JP2001151185A

JP2001151185A - 電動自転車用情報伝達装置およびそれを備えた電動自転車

Info

Publication number: JP2001151185A
Application number: JP33353699A
Authority: JP
Inventors: Shozo Nabeya; 省三鍋谷
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-11-25
Filing date: 1999-11-25
Publication date: 2001-06-05

Abstract

(57)【要約】【課題】振動、水濡れ、埃などの悪い環境で電動自転
車が使用された場合でも、誤った情報が伝達されること
がなく、高い信頼性や耐久性を得ることができる電動自
転車用情報伝達装置および電動自転車を提供する。【解決手段】電動自転車１０の電池ユニット５と補助
駆動ユニット４や、電池ユニット５と充電ユニット１３
との間で、情報をやりとりする情報信号を非接触の通信
手段２２Ａ，２２Ｂ、２３Ａ，２３Ｂを介して伝達させ
ることにより、非接触の通信手段２２Ａ，２２Ｂ、２３
Ａ，２３Ｂの箇所に水や埃が浸入した場合でも、情報信
号が誤って伝達されることがなくなり、悪条件下の環境
でも、情報信号を正確に伝達できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電動自転車に関係す
る情報を伝達する電動自転車用情報伝達装置およびそれ
を備えた電動自転車に関する。

【０００２】

【従来の技術】走行時に、人力による駆動力に、電力に
よる補助駆動力を加えて、上り勾配の坂道などでも楽に
走行できるように構成した電動自転車は既に知られてい
る。このような電動自転車としては、ニッカド電池やニ
ッケル水素電池などの二次電池の電力により電動モータ
を駆動させることで、電力による補助駆動力を発生させ
るようになっている。

【０００３】この電動自転車では、一般に、二次電池が
設けられている電池ユニットを自転車本体から着脱自在
に構成し、別途箇所などに配設した充電ユニットに接続
して充電可能に構成されている。また、補助駆動力を発
生させるシステム全体をＯＮ／ＯＦＦする給電スイッチ
や、二次電池の残り容量などを表示する表示部を、電動
自転車のハンドルの近傍箇所などに設けて、操作性や便
利性の向上を図っている。

【０００４】この種の電動自転車において、図３に示す
ように、マイクロコンピュータなどからなる制御部（図
３においてはＣＰＵと記す）５０、５１、５２を、電動
モータ５３などが設けられている補助駆動ユニット５４
に設けるだけでなく、二次電池５５が設けられている電
池ユニット５６や、充電器５７が設けられている充電ユ
ニット５８にも設け、これらの電気系構成要素（補助駆
動ユニット５４、電池ユニット５６や、充電ユニット５
８）をそれぞれ個別に制御できるようにするとともに、
各制御部５０〜５２間に制御情報などをやりとりする情
報通信ライン５９、６０を設けて、各制御部５０〜５２
間の情報信号を伝達するシステムが提案されている。な
お、図３において、６１は、二次電池５５から電動モー
タ５３などの補助駆動ユニット５４に駆動用電力を供給
する給電ライン、６２は、充電器５７から二次電池５５
へ充電するための充電ラインである。また、電池ユニッ
ト５６と充電ユニット５８とをつなぐ情報通信ライン６
０では情報信号が双方向に流れるようになっている一
方、電池ユニット５６と補助駆動ユニット５４とをつな
ぐ情報通信ライン５９では情報信号が電池ユニット５６
から補助駆動ユニット５４への一方向だけに流れるよう
になっている。

【０００５】このシステムによれば、各制御部５０〜５
２が、それぞれ、電動モータ５３、二次電池５５、充電
ユニット５８などの各状態に応じて精度よく制御できる
ため、二次電池５５の残り容量に適した電動モータ５３
の駆動制御を行ったり、二次電池５５の種類に応じて電
動モータ５３の駆動制御や充電ユニット５８の充電に際
しての制御を適正かつ良好に行ったりすることが可能に
なる。

【０００６】ここで、電池ユニット５６を補助駆動ユニ
ット５４（または自転車本体）や充電ユニット５８から
着脱可能に構成させるため、補助駆動ユニット５４（ま
たは自転車本体）と電池ユニット５６との間を接続する
給電ライン６１および情報通信ライン５９や、電池ユニ
ット５６と充電ユニット５８との間を接続する充電ライ
ン６２および情報通信ライン６０には、その電気的接点
同士が直接触れ合う接続用のコネクタ６３〜７０がそれ
ぞれ介装されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電動自転車
は屋外で使用されたり、屋外に置かれたりして、振動、
水濡れ、埃などの比較的悪い環境でも使用されるため、
水（雨や結露など）や埃などが補助駆動ユニット５４な
どの内部やコネクタ６３〜７０の接続箇所（コネクタ６
７〜７０においては電池ユニット５６側のコネクタ６
７、６９）に侵入しやすい。この場合に、給電ライン６
１や充電ライン６２では比較的大きな電流を流すため、
誤った信号が伝達されることは殆どないが、情報通信ラ
イン５９、６０においては微弱な電流で流すため、コネ
クタ６５、６６やコネクタ６９、７０の電気的接点の間
に水や埃などが浸入すると、コネクタ６５、６６、６
９、７０を通過する際に情報信号が化けてしまい、誤っ
た情報信号が伝達されて補助駆動ユニット５４や充電ユ
ニット５８などが最適ではない状態で制御される恐れが
ある。

【０００８】本発明は上記課題を解決するもので、振
動、水濡れ、埃などの悪条件下の環境で電動自転車が使
用された場合でも、誤った情報が伝達されることがな
く、高い信頼性や耐久性を得ることができる電動自転車
用情報伝達装置および電動自転車を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、電動自転車に設けられる電気系構成要素間
で情報信号を伝達する電動自転車用情報伝達装置であっ
て、少なくとも一部の電気系構成要素間で、情報のやり
取りを行う情報信号が非接触の通信手段を介して伝達さ
れることを特徴とする。

【００１０】この構成により、振動、水濡れ、埃などの
比較的悪い環境で電動自転車が使用された場合でも、誤
った情報がながれることがなく、高い信頼性や耐久性を
得ることができる。なお、本発明と類似する技術とし
て、特開平１１−１８７５８３号公報には、電動自転車
用の二次電池を充電器に非接触で置いた状態で電力を供
給することが記載されているが、これは、二次電池に対
して、情報信号ではなく、電磁誘導作用を利用して電力
供給する技術が開示されているに過ぎず、本発明の主旨
とは異なる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、電動自転車に設けられる電気系構成要素間で情報信
号を伝達する電動自転車用情報伝達装置であって、少な
くとも一部の電気系構成要素間で、情報のやり取りを行
う情報信号が非接触の通信手段を介して伝達されること
を特徴とする。なお、前記電気系構成要素としては、二
次電池を有する電池ユニット、補助駆動力を発生するた
めの電動モータを有する補助駆動ユニット、操作手段や
二次電池に関する情報を表示する表示部を有する操作ユ
ニットなどがある。

【００１２】この構成により、電動自転車に設けられる
電気系構成要素間での情報信号が非接触の通信手段を介
して伝達されるため、非接触の通信手段の箇所に水や埃
が浸入した場合でも、情報信号が誤って伝達されること
がない。本発明の請求項４に記載の発明は、電動自転車
に設けられる二次電池を有する電池ユニットと、前記二
次電池に対して充電する充電ユニットとの間で情報信号
を伝達する電動自転車用情報伝達装置であって、電池ユ
ニットと充電ユニットとの間で、情報をやりとりする情
報信号が非接触の通信手段を介して伝達されることを特
徴とする。

【００１３】この構成により、電池ユニットと充電ユニ
ットとの間での情報信号が非接触の通信手段を介して伝
達されるため、非接触の通信手段の箇所に水や埃が浸入
した場合でも、情報信号が誤って伝達されることがな
い。本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の
何れかに記載の電動自転車用情報伝達装置において、非
接触の通信が電波により行われることを特徴とする。

【００１４】本発明の請求項６に記載の発明は、請求項
１〜４の何れかに記載の電動自転車用情報伝達装置にお
いて、非接触の通信が光により行われることを特徴とす
る。本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１〜４の
何れかに記載の電動自転車用情報伝達装置において、非
接触の通信が双方向通信であることを特徴とする。本発
明の請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の何れかに
記載の電動自転車用情報伝達装置において、情報信号
が、電動自転車に設けられている二次電池に関する情報
であることを特徴とする。

【００１５】本発明の請求項９に記載の発明は、請求項
１〜７の何れかに記載の電動自転車用情報伝達装置にお
いて、情報信号が、電動自転車の走行速度に関する情報
であることを特徴とする。本発明の請求項１０に記載の
電動自転車は、請求項１〜９の何れかに記載の電動自転
車用情報伝達装置を備えたことを特徴とする。

【００１６】以下、本発明の実施の形態について説明す
る。図１は、本発明の実施の形態にかかる電動自転車を
概略的に示すブロック図である。図１に示すように、こ
の電動自転車１０には、前輪や後輪、ハンドルや各種フ
レーム、サドルなどからなる自転車本体１と、人力によ
って駆動されるペダル駆動ユニット２と、このペダル駆
動ユニット２を補助する補助駆動力を発生するための電
動モータ３を有する補助駆動ユニット４と、この補助駆
動ユニット４に対して電気的に着脱自在とされた電池ユ
ニット５と、自転車のハンドル近傍箇所などの操作が簡
単で見やすい箇所に設けられた操作ユニット６とが備え
られている。

【００１７】電池ユニット５には、ニッカド電池やニッ
ケル水素電池などの二次電池８が設けられ、操作ユニッ
ト６には、補助駆動力を発生させる補助駆動ユニット４
への二次電池８からの給電動作をＯＮ／ＯＦＦする給電
スイッチ９や、二次電池８の残り容量などを表示する表
示部１１が設けられている。また、表示部１１には、二
次電池８の温度や充電回数、異常内容なども表示可能と
されている。

【００１８】電池ユニット５は、物理的に自転車本体１
から着脱自在とされ、自転車本体１から外した状態、お
よび自転車本体１に装着した状態の何れの状態において
も、充電器１２を備えた充電ユニット１３に対して電気
的に接続できるようになっている。また、図示しない
が、電池ユニット５には、二次電池８の電圧や温度など
を検出するセンサなどもそれぞれ設けられている。

【００１９】これらの電気系構成要素である補助駆動ユ
ニット４、電池ユニット５、操作ユニット６、および充
電ユニット１３には、それぞれマイクロコンピュータな
どからなる制御部（図１においてはＣＰＵと記す）１
４、１５、１６、１７が設けられている。そして、これ
らの電気系構成要素間、つまり、補助駆動ユニット４と
操作ユニット６との間、補助駆動ユニット４と電池ユニ
ット５との間、および電池ユニット５と充電ユニット１
３との間には、それぞれ情報信号を伝達する情報通信ラ
イン１８、１９、２０が配設されている。各情報通信ラ
イン１８、１９、２０には、各電気系構成要素同士を物
理的に分離できるように通信用コネクタ２１Ａ，２１
Ｂ、２２Ａ，２２Ｂ、２３Ａ，２３Ｂが介装されてい
る。

【００２０】また、補助駆動ユニット４と電池ユニット
５との間には、電池ユニット５からの電力を補助駆動ユ
ニット４に供給するための第１給電ライン２４が第１給
電用コネクタ２５Ａ，２５Ｂを介して設けられている。
補助駆動ユニット４と操作ユニット６との間には、補助
駆動ユニット４に送られた電力をさらに操作ユニット６
に供給するための第２給電ライン２６が第２給電用コネ
クタ２７Ａ、２７Ｂを介して設けられている。電池ユニ
ット５と充電ユニット１３との間とには、電池ユニット
５の二次電池８へ充電器１２からの電力を送って充電す
る充電ライン２８が充電用コネクタ２９Ａ，２９Ｂを介
して設けられている。

【００２１】これらのコネクタ２１Ａ，２１Ｂ、２２
Ａ，２２Ｂ、２３Ａ，２３Ｂ、２５Ａ，２５Ｂ、２７
Ａ、２７Ｂ、２９Ａ，２９Ｂを介装していることで、電
気系構成要素同士を分離できるようになっている。すな
わち、電池ユニット５と充電ユニット１３と、および電
池ユニット５と補助駆動ユニット４とをそれぞれ着脱自
在としたことにより、電池ユニット５や充電ユニット１
３の取り扱いを便利に行うことができて操作性が向上
し、補助駆動ユニット４と操作ユニット６を分離可能に
したことにより、製造時にそれぞれ別個に組付けた後
に、これらの補助駆動ユニット４と操作ユニット６を電
気的に接続できて、製造工程の際の作業性を向上させて
いる。

【００２２】そして、第１、第２の給電ライン２４、２
６や充電ライン２８に介装されているコネクタ２５Ａ，
２５Ｂ、２７Ａ、２７Ｂ、２９Ａ，２９Ｂは、互いに直
接接触させて接続する一般的なものが採用されている。
これに対して、各情報通信ライン１８、１９、２０に介
装されている通信用コネクタ２１Ａ，２１Ｂ、２２Ａ，
２２Ｂ、２３Ａ，２３Ｂは、非接触の状態で互いに情報
を双方向に伝達する形式のものが採用されている。

【００２３】例えば、図２（ａ）に示すように、各通信
用コネクタ２１Ａ，２１Ｂ、２２Ａ，２２Ｂ、２３Ａ，
２３Ｂに、それぞれ情報信号を電波に変換して送信する
送信部３１と、電波を受けて情報信号に変換する受信部
３２とを設けて、対となった通信用コネクタ２１Ａ，２
１Ｂ、２２Ａ，２２Ｂ、２３Ａ，２３Ｂ同士で電波を介
して情報信号を双方向に伝達する。

【００２４】また、図２（ａ）に示す構成に代えて、図
２（ｂ）に示すものを用いてもよい。図２（ｂ）に示す
構成は、各通信用コネクタ２１Ａ，２１Ｂ、２２Ａ，２
２Ｂ、２３Ａ，２３Ｂに、それぞれ情報信号を赤外線な
どの光に変換して送信する発光部３３と、赤外線などの
光を受けて情報信号に変換する受光部３４とを設けて、
対となった通信用コネクタ２１Ａ，２１Ｂ、２２Ａ，２
２Ｂ、２３Ａ，２３Ｂ同士で赤外線などの光を介して情
報信号を双方向に伝達する。この場合には、発光箇所や
受光箇所に赤外線などの光を透過させる窓部３５を形成
する。

【００２５】なお、これらの情報通信ライン１８、１
９、２０での通信は、省電力化のために間欠動作を行わ
せるようになっているとともに、補助駆動ユニット４か
ら電池ユニット５に対する情報信号を高速に入出力する
箇所には、インターフェイス部３６が介装され、情報の
受け取りタイミングを同期させるようになっている。上
記構成において、操作ユニット６の給電スイッチ９をＯ
Ｎすることにより、補助駆動ユニット４の制御部１４を
中心として、電池ユニット５の制御部１５や操作ユニッ
ト６の制御部１６へ情報信号としてのコマンドを送信
し、これらの送信された制御部１５、１６がこの送信コ
マンドに対応して情報信号としての返信コマンドを返
す。そして、例えば、表示部１１に各種の情報が表示さ
れる。すなわち、表示部１１に電池ユニット５の二次電
池８の残り容量や温度が表示され、残り容量が少なくな
るなどの異常状態となった場合には、警報表示やその異
常内容が表示される。また、残り容量が極めて少なくな
った場合（例えば、２〜５％となった場合）には、再充
電した場合に二次電池８が７０〜８０％程度までしか充
電されないような放電状態に達することを防止するため
に、電動モータ３への電力供給が停止される。このよう
に、二次電池８の状態や電動モータ３による補助駆動状
態などに応じて、これらの状態が情報信号として、電池
ユニット５と補助駆動ユニット４と操作ユニット６との
間で伝達され、これらの情報信号に基づいた情報から判
断して各種の制御動作が行われる。

【００２６】また、充電ユニット１３に電池ユニット５
を接続して充電作業を行う場合には、電池ユニット５の
二次電池８の種類や状態に応じた情報を電池ユニット５
から充電ユニット１３へ入力して制御部１７が得ること
で、最適な条件で充電することが可能となる。この場合
に、電動自転車１０に設けられる電気系構成要素同士、
すなわち、補助駆動ユニット４と操作ユニット６、補助
駆動ユニット４と電池ユニット５、電池ユニット５と充
電ユニット１３の間で、それぞれの情報信号を伝達する
情報通信ライン１８、１９、２０が、非接触の状態で互
いに情報を双方向に伝達する通信用コネクタ２１Ａ，２
１Ｂ、２２Ａ，２２Ｂ、２３Ａ，２３Ｂを介して、電気
的接点を有しない状態で接続されているため、このよう
な非接触の通信用コネクタ２１Ａ，２１Ｂ、２２Ａ，２
２Ｂ、２３Ａ，２３Ｂ間に水や埃が浸入した場合でも、
情報信号が化けたりすることがなく、情報が誤って伝達
されることがない。すなわち、電動自転車は走行時に埃
などが侵入するとともに、電動自転車が戸外に置かれた
りした場合には、雨風の侵入に加えて、例えば結露する
ようなことがあるが、このような悪条件下の環境でも、
情報信号が正確に伝達されるので、高い信頼性と良好な
耐久性とを得ることができる。

【００２７】また、情報通信ライン１８、１９、２０を
通して全て双方向に情報の受け渡しを行うため、入力し
た情報信号の確認や細かな制御動作を行うことができ
て、さらに制御動作の信頼性を向上したり、制御動作を
高度化させることができる。なお、操作ユニット６の給
電スイッチ９をＯＮしている状態で、使用されない状態
が所定時間以上継続した場合には、自動的に補助駆動ユ
ニット４の電動モータ３の駆動を停止したり、制御部１
４、１５、１６を停止もしくは省電力モードに移行させ
たりして、全体として省電力を行わせて、二次電池８が
過放電することを防止するようになっている。

【００２８】また、上記実施の形態においては、操作ユ
ニット６の表示部１１に、二次電池８に関する情報を表
示させたり、警告やその他の異常情報について表示させ
た場合を述べたが、これに限るものではなく、走行時の
車速情報や、ギヤ変速段を表示させたりしてもよく、さ
らには、操作部からギヤ変速用のケーブルを介してギヤ
変速機構を切り換える代わりに、操作ユニット６からの
ギヤ変速を指示する情報信号を送信するなどして、ケー
ブルを介することなく、ペダル駆動ユニット２のギヤ変
速を行うようにすることも可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、電動自転
車の電池ユニットと補助駆動ユニットや、電池ユニット
と充電ユニットとの間で、情報をやりとりする情報信号
を非接触の通信手段を介して伝達させることにより、非
接触の通信手段の箇所に水や埃が浸入した場合でも、情
報信号が誤って伝達されることがなくなり、悪条件下の
環境でも、情報信号が正確に伝達されるので、高い信頼
性と良好な耐久性とを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる電動自転車および
充電ユニットのブロック図。

【図２】同電動自転車などの通信用コネクタの概略的な
図。

【図３】従来の電動自転車および充電ユニットのブロッ
ク図。

【符号の説明】

１自転車本体２ペダル駆動ユニット３電動モータ４補助駆動ユニット５電池ユニット６操作ユニット８二次電池９給電スイッチ１０電動自転車１１表示部１２充電器１３充電ユニット１４〜１６制御部１８〜２０情報通信ライン２１Ａ，２１Ｂ、２２Ａ，２２Ｂ、２３Ａ，２３Ｂ通信
用コネクタ（非接触の通信手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動自転車に設けられる電気系構成要素
間で情報信号を伝達する電動自転車用情報伝達装置であ
って、少なくとも一部の電気系構成要素間で、情報のや
り取りを行う情報信号が非接触の通信手段を介して伝達
される電動自転車用情報伝達装置。
【請求項２】電気系構成要素が、二次電池を有する電
池ユニットと、補助駆動力を発生するための電動モータ
を有する補助駆動ユニットとである請求項１記載の電動
自転車用情報伝達装置。
【請求項３】電気系構成要素が、補助駆動力を発生す
るための電動モータを有する補助駆動ユニットと、操作
手段や二次電池に関する情報を表示する表示部を有する
操作ユニットとである請求項１記載の電動自転車用情報
伝達装置。
【請求項４】電動自転車に設けられる二次電池を有す
る電池ユニットと、前記二次電池に対して充電する充電
ユニットとの間で情報信号を伝達する電動自転車用情報
伝達装置であって、電池ユニットと充電ユニットとの間
で、情報をやりとりする情報信号が非接触の通信手段を
介して伝達される電動自転車用情報伝達装置。
【請求項５】非接触の通信が電波により行われる請求
項１〜４の何れかに記載の電動自転車用情報伝達装置。
【請求項６】非接触の通信が光により行われる請求項
１〜４の何れかに記載の電動自転車用情報伝達装置。
【請求項７】非接触の通信が双方向通信である請求項
１〜６の何れかに記載の電動自転車用情報伝達装置。
【請求項８】情報信号が、電動自転車に設けられてい
る二次電池に関する情報である請求項１〜７の何れかに
記載の電動自転車用情報伝達装置。
【請求項９】情報信号が、電動自転車の走行速度に関
する情報である請求項１〜７の何れかに記載の電動自転
車用情報伝達装置。
【請求項１０】請求項１〜９の何れかに記載の電動自
転車用情報伝達装置を備えた電動自転車。