JP2004359034A - 電動アシスト自転車 - Google Patents

Abstract

【課題】各種の電子機器の充電を容易に行なうことができ、内部電源を有効に活用することが可能な電動アシスト自転車を提供する。
【解決手段】電動アシスト自転車のハンドルに携帯電話機７０等を装着保持する電子機器ホルダ６０を設け、ここに充電用の給電端子を設けるとともに、充電を制御する制御回路を表示部ユニット４０内に設ける。これにより、電動アシスト自転車の電源がキースイッチによってオンされている場合には、携帯電話機７０を電子機器ホルダ６０に装着することにより、その充電を行なうことが可能となる。例えば、携帯電話機７０を電子機器ホルダ６０に装着すると、これをフォトインタラプタ４４３が検出し、その検出信号が表示部ユニット４０の表示コントローラ４３に送られる。これにより、表示コントローラ４３は充電電圧供給用のＦＥＴ４４２をオンし、充電を開始する。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動モータを含むアシスト駆動制御部とその給電を行なう電源部とを有し、アシスト走行を行う機能を有する電動アシスト自転車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の電動アシスト自転車において、駆動電力を得る電源部としては各種の電池が用いられており、さらにこの電池に充電池を用いてアシスト駆動のための駆動モータを発電機として用いて充電を行なう回生機能を設けたものが知られている（例えば特許文献１参照）。
また、最近では携帯電話機や携帯情報端末といった携帯型の電子機器が急速に普及しており、これらの電源としては充電池が用いられ、専用の充電器で適宜充電を行なうようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特表２００１−５０００８３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した電動アシスト自転車のユーザが携帯型の電子機器を持って自転車で外出した場合、外出先で電池切れとなったときに、専用の充電器がないため充電を行なうことができず、不便な状況となってしまう。
一方、従来の電動アシスト自転車では、内部の充電を行なう機能を有するものは存在したが、外部の電子機器に対して充電を行なう機能は有しておらず、内部の電源部や回生機能を有効活用できていないという課題があった。
【０００５】
そこで本発明の目的は、各種の電子機器の充電を容易に行なうことができ、内部電源を有効に活用することが可能な電動アシスト自転車を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、車輪軸にアシスト力を付与してアシスト駆動を行なう駆動モータを含むアシスト駆動制御部と、前記アシスト駆動制御部に駆動電力を供給する電源部と、充電式の電子機器を装着して保持する保持手段と前記電子機器を保持手段に装着した状態で電子機器に設けられた充電端子と接続される給電端子とを備えた電子機器ホルダと、前記電源部からの電力を用いて充電用の電力を生成し、前記電子機器ホルダの給電端子に供給する充電制御部と、前記充電制御部による充電用の電力の供給を行なうか否かを切り替える切り替え手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
本発明の電動アシスト自転車では、電子機器ホルダに充電式の電子機器を装着して保持させて電子機器の充電端子と電子機器ホルダの給電端子を接続することにより、充電制御部と切り替え手段の作動によって電子機器の充電を行なうことが可能となる。
したがって、電動アシスト自転車の内部電源を有効に活用して電子機器の充電を容易に行なうことができ、便利な電動アシスト自転車を提供することが可能である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による電動アシスト自転車の実施の形態例を図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態例による電動アシスト自転車の外観を示す側面図である。
本例の電動アシスト自転車は、折り畳み構造のものであり、メインパイプ１と、前輪部２を支持したフロントフォーク８と、後輪部３を支持したリヤフォーク９と、シート５を支持したシートポスト１０と、ハンドル６を支持したスピンドル１１と、スピンドル１１を挿通支持したヘッドパイプ１２と、ペダル部１３と、電池ユニット１４等を有している。
【０００９】
そして、図１では図示を省略しているが、本例の電動アシスト自転車の各部には本例の制御を行うための以下のような各種部材が設けられている。
まず、メインパイプ１には、本例の電動アシスト自転車の状態を管理し、各種の制御を行うためのビークルコントローラが設けられている。また、メインパイプ１の折り畳み構造部には、折り畳みスイッチが設けられており、車体が折り畳まれたことを検出することによって折り畳み時にはモータ等の駆動を禁止し、安全を確保するようになっている。
また、ペダル部１３には、ペダルクランク１３Ａの周辺にトルクセンサ、クランク周波数発生器（ＦＧ）が設けられ、ペダルクランク１３Ａに発生するトルクの検出や回転数の検出を行うようになっている。
【００１０】
また、ハンドル６には、ＬＣＤ等による表示部、キー入力用の操作部、及びそれらを制御する表示コントローラを含む表示部ユニットが設けられ、ユーザに各種表示を提供するとともに、キー入力による各種モード設定や選択等を行えるようになっている。
また、ハンドル６には、携帯電話機の充電を行なうためのホルダが設けられている。なお、この充電を行なうための充電回路は表示部ユニットの回路として設けられている。
また、ヘッドパイプ１２には図示しない電源キーの操作によって電池ユニット１４の電源オン、オフを切り替えるキースイッチが設けられている。
また、前輪部２には、アシスト駆動用のモータと、このモータの駆動を制御するモータドライバと、このモータドライバを制御するモータコントローラが設けられている。
また、後輪部３には、自動変速ユニットが設けられ、ビークルコントローラからのギアポジションの制御によって変速比の切り替え動作を行う。
さらに、図１では省略しているが、車体の前方部にはヘッドライト等が設けられており、後方部にはリアライトやウインカーランプ等が設けられているものとする。
【００１１】
図２は図１に示す電動アシスト自転車の制御系を示すブロック図である。
図示のように、本例の電動アシスト自転車は、ビークルコントローラユニット３０、表示部ユニット４０、モータユニット５０、電池ユニット１４の主要な４つのユニットを有している。
ビークルコントローラユニット３０は、アシスト制御等の各種制御を行う上位コントローラとしてのビークルコントローラ３１と、ユーザが電源キーによって電源のオン・オフを行うキースイッチ３２と、自転車が折り畳まれたことを検出する折り畳みスイッチ３３と、自動変速を行う自動変速ユニット３４と、ペダル部１３で生じるトルクを検出するトルクセンサ３５と、ペダル部１３の回転数を検出するクランクＦＧ３６とを有する。
【００１２】
また、 表示部ユニット４０は、ＬＣＤ等の表示部４１と、各種操作キーよりなる操作スイッチ４２と、携帯電話機７０等への充電を行なうための充電回路４４と、これらの制御を行う表示コントローラ４３とを有している。
そして、表示部ユニット４０の操作スイッチ４２からの入力によって、自転車のモードをさまざまに変えることが可能である。また、自転車の速度や電池の残量などのさまざまな情報を表示部４１に表示することができる。
また、充電回路４４は、ハンドル６に設けられた電子機器ホルダ６０に接続され、この電子機器ホルダ６０に装着保持された携帯電話機７０に対し、電池ユニット１４からの電力及びモータコイルから得られる逆起電力を用いて充電を行なうものである。
【００１３】
また、モータユニット５０は、前輪部２のアシスト駆動を行うダイレクトドライブ型のモータ５１と、このモータ５１の駆動を制御するモータドライバ５２と、このモータドライバ５２を制御するモータコントローラ５３とを有し、ビークルコントローラ３１からの指示で、力行・回生の切替、アシストトルク・回生電流の制御を行うことができる。
そして、このモータユニット５０で得られる回生電力（モータを発電機として得られるモータコイルの逆起電力）を表示部ユニット３０に送り、充電回路４４による携帯電話機７０の充電動作に用いるものである。
また、電池ユニット１４は、例えば大容量リチウムイオン電池等による充電池部と、この充電池部の充放電を制御する電源コントローラとを有し、モータユニット５０への電流供給及びモータユニット５０からの回生充電を行うことができる。
また、この電池ユニット１４の電力を表示部ユニット４０に送り、充電回路４４による携帯電話機７０の充電動作に用いるものである。
【００１４】
図３は表示部ユニット４０に設けられた充電回路４４の概要を示すブロック図である。
図示のように、この充電回路４４には、ＤＣ／ＤＣコンバータ４４１、ＦＥＴ４４２、フォトインタラプタ４４３を有している。
ＤＣ／ＤＣコンバータ４４１は、電池ユニット１４等から供給される電源電圧を所定の充電用電圧に変換して出力するものである。例えば３２ｖ程度の電源電圧を５ｖ程度の充電用電圧に変換する。
ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）４４２は、充電を行なうか否かを選択する切り替え手段であり、充電を行なう場合は電子機器ホルダ６０の給電端子に充電電圧を供給し、充電を行なわない場合は電子機器ホルダ６０の給電端子への充電電圧の供給を遮断するものである。
【００１５】
フォトインタラプタ４４３は、電子機器ホルダ６０に携帯電話機７０が装着されたことを検出するものであり、具体的には電子機器ホルダ６０に発光素子と受光素子を対向配置したもので、両者の間に携帯電話機７０が配置されて両者が遮光されることにより、携帯電話機７０の装着を検出する。本例では、このフォトインタラプタ４４３によって携帯電話機７０の装着が検出されることにより、上述したＦＥＴ４４２をオンし、充電用の給電を行なうようになっている。
なお、このように携帯電話機７０の検出によって自動的に充電を行なう代わりに、ユーザの手動でのキー操作によって充電を行なうようにしてもよい。
また、検出手段としては、フォトインタラプタ４４３以外に、例えば反射型の光検出器や電磁式の検出器、さらには機械式検出スイッチ等を用いることが可能である。
また、図示のように、表示部ユニット１４と携帯電話機７０とは充電時において電気的に電源ラインとグランドラインによって接続される。
【００１６】
図４は本例における表示部ユニット４０と電子機器ホルダ６０の配置を示す平面図であり、図５は電子機器ホルダ６０の保持構造を示す断面図である。
また、図６は本例における携帯電話機７０の構造を示す正面図、側面図、及び底面図である。
図４に示すように、ハンドル６の左側のアーム６Ａに表示部ユニット４０が取り付けられ、右側のアーム６Ｂに電子機器ホルダ６０が設けられている。
図５に示すように、本例の電子機器ホルダ６０は、携帯電話機７０の上下両端を挟持する構造の保持枠部６０Ａによって携帯電話機７０を収容保持するものであり、保持枠部６０の底面には携帯電話機７０の下端に設けた充電端子７１及びグランド端子７２と接触する不図示の給電端子及びグランド端子が設けられている。
すなわち、携帯電話機７０を保持枠部６０Ａに押し込んで装着することにより、携帯電話機７０の充電端子７１及びグランド端子７２が電子機器ホルダ６０の給電端子及びグランド端子に接触することで、充電電流が携帯電話機７０内に設けられた不図示の充電回路に供給され、携帯電話機７０の充電が行なわれる。
図６に示す携帯電話機７０は本体７０Ａの前面に表示部７４や操作部７５を有し、本体７０Ａの上端部にアンテナ７６、下端部に充電端子７１及びグランド端子７２が設けられている。
なお、携帯電話機７０の下端部には、インタフェース用端子７７や信号伝送端子７８、７９が設けられているが、本例では用いないので説明は省略する。
【００１７】
このような構成の電動アシスト自転車では、電動アシスト自転車の電源がキースイッチによってオンされている場合に、携帯電話機７０を電子機器ホルダ６０に装着することにより、その充電を行なうことが可能である。
図７はその簡単な動作例を示すフローチャートである。
まず、携帯電話機７０を電子機器ホルダ６０に装着すると、これをフォトインタラプタ４４３が検出し（ステップＳ１）、その検出信号が表示部ユニット４０の表示コントローラ４３に送られる。これにより、表示コントローラ４３は充電電圧供給用のＦＥＴ４４２をオンし、充電を開始する（ステップＳ２）。
なお、実際の充電動作は、携帯電話機７０に内蔵された充電制御回路が行なうことになる。
携帯電話機７０を電子機器ホルダ６０から脱着すると、フォトインタラプタ４４３は携帯電話機７０の装着を検出しない状態になり、表示コントローラ４３は充電電圧供給用のＦＥＴ４４２をオフする（ステップＳ３）。この結果、不要な電圧印加がされなくなり、電子機器ホルダ６０の給電端子及びグランド端子からの漏電を防止する。
このようにして、電動アシスト自転車の機能を用いて簡単に充電を行なうことができ、例えば外出先での電池切れの問題を有効に解決することが可能となる。
【００１８】
なお、以上の例では、電子機器として携帯電話機を例に説明したが、本発明は同様に各種の携帯情報端末（ＰＤＡ等）にも適用できるものである。
この場合、電子機器ホルダの構造は充電する電子機器の形状等に合わせる必要があるが、その方法としては、電子機器ホルダ自体または一部の部材を交換可能な構成とする方法と、電子機器ホルダを異なる形態の電子機器を装着保持可能な構成とする方法が考えられる。
しかし、電子機器ホルダ自体を交換することはユーザの負担が大きいことから、電子機器毎に一部の部品交換を行なったり、異なる電子機器に対応できる装着保持構造とすることが好ましい。
例えば前者の例としては、電子機器を保持するための部材だけをネジ止めなどで交換できるような構造としたり、電子機器に対応して保持枠部にスペーサを介在させて固定するといった方法が採用できる。
また、後者の例としては、伸縮自在なゴムベルトを電子機器に巻き付けることによって電子機器をホルダに固定できるようにすることができる。もちろん、両方の方法を併用して多様な電子機器を固定できるようにしてもよい。
あるいは、他の構造例として、上述のような枠構造の代わりに、例えばホルダ側に棒状の保持部材を設けるとともに、電子機器側に嵌合孔を有する係合部を設け、棒状の保持部材を係合部の嵌合孔に挿通して支持するようにすれば、外形の異なる種々の電子機器に対して支持構造を標準化でき、幅広い応用が可能となる。
【００１９】
また、電子機器の充電を行なう場合に、その安全対策として、一定の制限時間を設けるといった工夫も可能である。例えば、長時間にわたって電子機器が装着されたままになっている場合に、その充電時間を測定するタイマを設けておき、制限時間を超えて充電が行なわれた場合に、その充電動作を中断するような機能を設けることが有効である。
また、電子機器の種類によっては充電時の電圧や許容充電時間が制約を受ける場合がある。そこで、このような異なる規格に対応する充電モードを複数種類設けておき、ユーザのキー操作やあるいは表示部ユニット及びホルダ側に電子機器の規格を光学的あるいは電磁的に読み取る手段を設け、自動的に充電モードを選択するような構成を採用することも可能である。
また、上述した例では、充電用の電子機器ホルダをハンドルに設け、その近傍に配置される表示部ユニットの一部の回路を用いて充電動作を行なうようにしたが、本発明はこれに限定されず、他の部位に電子機器ホルダを設けてもよいし、表示部ユニット以外の回路（例えば充電用の専用回路ユニットを電子機器ホルダ内または近傍に設ける）を用いて充電動作を制御するような構成も可能である。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の自転車によれば、電子機器ホルダに充電式の電子機器を装着して保持させて電子機器の充電端子と電子機器ホルダの給電端子を接続することにより、充電制御部と切り替え手段の作動によって電子機器の充電を行なうことが可能となることから、電動アシスト自転車の内部電源を有効に活用して電子機器の充電を容易に行なうことができ、便利な電動アシスト自転車を提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例における電動アシスト自転車の外観を示す側面図である。
【図２】図１に示す電動アシスト自転車の制御系の構成例を示すブロック図である。
【図３】図１に示す電動アシスト自転車の表示部ユニットに設けられた充電回路の概要を示すブロック図である。
【図４】図１に示す電動アシスト自転車の表示部ユニットと電子機器ホルダの配置を示す平面図である。
【図５】図１に示す電動アシスト自転車における電子機器ホルダの保持構造を示す断面図である。
【図６】図１に示す電動アシスト自転車で充電を行なう携帯電話機の構造を示す正面図、側面図、及び底面図である。
【図７】図１に示す電動アシスト自転車における充電動作例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１……メインパイプ、２……前輪部、３……後輪部、５……シート、６……ハンドル、８……フロントフォーク、９……リヤフォーク、１０……シートポスト、１１……スピンドル、１２……ヘッドパイプ、１３……ペダル部、１４……電池ユニット、３０……ビークルコントローラユニット、３１……ビークルコントローラ、３２……キースイッチ、３３……折り畳みスイッチ、３４……自動変速ユニット、３５……トルクセンサ、３６……クランクＦＧ、４０……表示部ユニット、４１……表示部、４２……操作スイッチ、４３……表示コントローラ、４４……充電回路、５０……モータユニット、５１……モータ、５２……モータドライバ、５３……モータコントローラ、６０……電子機器ホルダ、７０……携帯電話機。

Claims (9)

1. 車輪軸にアシスト力を付与してアシスト駆動を行なう駆動モータを含むアシスト駆動制御部と、
   前記アシスト駆動制御部に駆動電力を供給する電源部と、
   充電式の電子機器を装着して保持する保持手段と前記電子機器を保持手段に装着した状態で電子機器に設けられた充電端子と接続される給電端子とを備えた電子機器ホルダと、
   前記電源部からの電力を用いて充電用の電力を生成し、前記電子機器ホルダの給電端子に供給する充電制御部と、
   前記充電制御部による充電用の電力の供給を行なうか否かを切り替える切り替え手段と、
   を有することを特徴とする電動アシスト自転車。
2. 前記充電制御部は前記電源部からの電力に加えて前記駆動モータで生成される逆起電力を用いて充電用の電力を生成し、前記電子機器ホルダの給電端子に供給す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。
3. 前記電子機器ホルダはハンドルに取り付けられてい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。
4. 前記電子機器ホルダに電子機器が装着されたことを検出する検出手段を有す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。
5. 前記切り替え手段は前記検出手段によって電子機器ホルダに電子機器が装着されたことが検出された場合に前記充電制御部による充電用の電力の供給を行なうことを特徴とする請求項４記載の電動アシスト自転車。
6. 前記電子機器ホルダを手動操作する操作手段を有す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。
7. 前記切り替え手段は前記操作手段の操作に応じて前記充電制御部による充電用の電力の供給を行なうことを特徴とする請求項６記載の電動アシスト自転車。
8. 前記電子機器ホルダの近傍にキー操作部を含む表示部ユニットが配置され、前記充電制御部、切り替え手段、及び操作手段が前記表示部ユニットに含まれることを特徴とする請求項７記載の電動アシスト自転車。
9. 前記保持手段は電子機器を収容する保持枠部よりな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。

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