JP6771459B2 - 電気車両又はハイブリッド車両のための充電式電池パック - Google Patents

Description

本発明は、電気車両又はハイブリッド車両の技術分野に関し、特に、電気車両又はハイブリッド車両の充電式電池パックに関する。

公知のように、輸送分野では、電気車両又はハイブリッド車両が常に成功している。

前述の車両は、電気自動車において唯一の動力伝達装置として、あるいは、熱機関を単にサポートするハイブリッド車の補助動力伝達装置として機能する電気機械を供給する少なくとも１つの充電式電池パックを備える。ハイブリッド車では、車両の推進が熱機関によって行われる場合、前記電気機械は、電池パックを再充電するための発電機として使用される。充電式電池パックには、一般に、電池パックの充電状態を監視し、その充電を管理する電子システムが関連付けられ、バッテリ管理システムと定義されている。

一般に、電気車両又はハイブリッド車両は、同じ性能を有する伝統的な車両よりも高い経済的価値を有しており、そのために窃盗される傾向がますます高まっている。これは主に、車両がオートバイである場合に発生しやすい。なぜなら、この種の車両はその特性及び寸法に対してより盗難に遭いやすいからである。また、番号の登録が法律で要求されていない車両、例えば、法律による強制的なナンバープレートのない車両は、より盗難に脆弱な車両等級となる。例えば、現在、これらの車両の中では、ペダル補助自転車、すなわちいわゆるＥＰＡＣが一般的である。

本開示の目的は、電気車両又はハイブリッド車両の盗難を思い留まらせて阻止するような解決策を提供することである。

この目的は、請求項１に記載の充電式電池パックによって達成される。前記電池パックの好ましい実施形態及び有利な実施形態は、添付の従属項に記載されている。

本発明は、非限定的な例としてなされた特定の実施形態の詳細な説明から、以下の段落に総合的に記載される添付の図面を参照することにより、よりよく理解されるであろう。

電気車両又はハイブリッド車両両の側面図を示しており、図示されている特定の説明及び非限定の実施形態では、ペダル支援自転車が示されている。 図１の車両の正面から見た三次元図を示す。 図１の車両の充電式電池パックの側面図を示す。 図３の充電式電池パックのいくつかの内部構成要素の三次元図を示す。 図３の充電式電池パックの第１の回路ブロックの三次元図を示す。 図３の充電式電池パックの複数の電池の支持装置の三次元図を示す。 図３の充電式電池パックの第１のハーフシェルの三次元図を示す。 充電式電池パックのシャーシを形成するために、図７の第１のハーフシェルに結合可能な、図３の充電式電池パックの第２のハーフシェルの三次元図を示す。

図１を参照すると、そこには車両１が図示されており、説明されている特定の例では、電気自転車又はペダル補助自転車（EPAC）である。しかしながら、本明細書の教示及び請求の範囲は、すべての手段によって前述の特定の車両タイプに限定されないことに留意しなければならない。実際には、車両１は、例えば、２つ又は３つの車輪を有する電気又はハイブリッド二輪車、又は軸上に２つの車輪を有する自動バランス車両、又は４つの車輪を有する電気車両又はハイブリッド車両など、充電式電池パックを備え、車両に推進エネルギーを供給する車両である。以下、車両１は、特に理由を記すことなく、概して自転車１と記載する。

自転車１は、フレーム２と、フレーム２に回転可能にヒンジ結合された前輪３及び後輪４とを備える。自転車１の操舵用前方キャリッジ９は、フレーム２に回転自在にヒンジ結合されて、前輪３と一体的に回転するハンドルバー１２を備える。

自転車１は、フレーム２に固定されたシャーシ７を備えた動力伝達グループ５と、一対のペダル６と、電気機械（シャーシ７内に収容されているため図示せず）とを有する動力伝達グループ５を備え、これらは電気モータと発電機の両方として使用される。図示の例では、動力伝達グループ５はチェーン伝動システム８によって後輪４に駆動可能に接続されている。

また自転車１は、フレーム２に固定されたシャーシ２１を有する充電式電池パック２０を備える。充電式電池パック２０は、取り外し可能で、機械的締結システム１５、例えばロック及びキーシステムによってフレーム２に固定可能であるのが好ましい。図３を参照すると、充電式電池パック２０は、動力伝達グループ５のシャーシ７に設けた専用シートに挿入される又は挿入可能な接続部２３を備える。接続部２３は、動力伝達グループ５と充電式電池パック２０とを相互に接続する。

図３に示すように、１つの好ましい実施形態において、充電式電池パック２０のシャーシ２１は、自転車１からの取り外しと、取り外し後の輸送を容易にする人間工学的なハンドル２２を備える。この例では、このような取り外しは、機械的締結システム１５のロックを解除した後に行うことができる。図７及び図８に示すように、充電式電池パック２０のシャーシ２１は、機械的に結合される第１ハーフシェル６１及び第２のハーフシェル６２を備える。シャーシ２１は防水容器であるのが好ましい。

一実施形態によれば、動力伝達グループ５の電気機械は、この例では、ペダルを補助するために、充電式電池パック２０からエネルギーを得て動力を伝達し、同時に、電池パック２０を再充電するために、充電式バッテリにエネルギーを供給する発電機として働く。自転車１の運転者は、ペダルを踏むか、あるいは、充電式電池パック２０に再充電するのかを容易にするという特定のニーズに基づいて、異なる操作モードから１つ選択することができる。操作モードは、例えば、速度センサ、加速度センサ、傾斜センサなどによって提供される信号に基づいて、処理装置によって自動的に選択することもできる。

図４及び図５に示すように、充電式電池パック２０は、例えば、直列に電気接続された複数の充電式電池３０と、充電式電池パック２０に一体化された第１回路ブロック４０と、衛星地理位置信号の受信機４１と、受信機４１に接続されて地理参照システムでの充電式電池パック２０の地理位置情報を検出するのに適した処理ユニット４２と、を備える。前記情報は、充電式電池パック２０の地理的位置を識別する１以上のデータによって表される。衛星地理位置信号の受信機４１は、例えば、ＧＰＳ受信機である。処理ユニット４２は、例えば、マイクロコントローラである。

前記複数の電池３０と前記第１回路ブロック４０とは、充電式電池パック２０の筐体２１に収容されている。

図５に示すように、一実施形態によれば、第１回路ブロック４０は、受信機４１及び処理ユニット４２など、第１回路ブロック４０の異なる構成要素が搭載されるプリント回路基板４３を備える。受信機４１及び処理ユニット４２は、図５では２つの別個の装置として示されているが、物理的に単一のハードウェア装置に統合することもできる。

図４の第１回路ブロック４０について、基本的にその全体的な大きさが示されているので、図５の（単なる説明上の）詳細は図４では見えないことに留意する必要がある。

特に有利な実施形態によれば、第１回路ブロック４０は、検出された衛星地理情報を遠隔で通信するように構成された無線通信インターフェース４５を備える。この無線通信インターフェース４５は、携帯電話ネットワークに接続するモデム、例えばＧＳＭ（登録商標）／ＧＰＲＳモデム、ＵＭＴＳモデム又はＬＴＥモデムを備えるのが好ましい。また、その実施形態では、第１回路ブロック４０は、ＳＩＭカード、すなわちＳＩＭソケットのサポート接続デバイス４６を備えており、前記無線通信インターフェース４５を電気通信事業者のセルラー無線ネットワークに接続するためのＳＩＭを収容するようになっている。

一実施形態によれば、第１回路ブロック４０は、処理ユニット４２に動作可能に接続された慣性加速度計４７、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の３軸加速度計も備える。

一実施形態によれば、第１回路ブロック４０は、周期的に又はイベントに続いて活性化し、より高い電力消費状態に達するために、予め設定された時間間隔で又はイベントが発生したときに、充電式電池パック２０の地理的位置を検出し、例えば、処理ユニット４２の内部データメモリ、又は、それに処理可能に接続された外部メモリに格納される、以前に検出された地理的位置に変化が生じたかどうかを評価するために、通常はパワーダウン状態にあるか、又は、一般的な低消費電力状態に留まる。例えば、回路ブロック４０の低消費電力状態から高消費電力状態に切り替える前述のイベントは、慣性加速度計４７によって検出された機械的衝撃であり、所定の閾値よりも大きく、例えば、次の原因によって発生する。
−例えば、以下の段落に記載されているような機械的不正開封防止システムの強制である、シャーシ２１の不正開封／非正規開封の試み
又は
−機械的締結システムを強制するなどして、自転車１のフレームからシャーシ２１を取り外そうとする試み。
実際には、回路ブロック４０が異常な機械的ずれを検出するように前述の閾値を設定することが可能である。

一実施形態によれば、第１回路ブロック４０は、自転車１の駐輪状態から開始して、地理的位置の変化を検出すると、無線通信インターフェース４５を介して第１アラーム信号を送信するように構成されている。第１アラーム信号は、新たに検出された地理的位置を含むのが好ましい。その警報信号は、例えば、自転車１の正当な所有者の個人通信モバイル機器にテキスト又はデータメッセージ、又はパーソナル通信モバイル機器の回路基板上にインストールされたアプリケーションプログラムでのプッシュ通知、又は電子メール等として送信される。前記パーソナル通信用モバイル機器は、例えば、スマートフォンである。

一実施形態によれば、第１回路ブロック４０は、自転車１の認可された使用状態を識別するために認証コードを受信する。このような認証コード又は間違ったコードがなければ、第１回路ブロック４０は、自転車１が駐輪状態にあることを検出する。その実施形態によれば、第１回路ブロック４０は、自転車１が駐輪状態にあり、地理的位置の変化があったことを識別した場合、第１警報信号を送信する。この場合、第１回路ブロック４０は、自転車１の位置のリアルタイム追跡を可能にするために、自転車が盗難状態にある可能性が高いことを識別し、より高い消費状態に切り替える。

さらなる一実施形態によれば、第１回路ブロック４０は、認可された使用状態と駐輪状態との間の切り替えを検出したときに、充電式電池パック２０、つまり自転車１の地理的位置を検出するように構成され、地理的位置の変化、又は、同じ地理的位置における自転車１の永続性を評価するための時間間隔の後に続く地理的位置の検出を実行するために、検出された地理的位置を記憶する。

例えば、第１回路ブロック４０が認可された使用状態と駐輪状態とを区別できるように、自転車１が、充電式電池パック２０、特に、第１回路ブロック４０に論理的に結合され、認証コードを有する信号を第１回路ブロック４０に提供する取外可能なダッシュボード１０を備える。取外し可能なダッシュボード１０は、例えば、ハンドル１２に固定され、例えば適切な固定位置でハンドル１２に固定されている。ダッシュボード１０を取り外すことにより、認証信号が失われ（すなわち、第１回路ブロック４０が認証コードをうまく受信できず）、駐輪状態が識別される。この状態から始まって、第１回路ブロック４０と論理的に対になっていないダッシュボード１０の自転車１への結合により、許可された使用状態への切り替えが検出されず、駐輪状態の永続性又は更なる状態、例えば、盗難の試みを表す可能性のある盗難状態に切り替えられる。取り外し可能なダッシュボード１０に代えて又はそれに追加して、前述の認証コードを有する信号が、例えば、充電式電池パック２０、特に第１回路ブロック４０と論理的に対となったスマートフォン等のパーソナル通信ポータブル機器によって第１回路ブロック４０に提供されてもよい。この場合、例えば、第１回路ブロック４０には、スマートフォンと通信するために、Bluetooth（登録商標）インターフェースなどの短距離通信インターフェース４８が設けられている。図１を参照すると、この実施形態では、自転車１は、スマートフォンの支持固定ブラケット１１を備えてもよい。

衛星地理位置４１の信号受信機を提供する場合と提供しない場合のいずれであっても、無線通信インターフェース４５が存在することにより、さらに利点があり、さらに技術的問題が解決される。実際には、例えば、第１回路ブロック４０は、盗難／紛失又はヘルプ要求の場合、バッテリ充電状態又は自転車１の地理的位置について遠隔から情報を送信することができる。また、第１回路ブロック４０は、自転車１の使用統計等の有用で面白い情報、又は、速度、加速度、傾斜、走行距離、燃焼カロリー等のパフォーマンス、又は、自転車１の使用によって得られる絶対的又は時間ベースのＣＯ_２節約に関する情報を提供するために、パーソナル通信ポータブル機器の回路基板上にインストールされるアプリケーションプログラムと対話できる。

一実施形態によれば、第１回路ブロック４０は、再充電可能な電池パック２０の充電状態が予め設定された閾値よりも低いことを識別するものである。このため、第１回路ブロック４０は、通信インターフェース４５を介して、対応する充電消耗アラームメッセージを送信することができる。

図３−６を参照すると、一実施形態によれば、充電式電池パック２０は、複数の電池３０と、複数の封止電池３０（すなわち「電池パック」）を形成するために、複数の電池をルーズ電池３０に機械的に結合するための少なくとも１つの支持装置３１とを備える。支持装置３１は、例えば、各電池３０を受け入れて保持する複数のシート３７を備えた治具である。治具は、例えば、電気的に絶縁された硬質な樹脂材料からなり、電池３０が貫通する円形の貫通開口であるシート３７を備える。図示された特定の例では、充電式電池パック２０は、互いに平行に配置された上述のタイプの２つの治具３１を備える。

有利な一実施形態によれば、充電式電池パック２０は、第１回路ブロック４０を複数の電池３０に、例えば不可逆恒久的に固定するように構成された少なくとも１つの締結要素４４を備える。 本明細書の目的のため、不可逆とは、２つの構成要素のうちの少なくとも一方に損傷を与えることなく、上述の固定によって結合された２つの構成要素間の分離を許容しない固定を意味する。前述の締結要素４４は、例えば、複数の電池３０の支持装置３１に設けたねじ付きシート３４に挿入されて螺合されると、ねじ自体又は支持装置３１を破壊することなく取り外すことができないねじ４４を備える。前述の締結要素４４は、第１回路ブロック４０の充電式電池パック２０からの取り外しを防止／阻止する機械的不正開封防止システムの第１の例を示す。

代替又は追加のシステムによれば、例えば、充電式電池パック２０のシャーシ２１に、バッテリからの第１回路ブロック３１の取り外しを防止／阻止する機械的不正開封防止システムを設けることが考えられる。これはいくつかの方法で達成することができる。例えば、２つのハーフシェル６１，６２は、不可逆的な方法で（すなわち、ハーフシェルのうちの少なくとも１つに損傷を与えることなく分離することができないように）互いに結合することができ、あるいは 許可されたスタッフにのみ使用される特殊工具で取り外す必要がある独自の機械的な締結システムと組み合わせることができる。前述の例は、充電式電池パック２０からの第１回路ブロック４０の除去を防止／阻止する機械的不正開封防止システムのさらなる例を示す。

さらなる代替又は追加の機械的不正開封防止システムによれば、例えば、充電式電池パック２０のシャーシ２１が、２つのハーフシェル６１，６２を開放しようとするとき、電池パック３０を破損させる要素６３を有することを考慮できる。図示される特定の例では、電池の各支持装置３２と各ハーフシェル６１，６２との間に、不可逆ジョイントを有する共役フック要素３３，６３が設けられている。ハーフシェル６１，６２が閉鎖されると、前記フック要素３３，６３同士が嵌合される。ハーフシェル６１，６２を互いに開放し、分離しようとすると、最初いくらかの抵抗を受けた後、不可逆的な接合により各ハーフシェル６１，６２により多くの力が加えられ、各支持装置３１を引っ張り、電池３０が各シート３７の外部にスライドすることにより電池パックの分割を決定し、その後そこから出て、最終的に異なる電池間の電気接続を遮断する。

なお、機械的締結システム１５に代替又は追加して、前述の機械的不正開封防止システムを設けることが可能である。

一実施形態によれば、電池パック２０の充電状態を監視して管理する第２回路ブロック５０を備える。この第２回路ブロック５０は、電池パック２０が自転車１に操作可能に接続されるとき、動力伝達グループ５に操作可能に接続される。

第１回路ブロック４０と第２回路ブロック５０とは、互いに電気接続されているのが好ましい。例えば、前記回路ブロック４０，５０は、同一プリント回路基板上に形成してもよいし、図示の例のように、例えば、コネクタ４９と多極ケーブル５９によって異なる回路基板４３，５１上に形成してもよい。図示された特定の例では、第２回路ブロック５０は、電池３０の支持装置３１に設けた各シート３５に螺合されるねじ５５によって電池３０に固定される回路基板５１を備える。

前述の回路ブロック４０，５０には共に、電池３０によって直接的又は間接的に電力を供給できる。例えば、２つの回路ブロック４０，５０が分離されている場合、
−各ブロックには、電池パック３０によって個別に電力を供給でき、
−１つのブロックには電池パック３０から電力を供給することができ、他のブロックにも供給できる。

図３及び図４を参照すると、充電式電池パック２０は、充電式電池パック２０を電気接続できる接続部２３の１以上の電気コネクタ２３（この例では３つのコネクタ２３）を備える。図示される特定の例では、前記少なくとも１つのコネクタ２３を、第２回路ブロック５０を介して第１回路ブロック４０を（もし設けられていれば）ダッシュボード１０に接続する必要がある。前述の電気コネクタ２３は、動力伝達グループ５を備えた、充電式電池パック２０の少なくとも1つの電気接続要素を示す。

前述の記載から明らかなように、提案された充電式電池パック２０は、公知の技術の欠点を克服する観点から、意図された対象物を完全に得ることを可能にする。実際には、充電式電池パック２０は、盗難を防止又は抑止するため、又は盗難の発生を速やかに通知する効果的な解決策を示す。

本発明の原理により、実施形態は、非限定的な例として記載され、図示されたものに対して、添付の請求の範囲に記載された発明の範囲から逸脱することなく、広く変更することができる。

１…自転車
２…フレーム
３…前輪
４…後輪
５…動力伝達グループ
６…ペダル
７…シャーシ
８…チェーン伝動システム
１０…ダッシュボード
１１…支持固定ブラケット
１２…ハンドル
１５…機械的締結システム
２０…充電式電池パック
２１…シャーシ
２２…ハンドル
２３…接続部
３０…充電式電池（電池、封止電池）
３１…治具（支持装置）
３４…ねじ付き電池
３７…シート
４０…第１回路ブロック
４１…受信機
４２…処理ユニット
４３…プリント回路基板
４４…締結要素（ねじ）
４５…無線通信インターフェース
４６…サポート接続デバイス
４７…慣性加速度計
４９…コネクタ
５０…第２回路ブロック
６１…第１ハーフシェル
６２…第２ハーフシェル

Claims (17)

1. 電気又はハイブリッド車（１）の動力伝達グループ（５）への少なくとも１つの電気接続部材（２３）と、
   互いに電気的に接続された複数の電池（３０）と、
   衛星地理位置信号の受信機（４１）と、前記受信機（４１）に操作可能に接続された、前記衛星地理位置信号の処理ユニット（４２）とを有する少なくとも１つの第１回路ブロック（４０）と、
   電気又はハイブリッド車（１）のハンドル（１２）の固定位置に固定され、前記第１回路ブロック（４０）に論理的に結合されるダッシュボード（１０）と、
   を備え、
   前記第１回路ブロック（４０）は、周期的に又はイベントが発生したときに活性化し、より高い電力消費状態に到達するため、及び、所定の時間間隔又はイベントが発生したときに、充電池パック（２０）の地理的位置を検出し、予め検出された地理的位置に対して地理的位置の変化が生じたか否かを評価するため、通常は低電力消費状態となり、
   前記イベントは、前記ダッシュボード（１０）が取り外されて前記第１回路ブロック（４０）が認証信号を受信不能となったか否かに基づいて判断する、電気又はハイブリッド車（１）のための充電式電池パック（２０）。
2. 前記衛星測位信号の受信機（４１）がＧＰＳ受信機である、請求項１に記載の充電式電池パック（２０）。
3. 前記第１回路ブロック（４０）は、検出された前記地理的位置を遠隔で通信するための無線通信インターフェース（４５）を備えている、請求項１又は２に記載の充電式電池パック。
4. 前記無線通信インターフェース（４５）は、無線セルラーネットワークへの接続のためのモデムを備えている、請求項３に記載の充電式電池パック（２０）。
5. 前記第１回路ブロック（４０）は、前記無線通信インターフェース（４５）の接続のためにＳＩＭを収容するように適合されたＳＩＭカードの支持及び接続装置（４６）をさらに備え、無線セルラーネットワークに送信する、請求項４に記載の充電式電池パック（２０）。
6. 前記第１回路ブロック（４０）は、地理的位置の変化を検出すると、前記無線通信インターフェース（４５）を介して第１アラーム信号を送信するように構成されている、請求項２又は３に記載の充電式電池パック（２０）。
7. 前記第１回路ブロックは（４０）は、前記電気又はハイブリッド車（１）の許可された使用状態を識別するための認証コードを受信する、請求項１から６のいずれか１項に記載の充電式電池パック（２０）。
8. 前記第１回路ブロック（４０）は、前記認証コードが存在しないか、又は、間違ったコードが存在する場合、前記電気又はハイブリッド車（１）の駐車状態を識別する、請求項７に記載の充電式電池パック（２０）。
9. 前記第１回路ブロック（４０）は、
   −電気又はハイブリッド車（１）の駐車状態において、周期的に、又は、イベントが発生したとき、起動し、高電力消費状態に到達するために、設定時間間隔、又は、イベントが発生したとき、前記充電式電池パック（２０）の地理的位置を検出し、以前に検出された地理的位置に対して、発生した地理的位置の変化があったか否かを評価するために、通常、低い電力消費状態に留まり、
   −電気又はハイブリッド車（１）の使用許可状態において、より高い電力消費状態に留まる、請求項８に記載の充電式電池パック（２０）。
10. 前記第１回路ブロック（４０）は、認可された使用状態から駐車状態への変化を検出又は識別する際、前記充電式電池パック（２０）の地理的位置を検出するように構成されると共に、同じ地理的位置における前記電気又はハイブリッド車（１）の地理的位置の変化、又は、永続性を評価するための時間間隔の後に更なる位置検出を実行するために、検出された地理的位置を記憶する、請求項２又は８に記載の充電式電池パック（２０）。
11. 前記第１回路ブロック（４０）の取り外しを防止する機械的不正開封防止システムを備える、請求項１から１０のいずれか１項に記載の充電式電池パック（２０）。
12. 複数の電池（３０）と、前記複数の電池を画定するために、電池同士を機械的に結合する少なくとも１つの支持装置（３１）とを備え、前記第１回路ブロック（４０）を前記複数の電池（３０）に恒久的に固定する少なくとも１つの締結要素（４４）をさらに備えている、請求項１１に記載の充電式電池パック（２０）。
13. 前記締結要素（４４）は、前記第１回路ブロック（４０）を前記複数の電池（３０）に不可逆的に固定する、請求項１２に記載の充電式電池パック（２０）。
14. 電気又はハイブリッド車（１）の動力伝達グループ（５）への少なくとも１つの電気接続部材（２３）と、
    互いに電気的に接続された複数の電池（３０）と、
    衛星地理位置信号の受信機（４１）と、前記受信機（４１）に操作可能に接続された、前記衛星地理位置信号の処理ユニット（４２）とを有する少なくとも１つの第１回路ブロック（４０）と、
    前記複数の電池（３０）及び前記第１回路ブロック（４０）を収容する、２つのハーフシェル（６１，６２）からなるシャーシ（２１）を備え、前記電気又はハイブリッド車（１）から前記シャーシ（２１）が脱落するのを阻止する機械的締結システム（１５）と、
    を備え、
    前記機械的締結システム（１５）は、２つのハーフシェル（６１，６２）を開放しようとするとき、前記電池（３０）を破損させる要素（６３）で構成され、
    前記第１回路ブロック（４０）は、周期的に又はイベントが発生したときに活性化し、より高い電力消費状態に到達するため、及び、所定の時間間隔又はイベントが発生したときに、充電池パック（２０）の地理的位置を検出し、予め検出された地理的位置に対して地理的位置の変化が生じたか否かを評価するため、通常は低電力消費状態となる、電気車両又はハイブリッド車両（１）のための充電式電池パック（２０）。
15. 前記イベントは、前記機械的締結システム（１５）から導かれる閾値より高い機械的衝撃である、請求項１４に記載の充電式電池パック（２０）。
16. 慣性加速度計をさらに備え、前記機械的衝撃が前記慣性加速度計によって検出される、請求項１５に記載の充電式電池パック（２０）。
17. 可逆的に結合されるか、又は、前記少なくとも１つの電気結合要素（２３）を介して前記動力伝達グループ（５）に結合可能である、請求項１から１６のいずれか１項に記載の動力伝達グループ（５）及び充電式電池パック（２０）を備えている、電気式補助自転車（１）。

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