JP5606983B2

JP5606983B2 - 電池の搭載構造

Info

Publication number: JP5606983B2
Application number: JP2011079693A
Authority: JP
Inventors: 浩一柳田; 幸彦尾関; 幸司安藤
Original assignee: Kojima Industries Corp
Current assignee: Kojima Industries Corp
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2031-03-31
Also published as: JP2012216346A

Description

本発明は、電池の搭載構造に関する。

従来、電池とモータとを搭載し、電池のエネルギによりモータを作動させて駆動する自動車がある。このような自動車には、一つまたは複数の電池ホルダが設置され交換可能な電池をこの電池ホルダに挿入して装着可能となっているものが知られている。
一方で、電池を正常に作動させるためには、作動条件となる温度範囲に電池の温度を調節する必要がある。このような技術としては、例えば下記特許文献１に記載されているように、電池まで冷却風を導くダクトを設け、この冷却風により電池を冷却する技術が知られている。

特開２００６−３２４０４１号公報

しかしながら、交換式電池の温度調節を上記特許文献１のようなダクトにより導入される気流によって行うことを考えた場合、この電池が電池ホルダに装着されたときのみ温度調節ができれば良いため、交換式電池が装着されていないときにはダクトを流れる気流を止める構造が必要であった。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、電池が装着されていないときにダクトを流れる気流を止める必要がない電池の搭載構造の提供を課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る電池の搭載構造は次の手段をとる。
本発明の第１の発明に係る電池の搭載構造は、気流を通す送風ダクトと、該送風ダクト内と連通する電池ホルダと、該電池ホルダ内に装着可能な電池とを備え、前記送風ダクトを通る気流と前記電池との熱交換により該電池の温度を調節する電池の搭載構造であって、前記送風ダクト内と前記電池ホルダ内とを開閉可能に仕切る仕切弁を備え、前記電池を前記電池ホルダ内に装着した場合にはこの装着の動作により前記仕切弁が開いて前記気流により該電池の温度が調節され、前記電池を前記電池ホルダ内に装着していない場合には前記仕切弁が閉じていることを特徴とする。

第１の発明に係る電池の搭載構造によれば、仕切弁が送風ダクト内と電池ホルダ内とを開閉可能に仕切っており、電池を前記電池ホルダ内に装着した場合にはこの装着の動作により仕切弁が開いて気流によりこの電池の温度が調節され、電池を電池ホルダ内に装着していない場合にはこの仕切弁が閉じている。したがって、電池が装着されていないときに送風ダクトを流れる気流を止める必要がない。

ラゲージスペースに搭載される交換式電池を示す斜視図。交換式電池を電池ホルダに挿入する途中を示す左前方からの斜視図。第１の実施形態に係る交換式電池の背面側を示す斜視図。第１の実施形態に係る冷却風の流れを示す平面図。ロック部材による電池本体のロック構造を示す左側面図。第２の実施形態に係る交換式電池の背面側を示す斜視図。第２の実施形態に係る冷却風の流れを示す側面図。第２の実施形態に係る冷却風の流れを示す平面図。

以下、本発明を実施するための第１の形態を、図面を参照しながら説明する。本実施形態の自動車は、図１に示すように、後部座席１１の後部の空間が荷物積載用のラゲージスペース１２となっている。ラゲージスペース１２内には、この空間を上下に仕切る間仕切りとしてラゲージボード１３が設けられている。このラゲージボード１３は上下に可動であり、図１にはその後部を持ち上げられた状態が示されている。このラゲージボード１３の下側には、交換式電池２を搭載するための構造が設けられている。以下、この構造を単に電池の搭載構造１４という。この電池の搭載構造１４は、以下に説明する交換式電池２と、電池ホルダ３と、冷却ダクト４（図４参照）とを備える。

交換式電池２は、通常の走行時に使用するために自動車に常時搭載される電池とは別に、長距離走行用の追加電池あるいは非常時用の予備電池として必要に応じて用いられるものである。ラゲージスペース１２には複数の電池ホルダ３が設けられており、交換式電池２はこの電池ホルダ３内に手前側から奥側へ挿入し、後述の方法によってロック状態とすることによって装着される。交換式電池２が電池ホルダ３内に装着されると、交換式電池２と電池ホルダ３のそれぞれに設けられた後述の電池側コネクタ２６，２６とホルダ側コネクタ３２，３２とが接続され、交換式電池２のエネルギが自動車の走行に利用可能となる。図１には、交換式電池２が装着された電池ホルダ３と、交換式電池２が装着されていない電池ホルダ３とが示されている。

交換式電池２は、直方体形状の電池本体２０を備える。まず、この交換式電池２の手前側の構造を、図１および図２を参照しながら説明する。図２は、電池ホルダ３内へ挿入する途中の電池本体２０を示す斜視図である。交換式電池２は、電池本体２０の電池ホルダ３内への挿入状態をロックするためのロック部材２１を備える。ロック部材２１は、電池本体２０の手前側の左右両側面に、支軸２２を中心として回動可能に設けられている。図１に示すロック部材２１は下に回動した状態であり、図２に示すロック部材２１は上に回動した状態である。後述のように、このロック部材２１の回動によりロック状態と解除状態との切替がなされる。

ロック部材２１は左右対称形状であり、左右両側の側板部２１ａ，２１ａと、手前側の取手部２１ｂとを有する。側板部２１ａ，２１ａは、電池本体２０の左右側面からそれぞれ隔てて平行に設けられ、前記の支軸２２を受けている。取手部２１ｂは、この両側板部２１ａ，２１ａを連結するように設けられ、この取手部２１ｂを操作することにより両側板部２１ａ，２１ａが同様に回動される。側板部２１ａには、ガイド溝２３が形成されている。このガイド溝２３については後に詳述する。

次に、交換式電池２の奥側の構造を、図３を参照しながら説明する。図３は、この交換式電池２の奥側の構造を示す斜視図である。電池本体２０の背後面には、電池本体２０から発生する熱を放出する金属製の放熱板２４が複数設けられている。各放熱板２４は、高さ方向に長い長方形板形状に形成されており、電池本体２０の背後面に対して垂直に設けられている。この放熱板２４が後述の冷却風と熱交換することにより、電池本体２０はこの放熱板２４を介して冷却される。また、電池本体２０の背後面には、左右一対の突出部２５，２５が設けられている。各突出部２５は、上下一対の当接部２５ａ，２５ａと、中間部の補強部２５ｂとを有する。当接部２５ａは前記の放熱板２４より多く電池本体２０から張り出し、補強部２５ｂは前記の放熱板２４と同程度に電池本体２０から張り出している。当接部２５ａ，２５ａは、後述のように、冷却ダクト４の仕切弁４３，４３に当接して押し開くための部分である。また、電池本体２０の左右側面には、電池側コネクタ２６，２６が設けられている。この電池側コネクタ２６，２６は、交換式電池２が電池ホルダ３内に装着されると、電池ホルダ３側に設けられた後述のホルダ側コネクタ３２，３２と電気的に接続される。

次に、電池ホルダ３を図２および図４を参照しながら説明する。電池ホルダ３は、前記の電池本体２０を収容可能な箱型形状に形成されたホルダ本体３０を有している。図２に示すように、ホルダ本体３０の手前側は電池本体２０を挿入するための開口となっており、図４に示すように、ホルダ本体３０の奥側の面は後述の冷却ダクト４と連通している。
図２に示すように、ホルダ本体３０の左右側面には、短いガイドピン３１，３１がそれぞれ外側に向かって設けられている。この２つのガイドピン３１，３１は、交換式電池２を電池ホルダ３内に装着する際に、左右の側板部２１ａ，２１ａに設けられたガイド溝２３，２３にそれぞれ嵌合可能となるように配設されている。また、ホルダ本体３０内部の左右壁面にはにはホルダ側コネクタ３２，３２が設けられている。前記のように電池側コネクタ２６，２６がこのホルダ側コネクタ３２，３２と接続されると、交換式電池２のエネルギがこのホルダ側コネクタ３２，３２を介して自動車の走行用に供給可能となる。

次に、図４を参照しながら、冷却ダクト４を説明する。冷却ダクト４は、電池を冷却するための冷却風を通風可能な、筒形状に形成された部材であり、車室内の後部座席下１５から車外１６までを連通して設けられている。冷却ダクト４は、電池ホルダ３の奥側の面に沿って延びる主流部４０と、後部座席下１５からこの主流部４０までを繋ぐ導入部４１と、この主流部４０から車外１６までを繋ぐ排出部４２とを有する。図示しない空調により車室内に放出された冷気は、図４（Ａ）中の矢印で示す流れＦのように、後部座席下１５からこの導入部４１を経て冷却ダクト４内に取り込まれ、主流部４０へ送られ、最終的には排出部４２を経て車外１６へと排出される。このように車室内の冷気は常時冷却ダクト４内を通風されており、交換式電池２が装着されている場合にはこの冷気を冷却風として交換式電池２の冷却を行うことができる。主流部４０と電池ホルダ３との間には、これらの主流部４０と電池ホルダ３とを開閉可能に仕切る２つの仕切弁４３，４３が、それぞれ上流側と下流側に設けられている。仕切弁４３，４３は垂直に設けられた支軸４４，４４を中心に回動可能となっている。図４（Ａ）は、両仕切弁４３，４３が閉じ主流部４０と電池ホルダ３とが連通していない状態を示し、図４（Ｂ）は、両仕切弁４３，４３が開き主流部４０と電池ホルダ３とが連通している状態を示している。また、仕切弁４３，４３は、図示しない付勢手段により常に閉じる方向に付勢されている。両仕切弁４３，４３が開く際には、図４（Ｂ）に示すように、主流部４０の内部へ回動する。このため、主流部４０と電池ホルダ３とが上流側と下流側の２箇所で連通すると同時に、この開いた両仕切弁４３，４３によって主流部４０の一部が閉塞される。したがって、冷却ダクト４に通風されている冷却風の流れＦは、図４（Ａ）に示す主流部４０内の流路４９を通らず、図４（Ｂ）に示す電池ホルダ３内の流路３９を通るようになる。仕切弁４３，４３は、交換式電池２を電池ホルダ３に挿入する際に、突出部２５，２５の当接部２５ａ，２５ａ（図３参照）によって押し開けられる。交換式電池２が電池ホルダ３内に装着完了すると、図４（Ｂ）に示す状態となる。このとき、電池ホルダ３内の流路３９に出入りする冷却風の流れＦは、仕切弁４３，４３の支軸４４，４４と突出部２５，２５の補強部２５ｂ，２５ｂ（図３参照）との隙間を通過可能となっている。

次に、図１、図２、図４および図５を参照しながら、交換式電池２を電池ホルダ３に装着する方法を説明する。まず、交換式電池２の電池本体２０部分を電池ホルダ３内に挿入していく。図２はこの挿入途中の状態における交換式電池２の手前側の様子を示しており、図４（Ａ）は同じ状態における交換式電池の後ろ側の様子を示している。このとき、図２に示すように、左右の側板部２１ａ，２１ａにそれぞれ形成されたガイド溝２３の入口部２３ａからコーナー部２３ｂまで（図５参照）が水平となるように、取手部２１ｂを持ち上げてロック部材２１を上に回動させた状態で挿入していく。さらに電池本体２０を電池ホルダ３内に挿入していくと、ガイドピン３１が入口部２３ａからガイド溝２３に入り、コーナー部２３ｂまで嵌合した時点でそれ以上電池本体２０を挿入できない状態となる。図５（Ａ）は、このようにガイドピン３１がガイド溝２３のコーナー部２３ｂにある状態（ロック部材２１の解除状態）を示している。

次に、この図５（Ａ）の状態から、取手部２１ｂを押し下げてロック部材２１を下に回動させていく。このロック部材２１の回動過程で、ガイドピン３１はガイド溝２３のコーナー部２３ｂからウェーブ部２３ｃを経て終端部２３ｄに至る。図５（Ｂ）は、このようにガイドピン３１がガイド溝２３の終端部２３ｄにある状態（ロック部材２１のロック状態）を示している。ロック部材２１をこの図５（Ｂ）に示すロック状態とすることで、交換式電池２の電池ホルダ３内への装着が完了する。この交換式電池２の装着により、図４（Ｂ）に示すように、交換式電池２に設けられた電池側コネクタ２６，２６が、電池ホルダ３に設けられたホルダ側コネクタ３２，３２と電気的に接続される。これによって、交換式電池２のエネルギがこのホルダ側コネクタ３２，３２を介して自動車の走行用に供給可能となる。また、電池本体２０の後背面に設けられた突出部２５，２５の当接部２５ａが仕切弁４３，４３を押し開ける。これによって、前記のように、冷却ダクト４内を通風されている冷却風の流れＦは、主流部４０内の一部の流路４９を通らず電池ホルダ３内の流路３９を通るようになる。よって、交換式電池２０の後背面に設けられた放熱板２４は冷却風の流れＦにさらされて熱を放出し、もって交換式電池２０が冷却される。

図５（Ｂ）に示す交換式電池２の装着状態においては、ガイドピン３１がガイド溝２３の終端部２３ｄに嵌合しており、ガイドピン３１の両脇及び下側の三方がロック部材２１の側板部２１ａによって囲われている。したがって、このガイドピン３１の存在により、側板部２１ａを含む交換式電池２全体の移動が規制される。これにより、自動車の走行中に慣性力が働いても、交換式電池２が電池ホルダ３に対してずれることがなく、電池側コネクタ２６，２６とこのホルダ側コネクタ３２，３２との接続状態が確実に保たれる。ガイド溝２３のコーナー部２３ｂから終端部２３ｄまでは、概して支軸２２を中心とする円弧状に形成されている。しかしウェーブ部２３ｃの位置は、コーナー部２３ｂおよび終端部２３ｄの位置と比べて、より支軸２２の近くに設定されている。このため、ガイドピン３１はガイド溝２３をスムーズには通らず、ロック部材２１の回動操作には多少の抵抗が伴う。この回動時の抵抗と取手部２１ｂの重量のため、自動車の走行時に衝撃力が働いたとしても、図５（Ｂ）に示すロック状態にあるロック部材２１は図５（Ａ）に示す解除状態に容易に回動することはない。

以上のようにして電池ホルダ３に装着された交換式電池２は、上記の操作を逆順に行うことによって電池ホルダ３から取り外される。この取り外しにより、図４（Ａ）に示すように、交換式電池２に設けられた電池側コネクタ２６，２６と、電池ホルダ３に設けられたホルダ側コネクタ３２，３２との接続が解除され、交換式電池２のエネルギ供給が停止する。また、電池本体２０の後背面に設けられた突出部２５，２５の当接部２５ａが仕切弁４３，４３から離れる。仕切弁４３，４３は図示しない付勢手段によって閉じられ、冷却ダクト４の主流部４０と電池ホルダ３とが連通しない状態となる。これによって、前記のように、電池ホルダ３内の流路３９を通っていた冷却風の流れＦは、主流部４０内の流路４９に戻り、交換式電池２０の冷却が停止する。

本発明を実施するための第１の形態は以上のようにして構成される。この構成によれば、仕切弁４３，４３が冷却ダクト４内と電池ホルダ３内とを開閉可能に仕切っており、交換式電池２を電池ホルダ３内に装着した場合にはこの装着の動作により仕切弁４３，４３が開いて冷却風の流れＦにより交換式電池２が冷却され、交換式電池２を電池ホルダ３内に装着していない場合には仕切弁４３，４３が閉じている。したがって、交換式電池２が装着されていないときに冷却ダクト４を流れる気流を止める必要がない。

次に、本発明を実施するための第２の形態を、図６から図８までを参照しながら説明する。以下では、前記の第１の実施形態と同様の部分については同一の符号を付すことにより説明を省略し、相違する部分についてのみ説明する。図６に示すように、交換式電池２の電池本体２０の奥側には、左側面から右側面までを貫通する通路２７が設けられている。この通路２７内には、電池本体２０から発生する熱を放出する金属製の放熱板２８が複数設けられている。この放熱板２８が冷却風と熱交換することにより、電池本体２０はこの放熱板２４を介して冷却される。図７に示すように、電池本体２０の上面と下面には、電池側コネクタ２９，２９が設けられている。また、ホルダ本体３０内部の上面と下面にはホルダ側コネクタ３３，３３が設けられている。この電池側コネクタ２９，２９は、交換式電池２が電池ホルダ３内に装着されると、電池ホルダ３側に設けられた後述のホルダ側コネクタ３３，３３と電気的に接続される。このように電池側コネクタ２９，２９がホルダ側コネクタ３３，３３と接続されると、交換式電池２のエネルギがこのホルダ側コネクタ３３，３３を介して自動車の走行用に供給可能となる。

冷却ダクト４の主流部４０と電池ホルダ３との間には、これらの主流部４０と電池ホルダ３とを開閉可能に仕切る仕切弁４５が設けられている。仕切弁４５は水平に設けられた支軸４６を中心に回動可能となっている。図７（Ａ）及び図８（Ａ）は、仕切弁４５が閉じ主流部４０と電池ホルダ３とが連通していない状態を示し、図７（Ｂ）及び図８（Ｂ）は、仕切弁４５が開き主流部４０と電池ホルダ３とが連通している状態を示している。また、仕切弁４５は、図示しない付勢手段により常に閉じる方向に付勢されている。仕切弁４５が開く際には、図７（Ｂ）に示すように、主流部４０内の上部へ回動する。仕切弁４５は、交換式電池２を電池ホルダ３に挿入する際に、電池本体２０の後背面２０ａによって押し開けられる。交換式電池２が電池ホルダ３内に装着完了すると、図７（Ｂ）及び図８（Ｂ）に示すように、電池本体２０の後部が完全に冷却ダクト４の主流部４０内に入り込んだ状態となる。このとき、冷却ダクト４に通風されている冷却風の流れＦは、図７（Ｂ）に示すように、電池本体２０の後部に設けられた通路２７を通る。

交換式電池２を電池ホルダ３に装着する方法は、前記の第１の実施形態と同様である。この交換式電池２の装着により、図７（Ｂ）に示すように、交換式電池２に設けられた電池側コネクタ２９，２９が、電池ホルダ３に設けられたホルダ側コネクタ３３，３３と電気的に接続される。これによって、交換式電池２のエネルギがこのホルダ側コネクタ３３，３３を介して自動車の走行用に供給可能となる。また、電池本体２０の後背面２０ａが仕切弁４５を押し開ける。これによって、前記のように、冷却ダクト４に通風されている冷却風の流れＦは、図７（Ｂ）に示すように、電池本体２０の後部に設けられた通路２７を通るようになる。よって、交換式電池２０の通路２７内部に設けられた放熱板２８は冷却風の流れＦにさらされて熱を放出し、もって交換式電池２０が冷却される。

また、交換式電池２を電池ホルダ３から取り外す方法も前記の第１の実施形態と同様である。この取り外しにより、図７（Ａ）に示すように、交換式電池２に設けられた電池側コネクタ２９，２９と、電池ホルダ３に設けられたホルダ側コネクタ３３，３３との接続が解除され、交換式電池２のエネルギ供給が停止する。また、電池本体２０の後背面２０ａが仕切弁４５から離れる。仕切弁４５は図示しない付勢手段によって閉じられ、冷却ダクト４の主流部４０と電池ホルダ３とが連通しない状態となる。これによって、前記のように、電池本体２０の通路２７内を通っていた冷却風の流れＦは、主流部４０内の流路４９に戻り、交換式電池２０の冷却が停止する。

本発明を実施するための第２の形態は以上のようにして構成される。この構成によれば、仕切弁４５が冷却ダクト４内と電池ホルダ３内とを開閉可能に仕切っており、交換式電池２を電池ホルダ３内に装着した場合にはこの装着の動作により仕切弁４５が開いて冷却風の流れＦにより交換式電池２が冷却され、交換式電池２を電池ホルダ３内に装着していない場合には仕切弁４５が閉じている。したがって、交換式電池２が装着されていないときに冷却ダクト４を流れる気流を止める必要がない。

なお本発明は、上記の第１および第２の実施形態に限定されるものではなく、その他各種の形態で実施できるものである。上記の実施形態においては、冷却ダクト４に通風される気流は冷却風であったが、これに限定されず温風を通風することによって交換式電池２を適温に保温可能な構成としても良い。また、冷却ダクトの導入部４１または排出部４２内にブロアを設け冷却風を強制送風する構成としても良い。
また、上記の実施形態においては、仕切弁４３，４５は支軸４４，４６を中心に回動することにより開閉する構成であったが、スライドにより開閉する構成であっても良い。このように構成する場合においても、仕切弁は付勢手段により閉じる方向に付勢され、交換式電池２が装着されていないときに冷却ダクト４と電池ホルダ３とが連通されていない必要がある。

２交換式電池
３電池ホルダ
４冷却ダクト
４３仕切弁

Claims

気流を通す送風ダクトと、該送風ダクト内と連通する電池ホルダと、該電池ホルダ内に装着可能な電池とを備え、前記送風ダクトを通る気流と前記電池との熱交換により該電池の温度を調節する電池の搭載構造であって、前記送風ダクト内と前記電池ホルダ内とを開閉可能に仕切る仕切弁を備え、前記電池を前記電池ホルダ内に装着した場合にはこの装着の動作により前記仕切弁が開いて前記気流により該電池の温度が調節され、前記電池を前記電池ホルダ内に装着していない場合には前記仕切弁が閉じていることを特徴とする電池の搭載構造。