JPH10304502A - アシスト走行可能距離表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アシスト走行可能距離表示装置に関し、現在
の残存容量でアシスト走行可能な距離を簡単なロジック
で適切に算出し表示できるようにする。 【解決手段】 パワーアシスト自転車にそなえられ、バ
ッテリの残存容量を監視するバッテリ監視手段４と、速
度センサ８と、クロック１３と、バッテリ監視手段４，
速度センサ８，クロック１３からの各情報に基づいてア
シスト走行可能距離を算出する演算手段６Ａと、アシス
ト走行可能距離を表示する表示器１１とをそなえ、演算
手段６Ａは、パワーアシスト走行の開始時には標準放電
率に基づき、パワーアシスト走行の開始後には実績放電
率に基づき、アシスト走行可能距離を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パワーアシスト自
転車（補助駆動モータ付き自転車又は電動自転車）のモ
ータの電源であるバッテリの残存容量についての情報を
表示する表示装置に関し、特に、バッテリの残存容量を
アシスト走行可能距離として表示する、アシスト走行可
能距離表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、バッテリを電源とする補助駆
動モータに、運転者のペダルの踏み込みトルクに応じた
補助トルクを発生させて、運転者のペダルの踏み込みを
アシストするパワーアシスト自転車が知られている。図
３はパワーアシスト自転車の構成を示す模式図であり、
図３に示すように、一般の自転車（パワーアシストなし
の自転車）と同様なフレーム０１８に、モータ０７０が
内蔵された駆動ユニット０３０と、モータ０７０の電源
となるバッテリ０７７と、運転者のペダル０１５の踏み
込みトルクに応じた補助トルク（踏み込みトルクに所定
の比率を乗じたトルク）を発生させるようモータ０７０
の駆動制御を行なう制御装置０７８とが取り付けられて
いる。これにより、モータ０７０にて発生した補助トル
クは運転者のペダル０１５の踏み込みトルクと共に、ス
プロケット０４からチェン０５を介して後輪０１７と一
体回転するスプロケット０３に伝えられ、後輪０１７を
回転させ、運転者の負担を軽減するようになっている。

【０００３】このようなパワーアシスト自転車におい
て、モータの使用によってバッテリは放電し、バッテリ
が保有する充電電気量（以下残存容量と呼ぶ）は逐次減
少していくが、放電し過ぎるとバッテリの寿命が極端に
短くなる。そこで、放電時の残存容量に下限の基準値を
設けておき、バッテリの残存容量を監視してこの基準値
まで下がったら放電を停止し、運転者にバッテリの充電
を促す必要がある。

【０００４】このためには、バッテリの残存容量を運転
者が把握できる手段が必要となるが、従来より、以下の
ような種々の方法により残存容量を算出し、必要に応じ
てこれを表示し、残存容量が所定の基準限度値を下回っ
たら警告を発して放電を停止する手段が用いられてい
る。 （１）充放電を行なっている時間を計測し、これに予め
定めた電流値を乗じて出入電気量を求め残存容量を算出
するタイマ方式。

【０００５】（２）充放電を行なっている時間を計測
し、両者から出入電気量を求め残存容量を算出する電流
積算方式。 （３）複数の放電電流をパラメータとするバッテリ電圧
−残存容量特性曲線を記憶させておいて、この特性曲線
を用いてバッテリ電圧から精度よく残存容量を算出する
電圧監視方式。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に、従来においても過放電によるバッテリのダメージを
防止するために、バッテリの残存容量を各種方法で測定
算出して表示し、所定の基準値に達したら充電を促す手
段が提案されてはいたが、残存容量とその残存容量でア
シスト走行できる距離（アシスト走行可能距離）との関
係は走行状態により変化し常に一定とはならないため、
運転者にとっては、残存容量が表示されたとしても、そ
の残存容量で後どれだけアシスト走行が可能か判断でき
ず、運転途中でいつパワーアシストが停止されるか不明
で不安を感ずることになる。

【０００７】本発明は、上述の課題に鑑み創案されたも
ので、現在の残存容量でアシスト走行可能な距離を簡単
なロジックで適切に算出し表示できるようにしていくこ
とにより、運転者がこのアシスト走行可能距離を把握し
ながらパワーアシスト停止の不安なく走行でき、バッテ
リの充電を適切に行なうことができるようにした、アシ
スト走行可能距離表示装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、本発明のアシ
スト走行可能距離表示装置は、モータと該モータに電力
を供給するバッテリとを備え、運転者のペダルの踏み込
みトルクに応じて該モータに補助トルクを発生させて、
該運転者のペダルの踏み込みをアシストするパワーアシ
スト走行を行ないうる、パワーアシスト自転車にそなえ
られ、該バッテリに充放電される電流を検出して該バッ
テリの残存容量を監視するバッテリ監視手段と、該パワ
ーアシスト自転車の走行速度を検出する速度センサと、
経過時間情報を出力しうるクロックと、該バッテリ監視
手段，該速度センサ，該クロックからの各情報に基づい
て該パワーアシスト自転車のアシスト走行可能距離を算
出する演算手段と、該演算手段で算出された該アシスト
走行可能距離を表示する表示器とをそなえ、該演算手段
は、該パワーアシスト走行の開始時には、該バッテリ監
視手段から送られる残存容量情報を予め記憶された標準
放電率で除してアシスト走行可能距離を算出し、該パワ
ーアシスト走行の開始後には、該バッテリ監視手段から
送られる残存容量情報，該速度センサから送られる速度
情報，該クロックから送られる経過時間情報とに基づい
て、適宜の時間までの単位走行距離当たりの放電量を算
出し、該単位走行距離当たりの放電量でその時点の残存
容量を除してアシスト走行可能距離を算出し、該アシス
ト走行可能距離を更新していくことを特徴としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１，図２は本発明の一実施形態
としてのアシスト走行可能距離表示装置について示すも
のであり、これらの図に基づいて説明する。本装置は、
バッテリから供給される電力によってモータを駆動さ
せ、このモータの駆動力を補助動力として利用して走行
するパワーアシスト自転車（図３参照）に適用されるも
のであり、図１（本アシスト走行可能距離表示装置及び
パワーアシスト装置を示すブロック図）に示すように構
成される。

【００１０】まず、パワーアシスト装置について説明す
ると、このパワーアシスト装置は、図１に示すように、
バッテリユニット１と、メインスイッチ５と、アシスト
制御手段６と、踏力センサ７と、インバータ９と、モー
タ１０とから構成される。そして、このパワーアシスト
装置では、メインスイッチ５をオン操作すると、アシス
ト制御手段６に電源が入り、アシスト制御手段６では、
自転車の駆動部（図示略）に設けられた踏力センサ７か
ら送られる情報に基づいて運転者のぺダルの踏み込みト
ルクを算出し、この踏み込みトルクに一定の比率を乗じ
た補助トルクを出力するようインバータ９のデューティ
比を制御する。これにより、モータ１０の駆動制御を行
ないパワーアシスト状態を制御できるようになってい
る。

【００１１】また、バッテリユニット１には、バッテリ
（蓄電池）２と、電流測定用の抵抗３と、バッテリ監視
手段４とが内蔵されている。バッテリ監視手段４は、メ
インスイッチ５が閉じて電流が流れるときに抵抗３の両
端に生じる電圧を検出して、これに基づいてバッテリ２
に充放電される電気量を積算し、常時バッテリ２が保有
する現有電気容量（残存容量）を算出して、内蔵する不
揮発性メモリ（図示略）に記憶する。

【００１２】そして、本アシスト走行可能距離表示装置
は、バッテリ監視手段４と自転車の走行速度を検出する
速度センサ８と、経過時間情報を出力しうるクロック１
３と、アシスト制御手段６内にそなえられた演算機能
（演算手段）６Ａと、表示器（ここでは、デジタル式表
示のもの）１１とから構成される。そして、この本アシ
スト走行可能距離表示装置では、メインスイッチ５のオ
ン操作によって、アシスト制御手段６と共にバッテリ監
視手段４にもバッテリユニット１からの電流が供給さ
れ、これにより、アシスト制御手段６内の演算手段６Ａ
で、バッテリ監視手段４から送られるバッテリ２の残存
容量情報と、速度センサ８から送られる速度情報〔駆動
スプロケット（図示略）の歯の定点通過の検出によるパ
ルス信号〕と、クロック１３から送られる経過時間情報
とに基いてアシスト走行可能距離の演算を行ない、この
演算結果に基づいてデジタル表示器１１に表示されるア
シスト走行可能距離を更新していくようになっている。

【００１３】なお、１２はリセット用ボタンスイッチを
示し、このボタンスイッチ１２を押すことにより、演算
手段６Ａにおけるデータ（ボタンスイッチ１２が押され
た時点までの走行距離及び放電量のデータ）がクリアさ
れ、新たにボタンスイッチ１２が押された時点からの走
行距離及び放電量のデータに基づいてアシスト走行可能
距離の演算が行なわれるようになっている。

【００１４】また、演算手段６Ａには、不揮発性メモリ
（図示略）がそなえられ、このメモリには、ある走行パ
ターンで走行した場合の単位走行距離当たりの放電量
（これを標準放電率と定義する。）Ｑｓが、予め定数と
して記憶されている。そして、演算手段６Ａは、予め設
定された一定の走行時間内又は一定の走行距離内（ボタ
ンスイッチ１２を押してリセットしてからの走行時間又
は走行距離を対象とする）では、現在のバッテリ２の残
存容量を標準放電率で除して得られる値を、現在におけ
るアシスト走行可能距離として表示器１１に出力して表
示するようになっている。

【００１５】また、走行時間又は走行距離が予め設定さ
れた一定時間又は一定距離を越えたら、クロック１３と
速度センサ８とからそれぞれ送られる情報に基づいて算
出した走行開始からの累積走行距離Ｌと、バッテリ監視
手段４から送られる残存容量情報Ｑとから単位走行距離
当たりの放電量（実績放電率）Ｑｍｖを算出し、現在の
バッテリ２の残存容量Ｑを現在までの実績放電率Ｑｍｖ
で除して得られる値（Ｑ／Ｑｍｖ）を現在におけるアシ
スト走行可能距離Ｒｖとして表示するようになってい
る。この表示の更新は一定の時間間隔毎に行なうように
なっている。また、実績放電率Ｑｍｖは、走行開始時点
からの累積走行距離Ｌと累積放電量Ｑｖとにより算出
（Ｑｍｖ＝Ｑｖ／Ｌ）される。ただし、ボタンスイッチ
１２を押した場合は、その時点までの累積走行距離Ｌ及
び累積放電量Ｑｍｖは一度クリアされ、改めて計測が開
始され、その再計測開始時点からの累積走行距離Ｌ及び
累積放電量Ｑｖにより算出されるようになっている。

【００１６】なお、本実施形態においては、演算手段６
Ａがモータ駆動のためのアシスト制御手段６内にそなえ
られるが、演算手段６Ａはアシスト制御手段６と別個の
ものであっても差し支えない。本発明の一実施形態とし
てのアシスト走行可能距離表示装置は、上述のように構
成されているので、走行開始した場合、例えば図２に示
すような処理が行なわれる。ここでは、実績放電率Ｑｍ
ｖに基づくアシスト走行可能距離の算出及び表示は、累
積走行距離が一定距離を越えた場合に行なうものとして
説明する。

【００１７】メインスイッチ５を閉じるとアシスト制御
手段（演算手段）６及びバッテリ監視手段４に電源が入
り、アシスト走行可能距離の演算が開始される。はじめ
のステップＳ１からステップＳ３までは走行開始前の表
示器１１への初期表示処理であり、まず、ステップＳ１
にて、バッテリ監視手段４に内蔵される不揮発性メモリ
（図示略）からバッテリ２の初期残存容量Ｑｉがアシス
ト制御手段６内の演算手段６Ａに読み込まる。次のステ
ップＳ２にて、演算手段６Ａは、Ｑｉを演算手段６Ａに
内蔵される不揮発性メモリ（図示略）に予め記憶されて
いる標準放電率Ｑｓで除し、初期アシスト走行可能距離
Ｒｉに換算する。そして次のステップＳ３にて、演算手
段６Ａから出力された初期アシスト走行可能距離Ｒｉを
表示器１１に表示する。

【００１８】続くステップＳ４では、放電量Ｑｖ、現在
残存容量Ｑ、累積走行距離Ｌをそれぞれ算出する。つま
り、バッテリ監視手段４は、まず抵抗３の両端に発生す
る電圧を検出して電流を算出し、次にこの電流によって
微小時間毎に放電される電気量を積算して放電量Ｑｖを
算出し、所定時間毎に初期残存容量Ｑｉから減じて現在
残存容量Ｑを算出して不揮発性メモリ（図示略）に記憶
すると共に、放電量Ｑｖ及び現在残存容量Ｑのデータを
演算手段６Ａへ送る。また、演算手段６Ａは、走行開始
時点から現時点までの速度センサ８から送られるパルス
を数え、この情報に基づいて累積走行距離Ｌを算出す
る。

【００１９】さらに、ステップＳ５では、この累積走行
距離Ｌが予め設定されている一定距離に達しているかど
うか判断する。累積走行距離Ｌが一定距離に達するまで
は、ステップＳ６にて、現在残存容量Ｑを標準放電率Ｑ
ｓで除し、アシスト走行可能距離Ｒｖに換算するが、累
積走行距離Ｌが一定距離を越えると、ステップＳ７に
て、放電量Ｑｖを累積走行距離Ｌで除して単位距離当た
りの放電量（実績放電率）Ｑｍｖを算出し、現在残存容
量Ｑを放電率Ｑｍｖで除してアシスト走行可能距離Ｒｖ
に換算する。

【００２０】ステップＳ６又はステップＳ７にて算出さ
れたアシスト走行可能距離Ｒｖは、ステップＳ８にてア
シスト制御手段（演算手段）６より表示器１１へ送られ
更新して表示される。さらに、ステップＳ９はボタンス
イッチ１２が押された場合の処理であり、走行開始から
の累積走行距離Ｌと放電量Ｑｖのデータはクリアされ、
新しくステップＳ１からの処理を開始する。このときの
初期残存容量Ｑｉは、ボタンスイッチ１２を押す直前に
バッテリ監視手段４に内蔵された不揮発性メモリ（図示
略）に記憶された現在残存容量Ｑとなる。

【００２１】以上のステップＳ４からステップＳ９まで
の処理は、メインスイッチがＯＦＦされるまで繰り返さ
れ、その度に表示器１１に表示されるアシスト走行可能
距離Ｒｖは最新のものに更新されていく（ステップＳ１
０）。なお、ステップＳ５において、累積走行距離Ｌが
一定距離に達したかどうかをステップＳ６からステップ
Ｓ７への切り替えの判断に用いたが、累積走行時間が一
定時間に達したかどうかを判断に用いることもできる。

【００２２】このように、本アシスト走行可能距離表示
装置によれば、現在までの累積走行距離Ｌと実績放電量
Ｑｍｖを基に、現在のバッテリ２の残存容量でアシスト
走行可能距離Ｒｖを算出して表示器１１に表示すること
ができる。この表示は一定時間間隔で更新され、常に最
新の情報が表示されるので、バッテリ２の残存容量Ｑが
無くなりかけた間際の運転者の不安を取り除くことがで
き、さらに、このアシスト走行可能距離Ｒｖは走行実績
を基に算出されるため、運転者は、走行パターンの違い
がアシスト走行可能距離Ｒｖの精度に与える影響につい
て考慮することなく、安心して運転することができる。

【００２３】また、メインスイッチ５を入れた時点は走
行実績が存在しないが、この場合は予めアシスト制御手
段（演算手段）６に内蔵された不揮発性メモリ（図示
略）に記憶されている標準放電率Ｑｓを基に、初期残存
容量Ｑｓでのアシスト走行可能距離Ｒｉが算出されて表
示器１１に表示されるため、運転者は、走行開始前に充
電が必要かどうか判断することができる。

【００２４】さらに、ボタンスイッチ１２を押すことに
より、新たにボタンスイッチ１２を押した時点からの実
績に基づいてアシスト走行可能距離Ｒｖを算出し表示器
１１に表示することができるため、例えば、平坦な道か
ら坂道に変わったときのように走行パターンが大きく変
わり、実績放電率Ｑｍｖが大きく変わる場合に有効であ
る。

【００２５】また、本実施形態においては、実績放電率
Ｑｍｖの算出に計測開始以降（リセット以降）の走行実
績を全部含めたが、予め設定されたある走行距離毎又は
走行時間毎の走行実績に基づいて実績放電率Ｑｍｖを算
出してアシスト走行可能距離を算出し、表示器１１に更
新して表示していけば、運転者は直近の走行パターンに
おけるアシスト走行可能距離Ｒｖを把握することがで
き、更に効果的である。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明のアシスト走行可能距離表示装置によれば、現在ま
での走行距離と実績放電量を基に、現在のバッテリの残
存容量でアシスト走行可能な距離を算出して表示器に表
示することができ、この表示は一定時間間隔で更新され
ていくため、バッテリの残存容量が無くなりかけた間際
の運転者の不安を取り除くことができ、さらに、このア
シスト走行可能距離は走行実績を基に算出されるため、
運転者は走行パターンを考慮することなく運転すること
ができる。

【００２７】また、メインスイッチを入れた時点はまだ
走行実績が存在しないが、この場合は予め演算手段に記
憶されている標準放電率に基づいて、アシスト走行可能
距離が算出されて表示器に表示されるため、運転者は、
走行開始前にも充電が必要かどうか判断することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としてのアシスト走行可能
距離表示装置を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施形態としてのアシスト走行可能
距離表示装置の処理の流れを示すフローチャートであ
る。

【図３】パワーアシスト自転車の構成例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ バッテリユニット ２ バッテリ ３ 抵抗 ４ バッテリ監視手段 ５ メインスイッチ ６ アシスト制御手段（演算手段） ７ 踏力センサ ８ 速度センサ ９ インバータ １０ モータ １１ 表示器 １２ ボタンスイッチ １３ クロック

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータと該モータに電力を供給するバッ
   テリとを備え、運転者のペダルの踏み込みトルクに応じ
   て該モータに補助トルクを発生させて、該運転者のペダ
   ルの踏み込みをアシストするパワーアシスト走行を行な
   いうる、パワーアシスト自転車にそなえられ、 該バッテリに充放電される電流を検出して該バッテリの
   残存容量を監視するバッテリ監視手段と、 該パワーアシスト自転車の走行速度を検出する速度セン
   サと、 経過時間情報を出力しうるクロックと、 該バッテリ監視手段，該速度センサ，該クロックからの
   各情報に基づいて該パワーアシスト自転車のアシスト走
   行可能距離を算出する演算手段と、 該演算手段で算出された該アシスト走行可能距離を表示
   する表示器とをそなえ、 該演算手段は、 該パワーアシスト走行の開始時には、該バッテリ監視手
   段から送られる残存容量情報を予め記憶された標準放電
   率で除してアシスト走行可能距離を算出し、 該パワーアシスト走行の開始後には、該バッテリ監視手
   段から送られる残存容量情報，該速度センサから送られ
   る速度情報，該クロックから送られる経過時間情報とに
   基づいて、適宜の時間までの単位走行距離当たりの放電
   量を算出し、該単位走行距離当たりの放電量でその時点
   の残存容量を除して該アシスト走行可能距離を算出し、
   該アシスト走行可能距離を更新していくことを特徴とす
   る、アシスト走行可能距離表示装置。