JPH0939875A - 電動モータ付自転車の電源制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明の目的は、電動モータ付自転車にお
いて、電池の消耗を防止するとともに、長期間の放置や
短時間のメインスイッチのオフへの押し忘れでも、電池
が完全放電を防止することにある。 【構成】 このため、この発明は、メインスイッチのオ
ン・オフに対応してオン・オフされる第１電源回路を設
け、メインスイッチのオンとは無関係にオフされる第２
電源回路を設け、電動モータのモータ回転数を検知する
モータ回転数検知手段を設け、メインスイッチのオン時
でモータ回転数が所定時間以上設定回転数未満の場合に
は省エネルギモードとして第２電源回路をオフにすると
ともにソフトウェアスタンバイ状態に維持できる低レベ
ルの電源が供給される制御回路を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電動モータ付自
転車の電源制御装置に係り、特に電池の消耗や完全放電
を防止し得る電動モータ付自転車の電源制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自転車においては、人力により駆動され
るクランク軸の回転数に対応して動作する電動モータの
駆動力により、出力補助を行う電動モータ付自転車があ
る。電動モータは、各種回路を組込んだ制御装置（コン
トローラ）によって作動制御される。

【０００３】このような電動モータ付自転車にあって
は、例えば、特開平６−２５５５６３号公報に開示され
ている。この公報に記載のものは、クランク軸の回転数
（回転速度）から求めた車速とポンテショメータで検知
したペダルの踏力（Ｆ）あるいはモータ負荷電流とによ
って走行状態でないことを判断し、この走行状態でない
ことを一定時間経過すると省エネルギモードとし、第１
段階として補器、ランプ、メータ類を非動作とし、ま
た、第２段階として電源部等の回路全体をオフにしてメ
インスイッチをオフにしたのと同じ状態にするものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来、電動
モータ付自転車にあっては、メインスイッチをオンにし
たまま走行せずに放置しても、制御装置及び各補機が、
一定時間常に動作可能状態であり、このため、このまま
長時間放置すると、電池を消耗し、また、走行不能とな
り、しかも、電池が完全放電して使用不能になるという
不都合があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
述の不都合を除去するために、人力により駆動されるク
ランク軸の回転数に対応して駆動力が制御される電動モ
ータを設け、この電動モータに電池からの電源を給断す
るようにオン・オフされるメインスイッチを設けた電動
モータ付自転車の電源制御装置において、前記メインス
イッチのオン・オフに対応してオン・オフされる第１電
源回路を設け、前記メインスイッチのオンとは無関係に
オフされる第２電源回路を設け、前記電動モータのモー
タ回転数を検知するモータ回転数検知手段を設け、前記
メインスイッチのオン時でモータ回転数が所定時間以上
設定回転数未満の場合には省エネルギモードとして前記
第２電源回路をオフにするとともにソフトウェアスタン
バイ状態に維持できる低レベルの電源が供給される制御
回路を設けたことを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】この発明は、メインスイッチがオ
ン時で、モータ回転数が所定時間以上設定回転数未満の
場合に、制御回路が省エネルギモードとなり、第２電源
回路をオフとして制御回路以外の回路をオフにするとと
もに、制御回路にソフトウェアスタンバイ状態になる低
レベルの電源が供給されるので、電池の消耗を防止する
とともに、長期間の放置や短時間のメインスイッチのオ
フへの押し忘れでも、電池が完全放電を防止することが
できる。

【０００７】

【実施例】以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細
且つ具体的に説明する。図１〜６は、この発明の実施例
を示すものである。図６において、２は電動モータ付自
転車（以下単に「自転車」という）である。この自転車
２にあっては、フレーム４のヘッドパイプ６にフロント
フォーク８が軸支され、このフロントフォーク８に前輪
車軸１０が軸支され、この前輪車軸１０に前輪１２が取
付けられ、ヘッドパイプ６に設けたフォークステー１４
にハンドル１６が取付けられ、また、ヘッドパイプ６に
上パイプ１８及び下パイプ２０によって立パイプ２２が
連結され、この立パイプ２２の上端にサドル２４が取付
けられ、更に、立パイプ２２にはリアフォーク２６とチ
ェーンステー２８との一端側が夫々取付けられ、リアフ
ォーク２６とチェーンステー２８との夫々他端側に後輪
車軸３０が軸支され、この後輪車軸３０に後輪３２が取
付けられている。

【０００８】フレーム４の上パイプ１８及び下パイプ２
０間には、電池３４が搭載されている。また、下パイプ
２０の下方には、駆動ユニット３６が設けられている。

【０００９】この駆動ユニット３６は、図４、５に示す
如く構成される。即ち、左側ケース３８及び右側ケース
４０内において、電動モータ４２が取付けられている。
この電動モータ４２には、遊星ギヤ減速機４４が連結さ
れている。この遊星ギヤ減速機４４には、モータ減速機
カバー４６に支持した遊星ギヤ減速機キャリア４８が連
結されている。この遊星ギヤ減速機キャリア４８には、
一次減速機構５０の一次減速ドライブギヤ５２が設けら
れている。

【００１０】この一次減速ドライブギヤ５２には、一次
減速ドリブンギヤ５４が噛合している。この一次減速ド
リブンギヤ５４は、アイドラ軸５６にワンウェイクラッ
チ５８を介して設けた円筒状のスペーサ部材６０に固定
されている。

【００１１】また、スぺーサ部材６０には、二次減速機
構６２の二次減速ドライブギヤ６４が固定して設けられ
ている。

【００１２】この二次減速ドライブギヤ６４には、二次
減速ドリブンギヤ６６が噛合している。この二次減速ド
リブンギヤ６６は、クランク軸６８に回転自在に設けら
れている。

【００１３】この二次減速ドリブンギヤ６６には、減速
比切換機構７０が連結されている。この減速比切換機構
７０は、減速比切換レバー７２と減速比切換レバーベア
リング７４とクランク軸６８に回転自在に設けた減速比
連結軸７６と左側ケース３８に形成したカム面７８とか
らなる。減速比切換レバー７２は、図５に示す如く、減
速比切換ケーブル８０の往復動によって動作される。

【００１４】減速比連結軸７６には、差動歯車機構８２
が連結される。

【００１５】この差動歯車機構８２は、減速比連結軸７
６に設けたモータ入力サンギヤ８４と、このモータ入力
サンギヤ８４に噛合するモータ側遊星ギヤ８６と、減速
比連結軸７６の端部位に設けた減速比切換ドック８８が
係合・離脱するギヤ側ドック９０を有し且つクランク軸
６８にスプライン結合したペダル入力サンギヤ９２と、
このペダル入力サンギヤ９２及びモータ側遊星ギヤ８６
に噛合するペダル側遊星ギヤ９４とからなる。また、モ
ータ入力サンギヤ８４とモータ側遊星ギヤ８６側には、
左側キャリア９６が取付けられている。更に、ペダル入
力サンギヤ９２とペダル側遊星ギヤ９４側には、右側キ
ャリア９８が取付けられている。

【００１６】この差動歯車機構８２の右側キャリア９８
には、クランク軸６８に回転自在に設けたドライブスプ
ロケットボス１００が連結される。このドライブスプロ
ケットボス１００には、ドライブスプロケット１０２が
取付けられている。このドライブスプロケット１０２に
は、チェーン１０４が巻掛けられる。このチェーン１０
４は、図６に示す如く、後輪３２のドリブンスプロケッ
ト１０６に巻掛けられる。

【００１７】また、クランク軸６８には、左側に左側ペ
ダル取付ボルト１０８によって左側ペダル１１０ａの左
側クランク１１０が取付けられ、右側に右側ペダル取付
ボルト１１２によって右側ペダル１１４ａの右側クラン
ク１１４が取付けられている。

【００１８】電動モータ４２は、図２、３に示す如く、
制御装置（コントローラ）１１６によって作動制御され
る。

【００１９】この制御装置１１６には、制御回路（ＣＰ
Ｕ）１１８と、第１電源回路（電源回路１）１２０と、
第２電源回路（電源回路２）１２２と、センサ入力回路
１２４と、補機回路１２６と、フェールセーフリレー１
２８と、モータ駆動回路１３０とが設けられている。

【００２０】制御回路１１８には、第１電源回路１２０
を介してメインスイッチ１３２が連絡している。このメ
インスイッチ１３２は、電池３４に連絡し、オン・オフ
されることによって、電池３４から制御回路１１８への
電源を給断するものである。第１電源回路１２０は、メ
インスイッチ１３２のオン・オフに対応してオン・オフ
するものであり、メインスイッチ１３２のオン時には常
にオン状態になっている。

【００２１】また、電池３４は、制御装置１１６のフェ
ールセーフリレー１２８に連絡している。このフェール
セーフリレー１２８は、モータ駆動回路１３０に連絡
し、且つ、制御回路１１８によって作動制御されるもの
である。

【００２２】モータ駆動回路１３０は、制御回路１１８
によって作動制御され、電動モータ４２を作動制御する
ものである。

【００２３】また、メインスイッチ１３２は、第２電源
回路１２２に連絡している。

【００２４】この第２電源回路１２２は、センサ入力回
路１２４及び補機回路１２６に連絡してメインスイッチ
１３２のオン時に電池３４からの電源をこれらセンサ入
力回路１２４及び補機回路１２６に供給するとともに、
制御回路１１８によってメインスイッチ１３２のオンと
は無関係にオフされるものである。

【００２５】この補機回路１２６は、制御回路１１８に
よって作動制御され、補機１３４を駆動するものであ
る。

【００２６】更に、制御回路１１８には、タイマ１１８
ａが内蔵されているとともに、センサ入力回路１２４を
介して、クランク軸６８の回転数を検知するペダル回転
数検知手段１３６と電動モータ４２の回転数を検知する
モータ回転数検知手段１３８とが連絡している。

【００２７】ペダル回転数手段１３６は、図４に示す如
く、クランク軸６８に固定したクランク軸回転センサ切
欠円板１４０とこのクランク軸回転センサ切欠円板１４
０に対応してモータ減速機カバー４６に固設したペダル
軸回転センサ１４２とからなる。

【００２８】モータ回転数検知手段１３８は、図４に示
す如く、一次減速ドライブギヤ５２の回転を検知するよ
うにモータ減速機カバー４６に固定されたモータ回転数
センサ１４４を有している。

【００２９】次に、この実施例の作用を説明する。

【００３０】図３に示す如く、入力による左側、右側ペ
ダル１１０ａ、１１４ａの踏力と電動モータ４２の駆動
力とが差動歯車機構８２で合わされ、この合力が駆動力
として後輪３２に伝達される。

【００３１】このとき、左側、右側ペダル１１０ａ、１
１４ａのペダル回転数がペダル回転数検知手段１３６で
検知されて制御装置１１６の制御回路１１８に送られる
とともに、電動モータ４２のモータ回転数がモータ回転
数検知手段１３８で検知されて制御装置１１６の制御回
路１１８に送られる。

【００３２】この制御装置１１６は、ペダル回転数とモ
ータ回転数とが、１：１になるように電動モータ４２を
作動制御している。

【００３３】そして、制御装置１１６は、図１のフロー
チャートに示す如く、メインスイッチ１３２がオンで
（ステップ２０２）、モータ回転数が設定回転数未満か
否かを判断し（ステップ２０４）、モータ回転数が設定
回転数以上の場合には、自転車２の走行状態と判断し、
通常に走行制御を行い（ステップ２０６）、そして、ス
テップ２０４に戻す。

【００３４】一方、モータ回転数が設定回転数未満で、
ステップ２０４がＹＥＳの場合には、制御回路１１８中
でタイマセットを行い（ステップ２０８）、そして、こ
の状態の時間（ｔ）が所定時間（Ｔｃ）以上か否かを判
断する（ステップ２１０）。

【００３５】このステップ２１０でＮＯの場合には、再
度、モータ回転数が設定回転数未満か否かを判断する
（ステップ２１２）。

【００３６】このステップ２１２でＹＥＳの場合には、
前記ステップ２１０に戻す。

【００３７】このステップ２１２でＮＯの場合には、制
御回路１１８中でタイマリセットを行って（ステップ２
１４）、前記ステップ２０６に戻す。

【００３８】前記ステップ２１０でＹＥＳの場合には、
モータ回転数が所定時間（Ｔｃ）以上設定回転数未満で
あり、自転車２の走行状態でないことを判断し、省エネ
ルギモードとする（ステップ２１６）。

【００３９】この省エネルギモードになると、第２電源
回路１２２をオフとし、制御回路１１８以外の回路であ
るセンサ入力回路１２４や補器回路１２６への電源を停
止し（ステップ２１８）、また、制御回路１１８にソフ
トウェアスタンバイ状態とするような低レベルの電源を
供給させる。このソフトウェアスタンバイ状態とは、Ｒ
ＯＭやＲＡＭ等の必要最少限の機器を作動可能状態とす
るものである。また、制御回路１１８に低レベルの電源
を供給させるには、例えば、第１電源回路１２０を制御
回路１１８によって作動させることができる。

【００４０】この結果、このように制御回路１１８をソ
フトウェアスタンバイ状態にすることにより、制御回路
１１８の発振子（クロック）の発振を停止し、消費電力
を低減し、電池３４の消耗を防止する。

【００４１】そして、この省エネルギモードからの復帰
は、メインスイッチ１３２を、一旦オフにすることによ
って行う。

【００４２】この結果、メインスイッチ１３２をオンに
したまま、所定時間（Ｔｃ）以上走行せずに放置する
と、省エネルギモードとなり、電池３４の消耗を防止す
るともに、長時間放置されても、電池３４が完全放電に
よつて劣化するのを防止することができ、電池３４の使
用状態を良好にし、また、短時間のメインスイッチ１３
２のオフへの押し忘れによっても、電池３４の完全放電
を防止することができる。

【００４３】また、モータ回転数を検知するだけなの
で、従来の車速検出手段や踏力検出手段が不要となり、
構成が簡単で、また、電動モータ４２の誤作動もなく
し、しかも、廉価とすることができる。

【００４４】

【発明の効果】以上詳細な説明から明らかなようにこの
発明によれば、メインスイッチのオン・オフに対応して
オン・オフされる第１電源回路を設け、メインスイッチ
のオンとは無関係にオフされる第２電源回路を設け、電
動モータのモータ回転数を検知するモータ回転数検知手
段を設け、メインスイッチのオン時でモータ回転数が所
定時間以上設定回転数未満の場合には省エネルギモード
として第２電源回路をオフにするとともにソフトウェア
スタンバイ状態に維持できる低レベルの電源が供給され
る制御回路を設けたことにより、メインスイッチがオン
時で、モータ回転数が所定時間以上設定回転数未満の状
態の場合に、制御回路が省エネルギモードとなり、第２
電源回路をオフとして制御回路以外の回路をオフにする
とともに、制御回路にソフトウェアスタンバイ状態にな
る低レベルの電源が供給されるので、電池の消耗を防止
するとともに、長期間の放置や短時間のメインスイッチ
のオフへの押し忘れでも、電池が完全放電を防止し、こ
れにより、電池の使用状態を良好とし、しかも、電池交
換を不要とし得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】電源制御のフローチャートである。

【図２】制御装置及び周辺機器のブロック図である。

【図３】電動モータの駆動系のブロック図である。

【図４】駆動ユニットの断面図である。

【図５】図４の駆動ユニットの構成図である。

【図６】自転車の構成図である。

【符号の説明】

２ 自転車 ３４ 電池 ３６ 駆動ユニット ４２ 電動モータ ６８ クランク軸 ８２ 差動歯車機構 １１６ 制御装置 １１８ 制御回路 １２０ 第１電源回路 １２２ 第２電源回路 １２４ センサ入力回路 １２６ 補機回路 １３０ モータ駆動回路 １３２ メインスイッチ １３６ ペダル回転数検知手段 １３８ モータ回転数検知手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人力により駆動されるクランク軸の回転
   数に対応して駆動力が制御される電動モータを設け、こ
   の電動モータに電池からの電源を給断するようにオン・
   オフされるメインスイッチを設けた電動モータ付自転車
   の電源制御装置において、前記メインスイッチのオン・
   オフに対応してオン・オフされる第１電源回路を設け、
   前記メインスイッチのオンとは無関係にオフされる第２
   電源回路を設け、前記電動モータのモータ回転数を検知
   するモータ回転数検知手段を設け、前記メインスイッチ
   のオン時でモータ回転数が所定時間以上設定回転数未満
   の場合には省エネルギモードとして前記第２電源回路を
   オフにするとともにソフトウェアスタンバイ状態に維持
   できる低レベルの電源が供給される制御回路を設けたこ
   とを特徴とする電動モータ付自転車の電源制御装置。