JP2005160125A

JP2005160125A - 電動自転車用電源供給装置

Info

Publication number: JP2005160125A
Application number: JP2003116330A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Mikami; 和正三上; Takeshi Kobayashi; 丈士小林
Original assignee: Tokyo Metropolitan Government
Current assignee: Tokyo Metropolitan Government
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2023-03-18
Also published as: JP3963859B2

Abstract

【課題】電動自転車において、モータ始動時の過大な電流は、バッテリから供給される。モータ始動時の過大な電流が、バッテリの寿命を縮める大きな要因となっている。そこで、モータ始動時にバッテリから供給される過大な電流を低減するため、過大な電流を補助電源から供給できる電動自転車用電源供給装置を提供する。
【解決手段】電動自転車用電源供給装置は、バッテリを用いた主電源１、電気二重層コンデンサを用いた補助電源２を有し、電流制限回路３、充電回路４、逆流防止回路５、負荷（モータ）６、駆動制御回路７より構成される。定常時は、駆動制御回路７によってＰＷＭ制御を行い、主電源１から電流制限回路３を通して、負荷６へ電流を供給する。モータ始動時は、補助電源２から逆流防止回路５を通して、過大な電流の大部分を負荷６へ供給する。また、補助電源２の充電は、主電源１から充電回路４を通して、常時行っている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動自転車を駆動するための電源供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動自転車は、主として主電源バッテリ、モータ、駆動制御回路で構成されている。この方式では、モータ始動時の過大な電流は、モータやバッテリの内部抵抗、バッテリ電圧等によって決定され、バッテリから供給されている。モータ始動時の過大な電流が、バッテリの寿命を縮める大きな要因となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の技術を鑑みて、モータ始動時にバッテリから供給される過大な電流を低減するために、過大な電流の大部分を補助電源から供給できる装置を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、自転車に搭載可能な自転車用電源供給装置であり、主電源バッテリと補助電源として電気二重層コンデンサを有する。定常時には主電源バッテリからモータへ電流を供給し、始動時には過大な電流の大部分を補助電源から供給するための方法として電流を制限する手段を備えたことを特徴とする。
【０００５】請求項２に記載の発明は、補助電源が、モータ始動時の過大な電流を供給するため、常時、主電源から短時間で充電できる手段を備えたことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１はブロック図であり、図２は実施回路の一例である。
【０００７】図１において、１は主電源、２は補助電源、３は電流制限回路、４は充電回路、５は逆流防止回路、６は負荷（モータ）、７は駆動制御回路である。定常時は、駆動制御回路７によって制御を行い、主電源１から電流制限回路３を通して、負荷６へ電流を供給する。モータ始動時には、補助電源２から逆流防止回路５を通して、過大な電流の大部分を負荷６へ供給する。また、補助電源２の充電は、主電源１から充電回路４を通して、常時行っている。
【０００８】図２は、図１のブロック図を具体化した回路の一つの例である。図２においてバッテリ８は主電源１、電流サプレッサー１２は電流制限回路３の役割を果たし、直列に複数個接続してある電気二重層コンデンサ１１が補助電源２の役割を果たしている。さらに、ダイオード１３が逆流防止回路５、抵抗９及びダイオード１０が充電回路４の役割を果たし、抵抗１４、ＦＥＴ１６及び駆動制御信号回路１５が駆動制御回路７である。また、モータ１７が図１における負荷６である。図２において、定常時は駆動制御信号回路（ＰＷＭ制御）１５でＦＥＴ１６をＯＮ／ＯＦＦすることで制御を行い、バッテリ８から電流サプレッサー１２を通して、モータ１７へ電流を供給する。モータ始動時は電気二重層コンデンサ１１からダイオード１３を通して、過大な電流の大部分をモータ１７へ供給する回路構成となっている。また、電気二重層コンデンサ１１の充電は、バッテリ８から抵抗９、ダイオード１０を通して、常時行っている。
【０００９】図３は、図２の回路例に於ける電流一時間特性であり、横軸に時間（ミリ秒）、縦軸に電流（Ａ）を表している。図３で、モータ１７に流れる電流１８は、電気二重層コンデンサ１２から供給される電流１９と、バッテリ８から供給される電流２０の和である。図３から、始動時のモータ１７に流れる過大な電流の大部分は電気二重層コンデンサ１１から供給している。さらに、定常時のモータ１７に流れる電流は、バッテリ８から供給していることがわかる。
【００１０】図４は、図２の回路例にある電流サプレッサー１２の特性である。この素子は、温度が低いと抵抗値が大きく、温度が高い場合は抵抗値が低くなる特性を有している。
【００１１】温度に対して抵抗値が急変する電流制限素子である電流サプレッサー１２の代わりに固定抵抗を用いた場合、抵抗値に応じ、モータ１７の両端にかかる電圧が降下し、モータに供給する電力が減少する。さらに、抵抗値に応じた熱を常時消費するため、形状も大きくなる。このため、固定抵抗を用いた方式は実用的ではない。
【００１２】そこで、電流サプレッサー１２を用いた場合、モータ始動時には、電流サプレッサー１２の温度が外気温と同程度となるため、抵抗値が高く、バッテリ８からの供給電流を制限する。そして、定常時には、電流サプレッサー１２に電流が流れているため、温度が上昇しており、抵抗値が小さく、消費電力も少ない。このことから、電流サプレッサー１２は電流制限を安価で容易に実現できる。
【００１３】電気二重層コンデンサ１１への充電は、抵抗９及びダイオード１０を通して、常時、バッテリ８から行われる。また、充電時間は、この回路例で、数秒程度である。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に対応する発明の内容は、自転車に搭載可能で、モータ始動時の過大な電流の大部分を補助電源から供給でき、バッテリから供給される過大な電流を制限することで、バッテリの寿命を縮める要因を取り除くことが出来る。そして、電流制限回路、定電流ダイオード又は温度に対して抵抗値が急変する電流制限素子を用いることで、電流制限を安価で容易に実現する電源供給装置を提供できる。さらに、本発明により、主電源に内部抵抗の比較的高いバッテリを使用したり、バッテリ残量の減少にともなう内部抵抗の増加時においても、モータ始動時の過大な電流の大部分は補助電源から供給されるため、始動時の快適な走行を可能とした。
【００１５】請求項２に対応する発明の内容は、補助電源が、始動時に過大な電流の大部分を供給するために、常時、主電源から補助電源を充電することができる電源供給装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１から２記載の発明の一実施例のブロック図である。
【図２】請求項１から２記載の発明の一実施例の回路例である。
【図３】図２に示す回路におけるモータに流れる電流波形を示す図である。
【図４】電流サプレッサーの温度特性である。
【符号の説明】
１主電源２補助電源３電流制限回路
４充電回路５逆流防止回路６負荷（モータ）
７駆動制御回路８バッテリ９抵抗
１０ダイオード１１電気二重層コンデンサ
１２電流サプレッサー１４抵抗
１５駆動制御信号回路１６ＦＥＴ
１６ダイオード１７モータ
１８モータ１７に流れる電流
１９電気二重層コンデンサ１１からの供給電流
２０バッテリ８からの供給電流

Claims

主電源バッテリを有し、かつ補助電源として電気二重層コンデンサを１個又は複数個、有する電源供給装置において、モータ始動時に該主電源バッテリから流れる過大な電流を制限する方法として電流制限回路、定電流ダイオード又は温度に対して抵抗値が急変する電流制限素子を用い、モータ始動時の過大な電流の大部分を該補助電源から供給することを特徴とする電動自転車用電源供給装置。
該補助電源への電力供給は、該主電源バッテリから常時、充電する回路を有することを特徴とする請求項１記載の電動自転車用電源供給装置。