特許 7657121 電動自転車、バッテリ切換装置、及び、バッテリの切換方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-27

(45)【発行日】2025-04-04

(54)【発明の名称】電動自転車、バッテリ切換装置、及び、バッテリの切換方法

(51)【国際特許分類】

   B62M 6/45 20100101AFI20250328BHJP

   B62M 6/90 20100101ALI20250328BHJP

   B62J 43/13 20200101ALI20250328BHJP

   B62J 45/41 20200101ALI20250328BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20250328BHJP

【ＦＩ】

B62M6/45

B62M6/90

B62J43/13

B62J45/41

H02J7/00 302C

H02J7/00 P

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2021135954

(22)【出願日】2021-08-23

(65)【公開番号】P2023030689

(43)【公開日】2023-03-08

【審査請求日】2024-06-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000010076

【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000154

【氏名又は名称】弁理士法人はるか国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】根来 正憲

(72)【発明者】

【氏名】芝原 克朗

(72)【発明者】

【氏名】片山 聡

【審査官】三宅 龍平

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－３５９０３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１２９９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２５０９３７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０９７０３６８７（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６２Ｍ ６／４５ － ６／９０

Ｂ６２Ｊ ４３／１３

Ｂ６２Ｊ ４５／４１

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１バッテリと、
第２バッテリと、
電動モータを含む駆動ユニットと、
前記第１バッテリと前記第２バッテリと、前記駆動ユニットとの間に配置されるバッテリ切換装置とを有し、
前記バッテリ切換装置は、前記第１バッテリと前記駆動ユニットとの間に配置される第１電流制御スイッチと、前記第２バッテリと前記駆動ユニットとの間に配置される第２電流制御スイッチと、前記第１電流制御スイッチと前記第２電流制御スイッチとを制御する制御装置とを有し、
前記第１電流制御スイッチと前記第２電流制御スイッチのそれぞれは、
当該電流制御スイッチが接続されているバッテリから前記駆動ユニットへ流れる電流と、前記駆動ユニットから前記バッテリへ流れる電流の双方を許容する双方向導通状態と、
当該電流制御スイッチが接続されているバッテリから前記駆動ユニットへ流れる電流を許容し、前記駆動ユニットから前記バッテリへ流れる電流を規制する中間状態と、
当該電流制御スイッチが接続されているバッテリから前記駆動ユニットへ流れる電流と、前記駆動ユニットから前記バッテリへ流れる電流の双方を規制する双方向規制状態と、
を有し、
前記制御装置は、前記駆動ユニットに電流を供給するバッテリを前記第1バッテリから前記第２バッテリに切り換える過程において、前記第２電流制御スイッチを前記中間状態に設定し、その後、前記駆動ユニットの電位と前記第２バッテリの電位との相対関係が所定条件を満たしたときに前記第２電流制御スイッチを前記双方向導通状態に設定する
電動自転車。

【請求項2】

前記第２バッテリと前記駆動ユニットとの間を流れる電流を検出するための電流検出部を有し、
前記制御装置は、前記電流検出部の出力に基づいて、前記駆動ユニットの電位と前記第２バッテリとの電位との相対関係が前記所定条件を満たしたか否かを判定する
請求項１に記載される電動自転車。

【請求項3】

前記第２バッテリの電位を検出するためのバッテリ電圧検出部と
前記駆動ユニットの電位を検出するための駆動ユニット電圧検出部と
を有し、
前記制御装置は、前記バッテリ電圧検出部の出力と前記駆動ユニット電圧検出部の出力とに基づいて、前記駆動ユニットの電位と前記第２バッテリとの電位との相対関係が前記所定条件を満たしているか判定する
請求項１に記載される電動自転車。

【請求項4】

前記所定条件は、前記駆動ユニットの電位が前記第２バッテリの電位との差が閾値よりも小さいことである
請求項３に記載される電動自転車。

【請求項5】

前記所定条件は、前記第２バッテリの電位が前記駆動ユニットの電位と同じ、又は前記駆動ユニットの電位よも高いことである
請求項１乃至３のいずれかに記載される電動自転車。

【請求項6】

前記制御装置は、前記駆動ユニットに電流を供給するバッテリを前記第１バッテリから前記第２バッテリに切り換える過程において、前記第１電流制御スイッチを前記双方向導通状態から前記中間状態に変更し、且つ前記第２電流制御スイッチを前記双方向規制状態から前記中間状態に変更する
請求項１乃至５のいずれかに記載される電動自転車。

【請求項7】

前記駆動ユニットは、前記電動モータに電流を供給するモータ駆動装置と、前記モータ駆動装置と並列に接続されている平滑コンデンサとを有している
請求項１乃至６のいずれかに記載される電動自転車。

【請求項8】

ユーザが操作するための入力部を有し、
前記制御装置は、前記入力部から入力される信号に基づいて、前記駆動ユニットに電流を供給するバッテリを前記第１バッテリと前記第２バッテリとの間で切り換える
請求項１乃至７のいずれかに記載される電動自転車。

【請求項9】

前記第１電流制御スイッチと前記第２電流制御スイッチのそれぞれは、オン状態において当該電流制御スイッチが接続されるバッテリから前記駆動ユニットへの電流を許容する第１電界効果トランジスタ（第１ＦＥＴ）と、オン状態において前記駆動ユニットから前記電流制御スイッチが接続されるバッテリへの電流を許容する第２電界効果トランジスタ（第２ＦＥＴ）と含み、
前記第１ＦＥＴと前記第２ＦＥＴは、それらのボディダイオードの順方向が互いに反対向きとなるように直列に配置されている
請求項１乃至８のいずれかに記載される電動自転車。

【請求項10】

第１バッテリと第２バッテリと、電動自転車の駆動ユニットとの間に配置されるバッテリ切換装置であって、
前記第１バッテリと前記駆動ユニットとの間に配置される第１電流制御スイッチと、
前記第２バッテリと前記駆動ユニットとの間に配置される第２電流制御スイッチと、
前記第１電流制御スイッチと前記第２電流制御スイッチとを制御する制御装置と
を有し、
前記第１電流制御スイッチと前記第２電流制御スイッチのそれぞれは、
当該電流制御スイッチが接続されているバッテリから前記駆動ユニットへ流れる電流と、前記駆動ユニットから前記バッテリへ流れる電流の双方を許容する双方向導通状態と、
当該電流制御スイッチが接続されているバッテリから前記駆動ユニットへ流れる電流を許容し、前記駆動ユニットから前記バッテリへ流れる電流を規制する中間状態と、
当該電流制御スイッチが接続されているバッテリから前記駆動ユニットへ流れる電流と、前記駆動ユニットから前記バッテリへ流れる電流の双方を規制する双方向規制状態とを有し、
前記制御装置は、前記駆動ユニットに電流を供給するバッテリを前記第１バッテリから前記第２バッテリに切り換えるとき、前記第２電流制御スイッチを前記中間状態に設定し、その後、前記駆動ユニットの電位と前記第２バッテリの電位との相対関係が所定条件を満たしたときに前記第２電流制御スイッチを前記双方向導通状態に設定する
バッテリ切換装置。

【請求項11】

第１バッテリと、第２バッテリと、電動モータを含む駆動ユニットと、前記第１バッテリと前記駆動ユニットとの間に配置される第１電流制御スイッチと、前記第２バッテリと前記駆動ユニットとの間に配置される第２電流制御スイッチとを有している電動自転車において、
前記駆動ユニットに電流を供給するバッテリを前記第1バッテリから前記第２バッテリに切り換える方法であって、
前記第２バッテリから前記駆動ユニットへ流れる電流と前記駆動ユニットから前記第２バッテリへ流れる電流の双方を規制する双方向規制状態から、前記第２バッテリから前記駆動ユニットへ流れる電流を許容し、前記駆動ユニットから前記第２バッテリへ流れる電流を規制する中間状態に、前記第２電流制御スイッチを遷移させ、
前記駆動ユニットの電位と前記第２バッテリの電位との相対関係が所定条件を満たしたときに、前記中間状態から、前記第２バッテリから前記駆動ユニットへ流れる電流と、前記駆動ユニットから前記第２バッテリへ流れる電流の双方を許容する双方向導通状態に前記第２電流制御スイッチを遷移させる
バッテリの切換方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電動自転車、バッテリ切換装置、及び、バッテリの切換方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、２つのバッテリが搭載可能な電動自転車が開示されている。この自転車は、電動モータを含む駆動ユニットとバッテリとの間に、電動モータに電力を供給するバッテリを切り換えるための切換ユニットを有している。切換ユニットは、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）で構成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００４－３５９０３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

バッテリの出力電位（正極端子の電圧）は、一般的に、バッテリ残量の減少に応じて下がる。２つのバッテリを有する電動自転車においては、駆動ユニットに電力を供給するバッテリが、出力電位が高いバッテリから低いバッテリに切り換えられたとき、一時的に駆動ユニットの電位が切換後のバッテリの電位よりも高くなり得る。その場合、駆動ユニットからバッテリへの電流が発生する。このような電流はバッテリに悪影響を生じる可能性がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

（１）本開示で提案する電動自転車の一例は、第１バッテリと、第２バッテリと、電動モータを含む駆動ユニットと、前記第１バッテリと前記第２バッテリと、前記駆動ユニットとの間に配置されるバッテリ切換装置とを有している。前記バッテリ切換装置は、前記第１バッテリと前記駆動ユニットとの間に配置される第１電流制御スイッチと、前記第２バッテリと前記駆動ユニットとの間に配置される第２電流制御スイッチと、前記第１電流制御スイッチと前記第２電流制御スイッチとを制御する制御装置とを有している。前記第１電流制御スイッチと前記第２電流制御スイッチのそれぞれは、当該電流制御スイッチが接続されているバッテリから前記駆動ユニットへ流れる電流と、前記駆動ユニットから前記バッテリへ流れる電流の双方を許容する双方向導通状態と、当該電流制御スイッチが接続されているバッテリから前記駆動ユニットへ流れる電流を許容し、前記駆動ユニットから前記バッテリへ流れる電流を規制する中間状態と、当該電流制御スイッチが接続されているバッテリから前記駆動ユニットへ流れる電流と、前記駆動ユニットから前記バッテリへ流れる電流の双方を規制する双方向規制状態とを有している。前記制御装置は、前記駆動ユニットに電流を供給するバッテリを前記第１バッテリから前記第２バッテリに切り換える過程において、前記第２電流制御スイッチを前記中間状態に設定し、その後、前記駆動ユニットの電位と前記第２バッテリの電位の相対関係が所定条件を満たしたときに前記第２電流制御スイッチを前記双方向導通状態に設定する。この電動自転車によると、駆動ユニットから第２バッテリへの電流が発生することを抑えることができる。

【0006】

（２）（１）の電動自転車は、前記第２バッテリと前記駆動ユニットとの間を流れる電流を検出するための電流検出部を有してよい。前記制御装置は、前記電流検出部の出力に基づいて、前記駆動ユニットの電位と前記第２バッテリとの電位との相対関係が前記所定条件を満たしたか否かを判定してよい。

【0007】

（３）（１）の電動自転車は、前記第２バッテリの電位を検出するためのバッテリ電圧検出部と、前記駆動ユニットの電位を検出するための駆動ユニット電圧検出部とを有してよい。前記制御装置は、前記バッテリ電圧検出部の出力と前記駆動ユニット電圧検出部の出力とに基づいて、前記駆動ユニットの電位と前記第２バッテリとの電位との相対関係が前記所定条件を満たしているか判定してよい。

【0008】

（４）（３）の電動自転車において、前記所定条件は、前記駆動ユニットの電位が前記第２バッテリの電位との差が閾値よりも小さいことであってよい。これによれば、この所定条件が成立するまでに要する時間を短縮することが可能となる。

【0009】

（５）（１）乃至（３）のいずれかに記載の電動自転車において、前記所定条件は、前記第２バッテリの電位が前記駆動ユニットの電位と同じ、又は前記駆動ユニットの電位よも高いことであってよい。

【0010】

（６）（１）乃至（５）のいずれかに記載の電動自転車において、前記制御装置は、前記駆動ユニットに電流を供給するバッテリを前記第１バッテリから前記第２バッテリに切り換える過程において、前記第１電流制御スイッチを前記双方向導通状態から前記中間状態に変更し、且つ前記第２電流制御スイッチを前記双方向規制状態から前記中間状態に変更する。

【0011】

（７）（１）乃至（６）のいずれかに記載の電動自転車において、前記駆動ユニットは、前記電動モータに電流を供給するモータ駆動装置と、前記モータ駆動装置と並列に接続されている平滑コンデンサとを有してよい。これによれば、モータ駆動装置に供給される電流の変動を低減できる。

【0012】

（８）（１）乃至（７）のいずれかに記載の電動自転車は、ユーザが操作するための入力部を有してよい。前記制御装置は、前記入力部から入力される信号に基づいて、前記駆動ユニットに電流を供給するバッテリを前記第１バッテリと前記第２バッテリとの間で切り換えてよい。これによれば、ユーザは、例えば一方のバッテリを優先的に使用し、バッテリ残量を充電に適した量にまで減らすことが容易となる。

【0013】

（９）（１）乃至（８）のいずれかに記載の電動自転車において、前記第１電流制御スイッチと前記第２電流制御スイッチのそれぞれは、オン状態において当該電流制御スイッチが接続されるバッテリから前記駆動ユニットへの電流を許容する第１電界効果トランジスタ（第１ＦＥＴ）と、オン状態において前記駆動ユニットから前記電流制御スイッチが接続されるバッテリへの電流を許容する第２電界効果トランジスタ（第２ＦＥＴ）と含み、前記第１ＦＥＴと前記第２ＦＥＴは、それらのボディダイオードの順方向が互いに反対向きとなるように直列に配置されてよい。これによれば、ＦＥＴのボディーダイオードを利用して中間状態を実現できるので、部品数を減らすことができる。

【0014】

（１０）本開示で提案するバッテリ切換装置は、第１バッテリと前記駆動ユニットとの間に配置される第１電流制御スイッチと、第２バッテリと前記駆動ユニットとの間に配置される第２電流制御スイッチと、前記第１電流制御スイッチと前記第２電流制御スイッチとを制御する制御装置とを有している。前記第１電流制御スイッチと前記第２電流制御スイッチのそれぞれは、当該電流制御スイッチが接続されているバッテリから前記駆動ユニットへ流れる電流と、前記駆動ユニットから前記バッテリへ流れる電流の双方を許容する双方向導通状態と、当該電流制御スイッチが接続されているバッテリから前記駆動ユニットへ流れる電流を許容し、前記駆動ユニットから前記バッテリへ流れる電流を規制する中間状態と、当該電流制御スイッチが接続されているバッテリから前記駆動ユニットへ流れる電流と、前記駆動ユニットから前記バッテリへ流れる電流の双方を規制する双方向規制状態とを有している。前記制御装置は、前記駆動ユニットに電流を供給するバッテリを前記第１バッテリから前記第２バッテリに切り換えるとき、前記第２電流制御スイッチを前記中間状態に設定し、その後、前記駆動ユニットの電位と前記第２バッテリの電位との相対関係が所定条件を満たしたときに前記第２電流制御スイッチを前記双方向導通状態に設定する。このバッテリ切換装置によると、駆動ユニットから第２バッテリへの電流が発生することを抑えることができる。

【0015】

（１１）本開示で提案するバッテリの切換方法では、第２バッテリから駆動ユニットへ流れる電流と駆動ユニットから前記第２バッテリへ流れる電流の双方を規制する双方向規制状態から、前記第２バッテリから前記駆動ユニットへ流れる電流を許容し、前記駆動ユニットから前記第２バッテリへ流れる電流を規制する中間状態に、第２電流制御スイッチが遷移する。その後、前記駆動ユニットの電位と前記第２バッテリの電位との相対関係が所定条件を満たしたときに、前記中間状態から、前記第２バッテリから前記駆動ユニットへ流れる電流と、前記駆動ユニットから前記第２バッテリへ流れる電流の双方を許容する双方向導通状態に前記第２電流制御スイッチが遷移する。

【0016】

なお、本開示で提案する電動自転車は、乗員がペダルに加える力と電動モータから出力される力との合成によって走行する自転車であってもよいし、乗員の選択によって、乗員がペダルに加える力だけで走行したり、電動モータから出力される力だけで走行できる自転車であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本開示で提案する電動自転車の例を示す左側面図である。

【図2】電動自転車のハードウェアを示すブロック図である。

【図3】バッテリ切換装置が有している電流制御スイッチを示す図である。

【図4】バッテリ切換装置が有している制御装置が有している機能を示すブロック図である。

【図5】制御装置（切換実行部）が実行する処理の例を示すブロー図である。

【図6A】駆動ユニットに電流を供給するバッテリ（放電バッテリ）を第１バッテリから第２バッテリに切り換える過程を説明するための図である。

【図6B】放電バッテリを第１バッテリから第２バッテリに切り換える過程を説明するための図である。

【図6C】放電バッテリを第１バッテリから第２バッテリに切り換える過程を説明するための図である。

【図6D】放電バッテリを第１バッテリから第２バッテリに切り換える過程を説明するための図である。

【図6E】放電バッテリを第１バッテリから第２バッテリに切り換える過程を説明するための図である。

【図7A】バッテリ切換装置の他の例を示す図である。

【図7B】バッテリ切換装置のさらに別の例を示す図である。

【図8】制御装置が実行する処理の他の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下において、本開示で提案する電動自転車の例を説明する。図１は本開示で提案する電動自転車の一例である電動自転車１の左側面図である。図２は電動自転車１のハードウェアを示すブロック図である。

【0019】

図１で示すように、電動自転車１は、前輪２、前輪２を支持しているフロントフォーク５、フロントフォーク５の上部に固定されているハンドルバー６、サドル４、サドル４を支持しているサドルポスト５ａを有する車体フレーム５、及び後輪７を有している。

【0020】

［駆動ユニット］
電動自転車１は、電動モータ１２（図２参照）と、電動モータ１２からの回転を減速して出力する減速機構とを含む駆動ユニット１０を有している。駆動ユニット１０は、例えば、サドルポスト５ａの下方に配置される。駆動ユニット１０の位置は図に示す例に限られない。駆動ユニット１０には、クランク軸が設けられている。クランク軸には、クランクアーム１９が連結されている。クランクアーム１９の先端にはペダル１３が取り付けられている。駆動ユニット１０は、ペダル１３に加えられる力（踏力）と電動モータ１２が出力する力とを合成する。例えば、ペダル１３に加えられる力（踏力）と電動モータ１２が出力する力とが減速機構を構成する回転軸に入力され、これにより２つの力が合成される。駆動ユニット１０の出力（回転）は、チェーンや、ベルト、シャフトなど伝達部材を介して後輪７に伝えられる。

【0021】

図２で示すように、駆動ユニット１０は、上述した電動モータ１２に加えて、モータ駆動装置１５と、平滑コンデンサ１６とを有している。また、電動自転車１は、複数のバッテリ４１Ａ・４１Ｂと、バッテリ切換装置３０と、モータ制御装置２０とを有している。バッテリ切換装置３０は、複数のバッテリ４１Ａ・４１Ｂとモータ駆動装置１５との間に配置され、バッテリ４１Ａ・４１Ｂの電流はバッテリ切換装置３０を通してモータ駆動装置１５に供給される。

【0022】

バッテリ４１Ａ・４１Ｂは電動モータ１２に供給する電力を蓄える。バッテリ４１Ａ・４１Ｂは、例えばリチウムイオンバッテリや、ニッケル水素バッテリであってよい。バッテリ４１Ａ・４１Ｂの数は、図で示すように例えば２つであるが、３つ以上であってもよい。なお、以下の説明では、２つのバッテリ４１Ａ・４１Ｂを区別する場合には、バッテリ４１Ａを「第１バッテリ」と称し、バッテリ４１Ｂを「第２バッテリ」と称する。

【0023】

バッテリ４１Ａ・４１Ｂは電動自転車１に対して別個に脱着可能であってよい。すなわち、第１バッテリ４１Ａを電動自転車１に搭載している状態で、第２バッテリ４１Ｂだけ電動自転車１から取り外したり、反対に、第２バッテリ４１Ｂを電動自転車１に搭載している状態で、第１バッテリ４１Ａだけ電動自転車１から取り外すことができてよい。バッテリ４１Ａ・４１Ｂは、電動自転車１から取り外した状態で、充電器を通して充電可能であってよい。

【0024】

図１で示す例において、第２バッテリ４１Ｂはサドルポスト５ａの後側に沿って配置され、第１バッテリ４１Ａはサドルポスト５ａの前側に配置されている。バッテリ４１Ａ・４１Ｂが配置される位置には、バッテリ４１Ａ・４１Ｂが脱着可能であり、バッテリ４１Ａ・４１Ｂと電気的な接続を確立する端子を有するリセプタクルが配置されていてよい。バッテリ４１Ａ・４１Ｂの配置は、図１で示す例に限られず、適宜変更されてよい。

【0025】

バッテリ４１Ａ・４１Ｂのそれぞれは、内部に有しているバッテリセルの温度を監視する温度検出部や、バッテリセルの電圧を検出するための電圧検出部、充放電の電流を検出するための電流検出部、及び、これらの出力に基づいて温度や、電圧、電流、バッテリ残量を監視する制御装置（不図示）を有してよい。バッテリ４１Ａ・４１Ｂはバッテリ切換装置３０と通信するための通信モジュールを有してよい。

【0026】

モータ駆動装置１５は、モータ制御装置２０から入力される指令値に応じた電流を電動モータ１２に供給する。モータ駆動装置１５は、例えばインバータ回路を含み、バッテリ４１Ａ・４１Ｂから供給される直流電流を交流電流に変換して電動モータ１２に供給する。

【0027】

平滑コンデンサ１６は、モータ駆動装置１５と並列に接続されている。バッテリ切換装置３０を介してバッテリ４１Ａ・４１Ｂからモータ駆動装置１５に電流が供給されているとき、平滑コンデンサ１６に電荷が蓄えられる。平滑コンデンサ１６はモータ駆動装置１５に供給される電流の変動を低減する。

【0028】

モータ制御装置２０は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの記憶装置と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの演算装置とを含む。モータ制御装置２０は記憶装置に格納されているプログラムを演算装置において実行することで、電動モータ１２を制御する。具体的には、モータ制御装置２０は、電動自転車１の速度や、ペダル１３に加えられている力（踏力）に応じた指令値を算出し、この指令値をモータ駆動装置１５に出力する。モータ制御装置２０には、車速センサ２９と踏力センサ２８とが接続されてよい。モータ制御装置２０は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）で構成されてもよい。

【0029】

［バッテリ切換装置］
図２で示すように、バッテリ切換装置３０は、各バッテリ４１Ａ・４１Ｂとモータ駆動装置１５とを接続する電力線Ｐ１・Ｐ２を有している。電力線Ｐ１・Ｐ２は、２つのバッテリ４１Ａ・４１Ｂが脱着可能な２つのリセプタクル（不図示）にそれぞれ接続されている。このリセプタクルには、電力線Ｐ１・Ｐ２用の端子と、通信線（不図示）用の端子とが設けられてよい。また、バッテリ切換装置３０は電力線Ｐ１・Ｐ２が接続する接続点Ｐｘを有している。バッテリ切換装置３０は、駆動ユニット１０と電気的に接続するためのコネクタを有してよい。このコネクタには、接続点Ｐｘに接続している、２本の電力線Ｐ１・Ｐ２に共通の端子が設けられてよい。

【0030】

バッテリ切換装置３０は、ユーザ（乗員）による指示や走行環境に応じて、駆動ユニット１０に向けて放電するバッテリをバッテリ４１Ａ・４１Ｂの間で切り換える。以下では、駆動ユニット１０に向けて放電する状態にあるバッテリを「放電バッテリ」と称する。

【0031】

図２で示すように、バッテリ切換装置３０は、電流制御スイッチ３１Ａ・３１Ｂと、スイッチ駆動回路３２Ａ・３２Ｂと、制御装置３８とを有している。また、バッテリ切換装置３０は、電圧検出部３４Ａ・３４Ｂ・３４Ｃと、インジケータ３５と、通信部３６と、入力部３７とを有してよい。

【0032】

第１電流制御スイッチ３１Ａは第１バッテリ４１Ａと駆動ユニット１０との間に位置し、第１バッテリ４１Ａと直列に接続されている。第１電流制御スイッチ３１Ａは、制御装置３８からの指令に応じて第１バッテリ４１Ａと駆動ユニット１０との間で流れる電流を制御する。同様に、第２電流制御スイッチ３１Ｂは第２バッテリ４１Ｂと駆動ユニット１０との間に位置し、第２バッテリ４１Ｂと直列に接続されている。第２電流制御スイッチ３１Ｂは、制御装置３８からの指令に応じて第２バッテリ４１Ｂと駆動ユニット１０との間で流れる電流を制御する。

【0033】

図３は電流制御スイッチ３１Ａ・３１Ｂの構成を示す図である。同図で示すように、第１電流制御スイッチ３１Ａは、例えば、第１電界効果トランジスタ（第１ＦＥＴ）３３Ａと、第２電界効果トランジスタ（第２ＦＥＴ）３３Ｂを有する。第１電流制御スイッチ３１Ａにおいて、２つのＦＥＴ３３Ａ・３３Ｂは直列に接続され、それらのボディダイオード３３ａ・３３ｂの順方向は反対向きとなっている。図で示す例では、第１ＦＥＴ３３Ａのドレインと第２ＦＥＴ３３Ｂのドレインとが接続されている。これとは異なり、第１ＦＥＴ３３Ａのソースと第２ＦＥＴ３３Ｂのソースとが接続されてもよい。同様に、第２電流制御スイッチ３１Ｂも、第１ＦＥＴ３３Ｃと第２ＦＥＴ３３Ｄとを有する。第２電流制御スイッチ３１Ｂにおいて、２つのＦＥＴ３３Ｃ・３３Ｄは直列に接続され、それらのボディダイオード３３ａ・３３ｂの順方向は反対向きとなっている。図で示す例においてＦＥＴ３３Ａ～３３ＤはＮチャネルＦＥＴであるが、これらはＰチャネルＦＥＴであってもよい。

【0034】

スイッチ駆動回路３２Ａ（図２参照）は、制御装置３８から入力される信号に従って、第１バッテリ４１Ａに接続されている各ＦＥＴ３３Ａ・３３Ｂのゲート電圧を制御する。同様に、スイッチ駆動回路３２Ｂは、制御装置３８から入力される信号に従ってバッテリ４１Ｂに接続されている各ＦＥＴ３３Ｃ・３３Ｄのゲート電圧を制御する。

【0035】

制御装置３８は、ＲＡＭやＲＯＭなどの記憶装置と、ＣＰＵなどの演算装置とを含む。モータ制御装置２０は記憶装置に格納されているプログラムを演算装置において実行することで電流制御スイッチ３１Ａ・３１Ｂを制御する。制御装置３８が実行する処理については後において詳説する。制御装置３８はＦＰＧＡで構成されてもよい。

【0036】

インジケータ３５は、例えば複数の発光素子（例えば、ＬＥＤ）を含んでよい。制御装置３８はインジケータ３５を制御し、バッテリ４１Ａ・４１Ｂの状態を示す。例えば、制御装置３８は、駆動ユニット１０に電流を供給しているバッテリ（放電バッテリ）をインジケータ３５で示したり、バッテリ４１Ａ・４１Ｂの動作状態を示してよい。バッテリ４１Ａ・４１Ｂの動作状態は、例えばバッテリ４１Ａ・４１Ｂの残量や、電圧、温度の異常などであってよい。

【0037】

通信部３６は、バッテリ４１Ａ・４１Ｂが内蔵している制御装置と通信するための通信モジュールであってよい。バッテリ切換装置３０の制御装置３８は、バッテリ４１Ａ・４１Ｂの電圧（正極の電位）や、バッテリセルの温度、放電電流、バッテリ残量などバッテリ４１Ａ・４１Ｂの情報を、通信部３６を介してバッテリ４１Ａ・４１Ｂから受信してよい。

【0038】

また、通信部３６は、モータ制御装置２０と通信可能な通信モジュールを含んでよい。制御装置３８は、通信部３６を通して、バッテリ４１Ａ・４１Ｂの情報をモータ制御装置２０に送信してもよい。

【0039】

このように、バッテリ切換装置３０は、バッテリ４１Ａ・４１Ｂの情報の送受信をバッテリ４１Ａ・４１Ｂとモータ制御装置２０との間で中継してよい。また、バッテリ切換装置３０は、２本の電力線Ｐ１・Ｐ２に共通の端子（接続点Ｐｘより駆動ユニット１０側にある端子）を介してモータ駆動装置１５に接続してよい。これによると、バッテリ切換装置３０は、複数のバッテリ４１Ａ・４１Ｂをあたかも１つのバッテリとして機能させるアダプタ装置として動作し得る。バッテリ切換装置３０は、バッテリ４１Ａ・４１Ｂと駆動ユニット１０とは異なるハウジングに収容されてよい。

【0040】

図２で示した入力部３７は、例えばユーザが手動操作可能なスイッチである。ユーザは入力部３７を通してバッテリ切換指示を入力できてよい。すなわち、第１バッテリ４１Ａが放電バッテリとして利用されている場合、ユーザは、入力部３７の操作によって、バッテリ４１Ｂへの切り換えを制御装置３８に指示できてよい。反対に、第２バッテリ４１Ｂが放電バッテリとして利用されている場合、ユーザは、入力部３７の操作によって、バッテリ４１Ａへの切り換えを制御装置３８に指示できてよい。電動自転車１には３つ以上のバッテリが搭載可能であってもよい。この場合、ユーザは、入力部３７の操作によって、放電バッテリをこの３つ以上のバッテリのなかから選択できてもよい。すなわち、入力部３７はバッテリ選択指示を制御装置３８に入力できてよい。

【0041】

電圧検出部３４Ａは、第１バッテリ４１Ａの出力電圧（例えば、正極端子の電位）に応じた信号を出力する回路である。電圧検出部３４Ｂは、第２バッテリ４１Ｂの出力電圧（例えば、正極端子の電位）に応じた信号を出力する回路である。電圧検出部３４Ｃは、駆動ユニット１０の電位（駆動ユニット１０の正極端子の電位、本実施形態において平滑コンデンサ１６の正極の電位）に応じた信号を出力する回路である。

【0042】

バッテリ切換装置３０は、電力線Ｐ１・Ｐ２や制御装置３８等を収容するハウジング内に電圧検出部３４Ａ・３４Ｂ・３４Ｃを有してよい。これによって、制御装置３８が電位の情報を取得するのに要する時間を短縮できる。

【0043】

図で示す例とは異なり、電圧検出部３４Ａ・３４Ｂは、バッテリ切換装置３０ではなく、バッテリ４１Ａ・４１Ｂに搭載されてもよい。この場合、制御装置３８は、バッテリ４１Ａ・４１Ｂから通信部３６を介してバッテリ４１Ａ・４１Ｂの出力電圧の情報を受信してよい。同様に、電圧検出部３４Ｃは駆動ユニット１０に設けられ、制御装置３８は、駆動ユニット１０（又はモータ制御装置２０）から通信部３６を介して駆動ユニット１０の電位（平滑コンデンサ１６の正極端子の電位）の情報を受信してもよい。

【0044】

［バッテリ切換装置の制御装置］
図４は、制御装置３８が有している機能を示すブロック図である。同図に示すように、制御装置３８は、その機能として、切換タイミング検出部３８ａと、切換実行部３８ｃとを有している。

【0045】

［切換タイミング検出部］
切換タイミング検出部３８ａは、複数のバッテリ４１Ａ・４１Ｂの一つから別の一つに放電バッテリ（駆動ユニット１０に電流を供給するバッテリ）を切り換えるタイミングを検出する。

【0046】

切換タイミング検出部３８ａは、例えば、入力部３７から入力される信号（バッテリ切換指示）に基づいて、放電バッテリを切り換えるタイミングを検出してよい。ユーザは、放電バッテリを、任意のタイミングで切り換えることが許容されてよい。例えば、現在の放電バッテリの残量が少なくなったとき、ユーザは、入力部３７を通して、バッテリ残量の多いバッテリに放電バッテリを切り換えることができてよい。反対に、ユーザは、放電バッテリを、バッテリ残量の多いバッテリから、残量の少ないバッテリに切り換えることができてもよい。また、上述した通信部３６はユーザが所有している携帯端末と通信可能であってもよい。この場合、制御装置３８は、この携帯端末からバッテリ切換指示を受信してよい。

【0047】

また、切換タイミング検出部３８ａは、通信部３６から受信するバッテリ４１Ａ・４１Ｂの情報に基づいて、放電バッテリを切り換えるタイミングを検出してもよい。例えば、バッテリ残量が閾値よりも低くなったときや、バッテリセルの温度が異常となった場合に、切換タイミング検出部３８ａは放電バッテリを切り換えるタイミングが到来したと判断してもよい。

【0048】

［切換実行部］
放電バッテリの切換タイミングが切換タイミング検出部３８ａにおいて検出されたときに、切換実行部３８ｃは、電流制御スイッチ３１Ａ・３１Ｂを操作し、複数のバッテリ４１Ａ・４１Ｂの一つから別の一つに放電バッテリを切り換える。各電流制御スイッチ３１Ａ・３１Ｂは、双方向導通状態と、中間状態と、双方向規制状態とを有する。切換実行部３８ｃは、放電バッテリを切り換える過程において、電流制御スイッチ３１Ａ・３１Ｂの状態をこれら３つの状態に順番に遷移させる。

【0049】

第１電流制御スイッチ３１Ａは、双方向導通状態において、第１バッテリ４１Ａから駆動ユニット１０へ流れる電流と、駆動ユニット１０から第１バッテリ４１Ａへ流れる電流の双方を許容する。例えば、図６Ａで示すように、２つのＦＥＴ３３Ａ・３３Ｂの双方がオン状態にあるとき、双方向導通状態が実現される。同様に、第２電流制御スイッチ３１Ｂの双方向導通状態も、例えば、２つのＦＥＴ３３Ｃ・３３Ｄの双方がオン状態にあるときに実現される。

【0050】

第１電流制御スイッチ３１Ａは、双方向規制状態において、第１バッテリ４１Ａから駆動ユニット１０へ流れる電流と、駆動ユニット１０から第１バッテリ４１Ａへ流れる電流の双方を規制する。例えば、図６Ｄ及び図６Ｅで示すように、２つのＦＥＴ３３Ａ・３３Ｂの双方がオフ状態にあるとき、双方向規制状態が実現される。同様に、第２電流制御スイッチ３１Ｂの双方向規制状態も、例えば、２つのＦＥＴ３３Ｃ・３３Ｄの双方がオフ状態にあるときに実現される。

【0051】

第１電流制御スイッチ３１Ａは、中間状態において、第１バッテリ４１Ａから駆動ユニット１０へ流れる電流（放電）を許容し、駆動ユニット１０から第１バッテリ４１Ａへ流れる電流（充電）を規制する。例えば、図６Ｂで示すように、ボディダイオード３３ａの順方向がバッテリ４１Ａから駆動ユニットに向かう方向である第１ＦＥＴ３３Ａをオフ状態とし、ボディダイオード３３ｂの順方向が駆動ユニット１０からバッテリ４１Ａに向かう方向である第２ＦＥＴ３３Ｂをオン状態とするとき、この中間状態が実現される。この状態では、第１バッテリ４１Ａから駆動ユニット１０への電流は、第１ＦＥＴ３３Ａにおいてはボディダイオード３３ａを流れ、第２ＦＥＴ３３Ｂにおいてはチャネルを流れる。電流制御スイッチ３１Ｂについても、第１ＦＥＴ３３Ｃをオフ状態とし、第２ＦＥＴ３３Ｄをオン状態とするとき、この中間状態が実現される。

【0052】

放電バッテリを切り換える過程において、駆動ユニット１０側の電位が一時的にバッテリ４１Ａ・４１Ｂよりも高くなることがある。図で示す例では、駆動ユニット１０が有している平滑コンデンサ１６がその原因となることがある。バッテリの出力電圧は、一般に、バッテリ残量が少なくなると低下する。平滑コンデンサ１６には、現在の放電バッテリ（切換前の放電バッテリ）の出力電圧に応じた電荷が蓄えられている。電位の高いバッテリから低いバッテリに放電バッテリが切り換えられると、平滑コンデンサ１６の電位が一時的に放電バッテリ（切換後のバッテリ）よりも高くなる。この状態において、この放電バッテリに接続されている電流制御スイッチが双方向導通状態となっていると、駆動ユニット１０から放電バッテリに流れ込む電流が発生する。このことは、バッテリ４１Ａ・４１Ｂに悪影響を生じる可能性がある。例えば、バッテリ４１Ａ・４１Ｂの寿命や放電性能に悪影響を生じる可能性がある

【0053】

また、電動自転車１においては、ユーザは、入力部３７の操作によって、バッテリ残量の多いバッテリ（例えば第１バッテリ４１Ａ）から、残量の少ないバッテリ（例えば第２バッテリ４１Ｂ）に、放電バッテリを切り換えることができる。このような切り換えによって、ユーザは、バッテリ残量の少ないバッテリ（例えば、バッテリ４１Ｂ）を優先的に使用し、バッテリ残量を充電に適した量にまで減らすことができる。このような切り換えが行われた場合、電位の高いバッテリ（上述の例では、バッテリ４１Ｂ）から電位の低いバッテリ（上述の例では、バッテリ４１Ａ）へ、放電バッテリが切り換えられることとなる。その結果、平滑コンデンサ１６の電位が放電バッテリ（切換後のバッテリ、上述の例ではバッテリ４１Ａ）よりも一時的に高くなる。

【0054】

そこで、切換実行部３８ｃは、放電バッテリを第１バッテリ４１Ａから第２バッテリ４１Ｂに切り換える過程で、第２電流制御スイッチ３１Ｂを一時的に中間状態（図６Ｃ）に設定する。その後、駆動ユニット１０の電位と第２バッテリ４１Ｂ（切換後のバッテリ）の電位との相対関係が所定条件を満たしたときに、切換実行部３８ｃは、第２電流制御スイッチ３１Ｂを双方向導通状態に設定する。これによって、駆動ユニット１０の電位から第２バッテリ４１Ｂへの電流の流れ込みを防止できる。切換実行部３８ｃは、放電バッテリを第２バッテリ４１Ｂから第１バッテリ４１Ａに切り換えるときにも同様の処理を行う。以下では、この所定条件を「中間状態終了条件」と称する。

【0055】

なお、「駆動ユニット１０の電位」とは、例えば、駆動ユニット１０とバッテリ切換装置３０とを接続するコネクタの正極端子の電位である。図で示す例において、駆動ユニット１０は平滑コンデンサ１６を有している。駆動ユニット１０の正極端子の電位は、平滑コンデンサ１６の正極端子の電位であってよい。また、「第２バッテリ４１Ｂの電位」とは、例えば、第２バッテリ４１Ｂとバッテリ切換装置３０とを接続するコネクタ（リセプタクル）の正極端子の電位である。また、「第１バッテリ４１Ａの電位」とは、例えば、第１バッテリ４１Ａとバッテリ切換装置３０とを接続するコネクタ（リセプタクル）の正極端子の電位である。また、「駆動ユニット１０の電位と第２バッテリ４１Ｂの電位との相対関係」とは、この２つの電位の相対的な高さの関係や、それらの差である。

【0056】

図２で示す例では、バッテリ切換装置３０は、電圧検出部３４Ａ・３４Ｂ・３４Ｃを有している。切換実行部３８ｃは、バッテリ４１Ａ・４１Ｂの電位（Ｖｂ）を電圧検出部３４Ａ・３４Ｂの出力信号に基づいて検出し、平滑コンデンサ１６の電位（Ｖｄ）を電圧検出部３４Ｃの出力信号に基づいて検出する。切換実行部３８ｃは、第１バッテリ４１Ａから第２バッテリ４１Ｂに放電バッテリを切り換える過程では、例えば、第２バッテリ４１Ｂの電位（Ｖｂ）が平滑コンデンサ１６の電位（Ｖｄ）と同じか、電位（Ｖｄ）よりも高くなったときに、上述の中間状態終了条件が成立したと判定する。切換実行部３８ｃは、第２バッテリ４１Ｂから第１バッテリ４１Ａに放電バッテリを切り換える過程では、第１バッテリ４１Ａの電位（Ｖｂ）が平滑コンデンサ１６の電位（Ｖｄ）と同じか、電位（Ｖｄ）よりも高くなったときに、上述の中間状態終了条件が成立したと判定する。

【0057】

切換実行部３８ｃは、バッテリ４１Ａ・４１Ｂの電位（Ｖｂ）が平滑コンデンサ１６の電位（Ｖｄ）と同じか、電位（Ｖｄ）よりも高い状態が、所定時間継続したか否かを判定してもよい。そして、この状態が所定時間以上継続したときに、切換実行部３８ｃは、上述した中間状態終了条件が成立したと判断してもよい。

【0058】

中間状態終了条件は、必ずしも、「切換後のバッテリの電位（Ｖｂ）が平滑コンデンサ１６の電位（Ｖｄ）と同じか、高い」、すなわち「切換後のバッテリの電位（Ｖｂ）と駆動ユニット１０の電位（Ｖｄ）の差（Ｖｂ－Ｖｄ）が０以上である（Ｖｂ－Ｖｄ≧０）」でなくてもよい。例えば、中間状態終了条件は、「切換後のバッテリの電位（Ｖｂ）と平滑コンデンサ１６の電位（Ｖｄ）の差（Ｖｂ－Ｖｄ）が負の閾値よりも大きい（Ｖｂ－Ｖｄ＞Ｖｔｈ、Ｖｔｈ＜０）」であってよい。これによれば、中間状態終了条件が早期に成立し得る。

【0059】

ここで閾値Ｖｔｈは、バッテリ４１Ａ・４１Ｂが許容している逆流電流（バッテリ４１Ａ・４１Ｂの正極に流れ込む電流）に基づいて設定されていてよい。また、閾値Ｖｔｈは、バッテリ４１Ａ・４１Ｂが許容している逆流電流（Ｉａ）と、抵抗とに基づいて設定されていてよい。例えば、
Ｖｔｈ＝－（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）×Ｉａであってよい。（Ｉａ＞０）
ここで、Ｒ１はバッテリ４１Ａ・４１Ｂの内部抵抗であり、Ｒ２はバッテリ４１Ａ・４１Ｂと駆動ユニット１０とを接続する電力線の抵抗であり、Ｒ３は平滑コンデンサ１６の内部抵抗である。

【0060】

また、閾値Ｖｔｈは、さらに平滑コンデンサ１６からモータ駆動装置１５に流れる電流を考慮して設定されていてよい。この場合、閾値Ｖｔｈは、「（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）×Ｉａ」よりさらに小さくよい。

【0061】

なお、切換実行部３８ｃは判定に際して、平滑コンデンサ１６の電位を検出したり、切換後のバッテリ（バッテリ４１Ａ又は４１Ｂ）の電位を検出したりしなくてもよい。例えば、電力線Ｐ１・Ｐ２の電流に基づいて、平滑コンデンサ１６の電位と切換後のバッテリの電位との相対関係が中間状態終了条件を満たしたか否かを判定してもよい。つまり、切換実行部３８ｃは、切換後のバッテリの電位（Ｖｂ）が平滑コンデンサ１６の電位（Ｖｄ）と同じか、高い状態を電流の流れによって検出できれば、必ずしも電位（Ｖｂ・Ｖｄ）を直接的に検出しなくてもよい。この処理については、後において詳説する。

【0062】

［処理の流れ］
図５は、切換実行部３８ｃが実行する処理の例を示すフロー図である。以下では、図５及び図６Ａ～図６Ｅを参照しながら、放電バッテリを第１バッテリ４１Ａから第２バッテリ４１Ｂに切り換える過程で実行される処理を例として説明する。

【0063】

第１バッテリ４１Ａが放電バッテリとして選択されているとき（すなわち、バッテリの切換過程の開始前）、図６Ａで示すように、第１電流制御スイッチ３１Ａの第１ＦＥＴ３３Ａと第２ＦＥＴ３３Ｂの双方がオン状態である（双方向導通状態）。一方、第２電流制御スイッチ３１Ｂの第１ＦＥＴ３３Ｃと第２ＦＥＴ３３Ｄはオフ状態である（双方向規制状態）。

【0064】

切換タイミング検出部３８ａが第１バッテリ４１Ａから第２バッテリ４１Ｂに放電バッテリを切り換えるタイミングを検出したとき、切換実行部３８ｃは、図６Ｂで示すように、第１電流制御スイッチ３１Ａの第１ＦＥＴ３３Ａをオフ状態に切り換える（Ｓ１０１）。また、切換実行部３８ｃは、第１電流制御スイッチ３１Ａの第２ＦＥＴ３３Ｂをオン状態に維持する。すなわち、第１電流制御スイッチ３１Ａは双方向導通状態から中間状態に遷移する。

【0065】

上述したように、第１ＦＥＴ３３Ａにおいて、ボディダイオード３３ａの順方向はバッテリ４１Ａの放電方向となっている。また、第２ＦＥＴ３３Ｂにおいて、ボディダイオード３３ａの順方向は第１ＦＥＴ３３Ａとは逆である。従って、図６Ｂの中間状態において、第１バッテリ４１Ａからの電流は、第１ＦＥＴ３３Ａのボディダイオード３３ａと、第２ＦＥＴ３３Ｂのチャネルとを流れる。

【0066】

また、切換実行部３８ｃは、図６Ｃで示すように、第２電流制御スイッチ３１Ｂの第２ＦＥＴ３３Ｄをオン状態に切り換える（Ｓ１０２）。このとき、切換実行部３８ｃは、第２電流制御スイッチ３１Ｂの第１ＦＥＴ３３Ａをオフ状態に維持する。すなわち、第２電流制御スイッチ３１Ｂが双方向規制状態から中間状態に遷移する。

【0067】

第２ＦＥＴ３３Ｄにおいて、ボディダイオード３３ａの順方向は第２バッテリ４１Ｂの充電方向である。一方、第１ＦＥＴ３３Ｃにおいて、ボディダイオード３３ａの順方向は第２バッテリ４１Ｂの放電方向である。従って、図６Ｃの中間状態において、第２バッテリ４１Ｂからの電流は、第１ＦＥＴ３３Ｃのボディダイオード３３ａと、第２ＦＥＴ３３Ｄのチャネルとを流れる。なお、図６Ｃで示す状態において、第１バッテリ４１Ａの電位が第２バッテリ４１Ｂの電位よりも高い場合、第１バッテリ４１Ａから駆動ユニット１０への電流供給が継続する。一方、第２バッテリ４１Ｂの電位が第１バッテリ４１Ａの電位よりも高い場合には、第２バッテリ４１Ｂから駆動ユニット１０への電流供給が開始する。

【0068】

切換実行部３８ｃは、図６Ｄで示すように、第１電流制御スイッチ３１Ａの第２ＦＥＴ３３Ｂをオフ状態に切り換える（Ｓ１０３）。また、切換実行部３８ｃは、第１電流制御スイッチ３１Ａの第１ＦＥＴ３３Ａをオフ状態に維持する。すなわち、第１電流制御スイッチ３１Ａは中間状態から双方向規制状態に遷移する。一方、第２電流制御スイッチ３１Ｂは中間状態に維持される。

【0069】

このように、第１電流制御スイッチ３１Ａを双方向規制状態にする前に、第２電流制御スイッチ３１Ｂを中間状態に設定するので、駆動ユニット１０への電流供給が途切れることを防止できる。なお、図５で示す例とは異なり、切換実行部３８ｃはＳ１０１の処理とＳ１０２の処理とを同時に行ってもよいし、Ｓ１０２の処理をＳ１０１の処理よりも先に行ってもよい。この場合でも、駆動ユニット１０への電流供給が途切れることを防止できる。

【0070】

次に、切換実行部３８ｃは、平滑コンデンサ１６の電位と第２バッテリ４１Ｂ（切換後のバッテリ）の電位との相対関係が中間状態終了条件を成立したか否かを判定する（Ｓ１０４）。具体的には、切換実行部３８ｃは、第２バッテリ４１Ｂの電位（Ｖｂ）が平滑コンデンサ１６の電位（Ｖｄ）と同じか、電位（Ｖｄ）より高いか否かを判定する。切換実行部３８ｃは、平滑コンデンサ１６の電位（Ｖｄ）と第２バッテリ４１Ｂの電位（Ｖｂ）との差（Ｖｂ－Ｖｄ）が負の閾値（Ｖｔｈ）よりも大きいか否かを判定してもよい。切換実行部３８ｃは、中間状態終了条件が成立するまで、Ｓ１０４の処理を繰り返す。

【0071】

図６Ｄで示す状態において、第２バッテリ４１Ｂの電位（Ｖｂ）よりも平滑コンデンサ１６の電位（Ｖｄ）が高い場合、平滑コンデンサ１６からモータ駆動装置１５に電流が供給され、平滑コンデンサ１６の電位が徐々に下がる。そして、平滑コンデンサ１６の電位が第２バッテリ４１Ｂの電位と等しくなると、第２バッテリ４１Ｂから駆動ユニット１０への電流供給が開始する。

【0072】

Ｓ１０４において、中間状態終了条件が成立すると、切換実行部３８ｃは、図６Ｅで示すように、第２電流制御スイッチ３１Ｂの第１ＦＥＴ３３Ａをオン状態に切り換える（Ｓ１０５）。これによって、第２電流制御スイッチ３１Ｂは中間状態から双方向導通状態に遷移し、放電バッテリの切換処理が完了する。

【0073】

図５及び図６Ａ～図６Ｅでは、放電バッテリを第１バッテリ４１Ａから第２バッテリ４１Ｂに切り換える過程で実行される処理を例として説明した。しかしながら、放電バッテリを第２バッテリ４１Ｂから第１バッテリ４１Ａに切り換える過程でも、同様の処理が実行されてよい。この場合、上述の処理は「第１」と「第２」とが反対に読み替えられればよい。

【0074】

なお、切換実行部３８ｃは、所定時間以内に中間状態終了条件が成立しない場合、放電バッテリの切換処理を途中で終了し、電流制御スイッチ３１Ａ・３１Ｂを切換処理の開始前の状態（図６Ａ～図６Ｅの例では図６Ａの状態）に戻してもよい。例えば、電動自転車１の停止中に入力部３７を介してバッテリ切換指示が制御装置３８に入力された場合、平滑コンデンサ１６の放電に多くの時間を要する。このような場合に、所定時間以内に中間状態終了条件が成立しない可能性がある。この場合、切換実行部３８ｃは、放電バッテリの切換処理をＳ１０４で終了し、電流制御スイッチ３１Ａ・３１Ｂを切換処理の開始前の状態に戻してもよい。

【0075】

［他の例］
本開示は、以上説明した電動自転車１及びバッテリ切換装置３０に限られない。

【0076】

図７Ａ及び図７Ｂは本開示で提案するバッテリ切換装置の他の例を示すブロック図である。図７Ａでは、他の例としてバッテリ切換装置１３０が示され、図７Ｂでは、他の例としてバッテリ切換装置２３０が示されている。図７Ａ及び図７Ｂでは、これまで説明したバッテリ切換装置３０と同じ箇所には同じ符号を付している。

【0077】

まず、図７Ａを参照しながらバッテリ切換装置１３０について、バッテリ切換装置３０とは相違する点を中心にして説明する。バッテリ切換装置１３０について説明の無い事項は、バッテリ切換装置３０と同じであってよい。

【0078】

図７で示すように、バッテリ切換装置１３０は、電圧検出部３４Ａ・３４Ｂ・３４Ｃに代えて、電流検出部１３４を有している。電流検出部１３４はバッテリ４１Ａ・４１Ｂから駆動ユニット１０に供給される電流に応じた信号を出力する回路である。電流検出部１３４は、バッテリ４１Ａ・４１Ｂの正極と平滑コンデンサ１６の正極との間に配置されている。また、電流検出部１３４は、電力線Ｐ１と電力線Ｐ２の接続点Ｐｘよりも平滑コンデンサ１６寄りに配置されてよい。電流検出部１３４は、バッテリ４１Ａから駆動ユニット１０に電流が流れている場合と、バッテリ４１Ｂから駆動ユニット１０に電流が流れている場合のいずれにおいても、その電流値に応じた信号を出力する。

【0079】

上述した中間状態終了条件は、例えば「切換後のバッテリの電位が平滑コンデンサ１６の電位と同じか、高い」である。図６Ｄに示す状態では、第２バッテリ４１Ｂ（切換後のバッテリ）の電位が平滑コンデンサ１６の電位と同じか、高い状態になって初めて、切換後のバッテリから駆動ユニット１０に電流が供給される。そのため、切換実行部３８ｃは、電流検出部１３４の出力信号に基づいて中間状態終了条件が成立したか否かを判定してよい。そして、切換実行部３８ｃは、第２バッテリ４１Ｂから駆動ユニット１０への電流供給が開始したときに、上述した中間状態終了条件が成立したと判定し（図５のＳ１０４において「Ｙｅｓ」）、第２電流制御スイッチ３１Ｂを中間状態から双方向規制状態に遷移させる（図６のＳ１０５）。

【0080】

次に、図７Ｂを参照しながら、バッテリ切換装置２３０について、バッテリ切換装置３０とは相違する点を中心にして説明する。バッテリ切換装置２３０について説明の無い事項は、バッテリ切換装置３０・１３０と同じであってよい。

【0081】

バッテリ切換装置２３０は電流検出部２３４を有している。電流検出部２３４は、バッテリ４１Ａ・４１Ｂの負極とグランドとの間に配置されている。図で示す例では、バッテリ４１Ａ・４１Ｂの負極と平滑コンデンサ１６の負極は、共通のグランドに接続している。従って、電流検出部２３４は、図７Ａで示した電流検出部１３４と同様、第１バッテリ４１Ａから駆動ユニット１０に電流が流れている場合と、第２バッテリ４１Ｂから駆動ユニット１０に電流が流れている場合のいずれにおいても、その電流に応じた信号を出力し得る。

【0082】

切換実行部３８ｃは、中間状態終了条件が成立するか否かを電流検出部２３４の出力に基づいて判定する。切換実行部３８ｃは、グランドからバッテリ４１Ａ・４１Ｂの負極に戻る電流を検出したときに、中間状態終了条件が成立したと判定する。すなわち、切換実行部３８ｃは、第２バッテリ４１Ｂ（切換後のバッテリ）の正極の電位が平滑コンデンサ１６の正極の電位よりも高くなったと判定する。

【0083】

放電バッテリの切換時における平滑コンデンサ１６からバッテリ４１Ａ・４１Ｂへの電流の流れ込みという課題は、低電位のバッテリから高電位のバッテリへの切換時には生じにくい。そこで、バッテリ切換装置の制御装置は放電バッテリの切り換えの形態に応じて、放電バッテリの切り換えのための手順を変えてもよい。このような処理によると、放電バッテリの切換に要する時間を短縮でき、また、高電位のバッテリの第１ＦＥＴ３３Ａ・３３Ｃのボディダイオード３３ａによる発熱を低減できる。

【0084】

図８はこのような処理を実行する制御装置の例が有している機能を示すブロック図である。この制御装置３３８は、上述した切換タイミング検出部３８ａに加えて、切換実行部３３８ｃと切換モード判定部３３８ｅとを有している。

【0085】

切換タイミング検出部３３ａが放電バッテリの切換タイミングを検出したときに、切換モード判定部３３８ｅは、実行される放電バッテリの切り換えが、高電位のバッテリから低電位のバッテリへの切り換えであるか、或いは、低電位のバッテリから高電位のバッテリへの切り換えであるかを判定する。

【0086】

切換実行部１３３ｅは放電バッテリの切換手順として２つのモードを有してよい。第１の切換モードは、図５を参照しながら説明した切換処理である。すなわち、第１の切換モードでは、切換後の放電バッテリ（図５及び図６Ａ～図６Ｅの例において第２バッテリ４１Ｂ）が中間状態に設定され、Ｓ１０４において中間状態終了条件が成立した後に、切換後の放電バッテリが双方向導通状態に設定される（Ｓ１０５）。

【0087】

一方、第２の切換モードは、Ｓ１０４の判定処理を経ることなく放電バッテリが切り換えられるモードである。すなわち、切換実行部３３８ｃは、切換前の放電バッテリと切換後の放電バッテリの双方を中間状態にした後（Ｓ１０１・Ｓ１０２）、切換前の放電バッテリ（図５の例において第１バッテリ４１Ａ）に接続されている電流制御スイッチの第２ＦＥＴ（図５において第２ＦＥＴ３３Ｂ）をオフ状態とし（Ｓ１０３）、切換後の放電バッテリ（図５の例において第２バッテリ４１Ｂ）に接続されている電流制御スイッチの第１ＦＥＴ（図５において第１ＦＥＴ３３Ｃ）をオン状態とする（Ｓ１０５）。第２の切換モードにおいて、Ｓ１０４は実行されない。

【0088】

切換実行部３３８ｃは、放電バッテリが高電位のバッテリから低電位のバッテリへ切り換えられる場合、第１の切換モードを実行する。一方、切換実行部３３８ｃは、放電バッテリが低電位のバッテリから高電位のバッテリへ切り換えられる場合、第２の切換モードを実行する。

【0089】

［まとめ］
（１）電動自転車１では、各電流制御スイッチ３１Ａ・３１Ｂは、当該電流制御スイッチ３１Ａ・３１Ｂが接続されているバッテリ４１Ａ・４１Ｂから駆動ユニット１０へ流れる電流と、駆動ユニット１０からバッテリ４１Ａ・４１Ｂへ流れる電流の双方を許容する双方向導通状態を有している（図６Ａの第１電流制御スイッチ３１Ａの状態、図６Ｅの第２電流制御スイッチ３１Ｂの状態）。各電流制御スイッチ３１Ａ・３１Ｂは、電流制御スイッチ３１Ａ・３１Ｂが接続されているバッテリ４１Ａ・４１Ｂから駆動ユニット１０へ流れる電流を許容し、駆動ユニット１０からバッテリ４１Ａ・４１Ｂへ流れる電流を規制する中間状態を有している（図６Ｃの第１電流制御スイッチ３１Ａと第２電流制御スイッチ３１Ｂの状態）。各電流制御スイッチ３１Ａ・３１Ｂは、電流制御スイッチ３１Ａ・３１Ｂが接続されているバッテリ４１Ａ・４１Ｂから駆動ユニット１０へ流れる電流と、駆動ユニット１０からバッテリ４１Ａ・４１Ｂへ流れる電流の双方を規制する双方向規制状態を有している（図６Ｅの第１電流制御スイッチ３１Ａの状態、図６Ａの第２電流制御スイッチ３１Ｂの状態）。制御装置３８は、駆動ユニット１０に電流を供給する放電バッテリを第１バッテリ４１Ａから第２バッテリ４１Ｂに切り換える過程において、第２電流制御スイッチ３１Ｂを中間状態に設定する。その後、駆動ユニット１０の電位（具体的には、平滑コンデンサ１６の電位）と第２バッテリ４１Ｂの電位の相対関係が中間状態終了条件を満たしたときに、制御装置３８は、第２電流制御スイッチ３１Ｂを双方向導通状態に設定する。この電動自転車１によると、放電バッテリの切り換えに際して、駆動ユニット１０から第２バッテリ４１Ｂへの電流が発生することを抑えることができる。

【0090】

（２）図７Ａ及び図７Ｂで示す例において、電動自転車１は、第２バッテリ４１Ｂと駆動ユニット１０との間を流れる電流を検出するための電流検出部１３４・２３４を有している。制御装置３８は、電流検出部１３４・２３４の出力に基づいて、駆動ユニット１０の電位と第２バッテリ４１Ｂとの電位との相対関係が中間状態終了条件を満たしたか否かを判定している。

【0091】

（３）図２で示す例において、電動自転車１は、第２バッテリ４１Ｂの電位を検出するための電圧検出部３４Ｂと、駆動ユニット１０の電位を検出するための電圧検出部３４Ｃとを有している。制御装置３８は、電圧検出部３４Ｂの出力と電圧検出部３４Ｃの出力とに基づいて、駆動ユニット１０の電位と第２バッテリ４１Ｂとの電位との相対関係が中間状態終了条件を満たしているか判定している。

【0092】

（４）中間状態終了条件は、例えば、駆動ユニット１０の電位が第２バッテリ４１Ｂの電位との差が閾値（Ｖｔｈ）よりも小さいことである。これによれば、この中間状態終了条件が成立するまでに要する時間を短縮することが可能となる。

【0093】

（５）中間状態終了条件は、例えば第２バッテリ４１Ｂの電位が駆動ユニット１０の電位よりも高いことである。

【0094】

（６）制御装置３８は、駆動ユニット１０に電流を供給する放電バッテリを第１バッテリ４１Ａから第２バッテリ４１Ｂに切り換える過程において、第１電流制御スイッチ３１Ａを双方向導通状態から中間状態に変更し、且つ第２電流制御スイッチ３１Ｂを双方向規制状態から中間状態に変更する。これによれば、駆動ユニット１０への電流供給が途切れることを防止できる。

【0095】

（７）駆動ユニット１０は、モータ駆動装置１５と並列に接続されている平滑コンデンサ１６を有してよい。これによれば、モータ駆動装置１５に供給される電流の変動を低減できる。

【0096】

（８）バッテリ切換装置３０は、ユーザが操作するための入力部３７を有している。制御装置３８は、入力部３７から入力される信号に基づいて、駆動ユニット１０に電流を供給する放電バッテリを第１バッテリ４１Ａと第２バッテリ４１Ｂとの間で切り換えてよい。これによれば、ユーザは、例えば一方のバッテリを優先的に使用し、バッテリ残量を充電に適した量にまで減らすことが容易となる。

【0097】

（９）各電流制御スイッチ３１Ａ・３１Ｂは、オン状態において駆動ユニット１０から電流制御スイッチ３１Ａ・３１Ｂが接続されるバッテリ４１Ａ・４１Ｂへの電流を許容する第１ＦＥＴ３３Ａ・３３Ｃと、オン状態において当該電流制御スイッチ３１Ａ・３１Ｂが接続されるバッテリ４１Ａ・４１Ｂから駆動ユニット１０への電流を許容する第２ＦＥＴ３３Ｂ・３３Ｄと含む。第１ＦＥＴ３３Ａ・３３Ｃと第２ＦＥＴ３３Ｂ・３３Ｄは、それらのボディダイオード３３ａ・３３ｂの順方向が互いに反対向きとなるように直列に配置されてよい。これによれば、ボディダイオード３３ａ。３３ｂを利用して中間状態を実現できるので、部品数を減らすことができる。

【0098】

［その他］
なお、本開示で提案する電動自転車とバッテリ切換装置は、以上説明した例に限られない。

【0099】

例えば、電流制御スイッチ３１Ａ・３１Ｂは、ＦＥＴ３３Ａ～３３Ｄに代えて、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）など他の素子で構成されてもよい。この場合、各電流制御スイッチ３１Ａ・３１Ｂは、ＦＥＴ３３Ａ～３３Ｄのボディダイオード３３ａ・３３ｂに相当するダイオード（順方向が逆向きになる２つのダイオードのペア）を有してよい。

【0100】

また、駆動ユニット１０は必ずしも平滑コンデンサ１６を有していなくてもよい。この場合でも、中間状態終了条件が成立するまで、切換後の放電バッテリに接続されている第１ＦＥＴ３３Ａ・３３Ｃのオフ状態が維持されてよい。これによって、例えば、電動モータ１２からの回生電流が切換後の放電バッテリに流れ込むことを防止できる。

【0101】

さらに他の例では、バッテリ切換装置３０は、ユーザが操作するための入力部３７を有していなくてもよい。この場合、切換タイミング検出部３３ａは、バッテリ４１Ａ・４１Ｂの状態に基づいて放電バッテリの切換タイミングを検出してよい。

【符号の説明】

【0102】

１：電動自転車、１０：駆動ユニット、１２：電動モータ、１５：モータ駆動装置、１６：平滑コンデンサ、２０：モータ制御装置、３０：バッテリ切換装置、３１Ａ・３１Ｂ：
電流制御スイッチ、３２Ａ・３２Ｂ：スイッチ駆動回路、３３Ａ・３３Ｃ：第１ＦＥＴ、３３Ｂ・３３Ｄ：第２ＦＥＴ、３３ａ・３３ｂ：ボディダイオード、３８：制御装置、３８ａ：切換タイミング検出部、３８ｃ：切換実行部、３４Ａ・３４Ｂ・３４Ｃ：電圧検出部、３５：インジケータ、３６：通信部、３７：入力部、４１Ａ：第１バッテリ、４１Ｂ：第２バッテリ、１３０・２３０：バッテリ切換装置、１３４・２３４：電流検出部、３３３：制御装置、３３３ｃ：切換実行部、３３３ｅ：切換モード判定部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図6E】

【図7A】

【図7B】

【図8】