(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペダル踏力を駆動輪に供給する人力駆動系と、補助駆動源からの補助動力を駆動輪に供給する補助駆動系と、クランク軸へのペダル踏力及び車速に応じて上記補助動力を可変制御するコントローラの補助動力制御手段とを備えた補助動力付き車両の補助動力制御装置において、上記補助動力制御手段は、あらかじめ設定可能な固定情報が記憶されたメモリカードが使用されたときは該メモリカードから固定情報を読み込み、該固定情報に基づいて上記補助動力を可変制御するとともに、走行により発生する流動情報を上記メモリカードに書き込み、上記メモリカードが使用されなかったときは上記補助動力をコントローラの標準制御特性により可変制御することを特徴とする補助動力付き車両の補助動力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ペダル踏力を駆動輪に供給する人力駆動系と、電動モータ等の補助駆動源からの補助動力を駆動輪に供給する補助駆動系と、クランク軸へのペダル踏力及び車速に応じて上記補助動力を可変制御する補助動力制御手段とを備えた補助動力付き車両の補助動力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、クランク軸に入力されるペダル踏力（人力トルク）や車速に基づいて求められた補助比（アシスト比）に応じて電動モータ等からの補助動力を供給するようにした補助動力付き車両がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の補助動力付き車両では、上記アシスト比は、例えば０〜１５Ｋｍ／ｈでは1.0 一定にして、１５〜２４Ｋｍ／ｈまでは漸減し、２４Ｋｍ／ｈ以上では補助動力なしというように１種類のパターンに車両毎に固定されているため、例えば乗り手の年齢, 体力や走行予定距離, 走行目的等に応じてモータからの補助動力の供給程度を変更するという要請には応じられないというのが実情である。
【０００４】
また、上記従来の車両では点検，整備時に必要となる通算走行距離や走行時間, システム異常等のサービスデータを得ることは困難であり、それだけ点検，整備に手間がかかり、コスト高となるという問題がある。
【０００５】
また、モータ, 人力トルク検出センサ等のシステムの構成機器をマイナーチェンジ等で変更した場合に必要となる制御装置の特性の変更に手間を要するという問題もある。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、ユーザの好み等に応じて補助動力の供給程度（アシスト比）を容易に変更でき、また保守管理が容易であり、マイナーチェンジ時の制御装置の特性変更を容易に行うことができる補助動力付き車両の補助動力制御装置を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ペダル踏力を駆動輪に供給する人力駆動系と、補助駆動源からの補助動力を駆動輪に供給する補助駆動系と、クランク軸へのペダル踏力及び車速に応じて上記補助動力を可変制御するコントローラの補助動力制御手段とを備えた補助動力付き車両の補助動力制御装置において、上記補助動力制御手段は、あらかじめ設定可能な固定情報が記憶されたメモリカードが使用されたときは該メモリカードから固定情報を読み込み、該固定情報に基づいて上記補助動力を可変制御するとともに、走行により発生する流動情報を上記メモリカードに書き込み、上記メモリカードが使用されなかったときは上記補助動力をコントローラの標準制御特性により可変制御することを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１ないし図４は本発明の一実施形態の補助動力付き自転車の補助動力制御装置を説明するための図であり、図１は上記自転車の側面図、図２は上記自転車の給電装置の構成を示す図、図３は上記自転車に用いられる他のタイプの電池の構成を示す図、図４は上記制御装置の動作を説明するためのフローチャート図である。
【０００９】
図１において、１は補助動力付き自転車であり、該自転車１の車体フレーム１０はヘッドパイプ１２と、該ヘッドパイプ１２から車体後方斜め下方に延びるダウンチューブ１４と、該ダウンチューブ１４の後部から上方へ起立するシートチューブ１６と、該ダウンチューブ１４の後端部から後方に延びる左，右一対のリヤアーム２０，２０と、該両リヤアーム２０，２０の後端部と上記シートチューブ１６の上端部とを結合する左，右一対のシートステー２２，２２とを備えている。
【００１０】
上記ヘッドパイプ１２には、下端で前輪２８を軸支し、上端に操向ハンドル２６が固着された前フォーク２４が左右へ回動自在に軸支されている。また上記シートチューブ１６にはシートポスト３０ａが高さ調節可能に挿入されており、該シートポスト３０ａの上端にはサドル３０が装着されている。さらにまた、上記リヤアーム２０，２０の後端間には後輪３２が回転可能に装着されており、この後輪３２のハブ３４には内装式変速機が内蔵されている。
【００１１】
また、４０は当該補助動力付き自転車の動力源となる動力ユニット（電力駆動系）を示しており、この動力ユニット４０は、動力ケース４２と、この動力ケース４２に斜前上方へ突出するように車体カバー４１内に配設された永久磁石式直流電動モータ４４とを備えている。上記動力ケース４２は上記ダウンチューブ１４の後部１４ａ下方に取付けられ、上記電動モータ４４はダウンチューブ１４の後部１４ａと平行となっている。
【００１２】
上記動力ケース４２にはクランク軸４６が車幅方向に貫挿され、その両端にクランクアーム４８（一方のみ図示）が固定されており、このクランクアーム４８にはクランクペダル５０が取付けられている。これによりクランクペダル５０に加えられた踏力をチェーン５２を介して後輪に伝達する人力駆動系７５が構成されている。
【００１３】
上記クランクペダル５０に加えられた踏力は動力ケース４２内に設けられた踏力センサ７３（図２参照）により検出されており、上記電動モータ４４の出力（補助動力）は、コントローラ５４により、上記踏力及びクランク軸回転速度に基づいて制御される。そして、上記ペダル５０の踏力と電動モータ４４の補助動力とが動力ケース４２内で合成され、該合力がチェーン５２を介して後輪３２に伝えられる。なお、上記モータ４４の出力制御を行うコントローラ５４は、上記ダウンチューブ１４の前部１４ｂ下方に位置するよう車体カバー４１内に取り付けられている。
【００１４】
上記車体フレーム１０のヘッドパイプ１２への接続部近傍には、メインスイッチ５６と、乗り手の体力，好み等に応じた補助動力の供給程度等が記憶されたメモリカード７６を挿入する挿入口６３とが配設されている。なお、上記メモリカード７６には予め設定された速度−アシスト比特性，踏力応答特性（踏力信号に対して補助力の位相を進める，遅らせる等），踏力−アススト比特性，及び踏力センサ７３やモータ４４の特性等が記憶されている。また上記メインスイッチ５６，及び挿入口６３は車体カバー４１に形成された開口４１ａから外方に臨んでいる。
【００１５】
また、６４は上記動力ユニット４０の電源となるニカド電池を示している。このニカド電池６４は、図２に示すように、多数の電池セル６６を直列接続してケース内に内蔵してなるものであり、上記シートチューブ１６と後輪３２の前縁との間の空間に配設された電池ケース６０内に着脱可能に収納されている。なお、上記電池ケース６０の上端部は上記左，右のシートステー２２の間に位置しかつ上方に突出しており、上記ニカド電池６４は左，右のシートステー２２，２２間を通って上下方向に取付け，取り外しされる。
【００１６】
上記ニカド電池６４のケース底部外面には、陽極，陰極端子６４ａ，６４ｂと、電池種別を判断するための判別端子６４ｃとが形成されている。ここで上記判別端子６４ｃは陰極端子（アース端子）６４ｂに内部接続されている。なお、上記判別端子６４ｃを電池セル６６の陰極側寄りに接続することも可能である。
【００１７】
また上記電池ケース６０の底部内面には上記ニカド電池６４側の端子６４ａ〜６４ｃに対応するように陽極，陰極，判別端子６０ａ，６０ｂ，６０ｃが設けられており、これらの端子はニカド電池６４を電池ケース６０内に収容すると自動的に接続されるようになっている。
【００１８】
上記電池ケース６０の底部の各端子６０ａ〜６０ｃは、ケーブル６７を介して上記コントローラ５４に接続されており、これにより電池の種別を判別し、インジケータ６９に電池種別を表示するとともに、該電池種別に応じて上記動力ユニット４０の電動モータ４４への給電量を制御する給電装置６８が構成されている。なお、上記電池種別とは、電池容量，電池の種類（ニッカド電池，鉛電池）等の意味である。
【００１９】
上記コントローラ５４はバッテリ種別検出手段，及び補助動力制御手段として機能するＣＰＵ７０を備えている。該ＣＰＵ７０の端子Ｔ１は、上記陽極端子６０ａと上記電動モータ４４の間に介設されたスイッチング素子としてのトランジスタ７１のベースに接続され、端子Ｔ２は、上記判別端子６０ｃに抵抗等の負荷を備えるＩ／Ｆ７２を介して接続されている。またこのＩ／Ｆ７２には５ｖ電源が接続され、また上記陰極端子６０ｂはコントローラ５４内で接地されている。
【００２０】
ここで上記コントローラ５４のバッテリ種別検出機能は、上記ニカド電池６４か、図３に示す他のタイプの電池６５かの判別を行うものである。この判別を可能にするために、判別端子６５ｃは、図２ではアース側に内部接続されていたのに対し、図３に示すように開放されている。
【００２１】
上記バッテリ種類の判別動作は、以下のようにして行われる。
上記ニカド電池６４が電池ケース６０内に装着された場合、上記ＣＰＵ７０の端子Ｔ２の電圧は、判別端子６０ｃが電池側の判別端子６４ｃを介してアースされるので０ｖ（ロー）となる。一方、上記電池６５が装着された場合には上記判別端子６０ｃは電池側の端子６５ｃを介して開放されるので約５ｖ（ハイ）となる。従って端子Ｔ２がローの場合には、上記ニカド電池６４が装着されたと判断し、上記端子Ｔ２の電圧がハイの場合には上記他のタイプの電池電池６５が装着されたと判断する。
【００２２】
そして、上記判別された電池種別が上記インジケータ（種別表示手段）６９に表示されるとともに、上記種類に応じた電池特性がセットされ、該特性に応じて上記電動モータ４４への給電量が制御されて、上記ペダル５０に加わる踏力に応じた補助動力制御が行われる。
【００２３】
なお、７７，７８，７９はそれぞれ踏力センサ７３，速度センサ７４，メモリカード７６を上記コントローラ５４に接続するインタフェースを示している。
【００２４】
次に、上記コントローラ５４の制御動作を図４のフローチャートに基づいて説明する。
まず、上記メインスイッチ５６のオンにより上記コントローラ５４が起動され、上記メモリカード７６の有無が検出される（ステップＳ１，Ｓ２）。そして、上記メモリカード７６が使用されていれば該カード７６に記憶されたデータ（固定情報）が読み込まれて、上記コントローラ５４の制御特性が上記メモリカード７６のデータに応じた所定値に設定され、また、上記メモリカード７６が使用されていなければ上記コントローラ５４の標準制御特性が初期値に設定される（ステップＳ３，Ｓ４）。
【００２５】
そして、上記設定された制御特性に応じてモータ４４が制御されて、補助動力の供給が行われる（ステップＳ５）。
【００２６】
上記メインスイッチ５６がオフされると、上記メモリカード７６が使用されていれば該カード７６に走行データ（流動情報）が書き込まれた後に（ステップＳ６〜Ｓ８）、また、上記メモリカード７６が使用されていない時はただちに上記コントローラ５４が停止される（ステップＳ９）。
【００２７】
なお、上記走行データとしては、上記電池６４又は６５の走行毎の、あるいは累積の放電量、走行距離等に基づいて演算された乗り手の消費カロリ、累積使用時間、累積走行距離、上記給電装置６８の異常要因等が記録される。
【００２８】
このように、上記メモリカード７６からあらかじめ設定された制御特性を読み込んで、該特性に基づいてアシスト力を制御するようにしたので、例えば年配のユーザは上記アシスト比が大きく設定されたメモリカードを用いることにより負担を軽減できる。
【００２９】
また、長距離のアシスト走行を希望するユーザは、上記アシスト比が小さく設定されたメモリカードを用いることにより放電量を軽減して走行距離を延長することができる。
【００３０】
また、負荷によるトレーニング効果を希望するユーザは、上記アシスト比がより小さく設定されたメモリカードを用いることにより実現できる。
【００３１】
また、走行データやシステム状況を上記メモリカード７６に記録するようにしたので、点検, 整備時に必要なサービスデータを容易に得ることができ、故障，点検，整備時の手間を軽減することができる。
【００３２】
また、例えば、モータ等を変更して性能向上を図る等のマイナーチェンジを行う場合は、変更後のモータ等に応じた制御特性をメモリカードに記録するだけで対応でき、マイナーチェンジの手間やコストを低減できる。
【００３３】
なお、上記実施形態では、補助駆動源が電動モータである場合を示したが、本発明における補助駆動源は電動モータに限定されるものではなく、ガソリンエンジン等、他のタイプのものであっても採用可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る補助動力付き車両の補助動力制御装置では、あらかじめ設定された固定情報をメモリカードから読み込んで、この固定情報に基づいて補助動力を可変制御するようにしたので、補助動力の供給程度等をユーザに応じて容易に変更することができる効果があり、また、走行により発生する流動情報をメモリカードを介して外部に出力するようにしたので、保守管理やマイナーチェンジ等を容易に行うことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る補助動力制御装置が用いられた電動モータ付き自転車を示す側面図である。
【図２】上記自転車の給電装置の全体構成を示す図である。
【図３】上記自転車に用いられる他のタイプの電池の構成を示す図である。
【図４】上記制御装置の動作を説明するためのフローチャート図である。
【符号の説明】
１  補助動力付き自転車
３２  駆動輪
４０  電力駆動系（補助駆動系）
４４  モータ（補助駆動源）
４６  クランク軸
５４  コントローラ（補助動力制御装置）
７０  ＣＰＵ（補助動力制御手段）
７５  人力駆動系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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