以下では、本開示の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本開示を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
Below, embodiments of the present disclosure will be described in detail using the drawings. Note that the embodiments described below each represent a specific example of the present disclosure. Therefore, the numerical values, shapes, materials, components, arrangement and connection forms of the components, steps, order of steps, etc. shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present disclosure. Therefore, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims will be described as arbitrary constituent elements.
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺等は必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
Furthermore, each figure is a schematic diagram and is not necessarily strictly illustrated. Therefore, for example, the scale etc. of each figure do not necessarily match. Further, in each figure, substantially the same configurations are denoted by the same reference numerals, and overlapping explanations will be omitted or simplified.
以下、実施の形態に係る電力供給システム、及び電動車両について説明する。
Hereinafter, a power supply system and an electric vehicle according to an embodiment will be described.
（実施の形態）
＜構成＞
［電動自転車］
まず、電力供給システム１００が用いられる電動自転車１について説明する。図１は、実施の形態に係る電動自転車１を例示する側面図である。図２は、実施の形態に係る電力供給システム１００を備えた電動自転車１を例示するブロック図である。
(Embodiment)
<Configuration>
[Electric bicycle]
First, electric bicycle 1 using power supply system 100 will be described. FIG. 1 is a side view illustrating an electric bicycle 1 according to an embodiment. FIG. 2 is a block diagram illustrating an electric bicycle 1 including the power supply system 100 according to the embodiment.
図１及び図２に示すように、電動自転車１は、電気的な動力によって、走行面を走行可能な車両である。実施の形態では、電動車両の一例として電動自転車１を用いて説明するが、電動車両は、電動自転車１に限定されない。電動車両は、例えば、特定小型原動機付自転車、電気自動車、又は電動バイク等のように、車輪の回転によって走行面を走行可能な車体１０を有する電気エネルギーを動力源とする移動体である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the electric bicycle 1 is a vehicle that can run on a running surface using electric power. Although the embodiment will be described using the electric bicycle 1 as an example of an electric vehicle, the electric vehicle is not limited to the electric bicycle 1. An electric vehicle is a moving body powered by electric energy, such as a specified small motorized bicycle, an electric vehicle, or an electric motorcycle, which has a vehicle body 10 that can travel on a running surface by rotating wheels.
実施の形態の電動自転車１は、ユーザの踏力を電動モータ４１の補助駆動力によって補助する電動アシスト自転車である。つまり、実施の形態では、電動自転車１は、電力供給システム１００と、電力供給システム１００からの電力供給を受けて車体１０を走行させるための駆動力を付加する電動モータ４１と、を備えている。なお、電動自転車１は、踏力により車輪に動力を与える人力駆動と、電動モータ４１により車輪に動力を与える補助駆動力とが独立していてもよく、電動モータ４１のみでも走行可能（自走可能）な自転車であってもよい。
The electric bicycle 1 according to the embodiment is an electric assist bicycle in which the user's pedal effort is assisted by the auxiliary driving force of the electric motor 41. That is, in the embodiment, the electric bicycle 1 includes a power supply system 100 and an electric motor 41 that receives power supply from the power supply system 100 and adds driving force for driving the vehicle body 10. . In addition, the electric bicycle 1 may be operated independently of the human power that powers the wheels by pedal force and the auxiliary driving force that powers the wheels by the electric motor 41, and can be run using only the electric motor 41 (self-propelled). ) may be a bicycle.
例えば、電動自転車１は、アシストモードと、押し歩きモードと、自走モードとを有する。アシストモードは、ペダル１７へのユーザの踏力に基づく電動自転車１の前進を補助するモードである。押し歩きモードは、ユーザが電動自転車１を押して歩くときに、ユーザによる車体１０を前へ押す力に基づいて、電動自転車１の前進を補助するモードである。自走モードは、ユーザが電動自転車１を支えながら歩くときに、電動自転車１の前進を補助するモードである。
For example, the electric bicycle 1 has an assist mode, a push mode, and a self-propelled mode. The assist mode is a mode that assists the electric bicycle 1 to move forward based on the user's pressing force on the pedals 17. The push walking mode is a mode in which when the user pushes the electric bicycle 1 while walking, the forward movement of the electric bicycle 1 is assisted based on the force of the user pushing the vehicle body 10 forward. The self-propelled mode is a mode that assists the electric bicycle 1 in moving forward when the user walks while supporting the electric bicycle 1.
電動自転車１は、電力供給システム１００を搭載した車体１０で構成されている。
The electric bicycle 1 includes a vehicle body 10 on which a power supply system 100 is mounted.
車体１０は、フレーム１１と、前輪１２と、後輪１３と、ハンドル１４と、サドル１５と、クランク１６と、ペダル１７と、変速機１８と、チェーン１９と、前部スプロケット（図示せず）と、後部スプロケット（図示せず）と、を有している。また、車体１０は、操作部２１と、手動スイッチ２２と、クランク回転センサ３１と、モータ回転センサ３２と、トルクセンサ３３と、車速センサ３４と、モータユニット４０と、バッテリ５０と、前照灯６０と、を有している。
The vehicle body 10 includes a frame 11, a front wheel 12, a rear wheel 13, a handle 14, a saddle 15, a crank 16, a pedal 17, a transmission 18, a chain 19, and a front sprocket (not shown). and a rear sprocket (not shown). The vehicle body 10 also includes an operating section 21, a manual switch 22, a crank rotation sensor 31, a motor rotation sensor 32, a torque sensor 33, a vehicle speed sensor 34, a motor unit 40, a battery 50, and a headlamp. 60.
フレーム１１は、電動自転車１の骨組みである。フレーム１１は、例えば、アルミニウム合金、鉄、クロムモリブデン鋼、スチール、又はチタン等の金属で構成されている。なお、フレーム１１は、カーボン、又は合成樹脂等で構成されていてもよい。フレーム１１は、ヘッドチューブ１１１と、ダウンチューブ１１２と、シートチューブ１１３と、フロントフォーク１１４と、チェーンステー１１５と、を備える。
The frame 11 is the skeleton of the electric bicycle 1. The frame 11 is made of metal such as aluminum alloy, iron, chromium molybdenum steel, steel, or titanium. Note that the frame 11 may be made of carbon, synthetic resin, or the like. The frame 11 includes a head tube 111, a down tube 112, a seat tube 113, a front fork 114, and a chainstay 115.
ヘッドチューブ１１１は、前輪１２を支持するフロントフォーク１１４及びハンドル１４を、ヘッドチューブ１１１の長手方向に沿った軸を中心に回転自在に支持する。ハンドル１４を左右に回すことで、フロントフォーク１１４に支持された前輪１２の向きを左右に回転させることができる。
The head tube 111 supports a front fork 114 that supports the front wheel 12 and a handlebar 14 rotatably about an axis along the longitudinal direction of the head tube 111 . By turning the handle 14 left and right, the direction of the front wheel 12 supported by the front fork 114 can be rotated left and right.
ダウンチューブ１１２は、ヘッドチューブ１１１とシートチューブ１１３とを連結する部分である。ダウンチューブ１１２の下端部には、クランク１６及びモータユニット４０が取り付けられている。実施の形態に係る電動自転車１は、クランク１６とモータユニット４０とが一体化された、いわゆるセンターユニット方式の電動自転車１であるが、センターユニット方式に限定されない。また、実施の形態に係る電動自転車１では、クランク１６及びモータユニット４０の周辺に蓄電部７０が取り付けられている。
The down tube 112 is a portion that connects the head tube 111 and the seat tube 113. A crank 16 and a motor unit 40 are attached to the lower end of the down tube 112. The electric bicycle 1 according to the embodiment is a so-called center unit type electric bicycle 1 in which the crank 16 and the motor unit 40 are integrated, but the electric bicycle 1 is not limited to the center unit type. Further, in the electric bicycle 1 according to the embodiment, a power storage unit 70 is attached around the crank 16 and the motor unit 40.
シートチューブ１１３は、サドル１５を着脱可能に支持する。具体的には、シートチューブ１１３には、サドル１５を支持するシートポストが挿入されて固定されている。実施の形態では、シートチューブ１１３には、バッテリ５０が着脱可能に取り付けられている。
The seat tube 113 removably supports the saddle 15. Specifically, a seat post that supports the saddle 15 is inserted into and fixed to the seat tube 113. In the embodiment, a battery 50 is detachably attached to the seat tube 113.
フロントフォーク１１４は、前輪１２を回転自在に支持する。前輪１２を支持するフロントフォーク１１４には、前照灯６０が取り付けられている。
The front fork 114 rotatably supports the front wheel 12. A headlamp 60 is attached to a front fork 114 that supports the front wheel 12.
チェーンステー１１５は、後輪１３を回転自在に支持する。
Chain stay 115 rotatably supports rear wheel 13.
前輪１２は、車体１０が走行するためのタイヤ１２ａを有する。前輪１２は、前後方向に並ぶ２つの車輪のうちの前側の車輪である。前輪１２は、左右方向に沿った軸回りに回転し得るようにフロントフォーク１１４に支持される。なお、前輪１２には、例えば前輪１２を回転させる駆動力を付与するモータが設けられていてもよい。
The front wheels 12 have tires 12a on which the vehicle body 10 runs. The front wheel 12 is the front wheel of the two wheels arranged in the front-rear direction. The front wheel 12 is supported by a front fork 114 so as to be rotatable around an axis extending in the left-right direction. Note that the front wheel 12 may be provided with a motor that provides a driving force to rotate the front wheel 12, for example.
後輪１３は、車体１０が走行するためのタイヤ１３ａを有する。後輪１３は、前後方向に並ぶ２つの車輪のうちの後側の車輪である。後輪１３は、左右方向に沿った軸回りに回転し得るようにリアフォークに支持される。後輪１３は、後部スプロケットを有している。後部スプロケットは、チェーン１９を介して前部スプロケットに連結されている。実施の形態では、後輪１３には、モータユニット４０から出力された動力が伝達される。これにより、ペダル１７が踏み込まれることによって回転した前部スプロケットの回転力が、チェーン１９及び後部スプロケットを介して後輪１３に伝達される。なお、後輪１３には、例えば後輪１３を回転させる駆動力を付与するモータが設けられていてもよい。
The rear wheels 13 have tires 13a on which the vehicle body 10 runs. The rear wheel 13 is the rear wheel of the two wheels arranged in the front-rear direction. The rear wheel 13 is supported by a rear fork so as to be rotatable around an axis extending in the left-right direction. The rear wheel 13 has a rear sprocket. The rear sprocket is connected to the front sprocket via a chain 19. In the embodiment, power output from the motor unit 40 is transmitted to the rear wheels 13. As a result, the rotational force of the front sprocket rotated when the pedal 17 is depressed is transmitted to the rear wheel 13 via the chain 19 and the rear sprocket. Note that the rear wheel 13 may be provided with a motor that provides a driving force to rotate the rear wheel 13, for example.
ハンドル１４は、例えばユーザが電動自転車１を操縦する際に、電動自転車１の舵角を変更する。ハンドル１４の両端部には、一対のグリップ１４１及び一対のブレーキレバー１４２が設けられている。一対のグリップ１４１は、適切な姿勢で乗車された場合に、ユーザの手で握られる部分である。また、一対のグリップ１４１は、電動自転車１を押して又は支えて歩く際にも手で握られて、前方への押力を受ける。一対のグリップ１４１の少なくとも一方には、握る力又は押力を検知するグリップセンサが設けられてもよい。一対のブレーキレバー１４２は、前輪１２及び後輪１３の各々に取り付けられた、図示しないブレーキ装置の動作レバーである。一方のブレーキレバー１４２を操作することで、前輪１２に取り付けられたブレーキ装置が駆動され、前輪１２に対して機械的な制動力を与える。また、他方のブレーキレバー１４２を操作することで、後輪１３に取り付けられたブレーキ装置が駆動され、後輪１３に対して機械的な制動力を与える。なお、ブレーキレバー１４２には、ブレーキセンサが設けられていてもよく、このブレーキセンサがブレーキレバー１４２に対する操作を検知してもよい。
The handlebar 14 changes the steering angle of the electric bicycle 1, for example, when the user operates the electric bicycle 1. A pair of grips 141 and a pair of brake levers 142 are provided at both ends of the handle 14. The pair of grips 141 are parts that are held by the user's hands when the user rides the vehicle in an appropriate posture. Furthermore, the pair of grips 141 are held in the hands when pushing or supporting the electric bicycle 1 while walking, and receive a forward pushing force. At least one of the pair of grips 141 may be provided with a grip sensor that detects gripping force or pressing force. The pair of brake levers 142 are operation levers of a brake device (not shown) attached to each of the front wheels 12 and the rear wheels 13. By operating one of the brake levers 142, a brake device attached to the front wheels 12 is driven, and a mechanical braking force is applied to the front wheels 12. Furthermore, by operating the other brake lever 142, the brake device attached to the rear wheel 13 is driven, and mechanical braking force is applied to the rear wheel 13. Note that the brake lever 142 may be provided with a brake sensor, and this brake sensor may detect an operation on the brake lever 142.
サドル１５は、ユーザが座る部分である。サドル１５は、シートチューブ１１３の長手方向に沿って移動可能に、シートチューブ１１３に取り付けられている。
The saddle 15 is the part on which the user sits. The saddle 15 is attached to the seat tube 113 so as to be movable along the longitudinal direction of the seat tube 113.
クランク１６は、クランク軸１６１と、一対のクランクアーム１６２と、前部スプロケットと、を有する。クランクアーム１６２は、ダウンチューブ１１２の両側に１つずつ設けられており、左右方向に延びるクランク軸１６１の両端に固定される。クランクアーム１６２の一方端がクランク軸１６１に固定され、他方端には、ペダル１７が回転自在に固定される。前部スプロケットは、クランクアーム１６２のクランク軸１６１に取り付けられている。前部スプロケットは、ユーザによってペダル１７が踏み込まれると、クランクアーム１６２及びクランク軸１６１を介して回転する。ペダル１７に踏力が加えられた場合、クランクアーム１６２がクランク軸１６１を中心に回転し、当該回転による人力駆動力が前部スプロケット及びチェーン１９を介して後輪１３に伝達される。アシストモードで動作する場合には、踏力に基づく人力駆動力と、当該人力駆動力に付加された電動モータ４１による補助駆動力とが後輪１３に伝達される。
The crank 16 includes a crankshaft 161, a pair of crank arms 162, and a front sprocket. One crank arm 162 is provided on each side of the down tube 112, and is fixed to both ends of the crankshaft 161 extending in the left-right direction. One end of the crank arm 162 is fixed to the crankshaft 161, and the pedal 17 is rotatably fixed to the other end. The front sprocket is attached to the crankshaft 161 of the crank arm 162. The front sprocket rotates via the crank arm 162 and crankshaft 161 when the pedal 17 is depressed by the user. When a pedal force is applied to the pedal 17, the crank arm 162 rotates around the crankshaft 161, and the manual driving force resulting from the rotation is transmitted to the rear wheel 13 via the front sprocket and chain 19. When operating in the assist mode, the human driving force based on the pedal effort and the auxiliary driving force by the electric motor 41 added to the human driving force are transmitted to the rear wheels 13.
ペダル１７は、例えばユーザが電動自転車１に乗車した際に、ユーザの踏力が付与される。ペダル１７は、各クランクアーム１６２の長手方向の端部のうち、クランク軸１６１側とは反対側の端部に取り付けられている。ペダル１７は、クランクアーム１６２に対して、回転可能に取り付けられている。ペダル１７の回転軸は、クランク１６のクランク軸１６１の回転軸に対して略平行である。
For example, when the user rides the electric bicycle 1, the pedal 17 is applied with a pedal force applied by the user. The pedal 17 is attached to an end of each crank arm 162 in the longitudinal direction opposite to the crankshaft 161 side. The pedal 17 is rotatably attached to the crank arm 162. The rotation axis of the pedal 17 is substantially parallel to the rotation axis of the crankshaft 161 of the crank 16.
変速機１８は、互いにギア比の異なる複数の駆動力伝達経路を有する遊星ギア、多段ギア等の周知の変速機構で構成されている。変速機１８は、駆動力伝達経路を切り換えることで、例えば、低速段（Ｌｏｗギア）、中速段（Ｍｉｄｄｌｅギア）、又は高速段（Ｔｏｐギア）等に変速可能である。変速機５１は、手動で駆動力伝達経路を切り換えるように構成されていてもよいし、電動で駆動力伝達経路を切り換えるように構成されていてもよい。
The transmission 18 is constituted by a known transmission mechanism such as a planetary gear or a multi-stage gear, which has a plurality of drive force transmission paths having different gear ratios. The transmission 18 can be shifted to, for example, a low gear, a middle gear, or a high gear (top gear) by switching the driving force transmission path. The transmission 51 may be configured to manually switch the driving force transmission path, or may be configured to switch the driving force transmission path electrically.
チェーン１９は、ペダル１７が踏み込まれることによって回転した前部スプロケットの回転力、及び、モータユニット４０から出力された補助駆動力を、後部スプロケットに伝達する。チェーン１９は、例えば、ベルト、シャフト、ワイヤ、又はギア等の動力伝達体である。
The chain 19 transmits the rotational force of the front sprocket rotated when the pedal 17 is depressed and the auxiliary driving force output from the motor unit 40 to the rear sprocket. The chain 19 is, for example, a power transmission body such as a belt, a shaft, a wire, or a gear.
操作部２１は、例えば一対のブレーキレバー１４２の一方の近傍に設けられる。操作部２１は、前照灯６０を点灯させるライトスイッチ（図示せず）等を備えたサイクルコンピュータ等の端末装置である。操作部２１は、ユーザによる操作を受け付けるためボタン等を有する。ボタンは、タッチパネルディスプレイ、又は機械式のボタン等である。
The operating portion 21 is provided near one of the pair of brake levers 142, for example. The operation unit 21 is a terminal device such as a cycle computer that includes a light switch (not shown) that turns on the headlight 60 and the like. The operation unit 21 has buttons and the like for accepting operations by the user. The button is a touch panel display, a mechanical button, or the like.
操作部２１は、車体１０の周囲に各種情報を報知するための報知モジュール（図示せず）を有している。例えば、報知モジュールは、車体１０の状態を報知してもよい。具体的には、報知モジュールは、車体１０の状態として、例えば車体１０がどのモードで制御されているかを示す情報、又は電動モータ４１の出力を示す情報等を報知してもよい。また、例えば、報知モジュールは、電動自転車１が使用している電力源（バッテリ５０又は蓄電部７０）を報知してもよい。
The operation unit 21 includes a notification module (not shown) for notifying various information around the vehicle body 10. For example, the notification module may notify the state of the vehicle body 10. Specifically, the notification module may notify the state of the vehicle body 10, for example, information indicating in which mode the vehicle body 10 is controlled, information indicating the output of the electric motor 41, or the like. Further, for example, the notification module may notify the power source (battery 50 or power storage unit 70) that the electric bicycle 1 is using.
例えば、報知モジュールは、各種情報を表示する表示部である。表示部は、例えば、液晶ディスプレイ、又は有機ＥＬディスプレイ等である。また、報知モジュールは、各種情報を音によって車体１０の周囲に報知するための電子ベル等の音響部であってもよい。音響部は、音を出力するスピーカ等であってもよい。また、報知モジュールは、各種情報を振動によってユーザに報知するための振動部であってもよい。振動部は、操作部２１を振動させることで、ユーザに振動を伝達するための振動発生機能（バイブレーション機能）を有する振動発生装置であってもよい。振動発生装置は、振動を発生させる振動モータ等であってもよい。また、報知モジュールは、各種情報を光によってユーザに報知するための光源部であってもよい。光源部は、単色の又は複数色の光を発するＬＥＤモジュール等であってもよい。
For example, the notification module is a display unit that displays various information. The display section is, for example, a liquid crystal display or an organic EL display. Further, the notification module may be a sound unit such as an electronic bell for notifying various information to the surroundings of the vehicle body 10 by sound. The audio section may be a speaker or the like that outputs sound. Further, the notification module may be a vibration unit for notifying the user of various information by vibration. The vibration unit may be a vibration generator having a vibration generation function (vibration function) for transmitting vibrations to the user by vibrating the operation unit 21. The vibration generator may be a vibration motor or the like that generates vibrations. Further, the notification module may be a light source unit for notifying the user of various information using light. The light source unit may be an LED module or the like that emits monochromatic or multi-colored light.
このように、表示部、音響部、振動部、及び光源部は、報知モジュールの一例である。操作部２１は、報知モジュールとして、表示部、音響部、振動部、及び光源部のうちの少なくとも１つを有している。
In this way, the display section, the acoustic section, the vibration section, and the light source section are examples of the notification module. The operation section 21 has at least one of a display section, an acoustic section, a vibration section, and a light source section as a notification module.
手動スイッチ２２は、押し歩きモード又は自走モードを実行するための押し歩き操作又は自走させる操作を受け付ける機械式のスイッチである。ユーザによって手動スイッチ２２が押下されている期間では、操作部２１は、押し歩きモード又は自走モードを実行するためのモードオン信号を制御装置４２に出力し続ける。一方、手動スイッチ２２が押下されていない期間では、操作部２１は、モードオン信号を制御装置４２に出力しない。
The manual switch 22 is a mechanical switch that accepts a push-walking operation or a self-propelling operation for executing the push-walking mode or the self-propelling mode. During the period in which the manual switch 22 is pressed by the user, the operating unit 21 continues to output a mode-on signal to the control device 42 for executing the push walking mode or the self-propelled mode. On the other hand, during a period in which the manual switch 22 is not pressed, the operation unit 21 does not output a mode-on signal to the control device 42.
なお、手動スイッチ２２を１回押下した場合、その後、手動スイッチ２２を押し続けなくても、押し歩きモード又は自走モードが実行されてもよい。押し歩きモード又は自走モードの実行中に、再び手動スイッチ２２を押下した場合に、押し歩きモード又は自走モードが停止されてもよい。
Note that when the manual switch 22 is pressed once, the push-and-walk mode or the self-propelled mode may be executed without continuing to press the manual switch 22. If the manual switch 22 is pressed again during execution of the push-and-walk mode or the self-propelled mode, the push-and-walk mode or the self-propelled mode may be stopped.
クランク回転センサ３１は、クランク軸１６１の近傍に配置されている。クランク回転センサ３１は、単位時間当たりのクランク１６の回転数を検出する。具体的には、クランク回転センサ３１は、歯車状の回転体と、回転体の歯を挟むように配置された光出射部と受光部とを有する光検出器とを有することで実現する。クランク回転センサ３１は、検出したクランク１６の回転数を示すクランク回転数情報を制御装置４２に出力する。なお、クランク回転センサ３１は、クランク１６の回転数を検出することができればいかなる構成でもよい。
Crank rotation sensor 31 is arranged near crankshaft 161. The crank rotation sensor 31 detects the number of rotations of the crank 16 per unit time. Specifically, the crank rotation sensor 31 is realized by having a gear-shaped rotating body and a photodetector having a light emitting part and a light receiving part arranged so as to sandwich the teeth of the rotating body. The crank rotation sensor 31 outputs crank rotation speed information indicating the detected rotation speed of the crank 16 to the control device 42 . Note that the crank rotation sensor 31 may have any configuration as long as it can detect the rotation speed of the crank 16.
モータ回転センサ３２は、電動モータ４１の回転軸の近傍に配置されている。モータ回転センサ３２は、電動モータ４１の単位時間当たりの回転数を検出する。具体的には、モータ回転センサ３２は、電動モータ４１の回転軸と一体的に回転する磁石と、ホールＩＣとを有する。ホールＩＣは、磁石の回転に応じて変化する磁界の変化を検出することで、単位時間当たりの磁石の回転数、すなわち、電動モータ４１の回転数を検出する。モータ回転センサ３２は、検出した電動モータ４１の回転数を示すモータ回転数情報を制御装置４２に出力する。モータ回転数情報は、電動モータ４１の単位時間当たりの回転数に基づいて電動自転車１の速度を算出することができる情報である。なお、モータ回転センサ３２は、電動モータ４１の回転数を検出することができればいかなる構成でもよい。
The motor rotation sensor 32 is arranged near the rotation axis of the electric motor 41. Motor rotation sensor 32 detects the number of rotations of electric motor 41 per unit time. Specifically, the motor rotation sensor 32 includes a magnet that rotates integrally with the rotation shaft of the electric motor 41 and a Hall IC. The Hall IC detects the number of rotations of the magnet per unit time, that is, the number of rotations of the electric motor 41, by detecting changes in the magnetic field that changes according to the rotation of the magnet. The motor rotation sensor 32 outputs motor rotation speed information indicating the detected rotation speed of the electric motor 41 to the control device 42 . The motor rotation speed information is information that allows the speed of the electric bicycle 1 to be calculated based on the rotation speed of the electric motor 41 per unit time. Note that the motor rotation sensor 32 may have any configuration as long as it can detect the rotation speed of the electric motor 41.
トルクセンサ３３は、クランク軸１６１の近傍に配置されている。トルクセンサ３３は、磁歪式のトルクセンサであり、ペダル１７への人力駆動力に基づいてクランク軸１６１が回転することにより発生する人力駆動力を検出する。具体的には、トルクセンサ３３は、コイルと、磁歪発生部とを有する。例えば、ペダル１７に踏力が加えられて人力駆動力が発生した場合に、磁歪発生部に歪みが発生する。磁歪発生部には、透磁率が増加する部位と減少する部位とが発生する。このコイルのインダクタンス差を検出することで、人力駆動力を検出する。トルクセンサ３３は、検出した人力駆動力を示す踏力情報を制御装置４２に出力する。なお、トルクセンサ３３の構成は特に限定されず、ペダル１７への人力駆動力が検出できればいかなる構成でもよい。
Torque sensor 33 is arranged near crankshaft 161. The torque sensor 33 is a magnetostrictive torque sensor, and detects the manual driving force generated when the crankshaft 161 rotates based on the manual driving force applied to the pedal 17 . Specifically, the torque sensor 33 includes a coil and a magnetostriction generating section. For example, when a pedal force is applied to the pedal 17 and human driving force is generated, distortion occurs in the magnetostriction generating section. In the magnetostriction generating portion, there are areas where magnetic permeability increases and areas where magnetic permeability decreases. By detecting the inductance difference between these coils, the human power driving force is detected. The torque sensor 33 outputs pedal force information indicating the detected human power driving force to the control device 42 . Note that the configuration of the torque sensor 33 is not particularly limited, and any configuration may be used as long as it can detect the human driving force applied to the pedal 17.
車速センサ３４は、例えばフロントフォーク１１４の下端部等、電動自転車１の速度を測定し易い位置に配置されている。車速センサ３４は、ホイルセンサ等の速度センサであって、電動自転車１の速度を検出する。車速センサ３４は、検出した電動自転車１の速度を示す速度情報を制御装置４２に出力する。なお、車速センサ３４は、ホイルセンサ又はマグネットセンサ等であってもよいが、対地速度により算出するサイクルコンピュータであってもよく、電動自転車１の速度を検知することができればいかなる構成でもよい。
The vehicle speed sensor 34 is disposed at a position where the speed of the electric bicycle 1 can be easily measured, such as at the lower end of the front fork 114, for example. The vehicle speed sensor 34 is a speed sensor such as a foil sensor, and detects the speed of the electric bicycle 1. Vehicle speed sensor 34 outputs speed information indicating the detected speed of electric bicycle 1 to control device 42 . Note that the vehicle speed sensor 34 may be a foil sensor, a magnet sensor, or the like, or may be a cycle computer that calculates based on ground speed, and may have any configuration as long as it can detect the speed of the electric bicycle 1.
モータユニット４０は、補助駆動力を出力することで、人力駆動力である踏力に補助駆動を加えて、チェーン１９を介して後輪１３に伝達する。モータユニット４０は、電動モータ４１と、制御装置４２と、を有している。モータユニット４０は、電動モータ４１及び制御装置４２を、樹脂製又は金属製の筐体に収納してユニット化されている。モータユニット４０は、車体１０に取り付けられている。
The motor unit 40 outputs auxiliary driving force, thereby adding the auxiliary driving force to the pedal force, which is the human driving force, and transmitting the auxiliary driving force to the rear wheel 13 via the chain 19. The motor unit 40 includes an electric motor 41 and a control device 42. The motor unit 40 is formed into a unit by housing an electric motor 41 and a control device 42 in a resin or metal casing. The motor unit 40 is attached to the vehicle body 10.
電動モータ４１は、車体１０の走行を補助するための補助駆動力を付加する。電動モータ４１は、制御装置４２による制御に基づいて、バッテリ５０からの電力を受けて駆動する。なお、電動モータ４１は、後述するようにバッテリ５０及び蓄電部７０からの電力を受けて駆動する場合もある。電動モータ４１は、補助駆動力としての回転トルクを、チェーン１９を介して後部スプロケットに伝達することで、後輪１３を回転させる。回転トルクは、人力駆動力に付加するための電動モータ４１による駆動力である補助駆動力、及び、電動自転車１に対する押して又は支えて歩く力に付与される補助力である補助駆動力である。電動モータ４１は、アシストモードを実行中に、ペダル１７への踏力に基づく人力駆動力に、補助駆動力を付加する。また、電動モータ４１は、押し歩きモードを実行中に、電動自転車１に対する押し歩く力に補助駆動力を付加する。また、電動モータ４１は、自走モードを実行中に、電動自転車１がユーザに支えられながら自走する補助駆動力を付加する。
The electric motor 41 adds auxiliary driving force to assist the traveling of the vehicle body 10. The electric motor 41 is driven by receiving power from the battery 50 under the control of the control device 42 . Note that the electric motor 41 may be driven by receiving electric power from the battery 50 and the power storage unit 70 as described later. The electric motor 41 rotates the rear wheel 13 by transmitting rotational torque as auxiliary driving force to the rear sprocket via the chain 19. The rotational torque is an auxiliary driving force that is a driving force by the electric motor 41 to be added to the human power driving force, and an auxiliary driving force that is an auxiliary force that is added to the force of pushing or supporting the electric bicycle 1 while walking. The electric motor 41 adds auxiliary driving force to the human power driving force based on the pedal force applied to the pedal 17 while executing the assist mode. Further, the electric motor 41 adds auxiliary driving force to the pushing force on the electric bicycle 1 while the pushing mode is being executed. Further, the electric motor 41 applies an auxiliary driving force to the electric bicycle 1 so that it can travel by itself while being supported by the user while the electric bicycle 1 is in the self-propelling mode.
制御装置４２は、例えば、マイコン（マイクロコントローラ）等で実現され、プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ（記憶部）、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサ等で構成される。なお、制御装置４２は、専用の電子回路で実現されてもよい。
The control device 42 is realized by, for example, a microcontroller, and includes a nonvolatile memory in which a program is stored, a volatile memory (storage unit) that is a temporary storage area for executing the program, and an input/output port. , a processor that executes programs, etc. Note that the control device 42 may be realized by a dedicated electronic circuit.
制御装置４２には、操作部２１、手動スイッチ２２、クランク回転センサ３１、モータ回転センサ３２、トルクセンサ３３、車速センサ３４、電動モータ４１、バッテリ５０、前照灯６０、及び蓄電部７０が電気的に接続される。制御装置４２には、操作部２１及び手動スイッチ２２によるそれぞれの操作信号、及び、各センサからの検知結果を示す情報が入力される。
The control device 42 includes an operating section 21, a manual switch 22, a crank rotation sensor 31, a motor rotation sensor 32, a torque sensor 33, a vehicle speed sensor 34, an electric motor 41, a battery 50, a headlamp 60, and a power storage section 70. connected. The control device 42 receives respective operation signals from the operation unit 21 and the manual switch 22, and information indicating detection results from each sensor.
制御装置４２は、電動自転車１の動作モードに応じて、電動モータ４１を駆動する。具体的には、制御装置４２は、アシストモードと、押し歩きモード又は自走モードとを切り替えてそれぞれのモードを実行する。アシストモードは、手動スイッチ２２が押下されて電源がオンされた後、ユーザが電動自転車１に乗車している場合に実行される。制御装置４２は、アシストモードを実行する場合、ペダル１７への踏力及び電動自転車１の速度等に基づいて、電動モータ４１が生成する補助駆動力の大きさを決定する。押し歩きモードは、ユーザが電動自転車１に乗車しておらず、手動スイッチ２２が押下されて電源がオン状態で、ユーザが電動自転車１の車体１０を押し歩く場合に実行される。自走モードは、押し歩きモードと同様に、ユーザが電動自転車１に乗車しておらず、電動自転車１の車体１０を支えながら歩く場合に実行される。自走モードにおいて、ユーザは、車体１０を前方に押す力を加えていない。また、制御装置４２は、押し歩きモードを実行する場合、電動自転車１に対する押し歩く力及び電動自転車１の速度等に基づいて、電動モータ４１が生成する補助駆動力の大きさを決定する。また、制御装置４２は、自走モードを実行する場合、電動モータ４１が生成する所定の補助駆動力の大きさを決定する。また、制御装置４２は、バッテリ５０から供給される電力を、電動モータ４１及び前照灯６０等に供給する。
The control device 42 drives the electric motor 41 according to the operating mode of the electric bicycle 1. Specifically, the control device 42 switches between an assist mode, a push-walking mode, or a self-propelled mode, and executes each mode. The assist mode is executed when the user is riding the electric bicycle 1 after the manual switch 22 is pressed and the power is turned on. When executing the assist mode, the control device 42 determines the magnitude of the auxiliary driving force generated by the electric motor 41 based on the pedal force applied to the pedals 17, the speed of the electric bicycle 1, and the like. The push-and-walk mode is executed when the user is not riding the electric bicycle 1 and the user pushes the body 10 of the electric bicycle 1 while the manual switch 22 is pressed and the power is turned on. The self-propelled mode, like the push-walking mode, is executed when the user is not riding the electric bicycle 1 and walks while supporting the body 10 of the electric bicycle 1. In the self-propelled mode, the user is not applying any force to push the vehicle body 10 forward. Furthermore, when executing the push-walking mode, the control device 42 determines the magnitude of the auxiliary driving force generated by the electric motor 41 based on the push-walking force on the electric bicycle 1, the speed of the electric bicycle 1, and the like. Further, when executing the self-propelled mode, the control device 42 determines the magnitude of the predetermined auxiliary driving force generated by the electric motor 41. Further, the control device 42 supplies electric power supplied from the battery 50 to the electric motor 41, the headlight 60, and the like.
制御装置４２は、制御部４３と、切替部４４と、を有している。
The control device 42 includes a control section 43 and a switching section 44.
制御部４３は、切替部４４を制御することにより、第１モードと、第２モードと、のいずれか一方に切り替える。第１モードは、バッテリ５０と電動モータ４１を含む負荷４５（図３参照）との間に蓄電部７０を直列に接続させるように切替部４４を制御するモードである。第２モードは、バッテリ５０と負荷４５との間に蓄電部７０を接続させないように切替部４４を制御するモードである。実施の形態では、制御部４３は、車速センサ３４で測定された電動自転車１の速度、モータ回転センサ３２で測定された電動モータ４１の回転数、電動モータ４１の出力するトルク、及びＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御におけるデューティ比のうちの少なくとも１つに応じて、切替部４４を自動的に制御する。
The control unit 43 switches to either the first mode or the second mode by controlling the switching unit 44. The first mode is a mode in which switching unit 44 is controlled to connect power storage unit 70 in series between battery 50 and load 45 (see FIG. 3) including electric motor 41. The second mode is a mode in which switching unit 44 is controlled so that power storage unit 70 is not connected between battery 50 and load 45. In the embodiment, the control unit 43 controls the speed of the electric bicycle 1 measured by the vehicle speed sensor 34, the rotation speed of the electric motor 41 measured by the motor rotation sensor 32, the torque output by the electric motor 41, and the PWM (Pulse The switching unit 44 is automatically controlled according to at least one of the duty ratios in the Width Modulation control.
切替部４４は、バッテリ５０及び負荷４５に対する蓄電部７０の接続を切り替えるための回路であり、複数のスイッチング素子を含んで構成される。
Switching unit 44 is a circuit for switching connection of power storage unit 70 to battery 50 and load 45, and includes a plurality of switching elements.
そして、実施の形態では、制御部４３と、切替部４４と、蓄電部７０とは、電力供給システム１００を構成している。電力供給システム１００の具体的な構成については、後述する［電力供給システム］にて詳細に説明する。
In the embodiment, the control unit 43, the switching unit 44, and the power storage unit 70 constitute the power supply system 100. The specific configuration of the power supply system 100 will be described in detail in [Power Supply System] below.
実施の形態では、制御装置４２は、モータユニット４０の筐体の内部に収納されているが、これに限られない。制御装置４２は、モータユニット４０とは別体で設けられていてもよい。また、制御装置４２のうち制御部４３と切替部４４は別体で設けられていてもよい。
In the embodiment, the control device 42 is housed inside the casing of the motor unit 40, but the present invention is not limited thereto. The control device 42 may be provided separately from the motor unit 40. Further, the control section 43 and the switching section 44 of the control device 42 may be provided separately.
バッテリ５０は、電動モータ４１の駆動用の電力を蓄電する蓄電池である。バッテリ５０は、例えばリチウムイオン電池等の二次電池であるが、キャパシタ等であってもよい。バッテリ５０は、モータユニット４０に電気的に接続されている。具体的には、バッテリ５０は、モータユニット４０の電動モータ４１に対して電力を供給する。
The battery 50 is a storage battery that stores power for driving the electric motor 41. The battery 50 is, for example, a secondary battery such as a lithium ion battery, but may also be a capacitor or the like. Battery 50 is electrically connected to motor unit 40. Specifically, the battery 50 supplies electric power to the electric motor 41 of the motor unit 40.
蓄電部７０は、電動モータ４１を含む負荷４５へ電力を供給するバッテリ５０とは別に設けられて、充電及び放電が可能である。実施の形態では、蓄電部７０は、リチウムイオンキャパシタである。リチウムイオンキャパシタは、バッテリ５０として用いられるリチウムイオン電池と比較して充電容量が小さいが、充放電の速度が速いという特性を有している。また、実施の形態では、蓄電部７０は、１つのリチウムイオンキャパシタで構成されているが、複数のリチウムイオンキャパシタで構成されていてもよい。この場合、蓄電部７０は、複数のリチウムイオンキャパシタを直列に接続して構成されていてもよいし、複数のリチウムイオンキャパシタを並列に接続して構成されていてもよい。
The power storage unit 70 is provided separately from the battery 50 that supplies power to the load 45 including the electric motor 41, and can be charged and discharged. In the embodiment, power storage unit 70 is a lithium ion capacitor. The lithium ion capacitor has a smaller charging capacity than the lithium ion battery used as the battery 50, but has a characteristic of fast charging and discharging speed. Further, in the embodiment, power storage unit 70 is configured with one lithium ion capacitor, but may be configured with a plurality of lithium ion capacitors. In this case, power storage unit 70 may be configured by connecting a plurality of lithium ion capacitors in series, or may be configured by connecting a plurality of lithium ion capacitors in parallel.
［電力供給システム］
次に、電力供給システム１００について説明する。まず、電力供給システム１００における切替部４４の具体的な構成について図３を用いて説明する。図３は、実施の形態に係る蓄電部７０、バッテリ５０、及び負荷４５の接続関係を例示するブロック図である。図３に示すように、バッテリ５０は、切替部４４及び負荷４５に電気的に接続されている。なお、バッテリ５０は、充放電用のコネクタを介して切替部４４及び負荷４５に電気的に接続されていてもよい。
[Power supply system]
Next, the power supply system 100 will be explained. First, a specific configuration of the switching unit 44 in the power supply system 100 will be described using FIG. 3. FIG. 3 is a block diagram illustrating a connection relationship among power storage unit 70, battery 50, and load 45 according to the embodiment. As shown in FIG. 3, the battery 50 is electrically connected to the switching unit 44 and the load 45. Note that the battery 50 may be electrically connected to the switching unit 44 and the load 45 via a charging/discharging connector.
切替部４４は、５つのスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ５を有している。スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ５は、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）である。なお、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ５は、いずれも上記ＭＯＳＦＥＴとは異なる電界効果トランジスタであってもよいし、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）であってもよい。
The switching section 44 has five switching elements SW1 to SW5. The switching elements SW1 to SW5 are, for example, MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors). Note that each of the switching elements SW1 to SW5 may be a field effect transistor different from the above-mentioned MOSFET, or may be, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
スイッチング素子ＳＷ１は、バッテリ５０と負荷４５とを繋ぐ高電位側の第１ラインＬ１及び低電位側の第２ラインＬ２のうちの第１ラインＬ１に設けられている。スイッチング素子ＳＷ１は、制御部４３から制御端子（ここでは、ゲート）に与えられる駆動信号により、オン／オフする。
The switching element SW1 is provided in the first line L1 of the first line L1 on the high potential side and the second line L2 on the low potential side that connect the battery 50 and the load 45. The switching element SW1 is turned on/off by a drive signal applied from the control section 43 to a control terminal (gate in this case).
スイッチング素子ＳＷ２は、第１ラインＬ１におけるバッテリ５０とスイッチング素子ＳＷ１との接続点と、蓄電部７０の正極との間に設けられている。スイッチング素子ＳＷ３は、第１ラインＬ１におけるスイッチング素子ＳＷ１と負荷４５との接続点と、蓄電部７０の負極との間に設けられている。スイッチング素子ＳＷ２及びスイッチング素子ＳＷ３は、それぞれ制御部４３から制御端子（ここでは、ゲート）に与えられる駆動信号により、同時にオン／オフする。なお、ここでいう「同時」は、完全に同時であるという意味の他、若干の時間差を許容した殆ど同時であるという意味も含む。以降の説明においても同様である。
Switching element SW2 is provided between the connection point between battery 50 and switching element SW1 in first line L1 and the positive electrode of power storage unit 70. Switching element SW3 is provided between the connection point between switching element SW1 and load 45 on first line L1 and the negative electrode of power storage unit 70. The switching element SW2 and the switching element SW3 are turned on/off simultaneously by drive signals applied from the control section 43 to the control terminals (gates in this case), respectively. Note that "simultaneously" here includes not only the meaning of completely simultaneous, but also the meaning of almost simultaneous, allowing for a slight time difference. The same applies to the following explanation.
スイッチング素子ＳＷ４は、第１ラインＬ１におけるスイッチング素子ＳＷ１と負荷４５との接続点と、蓄電部７０の正極との間に設けられている。スイッチング素子ＳＷ５は、第１ラインＬ１におけるバッテリ５０とスイッチング素子ＳＷ１との接続点と、蓄電部７０の負極との間に設けられている。スイッチング素子ＳＷ４及びスイッチング素子ＳＷ５は、それぞれ制御部４３から制御端子（ここでは、ゲート）に与えられる駆動信号により、同時にオン／オフする。
Switching element SW4 is provided between the connection point between switching element SW1 and load 45 on first line L1 and the positive electrode of power storage unit 70. Switching element SW5 is provided between the connection point between battery 50 and switching element SW1 in first line L1 and the negative electrode of power storage unit 70. The switching element SW4 and the switching element SW5 are turned on/off simultaneously by drive signals applied from the control section 43 to the control terminals (gates in this case), respectively.
次に、制御部４３による制御例について図３及び図４を用いて説明する。図４は、実施の形態に係る制御部４３の制御例の説明図である。なお、図４では、切替部４４の構成は図示せず、バッテリ５０、負荷４５、及び蓄電部７０の接続関係のみを図示している。
Next, an example of control by the control unit 43 will be described using FIGS. 3 and 4. FIG. 4 is an explanatory diagram of a control example of the control unit 43 according to the embodiment. Note that in FIG. 4, the configuration of the switching unit 44 is not illustrated, and only the connection relationship between the battery 50, the load 45, and the power storage unit 70 is illustrated.
図４の（ａ）は、制御部４３による第２モードでの制御例を示す。第２モードでは、制御部４３は、スイッチング素子ＳＷ１がオン、スイッチング素子ＳＷ２～ＳＷ４がオフとなるように切替部４４を制御する。第２モードでは、バッテリ５０と負荷４５との間に蓄電部７０が接続されていない。このため、負荷４５は、バッテリ５０からの電力供給のみを受けることになる。第２モードは、例えば負荷４５を駆動する用途で蓄電部７０を用いない場合に選択される。具体的には、第２モードは、例えば電動モータ４１が出力するトルクが閾値以下である場合に選択される。
FIG. 4A shows an example of control in the second mode by the control unit 43. In the second mode, the control section 43 controls the switching section 44 so that the switching element SW1 is turned on and the switching elements SW2 to SW4 are turned off. In the second mode, power storage unit 70 is not connected between battery 50 and load 45. Therefore, the load 45 receives power only from the battery 50. The second mode is selected, for example, when power storage unit 70 is not used for driving load 45. Specifically, the second mode is selected, for example, when the torque output by the electric motor 41 is less than or equal to a threshold value.
図４の（ｂ）は、制御部４３による第１モードでの制御例、特には逆接続モードでの制御例を示す。逆接続モードでは、制御部４３は、スイッチング素子ＳＷ１、スイッチング素子ＳＷ４、及びスイッチング素子ＳＷ５がオフ、スイッチング素子ＳＷ２及びスイッチング素子ＳＷ３がオンとなるように切替部４４を制御する。逆接続モードでは、バッテリ５０に対して蓄電部７０及び負荷４５が直列に接続される。そして、逆接続モードでは、蓄電部７０の正極がバッテリ５０の正極に、蓄電部７０の負極が負荷４５に接続されるため、蓄電部７０はバッテリ５０からの電力供給を受けて充電される。
FIG. 4B shows an example of control by the control unit 43 in the first mode, particularly an example of control in the reverse connection mode. In the reverse connection mode, the control unit 43 controls the switching unit 44 so that the switching element SW1, the switching element SW4, and the switching element SW5 are turned off, and the switching element SW2 and the switching element SW3 are turned on. In the reverse connection mode, power storage unit 70 and load 45 are connected in series to battery 50 . In the reverse connection mode, the positive electrode of power storage unit 70 is connected to the positive electrode of battery 50 and the negative electrode of power storage unit 70 is connected to load 45, so power storage unit 70 is charged by receiving power from battery 50.
したがって、負荷４５には、バッテリ５０の電源電圧から蓄電部７０の充電電圧を減じた電圧が印加される。例えば、バッテリ５０の電源電圧が２５Ｖ、蓄電部７０の充電電圧が３Ｖである場合、負荷４５には、バッテリ５０の電源電圧から蓄電部７０の充電電圧を減じた２２Ｖが印加されることになる。つまり、逆接続モードでは、蓄電部７０は、バッテリ５０の電源電圧を降圧して負荷４５へ印加する降圧回路として機能する。
Therefore, a voltage obtained by subtracting the charging voltage of power storage unit 70 from the power supply voltage of battery 50 is applied to load 45 . For example, if the power supply voltage of battery 50 is 25V and the charging voltage of power storage unit 70 is 3V, 22V, which is the power supply voltage of battery 50 minus the charging voltage of power storage unit 70, will be applied to load 45. . That is, in the reverse connection mode, power storage unit 70 functions as a step-down circuit that steps down the power supply voltage of battery 50 and applies it to load 45 .
このように、制御部４３は、第１モードにおいて、バッテリ５０と負荷４５との間に、バッテリ５０からの電力によって蓄電部７０を充電する向きに蓄電部７０を接続させるように切替部４４を制御する逆接続モードを更に有している。逆接続モードは、例えば電動自転車１の発進時等の電動自転車１の速度が比較的低く、かつ、電動モータ４１が比較的高いトルクを出力する必要がある場合に選択される。
In this way, in the first mode, control unit 43 controls switching unit 44 to connect power storage unit 70 between battery 50 and load 45 in a direction in which power storage unit 70 is charged by electric power from battery 50. It further has a reverse connection mode to control. The reverse connection mode is selected when the speed of the electric bicycle 1 is relatively low, such as when the electric bicycle 1 is started, and the electric motor 41 needs to output a relatively high torque.
図４の（ｃ）は、制御部４３による第１モードでの制御例、特には正接続モードでの制御例を示す。正接続モードでは、制御部４３は、スイッチング素子ＳＷ１、スイッチング素子ＳＷ２、及びスイッチング素子ＳＷ３がオフ、スイッチング素子ＳＷ４及びスイッチング素子ＳＷ５がオンとなるように切替部４４を制御する。正接続モードでは、負荷４５に対してバッテリ５０及び蓄電部７０が直列に接続される。そして、正接続モードでは、蓄電部７０の負極がバッテリ５０の正極に、蓄電部７０の正極が負荷４５に接続されるため、蓄電部７０は負荷４５に対して蓄積した電気エネルギーを放電する。
FIG. 4C shows an example of control by the control unit 43 in the first mode, particularly an example of control in the normal connection mode. In the normal connection mode, the control unit 43 controls the switching unit 44 so that the switching element SW1, the switching element SW2, and the switching element SW3 are turned off, and the switching element SW4 and the switching element SW5 are turned on. In the normal connection mode, battery 50 and power storage unit 70 are connected in series to load 45 . In the positive connection mode, the negative electrode of power storage unit 70 is connected to the positive electrode of battery 50 and the positive electrode of power storage unit 70 is connected to load 45, so power storage unit 70 discharges the stored electrical energy to load 45.
したがって、負荷４５には、バッテリ５０の電源電圧に蓄電部７０の充電電圧を加えた電圧が印加される。例えば、バッテリ５０の電源電圧が２５Ｖ、蓄電部７０の充電電圧が３Ｖである場合、負荷４５には、バッテリ５０の電源電圧に蓄電部７０の充電電圧を加えた２８Ｖが印加されることになる。つまり、正接続モードでは、蓄電部７０は、バッテリ５０の電源電圧を昇圧して負荷４５へ印加する昇圧回路として機能する。
Therefore, a voltage obtained by adding the charging voltage of power storage unit 70 to the power supply voltage of battery 50 is applied to load 45 . For example, if the power supply voltage of battery 50 is 25V and the charging voltage of power storage unit 70 is 3V, 28V, which is the sum of the power supply voltage of battery 50 and the charging voltage of power storage unit 70, will be applied to load 45. . That is, in the normal connection mode, power storage unit 70 functions as a booster circuit that boosts the power supply voltage of battery 50 and applies it to load 45 .
このように、制御部４３は、第１モードにおいて、バッテリ５０と負荷４５との間に、蓄電部７０が負荷４５に向けて放電する向きに蓄電部７０を接続させるように切替部４４を制御する正接続モードを更に有している。正接続モードは、例えば電動自転車１の速度が比較的高く、かつ、電動モータ４１が比較的高いトルクを出力する必要がある場合に選択される。
In this way, the control unit 43 controls the switching unit 44 to connect the power storage unit 70 between the battery 50 and the load 45 in the direction in which the power storage unit 70 discharges toward the load 45 in the first mode. It also has a normal connection mode. The normal connection mode is selected, for example, when the speed of the electric bicycle 1 is relatively high and the electric motor 41 needs to output a relatively high torque.
実施の形態では、制御部４３は、第２モードにおいて、図５及び図６に示すいずれかの動作を更に実行するモードを有している。図５は、実施の形態に係る制御部４３の他の制御例の説明図である。図６は、実施の形態に係る制御部４３の更に他の制御例の説明図である。なお、図５及び図６では、切替部４４の構成は図示していない。図５では、バッテリ５０、負荷４５、蓄電部７０、及び後述する電圧変換部８０の接続関係のみを図示している。また、図６では、バッテリ５０、負荷４５、蓄電部７０、及び後述するデバイス９０の接続関係のみを図示している。
In the embodiment, the control unit 43 has a mode in which it further executes one of the operations shown in FIGS. 5 and 6 in the second mode. FIG. 5 is an explanatory diagram of another control example of the control unit 43 according to the embodiment. FIG. 6 is an explanatory diagram of still another control example of the control unit 43 according to the embodiment. Note that the configuration of the switching section 44 is not illustrated in FIGS. 5 and 6. In FIG. 5, only the connection relationship between battery 50, load 45, power storage unit 70, and voltage conversion unit 80, which will be described later, is illustrated. Further, in FIG. 6, only the connection relationship between the battery 50, the load 45, the power storage unit 70, and a device 90 described later is illustrated.
図５は、制御部４３による第２モードでの制御例、特にはバッテリ充電モードでの制御例を示す。バッテリ充電モードでは、制御部４３は、スイッチング素子ＳＷ１がオン、スイッチング素子ＳＷ２～ＳＷ４がオフとなるように切替部４４を制御する。また、制御部４３は、蓄電部７０の正極及び負極を電圧変換部８０の一対の入力端子に接続させるように切替部４４を制御する。すなわち、蓄電部７０と電圧変換部８０との間にはスイッチング素子（図示せず）が設けられており、制御部４３は、当該スイッチング素子をオンにすることにより、蓄電部７０と電圧変換部８０とを電気的に接続する。
FIG. 5 shows an example of control in the second mode by the control unit 43, particularly an example of control in the battery charging mode. In the battery charging mode, the control unit 43 controls the switching unit 44 so that the switching element SW1 is turned on and the switching elements SW2 to SW4 are turned off. Further, control unit 43 controls switching unit 44 to connect the positive and negative electrodes of power storage unit 70 to a pair of input terminals of voltage conversion unit 80 . That is, a switching element (not shown) is provided between power storage unit 70 and voltage conversion unit 80, and control unit 43 switches power storage unit 70 and voltage conversion unit by turning on the switching element. 80 is electrically connected.
電圧変換部８０は、蓄電部７０の充電電圧を昇圧し、昇圧した電圧をバッテリ５０に印加する昇圧型のコンバータである。なお、蓄電部７０の出力可能な電圧によっては、電圧変換部８０は、蓄電部７０の充電電圧を降圧し、降圧した電圧をバッテリ５０に印加する降圧型のコンバータであってもよい。つまり、バッテリ充電モードでは、バッテリ５０からの電力供給を受けて充電された蓄電部７０が、蓄積した電気エネルギーをバッテリ５０へ返却する。
Voltage converter 80 is a boost converter that boosts the charging voltage of power storage unit 70 and applies the boosted voltage to battery 50. Note that depending on the voltage that power storage unit 70 can output, voltage conversion unit 80 may be a step-down converter that steps down the charging voltage of power storage unit 70 and applies the stepped-down voltage to battery 50. That is, in the battery charging mode, power storage unit 70 that has been charged by receiving power supply from battery 50 returns the stored electrical energy to battery 50 .
このように、制御部４３は、第２モードにおいて、蓄電部７０を放電する向きで、昇圧型の電圧変換部８０を介して蓄電部７０をバッテリ５０に接続させるように切替部４４を制御するバッテリ充電モードを更に有している。バッテリ充電モードは、例えば蓄電部７０が十分に充電されており、電動自転車１の停止時等においてバッテリ５０を充電する場合に選択される。
Thus, in the second mode, control unit 43 controls switching unit 44 to connect power storage unit 70 to battery 50 via step-up voltage conversion unit 80 in the direction of discharging power storage unit 70. It also has a battery charging mode. The battery charging mode is selected, for example, when the power storage unit 70 is sufficiently charged and the battery 50 is charged when the electric bicycle 1 is stopped.
図６は、制御部４３による第２モードでの制御例、特には給電モードでの制御例を示す。給電モードでは、制御部４３は、スイッチング素子ＳＷ１がオン、スイッチング素子ＳＷ２～ＳＷ４がオフとなるように切替部４４を制御する。また、制御部４３は、蓄電部７０の正極及び負極をデバイス９０に接続させるように切替部４４を制御する。すなわち、蓄電部７０とデバイス９０との間にはスイッチング素子（図示せず）が設けられており、制御部４３は、当該スイッチング素子をオンにすることにより、蓄電部７０とデバイス９０とを電気的に接続する。
FIG. 6 shows an example of control in the second mode by the control unit 43, particularly an example of control in the power feeding mode. In the power feeding mode, the control unit 43 controls the switching unit 44 so that the switching element SW1 is turned on and the switching elements SW2 to SW4 are turned off. Control unit 43 also controls switching unit 44 to connect the positive and negative electrodes of power storage unit 70 to device 90 . That is, a switching element (not shown) is provided between power storage unit 70 and device 90, and control unit 43 connects power storage unit 70 and device 90 with electricity by turning on the switching element. Connect to
デバイス９０は、負荷４５とは異なる電動自転車１の１以上の付属品であって、例えば操作部２１等のＨＭＩ（Human Machine Interface）、変速機１８、電動によるシート調整デバイス、又は電動によるサスペンション調整デバイス等を含み得る。また、デバイス９０は、例えば電動によるハンドル操作デバイス、グリップヒータ、電動によるブレーキ操作デバイス、又は電動によるサドル操作デバイス等を含み得る。また、デバイス９０は、例えば前照灯６０、尾灯、若しくは補助灯等のライト、電動によるタイヤ操舵デバイス、各種センサ、又はスマートフォン等のユーザが所有する機器等を含み得る。さらに、デバイス９０は、例えばリアシートの電動による座席操作デバイス、リアシートの電動によるベルト操作デバイス、電動によるスタンド操作デバイス、電動による施錠装置、又はカメラ等を含み得る。
The device 90 is one or more accessories of the electric bicycle 1 that are different from the load 45, and includes, for example, an HMI (Human Machine Interface) such as the operation unit 21, the transmission 18, an electric seat adjustment device, or an electric suspension adjustment device. may include devices and the like. Further, the device 90 may include, for example, an electric steering wheel operation device, a grip heater, an electric brake operation device, an electric saddle operation device, or the like. Further, the device 90 may include, for example, a light such as a headlight 60, a taillight, or an auxiliary light, an electric tire steering device, various sensors, or equipment owned by a user such as a smartphone. Further, the device 90 may include, for example, a rear seat electric seat operation device, a rear seat electric belt operation device, an electric stand operation device, an electric locking device, a camera, or the like.
このように、制御部４３は、第２モードにおいて、蓄電部７０を放電する向きで、負荷４５とは異なるデバイス９０に蓄電部７０を接続させるように切替部４４を制御する給電モードを更に有している。給電モードは、例えば蓄電部７０が十分に充電されており、バッテリ５０を用いずにデバイス９０に電力供給を行う場合に選択される。
In this way, control unit 43 further has a power feeding mode in which switching unit 44 is controlled to connect power storage unit 70 to device 90 different from load 45 in the direction of discharging power storage unit 70 in the second mode. are doing. The power supply mode is selected, for example, when power storage unit 70 is sufficiently charged and power is to be supplied to device 90 without using battery 50.
なお、実施の形態では、給電モードにおいては、蓄電部７０の充電電圧がデバイス９０に供給されているが、例えば昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータにより蓄電部７０の充電電圧を昇圧した電圧をデバイス９０に供給してもよい。また、給電モードにおいては、例えば降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータにより蓄電部７０の充電電圧を降圧した電圧をデバイス９０に供給してもよい。
Note that in the embodiment, in the power supply mode, the charging voltage of the power storage unit 70 is supplied to the device 90; however, for example, the charging voltage of the power storage unit 70 is boosted by a step-up DC/DC converter, may be supplied to Further, in the power supply mode, a voltage obtained by stepping down the charging voltage of power storage unit 70 using, for example, a step-down DC/DC converter may be supplied to device 90.
［作用効果］
以下、実施の形態に係る電力供給システム１００の作用効果について説明する。上述のように、電力供給システム１００は、バッテリ５０と負荷４５との間に蓄電部７０を直列に接続させるか否かを切り替えることにより、蓄電部７０の充電電圧を利用して、負荷４５に印加される電圧を調整することが可能である。このため、電力供給システム１００は、電動モータ４１を含む負荷４５に対する電力供給の効率化を図りやすい、という利点がある。
[Effect]
The effects of the power supply system 100 according to the embodiment will be described below. As described above, power supply system 100 switches whether or not to connect power storage unit 70 in series between battery 50 and load 45 to supply power to load 45 using the charging voltage of power storage unit 70. It is possible to adjust the applied voltage. Therefore, the power supply system 100 has the advantage that it is easy to efficiently supply power to the load 45 including the electric motor 41.
例えば、バッテリ５０のみで負荷４５に電力供給を行う場合、バッテリ５０の電源電圧が比較的高くなると、電動モータ４１の効率が低下する、言い換えれば発熱量が大きくなる、という課題がある。すなわち、電動モータ４１への印加電圧をＰＷＭ制御することで電動モータ４１に流れる電流を制御する場合を考える。電動モータ４１の出力が同じであるとして、電動モータ４１に印加される電圧が高い場合、デューティ比は小さくなるが、電動モータ４１に流れる電流は大きくなる。一方、電動モータ４１に印加される電圧が低い場合、デューティ比は大きくなるが、電動モータ４１に流れる電流は小さくなる。
For example, when power is supplied to the load 45 only by the battery 50, there is a problem that when the power supply voltage of the battery 50 becomes relatively high, the efficiency of the electric motor 41 decreases, in other words, the amount of heat generated increases. In other words, consider a case where the current flowing through the electric motor 41 is controlled by PWM controlling the voltage applied to the electric motor 41. Assuming that the output of the electric motor 41 is the same, when the voltage applied to the electric motor 41 is high, the duty ratio becomes small, but the current flowing through the electric motor 41 becomes large. On the other hand, when the voltage applied to the electric motor 41 is low, the duty ratio becomes large, but the current flowing through the electric motor 41 becomes small.
ここで、電動モータ４１での発熱量が小さい程、電動モータ４１の効率が良くなるが、発熱量は、電動モータ４１に流れる電流の２乗に概ね比例し、かつ、デューティ比に概ね比例する。したがって、電動モータ４１に流れる電流が大きい場合（つまり、電動モータ４１に印加される電圧が高い場合）、電動モータ４１に流れる電流が小さい場合（つまり、電動モータ４１に印加される電圧が低い場合）と比較して発熱量が大きくなるため、電動モータ４１の効率も低下する。
Here, the smaller the amount of heat generated by the electric motor 41, the better the efficiency of the electric motor 41 becomes. However, the amount of heat generated is approximately proportional to the square of the current flowing through the electric motor 41, and approximately proportional to the duty ratio. . Therefore, when the current flowing through the electric motor 41 is large (that is, when the voltage applied to the electric motor 41 is high), and when the current flowing through the electric motor 41 is small (that is, when the voltage applied to the electric motor 41 is low) ), the efficiency of the electric motor 41 also decreases.
これに対して、電力供給システム１００では、制御部４３が逆接続モードで切替部４４を制御して、蓄電部７０を降圧回路として利用することにより、バッテリ５０のみで負荷４５に電力供給を行う場合と比較して、負荷４５（つまり、電動モータ４１）への印加電圧を低くすることができる。したがって、電力供給システム１００では、バッテリ５０のみで負荷４５に電力供給を行う場合と比較して、電動モータ４１での発熱量を小さくすることができ、電動モータ４１の効率を向上させることができる。つまり、電力供給システム１００は、電動モータ４１を含む負荷４５に対する電力供給の効率化を図りやすい、という利点がある。また、電力供給システム１００は、電動モータ４１の効率を向上させることにより、バッテリ５０の１度の充電による電動車両（電動自転車１）の走行距離を延長させることも期待できる。
On the other hand, in the power supply system 100, the control unit 43 controls the switching unit 44 in the reverse connection mode and uses the power storage unit 70 as a step-down circuit to supply power to the load 45 using only the battery 50. In this case, the voltage applied to the load 45 (that is, the electric motor 41) can be lowered. Therefore, in the power supply system 100, the amount of heat generated by the electric motor 41 can be reduced compared to the case where power is supplied to the load 45 only by the battery 50, and the efficiency of the electric motor 41 can be improved. . In other words, the power supply system 100 has the advantage that it is easy to efficiently supply power to the load 45 including the electric motor 41. Furthermore, by improving the efficiency of the electric motor 41, the power supply system 100 can also be expected to extend the travel distance of the electric vehicle (electric bicycle 1) with one charge of the battery 50.
なお、蓄電部７０を用いる代わりに、降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータを用いることも考えられる。しかしながら、電動モータ４１への供給電力のように比較的大きい電力を扱うＤＣ／ＤＣコンバータは、大型でかつコストが高い、という課題がある。これに対して、電力供給システム１００を用いれば、上記のようなＤＣ／ＤＣコンバータを用いなくて済むので、電動車両（電動自転車１）に掛かるコストを抑制することができ、かつ、サイズの大型化を抑制することができる。
Note that instead of using power storage unit 70, it is also possible to use a step-down DC/DC converter. However, there are problems in that a DC/DC converter that handles relatively large electric power such as the electric power supplied to the electric motor 41 is large and expensive. On the other hand, if the power supply system 100 is used, there is no need to use a DC/DC converter as described above, so it is possible to suppress the cost of an electric vehicle (electric bicycle 1), and it is possible to reduce the cost of an electric vehicle (electric bicycle 1). It is possible to suppress the
また、電力供給システム１００では、例えば電動モータ４１が一時的に高い出力を要求される場合において、制御部４３が正接続モードで切替部４４を制御して、蓄電部７０を昇圧回路として利用することができる。したがって、電力供給システム１００では、バッテリ５０のみで負荷４５に電力供給を行う場合と比較して、電動モータ４１が一時的に高い出力を要求される場合においても、電動モータ４１の印加電圧を高くすることで対応することが可能である。つまり、電力供給システム１００は、電動モータ４１を含む負荷４５に対する電力供給の効率化を図りやすい、という利点がある。
Further, in the power supply system 100, for example, when the electric motor 41 is temporarily required to have a high output, the control unit 43 controls the switching unit 44 in the normal connection mode to use the power storage unit 70 as a booster circuit. be able to. Therefore, in the power supply system 100, the voltage applied to the electric motor 41 is increased even when a high output is temporarily required from the electric motor 41, compared to when power is supplied to the load 45 using only the battery 50. It is possible to respond by doing this. In other words, the power supply system 100 has the advantage that it is easy to efficiently supply power to the load 45 including the electric motor 41.
（その他変形例等）
以上、本開示について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態等に限定されるものではない。
(Other variations, etc.)
Although the present disclosure has been described above based on the embodiments, the present disclosure is not limited to these embodiments.
実施の形態において、制御部４３は、以下に列挙する機能を有していてもよい。
In the embodiment, the control unit 43 may have the functions listed below.
例えば、制御部４３は、蓄電部７０の保護機能を有していてもよい。具体的には、制御部４３は、蓄電部７０の充電電圧が規定電圧の範囲を逸脱した場合、又は蓄電部７０の温度が規定温度の範囲を逸脱した場合に、第２モードで切替部４４を制御することにより、蓄電部７０の充放電を停止させる機能を有していてもよい。
For example, control unit 43 may have a protection function for power storage unit 70. Specifically, control unit 43 switches switching unit 44 in the second mode when the charging voltage of power storage unit 70 deviates from the specified voltage range or when the temperature of power storage unit 70 deviates from the specified temperature range. It may have a function of stopping charging and discharging of power storage unit 70 by controlling.
また、例えば、制御部４３は、蓄電部７０の残量を管理する機能を有していてもよい。具体的には、制御部４３は、蓄電部７０の残量が第１閾値以上であって満充電に近い状態では、逆接続モードの実行を禁止してもよい。また、制御部４３は、蓄電部７０の残量が第２閾値（＜第１閾値）以下であって空に近い状態では、正接続モードの実行を禁止してもよい。
Further, for example, the control unit 43 may have a function of managing the remaining amount of the power storage unit 70. Specifically, control unit 43 may prohibit execution of the reverse connection mode when the remaining amount of power storage unit 70 is equal to or higher than the first threshold and is close to full charge. Further, the control unit 43 may prohibit execution of the normal connection mode when the remaining amount of the power storage unit 70 is less than or equal to the second threshold (<the first threshold) and is almost empty.
また、例えば、蓄電部７０が複数のリチウムイオンキャパシタで構成されている場合、制御部４３は、複数のリチウムイオンキャパシタのバランス補正機能を有していてもよい。具体的には、制御部４３は、直列に接続される複数のリチウムイオンキャパシタの各々の充電電圧が均一になるように、各リチウムイオンキャパシタの接続を制御してもよい。
Further, for example, when power storage unit 70 is configured with a plurality of lithium ion capacitors, control unit 43 may have a balance correction function for the plurality of lithium ion capacitors. Specifically, the control unit 43 may control the connection of each lithium ion capacitor so that the charging voltage of each of the plurality of lithium ion capacitors connected in series becomes uniform.
また、例えば、蓄電部７０が複数のリチウムイオンキャパシタで構成されている場合、制御部４３は、蓄電部７０の出力電圧を調整する機能を有していてもよい。具体的には、制御部４３は、デバイス９０で要求される電力又はデバイス９０の消費電力に応じて、直列に接続される複数のリチウムイオンキャパシタの接続数を切り替えることで、蓄電部７０の出力電圧を調整してもよい。
Further, for example, when power storage unit 70 is configured with a plurality of lithium ion capacitors, control unit 43 may have a function of adjusting the output voltage of power storage unit 70. Specifically, control unit 43 controls the output of power storage unit 70 by switching the number of connected lithium ion capacitors connected in series according to the power required by device 90 or the power consumption of device 90. The voltage may be adjusted.
また、例えば、制御部４３は、バッテリ５０の出力電圧を一定に維持する定電圧制御を実行する機能を有していてもよい。具体的には、制御部４３は、バッテリ５０の充電電圧と蓄電部７０の出力電圧との和が一定になるように、切替部４４を制御してもよい。
Further, for example, the control unit 43 may have a function of performing constant voltage control to maintain the output voltage of the battery 50 constant. Specifically, control unit 43 may control switching unit 44 so that the sum of the charging voltage of battery 50 and the output voltage of power storage unit 70 is constant.
また、実施の形態において、制御装置４２は、以下に列挙する機能を有していてもよい。
Further, in the embodiment, the control device 42 may have the functions listed below.
例えば、制御装置４２は、バッテリ５０の保護機能を有していてもよい。具体的には、制御装置４２は、バッテリ５０の充電電圧が規定電圧の範囲を逸脱した場合、又はバッテリ５０の温度が規定温度の範囲を逸脱した場合に、バッテリ５０の充放電を停止させる機能を有していてもよい。
For example, the control device 42 may have a protection function for the battery 50. Specifically, the control device 42 has a function to stop charging and discharging the battery 50 when the charging voltage of the battery 50 deviates from a specified voltage range or when the temperature of the battery 50 deviates from a specified temperature range. It may have.
また、例えば、制御装置４２は、バッテリ５０の残量を管理する機能を有していてもよい。具体的には、制御装置４２は、バッテリ５０の残量が第３閾値以上であって満充電に近い状態では、充電を禁止してもよい。また、制御装置４２は、バッテリ５０の残量が第４閾値（＜第３閾値）以下であって空に近い状態では、放電を禁止してもよい。
Further, for example, the control device 42 may have a function of managing the remaining amount of the battery 50. Specifically, the control device 42 may prohibit charging when the remaining amount of the battery 50 is equal to or higher than a third threshold and is close to being fully charged. Further, the control device 42 may prohibit discharging when the remaining capacity of the battery 50 is below a fourth threshold (<third threshold) and is nearly empty.
実施の形態において、蓄電部７０は、バッテリ５０からの電力供給を受けて充電する他に、例えば電動自転車１のブレーキ時に発生する回生エネルギーにより充電されてもよい。
In the embodiment, in addition to being charged by receiving power from the battery 50, the power storage unit 70 may be charged by regenerated energy generated during braking of the electric bicycle 1, for example.
実施の形態では、制御部４３は、車速センサ３４及びモータ回転センサ３２の測定結果に基づいて切替部４４を自動的に制御しているが、これに限られない。例えば、制御部４３は、上記のセンサに限らず、その他のセンサの測定結果に基づいて切替部４４を自動的に制御してもよいし、バッテリ５０、蓄電部７０、車体１０、又は負荷４５の各々の状態に基づいて切替部４４を自動的に制御してもよい。また、例えば、制御部４３は、操作部２１でのユーザの操作入力に基づいて、切替部４４を制御してもよい。
In the embodiment, the control unit 43 automatically controls the switching unit 44 based on the measurement results of the vehicle speed sensor 34 and the motor rotation sensor 32, but the present invention is not limited thereto. For example, the control unit 43 may automatically control the switching unit 44 based on the measurement results of not only the above-mentioned sensors but also other sensors, or the control unit 43 may automatically control the switching unit 44 based on the measurement results of other sensors. The switching unit 44 may be automatically controlled based on each state. Further, for example, the control unit 43 may control the switching unit 44 based on a user's operation input on the operation unit 21.
実施の形態では、蓄電部７０はリチウムイオンキャパシタであるが、これに限られない。例えば、蓄電部７０は、リチウムイオンキャパシタの代わりに、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ニカド電池、鉛電池、電気二重層キャパシタ、又は電解コンデンサ等の他の蓄電デバイスであってもよい。
In the embodiment, power storage unit 70 is a lithium ion capacitor, but is not limited to this. For example, instead of the lithium ion capacitor, the power storage unit 70 may be another power storage device such as a lithium ion battery, a nickel metal hydride battery, a nickel cadmium battery, a lead battery, an electric double layer capacitor, or an electrolytic capacitor.
実施の形態では、蓄電部７０は、クランク１６及びモータユニット４０の周辺に取り付けられているが、これに限られない。例えば、蓄電部７０は、モータユニット４０の筐体の内部に配置されていてもよい。また、例えば、蓄電部７０は、バッテリ５０の筐体の内部に配置されていてもよい。すなわち、蓄電部７０は、電動自転車１に取り付けられていれば、どの位置に配置されていてもよい。
In the embodiment, the power storage unit 70 is attached around the crank 16 and the motor unit 40, but the present invention is not limited thereto. For example, power storage unit 70 may be placed inside the casing of motor unit 40. Further, for example, power storage unit 70 may be placed inside the casing of battery 50. That is, power storage unit 70 may be placed at any position as long as it is attached to electric bicycle 1.
実施の形態では、蓄電部７０は１つであるが、複数であってもよい。この場合、複数の蓄電部７０は、分散して電動自転車１に配置されていてもよい。
In the embodiment, there is one power storage unit 70, but there may be a plurality of power storage units 70. In this case, the plurality of power storage units 70 may be distributed and arranged in the electric bicycle 1.
実施の形態では、制御装置４２が負荷４５、バッテリ５０、及び蓄電部７０の各々について制御しているが、これに限られない。例えば、負荷４５、バッテリ５０、及び蓄電部７０の各々が対応する制御部を有しており、これらの制御部が通信して連携することにより、負荷４５、バッテリ５０、及び蓄電部７０の各々について制御してもよい。この場合、例えば蓄電部７０に対応する制御部が、電力供給システム１００の制御部４３として機能してもよい。
In the embodiment, control device 42 controls each of load 45, battery 50, and power storage unit 70, but the present invention is not limited thereto. For example, each of the load 45, the battery 50, and the power storage unit 70 has a corresponding control unit, and these control units communicate and cooperate to control each of the load 45, the battery 50, and the power storage unit 70. may be controlled. In this case, for example, a control unit corresponding to power storage unit 70 may function as control unit 43 of power supply system 100.
また、上記実施の形態に係る電力供給システム１００、及び電動自転車１に用いられる各処理部は、典型的に集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。
Further, each processing unit used in the power supply system 100 and the electric bicycle 1 according to the embodiment described above is typically realized as an LSI, which is an integrated circuit. These may be integrated into one chip individually, or may be integrated into one chip including some or all of them.
また、集積回路化はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、又はＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
Further, circuit integration is not limited to LSI, and may be realized using a dedicated circuit or a general-purpose processor. An FPGA (Field Programmable Gate Array) that can be programmed after the LSI is manufactured, or a reconfigurable processor that can reconfigure the connections and settings of circuit cells inside the LSI may be used.
なお、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵ又はプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスク又は半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
Note that in each of the above embodiments, each component may be configured with dedicated hardware, or may be realized by executing a software program suitable for each component. Each component may be realized by a program execution unit such as a CPU or a processor reading and executing a software program recorded on a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
また、上記で用いた数字は、全て本開示を具体的に説明するために例示するものであり、本開示の実施の形態は例示された数字に制限されない。
Moreover, all the numbers used above are exemplified to specifically explain the present disclosure, and the embodiments of the present disclosure are not limited to the illustrated numbers.
また、ブロック図における機能ブロックの分割は一例であり、複数の機能ブロックを一つの機能ブロックとして実現したり、一つの機能ブロックを複数に分割したり、一部の機能を他の機能ブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数の機能ブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。
Furthermore, the division of functional blocks in the block diagram is just an example; multiple functional blocks can be realized as one functional block, one functional block can be divided into multiple functional blocks, or some functions can be moved to other functional blocks. You can. Further, functions of a plurality of functional blocks having similar functions may be processed in parallel or in a time-sharing manner by a single piece of hardware or software.
また、フローチャートにおける各ステップが実行される順序は、本開示を具体的に説明するために例示するためであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記ステップの一部が、他のステップと同時（並列）に実行されてもよい。
Further, the order in which the steps in the flowchart are executed is for illustrative purposes to specifically explain the present disclosure, and may be in an order other than the above. Further, some of the above steps may be executed simultaneously (in parallel) with other steps.
その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
In addition, this invention also includes forms obtained by making various modifications to the embodiments that those skilled in the art can think of, and forms realized by arbitrarily combining the components and functions of the embodiments without departing from the spirit of the present disclosure. Included in disclosure.
（まとめ）
以上述べたように、第１の態様に係る電力供給システム１００は、蓄電部７０と、切替部４４と、制御部４３と、を備える。蓄電部７０は、電動モータ４１を含む負荷４５へ電力を供給するバッテリ５０とは別に設けられて、充電及び放電が可能である。切替部４４は、バッテリ５０及び負荷４５に対する蓄電部７０の接続を切り替える。制御部４３は、切替部４４を制御することにより、バッテリ５０と負荷４５との間に蓄電部７０を直列に接続させる第１モードと、バッテリ５０と負荷４５との間に蓄電部７０を接続させない第２モードと、のいずれか一方に切り替える。
(summary)
As described above, the power supply system 100 according to the first aspect includes the power storage unit 70, the switching unit 44, and the control unit 43. The power storage unit 70 is provided separately from the battery 50 that supplies power to the load 45 including the electric motor 41, and can be charged and discharged. Switching unit 44 switches connection of power storage unit 70 to battery 50 and load 45 . The control unit 43 controls the switching unit 44 to select a first mode in which the power storage unit 70 is connected in series between the battery 50 and the load 45 and a first mode in which the power storage unit 70 is connected in series between the battery 50 and the load 45. Switch to either the second mode, which does not allow
これによれば、バッテリ５０と負荷４５との間に蓄電部７０を直列に接続させるか否かを切り替えることにより、蓄電部７０の充電電圧を利用して、負荷４５に印加される電圧を調整することが可能である。このため、電動モータ４１を含む負荷４５に対する電力供給の効率化を図りやすい、という利点がある。
According to this, by switching whether or not to connect the power storage unit 70 in series between the battery 50 and the load 45, the voltage applied to the load 45 is adjusted using the charging voltage of the power storage unit 70. It is possible to do so. Therefore, there is an advantage that it is easy to improve the efficiency of power supply to the load 45 including the electric motor 41.
また、第２の態様に係る電力供給システム１００では、第１の態様において、制御部４３は、第１モードにおいて、バッテリ５０と負荷４５との間に、バッテリ５０からの電力によって蓄電部７０を充電する向きに蓄電部７０を接続させるように切替部４４を制御する逆接続モードを更に有する。
Further, in the power supply system 100 according to the second aspect, in the first aspect, the control unit 43 connects the power storage unit 70 between the battery 50 and the load 45 using the electric power from the battery 50 in the first mode. It further has a reverse connection mode in which switching unit 44 is controlled to connect power storage unit 70 in the charging direction.
これによれば、蓄電部７０を降圧回路として利用することにより、バッテリ５０のみで負荷４５に電力供給を行う場合と比較して、電動モータ４１での発熱量を小さくすることができ、電動モータ４１の効率を向上させることができる、という利点がある。
According to this, by using the power storage unit 70 as a step-down circuit, the amount of heat generated by the electric motor 41 can be reduced compared to the case where power is supplied to the load 45 only by the battery 50, and the electric motor There is an advantage that the efficiency of 41 can be improved.
また、第３の態様に係る電力供給システム１００では、第１又は第２の態様において、制御部４３は、第１モードにおいて、バッテリ５０と負荷４５との間に、蓄電部７０が負荷４５に向けて放電する向きに蓄電部７０を接続させるように切替部４４を制御する正接続モードを更に有する。
Further, in the power supply system 100 according to the third aspect, in the first or second aspect, the control unit 43 causes the power storage unit 70 to connect to the load 45 between the battery 50 and the load 45 in the first mode. It further has a normal connection mode in which switching unit 44 is controlled to connect power storage unit 70 in the direction of discharging.
これによれば、蓄電部７０を昇圧回路として利用することにより、バッテリ５０のみで負荷４５に電力供給を行う場合と比較して、電動モータ４１が一時的に高い出力を要求される場合においても、電動モータ４１の印加電圧を高くすることで対応することが可能である、という利点がある。
According to this, by using the power storage unit 70 as a booster circuit, even when the electric motor 41 is required to temporarily output a higher output than when the battery 50 only supplies power to the load 45. , there is an advantage that it is possible to cope with this by increasing the voltage applied to the electric motor 41.
また、第４の態様に係る電力供給システム１００では、第１～第３のいずれか１つの態様において、制御部４３は、第２モードにおいて、蓄電部７０を放電する向きで、電圧変換部８０を介して蓄電部７０をバッテリ５０に接続させるように切替部４４を制御するバッテリ充電モードを更に有する。
Further, in the power supply system 100 according to the fourth aspect, in any one of the first to third aspects, the control unit 43 sets the voltage conversion unit 80 in the direction of discharging the power storage unit 70 in the second mode. It further has a battery charging mode in which switching unit 44 is controlled to connect power storage unit 70 to battery 50 via.
これによれば、蓄電部７０に蓄積された電気エネルギーを利用して、電動車両（電動自転車１）の停止時等においてバッテリ５０を充電することができる、という利点がある。
According to this, there is an advantage that the battery 50 can be charged using the electrical energy stored in the power storage unit 70 when the electric vehicle (electric bicycle 1) is stopped or the like.
また、第５の態様に係る電力供給システム１００では、第１～第４のいずれか１つの態様において、制御部４３は、第２モードにおいて、蓄電部７０を放電する向きで、負荷４５とは異なるデバイス９０に蓄電部７０を接続させるように切替部４４を制御する給電モードを更に有する。
Furthermore, in the power supply system 100 according to the fifth aspect, in any one of the first to fourth aspects, the control unit 43 is configured to discharge the power storage unit 70 in the second mode, and the load 45 is It further has a power supply mode in which switching unit 44 is controlled to connect power storage unit 70 to a different device 90.
これによれば、蓄電部７０に蓄積された電気エネルギーを利用して、バッテリ５０を用いずにデバイス９０に電力を供給することができる、という利点がある。
According to this, there is an advantage that electric energy stored in power storage unit 70 can be used to supply power to device 90 without using battery 50.
また、第６の態様に係る電力供給システム１００では、第１～第５のいずれか１つの態様において、蓄電部７０は、リチウムイオンキャパシタである。
Further, in the power supply system 100 according to the sixth aspect, in any one of the first to fifth aspects, the power storage unit 70 is a lithium ion capacitor.
これによれば、例えばリチウムイオン電池等を用いる場合と比較して、蓄電部７０の充放電の速度を速くすることができる、という利点がある。
According to this, there is an advantage that the charging/discharging speed of power storage unit 70 can be increased compared to, for example, a case where a lithium ion battery or the like is used.
また、第７の態様に係る電動車両（電動自転車１）は、第１～第６のいずれか１つの態様の電力供給システム１００と、電力供給システム１００からの電力供給を受けて車体１０を走行させるための駆動力を付加する電動モータ４１と、を備える。
Further, the electric vehicle (electric bicycle 1) according to the seventh aspect runs on the vehicle body 10 using the electric power supply system 100 according to any one of the first to sixth aspects and the electric power supplied from the electric power supply system 100. and an electric motor 41 that applies driving force to the vehicle.
これによれば、電動モータ４１を含む負荷４５に対する電力供給の効率化を図りやすい、という利点がある。
According to this, there is an advantage that it is easy to improve the efficiency of power supply to the load 45 including the electric motor 41.
（参考形態）
以下、参考形態に係る電力供給システム２００が用いられる電動自転車１Ａについて図７～図９を用いて説明する。図７は、参考形態に係る電動自転車１Ａを例示する側面図である。図８は、参考形態に係るモバイルバッテリ１１０及び保持部１２０の説明図である。図９は、参考形態に係る電力供給システム２００を備えた電動自転車１Ａを例示するブロック図である。
(Reference form)
Hereinafter, an electric bicycle 1A using a power supply system 200 according to a reference embodiment will be described using FIGS. 7 to 9. FIG. 7 is a side view illustrating an electric bicycle 1A according to a reference embodiment. FIG. 8 is an explanatory diagram of the mobile battery 110 and the holding section 120 according to a reference embodiment. FIG. 9 is a block diagram illustrating an electric bicycle 1A including a power supply system 200 according to a reference embodiment.
参考形態に係る電動自転車１Ａは、図７に示すように、バッテリ５０を備えておらず、バッテリ５０の代わりに蓄電部７０が電源として用いられる点で、実施の形態に係る電動自転車１と相違する。また、参考形態に係る電動自転車１Ａは、保持部１２０（図８参照）と、変換装置１３０（図９参照）とを更に備えている点で、実施の形態に係る電動自転車１と相違する。そして、参考形態に係る電力供給システム２００は、図９に示すようにモバイルバッテリ１１０と、変換装置１３０と、蓄電部７０とで構成されており、実施の形態に係る電力供給システム１００とは全く異なっている。なお、以下の説明では、実施の形態に係る電動自転車１と共通する点については説明を省略する。
As shown in FIG. 7, the electric bicycle 1A according to the reference embodiment differs from the electric bicycle 1 according to the embodiment in that it does not include a battery 50 and uses a power storage unit 70 as a power source instead of the battery 50. do. The electric bicycle 1A according to the reference embodiment is different from the electric bicycle 1 according to the embodiment in that it further includes a holding section 120 (see FIG. 8) and a conversion device 130 (see FIG. 9). The power supply system 200 according to the reference embodiment includes a mobile battery 110, a conversion device 130, and a power storage unit 70, as shown in FIG. 9, and is completely different from the power supply system 100 according to the embodiment. It's different. In addition, in the following description, description of the points common to the electric bicycle 1 according to the embodiment will be omitted.
参考形態では、蓄電部７０は、１以上のリチウムイオンキャパシタで構成されている。なお、蓄電部７０は、リチウムイオンキャパシタに限らず、例えば電気二重層キャパシタ、又は電解コンデンサ等の蓄電デバイスにより構成されていてもよい。また、蓄電部７０は、これらの蓄電デバイスを複数組み合わせて構成されていてもよい。
In the reference embodiment, power storage unit 70 is configured with one or more lithium ion capacitors. Note that the power storage unit 70 is not limited to a lithium ion capacitor, and may be configured by a power storage device such as an electric double layer capacitor or an electrolytic capacitor. Further, power storage unit 70 may be configured by combining a plurality of these power storage devices.
モバイルバッテリ１１０は、例えばユーザが所有する可搬型の蓄電デバイスである。参考形態では、モバイルバッテリ１１０は、１以上のセルを直方体状の筐体に収納して構成されている。なお、モバイルバッテリ１１０には、例えばスマートフォン等の情報端末が備える蓄電デバイスを利用することが可能である。つまり、スマートフォン等の情報端末がモバイルバッテリ１１０であってもよい。さらに言えば、モバイルバッテリ１１０は、ユーザの所有物であるか否かを問わず可搬型の蓄電デバイスであればよく、その態様の如何は問わない。
Mobile battery 110 is, for example, a portable power storage device owned by a user. In the reference form, the mobile battery 110 is configured by housing one or more cells in a rectangular parallelepiped-shaped housing. Note that, for the mobile battery 110, it is possible to use, for example, a power storage device included in an information terminal such as a smartphone. In other words, the mobile battery 110 may be an information terminal such as a smartphone. Furthermore, the mobile battery 110 may be a portable power storage device, regardless of whether it is owned by the user or not, and its form does not matter.
保持部１２０は、図８に示すように、ハンドル１４に取り付けられている。参考形態では、保持部１２０は、左側のハンドル１４に取り付けられているが、電動自転車１Ａのいずれの場所に取り付けられてもよい。保持部１２０は、モバイルバッテリ１１０を着脱自在に装着可能な構造となっている。一例として、保持部１２０は、モバイルバッテリ１１０の筐体が嵌り込む凹部を有しており、当該凹部にモバイルバッテリ１１０の筐体を嵌め込むことにより、モバイルバッテリ１１０を保持する。なお、保持部１２０によるモバイルバッテリ１１０の保持構造は、上記の構造に限定されず、その他の構造であってもよい。また、保持部１２０の形状及びサイズは、モバイルバッテリ１１０の形状及びサイズに応じて適宜選択されてよい。また、電動自転車１Ａには、保持部１２０を固定するための構造を有していてもよい。
The holding part 120 is attached to the handle 14, as shown in FIG. In the reference embodiment, the holding portion 120 is attached to the left handlebar 14, but it may be attached to any location on the electric bicycle 1A. The holding part 120 has a structure in which the mobile battery 110 can be detachably attached thereto. As an example, the holding part 120 has a recess into which the casing of the mobile battery 110 fits, and holds the mobile battery 110 by fitting the casing of the mobile battery 110 into the recess. Note that the structure for holding the mobile battery 110 by the holding section 120 is not limited to the above structure, and may be any other structure. Further, the shape and size of the holding section 120 may be appropriately selected depending on the shape and size of the mobile battery 110. Further, the electric bicycle 1A may have a structure for fixing the holding portion 120.
変換装置１３０は、昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータであって、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブルによりモバイルバッテリ１１０と接続可能に構成されている。また、変換装置１３０は、ＵＳＢ ＰＤ（Power Delivery）規格、又はＵＳＢ ＰＤ ＥＰＲ（Extended Power Range）等の規格に準拠したモバイルバッテリ１１０との間の通信により、モバイルバッテリ１１０からの電力供給を受けるように構成されている。そして、変換装置１３０は、モバイルバッテリ１１０から入力される入力電圧を昇圧し、昇圧した電圧を蓄電部７０に出力するように構成されている。参考形態では、変換装置１３０から蓄電部７０への給電は、例えばＵＳＢケーブルを用いた有線給電により行われる。なお、変換装置１３０から蓄電部７０への給電は、例えばＱｉ等の規格に準拠した無線給電により行われてもよい。モバイルバッテリ１１０から変換装置１３０への給電も同様である。参考形態では、変換装置１３０は、ダウンチューブ１１２に取り付けられているが、電動自転車１Ａのいずれの場所に取り付けられてもよい。
The conversion device 130 is a step-up DC/DC converter, and is configured to be connectable to the mobile battery 110 via a USB (Universal Serial Bus) cable. The conversion device 130 also receives power supply from the mobile battery 110 through communication with the mobile battery 110 that complies with standards such as the USB PD (Power Delivery) standard or the USB PD EPR (Extended Power Range). It is composed of Conversion device 130 is configured to boost the input voltage input from mobile battery 110 and output the boosted voltage to power storage unit 70 . In the reference embodiment, power is supplied from conversion device 130 to power storage unit 70 by wired power supply using, for example, a USB cable. Note that power may be supplied from conversion device 130 to power storage unit 70 by wireless power supply conforming to standards such as Qi, for example. The same applies to power feeding from the mobile battery 110 to the conversion device 130. In the reference embodiment, the conversion device 130 is attached to the down tube 112, but it may be attached anywhere on the electric bicycle 1A.
電力供給システム２００は、既に述べたように、モバイルバッテリ１１０と、変換装置１３０と、蓄電部７０と、で構成されている。参考形態では、電力供給システム２００の制御主体は制御装置４２であるが、これに限らず、例えば蓄電部７０に対応する制御部、又は変換装置１３０に対応する制御部等であってもよい。
As already mentioned, the power supply system 200 includes the mobile battery 110, the conversion device 130, and the power storage unit 70. In the reference embodiment, the control main body of the power supply system 200 is the control device 42, but is not limited thereto, and may be, for example, a control section corresponding to the power storage unit 70, a control section corresponding to the conversion device 130, or the like.
参考形態に係る電動自転車１Ａでは、電動モータ４１は、制御装置４２による制御に基づいて、バッテリ５０からではなく、蓄電部７０からの電力を受けて駆動する。そして、参考形態に係る電力供給システム２００は、モバイルバッテリ１１０から給電される電力を、変換装置１３０を介して蓄電部７０へ供給する。このため、参考形態に係る電動自転車１Ａでは、モバイルバッテリ１１０の残量が続く限り、蓄電部７０を充電することができるので、蓄電部７０から電動モータ４１への給電を維持することが可能である。
In electric bicycle 1A according to the reference embodiment, electric motor 41 is driven by receiving electric power from power storage unit 70 rather than from battery 50 under the control of control device 42 . Then, the power supply system 200 according to the reference embodiment supplies power supplied from the mobile battery 110 to the power storage unit 70 via the conversion device 130. Therefore, in the electric bicycle 1A according to the reference embodiment, the power storage unit 70 can be charged as long as the remaining power of the mobile battery 110 continues, so that it is possible to maintain power supply from the power storage unit 70 to the electric motor 41. be.
［作用効果］
以下、参考形態に係る電力供給システム２００の作用効果について説明する。まず、バッテリ５０で電動モータ４１への給電を行う場合の課題について説明する。バッテリ５０は、例えばリチウムイオンキャパシタ等で構成される蓄電部７０よりも充電容量が大きいため、電動モータ４１への給電を比較的長い時間維持することが可能である。しかしながら、バッテリ５０は、蓄電部７０と比較してサイズが大きく、かつ、蓄電部７０と比較して重いため、取り扱いが難しいという課題がある。また、バッテリ５０は盗難防止のために、電動自転車の未使用時においては電動自転車から取り外して屋内等で保管することが一般的である。このため、電動自転車の使用時間の長短を問わずバッテリ５０を保管する必要があるため、バッテリ５０のサイズの大きさ及び重さが更に取り扱いの煩わしさを助長してしまう。
[Effect]
The effects of the power supply system 200 according to the reference embodiment will be described below. First, a problem when power is supplied to the electric motor 41 using the battery 50 will be explained. Since the battery 50 has a larger charging capacity than the power storage unit 70 configured with, for example, a lithium ion capacitor, it is possible to maintain power supply to the electric motor 41 for a relatively long time. However, since battery 50 is larger than power storage unit 70 and heavier than power storage unit 70, there is a problem that it is difficult to handle. Further, to prevent theft, the battery 50 is generally removed from the electric bicycle and stored indoors or the like when the electric bicycle is not in use. Therefore, it is necessary to store the battery 50 regardless of the length of time the electric bicycle is used, and the large size and weight of the battery 50 further increase the trouble of handling it.
そこで、蓄電部７０よりも充電容量が大きいモバイルバッテリ１１０を用いて電動モータ４１への給電を行うことが考えられる。しかしながら、モバイルバッテリ１１０は、蓄電部７０と比較して出力が小さいため、例えば電動自転車で登坂走行を行うといった電動モータ４１の出力が比較的大きくなる場合に、所望の出力が得られないという課題がある。
Therefore, it is conceivable to supply power to the electric motor 41 using the mobile battery 110 having a larger charging capacity than the power storage unit 70. However, since the output of the mobile battery 110 is smaller than that of the power storage unit 70, there is a problem that the desired output cannot be obtained when the output of the electric motor 41 becomes relatively large, for example, when riding an electric bicycle uphill. There is.
これに対して、参考形態に係る電力供給システム２００では、バッテリ５０の代わりに蓄電部７０で電動モータ４１への給電を行うため、電動自転車１Ａがバッテリ５０を備える必要がない。そして、蓄電部７０は、バッテリ５０と比較してサイズ及び重量が小さいため、バッテリ５０と比較して取り扱いやすく、上記のバッテリ５０の課題を解消することができる、という利点がある。さらに言えば、後述するように、蓄電部７０はモバイルバッテリ１１０からの給電により充電されるため、蓄電部７０を充電するために取り外す必要もない、という利点がある。また、蓄電部７０は、モバイルバッテリ１１０と比較して出力が大きいため、電動モータ４１の出力が比較的大きくなる場合でも所望の出力が得られやすい、という利点がある。
On the other hand, in the power supply system 200 according to the reference embodiment, electric power is supplied to the electric motor 41 using the power storage unit 70 instead of the battery 50, so that the electric bicycle 1A does not need to include the battery 50. Since the power storage unit 70 is smaller in size and weight than the battery 50, it has the advantage that it is easier to handle than the battery 50, and the problems of the battery 50 described above can be solved. Furthermore, as will be described later, since power storage unit 70 is charged by power supply from mobile battery 110, there is an advantage that power storage unit 70 does not need to be removed in order to be charged. Moreover, since the power storage unit 70 has a larger output than the mobile battery 110, there is an advantage that a desired output can be easily obtained even when the output of the electric motor 41 is relatively large.
一方、蓄電部７０は、バッテリ５０及びモバイルバッテリ１１０と比較して充電容量が小さいため、蓄電部７０の１度の充電による電動自転車１Ａの走行距離が短くなりがちである、という課題がある。これに対して、参考形態に係る電力供給システム２００では、電動自転車１Ａの走行中においてもモバイルバッテリ１１０から変換装置１３０を介して蓄電部７０へ給電することにより、蓄電部７０の残量を維持することができる。このため、参考形態に係る電力供給システム２００では、モバイルバッテリ１１０の残量が続く限り、蓄電部７０から電動モータ４１への給電を維持することが可能であり、電動自転車１Ａの走行距離を延長させることができる。
On the other hand, since the power storage unit 70 has a smaller charging capacity than the battery 50 and the mobile battery 110, there is a problem in that the traveling distance of the electric bicycle 1A with one charge of the power storage unit 70 tends to be short. In contrast, in the power supply system 200 according to the reference embodiment, the remaining amount of the power storage unit 70 is maintained by supplying power from the mobile battery 110 to the power storage unit 70 via the conversion device 130 even while the electric bicycle 1A is traveling. can do. Therefore, in the power supply system 200 according to the reference embodiment, it is possible to maintain power supply from the power storage unit 70 to the electric motor 41 as long as the remaining power of the mobile battery 110 continues, and the traveling distance of the electric bicycle 1A can be extended. can be done.
（その他変形例等）
以上、本開示について、参考形態に基づいて説明したが、本開示は、これらの参考形態等に限定されるものではない。
(Other variations, etc.)
Although the present disclosure has been described above based on reference forms, the present disclosure is not limited to these reference forms.
参考形態において、電力供給システム２００は、以下に列挙する機能を有していてもよい。
In the reference embodiment, the power supply system 200 may have the functions listed below.
例えば、電力供給システム２００は、蓄電部７０の保護機能を有していてもよい。具体的には、電力供給システム２００は、蓄電部７０の充電電圧が規定電圧の範囲を逸脱した場合、又は蓄電部７０の温度が規定温度の範囲を逸脱した場合に、蓄電部７０の充放電を停止させる機能を有していてもよい。
For example, power supply system 200 may have a protection function for power storage unit 70. Specifically, power supply system 200 stops charging and discharging power storage unit 70 when the charging voltage of power storage unit 70 deviates from a specified voltage range or when the temperature of power storage unit 70 deviates from a specified temperature range. It may also have a function to stop.
また、例えば、電力供給システム２００は、蓄電部７０の残量を管理する機能を有していてもよい。具体的には、電力供給システム２００は、蓄電部７０の残量が第１閾値以上であって満充電に近い状態では、充電を禁止してもよい。また、電力供給システム２００は、蓄電部７０の残量が第２閾値以下であって空に近い状態では、放電を禁止してもよい。また、電力供給システム２００は、蓄電部７０の残量に応じて変換装置１３０を制御することにより、モバイルバッテリ１１０から蓄電部７０への出力電力を調整してもよい。
Further, for example, power supply system 200 may have a function of managing the remaining amount of power storage unit 70. Specifically, power supply system 200 may prohibit charging when the remaining amount of power storage unit 70 is equal to or higher than the first threshold and is close to full charge. Furthermore, power supply system 200 may prohibit discharging when the remaining amount of power storage unit 70 is less than or equal to the second threshold and is nearly empty. Furthermore, power supply system 200 may adjust the output power from mobile battery 110 to power storage unit 70 by controlling conversion device 130 according to the remaining amount of power storage unit 70 .
また、例えば、蓄電部７０が複数のリチウムイオンキャパシタで構成されている場合、電力供給システム２００は、複数のリチウムイオンキャパシタのバランス補正機能を有していてもよい。具体的には、電力供給システム２００は、直列に接続される複数のリチウムイオンキャパシタの各々の充電電圧が均一になるように、各リチウムイオンキャパシタの接続を制御してもよい。
Further, for example, when power storage unit 70 is configured with a plurality of lithium ion capacitors, power supply system 200 may have a balance correction function for the plurality of lithium ion capacitors. Specifically, the power supply system 200 may control the connection of each lithium ion capacitor so that the charging voltage of each of the plurality of lithium ion capacitors connected in series becomes uniform.
また、例えば、蓄電部７０が複数のリチウムイオンキャパシタで構成されている場合、電力供給システム２００は、蓄電部７０の出力電圧を調整する機能を有していてもよい。具体的には、電力供給システム２００は、デバイス９０で要求される電力又はデバイス９０の消費電力に応じて、直列に接続される複数のリチウムイオンキャパシタの接続数を切り替えることで、蓄電部７０の出力電圧を調整してもよい。
Further, for example, when power storage unit 70 is configured with a plurality of lithium ion capacitors, power supply system 200 may have a function of adjusting the output voltage of power storage unit 70. Specifically, power supply system 200 controls power storage unit 70 by switching the number of connected lithium ion capacitors connected in series according to the power required by device 90 or the power consumption of device 90. The output voltage may also be adjusted.
参考形態において、蓄電部７０は、モバイルバッテリ１１０からの電力供給を受けて充電する他に、例えば電動自転車１Ａのブレーキ時に発生する回生エネルギーにより充電されてもよい。
In the reference embodiment, power storage unit 70 may be charged by receiving power supply from mobile battery 110, and may also be charged by regenerated energy generated during braking of electric bicycle 1A, for example.
参考形態では、蓄電部７０は、シートチューブ１１３に取り付けられているが、これに限られない。例えば、蓄電部７０は、ダウンチューブ１１２等のフレーム１１の他の部位に取り付けられていてもよい。すなわち、蓄電部７０は、電動自転車１Ａに取り付けられていれば、どの位置に配置されていてもよい。
In the reference embodiment, the power storage unit 70 is attached to the seat tube 113, but the present invention is not limited thereto. For example, power storage unit 70 may be attached to other parts of frame 11 such as down tube 112. That is, power storage unit 70 may be placed at any position as long as it is attached to electric bicycle 1A.
参考形態では、蓄電部７０は１つであるが、複数であってもよい。この場合、複数の蓄電部７０は、分散して電動自転車１Ａに配置されていてもよい。
In the reference embodiment, there is one power storage unit 70, but there may be a plurality of power storage units 70. In this case, the plurality of power storage units 70 may be distributed and arranged in the electric bicycle 1A.
参考形態では、制御装置４２が負荷４５、蓄電部７０、及び変換装置１３０の各々について制御しているが、これに限られない。例えば、負荷４５、蓄電部７０、及び変換装置１３０の各々が対応する制御部を有しており、これらの制御部が通信して連携することにより、負荷４５、蓄電部７０、及び変換装置１３０の各々について制御してもよい。この場合、例えば蓄電部７０に対応する制御部が、電力供給システム２００の制御主体として機能してもよい。
In the reference embodiment, the control device 42 controls each of the load 45, the power storage unit 70, and the conversion device 130, but the present invention is not limited to this. For example, each of the load 45, the power storage unit 70, and the conversion device 130 has a corresponding control unit, and these control units communicate and cooperate to control the load 45, the power storage unit 70, and the conversion device 130. You may control each of them. In this case, for example, a control unit corresponding to power storage unit 70 may function as a control entity of power supply system 200.
参考形態では、電動自転車１Ａは保持部１２０を備えているが、電動自転車１Ａは保持部１２０を備えていなくてもよい。例えば、モバイルバッテリ１１０は、ユーザが着用する衣服若しくは靴、ユーザが所持する鞄、又はユーザが装着するヘルメット等に取り付けられていてもよい。
In the reference embodiment, the electric bicycle 1A includes the holding section 120, but the electric bicycle 1A does not need to include the holding section 120. For example, the mobile battery 110 may be attached to clothes or shoes worn by the user, a bag carried by the user, a helmet worn by the user, or the like.
参考形態では、変換装置１３０は蓄電部７０と別体であるが、これに限られない。例えば、変換装置１３０は、蓄電部７０の筐体の内部に配置されていてもよい。
In the reference embodiment, conversion device 130 is separate from power storage unit 70, but is not limited thereto. For example, conversion device 130 may be placed inside the housing of power storage unit 70.
参考形態では、変換装置１３０は、昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータであるが、これに限られない。例えば、変換装置１３０は、降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータであってもよいし、昇圧及び降圧の両方が可能なＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。
In the reference embodiment, the conversion device 130 is a step-up DC/DC converter, but is not limited to this. For example, the conversion device 130 may be a step-down DC/DC converter or a DC/DC converter capable of both step-up and step-down.
また、上記参考形態に係る電力供給システム２００、及び電動自転車１Ａに用いられる各処理部は、典型的に集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。
Further, each processing unit used in the power supply system 200 and the electric bicycle 1A according to the above reference embodiment is typically realized as an LSI, which is an integrated circuit. These may be individually integrated into one chip, or may be integrated into one chip including some or all of them.
また、集積回路化はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ、又はＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
Further, circuit integration is not limited to LSI, and may be realized using a dedicated circuit or a general-purpose processor. An FPGA that can be programmed after the LSI is manufactured, or a reconfigurable processor that can reconfigure the connections and settings of circuit cells inside the LSI may be used.
なお、上記各参考形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵ又はプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスク又は半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
Note that in each of the above reference embodiments, each component may be configured with dedicated hardware, or may be realized by executing a software program suitable for each component. Each component may be realized by a program execution unit such as a CPU or a processor reading and executing a software program recorded on a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
また、ブロック図における機能ブロックの分割は一例であり、複数の機能ブロックを一つの機能ブロックとして実現したり、一つの機能ブロックを複数に分割したり、一部の機能を他の機能ブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数の機能ブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。
Furthermore, the division of functional blocks in the block diagram is just an example; multiple functional blocks can be realized as one functional block, one functional block can be divided into multiple functional blocks, or some functions can be moved to other functional blocks. It's okay. Further, functions of a plurality of functional blocks having similar functions may be processed in parallel or in a time-sharing manner by a single piece of hardware or software.
また、フローチャートにおける各ステップが実行される順序は、本開示を具体的に説明するために例示するためであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記ステップの一部が、他のステップと同時（並列）に実行されてもよい。
Further, the order in which the steps in the flowchart are executed is for illustrative purposes to specifically explain the present disclosure, and may be in an order other than the above. Further, some of the above steps may be executed simultaneously (in parallel) with other steps.
その他、参考形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で参考形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
In addition, the present disclosure also includes forms obtained by making various modifications to the reference form that those skilled in the art can think of, and forms realized by arbitrarily combining components and functions of the reference form without departing from the spirit of the present disclosure. included.