JPH07196070A - Bicycle and control circuit of dc motor - Google Patents
Bicycle and control circuit of dc motorInfo
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- JPH07196070A JPH07196070A JP35379193A JP35379193A JPH07196070A JP H07196070 A JPH07196070 A JP H07196070A JP 35379193 A JP35379193 A JP 35379193A JP 35379193 A JP35379193 A JP 35379193A JP H07196070 A JPH07196070 A JP H07196070A
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-
- Y02T10/642—
-
- Y02T10/7005—
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、特に補助動力付自転車
及び同自転車に用いて好適な直流モータの制御回路に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bicycle with auxiliary power and a DC motor control circuit suitable for the bicycle.
【０００２】[0002]
【従来の技術】本出願人は、補助動力に直流モータを用
いた補助動力装置即ち自転車を特願昭６２−９７０８３
号で提案している。この自転車に用いた直流モータの制
御回路は、回転軸が自転車のクランクギアに噛合する直
流モータ１を備える。2. Description of the Related Art The applicant of the present invention has proposed an auxiliary power unit using a DC motor as an auxiliary power, that is, a bicycle, in Japanese Patent Application No. 62-97083.
I am proposing in the issue. The control circuit of the DC motor used in this bicycle includes a DC motor 1 whose rotary shaft meshes with the crank gear of the bicycle.
【０００３】この直流モータ１には、図１に示すよう
に、電池２からの電源電圧がトランジスタ３のエミッタ
からコレクタを通って供給され得る。この電力トランジ
スタ３は、コレクタ及びベースが抵抗４及び５を各々介
して検知トランジスタ６のベース及びコレクタに各々接
続され、検知トランジスタ６のエミッタがスイッチ７を
介して接地される。As shown in FIG. 1, a power supply voltage from a battery 2 can be supplied to the DC motor 1 from an emitter of a transistor 3 through a collector. In the power transistor 3, the collector and the base are respectively connected to the base and the collector of the detection transistor 6 via the resistors 4 and 5, respectively, and the emitter of the detection transistor 6 is grounded via the switch 7.
【０００４】従って、スイッチ７がオン状態でも、直流
モータ１が回転していなければ、これらトランジスタ６
及び３がオフ状態である。直流モータ１が外力で回転さ
せられると、直流モータ１の端子間に生じた所定値以上
の誘導電圧が検出トランジスタ６のベース・エミッタ間
に印加されて、同トランジスタ６及び３が順次オン状態
になって、ラッチ状態に移行する。Therefore, even if the switch 7 is on, if the DC motor 1 is not rotating, these transistors 6
And 3 are off. When the DC motor 1 is rotated by an external force, an induction voltage generated between the terminals of the DC motor 1 or more is applied between the base and emitter of the detection transistor 6, and the transistors 6 and 3 are sequentially turned on. Then, the state shifts to the latched state.
【０００５】この検知トランジスタ６のベースには、所
定周期のパルスを発生するパルス回路８の出力がトラン
ジスタ９を経てオア接続される。このパルス回路８は給
電がトランジスタ１１によって制御され、トランジスタ
１１の瞬時オフ時には平滑コンデンサ１２で給電されて
いる。The output of a pulse circuit 8 for generating a pulse having a predetermined period is OR-connected to the base of the detection transistor 6 via a transistor 9. Power supply to the pulse circuit 8 is controlled by the transistor 11, and power is supplied from the smoothing capacitor 12 when the transistor 11 is momentarily turned off.
【０００６】パルス回路８は、出力パルスが検知トラン
ジスタ６を瞬間的にオフ状態にさせて、電力トランジス
タ３をオフ状態にさせる。検知トランジスタ６は、出力
パルスが通常レベルに戻った直後にオフ状態にある電力
トランジスタ３のコレクタ電圧を検出している。直流モ
ータ１が回転していれば、検知トランジスタ６が再びオ
ン状態にさせる誘導電圧が発生しており、電力トランジ
スタ３をオン状態にさせて、直流モータ１の回転が給電
で維持される。The pulse circuit 8 causes the output pulse to momentarily turn off the sensing transistor 6 to turn off the power transistor 3. The detection transistor 6 detects the collector voltage of the power transistor 3 in the off state immediately after the output pulse returns to the normal level. If the DC motor 1 is rotating, an induced voltage that causes the detection transistor 6 to turn on again is generated, and the power transistor 3 is turned on so that the rotation of the DC motor 1 is maintained by power supply.
【０００７】この直流モータ１（Ｍ）を図２に示すよう
に自転車の車体２１に取付けた場合には、直流モータＭ
の出力軸が減速機Ｇを介してクランクギア２３に回転自
在に結合されている。従って、操縦者がペダル２４を踏
込むと、自転車が走行すると共に、直流モータＭの出力
軸がクランクギア２３及び減速機Ｇを経て回転し、これ
によって直流モータＭに電力が供給されて直流モータＭ
の補助動力をクランクギア２３に伝達し、その後チェー
ン２５を介して後輪２６に伝達している。When the DC motor 1 (M) is attached to the body 21 of a bicycle as shown in FIG. 2, the DC motor M
Output shaft is rotatably coupled to the crank gear 23 via a speed reducer G. Therefore, when the operator depresses the pedal 24, the bicycle runs and the output shaft of the DC motor M rotates through the crank gear 23 and the speed reducer G, whereby electric power is supplied to the DC motor M and the DC motor M is supplied. M
Is transmitted to the crank gear 23 and then to the rear wheel 26 via the chain 25.
【０００８】この自転車は、後輪２６を人力で前進させ
るフリーホイル２７、チェーン２５、クランクギア２
３、ペダル２４及び他の構造が通常のものと同一であ
る。また、図１に示すスイッチ７は、チェーン２５の弛
みを検出するように車体２１に取付られて、操縦者がペ
ダル２４の踏み込み動作を止めるとチェーン２５の上側
の連鎖部が垂れ下がって、直流モータＭへの給電が遮断
されるようになっている。This bicycle has a free wheel 27, a chain 25, and a crank gear 2 for advancing a rear wheel 26 manually.
3, the pedal 24 and other structures are the same as usual ones. Further, the switch 7 shown in FIG. 1 is attached to the vehicle body 21 so as to detect the slack of the chain 25, and when the operator stops depressing the pedal 24, the chain portion on the upper side of the chain 25 hangs down to cause a direct current motor. The power supply to M is cut off.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た制御回路では、直流モータ１のオン・オフ操作をペダ
ル２４の踏み込み動作の有無で行っているので、平地や
下り坂走行においてペダル２４を踏み込み続けると、直
流モータ１への給電が行われ、エネルギを無駄に消費す
ることがある。また、下り坂で補助動力が作動した場合
には、必要以上に加速がつく恐れがある。However, in the above-mentioned control circuit, since the on / off operation of the DC motor 1 is performed depending on whether or not the pedal 24 is depressed, the pedal 24 is continuously depressed in the flatland or downhill traveling. Then, power may be supplied to the DC motor 1 and energy may be wasted. In addition, when the auxiliary power is operated on a downhill, there is a possibility that acceleration will be unnecessarily increased.
【００１０】本発明は、この問題に鑑み、直流モータへ
の給電を道路状況に応じて制御できるようにして、エネ
ルギの消費を少なくし、また人力のみの場合と殆ど同一
の自然な操縦性が得られる自転車及び直流モータの制御
回路を提供することを目的とする。In view of this problem, the present invention makes it possible to control the power supply to the DC motor in accordance with the road conditions to reduce energy consumption and to achieve almost the same natural maneuverability as in the case of human power alone. It is an object of the present invention to provide a control circuit for an obtained bicycle and DC motor.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明による自転車は、
車体に各々軸支されるペダル及び車輪と、このペダルに
よる人力を前記車輪に伝達するチェーンと、前記車輪に
補助動力を伝達し得るモータと、このモータに電力を供
給し得る電源と、前記車体に取付られて同車体が所定角
傾斜したときにオンとなる傾斜角センサと、この傾斜角
センサからの信号に基づいて前記電源から前記モータに
供給し得る電力を制御する制御回路とを備えている。前
記車体には、前記チェーンの緩みを検出するスイッチが
設けられ、このスイッチのオンによって前記制御回路が
動作することを特徴とする。The bicycle according to the present invention comprises:
A pedal and a wheel that are respectively supported by the vehicle body, a chain that transmits human power by the pedal to the wheel, a motor that can transmit auxiliary power to the wheel, a power source that can supply electric power to the motor, and the vehicle body. A tilt angle sensor that is turned on when the vehicle body is tilted by a predetermined angle, and a control circuit that controls electric power that can be supplied from the power source to the motor based on a signal from the tilt angle sensor. There is. A switch for detecting looseness of the chain is provided on the vehicle body, and the control circuit is operated by turning on the switch.
【００１２】別の実施態様では、前記制御回路が、前記
直流モータに供給され得る電源電圧を制御する電力トラ
ンジスタと、回転時の直流モータの端子に生じる誘導電
圧を検出して上記電力トランジスタをオンさせる検出ト
ランジスタと、この検出トランジスタを周期的に瞬時オ
フさせるパルス回路とを備え、前記傾斜角センサは、前
記車体の傾きが所定値以上になった時に、前記検出トラ
ンジスタをオフさせることを特徴とする。In another embodiment, the control circuit detects a power transistor for controlling a power supply voltage that can be supplied to the DC motor and an induced voltage generated at a terminal of the DC motor during rotation to turn on the power transistor. The tilt angle sensor turns off the detection transistor when the tilt of the vehicle body reaches a predetermined value or more. To do.
【００１３】また、本発明による直流モータの制御回路
は、直流モータに電力を供給して車両を走行させ得る電
源と、この直流モータの回転速度をアナログ信号に変換
する速度検出回路と、このアナログ信号を記憶してアナ
ログ記憶信号を出力する記憶回路と、前記車両の走行中
の傾斜角を検出して傾斜角信号を出力する傾斜角センサ
と、前記アナログ信号と前記アナログ記憶信号とを比較
し、この比較結果或は前記傾斜角信号に基づいて、前記
直流モータへの電力をオンオフする駆動回路とを備えて
いる。The control circuit of the DC motor according to the present invention is a power supply for supplying electric power to the DC motor to drive the vehicle, a speed detection circuit for converting the rotation speed of the DC motor into an analog signal, and the analog signal. A memory circuit that stores a signal and outputs an analog memory signal, a tilt angle sensor that detects a tilt angle of the vehicle while traveling and outputs a tilt angle signal, and the analog signal and the analog memory signal are compared. And a drive circuit for turning on / off the electric power to the DC motor based on the comparison result or the tilt angle signal.
【００１４】前記車両が自転車であっても良い。また、
前記傾斜角センサは、絶縁チューブ内に封止された水銀
の移動によってオンとなる水銀スイッチ、振り子の重り
の移動によってオンとなる重力スイッチであっても良
い。The vehicle may be a bicycle. Also,
The tilt angle sensor may be a mercury switch that is turned on by movement of mercury sealed in an insulating tube, or a gravity switch that is turned on by movement of a pendulum weight.
【００１５】[0015]
【実施例】図３は、本発明による直流モータの制御回路
の一実施例を示している。この図において、図１に示す
部品と対応する部品には同一の符号が付して、それらの
詳細な説明を省略する。FIG. 3 shows an embodiment of a control circuit for a DC motor according to the present invention. In this figure, parts corresponding to those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【００１６】この制御回路においては、傾斜角センサ即
ちスイッチ２８がトランジスタ６のベースと接地との間
に接続されている。この傾斜角センサ２８は、図２に示
す車体２１に適宜取付られ、自転車が例えば５度の下り
坂に差しかかった時に作動（オンとなる）して、トラン
ジスタ６をオフ状態にさせて、直流モータ１への給電を
遮断する。この傾斜角センサ２８の詳細は後述する。In this control circuit, a tilt angle sensor or switch 28 is connected between the base of transistor 6 and ground. The tilt angle sensor 28 is appropriately attached to the vehicle body 21 shown in FIG. 2, and is operated (turned on) when the bicycle approaches a downhill of 5 degrees, for example, to turn off the transistor 6 and to turn off the direct current. The power supply to the motor 1 is cut off. Details of the tilt angle sensor 28 will be described later.
【００１７】なお、図３に示すパルス回路８は、図１に
示すパルス回路８及びトランジスタ９を合同したフリッ
プフロップ型の等価回路を示し、各コレクタに接続され
る例えば１００ｋΩの２つのプルアップ抵抗と、各接続
点及び対向するベース間に接続される２組のコンデンサ
及び抵抗とを含む。これら２組のコンデンサ及び抵抗
は、例えば１％のデューティ比が得られるように値が設
定される。The pulse circuit 8 shown in FIG. 3 represents a flip-flop type equivalent circuit in which the pulse circuit 8 shown in FIG. 1 and the transistor 9 are combined, and two pull-up resistors of, for example, 100 kΩ connected to each collector. And two sets of capacitors and resistors connected between each connection point and the opposing base. The values of these two sets of capacitors and resistors are set so that a duty ratio of 1% can be obtained, for example.
【００１８】図４は本発明の別の実施例を示す直流モー
タの制御回路のブロック図である。この図において、図
３に示す部品と対応する部品には同一の符号が付してあ
る。まず、電源即ち二次電池２の負電極が接地されてい
る。この電池２の正電極（Ｖcc）及び直流モータ１のブ
ラシ３３間には、パルスに対して高抵抗となるコイル３
４が接続される。FIG. 4 is a block diagram of a control circuit of a DC motor showing another embodiment of the present invention. In this figure, parts corresponding to those shown in FIG. 3 are designated by the same reference numerals. First, the power supply, that is, the negative electrode of the secondary battery 2 is grounded. Between the positive electrode (Vcc) of the battery 2 and the brush 33 of the DC motor 1, a coil 3 having a high resistance to pulses is provided.
4 is connected.
【００１９】また、第２ブラシ３５及び接地間には、導
通時に直流モータ１を回転させるリレー接点３６が接続
されている。回転時の直流モータ１には、リレー接点３
６が開いている時に、誘導電圧が第２ブラシ３５に発生
する。この誘導電圧は、第１比較器３７において、電源
電圧Ｖccの分圧電圧と比較され、その出力が駆動回路３
８に印加される。一方、ブラシ３３とコイル３４との接
続点には、リレー接点３６の導通時において直流モータ
１の回転速度を検出する速度検出回路３９が接続され
る。Further, a relay contact 36 for rotating the DC motor 1 when conducting is connected between the second brush 35 and the ground. The relay contact 3 is attached to the DC motor 1 during rotation.
An induced voltage is generated in the second brush 35 when 6 is open. This induced voltage is compared with the divided voltage of the power supply voltage Vcc in the first comparator 37, and its output is the drive circuit 3
8 is applied. On the other hand, a connection point between the brush 33 and the coil 34 is connected to a speed detection circuit 39 that detects the rotation speed of the DC motor 1 when the relay contact 36 is conductive.
【００２０】この速度検出回路３９は、直流モータ１の
整流子（図示略）の極性切換時に発生するパルス毎に充
電を繰り返す時定数回路を含み、その出力が駆動回路３
８及び記憶回路４０に入力される。この記憶回路４０
は、上記回転速度を示すアナログ信号即ち電圧を走行速
度に対応してコンデンサに記憶し、このコンデンサの端
子電圧即ちアナログ記憶信号を駆動回路３８に入力して
いる。この駆動回路３８は、アナログ電圧と、アナログ
記憶電圧とを比較し、この比較結果或は、傾斜角センサ
２８からの傾斜角信号に基づいてリレー接点３６を制御
している。The speed detection circuit 39 includes a time constant circuit that repeats charging for each pulse generated when the polarity of a commutator (not shown) of the DC motor 1 is switched, and its output is the drive circuit 3.
8 and the memory circuit 40. This memory circuit 40
Stores the analog signal indicating the rotation speed, that is, the voltage in a capacitor corresponding to the traveling speed, and inputs the terminal voltage of the capacitor, that is, the analog storage signal, to the drive circuit 38. The drive circuit 38 compares the analog voltage with the analog storage voltage and controls the relay contact 36 based on the comparison result or the tilt angle signal from the tilt angle sensor 28.
【００２１】まず、本発明では、直流モータ１は、出力
軸が図２に示す自転車の後輪２６に回転自在に取付られ
ている。従って、操作者がペダル２４を踏み込んだ場合
には、人力がチェーン２５を伝わって後輪２６を回転さ
せると共に直流モータ１の出力軸も回転させる。この
時、チェーン２５は、フリーホイル２７からクランクギ
ア２３に移動する上側の連鎖部がピンと張って、スイッ
チ７をオン状態にさせている。また、直流モータ１は給
電されていないが、誘導電圧が発生する。第１比較器３
７は、この誘導電圧を基準電圧と比較し、電源電圧から
誘導電圧を引算した値が基準電圧値を下回った時に、そ
の出力が駆動回路３８に入力されて、リレー接点３６を
オン状態にラッチさせる。First, in the present invention, the output shaft of the DC motor 1 is rotatably attached to the rear wheel 26 of the bicycle shown in FIG. Therefore, when the operator depresses the pedal 24, human power is transmitted through the chain 25 to rotate the rear wheel 26 and also rotate the output shaft of the DC motor 1. At this time, in the chain 25, the upper chain portion moving from the free wheel 27 to the crank gear 23 is taut, and the switch 7 is turned on. Further, the DC motor 1 is not supplied with power, but an induced voltage is generated. First comparator 3
7 compares this induced voltage with a reference voltage, and when the value obtained by subtracting the induced voltage from the power supply voltage is below the reference voltage value, its output is input to the drive circuit 38 to turn on the relay contact 36. Make it latch.
【００２２】平地或は上り坂走行中の自転車は、直流モ
ータ１が給電され続けて、直流モータによる補助動力が
自転車の後輪２６に伝達される。ペダルを更に踏んで自
転車を加速した場合には、速度検出回路３９のアナログ
電圧が低下すると共に、同出力が記憶回路４０のアナロ
グ記憶電圧を低下させる。自転車を所定量以上に減速さ
せた場合は、アナログ電圧がアナログ記憶電圧より高く
なって、駆動回路３８内の比較器の出力がＬからＨに立
上がる。この立上がり時刻から所定期間、駆動回路３８
は、リレー接点をオフ状態にさせて、直流モータ１の回
転状態を検知する期間を設けている。The DC motor 1 is continuously supplied with electric power to the bicycle running on a level ground or an uphill road, and auxiliary power from the DC motor is transmitted to the rear wheel 26 of the bicycle. When the pedal is further depressed to accelerate the bicycle, the analog voltage of the speed detection circuit 39 drops and the output also reduces the analog storage voltage of the storage circuit 40. When the bicycle is decelerated by a predetermined amount or more, the analog voltage becomes higher than the analog storage voltage, and the output of the comparator in the drive circuit 38 rises from L to H. For a predetermined period from this rising time, the drive circuit 38
Provides a period in which the relay contact is turned off and the rotation state of the DC motor 1 is detected.
【００２３】図５は本発明の別の実施例を示す直流モー
タの制御回路の概略回路図である。この図において、図
４に示す部品と対応する部品には同一の符号が付してあ
る。直流モータ１は、ブラシ３３がコイル３４を介して
例えば１２ボルトの電池２の正電圧（Ｖcc）ラインに接
続されている。直流モータ１の第２ブラシ３５は、誘導
電圧を検知する第１比較器３７の反転入力端に接続され
る。FIG. 5 is a schematic circuit diagram of a control circuit for a DC motor showing another embodiment of the present invention. In this figure, parts corresponding to those shown in FIG. 4 are designated by the same reference numerals. In the DC motor 1, a brush 33 is connected via a coil 34 to a positive voltage (Vcc) line of a battery 2 of 12 V, for example. The second brush 35 of the DC motor 1 is connected to the inverting input terminal of the first comparator 37 that detects the induced voltage.
【００２４】この第１比較器３７は、非反転入力端が記
憶回路４０の分圧回路即ち基準電圧源に接続され、出力
が駆動回路３８内の第１ナンドゲート４１に接続され
る。この駆動回路３８は、第２比較器４２と、第２比較
器４２の出力を遅延して第１ナンドゲート４１に印加す
る遅延回路４３と、第２比較器４２の出力が印加される
第２ナンドゲート４４とを備える。The non-inverting input terminal of the first comparator 37 is connected to the voltage dividing circuit of the memory circuit 40, that is, the reference voltage source, and the output is connected to the first NAND gate 41 in the drive circuit 38. The drive circuit 38 includes a second comparator 42, a delay circuit 43 that delays the output of the second comparator 42 and applies the delayed output to the first NAND gate 41, and a second NAND gate to which the output of the second comparator 42 is applied. 44.
【００２５】遅延回路４３は、比較器４２の出力とナン
ドゲート４１の入力との間に接続された例えば１ＭΩの
抵抗と、同入力と接地との間に接続された例えば１μＦ
のコンデンサとを含み、或は遅延素子例えばクロックが
入力されるＤ型ＦＦと置換できる。第１ナンドゲート４
１の出力が第２ナンドゲート４４に接続される。この第
２ナンドゲート４４は、出力が抵抗４５を介してＮＰＮ
トランジスタ４６のベースに接続され、コレクタが電磁
リレー４７のコイル４８を経て正電圧ラインに接続され
る。このトランジスタ４６のベースは、所定の下り坂の
傾斜度でオンとなる傾斜角センサ２８を介して接地され
ている。The delay circuit 43 has a resistance of, for example, 1 MΩ connected between the output of the comparator 42 and the input of the NAND gate 41, and, for example, 1 μF connected between the input and the ground.
, Or a delay element such as a D-type FF to which a clock is input. 1st NAND gate 4
The output of 1 is connected to the second NAND gate 44. The output of the second NAND gate 44 is the NPN via the resistor 45.
It is connected to the base of the transistor 46, and the collector is connected to the positive voltage line via the coil 48 of the electromagnetic relay 47. The base of the transistor 46 is grounded via a tilt angle sensor 28 which is turned on at a predetermined downhill slope.
【００２６】従って、直流モータ１が停止している時
は、リレー接点３６がオフ状態を保ち、電池２から直流
モータ１に電力が供給されない。また、第１比較器３
７、第１ナンドゲート４１及び第２比較器４２の出力が
各々Ｌ、Ｈ及びＨレベルである。ここで、直流モータ１
を外力で回転させると、直流モータ１のブラシ３３及び
５間に誘導電圧が発生する。この誘導電圧を電源電圧か
ら引算した値が分圧回路による基準電圧より低くなる
と、これら比較器３７、ナンドゲート４１及び比較器４
２の出力が各々Ｈ、Ｌ及びＨレベルとなり、第２ナンド
ゲート４４の出力がＨレベルになる。更に、トランジス
タ４６がオンになり、コイル４８が励起されて、接点３
６が閉じられる。これにより直流モータ１は給電され
て、回転が維持される。Therefore, when the DC motor 1 is stopped, the relay contact 36 is kept in the OFF state, and no electric power is supplied from the battery 2 to the DC motor 1. Also, the first comparator 3
7, the outputs of the first NAND gate 41 and the second comparator 42 are at L, H and H levels, respectively. Here, DC motor 1
Is rotated by an external force, an induced voltage is generated between the brushes 33 and 5 of the DC motor 1. When the value obtained by subtracting this induced voltage from the power supply voltage becomes lower than the reference voltage by the voltage dividing circuit, these comparator 37, NAND gate 41 and comparator 4
The output of the second NAND gate 44 becomes the H level, and the output of the second NAND gate 44 becomes the H level. Further, the transistor 46 is turned on, the coil 48 is excited, and the contact 3
6 is closed. As a result, the DC motor 1 is supplied with power and kept rotating.
【００２７】一方、速度検出回路３９は、コイル３４及
び第１ブラシ３３の接続点にコンデンサ５１を介して接
続されるインバータ５２と、インバータ５２及び第２ナ
ンドゲート４４の出力が各々接続される第３ナンドゲー
ト５３とを備える。このインバータ５２は、負成分のパ
ルスを反転してロジックレベルに変換するシュミット型
が用いられる。On the other hand, in the speed detection circuit 39, an inverter 52 connected to the connection point of the coil 34 and the first brush 33 via a capacitor 51, and a third output connected to the outputs of the inverter 52 and the second NAND gate 44, respectively. And a NAND gate 53. The inverter 52 is of the Schmitt type, which inverts the pulse of the negative component and converts it into a logic level.
【００２８】また、速度検出回路３９は、第３ナンドゲ
ート５３のオープンコレクタ或はオープンドレイン型出
力がダイオード３４を経由して接続される時定数回路５
５を含む。この時定数回路５５は、各々が正電圧ライン
とノード５６間に接続されたコンデンサ５７及びプルア
ップ抵抗５８を含み、ノード５６がバッファ即ち利得１
のＯＰアンプ５９に接続される。The speed detecting circuit 39 is a time constant circuit 5 in which the open collector or open drain type output of the third NAND gate 53 is connected via the diode 34.
Including 5. This time constant circuit 55 includes a capacitor 57 and a pull-up resistor 58 each connected between a positive voltage line and a node 56, with node 56 being a buffer or gain of unity.
Connected to the OP amplifier 59.
【００２９】従って、リレー接点３６が閉じて、直流モ
ータ１が回転すると、回転中の整流子がブラシと断続す
る時に正負のパルスが瞬時に現われる。この給電中の直
流モータの回転速度を示すパルス列は、第１ブラシ３３
からコンデンサ５１及びインバータ５２を経由して第３
ナンドゲート５３に印加される。一方、第３ナンドゲー
ト５３は、第２ナンドゲート４４のＨレベルも印加され
るので、直流モータ１の回転によるパルスが順次に印加
される毎に、コンデンサ５７が急速に充電され、その後
抵抗５８によって所定の時定数で放電される。Therefore, when the relay contact 36 is closed and the DC motor 1 is rotated, positive and negative pulses instantly appear when the rotating commutator is intermittently connected to the brush. The pulse train indicating the rotation speed of the DC motor during power feeding is the first brush 33.
From the capacitor 51 and the inverter 52 through the third
It is applied to the NAND gate 53. On the other hand, since the third NAND gate 53 is also applied with the H level of the second NAND gate 44, the capacitor 57 is rapidly charged every time a pulse generated by the rotation of the DC motor 1 is sequentially applied, and then the resistor 58 predeterminedly applies the charge. Is discharged with a time constant of.
【００３０】ノード５６の電圧は、パルスが印加される
毎に約０．６ボルトに下降しその後放物線を描きながら
上昇する略鋸波形の軌跡をたどり、鋸波形の最大電圧が
自転車の走行速度に対応する。このＯＰアンプ５９は、
出力端が反転入力端、第２比較器４２の非反転入力端及
びダイオード６１のカソードに接続されている。上記記
憶回路４０は、同ダイオード６１と、このダイオード６
１のアノードに接続された分圧回路６２と、正電圧ライ
ン及びダイオード６１のアノード間に接続されたコンデ
ンサ６３とを含む。The voltage at the node 56 follows a substantially sawtooth-shaped locus in which it drops to about 0.6 V each time a pulse is applied and then rises while drawing a parabola, and the maximum voltage of the sawtooth waveform becomes the traveling speed of the bicycle. Correspond. This OP amplifier 59
The output terminal is connected to the inverting input terminal, the non-inverting input terminal of the second comparator 42, and the cathode of the diode 61. The storage circuit 40 includes the diode 61 and the diode 6
It includes a voltage divider circuit 62 connected to one anode and a capacitor 63 connected between the positive voltage line and the anode of the diode 61.
【００３１】この分圧回路６２は、電源電圧を分圧した
高抵抗値のポテンショメータ或は可変抵抗が用いられ
る。ダイオード６１のアノード即ちアナログ記憶電圧
は、第１比較器３７の非反転入力端及び駆動回路３８内
の第２比較器４２の反転入力端に各々接続される。この
コンデンサ４１は、アナログ記憶素子として用いられ、
従って、自己放電の少ない大容量のポリカーボネートフ
ィルムコンデンサが用いられる。また、分圧比は、自転
車の停車時に第２比較器４２の出力がＨレベルになるよ
うに予め設定される。As the voltage dividing circuit 62, a potentiometer or a variable resistor having a high resistance value obtained by dividing the power supply voltage is used. The anode of the diode 61, that is, the analog storage voltage is connected to the non-inverting input terminal of the first comparator 37 and the inverting input terminal of the second comparator 42 in the driving circuit 38, respectively. This capacitor 41 is used as an analog storage element,
Therefore, a large-capacity polycarbonate film capacitor with less self-discharge is used. Further, the voltage division ratio is preset so that the output of the second comparator 42 becomes H level when the bicycle is stopped.
【００３２】この傾斜角センサ２８は、図６に示すよう
に一方に水銀だめ７１を、他方に間隔置いて配置された
２つの導体７２，７３を密封したへの字状の絶縁チュー
ブ（ガラス管）７４を含む水銀スイッチを備える。従っ
て、この水銀スイッチ２８は、自転車の平地或は上り坂
走行の際に水銀だめ７１に水銀７５が位置しているが、
例えば５度の下り坂に自転車がさしかかると、水銀７２
が導体７２，７３側に移動して、導体間をオンするよう
に、図２に示す車体２１との取付位置が例えば１度刻み
で調整されるようになっている。As shown in FIG. 6, this inclination angle sensor 28 has a V-shaped insulating tube (glass tube) in which a mercury reservoir 71 is sealed on one side and two conductors 72 and 73 are arranged on the other side with a space therebetween. ) 74 is included in the mercury switch. Therefore, this mercury switch 28 has the mercury 75 located in the mercury sump 71 when the bicycle is running on a level ground or an uphill.
For example, when a bicycle hits a downhill of 5 degrees, mercury 72
2 is moved to the conductors 72, 73 side to turn on between the conductors, the mounting position with the vehicle body 21 shown in FIG. 2 is adjusted, for example, at intervals of once.
【００３３】この水銀スイッチの代りに重力スイッチを
用いることができる。この重力スイッチは、図７に示す
ように、例えば樹脂製のハウジング８１に、上側近傍が
固定された薄い導電性の板バネ或はプラスチック８２を
含む。この板バネ８２は、下側近傍に重り８３が取付ら
れて、自転車の前進方向に前後に揺れるようになってい
る。従って、板バネの下端は、重りから突出して、自転
車が例えば５度の下り坂にさしかかった時にハウジング
の前側に固定された接点８４と接触するようになってい
る。A gravity switch can be used instead of the mercury switch. As shown in FIG. 7, this gravity switch includes, for example, a resin housing 81, and a thin conductive leaf spring or plastic 82 fixed near the upper side. A weight 83 is attached near the lower side of the leaf spring 82 so as to swing back and forth in the forward direction of the bicycle. Therefore, the lower end of the leaf spring protrudes from the weight and comes into contact with the contact 84 fixed to the front side of the housing when the bicycle approaches a downhill of, for example, 5 degrees.
【００３４】この直流モータ１の駆動回路を自転車に取
り付けた際の動作を説明する。まず、自転車のペダル２
４を踏んで所定の走行速度まで漕ぐと、直流モータ１が
回転して、対応の誘導電圧を発生する。この誘導電圧を
電源電圧から差し引いた値が基準電圧を下回ると、直流
モータ１が給電されて、直流モータ１が自転車の補助動
力として作用し、ペダル２４を漕ぐ負荷も軽くなる。The operation when the drive circuit of the DC motor 1 is attached to a bicycle will be described. First, bicycle pedal 2
When stepping on 4 and rowing to a predetermined traveling speed, the DC motor 1 rotates and a corresponding induced voltage is generated. When the value obtained by subtracting the induced voltage from the power supply voltage falls below the reference voltage, the DC motor 1 is supplied with power, the DC motor 1 acts as auxiliary power for the bicycle, and the load of pedaling the pedal 24 is also reduced.
【００３５】自転車の走行速度が速くなると、第１ブラ
シ３３からのパルスが多くなり、コンデンサ５７が充電
後十分放電しきらない間に次のパルスで充電され、従っ
て、走行速度に対応するノード５６の最大電圧が低くな
る。この最大電圧は、バッファ３９及びダイオード６１
を経てコンデンサ６３によって記憶される。As the traveling speed of the bicycle increases, the number of pulses from the first brush 33 increases, and the capacitor 57 is charged by the next pulse while the capacitor 57 is not fully discharged after charging. Therefore, the node 56 corresponding to the traveling speed is charged. The maximum voltage of is low. The maximum voltage is the buffer 39 and the diode 61.
It is stored by the capacitor 63 via the.
【００３６】勿論、コンデンサ６３に蓄積された電荷
は、分圧回路６２で設定された基準電圧方向に徐々に上
昇するが、その上昇分が無視されるように抵抗値を決定
している。即ち、現在の走行速度に対応した最大電圧か
らダイオード６１の電圧降下分差し引いた電圧がコンデ
ンサ６３に記憶される。Of course, the charge accumulated in the capacitor 63 gradually rises in the direction of the reference voltage set by the voltage dividing circuit 62, but the resistance value is determined so that the increased amount is ignored. That is, the voltage obtained by subtracting the voltage drop of the diode 61 from the maximum voltage corresponding to the current traveling speed is stored in the capacitor 63.
【００３７】従って、自転車を平地或は上り坂で加速し
た場合には、この最大電圧が下降してコンデンサ６３の
電圧即ちメモリを更新させる。自転車を一定或はダイオ
ード６１の電圧降下に対応した速度分減速させても、第
２比較器４２の出力がＬレベルを維持して、直流モータ
１が自転車に補助動力として作用し続けている。Therefore, when the bicycle is accelerated on a level ground or an uphill, the maximum voltage drops to update the voltage of the capacitor 63, that is, the memory. Even if the bicycle is decelerated by a constant speed or a speed corresponding to the voltage drop of the diode 61, the output of the second comparator 42 maintains the L level, and the DC motor 1 continues to act as auxiliary power for the bicycle.
【００３８】自転車が下り坂に差しかかり、この下り坂
の勾配が例えば５度に達すると、傾斜角センサ２８がオ
ンとなる。これによってトランジスタ４６がオフとな
り、直流モータ１への給電が遮断される。従って操縦者
がブレーキを掛けても直流モータ１の補助動力が負荷と
ならない。When the bicycle approaches a downward slope and the slope of the downward slope reaches, for example, 5 degrees, the inclination angle sensor 28 is turned on. As a result, the transistor 46 is turned off, and the power supply to the DC motor 1 is cut off. Therefore, even if the driver applies the brake, the auxiliary power of the DC motor 1 does not become a load.
【００３９】自転車を、ダイオード６１の電圧降下に対
応した速度分以上に減速させると、第２比較器４２の出
力がＬからＨレベルに立上がる。第２比較器４２の出力
がＬからＨレベルに立上がった時には、第２ナンドゲー
ト４４の出力がＬレベルになり、その後遅延回路４３で
設定される遅延期間の後にＨレベルに戻る。When the bicycle is decelerated to the speed corresponding to the voltage drop of the diode 61 or more, the output of the second comparator 42 rises from the L level to the H level. When the output of the second comparator 42 rises from L to H level, the output of the second NAND gate 44 becomes L level, and then returns to H level after a delay period set by the delay circuit 43.
【００４０】この遅延期間は、例えば１ＭΩ抵抗および
１μＦコンデンサによって設定される。第２ナンドゲー
ト４４の出力がＬレベルになると、接点３６が開き、こ
の遅延期間中に、回転していれば発生する直流モータ１
の誘導電圧を第１比較器３７によって検知する。This delay period is set by, for example, a 1 MΩ resistor and a 1 μF capacitor. When the output of the second NAND gate 44 becomes L level, the contact 36 opens, and during this delay period, the DC motor 1 which is generated if it is rotating.
The induced voltage is detected by the first comparator 37.
【００４１】この遅延期間は、自転車の減速中の走行状
態を監視するために設けられ、自転車がある程度の走行
速度で走っていれば、直流モータ１の回転が持続し、第
１比較器３７から第１ナンドゲート４１にＨレベルが印
加されて、リレー接点３６は再度オンとなる。従って、
直流モータ１が再度給電される。しかし、走行速度即ち
回転速度が拘束停止の近くまで低下していた場合は第１
比較器３７の出力がＬレベルとなり、直流モータ１への
給電が遮断される。This delay period is provided to monitor the running condition of the bicycle during deceleration. If the bicycle is running at a certain running speed, the rotation of the DC motor 1 will continue and the first comparator 37 will The H level is applied to the first NAND gate 41, and the relay contact 36 is turned on again. Therefore,
The DC motor 1 is repowered. However, if the traveling speed, that is, the rotation speed, has dropped to the vicinity of the restraint stop, the first
The output of the comparator 37 becomes L level, and the power supply to the DC motor 1 is cut off.
【００４２】なお、実施例では遅延回路４３の時定数が
電磁リレー４７の応答速度よりも長くなるように抵抗お
よびコンデンサの値を選定して、電磁リレー４７の応答
速度が遅くても確実にオフとなり、また、電磁リレー４
７のオフ後に遅延回路の出力がＨレベルに立上がるよう
にしている。従って、回転速度が低下した時にも確実に
拘束検出を行なうことができる。速度検出回路３９は、
直流モータ１に接続されるロータリエンコーダと、この
ロータリエンコーダからのパルス信号を電圧に変換する
ＦＶ変換器と置換してもよい。なお、傾斜角センサ２８
は、例えば５°の上り坂で作動するようにしてもよく、
例えば図５に示すトランジスタ４６のベースとＶccライ
ンとの間に直列抵抗を介して接続される。In the embodiment, the values of the resistance and the capacitor are selected so that the time constant of the delay circuit 43 becomes longer than the response speed of the electromagnetic relay 47, and the delay time is surely turned off even if the response speed of the electromagnetic relay 47 is slow. And also the electromagnetic relay 4
After turning off 7, the output of the delay circuit rises to the H level. Therefore, it is possible to reliably detect the constraint even when the rotation speed decreases. The speed detection circuit 39
The rotary encoder connected to the DC motor 1 may be replaced with an FV converter that converts a pulse signal from the rotary encoder into a voltage. The tilt angle sensor 28
May operate uphill, for example 5 °,
For example, it is connected via a series resistor between the base of the transistor 46 shown in FIG. 5 and the Vcc line.
【００４３】[0043]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の自転車に
用いた直流モータの制御回路によれば、平地或は上り坂
走行においては、自転車の走行速度に対応したアナログ
電圧を、加速中には更新し、所定値以上減速した時に
は、直流モータへの給電を遮断して誘導電圧を検出して
いる。また、例えば５度の下り坂に差しかかった時に、
直流モータへの給電を遮断している。従って、自然なペ
ダル操作で道路状況に合わせて直流モータによる補助動
力が得られると共に、直流モータに給電される電気エネ
ルギの浪費を抑制できる。走行速度に対応したアナログ
電圧をコンデンサで記憶するようにしたので、回路構成
が簡単になり、回路の信頼性も向上する。As described above, according to the control circuit of the DC motor used in the bicycle of the present invention, the analog voltage corresponding to the traveling speed of the bicycle is accelerated during acceleration on the level ground or uphill. Is updated, and when the speed is reduced by a predetermined value or more, the power supply to the DC motor is cut off and the induced voltage is detected. Also, for example, when approaching a downhill of 5 degrees,
The power supply to the DC motor is cut off. Therefore, it is possible to obtain auxiliary power by the DC motor according to the road condition by natural pedal operation and to suppress waste of electric energy supplied to the DC motor. Since the analog voltage corresponding to the traveling speed is stored in the capacitor, the circuit configuration is simplified and the reliability of the circuit is improved.
【００４４】更に、安価な電磁リレーとの相乗効果で製
造コストも減少する利点も得られる。また、傾斜角セン
サに水銀スイッチを用いた場合、スイッチの経年変化が
殆ど無く、高信頼性の制御回路を形成でき、傾斜角の検
出を長期に亙って確実に行うことができる。傾斜角セン
サに重力スイッチを用いた場合、スイッチの動作方向の
指向性を容易に高めることができて、誤動作の無い制御
回路を提供することができる。Further, there is an advantage that the manufacturing cost is reduced by the synergistic effect with the inexpensive electromagnetic relay. Further, when a mercury switch is used as the tilt angle sensor, there is almost no secular change of the switch, a highly reliable control circuit can be formed, and the tilt angle can be reliably detected for a long period of time. When a gravity switch is used as the tilt angle sensor, the directivity of the switch in the operating direction can be easily increased, and a control circuit without malfunction can be provided.
【図１】従来の補助動力装置の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a conventional auxiliary power unit.
【図２】補助動力源を備える自転車の概略図である。FIG. 2 is a schematic view of a bicycle including an auxiliary power source.
【図３】本発明による直流モータの制御回路の一実施例
を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing an embodiment of a control circuit for a DC motor according to the present invention.
【図４】本発明による直流モータの駆動回路の概略ブロ
ック図である。FIG. 4 is a schematic block diagram of a drive circuit for a DC motor according to the present invention.
【図５】本発明による直流モータの駆動回路の別の実施
例を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing another embodiment of the drive circuit of the DC motor according to the present invention.
【図６】本発明による傾斜角センサの一実施例を示す断
面図である。FIG. 6 is a sectional view showing an embodiment of a tilt angle sensor according to the present invention.
【図７】本発明による傾斜角センサの別の実施例を示す
断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing another embodiment of the tilt angle sensor according to the present invention.
１ 直流モータ ２ 電源（二次電池） ３ 電力トランジスタ ６ 検出トランジスタ ８ パルス回路 ２１ 車体 ２４ ペダル ２５ チェーン ２６ 後輪 ２８ 傾斜角センサ ３６ リレー接点（スイッチ素子） 1 DC Motor 2 Power Supply (Secondary Battery) 3 Power Transistor 6 Detection Transistor 8 Pulse Circuit 21 Car Body 24 Pedal 25 Chain 26 Rear Wheel 28 Tilt Angle Sensor 36 Relay Contact (Switch Element)
Claims (7)
このペダルによる人力を前記車輪に伝達するチェーン
と、前記車輪に補助動力を伝達し得るモータと、このモ
ータに電力を供給し得る電源と、前記車体に取付られて
同車体が所定角傾斜したときにオンとなる傾斜角センサ
と、この傾斜角センサからの信号に基づいて前記電源か
ら前記モータに供給し得る電力を制御する制御回路とを
備えた自転車。1. A pedal and a wheel, each of which is axially supported by a vehicle body,
A chain that transmits human power by the pedals to the wheels, a motor that can transmit auxiliary power to the wheels, a power source that can supply electric power to the motor, and a body mounted on the vehicle and tilted by a predetermined angle. A bicycle including a tilt angle sensor that is turned on and a control circuit that controls electric power that can be supplied from the power source to the motor based on a signal from the tilt angle sensor.
するスイッチが設けられ、このスイッチのオンによって
前記制御回路が動作することを特徴とする請求項１に記
載の自転車。2. The bicycle according to claim 1, wherein the vehicle body is provided with a switch for detecting looseness of the chain, and the control circuit operates when the switch is turned on.
れ得る電源電圧を制御する電力トランジスタと、 回転時の直流モータの端子に生じる誘導電圧を検出して
上記電力トランジスタをオンさせる検出トランジスタ
と、 この検出トランジスタを周期的に瞬時オフさせるパルス
回路とを備え、 前記傾斜角センサは、前記車体の傾きが所定値以上にな
った時に、前記検出トランジスタをオフさせることを特
徴とする請求項１に記載の自転車。3. The control circuit includes a power transistor that controls a power supply voltage that can be supplied to the DC motor, and a detection transistor that detects an induced voltage generated at a terminal of the DC motor during rotation and turns on the power transistor. A pulse circuit for periodically and instantaneously turning off the detection transistor, wherein the inclination angle sensor turns off the detection transistor when the inclination of the vehicle body exceeds a predetermined value. The bicycle described in.
せ得る電源と、 この直流モータの回転速度をアナログ信号に変換する速
度検出回路と、 このアナログ信号を記憶してアナログ記憶信号を出力す
る記憶回路と、 前記車両の走行中の傾きを検出して傾斜角信号を出力す
る傾斜角センサと、 前記アナログ信号と前記アナログ記憶信号とを比較し、
この比較結果或は前記傾斜角信号に基づいて、前記直流
モータへの電力をオンオフする駆動回路とを備えた直流
モータの制御回路。4. A power supply capable of driving a vehicle by supplying electric power to a DC motor, a speed detection circuit for converting the rotation speed of the DC motor into an analog signal, and storing the analog signal to output an analog storage signal. A storage circuit, a tilt angle sensor that detects a tilt while the vehicle is running and outputs a tilt angle signal, and compares the analog signal and the analog storage signal,
A control circuit for a DC motor, comprising: a drive circuit for turning on / off the electric power to the DC motor based on the comparison result or the tilt angle signal.
制御回路。5. The control circuit according to claim 1, wherein the vehicle is a bicycle.
止された水銀の移動によってオンとなる水銀スイッチで
ある請求項１に記載の制御回路。6. The control circuit according to claim 1, wherein the tilt angle sensor is a mercury switch that is turned on by movement of mercury sealed in an insulating tube.
によってオンとなる重力スイッチである請求項１に記載
の制御回路。7. The control circuit according to claim 1, wherein the tilt angle sensor is a gravity switch which is turned on by movement of a weight of a pendulum.
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35379193A JPH07196070A (en) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | Bicycle and control circuit of dc motor |
| CN94115169A CN1050576C (en) | 1993-09-14 | 1994-09-14 | An electric powered bicycle |
| TW085211799U TW352071U (en) | 1993-09-14 | 1994-09-14 | An electric powered bicycle |
| US08/532,529 US5603388A (en) | 1993-09-14 | 1995-09-22 | Electric powered bicycle |
| US08/625,862 US5602448A (en) | 1993-09-14 | 1996-04-01 | Electric powered bicycle |
| US09/252,587 USRE37443E1 (en) | 1993-09-14 | 1999-02-18 | Electric powered bicycle |
| CN99106649A CN1078400C (en) | 1993-09-14 | 1999-05-19 | DC motor control circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35379193A JPH07196070A (en) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | Bicycle and control circuit of dc motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07196070A true JPH07196070A (en) | 1995-08-01 |
Family
ID=18433249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35379193A Pending JPH07196070A (en) | 1993-09-14 | 1993-12-29 | Bicycle and control circuit of dc motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07196070A (en) |
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