專利名稱：帶輔助動力的車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動協(xié)助自行車等帶輔助動力的車輛，特別是涉及這種車輛的控制。
另外，也有合上電源開關(guān)時，判定電池電壓，進行剩余量的顯示的結(jié)構(gòu)。
另外，如果拆卸電池，進行重新調(diào)整(reset)，始終進行新的剩余量的顯示。
但是，如上所述，如果是把電池剩余量記憶在驅(qū)動部的控制電路的微機中，根據(jù)切斷電源時的剩余量，進行再次合上電源開關(guān)時的剩余量顯示的控制，在切斷電源開關(guān)后，電池電壓就會恢復(fù)，因而，再次合上電源開關(guān)時，進行的是與實際電壓不同的顯示。
另外，如果是合上電源開關(guān)時，判定電池電壓，進行剩余量顯示，在凸凹路上行駛時等情況下，一旦電池的觸點接離引起震蕩，就會在電動機的動作中流過大的電流，根據(jù)下降了的電壓判定電池剩余量，顯示剩余量，因此，是用小于實際電壓的剩余量進行顯示。
另外，如果卸下電池，重新調(diào)整，始終進行新的剩余量顯示的場合，與上述同樣，在凸凹路上行駛時等情況下，一旦電池的觸點接離引起震蕩，就會在電動機的動作中流過大的電流，根據(jù)下降了的電壓判定電池剩余量，顯示剩余量，因此，是用小于實際電壓的剩余量進行顯示。
此外，在將電池剩余量記憶到微機內(nèi)進行顯示的場合，通過儲蓄在與微機連接的電容器中的電壓切斷電源后，微機也會成為在一定時間動作的狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，即使換上新的電池，依然顯示以前的電池剩余量，不能顯示新電池的真正剩余量。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的特征在于，設(shè)有由人力驅(qū)動車輪的人力驅(qū)動部，通過將電池作為電源的電動機驅(qū)動上述車輪的電動驅(qū)動部，輸出驅(qū)動該電動驅(qū)動部的控制信號等的控制電路，用于進行電源開關(guān)的接通或切斷等操作或電池剩余量顯示等狀態(tài)顯示的操作顯示部；在上述控制電路和操作顯示部分別備有微型計算機，同時，用上述控制電路側(cè)的微型計算機判定上述電池的剩余量，將其結(jié)果輸送給上述操作顯示部側(cè)的微型計算機，在顯示部進行顯示，同時記憶在其存儲器中。
另外，其特征在于，上述操作顯示部側(cè)的微型計算機，在連接電池期間繼續(xù)將電池剩余量記憶在存儲器中。
另外，其特征在于，上述控制電路側(cè)的微型計算機，從切斷電源開關(guān)開始經(jīng)過給定時間后切斷電源，在此期間繼續(xù)進行電池剩余量的判定。
另外，其特征在于，切斷上述電源開關(guān)時，熄滅顯示，使上述操作顯示部側(cè)的微型計算機在待機狀態(tài)下動作。
此外，其特征在于，上述控制電路側(cè)的微型計算機，在接通電源開關(guān)時，將由電池電壓求出的電池剩余量值與由上述操作顯示部側(cè)的微型計算機輸送的電池剩余量存儲值進行比較，將低的值判定為真正的電池剩余量值，輸送給上述操作顯示部側(cè)的微型計算機，在顯示部進行顯示，同時記憶在其存儲器中。
而且，其特征在于，上述控制電路側(cè)的微型計算機，設(shè)置有判識電源接通為震蕩或為電源開關(guān)接通的判識裝置，如果是震蕩，不進行電池剩余量的判定，如果是電源開關(guān)接通，進行電池剩余量的判定。
另外，其特征在于，如果上述操作顯示部的微型計算機處于動作中，上述判識裝置則判識為震蕩，如果是待機狀態(tài)，上述判識裝置則判識為電源開關(guān)接通。
另外，其特征在于，根據(jù)上述判識裝置的判識結(jié)果，如果是震蕩，則顯示存儲的電池剩余量，如果是電源開關(guān)接通，則用通過上述控制電路側(cè)的微型計算機判定的電池剩余量進行顯示。
而且，其特征在于，還包括檢測上述電池電壓的變動重新調(diào)整上述操作顯示部的微型計算機的重新調(diào)整裝置，上述微型計算機設(shè)定成在待機狀態(tài)時易于進行上述重新調(diào)整裝置的重新調(diào)整。
此外，其特征在于，即使卸下電池，上述操作顯示部側(cè)的微型計算機仍能通過儲蓄在電容器中的電壓繼續(xù)給定時間的動作。
圖2是表示本實施方式的控制系統(tǒng)的程序構(gòu)成圖。
圖3是上述圖2的手邊控制器的俯視圖。
圖4是流過上述圖2的通信信號線的信號的說明圖。
圖5是表示用于從電池電壓值與電流值算出電池剩余量的曲線的圖。
圖6是表示進行上述同樣處理的程序方框圖。
圖7是表示上述圖2的主體微機主要部分動作的程序方框圖。
圖8是表示上述圖2的手邊微機主要部分動作的程序方框圖。
圖9是表示適用本發(fā)明的電動協(xié)助自行車的整體結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
其中，5—踏板；11—電池；12—前鏈輪；13—鏈條；14—后輪；17—驅(qū)動部；20—車軸；21—內(nèi)裝式變速器；22—后鏈輪；23、23a、23b—旋轉(zhuǎn)殼體；30—電動驅(qū)動部；31—固定殼體；31a—主體部；31b—蓋部；31c—筒狀部；33—控制基板；40—DC無刷電動機；41—定子；42—轉(zhuǎn)子；46—磁鐵；49—霍耳集成電路；51—傳感器板；51a—推壓銷；52—密封件；53—軸承；54—傳感器盒；54a—容納部；55—螺旋彈簧；56—環(huán)形托架；57—圈；60—線圈；61—扭矩傳感器；70—控制電路；71—降壓電路；72—電動機驅(qū)動電路；100—微型計算機；80—手邊控制器(操作顯示部)；80a—二極管；80c—電容器；81—降壓電路；82—顯示電路；83—模式切換開關(guān)；83a～83c—LED；84—電源開關(guān)；85—重新調(diào)整電路；86—電池剩余量顯示部；86a～86c—LED；91—基準(zhǔn)信號線；92—通信信號線；93—電源線。
首先，基于圖9說明電動協(xié)助自行車的整體結(jié)構(gòu)。
該電動協(xié)助自行車，用主車架4將設(shè)置在前部的前管1和安裝有車座2的車座管3連接在一起，在連接該主車架4和上述車座管3的部分安裝有用人力轉(zhuǎn)動的踏板5。
在上述前管1上，安裝有通過前管1連接的把手6和通過該把手的操作確定行駛方向的前輪7。另外，在圖中只示出了前輪7的輪圈8和輪胎9，省略了輻條。
另外，在安裝于前管1上的前框10的下面，安裝有成為后述電動機等的電源的電池11，該電池11使用24伏的鎳鎘電池。上述電池11可裝卸地容納在電池盒內(nèi)，充電時可卸下在室內(nèi)充電。
此外，在上述踏板5上安裝有與踏板5一起轉(zhuǎn)動的前鏈輪12，該前鏈輪12上掛設(shè)有鏈條13，通過鏈條13將前鏈輪12的旋轉(zhuǎn)傳遞給在后輪14的圖中未示出的車軸上設(shè)置的后鏈輪。
成為驅(qū)動輪的后輪14由輪胎15、輪圈16、輻條(圖中未示出)及用于驅(qū)動后輪14的驅(qū)動部17構(gòu)成。如下所述，在該驅(qū)動部17中，內(nèi)置有檢測通過鏈條13傳遞的人力扭矩的扭矩檢測部(扭矩傳感器)、由電動機及減速機構(gòu)構(gòu)成的電動驅(qū)動部、以及微機等構(gòu)成的控制電路等，該微機輸入上述扭矩檢測部的檢測值，并將驅(qū)動信號輸出給上述電動機，同時還安裝有通過安裝于上述把手6上的制動杠桿18的操作制動后輪14的制動裝置19。
如上所述，上述后輪14通過由踏板5、前鏈輪12、鏈條13、后鏈輪及變速器等組成的人力驅(qū)動部和由電動機及減速機構(gòu)等組成的電動驅(qū)動部兩個驅(qū)動部驅(qū)動，合并使用它們可以行駛。
接著，根據(jù)

圖1詳細(xì)說明該電動協(xié)助自行車的驅(qū)動部17。
在后輪14的車軸20上，在其長度方向的一部分上設(shè)置與普通自行車同樣的內(nèi)裝式變速器21，該變速器21通過單向離合器(圖中未示出)連接在后鏈輪22上，只用上述踏板5的單向轉(zhuǎn)動進行動力傳遞，當(dāng)踏板5反向轉(zhuǎn)動時，向變速器21的動力傳遞被切斷。
內(nèi)裝式變速器21被以車軸20為中心構(gòu)成后輪14輪轂的旋轉(zhuǎn)殼體23覆蓋，該旋轉(zhuǎn)殼體23由兩個部件組成，一個是旋轉(zhuǎn)殼體23a，形成用于把輻條安裝在外周上的兩個環(huán)狀輪圈24a、24b，另一個是旋轉(zhuǎn)殼體23b，在多個位置用螺栓固定在上述環(huán)狀輪圈24b上，使之蓋住上述旋轉(zhuǎn)殼體23a的開口部。
在上述另一個旋轉(zhuǎn)殼體23b的內(nèi)側(cè)，用螺栓固定有構(gòu)成減速機構(gòu)最末級的大齒輪25，使制動托架26在外側(cè)分別形成與車軸20同心的圓形。在制動托架26上，通過螺釘或焊接等安裝有朝向旋轉(zhuǎn)殼體23b外側(cè)形成了圓盤狀立壁的旋轉(zhuǎn)片27，在該旋轉(zhuǎn)片27的內(nèi)周設(shè)置有制動裝置19，該制動裝置19通過上述制動杠桿18的操作，沿外方向即沿上述旋轉(zhuǎn)片27的內(nèi)周滑動接觸，對旋轉(zhuǎn)殼體23的旋轉(zhuǎn)進行制動。該旋轉(zhuǎn)片27和制動裝置19被制動蓋28覆蓋。
來自上述電池11的電源線或其它信號線等軟線29穿過制動蓋28，插入將構(gòu)成電動驅(qū)動部30的固定殼體31上的蓋部31b的一部分切槽形成的部分，并與安裝在固定殼體31蓋部31b內(nèi)側(cè)的基板盒32內(nèi)的控制基板33連接。
固定殼體31用螺栓固定主體部31a和蓋部31b而成，該主體部31a覆蓋后述DC無刷電動機，該蓋部31b上安裝有內(nèi)置上述控制基板33的基板盒32及構(gòu)成減速機構(gòu)的大皮帶輪34等。主體部31a通過軸承35安裝在變速器21的外周，蓋部31b固定在向外側(cè)突出的筒狀部31c沒有設(shè)置車軸20的變速器21的部分?？刂苹?3被基板盒32覆蓋，由于安裝在由熱傳導(dǎo)性良好的鋁合金等形成的蓋部31b上，因此，來自控制基板33的發(fā)熱通過蓋部31b釋放。
在固定殼體31的主體部31a的內(nèi)側(cè)面，安裝有構(gòu)成DC無刷電動機40的定子41，該定子41在形成18個切槽的鐵芯上卷繞繞線而構(gòu)成。另外，通過安裝在固定殼體31的蓋部31b內(nèi)側(cè)的基板盒32內(nèi)的控制基板33，將用于形成三相旋轉(zhuǎn)磁場的電力供給該定子41。
在上述定子41的內(nèi)周側(cè)，設(shè)置有通過兩個軸承43、43在變速器21的外周可自由轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子42。該轉(zhuǎn)子42由輕質(zhì)的鋁合金形成的內(nèi)圈44和層壓的硅鋼板形成的外圈45構(gòu)成，在外圈45的外周部，埋入有形成磁極的多個磁鐵46，在內(nèi)圈44上安裝有帶齒的小皮帶輪47，使之向蓋部31b一側(cè)突出。
在設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子42上的小皮帶輪47、通過單向離合器36安裝在固定殼體31的蓋部31b內(nèi)側(cè)的大皮帶輪34及圖中未示出的拉伸皮帶輪之間掛有皮帶。由于上述各皮帶輪及皮帶帶有齒，所以不會發(fā)生滑動。另外，大皮帶輪34的輸出軸向蓋部31b的外側(cè)突出形成小齒輪37，該小齒輪37構(gòu)成與安裝在旋轉(zhuǎn)殼體23b內(nèi)側(cè)的大齒輪25相嚙合的結(jié)構(gòu)。從而，轉(zhuǎn)子42的旋轉(zhuǎn)通過小皮帶輪47、大皮帶輪34、單向離合器36、小齒輪37及大齒輪25減速，并傳遞給旋轉(zhuǎn)殼體23b。此外，在安裝于旋轉(zhuǎn)殼體23b內(nèi)側(cè)的大齒輪25和從固定殼體31的蓋部31b向外側(cè)突出并固定在車軸20上的筒狀部31c的外周之間設(shè)有軸承39。
如上所述，利用皮帶輪和皮帶構(gòu)成快速旋轉(zhuǎn)且易發(fā)生大的齒輪音的電動機40輸出級的減速機構(gòu)，因此，能降低減速機構(gòu)發(fā)出的噪音。
另外，在容納了上述控制基板33的基板盒32的里面?zhèn)?，在對?yīng)于轉(zhuǎn)子42的磁鐵46的位置，安裝有霍耳集成電路49，該霍耳集成電路49將為了驅(qū)動控制DC無刷電動機40所必要的檢測轉(zhuǎn)子42磁極位置用的霍耳元件與波形整形用的比較儀一體化，該霍耳集成電路49的檢測信號被輸入給搭載在控制基板33上的微機，制成電動機控制信號。為了控制三相旋轉(zhuǎn)磁場，在基板上以給定間隔配置有三個上述霍耳集成電路49。
另一方面，在傳遞人力的后鏈輪22側(cè)的變速器21的外周上，在旋轉(zhuǎn)殼體23a的內(nèi)側(cè)固定有檢測人力扭矩的扭矩傳感器用的傳感器板51。另外，在上述旋轉(zhuǎn)殼體23a的開口周邊，安裝有與上述傳感器板51滑動接觸的密封件52，用以防水、防塵等。
在上述傳感器板51的內(nèi)側(cè)，設(shè)置有傳感器盒54，該傳感器盒54通過軸承53安裝在變速器21的外周上，同時通過螺栓固定在旋轉(zhuǎn)殼體23a上，該傳感器板51和傳感器盒54通過螺旋彈簧55連接，該螺旋彈簧55介于固定在傳感器板51上的推壓銷51a和設(shè)置在傳感器盒54上的容納部54a之間。也就是說，從變速器21將人力驅(qū)動力傳遞到傳感器板51時，通過對應(yīng)于人力扭矩大小的收縮量使螺旋彈簧55收縮，并通過傳感器盒54使旋轉(zhuǎn)殼體23a旋轉(zhuǎn)。此外，通過螺旋彈簧55的旋轉(zhuǎn)殼體23a與傳感器板51的位移量(角度)最大設(shè)定為7度。
在上述傳感器盒54的內(nèi)側(cè)，可在環(huán)形托架56的外周自由滑動地配置有圓弧狀鋁制的圈57，該圈57在其外周的多處嵌入安裝有銷58，在銷58上套有沿變寬方向具有彈力的螺旋彈簧59。另外，圈57與在環(huán)形托架56上形成的傾斜面(圖中未示出)接觸，當(dāng)施加人力時，傳感器板51和圈57在旋轉(zhuǎn)方向上產(chǎn)生錯位，從而圈57一邊旋轉(zhuǎn)一邊沿環(huán)形托架56的傾斜面向車軸方向移動。另外，通過配置在該圈57外周的，與搭載了控制電路的控制基板33相連的線圈60，獲得圈57沿車軸20方向的位移作為電感的變化。也就是說，該電感的變化作為表示人力扭矩大小的電信號輸入給控制基板33，基于該信號值控制電動機40。
這樣，由于使用了通過螺旋彈簧55的收縮，即人力扭矩的大小，位移量改變的圈57，因此，可根據(jù)人力扭矩的大小改變線圈60的電感，可以把人力扭矩的大小用電信號輸出。
下面說明如上所述構(gòu)成的電動協(xié)助自行車的動力傳遞。
首先說明人力驅(qū)動力的傳遞。
一旦從踏板5輸入人力驅(qū)動力，固定在踏板5上的前鏈輪12就會轉(zhuǎn)動，通過鏈條13使后鏈輪22旋轉(zhuǎn)。一旦后鏈輪22旋轉(zhuǎn)，通過單向離合器(圖中未示出)只向一個方向傳遞動力。
傳遞行駛方向的動力時，通過設(shè)定為使用者指示的齒輪比的變速器21進行變速后，使構(gòu)成扭矩傳感器的彈簧55收縮，同時使旋轉(zhuǎn)殼體23(23a)旋轉(zhuǎn)，從而可使后輪14轉(zhuǎn)動。
其次，說明電動驅(qū)動力的傳遞。
通過上述扭矩傳感器的圈57的位移，由線圈60檢測的電感的變化作為電信號輸入給控制基板33的微機。然后，基于該信號值，給電動機40的驅(qū)動電路輸出信號，通過驅(qū)動電路內(nèi)的FET的開關(guān)，使定子41的磁極變化產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，從而通過設(shè)置在轉(zhuǎn)子42上的磁鐵46，轉(zhuǎn)子42旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電動機40。電動機40的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力通過由小皮帶輪47、大皮帶輪34、單向離合器36、小齒輪37及大齒輪25組成的減速機構(gòu)減速，使旋轉(zhuǎn)殼體23(23b)轉(zhuǎn)動，從而使后輪14轉(zhuǎn)動。
如上所述，由于人力驅(qū)動力和電動驅(qū)動力通過旋轉(zhuǎn)殼體23(23a、23b)合力驅(qū)動后輪14，因此，加上與使用者踏動踏板5的力對應(yīng)的電動驅(qū)動力，即使坡道等，也能輕松地行駛。
另外，在本實施方式中，通過軸承43將電動機40的轉(zhuǎn)子42安裝在內(nèi)裝式變速器21上，該內(nèi)裝式變速器21安裝在后輪14的車軸20上，從而可有效地將車軸20的內(nèi)裝式變速器21作為電動機40的軸加以利用，而且，電動機40本身也通過上述結(jié)構(gòu)輕量化，因而可實現(xiàn)輕量且緊湊的電動協(xié)助自行車。
下面，基于圖2說明本實施方式的電動協(xié)助自行車的控制系統(tǒng)。
本實施方式的控制系統(tǒng)采用下述結(jié)構(gòu)，用進行雙線式雙向串聯(lián)通信的信號線91、92連接設(shè)置在驅(qū)動部17上的主體側(cè)控制電路70和安裝在把手6中央部的手邊控制器(操作顯示部)80，同時，與來自電池11的電源線93相連。電池11、圖中未示出的電池盒、控制電路70及手邊控制器80之間通過連接器11a、70a、80a等連接。
在驅(qū)動部17的控制電路70和手邊控制器80上分別設(shè)置有微型計算機(以下簡稱微機)100、200。
控制電路70側(cè)的微機(主體微機)100，供給通過降壓電路71將電池11的24V電壓降壓得到的5V電壓進行工作，基于來自如上所述構(gòu)成的扭矩傳感器61的人力扭矩檢測值和來自霍耳集成電路49的三相用磁極位置檢測信號，通過電動機驅(qū)動電路72形成PWM(脈沖寬度調(diào)制)驅(qū)動電動機40的驅(qū)動信號，并進行電池11的后述剩余量的判定等。在電動機驅(qū)動電路72上設(shè)置有用于抑制FET開關(guān)時產(chǎn)生的須狀電壓變化的大容量電容器。
另外，手邊控制器80側(cè)的微機(手邊微機)200，被供給通過降壓電路81將電池11的24V電壓降壓而得到的5V電壓進行工作，并且是為了下述目的設(shè)置的，其一是為了控制驅(qū)動電池剩余量顯示等的各種LED的顯示電路82，其二是為了輸入模式切換開關(guān)83的設(shè)定及電源開關(guān)84的接通或切斷的設(shè)定，將這些設(shè)定信號傳送給主體微機100。另外，電池剩余量值記憶在該手邊微機200的存儲器中。而且，在把電力供給手邊微機200的降壓電路81的前級等中，如圖2所示，連接有二極管80b和電容器80c。這樣，即使產(chǎn)生震蕩，也能防止錯誤的剩余量顯示。
另外，通過設(shè)置在電動機驅(qū)動電路72上的驅(qū)動用電容器，即使卸下電池11，也能在一定時間(在本實施方式中約6分鐘)內(nèi)將電力供給手邊微機200。另外，這樣，為了即使在上述一定時間的期間內(nèi)更換電池11，也能防止根據(jù)記憶在存儲器中的以前的電池剩余量進行剩余量的顯示，設(shè)置有重新調(diào)整電路85。該重新調(diào)整電路85設(shè)定成在手邊微機200進入低電力消耗模式時能容易進行重新調(diào)整的形式，如果在供給設(shè)置于電動機驅(qū)動電路72的電容器的電力的一定時間(約6分鐘)期間內(nèi)更換電池11，檢測電池電壓上升的界限，對手邊微機200進行重新調(diào)整，使存儲器內(nèi)容初始化。因此，即使在電動機驅(qū)動電路72上設(shè)置有電容器，也能正確地進行電池11更換的剩余量顯示。此外，手邊微機200正常動作時，設(shè)定為很難進行重新調(diào)整的形式，從而對更換時以外的電池11的電壓變動不發(fā)生反應(yīng)。
圖3是手邊控制器80的俯視圖。
在該手邊控制器80上備有用于進行接通或切斷電源操作的電源開關(guān)84；設(shè)有用于顯示電池11剩余量的3個LED86a～86c的電池剩余量顯示部86；用于切換協(xié)助模式的模式切換開關(guān)83；及用于顯示設(shè)定的協(xié)助模式的3個LED83a～83c。
電池11的剩余量顯示，根據(jù)如下所述求出的電池剩余量，使顯示充滿電的3個LED86a～86c，從全部點亮的3個燈開始，按照剩余量逐漸減少的順序，以2個燈→1個燈→1個燈緩慢閃爍→1個燈快速閃爍的方式變化。
另外，作為協(xié)助模式，有使人力扭矩與電動驅(qū)動力的協(xié)助比率始終為1∶1，使響應(yīng)速度變快的快行模式(LED83a)；使協(xié)助比率為1∶1，使響應(yīng)速度比快行模式慢的標(biāo)準(zhǔn)模式(LED83b)；當(dāng)人力扭矩變高時使響應(yīng)速度變快且比率為1∶1，當(dāng)人力扭矩變低時自動降低協(xié)助比率的節(jié)能自動模式(83c)。
接著，返回圖2，信號線91、92在控制電路70側(cè)的微機100和手邊控制器80側(cè)的微機200之間配線，通有兩根基準(zhǔn)信號線91和通信信號線92。用于判斷通信信號線92的信號水平的基準(zhǔn)信號流過基準(zhǔn)信號線91，其中，采用與電池電壓相同的24V，L水平(0V)與H水平(24V)的信號流過通信信號線92。
如圖4所示，通信信號線92以給定水平(H水平)持續(xù)給定時間的無信號狀態(tài)，以脈沖信號輸出H水平、L水平的信號，該信號有協(xié)助模式設(shè)定信號、電源開關(guān)的通斷信號、存儲的電池剩余量值、LED顯示信號、自動動力斷開信號、電池剩余量判定信號等，協(xié)助模式設(shè)定信號、電源開關(guān)的通斷信號及存儲的電池剩余量值從手邊微機200輸出給主體微機100，LED顯示信號、自動動力斷開信號及電池剩余量判定信號從主體微機100輸出給手邊微機200，這些信號是雙向輸出的。也就是說，信號通過串聯(lián)通信相互傳送從手邊微機200到主體微機100的信號和從主體微機100到手邊微機200的信號。各個信號由按照上述各用途預(yù)先設(shè)定的代碼化的一個統(tǒng)一信號組成，該代碼化信號在顯示信號開始的給定時間的H水平信號之后傳送各信號。另外，傳送的時間通過主體微機100確定。
如上所述，本實施方式中，驅(qū)動部17的控制電路70和手邊控制器80之間的配線，有信號線91、92的兩根和電源線93及其GND線(圖中省略)共4根，因此，減少了配線數(shù)目，配線變得容易且能夠簡單地構(gòu)成驅(qū)動部17，同時改善了外觀。
特別是如本實施方式所述，包含控制電路70的驅(qū)動部17處于旋轉(zhuǎn)殼體23的內(nèi)部，因而，在通過配線處只有車軸20部分，非常受制約，但是如上所述，由于信號線少配線變細(xì)，因而能夠簡單地構(gòu)成。
下面說明電池11的剩余量顯示。
電池11的剩余量判定，通過上述主體微機100進行，該判定從行駛時開始到切斷電源期間通過電池電流的積分值和根據(jù)流過的電流校正電池電壓的電壓值的判定進行，該值每隔給定時間存儲在手邊微機200中。剩余量判定只在電源開關(guān)接通時通過比較電池電壓值與手邊微機200的存儲值進行。這是因為在行駛時的剩余量判定中，根據(jù)流過的電流校正電池電壓，由于流過的電流電壓降低，不能進行正確的電壓判定。
另外，在電源開關(guān)剛閉合后，將從電池電壓求出的剩余量值和由手邊微機200輸送的電池剩余量存儲值進行比較，以小的一個為真正的電池剩余量值，在通常情況下，將用電流校正電池電壓所得到的剩余量值和由電流積分值得到的剩余量值中小的一個作為真正的電池剩余量值，并將該值送給手邊微機200，記憶在手邊微機200的存儲器中，同時在電池剩余量顯示部86顯示。
圖5是用于從電池電壓值和電流值算出電池剩余量的曲線圖，該數(shù)據(jù)作為表記憶在主體微機100的存儲器中。圖6是表示該處理的程序方框圖。下面參照圖5的曲線圖說明圖6的程序方框圖。
行駛中的電池剩余量的測定，是從兩個值中選擇適當(dāng)?shù)囊粋€進行的。首先，作為其中一個求出的值，通過從100％中減去對電池電流逐級積分得到的電池電流積分值，求出電池剩余量X％(處理1)。另外，作為另一個值，求出通過電池電流對電池電壓進行校正的電池剩余量Y％。該計算方法是，在圖5的曲線中應(yīng)用電池電壓值與電流值，通過此時的電池電壓與電池電流求出幾％的剩余量，該值被確定為66％、33％、10％、0％中的任意一個剩余量(處理2)。
接著，將上述處理1和處理2中算出的剩余量X％和Y％進行比較，將低的值判定為真正的電池剩余量(判斷3)，如果從電池電流積分值求出的電池剩余量X％小，將該值記憶在手邊微機200中(處理4)。然后，基于這時的值，當(dāng)處在100％～66％時，點亮3個LED燈，當(dāng)處于65％～33％時，點亮2個LED燈，當(dāng)處于32％～10％時點亮1個燈，當(dāng)處于9％～0％時1個燈緩慢閃爍，當(dāng)處于0以下時1個燈快速閃爍。接著，在行駛中反復(fù)進行處理1。
另一方面，在判斷3中，當(dāng)由電池電壓與電池電流求出的電池剩余量Y％小時，進入處理6，將電池剩余量Y％記憶在手邊微機200中(處理6)，根據(jù)該值進行LED顯示(處理7)。具體地說，如果是曲線中的1區(qū)域，則點亮3個燈，如果是2區(qū)域，則點亮2個燈，如果是3區(qū)域，則點亮1個燈，如果是4區(qū)域，則1個燈緩慢閃爍，如果是5區(qū)域，則1個燈快速閃爍。
然后，電池電流積分值的值也設(shè)定為對應(yīng)于上述電池剩余量Y％(66％、33％、10％、0％中的任意一個)的積分值，不論目前的積分值是什么樣的值，都在處理8中置換成該任意的值。然后，反復(fù)進行處理1。
來自上述主體微機100的電池剩余量值，在切斷電源開關(guān)84后也持續(xù)給定時間并輸入給手邊微機200。該給定時間在本實施方式中為10分鐘，一旦切斷電源開關(guān)84，手邊控制器200的顯示熄滅，但是，主體微機100和手邊微機200持續(xù)起動的狀態(tài)。接著，用主體微機100進行剩余量判定，這種情況下，將剩余量值傳送給手邊微機200進行存儲。這時，不將剩余量值更新為高的值。然后，經(jīng)過10分鐘后，切斷主體微機100的電源，而手邊微機200在記憶了最終剩余量值的狀態(tài)下進入HOLD模式，即省電的待機狀態(tài)。
這樣控制是因為電動機40動作時有大的電流流過，因此電池電壓降低，切斷電源后，再次接通電源開關(guān)時，不會錯誤地進行高于行駛狀態(tài)時剩余量的剩余量顯示。這樣，電動機40停止后，將經(jīng)過10分鐘的穩(wěn)定的電池剩余量值記憶在手邊微機200的存儲器中，從而即使切斷電源后又立即接通電源開關(guān)，也能以記憶在存儲器中的電池剩余量值和從電池電壓求出的剩余量值小的一個作為真正的電池剩余量值進行顯示，從而，能從剛合上電源開關(guān)84后開始顯示正確的電池剩余量值，并使使用者知道。
下面，參照圖7、圖8所示的程序方框圖說明由以上剩余量判定進行的剩余量顯示的整個動作。
如圖7的程序方框圖所示，主體微機100首先檢查有無來自手邊微機200的串聯(lián)信號(判斷101的No循環(huán))，如果有串聯(lián)信號，則接通電路電源，同時，判定最初信號接收值是否為接通(判斷103)。另外，所謂最初信號是由后述手邊微機200輸送來的信號，是表示在電源接通但顯示為熄燈狀態(tài)下以省電方式動作的初期狀態(tài)與否的信號。
在最初信號接收值為接通的場合，從電池電壓判定電池剩余量(判斷103的Yes→處理104)。然后，判定該電池剩余量電壓判定值是否小于由手邊微機200輸送的電池剩余量存儲值的接收值，小于的場合，將電池剩余量當(dāng)前值作為上述電壓判定值(判斷105的Yes→處理106)，大于的場合，作為接收值(判斷105的No→處理107)，并傳送給手邊微機200。另外，在上述判斷103中，最初信號接收值不接通的場合，也將電池剩余量當(dāng)前值作為接收值，并傳送給手邊微機200(判斷103的No→處理107)。
通過這樣控制，即使上述連接器11a、70a、80a等產(chǎn)生震蕩，利用最初信號接收值是否接通判識手邊微機200處于動作中還是處于初期狀態(tài)，如果處于動作中，即處于震蕩中，則不進行電池剩余量的判定，如果是初期狀態(tài)，即電源開關(guān)接通，則進行電池剩余量的判定，如果是震蕩，顯示存儲的電池剩余量，如果是電源開關(guān)接通，則用主體微機100判定的電池剩余量進行顯示，從而在震蕩時也能進行正確的剩余量顯示。
接著，通過上述圖6的程序方框圖所示的處理，進行電池剩余量的電壓、電流判定，將判定值作為電池剩余量當(dāng)前值，以該當(dāng)前值為電池剩余量傳送值，傳送給手邊微機200(處理108→處理109→處理110)。
接著，檢查電源開關(guān)接收值是否為接通，如果是接通，使LED顯示傳送值為接通，傳送給手邊微機200，同時，接通電動機40的控制，將用于對電源切斷用的給定時間(在本實施方式中為10分鐘)進行計時的計時器清零(判斷111的Yes→處理112→處理113→處理114)。
接著，檢查上述計時器是否超過給定時間，其中，由于未超過，因而返回上述電池剩余量電壓電流判定處理108，反復(fù)進行上述處理。
另一方面，如果從手邊微機200輸送的電源開關(guān)接收值沒有接通，則將LED顯示傳送值作為斷開，傳送給手邊微機200，同時，斷開電動機40的控制，使上述計時器計時(判斷111的No→處理116→處理117→處理118)。然后，檢查計時器是否超過給定時間，如果沒有超過，則返回上述電池剩余量電壓電流判定處理108，反復(fù)進行上述處理。
重復(fù)進行上述處理，若計時器超過給定時間，將手邊電路動作傳送值設(shè)定為HOLD，并傳送給手邊微機200，同時，斷開主體電路的電源(判斷115的Yes→處理119→處理120)。通過將手邊電路動作傳送值設(shè)定為HOLD并傳送，可使接收了此信息的手邊微機200如下所述轉(zhuǎn)換到HOLD模式，即只保持存儲器內(nèi)容的省電待機狀態(tài)。
因此，一旦切斷手邊控制器80的電源開關(guān)84，手邊控制器80的顯示熄滅，使使用者知道電源被切斷，但是，至經(jīng)過給定時間(10分鐘)以前，在電動機40停止的狀態(tài)下，進行電池剩余量的電壓、電流判定，并記憶在手邊微機200的存儲器中，因而一旦切斷主體微機100的電源后接通電源開關(guān)84，通過將記憶在存儲器中的電池剩余量值和由電池電壓求出的剩余量值小的一個作為真正的電池剩余量值進行顯示，從而不會顯示變低的電池電壓，在剛合上電源開關(guān)84后，顯示正確的電池剩余量值，能使使用者知道。此外，在電源開關(guān)84斷開后的10分鐘，與動作中相同，從電流積分值和用流過的電流值校正電池電壓的值進行判定，而且，不會存儲存儲的值大于電源開關(guān)斷開時的剩余量的值。因此，行駛停止后，即使電池11的電壓上升，也會更新低的值，所以，在該10分鐘內(nèi)，即使接通電源開關(guān)84，也能進行接近行駛中狀態(tài)的剩余量顯示。
下面，基于圖8的程序方框圖說明手邊微機200的主要部分的動作。
一旦手邊微機200開始動作，首先，不點亮LED顯示，接通最初信號傳送值，并傳送給主體微機100(處理201)。
接著，給電池剩余量傳送值輸入并傳送記憶在存儲器中的電池剩余量存儲值后，用來自主體微機100的電池剩余量接收值改寫電池剩余量存儲值(處理202→處理203)。
而且，檢查來自主體微機100的LED顯示接收值是否為接通，如果是接通，將LED顯示接通，將最初信號傳送值斷開(判斷204的Yes→處理205→處理206)，如果是未接通，將LED顯示保持在原來的斷開狀態(tài)(判斷204的No→處理207)。
接著，檢查電源開關(guān)84是否接通，如果接通，則接通電源開關(guān)傳送值，并傳送給主體微機100(判斷208的Yes→處理209)，如果是斷開，則斷開電源開關(guān)傳送值，并傳送給主體微機100(判斷208的No→處理210)。
之后，檢查來自主體微機100的手邊電路動作接收值是否為HOLD(判斷211)，如果不是HOLD，返回上述處理202，反復(fù)進行上述處理。
另外，如果手邊電路動作接收值為HOLD，則切斷LED顯示，同時轉(zhuǎn)換到HOLD狀態(tài)，即只保持存儲內(nèi)容的省電待機狀態(tài)(判斷211的Yes→處理212→處理213)。
該HOLD狀態(tài)持續(xù)到使電源開關(guān)84變?yōu)榻油?判斷214的No循環(huán))，一旦進行電源開關(guān)84的接通操作，從HOLD狀態(tài)回歸(判斷214的Yes→處理215)，返回至最初的處理201，反復(fù)進行上述處理。
另外，在上述實施方式中，示出了在電動協(xié)助自行車中使用本發(fā)明的情況，但是，用于協(xié)助式電動車等通過電動機輔助驅(qū)動的車輛上也同樣有效。
此外，在上述實施方式中，示出了在車軸20上配備有內(nèi)裝式變速器21的結(jié)構(gòu)中采用本發(fā)明的情況，但是，也可用于車軸上未設(shè)置變速器的結(jié)構(gòu)。
如上所述采用本發(fā)明，包括由人力驅(qū)動車輪的人力驅(qū)動部，通過將電池作為電源的電動機驅(qū)動上述車輪的電動驅(qū)動部，輸出驅(qū)動該電動驅(qū)動部的控制信號等的控制電路，及用于進行電源開關(guān)的接通或切斷等操作或電池剩余量顯示等狀態(tài)顯示的操作顯示部，在上述控制電路和操作顯示部分別備有微型計算機，同時，用控制電路側(cè)的微型計算機判定電池剩余量，將其結(jié)果輸送給操作顯示部側(cè)的微型計算機，并在顯示部顯示，同時記憶到其存儲器中，從而用操作顯示部的微型計算機進行記憶，因此通過不是電動機控制用的省電型微型計算機在電源斷開后也持續(xù)記憶變得容易，即使電壓恢復(fù)也能進行正確的電池剩余量顯示。
另外，操作顯示部側(cè)的微型計算機在連接電池期間，持續(xù)將電池剩余量記憶在存儲器中，從而在接通電源時，能顯示正確的電池剩余量。
另外，控制電路側(cè)的微型計算機在切斷電源開關(guān)后，再經(jīng)過給定時間后切斷電源，在此期間繼續(xù)進行電池剩余量的判定，從而可以通過必要的最低限的電力記憶電池剩余量，同時，在剛接通電源開關(guān)后，能顯示正確的電池剩余量值，并讓使用者知道。
另外，當(dāng)切斷電源開關(guān)時顯示熄滅，操作顯示部側(cè)的微型計算機在待機狀態(tài)下動作，從而對使用者顯示切斷電源的狀態(tài)，繼續(xù)電源切斷后的剩余量判定，因而能顯示正確的電池剩余量。
此外，控制電路側(cè)的微型計算機在接通電源開關(guān)時，將由電池電壓求出的電池剩余量值與由操作顯示部側(cè)的微型計算機輸送的電池剩余量存儲值進行比較，將低的一個值判定為真正的電池剩余量值，輸送給操作顯示部側(cè)的微型計算機，在顯示部顯示，同時記憶在其存儲器中，從而在電源開關(guān)接通時，能顯示正確的電池剩余量。
而且，控制電路側(cè)的微型計算機設(shè)置有判識電源接通為震蕩或為電源開關(guān)接通的判識裝置，如果是震蕩，不進行電池剩余量的判定，如果是電源開關(guān)接通，進行電池剩余量的判定，從而即使產(chǎn)生震蕩，也能防止進行錯誤的剩余量顯示。
另外，如果操作顯示部的微型計算機處于動作中，上述判識裝置判識為震蕩，如果是待機狀態(tài)，上述判識裝置判識為電源開關(guān)接通，從而能準(zhǔn)確地判識震蕩與電源開關(guān)接通。
另外，根據(jù)上述判識裝置的判識結(jié)果，如果是震蕩，則顯示存儲的電池剩余量，如果是電源開關(guān)接通，則用控制電路側(cè)的微型計算機判定的電池剩余量進行顯示，從而在震蕩時也能進行正確的剩余量顯示。
而且，還包括檢測電池電壓的變動重新調(diào)整操作顯示部的微型計算機的重新調(diào)整裝置，上述微型計算機設(shè)定成處于待機狀態(tài)時容易進行上述重新調(diào)整裝置的重新調(diào)整，從而即使在短時間內(nèi)更換為新的電池，也能進行新電池的剩余量判定，顯示正確的電池剩余量。
此外，在操作顯示部側(cè)的微型計算機即使卸下電池，仍能通過儲蓄在電容器中的電壓繼續(xù)給定時間動作的結(jié)構(gòu)中采用上述技術(shù)特別有效。
權(quán)利要求
1.一種帶輔助動力的車輛，其特征在于，包括由人力驅(qū)動車輪的人力驅(qū)動部，通過將電池作為電源的電動機驅(qū)動所述車輪的電動驅(qū)動部，輸出驅(qū)動該電動驅(qū)動部的控制信號等的控制電路，及用于進行電源開關(guān)的接通或切斷等操作或電池剩余量顯示等狀態(tài)顯示的操作顯示部，在所述控制電路和操作顯示部上分別備有微型計算機，同時，通過所述控制電路側(cè)的微型計算機判定所述電池的剩余量，將其結(jié)果輸送給所述操作顯示部側(cè)的微型計算機，并在顯示部顯示，同時記憶在其存儲器中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶輔助動力的車輛，其特征在于，所述操作顯示部側(cè)的微型計算機在連接電池期間，繼續(xù)將電池剩余量記憶在存儲器中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶輔助動力的車輛，其特征在于，所述控制電路側(cè)的微型計算機，從切斷電源開關(guān)開始再經(jīng)過給定時間后切斷電源，在此期間繼續(xù)進行電池剩余量的判定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的帶輔助動力的車輛，其特征在于，切斷所述電源開關(guān)時，熄滅顯示，使所述操作顯示部的微型計算機在待機狀態(tài)下動作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的帶輔助動力的車輛，其特征在于，所述控制電路側(cè)的微型計算機，在接通電源開關(guān)時，將由電池電壓求出的電池剩余量值與由所述操作顯示部側(cè)的微型計算機輸送的電池剩余量存儲值進行比較，將低的一個值判定為真正的電池剩余量值，并輸送給所述操作顯示部側(cè)的微型計算機，在顯示部顯示，同時記憶在其存儲器中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項所述的帶輔助動力的車輛，其特征在于，所述控制電路側(cè)的微型計算機，設(shè)置有判識電源接通為震蕩或為電源開關(guān)接通的判識裝置，如果是震蕩，不進行電池剩余量的判定，如果是電源開關(guān)接通，進行電池剩余量的判定。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的帶輔助動力的車輛，其特征在于，如果所述操作顯示部的微型計算機處于動作中，所述判識裝置則判識為震蕩，如果是待機狀態(tài)，所述判識裝置則判識為電源開關(guān)接通。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的帶輔助動力的車輛，其特征在于，根據(jù)所述判識裝置的判識結(jié)果，如果是震蕩，則顯示存儲的電池剩余量，如果是電源開關(guān)接通，則用所述控制電路側(cè)的微型計算機判定的電池剩余量進行表示。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一項所述的帶輔助動力的車輛，其特征在于，還包括檢測所述電池電壓的變動，重新調(diào)整所述操作顯示部的微型計算機的重新調(diào)整裝置，所述微型計算機設(shè)定成處于待機狀態(tài)時易于進行所述重新調(diào)整裝置的重新調(diào)整。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的帶輔助動力的車輛，其特征在于，所述操作顯示部側(cè)的微型計算機即使卸下電池仍能通過儲蓄在電容器中的電壓繼續(xù)給定時間的動作。
全文摘要
一種帶輔助動力的車輛,包括:由人力驅(qū)動車輪的人力驅(qū)動部,通過將電池11作為電源的電動機40驅(qū)動上述車輪的電動驅(qū)動部,輸出驅(qū)動該電動驅(qū)動部的控制信號等的控制電路70,及用于進行電源開關(guān)84的接通或切斷等操作或電池11剩余量顯示等狀態(tài)顯示的操作顯示部(手邊控制器),在上述控制電路70和操作顯示部80上分別備有微型計算機100、200,同時,用控制電路70側(cè)的微型計算機100判定電池11的剩余量,將其結(jié)果輸送給操作顯示部80側(cè)的微型計算機200,并在顯示部顯示,同時記憶到其存儲器中,從而能進行正確的電池剩余量顯示。
文檔編號B62J99/00GK1367117SQ02102868
公開日2002年9月4日 申請日期2002年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月26日
發(fā)明者田中建明, 數(shù)原壽宏, 相良弘明, 松本敏宏, 乾誠貴, 松本和久 申請人:三洋電機株式會社