JP7263943B2

JP7263943B2 - 円筒型電源システム

Info

Publication number: JP7263943B2
Application number: JP2019119473A
Authority: JP
Inventors: 秀彰佐藤; 誠日下部; 将紀石垣; 敬祐石川; 博光鈴木
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2019-06-27
Publication date: 2023-04-25
Anticipated expiration: 2039-06-27
Also published as: JP2021005512A

Description

本発明は、円筒型電源システムに関する。

特許文献１には、パイプライン内で作業を行う移動体が記載されている。特許文献１の移動体は、相互連結されて蛇状の動きを実現するモジュール列（複数のモジュール）を備えている。モジュール列は内蔵電池と駆動機構を有している。また、検出器モジュールが磁界情報を用いて引込み管接合部の存在を決定し、マニピュレータモジュールが接合部のところで所望の作業を容易にする回転運動を行わせながらパイプライン内に移動体を一時的にくさび止めすることができる。

特表平１０－５０９２３６号公報

例えば特許文献１に記載されるように移動体に係る技術が知られている一方で、電源システムに係る技術も知られている。近年になり、例えばモータを駆動力とする車両に搭載されるなど、電源システムは様々な装置や製品に利用されている。電源システムに必要とされる仕様や機能なども、その電源システムの用途に応じて様々である。

そのため、用途などに応じて仕様や機能などを柔軟に変更できる電源システムの登場が期待される。例えば、１以上のモジュールを組み合わせて電源システムを形成するモジュール構造が実現できれば、モジュールの組み合わせ次第で電源システムの仕様や機能などを柔軟に変更できるようになることが期待される。

本発明の目的は、円筒型電源システムのモジュール構造を実現することにある。

本発明の具体例の一つである円筒型電源システムは、円筒形状の中心軸方向の中央に配置可能な構造を備えたベースと、前記ベースの両側に前記中心軸方向に積み重ねて配置可能な構造を備えた１以上の円筒型モジュールと、を有し、前記１以上の円筒型モジュールには、電気エネルギー供給装置を備えたエネルギー供給モジュールが含まれることを特徴とする。

例えば、前記各円筒型モジュールは、円筒形状の中心部に前記ベースまたは他の円筒型モジュールと電気的に接続される接続部を備えてもよい。

また、前記円筒型電源システムは、例えば、前記ベースの両側に配置された前記１以上の円筒型モジュールを包容する円筒形状の回転体をさらに有してもよい。

また、例えば、前記１以上の円筒型モジュールには、前記回転体を駆動するモータを備えたモータモジュールが含まれていてもよい。

また、前記円筒型電源システムは、例えば、前記モータモジュールが前記回転体を駆動することによる当該円筒型電源システムの自律走行を制御する制御部をさらに有してもよい。

また、例えば、前記１以上の円筒型モジュールには、電気エネルギー供給装置とモータとタイヤを備えた複合モジュールが含まれ、前記複合モジュールは、当該複合モジュールの側面を取り囲む円筒形状の前記タイヤを前記モータで駆動してもよい。

本発明により、円筒型電源システムのモジュール構造が実現される。例えば、本発明の具体例の一つによれば、エネルギー供給モジュールを含む１以上の円筒型モジュールで構成される円筒型電源システムが実現される。

円筒型電源システムの具体例の外観を示す図である。円筒型電源システムの内部構成の具体例を示す図である。エネルギー供給モジュールの具体例を示す図である。モータモジュールの具体例を示す図である。モジュールの拡張例を示す図である。モジュールの変形例を示す図である。

図１には、本発明の具体的な実施態様の一例が図示されている。図１は、円筒型電源システム１００の具体例の外観を示す斜視図である。図１には、円筒形状の本体Ｂを備えた円筒型電源システム１００が例示されている。

図１の円筒型電源システム１００は、ベース１０と１以上の円筒型モジュールを備えている。ベース１０は円筒形状である本体Ｂの中心軸Ｃの軸方向の中央に配置される。１以上の円筒型モジュールは、ベース１０の両側に中心軸Ｃの軸方向に積み重ねて配置される。なお、各円筒型モジュールは本体Ｂ内に収容されており、図１には明示されていない。

図１に示す具体例において、本体Ｂの側面の大部分は円筒形状のタイヤ３０で覆われている。タイヤ３０は、１以上の円筒型モジュールを包容する円筒形状の回転体に関する具体例の一つである。

なお、図１に示す具体例では、ベース１０の一部が本体Ｂの側面から突出している。その突出した部分に、外部電気接点１４が設けられてもよい。外部電気接点１４は、円筒型電源システム１００と外部装置との電気的な接続に利用される。また、図１に例示するように、ベース１０の本体Ｂから突出した部分に補助輪１６が設けられてもよい。

図２は、円筒型電源システム１００の内部構成の具体例を示す図である。図２には、図１に例示する円筒型電源システム１００の内部構成に関する具体例が図示されている。

図２に示す具体例において、円筒型電源システム１００は、ベース１０と複数の円筒型モジュール２０を備えている。ベース１０は、円筒形状である本体Ｂの中心軸Ｃの軸方向の中央に配置可能な構造を備えている。図２の具体例では、ベース１０が中心軸Ｃの軸方向の中心位置に配置されている。各円筒型モジュール２０は、ベース１０の両側に中心軸Ｃの軸方向に積み重ねて配置可能な構造を備えている。図２の具体例では、複数の円筒型モジュール２０がベース１０の左右両側に中心軸Ｃの軸方向に積み重ねて配置されている。

図２には、円筒型モジュール２０の具体例として、エネルギー供給モジュール２２とモータモジュール２４が例示されている。図２に示す具体例では、ベース１０の左右両側に１個ずつ左右合計で２個のモータモジュール２４が配置されており、さらに、モータモジュール２４の外側には、左右に２個ずつ左右合計で４個のエネルギー供給モジュール２２が配置されている。

また、図２に示す具体例では、複数の円筒型モジュール２０を包容するように、円筒形状のタイヤ３０が設けられている。例えば、モータモジュール２４がタイヤ３０を駆動して中心軸Ｃを回転軸としてタイヤ３０を回転させることにより、円筒型電源システム１００の自律走行が実現されてもよい。

さらに、例えばベース１０が備えるコントローラ１２により、円筒型電源システム１００の自律走行が制御されてもよい。コントローラ１２は、円筒型電源システム１００の自律走行を制御する制御部の具体例の一つである。コントローラ１２は、例えば、ＣＰＵやプロセッサやメモリ等のハードウェアと、そのＣＰＵやプロセッサの動作を規定するソフトウェア（プログラム）との協働により実現することができる。

なお、タイヤ３０は、複数の円筒型モジュール２０を外部の衝撃から保護する保護部材としての機能を兼ね備えていてもよい。また、図１を利用して説明したように、ベース１０の本体Ｂから突出した部分に外部電気接点１４が設けられてもよい。

図３は、エネルギー供給モジュール２２の具体例を示す図である。図３に示す具体例のエネルギー供給モジュール２２は、その全容の外観が円筒形状である。図３には、円筒形状の側面側から見たエネルギー供給モジュール２２の内部構成が例示されている。

図３のエネルギー供給モジュール２２は、電気エネルギー供給装置２２２と電気接点２２４を備えている。図３に示す具体例において、電気エネルギー供給装置２２２は、エネルギー供給モジュール２２の周囲部（円筒形状の側面側の部分）に設けられており、電気接点２２４は、エネルギー供給モジュール２２の中心部（円筒形状の中心軸側の部分）に設けられている。なお、図３に示す具体例のエネルギー供給モジュール２２は、中心部が中空の中空構造であり、中空の中心部に電気接点２２４を備えている。

図３に示す電気接点２２４は、ベース１０（図２）または他の円筒型モジュール２０（図２）と電気的に接続される接続部の具体例の一つである。例えば、エネルギー供給モジュール２２の電気接点２２４から中心軸Ｃ（図２）を通る導電部材を経てベース１０の外部電気接点１４（図２）に繋がる導電経路が形成されてもよい。さらに、その導電経路を介して、エネルギー供給モジュール２２の電気エネルギー供給装置２２２から外部装置へ電力の供給（放電）が行われてもよいし、外部装置からエネルギー供給モジュール２２の電気エネルギー供給装置２２２へ電力の供給（充電）が行われてもよい。

図４は、モータモジュール２４の具体例を示す図である。図４に示す具体例のモータモジュール２４は、その全容の外観が円筒形状である。図４には、円筒形状の側面側から見たモータモジュール２４の内部構成が例示されている。

図４のモータモジュール２４は、モータＭを備えており、さらに、モジュール本体Ｓと回転リンク２４４とロータシャフト２４６を備えている。

図４に示す具体例のモジュール本体Ｓは、中心部（円筒形状の中心軸側の部分）が中空の中空構造であり、中空の中心部に電気接点２４２を備えている。図４に示す電気接点２４２は、ベース１０（図２）または他の円筒型モジュール２０（図２）と電気的に接続される接続部の具体例の一つである。

例えば、モータモジュール２４の電気接点２４２から中心軸Ｃ（図２）を通る導電部材を経てエネルギー供給モジュール２２の電気接点２２４（図３）に繋がる導電経路が形成されてもよい。さらに、その導電経路を介して、エネルギー供給モジュール２２の電気エネルギー供給装置２２２（図３）からモータモジュール２４のモータＭに電力が供給されてもよいし、モータＭの発電により得られた電力がエネルギー供給モジュール２２の電気エネルギー供給装置２２２に供給されてもよい。

なお、モジュール本体Ｓの周囲部（円筒形状の側面側の部分）に電気エネルギー供給装置が設けられてもよい。モータモジュール２４が電気エネルギー供給装置を備えている場合には、その電気エネルギー供給装置からモータＭに電力が供給されてもよい。

また、図４に示す具体例では、モジュール本体Ｓを取り囲むように円筒形状のロータシャフト２４６が設けられている。モジュール本体Ｓとロータシャフト２４６の間には回転リンク２４４が設けられており、モジュール本体Ｓに対してロータシャフト２４６が回転可能な構造となっている。そして、モータＭが中心軸Ｃ（図２）を回転軸としてロータシャフト２４６を回転させる。

さらに、図４に示す具体例では、モータモジュール２４のロータシャフト２４６にタイヤ３０が固定的に接続されている。これにより、モータモジュール２４のモータＭによる中心軸Ｃ（図２）を回転軸とするタイヤ３０の回転駆動が実現される。

なお、モータモジュール２４には、ボルトＢＬの取り付け部が設けられてもよい。例えば、図４に例示するように、モータモジュール２４のモジュール本体Ｓに、ボルトＢＬ（破線）の取り付け部が設けられてよい。そして、ボルトＢＬにより、１以上の円筒型モジュール２０（図２）がモータモジュール２４に固定されてもよい。例えば、円筒形状の円周方向に複数のボルトＢＬが設けられてもよいし、さらに、それら複数のボルトＢＬが円周方向に等間隔に配置されてもよい。なお、ボルトＢＬの取り付け部は、エネルギー供給モジュールにも設けられてもよい。また、各円筒型モジュールに取り付けられたボルトＢＬ同士が接続できてもよい。そして、ボルトＢＬ同士を接続することで、各円筒型モジュール同士が固定的に接続できてもよい。

図２に例示した円筒型電源システム１００は、１以上の円筒型モジュール２０により実現されるモジュール構造であるため、例えば、１以上の円筒型モジュール２０の組み合わせ次第で円筒型電源システム１００の仕様や機能などを容易に変更できる。

図５は、モジュールの拡張例を示す図である。図５には、円筒型電源システム１００を構成する円筒型モジュール２０の拡張例（図２に示す具体例からの拡張例）が図示されている。

図５に示す拡張例では、ベース１０の左側に２個のモータモジュール２４が配置されており、さらに、２個のモータモジュール２４の左側に、３個のエネルギー供給モジュール２２が配置されている。

つまり、図２に示す具体例に対して、図５に示す拡張例では、ベース１０の左側にモータモジュール２４とエネルギー供給モジュール２２が１個ずつ追加されている。モータモジュール２４を追加することにより、円筒型電源システム１００の自律走行における駆動力を高めることができ、また、エネルギー供給モジュール２２を追加することにより、円筒型電源システム１００の電池容量を大きくすることができる。

なお、円筒型モジュール２０は中心軸Ｃの軸方向に積み重ねて配置されるため、円筒型モジュール２０の個数が増えると、円筒型電源システム１００全体の中心軸Ｃの軸方向の長さが増加する。その増加に応じて、タイヤ３０の中心軸Ｃの軸方向の長さを増加するようにしてもよい。

例えば、積み重ねて配置される円筒型モジュール２０の個数に応じた様々な長さのタイヤ３０の中から、円筒型電源システム１００に利用される円筒型モジュール２０の個数に応じた長さのタイヤ３０を選択して、円筒型モジュール２０（例えばモータモジュール２４）に取り付けるようにしてもよい。

なお、図５には、ベース１０の左側に配置された円筒型モジュール２０のみを図示しているが、ベース１０の右側にも１以上の円筒型モジュール２０が配置されてもよい。例えば、ベース１０の右側をそのベース１０の左側と同じモジュール構成とする左右対称のモジュール構成が実現されてもよい。

図６は、モジュールの変形例を示す図である。図６には、複合モジュール２６の具体例が図示されている。図６に示す具体例の複合モジュール２６は、その全容の外観が円筒形状である。図６には、円筒形状の側面側から見た複合モジュール２６の内部構成が例示されている。

図６に例示する複合モジュール２６は、電気エネルギー供給装置２６２とモータＭとタイヤ３０を備えている。図６に示す具体例において、電気エネルギー供給装置２６２は、複合モジュール２６のモジュール本体の周囲部（円筒形状の側面側の部分）に設けられている。

また、図６に示す具体例のように、複合モジュール２６のモジュール本体の中心部（円筒形状の中心軸側の部分）に電気接点２６４が設けられてもよい。図６に示す具体例において、複合モジュール２６のモジュール本体は、中心部が中空の中空構造であり、中空の中心部に電気接点２６４を備えている。

さらに、図６に示す具体例では、複合モジュール２６のモジュール本体を取り囲むように円筒形状のタイヤ３０が設けられている。モジュール本体とタイヤ３０の間には回転リンクが設けられており、モジュール本体に対してタイヤ３０が回転可能な構造となっている。これにより、モータＭによる中心軸Ｃ（図２）を回転軸とするタイヤ３０の回転駆動が実現される。

以上、本発明の具体的な実施態様の一例を説明したが、上述した具体例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。

１０ベース、２０円筒型モジュール、２２エネルギー供給モジュール、２４モータモジュール、２６複合モジュール、３０タイヤ、１００円筒型電源システム。

Claims

円筒形状の中心軸方向の中央に配置可能な構造を備えたベースと、
前記ベースの両側に前記中心軸方向に積み重ねて配置可能な構造を備えた１以上の円筒型モジュールと、
前記ベースの両側に配置された前記１以上の円筒型モジュールを包容する円筒形状の回転体と、
を有し、
前記１以上の円筒型モジュールには、電気エネルギー供給装置を備えたエネルギー供給モジュールが含まれる、
ことを特徴とする円筒型電源システム。
請求項１に記載の円筒型電源システムにおいて、
前記各円筒型モジュールは、円筒形状の中心部に前記ベースまたは他の円筒型モジュールと電気的に接続される接続部を備える、
ことを特徴とする円筒型電源システム。
請求項１又は２に記載の円筒型電源システムにおいて、
前記１以上の円筒型モジュールには、前記回転体を駆動するモータを備えたモータモジュールが含まれる、
ことを特徴とする円筒型電源システム。
請求項３に記載の円筒型電源システムにおいて、
前記モータモジュールが前記回転体を駆動することによる当該円筒型電源システムの自律走行を制御する制御部をさらに有する、
ことを特徴とする円筒型電源システム。
請求項１から４のいずれか１項に記載の円筒型電源システムにおいて、
前記１以上の円筒型モジュールには、電気エネルギー供給装置とモータとタイヤを備えた複合モジュールが含まれ、
前記複合モジュールは、当該複合モジュールの側面を取り囲む円筒形状の前記タイヤを前記モータで駆動する、
ことを特徴とする円筒型電源システム。