| 【発明の名称】 |
電動車両の電線統合構造 |
| 【発明者】 |
【氏名】宮田 彰一郎
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| 【要約】 |
【課題】電動車両において、操作ボックスとコントローラーの間で入出力される情報（信号）の量を確保した上で、操作ボックスとコントローラーを接続しているワイヤーハーネスの電線の本数をできる限り減らす。
【解決手段】スイッチや表示部を備えた操作ボックス２と、電気的制御を行なうためのコントローラー１４が、複数の電線を介して互いに電気信号を伝達できるように、車両の離れた位置にそれぞれ配置されている電動車両において、コントローラー内に入出力統合回路を設けて、操作ボックス２とコントローラー１４を接続する各電線の何れかをこの入出力統合回路に接続させることで、入出力統合回路に接続した一本の電線によって、操作ボックス２からコントローラー１４への入力信号（エコＳＷのＯＮ／ＯＦＦ）とコントローラー１４から操作ボックス２への出力信号（ＬＥＤの点灯）の両方を伝達させるようにする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 スイッチや表示部を備えた操作ボックスと、電気的制御を行なうためのコントローラーが、複数の電線を介して互いに電気信号を伝達できるように、車両の離れた位置にそれぞれ配置されている電動車両において、コントローラー内に入出力統合回路を設けて、操作ボックスとコントローラーを接続する各電線の何れかをこの入出力統合回路に接続させることで、入出力統合回路に接続した一本の電線によって、操作ボックスからコントローラーへの入力信号とコントローラーから操作ボックスへの出力信号の両方を伝達させるようにしたことを特徴とする電動車両の電線統合構造。
【請求項２】 コントローラーの側で入出力統合回路に接続される一本の電線が、操作ボックスの側で、運転モード切り換え用の操作スイッチと、車両の運転中に常時点灯される表示用ランプとにそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電動車両の電線統合構造。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動車両において離れた位置にそれぞれ配置される操作ボックスとコントローラーとを接続するワイヤーハーネスについて、電気信号を伝達するための複数の電線からなるワイヤーハーネスの各電線のうちの何れかの二本を一本に統合するための電動車両の電線統合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】電動モーターを補助駆動源とする電動アシスト付き自転車のような電動車両では、起動用のメインスイッチを含む各種の操作用スイッチや、バッテリー残量を示すためのパイロットランプのような電気的表示部が、操作ボックスとして一体的に纏められた状態で、運転者が操作したり見たりし易いようにハンドルまたはその近傍に設置されているのに対して、電気的制御を行なうための制御装置であるコントローラーは、座席シートの下や駆動装置の近傍に配置されており、車両の離れた位置にそれぞれ配置されている操作ボックスとコントローラーは、互いに電気信号を伝達できるように、複数の信号線（電線）からなるワイヤーハーネスによって接続されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のような電動車両については、近年、盛んに開発されてその機能も多様化されており、それに伴って、車両の電気的な制御を行なうためのコントローラーにおいては、各種センサーからの入力に基づいてきめこまかい運転制御を行なうと共に、車両の状態を表示するための各種の電気的表示部への出力制御を行なうために、コントローラーに入出力される情報（信号）の量が増大する傾向にあって、その結果、コントローラーに接続されるワイヤーハーネスの電線の本数も増加する傾向にある。
【０００４】一方、電動車両の各部分については、高機能，高性能，小型化，低コスト化を目指した設計が要求されており、相反する立場にある高機能，高性能化と小型，低コスト化について、両者をどのように両立させるかが問題となっていて、上記のようにコントローラーに接続されるワイヤーハーネスの電線の本数が増加することは、小型，低コスト化という点で問題となっている。
【０００５】本発明は、上記のような問題の解消を課題とするものであり、具体的には、電動車両において、操作ボックスとコントローラーの間で入出力される情報（信号）の量を確保した上で、操作ボックスとコントローラーを接続しているワイヤーハーネスの電線の本数をできる限り減らすことができるようにすることを課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような課題を解決するために、スイッチや表示部を備えた操作ボックスと、電気的制御を行なうためのコントローラーが、複数の電線を介して互いに電気信号を伝達できるように、車両の離れた位置にそれぞれ配置されている電動車両において、コントローラー内に入出力統合回路を設けて、操作ボックスとコントローラーを接続する各電線の何れかをこの入出力統合回路に接続させることで、入出力統合回路に接続した一本の電線によって、操作ボックスからコントローラーへの入力信号とコントローラーから操作ボックスへの出力信号の両方を伝達させるようにしたことを特徴とするものである。
【０００７】上記のような構成によれば、従来はそれぞれ一本ずつ計二本の電線により伝達していた入力信号と出力信号を一本の電線によって伝達させることにより、操作ボックスとコントローラーを接続するワイヤーハーネスの電線の本数を一本減らすことができ、それによって、ワイヤーハーネスをスリム化することができて、ワイヤーハーネスの取りまわしが容易になると共に、電線の本数を削減でき、また、ワイヤーハーネスに接続されるカプラー（コネクター）のピン数を削減できることで、低コスト化を図ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の電動車両の電線統合構造の実施形態について図面に基づいて説明する。
【０００９】図１は、本発明の電線統合構造が適用される電動車両の一例である電動アシスト付き自転車の全体を示すものであり、図２は、そのような電動アシスト付き自転車におけるパワーユニットの部分を示すものである。
【００１０】電動アシスト付き自転車１には、電動アシストシステムの構成部品として、操作用のスイッチや電気的表示部を備えた操作ボックス２が、ハンドル３を握る運転者が操作したり見たりし易いように、ヘッドチューブ４とダウンチューブ５の連結部の付近に配置され、乗員によるペダル踏力と電動モーターによる補助駆動の合力を走行駆動力として出力するためのパワーユニット６が、ダウンチューブ５とシートチューブ７の連結部の下側に配置され、また、パワーユニット６の電源となるバッテリーを内蔵したバッテリー収納体８が、シートチューブ７の後側に取り外し自在に設置されている。
【００１１】パワーユニット６は、その本体ケースから左右両側に突出するクランク軸の両端に対して、先端にペダルを取り付けたクランクアームをそれぞれ固定した、所謂ペダルクランク軸一体型のものであり、図２に示すように、補助駆動力を提供するための電動モーター１１と、乗員の踏力を入力するためのペダルクランク軸（ペダルとクランクアームとクランク軸）１２と、ペダルクランク軸１２による回転駆動力と電動モーター１１による回転駆動力を合力するための合力機構１３とを一体的にユニット化したものであって、車両の駆動系を電気的に制御するための制御装置となるコントローラー１４が、パワーユニット６の後側に着脱可能で一体的に取り付けられている。
【００１２】なお、パワーユニット６の合力機構１３には、図示していないが、乗員による踏力の強さを検知するための踏力検知手段や、車両の走行速度を検知するための車速検知手段がそれぞれ設けられており、各検知手段による検出値は、電気的な出力信号としてパワーユニット６からコントローラー１４に向けて出力されている。
【００１３】コントローラー１４を一体的に取り付けたパワーユニット６は、ダウンチューブ５とシートチューブ７に溶接で一体的に固着された連結部材１５の下側に着脱可能に取り付けられており、板金製で横断面略コ字状に下方が開放された連結部材１５には、その後端に左右一対のチェーンステー９の各前端部が溶接等により一体的に固着された固着されていると共に、その上面にバッテリ支持用ボックス１６がボルト等により一体的に固着されている。
【００１４】パワーユニット６が配置されている車体の中央下部付近には、ダウンチューブ５の後端部分やシートチューブ７の下端部や連結部材１５の大部分を覆い、バッテリー支持ボックス１６の周辺を覆い、また、パワーユニット６の大部分を上側から覆うように、樹脂製のカバー部材１７が設けられている。
【００１５】パワーユニット６の電動モーター１１やコントローラー１４の電源となる複数個のバッテリーを内蔵したバッテリー収納体８は、その下部がバッテリー支持用ボックス１６によって上下方向で取り外し可能に支持され、その上部が、図１に示すように、左右の各チェーンステー９の後端部とシートチューブ７の上端部を連結する左右一対のシートステー１０で両側を囲まれる状態で、シートチューブ７の後側に沿って取り外し可能に設置されている。
【００１６】なお、図示していないが、バッテリー支持ボックス１６の底部には、バッテリー収納体８に収納されたバッテリーの電力を出力するためのコンセント（又はプラグ）が設けられ、このコンセント（又はプラグ）と接続するプラグ（又はコンセント）がバッテリー収納体８の下端部に設けられていて、バッテリー収納体８をバッテリー支持ボックス１６に上方から嵌装することで、バッテリー収納体８側のコンセント（又はプラグ）とバッテリー支持ボックス１６側のプラグ（又はコンセント）とが自動的に嵌め合わされるようになっている。
【００１７】ところで、上記のような電動アシスト付き自転車１では、電動モーター１１による補助駆動力の大きさを制御するために、コントローラー１４において、パワーユニット６の合力機構１３に設けられた踏力検知手段や車速検知手段から入力された検出信号に基づき、バッテリー収納体８内のバッテリーからの電流を、コントローラー１４内の補助動力制御手段により制御した状態で、コントローラー１４を通して電動モーター１１に流している。
【００１８】すなわち、コントローラー１４内の補助動力制御手段において、車速に対するペダル踏力の大きさ（乗員の運転負担が大きさ）に応じて、バッテリーから電動モーター１１に流す電気量を変えるように制御することで、電動モーター１１の出力を変えて補助駆動力の大きさを変える（補助駆動力の供給停止を含む）と共に、車速が所定以上となった場合には、ペダル踏力に関係なく電動モーター１１への通電を停止するように制御することで、電動モーター１１による補助駆動力を供給しないようにして安全性を確保している。
【００１９】また、そのようなコントローラー１４内の補助動力制御手段による補助駆動力の制御において、本実施形態では、更に、運転負担（車速に対するペダル踏力の大きさ）の大きさに応じて供給される電動モーター１１による補助駆動力の大きさ（アシスト比）を、車両の使用状況等に応じて任意に変更できるように、コントローラー１４の補助動力制御手段よる駆動制御システムの中にアシスト比可変手段が設けられており、スイッチの操作によってアシスト比を任意に切り換えられるようにしている。
【００２０】すなわち、通常のアシスト比であるノーマルモードに対して、それよりもアシスト比の低いエコノミーモード（エコモード）を設けて、モード切り換え用の操作スイッチ（エコスイッチ）の操作により、車両の運転モードをノーマルモードとエコノミーモード（エコモード）の何れかに選択できるようにすることで、例えば、平地を運転するような時には、補助駆動力の大きさを抑えて無駄な電力の消費をできるだけ抑え、それによって同じバッテリー容量でも車両の走行距離を延ばすことができるようにしている。
【００２１】上記のように車両の駆動系を電気的に制御するための制御装置となるコントローラー１４には、図示していないが、パワーユニット６の合力機構１３に設けられた各検知手段の出力信号をコントローラー１４に入力するための電線がコネクターを介して接続されていると共に、操作ボックス２の各部に接続される各電線が、図２に示すように、各電線を束ねたワイヤーハーネス１８として、ダウンチューブ５の中空部を通り、コネクター（図示せず）を介して、コントローラー１４に接続されている。
【００２２】図３は、コントローラー１４とワイヤーハーネス１８で接続される操作ボックス２における操作・表示部の外観を示すものであり、また、図４は、操作ボックス２とコントローラー１４を接続するワイヤーハーネス１８による入出力用の各電線についての配線状態を示すものである。
【００２３】操作ボックス２には、図３に示すように、操作用スイッチとして、バッテリーからの電力の供給をＯＮ／ＯＦＦするためのメインスイッチと共に、車両の運転モードをノーマルモードとエコモード（エコノミーモード）の何れかに切り換えるための運転モード切り換え用スイッチがエコスイッチとして設けられており、また、電気的表示部として、バッテリーの残量を表示するための発光ダイオード（ＬＥＤ）による複数のバッテリー残量表示ランプ（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ５）が設けられている。
【００２４】バッテリー残量表示ランプ（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ５）については、フル充電の状態（Ｆ）からエンプティの状態（Ｅ）まで、バッテリーの残量が少なくなるに連れて上から下に向かって段階的にランプが消えていくことで、現在時点でのバッテリーの残量を表示するものであって、緑色のランプとしたＬＥＤ１〜ＬＥＤ４が、バッテリーの残量に応じて上から順次消灯されるものであるのに対して、赤色のランプとしたＬＥＤ５は、メインスイッチがＯＮの運転状態では常に点灯するようになっている。
【００２５】上記のような操作ボックス２とコントローラー１４を接続するワイヤーハーネス２０による入出力用の各電線の配線状態については、図４に示すように、操作ボックス側のメインスイッチに接続される電線は、コントローラー内の電源回路に接続されており、この電源回路によりコントローラー内で制御回路を作動させるための電源電圧が生成される。
【００２６】また、操作ボックス側のバッテリー残量表示ランプのうちのＬＥＤ１〜ＬＥＤ４に接続される各電線は、何れもコントローラー内でそれぞれのＬＥＤ駆動用トランジスターを介してＣＰＵ（ＰＯＵＴ１〜ＰＯＵＴ４）に接続されている（なお、図面では、ＬＥＤ駆動用トランジスター１のみを示し、ＬＥＤ駆動用トランジスター２〜４は省略している）。
【００２７】すなわち、操作ボックスからコントローラーに入力されるメインスイッチのＯＮ／ＯＦＦについての入力信号と、コントローラーから操作ボックスに出力されるＬＥＤ１〜ＬＥＤ４の各表示ランプを点灯させるためのそれぞれの出力信号とは、何れもそれぞれ専用の電線により一方的に伝達させるものとなっている。
【００２８】これに対して、操作ボックス側のバッテリー残量表示ランプのうちのＬＥＤ５と、運転モード切り換え用の操作スイッチであるエコスイッチとは、一本の電線によりコントローラー内の入出力統合回路と接続され、入出力統合回路を介してＣＰＵ（ＰＯＵＴ５とＡＤ／ＩＮ）にそれぞれ接続されている。
【００２９】それによって、操作ボックスからコントローラーへのエコスイッチのＯＮ／ＯＦＦについての入力信号と、コントローラーから操作ボックスへのＬＥＤ５の点灯のための出力信号とが、コントローラー内の入出力統合回路に接続される共通の一本の電線により相互に伝達できるようになっている。
【００３０】この点について、図５は、図４に示した配線図の入出力統合回路に接続される一本の電線についての各部におけるＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦ時（メインスイッチのＯＮ／ＯＦＦ時）の電圧を示すものであって、この各部の電圧から見ても、操作ボックスのメインスイッチがＯＮとなっていて、操作ボックスのＬＥＤ５を点灯させるための信号がコントローラーのＣＰＵ（ＰＯＵＴ５) から入出力統合回路を通して出力されている状態では、エコスイッチがＯＮであれば、図４のＲ３，Ｒ４，Ｒ５の各定数とバッテリー電圧とによりＢ点の電圧が決まり、ＬＥＤ５が点灯するようになっている。
【００３１】このとき、Ｒ６，Ｒ７の各定数は、Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５の各定数より２０倍以上の大きな値としているため、Ｂ点への電圧の影響は少なく、ＬＥＤ５の点灯時の明るさは、可視的にはエコスイッチのＯＮ／ＯＦＦに殆ど影響されない。
【００３２】また、上記のようにコントローラー（ＣＰＵのＰＯＵＴ５) からの出力信号によってＬＥＤ５が点灯されている状態では、エコスイッチのＯＮ／ＯＦＦにより、Ａ点の電圧が変わる（４．７〜１５Ｖの範囲）のに応じてＢ点の電圧も変わり（４．７〜６．９Ｖの範囲）、この電圧の変化が、エコスイッチのＯＮ／ＯＦＦについてのコントローラーへの入力信号として、コントローラー内で入出力統合回路を通してＣＰＵ（ＡＤ／ＩＮ）に入力され、この信号によって、図示していないコントローラー内のアシスト比可変手段で、車両の運転モードがノーマルモードかエコノミーモード（エコモード）の何れかに切り換えられる。
【００３３】なお、図５に示した各点での電圧については、バッテリー電圧が１５Ｖの時のものであって、Ａ点とＢ点の電圧については、バッテリー電圧の変化によって変化するものであるが、ＰＯＵＴ５からの出力はバッテリー電圧によって変化するものではない。また、ＡＤ／ＩＮでの入力電圧については、バッテリー電圧に対し、Ｒ１およびＲ２の抵抗値の分圧比によって決まり、エコスイッチのＯＮ／ＯＦＦに対応して電圧が変化するので、ＣＰＵのＡＤ変換機能によって、エコスイッチのＯＮ／ＯＦＦの判定が可能となる。そのようなエコスイッチのＯＮ／ＯＦＦの入力については、操作ボックスのＬＥＤ５が点灯（メインスイッチがＯＮの運転中は常時点灯）している間のみ有効なものである。
【００３４】上記のようにバッテリー残量表示ランプのうちのＬＥＤ５（運転中は常時点灯）を点灯させるための出力信号と、エコスイッチのＯＮ／ＯＦＦを検知させるための入力信号とを、コントローラー内の入出力統合回路に接続する共通の一本の電線により相互に伝達できるようにした本実施形態の電動車両の電線統合構造によれば、従来はそれぞれ一本ずつ計二本の電線により伝達していた入力信号と出力信号を共通の一本の電線によって相互に伝達させることで、操作ボックス２とコントローラー１４を接続するワイヤーハーネス１８の電線の本数を一本減らすことができる。
【００３５】その結果、ワイヤーハーネス１８をスリム化することができて、ワイヤーハーネス１８の取りまわしが容易になると共に、電線の本数を削減でき、また、ワイヤーハーネス１８に接続されるカプラー（コネクター）のピン数を削減できることで、低コスト化を図ることができる。
【００３６】以上、本発明の電動車両の電線統合構造の一実施形態について説明したが、本発明は、上記のような実施形態に限られるものではなく、例えば、適用される電動車両については、上記の実施形態に示したような電動アシスト付き自転車に限らず、シニアーカーと言われる電動三輪車や電動車椅子やその他の電動車両に対しても適用可能なものである。
【００３７】また、操作ボックスに設けられるスイッチや表示部については、上記の実施形態に示したようなものに限らず、電動車両の種類や機能の違いによって様々なものが考えられることから、共通の一本の電線によって相互に入力信号と出力信号を伝達させるための対象となるスイッチや電気的表示部についても、上記の実施形態に示したような運転モード切り換え用のスイッチやバッテリー残量表示ランプに限られることなく、適宜のスイッチや電気的表示部によっても実施可能である等、適宜設計変更可能なものであることはいうまでもない。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したような本発明の電動車両の電線統合構造によれば、操作ボックスとコントローラーの間で入出力される情報（信号）の量を確保した上で、操作ボックスとコントローラーを接続しているワイヤーハーネスの電線の本数を減らすことができ、その結果、ワイヤーハーネスをスリム化することができて、ワイヤーハーネスの取りまわしが容易になると共に、電線の本数を削減でき、また、ワイヤーハーネスに接続されるカプラーのピン数を削減できることで、低コスト化を図ることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００１００７６
【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年３月９日（１９９９．３．９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１００９９６
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 允彦
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２６１９１１（Ｐ２０００−２６１９１１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年９月２２日（２０００．９．２２） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−６０９３９ |
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