[发明专利]电动助力自行车的电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及电动助力自行车的电源装置，特别是涉及在具有再生功能的电动助力自行车上使用双层电容器的电源装置。

背景技术

电动助力自行车备有两个驱动力，其一是靠来自脚蹬的驱动力经由链条传递到飞轮的旋转侧从而使车轮旋转的驱动力，和另一个构成为检测加在脚蹬上的转矩，以与该转矩同一大小的转矩来旋转电动机，经由减速机构来驱动车轮。

虽然这种电动助力自行车进行了种种设计，但是任何设计都伴随着把电动机配置在驱动部，以谋求减小尺寸减轻重量为目的从而提高驱动电动机速度，制成为靠齿轮或皮带轮减速而得到所需的转矩。

进而，如果是经由链条和单向离合器来连接驱动部和轮胎部者，则即使把驱动电动机设在轮胎部也设有减速机构。

现有的电动助力自行车因为设有某种减速机构故无法成为紧凑的机构，有必要大幅度变更通常的自行车的基本结构而成本上也成为高价的，而且，因为齿轮等减速机构引起的损失很大故蓄电池寿命缩短，并且在用尽充电于蓄电池的电压的场合自行车变得很重。

因而，存在着为了使长距离行驶成为可能而有必要加大蓄电池容量等问题。

发明内容

由此，本发明的目的在于提供一种减轻蓄电池重量，而且延长其寿命，短时间内充电成为可能的电源装置。

本发明的第1方面的电动助力自行车的电源装置，该电动助力自行车在电源与驱动电动机之间备有构成为使电流沿正反方向流动的电力变换装置，其特征在于，

把前述驱动电动机取为外转子式永磁同步电动机，并且把前述电源取为电气双层电容器。

本发明的第2方面的电动助力自行车的电源装置，其特征在于，与前述电气双层电容器并联连接备用电源，此一备用电源是其容量小于电气双层电容器容量的辅助电源，在此一辅助电源与前述电气双层电容器之间设置由电抗器和开关元件组成的升压电路。

本发明的第3方面的电动助力自行车的电源装置，其特征在于，把前述自行车的至少5km/h一下速度时的助力率取为1.0以上。

附图说明

图1是表示本发明的实施例的电路构成图。

图2是表示本发明的另一个实施例的电路构成图。

图3是助力率-速度特性图。

图4是对平路驱动力比-坡度特性图。

图5是助力率-对平路驱动力比特性图。

图6是驱动部的构成图。

具体实施方式

图1示出本发明的实施例。1是作为自行车的电源的电气双层电容器，2是充电装置，此一充电装置2由二极管D1～D4组成的整流器3、平滑用电容器4、开关元件5、电抗器6和二极管7来构成。在充电时，把此一充电装置2连接于商用交流电源AC与双层电容器1的两端C、C之间，借此充电电流经由整流器3、开关元件5、电抗器6流入电气双层电容器1而电容器1被充电。电容器1的两端经由未画出的电力变换装置连接于助力电动机。

电气双层电容器1例如把12个300F、2.7V者叠层而以25F、32.4V构成，充电到电容器的直流电压靠电力变换装置变换成交流后作为24V交流电压加在助力电动机上。

8是备用电源，此一电源8虽然不一定是必要的，但是包括由具有小于电容器1的电压的容量的铅电池组成的辅助电源9，电抗器10，开关元件11、12和与开关元件12反向并联连接的二极管D，分流电阻SH。再者，由其中的电抗器10和开关元件11来形成升压电路。此一升压电路虽然在辅助电源9为24V时是不需要的，但是在为了减小辅助电源9的容量从而谋求减轻重量时最好配备它。

电气双层电容器1和此一备用电源8与后述的电动机一起搭载于自行车，充电时用连接器C、C部分与充电装置2连接而充电，行驶时从此一连接器C、C部分分离。

如果在电容器1已充电的状态下运行电动助力自行车，则在平地或爬坡时等电动机成为驱动状态，在电动机驱动时电力从电气双层电容器1供给到电动机。如果电容器1的电压降低，则通过对形成升压电路的开关元件11进行通断控制，使2A电流从蓄电池9流入电容器1而进行充电，把电容器1的电压保持在24～30V。

在自行车顺坡道下坡时或成为进行制动的状态时，电动机成为发电机而产生电压。在电动机成为再生状态时，电流流入电气双层电容器1，给此一电容器1充电。

也就是说，虽然电气双层电容器1在电动机驱动时供给动力，在再生时被充电，但是一般来说，因为供给状态持续较多所以电容器1的电压慢慢降低而成为需要充电状态。