JP2002170536A

JP2002170536A - 電動の乗り物用の電池パック

Info

Publication number: JP2002170536A
Application number: JP2000366354A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Takasaki; 良治高崎; Katsuji Mizuta; 克二水田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2002-06-14
Anticipated expiration: 2020-11-30
Also published as: JP3676225B2

Abstract

(57)【要約】【課題】全体の構造を簡単にして、強靭な構造としな
がら、安価に多量生産する。【解決手段】電動の乗り物用の電池パックは、複数の
電池を細長い形状に連結している電池コア２と、この電
池コア２を収納しているケース１と、外部に電力を供給
する放電コネクタ５と、電池を充電するための充電コネ
クタ６と、ケース１に内蔵されて、電池の充放電を制御
し、あるいは電池の残存量を検出する電子回路を実装し
ているプリント基板７とを備える。電池パックは、放電
コネクタ５と充電コネクタ６とプリント基板７を、プラ
スチック成形体であるインナーケース４に固定して一体
構造の充放電ブロック３としている。電池パックは、こ
の充放電ブロック３をケース１の下部に内蔵して、放電
コネクタ５と充電コネクタ６をケース１の外部に表出し
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主としてアシスト
自転車等の電動の乗り物に装着されて、駆動用のモータ
ーに電力を供給する電動の乗り物用の電池パックに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】アシスト自転車は、上端にサドルを固定
している垂直フレームに電池パックを脱着できるように
内蔵させている。電池パックをここに内蔵しているアシ
スト自転車は、重い電池パックを重心に近い位置に配設
するので安定して走行できる。ここに収納される電池パ
ックは、フレームに内蔵できるように、細長い外形に製
作される。この電池パックは、ケースの内部に、複数の
電池を細長い形状に連結している電池コアを収納させ
る。そして、この電池コアには、放電コネクタと充電コ
ネクタをリード線で接続し、これ等のコネクターをケー
ス上下の端部に固定している。放電コネクタには放電プ
ラグを挿入し、充電コネクタには充電プラグを挿入す
る。放電プラグは、モーターに接続されて、モーターに
電力を供給する。充電プラグは、電池パックを充電する
ときに充電器に接続される。さらに、アシスト自転車の
電池パックは、電池の残存量を演算して表示する表示器
等も備えている。この電池パックは、自転車に装着する
状態で充電され、あるいは自転車から外して充電され
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上の構造のアシスト
自転車用の電池パックは、放電コネクタと充電コネクタ
をケースの上下に離して固定しているので、ふたつのコ
ネクターをケースの決められた位置にしっかりと固定す
るための構造が複雑になり、組み立てに手間がかり、製
造コストが高くなる。また、放電コネクタと充電コネク
タを電池コアに接続するためのリード線も長くなり、リ
ード線による電圧降下による電力ロスも大きくなる欠点
があった。

【０００４】さらに、電池パックは、ふたつのコネクタ
ーに加えて、電池の充放電を制御したり、あるいは電池
の残存量を検出するために電子回路を実装するプリント
基板を内蔵する。プリント基板は、電池コアの熱で加熱
されないように、電池コアの下方に配設している。ケー
スの下部に配設しているプリント基板は、重い電池コア
の衝撃から保護する必要がある。とくに自転車は、凹凸
のある道路を走行するので、電池パックには頻繁に強い
衝撃が加わる。電池パックの上下の衝撃は、重い電池コ
アを上下に揺らせて、その下に配設しているプリント基
板を損傷させる原因となる。このため、プリント基板を
重い電池コアから保護するために、この用途の電池パッ
クは、さらに複雑な耐荷重構造が要求されて製造コスト
が高くなる。

【０００５】さらに、アシスト自転車は、大容量の電池
と、大トルクのモーターと、さらにモーターの大電流を
制御する電流容量の大きな制御回路を必要とするので、
これ等の部品コストが極めて高くなる。また、自転車の
フレームには、重い電池パックを内蔵するために独特の
構造と強靭な強度とが要求され、フレームの製造コスト
も高くなる。ところが、アシスト自転車は、エンジンを
搭載するオートバイではないので、販売コストがオート
バイよりも高くなったのでは売れない。このため、販売
コストが制限され、使用する部品コストをいかに低価格
にできるかが極めて大切である。

【０００６】電池パックは、強靭な構造として、衝撃に
強い構造とすると、製造コストが高くなってしまう。本
発明は、全体の構造を簡単にして、強靭な構造としなが
ら、安価に多量生産できる電動の乗り物用の電池パック
を提供することを目的に開発されたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の電動の乗り物用
の電池パックは、複数の電池を細長い形状に連結してい
る電池コア２と、この電池コア２を収納しているケース
１と、このケース１に設けられて外部に電力を供給する
放電コネクタ５と、ケース１に設けられて内蔵する電池
を充電するための充電コネクタ６と、ケース１に内蔵さ
れて、電池の充放電を制御する電子回路を実装している
プリント基板７とを備える。さらに、電池パックは、放
電コネクタ５と充電コネクタ６とプリント基板７を、プ
ラスチック成形体であるインナーケース４に固定して一
体構造の充放電ブロック３としている。電池パックは、
この充放電ブロック３をケース１の下部に内蔵して、放
電コネクタ５と充電コネクタ６をケース１の外部に表出
している。

【０００８】本発明の電池パックは、好ましくは、電池
コア２と充放電ブロック３との間に、電池コア２の荷重
を支持する荷重受け板１０を配設する。この電池パック
は、荷重受け板１０をケース１に連結して、荷重受け板
１０の下方に充放電ブロック３を配設することができ
る。

【０００９】さらに、本発明の電池パックは、充放電ブ
ロック３のプリント基板７に、電池の残存量を演算する
残存量演算回路を実装することができる。プリント基板
７には、電池の電流を検出するシャント抵抗を固定する
ことができる。

【００１０】さらに、本発明の電池パックは、プリント
基板７に、電池に過電流が流れると溶断されるヒューズ
２１を装着することができる。この電池パックは、充放
電ブロック３のインナーケース４に、ヒューズ２１を保
持する保持部２２を設けて、プリント基板７にヒューズ
２１を直接に連結するヒューズ端子を固定することがで
きる。

【００１１】さらに、本発明の電池パックは、充放電ブ
ロック３のインナーケース４に、放電コネクタ５の金属
端子１２を直接に固定して、この金属端子１２を直接に
プリント基板７に固定することができる。さらにまた、
本発明の電池パックは、充放電ブロック３のインナーケ
ース４に、充電コネクタ６の金属端子１３を直接に固定
して、この金属端子１３を直接にプリント基板７に固定
することもできる。

【００１２】さらに、本発明の電動の乗り物用の電池パ
ックは、アシスト自転車に装着することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明
の技術思想を具体化するための電動の乗り物用の電池パ
ックを例示するものであって、本発明は電池パックを以
下のものに特定しない。

【００１４】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する
番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決
するための手段の欄」に示される部材に付記している。
ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材
に特定するものでは決してない。

【００１５】本発明の電池パックは、電動の乗り物に装
着されて、駆動用のモーターに電力を供給する。本明細
書において電動の乗り物とは、装着される電池パックの
電力で駆動される乗り物を意味するものとする。したが
って、本発明の電池パックは、は、アシスト自転車、電
動バイク、電動車椅子、電動三輪車、電動カート等の、
電池パックを装着して電動で駆動される全ての乗り物に
使用することができる。以下、電動の乗り物がアシスト
自転車である実施例について詳述する。

【００１６】図１の正面図と、図２の背面図と、図３の
断面図に示す電池パックは、複数の電池を細長い形状に
連結している電池コア２と、この電池コア２を収納して
いるケース１と、このケース１に設けられて外部に電力
を供給する放電コネクタ５と、ケース１に設けられて内
蔵する電池を充電するための充電コネクタ６と、ケース
１に内蔵されて、電池の充放電を制御し、あるいは電池
の残存量を検出する電子回路を実装しているプリント基
板７とを備える。

【００１７】放電コネクタ５と充電コネクタ６とプリン
ト基板７は、プラスチック成形体であるインナーケース
４に固定して一体構造の充放電ブロック３としている。
この充放電ブロック３は、ケース１の下部に内蔵され
て、放電コネクタ５と充電コネクタ６をケース１の外部
に表出している。

【００１８】電池コア２は、円筒型電池や角型電池であ
る二次電池を、直列または並列に接続して細長い形状に
連結している。二次電池は、ニッケル−水素電池、ニッ
ケル−カドミウム電池、リチウムイオン二次電池等の充
電できる電池である。電池コア２は、たとえば円筒型電
池を２列に並べ、一方の列の電池が他方の列の電池の谷
間に位置するように、すなわち俵を積むようにして、細
長い形状に連結する。電池コア２は、リード線で連結
し、さらに表面を熱収縮フィルム等で被覆して一体構造
に連結している。

【００１９】ケース１は、プラスチックで成形している
第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂからなり、第１ケース
１Ａと第２ケース１Ｂをネジ１９で連結している。第１
ケース１Ａと第２ケース１Ｂは、上部に電池コア２を、
下部に充放電ブロック３を収納できる形状に成形してい
る。さらに、このケース１は、充放電ブロック３を収納
して、充放電ブロック３の充電コネクタ６と放電コネク
タ５を外部に表出するコネクター窓１ａ、１ｂを開口し
ている。図のケース１は、放電コネクタ５のコネクター
窓１ｂを底面と底部側面のコーナー部に開口して、充電
コネクタ６のコネクター窓１ａを底部側面に開口してい
る。この構造は、電池パックの重量が、放電コネクタ５
を自転車の放電端子に押し付ける方向に作用するので、
放電コネクタ５に確実に放電端子を挿入して電気接続で
きる。

【００２０】充電コネクタ６を外部に表出させるコネク
ター窓１ａは、弾性的に閉塞する開閉蓋８で閉塞してい
る。この電池パックは、充電コネクタ６の接触不良を少
なくできる。放電コネクタ５を外部に表出するコネクタ
ー窓１ｂは、開閉蓋で閉塞しない。電池パックを自転車
に装着させる状態で、放電コネクタ５がつねに自転車の
放電端子に接続されるからである。充電コネクタ６は、
つねに充電プラグを接続しない。電池パックを充電する
ときにのみ充電プラグを接続する。開閉蓋８のあるコネ
クター窓１ａは、充電プラグを接続しない状態で、充電
コネクタ６に異物が付着するのを防止して、接触不良を
少なくできる。

【００２１】さらに、図のケース１は、自転車から外し
た電池パックを持ちやすくするために、また、自転車に
簡単に脱着できるように、上端に取っ手９を一体成形し
て設けている。さらにまた、ケース１は、電池コア２と
充放電ブロック３の間に、電池コア２の荷重を支持する
荷重受け板１０を配設している。荷重受け板１０は、両
側縁をケース１に設けている係止部１１に連結して、電
池コア２に押されて下方に移動しない構造としている。
図のケース１は、内面に突出する凸条１１Ａを設けて係
止部１１とし、さらに、ケース１の内側に突出する折曲
部１１Ｂを設けて係止部１１としている。ここに荷重受
け板１０を設けているケース１は、電池コア２の荷重で
充放電ブロック３が故障するのを有効に防止できる。

【００２２】充放電ブロック３のインナーケース４は、
放電コネクタ５の金属端子１２を直接に固定している。
この金属端子１２は、直接にプリント基板７に半田付し
て固定している。放電コネクタ５の金属端子１２は、自
転車に固定している放電プラグの金属端子が挿入され
る。したがって、放電コネクタ５の金属端子１２は、図
４の拡大図に示すように、弾性変形できる金属板を折り
返してその両端部をさらに内側に折曲して、挿入される
金属端子２０を弾性的に挟着できる形状としている。

【００２３】インナーケース４は、充電コネクタ６の金
属端子１３も直接に固定しており、この金属端子１３も
直接にプリント基板７に半田付して固定している。イン
ナーケース４は、充電プラグを挿入して連結できる連結
凹部を設けて、連結凹部の内部に充電コネクタ６の金属
端子１３を固定している。

【００２４】プリント基板７は、電池の残存量を演算す
る残存量演算回路（図示せず）を実装している。残存量
演算回路は、電池の充放電の電流を積算して電池の残存
量を演算し、残存量を表示する。図の残存量演算回路
は、複数の発光ダイオード１５を点灯する数で残存量を
表示し、残存量が多くなるにしたがって、点灯する発光
ダイオード１５の数を多くする。発光ダイオード１５
は、インナーケース４に一体成形している表示部１４に
固定される。表示部１４の発光ダイオード１５をケース
１の外部から見えるように、ケース１には表示部１４を
外部に表出する表示窓１ｃを開口して、この表示窓１ｃ
に表示部１４を配設している。

【００２５】残存量演算回路が電池の充放電電流を検出
するために、プリント基板７には電池と直列に接続し
て、電流を検出するためのシャント抵抗（図示せず）を
固定している。シャント抵抗の両端の電圧をアンプで増
幅して、電池の充放電の電流を検出する。

【００２６】さらに、プリント基板７は、図５に示すよ
うに、電池に過電流が流れると溶断されるヒューズ２１
を装着している。ヒューズ２１は、電池と直列に接続さ
れて、電池に過大な電流が流れると溶断して、電流を遮
断する。ヒューズ２１は、交換できるようにプリント基
板に装着される。したがって、プリント基板には、ヒュ
ーズ２１を連結するためのヒューズ端子を固定してい
る。ヒューズ端子は、弾性変形できる金属板で、ヒュー
ズ２１の端子を弾性的に挟着して連結する。ヒューズ２
１を定位置に保持するために、インナーケース４には、
ヒューズ２１を嵌入して保持する保持部２２を成形して
設けている。

【００２７】さらにまた、プリント基板７は、電池の過
充電や過放電を防止する保護回路も実装している。保護
回路は、電池を充電して満充電になると充電電流を遮断
して過充電を防止する。また、電池が放電されて残存量
が所定の容量になると放電電流を遮断して過放電を防止
する。

【００２８】インナーケース４は、全体をプラスチック
で一体成形しており、上面の周囲に周壁１６を突出して
設け、この周壁１６の内側にプリント基板７を配設して
いる。インナーケース４は、周壁１６の開口部を防水カ
バー１７で閉塞している。防水カバー１７は、図３に示
すように、周壁１６の外側にラップされる凸条１８を有
する。この凸条１８の内側に周壁１６を嵌入して、防水
カバー１７を周壁１６に連結する。この構造は、ケース
１の内部に浸入する水が充放電ブロック３に浸入するの
を防止できる。

【００２９】防水カバー１７は、図６に示すように荷重
受け板１０と一体構造とすることもできる。この図の荷
重受け板１０は、下面に突出する凸条１８を一体成形し
て設けている。この凸条１８の内側にインナーケース４
の周壁１６を入れて、荷重受け板１０が周壁１６の上面
開口部を防水構造に閉塞している。この構造は、荷重受
け板１０でインナーケース４を保護しながら、インナー
ケース４の内部に水が浸入するのを防止できる。

【００３０】インナーケース４は、ケース１の下部に嵌
入して定位置に収納される。インナーケース４は、コネ
クター窓１ａ、１ｂや表示窓１ｃに嵌入される凸部を設
けて、この凸部をコネクター窓１ａ、１ｂや表示窓１ｃ
に嵌入して定位置に配設することもできる。また、ケー
ス１の内面に接着し、あるいはネジ止して固定すること
もできる。

【００３１】

【発明の効果】本発明の電動の乗り物用の電池パック
は、衝撃に強い強靭な構造としながら、安価に多量生産
できる特長がある。それは、本発明の電池パックが、放
電コネクタと充電コネクタとプリント基板を、プラスチ
ック成形体のインナーケースに固定して一体構造の充放
電ブロックとし、この充放電ブロックをケースの下部に
内蔵して、放電コネクタと充電コネクタをケースの外部
に表出しているからである。この構造の電池パックは、
充放電ブロックに充電コネクタと放電コネクタの両方を
設けているので、充放電ブロックをケースに入れて簡単
に組み立てできる。また、充電コネクタと放電コネクタ
の両方に別々に配線する必要もないので簡単に配線でき
る。さらに、充放電ブロックとして完成した状態でケー
スに収納するので、ケースの強度のみでなく、充放電ブ
ロックのインナーケースでもってプリント基板等が保護
されるので、強靭な構造にできる。

【００３２】さらに、本発明は、プリント基板と充電コ
ネクタと放電コネクタを一体構造の充放電ブロックとす
るので、請求項２に記載している電池パックのように、
電池コアと充放電ブロックとの間に荷重受け板を配設し
て、荷重受け板でもって、充放電ブロックを理想的な状
態に保護できる。この構造は、重い電池コアが振動し
て、プリント基板、充電コネクタ、放電コネクタ等を損
傷させる欠点を極めて有効に防止できる特長がある。

【００３３】さらに、本発明の請求項３の電池パック
は、充放電ブロックのプリント基板に残存量演算回路を
実装しているので、電池の残存量を表示して便利に使用
できる

【００３４】さらに、本発明の請求項５のパック電池
は、プリント基板に、電池に過電流が流れると溶断され
るヒューズを装着しているので、電池を過電流から保護
しながら使用できる。さらに、本発明の請求項６の電池
パックは、インナーケースに、ヒューズを保持する保持
部設けると共に、プリント基板にヒューズを直接に連結
するヒューズ端子を固定しているので、簡単な構造で、
ヒューズをしっかりと定位置に保持できる特長がある。

【００３５】さらにまた、本発明の請求項７と請求項８
の電池パックは、放電コネクタの金属端子、あるいは、
充電コネクタの金属端子をインナーケースに直接に固定
して、これらの金属端子を直接にプリント基板に固定し
ているので、放電コネクタや充電コネクタを確実にしっ
かりと固定しながら、大電流による電圧降下によるロス
を少なくできる特長がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の電動の乗り物用の電池パック
の正面図

【図２】図１に示す電動の乗り物用の電池パックの背面
図

【図３】図１に示す電動の乗り物用の電池パックの断面
図

【図４】放電コネクタの金属端子を示す拡大断面図

【図５】図３に示す電池パックのインナーケースの底面
図

【図６】本発明の他の実施例の電動の乗り物用の電池パ
ックの断面図

【符号の説明】

１…ケース１Ａ…第１ケース１
Ｂ…第２ケース１ａ…コネクター窓１ｂ…コネクター窓１ｃ…表示窓２…電池コア３…充放電ブロック４…インナーケース５…放電コネクタ６…充電コネクタ７…プリント基板８…開閉蓋９…取っ手１０…荷重受け板１１…係止部１１Ａ…凸条１
１Ｂ…折曲部１２…金属端子１３…金属端子１４…表示部１５…発光ダイオード１６…周壁１７…防水カバー１８…凸条１９…ネジ２０…挿入される金属端子２１…ヒューズ２２…保持部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｊ 7/00 ３０１Ｈ０２Ｊ 7/00 ３０１Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の電池を細長い形状に連結している
電池コア(2)と、この電池コア(2)を収納しているケース
(1)と、このケース(1)に設けられて外部に電力を供給す
る放電コネクタ(5)と、ケース(1)に設けられて内蔵する
電池を充電するための充電コネクタ(6)と、ケース(1)に
内蔵されて、電池の充放電を制御する電子回路を実装し
ているプリント基板(7)とを備える電動の乗り物用の電
池パックにおいて、放電コネクタ(5)と充電コネクタ(6)とプリント基板(7)
を、プラスチック成形体であるインナーケース(4)に固
定して一体構造の充放電ブロック(3)としており、この
充放電ブロック(3)をケース(1)の下部に内蔵して、放電
コネクタ(5)と充電コネクタ(6)をケース(1)の外部に表
出してなることを特徴とする電動の乗り物用の電池パッ
ク。
【請求項２】電池コア(2)と充放電ブロック(3)との間
に、電池コア(2)の荷重を支持する荷重受け板(10)を配
設しており、荷重受け板(10)をケース(1)に連結して、
荷重受け板(10)の下方に充放電ブロック(3)を配設して
いる請求項１に記載される電動の乗り物用の電池パッ
ク。
【請求項３】充放電ブロック(3)のプリント基板(7)
に、電池の残存量を演算する残存量演算回路を実装して
いる請求項１に記載される電動の乗り物用の電池パッ
ク。
【請求項４】プリント基板(7)に、電池の電流を検出
するシャント抵抗を固定している請求項３に記載される
電動の乗り物用の電池パック。
【請求項５】プリント基板(7)に、電池に過電流が流
れると溶断されるヒューズを装着している請求項１に記
載される電動の乗り物用の電池パック。
【請求項６】充放電ブロック(3)のインナーケース(4)
に、ヒューズ(21)を保持する保持部(22)を設けると共
に、プリント基板(7)にヒューズ(21)を直接に連結する
ヒューズ端子を固定している請求項５に記載される電動
の乗り物用の電池パック。
【請求項７】充放電ブロック(3)のインナーケース(4)
に、放電コネクタ(5)の金属端子(12)を直接に固定して
おり、この金属端子(12)を直接にプリント基板(7)に固
定している請求項１に記載される電動の乗り物用の電池
パック。
【請求項８】充放電ブロック(3)のインナーケース(4)
に、充電コネクタ(6)の金属端子(13)を直接に固定して
おり、この金属端子(13)を直接にプリント基板(7)に固
定している請求項１に記載される電動の乗り物用の電池
パック。
【請求項９】電動の乗り物がアシスト自転車である請
求項１に記載される電動の乗り物用の電池パック。