JP2020015332A

JP2020015332A - バッテリ保護装置

Info

Publication number: JP2020015332A
Application number: JP2018137665A
Authority: JP
Inventors: 将太鐘ヶ江; Shota Kanegae; 和也山根; Kazuya Yamane; 透山下; Toru Yamashita
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2018-07-23
Filing date: 2018-07-23
Publication date: 2020-01-30
Anticipated expiration: 2038-07-23
Also published as: JP7177615B2

Abstract

【課題】車両に対する衝突などにおいて、バッテリを十分に保護しつつ、車両の姿勢を安定して保つことができるバッテリ保護装置を提供する。【解決手段】車載カメラ９０が外部状況を検出し、ＥＣＵ１００が障害物Ｘ１の車両突位置に基づいて、移動させるバッテリ１０を決定し、移動が必要なバッテリ１０のみを移動させるので、車両１に対する衝突に対して、バッテリ１０を十分に保護しつつ、バッテリ１０の移動を最小限にとどめることができ、車両１の姿勢を安定して保つことができる。【選択図】図４

Description

本発明は、バッテリ保護装置に関する。

自動車などの車両では、電気を使用するため、バッテリが設けられている。また、電気自動車やハイブリッド車両等においては、多くの電気を使用するため、多数のバッテリを備えている。
ここで、このような車両において、車両に対する衝突に対して、バッテリを破損から守るだけでなく、バッテリの損傷による火災の発生の虞があるため、バッテリの保護機能が求められる。そこで、例えば、衝突時にバッテリを移動させるバッテリ保持構造が提案されている。このバッテリ保持構造は、車両の前後方向に複数のバッテリを並べ、衝突によりバッテリに所定値以上の荷重が作用すると、バッテリがクランプから外れ車両前方へ移動するようにしている（特許文献１参照）。

特開平０７−２４６８４３号公報

しかしながら、バッテリの重量は重いものであるので、上記のようなバッテリ保護構造では、全てのバッテリが最大限の移動量を移動してしまうため、バッテリ移動に伴い車両の重心が大きく変化してしまい、車両の姿勢が不安定になってしまうという問題がある。

本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、衝突などにおいてバッテリを十分に保護しつつ、車両の姿勢を安定して保つことができるバッテリ保護装置を提供することを課題とする。

本発明に係るバッテリ保護装置は、それぞれ間隔を空けて設置された複数のバッテリと、車両に対する衝突の状況を判定する衝突状況判定部と、前記衝突状況判定部が判定した衝突の状況に応じて、所定の前記バッテリを移動させるバッテリ移動手段と、を備えたことを特徴とする。

また、前記衝突状況判定部は、車両に対する衝突位置を判定し、前記バッテリ移動手段は、前記衝突状況判定部に判定された前記衝突位置に対応する位置に設置された前記バッテリのみを移動させる、ようにしてもよい。

さらに、前記衝突状況判定部は、車両に対する衝突の大きさを判定し、前記バッテリ移動手段は、前記衝突状況判定部に判定された前記衝突の大きさに応じて前記バッテリを移動させる、ようにしてもよい。

本発明によれば、バッテリを十分に保護しつつ、車両の姿勢を安定して保つことができるバッテリ保護装置を提供することができる。

本発明の実施の形態におけるバッテリ保護装置を備えた車両の一例を示す概略構成図である。本発明の実施の形態におけるバッテリ収納室の平面図である。本発明の実施の形態におけるバッテリ収納室の側面図および正面図である。側面前方に衝突物が衝突した際のバッテリの退避状況を示すバッテリ収納室の平面図である。所定位置のコイルばねを外した場合のバッテリの退避状況を示すバッテリ収納室の平面図である。斜突の際のバッテリの退避状況を示すバッテリ収納室の平面図である。斜突の際に所定位置のコイルばねを外した場合のバッテリの退避状況を示すバッテリ収納室の平面図である。他の実施の形態のストッパを説明するためのバッテリ収納室の側面図および正面図である。レール上にバッテリを配置したバッテリ収納室の平面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

（車両の構成）
まず、本発明の実施の形態におけるバッテリ保護装置を備えた車両の構成について、説明する。なお、図１は、本発明の実施の形態におけるバッテリ保護装置を備えた車両の一例を示す概略構成図である。また、図２は、バッテリ収納室の平面図である。また、図３は、バッテリ収納室の側面図および正面図である。

図１に示すように、車両１には、車室２と床下空間を区切るフロアパネル３が設けられ、車両１の下部には、アンダフロア４が設けられている。フロアパネル３とアンダフロア４との間の床下空間には、バッテリ収納室５が設けられている。

図２に示すように、バッテリ収納室５には、縦横「４個」ずつ、１６個のバッテリ１０が、それぞれ間隔を空けて設けられている。また、図３に示すように、バッテリ１０には、それぞれストッパ１１が設けられている。そして、バッテリ１０は、通常時には、このストッパ１１によって移動が抑制されている。

また、バッテリ１０は、前後左右の隣り合うバッテリ１０と、弾性体、例えば、コイルばね１２によって接続されている。そして、このコイルばね１２によって、隣り合うバッテリ１０同士には、引きつけあう力が働いている。ただし、上記のように、通常時、バッテリ１０は、ストッパ１１によって移動が抑制されているため、移動することなく、バッテリ１０同士の距離は保たれている。
なお、バッテリ１０間を接続する弾性体は、コイルばね１２に限らず、他のばねや、ゴムなどであってもよい。

ストッパ１１は、各バッテリ１０に対してそれぞれ設けられている。ストッパ１１は、各バッテリ１０の規定位置、すなわち、各バッテリ１０の通常時の位置の下部から突出して、各バッテリ１０の保持孔１０ａに挿入されている。したがって、各バッテリ１０は、対応するストッパ１１によって、移動が抑制されている。

また、ストッパ１１は、上下動が可能となっており、ＥＣＵ１００により、動作が制御されるようになっている。具体的には、ストッパ１１は、初期位置が突出状態（固定位置）となっており、ＥＣＵ１００により動作（解除）されると、先端部がアンダフロア４の上面よりも下となる位置（解除位置）まで下降するようになっている。このように、ストッパ１１が下降（解除）されると、バッテリ１０は、前後左右に移動可能となる。

さらに、車両１には、車載カメラ９０と、ＥＣＵ１００と、が設けられている。
車載カメラ９０は、車両１の前方、側方、あるいは、後方を含めた検知方向を撮像するものである。そして、車載カメラ９０は、撮像し、取得した画像データを、ＥＣＵ１００に出力して、ＥＣＵ１００に衝突予測や衝突予測位置を算出させる。すなわち、車載カメラ９０は、車両１の外部の状況を検出するものである。

また、車載カメラ９０は、複数のカメラを有していることが望ましい。複数のカメラが取得した画像データをＥＣＵ１００に出力することにより、ＥＣＵ１００は、障害物や移動体との距離や相対速度を正確に算出することができる。なお、車載カメラ９０は、例えば、赤外線カメラ、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ、ＭＯＳカメラ等である。

また、車載カメラ９０の代わりに、レーダを用いてもよい。レーダは、レーザ光やミリ波等の発信信号を検知方向に向けて発信し、この発信信号が外部の物体（検知対象物）によって反射されることで生じた反射信号を受信し、所定の検知エリア内の状況を検出する。レーダは、この検知情報をＥＣＵ１００に出力することにより、車載カメラ９０と同様に、ＥＣＵ１００によって、衝突予測や衝突予測位置を算出させることができる。

ＥＣＵ１００は、車両１全体を制御するためものである。また、ＥＣＵ１００は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵにより実行される制御プログラム、データテーブル、各コマンドやデータ等の記憶を行うＲＯＭ（Read Only Memory）、一時的にデータを記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、書き換え可能な不揮発性のメモリからなるＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）および入出力インターフェース回路を備え、車両１の制御を統括するようになっている。

また、ＥＣＵ１００は、車載カメラ９０から車両１の外部の情報を入力し、外部状況を把握、判定するものである。具体的には、ＥＣＵ１００は、車載カメラ９０から入力した画像データに基づいて、車両１に対する衝突予測判定を行う。また、ＥＣＵ１００は、車両１に対する衝突予測を検出した場合、衝突予測位置を算出する。さらに、ＥＣＵ１００は、車両１に対する衝突予測を検出した場合、衝突の大きさを算出する。

ＥＣＵ１００は、衝突予測位置を算出すると、この衝突予測位置と衝突の大きさから、衝突物の進入範囲を算出する。次に、ＥＣＵ１００は、衝突物の進入範囲から、衝突により損傷の虞のあるバッテリ１０を特定し、移動対象のバッテリ１０を決定する。次いで、ＥＣＵ１００は、移動対象となったバッテリ１０に対応するストッパ１１を特定する。そして、ＥＣＵ１００は、特定したストッパ１１に対して、解除指示を出力する。

（衝突物と衝突する際の安全装置の動作）
次に、車両１が衝突物と衝突する際の安全装置の動作について、説明する。
まず、車両１の側面の前方に衝突物が衝突する場合について、説明する。
なお、図４は、車両１の側面前方に衝突物が衝突した際のバッテリ１０の退避状況を示すバッテリ収納室５の平面図である。

ＥＣＵ１００は、車載カメラ９０から車両１の外部の情報を入力し、車両１に対する衝突予測判定を行う。ＥＣＵ１００は、車両１に対する衝突予測を検出すると、衝突予測位置を算出するとともに、衝突の大きさを算出する。

次いで、ＥＣＵ１００は、衝突予測位置と衝突の大きさから、衝突物の進入範囲を算出し、移動対象のバッテリ１０を決定する。なお、このとき、移動対象となるバッテリ１０は、衝突物の進入範囲にあるバッテリ１０に限らず、進入範囲にあるバッテリ１０を移動させるために必要なバッテリ１０も対象となる。
ここでは、側面前方への衝突で、最前列の左側から３列目までの３つバッテリ１０が移動対象となったとする。

次いで、ＥＣＵ１００は、対象となったバッテリ１０に対応するストッパ１１を特定する。そして、ＥＣＵ１００は、特定したストッパ１１に対して、解除指示を出力する。
特定されたストッパ１１は、ＥＣＵ１００から解除指示信号が入力されることにより、下降動作が行われる。したがって、特定されたストッパ１１は、先端部がアンダフロア４の上面よりも下まで下降する。これにより、特定されたバッテリ１０は、ストッパ１１が解除され、前後左右に移動可能となる。

ここで、バッテリ１０は、前後左右をコイルばね１２で結ばれている。したがって、ストッパ１１が解除され、移動可能となったバッテリ１０は、隣のバッテリ１０によって引きつけられ、移動することとなる。
すなわち、図４に示すように、最前列の左側から３列目までの３つバッテリ１０が、右側に移動して、衝突物Ｘ１による進入位置から退避される。また、１６個のバッテリ１０のうち、３つのバッテリ１０しか移動させていないので、車両１の重心位置が大きく動くこともない。したがって、バッテリ１０を十分に保護しつつ、車両１の姿勢を安定して保つことができる。

なお、バッテリ１０に設けられているコイルばね１２について、所定の方向のコイルばね１２を取り外すようにしてもよい。例えば、バッテリ１０に設けられているコイルばね１２の取り付け箇所を、所定の信号を入力することにより取り外しが可能としておく。そして、ＥＣＵ１００が、特定したストッパ１１に対して解除指示を出力するのと同様に、特定したバッテリ１０の所定方向のコイルばね１２について、取り外し信号を出力するようにすればよい。また、特定したストッパ１１に対する解除指示を利用して、特定したバッテリ１０の所定方向のコイルばね１２の取り外し信号を出力するようにしてもよい。

このように、所定方向のコイルばね１２をバッテリ１０から取り外すことにより、図５に示すように、より少ない数のバッテリ１０の移動で、バッテリ１０の保護、および、車両１の姿勢を安定して保つことができる。
図５においては、２つのバッテリ１０の移動で、上記と同様の衝突物Ｘ１による進入位置からの退避を実現している。

（衝突物と斜突する際の安全装置の動作）
次に、車両１の前方斜め前から衝突物と衝突（斜突）する場合について、説明する。
なお、図６は、車両１の前方斜め前から衝突物が衝突した際のバッテリ１０の退避状況を示すバッテリ収納室５の平面図である。

次いで、ＥＣＵ１００は、衝突予測位置と衝突の大きさから、衝突物の進入範囲を算出し、移動対象のバッテリ１０を決定する。ここでは、左前方からの斜突で、最前列の左側から２列目までと前方から２列目の左側から２列目までとの４つバッテリ１０が移動対象となったとする。

次いで、ＥＣＵ１００は、対象となったバッテリ１０に対応するストッパ１１を特定し、解除指示を出力する。これにより、特定されたストッパ１１が下降（解除）され、特定されたバッテリ１０は、前後左右に移動可能となる。

この結果、図６に示すように、最前列と２列目の左側から２列目までの４つのバッテリ１０が、右後方に移動して、衝突物Ｘ２による進入位置から退避される。また、１６個のバッテリ１０のうち、４つのバッテリ１０しか移動させていないので、車両１の重心位置が大きく動くこともなく、バッテリ１０を十分に保護しつつ、車両１の姿勢を安定して保つことができる。

また、この場合においても、所定のコイルばね１２を取り外すようにすることにより、図７に示すように、よりバッテリ１０の移動範囲を大きくすることができ、保護機能を向上させることができる。

（ストッパの別の形態）
次に、ストッパの他の形態について、説明する。
図８は、ストッパの他の実施形態を示す図である。また、図８（ａ）は、バッテリ収納室５の内部を示す側面図であり、図８（ｂ）は、バッテリ収納室５の内部を示す正面図である。

図８に示すように、本実施の形態のストッパ１１ａ〜１１ｄは、バッテリ１０の前後左右の四方に設けられている。すなわち、バッテリ１０の前にストッパ１１ａ、バッテリ１０の後にストッパ１１ｂ、バッテリ１０の左にストッパ１１ｃ、バッテリ１０の右にストッパ１１ｄがそれぞれ設けられている。このように、バッテリ１０のまわりにストッパ１１ａ〜１１ｄを設けることにより、バッテリ１０の下部に、保持孔１０ａを設けなくてよく、既存のバッテリ１０をそのまま使用することができる。

また、このようにバッテリ１０のまわりにストッパ１１ａ〜１１ｄを設けた場合、移動対象のバッテリ１０でも、移動させない方向のストッパ１１ａ〜１１ｄは解除させなくてよい。さらに、移動させたくない方向のストッパ１１ａ〜１１ｄを解除させないことにより、慣性力などによる無用な方向への移動を抑えることができ、バッテリ１０に移動を速やかに行うことができる。

なお、上記コイルばね１２を用いる構成において、コイルばね１２を隣り合うバッテリ１０との間にのみ設けるようにしているが、これに限らず、壁際のバッテリ１０において、壁とバッテリ１０とをコイルばね１２で接続するようにしてもよい。これにより、より広範囲にバッテリ１０を移動させることができる。

（レールを用いた構成）
次に、バッテリ１０をレール上で移動させる場合について、説明する。
図９は、レール上にバッテリ１０を配置したバッテリ収納室５の平面図である。

図９に示すように、バッテリ１０の下部には、それぞれ縦（車両１の前後方向）、横（車両１の幅方向）に、レール２０が設けられている。
縦方向には、４本のレール２０が設けられ、それぞれのレール２０に４つずつバッテリ１０が設けられている。また、横方向には、４本のレール２０が設けられ、それぞれのレール２０に４つずつバッテリ１０が設けられている。バッテリ１０は、それぞれこのレール２０上を縦横に移動可能となっている。

レール２０上の各バッテリ１０は、上記のようなコイルばね１２とストッパ１１の組み合わせで、移動および固定させるようにしてもよいが、磁力を用いたり、他の動力を用いる等、移動および固定を他の方法で行うものであってもよい。
このように、レール２０上を移動させることにより、バッテリ１０の移動を滑らかにすることができる。

以上のように、本実施の形態におけるバッテリ保護装置は、外部状況を検出し、外部状況に応じて所定のバッテリ１０を移動させるので、バッテリ１０を十分に保護しつつ、車両１の姿勢を安定して保つことができる。

また、本実施の形態におけるバッテリ保護装置は、車両１に対する衝突位置を判定し、衝突位置に対応する位置に設置されたバッテリ１０のみを移動させるので、必要なバッテリ１０のみを移動させ、移動の必要がないバッテリ１０については位置を保持させるため、車両１の重心位置が大きくずれることなく、バッテリ１０を十分に保護しつつ、車両１の姿勢を安定して保つことができる。

さらに、本実施の形態におけるバッテリ保護装置は、車両１に対する衝突の大きさを判定し、衝突の大きさに応じて対象のバッテリ１０のみを移動させるので、移動の必要がないバッテリ１０については位置を保持させることができ、車両１の重心位置が大きくずれることなく、バッテリ１０を十分に保護しつつ、車両１の姿勢を安定して保つことができる。

また、本実施の形態において、車載カメラ９０およびＥＣＵ１００は、本願の衝突状況判定部を構成する。

また、本実施の形態において、ストッパ１１、コイルばね１２およびＥＣＵ１００は、本願のバッテリ移動手段を構成する。

なお、本実施の形態においては、全てのバッテリ１０を一様にコイルばねで接続しているが、これに限らず、バッテリ１０を複数のグループに分け、グループごとにコイルばねで接続するようにしてもよい。また、バッテリ１０同士を接続するのではなく、所定の箇所、例えば、バッテリ１０ごとにバッテリ収納室の所定の壁面と接続するようにしてもよい。

また、本実施の形態においては、バッテリ１０を水平方向に移動させるようにしているが、これに限らず、バッテリ１０を垂直方向等に移動させるようにしてもよい。
また、本実施の形態においては、バッテリ１０を１６個としているが、これに限らず、バッテリ１０の数はいくつであっても構わない。また、本実施の形態においては、バッテリ１０を４＊４個の列としているが、これに限らず、縦横ともにいくつであっても構わないし、縦と横の数が異なっても構わない。さらに、平方配置にかかわらず、縦横とも列によって数が変わってもよい。また、ランダムな配置であっても構わない。

さらに、本実施の形態においては、衝突範囲に入るバッテリ１０の移動のみを行うようにしているが、これに限らず、移動させるバッテリ１０と対象位置にあるバッテリ１０も移動させるようにすることもできる。これにより、衝突範囲に入るバッテリ１０の移動によりずれた車両１の重心位置を、元の重心位置に戻すことができ、車両１の姿勢をより安定して保つことができる。

１車両、２車室、３フロアパネル、４アンダフロア、５バッテリ収納室、１０バッテリ、１０ａ保持孔、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄストッパ、１２コイルばね、２０レール、９０車載カメラ、１００ＥＣＵ

Claims

それぞれ間隔を空けて設置された複数のバッテリと、
車両に対する衝突の状況を判定する衝突状況判定部と、
前記衝突状況判定部が判定した衝突の状況に応じて、所定の前記バッテリを移動させるバッテリ移動手段と、
を備えたことを特徴とするバッテリ保護装置。
前記衝突状況判定部は、車両に対する衝突位置を判定し、
前記バッテリ移動手段は、前記衝突状況判定部に判定された前記衝突位置に対応する位置に設置された前記バッテリのみを移動させる、
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ保護装置。
前記衝突状況判定部は、車両に対する衝突の大きさを判定し、
前記バッテリ移動手段は、前記衝突状況判定部に判定された前記衝突の大きさに応じて前記バッテリを移動させる、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバッテリ保護装置。