(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人力によって駆動される人的駆動手段と、前記人的駆動手段に連結された駆動輪と、前記人力による駆動力を検出するトルク検出手段と、充電式電池によって駆動される電動機と、前記電動機の出力軸に連結して回転力を補助駆動力として前記駆動輪に伝達する減速機と、前記充電式電池の電池残量を測定する電池残量測定手段と、前記トルク検出手段の出力信号および前記電池残量測定手段の出力信号に基づいて前記電動機の出力を制御する制御回路とを有する電動自転車において、前記電池残量測定手段により電池残量が一定の値以下になったことを検出した時に、電動機による補助駆動力の人力による駆動力に対する比率を電池残量に応じて漸減させるように電動機出力を制御する制御回路を有し、さらに電池残量測定手段出力に基づく補助駆動力の制御を一時的に解除する解除手段を備えることを特徴とする電気自転車。
【請求項２】
人力によって駆動される人的駆動手段と、前記人的駆動手段に連結された駆動輪と、前記人力による駆動力を検出するトルク検出手段と、充電式電池によって駆動される電動機と、前記電動機の出力軸に連結して回転力を補助駆動力として前記駆動輪に伝達する減速機と、前記充電式電池の電池残量を測定する電池残量測定手段と、前記トルク検出手段の出力信号および前記電池残量測定手段の出力信号に基づいて前記電動機の出力を制御する制御回路とを有する電動自転車において、前記電池残量測定手段により電池残量が一定の値以下になったことを検出した時に、電動機による補助駆動力の人力による駆動力に対する比率を少なくとも１つ以上のステップで段階的に減少させるように電動機出力を制御する制御回路を有し、さらに電池残量測定手段出力に基づく補助駆動力の制御を一時的に解除する解除手段を備えることを特徴とする電気自転車。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のいずれかに記載の電動自転車において、解除ボタンを有し、一時的に大きな補助駆動力を必要とする場合には、前記解除ボタンを押し続けることで解除手段の信号が制御回路に入力されて、前記制御回路の電池残量測定手段の出力に基づく補助駆動力の制御が一時的に解除されて、この電気自転車の前記補助駆動率が通常の補助駆動率に復帰されることを特徴とする電気自転車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人力による駆動力に対して電動機による回転力を補助駆動力として付加する電動自転車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、人力によって駆動される人的駆動手段に電動機によって駆動される補助駆動手段を並列して設け、運転者がペダルを踏むことによって人的駆動手段を作動させた時にその踏力を検出し、補助駆動手段により踏力に比例した補助駆動力を発生させる電動自転車が登場し、脚力の弱い運転者や、上り坂や、向かい風の場合でも容易に乗ることができるという利点から広く利用されるようになってきた。
【０００３】
以下、従来の電動自転車について図５を参照しながら説明する。図５において、１１はペダルで運転者がこれを踏むことによりスプロケット１２が回転し、その回転力はチェーン１３を介して後輪１４に伝達されて自転車を推進させる。３は電動機でその出力軸は減速機６に連結されスプロケット１２に対して回転力を伝達するように構成されている。５は電動機および減速機を防水収納しているケースであり、スプロケット１２に加えられた運転者による踏力を検出するトルク検出手段７もこのケース５に収納されている。２は電動機を駆動する充電式電池で制御回路４を介して電動機に電流を供給している。制御回路４はトルク検出手段７により検出された踏力に基づき適切な補助駆動力を発生させるように電動機を制御している。
【０００４】
このような電動自転車で最も問題となるのは、軽量で十分な容量を持つ充電式電池が得られないことで、少しでも軽量な（即ち容量の少ない）電池で走行可能とするために太陽電池を搭載したり、回生制動を行うなどして運転中に充電を行う、高速時での補助駆動力比率を低く抑えて電池の消耗を抑制するなどの工夫がされている。また、電池が消耗してきた場合にはＬＥＤの点滅等で運転者に警告するという方法で路上での突然の電池切れという事態を防止する対策が取られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した工夫を施したとしても電動自転車は実用的な一充電あたりの走行距離を確保しようとするとかなり大容量の充電式電池が必要であり、そのため自転車が非常に重いものになり、補助駆動力無しで走行するにはかなりの脚力が必要となる。従って、運転者が充電式電池の消耗を警告するＬＥＤの点滅等に気が付かずに使用していた場合には路上で突然（運転者にとっては）補助駆動力が働かなくなり、重い自転車を苦労して充電可能な場所まで移動させなければならないという欠点があった。このような欠点は脚力の弱い運転者や坂道の多い場所で使用する運転者にとっては電動自転車を使用する上で致命的なものであった。
【０００６】
本発明はこのような従来の電動自転車の問題点を解決するもので、充電式電池の消耗により路上で突然補助駆動力が働かなくなるという事態を回避することで安心して運転できる電動自転車を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、充電式電池の充電残量が一定の値以下となった時に補助駆動力の人力による駆動力に対する比率を制限するように構成する。
【０００８】
これにより、充電式電池が消耗し尽くす前に、通常運転に比べたら少し重いが脚力の弱い運転者にとっても十分に駆動可能な程度の補助駆動を行う時間を設けられるので、充電可能な場所まで移動するだけの余裕を運転者に対して与えることができる電動自転車が得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、人力によって駆動される人的駆動手段と、人的駆動手段に連結された駆動輪と、前記人力による駆動力を検出するトルク検出手段と、充電式電池によって駆動される電動機と、前記電動機の出力軸に連結して回転力を補助駆動力として前記駆動輪に伝達する減速機と、前記充電式電池の電池残量を測定する電池残量測定手段と、前記トルク検出手段の出力信号および前記電池残量測定手段の出力信号に基づいて前記電動機の出力を制御する制御回路とを備えたものであり、充電式電池の電池残量に応じて補助駆動率を変化させることにより、充電式電池の１充電分のエネルギーをその放電期間内で自由に配分できるという作用を有する。
【００１０】
また、本発明は、電池残量測定手段により電池残量が一定の値以下になったことを検出した時に、電動機による補助駆動力の人力による駆動力に対する比率を電池残量に応じて漸減させるように電動機出力を制御する制御回路を備えたものであり、充電式電池の電池残量が一定の値以下では電池残量が少なくなるほどエネルギー消費が少なくなるので、充電式電池は徐々に消耗する。このため充電式電池の放電末期の時間を長くすることができるので、運転者が電動自転車を充電可能な場所へと移動するまでの時間を確保することができるという作用を有する。
【００１１】
また、本発明は、電池残量測定手段により電池残量が一定の値以下になったことを検出した時に、電動機による補助駆動力の人力による駆動力に対する比率を少なくとも１つ以上のステップで段階的に減少させるように電動機出力を制御する制御回路を備えたものであり、運転者は仮に他の電池消耗を警告する表示（例えばＬＥＤの点滅）を見逃していた時でもペダルの重さが急に重くなることで電池が消耗しかかっていることを知ることができ、しかも補助駆動率はしばらくの間一定に保持されるので、その間に電動自転車を充電可能な場所へと移動させることができるという作用を有する。
【００１２】
また、本発明は、電池残量測定手段の出力に基づく補助駆動力の制御を一時的に解除する解除手段を備えたものであり、電池が消耗しかかっている時に運転者が電動自転車を充電可能な場所へと移動させる際に例えば短くて急な坂道などのように一時的に大きな補助駆動力を必要とする場所を通過しなければならない場合や、その距離が短くて特に電池を節約してたどり着く必要が無い時には、例えばボタンを押し続けることで通常モードにして大きな補助駆動力を得ることが出来るという作用を有する。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の電動自転車について図１から図４を参照しながら説明する。なお、図２において従来例と同一の部分については図５と同じ符号を付し説明を省略する。
【００１４】
図２は本発明の電動自転車の一実施例を示す構成図であり、８は充電式電池の電池残量を測定する電池残量測定手段で充電式電池からの放電電流値および放電時間、充電時の充電電流値および充電時間、さらには電池を交換してからの充電回数などを監視することにより充電式電池の電池残量を正確に把握し、制御回路４へと信号を出力する。制御回路４は電池残量が十分な場合はトルク検出手段７からの信号に基づき設定された補助駆動率となるように電動機３を制御し、電池残量が一定の値以下となった時には電池残量測定手段８とトルク検出手段７からの信号に基づき電池残量に応じて補助駆動率を漸減させながら電動機３を制御する。
【００１５】
図１は本発明の電動自転車の一実施例における制御ブロック図である。運転者がペダルを踏むことにより発生する人的駆動手段１はトルク検出手段７によってその大きさを測定されると同時にスプロケットおよびチェーンを介して駆動輪である後輪１４へと伝えられる。一方充電式電池２からは電池残量測定手段８を通して制御回路４へと電流が供給される。制御回路４はトルク検出手段７と電池残量測定手段８とからの信号を用いて電動機３へ供給する電流を制御している。
【００１６】
図３は本発明の電動自転車の一実施例における電池残量に対する補助駆動率の特性を表した図である。電池残量が一定の値以上の時には一定の補助駆動率（例えば５０％）となるようにトルク検出器からの出力に応じて制御し、電池残量が一定の値以下となった時には電池残量に応じて補助駆動率を漸減させるように制御している。
【００１７】
図４は本発明の電動自転車の他の実施例における電池残量に対する補助駆動率の特性を表した図である。電池残量が一定の値以上の時には一定の補助駆動率（例えば５０％）となるようにトルク検出器からの出力に応じて制御し、電池残量が一定の値以下となった時には電池残量に応じて補助駆動率を段階的に低減させるように制御している。また一時的に大きな補助駆動力を必要とする場合には解除ボタンを押し続けることで通常の補助駆動率に復帰させることができる。
【００１８】
図１に示す解除手段１５は、電池残量に応じて補助駆動率を低減させる機能を一時的に解除するよう制御回路４に信号を伝達する。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように本発明は、充電式電池の電池残量が少なくなった時に、電池残量測定手段から制御回路に送られている信号により、補助駆動率が自動的に制限されるので充電式電池の消耗を抑制することができる。これにより路上での突然の電池切れを防止できることはもちろん、一充電あたりの走行距離が長くなり充電回数を削減することができるので電池寿命を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における電動自転車の制御ブロック図
【図２】本発明の一実施例における電動自転車の構成図
【図３】本発明の一実施例における電動自転車の電池残量に対する補助駆動率特性図
【図４】本発明の他の実施例における電動自転車の電池残量に対する補助駆動率特性図
【図５】従来例における電動自転車の構成図
【符号の説明】
１  人的駆動手段
２  充電式電池
３  電動機
４  制御回路
５  ケース
６  減速機
７  トルク検出手段
８  電池残量測定手段
１１  ペダル
１２  スプロケット
１３  チェーン
１４  駆動輪（後輪）
１５  解除手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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