(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリと、該バッテリからの電力により回転駆動する電動モータと、該電動モータによる補助動力を制御する本体側コントロールユニットとを備えた電動補助車両の補助動力供給装置において、上記バッテリ側に該バッテリの充放電管理を行うバッテリ側コントロールユニットを設け、該バッテリ側及び本体側コントロールユニットは、該両コントロールユニットの間で単数の通信ラインを介してタイムシェアリング方式で信号を相互に送受信するよう構成されており、上記本体側コントロールユニットは、所定タイミングでデータ要請信号を送信し、上記バッテリ側コントロールユニットは、上記データ要請信号を受信するとバッテリ残容量を示すデータ信号を送信し、本体側コントロールユニットは、所定タイミングで再度データ要請信号を送信することを特徴とする電動補助車両の補助動力供給装置。
【請求項２】
請求項１において、上記バッテリ側コントロールユニットは、上記データ要請信号を受信するとバッテリ残容量を示すデータ信号を複数回送信し、上記本体側コントロールユニットは、複数のデータ信号が一致したときは該データ信号を採用することを特徴とする電動補助車両の補助動力供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、バッテリと、該バッテリからの電力により回転駆動する電動モータと、該電動モータによる補助動力等を制御する本体側コントロールユニットとを備えた電動補助車両の補助動力供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ペダル踏力に応じた電流をバッテリから電動モータに供給し、該電動モータの駆動力と上記ペダル踏力との合力を車輪に伝達するようにした電動補助自転車が実用化されている。
【０００３】
上記従来の電動補助自転車の補助動力供給装置は、バッテリと電動モータとの間に、該モータへの供給電流値をペダル踏力に基づいて演算制御するモータコントロールユニット（ＭＣＵ以下本体側コントロールユニットと記す）を備えており、また、バッテリ側にバッテリの温度を検出するセンサを設けて、上記バッテリ，モータ間を２本の電源ラインと１本のセンサラインとで接続して構成されている。
【０００４】
一方、最近では、バッテリの残量情報，温度情報等を上記ＭＣＵへ出力するバッテリマネージメントコントローラ（ＢＭＣ以下バッテリ側コントロールユニットと記す）をバッテリ側に設けることが考えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の本体側コントロールユニットを備えた電動補助自転車において、上記バッテリ側コントロールユニットを備えたバッテリを搭載するには、本体側コントロールユニットとバッテリ側コントロールユニットとの間で信号の送受信を行う必要がある。このために、上記本体側，バッテリ側のコントロールユニット同士を送信ライン，受信ラインで接続した場合は、端子数やワイヤハーネスの増加の分だけコストアップとなる。
【０００６】
ここで上記従来の電動補助自転車の場合、バッテリ，モータ間には３本の配線が既になされており、端子，ケーブルを増設して、コストを増加させることなく、上記従来の電動補助自転車に上記ＢＭＣを備えたバッテリを用いるためには、電源ラインを除く残り１本のラインのみで上記バッテリ側，本体側のコントロールユニット間の信号伝達を行えば良いと考えるられる。
【０００７】
本発明は、上記要請に鑑みてなされたもので、バッテリ側，本体側のコントロールユニット間の信号伝達を１本のラインで行うことができ、コストの増加を防止できる電動補助車両の補助動力供給装置を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、バッテリと、該バッテリからの電力により回転駆動する電動モータと、該電動モータによる補助動力を制御する本体側コントロールユニットとを備えた電動補助車両の補助動力供給装置において、上記バッテリ側に該バッテリの充放電管理を行うバッテリ側コントロールユニットを設け、該バッテリ側及び本体側コントロールユニットは、該両コントロールユニットの間で単数の通信ラインを介してタイムシェアリング方式で信号を相互に送受信するよう構成されており、上記本体側コントロールユニットは、所定タイミングでデータ要請信号を送信し、上記バッテリ側コントロールユニットは、上記データ要請信号を受信するとバッテリ残容量を示すデータ信号を送信し、本体側コントロールユニットは、所定タイミングで再度データ要請信号を送信することを特徴としている。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１において、上記バッテリ側コントロールユニットは、上記データ要請信号を受信するとバッテリ残容量を示すデータ信号を複数回送信し、上記本体側コントロールユニットは、複数のデータ信号が一致したときは該データ信号を採用することを特徴としている。
【００１０】
【発明の作用効果】
請求項１の発明に係る電動補助車両の補助動力供給装置によれば、バッテリ側の充放電管理等を行うバッテリ側コントロールユニットと、電動モータによる補助動力等を制御する本体側コントロールユニットとの間で単数の通信ラインを介してタイムシェアリング方式で信号を相互に送受信するよう構成したので、従来からの電動補助車両の構成を変更することなく、バッテリ側コントロールユニットを備えたバッテリを使用することができ、端子，ケーブルの増設を不要にでき、コストの増加を防止することができる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、本体側コントロールユニットからのデータ要請信号を受信するとバッテリ側コントロールユニットからバッテリ残容量等を示すデータ信号を複数回送信し、上記本体側コントロールユニットは、複数のデータ信号が一致したときは該データ信号を採用し、所定タイミングで再度データ要請信号を送信するようにしたので、本体側，バッテリ側コントロールユニット間での１本の通信ラインによる送受信を実現できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１ないし図５は本発明の一実施形態による電動補助自転車の補助動力供給装置を説明するための図であり、図１は上記電動補助自転車の側面図、図２はパワーユニットの側面図、図３は上記車両の補助動力供給装置のブロック構成図、図４，５は上記補助動力供給装置の動作を説明するための模式図，タイミングチャート図である。
【００１３】
図１，図２において、１は電動補助自転車であり、これの車体フレーム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とを備えている。
【００１４】
上記ダウンチューブ４とシートチューブ５との結合部には取付けブラケット２ａが溶接されており、該取付けブラケット２ａは左, 右側壁と天壁とからなる大略コ字状のものである。この取付けブラケット２ａに上記左, 右のチェーンステー６が固着されている。
【００１５】
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にはシートポスト１１が高さ調整可能に挿入されており、該シートポスト１１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が軸支されており、該後輪１３は上記シートステー７に取り付けられたキー式ホイールロック１４により施錠されるようになっている。なお、このホイールロック４は施錠した状態でのみキーを抜き取ることができるようになっている。
【００１６】
上記車体フレーム２には補助駆動装置１５が配設されている。この補助駆動装置１５は、クランク軸１６に入力されたペダル踏力と電動モータ１７からの補助力との合力を出力するパワーユニット２０と、上記電動モータ１７に電源を供給するバッテリ２１と、該電動モータ１７からの補助力を可変制御する本体側コントロールユニット（ＭＣＵ）２２とを備えている。
【００１７】
上記パワーユニット２０及び本体側コントロールユニット２２は上記取付けブラケット２ａ内に配置されており、上カバー２３，左，右カバー２３ａ，下カバー２４により覆われている。上記パワーユニット２０は取付けブラケット２ａにボルト２５ａ，２５ａを介して懸架支持されており、上記本体側コントロールユニット２２はパワーユニット２０の後面に取り付けられている。
【００１８】
上記バッテリ２１は、直方体状のケース内に多数の単電池を収納した構成のもので、上記シートチューブ５の後面に沿って、かつ該シートチューブ５，左右のシートステー７，及びリヤフェンダ１３ａで囲まれた空間に配置されている。上記バッテリ２１の上壁には把手２１ａが形成されており、該把手２１ａにより上方向に出し入れ可能となっている。なお、バッテリ２１を出し入れする場合には上記サドル１２を前側に倒すことになる。また上記バッテリ２１には充電プラグ（不図示）が配設されており、該バッテリ２１を車体に装着した状態，取り外した状態の何れでも充電できるようになっている。
【００１９】
上記取付けブラケット２ａの上壁には上記バッテリ２１を支持する支持ボックス２５がボルト締め固定されている。この支持ボックス２５内には上記バッテリ２１を挿入すると自動的に電源側に電気的に接続されるモータ側端子が配設されている。
【００２０】
また上記支持ボックス２５にはキー式ロック機構２１ｂが配設されている。このロック機構２１ｂのキー挿入部２１ｃは上カバー２３に設けられた開口から外方に露出している。予めこのロック機構２１ｂを施錠位置にセットしておけば、バッテリ２１を装着すると同時にキー側の係止凸部２１ｄがバッテリ側の係止凹部２１ｅに係止して自動的にロックされ、キー操作により上記係止凸部２１ｄが後退して解錠されるようになっている。そしてこのキーは、上記施錠位置にある場合のみ抜き取り可能の構造になっている。またこのキーは上記ホイールロック１４のキーが共用されており、該ホイールロック１４が施錠された場合のみキーを抜き取れる構造になっている。従って後輪１３がロック状態にあるときのみロック機構２１ｂを解錠でき、バッテリ２１の取り外しが可能となっている。その結果、バッテリ２１を取り外して充電している場合は上記ホイールロック１４が施錠されていることとなり、バッテリ充電中に自転車が盗まれるのを防止できる。
【００２１】
上記パワーユニット２０は、ユニットケース２７内に不図示の人力系遊星歯車機構，電動系遊星ローラ機構及びそれらの合力機構を収納するとともに、該ケース２７の上壁に踏力センサ２８，車速センサ２９を配設した構成を有し、このユニットケース２７の前壁に上記電動モータ１７が締結されている。
【００２２】
上記ユニットケース２７には上記クランク軸１６が車幅方向に挿通されており、該クランク軸１６の両端突出部にはクランクアーム１６ａを介してペダル１６ｂが取り付けられている。このペダル１６ｂに加えられた踏力は遊星歯車機構により増速され、スプロケット（不図示），チェーン３０を介して上記後輪１３に伝達される。
【００２３】
上記メインチューブ４のヘッドパイプ３との接続部にはメインスイッチ３１が配設されている。このメインスイッチ３１は、バッテリ残量表示部３４と一体に組み付けて構成されており、このスイッチ３１は、上記コントローラ２２を起動するオン位置と、停止するオフ位置との間で回動可能となっている。
【００２４】
上記本体側コントロールユニット２２は、踏力センサ２８からのペダル踏力検出値，車速センサ２９からの車速検出値が入力され、内蔵する補助動力マップに基づいて補助力を演算し、該補助力に応じた電流がバッテリ２１から電動モータ１７に供給されるように制御する。
【００２５】
一方、図３に示すように、上記バッテリ２１には、該バッテリ２１の充放電管理等を行うバッテリ側コントロールユニット（ＢＭＣ）４０が設けられており、上記バッテリ２１と上記本体側コントロールユニット２２とは、２本のバッテリライン４１と１本の信号ライン４２とで接続されている。
【００２６】
次に、上記本体側コントロールユニット（ＭＣＵ）２２とバッテリ側コントロールユニット（ＢＭＣ）４０との間の信号の伝達方法を図４，５に基づいて説明する。図５（ａ）〜（ｃ）は上記ＭＣＵ２２のメインスイッチ３１がオンされた後の、図５（ｄ）〜（ｆ）は該スイッチ３１が途中でオフされた時の動作を示している。
【００２７】
上記ＭＣＵ２２とＢＭＣ４０との間の信号の伝達は、いわゆるタイムシェアリング方式で行なわれる。具体的には、まず、上記メインスイッチ３１がオンされると（図５（ａ））、上記ＭＣＵ２２からＢＭＣ４０に、バッテリ情報データ信号の出力を指示する起動信号（データ要請信号）が出力される（図４▲１▼，図５（ｂ））。このデータ要請信号が上記ＢＭＣ４０にて受信されると（図４▲２▼）、該ＢＭＣ４０からＭＣＵ２２に、その時点でのバッテリ情報を示す例えば８ビットの信号データが２０ｍｓの時間間隔で３回出力される（図４▲３▼，図５（ｃ））。
【００２８】
なお、上記８ビットの信号データは、例えばバッテリの残容量を示す３ビットデータと、バッテリの温度等の異常の有無を示す２ビットデータと、放電許容電流値の上限値を示す３ビットのデータとで構成されている。
【００２９】
上記出力されたバッテリ情報データが上記ＭＣＵ２２で受信され（図４▲４▼）、該受信データが検証されて、３回の受信データが略同一のものである時は正常にデータが受信されたとして、このデータに基づいて上記ＭＣＵ２２においてモータ１７への供給電流の制御，バッテリ残量の表示等が行われる。
【００３０】
上記信号の送受信では、図５の（ａ）〜（ｃ）に示すように、上記データ要請信号の発信周期は５００ｍｓに、その信号長は１８０ｍｓにそれぞれ設定されており、このことから、上記１本の信号ライン４２を、１８０ｍｓだけ上記ＭＣＵ２２からＢＭＣ４０方向に占有し、３２０ｍｓだけ上記ＢＭＣ４０からＭＣＵ２２方向に占有するタイムシェアリング方式の信号伝達が行なわれていることとなる。
【００３１】
また、上記メインスイッチ３１が途中でオフ操作されると（図５（ｄ））、上記ＭＣＵ２２からＢＭＣ４０への起動信号（データ要請信号）が停止され（図５（ｅ））、ＢＭＣ４０からＭＣＵ２２へのバッテリ情報データの送信が停止される（図５（ｆ））。
【００３２】
このように、本実施形態の電動補助自転車の補助動力供給装置では、バッテリ側に該バッテリの充放電管理等を行うＢＭＣ４０を設け、該ＢＭＣ４０と本体側コントロールユニット（ＭＣＵ）２２との間を、単数の信号ライン４２を介してタイムシェアリング方式で信号を相互に送受信するようにしたので、従来からの電動補助自転車の構成を変更することなく、つまり端子，ケーブルを増設することなく、ＢＭＣ４０を備えるバッテリを使用することができ、コストの増加を防止しつつ、バッテリの充放電管理等をきめ細かく行うことが可能となる。
【００３３】
また上記信号の送受信において、上記データ要請信号の発信周期５００ｍｓのうち１８０ｍｓをＭＣＵ２２からＢＭＣ４０方向への信号伝達に使用し、残りの３２０ｍｓをＢＭＣ４０からＭＣＵ２２方向への信号伝達に使用するようにしたので、上記１本の信号ライン４２を用いたタイムシェアリング方式の信号送受信を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による補助動力供給装置が適用された電動補助自転車の側面図である。
【図２】上記電動補助自転車のパワーユニットの側面図である。
【図３】上記車両の補助動力供給装置のブロック構成図である。
【図４】上記補助動力供給装置の動作を説明するための模式図である。
【図５】上記補助動力供給装置の動作を説明するためのタイミングチャート図である。
【符号の説明】
１７  電動モータ
２１  バッテリ
２２  ＭＣＵ（本体側コントロールユニット）
４０  ＢＭＣ（バッテリ側コントロールユニット）
４２  通信ライン
【図１】
0003843171.tif 000002
【図２】
0003843171.tif 000003
【図３】
0003843171.tif 000004
【図４】
0003843171.tif 000005
【図５】
0003843171.tif 000006