JP2012205382A - Power supply device for vehicle - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a size of a power supply device for a vehicle while sufficiently securing safety of a worker during inspection work, etc.SOLUTION: In a battery pack 21 supplying electric power to a motor generator 10 for traveling, a high-voltage battery 12 comprises a first assembled battery 32 on a side of one end side output terminal 22a and a second assembled battery 33 on a side of the other end output terminal 22b which are formed by a plurality of electric cells in series, respectively. A relay unit 24 for opening/closing electric connection between the first assembled battery 32 and the one end side output terminal 22a is stored in a battery box 20. A plug unit 31 for opening/closing electric connection between the first assembled battery 32 and the second assembled battery 33 is installed between the first assembled battery 32 and the second assembled battery 33 in a position on the other end side relative to a position of an intermediate potential of the high-voltage battery 12. Maximum voltage v2 of the second assembled battery 33 is set to be safety voltage.

Description

本発明は、ハイブリッド車または電気自動車に搭載される走行用の電動モータに給電するための車両用電源装置に関する。   The present invention relates to a vehicle power supply device for supplying power to a traveling electric motor mounted on a hybrid vehicle or an electric vehicle.

駆動源としてエンジンおよび電動モータを備えるハイブリッド車や、駆動源として電動モータのみを備える電気自動車には、走行用の電動モータに電力を供給する高電圧バッテリ(走行用バッテリ)が搭載されている。高電圧バッテリは、走行用の電動モータを駆動するために必要な電圧および放電容量を得るため、単電池からなる複数の電池セルを互いに直列接続することにより構成されている。この高電圧バッテリと走行用の電動モータとを電気的に接続する高電圧回路は車体に対して絶縁されており、乗員の安全が確保されている。例えば、高電圧バッテリはバッテリボックスに収容され、バッテリボックス内の高電圧回路が車体に対して絶縁された状態でバッテリパック(車両用電源装置)として車両に搭載されている。   A hybrid vehicle including an engine and an electric motor as a driving source, and an electric vehicle including only an electric motor as a driving source are equipped with a high voltage battery (traveling battery) that supplies electric power to the traveling electric motor. A high voltage battery is configured by connecting a plurality of battery cells made of single cells in series with each other in order to obtain a voltage and a discharge capacity necessary for driving an electric motor for traveling. The high-voltage circuit that electrically connects the high-voltage battery and the electric motor for traveling is insulated from the vehicle body to ensure the safety of the passenger. For example, a high voltage battery is housed in a battery box, and the high voltage circuit in the battery box is mounted on the vehicle as a battery pack (vehicle power supply device) in a state insulated from the vehicle body.

バッテリボックス内には、高電圧バッテリの一端側に位置させてリレーユニットが設けられている。リレーユニットの開閉動作は車両制御装置からの信号に基づいて制御される。このリレーユニットが閉動作されると、高電圧バッテリと電動モータとが電気的に接続され、車両が作動状態となる。一方、リレーユニットが開動作されると、高電圧バッテリと電動モータとの電気的な接続が遮断され、車両が非作動状態となる。   A relay unit is provided in the battery box so as to be positioned on one end side of the high voltage battery. The opening / closing operation of the relay unit is controlled based on a signal from the vehicle control device. When the relay unit is closed, the high voltage battery and the electric motor are electrically connected, and the vehicle is in an operating state. On the other hand, when the relay unit is opened, the electrical connection between the high voltage battery and the electric motor is cut off, and the vehicle becomes inoperative.

このようなバッテリパックには、点検作業時や整備作業時の安全確保を目的として、例えば、特許文献１に記載されるように、バッテリパック内の高電圧回路を遮断するための安全プラグ装置が設けられている。この安全プラグ装置では、高電圧バッテリの中央に設けられるソケットを有しており、ソケットの両側でそれぞれほぼ同じ電圧が生じるように配置されている。ソケットにプラグが装着された状態では、ソケットの両側にそれぞれ設けられた複数の電池セルが互いに通電される。一方、ソケットからプラグが離脱された状態では、ソケットの両側にそれぞれ設けられた複数の電池セルの通電が遮断される。   Such a battery pack has a safety plug device for cutting off a high-voltage circuit in the battery pack, for example, as described in Patent Document 1, for the purpose of ensuring safety during inspection work or maintenance work. Is provided. This safety plug device has a socket provided at the center of the high-voltage battery, and is arranged so that substantially the same voltage is generated on both sides of the socket. In a state where the plug is attached to the socket, the plurality of battery cells respectively provided on both sides of the socket are energized. On the other hand, in a state where the plug is detached from the socket, energization of the plurality of battery cells provided on both sides of the socket is interrupted.

また、バッテリボックス内には、高電圧バッテリの他端側に位置させて回路遮断リレーが設けられている。回路遮断リレーは常開式となっており、車両の起動信号等に連動して回路遮断リレーが閉動作される。したがって、点検作業時や整備作業時には、当然車両は動作停止状態に在るため、安全プラグが離脱されるとともに高電圧バッテリの両側にそれぞれ設けられたリレーが開状態となる。これにより、バッテリボックス内の高電圧回路が確実に遮断されるため、作業者の安全が確保されることとなる。   In the battery box, a circuit interruption relay is provided at the other end of the high voltage battery. The circuit interruption relay is a normally open type, and the circuit interruption relay is closed in conjunction with a vehicle start signal or the like. Accordingly, during inspection work and maintenance work, the vehicle is naturally in an operation stopped state, so that the safety plug is removed and the relays provided on both sides of the high voltage battery are opened. As a result, the high voltage circuit in the battery box is reliably cut off, so that the safety of the operator is ensured.

特開２００４−７９２０号公報JP 2004-7920 A

しかしながら、特許文献１に記載されるように高電圧バッテリの両側にそれぞれリレーを設けるようにすると、バッテリパックが大型化するとともにコストアップの要因となる。そこで、いずれか一方のリレーを廃止することも考えられるが、リレーを廃止すると、万一、バッテリパック内での漏電により、安全プラグ装置よりもリレーを廃止した側において高電圧回路と車体との間で大きな電位差が生じた場合に、これを遮断するための手段がなくなることになる。その場合、点検作業時や整備作業時において、作業者の安全を十分に確保することができないおそれがある。   However, if the relays are provided on both sides of the high voltage battery as described in Patent Document 1, the battery pack becomes large and increases the cost. Therefore, it is conceivable to abolish either one of the relays. However, if the relay is abolished, the leakage of the battery pack may cause a leakage between the high-voltage circuit and the vehicle body on the side where the relay is abolished rather than the safety plug device. When a large potential difference occurs between them, there is no means for blocking this. In that case, there is a possibility that the safety of the worker cannot be sufficiently ensured at the time of inspection work or maintenance work.

本発明の目的は、点検作業時等における作業者の安全を十分に確保しつつ、車両用電源装置の小型化を図ることにある。   An object of the present invention is to reduce the size of a vehicle power supply device while sufficiently ensuring the safety of an operator during an inspection operation or the like.

本発明の車両用電源装置は、複数の単電池を直列接続して形成される走行用バッテリを備え、走行用の電動モータに給電する車両用電源装置であって、前記走行用バッテリを収容するケース体に設けられ、前記走行用バッテリの一端および他端がそれぞれ電気的に接続される一端側出力端子および他端側出力端子と、それぞれ複数の前記単電池を直列接続して形成され、前記走行用バッテリを構成する前記一端側出力端子側の第１の組電池および前記他端側出力端子側の第２の組電池と、前記ケース体に収容され、前記一端側出力端子と前記第１の組電池との電気的な接続を開閉する第１の開閉手段と、前記走行用バッテリの中間電位の位置よりも他端側に位置させて前記第１の組電池と前記第２の組電池との間に設けられ、前記第１の組電池と前記第２の組電池との電気的な接続を開閉する第２の開閉手段とを有し、前記第２の組電池の最大電圧を安全電圧に設定することを特徴とする。   A vehicle power supply device according to the present invention is a vehicle power supply device that includes a traveling battery formed by connecting a plurality of single cells in series and supplies power to a traveling electric motor, and accommodates the traveling battery. One end side output terminal and the other end side output terminal, which are provided in the case body and are electrically connected to one end and the other end of the battery for traveling, respectively, are formed by connecting the plurality of unit cells in series, The first assembled battery on the one end side output terminal side and the second assembled battery on the other end side output terminal side constituting the battery for traveling, and the one end side output terminal and the first A first opening / closing means for opening and closing an electrical connection with the assembled battery; and the first assembled battery and the second assembled battery positioned at the other end side of the intermediate potential position of the traveling battery. And the first assembled battery And a second opening and closing means for opening and closing an electrical connection between the second battery pack and, and sets the maximum voltage of the second battery pack in a safe voltage.

本発明の車両用電源装置は、前記安全電圧は直流で６０Ｖ以下であることを特徴とする。   The vehicle power supply device of the present invention is characterized in that the safety voltage is 60 V or less in direct current.

本発明によれば、第２の開閉手段を走行用バッテリの中間電位の位置よりも第１の開閉手段が設けられていない側に位置させて設けることにより、第１の開閉手段が設けられていない側に配置される第２の組電池の最大電圧を安全電圧に設定している。これにより、万一、車両用電源装置内で漏電が生じても、第１の開閉手段が設けられていない側において高電圧回路と車体との間で、安全電圧の上限値を超える電位差が発生することを防止できる。したがって、第２の組電池と他端側出力端子との間に回路遮断リレーを設けなくとも、作業者の安全を十分に確保することができ、回路遮断リレーを省略することで車両用電源装置の小型化およびコストダウンを図ることができる。   According to the present invention, the first opening / closing means is provided by positioning the second opening / closing means on the side where the first opening / closing means is not provided with respect to the position of the intermediate potential of the traveling battery. The maximum voltage of the second assembled battery arranged on the non-side is set to a safe voltage. As a result, even if a leakage occurs in the vehicle power supply device, a potential difference exceeding the upper limit value of the safety voltage is generated between the high voltage circuit and the vehicle body on the side where the first switching means is not provided. Can be prevented. Therefore, even if a circuit interruption relay is not provided between the second assembled battery and the other end side output terminal, it is possible to sufficiently ensure the safety of the operator, and by omitting the circuit interruption relay, the vehicle power supply device Can be reduced in size and cost.

本発明の一実施の形態である車両用電源装置を備えた高電圧回路を示す概略図である。It is the schematic which shows the high voltage circuit provided with the power supply device for vehicles which is one embodiment of this invention. 比較例としての高電圧回路において車両用電源装置内で漏電した状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the state which leaked in the power supply device for vehicles in the high voltage circuit as a comparative example. 図１に示す高電圧回路において車両用電源装置内で漏電した状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the state which leaked in the power supply device for vehicles in the high voltage circuit shown in FIG.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は電気自動車に搭載された高電圧回路を示す概略図である。この電気自動車には、駆動源としての走行用のモータジェネレータ(電動モータ)１０が搭載されている。モータジェネレータ１０は三相交流モータにより構成されており、その出力軸には歯車列を介して図示しない車輪駆動軸が連結されている。このモータジェネレータ１０には、インバータ１１を介して、モータジェネレータ１０に電力を供給するための高電圧バッテリ(走行用バッテリ)１２が電気的に接続されている。なお、電気自動車を制動する際には、モータジェネレータ１０を発電駆動することにより、運動エネルギーを電気エネルギーに変換して高電圧バッテリ１２に回収することが可能となる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a high voltage circuit mounted on an electric vehicle. This electric vehicle is equipped with a traveling motor generator (electric motor) 10 as a drive source. The motor generator 10 is constituted by a three-phase AC motor, and a wheel drive shaft (not shown) is connected to the output shaft via a gear train. A high voltage battery (traveling battery) 12 for supplying electric power to the motor generator 10 is electrically connected to the motor generator 10 via an inverter 11. When braking the electric vehicle, the motor generator 10 is driven to generate electricity, so that kinetic energy can be converted into electric energy and recovered in the high voltage battery 12.

インバータ１１は、高電圧バッテリ１２からの直流電流を三相交流電流に変換するための図示しない複数のスイッチング素子、および各スイッチング素子に直流電流を安定して供給するためのコンデンサ等を有している。各スイッチング素子は、図示しない車両制御装置からインバータ１１に入力される制御信号によりｏｎ／ｏｆｆされる。このインバータ１１を介してモータジェネレータ１０に供給される三相交流電流の電流値や周波数を制御することにより、モータジェネレータ１０の出力トルクや回転数の制御が行われる。   The inverter 11 includes a plurality of switching elements (not shown) for converting a direct current from the high voltage battery 12 into a three-phase alternating current, a capacitor for stably supplying the direct current to each switching element, and the like. Yes. Each switching element is turned on / off by a control signal input to the inverter 11 from a vehicle control device (not shown). By controlling the current value and frequency of the three-phase alternating current supplied to the motor generator 10 via the inverter 11, the output torque and the rotation speed of the motor generator 10 are controlled.

また、インバータ１１には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３(以下、コンバータという)を介して低電圧バッテリ１４が接続されている。例えば、低電圧バッテリ１４には定格電圧が１２Ｖの鉛蓄電池が用いられる。この低電圧バッテリ１４は、インバータ１１、コンバータ１３、車両制御装置に対して電力を供給するとともに、ヘッドライト、テールランプ、ウィンカー、ブロワ等の図示しない車両補機に対して電力を供給する。また、コンバータ１３を介して高電圧電流から低電圧電流を生成することにより、高電圧バッテリ１２から低電圧バッテリ１４に対して電力が供給される。   The inverter 11 is connected to a low voltage battery 14 via a DC / DC converter 13 (hereinafter referred to as a converter). For example, a lead storage battery having a rated voltage of 12V is used for the low voltage battery 14. The low voltage battery 14 supplies power to the inverter 11, the converter 13, and the vehicle control device, and also supplies power to vehicle auxiliary machines (not shown) such as a headlight, tail lamp, blinker, and blower. Further, by generating a low voltage current from the high voltage current via the converter 13, power is supplied from the high voltage battery 12 to the low voltage battery 14.

モータジェネレータ１０と高電圧バッテリ１２とを電気的に接続する高電圧回路は車体に対して絶縁されており、乗員の安全が確保されている。図１に破線で示すように、インバータ１１とコンバータ１３とは同一の容器１６内に収容されており、容器１６内に設けられる回路が車体に対して絶縁された状態でモータ制御ユニット１７として車両に搭載されている。インバータ１１とコンバータ１３とは、容器１６内に配索される通電ライン１８により互いに電気的に接続されている。また、モータ制御ユニット１７の容器１６には、容器１６内でインバータ１１やコンバータ１３にそれぞれ電気的に接続される複数の出力端子１９が設けられている。これにより、容器１６の外側からは出力端子１９以外の回路に接触することが防止され、通常時に容器１６の内部に触る必要がないように構成されている。これら出力端子１９を介して、インバータ１１にモータジェネレータ１０や後述するバッテリパック２１が電気的に接続されるとともに、コンバータ１３に低電圧バッテリ１４が電気的に接続されている。   The high-voltage circuit that electrically connects the motor generator 10 and the high-voltage battery 12 is insulated from the vehicle body, ensuring the safety of the passenger. As shown by a broken line in FIG. 1, the inverter 11 and the converter 13 are accommodated in the same container 16, and the vehicle provided as the motor control unit 17 in a state where a circuit provided in the container 16 is insulated from the vehicle body. It is mounted on. The inverter 11 and the converter 13 are electrically connected to each other by an energization line 18 routed in the container 16. The container 16 of the motor control unit 17 is provided with a plurality of output terminals 19 that are electrically connected to the inverter 11 and the converter 13 in the container 16. This prevents the outside of the container 16 from coming into contact with a circuit other than the output terminal 19 so that it is not necessary to touch the inside of the container 16 at normal times. Via these output terminals 19, the motor generator 10 and a battery pack 21 to be described later are electrically connected to the inverter 11, and the low voltage battery 14 is electrically connected to the converter 13.

なお、図示は省略するが、モータ制御ユニット１７には、インバータ１１やコンバータ１３を制御するための制御用の端子等が設けられている。この制御用の端子を介してモータ制御ユニット１７が車両制御装置に接続されている。本実施の形態においては、インバータ１１に高電圧バッテリ１２とコンバータ１３とを別々に接続するようにしたが、これに限られることはない。例えば、インバータ１１とコンバータ１３とを高電圧バッテリ１２に対して並列に接続するようにしても良い。   Although illustration is omitted, the motor control unit 17 is provided with a control terminal for controlling the inverter 11 and the converter 13. The motor control unit 17 is connected to the vehicle control device via this control terminal. In the present embodiment, the high voltage battery 12 and the converter 13 are separately connected to the inverter 11, but the present invention is not limited to this. For example, the inverter 11 and the converter 13 may be connected to the high voltage battery 12 in parallel.

同様に、高電圧バッテリ１２はバッテリボックス(ケース体)２０に収容されており、バッテリボックス２０内に設けられる高電圧回路が車体に対して絶縁された状態でバッテリパック(車両電源装置)２１として車両に搭載されている。バッテリボックス２０には、バッテリボックス２０内で高電圧バッテリ１２の一端および他端にそれぞれ電気的に接続される一端側出力端子２２ａおよび他端側出力端子２２ｂが設けられている。これにより、バッテリボックス２０の外側からは出力端子２２ａ，２２ｂ以外の高電圧回路に接触することが防止され、通常時にバッテリボックス２０の内部に触る必要がないように構成されている。この一対の出力端子２２ａ，２２ｂを介して、バッテリボックス２０内の高電圧回路がインバータ１１に電気的に接続されている。   Similarly, the high voltage battery 12 is accommodated in a battery box (case body) 20, and a battery pack (vehicle power supply device) 21 is provided in a state where a high voltage circuit provided in the battery box 20 is insulated from the vehicle body. Installed in the vehicle. The battery box 20 is provided with one end side output terminal 22a and the other end side output terminal 22b that are electrically connected to one end and the other end of the high voltage battery 12 in the battery box 20, respectively. This prevents the outside of the battery box 20 from coming into contact with a high voltage circuit other than the output terminals 22a and 22b, so that it is not necessary to touch the inside of the battery box 20 at normal times. A high voltage circuit in the battery box 20 is electrically connected to the inverter 11 through the pair of output terminals 22a and 22b.

バッテリボックス２０の内部には、高電圧バッテリ１２と一端側出力端子２２ａとの間に位置させて、第１の開閉手段としてのリレーユニット２４が収容されている。リレーユニット２４は、高電圧バッテリ１２の一端(正極)と一端側出力端子２２ａとを電気的に接続する給電ライン２５ａを開閉するためのメインリレー２６と、メインリレー２６に対して並列接続される抵抗器２７およびサブリレー２８とを有している。それぞれのリレー２６，２８の開閉動作は車両制御装置により制御される。リレーユニット２４が閉動作されると、高電圧バッテリ１２とインバータ１１とが電気的に接続され、車両が作動状態となる。一方、リレーユニット２４が開動作されると、高電圧バッテリ１２とインバータ１１との電気的な接続が遮断され、車両が非動作状態となる。   Inside the battery box 20, a relay unit 24 serving as a first opening / closing means is accommodated between the high voltage battery 12 and the one end side output terminal 22a. The relay unit 24 is connected in parallel to the main relay 26 and a main relay 26 for opening and closing a power supply line 25 a that electrically connects one end (positive electrode) of the high-voltage battery 12 and one end-side output terminal 22 a. A resistor 27 and a sub-relay 28 are included. The opening and closing operations of the relays 26 and 28 are controlled by the vehicle control device. When the relay unit 24 is closed, the high voltage battery 12 and the inverter 11 are electrically connected, and the vehicle is in an operating state. On the other hand, when the relay unit 24 is opened, the electrical connection between the high voltage battery 12 and the inverter 11 is cut off, and the vehicle is in a non-operating state.

このリレーユニット２４では、インバータ１１に設けられたコンデンサが十分に充電されていない状態でメインリレー２６が閉動作されると、コンデンサの急充電によって高電圧回路に過大な電流が流れてしまうこととなる。そのため、リレーユニット２４を閉動作する際には、抵抗器２７に直列接続されたサブリレー２８を閉動作した後、メインリレー２６を閉動作させることにより高電圧回路に過大な電流が流れてしまうことが防止されている。これらリレー２６，２８の開閉動作のタイミングは車両制御装置により制御される。   In the relay unit 24, when the main relay 26 is closed while the capacitor provided in the inverter 11 is not sufficiently charged, an excessive current flows in the high voltage circuit due to the rapid charging of the capacitor. Become. Therefore, when the relay unit 24 is closed, an excessive current flows in the high voltage circuit by closing the sub relay 28 connected in series with the resistor 27 and then closing the main relay 26. Is prevented. The timing of the opening / closing operation of the relays 26 and 28 is controlled by the vehicle control device.

また、バッテリボックス２０の内部には、高電圧バッテリ１２と他端側出力端子２２ｂとの間に位置させて電流計２９が設けられている。バッテリボックス２０内の高電圧回路を流れる直流電流の電流値を計測するため、電流計２９は高電圧バッテリの他端(負極)と他端側出力端子２２ｂとを電気的に接続する給電ライン２５ｂに直列接続されている。この電流計２９から車両制御装置に出力される信号等に基づいて、車両制御装置によりリレーユニット２４やインバータ１１などの制御が行われる。なお、図示は省略するが、バッテリパック２１には、リレーユニット２４を制御するための制御用の端子や、電流計２９の信号を出力するための出力用の端子等が設けられている。これらの端子を介してバッテリパック２１が車両制御装置に接続されている。   Further, an ammeter 29 is provided in the battery box 20 so as to be positioned between the high voltage battery 12 and the other end side output terminal 22b. In order to measure the current value of the direct current flowing through the high voltage circuit in the battery box 20, the ammeter 29 is a power supply line 25b that electrically connects the other end (negative electrode) of the high voltage battery and the other end side output terminal 22b. Are connected in series. Based on a signal output from the ammeter 29 to the vehicle control device, the relay control unit 24 and the inverter 11 are controlled by the vehicle control device. Although not shown, the battery pack 21 is provided with a control terminal for controlling the relay unit 24, an output terminal for outputting a signal from the ammeter 29, and the like. The battery pack 21 is connected to the vehicle control device via these terminals.

高電圧バッテリ１２は、モータジェネレータ１０を駆動するために必要な電圧および放電容量を得るため、単電池からなる複数の電池セルを互いに直列接続することにより構成されている。例えば、近年の電気自動車では、単電池として約１．２Ｖのニッケル水素バッテリや約３．６Ｖのリチウムイオンバッテリ等からなる複数の電池セルを互いに直列接続することにより、高電圧バッテリ１２の定格電圧が３３０Ｖ前後となるように構成されており、ここでは単セル当たりの定格電圧が約３．６Ｖのリチウムイオンバッテリが９２個直列に接続されている。つまり、高電圧バッテリ１２の最大電圧ｖ０は、後述する安全電圧の上限値(例えば、６０Ｖ)の２倍よりも大きく設定されている。   The high voltage battery 12 is configured by connecting a plurality of battery cells made of single cells in series with each other in order to obtain a voltage and a discharge capacity necessary for driving the motor generator 10. For example, in a recent electric vehicle, a rated voltage of the high-voltage battery 12 is obtained by connecting a plurality of battery cells, such as a nickel-hydrogen battery of about 1.2 V or a lithium-ion battery of about 3.6 V, as a single battery. Is about 330V. Here, 92 lithium ion batteries with a rated voltage per unit cell of about 3.6V are connected in series. That is, the maximum voltage v0 of the high-voltage battery 12 is set to be larger than twice the upper limit value (for example, 60V) of the safe voltage described later.

高電圧バッテリ１２には、点検作業時や整備作業時の安全確保を目的として、第２の開閉手段としてのプラグユニット(安全プラグ装置)３１が設けられている。プラグユニット３１は、高電圧バッテリ１２の中間電位の位置よりも他端側(負極側)に位置させて、つまり高電圧バッテリ１２の中央位置よりもリレーユニット２４が設けられていない側にずらして配置されている。このプラグユニット３１により、高電圧バッテリ１２を構成する複数の電池セルは、プラグユニット３１よりも一端側に配置される第１の組電池３２と、プラグユニット３１よりも他端側に配置される第２の組電池３３とに分断されている。   The high voltage battery 12 is provided with a plug unit (safety plug device) 31 as second opening / closing means for the purpose of ensuring safety during inspection work and maintenance work. The plug unit 31 is positioned on the other end side (negative electrode side) from the intermediate potential position of the high voltage battery 12, that is, shifted to the side where the relay unit 24 is not provided from the central position of the high voltage battery 12. Has been placed. With the plug unit 31, the plurality of battery cells constituting the high-voltage battery 12 are disposed on the other end side with respect to the first assembled battery 32 disposed on one end side with respect to the plug unit 31. It is divided into the second assembled battery 33.

他端側出力端子２２ｂ側に設けられる第２の組電池３３は、複数の電池セルを互いに直列接続することにより、その最大電圧ｖ２が安全電圧となるように設定されている。ここで、安全電圧とは、ＵＬ規格やＩＥＣ規格等の工業規格により定められた危険電圧(Hazardous Voltage)とならない電圧である。例えば、ＵＬ規格では、直流で６０Ｖを超える電圧を危険電圧として定義しており、この場合、安全電圧は直流で６０Ｖ以下の電圧となる。また、一端側出力端子２２ａ側に設けられる第１の組電池３２は、第２の組電池３３を構成する電池セルを除く他の複数の電池セルを互いに直列接続することにより形成されている。例えば、約３３０Ｖの定格電圧を生じる高電圧バッテリ１２において、第２の組電池３３の最大電圧ｖ２を安全電圧となる６０Ｖ以下に設定するために、単セル当たりの最大電圧が４．２Ｖであるとするなら最大電圧を５８．８Ｖになるように１４個の電池セルを直列にすることで定格電圧が５０．４Ｖになるように設定した場合には、第１の組電池３２は７８個の電池セルが直列に接続され、定格電圧が２８０．８Ｖに設定され、最大電圧ｖ１は３２７．６Ｖとなる。   The second assembled battery 33 provided on the other end side output terminal 22b side is set so that the maximum voltage v2 becomes a safe voltage by connecting a plurality of battery cells in series. Here, the safe voltage is a voltage that does not become a dangerous voltage (Hazardous Voltage) defined by an industrial standard such as UL standard or IEC standard. For example, in the UL standard, a voltage exceeding 60V in direct current is defined as a dangerous voltage. In this case, the safety voltage is a voltage of 60V or less in direct current. The first assembled battery 32 provided on the one end side output terminal 22a side is formed by connecting a plurality of battery cells other than the battery cells constituting the second assembled battery 33 in series with each other. For example, in the high voltage battery 12 that generates a rated voltage of about 330 V, the maximum voltage per unit cell is 4.2 V in order to set the maximum voltage v2 of the second assembled battery 33 to 60 V or less, which is a safe voltage. If the rated voltage is set to be 50.4V by connecting 14 battery cells in series so that the maximum voltage is 58.8V, the first assembled battery 32 has 78 pieces. The battery cells are connected in series, the rated voltage is set to 280.8V, and the maximum voltage v1 is 327.6V.

プラグユニット３１は、第１の組電池３２と第２の組電池３３との間に設けられる図示しないプラグ受け(ソケット)と、プラグ受けに着脱自在に装着されるサービスプラグ３４とを有している。プラグ受けにサービスプラグ３４が装着された状態では、第１の組電池３２と第２の組電池３３とが互いに通電され、高電圧バッテリ１２の両端間に電圧が生じる。一方、プラグ受けからサービスプラグ３４が離脱された状態では、第１の組電池３２と第２の組電池３３との通電が遮断され、高電圧バッテリ１２の両端間に電圧が生じない。   The plug unit 31 includes a plug receptacle (socket) (not shown) provided between the first assembled battery 32 and the second assembled battery 33, and a service plug 34 that is detachably attached to the plug receptacle. Yes. In a state where the service plug 34 is attached to the plug receptacle, the first assembled battery 32 and the second assembled battery 33 are energized to generate a voltage across the high voltage battery 12. On the other hand, in the state where the service plug 34 is detached from the plug receptacle, the energization of the first assembled battery 32 and the second assembled battery 33 is cut off, and no voltage is generated between both ends of the high voltage battery 12.

したがって、点検作業時や整備作業時には、作業者によりプラグ受けからサービスプラグ３４が離脱されることにより、バッテリボックス２０内の高電圧回路が遮断される。これにより、作業者の安全が確保される。なお、車両非作動時にはリレーユニット２４によりバッテリボックス２０内の高電圧回路が遮断されることとなるが、これに加えサービスプラグ３４を離脱することにより車両事故等の非常時においてもバッテリボックス２０内の高電圧回路を確実に遮断することが可能となる。   Therefore, at the time of inspection work or maintenance work, the service plug 34 is detached from the plug receptacle by the operator, whereby the high voltage circuit in the battery box 20 is shut off. Thereby, the safety of the worker is ensured. In addition, although the high voltage circuit in the battery box 20 is cut off by the relay unit 24 when the vehicle is not in operation, in addition to this, the service plug 34 is detached so that the inside of the battery box 20 can be used even in an emergency such as a vehicle accident. It is possible to reliably cut off the high voltage circuit.

また、高電圧バッテリ１２には、高電圧回路の保護を目的として、プラグユニット３１と第２の組電池３３との間に位置させてヒューズ３５が設けられている。このヒューズ３５により、バッテリボックス２０内の高電圧回路に過大な電流が流れることが防止されている。   The high voltage battery 12 is provided with a fuse 35 positioned between the plug unit 31 and the second assembled battery 33 for the purpose of protecting the high voltage circuit. The fuse 35 prevents an excessive current from flowing through the high voltage circuit in the battery box 20.

図２は比較例としての高電圧回路においてバッテリパック内で漏電した状態を示す概略図である。図２において図１に示す部材と同様の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図３は図１に示す高電圧回路においてバッテリパック内で漏電した状態を示す概略図である。   FIG. 2 is a schematic diagram showing a state in which a leakage occurs in the battery pack in the high voltage circuit as a comparative example. 2, the same members as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which leakage occurs in the battery pack in the high voltage circuit shown in FIG.

図２に示すバッテリパック４１では、プラグユニット３１が高電圧バッテリ１２の中央に設けられている。そのため、プラグユニット３１の両側にそれぞれ設けられる第１の組電池４２と第２の組電池４３とがほぼ同じ定格電圧を生じるように形成されている。例えば、図１に示す例と同じ電池セルを用いて高電圧バッテリ１２の定格電圧が約３３０Ｖに設定される場合には、第１の組電池４２と第２の組電池４３の最大電圧ｕ１，ｕ２がそれぞれ約１９３Ｖとなり、安全電圧の上限値を超える最大電圧ｕ１，ｕ２に設定される。   In the battery pack 41 shown in FIG. 2, the plug unit 31 is provided at the center of the high voltage battery 12. Therefore, the first assembled battery 42 and the second assembled battery 43 provided on both sides of the plug unit 31 are formed so as to generate substantially the same rated voltage. For example, when the rated voltage of the high voltage battery 12 is set to about 330 V using the same battery cell as in the example shown in FIG. 1, the maximum voltage u1, of the first assembled battery 42 and the second assembled battery 43 is set. Each of u2 is about 193V, and is set to maximum voltages u1 and u2 exceeding the upper limit value of the safety voltage.

このように第２の組電池４３の最大電圧ｕ２が安全電圧の上限値より大きく設定される場合には、万一、バッテリパック４１内で漏電したときに、リレーユニット２４が設けられていない側において高電圧回路と車体との間で大きな電位差が発生するおそれがある。すなわち、図２に示すように、バッテリパック４１内でプラグユニット３１の他端側(第２の組電池４３側)が車体に対して漏電したときには、第２の組電池４３の電圧により、高電圧回路と車体との間で、安全電圧の上限値を超える電位差が生じることとなる。その場合には、点検作業時や整備作業時にリレーユニット２４およびプラグユニット３１を開状態としても、高電圧回路と車体との間で発生する電位差を遮断することができない。このため、作業者の安全を十分に確保することができない。   As described above, when the maximum voltage u2 of the second assembled battery 43 is set to be larger than the upper limit value of the safety voltage, the side where the relay unit 24 is not provided when the battery pack 41 is leaked. In this case, a large potential difference may occur between the high voltage circuit and the vehicle body. That is, as shown in FIG. 2, when the other end side (second assembled battery 43 side) of the plug unit 31 in the battery pack 41 leaks from the vehicle body, the voltage of the second assembled battery 43 increases the voltage. A potential difference exceeding the upper limit value of the safety voltage is generated between the voltage circuit and the vehicle body. In that case, even if the relay unit 24 and the plug unit 31 are opened during inspection work or maintenance work, the potential difference generated between the high voltage circuit and the vehicle body cannot be blocked. For this reason, the safety of the worker cannot be sufficiently ensured.

それに対して、図１に示す高電圧回路では、第２の組電池３３の最大電圧ｖ２が安全電圧に設定されている。このため、図３に示すように、万一、バッテリパック２１内でプラグユニット３１の他端側(第２の組電池３３側)が車体に対して漏電したとしても、リレーユニット２４が設けられていない側において高電圧回路と車体との間で、安全電圧の上限値を超える電位差が発生することがない。したがって、第２の組電池３３と他端側出力端子２２ｂとの間に給電ライン２５ｂを開閉するための回路遮断リレー等の開閉手段を設けなくとも、作業者の安全を十分に確保することができる。   On the other hand, in the high voltage circuit shown in FIG. 1, the maximum voltage v2 of the second assembled battery 33 is set to a safe voltage. For this reason, as shown in FIG. 3, even if the other end side (second assembled battery 33 side) of the plug unit 31 in the battery pack 21 leaks from the vehicle body, the relay unit 24 is provided. A potential difference exceeding the upper limit value of the safe voltage does not occur between the high voltage circuit and the vehicle body on the non-connected side. Therefore, it is possible to sufficiently ensure the safety of the operator without providing an opening / closing means such as a circuit interruption relay for opening / closing the power supply line 25b between the second assembled battery 33 and the output terminal 22b on the other end side. it can.

また、図１に示す高電圧回路において、万一、バッテリパック２１内でプラグユニット３１の一端側(第１の組電池３２側)が車体に対して漏電したときには、第１の組電池３２の電圧により、リレーユニット２４が設けられる側において高電圧回路と車体との間で、安全電圧の上限値を超える電位差が発生することとなる。その場合には、点検作業時や整備作業時にリレーユニット２４およびプラグユニット３１を開状態とすることで、高電圧回路と車体との間で発生する電位差を遮断することが可能となる。   Further, in the high voltage circuit shown in FIG. 1, if one end side (first assembled battery 32 side) of the plug unit 31 in the battery pack 21 leaks from the vehicle body, the first assembled battery 32 Due to the voltage, a potential difference exceeding the upper limit value of the safety voltage is generated between the high voltage circuit and the vehicle body on the side where the relay unit 24 is provided. In that case, the potential difference generated between the high voltage circuit and the vehicle body can be cut off by opening the relay unit 24 and the plug unit 31 at the time of inspection work or maintenance work.

このように、図１に示すバッテリパック２１においては、プラグユニット３１を高電圧バッテリ１２の中間電位の位置よりもリレーユニット２４が設けられていない側にずらして設けることにより、リレーユニット２４が設けられていない側に配置される第２の組電池３３の最大電圧ｖ２を安全電圧に設定している。これにより、万一、バッテリパック２１内で漏電が生じても、リレーユニット２４が設けられていない側において高電圧回路と車体との間で、安全電圧の上限値を超える電位差が発生することを防止できる。したがって、第２の組電池３３と他端側出力端子２２ｂとの間に回路遮断リレーを設けなくとも、作業者の安全を十分に確保することができ、回路遮断リレーを省略することでバッテリパック２１の小型化およびコストダウンを図ることができる。   As described above, in the battery pack 21 shown in FIG. 1, the relay unit 24 is provided by shifting the plug unit 31 to the side where the relay unit 24 is not provided from the position of the intermediate potential of the high voltage battery 12. The maximum voltage v2 of the second assembled battery 33 arranged on the non-side is set to a safe voltage. As a result, even if a leakage occurs in the battery pack 21, a potential difference exceeding the upper limit value of the safe voltage occurs between the high voltage circuit and the vehicle body on the side where the relay unit 24 is not provided. Can be prevented. Therefore, it is possible to sufficiently ensure the safety of the operator without providing a circuit interruption relay between the second assembled battery 33 and the other end side output terminal 22b, and the battery pack can be obtained by omitting the circuit interruption relay. 21 can be reduced in size and cost.

また、例えば、ＵＬ規格で定義された危険電圧とならない電圧、つまり直流で６０Ｖ以下の電圧を安全電圧とすることで、ＵＬ規格に則ってバッテリパック２１を製造することが可能となる。これにより、バッテリパック２１の信頼性を確保することができる。   Further, for example, by setting a voltage that does not become a dangerous voltage defined in the UL standard, that is, a direct voltage of 60 V or less as a safety voltage, the battery pack 21 can be manufactured in accordance with the UL standard. Thereby, the reliability of the battery pack 21 can be ensured.

なお、高電圧バッテリ１２の最大電圧ｖ０は任意に設定可能であることは言うまでもない。ただし、図２に示すようにプラグユニット３１を高電圧バッテリ１２の中央に設けた場合に、第１の組電池４２と第２の組電池４３とのいずれもが安全電圧の上限値を超えるような最大電圧ｕ１，ｕ２に設定されるように、高電圧バッテリ１２の最大電圧ｖ０が設定されることが好ましい。つまり、安全電圧の上限値の２倍(例えば、１２０Ｖ)より大きい最大電圧ｖ０を生じる高電圧バッテリ１２を備えたバッテリパック２１に対して本発明は好適である。   Needless to say, the maximum voltage v0 of the high-voltage battery 12 can be set arbitrarily. However, when the plug unit 31 is provided at the center of the high-voltage battery 12 as shown in FIG. 2, both the first assembled battery 42 and the second assembled battery 43 exceed the upper limit value of the safe voltage. It is preferable that the maximum voltage v0 of the high-voltage battery 12 is set so that the maximum voltages u1 and u2 are set. That is, the present invention is suitable for the battery pack 21 including the high-voltage battery 12 that generates the maximum voltage v0 that is greater than twice the upper limit value of the safe voltage (for example, 120V).

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、前記実施の形態においては、本発明を適用したバッテリパック２１を電気自動車に搭載するようにしたが、走行用の電動モータを備えるハイブリッド車などの他の車両に本発明を適用したバッテリパック２１を搭載するようにしても良い。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in the above embodiment, the battery pack 21 to which the present invention is applied is mounted on an electric vehicle. However, the battery pack to which the present invention is applied to other vehicles such as a hybrid vehicle having an electric motor for traveling. 21 may be mounted.

また、前記実施の形態においては、高電圧バッテリ１２の正極側にリレーユニット２４を設けるようにしたが、高電圧バッテリ１２の負極側にリレーユニット２４を設けるようにしても良い。その場合には、プラグユニット３１が高電圧バッテリ１２の中間電位の位置よりも正極側に位置させて設けられることとなる。さらに、バッテリパック２１を備える高電圧回路の構成は任意に変更可能であり、例えば、高電圧回路を遮断するための他のリレーをバッテリパック２１の外部に設けるようにしても良い。   In the above embodiment, the relay unit 24 is provided on the positive electrode side of the high voltage battery 12. However, the relay unit 24 may be provided on the negative electrode side of the high voltage battery 12. In this case, the plug unit 31 is provided on the positive electrode side with respect to the position of the intermediate potential of the high voltage battery 12. Furthermore, the configuration of the high voltage circuit including the battery pack 21 can be arbitrarily changed. For example, another relay for interrupting the high voltage circuit may be provided outside the battery pack 21.

１０ モータジェネレータ(電動モータ)
１２ 高電圧バッテリ(走行用バッテリ)
２０ バッテリボックス(ケース体)
２１ バッテリパック(車両用電源装置)
２２ａ 一端側出力端子
２２ｂ 他端側出力端子
２４ リレーユニット(第１の開閉手段)
３１ プラグユニット(第２の開閉手段)
３２ 第１の組電池
３３ 第２の組電池 10 Motor generator (electric motor)
12 High voltage battery (battery for driving)
20 Battery box (case body)
21 Battery pack (vehicle power supply)
22a One end side output terminal 22b The other end side output terminal 24 Relay unit (first opening / closing means)
31 Plug unit (second opening / closing means)
32 1st assembled battery 33 2nd assembled battery

Claims (2)

複数の単電池を直列接続して形成される走行用バッテリを備え、走行用の電動モータに給電する車両用電源装置であって、
前記走行用バッテリを収容するケース体に設けられ、前記走行用バッテリの一端および他端がそれぞれ電気的に接続される一端側出力端子および他端側出力端子と、
それぞれ複数の前記単電池を直列接続して形成され、前記走行用バッテリを構成する前記一端側出力端子側の第１の組電池および前記他端側出力端子側の第２の組電池と、
前記ケース体に収容され、前記一端側出力端子と前記第１の組電池との電気的な接続を開閉する第１の開閉手段と、
前記走行用バッテリの中間電位の位置よりも他端側に位置させて前記第１の組電池と前記第２の組電池との間に設けられ、前記第１の組電池と前記第２の組電池との電気的な接続を開閉する第２の開閉手段とを有し、
前記第２の組電池の最大電圧を安全電圧に設定することを特徴とする車両用電源装置。 A power supply device for a vehicle that includes a traveling battery formed by connecting a plurality of single cells in series, and that supplies power to an electric motor for traveling,
One end side output terminal and the other end side output terminal are provided in a case body that accommodates the battery for traveling, and one end and the other end of the traveling battery are respectively electrically connected;
A plurality of the single cells connected in series, the first assembled battery on the one end side output terminal side and the second assembled battery on the other end side output terminal side constituting the traveling battery;
A first opening / closing means accommodated in the case body for opening / closing an electrical connection between the one end side output terminal and the first assembled battery;
The first battery pack and the second battery pack are provided between the first battery pack and the second battery pack so as to be positioned on the other end side of the intermediate potential position of the battery for traveling. Second opening and closing means for opening and closing an electrical connection with the battery,
A vehicular power supply apparatus, wherein the maximum voltage of the second assembled battery is set to a safe voltage. 請求項１記載の車両用電源装置において、前記安全電圧は直流で６０Ｖ以下であることを特徴とする車両用電源装置。   2. The vehicle power supply device according to claim 1, wherein the safety voltage is a direct current of 60V or less.
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