专利名称：电动辅助自行车的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用人力和辅助动力装置的辅助动力驱动的电动辅助自行车。
背景技术：
近年来，已知有利用由电动马达等驱动装置构成的辅助动力装置的辅助动力，加在由骑乘者蹬踏脚踏板的骑乘脚踏板蹬踏力上，辅助行驶，减轻骑乘者蹬踏脚踏板的力量的电动辅助自行车。
在这样的电动辅助自行车中，在因下坡而减速时，进行反向发电制动，利用反向发电制动产生的发电电力为蓄电池充电。藉此，实现能量的节省，即使同样的蓄电池容量，与不进行反向发电制动的情况相比，能够有效利用辅助动力，大幅度延长行驶距离。
然而，专利文献1和专利文献2的结构为通过操作对制动力进行操作的制动器操作杆而进行反向发电制动，只能在下坡等驱动制动器时进行反向发电制动的充电，不能充分延长行驶距离。
专利文献1特开平9-254861号公报；专利文献2特开平10-147150号公报。
发明内容
本发明为解决以上问题，提供一种能够有效利用辅助动力而使行驶距离大幅度延伸的电动辅助自行车。
本发明之一，提供一种电动辅助自行车，包括通过人力产生驱动力的人力驱动系统、蓄电池、通过该蓄电池输出的电力产生驱动力的电力驱动系统，其特征在于，还包括电动马达，其被选择为反向发电状态或非反向发电状态，在所述反向发电状态下利用电动辅助自行车的运动能量发电而为所述蓄电池充电，而在所述非反向发电状态下停止发电；速度检测单元，其检测所述电动辅助自行车的行驶速度；和控制装置，其在所述速度检测单元所检测出的行驶速度在给定速度以上时将所述电动马达设定为反向发电状态。
本发明之二，提供一种电动辅助自行车，包括通过人力产生驱动力的人力驱动系统、蓄电池、通过该蓄电池输出的电力产生驱动力的电力驱动系统，其特征在于，还包括电动马达，其被选择为反向发电状态或非反向发电状态，在所述反向发电状态下利用电动辅助自行车的运动能量发电而为所述蓄电池充电，而在所述非反向发电状态下停止发电；速度检测单元，其检测所述电动辅助自行车的行驶速度；控制装置，其在所述速度检测单元所检测出的行驶速度在给定速度以上时将所述电动马达设定为反向发电状态；和切换单元，其在“回送充电”模式和“标准”模式之间切换，所述“回送充电”模式是当所述速度检测单元所检测出的行驶速度在给定速度以上时将所述电动马达设定为反向发电状态的模式，所述“标准”模式是当所述速度检测单元所检测出的行驶速度没有变化时将电动马达设定为非反向发电状态的模式。
本发明之三，提供一种电动辅助自行车，包括通过人力产生驱动力的人力驱动系统、蓄电池、通过该蓄电池输出的电力产生驱动力的电力驱动系统，其特征在于，还包括电动马达，其被选择为反向发电状态或非反向发电状态，在所述反向发电状态下利用电动辅助自行车的运动能量发电而为所述蓄电池充电，而在所述非反向发电状态下停止发电；速度检测单元，其检测所述电动辅助自行车的行驶速度；和控制装置，其在所述速度检测单元所检测出的行驶速度在给定速度以上时将所述电动马达设定为反向发电状态；所述控制装置在蓄电池的余量为给定值以上时，切断由电动马达发电对蓄电池的充电。
本发明之四，提供一种电动辅助自行车，包括通过人力产生驱动力的人力驱动系统、蓄电池、通过该蓄电池输出的电力产生驱动力的电力驱动系统，其特征在于，还包括电动马达，其被选择为反向发电状态或非反向发电状态，在所述反向发电状态下利用电动辅助自行车的运动能量发电而为所述蓄电池充电，而在所述非反向发电状态下停止发电；速度检测单元，其检测所述电动辅助自行车的行驶速度；和控制装置，其在所述速度检测单元所检测出的行驶速度在给定速度以上时将所述电动马达设定为反向发电状态；所述控制装置在当速度检测单元所检测出的行驶速度在给定速度以上时，切断由电动马达发电对蓄电池的充电。
优选所述控制装置检测到制动器被驱动，进行反向发电制动，对所述蓄电池进行充电。
优选所述控制装置，在速度检测单元所检测出的行驶速度未达到给定速度的状态经过了给定时间时，由反向发电状态转为非反向发电状态。
优选还设有检测所述电动辅助自行车的脚踏板的蹬踏力的脚踏板扭矩传感器；所述控制装置在速度检测单元所检测出的行驶速度未达到给定速度且所述脚踏板扭矩传感器所检测出的脚踏板蹬踏力在给定值以上时，由反向发电状态转为非反向发电状态。
优选所述控制装置将电动马达的发电功率设定为随着速度检测单元所检测出的行驶速度的提高而增大。
优选所述控制装置在选择“回送充电”模式时，将非反向发电状态下的电动驱动系统的辅助力设定得比选择“标准”模式时的辅助力要低。
依据本发明之一的构成，能够有效利用电动辅助自行车的行驶能量对蓄电池进行充电，大幅度延伸驶距离。由于蓄电池的充电只是在给定速度以上行驶时进行，在以低于给定速度行驶时，通过借助电力驱动系统的驱动辅助行驶，因而不产生影响低速行驶稳定性的故障。
依据本发明之二的构成，选择“回送充电”模式时，能够有效利用电动自行车的行驶能量对蓄电池进行充电，大幅度延伸驶距离。由于选择“回送充电”模式时蓄电池的充电只是在以给定速度以上行驶时进行，在以低于给定速度行驶时，通过借助电力驱动系统的驱动辅助行驶，因而不产生影响低速行驶稳定性的故障。另外，骑乘者可以根据需要，选择在“回送充电”和“标准”模式，能够提高骑乘者的使用方便性。
依据本发明之三的构成，能够有效利用电动辅助自行车的行驶能量对蓄电池进行充电，大幅度延伸驶距离。由于蓄电池的充电只是在以给定速度以上行驶时进行，在以低于给定速度行驶时，通过借助电力驱动系统的驱动辅助行驶，因而不产生影响低速行驶时稳定性故障。另外，由于在蓄电池的余量超过给定值时隔断由电动马达发电对蓄电池的充电，因而可以防止对蓄电池进行过度充电。
依据本发明之四的构成，能够有效利用电动辅助自行车的行驶能量对蓄电池进行充电，大幅度延伸驶距离。由于蓄电池的充电只是在以给定速度以上行驶时进行，在以低于给定速度行驶时，通过借助电力驱动系统的驱动辅助行驶，因而不产生影响低速行驶时稳定性故障。当行驶速度大于给定速度时隔断由电动马达发电对蓄电池的充电，因而可以防止对蓄电池进行过度充电。
依据本发明之五的构成，由于检测到制动器被驱动而进行反向发电制动，可以提高安全性，并且能够利用反向发电制动的发电为蓄电池充电，进而可以进一步延伸行驶距离。
依据本发明之六的构成，若低于给定速度的状态持续给定时间，由反向发电状态转为非反向发电状态，因此，不防碍行驶性，由于是若低于给定速度的状态持续给定时间由反向发电状态转为非反向发电状态，反向发电状态和非反向发电状态之间不进行频繁切换，能够维持安全稳定的行驶状态。
依据本发明之七的构成，行驶速度较低且脚踏板蹬踏力在给定值以上时，由反向发电状态转为非反向发电状态，因此，对于登坡等需要较大的蹬踏力的情况，能够迅速由反向发电状态转为非反向发电状态，不会损害行驶性。
依据本发明之八的构成，由于设定为发电功率随着行驶速度的增加而增加，因而能够增大利用骑乘者的余力对蓄电池的充电量，进一步延伸行驶距离。
依据本发明之九的构成，由于在选择“回送充电”模式时将非反向发电状态的电动驱动系统的辅助力设定得比选择“标准”模式时的辅助力要低，能够减小蓄电池的电力消耗，进一步延伸行驶距离。
图1表示本发明的实施方式的控制装置的框图；图2表示充放电电路的电路图；
图3表示“回送充电”模式的流程图；图4表示设置在电动辅助自行车的手把附近的操作装置的平面图。
图中1-电动马达，2-充放电电路，3-蓄电池，4-扭矩检测单元，5-速度检测单元，6-制动检测单元，7-模式设定开关，13-控制装置。
具体实施例方式
以下参照附图详细说明本发明的实施方式。
图1表示电动辅助自行车的控制装置的方框图，图3表示电动辅助自行车的控制的流程图。
如图1所示，1表示电动马达，同图中未示出的自行车的车轮相连接，凭藉由蓄电池3通过充放电电路2供给的电力使车轮旋转，或者凭藉车轮的旋转发电，再通过充放电电路2为蓄电池3充电。以下，将利用由蓄电池3供给的电力使车轮旋转的状态称为“非反向发电状态”，将利用车轮的旋转发电并为蓄电池充电的状态称为“反向发电状态”。
4表示扭矩检测单元，检测施加于脚踏板上的脚踏板踏力。5表示速度检测单元，根据电动马达1的旋转速度检测自行车的行驶速度。6表示制动检测单元，检测自行车的制动器的被驱动。7表示模式设定开关，被设置于固定在手把旁边的后述的操作单元8，由骑乘者操作。图4表示设置有模式设定开关7的操作单元8，通过所述模式设定开关7设定“标准”、“高功率”、“回送充电”中任一种模式。
所述操作单元8中，除所述模式设定开关7以外，还设有电源开关9，控制图中未示出的成为自行车前照灯的照明灯点亮的照明灯点亮开关10，电池余量显示单元11，显示通过模式设定开关7设定的自行车运行模式的模式显示单元12。
13表示控制装置，输入来自所述扭矩检测单元4、速度检测单元5、制动检测单元6、模式设定开关7、电源开关9以及照明灯点亮开关10的信号，对充放电电路2、蓄电池余量显示单元11、模式显示单元12以及图中未示出的照明灯进行控制。
以下基于图2对充放电电路2进行说明。14表示介于所述电动马达1和蓄电池3之间的控制电动马达1的MOSFET电路，15表示接在所述MOSFET电路14与蓄电池3的正极之间的FET，MOSFET电路14及FET15通过所述控制装置13的驱动电路16进行控制。17表示电容器，18表示电阻器。
所述驱动电路16，在速度检测单元5的所检测出的行驶速度在一定速度以上，本实施方式为24km/h以上的情况，关闭FET15，防止电动马达1的发电力变大而对蓄电池3充电。即，行驶时，若变得高速的电动马达1的发电力变大，蓄电池3的输出电压变得在本实施例中的24V以上，蓄电池3被充电，容易出现过度充电。因此，对于行驶速度大于一定速度的场合，通过关闭FET15防止过度充电。所述一定速度，比下述步骤6的给定速度快得多，是不希望通过电动马达1的发电为蓄电池3充电的速度以下的速度。另外，控制装置13检测蓄电池3的余量，对于给定以上的余量，本实施方式中为90％以上的余量的情况下，关闭FET15，防止制动器被驱动时等通过电动马达1的发电为蓄电池3过度充电。这样的过度充电防止控制，对于选择“标准”模式、“高功率”模式、“回送充电”模式中任一种的情况都相同。
另外，本实施方式中，虽然为通过在蓄电池3和MOSFET电路14之间连接FET15以控制蓄电池3和MOSFET电路14之间的连接的结构，也可以用其他控制连接的部件，如继电器等。
下面说明工作过程。
骑乘者若蹬踏脚踏板，扭矩检测单元4检测施加于脚踏板上的脚踏板蹬踏力，对应于脚踏板蹬踏力，驱动电动马达1，将电动马达1的辅助动力加在借助人力的脚踏板蹬踏力上使自行车行驶。
若模式设定开关7被设定为“回送充电”模式，如图3的流程图所示，通过速度检测单元5判断自行车是否以给定速度以上，本实施方式中为12km/h(步骤1)行驶，若以小于给定速度的速度行驶，成为非反向发电状态，施加对应于脚踏板踏力的电动马达1的辅助动力使自行车行驶。该辅助力，设置为“标准”模式的50％，以减小蓄电池3的消耗。在步骤1中，若以给定速度以上行驶，转为反向发电状态，由电动马达1发电，为蓄电池3充电(步骤2)。
另外，此时，判断制动器是否被驱动(步骤3)，在制动器未被驱动的情况下，为通常的行驶状态，如果产生较大的发电电流，由于行驶变得沉重，因而产生0.8A的发电电流值为蓄电池3充电(步骤4)。在制动器被驱动的情况下，由于可以利用反向发电制动而得到较大的发电电流，产生最大6A的发电电流值，为蓄电池充电(步骤5)。通过该反向发电制动的发电，越是高速产生越大电流，制动器的感觉也变得很大，可以提高下坡的安全性。
以反向发电状态行驶中，例如临近上坡时，行驶速度在给定速度以下，本实施例为12Km/h，并且，对于施加了给定脚踏板蹬踏力，本实施方式中为250Kgf·cm以上的蹬踏力时，由于在反向发电状态，骑乘者的负担加大，迅速从反向发电状态变为非反向发电状态(步骤6)。
在步骤6中，即使不是转为非反向发电状态的条件，低于给定行驶速度，本实施方式中为11Km/h的状态，经过给定时间，本实施例中为3秒后，从反向发电状态转为非反向发电状态(步骤7)。该给定时间旨在使反向发电状态和非反向发电状态之间不进行频繁切换。
“标准”模式，与“回送充电”模式相比，增大了电动马达1的辅助动力，自行车即使在给定速度以上，也不转向反向发电状态，维持非反向发电状态，仅仅在制动器被驱动时，转为反向发电状态。
进一步，“高功率”模式与“标准”模式相比，增大了电动马达1的辅助动力，减轻了骑乘者的负担。
另外，在上述实施方式中，虽然构成为以给定行驶速度(12Km/s)以上，以给定电流值为蓄电池3充电，也可以构成为随着行驶速度的上升增大充电电流。
另外，在本实施方式中，虽然构成为速度检测单元5检测电动马达1的旋转而计算行驶速度，也可以构成为检测自行车车轮的旋转而计算行驶速度，也可以采用其他的检测结构。
权利要求
1.一种电动辅助自行车，包括通过人力产生驱动力的人力驱动系统、蓄电池、通过该蓄电池输出的电力产生驱动力的电力驱动系统，其特征在于，还包括电动马达，其被选择为反向发电状态或非反向发电状态，在所述反向发电状态下利用电动辅助自行车的运动能量发电而为所述蓄电池充电，而在所述非反向发电状态下停止发电；速度检测单元，其检测所述电动辅助自行车的行驶速度；和控制装置，其在所述速度检测单元所检测出的行驶速度在给定速度以上时将所述电动马达设定为反向发电状态。
2.一种电动辅助自行车，包括通过人力产生驱动力的人力驱动系统、蓄电池、通过该蓄电池输出的电力产生驱动力的电力驱动系统，其特征在于，还包括电动马达，其被选择为反向发电状态或非反向发电状态，在所述反向发电状态下利用电动辅助自行车的运动能量发电而为所述蓄电池充电，而在所述非反向发电状态下停止发电；速度检测单元，其检测所述电动辅助自行车的行驶速度；控制装置，其在所述速度检测单元所检测出的行驶速度在给定速度以上时将所述电动马达设定为反向发电状态；和切换单元，其在“回送充电”模式和“标准”模式之间切换，所述“回送充电”模式是当所述速度检测单元所检测出的行驶速度在给定速度以上时将所述电动马达设定为反向发电状态的模式，所述“标准”模式是当所述速度检测单元所检测出的行驶速度没有变化时将电动马达设定为非反向发电状态的模式。
3.一种电动辅助自行车，包括通过人力产生驱动力的人力驱动系统、蓄电池、通过该蓄电池输出的电力产生驱动力的电力驱动系统，其特征在于，还包括电动马达，其被选择为反向发电状态或非反向发电状态，在所述反向发电状态下利用电动辅助自行车的运动能量发电而为所述蓄电池充电，而在所述非反向发电状态下停止发电；速度检测单元，其检测所述电动辅助自行车的行驶速度；和控制装置，其在所述速度检测单元所检测出的行驶速度在给定速度以上时将所述电动马达设定为反向发电状态；所述控制装置在蓄电池的余量为给定值以上时，切断由电动马达发电对蓄电池的充电。
4.一种电动辅助自行车，包括通过人力产生驱动力的人力驱动系统、蓄电池、通过该蓄电池输出的电力产生驱动力的电力驱动系统，其特征在于，还包括电动马达，其被选择为反向发电状态或非反向发电状态，在所述反向发电状态下利用电动辅助自行车的运动能量发电而为所述蓄电池充电，而在所述非反向发电状态下停止发电；速度检测单元，其检测所述电动辅助自行车的行驶速度；和控制装置，其在所述速度检测单元所检测出的行驶速度在给定速度以上时将所述电动马达设定为反向发电状态；所述控制装置在当速度检测单元所检测出的行驶速度在给定速度以上时，切断由电动马达发电对蓄电池的充电。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的电动辅助自行车，其特征在于，所述控制装置检测到制动器被驱动，进行反向发电制动，对所述蓄电池进行充电。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的电动辅助自行车，其特征在于，所述控制装置，在速度检测单元所检测出的行驶速度未达到给定速度的状态经过了给定时间时，由反向发电状态转为非反向发电状态。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的电动辅助自行车，其特征在于，还设有检测所述电动辅助自行车的脚踏板的蹬踏力的脚踏板扭矩传感器；所述控制装置在速度检测单元所检测出的行驶速度未达到给定速度且所述脚踏板扭矩传感器所检测出的脚踏板蹬踏力在给定值以上时，由反向发电状态转为非反向发电状态。
8.根据权利要求1～4中任一项所述的电动辅助自行车，其特征在于所述控制装置将电动马达的发电功率设定为随着速度检测单元所检测出的行驶速度的提高而增大。
9.根据权利要求2所述的电动辅助自行车，其特征在于，所述控制装置在选择“回送充电”模式时，将非反向发电状态下的电动驱动系统的辅助力设定得比选择“标准”模式时的辅助力要低。
全文摘要
提供一种电动辅助自行车，包括电动马达(1)，其被选择为反向发电状态或非反向发电状态，在反向发电状态下利用电动辅助自行车的运动能量发电而为蓄电池(3)充电，而在非反向发电状态下停止发电；速度检测单元(5)，其检测电动辅助自行车的行驶速度；和控制装置，其在速度检测单元(5)所检测出的行驶速度在给定速度以上时将电动马达(1)设定为反向发电状态。这样，能够有效利用电动辅助自行车的行驶能量对蓄电池进行充电，大幅度延伸行驶距离。由于蓄电池的充电只是在以给定速度以上行驶时进行，在以未达到给定速度行驶时，由于通过借助于电力驱动系统的驱动力辅助行驶，因而不产生影响低速行驶稳定性的故障。
文档编号B60L11/00GK1715134SQ20051008218
公开日2006年1月4日 申请日期2005年7月1日 优先权日2004年7月2日
发明者数原寿宏, 嵨津将博 申请人:三洋电机株式会社