じて制御する制御部と、を備える、自転車用電力制御装置。 - 前記電気信号は、前記交流発電機の発電量に対応する情報を含む、
請求項１に記載の自転車用電力制御装置。 - 前記制御部は、前記比率に対応する制御信号を、前記電装品を駆動するための駆動回路に出力する
請求項１または請求項２に記載の自転車用電力制御装置。 - 前記制御部は、前記比率に基づいてパルス幅を変調して、パルス幅変調信号を形成し、前記パルス幅変調信号に基づいて前記駆動回路を制御し、
前記駆動回路は、前記直流電力を前記パルス幅変調信号に対応する印加電圧を形成し、前記印加電圧を前記電装品に加える
請求項３に記載の自転車用電力制御装置。 - 前記検出部は、前記電気信号として自転車速度に関連する速度パラメータを検出する
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の自転車用電力制御装置。 - 前記検出部は、前記速度パラメータとして、前記整流部で形成される脈流の周波数を検出する
請求項５に記載の自転車用電力制御装置。 - 前記検出部は、前記速度パラメータとして、前記整流部で形成される直流のリップル周波数を検出する
請求項５に記載の自転車用電力制御装置。 - 前記検出部は、前記速度パラメータとして前記交流発電機から出力されるロータ位置検出信号を用いる
請求項５に記載の自転車用電力制御装置。 - 前記検出部は、前記速度パラメータとして車輪の回転速度を検出する
請求項５に記載の自転車用電力制御装置。 - 前記検出部は、前記速度パラメータをパルス化して前記制御部に出力する
請求項５〜請求項９のいずれか一項に記載の自転車用電力制御装置。 - 前記制御部は、前記速度パラメータに対応する自転車速度が所定値以下であるとき、前記直流電力の前記蓄電池への分配量を０にする
請求項５〜請求項１０のいずれか一項に記載の自転車用電力制御装置。 - 前記所定値は５ｋｍ／ｈ未満の値である
請求項１１に記載の自転車用電力制御装置。 - 前記制御部は、前記速度パラメータと前記比率とが関係付けられたマップを有し、
前記マップにおいて前記速度パラメータに対応する自転車速度が設定値以上の範囲で前記比率が１以上の値に規定される
請求項５〜請求項１２のいずれか一項に記載の自転車用電力制御装置。 - 前記制御部は、前記速度パラメータと前記比率とが関係付けられたマップを有し、
前記マップにおいて前記比率は前記速度パラメータが大きい程大きくなるように規定される
請求項１３に記載の自転車用電力制御装置。 - 前記制御部は、前記速度パラメータと前記比率とが関係付けられたマップを有し、
前記マップにおいて、前記速度パラメータが大きいほど前記直流電力の前記電装品への分配量が大きくなるように前記比率が規定される
請求項５〜請求項１４のいずれか一項に記載の自転車用電力制御装置。 - 前記電装品と前記蓄電池とは前記交流発電機に対して並列接続される
請求項１〜請求項１５のいずれか一項に記載の自転車用電力制御装置。 - 前記蓄電池の端子間電圧が上限電圧値以上のとき前記蓄電池への電力供給を停止する過充電保護回路を更に備える
請求項１〜請求項１６のいずれか一項に記載の自転車用電力制御装置。 - 前記電装品はランプである
請求項１〜請求項１７のいずれか一項に記載の自転車用電力制御装置。 - 前記電装品は携帯型蓄電池である
請求項１〜請求項１７のいずれか一項に記載の自転車用電力制御装置。 - 前記蓄電池には、前記電装品とは別の電装品が並列接続可能である
請求項１〜請求項１７のいずれか一項に記載の自転車用電力制御装置。 - 前記別の電装品は、自転車の電動変速機、自転車の電動サスペンション、自転車の電動シートポスト、及び操作スイッチ、のうちの少なくともいずれか１つを含み、
前記操作スイッチは、前記電動変速機、前記電動サスペンション及び前記電動シートポストの少なくともいずれか一つを操作するように構成されるものである
請求項２０に記載の自転車用電力制御装置。 - 少なくとも前記蓄電池及び前記制御部が自転車に取り付けられるケースに収容される
請求項１〜請求項２１のいずれか一項に記載の自転車用電力制御装置。 - 自転車に搭載される交流発電機の発電電力を整流する整流部と、
前記整流部が出力する直流電力を蓄電し、前記自転車に搭載された電装品へ前記直流電力を供給可能に構成された蓄電池と、
前記自転車の走行速度を検出する検出部と、
前記直流電力の前記蓄電池への分配量に対する前記直流電力の前記電装品への分配量の比率を前記検出部からの検出結果に応じて制御する制御部と、を備える、自転車用電力制御装置。
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