(57)【要約】【課題】  ライトなどの電気負荷がショートなどの異常状態となった場合でも、制御部等に過大な電流が流れて損傷することを防止できるとともに、ヒューズなどを交換しなくても済み、しかも、異常状態を搭乗者が容易に知ることができる電動自転車を提供する。【解決手段】  人力による駆動力に加える補助駆動力を発生する電動モータ８と、ライト４などの電気負荷と、電動モータ８および電気負荷４に給電するバッテリ１２と、バッテリ１２から電気負荷４への給電をＯＮ・ＯＦＦするオン・オフ回路２０と、バッテリ１２からの電圧を下げる降圧回路１８と、電気負荷４に接続された降圧回路１８の電圧を検出する電圧検出部１９と、この電圧検出部１９により検出された電圧が所定範囲外である際に、オン・オフ回路２０をＯＦＦ状態に切り替えて電気負荷４への給電を停止するように制御するとともに、電気負荷が異常であることを警告部２１により外部に通知する制御部１０とを備えた。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人力による駆動力に加える補助駆動力を発生する電動モータと、電気負荷と、前記電動モータおよび電気負荷に給電するバッテリと、バッテリから電気負荷への給電をＯＮ・ＯＦＦするオン・オフ回路と、バッテリからの電圧を下げる降圧回路と、電気負荷に接続された降圧回路の電圧を検出する電圧検出回路と、この電圧検出回路により検出された電圧が所定範囲外である際に、前記オン・オフ回路をＯＦＦ状態に切り替えて電気負荷への給電を停止するように制御するとともに、電気負荷が異常であることを警告手段を用いて外部に通知する制御手段とを備えた電動自転車。
【請求項２】
制御手段は、電動自転車の主電源スイッチがＯＮ状態に切り替えられた際に、バッテリから電気負荷への給電を一時的にＯＮ状態として、電気負荷の状態を判定する請求項１記載の電動自転車。
【請求項３】
電気負荷がライトである請求項１または２に記載の電動自転車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はライトなどの電気負荷を有する電動自転車に関する。
【背景技術】
【０００２】
ペダルからの人の踏力による人力駆動力に、電動モータにより発生する補助駆動力を加えることで、坂道などでも楽に走行できるように構成した電動自転車は知られている。この電動自転車においても、一般の自転車と同様に、夜間などの暗いときに前方等を照らすライトが設けられている。
【０００３】
一般の自転車では、前輪のタイヤやリム、ハブなどにダイナモ（直流発電機）のローラを接触させて回転させ、ダイナモからライトに給電する構造であるが、この構造では、走行時に、人の踏力によってダイナモも回転させることとなって、人に対するペダル負荷が大きくなる短所がある。これに対して、電動自転車では、一般の自転車と異なり、電動モータの駆動用電源であるバッテリを有しているため、このバッテリを前記ライトの電源としても利用することで、ライト点灯時において人に対する負荷が大きくなることを防止している。
【０００４】
また、この種の電動自転車においては、例えば、ペダルを介してクランク軸に作用する人の踏力によるトルクをトルクセンサなどの踏力検出部により検出し、マイクロコンピュータなどを有する制御部により、前記のトルクが大きい場合などに前記トルクに対応させて、電動モータからの補助駆動力を加えるように制御している。また、電動モータおよびライトに給電するバッテリとしては、一般に、充電して繰り返して利用できる二次電池が用いられており、このバッテリの電圧が所定電圧まで低下したことの判定や、前記ライトへの電力の供給状態の判定などを前記制御部により行っている。
【０００５】
ところで、前記ライトは電球の球切れを起こした際にショートすることがある。この場合に、ライトをＯＮ・ＯＦＦするライトスイッチ（オン・オフ回路）とライトとが直接接続されている構造である場合には、前記オン・オフ回路や制御部等に過大な電流が流れてしまい、これらの箇所が損傷することがある。このような不具合を防止するために、従来の電動自転車では、図７に示すように、ライト５１とオン・オフ回路５２との間に、過大な電流が流れることを防止する保護回路としてヒューズ５３を介装しており、オン・オフ回路５２や制御部５４等に二次電池からなるバッテリ５５から過大な電流が流れようとすると、前記ヒューズ５３により通電回路が遮断されてオン・オフ回路５２や制御部５４等が損傷することを防止している。なお、図７において、５６は、電動自転車全体に対するバッテリ５５からの給電をＯＮ・ＯＦＦする主電源スイッチ、５７はオン・オフ回路５２を手動でＯＮ・ＯＦＦ動作させるライト操作スイッチであり、実態的には、手動で操作されるライト操作スイッチ５７自体にオン・オフ回路５２が設けられていた。
【０００６】
なお、過大な電流が流れることに対処する保護回路を備えた電動自転車として、例えば特許文献１等には、過大な電流がバッテリ等に流れてこのバッテリ等が損傷することを防止する抵抗からなる電流制限手段を設けた技術が開示されている。
【０００７】
また、図８に概略的に示すように、ライト５１として、バッテリ５５の電圧よりも低い電圧で作動するタイプのものを用いて、ライト５１が設けられている箇所に降圧回路５８を組み付けたものも既に知られている（ライト５１に降圧回路５８を設けた技術は例えば特許文献２等に開示されている）。
【特許文献１】特開平８−２６８３７６号公報
【特許文献２】特開２００４−２４３９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図７や図８に示すような従来構成の電動自転車によれば、ライト５１が球切れしてショートした際に、ヒューズ５３も切れるため、ライト５１だけでなくヒューズ５３も交換しなければならず、多くの手間や時間がかかるとともに、ヒューズ５３の交換費用も発生していた。また、ライト５１の球切れは、夜間等に走行した際にライト５１が急に消灯することでわかるが、ライト５１の球切れだけを生じたのか、それとも、ライト５１の球切れと同時にヒューズ５３も切れたのかを判別することは搭乗者にとっては困難であり、ヒューズ５３の交換作業の必要性についても把握し難くかった。さらに、ヒューズ５３も切れた場合には、ライト５１の電球を交換しただけでは点灯しないため、ライト５１自体が故障したと搭乗者が勘違いする場合もあった。
【０００９】
本発明は上記不具合を解決するもので、ライトなどの電気負荷がショートなどの異常状態となった場合でも、制御部等に過大な電流が流れて損傷することを防止できるとともに、ヒューズなどを交換しなくても済み、しかも、電気負荷の異常状態を搭乗者が容易に知ることができる電動自転車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】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明の電動自転車は、人力による駆動力に加える補助駆動力を発生する電動モータと、ライトなどの電気負荷と、前記電動モータおよび電気負荷に給電するバッテリと、バッテリから電気負荷への給電をＯＮ・ＯＦＦするオン・オフ回路と、バッテリからの電圧を下げる降圧回路と、電気負荷に接続された降圧回路の電圧を検出する電圧検出回路と、この電圧検出回路により検出された電圧が所定範囲外である際に、前記オン・オフ回路をＯＦＦ状態に切り替えて電気負荷への給電を停止するように制御するとともに、電気負荷が異常であることを警告手段を用いて外部に通知する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
この構成において、ライトなどの電気負荷がショートすると、電気負荷に接続された降圧回路の電圧が低下し、この電圧の低下が電圧検出回路により検出される。そして、電圧が所定範囲外となった際には、制御手段によりオン・オフ回路がＯＦＦ状態に切り替えられて、電気負荷への給電が停止される。これにより、電気負荷がショートした場合でも過大な電流が流れることが阻止され、この結果、オン・オフ回路や制御手段などに過大な電流が流れることを防止できて、保護される。また、電気負荷がショートした場合でもヒューズなどを交換しなくても済むので、ヒューズの交換の手間や時間を省くことができ、かつ、ヒューズの交換費用も発生しない。また、ヒューズ切れであるのに、ライト自体が故障したと勘違いすることもない。
【００１２】
さらに、ライトなどの電気負荷が異常状態となっている場合には、オン・オフ回路をＯＮ状態とすると、ライトなどの電気負荷が異常状態であることが警告手段により外部に通知されるので、搭乗者などは、電気負荷が異常状態であることを容易に知ることができて、安全性が向上する。
【００１３】
また、本発明は、制御手段が、主電源スイッチがＯＮ状態に切り替えられた際に、バッテリから電気負荷への給電を一時的にＯＮ状態として、電気負荷の状態を判定することを特徴とする。
【００１４】
この構成により、電気負荷を使用していない状態で電気負荷がショートするなどして異常状態になった場合でも、主電源スイッチをＯＮ状態に切り替えた時点で、電気負荷が異常であることを検出して、搭乗者に通知することができる。これにより、搭乗者などにより電気負荷への給電を手動でオン状態に切り替えなくても、搭乗者が主電源スイッチをＯＮ状態に切り替えた際に、電気負荷の異常状態が予め知らされる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように本発明の電動自転車によれば、ライトなどの電気負荷がショートした場合でも、制御手段によりオン・オフ回路がＯＦＦ状態に切り替えられて、電気負荷への給電が停止されるので、オン・オフ回路や制御手段、バッテリなどに過大な電流が流れることを防止できて、保護され、信頼性が向上する。さらに、ヒューズを用いなくて済むので、ヒューズの交換の手間や時間を省くことができるとともに、ヒューズの交換費用も発生せず、修理費を低減できる。また、ライトなどの電気負荷が異常状態となった際には、オン・オフ回路をＯＮ状態とすると、この異常状態が外部に通知されるので、ライトなどの電気負荷が異常状態であることを搭乗者が容易に知ることができて、安全性が向上するとともに便利である。
【００１６】
また、主電源スイッチがＯＮ状態に切り替えられた際に電気負荷への給電を一時的にＯＮ状態として、電気負荷の状態を判定することにより、例えば、電気負荷を使用していない状態でバッテリなどがショートなどの異常状態になった場合に、電動自転車の主電源スイッチをＯＮ状態にしただけで、電気負荷が異常状態であることが前もって搭乗者に通知されるので、電動自転車の出発時に予め電気負荷を良好な状態にメンテナンスすることが可能となり、便利であるとともにさらに安全性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態に係る電動自転車を図面に基づき説明する。
図１、図２に示すように、本発明の電動自転車は、前輪１および後輪２がそれぞれ回転自在に取り付けられた車体３と、夜間走行時など暗い状況下で電球を点灯させる前照灯としてのライト（電気負荷の一例）４と、人力駆動力（踏力）が加えられるペダル５がクランク６を介して取り付けられたクランク軸７と、このクランク軸７を回転自在に支持するとともに、補助駆動力を発生する電動モータ８や補助駆動力出力用の駆動スプロケット（図示せず）、ペダル５からの人の踏力による人力駆動力を検出するトルクセンサなどの踏力検出部９、および各種制御動作を行う制御部１０などが設けられたモータ駆動ユニット１１と、モータ駆動ユニット１１およびライト４に給電する二次電池からなるバッテリ１２と、人力駆動力および補助駆動力を後輪２に伝達するチェーン１３などからなる駆動力伝達機構と、ハンドル１４に取り付けられた操作表示スイッチ部１５などを備えている。そして、モータ駆動ユニット１１の制御部１０は、ペダル５からの踏力を踏力検出部９により検出し、この踏力に応じて補助駆動力を駆動スプロケットから出力し、これらの人力駆動力と補助駆動力とを合わせてチェーン１３を介して後輪２側に伝達するように動作し、これにより搭乗者が坂道などでも楽に走行できるように構成されている。なお、制御部１０は例えばマイクロコンピュータを含む電気回路により構成されるが、これに限るものではない。
【００１８】
図２に示すように、操作表示スイッチ部１５には、バッテリ１２による各部への給電を開始する主電源スイッチ１６と、制御部１０に設けられたオン・オフ回路２０に接続されてライト４の点灯・消灯を手動で切り替えるライト操作スイッチ１７と、ライト４の電球が切れたことを通知する警告部２１などが設けられている。また、ライト４は、バッテリ１２の電圧（例えば２４Ｖ）よりも低い電圧、例えば６Ｖで駆動されるものが用いられており、制御部１０には、ライト４に接続されてバッテリ１２の電圧を下げる降圧回路１８が接続されているとともに、この降圧回路１８の出力側電圧を検出する電圧検出部１９が設けられている。この実施の形態では、降圧回路１８および電圧検出部１９は、制御部１０とともに、モータ駆動ユニット１１内に設けられた制御基板上に設けられている。
【００１９】
制御部１０は、電圧検出部１９により検出された電圧が所定範囲外である際に、オン・オフ回路２０をＯＦＦ状態に切り替えてライト４への給電を停止するように制御する。また、このように電圧検出部１９により検出された電圧が所定範囲外である際には、ライト４が異常であると判定して、警告部２１に設けられた警告ランプを点灯させる（または、警報ブザーを設けて警報音を発生させてもよい）。
【００２０】
具体的には、制御部１０は、図３のフローチャートに示すような制御動作を行う。
まず、ステップＳ１で、ライト操作スイッチ１７がＯＮ側に切り替えられているかどうかを確認し、ライト操作スイッチ１７がＯＦＦ側である場合には、ステップＳ２に進んで、オン・オフ回路２０をＯＦＦ状態として、ライト４を消灯状態とする。
【００２１】
ステップＳ１において、ライト操作スイッチ１７がＯＮ側である場合には、ステップＳ３に進んで、オン・オフ回路２０をＯＮ状態とする。そして、ステップＳ４において、ライト出力用の電圧、すなわち降圧回路１８の電圧が、所定範囲外の異常な電圧、例えば、１Ｖ以下、または１０Ｖ以上となっていないかどうかを検出する。すなわち、ライト４の電球が球切れ状態となっていないかどうかを、降圧回路１８の電圧に基づいて判別する。
【００２２】
ここで、ライト４は、内部に設けられている電球が球切れ状態（フィラメント等の点灯部分が切れている状態）である場合でも、この箇所が断線状態である場合と、ショートして電気的に直結状態となる場合とがある。断線（オープン）状態である場合には、電気回路が開放されてライト４内の抵抗が無限大となるので、図４（ａ）に簡略的に示すように、降圧回路１８の電圧が高くなるとともに、断線状態であるので、図４（ｂ）に示すように、電流は流れなくなる。一方、ライト４の電球内がショートして直結状態となった場合には、図５（ａ）に簡略的に示すように、電球部分での抵抗が０に近い状態となるので、降圧回路１８の電圧が前記所定範囲の下限電圧（例えば１Ｖ）よりも低くなる。このようなことから、ライト出力用の電圧、すなわち降圧回路１８の電圧が、所定範囲外の異常な電圧、例えば、１Ｖ以下、または１０Ｖ以上である場合には、ライト４の電球が切れたと判断する。ただし、ライト４の電球が切れていないにもかかわらず、外部からのノイズ等の影響で一時的に電圧が変動して、降圧回路１８の電圧が所定範囲外となる場合があるので、ステップＳ５、Ｓ６において、前記電圧が所定範囲外となって継続している時間をカウントし、前記電圧が所定時間以上（例えば１秒間）続いている場合に、ノイズ等の影響ではなく、ライト４の電球切れ等により降圧回路１８の電圧が所定範囲外となったと判定する。
【００２３】
この場合に、上述したように、ライト４の電球が切れて断線状態となった場合には、図４（ｂ）に示すように、ライト４への電流は流れなくなる。これに対して、ライト４の電球が切れた際にショートして直結状態となった場合には、ライト４内の抵抗が０に近い状態となるので、そのままの状態では、図５（ｂ）において仮想線Ｘで示すように、バッテリ１２とライト４との間で過大な電流が流れてしまい、その場合には、オン・オフ回路２０や制御部１０、バッテリ１２等が損傷することがある。
【００２４】
しかしながら、本発明においては、降圧回路１８の電圧が所定範囲外である場合には、ライト４が異常であると判断し、ステップＳ７に進んで、オン・オフ回路２０をＯＦＦ状態とする。したがって、また、ライト４の電球内がショートして直結状態となった場合でも、ライト４内の抵抗が０に近い状態となって、降圧回路１８の電圧が１Ｖよりも低くなった時点（下限電圧よりも低くなった時点）で、オン・オフ回路２０がＯＦＦ状態に制御される。したがって、図５（ｂ）に簡略的に示すように、オン・オフ回路２０や制御部１０に過大な電流が流れることが防止される。
【００２５】
なお、ライト４の電球が球切れ状態となった場合には、図４（ａ）に示すように、ライト４内の抵抗が無限大となって、降圧回路１８の電圧が上昇するため、前記所定範囲の上限電圧（例えば１０Ｖ）よりも高くなったことを電圧検出部１９により検知した時点で、オン・オフ回路２０がＯＦＦ状態に制御される。したがって、図４（ｂ）に簡略的に示すように、オン・オフ回路２０や制御部１０に過大な電流が流れることが防止される。
【００２６】
この結果、オン・オフ回路２０や制御部１０、バッテリ１２等に過大な電流が流れることが防止され、これらの部品が損傷することも防止されて、良好な信頼性が維持される。さらに、従来設けていたようなヒューズを用いていないので、ヒューズの交換の手間や時間を省くことができるとともに、ヒューズの交換費用も発生せず、修理費を低減できる。
【００２７】
また、ステップＳ４〜Ｓ７において、降圧回路１８の電圧が所定範囲外である場合には、ステップＳ７からさらにステップＳ８に進み、警告部２１の警告ランプを点灯させて（または、警報ブザーにより警報音を発生させて）、ライト４が異常であることを搭乗者に知らせる。搭乗者はこの点灯した警告部２１を見て、ライト４の異常を容易かつ迅速に知ることができる。
【００２８】
なお、この後に、正常なライト４に交換した後も含めて、ステップＳ４において、降圧回路１８の電圧が所定範囲内であることが確認された場合には、前記カウントした時間をリセットさせ（ステップＳ９）、次回の時間カウントにそなえる。
【００２９】
また、上記構成に加えて、制御部１０の制御動作として、図６に示すように、電動自転車の始動時などに、主電源スイッチ１６がＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替えられたことを検知した場合（ステップＳ１１）に、バッテリ１２からライト４への給電を一時的にＯＮ状態として（ステップＳ１２）、同様に、上記したステップＳ４〜Ｓ９と同様の動作を行って（電圧検出部１９により検出された降圧回路１８の電圧が所定範囲外であるかどうかを検出し、電圧が所定範囲外である場合には、オン・オフ回路１７をＯＦＦ状態として、警告部２１の警告ランプを点灯させる）、ライト４の状態を前もって判定してもよい。
【００３０】
この構成によれば、ライト４を使用していない状態で、走行時の振動などにより電球がショートするなどして異常状態になった場合でも、次回に電動自転車を使用しようとして主電源スイッチ１６をＯＮ状態に切り替えた時点で、すぐにライト４が不良であることを検出して、搭乗者に予め通知することができる。これによれば、搭乗者などによりライト操作スイッチ１７がオン状態に切り替えられる前に、ライト４の不良状態が予め知らされる。したがって、電動自転車の出発時に、その場所で、予めライト４の電球を交換することができるので、良好な状態にメンテナンスすることが可能となり、利便性が向上するとともにさらに安全性が向上する。
【００３１】
なお、上記実施の形態においては、異常（不良）状態を検知する電気負荷が、前照灯としてのライト４である場合を述べたが、電気負荷としては、これに限るものではなく、後尾灯としてのライトにも適用できる。また、ライト４としても、フィラメントランプやハロゲンランプなどの電球以外や、その他、ＬＥＤにも適用可能である。さらに、電気負荷としての他の適用例として、例えば、冬季などの寒い季節に、ハンドルグリップなどを暖めるヒータを電気負荷として設けて、このヒータに対して不良状態（例えば、一部が断線したり、一部がショートしたり）を検出し、このヒータに対する電圧変化に基づいて、通電回路の一部に設けたオン・オフ回路１７をＯＦＦ状態に制御可能に構成してもよい。
【００３２】
また、上記実施の形態では、警告部２１として警告ランプを用いた場合を述べたが、これに変えてブザー等の音を発するものを用いたり、これらを組み合わせたりしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明はライトなどの電気負荷を有する電動自転車に特に適しているが、これに限るものではなく、二次電池を使用しながら、移動する各種の移動体にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態に係る電動自転車の全体側面図
【図２】同電動自転車の簡略的なブロック図
【図３】同電動自転車の制御部の制御動作を示すフローチャート
【図４】（ａ）および（ｂ）は、同電動自転車のライトの電球が球切れを生じて断線状態となっている場合の電圧および電流の変化具合を示す図
【図５】（ａ）および（ｂ）は、同電動自転車のライトの電球が球切れを生じてショート状態となっている場合の電圧および電流の変化具合を示す図
【図６】本発明の他の実施の形態に係る電動自転車における制御部の制御動作を示すフローチャート
【図７】従来の電動自転車の簡略的なブロック図
【図８】その他の従来の電動自転車の簡略的なブロック図
【符号の説明】
【００３５】
４      ライト（電気負荷）
８      電動モータ
９      踏力検出部
１０    制御部
１２    バッテリ（二次電池）
１６    主電源スイッチ
１７    ライト操作スイッチ
１８    降圧回路
１９    電圧検出部
２０    オン・オフ回路
２１    警告部
【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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