JP2017168220A - 着脱式バッテリパックおよび電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造で、かつ電動車両への着脱が容易なバッテリパックを提供する。
【解決手段】バッテリパックは、互いに平行でない長軸および短軸を含む形状を有し、電動車両に着脱可能で、かつ、持ち運び可能である。短軸およびバッテリパックの端面を含む仮想的な第１平面、長軸およびバッテリパックの他の端面を含む仮想的な第２平面、および、長軸に直交し、バッテリパックの重心を含む仮想的な第３平面を定義する。バッテリパックは、第１平面上に設けられて、長軸を鉛直方向に向けてバッテリパックを持ち運ぶことを可能にする第１把持部と、第２平面上に設けられて、電動車両からの取り外し時に第１平面に沿って電動車両内をスライドさせることを可能にする第２把持部とを備える。第１把持部、および、第２把持部の少なくとも一部、は、第３平面に関して同じ側に設けられている。
【選択図】図８

Description

本発明は、電動車両に着脱可能で、かつ、持ち運び可能なバッテリパック、およびこれを搭載した電動車両に関する。

近年、電動バイク、電動自転車等の電動車両が広く普及してきている。電動車両は、予め充電したバッテリパックからの電力を利用してモータを回転させ、駆動力を得る。

電動車両の中には、着脱式のバッテリパックを採用するモデルが存在する。４輪車と比較すると、電動バイク等の電動車両ではバッテリパックを設置する位置に制限がある。そのため、バッテリパックの着脱に関する改良が進められてきた。

特許文献１および２はいずれも、着脱可能なバッテリパック（バッテリモジュール）を開示する。

特許文献１に記載されたバッテリモジュールは概ね細長い直方体形状を有する。バッテリモジュールを収納する、電動車両のバッテリケースもまた概ね細長い箱状であり、鉛直上向きの開口を有する。使用者は、バッテリモジュールの把手を掴み、バッテリケースの開口部からその長手方向の辺に沿ってバッテリモジュールを挿入し、または取り外す。把手は、長手方向の辺を垂直にしてバッテリモジュールを立てたときの上面（底面に対向する面）に設けられている。使用者は、バッテリモジュールの抜き差し時だけでなく、バッテリモジュールの運搬時にも当該把手を利用することができる。

特許文献２に記載されたバッテリパックもまた概ね直方体である。バッテリパックがバッテリケースに収納されている状態においては、互いに平行な、バッテリパック底面の凹曲面とバッテリケースの凸曲面とが噛み合っている。バッテリパックをバッテリケースから取り外すとき、使用者は、上面の隅に設けられた把手を持ちながら、底面の一部（凹曲面と凸曲面とが噛み合った部分）を軸として回転させ、その後バッテリパックを持ち上げる。これによりバッテリパックを取り外すことが可能になる。バッテリパックの装着時は、使用者は、バッテリパック底面の凹曲面とバッテリケースの凸曲面とを噛み合わせ、把手を持ちながら上述した軸回りにバッテリパックを回転させ、バッテリパックをバッテリケースに嵌め込む。

特開２０１３−１７７１０６号公報 特開２０１３−１６９８６０号公報

特許文献１では、電動車両の他の構成部品との関係上、バッテリモジュールを長手方向に引き出すような構造をせざるを得ない。しかしながらそのような収納機構では、使用者は重量物であるバッテリパックをその長手方向に引き出す必要があり、引き出し量が比較的多くなる。

特許文献２の収納機構を採用すると、バッテリパックの回転を許容するスペースや、回転のための機構（バッテリパック底面の凹部およびバッテリケースの凸部）を設ける必要がある。そのため、構造が大型化および複雑化することになる。車両レイアウト上、スペースの確保が困難であり、複雑化によりコストが増加し得る。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、簡易な構造で、かつ電動車両への着脱が容易なバッテリパックを提供することである。

本発明の例示的な実施形態にかかるバッテリパックは、互いに平行でない長軸および短軸を含む形状を有し、電動車両に着脱可能で、かつ、持ち運び可能なバッテリパックであって、前記短軸および前記バッテリパックの端面を含み、かつ前記長軸を含まない仮想的な第１平面、前記長軸および前記バッテリパックの他の端面を含む仮想的な第２平面、および、前記長軸に直交し、前記バッテリパックの重心を含む仮想的な第３平面を定義したときにおいて、前記第１平面上に設けられて、前記長軸を鉛直方向に向けて前記バッテリパックを持ち運ぶことを可能にする第１把持部と、前記第２平面上に設けられて、前記バッテリパックの前記電動車両からの取り外し時または前記電動車両への取り付け時に前記第１平面に沿って前記電動車両内をスライドさせることを可能にする第２把持部とを備え、前記第１把持部、および、前記第２把持部の少なくとも一部、は、前記第３平面に関して同じ側に設けられている。

ある実施の形態において、前記第２把持部は、前記第１把持部から所定距離離れた位置に設けられている。

ある実施の形態において、前記第２把持部は、前記第１把持部より小さい。

ある実施の形態において、前記第２把持部は変形可能である。

ある実施の形態において、前記バッテリパックは、少なくとも１つのバッテリセルと、前記電動車両と電気的に接続される電力出力用コネクタ部品とをさらに備え、前記第１把持部、前記第２把持部の少なくとも一部、および前記電力出力用コネクタ部品は、前記第３平面に関して同じ側に設けられている。

ある実施の形態において、前記第２把持部の全部が、前記第３平面に関して同じ側に設けられている。

ある実施の形態において、前記電力出力用コネクタ部品は、前記バッテリパックの角部分に設けられている。

本発明の例示的な実施形態にかかる電動車両は、上述のいずれかのバッテリパックと、前記バッテリパックを収納するケースであって、前記バッテリパックが収納されたときに、前記第１平面に平行な内壁を有するケースとを備え、前記内壁は前記バッテリパックの着脱時に前記バッテリパックをガイドする。

ある実施の形態において、前記ケースは、前記鉛直方向を基準として前記バッテリパックを傾斜させて収納する。

ある実施の形態において、前記バッテリパックは少なくとも１つのバッテリセルと、前記少なくとも１つのバッテリセルの電力を出力する電力出力用コネクタ部品とを備えており、前記ケースは、前記電力出力用コネクタ部品が傾斜した前記バッテリパックの相対的に上方に位置するよう、前記バッテリパックを収納する。

ある実施の形態において、前記電動車両のケースは電力入力用コネクタ部品をさらに収納しており、前記バッテリパックが前記ケースに収納されたとき、前記電力出力用コネクタ部品および前記電力入力用コネクタ部品は、傾斜した前記バッテリパックの相対的に上方の位置で接続される。

ある実施の形態において、前記電動車両は、前記電力入力用コネクタ部品を介して受け取った電力によって駆動される電動モータと、前記電動モータの駆動力を伝達する駆動機構とをさらに備えている。

本発明の実施形態によるバッテリパックは、第１平面に第１把持部を設けることにより、長辺を鉛直方向に平行にしてバッテリを持ち運ぶことができるため、良好な可搬性を実現できる。また第２把持部は、バッテリパックの長軸を含む第２平面に設けられており、電動車両からの取り外し時に第１平面、つまり短軸に沿って電動車両内をスライドさせることを可能にする。バッテリパックを長軸方向にスライドさせる場合と比較すると、引き出し量は少なくて済むため使用者の負担が少ない。さらに、第１把持部、および、第２把持部の少なくとも一部、は、長軸に直交し、バッテリパックの重心を含む第３平面に関して同じ側に設けられているため、第１把持部および第２把持部の持ち替えが容易になる。また、バッテリパックがバッテリ収納ケースから抜けた後、第２把持部を用いた持ち上げ動作に応じて、重心が下方に移動するため、第１把持部は第２把持部と同じ側に回転し、短軸側を上方に持ち上げることができる。

第２把持部が第１把持部から所定距離離れた位置に設けられているため、第１把持部とは独立してバッテリパックを引き出しやすい位置に第２把持部を配置できる。

第２把持部を第１把持部より小さくすることにより、第２把持部を収容するためのスペースはより少なくて済む。

第２把持部を変形可能に形成することにより、たとえばバッテリパックがバッテリ収納ケースに装着された後、上部に蓋を被せてロックするとき、第２把持部がつかえることがない。

バッテリパックの第１把持部、第２把持部の少なくとも一部、および電力出力用コネクタ部品を、第３平面に関して同じ側に設けることにより、バッテリパックをバッテリ収納ケースに収納して電力出力用コネクタ部品にプラグを取り付ける際の利便性を向上できる。

本発明の実施形態による電動車両は、バッテリパックが収納されたときに、前記第１平面に平行な内壁を有するケースを有しており、当該内壁はバッテリパックの着脱時にバッテリパックをガイドする。これにより、バッテリパックを内壁に沿ってスライドさせることができるため、バッテリ収納ケース内のバッテリパック回転用スペースなどが不要になる。電動車両のケース周辺の構造の複雑化を回避でき、当該構造の空間的な占有も少なくできる。

鉛直方向を基準としてバッテリパックを傾斜させて収納するため、たとえば傾斜したバッテリパックの上方に第１把持部および第２把持部を設けると、下方にある場合と比較して使用者が第２把持部を利用してバッテリパックを着脱しやすくなる。また、取り外し後に第１把持部に持ち替えることも容易である。電力出力用コネクタ部品を傾斜したバッテリパックの上方に設けた場合には、車両側の電力入力用コネクタ部品との接続のための使用者の作業性を向上させることができる。

本発明の例示的な実施形態によれば、バッテリパックの第１把持部および第２把持部のうち、第１把持部は、バッテリパックの短軸を含むが長軸を含まない第１平面上に設けられており、長軸を鉛直方向に向けてバッテリパックを持ち運ぶことを可能にする。第１平面に第１把持部を設けることにより、長辺を鉛直方向に平行にしてバッテリを持ち運ぶことができるため、良好な可搬性を実現できる。

また第２把持部は、バッテリパックの長軸を含む第２平面に設けられており、バッテリパックの電動車両からの取り外し時または電動車両への取り付け時に第１平面、つまり短軸に沿って電動車両内をスライドさせることを可能にする。バッテリパックを長軸方向にスライドさせる場合と比較すると、引き出し量は少なくて済むため使用者の負担が少ない。

さらに、第１把持部、および、第２把持部の少なくとも一部、は、長軸に直交し、バッテリパックの重心を含む第３平面に関して同じ側に設けられているため、第１把持部および第２把持部の持ち替えが容易になる。また、バッテリパックがバッテリ収納ケースから抜けた後、第２把持部を用いた持ち上げ動作に応じて、重心が下方に移動するため、第１把持部は第２把持部と同じ側に回転し、短軸側を上方に持ち上げることができる。

図１は、電動二輪車１の側面図である。 図２は、電動二輪車１に設けられたバッテリ収納ケース２０内部を示す図である。 図３は、バッテリ収納ケース２０にバッテリパックを収納した状態を示す図である。 図４は、バッテリ収納ケース２０へバッテリパック１００を着脱するときのバッテリパックの移動方向を示す図である。 図５は、バッテリパック１００の外観斜視図である。 図６は、バッテリパック１００を構成する、バッテリパック本体１００ａおよび補助部品１００ｂを示す図である。 図７は、メイングリップ４０および補助取っ手５０の各位置と、バッテリパック１００の重心位置Ｇとの関係を示す図である。 図８は、使用者がバッテリパック１００の補助取っ手５０をつまんでバッテリ収納ケース２０から取り外した様子を示す図である。 図９は、使用者が、補助取っ手５０をメイングリップ４０に持ち替える直前の様子を示す図である。 図１０は、使用者が補助取っ手５０から手を離し、メイングリップ４０のみでバッテリパック１００を持ったときの様子を示す図である。 図１１は、使用者がバッテリパック１００の角部分４２を指で押さえることによって大きく傾いたバッテリパック１００を示す図である。 図１２は、第１の変形例によるバッテリパック１００ａの外観斜視図である。 図１３は、メイングリップ４０および補助リング５０ａの各位置と、重心位置Ｇとの関係を示す図である。 図１４は、補助リング５０ａを利用してバッテリパックを取り外す様子を示す図である。 図１５は、第２の変形例によるバッテリパック１００ｂの外観図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明によるバッテリパックおよび電動車両の例示的な実施形態を説明する。

本明細書では、電動車両の実施形態として鞍乗型の電動二輪車を挙げて説明する。ただしこれは一例に過ぎない。電動車両は、鞍乗型以外の電動二輪車であってもよいし、電動三輪車等の３つ以上の車輪を有する車両であってもよい。以下の実施形態は例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。実施形態の説明においては、同様の構成要素には同様の参照符号を付し、重複する場合にはその説明を省略することがある。

図１は、本発明の例示的な実施形態にかかる電動二輪車１の外観構成を示す側面図である。

図１に示すように、電動二輪車１は、車体２と、フロントフォーク４と、モータコントローラ６と、シート１０と、ステアリングハンドル１２と、前輪１４と、後輪１６と、電動モータ１８と、バッテリ収納ケース２０を備えている。

車体２は、車体フレームと車体カバーを含む構造を有する。車体２には、電動二輪車１の種々の構成部品、たとえばフロントフォーク４、後述する電動モータ１８、バッテリ収納ケース２０、等が取り付けられている。

フロントフォーク４の上部には、ステアリングハンドル１２が取り付けられている。フロントフォーク２２の下端部には前輪１４が支持されている。後輪１６および電動モータ１８は、車体２に支持されている。本実施形態では、駆動輪は後輪１６であり、従動輪は前輪１４である。

モータコントローラ６は、後述するバッテリパックに蓄えられた電気を受け取り、電力制御を行って電動モータ１８を回転させる。電動モータ１８の回転が、ギヤ等の駆動機構を介して後輪１６に伝達されることにより、電動二輪車１は走行する。

バッテリ収納ケース２０は蓋２０ａを有しており、蓋２０ａが閉められた状態でシート１０の下に設置されている。バッテリ収納ケース２０には後述するバッテリパックが収容される。本実施形態において、バッテリパックは、電動二輪車１に着脱可能で、かつ、人が持ち運び可能である。

図２は、電動二輪車１に設けられたバッテリ収納ケース２０の内部構造を示す斜視図である。使用者がシート１０を取り外し、バッテリ収納ケース２０の蓋２０ａを跳ね上げると、バッテリ収納ケース２０内にアクセスできる。図２には、取り外されたシート１０と、蓋２０ａが跳ね上げられたバッテリ収納ケース２０とが記載されている。なお、以下で言及する図面では、特に必要な場合を除いて、シート１０は取り外されており、図示はしないこととする。

バッテリ収納ケース２０は、後述するバッテリパックを収納し、かつ、電動二輪車１とバッテリパックとを接続するための電力入力用コネクタ部品２２およびケーブル２４を収納している。電力入力用コネクタ部品２２およびケーブル２４は、内壁面に沿って設けられている。ケーブル２４の長さには、少なくとも、バッテリパックが装着された時にバッテリパックの電力出力用コネクタ部品に接続可能な程度の余裕が設けられている。

図３は、バッテリパック１００が収納されたバッテリ収納ケース２０を示す斜視図である。バッテリ収納ケース２０とバッテリパック１００との間には、バッテリパック１００が動く程の隙間は存在しない。その理由は、電動二輪車１の走行時にバッテリパック１００が暴れないようにするためである。また、本実施形態では、バッテリ収納ケース２０の深さは、バッテリパック１００が完全に収まらない程度に設定されている。具体的には、蓋２０ａが明けられた状態で、バッテリパック１００が収納された電動二輪車１を側方から見ると、バッテリパック１００の電力出力用コネクタ部品３０を視認可能にバッテリ収納ケース２０の深さが設定されている。これにより、電力入力用コネクタ部品２２と電力出力用コネクタ部品３０とを接続するための空間を比較的広く確保できるため、使用者の作業性を向上させることができる。

バッテリ収納ケース２０に収納されると、バッテリパック１００の電力出力用コネクタ部品３０と、電動二輪車１の電力入力用コネクタ部品２２とが電気的に接続される。典型的には、使用者が電力入力用コネクタ部品２２を手に持ち、電力出力用コネクタ部品３０に差し込むことによって、両者は電気的に接続される。または、使用者による接続を必要としないようバッテリ収納ケース２０に自動接続機構を設けてもよい。たとえばバッテリパック１００が収納されると、その重さを受けて、電力入力用コネクタ部品２２を電力出力用コネクタ部品３０の方向に移動させる機構を設ける。この機構は、バッテリパック１００がバッテリ収納ケース２０に完全に収納されたとき、電力入力用コネクタ部品２２を電力出力用コネクタ部品３０に押し込み、両者の電気的な接続を確立する。これらにより、電動二輪車１は、バッテリパック１００に内蔵されたバッテリセルに蓄えられた電力を利用できるようになる。具体的には、電力は、電力出力用コネクタ部品３０、電力入力用コネクタ部品２２、およびケーブル２４を介してモータコントローラ６に送られる。モータコントローラ６は、所定の制御を行って電力を電動モータ１８に供給し、電動モータ１８を駆動させることができる。

バッテリパック１００はたとえばリチウムイオン電池であり、その出力電圧はたとえば７２Ｖである。ただしこの出力電圧値は一例であり、別の値であってもよい。例えば、３６Ｖ、４８Ｖ、６０Ｖ等であってもよい。

バッテリパック１００には、補助取っ手５０が設けられている。補助取っ手５０の詳細は後述する。

本明細書では、少なくとも、バッテリパック１００がバッテリ収納ケース２０に収納されることを「装着」と呼び、バッテリパック１００がバッテリ収納ケース２０から抜き取られる、または取り出されることを、「取り外し」と呼ぶことがある。装着および取り外しの両方を「着脱」と呼ぶことがある。

図４は、バッテリ収納ケース２０へバッテリパック１００を着脱するときのバッテリパックの移動方向を示す。バッテリパック１００は、概ね直方体の形状を有しているとする。「概ね」とは、厳密な直方体でなくてもよいことを表している。通常、バッテリパック１００の外形は種々の条件を考慮して決定されるからである。

いま、図４に示すように、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を取る。Ｘ軸は紙面に垂直な方向に延びる軸であり、その正方向は、紙面の奥から手前に向かう方向である。本明細書では、互いに直交する長軸（Ｙ軸）および短軸（Ｚ軸）と、それらの両方に直交する軸（Ｘ軸）とを仮想的に設定できる形状であれば、「概ね直方体」であるとする。なお、長軸および短軸はそれぞれＹ軸およびＺ軸に平行である。理解のしやすさのため、以下では「長軸（Ｙ軸）」、「短軸（Ｚ軸）」と記述することがある。

さらに、本明細書では、図５に示すように２つの仮想的な平面を定義する。

図５は、バッテリパック１００の外観斜視図である。図示されるようにＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を定義し、さらに、２つの仮想的なＸＹ平面（Ｋ_XY）およびＸＺ平面（Ｋ_XZ）を定義する。平面Ｋ_XYは、長軸（Ｙ軸）を含む平面であり、バッテリパック１００の＋Ｚ軸側の端面の少なくとも一部を含む。平面Ｋ_XZは、短軸（Ｚ軸）を含む平面であり、バッテリパック１００の−Ｙ軸側の端面の少なくとも一部を含む。平面Ｋ_XYと平面Ｋ_XZとが交わり、交線Ｌが形成される。交線Ｌは、Ｘ軸と平行であるとする。

バッテリパック１００は、図示される平面Ｋ_XZを含むＹ軸方向の範囲Ｄの間に、メイングリップ４０を有している。メイングリップ４０は成形等によってバッテリパック１００の一部として形成されている。交線Ｌ近傍の、バッテリパック１００の角に相当する部分には、電力出力用コネクタ部品３０が設けられている。また、メイングリップ４０から一定距離離れた位置に、補助取っ手５０が設けられている。バッテリパック１００がバッテリ収納ケース２０に収納されたとき、メイングリップ４０がバッテリ収納ケース２０内に入り込んでしまったとしても、バッテリパック１００を引き出しやすい位置に独立して補助取っ手５０を配置できる。補助取っ手５０は、平面Ｋ_XZを含む空間内に設けられている。なお、本明細書では、上述した説明を簡略化して、「メイングリップ４０は平面Ｋ_XZ内に設けられる。」という表現や、「補助取っ手５０は平面Ｋ_XZ内に設けられる。」という表現を用いることがある。

本実施形態では、概ね直方体の形状を有するバッテリパック１００の例を挙げて説明するが、この形状は必須ではない。バッテリパックは、互いに平行でない長軸および短軸を仮想的に設けることができればよい。たとえば、円筒形、楕円形、円錐台等の形状であってもよいし、立方体形状であってもよい。長軸および短軸をそれぞれ含む、互いに直交する２つの平面を、本明細書における平面Ｋ_XYおよび平面Ｋ_XZとして取り扱えばよい。

図４に示すように、バッテリパック１００は、Ｚ軸方向に沿って着脱される。このとき、バッテリ収納ケース２０もまた、平面Ｋ_XYに平行な底面と、平面Ｋ_XZに平行な、対向する２面の内壁と、ＹＺ平面に平行な、対向する２面の内壁とを有している。バッテリパック１００の着脱時、平面Ｋ_XZに平行な内壁、およびＹＺ平面に平行な内壁は、バッテリパック１００をガイドする。バッテリパック１００を平面Ｋ_XZ方向にスライドさせることができるため、バッテリ収納ケース内のバッテリパック１００回転用スペースなどが不要になる。よって、電動車両１のバッテリ収納ケース２０周辺の構造の複雑化を回避でき、当該構造の空間的な占有も少なくできる。なお、内壁に沿ってガイドさせるのではなく、ガイドレールを敷設してもよい。

バッテリパック１００の着脱方向は、バッテリパック１００の短軸を含む平面Ｋ_XZに沿っている。一方、従来例は、長軸を含む平面Ｋ_XYに沿ってバッテリパック１００を引き出していた。両者を比較すると、本実施形態の方法によればバッテリパック１００の引き出し量を低減することができる。バッテリパック１００は比較的重いため、使用者の負担をより軽減できる。

図４から理解されるように、バッテリパック１００はメイングリップ４０を下向きにしてバッテリ収納ケース２０に収納される。その結果、電力出力用コネクタ部品３０は、バッテリ収納ケース２０の開口側に位置することになるため、使用者は容易に電力出力用コネクタ部品３０と電力入力用コネクタ部品２２とを接続することができる。

一方、このような挿入方法は、バッテリ収納ケース２０へのバッテリパック１００の着脱時には、使用者がメイングリップ４０を利用できないことを意味する。そのために利用されるのが、補助取っ手５０である。

図６は、バッテリパック１００を構成する、バッテリパック本体１００ａおよび補助部品１００ｂを示す。補助部品１００ｂは、矩形状の装着用バンド５２に上述の補助取っ手５０が取り付けられて構成されている。装着用バンド５２により、補助部品１００ｂはバッテリパック本体１００ａの周囲に巻き付けられ、固定される。補助部品１００ｂを、メイングリップ４０のように、バッテリパック１００のケースの構造として実現する必要はなく、別途用意してバッテリパック本体１００ａに巻き付けるだけでバッテリパック１００を用意できるため、製造者にとっても製造コストを低く抑えることが可能である。

補助取っ手５０は、タブ状の強化ゴムで製造されており、使用者が複数の指で挟み込み、バッテリパック１００をバッテリ収納ケース２０に着脱可能に構成されている。補助取っ手５０は、少なくとも重力に反してバッテリパック１００をバッテリ収納ケース２０から引き上げるための荷重に耐え得る強度を有する。また、補助取っ手５０は、バッテリパック１００の装着時および取り外し時の屈曲にも十分耐え得る強度を有している。補助取っ手５０の耐荷重性能および耐屈曲性能は、バッテリパック１００の重量、容量、想定着脱回数等の設計的な仕様に左右される。補助取っ手５０はメイングリップ４０よりも小さい。よって、補助取っ手５０を収容するためのスペースはより少なくて済む。たとえば、補助取っ手５０は薄いため、バッテリパック１００と蓋２０ａとの空間を十分小さくできる。また、バッテリパック１００がバッテリ収納ケース２０に収納され、跳ね上げられた蓋２０ａが元の位置に戻されたとき、蓋２０ａのロックを妨げることはない。

一方、メイングリップ４０はバッテリパック１００の運搬時に利用される。一般に短軸方向の長さに対して長軸方向の長さが長くなるほど、運搬が容易になる。従って、メイングリップ４０を設ける意義は存在する。なお、メイングリップ４０の耐荷重性能についても、バッテリパック１００の質量に十分耐え得るよう設計される。

図７は、メイングリップ４０および補助取っ手５０の各位置と、バッテリパック１００の重心位置Ｇとの関係を示す図である。重心位置Ｇは、バッテリパック１００全体の質量の分布によって定まる。バッテリパック１００では、１以上のバッテリセル６２を含む内蔵バッテリ６０が質量の過半を占めるため、重心位置Ｇは内蔵バッテリ６０の質量に大きく依存すると考えられる。

メイングリップ４０および補助取っ手５０は、重心Ｇを含む、平面Ｋ_XZに平行な平面Ｐに関して同じ側に設けられている。このように構成すると、バッテリパック１００をバッテリ収納ケース２０から取り外したときに、補助取っ手５０からメイングリップ４０への持ち替えが非常に容易になる。その理由は、以下のとおりである。

図８〜図１０は、バッテリパック１００をバッテリ収納ケース２０から引き出す手順の例を示す。図８〜図１０は、電動二輪車１の側面に対向して立つ使用者の背中越しにバッテリパック１００を引き出す動作を見たときの様子を示している。ただし、記載の簡略化のため、使用者の手のみを示し、身体は省略している。

図８は、使用者が右手でバッテリパック１００の補助取っ手５０をつまんでバッテリ収納ケース２０内を短辺（バッテリパック１００の短軸）に沿ってスライドさせ、バッテリ収納ケース２０から取り外した様子を示す。バッテリパック１００を取り外したとき、バッテリパック１００には、補助取っ手５０を支点として、重心Ｇが鉛直下向きに向かう方向に回転させようとする力のモーメントが発生する。バッテリパック１００の回転に伴い、メイングリップ４０は鉛直上方向に向かう。つまり、それまでバッテリ収納ケース２０の深部に面していたメイングリップ４０が自動的に使用者に向かって現れてくる。その結果、使用者が補助取っ手５０を掴んでいる手とは異なる手でメイングリップ４０を掴むことが容易になる。

図９は、使用者が、補助取っ手５０をメイングリップ４０に持ち替える直前の様子を示す。メイングリップ４０が上方に向いたことにより、使用者は左手で容易にメイングリップ４０を掴むことが可能になる。

図１０は、使用者が補助取っ手５０から右手を離し、左手のみでメイングリップ４０を掴んでバッテリパック１００を提げたときの様子を示す。使用者はバッテリパック１００の長軸を鉛直方向と平行にした状態でバッテリパック１００を運搬できるため、良好な可搬性を実現できる。

上述のとおり、メイングリップ４０および補助取っ手５０の位置を、平面Ｐ（図７）に関して同じ側に設けることにより、補助取っ手５０を利用したバッテリパック１００の取り外し開始動作から、メイングリップ４０を利用した運搬動作に至るまでの一連の動作を滞りなく行うことができる。

次に、バッテリパック１００をバッテリ収納ケース２０に取り付ける際の手順を説明する。

図１０に示すように、使用者が左手でメイングリップ４０のみを持ち、バッテリパック１００を提げているとする。このとき、バッテリパック１００の長軸の向きは鉛直方向と平行である。

次に、使用者は右手で補助取っ手５０を掴む。すると、図９に示すように、バッテリパック１００は、鉛直方向から若干傾く。ただし、このときの傾きの程度は小さく、バッテリパック１００をその短軸方向に沿ってバッテリ収納ケース２０に挿入するのはまだ困難である。そこで使用者は、バッテリパック１００の短軸方向が、バッテリ収納ケース２０の深さ方向と平行になるよう、バッテリパック１００の傾きをより大きくする動作を行う。

図１１は、使用者がバッテリパック１００の角部分４２を指で押さえることによって大きく傾いたバッテリパック１００を示す。補助取っ手５０の付け根を回転中心としてみたとき、図９の状態から図１１に示す状態に至るまでは、角部分４２を指で押さえたときの力のモーメントは、重心Ｇが回転しようとするときの力のモーメントよりも大きい。

バッテリパック１００の短軸方向が、バッテリ収納ケース２０の深さ方向と平行になったときは、使用者は角部分４２を指で押さえる力を緩め、バッテリパック１００の姿勢を概ね固定して保持する。そして使用者は、図１１の矢印に示す方向（バッテリパック１００の短軸方向）に沿ってバッテリパック１００をバッテリ収納ケース２０の中に沿ってスライドさせることにより、バッテリパック１００をバッテリ収納ケース２０内に収容することができる。

なお、使用者はバッテリパック１００の角部分４２を手のひらで押さえてもよい。または、メイングリップ４０を鉛直下向きに引っ張ることにより、角部分４２を押さえたときと同じ力のモーメントをバッテリパック１００に与えることができる。

使用者は、バッテリパック１００を片手でバッテリ収納ケース２０に挿入することも可能である。たとえば、補助取っ手を片方の手のひらおよび／または手指（親指を除く。）で握りつつ、握ったその手の親指をさらに用いて、補助取っ手５０近傍の位置を押さえてもよい。補助取っ手５０の付け根部分を支点とし、親指がバッテリパック１００に接触する部分を作用点としてバッテリパック１００の回転を規制する。これにより、片手でもバッテリパック１００の短軸方向をバッテリ収納ケース２０の深さ方向と平行に保持することができる。

次に、補助取っ手５０のさらなる配置例を説明する。再び図７を参照する。いま、バッテリパック１００の長軸（Ｙ軸方向の長辺）の中点を通り、平面Ｐに平行な平面Ｑを考える。メイングリップ４０および補助取っ手５０は、平面Ｑに関しても同じ側に設けられていることが好適である。その理由は、図４に示されるように、バッテリパック１００は鉛直方向を基準として傾斜してバッテリ収納ケース２０に収納されるため、補助取っ手５０が相対的に上方（たとえば上半分）に設けられている方が、使用者が掴みやすいと考えられるからである。

なお、本実施形態のバッテリパック１００においては、メイングリップ４０は、長辺の−Ｙ軸方向側の端面である平面Ｋ_XZ内に設けられる。メイングリップ４０は、質量に寄与しない空間を含む（図７）。よって、重心位置Ｇは平面Ｑよりも＋Ｙ軸方向に位置する。本実施形態のバッテリパック１００の形状であれば、メイングリップ４０および補助取っ手５０の位置と、平面Ｐとの関係に関する条件は維持されている。

なお、電力出力用コネクタ部品３０もまた、上述した平面ＰおよびＱよりも、メイングリップ４０および補助取っ手５０と同じ側、かつ、開口部側に設けられている。これにより、バッテリパック１００がバッテリ収納ケース２０に装着された後に、使用者が電力入力用コネクタ部品２２を電力出力用コネクタ部品３０に接続する際、良好な操作性を実現できる。

以下、図１２から図１５を参照しながら、バッテリパック１００の変形例を説明する。

図１２は、第１の変形例によるバッテリパック１００ａの外観斜視図である。これまでの補助取っ手５０に代えて、バッテリパック１００ａは、装着用バンド５２に固定された補助リング５０ａを有している。補助リング５０ａは、たとえばナイロン製である。よって補助リング５０ａは容易に変形させることができる。たとえばバッテリパック１００がバッテリ収納ケース２０に収納され、蓋２０ａが元の位置に戻されたとき、補助リング５０ａが蓋２０ａの裏面によって押されて変形される。補助リング５０ａがつかえることがないため、蓋２０ａが確実にロックされる。なお、補助リング５０ａの耐荷重性能および耐屈曲性能もまた、補助取っ手５０に準ずる。

図１３は、メイングリップ４０および補助リング５０ａの各位置と、重心位置Ｇとの関係を示す図である。平面ＰおよびＱの定義は図７と同じである。このように配置することにより、同じ力学的な原理により、バッテリパック１００ａは補助取っ手５０を設けたバッテリパック１００と同じ挙動を示す。また、電力出力用コネクタ部品３０の配置は変わっていないため、バッテリパック１００と同様の利点がある。

図１４は、補助リング５０ａを利用してバッテリパックを取り外す様子を示す図である。補助取っ手５０を用いた場合と同様、補助リング５０ａの付け根部分を支点として、バッテリパック１００が回転する。これにより、メイングリップ４０が鉛直上向きになる。

図１５は、第２の変形例によるバッテリパック１００ｂの外観図である。バッテリパック１００ｂは、装着用バンド５２ｂ１および５２ｂ２に固定された補助バンド５０ｂを有している。補助バンド５０ｂもたとえばナイロン製であり、バッテリパック１００ｂの長手方向（Ｙ軸方向）の両端の間に張られている。

これまでに説明した平面ＰおよびＱと補助バンド５０ｂとの関係について説明する。図１５に示されるとおり、補助バンド５０ｂの一部は、平面Ｐまたは平面Ｑよりも＋Ｙ軸方向に存在する。しかしながら、補助バンド５０ｂの少なくとも一部が、平面Ｐよりも−Ｙ軸方向に存在していればよい。使用者が当該少なくとも一部を掴んでバッテリパック１００ｂをバッテリ収納ケース２０から取り外しさえすれば、上述のバッテリパック１００および１００ａと同じ挙動でメイングリップ４０が鉛直上方向に向くからである。

補助バンド５０ｂと平面Ｑとの関係についても同様である。補助バンド５０ｂの少なくとも一部が、平面Ｑよりも−Ｙ軸方向に存在する、という条件を満たしていればよい。補助バンド５０ｂが設けられている場合、使用者はどの位置を掴むかについて自由度が増す。よって、上述の条件を満たしていれば、使用者は、補助取っ手５０または補助リング５０ａの例よりも掴みやすい位置を選択できる。

なお、電力出力用コネクタ部品３０の配置は変わっていないため、バッテリパック１００と同様の利点がある。

上述の実施形態では、バッテリパック１００は１つの電力出力用コネクタ部品３０を有するとして説明した。このとき、電力出力用コネクタ部品３０は、充電および放電の両方に利用可能であることを想定していた。しかしながら、バッテリパック１００は充電用コネクタ部品と放電用コネクタ部品とをそれぞれ有していてもよい。そのうちの後者が、上述の電力出力用コネクタ部品３０として機能すればよい。ただし、バッテリパック１００が電動二輪車１に装着された状態で、充電ステーション等の充電プラグを用いてバッテリパック１００に充電し得る場合もあり得る。その場合には、上述した電力出力用コネクタ部品３０を設ける位置の説明は、当該充電用コネクタ部品にも適用し得る。

上述の実施形態の説明では、長軸および短軸は互いに直交すると説明した。しかしながら、直交することは必須ではない。互いに平行でなければよい。したがって、長軸を含む平面Ｋ_XYおよび短軸を含む平面Ｋ_XZもまた、直交することは必須ではない。

本発明は、着脱可能なバッテリパックからの電力を利用して推進力を得る電動車両、たとえば少なくとも１つの車輪を有する車両、スノーモービル、ヘリ、船外機、ジェット推進機などに有用である。

１ 電動二輪車（電動車両）
２ 車体
４ フロントフォーク
６ モータコントローラ
１０ シート
１２ ステアリングハンドル
１４ 前輪
１６ 後輪１６
１８ 電動モータ
２０ バッテリ収納ケース
２２ 電力入力用コネクタ部品
２４ ケーブル
３０ 電力出力用コネクタ部品
４０ メイングリップ
５０ 補助取っ手
５０ａ 補助リング
５０ｂ 補助バンド
１００、１００ａ、１００ｂ バッテリパック

Claims (12)

1. 互いに平行でない長軸および短軸を含む形状を有し、電動車両に着脱可能で、かつ、持ち運び可能なバッテリパックであって、
   前記短軸および前記バッテリパックの端面を含み、前記長軸を含まない仮想的な第１平面、前記長軸および前記バッテリパックの他の端面を含む仮想的な第２平面、および、前記長軸に直交し、前記バッテリパックの重心を含む仮想的な第３平面を定義したときにおいて、
   前記第１平面上に設けられて、前記長軸を鉛直方向に向けて前記バッテリパックを持ち運ぶことを可能にする第１把持部と、
   前記第２平面上に設けられて、前記バッテリパックの前記電動車両からの取り外し時または前記電動車両への取り付け時に前記第１平面に沿って前記電動車両内をスライドさせることを可能にする第２把持部と
   を備え、
   前記第１把持部、および、前記第２把持部の少なくとも一部、は、前記第３平面に関して同じ側に設けられている、バッテリパック。
2. 前記第２把持部は、前記第１把持部から所定距離離れた位置に設けられている、請求項１に記載のバッテリパック。
3. 前記第２把持部は、前記第１把持部より小さい、請求項１または２に記載のバッテリパック。
4. 前記第２把持部は変形可能である、請求項１から３のいずれかに記載のバッテリパック。
5. 少なくとも１つのバッテリセルと、
   前記電動車両と電気的に接続される電力出力用コネクタ部品と
   をさらに備え、
   前記第１把持部、前記第２把持部の少なくとも一部、および前記電力出力用コネクタ部品は、前記第３平面に関して同じ側に設けられている、請求項１から４のいずれかに記載のバッテリパック。
6. 前記第２把持部の全部が、前記第３平面に関して同じ側に設けられている、請求項１から５のいずれかに記載のバッテリパック。
7. 前記電力出力用コネクタ部品は、前記バッテリパックの角部分に設けられている、請求項１から６のいずれかに記載のバッテリパック。
8. 前記請求項１から７のいずれかに記載のバッテリパックと、
   前記バッテリパックを収納するケースであって、前記バッテリパックが収納されたときに、前記第１平面に平行な内壁を有するケースと
   を備えた電動車両であって、
   前記内壁は前記バッテリパックの着脱時に前記バッテリパックをガイドする、電動車両。
9. 前記ケースは、前記鉛直方向を基準として前記バッテリパックを傾斜させて収納する、請求項８に記載の電動車両。
10. 前記バッテリパックは少なくとも１つのバッテリセルと、前記少なくとも１つのバッテリセルの電力を出力する電力出力用コネクタ部品とを備えており、
    前記ケースは、前記電力出力用コネクタ部品が傾斜した前記バッテリパックの相対的に上方に位置するよう、前記バッテリパックを収納する、請求項８または９に記載の電動車両。
11. 前記電動車両のケースは電力入力用コネクタ部品をさらに収納しており、
    前記バッテリパックが前記ケースに収納されたとき、前記電力出力用コネクタ部品および前記電力入力用コネクタ部品は、傾斜した前記バッテリパックの相対的に上方の位置で接続される、請求項１０に記載の電動車両。
12. 前記電力入力用コネクタ部品を介して受け取った電力によって駆動される電動モータと、
    前記電動モータの駆動力を伝達する駆動機構と
    をさらに備えた、請求項１１に記載の電動車両。

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