二輪電動車
【課題】バッテリーの電圧が満充電に近い状態で走行を開始しても、バッテリーが過充電になることを防ぎ、電力消費手段や、該電力消費手段の近傍の機器が破損することを防ぐことを課題とする。
【解決手段】車輪を駆動する電気モータと、電気モータに電力を供給するバッテリーと、電気モータに供給する電力量を増減させるアクセル装置と、電気モータとバッテリーとに繋がる第一系統と、バッテリーを迂回して電気モータに繋がる第二系統と、第一系統及び第二系統を通電可能な状態と通電不能な状態とに切り替える制御手段とを備えてなり、制御手段は、起動時のバッテリーの電圧に応じて第一系統を電気モータからバッテリーに向けて通電不能な状態にし、且つ第二系統を通電不能な状態にすることを特徴とする。
【解決手段】車輪を駆動する電気モータと、電気モータに電力を供給するバッテリーと、電気モータに供給する電力量を増減させるアクセル装置と、電気モータとバッテリーとに繋がる第一系統と、バッテリーを迂回して電気モータに繋がる第二系統と、第一系統及び第二系統を通電可能な状態と通電不能な状態とに切り替える制御手段とを備えてなり、制御手段は、起動時のバッテリーの電圧に応じて第一系統を電気モータからバッテリーに向けて通電不能な状態にし、且つ第二系統を通電不能な状態にすることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気モータで車輪を駆動させて走行する二輪電動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車輪を駆動させる電気モータと、該電気モータに電力を供給するバッテリーとを備えた二輪電動車が提供されている。
【０００３】
この種の二輪電動車は、走行時に運転者が操作するアクセル装置を備えている。該アクセル装置は、電気モータの駆動状態を変更させるもので、運転者による操作量に応じて電気モータに供給する電力量を増減させるようになっている。これにより、該二輪電動車は、アクセル装置に対する操作量に応じて加減速でき、また、アクセル装置に対する操作を解除すると電気モータへの電力の供給を停止するようになっている。
【０００４】
そして、この種の二輪電動車には、電気モータの駆動力を車輪に直接伝達するように構成され、走行中にアクセル装置に対する操作を解除したり下り坂を走行したりしたときに、惰性による走行で車輪の回転力が電気モータに伝達されるように構成されたものがある。かかる二輪電動車は、惰性による走行時に車輪の回転力で電気モータを回転させて電気モータに電力を発生させ（電気モータを回生させ）、該電気モータが発生した電力（以下、回生電力という）でバッテリーを充電できるように構成されている。そして、該二輪電動車は、バッテリーが満充電又は満充電に近い状態で充電を行うと、該バッテリーが過充電となって破損する虞があるため、バッテリーが満充電又は満充電に近い状態で回生電力がバッテリーに供給されないように構成されている。
【０００５】
具体的に説明すると、前記二輪電動車は、電気モータとバッテリーとを繋ぐ第一系統と、バッテリーを迂回して電気モータに繋がり、前記回生電力を消費する（電力を熱に換えて消費する）電力消費手段が介設された第二系統とを備えている。これに伴い、前記二輪電動車は、バッテリーの電圧の状態に応じて第一系統及び第二系統を電力を通電可能な状態と通電不能な状態とに切り替える制御手段を備えている。そして、該制御手段は、第一系統及び第二系統を電力を通電可能な状態と通電不能な状態とに切り替えるための基準として、第一基準電圧と該第一基準電圧よりも高い電圧の第二基準電圧とが設定されている。
【０００６】
そして、この種の二輪電動車は、例えば、平坦な道や上り坂を走行する場合、バッテリーからの電力供給で電気モータを駆動させるため、走行に伴う電力消費でバッテリーの電気容量（電圧）が低下するとして、走行時にバッテリーの電圧が第一基準電圧を下回ると、制御手段によって第一系統が電力を通電可能な状態に設定されるとともに、第二系統が電力を通電不能な状態に設定されるように構成されている。これにより、該二輪電動車は、第一系統が電力を通電可能な状態に設定されるとともに、第二系統が電力を通電不能な状態に設定されている状態で惰性によって走行すると、電気モータからの回生電力が第一系統を通ってバッテリーに供給され、回生電力によってバッテリーを充電できるようになっている。
【０００７】
そして、前記二輪電動車は、上述の如く、第一系統が電力を通電可能な状態に設定されるとともに、第二系統が電力を通電不能な状態に設定されている状態で惰性によって走行し続けた場合、回生電力による充電でバッテリーの電圧が上昇し続けるため、バッテリーの電圧が第二基準電圧を上回ると、制御手段によって第一系統が通電不能な状態に設定されるとともに、第二系統が電力を通電可能な状態に設定されるように構成されている。これにより、該二輪電動車は、第一系統が通電不能な状態に設定されるとともに、第二系統が電力を通電可能な状態に設定されている状態で惰性によって走行すると電気モータからの回生電力を第二系統上の電力消費手段に消費させ、電気モータに制動力を働かせる（回生ブレーキを作動させる）ようになっている。
【０００８】
また、この種の二輪電動車は、起動時におけるバッテリーの電圧が第二基準電圧未満であると、制御手段によって第一系統が電力を通電可能な状態に設定されるとともに、第二系統が電力を通電不能な状態に設定され、走行中にバッテリーの電圧が第二基準電圧を超えると制御手段によって第一系統が通電不能な状態に設定されるとともに、第二系統が電力を通電可能な状態に設定されるように構成されている。これにより、前記二輪電動車は、バッテリーの電圧が第二基準電圧未満の状態で起動すると、惰性による走行を行なったときに回生電力でバッテリーを充電し、充電に伴ってバッテリーの電圧が第二基準電圧を超えると回転電力を電力消費手段に消費させるようになっている。
【０００９】
そして、この種の二輪電動車は、上述の如く、第一系統が通電不能な状態に設定されるとともに、第二系統が電力を通電可能な状態に設定されている状態でアクセル装置を操作することによって平坦な道や上り坂を走行する場合、バッテリーからの電力供給で電気モータを駆動し、走行に伴う電力消費でバッテリーの電圧が第一基準電圧を下回ると、制御手段によって第一系統が電力を通電可能な状態に設定されるとともに、第二系統が電力を通電不能な状態に設定されるように構成されている。これにより、該二輪電動車は、次回の惰性による走行を行なったときに、電気モータからの回生電力でバッテリーを充電できるようになっている。
【００１０】
このように、この種の二輪電動車は、バッテリーの電圧に応じて第一系統及び第二系統を電力を通電可能な状態と通電不能な状態とに切り替えることで、バッテリーの過充電を防止できるとされている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−９５１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
例えば、二輪電動車の使用者が山頂に居住している場合、帰宅時に回生充電が行われることは少なく、帰宅時には電池の残量が少なくなっていることが多いので、帰宅後には充電を行い次の使用時には電池がほぼ満充電になっていることが多い。そして、次の使用時には坂道を下ることになるため、使用開始直後から回生充電が始まる。
【００１３】
そのため、上記のような二輪電動車では、上記坂道が長く続くと、電力消費手段が長時間に亘って熱を発生させ続けることになり、電力消費手段から発生する熱の影響によって電力消費手段が破損するだけでなく、電力消費手段の近傍に配置された基板やコントローラ等の各種機器も破損する虞がある。
【００１４】
このような問題を解決するには、電力消費手段の電気抵抗を大きくして熱容量を大きくすることや、電力消費手段に放熱フィンを取り付けて該電力消費手段の放熱性能を向上させることが考えられるが、前記二輪電動車は、基板やコントローラ等の各種機器を搭載できるスペースが限られているため、電力消費手段が大型になる構成を採用することができない。
【００１５】
また、前記第二系統に電力が供給されている状態で、回生電力を消費させる際に発生する熱の影響によって前記電力消費手段や、該電力消費手段の近傍に配置された基板やコントローラ等の各種機器が破損する虞がある場合に、予め第二系統を通電不能な状態に設定する（回生電力を第二系統に通電させないようにする）ことも考えられるが、このようにすると、電気モータからの回生電流の行き場がなくなり、モータの破損を惹き起こす。
【００１６】
そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、バッテリーの電圧が満充電に近い状態で走行を開始しても、バッテリーが過充電になることを防ぐことができ、電力消費手段や、該電力消費手段の近傍に配置された機器が破損することを防ぐことのできる二輪電動車を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る二輪電動車は、車輪を直接駆動する電気モータと、該電気モータに電力を供給するバッテリーと、操作量に応じて前記電気モータに供給する電力量を増減させるアクセル装置と、電気モータとバッテリーとに繋がる第一系統と、バッテリーを迂回して電気モータに繋がる第二系統と、バッテリーの電圧の状態に応じて第一系統及び第二系統を通電可能な状態と通電不能な状態とに切り替えるスイッチ手段とを備え、
さらに前記電気モータはモータの回生可能動作と非回生動作を切り替えるモータの駆動制御手段を備え、
バッテリーはバッテリーを構成する各単電池の電圧を検出してその検出電圧を前記スイッチ手段に出力する電圧監視手段を備え、
前記第二系統は電気モータから発生する回生電力を熱に換えて消費するための電力消費手段を備え、
前記スイッチ手段は、第一系統及び第二系統を通電可能な状態と通電不能な状態とに切り替えるための基準として第一基準電圧と該第一基準電圧よりも低い電圧の第一復帰基準電圧とが設定され、バッテリーを構成するいずれかの単電池の電圧が第一基準電圧を上回ると第一系統のバッテリーが充電される方向の経路を通電不能な状態にすると共に第二系統を通電可能な状態にするように切り替え動作し、この動作の後でバッテリーを構成するいずれかの単電池の電圧が第一復帰基準電圧以下になると第一系統を通電可能な状態にすると共に第二系統を通電不能な状態にするように切り替え動作し、
前記駆動制御手段は、モータを回生可能動作と非回生動作に切り替えるための基準として第二基準電圧と該第二基準電圧よりも高い第三基準電圧と、第三基準電圧よりも低い電圧の第二復帰基準電圧とが設定され、
起動時にバッテリーの電圧が第二基準電圧以下であるとモータを回生可能動作とし、起動時にバッテリーの電圧が第二基準電圧を越えているとモータを非回生動作とし、この後にバッテリーの電圧が第二基準電圧以下となるとモータを回生可能動作とし、
回生可能動作中に第三基準電圧を越えるとモータを非回生動作とし、第三基準電圧を越えてモータが非回生動作となった後に第二復帰基準電圧以下になるとモータを回生可能動作とする、
ことを特徴とする。
【００１８】
上記構成の二輪電動車は、スイッチ手段がバッテリーを構成するいずれかの単電池の電圧が第一基準電圧を上回ると第一系統のバッテリーが充電される方向の経路を通電不能な状態にすると共に第二系統を通電可能な状態にするように切り替え動作して、単電池の過充電を防止すると共に、放電は可能な状態にして過充電状態の速やかな解消を可能にしている。
そして、この動作の後にバッテリーを構成するいずれかの単電池の電圧が第一復帰基準電圧以下になると第一系統を通電可能な状態にすると共に第二系統を通電不能な状態にするように切り替え動作して、電力消費手段の発熱を極力少なくする。
【００１９】
また、前記駆動制御手段が、起動時にバッテリーの電圧が第二基準電圧以下であるとモータを回生可能動作とし、起動時にバッテリーの電圧が第二基準電圧を越えているとモータを非回生動作とするので、バッテリーが満充電状態や満充電状態に近い状態の場合には回生充電が行われないために、山頂から下り始めるような場合であっても、下り始めてすぐにスイッチ手段が動作して電力消費手段が発熱を始めることが防がれ、電力消費手段の過度の昇温を防止できる。
【００２０】
さらに、バッテリー残量が多いときには最初から回生動作が働かないので、山頂から長い坂道を下り始めたような場合であっても、下り坂の途中で回生動作が停止して回生ブレーキが突然働かなくなるということが少なくなる。
【００２１】
また、回生可能動作中に第三基準電圧を越えるとモータが非回生動作となり、第三基準電圧を越えてモータが非回生動作となった後に第二復帰基準電圧以下になるとモータが回生可能動作に戻るので、回生電流が吸収されなくなってもモータの破損が抑制され、さらに、電池の過充電も防止される。
【００２２】
前記スイッチ手段は、バッテリーを構成するいずれかの単電池の電圧が第一基準電圧を上回ると第一系統のバッテリーが充電される方向の経路を通電不能な状態にするようにしているが、第一系統を両方向で通電不能とする構成としても良い。この場合、単電池の電圧が第一復帰基準電圧以下になるのに上記構成より時間を要することになる。
【００２３】
前記スイッチ手段の第一基準電圧は、バッテリーを構成する単電池の満充電電圧を上回り、かつ、単電池の安全性を損なわない電圧に設定するのが好ましく、第一復帰基準電圧は、電力消費手段の動作をできるだけ短くするという観点から、単電池の満充電電圧以下とするのが好ましい。
【００２４】
前記駆動制御手段の第二基準電圧は、バッテリーを構成する単電池の満充電電圧の合計に対応するバッテリーの満充電電圧よりも小さい電圧とし、その差は回生充電効率と連続回生充電時間とを考慮して、想定走行条件の下で満充電となるまでに余裕のある電圧値とする。さらに、第一復帰基準電圧の合計に対応するバッテリー電圧よりも小さくするのが良い。第一復帰基準電圧は満充電にできるだけ近い値とするのが好ましく、これに対して、第二基準電圧は下り坂の途中で電池が満充電になって回生動作が停止することを避けるようにする必要があるためである。
さらに、単電池を複数組み合わせて構成しているバッテリーでは、単電池のばらつきがあるため、ばらつきがあっても条件が同じにならないようにする必要があるからである。
【００２５】
前記駆動制御手段の第三基準電圧は、バッテリーを構成する単電池の電圧に関係する第一基準電圧の合計に対応するバッテリー電圧よりも大きい電圧とするのが好ましい。これは、単電池を複数組み合わせて構成しているバッテリーでは単電池のばらつきがあるため、ばらつきがあっても条件が同じにならないようにするためであり、スイッチ手段による過充電防止に対するさらなる安全装置として機能するからである。
この電圧の大きさは、モータの破損を招かないようにモータを構成する部品の耐圧を考慮して決定し、さらには、電池の過充電による破損を防止できる電圧とするのが良い。
【００２６】
前記駆動制御手段の第二復帰基準電圧は、第二基準電圧と同様の理由により、第一復帰基準電圧の合計に対応するバッテリー電圧よりも小さくするのが良く、回生電力をできるだけ多く回収するために第二基準電圧より大きい方が良い。
【発明の効果】
【００２７】
以上のように、本発明の回生充電機能付二輪電動車によれば、バッテリーの電圧が満充電に近い状態で走行を開始しても、バッテリーが過充電になることを防ぐことができ、電力消費手段や、該電力消費手段の近傍に配置された機器が破損することを防ぐことができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る二輪電動車の斜視図を示す。
【図２】同実施形態に係る二輪電動車の側面図を示す。
【図３】同実施形態に係る二輪電動車の正面図を示す。
【図４】同実施形態に係る二輪電動車の電力系統図を示す。
【図５】同実施形態に係る二輪電動車を走行させたときのバッテリー電圧の推移を示す。
【図６】同実施形態に係る二輪電動車を走行させたときのバッテリー電圧の推移を示す。
【図７】同実施形態に係るバッテリー電圧の推移を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の一実施形態に係る二輪電動車について、添付図面を参照しつつ説明する。
【００３０】
本実施形態に係る二輪電動車は、図１及び図２に示す如く、前輪２及び後輪３を一輪ずつ備えるとともに、後輪３の両側に上下動可能な一対の補助輪４，４を備えている。そして、該二輪電動車１は、前輪２及び後輪３のうち、少なくとも前輪２が電気モータＭ１，Ｍ２で駆動するように構成され、ハンドル（後述するハンドルバー７）の操作で前輪２を操舵するように構成されている。
【００３１】
具体的に説明すると、本実施形態に係る二輪電動車１は、運転者が着座するシート部５０の取り付けられた車体フレーム５と、該車体フレーム５の前部に対して縦方向に延びる軸線回りで回転自在に取り付けられたフロントフォーク６と、該フロントフォーク６の上端側に連結されたハンドルバー７と、前記フロントフォーク６の下端部に対して前記縦方向と直交する方向（以下、横方向）に延びる軸線回りで回転可能に取り付けられた前輪２と、前記車体フレーム５の後部に対して横方向に延びる軸線を支点にして上下方向に揺動可能に取り付けられたスイングアーム８と、車体フレーム５及びスイングアーム８に懸架されたリアサスペンション９と、前記スイングアーム８に対して横方向に延びる軸線回りで回転可能に取り付けられた後輪３とを備えている。
【００３２】
そして、前記二輪電動車１は、上述の如く、一対の補助輪４，４を備えており、各補助輪４，４はスイングアーム８に対して上下方向に揺動可能に取り付けられた補助アーム８０に支持されている。該補助アーム８０は、スイングアーム８の回転軸と略平行な回転軸を中心にして回転可能に構成されている。そして、補助輪４，４は、前記補助アーム８０に対して横方向に延びる軸回りで回転自在に構成されている。
【００３３】
さらに、前記二輪電動車１は、図３に示すように補助アーム８０とスイングアーム８との間に独立懸架装置（以下、補助サスペンションという）８１が介装され、一対の補助輪４，４のそれぞれが補助サスペンション８１の付勢力で下方に押し下げられて路面に接触し、また、路面の起伏に応じて上下動するようになっている。
【００３４】
これにより、前記二輪電動車１は、旋回等を円滑に行えるようにした上で転倒防止が図られている。なお、本実施形態に係る二輪電動車１は、一対の補助輪４，４が後輪３の両側に配置されることで、後輪３が三つあるように見えるが（図１参照）、ここで言う後輪３は駆動を受ける車輪のことを意味しており、回転自在な補助輪４，４は後輪３には含まれない。
【００３５】
そして、本実施形態に係る二輪電動車１は、図１、図２、及び図４に示す如く、前記車輪（前輪２、及び後輪３）を駆動させる電気モータＭ１，Ｍ２と、該電気モータＭ１，Ｍ２に電力を供給するバッテリー１０とを備えている。また、本実施形態に係る二輪電動車１は、運転者の操作量に応じてバッテリー１０から電気モータＭ１，Ｍ２に供給する電力量を増減させるアクセル装置１６を備えている。
【００３６】
前記電気モータＭ１，Ｍ２は、図１及び図２に示す如く、前輪２及び後輪３の回転中心に組み込まれたインホイールモータによって構成されている。該インホイールモータＭ１，Ｍ２は、バッテリー（直流電源）１０からの電力供給で制御駆動できれば、直流モータ又は交流モータの何れであってもよく、出力を考慮すれば、モータ効率が高効率で出力が高出力な永久磁石型同期モータを採用することが好ましい。
【００３７】
また、前記インホイールモータＭ１，Ｍ２は、自身の駆動力を前輪２及び後輪３に直接伝達するように構成されている。これにより、前記インホイールモータＭ１，Ｍ２は、前輪２，後輪３の回転力が伝達されて回転すると、電力（以下、回生電力という）を発生させる。
【００３８】
前記バッテリー１０は、複数のセル(単電池、図示しない)が直列に接続されることによって構成されている。また、前記バッテリー１０は、セルの数を特に問うものではないが、本実施形態では、１０個のセル（単電池）が直列に接続されており、満充電時の電圧が４１Ｖとなるように構成されている。さらに、本実施形態に係るバッテリー１０は、後輪３の上方に配置されバッテリーボックス１１に収容されている。
【００３９】
前記アクセル装置１６は、ハンドルバー７に取り付けられている。そして、前記アクセル装置１６は、ハンドルバー７の一端部に装着されたスロットル１６０を備えており、該スロットル１６０をハンドルバー７の一端部の延びる方向の軸線回りで回転可能に構成されている。本実施形態に係る二輪電動車１は、スロットル１６０を回転させると、スロットル１６０の回転量（操作量）に応じてバッテリー１０からインホイールモータＭ１、Ｍ２に供給する供給電力の電力量を増減させるように構成されている。
【００４０】
なお、本実施形態において、加速を行うべく軸線周りの一方側に（手前側に）スロットル１６０を回転させることをスロットル１６０を開くといい、スロットル１６０を軸線周りの他方側に（図面奥側に）回転させることをスロットル１６０を閉じるということとする。
【００４１】
本実施形態に係る二輪電動車１は、図４に示す如く、インホイールモータＭ１，Ｍ２とバッテリー１０とを繋ぐ第一系統１２と、バッテリー１０を迂回してインホイールモータＭ１，Ｍ２に繋がる第二系統１３とを備えている。これに伴い、前記二輪電動車１は、バッテリー１０の電圧の状態に応じて第一系統１２及び第二系統１３を通電可能な状態と通電不能な状態とに切り替える制御手段１４を備えている。本実施形態に係るスイッチ手段１４は、図１，図２に示す如く、バッテリーボックス１１に隣接して配置された制御ボックス１５に収容されている。また、本実施形態に係るスイッチ手段１４は、基板で構成されており、第一系統１２及び第二系統１３の一部が配置されている。なお、本実施形態に係る二輪電動車１は、インホイールモータＭ１，Ｍ２とバッテリー１０が駆動制御手段１８を介して第一系統１２と、第二系統１３とに接続されている。
【００４２】
具体的に説明すると、前記第一系統１２は、図４に示す如く、インホイールモータＭ１，Ｍ２からバッテリー１０に向けて通電可能な状態と通電不能な状態とに切り替えるための充電スイッチ１４０と、バッテリー１０からインホイールモータＭ１，Ｍ２に向けて通電可能な状態と通電不能な状態とに切り替えるための供給スイッチ１４１が設けられている。
【００４３】
前記充電スイッチ１４０は、バッテリー１０からインホイールモータＭ１，Ｍ２に向けて通電可能で且つインホイールモータＭ１，Ｍ２からバッテリー１０に向けても通電可能なオン状態と、バッテリー１０からインホイールモータＭ１，Ｍ２に向けて通電可能で且つインホイールモータＭ１，Ｍ２からバッテリー１０に向けて通電不能なオフ状態とに切り替わることができるように構成されている。
【００４４】
前記供給スイッチ１４１は、バッテリー１０からインホイールモータＭ１，Ｍ２に向けて通電可能で且つインホイールモータＭ１，Ｍ２からバッテリー１０に向けても通電可能なオン状態と、バッテリー１０からインホイールモータＭ１，Ｍ２に向けて通電不能で且つインホイールモータＭ１，Ｍ２からバッテリー１０に向けて通電可能なオフ状態とに切り替わることができるように構成されている。
【００４５】
前記第二系統は、インホイールモータＭ１，Ｍ２から電力消費手段１３０に向けて通電可能な状態と通電不能な状態とに切り替えるための消費スイッチ１４２が設けられている。また、前記第二系統１３は、インホイールモータＭ１，Ｍ２から発生する回生電力を消費する電力消費手段１３０を備えている。本実施形態における二輪電動車１は、電力消費手段１３０として、抵抗器が採用されており、インホイールモータＭ１，Ｍ２からの回生電力を熱に換えて消費することができるように構成されている。
【００４６】
前記消費スイッチ１４２は、インホイールモータＭ１，Ｍ２から電力消費手段１３０に向けて通電可能なオン状態と、インホイールモータＭ１，Ｍ２から電力消費手段１３０に向けて通電不能なオフ状態とに切り替わることができるように構成されている。
【００４７】
本実施形態に係るスイッチ手段１４は、上述のように、第一系統１２及び第二系統１３の一部が配置されており、充電スイッチ１４０と、供給スイッチ１４１と、消費スイッチ１４２とが取付けられている。これに伴い、本実施形態に係るスイッチ手段１４は、バッテリー１０のセル電圧に応じて充電スイッチ１４０、供給スイッチ１４１、消費スイッチ１４２のそれぞれを制御するスイッチ切替手段１４３を備えている。そして、本実施形態に係るスイッチ手段１４は、第一系統１２及び第二系統１３を通電可能な状態と通電不能な状態とに切り替えるための基準として第一基準電圧と該第一基準電圧よりも低い電圧の第一復帰基準電圧とが設定されている。なお、本実施形態に係るスイッチ手段１４は、第一基準電圧が4.15Ｖに設定され、第一復帰基準電圧が4.1Ｖに設定されている。
【００４８】
本実施形態に係る二輪電動車１は、バッテリー１０のセル電圧を検知する電圧検知手段１４４を備えており、該電圧検知手段１４４が検知したバッテリー１０のセル電圧に基づいてスイッチ切替手段１４３が充電スイッチ１４０、供給スイッチ１４１、消費スイッチ１４２のそれぞれを制御するように構成されている。なお、電圧検知手段１４４はバッテリー10に内蔵された電圧監視手段からの信号により電圧を検知する。本実施形態に係る電圧検知手段１４４は、スイッチ手段１４に組み込まれている。また、本実施形態に係る電圧検知手段１４４は、バッテリー１０を構成する各セルの電圧を検知している。
【００４９】
本実施形態に係る駆動制御手段１８は、バッテリー１０の電圧を検知しており、検知したバッテリー１０の電圧に応じてモータを回生可能動作と非回生動作に切り替えるための基準として、第二基準電圧と該第二基準電圧よりも高い第三基準電圧と、第三基準電圧よりも低い電圧の第二復帰基準電圧とが設定されており、第二基準電圧は40V、第三基準電圧は44V、第二復帰基準電圧は40.5Vに設定されている。
【００５０】
前記二輪電動車１は、起動時におけるバッテリー１０の電圧が第二基準電圧以下であると、駆動制御手段18がインホイールモータＭ１，Ｍ２を回生可能動作とする。このとき、セル電圧は、通常、第一基準電圧以下となるため、スイッチ手段１４（スイッチ切替手段１４３）は、充電スイッチ１４０及び供給スイッチ１４１をオン状態に設定し、消費スイッチ１４２をオフ状態に設定する。
【００５１】
前記二輪電動車１は、起動時におけるバッテリー１０の電圧が第二基準電圧を超えていると、駆動制御手段18がインホイールモータＭ１，Ｍ２を非回生動作とする。そして、走行開始によりバッテリー電圧が低下し、第二基準電圧以下となると、インホイールモータＭ１，Ｍ２を回生可能動作とする。
このときもスイッチ手段１４（スイッチ切替手段１４３）は、セル電圧に応じて動作する。
【００５２】
回生可能動作の状態で走行して回生充電が行われてセル電圧が上昇し、第一基準電圧を超えると、スイッチ手段１４（スイッチ切替手段１４３）は、消費スイッチ１４２をオン状態にした後、充電スイッチ１４０をオフ状態（供給スイッチ１４１はオン状態のまま）にする。これによりセルの過充電は防止され、回生電流の過渡的な遮断も防止される。
【００５３】
この状態で回生動作が終了すると、電池からの放電が電力消費手段130により速やかに行われてセル電圧が低下し、第一復帰基準電圧以下になると、スイッチ手段１４（スイッチ切替手段１４３）は、充電スイッチ１４０をオン状態（供給スイッチ１４１はオン状態のまま）にし、その後、消費スイッチ１４２をオフ状態に設定する。これにより、回生電流の過渡的な遮断が防止されつつ、充電可能な状態に復帰する。
【００５４】
なお、回生動作中にスイッチ手段14が機能しない等の理由でバッテリー電圧が急上昇した場合には、第三基準電圧を超えると駆動制御手段１８はインホイールモータＭ１，Ｍ２を非回生動作とし、これ以上の電池電圧上昇を防止すると共にモータ自身の破損を防止する。そして、バッテリー消費により、第二復帰基準電圧以下になると、駆動制御手段１８はインホイールモータＭ１，Ｍ２を回生可能動作とする。
【００５５】
本実施形態に係る二輪電動車１は、前記ハンドルに取付けられているブレーキレバーを引き操作することによって、前輪２及び後輪３の制動を行うことができるブレーキ手段１７を備えている（図１及び図２では省略）。さらに、本実施形態に係る二輪電動車１は、前記アクセル装置１６や、ブレーキ手段１７の状態に応じてインホイールモータＭ１、Ｍ２の駆動状態を設定する駆動制御手段１８を備えている。
【００５６】
前記ブレーキ手段（例えば、ドラムブレーキ）１７は、前輪２及び後輪３のそれぞれに組み込まれており、ブレーキレバーを引き操作することで制動できるようになっている。また、前記ブレーキ手段１７は、前輪２及び後輪３の制動を行なっていることを駆動制御手段１８に通知するための制動通知手段１７０を備えており、ブレーキレバーが引き操作されている間、該制動通知手段１７０が駆動制御手段１８に信号を送信し続けるように構成されている。
【００５７】
また、本実施形態に係る二輪電動車１は、パーキングブレーキレバー（図示しない）を備えており、該パーキングブレーキレバーに対する操作を行うことで前輪２又は後輪３（本実施形態においては後輪３）のブレーキ手段１７が機能し、駐車時に前輪２又は後輪３（本実施形態においては後輪３）の回転を規制できるようになっている。そして、本実施形態に係る二輪電動車１は、前記駆動制御手段１８がフロントフォーク６（前輪２）の上方に配置された駆動制御ボックス１９に収容されている。
【００５８】
そして、前記駆動制御手段１８は、アクセル装置１６が操作されると、該アクセル装置１６の操作量（回転量）に応じてバッテリー１０から電力が供給され、インホイールモータＭ１，Ｍ２を該電力（スロットル１６０の回転量）に応じた出力に設定するように構成されている。
【００５９】
さらに、前記駆動制御手段１８は、制動通知手段１７０から送信された信号を受信している間、バッテリー１０からインホイールモータＭ１，Ｍ２への電力供給を停止させるように構成されている。
【００６０】
本実施形態に係る二輪電動車１は、以上の通りであり、次に、該二輪電動車１（制御手段１４）の電力の制御について添付図面を参照しつつ説明する。なお、セル電圧のばらつきはないものとする。
【００６１】
図４、図５、図６及び図７を参照しつつ説明する。起動時におけるバッテリー１０の電圧が第二基準電圧Ｖ２以下になっていると、駆動制御手段18が、インホイールモータＭ１，Ｍ２を回生充電可能動作とする。このとき、セル電圧は、第一基準電圧Ｖ１以下となっているため、充電スイッチ１４０及び供給スイッチ１４１がオン状態に設定され、消費スイッチ１４２がオフ状態に設定され、アクセル装置１６に対する操作を解除したり、ブレーキ手段１７を操作したり、下り坂を走行したりすることによって惰性で走行すると、インホイールモータＭ１，Ｍ２が前輪２及び後輪３の回転力によって回転するため、インホイールモータＭ１，Ｍ２からの回生電力がバッテリー１０に供給される。これにより、前記バッテリー１０は、インホイールモータＭ１，Ｍ２からの回生電力によって充電される。
【００６２】
さらに、惰性による走行を続行すると、バッテリー１０の電圧が上昇し続ける（図５における時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの区間を参照）。そして、スイッチ手段１４（スイッチ切替手段１４３）は、セル電圧が第二基準電圧Ｖ２/１０（セル電圧はこの値の10分の一、従って基準電圧もＶ２の10分の一となるが、説明のため図ではバッテリー電圧に換算して記載している）を上回ると、消費スイッチ１４２をオン状態に設定した後に、充電スイッチ１４０をオフ状態に設定する。これにより、前記二輪電動車１は、スイッチ手段１４（スイッチ切替手段１４３）によって、第二系統１３がインホイールモータＭ１，Ｍ２から電力消費手段１３０に向けて通電可能な状態に設定された後に、第一系統１２がバッテリー１０からインホイールモータＭ１，Ｍ２に向けて通電可能にされつつインホイールモータＭ１，Ｍ２からバッテリー１０に向けて通電不能な状態に設定される。
【００６３】
そして、前記二輪電動車１は、消費スイッチ１４２がオン状態に設定され、充電スイッチ１４０がオフ状態に設定された状態で惰性によって走行すると、インホイールモータＭ１，Ｍ２からの回生電力が第二系統１３上の電力消費手段１３０によって消費される。これにより、前記二輪電動車１は、インホイールモータＭ１，Ｍ２からの回生電力によってバッテリー１０が充電されないように（バッテリー１０の電圧を上昇させないように）することができる（図５における時刻Ｔ２からＴ３までの区間を参照）。
【００６４】
さらに、前記二輪電動車１は、供給スイッチ１４１がオン状態に設定されている（第一系統１２をバッテリー１０からインホイールモータＭ１，Ｍ２に向けて通電可能にしつつインホイールモータＭ１，Ｍ２からバッテリー１０に向けて通電不能な状態に設定されている）ため、例えば、惰性による走行を終えた後に平坦な道や上り坂を走行する際に、アクセル装置１６を開くと、バッテリー１０からの電力供給でインホイールモータＭ１，Ｍ２を駆動させることができる。これにより、前記二輪電動車１は、惰性による走行を終えた後に、平坦な道や上り坂を走行するに伴って、バッテリー１０の電圧が低下する（図５における時刻Ｔ３からＴ４までの区間を参照）。
【００６５】
そして、前記スイッチ手段１４（スイッチ切替手段１４３）は、走行時にバッテリー１０の電圧が第一基準電圧Ｖ１/１０を下回り、第一復帰基準電圧（Ｖ２/１０とＶ１/１０の間の電圧、図示していない）を下回ると、充電スイッチ１４０をオン状態に設定した後に、消費スイッチ１４２をオフ状態に設定する。これにより、前記二輪電動車１は、第一系統１２がバッテリー１０からインホイールモータＭ１，Ｍ２に向けて通電可能にされつつインホイールモータＭ１，Ｍ２からバッテリー１０に向けても通電可能な状態に設定された後に、第二系統１３が通電不能な状態に設定されるため、惰性による走行を行なったときに、インホイールモータＭ１，Ｍ２からの回生電力でバッテリー１０を充電することができる。
【００６６】
バッテリー１０の電圧が第二基準電圧Ｖ２以上で且つ第三基準電圧Ｖ３未満の状態で起動した場合は、駆動制御手段18はインホイールモータＭ１，Ｍ２を非回生動作とする。図6の状態の場合、スイッチ手段１４（スイッチ切替手段１４３）は、供給スイッチ１４１と充電スイッチ１４０をオン状態に設定し、消費スイッチ１４２をオフ状態に設定しているが、非回生動作となっているため、充電は行われずバッテリー１０の電圧は低下する（図６における時刻Ｔ５からＴ６までの区間を参照）。そして、バッテリー１０の電圧が第二基準電圧Ｖ２以下となると、駆動制御手段１８はモータを回生可能動作とし、以後の動作は上記説明の動作と同じになる。
【００６７】
なお、前記二輪電動車１は、第一系統１２がバッテリー１０からインホイールモータＭ１，Ｍ２に向けて通電可能にされつつインホイールモータＭ１，Ｍ２からバッテリー１０に向けても通電可能な状態に設定され、且つ第二系統が通電不能な状態に設定されている状態から、第一系統１２がバッテリー１０からインホイールモータＭ１，Ｍ２に向けて通電可能にされつつインホイールモータＭ１，Ｍ２からバッテリー１０に向けて通電不能な状態に設定され、且つ第二系統が通電可能な状態に設定される場合、スイッチ手段１４（スイッチ切替手段１４３）が消費スイッチ１４２をオン状態に設定した後に、充電スイッチ１４０をオフ状態に設定するため、インホイールモータＭ１，Ｍ２に第一系統１２及び第二系統１３が繋がっていない状態になることを防ぐことができる。これにより、インホイールモータＭ１，Ｍ２から発生した回生電力が駆動制御手段１８に蓄積されることが原因となって、該駆動制御手段１８が故障することを防ぐことができる。
【００６８】
さらに、前記二輪電動車１は、第一系統１２がバッテリー１０からインホイールモータＭ１，Ｍ２に向けて通電可能にされつつインホイールモータＭ１，Ｍ２からバッテリー１０に向けて通電不能な状態に設定され、且つ第二系統が通電可能な状態に設定されている状態から、第一系統１２がバッテリー１０からインホイールモータＭ１，Ｍ２に向けて通電可能にされつつインホイールモータＭ１，Ｍ２からバッテリー１０に向けても通電可能な状態に設定され、且つ第二系統が通電不能な状態に設定されている状態にされる場合、スイッチ手段１４（スイッチ切替手段１４３）が充電スイッチ１４０をオン状態に設定した後に、消費スイッチ１４２をオフ状態に設定するため、インホイールモータＭ１，Ｍ２に第一系統１２及び第二系統１３が接続されていない状態になることを防ぐことができる。これにより、インホイールモータＭ１，Ｍ２から発生した回生電力が駆動制御手段１８に蓄積されることが原因となって、該駆動制御手段１８が故障することを防ぐことができる。
【００６９】
起動時におけるバッテリー１０の電圧が第二基準電圧Ｖ１以下になっている場合について、さらに図７を用いて説明する。回生充電が進みバッテリー電圧が上昇した場合、通常であれば、第一基準電圧Ｖ２/１０を上回った時点で回生充電が停止してバッテリーの電圧上昇が停止するが、バッテリー１０に異常な電力が供給されることによって、該バッテリー１０の電圧が第三基準電圧Ｖ３以上になった場合（図７の時刻Ｔ７から時刻Ｔ８の区間を参照）、駆動制御手段１８によってインホイールモータＭ１，Ｍ２が非回生動作とされる。これにより、上記構成の二輪電動車１は、異常な電力がバッテリー１０や電力消費手段１３０に供給され続けることを防ぐことができ、バッテリー１０や、電力消費手段１３０、モータの破損を防止することができる。そして、第二復帰基準電圧Ｖ４以下になったところで、駆動制御手段１８はインホイールモータＭ１，Ｍ２を回生可能動作に戻す。
【符号の説明】
【００７０】
１…二輪電動車、２…前輪、３…後輪、４…補助輪、５…車体フレーム、６…フロントフォーク、７…ハンドルバー、８…スイングアーム、９…リアサスペンション、１０…バッテリー、１１…バッテリーボックス、１２…第一系統、１３…第二系統、１４…スイッチ手段、１５…制御ボックス、１６…アクセル装置、１７…ブレーキ手段、１８…駆動制御手段、１９…駆動制御ボックス、５０…シート部、８０…補助アーム、８１…補助サスペンション、１３０…電力消費手段、１３０…回生電力消費手段、１４０…充電スイッチ、１４１…供給スイッチ、１４２…消費スイッチ、１４３…スイッチ切替手段、１４４…電圧検知手段、１６０…スロットル、１７０…制動通知手段、Ｍ１，Ｍ２…インホイールモータ、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８…時刻、Ｖ１…第一基準電圧，Ｖ２…第二基準電圧×１０，Ｖ３…第三基準電圧，Ｖ４…第二復帰基準電圧
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気モータで車輪を駆動させて走行する二輪電動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車輪を駆動させる電気モータと、該電気モータに電力を供給するバッテリーとを備えた二輪電動車が提供されている。
【０００３】
この種の二輪電動車は、走行時に運転者が操作するアクセル装置を備えている。該アクセル装置は、電気モータの駆動状態を変更させるもので、運転者による操作量に応じて電気モータに供給する電力量を増減させるようになっている。これにより、該二輪電動車は、アクセル装置に対する操作量に応じて加減速でき、また、アクセル装置に対する操作を解除すると電気モータへの電力の供給を停止するようになっている。
【０００４】
そして、この種の二輪電動車には、電気モータの駆動力を車輪に直接伝達するように構成され、走行中にアクセル装置に対する操作を解除したり下り坂を走行したりしたときに、惰性による走行で車輪の回転力が電気モータに伝達されるように構成されたものがある。かかる二輪電動車は、惰性による走行時に車輪の回転力で電気モータを回転させて電気モータに電力を発生させ（電気モータを回生させ）、該電気モータが発生した電力（以下、回生電力という）でバッテリーを充電できるように構成されている。そして、該二輪電動車は、バッテリーが満充電又は満充電に近い状態で充電を行うと、該バッテリーが過充電となって破損する虞があるため、バッテリーが満充電又は満充電に近い状態で回生電力がバッテリーに供給されないように構成されている。
【０００５】
具体的に説明すると、前記二輪電動車は、電気モータとバッテリーとを繋ぐ第一系統と、バッテリーを迂回して電気モータに繋がり、前記回生電力を消費する（電力を熱に換えて消費する）電力消費手段が介設された第二系統とを備えている。これに伴い、前記二輪電動車は、バッテリーの電圧の状態に応じて第一系統及び第二系統を電力を通電可能な状態と通電不能な状態とに切り替える制御手段を備えている。そして、該制御手段は、第一系統及び第二系統を電力を通電可能な状態と通電不能な状態とに切り替えるための基準として、第一基準電圧と該第一基準電圧よりも高い電圧の第二基準電圧とが設定されている。
【０００６】
そして、この種の二輪電動車は、例えば、平坦な道や上り坂を走行する場合、バッテリーからの電力供給で電気モータを駆動させるため、走行に伴う電力消費でバッテリーの電気容量（電圧）が低下するとして、走行時にバッテリーの電圧が第一基準電圧を下回ると、制御手段によって第一系統が電力を通電可能な状態に設定されるとともに、第二系統が電力を通電不能な状態に設定されるように構成されている。これにより、該二輪電動車は、第一系統が電力を通電可能な状態に設定されるとともに、第二系統が電力を通電不能な状態に設定されている状態で惰性によって走行すると、電気モータからの回生電力が第一系統を通ってバッテリーに供給され、回生電力によってバッテリーを充電できるようになっている。
【０００７】
そして、前記二輪電動車は、上述の如く、第一系統が電力を通電可能な状態に設定されるとともに、第二系統が電力を通電不能な状態に設定されている状態で惰性によって走行し続けた場合、回生電力による充電でバッテリーの電圧が上昇し続けるため、バッテリーの電圧が第二基準電圧を上回ると、制御手段によって第一系統が通電不能な状態に設定されるとともに、第二系統が電力を通電可能な状態に設定されるように構成されている。これにより、該二輪電動車は、第一系統が通電不能な状態に設定されるとともに、第二系統が電力を通電可能な状態に設定されている状態で惰性によって走行すると電気モータからの回生電力を第二系統上の電力消費手段に消費させ、電気モータに制動力を働かせる（回生ブレーキを作動させる）ようになっている。
【０００８】
また、この種の二輪電動車は、起動時におけるバッテリーの電圧が第二基準電圧未満であると、制御手段によって第一系統が電力を通電可能な状態に設定されるとともに、第二系統が電力を通電不能な状態に設定され、走行中にバッテリーの電圧が第二基準電圧を超えると制御手段によって第一系統が通電不能な状態に設定されるとともに、第二系統が電力を通電可能な状態に設定されるように構成されている。これにより、前記二輪電動車は、バッテリーの電圧が第二基準電圧未満の状態で起動すると、惰性による走行を行なったときに回生電力でバッテリーを充電し、充電に伴ってバッテリーの電圧が第二基準電圧を超えると回転電力を電力消費手段に消費させるようになっている。
【０００９】
そして、この種の二輪電動車は、上述の如く、第一系統が通電不能な状態に設定されるとともに、第二系統が電力を通電可能な状態に設定されている状態でアクセル装置を操作することによって平坦な道や上り坂を走行する場合、バッテリーからの電力供給で電気モータを駆動し、走行に伴う電力消費でバッテリーの電圧が第一基準電圧を下回ると、制御手段によって第一系統が電力を通電可能な状態に設定されるとともに、第二系統が電力を通電不能な状態に設定されるように構成されている。これにより、該二輪電動車は、次回の惰性による走行を行なったときに、電気モータからの回生電力でバッテリーを充電できるようになっている。
【００１０】
このように、この種の二輪電動車は、バッテリーの電圧に応じて第一系統及び第二系統を電力を通電可能な状態と通電不能な状態とに切り替えることで、バッテリーの過充電を防止できるとされている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−９５１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
例えば、二輪電動車の使用者が山頂に居住している場合、帰宅時に回生充電が行われることは少なく、帰宅時には電池の残量が少なくなっていることが多いので、帰宅後には充電を行い次の使用時には電池がほぼ満充電になっていることが多い。そして、次の使用時には坂道を下ることになるため、使用開始直後から回生充電が始まる。
【００１３】
そのため、上記のような二輪電動車では、上記坂道が長く続くと、電力消費手段が長時間に亘って熱を発生させ続けることになり、電力消費手段から発生する熱の影響によって電力消費手段が破損するだけでなく、電力消費手段の近傍に配置された基板やコントローラ等の各種機器も破損する虞がある。
【００１４】
このような問題を解決するには、電力消費手段の電気抵抗を大きくして熱容量を大きくすることや、電力消費手段に放熱フィンを取り付けて該電力消費手段の放熱性能を向上させることが考えられるが、前記二輪電動車は、基板やコントローラ等の各種機器を搭載できるスペースが限られているため、電力消費手段が大型になる構成を採用することができない。
【００１５】
また、前記第二系統に電力が供給されている状態で、回生電力を消費させる際に発生する熱の影響によって前記電力消費手段や、該電力消費手段の近傍に配置された基板やコントローラ等の各種機器が破損する虞がある場合に、予め第二系統を通電不能な状態に設定する（回生電力を第二系統に通電させないようにする）ことも考えられるが、このようにすると、電気モータからの回生電流の行き場がなくなり、モータの破損を惹き起こす。
【００１６】
そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、バッテリーの電圧が満充電に近い状態で走行を開始しても、バッテリーが過充電になることを防ぐことができ、電力消費手段や、該電力消費手段の近傍に配置された機器が破損することを防ぐことのできる二輪電動車を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る二輪電動車は、車輪を直接駆動する電気モータと、該電気モータに電力を供給するバッテリーと、操作量に応じて前記電気モータに供給する電力量を増減させるアクセル装置と、電気モータとバッテリーとに繋がる第一系統と、バッテリーを迂回して電気モータに繋がる第二系統と、バッテリーの電圧の状態に応じて第一系統及び第二系統を通電可能な状態と通電不能な状態とに切り替えるスイッチ手段とを備え、
さらに前記電気モータはモータの回生可能動作と非回生動作を切り替えるモータの駆動制御手段を備え、
バッテリーはバッテリーを構成する各単電池の電圧を検出してその検出電圧を前記スイッチ手段に出力する電圧監視手段を備え、
前記第二系統は電気モータから発生する回生電力を熱に換えて消費するための電力消費手段を備え、
前記スイッチ手段は、第一系統及び第二系統を通電可能な状態と通電不能な状態とに切り替えるための基準として第一基準電圧と該第一基準電圧よりも低い電圧の第一復帰基準電圧とが設定され、バッテリーを構成するいずれかの単電池の電圧が第一基準電圧を上回ると第一系統のバッテリーが充電される方向の経路を通電不能な状態にすると共に第二系統を通電可能な状態にするように切り替え動作し、この動作の後でバッテリーを構成するいずれかの単電池の電圧が第一復帰基準電圧以下になると第一系統を通電可能な状態にすると共に第二系統を通電不能な状態にするように切り替え動作し、
前記駆動制御手段は、モータを回生可能動作と非回生動作に切り替えるための基準として第二基準電圧と該第二基準電圧よりも高い第三基準電圧と、第三基準電圧よりも低い電圧の第二復帰基準電圧とが設定され、
起動時にバッテリーの電圧が第二基準電圧以下であるとモータを回生可能動作とし、起動時にバッテリーの電圧が第二基準電圧を越えているとモータを非回生動作とし、この後にバッテリーの電圧が第二基準電圧以下となるとモータを回生可能動作とし、
回生可能動作中に第三基準電圧を越えるとモータを非回生動作とし、第三基準電圧を越えてモータが非回生動作となった後に第二復帰基準電圧以下になるとモータを回生可能動作とする、
ことを特徴とする。
【００１８】
上記構成の二輪電動車は、スイッチ手段がバッテリーを構成するいずれかの単電池の電圧が第一基準電圧を上回ると第一系統のバッテリーが充電される方向の経路を通電不能な状態にすると共に第二系統を通電可能な状態にするように切り替え動作して、単電池の過充電を防止すると共に、放電は可能な状態にして過充電状態の速やかな解消を可能にしている。
そして、この動作の後にバッテリーを構成するいずれかの単電池の電圧が第一復帰基準電圧以下になると第一系統を通電可能な状態にすると共に第二系統を通電不能な状態にするように切り替え動作して、電力消費手段の発熱を極力少なくする。
【００１９】
また、前記駆動制御手段が、起動時にバッテリーの電圧が第二基準電圧以下であるとモータを回生可能動作とし、起動時にバッテリーの電圧が第二基準電圧を越えているとモータを非回生動作とするので、バッテリーが満充電状態や満充電状態に近い状態の場合には回生充電が行われないために、山頂から下り始めるような場合であっても、下り始めてすぐにスイッチ手段が動作して電力消費手段が発熱を始めることが防がれ、電力消費手段の過度の昇温を防止できる。
【００２０】
さらに、バッテリー残量が多いときには最初から回生動作が働かないので、山頂から長い坂道を下り始めたような場合であっても、下り坂の途中で回生動作が停止して回生ブレーキが突然働かなくなるということが少なくなる。
【００２１】
また、回生可能動作中に第三基準電圧を越えるとモータが非回生動作となり、第三基準電圧を越えてモータが非回生動作となった後に第二復帰基準電圧以下になるとモータが回生可能動作に戻るので、回生電流が吸収されなくなってもモータの破損が抑制され、さらに、電池の過充電も防止される。
【００２２】
前記スイッチ手段は、バッテリーを構成するいずれかの単電池の電圧が第一基準電圧を上回ると第一系統のバッテリーが充電される方向の経路を通電不能な状態にするようにしているが、第一系統を両方向で通電不能とする構成としても良い。この場合、単電池の電圧が第一復帰基準電圧以下になるのに上記構成より時間を要することになる。
【００２３】
前記スイッチ手段の第一基準電圧は、バッテリーを構成する単電池の満充電電圧を上回り、かつ、単電池の安全性を損なわない電圧に設定するのが好ましく、第一復帰基準電圧は、電力消費手段の動作をできるだけ短くするという観点から、単電池の満充電電圧以下とするのが好ましい。
【００２４】
前記駆動制御手段の第二基準電圧は、バッテリーを構成する単電池の満充電電圧の合計に対応するバッテリーの満充電電圧よりも小さい電圧とし、その差は回生充電効率と連続回生充電時間とを考慮して、想定走行条件の下で満充電となるまでに余裕のある電圧値とする。さらに、第一復帰基準電圧の合計に対応するバッテリー電圧よりも小さくするのが良い。第一復帰基準電圧は満充電にできるだけ近い値とするのが好ましく、これに対して、第二基準電圧は下り坂の途中で電池が満充電になって回生動作が停止することを避けるようにする必要があるためである。
さらに、単電池を複数組み合わせて構成しているバッテリーでは、単電池のばらつきがあるため、ばらつきがあっても条件が同じにならないようにする必要があるからである。
【００２５】
前記駆動制御手段の第三基準電圧は、バッテリーを構成する単電池の電圧に関係する第一基準電圧の合計に対応するバッテリー電圧よりも大きい電圧とするのが好ましい。これは、単電池を複数組み合わせて構成しているバッテリーでは単電池のばらつきがあるため、ばらつきがあっても条件が同じにならないようにするためであり、スイッチ手段による過充電防止に対するさらなる安全装置として機能するからである。
この電圧の大きさは、モータの破損を招かないようにモータを構成する部品の耐圧を考慮して決定し、さらには、電池の過充電による破損を防止できる電圧とするのが良い。
【００２６】
前記駆動制御手段の第二復帰基準電圧は、第二基準電圧と同様の理由により、第一復帰基準電圧の合計に対応するバッテリー電圧よりも小さくするのが良く、回生電力をできるだけ多く回収するために第二基準電圧より大きい方が良い。
【発明の効果】
【００２７】
以上のように、本発明の回生充電機能付二輪電動車によれば、バッテリーの電圧が満充電に近い状態で走行を開始しても、バッテリーが過充電になることを防ぐことができ、電力消費手段や、該電力消費手段の近傍に配置された機器が破損することを防ぐことができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る二輪電動車の斜視図を示す。
【図２】同実施形態に係る二輪電動車の側面図を示す。
【図３】同実施形態に係る二輪電動車の正面図を示す。
【図４】同実施形態に係る二輪電動車の電力系統図を示す。
【図５】同実施形態に係る二輪電動車を走行させたときのバッテリー電圧の推移を示す。
【図６】同実施形態に係る二輪電動車を走行させたときのバッテリー電圧の推移を示す。
【図７】同実施形態に係るバッテリー電圧の推移を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の一実施形態に係る二輪電動車について、添付図面を参照しつつ説明する。
【００３０】
本実施形態に係る二輪電動車は、図１及び図２に示す如く、前輪２及び後輪３を一輪ずつ備えるとともに、後輪３の両側に上下動可能な一対の補助輪４，４を備えている。そして、該二輪電動車１は、前輪２及び後輪３のうち、少なくとも前輪２が電気モータＭ１，Ｍ２で駆動するように構成され、ハンドル（後述するハンドルバー７）の操作で前輪２を操舵するように構成されている。
【００３１】
具体的に説明すると、本実施形態に係る二輪電動車１は、運転者が着座するシート部５０の取り付けられた車体フレーム５と、該車体フレーム５の前部に対して縦方向に延びる軸線回りで回転自在に取り付けられたフロントフォーク６と、該フロントフォーク６の上端側に連結されたハンドルバー７と、前記フロントフォーク６の下端部に対して前記縦方向と直交する方向（以下、横方向）に延びる軸線回りで回転可能に取り付けられた前輪２と、前記車体フレーム５の後部に対して横方向に延びる軸線を支点にして上下方向に揺動可能に取り付けられたスイングアーム８と、車体フレーム５及びスイングアーム８に懸架されたリアサスペンション９と、前記スイングアーム８に対して横方向に延びる軸線回りで回転可能に取り付けられた後輪３とを備えている。
【００３２】
そして、前記二輪電動車１は、上述の如く、一対の補助輪４，４を備えており、各補助輪４，４はスイングアーム８に対して上下方向に揺動可能に取り付けられた補助アーム８０に支持されている。該補助アーム８０は、スイングアーム８の回転軸と略平行な回転軸を中心にして回転可能に構成されている。そして、補助輪４，４は、前記補助アーム８０に対して横方向に延びる軸回りで回転自在に構成されている。
【００３３】
さらに、前記二輪電動車１は、図３に示すように補助アーム８０とスイングアーム８との間に独立懸架装置（以下、補助サスペンションという）８１が介装され、一対の補助輪４，４のそれぞれが補助サスペンション８１の付勢力で下方に押し下げられて路面に接触し、また、路面の起伏に応じて上下動するようになっている。
【００３４】
これにより、前記二輪電動車１は、旋回等を円滑に行えるようにした上で転倒防止が図られている。なお、本実施形態に係る二輪電動車１は、一対の補助輪４，４が後輪３の両側に配置されることで、後輪３が三つあるように見えるが（図１参照）、ここで言う後輪３は駆動を受ける車輪のことを意味しており、回転自在な補助輪４，４は後輪３には含まれない。
【００３５】
そして、本実施形態に係る二輪電動車１は、図１、図２、及び図４に示す如く、前記車輪（前輪２、及び後輪３）を駆動させる電気モータＭ１，Ｍ２と、該電気モータＭ１，Ｍ２に電力を供給するバッテリー１０とを備えている。また、本実施形態に係る二輪電動車１は、運転者の操作量に応じてバッテリー１０から電気モータＭ１，Ｍ２に供給する電力量を増減させるアクセル装置１６を備えている。
【００３６】
前記電気モータＭ１，Ｍ２は、図１及び図２に示す如く、前輪２及び後輪３の回転中心に組み込まれたインホイールモータによって構成されている。該インホイールモータＭ１，Ｍ２は、バッテリー（直流電源）１０からの電力供給で制御駆動できれば、直流モータ又は交流モータの何れであってもよく、出力を考慮すれば、モータ効率が高効率で出力が高出力な永久磁石型同期モータを採用することが好ましい。
【００３７】
また、前記インホイールモータＭ１，Ｍ２は、自身の駆動力を前輪２及び後輪３に直接伝達するように構成されている。これにより、前記インホイールモータＭ１，Ｍ２は、前輪２，後輪３の回転力が伝達されて回転すると、電力（以下、回生電力という）を発生させる。
【００３８】
前記バッテリー１０は、複数のセル(単電池、図示しない)が直列に接続されることによって構成されている。また、前記バッテリー１０は、セルの数を特に問うものではないが、本実施形態では、１０個のセル（単電池）が直列に接続されており、満充電時の電圧が４１Ｖとなるように構成されている。さらに、本実施形態に係るバッテリー１０は、後輪３の上方に配置されバッテリーボックス１１に収容されている。
【００３９】
前記アクセル装置１６は、ハンドルバー７に取り付けられている。そして、前記アクセル装置１６は、ハンドルバー７の一端部に装着されたスロットル１６０を備えており、該スロットル１６０をハンドルバー７の一端部の延びる方向の軸線回りで回転可能に構成されている。本実施形態に係る二輪電動車１は、スロットル１６０を回転させると、スロットル１６０の回転量（操作量）に応じてバッテリー１０からインホイールモータＭ１、Ｍ２に供給する供給電力の電力量を増減させるように構成されている。
【００４０】
なお、本実施形態において、加速を行うべく軸線周りの一方側に（手前側に）スロットル１６０を回転させることをスロットル１６０を開くといい、スロットル１６０を軸線周りの他方側に（図面奥側に）回転させることをスロットル１６０を閉じるということとする。
【００４１】
本実施形態に係る二輪電動車１は、図４に示す如く、インホイールモータＭ１，Ｍ２とバッテリー１０とを繋ぐ第一系統１２と、バッテリー１０を迂回してインホイールモータＭ１，Ｍ２に繋がる第二系統１３とを備えている。これに伴い、前記二輪電動車１は、バッテリー１０の電圧の状態に応じて第一系統１２及び第二系統１３を通電可能な状態と通電不能な状態とに切り替える制御手段１４を備えている。本実施形態に係るスイッチ手段１４は、図１，図２に示す如く、バッテリーボックス１１に隣接して配置された制御ボックス１５に収容されている。また、本実施形態に係るスイッチ手段１４は、基板で構成されており、第一系統１２及び第二系統１３の一部が配置されている。なお、本実施形態に係る二輪電動車１は、インホイールモータＭ１，Ｍ２とバッテリー１０が駆動制御手段１８を介して第一系統１２と、第二系統１３とに接続されている。
【００４２】
具体的に説明すると、前記第一系統１２は、図４に示す如く、インホイールモータＭ１，Ｍ２からバッテリー１０に向けて通電可能な状態と通電不能な状態とに切り替えるための充電スイッチ１４０と、バッテリー１０からインホイールモータＭ１，Ｍ２に向けて通電可能な状態と通電不能な状態とに切り替えるための供給スイッチ１４１が設けられている。
【００４３】
前記充電スイッチ１４０は、バッテリー１０からインホイールモータＭ１，Ｍ２に向けて通電可能で且つインホイールモータＭ１，Ｍ２からバッテリー１０に向けても通電可能なオン状態と、バッテリー１０からインホイールモータＭ１，Ｍ２に向けて通電可能で且つインホイールモータＭ１，Ｍ２からバッテリー１０に向けて通電不能なオフ状態とに切り替わることができるように構成されている。
【００４４】
前記供給スイッチ１４１は、バッテリー１０からインホイールモータＭ１，Ｍ２に向けて通電可能で且つインホイールモータＭ１，Ｍ２からバッテリー１０に向けても通電可能なオン状態と、バッテリー１０からインホイールモータＭ１，Ｍ２に向けて通電不能で且つインホイールモータＭ１，Ｍ２からバッテリー１０に向けて通電可能なオフ状態とに切り替わることができるように構成されている。
【００４５】
前記第二系統は、インホイールモータＭ１，Ｍ２から電力消費手段１３０に向けて通電可能な状態と通電不能な状態とに切り替えるための消費スイッチ１４２が設けられている。また、前記第二系統１３は、インホイールモータＭ１，Ｍ２から発生する回生電力を消費する電力消費手段１３０を備えている。本実施形態における二輪電動車１は、電力消費手段１３０として、抵抗器が採用されており、インホイールモータＭ１，Ｍ２からの回生電力を熱に換えて消費することができるように構成されている。
【００４６】
前記消費スイッチ１４２は、インホイールモータＭ１，Ｍ２から電力消費手段１３０に向けて通電可能なオン状態と、インホイールモータＭ１，Ｍ２から電力消費手段１３０に向けて通電不能なオフ状態とに切り替わることができるように構成されている。
【００４７】
本実施形態に係るスイッチ手段１４は、上述のように、第一系統１２及び第二系統１３の一部が配置されており、充電スイッチ１４０と、供給スイッチ１４１と、消費スイッチ１４２とが取付けられている。これに伴い、本実施形態に係るスイッチ手段１４は、バッテリー１０のセル電圧に応じて充電スイッチ１４０、供給スイッチ１４１、消費スイッチ１４２のそれぞれを制御するスイッチ切替手段１４３を備えている。そして、本実施形態に係るスイッチ手段１４は、第一系統１２及び第二系統１３を通電可能な状態と通電不能な状態とに切り替えるための基準として第一基準電圧と該第一基準電圧よりも低い電圧の第一復帰基準電圧とが設定されている。なお、本実施形態に係るスイッチ手段１４は、第一基準電圧が4.15Ｖに設定され、第一復帰基準電圧が4.1Ｖに設定されている。
【００４８】
本実施形態に係る二輪電動車１は、バッテリー１０のセル電圧を検知する電圧検知手段１４４を備えており、該電圧検知手段１４４が検知したバッテリー１０のセル電圧に基づいてスイッチ切替手段１４３が充電スイッチ１４０、供給スイッチ１４１、消費スイッチ１４２のそれぞれを制御するように構成されている。なお、電圧検知手段１４４はバッテリー10に内蔵された電圧監視手段からの信号により電圧を検知する。本実施形態に係る電圧検知手段１４４は、スイッチ手段１４に組み込まれている。また、本実施形態に係る電圧検知手段１４４は、バッテリー１０を構成する各セルの電圧を検知している。
【００４９】
本実施形態に係る駆動制御手段１８は、バッテリー１０の電圧を検知しており、検知したバッテリー１０の電圧に応じてモータを回生可能動作と非回生動作に切り替えるための基準として、第二基準電圧と該第二基準電圧よりも高い第三基準電圧と、第三基準電圧よりも低い電圧の第二復帰基準電圧とが設定されており、第二基準電圧は40V、第三基準電圧は44V、第二復帰基準電圧は40.5Vに設定されている。
【００５０】
前記二輪電動車１は、起動時におけるバッテリー１０の電圧が第二基準電圧以下であると、駆動制御手段18がインホイールモータＭ１，Ｍ２を回生可能動作とする。このとき、セル電圧は、通常、第一基準電圧以下となるため、スイッチ手段１４（スイッチ切替手段１４３）は、充電スイッチ１４０及び供給スイッチ１４１をオン状態に設定し、消費スイッチ１４２をオフ状態に設定する。
【００５１】
前記二輪電動車１は、起動時におけるバッテリー１０の電圧が第二基準電圧を超えていると、駆動制御手段18がインホイールモータＭ１，Ｍ２を非回生動作とする。そして、走行開始によりバッテリー電圧が低下し、第二基準電圧以下となると、インホイールモータＭ１，Ｍ２を回生可能動作とする。
このときもスイッチ手段１４（スイッチ切替手段１４３）は、セル電圧に応じて動作する。
【００５２】
回生可能動作の状態で走行して回生充電が行われてセル電圧が上昇し、第一基準電圧を超えると、スイッチ手段１４（スイッチ切替手段１４３）は、消費スイッチ１４２をオン状態にした後、充電スイッチ１４０をオフ状態（供給スイッチ１４１はオン状態のまま）にする。これによりセルの過充電は防止され、回生電流の過渡的な遮断も防止される。
【００５３】
この状態で回生動作が終了すると、電池からの放電が電力消費手段130により速やかに行われてセル電圧が低下し、第一復帰基準電圧以下になると、スイッチ手段１４（スイッチ切替手段１４３）は、充電スイッチ１４０をオン状態（供給スイッチ１４１はオン状態のまま）にし、その後、消費スイッチ１４２をオフ状態に設定する。これにより、回生電流の過渡的な遮断が防止されつつ、充電可能な状態に復帰する。
【００５４】
なお、回生動作中にスイッチ手段14が機能しない等の理由でバッテリー電圧が急上昇した場合には、第三基準電圧を超えると駆動制御手段１８はインホイールモータＭ１，Ｍ２を非回生動作とし、これ以上の電池電圧上昇を防止すると共にモータ自身の破損を防止する。そして、バッテリー消費により、第二復帰基準電圧以下になると、駆動制御手段１８はインホイールモータＭ１，Ｍ２を回生可能動作とする。
【００５５】
本実施形態に係る二輪電動車１は、前記ハンドルに取付けられているブレーキレバーを引き操作することによって、前輪２及び後輪３の制動を行うことができるブレーキ手段１７を備えている（図１及び図２では省略）。さらに、本実施形態に係る二輪電動車１は、前記アクセル装置１６や、ブレーキ手段１７の状態に応じてインホイールモータＭ１、Ｍ２の駆動状態を設定する駆動制御手段１８を備えている。
【００５６】
前記ブレーキ手段（例えば、ドラムブレーキ）１７は、前輪２及び後輪３のそれぞれに組み込まれており、ブレーキレバーを引き操作することで制動できるようになっている。また、前記ブレーキ手段１７は、前輪２及び後輪３の制動を行なっていることを駆動制御手段１８に通知するための制動通知手段１７０を備えており、ブレーキレバーが引き操作されている間、該制動通知手段１７０が駆動制御手段１８に信号を送信し続けるように構成されている。
【００５７】
また、本実施形態に係る二輪電動車１は、パーキングブレーキレバー（図示しない）を備えており、該パーキングブレーキレバーに対する操作を行うことで前輪２又は後輪３（本実施形態においては後輪３）のブレーキ手段１７が機能し、駐車時に前輪２又は後輪３（本実施形態においては後輪３）の回転を規制できるようになっている。そして、本実施形態に係る二輪電動車１は、前記駆動制御手段１８がフロントフォーク６（前輪２）の上方に配置された駆動制御ボックス１９に収容されている。
【００５８】
そして、前記駆動制御手段１８は、アクセル装置１６が操作されると、該アクセル装置１６の操作量（回転量）に応じてバッテリー１０から電力が供給され、インホイールモータＭ１，Ｍ２を該電力（スロットル１６０の回転量）に応じた出力に設定するように構成されている。
【００５９】
さらに、前記駆動制御手段１８は、制動通知手段１７０から送信された信号を受信している間、バッテリー１０からインホイールモータＭ１，Ｍ２への電力供給を停止させるように構成されている。
【００６０】
本実施形態に係る二輪電動車１は、以上の通りであり、次に、該二輪電動車１（制御手段１４）の電力の制御について添付図面を参照しつつ説明する。なお、セル電圧のばらつきはないものとする。
【００６１】
図４、図５、図６及び図７を参照しつつ説明する。起動時におけるバッテリー１０の電圧が第二基準電圧Ｖ２以下になっていると、駆動制御手段18が、インホイールモータＭ１，Ｍ２を回生充電可能動作とする。このとき、セル電圧は、第一基準電圧Ｖ１以下となっているため、充電スイッチ１４０及び供給スイッチ１４１がオン状態に設定され、消費スイッチ１４２がオフ状態に設定され、アクセル装置１６に対する操作を解除したり、ブレーキ手段１７を操作したり、下り坂を走行したりすることによって惰性で走行すると、インホイールモータＭ１，Ｍ２が前輪２及び後輪３の回転力によって回転するため、インホイールモータＭ１，Ｍ２からの回生電力がバッテリー１０に供給される。これにより、前記バッテリー１０は、インホイールモータＭ１，Ｍ２からの回生電力によって充電される。
【００６２】
さらに、惰性による走行を続行すると、バッテリー１０の電圧が上昇し続ける（図５における時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの区間を参照）。そして、スイッチ手段１４（スイッチ切替手段１４３）は、セル電圧が第二基準電圧Ｖ２/１０（セル電圧はこの値の10分の一、従って基準電圧もＶ２の10分の一となるが、説明のため図ではバッテリー電圧に換算して記載している）を上回ると、消費スイッチ１４２をオン状態に設定した後に、充電スイッチ１４０をオフ状態に設定する。これにより、前記二輪電動車１は、スイッチ手段１４（スイッチ切替手段１４３）によって、第二系統１３がインホイールモータＭ１，Ｍ２から電力消費手段１３０に向けて通電可能な状態に設定された後に、第一系統１２がバッテリー１０からインホイールモータＭ１，Ｍ２に向けて通電可能にされつつインホイールモータＭ１，Ｍ２からバッテリー１０に向けて通電不能な状態に設定される。
【００６３】
そして、前記二輪電動車１は、消費スイッチ１４２がオン状態に設定され、充電スイッチ１４０がオフ状態に設定された状態で惰性によって走行すると、インホイールモータＭ１，Ｍ２からの回生電力が第二系統１３上の電力消費手段１３０によって消費される。これにより、前記二輪電動車１は、インホイールモータＭ１，Ｍ２からの回生電力によってバッテリー１０が充電されないように（バッテリー１０の電圧を上昇させないように）することができる（図５における時刻Ｔ２からＴ３までの区間を参照）。
【００６４】
さらに、前記二輪電動車１は、供給スイッチ１４１がオン状態に設定されている（第一系統１２をバッテリー１０からインホイールモータＭ１，Ｍ２に向けて通電可能にしつつインホイールモータＭ１，Ｍ２からバッテリー１０に向けて通電不能な状態に設定されている）ため、例えば、惰性による走行を終えた後に平坦な道や上り坂を走行する際に、アクセル装置１６を開くと、バッテリー１０からの電力供給でインホイールモータＭ１，Ｍ２を駆動させることができる。これにより、前記二輪電動車１は、惰性による走行を終えた後に、平坦な道や上り坂を走行するに伴って、バッテリー１０の電圧が低下する（図５における時刻Ｔ３からＴ４までの区間を参照）。
【００６５】
そして、前記スイッチ手段１４（スイッチ切替手段１４３）は、走行時にバッテリー１０の電圧が第一基準電圧Ｖ１/１０を下回り、第一復帰基準電圧（Ｖ２/１０とＶ１/１０の間の電圧、図示していない）を下回ると、充電スイッチ１４０をオン状態に設定した後に、消費スイッチ１４２をオフ状態に設定する。これにより、前記二輪電動車１は、第一系統１２がバッテリー１０からインホイールモータＭ１，Ｍ２に向けて通電可能にされつつインホイールモータＭ１，Ｍ２からバッテリー１０に向けても通電可能な状態に設定された後に、第二系統１３が通電不能な状態に設定されるため、惰性による走行を行なったときに、インホイールモータＭ１，Ｍ２からの回生電力でバッテリー１０を充電することができる。
【００６６】
バッテリー１０の電圧が第二基準電圧Ｖ２以上で且つ第三基準電圧Ｖ３未満の状態で起動した場合は、駆動制御手段18はインホイールモータＭ１，Ｍ２を非回生動作とする。図6の状態の場合、スイッチ手段１４（スイッチ切替手段１４３）は、供給スイッチ１４１と充電スイッチ１４０をオン状態に設定し、消費スイッチ１４２をオフ状態に設定しているが、非回生動作となっているため、充電は行われずバッテリー１０の電圧は低下する（図６における時刻Ｔ５からＴ６までの区間を参照）。そして、バッテリー１０の電圧が第二基準電圧Ｖ２以下となると、駆動制御手段１８はモータを回生可能動作とし、以後の動作は上記説明の動作と同じになる。
【００６７】
なお、前記二輪電動車１は、第一系統１２がバッテリー１０からインホイールモータＭ１，Ｍ２に向けて通電可能にされつつインホイールモータＭ１，Ｍ２からバッテリー１０に向けても通電可能な状態に設定され、且つ第二系統が通電不能な状態に設定されている状態から、第一系統１２がバッテリー１０からインホイールモータＭ１，Ｍ２に向けて通電可能にされつつインホイールモータＭ１，Ｍ２からバッテリー１０に向けて通電不能な状態に設定され、且つ第二系統が通電可能な状態に設定される場合、スイッチ手段１４（スイッチ切替手段１４３）が消費スイッチ１４２をオン状態に設定した後に、充電スイッチ１４０をオフ状態に設定するため、インホイールモータＭ１，Ｍ２に第一系統１２及び第二系統１３が繋がっていない状態になることを防ぐことができる。これにより、インホイールモータＭ１，Ｍ２から発生した回生電力が駆動制御手段１８に蓄積されることが原因となって、該駆動制御手段１８が故障することを防ぐことができる。
【００６８】
さらに、前記二輪電動車１は、第一系統１２がバッテリー１０からインホイールモータＭ１，Ｍ２に向けて通電可能にされつつインホイールモータＭ１，Ｍ２からバッテリー１０に向けて通電不能な状態に設定され、且つ第二系統が通電可能な状態に設定されている状態から、第一系統１２がバッテリー１０からインホイールモータＭ１，Ｍ２に向けて通電可能にされつつインホイールモータＭ１，Ｍ２からバッテリー１０に向けても通電可能な状態に設定され、且つ第二系統が通電不能な状態に設定されている状態にされる場合、スイッチ手段１４（スイッチ切替手段１４３）が充電スイッチ１４０をオン状態に設定した後に、消費スイッチ１４２をオフ状態に設定するため、インホイールモータＭ１，Ｍ２に第一系統１２及び第二系統１３が接続されていない状態になることを防ぐことができる。これにより、インホイールモータＭ１，Ｍ２から発生した回生電力が駆動制御手段１８に蓄積されることが原因となって、該駆動制御手段１８が故障することを防ぐことができる。
【００６９】
起動時におけるバッテリー１０の電圧が第二基準電圧Ｖ１以下になっている場合について、さらに図７を用いて説明する。回生充電が進みバッテリー電圧が上昇した場合、通常であれば、第一基準電圧Ｖ２/１０を上回った時点で回生充電が停止してバッテリーの電圧上昇が停止するが、バッテリー１０に異常な電力が供給されることによって、該バッテリー１０の電圧が第三基準電圧Ｖ３以上になった場合（図７の時刻Ｔ７から時刻Ｔ８の区間を参照）、駆動制御手段１８によってインホイールモータＭ１，Ｍ２が非回生動作とされる。これにより、上記構成の二輪電動車１は、異常な電力がバッテリー１０や電力消費手段１３０に供給され続けることを防ぐことができ、バッテリー１０や、電力消費手段１３０、モータの破損を防止することができる。そして、第二復帰基準電圧Ｖ４以下になったところで、駆動制御手段１８はインホイールモータＭ１，Ｍ２を回生可能動作に戻す。
【符号の説明】
【００７０】
１…二輪電動車、２…前輪、３…後輪、４…補助輪、５…車体フレーム、６…フロントフォーク、７…ハンドルバー、８…スイングアーム、９…リアサスペンション、１０…バッテリー、１１…バッテリーボックス、１２…第一系統、１３…第二系統、１４…スイッチ手段、１５…制御ボックス、１６…アクセル装置、１７…ブレーキ手段、１８…駆動制御手段、１９…駆動制御ボックス、５０…シート部、８０…補助アーム、８１…補助サスペンション、１３０…電力消費手段、１３０…回生電力消費手段、１４０…充電スイッチ、１４１…供給スイッチ、１４２…消費スイッチ、１４３…スイッチ切替手段、１４４…電圧検知手段、１６０…スロットル、１７０…制動通知手段、Ｍ１，Ｍ２…インホイールモータ、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８…時刻、Ｖ１…第一基準電圧，Ｖ２…第二基準電圧×１０，Ｖ３…第三基準電圧，Ｖ４…第二復帰基準電圧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を直接駆動する電気モータと、該電気モータに電力を供給するバッテリーと、操作量に応じて前記電気モータに供給する電力量を増減させるアクセル装置と、電気モータとバッテリーとに繋がる第一系統と、バッテリーを迂回して電気モータに繋がる第二系統と、バッテリーの電圧の状態に応じて第一系統及び第二系統を通電可能な状態と通電不能な状態とに切り替えるスイッチ手段とを備え、
さらに前記電気モータはモータの回生可能動作と非回生動作を切り替えるモータの駆動制御手段を備え、
バッテリーはバッテリーを構成する各単電池の電圧を検出してその検出電圧を前記スイッチ手段に出力する電圧監視手段を備え、
前記第二系統は電気モータから発生する回生電力を熱に換えて消費するための電力消費手段を備え、
前記スイッチ手段は、第一系統及び第二系統を通電可能な状態と通電不能な状態とに切り替えるための基準として第一基準電圧と該第一基準電圧よりも低い電圧の第一復帰基準電圧とが設定され、バッテリーを構成するいずれかの単電池の電圧が第一基準電圧を上回ると第一系統のバッテリーが充電される方向の経路を通電不能な状態にすると共に第二系統を通電可能な状態にするように切り替え動作し、この動作の後でバッテリーを構成するいずれかの単電池の電圧が第一復帰基準電圧以下になると第一系統を通電可能な状態にすると共に第二系統を通電不能な状態にするように切り替え動作し、
前記駆動制御手段は、モータを回生可能動作と非回生動作に切り替えるための基準として第二基準電圧と該第二基準電圧よりも高い第三基準電圧と、第三基準電圧よりも低い電圧の第二復帰基準電圧とが設定され、
起動時にバッテリーの電圧が第二基準電圧以下であるとモータを回生可能動作とし、起動時にバッテリーの電圧が第二基準電圧を越えているとモータを非回生動作とし、この後にバッテリーの電圧が第二基準電圧以下となるとモータを回生可能動作とし、
回生可能動作中に第三基準電圧を越えるとモータを非回生動作とし、第三基準電圧を越えてモータが非回生動作となった後に第二復帰基準電圧以下になるとモータを回生可能動作とする、
ことを特徴とする二輪電動車。
【請求項１】
車輪を直接駆動する電気モータと、該電気モータに電力を供給するバッテリーと、操作量に応じて前記電気モータに供給する電力量を増減させるアクセル装置と、電気モータとバッテリーとに繋がる第一系統と、バッテリーを迂回して電気モータに繋がる第二系統と、バッテリーの電圧の状態に応じて第一系統及び第二系統を通電可能な状態と通電不能な状態とに切り替えるスイッチ手段とを備え、
さらに前記電気モータはモータの回生可能動作と非回生動作を切り替えるモータの駆動制御手段を備え、
バッテリーはバッテリーを構成する各単電池の電圧を検出してその検出電圧を前記スイッチ手段に出力する電圧監視手段を備え、
前記第二系統は電気モータから発生する回生電力を熱に換えて消費するための電力消費手段を備え、
前記スイッチ手段は、第一系統及び第二系統を通電可能な状態と通電不能な状態とに切り替えるための基準として第一基準電圧と該第一基準電圧よりも低い電圧の第一復帰基準電圧とが設定され、バッテリーを構成するいずれかの単電池の電圧が第一基準電圧を上回ると第一系統のバッテリーが充電される方向の経路を通電不能な状態にすると共に第二系統を通電可能な状態にするように切り替え動作し、この動作の後でバッテリーを構成するいずれかの単電池の電圧が第一復帰基準電圧以下になると第一系統を通電可能な状態にすると共に第二系統を通電不能な状態にするように切り替え動作し、
前記駆動制御手段は、モータを回生可能動作と非回生動作に切り替えるための基準として第二基準電圧と該第二基準電圧よりも高い第三基準電圧と、第三基準電圧よりも低い電圧の第二復帰基準電圧とが設定され、
起動時にバッテリーの電圧が第二基準電圧以下であるとモータを回生可能動作とし、起動時にバッテリーの電圧が第二基準電圧を越えているとモータを非回生動作とし、この後にバッテリーの電圧が第二基準電圧以下となるとモータを回生可能動作とし、
回生可能動作中に第三基準電圧を越えるとモータを非回生動作とし、第三基準電圧を越えてモータが非回生動作となった後に第二復帰基準電圧以下になるとモータを回生可能動作とする、
ことを特徴とする二輪電動車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１７２４８（Ｐ２０１３−１７２４８Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４６３６８（Ｐ２０１１−１４６３６８）
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（５０７１５１５２６）株式会社ＧＳユアサ (375)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（５０７１５１５２６）株式会社ＧＳユアサ (375)
【Ｆターム（参考）】
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