JPH09175477A - 電動車両のバッテリー接続構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １本の信号線を介して複数の信号を送受信す
ることにより、接続線の本数を大幅に減らすことを可能
にする電動車両のバッテリー接続構造を提供する。 【解決手段】 バッテリーボックス１３に収容されたバ
ッテリー１０からコントローラ４に電源を供給する電動
車両のバッテリー接続構造において、バッテリーボック
ス１３とコントローラ４間の接続線を、２本の電源供給
線１６，１７と、メインスイッチＯＮ・ＯＦＦ、バッテ
リー種別およびバッテリー容量チェック用の１本の信号
線２０とで構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電動車両の駆動機構
を構成するユニット間の接続構造に関し、特に電動補助
自転車において、踏力補助用モータの補助動力を制御す
るコントローラに電源を供給するバッテリーの接続構造
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】バッテリーを搭載した電動車両である電
動補助自転車は、メインスイッチをＯＮし、ペダルを踏
むと、ペダルの踏力と、これに応じてコントローラによ
り制御されたモータからの補助動力とが合力され、この
合力がチェーンを介して後輪に伝達されることにより、
小さな踏力で走ることができるようにした自転車であ
る。

【０００３】従来の電動補助自転車は、メインスイッチ
がハンドル近傍のダウンチューブに設けられ、コントロ
ーラとモータがダウンチューブに沿って設けられる。ま
た、前記コントローラとモータの電源としてバッテリー
がシートチューブに沿って設けられ、このバッテリーの
容量チェック等の状態表示用のランプ（ＬＥＤ）が前記
ハンドル付近に設けられる。

【０００４】このような電動補助自転車においては、バ
ッテリーやコントローラおよびモータとペダル踏力との
合力機構等は駆動系の別体ユニットとして構成され、各
ユニット間は電気配線で接続される。

【０００５】さらにこれらのユニットに対し、トルクセ
ンサやスピードセンサが接続される。これらのセンサや
ユニット間の配線接続は、配線ケーブル途中で両者を接
続するコネクタや、ユニットに固定されユニット装着時
にプラグイン方式で電気的および機械的に接続固定され
るリセプタクルにより行われる。

【０００６】前記メインスイッチのキーは、電源のオン
オフ用に用いるだけでなくバッテリーユニットの蓋の開
閉用としてあるいは、盗難防止用ロックのキーとして用
いられている。

【０００７】一方、配線構造の簡素化のため、前述のメ
インスイッチや状態表示ランプを一ヵ所のユニット、特
にバッテリーユニットに設けることが望まれ、また、バ
ッテリー種別の判定機能等をもたせ使用バッテリーに応
じた適正な制御を行うことが望まれる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電動補助自転車においては、各機能毎に独立させて
バッテリーとの間に接続線を設けているため、接続線の
本数が多くなると共に、コネクタの数も多くなり、組立
工数が多くなって、作業が面倒であった。さらに、ユニ
ットのメンテナンスの際やバッテリーを充電等するため
に自転車本体から脱着する際に、各機能毎のコネクタを
全て手作業で脱着しなければならず、作業が面倒で商品
性を低下させていた。

【０００９】また、前述のようにバッテリーユニットに
メインスイッチやランプを設け、さらに各種機能回路を
付加すれば、バッテリーユニットとコントローラとの間
の配線本数が増加し、配線途中のコネクタ数が増え組立
作業が面倒になり誤接続の可能性も出てくる。また、リ
セプタクルを用いた場合、接点が増え構造が大型化し、
電気的接続や機械的強度の信頼性の点で問題が出てく
る。

【００１０】また、接続線の本数を少なくするため、マ
イクロコンピュータを搭載したシリアル通信を利用する
ことも考えられるが、これによれば、シリアル通信機能
付ＲＯＭ内蔵マイコンと各機能ごとに入出力回路が必要
になり、部品点数が増加し、コントロール部の実質寸法
も大きくなってコスト高となり、また信号ラインへのノ
イズ対策等も含め構成が複雑となってコストもさらに上
昇する。

【００１１】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
１本の接続線に複数の信号をのせることにより、接続線
の本数を大幅に減らすことを可能にする電動車両のバッ
テリー接続構造の提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明においては、バッテリーボックスに収容され
たバッテリーからコントローラに電源を供給する電動車
両のバッテリー接続構造において、前記バッテリーボッ
クスとコントローラ間の接続線を、電源供給線２本と信
号線１本とで構成したことを特徴とする電動車両のバッ
テリー接続構造を提供する。

【００１３】上記構成によれば、１本の接続線を信号線
とし、その信号線に、例えばメインスイッチがＯＮかＯ
ＦＦかの信号、バッテリーの種別の信号およびバッテリ
ーの残量を知らせる信号等をのせることができ、接続線
の本数を大幅に減らすことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】好ましい実施形態においては、前
記信号線による信号は、メインスイッチＯＮ・ＯＦＦ信
号、バッテリー種別信号およびバッテリー容量用チェッ
ク信号を含むことを特徴としている。

【００１５】別の好ましい実施形態においては、前記バ
ッテリーボックスは、メインスイッチとバッテリー種別
判定回路と状態表示ランプとを備えたことを特徴として
いる。 さらに、別の好ましい実施形態においては、前
記電動車両は電動補助自転車であることを特徴としてい
る。

【００１６】

【実施例】図１は本発明が適用される電動補助自転車の
側面図である。

【００１７】この電動補助自転車１は、メインスイッチ
をＯＮし、ペダル３を踏むと、ペダル３の踏力と、これ
に応じてコントローラ４により制御されたモータ５から
の補助動力とが合力され、この合力がチェーン６を介し
て後輪７に伝達されることにより、小さな踏力で走るこ
とができるようにした自転車である。

【００１８】本実施例の電動補助自転車１においては、
コントローラ４がダウンチューブ９の下部に設けられ、
また、モータ５と合力機構（図示しない）とを組合せた
パワーユニットがコントローラ４に並列してダウンチュ
ーブに沿ってその下方に設けられる。また、前記コント
ローラ４とモータ５に電源を供給するバッテリーを収容
したバッテリーボックス１３がシートチューブ１１に沿
って設けられる。

【００１９】この例では、電動補助自転車のバッテリー
は、バッテリーボックス１３内に収容される。また、メ
インスイッチはバッテリーボックス１３の蓋あるいは側
面に設けられ、このメインスイッチのキーはバッテリー
ボックスの蓋の開閉用キーとして兼用される。

【００２０】図２は、本発明に係る電動車両である電動
補助自転車のバッテリー接続構造を示す回路図である。

【００２１】前記バッテリーボックス１３内には、バッ
テリー１０が収容され、さらにこのバッテリー１０の他
に、電動補助自転車の始動用のメインスイッチ２と、バ
ッテリー１０の種別を判定する判定回路１４と、バッテ
リー１０の状態等を表示する発光ダイオード（ＬＥＤ）
１２とが設けられる。

【００２２】前記メインスイッチ２と判定回路１４とは
直列接続され、この判定回路１４の出力側に電流調整用
の抵抗（Ｒ１）１５を介して前記発光ダイオード１２が
接続される。

【００２３】上記バッテリーボックス１３は、バッテリ
ー１０に接続される正負の電源供給線１６，１７に連な
る出力端子１８，１９の２個と、発光ダイオード１２に
接続される信号線２０に連なる出力端子２１の１個とを
有する。従って、バッテリーボックス１３に接続される
電気配線は実質的に合計３本で構成される。

【００２４】前記発光ダイオード２１によるバッテリー
１０の状態等の表示とは、点滅することによるバッテリ
ー１０の残量が不足していることの表示、さらに、点灯
することによる、第１にそれ自身が正常であることの表
示、第２に制御システムの異常表示、第３にバッテリー
１０の残量がないことの表示等をいう。

【００２５】前記判定回路１４によるバッテリー１０の
種別の判定とは、主に、バッテリー１０の定格容量の大
きさの判定をいうが、ニッケル・カドミウム電池かニッ
ケル・水素電池か等の二次電池の種類の判定をいう場合
もある。このような判定回路１４は、一般的には、分圧
回路で構成される。

【００２６】図３は、バッテリー判定回路を構成する分
圧回路の例を示す。図３（Ａ）は小抵抗（ｒ₁）２２と
ツェナーダイオード２３との直列回路で分圧回路を構成
した例である。また、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の抵抗
２２に比較的大きな電流（例えば２０ｍＡ程度の電流）
が流れて、発熱するようなことをなくすように、トラン
ジスタ２４を設け、このトランジスタ２４に比較的大き
な電流を流すようにした分圧回路の構成例である。

【００２７】上記分圧回路からの出力は、例えば、１，
２，３Ｖ等の電圧に応じて、ニッケル・カドミウム電池
の定格容量の判別や電池の種類、例えばニッケル・カド
ミウム電池あるいはニッケル・水素電池の判別用の信号
として用いられる。このような電圧による判別値は、予
めコントローラ４のＣＰＵに覚え込ませておく。

【００２８】図２に戻り、上述のバッテリーボックス１
３には、上記３つの端子１８，１９，２０に対応する３
つの端子２５，２６，２７を介してコントローラ４が接
続される。このコントローラ４は、ＣＰＵ２８を備え
る。

【００２９】このＣＰＵ２８は、Ａ／Ｄポート入力端子
２９とポート出力端子（Ｐ₀₁）３０とポート出力端子
（Ｐ₀₂）３１とを有する。

【００３０】前記Ａ／Ｄポート入力端子２９には、判定
回路１４からのバッテリー１０の種別判定の信号や発光
ダイオード１２の表示に対応するバッテリー１０の状態
等の信号が入力される。

【００３１】前記ポート出力端子３０は、トランジスタ
（Ｔｒ₃）３２を介してトランジスタ（Ｔｒ₁）３３に接
続され、ＣＰＵ２８自身の電源を保持するための出力信
号を発生する。前記トランジスタ（Ｔｒ₃）３２は、コ
ントローラ４の立上げ用のトランジスタ（Ｔｒ₂）３４
にも接続される。

【００３２】また、前記ポート出力端子３１は、トラン
ジスタ（Ｔｒ₄）３５に接続され、前記発光ダイオード
１２のコントロール信号を発生する。

【００３３】次に、上記構成のバッテリー接続構造の作
動を説明する。

【００３４】図４は、その作動を説明するフローチャー
トである。

【００３５】まず、バッテリーボックス１３のメインス
イッチ２をＯＮし、信号線２０を介してコントローラ４
のトランジスタ（Ｔｒ₂）３４をＯＮにして、メイン電
源用のトランジスタ（Ｔｒ₁）３３をＯＮし、コントロ
ーラ４を立上げＣＰＵ２８の動作を開始させる。

【００３６】次に、ステップＳ１において、コントロー
ラ４のＣＰＵ２８のポート出力端子３０から出力が発生
し、トランジスタ（Ｔｒ₃）３２をＯＮにしてＣＰＵ２
８の電源を自己保持する。

【００３７】ステップＳ２において、バッテリーボック
ス１３の判定回路１４からバッテリー１０の種別に対応
した電圧が発生され、これがコントローラ４のＣＰＵ２
８のＡ／Ｄポート入力端子２９に入力されて、ＣＰＵ２
８は、その電圧値によりバッテリー１０の種類を認識す
る。ＣＰＵ２８はこのバッテリーの種類に対応した制御
プログラムを有する。

【００３８】このバッテリー判別時に、発光ダイオード
１２に流れる電流は小さく、例えば、１ｍＡ以下なの
で、発光ダイオード１２は消灯のままである。

【００３９】次に、ステップＳ３において、ＣＰＵ２８
のポート出力端子３１から出力が発生し、トランジスタ
（Ｔｒ₄）３５をＯＮにして、発光ダイオード１２に比
較的大きな電流、例えば２０ｍＡ程度の電流を判定時
間、例えば３秒間流し、メインスイッチ２のＯＮ直後の
発光ダイオード１２の３秒間の点灯テストを行う。

【００４０】続いて、ステップＳ４において、ＣＰＵ２
８は、メインスイッチ２がＯＮかＯＦＦかをＡ／Ｄ入力
ポート端子２９への入力により判断する。メインスイッ
チ２がＯＦＦであれば制御終了処理（ステップＳ８）を
行い、ＣＰＵ２８はポート出力端子３０からの出力を停
止し、Ｔｒ₃，Ｔｒ₁を介して電源をＯＦＦして、電源の
自己保持を解除し処理を全て終了する（ステップＳ
９）。

【００４１】一方、ステップＳ４でメインスイッチ２が
ＯＮであれば、ステップＳ５に進みアシスト制御を行
う。ここで、アシスト制御とは、電動補助自転車の速度
が、所定速度（例えば１５ｋｍ／ｈ）未満では、人力と
ほぼ同等の大きさのモータ駆動力を発生させ１５ｋｍ／
ｈ〜２４ｋｍ／ｈでは、人力に対するモータ力の比を速
度が上がるにつれて減少させていき、２４ｋｍ／ｈ以上
ではモータの駆動力によるアシストをなくし、人力のみ
で走るように制御することをいう。

【００４２】次に、ステップＳ６において、電動補助自
転車の制御システムが正常か異常かの故障判断を行う。
異常の場合には、ＣＰＵ２８のポート出力端子３１から
の出力発生により、発光ダイオード１２を点灯させ（ス
テップＳ１０）、異常を知らせる。そして、前記ステッ
プＳ４におけるメインスイッチ２のＯＦＦの場合と同様
に、処理を全て終了する（ステップＳ８）。

【００４３】正常の場合は、ステップＳ７において、バ
ッテリー１０の残量チェックが行われる。残量のない場
合には、ＣＰＵ２８のポート出力端子３１から点灯のた
めの継続出力が発生され、発光ダイオード１２が点灯さ
れて残量なしが知らされる。そして、前記ステップＳ４
におけるメインスイッチ２のＯＦＦの場合と同様に、処
理を全て終了する（ステップＳ８）。

【００４４】一方、残量が充分にある場合は直ちに前記
ステップＳ４に戻って前述の過程を繰り返し、メインス
イッチがＯＮの間前述のアシスト制御を続行する。

【００４５】残量が不足している場合には、ＣＰＵ２８
のポート出力端子３１から点滅のための間欠出力が発生
され、発光ダイオード１２が点滅されて残量不足が知ら
される。この場合にも、残量がなくなるまで前記ステッ
プＳ４に戻って前述のアシスト制御の過程が繰り返され
る。

【００４６】上記構成および作用のバッテリー接続構造
によれば、メインスイッチ２のＯＮ・ＯＦＦ信号、バッ
テリー１０の残量信号およびバッテリー１０の種別信号
のいずれの信号もバッテリーボックス１３内からコント
ローラ４へ１本の信号線２０を介して出すことができ
る。

【００４７】尚、バッテリーボックス１３とコントロー
ラ４との接続は、コネクタを介して行っても、リセプタ
クルを用いたプラグ・イン式で行ってもよく、これらの
場合に、電源供給線を含めた接続線の本数が３本と少な
いため、コンパクトにまとめることができる。また、外
形寸法や配置を適当に選定すれば、バッテリーボックス
とコントローラとをプラグイン式リセプタクルを用いて
直接結合することも可能である。また、バッテリーボッ
クスにバッテリーを収容してリセプタクルによるプラグ
イン方式で外部との電気的接続を行う場合、送受信すべ
き信号が増えても、信号線の本数は１本で行われるた
め、リセプタクルのピン数は増えず、大型化することは
なく、また、電気的接続や機械的強度の信頼性も充分維
持される。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バッテリーのコントローラへの接続線を、電源供給線２
本と、メインスイッチＯＮ・ＯＦＦ、バッテリー種別お
よびバッテリー容量チェック用等のための共通の信号線
１本とで構成したため、接続線の本数を極めて少なくす
ることができ、各機能毎に独立させてバッテリーとの間
に接続線を設ける前記従来の電動補助自転車に比べて、
コネクタの数や組立工数を極めて少なくすることがで
き、信頼性が向上する。さらに、バッテリーの脱着やメ
ンテナンス等の際に、多数のコネクタを挿抜することな
く例えば信号線のコネクタ１個を脱着すればよいため、
作業が簡単で、誤接続のおそれも減少し商品性が向上す
る。

【００４９】また、バッテリーをバッテリーボックスに
挿入してコントローラとの接続をリセプタクルを用いて
ワンタッチで行うようにした場合でも、接続線の本数が
少ないため、外形寸法を小さくでき、信頼性を高めしか
もコストも安くできる。

【００５０】さらに、従来考えられていたメインスイッ
チＯＮ・ＯＦＦの信号、バッテリー種別の信号およびバ
ッテリー容量チェックの信号を専用のマイクロコンピュ
ータを用いてシリアル通信により行うものに比べて、部
品点数が少なく構造が簡単でコストを極めて安くするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明が適用される電動補助自転車の側面図
である。

【図２】 本発明に係る電動車両である電動補助自転車
のバッテリー接続構造を示す回路図である。

【図３】 図２の回路中の判定回路の具体例を示す回路
図である。

【図４】 図２のバッテリー接続構造の作動を説明する
フローチャートである。

【符号の説明】

１：電動補助自転車（電動車両）、２：メインスイッ
チ、４：コントローラ、５：モータ、１０：バッテリ
ー、１２：発光ダイオード、１３：バッテリーボック
ス、１４：判定回路、１６，１７：電源供給線、１８，
１９，２１：出力端子、２０：信号線、２５，２６，２
７：端子、２８：ＣＰＵ、２９：ポート入力端子、３
０，３１：ポート出力端子。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バッテリーボックスに収容されたバッテ
   リーからコントローラに電源を供給する電動車両のバッ
   テリー接続構造において、前記バッテリーボックスとコ
   ントローラ間の接続線を、電源供給線２本と信号線１本
   とで構成したことを特徴とする電動車両のバッテリー接
   続構造。
2. 【請求項２】 前記信号線による信号は、メインスイッ
   チのＯＮ・ＯＦＦ信号、バッテリー種別信号およびバッ
   テリー容量チェック信号を含むことを特徴とする請求項
   １に記載の電動車両のバッテリー接続構造。
3. 【請求項３】 前記バッテリーボックスは、メインスイ
   ッチとバッテリー種別判定回路と状態表示ランプとを備
   えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動車両
   のバッテリー接続構造。
4. 【請求項４】 前記電動車両は電動補助自転車であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の電動車両のバッテリー
   接続構造。