JPH1045077A

JPH1045077A - 電動車

Info

Publication number: JPH1045077A
Application number: JP8207373A
Authority: JP
Inventors: Kenzo Yasutomi; 健蔵安富; Hirobumi Mitsueda; 寛文光枝; Shingo Usui; 伸吾臼井
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1996-08-06
Filing date: 1996-08-06
Publication date: 1998-02-17
Anticipated expiration: 2016-08-06
Also published as: JP3649814B2

Abstract

(57)【要約】【解決手段】異なる容量のバッテリ19を選択してメイン
フレーム１に取り付け可能で、またバッテリ19は、バッ
テリケース18内の下方に位置するように内蔵される。ま
た、バッテリケース18は、外観上同一形状で形成され、
それぞれのバッテリケース18内に形成された規制部材の
位置によって内蔵するバッテリ容量を決定することを特
徴とする電動車。【効果】異なる容量のバッテリを選択できるので、充電
時間、重量、走行距離に合わせてバッテリを選択でき
る。また、バッテリはバッテリケース内の下方に位置す
るので、安定性が良くなる。更に、バッテリケースは、
外観上同一形状で形成されるので、取り替えが簡単であ
る。また、規制部材によってバッテリの大きさが決定さ
れるので、付け間違いがなく組立て性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バッテリを電源と
し、モータを駆動して走行する電動車に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電動車は、バッテリを電
源とし、バッテリ１個を電源としてモータを駆動して走
行するものが一般的に知られている。このようなバッテ
リは、設定距離を走行するために、それに見合った容量
のバッテリを備えており、通常一種類だけ用意されてい
る。

【０００３】しかしながら、このような電動車であれ
ば、比較的短い距離を重量の重いものを積載して走行す
るとき、バッテリの重さが負担になる場合があったり、
急いでいるときなど、充電時間が足りず充電不足で使用
することがあり、バッテリ寿命を短くする恐れがあっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記欠点に
鑑みなされたもので、走行距離や充電時間、重量に合わ
せてバッテリの選択ができ、最適の条件で使用できる電
動車を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、駆動源となる
モータと、該モータの駆動力で回転する駆動輪とを設け
たメインフレームと、該メインフレームに取り付けられ
前記モータの電源となるバッテリとを備え、前記バッテ
リは、異なる容量のバッテリを選択して前記メインフレ
ームに取り付け可能であり、またバッテリは、バッテリ
ケースによって覆われ、前記メインフレームに取り付け
られたときにバッテリケース内の下方に位置するように
内蔵されることを特徴とする。

【０００６】また、容量の異なるバッテリをそれぞれ内
蔵するそれぞれのバッテリケースは、外観上同一形状で
形成され、それぞれのバッテリケース内に形成された規
制部材の位置によって内蔵するバッテリ容量を決定する
ことを特徴とする。

【０００７】更に、規制部材は、バッテリの左右に形成
されたボスと、バッテリの前後に形成された規制壁と、
左右のボス間をバッテリ上を通って連結される規制板と
によって構成されていることを特徴とする。

【０００８】容量の異なる複数のバッテリは、全て外観
上同一形状のバッテリケースに収納されており、充電時
間、走行距離、重量などの条件によって使用するバッテ
リを選択する。

【０００９】また、バッテリをバッテリケースに内蔵す
るとき、規制部材の位置によってバッテリの種類を判別
することができ、製造上間違えることがない。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、電動自転
車を例に、図１乃至図８に基づいて以下に詳述する。

【００１１】まず、電動自転車の全体構成について、図
３に基づき説明をする。

【００１２】１は、前部に設けられたヘッドパイプ２、
サドル３から下方に設けられたシートチューブ４と連結
するメインフレームであり、該メインフレーム１は前記
シートチューブ４とが連結する部分に人力によって回転
することができるペダル５が取り付けられている。

【００１３】６は、ハンドル７の動きに連動し、ハンド
ル７操作によって走行方向を定める前輪で、該前輪６は
スポーク８、リム９、タイヤ10から構成されている。

【００１４】11は、駆動輪となる後輪であり、該後輪11
も、タイヤ12、リム13、スポーク14、それと後輪11を駆
動するための駆動部15とから構成されている。

【００１５】16は、前記ペダル５の回転とともに回転す
る前スプロケットで、該前スプロケット16にはチェーン
17がかかっており前スプロケット16の回転を前記駆動部
15の車軸に設けた後スプロケット50に動力を伝達するよ
うになっている。

【００１６】18は、モータ24の電源となるバッテリ19が
収納されているバッテリケースで、該バッテリ19は１本
１．２ボルトのセル電池19Ａが２０本直列接続されて、
フィルム19Ｂによって固定されている。これらのバッテ
リーケース18、バッテリ19を合わせてバッテリユニット
20という。また、バッテリ19は取り外し可能で充電の際
は屋内で充電をすることができる。また、前記バッテリ
ユニット20は、５Ａｈと２．５Ａｈの容量が異なる２種
類あり、その２つのいづれかを選択して取り付けること
ができる。これらのバッテリケース18の形状は同じであ
り、容量が異なっても同じように取り付けることができ
る。

【００１７】前述した駆動部15について、図６及び図７
に具体的構成を示す。

【００１８】21は、メインフレーム１に固定して取り付
けられた円盤状の固定側ケーシングで、22は、前記固定
側ケーシング21と同軸で固定側ケーシング21外側を回転
する回転側ケーシングである。これらの固定側ケーシン
グ21と回転側ケーシング22とを合わせてハブを構成して
いる。前記固定側ケーシング21は、２ミリの厚さを持っ
た軽合金によって形成されている。

【００１９】23は、前記回転側ケーシング22の外周に設
けられたＵ字状の環状リブで、該環状リブ23は前記回転
側ケーシング22に複数個所で固定されており、環状リブ
23からはタイヤ12が取り付けられているリム13に向かっ
てスポーク14が張設されている。また、環状リブ23は、
鋼板によって形成されており、２．３ミリの厚さを持っ
て構成されている。該環状リブ23は、前記回転側ケーシ
ング22と別の構成部品にし、スポーク14からの力がかか
り強度が必要な環状リブ23には強い材料で厚くしてあ
り、比較的力のかからない回転側ケーシング22には、環
状リブ23よりも弱い材料で、薄く構成し、材質、材厚を
互いに変えている。このように構成することで、駆動部
15全体を軽量にすることができ、また、材料を変えるこ
とでコストダウンすることができる。

【００２０】24は、駆動源となるモータで、25がロー
タ、26がステータである。該モータ24は、前記固定側ケ
ーシング21に装着してあり、該モータ24の回転側ケーシ
ング22から突出した部分にはモータカバー27によって施
蓋し、モータ24の出力軸28をベアリング29によって支持
している。

【００２１】30は、前記固定側ケーシング21にネジ止め
され、保持部31に嵌合された遊星ローラ減速機構で、該
遊星ローラ減速機構30は出力軸28と同一軸を中心として
配置されている。

【００２２】前記遊星ローラ減速機構30の構成について
説明をする。

【００２３】32は、前記保持部31にネジ止め固定された
固定輪で、該固定輪32の内円には遊星ローラ33が４個設
けられてあり、該遊星ローラ33の外周が、外側では前記
固定輪32の内周に接し、内側ではモータ24の出力軸28に
接するように配置している。また、遊星ローラ33の中心
には出力ピン34が設けてあり、出力ピン34と遊星ローラ
33との間にはニードルベアリング35が設けてある。

【００２４】該遊星ローラ減速機構30は、モータ24の出
力軸28が回転すると、接している遊星ローラ33は出力ピ
ン34を中心に自転を始めると共に固定輪32に接している
ため、出力軸28を中心に公転を始める。この出力ピン34
からの回転する出力を取り出すことでモータ24の出力を
減速して取り出すことができる。

【００２５】36は、底面を前記出力ピン34に軸支し、出
力軸28を貫通する円筒状の支持具で、該支持具36は出力
軸28との間に軸受37を介して設けられ、更に先端側には
ベアリング38を介して設けられている。

【００２６】39は、前記支持具36外周に装着された一方
向クラッチで、該一方向クラッチ39は前記ペダル５から
の力をモータ24に伝わらないようにし、モータ24の駆動
力を回転側ケーシング22に伝える働きをする。

【００２７】40は、前記出力軸28に２つのベアリングを
介し、更に前記一方向クラッチ39を介して出力軸28と同
軸に装着された第１プーリーで、該第１プーリー40には
ゴム製のベルト41が掛けられている。

【００２８】42は、前記ベルト41の他端が掛けられてい
る第２プーリーで、該第２プーリー42は回転側ケーシン
グ22にボルト43によって固定されている。また、第２プ
ーリー42は中が空洞になっており、この中に後述するト
ルク検出部56が設けられている。

【００２９】44は、前記ベルト41の張りを調節するため
のテンションプーリーで、該テンションプーリー44は支
持体45の一端にローラ46が取り付けてあり、他端には固
定側ケーシング21に取り付けるためのネジ47が設けてあ
り、ネジ47を取りつけてある部分を中心に支持体45が揺
動可能であり、もう一方のネジ48を締め付けることでテ
ンションプーリー44を固定し、前記ベルト41を押さえ、
ベルト41の張りを調整することができる。

【００３０】49は、固定側ケーシング22に内蔵された制
御基板であリ、該制御基板49は、プーリーのない部分に
内蔵される。そして、制御基板49は後述するトルク検出
部56からの出力結果に応じたモータ24の回転を制御する
マイコン以外に、モータ24をＰＷＭ制御する駆動回路や
マイコンに起動電圧を入力するための定電圧回路、トル
ク検出回路などが装備されている。

【００３１】50は、前記チェーン17が掛けられている後
スプロケットであり、該後スプロケット50は車軸51に対
してベアリング52を介して設けられ、一方向クラッチ53
を介して後述する回動板57に取り付けられている。

【００３２】54は、車軸52にベアリング55を介して設け
られている回動筒で、該回動筒54は回転側ケーシング22
の回転とともに回転する。

【００３３】56は、第２プーリー42と車軸51近傍に取り
付けられたトルク検出部であり、該トルク検出部56はチ
ェーン17を介して動力伝達される人力駆動力、即ち人力
トルクを検出するために設けられている。

【００３４】まず、前記トルク検出部56について、図８
に基づき略図を用いて説明をする。

【００３５】回動板57は、車軸51と同心円状で、相対す
る２ケ所には、軸方向に押圧棒58と、変換棒59とが一体
成形されている。前記押圧棒58は、釣鐘型の面をもって
柱状に形成されており、釣鐘型の曲面部分で弾性体、即
ちバネ60を押さえるようになっている。そして、回動板
57は、バネ60を伸縮させ、バネ60の他端が第２プーリー
42の内壁を押さえながら第２プーリー42が回転する。ま
た、前記変換棒59は、車軸28方向に伸びる長方体で、先
端部分が回転方向に向かって短くなるように斜めに形成
してある。

【００３６】前記押圧棒58によって押さえられるバネ60
は、他端を回転側ケーシング22の一部に接触させてお
り、人力駆動力の伝達の順序として回動板57から押圧棒
58、バネ60を伸縮させて回転側ケーシング22を回転させ
る。この時、伸縮されたバネ60の伸縮大きさに応じて回
転側ケーシング22と少しの歪みを生じながら回動板57は
回転する。そしてこの回動板57は、人力による歪みに応
じて回動することになる。この時、同時に回動板57の少
しの回動によって変換棒59も回動し、変換棒59先端に形
成した傾斜部分61によって傾斜部分61と接する山形部62
が押されて車軸28方向に移動する。この山形部62には磁
性部材、即ちフェライトのリング63が取り付けられてお
り、山形部62の移動によってリング63も移動するように
なっている。このリング63の先端にはリング63を回動板
57側に付勢するためのＣリング64とバネ65が設けられて
いる。よって回転側ケーシング22と回動板57が歪んだ分
だけリング63が車軸28方向に移動するようになってい
る。

【００３７】66は、前記固定側ケーシング21で前記リン
グ63近傍に設けられた磁気検出部材、即ちコイルで、該
コイル66は前記リング63の接近によるインダクタンスの
変化を電気的な信号に変換することができ、この出力を
利用して人力のトルクを検出することができる。

【００３８】以上、図８に示す部材をまとめてトルク検
出部56という。また、ここで変換棒59、山形部62、リン
グ63、コイル66を検出部といい、これらによって弾性体
の伸縮度合いを検出することができる。また、変換棒5
9、山形部62とを合わせて変換部材67と言い、回転方向
の弾性体60の伸縮を車軸28方向の移動に変換する。

【００３９】上記構成において、リング63にフェライト
を用いたが、アルミなどの導電性材料でリングを構成し
てもよい。また、弾性体をバネ60としたが、ゴムなどを
弾性体とし、検出部としてこのゴムの伸縮を検出できる
ようなスケールを用いて構成しても良い。更に、弾性体
を感圧ゴムとして、伸縮する圧力を電気的信号として取
り出しても構わない。

【００４０】次に、以上の構成で、動力系統図につい
て、図５に基づき説明をする。

【００４１】まず、人力駆動系について説明すると、ペ
ダル５によって与えられた人力は、チェーン17によって
後スプロケット50に伝達され、回動板57、バネ60を介し
て後輪11を回転させる。次に電動駆動系について説明す
ると、バネ60の伸縮の大きさ、即ち回動板57の回転移動
距離を変換部材67によって車軸28方向の移動に変換し、
その移動とともにリング63が移動するようにする。この
リング63の移動をコイル66のインダクタンスの変化に変
換し、電気信号として制御基板49に入力する。制御基板
49は、固定側ケーシング21内に内蔵されている。そし
て、制御基板49にコイル66の信号を入力して、これに基
づいたモータ24の回転となるように駆動信号を出力す
る。そして、モータ24の出力は遊星ローラ減速機構30に
よって減速され、第１プーリー40を介して後輪11が回転
する。この制御における人力駆動力と電動駆動力の比率
は１対１でモータ24による補助が行われる。

【００４２】次に制御回路について、図４に基づき説明
する。

【００４３】68は、前記モータ24を駆動用スイッチング
素子69によってＰＷＭ制御する制御回路で、該制御回路
68は前記トルク検出部56で検出したトルクに応じた出力
でモータ24を駆動する。例えば、人力駆動力に対してモ
ータ駆動力が１対１になるようにしてある。

【００４４】70は、前記制御回路68からの出力信号に基
づき、前記スイッチング素子69をＯＮ−ＯＦＦするため
のモータ駆動回路である。

【００４５】71は、２４ボルトの電圧を５ボルトに降圧
して制御回路68の電源となる定電圧回路である。

【００４６】72は、モータ24に並列に接続してあるフラ
イホイールダイオードである。

【００４７】73は、バッテリ19の電流値と電圧値を制御
回路68に入力する電流電圧検出回路で、該電流電圧検出
回路73は、電流値を検出するためにスイッチング素子69
に接続したシャント抵抗からの信号入力で行い、また、
電圧値を検出するために電源供給ラインからの分圧値を
制御回路68に入力することで行っている。この制御回路
68は、入力した電流値を増幅したり、電流、電圧の所定
値と比較したりする機能を有している。

【００４８】74は、前記電流電圧検出回路73の信号によ
ってバッテリ容量が少なくなったことを知らせる報知回
路で、例えばＬＥＤやブザーなどから構成されている。

【００４９】次に、バッテリユニット20の構造について
図１及び図２に基づき説明する。

【００５０】まず、５Ａｈのバッテリユニット20につい
て、図１に基づき説明する。５Ａｈの容量のバッテリユ
ニット20は、バッテリケース18内に単１型電池の大きさ
を持つ１．２ボルトのセル電池19Ａが２０個直列に接続
されており、１０個ずつ２列に並べてフィルム19Ｂに収
納されており、バッテリケース18に納められている。

【００５１】75は、バッテリケース18先端に形成された
取っ手であり、該取っ手75はバッテリケース18に対して
回動自在になってりる。

【００５２】また、バッテリケース18内の取っ手75近傍
には、ヒューズ、出力用コネクタなどが収納されてい
る。

【００５３】76は、バッテリの前後方向の動きを規制す
る規制壁であり、バッテリケース18前後に一体成形して
いる。

【００５４】左右、上下はバッテリケース18の内側壁と
バッテリ19外側壁とが略同一形状なので、バッテリケー
ス内側壁によって動きが規制されている。

【００５５】次に、２．５Ａｈのバッテリユニット20に
ついて、図２に基づき説明する。このバッテリユニット
20は、バッテリケース18内に単２型電池の大きさを持つ
１．２ボルトのセル電池19Ａが２０個直列に接続されて
おり、１０個ずつ２列に並べてフィルム19Ｂに収納され
ており、バッテリケース18に納められている。この場
合、バッテリ19の大きさは、５Ａｈの場合より小さくな
るので、バッテリケース18内部に２．５Ａｈ用の長手方
向の動きを抑えるための規制壁76と長手方向の横側の動
きを規制するボス77を形成している。そして、バッテリ
19の上下方向の動きを抑えるために、規制板78をネジに
よって止めてバッテリ19の上から押さえて固定してあ
る。また、バッテリケース18内の取っ手75近傍には、５
Ａｈのバッテリユニット20同様、ヒューズ、出力用コネ
クタなどが収納されている。上記の規制壁76、ボス77、
規制板78を合わせて規制部材という。そして、バッテリ
ケース18内に５Ａｈよりも容量の小さいバッテリ19が収
納されるときは、メインフレーム１に取り付けられたと
きにバッテリ19が下方に位置するように規制部材の位置
を決めて形成されている。

【００５６】これらのバッテリユニット20は、容量が異
なるため、即ち充電時間、重量が異なってくる。そのた
め、充電時間、重量、満充電時の走行可能距離を使用者
がいづれかを選択して取り付けることができる。本実施
例では、２種類の容量の異なるバッテリユニット20を選
択可能にしたが、２種類以上の容量のバッテリユニット
20を用意し、それらから選択可能にしても構わない。そ
して、その時は規制部材の位置も変えて形成される。

【００５７】本実施例では、人力駆動力に対して同じ力
の電動駆動力を出力する電動駆動力によって補助するタ
イプのアシスト式の自転車について示したが、人力駆動
力と電動駆動力とが独立している電気自転車や、また、
電気自動車などに使用できることはいうまでもない。

【００５８】

【発明の効果】本発明は、異なる容量のバッテリを選択
してメインフレームに取り付け可能であり、またバッテ
リは、バッテリケースによって覆われ、メインフレーム
に取り付けられたときにバッテリケース内の下方に位置
するように内蔵されるので、充電時間、重量、走行距離
に合わせてバッテリを選択できるので、最適の条件でバ
ッテリを選択することができ、使い勝手が良い等の効果
を奏する。また、下方に位置するようにバッテリケース
内に内蔵されるので、安定性が良くなる等の効果を奏す
る。

【００５９】また、容量の異なるバッテリのバッテリケ
ースは、外観上同一形状で形成され、それぞれのバッテ
リケース内に形成された規制部材の位置によって内蔵す
るバッテリ容量を決定するので、バッテリの種類に係わ
らず、同様に取り付けられ、簡単に取り替えられる。ま
た、バッテリをバッテリケースに内蔵するとき、規制部
材によってバッテリの大きさが決定されるので、付け間
違いがなく組立て性が向上する等の効果を奏する。

【００６０】更に、規制部材は、バッテリの左右に形成
されたボスと、バッテリの前後に形成された規制壁と、
左右のボス間をバッテリ上を通って連結される規制板と
によって構成されるので、簡単な構成で形成することが
できる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す１つのバッテリユニット
の全体構成である。

【図２】同他のバッテリユニットの全体構成である。

【図３】同全体構成図である。

【図４】同制御回路である。

【図５】同動力系統図である。

【図６】同駆動部の側面断面図である。

【図７】同駆動部の平面構成図である。

【図８】同トルク検出部の動作の略図である。

【符号の説明】

24 モータ 11 駆動輪１メインフレーム 19 バッテリ 18 バッテリケース 77 ボス 76 規制壁 78 規制板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動源となるモータと、該モータの駆動
力で回転する駆動輪とを設けたメインフレームと、該メ
インフレームに取り付けられ前記モータの電源となるバ
ッテリとを備え、前記バッテリは、異なる容量のバッテ
リを選択して前記メインフレームに取り付け可能であ
り、またバッテリは、バッテリケースによって覆われ、
前記メインフレームに取り付けられたときにバッテリケ
ース内の下方に位置するように内蔵されることを特徴と
する電動車。
【請求項２】前記容量の異なるバッテリをそれぞれ内
蔵するそれぞれのバッテリケースは、外観上同一形状で
形成され、それぞれのバッテリケース内に形成された規
制部材の位置によって内蔵するバッテリ容量を決定する
ことを特徴とする請求項１記載の電動車。
【請求項３】前記規制部材は、バッテリの左右に形成
されたボスと、バッテリの前後に形成された規制壁と、
左右のボス間をバッテリ上を通って連結される規制板と
によって構成されていることを特徴とする請求項２記載
の電動車。