JP3963859B2 - 電動自転車用電源供給装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動自転車を駆動するための電源供給装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電動自転車は、主として主電源バッテリ、モータ、駆動制御回路で構成されている。この方式では、モータ始動時の過大な電流は、モータやバッテリの内部抵抗、バッテリ電圧等によって決定され、バッテリから供給されている。モータ始動時の過大な電流が、バッテリの寿命を縮める大きな要因となっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の技術を鑑みて、モータ始動時にバッテリから供給される過大な電流を低減するために、過大な電流の大部分を補助電源から供給できる装置を提供することを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、自転車に搭載可能な自転車用電源供給装置であり、主電源バッテリと補助電源として電気二重層コンデンサを有する。定常時には主電源バッテリからモータへ電流を供給し、始動時には過大な電流の大部分を補助電源から供給するための方法として電流制限回路又は定電流ダイオードを備えたことを特徴とする。補助電源の充電は、電流制限回路又は定電流ダイオードを通さずに主電源バッテリから充電回路を通して常時行う。
【0005】
請求項2に記載の発明は、自転車に搭載可能な自転車用電源供給装置であり、主電源バッテリと補助電源として電気二重層コンデンサを有する。定常時には主電源バッテリからモータへ電流を供給し、始動時には過大な電流の大部分を補助電源から供給するための方法として負の抵抗温度係数を示す電流制限素子を備えたことを特徴とする。補助電源の充電は、負の抵抗温度係数を示す電流制限素子を通さずに主電源バッテリから充電回路を通 して常時行う。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図1はブロック図であり、図2は実施回路の一例である。
【0007】
図1において、1は主電源、2は補助電源、3は電流制限回路、4は充電回路、5は逆流防止回路、6は負荷(モータ)、7は駆動制御回路である。定常時は、駆動制御回路7によって制御を行い、主電源1から電流制限回路3を通して、負荷6へ電流を供給する。モータ始動時には、補助電源2から逆流防止回路5を通して、過大な電流の大部分を負荷6へ供給する。また、補助電源2の充電は、主電源1から充電回路4を通して、常時行っている。
【0008】
図2は、図1のブロック図を具体化した回路の一つの例である。図2においてバッテリ8は主電源1、電流サプレッサー12は電流制限回路3の役割を果たし、直列に複数個接続してある電気二重層コンデンサ11が補助電源2の役割を果たしている。さらに、ダイオード13が逆流防止回路5、抵抗9及びダイオード10が充電回路4の役割を果たし、抵抗14、FET16及び駆動制御信号回路15が駆動制御回路7である。また、モータ17が図1における負荷6である。図2において、定常時は駆動制御信号回路(PWM制御)15でFET16をON/OFFすることで制御を行い、バッテリ8から電流サプレッサー12を通して、モータ17へ電流を供給する。モータ始動時は電気二重層コンデンサ11からダイオード13を通して、過大な電流の大部分をモータ17へ供給する回路構成となっている。また、電気二重層コンデンサ11の充電は、バッテリ8から抵抗9、ダイオード10を通して、常時行っている。
【0009】
図3は、図2の回路例に於ける電流一時間特性であり、横軸に時間(ミリ秒)、縦軸に電流(A)を表している。図3で、モータ17に流れる電流18は、電気二重層コンデンサ11から供給される電流19と、バッテリ8から供給される電流20の和である。図3から、始動時のモータ17に流れる過大な電流の大部分は電気二重層コンデンサ11から供給している。さらに、定常時のモータ17に流れる電流は、バッテリ8から供給していることがわかる。
【0010】
図4は、図2の回路例にある電流サプレッサー12の特性である。この素子は、温度が低いと抵抗値が大きく、温度が高い場合は抵抗値が低くなる特性を有している。
【0011】
温度に対して抵抗値が急変する電流制限素子である電流サプレッサー12の代わりに固定抵抗を用いた場合、抵抗値に応じ、モータ17の両端にかかる電圧が降下し、モータに供給する電力が減少する。さらに、抵抗値に応じた熱を常時消費するため、形状も大きくなる。このため、固定抵抗を用いた方式は実用的ではない。
【0012】
そこで、電流サプレッサー12を用いた場合、モータ始動時には、電流サプレッサー12の温度が外気温と同程度となるため、抵抗値が高く、バッテリ8からの供給電流を制限する。そして、定常時には、電流サプレッサー12に電流が流れているため、温度が上昇しており、抵抗値が小さく、消費電力も少ない。このことから、電流サプレッサー12は電流制限を安価で容易に実現できる。
【0013】
電気二重層コンデンサ11への充電は、抵抗9及びダイオード10を通して、常時、バッテリ8から行われる。また、充電時間は、この回路例で、数秒程度である。
【0014】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に対応する発明の内容は、自転車に搭載可能で、モータ始動時の過大な電流の大部分を補助電源から供給でき、バッテリから供給される過大な電流を制限することで、バッテリの寿命を縮める要因を取り除くことが出来る。そして、電流制限回路又は定電流ダイオードを用いることで、電流制限を安価で容易に実現する電源供給装置を提供できる。さらに、本発明により、主電源に内部抵抗の比較的高いバッテリを使用したり、バッテリ残量の減少にともなう内部抵抗の増加時においても、モータ始動時の過大な電流の大部分は補助電源から供給されるため、始動時の快適な走行を可能とした。さらに、補助電源の充電は電流制限回路又は定電流ダイオードを通さずに主電源から充電回路を通して常時行われるので、短時間で充電できる。
【0015】
請求項2に対応する発明の内容は、自転車に搭載可能で、モータ始動時の過大な電流の大部分を補助電源から供給でき、バッテリから供給される過大な電流を制限することで、バッテリの寿命を縮める要因を取り除くことが出来る。そして、負の抵抗温度係数を示す電流制限素子を用いることで、電流制限を安価で容易に実現する電源供給装置を提供できる。さらに、本発明により、主電源に内部抵抗の比較的高いバッテリを使用したり、バッテリ残量の減少にともなう内部抵抗の増加時においても、モータ始動時の過大な電流の大部分は補助電源から供給されるため、始動時の快適な走行を可能とした。さらに、補助電源の充電は負の抵抗温度係数を示す電流制限素子を通さずに主電源から充電回路を通して常時行われるので、短時間で充電することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1から2記載の発明の一実施例のブロック図である。
【図2】請求項1から2記載の発明の一実施例の回路例である。
【図3】図2に示す回路におけるモータに流れる電流波形を示す図である。
【図4】電流サプレッサーの温度特性である。
【符号の説明】
1 主電源 2 補助電源 3 電流制限回路
4 充電回路 5 逆流防止回路 6 負荷(モータ)
7 駆動制御回路 8 バッテリ 9 抵抗
10 ダイオード 11 電気二重層コンデンサ
12 電流サプレッサー 14 抵抗
15 駆動制御信号回路 16 FET
16 ダイオード 17 モータ
18 モータ17に流れる電流
19 電気二重層コンデンサ11からの供給電流
20 バッテリ8からの供給電流
Claims (2)
- 主電源バッテリを有し、かつ補助電源として電気二重層コンデンサを1個又は複数個、有する電源供給装置において、
モータ始動時に該主電源バッテリから流れる過大な電流を制限する方法として電流制限回路又は定電流ダイオードを用い、
該電流制限回路又は定電流ダイオードの該主電源バッテリ側と該補助電源との間に設けた充電回路を通して該電流制限回路又は定電流ダイオードを通すことなく該補助電源に常時充電しながら、モータ始動時の過大な電流の大部分を該補助電源から供給する
ことを特徴とする電動自転車用電源供給装置。 - 主電源バッテリを有し、かつ補助電源として電気二重層コンデンサを1個又は複数個、有する電源供給装置において、
モータ始動時に該主電源バッテリから流れる過大な電流を制限する方法として負の抵抗温度係数を示す電流制限素子を用い、
該負の抵抗温度係数を示す電流制限素子の該主電源バッテリ側と該補助電源との間に設けた充電回路を通して該負の抵抗温度係数を示す電流制限素子を通すことなく該補助電源に常時充電しながら、モータ始動時の過大な電流の大部分を該補助電源から供給する
ことを特徴とする電動自転車用電源供給装置。
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