(57)【要約】【課題】自転車用電源装置において、電気容量が大きな電装品が動作しても電気容量が小さな電装品が誤動作しないようにする。【解決手段】自転車用電源装置は、自転車に搭載される交流発電機１９の電力を蓄えて駆動用のディレーラ２６ｆ，２６ｒと制御部３５，５５とに供給する装置であって、整流回路３７と、充電オンオフスイッチ４０と、第１蓄電素子３８ａと、第２蓄電素子３８ｂと、ダイオード４２とを備えている。整流回路は、交流発電機の電力を直流に整流する。充電オンオフスイッチは、整流回路で生成された直流電力を充電電圧に応じてオンオフする。第１蓄電素子は、充電オンオフスイッチに接続されディレーラに電力を供給する。第２蓄電素子は、第１蓄電素子に接続され制御部に電力を供給する。ダイオードは、第１蓄電素子から第２蓄電素子への一方向のみ電流を流すように配置されている。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車に搭載される交流発電装置の電力を蓄えて駆動用の第１電装品と前記第１電装品より電気容量が小さい第２電装品とに供給する自転車用電源装置であって、
前記交流発電装置の電力を直流に整流する整流回路と、
前記整流回路で生成された直流電力を充電電圧に応じてオンオフする充電オンオフ回路と、
前記充電オンオフ回路に接続され前記第１電装品に電力を供給する第１蓄電素子と、
前記第１蓄電素子に接続され前記第２電装品に電力を供給する第２蓄電素子と、
前記第１蓄電素子から第２蓄電素子への一方向のみ電流を流すように前記両蓄電素子の間に配置された第１逆流防止素子と、
を備えた自転車用電源装置。
【請求項２】
前記充電オンオフ回路は、前記第１蓄電素子の充電電圧に応じてオンオフする、請求項１に記載の自転車用電源装置。
【請求項３】
自転車に搭載される交流発電装置の電力を蓄えて第１電装品と第２電装品とに供給する自転車用電源装置であって、
前記交流発電装置の電力を直流に整流する整流回路と、
前記整流回路で生成された直流電力を充電量に応じてオンオフする充電オンオフ回路と、
前記充電オンオフ回路に接続され前記第１電装品に電力を供給する第１蓄電素子と、
前記充電オンオフ回路に接続され前記第２電装品に電力を供給する第２蓄電素子と、
を備えた自転車用電源装置。
【請求項４】
前記第１電装品は駆動用であり前記第２電装品より電気容量が大きい、請求項３に記載の自転車用電源装置。
【請求項５】
前記充電オンオフ回路は、前記充電量に応じて変化する充電電圧に応じて動作する、請求項３又は４に記載の自転車用電源装置。
【請求項６】
前記充電オンオフ回路は、前記第１蓄電素子に接続される第１スイッチと、前記第２蓄電素子に接続される第２スイッチとを有する、請求項３から５のいずれかに記載の自転車用電源装置。
【請求項７】
前記第１及び第２スイッチは、前記第１及び第２蓄電素子の充電量がそれぞれ所定充電量以上の時オフする、請求項６に記載の自転車用電源装置。
【請求項８】
前記充電オンオフ回路から第２蓄電素子への一方向のみ電流を流すように前記充電オンオフ回路と前記第２蓄電素子との間に配置された第１逆流防止素子をさらに備える、請求項３から７のいずれかに記載の自転車用電源装置。
【請求項９】
前記第１逆流防止素子はダイオードである、請求項１又は８に記載の自転車用電源装置。
【請求項１０】
前記充電オンオフ回路から第１蓄電素子への一方向のみ電流を流すように前記充電オンオフ回路と前記第１蓄電素子との間に配置された第２逆流防止素子をさらに備える、請求項８又は９に記載の自転車用電源装置。
【請求項１１】
前記第２逆流防止素子はダイオードである、請求項１０に記載の自転車用電源装置。
【請求項１２】
前記第２電装品と前記第２蓄電素子との間に配置された電圧安定化回路をさらに備える、請求項１から１１のいずれかに記載の自転車用電源装置。
【請求項１３】
前記第２電装品は、前記自転車の走行状態を検出する検出用電装品と、前記検出された走行状態に応じて処理を行う処理系電装品とを有し、
前記第２蓄電素子は、前記検出用電装品に電力を供給する検出用蓄電素子と、前記検出用蓄電素子と並列接続され前記処理用電装品に電力を供給する処理用蓄電素子とを有する、請求項１２に記載の自転車用電源装置。
【請求項１４】
前記第１蓄電素子は、並列接続された第１及び第２分割蓄電素子を有しており、
前記充電オンオフ回路は、前記第１分割蓄電素子への充電を完了した後に前記第２分割蓄電素子への充電を行う、請求項１から１３のいずれかに記載の自転車用電源装置。
【請求項１５】
前記第１及び第２分割蓄電素子は同じ静電容量を有している、請求項１４に記載の自転車用電源装置。
【請求項１６】
前記各蓄電素子は大容量コンデンサである、請求項１から１５のいずれかに記載の自転車用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源装置、特に、自転車に搭載される交流発電装置の電力を蓄えてアクチュエータ駆動用の第１電装品とその他の第２電装品とに供給する自転車用電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の自転車には、変速装置やサスペンションや表示装置などの電気的に制御可能な電装品やその制御装置などの電装品が使用されているものがある。たとえば、速度センサを設けて自転車の変速装置を速度に応じて自動変速する技術が知られている。
【０００３】
このように電装品を使用した自転車では、表示装置や制御装置や変速装置に電力を供給する電源装置が必要になる。この種の従来の自転車用の電源装置としては電池を使用しており、電池からの電力により電装品を作動させている。しかし、電池の場合、電力が消耗すると交換する必要があり、その交換が煩わしくかつ突然電源が消耗すると電装品が作動しなくなるという問題がある。
【０００４】
そこで、交流発電機からの電力を直流に整流してコンデンサなどの蓄電素子に蓄え、その蓄えられた電力を利用して電装品をさせる電源装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２４５４７５号（第５図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
コンデンサ等の蓄電素子に直流電流を蓄えて自転車の電源装置として使用する場合、自転車の電装品には、モータなどの比較的電気容量が大きなものと、制御装置などの小さいものとが混在している。また、電装品によっては電圧が所定以上低下すると正常に作動しないものがある。たとえば、制御装置に用いられるＣＰＵは、電圧が所定以上低下するとリセットされ内部の記憶が失われるおそれがある。このため、電気容量が大きな、たとえばモータなどのアクチュエータが動作して蓄電素子に蓄えられた電力の電圧が低下すると、制御装置などの他の電装品が正常に動作しなくなるおそれがある。
【０００７】
また、制御装置に接続されるセンサからの信号を処理するセンサ回路には、ノイズの影響を受けやすいものがある。たとえば、モータは、ブラシの摺動によりノイズを発生することがある。また、ディジタル処理回路もスイッチングノイズを発生することがある。このようなノイズが重畳した電源電力がセンサ回路に供給されると、センサ回路が誤動作を引き起こすおそれがある。
【０００８】
本発明の課題は、自転車用電源装置において、電気容量が大きな電装品が動作しても電気容量が小さな電装品が誤動作しないようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
発明１に係る自転車用電源装置は、自転車に搭載される交流発電装置の電力を蓄えて駆動用の第１電装品と第１電装品より電気容量が小さい第２電装品とに供給する装置であって、整流回路と、充電オンオフ回路と、第１蓄電素子と、第２蓄電素子と、第１逆流防止素子とを備えている。整流回路は、交流発電装置の電力を直流に整流する回路である。充電オンオフ回路は、整流回路で生成された直流電力を充電電圧に応じてオンオフする回路である。第１蓄電素子は、充電オンオフ回路に接続され第１電装品に電力を供給する素子である。第２蓄電素子は、第１蓄電素子に接続され第２電装品に電力を供給する素子である。第１逆流防止素子は、第１蓄電素子から第２蓄電素子への一方向のみ電流を流すように両蓄電素子の間に配置されたものである。
【００１０】
この電源装置では、交流発電装置で発電された交流電力は、整流回路で直流に整流されて充電オンオフ回路を介して第１蓄電素子に蓄えられるとともに、第１蓄電素子及び第１逆流防止素子を介して第２蓄電素子に蓄えられる。そして、第１蓄電素子に蓄えられた電力はアクチュエータなどの比較的電気容量が大きなものを駆動するための第１電装品に供給され、第２蓄電素子に蓄えられた電力は制御装置などの比較的電気容量が小さな第２電装品に供給される。この電力供給時に第１電装品が動作すると、第１蓄電素子の電圧が低下することがある。しかし、第１逆流防止素子により第２蓄電素子から第１蓄電素子への逆流を防止しているので、第２蓄電素子では第１電装品の動作によっても電圧低下が生じにくい。
【００１１】
ここでは、第２蓄電素子から第１蓄電素子への逆流を防止する第１逆流防止素子を介して第２蓄電素子が第１蓄電素子に接続されているので、第１電装品の動作により第１蓄電素子の電圧が低下しても第２蓄電素子が第１蓄電素子の電圧低下の影響を受けずに済む。このため、電気容量が大きな第１電装品が動作しても電気容量が小さな第２電装品が誤動作しにくくなる。しかも、第２蓄電素子の電圧が低下しても第１蓄電素子から電流が流れるので、第２電装品への電力の供給がさらに安定する。
【００１２】
発明に２に係る自転車用電源装置は、発明１に記載の装置において、充電オンオフ回路は、第１蓄電素子の充電電圧に応じてオンオフする。この場合には、充電電圧が高くなるとオフさせることにより、過充電による蓄電素子のトラブルを防止できる。
発明３に係る自転車用電源装置は、自転車に搭載される交流発電装置の電力を蓄えて第１電装品と第２電装品とに供給する自転車用電源装置であって、整流回路と、充電オンオフ回路と、第１蓄電素子と、第２蓄電素子とを備えている。整流回路は、交流発電装置の電力を直流に整流する回路である。充電オンオフ回路は、整流回路で生成された直流電力を充電量に応じてオンオフする回路である。第１蓄電素子は、充電オンオフ回路に接続され第１電装品に電力を供給する素子である。第２蓄電素子は、充電オンオフ回路に接続され第２電装品に電力を供給する素子である。
【００１３】
この電源装置では、交流発電装置で発電された交流電力は、整流回路で直流に整流されて充電オンオフ回路を介して第１及び第２蓄電素子に蓄えられる。そして、第１蓄電素子に蓄えられた電力は第１電装品に供給され、第２蓄電素子に蓄えられた電力は第２電装品に供給される。この電力供給時に第１電装品が動作すると、第１蓄電素子の電圧が低下することがある。しかし、第２蓄電素子から第１充電素子への逆流を充電オンオフ回路で防止できるので、第２蓄電素子では第１電装品の動作によっても電圧低下が生じにくい。ここでは、第２蓄電素子から第１蓄電素子への逆流を充電オンオフ回路で防止できるので、第１電装品の動作により第１蓄電素子の電圧が低下しても第２蓄電素子が第１蓄電素子の電圧低下の影響を受けずに済む。このため、第１電装品が動作しても第２電装品が誤動作しにくくなる。
【００１４】
発明４に係る自転車用電源装置は、発明３に記載の装置において、第１電装品は駆動用であり第２電装品より電気容量が大きい、この場合には、第２蓄電素子から第１蓄電素子への逆流を防止できるので、電気容量が大きい駆動用の第１電装品が動作して第１蓄電素子の電圧が低下しても、電気容量が小さい第２電装品が誤動作しにくくなる。
【００１５】
発明５に係る自転車用電源装置は、発明３又は４に記載の装置において、充電オンオフ回路は、充電量に応じて変化する充電電圧に応じて動作する。この場合には、充電電圧が高くなるとオフさせることにより、過充電による蓄電素子のトラブルを防止できる。
発明６に係る自転車用電源装置は、発明３から５のいずれかに記載の装置において、充電オンオフ回路は、第１蓄電素子に接続される第１スイッチと、第２蓄電素子に接続される第２スイッチとを有する。この場合には、２つのスイッチにより過充電によるトラブル防止できるとともに、第２スイッチのオンオフにより第２蓄電素子から第１蓄電素子への逆流も防止できる。
【００１６】
発明７に係る自転車用電源装置は、発明６に記載の装置において、第１及び第２スイッチは、第１及び第２蓄電素子の充電量がそれぞれ所定充電量以上のときオフする。この場合には、第１及び第２蓄電素子の過充電によるトラブルを防止できる。
発明７に係る自転車用電源装置は、発明３から７のいずれかに記載の装置において、充電オンオフ回路から第２蓄電素子への一方向のみ電流を流すように充電オンオフ回路と第２蓄電素子との間に配置された第１逆流防止素子をさらに備える。この場合には、充電オンオフ回路ではなく第１逆流防止素子で第２蓄電素子から第１蓄電素子への逆流を防止できるので、充電オンオフ回路の構成や制御が簡素になる。
【００１７】
発明９に係る自転車用電源装置は、発明１又は８に記載の装置において、第１逆流防止素子はダイオードである。この場合には、ダイオードの電気的性質を利用して逆流を防止できるので、制御することなく第２蓄電素子から第１蓄電素子への逆流を防止できる。
発明１０に係る自転車用電源装置は、発明８又は９に記載の装置において、充電オンオフ回路から第１蓄電素子への一方向のみ電流を流すように充電オンオフ回路と第１蓄電素子との間に配置された第２ダイオードをさらに備える。この場合には、第１蓄電素子から充電オンオフ回路への逆流を防止できる。
【００１８】
発明１１に係る自転車用電源装置は、発明１０に記載の装置において、第２逆流防止素子はダイオードである。この場合には、ダイオードの電気的性質を利用して逆流を防止できるので、制御することなく第１蓄電素子から充電オンオフ回路への逆流を防止できる。
発明１２に係る自転車用電源装置は、発明１から１１のいずれかに記載の装置は、第２電装品と第２蓄電素子との間に配置された電圧安定化回路をさらに備える。この場合には、電源電圧が変動しても電圧安定化回路により電圧が安定し、第２電装品の誤動作がさらに減少する。
【００１９】
発明１３に係る自転車用電源装置は、発明１２に記載の装置において、第２電装品は、自転車の走行状態を検出する検出用電装品と、検出された走行状態に応じて処理を行う処理系電装品とを有し、第２蓄電素子は、検出用電装品に電力を供給する検出用蓄電素子と、検出用蓄電素子と並列接続され処理用電装品に電力を供給する処理用蓄電素子とを有する。この場合には、検出用電装品に供給される電力が専用の検出用蓄電素子から供給されるので、供給される電力にノイズが重畳しにくくなり、検出用電装品のノイズによる誤動作が生じにくくなる。
【００２０】
発明１４に係る自転車用電源装置は、発明１４に記載の装置において、第１蓄電素子は、並列接続された第１及び第２分割蓄電素子を有しており、充電オンオフ回路は、第１分割蓄電素子への充電を完了した後に第２分割蓄電素子への充電を行う。この場合には、第１蓄電素子を２つの分割された蓄電素子で構成し、第１分割蓄電素子の充電が終わってから第２分割蓄電素子への充電を行っているので、必要な電圧まで電力を早く貯めることができる。このため、蓄電素子が放電して充電量が少なくなっても動作可能な電圧の電力を迅速に供給できる。
【００２１】
発明１５に係る自転車用電源装置は、発明１４に記載の装置において、第１及び第２分割蓄電素子は同じ静電容量を有している。この場合には、２つの分割蓄電素子の容量が同じであるので、同じ蓄電素子を使用してコストダウンを図ることができる
発明１６に係る自転車用電源装置は、発明１から１５のいずれかに記載の装置において、各蓄電素子は大容量コンデンサである。この場合には、蓄電素子の容量が大きいので、電圧降下が生じにくくなり、さらに電気容量が小さな第２電装品が誤動作しにくくなる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
図１において、本発明の第１実施形態を採用した自転車は前後サスペンション付きのマウンテンバイクであり、リアサスペンション１３ｒ付きのフレーム体２とフロントサスペンション１３ｆ付きのフロントフォーク３とを有するフレーム１と、ハンドル部４と、前後の変速装置８，９を含む駆動部５と、フロントフォーク３に装着された前輪６と、ハブダイナモ１０が装着された後輪７と、前後の変速装置８，９を含む各部を制御するための制御装置１１（図３）とを備えている。
【００２３】
フレーム１のフレーム体２は、異形角パイプを溶接して製作されたものである。フレーム体２には、サドル１８や駆動部５を含む各部が取り付けられている。フロントフォーク３は、フレーム体２の前部に斜めに傾いた軸回りに揺動自在に装着されている。
ハンドル部４は、図２に示すように、フロントフォーク３の上部に固定されたハンドルステム１２と、ハンドルステム１２に固定されたハンドルバー１５とを有している。ハンドルバー１５の両端にはブレーキレバー１６とグリップ１７とが装着されている。ブレーキレバー１６の装着部分には、前後の変速装置８，９の手動変速操作を行う変速スイッチ２０ｂ，２０ａと、運転モードを自動モードと手動モードとに切り換える操作スイッチ２１ａと、サスペンション１３ｆ，１３ｒの硬軟の手動切り換えを行うための操作スイッチ２１ｂとが装着されている。
【００２４】
駆動部５は、フレーム体２の下部（ハンガー部）に設けられクランク２７及びフロントディレーラ２６ｆを有する前変速装置８と、たとえば９つのスプロケットを有する多段ギア（図示せず）及びリアディレーラ２６ｒを有する後変速装置９とを有している。クランク２７は、たとえば３つのスプロケットを有するギアクランク２７ａと左クランク２７ｂとを有している。また、駆動部５は、ギアクランク２７ａと多段ギアのそれぞれいずれかのスプロケットに掛け渡されたチェーン２９を有している。
【００２５】
左クランク２７ｂ側の回転中心には、クランク２７の回転を検出するための回転検出器２２が装着されている。回転検出器２２は、リードスイッチ２３（図３）と、リードスイッチ２３の回転中心側でクランク２７の回転方向に間隔を隔てて配置された磁石（図示せず）とを有しており、クランク２７の１回転当たり４つのパルスを出力する。ここで、回転検出器２２を設けたのは、外装変速機の場合、クランク２７が回転していないと変速できないため、クランク２７が回転しているときのみ変速動作が行われるようにするためである。
【００２６】
後輪７のハブダイナモ１０は、ディスクブレーキのブレーキディスク６０及び多段ギアが装着されたフリーホイールを装着可能なハブであり、内部に後輪７の回転により発電する交流発電機１９（図３）を有している。
制御装置１１は、変速スイッチ２０ｂ，２０ａや操作スイッチ２１ａ，２１ｂの操作に応じて変速装置８，９やサスペンション１３ｆ，１３ｒを制御するとともに、速度に応じてそれらを自動制御する。
【００２７】
制御装置１１は、図３及び図４に示すように、第１、第２及び第３制御ユニット３０〜３２の３つの制御ユニットを有している。第１制御ユニット３０は、交流発電機１９に接続コード６５を介して接続されている。第１制御ユニット３０は、交流発電機１９で生成された電力で駆動され、供給された電力によりフロントディレーラ２６ｆ、接続コード６９を介して接続されたリアディレーラ２６ｒ及び接続コード６８により接続されたリアサスペンション１３ｒを制御する。第１制御ユニット３０は、接続コード６６を介して第２制御ユニット３１に接続され、第２制御ユニット３１や第３制御ユニット３２に制御信号を電力に乗せて供給する。具体的には供給された電力を制御信号に応じてオンオフさせて制御信号を電力にのせて出力する。
【００２８】
第２制御ユニット３１は、第１制御ユニット３０から送られた制御信号に応じて、接続コード６７により接続されたフロントサスペンション１３ｆを制御するとともに、各スイッチ２０ａ，２０ｂ、２１ａ，２１ｂの操作情報を第１制御ユニット３０に仲介する。
第３制御ユニット３２は第２制御ユニット３１に着脱自在に装着されている。第３制御ユニット３２は、走行情報を表示可能な液晶表示部５６を有しており、第１制御ユニット３０から出力された制御信号に応じて液晶表示部５６を表示制御する。液晶表示部５６は、走行状態を示す走行情報を表示する。
【００２９】
第１制御ユニット３０は、たとえば、フレーム体２の下部のハンガー部に装着されており、回転検出器２２及びフロントディレーラ２６ｆに隣接して設けられている。第１制御ユニット３０は、運転モードに応じて変速装置８，９及びリアサスペンション１３ｒを制御する。具体的には、自動モードの時には、速度に応じて変速装置８，９を変速制御するとともにリアサスペンション１３ｒを速度に応じて硬軟２つの硬さに制御する。手動モードの時には各変速スイッチ２０ａ，２０ｂ及び操作スイッチ２１ａ，２１ｂの操作に応じて変速装置８，９及びリアサスペンション１３ｒを制御する。また、速度信号を制御信号として第２制御ユニット３１及び第３制御ユニット３２に出力する。
【００３０】
第１制御ユニット３０は、マイクロコンピュータからなる第１制御部３５を有している。第１制御部３５には、交流発電機１９からのパルス出力により速度信号を生成するための波形成形回路３６と、充電制御回路３３と、第１蓄電素子３８ａと、回転検出器２２のリードスイッチ２３と、電源通信回路３４と、電源オンオフスイッチ２８とが接続されている。また、フロントディレーラ２６ｆのモータドライバ（ＦＭＤ）３９ｆと、リアディレーラ２６ｒのモータドライバ（ＲＭＤ）３９ｒと、フロントディレーラ２６ｆの動作位置センサ（ＦＬＳ）４１ｆと、リアディレーラ２６ｒの動作位置センサ（ＲＬＳ）４１ｒと、リアサスペンション１３ｒのモータドライバ（ＲＳＤ）４３ｒとが接続されている。
【００３１】
第１制御部３５には、第１蓄電素子３８ａにダイオード４２を介して接続された第２蓄電素子３８ｂからの電力が供給されている。ダイオード４２は、第１蓄電素子３８ａから第２蓄電素子３８ｂへ一方向のみ電流を流すように設けられている。これにより、第２蓄電素子３８ｂから第１蓄電素子３８ａへの逆流を防止できる。ここで、第１蓄電素子３８ａは主に、モータドライバ３９ｆ，３９ｒ，４３ｆ，４３ｒやモータドライバ３９ｆ，３９ｒ，４３ｆ，４３ｒにより駆動されるモータを有するサスペンション１３ｆ，１３ｒやディレーラ２６ｆ，２６ｒなどの消費電力が大きく電気容量の大きな電装品の電源として使用される。ただし、後述する第２制御部４５の電源としても使用される。第２蓄電素子３８ｂは、第１制御部３５、後述する第３制御部５５及び液晶表示部５６等の消費電力が小さく電気容量の小さな電装品の電源として使用される。
【００３２】
第１及び第２蓄電素子３８ａ，３８ｂは、たとえば電気二重層コンデンサなどの大容量コンデンサからなり、交流発電機１９から出力され、充電制御回路３３で整流された直流電力を蓄える。なお、蓄電素子３８ａ，３８ｂをコンデンサに代えてニッケル・カドニウム電池やリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池で構成してもよい。
【００３３】
充電制御回路３３は、交流発電機１９から出力された電力を整流して直流の電力を生成する整流回路３７と、整流回路３７から出力された電力を第１制御部３５からの電圧信号によりオンオフする充電オンオフスイッチ４０とを備えている。充電オンオフスイッチ４０は、第１蓄電素子３８ａに過大な電圧の電力を蓄えないようにするためのものである。第１蓄電素子３８ａの電圧は第１制御部３５により監視されており、第１制御部３５は監視している電圧が所定電圧（たとえば７ボルト）以上になると充電オンオフスイッチ４０をオフする電圧信号を出力し、充電オンオフスイッチ４０を開く。また、所定電圧（たとえば５．５ボルト）以下になるとオンする電圧信号を出力し、充電オンオフスイッチ４０を閉じる。
【００３４】
電源通信回路３４は、第２蓄電素子３８ｂにも接続されている。電源通信回路３４は、第１制御部３５からの速度、距離、変速段、自動又は手動、サスペンションの硬軟などの情報に応じた制御信号により第２蓄電素子３８ｂから送られた電力をオンオフして制御信号を含む電力を第２制御ユニット３１に向けて制御信号を供給する。
【００３５】
電源オンオフスイッチ２８は、第１蓄電素子３８ａにも接続されている。電源オンオフスイッチ２８は、第１蓄電素子３８ａからフロントサスペンション１３ｆのモータドライバ４３ｆ及び第２制御ユニット３１に送る電力をオンオフするために設けられている。電源オンオフスイッチ２８は、前後のサスペンション１３ｆ，１３ｒの硬軟の制御が終了すると第１制御部３５からの信号によりオフされ、制御開始時にオンする。これにより、第１蓄電素子３８ａの電力の無駄な消耗を抑えることができる。
【００３６】
各モータドライバ３９ｆ，３９ｒ，４３ｆ，４３ｒは、制御信号に応じてディレーラ２６ｆ，２６ｒに設けられたモータ４４ｆ，４４ｒ、サスペンション１３ｆ，１３ｒに設けられたモータ（図示せず）を駆動する駆動信号を各モータに出力する。
第１制御ユニット３０は、図５に示すように、内部に各部を収納したケース７０を有しており、ケース７０の外表面には、接続コード６５，６８を装着するための端子台７１と、接続コード６６、６９をそれぞれ装着するための２つのシャーシプラグ７２，７３とを有している。端子台７１には、１対の板状の雄ファストン端子７１ａ，７１ｂと、１対のねじ端子７１ｃ，７１ｄとが設けられている。雄ファストン端子７１ａ，７１ｂには、接続コード６５の一端に圧着された１対の雌ファストン端子６５ａが接続される。接続コード６５の他端には交流発電機１９が接続されている。ねじ端子７１ｃ，７１ｄには、接続コード６８の一端に圧着された１対のＹ端子６８ａ，６８ｂが接続される。接続コード６８の他端にはリアサスペンション１３が接続されている。ここで、交流発電機１９への接続コード６５と、リアサスペンション１３への接続コード６８とで、端子の形状を代えているので、接続コード６５と接続コード６８とを誤って逆に配線することがない。このため、誤配線すると破損しやすい第１制御ユニット３０内の各種の回路の損傷を防止できる。
【００３７】
シャーシプラグ７２には、接続コード６６の一端に装着されたシャーシソケット６６ａが接続される。接続コード６６の他端は第２制御ユニット３１に接続されている。シャーシプラグ７３には、接続コード６９の一端に装着されたシャーシソケット６９ａが接続される。接続コード６９の他端はリアディレーラ２６ｒに接続されている。
【００３８】
第２制御ユニット３１は、図２，図６及び図７に示すように、ハンドル部４のハンドルバー１５に一体形成されたブラケット５０により取り付けられている。第２制御ユニット３１は、図４に示すように、マイクロコンピュータからなる第２制御部４５を有している。第２制御部４５には、第１受信回路４６と、フロントサスペンション１３ｆのモータドライバ（ＦＳＤ）４３ｆが接続されている。第１受信回路４６は、第１制御ユニット３０の電源通信回路３４に接続コード６６を介して接続されており、電力に含まれる制御信号を抽出して第２制御部４５に出力する。電源通信回路３４は、第３蓄電素子３８ｃにも接続されている。第３蓄電素子３８ｃは、たとえば電解コンデンサなどの比較的小容量のコンデンサを用いており、制御信号によりオンオフされた電力を平滑化するために設けられている。第３蓄電素子３８ｃには、バッファアンプ４８が接続されている。バッファアンプ４８は、入出力電圧を一定に保持できるアンプであり、変速スイッチ２０ａ，２０ｂ及び操作スイッチ２１ａ，２１ｂからのアナログの電圧信号を安定化させるために設けられている。すなわち、接続コード６６からリークする電流の変化による電圧の変動を抑えるために設けられている。接続コード６６は、後述するように圧着端子で接続されるため防水等の保護がしづらい構成となっており、水滴等により電流がリークして電圧が変動するおそれがある。このような変動が生じても、バッファアンプ４８により入出力電圧を一定に保持できるので、第３蓄電素子３８ｃからの電力により安定した電圧の信号を第１制御部３５に出力できる。
【００３９】
第２制御ユニット３１は、第１蓄電素子３８ａからの電力により動作するとともに、第２蓄電素子３８ｂの電力に乗せられた制御信号に基づきフロントサスペンション１３ｆを運転モードに応じて制御する。具体的には、自動モードの時には、速度に応じてフロントサスペンション１３ｆの硬軟の切り換えを行うとともに、手動変速モードの時には、操作スイッチ２１ｂの操作に応じてフロントサスペンション１３ｆの硬軟の切り換えを行う。なお、前述したように、第２制御部４５は、電源オンオフスイッチ２８によりサスペンションの制御の時のみ動作するようになっている。
【００４０】
また、第２制御ユニット３１は、図６及び図７に示すように、内部に各部を収納したケース７５を有しており、ケース７０の裏面（図７）には、接続コード６６，６７を装着するための端子台７６が設けられている。端子台７６には６つのねじ端子７６ａ〜７６ｆが設けられている。
接続コード６６は４本の芯線６６ｇ〜６６ｊを有する４芯のコードである。このうち芯線６６ｇは、たとえば３本の線６６ｈ〜６６ｊに対する共通のアース線である。芯線６６ｈは、たとえば、第３制御ユニット３２への電力供給用の芯線であり、電源通信回路３４と第１受信回路４６とを接続する線である。この芯線６６ｈにはたとえば速度、変速段等の情報を含む制御信号が第１制御ユニット３０から送られる。芯線６６ｉは、たとえば変速スイッチ２０ａ，２０ｂ及び操作スイッチ２１ａ，２１ｂからの信号を第１制御ユニット３０に送るための芯線であり、バッファアンプ４８と第１制御部３５とを接続する線である。ここには、スイッチ毎に異なる電圧のアナログ電流が流れる。芯線６６ｊは、第２制御部４５を動作させるとともにフロントサスペンション１３ｆを駆動する電力を供給するためのものであり、第２制御部４５及びモータドライバ４３ｆと電源オンオフスイッチ２８とを接続する線である。
【００４１】
接続コード６６の一端には、前述したように４つのピンを有するシャーシソケット６６ａ（図５）が装着されており、他端には、ねじ端子７６ａ〜７６ｄに接続される４つのＹ端子６６ｂ〜６６ｅが圧着されている。このＹ端子６６ｂ〜６６ｅは、自転車の型式やフレーム１のサイズに応じて接続コード６６の長さを決めて切断した後に接続コード６６の４本の芯線６６ｇ〜６６ｊにそれぞれ圧着されている。
【００４２】
接続コード６７の一端には、ねじ端子７６ｅ，７６ｆに接続される２つのＹ端子６７ａ，６７ｂが圧着されている。接続コード６７の他端はフロントサスペンション１３ｆに接続されている。また、ケース７５には、変速スイッチ２０ａ及び操作スイッチ２１ａに接続された接続コード７７と、変速スイッチ２０ｂ及び操作スイッチ２１ｂに接続された接続コード７８とが延出されている。これらのコード７７，７８は、第２制御ユニット３１内でバッファアンプ４８を介してねじ端子７６ｃ，７６ｄに接続されている。
【００４３】
ケース７５の表面（図６）には、第３制御ユニット３２を着脱自在に装着するためのガイド凹部７５ａと、第３制御ユニット３２を係止する弾性を有する係止片７５ｂが形成されている。ガイド凹部７５ａには、１対の溝部７５ｃが形成されており、溝部７５ｃに第３制御ユニット３２の突起部８０ｃ（後述）が係合する。また、係止片７５ｂに係合凹部８０ｂが係合する。さらに第３制御ユニット３２と電気的に接続される１対の接点７５ｅが所定の間隔を隔てて設けられている。
【００４４】
第３制御ユニット３２は、いわゆるサイクルコンピュータと呼ばれものであり、第２制御ユニット３１に着脱自在に装着されている。また、第３制御ユニット３２には、たとえばボタン電池などの電池５９が装着されており、電池５９からも電力を供給できるようになっている。これにより、第３制御ユニット３２を第２制御ユニット３１から取り外しても第３制御ユニット３２は動作可能になっている。このため、ホイール径の設定などの各種の初期設定を行うことができるとともに、走行距離，走行時間等の各種のデータを記憶させることができる。
【００４５】
第３制御ユニット３２は、図４に示すように、マイクロコンピュータからなる第３制御部５５を有している。第３制御部５５には、液晶表示部５６と、バックライト５８と、電池５９、第２受信回路６１と、第４蓄電素子３８ｄとが接続されている。液晶表示部５６は、速度やケイデンスや走行距離や変速位置やサスペンションの状態などの各種の走行情報を表示可能であり、バックライト５８により照明されている。電力安定化回路５７は、電力をオンオフして制御信号を供給してもオンオフ信号を含む電力をたとえば平滑化により安定化するものである。これにより、オンオフする制御信号を電力乗せてもバックライト５８のちらつきが生じにくくなる。なお、第３制御ユニット３２は、第２制御ユニット３１から取り外したときに、歩数計としても機能するようになっている。
【００４６】
第２受信回路６１は、第１受信回路４６と並列に接続されており、第２蓄電素子３８ｂからの電力に含まれる制御信号を抽出して第３制御部５５に出力する。第４蓄電素子３８ｄは、たとえは電解コンデンサからなり、第２蓄電素子３８ｂから供給される電力を蓄えてオンオフする制御信号による影響を少なくするために設けられている。第４蓄電素子３８ｄは、第２受信回路６１と並列に接続されており、第３制御部５５及び電力安定化回路５７に接続されている。
【００４７】
また、第３制御ユニット３２は図６及び図７に示すように、箱状のケース８０を有している。ケース８０の表面（図６）には、液晶表示部５６が臨む表示窓８０ａが開口している。ケース８０の裏面（図７）には、第２制御ユニット３１のケース７５の１対の溝部７５ｃに係止される１対の突起部８０ｃと、係止片７５ｂが係止される係合凹部８０ｂが形成されている。また、裏面には、第２制御ユニット３１の接点７５ｅと電気的に接続するための１対の接点８０ｄが設けられている。
【００４８】
このような構成の制御装置１１では、自転車が走行するとハブダイナモ１０の交流発電機１９が発電し、接続コード６５を介して第１制御ユニット３０に送られ、第１及び第２蓄電素子３８ａ，３８ｂに電力が蓄えられる。ここで、交流発電機１９が後輪７に設けられているので、たとえばスタンドを立ててペダルを回せば充電量が不足していても第１及び第２蓄電素子３８ａ，３８ｂを充電できる。このため、変速装置の調整のためにペダルを回せば簡単に充電でき、充電量が不足していても液晶表示部５６の設定等の作業を容易に行える。
【００４９】
また、第１制御ユニット３０がハンガー部に設けられているので、交流発電機１９との距離が近くなり、電源ケーブルが短くて済み信号のやり取りや電力供給の効率が高くなる。
また、波形成形回路３６で波形成形されたパルスにより第１制御部３５で速度信号が生成されると、自動変速モードのときその速度信号に応じてディレーラ２６ｆ，２６ｒ及びサスペンション１３ｆ，１３ｒが制御される。具体的には、自動モードで走行中に速度が所定のしきい値を超えたりそれより遅くなると変速動作が行われる。この変速動作はリアディレーラ２６ｒが優先して行われる。また、速度が所定速度以上になると両サスペンション１３ｆ，１３ｒの硬さが硬くなる。
【００５０】
このディレーラ２６ｆ，２６ｒやサスペンション１３ｆ，１３ｒなどのモータで駆動される電気容量が大きな電装品が駆動されると、第１蓄電素子３８ａの電圧が低下することがある。第１制御部３５や第３制御部５５や液晶表示部５６が第１蓄電素子３８ａを電源としていると、この電圧低下でリセットされたり不具合が生じるおそれがある。しかし、ここでは、ダイオード４２により第１蓄電素子３８ａと接続された第２蓄電素子３８ｂをこれらの電装品の電源としているので第１蓄電素子３８ａが電圧降下してもその影響を受けることがない。また、第２制御部４５は、第１蓄電素子３８ａを電源としているが、サスペンション１３ｆの制御時以外はオフしているので第１蓄電素子３８ａの電圧降下の影響を受けにくい。
【００５１】
第１制御部３５で生成された速度、距離、変速段、自動又は手動、サスペンションの硬軟などの情報に応じた制御信号は電源通信回路３４に出力され、制御信号により電源通信回路３４が第２蓄電素子３８ｂから供給された電力をオンオンし、電力のオンオフで表現された制御信号が電力とともに接続コード６６を介して第２制御部４５及び第３制御部５５に送られる。第２制御部４５は、第１蓄電素子３８ａから供給された電力で動作するとともに、第２蓄電素子３８ｂからの電力に乗せられた制御信号によりフロントサスペンション１３ｆを制御する信号をモータドライバ４３ｆに出力する。また、第３制御部５５では、制御信号に基づく速度やその他の種々の情報を液晶表示部に出力するとともに、そのパルスにより距離の算出等も行う。
【００５２】
また、操作スイッチ２１ａ，２１ｂや変速スイッチ２０ａ，２０ｂが操作されると、異なるアナログ電圧の信号がバッファアンプ４８を介して第１制御部３５に出力され、第１制御部３５でディレーラ２６ｆ，２６ｒを制御する信号やサスペンション１３ｆ，１３ｒを制御する信号やモードを変更する信号が生成されるこのうち、フロントサスペンションを制御する信号は、電源通信回路３４に出力されて速度信号と同様に電力をオンオフして第２制御部４５に出力され、第２制御部４５でフロントサスペンション１３ｆが制御される。
【００５３】
ここでは、電力に制御信号を乗せているので、電力線と制御線とを共用できるとともに、制御ユニットを３つに分けているので、配線本数を少なくすることができる。また、接続コード６６の長さを決めてから他端にＹ端子６６ｂ〜６６ｅをできるので、２つの制御ユニット３０，３１の配置を自由に選択でき、配置の制限を緩和できる。
【００５４】
また、第２蓄電素子３８ｂから第１蓄電素子３８ａへの逆流を防止するダイオード４２を介して第２蓄電素子３８ｂが第１蓄電素子３８ａに接続されているので、モータなどの電気容量が大きい電装品の動作により第１蓄電素子３８ａの電圧が低下しても第２蓄電素子３８ｂが第１蓄電素子３８ａの電圧低下の影響を受けずに済む。このため、電気容量が大きな電装品が動作しても電気容量が小さな制御部３５，５５や液晶表示部５６などの電装品が誤動作しにくくなる。しかも、第２蓄電素子３８ｂの電圧が低下しても第１蓄電素子３８ａから電流が流れるので、電気容量が小さい電装品への電力の供給がさらに安定する。
【００５５】
＜第２実施形態＞
前記第１実施形態では、第１蓄電素子３８ａと第２蓄電素子３８ｂとをダイオード４２を介して接続したが、図８に示すように、第２実施形態では、充電オンオフスイッチ４０に第１及び第２蓄電素子３８ａ，３８ｂを並列に接続している。なお、以降の説明では、第１実施形態と同一部分については説明を省略する。
【００５６】
第２実施形態では、第２蓄電素子３８ｂと充電オンオフスイッチ４０との間に第１ダイオード４２ａを介装して第２蓄電素子３８ｂからの逆流を防止することができる。また、充電オンオフスイッチ４０と第１蓄電素子３８ａとの間に第２ダイオード４２ｂを介装してもよい。この第２ダイオード４２ｂは必ずしも設ける必要はない。このような構成でも、前記第１実施形態と同様な効果が得られる。
【００５７】
なお、第２実施形態では、両蓄電素子３８ａ，３８ｂの電圧が個別に第１制御部３５により監視され、両蓄電素子３８ａ，３８ｂへの充電のオンオフは、図９に示すように、充電オンオフスイッチ４０に設けられた２つのスイッチ４０ａ，４０ｂにより個別に行われる。また、第２蓄電素子３８ｂに電圧安定化回路４９が接続されており、電圧が多少変動しても制御系の電装品に安定した電圧の電力を供給できるようにしている。この電圧安定化回路４９は、図４に示す実施形態の第２蓄電素子３８ｂに接続してもよい。
【００５８】
また、第２蓄電素子３８ｂから第１蓄電素子３８ａへの逆流の防止を第１ダイオード４２ａで行ったが、第１ダイオード４２ａを設けずに、充電オンオフスイッチ４０の第２スイッチ４０ｂをオフして逆流を防止してもよい。たとえば第１蓄電素子３８ａから供給される電力で動作する電装品（たとえば、各モータドライバ）が動作したときに第２スイッチ４０ｂをオフしてもよい。
【００５９】
＜第３実施形態＞
図１０に示すように、第３実施形態では、電気容量が小さい電装品への電源としての蓄電素子を第２蓄電素子３８ｂと第５蓄電素子３８ｅの２つで構成している。このうち、第２蓄電素子３８ｂは、ディジタル回路である制御回路３５ａの電源として用いられ、第５蓄電素子３８ｅは、リードスイッチ２３や前後のディレーラ２６ｆ，２６ｒの動作位置センサ４１ｆ，４１ｒなどのセンサ回路３５ｂの電源として用いられる。
【００６０】
充電オンオフスイッチ４０は、第１〜第３スイッチ４０ａ〜４０ｃの３つのスイッチを有している。第１スイッチ４０ａは、第２ダイオード４２ｂを介して第１蓄電素子３８ａに、第２スイッチ４０ｂは、第１ダイオード４２ａを介して第２蓄電素子３８ｂに、第３スイッチ４０ｃは、第３ダイオード４２ｃを介して第５蓄電素子３８ｅにそれぞれ接続されている。
【００６１】
このように、容量が小さい電装品の電源を、センサ回路用（第５蓄電素子３８ｅ）と他の回路用（第２蓄電素子３８ｂ）とに分けることにより、検出用電装品であるセンサ回路３５ｂに専用の第５蓄電素子３８ｅから電力供給されるので、供給される電力にノイズが重畳しにくくなり、センサ回路３５ｂのノイズによる誤動作が生じにくくなる。
【００６２】
＜第４実施形態＞
図１１に示すように、第４実施形態では、電気容量が大きい駆動用の電装品の電源としての蓄電素子を、第１蓄電素子３８ａと第６蓄電素子３８ｆとの２つで構成している。第１及び第６蓄電素子３８ａ，３８ｆは、静電容量が同一の電気二重層コンデンサで構成されている。そして、第１及び第６蓄電素子３８ａ，３８ｆは、モータドライバ３９ｆ，３９ｒ，４３ｆなどの各アクチュエータ駆動用の電装品に並列に接続されている。また、第１及び第６蓄電素子３８ａ，３８ｆの配線接続部より手前側には、第４及び第５ダイオード４２ｄ，４２ｅが接続されており、一方の蓄電素子から他方の蓄電素子への逆流を防止している。
【００６３】
充電オンオフスイッチ４０は、第１〜第３スイッチ４０ａ〜４０ｃの３つのスイッチを有している。第１スイッチ４０ａは、第３ダイオード４２ｃを介して第６蓄電素子３８ｆに、第２スイッチ４０ｂは、第２ダイオード４２ｂを介して第１蓄電素子３８ａに、第３スイッチ４０ｃは、第１ダイオード４２ａを介して第２蓄電素子３８ｂにそれぞれ接続されている。
【００６４】
このように、大容量の蓄電素子を２つに分割することにより、第１蓄電素子３８ａの充電が終わってから第６蓄電素子３８ｆへ充電を行うことができる。このように時間をずらして充電することにより、必要な電圧まで電力を早く第１蓄電素子３８ａ貯めることができる。このため、２つの蓄電素子３８ａ，３８ｆが放電して充電量が少なくなっても動作可能な電圧の電力を迅速に供給できる。
【００６５】
＜第５実施形態＞
図１２に示すように、第５実施形態では、電気容量が大きい駆動用の電装品の電源としての蓄電素子を、前後のディレーラ２６ｆ，２６ｒのモータドライバ３９ｆ，３９ｒに電力を供給する第１蓄電素子３８ａと、前後のサスペンション１３ｆ，１３ｒのモータドライバ４３ｒ，４３ｆ（図４）に電力を供給する第６蓄電素子３８ｆとの２つで構成している。第１及び第６蓄電素子３８ａ，３８ｆは、頻繁に制御を行う第１蓄電素子３８ａ側の静電容量が大きい電気二重層コンデンサで構成されている。そして、第１及び第６蓄電素子３８ａ，３８ｆは、モータドライバ３９ｆ，３９ｒに、第６蓄電素子３８ｆは、モータドライバ４３ｒ及び電源オンオフスイッチ２８を介してモータドライバ４３ｒ（図４）の各アクチュエータ駆動用の電装品にそれぞれ接続されている。
【００６６】
このように、電装品の用途に応じて電源を分けることにより、ディレーラ２６ｆ，２６ｒとサスペンション１３ｆ，１３ｒが同時に動作させなければならないようなタイミングが発生した場合でも、それぞれ別の電源から電力が供給されるためタイミングをずらすことなく制御を行える。
〔他の実施形態〕
（ａ）前記実施形態では、第２制御部４５の電源として第１蓄電素子３８ａを用いたが、第２制御部４５の電源として第２蓄電素子３８ｂを電源として用いてもよい。
【００６７】
（ｂ）前記実施形態では第１電装品としてモータで駆動されるディレーラやサスペンションを例示したが、第１電装品は、ソレノイドで駆動される電装品などアクチュエータで駆動される全ての自転車用電装品を含む。
（ｃ）前記実施形態では、交流発電装置として自転車のリアハブに装着されるハブダイナモを例示したが、フロントハブに装着されるハブダイナモや車輪やリムに接触するリムダイナモでもよい。
【００６８】
（ｄ）前記実施形態では、前照灯の電源については開示していないが、交流発電機１９で生成された交流電力を前照灯に直接供給してもよい。また、照度検出センサを用い、第１制御部３５や専用の制御装置で検出した照度に応じて点灯制御を行ってもよい。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、第２蓄電素子から第１蓄電素子への逆流を防止する第１逆流防止素子を介して第２蓄電素子が第１蓄電素子に接続されているので、第１電装品の動作により第１蓄電素子の電圧が低下しても第２蓄電素子が第１蓄電素子の電圧低下の影響を受けずに済む。このため、電気容量が大きな第１電装品が動作しても電気容量が小さな第２電装品が誤動作しにくくなる。
【００７０】
別の発明によれば、第２蓄電素子から第１充電素子への逆流を充電オンオフ回路で防止できるので、第２蓄電素子では第１電装品の動作によっても電圧低下が生じにくい。ここでは、第２蓄電素子から第１蓄電素子への逆流を充電オンオフ回路で防止できるので、第１電装品の動作により第１蓄電素子の電圧が低下しても第２蓄電素子が第１蓄電素子の電圧低下の影響を受けずに済む。このため、第１電装品が動作しても第２電装品が誤動作しにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を採用した自転車の側面図。
【図２】そのハンドル部分の斜視拡大図。
【図３】制御装置の構成の一部を示すブロック図。
【図４】制御装置の構成の残りを示すブロック図。
【図５】第１制御ユニットの外観斜視図。
【図６】第２及び第３制御ユニットの表面側を示す斜視図。
【図７】第２及び第３制御ユニットの裏面側を示す斜視図。
【図８】第２実施形態の図３に相当する図。
【図９】第２実施形態の慈雨電オンオフスイッチの詳細なブロック図。
【図１０】第３実施形態の図３に相当する図。
【図１１】第４実施形態の図３に相当する図。
【図１２】第５実施形態の図３に相当する図。
【符号の説明】
１０  ハブダイナモ
１１  制御装置
１３ｆ，１３ｒ  フロント及びリアサスペンション
１９  交流発電機
２６ｆ，２６ｒ  フロント及びリアディレーラ
３０  第１制御ユニット
３１  第２制御ユニット
３２  第３制御ユニット
３３  充電制御回路
３５  第１制御部
３５ａ  制御回路
３５ｂ  センサ回路
３７  整流回路
３８ａ，３８ｂ  第１及び第２蓄電素子
３８ｅ，３８ｆ  第５及び第６蓄電素子
３９ｆ，３９ｒ，４３ｆ，４３ｒ  モータドライバ
４０  充電オンオフスイッチ
４０ａ〜４０ｃ  第１〜第３スイッチ
４２  ダイオード
４２ａ，４２ｂ  第１及び第２ダイオード
４５  第２制御部
４９  電圧安定化回路
５５  第３制御部
５６  液晶表示部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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