TWI289125B

TWI289125B - Motor-assisted bicycle

Info

Publication number: TWI289125B
Application number: TW094116277A
Authority: TW
Inventors: Toshihiro Suhara; Masahiro Shimazu
Original assignee: Sanyo Electric Co
Priority date: 2004-07-02
Filing date: 2005-05-19
Publication date: 2007-11-01
Also published as: CN1715134A; DE602005012888D1; EP1612084B1; TW200607701A; JP2006015887A; CA2511260C; EP1612084A1; CA2511260A1; CN100410138C

Description

1289125 九、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明係關於利用人力，與辅助動力裝置所提供的輔助動力，驅動的電動辅助自行車。【先前技術】近年來，利用電動馬達等驅動裝置的辅助動力裝置提供的辅助動力，在乘騎者踩踏時增加踏力，辅助自行車行 Φ 走，以減輕乘騎者踩踏板力氣的電動辅助自行車已為習知。此種電動辅助自行車在下坡要減速時，進行再生制動，將利用再生制動所產生的發電電力充電到電瓶。因此，可以節省能量，在同樣電瓶容量的條件下，跟沒有進行再生制動比較起來，則有效利用輔助動力可以使行走距離大幅提昇。〔專利文獻1〕特開平9-254861號公報〔專利文獻2〕特開平1 0-147150號公報參【發明内容】〔發明所欲解決的課題〕專利文獻1與專利文獻2皆為操作煞車桿，進行再生制動。僅在下坡等煞車的時候，才能利用再生制動來充電，但是並不能使行走距離充分延伸。本發明係以解決前述問題為課題，使電動辅助自行車能有效地利用辅助動力飛躍似地延伸行走距離。 7063-7114-PF 5 1289125 〔用以解決課題的手段〕申清專利範圍第1項所述發明為一種電動辅助自行車’包括：人力驅動系統，以人力產生驅動力；電瓶；以及電力驅動系統，以從電瓶輸出電力來產生驅動力，其特徵在於包括：電動馬達，可以選擇再生狀態或非再生狀態，在則述再生狀態’利用電動輔助自行車的運動能量發電，回充前述電瓶，同時在前述非再生狀態，停止發電；速度檢測部’檢測前述電動辅助自行車的行走速度；以及控制馨裝置’在前述速度檢測部檢測出行走速度在既定的速度以上時’將前述電動馬達設定為再生狀態。申請專利範圍第2項所述發明為一種電動辅助自行車’包括：人力驅動系統，以人力產生驅動力；電甑；以及電力驅動系統，以從電瓶輸出電力來產生驅動力，其特徵在於包括：電動馬達，可以選擇再生狀態或非再生狀態，在前述再生狀態，利用電動輔助自行車的運動能量發電，回充前述電瓶，同時在前述非再生狀態，停止發電；速度 _檢測部，檢測前述電動辅助自行車的行走速度；控制裝置，在前述速度檢測部檢測出行走速度在既定的速度以上時，將前述電動馬達設定為再生狀態；以及切換裝置，在前述速度檢測部檢測出行走速度在既定的速度以上時，將前述電動馬達設定為再生狀態的『生態式充電』模式，及跟前述速度檢測部檢測出的行走速度完全無關地，將前述電動馬達設定為非再生狀態的『標準』模式。申請專利範圍第3項所述發明為一種電動輔助自行 7063-7114-PF 6 -1289125 車’包括：人力驅動系統，以人力產生驅動力；電瓶；以及電力驅動系統’以從電瓶輸出電力來產生驅動力，其特徵j於包括：電動馬達’可以選擇再生狀態或非再生狀態，在前述再生狀態，利用電動輔助自行車的運動能量發電，回充前述電瓶，同時在前述非再生狀態，停止發電；速度㈣部’檢測前述電動輔助自行車的行走速度；以及控制裝置，在前述速度檢測部檢測出行走速度在既定的速度以上寺將别述電動馬達設定為再生狀態，且前述控制裝置 • 在電瓿的殘留能|h ^ ^ 在既疋值以上時，會切斷發電，不再以電動馬達的發電電流對電瓶充電。申明專利乾圍第4項所述發明為一種電動輔助自行車匕括·人力驅動系統，以人力產生驅動力；.電瓶;以及電力驅動系統，以從電瓶輸出電力來產生驅動力，置特徵^包括：電動馬達’可以選擇再生狀態或非再生狀態，在月』述再生狀恶，利用電動辅助自行車的運動能量發電，回充前述電瓶，同時在前述非再生狀態，停止發電；速度 ♦檢測部，檢測前述電動辅助自行車的行走速度；以及控制裝置，在前述速度檢測部檢測出行走速度在既定的速度以上=、，、將前述電動馬達設定為再生狀態，且前述控制裝置在刖述速度檢測部檢測出彳走速度在一定的速度以上時，曰刀斷毛電，不再以電動馬達的發電電流對電瓶充電。月J述拴制I置最好在檢測出煞車狀態時，進行再生制動’對前述電瓶充電。前述控制裳置最好當速度檢測部檢測出行走速度未達

7063-7114-PF 7 1289125 到既定速度的狀態經過既定時間的時候，要從再生狀態切換成非再生狀態。 ^ 前述控制裝置最好設有檢測電動辅助自行車踏板踏力的踏板^矩感知器，而速度檢測部檢測出的行走速度尚未達到既疋速度，且前述踏板扭矩感知器所檢測出的踏板踏力在=定值以上時，要從再生狀態切換成非再生狀態。】述控制#置最好在速度檢測部檢測出行走速度增高時，把電動馬達的發電電力設定為較大。。 • 冑述控制裝置最好在選擇『生態式充電』模式時，把一再生狀態下電動驅動系統的輔助力設定為比選擇『標準』模式時的辅助力為低。 [發明的效果] 依據本發明申請專利範圍第1項所述構造，可以有效利用電動辅助自行車的行走運動能量對電瓶充電，使行走距離能飛躍似地延伸。電瓶充電僅當行走速度在既定速度二時進打；當行走速度未達既定速度時，則利用電力.驅響動糸統的驅動六4老. 勡力辅助仃走，保障低速領域的行走安定性。 & 、依據本發明申請專利範圍第2項所述構造，在選擇『生 L式：：』模式時，可以有效利用電動輔助自行車的行走 =動：里對電瓶充電，使行走距離飛躍似地延伸。在選擇、生L式充電』模式時電瓶的充電，僅當行走速度在既定速度以上時進+ ^ 仃，s订走速度未達既定速度時，則利用電力驅動系、、先的驅動力輔助行走，保障低速領域的行走安定乘騎者可以應需要，選擇『生態式充電』模式與

7063-7114-PF 8 1289125 式使乘騎者更方便使用。利用發明申請專利範圍第3項所述構造，可以有效距離飞助自行車的行走運動能量對電瓶充電，使行走距離飛躍似址π 上時進〜。，。電瓶充電僅當行走速度在既定速度以 ***的當行走速度未達既定速度時，則利用電力驅動電瓶的：輔助行走，保障低速領域的行走安定性。又，電瓶的殘留量在既定值 MWM, ^ ^ s切断以電動馬達的發電電’防止對電瓶的過度充電。依:據本發明申請專彳利用電動輔助自所述構造’可以有效 1:=延伸、。電瓶充電僅當行走速度在既定速度2 ***的？!動^丁走速度未達既定速度時’則利用電力驅動行走速：：力辅助行走’保障低速領域的行走安定性。又，電上時，會切斷以㈣馬達的發電對電瓿充電，防止對電瓶的過度充電。依據本發明申請專利範圍出煞車動作，進行再生制動，提古安^斤述構造，可以檢測 ,r .. 提阿t全性，同時利用再生制動發電對電瓶充電，進一選步延伸行走距離。依據本發明申請專利範圍第6 度低下的狀態持續既定時間（稱4田仃走速為非再生狀態，而不損害可以將再生狀態切換壯能拄痒 ' 走，且當行走速度低下的 =既定時間以上時，會有前述切換，但並非頻繁地態。又#切換，以維持安定的行走狀

7063-7114-PF 9 1289125 依據本發明申請專利範圍第7項所述構造，♦行走度低下，且踏板踏力在既定值以上時，可以將再:狀態切換為非再生狀態；所以當在爬料需要較大踏力狀能時 =很快地將再生狀態切換㈣再生狀態，而不損;

走性。 N 依據本發明申請專利範圍第8項所述構造，♦行走度加快時，將發電電力設定提高，可以利用乘騎：、增加對電瓶的充電量，進一步延伸行走距離。依據本發明申請專利範圍第9項所述構造，選擇態式充電』模式時，在非再生狀態的電動驅動系統力設定為比選擇『標準充電』模式時的為低，心瓿的電力消耗，進一步延伸行走距離。【實施方式】以下，將參照圖面詳細說明本發明的實施例。第1圖為表示電動輔助自行車的控制裝置的方塊圖。第2圖為表示電動辅助自行車控制的流程圖。如第1圖所不，1為電動馬達，與圖面未顯示的自行車車輪釔合’攸電瓶3經由充放電電路2供給電力轉動輪’或利用車輪轉動發電，經由充放電電路2對電瓶3充電乂下《電瓶3供給電力轉動車輪的狀態稱為生狀態』;利用車輪轉動發電，對電瓶3充電的狀態稱為『再生狀態』。丹 4為扭矩檢測部’用為檢測施加在踏板上的踏力。5為

7063-7114-PF 1289125 速度檢測部，從電動馬達1的轉動速度檢測自行車的行走速度。6為煞車檢測部，用以檢測自行車的煞車狀態。7為叹疋模式的開關，設在後述的把手附近的操作冑8,由乘騎者#作。第3圖表示設有模式設定開關7的操作部，可 :利：前述模式設定開關7’設定為『標準』、『滿載』、或生恶式充電』之任一種運轉模式。前述操作部8,在前述模式設定開關？之外，還裝設有電源開關9’與圖面未顯示之控制自行車前照燈燈具的燈具亮燈開關1〇’與電瓶殘留量表示部11;以及模式表示部12,用以顯示模式設定開關7所設定的運轉模式。、在控制裝置13輸人數種部的信號，包括：前述扭矩檢測部4’速度檢測部5,煞車檢測部6，模式設定開關電源開關9及燈具亮燈開關1〇。據以控制充放電電路2, =殘留量表示部Π，模式表示開關12，與圖面未燈具。以下，以第2圖說明充放電電路2]4是介入在前述 1達1與電瓶3之間控制電動馬達i的mqsfet電路， = ::_T電路14與電瓶3正極之間的fet，_et 電路14與FET 15由前述控制裝置13的制。Π是電容器，18是電阻。 ’動電路16所控前，動電路16,當速度檢測部5所檢測出的又疋速度以上時：本實施例為24Km/h，將FET15 、防止電動馬達i的發電力變大對電瓶3充電。 ’ 當速度加快，電動馬達1的發電力變大，電瓶3的輪出日電

7063-7114-PF 11 •1289125 屬超出既定電壓以上時：本實施例為24V，若電瓶3被充電，就有過度充電之虞。於是，當行走速度在一定速度以上時，FET 15就被OFF掉，以防止過度充電。前述一定速度比在後述步驟6中的既定速度還要快些，但低於使電動馬達1的發電力對電瓶3作出非期望充電的速度。又，如果控制裝置13檢測出電瓶3的殘留量在既定殘留量以上；本實施例為90%，就將FET 15 OFF掉，防止在煞車時利用電動馬達1發電，對電瓶3過度充電。選擇『標準』模式、『滿载』模式、或『生態式充電』模式之任一種，都同樣具有這種防止過度充電的控制。又’本實施例係將FET15連接在電瓶3與M0SFET電路14之間，控制電瓶3與M〇SFET電路14之間的導通；亦可使用其它同控制功能零件，如繼電器。以下說明動作。

乘騎者踩踏板時，扭矩檢測部4會檢測出踩在踏板上的踏力，並因應踏板踏力，驅動電動馬達丨，外加電動馬達的輔助動力在踏力之上，辅助自行車行走。 … 、如第3圖流程所示，當模式設定開關7設定為『生能式充電』時，速度檢測部5將檢測自行車是否在既定速= 乂上，本實施例（步驟！）$ i2Km/h。如果行走速产夫：既定速度’則切換成非再生狀態，因應踏板踏力動馬達1的輔助動力在踏力之上，辅助自行車。電助動力設定為『i f 4 此輔又疋為&準“果式的50%，以減低電瓶3 在步驟1，若耔丰』々粍。仃走速度在既定速度以上，則切換成再生狀

7063-7114-PF 12 1289125 悲’以電動馬達1發電，對電瓶3充電（步驟2 )。又，此時，判斷是否有煞車（步驟3)。若無煞車即為普通行走狀態；將加大發電電流，行走速度就變緩，乃以〇. 8A發電電流對電瓶3充電（步驟4 )。若有煞車，利用再生制動可以得到大發電電流，乃以最大發電電流6A對電瓶 3充電（步驟5 )。這種利用再生制動的發電方式可以在高速時產生大電流，與感到煞車較強，會提高下坡等的安全性。 • 於再生狀態行走時，例如就要上坡’符合下列兩種條件，由於會增加乘騎者的負荷，就很快由再生狀態切換成非再生狀態（步驟6)，包括：行走速度低於既定速度，在本實施例為12Km/h;以及踏板踏力超過既定的踏板踏力，在本實施例為踏力在250 Kgf · cm。即使符合不切換成非再生狀態的條件（步驟6 )，符人下列兩種條件，就要由再生狀態切換成非再生狀態（” 7)’包括：行走速度未達既定的行走速度，在本實施例為 Φ Ή·既定時間已經超過3秒（本實施例）。此既定時間係為了不要頻繁地在再峰此能社丹生狀悲與非再生狀態之間切換而言曼° 『私準』模式與『生態式充電』模式比起來，除了電動馬達1的辅助動力較大外，自行車在既定逮度以上也不會切換成再生狀態，而合维拄 9、准持在非再生狀態，·僅在有煞車的時候切換成再生狀態。其次’『滿載』模式比『標知半』模式具有較大電動馬達

7063-7114-PF 13 • 1289125 1辅助動力，可減輕乘騎者的負荷。又，上述實施例係當行走速度在既定的行走速度 (12Km/h)以上，以既定的充電電流值對電瓶3充電之構造；也可以隨著行走速度加快而提高充電電流值。且，本實施例係由速度檢測部5檢測電動馬達丨的轉動，而計算其行走速度的構造；也可以檢測自行車車輪的轉動而计异其行走速度；用其他的檢測構造亦可。 φ 【圖式簡單說明】第1圖係表示本發明之實施例控制裝置之流程圖。第2圖係說明同充放電電路的電路圖。第3圖係說明『生態式充電』模式之流程圖。第4圖係表示同電動輔助自行車之把手近旁的操作部平面圖。 ° 【主要元件符號說明】 Φ 1電動馬達 2 充放電電路 3 電瓶 4 扭矩檢測部 5 速度檢測部 6 煞車檢測部 7 模式設定開關 1 3控制裝置

7063-7114-PF 14

Claims

16277號中文申請專利範圍修正本修正曰期：9ό·3.8 十、申請專利範圍： 1. 一種電動輔助自行車，包括：人力驅動系統，以人力產生驅動力；電瓶；以及電力驅動系統，以從電瓶輸出電力來產生驅動力，其特徵在於包括：電動馬達，可以選擇再生狀態或非再生狀態，在前述再生狀態，利用電動輔助自行車的運動能量發電，回充前 Φ 述電瓶，同時在前述非再生狀態，停止發電；速度檢測部，檢測前述電動輔助自行車的行走速度；以及控制裝置，在前述速度檢測部檢測出行走速度在既定的速度以上時，將前述電動馬達設定為再生狀態，其中前述控制裝置為在前述速度檢測部檢測出行走速度未達既定的速度狀態經過既定時間之時，會將再生狀態轉換成非再生狀態。 2·—種電動辅助自行車，包括：人力驅動系統，以人力產生驅動力；電瓶；以及電力驅動系統，以從電瓶輸出電力來產生驅動力，其特徵在於包括：電動馬達，可以選擇再生狀態或非再生狀態，在前述再生狀態，利用電動辅助自行車的運動能量發電，回充前述電瓶，同時在前述非再生狀態，停止發電； 7063-7114-PF1 15 1289125 速度檢測部，檢測前述電動辅助自行車的行走速度；控制裝置’在前述速度檢測部檢測出行走速度在既定的速度以上時’將前述電動馬達設定為再生狀態；以及切換襄置’在前述速度檢測部檢測出行走速度在既定的速度以上時，將前述電動馬達設定為再生狀態的『生態式充電』模式’及跟前述速度檢測部檢測出的行走速度完全無關地’將前述電動馬達設定為非再生狀態的『標準』模式；其中刚述控制裝置為在前述速度檢測部檢測出行走速度未達既疋的速度狀態經過既定時間之時，會將再生狀鮮、轉換成非再生狀態。 3·—種電動輔助自行車，包括：人力驅動系統，以人力產生驅動力；電瓶；以及電力驅動系統，以從電瓶輸出電力來產生驅動力，其特徵在於包括：電動馬達，可以選擇再生狀態或非再生狀態，在前述再生狀悲，利用電動辅助自行車的運動能量發電，回充前述電瓶，同時在前述非再生狀態，停止發電；速度檢測部，檢測前述電動辅助自行車的行走速度；以及控制裝置，在前述速度檢測部檢測出行走速度在既定的速度以上時，將前述電動馬達設定為再生狀態，且前述控制裝置在電瓶的殘留能量在既定值以上時，會切斷發 7063-7114-PF1 16 1289125 電，不再以電動馬達的發電電流對電瓶充電，其中前述控制裝置為在前述速度檢測部檢測出行走速度未達既定的速度狀態經過既定時間之時，會將再生狀態轉換成非再生狀態。 4. 一種電動輔助自行車，包括：人力驅動系統，以人力產生驅動力；電瓶；以及電力驅動系統，以從電瓶輸出電力來產生驅動力，其特徵在於包括：電動馬達，可以選擇再生狀態或非再生狀態，在前述再生狀態，利用電動辅助自行車的運動能量發電，回充前述電瓶’同時在前述非再生狀態，停止發電；速度檢測部，檢測前述電動辅助自行車的行走速度；以及

控制裝置，在前述速度檢測部檢測出行走速度在既定的速度以上時，將前述電㈣達設定為再生狀態，且前述控制裝置在前述速度檢測部檢測出#走速度在—定的速产以上時，會切斷發電，不再以電動馬達的發電電流對電：充電’其中别述控制裝置為在前述速度檢測部檢測出行走速度未達既定的速度狀態經過既定時H會將再態轉換成非再生狀態。 5.如專射請範圍第項中任—項所述之電助自订車’其中前述控制裝置在檢測出煞車動作時，再生制動，並對前述電瓶充電。丁 7063-7114-PF1 17 1289125 6·如專利申請範圍第1至4項中任一項所述之電動輔助自行車’其中前述控制裝置設有檢測前述電動輔助自行車踏板的踏力之踏板扭矩感知器，當前述速度檢測部檢測出4丁走速度未達既定的速度狀態時，且前述踏板扭矩感知器所檢測出的踏板的踏力在既定值以上時，會將再生狀態轉換成非再生狀態。 7·如專利申請範圍第1至4項中任一項所述之電動輔助自行車’其中前述控制裝置隨著速度檢測部檢測出行走 ® 速度變快’而把電動馬達的發電電力設定提高。 8·如專利申請範圍第2項所述之電動辅助自行車，其中前述控制裝置選擇『生態式充電』模式時，將把非再生狀態時電動驅動系統的輔助力設定為比選擇『標準』模式時的低。

7063-7114-PF1 18