JP2001122181A - 電動補助機能付小型車両 - Google Patents

電動補助機能付小型車両

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JP2001122181A
JP2001122181A JP30169199A JP30169199A JP2001122181A JP 2001122181 A JP2001122181 A JP 2001122181A JP 30169199 A JP30169199 A JP 30169199A JP 30169199 A JP30169199 A JP 30169199A JP 2001122181 A JP2001122181 A JP 2001122181A
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vehicle
battery
controller
battery management
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Toshiyasu Terui
敏泰 照井
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Yamaha Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 車両コントローラと電池マネージメントコン
トローラとの間の通信機能に障害が生じても直ちに車両
の走行に対して重大な支障が生じることのない電動補助
機能付小型車両を提供する。 【解決手段】 予め定められた通信プロトコルによって
双方向又は単方向で情報の送受信を行う通信制御手段を
車両コントローラ１０１ａ，電池マネージメントコント
ローラ１００ｃのそれぞれに設け、通信異常の有無を判
断する通信異常判断部を上記両通信制御手段１０１ａに
設け、通信正常時には電池マネージメントコントローラ
１００ｃ側で検出された電池情報に基づいて上記モータ
１０６への通電制御を行い、通信異常時には車両コント
ローラ１０１ａ側で設定された設定値にに基づいて上記
モータ１０６への通電制御を行う通電制御手段１０１ａ
を上記車両コントローラ１０１ａに備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動補助機能付小
型車両に関し、特に車両コントローラと電池マネージメ
ントコントローラとの間で情報通信を行うようにした場
合の通信異常発生時の対応技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
【従来の技術】従来の電動補助機能付小型車両は、人力
に応じた所定の補助比率の補助力が発生するようにモー
タへの電力供給を制御する走行制御装置を備えている。
このような小型車両では、走行制御性を向上するために
さまざまな工夫が施されている。例えば、モータを効率
良く駆動するための通電制御、走行フィーリングを向上
させるための加減速制御、走行距離を伸ばすため制御等
である。
【０００４】近年では上記のような走行制御に加えて、
商品性を更に高めるための工夫として、電池の放電状態
を監視して残存容量を表示したり、故障診断及びその表
示により故障箇所の特定等を行ったり、電池保護のため
の最大放電電流を制御したり、さらには過放電防止のた
めの制御等を行う電池マネージメント制御が提案されて
いる。
【０００５】しかし１つのコントローラで上記全ての機
能を満足させようとした場合、回路面積の制限やコスト
的な制限、又は搭載されるマイクロコンピータの処理能
力により実現が難しく、特に電池マネージメントに関す
る制御を車両の走行制御を行っている車両コントローラ
で行おうとした場合、その負担が大きく高機能化への対
応が困難になってきている。
【０００６】そこで上記電池マネージメント制御を走行
制御用コントローラとは別のコントローラで行うことが
検討されている。この電池マネージメント制御による
と、上述の制御の内、電池残容量を監視してその状態を
表示させる処理や、電池の放電状態を監視して電池の放
電可能な最大放電電流の設定や放電停止処理等の制御に
ついては電池側に搭載されたコントローラによって行わ
れる。これらの電池マネージメント制御により得られた
情報は、通信機能を介して車両側の走行制御装置に送信
され、これにより電池状態に応じたきめのこまかい走行
制御を行うことが可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで上述のように
機能を分担してそれぞれの制御装置の負荷を軽減するよ
うにした場合、車両全体としての性能や機能の向上を図
ることができる反面、以下のような問題が懸念される。
即ち、上記の機能分担型の制御装置を複数搭載して通信
手段によって相互に接続し、それぞれの情報を相互に伝
達して走行制御を行うようにしたものを電動補助機能付
小型車両に採用した場合に、車両の振動や外乱等の影響
で通信異常、例えば上記電池マネージメントコントロー
ラから車両コントローラに対する情報が途絶えるといっ
た通信異常が発生すると、アシスト不良となったり、電
池が深放電してしまうといった問題が懸念される。
【０００８】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であり、車両コントローラと電池マネージメントコント
ローラとの間の通信機能に障害が生じても直ちに車両の
走行に対して重大な支障が生じることのない電動補助機
能付小型車両を提供することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、人力
を検出し、該検出した人力に応じた所定の補助比率でも
ってモータを駆動して車両の走行制御を行う車両コント
ローラと、電池状態を監視して電池状態の管理及び制御
を行う電池マネージメントコントローラとを備えた電動
補助機能付小型車両において、予め定められた通信プロ
トコルによって双方向又は単方向で情報の送，受信を行
う通信制御手段を上記車両コントローラ，電池マネージ
メントコントローラのそれぞれに設け、通信異常の有無
を判断する通信異常判断部を上記両通信制御手段に設
け、通信正常時には電池マネージメントコントローラ側
で検出された電池情報に基づいて上記モータへの通電制
御を行い、通信異常時には上記車両コントローラ側で設
定した設定値に基づいて上記モータへの通電制御を行う
通電制御手段を車両コントローラに備えたことを特徴と
している。
【００１０】請求項２の発明は、請求項１において、上
記通電制御手段は、通信異常時には、少なくとも通信異
常発生から所定時間は上記電池マネージメントコントロ
ーラからの通信異常発生直前の電池情報に基づいて上記
モータへの通電制御を行うことを特徴としている。
【００１１】請求項３の発明は、請求項１又は２におい
て、上記通電制御手段は、所定時間継続して通信が途絶
えたとき通信異常と認識し、通信異常認識までは通信正
常時の処理を行うことを特徴としている。
【００１２】
【発明の作用効果】請求項１の発明では、通信正常時に
は電池マネージメントコントローラ側からの電池情報に
基づいて上記モータへの通電制御を行い、かつ通信異常
時には上記車両コントローラ側で設定した設定値に基づ
いて上記モータへの通電制御を行うようにしたので、通
信正常時には電池マネージメントコントローラ側からの
精度の高い電池情報に基づいて高精度の通電制御を行う
ことができ、かつ通電異常時には電池マネージメントコ
ントローラ側からの電池情報に基づく場合に比較して精
度は若干落ちるものの、必要最低限の走行制御は可能で
あり、電池を過剰に放電させてしまう深放電の発生を防
止できる。
【００１３】請求項２の発明によれば、通信異常発生時
には、少なくとも通信異常発生から所定時間は上記電池
マネージメントコントローラからの通信異常発生直前の
電池情報に基づいて上記モータへの通電制御を行うよう
にしたので、例えばサービスステーションまでの走行が
可能な程度の簡易的な制御が可能である。
【００１４】請求項３の発明によれば、所定時間継続し
て通信が途絶えたとき通信異常と認識し、通信異常認識
までは通信正常時の処理を行うようにしたので、瞬時の
断線を通信断線と判断することによる不具合、例えば、
一瞬表示が消える、あるいは制御が切り替わることによ
る不連続感、アシストが一瞬途絶える等、や通信断続を
通信断線と判断することによる不具合、例えばアシスト
の断続によるギクシャク感、表示のちらつき等、を防止
することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。図１〜図７は本発明の一実施
形態による電動補助自転車を説明するための図であり、
図１は電動補助自転車の側面図、図２は走行制御装置及
び電池ボックスのブロック構成図、図３はデータフロー
図、図４は送受信データを示す図、図５〜図７は動作説
明用フローチャートである。
【００１６】図１において、１は充電器１１２を非車載
とし、着脱式電池ボックス（電池装置）１００を車載と
した電動補助機能付小型車両としての電動補助自転車で
ある。該電動補助自転車１の車体フレーム２は、ヘッド
パイプ３と、該ヘッドパイプ３から車体後方斜め下方に
延びるダウンチューブ４と、該ダウンチューブ４の後端
から上方に略起立して延びるシートチューブ５と、上記
ダウンチューブ４の後端から後方に略水平に延びる左，
右一対のチェーンステー６と、該両チェーンステー６の
後端部と上記シートチューブ５の上端部とを結合する
左，右一対のシートステー７と、上記ヘッドパイプ３と
シートチューブ５とを接続するトップチューブ１１とを
備えている。
【００１７】上記ヘッドパイプ３にはフロントフォーク
８が左右に回動可能に枢支されている。該フロントフォ
ーク８の下端には前輪９が軸支されており、上端には操
向ハンドル１０が固着されている。また上記シートチュ
ーブ５の上端にはサドル１２が装着されている。さらに
上記チェーンステー６の後端には後輪１３が軸支されて
いる。
【００１８】上記車体フレーム２の下端部には、クラン
ク軸１６の両端突出部に取り付けられたクランクアーム
１６ａを介してペダル１６ｂに入力されたペダル踏力
（人力）と、内蔵する電動モータからの人力の大きさに
比例した補助動力との合力を出力するパワーユニット１
５が搭載されている。このパワーユニット１５からの出
力はチェン３０を介して上記後輪１３に伝達される。
【００１９】また上記電動モータ等の電源となる電池ボ
ックス１００は上記シートチューブ５の背面に沿うよう
に、かつ左，右のシートステー７，７に挟まれるように
車体に対して着脱自在に配設されている。また上記電池
ボックス１００には充電口１００ａが形成されており、
該充電口１００ａに充電器１１２の充電プラグ１２１が
接続自在となっている。
【００２０】図２に示すように、上記電池ボックス１０
０は、充電式の電池１００ｂと、電池マネージメントコ
ントローラ１００ｃと、各種情報データを記憶する記憶
部１００ｇと、入出力用の各種Ｉ／Ｆ１００ｄ〜１００
ｆとを備えており、入力Ｉ／Ｆ１００ｄを介して外部の
オンオフ式切替スイッチ１０２が接続されており、表示
Ｉ／Ｆ１００ｅを介して外部の電池側表示装置１０３が
接続されている。
【００２１】上記切替スイッチ１０２は電池マネージメ
ントコントローラ１００ｃを通常制御モードか故障診断
モードかに切り替えるモード切り替え手段として機能
し、電池ボックス１００の外表面に配設されている。ま
た上記電池側表示器１０３は、例えば７個の表示灯（Ｌ
ＥＤ）１０３ａを有し、該各表示灯の表示パターンによ
り各種情報を表示するものであり、電池ボックス１００
の外表面の上記切替スイッチ１０２に隣接して配設され
ている。
【００２２】上記電池１００ｂは電動モータ１０６の電
源となるもので、多数の単電池（Ｎｉ−Ｃｄ，Ｎｉ−Ｍ
Ｈ電池等）を直列接続した構成のものである。また電池
マネージメントコントローラ１００ｃは、図３に示すよ
うに、上記電池１００ｂの状態を常時監視し、該電池１
００ｂの種類判別，電池残容量計算処理，電池保護のた
めの最大放電電流値計算処理，放電停止判断，放電禁止
判断，及び故障診断のためのダイアグ情報処理，その他
各種の演算処理を行う。
【００２３】１０１は上記パワーユニット１５付近に搭
載された車両走行制御装置であり、該装置１５は、各種
の演算処理を行う車両コントローラ１０１ａと、各種情
報データを記憶する記憶部１０１ｂと、入出力用各種の
Ｉ／Ｆ１０１ｃ〜１０１ｇとを備えており、センサＩ／
Ｆ１０１ｃを介して電流センサ，トルクセンサ等の各種
センサ１０４が、入力Ｉ／Ｆ１０１ｄを介してメインス
イッチ１０５が、出力Ｉ／Ｆ１０１ｅを介して電動モー
タ１０６が、さらに表示Ｉ／Ｆ１０１ｆを介して外部の
車両側表示器１０７がそれぞれ接続されている。
【００２４】上記車両側表示器１０７は、例えば３個の
表示灯（ＬＥＤ）１０７ａを備えており、該表示灯１０
７ａの表示パターンにより各種情報を表示するものであ
り、上述の操向ハンドル１０に配設されている。
【００２５】上記車両コントローラ１０１ａは、図３に
示すように、上記電池マネージメントコントローラ１０
０ｃからの電池状態情報，電池容量，最大放電電流値等
の各種情報に基づいて、電池マップ判別処理，アシスト
電流指令値演算処理，電池電流制御処理，放電停止処
理，電池容量演算処理，ダイアグ情報処理，その他各種
の演算処理を行う。
【００２６】また上記車両コントローラ１０１ａは、上
記記憶部１０１ｂに、上記各種計算処理結果や故障診断
における該車両走行制御装置１０１側の故障診断情報を
記憶させ、さらに、上記電池ボックス１００側の故障診
断情報を通信回線ａを介して読み込んで記憶させ、さら
にまた上記切替スイッチ１０２が故障診断モード側に切
り替えられたとき、上記記憶部１０１ｂに記憶された故
障診断情報を上記車両側表示器１０７に表示させる。
【００２７】そして上記車両コントローラ１０１ａと電
池マネージメントコントローラ１００ｃとは通信Ｉ／Ｆ
１０１ｇ，１００ｆ及び通信回線ａにより相互に情報通
信可能に接続されている。これにより図４に示すよう
に、電池マネージメントコントローラ１００ｃ側から電
池マネージメント情報、例えば電池残容量，最大放電電
流値，電池種類，放電停止信号，放電禁止信号，デイア
グ情報送信指示信号等が車両コントローラ１０１ａ側に
送信され、また車両コントローラ１０１ａ側から情報要
求信号，車両コントローラダイアグ情報等が電池マネー
ジメントコントローラ１００ｃ側に送信される。
【００２８】次に上記車両コントローラ１０１ａ及び電
池マネージメントコントローラ１００ｃの動作を図５〜
７のフローチャートに沿って説明する。まず、車両コン
トローラ１０１ａにおけるメインフローを示す図５にお
いて、各種の入力処理、例えば車両コントローラ１０１
ａ側に配置されたトルクセンサ，車速センサ，電圧セン
サ等の各種センサ１０４により検出された人力トルク、
車速、電池電圧等の各種入力処理が行われ（ステップＳ
１）、続いて上記電池マネージメントコントローラ１０
０ｃとの間での通信処理（後述）が行われ（ステップＳ
２）、アシスト電流値の演算処理（ステップＳ３）、電
池残存容量の演算表示処理（ステップＳ４）、さらには
故障診断処理（ステップＳ５）が行われる。
【００２９】上記通信処理は、図６に示すように、まず
送受信処理を行ない（ステップＡ０）、受信後にパリテ
ィエラー，チェックサムエラー等各種エラーの有無によ
り通信状態が正常か否かが判断され（ステップＡ１）、
正常の場合には、通信断線時間カウント用タイマがリセ
ットされ（ステップＡ２）、最大放電電流値，電池残存
容量値，放電停止情報，放電禁止情報等々が電池マネー
ジメントコントローラ１００ｃ側からの受信データに更
新される（ステップＡ３〜Ａ６）。
【００３０】また上記ステップＡ１において、通信状態
が正常でないと判断された場合には、該非正常判断が初
回の場合には通信断線時間カウント用タイマをスタート
させる（ステップＡ７，Ａ８）。この通信異常が発生し
てから所定時間経過するまでの間は、つまりステップＡ
９でＮｏと判断されている間は、電池マネージメントコ
ントローラ１００ｃからの情報は通信異常発生前のデー
タが保持される。そして通信断線時間が所定時間経過し
た場合には通信異常と判断して以下の処理（ステップＡ
１０）を行なう。
【００３１】先ず、車両コントローラ１０１ａで検出さ
れたバッテリ電圧等に基づいて、簡易電池状態検出を行
なう。次に簡易電池状態検出によって検出された電池の
状態に基づいて、最大放電電流を算出し、アシスト終了
条件を設定し、そして電池残量表示データを設定する。
【００３２】上記簡易電池状態検出では、図２に示すよ
うに電池１００ｂから配線ケーブルｂを介して車両コン
トローラ１０１ａに入力された電池電圧を検出し、さら
にモータの実電流等から電池の放電電流を推測して電池
の残量を簡易的に算出している。
【００３３】上記最大放電電流の算出は、電池残量状態
によって徐々に小さい値に設定を変えるようにしてもよ
く、予め定めた固定値としてもよい。また、通信異常前
の最終の値としてもよい。
【００３４】上記アシスト終了条件の設定は、具体的に
は以下の通りとする。通信正常時には電池マネージメン
トコントローラ１００ｃからの放電停止あるいは放電禁
止信号の受信をアシスト終了条件としていたのに対し、
通信異常時には、検出された電池の状態、具体的には電
池の電流−電圧特性が図８に示す閾値カーブＺ１を下回
ったときから補助比率漸減処理を開始し、該補助比率を
徐々に減少していってアイスト停止条件を設定する。
【００３５】上記アシスト電流値の演算処理は、図７に
示すように、まず人力トルクが所定のアシスト開始電圧
以上か否かによりアシスト中か否かが判断され（ステッ
プＢ１）、アシスト中の場合には人力トルク，車速及び
電池マネージメントコントローラ１００ｃから受信した
電池電圧等に基づいて所要のアシスト電流値が演算され
（ステップＢ２）、さらに演算されたアシスト電流値を
上記電池マネージメントコントローラ１００ｃから受信
した最大放電電電流値以下に制限するアシスト電流制限
処理がなされ（ステップＢ３）、続いてアシスト終了条
件に合致しているか否かが判断され（ステップＢ４）、
合致している場合にはアシスト停止処理がなされる（ス
テップＢ５）。
【００３６】ここで図６の通信処理において通信断線状
態（通信異常）と判断された場合には、上記アシスト電
流値の演算処理においては、上記メインフローにおける
入力処理で車両コントローラ１０１ａ側の各種センサか
ら読み込まれた電池電圧，電池電流値によって図６のス
テップＡ１０で求められた最大放電電流値によるアシス
ト電流制限処理が行われ、図６のステップＡ１０で設定
されたアシスト終了条件に従ってアシスト終了条件合致
判断等が行われる。
【００３７】このように本実施形態では、車両コントロ
ーラ１０１ａと電池マネージメントコントローラ１００
ｃとの間で情報通信を行い、電池マネージメントコント
ローラ１００ｃで求められた精度の高い電池電圧，最大
放電電流値等の電池状態データを読み込んで車両コント
ローラ１０１ａでアシスト電流指令値を求め、アシスト
電流制限処理を行ったので、モータへの通電制御精度を
大きく高めることができる。
【００３８】そして通信異常（通信断線）が発生した場
合には、車両コントローラ１０１ａ側のセンサ１０４に
より検出された電池電圧に基づいてアシスト電流指令値
の演算を行うとともに、通信異常発生直前の最終の最大
放電電流値に基づいてアシスト電流制限処理を行うよう
にしたので、電池ボックス１００側から受信した電池状
態データに基づく場合に比較して精度は若干落ちるもの
の、必要最低限の走行制御は可能であり、電池を過剰に
放電させてしまう深放電の発生を防止できる。
【００３９】また通信異常発生の判断に当たっては、最
初の通信エラーの発生から所定時間該エラーが継続した
場合に通信異常発生と判断するようにしたので、瞬時の
断線を通信異常と判断することによる不具合、例えば、
一瞬表示が消える、あるいは制御が切り替わることによ
る不連続感、アシストが一瞬途絶える等、や通信断続を
通信断線と判断することによる不具合、例えばアシスト
の断続によるギクシャク感、表示のちらつき等、を防止
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による電動補助自転車の側
面図である。
【図２】上記実施形態の車両コントローラ，電池マネー
ジメントコントローラを示すブロック構成図である。
【図３】上記両コントローラにおけるデータフロー図で
ある。
【図４】上記両コントローラにおけるデータの内容を示
す図である。
【図５】上記コントローラの動作説明用フローチャート
図である。
【図６】上記コントローラの動作説明用フローチャート
図である。
【図７】上記コントローラの動作説明用フローチャート
図である。
【図８】上記コントローラの動作説明用電流−電圧特性
図である。
【符号の説明】
１ 電動補助自転車 １００ｃ 電池マネージメントコントローラ（通信制御
手段，通信異常判断部） １０１ａ 車両コントローラ（通信制御手段，通信異常
判断部，通電制御手段） １０４ センサ（電池情報検出手段） １０６ モータ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 人力を検出し、該検出した人力に応じた
    所定の補助比率でもってモータを駆動して車両の走行制
    御を行う車両コントローラと、電池状態を監視して電池
    状態の管理及び制御を行う電池マネージメントコントロ
    ーラとを備えた電動補助機能付小型車両において、予め
    定められた通信プロトコルによって双方向又は単方向で
    情報の送，受信を行う通信制御手段を上記車両コントロ
    ーラ，電池マネージメントコントローラのそれぞれに設
    け、通信異常の有無を判断する通信異常判断部を上記両
    通信制御手段に設け、通信正常時には電池マネージメン
    トコントローラ側で検出された電池情報に基づいて上記
    モータへの通電制御を行い、通信異常時には上記車両コ
    ントローラ側で設定した設定値に基づいて上記モータへ
    の通電制御を行う通電制御手段を車両コントローラに備
    えたことを特徴とする電動補助機能付小型車両。
  2. 【請求項２】 請求項１において、上記通電制御手段
    は、通信異常時には、少なくとも通信異常発生から所定
    時間は上記電池マネージメントコントローラからの通信
    異常発生直前の電池情報に基づいて上記モータへの通電
    制御を行うことを特徴とする電動補助機能付小型車両。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２において、上記通電制御
    手段は、所定時間継続して通信が途絶えたとき通信異常
    と認識し、通信異常認識までは通信正常時の処理を行う
    ことを特徴とする電動補助機能付小型車両。
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