(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源ラインの電源電圧をマイクロコンピュータで監視し、電池電圧の低下を検出してアシストモータへの通電状態を電池電圧が正常な場合とは別の状態に切り換えるアシスト自転車において、
アシストモータの制御を実行している前記マイクロコンピュータによってコントロールされるとともにランプと前記電源ラインとの間に介装され、前記電源ラインから供給される入力電圧がランプの定格電圧付近の第１の規定電圧値よりも低電圧の状態では出力電圧をオフし、第１の規定電圧値よりも高電圧でランプの定格電圧付近の第２の規定電圧値以下の状態では入力電圧を出力電圧として出力し、前記規定電圧値を越える状態では出力電圧をオフする出力電圧制限部を設け、
マイクロコンピュータを、アシストモータを運転中に電源ラインの電圧が低下してアシストモータの運転をシャットダウンした状態では、出力電圧制限部の出力を間欠にオンオフするように構成した電動アシスト自転車。
【請求項２】
電源ラインの電源電圧をマイクロコンピュータで監視し、電池電圧の低下を検出してアシストモータへの通電状態を電池電圧が正常な場合とは別の状態に切り換えるアシスト自転車において、
アシストモータの制御を実行している前記マイクロコンピュータによってコントロールされるとともにランプと前記電源ラインとの間に介装され、前記電源ラインから供給される入力電圧がランプの定格電圧付近の第１の規定電圧値よりも低電圧の状態では出力電圧をオフし、第１の規定電圧値よりも高電圧でランプの定格電圧付近の第２の規定電圧値以下の状態では入力電圧を出力電圧として出力し、前記規定電圧値を越える状態では出力電圧をオフする出力電圧制限部を設け、
マイクロコンピュータを、アシストモータを運転中に電源ラインの電圧が低下してアシストモータの運転をシャットダウンした状態を記憶し、このシャットダウン記憶状態では出力電圧制限部の出力を間欠にオンオフするように構成した電動アシスト自転車。
【請求項３】
電源ラインの電源電圧をマイクロコンピュータで監視し、電池電圧の低下を検出してアシストモータへの通電状態を電池電圧が正常な場合とは別の状態に切り換えるアシスト自転車において、
アシストモータの制御を実行している前記マイクロコンピュータによってコントロールされるとともにランプと前記電源ラインとの間に介装され、前記電源ラインから供給される入力電圧がランプの定格電圧付近の第１の規定電圧値よりも低電圧の状態では出力電圧をオフし、第１の規定電圧値よりも高電圧でランプの定格電圧付近の第２の規定電圧値以下の状態では入力電圧を出力電圧として出力し、前記規定電圧値を越える状態では出力電圧をオフする出力電圧制限部を設け、
マイクロコンピュータを、ペダル入力が無い状態が規定時間以上にわたって継続したことを検出してランプの点灯状態を切り換えるように構成した電動アシスト自転車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ランプを備えた電動アシスト自転車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
坂道などでも楽なペダリングで上れるように、ペダルを踏むことによって発生するトルクを検出し、この検出トルクに基づいてモータの回転制御を実施して走行駆動力を補助するように構成されたアシスト自転車がある。
【０００３】
従来のアシスト自転車の電気回路は、図５に示すようにアシストモータ１と、電池２と、前記検出トルクに基づいてアシストモータ１の回転制御を実施するアシスト制御部３を有している。アシスト制御部３は高機能化を達成するためにマイクロコンピュータで構成されている。
【０００４】
電池２の定格電圧は例えば２４ボルトで、ランプスイッチ４をオンすると電圧降下回路５を介して前照灯のランプ６に電源電圧が印加される。
具体的には、ランプ６の定格が２４ボルトの場合、前記電池２を充電しようとして充電器７を接続すると、電圧降下回路５を設けていないとランプ６に３８ボルト程度の電圧が印加されランプ６が破損する。
【０００５】
ランプの破損を防止する電圧降下回路５は、ＤＣ／ＤＣコンバータで構成されており、図６に示すように入力電圧が２４ボルトを越えても出力電圧を２４ボルトでクリップするように構成されている。
【０００６】
また、電圧管理部８は、電池２の端子電圧に基づいて電池残量管理を実施するように構成されており、電池の端子電圧が規定電圧を下回ったことを検出すると、電池の過放電を防止するために前記ランプ６の回路に直列に接続されている制御素子９をオフしてランプスイッチ４がオン状態になっていてもランプ６を消灯させる。なお、電圧降下回路５と電圧管理部８が１枚のプリント基板１０に実装されてプラスチック製のランプハウジング１１（図７参照）に内蔵されている。
【０００７】
アシスト制御部３はプリント基板１０とは別のプリント基板１２に実装されてアシスト自転車の本体フレームに取り付けられている金属製のケーシング１３に内蔵されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の構成では、ＤＣ／ＤＣコンバータを搭載しているので、この実装スペースが必要である。また、電池の過放電を防止するために電池の端子電圧が規定電圧を下回ったことを検出するとランプを強制的にオフするように構成されているが、アシスト走行中に電池容量の低下が発生してアシストモータ１への通電をシャットダウンする規定電池電圧とランプを強制的にオフする際の規定電池電圧とがほぼ同じに設定されており、アシストモータ１がシャットダウンされた際にはランプもオフされてしまう構成であって、使い勝手が悪いのが現状である。
【０００９】
本発明はランプの制御に要求される回路の実装スペースをできる限り削減することができ、しかも、電池の過放電を防止しながらも走行中にランプが消灯してしまわない使い勝手の良好なものを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のアシスト自転車は、アシストモータへの通電状態を管理しているマイクロコンピュータによってランプへの通電を管理する出力電圧制限部を実現したことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の電動アシスト自転車は、電源ラインの電源電圧をマイクロコンピュータで監視し、電池電圧の低下を検出してアシストモータへの通電状態を電池電圧が正常な場合とは別の状態に切り換えるアシスト自転車において、アシストモータの制御を実行している前記マイクロコンピュータによってコントロールされるとともにランプと前記電源ラインとの間に介装され、前記電源ラインから供給される入力電圧がランプの定格電圧付近の第１の規定電圧値よりも低電圧の状態では出力電圧をオフし、第１の規定電圧値よりも高電圧でランプの定格電圧付近の第２の規定電圧値以下の状態では入力電圧を出力電圧として出力し、前記規定電圧値を越える状態では出力電圧をオフする出力電圧制限部を設け、マイクロコンピュータを、アシストモータを運転中に電源ラインの電圧が低下してアシストモータの運転をシャットダウンした状態では、出力電圧制限部の出力を間欠にオンオフするように構成したことを特徴とする。
【００１６】
請求項２記載の電動アシスト自転車は、電源ラインの電源電圧をマイクロコンピュータで監視し、電池電圧の低下を検出してアシストモータへの通電状態を電池電圧が正常な場合とは別の状態に切り換えるアシスト自転車において、アシストモータの制御を実行している前記マイクロコンピュータによってコントロールされるとともにランプと前記電源ラインとの間に介装され、前記電源ラインから供給される入力電圧がランプの定格電圧付近の第１の規定電圧値よりも低電圧の状態では出力電圧をオフし、第１の規定電圧値よりも高電圧でランプの定格電圧付近の第２の規定電圧値以下の状態では入力電圧を出力電圧として出力し、前記規定電圧値を越える状態では出力電圧をオフする出力電圧制限部を設け、マイクロコンピュータを、アシストモータを運転中に電源ラインの電圧が低下してアシストモータの運転をシャットダウンした状態を記憶し、このシャットダウン記憶状態では出力電圧制限部の出力を間欠にオンオフするように構成したことを特徴とする。
【００１８】
請求項３記載の電動アシスト自転車は、電源ラインの電源電圧をマイクロコンピュータで監視し、電池電圧の低下を検出してアシストモータへの通電状態を電池電圧が正常な場合とは別の状態に切り換えるアシスト自転車において、アシストモータの制御を実行している前記マイクロコンピュータによってコントロールされるとともにランプと前記電源ラインとの間に介装され、前記電源ラインから供給される入力電圧がランプの定格電圧付近の第１の規定電圧値よりも低電圧の状態では出力電圧をオフし、第１の規定電圧値よりも高電圧でランプの定格電圧付近の第２の規定電圧値以下の状態では入力電圧を出力電圧として出力し、前記規定電圧値を越える状態では出力電圧をオフする出力電圧制限部を設け、マイクロコンピュータを、ペダル入力が無い状態が規定時間以上にわたって継続したことを検出してランプの点灯状態を切り換えるように構成したことを特徴とする。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。
図１に示すように、アシストモータ１と電池２と、車速検出スピードと前記検出トルクに基づいてアシストモータ１の回転制御を実施するアシスト制御部３と、出力電圧制限部１４を有している。出力電圧制限部１４は電池２とランプ６との間に直列に介装されている。１５はランプ点灯指示スイッチで、自己復帰型のモーメンタリースイッチで構成されている。
【００２０】
アシスト制御部３と出力電圧制限部１４は高機能化を達成するためにマイクロコンピュータで構成されており、特に単一のマイクロコンピュータ１２で実現されている。また、図１には図示されていないが、電池２からマイクロコンピュータ１２への通電をオン／オフするメインスイッチも備えている。
【００２１】
図２（ａ）（ｂ）はマイクロコンピュータ１２の構成を示すフローチャートを示す。
図２（ａ）はメインルーチンを示す。
【００２２】
ステップＳ１では、車速検出スピードと前記検出トルクに基づいてアシストモータ１の回転制御を実施する。なお、このステップＳ１では後述のシャットダウンフラグがセットされている状態ではアシストモータ１の回転制御を実施しないように構成されている。
【００２３】
ステップＳ２では、電源ライン１６の電圧を読み取って、ステップＳ３で電圧値を判定する。具体的には、ステップＳ３では電池２の容量の低下を電池電圧の低下から判定しており、判定の基準電圧はアシストモータ１への通電状態に応じてその都度に自動的に切り換えられるが、電池２の定格電圧が２４ボルトでアシストモータ１への大電流の通電中の場合には電池電圧が１６ボルトより低下すると電池容量が低下して過放電の可能性があると判定する。
【００２４】
ステップＳ３で過放電の状態ではないと判定された場合には、ステップＳ４を実行する。ステップＳ４ではランプフラグがセットされているかどうかを判定する。
【００２５】
ここで言うランプフラグは、図２（ｂ）に示す割り込みルーチンの実行によってセットされる。この割り込みルーチンはランプ点灯指示スイッチ１５が操作されたことを検出したときに実行される。
【００２６】
ランプ点灯指示スイッチ１５が操作されると、ステップＳ４−ａでは既にランプフラグがセットされているかどうかをチェックする。ステップＳ４−ａにおいてラグがセットされていない（ランプ消灯中）と判定されると、ステップＳ４−ｂでランプフラグをマイクロコンピュータ１２のメモリ領域の所定のアドレスにセットする。
【００２７】
ステップＳ４においてランプフラグがセットされていないと判定された場合には、ステップＳ１に戻ってステップＳ１〜ステップＳ４のルーチンを繰り返し実行する。
【００２８】
ステップＳ３において電圧低下から電池容量の低下を検出すると、ステップＳ５を実行してアシストモータ１への通電をオフし、ステップＳ６でマイクロコンピュータ１２のメモリ領域の所定のアドレスにシャットダウンフラグをセットする。
【００２９】
ステップＳ４でランプフラグがセットされていると判定すると、ステップＳ７では、シャットダウンフラグがセットされているかどうかをチェックする。シャットダウンフラグがセットされていない場合には、ステップＳ８ではステップＳ２の読み取り電圧に基づいてアシスト制御部３が出力電圧制限部１４に指示して、例えばランプ６へ電圧を印加してランプ６を連続点灯させる。
【００３０】
図３はステップＳ８での出力電圧制限部１４の入出力特性を示している。ステップＳ８では、ステップＳ２での読み取り電圧値が１６ボルトから２８ボルトの範囲の場合には制御素子をオン状態に切り換えて入力側の電圧をそのまま出力側に出力して定格２４ボルトのランプ６を点灯させる。また、ステップＳ２での読み取り電圧値が１６ボルト未満の場合と２８ボルトを越えている場合には、制御素子をオフ状態に切り換えてランプ６に電圧を印加しないようにして、１６ボルト未満の場合の電池２の過放電の防止を実行し、２８ボルトを越えている場合のランプ６の損傷の防止を達成している。
【００３１】
ステップＳ７においてシャットダウンフラグがセットされていると判定した場合には、ステップＳ９を実行する。
図４はステップＳ９での出力電圧制限部１４の入出力特性を示している。ステップＳ９では、ステップＳ２での読み取り電圧値が２０ボルト未満の場合と２８ボルトを越えている場合には、制御素子をオフ状態に切り換えてランプ６に電圧を印加しないようにして、２０ボルト未満の場合の電池２の過放電の防止を実行している。２０ボルトから２８ボルトの範囲の場合には制御素子を所定周期でオン／オフさせる間欠点灯の状態に切り換えて入力側の電圧をそのまま出力側に出力して定格２４ボルトのランプ６を点灯させて、電池容量が低下するとともにランプ点灯指示を受けている使用状態でのランプの点灯時間をできる限り延長させて使い勝手を改善している。
【００３２】
ステップＳ８またはステップＳ９を実行すると、次いでステップＳ１０を実行する。ステップＳ１０では、規定時間以上にわたってペダルが漕がれていない状態かどうかをチェックし、ペダルが漕がれている場合にはステップＳ１に戻る。
【００３３】
ステップＳ１０において、規定時間以上にわたってペダルが漕がれていないと判定された場合には、ステップＳ１１を実行してアシストモータ１への通電を強制的にオフし、ステップＳ１２を実行してランプフラグをリセットしてステップＳ１に戻ってランプを自動消灯して無駄な電力消費を低減している。
【００３４】
なお、通常に利用者が手動で消灯する場合には、ランプ点灯指示スイッチ１５を再操作すると、ステップＳ４−ａを実行して次いでステップＳ４−ｃを実行して、ステップＳ４−ｂでセットしたランプフラグをリセットして消灯が実行される。
【００３５】
このように単一のマイクロコンピュータ１２でアシスト制御だけでなくランプの制御も実行しているため、従来のようにＤＣ／ＤＣコンバータを使用しなくても充電器７接続された場合などであってもランプを確実に破損から保護することができ、アシスト制御の入力情報となっている検出トルクや車速情報、アシストモータへの通電状態を示す情報およびペダリング情報などを有効に活用して、電池２の過放電を確実に防止しながらも、良好な使い勝手を実現している。
【００３６】
さらに、従来では必要としていたＤＣ／ＤＣコンバータの設置スペースが必要でなくなり、マイクロコンピュータ１２もアシスト自転車の本体フレームに取り付けられている金属製のケーシング１３に内蔵したものだけで済むため、信頼性の向上も期待できる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明の電動アシスト自転車は、アシストモータの制御を実行しているマイクロコンピュータによってコントロールされるとともにランプと前記電源ラインとの間に介装され、電源ラインから供給される入力電圧がランプの定格電圧付近の第１の規定電圧値よりも低電圧の状態では出力電圧をオフし、第１の規定電圧値よりも高電圧でランプの定格電圧付近の第２の規定電圧値以下の状態では入力電圧を出力電圧として出力し、前記規定電圧値を越える状態では出力電圧をオフする出力電圧制限部を設けたため、ハードウエアの構成が簡潔で、信頼性の向上と使い勝手の改善を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のランプ装置を使用したアシスト自転車の電気回路構成図
【図２】同実施の形態の要部のフローチャート図
【図３】同実施の形態の要部の入出力特性図
【図４】同実施の形態の要部の入出力特性図
【図５】従来のアシスト自転車の電気回路構成図
【図６】同従来例の要部の入出力特性図
【図７】一般的なアシスト自転車の外観図
【符号の説明】
１    アシストモータ
２    電池
３    アシスト制御部
６    ランプ
１２    マイクロコンピュータ
１４    出力電圧制限部
１５    ランプ点灯指示スイッチ
１６    電源ライン
【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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