(57)【要約】本発明は、電動アシスト自転車、その電源管理システム及び管理方法を開示する。電動アシスト自転車の電源管理システムは、モータコントローラー、駆動回路、電池、ＭＣＵ及び充電電源モジュールを含み、前記モータコントローラーは電動アシスト自転車に設置されたモータを駆動するために用いられ、前記駆動回路はモータコントローラーを駆動するために用いられ、前記電池は駆動回路とＭＣＵに電力を供給するために用いられ、車載電池と移動式電池を含み、前記ＭＣＵは車載電池と移動式電池に対する電圧サンプリングによって、駆動回路に電力を供給する車載電池／移動式電池を决定するために用いられ、前記充電電源モジュールは車載電池に充電するために用いられる。本発明は、電動アシスト自転車に車載電池、移動式電池及びソーラーパネルを設置し、車載電池と移動式電池がいずれも給電可能なので、移動式電池の小型化、軽量化、簡便化が実現され、ソーラーパネルが車載電池に持続的に充電するので、航続可能距離が増強される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータコントローラー、駆動回路、電池、ＭＣＵ及び充電電源モジュールを含み、
前記モータコントローラーは電動アシスト自転車に設置されたモータを駆動するために用いられ、
前記駆動回路はモータコントローラーを駆動するために用いられ、
前記電池は駆動回路とＭＣＵに電力を供給するために用いられ、車載電池と移動式電池を含み、
前記ＭＣＵは車載電池と移動式電池に対する電圧サンプリングによって、駆動回路に電力を供給する車載電池／移動式電池を决定するために用いられ、
前記充電電源モジュールは車載電池に充電するために用いられ、前記車載電池内の残量が所定閾値以下になった時に、前記ＭＣＵは前記電動アシスト自転車に電力を供給するように前記移動式電池を制御することを特徴とする電動アシスト自転車の電源管理システム。
【請求項２】
二段降圧回路を更に備え、前記二段降圧回路の一段目の降圧回路は車載電池と移動式電池の出力電圧を駆動回路に降圧供給するために用いられ、二段目の降圧回路は一段目の降圧回路の出力電圧をＭＣＵに降圧供給するために用いられる、請求項１に記載の電動アシスト自転車の電源管理システム。
【請求項３】
前記充電電源モジュールはソーラーパネルと充電モジュールを含む、請求項２に記載の電動アシスト自転車の電源管理システム。
【請求項４】
前記駆動回路は、それぞれＭＣＵの信号により制御され、車載電池／移動式電池から電力を供給され、モータコントローラーを制御して電動アシスト自転車のモータを駆動させる２つの継電器である、請求項３に記載の電動アシスト自転車の電源管理システム。
【請求項５】
前記駆動回路の２つの継電器とＭＣＵの間にそれぞれ駆動増幅回路が設置される、請求項４に記載の電動アシスト自転車の電源管理システム。
【請求項６】
前記車載電池はソーラーパネルと蓄電池を含み、
前記ソーラーパネルが前記電動アシスト自転車のカゴの少なくとも１つの側面と底面に敷設され、
前記蓄電池が前記底面の下方であって前記ソーラーパネルに対向する側に設置され、
前記ソーラーパネルが前記蓄電池に電気的に接続され、受け取った太陽エネルギーを電気エネルギーに変換して前記蓄電池に蓄積することを特徴とする請求項１に記載の電動アシスト自転車の電源管理システム。
【請求項７】
モータ、スマートロック及び自転車本体を含む電動アシスト自転車において、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電動アシスト自転車の電源管理システムを更に含み、前記電動アシスト自転車の電源管理システムはモータに動力を配置し、前記電動アシスト自転車の電源管理システムのＭＣＵはスマートロックと通信して、スマートロックの信号に基づいて動力出力を起動する、電動アシスト自転車。
【請求項８】
請求項５に記載の電動アシスト自転車の電源管理システムを利用し、ソーラーパネルに電気があり、且つソーラーパネルの充電モジュールを経由した出力電圧が車載電池の出力電圧より高いことをソーラーパネルによる車載電池への充電の条件とする、電動アシスト自転車の電源管理方法。
【請求項９】
前記ＭＣＵは電動アシスト自転車のスマートロックのロック解除コマンドを定期的にスキャンし、ロック解除コマンドをスキャンした場合に、電動アシスト自転車の電源管理システムの電気エネルギーを電動アシスト自転車のモータに出力し、前記ＭＣＵによる電動アシスト自転車のスマートロックのロック解除コマンドの定期的スキャンに必要な電気量が車載電池によって提供される、請求項８に記載の電動アシスト自転車の電源管理方法。
【請求項１０】
車載電池と移動式電池に対して電圧保護値を設定し、前記ＭＣＵによって車載電池と移動式電池に対して持続的にサンプリングして２つのリアルタイム電圧値を取得し、車載電池の電圧サンプリング値が車載電池保護値より低ければ、車載電池に接続された駆動回路の継電器をオフし、移動式電池の電圧サンプリング値が移動式電池保護値より低くなければ、移動式電池が全出力で出力する、請求項９に記載の電動アシスト自転車の電源管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動アシスト自転車、その電源管理システム及び管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動アシスト自転車は、エネルギー節約や省力化が可能なので、急速に発展してきており、共有経済が進むにつれて、電動アシスト自転車の発展が更に加速している。しかしながら、電動アシスト自転車には、固有の問題が存在する。まず、航続可能距離に限りがあり、電気が供給されない場合に、ユーザ体験が悪くなることである。第二に、電池が大きくて重いので、ユーザが家へ持ち帰って充電することは不便であり、一方、室外で充電すれば大きいリスク（電気利用上の不安全性や盗難）がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、車両の航続可能距離に一層高い競争上の優位性を持たせる電動アシスト自転車の電源管理システム、このような電源管理システムを用いた電動アシスト自転車及び管理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の目的を実現する技術的解決手段は次のものである。まず、モータコントローラー、駆動回路、電池、ＭＣＵ及び充電電源モジュールを含む電動アシスト自転車の電源管理システムを提供し、ここにおいて
前記モータコントローラーが電動アシスト自転車に設置されたモータを駆動するために用いられ、
前記駆動回路がモータコントローラーを駆動するために用いられ、
前記電池が駆動回路とＭＣＵに電力を供給するために用いられ、車載電池と移動式電池を含み、
前記ＭＣＵが車載電池と移動式電池に対する電圧サンプリングによって、駆動回路に電力を供給する車載電池／移動式電池を决定するために用いられ、そして
前記充電電源モジュールが車載電池に充電するために用いられ、前記車載電池内の残量が所定閾値以下になった時に、前記ＭＣＵが前記電動アシスト自転車に電力を供給するように前記移動式電池を制御する。
【０００５】
電動アシスト自転車の電源管理システムは、二段降圧回路を更に備え、前記二段降圧回路の一段目の降圧回路は車載電池と移動式電池の出力電圧を駆動回路に降圧供給するために用いられ、二段目の降圧回路は一段目の降圧回路の出力電圧をＭＣＵに降圧供給するために用いられる。
【０００６】
前記充電電源モジュールはソーラーパネルと充電モジュールを含む。
【０００７】
前記駆動回路は、それぞれＭＣＵの信号により制御され、車載電池／移動式電池から電力を供給され、モータコントローラーを制御して電動アシスト自転車のモータを駆動させる２つの継電器である。
【０００８】
前記駆動回路の２つの継電器とＭＣＵの間にそれぞれ駆動増幅回路が設置される。
【０００９】
前記車載電池はソーラーパネルと蓄電池を含み、
前記ソーラーパネルが前記電動アシスト自転車のカゴの少なくとも１つの側面と底面に平らに敷設され、
前記蓄電池が前記底面の下方であって前記ソーラーパネルの側と反対側に設置され、
前記ソーラーパネルが前記蓄電池に電気的に接続され、受け取った太陽エネルギーを電気エネルギーに変換して前記蓄電池に蓄積する。
【００１０】
そして、モータ、スマートロック、自転車本体及び上記電動アシスト自転車の電源管理システムを含み、前記電動アシスト自転車の電源管理システムがモータに動力を配置し、前記電動アシスト自転車の電源管理システムのＭＣＵがスマートロックと通信して、スマートロックの信号に基づいて動力出力を起動する電動アシスト自転車を提供する。
【００１１】
最後に、上述の電動アシスト自転車の電源管理方法が用いられ、ソーラーパネルによる車載電池への充電が行われる条件は、ソーラーパネルに電気があり、且つソーラーパネルの充電モジュールを経由した出力電圧が車載電池の出力電圧より高いことである。
【００１２】
前記ＭＣＵは電動アシスト自転車のスマートロックのロック解除コマンドを定期的にスキャンし、ロック解除コマンドをスキャンした場合に、電動アシスト自転車の電源管理システムの電気エネルギーを電動アシスト自転車のモータに出力し、前記ＭＣＵによる電動アシスト自転車のスマートロックのロック解除コマンドの定期的スキャンに必要な電気量は車載電池によって提供される。
【００１３】
車載電池と移動式電池に対して電圧保護値を設定し、前記ＭＣＵによって車載電池と移動式電池に対して持続的にサンプリングして２つのリアルタイム電圧値を取得し、車載電池の電圧サンプリング値が車載電池保護値より低ければ、車載電池に接続された駆動回路の継電器をオフし、移動式電池の電圧サンプリング値が移動式電池保護値より低くなければ、移動式電池が全出力で出力する。
【００１４】
上記技術的解決手段を採用すると、本発明は下記の積極的な効果を有する。
（１）本発明は、電動アシスト自転車に車載電池、移動式電池及びソーラーパネルを設置し、車載電池と移動式電池がいずれも給電可能なので、移動式電池の小型化、軽量化、簡便化が実現され、ソーラーパネルが車載電池に持続的に充電するので、航続可能距離が増強される。
（２）本発明において移動式電池と車載電池が共に電動アシスト自転車に存在する時に、電源最適化管理が行われ、移動式電池が優先的に使用され、更にスマートロックをスキャンしてロック解除コマンドを取得する電気量が車載電池により提供され、作業分担が明瞭で、管理が合理的で航続可能距離が大幅に増強される。
（３）本発明は車載電池と移動式電池に対して保護値を設定するので、管理方法がより科学的で合理的で、電池の使用寿命が長くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本発明の内容をより明瞭に理解させるために、以下、具体的な実施例に基づいて図面を参照しながら、本発明を更に詳述する。
【００１６】
【図１】本発明の原理のブロック図である。
【図２】本発明のフローのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（実施例１）
本実施例の電動アシスト自転車は、モータ、スマートロック、自転車本体及び電動アシスト自転車の電源管理システムを含み、電動アシスト自転車の電源管理システムはモータに動力を配置する。電動アシスト自転車の電源管理システムのＭＣＵはスマートロックと通信してスマートロックの信号に基づいて動力出力を起動する。スマートロックとしてはブルートゥース（登録商標）で通信するブルートゥースロックが用いられる。
【００１８】
図１に示すように、本実施例の電動アシスト自転車の電源管理システムは、モータコントローラー、駆動回路、電池、ＭＣＵ、充電電源モジュール、二段降圧回路を含む。本実施例において充電電源モジュールはソーラーパネルと充電モジュールを含み、風力エネルギー等の他の充電電源を採用してもよく、ここで、充電モジュールは主に太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するインバーターである。
【００１９】
モータコントローラーは電動アシスト自転車に設置されたモータを駆動するために用いられ、電気エネルギーをモータの出力する運動エネルギーに変換し、
駆動回路はモータコントローラーを駆動するために用いられる。具体的に言えば、駆動回路は、それぞれＭＣＵの信号により制御され、車載電池／移動式電池から電力を供給され、モータコントローラーを制御して電動アシスト自転車のモータを駆動させる２つの継電器である。
【００２０】
電池は駆動回路とＭＣＵに電力を供給するために用いられ、車載電池と移動式電池を含む。車載電池は常に電力を供給する電池として、ユーザがいつでもソーラーパネルの変換した電気エネルギーを便利に蓄積でき、必要とされる時に、モータコントローラーに出力する。移動式電池は取り外し可能な電池としてユーザに保管され、ユーザにより充電され、モータコントローラーの主なエネルギー源となる。本実施例では動力を出力することのみに用いられる。移動式電池を優先的に使用するように２つの電池を設定し、移動式電池は大体使い切ることができる。電池の寿命を保護するために、本実施例では保護値を設定し、例えば電気量の５％にし、５％より低ければユーザに通知して充電させる。電動アシスト自転車を使用し続ける必要がある場合に、車載電池を用いて短時間の給電をすることができる。勿論、この保護値をより低く設定してもよく、更に０にしてもよい。さらに、車載電池の使用寿命を長くするために（車載電池の交換が容易ではなく、過度に使用すると、使用寿命が短くなってしまう）、車載電池に対しても保護値を設定し、例えば電気量の８０％にし、８０％より低ければ、車載電池の動力出力をオフする。
【００２１】
ＭＣＵは車載電池と移動式電池に対する電圧サンプリングによって、駆動回路に電力を供給する車載電池／移動式電池を决定するために用いられる。本実施例では、ＭＣＵは型番５１８２２のブルートゥース制御チップであり、ブルートゥースロックとペアリングして、ロック解除コマンドに応じて電気を出力するために用いられる。
車載電池の残量が所定閾値以下になった時に、例えば１０％より低くなった時に、ＭＣＵは、車載電池の代わりに、移動式電源を制御して電動アシスト自転車に電力を供給させる。所定閾値としてはシステムの標準設定値を用いてもよく、ユーザが実際の要求に応じて自ら設定してもよいことを理解可能である。
【００２２】
好ましい実施例では、車載電池には２つのソーラーパネルと蓄電池が設置されている。２つのソーラーパネルがそれぞれ電動アシスト自転車のカゴの前側面と底面に敷設されているので、ソーラーパネルがより全面的に太陽光を吸収可能である。より多い太陽エネルギーを取得するために、車載電池はカゴの４側面と底面にそれぞれソーラーパネルを敷設してもよいことを理解可能である。蓄電池がカゴ底面の下方、即ちソーラーパネルに対向する他側に設置され、ソーラーパネルに電気的に接続される。そのため、ソーラーパネルは吸収した太陽エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄電池に蓄積することができる。ソーラーパネル０が蓄電池に過度に充電することを回避するために、更にソーラーパネルと蓄電池の間に充放電制御素子を増設してもよいことを理解可能である。ソーラーパネルと充電モジュールは車載電池に充電するために用いられる。このソーラーパネルは大きい電圧及び電力で入力し、且つ定格電圧がシステム電池電圧より大きい。車載電池を保護するために、ここで、逆接続防止保護回路を設置してもよく、逆接続が起こった場合に、警告を出して通知する。実際の要求に応じてソーラーパネルの数量を選択し、設置位置としてはカゴの底部と側面に設置してもよいし、車両本体に設置してもよく、勿論、同時に複数設置してもよい。
【００２３】
二段降圧回路の一段目の降圧回路は車載電池と移動式電池の出力電圧を１５Ｖに降圧して駆動回路に供給するために用いられ、二段目の降圧回路は一段目の降圧回路の出力電圧を３．３Ｖに降圧してＭＣＵに供給するために用いられる。２段の降圧回路は電圧を安定化させ降圧させるために、いずれもリニアレギュレータチップを用いてもよい。
【００２４】
より安定的な駆動信号を取得するために、駆動回路の２つの継電器とＭＣＵの間にそれぞれ駆動増幅回路が設置される。駆動増幅回路は簡単であるが信頼性の高いトライオードを用いて増幅可能である。
【００２５】
図１と図２に示すように、電動アシスト自転車の電源管理方法は下記の重要点を含む。
１、ソーラーパネルに電気があり、且つソーラーパネルの充電モジュールを経由した出力電圧（図１の点Ａ）が車載電池の出力電圧（図１の点Ｂ）より高いことをソーラーパネルによる車載電池への充電の条件とする。
２、ＭＣＵは待機状態で１分毎に電動アシスト自転車のスマートロックのロック解除コマンドをスキャンし、ロック解除コマンドをスキャンした場合に、電動アシスト自転車の電源管理システムの電気エネルギーを電動アシスト自転車のモータに出力し、ＭＣＵによる電動アシスト自転車のスマートロックのロック解除コマンドの定期的スキャンに必要な電気量が車載電池により提供される。１分間のスキャン時間間隔が適切であり、時間が長過ぎればユーザ体験に影響を及ぼし、時間が短過ぎれば、電気消費量が多過ぎる。
３、車載電池と移動式電池に対して電圧保護値を設定し、ＭＣＵが車載電池と移動式電池に対して持続的にサンプリングして２つのリアルタイム電圧値を取得し、車載電池の電圧サンプリング値が車載電池保護値より低ければ、車載電池に接続された駆動回路の継電器をオフし、移動式電池の電圧サンプリング値が移動式電池保護値より低くなければ、移動式電池が全出力で出力する。
【００２６】
上述した具体的な実施例は、本発明の目的、技術的解決手段及び有用な効果を更に詳述するものであるので、上述したのは本発明の具体的な実施例に過ぎず、本発明を限定するものではなく、本発明の主旨と原則を逸脱しない限り、行われた修正、同等な取替、改良等は全て本発明の保護範囲内に含まれるものであることを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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