JPH0858667A - 電動補助自転車 - Google Patents

電動補助自転車

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JPH0858667A
JPH0858667A JP6194447A JP19444794A JPH0858667A JP H0858667 A JPH0858667 A JP H0858667A JP 6194447 A JP6194447 A JP 6194447A JP 19444794 A JP19444794 A JP 19444794A JP H0858667 A JPH0858667 A JP H0858667A
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肇 早田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 アシスト力（補助力）発生用の２次電池の容
量が低下（電圧が低下）したときに、人力走行を補助す
るアシスト力を故意に変動させることで、運転者に対し
て残容量が減少しており充電が必要であることを、運転
感覚の変化として体感させる。 【構成】 電圧低下検出手段１１２は、バッテリＢの電
圧をＡ／Ｄ変換して得たデータ１１３ａと予め設定した
基準電圧ＶＴＨ１，ＶＴＨ２とを比較し、電圧低下検出
信号１１４ａ，１１４ｂを出力する。アシスト力変動手
段１１１は、各電圧低下検出信号１１４ａ，１１４ｂの
供給を受けると、アシスト力演算手段１０３で求めたア
シスト力Ａを減少もしくはほぼゼロに変更した変更アシ
スト力ＨＡを出力する。ＰＷＭ信号生成手段１０４はア
シスト力Ａまたは変更アシスト力ＨＡに基づいてＰＷＭ
信号１０４ａを生成出力し、モータ２１をＰＷＭ運転す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、人力走行の補助にモ
ータの動力を利用する電動補助自転車に係り、特に補助
力（以下アシスト力と記す）発生用の２次電池の容量が
低下（電圧が低下）したときに、人力走行を補助するア
シスト力を故意に変動させることで、運転者に対して残
容量が減少しており充電が必要であることを、運転感覚
の変化として体感させるようにした電動補助自転車に関
する。
【０００２】
【従来の技術】電動車では、走行用電源であるバッテリ
（２次電池）の電圧が所定値まで低下すると、警告灯を
点灯させて残り容量が少ないことや充電が必要であるこ
とを可視表示させている。例えば、特開昭６３−１１４
２０号公報には、基準電圧とバッテリ電圧を比較回路で
比較し、バッテリ電圧が基準電圧よりも低いときは警告
灯によって警告するようにした電動ゴルフカートの容量
警告装置が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】バッテリ電圧の低下を
検出し、ランプや発光ダイオード等を用いた警告灯が点
灯した時点で運転者がすぐに気がつくようにするため
に、ブザーや音声合成を利用して可聴表示させることが
考えられるが、自転車の場合、警告音が運転者以外の人
に聞こえてしまうので、音量や音質に制約がある。
【０００４】このため、電圧低下を運転者へ速やかに報
知できるようにすること、ならびに、電圧低下の可視表
示を行なった時に、運転者がその可視表示に速やかに気
が付くようにすることが要望されていた。
【０００５】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、アシスト力を故意に変化させること
で、バッテリ電圧の低下を運転者が体感できるように
し、電圧の低下が検出された時点で、それを運転者へ速
やかに報知できるようにした電動補助自転車を提供する
ことを第１の目的とする。第２の目的は、アシスト力の
変化で運転者に対して注意を促すとともに、容量低下や
充電時期にあることを示す警告灯を点滅表示させること
で、アシスト力の変化がバッテリ電圧低下の警報である
と直感的にかつ容易に理解できるようにした電動補助自
転車を提供することにある。第３の目的は、アシスト力
の変化度合や表示器の表示形態を異ならしめることで、
電池の残り容量の度合を報知できるようした電動補助自
転車を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
請求項１に係る電動補助自転車は、モータへ電力を供給
するバッテリ電源の電圧低下を検出したときは、モータ
の運転状態を故意に変化させアシスト力を変動させるこ
とで、運転感覚に訴える警報を与えるようにしたアシス
ト力変動型警告手段を備えたことを特徴とする。
【０００７】請求項２に係る電動補助自転車は、バッテ
リ電源の電圧の低下度合に応じて、アシスト力の変動度
合を異ならしめるようにしたことを特徴とする。
【０００８】請求項３に係る電動補助自転車は、電圧の
低下もしくは充電が必要なことを示す可視表示型の表示
器を備えるとともに、アシスト力の変動に関連付けて表
示器の表示を点滅させる表示制御手段を備えたことを特
徴とする。
【０００９】請求項４に係る電動補助自転車は、バッテ
リ電源の電圧の低下度合に応じて、表示器の表示の点滅
形態を異ならしめるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
【作用】バッテリ電源電圧の低下を検出すると、アシス
ト力変動型警告手段は、モータの運転状態を故意に変化
させアシスト力を変動させる。これにより、モータから
の供給するアシスト力が変化する。運転者はペダルを漕
ぐ感じが変化することで、バッテリ電源の容量が少なく
なったことを体感できる。
【００１１】なお、バッテリ電源の電圧の低下度合に応
じて、アシスト力の変動度合を異ならしめることで、運
転者は例えばペダルを漕ぐ感覚が少し重くなったから早
めに充電が必要であるとか、ペダルを漕ぐ感覚が相当重
くなっているので電池切れが近いといった電池の残り容
量を感じとることができる。
【００１２】請求項３に係る電動補助自転車は、アシス
ト力の変動に関連付けて表示器の表示を点滅させている
ので、運転感覚の変化がバッテリ電源の残り容量が少な
くなったことによるものであることを、表示の点滅で確
認することができる。アシスト力の変化を体で感じ取
り、表示部等を注意して見ると、電池残容量警告灯や充
電が必要なことを示す警告灯灯の表示器が点滅している
ので、アシスト力の変化が電池容量の減少によるもので
あることを容易に理解することができる。
【００１３】また、バッテリ電源の電圧の低下度合に応
じて、表示器の表示の点滅形態を異ならしめるようにし
ているので、例えば表示器の点滅間隔が早くなったり、
滅火している時間よりも点灯している時間の比率が大と
なったことで、電池切れが近いといった電池の残り容量
を可視表示させることができる。
【００１４】
【実施例】以下この発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１はこの発明に係る電動補助自転車の側面
図である。電動補助自転車１のヘッドパイプ２からダウ
ンチューブ３を斜後下方に指向して延出し、ダウンチュ
ーブ３の下端で上方へ湾曲して斜後上方に指向してシー
トチューブ４を延出し、ダウンチューブ３とシートチュ
ーブ４とで略Ｖ字状のメインフレーム５を構成してい
る。シートチューブ４の上端にシート６を設けている。
【００１５】ヘッドパイプ２にステアリングシャフト７
を旋回自在に嵌挿し、ステアリングシャフト７の上端に
ステアリングハンドル８を一体に装着するとともに、ス
テアリングシャフト７の下方に一体に延出した左右一対
のフロントフォーク９の下端に前車輪１０を回転自在に
軸止している。
【００１６】ダウンチューブ３とシートチューブ４とが
交わるメインフレーム５の湾曲部下部には、ブラケット
５ａ（図３参照）を突設し、伝動ギア機構を収納すると
ともに、クランクケースを兼ねたギアボックス１１をブ
ラケット５ａに一体に装着している。ギアボックス１１
に前後方向へ指向したリヤフォーク１２の前端を一体に
取り付け、シートチューブ４とリヤフォーク１２の後端
とにステー１３を架設し、リヤフォーク１２の後端に後
車輪１４を回転自在に軸止している。
【００１７】ギアボックス１１には、クランク軸１５を
回転自在に嵌装し、クランク軸１５の左右両端にクラン
クアーム１６を一体に装着し、クランクアーム１６の先
端にペダル１７を設けている。
【００１８】クランク軸１５に一体に設けられた駆動ス
プロケット１８と、後車輪１４に一体に設けられた従動
スプロケット１９とに無端チェン２０を架渡しており、
ペダル１７に加えられる踏力によってクランク軸１５が
回転駆動されると、駆動スプロケット１８、無端チェン
２０および従動スプロケット１９を介して後車輪１４が
回転し、伝動補助自転車１が自転車として走行できるよ
うになっている。
【００１９】さらに、シートチューブ４に沿ってギヤボ
ックス１１にモータ２１を固定し、シートチューブ４の
後側面には、モータ２１の上方に位置してモータ２１の
回転を制御する電子制御ユニットやモータドライバー等
の制御装置２２が付設している。制御装置２２によって
モータ２１が回転制御されると、モータ２１の回転トル
クが伝動ギヤ機構を介してクランク軸１５に伝達され、
モータ２１の動力でもって人力を補助するようにしてい
る。
【００２０】ダウンチューブ３とシートチューブ４とか
らなるメインフレーム５は、略Ｖ字状をなした左右２分
割のサイドカバー２３とセンターカバー２４とによって
覆われ、ダウンチューブ３を覆うサイドカバー２３の傾
斜した上面に長尺のバッテリケース組立２５を着脱自在
に装着できるようにしている。
【００２１】サイドカバー２３の前端部にキースイッチ
（コンビネーションスイッチ）等からなるメインスイッ
チ４１を配設している。なお、このメインスイッチ４１
の操作に連動するロック装置（図示しない）を介して、
スイッチがオン位置に操作された場合は、バッテリケー
ス組立２５を取り外せない構造としている。
【００２２】バッテリ電源の電圧低下ならびに充電が必
要なことを可視表示する表示器４２をメインスイッチ４
１の近傍に配設している。また、バッテリケース組立２
５の側面に充電用コネクタ等との接続部４３を設け、バ
ッテリケース組立２５を電動補助自転車１に装着した状
態でも充電を可能にしている。
【００２３】なお、表示器４２は、バッテリケース組立
２５側に設ける構造としてもよい。この場合、バッテリ
ケース組立２５を装着することで表示器４２との接続が
できるコネクタ構造とし、また、図示しない充電器との
接続を行なった際に表示器４２と充電器側の充電制御回
路との電気的接続がなされ、バッテリケース組立２５に
実装された表示器４２を利用して充電状態を表示させる
ようにしてもよい。
【００２４】図２はバッテリケースの縦断面図である。
バッテリケース組立２５は、ロアケース２６とアッパケ
ース２７とに上下２分割され、このバッテリケース組立
２５内に、２０個の円柱状をなした単一型Ｎｉ−Ｃｄ
（ニッケル−カドミウム）電池２８ａ，２８ｂからなる
電源用バッテリ群２９が嵌脱自在に嵌装されるようにな
っている。また、バッテリケース組立２５のアッパーケ
ース２７が電動補助自転車１のボディの外表面の一部を
構成するようにしている。
【００２５】電源用バッテリ群２９は次のように構成し
ている。隣接するＮｉ−Ｃｄ電池２８ａの正極と負極と
が相互に入れ代わり、Ｎｉ−Ｃｄ電池２８ａの周面が相
互に接触した状態でＮｉ−Ｃｄ電池２８ａの中心線に対
し直角方向へ１列に１０個のＮｉ−Ｃｄ電池２８ａを配
列した状態で、この下層のＮｉ−Ｃｄ電池２８ａ列の上
方各凹部に上方Ｎｉ−Ｃｄ電池２８ｂが落ち込むよう
に、上層のＮｉ−Ｃｄ電池２８ｂを重ねる。図２で点線
で示すように、下層の隣接するＮｉ−Ｃｄ電池２８ａの
正極と負極とに接続片３０ａの両端をハンダ付けによっ
て接続し、上層の各Ｎｉ−Ｃｄ電池２８ｂも同様に接続
片３０ｂを用いて相互に接続し、各Ｎｉ−Ｃｄ電池２８
ａ，２８ｂの前端（図２では左端）では正極と負極とを
接続片３０ｃで相互に接続した後、筒状の熱収縮性合成
樹脂製フィルム３１内に、これら上下Ｎｉ−Ｃｄ電池２
８ａ，２８ｂを挿入してから、熱収縮性合成樹脂製フィ
ルム３１を加熱収縮させる。
【００２６】下層Ｎｉ−Ｃｄ電池２８ａの後端（図２で
は右端）と上層Ｎｉ−Ｃｄ電池２８ｂの後端の負極およ
び正極にそれぞれ接続された端子片３２ａ，３２ｂに
は、リード線３３ａ，３３ｂの一端がハンダ付けによっ
て一体に接続されている。リード線３３ａ，３３ｂの他
端は給電用コネクタ３４（図３に詳細に示す）へそれぞ
れ接続し、この給電用コネクタ３４を介して制御装置２
２側への給電を行なうようにしている。
【００２７】上下層の各Ｎｉ−Ｃｄ電池２８ａ，２８ｂ
間に、サーミスタ等の感熱性抵抗素子３５を配設してい
る。この感熱性抵抗素子３５は、リード線３５ａを介し
て図３に示す充電用コネクタ３６へ接続しており、図示
しない充電器を用いて充電を行なう際に、図示しない充
電器側は感熱性抵抗素子３５の抵抗値に基づいてＮｉ−
Ｃｄ電池２８ａ，２８ｂ部の温度を監視できるようにし
ている。また、バッテリケース組立２５内には、各種ヒ
ューズ３７や逆極性の充電電圧が供給されるのを防止す
るためのダイオード（図示しない）等の回路部品を実装
している。
【００２８】図３はバッテリケース組立の後部およびセ
ンターケースの底部の縦断側面図である。バッテリケー
ス組立２５の後端部に給電用コネクタ３８を配設してい
る。この給電用コネクタ３８は、銅合金板等の導電性弾
性材料からなる左右一対の接点端子３８ａを備える。各
接点端子３８ａはその一端側をねじ４０を用いてコネク
タケースに固定するとともに、各リード線３３ａ，３３
ｂとの電気的接続を行なっている。
【００２９】そして、この給電用コネクタ３８の相手方
となるコネクタ３９は、センターカバー２４の底壁２４
ａに配設している。このコネクタ３９は、左右一対の棒
状の突出端子３９ａを備える。そして、バッテリケース
組立２５が装着された状態で、各突出端子３９ａはロア
ケース２６に形成した開口２６ａ、ならびに、給電用コ
ネクタ３８の開口部３８ｂを貫通し、各突出端子３９ａ
の先端は各接点端子３８ａに当接する。これによって、
バッテリ電源の供給がなされる。各接点端子３８ａの他
端側は各突出端子３８ａに突き上げられて変位するが、
この変位部分にコイルスプリング３８ｃを設けて充分な
接触圧力を得るとともに、走行振動等によって電源供給
の瞬断が発生しにくい構成としている。
【００３０】図４は伝動ギア機構ならびに踏力検出手段
の模式構造図である。クランク軸１５の軸方向中間部に
は、直径方向に貫通して軸方向に延びる貫通孔１５ａを
形成している。この貫通孔１５ａの内部にクランク軸１
５と同軸に収納されたトーションバー５１は、その左端
（入力端）に形成された頭部５１ａをカラー５２を介し
てクランク軸１５に結合するとともに、その右端（出力
端）に形成された頭部５１ｂを環状の駆動部材５３の内
周に形成した凹溝に圧入によって結合させている。クラ
ンク軸１５の貫通孔１５ａの互に対向する壁面は概略円
弧状に湾曲させており、これによってトーションバー５
１の自由端側の頭部５１ｂに対する所定角度の相対回転
を許容するとともに、過大な荷重が作用してときのトー
ションバー５１の破断を防止している。
【００３１】スリーブ５４の内周に固着されたベベルギ
ヤ５５と環状の駆動部材５３との間に第１一方向クラッ
チ５６を設けている。図示しないペダル１７を踏んでク
ランク軸１５を正転させると、クランク軸１５のトルク
はトーションバー５１、駆動部材５３、ベベルギヤ５５
およびスリーブ５４を介して、このスリーブ５４の外周
にスプライン結合された駆動スプロケット１８に伝達さ
れ、無端チェン２０ならびに図１に示した従動スプロケ
ット１９を介して後車輪１４へ伝達される。また、図示
しないペダル１７を踏んでクランク軸１５を逆転させる
と、第１一方向クラッチ５６がスリップすることによっ
て、クランク軸１５の逆転が許容される。
【００３２】モータ２１が回転駆動されるとその出力軸
２１ａのトルクは、４個のスパーギヤ５７，５８，５
９，６０、２個のベベルギヤ６１，５５を介して駆動ス
プロケット１８に伝達される。また、モータ２１が停止
している状態でも人力による駆動スプロケット１８の回
転を妨げないように、第２一方向クラッチ６２を第１中
間軸６３に設けている。なお、符号６４は第２中間軸で
ある。
【００３３】踏力検出手段７０は、踏力（トルク）によ
るねじれを軸方向の変位に変換するトルク−変位変換手
段７１と、変位に応じた電気信号を出力するストローク
センサ７２とで構成している。トルク−変位変換手段７
１は、クランク軸１５と一体に回転するスライダインナ
７１ａに端面に形成した凸状のカム面と、駆動部材５３
の端面に形成した凹状のカム面とを係合させて構成して
いる。
【００３４】クランク軸１５の回転数を検出するため、
クランク軸１５とトーションバー５１の頭部５１ａとを
結合するカラー５２の外周に歯部５２ａを形成し、この
歯部に対向させてクランク軸回転数センサ７５を配設し
ている。クランク軸回転数センサ７５は、歯部５２ａを
光学的もしくは磁気的に検出して検出パルスを出力する
よう構成している。
【００３５】図５はこの発明に係る電動補助自転車の制
御装置の機能ブロック構成図である。制御装置２２は、
モータ運転制御手段１００と、アシスト力変動型警告手
段１０と、表示制御手段１２０とからなる。モータ運転
制御手段１００は、クランク回転数演算手段１０１と、
Ａ／Ｄ変換器１０２と、アシスト力演算手段１０３と、
ＰＷＭ信号生成手段１０４とを備える。
【００３６】クランク回転数演算手段１１４は、クラン
ク回転数センサ７５で検出したクランク回転数に係るパ
ルス信号７５ａに基づいてクランク回転数に係るデータ
（以下クランク回転数と記す）Ｖを出力する。
【００３７】踏力検出手段７０から出力される踏力に係
る電圧信号７０ａは、Ａ／Ｄ変換器１０２で踏力に対応
するデジタル信号（以下踏力と記す）Ｔへ変換される。
アシスト力演算手段１０３は、踏力Ｔとクランク回転数
Ｖとに基づいて、予め設定した演算式もしくは予め登録
した変換テーブルを参照してアシスト力を求め、アシス
ト力データ１０３ａを出力する。
【００３８】ＰＷＭ信号生成手段１１３は、アシスト力
変動型警告手段１１０を介して供給されるアシスト力デ
ータＡまたは変動アシスト力データＨＡに基づいて、モ
ータ２１からアシスト力を供給するために必要なＰＷＭ
信号１０４ａを生成し、出力する。このＰＷＭ信号１０
４ａは図示しないゲート駆動回路等を介して電界効果ト
ランジスタＦＥＴのゲートへ供給され、モータ２１のＰ
ＷＭ運転がなされる。なお、符号Ｂはバッテリ電源、符
号ＳＷはメインスイッチやメインスイッチに連動するリ
レーの接点とうの給電スイッチ手段である。
【００３９】アシスト力変動型警告手段１１０は、アシ
スト力変動制御手段１１１と、電圧低下検出手段１１２
とからなる。電圧低下検出手段１１２は、Ａ／Ｄ変換器
１１３と、電源電圧監視手段１１４と、基準電圧設定手
段１１５とを備える。バッテリ電源Ｂの電源電圧は、抵
抗分圧器１１６内の各抵抗ＲＡ，ＲＢで、ＡＡ／Ｄ変換
器１１３の入力許容電圧範囲に分圧し、分圧したバッテ
リ電源電圧をＡ／Ｄ変換器１１３へ供給して、デジタル
電圧データ１１３ａを得ている。
【００４０】基準電圧設定手段１１５は、電池容量低下
の警告を発生する電圧を設定するもので、この実施例で
は２段階の電圧を設定している。第１の基準電圧ＶＴＨ
は電池の残り容量が少なくなっており、充電が必要にな
ったことを報知するためのもので、例えばバッテリ電源
Ｂの定格出力電圧２４ボルトに対して、２２ボルトを設
定している。第２の基準電圧ＶＴＨ２は、電池の残り容
量がほぼなくなる電圧、もしくは、電池が過放電状態と
ならのを防止するための電圧、例えば２０ボルトに設定
している。この基準電圧設定手段１１５は、予め設定し
た基準電圧データを格納したＲＯＭやデジタルスイッチ
等で構成することができる。
【００４１】なお、制御装置２２は、降圧型の安定化電
源（図示せず）を介して供給される低電圧（例えば５ボ
ルト）で動作される構成としており、バッテリ電圧が第
２の基準値以下に低下した場合でも、動作する構成とし
ている。
【００４２】電源監視手段１１４は、所定の時間間隔で
Ａ／Ｄ変換して得たデジタル電圧データ１１３を一時記
憶するためのＲＡＭやＦＩＦＯ型のメモリ等の電圧デー
タ一時記憶手段を備え、時系列複数個のデータ（例えば
５個）の平均値を算出することで、バッテリ電源Ｂの短
時間平均電圧を得るとともに、この短時間平均電圧と基
準電圧ＶＴＨ１，ＶＴＨ２とを比較して、バッテリ電源
Ｂの電源電圧が第１の基準電圧ＶＴＨ以下に低下したこ
とを検出した時は、第１の電圧低下検出信号１１４ａ
を、さらにバッテリ電圧が低下し第２の基準電圧以下と
なった時は、第２の電圧低下検出信号１１４ｂを出力す
るよう構成している。
【００４３】アシスト力変動手段１１１は、各電圧低下
検出信号１１４ａ，１１４ｂが供給されていない状態で
は、アシスト力演算手段１０３から出力されたアシスト
力データＡをそのままＰＷＭ信号生成手段１０４へ供給
し、電圧低下検出信号１１４ａ，１１４ｂのいずれかが
供給されると、アシスト力データＡの一部を変更し変更
した変動アシスト力データＨＡをＰＷＭ信号生成手段１
０４へ供給するとともに、アシスト力データＡの変更を
行なっている間は体感警告発生中であることを示す警告
発生期間信号１１１ａを表示制御手段１２０へ供給する
よう構成している。
【００４４】表示制御手段１２０は、各電圧低下検出信
号１１４ａ，１１４ｂ、ならびに、警告発生期間信号１
１１ａに基づいて表示器駆動信号１２１ａを生成し出力
する表示形態制御手段１２１と、予め設定した各種の表
示形態に係るデータを格納したＲＯＭ等からなる表示形
態記憶手段１２２とを備える。
【００４５】表示器駆動信号１２１ａは表示器駆動回路
１２３へ供給され、この表示器駆動回路１２３を介し
て、例えばランプや発光ダイオード等を利用して構成し
た表示器４２の点灯がなされる。なお、表示器４２は、
電池のピクトグラム（絵文字）や充電等の文字を表示す
るものであってもよい。
【００４６】図６はアシスト力変動手段の動作例を示す
タイムチャートである。図６に示したものは、バッテリ
電源の電圧の低下度合に応じて、アシスト力の低減度合
と、低減を行なう間隔をともに異ならしめるようにした
ものである。図６（ａ）は踏力Ｔの変化を示す。自転車
のペダルを漕いだ場合、ペダルの構造から上死点および
下死点で踏力はゼロになる。なお、この図ではペダルを
一定の速度かつ一定の力で漕いだ場合を示している。ア
シスト力演算手段１０３は、踏力Ｔがアシストしきい値
を越えた場合に、アシスト力を求め出力するよう構成し
ているので、図６（ｂ）に示すアシスト力Ａが出力され
る。そして、バッテリ電源Ｂの電源電圧が第１基準電圧
ＶＴＨ１以上であれば、アシスト力データＡをそのまま
ＰＷＭ信号生成手段１０４へ供給するので、図６（ｂ）
に示したアシスト力がモータ２１から供給される。
【００４７】バッテリ電源Ｂの電源電圧が第１基準電圧
ＶＴＨ１（例えば２２ボルト）以下になり、第１の電圧
低下検出信号１１４ａが供給されると、アシスト力変動
手段１１１は、アシスト力データＡに所定の１よりも小
さい第１の係数（例えば０．６〜０．８）を乗じて得た
変更アシストデータＨＡを出力する。図６（ｃ）では、
ペダル１回転の間アシスト力を低減させ、そのアシスト
力低減をペダル（クランク軸）が所定回転（例えば１０
回転）される毎に行なう場合を示した。また、アシスト
力変動手段１１１は、アシスト力低減を行なっている
間、図６（ｄ）に示すように、警告発生期間信号１１１
ａを出力する。
【００４８】バッテリ電源Ｂの電源電圧が第２基準電圧
ＶＴＨ２（例えば２０ボルト）以下になり、第１の電圧
低下検出信号１１４ａが供給されると、アシスト力変動
手段１１１は、第１の係数よりもさらに小さい係数（例
えば０．２）を乗じた得た変更アシストデータＨＡを出
力を、図６（ｅ）に示すように、例えばペダルが５回転
される毎に出力するとともに、それに対応して図６
（ｆ）に示すように、警告発生期間信号１１１ａを出力
する。
【００４９】図７はアシスト力変動手段の他の動作例を
示すタイムチャートである。図７（ｇ）および（ｉ）に
示すものは、アシスト力の低減度合を一定にし、低減を
行なう間隔を異ならしめたものである。例えば、図７
（ｇ）は電源電圧が第１基準電圧以下ＶＴＨ１（例えば
２２ボルト）以下になった場合、アシスト力を約半分に
低減するとともに、それをペダル２回転分継続させるよ
うにしたものである。図７（ｈ）は、電源電圧が第２基
準電圧以下ＶＴＨ２（例えば２０ボルト）以下になった
場合、アシスト力を図７（ｇ）と同様に約半分に低減す
るとともに、それをペダル５回転分継続させるようにし
たものである。
【００５０】なお、バッテリ電源の残り容量が少なくな
ってくると、供給する電流値に応じてバッテリ電源電圧
が変動する場合がある。そして、大きなアシスト力が要
求されモータ２１の電流が大になるとバッテリ電源電圧
が低下して基準電圧以下になり、モータ電流が小になる
と基準電圧以上に戻る場合、電圧低下検出信号が出力さ
れたり停止されたりすることになり、この電圧低下検出
信号に基づいてアシスト力を変更すると、ペダルを踏む
足に予期せぬ反力がかかる虞れがある。
【００５１】そこで、電源電圧監視手段１１４は、電圧
低下検出信号を出力した後は、電源電圧が基準値以上の
状態が所定時間継続した時点で電圧低下検出信号の出力
を停止するよう構成している。さらに、アシスト力変動
手段１１１は、電圧低下検出信号が供給された時点です
ぐにアシスト力を変更するのではなく、それ以降にアシ
スト力データＡがゼロになったことを確認し、次なるペ
ダル回転周期に同期させてアシスト力を変更するように
している。したがって、ペダルが急に重くなって足に予
期せぬ反力を受けたり、アシスト力低減状態が急に解除
されて足がすべるような感じになることはない。
【００５２】図７（ｋ）および（ｌ）に示したものは、
ペダルの数回転に亘ってアシスト力を緩やかに変動させ
るようにしたものである。例えば、図７（ｉ）は電源電
圧が第１基準電圧以下ＶＴＨ１（例えば２２ボルト）以
下になった場合、アシスト力をペダルの回転毎に減少さ
せたのち、もとに戻すようにしたものである。図７
（ｊ）は、アシスト力をペダルの回転毎に減少させてア
シスト力ゼロの状態まで至り、その後徐々に戻すように
したものである。
【００５３】なお、アシスト力の低減は所定の間隔で繰
り返し行なってもよいが、運転者は運転感覚の変化を体
感することでバッテリ容量が減少していることに気が付
くので、アシスト力の低減は１回ないしは数回（例えば
３回程度）行なった後は、アシスト力低減を行なわない
ようにしている。また、第２の基準電圧以下となってい
る場合は、バッテリの過放電につながる虞れがあるの
で、アシストを所定時間（例えば１０秒間）停止させ、
その後アシストを所定時間（例えば数１０秒間）行な
い、再度アシストを停止する処理を数回（例えば４回程
度）繰り返したのちは、アシストを完全に停止し、バッ
テリ電源の消費を少なくするようにしてもよい。
【００５４】図８は表示制御手段の動作例を示すタイム
チャートである。図８（ｃ）および（ｄ）は、警告発生
期間信号１１１ａの立下りに同期させて、表示器４２を
所定時間点灯するようにしたものである。図８（ｂ）に
示すように、ペダルが１回転する間程度の比較的短い期
間の警告発生期間信号１１１ａに対しては、その立下り
に同期させて表示器４２を点灯させるようにすると、ア
シスト力の変動を感じとっと運転者が表示器４２を確認
すると、表示器４２が点灯した後消灯する表示形態とな
る。表示状態が変化するので、連続点灯させている場合
よりも視認しやすい。なお、表示器４２の点灯タイミン
グは、警告発生期間信号１１１ａの立上りに同期させて
もよいし、立上りから所定時間経過後に点灯させるよう
にしてもよい。
【００５５】バッテリ電源の電圧が第１基準値以下の場
合には短時間ｔ１（例えば０．５秒）点灯させ、第２基
準値以下にまで低下している場合はさらに長い時間ｔ２
（例えば約１秒）点灯させるようにして、点灯時間の長
短から電池の残り容量を視認させるようにしてもよい。
また、ランプや発光ダイオード等の表示素子をダイナミ
ック点灯させている場合は、その通電比率を異ならしめ
表示の明るさを変化させて、電池の残り容量を視認させ
るようにしてもよい。
【００５６】また、図８（ｅ）に示すように、数秒〜１
０秒間程度の長い期間の警告発生期間信号が出力される
場合は、図８（ｆ）および（ｇ）に示すように、点灯／
消灯を繰り返すようにようにしてもよい。また、バッテ
リ電源の電圧に応じて点灯間隔を異ならしめたり、点灯
間隔は同じでも点灯時間と消灯時間の比率を異ならしめ
て、残り容量の度合を視認できるようにしてもよい。
【００５７】なお、図５では、アシスト力Ａを求めた後
に、バッテリ電源電圧が低下している場合は、求めたア
シスト力を変更してアシスト力を変動させる構成を示し
たが、アシスト力演算手段１０３へ供給する踏力Ｔを変
更することで、アシスト力を変動させるようにしてもよ
い。また、アシスト力演算手段１０３内に電源電圧が正
常の時のアシスト力検索テーブルと、第１の基準電圧以
下、ならびに第２の基準電圧以下の場合に対応したアシ
スト力検索テーブルを夫々設け、電源電圧監視手段１１
４の電圧監視出力に基づいて使用するテーブルを切り替
えることで、アシスト力を変動させるようにしてもよ
い。さらに、ＰＷＭ信号生成時にＰＷＭ信号のデューテ
ィを電圧監視出力に基づいて変更する構成として、アシ
スト力を変動させるようにしてもよい。また、バッテリ
電源電圧の低下度合を３以上の複数の段階に分けて検出
し、各低下度合に応じてアシスト力を変動させたり、表
示形態を異ならしめるようにしてもよい。
【００５８】図９は制御装置の一具体例を示す回路構成
図である。バッテリケース組立２５内の電池電源ＢＡＴ
は、給電側フューズＦＯを介して給電用コネクタ３８の
各端子Ｂ＋，Ｂ−から制御装置２００の各電源端子Ｂ
＋，Ｂ−へ印加される。なお、充電は、充電用コネクタ
３６の正極側端子３６ａからダイオードＤＩおよび充電
側フューズＦＩを介して行なう構成としている。充電時
のバッテリ温度を検出するための感熱性抵抗素子３５は
その一端側を負極側端子３６ｂへ接続し、その他端を信
号端子３６ｃに接続している。
【００５９】メインスイッチ（キースイッチ）４１がオ
ン状態に操作されると、制御装置２００の正極側電源端
子ＶＢからフューズＦ０、メインスイッチ４１、端子Ｓ
Ｗを介して電源・リセット回路部２０１へ電池電源ＢＡ
Ｔが供給されるとともに、ダイオードＤ１と充電電流制
限抵抗Ｒ１とからなるプリチャージ回路２０２を介して
モータ電源安定化用のコンデンサＣ１の充電がなされ
る。
【００６０】電源・リセット回路部２０１は、例えば２
４Ｖ系のバッテリ電源を降圧して１２Ｖ系と５Ｖ系の安
定化した電源を出力する１２Ｖ系・５Ｖ系電源２０１ａ
と、５Ｖ系電源で動作するリセット回路２０１ｂとを備
える。１２Ｖ系電源は、クランク軸回転センサ７５、な
らびに、モータ２１への通電を制御する電力用電界効果
トランジスタＦＥＴのゲート制御電圧用として使用して
いる。５Ｖ系電源は、１チップマイクロコンピュータ２
０３、モータ駆動制限手段２１０、モータ電流検出回路
２０４等で使用される。
【００６１】リセット回路２０１ｂは、５Ｖ系電源の立
上り時にリセットパルスＲＳをＣＰＵへ供給するととも
に、ＣＰＵ２０３ａから所定の周期で出力されるウォッ
チドッグパルスＷＰを監視し、このウォッチドッグパル
スＷＰが所定の時間以上供給されない場合は、リセット
パルスＲＳを出力して、ＣＰＵをリセット（初期化）す
るようにしている。また、リセットパルスＲＳを出力し
た後もウォッチドッグパルスＷＰの供給が再開されない
場合、リセット回路２０１ｂは１２Ｖ・５Ｖ系電源の遮
断指令ＰＯＦＦを１２Ｖ系・５Ｖ系電源１０１ａへ供給
して１２Ｖ・５Ｖ系電源の供給を停止させる。
【００６２】図５に示したモータ運転制御手段１００、
アシスト力変動型警告手段１１０、表示制御手段１０２
等は、ＣＰＵ２０３ａ、ＲＯＭ・ＲＡＭ２０３ｂ、Ａ／
Ｄ変換器２０３ｃ、複数系統のタイマ２０３Ｔ等を内蔵
した１チップマイクロコンピュータ２０３を用いて構成
している。
【００６３】モータ電源安定化用コンデンサＣ１の両端
電圧を、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３とでＡ／Ｄ変換器２０３ｃ
の入力許容電圧範囲になるよう分圧して、分圧した電圧
をＡ／Ｄ変換器２０３ｃの入力端子Ａ１へ供給してい
る。ＣＰＵ２０３ａは、リセット信号ＲＳに基づく初期
化処理の後に、Ａ／Ｄ変換された分圧電圧値が予め設定
した電圧を越えた時点でリレー駆動指令２０３ｄを出力
する。これにより、リレー駆動回路２０５を介してリレ
ー２０６の励磁巻線が通電され、リレー２０６の接点が
閉状態となってモータ２１へバッテリ電源ＢＡＴが印加
される。
【００６４】モータ電源安定化用コンデンサＣ１の両端
電圧を監視し、このコンデンサＣ１が充電された以降
に、リレー２０６の接点を閉駆動する構成としているの
で、リレー２０６の接点を介して過大な充電電流が流れ
ることはなく、接点が損傷するようなことはない。な
お、コンデンサＣ１の両端電圧の時間当たりの上昇率が
所定値以下になった時点でコンデンサＣ１へのプリチャ
ージが完了したものと判断して、リレー２０６を動作さ
せる構成としてもよい。電圧の変化に基づく判定は、バ
ッテリ電源ＢＡＴの電圧値に無関係にプリチャージの完
了を検出することができる。
【００６５】モータ２１の通電を制御する電界効果トラ
ンジスタＦＥＴのドレイン−ソース間が短絡不良になっ
ていたり、ドレイン−ソース間に並列に接続される逆方
向サージ電圧吸収用のダイオードＤ２の短絡不良等が発
生している場合、コンデンサＣ１の両端電位は、バッテ
リ電圧を充電電流制限抵抗Ｒ１とモータ２１の巻線の抵
抗とで分圧した電圧となる。充電電流制限抵抗Ｒ１の抵
抗値はモータ２１の巻線の抵抗値よりも充分高く設定し
ている。したがって、前述の短絡障害が発生していると
プリチャージでコンデンサＣ１の端子電圧が上昇しない
ので、リレー２０６の駆動が禁止され、短絡障害に伴っ
て過電流が供給されることを事前に防止できる。
【００６６】また、ＣＰＵ２０３ａはモータ２１の運転
状態においても、コンデンサＣ１の両端電圧を監視し、
モータ２１へ印加されている実際の電圧値に基づいて所
望の補助トルクが得られるようＰＷＭ信号２０３ｅの通
電比率の補正を行なっている。これにより、バッテリ電
源電圧が低下等した場合でも、所望の補助トルクを発生
させることができる。
【００６７】モータ２１への通電を停止する際に発生す
る逆極性のサージ電圧は、ダイオードＤ３を介してバッ
テリ電源ＢＡＴで吸収する構成としている。給電側フュ
ーズＦＯは大電流用（数１０アンペア）のものを用いて
いる。モータ２１への給電はリレー１０６の接点を介し
て行なっているので、メインスイッチ４１の電流耐量な
らびにこのメインスイッチ４１と直列に接続されたフュ
ーズＦ１は小容量（数アンペア）のものでよい。
【００６８】クランク軸回転数センサ７５に対してはブ
リード抵抗Ｒ４を介して１２Ｖ系電源を供給している。
端子ＶＣよりもクランク軸回転数センサ７５側で短絡障
害等が生じても、短絡電流はブリード抵抗Ｒ４で制限さ
れので、電源系統は保護される。端子ＣＰに供給される
クランク回転数検出信号７５ａは、波形整形回路２０６
で波形整形され、５Ｖ系の論理振幅に変換されてＣＰＵ
２０３ａの入力端子へ供給される。
【００６９】踏力検出手段７０に対してはブリード抵抗
Ｒ５を介して５Ｖ系電源を供給している。端子ＶＴより
も踏力検出手段７０側で短絡障害等が生じても、短絡電
流はブリード抵抗Ｒ５で制限されるので、電源系統は保
護される。端子ＴＳに供給される踏力検出出力（電圧信
号）７０ａは、分圧比の異なる２組の分圧回路で分圧さ
れ、各分圧電圧をＡ／Ｄ変換器２０３ｃへそれぞれ供給
している。抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７からなる一方の分圧回路
の分圧比は例えば１／２に、抵抗Ｒ８と抵抗Ｒ９からな
る他方の分圧回路の分圧比は例えば１／４に設定してい
る。
【００７０】分圧比の異なる２系統の検出電圧を用意
し、ＣＰＵ２０３ａは２系統のＡ／Ｄ変換データに基づ
いて検出トルクの大きさを検出するとともに、検出トル
クが小の時はＡ／Ｄ入力端子Ａ２に供給された電圧（分
圧比１／２）のＤ／Ａ変換データを、トルクが大の時は
Ａ／Ｄ入力端子Ａ３に供給された電圧（分圧比１／４）
のＤ／Ａ変換データを選択し、分圧比を考慮してトルク
を換算する。このような構成ならびに処理を行なうこと
で、Ａ／Ｄ変換器２０３ｃの分解能が同一でも、小さい
トルクから大きいトルクまで広範囲にわって精度の高い
トルク値検出が可能である。
【００７１】踏力検出手段７０の検出出力は供給されて
いる電源電圧の影響を受けるので、踏力検出手段７０へ
実際に供給している電圧をＡ／Ｄ入力端子Ａ１へ供給
し、そのＤ／Ａ変換データに基づいて検出電圧を補正す
ることで、より正確な踏力検出を行なっている。
【００７２】モータ駆動制限手段２１０内の電圧比較器
２１２は、踏力検出手段７０へ供給している電圧を抵抗
２１１ａと抵抗２１１ｂとで分圧して得たしきい値電圧
ＶＴＨと、踏力検出出力７０ａを抵抗Ｒ８と抵抗Ｒ９と
で分圧した電圧とを比較する構成としている。踏力検出
手段７０へ供給している電圧を分圧してしきい値電圧Ｖ
ＴＨを得ているので、踏力が所定値を越えてか否かをよ
り正確に判定できる。
【００７３】電圧比較器２１２の出力２１２ａはＣＰＵ
２０３ａの入力端子へ供給している。ＣＰＵ２０３ａ
は、電圧比較器２１２の出力２１２ａがＬレベル、すな
わち、踏力がゼロの状態が周期的に発生することを監視
している。そして、Ａ／Ｄ変換データに基づく踏力検出
に基づいてモータ２１を運転している状態で、踏力がゼ
ロの状態が周期的に検出されない場合は、ＰＷＭ信号２
０３ｅの出力を停止し、モータ２１の運転を停止する構
成としている。これによって、踏力検出手段７０やＡ／
Ｄ変換器２０３ｃ等の踏力検出系の動作が正常でなく、
不要な補助トルクを発生させることを防止している。
【００７４】ＣＰＵ２０３ａは、Ａ／Ｄ変換器２０３ｃ
を介して検出した踏力と、クランク回転軸回転数に対応
する信号７５ａに基づいて検出したクランク軸回転数と
に基づいてＰＷＭデューティマップを検索し、求めたデ
ューティに対応したＰＷＭ信号２０３ｅを生成し出力す
る。
【００７５】このＰＷＭ信号２０３ｅは、比較器２１２
の出力２１２ａがＨレベルの間、すなわち、所定以上の
踏力が検出されている間、論理積回路２１３を介してＦ
ＥＴ駆動回路２０７へ供給される。ＦＥＴ駆動回路２０
７は、論理積出力信号２１３ａに基づいて電界効果トラ
ンジスタＦＥＴのゲートへ電力を供給し、電界効果トラ
ンジスタＦＥＴをスイッチング駆動させる。これによっ
て、モータ２１がＰＷＭ制御で運転される。
【００７６】ＣＰＵ２０３ａは、モータ２１の運転動作
が正常になされているか否かをモータ電流に基づいて監
視し、異常な電流値を検出したときはモータ２１の運転
を制限するようにしている。モータ電流の検出は、電界
効果トランジスタＦＥＴのソース側とバッテリ電源ＢＡ
Ｔの負極側との間に介設した電流検出抵抗２０４の両端
に発生するモータ電流に応じた電圧をＡ／Ｄ変換器２０
３ｃのＡ／Ｄ変換入力端子Ａ５へ供給し、Ａ／Ｄ変換さ
れたデータに基づいて行なう構成としている。そして、
ＣＰＵ２０３ａは、Ａ／Ｄ変換されたモータ電流値に係
る電圧データに基づいてモータ電流値が過大となってい
る場合は、通電デューティを低く押さえたり、モータ２
１の運転を停止するよう構成している。
【００７７】さらに、ＣＰＵ２０３ｃはＡ／Ｄ変換され
たモータ電流値に係る電圧データが予め設定したほぼモ
ータ電流がゼロに相当もしくはゼロに近い値を越えた時
点でタイマ２０３Ｔの計時を開始させ、予め設定した許
容時間内にモータ電流がほぼゼロに相当する値以下にな
らない場合は、モータ駆動指令２０３ｄの出力を停止し
て、モータ２１への給電を停止させるよう構成してい
る。したがって、踏力検出系の動作が正常でなくなり、
踏力がゼロに戻らなくなった場合でも、不必要なアシス
ト力が供給され続けることはない。
【００７８】ＣＰＵ２０３ａは、Ａ／Ｄ変換器２０３ｃ
を介して取り込んだバッテリ電源電圧に係るデータと予
め設定した第１および第２の基準電圧ＶＴＨ１，ＶＴＨ
２とを比較し、バッテリ電源電圧が第１の基準電圧ＶＴ
Ｈ１以下になっている場合は、例えば図７（ｋ）に示す
ように、アシスト力を緩やかに減少させた後に緩やかに
戻すことで、バッテリ電源電圧が低下していることをを
運転者の体感に訴えて報知しするともに、ランプ駆動回
路２０７を介して表示器４２を所定の短時間点灯させ
て、バッテリの残り容量が少なく充電時期にあることを
示す表示を行なう。また、バッテリ電源電圧が第２の基
準電圧ＶＴＨ１以下になっている場合は、アシスト力の
供給を例えば１０秒間停止させた後に、再度アシストを
行なうようにしている。そして、このアシストを停止し
ている間は、例えば０．５秒間点灯し０．５秒間消灯す
る点滅表示を繰り返すようにしている。運転者がメイン
スイッチ４１をオフにせずに走行を続けた場合、１０秒
間アシスト停止その後アシスト再開を繰り返すことにな
るので、その繰り返し回数をカウントして、例えば４回
を越えた場合は、リレー２０６をオフ状態に制御してモ
ータ２１への通電を完全に停止するとともに、表示器駆
動信号１２１ａを継続して出力して表示器４２を連続点
灯させる。
【００７９】図１０はモータ駆動制限手段の動作を示す
タイムチャートである。自転車のペダルを漕ぐとペダル
の上死点、下死点では踏力が加わらないため、踏力検出
出力７０ａは図１０（ａ）に示すように周期的な増減を
繰り返す電圧波形となる。電圧比較器２１２は、踏力検
出出力７０ａの電圧がしきい値電圧ＶＴＨを越えている
間、図１０（ｃ）に示すように、Ｈレベルの信号２１２
ａを出力する。したがって、踏力検出出力７０ａに基づ
いてＣＰＵ２０３ａから図１０（ｂ）に示すＰＷＭ信号
２０３ｅが生成・出力されると、論理積回路（アンドゲ
ート）２１３を介して図１０（ｄ）に示す論理積出力信
号２１３ａが出力され、この論理積出力信号２１３ａに
基づいてモータ２１の運転が制御される。すなわち、踏
力がしきい値を越えている間のみ、モータ２１の運転が
許可され、アシスト力が供給される。
【００８０】１チップマイクロコンピュータ２０３等が
何らかの原因で正常な動作ができなくなり、例えば図１
０（ｅ）に示すように、時刻ｔ１以降はＨレベルの出力
が保持された状態となっても、図１０（ｆ）に示すよう
に、踏力がしきい値を越えている間しかモータ２１の運
転は許可されない。したがって、１チップマイクロコン
ピュータ２０３等の動作が正常でなくなっても、ペダル
を踏んでいない状態ではモータ２１からの補助動力が供
給されることはない。
【００８１】図１１は制御装置の全体動作を示すフロー
チャートである。ＣＰＵ２０３ａは、ステップＳ１で、
モータ電源安定化用コンデンサＣ１へのプリチャージが
完了した否かを判定し、プリチャージ完了後にリレー駆
動指令２０３ｄを出力する（Ｓ２）。そして、クランク
軸回転数の算出（Ｓ３）、ならびに、踏力検出（Ｓ４）
を行ない、アシスト力Ａを求める（Ｓ５）。
【００８２】次いで、ＣＰＵ２０３ａはバッテリ電圧を
監視し（Ｓ６）、第１の基準電圧ＶＴＨ１を超えている
場合は、ステップＳ１２でアシスト力Ａを供給するのに
必要なＰＷＭ信号を生成し出力させ、モータ２１のＰＷ
Ｍ運転を行なう。バッテリ電源の電圧が第１のしきい値
ＶＴＨ１以下で第２のしきい値ＶＴＨ２を超えている場
合は、ステップＳ７でアシスト力Ａを変更し、ステップ
Ｓ８で表示器４２を所定時間点灯させる。バッテリ電源
の電圧が第２のしきい値ＶＴＨ２以下の場合は、ステッ
プＳ９でアシスト力をゼロもしくは小さな値に変更し、
ステップＳ１０で表示器４２の点滅制御を行なう。ステ
ップＳ１１でアシスト力をゼロもしくは小さな値にした
回数をカウントし、その繰り返し回数が例えば５回目に
達したときにはステップＳ１６以降のアシスト完全停止
処理を行なう。
【００８３】ステップＳ１２ではアシスト力もしくは変
更されたアシスト力に基づいてＰＷＭ信号が生成・出力
される。そして、ステップＳ１３でモータに実際に流れ
ている電流が検出され、モータ電流が基準値を超えてい
るか否かがステップＳ１４でチェックされ、超えている
時間がステップＳ１５で監視されて許容時間に達した場
合には、ＰＷＭ信号の出力を停止し（Ｓ１６）し、リレ
ー駆動指令２０３ｄの出力を停止して、モータ２１への
給電を停止させる（Ｓ１７）。なお、この具体例では、
ステップＳ６〜Ｓ１１で、図５に示したアシスト力変動
型警告手段１１０ならびに表示制御手段１２０を実現し
ている。
【００８４】
【発明の効果】以上説明したように請求項１に係る電動
補助自転車は、アシスト力変動型警告手段がバッテリ電
源電圧の低下を検出すると、モータの運転状態を故意に
変化させアシスト力を変動させる構成であるから、モー
タからの供給するアシスト力が変化する。運転者はペダ
ルを漕ぐ感じが変化することで、バッテリ電源の容量が
少なくなったことを体感できる。よって、運転者は、表
示器等の表示に注意を払っていなくても、電池の残り容
量が少なくなってきたことを電圧低下時点で速やかに知
ることができる。
【００８５】なお、バッテリ電源の電圧の低下度合に応
じて、アシスト力の変動度合を異ならしめることで、運
転者は例えばペダルを漕ぐ感覚が少し重くなったから早
めに充電が必要であるとか、ペダルを漕ぐ感覚が相当重
くなっているので電池切れが近いといった電池の残り容
量を感じとることができる。
【００８６】請求項３に係る電動補助自転車は、アシス
ト力の変動に関連付けて表示器の表示を点滅させている
ので、運転感覚の変化がバッテリ電源の残り容量が少な
くなったことによるものであることを、表示の点滅で確
認することができる。アシスト力の変化を体で感じ取
り、表示部等を注意して見ると、電池残容量警告灯や充
電が必要なことを示す警告灯灯の表示器が点滅している
ので、アシスト力の変化が電池容量の減少によるもので
あることを容易に理解することができる。
【００８７】また、バッテリ電源の電圧の低下度合に応
じて、表示器の表示の点滅形態を異ならしめるようにし
ているので、例えば表示器の点滅間隔が早くなったり、
滅火している時間よりも点灯している時間の比率が大と
なったことで、電池切れが近いといった電池の残り容量
を可視表示させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る電動補助自転車の側面図
【図２】バッテリケースの縦断面図
【図３】バッテリケース組立の後部およびセンターケー
スの底部の縦断側面図
【図４】伝動ギア機構ならびに踏力検出手段の模式構造
図
【図５】この発明に係る電動補助自転車の制御装置の機
能ブロック構成図
【図６】アシスト力変動手段の動作例を示すタイムチャ
ート
【図７】アシスト力変動手段の他の動作例を示すタイム
チャート
【図８】表示制御手段の動作例を示すタイムチャート
【図９】制御装置の一具体例を示す回路構成図
【図１０】モータ駆動制限手段の動作を示すタイムチャ
ート
【図１１】制御装置の全体動作を示すフローチャート
【符号の説明】
１ 電動補助自転車 ２１ モータ ２２，２００ 制御装置 ４２ 表示器 ７０ 踏力検出手段 １００ モータ運転制御手段 １０２，１１３，２０３ｃ Ａ／Ｄ変換器 １１０ アシスト力変動型警告手段 １１１ アシスト力変動手段 １１２ 電圧低下検出手段 １２０ 表示制御手段 ２０３ａ ＣＰＵ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年５月１５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３５】図５はこの発明に係る電動補助自転車の制
御装置の機能ブロック構成図である。制御装置２２は、
モータ運転制御手段１００と、アシスト力変動型警告手
段１１０と、表示制御手段１２０とからなる。モータ運
転制御手段１００は、クランク回転数演算手段１０１
と、Ａ／Ｄ変換器１０２と、アシスト力演算手段１０３
と、ＰＷＭ信号生成手段１０４とを備える。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３６】クランク回転数演算手段１０１は、クラン
ク回転数センサ７５で検出したクランク回転数に係るパ
ルス信号７５ａに基づいてクランク回転数に係るデータ
（以下クランク回転数と記す）Ｖを出力する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３８】ＰＷＭ信号生成手段１０４は、アシスト力
変動型警告手段１１０を介して供給されるアシスト力デ
ータＡまたは変動アシスト力データＨＡに基づいて、モ
ータ２１からアシスト力を供給するために必要なＰＷＭ
信号１０４ａを生成し、出力する。このＰＷＭ信号１０
４ａは図示しないゲート駆動回路等を介して電界効果ト
ランジスタＦＥＴのゲートへ供給され、モータ２１のＰ
ＷＭ運転がなされる。なお、符号Ｂはバッテリ電源、符
号ＳＷはメインスイッチやメインスイッチに連動するリ
レーの接点とうの給電スイッチ手段である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４０】基準電圧設定手段１１５は、電池容量低下
の警告を発生する電圧を設定するもので、この実施例で
は２段階の電圧を設定している。第１の基準電圧ＶＴＨ
１は電池の残り容量が少なくなっており、充電が必要に
なったことを報知するためのもので、例えばバッテリ電
源Ｂの定格出力電圧２４ボルトに対して、２２ボルトを
設定している。第２の基準電圧ＶＴＨ２は、電池の残り
容量がほぼなくなる電圧、もしくは、電池が過放電状態
とならのを防止するための電圧、例えば２０ボルトに設
定している。この基準電圧設定手段１１５は、予め設定
した基準電圧データを格納したＲＯＭやデジタルスイッ
チ等で構成することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４２】電源監視手段１１４は、所定の時間間隔で
Ａ／Ｄ変換して得たデジタル電圧データ１１３ａを一時
記憶するためのＲＡＭやＦＩＦＯ型のメモリ等の電圧デ
ータ一時記憶手段を備え、時系列複数個のデータ（例え
ば５個）の平均値を算出することで、バッテリ電源Ｂの
短時間平均電圧を得るとともに、この短時間平均電圧と
基準電圧ＶＴＨ１，ＶＴＨ２とを比較して、バッテリ電
源Ｂの電源電圧が第１の基準電圧ＶＴＨ１以下に低下し
たことを検出した時は、第１の電圧低下検出信号１１４
ａを、さらにバッテリ電圧が低下し第２の基準電圧以下
となった時は、第２の電圧低下検出信号１１４ｂを出力
するよう構成している。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６０】電源・リセット回路部２０１は、例えば２
４Ｖ系のバッテリ電源を降圧して１２Ｖ系と５Ｖ系の安
定化した電源を出力する１２Ｖ系・５Ｖ系電源２０１ａ
と、５Ｖ系電源で動作するリセット回路２０１ｂとを備
える。１２Ｖ系電源は、クランク軸回転センサ７５、な
らびに、モータ２１への通電を制御する電力用電界効果
トランジスタＦＥＴのゲート制御電圧用として使用して
いる。５Ｖ系電源は、１チップマイクロコンピュータ２
０３、モータ駆動制限手段２１０等で使用される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６１】リセット回路２０１ｂは、５Ｖ系電源の立
上り時にリセットパルスＲＳをＣＰＵへ供給するととも
に、ＣＰＵ２０３ａから所定の周期で出力されるウォッ
チドッグパルスＷＰを監視し、このウォッチドッグパル
スＷＰが所定の時間以上供給されない場合は、リセット
パルスＲＳを出力して、ＣＰＵをリセット（初期化）す
るようにしている。また、リセットパルスＲＳを出力し
た後もウォッチドッグパルスＷＰの供給が再開されない
場合、リセット回路２０１ｂは１２Ｖ・５Ｖ系電源の遮
断指令ＰＯＦＦを１２Ｖ系・５Ｖ系電源２０１ａへ供給
して１２Ｖ・５Ｖ系電源の供給を停止させる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６２】図５に示したモータ運転制御手段１００、
アシスト力変動型警告手段１１０、表示制御手段１２０
等は、ＣＰＵ２０３ａ、ＲＯＭ・ＲＡＭ２０３ｂ、Ａ／
Ｄ変換器２０３ｃ、複数系統のタイマ２０３Ｔ等を内蔵
した１チップマイクロコンピュータ２０３を用いて構成
している。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６３】モータ電源安定化用コンデンサＣ１の両端
電圧を、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３とでＡ／Ｄ変換器２０３ｃ
の入力許容電圧範囲になるよう分圧して、分圧した電圧
をＡ／Ｄ変換器２０３ｃの入力端子Ａ５へ供給してい
る。ＣＰＵ２０３ａは、リセット信号ＲＳに基づく初期
化処理の後に、Ａ／Ｄ変換された分圧電圧値が予め設定
した電圧を越えた時点でリレー駆動指令２０３ｄを出力
する。これにより、リレー駆動回路２０５を介してリレ
ー２０６の励磁巻線が通電され、リレー２０６の接点が
閉状態となってモータ２１へバッテリ電源ＢＡＴが印加
される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６７】モータ２１への通電を停止する際に発生す
る逆極性のサージ電圧は、ダイオードＤ３を介してバッ
テリ電源ＢＡＴで吸収する構成としている。給電側フュ
ーズＦＯは大電流用（数１０アンペア）のものを用いて
いる。モータ２１への給電はリレー２０６の接点を介し
て行なっているので、メインスイッチ４１の電流耐量な
らびにこのメインスイッチ４１と直列に接続されたフュ
ーズＦ１は小容量（数アンペア）のものでよい。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６８】クランク軸回転数センサ７５に対してはブ
リード抵抗Ｒ４を介して１２Ｖ系電源を供給している。
端子ＶＣよりもクランク軸回転数センサ７５側で短絡障
害等が生じても、短絡電流はブリード抵抗Ｒ４で制限さ
れので、電源系統は保護される。端子ＣＰに供給される
クランク回転数検出信号７５ａは、波形整形回路２０９
で波形整形され、５Ｖ系の論理振幅に変換されてＣＰＵ
２０３ａの入力端子へ供給される。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７８】ＣＰＵ２０３ａは、Ａ／Ｄ変換器２０３ｃ
を介して取り込んだバッテリ電源電圧に係るデータと予
め設定した第１および第２の基準電圧ＶＴＨ１，ＶＴＨ
２とを比較し、バッテリ電源電圧が第１の基準電圧ＶＴ
Ｈ１以下になっている場合は、例えば図７（ｋ）に示す
ように、アシスト力を緩やかに減少させた後に緩やかに
戻すことで、バッテリ電源電圧が低下していることをを
運転者の体感に訴えて報知しするともに、ランプ駆動回
路２０８を介して表示器４２を所定の短時間点灯させ
て、バッテリの残り容量が少なく充電時期にあることを
示す表示を行なう。また、バッテリ電源電圧が第２の基
準電圧ＶＴＨ１以下になっている場合は、アシスト力の
供給を例えば１０秒間停止させた後に、再度アシストを
行なうようにしている。そして、このアシストを停止し
ている間は、例えば０．５秒間点灯し０．５秒間消灯す
る点滅表示を繰り返すようにしている。運転者がメイン
スイッチ４１をオフにせずに走行を続けた場合、１０秒
間アシスト停止その後アシスト再開を繰り返すことにな
るので、その繰り返し回数をカウントして、例えば４回
を越えた場合は、リレー２０６をオフ状態に制御してモ
ータ２１への通電を完全に停止するとともに、表示器駆
動信号１２１ａを継続して出力して表示器４２を連続点
灯させる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正内容】
【図９】

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 人力走行の補助にモータの動力を利用し
    踏力に応じたアシスト力をモータから供給するようにし
    た電動補助自転車において、 モータへ電力を供給するバッテリ電源の電圧低下を検出
    したときは、モータの運転状態を故意に変化させアシス
    ト力を変動させることで、運転感覚に訴える警報を与え
    るようにしたアシスト力変動型警告手段を備えたことを
    特徴とする電動補助自転車。
  2. 【請求項２】 前記アシスト力変動型警告手段は、バッ
    テリ電源の電圧の低下度合に応じて、前記アシスト力の
    変動度合を異ならしめるようにしたことを特徴とする請
    求項１記載の電動補助自転車。
  3. 【請求項３】 電圧の低下もしくは充電が必要なことを
    示す可視表示型の表示器を備えるとともに、この表示器
    の表示を前記アシスト力の変動に関連付けて点滅させる
    表示制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の
    電動補助自転車。
  4. 【請求項４】 前記表示制御手段は、バッテリ電源の電
    圧の低下度合に応じて、前記表示器の表示の点滅形態を
    異ならしめるようにしたことを特徴とする請求項３記載
    の電動補助自転車。
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