JP2002114186A - 電動車両 - Google Patents

電動車両

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JP2002114186A JP2000309225A JP2000309225A JP2002114186A JP 2002114186 A JP2002114186 A JP 2002114186A JP 2000309225 A JP2000309225 A JP 2000309225A JP 2000309225 A JP2000309225 A JP 2000309225A JP 2002114186 A JP2002114186 A JP 2002114186A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 パワーユニットにマスを集中化させるととも
に、パワーユニット内に高圧系を囲い込むこと。 【解決手段】 モータＭの回転を駆動輪ＲＷに伝達する
パワーユニット５のケーシング内部にモータＭの回転を
制御するコントローラ５０を配する。コントローラ５０
を付勢する誘導型のスイッチとし、これをパワーユニッ
ト５のケーシング内部に設ける。車両の電装品の駆動用
に電源コンバータ５２を具備し、これをパワーユニット
５のケーシング内部に設ける。さらに、モータＭの出力
要求の大きさを検出するアクセル開度センサを具備し、
これをパワーユニット５のケーシング内部に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動車両に関し、
特に、コントローラやドライバを含むパワーユニットの
構造を簡素化するとともにマス（質量）の集中化を図っ
た電動車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】電動モータを駆動源とする二輪車等電動
車両には、電動モータ（以下、単に「モータ」という）
のコントローラやドライバが設けられる。従来、これら
コントローラ等は、モータやモータの動力伝達装置等か
らなるパワーユニットとは別に設けられていたため、組
立てやメンテナンスが煩雑であった。そこで、この不具
合を解消するものとして、パワーユニットつまりクラン
ク軸を支承するクランクケース内の空間にコントローラ
を配置してマスの集中化を図ったモータ付き自転車が提
案されている（特開平８−１７５４６２号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載された
パワーユニットのようにコントローラをパワーユニット
に収容するだけでは、依然として不十分な点があった。
まず、コントローラをオン・オフするためのスイッチを
パワーユニット外に設けると、高圧系のコードをパワー
ユニット外に取り回す必要が出てくる。また、モータの
出力をハンドルグリップの回動によって調整するものに
おいては、この調整量を検出するセンサをパワーユニッ
トから離れた位置、すなわちハンドル回りに配置される
ようになり、高圧系のＧＮＤを含むセンサコードをパワ
ーユニット内に出すことに加え、必ずしもマスの集中化
が充分とはいえなかった。
【０００４】本発明の目的は、上記の課題を解決し、パ
ワーユニットへのマスの集中化を図り、併せて高圧系の
囲い込みを図ることができる電動車両を提供することに
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明は、モ−タを駆動源として使用する電動
車両において、前記モータの回転を駆動輪に伝達するパ
ワーユニットのケーシング内部に前記モータの回転を制
御するコントローラを配するとともに、前記コントロー
ラを付勢する誘導型のスイッチを前記パワーユニットの
ケーシング内部に設けた点に第１の特徴がある。
【０００６】また、本発明は、車両に搭載される電装品
の駆動用に入出力絶縁型の電源コンバータを前記パワー
ユニットのケーシング内部に設けた点に第２の特徴があ
り、モータの出力要求の大きさを検出するアクセル開度
センサを前記パワーユニットのケーシング内部に設けた
点に第３の特徴がある。
【０００７】上記の特徴によれば、コントローラのスイ
ッチおよび電源コンバータ、アクセル開度センサをパワ
ーユニットのケーシング内に設けたので、高圧系のコー
ドがパワーユニット外に取り回す必要がなくなる。ま
た、電源コンバータやアクセル開度センサをパワーユニ
ットのケーシング内に設けたので、より一層パワーユニ
ットにマスを集中化させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。図１は、本発明の電動二輪車の側面図で
あり、ブラシレスモータの駆動力により走行する電動走
行機能と、ペダルから入力された人力（踏力）により走
行する人力走行機能とを有する。
【０００９】車体前部と車体後部とは車体フレーム１を
介して連結され、車体フレーム１の中央部から後寄りで
はシートポスト２が上方に向かって立設されている。シ
ートポスト２にはシートパイプ１５が挿嵌され、シート
パイプ１５の上端には、テールランプ１２および左右の
ウインカ１３が一体的に構成されたシート８が装備され
ている。
【００１０】車体フレーム１の先端ではヘッドライト１
１が前方へ突き出すように設けられ、ヘッドライト１１
の上部にはフロントキャリア１２が装着されている。車
体フレーム先端のヘッドパイプ１６にはフロントフォー
ク３が軸支され、フロントフォーク３の上端にはハンド
ル９が取付けられる。フロントフォーク３の下端には前
輪ＦＷが軸支されている。ハンドル９の左右には前後輪
のブレーキレバー１４（右側は図示しない）が設けられ
る、ハンドル９の左右端にそれぞれ設けられるグリップ
のうち右グリップ（図示せず）はアクセルグリップ５８
（図６参照）を兼ねている。
【００１１】車体フレーム１の下方にはパワ−ユニット
５が固定され、後輪ＲＷは変速ユニット６により軸支さ
れている。パワーユニット５はブラシレスモータＭを内
蔵し、クランク５１７を介してクランク軸５２０に入力
された踏力またはブラシレスモータＭが発生する駆動力
を変速ユニット６へ伝達する。変速ユニット６は車体フ
レーム１に対してＵ型フレーム４を介して固定されてい
る。パワーユニット５内の前方底部には制御ユニット５
０が配置される。パワーユニット５の下部には跳ね上げ
式のセンタースタンド１９が設けられる。
【００１２】また、パワーユニット５内の前記モータＭ
の上方には、制御ユニット５を経由して一般電装品に供
給される電流の電圧を所定値に調整する電装品駆動用電
源コンバータとしてのダウンコンバータ５２およびメイ
ンスイッチとしてのリードスイッチ５４が配置される。
【００１３】図２は、パワーユニット５のクランク軸５
２０および駆動軸５２１に垂直な平面での断面図であ
り、図１と同符号は同一または同等部分を示す。パワー
ユニット５のケースは、ケース本体５１２並びにその左
右を覆うＬケース５１３およびＲケース５１１により構
成される。ケース本体５１２並びにその左右を覆うＬケ
ース５１３およびＲケース５１１は非磁性の金属、例え
ば、アルミニュ−ムもしくはアルミニュ−ム合金で形成
されるのがよいが、電気絶縁性の高い樹脂材料で形成し
てあってもよい。
【００１４】クランク軸５２０は、その一端が軸受５３
１を介してＲケース５１１により軸支され、他端が軸受
５３２を介してＬケース５１３により軸支される。クラ
ンク軸５２０の一端には、Ｒケース５１１の外側に位置
したクランク５１７が固定されるとともに、クランク５
１７とＲケース５１１との間には一方向ラチェット５１
５を介して駆動スプロケット５１４が軸支される。駆動
スプロケット５１４と変速ユニットの従動スプロケット
６１４（後述）とはチェーン５１６により連結される。
【００１５】一方、モータＭによって回転される駆動軸
５２１は、軸受５３３、５３４を介してケース本体５１
２により軸支される。駆動軸５２１の一端には、これを
回転軸とするブラシレスモータＭが設けられ、駆動軸５
２１の他端には駆動側プーリ５４０が設けられている。
駆動側プーリ５４０と変速ユニット６の従動側プーリ６
１０（後述）とは、Ｖベルト５４３により連結され自動
変速機を構成する。
【００１６】ブラシレスモータＭは、ステータコア５８
１および電機子コイル５８２を含むインナステータ５８
０と、リング状のロータコア部５７３を主要部とするボ
ビン状のフライホイール５７１およびロータコア部５７
３の内周面に沿って配置された複数の駆動マグネット５
７２を含むアウタロータ５７０と、駆動マグネット５７
２の磁界に基づいてアウタロータ５７０のステータ５８
０に対する相対位置を検知するための磁気センサ５９０
とから構成される。ブラシレスモータＭは、さらに図
４、５を参照して後で詳述する。
【００１７】前記駆動側プーリ５４０は、駆動軸５２１
に対して回転方向および軸方向の動きが固定された固定
プーリ片５４２と、駆動軸５２１に対して軸方向の摺動
が自在な可動プーリ片５４１とから構成される。可動プ
ーリ片５４１の背面すなわちＶベルト５４３と当接しな
い面には、ホルダプレート５４５が取付けられている。
ホルダプレート５４５は駆動軸５２１に対して回転方向
および軸方向の双方にその動きが規制され、駆動軸５２
１と一体で回転する。ホルダプレート５４５と可動プー
リ片５４１とによって囲まれた空所はガバナウェイトと
してのローラ５４４を収容するポケットを形成してい
る。
【００１８】図３は、前記変速ユニット６の出力軸６２
０に垂直な平面での断面図である。変速ユニット６のケ
ースは、ケース本体６１２およびその左右を覆うＬケー
ス６１３およびＲケース６１１により構成され、Ｒケー
ス６１１には出力軸６２０の一端が軸受６３２を介して
軸支されている。ケース本体５１２には出力軸６２０の
中央部が軸受６３３を介して軸支されている。
【００１９】出力軸６２０の一端には、前記パワーユニ
ット５の駆動スプロケット５１４とチェーン５１６で連
結される従動スプロケット６１４が設けられている。出
力軸６２０の他端には、従動側プーリ６１０の固定プー
リ片６５１が、外側スリーブ６５３、ニードルベアリン
グ６５８および内側スリーブ６５９を介して軸支され
る。出力軸６２０の端部にはカップ状のクラッチ板６６
１が設けられる。
【００２０】外側スリーブ６５３の外周では、可動プー
リ片６５２が出力軸６２０に対して摺動自在に軸支され
ている。この可動プーリ片６５２は、出力軸６２０の周
りで一体的に回転できるようにクラッチディスク６５４
に係合している。クラッチディスク６５４と可動プーリ
片６５２との間には、両者間の距離を拡張する方向に反
発力を発生する圧縮コイルばね６５５が設けられる。
【００２１】Ｖベルト５４３から可動プーリ片６５２に
伝達される駆動力は、クラッチディスク６５４のシュー
６６２を介してクラッチ板６６１へ伝達され、さらに内
側スリーブ６５９、第１および第２遊星歯車機構６７
１，６８１、出力軸６２０を介して後輪ＲＷへ伝達され
る。
【００２２】図４は、前記パワーユニット５内における
ブラシレスモータＭの拡大断面図であり、図５は、その
主要部の一部破断平面図である。前記ステータコア５８
１は、図４に示したように、ケース本体５１２にネジ５
６３によりネジ止めされている。アウタロータ５７０の
フライホイール５７１は駆動軸５２１に固定されてい
る。フライホイール５７１のロータコア部５７３は、そ
の開口部に外側へ開いたフランジ部５７３ａを具備し、
前記磁気センサ５９０はセンサ基板５９１から垂直に立
設され、このフランジ部５７３ａと駆動マグネット５７
２との間の空隙部に形成される磁路上に位置決めされ
る。
【００２３】本実施形態では、磁気センサ５９０の少な
くとも一部が、フランジ部５７３ａと駆動マグネット５
７２との間の空隙内に収まるように配置される。前記セ
ンサ基板５９１はプレート５９２にネジ５９７によりネ
ジ止めされている。プレート５９２はケース本体５１２
にネジ５９８によりネジ止めされている。
【００２４】このように、本実施形態ではロータコア部
５７３の開口端で外側に広がったフランジ部５７３ａと
駆動マグネット５７２との間の空隙部に磁気センサ５９
０が配置されるので、駆動マグネット５７２とステータ
５８０との間に強い磁気作用を確保しながら、外側の磁
気センサ５９０と駆動マグネット５７２との間にも十分
な磁気作用を確保できる。したがって、駆動マグネット
５７２を角度検知用マグネットとしても機能させなが
ら、その回転位置を磁気センサ５９０により正確に検知
できるようになる。
【００２５】図６は、前記ブラシレスモータＭを駆動す
る駆動回路の構成を示したブロック図であり、図１〜図
５と同符号は同一または同等部分を示す。制御ユニット
５０は、バッテリ１０（各々２４Ｖの第１および第２バ
ッテリ１０ａ，１０ｂ）からブレーカ５１を介して供給
される高電圧（４８Ｖ）の電源電流を、モータＭの各電
機子コイル５８２へ供給する。ダウンコンバータ５２
は、バッテリ１０から供給される高電圧を１２Ｖまで降
圧して一般電装品５７へ供給する。メインスイッチとし
てリードスイッチ５４が採用され、マグネットキー５６
を近接させることにより非接触で開閉される。マグネッ
トキー５６とリードスイッチ５４についてはさらに後述
する。
【００２６】アクセル開度センサ５５は、モータＭの出
力要求の大きさ、つまりアクセルグリップ５８の回動量
（アクセル開度）を検知する。具体的に、アクセルグリ
ップ５８の回転はワイヤ６０を通じてアクセル開度セン
サ５５の軸に伝達され、この軸の回動量に応じた出力に
より開度が検知される。前記アクセル開度センサ５５お
よびリードスイッチ５４はパワーユニット５のケーシン
グ内に収容され、ケーシング外からアクセスできるよ
う、ケーシングの壁面に近接して配置される。
【００２７】制御ユニット５０は、バッテリ１０から供
給される高電圧を所定の直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣ
コンバータ５０１と、コントローラ５０２と、ドライバ
５０３とを含む。コントローラ５０２は、ＤＣ／ＤＣコ
ンバータ５０１の出力電圧により駆動され、ブラシレス
モータＭの各電機子コイル５８２へ供給する電流の大き
さおよびタイミングを前記アクセル開度センサ５５およ
び磁気センサ５９０の出力に基づいて決定する。ドライ
バ５０３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０１の出力電圧に
より駆動され、前記コントローラ５０２からの指示に応
答してブラシレスモータＭの各電機子コイル５８２へ電
流を供給する。制御ユニット５０は、既述したように、
パワーユニット５の底部に収容される。
【００２８】本実施形態では、バッテリ１０から供給さ
れる高電圧（４８Ｖ）が、パワーユニット５内のケーシ
ング内に囲い込まれてフローティング状態にあり、この
高電圧がパワーユニット５のケースを介して外部へ漏洩
することがない。
【００２９】図７は、アクセル開度センサ５５の取付態
様を示す図である。同図において、パワーユニット５の
ケーシング５ａ内面にはブラケット２０が固定され、こ
のブラケット２０にアクセル開度センサ５５が支持され
る。アクセル開度センサ５５の回動軸５５１にはプーリ
５５２が固定され、このプーリ５５２の外周にワイヤ６
０の一端が固定される。ワイヤ６０はケーシング５ａに
形成される孔を貫通して外部に引出され、コンジットチ
ューブ６１内を案内されてハンドル９のグリップ５８に
一端が結合される。
【００３０】図８はリードスイッチ５４を含むキー構造
を示す側面断面図、図９は、図８のＡ−Ａ断面図、図１
０はキーの着磁状態を示す側面図である。図１０におい
て、キー２１には２つの着磁帯が設けられ、１つは鍵番
号照合のための着磁帯Ｍ１であり、他の１つはリードス
イッチ５４を作動させるための着磁帯Ｍ２である。
【００３１】図８，図９において、ケーシング５ａには
キー２１が挿入されるキー穴２２が形成される。キー穴
２２の開口２２１の直下にはケーシング５ａの上面５ａ
ｓに直交して配置された可動体２３が設けられる。可動
体２３は、適合するキーの着磁帯Ｍ１と対になる着磁帯
Ｍ３を有する磁石部２３１、および磁石部２３１の下端
に結合されたキー規制部２３２を有する。可動体２３は
背後からバネ２４によって付勢される。キー穴２２の壁
面の、ケーシング５ａ内部側には凹部２２２が形成され
ていて、この凹部２２２を塞ぐように基板２５が設けら
れている。この基板２５には、凹部２２２の底面に接す
るようにしてリードスイッチ５４が固定されている。
【００３２】キーによる動作を図１１，図１２を参照し
て説明する。まず、キーが合わないとき、図１１（ａ）
に示すように、キー穴２２に差し込まれたキー２１の着
磁帯Ｍ１と可動体２３の着磁帯Ｍ２との反発力は弱いの
で、可動体２３はバネ２４側に変位しない。したがっ
て、図１１（ａ）のようにキー２１はキー規制部２３２
に規制されて回転しない。キー２１が回転しないとき
は、キー２１の着磁帯Ｍ２はリードスイッチ５４に近接
できずリードスイッチ５４は閉じない。つまりメインス
イッチが投入されない。
【００３３】一方、キーが合ったときは、図１２（ａ）
に示すように、キー穴２２に差し込まれたキー２１の着
磁帯Ｍ１と可動体２３の着磁帯Ｍ２との間には十分な反
発力が生じ、可動体２３はバネ２４側に変位する。その
結果、キー規制部２３２によるキー２１の規制は解除さ
れてキー２１は回転が許可される。ここで、図１２
（ｂ）のようにキー２１を回転させてキー２１の着磁帯
Ｍ２をリードスイッチ５４に近接させることにより、リ
ードスイッチ５４は閉じ、メインスイッチが投入され
る。
【００３４】
【発明の効果】請求項１〜３の発明によれば、高圧系を
パワーユニット内に囲い込むことができる。また、電源
コンバータやアクセル開度センサをパワーユニットのケ
ーシング内に設けたので、より一層パワーユニットにマ
スを集中化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る電動二輪車の全体
側面図である。
【図２】 ブラシレスモータを内蔵したパワーユニット
の断面図である。
【図３】 変速ユニットの断面図である。
【図４】 パワーユニット内でのブラシレスモータの断
面図である。
【図５】 ブラシレスモータの一部破断平面図である。
【図６】 ブラシレスモータを駆動する駆動回路のブロ
ック図である。
【図７】 アクセル開度センサの取付態様を示す図であ
る。
【図８】 リードスイッチを含むキー構造を示す側面断
面図である。
【図９】 リードスイッチを含むキー構造を示す平面断
面図である。
【図１０】 キーの着磁状態を示す側面図である。
【図１１】 キーが合わないときのキーの作用を示す図
である。
【図１２】 キーが合ったときのキーの作用を示す図で
ある。
【符号の説明】
５…パワーユニット、 ６…変速ユニット、 ２１…キ
ー、 ２２…キー穴、２３…可動体、 ２４…バネ、
２５…リードスイッチ用基板、 ５０…コントローラ、
５２…ダウンコンバータ、 ５４…リードスイッチ、
５５…アクセル開度センサ、 ５２０…クランク軸、
５２１…駆動軸、 ５７０…アウタロータ、 ５７１
…フライホイール、 ５７２…駆動マグネット、 ５７
３…ロータコア部、 ５７３ａ…フランジ部、 ５８１
…ステータコア、 ５９０…磁気センサ、 ５９１…セ
ンサ基板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 モ−タを駆動源として使用する電動車両
    において、 前記モータの回転を駆動輪に伝達するパワーユニットの
    ケーシング内部に前記モータの回転を制御するコントロ
    ーラを配するとともに、 前記コントローラを付勢する誘導型のスイッチを具備
    し、 前記スイッチを前記パワーユニットのケーシング内部に
    設けたことを特徴とする電動車両。
  2. 【請求項２】 車両に搭載される電装品の駆動用に入出
    力絶縁型の電源コンバータを具備し、該電源コンバータ
    を前記パワーユニットのケーシング内部に設けたことを
    特徴とする請求項１記載の電動車両。
  3. 【請求項３】 モータの出力要求の大きさを検出するア
    クセル開度センサを具備し、該アクセル開度センサを前
    記パワーユニットのケーシング内部に設けたことを特徴
    とする請求項１記載の電動車両。
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