JP2019158492A - 加振装置及び車両振動再現装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の加振台で発生させる振動試験用の振動を二次電池に適切に与えることのできる加振装置及び車両振動再現装置を提供する。【解決手段】加振装置１０は、複数の加振台２０と、複数の加振台２０のそれぞれに設けられた可動面２１と、複数の可動面２１に掛け渡されるとともに、二次電池が締結される土台治具３０と、加振台２０の可動面２１の動きを制御する制御装置１２とを備える。土台治具３０は、二次電池が締結される桟部材３６１，３６２と枠部３１とからなる土台部と、複数の可動面２１のそれぞれに対して土台部から可動面２１に当接するように延設された脚部３２とを有する。脚部３２は、土台部に接続された基端から離れた側の端部である先端が当接する可動面２１に固定される。脚部３２の先端と基端との間の部分の剛性は、脚部３２に挟まれた土台部の剛性よりも低く設定されている。【選択図】図１

Description

本発明は、車載時の振動を電池に加える加振装置、及び車両振動再現装置に関する。

電気自動車やハイブリッド自動車等の車載用電源としては、エネルギー密度の高さからニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池が用いられている。こうした車載用二次電池は、搭載された車両から走行時に印加される振動への耐性が求められており、車両走行時と同様の振動を加えることのできる加振装置の一例が特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載の加振装置は、車両（乗用車）の各車輪に独立して振動を付与する加振台（加振ユニット）を備える。加振台は、車両の車輪の外周面に下方から当接して支持する車輪支持部材と、車輪支持部材に上下方向の振動を付与する上下振動シリンダと、車両の車輪の外周面に前後斜め下方から当接する前後当接部材と、前後当接部材に前後方向の振動を付与する前後振動シリンダと、を備える。

特開２００７−１４７３９４号公報

特許文献１に記載の技術によれば、車両の車輪には加振台によって上下方向や前後方向への振動が加振される。そして例えば、車両を振動させることで、車載された二次電池の振動試験を行うこともできる。

また、二次電池の振動試験は、二次電池のみを振動させることによって行うことも考えられる。つまり、車両から受ける振動と同様の振動を二次電池に加えるよう、特許文献１に記載の加振装置と同様の加振装置を利用して二次電池を振動させることが考えられる。このとき、車両であれば、可動面上の車輪に振動を加えれば、車両走行時と同じような振動が二次電池にも伝わる。しかし、可動面に二次電池を締結した場合、車両走行時には生じないねじれが二次電池に生じ、車両走行時の状況を模擬できない可能性のあることが、本発明者の研究で判明した。このねじれは、模擬される車両の走行パターンによって様々な態様で生じるものでもあることも判明し、車両を用いることなく、二次電池に車両走行を模擬した振動を付与することを困難にしていた。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の加振台で発生させる振動試験用の振動を二次電池に適切に与えることのできる加振装置及び車両振動再現装置を提供することにある。

上記課題を解決する加振装置は、複数の加振台と、前記複数の加振台のそれぞれに設けられた可動面と、前記複数の可動面に掛け渡されるとともに、二次電池が締結される土台治具と、前記加振台の可動面の動きを制御する制御部とを備え、前記土台治具は、前記二次電池が締結される土台部と、前記複数の可動面のそれぞれに対して前記土台部から前記可動面に当接するように延設された脚部とを有し、前記脚部は、前記土台部に接続された基端から離れた側の端部である先端が当接する前記可動面に固定され、前記脚部の前記先端と前記基端との間の部分の剛性は、前記脚部に挟まれた前記土台部の剛性よりも低く設定されている。

上記課題を解決する車両振動再現装置は、複数の加振台と、前記複数の加振台のそれぞれに設けられた可動面と、前記複数の可動面に掛け渡されるとともに、二次電池が締結される土台治具と、前記加振台の可動面の動きを前記二次電池に車両の振動に対応する振動が印加されるように制御する制御部とを備え、前記土台治具は、前記二次電池が締結される土台部と、前記複数の可動面のそれぞれに対して前記土台部から前記可動面に当接するように延設された脚部とを有し、前記脚部は、前記土台部に接続された基端から離れた側の端部である先端が当接する前記可動面に固定され、前記脚部の前記先端と前記基端との間の部分の剛性は、前記脚部に挟まれた前記土台部の剛性よりも低く設定されている。

本発明者らは、加振台の可動面に固定された二次電池に生じる種々あるねじれの要因の一つとして、以下のようなねじれがあることを発見し、特定の条件下では、特に大きな影響を与えることを見出した。つまり、加振台の可動面は鉛直方向に対して水平に維持されているが、こうした複数の加振台に固定された二次電池は、振動に加えて、複数の可動面の間に生じた高低差に起因するねじれが生じる。

この点、この構成によれば、複数の可動面の段差が生じたとしても、土台治具では土台部よりも剛性の低い脚部が弾性変形する。これにより、土台部に可動面の段差に起因するねじれの発生することが抑制される。よって、土台部に締結された二次電池であっても、加振台からの振動が伝達される一方、加振台の可動面の段差に起因するねじれの印加が抑制されるようになる。

また、土台治具は土台部に脚部が延設されていることから適度な剛性を維持しており、車載時に発生する振動等の振動試験に適した周波数の振動を適切に伝達させることができるようにもなる。

よって、複数の加振台で発生させる振動試験用の振動を二次電池に適切に与えることができるようになる。
好ましい構成として、前記土台治具は、前記土台部と前記脚部とが一体に構成されている。

このような構成によれば、土台部と脚部とが一体に構成されていることにより取り扱いが容易である。また、土台部と脚部とが同一材料より構成されていれば製造が容易である。例えば、土台治具が金属であれば、曲げ加工や溶接加工により土台治具を製造することができる。なお、同一材料であっても、材料の太さ、長さ、構造によって脚部の剛性を相対的に低くすることは可能である。

好ましい構成として、前記土台治具は、前記土台部と前記脚部とが別部品から構成されている。
このような構成によれば、土台部と脚部とを別部品で構成されていることにより、土台部と脚部とに設定する剛性を相違させることが容易になる。例えば、土台部を金属とし、脚部を樹脂とすることで、土台部に対して脚部の剛性を相対的に低く設定することができる。

好ましい構成として、前記土台部は、枠体と前記枠体に設けられた桟部材とから構成される。
このような構成によれば、枠体に桟部材を設けることで枠体の剛性を高めることができる。よって、土台部の剛性を脚部に対して相対的に高めることができる。

好ましい構成として、前記桟部材には、前記二次電池が締結される。
このような構成によれば、剛性が高められた枠体の桟部材に二次電池が締結されることで、加振台の可動面の段差に起因する歪みが二次電池に印加されるおそれを低減することができる。

好ましい構成として、前記土台部は、前記二次電池の車体への締結部の少なくとも１つと締結するスペーサを備えている。
このような構成によれば、二次電池を車両における締結状態と同様の状態で加振装置に固定することができる。

好ましい構成として、前記二次電池に周波数が２０Ｈｚ以下の振動を付与する。
周波数が２０Ｈｚ以下の振動では、複数の可動面の間に生じた高低差に起因して二次電池に大きなねじれが生じる。この点、この構成によれば、二次電池は加振装置から２０Ｈｚ以下の振動が付与されるが、２０Ｈｚ以下の振動によって特に大きく生じるねじれの発生が抑制される。例えば、周波数が０Ｈｚ以上、かつ、２０Ｈｚ以下の振動は、不規則な凹凸を有する路面から入力される周波数であるため、この周波数範囲の振動が伝達されつつ、ねじれの発生が抑えられることにより車両振動の再現性が高まる。こうした周波数範囲は、例えば、石畳の路面などで発生し、二次電池への影響を評価する必要性が高い。

好ましい構成として、前記二次電池の締結部には加速度センサが設置され、前記制御装置は、前記加速度センサで検出された加速度に基づいて前記可動面の動きを制御する。
このような構成によれば、土台治具の振動伝達特性によって振動が変化することによる影響を低減させつつ、二次電池に目的の振動を印加することができる。

本発明によれば、複数の加振台で発生させる振動試験用の振動を二次電池に適切に与えることができる。

加振装置の一実施形態について、その概略構造を示す模式図。 同実施形態において、土台治具の構造を示す斜視図。 同実施形態において、加振装置が再現する振動の例を示す模式図。 同実施形態において、加振装置で再現する車両の走行状態と、その走行状態で発生する振動の周波数分布を示す図。 同実施形態において、加振台と土台治具との関係を示す模式図。 同実施形態において、加振台と土台治具との関係を示す模式図。 土台治具全体の剛性が同様である場合の一例を示す模式図。 土台治具全体の剛性と歪みの大きさとの関係を示すグラフ。

図１〜図８に従って、加振装置及び車両振動再現装置の一実施形態について説明する。図１を参照して、加振装置１０は、電気自動車もしくはハイブリッド自動車に搭載され、電動モータ等に電力を供給する二次電池４０（図２参照）の振動試験に用いられる装置である。加振装置１０は、車両１００（図３参照）に搭載（車載）された二次電池４０に印加される振動を再現して二次電池４０に印加する。

図２に示す二次電池４０は、いわゆる電池パックであって、外部筐体４１の内部空間に複数の電池モジュール（図示略）が厚み方向に密接して積層されて構成される組電池（図示略）を収容している。電池モジュールは、直方体形状の密閉式電池であって、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池である。

図１に示すように、加振装置１０は、加振部１１と制御装置１２とを備える。加振部１１は、４基の加振台２０に掛け渡された土台治具３０を介して二次電池４０に振動を印加する。制御装置１２は、複数の加振台２０の動作を協調するように制御して、車両１００の振動に対応する振動を二次電池４０に印加させるようにしている。

加振部１１は、４基の加振台２０を協調制御させることで、４輪の車両１００（図３参照）が路面ＧＬ（図４参照）の４点から入力される振動を再現する。４基の加振台２０は、それぞれ同様の構成をしていることから説明の便宜上、以下ではそのうちの一つについて説明する。なお、４基の加振台２０は、「左前」、「右前」、「左後」及び「右後」の４つの車輪１１０（図３参照）に対応するかたちになることから、それぞれの入力位置を区別する必要があるときは、「左前」の加振台２０１、「右前」の加振台２０２、「左後」の加振台２０３及び「右後」の加振台２０４との符号を付して説明する。つまり図１において、紙面下方が「前」、紙面上方が「後」、紙面左側が「左」、そして紙面右側が「右」にそれぞれ対応する。

加振台２０は、対象物が載置される可動面２１の水平を維持させたまま、３方向に移動させることができる３軸振動装置である。３方向は、前後方向、前後方向に直交する左右方向、及び、左右方向及び前後方向に直交する上下方向である。水平は、鉛直方向に直交する面であって、前後方向と左右方向とを含む面である。加振台２０は、可動面２１を前後方向に移動させる前後駆動装置２２と、可動面２１を左右方向に移動させる左右駆動装置２３と、可動面２１を上下方向に移動させる上下駆動装置２４とを備えている。また、可動面２１の水平は、機械的に維持される。前後駆動装置２２、左右駆動装置２３、及び上下駆動装置２４は、モータ駆動装置（モータドライバ）付きの電動モータであって、制御装置１２からの正回転、逆回転、又は停止の指示に基づいて回転軸を駆動させ、回転軸の回転が対応する方向への直線運動に変換されて可動面２１を移動させる。なお、加振台２０は、床面に固定されている躯体部分に支持されることで、可動面２１が床面に対して相対移動するようになる。また、４基の加振台２０はそれぞれの躯体部分が床面に固定されることで相対的な位置関係が固定されている一方、４つの可動面２１のそれぞれの相対的な位置関係は可動面２１の移動に応じて変化可能になっている。

制御装置１２は、加振台２０に発生させる振動を算出する振動算出部１２１と、振動データ１２５を保持する振動データ保持部１２４とを備える。
また、制御装置１２は、４基の加振台２０のそれぞれと信号線１４１，１４２，１４３，１４４で接続されている。各信号線１４１，１４２，１４３，１４４はそれぞれ各駆動装置２２，２３，２４への信号を伝達する信号線である。制御装置１２は、各信号線を介して正回転、逆回転及び停止の信号を、回転速度を含んで信号伝達先である各駆動装置２２，２３，２４に出力する信号出力部１２３を備える。

制御装置１２は、４つの加速度センサ１３１〜１３４とそれぞれ信号線で接続されている。制御装置１２は、各信号線を介して各信号線の接続先の各加速度センサ１３１〜１３４が検出した加速度を取得する加速度取得部１２２を備える。加速度センサ１３１〜１３４は、Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸の３方向の加速度を検出することができる３軸の加速度センサである。加速度取得部１２２は、各加速度センサ１３１〜１３４から３方向の加速度を取得するとともに、「ピッチ」、「ヨー」及び「ロール」を算出することができる。また、加速度取得部１２２は、取得した４点の加速度に基づいて、二次電池４０の重心位置等の特定の位置における３方向の加速度や「ピッチ」、「ヨー」、「ロール」を算出してもよい。

制御装置１２は、マイクロコンピュータを含み構成されており、演算装置や記憶部を備えている。制御装置１２は、記憶部に記憶されたプログラムを演算装置で演算処理することにより、所定の機能を発揮する。例えば、制御装置１２は、振動算出用のプログラムの演算処理に基づいて、振動算出部１２１の機能を発揮させる。

また、記憶部には上述の振動データ保持部１２４が備えられ、振動データ保持部１２４に振動データ１２５が記憶されている。振動データ１２５は、二次電池４０の振動試験に適した振動に対応したデータである。振動データ１２５は、例えば、車両１００で測定された振動に基づいて生成されたデータや、車両振動に対応するように作成されたデータである。ここで振動データ１２５は、加速度データで構成されるが、振動を再現可能なデータであればその他のデータで構成されてもよい。

振動算出部１２１は、振動データ保持部１２４に保持されている振動データ１２５を再現させるように４基の加振台２０の可動面２１の移動量の算出を行う。詳述すると、振動算出部１２１は、振動データ１２５から各加振台２０に対応する移動データを取得又は生成し、１つの加振台２０の移動データから前後方向、左右方向、及び上下方向の方向別データを取得又は生成する。そして、制御装置１２は、各駆動装置２２，２３，２４に対応する方向別データに基づいて各駆動装置２２，２３，２４を駆動制御する。

また、振動算出部１２１は、加速度取得部１２２で取得した加速度に基づく振動データと、振動データ保持部１２４に記憶されている振動データ１２５とを比較して、４基の加振台２０の指令値を補正する、いわゆるフィードバック制御を行うことができる。加振装置１０は、二次電池４０又は土台治具３０に取り付けた加速度センサ１３１〜１３４から取得した加速度に基づいてフィードバック制御を行うことにより、加振台２０、土台治具３０、及び二次電池４０の応答特性による影響を低減しつつ、二次電池４０に目的の振動を印加することができる。入力が４点である場合、同数の加速度センサ１３１〜１３４を用いると好適である。つまり、加速度センサ１３１〜１３４で検出された加速度に基づいて可動面２１の動きが制御される。なお、これら加速度センサ１３１〜１３４は、二次電池４０が土台治具３０に締結される位置に設けられると好適である。

振動算出部１２１は、算出した方向別データに基づく移動量を回転速度等の指令値に変換し、信号出力部１２３から対応する加振台２０の対応する駆動装置２２，２３，２４に出力する。方向別データは、例えば、周波数と振幅とからなるデータであってもよいし、サンプル時間毎の速度情報であってもよいし、サンプル時間毎の位置情報であってもよい。

図２を参照して、土台治具３０について説明する。
土台治具３０は、矩形枠状の枠体としての枠部３１と、枠部３１の各角部から延出される脚部３２とを備えている。つまり土台治具３０は、枠部３１と４つの脚部３２とが一体に構成されている。

枠部３１は、板厚が１．５ｍｍ以上、かつ、５ｍｍ以下の鉄材からなる中空角材が組み合わされて構成されている。枠部３１は、長手方向に延びる角筒からなる２つの縦部材３０ａ，３０ｂに同じく長手方向に延びる角筒からなる２つの横部材３０ｃ，３０ｄが直交するように組み合わされることで矩形状に構成されている。枠部３１は、左右方向に並んで平行配置された縦部材３０ａ，３０ｂと、前後方向に並んで平行配置された横部材３０ｃ，３０ｄとが溶接されることで構成されている。枠部３１の剛性は、直交する角筒が溶接されることで確保されている。本実施形態の土台治具３０は、枠部３１の一辺の長さが７００ｍｍ以上、かつ、１５００ｍｍ以下の矩形状である。

枠部３１は、各縦部材３０ａ，３０ｂの長手方向の途中であって、横部材３０ｃ，３０ｄに挟まれる位置に、２つの縦部材３０ａ，３０ｂに掛け渡されるとともに、横部材３０ｃ，３０ｄに平行となるように前側の桟部材３６１とスペーサとしての後側の桟部材３６２とが固定されている。２つの桟部材３６１，３６２はそれぞれ、枠部３１の左右方向の幅と同じ長さを有し、左右方向の各端部の側面がそれぞれ縦部材３０ａ，３０ｂの側面に重ね合わされているとともに、その重ね合わされている部分が溶接されている。枠部３１と２つの桟部材３６１，３６２とから土台部が構成される。

前側の桟部材３６１は、金属製の角筒であって、角筒の長手方向の両端部がそれぞれ縦部材３０ａ，３０ｂに溶接されている。前側の桟部材３６１は、車両１００における二次電池４０の固定部材を再現している。二次電池４０の前方下側に設けられている締結部４２Ｌ，４２Ｒは、前側の桟部材３６１を介して枠部３１に固定させる。前側の桟部材３６１は、溶着された高さ調整部材３６ａ，３６ｂの上面に締結用ねじ孔が形成されている。二次電池４０の締結部４２Ｒ，４２Ｌは、締結用ねじ孔にボルトがねじ込まれることで高さ調整部材３６ａ，３６ｂに締結される。

後側の桟部材３６２は、左右方向を長手方向にする金属製の箱状の部材であって、箱の長手方向の両端部がそれぞれ縦部材３０ａ，３０ｂに溶接されている。また、後側の桟部材３６２は、箱の後方下部が横部材３０ｄに溶着されている。後側の桟部材３６２は、車両１００における二次電池４０の固定部材を再現している。二次電池４０の後方上側に設けられている締結部４３Ｌ，４３Ｃ，４３Ｒは、後側の桟部材３６２を介して枠部３１に固定させる部材である。後側の桟部材３６２の上面３７には、締結用ねじ孔が形成されている。二次電池４０の締結部４３Ｌ，４３Ｃ，４３Ｒは、締結用ねじ孔にボルトがねじ込まれることで上面３７に締結される。

二次電池４０が桟部材３６１，３６２に締結される締結部４２Ｌ，４２Ｒ，４３Ｌ，４３Ｒ、又は、それらの近傍に加速度センサ１３１〜１３４が設けられる。これにより、二次電池４０に入力される振動が加速度センサ１３１〜１３４によって好適に測定される。

よって、枠部３１は、２つの縦部材３０ａ，３０ｂと前後２つの横部材３０ｃ，３０ｄとで構成される矩形状に、さらに２つの桟部材３６１，３６２が接続されていることにより、その剛性がより高い状態に維持されている。

脚部３２は、金属製の角筒から構成されており、枠部３１の各角部又はその近傍の部分から枠部３１に離間する方向に延設されている。具体的には、脚部３２は、板厚が１．５ｍｍ以上、かつ、５ｍｍ以下の鉄材からなる中空角材から構成されている。縦部材３０ａ，３０ｂの前後に延長された部分がそれぞれ脚部３２とされている。すなわち、右側の縦部材３０ａの前側に延長された部分が右前の脚部３２（３２２）であり、後側に延長された部分が右後の脚部３２（３２４）である。また、左側の縦部材３０ｂの前側に延長された部分が左前の脚部３２（３２１）であり、後側に延長された部分が左後の脚部３２（３２３）である。そして、右前の脚部３２（３２２）は「右前」の加振台２０２に固定され、右後の脚部３２（３２４）は「右後」の加振台２０４に固定され、左前の脚部３２（３２１）は「左前」の加振台２０１に固定され、左後の脚部３２（３２３）は「左後」の加振台２０３に固定される。

脚部３２は、枠部３１に接続されている基端３２ａと、可動面２１に締結される先端３２ｂと、基端３２ａと先端３２ｂとの間において先端３２ｂを枠部３１から離間させるとともに、可動面２１に当接可能にさせる延長部３２ｃとを備えている。本実施形態では、土台治具３０の各脚部３２はそれぞれ、脚部３２の基端３２ａから先端３２ｂまでの長さが１５０ｍｍ以上、かつ、３００ｍｍ以下の長手部材である。

基端３２ａは、脚部３２が縦部材３０ａ，３０ｂに接続されている部分である。脚部３２は、先端３２ｂを可動面２１上の適切な位置に配置させるため、基端３２ａの位置、又はその近傍の位置で適切な角度に曲げられている。曲げられている角度は、縦部材３０ａ，３０ｂの間隔よりも前側の２つの先端３２ｂの間隔や後側の２つの先端３２ｂの間隔が広がる角度である。なお、可動面２１の適切な位置に先端３２ｂの配置が可能であるならば曲げられる角度は、０度であってもよいし、縦部材３０ａ，３０ｂの間隔よりも２つの先端３２ｂの間隔が狭くなる角度であってもよい。

本実施形態では、脚部３２は、縦部材３０ａ，３０ｂがそれぞれ前方向及び後方向に延長された部分であることから、枠部３１との間の接続強度が高く維持される。また、枠部３１に隣接する基端３２ａ及びその近傍はその剛性が高く維持される。

先端３２ｂは、可動面２１に締結可能に構成されている。先端３２ｂは、端部の周囲にフランジ３２ｆを有している。例えば、先端３２ｂは、フランジ３２ｆがボルト等で可動面２１に固定されてもよいし、フランジ３２ｆが可動面２１と、可動面２１に固定された固定具との間に挟み込まれてもよい。なお、先端３２ｂは、可動面２１が移動したとき、土台治具３０を変形させつつも、可動面２１の移動に追従できる強度で可動面２１に固定されている。

延長部３２ｃは、所定の長さを有し、先端３２ｂを基端３２ａから離間させている。延長部３２ｃは、その所定の長さにおいて、弾性変形が可能である。枠部３１が桟付きの枠体であることに対し、延長部３２ｃは、１本の角筒から構成されているものであるため、土台治具３０中において剛性が相対的に低い。よって、土台治具３０は、ねじれの力が加わると、まず、ねじれの力に応じて延長部３２ｃが弾性変形する一方、延長部３２ｃよりも剛性の高く維持された枠部３１の変形が抑制される。なお、延長部３２ｃは、所定の長さを長くすることで、枠部３１に対する剛性の相対的な低下量を増やしたり、逆に短くして、枠部３１に対する剛性の相対的な低下量を減らしたりすることができる。つまり、延長部３２ｃに設定する剛性を、所定の長さの変更で調整することができる。

延長部３２ｃは、基端３２ａから水平方向に延びる部分３２ｄと、延びる部分３２ｄの先端側から可動面２１の方向に突出し、先端３２ｂが設けられる立ち上げ部３２ｅとを備える。立ち上げ部３２ｅは、水平方向に延びる部分３２ｄに対して、可動面２１の方向に向かって略直交する鉛直方向に突出するように設けられている。

つまり、延長部３２ｃは、加振台２０の段差に起因して土台治具３０に生じるねじれを水平方向に延びる部分３２ｄと立ち上げ部３２ｅとの変形によって吸収して枠部３１の変形を抑制させる。例えば、水平方向に延びる部分３２ｄは、基端３２ａから離れる部分が水平方向に対して上下方向や左右方向に移動するように変形することで上下方向に生じる段差、段差に起因して左右方向の距離が長くなることに対応して弾性変形する。また、立ち上げ部３２ｅは、可動面２１から離れる部分が鉛直方向に対して前後方向及び左右方向に傾くことで各脚部３２の水平方向に生じる間隔の変化を吸収したり、水平方向に延びる部分３２ｄの曲がりに追従したりする。

こうした土台治具３０は、複数の脚部３２と、その間に配置された枠部３１とが、全ての脚部３２が加振台２０に当接している状態となるようなかたちで力が加えられ、このときの脚部３２と、枠部３１を含む土台部のねじれの大きさが剛性として比較される。つまり、ねじれが大きければ剛性が低く、ねじれが小さければ剛性が高いと判定される。ここで、土台治具３０の土台部の剛性は、例えば、土台治具３０における隣り合う２つの脚部３２に挟まれた間に存在し、土台治具３０として剛性を生じさせる全ての部材、具体的には、縦部材３０ａ、縦部材３０ｂ、横部材３０ｃ、及び横部材３０ｄ＋桟部材３６２の剛性である。例えば、縦部材３０ａ、縦部材３０ｂ、横部材３０ｃ、及び横部材３０ｄ＋桟部材３６２のいずれもが、脚部３２よりもねじれが小さければ、土台部は脚部３２より剛性が高いといえる。

図３及び図４を参照して、加振装置１０が二次電池４０に加える振動試験用の振動について説明する。
図３に示すように、走行する車両１００は、路面ＧＬ（図４参照）に接触する４つの車輪１１０を入力点として、これら４つの車輪１１０を介して入力される路面ＧＬ（図４参照）からの振動が車体の床面１２０に印加される。よって、４基の加振台２０を備える加振装置１０は、走行する車両１００と同様の振動を発生させることに適している。

例えば、走行する車両１００には、車体の前部１０１が車体の後部１０２よりも相対的に上になったり下になったりする前後の揺動に基づいて上下方向への振動が印加される。また、走行する車両１００には、車体の左側が車体の右側よりも相対的に上になったり下になったりする左右の揺動に基づいて上下方向への振動が印加される。こうした振動が、車両１００の床面１２０に締結された二次電池４０にも印加される。よって、二次電池４０の振動試験に際し、加振装置１０は、振動データ１２５として前述した振動と同様の振動が設定され、設定された振動データ１２５に基づいて加振台２０の振動を制御することで二次電池４０に振動を印加させる。

図４を参照して、加振装置１０に設定される振動データ１２５について説明する。加振装置１０の振動データ１２５は、路面ＧＬを走行する車両１００において、車両１００の車輪１１０から入力されて床面１２０から二次電池４０に印加される加速度に基づいて生成されたデータである。路面ＧＬとして、細かい凹凸の多い路面を対象としている。細かい凹凸の多い路面ＧＬの例としては、石畳の路面、非舗装道路の路面、舗装が劣化した道路の路面等が挙げられる。なお、車両１００の車輪１１０と床面１２０との間、床面１２０と二次電池４０との間には、機械的なばね特性があるが、細かい凹凸のある路面ＧＬから二次電池４０には、図４のグラフＬ１に示すように、周波数０Ｈｚ以上、かつ、２０Ｈｚ以下の周波数範囲に入力加速度の高い振動が伝達される。すなわち、二次電池４０の振動試験用の振動としては、周波数２０Ｈｚ以下の入力加速度の高い振動が好ましい。よって、振動データ１２５は、グラフＬ１に示すような振動を二次電池４０に与えることができるデータが設定される。また、車両１００の振動は、周波数が低いほど振幅が大きいために入力加速度が高くなる傾向にある。また、振幅が大きいことにより、複数の加振台２０において隣接する加振台２０間の高低差が大きくなって、二次電池４０の傾きも大きくなる傾向にある。例えば、振幅の最大値は２０ｍｍ程度であって、二次電池４０の傾きとしては最大で１度程度となるようにされている。

つまり、土台治具３０は、枠部３１のねじれは小さく抑えられる構成であることが好ましい。この点、本実施形態の土台治具３０は、周波数０Ｈｚ以上、かつ、２０Ｈｚ以下の振動を伝達させつつ、ねじれの発生が抑えられる構成とすることができた。少なくとも、土台治具３０は、枠部３１と、脚部３２との条件が以下のような場合、上述の好ましい構成となる。すなわち、条件の一例は、枠部３１の一辺の長さが７００ｍｍ以上、かつ、１５００ｍｍ以下の矩形状であり、脚部３２の基端３２ａから先端３２ｂまでの長さが１５０ｍｍ以上、かつ、３００ｍｍ以下であって、枠部３１及び脚部３２は板厚が１．５ｍｍ以上、かつ、５ｍｍ以下の鉄材からなる中空角材から構成されることである。

（作用）
図５及び図６を参照して、加振台２０から振動が加えられたときの土台治具３０の動作について説明する。

図５は、振動していないことから同じ高さに維持されている加振台２０の可動面２１を示している。図６は、振動によって高さが相違する加振台２０の可動面２１を示している。なお、加振台２０は４つであるが、説明の便宜上、右側面から見たときの２つの加振台２０（可動面２１）を例にして説明する。

図５に示すように、右前の加振台２０２と右後の加振台２０４との各可動面２１が同じ高さにあるとき、土台治具３０の右前の脚部３２２と右後の脚部３２４とは、弾性変形することなく対応する可動面２１に当接する。また、土台治具３０の各脚部３２は、各加振台２０の可動面２１が同一平面に含まれる状態であるとき、対応する可動面２１に締結される。このとき、各脚部３２は無負荷状態である。いわゆる無負荷状態であれば、土台治具３０の各脚部３２は、同一平面に配置されるように枠部３１に取り付けられている。また、各脚部３２が無負荷であるため、枠部３１にねじれが発生することはなく、枠部３１に締結部４２Ｌ，４２Ｒ，４３Ｌ，４３Ｃ，４３Ｒの締結された二次電池４０にあっても歪みが生ることもない。

図６は、加振台２０に取り付けられた土台治具３０及び二次電池４０を加振台２０で振動させたときの一状態を示す。
加振台２０は３軸振動装置であるため、可動面２１は水平方向に対する姿勢を維持したまま前後方向、左右方向及び上下方向に移動する。このとき、土台治具３０は、２つの可動面２１の脚部３２が固定されている部分の間の距離が変化することから、この距離の変化を吸収するため、脚部３２において基端３２ａと先端３２ｂとの間にあって、枠部３１よりも剛性が低く設定されている延長部３２ｃに弾性変形が生じる。例えば、前後方向や左右方向への移動で２つの加振台２０の間隔が変化すると、２つの立ち上げ部３２ｅの相対角度が変化したり、曲がったりして間隔の変化が吸収される。また、加振台２０に上下方向の段差が生じると、当該段差によるねじれは、可動面２１の間隔の変化は立ち上げ部３２ｅの曲がり等で吸収されるとともに、上下方向に生じる張力で、立ち上げ部３２ｅ及び水平に延びる部分３２ｄが張力のかかる方向に曲がる等で吸収される。一方、こうした脚部３２の変形によって枠部３１のねじれが最小限に抑制される。

例えば、図６に示すように、右前の加振台２０２に対して右後の加振台２０４が相対的に低くなったとき、枠部３１は、右前の加振台２０２側が右後の加振台２０４側よりも高くなるように傾斜する。一方、可動面２１に締結されている右前の脚部３２２の先端３２ｂと、右後の脚部３２４の先端３２ｂとは、締結されている可動面２１に対する相対位置が維持される。このため、土台治具３０は、水平が維持された右前の脚部３２２の先端３２ｂと右後の脚部３２４の先端３２ｂとに対して枠部３１が傾く。よって、水平方向に対して、一定の長さが維持される右前の脚部３２２の先端３２ｂと右後の脚部３２４の先端３２ｂとの間隔に対して、枠部３１の長さの水平方向の成分が短くなるため２つの脚部３２２，３２４の間には張力が生じる。そして、この生じた張力は、枠部３１よりも剛性が低く設定されている脚部３２の弾性変形によって吸収されることになる。また、上下方向に対して、同一位置にあった右前の脚部３２２の先端３２ｂと右後の脚部３２４の先端３２ｂとの間に段差が生じて、それら２つの先端３２ｂの間の上下方向に間隔が生じて距離が長くなるため張力が生じる。そして、この生じた張力は、枠部３１よりも剛性が低く設定されている脚部３２の弾性変形によって吸収される。

このように、加振台２０が振動したとしても枠部３１のねじれが最小限に抑えられることから、枠部３１に締結部４２Ｌ，４２Ｒ，４３Ｌ，４３Ｃ，４３Ｒが締結された二次電池４０にあっても、土台治具３０のねじれに起因する歪みの発生が抑制される。また、歪みの発生が抑制される一方で、脚部３２は可動面２１と略同速度、略同加速度で移動可能であること、及び、脚部３２の弾性変形の量もそれ程大きくないことから、土台治具３０は、加振台２０から印加される試験用の振動を二次電池４０に適切に伝達させることができる。

図７には、剛性の低い脚部３２を有していない土台治具１３０の例について説明する。
図７を参照して、土台治具１３０は、例えば、金属板から構成され、全体的に同様な剛性を有する。土台治具１３０は、二次電池４０を載置する載置部３１０の前後に加振台２０に固定される固定部３２０，３４０を有している。土台治具１３０は、全体的に同様な剛性を有することから、加振台２０で補強される固定部３２０，３４０は変形しづらく、補強されていない載置部３１０は変形しやすい。よって、こうした土台治具１３０は、右前の加振台２０２に対して右後の加振台２０４の高さが相対的に低いとき、この段差（高低差）に対応すべく、固定部３２０，３４０よりも変形しやすい載置部３１０がねじれて弾性変形するようになる。載置部３１０は、加振対象である二次電池４０が締結されることから、載置部３１０に生じる変形は二次電池４０に対して印加されて、二次電池４０に歪みを生じさせる。つまり、二次電池４０は、加振台２０によって加振されるのみならず、土台治具１３０の変形に起因する大きな歪みも印加される。このため、この土台治具１３０を利用した振動試験では、二次電池４０には試験用の振動以外の機械的な歪みが印加され、この歪みが振動試験に影響を及ぼすことが懸念される。

図８を参照して、土台治具３０から二次電池４０に印加される歪みについて説明する。同図８の各グラフは、二次電池４０の長手方向の長さが７００ｍｍであり、傾きの最大値は１度であり、隣接する加振台２０の高低差は１０ｍｍ以下であるとした場合の一例を示している。図８は、二次電池４０に印加される歪みを示すものであって、グラフＬ５１は車載された二次電池４０に印加される歪み、グラフＬ５２は本実施形態の土台治具３０に取り付けられた二次電池４０に印加される歪み、グラフＬ５３は従来の土台治具１３０に取り付けられた二次電池４０に印加される歪みの大きさを示す。例えば、車載された二次電池４０は車両１００の床面１２０とともに振動するので、振動以外の歪みの発生は小さい。一方、従来の土台治具１３０は、振幅の大きい低周波数において大きくねじれる載置部３１０に載置される二次電池４０には大きな歪みが印加される。これに対し、本実施形態の土台治具３０は、振幅の大きい低周波数において脚部３２が大きく弾性変形する一方で、枠部３１のねじれは小さく抑えられるため、枠部３１に締結される二次電池４０に印加される歪みはその大きさが抑制されるようになる。

以上説明したように、本実施形態の加振装置及び車両振動再現装置によれば、以下に記載するような効果が得られるようになる。
（１）複数の加振台２０の可動面２１に段差が生じたとしても、土台治具３０では枠部３１よりも剛性の低い脚部３２が弾性変形する。これにより枠部３１に可動面２１の段差に起因するねじれが発生することが抑制される。よって、枠部３１に締結された二次電池４０であっても、加振台２０からの振動が伝達される一方、加振台２０の可動面２１の段差に起因するねじれの印加が抑制されるようになる。

また、土台治具３０は枠部３１に脚部３２が延設されていることから適度な剛性を維持しており、車載時に発生する振動等の振動試験に適した周波数の振動を適切に伝達させることができるようにもなる。

よって、複数の加振台で発生させる振動試験用の振動を二次電池４０に適切に与えることができるようになる。
（２）枠部３１と脚部３２とが一体に構成されていることにより取り扱いが容易である。また、枠部３１と脚部３２とが金属等の同一材料より構成されていれば製造が容易である。例えば、土台治具３０が金属であれば、曲げ加工や溶接加工により土台治具３０を製造することができる。なお、同一材料であっても、材料の太さ、長さ、構造によって脚部の剛性を相対的に低くすることは可能である。

（３）枠部３１に２つの桟部材３６１，３６２を設けることで枠部３１の剛性を高めることができる。よって、枠部３１を含む土台部の剛性を脚部３２に対して相対的に高めることができる。

（４）剛性が高められた枠部３１の桟部材３６１，３６２に二次電池４０が締結されることで、加振台２０の可動面２１の段差に起因する歪みが二次電池４０に印加されるおそれを低減することができる。

（５）桟部材３６１，３６２を介して二次電池４０を車両１００における締結状態と同様の状態で加振装置１０に固定することができる。
（６）二次電池４０は加振装置１０から２０Ｈｚ以下の振動が付与されるが、２０Ｈｚ以下の振動によって特に大きく生じるねじれの発生が抑制される。例えば、周波数が０Ｈｚ以上、かつ、２０Ｈｚ以下の振動は、不規則な凹凸を有する路面ＧＬから入力される周波数であるため、この周波数範囲の振動が伝達されつつ、ねじれの発生が抑えられることにより車両振動の再現性が高まる。こうした周波数範囲は、例えば、石畳の路面などで発生し、二次電池への影響を評価する必要性が高い。

（７）土台治具３０の振動伝達特性によって振動が変化することによる影響を低減させつつ、二次電池４０に目的の振動を印加することができる。
（その他の実施形態）
なお、上記実施形態は以下の形態にて実施することもできる。

・上記実施形態では、延長部３２ｃにおいて立ち上げ部３２ｅと水平方向に延びる部分３２ｄとが略直交する場合について例示したが、これに限らず、枠部を加振台に固定できるのであれば、立ち上げ部と水平方向に延びる部分とが略直角以外の角度であってもよいし、延長部が円弧状であってもよい。

・上記実施形態では、延長部３２ｃに設定する剛性を所定の長さの変更で調整できる場合について例示したが、これに限らず、延長部に設定する剛性を、延長部の構造や、延長部の材料によって設定するようにしてもよい。例えば、延長部の筒径を大きくしたり、筒の肉厚を厚くして剛性を高めてもよいし、逆に筒径を小さくしたり、筒の肉厚を薄くして剛性を低めてもよい。

・上記実施形態では、前側の桟部材３６１が角筒であり、後側の桟部材３６２が箱状である場合について例示した。しかしこれに限らず、二次電池を車載されている姿勢で固定できるのであれば、前側及び後側の桟部材がともに箱状であってもよいし、前側及び後側の桟部材がともに角筒であってもよいし、前側の桟部材が箱状かつ後側の桟部材が角筒であってもよい。また、二次電池を車載されている姿勢で固定させることができるのであれば、前側の桟部材や後側の桟部材が、角筒や箱状以外の形状であってもよい。

・上記実施形態では、土台治具３０の枠部３１の桟部材３６１，３６２に二次電池４０が締結される場合について例示した。しかしこれに限らず、二次電池の締結される部分に脚部よりも高い剛性を維持することのできる構造であれば、二次電池の締結される部分が、板状でもよいし、桟に板が組み合わされた形状であってもよい。

・上記実施形態では、脚部３２は、枠部３１の縦部材３０ａ，３０ｂが延長されている部分である場合について例示したが、これに限らず、脚部は、枠部とは別の部材であって、枠部に対して溶着等などにより組み合わされたものであってもよい。

・上記実施形態では、土台治具３０において枠部３１と脚部３２とが一体に構成されている場合について例示したが、これに限らず、土台治具に剛性を適切に設定することが可能であれば、土台部と脚部とが別部品から構成されていてもよい。例えば、土台部と脚部とは土台部に脚部が嵌め込まれたり、ねじ止めされたりすることで組み合わされてもよい。

土台部と脚部とが別部品で構成されることにより、土台部と脚部とに設定する剛性を相違させることが容易になる。例えば、土台部を金属とし、脚部を樹脂とすることで、土台部に対して脚部の剛性を相対的に低く設定することができる。

・上記実施形態では、枠部３１は角筒が溶接により組み合わされて構成される場合について例示したが、これに限らず、２つの角筒が高い剛性を有して接続されるのであれば、ねじ止めによる接続や、連結部材を介した接続等であってもよい。

・上記実施形態では、枠部３１が角筒で構成されている場合について例示したが、これに限らず、枠部に適切な剛性を確保することができるのであれば、枠部が円筒や角柱、円柱、板状の部材やこれらの組み合わせで構成されていてもよい。また、部材を変更することで周波数が０Ｈｚ以上、かつ、２０Ｈｚ以下の振動の伝達率が高い特性を有するようにもできる。また、周波数が３０Ｈｚ以上、かつ、４０Ｈｚ以下である振動の伝達率を低下させるようにすることもできる。

・上記実施形態では、加振部１１が４基の加振台２０を備える場合について例示したが、これに限らず、二次電池の試験に必要な振動が加えられるのであれば、加振台は２基又は３基、又は５基以上であってもよい。加振台の数が少なければ協調制御が容易である一方、加振台の数が多ければ車両振動等の再現性が高められる。

・上記実施形態では、加振台２０が３軸である場合について例示したが、これに限らず、振動試験に必要な振動を発生させることかできるのであれば、加振台が１軸や２軸、又は４軸以上であってもよい。可動面を傾けることができる６軸の加振台であったとしても、土台治具を用いることで二次電池に歪みが生じることが抑制されることが期待される。

・上記実施形態では、加振装置１０は、車載された二次電池４０に印加される振動を再現して二次電池４０に印加する場合について例示した。しかしこれに限らず、加振装置は、二次電池の振動試験に必要とされる振動であれば、車載時の振動とは相違する振動を再現して二次電池に印加してもよい。すなわち、振動データが車載時の振動とは相違する振動のデータであってもよい。これにより、加振装置の適用範囲の拡大が図られるようになる。

・上記実施形態では、電池モジュールはリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池である場合について例示したが、これに限らず、その他の二次電池であってもよい。
・上記実施形態では、二次電池４０が電気自動車もしくはハイブリッド自動車に搭載される場合について例示したが、これに限らず、二次電池は、ガソリン自動車やディーゼル自動車等の車両に搭載されてもよい。また二次電池は、移動体や固定設置の電源として用いられてもよい。例えば、電源の適用先としては、鉄道、船舶、航空機やロボット等の移動体や、情報処理装置等の電気製品等が挙げられる。

１０…加振装置、１１…加振部、１２…制御装置、２０…加振台、２１…可動面、２２…前後駆動装置、２３…左右駆動装置、２４…上下駆動装置、３０…土台治具、３０ａ，３０ｂ…縦部材、３０ｃ，３０ｄ…横部材、３１…枠部、３２…脚部、３２ａ…基端、３２ｂ…先端、３２ｃ…延長部、３２ｄ…部分、３２ｅ…立ち上げ部、３２ｆ…フランジ、３６ａ，３６ｂ…高さ調整部材、３７…上面、４０…二次電池、４１…外部筐体、４２Ｌ，４２Ｒ，４３Ｃ，４３Ｌ，４３Ｒ…締結部、１００…車両、１０１…前部、１０２…後部、１１０…車輪、１２０…床面、１２１…振動算出部、１２２…加速度取得部、１２３…信号出力部、１２４…振動データ保持部、１２５…振動データ、１３０…土台治具、１３１，１３２，１３３，１３４…加速度センサ、１４１，１４２，１４３，１４４…信号線、２０１，２０２，２０３，２０４…加振台、３１０…載置部、３２０…固定部、３２１，３２２，３２３，３２４…脚部、３４０…固定部、３６１，３６２…桟部材、ＧＬ…路面。

Claims (9)

1. 複数の加振台と、
   前記複数の加振台のそれぞれに設けられた可動面と、
   前記複数の可動面に掛け渡されるとともに、二次電池が締結される土台治具と、
   前記加振台の可動面の動きを制御する制御部とを備え、
   前記土台治具は、前記二次電池が締結される土台部と、前記複数の可動面のそれぞれに対して前記土台部から前記可動面に当接するように延設された脚部とを有し、
   前記脚部は、前記土台部に接続された基端から離れた側の端部である先端が当接する前記可動面に固定され、
   前記脚部の前記先端と前記基端との間の部分の剛性は、前記脚部に挟まれた前記土台部の剛性よりも低く設定されている
   加振装置。
2. 前記土台治具は、前記土台部と前記脚部とが一体に構成されている
   請求項１に記載の加振装置。
3. 前記土台治具は、前記土台部と前記脚部とが別部品から構成されている
   請求項１に記載の加振装置。
4. 前記土台部は、枠体と前記枠体に設けられた桟部材とから構成される
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の加振装置。
5. 前記桟部材には、前記二次電池が締結される
   請求項４に記載の加振装置。
6. 前記土台部は、前記二次電池の車体への締結部の少なくとも１つと締結するスペーサを備えている
   請求項４又は５に記載の加振装置。
7. 前記二次電池に周波数が２０Ｈｚ以下の振動を付与する
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の加振装置。
8. 前記二次電池の締結部には加速度センサが設置され、
   前記制御部は、前記加速度センサで検出された加速度に基づいて前記可動面の動きを制御する
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の加振装置。
9. 複数の加振台と、
   前記複数の加振台のそれぞれに設けられた可動面と、
   前記複数の可動面に掛け渡されるとともに、二次電池が締結される土台治具と、
   前記加振台の可動面の動きを前記二次電池に車両の振動に対応する振動が印加されるように制御する制御部とを備え、
   前記土台治具は、前記二次電池が締結される土台部と、前記複数の可動面のそれぞれに対して前記土台部から前記可動面に当接するように延設された脚部とを有し、
   前記脚部は、前記土台部に接続された基端から離れた側の端部である先端が当接する前記可動面に固定され、
   前記脚部の前記先端と前記基端との間の部分の剛性は、前記脚部に挟まれた前記土台部の剛性よりも低く設定されている
   車両振動再現装置。

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