(57)【要約】【課題】簡単な構造で、電池パックに電力を供給しない非動作状態にある充電器が接続されたことを検出して、モータへの電力供給を停止する。【解決手段】電動自転車及び充電器は、自転車本体２と電池パック３と充電器４との間に通信回線５を接続している。電動自転車１は、電池パック３に充電器４が接続された接続状態を検出する接続検出回路１０を備えている。通信回線５は、アースライン６と通信ライン７とを備えており、通信ライン７は、自転車本体２側において第１のプルアップ抵抗２１を介して自転車本体２側の電源ライン２２に接続され、充電器４側において第２のプルアップ抵抗４１を介して充電器４側の電源ライン４２に接続されている。電動自転車１は、接続検出回路１０が通信ライン７の電圧を検出して、非動作状態にある充電器４が電池パック３に接続された接続状態を検出し、制御回路２０が電池パック３から走行モータ２５への電力供給を遮断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池パック(3)を自転車本体(2)にセットしてなる電動自転車(1)と、前記自転車本体(2)にセットしてなる電池パック(3)に充電コネクタ(34)を介して脱着自在に接続されて電池パック(3)を充電する充電器(4)とからなる電動自転車及び充電器であって、
前記電動自転車(1)と充電器(4)は、前記自転車本体(2)と前記電池パック(3)と前記充電器(4)との間に接続してなる通信回線(5)を備え、前記電動自転車(1)は、前記電池パック(3)に充電器(4)が接続された接続状態を検出する接続検出回路(10)を備えており、
前記自転車本体(2)は、前記電池パック(3)から供給される電力で車輪(16)を駆動する走行モータ(25)と、前記通信回線(5)を介して前記電池パック(3)との間で通信して、電池パック(3)が充電器(4)に接続される接続状態で走行モータ(25)への電力供給を遮断する制御回路(20)とを備え、
前記通信回線(5)は、アースライン(6)と通信ライン(7)とを介して電動自転車(1)と前記電池パック(3)と前記充電器(4)とに接続され、
さらに、前記通信ライン(7)は、前記自転車本体(2)側において第１のプルアップ抵抗(21)を介して自転車本体(2)側の電源ライン(22)に接続され、かつ、前記充電器(4)側においては第２のプルアップ抵抗(41)を介して充電器(4)側の電源ライン(42)に接続され、
前記接続検出回路(10)が、前記通信ライン(7)の電圧を検出して、非動作状態にある前記充電器(4)が前記電池パック(3)に接続された接続状態を検出し、この接続状態においては前記制御回路(20)が電池パック(3)から走行モータ(25)への電力供給を遮断するようにしてなる電動自転車及び充電器。
【請求項２】
前記第１のプルアップ抵抗(21)と第２のプルアップ抵抗(41)の電気抵抗が異なる請求項１に記載される電動自転車及び充電器。
【請求項３】
前記第１のプルアップ抵抗(21)の電気抵抗が、前記第２のプルアップ抵抗(41)の電気抵抗よりも大きい請求項２に記載される電動自転車及び充電器。
【請求項４】
前記第１のプルアップ抵抗(21)の電気抵抗が、前記第２のプルアップ抵抗(41)の電気抵抗の１．５倍よりも大きい請求項３に記載される電動自転車及び充電器。
【請求項５】
前記充電器(4)が前記電池パック(3)に内蔵される電池(30)を充電する出力端子(44a)を備え、この出力端子(44a)が、前記充電コネクタ(34)を介して前記電池パック(3)に接続され、
さらに、前記電池パック(3)は、前記充電器(4)の出力端子(44a)から入力される電圧又は電池(30)の充電電流を検出して、オンオフに切り換えられる放電スイッチ(32)を備え、前記出力端子(44a)から電池パック(3)に電池(30)の充電電圧が入力される状態で、前記放電スイッチ(32)がオフ状態に切り換えられて前記電池パック(3)の放電と停止するようにしてなる請求項１ないし４のいずれかに記載される電動自転車及び充電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行モータで車輪を駆動する電動自転車と、この電動自転車の電池パックを充電する充電器とに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動自転車は、ペダルとモータの両方で走行する。この電動自転車は、モータに電力を供給するパック電池を備えている。パック電池は、自転車から外して充電器に接続して充電できる。このパック電池は、充放電用のコネクタを備えており、このコネクタを自転車に接続して放電し、充電器に接続して充電される。このパック電池は、充電する毎に自転車に脱着するので手間がかかる。この欠点を解消するために、自転車から外すことなく充電するパック電池が開発されている。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１０４２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自転車にセットする状態で充電されるパック電池は、自転車に接続される放電用のコネクタと、充電器に接続する充電用のコネクタの両方を備えている。充電用のコネクタを充電器に接続して、パック電池は充電される。パック電池を外さないで充電する電動自転車は、充電器に接続した状態で、ユーザーが誤って走行させることがある。充電器に接続された電動自転車をモータで加速すると安全に走行できず、また、コネクタやリード線などを損傷する弊害が発生する。
【０００５】
この欠点は、電動自転車が充電器に接続されていることを検出して、モータによる加速を停止して防止できる。このことを実現するには、パック電池が充電器に接続されているかどうかを検出する必要がある。電動自転車に接続される充電器は、接続されたパック電池に電力を供給する状態と、パック電池に電力を供給しない状態とがある。すなわち、充電器の電源コードを電源コンセントに接続して充電器からパック電池に電力を供給する状態と、充電器の電源コードが電源コンセントに接続されず、あるいは、電源コードが電源コンセントに接続されていても充電器がオフ状態にあって、電池パックに電力を供給しない状態とがある。ここで、充電器からパック電池に電力を供給する状態は、パック電池側で充電器の出力電圧を検出して検出できる。しかしながら、パック電池に電力を供給しない状態の充電器は、出力電圧が０Ｖとなって、充電器が接続されない状態と同じ状態となるので、充電器からパック電池に供給される出力電圧から接続状態を検出できない。充電器が接続されない状態も、パック電池に供給される電圧が０Ｖとなるからである。
【０００６】
パック電池に充電器が接続されているかどうかは、たとえば充電用のコネクタに専用の端子を設け、あるいは充電器のコネクタが接続されたことを検出するリミットスイッチなどを設けて検出できる。しかしながら、コネクタに専用の端子を設け、あるいはリミットスイッチを設けると、構造が複雑になって製造コストが高くなる欠点がある。
【０００７】
本発明は、以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、簡単な構造としながら、充電器が接続されたかどうか、とくに、電池パックに電力を供給しない非動作状態にある充電器が接続されたことを検出して、充電器が接続される状態でモータへの電力供給を停止して安全性を改善できる電動自転車及び充電器を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００８】
本発明の電動自転車及び充電器は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
電動自転車及び充電器は、電池パック３を自転車本体２にセットしてなる電動自転車１と、自転車本体２にセットしてなる電池パック３に充電コネクタ３４を介して脱着自在に接続されて電池パック３を充電する充電器４とからなる。電動自転車１と充電器４は、自転車本体２と電池パック３と充電器４との間に接続してなる通信回線５を備えている。電動自転車１は、電池パック３に充電器４が接続された接続状態を検出する接続検出回路１０を備えている。自転車本体２は、電池パック３から供給される電力で車輪１６を駆動する走行モータ２５と、通信回線５を介して電池パック３との間で通信して、電池パック３が充電器４に接続される接続状態で走行モータ２５への電力供給を遮断する制御回路２０とを備えている。通信回線５は、アースライン６と通信ライン７とを介して電動自転車１と電池パック３と充電器４とに接続されている。さらに、通信ライン７は、自転車本体２側において第１のプルアップ抵抗２１を介して自転車本体２側の電源ライン２２に接続され、かつ、充電器４側においては第２のプルアップ抵抗４１を介して充電器４側の電源ライン４２に接続されている。電動自転車１は、接続検出回路１０が通信ライン７の電圧を検出して、非動作状態にある充電器４が電池パック３に接続された接続状態を検出し、この接続状態においては制御回路２０が電池パック３から走行モータ２５への電力供給を遮断する。
本明細書において、「充電器の非動作状態」とは、充電器から電池パックに電力が供給されない状態を意味するものとする。すなわち、充電器が商用電源に接続されない状態だけでなく、充電器自体は商用電源に接続されるが、この充電器がオフ状態であって、電池パックに電力が供給されない状態も含む広い意味で使用する。
【０００９】
以上の電動自転車及び充電器は、簡単な構造としながら、非動作状態にある充電器が電池パックに接続されたかどうかを検出して、充電器が接続される状態では、走行モータへの電力供給を停止して安全性を改善できる特徴がある。それは、以上の電動自転車及び充電器が、充電用のコネクタに専用のものを使用することなく、また、リミットスイッチなどを設けることなく、通信ラインの電圧でもって、非動作状態にある充電器への接続状態をも検出できるからである。
【００１０】
本発明の電動自転車及び充電器は、第１のプルアップ抵抗２１と第２のプルアップ抵抗４１の電気抵抗を異なる抵抗値とすることができる。
以上の電動自転車及び充電器は、第１のプルアップ抵抗と第２のプルアップ抵抗の電気抵抗の差でもって、非動作状態にある充電器の接続状態を、通信ラインの電圧低下で確実に検出できる。
【００１１】
本発明の電動自転車及び充電器は、第１のプルアップ抵抗２１の電気抵抗を、第２のプルアップ抵抗４１の電気抵抗よりも大きくすることができる。
以上の電動自転車及び充電器は、非動作状態にある充電器の接続状態を、通信ラインの電圧が半分以下に低下することで確実に検出できる。
【００１２】
本発明の電動自転車及び充電器は、第１のプルアップ抵抗２１の電気抵抗を、第２のプルアップ抵抗４１の電気抵抗の１．５倍よりも大きくすることができる。
以上の電動自転車及び充電器は、非動作状態にある充電器の接続状態を、通信ラインの電圧が４０％以下に低下することで、より確実に検出できる。
【００１３】
本発明の電動自転車及び充電器は、充電器４が、電池パック３に内蔵される電池３０を充電する充電電力を出力する出力端子４４ａを備えて、この出力端子４４ａを、充電コネクタ３４を介して電池パック３に接続することができる。さらに、電池パック３は、充電器４の出力端子４４ａから入力される電圧又は電池３０の充電電流を検出して、オンオフに切り換えられる放電スイッチ３２を備えて、出力端子４４ａから電池パック３に電池３０の充電電圧が入力される状態で、放電スイッチ３２をオフ状態に切り換えて電池パック３の放電を停止することができる。
以上の電動自転車及び充電器は、充電器から電池パックに電力が供給される接続状態も検出して、この接続状態では走行モータへの電力供給を停止してより安全性を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる電動自転車及び充電器のブロック図である。
【図２】電池パックに非動作状態にある充電器が接続された状態を示す等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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自転車及び充電器を例示するものであって、本発明は電動自転車及び充電器を以下の構造や回路構成には特定しない。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」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。
【００１６】
図１は、電動自転車及び充電器のブロック図を示している。このブロック図に示す電動自転車１は、放電端子３３ａを有する放電コネクタ３３を介して電池パック３を自転車本体２に接続している。電池パック３は、脱着できるように自転車本体２にセットされる。電池パック３は、自転車本体２にセットされて、放電端子３３ａを自転車本体２に接続する。電池パック３は、充電端子３４ａを備える充電コネクタ３４を介して充電器４に接続される。電池パック３は、自転車本体２にセットされる状態で充電器４に接続されて充電される。
【００１７】
自転車本体２は、電池パック３を脱着自在に定位置にセットしている。さらに、自転車本体２は、電池パック３から供給される電力で車輪１６を駆動する走行モータ２５と、この走行モータ２５に供給する電力をコントロールする制御回路２０とを備える。
【００１８】
制御回路２０は、ユーザーがペダル１８を踏んでペダルクランク１７を回転する回転トルクを検出し、検出回転トルクで特定される回転トルクで車輪１６を駆動するように、走行モータ２５の供給電力を調整する。図に示す制御回路２０は、走行モータ２５に直列に接続された駆動スイッチ２４のオンオフを制御して、走行モータ２５の供給電力を調整する。制御回路２０は、電動自転車１の速度が、あらかじめ設定している設定速度に達するまでは、ペダル１８の回転トルクに対して１又は２倍の回転トルクで車輪１６を回転させるように走行モータ２５の供給電力をコントロールする。電動自転車１の速度が設定速度を超えると、走行モータ２５の供給電力を次第に減少するように電力供給をコントロールする。さらに、制御回路２０は、通信回線５を介して電池パック３との間で通信して、電池パック３の情報で走行モータ２５の供給電力をコントロールする。たとえば、制御回路２０は、電池パック３の残容量が最低残容量まで低下したことを示す電池情報が通信回線５を介して電池パック３から伝送されると、電池パック３の放電を停止して過放電を防止する。また、電池パック３の温度が最高温度まで上昇したことを示す電池情報が通信回線５を介して電池パック３から伝送されると、電池パック３の放電を停止する。
【００１９】
さらに、制御回路２０は、充電器４が電池パック３を充電することを検出して、走行モータ２５の電力供給を停止することもできる。この制御回路２０は、電池パック３の充電電流を検出し、あるいは、出力端子４４ａから電池パック３に入力される電圧を検出して、電池パック３の充電状態を検出できる。ただし、電動自転車１は、図１に示すように、電池パック３に放電スイッチ３２を設けて、電池パック３の充電状態においては、放電スイッチ３２をオフに切り換えて、充電される電池パック３の放電を停止することもできる。
【００２０】
さらに、制御回路２０は、後述する接続検出回路１０でもって、非動作状態にある充電器４が電池パック３に接続された接続状態を検出する状態においても、電池パック３の放電、すなわち走行モータ２５への電力供給を停止する。この接続状態は、電池パック３に充電器４が接続されるが、充電器４が非動作状態にあるので、電池パック３は充電器４から電力供給されない。すなわち、非動作状態にある充電器４が電池パック３に接続された状態においても、制御回路２０は、走行モータ２５への電力供給を停止する。この状態では、ユーザーが電動自転車１のペダル１８を踏んで走行させようとしても、あるいは、ユーザーが不意にペダル１８を駆動させても、走行モータ２５が車輪１６を駆動することはない。
【００２１】
電池パック３は、自転車本体２に接続される放電コネクタ３３と、充電器４に接続される充電コネクタ３４とを備えている。電池パック３は、自転車本体２の定位置にセットされる状態で、放電コネクタ３３を介して自転車本体２に接続される。放電コネクタ３３は、自転車本体２に設けた本体側コネクタ２３に接続されて、自転車本体２に接続される。また、電池パック３は、自転車本体２の定位置にセットされる状態で、充電コネクタ３４を介して充電器４に接続される。充電コネクタ３４は、充電器４に接続している出力リード（図示せず）の先端の出力コネクタ４４に接続されて、充電器４に接続される。
【００２２】
図１の放電コネクタ３３は、電池パック３のプラス側出力を自転車本体２に接続する放電端子３３ａと、電池パック３のマイナス側のアースライン６に接続しているアースライン端子３３ｂと、通信ライン７に接続している通信端子３３ｃと、自転車本体２に内蔵される制御回路２０等の電源回路２８に電力を供給するための電源端子３３ｄとを備えている。充電コネクタ３４は、充電器４のプラス側出力である出力端子４４ａに接続される充電端子３４ａと、充電器４のマイナス側を接続しているアースライン端子３４ｂと、通信ライン７に接続している通信端子３４ｃとを備える。
【００２３】
図１の電池パック３は、充電器４に接続されて、内蔵する電池３０を充電する充電回路３１と、電池３０の充電状態で放電を停止する放電スイッチ３２とを備える。放電スイッチ３２は、電池３０のプラス側出力と放電コネクタ３３の放電端子３３ａとの間に接続されている。図の電池パック３は、充電回路３１で放電スイッチ３２をオンオフに切り換える。充電回路３１は、充電器４の出力端子４４ａから充電端子３４ａに入力される電圧、又は電池３０の充電電流を検出して、放電スイッチ３２をオンオフに切り換える。充電回路３１は、出力端子４４ａの電圧や充電電流を検出して、電池３０が充電される状態で、放電スイッチ３２をオフ状態に切り換えて電池３０の放電を停止する。この電動自転車１は、充電器４から電池パック３に電力が供給される接続状態を検出すると、放電スイッチ３２をオフ状態に切り換えて電池パック３の放電を停止するので安全性を向上できる。
【００２４】
さらに、図１に示す電池パックは、充電器４で充電される状態であって、放電スイッチ３２がオフに切り換えられた状態においても、自転車本体２の電源回路２８に常に電力を供給できるように、放電端子３３ａとは別に電源端子３３ｄを設けている。図の電池パック３は、電池３０の出力を放電端子３３ａに接続する出力ライン３６とは別ラインとして、電池３０の出力を独立して自転車本体２に供給する第２の出力ライン３７を設けている。この電池パック３は、内蔵する電池３０の出力側を分岐して第２の出力ライン３７を設けており、この第２の出力ライン３７を放電コネクタ３３の電源端子３３ｄに接続している。ただ、電池パックは、電池の出力を低電圧に安定化して、電源端子に出力することもできる。自転車本体２は、内蔵する制御回路２０等の回路に電力を供給する電源回路２８を備えており、この電源回路２８を電池パック３の電源端子３３ｄに接続している。電源回路２８は、電源端子３３ｄから入力される電力を、たとえば５Ｖの安定化された電圧に変換して出力する。これにより、自転車本体２は、電池パック３の充電状態に関係なく、電池パック３から供給される電力を電源回路２８で安定化して出力し、内蔵される制御回路２０等を駆動できる。
【００２５】
ただ、電池パックは、必ずしも放電端子と別回路である電源端子を設ける必要はない。たとえば、電動自転車は、自転車本体に内部電源を備えることができる。この電動自転車は、電池パックから自転車本体への電力供給が停止された状態においても、自転車本体に内蔵された内部電源によって、制御回路等の回路を駆動できる。さらに、電池パックは、電池の出力側に放電スイッチを設けることなく、電池の充電中においても放電端子を介して自転車本体に電力を供給することができる。この自転車本体は、放電端子から入力される電力を電源回路で安定化して制御回路等の電源として使用することもできる。この電動自転車は、充電器が電池パックを充電することを、自転車本体の制御回路で検出して走行モータの電力供給を停止する。
【００２６】
充電回路３１は、電池３０を充電する電圧と電流をコントロールして、電池３０を好ましい電圧と電流で充電する。さらに、充電回路３１は、充放電される電池３０の電圧、充放電の電流を検出し、検出された電池電圧や充放電の電流から電池３０の残容量を演算し、充電される電池３０の満充電状態を検出する。さらにまた、充電回路３１は、温度センサ３５で電池温度または周囲温度を電池情報として検出する。図の電池パック３は、充電回路３１で検出された電池情報を表示する表示部３９を備えており、残容量や温度等の電池情報を、表示部３９を介して外部に表示する。さらに、充電回路３１は、検出した電池情報を通信回路１１に入力する。通信回路１１は、充電回路３１から入力された電池情報を、通信回線５を介して自転車本体２と充電器４に伝送する。
【００２７】
通信回線５は、アースライン６と通信ライン７を介して情報を伝送する。アースライン６と通信ライン７は、自転車本体２と電池パック３と充電器４との間に接続される。自転車本体２と電池パック３との間に接続される通信回線５は、電池パック３から自転車本体２に、電池３０のＩＤ、残容量、温度などの電池情報を伝送する。自転車本体２は、通信回線５で伝送される電池情報に基づいて、制御回路２０が電池パック３の放電をコントロールする。さらに、自転車本体２は、電池パック３から伝送される電池情報を表示する表示部２９を備えており、残容量や温度等の電池情報を、表示部２９を介して外部に表示する。
【００２８】
電池パック３と充電器４との間に接続される通信回線５も、電池パック３から充電器４に、電池３０の電圧、温度、残容量、満充電状態などの電池情報を伝送する。充電器４は、電池パック３から伝送される電池情報で出力電圧や出力電流をコントロールして電池パック３を充電する。また、充電器４は、電池情報として満充電信号を検出すると出力を遮断して電池パック３の充電を停止する。
【００２９】
電池パック３は、通信回線５を介して電池情報を伝送する通信回路１１を備える。図の通信回路１１は、スイッチング素子１２と抵抗１３との直列回路と、この直列回路のスイッチング素子１２をオンオフに切り換えて電池情報を伝送する変調回路１４とを備えている。変調回路１４は、充電回路３１から入力される電池情報でスイッチング素子１２をオンオフに切り換えて電池情報を伝送する。
【００３０】
通信回路１１は、変調回路１４でスイッチング素子１２をオンオフに切り換えて、電池情報を伝送する。変調回路１４がスイッチング素子１２をオンに切り換える状態では、通信ライン７の電圧は”Ｌｏｗ”、スイッチング素子１２をオフとする状態では通信ライン７の電圧は”Ｈｉｇｈ”となる。この通信回路１１は、電池情報でスイッチング素子１２をオンオフに切り換えて、電池情報を自転車本体２と充電器４に伝送する。自転車本体２や充電器４は、通信ライン７の”Ｈｉｇｈ”と”Ｌｏｗ”から電池情報を検出する。
【００３１】
通信回路１１は、電池パック３を自転車本体２に接続する状態で、電池パック３から自転車本体２に電池情報を伝送する。また、電池パック３に充電器４が接続される状態であって、充電器４が商用電源に接続されて、電池パック３を充電する動作状態において、電池パック３から充電器４に電池情報を伝送する。電池パック３に充電器４が接続されるが、充電器４が非動作状態にあって、電池パック３が充電されない状態では、電池パック３から充電器４に電池情報を伝送しない。
【００３２】
以上の動作で電池情報を伝送する通信回線５の通信ライン７は、自転車本体２側においては第１のプルアップ抵抗２１を介して自転車本体２側の電源ライン２２に接続され、充電器４側においては第２のプルアップ抵抗４１を介して充電器４側の電源ライン４２に接続されている。電池パック３の通信ライン７は、電池パック３が自転車本体２に接続される状態では、第１のプルアップ抵抗２１を介して自転車本体２の電源ライン２２に接続され、電池パック３に充電器４が接続される状態では、第２のプルアップ抵抗２１を介して充電器４の電源ライン４２に接続される。
【００３３】
図１に示す自転車本体２は、安定化された電圧を出力する電源回路２８を備えており、この電源回路２８の出力ラインである電源ライン２２に第１のプルアップ抵抗２１を接続している。同様に、充電器４も、電力供給回路４３から出力される電力を安定化して出力する電源回路４８を備えており、この電源回路４８の出力ラインである電源ライン４２に第２のプルアップ抵抗４１を接続している。
【００３４】
以上のように、電池パック３が自転車本体２や充電器４に接続される状態で、第１のプルアップ抵抗２１を介して自転車本体２の電源ライン２２に接続され、また、第２のプルアップ抵抗２１を介して充電器４の電源ライン４２に接続される通信ライン７の電圧は、通信回路１１のスイッチング素子１２をオフに切り換える状態では、以下のように変化する。
なお、以下の説明では、自転車本体２の電源ライン２２と充電器４の電源ライン４２の電圧を例えば５Ｖとして、通信ライン７の電圧の変化を示している。
【００３５】
［Ａ］電池パック３が自転車本体２に接続されて充電器４に接続されない状態
この状態で、通信ライン７の電圧は５Ｖとなる。第１のプルアップ抵抗２１を介して、通信ライン７が自転車本体２の電源ライン２２の５Ｖに接続されるからである。
【００３６】
［Ｂ］電池パック３が自転車本体２と充電器４に接続され、かつ充電器４が電池パック３に電力を供給する動作状態にある状態
この状態においても、通信ライン７の電圧は５Ｖとなる。通信ライン７が、第１のプルアップ抵抗２１を介して自転車本体２の電源ライン２２の５Ｖに接続され、第２のプルアップ抵抗４１を介して充電器４の電源ライン４２の５Ｖに接続されるからである。
【００３７】
［Ｃ］電池パック３が自転車本体２と充電器４に接続され、かつ充電器４が電池パック３に電力を供給しない非動作状態にある状態
この状態においては、通信ライン７の電圧は、自転車本体２の電源ライン２２の電圧である５Ｖよりも低くなる。図２の等価回路図に示すように、通信ライン７が、第１のプルアップ抵抗２１を介して自転車本体２の電源ライン２２の５Ｖに接続され、第２のプルアップ抵抗４１を介して充電器４の電源ライン４２に接続されるが、充電器４の電源ライン４２は５Ｖとはならず、電源ライン４２に接続している負荷や抵抗を介してアースライン６に接続されるからである。たとえば、第１のプルアップ抵抗２１の抵抗値（Ｒ１）を第２のプルアップ抵抗４１の抵抗値（Ｒ２）の２倍とすれば、通信ライン７の電圧は、第１のプルアップ抵抗２１と第２のプルアップ抵抗４１とで分圧されて、５Ｖ×１／３に低下する。換言するなら、この状態では信号電圧の大きさが小さく、電池パック３と自転車本体２との通信が成立しないことになる。したがって、接続検出回路１０は、通信ライン７の電圧を検出して、電池パック３が非動作状態にある充電器４に接続される接続状態にあることを検出できる。
【００３８】
接続検出回路１０は、図１に示すように、通信ライン７とアースライン６の間に接続されており、通信ライン７の電圧を検出して充電器４の接続状態を検出する。接続検出回路１０は、通信回路１１のスイッチング素子１２がオンオフに切り換えられる状態で、検出する通信ライン７の電圧から充電器４の接続状態を検出する。前述の［Ａ］及び［Ｂ］の状態において、通信回路１１のスイッチング素子１２がオンオフに切り換えられる状態では、通信ライン７の電圧が”Ｈｉｇｈ”と”Ｌｏｗ”に変化する。したがって、接続検出回路１０は、このことを検出することで、電池パック３が自転車本体２に接続されて充電器４に接続されない状態（状態Ａ）、又は電池パック３が自転車本体２と充電器４に接続され、かつ充電器４が電池パック３に電力を供給する状態（状態Ｂ）であると判定する。
【００３９】
また、［Ｃ］の状態においては、通信回路１１のスイッチング素子１２がオフに切り換えられても、通信ライン７の電圧が第１のプルアップ抵抗２１と第２のプルアップ抵抗４１で分圧されることで、検出される電圧は”Ｈｉｇｈ”である５Ｖとはならない。したがって、接続検出回路１０は、”Ｈｉｇｈ”信号が検出されない状態では、電池パック３が自転車本体２と充電器４に接続され、かつ充電器４が電池パック３に電力を供給しない非動作状態（状態Ｃ）であると判定できる。たとえば、第１のプルアップ抵抗２１の抵抗値（Ｒ１）を第２のプルアップ抵抗４１の抵抗値（Ｒ２）の２倍とすれば、通信ライン７の電圧は、５Ｖ×１／３に低下する。したがって、接続検出回路１０は、接続状態を判定する閾値を、たとえば、５Ｖの１／２として、通信ライン７の電圧がこの閾値よりも大きくなることが検出されると、前述の［Ａ］又は［Ｂ］の状態であると判定し、通信ライン７の電圧がこの閾値よりも大きくならないことが検出されると、前述の［Ｃ］の状態であると判定できる。接続検出回路１０が接続状態を判定する閾値は、第１のプルアップ抵抗２１と第２のプルアップ抵抗４１の分圧比によって、最適な値に設定される。
【００４０】
接続検出回路１０は、非動作状態にある充電器４が電池パック３に接続された接続状態を検出すると、この検出信号を制御回路２０に入力して、電池パック３からの放電、すなわち走行モータ２５への電力供給を停止する。これにより、電動自転車１のペダル１８が駆動されても走行モータ２５に電力が供給されることはなく、電池パック３に充電器４が接続された状態における電動自転車１の安全性が改善される。
ここで、図１に示す電動自転車１は、自転車本体２に接続検出回路１０を配設しているが、接続検出回路は、図示しないが、電池パックに内蔵することもできる。電池パックに内蔵される接続検出回路は、非動作状態にある充電器が電池パックに接続された接続状態を検出すると、この検出信号を自転車本体の制御回路に伝送して、電池パックから走行モータへの電力供給を停止させる。
【００４１】
第１のプルアップ抵抗２１と第２のプルアップ抵抗４１は、好ましくは電気抵抗値の異なる抵抗器が使用され、また、第１のプルアップ抵抗２１の電気抵抗を第２のプルアップ抵抗４１の電気抵抗よりも大きくし、好ましくは１．５倍よりも大きく設定している。第１のプルアップ抵抗２１の抵抗値を第２のプルアップ抵抗４１の抵抗値よりも大きくすることは、電池パック３を充電器４に接続する接続状態をより確実に安定して検出することに効果がある。それは、非動作状態にある充電器４の接続状態において、通信ライン７の電圧が半分以下に低下して、より確実に検出できるからである。
【００４２】
充電器４は、商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換して出力する電力供給回路４３と、通信回線５を介して電池パック３から伝送される電池情報に基づいて電力供給回路４３の出力をコントロールするコントロール回路４０と、充電器４に内蔵されるコントロール回路４０等の回路に安定化した電力を供給する電源回路４８と、電池パック３の充電コネクタ３４に接続される出力コネクタ４４とを備えている。コントロール回路４０は、電池パック３から伝送される電池情報で電力供給回路４３をコントロールして電池パック３を充電する。また、コントロール回路４０は、満充電信号を検出すると電力供給回路４３の出力を遮断して、充電器４を非動作状態とする。
【００４３】
以上の充電器４は、図示しないが、電力供給回路とコントロール回路と電源回路をケーシングに内蔵してなる充電器本体を備えており、この充電器本体から引き出された出力リードの先端に、出力端子４４ａを備える出力コネクタ４４を備えている。この充電器４は、電池パック３の充電コネクタ３４に出力コネクタ４４を接続して、電池パック３に接続される。さらに、充電器４は、電力供給回路４３に接続される電源コード４６を充電器本体から引き出しており、この電源コード４６の先端に設けた電源プラグ４７が電源コンセントに接続されて、充電器４が商用電源に接続される。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明に係る電動自転車及び充電器は、電池パックを自転車本体にセットした状態で、電池パックに充電器を接続して充電できる電動自転車及び充電器として、好適に利用できる。
【符号の説明】
【００４５】
１…電動自転車
２…自転車本体
３…電池パック
４…充電器
５…通信回線
６…アースライン
７…通信ライン
１０…接続検出回路
１１…通信回路
１２…スイッチング素子
１３…抵抗
１４…変調回路
１６…車輪
１７…ペダルクランク
１８…ペダル
２０…制御回路
２１…第１のプルアップ抵抗
２２…電源ライン
２３…本体側コネクタ
２４…駆動スイッチ
２５…走行モータ
２６…放電ライン
２８…電源回路
２９…表示部
３０…電池
３１…充電回路
３２…放電スイッチ
３３…放電コネクタ                ３３ａ…放電端子
３３ｂ…アースライン端子
３３ｃ…通信端子
３３ｄ…電源端子
３４…充電コネクタ                ３４ａ…充電端子
３４ｂ…アースライン端子
３４ｃ…通信端子
３５…温度センサ
３６…出力ライン
３７…第２の出力ライン
３９…表示部
４０…コントロール回路
４１…第２のプルアップ抵抗
４２…電源ライン
４３…電力供給回路
４４…出力コネクタ                ４４ａ…出力端子
４６…電源コード
４７…電源プラグ
４８…電源回路
【図１】
2014144699.tif 000003
【図２】
2014144699.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成25年10月22日(2013.10.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池パック(3)を自転車本体(2)にセットしてなる電動自転車(1)と、前記自転車本体(2)にセットしてなる電池パック(3)に充電コネクタ(34)を介して脱着自在に接続されて電池パック(3)を充電する充電器(4)とからなる電動自転車及び充電器であって、
前記電動自転車(1)と充電器(4)は、前記自転車本体(2)と前記電池パック(3)と前記充電器(4)との間に接続してなる通信回線(5)を備え、前記電動自転車(1)は、前記電池パック(3)に充電器(4)が接続された接続状態を検出する接続検出回路(10)を備えており、
前記自転車本体(2)は、前記電池パック(3)から供給される電力で車輪(16)を駆動する走行モータ(25)と、前記通信回線(5)を介して前記電池パック(3)との間で通信して、電池パック(3)が充電器(4)に接続される接続状態で走行モータ(25)への電力供給を遮断する制御回路(20)とを備え、
前記通信回線(5)は、アースライン(6)と通信ライン(7)とを介して電動自転車(1)と前記電池パック(3)と前記充電器(4)とに接続され、
さらに、前記通信ライン(7)は、前記自転車本体(2)側において第１のプルアップ抵抗(21)を介して自転車本体(2)側の電源ライン(22)に接続され、かつ、前記充電器(4)側においては第２のプルアップ抵抗(41)を介して充電器(4)側の電源ライン(42)に接続され、
前記接続検出回路(10)が、前記通信ライン(7)の電圧を検出して、非動作状態にある前記充電器(4)が前記電池パック(3)に接続された接続状態を検出し、この接続状態においては前記制御回路(20)が電池パック(3)から走行モータ(25)への電力供給を遮断するようにしてなる電動自転車及び充電器。
【請求項２】
前記第１のプルアップ抵抗(21)と第２のプルアップ抵抗(41)の電気抵抗が異なる請求項１に記載される電動自転車及び充電器。
【請求項３】
前記第１のプルアップ抵抗(21)の電気抵抗が、前記第２のプルアップ抵抗(41)の電気抵抗よりも大きい請求項２に記載される電動自転車及び充電器。
【請求項４】
前記第１のプルアップ抵抗(21)の電気抵抗が、前記第２のプルアップ抵抗(41)の電気抵抗の１．５倍よりも大きい請求項３に記載される電動自転車及び充電器。
【請求項５】
前記充電器(4)が前記電池パック(3)に内蔵される電池(30)を充電する出力端子(44a)を
備え、この出力端子(44a)が、前記充電コネクタ(34)を介して前記電池パック(3)に接続され、
さらに、前記電池パック(3)は、前記充電器(4)の出力端子(44a)から入力される電圧又は電池(30)の充電電流を検出して、オンオフに切り換えられる放電スイッチ(32)を備え、前記出力端子(44a)から電池パック(3)に電池(30)の充電電圧が入力される状態で、前記放電スイッチ(32)がオフ状態に切り換えられて前記電池パック(3)の放電と停止するようにしてなる請求項１ないし４のいずれかに記載される電動自転車及び充電器。
【請求項６】
電池パック(3)と、該電池パック(3)を自転車本体(2)にセットしてなる電動自転車(1)を制御する制御回路(20)と、前記自転車本体(2)にセットしてなる電池パック(3)に充電コネクタ(34)を介して脱着自在に接続されて電池パック(3)を充電する充電器(4)とを備える電力供給をコントロールする回路であって、
前記電動自転車(1)の制御回路(20)と充電器(4)は、前記自転車本体(2) の制御回路(20)と前記電池パック(3)と前記充電器(4)との間に接続してなる通信回線(5)を備え、前記電動自転車(1) の制御回路(20)は、前記電池パック(3)に充電器(4)が接続された接続状態を検出する接続検出回路(10)を備えており、
前記自転車本体(2) の制御回路(20)は、前記電池パック(3)から供給される電力で車輪(16)を駆動する走行モータ(25)と、前記通信回線(5)を介して前記電池パック(3)との間で通信して、電池パック(3)が充電器(4)に接続される接続状態で走行モータ(25)への電力供給を遮断し、
前記通信回線(5)は、アースライン(6)と通信ライン(7)とを介して電動自転車(1)の制御回路(20)と前記電池パック(3)と前記充電器(4)とに接続され、
さらに、前記通信ライン(7)は、前記自転車本体(2)側において第１のプルアップ抵抗(21)を介して自転車本体(2)側の電源ライン(22)に接続され、かつ、前記充電器(4)側においては第２のプルアップ抵抗(41)を介して充電器(4)側の電源ライン(42)に接続され、
前記接続検出回路(10)が、前記通信ライン(7)の電圧を検出して、非動作状態にある前記充電器(4)が前記電池パック(3)に接続された接続状態を検出し、この接続状態においては前記制御回路(20)が電池パック(3)から走行モータ(25)への電力供給を遮断するようにしてなる回路。
【請求項７】
前記充電器(4)が前記電池パック(3)に内蔵される電池(30)を充電する出力端子(44a)を備え、この出力端子(44a)が、前記充電コネクタ(34)を介して前記電池パック(3)に接続され、
さらに、前記電池パック(3)は、前記充電器(4)の出力端子(44a)から入力される電圧又は電池(30)の充電電流を検出して、オンオフに切り換えられる放電スイッチ(32)を備え、前記出力端子(44a)から電池パック(3)に電池(30)の充電電圧が入力される状態で、前記放電スイッチ(32)がオフ状態に切り換えられて前記電池パック(3)の放電と停止するようにしてなる請求項６に記載される回路。 
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の電動自転車及び充電器は、充電器４が、電池パック３に内蔵される電池３０を充電する充電電力を出力する出力端子４４ａを備えて、この出力端子４４ａを、充電コネクタ３４を介して電池パック３に接続することができる。さらに、電池パック３は、充電器４の出力端子４４ａから入力される電圧又は電池３０の充電電流を検出して、オンオフに切り換えられる放電スイッチ３２を備えて、出力端子４４ａから電池パック３に電池３０の充電電圧が入力される状態で、放電スイッチ３２をオフ状態に切り換えて電池パック３の放電を停止することができる。
以上の電動自転車及び充電器は、充電器から電池パックに電力が供給される接続状態も検出して、この接続状態では走行モータへの電力供給を停止してより安全性を改善できる。
また本発明の回路は、  電池パック３と、該電池パック３を自転車本体２にセットしてなる電動自転車１を制御する制御回路２０と、自転車本体２にセットしてなる電池パック３に充電コネクタ３４を介して脱着自在に接続されて電池パック３を充電する充電器４とを備える電力供給をコントロールする回路であって、電動自転車１の制御回路２と充電器４は、自転車本体２ の制御回路２０と電池パック３と充電器４との間に接続してなる通信回線５を備え、電動自転車１の制御回路２０は、電池パック３に充電器４が接続された接続状態を検出する接続検出回路１０を備えており、自転車本体２の制御回路２０は、電池パック３から供給される電力で車輪１６を駆動する走行モータ２５と、通信回線(5)を介して電池パック(3)との間で通信して、電池パック３が充電器４に接続される接続状態で走行モータ２５への電力供給を遮断し、通信回線５は、アースライン６と通信ライン７とを介して電動自転車１の制御回路２０と電池パック３と前記充電器４とに接続され、さらに、通信ライン７は、自転車本体２側において第１のプルアップ抵抗２１を介して自転車本体２側の電源ライン２２に接続され、かつ、充電器４側においては第２のプルアップ抵抗４１を介して充電器４側の電源ライン４２に接続され、接続検出回路１０が、通信ライン７の電圧を検出して、非動作状態にある充電器４が前記電池パック３に接続された接続状態を検出し、この接続状態においては制御回路２０が電池パック３から走行モータ２５への電力供給を遮断するようにしてなる。