(57)【要約】【課題】蓄電素子を用いた自転車用電源装置において、コンパクトな構成で蓄電素子の温度が上昇しても蓄電素子の寿命の低下を可及的に抑える。【解決手段】自転車用電源装置は、自転車に装着可能な交流発電機１９の電力を蓄えて自転車に装着可能な電装品に供給する装置であって、蓄電素子３２と、変速制御部２５とを備えている。蓄電素子３２は、交流発電機１９からの電力を蓄えるものである。変速制御部２５は、自転車が所定時間以上停止している停止状態か否かを検出し、停止状態を検出しているとき、蓄電素子３２の電圧を降下させる。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車に装着可能な電源の電力を蓄えて自転車に装着可能な電装品に供給する自転車用電源装置であって、
前記電源からの電力を蓄える蓄電部と、
前記自転車が所定時間以上停止している停止状態か否かを検出する停止状態検出部と、
前記停止状態検出部が前記停止状態を検出しているとき、前記蓄電部の電圧を降下させる電圧降下手段と、
を備えた自転車用電源装置。
【請求項２】
前記電源は直流電源であり、
前記蓄電部は、前記直流電源に並列接続され一端が接地されており、
前記電圧降下手段は、
前記直流電源と前記蓄電部との間に接続され前記蓄電部へ供給される電力をオンオフする第１スイッチ部と、
前記停止状態検出部が前記停止状態を検出しているとき、前記第１スイッチ部をオフするスイッチ制御部とを有する、請求項１に記載の自転車用電源装置。
【請求項３】
前記電力降下手段は、前記蓄電部と並列接続され前記直流電源から供給された電力を消費する第１負荷部をさらに備える、請求項２に記載の自転車用電源装置。
【請求項４】
前記電力降下手段は、
前記蓄電部と並列接続され前記直流電源から供給される電力をオンオフする第２スイッチ部をさらに備え、
前記スイッチ制御部は、前記停止状態検出部が前記停止状態を検出しているとき、前記第２スイッチ部をオンする、請求項２に記載の自転車用電源装置。
【請求項５】
前記電力降下手段は、前記第２スイッチ部と直列接続された第２負荷部をさらに備える、請求項４に記載の自転車用電源装置。
【請求項６】
前記電源は、自転車に装着可能な交流発電装置であり、
前記交流発電装置の電力を直流に整流する整流回路をさらに備え、
前記蓄電部は、前記整流回路に接続され前記電装品に電力を供給し、
前記電圧降下手段は、前記停止状態検出部が前記停止状態を検出しているとき、前記電装品を動作させる制御部を備える、請求項１に記載の自転車用電源装置。
【請求項７】
前記蓄電部の蓄電電圧を検出する電圧検出部をさらに備え、
前記制御部は、第１制御モードと前記第１制御モードより消費電力が少ない第２制御モードとで前記電装品を制御し、前記停止状態検出部が前記停止状態を検出しているとき、前記電圧検出部で検出された前記蓄電電圧が所定電圧になるまで前記第１制御モードで動作し、前記所定電圧になると前記第２制御モードで動作する、請求項６に記載の自転車用電源装置。
【請求項８】
前記電装品は、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電装品とを有し、
前記電源は、自転車に装着可能な交流発電装置であり、
前記交流発電装置の電力を直流に整流する整流回路をさらに備え、
前記蓄電部は、前記整流回路に接続され前記第１及び第２電装品に電力を供給し、
前記電圧降下手段は、前記停止状態検出部が前記停止状態を検出しているとき、前記第１電装品を動作させる制御部を備える、請求項１に記載の自転車用電源装置。
【請求項９】
前記蓄電部の蓄電電圧を検出する電圧検出部をさらに備え、
前記制御部は、第１制御モードと前記第１制御モードより消費電力が少ない第２制御モードとで前記第１及び第２電装品を制御し、前記停止状態検出部が前記停止状態を検出しているとき、前記電圧検出部で検出された前記蓄電電圧が所定電圧になるまで前記第１制御モードで動作して前記第１電装品を制御し、前記所定電圧になると前記第２制御モードで動作して前記第１及び第２電装品の少なくともいずれかを制御する、請求項７に記載の自転車用電源装置。
【請求項１０】
前記停止状態検出部は、前記自転車の走行に応じて信号を発生する信号発生部が所定時間以上前記信号を発生していないか否かを判断する信号判定部を有する、請求項１から９のいずれかに記載の自転車用電源装置。
【請求項１１】
前記所定時間は１５分である、請求項１から１０のいずれかに記載の自転車用電源装置。
【請求項１２】
前記蓄電部は電気二重層コンデンサである、請求項１から１１のいずれかに記載の自転車用電源装置。
【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、自転車に装着可能な直流又は交流電源の電力を蓄えて自転車に装着可能な電装品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電源が突然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得られた電力をコンデンサなどの蓄電部に蓄え、蓄電部に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）。蓄電部としては、比較的容量が大きい電解コンデンサや大容量の電気二重層コンデンサが使用されている。
【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】
コンデンサを蓄電部として用いた従来の電源装置では、自転車が屋外で使用されるという特性上、直射日光が当たる屋外での駐輪時に蓄電部の温度が上昇するおそれがある。蓄電部の温度が上昇すると蓄電部の性能劣化が生じて蓄電部の寿命が低下するおそれがある。これを防止するために、蓄電部を断熱材で覆うなどの熱対策を施すと装置が大型化し自転車に装置をコンパクトに装着しにくくなる。
【０００７】
本発明の課題は、蓄電部を用いた自転車用電源装置において、コンパクトな構成で蓄電部の温度が上昇しても蓄電部の寿命の低下を可及的に抑えることができるようにすることにある。
【０００８】
【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、自転車に装着可能な電源の電力を蓄えて自転車に装着可能な電装品に供給する装置であって、蓄電部と、停止状態検出部と、電圧降下手段とを備えている。蓄電部は、電源からの電力を蓄えるものである。停止状態検出部は、自転車が所定時間以上停止している停止状態か否かを検出するものである。電圧降下手段は、停止状態検出部が停止状態を検出しているとき、蓄電部の電圧を降下させる手段である。
【０００９】
この電源装置では、電源からの電力が蓄電部に蓄えられると、その電力が電装品に供給される。そして、駐輪などの所定時間以上の停止状態が検出されると、電圧降下手段により蓄電部の電圧が降下させられる。
一般にコンデンサのような蓄電部では温度上昇に応じて寿命が指数的に短くなる。また、蓄えられている電力の電圧が高くなるにつれて寿命が短くなる。たとえば、電圧６．５Ｖの電力を蓄えた電気二重層コンデンサの場合、温度８５℃で寿命が４５０時間程度になるのに対して、温度７０℃では２０００時間程度、温度６０℃では５０００時間程度、温度５０℃では２００００時間程度になる。また、電圧５Ｖの場合、温度８５℃では寿命が１２００時間程度、温度７０℃では５０００時間程度、温度６０℃では１５０００時間程度、温度５０℃では５５０００時間程度になる。さらに、電圧３．５Ｖの場合、温度８５℃では寿命が４０００時間程度、温度７０℃では１５０００時間程度、温度６０℃では４５０００時間程度、温度５０℃では１８００００時間程度程度になる。このように、コンデンサの場合、前述したように、蓄電部の寿命は温度に応じて指数的に短くなり、電圧に比例して短くなる。このため、所定時間以上の停止状態である駐輪時に蓄電部の温度が上昇すると特に電圧が高い状態で寿命が低下することが分かる。ここでは、所定時間以上の停止状態を検出すると蓄電部の電圧を降下させる。これにより、断熱材等による熱対策を施すことなくコンパクトな構成で駐輪時などの自転車が所定時間以上停止している停止状態で蓄電部が高温になっても蓄電部の寿命の低下を抑えることができる。
【００１０】
発明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、電源を直流電源であり、蓄電部は、直流電源に並列接続され一端が接地されており、電圧降下手段は、直流電源と蓄電部との間に接続され蓄電部へ供給される電力をオンオフする第１スイッチ部と、停止状態検出部が停止状態を検出しているとき、第１スイッチ部をオフするスイッチ制御部とを有する。この場合には、駐輪などの所定時間以上の停止状態が検出されると、第１スイッチ部がオフする。これにより、電源ラインとの接続が遮断され蓄電部が自己放電して蓄電部の電圧が降下する。ここでは、所定時間以上の停止状態を検出すると電源ラインと蓄電部とを第１スイッチ部により遮断して蓄電部の電圧を自己放電により強制的に降下させている。
【００１１】
発明３に係る自転車用電源装置は、発明２に記載の装置において、電圧降下手段は、蓄電部と並列接続され直流電源から供給された電力を消費する第１負荷部をさらに備える。この場合には、第１負荷部により放電時間を短縮することができ、電圧を迅速に降下させることができるので、大容量の蓄電部であっても寿命の低下を抑えることができる。
【００１２】
発明４に係る自転車用電源装置は、発明２に記載の装置において、電圧降下手段は、蓄電部と並列接続され直流電源から供給される電力をオンオフする第２スイッチ部をさらに備え、スイッチ制御部は、停止状態検出部が停止状態を検出しているとき、第２スイッチ部をオンする。この場合には、停止状態を検出すると蓄電部に並列接続された第２スイッチ部がオンして放電時間を短縮することができる。しかも、停止状態ではないときには、オフさせることにより第２スイッチ部による負荷の増大を抑えることができ、停止状態以外での消費電流の増加を抑えて直流電源の消耗を抑えることができる。
【００１３】
発明５に係る自転車用電源装置は、発明４に記載の装置において、電圧降下手段は、第２スイッチ部と直列接続された第２負荷部をさらに備える。この場合には、直流電源の消耗を抑えることができるとともに、第２負荷部により放電時間をさらに短縮でき、大容量の蓄電部であっても寿命の低下を抑えることができる。
【００１４】
発明６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、電源は、自転車に装着可能な交流発電装置であり、交流発電装置の電力を直流に整流する整流回路をさらに備え、蓄電部は、整流回路に接続され電装品に電力を供給し、電圧降下手段は、停止状態検出部が停止状態を検出しているとき、電装品を動作させる制御部を備える。この場合には、交流発電装置からの電力が蓄電部に蓄えられると、その電力が電装品に供給される。そして、駐輪などの所定時間以上の停止状態が検出されると、電装品を動作させる。これにより、蓄電部に蓄えられた電力が電装品により積極的に消費され、蓄電部の電圧が降下させられる。ここでは、通常は停止状態では動作させる必要がない電装品を停止状態のときに動作させることにより蓄電部の電圧を降下させている。このため、断熱材等による熱対策を施すことなくコンパクトな構成で駐輪時などの自転車が所定時間以上停止している停止状態で蓄電部が高温になっても蓄電部の寿命の低下を抑えることができる。
【００１５】
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、蓄電部の蓄電電圧を検出する電圧検出部をさらに備え、制御部は、第１制御モードと第１制御モードより消費電力が少ない第２制御モードとで電装品を制御し、停止状態検出部が停止状態を検出しているとき、電圧検出部で検出された蓄電電圧が所定電圧になるまで第１制御モードで動作し、所定電圧になると第２制御モードで動作する。この場合には、停止状態が検出されると消費電力が多い第１制御モードで電装品を制御して蓄電部に蓄えられた電力を積極的に消費し、蓄電部の電圧を降下させる。そして、降下した電圧がたとえば寿命の低下が少ない所定電圧になると、消費電力が少ない第２制御モードで電装品を制御し電圧の低下を抑え、走行を開始したときに素早く所望の電力が蓄電部に蓄えられるようにする。これにより、蓄電部の寿命の低下を抑えて装置の立ち上がり時間を早くすることができる。
【００１６】
発明８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、電装品は、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電装品とを有し、電源は、自転車に装着可能な交流発電装置であり、交流発電装置の電力を直流に整流する整流回路をさらに備え、蓄電部は、整流回路に接続され第１及び第２電装品に電力を供給し、電圧降下手段は、停止状態検出部が停止状態を検出しているとき、第１電装品を動作させる制御部を備える。この場合には、交流発電装置からの電力が蓄電部に蓄えられると、その電力が第及び第２電装品に供給される。そして、駐輪などの所定時間以上の停止状態が検出されると、電気容量が大きい第１電装品を動作させる。これにより、蓄電部に蓄えられた電力が第１電装品により積極的に消費され、蓄電部の電圧を降下させる。ここでは、通常は停止状態では動作させる必要がない電気容量が大きい第１電装品を停止状態のときに動作させることにより蓄電部の電圧を降下させている。このため、駐輪時などの所定時間以上停止している停止状態で蓄電部が高温になっても蓄電部の寿命の低下を抑えることができる。
【００１７】
発明９に係る自転車用電源装置は、発明８に記載の装置において、蓄電部の蓄電電圧を検出する電圧検出部をさらに備え、制御部は、第１制御モードと第１制御モードより消費電力が少ない第２制御モードとで第１及び第２電装品を制御し、停止状態検出部が前記停止状態を検出しているとき、電圧検出部で検出された蓄電電圧が所定電圧になるまで第１制御モードで動作して第１電装品を制御し、所定電圧になると第２制御モードで動作して第１及び第２電装品の少なくともいずれかを制御する。この場合には、停止状態が検出されると消費電力が多い第１制御モードで第１電装品を制御して蓄電部に蓄えられた電力を積極的に消費し、蓄電部の電圧を降下させる。そして、降下した電圧がたとえば寿命の低下が少ない所定電圧になると、消費電力が少ない第２制御モードで第１及び第２電装品の少なくともいずれかを制御し電圧の低下を抑えて走行を開始したときに素早く所望の電力が蓄電部に蓄えられるようにする。これにより、蓄電部の寿命の低下を抑えて装置の立ち上がり時間を早くすることができる。
【００１８】
発明１０に係る自転車用電源装置は、発明１から９のいずれかに記載の装置において、停止状態検出部は、自転車の走行に応じて信号を発生する信号発生部が所定時間以上信号を発生していないか否かを判断する信号判定部を有する。この場合には、車輪等の自転車の走行に応じて回転する回転部材の回転により信号を発生するたとえば車速センサや交流発電装置などの信号発生部からの信号により、自転車の停止状態を確実に検出できる。
【００１９】
発明１１に係る自転車用電源装置は、発明１から１０のいずれかに記載の装置において、所定時間は１５分である。この場合には、夏場などの１５分程度の短い駐輪時間を過ぎると温度上昇しやすい蓄電部の寿命の低下を抑えることができる。
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において、蓄電部は電気二重層コンデンサである。この場合には、二次電池に比べて過充放電による寿命の低下が少なくなり、電解コンデンサに比べて小型大容量化を図ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
図１において、本発明の一実施形態を採用した自転車は軽快車であり、ダブルループ形のフレーム体２とフロントフォーク３とを有するフレーム１と、ハンドル部４と、駆動部５と、ブレーキ付きのダイナモハブ８が装着された前輪６と、内装変速ハブ１０が装着された後輪７と、内装変速ハブ１０を手元で操作するための変速操作部２０と、変速操作部２０の操作に応じて内装変速ハブ１０を変速制御する変速制御ユニット１２とを備えている。
【００２１】
フレーム１のフレーム体２は、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１１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、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１４と、ハンドルステム１４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。右側のブレーキレバー１６には変速操作部２０が一体で形成されている。
【００２２】
駆動部５は、フレーム体２の下部（ハンガー部）に設けられたギアクランク３７と、ギアクランク３７に掛け渡されたチェーン３８と、内装変速ハブ１０とを有している。内装変速ハブ１０は、低速段（１速）、中速段（２速）、高速段（３速）の３つの変速段を有する３段変速の内装変速ハブであり、変速制御ユニット１２に設けられたモータユニット２９（図６）により３つの変速位置を取り得る。
【００２３】
フロントフォーク３の先端に固定された前輪６のダイナモハブ８は、ローラ形の前ブレーキを装着可能なハブであり、内部に前輪６の回転により発電する交流発電機１９（図６）を有している。
変速制御ユニット１２は、図２に示すように、ダイナモハブ８内の交流発電機１９に電気配線４０を介して電気的に接続されている。また、変速制御ユニット１２は、変速操作部２０にも電気配線４１を介して電気的に接続されている。さらに変速制御ユニット１２は、変速ケーブル４２を介して内装変速ハブ１０に機械的に連結されている。変速制御ユニット１２は、図３及び図４に示すように、フロントフォーク３の途中のランプスティ３ａに装着されたランプケース１３と、ランプケース１３に収納されたモータユニット２９及び回路ユニット３０とを有している。
【００２４】
モータユニット２９は、図３及び図４に示すように、変速モータ４５と、変速モータ４５により３つの変速位置に移動するケーブル動作部４６と、ケーブル動作部４６の変速位置を検出する動作位置センサ４７（図６）とを有している。このケーブル動作部４６に変速ケーブル４２の一端が連結されている。
回路ユニット３０は、図６に示すように、変速制御部２５を備えている。なお、図中太線はたとえば１Ａ程度の電流線を、実線は５ｍＡ程度の電流線をそれぞれ示し、破線は信号線を示している。
【００２５】
変速制御部２５は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ，Ｉ／Ｏインターフェースからなるマイクロコンピュータを備えている。変速制御部２５は、所定のプログラムによりモータユニット２９を制御する。具体的には、速度に応じてモータユニット２９を介して内装変速ハブ１０を自動変速制御する。また、変速操作部２０に設けられた液晶表示部２４に速度情報や変速位置を示す情報を含む各種の走行情報を出力する。また、ランプケース１３に一体で装着されたランプ１８を周囲の状況が所定の明るさ以下になると点灯し、所定の明るさを超えると消灯するランプ制御を行う。
【００２６】
変速制御部２５は、省電力モードと通常モードとで動作可能であり、省電力モードでは、液晶表示部２４の表示制御を行わないとともにモータユニット２９の制御も行わない。
変速制御部２５には、変速操作部２０に設けられた操作ダイヤル２３及び操作ボタン２１，２２を含む操作スイッチ２６と、液晶表示部２４と、ランプ１８を制御するための照度センサとしての光センサ３６と、交流発電機１９からの出力により速度信号を生成するためのダイナモ波形成形回路３４とが接続されている。また、変速制御部２５には、充電整流回路３３と蓄電素子３２とオートライト回路３５とが接続されている。さらに、モータドライバ２８とモータユニット２９の動作位置センサ４７と蓄電素子３２の電圧を検出する電圧検出部３９とが接続されている。
【００２７】
変速操作部２０は、図５に示すように、下部に左右に並べて配置された２つの操作ボタン２１，２２と、操作ボタン２１，２２の上方に配置された操作ダイヤル２３と、操作ダイヤル２３の左方に配置された液晶表示部２４とを有している。
操作ボタン２１，２２は、三角形状の押しボタンである。操作ボタン２１，２２は、変速範囲の設定を行うボタンであり、変速段を低速のみに固定したり、低速と中速の２段だけに固定したり、３段全て使用できるよう設定したりするために使用される。また、操作ボタン２２の操作により上り坂で強制的にシフトダウンすることもできる。操作ダイヤル２３は、モード１からモード８までの８つの自動変速モードを切り換えるためのダイヤルであり、８つの停止位置Ａ１〜Ａ８を有している。ここでモード１からモード８までの８つの自動変速モードは、交流発電機１９からからの車速信号により内装変速ハブ１０を自動変速するモードである。
【００２８】
なお、８つの自動変速モードは、上り変速（低速側から高速側への変速）及び下り変速（高速側から低速側への変速）とにおいて、変速タイミング、具体的には変速時の速度を変えて自動変速するものであり、ライダーの好みや体力に応じて変速タイミングを任意に設定できるようにするために設けられている。
液晶表示部２４には、現在の走行速度も表示されるとともに、変速時には操作された変速段が表示される。液晶表示部２４は、変速操作部２５のマイクロコンピュータとは独立したマイクロコンピュータ（図示せず）を有しており、変速制御部２５からの情報に基づいて表示制御を行うように構成されている。
【００２９】
蓄電素子３２は、たとえば電気二重層コンデンサ等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、充電整流回路３３で整流された直流電力を蓄える。蓄電素子３２で蓄えられたうち、１ｍＡ程度の電流は、変速制御部２５、モータドライバ２８、オートライト回路３５及び電圧検出部３９に供給される。モータドライバ２８には蓄電素子３２で蓄えられた１Ａ程度の電流も直接供給される。なお、蓄電素子３２を電気二重層コンデンサに代えて電解コンデンサなどの他の形態のコンデンサやニッケル・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。
【００３０】
モータドライバ２８は、変速モータ４５を位置決め制御する。モータドライバ２８は、蓄電素子３２から供給された１ｍＡ程度の電流で動作し、蓄電素子３２から供給された１Ａ程度の電流を位置決め用に制御して変速モータ４５に供給する。モータドライバ２８は、変速モータ４５を逆転、正転及び制動の３つの動作モードを有している。この制動モードは、蓄電素子３２の電圧降下を促進するためにも使用される。
【００３１】
充電整流回路３３はたとえば半波整流回路で構成され、交流発電機１９から出力された交流電流を直流電流に整流し、蓄電素子３２に供給する。
ダイナモ波形成形回路３４は、交流発電機１９から出力された交流電流から速度信号を生成する。すなわちサインカーブの交流信号をたとえば半周期分抽出し、それをシュミット回路等の適宜の波形成形回路を通し、速度に応じたパルス信号を生成する。変速制御部２５は、入力されたパルス信号から速度や距離を算出するとともに、所定時間（たとえば１５分）以上停止している停止状態か否かを検出する。
【００３２】
オートライト回路３５は、光センサ３６からの検出出力より変速制御部２５から出力されるオンオフ信号により動作し、交流発電機１９から出力された１Ａの電流をランプ１８に供給・遮断する。これにより照度が所定以下になるとランプ１８が自動的に点灯し、所定の照度を超えると消灯する。
電圧検出部３９は、蓄電素子３２から出力された電力の電圧を検出して変速制御部２５に出力する。変速制御部２５は、入力された電圧により充電整流回路３３を制御するとともに、停止状態のときモータドライバ２８や液晶表示部２４を制御する。
【００３３】
このように構成された変速制御ユニット１２では、変速操作部２０で選択された自動変速モードで内装変速ハブ１０が変速制御される。変速時に、交流発電機１９からの交流信号により車速を検出しているので、車速信号を車輪１回転当たり細かく得ることができ、従来のものより実際の車速の変化にリアルタイムに追随して変速がなされる。
【００３４】
また、交流発電機１９からの電力が蓄電素子３２に充電され、蓄電素子３２から変速制御部２５等に制御動作用の電力を供給する。この結果、変速制御部２５が動作を開始し、液晶表示部２４やモータドライバ２８やオートライト回路３５や充電整流回路３３が制御される。そしてる。また、ダイナモ波形成形回路３４から車速信号が変速制御部２５に与えられる。さらに、電圧検出部３９からの電圧信号が変速制御部２５に与えられる。
【００３５】
ここでは、蓄電素子３２を設けて交流発電機１９からの電力を蓄え、その電力により変速制御部２５を含む各部を動作させているので、電池の交換や充電作業が不要になる。また、電池残量の管理や予備の電池を持ち歩く必要がなくなり、電源に関わる煩わしい作業を行うことなく自動変速を行えるようになる。
しかも、交流発電機１９から出力された交流信号に基づき車速を検出し、その検出された車速により変速制御している。交流発電機は一般に複数の磁極を有しているので、交流発電機からはこの磁極数と車速とに関連する周波数からなる交流信号が出力される。このため、通常自転車で用いられるような、たとえば車輪に付けた磁石を検出する速度センサから得られる速度信号に比べて１回転当たり多くのパルス信号を交流信号から得ることができる。したがって車速を１回転の間に細かく検出することができ、リアルタイムで高精度の変速制御を行える。また、交流発電機１９からの交流信号に基づき制御しているので、従来のように車輪の近くに変速制御ユニット１２を配置する必要がなくなり、変速制御ユニット１２の装着位置が制限されない。
【００３６】
また、従来、昼間は使用していなかった交流発電機１９の電力を変速制御ユニット１２で有効に利用できるようになる。
次に、変速制御部２５の制御動作を駐輪時の動作を中心に図７及び図８のフローチャートに従って説明する。
蓄電素子３２からの出力が所定の電圧になると変速制御部２５が動作を開始する。変速制御部２５が動作を開始すると、図７のステップＳ１で初期設定がなされる。この初期設定では、制御モードが通常モードにセットされ、変速モードが自動変速モードにセットされる。
【００３７】
ステップＳ２では、マイクロコンピュータの１サイクルの動作時間を決定するタイマをスタートさせる。ステップＳ３では、電圧降下処理を行う。電圧降下処理は、所定時間以上停止している停止状態、たとえば駐輪状態である場合に、蓄電素子３２に蓄えられた電圧を降下させて蓄電素子３２の寿命の低下を抑えるために行われる。ステップＳ４では、各種のデータ処理を行う。データ処理では、ダイナモ波形成形回路３４からのパルス信号により車速を算出したり、距離を算出したりする。ステップＳ５では、変速制御処理を行う。変速制御処理では、自動変速モード時には、車速に応じたしきい値により内装変速ハブ１０のモータユニット２９のモータ４５を制御してシフトアップやシフトダウンを自動的に行う。手動変速モードのときは、上下の操作ボタン２１，２２の操作に応じてシフトアップ及びシフトダウンを行う。ステップＳ６では他の処理を行う。他の処理では、液晶表示部２４で表示するための表示処理やランプ制御や充電整流回路３３の制御等を行う。ステップＳ７では、スタートしたタイマの終了を待つ。タイマがタイムアップするとステップＳ２に戻る。
【００３８】
ステップＳ３の電圧降下処理では、図８のステップＳ９で駐輪状態か否かを判断する。ここでは、ダイナモ波形成形回路３４からパルス信号が１５分以上入力されない場合に、所定時間以上停止状態である駐輪状態と判断する。駐輪状態ではない場合はメインルーチンに戻る。駐輪状態の場合はステップＳ１０に移行し、電圧検出部３９から入力される蓄電素子３２の電圧Ｖを読み込む。ステップＳ１１では、電圧Ｖが３．５ボルト未満であるか否かを判断する。電圧Ｖが３．５Ｖ以上の場合は、ステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２では、液晶表示部２４をオンして各種の情報を表示する消費電力が多い通常モードで制御する。ステップＳ１３では、モータドライバ２８を制動モードにする。これにより、モータドライバ２８が動作してさらに消費電力が多くなる。このように、ステップＳ１２及びステップＳ１３では、蓄電素子３２の電力を消費して蓄電素子３２が高温になっても寿命があまり低下しないように電圧を迅速に降下させている。
【００３９】
一方、検出された電圧Ｖが３．５Ｖ未満になるとステップＳ１１からステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４では、制御モードを省電力モードにする。これにより液晶表示部２４をオフされ表示が消える。ステップＳ１５では、モータドライバ２８をオフする。これにより消費電力は少なくなり、蓄電素子３２の電圧降下速度は緩やかになる。このため、蓄電素子３２の寿命の低下を抑えて、走行開始時に変速制御部２５の立ち上がり時間を早くすることができる。
【００４０】
ここでは、通常は停止状態では動作させる必要がないモータドライバ２８や液晶表示部２４を停止状態のときに積極的に動作させることにより、蓄電素子３２の電圧を降下させている。このため、駐輪時などの所定時間以上停止している停止状態で蓄電素子３２が高温になってもコンパクトな構成で蓄電素子３２の寿命の低下を抑えることができる。
【００４１】
〔第２実施形態〕
第１実施形態では、電源として交流発電機１９を例示したが、電池などの直流電源を用いた装置にも本発明を適用できる。図９において、本発明の第２実施形態では、変速制御部５１は、直流電源である電池５０に接続され、電池５０からの電力で動作している。電池５０には、蓄電素子５２が並列接続されている。蓄電素子５２は、電池５０から供給された電力を蓄える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、一端が接地されている。蓄電素子５２に蓄えられた電力は、変速制御部５１及びモータドライバ２８に供給される。
【００４２】
電池５０と蓄電素子５２との間には第１スイッチ部５３が接続されている。第１スイッチ部５３は、電池５０から蓄電素子５２に供給される電力をオンオフする。第１スイッチ部５３として、たとえば、リレー、トランジスタ、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、サイリスタ、フォトダイオードなどのスイッチング素子を用いることができる。第１スイッチ部５３は、変速制御部５１によりオンオフ制御される。具体的には、第１スイッチ部５３は、自転車が駐輪状態のとき変速制御部５１によりオフ制御され、蓄電素子５２を電池５０から変速制御部５１に至る電源ラインと切り離し、蓄電素子５２を自己放電させて電圧を降下させる。
【００４３】
変速制御部５１は、たとえば、変速制御部５１に接続された液晶表示部５５とともに変速操作部２０と同様に自転車のハンドルに装着可能な変速操作ユニット（図示せず）に収納されている。変速操作ユニットには、第１実施形態と同様なモータユニット２９や電池５０や蓄電素子５２や第１スイッチ部５３やモータドライバ２８等の制御装置全体が収納されている。
【００４４】
変速制御部５１は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ，Ｉ／Ｏインターフェースからなるマイクロコンピュータを備えている。変速制御部５１は、第１実施形態と同様に所定のプログラムによりモータユニット２９を制御する。
変速制御部５１には、変速操作部２０に設けられたものと同様な操作ダイヤル２３及び操作ボタン２１，２２を含む操作スイッチ２６と、液晶表示部５５と、車速センサ５６とが接続されている。変速制御部５１には、モータドライバ２８と、第１スイッチ部５３とが接続されている。車速センサ５６は、たとえば、車輪に装着された１又は複数の磁石と、たとえばフレーム１の磁石に対向する位置に配置された、たとえばリードスイッチやホール素子などの磁力検出センサで構成されている。このような構成の車速センサ５６は、車輪の回転に連動して磁力検出センサからパルス信号が変速制御部５１に向けて出力される。
【００４５】
次に変速制御部５１による制御処理について説明する。
変速制御部５１のメインルーチンの処理は、前述した第１実施形態の図７と他の実施形態を除いて実質的に同一であるので、説明を省略する。電圧降下処理では、図１０のステップＳ２１で駐輪状態であるか否かを判断する。この判断は第１実施形態と同様であり所定時間以上車速センサ５６からパルス信号が入力されないと駐輪状態と判断する。駐輪状態と判断するとステップＳ２２に移行し、第１スイッチ部５３をオフする。これにより、蓄電素子５２が電源ラインと切り離されて自己放電する。この結果、蓄電素子の電圧が徐々に低くなり、駐輪により蓄電素子５２の温度が上昇しても蓄電素子５２の劣化を抑えることができる。一方、駐輪状態ではないと判断すると、ステップＳ２１からステップＳ２３に移行するステップＳ２３では、第１スイッチ部５３をオンする。この結果、蓄電素子５２に電池５０の電力が蓄えられる。
【００４６】
このような構成の第２実施形態でも、所定時間以上の停止状態を検出すると電源ラインと蓄電素子５２とを第１スイッチ部５３により遮断して蓄電素子５２の電圧を自己放電により下げる。これにより、コンパクトな構成で駐輪時などの自転車が所定時間以上停止している停止状態で蓄電素子５２が高温になっても蓄電素子５２の寿命の低下を抑えることができる。
【００４７】
なお、第２実施形態において、図１１に示すように、蓄電素子５２と並列に電力を消費する負荷となる第１抵抗５７を接続してもよい。第１抵抗５７がない場合、蓄電素子５２として大容量のコンデンサを使用すると、放電に長時間を要し、効率よく短時間に電圧を降下できないおそれがある。このような第１抵抗５７を蓄電素子５２と並列に接続することにより、第１スイッチ部５３がオフすると、蓄電素子５２に蓄えられた電力が第１抵抗５７により消費されて効率よく短時間で電圧が降下する。これにより、熱による蓄電素子５２の寿命の低下をさらに抑えることができる。
【００４８】
また、図１２に示すように、蓄電素子５２と並列に第２スイッチ部５８を接続してもよい。前述した第１抵抗５７を蓄電素子５２に並列接続すると、走行中に電池５０から蓄電素子５２に電力が供給されるとき、第１抵抗５７にも電流が流れて電力が消費され電池５０の消耗が早くなるおそれがある。このような点が問題になる場合に、第１抵抗５７に代えて第２スイッチ部５８を設けるのが好ましい。第２スイッチ部５８は変速制御部５１によりオンオフ制御され、駐輪状態のときにオンされる。
【００４９】
具体的には、電圧降下処理を示す図１３のステップＳ３１で駐輪状態か否かが判断される。駐輪状態と判断されると、ステップＳ３２に移行して第１スイッチ部５３がオフされる。ステップＳ３３では、第２スイッチ部５８がオンされる。これにより、蓄電素子５２に蓄えられた電力が第２スイッチ部５８を介して消費されで電圧が効率よく降下する。また、駐輪状態ではないと判断するとステップＳ３１からステップＳ３４に移行して第１スイッチ部５３をオンし、ステップＳ３５で対２スイッチ部５８をオフする。これにより走行時に無駄な電力消費が生じなくなる。
【００５０】
この場合、図１４に示すように、第２スイッチ部５８に直列に第２抵抗５９を接続してもよい。この場合、蓄電素子５２に蓄えられた電力が第２抵抗５９でも消費され、さらに電圧降下が早くなり、蓄電素子５２の寿命の低下を抑えることができる。
【００５１】
〔他の実施形態〕
（ａ）前記実施形態では、第２実施形態の直流電源の際に第１実施形態のような電圧検出ルーチンを設けていないが、第１実施形態と同様に所定電圧に低下するまで第１スイッチ部５３をオフする電圧降下処理を行ってもよい。
（ｂ）前記両実施形態では、所定時間以上の停止状態である駐輪時に蓄電素子の電圧を降下させているが、たとえば蓄電素子の温度を検出する温度センサを設け、駐輪時に所定温度以上になると電圧降下のための処理を行うようにしてもよい。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、所定時間以上の停止状態を検出すると蓄電部の電圧を降下させる。これにより、断熱材等による熱対策を施すことなくコンパクトな構成で駐輪時などの自転車が所定時間以上停止している停止状態で蓄電部が高温になっても蓄電部の寿命の低下を抑えることができる。
【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】内装変速ハブと変速制御ユニットとダイナモハブとの接続関係を示す模式図。
【図３】変速制御ユニットの側面断面図。
【図４】変速制御ユニットの平面断面図。
【図５】変速操作部の斜視図。
【図６】変速制御ユニットの構成を示すブロック図。
【図７】第１実施形態の変速制御部の制御内容を示すフローチャート。
【図８】第１実施形態の電圧降下処理の制御内容を示すフローチャート。
【図９】第２実施形態の図６に相当する図。
【図１０】第２実施形態の図８に相当する図。
【図１１】第２実施形態の変形例の図６に相当する図。
【図１２】第２実施形態の別の変形例の図６に相当する図。
【図１３】第２実施形態の別の変形例の図８に相当する図。
【図１４】第２実施形態のさらに別の実施形態の図６に相当する図。
【符号の説明】
１９  交流発電機（交流発電装置及び信号発生部の一例）
２５，５１  変速制御部（スイッチ制御部、制御部及び停止状態検出部の一例）
２９  モータユニット（電装品及び第１電装品の一例）
３９  電圧検出部
５０  電池
５２  蓄電素子
５３  第１スイッチ部
５５  液晶表示部（電装品及び第２電装品の一例）
５６  車速センサ（信号発生部の一例）
５７  第１抵抗（第１負荷部の一例）
５８  第２スイッチ部
５９  第２抵抗（第２負荷部の一例）
【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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【図１３】
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【図１４】
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