JP7185432B2 - バッテリ保護装置 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリ保護装置に関する。

自動車などの車両には、バッテリが設けられている。このような車両においては、車両に対する衝突において、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。また、バッテリがエンジンフード内のエンジンフードの表層近くに設けられている場合、歩行者と衝突すると、歩行者がエンジンフード上に２次衝突する場合があり、歩行者がバッテリによって大きな衝撃を受けてしまう虞がある。そこで、衝突時にバッテリを移動させ、衝突体の保護性を向上させた車両用衝撃吸収構造が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００７－０５０７８２号公報

しかしながら、上記車両用衝撃吸収構造は、バッテリをモータや自由落下によって移動させているので、バッテリを瞬時に移動させることができず、衝突による変形スピードに追い付かず、衝突物がバッテリに衝突してしまう虞があるという問題がある。また、衝突物が歩行者等ではなく、強度が強いもの（硬いもの、例えば、他の車両や建造物等）であった場合、バッテリが損傷してしまう虞がある。

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、瞬時にバッテリを移動させ、車両に対する衝突からバッテリを適切に保護する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、車両に搭載されたバッテリと、前記バッテリを収納する収納ケースと、車両に対する衝突状況を予測検知する衝突予測検知部と、形状変形する可変構造物と、前記衝突予測検知部の前記予測検知に基づいて、前記可変構造物の形状を急速変化させる作動手段と、を備え、前記可変構造物は、前記作動手段に形状変形されることにより、前記収納ケースを車両の上下方向に移動させる、ことを特徴とする。

また、前記可変構造物は、下部が固定され、上部で前記収納ケースを支持し、前記作動手段に作動されることにより、前記収納ケースを上下方向に移動させる、ようにしてもよい。

さらに、前記可変構造物は、上部が固定され、下部で前記収納ケースを懸吊して支持し、前記作動手段に作動されることにより、前記収納ケースを上下方向に移動させる、ようにしてもよい。

さらに、前記可変構造物は、前記収納ケースの両端を支持し、前記作動手段は、前記衝突予測検知部の前記予測検知に基づいて、前記収納ケースの一方を支持する前記可変構造物の形状を急速変化させる、ようにしてもよい。

本発明によれば、車両に対する衝突からバッテリを適切に保護する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および可変構造物の斜視図である。 本発明の実施の形態におけるバッテリ保護装置の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態における可変構造物の動作説明図である。 本発明の実施の形態における可変構造物の動作説明図である。 本発明の実施の形態におけるバッテリトレイを吊り下げた際のバッテリを示す斜視図である。 本発明の実施の形態における吊り下げ型の場合の可変構造物の動作説明図である。

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、バッテリおよび可変構造物の斜視図であり、図３は、バッテリ保護装置の機能ブロック図である。さらに、図４、図５は、可変構造物の動作説明図である。

図１～図３に示すように、車両１は、バッテリ１０と、可変構造物２０と、インフレータ３０と、車載カメラ４０と、ＥＣＵ１００と、を備えている。
また、インフレータ３０と可変構造物２０との間には、切り替え弁３１と、ガス供給路３２およびガス供給路３３と、が設けられている。

図１に示すように、バッテリ１０は、車両１のエンジンルーム２内に備えられている。また、図２に示すように、バッテリ１０は、上部が開口したバッテリ収納室１１内のバッテリトレイ１２上に搭載されている。
なお、本実施の形態においては、バッテリの収納ケースと、収納ケースに納められたバッテリ、すなわち、蓄電等を実際に行う部材を含めてバッテリ１０として説明を行う。また、バッテリ収納室１１を、本願のバッテリの収納ケースとすることもできる。

可変構造物２０は、可変構造物２１および可変構造物２２を有している。そして、可変構造物２１および可変構造物２２の上部に、バッテリトレイ１２が設けられている。より詳しくは、バッテリトレイ１２の左側下部と、可変構造物２１の上部と、が接続され、バッテリトレイ１２の右側下部と、可変構造物２２の上部と、が接続されている。

可変構造物２１は、下部が底板１３に固定されている。また、可変構造物２１は、側面が蛇腹構造となっており、内部にガスが供給されると、膨張し、上部に突出した形状に急速変形するようになっている。すなわち、可変構造物２１は、内部にガスが供給されると、上下方向に高さが延びた直方体形状に急速に形状変形するようになっている。

また、可変構造物２２は、可変構造物２１と同様に、下部が底板１３に固定されている。また、可変構造物２２は、側面が蛇腹構造となっており、内部にガスが供給されると、膨張し、上部に突出し、上下方向に高さが延びた直方体形状に急速に形状変形するようになっている。
なお、可変構造物２１、２２は、底板１３に固定されるものではなく、形状変形しない固定ストラクチャに固定されるものでも、固定ストラクチャの一部が可変構造物となったもの等であってもよい。

インフレータ３０は、信号入力に基づいて、火薬に点火し、燃焼による化学反応でガスを発生させ、可変構造物２０にガスを供給するものである。具体的には、インフレータ３０は、ＥＣＵ１００により作動信号が入力されると、ガスを発生させ、切り替え弁３１に対してガスを出力する。

切り替え弁３１は、ガスの出力先を、ガス供給路３２またはガス供給路３３に切り替えるものである。また、切り替え弁３１は、ガスの出力先を、ガス供給路３２およびガス供給路３３の双方に出力させるようにしてもよい。具体的には、切り替え弁３１は、ＥＣＵ１００により切り替え信号が入力されると、インフレータ３０から入力したガスの出力先を、ガス供給路３２またはガス供給路３３に切り替える、あるいは、ガス供給路３２およびガス供給路３３の双方に出力させる。
なお、切り替え弁３１は、出力させるガスの量を調整できるものであってもよい。

ガス供給路３２およびガス供給路３３は、ガスを供給するための通路である。
ガス供給路３２は、切り替え弁３１と可変構造物２１とを連通し、インフレータ３０から切り替え弁３１を介して出力されたガスを、可変構造物２１に供給するものである。

ガス供給路３３は、切り替え弁３１と可変構造物２２とを連通し、インフレータ３０から切り替え弁３１を介して出力されたガスを、可変構造物２２に供給するものである。

車載カメラ４０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４０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４０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４０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４０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４０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４０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４０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４０から入力した画像データに基づいて、車両１に対する衝突状況を予測検知し、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、衝突物の大きさを算出する。

ＥＣＵ１００は、衝突予測を検出すると、インフレータ３０に対して、作動信号を出力する。また、ＥＣＵ１００は、衝突予測位置を算出すると、この衝突予測位置から膨張させる可変構造物２０を求める。例えば、ＥＣＵ１００は、左側方からの衝突を検出した場合に、可変構造物２１を作動対象の可変構造物２０として求める。そして、ＥＣＵ１００は、求めた可変構造物２１を作動させるため、切り替え弁３１に対して、出力先をガス供給路３２とする切り替え信号を出力する。

これにより、インフレータ３０は、作動され、ガスを切り替え弁３１に出力する。切り替え弁３１は、ＥＣＵ１００から入力された切り替え信号により、ガスの出力先をガス供給路３２に切り替え、インフレータ３０から入力したガスを、ガス供給路３２に出力する。ガス供給路３２は、入力したガスを、可変構造物２１に供給させる。可変構造物２１は、ガスが供給されることにより、膨張し、上部が突出した形状に急速変形して、バッテリトレイ１２を押し上げる。

この結果、図４に示すように、バッテリトレイ１２の左側底部が上昇し、バッテリ１０が左側面を上部側にして右に傾く。
したがって、車両１の左側面から衝突された際に、バッテリ１０の左側面を瞬時に上方に移動させることにより、衝突物の進入経路から外れ、または、衝突位置からバッテリ１０までのストロークが稼げ、バッテリ１０を適切に保護することができる。

一方、車両１の右側方からの衝突の場合、ＥＣＵ１００は、インフレータ３０に対して作動信号を出力するとともに、右側方からの衝突を検出し、可変構造物２２を作動対象の可変構造物２０として求める。そして、ＥＣＵ１００は、求めた可変構造物２２を作動させるため、切り替え弁３１に対して、出力先をガス供給路３３とする切り替え信号を出力する。

これにより、インフレータ３０は、作動され、ガスを切り替え弁３１に出力するとともに、切り替え弁３１は、ＥＣＵ１００から入力された切り替え信号により、ガスの出力先をガス供給路３３に切り替え、インフレータ３０から入力したガスを、ガス供給路３３に出力する。ガス供給路３３は、入力したガスを、可変構造物２２に供給させる。可変構造物２２は、ガスが供給されることにより、膨張し、上部が突出した形状に急速変形して、バッテリトレイ１２を押し上げる。

この結果、図５（ａ）に示すように、バッテリトレイ１２の右側底部が上昇し、バッテリ１０が右側面を上部側にして左に傾く。
したがって、車両１の右側面から衝突された際にも、左側面から衝突された場合と同様に、バッテリ１０の右側面を瞬時に上方に移動させることにより、衝突物の進入経路から外れ、または、衝突位置からバッテリ１０までのストロークが稼げ、バッテリ１０を適切に保護することができる。

また、バッテリ１０を傾けただけでは十分にバッテリ１０を保護しきれない場合、衝突物が車両１の下部に潜り込んできたり、低い位置に衝突してそのまま突入してくる場合もある。このような場合、ＥＣＵ１００は、可変構造物２１および可変構造物２２の双方を作動対象の可変構造物２０として求め、切り替え弁３１に対して、出力先をガス供給路３２およびガス供給路３３とする切り替え信号を出力する。

これにより、インフレータ３０から出力されたガスが、ガス供給路３２およびガス供給路３３から、可変構造物２１および可変構造物２２に供給される。可変構造物２１および可変構造物２２は、ガスが供給されることにより、双方が膨張し、バッテリトレイ１２を押し上げる。

この結果、図５（ｂ）に示すように、バッテリトレイ１２が水平状態のまま、上方に移動し、バッテリ１０を上方に移動させる。
したがって、バッテリ１０を瞬時に上方に移動させることにより、衝突物の進入経路から外すことができ、バッテリ１０を適切に保護することができる。

さらに、衝突物の大きさや衝突位置によってバッテリ１０の移動量を変化させるようにすることもできる。この場合、ＥＣＵ１００は、衝突予測による衝突物の大きさや衝突予測位置に基づいて、バッテリ１０の移動量、すなわち、可変構造物２０の動作量を算出して、この動作量に応じたガス量を切り替え弁３１から出力させるようにする。なお、出力ガス量の調整は、切り替え弁３１に限らず、インフレータ３０で行うようにしてもよい。例えば、インフレータ自体がガス量を調整できるものであってもよいし、ガス量の異なるインフレータを用意して、対応するインフレータを作動させるものでもよいし、ガス量の小さなインフレータを複数用意し、必要な数だけ作動させるものなどであってもよい。

（吊り下げ型）
次に、バッテリトレイを上部から吊り下げた場合について、説明する。
図６は、バッテリトレイを吊り下げた際のバッテリを示す斜視図である。また、図７は、吊り下げ型の場合の可変構造物の動作説明図である。

図６に示すように、バッテリ１０ａは、バッテリトレイ１２ａ上に搭載されている。
バッテリトレイ１２ａは、上面左側が可変構造物２３に接続され、上面右側が可変構造物２４に接続されており、可変構造物２３および可変構造物２４によって吊り下げられている。

可変構造物２３は、上部が天板１４に固定されている。また、可変構造物２３は、側面が蛇腹構造となっており、内部にガスが供給されると、膨張し、下部に突出した形状に急速変形するようになっている。すなわち、可変構造物２３は、内部にガスが供給されると、高さ方向が下部に延びた直方体形状に急速に形状変形するようになっている。

また、可変構造物２４は、可変構造物２３と同様に、上部が天板１４に固定されている。また、可変構造物２４は、側面が蛇腹構造となっており、内部にガスが供給されると、膨張し、下部に突出し、高さ方向が下部に延びた直方体形状に急速に形状変形するようになっている。

インフレータ３０、切り替え弁３１、および、車載カメラ４０は、上記実施の形態と同様のものである。

ガス供給路３２は、切り替え弁３１と可変構造物２３とを連通し、インフレータ３０から切り替え弁３１を通して出力されたガスを、可変構造物２３に供給するものである。

ガス供給路３３は、切り替え弁３１と可変構造物２４とを連通し、インフレータ３０から切り替え弁３１を通して出力されたガスを、可変構造物２４に供給するものである。

ＥＣＵ１００は、上記実施の形態と同様のものであるが、左側方からの衝突を検出した場合、可変構造物２３を作動対象の可変構造物２０として求め、右側方からの衝突を検出した場合、可変構造物２４を作動対象の可変構造物２０として求める。
なお、ＥＣＵ１００は、左側方からの衝突を検出した場合であっても、可変構造物２４を作動させた方がバッテリ１０ａの損傷が小さいと判断した場合には、可変構造物２４を作動対象の可変構造物２０として求める。同様に、ＥＣＵ１００は、右側方からの衝突を検出した場合であっても、可変構造物２３を作動させた方がバッテリ１０ａの損傷が小さいと判断した場合には、可変構造物２３を作動対象の可変構造物２０として求める。また、本制御は、上記実施の形態においても、同様に行うことができる。

また、ＥＣＵ１００は、バッテリ１０ａ全体を下げた方が良いと判断した場合には、可変構造物２３および可変構造物２４の双方を作動対象の可変構造物２０として求める。

以上により、衝突が予測された場合には、衝突態様により必要な可変構造物２３および可変構造物２４を作動させ、バッテリ１０ａの位置を移動させることができる。
例えば、ＥＣＵ１００は、左側方からの衝突を検出し、可変構造物２３の作動が適切であると判断した場合には、インフレータ３０に対して作動信号を出力させるとともに、切り替え弁３１に対して出力先をガス供給路３２とする切り替え信号を出力する。

これにより、インフレータ３０からガスが出力され、切り替え弁３１によりガス供給路３２に出力先が切り替えられ、ガス供給路３２を介して可変構造物２３にガスが供給させる。したがって、可変構造物２１は、インフレータ３０からガスが供給されることにより、膨張し、下部が突出して、バッテリトレイ１２ａを押し下げる。

この結果、図７に示すように、バッテリトレイ１２ａの左側底部が下降し、バッテリ１０が左側面を下部側にして左に傾く。
したがって、車両１の左側面からバッテリ１０に直撃するような衝突がなされたような場合であっても、バッテリ１０の左側面を瞬時に下方に移動させることにより、衝突物の進入経路から外すことができ、バッテリ１０を適切に保護することができる。

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、衝突を予測すると、予測した衝突状況に応じて、インフレータ３０のガスによって可変構造物２０の形状を急速変化させ、バッテリ１０を上または下方向に移動させるので、バッテリ１０を衝突物の進入経路から外す、あるいは、衝突までのストロークを稼いで衝撃を緩和することができ、車両１に対する衝突からバッテリ１０を適切に保護することができる。

また、本実施の形態におけるバッテリ保護装置は、バッテリ１０を可変構造物２０で下から支え、可変構造物２０を膨張させることにより、バッテリ１０を瞬時に上方に移動させることができ、車両１に対する衝突からバッテリ１０を適切に保護することができる。

また、本実施の形態におけるバッテリ保護装置は、上部が固定され下部でバッテリ１０を懸吊する可変構造物２０を膨張させることにより、バッテリ１０を瞬時に下方に移動させることができ、車両１に対する衝突からバッテリ１０を適切に保護することができる。

さらに、本実施の形態におけるバッテリ保護装置は、バッテリ１０の左右両端をそれぞれ可変構造物２０で支持し、予測した衝突状況に応じて、一方の可変構造物２０の形状を急速変化させるので、衝突の位置や大きさなどの状況に応じて最適位置にバッテリ１０を移動させることができ、車両１に対する衝突からバッテリ１０を適切に保護することができる。

また、本実施の形態において、車載カメラ４０およびＥＣＵ１００は、本願の衝突予測検知部を構成する。
また、本実施の形態において、インフレータ３０およびＥＣＵ１００は、本願の作動手段を構成する。

なお、本実施の形態においては、可変構造物２０を、バッテリ１０の左右両端側となる位置に設けるようにしているが、これに限らず、前後方向となるようにしてもよい。また、前後左右ともに設けるようにしてもよい。さらに、車両１の進行方向に対して、所定の角度、すなわち、斜めの位置となるように設けてもよい。

また、本実施の形態においては、可変構造物２０に対して、ガスを供給して膨張させて、可変構造物２０を変形させるようにしているが、これに限らず、ガスを抜くことにより、可変構造物２０を変形させるようにしてもよい。また、本実施の形態においては、可変構造物２０を、ガスによって変形させるようにしているが、これに限らず、液体や粒子等の入出力によって、可変構造物２０を変形させるようにしてもよい。

さらに、本実施の形態においては、バッテリトレイ１２，１２ａに対して、可変構造物２１，２２，２３，２４を接続するようにしているが、これに限らず、バッテリ１０，１０ａに対して直接、可変構造物２１，２２，２３，２４を接続するようにしてもよい。すなわち、バッテリトレイ１２，１２ａを介さずに、バッテリ１０，１０ａを、可変構造物２１，２２，２３，２４で直接、上下動させるようにしてもよい。

１ 車両、２ エンジンルーム、１０，１０ａ バッテリ、１１ バッテリ収納室、１２，１２ａ バッテリトレイ、１３ 底板、１４ 天板、２０，２１，２２，２３，２４ 可変構造物、３０ インフレータ、３１ 切り替え弁、３２，３３ ガス供給路、４０ 車載カメラ、１００ ＥＣＵ

Claims (4)

1. 車両に搭載されたバッテリと、
   前記バッテリを搭載するバッテリトレイと、
   車両に対する衝突状況を予測検知する衝突予測検知部と、
   形状変形する可変構造物と、
   前記衝突予測検知部の前記予測検知に基づいて、前記可変構造物の形状を急速変化させる作動手段と、を備え、
   前記可変構造物は、前記バッテリトレイの両端を支持し、前記作動手段に形状変形されることにより、前記バッテリトレイを車両の上下方向に移動させ、
   前記作動手段は、前記衝突予測検知部の前記予測検知に基づいて、少なくとも前記バッテリトレイの一方を支持する前記可変構造物の形状を急速変化させる、ことを特徴とするバッテリ保護装置。
2. 前記可変構造物は、下部が固定され、上部で前記バッテリトレイを支持し、前記作動手段に作動されることにより、前記バッテリトレイを上下方向に移動させる、ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ保護装置。
3. 前記可変構造物は、上部が固定され、下部で前記バッテリトレイを懸吊して支持し、前記作動手段に作動されることにより、前記バッテリトレイを上下方向に移動させる、ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ保護装置。
4. 前記可変構造物は、側面が蛇腹構造であり、
   前記作動手段は、前記可変構造物の内部にガスを供給して形状を急速変化させる、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のバッテリ保護装置。

Images