專利名稱:電動輔助自行車的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及一種利用人力和輔助動力裝置的輔助動力驅動的電動輔助自行車。
背景技術:
近年來,已知有利用由電動馬達等驅動裝置構成的輔助動力裝置的輔助動力,加在由騎乘者蹬踏腳踏板的騎乘腳踏板蹬踏力上,輔助行駛,減輕騎乘者蹬踏腳踏板的力量的電動輔助自行車。
在這樣的電動輔助自行車中,在因下坡而減速時,進行反向發(fā)電制動,利用反向發(fā)電制動產(chǎn)生的發(fā)電電力為蓄電池充電。藉此,實現(xiàn)能量的節(jié)省,即使同樣的蓄電池容量,與不進行反向發(fā)電制動的情況相比,能夠有效利用輔助動力,大幅度延長行駛距離。
然而,專利文獻1和專利文獻2的結構為通過操作對制動力進行操作的制動器操作桿而進行反向發(fā)電制動,只能在下坡等驅動制動器時進行反向發(fā)電制動的充電,不能充分延長行駛距離。
專利文獻1特開平9-254861號公報;專利文獻2特開平10-147150號公報。
發(fā)明內容
本發(fā)明為解決以上問題,提供一種能夠有效利用輔助動力而使行駛距離大幅度延伸的電動輔助自行車。
本發(fā)明之一,提供一種電動輔助自行車,包括通過人力產(chǎn)生驅動力的人力驅動系統(tǒng)、蓄電池、通過該蓄電池輸出的電力產(chǎn)生驅動力的電力驅動系統(tǒng),其特征在于,還包括電動馬達,其被選擇為反向發(fā)電狀態(tài)或非反向發(fā)電狀態(tài),在所述反向發(fā)電狀態(tài)下利用電動輔助自行車的運動能量發(fā)電而為所述蓄電池充電,而在所述非反向發(fā)電狀態(tài)下停止發(fā)電;速度檢測單元,其檢測所述電動輔助自行車的行駛速度;和控制裝置,其在所述速度檢測單元所檢測出的行駛速度在給定速度以上時將所述電動馬達設定為反向發(fā)電狀態(tài)。
本發(fā)明之二,提供一種電動輔助自行車,包括通過人力產(chǎn)生驅動力的人力驅動系統(tǒng)、蓄電池、通過該蓄電池輸出的電力產(chǎn)生驅動力的電力驅動系統(tǒng),其特征在于,還包括電動馬達,其被選擇為反向發(fā)電狀態(tài)或非反向發(fā)電狀態(tài),在所述反向發(fā)電狀態(tài)下利用電動輔助自行車的運動能量發(fā)電而為所述蓄電池充電,而在所述非反向發(fā)電狀態(tài)下停止發(fā)電;速度檢測單元,其檢測所述電動輔助自行車的行駛速度;控制裝置,其在所述速度檢測單元所檢測出的行駛速度在給定速度以上時將所述電動馬達設定為反向發(fā)電狀態(tài);和切換單元,其在“回送充電”模式和“標準”模式之間切換,所述“回送充電”模式是當所述速度檢測單元所檢測出的行駛速度在給定速度以上時將所述電動馬達設定為反向發(fā)電狀態(tài)的模式,所述“標準”模式是當所述速度檢測單元所檢測出的行駛速度沒有變化時將電動馬達設定為非反向發(fā)電狀態(tài)的模式。
本發(fā)明之三,提供一種電動輔助自行車,包括通過人力產(chǎn)生驅動力的人力驅動系統(tǒng)、蓄電池、通過該蓄電池輸出的電力產(chǎn)生驅動力的電力驅動系統(tǒng),其特征在于,還包括電動馬達,其被選擇為反向發(fā)電狀態(tài)或非反向發(fā)電狀態(tài),在所述反向發(fā)電狀態(tài)下利用電動輔助自行車的運動能量發(fā)電而為所述蓄電池充電,而在所述非反向發(fā)電狀態(tài)下停止發(fā)電;速度檢測單元,其檢測所述電動輔助自行車的行駛速度;和控制裝置,其在所述速度檢測單元所檢測出的行駛速度在給定速度以上時將所述電動馬達設定為反向發(fā)電狀態(tài);所述控制裝置在蓄電池的余量為給定值以上時,切斷由電動馬達發(fā)電對蓄電池的充電。
本發(fā)明之四,提供一種電動輔助自行車,包括通過人力產(chǎn)生驅動力的人力驅動系統(tǒng)、蓄電池、通過該蓄電池輸出的電力產(chǎn)生驅動力的電力驅動系統(tǒng),其特征在于,還包括電動馬達,其被選擇為反向發(fā)電狀態(tài)或非反向發(fā)電狀態(tài),在所述反向發(fā)電狀態(tài)下利用電動輔助自行車的運動能量發(fā)電而為所述蓄電池充電,而在所述非反向發(fā)電狀態(tài)下停止發(fā)電;速度檢測單元,其檢測所述電動輔助自行車的行駛速度;和控制裝置,其在所述速度檢測單元所檢測出的行駛速度在給定速度以上時將所述電動馬達設定為反向發(fā)電狀態(tài);所述控制裝置在當速度檢測單元所檢測出的行駛速度在給定速度以上時,切斷由電動馬達發(fā)電對蓄電池的充電。
優(yōu)選所述控制裝置檢測到制動器被驅動,進行反向發(fā)電制動,對所述蓄電池進行充電。
優(yōu)選所述控制裝置,在速度檢測單元所檢測出的行駛速度未達到給定速度的狀態(tài)經(jīng)過了給定時間時,由反向發(fā)電狀態(tài)轉為非反向發(fā)電狀態(tài)。
優(yōu)選還設有檢測所述電動輔助自行車的腳踏板的蹬踏力的腳踏板扭矩傳感器;所述控制裝置在速度檢測單元所檢測出的行駛速度未達到給定速度且所述腳踏板扭矩傳感器所檢測出的腳踏板蹬踏力在給定值以上時,由反向發(fā)電狀態(tài)轉為非反向發(fā)電狀態(tài)。
優(yōu)選所述控制裝置將電動馬達的發(fā)電功率設定為隨著速度檢測單元所檢測出的行駛速度的提高而增大。
優(yōu)選所述控制裝置在選擇“回送充電”模式時,將非反向發(fā)電狀態(tài)下的電動驅動系統(tǒng)的輔助力設定得比選擇“標準”模式時的輔助力要低。
依據(jù)本發(fā)明之一的構成,能夠有效利用電動輔助自行車的行駛能量對蓄電池進行充電,大幅度延伸駛距離。由于蓄電池的充電只是在給定速度以上行駛時進行,在以低于給定速度行駛時,通過借助電力驅動系統(tǒng)的驅動輔助行駛,因而不產(chǎn)生影響低速行駛穩(wěn)定性的故障。
依據(jù)本發(fā)明之二的構成,選擇“回送充電”模式時,能夠有效利用電動自行車的行駛能量對蓄電池進行充電,大幅度延伸駛距離。由于選擇“回送充電”模式時蓄電池的充電只是在以給定速度以上行駛時進行,在以低于給定速度行駛時,通過借助電力驅動系統(tǒng)的驅動輔助行駛,因而不產(chǎn)生影響低速行駛穩(wěn)定性的故障。另外,騎乘者可以根據(jù)需要,選擇在“回送充電”和“標準”模式,能夠提高騎乘者的使用方便性。
依據(jù)本發(fā)明之三的構成,能夠有效利用電動輔助自行車的行駛能量對蓄電池進行充電,大幅度延伸駛距離。由于蓄電池的充電只是在以給定速度以上行駛時進行,在以低于給定速度行駛時,通過借助電力驅動系統(tǒng)的驅動輔助行駛,因而不產(chǎn)生影響低速行駛時穩(wěn)定性故障。另外,由于在蓄電池的余量超過給定值時隔斷由電動馬達發(fā)電對蓄電池的充電,因而可以防止對蓄電池進行過度充電。
依據(jù)本發(fā)明之四的構成,能夠有效利用電動輔助自行車的行駛能量對蓄電池進行充電,大幅度延伸駛距離。由于蓄電池的充電只是在以給定速度以上行駛時進行,在以低于給定速度行駛時,通過借助電力驅動系統(tǒng)的驅動輔助行駛,因而不產(chǎn)生影響低速行駛時穩(wěn)定性故障。當行駛速度大于給定速度時隔斷由電動馬達發(fā)電對蓄電池的充電,因而可以防止對蓄電池進行過度充電。
依據(jù)本發(fā)明之五的構成,由于檢測到制動器被驅動而進行反向發(fā)電制動,可以提高安全性,并且能夠利用反向發(fā)電制動的發(fā)電為蓄電池充電,進而可以進一步延伸行駛距離。
依據(jù)本發(fā)明之六的構成,若低于給定速度的狀態(tài)持續(xù)給定時間,由反向發(fā)電狀態(tài)轉為非反向發(fā)電狀態(tài),因此,不防礙行駛性,由于是若低于給定速度的狀態(tài)持續(xù)給定時間由反向發(fā)電狀態(tài)轉為非反向發(fā)電狀態(tài),反向發(fā)電狀態(tài)和非反向發(fā)電狀態(tài)之間不進行頻繁切換,能夠維持安全穩(wěn)定的行駛狀態(tài)。
依據(jù)本發(fā)明之七的構成,行駛速度較低且腳踏板蹬踏力在給定值以上時,由反向發(fā)電狀態(tài)轉為非反向發(fā)電狀態(tài),因此,對于登坡等需要較大的蹬踏力的情況,能夠迅速由反向發(fā)電狀態(tài)轉為非反向發(fā)電狀態(tài),不會損害行駛性。
依據(jù)本發(fā)明之八的構成,由于設定為發(fā)電功率隨著行駛速度的增加而增加,因而能夠增大利用騎乘者的余力對蓄電池的充電量,進一步延伸行駛距離。
依據(jù)本發(fā)明之九的構成,由于在選擇“回送充電”模式時將非反向發(fā)電狀態(tài)的電動驅動系統(tǒng)的輔助力設定得比選擇“標準”模式時的輔助力要低,能夠減小蓄電池的電力消耗,進一步延伸行駛距離。
圖1表示本發(fā)明的實施方式的控制裝置的框圖;圖2表示充放電電路的電路圖;
圖3表示“回送充電”模式的流程圖;圖4表示設置在電動輔助自行車的手把附近的操作裝置的平面圖。
圖中1-電動馬達,2-充放電電路,3-蓄電池,4-扭矩檢測單元,5-速度檢測單元,6-制動檢測單元,7-模式設定開關,13-控制裝置。
具體實施例方式
以下參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。
圖1表示電動輔助自行車的控制裝置的方框圖,圖3表示電動輔助自行車的控制的流程圖。
如圖1所示,1表示電動馬達,同圖中未示出的自行車的車輪相連接,憑藉由蓄電池3通過充放電電路2供給的電力使車輪旋轉,或者憑藉車輪的旋轉發(fā)電,再通過充放電電路2為蓄電池3充電。以下,將利用由蓄電池3供給的電力使車輪旋轉的狀態(tài)稱為“非反向發(fā)電狀態(tài)”,將利用車輪的旋轉發(fā)電并為蓄電池充電的狀態(tài)稱為“反向發(fā)電狀態(tài)”。
4表示扭矩檢測單元,檢測施加于腳踏板上的腳踏板踏力。5表示速度檢測單元,根據(jù)電動馬達1的旋轉速度檢測自行車的行駛速度。6表示制動檢測單元,檢測自行車的制動器的被驅動。7表示模式設定開關,被設置于固定在手把旁邊的后述的操作單元8,由騎乘者操作。圖4表示設置有模式設定開關7的操作單元8,通過所述模式設定開關7設定“標準”、“高功率”、“回送充電”中任一種模式。
所述操作單元8中,除所述模式設定開關7以外,還設有電源開關9,控制圖中未示出的成為自行車前照燈的照明燈點亮的照明燈點亮開關10,電池余量顯示單元11,顯示通過模式設定開關7設定的自行車運行模式的模式顯示單元12。
13表示控制裝置,輸入來自所述扭矩檢測單元4、速度檢測單元5、制動檢測單元6、模式設定開關7、電源開關9以及照明燈點亮開關10的信號,對充放電電路2、蓄電池余量顯示單元11、模式顯示單元12以及圖中未示出的照明燈進行控制。
以下基于圖2對充放電電路2進行說明。14表示介于所述電動馬達1和蓄電池3之間的控制電動馬達1的MOSFET電路,15表示接在所述MOSFET電路14與蓄電池3的正極之間的FET,MOSFET電路14及FET15通過所述控制裝置13的驅動電路16進行控制。17表示電容器,18表示電阻器。
所述驅動電路16,在速度檢測單元5的所檢測出的行駛速度在一定速度以上,本實施方式為24km/h以上的情況,關閉FET15,防止電動馬達1的發(fā)電力變大而對蓄電池3充電。即,行駛時,若變得高速的電動馬達1的發(fā)電力變大,蓄電池3的輸出電壓變得在本實施例中的24V以上,蓄電池3被充電,容易出現(xiàn)過度充電。因此,對于行駛速度大于一定速度的場合,通過關閉FET15防止過度充電。所述一定速度,比下述步驟6的給定速度快得多,是不希望通過電動馬達1的發(fā)電為蓄電池3充電的速度以下的速度。另外,控制裝置13檢測蓄電池3的余量,對于給定以上的余量,本實施方式中為90%以上的余量的情況下,關閉FET15,防止制動器被驅動時等通過電動馬達1的發(fā)電為蓄電池3過度充電。這樣的過度充電防止控制,對于選擇“標準”模式、“高功率”模式、“回送充電”模式中任一種的情況都相同。
另外,本實施方式中,雖然為通過在蓄電池3和MOSFET電路14之間連接FET15以控制蓄電池3和MOSFET電路14之間的連接的結構,也可以用其他控制連接的部件,如繼電器等。
下面說明工作過程。
騎乘者若蹬踏腳踏板,扭矩檢測單元4檢測施加于腳踏板上的腳踏板蹬踏力,對應于腳踏板蹬踏力,驅動電動馬達1,將電動馬達1的輔助動力加在借助人力的腳踏板蹬踏力上使自行車行駛。
若模式設定開關7被設定為“回送充電”模式,如圖3的流程圖所示,通過速度檢測單元5判斷自行車是否以給定速度以上,本實施方式中為12km/h(步驟1)行駛,若以小于給定速度的速度行駛,成為非反向發(fā)電狀態(tài),施加對應于腳踏板踏力的電動馬達1的輔助動力使自行車行駛。該輔助力,設置為“標準”模式的50%,以減小蓄電池3的消耗。在步驟1中,若以給定速度以上行駛,轉為反向發(fā)電狀態(tài),由電動馬達1發(fā)電,為蓄電池3充電(步驟2)。
另外,此時,判斷制動器是否被驅動(步驟3),在制動器未被驅動的情況下,為通常的行駛狀態(tài),如果產(chǎn)生較大的發(fā)電電流,由于行駛變得沉重,因而產(chǎn)生0.8A的發(fā)電電流值為蓄電池3充電(步驟4)。在制動器被驅動的情況下,由于可以利用反向發(fā)電制動而得到較大的發(fā)電電流,產(chǎn)生最大6A的發(fā)電電流值,為蓄電池充電(步驟5)。通過該反向發(fā)電制動的發(fā)電,越是高速產(chǎn)生越大電流,制動器的感覺也變得很大,可以提高下坡的安全性。
以反向發(fā)電狀態(tài)行駛中,例如臨近上坡時,行駛速度在給定速度以下,本實施例為12Km/h,并且,對于施加了給定腳踏板蹬踏力,本實施方式中為250Kgf·cm以上的蹬踏力時,由于在反向發(fā)電狀態(tài),騎乘者的負擔加大,迅速從反向發(fā)電狀態(tài)變?yōu)榉欠聪虬l(fā)電狀態(tài)(步驟6)。
在步驟6中,即使不是轉為非反向發(fā)電狀態(tài)的條件,低于給定行駛速度,本實施方式中為11Km/h的狀態(tài),經(jīng)過給定時間,本實施例中為3秒后,從反向發(fā)電狀態(tài)轉為非反向發(fā)電狀態(tài)(步驟7)。該給定時間旨在使反向發(fā)電狀態(tài)和非反向發(fā)電狀態(tài)之間不進行頻繁切換。
“標準”模式,與“回送充電”模式相比,增大了電動馬達1的輔助動力,自行車即使在給定速度以上,也不轉向反向發(fā)電狀態(tài),維持非反向發(fā)電狀態(tài),僅僅在制動器被驅動時,轉為反向發(fā)電狀態(tài)。
進一步,“高功率”模式與“標準”模式相比,增大了電動馬達1的輔助動力,減輕了騎乘者的負擔。
另外,在上述實施方式中,雖然構成為以給定行駛速度(12Km/s)以上,以給定電流值為蓄電池3充電,也可以構成為隨著行駛速度的上升增大充電電流。
另外,在本實施方式中,雖然構成為速度檢測單元5檢測電動馬達1的旋轉而計算行駛速度,也可以構成為檢測自行車車輪的旋轉而計算行駛速度,也可以采用其他的檢測結構。
權利要求
1.一種電動輔助自行車,包括通過人力產(chǎn)生驅動力的人力驅動系統(tǒng)、蓄電池、通過該蓄電池輸出的電力產(chǎn)生驅動力的電力驅動系統(tǒng),其特征在于,還包括電動馬達,其被選擇為反向發(fā)電狀態(tài)或非反向發(fā)電狀態(tài),在所述反向發(fā)電狀態(tài)下利用電動輔助自行車的運動能量發(fā)電而為所述蓄電池充電,而在所述非反向發(fā)電狀態(tài)下停止發(fā)電;速度檢測單元,其檢測所述電動輔助自行車的行駛速度;和控制裝置,其在所述速度檢測單元所檢測出的行駛速度在給定速度以上時將所述電動馬達設定為反向發(fā)電狀態(tài)。
2.一種電動輔助自行車,包括通過人力產(chǎn)生驅動力的人力驅動系統(tǒng)、蓄電池、通過該蓄電池輸出的電力產(chǎn)生驅動力的電力驅動系統(tǒng),其特征在于,還包括電動馬達,其被選擇為反向發(fā)電狀態(tài)或非反向發(fā)電狀態(tài),在所述反向發(fā)電狀態(tài)下利用電動輔助自行車的運動能量發(fā)電而為所述蓄電池充電,而在所述非反向發(fā)電狀態(tài)下停止發(fā)電;速度檢測單元,其檢測所述電動輔助自行車的行駛速度;控制裝置,其在所述速度檢測單元所檢測出的行駛速度在給定速度以上時將所述電動馬達設定為反向發(fā)電狀態(tài);和切換單元,其在“回送充電”模式和“標準”模式之間切換,所述“回送充電”模式是當所述速度檢測單元所檢測出的行駛速度在給定速度以上時將所述電動馬達設定為反向發(fā)電狀態(tài)的模式,所述“標準”模式是當所述速度檢測單元所檢測出的行駛速度沒有變化時將電動馬達設定為非反向發(fā)電狀態(tài)的模式。
3.一種電動輔助自行車,包括通過人力產(chǎn)生驅動力的人力驅動系統(tǒng)、蓄電池、通過該蓄電池輸出的電力產(chǎn)生驅動力的電力驅動系統(tǒng),其特征在于,還包括電動馬達,其被選擇為反向發(fā)電狀態(tài)或非反向發(fā)電狀態(tài),在所述反向發(fā)電狀態(tài)下利用電動輔助自行車的運動能量發(fā)電而為所述蓄電池充電,而在所述非反向發(fā)電狀態(tài)下停止發(fā)電;速度檢測單元,其檢測所述電動輔助自行車的行駛速度;和控制裝置,其在所述速度檢測單元所檢測出的行駛速度在給定速度以上時將所述電動馬達設定為反向發(fā)電狀態(tài);所述控制裝置在蓄電池的余量為給定值以上時,切斷由電動馬達發(fā)電對蓄電池的充電。
4.一種電動輔助自行車,包括通過人力產(chǎn)生驅動力的人力驅動系統(tǒng)、蓄電池、通過該蓄電池輸出的電力產(chǎn)生驅動力的電力驅動系統(tǒng),其特征在于,還包括電動馬達,其被選擇為反向發(fā)電狀態(tài)或非反向發(fā)電狀態(tài),在所述反向發(fā)電狀態(tài)下利用電動輔助自行車的運動能量發(fā)電而為所述蓄電池充電,而在所述非反向發(fā)電狀態(tài)下停止發(fā)電;速度檢測單元,其檢測所述電動輔助自行車的行駛速度;和控制裝置,其在所述速度檢測單元所檢測出的行駛速度在給定速度以上時將所述電動馬達設定為反向發(fā)電狀態(tài);所述控制裝置在當速度檢測單元所檢測出的行駛速度在給定速度以上時,切斷由電動馬達發(fā)電對蓄電池的充電。
5.根據(jù)權利要求1~4中任一項所述的電動輔助自行車,其特征在于,所述控制裝置檢測到制動器被驅動,進行反向發(fā)電制動,對所述蓄電池進行充電。
6.根據(jù)權利要求1~4中任一項所述的電動輔助自行車,其特征在于,所述控制裝置,在速度檢測單元所檢測出的行駛速度未達到給定速度的狀態(tài)經(jīng)過了給定時間時,由反向發(fā)電狀態(tài)轉為非反向發(fā)電狀態(tài)。
7.根據(jù)權利要求1~4中任一項所述的電動輔助自行車,其特征在于,還設有檢測所述電動輔助自行車的腳踏板的蹬踏力的腳踏板扭矩傳感器;所述控制裝置在速度檢測單元所檢測出的行駛速度未達到給定速度且所述腳踏板扭矩傳感器所檢測出的腳踏板蹬踏力在給定值以上時,由反向發(fā)電狀態(tài)轉為非反向發(fā)電狀態(tài)。
8.根據(jù)權利要求1~4中任一項所述的電動輔助自行車,其特征在于所述控制裝置將電動馬達的發(fā)電功率設定為隨著速度檢測單元所檢測出的行駛速度的提高而增大。
9.根據(jù)權利要求2所述的電動輔助自行車,其特征在于,所述控制裝置在選擇“回送充電”模式時,將非反向發(fā)電狀態(tài)下的電動驅動系統(tǒng)的輔助力設定得比選擇“標準”模式時的輔助力要低。
全文摘要
提供一種電動輔助自行車,包括電動馬達(1),其被選擇為反向發(fā)電狀態(tài)或非反向發(fā)電狀態(tài),在反向發(fā)電狀態(tài)下利用電動輔助自行車的運動能量發(fā)電而為蓄電池(3)充電,而在非反向發(fā)電狀態(tài)下停止發(fā)電;速度檢測單元(5),其檢測電動輔助自行車的行駛速度;和控制裝置,其在速度檢測單元(5)所檢測出的行駛速度在給定速度以上時將電動馬達(1)設定為反向發(fā)電狀態(tài)。這樣,能夠有效利用電動輔助自行車的行駛能量對蓄電池進行充電,大幅度延伸行駛距離。由于蓄電池的充電只是在以給定速度以上行駛時進行,在以未達到給定速度行駛時,由于通過借助于電力驅動系統(tǒng)的驅動力輔助行駛,因而不產(chǎn)生影響低速行駛穩(wěn)定性的故障。
文檔編號B60L11/00GK1715134SQ20051008218
公開日2006年1月4日 申請日期2005年7月1日 優(yōu)先權日2004年7月2日
發(fā)明者數(shù)原壽宏, 嵨津將博 申請人:三洋電機株式會社