JPH09240560A - 電動力補助車両の給電装置 - Google Patents

電動力補助車両の給電装置

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JPH09240560A
JPH09240560A JP8049148A JP4914896A JPH09240560A JP H09240560 A JPH09240560 A JP H09240560A JP 8049148 A JP8049148 A JP 8049148A JP 4914896 A JP4914896 A JP 4914896A JP H09240560 A JPH09240560 A JP H09240560A
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JP
Japan
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voltage
battery
boosting
power
electric
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Withdrawn
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JP8049148A
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English (en)
Inventor
Shoichiro Miyata
彰一郎 宮田
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Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/53Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells in combination with an external power supply, e.g. from overhead contact lines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00Type of vehicles
    • B60L2200/12Bikes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池(電源)の重量を従来の約半分以下に低
減でき、電池のコストを半分以下に低減でき、ユーザが
電池交換を行うときの負担を低くでき、電池の出力電流
を平均化できて電池の寿命を長くでき、駆動モータを直
流駆動することができ駆動ノイズを低減できる電動力補
助車両の給電装置を提供する。 【解決手段】 ペダル踏力を駆動輪32に供給する人力
駆動系75と、バッテリー電動モータ44からの補助力
を駆動輪32に供給する電力駆動系40と、クランク軸
46への入力トルク及び車速に応じて上記補助力を可変
制御する補助力制御手段54とを備え、バッテリー電圧
を昇圧する昇圧手段80と、該昇圧された電圧を平滑化
して上記電力駆動系40のモータ44に供給する平滑手
段90とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、ペダル踏力を駆動
輪に供給する人力駆動系と、電動モータからの補助力を
駆動輪に供給する電力駆動系とを備えた例えば電動力補
助自転車の給電装置に関し、特にバッテリの低電圧化に
関する。
【0002】
【従来技術】上記電動力補助自転車における従来の電力
駆動系は、例えば、図5に示すように、24Vのバッテ
リaと、該バッテリaから電力が供給される駆動モータ
bと、該モータbへの給電量を制御する制御回路cとを
備えている。上記バッテリaには、一般に、12Vの鉛
バッテリーを2個、又は1.2VのNi−cdバッテリ
を22個直列接続したものが用いられている。
【0003】そして上記給電量の制御に当たっては、制
御回路cが、ペダル踏力,車速等から必要な補助力を求
め、該補助力が得られるようにデューティ比を可変制御
するPWM制御を行うようにしている(図6参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
給電装置では、24Vのバッテリを採用しているので、
バッテリ重量が重く、従ってそれだけ自転車全体の重量
が大きくなるという問題があり、またバッテリコストが
高く、ユーザがバッテリ交換を行う際の負担が大きいと
いう問題があった。
【0005】また、ペダル踏力に比例した補助力を発生
する踏力比例制御を行う場合、出力電流変動が大きく、
バッテリ寿命が短くなるという問題があり、さらにPW
M制御によりモータの駆動制御を行っているため、駆動
ノイズが大きいという問題もあった。
【0006】本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされ
たものであって、バッテリの重量を軽減でき、またバッ
テリコストを低減してバッテリ交換時の負担を軽減で
き、さらに出力電流値を平均化してバッテリ寿命を長く
でき、また、駆動ノイズを低減できる電動力補助車両の
給電装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、ペダ
ル踏力を駆動輪に供給する人力駆動系と、バッテリー電
動モータからの補助力を駆動輪に供給する電力駆動系
と、ペダル踏力及び車速に応じて上記補助力を可変制御
する補助力制御手段とを備えた電動力補助車両の給電装
置において、バッテリー電圧を上記補助力制御手段から
の要求補助力に応じた電圧に昇圧する昇圧手段と、該昇
圧された電圧を平滑化して上記電動モータに供給する平
滑手段とを備えたことを特徴としている。
【0008】請求項2の発明は、請求項1において、上
記昇圧手段が、DC−DCスイッチング電源で構成され
ていることを、請求項3の発明は、請求項1又は2にお
いて、上記平滑手段が、電気二重層コンデンサで構成さ
れていることをそれぞれ特徴としている。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。図1ないし図4は本発明の一実施形態
による補助動力付き自転車の給電装置を説明するための
図であり、図1は上記自転車の側面図、図2は上記自転
車の給電装置の構成を示すブロック図、図3は上記給電
装置の電気二重層コンデンサの一部断面斜視図、図4
(A),(B),(C)はそれぞれは図2におけるA
点,B点,C点の電圧を示す図である。
【0010】図1において、1は補助動力付き自転車で
あり、該自転車1の車体フレーム10はヘッドパイプ1
2と、該ヘッドパイプ12から車体後方斜め下方へ延び
るダウンチューブ14と、該ダウンチューブ14の後部
から上方へ起立するシートチューブ16と、該ダウンチ
ューブ14の後端部から後方へ延びる左,右一対のリヤ
アーム20,20と、該両リヤアーム20,20の後端
部と上記シートチューブ16の上端部とを結合する左,
右一対のシートステー22,22とを備えている。
【0011】上記ヘッドパイプ12には、下端で前輪2
8を軸支し、上端に操向ハンドル26が固着された前フ
ォーク24が左右へ回動自在に軸支されている。また上
記シートチューブ16にはシートポスト30aが高さ調
整可能に挿入されており、該シートポスト30aの上端
にはサドル30が装着されている。さらにまた、上記リ
ヤアーム20,20の後端間には後輪32が回転可能に
装着されており、この後輪32のハブ34には内装式変
速機が内蔵されている。
【0012】また、40は当該補助動力付き自転車の動
力源となる動力ユニット(電力駆動系)を示しており、
この動力ユニット40は、動力ケース42と、この動力
ケース42に斜前上方へ突出するように車体カバー41
内に配設された永久磁石式直流電動モータ44とを備え
ている。上記動力ケース42は上記ダウンチューブ14
の後部14a下方へ取付けられ、上記電動モータ44は
ダウンチューブ14の後部14aと平行となっている。
【0013】上記動力ケース42にはクランク軸46が
車幅方向に貫挿され、その両端にクランクアーム48
(一方のみ図示)が固定されており、このクランクアー
ム48にはクランクペダル50が取付けられている。こ
れによりクランクペダル50に加えられた踏力をチェー
ン52を介して後輪32に伝達する人力駆動系75が構
成されている。
【0014】上記クランクペダル50に加えられた踏力
は動力ケース42内に設けられた踏力センサ(図示略)
により検出されており、上記電動モータ44の出力(補
助動力)は、コントローラ54(補助力制御手段)によ
り、上記ペダル踏力に基づいて制御される。上記ペダル
踏力と電動モータ44の補助動力とは動力ケース42内
で合成され、該合力がチェーン52を介して後輪32に
伝えられる。なお、上記モータ44の出力制御を行うコ
ントローラ54は、上記ダウンチューブ14の前部14
b下方に位置するよう車体カバー41内に取り付けられ
ている。
【0015】上記車体フレーム10のヘッドパイプ12
への接続部近傍には、メインスイッチ56と、乗り手の
体力,好み等に応じた補助動力の供給程度等が記憶され
たメモリカード(図示略)を挿入する挿入口63とが配
設されている。なお、上記メモリカードには予め設定さ
れた速度アシスト比,踏力応答性,踏力アススト比,及
び踏力センサ(図示略)やモータ44の特性等が記憶さ
れている。また、上記メインスイッチ56,及び挿入口
63は車体カバー41に形成された開口41aから外方
に臨んでいる。
【0016】また、64は上記電動モータ40に駆動電
流を供給する給電装置であり、該給電装置64は上記シ
ートチューブ16と後輪32との前縁との間の空間に配
設されたケース60内に着脱可能に収納されている。な
お、上記ケース60の上端部は上記左,右のシートステ
ー22,22の間に位置しかつ上方に突出しており、上
記給電装置64は左,右のシートステー22,22間を
通って上下方向に取付け,取り外しされる。
【0017】上記給電装置64は、12Vの鉛バッテリ
1個からなるバッテリ68と、バッテリー電圧を必要な
補助力に応じた電圧に昇圧する昇圧手段としてのDC−
DCスイッチング電源80と、該昇圧された電圧を平滑
化して上記電動モータ44に直流電流を供給する平滑手
段としての電気二重層コンデンサ91とを備えている。
【0018】上記DC−DCスイッチング電源80は、
L−C昇圧回路82と昇圧電圧指示回路83とからな
り、該昇圧回路82は、入力電圧を、昇圧電圧指示回路
83を介してコントローラ54(制御回路)から入力さ
れた電圧指示信号aに基づいて昇圧し、出力する。な
お、57はコントローラ54への電圧を5Vに調整する
レギュレータである。
【0019】上記電気二重層コンデンサ91は、図3に
示すように、正極91aと負極91bとをセパレータ9
1cを介して対向配置したものを積層し、各正極91a
と各負極91bをそれぞれリード端子91d,91dを
介して引き出し端子91e,91fに接続してなるもの
であり、これらの電極体はケース91g内に収納され、
上蓋91hにより密閉されている。
【0020】また、45は駆動モータ44への供給電流
値を検出するフィードバック制御用モータ電流検出回路
であり、該検出回路45の検出電流値信号bがコントロ
ーラ54にフィードバックされる。なお、このモータ電
流検出回路45は必ずしも必要とするものではなく、モ
ータ電流値をオープン制御する場合にはこのモータ電流
検出回路45は設けなくても良い。
【0021】次に本実施形態装置の作用効果について説
明する。上記バッテリ68とスイッチング電源80との
間(A点)の電圧は、図4(A)に示すように12Vで
あるが、該スイッチング電源80と電気二重層コンデン
サ91との間(B点)の電圧(実効値)は、図4(B)
に示すように、コントローラ54から指示された電圧x
V(12Vより高い例えば24V程度)に昇圧されてお
り、かつ電気二重層コンデンサ91とモータの間(C
点)の電圧は、図4(C)に示すように、その波形が平
均化された平滑なものとなっている。
【0022】一方、コントローラ54は、踏力センサか
らのペダル踏力検出信号及び車速センサからの車速検出
信号に基づいて電力駆動系で発生すべき補助力を演算
し、該補助力を得るのに必要な目標電流値を求め、モー
タ44に流れる電流値が上記目標電流値となるように上
記指示電圧xVを可変制御する。そしてこの場合に、モ
ータ電流検出回路45によりモータ電流が検出され、該
検出電流値が上記目標電流値となるようにフィードバッ
ク制御が行われる。
【0023】このように、本実施形態では、スイッチン
グ電源(昇圧手段)80によってバッテリ68の電圧1
2Vを目標とする補助力を得るのに必要な電圧に昇圧す
るようにしたので、従来12Vのバッテリを2個使用し
ていたのに対し12Vのバッテリ1個で済み、バッテリ
重量を軽減でき、自転車全体を軽量化できる。
【0024】またバッテリが1個で済むので、バッテリ
コストを低減できユーザがバッテリ交換を行う場合の負
担を軽減できる。
【0025】また昇圧手段で昇圧された電圧を電気二重
層コンデンサ(平滑手段)91によって平滑化するよう
にしたので、バッテリからの出力電流値が平均化され、
バッテリ寿命を延長できる。また電動モータ44を直流
駆動するようにしたので、PWM制御する場合に比較し
て駆動ノイズの発生を低減できる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、バッテリ電圧を所望の補助力が得られるように
昇圧する昇圧手段、例えば請求項2の発明におけるDC
−DCスイッチング電源を設けたので、バッテリ電圧が
低くて済む分だけバッテリひいては車両全体を軽量化で
き、またバッテリコストを低減してユーザがバッテリを
交換する際の負担を軽減できる効果がある。
【0027】また昇圧された電圧を平滑化する平滑手
段、例えば請求項3の発明における電気二重層コンデン
サを設けたので、バッテリの出力電流を平均化してバッ
テリ寿命を延長できる効果があり、さらにモータを直流
駆動するので、駆動ノイズを低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の給電装置を備えた補助動力付き自転車
の側面図である。
【図2】上記給電装置のブロック図である。
【図3】上記給電装置の電気二重層コンデンサの一部断
面斜視図である。
【図4】上記給電装置の電圧を示す図であり、(A),
(B),(C)はそれぞれ図2のA点,B点,C点の電
圧を示す図である。
【図5】従来の補助動力付き自転車の給電装置の構成を
示すブロック図である。
【図6】従来の給電装置におけるモータ側の電圧波形を
示す図である。
【符号の説明】
1 電動力補助自転車 32 後輪(駆動輪) 40 電力駆動系 44 電動モータ 54 コントローラ(補助力制御手段) 64 給電装置 68 バッテリ 75 人力駆動系 80 DC−DCスイッチング電源(昇圧手
段) 91 電気二重層コンデンサ(平滑手段)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ペダル踏力を駆動輪に供給する人力駆動
    系と、バッテリー電動モータからの補助力を駆動輪に供
    給する電力駆動系と、ペダル踏力及び車速に応じて上記
    補助力を可変制御する補助力制御手段とを備えた電動力
    補助車両の給電装置において、バッテリー電圧を上記補
    助力制御手段からの要求補助力に応じた電圧に昇圧する
    昇圧手段と、該昇圧された電圧を平滑化して上記電動モ
    ータに供給する平滑手段とを備えたことを特徴とする電
    動力補助車両の給電装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、上記昇圧手段が、D
    C−DCスイッチング電源で構成されていることを特徴
    とする電動力補助車両の給電装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、上記平滑手段
    が、電気二重層コンデンサで構成されていることを特徴
    とする電動力補助車両の給電装置。
JP8049148A 1996-03-06 1996-03-06 電動力補助車両の給電装置 Withdrawn JPH09240560A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002321678A (ja) * 2001-04-26 2002-11-05 Meidensha Corp 電動アシスト自転車の電源装置
US7511447B2 (en) 2004-05-26 2009-03-31 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Motor drive apparatus
CN107914593A (zh) * 2017-11-24 2018-04-17 阎瑞雪 利用便携式移动电源为电动助动车供电的方法和系统

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Effective date: 20030506