JP4662226B2 - 電動補助自転車のインジケータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動補助自転車のインジケータに関し、特に、補助モータによるアシスト状況および回生充電状況などを表示できる電動補助自転車のインジケータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ペダルに加えられた踏力を後輪に伝達するための人力駆動系と、踏力に応じて前記人力駆動系に補助力を付加させることができるモータ駆動系とを備えた電動補助自転車が知られている。この電動補助自転車ではバッテリの消耗を緩和し、１回の充電による走行距離を延ばすことが望まれる。例えば、特開２０００−７２０８０号公報には、平坦路走行時等、補助力を必要としない状態ではモータへの電流供給を中止するか電流値を低くするかしてバッテリの消耗を抑制する電動補助自転車の補助力制御方法が開示されている。
【０００３】
また、この電動補助自転車では、下り坂等におけるブレーキ作動時に回生充電を行い、エネルギーを効率的に利用できるようにすることが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電動補助自転車では、所定の条件の下で回生充電を行うものであり、ユーザの意思やニーズに合わせた回生充電およびその状況を示すインジケータに格別の配慮がなされていなかった。
【０００５】
本発明は、上記した従来技術に鑑みてなされたものであり、その目的は、ユーザの意思やニーズに合わせた回生充電を行うことのできる電動補助自転車において、アシスト状況や回生充電状況等を表示し、運転者にこれらの状況を視認させることのできるインジケータを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記した目的を達成するために、本発明は、ペダルに加えられた踏力に応じて人力駆動系に補助力を付加させるバッテリ搭載電動補助自転車の補助モータの状態を表示するインジケータ（２８）において、少なくともバッテリ（４）に対する回生充電状態とバッテリ残量とを表示する第１の表示部（２８ｃ、２８ｄ）、 前記補助モータの制御モード状態を表示する第２の表示部（２８ｂ）とを備え、前記第１の表示部は、前記インジケータに設けられた押し釦（２８ａ）の押圧によりバッテリ残量が表示され、 前記回生充電は、自転車が平坦路巡航中で、少なくとも踏力が基準より低い状態が判別された時に回生充電状態を表示する点に第１の特徴がある。この特徴によれば、運転者は、自分の運動量がバッテリの回生充電に寄与していることを知り、気分を高揚させることができる。
【０００７】
また、本発明は、前記補助モータの制御モード状態を表示する第２の表示部をさらに備えた点に第２の特徴がある。この特徴によれば、補助モータの制御状態を知ることができ、電動補助自転車の優れた機能を認識しながら、走行できるようになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る電動補助自転車の側面図である。
【００１０】
電動補助自転車の車体フレーム２は、車体前方に位置するヘッドパイプ２１と、ヘッドパイプ２１から下後方に延びたダウンパイプ２２と、ダウンパイプ２２の終端部近傍から上方に立上がるシートポスト２３とを備える。ダウンパイプ２２とシートポスト２３との結合部およびその周辺部は、上下に２分割されて着脱される樹脂カバー３３により覆われている。ヘッドパイプ２１の上部にはハンドルポスト２７Ａを介して操向ハンドル２７が回動自在に挿通され、ヘッドパイプ２１の下部にはハンドルポスト２７Ａに連結されたフロントフォーク２６が支承されている。フロントフォーク２６の下端には前輪ＷＦが回転自在に軸支されている。
【００１１】
前記操向ハンドル２７には、点線内図示の正面拡大図に示されているように、該操向ハンドル２７の中央部に、補助モータの状態を表示するインジケータ２８（詳細は、後述する）、すなわち自転車のアシスト状況および回生充電状況などを表示するインジケータ２８が取り付けられている。該インジケータ２８の取り付け位置は操向ハンドル２７の中央部に限定されず、その左右のいずれかの位置である２８Ａ、２８Ｂであっても、また他の位置であってもよい。
【００１２】
車体フレーム２の下部には、踏力補助用の電動モータ（図示せず）を含む駆動装置としての電動補助ユニット１が、ダウンパイプ２２の下端の連結部９２、シートポスト２３に溶接されたバッテリブラケット４９の前部に設けられた連結部９１、およびブラケット４９の後部の連結部９０の３か所でボルト締めされて懸架されている。連結部９０では電動補助ユニット１とともにチェーンステー２５が共締めされている。
【００１３】
電動補助ユニット１の電源スイッチ部（または、モードスイッチ）２９は、ダウンパイプ２２上のヘッドパイプ２１の近傍に設けられている。この電源スイッチ部２９からは、電力消費量を抑制するエコモード（詳細は後述）および電力消費量を抑制し回生充電の頻度を増加させるスーパエコモード（詳細は後述）の選択が可能になっている。該電源スイッチ部２９は、キーによって電源を投入することが可能であるが、例えば赤外線信号を使ったリモートコントロールスイッチによってその電源を投入するようにしてもよい。その場合、電源スイッチ部２９には、リモートコントロールスイッチから送出される赤外線信号を受信する受信機を設ける。
【００１４】
電動補助ユニット１には駆動スプロケット１３が設けられていて、クランク軸１０１の回転は駆動スプロケット１３からチェーン６を通じてリアスプロケット１４に伝達される。ハンドル２７にはブレーキレバー２７Ｂが設けられており、このブレーキレバー２７Ｂが操作されたことは、ブレーキワイヤ３９を通じて後輪ＷＲのブレーキ装置（図示せず）に伝達される。また、該ブレーキレバー２７Ｂが操作されるとオンになるブレーキスイッチ（図示せず）が設けられており、ブレーキレバー２７Ｂが操作されたことは、該ブレーキスイッチにより検出される。
【００１５】
電動補助ユニット１にはクランク軸１０１が回転自在に支承され、クランク軸１０１の左右両端にはクランク１１を介してペダル１２が軸支されている。電動補助ユニット１から後方側に延出される左右一対のチェーンステー２５の終端間には、駆動輪としての後輪ＷＲが軸支されている。シートポスト２３の上部および両チェーンステー２５の終端間には、左右一対のシートステー２４が設けられている。シートポスト２３には、シート３０の高さを調整するため上端にシート３０を備えるシートパイプ３１がシートポスト２３内で摺動可能に装着されている。
【００１６】
シート３０の下方でシートポスト２３の後部には、バッテリ４が装着されている。バッテリ４は収納ケースに収容されてバッテリブラケット４９に取り付けられる。バッテリ４は複数のバッテリセルを含み、長手方向が略上下方向となるようシートポスト２３に沿って設置される。
【００１７】
図３は電動補助ユニット１の断面図、図４は図３のＡ−Ａ矢視図である。電動補助ユニット１のケースは本体７０、ならびにその両側面にそれぞれ取付けられる左カバー７０Ｌおよび右カバー７０Ｒからなる。ケース７０ならびに左カバー７０Ｌおよび右カバー７０Ｒは軽量化のため樹脂成型品によって製作される。ケース本体７０の周囲には前記ダウンパイプ２２やバッテリブラケット４９の連結部９０，９１，９２にそれぞれ適合するハンガー９０ａ，９１ａ，９２ａが形成されている。本体７０には軸受７１が設けられ、右カバー７０Ｒには軸受７２が設けられている。軸受７１の内輪にはクランク軸１０１が内接し、軸受７２の内輪にはクランク軸１０１と同軸でクランク軸１０１に対してその外周方向に摺動自在に設けられたスリーブ７３が内接している。すなわち、クランク軸１０１は軸受７１と軸受７２によって支持されている。
【００１８】
スリーブ７３にはボス７４が固定されていて、このボス７４の外周には、例えばラチェット機構からなるワンウェイクラッチ７５を介してアシストギヤ７６が設けられている。アシストギヤ７６は軽量化の観点から樹脂製であるのが好ましく、また、静粛性等の観点からヘリカルギヤとするのがよい。
【００１９】
スリーブ７３の端部にはギヤ７３ａが形成されていて、このギヤ７３ａを太陽ギヤとしてその外周に３つの遊星ギヤ７７が配置されている。遊星ギヤ７７は支持プレート１０２に立設した軸７７ａで支持されており、さらに支持プレート１０２はワンウェイクラッチ７８を介してクランク軸１０１に支持されている。遊星ギヤ７７は踏力検知用リング７９に対して、その内周に形成されたインナギヤに噛み合っている。スリーブ７３の端部（ギヤが形成されていない側）にはチェーン６によって前記リヤスプロケット１４に連結されている駆動スプロケット１３が固定されている。
【００２０】
踏力検知用リング７９はその外周に張出したアーム７９ａ，７９ｂを有しており、アーム７９ａ，７９ｂは、アーム７９ａと本体７０との間に設けられた引張りばね８０、およびアーム７９ｂと本体７０との間に設けられた圧縮ばね８１によってクランク軸１０１の、走行時回転方向と反対の方向（図中時計方向）に付勢されている。圧縮ばね８１はリング７９のがたつき防止のために設けられる。アーム７９ｂにはリング７９の回転方向の変位を検出するためのポテンショメータ８２が設けられている。
【００２１】
アシストギヤ７６にはスプリングワッシャ８５を介して回生発電用のクラッチプレート８６が隣接配置されており、さらにクラッチプレート８６には、スプリングワッシャに抗してプレート８６をアシストギヤ７６側に押圧するためのプレッシャプレート８７が隣接配置されている。クラッチプレート８６およびプレッシャプレート８７はいずれもスリーブ７３に対してその軸方向に摺動自在に設けられている。
【００２２】
プレッシャプレート８７はそのハブ部分に形成された傾斜面に当接させたカム８８によってクラッチプレート８６寄りに偏倚される。カム８８はシャフト８９によって右カバー７０Ｒに回動自在に支持されており、このシャフト８９の端部つまり右カバー７０Ｒから外部に突出した部分にはアクチュエータ７が固着されている。このアクチュエータ７は、後述の説明から明らかになるように、コントローラ１００から供給される回生制御信号により制御される。アクチュエータ７が制御量だけ回動すると、それに応じてカム８８はシャフト８９を中心に回動する。なお、アクチュエータ７に代えてソレノイドを用いるようにしてもよい。
【００２３】
前記アシストギヤ７６には補助モータＭの軸に固定されたピニオン８３が噛み合っている。補助モータＭは３相のブラシレスモータであり、ネオジウム（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系）磁石の磁極１１０を有するロータ１１１と、その外周に設けられたステータコイル１１２と、ロータ１１１の側面に設けられた磁極センサ用のゴム磁石リング（Ｎ極とＳ極とが交互に配置されてリングを形成したもの）１１３と、ゴム磁石リング１１３に対向して配置され、基板１１４に取付けられたホールＩＣ１１５と、ロータ１１１の軸１１６とからなる。軸１１６は左カバー７０Ｌに設けられた軸受９８とケース本体７０に設けられた軸受９９で支持されている。
【００２４】
ケース本体７０の、車体前方寄りには補助モータＭおよびアクチュエータ７を制御するためのドライバ用のＦＥＴやコンデンサを含むコントローラ１００が設けられており、このＦＥＴを通じてステータコイル１１２またはアクチュエータ７に給電される。コントローラ１００は、踏力検出器としてのポテンショメータ８２で検出された踏力に応じて補助モータＭおよびアクチュエータ７を動作させ、補助力および回生を発生する。
【００２５】
ケース本体７０やカバー７０Ｌ，７０Ｒは軽量化の観点から樹脂成型品で構成するのが好ましいが、その一方で、軸受の周囲等は強度を高める必要がある。本実施形態の電動補助ユニット１では、軸受の周囲に鉄、アルミニウム、アルミニウム合金、銅合金等、金属の補強部材１０５，１０６，１０７を配している。特に、ケース本体７０に配置される補強部材は、クランク軸１０１の軸受７１およびモータ軸１１６の軸受９９、ならびに車体への取付部材となるハンガー９０ａ，９１ａ，９２ａ等、大きい荷重が予想される部位を補強するものであるため、各部分の補強部材を互いに連結して一体的な補強プレート１０５を形成した。この補強プレート１０５によれば、各軸受やハンガーの周囲に配置されたそれぞれの補強部材が互いに他と連絡して補強効果を一層高められる。
【００２６】
補強プレート１０５は、軸受７１および軸受９９、ならびにハンガー９０ａ，９１ａ，９２ａの周囲の補強部材をすべて連結するものに限らず、これらの補強部材のうち互いに近接するもの同士、例えばハンガ９０ａの周囲の補強部材と軸受９９の周囲の補強部材とを連結したり、軸受７１の周囲の補強部材と軸受９９の周囲の補強部材またはハンガ９０ａ，９１ａ，９２ａの１つとを連結したりするものでもよい。なお、これら補強部材１０５，１０６，１０７は樹脂成型時にケース７０やカバー７０Ｌ，７０Ｒと一体で形成するのがよい。
【００２７】
上記構成の電動補助ユニット１では、クランク１１を介してクランク軸１０１に踏力が加わると、クランク軸１０１は回転する。クランク軸１０１の回転はワンウェイクラッチ７８を介して支持プレート１０２に伝達され、遊星ギヤ７７の軸７７ａを太陽ギヤ７３ａの回りに回転させ、遊星ギヤ７７を介して太陽ギヤ７３ａは回転させられる。この太陽ギヤ７３ａが回転することによってスリーブ７３に固着されている駆動スプロケット１３が回転する。
【００２８】
後輪ＷＲに負荷が加わると、その大きさに応じて前記踏力検知用リング７９が回動し、その回動量はポテンショメータ８２で検出される。ポテンショメータ８２の出力つまり負荷に対応した出力が予定値より大きいときはその負荷の大きさに応じて補助モータＭが付勢され補助力が発生される。補助力は、クランク軸１０１で発生された人力による駆動トルクと合成されて駆動スプロケット１３へ伝達される。
【００２９】
走行時、車両を減速させるためブレーキをかけると、ブレーキスイッチがオンになり、アクチュエータ７が駆動されて所定量回動する。そうすると、８８がシャフト８９を中心に回動し、プレッシャプレート８７がクラッチプレート８６を押圧する。続いて、クラッチプレート８６がアシストギヤ７６側に偏倚してボス７４とアシストギヤ７６とが結合し、ボス７４の回転はアシストギヤ７６に伝達される。したがって、制動中の駆動スプロケット１３の回転はスリーブ７３、ボス７４およびアシストギヤ７６を通じてピニオン８３に伝達される。ピニオン８３が回転することによりステータコイル１１２には起電力が生じ、回生発電が行われる。発電により生じた電流はコントローラ１００を通じてバッテリ４に供給され、バッテリ４が充電される。
【００３０】
本実施形態では、平坦路の走行時等、予定の制御基準が満足されたときにアシストカットさせる一方、他の予定の制御基準が満足されたときにアシストを再開させ、ブレーキスイッチオン時に回生充電するモード（以下、「エコモード」という）と、平坦路の走行時や下り坂の走行時に、予定の制御基準が満足されたときに回生充電を行い、他の予定の制御基準が満足されたときにアシストを再開させるモード（以下、「スーパエコモード」という）を運転者の操作により選択できるようにした。図５は、電源スイッチ部２９の一例を示す平面図である。
【００３１】
同図において、キー穴３２に図示しないキーを差込んでこのキーを回動することによりモードを選択できる。キーが「ＯＦＦ」の位置にあれば、電動補助ユニット１の電源は切れていて、バッテリ４から電動補助ユニット１には給電されない。キーを回動して「ＯＮ」の位置に合わせれば、電動補助ユニット１に電力が供給可能であり、踏力が予定値を超過している場合に、予め設定されたマップから読み出される補助力と踏力との比（アシスト比）に従って補助力が与えられるよう補助モータＭが制御される。また、キーを「ＥＣＯ」の位置に合わせれば「エコモード」が選択され、後で詳述するように、予定の制御基準に従ってアシストが開始されたり、アシストカットされたりする制御が可能になる。また、キーを「Ｓ−ＥＣＯ」の位置に合わせれば「スーパエコモード」が選択され、後で詳述するように、予定の制御基準に従ってアシストが開始されたり、回生充電されたりする制御が可能になる。なお、電源スイッチ部２９は、「ＯＮ」位置が車体の進行方向に指向するよう車体に取り付けられるのがよい。
【００３２】
次に、エコモードにおけるアシスト、アシストカットおよび回生充電、ならびにスーパエコモードにおけるアシストおよび回生充電の制御を説明する。
【００３３】
前記エコモードにおいては、踏力履歴を検出して、踏力が予定値よりも低いアシスト不要レベル（以下、「アシストカットレベル」という）で推移していると判断されたときにアシストカットが実施される。図６はアシストカットの条件を説明するための踏力履歴を示す図であり、踏力の大小により更新されるカウンタのカウンタ値CNTBTを併せて示す。なお、踏力はクランクの回転周期に対応して周期的に変動する。同図において、踏力上限値TRQUP と、踏力下限値TRQBT とが設定される。踏力上限値TRQUP は例えば１５〜２０ｋｇｆの範囲で設定され、踏力下限値TRQBT は例えば１３〜１５ｋｇｆの範囲で設定される。踏力は、例えば１０ミリ秒毎の割込処理で検出される。
【００３４】
踏力TRQAが踏力下限値TRQBT 以下のときは低レベルカウンタのカウンタ値CNTBT をインクリメント（＋１）し、踏力TRQAが踏力上限値TRQUP 以上のときはカウンタ値CNTBT をデクリメント（−１）する。踏力TRQAが踏力下限値TRQBT 以上、かつ踏力上限値TRQUP 未満のとき、カウンタ値CNTBT は変化させない。そして、前記カウンタ値CNTBT が基準値（カウンタ基準値）TTEDを超えたときに、踏力TRQAがアシストカットレベルで推移しているとしてアシストカットが実施される。
【００３５】
なお、カウンタ値CNTBT は、踏力TRQAが、踏力上限値TRQUP より上方に設定されたリセットレベルRESET を超えるとき、または後述のアシスト開始条件が成立したときにリセットすることができる。また、ブレーキスイッチオン時においても、予め設定された条件に基づき回生充電される。
【００３６】
次に、前記スーパエコモードにおける回生充電は、前記エコモードにおけるアシストカットと同じ条件で回生充電される。すなわち、前記カウンタ値CNTBT が基準値（カウンタ基準値）TTEDを超えたときに、踏力TRQAが回生充電レベルで推移しているとして回生充電が実施される。なお、以下の説明では、説明を分かりやすくするために、回生充電開始条件カウンタ値KSRを定義するが、該カウンタ値KSRと前記カウンタ値CNTBTは、同じ値と考えることができる。
【００３７】
次に、前記エコモードおよびスーパエコモードにおけるアシスト開始のための制御を説明する。アシストは、踏力履歴を検出して、踏力レベルが補助力を必要とするレベル（以下、「アシストレベル」という）であると判断したときにその予定レベルに応じたアシスト比に基づくアシストを実施する。図７はアシスト開始の条件を説明するための踏力履歴を示す図であり、踏力が基準値を超えるごとに更新されるカウンタ値CNTASLを併せて示す。同図において、アシスト開始の判断要素である踏力レベルの基準値TRQASLが設定され、変動する踏力TRQAのピーク値がこの基準値TRQASLを超えた回数を、アシスト開始カウンタのカウンタ値CNTASLとしてセットする。ここでは、カウンタ値CNTASLは踏力TRQAのピーク値がこの基準値TRQASLを超える毎にデクリメント（−１）するよう構成され、カウンタ値CNTASLが「０」になり、かつ踏力TRQAが基準値TRQASLを超えたときに、踏力がアシスト要求レベルにあると判断され、アシスト開始条件が成立する。
【００３８】
具体的には、図７において、カウンタ値CNTASLの初期値が「３」の例を示す。
同図において、タイミングｔ１，ｔ２で踏力TRQAのピーク値が基準値TRQASLを超えてカウンタ値CNTASLが２回デクリメントされるが、次の変動周期におけるピーク値は基準値TRQASLを超えなかったので、タイミングｔ３でカウンタ値CNTASLは初期値にリセットされる。その後、カウンタ値CNTASLはタイミングｔ４，ｔ５，ｔ６でデクリメントされて「０」になり、さらに、タイミングｔ７で踏力TRQAが基準値TRQASLを超えたときにアシスト開始条件が成立してアシストが開始される。
【００３９】
前記基準値TRQASLは複数レベル設定することができ、各レベルに対応して互いに他のレベルと異なるカウンタ値CNTASLを設定することができる。図８は基準値TRQASLを複数設定したときの各基準値でのアシスト開始成立条件を説明するための踏力履歴を示す図である。同図において、基準値TRQASL１は平坦路巡航中徐々に加速したときの踏力に相当し、例えば２０ｋｇｆに設定され、基準値TRQASL２は緩斜面の登りにさしかかったときの踏力に相当し、例えば３０ｋｇｆに設定される。さらに、基準値TRQASL３は発進時、急登坂時、または巡航中急加速時の踏力に相当し、例えば３５ｋｇｆに設定される。また、基準値TRQASL１に対応するカウンタ値CNTASL１は「５」に、基準値TRQASL２に対応するカウンタ値CNTASL２は「３」に、基準値TRQASL３に対応するカウンタ値CNTASL３は「２」にそれぞれ設定される。これらの設定は、車両の性格やユーザに合わせて任意に設定されても良いことは言うまでもない。
【００４０】
このような設定において、図８を参照すると、平坦路巡航中徐々に加速したときはタイミングｔ１０でカウンタ値CNTASL１が「０」になっていて、かつ踏力TRQAが基準値TRQASL１を超えるので、基準値TRQASL１に対応した踏力の比（アシスト比）でアシストが開始される。また、緩斜面の登りにさしかかったときはタイミングｔ１１でカウンタ値CNTASL２は「０」になっていて、かつ踏力TRQAが基準値TRQASL２を超えるので、基準値TRQASL２に対応したアシスト比のアシストに切り替えられる。さらに、発進時は、発進開始時ｔ１２から短時間後のタイミングｔ１３でカウンタ値CNTASL３は「０」になっていて、かつ踏力TRQAが基準値TRQASL３を超えるので、基準値TRQASL３に対応したアシスト比でアシストが開始される。
【００４１】
なお、カウンタ値CNTASL１〜CNTASL３は、アシスト停止時、およびＣＰＵのリセット時に初期化される。
【００４２】
図９は、図６，図７で説明したアシストおよびアシストカットを含むエコモードの処理の要部を示すフローチャートである。まずステップＳ１２では、ブレーキスイッチがオンされたか否かの判断がなされ、この判断が否定の時にはステップＳ１に進み、肯定の時にはステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、ブレーキスイッチがオンの間（ステップＳ１４が肯定）回生制動を続け、ブレーキスイッチがオフになると、ステップＳ１５に進んで、回生制動を停止する。
【００４３】
次に、ステップＳ１では踏力TRQAを検出する。ステップＳ２では踏力TRQAのピーク値を検出し、そのピーク値が基準値TRQASLを超えたときはカウンタ値CNTASLをデクリメントし、ピーク値が基準値TRQASLを超えないときはカウンタ値CNTASLをリセットする。ステップＳ３ではカウンタ値CNTASLが「０」か否かによって踏力レベルが基準値TRQASLに対応するアシストレベルになっているか否かを判断する。ステップＳ４では、踏力TRQA（現在値）が基準値TRQASLを超えているか否かを判断する。
【００４４】
ステップＳ４が肯定の場合、つまり踏力が予定レベルになっていて、現在の踏力TRQAが基準値TRQASLを超えたならば、ステップＳ５に進んでアシストを許可する。このアシストにおいては、踏力の基準値TRQASLと車速とによって求められるアシスト比に基づいて補助力を算出し、この補助力が得られるよう補助モータＭの出力を制御する。
【００４５】
ステップＳ６では踏力上限値TRQUP および踏力下限値TRQBT と踏力TRQAとの大小関係により踏力レベルがアシストカットレベルであるか否か判断する。ステップＳ７では、ステップＳ６の判断結果に従い、アシストカットレベル＋１のときにカウンタ値CNTBT をインクリメントし（ステップＳ７）、アシストカットレベル−１のときにカウンタ値CNTBT をデクリメントする（ステップＳ８）。アシストカットレベル「０」のときは、そのままステップＳ９へ進む。これとは逆に、アシストカットレベルのときにカウンタ値CNTBT をデクリメントし、そうでないときにカウンタ値CNTBT をインクリメントするように構成してもよい。
【００４６】
ステップＳ９では、カウンタ値CNTBT が基準値TTEDになったか否かによって、踏力TRQAが予定の低レベルつまりアシストカットレベルで推移しているかどうかを判断する。アシストカットレベルのときにカウンタ値CNTBT をデクリメントする構成では初期値を基準値TTEDとし、カウンタ値CNTBT が「０」になったか否かによってアシストカットレベルで推移しているかどうかを判断する。踏力がアシストカットレベルで推移していると判断されたならば、ステップＳ１０に進み、アシストカットを実施する。
【００４７】
図１０は、図６，図７で説明したアシストおよび回生充電を含むスーパエコモードの処理の要部を示すフローチャートである。なお、アシスト許可の制御はエコモード（図９）の場合と同じであるので、同一の符号、すなわちステップＳ１〜Ｓ５を付し、説明を省略する。
【００４８】
ステップＳ１１ではまず回生充電を行い、ステップＳ１２では、ブレーキスイッチがオンになったか否かの判断がなされる。このブレーキスイッチはブレーキレバー２７Ｂが操作されるとオンになる。なお、該ブレーキスイッチに代えてブレーキ量検出ポテンショメータを設け、その電圧値を用いても良い。ステップＳ１２の判断が肯定になるとステップＳ１３に進み、一方否定になるとステップＳ１に進む。ステップＳ１３では回生制動を行い、ステップＳ１４ではブレーキスイッチのオンが解除されたか否かの判断をする。解除されなければ、前記回生制動を継続し、一方解除されるとステップＳ１５に進み前記回生制動を停止する。回生制動中は、車速が大きい程大きい回生充電をすることができる。該回生制動が停止すると、ステップＳ１１へリターンする。なお、前記ステップＳ１２〜Ｓ１５は、従来から実施されている回生制動である。
【００４９】
次に、前記ステップＳ１２の判断が否定の場合には、ステップＳ１〜Ｓ５のアシスト許可処理が行われる。
【００５０】
前記アシスト許可処理に引き続いて、ステップＳ２１の回生充電開始レベル処理が行われる。すなわち、図６に示されているように、踏力上限値TRQUP および踏力下限値TRQBT と踏力TRQAとの大小関係により踏力レベルが回生充電開始レベルであるか否か判断する。ステップＳ２２では、ステップＳ２１の判断結果に従い、回生充電開始レベル＋１のときにカウンタ値KSR をインクリメントし（ステップＳ２２）、回生充電開始レベル−１のときにカウンタ値KSR をデクリメントする（ステップＳ２３）。回生充電開始レベル「０」のときは、そのままステップＳ２４へ進む。これとは逆に、回生充電開始レベルのときにカウンタ値KSR をデクリメントし、そうでないときにカウンタ値KSRをインクリメントするように構成してもよい。
【００５１】
ステップＳ２４では、カウンタ値KSRが基準値KSRCH（＝TTED）になったか否かによって、踏力TRQAが予定の低レベルつまり回生充電開始レベルで推移しているかどうかを判断する。回生充電開始レベルのときにカウンタ値KSRをデクリメントする構成では初期値を基準値KSRCHとし、カウンタ値KSRが「０」になったか否かによって回生充電開始レベルで推移しているかどうかを判断する。踏力が回生充電開始レベルで推移していると判断されたならば（ステップＳ２４の判断が肯定）、ステップＳ２５でアシストカットにした後、リターンしてステップＳ１１に進み、回生充電を実施する。また、ステップＳ２４の判断が否定の時には、回生充電開始レベルでないので、ステップＳ１２に戻って、前記した処理を繰り返す。なお、図６における踏力下限値TRQBTを低く設定すれば、例えば１３〜１５ｋｇｆの範囲より低く設定すれば、降坂時にのみ回生充電をさせるようにすることもできる。
【００５２】
図１１は、スーパエコモードの処理に関するコントローラ１００の要部機能を示すブロック図である。なお、この機能はＣＰＵを含むマイクロコンピュータによって実現できる。同図において、車速センサ４０の出力データ（車速Ｖ）は、所定の割込みタイミングで補助力マップ４１と回生充電マップ５２に取り込まれ、踏力センサとしてのポテンショメータ８２の出力データ（踏力TRQA）は補助力マップ４１に、またブレーキスイッチのオン、オフ出力は回生充電マップ５２に取り込まれる。補助力マップ４１には車速Ｖと踏力TRQAとに基づき、予定のアシスト比が得られるような補助力データが設定されている。また、回生充電マップ５２には、ブレーキスイッチがオンになったときに、車速に基づき予定の回生充電が得られるような回生データが設定されている。そして、車速Ｖと踏力TRQAとが入力されると、それに応答して補助力データを出力する。例えば、同一の踏力TRQAであっても、車速Ｖが大きい程、補助力が小さくなるよう、つまりアシスト比が小さくなるように補助力マップは設定される。また、回生充電マップ５２はブレーキスイッチ５１がオンになると、車速に応じた回生データ（回生制御信号）を出力する。例えば、車速が大きい程、回生充電が大きくなるように回生充電マップは設定されている。
【００５３】
補助力データおよび回生データは駆動／回生ドライバ４２に入力され、駆動／回生ドライバ４２はこの補助力データあるいは回生データに従って補助モータＭおよびアクチュエータ７の出力を制御する。なお、車速センサ４０としては、例えば、電動補助ユニット１内の支持プレート１０２の外周に設けた規則的な凹凸を磁気的に検知してその検知数または検知間隔に基づいて車速Ｖを出力する手段によって構成することができる。
【００５４】
踏力判断部４３は踏力基準値（例えば、前記踏力上限値TRQUP および踏力下限値TRQBT)に対する現在の踏力TRQAの大小を判断し、その判断結果によって低レベルカウンタ４４のカウンタ値KSR を増減する。比較部４５は低レベルカウンタ４４のカウンタ値KSRを基準値KSRCHと比較し、カウンタ値KSRが基準値KSRCHに達したときに回生指示KCIを駆動／回生ドライバ４２に出力する。ここで、踏力判断部４３、低レベルカウンタ４４、および比較部４５が回生レベル検出手段を構成する。
【００５５】
ピーク値検出部４６は踏力センサ８２から踏力TRQAを供給され、周期的に変動する踏力TRQAのピーク値を検出する。ピーク値は踏力レベル判断部４７に入力され、踏力レベル判断部４７はピーク値が予定の踏力レベルTRQASLを超えたと判断したときにアシストカウンタ４８のカウンタ値CNTASLを更新する。アシストカウンタ４８はカウンタ値CNTASLが予定値になったときにアシスト許可指示ＡＩを出力する。アシスト許可指示はゲートＧを通じて前記駆動／回生ドライバ４２に入力される。第２踏力判断部５０は現在の踏力TRQAが踏力レベルTRQASLを超えたときに検出信号を出力する。ゲートＧは第２踏力判断部５０の検出信号が供給されたときに開かれ、アシスト許可指示が駆動／回生ドライバ４２に入力される。ここで、ピーク値検出部４６、踏力レベル判断部４７、およびアシストカウンタ４８が踏力変動レベル検出手段を構成する。
【００５６】
駆動／回生ドライバ４２はアシスト許可指示ＡＩまたは回生指示ＫＣＩに従って、アシストするよう補助モータＭをまたは回生充電するようにアクチュエータ７を付勢する。つまり、前記補助力データまたは回生データに従って、それぞれ補助モータＭ、アクチュエータ７のドライバ回路を構成するＦＥＴの導通角が決定され、補助力または回生の大きさが制御される。なお、踏力レベル判断部４７はピーク値が踏力レベルTRQASLを超えていないときにリセット信号を出力してアシストカウンタ４８のカウンタ値を初期値にリセットする。
【００５７】
図１２は、ＳＴＤ、ＥＣＯ、およびＳ−ＥＣＯの各モードにおける走行状況別の補助モータ制御を大まかに纏めた図である。この図は、補助モータの制御を正確に表したものではないが、ＳＴＤ、ＥＣＯ、およびＳ−ＥＣＯモードの違いを大まかに理解するのに役立つと思われるので、図示することにする。図から、Ｓ−ＥＣＯモードは、ＳＴＤ、ＥＣＯの各モードに比べて、回生充電の頻度を増加させられることが明らかである。
【００５８】
次に、図１３は本発明の一実施形態のインジケータ２８の平面図を示す。該インジケータ２８は、バッテリの残量、アシスト状況および回生充電状況などを表示するものであり、押し釦２８ａ、ＳＴＤ（標準モード）、ＥＣＯ（エコモード）およびＳ−ＥＣＯ（スーパエコモード）に切り替わった時に点滅する各モード当たり３個のランプからなるモード表示ランプ２８ｂ、０〜１００％の表示をする棒グラフ表示部２８ｃ、並びに該棒グラフで表された量の種別が、「回生」、「駆動」および「バッテリ」のいずれであるかを表示する種別表示部２８ｄを備えている。なお、モード表示ランプの３つのランプで棒グラフ表示部の表示を代用させてもよい。ここに、前記モード表示ランプ２８ｂは例えば発光ダイオードで構成でき、また棒グラフ表示部２８ｃおよび種別表示部２８ｄは液晶で構成できる。
【００５９】
図１４は、前記インジケータ２８およびその駆動部６４（図１参照）の動作を示すフローチャートである。ステップＳ３１で前記電源スイッチ部２９がオンされたと判断されると、ステップＳ３２〜Ｓ３４の判断がなされる。この判断によりＳＴＤモードが選択されたと判定されると（ステップＳ３２が肯定）、ステップＳ３５に進んで、モード表示ランプ２８ｂ中のＳＴＤに割り当てられた３個のランプが数秒間点滅する。同様に、ＥＣＯモードが選択されたと判定されると（ステップＳ３３が肯定）、ステップＳ３６に進んでＥＣＯランプが数秒間点滅し、またＳ−ＥＣＯモードが選択されたと判定されると（ステップＳ３４が肯定）、ステップＳ３７に進んでＳ−ＥＣＯランプが数秒間点滅する。これにより、ユーザはどのモードを選択したかを認識することができる。なお、数秒間のみ点滅させるようにしたので、バッテリの消費を軽減することができる。
【００６０】
次に、ステップＳ３８に進み、電源スイッチ部２９がオフにされたか否かの判断がなされ、この判断が否定の時にはステップＳ３９に進んで前記押し釦２８ａがオンされた否かの判断がなされる。この判断が肯定の時にはステップＳ４０に進んで、前記種別表示部２８ｄの「バッテリ」を表示し、バッテリ残量を前記棒グラフ表示部２８ｃに表示する。ステップＳ４１では電源スイッチ部２９がオフにされたか否かの判断をし、続いてステップＳ４２では押し釦２８ａがオンされたか否かの判断をする。ステップＳ４１、Ｓ４２の判断が共に否定の間は、棒グラフ表示部２８ｃにバッテリ残量が表示される。一方、ステップＳ４２の判断が肯定になると、ステップＳ４３以降の処理に移行する。つまり、押し釦２８ａのオンの回数が奇数回目であるとバッテリ残量が表示され、偶数回目であると該バッテリ残量の表示は消えることになる。なお、ステップＳ４２の判断を、「所定時間過ぎたか」に変えれば、バッテリ残量の表示は所定時間後に自動的に消えることになる。
【００６１】
ステップＳ４３では、回生充電中か否かの判断がなされ、回生充電中であればステップＳ４４に進んで「回生」を表示し、回生充電の程度を棒グラフ表示部２８ｃに表示する。ステップＳ４３が否定の場合にはステップＳ４５に進んでアシスト中か否かの判断がなされ、この判断が肯定の時にはステップＳ４６に進んで「駆動」を表示し、アシストの程度を棒グラフ表示部２８ｃに表示する。次いで、ステップＳ４７に進み、モード切替の操作がされたか否かの判断がなされ、モード切替の操作がなされた場合にはステップＳ３２〜Ｓ３４に移行して、切り替えられたモードの判定がなされる。一方、モード切替の操作がなかった場合には、ステップＳ３８に移行して、ステップＳ３８〜Ｓ４６の動作が繰り返される。なお、ステップＳ３８，Ｓ４１において、電源スイッチ部２９がオフにされたと判断されると、インジケータ２８は消灯する。
【００６２】
したがって、ユーザはインジケータ２８の表示を見ることにより、ＳＴＤ、ＥＣＯ、およびＳ−ＥＣＯモードのいずれが選択されたかとか、走行中にアシストをどの程度受けているとか、回生充電をしているとかが一目で分かり、ユーザは楽しみながらサイクリングできるようになる。特に、回生表示においては、ユーザに、ユーザ自身の運動量を意識させることができるようになり、健康器具としての認識を新たに起こさせることができるようになる。
【００６３】
図１は、前記インジケータ２８回りの回路構成を示すブロック図である。前記電源スイッチ部２９で選択されたモードはモード検出部６１で検出され、モード信号はインジケータ駆動部６４に送られる。また、バッテリ４の残量はバッテリ残量検出部６２で検出されてインジケータ駆動部６４に送られる。さらに、電流センサ６３はバッテリに出入りする電流を検出し、インジケータ駆動部６４に出力する。インジケータ駆動部６４は、図１４のフローチャートで説明した動作を行い、モード検出部６１でモード切替が検出された時には、インジケータ２８のモード表示ランプ２８ｂを数秒間点滅させる。また、インジケータ２８の押し釦２８ａがオンされたときには、インジケータ駆動部６４は、「バッテリ」を表示すると共に、棒グラフ表示部２８ｃに残量を表示する。また、「回生」、「駆動」に関しては、電流センサ６３で得られた電流に基づいて、回生または駆動の程度を棒グラフ表示部２８ｃに表示する。
【００６４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１の発明によれば、ユーザは走行中に自分の運動量が回生充電に供されていることを認識できるので、健康器具としての認識が新たに生ずる。また、自分の運動量がバッテリに蓄積され無駄に捨てられていないことを認識し、心が快適になるメリットもある。
【００６５】
請求項２、３の発明によれば、補助モータの状態が一目で分かり、本発明の電動補助自転車の優れた機能を認識しながら、走行できるようになる。
【００６７】
また、請求項１〜５の発明によれば、走行中に補助モータの状態を運転者に視覚的に表示できるので、電動補助自転車の商品魅力を向上させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のインジケータ回りの回路を示すブロック図である。
【図２】 電動補助自転車の側面図である。
【図３】 電動補助ユニットの要部断面図である。
【図４】 図３のＡ−Ａ位置での断面図である。
【図５】 電源スイッチ部の一例を示す平面図である。
【図６】 アシストカットの条件を説明するための踏力履歴を示す図である。
【図７】 アシスト開始の条件を説明するための踏力履歴を示す図である。
【図８】 複数の踏力レベルでのアシスト開始成立条件を説明するための踏力履歴を示す図である。
【図９】 アシストおよびアシストカットを含むエコモードの処理の要部をフローチャートである。
【図１０】 アシストおよび回生充電を含むスーパエコモードの処理の要部をフローチャートである。
【図１１】 本発明の一形態に係る回生制御装置の要部機能を示すブロック図である。
【図１２】 ＳＴＤ、ＥＣＯ、およびＳ−ＥＣＯの各モードにおける走行状況別の補助モータ制御を大まかに纏めた説明図である。
【図１３】 本発明のインジケータの一実施例の平面図である。
【図１４】 主にインジケータ駆動回路の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…電動補助ユニット、 ７・・・モータ、 ２８・・・インジケータ、 ２９…電源スイッチ部、 ４０…車速センサ、 ４１…補助力マップ、 ４２…補助力出力部、 ４３…踏力判断部、 ４４…低レベルカウンタ、 ４６…ピーク値検出部、 ４７…踏力レベル判断部、 ４８…アシストカウンタ、 ５０…第２踏力判断部、 ５１・・・ブレーキスイッチ、 ５２・・・回生充電マップ、 ６１・・・モード検出部、 ６２・・・バッテリ残量検出部、 ６３・・・電流センサ、 ６４・・・インジケータ駆動部、 １００…コントローラ、 １０１…ペダルクランク軸、１１６…補助モータの軸。

Claims (4)

1. ペダルに加えられた踏力に応じて人力駆動系に補助力を付加させるバッテリ搭載電動補助自転車の補助モータの状態を表示するインジケータ（２８）において、
   少なくともバッテリ（４）に対する回生充電状態とバッテリ残量とを表示する第１の表示部（２８ｃ、２８ｄ）、
   前記補助モータの制御モード状態を表示する第２の表示部（２８ｂ）とを備え、
   前記第１の表示部は、前記インジケータに設けられた押し釦（２８ａ）の押圧によりバッテリ残量が表示され、
   前記回生充電は、自転車が平坦路巡航中で、少なくとも踏力が基準より低い状態が判別された時に回生充電状態を表示することを特徴とする電動補助自転車のインジケータ。
2. 前記インジケータは、ハンドル（２７）の左右方向に長く形成され、前記第１の表示部は、該ハンドルの長手方向にバッテリの残量及び回生充電状態を表示することを特徴とする請求項１に記載の電動補助自転車のインジケータ。
3. 前記第２の表示部は、降坂時以外はアシストしブレーキ操作がされた時に回生モードになる標準（ＳＴＤ）モードと、該標準モードよりもアシストの頻度が低いエコモードと、前記標準モードよりもアシストの頻度が低く回生の頻度が高いスーパエコモードの各モードの表示を行うことを特徴とする請求項１に記載の電動補助自転車のインジケータ。
4. 前記第２の表示部（２８ｂ）は、前記長手方向に発光ダイオードとして配列されることを特徴とする請求項１に記載の電動補助自転車のインジケータ。

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