JPH10215531A - 電動車両の充電システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動車両のバッテリの充電の都度、充電コー
ドによる接続作業を行うことなく、簡単にバッテリの充
電を行うことができる充電システムを提供する。 【解決手段】 充電装置２０には、充電電流を磁気エネ
ルギー若しくは電波エネルギーに変換して出力するため
の出力手段２２、６４が設けられ、電動車両１には、前
記充電装置２０からの磁気エネルギー若しくは電波エネ
ルギーを受けて高周波の充電電流に変換する入力手段３
１と、該入力手段３１に近接して設けられ、前記高周波
電流を平滑化すべき平滑化手段７１と、該平滑化手段７
１を経た電流をバッテリ５に供給する電流路３８とが設
けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動モータ付き自
転車等の電動車両に搭載されたバッテリを充電するため
の充電システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、人力により駆動可能な自転車本体
に電動モータを搭載して、人力による駆動力を補助する
電動モータ付き自転車の開発が進んでいる。

【０００３】図７は、電動モータ付き自転車の概略構成
を表しており、自転車本体１のペダルを踏むことによっ
て発生するトルクはトルクセンサー２により検出され、
該検出信号はコントローラ３に入力される。これに応じ
てコントローラ３では、入力された検出トルク信号に応
じたトルク指令が作成され、電動モータ４へ供給され
る。この結果、自転車本体１には、人力トルクに加え、
該人力トルク値に応じた大きさのモータ出力トルクが供
給され、人力による駆動力が補助される。

【０００４】自転車本体１には、電動モータ４の電源と
なるバッテリ５が搭載されており、バッテリ５の出力電
圧が低下したときは、バッテリ５を自転車本体１から取
り外し、専用の充電装置によって充電を施している。

【０００５】しかしながら、この従来の充電方法ではバ
ッテリ５を自宅等の屋内に持ち込み、専用の充電装置を
用いて充電を行っており、非常に手間が掛かるという問
題がある。

【０００６】このため、最近では特開平５−３１６６０
６号公報に、駐輪場に充電端末装置を設置し、充電用コ
ードによって充電端末装置と自転車に搭載したバッテリ
とを接続して充電を行うシステムが提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た充電システムにおいても、充電を行う際に使用者が充
電の都度、充電コードを充電端末装置とバッテリとに接
続する必要があり、充電作業が煩わしいという欠点を依
然として有していた。

【０００８】また、上記充電システムでは、大型の充電
端末装置が設置された特定の駐輪場でしか充電作業でき
ないという問題もあった。本発明は、斯かる点に鑑みて
なされたものであって、使用者が充電の都度、充電コー
ドによる接続作業を行うことなく、簡単にバッテリの充
電作業を行うことができ、且つ、大型の充電端末装置が
設置されている特定の場所以外においても充電作業が可
能な電動車両の充電システムを提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、充電電流を磁
気的エネルギー若しくは電波エネルギーに変換して出力
するための出力手段が設けられた充電装置と、充電装置
からの磁気的エネルギー若しくは電波エネルギーを受け
て高周波の充電電流に変換する入力手段と、該入力手段
に近接して設けられ、前記高周波電流を平滑化すべき平
滑化手段と、該平滑化手段を経た電流をバッテリに供給
する電流路とが設けられた電動車両と、から構成され、
電動車両に搭載された電動モータの電源となるバッテリ
を充電装置によって充電するものである。

【００１０】この構成を用いることにより、使用者は電
動車両を所定の位置に移動させるだけで、充電装置と電
動車両とが電気的に非接触状態で、簡単にバッテリの充
電作業を行うことができる。また、バッテリまでの電流
路において高周波電流が流れることがない。

【００１１】その具体的構成としては、出力手段は、充
電電流をスイッチングして高周波のパルス電流を作成す
るスイッチング手段と、該スイッチング手段によって作
成されたパルス電流が供給される一次コイルとから構成
され、入力手段は、前記一次コイルと電磁結合すべき二
次コイルによって構成されている。

【００１２】この構成により、二次コイルに電磁誘導作
用による電力供給がなされ、その電力にてバッテリの充
電が行われる。また、入力手段及び平滑化手段を電動車
両の支持スタンドに設けている。

【００１３】この構成により、電動車両が充電装置に電
動車両を駐車しておくだけで、支持スタンドを介して充
電電流がバッテリに供給される。更に、前記充電装置は
前記支持スタンドがはまり込む凹部を備え、該凹部の近
傍に前記一次コイルを有する一次コイル装置を形成し、
前記電動車両は支持スタンドに前記二次コイルを有する
二次コイル装置を形成しており、一次コイル装置が前記
凹部を囲むようにコ字状に形成され、二次コイル装置が
支持スタンドの接地部に形成されている。

【００１４】この構成を用いることにより、支持スタン
ドを充電装置の凹部に係合させるだけで、バッテリの充
電が行われる。また、平滑化手段はインダクタンス素子
及びコンデンサに構成すると良い。

【００１５】この構成によって、高周波の充電電流を確
実に平滑化して電磁波ノイズ発生を抑制することができ
る。更に具体的には、電動車両は電動自転車で構成され
る。

【００１６】この構成によって、自転車本体に搭載され
たバッテリの充電作業を、電気的に非接触状態で簡単に
行うことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の電動車両を図７に
示す電動モータ付き自転車に実施した形態につき、図面
に沿って具体的に説明する。

【００１８】図１に本発明の電動モータ付き自転車の概
略構成図を、図２に本発明の充電装置２０の外観斜視図
を、図３に図２装置の一次コイル装置２７及び二次コイ
ル装置３２の構成を表す説明図を示す。尚、上述の従来
構成（図７参照）と同一構成部分については同一符号を
付し、その説明を省略する。

【００１９】図において、６は自転車本体１の後輪７側
に設けられた片足型の支持スタンドであり、支持スタン
ド６の先端部、即ち地面と接する側の部分（接地部）６
ａには、後述する充電装置２０の一次コイル２２と電磁
結合すべき二次コイル３１がその内部に設けられてい
る。ここで、一次コイル２２は充電装置２０の充電一次
回路２１の出力部（出力手段）を構成すると共に、二次
コイル３１は後述する充電二次回路３０の入力部（入力
手段）を構成している。

【００２０】そして、充電装置２０の一次コイル２２に
充電電流を供給することによって、電磁誘導作用によっ
て二次コイル３１に充電電流が流れ、その充電電流をバ
ッテリ５に供給して充電する。

【００２１】次に、充電装置２０の構成及び充電装置２
０と自転車本体１との接続状態を説明する。図２に示す
如く、充電装置２０は、自転車本体１の後輪７の位置決
め溝２３が凹設されたベース２４を備え、そのベース２
４上にスタンド受け部材２５が設けられている。スタン
ド受け部材２５には、自転車本体１を支える支持スタン
ド６の接地部６ａを係合させるべき凹部２６が形成さ
れ、凹部２６を包囲して一次コイル装置２７が埋設され
ると共に、後述の充電一次回路２１を構成すべき他の回
路素子が内蔵されている。また、ベース２４からは、商
用電源のコンセントに接続すべき電源コード２８が伸び
ている。

【００２２】そして、スタンド受け部材２５の内部に
は、図３に示すように、凹部２６を包囲するようにコ字
状の一次コイル装置２７が配設されており、この一次コ
イル装置２７はコ字状の鉄心２９及び一次コイル２２か
ら構成されている。

【００２３】一方、自転車本体１の支持スタンド６の接
地部６ａには、二次コイル装置３２が内蔵されており、
この二次コイル装置３２は鉄心３３及び二次コイル３１
から構成されている。そして、二次コイル装置３２に
は、整流器３４、３５を介して支持スタンド６の脚部６
ｂに内蔵された後述の平滑化手段としてのインダクタン
ス素子３６及びコンデンサ３７が接続されており、自転
車本体１のフレームに沿わせて張設した線路（電流路）
３８を介してバッテリ５と接続され、その線路中に介在
する他の回路素子と共に、後述の充電二次回路３０を構
成している。

【００２４】次に、自転車本体１のバッテリ５へ充電を
行う場合について説明する。ここで、図４及び図５はそ
れぞれ、充電装置２０を用いて自転車本体１のバッテリ
５へ充電を行う際の状態を示す上面図及び側面図を表し
ている。

【００２５】図に示すように、自転車本体１に搭載され
たバッテリ５への充電を行う場合には、自転車の進行方
向を位置決め溝２３の長手方向に向け、その後輪７を位
置決め溝２３上に載せ、水平状態にある片脚型の支持ス
タンド６を後方から前方に向けて回動させて直立状態に
して、スタンド受け部材２５に設けた凹部２６内に係合
させる。

【００２６】これにより、支持スタンド６の接地部６ａ
に設けられた二次コイル装置３２が、スタンド受け部材
２５の凹部２６に係合し、スタンド受け部材２５内に設
けられた一次コイル装置２７とによって磁気回路が形成
され、一次コイル２２と二次コイル３１とが互いに電磁
結合される状態となる。

【００２７】次に、この様にして充電装置２０に自転車
本体１を接続した状態でのバッテリ５への充電動作につ
いて、図６に示す回路ブロック図に基づいて説明する。
図６に示す如く、充電一次回路２１は、商用電源６１、
整流器６２、平滑用コンデンサ６３、一次コイル２２及
びスイッチング回路６４によって回路構成されており、
スイッチング回路６４は、ドライブ回路６５から供給さ
れるドライブ信号Ｄによって駆動される。ここで、スイ
ッチング回路６４のスイッチング周波数は１００ｋＨｚ
に設定している。そして、一次コイル２２及びスイッチ
ング回路６４は、充電一次回路２１の出力部（出力手
段）を構成している。

【００２８】一方、充電二次回路３０は、二次コイル３
１、整流器３４、３５、インダクタンス素子３６、コン
デンサ３７及びバッテリ５によって回路構成されてお
り、インダクタンス素子３６、コンデンサ３７によって
ＬＣフィルタの平滑化手段７１を構成している。具体的
には、平滑化手段７１のＬＣフィルタのカットオフ周波
数が１ｋＨｚとなるように、インダクタンス素子３６と
して４００μＨ、コンデンサ３７として６０μＦのもの
を用いられており、この結果、１００ｋＨｚの基本波に
対して約２４ｄＢ減衰させることができる。

【００２９】そして、この平滑化手段７１を二次コイル
装置２３に近接して設けているため、支持スタンド６と
バッテリ５との間に設けられている電流路３８における
高周波電流による電磁波ノイズの発生を大幅に減少する
ことになる。

【００３０】この構成によりバッテリ５への充電作業を
行う際、商用電源６１から得られる交流電圧は、整流器
６２及び平滑用コンデンサ６３を経て、一次コイル２２
に加えられている。そして、ドライブ回路６５から供給
されるドライブ信号Ｄによってスイッチング回路６４が
１００ｋＨｚのスイッチング周波数でスイッチングされ
る。この結果、一次コイル２２へ供給される電流がドラ
イブ信号Ｄのオン／オフに同期してスイッチングされ、
これによって一次コイル２２から発生する磁力線が変化
し、その磁力線が二次コイル３１を貫通して、一次コイ
ル２２と二次コイル３１とが互いに電磁結合することに
なる。

【００３１】そして、この電磁結合によって二次コイル
３１から高周波のパルス電流が得られる。このパルス電
流は、整流器３４、３５によって整流され、整流後の電
流はパルス波形となるが、インダクタンス素子３６、コ
ンデンサ３７の平滑作用によって変動の少ない電流に変
換される。これによって、バッテリ５までの電流路３８
では高周波の電流が流れず、電磁波ノイズの発生させる
ことなくバッテリ５の充電作業を行うことができる。

【００３２】尚、上記実施の形態の説明は、本発明を説
明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発
明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではな
い。又、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、
特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可
能であることは勿論である。

【００３３】例えば、上記実施の形態の説明では、平滑
化手段７１としてインダクタンス素子３６及びコンデン
サ３７を用いる場合について説明したが、この他にイン
ダクタンス素子３６のみを用いても構わない。

【００３４】

【発明の効果】以上述べた通り本発明によれば、使用者
は電動車両を所定の位置に移動させるだけで、充電装置
と電動車両とが電気的に非接触状態で、簡単にバッテリ
の充電作業を行うことができると共に、バッテリまでの
電流供給線路において高周波電流が流れることがなく充
電時に電磁波ノイズが発生する虞れがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電動モータ付き自転車の概略断面図で
ある。

【図２】本発明の充電装置２０の外観斜視図である。

【図３】図２装置の一次コイル装置２７及び二次コイル
装置３２の構成を表す説明図である。

【図４】本発明の充電システムによる充電状態を示す一
部破断上面図である。

【図５】本発明の充電システムによる充電状態を示す一
部破断側面図である。

【図６】本発明の充電システムの回路構成を表す回路ブ
ロック図である。

【図７】従来の電動モータ付き自転車の概略断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 自転車本体 ５ バッテリ ６ 支持スタンド ７ 後輪 ２０ 充電装置 ２１ 充電一次回路 ２２ 一次コイル ３０ 充電二次回路 ３１ 二次コイル ３６ インダクタンス素子 ３７ コンデンサ ３８ 電流路 ６４ スイッチング回路 ６５ ドライブ回路 ７１ 平滑化手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｍ 3/28 Ｈ０２Ｍ 3/28 Ｙ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電動車両に搭載された電動モータの電源と
   なるバッテリを、充電装置によって充電するシステムで
   あって、 充電装置には、充電電流を磁気エネルギー若しくは電波
   エネルギーに変換して出力するための出力手段が設けら
   れ、 電動車両には、前記充電装置からの磁気エネルギー若し
   くは電波エネルギーを受けて高周波の充電電流に変換す
   る入力手段と、該入力手段に近接して設けられ、前記高
   周波電流を平滑化すべき平滑化手段と、該平滑化手段を
   経た電流をバッテリに供給する電流路とが設けられてい
   ることを特徴とする電動車両の充電システム。
2. 【請求項２】出力手段は、充電電流をスイッチングして
   高周波のパルス電流を作成するスイッチング手段と、該
   スイッチング手段によって作成されたパルス電流が供給
   される一次コイルとから構成され、 入力手段は、前記一次コイルと電磁結合すべき二次コイ
   ルによって構成されていることを特徴とする請求項１に
   記載の電動車両の充電システム。
3. 【請求項３】前記入力手段及び平滑化手段を電動車両の
   支持スタンドに設けたことを特徴とする請求項２に記載
   の電動車両の充電システム。
4. 【請求項４】前記充電装置は前記支持スタンドがはまり
   込む凹部を備え、該凹部の近傍に前記一次コイルを有す
   る一次コイル装置を形成し、前記電動車両は支持スタン
   ドに前記二次コイルを有する二次コイル装置を形成した
   ことを特徴とする請求項３に記載の電動車両の充電シス
   テム。
5. 【請求項５】前記一次コイル装置が前記凹部を囲むよう
   にコ字状に形成され、前記二次コイル装置が支持スタン
   ドの接地部に形成されていることを特徴とする請求項４
   に記載の電動車両の充電システム。
6. 【請求項６】前記平滑化手段は、インダクタンス素子及
   びコンデンサからなることを特徴とする請求項１ないし
   ５のいずれかに記載の電動車両の充電システム。
7. 【請求項７】前記電動車両は、電動自転車であることを
   特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の電動車
   両の充電システム。