【手続補正書】
【提出日】平成16年8月11日(2004.8.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】            明細書
【発明の名称】        電動補助車両における電力供給制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】  人力による入力トルクを検出する入力トルク検出手段（１０）と、ランプ（３）と、前記入力トルク検出手段（１０）の検出値に応じてアシスト動力を発揮し得る電動モータ（２）と、前記ランプ（３）および電動モータ（２）に電力を供給可能なバッテリ（１）とを備える電動補助車両において、バッテリ電圧が第１の設定値以下となるのに応じて前記電動モータ（２）への電力供給を停止するとともに第１の設定値よりも低く設定された第２の設定値以下に前記バッテリ電圧が低下するのに応じて前記ランプ（３）への電力供給を停止する制御手段（１１1 ，１１2 ）を備える電力制御回路（４1 〜４5 ）が、前記ランプ（３）および前記電動モータ（２）に接続されることを特徴とする電動補助車両における電力供給制御装置。
【請求項２】  前記制御手段（１１1 ，１１2 ）は、前記入力トルク検出手段（１０）が最後に入力トルクを検出してから設定時間が経過するのに応じて前記ランプ（３）へのバッテリ（１）からの電力供給を強制的に遮断すべく構成されることを特徴とする請求項１記載の電動補助車両における電力供給制御装置。
【請求項３】  前記バッテリ（１）および前記電力制御回路（４1 〜４3 ）間に設けられるメインスイッチ（７）とは独立して導通・遮断するランプスイッチ（９）が、その遮断時には前記ランプ（３）を消灯するようにして前記電力制御回路（４1 〜４3 ）に接続されることを特徴とする請求項１記載の電動補助車両における電力供給制御装置。
【請求項４】  前記ランプ（３）および前記バッテリ（１）間にランプスイッチ（９）が設けられ、前記バッテリ（１）および前記電力制御回路（４4 ）間にメインスイッチ（７）が設けられることを特徴とする請求項１記載の電動補助車両における電力供給制御装置。
【請求項５】  前記バッテリ（１）および前記電力制御回路（４4 〜４5 ）間に設けられるメインスイッチ（７）ならびに遮断時には前記ランプ（３）を消灯するようにして前記電力制御回路（４4 〜４5 ）に接続されるランプスイッチ（９）が、キースイッチ（３０）として一体化されることを特徴とする請求項１記載の電動補助車両における電力供給制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人力による入力トルクを検出する入力トルク検出手段と、ランプと、前記入力トルク検出手段の検出値に応じてアシスト動力を発揮し得る電動モータと、前記ランプおよび電動モータに電力を供給可能なバッテリとを備える電動補助車両において、電動モータおよびランプへの電力供給を制御するための電力供給制御装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動補助自転車において電動モータおよびランプの供給電力を共通のバッテリから得るようにしたものが、たとえば特開平８−１１３１８６号公報等により既に知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電動補助自転車において電動モータを作動せしめるためには、バッテリの電圧が或る一定値を超えていることが必要であり、バッテリ電圧が前記一定値以下となっても電動モータへの電力供給を続けていたのでは、電動モータが効果的に作動しないだけでなく、バッテリの過放電を招いてしまう。このため、バッテリ電圧が前記一定値以下となるのに応じて電動モータへの電力供給を停止し、電動モータによる動力アシストを停止することが従来から行なわれている。
【０００４】
一方、電動補助自転車は電動モータからの動力アシストがない状態で人力のみによる走行も可能であり、人力のみによる夜間走行時にランプが点灯されないのでは不便である。  本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、バッテリの過放電を防止するようにして電動モータへの電力供給制御を行なうとともに、電動モータによる動力アシストがない状態でもランプの点灯を可能とした電動補助車両における電力供給制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、人力による入力トルクを検出する入力トルク検出手段と、ランプと、前記入力トルク検出手段の検出値に応じてアシスト動力を発揮し得る電動モータと、前記ランプおよび電動モータに電力を供給可能なバッテリとを備える電動補助車両において、バッテリ電圧が第１の設定値以下となるのに応じて前記電動モータへの電力供給を停止するとともに第１の設定値よりも低く設定された第２の設定値以下に前記バッテリ電圧が低下するのに応じて前記ランプへの電力供給を停止する制御手段を備える電力制御回路が、前記ランプおよび前記電動モータに接続されることを特徴とする。
【０００６】
このような構成によれば、バッテリ電圧が第１の設定値以下となるのに応じて電動モータへの電力供給を停止するようにして、負荷が比較的高い電動モータへの電力供給によるバッテリの過放電を防止することができ、しかも第１の設定値以下である第２の設定値以下にバッテリ電圧が低下するまでは、負荷が比較的小さなランプの点灯を可能とすることにより、電動モータによる動力アシストが得られない状態で人力のみにより電動補助車両を走行させるときに、ランプの点灯を可能とすることができる。
【０００７】
また請求項２記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、前記制御手段は、前記入力トルク検出手段が最後に入力トルクを検出してから設定時間が経過するのに応じて前記ランプへのバッテリからの電力供給を強制的に遮断すべく構成されることにより、メインスイッチを切り忘れたり、ランプスイッチがいたずらされたりしたときでも、電動補助車両が停止している状態が設定時間以上継続するとランプへの電力供給を強制的に遮断し、バッテリの電力が無駄に消費されることを極力防止することができる。
【０００８】
請求項３記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、前記バッテリおよび前記電力制御回路間に設けられるメインスイッチとは独立して導通・遮断するランプスイッチが、その遮断時には前記ランプを消灯するようにして前記電力制御回路に接続されることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、前記ランプおよび前記バッテリ間にランプスイッチが設けられ、前記バッテリおよび前記電力制御回路間にメインスイッチが設けられることを特徴とする。
【００１０】
さらに請求項５記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、前記バッテリおよび前記電力制御回路間に設けられるメインスイッチならびに遮断時には前記ランプを消灯するようにして前記電力制御回路に接続されるランプスイッチが、キースイッチとして一体化されることを特徴とする。
【００１１】
このような請求項３〜５のいずれかに記載の発明によれば、ランプスイッチの遮断操作によってランプを消灯することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１３】
図１および図２は本発明の第１実施例を示すものであり、図１は電動モータおよびランプ用電気回路図、図２は制御手段で設定されている制御手順を示すフローチャートである。
【００１４】
先ず図１において、電動補助車両たとえば電動補助自転車に搭載されたバッテリ１の電力は、アシスト力を発揮するための電動モータ２ならびにヘッドライト等のランプ３に供給可能であり、電動モータ２およびランプ３のバッテリ１からの電力供給は、電力制御回路４1 により制御される。
【００１５】
バッテリ１は、その定格電圧がたとえば２４Ｖのものであり、このバッテリ１のプラス側端子は、たとえば３０Ａの第１ヒューズ５、たとえば１Ａの第２ヒューズ６およびメインスイッチ７がこの順に直列に接続されて成る直列回路を介して電力制御回路４1 に接続され、またバッテリ１のマイナス側端子は抵抗８を介して電力制御回路４1 に接続される。
【００１６】
さらに電力制御回路４1 には、ランプスイッチ９が接続されるとともに、人力による入力トルクを検出する入力トルク検出手段１０が接続される。
【００１７】
電力制御回路４1 は、制御手段１１1 と、電源回路１２と、パルストランス１３と、トランジスタ１４と、リレースイッチ１５と、該リレースイッチ１５を導通・遮断せしめるためのリレーコイル１６と、ダイオード１７と、駆動回路１８と、ＦＥＴ１９とを備える。
【００１８】
制御手段１１1 は、マイクロコンピュータから成るものであり、入力トルク検出手段１０によるトルク検出信号が入力される第１入力端子２１と、ランプスイッチ９のオン・オフ信号が入力される第２入力端子２２と、バッテリ１の電圧が入力される第３入力端子２３と、電源回路１２に制御信号を与える第１制御端子２４と、トランジスタ１４の導通・遮断を制御するための第２制御端子２５と、リレーコイル１６の消磁・励磁を制御する第３制御端子２６と、駆動回路１８を制御するための第４制御端子２７とを備える。
【００１９】
電源回路１２は、メインスイッチ７および前記一次コイル１７間の電圧を、たとえば２４Ｖから５Ｖ一定に変圧して制御手段１１1 に供給するものであり、制御手段１１1 の第１制御端子２４から出力される制御信号により電源回路１２から制御手段１１1 への電力供給を遮断することが可能である。
【００２０】
パルストランス１３は、一次コイル１３ａと、ランプ３に接続される二次コイル１３ｂとを備えるものであり、一次コイル１３ａの一端はメインスイッチ７に接続され、該一次コイル１３ａの他端および接地間にトランジスタ１４が接続される。トランジスタ１４の導通・遮断は制御手段１１1 における第２制御端子２５の出力で制御されるものであり、メインスイッチ７の導通時に第２制御端子２５からハイ・ローを繰返す信号が出力されることに応じてトランジスタ１４の導通・遮断が繰返されて前記一次コイル１３ａにパルス電圧が印加されると、二次コイル１３ｂ側に低電圧に変圧されたパルス電圧が誘起されることになり、ランプ３に比較的低圧のパルス電圧が印加されることになる。これは、電動モータ２を作動せしめるためにバッテリ１の定格電圧が比較的高く設定されるのに対し、ランプ３の定格電圧が比較的低いことに対処したものである。
【００２１】
ランプスイッチ９は、前記パルストランス１３の一次コイル１３ａおよびメインスイッチ７間と、制御手段１１1 の第２入力端子２２との間に接続されるものであり、メインスイッチ７の導通時にランプスイッチ９が導通すると、制御手段１１1 の第２入力端子２２に、ランプスイッチ９の導通を示すハイレベルの信号が入力されることになる。
【００２２】
制御手段１１1 の第３入力端子２３は、前記パルストランス１３の一次コイル１３ａおよびメインスイッチ７間に接続されるものであり、制御手段１１1 は、メインスイッチ７の導通時に第３入力端子２３に入力されるバッテリ電圧を検出可能である。
【００２３】
リレースイッチ１５は、第１および第２ヒューズ５，６間と電動モータ２の一端との間に接続され、ＦＥＴ１９は、電動モータ２の他端と抵抗８との間に接続される。またダイオード１７は、第１および第２ヒューズ５，６間と電動モータ２の他端との間に接続され、リレースイッチ１７を導通・遮断せしめるリレーコイル１６は、前記パルストランス１３の一次コイル１３ａおよびメインスイッチ７間と制御手段１１1 の第３制御端子２６との間に接続される。
【００２４】
駆動回路１８は、制御手段１１1 の第４制御端子２７から出力される制御信号に応じてＦＥＴ１９のゲート電圧を変化せしめて、電動モータ２の出力を制御するものであり、制御手段１１1 の第４制御端子２７から出力される制御信号を入力トルク検出手段１０の検出値に応じて変化させることにより、電動モータ２の出力すなわち電動アシスト力が制御されることになる。
【００２５】
制御手段１１1 には、電動モータ２およびランプ３への電力供給を制御するための手順が、図２で示すように設定されており、この図２において、ステップＳ１ではメインスイッチ７がオン状態（導通状態）となっているか否かを判定し、メインスチッチ７のオン状態では、ステップＳ２で入力トルク検出手段１０による入力トルク検出値を読込み、ステップＳ３で電動モータ２の出力すなわち入力トルクに応じたアシスト出力を算出する。
【００２６】
ステップＳ４では、第３入力端子２３に入力されるバッテリ電圧ＶB を読込み、さらにステップＳ５でバッテリ電圧ＶB の所定時間での平均値ＶBAを算出することになる。
【００２７】
ステップＳ６では、バッテリ電圧の平均値ＶBAが第１の設定値ＶB1よりも大きいかどうかを判定し、ＶBA＞ＶB1であるときにはステップＳ７に進み、このステップＳ７ではステップＳ３で求められたアシスト力を出力するように電動モータ２を駆動する。またＶBA≦ＶB1であったときにはステップＳ８で電動モータ２の作動が停止するようにリレースイッチ１５を遮断せしめるべく第３制御端子２６の制御信号がハイレベルとなる。ここで、第１の設定値ＶB1は、電動モータ２を効果的に作動せしめるのに必要な最低限の電圧として設定されるものであり、たとえば１８Ｖである。
【００２８】
ステップＳ８で電動モータ２の作動を停止させたときには、ステップＳ９に進んでバッテリ電圧の平均値ＶBAが第１の設定値ＶB1よりも小さく設定された第２の設定値ＶB2（たとえば１４Ｖ）よりも大きいかどうかを判定する。而してバッテリ電圧の平均値ＶBAが第２の設定値ＶB2よりも大きいと判定したとき、すなわちＶB1＜ＶBA≦ＶB1であると判定したときにはステップＳ９からステップＳ１０に進み、またステップＳ７で電動モータ２によりアシスト力を出力したときにはステップＳ９を迂回してステップＳ１０に進む。
【００２９】
ステップＳ１０では、ランプスイッチ９がオン状態（導通状態）となっているかどうかを判定し、ランプスイッチ９がオン状態であるときにはステップＳ１１でランプ３を点灯せしめ、ランプスイッチ９がオフ状態（遮断状態）となっていたときにはステップＳ１２でランプ３を消灯する。
【００３０】
その後、ステップＳ１３において、入力トルク検出手段１０によより入力トルクが最後に検出されてからの時間、すなわち電動補助自転車が停車状態となってから設定時間たとえば３０分が経過したかどうかを判定し、設定時間が経過したときには、ステップＳ１４で電源回路１２から制御手段１１1 への電力供給を遮断するように制御手段１１1 による制御をシャットダウンする。これにより、制御手段１１1 の各制御端子２４〜２７からの制御信号が得られず、電動モータ２が強制的に停止せしめられるとともにランプ３が強制的に消灯せしめられる。
【００３１】
またステップＳ９で、バッテリ電圧の平均値ＶBAが第２の設定値ＶB2以下であると判定したときには、ステップＳ９からステップＳ１４に進む。
【００３２】
次にこの第１実施例の作用について説明すると、バッテリ電圧の平均値ＶBAが第１の設定値ＶB1以下となるのに応じて電動モータ２への電力供給が停止されるので、負荷が比較的高い電動モータ２への電力供給によるバッテリ１の過放電を防止することができる。しかも第１の設定値ＶB1以下である第２の設定値ＶB2以下にバッテリ電圧の平均値ＶBAが低下するまでは、ランプスイッチ９が導通状態となっている限り、負荷が比較的小さなランプ３を点灯することができるので、電動モータ２による動力アシストが得られない状態で人力のみにより電動補助自転車を走行させるときに、ランプ３を点灯することができ、夜間での人力のみによる走行が可能となる。
【００３３】
また入力トルク検出手段１０が最後に入力トルクを検出してから設定時間が経過したとき、すなわち電動補助自転車の停車状態が設定時間以上継続したときには、電動モータ２およびランプ３へのバッテリ１からの電力供給が強制的に遮断されるので、メインスイッチ７を切り忘れたり、ランプスイッチ９がいたずらされたりしたときでも、バッテリ１の電力が無駄に消費されることを極力防止することができ、これによってもバッテリ１の過放電を防止することができる。
【００３４】
本発明の第２実施例として、図３で示すように、ランプスイッチ９がパルストランス１３の二次コイル１３ｂおよびランプ３間に設けられていてもよい。この場合、電力制御回路４2 の制御手段１１2 は、ランプスイッチ９のオン・オフ信号を入力せしめる入力端子を持たず、メインスイッチ７の導通に応じて第２制御端子２５からトランジスタ１４をオン・オフさせるための制御信号を出力すればよく、ランプスイッチ９の導通に応じてランプ３が点灯し、第２制御端子２５からの制御信号でトランジスタ１４を遮断することにより、ランプスイッチ９の導通・遮断にかかわらずランプ３を消灯することができる。
【００３５】
この第２実施例によれば、電力制御回路４2 の接続端子数を減少させることが可能である。
【００３６】
図４は本発明の第３実施例を示すものであり、電力制御回路４3 では、上記第１および第２実施例のパルストランス１３が省略され、メインスイッチ７にランプ３およびトランジスタ１４が直列に接続される。而して制御手段１１1 の第２制御端子２５からの出力によりトランジスタ１４の導通・遮断が繰返され、ランプ３のチョッピング制御が行なわれる。
【００３７】
この第３実施例によっても上記各実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
ところで、上記各実施例では、メインスイッチ７およびランプスイッチ９が相互に独立して導通・遮断する構成とされており、メインスイッチ７の遮断によりランプ３も消灯するので、ランプスイッチ９を導通状態としたまま切り忘れてしまうことがあり、電動補助自転車の運転を停止した後、たとえば翌日の昼間にメインスイッチ７を入れると、ランプスイッチ９が導通状態のままであるのでランプ３が点灯してもその点灯に気づかず、無駄に電力が消費されることがある。
【００３９】
そこで、本発明の第４実施例では、図５で示すキースイッチ３０が用いられるとともに、図６で示す電気回路が用いられる。
【００４０】
キースイッチ３０は、キー孔３１を有するロータ３２と、該ロータ３２を回動可能に嵌合せしめるハウジング３３とを備えるものであり、キー孔３１に差し込まれたキー（図示せず）を回動操作することにより、ロータ３２は、第１ポジションＰ1 と、図５の時計方向に第１ポジションＰ1 から間隔をあけた位置に設定される第２ポジションＰ2 と、図５の時計方向に第２ポジションＰ2 から間隔をあけた位置に設定される第３ポジションＰ3 との間で回動可能である。
【００４１】
このキースイッチ３０は、メインスイッチ７およびランプスイッチ９の導通・遮断を切換え可能なものであり、第１ポジションＰ1 では、メインスイッチ７およびランプスイッチ９がともに遮断し、第２ポジションＰ2 ではメインスイッチ７が導通するとともにランプスイッチ９が遮断し、さらに第３ポジションＰ3 ではメインスイッチ７およびランプスイッチ９がともに導通することになる。
【００４２】
電力制御回路４4 における制御手段１１2 の入力端子２３は、メインスイッチ７を介して第２ヒューズ６に接続され、電力制御回路４4 の電源回路１２には、前記入力端子２３およびメインスイッチ７間がダイオード２８を介して接続され、該ダイオード２８および電源回路１２間がダイオード２９を介してリレーコイル１６に接続される。
【００４３】
また前記入力端子２３およびメインスイッチ７間はランプスイッチ９を介してランプ３の一端に接続されており、ランプ３の他端は、制御手段１１2 の制御端子２５によりオン・オフ制御されるトランジスタ１４に接続される。
【００４４】
この第４実施例によれば、上記メインスイッチ７を遮断する操作すなわちキー孔３１に差し込まれたキーによりロータ３２を第１ポジションＰ1 まで回動せしめる操作を行なえば、ランプスイッチ９も必然的に遮断することになり、ランプ３の消し忘れが生じることはない。しかもメインスイッチ７およびランプスイッチ９における一方の接点を共用することができるので、接点数を減らすことができる。
【００４５】
本発明の第５実施例として、図７で示すように、メインスイッチ７および第２ヒューズ６間がランプスイッチ９を介してランプ３に接続されるようにしてもよく、この第５実施例によっても、上記第４実施例と同様に、ランプ３の消し忘れが生じることがないようにすることができるとともに、メインスイッチ７およびランプスイッチ９の接点数を減らすことができる。
【００４６】
本発明の第６実施例として、図８で示すように、キースイッチ３０におけるメインスイッチ７が、ランプ３の一端および第２ヒューズ６間に接続され、ランプスイッチ９が、ランプ３の他端およびトランジスタ１４間に接続されるようにしてもよい。
【００４７】
この場合、ランプスイッチ９側は、アースラインを接離するスイッチとなるので、接点スパークが小さく、接点容量を小さくすることができる。
【００４８】
図９は本発明の第７実施例を示すものであり、上記各実施例に対応する部分には同一の参照符号を付す。
【００４９】
ランプ３の一端はキースイッチ３０におけるメインスイッチ７を介して第２ヒューズ６に接続され、ランプ３の他端は電力制御回路４5 におけるトランジスタ１４を介して接地される。また電力制御回路４5 における制御手段１１2 の制御端子２５は、キースイッチ３０におけるランプスイッチ９を介して前記トランジスタ１４のベースに接続される。
【００５０】
この第７実施例によっても、トランジスタ１４をオン・オフすべく制御手段１１2 の制御端子２５から出力される信号をランプスイッチ９でオン・オフすることになるので、ランプスイッチ９を流れる電流が比較的小さく、したがってランプスイッチ９での接点スパークがなく、ランプスイッチ９の接点容量を小さくすることができる。
【００５１】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。
【００５２】
たとえば上記実施例では電動補助自転車に適用した場合について説明したが、本発明は、電動補助車椅子にも適用可能であり、人力をアシストするためのアシスト力を出力する電動モータと、ランプとに共通のバッテリから電力を供給するようにした電動補助車両に広く適用可能である。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の発明によれば、バッテリ電圧が第１の設定値以下となるのに応じて電動モータへの電力供給を停止するようにして、負荷が比較的高い電動モータへの電力供給によるバッテリの過放電を防止し、第１の設定値以下である第２の設定値以下にバッテリ電圧が低下するまでは負荷が比較的小さなランプの点灯を可能とすることにより、電動モータによる動力アシストが得られない状態で人力のみにより電動補助車両を走行させるときにランプを点灯することが可能となる。
【００５４】
また請求項２記載の発明によれば、メインスイッチを切り忘れたり、ランプスイッチがいたずらされたりしたときでも、電動補助車両が停止している状態が設定時間以上継続すると、バッテリの電力が無駄に消費されることを極力防止することができる。
【００５５】
請求項３〜５のいずれかに記載の発明によれば、ランプスイッチの遮断操作によってランプを消灯することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
第１実施例の電動モータおよびランプ用電気回路図である。
【図２】
制御手段で設定されている制御手順を示すフローチャートである。
【図３】
第２実施例の電動モータおよびランプ用電気回路図である。
【図４】
第３実施例の電動モータおよびランプ用電気回路図である。
【図５】
第４実施例のキースイッチの正面図である。
【図６】
第４実施例の電動モータおよびランプ用電気回路図である。
【図７】
第５実施例の電動モータおよびランプ用電気回路図である。
【図８】
第６実施例の電動モータおよびランプ用電気回路図である。
【図９】
第７実施例の電動モータおよびランプ用電気回路図である。
【符号の説明】
１・・・バッテリ
２・・・電動モータ
３・・・ランプ
４1 ，４2 ，４3 ，４4 ，４5 ・・・電力制御回路
７・・・メインスイッチ
９・・・ランプスイッチ
１０・・・入力トルク検出手段
１１1 ，１１2 ・・・制御手段
３０・・・キースイッチ