JP6399678B2

JP6399678B2 - 電池パック、充電装置、電池パック搭載車両のレンタルシステム

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Publication number: JP6399678B2
Application number: JP2014093820A
Authority: JP
Inventors: 正太郎鈴木; 裕良金子
Original assignee: Saitama University NUC
Current assignee: Saitama University NUC
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2018-10-03
Anticipated expiration: 2034-04-30
Also published as: JP2015211614A

Description

本発明は、電動アシスト自転車や電動バイク等の電動二輪・三輪車に搭載される電池パックと、その電池パックを充電する充電装置と、電池パックを搭載した電動二輪・三輪車のレンタルシステムに関する。

近年、電動アシスト自転車が急速に普及し、多くのメーカーから種々の電動アシスト自転車が市販されている。また、レンタサイクルとして電動アシスト自転車を貸し出すケースも増えている。
電動アシスト二輪車や三輪車には充電可能な電池パックが搭載されており、電池パックからの供給電力で自転車のモータが回転する。

電池パックは、電動アシスト自転車のメーカー毎に異なる形状を有しているが、下記特許文献１に記載されているように、概ね図１７に示すような構造を有している。
プラスチックで形成された収容ケース５２には、その上部に把手５３が一体成形されており、この把手５３を持って電池パックの運搬や自転車の収納ボックスへの出し入れが行われる。収容ケース５２には、多数の並列するバッテリセル６２の両端面にリード板６５が配置されたセルユニット６１が複数個収容され、さらに、回路基板７１やコネクタ７２が収容されている。

なお、図１７には、コネクタとして出力用コネクタ７２と充電用コネクタ７３とが別に図示されているが、特許文献１には、これらを一つで兼用しても良いと記載されている。
回路基板７１には、ＣＰＵを含む制御回路が実装され、また、コネクタからのケーブルやセルユニットからのリード線が接続され、制御回路は、バッテリセルの充電制御を実行する。
また、この電池パックは、スイッチ９１を押したときに、残充電量を表示するＬＥＤランプ９２を備えている。ＬＥＤランプ９２は、充電率に応じた個数が点灯する。制御回路は、こうした残充電量の表示の制御も実行する。

しかし、電池パックを充電するために、自転車から電池パックを取り外して充電器にセットしたり、充電を終えた電池パックを自転車に取り付けたりすることは、かなり手間が掛かる。また、自転車に取り付けたままの電池パックにコード先端のプラグを差し込んで充電する場合は、頻繁な抜き差しに伴い、コネクタの接触不良が発生し易い。また、電池パックのケースから露出する導電部分が、雨水や洗車水に濡れて感電する危険がある。更には充電器が、雨水が要因でショートして破損する恐れがある。
こうした点を考慮して、下記特許文献２には、電磁誘導作用に基づく非接触給電により電動アシスト自転車の電池パックを充電する装置が提案されている。

ところで、非接触給電を行うシステムは、良く知られているように、図１８に示す回路構成を有している。
給電側は、直流を供給する直流供給部１１と、直流を高周波交流に変換する高周波発振回路（インバータ等）１２と、非接触給電トランスの一次側コイル（給電コイル）１４と、高周波発振回路と一次側コイルとの間に接続されたコンデンサ１３とを備えている。
一方、受電側は、非接触給電トランスの二次側コイル（受電コイル）１５と、二次側コイルで受電された交流を整流する整流回路１７と、整流回路の出力を平滑化する平滑コンデンサ１８と、整流された電流が供給される負荷１９と、二次側コイルと整流回路との間に接続されたコンデンサ１６とを備えている。非接触充電システムでは、負荷１９が電池パックとなる。
給電側のコンデンサ１３及び受電側のコンデンサ１６は、一次側コイルと二次側コイルとの間に空隙を有する非接触給電トランスの漏れリアクタンスを補償して給電効率を高めるために接続されている。図１８に示すように、一次側に直列コンデンサ１３を接続し、二次側に並列コンデンサ１６を接続する方式や、一次側及び二次側の双方に直列コンデンサを接続する方式等が知られている。

特許文献２に記載された非接触給電装置では、図１９（ａ）に示すように、自転車のサドルの下部に電池パック２が配置され、後部荷台の下部スペースに、二次側コイルを収容する受電部２０が配置され、電池パック２と受電部２０の間がケーブルで接続されている。給電側は、高周波発振回路９が内蔵された給電スタンド２３を有し、一次側コイルを収容する給電部２１がケーブル１０で給電スタンド２３に接続されている。
図１９（ｂ）に示すように、給電部２１は一次側コイル４を収容する樹脂ケース２２を有し、受電部２０は一対の二次側コイル６を収容する樹脂ケース２６を有している。受電部の樹脂ケース２６は、一対の二次側コイル６の間に給電部の樹脂ケース２２が差し込まれる差込空間Ｓを備えており、この差込空間Ｓに給電部の樹脂ケース２２を差し込んで、非接触給電を利用した充電（非接触充電）が行われる。

特開２０１３−１７７１０６号公報特開２０１２−０３９８３１号公報

現在市販されている電動アシスト自転車の電池パックやその充電器は、自転車メーカーごとに異なっているため、自転車の乗り入れ先で電池パックを充電しようとしても、充電器を持参したり、適合する充電器が出先に用意されていたりしない限り、充電ができない。
公共施設や民間施設等に電動アシスト自転車の給電スタンドを設置して、ユーザが手軽に利用できるようになれば、電動アシスト自転車の利便性が向上し、それに乗る人が増えると予想されるが、各メーカーの電池パックや充電器が互換性を持たない現状では、こうした構想の実現は難しい。

また、特許文献２に記載されているように、自転車用電池パックの非接触充電は、自転車に搭載したまま充電できること、感電の危険性が無いこと、コネクタの摩耗による劣化が発生しないことなど、多くの利点を備えているが、他社と差別化してシェアーを高めようとしている各メーカーが非接触充電用の統一規格の電池パックを採用することは期待し難い。
また、その採用に踏み切ったとしても、過去に販売した電動アシスト自転車のメンテナンス等のために旧タイプの電池パックや充電器を造り続ける必要があり、メーカーの負担が増すことになる。

本発明は、こうした事情を考慮して創案したものであり、電動二輪自転車、電動三輪自転車あるいは電動バイク（この明細書では、それらを合わせて“電動二輪・三輪車”と言う。）に搭載される電池パックであって、既存のものに多少の改変を加えるだけで非接触充電が可能であり、また、従来方式での充電も可能である電池パックを提供することを目的としている。

本発明は、電動二輪・三輪車に搭載されて該電動二輪・三輪車のモータに電力を供給する電池パックであって、バッテリセルを収容した収容ケースと、バッテリセルを充電するために充電器に電気的に接触するコネクタと、バッテリセルを非接触充電するために収容ケースの側壁の内壁面に固定された非接触給電トランスの受電コイルと、前記側壁を介して受電コイルと対向する位置に、非接触給電トランスの給電コイルを内蔵した扁平形状の給電ケースを着脱自在に保持する、前記側壁の外壁面に配置された給電ケース係合部と、
を備え、給電ケース係合部は、受電コイルと対向する給電ケースの側縁及び下縁の一部を支える一対のＬ字形フレームから成り、このＬ字形フレームは、扁平形状の給電ケースの厚さを受け入れる幅の溝を有し、Ｌ字形フレームの各々が連結しない状態で配置されている、ことを特徴とする。
この電池パックは、電動二輪・三輪車に装着したまま非接触充電することも、電動二輪・三輪車から取り外し、充電器を用いて従来方式で充電することも可能である。一対のＬ字形フレームにより、給電ケースを電池パックの外壁面に安定的に保持することができる。また、Ｌ字形フレームが連結していないため、雨水が溜まる恐れがない。

また、本発明の電池パックは、電動二輪・三輪車に搭載されて該電動二輪・三輪車のモータに電力を供給する電池パックであって、バッテリセルを収容した収容ケースと、バッテリセルを充電するために充電器に電気的に接触するコネクタと、バッテリセルを非接触充電するために収容ケースの側壁の内壁面に固定された非接触給電トランスの受電コイルと、前記側壁を介して受電コイルと対向する位置に、非接触給電トランスの給電コイルを内蔵した扁平形状の給電ケースを着脱自在に保持する、前記側壁の外壁面に配置された給電ケース係合部と、を備え、給電ケース係合部は、給電ケースが受電コイルと対向するための空間を形成する、外壁面に平行な主壁面、及び、主壁面の上方の辺を除く三方の辺に接続する側壁面を有する壁面部と、主壁面の上方の辺の側から前記空間に給電ケースを挿入するための挿入穴と、壁面部の下方側に設けられた前記空間の水抜き穴と、を有することを特徴とする。
こうすることで、給電ケースを電池パックの外壁面に安定的に保持することができる。また、壁面部で囲まれた空間には水抜き穴が設けられているため、雨水が溜まる恐れがない。

本発明により、各自転車メーカーの電池パックの外壁面または内壁面に受電コイルを取り付けることで非接触充電が可能になる。この電池パックは、充電器にコネクタを電気接続させる従来方式の充電も可能であり、各自転車メーカーでは、これまでの製品との継続性を保ちながら、製品に非接触充電の追加機能を持たせることができる。電池パックの個人ユーザは、充電の選択肢が増えるだけで、既に所持する充電器を使い続けることが可能であり、不利益を被らない。
そのため、各自転車メーカーの電池パックを使って非接触充電への標準化が容易に実現できる。
この標準化に伴い、公共施設や民間施設等に非接触充電ステーションが数多く設置されることが期待でき、こうした電動二輪・三輪車の充電環境の整備・拡充が、電動二輪・三輪車の利便性をさらに向上させる。

また、この標準化により、電動アシスト自転車を対象とするレンタルシステムやシェアリングシステムを低コストで立ち上げることが可能になり、電動アシスト自転車を多様なシーンで活用できる。
非接触充電ステーションでの電池パックの充電は、電動二輪・三輪車から電池パックを取り外す必要がなく、手軽に実施できる。また、雨に濡れても感電の危険性が無く、接点の摩耗劣化による接続不良の心配もない。
そのため、非接触充電ステーションを設けた公共施設、民間施設、レンタルシステムやシェアリングシステムの駐輪場における管理や監視の負担が軽減できる。

本発明の実施形態に係る電池パック（ａ）（ｂ）及び給電ケース（ｃ）を示す図図１の電池パックが電動アシスト自転車に搭載された状態を示す図図１の電池パックの回路構成を示す図本発明の実施形態に係る非接触充電装置を示す図図４の非接触充電装置の回路構成を示す図偏平状の給電コイル及び受電コイルから成る非接触給電トランスの磁束の流れを示す図地表に直置きした非接触充電装置により電池パックの充電を行う状態を示す図図７の非接触充電装置をスタンド上に設置した状態を示す図図８のスタンドが複数設置された駐輪場を示す図小電力無線機能を付加した電池パック及び非接触充電装置の回路構成を示す図レンタサイクルシステムの利用者が電動アシスト自転車の充電操作を行う様子を示す図給電コイル及び受電コイルの変形例を示す図給電コイル及び受電コイルの他の例を示す図給電ケース保持部の変形例１を示す図給電ケース保持部の変形例２を示す図自転車の重さで非接触充電へのセットを自動的に行うスタンドを示す図従来の電池パックを示す図非接触給電の回路構成を示す図従来の非接触充電を行う自転車とその非接触給電トランスを示す図

図１（ａ）、図１（ｂ）は、非接触充電機能が追加された電池パック３０、１３０を示している。図１（ａ）の電池パック３０は、バッテリセルを収容する収容ケース３１の外壁面に、非接触給電トランスの受電コイルを内蔵する偏平状の受電ケース４０が固定されており、外形的には、受電ケース４０の存在だけが従来の電池パックと相違している。
また、図１（ｂ）の電池パック１３０は、収容ケース３１の内壁面に受電コイルが固定されており、図１（ｂ）では、受電コイルが存在する内壁面の受電コイル固定領域１４０を点線で示している。この電池パック１３０は、外形的には、後述する突起１４３を除いて、従来の電池パックと変わりがない。
受電ケース４０が固定される収容ケース３１の外壁面は、図２に示すように、電池パック３０を電動アシスト自転車に搭載したとき、電動アシスト自転車の側面側に現われる収容ケースの面であり、偏平な受電ケース４０は、その主面が、この外壁面に面接触するように固定される。
収容ケース３１の内壁面に受電コイルを固定する場合も同様であり、電動アシスト自転車の側面側に現われる収容ケース３１の内壁面に、偏平な受電コイルが面接触する状態で固定される。
以下、収容ケース３１の外壁面に受電ケース４０が固定された電池パック３０について説明するが、収容ケース３１の内壁面に受電コイルが固定された電池パック１３０の場合も同様である。

図３は、電池パック３０に追加する非接触充電機能を可能にする回路構成を示している。偏平状に巻回された受電コイル（二次コイル）４０１は、コンデンサ１６を挟んで整流回路１７に接続し、受電コイル４０１で受電された交流が直流に変換される。整流回路１７の直流出力は、平滑コンデンサ１８で平滑化されて充電制御回路４２に入力し、充電制御回路４２は、バッテリセル４３の充電を制御する。また、この回路には、ＬＥＤ４５を用いて電池残量を表示する電池残量回路４４が含まれている。

この回路構成の内、受電コイル４０１は、受電ケース４０に収容される。コンデンサ１６、整流回路１７及び平滑コンデンサ１８は、収容ケース３１内の回路基板、例えば、図１７に示す回路基板７１に実装される。充電制御回路４２やバッテリセル４３、電池残量回路４４、残量表示用ＬＥＤ４５は、図１７に示すように、従来の電池パックが備えており、それらが利用できる。
従って、受電コイル４０１を収容した受電ケース４０を収容ケース３１の外壁面に固定し、収容ケース３１内の回路基板にコンデンサ１６、整流回路１７及び平滑コンデンサ１８を追加すれば非接触充電が可能になる。

一方、非接触充電装置６０は、図４（ａ）に示すように、商用電源の交流電力を直流電力に変換した後、高周波交流に変換する高周波電源５６と、給電コイルを内蔵する偏平な給電ケース５０と、給電ケース５０の給電コイルと高周波電源５６との間を接続するコード５８と、このコード５８を巻き取るコード巻取器５７と、商用電源の交流電力を高周波電源５６に伝送するプラグ５１及びコード５４とを有し、高周波電源５６及びコード巻取器５７がケース５５に収納されている。
図４（ｂ）に示すように、非接触充電時には、コード５８がケース５５から引き出されて、給電ケース５０が電池パック３０の受電ケース４０に接合される。

図１（ａ）（ｃ）に示すように、受電ケース４０の露出面には、給電ケース５０と係合するための突起４０３が設けられており、給電ケース５０には、この突起４０３が嵌合する孔５０３が設けられている。非接触充電時には、受電ケース４０の突起４０３に給電ケース５０の孔５０３が嵌合されて、受電ケース４０に対する給電ケース５０の位置が規定される。
また、収容ケース３１の内壁面に受電コイルを固定した電池パック１３０の場合は、図１（ｂ）に示すように、受電コイル固定領域１４０に対応する収容ケース３１の外壁面に突起１４３が設けられ、非接触充電時に、その突起１４３に給電ケース５０の孔５０３が嵌合されて給電ケース５０の位置が規定される。
なお、突起を給電ケース５０の側に設け、孔を受電ケース４０や収容ケースの外壁面に設けても良い。

図５は、図３の受電側回路に電力を供給する非接触充電装置６０の回路構成の一例を示している。
高周波電源５６は、商用交流の電圧を下げるＡＣアダプタ５６１と、その出力を整流する整流器５６２と、整流器５６２から出力される脈流を平滑化する平滑コンデンサ５６３と、平滑化された直流の電圧を変更するＤＣ−ＤＣコンバータ５６４と、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６４から出力される直流を高周波交流に変換するインバータ１２とを備えており、インバータ１２から出力される高周波交流が、コンデンサを介して、偏平状に巻回された給電コイル（一次コイル）５０１に供給される。
図６は、偏平状に巻回された給電コイル５０１と受電コイル４０１との間で電磁誘導により給電が行われるときの磁束の流れを示している。

図７は、非接触充電装置のケース５５から引き出された給電ケース５０が、電動アシスト自転車に搭載された電池パック３０の受電ケース４０に接合される様子を模式的に示している。
また、非接触充電装置は、図８（ａ）に示すように、ケース５５に設けた足５５１をスタンド７５の上辺に設けた穴７５１に差し込んで、スタンド７５と分離可能に結合することができる（図８（ｂ））。
図９は、非接触充電装置のケース５５を結合したスタンド７５を複数設置して、複数の電動アシスト自転車への非接触充電を可能にした駐輪場を模式的に示している。

このように、この電池パック３０は、電動アシスト自転車に搭載したまま、非接触充電装置６０を用いて充電を行うことができる。非接触充電に際しては、商用電源に接続した非接触充電装置のケース５５から給電ケース５０を引き出し、電池パック３０の受電ケース４０に結合するだけであるため、それ程の手間が掛からない。雨や雪が降っても安全に充電することができる。
また、この電池パック３０は、電動アシスト自転車から取り外して充電器と電気接続させる従来方式での充電も可能である。

非接触充電装置６０は、ケース５５を地面や床に直置きして使用することも、ケース５５をスタンド７５に結合して使用することもできる。後者の形態は、公共施設や民間施設、あるいは、自転車のレンタルシステムやシェアリングシステムなど、多数の人が利用する場所に充電施設を設置する場合に適しており、電動アシスト自転車用充電施設の新設や増設を低コストで実現できる。また、電動アシスト自転車に搭載された電池パック３０を非接触充電するための操作は、利用者自身が簡単に、且つ、安全に実施できるため、充電施設の管理に多くの負担を必要としない。

また、電動アシスト自転車のレンタルシステムやシェアリングシステムの管理は、電池パック及び非接触充電装置の双方に小電力無線機能を付加することでさらに改善できる。小電力無線は、少量のデータ通信に対応するものであり、免許や資格を必要としない。
図１０は、小電力送受信無線回路３０１及びアンテナ３０２を付加した電池パック３０と、小電力送受信無線回路６０１及びアンテナ６０２を付加した非接触充電装置６０の回路構成を示している。

電池パック３０の小電力送受信無線回路３０１やアンテナ３０２は、収容ケース３１内の回路基板に実装され、電池パック３０を電源として動作する。また、この回路基板には、小電力送受信無線回路３０１を通じて送信するデータや受信データを記憶するメモリ（不図示）、及び、小電力送受信無線回路３０１の送受信を制御するＣＰＵ（不図示）が実装される。
一方、非接触充電装置６０の小電力送受信無線回路６０１やアンテナ６０２は、ケース５５内に収容され、小電力送受信無線回路６０１を通じて送受信するデータの記録や小電力送受信無線回路６０１の送受信制御は、レンタルシステムやシェアリングシステム全般を管理する制御装置（不図示）で行われる。

例えば、レンタルシステムの駐輪場から電動アシスト自転車を借り出す場合、利用者が料金機に所定の料金（保証料を含む料金）を投入してスタンド７５の番号を選択すると、該当するスタンドの位置に駐輪されている電動アシスト自転車のロックが解除される。このとき、非接触充電装置６０の小電力送受信無線回路６０１から駐輪場のＩＤや貸し出し開始の日時データ等が電池パック３０の小電力送受信無線回路３０１に送信され、電池パック３０のメモリに記憶される。

その利用者が、出先近くに存在するレンタルシステムの駐輪場に電動アシスト自転車を返却する場合、スタンドのもとに電動アシスト自転車を止めてロックすると、そのスタンドに結合する非接触充電装置６０の小電力送受信無線回路６０１から、電池パック３０の情報提供を求める信号が間欠的に送信される。
この信号を受信した電池パック３０のＣＰＵは、小電力送受信無線回路３０１を通じて、メモリに保持されている電池パックのＩＤや、借り出し時に記憶した駐輪場ＩＤ及び開始日時データ、さらに電池残量データや充電状態を示す充電情報を非接触充電装置６０に送信する。

レンタルシステムの制御装置は、受信した充電情報から、ロックされた電動アシスト自転車への非接触充電が開始されていないと判断した場合、非接触充電装置またはスタンドに収納されたスピーカを通じて「電池パックに給電ケース５０を接続してください。課金中です」と言う音声を繰り返し流す。
図１１に示すように、利用者が電動アシスト自転車の電池パックに給電ケースを接続すると、電池パック３０の小電力送受信無線回路３０１から送られた充電情報により非接触充電の開始を識別した制御装置は、スピーカから「ご利用ありがとうございました」と言う音声を流し、利用者への保証金の返還を可能にする処理を行う。
このように、電池パック及び非接触充電装置が小電力無線機能を持つことで、人の関与を最小限に抑えたレンタルシステムの構築が可能になる。

（受電コイル及び給電コイルの変形例１）
受電コイル及び給電コイルは、図６以外の形状であっても良い。
図１２には、板状のコアに電線を巻回した平板状のコイルを示している。
図１２（ａ）の平板状コイルは、板状のフェライトコア４１０の両側に磁極を構成するフェライトコア４１１を配置し、磁極間の板状フェライトコア４１０の部分に電線４２０を巻回している。
この平板状コイルは、図１２（ｂ）に示すように、給電コイル及び受電コイルの磁極用フェライトコア４１１を互いに向かい合わせることで効率的な非接触充電が可能になる。図１２（ｂ）の４３１は、非接触充電時に受電コイルと給電コイルとの間を循環する主磁束を示している。
この場合、受電コイル及び給電コイルの非対向側に漏れる漏洩磁束を遮断するため、アルミ板４３０を配置することが望ましい。
また、平板状コイルは、図１２（ｃ）に示すように、板状フェライトコア４１０の両端を除く部分に電線４２０を巻回して構成してもよい。この場合、板状フェライトコア４１０の両端部分が磁極となる。
また、図１２（ｄ）に示すように、板状フェライトコア４１０と磁極用フェライトコア４１１とが平面視でＨ字を構成するように、板状フェライトコア４１０の幅寸法を磁極用フェライトコア４１１の長さより短くし、板状フェライトコア４１０の部分に電線４２０を巻回して平板状コイルを構成しても良い。

（受電コイル及び給電コイルの変形例２）
受電ケース４０に内蔵される受電コイル及び給電ケース５０に内蔵される給電コイルは、偏平以外のコイル形状であっても良い。
図１３には、棒状コア４８１に電線を巻回して構成した受電コイル４０２を示している。一方、給電コイル５０２は、並行して対向する板状コア５８２、５８３と、それらに直交する板状コア５８４とから成る断面コ字状のコアと、板状コア５８４に巻回された電線とで構成されている。
受電コイル４０２は、非接触給電時に給電コイル５０２の対向する板状コア５８２、５８３の間に入り込むように位置決めされる。図１３の５８５は、非接触充電時に受電コイル４０２と給電コイル５０２との間を循環する磁束を示している。

（給電ケース係合部の変形例）
図１４及び図１５には、内壁面に受電コイルが固定された電池パックの外壁面に設ける給電ケース位置決め用係合部の変形例を示している。
図１４の係合部は、図１４（ａ）に示すように、収容ケース３１の受電コイル固定領域１４０に対応する外壁面に、線対称の状態で固定された一対のＬ字形フレーム１８０を備えている。各Ｌ字形フレーム１８０には、収容ケース３１の外壁面との間に給電ケース５０（図１４（ｂ））の厚さに相当する溝１８１が生じるように、外壁面側に切り欠きが形成されている。また、一対のＬ字形フレーム１８０は、下辺のフレーム部分の間に隙間が生じるように、間隔を空けて外壁面に固定されている。
給電ケース５０を上方から一対のＬ字形フレーム１８０の溝１８１に挿入すると、給電ケース５０は、受電コイル固定領域１４０に対応する外壁面に密接する状態で保持される。
また、一対のＬ字形フレーム１８０の下辺フレーム部分は、連結していないため、雨水が溜まる恐れがない。

図１５の係合部は、図１４（ａ）のＬ字形フレーム１８０の前面側を覆ったものと同等の基本構造を有しており、図１５（ａ）に示すように、前後左右が囲まれた挿入穴１８２に給電ケース５０が挿入されて保持される。給電ケース５０の下部を支える挿入穴１８２の底面は、図１４（ａ）の下辺フレーム部分と同様に、雨水が溜まらないように一部に隙間が設けられている。
図１５（ｂ）は、この係合部の挿入穴１８２を構成する樹脂部分の一部を取り除いて示している。挿入穴１８２の前面及び左右側面を囲む樹脂部分には、アルミ板１８３が埋め込まれており、このアルミ板１８３により漏洩磁束が遮断される。
図１４及び図１５に示す係合部は、内壁面に受電コイルが固定された電池パックの外壁面に、給電ケース５０を安定的に保持することができる。

（給電側スタンドの変形例）
図１６に示す給電側スタンドは、給電ケース５０が、電動アシスト自転車の重量により自動的に電池パック３０の受電ケース４０と接合するように構成されている。そのため、人の手を煩わせなくても非接触充電が可能になる。
この給電側スタンドは、図１６（ａ）に示すように、電動アシスト自転車の後輪が乗り上げる乗上板８１と、乗上板８１の端部から直立するアーム部８２と、アーム部８２の上端で給電ケース５０を保持する給電ケース保持部８３と、を有し、給電ケース５０がボールジョイント８４を介して給電ケース保持部８３に結合されている。
乗上板８１の地面上の支持は、アーム部８２の延長上に設けられた脚部８７と、乗上板８１のアーム部８２が存在しない側の端を支えるバネ８５と、脚部８７とバネ８５との中間にあって乗上板８１が傾くときの支点となる突部８６とで行われている。

図１６（ｂ）に示すように、電動アシスト自転車の後輪９００が乗上板８１の上に乗ると、その重さでバネ８５が沈み、乗上板８１が突部８６を支点に傾く。そのため、アーム部８２の上端が電動アシスト自転車の方に寄り、給電ケース保持部８３に保持された給電ケース５０が電池パック３０の受電ケース４０や収容ケース３１の受電コイル固定領域１４０に押し付けられる。給電ケース５０は、ボールジョイント８４を介して給電ケース保持部８３に保持されているため、自由に角度を変えることが可能であり、受電ケース４０や収容ケース３１に押し付けられた給電ケース５０は、その主面が面接触する状態で受電ケース４０や受電コイル固定領域１４０の外壁面と接合する。
そのため、給電ケース５０に収納された給電コイルと、受電ケース４０に収納された受電コイルや収容ケース３１の内壁面に固定された受電コイルとの間で効率の高い非接触給電が行われる。

なお、ここでは、電動アシスト自転車の充電について説明したが、本発明は、電動バイク等の二輪車にも適用できる。また、前輪が一輪である電動三輪自転車や電動三輪バイクにも適用できる。

本発明の電池パック及び充電装置は、操作が簡単で安全性が高い非接触充電を可能にするものであり、電動自転車や電動バイク、電動三輪自転車や電動三輪バイク等に広く用いることができる。

２電池パック
６二次側コイル
９高周波発振回路
１０ケーブル
１１直流供給部
１２高周波発振回路（インバータ）
１３コンデンサ
１４一次側コイル（給電コイル）
１５二次側コイル（受電コイル）
１６コンデンサ
１７整流回路
１８平滑コンデンサ
１９負荷
２０受電部
２１給電部
２２給電部樹脂ケース
２３給電スタンド
２６受電部樹脂ケース
３０電池パック
３１収容ケース
４０受電ケース
４２充電制御回路
４３バッテリセル
４４電池残量回路
４５ＬＥＤ
５０給電ケース
５１プラグ
５２収容ケース
５３把手
５４コード
５５ケース
５６高周波電源
５７コード巻取器
５８コード
６０非接触充電装置
６１セルユニット
６２バッテリセル
６５リード板
７１回路基板
７２出力用コネクタ
７３充電用コネクタ
７５スタンド
８１乗上板
８２アーム部
８３給電ケース保持部
８４ボールジョイント
８５バネ
８６突部
８７脚部
９１スイッチ
９２ＬＥＤランプ
１３０電池パック
１４０受電コイル固定領域
１４３突起
１８０Ｌ字形フレーム
１８１溝
１８２挿入穴
１８３アルミ板
３０１小電力送受信無線回路
３０２アンテナ
４０１受電コイル（二次コイル）
４０２受電コイル
４０３突起
４１０板状フェライトコア
４１１磁極用フェライトコア
４２０電線
４３０アルミ板
４３１磁束
４８１棒状コア
５０１給電コイル（一次コイル）
５０２給電コイル
５０３孔
５５１足
５６１ＡＣアダプタ
５６２整流器
５６３平滑コンデンサ
５６４ＤＣ−ＤＣコンバータ
５８２板状コア
５８３板状コア
５８４板状コア
５８５磁束
６０１小電力送受信無線回路
６０２アンテナ
７５１穴
９００後輪

Claims

電動二輪・三輪車に搭載されて該電動二輪・三輪車のモータに電力を供給する電池パックであって、
バッテリセルを収容した収容ケースと、
前記バッテリセルを充電するために充電器に電気的に接触するコネクタと、
前記バッテリセルを非接触充電するために前記収容ケースの側壁の内壁面に固定された非接触給電トランスの受電コイルと、
前記側壁を介して前記受電コイルと対向する位置に、前記非接触給電トランスの給電コイルを内蔵した扁平形状の給電ケースを着脱自在に保持する、前記側壁の外壁面に配置された給電ケース係合部と、
を備え、
前記給電ケース係合部は、前記受電コイルと対向する前記給電ケースの側縁及び下縁の一部を支える一対のＬ字形フレームから成り、
前記Ｌ字形フレームは、扁平形状の前記給電ケースの厚さを受け入れる幅の溝を有し、前記Ｌ字形フレームの各々が連結しない状態で配置されている、
ことを特徴とする電池パック。
電動二輪・三輪車に搭載されて該電動二輪・三輪車のモータに電力を供給する電池パックであって、
バッテリセルを収容した収容ケースと、
前記バッテリセルを充電するために充電器に電気的に接触するコネクタと、
前記バッテリセルを非接触充電するために前記収容ケースの側壁の内壁面に固定された非接触給電トランスの受電コイルと、
前記側壁を介して前記受電コイルと対向する位置に、前記非接触給電トランスの給電コイルを内蔵した扁平形状の給電ケースを着脱自在に保持する、前記側壁の外壁面に配置された給電ケース係合部と、
を備え、
前記給電ケース係合部は、
前記給電ケースが前記受電コイルと対向するための空間を形成する、前記外壁面に平行な主壁面、及び、前記主壁面の上方の辺を除く三方の辺に接続する側壁面を有する壁面部と、
前記主壁面の上方の辺の側から前記空間に前記給電ケースを挿入するための挿入穴と、
前記壁面部の下方側に設けられた前記空間の水抜き穴と、
を有することを特徴とする電池パック。
請求項２に記載の電池パックであって、
前記給電ケース係合部の前記壁面部は樹脂で形成され、
前記給電コイルと前記受電コイルとの間で非接触給電が行われるときの漏洩磁束を遮断するアルミ板が前記壁面部に埋め込まれている、
ことを特徴とする電池パック。