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1. WO2017154256 - 電動補助車両の駆動装置、電動補助車両、及び蓄電装置

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明 細 書

発明の名称 電動補助車両の駆動装置、電動補助車両、及び蓄電装置

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003  

先行技術文献

特許文献

0004  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0005   0006  

課題を解決するための手段

0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026  

発明の効果

0027  

図面の簡単な説明

0028  

発明を実施するための形態

0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116   0117   0118   0119   0120   0121   0122   0123   0124   0125   0126   0127   0128   0129   0130   0131   0132  

符号の説明

0133  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10A   10B   10C   11   12   13A   13B   14   15A   15B   15C   15D   16   17   18   19   20   21A   21B   21C  

明 細 書

発明の名称 : 電動補助車両の駆動装置、電動補助車両、及び蓄電装置

技術分野

[0001]
 本発明は、電動補助車両の駆動装置、電動補助車両、及び蓄電装置に関する。

背景技術

[0002]
 特許文献1には、バッテリの温度が常に最適作動温度となるように制御することによってバッテリの出力、容量、寿命の低下を防ぐこと等を目的として構成されたバッテリ温度制御装置について記載されている。バッテリ温度制御装置は、車両を走行させるモータと、モータに電力を供給し、最適作動温度が常温付近のバッテリと、 車両の起動によって発熱する発熱部材と、バッテリの発生する熱を車外に放熱するラジエータと、バッテリの発生する熱を車内に放熱するヒータコアと、バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出センサと、バッテリの温度が適正範囲よりも低い時に、発熱部材の発生する熱によってバッテリの加熱を行い、車室内の非暖房時で、バッテリの温度が適正範囲よりも高い時に、バッテリの発生する熱をラジエータで車外に放熱させ、 車内の暖房時で、バッテリの温度が適正範囲よりも高い時に、バッテリおよび発熱部材の発生する熱をヒータコアで放熱させる制御回路と、を備える。
[0003]
 特許文献2には、温度低下によるバッテリの入出力可能電力の低下を未然に防止すること等を目的として構成されたバッテリ制御装置について記載されている。バッテリ制御装置は、バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段と、バッテリの充電状態を判定する充電状態判定手段と、バッテリの充放電を制御するバッテリ制御手段とを備え、バッテリ制御手段は、バッテリ温度検出手段により検出されたバッテリの温度が所定値以下にあって、充電状態判定手段により判定されたバッテリの充電状態が予め設定された閾値以上のときは、該閾値以上の所定領域内でバッテリの充放電を繰り返し、上記バッテリの充電状態が上記閾値未満のときは、該閾値未満の所定領域内でバッテリの充放電を繰り返す。

先行技術文献

特許文献

[0004]
特許文献1 : 特開平6-24238号公報
特許文献2 : 特開2003-272712号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0005]
 蓄電素子に蓄えられている電力によりモータを駆動して人力を補助する仕組みを備えた電動補助車両において、モータの回生動作時に生じる電力により蓄電素子を充電し回生による制動力を得る技術が知られている。ここで電動補助車両に用いられるリチウムイオン二次電池等の蓄電素子は、冬季等の低温時や夏季等の高温時に充放電性能が低下するため、駆動力や回生による制動力が必ずしも十分に得られないことが課題となっている。例えば、冬季等に蓄電素子が低温になると充電性能が低下するため、回生による制動力を十分に得ることができず、例えば、下り坂を走行中に搭乗者が違和感や恐怖感を感じることがあり、商品力を低下させる要因となり得る。また夏季等には放電に伴う温度上昇も加わって蓄電素子が高温となることがあり、電池保護のため、電池の制御装置により、電池の充放電を制限するので、駆動力や回生による制動力が制限されてしまうことがある。
[0006]
 本発明は、こうした課題に鑑みてなされたものであり、蓄電素子を適正な温度範囲に維持して駆動力や回生による制動力を安定して得ることが可能な、電動補助車両の駆動装置、電動補助車両、及び蓄電装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

[0007]
 本発明のうちの一つは、電動補助車両の駆動装置であって、蓄電素子に蓄えられている電力により電動補助車両に設けられているモータを駆動するとともに、前記モータの回生動作時に生じる電力により前記蓄電素子を充電するモータ駆動制御装置と、前記蓄電素子の温度である蓄電素子温度を取得する蓄電素子温度取得部と、前記蓄電素子と前記モータ駆動制御装置を熱的に接続もしくは切り離す熱接続切換装置と、前記蓄電素子温度が第1の所定値未満のときに前記蓄電素子が前記モータ駆動制御装置と熱的に接続されるように前記熱接続切換装置を制御する熱接続切換制御部と、を備える。
[0008]
 本発明によれば、蓄電素子温度が第1の所定値未満のときはモータ駆動制御装置の熱を利用して蓄電素子を昇温するので、蓄電素子が低温となって充放電性能が低下するのを防ぐことができ、蓄電素子を適正な温度範囲に維持して駆動力や回生による制動力を安定して得ることができる。
[0009]
 本発明の他の一つは、上記電動補助車両の駆動装置であって、前記熱接続切換制御部は、前記蓄電素子温度が前記第1の所定値以上のときは前記蓄電素子と前記モータ駆動制御装置を熱的に切り離すように前記熱接続切換装置を制御する。
[0010]
 このように蓄電素子温度が第1の所定値以上のときは蓄電素子とモータ駆動制御装置を熱的に切り離すので、モータ駆動制御装置の熱により蓄電素子が高温となって充放電性能が低下してしまうのを防ぐことができる。
[0011]
 本発明の他の一つは、上記電動補助車両の駆動装置であって、前記熱接続切換制御部は、前記蓄電素子温度が前記第1の所定値以上のときに前記蓄電素子と前記電動補助車両の所定部位を熱的に接続するように前記熱接続切換装置を制御する。
[0012]
 このように蓄電素子温度が第1の所定値以上のときは蓄電素子と電動補助車両の所定部位(フレーム、シートチューブ、ハンガーパイプ、チェーンステー、フロントパイプ等)を熱的に接続するので蓄電素子の熱を所定部位に逃がすことができ、蓄電素子が高温となって充放電性能が低下するのを防ぐことができる。
[0013]
 本発明の他の一つは、上記電動補助車両の駆動装置であって、前記熱接続切換制御部は、前記蓄電素子温度が前記第1の所定値に所定のヒステリシス幅値を加えた温度以上のときは前記蓄電素子と前記モータ駆動制御装置を熱的に切り離すように前記熱接続切換装置を制御する。
[0014]
 このように第1の所定値に所定のヒステリシス幅値を設けることで、熱接続切換装置のチャタリングを防ぐことができる。
[0015]
 本発明の他の一つは、上記電動補助車両の駆動装置であって、前記モータ駆動制御装置の温度であるモータ駆動制御装置温度を取得するモータ駆動制御装置温度取得部を更に備え、前記熱接続切換制御部は、前記蓄電素子温度が前記第1の所定値未満であり、かつ、前記モータ駆動制御装置温度が第2の所定値以下のときは、前記蓄電素子と前記モータ駆動制御装置を熱的に切り離すように前記熱接続切換装置を制御する。
[0016]
 このようにモータ駆動制御装置温度が低温(第2の所定値以下)のときは蓄電素子とモータ駆動制御装置に熱的に切り離すので、冬季のようにモータ駆動制御装置温度が低いときにモータ駆動制御装置が熱的に接続されることで蓄電素子が低温となって充放電性能が低下してしまうのを防ぐことができる。
[0017]
 本発明の他の一つは、上記電動補助車両の駆動装置であって、前記所定部位の温度である所定部位温度を取得する所定部位温度取得部を更に備え、前記熱接続切換制御部は、前記蓄電素子温度が前記第1の所定値以上であり、かつ、前記所定部位温度が第3の所定値以上のときは、前記蓄電素子と前記所定部位を熱的に切り離すように前記熱接続切換装置を制御する。
[0018]
 このように所定部位温度が高温(第3の所定値以上)のときは蓄電素子と所定部位とを熱的に切り離すので、夏季のように所定部位の温度が高温になっているときに蓄電素子が所定部位に熱的に接続されることで蓄電素子が高温となって充放電性能が低下してしまうのを防ぐことができる。
[0019]
 本発明の他の一つは、上記電動補助車両の駆動装置であって、前記所定部位の温度である所定部位温度を取得する所定部位温度取得部を更に備え、前記熱接続切換制御部は、前記蓄電素子温度が前記第1の所定値に所定のヒステリシス幅値を加えた温度以上であり、かつ、前記所定部位温度が第3の所定値以上のときは、前記蓄電素子と前記所定部位を熱的に切り離すように前記熱接続切換装置を制御する。
[0020]
 このように所定のヒステリシス幅値を設けることで、熱接続切換装置のチャタリングを防ぐことができる。
[0021]
 本発明の他の一つは、上記電動補助車両の駆動装置であって、前記蓄電素子は、前記回生制御部による充電が可能な温度範囲である回生充電可能温度範囲を有し、前記第1の所定値は、前記回生充電可能温度範囲内に設定される。
[0022]
 このように第1の所定値を回生充電可能温度範囲内に設定することで、蓄電素子温度が低下して回生充電可能温度範囲を逸脱する前に蓄電素子を昇温することができる。
[0023]
 本発明の他の一つは、上記電動補助車両の駆動装置であって、前記熱接続切換装置を備える。
[0024]
 本発明の他の一つは、上記駆動装置を備える電動補助車両である。
[0025]
 本発明の他の一つは、上記蓄電素子及び上記熱接続切換装置を備える蓄電装置である。
[0026]
 その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄の記載、及び図面の記載等により明らかにされる。

発明の効果

[0027]
 本発明によれば、蓄電素子を適正な温度範囲に維持して駆動力や回生による制動力を安定して得ることができる。

図面の簡単な説明

[0028]
[図1] 電動アシスト自転車1の外観を示す図である。
[図2] モータ駆動制御装置100の構成(ブロック図)を示す図である。
[図3] モータ制御回路120の電動アシスト自転車1への実装例を示す図である。
[図4] 基板ケース131の内部を斜め上方から眺めた斜視図である。
[図5] 電池パック200の構成(ブロック図)を示す図である。
[図6] 電池パック200とコネクタ基台130の構成例を示す図である。
[図7] 電池パック200の充電に用いる充電器30と電池パック200とが接続された状態を示す外観図である。
[図8] 電池パック側制御回路204が備える機能及び電池パック側制御回路204が記憶するデータを示す図である。
[図9] 電池温度に応じた回生量の制限方式の一例を示すグラフである。
[図10A] 熱接続切換制御による熱接続切換装置220の一状態を示す図である。
[図10B] 熱接続切換制御による熱接続切換装置220の一状態を示す図である。
[図10C] 熱接続切換制御による熱接続切換装置220の一状態を示す図である。
[図11] 熱接続切換制御の具体例(制御方法(1))を説明する図である。
[図12] 熱接続切換処理S1200を説明するフローチャートである。
[図13A] 電池温度が低温から高温に変化する場合における、制御方法(2)による制御方法を説明する図である。
[図13B] 電池温度が高温から低温に変化する場合における、制御方法(2)による制御方法を説明する図である。
[図14] 熱接続切換処理S1400を説明するフローチャートである。
[図15A] 電池温度が低温から高温に変化する場合(電池温度<(TH+HYS)の範囲)における、制御方法(3)による制御方法を説明する図である。
[図15B] 電池温度が低温から高温に変化する場合(電池温度≧(TH+HYS)の範囲)における、制御方法(3)による制御方法を説明する図である。
[図15C] 電池温度が高温から低温に変化する場合(電池温度≧THの範囲)における、制御方法(3)による制御方法を説明する図である。
[図15D] 電池温度が高温から低温に変化する場合(電池温度<THの範囲)における、制御方法(3)による制御方法を説明する図である。
[図16] 熱接続切換処理S1600を説明するフローチャートである。
[図17] 第2実施形態のモータ駆動制御装置100の構成(ブロック図)を示す図である。
[図18] 第2実施形態の電池パック200の構成(ブロック図)を示す図である。
[図19] 第2実施形態の電池パック200とコネクタ基台130の構成例を示す図である。
[図20] 第2実施形態の電池パック200の電池パック側制御回路204が備える機能及び電池パック側制御回路204が記憶するデータを示す図である。
[図21A] 第2実施形態の熱接続切換制御による熱接続切換装置220の一状態を示す図である。
[図21B] 第2実施形態の熱接続切換制御による熱接続切換装置220の一状態を示す図である。
[図21C] 第2実施形態の熱接続切換制御による熱接続切換装置220の一状態を示す図である。

発明を実施するための形態

[0029]
 以下、実施形態について説明する。尚、本実施形態では、電動補助車両の一例として電動アシスト自転車について説明するが、本発明は電動アシスト自転車に限定して適用されるものではなく、例えば、電動アシスト車椅子等、他の種類の補助動力付き車両についても適用の対象となり得る。以下の説明において、共通の又は類似する構成要素に同一又は類似の参照符号を付している。
[0030]
[第1実施形態]
[0031]
 図1に電動アシスト自転車1の外観を示している。同図に示すように、電動アシスト自転車1は、フレーム11、フロントパイプ12、サドル13、クランク14、ペダル15、チェーン16、ハンドル17、前輪18、後輪19、二次電池等の蓄電素子201(後述)を内蔵する電池パック200、モータ駆動制御装置100、及びモータ105(電動機)等の構成を含む。尚、電池パック200は蓄電装置の一例である。
[0032]
 同図に示すように、フレーム11の一端には、フロントパイプ12を介してハンドル17が取り付けられている。フレーム11の他端には、サドル13が取り付けられている。
[0033]
 ハンドル17には、ブレーキレバー20、ブレーキレバー20の操作を検知するブレーキセンサ104、及び操作パネル106が取り付けられている。
[0034]
 フレーム11には、クランク軸108を回転軸として回転するクランク14が取り付けられている。クランク14は、搭乗者の踏力がペダル15を介して作用することにより回転する。クランク14には、搭乗者によるペダル15の踏み込みによりクランク14に生ずるトルクを検出するトルクセンサ107が設けられている。
[0035]
 フレーム11は、当該フレーム11の温度を計測するフレーム温度センサ103を備える。尚、トルクセンサ107が温度センサの機能を備えている場合、この上記温度センサをフレーム温度センサ103として用いてもよい。本実施形態では、トルクセンサ107の温度センサをフレーム温度センサ103として用いるものとする。
[0036]
 フロントパイプ12の下端には前輪18が設けられている。前輪18のハブとなる部分にはモータ105が内蔵されている。前輪18はモータ105によって回転駆動される。以下、モータ105はブラシレス直流モータであるものとするが、モータ105は他の種類のモータであってもよい。
[0037]
 クランク14に対して前輪18と反対側に配置される後輪19は、クランク14との間に架設されたチェーン16を介して回転駆動される。クランク14、チェーン16、及び後輪19は、人力駆動機構を構成している。尚、人力駆動機構は変速機構を備えていてもよい。チェーン16は伝動ベルトであってもよい。
[0038]
 電動アシスト自転車1のフレーム11と後輪19との間のサドル13の下方には、電池パック200が着脱自在に配設される。電池パック200とサドル13との間には、駆動装置の一例であるモータ駆動制御装置100が設けられている。モータ駆動制御装置100は、主として、電池パック200から供給される電力によるモータ105の駆動(アシスト動作)の制御を行う駆動制御部、及びモータ105の回生動作時に生じる電力により電池パック200(蓄電素子201)を充電(以下、回生充電とも称する。)する回生制御部として機能する。
[0039]
 図2にモータ駆動制御装置100の構成(ブロック図)を示している。同図に示すように、モータ駆動制御装置100は、スイッチ回路140、モータ制御回路120、及び熱伝導体150を有する。
[0040]
 スイッチ回路140は、モータ105の駆動時(アシスト動作時)は、電池パック200からの直流電流に基づく三相交流電流をモータ105の巻線に供給するインバータとして機能し、回生動作時は、モータ105の起電力を変換した直流電圧を電池パック200に供給するコンバータとして機能する。同図に示すように、スイッチ回路140は、モータ105のU相,V相,及びW相に対応してブリッジ回路を構成する6つのスイッチ素子1411(モータ105のU相についてスイッチングを行うハイサイドスイッチ(S uh)及びローサイドスイッチ(S ul)、モータ105のV相についてスイッチングを行うハイサイドスイッチ(S vh)及びローサイドスイッチ(S vl)、モータ105のW相についてスイッチングを行うハイサイドスイッチ(S wh)及びローサイドスイッチ(S wl))を含む。各スイッチ素子1411は、例えば、FET(Field Effect Transistor)を用いて構成されている。スイッチ回路140は、例えば、コンプリメンタリ型スイッチングアンプの一部を構成する。各スイッチ素子1411のオン/オフは、例えば、PWM(Pulse Width Modulation)制御により行われる。
[0041]
 熱伝導体150は、例えば、金属等の熱伝導率の高い物質を用いて構成されている。熱伝導体150は、モータ駆動制御装置100と電池パック200との間の熱交換を行う目的で設けられる。熱伝導体150は、例えば、前述したスイッチ素子1411の近傍や、モータ制御回路120の発熱しやすい素子等の、モータ駆動制御装置100の発熱しやすい部位の近傍に設けられる。熱伝導体150は、電池パック200が電動アシスト自転車1に装着された際、電池パック200の後述する外部接続端子62に熱的に接続される。尚、本実施形態において、2つの部材が熱的に接続しているとは、両者の間で効率よく熱伝導が可能な状態で接続していることをいうものとする。
[0042]
 図3にモータ制御回路120の電動アシスト自転車1への実装例を示す。同図に示すように、フレーム11のクランク軸108が設けられている部位の近傍に、電池パック200が装着される基台となるコネクタ基台130が設けられている。コネクタ基台130の下方には、中空略直方体状の基板ケース131が配設されている。モータ制御回路120の主な要素はこの基板ケース131に収容されている。
[0043]
 コネクタ基台130には電池パック200が備える後述の5つの外部接続端子51~53,61,62の夫々に対応する複数の端子1301が設けられている。このうち電池パック200の外部接続端子61と接続される端子はフレーム11に熱的に接続されている。尚、当該端子は、フレーム11以外の、例えば、電動アシスト自転車1の所定部位(シートチューブ(不図示)、ハンガーパイプ(不図示)、チェーンステー(不図示)、フロントパイプ12等)に熱的に接続されていてもよい。
[0044]
 図4は基板ケース131の内部の様子を当該基板ケース131の斜め上方から眺めた斜視図である。同図に示すように、基板ケース131の内部には、モータ制御回路120の回路基板1311が収容されている。また基板ケース131の内側面には、スイッチ回路140を構成するスイッチ素子1411が、夫々の放熱面を当該側面に接触させて配設されている。この例では、熱伝導体150は、その少なくとも一部がスイッチ素子1411の近傍を通るように設けられている。
[0045]
 図2に戻り、モータ制御回路120は、ブレーキセンサ104やトルクセンサ107の出力信号に応じてモータ105を制御する。同図に示すように、モータ制御回路120は、演算部1201、モータ駆動制御装置温度入力部1202、フレーム温度入力部1203、モータ速度入力部1204、可変遅延回路1205、モータ駆動タイミング生成部1206、トルク入力部1207、ブレーキ入力部1208、AD入力部1209、及び電池パック通信部1210を備える。
[0046]
 演算部1201は、中央処理装置(CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)等)、及び記憶装置(ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、NVRAM(Non-Volatile RAM)等)を含む。演算部1201は、入力される各種信号に基づき、モータ105の制御(駆動制御,回生制御)を行う。また演算部1201は、入力される各種信号に基づき、後述する熱接続切換制御を行う。尚、演算部1201の機能は、例えば、演算部1201の中央処理装置が、演算部1201の記憶装置に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。
[0047]
 モータ速度入力部1204は、例えば、モータ105の回転子の磁極位置を検出するホール素子の信号(ホール信号)に基づきモータ105の回転数を検出し、検出した回転数を演算部1201に出力する。
[0048]
 トルク入力部1207は、クランク14に作用するトルクを示すトルク信号をトルクセンサ107から受信し、受信したトルク信号をデジタル化して演算部1201に出力する。演算部1201は、受信したトルク信号を例えば回生動作の可否判定に利用する。
[0049]
 ブレーキ入力部1208は、ブレーキセンサ104からのブレーキの有り又は無しを表す信号をデジタル化して演算部1201に出力する。演算部1201は、例えば、上記制動信号が入力されたことを契機として回生動作を開始する。
[0050]
 AD入力部1209は、電池パック200の出力電圧を測定し、測定された電圧信号を演算部1201に出力する。演算部1201は、入力される上記電圧信号の値に応じて、電池パック200の充放電制御(過充電の抑制制御、過放電の抑制制御等)を行う。
[0051]
 操作パネル106は、ユーザが電動アシスト自転車1の状態の設定や監視を行うためのユーザインタフェースを提供する。操作パネル106は、例えば、ユーザが動作モード(強アシストモード:駆動力による補助を優先するモード、中アシストモード:駆動力による補助と回生動作とをバランスさせたモード、弱アシストモード:回生動作の機会を増加するモード等)の変更や前照灯の点灯・消灯の操作を行うための入力部(操作ボタン等)、車両速度、電池パック200の残量、前照灯の点灯有無、動作モードを表示する表示部(LCD(Liquid Crystal Display)、LED(Light Emitting Diode)等)等を備える。演算部1201は、ユーザが操作パネル106に対して行う操作入力を受け付ける。また演算部1201は、操作パネル106に、前照灯の点灯有無等や電池パック200に蓄えられている電気エネルギーの総量(電池残量)等の情報を表示する。
[0052]
 電池パック通信部1210は、例えば、SMバス(System Management Bus)やI2C(Inter-Integrated Circuit)等の通信インタフェースを備え、当該通信インタフェースを介して電池パック200と通信する。電池パック通信部1210は、電池パック200の情報(例えば、電池パック200に内蔵されている蓄電素子201の温度(以下、電池温度(蓄電素子温度)とも称する。)を含む。)を取得して演算部1201に出力する。電池パック200が複数の蓄電素子201を含む場合、上記電池温度は、例えば、複数の蓄電素子201の夫々の温度の最小値又は最大値とする。
[0053]
 モータ駆動制御装置温度入力部1202は、モータ駆動制御装置温度センサ102からの信号(以下、モータ駆動制御装置温度とも称する。)を受信すると、受信したモータ駆動制御装置温度を演算部1201に出力する。
[0054]
 フレーム温度入力部1203は、フレーム温度センサ103からの信号(以下、フレーム温度とも称する。)を受信すると、受信したフレーム温度を演算部1201に出力する。
[0055]
 演算部1201は、操作パネル106、モータ速度入力部1204、トルク入力部1207、ブレーキ入力部1208、及びAD入力部1209の出力信号を受信し、所定の演算を行い、モータ駆動タイミング生成部1206や可変遅延回路1205に対して指示信号を出力し、モータ105の駆動(アシスト動作)の制御やモータ105の回生動作の制御を行う。演算部1201は、例えば、ブレーキセンサ104からの入力信号から把握されるブレーキレバー20の操作を判定し、ブレーキ操作有りの場合は回生動作の制御を行う。回生動作により得られる制動力(以下、回生量とも称する。)は車速に応じて制御する。また演算部1201は電池温度に応じて回生量を制御する。
[0056]
 可変遅延回路1205は、演算部1201から受信した指示信号(進角値等)に基づき、モータ105のホール素子から受信したホール信号の位相を調整し、調整後のホール信号をモータ駆動タイミング生成部1206に出力する。
[0057]
 演算部1201は、演算結果として得られた、例えば、PWMのデューティ比に相当するPWMコードをモータ駆動タイミング生成部1206に出力する。
[0058]
 モータ駆動タイミング生成部1206は、可変遅延回路1205からの調整後のホール信号と、演算部1201からのPWMコードとに基づきスイッチング信号を生成し、生成したスイッチング信号をスイッチ回路140のスイッチ素子1411に出力する。尚、モータ駆動の基本動作については、例えば、国際公開第2012/086459号パンフレット等にも記載されている。
[0059]
 図5に電池パック200の構成(ブロック図)を示している。同図に示すように、電池パック200は、蓄電素子201、監視回路202、電流検出抵抗203、電池パック側制御回路204、オンオフ制御回路205、入力回路208、出力回路209、温度センサ210、熱伝導体211、熱接続切換装置220、及び外部接続端子51~53,61,62を備える。
[0060]
 蓄電素子201は、例えば、リチウムイオン二次電池であるが、リチウムイオンポリマー二次電池、ニッケル水素電池等であってもよい。電池パック200は、必要な出力電圧を得るべく、例えば、直列又は並列に接続された複数の蓄電素子201を備える。
[0061]
 温度センサ210は、例えば、サーミスタを用いて構成されており、蓄電素子201(もしくは蓄電素子201の近傍)の温度を計測する。
[0062]
 監視回路202は、蓄電素子201の端子間電圧、電池パック200の出力電圧(正側ライン21と負側ライン22との間の電圧)、電池パック200の出力電流又は充電電流(電流検出抵抗203により検出される電流)、及び温度センサ210から入力される温度等を取得し、取得した値を電池パック側制御回路204に出力する。
[0063]
 電池パック側制御回路204は、中央処理装置(CPU、MPU等)及び記憶装置(ROM、RAM、NVRAM等)を含む。電池パック側制御回路204は、監視回路202や入力回路208、もしくは通信端子52から入力される信号に基づき、後述の保護素子のオンオフを制御する。
[0064]
 オンオフ制御回路205は、蓄電素子201の正側ライン21に設けられる保護素子(放電制御素子、充電制御素子等)を含み、電池パック側制御回路204から入力される制御信号に応じて保護素子をオンオフする。
[0065]
 入力回路208は、ユーザの操作入力を受け付けるインタフェースであり、例えば、操作ボタンやプッシュスイッチ等で構成される。出力回路209は、ユーザに情報を提供するユーザインタフェースであり、例えば、一つ以上の発光ダイオード(LED)等を用いて構成される。
[0066]
 熱伝導体211は、例えば、金属等の熱伝導率の高い物質を用いて構成されている。熱伝導体211は、少なくともその一部が、蓄電素子201との間で効率よく熱交換することができるように配置されている。熱伝導体211は、蓄電素子201よりも高温であるときは、蓄電素子201に熱を供給して蓄電素子201を昇温するように作用する。また熱伝導体211は、蓄電素子201よりも低温であるときは、蓄電素子201から熱を吸収して蓄電素子201の温度を低下させるように作用する。熱伝導体211の一部は熱接続切換装置220に熱的に接続されている。
[0067]
 熱接続切換装置220は、熱伝導体211の熱的な接続先を、フレーム11、モータ駆動制御装置100、及びオープン(接続無し)のいずれかに切り換える。熱接続切換装置220は、例えば、一つ以上の電気式リレーを用いて構成されている。尚、電気式リレー装置としては、接点として熱伝導率の高い金属が用いられているものを用いることが好ましい。また電気式リレー装置としては、オン時は2つの部材を効率よく熱的に接続することができ、またオフ時は確実に2つの部材の熱的な接続を解除することができものを用いることが好ましい。
[0068]
 熱接続切換装置220の、熱伝導体211が接続されている端子の切換先となる2つの端子のうちの一つは電池パック200の外部接続端子61に熱的に接続され、他の一つは電池パック200の外部接続端子62に熱的に接続されている。
[0069]
 図6に電池パック200とコネクタ基台130の構成例を示す。この例では、電池パック200の外部接続端子51~53,61,62の近傍に熱接続切換装置220を設けている。電池パック200の外部接続端子51~53は、コネクタ基台130の端子群1301の対応する端子を介してモータ駆動制御装置100の回路基板1311等に電気的に接続される。電池パック200がコネクタ基台130に接続された状態では、電池パック200の外部接続端子61は、端子群1301の対応する端子を介してフレーム11に熱的に接続される。また電池パック200の外部接続端子62は、端子群1301の対応する端子を介してモータ駆動制御装置100の熱伝導体150に熱的に接続される。
[0070]
 図7は電池パック200の充電に用いる充電器30と電池パック200とが接続された状態を示す外観図である。充電器30は、商用電源からの交流に基づき直流の充電電流を生成する電源回路、電流検出抵抗、及び遮断スイッチ等を備える。充電器30は、例えば、電池パック200の充電電圧及び充電電流を監視しつつ、定電流定電圧制御(CVCC(Constant Voltage Constant Current power supply))により充電制御を行う。
[0071]
 図8に、図5に示した電池パック側制御回路204が備える機能及び電池パック側制御回路204が記憶するデータを示している。同図に示すように、電池パック側制御回路204は、監視制御部411、充電制御部412、温度計測部413、熱接続切換装置制御部414、入力処理部416、出力制御部417、及び通信制御部418の各機能を備える。これらの機能は、例えば、電池パック側制御回路204の中央処理装置が電池パック側制御回路204の記憶装置に格納されているプログラムを読み出して実行することにより、また例えば、電池パック側制御回路204が備えるハードウェアにより実現される。
[0072]
 監視制御部411は、監視回路202から入力される計測値に基づき保護素子のオンオフを制御する。監視制御部411は、例えば、蓄電素子201や保護素子の温度の異常、蓄電素子201の過充電や過放電、充電時の過電流や放電時の過電流を監視し、異常を検出すると保護素子をオフする。
[0073]
 充電制御部412は、充電器30による充電や回生充電が行われる際、蓄電素子201の充電制御(充電電流の制御、蓄電素子201間のセルバランスの制御等)を行う。
[0074]
 温度計測部413は、温度センサ210の計測値を通信制御部418に出力する。
[0075]
 熱接続切換装置制御部414は、通信制御部418を介してモータ駆動制御装置100の演算部1201から送られてくる指示(以下、切換指示とも称する。)を受信し、受信した切換指示に応じて、熱接続切換装置220を制御して熱伝導体211の接続先を切り換える。
[0076]
 通信制御部418は、通信端子52を介してモータ駆動制御装置100と通信する。通信制御部418は、温度計測部413が計測した温度をモータ駆動制御装置100に通知する。
[0077]
 入力処理部416は、ユーザが入力回路208に対して行う操作を受け付け、受け付けた操作に対応する信号を電池パック側制御回路204に入力する。出力制御部417は、出力回路209に情報を出力する。
[0078]
[回生量の制限] 図9にモータ制御回路120の演算部1201が行う、電池温度に応じた回生量の制限方式の一例を示す。このように演算部1201は、電池温度に応じて回生量を制限する。同図に示すように、演算部1201は、低温側停止温度、低温側制限温度、高温側開始温度、及び高温側停止温度を記憶している。これらの値は、例えば、電池パック200の蓄電素子201の仕様に応じて定められる。演算部1201は、例えば、電池温度≦低温側停止温度のとき、回生量を0%とする(回生動作を停止させる。)。また演算部1201は、例えば、低温側停止温度<電池温度≦低温側制限開始温度のとき、回生量を電池温度の上昇とともに増加(<100%)させる。また例えば、演算部1201は、低温側制限開始温度<電池温度<高温側制限開始温度のとき、回生量を100%に維持する。また例えば、演算部1201は、高温側制限開始温度≦電池温度<高温側停止温度のとき、回生量を電池温度の上昇とともに減少(<100%)させる。また演算部1201は、例えば、高温側停止温度≦電池温度のとき、回生量を0%とする(回生動作を停止させる。)。
[0079]
 このように、演算部1201は電池温度に応じて回生量を制限するので、電動アシスト自転車1の走行中に回生量がなるべく制限されないようにするためには、電池温度がなるべく適正範囲、好ましくは、電池温度が、低温側停止温度より大きく、高温側停止温度より小さい範囲(以下、回生充電可能温度範囲とも称する。)となるようにする必要がある。またより好ましくは、電池温度が、低温側制限開始温度より大きく、高温側制限開始温度より小さい範囲(以下、無制限回生充電可能温度範囲とも称する。)に維持する必要がある。
[0080]
 そこで演算部1201は、電池温度がなるべく適正範囲に維持されるよう、電池温度、モータ駆動制御装置温度、フレーム温度に基づき、前述した切換指示を生成し、通信制御部418を介して熱接続切換装置220を制御することにより、熱伝導体211の接続先を、モータ駆動制御装置100、フレーム11、及びオープン(接続無し)のいずれかに切り換える。尚、以下の説明において、この切り換え制御のことを熱接続切換制御と称し、また演算部1201が行う熱接続切換制御に関する機能のことを熱接続切換制御部と称する。
[0081]
 図10A乃至図10Cに熱接続切換制御による熱接続切換装置220の切換の態様を示す。図10Aは、熱伝導体211の接続先をモータ駆動制御装置100(熱伝導体150)とした場合、図10Bは、熱伝導体211の接続先をフレーム11とした場合、図10Cは、熱伝導体211の接続先をオープン(接続先無し)とした場合である。
[0082]
 演算部1201(熱接続切換制御部)は、寒冷地などで蓄電素子201が低温となって充放電性能が低下するのを防ぐため、図10Aに示すように、熱伝導体211の接続先をモータ駆動制御装置100(熱伝導体150)に適宜切り換える。尚、モータ駆動制御装置100は、モータ105を駆動した際の発熱(スイッチ素子1411の発熱等)やショートブレーキ(短絡制動)による発熱により、蓄電素子201よりも高温になっていることがあり、このようにモータ駆動制御装置100に生じた熱を積極的に蓄電素子201に伝えることにより、蓄電素子201の充放電性能の低下を防ぐことができる。ここでショートブレーキによってもモータ105の制動力が得られるが、ショートブレーキはモータ105やモータ駆動制御装置100の大きな発熱を伴うため長時間安定して制動力を得ることは難しい。これに対し、上記のようにモータ駆動制御装置100に生じた熱を積極的に蓄電素子201に伝えて蓄電素子201の温度を上昇させて充電性能を確保するようにした場合には、長時間安定して制動力を得ることができるとともに、モータ105やモータ駆動制御装置100の発熱も低減することができる。
[0083]
 演算部1201は、電池温度を監視し、例えば、夏季等に蓄電素子201が高温になって充放電性能が低下するのを防ぐため、図10Bに示すように熱伝導体211の接続先をフレーム11に切り換える。
[0084]
 尚、演算部1201は、冬季などの外気温が低い時期に屋内で充電した電池パック200を屋外に置かれていた電動アシスト自転車1に装着した場合等、電池パック200(蓄電素子201)の温度よりもモータ駆動制御装置100の温度が低いときは、図10Cに示すように、電池パック200の熱伝導体211の接続先をオープン(接続先無し)にして電池パック200の温度低下を防ぐ。
[0085]
 また演算部1201は、夏季などの外気温が高い時期に屋内で充電した電池パック200を屋外に置かれていた電動アシスト自転車1に装着した場合等、電池パック200(蓄電素子201)の温度よりもフレーム11の温度が高いときは、図10Cに示すように、電池パック200の熱伝導体211の接続先をオープン(接続先無し)にして電池パック200の温度上昇を防ぐ。
[0086]
 以下、熱接続切換制御の具体例(制御方法(1)~(3))を示す。
[0087]
[制御方法(1)]
 図11は制御方法(1)を説明するグラフである。同図に示すように、制御方法(1)では、電池温度が閾値TH(第1の所定値)未満(電池温度<TH)のときは、電池パック200の熱伝導体211の熱的な接続先をモータ駆動制御装置100とし、モータ駆動制御装置100の熱を電池パック200に伝えて電池パック200(蓄電素子201)の昇温を図る。一方、電池温度が閾値TH以上(TH≦電池温度)のときは、電池パック200の熱伝導体211の熱的な接続先をフレーム11とし、電池パック200の熱をフレーム11に逃がして電池パック200(蓄電素子201)の冷却を図る。尚、閾値THは、例えば、前述した回生充電可能温度範囲内又は無制限回生充電可能温度範囲内(例えば常温(≒20℃)程度)に設定する(後述の制御方法(2),(3)においても同様)。
[0088]
 図12は、制御方法(1)において演算部1201(熱接続切換制御部)が行う処理(以下、熱接続切換処理S1200と称する。)を説明するフローチャートである。以下、同図とともに熱接続切換処理S1200について説明する。
[0089]
 演算部1201は、リアルタイムに電池温度を取得し(S1211)、電池温度を閾値THと比較する(S1212)。 
[0090]
 電池温度が閾値TH未満(電池温度<TH)のとき(S1212:YES)、演算部1201は、電池パック通信部1210を介して熱接続切換装置220を制御し、電池パック200の熱伝導体211の熱的な接続先をモータ駆動制御装置100とする(S1213)。その後、処理はS1211に戻る。
[0091]
 一方、電池温度が閾値TH以上のとき(TH≦電池温度)(S1212:NO)、演算部1201は、電池パック通信部1210を介して熱接続切換装置220を制御し、電池パック200の熱伝導体211の熱的な接続先をフレーム11とする(S1214)。その後、処理はS1211に戻る。
[0092]
[制御方法(2)]
 制御方法(1)では、閾値THを境界として熱伝導体211の熱的な接続先を切り換えている。制御方法(2)では、電池温度が閾値TH近傍であるときに起こり得るチャタリングを防ぐため、閾値THにヒステリシス幅HYSを設ける。尚、ヒステリシス幅HYSは、例えば10℃に設定する(制御方法(3)の場合も同様とする)。
[0093]
 図13Aは、電池温度が低温から高温に変化する場合における、制御方法(2)による制御方法を説明する図である。同図に示すように、電池温度が予め設定された閾値TH+ヒステリシス幅HYS以下(電池温度≦(TH+HYS))のときは、電池パック200の熱伝導体211の熱的な接続先をモータ駆動制御装置100とし、モータ駆動制御装置100の熱を電池パック200に伝えて電池パック200(蓄電素子201)の昇温を図る。
[0094]
 一方、電池温度が閾値TH+ヒステリシス幅HYSよりも高い(電池温度>(TH+HYS))のときは、電池パック200の熱伝導体211の熱的な接続先をフレーム11とし、電池パック200の熱をフレーム11に逃がして電池パック200(蓄電素子201)の冷却を図る。
[0095]
 図13Bは、電池温度が高温から低温に変化する場合における、制御方法(2)による制御方法を説明する図である。同図に示すように、電池温度が予め設定された閾値TH以上(電池温度≧TH)のときは、電池パック200の熱伝導体211の熱的な接続先をフレーム11とし、電池パック200の熱をフレーム11に逃がして電池パック200(蓄電素子201)の冷却を図る。
[0096]
 一方、電池温度が閾値TH未満(電池温度<TH)のときは、電池パック200の熱伝導体211の熱的な接続先をモータ駆動制御装置100とし、モータ駆動制御装置100の熱を電池パック200に伝えて電池パック200(蓄電素子201)の昇温を図る。
[0097]
 図14は、制御方法(2)において演算部1201(熱接続切換制御部)が行う処理(以下、熱接続切換処理S1400と称する。)を説明するフローチャートである。以下、同図とともに熱接続切換処理S1400について説明する。
[0098]
 演算部1201は、リアルタイムに電池温度を取得し(S1411)、まず電池温度を閾値THと比較する(S1412)。
[0099]
 電池温度が閾値TH未満のとき(電池温度<TH)(S1412:YES)、演算部1201は、電池パック通信部1210を介して熱接続切換装置220を制御し、電池パック200の熱伝導体211の熱的な接続先をモータ駆動制御装置100とする(S1413)。その後、処理はS1411に戻る。
[0100]
 一方、電池温度が閾値TH以上のとき(電池温度≧TH)(S1412:NO)、演算部1201は、電池温度と閾値TH+ヒステリシス幅HYSとを比較する(S1421)。電池温度が閾値TH+ヒステリシス幅HYSよりも高いとき(電池温度>(TH+HYS))(S1421:YES)、演算部1201は、電池パック通信部1210を介して熱接続切換装置220を制御し、電池パック200の熱伝導体211の熱的な接続先をフレーム11とする(S1422)。その後、処理はS1411に戻る。電池温度が閾値TH+ヒステリシス幅HYS以下のとき(電池温度≦(TH+HYS))(S1421:NO)、演算部1201は、熱接続切換装置220の現在の状態を維持する(S1423)。その後、処理はS1411に戻る。
[0101]
[制御方法(3)]
 制御方法(3)では、電池温度に加え、モータ駆動制御装置温度及びフレーム温度をも参照しつつ、熱接続切換制御を行う。
[0102]
 例えば、冬季などの外気温が低い時期に屋内で充電した電池パック200を屋外に置かれていた電動アシスト自転車1に装着した場合(電池パック200は常温(例えば20℃程度)に保たれているものとする。)、モータ駆動制御装置100の温度が低温になっており、電池パック200の熱伝導体211をモータ駆動制御装置100に熱的に接続してしまうと、モータ駆動制御装置100に熱を奪われ電池パック200の温度が低下し回生充電が制限されてしまう。そこでモータ駆動制御装置100の温度が低い場合、電池パック200の熱伝導体211の接続先をオープン(接続先無し)にして電池パック200の温度低下を防ぐようにする。
[0103]
 また例えば、夏季などの外気温が高い時期に屋内で充電した電池パック200を屋外に置かれていた電動アシスト自転車1に装着した場合(電池パック200は常温に保たれているものとする。)、フレーム11が高温になっており、このときに電池パック200の熱伝導体211をフレーム11に熱的に接続してしまうと電池パック200の温度が上昇して回生充電が制限されてしまう可能性がある。そこでフレーム11の温度が高い場合、電池パック200の熱伝導体211の接続先をオープン(接続先無し)にして電池パック200の温度上昇を防ぐようにする。
[0104]
 図15Aは、電池温度が低温から高温に変化する場合(電池温度<(TH+HYS)の範囲)における、制御方法(3)による制御方法を説明する図である。同図に示すように、電池温度<(TH+HYS)の範囲で電池温度が低温から高温に変化するときは、電池パック200の熱伝導体211の熱的な接続先をモータ駆動制御装置100とし、モータ駆動制御装置100の熱を電池パック200に伝えて電池パック200(蓄電素子201)の昇温を図る。但しその場合でもモータ駆動制御装置温度が閾値TH_Cnt(第2の所定値)(例えば5℃程度とする。)よりも低い(モータ駆動制御装置温度<TH_Cnt)ときは、電池パック200の熱伝導体211の接続先をオープン(接続先無し)にして電池パック200の温度低下を防ぐようにする。
[0105]
 図15Bは、電池温度が低温から高温に変化する場合(電池温度≧(TH+HYS)の範囲)における、制御方法(3)による制御方法を説明する図である。同図に示すように、電池温度≧(TH+HYS)の範囲で電池温度が低温から高温に変化するときは、電池パック200の熱伝導体211の熱的な接続先をフレーム11とし、電池パック200の熱をフレーム11に逃がして電池パック200(蓄電素子201)の冷却を図る。但しその場合でもフレーム温度が閾値TH_Body(第3の所定値)(例えば50℃程度とする。)よりも高い(TH_Body<フレーム温度)ときは、電池パック200の熱伝導体211の接続先をオープン(接続先無し)にして、フレーム11の熱により電池パック200の温度が上昇するのを防ぐようにする。
[0106]
 図15Cは、電池温度が高温から低温に変化する場合(電池温度≧THの範囲)における、制御方法(3)による制御方法を説明する図である。同図に示すように、電池温度≧THの範囲で電池温度が高温から低温に変化するときは、電池パック200の熱伝導体211の熱的な接続先をフレーム11とし、電池パック200の熱をフレーム11に逃がして電池パック200(蓄電素子201)の冷却を図る。但しその場合でもフレーム温度が閾値TH_Bodyよりも高い(TH_Body<フレーム温度)ときは、電池パック200の熱伝導体211の接続先をオープン(接続先無し)にして、フレーム11の熱による電池パック200の温度上昇を防ぐようにする。
[0107]
 図15Dは、電池温度が高温から低温に変化する場合(電池温度<THの範囲)における、制御方法(3)による制御方法を説明する図である。同図に示すように、電池温度<THの範囲で電池温度が高温から低温に変化するときは、電池パック200の熱伝導体211の熱的な接続先をモータ駆動制御装置100とし、モータ駆動制御装置100の熱を電池パック200に伝えて電池パック200(蓄電素子201)の昇温を図る。但しその場合でもモータ駆動制御装置温度が閾値TH_Cnt(例えば5℃程度とする。)よりも低い(モータ駆動制御装置温度≦TH_Cnt)ときは、電池パック200の熱伝導体211の接続先をオープン(接続先無し)にして、モータ駆動制御装置100に熱を奪われることによる電池パック200の温度低下を防ぐようにする。
[0108]
 尚、閾値TH_Cntとして、例えば、現在のモータ駆動制御装置温度を用いてもよい。そのようにすることで、例えば、冬季などの低温時に電池温度がモータ駆動制御装置温度よりも低ければ、電池パック200の熱伝導体211がモータ駆動制御装置100に熱的に接続され、モータ駆動制御装置100の熱を電池パック200に伝えて電池パック200(蓄電素子201)の昇温を図ることができる。
[0109]
 また閾値TH_Bodyとして、例えば、現在のフレーム温度を用いてもよい。そのようにすることで、例えば、夏季などの高温時に電池温度がフレーム温度よりも高ければ、電池パック200の熱伝導体211がフレーム11に熱的に接続され、電池パック200の熱をフレーム11に逃がして電池パック200(蓄電素子201)の冷却を図ることができる。
[0110]
 図16は、制御方法(3)において演算部1201(熱接続切換制御部)が行う処理(以下、熱接続切換処理S1600と称する。)を説明するフローチャートである。以下、同図とともに熱接続切換処理S1600について説明する。
[0111]
 演算部1201は、リアルタイムに電池温度、フレーム温度、及び車体制御装置温度を取得する(S1611)。
[0112]
 演算部1201は、まず電池温度を閾値THと比較する(S1612)。電池温度が閾値TH未満であるとき(電池温度<TH)(S1612:YES)、処理はS1613に進む。電池温度が閾値TH以上であるとき(電池温度≧TH)(S1612:YES)、処理はS1621に進む。
[0113]
 S1613では、演算部1201は、車体制御装置温度がTH_Cntを超えているか否か判定する。車体制御装置温度がTH_Cntを超えているとき(車体制御装置温度>TH_Cnt)(S1613:YES)、演算部1201は、熱接続切換装置220を制御し、電池パック200の熱伝導体211の熱的な接続先をモータ駆動制御装置100とする(S1614)。その後、処理はS1611に戻る。
[0114]
 一方、車体制御装置温度がTH_Cnt以下であるとき(車体制御装置温度≦TH_Cnt)(S1613:NO)、演算部1201は、熱接続切換装置220を制御し、電池パック200の熱伝導体211の熱的な接続先をオープン(接続先無し)にする(S1615)。その後、処理はS1611に戻る。
[0115]
 S1621では、演算部1201は、電池温度と閾値TH+ヒステリシス幅HYSとを比較する。電池温度が閾値TH+ヒステリシス幅HYSを超えているとき(電池温度>(TH+HYS))(S1621:YES)、処理はS1622に進む。電池温度が閾値TH+ヒステリシス幅HYS以下であるとき(電池温度≦(TH+HYS))(S1621:NO)、演算部1201は、熱接続切換装置220の現在の状態を維持する(S1625)。その後、処理はS1611に進む(熱接続切換装置220の状態は現状維持)。
[0116]
 S1622では、演算部1201は、フレーム温度をTH_Bodyと比較する。フレーム温度がTH_Body未満のとき(フレーム温度<TH_Body)(S1622:YES)、演算部1201は熱接続切換装置220を制御し、電池パック200の熱伝導体211の熱的な接続先をフレーム11とする(S1623)。その後、処理はS1611に戻る。
[0117]
 一方、フレーム温度がTH_Body以上のとき(フレーム温度≧TH_Body)(S1622:NO)、演算部1201は熱接続切換装置220を制御し、電池パック200の熱伝導体211の熱的な接続先をオープン(接続先無し)にする(S1624)。その後、処理はS1611に戻る。
[0118]
[変形例]
 ところで、演算部1201が、以上に説明した3つの制御方法(1)~(3)を適宜組み合わせて実行するようにしてもよい。例えば、電池温度が所定温度未満のときは演算部1201が熱接続切換処理S1600を実行し、上記所定温度以上のときは演算部1201が熱接続切換処理S1400を実行するようにしてもよい。
[0119]
 また電池温度を閾値THと比較する際と同様、体制御装置温度をTH_Cntと比較するときや(図16のS1613)フレーム温度をTH_Bodyと比較するときに(図16のS1622)おいてもヒステリシス幅を設定してチャタリングを防ぐようにしてもよい。
[0120]
=第2実施形態=
 第1実施形態では、熱接続切換装置220を電池パック200に設け、これをモータ駆動制御装置100から制御するようにしているが、第2実施形態では、熱接続切換装置220に相当する構成(熱接続切換装置160)をモータ駆動制御装置100に設け、モータ駆動制御装置100が直接(電池パック通信部1210を介さずに)これを制御するようにする。尚、熱接続切換装置220に相当する構成(熱接続切換装置160)をモータ駆動制御装置100に設けることで、既存の電池パック200の構成変更を最小限に抑えることができる。以下、第1実施形態との相違点を中心として、第2実施形態の電動アシスト自転車1について説明する。
[0121]
 図17は、第2実施形態のモータ駆動制御装置100の構成(ブロック図)を示す図である。同図に示すように、第2実施形態では、モータ駆動制御装置100のモータ制御回路120に熱接続切換装置160を設けている。
[0122]
 熱接続切換装置160は、例えば、一つ以上の電気式リレーを用いて構成される。第1実施形態と同様に、演算部1201は、電池温度がなるべく適正範囲に維持されるように、電池温度、モータ駆動制御装置温度、フレーム温度に基づき熱接続切換装置160を制御し、熱伝導体211の接続先を、モータ駆動制御装置100、フレーム11、及びオープン(接続無し)のいずれかに切り換える。
[0123]
 図18は、第2実施形態の電池パック200の構成(ブロック図)を示す図である。第1実施形態の電池パック200と同様、第2実施形態の電池パック200には、蓄電素子201との間で効率よく熱交換することができるように熱伝導体211が設けられている。熱伝導体211の一部は、電池パック200の外部接続端子71に熱的に接続されている。
[0124]
 図19に、第2実施形態の電池パック200とコネクタ基台130の構成例を示している。電池パック200の外部接続端子51~53は、コネクタ基台130の端子群1301の対応する端子を介してモータ駆動制御装置100の回路基板1311等に電気的に接続される。同図に示すように、この例では、コネクタ基台130又は基板ケース131に熱接続切換装置160を設けている。電池パック200がコネクタ基台130に接続された状態では、電池パック200の外部接続端子71は、コネクタ基台130の端子群1301の対応する端子を介して熱接続切換装置160の端子に熱的に接続される。
[0125]
 図20は、第2実施形態の電池パック200の電池パック側制御回路204が備える機能及び電池パック側制御回路204が記憶するデータを示す図である。第1実施形態の電池パック側制御回路204(図8)と異なり、第2実施形態の電池パック側制御回路204は、熱接続切換装置制御部414を有しない。
[0126]
 図21A乃至図21Cに、第2実施形態における、モータ駆動制御装置100の演算部1201(熱接続切換制御部)により行われる熱接続切換制御による熱接続切換装置220の切換の態様を示す。図21Aは、熱伝導体211の接続先をモータ駆動制御装置100(熱伝導体150)とした場合、図21Bは、熱伝導体211の接続先をフレーム11とした場合、図21Cは、熱伝導体211の接続先をオープン(接続先無し)にした場合である。尚、第2実施形態の場合も、モータ駆動制御装置100の演算部1201(熱接続切換制御部)が熱接続切換装置160を制御することにより、第1実施形態で示した熱接続切換制御の具体例(制御方法(1)~(3))と同様の熱接続切換制御を行うことができる。
[0127]
[まとめ]
 以上、詳述したように、本実施形態の電動アシスト自転車1にあっては、電池温度が閾値THのときはモータ駆動制御装置100の熱を利用して蓄電素子201を昇温することにより、蓄電素子201が低温となって充放電性能が低下するのを防ぐことができ、蓄電素子201を適正な温度範囲に維持して駆動力や回生による制動力を安定して得ることができる。
[0128]
 また電動アシスト自転車1は、電池温度が閾値TH以上のときは蓄電素子201とモータ駆動制御装置100を熱的に切り離すので、モータ駆動制御装置100の熱により蓄電素子201が高温となって充放電性能が低下してしまうのを防ぐことができる。
[0129]
 また電動アシスト自転車1は、電池温度が閾値TH以上のときは蓄電素子をフレーム11に熱的に接続して蓄電素子201の熱を逃がすので、蓄電素子201が高温となって充放電性能が低下するのを防ぐことができる。尚、電動補助車両は人力と電力補助により駆動するため軽量化が求められるが、本構成によれば、冷却ファンや水冷式の冷却機構等の重量増に繋がる構成を追加することなく、簡素な方法にて蓄電素子を冷却する仕組みを実現することができる。
[0130]
 また電動アシスト自転車1は、モータ駆動制御装置温度が低温(閾値TH_Cnt以下)のときは蓄電素子201とモータ駆動制御装置100を熱的に切り離すので、冬季のようにモータ駆動制御装置温度が低いときにモータ駆動制御装置100が熱的に接続されて蓄電素子201が低温となり充放電性能が低下してしまうのを防ぐことができる。
[0131]
 また電動アシスト自転車1は、所定部位温度が高温(閾値TH_Body以上)のときは蓄電素子201とモータ駆動制御装置100を熱的に切り離すので、夏季のように所定部位の温度が高温になっているときに蓄電素子201が所定部位に熱的に接続されることで蓄電素子201が高温となって充放電性能が低下してしまうのを防ぐことができる。
[0132]
 以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれに限定されない。上述した各部材の素材、形状、及び配置は、本発明を実施するための実施形態に過ぎず、発明の趣旨を逸脱しない限り、様々な変更を行うことができる。

符号の説明

[0133]
1 電動アシスト自転車、11 フレーム、61 外部接続端子、62 外部接続端子、100 モータ駆動制御装置、102 モータ駆動制御装置温度センサ、103 フレーム温度センサ、104 ブレーキセンサ、105 モータ、107 トルクセンサ、120 モータ制御回路、130 コネクタ基台、131 基板ケース、140 スイッチ回路、1411 スイッチ素子、150 熱伝導体、160 熱接続切換装置、200 電池パック、201 蓄電素子、211 熱伝導体、220 熱接続切換装置、414 熱接続切換装置制御部、1201 演算部、1202 モータ駆動制御装置温度入力部、1203 フレーム温度入力部、1207 トルク入力部、1208 ブレーキ入力部、1209 AD入力部、1210 電池パック通信部、S1200 熱接続切換処理、S1400 熱接続切換処理、S1600 熱接続切換処理

請求の範囲

[請求項1]
 蓄電素子に蓄えられている電力により電動補助車両に設けられているモータを駆動するとともに、前記モータの回生動作時に生じる電力により前記蓄電素子を充電するモータ駆動制御装置と、
 前記蓄電素子の温度である蓄電素子温度を取得する蓄電素子温度取得部と、
 前記蓄電素子と前記モータ駆動制御装置を熱的に接続もしくは切り離す熱接続切換装置と、
 前記蓄電素子温度が第1の所定値未満のときに前記蓄電素子が前記モータ駆動制御装置と熱的に接続されるように前記熱接続切換装置を制御する熱接続切換制御部と、
 を備える、
 電動補助車両の駆動装置。
[請求項2]
 前記熱接続切換制御部は、前記蓄電素子温度が前記第1の所定値以上のときは前記蓄電素子と前記モータ駆動制御装置を熱的に切り離すように前記熱接続切換装置を制御する、
 請求項1に記載の電動補助車両の駆動装置。
[請求項3]
 前記熱接続切換制御部は、前記蓄電素子温度が前記第1の所定値以上のときに前記蓄電素子と前記電動補助車両の所定部位を熱的に接続するように前記熱接続切換装置を制御する、
 請求項2に記載の電動補助車両の駆動装置。
[請求項4]
 前記熱接続切換制御部は、前記蓄電素子温度が前記第1の所定値に所定のヒステリシス幅値を加えた温度以上のときは前記蓄電素子と前記モータ駆動制御装置を熱的に切り離すように前記熱接続切換装置を制御する、
 請求項2に記載の電動補助車両の駆動装置。
[請求項5]
 前記モータ駆動制御装置の温度であるモータ駆動制御装置温度を取得するモータ駆動制御装置温度取得部を更に備え、
 前記熱接続切換制御部は、前記蓄電素子温度が前記第1の所定値未満であり、かつ、前記モータ駆動制御装置温度が第2の所定値以下のときは、前記蓄電素子と前記モータ駆動制御装置を熱的に切り離すように前記熱接続切換装置を制御する、
 請求項1に記載の電動補助車両の駆動装置。
[請求項6]
 前記所定部位の温度である所定部位温度を取得する所定部位温度取得部を更に備え、
 前記熱接続切換制御部は、前記蓄電素子温度が前記第1の所定値以上であり、かつ、前記所定部位温度が第3の所定値以上のときは、前記蓄電素子と前記所定部位を熱的に切り離すように前記熱接続切換装置を制御する、
 請求項3に記載の電動補助車両の駆動装置。
[請求項7]
 前記所定部位の温度である所定部位温度を取得する所定部位温度取得部を更に備え、
 前記熱接続切換制御部は、前記蓄電素子温度が前記第1の所定値に所定のヒステリシス幅値を加えた温度以上であり、かつ、前記所定部位温度が第3の所定値以上のときは、前記蓄電素子と前記所定部位を熱的に切り離すように前記熱接続切換装置を制御する、
 請求項3に記載の電動補助車両の駆動装置。
[請求項8]
 前記蓄電素子は、前記回生制御部による充電が可能な温度範囲である回生充電可能温度範囲を有し、
 前記第1の所定値は、前記回生充電可能温度範囲内に設定される、
 請求項1に記載の電動補助車両の駆動装置。
[請求項9]
 前記熱接続切換装置を備える、請求項1に記載の電動補助車両の駆動装置。  
[請求項10]
 請求項1乃至10のいずれか一項に記載の前記駆動装置を備える電動補助車両。
[請求項11]
 請求項1に記載の前記蓄電素子及び前記熱接続切換装置を備える蓄電装置。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10A]

[ 図 10B]

[ 図 10C]

[ 図 11]

[ 図 12]

[ 図 13A]

[ 図 13B]

[ 図 14]

[ 図 15A]

[ 図 15B]

[ 図 15C]

[ 図 15D]

[ 図 16]

[ 図 17]

[ 図 18]

[ 図 19]

[ 図 20]

[ 図 21A]

[ 図 21B]

[ 図 21C]