JPH11321770A - 電動アシスト車輌の点灯制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 見かけの過放電によってランプを消灯してし
まうことなく、バッテリを過放電から保護する。 【解決手段】 本発明の点灯制御装置１０は、一定の基
準電圧Ｖthを出力する基準電圧出力手段１２と、バッテ
リ５４の端子電圧Ｖｂを検出する端子電圧検出手段１４
と、端子電圧Ｖｂと基準電圧Ｖthとを比較するととも
に、端子電圧Ｖｂが基準電圧Ｖthよりも高い場合に正常
信号Ｓonを出力し低い場合に異常信号Ｓoffを出力する
比較手段１６と、異常信号Ｓoff が一定時間ｔ１以上出
力され続けた場合に、バッテリ５４からランプ５８への
給電を停止させるランプ駆動手段１８とを備えたもので
ある。点灯制御装置１０によれば、真の過放電ではない
端子電圧Ｖｂの一時的な低下によるランプ５８の消灯を
防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動アシスト自転
車、電動アシスト車椅子等の電動アシスト車輌に用いら
れる点灯制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、電動アシスト車輌の一例として電
動アシスト自転車について説明する。

【０００３】図８は、電動アシスト自転車を示す外観図
である。以下、この図面に基づき説明する。

【０００４】電動アシスト自転車５０は、自転車本体４
８、モータ（図示せず）を内蔵した駆動ユニット５２、
モータ駆動用のバッテリ５４、ペダル６０に加えられる
踏力に基づきモータの駆動力を制御するコントローラ５
６、バッテリ５４の電力によって点灯されるランプ５
８、ランプスイッチ（図示せず）を内蔵したメインスイ
ッチ６２等を備えている。電動アシスト自転車５０によ
れば、モータの駆動力を踏力に付け足すことにより、踏
力のみによって走行する場合よりも、少ない踏力で走行
できる。

【０００５】バッテリ５４は、複数個の単電池を直列及
び並列に接続した二次電池である。また、バッテリ５４
は、過放電により転極等の損傷が生じる性質がある。そ
のため、バッテリ５４には、この電圧以下に放電させて
はいけないという意味の放電終止電圧が設定されてい
る。この放電終止電圧の値は、バッテリ５４の種類、構
造、メーカ等によって異なる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、モータ駆
動用のバッテリ５４の電力で点灯されるランプ５８を備
えた電動アシスト自転車５０において、バッテリ５４を
過放電から保護するための点灯制御装置（図示せず）を
思いついた（未公開）。この点灯制御装置は、ランプ５
８を点灯しているときに、バッテリ５４の端子電圧が一
定以下になると、ランプ５８を自動的に消灯するもので
ある。しかしながら、この点灯制御装置では次のような
問題があった。

【０００７】図９は、本発明の点灯制御装置の前提とな
る点灯制御装置における動作を示すタイムチャートであ
る。以下、この図面に基づき説明する。

【０００８】図９〔１〕に示すように、ペダルに加えら
れる踏力は、人体の構造上、ペダルの回転に伴い周期的
に変化する。一方、モータの駆動力は、踏力の変化に応
じて、踏力の大きいときは大きく、踏力の小さいときは
小さく変化する。また、図９〔２〕，〔３〕に示すよう
に、モータの駆動力が大きいときは、バッテリの負荷電
流も大きいので、バッテリの端子電圧が下がり、モータ
の駆動力が小さいときは、バッテリの負荷電流も小さい
ので、バッテリの端子電圧が上がる。その結果、図９
〔４〕に示すように、踏力の変化の周期に合わせて、ラ
ンプの点灯及び消灯が繰り返されることになる。すなわ
ち、この点灯制御装置では、真の過放電ではなく見かけ
の過放電によってランプを消灯してしまうという誤動作
が生じる。

【０００９】

【発明の目的】そこで、本発明の目的は、見かけの過放
電によってランプを消灯してしまうことなく、バッテリ
を過放電から保護できる、電動アシスト車輌の点灯制御
装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る点灯制御装
置は、モータ駆動用のバッテリの電力で点灯されるラン
プを備えた電動アシスト車輌に用いられる点灯制御装置
であって、一定の基準電圧を出力する基準電圧出力手段
と、前記バッテリの端子電圧を検出する端子電圧検出手
段と、この端子電圧検出手段で検出された端子電圧と前
記基準電圧出力手段から出力された基準電圧とを比較す
るとともに、当該端子電圧が当該基準電圧よりも高い場
合に正常信号を出力し低い場合に異常信号を出力する比
較手段と、この比較手段から前記異常信号が一定時間以
上出力され続けた場合に、前記バッテリから前記ランプ
への給電を停止させるランプ駆動手段とを備えたもので
ある。

【００１１】バッテリの端子電圧は、比較手段によって
常に基準電圧と比較されている。バッテリの放電に伴
い、端子電圧が基準電圧よりも低くなると、比較手段か
ら異常信号が出力される。そして、異常信号が正常信号
に戻ることなく一定時間以上出力され続けると、バッテ
リからランプへの給電がランプ駆動手段によって停止さ
れる。これによって、バッテリの過放電が回避される。
このとき、負荷電流の変動によって端子電圧が一時的に
低下しても、ランプが消灯されることはない。

【００１２】また、上記構成要素に加え、前記バッテリ
の温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段に
よって検出された温度に応じて、前記基準電圧出力手段
から出力される基準電圧を変化させる基準電圧可変手段
とを備えたものとしてもよい。

【００１３】バッテリの放電特性は、バッテリの温度に
よって変化する。つまり、バッテリの放電終止電圧もバ
ッテリの温度によって変化する。そのため、バッテリの
温度を検出し、検出された温度に応じて基準電圧を変化
させると、バッテリの過放電がより正確に回避される。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る点灯制御装
置の第一実施形態を示す機能ブロック図である。以下、
これらの図面に基づき説明する。

【００１５】本実施形態の点灯制御装置１０は、モータ
駆動用のバッテリ５４の電力で点灯されるランプ５８を
備えた電動アシスト車輌に用いられる点灯制御装置であ
って、一定の基準電圧Ｖthを出力する基準電圧出力手段
１２と、バッテリ５４の端子電圧Ｖｂを検出する端子電
圧検出手段１４と、端子電圧検出手段１４で検出された
端子電圧Ｖｂと基準電圧出力手段１２から出力された基
準電圧Ｖthとを比較するとともに、端子電圧Ｖｂが基準
電圧Ｖthよりも高い場合に正常信号Ｓonを出力し低い場
合に異常信号Ｓoff を出力する比較手段１６と、比較手
段１６から異常信号Ｓoff が一定時間ｔ１以上出力され
続けた場合に、バッテリ５４からランプ５８への給電を
停止させるランプ駆動手段１８とを備えたものである。

【００１６】電動アシスト車輌には、バッテリ５４の過
放電を防ぐためにアシスト制御停止電圧が設定されてい
る。基準電圧Ｖthは、例えば、このアシスト制御停止電
圧よりも低く、アシスト制御停止後３０分程度、ランプ
５８を点灯し続けられる電圧とする。また、基準電圧Ｖ
thは、放電終止電圧に一致させる必要はない。一定時間
ｔ１は、踏力の周期的な変動に伴い端子電圧Ｖｂが一時
的に基準電圧Ｖthを下回っても、ランプ５８を消灯して
しまうことのない十分な時間に設定される。なお、ラン
プ５８は、通常はヘッドランプであるが、他のランプで
もよい。

【００１７】図２は、点灯制御装置１０の動作を示すタ
イムチャートである。以下、図１及び図２に基づき点灯
制御装置１０の動作を説明する。

【００１８】端子電圧Ｖｂは、比較手段１６によって常
に基準電圧Ｖthと比較されている。バッテリ５４の放電
に伴い、端子電圧Ｖｂが基準電圧Ｖthよりも低くなる
と、比較手段１６から異常信号Ｓoff が出力される。そ
して、異常信号Ｓoff が正常信号Ｓonに戻ることなく一
定時間ｔ１以上出力され続けると、バッテリ５４からラ
ンプ５８への給電がランプ駆動手段１８によって停止さ
れる。これによって、バッテリ５４の過放電が回避され
る。このとき、踏力の変動に伴う負荷電流の変動によっ
て端子電圧Ｖｂが一時的に低下しても、その状態が一定
時間ｔ１以上続くことはないので、ランプ５８が消灯さ
れることはない。

【００１９】図３は、点灯制御装置１０をより具体化し
た一例を示す回路図である。以下、この図面に基づき説
明する。

【００２０】基準電圧出力手段１２は、端子電圧Ｖｂを
降圧して一定の直流電圧Ｖ１を出力する直流安定化電源
ＩＣ１２３と、直流電圧Ｖ１を分圧して比較用基準電圧
Ｖth’を出力する抵抗器１２１，１２２とから構成され
ている。端子電圧検出手段１４は、バッテリ５４の端子
電圧Ｖｂを比較用端子電圧Ｖｂ’に分圧する抵抗器１４
１，１４２から構成されている。比較手段１６は、比較
用基準電圧Ｖth’を−端子に入力し、比較用端子電圧Ｖ
ｂ’を＋端子に入力するコンパレータ１６１によって構
成されている。コンパレータ１６１は、正常信号である
ハイレベル信号、又は異常信号であるローレベル信号を
出力する。ランプ駆動手段１８は、コンパレータ１６１
から出力されたローレベル信号の立ち下がりで動作を開
始する再トリガ可能な単安定マルチバイブレータＩＣ１
８１（モトローラ社製「ＭＣ１４５３８」）と、単安定
マルチバイブレータＩＣ１８１の外付けの抵抗器１８２
及びコンデンサ１８３と、コンパレータ１６１の出力信
号と単安定マルチバイブレータＩＣ１８１の出力信号と
を入力するオア回路１８４と、電流制限用の抵抗器１８
５と、バッテリ５４の電力をランプ５８へ供給するｎチ
ャネルのパワーＭＯＳＦＥＴ１８６とから構成されてい
る。一定時間ｔ１は、抵抗器１８２の抵抗値をＲｘ、コ
ンデンサ１８３の容量値をＣｘとすると、ｔ１＝Ｒｘ×
Ｃｘで与えられる。また、バッテリ５４と点灯制御装置
１０との間には、ランプスイッチ２０が設けられてい
る。

【００２１】図４は、図３に示す点灯制御装置１０の動
作を示すタイムチャートである。以下、図３及び図４に
基づき点灯制御装置１０の動作を説明する。

【００２２】バッテリ５４の残存容量が十分にある状態
で、ランプスイッチ２０をオンにする。すると、Ｖｂ’
＞Ｖth’であるから、コンパレータ１６１、単安定マル
チバイブレータ１８１及びオア回路１８４の出力信号は
すべてハイレベルになる。これにより、パワーＭＯＳＦ
ＥＴ１８６がオンとなるので、バッテリ５４の電力でラ
ンプ５４が点灯される。しばらくして、バッテリ５４の
放電によって端子電圧Ｖｂが低下し、踏力の周期的な変
動に伴い一時的にＶｂ’＜Ｖth’になったとする。する
と、単安定マルチバイブレータＩＣ１８１の入力端子１
Ｂに、ハイレベル信号からローレベル信号となる立ち下
がり信号が印加される。これにより、単安定マルチバイ
ブレータＩＣ１８１は、動作を開始するとともに、出力
端子１Ｑからローレベル信号に代わりハイレベル信号を
出力する。ただし、単安定マルチバイブレータＩＣ１８
１は、動作開始後一定時間ｔ１内に再び入力端子１Ｂか
ら立ち下がり信号を入力すると、もう一度始めから動作
し直す。そして、単安定マルチバイブレータＩＣ１８１
は、動作開始後一定時間ｔ１内に立ち下がり信号を入力
しなければ、出力端子１Ｑからハイレベル信号に代わり
ローレベル信号を出力する。すると、オア回路１８４
は、コンパレータ１６１から入力端子１Ｂと同じローレ
ベル信号を入力するとともに、出力端子１Ｑからローレ
ベル信号を入力することにより、出力端子Ｄからハイレ
ベル信号に代わりローレベル信号を出力する。これによ
り、パワーＭＯＳＦＥＴ１８６がオフとなって、バッテ
リ５４からランプ５４への給電が停止されるので、ラン
プ５８が消灯される。

【００２３】なお、単安定マルチバイブレータＩＣ１８
１の代わりにタイマＩＣを用いてもよい。また、基準電
圧出力手段１２、比較手段１６、ランプ駆動手段１８等
をマイクロコンピュータによって構成してもよい。

【００２４】図５は、本発明に係る点灯制御装置の第二
実施形態を示す機能ブロック図である。以下、この図面
に基づき説明する。ただし、図１と同一部分は同一符号
を付すことにより重複説明を省略する。

【００２５】本実施形態の点灯制御装置３０は、第一実
施形態の点灯制御装置１０（図１）に加え、バッテリ８
４の温度Ｔを検出する温度検出手段３２と、温度検出手
段３２によって検出された温度Ｔに応じて、基準電圧出
力手段１２から出力される基準電圧Ｖthを変化させる基
準電圧可変手段３４とを備えたものである。

【００２６】図６は、バッテリ５４の放電特性における
温度依存性を示すグラフである。以下、図５及び図６に
基づき点灯制御装置３０の動作を説明する。

【００２７】図６のグラフは、バッテリ５４としてニッ
ケル・カドミウム電池を用い、放電電流を５Ａ一定とし
たときのデータに基づき作成したものである。バッテリ
５４の放電特性は温度Ｔによって変化し、放電容量及び
放電終止電圧は温度Ｔが高いほど大きくなる。そのた
め、バッテリの温度Ｔに応じて基準電圧Ｖthを、図６に
示すＶth１，Ｖth２のように変化させると、バッテリ８
４の過放電がより正確に回避される。

【００２８】図７は、点灯制御装置３０をより具体化し
た一例を示す回路図である。以下、この図面に基づき説
明する。ただし、図３と同一部分は同一符号を付すこと
により重複説明を省略する。

【００２９】温度検出手段３２は、バッテリ５４に設け
られたサーミスター等の温度検出素子３２１と、温度検
出素子３２１に直列に接続された分圧用の抵抗器３２２
とから構成されている。温度検出素子３２１は、バッテ
リ５４の温度Ｔに応じて抵抗値が変化する。したがっ
て、温度検出素子３２１と抵抗器３２２との分圧電圧
は、温度Ｔに対応する。基準電圧出力手段１２、比較手
段１６、ランプ駆動手段１８及び基準電圧可変手段３４
は、端子電圧Ｖｂを降圧して一定の直流電圧Ｖ１を出力
する直流安定化電源ＩＣ１２３と、比較用端子電圧Ｖ
ｂ’をディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ３６
１と、温度検出手段３２の出力信号をディジタル信号に
変換するＡ／Ｄコンバータ３６２と、Ａ／Ｄコンバータ
３６１，３６２の出力信号を入力するマイクロコンピュ
ータ３６３と、マイクロコンピュータ３６３の出力側の
インピーダンス変換用のバッファ３６４と、電流制限用
の抵抗器１８５と、バッテリ５４の電力をランプ５８へ
供給するｎチャネルのパワーＭＯＳＦＥＴ１８６とから
構成されている。マイクロコンピュータ３６３には、点
灯制御用プログラム、基準電圧Ｖth及び一定時間ｔ１の
データ、及び、図６に示す温度Ｔと基準電圧Ｖthとの関
係を示すデータテーブルが予め記憶されている。

【００３０】なお、本発明は、言うまでもなく、上記第
一及び第二実施形態に限定されるものではない。例え
ば、点灯制御装置によりランプを一旦消灯したら、バッ
テリが充電されるまで、二度とランプを点灯しないよう
にしてもよい。

【００３１】

【発明の効果】本発明に係る点灯制御装置によれば、バ
ッテリの端子電圧が基準電圧を下回った状態が一定時間
以上続いたら、バッテリからランプへの給電を停止させ
るようにしたので、バッテリを過放電から保護できると
ともに、真の過放電ではない端子電圧の一時的な低下に
よるランプの消灯を防止できる。

【００３２】また、バッテリの温度に応じて基準電圧を
変化させることにより、放電終止電圧の温度依存性に的
確に対応できるので、バッテリの過放電をより正確に回
避できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る点灯制御装置の第一実施形態を示
す機能ブロック図である。

【図２】図１の点灯制御装置の動作を示すタイムチャー
トであり、図２〔１〕は踏力、図２〔２〕は負荷電流、
図２〔３〕はバッテリの端子電圧、図２〔４〕はランプ
である。

【図３】図１の点灯制御装置をより具体化した一例を示
す回路図である。

【図４】図３の点灯制御装置の動作を示すタイムチャー
トであり、図４〔１〕は入力端子１Ｂ、図４〔２〕は出
力端子１Ｑ、図４〔３〕は出力端子Ｄである。

【図５】本発明に係る点灯制御装置の第二実施形態を示
す機能ブロック図である。

【図６】バッテリの放電特性における温度依存性を示す
グラフである。

【図７】図５の点灯制御装置をより具体化した一例を示
す回路図である。

【図８】電動アシスト自転車を示す外観図である。

【図９】本発明の点灯制御装置の前提となる点灯制御装
置における動作を示すタイムチャートであり、図９
〔１〕は踏力、図９〔２〕は負荷電流、図９〔３〕はバ
ッテリの端子電圧、図９〔４〕はランプである。

【符号の説明】

１０，３０ 点灯制御装置 １２ 基準電圧出力手段 １４ 端子電圧検出手段 １６ 比較手段 １８ ランプ駆動手段 ３２ 温度検出手段 ３４ 基準電圧可変手段 ５４ バッテリ ５８ ランプ Ｓon 正常信号 Ｓoff 異常信号 ｔ１ 一定時間 Ｖｂ 端子電圧 Ｖth 基準電圧

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータ駆動用のバッテリの電力で点灯さ
   れるランプを備えた電動アシスト車輌に用いられる点灯
   制御装置であって、 一定の基準電圧を出力する基準電圧出力手段と、 前記バッテリの端子電圧を検出する端子電圧検出手段
   と、 この端子電圧検出手段で検出された端子電圧と前記基準
   電圧出力手段から出力された基準電圧とを比較するとと
   もに、当該端子電圧が当該基準電圧よりも高い場合に正
   常信号を出力し低い場合に異常信号を出力する比較手段
   と、 この比較手段から前記異常信号が一定時間以上出力され
   続けた場合に、前記バッテリから前記ランプへの給電を
   停止させるランプ駆動手段と、 を備えた電動アシスト車輌の点灯制御装置。
2. 【請求項２】 前記バッテリの温度を検出する温度検出
   手段と、 この温度検出手段によって検出された温度に応じて、前
   記基準電圧出力手段から出力される基準電圧を変化させ
   る基準電圧可変手段と、 を更に備えた請求項１記載の電動アシスト車輌の点灯制
   御装置。