(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペダルと、バッテリーを電源とする駆動モータ及びこの駆動モータを制御するための電力変換部とその制御部とを備えた自転車において、
前記駆動モータをアウタロータータイプの永久磁石式同期モータとし、前記バッテリーと電力変換部間にキースイッチと、このキースイッチと並列に回生電流を通すためのダイオードを接続すると共に、前記キースイッチがオフ状態で、且つ、前記同期モータに誘起電圧発生時には電力変換部の負側半導体スイッチをオンして同期モータを短絡状態となし、このモータに流れる電流が上限電流設定値となったとき前記電力変換部の負側の半導体スイッチをオフにし、流れる電流が下限電流設定値となったときに前記電力変換部の負側の半導体スイッチをオンして制動トルクを確保するようにしたことを特徴とした電動アシスト式自転車の盗難防止方法。
【請求項２】
前記バッテリーと制御部間に圧力スイッチを設け、このスイッチは自転車のサドルに座ったときにオンするようにしたことを特徴とした請求項１記載の電動アシスト式自転車の盗難防止方法。
【請求項３】
前記バッテリーと制御部間にスイッチを設け、このスイッチは自転車のペダル踏み込みによってオンするように構成したことを特徴とした請求項１記載の電動アシスト自転車の盗難防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動アシスト自転車の盗難防止方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動アシスト式自転車は２つの駆動力を備えており、その一つはペダルからの駆動力でチェーンを介してケーシングの回転側に伝達して車輪を回転させる駆動力と、他の一つは、ペダルにかかるトルクを検出し、そのトルクと同じ大きさのトルクでモータを回転し、減速機構を介して車輪を駆動するように構成されている。
このような電動アシスト式自転車は種々提案されているが、何れも駆動部にモータを配設することに伴ない、その構成の小形軽量化を図ることを目的として駆動モータを高速化し、ギヤーやプーリにより減速して必要とするトルクを得るようにしている。
更に、駆動部とタイヤ部をチェーンおよびワンウエクラッチを介して連結しているものと、タイヤ部に駆動モータを設けた場合でも減速機構を設けている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電動アシスト式自転車は、何れも減速機構を設けているためにコンパクトな機構にまとめることができず、通常の自転車の基本構造を大幅に変更する必要があってコスト的にも高価となっており、且つ、バッテリーに充電された電圧がなくなった場合には自転車が重くなっている。
また、駆動モータとしてはブラシを有するモータを採用しているため、モータと走行タイヤ間の伝達効率が低く、回生制動してもモータおよび伝達機構の損失で制動エネルギーが吸収されてしまい、バッテリーを充電することができなくなる等の問題を有している。
このような問題点は、アウターロータタイプの永久磁石式同期モータを採用することで解決できるが、その場合のアシスト自転車は高機能を有して小形，軽量化されることにより、盗難の虞れが生じている。
【０００４】
本発明が目的とするところは、有効なる電動機アシスト自転車の盗難防止方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１は、ペダルと、バッテリーを電源とする駆動モータ及びこの駆動モータを制御するための電力変換部とその制御部とを備えた自転車において、前記駆動モータをアウタロータータイプの永久磁石式同期モータとし、前記バッテリーと電力変換部間にキースイッチと、このキースイッチと並列に回生電流を通すためのダイオードを接続すると共に、前記キースイッチがオフ状態で、且つ、前記同期モータに誘起電圧発生時には電力変換部の負側半導体スイッチをオンして同期モータを短絡状態となし、このモータに流れる電流が上限電流設定値となったとき前記電力変換部の負側の半導体スイッチをオフにし、流れる電流が下限電流設定値となったときに前記電力変換部の負側の半導体スイッチをオンして制動トルクを確保するようにしたことを特徴としたものである。
【０００６】
本発明の第２は、前記バッテリーと制御部間に圧力スイッチを設け、このスイッチは自転車のサドルに座ったときにオンするようにしたことを特徴としたものである。
本発明の第３は、前記バッテリーと制御部間にスイッチを設け、このスイッチは自転車のペダル踏み込みによってオンするように構成したことを特徴としたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態を示す制御回路の構成図である。１は駆動モータで、この駆動モータ１は、アウターロータタイプの永久磁石式同期モータが使用される。２は位置検出器で、ホール素子ＨＡ等よりなってモータの回転子磁石の位置を検出し、検出信号に応じてモータ電流の極性を切り替える。３は電力の順逆変換を行う電力変換部で、ダイオード内蔵の半導体スイッチ（ＦＥＴ等）ＴＲ１〜ＴＲ６を三相ブリッジに接続して構成されている。４はバッテリー、５は制御部で、マイクロコンプュータよりなっており、この制御部５には、図示省略されているが、人力トルク演算部、トルク指令演算部、最適電流指令演算部、速度検出部、３／２相座標変換部、ｄ／ｑ軸変換部、デッドタイム補償部およびＰＷＭ信号発生部などの機能を備えている。６は電流検出器である。
【０００８】
７はキースイッチ等よりなるメーンスイッチで、バッテリー４と電力変換部４間の電路に挿入されている。８はサドルに設けられた圧力スイッチで、サドルに座ったときに制御部５の電源が投入されるようになっている。なお、このスイッチは、サドルでなくペダル部分に取り付けられ、ペダル踏み込みによってオンするようにしてもよい。
Ｄ１は第１のダイオードで、キースイッチ７が開路状態時においてもこのダイオードを通して回生電力がバッテリー４に吸収されるよう設けられる。Ｄ２は第２のダイオードで、キースイッチ７が閉路されたとき制御部５に制御電源を供給するためのもので、立ちこぎ等で自転車を運転し、圧力スイッチ８が開路状態時でも制御部５にパワーを供給するためのものである。
【０００９】
以上のように構成された自転車は、そのペダルを踏むことにより人力駆動力が加えられて車輪が回転すると、ホール素子２はその位置を検出し、その検出信号を制御部５に導入して電力変換部３をインバータとして運転し、位置信号に応じて永久磁石式同期モータ１のモータ電流極性を切換えながら、例えば時速１５ｋｍまではアシスト率が１となるような所定の制御をする。
【００１０】
自転車を長い下り坂や、あるいは障害物や人の多いところでブレーキ使用頻度の多いとこで運転した時には回生状態が発生するが、その場合、電力変換部３はコンバータとなり、回生電力はキースイッチ７又はダイオードＤ１を通ってバッテリー４に吸収されてこのバッテリーを充電する。
【００１１】
ところで、永久磁石式同期モータは、その口出線を短絡するとモータにブレーキトルクが発生して回動しにくくなることが知られている。また、自転車に搭載される永久磁石式同期モータの口出線を単に短絡すると、自転車盗難時のようにペダルを踏み込むことにより重くなるが回動する。しかも、回動することによって大きな電流が流れて磁石が減磁し、使用不可能になる惧れを有する。
【００１２】
本発明はキースイッチ７が開路状態のとき、盗難に遭遇してサドルに座り、圧力スイッチ８が投入されたことを条件として電力変換部３のマイナスアーム側の半導体スイッチＴＲ４〜ＴＲ６をオンにしてモータ１の端子を短絡してブレーキトルクを発生させ、自転車を重い状態とする。その後、ペダルを踏み込むことにより大電流が流れるが、この電流は電流検出器６によって検出される。
制動時には、モータに誘起する電圧と電流との向きが同方向となって制動トルクとなり、これが磁石に対しては逆極性の磁束を発生し、過大電流が流れたときに減磁する。
【００１３】
図２はモータ磁石を減磁させないための制御波形を示したものである。同図において、ｉＨは上限電流設定値で、モータ磁石を減磁させない程度の電流値以下に設定されるが、一般には定格電流値の３００％以下であれば減磁しない。ｉＬは下限電流設定値で、検出された電流がｉＬ以下ではモータ端子を短絡すべく  ＴＲ４〜ＴＲ６をオン状態としてブレーキトルクを確保する。
今、時刻ｔ１で大電流が流れｕ相電流ｉｕが上限電流設定値ｉＨに達したとすると、半導体スイッチＴＲ４をオン状態からオフ状態に制御する。これによって、電流ｉｕは点線で示すように半導体スイッチＴＲ１の内蔵ダイオード、回生用のダイオードＤ１を通って流れ、バッテリー４に吸収される。
【００１４】
時刻ｔ２となり、電流ｉｕが下限電流設定値ｉＬに達すると半導体スイッチ  ＴＲ４は再度オンしてモータ端子を短絡してブレーキトルクを確保する。
以下同様にしてｖ相電流ｉｖ（＝ｉｕ＋ｉｗ），ｗ相電流ｉｗもそれぞれ上限電流設定値ｉＨとなったときには半導体スイッチＴＲ５，ＴＲ６をオフし、下限電流設定値ｉＬとなったときにはオン制御してブレーキトルクを確保しながら永久磁石の減磁を防止する。
【００１５】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、キースイッチがオフのまま盗難にあったときには、モータの端子を短絡してブレーキトルクを発生させてペダル踏み込みを困難な状態としたものであるから、自転車の盗難による乗車を諦めさせることが出来る。また、例え無理に乗車してモータに過大電流が流れたとしても、その電流による減磁を防止することが出来るので、永久磁石は長期間に渡って使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す構成図。
【図２】本発明の制御による電流波形図。
【符号の説明】
１…永久磁石式同期モータ
２…位置検出器
３…電力変換部
４…バッテリー
５…制御部
６…電流検出器
７…第１のスイッチ（キースイッチ）
８…第２のスイッチ（圧力スイッチ）
【図１】
0003835200.tif 000002
【図２】
0003835200.tif 000003