JPH10250674A - 電気自転車とその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 手動の変速操作なしで快適に、かつ補助駆動
用電動機と充電式電池とを効率よく動作させながら運転
できる電気自転車とその制御方法を提供する。 【解決手段】 変速機５を動力伝達機構に設けるととも
に、変速機５の変速比を切り換える変速機コントローラ
４を設ける。補助駆動用電動機２Ｂを備えた電動駆動装
置の動作を制御する制御回路２Ｅは、変速機５の最適な
変速比を人力トルクと走行速度とに対応した変速機状態
データとしてあらかじめ記憶した変速機状態データテー
ブルを記憶手段に備え、走行時の人力トルクと走行速度
とに基づいて補助駆動トルクを決定し、補助駆動用電動
機２Ｂを制御するとともに、前記人力トルクと走行速度
とを前記変速機状態データテーブルと参照して変速機５
の最適な変速比を決定し、変速機コントローラ４に指示
して変速機５を前記決定した変速比に切り換えさせるよ
うに制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人力によって発生
させたトルクに応じて電動駆動装置を作動させ、走行速
度に対応して規定の範囲内で補助駆動をする電気自転車
に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、従来の電気自転車について説明す
る。電気自転車は人力による駆動力と電動機による駆動
力とを並列に設け、運転者によって発生させた人力トル
クと走行速度とに応じて規定範囲内で電動機により駆動
力を補助する機能を有する自転車であり、坂道の多い場
所や向い風の強い条件での運転が容易であり、脚力の弱
い運転者でも快適に運転できると言う長所を備えてい
る。また、深夜や早朝に運転する場合に運転音が静かで
あるために周囲の迷惑にならず、排気ガスも出さないな
ど、自転車本来の長所も十分に残している。

【０００３】この電気自転車は、運転者および歩行者の
安全を確保するために電動駆動装置による駆動補助率が
つぎのように定められている。すなわち、走行速度が１
５km／h以下では５０％以内、１５km／hから２４km／h
の間では走行速度に応じて漸次減少せしめ、２４km／h
において０％となるように制御せねばならない。

【０００４】そのため電気自転車に登載される電動駆動
装置は、補助駆動トルクを発生する補助駆動用電動機、
前記補助駆動用電動機の出力を減速して人力駆動装置に
伝達する減速機構、人力駆動装置に発生した人力トルク
を検出するトルク検出器、電気自転車の走行速度を検出
する速度検出器、およびマイクロコンピュータを内蔵す
る制御回路により構成されており、トルク検出器および
速度検出器から得られる情報により、制御回路に内蔵さ
れているマイクロコンピュータが補助駆動用電動機の運
転条件を決定し、前記規定内で駆動力を補助している。

【０００５】また、電動駆動装置を最適の条件で動作さ
せながら機能を広範囲に発揮する目的で、電動駆動装置
で補助駆動される人力駆動装置と駆動輪との間に手動で
変速操作される変速機を備えた電気自転車が提案され実
用化されている。この変速機は駆動輪の回転軸に同軸固
定された径の異なる複数の歯車を備え、人力駆動装置の
動力を伝達するチェーンを前記歯車の任意の１つに切り
換えて係合するようにしたものであり、ハンドル部など
に設けられたレバーによりワイヤを引いたり戻したりし
て前記チェーンが係合する歯車を切り換えるように構成
されている。この変速機は従来の人力駆動装置のみで走
行する自転車にも一般的に採用されているものと同じで
あり、その変速段数は、通常、３段ないし４段であっ
て、坂道や向い風などのように、特に大きな駆動トルク
を必要とする場合、前記レバーを手動で操作して変速比
を大きい減速比側に切り換えることにより、運転者の負
担と電動駆動装置および充電式電池の負担とを軽減する
ことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の電気
自転車において、その運転者には高齢者や女性が多く、
体力的に弱い運転者が運転しながらレバーを操作して路
面状況や気象状況に対応して変速比を切り換える操作は
運転者にとってかなりの負担となり、結局、変速機が有
効に使われない場合が多い。また、通常の体力を有する
運転者にとっても走行状態に応じて常に最適の変速比と
なるように変速機を頻繁に操作することは非常に面倒で
ある。

【０００７】また、電気自転車の補助駆動用電動機とし
て一般的に直流電動機が使用されるが、この補助駆動用
電動機には効率が最大となる固有の回転数があり、走行
中に変速比を切り換えて常に補助駆動用電動機の回転数
を最大効率となる回転数で運転させることにより最小の
電力消費で走行することができる。このことは充電式電
池にとっても過大な電流を放電することなく、常に適正
な放電電流を維持することになるので、負担が少なく、
ひいては電池寿命を大きく伸ばすことにもなる。

【０００８】しかし、手動による変速操作では補助駆動
用電動機の回転数などを検出して運転者に知らせる手段
と、運転者が前記補助駆動用電動機の回転数に応じて変
速比を頻繁に切り換える操作とが必要であり、この操作
は運転者にとってかなり煩雑な操作となるので結果とし
て補助駆動用電動機が効率の悪い回転数で運転している
場合でもそのまま運転される場合が多くなり、変速機は
十分にその機能を発揮しないと言う問題点があった。

【０００９】本発明は上記の課題を解決するもので、変
速機の機能を十分に発揮させ、快適な乗り心地と、効率
的な電力利用とを実現できる電気自転車とその制御方法
を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に係わる本発明
は、人力駆動装置および電動駆動装置のトルクを駆動輪
に伝達する動力伝達機構に変速機を備えるとともに、前
記変速機の変速比を切り換える変速機コントローラを備
え、制御回路は人力トルクと走行速度とに対応する前記
変速機の最適な変速比を変速機状態データとしてあらか
じめ記憶した変速機状態データテーブルを備え、走行時
の人力トルクと走行速度とを前記変速機状態データテー
ブルと参照して前記変速機の変速比を決定し、前記変速
機コントローラにより前記変速機を前記決定した変速比
に切り換えるように制御する電気自転車である。

【００１１】これにより、変速機の変速比を人力トルク
と走行速度とに対応した最適な変速比に自動的に切り換
えることができ、運転者の面倒な変速操作を不要にする
とともに、電動駆動装置と充電式電池とを効率的に使用
することができる。

【００１２】請求項２に係わる本発明は、制御回路は運
転者が選択できる複数個の変速機状態データテーブルを
備え、運転者が選択した変速機状態データテーブルを参
照して変速比を決定し、変速機コントローラにより変速
機を前記決定した変速比に切り換えるように制御する請
求項１に係わる電気自転車である。

【００１３】これにより、運転者が坂道運転や向い風運
転などの運転状況に対応した変速機状態データテーブル
を選択することにより、運転状況に適した変速機状態デ
ータを用いて自動的に変速機を切り換えながら快適かつ
効率的に運転することができる。

【００１４】請求項３に係わる本発明は、充電式電池の
放電電流または補助駆動用電動機の駆動電流のいずれか
の電流値が所定範囲になるように変速比を切り換え制御
する請求項１ないし請求項２のいずれかに係わる電気自
転車である。

【００１５】これにより、充電式電池の放電電流を所定
範囲に保ちながら運転でき、充電式電池の過電流を防止
しながら、快適かつ効率的に運転することができる。

【００１６】請求項４に係わる本発明は、走行速度が所
定の値以下であるとき、変速比を強制的に大きい減速比
に切り換え制御する請求項３に係わる電気自転車であ
る。

【００１７】これにより、始動運転を容易にすることが
できる。請求項５に係わる本発明は、走行速度が所定の
値以下であるときに強制的に切り換えられる減速比の値
を、運転者が選択できるようにした請求項４に係わる電
気自転車である。

【００１８】これにより、運転者が体力などに合わせて
選択した減速比で始動運転することができる。

【００１９】請求項６に係わる本発明は、充電式電池が
放電末期状態であるとき、変速機の変速比を強制的に最
大減速比に切り換え、かつ放電末期状態が解消するまで
前記最大減速比を保持し続けるように制御する請求項１
ないし請求項５のいずれかに係わる電気自転車である。

【００２０】これにより、充電式電池が放電末期状態で
あって電動駆動装置が作動しない場合でも軽い人力トル
クで運転することができる。

【００２１】請求項７に係わる本発明は、充電式電池の
電圧が所定時間以上にわたって所定値以下であったとき
に放電末期状態であると判断するようにした請求項６に
係わる電気自転車である。

【００２２】これにより、充電式電池の放電末期状態を
容易に判断することができる。請求項８に係わる本発明
は、変速機コントローラが変速機の変速比を機械的に切
り換える制御電動機に流れる電流の値が所定時間以上に
わたって所定値以上であったときに前記制御電動機への
電流供給を停止するように制御する請求項１ないし請求
項７のいずれかに係わる電気自転車である。

【００２３】これにより、変速機コントローラまたは変
速機が不具合で変速機の切り換えが不可能になっている
場合に変速機コントローラが損傷する事態を防止するこ
とができる。

【００２４】請求項９に係わる本発明は請求項１ないし
請求項８のいずれかに記載の電気自転車を駆動する制御
方法であり、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載
した電気自転車の効用を発揮できるものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】請求項１に係わる本発明におい
て、制御回路は、電動駆動装置の動作を制御する手段を
意味し、ペダル・クランク機構で発生する人力トルクは
トルク検出器により検出し、また、補助駆動用電動機の
回転数などに基づく速度検出器により走行速度を検出す
るように構成する。また、記憶手段を有するマイクロコ
ンピュータにより補助駆動トルクを演算するとともに、
人力トルクと走行速度とに対応する最適な変速比を変速
機状態データとして前記記憶手段にあらかじめ記憶させ
て変速機状態データテーブルとし、走行時における前記
トルク検出器の出力と前記速度検出器の出力とを読み込
んで前記変速機状態データテーブルと参照し、該当する
変速比を最適な変速比として決定する。なお、変速機状
態データは、補助駆動用電動機の特性と充電式電池の特
性とに基づいて運転状況に対応して、補助駆動用電動機
および充電式電池が最も効率よく動作できる減速比とし
て決定すればよい。これらは補助駆動用電動機および充
電式電池の特性データからも、実験からも求めることが
できる。

【００２６】また、変速機コントローラは変速機の変速
比を前記制御回路の制御により前記決定した変速比に機
械的に切り換える手段を意味し、実施例では変速機の変
速比を切り換えるワイヤの曳き量を制御電動機の回転量
で制御する。

【００２７】請求項２に係わる本発明において、複数個
の変速機状態データテーブルは、運転状態、たとえば坂
道運転，向い風運転などの運転状況ごとに設けた変速機
状態データテーブルを意味する。これらは前記記憶手段
にあらかじめ記憶させておく。

【００２８】なお、請求項３以降に係わる本発明におけ
る電流検出器，電圧検出器，制御電流検出器，電流遮断
器などは通常手段により実現できる。

【００２９】

【実施例】以下、実施例について説明する。

【００３０】（実施例１）以下、本発明の電気自転車の
第１の実施例について図面を参照しながら説明する。本
実施例は請求項１に係わる。

【００３１】図１は本実施例の構成を示す外観図であ
る。図において、１は人力駆動装置であり、運転者の踏
力を回転力に変換するペダル・クランク機構１Ａと、ペ
ダル・クランク機構１Ａの回転力を駆動輪１Ｂに伝達す
る動力伝達機構１Ｃと、動力伝達機構１Ｃから回転力を
受けて電気自転車を推進させる駆動輪１Ｂとを備えてい
る。なお、動力伝達機構１Ｃは、通常はチェーンまたは
ベルトが使用されている。２は人力駆動装置１を補助駆
動する電動駆動装置、３は電動駆動装置２に電力を供給
する充電式電池、４は変速機５を切り換え制御する変速
機コントローラである。変速機５は基本的には従来の技
術で説明したものと同様な変速機であり、人力駆動装置
１の動力伝達機構１Ｃと駆動輪１Ｂとの間に挿入されて
いる。本実施例における変速機５が従来例と異なる点
は、変速機コントローラ４によりワイヤ４Ａを引いたり
戻したりすることで自動的に変速比を切り換えることに
ある。なお、ワイヤ４Ａは変速機コントローラ４の構成
要素の１つである。

【００３２】図２は本実施例における電動駆動装置２の
構成を示す断面図であり、図２（ａ）は軸方向の断面、
図２（ｂ）は径方向の断面を示す。図において、２Ａは
演算制御を行うマイクロコンピュータ、２Ｂは補助駆動
の動力源である補助駆動用電動機、２Ｃは人力駆動装置
１のトルクを検出するトルク検出器、２Ｄは人力駆動装
置１の回転数から電気自転車の走行速度を検出する速度
検出器であり、マイクロコンピュータ２Ａとトルク検出
器２Ｃと速度検出器２Ｄとで制御回路２Ｅを構成する。
制御回路２Ｅにおいて、マイクロコンピュータ２Ａはト
ルク検出器２Ｃおよび速度検出器２Ｄが出力する情報を
読み込んで補助駆動率を決定するとともに、変速機コン
トローラ４を制御して変速機５を切り換えさせる。ま
た、電動駆動装置２は減速機構を備え、制御回路２Ｅが
指示する補助駆動率となるように補助駆動用電動機２Ｂ
の出力を減速して人力駆動装置１に伝達する。

【００３３】図３は本実施例における変速機コントロー
ラ４の構成を示す断面図である。図において、４Ｅは変
速機コントローラ４のケース、４Ａは変速機５の変速比
を機械的に切り換えるためのワイヤ、４Ｃは制御電動
機、４Ｄは制御電動機４Ｃの出力軸に設けたウォームギ
ヤ、４Ｅはウォームギヤ４Ｄに係合して回転する歯車、
４Ｆは歯車４Ｅに係合して回転する歯車、４Ｇは歯車４
Ｆに係合して移動するピニオンギヤ、４Ｈはピニオンギ
ヤ４Ｇと一体に移動する可動子、４Ｊは切り換え段数に
対応して可動子４Ｈに設けた凹部、４Ｋは接触子４Ｌを
凹部４Ｊに押し付けるばねである。

【００３４】制御電動機４Ｃは、制御回路２Ｅの制御の
もとに回転して変速機５の変速比が走行状態に応じた最
適変速比になるようにワイヤ４Ａを引いたり戻したりす
る。このとき、制御回路２Ｅはマイクロコンピュータ２
Ａにより最適変速比を走行状態に対応して決定して制御
電動機４Ｃを回転させるが、マイクロコンピュータ２Ａ
は走行状態に対応する最適変速比を記憶した変速機状態
データテーブルを記憶手段に備え、トルク検出器２Ｃお
よび速度検出器２Ｄの出力情報から得られる走行状態に
対応する最適変速比（以下、変速機状態と称す）を前記
変速機状態データテーブルから求める。

【００３５】上記構成において、その動作を説明する。
図４は電気自転車の構成を示すブロック図である。ま
た、（表１）はマイクロコンピュータ２Ａが内蔵する記
憶手段が記憶している変速機状態データテーブルの内容
を示す表であり、補助駆動用電動機２Ｂの特性と充電式
電池３の特性とに基づいて、トルクと走行速度とに対応
して補助駆動用電動機２Ｂと充電式電池３とが常に効率
の高い動作領域で動作できる変速機状態を３段階に設定
してあらかじめ記憶させてある。

【００３６】

【表１】

【００３７】図４において、トルク検出器２Ｃは運転者
がペダル・クランク機構１Ａに踏力を加えることにより
発生したトルクを検出し、速度検出器２Ｄはそのときの
走行速度を検出する。マイクロコンピュータ２Ａはトル
ク検出器２Ｃと速度検出器２Ｄの出力を読み込んで必要
な補助駆動トルクを決定するとともに、（表１）に示し
た変速機状態データテーブルからトルクと走行速度とに
対応した変速機状態を読み出す。その結果に基づいて補
助駆動用電動機２Ｂおよび変速機コントローラ４に所定
の状態となるように充電式電池３から電流が制御供給さ
れる。

【００３８】以上のように本実施例によれば、変速機５
の変速比が常に最適の状態となるように自動的に切り換
えられるので、手動による変速操作が不要になるととも
に、補助駆動用電動機２Ｂと充電式電池３とを常に効率
の高い状態で運転することができる。

【００３９】なお、本実施例では変速段数を３段として
説明したが、より多段の変速段数として、さらにきめ細
かく制御できることは言うまでもない。

【００４０】（実施例２）以下、本発明の電気自転車の
第２の実施例について図面を参照しながら説明する。本
実施例は請求項２に係わる。

【００４１】図６は本実施例の構成を示すブロック図で
ある。なお、図４と同じ構成要素には同一番号を付与し
て詳細な説明を省略する。本実施例が実施例１と異なる
点は、制御回路２Ｅにおいて、マイクロコンピュータ２
Ａの記憶手段が複数の変速機状態データテーブルを備
え、運転者が変速機状態データテーブルを複数の運転モ
ード、たとえば高速運転・登坂運転・向い風運転・のん
びり運転などに対応して選択使用できるようにしたこと
にある。なお、変速機状態データテーブルの選択は、た
とえば、ハンドル部などに設けた選択スイッチを運転者
が切り換えるようにすればよい。

【００４２】以上のように本実施例によれば、電気自転
車の使用状況に応じた様々な運転モードごとに変速機状
態データテーブルを設定しておき、運転者がその１つを
選択するようにしたことにより、運転者の体調，体力や
様々な運転状況に適合して電気自転車の能力を最大限に
発揮させることができる。

【００４３】（実施例３）以下、本発明の電気自転車の
第３の実施例について図面を参照しながら説明する。本
実施例は請求項３に係わる。

【００４４】図６は本実施例の構成を示すブロック図で
ある。なお、図１と同じ構成要素には同一番号を付与し
て詳細な説明を省略する。本実施例が実施例１と異なる
点は、マイクロコンピュータ２Ａに変速機状態データテ
ーブルを記憶した記憶手段を備えないとともに、補助駆
動用電動機２Ｂの駆動電流値を検出する電流検出器２Ｆ
を備え、マイクロコンピュータ２Ａは電流検出器２Ｆの
出力を読み込んで駆動電流値が所定の範囲内となるよう
に変速比を決定するようにしたことにある。したがっ
て、トルク検出器２Ｃおよび速度検出器２Ｄの出力は補
助駆動用電動機２Ｂの補助駆動トルクの決定のみに用い
られ、変速比の決定には用いられない。

【００４５】上記構成においてその動作を説明する。電
流検出器２Ｆは補助駆動用電動機２Ｂの駆動電流を検出
し、マイクロコンピュータ２Ａに出力する。マイクロコ
ンピュータ２Ａはその電流値が所定の範囲にあるか否か
をチェックし、所定の範囲の上限を超えたときには変速
比を大きい減速側に、また所定の範囲の下限より小さく
なったときには変速比を小さい減速側に設定し、変速機
コントローラ４を制御する。この動作により、坂道や向
い風などの大きいトルクを必要とするときに変速比を小
さくし、その結果、補助駆動用電動機２Ｂの負荷が軽く
なって駆動電流が小さくなり、電流値が所定の範囲内に
なって運転を続ける。したがって、補助駆動用電動機２
Ｂの負荷が大きくなったときに変速比を大きくするよう
に設定し、充電式電池３の電流が好ましい値の範囲を超
えて過大にならないように制御することができる。

【００４６】以上のように本実施例によれば、制御回路
２Ｅは補助駆動用電動機２Ｂの駆動電流値が所定の範囲
になるように変速比を決定して変速機５を自動的に切り
換えるようにしたことにより、補助駆動用電動機２Ｂを
最も効率のよい範囲の電流で常に動作させて効率よく運
転できるとともに、また、充電式電池３が出力する駆動
電流が過大にならないように、適切な値の範囲で使用で
きる。さらに、マイクロコンピュータ２Ａは記憶手段を
備える必要がなく、規模の小さいマイクロコンピュータ
２Ａで制御して構成を簡単にすることができる。

【００４７】なお、本実施例では補助駆動用電動機２Ｂ
の駆動電流を検出する場合について説明したが、充電式
電池３の放電電流を検出するようにしてもよいことは言
うまでもない。

【００４８】（実施例４）以下、本発明の電気自転車の
第４の実施例について図面を参照しながら説明する。本
実施例は請求項４ないし請求項５に係わる。

【００４９】図７は本実施例の構成を示すブロック図で
ある。なお、図６と同じ構成要素には同一番号を付与し
て詳細な説明を省略する。本実施例が実施例３と異なる
点は、制御回路２Ｅにおいてマイクロコンピュータ２Ａ
は速度検出器２Ｄの出力を読み込み、その値が停止状態
に近い低速度であったとき、電流検出器２Ｆが検出した
駆動電流に関係なく、強制的に変速比が最大減速比とな
るように変速機コントローラ４を制御する始動時優先変
速比制御機能を備えたことにある。他の動作は実施例３
と同じである。この動作により、走行速度が低い始動時
に変速比を最大減速比に強制的に切り換え、常に小さい
人力トルクで始動することができる。

【００５０】以上のように本実施例によれば、走行速度
が所定値より低いとき、補助駆動用電動機の駆動電流に
関係なく強制的に変速比を最大減速比に自動的に切り換
えるようにしたことにより、電気自転車を軽いペダリン
グで始動することができる。

【００５１】なお、本実施例では最大減速比に切り換え
るように説明したが、単に大きい減速比に切り換えても
よく、また、その減速比の値を運転者が選択できるよう
にして、運転者の体力に適合して始動できるようにして
もよい。

【００５２】（実施例５）以下、本発明の電気自転車の
第５の実施例について図面を参照しながら説明する。本
実施例は請求項６ないし請求項７に係わる。

【００５３】図８は本実施例の構成を示すブロック図で
ある。なお、図６と同じ構成要素には同一番号を付与し
て詳細な説明を省略する。本実施例が実施例３と異なる
点は、制御回路２Ｅは充電式電池３の出力電圧を監視す
る電圧検出器２Ｇを備えるとともに、マイクロコンピュ
ータ２Ａは電圧検出器２Ｇの出力を読み込んで充電式電
池３が放電末期状態であると判断したときには変速機コ
ントローラ４を制御して変速比を強制的に最大減速比に
切り換え、その状態を保持するようにする充電式電池放
電時優先変速比制御機能を備えたことにある。

【００５４】上記構成においてその動作を説明する。電
圧検出器２Ｇは充電式電池３の電圧を検出してマイクロ
コンピュータ２Ａに出力する。マイクロコンピュータ２
Ａは、電圧検出器２Ｇの出力により充電式電池３が放電
し切った状態であるか否かを判断し、たとえば充電式電
池３の電圧が所定値以下であるときには放電末期状態で
あると判断し、変速比を最大減速比に切り換えるように
変速機コントローラ４を制御する。この動作により、充
電式電池３が放電末期状態にあって電動駆動装置２の補
助駆動なしで運転する場合に、比較的軽いペダリングで
運転することができる。

【００５５】以上のように本実施例によれば、充電式電
池３が放電末期状態である場合には変速比を強制的に最
大減速比に切り換えるようにしたことにより、充電式電
池３が放電末期状態にあって補助駆動が機能しないとき
でも比較的軽いペダリングで運転することができる。

【００５６】（実施例６）以下、本発明の電気自転車の
第６の実施例について図面を参照しながら説明する。本
実施例は請求項８に係わる。

【００５７】図９は本実施例の構成を示すブロック図で
ある。なお、図６と同じ構成要素には同一番号を付与し
て詳細な説明を省略する。本実施例が実施例３と異なる
点は、制御回路２Ｅは制御電動機４Ｃの電流を検出する
制御電流検出器２Ｈと、制御電動機の駆動電流を遮断す
る電流遮断器２Ｊとを、充電式電池３から変速機コント
ローラ４への電流供給経路に直列に挿入して備えるとと
もに、マイクロコンピュータ２Ａが制御電流検出器２Ｈ
の出力を読み込み、制御電流検出器２Ｈの出力により制
御電動機４Ｃに所定時間以上にわたって所定値以上の電
流が流れ続けていることを検出したとき、電流遮断器２
Ｊを動作させて変速機コントローラ４への電流供給を停
止させる変速機コントローラ強制停止機能を備えたこと
にある。

【００５８】上記構成においてその動作を説明する。変
速機コントローラ４または変速機５に異物が挟まった場
合などで変速機５が正常に作動せず、変速機コントロー
ラ４に内蔵された制御電動機４Ｃが拘束状態となって過
大な電流が流れ続ける場合、制御回路２Ｅは制御電流検
出器２Ｈによりその状態を検出し、電流遮断器２Ｊによ
り変速機コントローラ４への給電を停止する。

【００５９】以上のように本実施例によれば、変速機コ
ントローラ４または変速機５が不具合になって正常に切
り換え動作しなくなったときに、変速機コントローラへ
の給電を停止して変速機コントローラ４が損傷する事態
を防止することができる。

【００６０】

【発明の効果】請求項１に係わる本発明は、人力駆動装
置および電動駆動装置のトルクを駆動輪に伝達する動力
伝達機構に変速機を備えるとともに、前記変速機の変速
比を切り換える変速機コントローラを備え、制御回路は
人力トルクと走行速度とに対応する前記変速機の最適な
変速比を変速機状態データとしてあらかじめ記憶した変
速機状態データテーブルを備え、走行時の人力トルクと
走行速度とを前記変速機状態データテーブルと参照して
前記変速機の変速比を決定し、前記変速機コントローラ
により前記変速機を前記決定した変速比に切り換えるよ
うに制御する電気自転車である。

【００６１】これにより、変速機の変速比を人力トルク
と走行速度とに対応した最適な変速比に自動的に切り換
えることができ、運転者の面倒な変速操作を不要にして
負担を軽減するとともに、手動操作よりもきめ細かい変
速比の切り換えにより、電動駆動装置と充電式電池とを
常に効率的に使用することができる。

【００６２】請求項２に係わる本発明は、制御回路は運
転者が選択できる複数個の変速機状態データテーブルを
備え、運転者が選択した変速機状態データテーブルを参
照して変速比を決定し、変速機コントローラにより変速
機を前記決定した変速比に切り換えるように制御する請
求項１に係わる電気自転車である。

【００６３】これにより運転者の体調・体力や、風など
の気象条件、坂道の多い場所で使用するか平地で使用す
るか、重い荷物を載せて運転するかどうかなど、様々な
運転状況に適した変速機状態データを用いて自動的に変
速機を切り換えながら快適かつ効率的に運転することが
できるとともに、補助駆動用電動機をさらにきめ細かく
効率的に動作させることができる。

【００６４】請求項３に係わる本発明は、充電式電池の
放電電流または補助駆動用電動機の駆動電流のいずれか
の電流値が所定範囲になるように変速比を切り換え制御
する請求項１ないし請求項２のいずれかに係わる電気自
転車である。

【００６５】これにより、補助駆動用電動機の電流を効
率のよい所定範囲に保ちながら運転でき、１充電当りの
走行距離を大きくすることができるとともに、過大な電
流を流さないので充電式電池の負担を軽減し、電池寿命
を長くすることができる。また、変速機状態データテー
ブルを用いないので、構成を簡単にすることができる。

【００６６】請求項４に係わる本発明は、走行速度が所
定の値以下であるとき、変速比を強制的に大きい減速比
に切り換え制御する請求項３に係わる電気自転車であ
る。

【００６７】これにより、始動運転を容易にすることが
でき、運転者の体力に合わせた快適なペダリングで始動
することができる。

【００６８】請求項５に係わる本発明は、走行速度が所
定の値以下であるときに強制的に切り換えられる減速比
の値を、運転者が選択できるようにした請求項４に係わ
る電気自転車である。

【００６９】これにより、運転者が体力などに合わせて
選択した減速比で始動運転することができる。

【００７０】請求項６に係わる本発明は、充電式電池が
放電末期状態であるとき、変速機の変速比を強制的に最
大減速比に切り換え、かつ放電末期状態が解消するまで
前記最大減速比を保持し続けるように制御する請求項１
ないし請求項５のいずれかに係わる電気自転車である。

【００７１】これにより、充電式電池が放電末期状態、
いわゆる「バッテリー上がり」の状態のとき、補助駆動
なしで充電可能な場所まで移動する場合に、軽い人力ト
ルクで運転することができる。

【００７２】請求項７に係わる本発明は、充電式電池の
電圧が所定時間以上にわたって所定値以下であったとき
に放電末期状態であると判断するようにした請求項６に
係わる電気自転車である。

【００７３】これにより、充電式電池の放電末期状態を
容易に判断することができる。請求項８に係わる本発明
は、変速機コントローラが変速機の変速比を機械的に切
り換える制御電動機に流れる電流の値が所定時間以上に
わたって所定値以上であったときに前記制御電動機への
電流供給を停止するように制御する請求項１ないし請求
項７のいずれかに係わる電気自転車である。

【００７４】これにより、変速機が異物の挟み込みや機
械的な故障で変速比の切り換えが不可能になっている場
合、充電式電池を過放電から保護するとともに、変速機
コントローラが損傷する事態を防止することができる。

【００７５】請求項９に係わる本発明は、請求項１ない
し請求項８のいずれかに記載した電気自転車を駆動する
制御方法であり、上記各請求項に係わる発明の電気自転
車の効用を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の構成を示す外観図

【図２】（ａ）同実施例における電動駆動装置の構成を
示す軸方向断面図 （ｂ）同実施例における電動駆動装置の構成を示す径方
向断面図

【図３】同実施例における変速機コントローラの構成を
示す断面図

【図４】同実施例の構成を示すブロック図

【図５】本発明の実施例２の構成を示すブロック図

【図６】本発明の実施例３の構成を示すブロック図

【図７】本発明の実施例４の構成を示すブロック図

【図８】本発明の実施例５の構成を示すブロック図

【図９】本発明の実施例６の構成を示すブロック図

【符号の説明】

１ 人力駆動装置 １Ａ ペダル・クランク機構 １Ｂ 駆動輪 １Ｃ 動力伝達機構 ２ 電動駆動装置 ２Ａ マイクロコンピュータ ２Ｂ 補助駆動用電動機 ２Ｃ トルク検出器 ２Ｄ 速度検出器 ２Ｅ 制御回路 ２Ｆ 電流検出器 ２Ｇ 電圧検出器 ２Ｈ 制御電流検出器 ２Ｊ 電流遮断器 ３ 充電式電池 ４ 変速機コントローラ ４Ａ ワイヤ ４Ｂ ケース ４Ｃ 制御電動機 ４Ｄ ウォームギヤ ４Ｅ，４Ｆ 歯車 ４Ｇ ピニオンギヤ ４Ｈ 可動子 ４Ｊ 凹部 ４Ｋ ばね ４Ｌ 接触子 ５ 変速機

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】運転者が発生させる人力トルクにより動力
   伝達機構を介して駆動輪を駆動する人力駆動装置と、前
   記人力駆動装置による駆動を補助する電動駆動装置と、
   前記電動駆動装置に電力を供給する充電式電池とを備
   え、前記電動駆動装置は補助電動トルクを発生する補助
   駆動用電動機と、前記人力トルクと走行速度とに基づい
   て前記補助電動トルクを決定し、その補助電動トルクを
   発生するように前記補助駆動用電動機を制御する制御回
   路とを備えている電気自転車において、変速機を前記動
   力伝達機構に設けるとともに、前記変速機の変速比を切
   り換える変速機コントローラを設け、前記制御回路は、
   前記人力トルクと走行速度とに対応した最適な変速比を
   変速機状態データとしてあらかじめ記憶した変速機状態
   データテーブルを備え、走行時の前記人力トルクと走行
   速度とを前記変速機状態データテーブルと参照して前記
   変速機の変速比を決定し、前記変速機コントローラによ
   り前記変速機を前記決定した変速比に切り換え制御する
   機能を有する回路であることを特徴とする電気自転車と
   その制御方法。
2. 【請求項２】制御回路は運転者が選択できる複数個の変
   速機状態データテーブルを備え、運転者が選択した変速
   機状態データテーブルを参照して変速機の変速比を決定
   し、その変速比に切り換えるように制御する機能を有す
   る回路であることを特徴とする請求項１記載の電気自転
   車。
3. 【請求項３】制御回路は充電式電池の放電電流または補
   助駆動用電動機の駆動電流のいずれかを検出する電流検
   出器を備え、前記電流検出器の出力が示す電流値が所定
   範囲になるように変速機の変速比を切り換え制御する機
   能を有する回路であることを特徴とする請求項１ないし
   請求項２のいずれかに記載の電気自転車。
4. 【請求項４】制御回路は走行速度が所定の値以下である
   とき電流検出器の出力に関係なく変速機の変速比を強制
   的に大きい減速比に切り換えるように制御する機能を有
   する回路であることを特徴とする請求項３記載の電気自
   転車。
5. 【請求項５】走行速度が所定の値以下であるときに強制
   的に切り換える減速比の値を運転者が選択できるように
   した請求項４記載の電気自転車。
6. 【請求項６】制御回路は充電式電池の電圧を検出する電
   圧検出器を備え、前記電圧検出器の出力により前記充電
   式電池が放電末期状態であるか否かを判断し、放電末期
   状態であると判断したとき変速機の変速比を強制的に最
   大減速比に切り換え、かつ放電末期状態が解消するまで
   前記最大減速比を保持し続けるように制御する機能を有
   する回路であることを特徴とする請求項１ないし請求項
   ５のいずれかに記載の電気自転車。
7. 【請求項７】制御回路は電圧検出器の出力により充電式
   電池の電圧が所定時間以上にわたって所定値以下であっ
   たとき充電式電池は放電末期状態にあると判断するよう
   にした請求項６記載の電気自転車。
8. 【請求項８】変速機コントローラは変速機の変速比を機
   械的に切り換える動力源として制御電動機を備え、制御
   回路は前記制御電動機に流れる電流を検出する制御電流
   検出器と、前記制御電動機の駆動電流を遮断する電流遮
   断器とを備え、前記制御電動機の電流値が所定時間以上
   にわたって所定値以上であったときに前記制御電動機へ
   の電流供給を停止するように制御する機能を有する変速
   機コントローラであることを特徴とする請求項１ないし
   請求項７のいずれかに記載の電気自転車。
9. 【請求項９】請求項１ないし請求項８のいずれかに記載
   したことを特徴とする電気自転車の駆動を制御する電気
   自転車の制御方法。