JP2008011680A - バッテリーアシスト機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 バッテリーの電気量が減っても、バッテリーの数を増やすことなく、また、所定の施設に赴くことなく、バッテリーの保管や管理が容易で、充電に際しても長時間を要することのないバッテリーアシスト機器の提供。
【解決手段】 アシストモータ３００の駆動によってバッテリー２００の残量が、例えば、半分以下になった場合、バッテリーアシスト機器が停止している際に、停止中のバッテリー２００の残量を検知し、エンジン発電機１００を自動的に駆動させて発電を開始し、それによって発電した電気をバッテリー２００に充電させ、バッテリー２００の充電が完了し又は所定の充電量を満たした場合、エンジン発電機１００を自動的に停止させ発電を終了させる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、バッテリーアシスト機器に関し、特に、バッテリーの電気量が減っても、バッテリーの数を増やすことなく、また、所定の施設に赴くことなく、バッテリーの保管や管理が容易で、充電に際しても長時間を要することのないバッテリーアシスト機器に関する。

バッテリーによって駆動されるバッテリーアシスト機器の中で、代表的なものとして、電動アシスト自転車がある。この電動アシスト自転車は、駆動モータと電源電池を搭載して車輪等の走行系を電動で駆動し、アシスト走行を行うようにしたものである。このような電動アシスト自転車の例として、特許文献１に示すような、電源電池を充電式とし、適宜充電を行なうことにより、電動による航続距離を延ばすようにしたものがある。

しかし、この特許文献１に記載の電動アシスト自転車によれば、単一の電源電池を用いるため、電動による航続距離を十分延ばせないという課題があった。
このため、例えば、特許文献２に記載されているように、モータの駆動電源を供給する複数の電池部を設け、この複数の電池部における電池残量を検出して電池消耗度を判定し、給電切り替え手段によって電池部を切り替えるようにした電動アシスト自転車が提案されている。
この電動アシスト自転車によれば、１つの電源電池を用いた場合に比べて、複数の電源電池により航続距離を延長することが可能となる。

また、例えば、特許文献３に記載されているように、充電装置付き駐車装置を構成するようにして、その駐車部材に電動車輌が駐車され停止した時に、電動車輌側の受電部材が丁度来る位置に対応させるようにして、駐車部材側に給電部材を設けるようにした充電装置付き駐車装置及び電動車輌の受電部材が提案されている。
これによれば、駐車部材に電動車輌を駐車させると、給電部材と受電部材とは非接触の状態で電気的に接続されることになるため、ユーザーは、ただ駐車部材に電動車輌を駐車させるだけで良く、駐車操作以外の操作が不要であり、操作性を損なうことなく充電が可能である。

特開平１０−０３５５７５号公報 特開２００４−３５９０３２号公報 特開２００３−０７９００６号公報

しかしながら、上述した従来の充電式のバッテリーアシスト機器によれば以下のような問題があった。
（１）バッテリーが切れると、充電を完了している予備のバッテリーと交換するか、または、バッテリーを充電するための所定施設に赴き当該バッテリーアシスト機器を充電位置へ固定しなければならず、そのための手数と所定施設に赴くための時間を要するという問題があった。
（２）電気がきれたバッテリーは充電器へ接続して充電することになるが、充電が完了するまでには数時間かかるため、充電に長い時間を要するという問題があった。
（３）複数のバッテリーをバッテリーアシスト機器に搭載した場合、バッテリーの充電の操作が多数必要になるという問題があった。のみならず、複数のバッテリーをバッテリーアシスト機器に搭載すると、当該機器自体の荷重が増えて機器の操作に影響を与えるという問題があった。
（４）バッテリーの数が多くなると、その保管や管理が大変繁雑になるという問題があった。

したがって、本発明の目的は、バッテリーの電気量が減っても、バッテリーの数を増やすことなく、また、所定の施設に赴くことなく、バッテリーの保管や管理が容易で、充電に際しても長時間を要することのないバッテリーアシスト機器を提供することにある。

本発明は、上記の目的を達成するために、モータとバッテリーを搭載した機器を電動で駆動し、該バッテリーによりアシスト動作を行うようにしたバッテリーアシスト機器において、所定の燃料と、前記燃料によって駆動するエンジンと、前記エンジンによって発電する発電機と、前記燃料、エンジン及び発電機の動作を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするバッテリーアシスト機器を提供するものである。

以上の構成において、前記制御手段は、前記バッテリーのバッテリー電圧と前記モータの駆動電流を検出する検出手段を有することが望ましい。

この場合、該検出値が所定の値以下であって前記モータの電流がＯＦＦの時、前記バッテリーを充電させるように制御することが望ましく、該検出値が所定の値以下であって前記モータの電流がＯＮの時、前記バッテリーの充電を停止するように制御することが望ましく、該検出値が所定の値より以上の時、前記バッテリーの充電を行わないことが望ましい。

以上のとおり、本発明においては、モータとバッテリーを搭載した機器を電動で駆動し、該バッテリーによりアシスト動作を行うようにしたバッテリーアシスト機器において、所定の燃料と、前記燃料によって駆動するエンジンと、前記エンジンによって発電する発電機と、前記燃料、エンジン及び発電機の動作を制御する制御手段と、を備えるようにしたので、バッテリーの電気量が減っても、バッテリーの数を増やすことなく、また、所定の施設に赴くことなく、バッテリーの保管や管理が容易で、充電に際しても長時間を要することのないバッテリーアシスト機器を提供することができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るバッテリーアシスト機器の全体の構成概念を示す図である。
図に示すように、このバッテリーアシスト機器は、概ね、エンジンによって発電を行うエンジン発電機１００と、エンジン発電機１００によって発電された電気を充電するバッテリー２００と、このバッテリー２００の電気量によって駆動されるアシストモータ３００と、リレー回路５００によりバッテリー２００への接続のＯＮ／ＯＦＦスイッチングを行うスイッチ４００と、から構成されている。

このように構成されるバッテリーアシスト機器は、通常はバッテリー２００によってアシストモータ３００が駆動されるものであり、この点については、従来のバッテリーアシスト機器と何ら変わるところはない。本発明では、アシストモータ３００の駆動によってバッテリー２００の残量が、例えば、半分以下になった場合、バッテリーアシスト機器が停止している際に、停止中のバッテリー２００の残量を検知し、エンジン発電機１００を自動的に駆動させて発電を開始し、それによって発電した電気をバッテリー２００に充電させ、バッテリー２００の充電が完了し又は所定の充電量を満たした場合、エンジン発電機１００を自動的に停止させ発電を終了させるようにしている。なお、バッテリー２００の充電中にバッテリーアシスト機器を動作させてアシストモータ３００を駆動させた場合には、エンジン発電機１００は止まり、発電も止まる。

図２は、以上に述べたエンジン発電機１００の構成を示す斜視図である。
図に示すように、このエンジン発電機１００は、エンジン１と、エンジン１の出力軸に接続される発電機２と、エンジン１を始動されるための始動モータ３と、エンジン１に天然ガス等の燃料を供給する燃料ボンベ４と、エンジン１から外部に排気される排気音を低減するための吸音器５と、燃料ボンベ４からエンジン１に送り込む供給される燃料およびエンジン１に送り込む所要の空気量を調整する空気量調整器６と、これら各構成部の制御を行う制御回路が収納される制御ボックス７と、これらが収納される小型のケース８と、から構成されている。

図に示すように、各構成部の配置は、まず、ケース８の一番下に吸音器５が配置され、その上に、直角にエンジン１が配置されている。また、エンジン１の上には空気量調整器６配置されている。エンジン１の出力軸は発電機２と始動モータ３につながり、吸音器５の上に配置される。そして、吸音器５に並んで燃料ボンベ４が配置される。また、燃料ボンベ４と始動モータ３に囲まれた部分に、吸音器５の上に制御ボックス７が配置されている。

図３は、図２に示したエンジン発電機１００の構成各部をケース８から取り出した状態を示す分解斜視図である。
図に示すように、燃料ボンベ４には、燃料ボンベ４内の燃料を空気量調整器６の燃料供給口６１に供給する燃料供給管４１及びその燃料のエンジン１への供給をコントロールする電磁弁４２が設けられている。空気量調整器６には、燃料供給口６１の他に、空気を取り込むための空気取込孔６２が設けられており、ここで取り込まれた空気と燃料ボンベ４から供給された燃料を混合させて、必要に応じてその混合比をレバー６３で適宜調整させながらエンジン１に供給する。エンジン１の排気口（図示せず）は、吸音器５の排気接続口５１に接続されており、エンジン１から出る排気は排気接続口５１を通って吸音器５で排気音を吸音されながら排気口５２から外部に排気される。また、制御ボックス７には、通電状態を示す電源ランプ７１０と電源のオＮ／ＯＦＦを行う電源スイッチ７１１とが設けられている。なお後述するように、制御ボックス７の制御回路は、バッテリー２００（図示せず）、エンジン１、発電機２、始動モータ３及び燃料タンク４とそれぞれ電気配線によって接続されている。また、ケース８には、その上部に、ケース８内を密閉しないための開口８１が、その側部に吸音器に設けられた排気口５２が嵌挿される排気口用開口８２が設けられている。

図４は、前述した制御ボックス７の制御回路と他の構成各部部との電気配線の回路図である。
図において、符号１０１はイグニッションコイル、２０１は発電機で発電された交流を整流して直流に変えるダイオード、７０１はアシストモータ３００のモータ駆動あるいはバッテリー２００の電圧を検出して所要の切替スイッチ信号を出力するセンサー、７０２はセンサー７０１からの切替スイッチ信号に基づいてスイッチ７０３の切替を行う電子切替器、７０４〜７０６はそれぞれの制御に基づいてＯＮ／ＯＦＦを行うスイッチ、である。

以上の図２及び図３に述べたエンジン発電機１００の構成並びに図４の回路図に基づいて、本発明の実施の形態に係るバッテリーアシスト機器の動作を説明する。
まず、前提として、バッテリー２００によってバッテリーアシスト機器をアシストするアシストモータ３００が駆動されており、バッテリー２００に充電された電気を消費しているものとする。
そこで、センサー７０１は、まず、アシストモータ３００が駆動されているか否かを判断し、駆動されている場合は同じ判断を繰り返し、駆動されていない場合はバッテリー２００のバッテリー電圧を検出する。
バッテリー２００の電圧が所定の値以上、例えば、半分以上であればバッテリー２００の電気残量が未だ充分に残っていると判断し、同じ検出を繰り返す。
バッテリー２００の電圧が所定の値以下、例えば、半分以下であればバッテリー２００の電気残量が充分ではないと判断し、電子切替器７０２に対して切換スイッチ信号を送り、スイッチ７０３のスイッチＳ１をＯＮにする。
スイッチＳ１がＯＮになると始動モータ３がＯＮになりエンジン１が始動する。そして、エンジン１の駆動によって発電機２を回転させ発電を開始する。
発電が開始されると、センサー７０１は電子切替器７０２に対して切換スイッチ信号を送り、始動モータ３とバッテリー２００のスイッチＳ１をＯＦＦにして、かわりに発電機２とバッテリー２００とのスイッチＳ２をＯＮにして充電を開始する。センサー７０１はバッテリー２００の電圧を監視し、バッテリー２００の充電が完了したと判断した場合は、電子切替器７０２に対して切換スイッチ信号を送り、スイッチ７０３のスイッチＳ３をＯＮにしスイッチ７０４のスイッチＳ４をＯＦＦにして、エンジン１を停止させバッテリー２００に対する電気の供給を止める。
なお、エンジン１が何らかの理由で自動停止した時、安全を図るために電磁弁４２をＯＦＦにして燃料ボンベ４からの燃料を遮断するようにする。
制御ボックス７の電源スイッチ７１１及び点火スイッチ（図示せず）は燃料供給の電磁弁４２と連動していて、スイッチ７０６のスイッチＳ６これらがＯＦＦの時は電磁弁４２もＯＦＦして燃料が漏れないようにする。
なお、エンジン１を停止させる場合は、点火スイッチ（図示せず）をＯＦＦするようにする。

以上述べたように、本実施の形態に係るバッテリーアシスト機器によれば、エンジン発電機をバッテリーアシスト機器に設けるようにしたので、
（１）バッテリーが切れてもバッテリーを交換したり、バッテリーを充電するための所定施設に赴き当該バッテリーアシスト機器を充電位置へ固定したりする必要もなく、機器の停止中に充電が可能であるため充電にかかる手数の繁雑さが解消できるようになった。
（２）複数のバッテリーをバッテリーアシスト機器に搭載する必要がないので、機器の操作に影響を与えることがなく、また、バッテリーの充電も機器の停止中に行うので操作自体が簡単になった。
（３）バッテリーの保管や管理が容易になった。
（４）また、以上のように構成されるので、適用されるバッテリーアシスト機器の適用範囲が広がった。例えば、電動アシスト自転車にも当然適用が可能である。この場合、このバッテリーアシスト機器は、電動アシスト自転車の荷台下や運転に支障のない所に設置するだけで良い。

このため、例えば、バッテリーアシスト機器が電動シニアカーであった場合、電動シニアカーで老人が遠出した場合であっても、停止中に充電がなされるため、燃料が容易に補給でき、バッテリー切れもなくなるため、バッテリーが切れて家に帰れないということがなくなる。また、例えば、バッテリーアシスト機器が宅配用の電動アシスト自転車であった場合、停止中に充電がなされるため、宅配の長時間業務も非常に効率的になる。

なお、以上の実施の形態では、燃料ボンベに充填される燃料は天然ガスの例をもって説明したが、燃料はこれに限られるものではなく、ＬＰＧ、ガソリン、水素、なたね油、軽油等であっても良い。また、燃料ボンベは容易に交換できるようにするためにカセット式のものであっても良い。

また、適用されるバッテリーアシスト機器は、バッテリーによって駆動されるものであれば電動アシスト自転車や電動シニアカー等に限定されるものではなく、庭園用芝刈機、草刈機、散水ポンプ、噴霧器、警備用ロボット等であっても良い。当然ながら、停電時・災害時あるいはアウトドアでの作業における非常用発電装置としても利用可能である。

本発明の実施の形態に係るバッテリーアシスト機器の全体の構成概念を示す図である。 エンジン発電機１００の構成を示す斜視図である。 図２に示したエンジン発電機１００の構成各部をケース８から取り出した状態を示す分解斜視図である。 制御ボックス７の制御回路と、他の構成各部部との電気配線の回路図である。

符号の説明

１ エンジン
２ 発電機
３ 始動モータ
４ 燃料ボンベ
５ 吸音器
６ 空気量調整器
７ 制御ボックス
８ ケース
４１ 燃料供給管
４２ 電磁弁
５１ 排気接続口
５２ 排気口
６１ 燃料供給口
６２ 空気取込孔
６３ レバー
８１ 開口
８２ 排気口用開口
１００ エンジン発電機
１０１ イグニッションコイル
２００ バッテリー
２０１ ダイオード
３００ アシストモータ
４００ スイッチ
５００ リレー回路
７０１ センサー
７０２ 電子切替器
７０３〜７０６ スイッチ
７１０ 電源ランプ
７１１ 電源スイッチ

Claims (5)

1. モータとバッテリーを搭載した機器を電動で駆動し該バッテリーにより該機器のアシスト動作を行うようにしたバッテリーアシスト機器において、
   所定の燃料と、
   前記燃料によって駆動するエンジンと、
   前記エンジンによって発電する発電機と、
   前記燃料、エンジン及び発電機の動作を制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とするバッテリーアシスト機器。
2. 前記制御手段は、前記バッテリーのバッテリー電圧と前記モータの駆動電流を検出する検出手段を有することを特徴とする請求項１に記載のバッテリーアシスト機器。
3. 前記検出手段は、前記バッテリー電圧を検出して、該検出値が所定の値以下であって前記モータの電流がＯＦＦの時、前記バッテリーを充電させるように制御することを特徴とする請求項２に記載のバッテリーアシスト機器。
4. 前記検出手段は、前記バッテリー電圧を検出して、該検出値が所定の値以下であって前記モータの電流がＯＮの時、前記バッテリーの充電を停止するように制御することを特徴とする請求項２に記載のバッテリーアシスト機器。
5. 前記検出手段は、前記バッテリー電圧を検出して、該検出値が所定の値より以上の時、前記バッテリーの充電を行わないことを特徴とする請求項２に記載のバッテリーアシスト機器。
   

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