JPWO2014024227A1 - 電動車両 - Google Patents

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Abstract

ＣＡＮ通信における所定の規格に対応した充電装置を良好に利用できながら、製造コストの大幅な増加や、性能や安全性の著しい低下を生じることを防止できる電動車両を提供する。バッテリユニット３０とモータユニット２０とに対して、ＣＡＮ通信ではない規格で制御信号を通信する非ＣＡＮ通信回線６１、６２と、バッテリ３１からの電気をモータ２１に送るための給電用ライン６３Ｂとが、それぞれ接続されたアダプタ装置５０が設けられ、アダプタ装置５０は、ＣＡＮ通信回線６７Ａ、７４Ａ、６７Ｂ、７４Ｂを介して、ＣＡＮ通信を行う充電装置７０からの制御信号を処理するＣＡＮ通信回路５８と、充電装置７０からの電気をバッテリユニット３０に送る充電用ライン６４とを有する。

Description

本発明は、電動車両に関するものである。
近年、電動アシスト自転車や電動二輪車などに搭載されている電気部品のコネクタや通信プロトコルの標準化を行い、電気部品の製造メーカー等に関係なく、電気部品同士を自由に接続して使用できるようにすることが提案されている。
例えば、電動アシスト自転車や電動二輪車などの電動車両において、充電装置、充電可能なバッテリを有するバッテリユニット、モータを有するモータユニットなどからなる電気部品に対して、前記電気部品同士を接続するコネクタや、前記電気部品同士の制御信号を通信する通信プロトコルを標準化して、所定の規格を満たすように対応させることが提案されている。これにより、複数の場所に設置されている充電ステーションや各種の充電設備に設けられている充電装置と、電動アシスト自転車などの電動車両とが、製造メーカーが異なっている場合でも、充電可能となるので、電動車両の利用者の利便性が向上する。また、このような電動車両の業界に多数の企業が参入し易くなって活性化する可能性もある。なお、電気部品同士の通信方法としては、近年、自動車内部や、電気自動車と電気自動車用充電ステーションとの間などで既に用いられているＣＡＮ（Controller Area Network）通信回線を用いることが考えられる。
なお、充電装置を備えた充電ステーションと電動アシスト自転車とを機械的および電気的に接続するとともに、ＣＡＮ通信回線を用いながら通信して、電動アシスト自転車を充電可能に構成した電動車両のシステム（設備）が、特許文献１等に開示されている。
ドイツ公開特許公報１０２０１１００３７２４号
しかしながら、充電装置、バッテリユニット、モータユニットなどの全ての電気部品に対して、コネクタや通信プロトコルを標準化して所定の規格を満たすように対応させようとすると、各電気部品を新たに開発しなければならないため、開発コストが大幅に増加してしまう。
また、モータユニットなどを含めた全ての電気部品を、前記所定の規格を満たすように対応させようとしても、万一、性能や安全性が劣る電気部品（例えば、バッテリユニット）と接続した場合に、本来発揮できる性能や安全性を十分に発揮できずに低下してしまう恐れがある。
また、前記所定の規格を満たす電気部品、例えばモータユニットを開発する場合に、新規機能を追加しようとしても、このモータユニットの製造メーカー以外の電気部品が接続された場合には、前記新規機能が良好に発揮されるかどうかが、完全には確認できないため、新規機能の追加を行い難くなるという課題も発生する。
本発明は上記課題を解決するもので、ＣＡＮ通信における所定の規格に対応した充電装置を良好に利用できながら、開発コストの大幅な増加や、性能や安全性の著しい低下を生じることを防止できる電動車両を提供することを目的とするものである。
上記課題を解決するために、本発明は、充電可能なバッテリを有するバッテリユニットと、このバッテリユニットのバッテリにより駆動されるモータを有するモータユニットとを備えた電動車両であって、前記バッテリユニットと前記モータユニットとに対して、ＣＡＮ通信ではない規格で制御信号を通信する非ＣＡＮ通信回線と、バッテリからの電気をモータに送るための給電用ラインとが、それぞれ接続されたアダプタ装置が設けられ、前記アダプタ装置は、ＣＡＮ通信回線を介して、前記バッテリを充電する充電装置からの制御信号を処理するＣＡＮ通信回路と、前記充電装置からの電気をバッテリユニットに送る充電用ラインとを有するとともに、ＣＡＮ通信に対応したＣＡＮ用コネクタが接続されており、前記アダプタ装置は、ＣＡＮ通信回線を有する充電装置にＣＡＮ通信回線を介して接続された際に、充電装置に対してＣＡＮ通信回線で入出力し、かつ、バッテリユニットに対して非ＣＡＮ通信回線で入出力して、充電に必要な制御信号を前記アダプタ装置から前記充電装置と前記バッテリユニットとにそれぞれ入出力することを特徴とする。
この構成により、ＣＡＮ通信に対応した充電装置を前記アダプタ装置に良好に接続できるとともに、充電に必要な制御信号を前記アダプタ装置から前記充電装置と前記バッテリユニットとにそれぞれ入出力して、前記充電用ラインを通して、前記充電装置によりバッテリユニットを良好に充電することができる。これにより、従来から用いている非ＣＡＮ型のバッテリユニットやモータユニットを用いながら、ＣＡＮ通信に対応した充電装置に接続して良好に充電することができる。
また、本発明は、前記バッテリユニットが、このバッテリユニットと同じ非ＣＡＮ通信で同じ規格の通信回線で接続可能な非ＣＡＮ型の充電装置に接続可能とされていることを特徴とする。この構成により、前記バッテリユニットを、従来から用いている非ＣＡＮ型で同じ規格の充電装置に接続して充電することもできるので、電動車両の利用者の利便性が向上する。
また、本発明は、前記アダプタ装置が、ＣＡＮ通信回線を有する充電装置に接続された際に、充電装置から制御電源が給電されて起動することを特徴とする。この構成により、前記アダプタ装置は、ＣＡＮ通信回線を有する充電装置に接続していない状態では起動しないためバッテリの電力を消費することがなく、バッテリの蓄積電力が低下することを防止できる。
本発明によれば、バッテリユニットおよびモータユニットに対してそれぞれ非ＣＡＮ通信回線と給電用ラインとで接続されたアダプタ装置を設け、前記アダプタ装置は、ＣＡＮ通信回線を介して、前記バッテリを充電する充電装置からの制御信号を処理するＣＡＮ通信回路と、前記充電装置の充電用電線からの電気をバッテリユニットに送る充電用電線とを有するとともに、ＣＡＮ通信に対応したコネクタが接続されているので、従来から用いている非ＣＡＮ型のバッテリユニットやモータユニットを用いながら、ＣＡＮ通信に対応した充電装置に接続して良好に充電することができる。これにより、バッテリユニットやモータユニットとして従来と同じ構造のものを用いることができるので、開発コストの増加を最小限に抑えることができる。また、バッテリユニットとモータユニットとは、従来から用いられている信頼性の高いものを用いることができて、性能や安全性が劣るバッテリユニットが接続されることを防止できるので、本来発揮できる性能や安全性を良好に維持できるとともに、例えばモータユニットを開発する場合に、新規機能を追加しても、前記新規機能を良好に発揮できる。
また、前記バッテリユニットを、このバッテリユニットと同じ非ＣＡＮ通信の規格の通信回線で接続可能な非ＣＡＮ型の充電装置に接続可能とすることにより、前記バッテリユニットを、従来から用いている非ＣＡＮ型の充電装置に接続して充電することもできるので、電動車両の利用者の利便性が向上するとともに良好な信頼性を得ることができる。
また、前記アダプタ装置が、ＣＡＮ通信回線を有する充電装置に接続された際に、充電装置から制御電源が給電されて起動するよう構成することにより、前記アダプタ装置に、ＣＡＮ通信回線を有する充電装置を接続していない状態で、バッテリの蓄積電力が低下することを防止できて、バッテリの蓄積電力の低下に起因する走行距離の低下を防止できる。
本発明の実施の形態に係る電動車両の１例としての電動アシスト自転車の全体側面図 同電動アシスト自転車の要部側面図 同電動アシスト自転車にＣＡＮ通信対応の充電装置を接続した状態を簡略的に示すブロック図である。 同電動アシスト自転車にＣＡＮ通信対応の充電装置を接続した状態を簡略的に示す側面図である。 同電動アシスト自転車のバッテリユニットをＵＡＲＴ通信対応の充電装置に接続する状態を簡略的に示す斜視図 同電動アシスト自転車をＵＡＲＴ通信対応の充電装置に接続した状態を簡略的に示すブロック図
以下、本発明の実施の形態に係る電動車両について図面に基づき説明する。なお、この実施の形態では電動車両が、ペダルからの踏力による人力駆動力に、モータにより発生する補助駆動力を加えて走行可能である電動アシスト自転車の場合を図示している。ここで、図１は、本発明の実施の形態に係る電動車両の１例としての電動アシスト自転車の全体側面図、図２は同電動アシスト自転車の要部側面図、図３および図４は同電動アシスト自転車にＣＡＮ通信対応の充電装置を接続した状態を簡略的に示すブロック図および側面図、図５および図６は同電動アシスト自転車にＵＡＲＴ通信対応の充電装置を接続した状態を簡略的に示す斜視図およびブロック図である。
図１、図３において、１は電動車両の１例としての電動アシスト自転車である。図１〜図４に示すように、電動アシスト自転車１は、車体フレーム２と、前輪３および後輪４と、前輪３の向きを変更するハンドル５と、サドル６と、クランク７およびペダル８と、ペダル８からの踏力（人力駆動力）を後輪４に伝達するチェーン９と、補助駆動力（アシスト力）を発生させる駆動力発生源としてのモータ２１（図３参照）およびこのモータ２１を含めた各種の電気的制御を行う制御部２２が設けられたモータユニット２０と、モータ２１に駆動用の電力を供給するバッテリ（二次電池）３１などを内蔵したバッテリユニット３０と、バッテリユニット３０を着脱自在な状態で装着するバッテリ装着部１０（図２参照）などを備えている。
図３などに示すように、モータユニット２０やバッテリユニット３０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信ではない規格の一種であるＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）規格の通信専用回線６１、６２により、所定のプロトコルに基づいた制御信号が入出力されるよう構成されており、ＵＡＲＴ端子２３、３２を介して通信されている。つまり、これらのモータユニット２０やバッテリユニット３０は、従来の電動アシスト自転車で用いられていると同様なものが用いられている。
図３に示すように、モータユニット２０には、ペダル８からの踏力（人力駆動力）を検知するトルクセンサ２４や、モータ２１の電圧や電流を測定する電圧・電流計２５や、モータユニット２０への電力を入力する電源入力端子２６や、これらのトルクセンサ２４や電圧・電流計２５からの信号などを入力可能で、モータ２１に対する制御を行うモータ制御部２２などが設けられている。
バッテリユニット３０には、バッテリ３１の温度を検知する温度センサ３３や、バッテリ３１に充電されたりバッテリ３１から放電したりする電圧や電流を測定する電圧・電流計３４などが設けられている。また、これらの温度センサ３３や電圧・電流計３４からの信号などを入力可能で、バッテリ３１に対する充電、放電などを含む制御を行うバッテリ制御部３５も設けられている。なお、図３における３６はバッテリユニット３０の充電用端子、３７はバッテリユニット３０の給電用端子である。
また、図５、図６に示すように、バッテリユニット３０は、バッテリ装着部１０から取外して、家庭用電源などに接続される充電装置４０に装着することで充電できるよう構成されている。ここで、前記充電装置４０には、ＵＡＲＴ規格の通信回線４４により所定のプロトコルに基づいた制御信号を入出力させるＵＡＲＴ端子４１および充電制御部４２が設けられており、従来から用いられているＵＡＲＴ通信の所定のプロトコルの規格の通信回線（ＵＡＲＴ通信回線）４４を介してバッテリユニット３０と通信しながら充電するよう構成されている。つまり、この充電装置４０は、従来の電動アシスト自転車のバッテリユニットに対して充電する充電装置と同様な構成のものである。なお、４３は充電装置本体である。なお、この充電装置４０は、後述するＣＡＮ通信ではないＵＡＲＴ通信の充電装置４０であるため、非ＣＡＮ型の充電装置４０とも称する。
上記構成に加えて、この電動アシスト自転車１では、図３、図４などに示すように、充電ステーション８０などに設けられているＣＡＮ通信の所定のプロトコルの規格に対応した充電装置７０（以下、ＣＡＮ型の充電装置７０とも称す）に接続して充電できるよう、アダプタ装置５０が取り付けられている。
図３に示すように、充電装置７０は、充電装置本体７１と、充電制御部７２と、制御信号をＣＡＮ（Controller Area Network）通信の規格の所定のプロトコルに基づいた制御信号を入出力するＣＡＮ通信回路７３とを備えている。そして、ＣＡＮ通信回路７３に接続されたＣＡＮ通信回線７４Ａ、７４Ｂを介して、制御信号がアダプタ装置５０に入出力される。また、充電装置本体７１からの充電電源が充電制御部７２により制御されながら、後述するアダプタ装置５０の充電制御回路５２に出力され、また、充電装置本体７１からの制御電源が充電制御部７２により制御されながら、後述するアダプタ装置５０のＤＣ電源回路５７に出力される。また、ＣＡＮ通信回線７４Ａ、７４Ｂと、制御電源の出力ライン７６と、充電電源の出力ラインである充電用ライン７７とがまとめられて、これらの回線やラインの端部に、規格化されたＣＡＮ用コネクタ７５が接続されている。なお、図３においては、図面の記載都合上、ＣＡＮ通信回線７４Ａ、７４Ｂや制御電源の出力ライン７６、充電用ライン７７のそれぞれにＣＡＮ用コネクタ７５が接続されているように示しているが、実際には、これらの線がまとめられて１つのＣＡＮ用コネクタ７５に接続されている。
図３に示すように、アダプタ装置５０は、マイクロコンピュータなどからなる中央処理装置（ＣＰＵと称す）５１、充電制御回路５２、通信切替回路５３、給電制御回路５４を有する制御部（アダプタ制御部）５５と、各種の情報を記憶する記憶部５６と、ＤＣ（直流）電源回路５７と、ＣＡＮ通信回路５８などを備えている。そして、ＣＡＮ通信ではない規格、この実施の形態では、ＵＡＲＴ規格の前記所定のプロトコルに基づいた制御信号を通信する非ＣＡＮ通信回線としてのＵＡＲＴ通信回線６１、６２と、バッテリ３１からの電気をモータ２１に送るための給電用ライン６３Ａ、６３Ｂとがそれぞれ接続されている。また、ＣＡＮ通信回線６７Ａ、６７Ｂを介して、バッテリ３１を充電する充電装置７０からの制御信号を処理するよう構成され、充電装置７０の充電用ライン７７からの電気をバッテリユニット３０に送る充電用ライン６４、６５を有する。
なお、充電装置７０の充電用ライン７７に接続される充電用ライン６５と、充電装置７０の制御電源の出力ライン７６に接続される制御電源の入力ライン６６と、充電装置７０のＣＡＮ通信回線７４Ａ、７４Ｂに接続されるＣＡＮ通信回線６７Ａ、６７Ｂとも１つにまとめられて、これらの回線やラインの端部に、規格化されたＣＡＮ用コネクタ６８が接続されている。そして、ＣＡＮ型（ＣＡＮ通信回線７４Ａ、７４Ｂを有する）充電装置７０に、当該電動アシスト自転車１を充電するために接続する際には、アダプタ装置５０のＣＡＮ用コネクタ６８を、充電装置７０のＣＡＮ用コネクタ７５に接続するよう構成されている。また、アダプタ装置５０の記憶部には、バッテリユニット３０に当該アダプタ装置５０を認識させるための認証ＩＣ５６ａが設けられている。また、図２に示すように、アダプタ装置５０におけるＣＡＮ用コネクタ６８が配設される箇所にはゴム製などの弾性を有するコネクタカバー５９が配設され、充電装置７０を接続する際には、コネクタカバー５９をめくりあげた状態で、充電装置７０のＣＡＮ用コネクタ７５をアダプタ装置５０のＣＡＮ用コネクタ６８に接続する。
上記構成において、ＣＡＮ型の充電装置７０に、当該電動アシスト自転車１を接続していない場合には、制御電源が供給されないので、アダプタ装置５０は起動（動作）していない。なお、この際には、通信切替回路５３において、バッテリユニット３０へのＵＡＲＴ通信回線６１と、モータユニット２０へのＵＡＲＴ通信回線６２とが接続されるよう構成されている。また、この際には、給電制御回路５４において、バッテリユニット３０に接続された給電用ライン６３Ａと、モータユニット２０に接続された給電用ライン６３Ｂとが接続されるよう構成されている。
これにより、充電装置７０が接続されていない際には、モータユニット２０とバッテリユニット３０とが良好に接続されて、バッテリユニット３０のバッテリ３１からモータユニット２０に良好に給電されながら、補助駆動力が必要な際にモータ２１が駆動される。
また、アダプタ装置５０にＣＡＮ型の充電装置７０を接続していない状態では、アダプタ装置５０が起動しないためバッテリ３１の電力を消費することがなく、バッテリ３１の蓄積電力が低下することを防止できる。
上記構成において、充電ステーション８０などに設けられているＣＡＮ通信に対応した充電装置７０に対して、電動アシスト自転車１を接続して充電する際には、充電装置７０のＣＡＮ用コネクタ７５をアダプタ装置５０のＣＡＮ用コネクタ６８に接続する。これにより、制御電源が充電装置７０からアダプタ装置５０に供給され、アダプタ装置５０が起動する。そして、ＣＡＮ通信回線６７Ａ、６７Ｂを介して、充電装置７０からアダプタ装置５０に制御信号の要求信号が入出力され、これに対応して、アダプタ装置５０から充電装置７０に充電に係る制御信号が入出力される。また、非ＣＡＮ通信回線６１、６２を介して、バッテリユニット３０からアダプタ装置５０に制御信号を要求する信号が入出力され、これに対応して、アダプタ装置５０からバッテリユニット３０に充電に係制御信号が入出力される。
このようにして、充電の開始や終了タイミング、充電電流や充電電圧、バッテリ３１の残量や温度などの情報が、アダプタ装置５０から充電装置７０に出力されるとともにアダプタ装置５０からバッテリユニット３０に出力され、この結果、充電に係る制御信号が充電装置７０とバッテリユニット３０との間で互いに良好に伝達されて、充電動作が良好にかつ自動的に行われる。このように、ＣＡＮ通信に対応した充電装置７０によっても、バッテリユニット３０のバッテリ３１を良好に充電することができる。したがって、従来から使用しているものと同様な構成の非ＣＡＮ型のバッテリユニット３０やモータユニット２０を用いながら、ＣＡＮ通信に対応した充電装置７０に接続して良好に充電することができる。なお、充電装置７０は当然ながら充電ステーション８０に設けられているものに限るものではなく、ＣＡＮ通信の規格および所定のプロトコルの規格に対応した充電装置ならば良好に充電できる。また、充電装置の製造メーカーも、バッテリユニット３０やモータユニット２０の製造メーカーと同一であっても良いし、異なっていてもよく、これにより、多くの箇所で、電動アシスト自転車１を接続して良好に充電することができる。
また、上記構成によれば、バッテリユニット３０やモータユニット２０として、従来から用いている非ＣＡＮ型の一例であるＵＡＲＴ通信の所定のプロトコル規格のバッテリユニットやモータユニットと同じ構造のものを用いることができる。これにより、ＣＡＮ通信の規格および所定のプロトコルの規格に対応したバッテリユニットやモータユニットを新たに開発したり製造したりしなくても済むので、開発コストの増加を最小限に抑えることができる。また、バッテリユニット３０とモータユニット２０とは、従来から用いられている信頼性の高いものを用いることができるとともに、性能や安全性が劣るバッテリユニットが接続されることを防止できるので、本来発揮できる性能や安全性を良好に維持でき、例えばモータユニット２０を開発する場合に、新規機能を追加しても、前記新規機能を良好に発揮できる。
また、上記構成によれば、バッテリユニット３０が、このバッテリユニット３０と同じ非ＣＡＮ通信の一例であるＵＡＲＴ通信回線６１で接続可能な非ＣＡＮ型で同じプロトコル規格の充電装置４０に接続可能とされているので、バッテリユニット３０を、従来から用いている非ＣＡＮ型の充電装置４０に接続して充電することもでき、当該電動アシスト自転車１の利便性が向上する。なお、上記実施の形態では、バッテリユニット３０を、電動アシスト自転車１のバッテリ装着部１０から取外した状態で、非ＣＡＮ型で同じプロトコル規格の充電装置４０に接続できる構成の場合を述べた。しかし、これに限るものではなく、バッテリユニット３０に、非ＣＡＮ型の充電装置４０に接続可能なコネクタを設けて、バッテリユニット３０をバッテリ装着部１０に取り付けたままで充電できるよう構成してもよい。
なお、上記実施の形態では、バッテリユニット３０やモータユニット２０とアダプタ装置５０とが、同じ非ＣＡＮ通信の規格の通信回線で接続可能なＵＡＲＴ規格で通信している場合を述べたが、これに限るものではなく、ＵＡＲＴ規格以外でかつ非ＣＡＮ規格の他の通信規格で通信するよう構成してもよい。
また、上記の実施の形態では、アダプタ装置５０が車体フレーム２の立ポスト２ａに取り付けられている場合を示しているが、これに限るものではなく、車体フレーム２の他の場所に設けられていてもよい。
また、上記の実施の形態では、電動車両が、ペダル８からの踏力による人力駆動力にモータ２１の補助駆動力を加えて走行可能である電動アシスト自転車１である場合を述べたが、これに限るものではなく、単にモータの駆動力だけで走行可能な電動二輪車や電動三輪車、あるいは、ペダルからの踏力による走行状態と、モータの駆動力だけで走行する状態とに切替可能な電動自転車、あるいは、モータの駆動力で走行する電気自動車などにも本発明を適用可能である。
本発明は、バッテリユニットモータユニットが設けられ、充電装置により充電可能な各種の電動車両に適用可能である。

Claims (5)

  1. 充電可能なバッテリを有するバッテリユニットと、このバッテリユニットのバッテリにより駆動されるモータを有するモータユニットとを備えた電動車両であって、
    前記バッテリユニットと前記モータユニットとに対して、ＣＡＮ通信ではない規格で制御信号を通信する非ＣＡＮ通信回線と、バッテリからの電気をモータに送るための給電用ラインとが、それぞれ接続されたアダプタ装置が設けられ、
    前記アダプタ装置は、ＣＡＮ通信回線を介して、前記バッテリを充電する充電装置からの制御信号を処理するＣＡＮ通信回路と、前記充電装置からの電気をバッテリユニットに送る充電用ラインとを有するとともに、ＣＡＮ通信に対応したＣＡＮ用コネクタが接続されており、
    前記アダプタ装置は、ＣＡＮ通信回線を有する充電装置にＣＡＮ通信回線を介して接続された際に、充電装置に対してＣＡＮ通信回線で入出力し、かつ、バッテリユニットに対して非ＣＡＮ通信回線で入出力して、充電に必要な制御信号を前記アダプタ装置から前記充電装置と前記バッテリユニットとにそれぞれ入出力する
    ことを特徴とする電動車両。
  2. 前記バッテリユニットが、このバッテリユニットと同じ非ＣＡＮ通信で同じ規格の通信回線で接続可能な非ＣＡＮ型の充電装置に接続可能とされていることを特徴とする請求項１記載の電動車両。
  3. 前記アダプタ装置は、ＣＡＮ通信回線を有する充電装置に接続された際に、充電装置から制御電源が給電されて起動することを特徴とする請求項１または２に記載の電動車両。
  4. 非ＣＡＮ通信回線がＵＡＲＴ通信回線であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の電動車両。
  5. 電動車両が、ペダルからの踏力による人力駆動力に、モータにより発生する補助駆動力を加えて走行可能である電動アシスト自転車であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の電動車両。
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