JP2000261911A - 電動車両の電線統合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【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。

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１
４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〜Ｌ
ＥＤ５）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〜ＰＯＵ
Ｔ４）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（ＰＯＵＴ
５) 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（ＣＰ
Ｕ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／Ｉ
Ｎ）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。

【図面の簡単な説明】

【図１】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側面
図。

【図２】図１に示した電動アシスト付き自転車のパワー
ユニット付近の構造を示す一部断面側面図。

【図３】図１に示した電動アシスト付き自転車の操作ボ
ックスについて、その操作・表示部の外観を示す正面
図。

【図４】図１に示した電動アシスト付き自転車の操作ボ
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
各電線についての配線状態を示す配線図。

【図５】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電圧を示す説明
図。

【符号の説明】

１ 電動アシスト付き自転車（電動車両） ２ 操作ボックス １４ コントローラー １８ ワイヤーハーネス（複数の電線）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。