JPH09226382A

JPH09226382A - 電動自転車の電池配列構造

Info

Publication number: JPH09226382A
Application number: JP8043582A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Saruta; 隆一猿田
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1996-02-29
Publication date: 1997-09-02

Abstract

(57)【要約】【目的】バッテリの占有スペースを最小にしてバッテ
リボックスの小型・コンパクト化を図ることができる電
動自転車の電池配列構造を提供すること。【構成】複数の円柱状電池２７ａをシュリンクパック
して構成されるバッテリ２７を収納したバッテリボック
ス２５を着脱自在に取り付けて成る電動自転車の前記電
池２７ａの配列構造において、前記複数の電池２７ａを
それらの軸線が互いに平行になるように互いに接触させ
て３列以上に配列し、各電池２７ａがこれに隣接する列
の２個の電池２７ａの間に嵌り込むようにして隣接する
３個の電池２７ａの各軸中心を結ぶ直線が正三角形を形
成するようにする（俵積み）。本発明によれば、バッテ
リ２７を構成する複数の電池２７ａの占有スペースを最
小に保ってバッテリボックス２５の小型・コンパクト化
を図ることができ、該バッテリボックス２５の持ち運び
が便利となる他、このバッテリボックス２５がライダー
の乗り降りの障害となることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の円柱状電池
をシュリンクパックして構成されるバッテリを収納した
バッテリボックスを着脱自在に取り付けて成る電動自転
車の電池配列構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】自走式の電動自転車の他、人力による駆
動力を電動モータによる補助動力によって補う電動自転
車が提案され、既に実用に供されているが、この種の電
動自転車においてはバッテリを車体に搭載することが不
可欠となる。

【０００３】ところで、バッテリとして複数の円柱状電
池をシュリンクパックしたものを用い、これをバッテリ
ボックス内に収納する方式を採用する電動自転車が提案
されている。斯かる電動自転車にあっては、バッテリボ
ックスはバッテリの充電時の利便を考慮して車体から容
易に取り外すことができる構造とすることが望ましく、
又、ライダーの乗降時の邪魔にならず、且つ、持ち運び
に便利なように小型・コンパクトに構成されるべきであ
る。

【０００４】而して、バッテリボックスを小型・コンパ
クトに構成するためには、これに収納される複数の電池
の占有スペースが最小限となるようにそれらの配列を工
夫する必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図９（ａ）〜（ｆ）に
計２０個の充電式の電池（二次電池）２７ａの配列パタ
ーンをそれぞれ示すが、同図（ａ）〜（ｃ）は複数の電
池２７ａを２列１０段、３列７段、４列５段に方形積み
（隣接する４個の電池２７ａの軸中心を結ぶ直線が正方
形を形成するような配列方法）したパターンをそれぞれ
示すが、何れの場合も電池２７ａ間の隙間が大きく、複
数の電池２７ａが比較的大きな占有スペースを占めるた
めにバッテリボックスの小型・コンパクト化を図る上か
らは最良の配列パターンとは言い難い。尚、図９
（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す方形積みにおいて電池２
７ａが占める容積はそれぞれ１２３９ｃｃ，１２５１ｃ
ｃ，１２３９ｃｃとなる。

【０００６】一方、図９（ｄ）〜（ｆ）は複数の電池２
７ａを２列１０段、３列７段、４列５段に俵積み（各電
池２７ａがこれに隣接する列の２個の電池２７ａの間に
嵌り込むようにして隣接する３個の電池２７ａの各軸中
心を結ぶ直線が正三角形を形成するような配列方法）し
たパターンをそれぞれ示すが、これらの配列パターンで
は各電池２７ａ間の隙間が小さいために図９（ａ）〜
（ｃ）に示した方形積みに対して電池２７ａの占有スペ
ースは小さく抑えられるが、図９（ｄ）に示す配列パタ
ーンはバッテリボックスの持ち運びの利便性を考慮する
と寸法及び形状的に不都合を生ずるばかりか、他の図９
（ｅ），（ｆ）に示す配列パターンに比して電池２７ａ
の占有スペースも大きくなる。尚、図９（ｄ），
（ｅ），（ｆ）に示す方形積みにおいて電池２７ａが占
める容積はそれぞれ１１６３ｃｃ，１１４２１ｃｃ，１
１３１．９ｃｃとなる従って、バッテリボックスの小型
・コンパクト化を図ってその持ち運びを容易にするとと
もに、該バッテリボックスがライダーの乗り降りの障害
とならないようにする目的からは、複数の電池２７ａを
３列以上俵積みした図９（ｅ），（ｆ）に示す配列パタ
ーンが最良であるとの結論に達する。

【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、バッテリの占有スペースを最
小にしてバッテリボックスの小型・コンパクト化を図る
ことができる電動自転車の電池配列構造を提供すること
にある。

【０００８】又、複数の電池をシュリンクパックしたバ
ッテリにおいては、複数の電池は電気的に直列に接続さ
れているが、バッテリの２つの出力端子が異なる側に位
置すると電気配線が長くなって不経済である他、電気配
線の取り回しも複雑化するという問題が発生する。

【０００９】従って、本発明の他の目的とする処は、電
気配線を短縮することができる電動自転車の電池配列構
造を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、複数の円柱状電池をシュリ
ンクパックして構成されるバッテリを収納したバッテリ
ボックスを着脱自在に取り付けて成る電動自転車の前記
電池の配列構造において、前記複数の電池をそれらの軸
線が互いに平行になるように互いに接触させて３列以上
に配列し、各電池がこれに隣接する列の２個の電池の間
に嵌り込むようにして隣接する３個の電池の各軸中心を
結ぶ直線が正三角形を形成するようにしたことを特徴と
する。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記複数の電池を電気的に直列に接続し、
バッテリの出力端子が同側に位置するように複数の電池
の直列接続パターンを決定したことを特徴とする。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において、前記複数の電池を３列に配列し、端の１列
においては電池同士を互い直列接続し、他の２列におい
ては異なる列同士の２個の電池の接続と同列同士の２個
の電池の接続を交互に繰り返すことを特徴とする。

【００１３】従って、請求項１記載の発明によれば、バ
ッテリを構成する複数の電池の占有スペースを最小に保
ってバッテリボックスの小型・コンパクト化を図ること
ができ、該バッテリボックスの持ち運びが便利となる
他、このバッテリボックスがライダーの乗り降りの障害
となることがない。

【００１４】又、請求項２又は３記載の発明によれば、
バッテリの出力端子が同側に位置するように複数の電池
の直列接続パターンが決定されるため、電気配線が短縮
されて経済的効果が得られるとともに、配線の取り回し
も単純化する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１６】図１は電動自転車の側面図、図２は本発明
に係る電池配列構造を示す側面図、図３は電動自転車の
バッテリボックス取付部の破断側面図、図４は図３の矢
視Ａ方向の破断面図、図５は図３のＢ−Ｂ線断面図、図
６はバッテリボックスの脱着時の状態を示す破断側面
図、図７はバッテリボックスのオートロック機構部の斜
視図である。

【００１７】先ず、図１に基づいて電動自転車１の概略
構成を説明する。

【００１８】図１において、２は車体前方に位置するヘ
ッドパイプであり、該ヘッドパイプ２にはハンドルステ
ム３が回動自在に挿通している。そして、ハンドルステ
ム３の上端にはハンドル４が結着され、同ハンドルステ
ム３の下端にはフロントフォーク５が結着されており、
該フロントフォーク５の下端部には前輪６が回転自在に
軸支されている。

【００１９】又、前記ヘッドパイプ２からはダウンチュ
ーブ７が車体後方（図１の右方）に向かって斜め下方に
延出しており、該ダウンチューブ７の略水平に延びる後
端部からはシートチューブ８が車体後方に向かって斜め
上方に立設されている。そして、このシートチューブ８
内にはシートポスト９が上下動自在に嵌合保持されてお
り、該シートポスト９の上端にはシート１０が支持され
ている。

【００２０】ところで、車体の略中央下部には、パワー
ユニット１１が不図示のブラケットを介してダウンチュ
ーブ７に支持されている。このパワーユニット１１は人
力による駆動系と電動モータによる駆動系を並設して構
成され、これにはクランク軸１２が回転自在に支承され
ており、該クランク軸１２の左右にはクランク１３が取
り付けられ、各クランク１３の端部にはペダル１４が軸
支されている。そして、ダウンチューブ７とシートチュ
ーブ８の接続部周辺と不図示のブラケット及びパワーユ
ニット１１の一部はダウンチューブ７に支持された樹脂
製のサイドカバー１５によって覆われている。即ち、図
４に示すように、サイドカバー１５は左右に２分割され
ており、これはダウンチューブ７の上半部に溶着された
ブラケット１６にボルト１７及びナット１８によって取
り付けられている。尚、図１において、２２は前記パワ
ーユニット１１を構成するコントローラである。

【００２１】又、図１に示すように、不図示のブラケッ
トからは左右一対のチェーンステイ１９が車体後方に向
かって延設されており、該チェーンステイ１９の後端部
と前記シートチューブ８の上端部とは左右一対のシート
ステイ２０によって連結されている。そして、チェーン
ステイ１９後端の前記シートステイ２０との連結部には
後輪２１が回転自在に軸支されており、後輪２１にはホ
イールスプロケット２３が結着されている。尚、ホイー
ルスプロケット２３と前記パワーユニット１１に設けら
れた不図示のドライブスプロケットとの間には無端状の
チェーン２４が巻装されている。

【００２２】而して、本実施の形態に係る電動自転車１
においては、シート１０の下方にバッテリボックス２５
が前記ダウンチューブ７とシートチューブ８にその２辺
が支持された状態で取り付けられている。

【００２３】上記バッテリボックス２５は、図５に示す
ように、左右に２分割された樹脂成形品をビス２６によ
って接合一体化してボックス状に成形されており、その
内部には熱収縮性フィルム４１によってシュリンクパッ
クされた計２０個の単二電池（Ｃセル）２７ａから成る
バッテリ２７が収納されている。

【００２４】ここで、複数の電池２７ａの配列構造を図
２に基づいて説明する。

【００２５】本実施の形態においては、図９（ｅ）に示
したと同様に、計２０個の電池２７ａがそれらの軸線が
互いに平行になるように互いに接触して３列７段に俵積
み（各電池２７ａがこれに隣接する列の２個の電池２７
ａの間に嵌り込むようにして隣接する３個の電池２７ａ
の各軸中心を結ぶ直線が正三角形を形成するような配列
方法）されている。即ち、１列目には６個の電池２７ａ
₁ が、２列目と３列目には各７つの電池２７ａ₂ ，２７
ａ₃ がそれぞれ斜め上下方向に直線状に配列されてお
り、各列の最上段の３個の電池２７ａ₁ ，２７ａ₂ ，２
７ａ₃ は車体前方に向かって下がるように斜めに配列さ
れている。

【００２６】ところで、計２０個の電池２７ａは各電池
２７ａに両端が溶着された導電性の接続プレート４２に
よって電気的に直列に接続されているが、これらの電池
２７ａで構成されるバッテリ２７の２つの出力端子４３
が図示のように共にバッテリ２７の下方に導出するよう
に、電池２７ａの直列接続パターンが決定されている。
具体的には、同一列に属する電池２７ａは＋極と−極が
交互に変化するようにその向きが決められ、１列目にお
いては電池２７ａ₁ 同士は接続プレート４２によってそ
のまま直列に接続され、他の２列目と３列目において
は、異なる列の２個の電池２７ａ₂ と２７ａ₃ の接続と
同列の２個の電池２７ａ₂ 同士及び電池２７ａ₃ 同士の
接続が交互に繰り返され、この結果、前述のようにバッ
テリ２７の２つの出力端子４３は共にバッテリ２７の下
方に導出している。

【００２７】次に、バッテリボックス２５の取付構造の
詳細を図３乃至図７に基づいて説明する。

【００２８】バッテリボックス２５の上部には、図６に
示すように起倒自在なハンドル２８が設けられている。

【００２９】上記ハンドル２８は軸２９によってバッテ
リボックス２５に回動自在に枢着されており、図３に示
す状態では、バッテリボックス２５の上部側方に設けら
れた充電レセプタクル３０をその側壁で覆っている。
尚、このハンドル２８の中央部には手を差し込むべき開
口部２８ａ（図４及び図６参照）が形成されている。

【００３０】又、バッテリボックス２５の前面は前記ハ
ンドル２８と外形ラインが連なる樹脂製のカバー３１に
よって覆われて左右の分割線が隠されており、同バッテ
リボックス２５の下部の一側方には、図４に示すよう
に、外側方に向かって膨出する膨出部２５ａが形成され
ている。そして、バッテリボックス２５の膨出部２５ａ
内には、前記バッテリ２７に電気的に接続されたコネク
タ３３が収納されており、このコネクタ３３内には、電
気配線３２を介して前記バッテリ２７に連なる前記出力
端子４３（図２参照）が組み込まれている。

【００３１】そして、上記コネクタ３３はバッテリボッ
クス２５の底面を貫通してこれの下方へ突出しており、
バッテリボックス２５が装着された状態では、図４に示
すように、該コネクタ３３は前記サイドカバー１５の上
面に開口する開口部１５ａを閉じる２枚のシャッター３
４を押し開いてサイドカバー１５内に臨み、サイドカバ
ー１５の内側に固設された複数の電源端子３５に接続さ
れ、この状態でバッテリ２７から前記パワーユニット１
１の不図示のコントローラ及び電動モータへの給電が可
能となる。尚、シャッター３４は不図示のトーションス
プリングによって開口部１５ａを閉じる方向に付勢され
ている。

【００３２】ところで、図６に示すように、サイドカバ
ー１５の車幅方向中央には側面視略半円形と略三角形の
凸部１５ｂ，１５ｃが突設されており、バッテリボック
ス２５の底面の車幅方向中央にはサイドカバー１５側の
前記凸部１５ｂ，１５ｃが嵌合すべき凹部２５ｂ，２５
ｃがそれぞれ形成されており、バッテリボックス２５が
装着されている状態では、図３に示すようにバッテリボ
ックス２５の凹部２５ｂ，２５ｃにはサイドカバー１５
の凸部１５ｂ，１５ｃがそれぞれ嵌合してバッテリボッ
クス２５がサイドカバー１５に対して前後左右に位置決
めされている。

【００３３】又、図５に示すように、バッテリボックス
２５の後面側にはクッション材としての弾性体３６が保
持されており、該バッテリボックス２５はシートチュー
ブ８側に押圧されて弾性体３６が圧縮された状態で取り
付けられ、その上部がオートロック機構３７によって固
定される。

【００３４】上記オートロック機構３７はシートチュー
ブ８の上端部に固設されており、図７に示すように、こ
れの本体３８に形成された凹部３８ａには出没自在なフ
ック３９が臨んでいる。又、本体３８の側部には、不図
示のキーを差し込むべきキー溝４０が開口している。

【００３５】他方、バッテリボックス２５の上部には、
オートロック機構３７の本体３８が嵌り込むべき凹部２
５ｄが形成されており、該凹部２５ｄには、オートロッ
ク機構３７の本体３８に形成された凹部３８ａに嵌合す
べき凸部２５ｅが形成されている。そして、この凸部２
５ｅには、前記フック３９が係合すべき係合溝２５ｅ−
１が形成されている。

【００３６】而して、図３に示すように装着状態にある
バッテリボックス２５を取り外すには、オートロック機
構３７のキー溝４０に不図示のキーを差し込んでこれを
回す。すると、フック３９が没してこれとバッテリボッ
クス２５側の係合溝２５ｅ−１との係合が解除されるた
め、バッテリボックス２５の固定状態が解除される。
尚、このとき、圧縮状態にあった弾性体３６が元の状態
に復元することによってバッテリボックス２５はシート
チューブ８から若干離脱せしめられる。

【００３７】上述のようにバッテリボックス２５のオー
トロック機構３７による固定が解除されると、ハンドル
２８に形成された開口部２８ａに手を差し込んで図６に
示すようにバッテリボックス２５をその底面の一部（図
６のＣ部）を中心として車体前方（図６の実線矢印ａ方
向）に所定角度だけ回動させた後、図６に鎖線にて示す
位置にあるハンドル２８を掴んでバッテリボックス２５
を持ち上げれば、ユーザーは片手でバッテリボックス２
５を無理のない姿勢で簡単に取り外し、これに収納され
たバッテリ２７を新しいものと交換したり、或はバッテ
リ２７を充電することができる。このようにバッテリボ
ックス２５を取り外した状態においても、本実施の形態
に係る電動自転車１は外観上は通常の自転車と相違ない
ため、ユーザーにデザイン上の違和感を与えることがな
い。そして、バッテリボックス２５を取り外すと、サイ
ドカバー１５の上面に開口する開口部１５ａはシャッタ
ー３４によって閉じられる。尚、バッテリ２７の充電
は、ハンドル２８を図６に実線にて示す位置に保持した
状態でなされ、このとき、前記充電レセプタクル３０は
バッテリボックス２５の側部に露出している。

【００３８】次に、上述のようにして取り外したバッテ
リボックス２５を再び装着するには、ハンドル２８を片
手で持ってバッテリボックス２５を図６に示すようにセ
ットし、該バッテリボックス２５をその底部の一部（図
６のＣ部）を中心として車体後方（図６の破線矢印ｂ方
向）に回動させ、その後面をシートチューブ８に押圧す
れば、該バッテリボックス２５の上部がオートロック機
構３７によってオートロックされて（つまり、バッテリ
ボックス２５の係合溝２５ｅ−１にオートロック機構３
７のフック３９が係合して）固定されるため、ユーザー
は片手でバッテリボックス２５を無理のない姿勢で簡単
に装着することができる。

【００３９】以上において、本実施の形態では、バッテ
リ２７を構成する計２０個の電池２７ａをそれらの軸線
が互いに平行になるように互いに接触して３列７段に俵
積みしたため、図９において考察したように、複数の電
池２７ａの占有スペースを最小に保つことができ、この
結果、バッテリ２７を収納するバッテリボックス２５の
小型・コンパクト化を図ることができ、該バッテリボッ
クス２５の持ち運びが便利となる他、このバッテリボッ
クス２５がライダーの乗り降りの障害となることがな
い。特に、本実施の形態では、前述のように各列の最上
段の３個の電池２７ａ₁ ，２７ａ₂ ，２７ａ₃ は車体前
方に向かって下がるように斜めに配列されているため、
バッテリボックス２５の上面もそれに合わせて車体前方
に向かって斜めに下がる形状とすることができ、このこ
とによってバッテリボックス２５がライダーの乗り降り
の邪魔になるのが有効に防がれる。

【００４０】又、本実施の形態では、前述のようにバッ
テリ２７の出力端子４３が同側（バッテリ２７の下方）
に位置するように複数の電池２７ａの直列接続パターン
が決定されるため、電気配線３２が短縮されて経済的効
果が得られるとともに、電気配線３２の取り回しも単純
化されるという効果が得られる。

【００４１】更に、バッテリボックス２５はそのまま外
観部品を構成し、小型でコンパクトに構成されるため、
外観デザインの自由度が高められるという効果も得られ
る。

【００４２】ところで、図８に示す電動自転車１におい
ても、ダウンチューブ７とシートチューブ８に側面視略
三角形のバッテリボックス２５が着脱自在に取り付けら
れ、その中には複数の電池２７ａをシュリンクパックし
て成るバッテリ２７が収納されているが、バッテリ２７
においては、計２０個の電池２７ａが７列４段に俵積み
して配列されており、斯かる配列構造によっても前記と
同様の効果が得られる。尚、図８においては、図１に示
したと同一要素には同一符号を付している。

【００４３】以上は本発明を特に補助動力式の電動自転
車に適用した場合について述べたが、本発明は自走式の
電動自転車に対しても同様に適用し得ることは勿論であ
る。

【００４４】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
記載の発明によれば、バッテリを構成する複数の電池の
占有スペースを最小に保ってバッテリボックスの小型・
コンパクト化を図ることができ、該バッテリボックスの
持ち運びが便利となる他、このバッテリボックスがライ
ダーの乗り降りの障害となることがないという効果が得
られる。

【００４５】又、請求項２又は３記載の発明によれば、
バッテリの出力端子が同側に位置するように複数の電池
の直列接続パターンが決定されるため、バッテリの出力
端子からカプラーまでの配線が短縮されて経済的効果が
得られるとともに、配線の取り回しも単純化するという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電池配列構造を有する電動自転車
の側面図である。

【図２】本発明に係る電池配列構造を示す側面図であ
る。

【図３】本発明に係る電池配列構造を有する電動自転車
のバッテリボックス取付部の破断側面図である。

【図４】図３の矢視Ａ方向の破断面図である。

【図５】図３のＢ−Ｂ線断面図である。

【図６】バッテリボックスの着脱時の状態を示す破断側
面図である。

【図７】バッテリボックスのオートロック機構部の斜視
図である。

【図８】本発明の別実施形態に係る電池配列構造を示す
電動自転車の側面図である。

【図９】電池の各種配列パターンを示す説明図である。

【符号の説明】

１電動自転車２５バッテリボックス２７バッテリ２７ａ電池４３出力端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の円柱状電池をシュリンクパックし
て構成されるバッテリを収納したバッテリボックスを着
脱自在に取り付けて成る電動自転車の前記電池の配列構
造において、前記複数の電池をそれらの軸線が互いに平行になるよう
に互いに接触させて３列以上に配列し、各電池がこれに
隣接する列の２個の電池の間に嵌り込むようにして隣接
する３個の電池の各軸中心を結ぶ直線が正三角形を形成
するようにしたことを特徴とする電動自転車の電池配列
構造。
【請求項２】前記複数の電池は電気的に直列に接続さ
れ、バッテリの出力端子が同側に位置するように複数の
電池の直列接続パターンを決定したことを特徴とする請
求項１記載の電動自転車の電池配列構造。
【請求項３】前記複数の電池は３列に配列され、端の
１列においては電池同士が互い直列接続され、他の２列
においては異なる列同士の２個の電池の接続と同列同士
の２個の電池の接続が交互に繰り返されることを特徴と
する請求項２記載の電動自転車の電池配列構造。