(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸を回転させるペダル踏力と走行抵抗の差を検知するトルクセンサと、クランク軸の回転を進行方向のみ伝えるワンウェイクラッチと、その回転力を後輪スプロケットに伝達するチェーンと、クランク軸の回転力を受けて発電するオルタネーターと、オルタネーターから出力される直流電力を蓄電する二次電池と、前輪を駆動するハブモーターと、その回転軸に備えられて回転数を検出する速度センサと、トルクセンサ出力と速度センサ出力とを照合してアシスト量を調整するアシスト制御手段と、右手または左手ハンドルグリップ付近にあって右手または左手指で操作可能な始動押しボタンスイッチと、このスイッチを０．５〜１秒間長押しすることで停車状態から数秒間だけハブモーターが回転して発進する発進制御手段と、惰力走行時のハブモーターからの回生電力による充電電流を制御する回生ブレーキ制御手段と、サドル内部にあってサドルにかかる荷重を検知するサドルセンサと、その検知結果によって開閉されるサドルスイッチと、その情報を基に駐輪操作時などの暴走発進を防ぐ暴走発進抑制手段と、ハンドル中央付近の運転者が見やすい位置にあって、走行速度、二次電池電圧、走行モード、回生ブレーキモード、充電状況などを一括表示する表示手段と、電気回路全体の開閉と走行モード切り替えを行う電源キースイッチを備えたことを特徴とする電動アシスト自転車。
【請求項２】
前記アシスト制御手段は、そのアルゴリズムを変更することによってアシスト制御パターンを変えることができ、ノーマルモード、パワーモードなど多様な選択と設定が可能であって、電源キースイッチにてモードを切替えることを特徴とする請求項１記載の電動アシスト自転車。
【請求項３】
自己充電が可能な特徴を応用して、５V電源出力をUSBソケットから、１２V電源出力をシガライターソケットから供給して、災害などによる停電時に使用される非常用電源としての機能を備えたことを特徴とする請求項１記載の電動アシスト自転車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
電動アシスト自転車に関する技術分野
【背景技術】
【０００２】
本出願は、出願者が特許権者である、「特許文献１」に示す「特願２０１９−１８６５１１  自己充電で走行可能な電動自転車（令和２年２月１８日に特許査定）」に下記２点の改良を加え、必要な修正を施したものである。
【０００３】
（改良点１）クランク軸の回転力を後輪スプロケットに伝達するチェーンを付加することで、ハブモーター、または二次電池、またはオルタネーター、またはその全てに何らかの不具合が発生した場合でも自力走行ができるようにする。
（改良点２）自然災害時などの停電に備えて、スマートフォンやタブレット端末が接続可能な５V電源と、市販の１２V/１００Vインバーターにて昇圧し、パソコンや小型TVなどの家電製品が接続可能な１２V電源出力を付加する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特願２０１９−１８６５１１  自己充電で走行可能な電動自転車
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】該当なし
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
始動押しボタンスイッチにて始動発進可能で、自己充電しながら走行でき、最大走行距離に制限が無く、免許を必要とせずに公道走行が可能であって、５Vおよび１２Vの非常用電源出力を備えた電動アシスト自転車。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
クランク軸の回転をオルタネーターに伝えて発電し、その直流出力電力を二次電池に蓄電すると共に、ペダル踏力と走行抵抗の差を検出するトルクセンサの出力と走行速度を照合してアシスト量を調整するアシスト制御手段を介して前輪のハブモーターに供給して走行する。始動押しボタンスイッチによる発進時には、スイッチを長押しすることでハブモーターが二次電池の電力にて数秒間回転して発進し、それ以降は運転者がペダルを漕いで自己充電しながらアシスト走行する。
【０００８】
二次電池は、アシスト走行中にはオルタネーターから充電され、惰力走行中にはハブモーターからの回生電力によって充電される。発進・停止が短時間で頻繁に行われるか又は長時間放置されることによって電圧低下が懸念される場合には停車し、スタンドを立ててペダルを漕いで自己充電することができる。この際に後輪はフライホィールとして作用する。満充電までに時間を要する場合は二次電池を取り外し、屋内にて専用の充電器で充電することも可能である。
【０００９】
二次電池の出力電力は、安定化された５V出力と１２V出力が、それぞれUSBソケット、シガライターソケットを出力端子として電池ケース内に装備され、災害などによる停電の際には電池ケースを開け、５V出力にはスマートフォン、タブレット端末など、１２V出力には市販の１２V/１００Vインバーターを介して昇圧し、パソコンや小型TVなどの家電製品が接続可能である。二次電池電圧が下限設定値近くまで低下した場合には警告音と警告灯にて充電を促す。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電動アシスト自転車では次の効果が期待できる。
（１）一般的な電動アシスト自転車の走行可能距離は５０〜１００Kmであるのに対し、本発明の電動アシスト自転車では自己充電しながら走行するために走行可能距離に制限が無い。
（２）ペダルを漕がずに始動押しボタンスイッチによる動力発進が可能で、脚力の弱い主婦や高齢者に適している。
（３）二次電池の電圧低下が懸念される場合には停車し、スタンドを立ててペダルを漕ぐことによりオルタネーターから自己充電ができる。
（４）災害時など、停電の際には非常用電源となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】基本構成
【図２】発電機構と始動押しボタンスイッチ
【図３】電気系統基本構成
【図４】脚力とアシスト力の比率・クランク軸回転数と走行速度
【図５】非常用電源とロードバイクへの応用
【発明を実施するための形態】
【００１２】
シティサイクルとも称される普通自転車の一般的な仕様は、タイヤ直径＝０．６６ｍ、チェーンホイールと後輪スプロケットギヤとのギヤ比＝２．２８５なので、時速１０Kmで走行するに必要なクランク軸回転数は、１０ｘ１０００/０．６６ｘ３．１４ｘ２．２８５ｘ６０＝３５ｒｐｍである。この結果を基に、クランク軸回転数が３５ｒｐｍにて時速１０Kmに達し、自己充電しながら走行できる電動アシスト自転車を本発明の基本構成とする。
【００１３】
図１に本発明の基本構成を示す。１０１は自己励起型オルタネーターで、ギヤボックス１０２を経てクランク軸１０３の回転力が伝えられて発電する。二次電池１０４の負荷を軽くするために回転子の励磁電源には二次電池１０４を使用せず、オルタネーター内臓の直流発電機にて自己励磁し、その磁力を制御することで負荷の軽重に応じた電圧を出力して、二次電池１０４に適宜な充電電流を供給することで正常な充電を行う。
【００１４】
始動時（発進時）におけるハブモーター１２７の過大電流消費を極力低減して二次電池１０４の負担を軽くするために、ハブモーター１２７は減速ギヤを内蔵したギヤリダクション式ハブモーターを使用する。
【００１５】
１０４はリチウムイオン電池などの二次電池で、電池ケース１２０に納められ、電池ケースキー１１９にて施錠される。外部から充電する必要がある場合には、電池ケース１２０から取り外して専用充電器にて充電することができる。電池ケース１２０内には、発進制御手段、アシスト制御手段、回生ブレーキ制御手段、暴走発進抑制手段などを一括した中央制御手段１２１が収められている。さらに、災害などによる停電に備えて、USBソケットを介して５V電源があり、スマートフォンやタブレット端末などを、シガライターソケットを介した１２V電源には市販の１２V/１００Vインバーターにて昇圧してパソコンや小型TVなどの家電製品を接続することができる。
【００１６】
１１６は電源キースイッチで、「ロック・走行・充電」の３段階基本形から「ロック・ノーマル・パワー・充電」の４段階型まで、製品仕様に応じて変更される。「ロック」は電源OFFの状態で、オプション仕様のロック装置を付加すれば電源OFFと同時に車輪がロックされる。「走行」は３段階基本形の走行モード、「充電」はスタンド１２４を立て、ペダル１０８を漕いで充電する際の位置、「ノーマル」は４段階型の標準走行モード、「パワー」は強い加速のスポーツモードである。「走行」、「ノーマル」、「パワー」モードではS１a（図３）とS１bが同時に閉じられ、「充電」モードではS１aのみが閉じられる。一般的な電動アシスト自転車では二次電池の消耗を節約するためにエコモードを搭載している機種が多いが、本発明では自己充電しながら走行するためにその必要はない。
【００１７】
１２２は液晶パネルなどによる表示部で、電源キースイッチ１１６を入れると走行速度、電池電圧、走行モード、回生ブレーキモード、充電状況などを一括表示する。
【００１８】
１１５は始動押しボタンスイッチで、停車状態から発進するときに使用する。サドル圧力センサ１１８が圧力を検知して作動するサドルスイッチS６（図３）がONであって、前輪駆動輪１１０が静止しているときのみ有効で、約１秒間の長押しで始動スイッチS３（図３）が閉じられて二次電池１０４からハブモーター１２７に数秒間通電し、二次電池１０４だけの電力にて発進する。約１秒間の長押し時間を設ける理由は、手指がスイッチに触れた瞬間の突発的な飛び出しを防ぐためである。長押し時間は１秒に限らないが、０．５〜１．０秒が望ましい。
【００１９】
始動押しボタンスイッチ１１５にて発進し、前輪駆動輪１１０が１/４回転（＝９０度）以上回転すると、ハブモーター１２７の回転軸に装着された速度センサ３１０（図３）はこれを検知し、中央制御手段３０７（図３）が発進スイッチS４（図３）を閉じる。この時点で運転者はペダル１０８を漕ぎ始めているので、オルタネーター１０１と二次電池１０４からの電力がハブモーター１２７に供給され、二次電池１０４の電力だけで走行していた状態から、人力と発電機支援によるアシスト走行へと移行する。  
【００２０】
電源キースイッチ１１６が走行位置にあってサドルスイッチS６がONであり、前輪駆動輪１１０が静止している状態は、駐輪場から発進する際や公道での信号待ち状態などを想定していて、始動押しボタンスイッチ１１５が有効な発進待機の状態であるが、その状態においてペダル１０８に置いた足が不用意に動いても速度センサ３１０が前輪駆動輪１１０の１/４回転以上を検知しない限りハブモーター１２７は始動せず、意図しない暴走発進をすることはない。
【００２１】
ハブモーター１２７による動力アシスト走行の状態から両足を止めて惰力走行状態に移ると、トルクセンサ３０３（図３）はこれを検知し、回生ブレーキ制御手段３０９（図３）は発進スイッチS４（図３）を開き、ハブモーター１２７からの回生電力を二次電池１０４に蓄電すると同時に回生ブレーキが作動する。このとき回生ブレーキは前輪駆動輪１１０を制動するために、急激な制動は前輪ロックを引き起こして転倒する危険があり、回生ブレーキ制御手段３０９は回生ブレーキ調整抵抗３１４（図３）の抵抗値を調整して走行速度に見合った安全な制動量を加える。一例として、時速１０Km以上では制動量を少量に、時速１０Km以下ではフル制動に近い制動をかけるなどの対応をする。
【００２２】
普通自転車の走行において、上り坂や下り坂にさしかかると運転者は速度の低下や加速を視覚で認識すると同時にペダルにかかる荷重の増減からも感じ取ってペダルを強く漕ぐか、またはペダルを静止してブレーキをかけるなどの操作で速度の調整を行うが、本発明においても同様の操作が行われる。すなわち上り坂における登坂抵抗はペダル１０８の荷重増大となって運転者にペダル１０８の踏力増加による速度回復を促し、トルクセンサ３０３はこの量を検知してアシスト制御手段３０８（図３）がハブモーター１２７によるアシスト力を法定限度内で増加させる。
【００２３】
下り勾配での自然加速に対しては、それを抑えるべくペダル１０８を静止させて後輪ブレーキレバー１１３を絞ることで加速を抑える。この状態では回生ブレーキが適度に作動しているので普通自転車よりも安全性が高い。  
【００２４】
１１１、１１２はそれぞれ前輪、後輪のディスクブレーキで、前輪ブレーキバー１１４、後輪ブレーキバー１１３にて操作される。ブレーキの種類はディスク型に限らず、どのようなタイプを使用してもよい。後輪ブレーキレバー１１３にはハブモーター１２７への電力供給を止めるためのセンサが内蔵されていてブレーキスイッチS５（図３）と連動し、アシスト走行中ではレバー１１３を一定量絞ることで物理的に後輪を制動すると共にハブモーター１２７への電力供給を止め、レバー１１３を戻せば再び通電される。惰力走行中にレバー１１３を絞れば、作動中の回生ブレーキと後輪の物理ブレーキの両方で効率よく制動され、レバー１１３を戻せば回生ブレーキのみの制動に戻る。停止する場合はレバー１１３を絞り続け、前輪駆動輪１１０の回転数がゼロになった時点で回生ブレーキ制御手段３０９が回生ブレーキを解除すると同時に中央制御手段３０７（図３）は発進スイッチS４が開放の状態であることを確認し、ハブモーター１２７の停止を確認して発進待機の状態に戻す。
【００２５】
１１８はサドル１１７内に組み込まれた圧力センサで、１０Kg以上の圧力を検知して運転者がサドル１１７に乗っているか否かを認識し、センサが圧力を検知しない状態ではサドルスイッチS６が開放されてハブモーター１２７は始動しない。駐輪時に手押しで駐輪操作する際など、運転者がサドル１１７から降りた状態で手指が不用意に始動押しボタンスイッチ１１５に触れるか、またはサドル１０８に足が触れても暴走発進することはない。圧力センサの検知重量は、運転者がサドル１１７上にあるか否かを正しく検知できればよいので、１０Kgに限ることはない。
【００２６】
図２−１に発電機構を示す。クランク軸２０３の回転力は、ワンウェイクラッチ２０７によって前進の一方向のみが伝えられる。チェーンホイール２０６はチェーン２１０を介して後輪スプロケットに回転力を伝え、発電機ギヤA、２０５は発電機ギヤB、２０９を介してオルタネーター２０８を駆動して発電する。２０４は磁歪型のトルクセンサであり、ペダル２０１の踏力とチェーンホイール２０６に伝わる走行抵抗の差を検知してアシスト制御手段３０８に送り、アシスト量を調整する。
【００２７】
図２−２は始動押しボタンスイッチ１１５の詳細図で、右ハンドルグリップ付近に取り付ける際の取り付け方向を示している。２２１は誤操作を防止する保護壁で、運転者は正面図右方向の開口部から親指にて操作する。２２３はプッシュオン型のスイッチ本体で、雨天を想定した防水ゴム２２２に覆われている。２２４はスイッチ基台、２２５はハンドルに取り付けるための固縛ベルト、２２６は発進制御手段に接続される電線である。
【００２８】
以上で各装備と手段の説明を終わり、次に本発明の電動アシスト自転車の乗り方を説明する。発進方法には下記の２種類の方法がある。
１．始動押しボタンスイッチ１１５にて発進する方法
２．運転者がサドル１１７に乗った状態でペダル１０８を漕いで発進する方法
【００２９】
１．始動押しボタンスイッチ１１５による発進方法
始動押しボタンスイッチ１１５は誤操作を防ぐために、図２−２のように周囲の左半分が保護壁２２１で囲まれていて、スイッチ本体２２３は防水目的のゴムカバー２２２で覆われている。このスイッチはサドルスイッチS６（図３）がONであって、前輪駆動輪１１０が静止しているときのみ有効である。
【００３０】
運転者がサドル１１７に乗っている停車状態からこのスイッチを長押しすると、約１秒後に発進スイッチS３（図３）が数秒間だけ閉じてハブモーター１２７が始動し、前輪駆動輪１１０が回転して発進するので、運転者はこの数秒以内にペダル１０８を漕いで後輪を人力駆動すると共にオルタネーター１０１を駆動して二次電池１０４への充電を開始する。前輪駆動輪１１０が１/４回転（＝９０度）以上回転すると発進スイッチS４が閉じられてハブモーター１２７への給電が継続され、アシストが付加された状態での走行が開始される。
【００３１】
道路交通法の「電動アシスト自転車」の定義に沿えば、発進から時速１０Kmまでは人力によるペダル踏力とアシストの比率は１対２と規定されている。本発明におけるこの領域のペダル踏力は一般の電動アシスト自転車相当であるべきであるが、オルタネーター１０１を駆動するに必要な回転力が新たな負荷として加わるので、この分を加味してアシストしなければならない。本発明では、この領域のペダル踏力が一般の電動アシスト自転車相当になるように、アシスト制御手段３０８が走行速度をモニターしながらトルクセンサ３０３の出力を監視し、その結果を基に走行速度に対するハブモーター１２７のアシスト量を調節して、一般の電動アシスト自転車のペダル踏力と整合するように制御している。
【００３２】
同じく時速１０Kmから２４Kmまでの領域は１対２から０までの線形逓減と規定されているので、この区間も同様にアシスト制御手段３０８がアシスト量を制御する。
【００３３】
時速２４Km以上についてアシストは認められないが、この領域における普通自転車のペダル踏力と整合させるために、本発明では引き続きアシストを必要とする。すなわち、この領域でのペダル１０８にかかるオルタネーターの荷重分を、ハブモーター１２７のアシスト力によって相殺することで普通自転車のペダル踏力に整合させている。
【００３４】
海外の道路交通法では、日本仕様の「フル電動自転車」であっても免許を必要とせずに公道走行可能な場合が多く、モーター出力の上限とアシスト解除速度の一例は、EU諸国＝２５０W/２５Km、英国・カナダ＝５００W/３２Kmなどと規定されているが、走行速度に対するアシスト量の厳格な規定は無いようで、走行モードのアルゴリズムも簡素化できる。海外市場を志向した生産を行う場合には、仕向け地に応じた仕様を設定すればよい。
【００３５】
２．ペダルを漕いで発進する方法
ハブモーター１２７による始動に依存せず人力で発進する方法である。運転者はサドル１１７に乗り、ペダル１０８を漕いで後輪１０６を人力駆動して発進し、前輪駆動輪１１０を９０度以上回転させて速度センサ３１０にこれを検知させ、発進スイッチS４を閉じることで二次電池１０４とオルタネーター１０１からの電力がハブモーター１２７に供給されてアシスト走行が開始される。
【００３６】
この方法は二次電池１０４の負担を軽くする目的での発進方法であるが、公道での信号待ちなど簡単操作で確実な発進が求められる場合や脚力の弱い主婦や高齢者には１．の始動押しボタンスイッチ１１５による発進方法が望ましい。
【００３７】
図４−１は、運転者がペダルを漕ぐ際の脚力とモーターによるアシスト力の比率を走行速度ごとに示したものである。（X）は国土交通省の規定による制限、（Y）は一般的な電動アシスト自転車のパワーモードで、法規制による上限に対して約１０％の安全マージンがあり、（Z）はノーマルモードの一例である。
【００３８】
本発明の電動アシスト自転車では、ペダル踏力にオルタネーターを駆動する荷重が新たに加わるため、一般的な電動アシスト自転車のペダル踏力に整合させるにはアシスト量を増やしてオルタネーターを駆動する荷重を相殺する必要があり、アシスト制御手段３０８は走行速度をモニターしながらトルクセンサ３０３の出力を監視し、その結果を基にハブモーター１２７のアシスト量を調節して、一般の電動アシスト自転車のペダル踏力と整合するように制御している。
【００３９】
国土交通省の規定は、既存の一般的な電動アシスト自転車を対象にしたものであり、発電機を備えた本発明のように前例のない構造の電動アシスト自転車に対して同様の法規が適用されるかどうかは国土交通法の判断を待たねばならない。よって上述の説明は、現行の法規定がそのまま適用されるものと仮定した上での考察である。
【００４０】
図４−２にクランク軸回転数と走行速度の関係を示す。実線は本発明のノーマル走行モードで、クランク軸回転数と走行速度の関係は普通自転車と同一であるが、B、C領域における本発明のペダル踏力はハブモーターのアシストによって一般の電動アシスト自転車のペダル踏力とほぼ同等である。
【００４１】
領域Aは始動押しボタンスイッチ１１５を押して発進操作を行った状態を示しており、領域Bは運転者がペダル１０８を漕いで後輪１０６を人力駆動すると共にオルタネーター１０１による発電が開始されて二次電池１０４を充電してハブモーター１２７に給電され、アシスト走行で加速している状態を示している。クランク軸回転数が３５ｒｐｍのときに時速１０Kmに達し、アシスト量はアシスト制御手段３０８にて一般の電動アシスト自転車のペダル踏力に相当するように制御される。
【００４２】
領域Cは同様に時速１０Kmから２４Kmまでの加速の状況で、クランク軸回転数が８４ｒｐｍで時速２４Kmに達する。アシスト量はアシスト制御手段３０８にて一般の電動アシスト自転車のペダル踏力に相当するように制御される。
【００４３】
時速２４Km以上の領域Dは、アシストが認められない領域であるが、本発明ではオルタネーター１０１を駆動するに要する荷重分を相殺するために引き続きハブモーター１２７によるアシストを継続して一般の電動アシスト自転車のペダル踏力に相当するように制御される。
【００４４】
図４−２の破線のように、時速３０Ｋｍ（＝クランク軸回転数１０５ｒｐｍ）以上では安全のため、これ以上の加速を抑える目的でアシストを停止する。このためペダル踏力はオルタネーター１０１の駆動に要する荷重が付加されたままとなって運転者に重いペダル荷重を感じさせ、これ以上の加速を抑えるように促す。
【００４５】
図３に電気系統の基本構成を示す。各検知手段からの信号を解析して所定の制御を行う各制御手段は、中央制御手段３０７に集約されて包括的に制御される。
【００４６】
S１は主電源の開閉を行う電源キースイッチで、走行を開始する際にこのスイッチを「走行」位置にすれば、S1aとS1bがONになり、運転者がサドル１１７に乗った時点でサドルセンサ３１３がそれを検知してサドルスイッチS6がONになって発進待機の状態になる。
【００４７】
始動押しボタンスイッチS２が長押しされると、遅延回路３０１によって約１秒（０．５〜１．０秒）後に始動スイッチS３がONになり、二次電池３１１からの電力でハブモーターMを始動させて発進し、保持回路３０２によってその状態が数秒間保持される。数秒間とは、速度センサ３１０によって前輪駆動輪１１０が９０度以上回転したことを検出した中央制御手段３０７が発進スイッチS４を閉じ、運転者がペダル１０８を漕ぎ始めて後輪を人力駆動し、且つオルタネーター３１２が発電を開始するまでに要する時間を意味する。この期間内に前輪駆動輪１１０の回転が検出されなければ何らかの不具合発生と判断し、S４は開放のまま保持回路３０２のタイムアウトとなって表示部にエラーメッセージを表示する。交差点での発進時などでこの状態に陥った場合には、ペダル１０８を漕いで自力走行し、安全な路肩まで移動すればよい。
【００４８】
始動押しボタンスイッチS２にて発進したあと、運転者はただちにペダル１０８を漕いで人力で後輪１０６を駆動すると共にオルタネーター３１２を回転させる。オルタネーター３１２からの電力と充電を開始した二次電池３１１の電力は、中央制御手段３０７によって閉じられた発進スイッチS４を通ってハブモーターMを駆動する。アシスト制御手段３０８は走行速度をモニターしながらトルクセンサ３０３の出力を監視してアシスト量を調節し、アシスト走行が開始される。
【００４９】
アシスト走行状態において軽く制動をかけるには、手動ブレーキ３０６のレバーを軽く絞れば後輪ディスクブレーキ１１２が物理的に制動をかけて速度が低下する。さらに制動する場合にはレバーを深く絞ることで物理的制動が強くなると同時にブレーキスイッチＳ５が開放されてハブモーターＭは空転し、回生ブレーキが作動する。制動を終えてレバーを戻せばブレーキスイッチＳ５が閉じてハブモーターＭは再び動力回転する。
【００５０】
クランク軸が静止している惰力走行状態では発進スイッチS４は開放され、空転するハブモーターＭは発電機として機能して二次電池３１１を充電すると同時に回生ブレーキとして動作する。回生ブレーキは前輪駆動輪１１０を制動するので、前輪ロックによる転倒を防ぐために回生ブレーキ制御手段３０９は回生ブレーキ調整抵抗３１４を調節して走行速度に応じた安全な制動量を加える。この状態からさらに制動をかけて停車するには手動ブレーキ３０６を絞って物理的に制動し、最終的に前輪駆動輪１１０が静止した時点で回生ブレーキは解除、S４は開放されたままとなり、発進待機の状態に戻る。
【００５１】
発進と停止が頻繁に繰り返えされるか、または長期間の放置などの理由で二次電池３１１の電圧低下が懸念される場合には、スタンド１２４を立ててペダル１０８を漕ぎ、発電することにより二次電池３１１を充電することができる。この状態で後輪１０６はフライホィールとして作用して円滑な発電ができる。充電に際して電源キースイッチ１１６は「充電」位置に切り替えられ、Ｓ１ａ＝ＯＮ、Ｓ１ｂ＝ＯＦＦとなる。充電状況は表示部３１５によってモニターできる。
【００５２】
図５−１に非常用電源のブロック図を示す。５０１は二次電池、５０２、５０３はそれぞれ１２V、５V用の定電圧手段、５０４、５０５はそれぞれ１２V、５V用のポリスイッチ（自己復帰型過電流ヒューズ）、５０６は１２V出力用のシガライターソケット、５０７は５V出力用のUSBソケットであり、主として災害時の非常用電源として使用される。
【００５３】
１２V電源にはシガライターソケットを介して、市販のカー用アクセサリが接続でき、１２V/１００Vインバーターで昇圧すればパソコンや小型TVなどの家電製品を接続できる。５V電源は、スマートフォンやタブレット端末、その他一般のUSB機器が接続可能である。
【００５４】
これらの機器を接続する際の留意点は、機器の定格消費電力が非常用電源の定格容量を超えないことであるが、万一の場合にはポリスイッチ５０４、５０５が作動して機器と二次電池を保護する。ポリスイッチは過電流による発熱にて高抵抗になることで回路電流を遮断し、一定の冷却時間を経過すると抵抗値がゼロオーム近くになって自己復帰する。
【００５５】
機器を接続して長時間連続使用する場合には、スタンドを立て、ペダルを漕いでオルタネーターを駆動して定期的に二次電池５０１を充電する必要がある。電圧監視手段５０８は二次電池５０１の電圧を監視して、充電が必要な下限設定電圧に接近すると警報機５１０の警告音と警告灯５０９の点滅にて充電を促す。充電の際にペダルを漕げば、後輪はフライホィールとして作用してオルタネーターを円滑に回転させる。
【００５６】
図５−２は、長距離ツーリングや山間地ツーリングに使用されるロードバイクやクロスバイクに本発明の自己充電アシスト機能と非常用電源機能を付加したものである。山間地などでモバイル端末やGPS端末などの内臓電池や予備電池を使い切ってしまったときの充電手段として効果を発揮する。
【実施例】
【００５７】
前記「発明を実施するための形態」にて詳述したように、図１に示す一人乗りの基本構成や図５−２に示すロードバイクやクロスバイクなどへの実施が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の電動アシスト自転車は自己充電しながら走行するために、走行可能距離に制限が無いという特長が産業上の利用可能性を高めると期待される。道路交通法にて定める要件を満たせば一般的な電動アシスト自転車と同様の分類として認可されると考えられ、免許を必要とせずに公道を走行することが可能になる。さらに災害時などの停電に際しては、電池ケース内に装備された５V電源と１２V電源を活用してスマートフォンやタブレット端末、パソコンや小型TVなどの家電製品が接続でき、一般的な電動アシスト自転車やフル電動自転車に比して商品価値が高いために新規市場の開拓が期待できる。
【００５９】
海外の道路交通法は日本の規制よりも緩く、日本ではフル電動自転車に規定される構造であっても免許を必要とせずに公道を走行できる場合が多いので、本発明の特長を強化して、それぞれの国家の法規に合わせた仕様の製品を揃えることで海外市場の開拓に貢献できる。
【符号の説明】
【００６０】
各図面の下段に符号説明あり
【要約】      （修正有）【課題】自己充電しながら走行でき、最大走行距離に制限が無く、５Vおよび１２Vの非常用電源出力を備えた電動アシスト自転車を提供する。【解決手段】クランク軸の回転力をオルタネーターに伝えて発電し、その直流出力電力を二次電池に蓄電すると同時に前輪のハブモーターに供給し、トルクセンサの出力と走行速度を照合するアシスト制御手段にてハブモーター出力を調整してアシスト走行する。始動押しボタンスイッチによる発進時には、スイッチを長押しすることでハブモーターが二次電池の電力にて数秒間回転して発進し、それ以降は運転者がペダルを漕いで自己充電しながら走行する。二次電池は走行中にはオルタネーターから充電され、惰力走行中にはハブモーターからの回生電力によって充電される。二次電池には、５Vと１２Vの非常用電源出力があって、市販の１２V/１００Vインバーターにて昇圧して小型家電製品を接続することも可能である。【選択図】図１【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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