JPH10225023A

JPH10225023A - 電動車両の充電システム

Info

Publication number: JPH10225023A
Application number: JP9025647A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Makino; 正寛牧野; Masahiro Maekawa; 正弘前川
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1997-02-07
Filing date: 1997-02-07
Publication date: 1998-08-21

Abstract

(57)【要約】【課題】充電コードによる接続作業を行うことなく、
簡単、安全、且つ確実にバッテリの充電を行うことがで
きる電動車両の充電システムを提供する。【解決手段】充電装置20に、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と、電動車両1が所定位置に位置しているこ
とを検知する検知手段40と、該検知手段40による検知信
号に基づいて出力手段22,64を動作させると共に、該出
力手段22,64の動作中の出力が一定値以下の場合に出力
手段22,64の動作を終了させる制御手段68とが設けら
れ、電動車両1に、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充電電流に変換する入力
手段31と、該入力手段31から得られる電流をバッテリ5
に供給する電流路手段38とが設けられた電動車両1の充
電システムである。

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８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、安全且つ確実にバッ
テリの充電作業を行うことができ、また大型の充電端末
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】本発明の電動車両の充電
システムは、充電装置に、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
段と、電動車両が所定位置に位置していることを検知す
る検知手段と、該検知手段による検知信号に基づいて前
記出力手段を動作させると共に、該出力手段の動作中の
出力が一定値以下の場合に出力手段の動作を終了させる
制御手段とが設けられ、電動車両に、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充電電流
に変換する入力手段と、該入力手段から得られる電流を
バッテリに供給する電流路手段とが設けられているもの
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、検知手段が誤動作し
てオン状態となった場合、或いは充電装置の出力手段と
電動車両の入力手段との位置関係が不完全な状態で検知
手段がオン状態となった場合には、出力手段の動作中の
出力が一定値以下となるため、即座に出力手段の動作が
終了する。

【００１１】そして好ましくは、前記制御手段は、検知
手段により電動車両が所定位置に位置していることを検
知した場合に前記出力手段の動作を開始させ、非検知の
場合に該出力手段の動作を終了させる第１制御手段と、
該第１制御手段による前記出力手段の動作開始後、該出
力手段の出力が一定値以下の場合に出力手段の動作を終
了させる第２制御手段とを有する構成としてもよい。

【００１２】この構成により、検知手段がオフ状態とな
った場合、或いは検知手段がオン状態であり、出力手段
の出力が一定値以下の場合に、出力手段の動作が終了す
る。また、前記制御手段に、第２制御手段によって出力
手段の動作を終了させた場合にその旨を報知する報知手
段を備えた構成としてもよい。

【００１３】この構成を用いることにより、検知手段が
誤動作してオン状態となった場合、或いは充電装置の出
力手段と電動車両の入力手段との位置関係が不完全な状
態で検知手段がオン状態となった場合に、使用者に対し
その旨を報知することができ、即座にその不完全な状態
を解消させることが可能となる。

【００１４】更に好ましくは、出力手段を、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し、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
よって構成してもよい。

【００１５】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、充電装置は電動車両の支持スタン
ドがはまり込む凹部を備え、該凹部の近傍に、支持スタ
ンドが所定位置に位置していることを検知する検知手段
と、一次コイルを有する一次コイル装置とを形成し、電
動車両は支持スタンドに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
接地部に形成された構成としてもよい。

【００１６】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。更に具体的には、電動車両は電動自転車
で構成されている。これによって、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８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に本発明に係る充電システムの電動モ
ータ付き自転車の概略断面図を示す。尚、上述の従来構
成（図８参照）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
に設けられた片脚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、後述の充電装置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
（図２及び図３参照）。そして、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】この構成により、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に供給して充電している。ここで、図
２は本発明の充電装置２０の外観斜視図を、図３は図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している。

【００２１】次に、図２及び図３を参照してこの充電装
置２０の構成及び充電装置２０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２４上にスタンド受け部材２
５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。また、スタンド受け部材２５には、
支持スタンド６の接地部６ａが凹部２６に係合した際に
接地部６ａとの当接により動作する検知スイッチ４０が
設けられている。

【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、及び自転車本体１のフレームに
沿わせて張設した線路（電流路手段）３８を介してバッ
テリ５と接続されており、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に示す本発明の充電システムの回路構成を表
すブロック図に基づいて説明する。

【００２８】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を中心に回路構成
されており、スイッチング回路６４は、ドライブ回路６
５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。

【００２９】この充電一次回路２１には、一次コイル２
２に印加される電圧を検出する一次電圧検出手段６６
と、一次コイル２２を流れる電流を検出する一次電流検
出手段６７とが設けられている。

【００３０】また、ドライブ回路６５には、その動作を
制御する制御手段６８が設けられており、一次電圧検出
手段６６及び一次電流検出手段６７の検出結果が入力さ
れると共に、上述の検知スイッチ４０による検出結果が
入力されている。更に、制御手段６８には、後述の報知
手段６９が接続され、その制御を行っている。

【００３１】制御手段６８は、支持スタンド６の接地部
６ａがスタンド受け部材２５の凹部２６に係合し、接地
部６ａとの当接により検知スイッチ４０がオンした場合
にはドライブ回路６５に駆動開始信号を送出し、接地部
６ａとの離接により検知スイッチ４０がオフした場合に
はドライブ回路６５に駆動停止信号を送出している。

【００３２】更に、制御手段６８では、ドライブ回路６
５の動作中における充電一次回路２１から充電二次回路
３０に伝達される有効電力を、一次電圧検出手段６６及
び一次電流検出手段６７によって算出し、その出力が一
定値以下（本実施の形態例では、５Ｗ以下に設定してい
る）の場合には、ドライブ回路６５に駆動停止信号を送
出すると共に、報知手段６９としての報知用ＬＥＤを点
灯させてその旨を報知する。そして、制御手段６８で
は、再び検知スイッチ４０がオフ状態となるまで、ドラ
イブ回路６５の駆動を停止すると共に、報知用ＬＥＤ６
９の点灯状態を保持させている。

【００３３】このように、ドライブ回路６５の動作中に
おける充電一次回路２１から充電二次回路３０に伝達さ
れる出力が一定値以下の場合に、即座にドライブ回路６
５の動作を停止させているので、検知スイッチ４０が誤
動作してオン状態となった場合、或いは一次コイル装置
２７と二次コイル装置２３との位置関係が不完全な状態
で検知スイッチ４０がオン状態となった場合に、充電作
業が行われるのを未然に防止することができ、斯かる充
電作業に伴う不要な電磁波ノイズの発生や機器の発熱等
を防止することができる。また、使用者に対しその旨を
報知することができ、即座にその不完全な状態を解消さ
せることが可能となる。

【００３４】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３８を構成している。具体的
には、平滑化手段３８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。

【００３５】本実施の形態例では、平滑化手段３８をバ
ッテリ５に近接して設けた場合について説明している
が、これとは別に、この平滑化手段３８を支持スタンド
６の脚部６ｂに配設し、二次コイル装置２３に近接させ
た構成としてもよい。このような構成とすることによ
り、支持スタンド６とバッテリ５との間に設けられてい
る電流路手段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させることができる。

【００３６】そして、バッテリ５への充電作業を行う場
合、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１０
０ｋＨｚのスイッチング周波数でスイッチングされる。

【００３７】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。

【００３８】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、
バッテリ５に充電電流が供給される。

【００３９】以上のように、使用者は自転車本体１を充
電装置２０の所定の位置に移動させるだけで、電気的に
非接触状態で簡単、確実、且つ安全にバッテリの充電作
業を行うことができる。

【００４０】次に、上記構成における制御手段６８によ
る充電制御の内容について図７に示すフローチャートに
基づいて説明する。先ずステップＳ１にて、検知スイッ
チ４０がオン状態であるかどうか判断し、ＹＥＳの場合
にのみステップＳ３に進む。

【００４１】ステップＳ３では、ドライブ回路６５に駆
動開始信号を送出し、スイッチング回路６４を１００ｋ
Ｈｚのスイッチング周波数でスイッチングさせて、一次
コイル２２に充電電流を供給する。これによって、電磁
誘導作用によって二次コイル３１に充電電流を流し、そ
の充電電流をバッテリ５に供給して充電作業を開始させ
る。

【００４２】次のステップＳ５では、充電一次回路２１
から充電二次回路３０に伝達される出力を、一次電圧検
出手段６６及び一次電流検出手段６７によって算出し、
その出力が５Ｗ以下かどうか判断し、ＹＥＳの場合には
ステップＳ７に進み、ＮＯの場合にはステップＳ９に進
む。

【００４３】ステップＳ７では、ドライブ回路６５に駆
動停止信号を送出し、スイッチング回路６４のスイッチ
ング動作を停止させて一次コイル２２への充電電流供給
を停止してステップＳ１１に進む。

【００４４】ステップＳ１１では、報知用ＬＥＤ６９を
点灯させてステップＳ１３に進み、そのステップＳ１３
において検知スイッチ４０がオフ状態であるかどうか判
断し、ＹＥＳの場合にのみ報知用ＬＥＤ６９を消灯させ
た（ステップＳ１５）後、ステップＳ１に戻る。

【００４５】一方、ステップＳ５においてＮＯと判断さ
れてステップＳ９に進んだ場合には、ステップＳ９にお
いて検知スイッチ４０がオン状態であるかどうか判断
し、ＹＥＳの場合にはステップＳ５に戻り、ＮＯの場合
にはステップＳ１７に進む。

【００４６】ステップＳ１７では、ドライブ回路６５に
駆動停止信号を送出し、スイッチング回路６４のスイッ
チング動作を停止させて一次コイル２２への充電電流供
給を停止してステップＳ１に戻る。

【００４７】以上の処理を繰り返し行わせることによ
り、バッテリ５への充電作業を確実に実行させることが
でき、一次コイル２２と二次コイル３１との電磁結合が
不可完全な状態で充電装置２０による充電作業が行われ
ることがない。

【００４８】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。

【００４９】例えば、上記実施の形態の説明では、平滑
化手段３８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。

【００５０】

【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。

【００５１】また、出力手段の動作中の出力が一定値以
下の場合に即座に出力手段の動作を終了させるので、検
出手段の誤動作時や不完全な電磁結合状態時での充電作
業が行われるのを未然に防止することができ、斯かる充
電作業に伴う不要な電磁波ノイズの発生や機器の発熱等
を防止することができる。従って、安全且つ確実なバッ
テリの非接触充電を行い得る。

【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】本発明の充電システムの制御手段６８による充
電制御の内容を示すフローチャートである。

【図８】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電流路手段４０検知スイッチ（検知手段）６４スイッチング回路６５ドライブ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０２Ｊ 7/00 ３０１Ｈ０２Ｊ 7/00 ３０１Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動モータの電源となるバッテリを搭載し
た電動車両を、充電装置の所定位置に移動させることに
より、該充電装置によってバッテリを充電するシステム
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と、電動
車両が所定位置に位置していることを検知する検知手段
と、該検知手段による検知信号に基づいて前記出力手段
を動作させると共に、該出力手段の動作中の出力が一定
値以下の場合に出力手段の動作を終了させる制御手段と
が設けられ、電動車両には、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充電電流に変換する入力手段
と、該入力手段から得られる電流をバッテリに供給する
電流路手段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。
【請求項２】前記制御手段は、前記検知手段により電動
車両が所定位置に位置していることを検知した場合に前
記出力手段の動作を開始させ、非検知の場合に該出力手
段の動作を終了させる第１制御手段と、該第１制御手段
による前記出力手段の動作開始後、該出力手段の出力が
一定値以下の場合に出力手段の動作を終了させる第２制
御手段とを有することを特徴とする請求項１記載の電動
車両の充電システム。
【請求項３】前記制御手段は、前記第２制御手段によっ
て前記出力手段の動作を終了させた場合にその旨を報知
する報知手段を備えていることを特徴とする請求項２記
載の電動車両の充電システム。
【請求項４】前記出力手段は、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、前記入力手段は、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乃至３のいずれかに記載の電動車両の充電システム。
【請求項５】前記充電装置は電動車両の支持スタンドが
はまり込む凹部を備え、該凹部の近傍に、支持スタンド
が所定位置に位置していることを検知する検知手段と、
前記一次コイルを有する一次コイル装置とを形成し、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４に記
載の電動車両の充電システム。
【請求項６】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５
に記載の電動車両の充電システム。
【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。