JPH0924889A - 電気自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気自転車の電動駆動装置制御回路の熱放散
をフィンを使わず自転車本体に組み込み、耐久性を向上
することを目的とする。 【構成】 電気自転車の前輪上に金属製かごを設け、こ
のかごに制御回路を組み込み制御回路と充電式電池およ
び電動駆動装置の電動機を電気的に接続する配線を自転
車本体のパイプ内を通すことにより、信頼性の高い配線
が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はペダル負荷に応じて電動
駆動装置を作動させることが可能な電気自転車に関し、
さらに詳しくは自転車の速度を検出し規定の範囲でペダ
ル負荷を補助する電動駆動装置を有する電気自転車に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】人力による駆動力と電動駆動装置による
駆動力を並列に設け、ペダル負荷に応じて規定範囲内で
電動駆動装置により駆動力を補助する機能を有する電気
自転車は種々提案されているが、電動駆動装置により補
助する範囲は車速が０から１５km／ｈまでは５０％以
内、１５km／ｈから２４km／ｈ間では車速に応じて漸次
減少せしめ、２４km／ｈ以上においては０％となるよう
定められている（警察庁交企発第１３８号「駆動補助機
付自転車の取扱いについて」による）。

【０００３】このような制御は内蔵される制御回路によ
って行われ、さらに詳しくはペダル負荷トルクと車速を
適切な検出器または装置により検出し、内蔵マイクロコ
ンピュータにそれらの情報を提供し、必要とするモータ
トルクおよび回転速度を算出し、内蔵するＰＷＭインバ
ータの出力を決定する。これにより、電動駆動装置が作
動し、ペダル軸へ適切な変速機を経由して出力される。
制御回路には、前述のＰＷＭインバータが内蔵され、決
められた周波数でチョッピングするため、パワー素子が
このスイッチングにより発熱する。そこでこのパワー素
子に、適切な放熱のための手段、一般的にはアルミ製の
放熱フィンを取り付ける。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】電気自転車は従来の自
転車に比較し、電動駆動装置，充電式電池および制御回
路などが組み込まれるためどうしても質量が増加し、ご
く一般的なものでは１０kg以上重くなり、この軽量化は
重要課題である。さらに、自転車として扱いやすい形状
を追求するためには、充電式電池，電動駆動装置，制御
回路それぞれの軽量化，寸法形状，自転車への組み込み
方も重要課題である。特に、制御回路は充電式電池や電
動駆動装置と比較し組み込み位置に自由度があるので、
熱放散のためのフィンを使わず自転車本体に組み込むこ
とができることが望まれる。また、これらの各要素を電
気的に接続する絶縁被覆電線は、耐久性や信頼性の観点
から自転車本体への組み込み方が重要である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の電気自転車は、前記制御回路を前輪上に設置
させた金属製かごに組み込み、さらに、前記制御回路と
充電式電池および電動駆動装置の電動機を電気的に接続
する絶縁被覆電線を自転車本体のメインパイプ内を通し
て配線する構成を有している。

【０００６】

【作用】この構成により、前記制御回路で発生する熱は
前輪上に設置されるかごを通して放熱されること、およ
び絶縁被覆電線がメインパイプにより外部の力や紫外
線、化学物質等の絶縁被覆を劣化させる要因から保護さ
れることにより制御回路のパワー素子に放熱フィンを使
わずに自転車に組み込むこと、並びに自転車のデザイン
の自由度を確保しつつ信頼性の高い配線を行なうことを
可能とした電気自転車が達成される。

【０００７】

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【０００８】図１は本発明の一実施例である電気自転車
の構成図である。図１において、発電機５、電動駆動装
置１、制御回路２、充電式電池３、メインパイプ４によ
り構成され、人力によりペダルを踏むと電動駆動装置１
に内蔵されているトルクセンサーがこの負荷を検出し、
制御回路２に内蔵されているマイクロコンピュータにこ
の信号を送る。マイクロコンピュータはこの信号と、前
輪に内蔵されている発電機５または電動駆動装置１に内
蔵されている速度検出器から送られる車速信号により、
ペダル負荷に対して必要とするトルクを算出し、電動駆
動装置１を作動させる。前輪に内蔵された発電機５は、
車輪の回転速度に応じて交流電圧信号を常時提供してい
る。この発電機は、通常夜間の照明用に使用されるもの
で、点灯の有無に関わらず常時発電機の極数に応じて交
流の電圧が出力される。通常回転速度と電圧は比例する
が、照明の点灯の有無により電圧は大きく変動するため
電圧を車速信号とすることは不利である。一方この発電
機から出力される交流電圧の周波数は常に車速と比例し
ている。この交流電圧を制御回路に内蔵する波形整形回
路に投入しパルス波形に変換する。このパルス波形を内
蔵マイクロコンピュータでカウントし、さらに自転車の
車輪サイズの情報を基に自転車の実車速を算出し、１５
km／ｈまでは５０％以内、１５km／ｈから２４km／ｈ間
では車速に応じて漸次アシスト率を低下させるよう電動
機駆動装置を制御する。この電気自転車では、後輪に内
蔵された変速機６のポジションに関係なく常に自転車の
実車速によりパワーアシスト率が制御される。

【０００９】図２に、本発明の一実施例における電気自
転車の制御回路の基本構成を示す。図２において、内蔵
マイクロコンピュータ１２はトルクセンサ１３から出力
されるペダルトルク信号およびスピードセンサ１４から
出力される車速信号からＰＷＭのデューティを計算し、
プリドライブ回路１６を通してパワー部１７のＭＯＳト
ランジスタをＯＮ−ＯＦＦさせて電動駆動装置１を制御
する。このパワー素子はスイッチングにより発熱するが
この熱放散は前輪上に設置されているかご７を通してな
される。自転車が走行することにより前輪上にに設置さ
れているかごには十分な風が当たりこのかごを通してパ
ワー素子から出される熱は放散される。低速時の熱放散
をさらに向上させるためには熱伝導性の良い金属製かご
を使用することが効果的である。

【００１０】図３は本発明の他の実施例における電気自
転車構成図である。図３において、前輪上かごに組み込
まれて制御回路２とペダル付近に組み込まれている電動
駆動装置１、およびシートパイプ８付近に組み込まれた
充電式電池３とは電気的に結合されて情報の伝達および
電気エネルギーの伝達がなされる。この伝達のために絶
縁被覆電線９が使用されているが、制御回路２に結合さ
れた絶縁被覆電線９は自転車のメインパイプ前方端の穴
１０からメインパイプ４内に入りメインパイプの後方端
の穴１１から引き出されて電動駆動装置１および充電式
電池３に配線され結合されている。

【００１１】

【発明の効果】以上のように本発明は、制御回路を自転
車の前輪上のかごに組み込むため走行中は風により冷却
されパワー素子に放熱フィンは不要となり、制御回路を
コンパクトにでき自転車としての機能，デザインを損ね
ることはない。また、制御回路と電動駆動装置や充電式
電池との接続をメインパイプ内を通して配線することに
より、絶縁被覆電線の信頼性は向上し、さらに損傷に対
する保護も実現できるもので耐久性の良い電気自転車を
供給できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における電気自転車の構成図

【図２】本発明の一実施例における電気自転車の制御回
路ブロック図

【図３】本発明の他の実施例における電気自転車構成図

【符号の説明】

１ 電動駆動装置 ２ 制御回路 ３ 充電式電池 ４ メインパイプ ５ インハブ式発電機 ６ 後輪変速機 ７ かご ８ シートパイプ ９ 絶縁被覆電線 １０ メインパイプ前方端の穴 １１ メインパイプ後方端の穴 １２ マイクロコンピュータ １３ トルクセンサ １４ 速度センサ １５ ＰＷＭデューティ計算器 １６ プリドライブ回路 １７ パワー部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】人力によって駆動されるペダル駆動装置
   と、前記ペダル駆動装置を補助する電動駆動装置を有す
   る電気自転車において、前記電動駆動装置制御回路が前
   輪上に設置されたかごに組み込まれていることを特徴と
   する電気自転車。
2. 【請求項２】かごが、金属製網により構成され、制御回
   路の熱放散がかごを通してなされるよう組み込まれてい
   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】制御回路とペダル部およびシートパイプ付
   近に組み込まれた充電式電池および電動駆動装置を結ぶ
   絶縁被覆電線が、メインパイプ内を通して配線されてい
   ることを特徴とする請求項１または２記載の電気自転
   車。