JP3375805B2 - 補助動力付き自転車 - Google Patents
補助動力付き自転車Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、補助動力源として
自転車を駆動する電動機と該電動機に駆動電流を供給す
る電源と前記駆動電流を制御する制御装置とを備えた補
助動力付き自転車に関する。 【０００２】 【従来の技術】電動機によって人力を補助する方式の電
動自転車は、二次電池の進歩や動力用蓄電装置の実用化
によってその実用性が増し、無公害で便利な乗り物とし
て普及しつつある。これまでに用いられている電動自転
車の制御には大別して、 スロットルレバーやペダルで動力を制御して走行する
方式 ペダル踏力などを検出しそれに比例した補助動力を加
える方式 の２つが実用化されている。このうちの方式はオート
バイやスクータ、自動車などと同じで一般に運転免許が
必要である。これに対しての方式は従来の自転車に乗
るのとほぼ同じ操作で走行する、所謂補助動力付き自転
車である。この場合、ペダルに加わる力を検出し、これ
に比例した補助動力として、例えばペダル踏力の８０％
の推進力を加えるという方式である。この方式は、実用
上、自転車の重さが軽くなったのと同等で、格別の運転
操作を必要としないという理由からか、最高速度の制
限、非常ブレーキ時の動力自動切断等の機能を備えたう
えで、運転免許不要の自転車として利用することが認め
られている。 【０００３】小型の電気動力用の電源として従来は２次
電池、とくに鉛蓄電池が多く用いられてきた。しかしこ
れらは、歴史は長いものの実用の乗り物の電源として使
うには多くの問題を抱えている。例えば重量のわりに蓄
えられる電力量が少ない、充電に長時間を要する、充放
電のサイクル寿命が２００〜５００回程度に限られてい
る、蓄電量や残量が正確に分からない、などの問題であ
る。その結果、今日にいたるまで種々の環境問題の原因
になっている内燃機関などに取って代わることができな
いでいる。 【０００４】本出願人は、電気二重層コンデンサに電気
を蓄え、これに電子回路を併用した蓄電電源システムを
既に提案している（例えば特開平５−２９２６８３号公
報、特開平５−２９２６８４号公報、「電力用蓄電装置
の基礎的研究」Ｔ．ＩＥＥＪａｐａｎ，Ｖｏｌ．１１５
−Ｂ，Ｎｏ．５，’９５ ｐ５０４−５１０、「新型物
理電池による蓄電装置「ＥＣＳ」」京都フォーラム（１
９９５年４月２７、２８日）講演予稿（文献追補）等を
参照）。このシステムによれば、必要に応じて電気二重
層コンデンサを充放電して使用するシステムであるた
め、環境への影響は少なく、充電は比較的短時間です
む。しかも、サイクル寿命は１万回以上も実現してお
り、残量計測も実用に充分な精度が得られるなど、二次
電池では実現し得なかった長所を備えるに至っている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
補助動力付き自転車は、坂道でもペダルを漕いで登れる
あいだはよいが、現実の道路には、踏み力と同等の補助
動力が供給されても、登坂が困難な坂や階段、悪路など
がある。このような場合に押して登坂しようとすると、
上記補助動力付き自転車は、電源（蓄電装置）や動力源
としての電動機を搭載しているため、これらが重い機械
の塊の荷物と化し、却って通常の自転車よりも重いもの
となる。そのため、老齢者や非力な利用者にとっては、
むしろ坂や階段、悪路のあるところでは、楽な乗物とは
いえなくなるという問題がある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するものであって、ペダルを漕いで登坂できないた
め坂道を押して登坂する際にも、補助動力が利用可能な
自走機能を備えるようにするものである。そのために本
発明は、補助動力源として自転車を駆動する電動機と該
電動機に駆動電流を供給する電源と前記駆動電流を制御
する制御装置とを備えた補助動力付き自転車において、
自走ボタンが押されることによりオンになる自走指令ス
イッチと、少なくとも着座検出センサで着座が検出さ
れ、ペダルトルクセンサでペダルを漕いでいると検出さ
れ、あるいは速度センサで所定の速度を越えていると検
出されるとオフになるインターロックスイッチと、歩行
速度以下で速度を設定する速度設定部と、前記自走指令
スイッチ及び前記インターロックスイッチが共にオンで
あることを条件として前記速度設定部で設定された歩行
速度以下の速度で自走する自走制御部とを備えたことを
特徴とするものである。 【０００７】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る補助動力付
き自転車の実施の形態を示す図であり、１は駆動制御
部、２は蓄電電源、３は電動機、Ｄはダイオード、Ｐは
補助駆動回路、ＶＲは速度設定部、ＳA は自走指令スイ
ッチ、ＳB はインターロックスイッチを示す。 【０００８】図１において、駆動制御部１は、例えばパ
ルス幅変調制御やパルス周波数制御により給電ラインを
スイッチングするスイッチングレギュレータからなり、
速度設定部ＶＲによりパルス幅やパルス周波数を決定
し、スイッチング時間やスイッチング周波数を制御して
駆動電流を供給するものである。蓄電電源２は、電力を
充電して貯蔵可能な鉛蓄電池等の二次電池、電気二重層
コンデンサ等である。電動機３は、蓄電電源２から駆動
制御部１を通して、或いは補助駆動回路Ｐから駆動電流
が供給され、補助動力して自転車を駆動するものであ
る。補助駆動回路Ｐは、既に知られているように通常の
ペダルを漕いで走行する際にペダルの踏み力の範囲内で
電動機３に駆動電流を供給する回路である。ダイオード
Ｄは、通常の走行時に補助駆動回路Ｐから供給される駆
動電流と駆動制御部１の出力が干渉しないようにする回
路であり、半導体スイッチ等による切り換え、もしくは
アイソレーション機構でもよい。 【０００９】自走指令スイッチＳA は、利用者により自
走ボタン（図示せず）が押されるとオンになるものであ
り、インターロックスイッチＳB は、自転車を押してい
る状態である（自転車が乗車状態にない）という条件を
満たしていればオンになっているが、自転車を押してい
る状態でなく乗っている状態を検出するとオフになる。
つまり、自走条件が満足しない場合に自走回路をインタ
ーロックするスイッチである。自走条件が満足しない場
合としては、例えば座席に利用者が乗っているとき（着
座検出センサ）、ペダルを漕いでいるとき（ペダルトル
クセンサ）、所定の速度（歩行速度）を越えているとき
（速度センサ）、などがある。 【００１０】上記構成の回路によれば、自走ボタンが押
されると、自走指令スイッチＳA がオンになり、このと
きインターロックスイッチＳB がオンであれば、蓄電電
源２が駆動制御部１に接続されるので、速度設定部ＶＲ
により調整された出力が電動機３の駆動電流としてダイ
オードＤを通して供給され自走する。この速度は、速度
設定部ＶＲにより歩行速度以下で設定される。自走ボタ
ンが解放されると、また、所定の速度を越える等、自転
車が乗車状態になると、インターロックスイッチＳB が
オフになると、電動機３の駆動電流は遮断され停車す
る。 【００１１】また、自走ボタンが押され、自走指令スイ
ッチＳA がオンになっても、このとき必要条件が満たさ
れずインターロックスイッチＳB がオフになっていれ
ば、蓄電電源２は駆動制御部１に接続されないので、駆
動制御部１から電動機３には駆動電流が供給されること
はない。この場合は、先に述べたように例えば利用者が
着座しているときや、ペダルを漕いでいるとき等であ
る。 【００１２】上記のように速度設定部ＶＲを利用者の歩
行速度に合わせて調整し、インターロックスイッチＳB
に歩行速度を越えるとオフになる条件を加える（速度条
件）ことによって、利用者が自転車を押して登坂する場
合に、速度が速くなることを防ぐことができ、フェイル
セーフの動作が実現できる。 【００１３】次に、ペダルの踏み力に応じて補助動力を
供給する機能と自走機能とを備えた補助動力付き自転車
の構成について説明する。図２は本発明に係る補助動力
付き自転車の他の実施の形態を示す図、図３は自走指令
部の構成例を示す図であり、１１は電流ポンプ、１２は
出力コンバータ、１３は制御用信号発生部、１４は自走
指令部、１５はセンサ補助部、２１とノアゲート回路、
２２はアンドゲート回路、２３は自走指令信号生成部を
示す。 【００１４】図２において、電気二重層コンデンサ電池
Ｃ１は、静電容量が大きく内部抵抗も比較的高くし、エ
ネルギー密度を大きくしたものである。電気二重層コン
デンサ電池Ｃ２は、静電容量を電気二重層コンデンサ電
池Ｃ１の数％程度に小さくし内部抵抗も小さくしたもの
であり、尖頭負荷電流を負担するものである。 【００１５】電流ポンプ１１は、出力電圧を一定値以下
に制限する電圧リミッタ付きで、スイッチング制御によ
り定電流を供給するものであり、例えばスイッチング方
式の定電流型ＤＣ／ＤＣコンバータで、入力電圧の広い
変化範囲（例えば１００％〜２５％）にわたり高効率で
動作するように設計されたものである。 【００１６】出力コンバータ１２は、パルス幅変調制御
やパルス周波数制御により給電ラインをスイッチングし
て負荷である電動機３の駆動電流を制御するものであ
り、例えばスイッチング方式の定電圧出力ＤＣ／ＤＣコ
ンバータで入力電圧の広い変化範囲（例えば１００％〜
２５％）にわたり高効率で動作し、通常は外部制御用の
入力端子を有するものである。制御用信号発生部５は、
センサ補助部１５から検出されるトルク要求に応じて、
あるいは自走指令部１４の駆動要求に応じて出力コンバ
ータ１２の制御用信号を発生するものである。 【００１７】自走指令部１４は、自走ボタンが押された
ときで、所定の条件（自転車が乗車状態にない条件）が
満たされているときに、予め設定されている歩行速度以
下の速度による自走指令を出力するものであり、その構
成例を示したのが図３である。図３に示す例は、ノアゲ
ート回路２１にペダルトルクセンサの検出信号と着座セ
ンサの検出信号とスピードセンサの検出信号を入力し、
少なくともそれらのいずれか１つがアクティブであれ
ば、出力がネガティブになり、その出力とアンゲゲート
回路２２で自走ボタンの信号とアンドをとって、自走指
令信号生成部２３を動作させるようにしたものである。
したがって、ペダルトルクセンサの検出信号と着座セン
サの検出信号とスピードセンサの検出信号がいずれもが
ない場合に初めて自走ボタンの要求が有効になり、速度
設定部ＶＲにより調整された自走指令が出力される。セ
ンサ補助部１５は、例えば電動機付き自転車のペダルに
取り付けたトルクセンサにより踏み込みトルクを検出し
てその範囲内でトルク要求を出力するものである。 【００１８】次に、動作を説明する。定常的に電気二重
層コンデンサ電池Ｃ１から電流ポンプ１１を通して定電
流が供給されているが、駆動要求がない場合には、電気
二重層コンデンサ電池Ｃ２の電圧が上昇して、所定の制
限電圧に達すると電流ポンプ１１の電圧リミッタ機能が
作動する。センサ補助部１５からトルクセンサの検出値
に応じて駆動要求があると、また、自走指令部１４から
予め設定された値の駆動要求があると、制御用信号発生
部１３で制御用信号を発生するので、出力コンバータ１
２がスイッチング制御され、駆動要求に応じた駆動電流
が電動機３に供給される。このとき、駆動要求の定常的
な部分に対しては、電気二重層コンデンサ電池１から電
流ポンプ１１を通して給電されるが、それを越える一時
的に大きい駆動要求に対しては、電気二重層コンデンサ
電池Ｃ２から給電される。このようにすれば、電気二重
層コンデンサ電池１の電流容量を低減しても、電気二重
層コンデンサ電池Ｃ２の電流容量を大きくすることによ
って、短時間の大電流に対応できる。したがって、電気
二重層コンデンサ電池Ｃ１は、蓄電されているエキルギ
ー量に応じて端子電圧が変動するのに対し、電流ポンプ
１１の出力側、つまり出力コンバータ１２の入力側の電
圧は安定化される。 【００１９】例えば電動機付き自転車の場合には、ペダ
ルを踏み込む毎に間欠的にヒゲ状の駆動要求が現れるた
め、間欠的に大きな電流の供給が要求されるが、電流ポ
ンプ１１において電流を抑えても、この電気二重層コン
デンサ電池Ｃ２があることにより必要な電流を供給する
ことができる。すなわち、尖頭負荷電流が電流ポンプ１
１を経由して供給される場合には、電流ポンプ１１の少
なくとも短時間の電流容量をそれに耐える大きさにする
ことが必要となるが、電気二重層コンデンサ電池Ｃ２を
出力側に設けることにより、電気二重層コンデンサ電池
Ｃ１、電流ポンプ１１の尖頭負荷電流を低減することが
できる。また、電気二重層コンデンサ電池Ｃ２は、加わ
る電圧が低くなるので、耐電圧が低くてよいが、負担す
る電流は大きいので、大きな静電容量が必要となる。 【００２０】また、図２に示す構成において、電流ポン
プと出力コンバータを共通にして、入力電圧範囲の広い
スイッチングコンバータでこれらを兼ねるように構成す
ることもできる。その場合には、コンデンサからの電流
を受け取る電流ポンプの出力電流を大きく設計して、制
御用信号を電流ポンプに加えるように構成される。この
ような構成では、電流ポンプの定格容量は大きくなる
が、代わりにコンデンサＣ２と出力コンバータ１２を省
くことができる。勿論、その他にも、駆動制御回路とし
て周知の様々な制御回路の形態が変形例として採用でき
る。 【００２１】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上
記実施の形態では、ペダルトルクセンサの検出信号と着
座センサの検出信号とスピードセンサの検出信号を自走
回路が動作しないことを保証するためのインターロック
に用いたが、他の条件を用いてもよい。また、自転車が
乗車状態にない条件を判断する構成として、図３に論理
回路を示したが、このような回路も適宜変更可能であ
り、他の構成で実現してもよいことはいうまでもない。 【００２２】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、自走ボタンが押されたときに、所定の条件を
満足し自転車を押している状態である（自転車が乗車状
態にない）ことが認識できると、歩行速度以下の予め設
定した速度で自走するので、自転車に乗らずに押して登
坂する場合でも、重い自転車を軽く押す程度の僅かな力
で押して登坂することができる。しかも、自走の速度を
調整することができるので、それぞれの利用者の歩行速
度に合わせた速度を設定することができる。また、自走
の速度を設定すると同時に、インターロックにより所定
速度を越えると自走を停止させることにより、自走機能
の速度を安全な速度に制限することができる。
自転車を駆動する電動機と該電動機に駆動電流を供給す
る電源と前記駆動電流を制御する制御装置とを備えた補
助動力付き自転車に関する。 【０００２】 【従来の技術】電動機によって人力を補助する方式の電
動自転車は、二次電池の進歩や動力用蓄電装置の実用化
によってその実用性が増し、無公害で便利な乗り物とし
て普及しつつある。これまでに用いられている電動自転
車の制御には大別して、 スロットルレバーやペダルで動力を制御して走行する
方式 ペダル踏力などを検出しそれに比例した補助動力を加
える方式 の２つが実用化されている。このうちの方式はオート
バイやスクータ、自動車などと同じで一般に運転免許が
必要である。これに対しての方式は従来の自転車に乗
るのとほぼ同じ操作で走行する、所謂補助動力付き自転
車である。この場合、ペダルに加わる力を検出し、これ
に比例した補助動力として、例えばペダル踏力の８０％
の推進力を加えるという方式である。この方式は、実用
上、自転車の重さが軽くなったのと同等で、格別の運転
操作を必要としないという理由からか、最高速度の制
限、非常ブレーキ時の動力自動切断等の機能を備えたう
えで、運転免許不要の自転車として利用することが認め
られている。 【０００３】小型の電気動力用の電源として従来は２次
電池、とくに鉛蓄電池が多く用いられてきた。しかしこ
れらは、歴史は長いものの実用の乗り物の電源として使
うには多くの問題を抱えている。例えば重量のわりに蓄
えられる電力量が少ない、充電に長時間を要する、充放
電のサイクル寿命が２００〜５００回程度に限られてい
る、蓄電量や残量が正確に分からない、などの問題であ
る。その結果、今日にいたるまで種々の環境問題の原因
になっている内燃機関などに取って代わることができな
いでいる。 【０００４】本出願人は、電気二重層コンデンサに電気
を蓄え、これに電子回路を併用した蓄電電源システムを
既に提案している（例えば特開平５−２９２６８３号公
報、特開平５−２９２６８４号公報、「電力用蓄電装置
の基礎的研究」Ｔ．ＩＥＥＪａｐａｎ，Ｖｏｌ．１１５
−Ｂ，Ｎｏ．５，’９５ ｐ５０４−５１０、「新型物
理電池による蓄電装置「ＥＣＳ」」京都フォーラム（１
９９５年４月２７、２８日）講演予稿（文献追補）等を
参照）。このシステムによれば、必要に応じて電気二重
層コンデンサを充放電して使用するシステムであるた
め、環境への影響は少なく、充電は比較的短時間です
む。しかも、サイクル寿命は１万回以上も実現してお
り、残量計測も実用に充分な精度が得られるなど、二次
電池では実現し得なかった長所を備えるに至っている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
補助動力付き自転車は、坂道でもペダルを漕いで登れる
あいだはよいが、現実の道路には、踏み力と同等の補助
動力が供給されても、登坂が困難な坂や階段、悪路など
がある。このような場合に押して登坂しようとすると、
上記補助動力付き自転車は、電源（蓄電装置）や動力源
としての電動機を搭載しているため、これらが重い機械
の塊の荷物と化し、却って通常の自転車よりも重いもの
となる。そのため、老齢者や非力な利用者にとっては、
むしろ坂や階段、悪路のあるところでは、楽な乗物とは
いえなくなるという問題がある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するものであって、ペダルを漕いで登坂できないた
め坂道を押して登坂する際にも、補助動力が利用可能な
自走機能を備えるようにするものである。そのために本
発明は、補助動力源として自転車を駆動する電動機と該
電動機に駆動電流を供給する電源と前記駆動電流を制御
する制御装置とを備えた補助動力付き自転車において、
自走ボタンが押されることによりオンになる自走指令ス
イッチと、少なくとも着座検出センサで着座が検出さ
れ、ペダルトルクセンサでペダルを漕いでいると検出さ
れ、あるいは速度センサで所定の速度を越えていると検
出されるとオフになるインターロックスイッチと、歩行
速度以下で速度を設定する速度設定部と、前記自走指令
スイッチ及び前記インターロックスイッチが共にオンで
あることを条件として前記速度設定部で設定された歩行
速度以下の速度で自走する自走制御部とを備えたことを
特徴とするものである。 【０００７】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る補助動力付
き自転車の実施の形態を示す図であり、１は駆動制御
部、２は蓄電電源、３は電動機、Ｄはダイオード、Ｐは
補助駆動回路、ＶＲは速度設定部、ＳA は自走指令スイ
ッチ、ＳB はインターロックスイッチを示す。 【０００８】図１において、駆動制御部１は、例えばパ
ルス幅変調制御やパルス周波数制御により給電ラインを
スイッチングするスイッチングレギュレータからなり、
速度設定部ＶＲによりパルス幅やパルス周波数を決定
し、スイッチング時間やスイッチング周波数を制御して
駆動電流を供給するものである。蓄電電源２は、電力を
充電して貯蔵可能な鉛蓄電池等の二次電池、電気二重層
コンデンサ等である。電動機３は、蓄電電源２から駆動
制御部１を通して、或いは補助駆動回路Ｐから駆動電流
が供給され、補助動力して自転車を駆動するものであ
る。補助駆動回路Ｐは、既に知られているように通常の
ペダルを漕いで走行する際にペダルの踏み力の範囲内で
電動機３に駆動電流を供給する回路である。ダイオード
Ｄは、通常の走行時に補助駆動回路Ｐから供給される駆
動電流と駆動制御部１の出力が干渉しないようにする回
路であり、半導体スイッチ等による切り換え、もしくは
アイソレーション機構でもよい。 【０００９】自走指令スイッチＳA は、利用者により自
走ボタン（図示せず）が押されるとオンになるものであ
り、インターロックスイッチＳB は、自転車を押してい
る状態である（自転車が乗車状態にない）という条件を
満たしていればオンになっているが、自転車を押してい
る状態でなく乗っている状態を検出するとオフになる。
つまり、自走条件が満足しない場合に自走回路をインタ
ーロックするスイッチである。自走条件が満足しない場
合としては、例えば座席に利用者が乗っているとき（着
座検出センサ）、ペダルを漕いでいるとき（ペダルトル
クセンサ）、所定の速度（歩行速度）を越えているとき
（速度センサ）、などがある。 【００１０】上記構成の回路によれば、自走ボタンが押
されると、自走指令スイッチＳA がオンになり、このと
きインターロックスイッチＳB がオンであれば、蓄電電
源２が駆動制御部１に接続されるので、速度設定部ＶＲ
により調整された出力が電動機３の駆動電流としてダイ
オードＤを通して供給され自走する。この速度は、速度
設定部ＶＲにより歩行速度以下で設定される。自走ボタ
ンが解放されると、また、所定の速度を越える等、自転
車が乗車状態になると、インターロックスイッチＳB が
オフになると、電動機３の駆動電流は遮断され停車す
る。 【００１１】また、自走ボタンが押され、自走指令スイ
ッチＳA がオンになっても、このとき必要条件が満たさ
れずインターロックスイッチＳB がオフになっていれ
ば、蓄電電源２は駆動制御部１に接続されないので、駆
動制御部１から電動機３には駆動電流が供給されること
はない。この場合は、先に述べたように例えば利用者が
着座しているときや、ペダルを漕いでいるとき等であ
る。 【００１２】上記のように速度設定部ＶＲを利用者の歩
行速度に合わせて調整し、インターロックスイッチＳB
に歩行速度を越えるとオフになる条件を加える（速度条
件）ことによって、利用者が自転車を押して登坂する場
合に、速度が速くなることを防ぐことができ、フェイル
セーフの動作が実現できる。 【００１３】次に、ペダルの踏み力に応じて補助動力を
供給する機能と自走機能とを備えた補助動力付き自転車
の構成について説明する。図２は本発明に係る補助動力
付き自転車の他の実施の形態を示す図、図３は自走指令
部の構成例を示す図であり、１１は電流ポンプ、１２は
出力コンバータ、１３は制御用信号発生部、１４は自走
指令部、１５はセンサ補助部、２１とノアゲート回路、
２２はアンドゲート回路、２３は自走指令信号生成部を
示す。 【００１４】図２において、電気二重層コンデンサ電池
Ｃ１は、静電容量が大きく内部抵抗も比較的高くし、エ
ネルギー密度を大きくしたものである。電気二重層コン
デンサ電池Ｃ２は、静電容量を電気二重層コンデンサ電
池Ｃ１の数％程度に小さくし内部抵抗も小さくしたもの
であり、尖頭負荷電流を負担するものである。 【００１５】電流ポンプ１１は、出力電圧を一定値以下
に制限する電圧リミッタ付きで、スイッチング制御によ
り定電流を供給するものであり、例えばスイッチング方
式の定電流型ＤＣ／ＤＣコンバータで、入力電圧の広い
変化範囲（例えば１００％〜２５％）にわたり高効率で
動作するように設計されたものである。 【００１６】出力コンバータ１２は、パルス幅変調制御
やパルス周波数制御により給電ラインをスイッチングし
て負荷である電動機３の駆動電流を制御するものであ
り、例えばスイッチング方式の定電圧出力ＤＣ／ＤＣコ
ンバータで入力電圧の広い変化範囲（例えば１００％〜
２５％）にわたり高効率で動作し、通常は外部制御用の
入力端子を有するものである。制御用信号発生部５は、
センサ補助部１５から検出されるトルク要求に応じて、
あるいは自走指令部１４の駆動要求に応じて出力コンバ
ータ１２の制御用信号を発生するものである。 【００１７】自走指令部１４は、自走ボタンが押された
ときで、所定の条件（自転車が乗車状態にない条件）が
満たされているときに、予め設定されている歩行速度以
下の速度による自走指令を出力するものであり、その構
成例を示したのが図３である。図３に示す例は、ノアゲ
ート回路２１にペダルトルクセンサの検出信号と着座セ
ンサの検出信号とスピードセンサの検出信号を入力し、
少なくともそれらのいずれか１つがアクティブであれ
ば、出力がネガティブになり、その出力とアンゲゲート
回路２２で自走ボタンの信号とアンドをとって、自走指
令信号生成部２３を動作させるようにしたものである。
したがって、ペダルトルクセンサの検出信号と着座セン
サの検出信号とスピードセンサの検出信号がいずれもが
ない場合に初めて自走ボタンの要求が有効になり、速度
設定部ＶＲにより調整された自走指令が出力される。セ
ンサ補助部１５は、例えば電動機付き自転車のペダルに
取り付けたトルクセンサにより踏み込みトルクを検出し
てその範囲内でトルク要求を出力するものである。 【００１８】次に、動作を説明する。定常的に電気二重
層コンデンサ電池Ｃ１から電流ポンプ１１を通して定電
流が供給されているが、駆動要求がない場合には、電気
二重層コンデンサ電池Ｃ２の電圧が上昇して、所定の制
限電圧に達すると電流ポンプ１１の電圧リミッタ機能が
作動する。センサ補助部１５からトルクセンサの検出値
に応じて駆動要求があると、また、自走指令部１４から
予め設定された値の駆動要求があると、制御用信号発生
部１３で制御用信号を発生するので、出力コンバータ１
２がスイッチング制御され、駆動要求に応じた駆動電流
が電動機３に供給される。このとき、駆動要求の定常的
な部分に対しては、電気二重層コンデンサ電池１から電
流ポンプ１１を通して給電されるが、それを越える一時
的に大きい駆動要求に対しては、電気二重層コンデンサ
電池Ｃ２から給電される。このようにすれば、電気二重
層コンデンサ電池１の電流容量を低減しても、電気二重
層コンデンサ電池Ｃ２の電流容量を大きくすることによ
って、短時間の大電流に対応できる。したがって、電気
二重層コンデンサ電池Ｃ１は、蓄電されているエキルギ
ー量に応じて端子電圧が変動するのに対し、電流ポンプ
１１の出力側、つまり出力コンバータ１２の入力側の電
圧は安定化される。 【００１９】例えば電動機付き自転車の場合には、ペダ
ルを踏み込む毎に間欠的にヒゲ状の駆動要求が現れるた
め、間欠的に大きな電流の供給が要求されるが、電流ポ
ンプ１１において電流を抑えても、この電気二重層コン
デンサ電池Ｃ２があることにより必要な電流を供給する
ことができる。すなわち、尖頭負荷電流が電流ポンプ１
１を経由して供給される場合には、電流ポンプ１１の少
なくとも短時間の電流容量をそれに耐える大きさにする
ことが必要となるが、電気二重層コンデンサ電池Ｃ２を
出力側に設けることにより、電気二重層コンデンサ電池
Ｃ１、電流ポンプ１１の尖頭負荷電流を低減することが
できる。また、電気二重層コンデンサ電池Ｃ２は、加わ
る電圧が低くなるので、耐電圧が低くてよいが、負担す
る電流は大きいので、大きな静電容量が必要となる。 【００２０】また、図２に示す構成において、電流ポン
プと出力コンバータを共通にして、入力電圧範囲の広い
スイッチングコンバータでこれらを兼ねるように構成す
ることもできる。その場合には、コンデンサからの電流
を受け取る電流ポンプの出力電流を大きく設計して、制
御用信号を電流ポンプに加えるように構成される。この
ような構成では、電流ポンプの定格容量は大きくなる
が、代わりにコンデンサＣ２と出力コンバータ１２を省
くことができる。勿論、その他にも、駆動制御回路とし
て周知の様々な制御回路の形態が変形例として採用でき
る。 【００２１】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上
記実施の形態では、ペダルトルクセンサの検出信号と着
座センサの検出信号とスピードセンサの検出信号を自走
回路が動作しないことを保証するためのインターロック
に用いたが、他の条件を用いてもよい。また、自転車が
乗車状態にない条件を判断する構成として、図３に論理
回路を示したが、このような回路も適宜変更可能であ
り、他の構成で実現してもよいことはいうまでもない。 【００２２】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、自走ボタンが押されたときに、所定の条件を
満足し自転車を押している状態である（自転車が乗車状
態にない）ことが認識できると、歩行速度以下の予め設
定した速度で自走するので、自転車に乗らずに押して登
坂する場合でも、重い自転車を軽く押す程度の僅かな力
で押して登坂することができる。しかも、自走の速度を
調整することができるので、それぞれの利用者の歩行速
度に合わせた速度を設定することができる。また、自走
の速度を設定すると同時に、インターロックにより所定
速度を越えると自走を停止させることにより、自走機能
の速度を安全な速度に制限することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る補助動力付き自転車の実施の形
態を示す図である。 【図２】 本発明に係る補助動力付き自転車の他の実施
の形態を示す図である。 【図３】 自走指令部の構成例を示す図である。 【符号の説明】 １…駆動制御部、２…蓄電電源、３…電動機、Ｄ…ダイ
オード、Ｐ…補助駆動回路、ＶＲ…速度設定部、ＳA …
自走指令スイッチ、ＳB …インターロックスイッチ
態を示す図である。 【図２】 本発明に係る補助動力付き自転車の他の実施
の形態を示す図である。 【図３】 自走指令部の構成例を示す図である。 【符号の説明】 １…駆動制御部、２…蓄電電源、３…電動機、Ｄ…ダイ
オード、Ｐ…補助駆動回路、ＶＲ…速度設定部、ＳA …
自走指令スイッチ、ＳB …インターロックスイッチ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B62M 23/02
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 補助動力源として自転車を駆動する電動
機と該電動機に駆動電流を供給する電源と前記駆動電流
を制御する制御装置とを備えた補助動力付き自転車にお
いて、 自走ボタンが押されることによりオンになる自走指令ス
イッチと、 少なくとも着座検出センサで着座が検出され、ペダルト
ルクセンサでペダルを漕いでいると検出され、あるいは
速度センサで所定の速度を越えていると検出されるとオ
フになるインターロックスイッチと、 歩行速度以下で速度を設定する速度設定部と、 前記自走指令スイッチ及び前記インターロックスイッチ
が共にオンであることを条件として前記速度設定部で設
定された歩行速度以下の速度で自走する自走制御部とを
備えたことを特徴とする補助動力付き自転車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28176995A JP3375805B2 (ja) | 1995-10-30 | 1995-10-30 | 補助動力付き自転車 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28176995A JP3375805B2 (ja) | 1995-10-30 | 1995-10-30 | 補助動力付き自転車 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09123982A JPH09123982A (ja) | 1997-05-13 |
| JP3375805B2 true JP3375805B2 (ja) | 2003-02-10 |
Family
ID=17643723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28176995A Expired - Fee Related JP3375805B2 (ja) | 1995-10-30 | 1995-10-30 | 補助動力付き自転車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3375805B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3682590B2 (ja) | 1996-05-24 | 2005-08-10 | ソニー株式会社 | 移動装置と移動制御方法 |
| JPH1159557A (ja) * | 1997-08-26 | 1999-03-02 | Suzuki Motor Corp | 電動補助自転車 |
| CN102765459A (zh) * | 2011-05-03 | 2012-11-07 | 舒志海 | 一种电动自行车启动控制装置 |
| JP5986150B2 (ja) | 2014-07-17 | 2016-09-06 | 株式会社シマノ | 自転車用制御装置、自転車用制御装置を備える電動アシスト自転車、及び電動アシスト自転車のモータ制御方法 |
| JP6325596B2 (ja) * | 2016-04-27 | 2018-05-16 | 株式会社シマノ | 自転車用制御装置、及び自転車用制御装置を備える電動アシスト自転車 |
| DE102021203172B4 (de) | 2021-03-30 | 2024-05-23 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren zum Steuern eines Elektrofahrrads sowie Elektrofahrrad |
-
1995
- 1995-10-30 JP JP28176995A patent/JP3375805B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09123982A (ja) | 1997-05-13 |
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