(57)【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、
電池コア(2)の下に、ケース(1)に浸入する水が流下するのを阻止する防水カバー(17)を配設して、防水カバー(17)の下に、プリント基板(7)と放電コネクタ(5)と充電コネクタ(6)を配設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】
上方に突出しているインナー周壁(16)を有し、かつ、このインナー周壁(16)の内側にインナーチャンバを設けているプラスチック製のインナーケース(4)をケース(1)の下部に配設して、インナーチャンバに放電コネクタ(5)と充電コネクタ(6)とプリント基板(7)とを配設しており、さらにインナー周壁(16)の上方開口部を防水カバー(17)で閉塞している請求項１に記載される電動の乗り物用の電池パック。
【請求項３】
防水カバー(17)が、インナー周壁(16)の外側面に重ねられるラップ凸条(18)を下面に突出して設けており、水をラップ凸条(18)の外側に流下させてインナーチャンバに流入するのを阻止する請求項２に記載される電動の乗り物用の電池パック。
【請求項４】
防水カバー(17)が、ケース(1)に連結されて、電池コア(2)の荷重を支える荷重受け板(10)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。
【請求項５】
放電コネクタ(5)と充電コネクタ(6)とプリント基板(7)をインナーケース(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】
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７】
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連結している請求項１に記載される電動の乗り物用の電池パック。
【請求項８】
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７に記載される電動の乗り物用の電池パック。
【請求項９】
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５に記載される電動の乗り物用の電池パック。
【請求項１０】
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５に記載される電動の乗り物用の電池パック。
【請求項１１】
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。
【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、細長い形状として、立てた姿勢でフレームに内蔵できるように製作される。この電池パックは、複数の電池を細長い形状に連結している電池コアをケースに収納している。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て、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が挿入され、充電コネクタには充電プラグが挿入して連結される。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】
さらに、アシスト自転車用の電池パックは、電池の過充電や過放電を防止するために充放電を制御し、あるいは、自転車が電池で走行できる距離を表示するために、電池の残存量を演算する電子回路を実装するプリント基板を内蔵している。さらに、このプリント基板には、アシスト自転車の駆動用のモーターに電力を供給する放電コネクタも接続されている。この放電コネクタは、自転車の放電端子に接続させるために、ほぼ例外なくケースの下部に配設される。このため、放電コネクタとプリント基板との配線を簡素化する点からも、プリント基板は、ケースの下部に配設されている。このように、ケースの下部に配設されるプリント基板は、電池の発熱で加熱されない特長もある。
【０００４】
下部にプリント基板を内蔵するアシスト自転車用の電池パックは、ケースに雨水が浸入すると故障の原因となる。とくに、ケースの下部にプリント基板を配設する構造は、ケースに浸入する雨水のほとんどが下部のプリント基板の部分に流下するので、ケースに浸入する雨水でプリント基板が故障しやすくなる欠点がある。ところが、自転車は、屋外で使用されるので雨水がかかるのを皆無にはできない。電池パックに浸入する雨水は、プリント基板の金属部分を腐食させて断線や接触不良の原因となり、また、絶縁低下で漏電して感電の原因ともなる。電池パックを完全な防水構造にできるなら、水による弊害を解消できる。ただ、電池パックは脱着できるように自転車に装着するので、充電コネクタや放電コネクタをケースの外部に表出するように設ける必要があるので、完全な防水構造とするのが難しい。
【０００５】
さらに、一部を防水構造として組み立てた部分も、パッキンが充分な弾性を有する新しい状態においては、水の浸入を防止できるが、年月が経過するにしたがってパッキンが劣化して弾性が失われ、さらに、ケースが変形するなどが原因で、防水構造とする部分も水が浸入しやすくなってしまう。とくに、極めて重い電池を内蔵して、さらに、自転車が走行するときには激しい振動を受け、さらにまた、夏期の熱い直射日光にさらされる極めて厳しい環境で使用されるアシスト自転車用の電池パックは、プラスチックケースやパッキンが変形し、また劣化しやすい環境にさらされる。このため、この用途に使用される電池パックは、より優れた防水構造が要求されるにもかかわらず、充分な防水構造とすることが極めて難しい。
【０００６】
本発明は、このことを実現することを目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、プリント基板に実装される電子部品を電池の発熱で加熱することなく、雨水による故障を有効に防止できる電動の乗り物用の電池パックを提供することにある。
【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。さらに、電池パックは、電池コア２の下に、ケース１に浸入する水が流下するのを阻止する防水カバー１７を配設して、防水カバー１７の下に、プリント基板７と放電コネクタ５と充電コネクタ６を配設している。
【０００８】
請求項２の電池パックは、ケース１の下部にプラスチック製のインナーケース４を設けている。インナーケース４は、上方に突出するインナー周壁１６を有し、かつ、このインナー周壁１６の内側にインナーチャンバを設けている。このインナーチャンバにプリント基板７と放電コネクタ５と充電コネクタ６とプリント基板７とを配設している。さらに、インナー周壁１６の上方開口部を防水カバー１７で閉塞している。この構造の電池パックは、インナーチャンバの開口部を防水カバー１７で防水構造に閉塞するので、プリント基板７等をより理想的な状態で防水できる。
【０００９】
本発明の請求項３の電池パックは、インナー周壁１６の外側面に重ねられるラップ凸条１８を防水カバー１７の下面に突出して設けている。このインナーケース４は、ケース１に浸入する水を、ラップ凸条１８の外側に流下させるので、インナーチャンバを理想的な状態で防水できる。
【００１０】
本発明の請求項４の電池パックは、電池コア２の荷重を支える荷重受け板１０を防水カバー１７に併用する。この構造は、荷重受け板１０と防水カバー１７を別々のパーツとして製造し、また組み立てる必要がなく、より簡単な構造で防水できる。
【００１１】
本発明の請求項５の電池パックは、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、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の外部に表出させている。この構造の電池パックは、全体の構造を簡単にして、しかもプリント基板７と充電コネクタ６と放電コネクタ５をより好ましい状態で防水できる。
【００１２】
本発明の請求項６の電池パックは、電池の残存量を演算する残存量演算回路をプリント基板７に実装しており、また請求項７の電池パックは、電池に過電流が流れると溶断されるヒューズをプリント基板７に連結している。これ等の電池パックは、残存量を表示して便利に使用でき、また、電池を過電流から保護しながら使用できる。
【００１３】
さらに本発明の請求項８の電池パックは、インナーケース４に、ヒューズを保持する保持部を設けると共に、プリント基板７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。この構造は、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。
【００１４】
また、本発明の請求項９の電池パックは、放電コネクタ５の金属端子１２をインナーケース４に直接に固定して、この金属端子１２を直接にプリント基板７に固定している。さらに、請求項１０の電池パックは、充電コネクタ６の金属端子１３を直接にインナーケース４に固定して、この金属端子１３を直接にプリント基板７に固定している。これ等の電池パックは、放電コネクタ５や充電コネクタ６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。
【００１５】
さらに、本発明の請求項１０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。
【００１６】
【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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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２１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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、上面の周囲にインナー周壁１６を突出して設け、このインナー周壁１６の内側のインナーチャンバにプリント基板７を配設している。インナーチャンバの開口部は、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、インナー周壁１６の外側にラップされるラップ凸条１８を下面に突出して設けている。ラップ凸条１８の内側にインナー周壁１６を入れて、防水カバー１７はインナー周壁１６に連結される。この構造は、ケース１の内部に浸入する水をインナー周壁１６の外側に流下させるので、インナーチャンバに水が浸入するのを確実に防止できる。
【００３２】
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、下面に突出するラップ凸条１８を一体成形して設けている。このラップ凸条１８の内側にインナー周壁１６を入れて、荷重受け板１０がインナー周壁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。
【００３３】
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。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の電動の乗り物用の電池パックは、プリント基板に実装される電子部品を電池の発熱で加熱することなく、雨水による故障を有効に防止できる特長がある。それは、本発明の電池パックが、電池コアの下に、ケースに浸入する水が流下するのを阻止する防水カバーを配設して、防水カバーの下にプリント基板と放電コネクタと充電コネクタを配設しているからである。この構造の電池パックは、ケース内に浸入した水がプリント基板の部分に流下するのを防水カバーで阻止できるので、浸入した水に起因するプリント基板の故障を有効に防止できる。したがって、本発明の電池パックは、電子部品を実装しているプリント基板を、電池の発熱で加熱されないように、ケースの下部に内蔵するにもかかわらず、プリント基板等を極めて簡単な構造で防水して、浸入する水による弊害を解消できる。
【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        １Ｂ…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            １１Ｂ…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…インナー周壁
１７…防水カバー
１８…ラップ凸条
１９…ネジ
２０…挿入される金属端子
２１…ヒューズ
２２…保持部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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