JP6944649B2 - Electric vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、電動車両に関する。 The present invention relates to an electric vehicle.
近年、リチウムイオン二次電池等の二次電池は、パソコン、携帯端末等のポータブル電源や、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HV)、プラグインハイブリッド自動車(PHV)等の電動車両の駆動用電源などに好適に用いられている。 In recent years, secondary batteries such as lithium-ion secondary batteries have been used for driving portable power sources such as personal computers and mobile terminals, and electric vehicles such as electric vehicles (EV), hybrid vehicles (HV), and plug-in hybrid vehicles (PHV). It is preferably used as a power source.
電動車両の駆動用電源の用途においては高出力化のために、二次電池は一般的に、単電池(電池セル)が複数接続された電池スタックと、該電池スタックを収容するケースとを有する電池パックの形態として用いられる。例えば、特許文献1には、複数のバッテリおおびバッテリを収容するバッテリボックスを有する電池パックが、左右一対のサイドフレームに着脱自在に支持された電動車両が開示されている。 In the application of a power source for driving an electric vehicle, a secondary battery generally has a battery stack in which a plurality of single batteries (battery cells) are connected and a case for accommodating the battery stack in order to increase the output. Used as a form of battery pack. For example, Patent Document 1 discloses an electric vehicle in which a battery pack having a plurality of batteries and a battery box accommodating a battery is detachably supported by a pair of left and right side frames.
ところで、電池パックは、一般に、電動車両が障害物等に衝突したときに生じるエネルギーを吸収しにくい性質を有する。このため、例えば、電池パックを床下に配置した場合には、電動車両の側方からの衝突に対して衝突時のエネルギーを吸収しづらい。また、例えば、電池パックを車体後部に配置した場合には、電動車両の後方からの衝突に対して衝突時のエネルギーを吸収しづらい。さらに、電動車両が障害物等に衝突したときに生じるエネルギーは電池パックに入力されやすいため、電池パックが圧壊され得る。電池パックの圧壊を抑制するために、ケースの剛性を高めたりすると電池パックの重量が増加し、燃費が低下する虞がある。なお、特許文献2から4には、エアバッグに関する技術が開示されている。 By the way, the battery pack generally has a property that it is difficult to absorb the energy generated when the electric vehicle collides with an obstacle or the like. Therefore, for example, when the battery pack is placed under the floor, it is difficult to absorb the energy at the time of a collision against a collision from the side of the electric vehicle. Further, for example, when the battery pack is arranged at the rear part of the vehicle body, it is difficult to absorb the energy at the time of a collision against a collision from the rear of the electric vehicle. Further, since the energy generated when the electric vehicle collides with an obstacle or the like is easily input to the battery pack, the battery pack may be crushed. If the rigidity of the case is increased in order to suppress the crushing of the battery pack, the weight of the battery pack may increase and the fuel consumption may decrease. Patent Documents 2 to 4 disclose techniques related to airbags.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、障害物等に衝突したときに生じるエネルギーを吸収しやすい電動車両を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to provide an electric vehicle that easily absorbs energy generated when a vehicle collides with an obstacle or the like.
本発明に係る電動車両は、車体と、複数の充放電可能な単電池が電気的に接続された状態で所定方向に配列された電池スタックと、前記電池スタックを収容するケースと、を有し、前記車体に配置された電池パックと、前記電池パックに設けられ、展開可能に構成されたエアバッグと、前記電池パックを前記車体に対して着脱自在に固定する固定部材と、前記エアバッグおよび前記固定部材を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、障害物との衝突が推測された場合に、前記エアバッグを展開して前記電池パックを保護するエアバッグ制御部と、障害物との衝突によるエネルギーが所定の値以上と推測された場合に、前記電池パックの固定を解除することによって前記電池パックを前記車体から切り離す固定部材制御部と、を備えている。 The electric vehicle according to the present invention includes a vehicle body, a battery stack in which a plurality of rechargeable and dischargeable single batteries are electrically connected and arranged in a predetermined direction, and a case for accommodating the battery stack. , The battery pack arranged on the vehicle body, the air bag provided on the battery pack and configured to be deployable, the fixing member for detachably fixing the battery pack to the vehicle body, the air bag, and the air bag. The control device includes a control device for controlling the fixing member, and the control device includes an airbag control unit that deploys the airbag to protect the battery pack when a collision with an obstacle is presumed, and an obstacle. It is provided with a fixing member control unit that separates the battery pack from the vehicle body by releasing the fixing of the battery pack when the energy due to collision with an object is estimated to be a predetermined value or more.
本発明に係る電動車両によると、固定部材制御部は、障害物との衝突によるエネルギーが所定の値以上と推測された場合に、電池パックの固定を解除することによって電池パックを車体から切り離す。これにより、電池パックが配置されていた空間をクラッシャブルゾーンとして有効活用することができ、障害物との衝突時には電動車両に伝達されるエネルギーを効果的に吸収することができる。また、エアバッグ制御部は、障害物との衝突が推測された場合に、エアバッグを展開して電池パックを保護する。これにより、電池パックに入力されるエネルギーを低減することができ、電池パックの圧壊を抑制することができる。 According to the electric vehicle according to the present invention, the fixing member control unit disconnects the battery pack from the vehicle body by releasing the fixing of the battery pack when the energy due to the collision with the obstacle is estimated to be a predetermined value or more. As a result, the space in which the battery pack is arranged can be effectively utilized as a crushable zone, and the energy transmitted to the electric vehicle can be effectively absorbed in the event of a collision with an obstacle. In addition, the airbag control unit deploys the airbag to protect the battery pack when a collision with an obstacle is suspected. As a result, the energy input to the battery pack can be reduced, and the crushing of the battery pack can be suppressed.
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。なお、各図面は、模式的に描いており、必ずしも実物を反映しない。また、各図面は、一例を示すのみであり、各図面は、特に言及されない限りにおいて本発明を限定しない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. Matters other than those specifically mentioned in the present specification and necessary for carrying out the present invention can be grasped as design matters of those skilled in the art based on the prior art in the art. The present invention can be carried out based on the contents disclosed in the present specification and common general technical knowledge in the art. It should be noted that each drawing is drawn schematically and does not necessarily reflect the actual product. In addition, each drawing shows only one example, and each drawing does not limit the present invention unless otherwise specified.
図1に示すように、電動車両10は、車体20と、電池パック30と、エアバッグ40と、固定部材50と、制御装置60(図2参照)と、を備えている。図面中の符号F、Rr、U、Dは、それぞれ前、後、上、下を意味するものとする。ただし、上記方向は説明の便宜上定めた方向に過ぎず、電池パック30等の設置態様を何ら限定するものではなく、本発明を何ら限定するものでもない。
As shown in FIG. 1, the
図1に示すように、電池パック30は、車体20の後部座席の下側に配置され、フロアパネル22(図3A参照)に固定されている。電池パック30は、フロアパネル22に形成された開口24(図3A参照)を塞ぐように配置されている。電池パック30は、車室外に配置されている。なお、電池パック30は、後部座席の下側以外の位置に配置されていてもよい。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、電池パック30は、電池スタック32と、ケース33と、を備えている。電池スタック32は、複数の単電池(図示せず)を備えている。単電池は、例えば、それぞれ角型の外形を有しており、一対の平坦面が対向するように図1の左右方向に一列に配置されている。単電池は、バスバーによって相互に直列に電気接続されている。単電池は、拘束バンド等によって一体的に保持されている。ただし、単電池の形状や個数、配置等は適宜変更してもよい。単電池は、典型的には充放電可能な二次電池、例えばリチウムイオン二次電池である。単電池は、典型的には、正極と負極と電解液と、これらを収容する単電池ケースとを備えている。電解液は、例えばカーボネート類等の非水溶媒と、リチウム塩等の支持塩と、を含んでいる。また、単電池は、全固体電池(例えば全固体リチウム二次電池)、燃料電池、ニッケル水素電池その他の二次電池であってもよい。単電池の充放電の制御は、制御装置60によって行われる。
As shown in FIG. 2, the
ケース33は、電池スタック32を収容する筐体である。ケース33の材質は、例えば金属や樹脂である。ケース33の形状やサイズは、例えば、電池スタック32のサイズや個数等に応じて、適宜、変更してよい。
The
エアバッグ40は、電池パック30に設けられている。本実施形態では、エアバッグ40は、電池パック30の下面に設けられている。エアバッグ40は、電池パック30の上面または側面に設けられていてもよい。エアバッグ40は、展開可能に構成されている。エアバッグ40は、エアバッグ40内にガスを吸入するガス吸入装置(図示せず)に接続されている。図3Bに示すように、ガス吸入装置からエアバッグ40内にガスが吸入されると、エアバッグ40が展開され、電池パック30を覆う。エアバッグ40は、例えば、電池パック30の下面および側面を覆う。即ち、エアバッグ40は、電池パック30を保護する機能を有する。エアバッグ40は、制御装置60に制御される。即ち、制御装置60がガス吸入装置を制御することによって、エアバッグ40の展開を制御する。本実施形態では、エアバッグ40は、車室外に設けられているため、エアバッグ40を泥や石等から保護する保護部材がエアバッグ40の表面に設けられていてもよい。
The
固定部材50は、電池パック30を車体20に対して着脱自在に固定するように構成されている。図3Aに示すように、本実施形態では、固定部材50は、電池パック30の前方側を固定する第1固定部材51と、電池パック30の後方側を固定する第2固定部材52とを備えている。第1固定部材51および第2固定部材52は、フロアパネル22に設けられている。第1固定部材51および第2固定部材52は、例えば、ソレノイドであり、プランジャー54と、内部にコイル(図示せず)を有するケース本体55と、を備えている。プランジャー54は、電池パック30に形成された係合穴(図示せず)に係合可能に構成されている。通常時は、プランジャー54は、係合穴に係合しているため、電池パック30は、車体20に対して固定されている。一方、図3Cに示すように、第1固定部材51および第2固定部材52の電源がONになると、プランジャー54は、電池パック30から離れる方向に移動する。即ち、プランジャー54の少なくとも一部は、ケース本体55内に引き込まれる。これにより、プランジャー54と電池パック30に形成された係合穴との係合が解除され、電池パック30が車体20から離脱する。即ち、電池パック30はエアバッグ40と共に図3Cの矢印Xで示すように、車体20から落下する。第1固定部材51および第2固定部材52は、制御装置60に制御される。即ち、第1固定部材51および第2固定部材52の電源のONおよびOFFは、制御装置60に制御される。なお、固定部材50は、ソレノイドに限定されない。固定部材50としては、電磁ロック機構などの電気的に制御可能な機構が挙げられる。
The fixing
図2に示すように、電動車両10は、前方側カメラ26と、後方側カメラ28とを備えている。前方側カメラ26および後方側カメラ28において撮影された画像(動画)は、制御装置60に常に送信される。電動車両10は、障害物との衝突を検出可能な各種センサをさらに備えていてもよい。センサとしては、例えば、超音波、電波またはレーザ光等を電動車両10の前方および後方に発射し、かつ、その反射波または反射光を受信することによって、電動車両10の前方または後方に位置する障害物との距離、大きさ、移動速度等を検出することができるものが挙げられる。
As shown in FIG. 2, the
制御装置60は、制御プログラムの命令を実行する中央演算処理装置(CPU)と、CPUが実行するプログラムを格納したROMと、プログラムを展開するワーキングエリアとして使用されるRAMと、上記プログラムや各種データを格納するメモリなどの記憶装置とを備えている。図2に示すように、制御装置60は、衝突推測部62と、エアバッグ制御部64と、負荷入力推測部66と、判定部68と、固定部材制御部70と、を備えている。これら各部は、プログラムによって実現されている。このプログラムは、インターネットを通じてダウンロードされ得る。また、これら各部は、プロセッサおよび/または回路などによって実現可能なものであってもよい。なお、上述した各部の具体的な制御などについては後述する。
The
次に、障害物との衝突が推測されたときの電動車両10の動作の手順について説明する。図4は、一実施形態に係るフローチャートである。障害物との衝突の推測は、電動車両10の駆動時(即ち電動車両10が走行可能なときであって、停車時および走行時を含む。)に行われる。
Next, the procedure for operating the
まず、ステップS10において、衝突推測部62は、電動車両10が障害物と衝突するおそれがあるかを推測する。衝突推測部62は、前方側カメラ26および後方側カメラ28から送信された画像について画像解析を行う。これにより、衝突推測部62は、電動車両10の前方または後方に位置する障害物との距離、大きさ、移動速度等を算出する。画像解析の結果、電動車両10が障害物と衝突することが推測される場合には、ステップS20に進む。一方、画像解析の結果、電動車両10が障害物と衝突することが推測されない場合には、電動車両10の駆動が終わるまで(即ち停車するまで)、ステップS10を繰り返し実行する。なお、画像解析を行う方法は従来公知の方法を採用することができるため、ここでの説明は省略する。
First, in step S10, the
衝突推測部62において電動車両10と障害物との衝突が推測されると、ステップS20において、エアバッグ制御部64は、エアバッグ40を展開する。即ち、エアバッグ制御部64は、ガス吸入装置(図示せず)を制御することによって、エアバッグ40内にガスを吸入し、エアバッグ40を展開させる。これにより、電池パック30はエアバッグ40に保護される。
When a collision between the
次に、ステップS30において、負荷入力推測部66は、前方側カメラ26および後方側カメラ28から送信された画像について画像解析を行う。負荷入力推測部66は、例えば、1コマ(1フレーム)当たりの障害物の移動速度を計算し、想定される障害物の重量から障害物との衝突によるエネルギーFを推測する。そして、判定部68は、負荷入力推測部66によって推測されたエネルギーFと、エアバッグ40が耐えうる許容衝撃荷重Pとを比較する。判定部68によって、エネルギーFが許容衝撃荷重P以上と判定された場合には、ステップS40に進む。一方、判定部68によって、エネルギーFが許容衝撃荷重Pより小さいと判定された場合には、エアバッグ40によって電池パック30に加わる衝撃を十分に緩和することができるため、電池パック30の固定は解除されない。なお、許容衝撃荷重Pは、所定のストレングス試験(例えばクリープ耐圧試験や繰り返し圧縮試験等)を予め行うことによって算出され、制御装置60に記憶されている。
Next, in step S30, the load
判定部68によってエネルギーFが許容衝撃荷重P以上と判定された場合には、固定部材制御部70は、第1固定部材51および第2固定部材52を制御して、電池パック30の車体20に対する固定を解除する。これにより、電池パック30は、車体20から切り離される。ここで、電池パック30が車体20から切り離されると、車体20の内部には電池パック30が存在していた分の空間が形成される。かかる空間はクラッシャブルゾーンとして機能するため、障害物との衝突時には電動車両10に伝達されるエネルギーFを効果的に吸収することができる。
When the
以上のように、本実施形態に係る電動車両10によれば、固定部材制御部70は、障害物との衝突によるエネルギーFが許容衝撃荷重P以上と推測された場合に、電池パック30の固定を解除することによって電池パック30を車体20から切り離す。これにより、電池パック30が配置されていた空間をクラッシャブルゾーンとして有効活用することができ、障害物との衝突時には電動車両10に伝達されるエネルギーを効果的に吸収することができる。また、エアバッグ制御部64は、障害物との衝突が推測された場合に、エアバッグ40を展開して電池パック30を保護する。これにより、電池パック30に入力されるエネルギーを低減することができ、電池パック30の圧壊を抑制することができる。
As described above, according to the
以上、ここで提案される電動車両について、種々説明したが、特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられた実施形態は、本発明を限定しない。 Although various electric vehicles proposed herein have been described above, the embodiments mentioned here do not limit the present invention unless otherwise specified.
上述した実施形態では、第1固定部材51および第2固定部材52は、電池パック30の前方側および後方側に配置されていたが、これに限定されない。第1固定部材51および第2固定部材52は、電池パック30の側方、即ち左方側および右方側に配置されていてもよい。
In the above-described embodiment, the first fixing
上述した実施形態では、電池パック30は、車室外に配置されていたが、電池パック30の一部が車室内に配置されていてもよい。
In the above-described embodiment, the
10 電動車両
20 車体
30 電池パック
32 電池スタック
33 ケース
40 エアバッグ
50 固定部材
51 第1固定部材
52 第2固定部材
60 制御装置
64 エアバッグ制御部
70 固定部材制御部
10
Claims (1)
複数の充放電可能な単電池が電気的に接続された状態で所定方向に配列された電池スタックと、前記電池スタックを収容するケースと、を有し、前記車体に配置された電池パックと、
前記電池パックに設けられ、展開可能に構成されたエアバッグと、
前記電池パックを前記車体に対して着脱自在に固定する固定部材と、
前記エアバッグおよび前記固定部材を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
障害物との衝突が推測された場合に、前記エアバッグを展開して前記電池パックを保護するエアバッグ制御部と、
障害物との衝突によるエネルギーが所定の値以上と推測された場合に、前記電池パックの固定を解除することによって前記電池パックを前記車体から切り離して前記車体から落下させる固定部材制御部と、を備えている、電動車両。 With the car body
A battery pack arranged on the vehicle body, which includes a battery stack in which a plurality of rechargeable and dischargeable single batteries are electrically connected and arranged in a predetermined direction, and a case for accommodating the battery stack.
An airbag provided in the battery pack and configured to be deployable,
A fixing member that detachably fixes the battery pack to the vehicle body,
A control device for controlling the airbag and the fixing member is provided.
The control device is
An airbag control unit that deploys the airbag to protect the battery pack when a collision with an obstacle is suspected.
If the energy due to the collision with the obstacle is estimated to more than a predetermined value, and wherein the fixing member control unit for dropping from the vehicle body and disconnect the battery pack from the vehicle body by releasing the fixation of the battery pack , Equipped with an electric vehicle.
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