JPH09284901A

JPH09284901A - バッテリ保持装置

Info

Publication number: JPH09284901A
Application number: JP8096338A
Authority: JP
Inventors: Akio Fukui; 昭夫福井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-04-18
Filing date: 1996-04-18
Publication date: 1997-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】複数のバッテリを搭載する電気自動車が衝突
した際に、バッテリを分離することにより高電圧の漏電
を防止し、さらに車両の損害状況が軽微な場合には、再
度バッテリを接続して走行可能とする。【解決手段】複数のバッテリ１０を直列にかつ配列方
向に摺動可能にバッテリケース１６に納める。また、隣
接するバッテリ１０間に、これらを離隔する方向に付勢
する離隔ばね４６を配置する。バッテリケース１６の端
部には、蓋２６を配置し、この蓋２６によって離隔ばね
４６を縮めて隣接バッテリを接続する。衝突が検出され
た場合、ピン４２を退避させると、離隔ばね４６などの
付勢力によって蓋２６が開き、また個々のバッテリ１０
が離され、回路が遮断される。衝突後、回路に異常が検
出されなければ、蓋閉じ機構５６により蓋２６を閉じ、
バッテリ１０を直列接続状態に復帰させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のバッテリを
車両に搭載するバッテリ保持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境問題を考慮して電気自動車の
開発が行われており、一部では実用に供されている。電
気自動車は、車載されたバッテリに蓄えられた電力によ
ってモータを駆動し走行する。モータに印加される電圧
は、ひとつのセルの発生する電圧よりはるかに大きいた
め、これらのセルは直列に接続されている。たとえば、
６個のセルを直列に接続して形成されたバッテリをさら
に複数個直列に接続して所望の電圧を得ている。

【０００３】このような電気自動車が事故を起こした場
合、前記直列接続されたバッテリの高電圧が漏電する場
合がある。この漏電を防止するために実開昭６１−２０
２１０１号公報には、衝突が検知されるとモータに電力
を供給する回路の一部を解放する装置が開示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
装置によれば、バッテリは衝突後も直列接続されたまま
であり、バッテリの両端には高電圧がかかっている。し
たがって、事故による断線の位置によっては漏電する場
合があり、高電圧の漏電を完全に防止することができな
いという問題があった。

【０００５】さらに、一旦回路を解放すると、再度回路
を閉成することができないので、衝突による車体の損害
が走行するには支障がない程度に小さい場合であって
も、走行することができなくなるという問題があった。

【０００６】本発明は前述の問題点を解決するためにな
されたものであり、車両が衝突したときに高電圧の漏電
を防止するとともに、衝突したあと車体の損害が小さい
場合などには、再度走行可能な状態とすることができる
バッテリの保持装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明にかかるバッテリ保持装置は、前記複数の
バッテリを直列に接続する接続手段と、車両の衝突を検
知する衝突検知手段と、前記衝突検知手段により衝突が
検知されると、前記接続手段による複数バッテリの直列
接続状態を解除する接続解除手段と、衝突により接続状
態が解除された後、モータの主電源回路に異常が発生し
ていないかを検知する異常検知手段と、前記異常検知手
段により異常が検知されなかった場合、前記複数のバッ
テリを直列接続状態に復帰させる接続復帰手段とを有し
ている。

【０００８】この構成によれば、衝突が検知されるとバ
ッテリの接続状態が解除され、両端の端子に高電圧が発
生することがなく、よって高電圧の漏電を防止すること
ができる。また、主電源回路に漏電などの異常が生じて
いなければ、バッテリを接続状態に復帰することがで
き、走行することができる。このように再度走行するこ
とが可能であれば、修理可能な所まで自力で走行するこ
とができる。また、事故処理時においても、当該車両を
早期に撤去することができる。さらに、異常検知手段を
設けことにより、バッテリを接続して良いかを判断する
ことができ、漏電などの異常発生時には確実に接続状態
を解除しておくことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるバッテリの
保持装置の好適な実施の形態（以下、実施形態と記す）
を図面に従って説明する。

【００１０】図１および図２には、第１の実施の形態の
構成が示されており、図１は部分破断平面図、図２は図
１に示すＡ−Ａ線における断面図である。バッテリ１０
は、鉛２次電池のセル６個を内蔵し、図１において左右
の端に設けられた電極１２，１４に約１２Ｖの電圧を発
生させている。このバッテリ１０は、バッテリケース１
６内で一列に納められ、隣接する電極１２，１４が接続
して直列接続となり、最も外側の電極間に高電圧が発生
する。バッテリケース１６には、その側面にバッテリ１
０の配列方向に沿って、ガイド溝１８が形成され、一方
バッテリの側面には、このガイド溝１８に係合するガイ
ド係合部２０が設けられている。ガイド溝１８に沿っ
て、ガイド係合部２０は移動可能となっており、よって
バッテリ１０は、バッテリケース１６内でその配列方向
に移動可能となっている。

【００１１】ガイド溝１８およびガイド係合部２０につ
いて詳細に説明する。ガイド溝１８は、溝側面が約４５
°傾斜しており、一方ガイド係合部２０は、断面が三角
形の凸条である。ガイド溝１８の側面にはリニアベアリ
ング２２が設けられており、これを介して、バッテリ１
０はバッテリケースに保持されている。このため、バッ
テリ１０はバッテリケース１６内で比較的小さな力で摺
動が可能となっている。

【００１２】バッテリケース１６の一方の端面（図１に
おいて左端面）には、ケース電極２４が設けられてお
り、最左端のバッテリ１０の電極１４と接触するように
なっている。

【００１３】他端には、バッテリケース１６に一端を回
動軸２５により回動可能に支持された蓋２６が設けら
れ、さらに、この蓋２６は、この蓋がケース１６を閉じ
る位置にあるときにバッテリ配列方向に摺動可能な当接
ロッド２８を含んでいる。当接ロッド２８の一端には、
最右端のバッテリ１０の電極１２に接触するように、ケ
ース電極３０が設けられている。また、当接ロッド２８
の他端には雄ねじ３２が形成されている。さらに、当接
ロッド２８には、蓋本体２６ａに対する回り止めとして
ボールスプライン３４が設けられている。ケース電極３
０は、この電極３０と蓋本体２６ａの間に配置された押
付けばね３６により右方向に付勢されている。また、雄
ねじ３２にはナット３７が螺合されており、当接ロッド
２８の位置決めを行っている。なお、蓋２６とケース１
６は、たとえば繊維強化プラスチックなどの絶縁材料で
できており、電極２４とロッド２８は電気的に遮断され
ている。

【００１４】また、蓋２６の回動先端には、リニアベア
リング３８を備えたピン穴４０が設けられている。この
ピン穴４０には、バッテリケース１６に取り付けられバ
ッテリ１０の配列方向と直交する方向に移動可能なピン
４２が挿入可能となっている。このピン４２は、双方向
電磁ソレノイド４４によって、進退の制御がなされる。
ピン４２が進出位置にあり、ピン穴４０と係合している
ときには、蓋２６は閉じ位置に保持される。電磁ソレノ
イド４４は、所定値以上の加速度が車体に生じたことを
検出する加速度検知部４９からの信号が入力され、この
信号に基づきピン４２を退避させる。また、バッテリケ
ース１６には、蓋２６の閉じ位置を確実に定めるために
ストッパ５０が設けられ、さらにストッパ５０にはこれ
に蓋２６が当接したことを検知する閉じ位置スイッチ５
２が設けられている。一方、蓋２６には、ピン穴４０に
ピン４２が挿入されたことを検知する固定確認スイッチ
５４が設けられており、このスイッチによって蓋が確実
に閉じ位置に固定されたことが確認できる。また、蓋本
体２６ａの背面には、アーム２６ｂが突設されており、
これは、後述する蓋閉じ機構５６のボールねじ先端に係
合する。

【００１５】隣接するバッテリ１０の間および左端のバ
ッテリ１０とバッテリケース１６の間には、隣接電極を
切り離す方向に付勢する離隔ばね４６が、各バッテリ１
０に設けられた支持突起４８に固定配置されている。

【００１６】バッテリケース１６の、回動軸２５が設け
られた側面には、蓋閉じ機構５６が配置されている。蓋
閉じ機構５６は、前述の蓋本体に設けられたアーム２６
ｂに当接するボールねじ５８と、これに螺合するナット
６０と、このナットを駆動するモータ６２を含んでい
る。ボールねじ５８は、バッテリケース１６の側壁にほ
ぼ直交するように配置され、側壁の内側に進出可能とな
っている。進出した位置においては閉じ位置にある蓋２
６のアーム２６ｂに当接し、退避した位置においては蓋
２６を最も開いた状態になることを可能としている。ボ
ールねじ５８はナット６０と螺合しており、ナット６０
にはこれと一体にギア６４が取り付けられている。ナッ
ト６０およびギア６４は、バッテリケース１６と蓋閉じ
機構ケース６６にベアリング６８，７０を介して固定さ
れている。また、ボールねじ５８の後端には、回り止め
アーム７２と回り止めロッド７４が設けられており、ボ
ールねじ５８がナット６０と共回りすることを防いでい
る。ギア６４は、駆動モータ６２の出力軸に取り付けら
れたギア７６と噛み合っており、駆動モータ６２の回転
をナット６０に伝達している。このナット６０の回転に
よって、ボールねじ５８が進退する。通常は、ボールね
じ５８は退避した位置にあり、この位置でボールねじ５
８の後端は退避位置確認スイッチ７８に当接し、これが
退避位置にあることが確認される。

【００１７】図３には、蓋閉じ機構５６の制御回路の構
成が示されている。直列に接続されたバッテリ１０から
の直流電流は、インバータ１００で三相交流電流に変換
され、主電源回路１０２を介して、モータ１０４に供給
される。主電源回路１０２およびモータ１０４には、こ
の部分での漏電などを検知する異常検知回路１０６が接
続されている。異常検知回路１０６は、電源回路１０８
と三つの比較回路１１０とＡＮＤ回路１１１を含んでい
る。

【００１８】電源回路１０８は、車室内に供えられた漏
電チェックスイッチ１１２と、このスイッチ１１２がオ
ンになったとき通電されるリレーコイル１１４と、この
リレーコイル１１４に駆動されるリレー接点１１６と、
電源１１８と、オフスイッチ１２０を含んでいる。三つ
の比較回路１１０は各々、三相のモータ接点の電圧
Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ₃が所定の範囲（Ｖ_L，Ｖ_H）にあるか
を判断する回路である。そして、モータ接点の電圧が前
記所定範囲にある場合にハイレベルの信号（Ｈ信号）
を、それ以外の場合にはローレベルの信号（Ｌ信号）を
出力する。ＡＮＤ回路１１１は、三つの比較回路１１０
の出力が全てＨ信号となったときにＨ信号を、それ以外
のときにはＬ信号を出力する。ＡＮＤ回路１１１の出力
は、中央処理装置（ＣＰＵ）１２２に入力さる。

【００１９】ＡＮＤ回路１１１からの信号がＨ信号であ
るときは、ＣＰＵ１２２は、蓋２６を閉じる動作を許可
し、Ｌ信号であるときは、この動作を禁止する。

【００２０】モータ６２を駆動制御する駆動回路１２４
は、車両の電装品など電源となる補機用バッテリ１２８
を電源とし、正転指令時にオンとなるトランジスタ１３
０，１３２と、逆転指令時にオンとなるトランジスタ１
３４，１３６を含む。ＣＰＵ１２２は、ＡＮＤ回路１１
１の出力および前述の３種のスイッチ５２，５４，７８
の状態から、モータ６２の駆動を指令する。この動作の
詳細については後述する。

【００２１】本装置の動作について、以下説明する。蓋
２６を開いた状態では、離隔ばね４６の付勢力により隣
接バッテリの接点は、離れた状態に保持されている。当
接ロッド２８を、ナット３７を回すことによって、抜く
方向に移動させる。このとき、押付けばね３６は圧縮さ
れ、ケース電極３０は蓋本体２６ａに近付く。そして、
蓋２６を閉じ、ピン４２をピン穴４０に挿入して、蓋２
６の閉じ状態を保持する。そして、ナット３７を緩め、
当接ロッド２８およびケース電極３０をバッテリ１０に
当接する方向に移動させる。このケース電極３０の移動
に伴って、離隔ばね４６が圧縮され、隣接するバッテリ
電極１２，１４が接触し、直列に接続された状態とな
る。したがって、押付けばね３６の付勢力は、バッテリ
１０の間に配置される離隔ばね４６の付勢力の総和より
十分大きく設定されている。

【００２２】このように押付けばね３６の付勢力によっ
て、各バッテリ電極を確実に接触させることができ、ま
た電極が磨耗して最外端のバッテリ電極１２，１４の距
離に変化が生じても、確実に各バッテリ電極１２，１４
およびケース電極２４，３０の接触状態を保持すること
ができる。

【００２３】また、車両が事故などにより衝突した場
合、このときの衝撃を加速度検出部４９によって検知
し、加速度が所定値を越えた場合、電磁ソレノイド４４
によってピン４２を退避させる。これによって、蓋２６
および押付けばね４６によって作用していた隣接バッテ
リなどを接触させる押し付け力が解放される。言い換え
れば、蓋２６は押付けばね３６および離隔ばね４６の付
勢力によって開き、各々のバッテリ１０も離隔ばね４６
の付勢力によって切り離される。

【００２４】したがって、バッテリ１０を含む回路が遮
断され、漏電を防止することができる。特に、各バッテ
リ１０および端部のバッテリとケースの間の各々に離隔
ばね４６が配置されていることにより、バッテリ１０を
ひとつひとつ確実に分離することができ、任意の端子間
において最大でも約１２Ｖの電圧とすることができる。
このように、事故などによって車体に損傷があった場合
においても、隣接バッテリを切り離すことにより回路を
遮断することによって、漏電を防止することができる。

【００２５】前述のように、バッテリ１０が分離された
あと、走行する必要が生じたときには、運転者または事
故処理の作業者は、車室内の所定位置に設けられた漏電
チェックスイッチ１１２を押す。この押圧操作によって
リレーコイル１１４に電流が流れ、リレー接点１１６が
接続状態となる。この状態となったあと、運転者が漏電
チェックスイッチ１１２の押圧操作をやめても、オフス
イッチ１２０とこれと直列に配置されるリレー接点１１
６が接続されているので、リレーコイル１１４には電流
が流れ続け、各リレー接点１１６は接続状態が維持され
る。

【００２６】リレー接点１１６が接続状態となることで
主電源回路１０２と異常検知回路１０６が接続された状
態になる。このとき、電源回路１０８の電源１１８が主
電源回路の導線およびモータのコイルに接続される。こ
のとき、断線や短絡がなければ、モータ接点の電圧
Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ₃は、一相の主電源回路の抵抗ｒ、モー
タ１０４の一相のコイルの抵抗Ｒ、電源１１８の電圧Ｅ
₀を用いて、

【数１】で表される。また、その相に断線や短絡がある場合に
は、モータ接点の電圧Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ₃は０となる。こ
の電圧Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ₃を各々三つの比較回路１１０に
入力する。この比較回路１１０は、入力された電圧
Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ₃が、下限値Ｖ_L以上、上限値Ｖ_H以下
の場合に、Ｈ信号をＡＮＤ回路１１１に送出する。この
下限値Ｖ_Lと上限値Ｖ_Hは、この間であれば、主電源回
路１０２およびモータに断線や短絡などの異常がなく、
バッテリ１０を接続しても漏電が発生しないと判断でき
る値に設定されている。ＡＮＤ回路は、三つの比較回路
１１０の全てからＨ信号が入力された場合に限り、ＣＰ
Ｕ１２２にＨ信号を送出する。したがって、ＡＮＤ回路
１１１からのＨ信号は、三相の主電源回路１０２および
モータ１０４の三相のコイルのいずれにも異常がないこ
とを表している。

【００２７】ＡＮＤ回路１１１からＨ信号を受けたＣＰ
Ｕは、トランジスタ１３０，１３２をオンとして、モー
タ６２を正転に駆動制御する。これによって、ボールね
じ５８がバッテリケース１６の内側に進出し、蓋本体の
アーム２６ｂを押す。これにより、蓋２６が閉じ位置に
移動を開始し、やがてストッパ５０に当接する。このと
き、閉じ位置スイッチ５２がオンとなり、この信号がＣ
ＰＵ１２２に送出される。ＣＰＵ１２２は、この信号を
受けると、双方向電磁ソレノイドに対し、ピン４２を進
出させる指令を行う。これによってピン４２がピン穴４
０内に挿入されて蓋２６が、閉じ位置に固定される。一
方、ＣＰＵ１２２は、モータ６２の回転を停止させる。

【００２８】ピン４２がピン穴４０に挿入されると、こ
れを固定確認スイッチ５４がオンとなり、この信号がＣ
ＰＵ１２２に送出される。ＣＰＵ１２２は、この信号を
受けると、トランジスタ１３４，１３６をオンとして、
モータ６２を逆転制御する。これによって、ボールねじ
５８は退避し、完全に退避したことが退避位置確認スイ
ッチ７８によって確認されると、ＣＰＵ１２２がモータ
６２の停止制御をする。

【００２９】以上の動作が終了すると、ＣＰＵ１２２
は、インストルメントパネルの表示などにより運転者に
再走行が可能である旨を報知する。運転者がイグニッシ
ョンキーにより始動操作をすると、これと連動してオフ
スイッチ１２０が動作し、リレーコイル１４４に流れる
電流を遮断する。これによって、各リレー接点１１６が
解放し、異常検知回路１０６が主電源回路１０２から遮
断され、初期状態に復帰する。

【００３０】以上のように、本実施形態において、各バ
ッテリのガイド係合部２０と係合するガイド溝１８によ
って摺動可能に保持されたバッテリを直列接続させる当
接ロッド２８および押付けばね３６と、前記当接ロッド
２８が設けられた蓋２６に開けられたピン穴４０と、こ
のピン穴４０に挿入して蓋２６を閉じた状態とし前記バ
ッテリを直列接続状態に維持するピン４２は、バッテリ
を直列に接続する接続手段として機能する。また、衝突
により発生した衝撃（加速度）を検知する、加速度検知
部４９が衝突検知手段として機能し、この加速度検知部
４９により衝突が検出されると、前記ピン４２をピン穴
４０から抜く電磁ソレノイド４４、および隣接バッテリ
を離す方向に付勢する離隔ばね４６は、接続解除手段と
して機能する。さらに、主電源回路１０２に接続される
異常検知回路１０６が異常検知手段として機能する。こ
の異常検知回路１０６により異常が検知されなかった場
合、蓋２６を閉じて、バッテリを直列接続状態に復帰さ
せる蓋閉じ機構５６、および蓋閉じ機構５６を制御する
ＣＰＵ１２２と駆動回路１２４は接続復帰手段として機
能する。

【００３１】本発明の他の形態次に、本発明の他の形態について説明する。本形態は、
両端に電極を有する複数のバッテリを車両に搭載保持す
るバッテリ保持装置であって、複数のバッテリを直線状
に配列支持し、かつその配列方向に摺動可能に支持する
バッテリ支持手段と、前記複数のバッテリの間隙のうち
の少なくとも一つの間隙に配置され、隣接するバッテリ
を離隔する方向に付勢する付勢手段と、前記付勢手段の
付勢力に抗して当該複数のバッテリを配列方向に押し、
隣接する前記バッテリの電極どうしを接触させて直列接
続状態とするバッテリ固定手段と、車両の衝突を検知す
る衝突検知手段と、前記衝突検知手段により衝突が検知
されると、前記バッテリ固定手段による固定を解除する
固定解除手段と、衝突によりバッテリの固定が解除され
た後、モータの主電源回路に異常が発生していないかを
検知する異常検知手段と、前記異常検知手段により異常
が検知されなかった場合、前記バッテリ固定手段によっ
て、再び複数のバッテリを配列方向から押し、直列接続
させる復帰手段と、を有するものである。

【００３２】本形態を前述の実施形態に即して説明す
る。バッテリ支持手段は、バッテリ側面に設けられたガ
イド係合部２０にリニアベアリング２２を介して係合す
る、バッテリケース側面の内面に設けられたガイド溝１
８を含んでいる。また、付勢手段は離隔ばね４６である
が、これは図示されるコイルばね以外の形態のばねでも
良く、さらに隣接バッテリの接続、分離を繰り返し行え
る弾性部材ならばばね以外のたとえばゴムなどとするこ
とも可能である。また、バッテリ固定手段は、当接ロッ
ド２８を含む蓋２６と、双方向電磁ソレノイド４４によ
り駆動されるピン４２と、バッテリーケース１６を含ん
でいる。また、衝突検知手段は、加速度検知部４９を含
み、さらにこの加速度検知部４９は、車体の適切な位置
に配置された加速度センサと、加速度センサにより検出
された加速度をもとに衝突の判断をする中央処理装置
（ＣＰＵ）から構成することができる。また、固定解除
手段は、解除の指令を行うＣＰＵ１２２と、この指令を
受けて実際に固定解除を行う双方向電磁ソレノイド４４
とピン４２と、を含んでいる。また、異常検知手段は、
主電源回路１０２と、駆動モータ１０４の断線、短絡な
どを検知する異常検知回路１０６を含んでいる。また、
復帰手段は、蓋本体の背面に設けられたアーム２６ｂ
と、蓋閉じ機構５６と、この蓋閉じ機構５６を駆動制御
する駆動回路１２４およびＣＰＵ１２２を含んでいる。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、車両が衝突した場合、
直列接続された少なくとも一組の隣接バッテリを切り離
すことにより、高電圧の漏電を防止することができる。
また、衝突による車両の損害が大きくなく自力走行でき
る程度の場合は、一旦切り離されたバッテリを再び直列
接続状態に復帰させて、駆動モータに電力を供給するこ
とができる。このとき、回路に短絡や断線などの異常が
ないかを予め確認し、異常がない場合に限って接続状態
の復帰動作を行うようにしている。これによって、漏電
を確実に防ぐことができる。このように自力走行できる
場合には、それを可能とすることによって、修理可能な
所まで自力で行くことができるようになり、また事故処
理に際しても、速やかに車両の撤去を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるバッテリ保持装置の実施形態
を示す構成図である。

【図２】本実施形態の図１に示したＡ−Ａ線における
断面図である。

【図３】本実施形態の蓋閉じ機構の制御回路の構成が
示されている。

【符号の説明】

１０バッテリ、１６バッテリケース、１８ガイド
溝、２０ガイド係合部、２２リニアベアリング、２
６蓋、２８当接ロッド、４０ピン穴、４２ピ
ン、４４双方向電磁ソレノイド、４６離隔ばね、４
９加速度検知部、５６蓋閉じ機構、１０２主電源
回路、１０６異常検知回路、１２２中央処理装置
（ＣＰＵ）、１２４駆動回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のバッテリを車両に搭載保持するバ
ッテリ保持装置であって、前記複数のバッテリを直列に接続する接続手段と、車両の衝突を検知する衝突検知手段と、前記衝突検知手段により衝突が検知されると、前記接続
手段による複数バッテリの直列接続状態を解除する接続
解除手段と、衝突により接続状態が解除された後、モータの主電源回
路に異常が発生していないかを検知する異常検知手段
と、前記異常検知手段により異常が検知されなかった場合、
前記複数のバッテリを直列接続状態に復帰させる接続復
帰手段と、を有するバッテリ保持装置。