專利名稱：自行車用電動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及驅(qū)動(dòng)控制電路，特別是，接受來自自行車用發(fā)電器的電力對自行車用電動(dòng)單元進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的電路。
現(xiàn)有的這種裝置，有特開平5-238447號公報(bào)和特開2000-62523號公報(bào)所公開的裝置。前一公報(bào)所公開的裝置，對電池的端子電壓進(jìn)行檢測，根據(jù)該檢測結(jié)果對發(fā)電器的激磁電流進(jìn)行控制，以此減輕乘車人身體的疲勞并穩(wěn)定前燈的亮度。而后一公報(bào)所公開的裝置，設(shè)有充電用電容器，發(fā)電器的發(fā)電量較少時(shí)由充電用電容器向前燈供給電力。
發(fā)明要解決的問題最近的自行車中，作為靠發(fā)電器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的設(shè)備，除了前燈之外，還具有使電動(dòng)變速器變速的執(zhí)行器和用來對電動(dòng)懸架裝置的阻尼進(jìn)行調(diào)整的執(zhí)行器，或者自行車計(jì)算機(jī)控制的轉(zhuǎn)向尾燈等(以下，將這些設(shè)備稱作電動(dòng)單元)。這些電動(dòng)單元在驅(qū)動(dòng)電壓小于既定電壓時(shí)，工作將變得不穩(wěn)定。例如，以電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行器為例，驅(qū)動(dòng)電壓降低將導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)速度變慢，從而發(fā)生諸如，不能夠以正常速度工作、電動(dòng)變速器在變速過程中停止工作、電動(dòng)懸架裝置的執(zhí)行器在中途無法動(dòng)作，等不良現(xiàn)象。在電動(dòng)單元中使用微計(jì)算機(jī)的場合，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致誤動(dòng)作。而作為轉(zhuǎn)向尾燈，會(huì)由于亮度不夠而降低可識別性。
而前述的現(xiàn)有裝置，并未將執(zhí)行器等作為負(fù)載(受驅(qū)動(dòng)設(shè)備)，因此，不能解決上述問題。
本發(fā)明的任務(wù)是，防止在充電電池的充電電壓降低時(shí)發(fā)生電動(dòng)單元誤動(dòng)作等現(xiàn)象。
本發(fā)明的另一個(gè)任務(wù)是，防止對充電電池過充電以防止電動(dòng)單元誤動(dòng)作。實(shí)現(xiàn)發(fā)明任務(wù)的裝置方案1所涉及的驅(qū)動(dòng)控制電路，作為接受來自自行車用發(fā)電器的電力并對自行車用電動(dòng)單元進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的電路，具有，以自行車用發(fā)電器充電的充電電池，設(shè)置在所說充電電池與所說電動(dòng)單元之間的第1開關(guān)裝置，對充電電池的充電電壓進(jìn)行檢測的充電電壓檢測裝置，以及，控制裝置。作為控制裝置，只要充電電壓檢測裝置所檢測到的充電電壓不大于第1基準(zhǔn)電壓便使第1開關(guān)裝置關(guān)斷而禁止向電動(dòng)單元供給電力，而只要充電電壓超過第1基準(zhǔn)電壓便使第1開關(guān)裝置導(dǎo)通而允許向電動(dòng)單元供給電力。
在該驅(qū)動(dòng)控制電路中，靠發(fā)電器向諸如電容器等充電電池進(jìn)行充電。并且，對電動(dòng)單元以該充電電池所供給的電力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。此時(shí)，對充電電池的充電電壓以充電電壓檢測裝置進(jìn)行檢測。并且，只要充電電壓不大于第1基準(zhǔn)電壓便使第1開關(guān)裝置關(guān)斷，禁止向電動(dòng)單元供給電力。而只要充電電壓超過第1基準(zhǔn)電壓便使第1開關(guān)裝置導(dǎo)通，向電動(dòng)單元供給電力。
在這里，由于只要充電電壓不大于第1基準(zhǔn)電壓便禁止向電動(dòng)單元供給電力，因此，能夠防止電動(dòng)單元誤動(dòng)作。
方案2所涉及的驅(qū)動(dòng)控制電路，如方案1的電路，作為控制裝置，在充電電壓超過第1基準(zhǔn)電壓之后只要降低到比第1基準(zhǔn)電壓低的第2基準(zhǔn)電壓以下便使第1開關(guān)裝置關(guān)斷而禁止向電動(dòng)單元供給電力。
在這里，在充電電壓一旦超過了第1基準(zhǔn)電壓之后，是以不大于比第1基準(zhǔn)電壓低的第2基準(zhǔn)電壓的電壓作為閾值進(jìn)行通斷的控制的，即，用來進(jìn)行通斷控制的閾值具有滯后性。也就是說，雖然對電動(dòng)單元進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)充電電壓將降低，但是以比此時(shí)的電壓足夠低的電壓作為第2基準(zhǔn)電壓的。因此，能夠避免通斷控制不穩(wěn)定。
方案3所涉及的驅(qū)動(dòng)控制電路，如方案1或2的電路，還具有，設(shè)置在發(fā)電器與充電電池之間的第2開關(guān)裝置。并且，作為控制裝置，只要充電電壓不大于第1基準(zhǔn)電壓或第2基準(zhǔn)電壓便使第2開關(guān)裝置導(dǎo)通以對充電電池進(jìn)行充電，只要超過高于第1基準(zhǔn)電壓的第3基準(zhǔn)電壓便使第2開關(guān)裝置關(guān)斷而停止對充電電池充電。
在這里，只要充電電壓不大于第1基準(zhǔn)電壓或第2基準(zhǔn)電壓便能夠?qū)Τ潆婋姵爻潆?，而只要充電電壓超過高于第1充電電壓的第3充電電壓便停止充電。因此，能夠防止充電電壓太高而保護(hù)充電電池。還能夠保護(hù)設(shè)置在充電電路和電動(dòng)單元內(nèi)的電路。還能夠使電動(dòng)單元工作穩(wěn)定。
方案4所涉及的驅(qū)動(dòng)控制電路，如方案1～3之一的電路，第1及第2開關(guān)裝置是晶體管器件。此時(shí)，可做到體積小、重量輕、壽命長，開關(guān)速度也快。
方案5所涉及的驅(qū)動(dòng)控制電路，如方案1～4之一的電路，充電電池是電容器元件。此時(shí)，與充電電池相比壽命長，具有超過電動(dòng)單元壽命的10年左右的耐久性。
方案6所涉及的驅(qū)動(dòng)控制電路，如方案1～5之一的電路，第1開關(guān)裝置設(shè)置在電動(dòng)單元的內(nèi)部。
有的電動(dòng)單元，其內(nèi)部設(shè)有開關(guān)器件。因此，可將該開關(guān)器件作為第1開關(guān)器件加以利用。
圖2是上述系統(tǒng)動(dòng)作的說明用圖。
發(fā)明的實(shí)施形式

圖1是采用本發(fā)明一實(shí)施形式的自行車的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的示意圖。
該系統(tǒng)具有，作為發(fā)電機(jī)的發(fā)電器1、整流電路2、電動(dòng)單元3、以及、設(shè)置在整流電路2與電動(dòng)單元3之間的驅(qū)動(dòng)控制電路4。
發(fā)電器1是例如內(nèi)裝于自行車的前輪的輪轂中的輪轂發(fā)電器。整流電路2是用來對發(fā)電器1輸出的交流電進(jìn)行整流的電路，由二極管橋式電路和濾波電容等構(gòu)成。電動(dòng)單元3是前燈、電動(dòng)變速裝置和電動(dòng)懸架裝置的執(zhí)行器等，以驅(qū)動(dòng)控制電路4對它們進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。
驅(qū)動(dòng)控制電路4具有，充電用電容器10、設(shè)置在充電用電容器10與電動(dòng)單元3之間的第1開關(guān)器件11、設(shè)置在整流電路2與充電用電容器10之間的第2開關(guān)器件12、以及、具有充電電壓檢測功能的控制電路13。第1開關(guān)器件11和第2開關(guān)器件12分別由場效應(yīng)晶體管構(gòu)成，當(dāng)柵極上所施加的電平為高電平“H”時(shí)導(dǎo)通，為“L”時(shí)關(guān)斷。
控制電路13具有，第1及第2比較器15、16，用來向各第1及第2比較器15、16提供基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路17，串聯(lián)在第1比較器15的輸出端上的倒相器18，以及，串聯(lián)在第2比較器16的輸出端上的緩沖器19。
第1及第2比較器15、16的反相端上施加有充電電壓Vc，正相端上施加有來自基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路17的基準(zhǔn)電壓。作為基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路17，對第1比較器15通常施加第1基準(zhǔn)電壓VH，當(dāng)充電電壓Vc一旦超過第1基準(zhǔn)電壓VH則施加低于第1基準(zhǔn)電壓VH的第2基準(zhǔn)電壓VL。而且，該基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路17，對第2比較器16施加比第1基準(zhǔn)電壓VH還高的第3基準(zhǔn)電壓VHH。
對如上構(gòu)成的電路的工作原理，結(jié)合圖2的流程圖進(jìn)行說明。該圖2的流程圖是用來說明工作原理的，未示出微計(jì)算機(jī)的控制處理。
在第1及第2比較器15、16的反相端上總是施加有充電用電容器10正在被充電時(shí)的電壓Vc，將該充電電壓Vc與基準(zhǔn)電壓VH(VL)、VHH分別進(jìn)行比較。即，對充電電壓Vc以這些第1及第2比較器15、16進(jìn)行檢測。
因長期放置而放電或驅(qū)動(dòng)大負(fù)荷等原因?qū)е鲁潆婋妷篤c降低到第1基準(zhǔn)電壓VH以下的場合，進(jìn)行圖2中的步驟S1到步驟S2的動(dòng)作。此時(shí)，第1比較器15的輸出為高電平(以下記作“H”)，該信號經(jīng)倒相器18倒相為低電平(以下記作“L”)而施加在第1開關(guān)器件11的柵極上。于是，第1開關(guān)器件11關(guān)斷，充電電壓不能向電動(dòng)單元3供給。即，禁止電動(dòng)單元3工作。
另一方面，由于第2比較器16的正相端上施加有高于第1基準(zhǔn)電壓VH的第3基準(zhǔn)電壓VHH，因此，當(dāng)充電電壓Vc低于第1基準(zhǔn)電壓VH時(shí)，第2比較器16的輸出將為“H”。該“H”信號經(jīng)由緩沖器19施加在第2開關(guān)器件12的柵極上。因此，第2開關(guān)器件12導(dǎo)通，處于發(fā)電器1可對充電用電容器10充電的狀態(tài)。
之后，當(dāng)充電用電容器10被充電而充電電壓Vc超過第1基準(zhǔn)電壓VH時(shí)，進(jìn)行步驟S1到步驟S3的動(dòng)作。
此時(shí)，由于施加在第1比較器15的反相端上的充電電壓Vc超過了第1基準(zhǔn)電壓VH，因此，第1比較器15的輸出成為“L”，該“L”信號經(jīng)倒相器18倒相而成為“H”施加在第1開關(guān)器件11的柵極上。于是，第1開關(guān)器件11導(dǎo)通，處于可向電動(dòng)單元3供給充電電壓的狀態(tài)。即，允許電動(dòng)單元3工作。
另一方面，充電電壓Vc經(jīng)第2比較器16與第3基準(zhǔn)電壓VHH進(jìn)行比較，其輸出在超過第3基準(zhǔn)電壓VHH之前一直與上述同樣為“H”。因此，第2開關(guān)器件12仍保持導(dǎo)通，仍處于可對充電用電容器10進(jìn)行充電的狀態(tài)。
充電電壓Vc一旦超過第1基準(zhǔn)電壓VH之后，第1比較器15的正相端上所施加的基準(zhǔn)電壓將變?yōu)榈?基準(zhǔn)電壓VL。并且，當(dāng)在該狀態(tài)下充電電壓Vc降低到第2基準(zhǔn)電壓VL以下時(shí)，進(jìn)行步驟S4到步驟S5的動(dòng)作。如前所述，第2基準(zhǔn)電壓VL的電壓值低于第1基準(zhǔn)電壓VH。
此時(shí)，第1比較器15的輸出變?yōu)椤癏”，經(jīng)倒相器18倒相為“L”而施加在第1開關(guān)器件11的柵極上。因此，第1開關(guān)器件11關(guān)斷，再次禁止電動(dòng)單元3工作。
在這里，對于電動(dòng)單元3，最好是，在向電動(dòng)單元3供給電力被禁止之前，事先對電動(dòng)單元3上的設(shè)備作好控制。例如，對于電動(dòng)變速器，最好是使變速器移動(dòng)到負(fù)荷最輕的變速級之后禁止電力的供給。而在這種情況下，作為電動(dòng)單元3，也有必要監(jiān)視充電電壓，對驅(qū)動(dòng)控制電路4的控制處理進(jìn)行預(yù)測。
而當(dāng)充電電壓Vc超過第3基準(zhǔn)電壓VHH時(shí)，進(jìn)行步驟S6到步驟S7的處理。第3基準(zhǔn)電壓VHH是電壓值大于第1基準(zhǔn)電壓VH的電壓。
此時(shí)，對于第1比較器15來說，由于充電電壓Vc超過了第1基準(zhǔn)電壓VH，因此，第1比較器15的輸出變成“L”，經(jīng)倒相器18倒相為“H”而施加在第1開關(guān)器件11的柵極上。于是，第1開關(guān)器件11導(dǎo)通，允許電動(dòng)單元3工作。
而對于第2比較器16，由于施加在反相端上的充電電壓Vc超過了第3基準(zhǔn)電壓VHH，故其輸出為“L”。因此，第2開關(guān)器件12關(guān)斷，停止對充電用電容器10充電。
在這種實(shí)施形式中，在充電電壓Vc超過第1基準(zhǔn)電壓VH之前一直停止向電動(dòng)單元3供給電力而禁止其工作，因此，若將第1基準(zhǔn)電壓VH設(shè)定為例如6V，則能夠防止電動(dòng)單元3工作不穩(wěn)定。此外，一旦允許電動(dòng)單元3工作之后，是以低于第1基準(zhǔn)電壓VH的第2基準(zhǔn)電壓VL(例如4.5V)作為閾值來控制向電動(dòng)單元3供給電力的，因此，能夠防止第1開關(guān)器件11的通斷控制不穩(wěn)定。
此外，由于充電電壓Vc超過第3基準(zhǔn)電壓VHH時(shí)可停止充電，因此，能夠防止向電動(dòng)單元3提供過大的電力，可使電動(dòng)單元3工作穩(wěn)定。另外，還可以利用第3基準(zhǔn)電壓的設(shè)定值對充電用電容器進(jìn)行保護(hù)。〔其它實(shí)施形式〕(a)在前述實(shí)施形式中，相對于電動(dòng)單元3單獨(dú)設(shè)置了第1開關(guān)器件11，但也可以利用具有電動(dòng)單元3的開關(guān)器件以替代第1開關(guān)器件。此時(shí)，有必要將電源線和第1比較器15的信號線連接到電動(dòng)單元3上。
(b)在前述實(shí)施形式中，驅(qū)動(dòng)控制電路由模擬電路構(gòu)成，但也可以利用微計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。
發(fā)明的效果以上所說明的本發(fā)明，在充電電池的充電電壓降低時(shí)可禁止向電動(dòng)單元供給電力，因此，能夠防止電動(dòng)單元誤動(dòng)作。
權(quán)利要求
1.一種自行車用電動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)控制電路，是接受來自自行車用發(fā)電器的電力并對自行車用電動(dòng)單元進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的電路，其特征是，具有，以自行車用發(fā)電器充電的充電電池，設(shè)置在所說充電電池與所說電動(dòng)單元之間的第1開關(guān)裝置，對充電電池的充電電壓進(jìn)行檢測的充電電壓檢測裝置，以及，控制裝置；作為控制裝置，只要所說充電電壓檢測裝置所檢測到的充電電壓不大于第1基準(zhǔn)電壓便使所說第1開關(guān)裝置關(guān)斷而禁止向所說電動(dòng)單元供給電力，而只要所說充電電壓超過所說第1基準(zhǔn)電壓便使所說第1開關(guān)裝置導(dǎo)通而允許向所說電動(dòng)單元供給電力。
2.如權(quán)利要求1所說的自行車用電動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)控制電路，其特征是，所說控制裝置，在所說充電電壓超過所說第1基準(zhǔn)電壓之后只要降低到比所說第1基準(zhǔn)電壓低的第2基準(zhǔn)電壓以下便使所說第1開關(guān)裝置關(guān)斷而禁止向所說電動(dòng)單元供給電力。
3.如權(quán)利要求1或2所說的自行車用電動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)控制電路，其特征是，還具有，設(shè)置在所說發(fā)電器與所說充電電池之間的第2開關(guān)裝置，所說控制裝置，只要所說充電電壓不大于所說第1基準(zhǔn)電壓或第2基準(zhǔn)電壓便使所說第2開關(guān)裝置導(dǎo)通以對所說充電電池進(jìn)行充電，而只要超過高于所說第1基準(zhǔn)電壓的第3基準(zhǔn)電壓便使所說第2開關(guān)裝置關(guān)斷而停止對所說充電電池充電。
4.如權(quán)利要求1至3之一所說的自行車用電動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)控制電路，其特征是，所說第1及第2開關(guān)裝置是晶體管器件。
5.如權(quán)利要求1至4之一所說的自行車用電動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)控制電路，其特征是，所說充電電池是電容器元件。
6.如權(quán)利要求1至5之一所說的自行車用電動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)控制電路，其特征是，所說第1開關(guān)裝置設(shè)置在所說電動(dòng)單元的內(nèi)部。
全文摘要
防止電動(dòng)單元在充電電池的充電電壓降低時(shí)誤動(dòng)作。該驅(qū)動(dòng)控制電路,是用來接受例子發(fā)電器1的電力并對電動(dòng)單元3進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的電路,具有,由發(fā)電器1進(jìn)行充電的充電用電容器10,設(shè)置在充電用電容器10與電動(dòng)單元3之間的第1開關(guān)器件11,具有對充電用電容器10的充電電壓進(jìn)行檢測的功能的控制電路13。作為控制電路13,只要充電電壓Vc不大于第1基準(zhǔn)電壓VH便使第1開關(guān)器件11關(guān)斷而禁止向電動(dòng)單元3供給電力,只要充電電壓超過第1基準(zhǔn)電壓VH便使第1開關(guān)器件11導(dǎo)通而允許向電動(dòng)單元3供給電力。
文檔編號H02J7/00GK1360386SQ0114338
公開日2002年7月24日 申請日期2001年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月22日
發(fā)明者宇野公二 申請人:株式會(huì)社島野