JP2013038002A

JP2013038002A - 電池ユニット

Info

Publication number: JP2013038002A
Application number: JP2011175067A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Uchida; 昌利内田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-08-10
Filing date: 2011-08-10
Publication date: 2013-02-21

Abstract

【課題】電池の交換性を向上させる。
【解決手段】
車両搭載用の電池ユニットであって、電池パックと、電池パックの底部を載置面から離隔させるように電池パックに回転可能に設けられた絶縁体からなる回転部材と、電池パックの底部が載置面に接する第１の位置と、電池パックの底部が載置面から離隔する第２の位置とを切り替えるように、回転部材の位置を移動させる移動機構と、を備え、回転部材は、電池パックの一端側及び他端側に設けられ、移動機構は、第２の位置で電池パックの一端側が他端側よりも高い位置に離隔されるように回転部材の位置を移動させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、交換性を向上させた電池ユニットに関する。

電気自動車やハイブリッド自動車（以下、これらを総称して電気自動車という。）は、車両の駆動用電源として、充放電可能なバッテリパック（以下、電池ユニットという）を備える。この種の電池ユニットとして、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池などが使われている。

しかしながら、電気自動車用の電池ユニットは、耐久性が求められるため、重量が重くなり、メインテナンスや交換時に取り外しや新たな装填を行う場合に、交換性が悪いという問題を有している。具体的には、駆動用の動力源の場合、電池ユニットの重量が３０ｋｇ〜１００ｋｇになるため、取り外し等の作業では２人以上で行う必要があり、人的・時間的なコストがかかっていた。

特許文献１及び２は、自動車用の電池ユニットをスライドさせて搭載させる構造が開示されている（図１参照）。

特開２０１０−１２５８６７号公報特開２０１０−１２９１８１号公報

しかしながら、特許文献１及び２の構造では、取り外しや新たな装填を行う場合に、電池ユニットを空中に浮かして作業する必要があるため、上述した駆動用動力源としての電池ユニットに適用した場合には、依然として交換性に難点がある。

そこで、本発明は、電池ユニットにおける交換性の向上を図ることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、車両搭載用の電池ユニットであって、車両搭載用の電池ユニットであって、電池パックと、電池パックの底部を載置面から離隔させるように電池パックに回転可能に設けられた絶縁体からなる回転部材と、電池パックの底部が載置面に接する第１の位置と、電池パックの底部が載置面から離隔する第２の位置とを切り替えるように、回転部材の位置を移動させる移動機構と、を備え、回転部材は、電池パックの一端側及び他端側に設けられ、移動機構は、第２の位置で電池パックの一端側が他端側よりも高い位置に離隔されるように回転部材の位置を移動させる。

本発明によれば、交換性が向上された電池ユニットが提供される。電池ユニットを車両内、車両外で自由自在に移動できる動く非常用電源として提供することができる。

電池ユニットが搭載された車両の概略図である。電池ユニットの外観斜視図である。電池ユニットの外観斜視図である。電池パックに車輪部を取付ける構造及び電池ユニットを載置面に固定する構造を説明する図であり、（ａ）が固定状態、（ｂ）が固定解除状態をそれぞれ示す。電池パックに車輪部を取付ける構造の他の実施の形態を説明する図であり、（ａ）が車輪部を収納した状態、（ｂ）が車輪部を突出させた状態をそれぞれ示す。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る電池ユニットを搭載した車両の概略図であり、車両後方のみを図示する。ここで、矢印Ｆｒは車両の進行方向（車両前進方向）を示し、Ｒｒは車両の進行方向とは反対方向（車両後進方向）を示している。なお、図１では、電池ユニットを概略して図示する。車両２００は、リアシート２０１、ラゲッジルーム２０２及び電池ユニット１００を備える。

本実施形態の車両２００は、電池ユニット１００の電力を用いてモータを駆動する第１の駆動部を動力源として備える電気自動車を例示するが、電池ユニット１００が使用可能な車両としてはこれに限定されず、例えば電池ユニット１００の電力を用いてモータを駆動する第１の駆動部と、内燃機関からなる第２の駆動部とを動力源として兼用するハイブリッド自動車であってもよい。

ラゲッジルーム２０２は、リアシート２０１のＲｒ方向に形成されている。ラゲッジルーム２０２は、バックドア２０４により開閉可能である。ラゲッジルーム２０２は、電池ユニット１００が載置される載置面としてのデッキパネル２０２Ａを備える。

図１の例では、電池ユニット１００は、デッキパネル２０２Ａの上に載置されており、デッキパネル２０２Ａに不図示の固定ボルトを用いて固定される。電池ユニット１００の固定方法については後述する。

図２は、電池ユニット１００の概略を示す斜視図である。なお、図２では、デッキパネル２０２Ａへの固定が解除された状態の電池ユニット１００を示している。

図示のように、電池ユニット１００は、電池本体をなす電池パック２と、電池パック２の底部を載置面（デッキパネル２０２Ａ）から離隔させるように電池パック２に回転可能に設けられた回転部材としての車輪部３とを備える。

電池パック２は、平面略四角形の略ブロック状の外形を有する。電池パック２は、その内部に、図示しない二次電池を構成する部材及び電極が備えられる。本実施形態では、電池パック２内の二次電池としてリチウムイオン電池を備えたものを例示するが、これに限られず、ニッケル水素電池、鉛蓄電池、他の各種の二次電池を使用することができる。

また、電池パック２の外形も図示のものに特に限定されるものではない。ただし、電池パック２の底部については、凹凸が少ない形状とすることが好ましい。図示しないが、本実施形態では、電池パック２の底部は平面となっている。

電池ユニット１００は、回転部材としての４個の車輪部３が、電池パック２の一端側及び他端側に２個ずつ設けられる。

車輪部３は、各車輪がそれぞれの回転軸（図示せず）に取付けられ、４つの車輪が相互に独立に回転する構造となっているが、これに限られず、両端で一対の車輪を支持する回転軸を用いて当該一対の車輪が同時に回転する構造とすることもできる。本実施形態では、載置面（デッキパネル２０２Ａ）に接触する各車輪が合成樹脂などの絶縁部材で形成される。

図４は、電池パック２に車輪部３を取付ける構造及び電池ユニット１００を載置面に固定する構造の一例を説明する図であり、（ａ）が固定状態、（ｂ）が固定解除状態をそれぞれ示す。図４の例では、電池パック２内にばね２４を介して車輪部３が収容される。具体的には、電池パック２内（アッパーケース２１の側面側）に空間部２０が設けられ、この空間部２０内にばね２４、支持部材２５及び車輪部３が収容されることで、電池パック２に対する車輪部３の相対位置を移動させる移動機構を構成する。かかる移動機構により、電池パック２に対する車輪部３の開／閉状態が切り替えられる。

移動機構において、ばね２４の一端側は電池パック２内の上壁部２Ａに固定され、ばね２４の他端側は、支持部材２５の上端に固定される。支持部材２５は、空間部２０内を図中の上下方向に移動可能な外形（この例では略円筒状）をなし、車輪部の軸を回転可能に支持する。また、支持部材２５は、固定ボルト２２が挿入可能な穴部を有している（図４（ａ）参照）。

電池ユニット１００を載置面（デッキパネル２０２Ａ）に固定する際には、図４（ａ）に示すように、略Ｌ字状の固定ブラケット２３の各面を電池パック３の側面部及びデッキパネル２０２Ａに当接させる。そして、２つの固定ボルト２２をそれぞれ固定ブラケット２３の孔部を通じて、デッキパネル２０２Ａ及び電池パック３に設けられた各々のねじ穴にねじ込む。このとき、電池パック３にねじ込まれた固定ボルト２２の先端は、支持部材２５の穴部に挿入される。

すなわち、図４の例では、ばね２４により各車輪が下方（載置面側）に付勢される構造となっている。そして、図４（ａ）の固定時には、固定ブラケット２３及び固定ボルト２２により電池パック２の端部（この実施形態では４箇所）がデッキパネル２０２Ａに固定され、各車輪がデッキパネル２０２Ａと接触した状態（閉状態）を保ちつつ、各ばね２４が変形し圧縮された状態となる。

これに対して、電池ユニット１００の交換やメインテナンスの際に、図４（ａ）の状態から各固定ボルト２２が取り外されると、各ばね２４の付勢力により各車輪が下方に押圧される。このとき、依然として車輪とデッキパネル２０２Ａとの接触状態が維持されることから、電池パック２の底部すなわちデッキパネル２０２Ａとの接触箇所が、デッキパネル２０２Ａから図１のUｐ方向に離隔される。さらに、このとき車輪が開状態となり電池ユニット１００のデッキパネル２０２Ａとの接触箇所が各車輪のみとなるので、デッキパネル２０２Ａと接触する各車輪の回転及び電池ユニット１００の重さによる慣性力を利用して、最小限の力で電池ユニット１００をバックドア２０４側に移動させることが可能となる。

また、本実施形態の電池ユニット１００は、車輪部３が絶縁体で形成されているため、車輪が開状態となることで高電圧が遮断され、台風時での大雨、震災時の洪水などで多量の水が車内に冠水した場合であっても、デッキパネル２０２Ａ等を通じて電池の電源が漏電されるようなケースをより低くすることができ、電池交換等の作業を簡単に行うことが可能となる。

さらに、本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、載置面に対する固定解除状態において、固定ボルト２２を再び電池パック３のねじ穴にねじ込むことができる。この場合に、固定ボルト２２の先端は、支持部材２５の上端の位置を規制する機能を担う。したがって、上方から外力が加えられた場合でも、電池パック２の底部がデッキパネル２０２Ａと接触することを回避することが可能になる。

このように、本実施形態の電池ユニット１００は、電池パック２の底部を載置面から離隔させるように車輪部３が設けられていることから、いわゆる自走式の電池ユニットとなり、例えば３０ｋｇ〜１００ｋｇ程度の重量物であっても、交換等の作業が一人で簡単に行えるようになり、人的・時間的コストを大幅に削減することが可能になる。具体的には、電気自動車の駆動用二次電池の交換作業時間として、従来と比較して２分の１から３分の１の時間で交換作業ができるようになる。

さらに、本実施形態の電池ユニット１００は、図３に示すように、電池パック２におけるリアシート２０１側の端部がバックドア２０４側の端部よりも高くなるように設定されている。すなわち、電池ユニット１００は、移動（進行）方向における高低差ができるように構成され、電池パック２の一端側（移動方向側）の載置面２０２Ａからの高さＨ１が他端側の同高さＨ２よりも低く設定されている（Ｈ１＜Ｈ２）。かかる構成とすることにより、電池ユニット１００を一層小さい力で移動させることが可能となり、バックドア２０４側への移動を容易に行うことができる。

このような高低差の設定は、例えば、車輪の径を変更したり、図４（ｂ）で上述したような支持部材２５の上端の規制位置を調節することで、実現可能である。

上述の実施形態では、電池パック２と車輪部３との相対移動（車輪の開／閉状態の切り替え）をばね２４による付勢力を用いて行う構成としたが、これに限定されず、シリンダを用いて行うこともできる。この場合の構成例としては、例えば図５に示すように、電池パック２内に油圧シリンダ２６を設け、かかる油圧シリンダの上下移動するシリンダ部で車輪部３を支持する構造とし、シリンダへの油の出し入れを電動式で行うようにすることができる。

（変形例１）
上述の実施形態では、電池ユニット１００をラゲッジルーム２０２に配置したが、本発明はこれに限られるものではなく、他の様々な位置に搭載することができる。例えば、本実施形態の自動車を非常用電源車として活用する場合に、電池ユニット１００を複数の所定位置に搭載することにより、バッテリー切れとなった他の自動車に迅速に電池ユニット１００を移動・搭載させたり、或いは本実施形態の自動車の内部の任意の位置に電池ユニット１００を移動させて、バッテリー切れとなった他の自動車のバッテリーを充電させることが可能となる。

（変形例２）
また、上述の実施形態では、電池ユニット１００を載置面に固定させる構造について説明したが、かかる固定構造は必須のものではない。すなわち、本実施形態の自動車を非常用電源車として活用する場合に、１または複数の電池ユニット１００をトランク内に配置し、該トランク内で自由に移動可能な状態としておくことにより、非常時における電池ユニット１００の供給や電源供給等の作業を迅速に行うことが可能となる。

（変形例３）
上述の実施形態では、回転部材として４個の車輪を設ける構成としたが、本発明はこれに限られるものではなく、車輪を３個以下とする、あるいは５個以上設ける構成とすることもできる。例えば２個の車輪を設ける場合には、車輪１個当たりの幅を広くしたローラー状部材を用いることができる。

（変形例４）
さらに、上述の実施形態では、回転部材として車輪を用いたが、これに限定されず、例えば球状体を用いることもできる。この場合には、車輪を用いた場合と比較して、電池ユニット１００の載置面に対する移動方向がより自由になる。

（変形例５）
さらにまた、上述の実施形態では、電池パックに回転部材が一体化される構成例について説明したが、これに限定されず、回転部材が電池パックに着脱可能に構成してもよい。

１００電池ユニット２電池パック３車輪部
２００車両２０１リアシート２０２ラゲッジルーム
２０２Ａデッキパネル（載置面）２０４バックドア
２Ａ上壁部２０空間部２１アッパーケース２２固定ボルト
２３固定ブラケット２４ばね２５支持部材２６シリンダ機構

Claims

電池パックと、
前記電池パックの底部を載置面から離隔させるように前記電池パックに回転可能に設けられた絶縁体からなる回転部材と、
前記電池パックの底部が載置面に接する第１の位置と、前記電池パックの底部が載置面から離隔する第２の位置とを切り替えるように、前記回転部材の位置を移動させる移動機構と、
を備え、
前記回転部材は、前記電池パックの一端側及び他端側に設けられ、
前記移動機構は、前記第２の位置で前記電池パックの一端側が他端側よりも高い位置に離隔されるように前記回転部材の位置を移動させることを特徴とする車両搭載用の電池ユニット。