JP2016134981A - 蓄電システム - Google Patents
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Abstract
【課題】蓄電システムにおいて、監視部を保護しつつ、部材コストの増大を抑制する。
【解決手段】蓄電システム1は、セル群G1と、バスバーによりセル群G1と直列に接続されたセル群G2と、ワイヤハーネス300によりセル群G2と直列に接続されたセル群G3と、配線群M1〜M3と、配線群M2の配線間にそれぞれ接続されたダイオードD9〜D12と、ワイヤハーネス300に並列に設けられたダイオードDAと、監視IC410,420とを備える。蓄電システム1は、配線群M1の複数の配線L1〜L9にそれぞれ挿入された複数の抵抗R1〜R9と、配線群M2の複数の配線L10〜L14にそれぞれ挿入された複数のヒューズF10〜F14とをさらに備える。
【選択図】図3
【解決手段】蓄電システム1は、セル群G1と、バスバーによりセル群G1と直列に接続されたセル群G2と、ワイヤハーネス300によりセル群G2と直列に接続されたセル群G3と、配線群M1〜M3と、配線群M2の配線間にそれぞれ接続されたダイオードD9〜D12と、ワイヤハーネス300に並列に設けられたダイオードDAと、監視IC410,420とを備える。蓄電システム1は、配線群M1の複数の配線L1〜L9にそれぞれ挿入された複数の抵抗R1〜R9と、配線群M2の複数の配線L10〜L14にそれぞれ挿入された複数のヒューズF10〜F14とをさらに備える。
【選択図】図3
Description
本発明は、蓄電システムに関する。
電気自動車またはハイブリッド車などの電動車両に搭載される蓄電システムには、複数のセルが互いに直列に接続されたバッテリが用いられる。バッテリ保護のために、各セルの電圧を監視するための監視部を設けることが好ましい。たとえば特開2013−5509号公報(特許文献1)に開示されたバッテリ電源システムは、複数のバッテリパックの状態を監視する電池状態監視ユニットを備える。このバッテリ電源システムでは、各電池セルの正電極と負電極との間に電流制限抵抗器と放電スイッチとが直列に接続されている(特許文献1の図1および段落[0033],[0040],[0056]参照)。
たとえば上記のような車両用の蓄電システムでは、多くの場合、複数の電池ブロックがワイヤハーネス(ケーブル)により互いに直列に接続されている。さらに、各電池ブロックにおいて、複数のセルがバスバーにより互いに直列に接続されている。そして、各セルの電圧が配線を伝送して監視部(たとえば監視IC(Integrated Circuit))に入力される。上記配線間の各々には、監視部を過電圧から保護するためのツェナーダイオードが接続されている。
このような蓄電システムの構成において、セルの充放電電流の電流経路が遮断される場合がある。その要因としては、たとえばセルの電極端子とバスバーとの締結が緩んだり、バスバーが破断したり、ワイヤハーネスのコネクタの嵌合が外れたりする等の可能性が考えられる。電流経路が遮断されると、遮断が生じたセルの正極端子および負極端子に接続された2本の配線間に高電圧が印加され得る。そうすると、上記配線間に設けられたツェナーダイオードが導通して、充放電電流が配線を介して監視部に向かって流れ得る。
そこで、上記配線の各々にヒューズを直列に接続することが考えられる。大電流が流れた場合にはヒューズが溶断することにより、監視部を保護することができる。しかしながら、この構成では多数(具体的には配線数と同数)のヒューズが必要となる。一般にヒューズは比較的高価であるため、蓄電システムの部材コストが増大するおそれがある。
このように、複数のセルの各々の電圧を監視するための監視部を備える蓄電システムでは、監視部を保護しつつ、部材コストの増大を抑制することが求められている。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数のセルの各々の電圧を監視するための監視部を備える蓄電システムにおいて、監視部を保護しつつ、部材コストの増大を抑制することである。
本発明のある局面に従う蓄電システムは、第1〜第3のセル群と、第1〜第3の配線群と、複数の第1のツェナーダイオードと、第2のツェナーダイオードと、第1および第2の監視部と、複数の抵抗と、複数のヒューズとを備える。第1のセル群は、バスバーにより互いに直列に接続された複数のセルを含む。第2のセル群は、バスバーにより互いに直列に接続された複数のセルを含み、バスバーにより第1のセル群と直列に接続される。第3のセル群は、バスバーにより互いに直列に接続された複数のセルを含み、ケーブルにより第2のセル群と直列に接続される。第1〜第3の配線群は、第1〜第3のセル群の各セルの電圧をそれぞれ伝送する。複数の第1のツェナーダイオードは、第2の配線群の配線間にそれぞれ接続される。第2のツェナーダイオードは、ケーブルに並列に設けられ、第2の配線群の1つの配線と第3の配線群の1つの配線との間に接続される。第1の監視部は、第1の配線群に接続され、第1のセル群の各セルの電圧を監視する。第2の監視部は、第2および第3の配線群に接続され、第2および第3のセル群の各セルの電圧を監視する。複数の抵抗は、第1の配線群の複数の配線にそれぞれ挿入される。複数のヒューズは、第2の配線群の複数の配線にそれぞれ挿入される。好ましくは、第1の配線群と第2の配線群との間には、ツェナーダイオードは接続されていない。
本発明者らは、電流経路が遮断されるとしても、バスバーに起因する遮断は生じにくく、ケーブルに起因する遮断が生じる可能性の方が高い点に着目した。上記構成によれば、第2のセル群と第3のセル群とはケーブルにより接続されている。そして、第2の配線群の配線間には複数の第1のツェナーダイオードがそれぞれ接続されているとともに、ケーブルに並列に第2のツェナーダイオードが接続されている。そのため、ケーブルに起因する遮断が生じた場合(たとえばケーブルのコネクタの嵌合が外れた場合)、第1および第2のツェナーダイオードが降伏現象により導通し、充放電電流は第2の配線群を流れることになる。そうすると、第2の配線の複数の配線にそれぞれ接続された複数のヒューズが溶断する。これにより、第2の監視部への充放電電流が遮断されるので、第2の監視部を保護することができる。
これに対し、第1の配線群に充放電電流が流れるのはバスバーに起因する遮断が生じた場合であるため、第1の配線群に充放電電流が流れる状況は起こりにくい。そのため、第1の配線群の各配線にはヒューズに代えて抵抗が挿入される。ヒューズよりも一般に安価な抵抗を用いることで、第1の配線群の各配線にヒューズが設けられる構成と比べて、部材コストを低減することができる。
本発明によれば、複数のセルの電圧を監視するための複数の監視部を備える蓄電システムにおいて、監視部を保護しつつ、部材コストの増大を抑制することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
以下においては、本発明の一実施の形態として、本発明に係る蓄電システムが電気自動車に搭載される構成を想定するが、本発明に係る蓄電システムは、電気自動車に限らず、ハイブリッド車および燃料電池車など任意の電動車両に適用することが可能である。また、蓄電システムの用途は車両用に限定されるものではない。
<車両構成>
図1は、実施の形態に係る蓄電システム1が搭載される車両10の構成を概略的に示すブロック図である。図1には、車両10内の電気系統の充放電制御に関連するシステム構成が示されている。図1を参照して、車両10は、蓄電システム1と、システムメインリレー(SMR:System Main Relay)2と、パワーコントロールユニット(PCU:Power Control Unit)3と、モータジェネレータ(MG:Motor Generator)4と、駆動輪5と、電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)6とを備える。
図1は、実施の形態に係る蓄電システム1が搭載される車両10の構成を概略的に示すブロック図である。図1には、車両10内の電気系統の充放電制御に関連するシステム構成が示されている。図1を参照して、車両10は、蓄電システム1と、システムメインリレー(SMR:System Main Relay)2と、パワーコントロールユニット(PCU:Power Control Unit)3と、モータジェネレータ(MG:Motor Generator)4と、駆動輪5と、電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)6とを備える。
蓄電システム1は、MG4に対して電力を入出力可能に構成される。蓄電システム1は、電池ブロック100,200と、ワイヤハーネス300と、監視ユニット400とを備える。
電池ブロック100,200の各々は、互いに直列に接続された複数のセル(図2および図3参照)を含む。各セルには、代表的にはリチウムイオン電池またはニッケル水素電池などの非水電解質二次電池が適用されるが、電気二重層キャパシタなどのキャパシタを適用してもよい。
ワイヤハーネス300は、電池ブロック100と電池ブロック200とを直列に接続する。
監視ユニット400は、電池ブロック100,200内の各セルの電圧(電池電圧)VBを監視する。また、監視ユニット400は、電池電圧VBに加えて、蓄電システム1に入出力される電流(電池電流)IB、および蓄電システム1の温度(電池温度)TBを監視してもよい。
SMR2は、蓄電システム1とPCU4との間に電気的に接続されている。SMR2は、ECU6からの制御信号に応答してオンオフされる。これにより、蓄電システム1とPCU3との間の導通および遮断が切り替えられる。
PCU3は、蓄電システム1とMG4との間で双方向に電力変換が可能に構成されている。PCU3は、たとえばコンバータと、インバータ(いずれも図示せず)とを含む。コンバータは、蓄電システム1とインバータとの間で双方向の直流電圧変換を実行するように構成されている。すなわち、蓄電システム1の入出力電圧と、インバータの直流側電圧とは、双方向に昇圧または降圧される。コンバータにおける電圧変換動作はECU6からのスイッチング指令に従って制御される。インバータは、直流電力とMG4に入出力される交流電力との間の双方向の電力変換を実行する。インバータは、ECU6からのスイッチング指令に応じて、コンバータから供給される直流電力を交流電力に変換してMG4へ供給する。これにより、MG4は駆動輪5の駆動力を発生する。また、車両10の回生制動時には、インバータは、ECU6からのスイッチング指令に応じて、MG4が発生する交流電力を直流電力に変換してコンバータへ供給する。これにより、減速時または降坂走行時に蓄電システム1が充電される。
ECU6は、CPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)またはROM(Read Only Memory)などのメモリ領域と、入出力インターフェイスとを主体として構成される。ECU6は、各センサから入力される情報に基づき、予めROMなどに格納されたプログラムをCPUがRAMに読み出して実行することによって、車両走行および充放電に係る制御を実行する。ECU6に入力される情報としては、図1には監視ユニット400からの出力(電池電圧VB、電池電流IBおよび電池温度TB)を例示する。ECU6は、監視ユニット400からの出力に基づいて、電池ブロック100,200内の各セルのSOC(State of Charge)を演算する。なお、ECU6の少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。
<蓄電システムの構成>
図2は、図1に示す蓄電システム1を説明するための図である。図2を参照して、電池ブロック100は、複数のセル101〜112(図2では一部のみを示す)と、一対のエンドプレート13と、拘束バンド15と、複数のバスバー17とを含む。なお、電池ブロック200の構成は電池ブロック100の構成と同等であるため、以下では電池ブロック100の構成について代表的に説明する。
図2は、図1に示す蓄電システム1を説明するための図である。図2を参照して、電池ブロック100は、複数のセル101〜112(図2では一部のみを示す)と、一対のエンドプレート13と、拘束バンド15と、複数のバスバー17とを含む。なお、電池ブロック200の構成は電池ブロック100の構成と同等であるため、以下では電池ブロック100の構成について代表的に説明する。
複数のセル101〜112の各々は、たとえば扁平角型の形状を有する。セル101〜112は、最も面積が大きい側面が互いに距離を隔てて対向するように積層されている。図2では、セル101〜112を積層して構成される積層体のうち、積層方向の一方端が部分的に示されている。この積層方向における一方端および他方端にそれぞれ対向するように、一対のエンドプレート13(図2では一方のみを示す)が配置されている。一対のエンドプレート13は、セル101〜112を挟み込んだ状態で拘束バンド15によって拘束されている。
各セル101〜112は正極端子および負極端子を有し、その正極端子が隣接するセルの負極端子と対向するように配置されている。そして、あるセルの正極端子と隣接するセルの負極端子とは、ボルトおよびナット(いずれも図示せず)を用いてバスバー17によって締結されることにより電気的に接続されている。これにより、電池ブロック100内において複数のセル101〜112は互いに直列に接続されている。
さらに、電池ブロック100と電池ブロック200とは、ワイヤハーネス300(およびコネクタ301,302)により直列に接続されている。より具体的には、電池ブロック100内のセル112の負極端子と、電池ブロック200内のセル201の正極端子とがワイヤハーネス300によって電気的に接続されている。これにより、電池ブロック100,200内の全てのセル101〜112,201〜212が互いに直列に接続されている。
また、電池ブロック100,200に隣接して監視ユニット400(図1参照)が設けられている。監視ユニット400には全てのセル101〜112,201〜212の電圧が配線を介して入力されており、監視ユニット400により各セルの電圧が監視される。監視ユニット400の詳細な構成については後述する。
以下では、本実施の形態に係る蓄電システム1の特徴を明確にするために、まず比較例1,2に係る蓄電システムについて説明する。
[比較例]
図10は、比較例1に係る蓄電システム9Aの構成を示す回路ブロック図である。図10を参照して、監視ユニット409Aは、監視IC410,420,430と、配線L1〜L28と、ヒューズF1〜F28と、ダイオードD1〜D24,DA,DBとを備える。
図10は、比較例1に係る蓄電システム9Aの構成を示す回路ブロック図である。図10を参照して、監視ユニット409Aは、監視IC410,420,430と、配線L1〜L28と、ヒューズF1〜F28と、ダイオードD1〜D24,DA,DBとを備える。
監視IC410は、配線L1〜L9を介してセル101〜108と電気的に接続されている。詳細には、監視IC410の入力端子T1〜T9は、それぞれ配線L1〜L9を介して、セル101の正極、各セル101〜108の負極と正極との間、およびセル108の負極に電気的に接続されている。これにより、各セル101〜108の電圧が配線L1〜L9を介して監視IC410に伝送され、監視IC410は、各セル101〜108の電圧を監視する。
監視IC420は、配線L10〜L19を介してセル109〜112,201〜204と電気的に接続されている。また、上述のように、セル112の負極端子とセル201の正極端子との間にはワイヤハーネス300が接続されている。上記接続関係をより詳細に説明すると、監視IC420の入力端子T10〜T14は、それぞれ配線L10〜L14を介して、セル109の正極端子、各セル109〜112の負極端子と正極端子との間、およびセル112の負極端子とワイヤハーネス300との間に電気的に接続されている。また、入力端子T15〜T19は、それぞれ配線L15〜L19を介して、ワイヤハーネス300とセル201の正極端子との間、および各セル201〜204の負極端子と正極端子との間、およびセル204の負極端子に電気的に接続されている。これにより、監視IC420は、各セル109〜112,201〜204の電圧を監視する。
監視IC430とセル205〜212との接続関係は、監視IC410の場合と同等であるため、詳細な説明は繰り返さない。監視IC430は各セル205〜212の電圧を監視する。
ヒューズF1〜F28は、配線L1〜L28にそれぞれ挿入されている。
ダイオードD1〜D24,DA,DBの各々は、ツェナーダイオードである。ダイオードD1は、配線L1と配線L2との間に接続されている。他のダイオードD2〜D24についても同様であるため説明は繰り返さない。ダイオードDA,DBは、配線L14と配線L15との間に直列かつ互いに逆向きに接続されている。
ダイオードD1〜D24,DA,DBの各々は、ツェナーダイオードである。ダイオードD1は、配線L1と配線L2との間に接続されている。他のダイオードD2〜D24についても同様であるため説明は繰り返さない。ダイオードDA,DBは、配線L14と配線L15との間に直列かつ互いに逆向きに接続されている。
蓄電システム9Aの充電時には、セル101からセル212に向かう方向に充電電流が流れる。一方、蓄電システム9Aの放電時には、セル212からセル101に向かう方向に放電電流が流れる。蓄電システム9Aにおいては、これらの充放電電流の電流経路が遮断される場合がある。
一例として、セル103の正極端子に接続されたバスバー17(図2参照)に起因(たとえばバスバー17の破断に起因)して電流経路が遮断された状態において、蓄電システム9Aが充電される状況を想定する。この場合、配線L3と配線L4との間に高電圧(ダイオードD3の降伏電圧よりも高い電圧)が印加され得る。そうすると、ダイオードD3が導通することで充電電流がバイパスされる。これにより、矢印ARにて示すように配線L3―ダイオードD3―配線L4の経路を大電流が流れるので、ヒューズF3,F4が瞬間的に溶断する。これにより、監視IC410を過電流による破壊から保護することができる。
このように、蓄電システム9Aでは、配線L1〜L28にそれぞれヒューズF1〜F28を挿入することにより、監視IC410,420,430を保護することができる。その一方で、このような構成を採用すると、一般にヒューズは高価格であるため、部材コストの増大を招いてしまうおそれがある。よって、以下に説明するように、比較例2に係る蓄電システムの構成を採用することが考えられる。
図11は、比較例2に係る蓄電システム9Bの構成を示す回路ブロック図である。図11を参照して、蓄電システム9Bは、ヒューズF1〜F28に代えて抵抗R1〜R28を含む点において、比較例1に係る蓄電システム9A(図10参照)と異なる。
蓄電システム9Bの構成によれば、充放電電流の電流経路が遮断された場合には、抵抗R1〜R28のうちの対応する抵抗が溶断することにより、蓄電システム9Aの場合と同様に監視IC410,420,430を保護することができる。それに加えて、多くの場合、抵抗の価格はヒューズの価格よりも低いため、蓄電システム9Aと比べて部材コストを低減することができる。
しかしながら、溶断後の抵抗においては一般に、溶断した一方の領域と他方の領域との間の距離が、溶断後のヒューズの端子間距離と比べて著しく短い。そのため、比較例2のように抵抗を用いた場合には、上記領域間でアーク放電が生じる可能性がある。
ここで、本発明者らは、電流経路が遮断されるにしてもバスバーに起因する遮断は生じにくい点に着目した。その理由としては、たとえば下記(1)〜(4)を挙げることができる。
(1)バスバーには高電圧が発生しているため、たとえば車両の修理または解体の際であってもバスバーの締結を緩めたり外したりすることは考えにくい。
(2)バスバーは金属板であるため、バスバーの通電能力は、電流経路の他の部品(ワイヤハーネス等)の通電能力よりも高い。なお、通電能力とは、溶断せずに導通可能な最大電流または最大電力を意味する。
(3)バスバーは金属板であるため、ワイヤハーネスと比べて外力(機械的な力)による破断が生じにくい。
(4)ボルトおよびナットを用いたバスバーの締結構造においては、多くの場合、セルの電極端子とバスバーとの間に、監視ICの入力端子につながる配線(図10および図11の例では配線L1〜L28)の端子が共締めされている。このため、バスバーの締結が緩むと、セルの電極端子とバスバーとの連結が外れるとともに、上記配線端子とバスバーとの連結も外れる。これにより、配線端子とバスバーとの電気的な接続が遮断されると配線間には高電圧が印可されなくなるので、監視ICに向けて過電流が流れる状況は生じなくなる。
このように、もし、電流経路の遮断が生じたとしても、バスバーに起因する遮断は生じにくい。その一方で、ワイヤハーネス300ではコネクタ301,302(図2参照)の嵌合が外れる場合があり得る。また、たとえばワイヤハーネス300内に過電流を遮断するためのヒューズ(図示せず)が別途設けられていると、そのヒューズが過電流により溶断することで電流経路が遮断される場合があり得る。したがって、バスバー17と比較して、ワイヤハーネス300の方が遮断箇所となる可能性が高いと言える。
そこで、本実施の形態によれば、監視IC420に接続された配線にはヒューズを残す一方で、それ以外の配線ではヒューズを抵抗に置き換える構成を採用する。詳細には、ワイヤハーネス300の両端のセル112,201に対応する監視IC420に接続された配線L10〜L19には、ヒューズF10〜F19がそれぞれ接続される。一方、配線L10〜L19と異なる配線L1〜L9,L20〜L28には、抵抗R1〜R9,R20〜R28がそれぞれ直列に接続される。これにより、監視IC410,420,430を保護しつつ、ヒューズの設置数を削減して部材コストを低減することが可能になる。
[実施の形態]
図3は、実施の形態に係る蓄電システム1の構成を示す回路ブロック図である。図3を参照して、蓄電システム1は、ヒューズF1〜F10に代えて抵抗R10〜R19を含む点において、比較例1に係る蓄電システム9A(図10参照)と異なる。蓄電システム1のそれ以外の構成は蓄電システム9Aの構成と同等であるため、詳細な説明は繰り返さない。
図3は、実施の形態に係る蓄電システム1の構成を示す回路ブロック図である。図3を参照して、蓄電システム1は、ヒューズF1〜F10に代えて抵抗R10〜R19を含む点において、比較例1に係る蓄電システム9A(図10参照)と異なる。蓄電システム1のそれ以外の構成は蓄電システム9Aの構成と同等であるため、詳細な説明は繰り返さない。
以下、ワイヤハーネス300に起因する電流経路の遮断が生じた状態にて蓄電システム1が充電される状況を想定して、本実施の形態により監視IC410,420,430を保護できる理由(メカニズム)について説明する。
なお、本実施の形態において、複数のセル101〜108はセル群G1を構成し、複数のセル109〜112はセル群G2を構成し、複数のセル201〜204はセル群G3を構成し、複数のセル205〜212はセル群G4を構成する。セル群G1〜G3は、本発明に係る「第1〜第3のセル群」にそれぞれ相当する。また、複数の配線L10〜L19は配線群M1を構成し、複数の配線L10〜L14は配線群M2を構成し、複数の配線L15〜L19は配線群M3を構成し、複数の配線L20〜L28は配線群M4を構成する。配線群M1〜M3は、本発明に係る「第1〜第3の配線群」にそれぞれ相当する。ワイヤハーネス300は本発明に係る「ケーブル」に相当する。さらに、ダイオードD9〜D12の各々は本発明に係る「第1のツェナーダイオード」に相当し、ダイオードDAは本発明に係る「第2のツェナーダイオード」に相当する。監視IC410,420は、本発明に係る「第1および第2の監視部」にそれぞれ相当する。
図4〜図6は、ワイヤハーネス300に起因する電流経路の遮断が生じた場合の蓄電システム1の状態を説明するための図である。なお、図4〜図9においては、図面が煩雑になるのを防ぐため、セル群G1〜G4を示す破線枠、および配線群M1〜M4を示す破線枠の図示を省略する。
図4を参照して、一例として、セル112の負極端子とワイヤハーネス300との間(たとえば図2に示すコネクタ301)において電流経路の遮断が生じたとする。そうすると、ダイオードDAに高電圧が印可され、ダイオードDAの降伏現象が起こる。そのため、充電電流は、矢印AR1にて示すように、セル101〜112―配線L14―ダイオードDA―ダイオードDB―配線L15―セル201〜212の経路を流れる。これにより、ヒューズF14,F15はいずれも溶断する。
次に図5を参照して、上記電流経路が遮断されると、続いてダイオードD12,D13の各々に高電圧が印可され、ダイオードD12,D13は降伏して導通状態となる。そのため、充電電流は矢印AR2に示す経路を流れる。その結果、図4にて溶断したヒューズF14の図中外側(ワイヤハーネス300から遠い側)に隣接して配置されたヒューズF13が溶断するとともに、ヒューズF15の外側に隣接して配置されたヒューズF16が溶断する。その後、図示しないが、溶断したヒューズの外側に配置されたヒューズがさらに順に溶断していく。そして最終的には、図6に示すように、監視IC420に接続された全てのヒューズF10〜F19が溶断した状態へと至る。
一方で、配線L9と配線L10との間、および配線L19と配線L20との間(すなわち、監視IC410と監視IC420との間、および監視IC420と監視IC430との間)には、ダイオードは接続されていない。このため、ダイオードの降伏現象を生じさせる高電圧の印加は、ヒューズF10〜F19が溶断した段階で終わる。監視IC410に設けられたダイオードD1〜D8、および監視IC430に設けられたダイオードD17〜D24には高電圧は印可されない。よって、抵抗R1〜R10,R19〜R28に電流が流れてこれらの抵抗が溶断することなく、蓄電システム1の充電が終了する。
以上のように、本実施の形態によれば、監視IC410,420,430(特に監視IC420)の過電流による破壊を適切に防止することができる。また、蓄電システム1と比較例1に係る蓄電システム9A(図10参照)とを比較すると、ヒューズF10〜F19が抵抗R10〜R19に置き換えられた分、ヒューズの設置数が削減されている。これにより、蓄電システムの部材コストを低減することができる。
さらに、多くの場合、ヒューズのサイズは比較的大きいため、比較例1では監視ユニット409A内のヒューズF1〜F28およびダイオードD1〜D24,DA,DBの実装基板(図示せず)の面積が大きくなり得る。抵抗のサイズの方がヒューズのサイズよりも小さいため、本実施の形態によれば、監視ユニット400の小型化を図ることができる。
なお、本実施の形態では説明の簡略化のため、電池ブロック数が2の構成について説明したが、電池ブロック数は2以上であれば特に限定されるものではない。電池ブロック数が3以上の場合、少なくとも2つの電池ブロック間がワイヤハーネスにより直列に接続されていればよい。つまり、全ての電池ブロック間がワイヤハーネスにより直列に接続されている必要はなく、たとえば直列の接続と並列の接続とが併用されていてもよい。
[変形例1]
実施の形態では、監視ICの入力端子間の各々にダイオードが接続されると説明した。変形例1によれば、ダイオードの設置数を削減することで部材コストのさらなる低減を実現するための構成を説明する。
実施の形態では、監視ICの入力端子間の各々にダイオードが接続されると説明した。変形例1によれば、ダイオードの設置数を削減することで部材コストのさらなる低減を実現するための構成を説明する。
図7は、実施の形態の変形例1に係る蓄電システム1Aの構成を示す回路ブロック図である。図7を参照して、蓄電システム1Aは、ダイオードD1〜D8,D17〜D24が設けられていない点において、実施の形態に係る蓄電システム1(図3参照)と異なる。蓄電システム1Aのそれ以外の構成は蓄電システム1の構成と同等であるため、説明は繰り返さない。
図3に示すダイオードD1〜D8は、セル101〜108において電流経路が遮断した場合、すなわちバスバー17(図2参照)に起因して電流経路が遮断された場合に、監視IC410を過電圧から保護するための素子である。同様に、ダイオードD17〜D24は、バスバー17に起因して電流経路が遮断された場合に備えた監視IC430の保護素子である。
しかし、既に詳細に説明したように、バスバー17に起因する電流経路の遮断は、ワイヤハーネス300に起因する電流経路の遮断と比べて起こりにくい。そのため、ダイオードD1〜D8,D17〜D24が機能する状況が生じる可能性は相対的に低いと言えるので、これらのダイオードD1〜D8,D17〜D24を削減することができる。これにより、実施の形態に係る蓄電システム1と比べて、部材コストをさらに低減することができる。
[変形例2]
変形例2においては、電流経路の遮断メカニズムを考慮して、ヒューズの設置数をさらに削減する構成を説明する。
変形例2においては、電流経路の遮断メカニズムを考慮して、ヒューズの設置数をさらに削減する構成を説明する。
図8は、実施の形態の変形例2に係る蓄電システム1Bの構成を示す回路ブロック図である。図8を参照して、蓄電システム1Bは、ヒューズF15〜F19に代えて抵抗R15〜R19を含む点において、変形例1に係る蓄電システム1A(図7参照)と異なる。蓄電システム1Bのそれ以外の構成は蓄電システム1Aの構成と同等であるため、説明は繰り返さない。
ワイヤハーネス300に起因する電流経路の遮断が生じると、図4〜図6にて説明した遮断メカニズムに従い、ヒューズF10〜F14が順に(ヒューズF14,F13,F12,F11,F10の順に)溶断する。このとき、同一量の電流が流れた場合に抵抗R15〜R19よりも溶断しやすいヒューズF10〜F14を用いていれば、抵抗R15〜R19は溶断することなく残る。
蓄電システム1,1Aでは各電流経路(たとえば図4の矢印AR1参照)に2つのヒューズ(図4では、たとえばヒューズF14,F15)が設けられ多重化されているのに対し、変形例2では各電流経路のヒューズの設置数は1であるものの、特に問題はない。たとえば、ヒューズF10〜F14の溶断により十分な端子間距離が確保されるため、比較例2(図11参照)にて説明したようなアーク放電等の問題は生じにくい。したがって、変形例1に係る蓄電システム1Aの構成からヒューズF15〜F19を抵抗R15〜R19に置き換えることができる。これにより、蓄電システム1Aと比べて、部材コストを一層低減することができる。
[変形例3]
変形例3では、変形例2の構成から抵抗の設置数をさらに削減するための構成について説明する。
変形例3では、変形例2の構成から抵抗の設置数をさらに削減するための構成について説明する。
図9は、実施の形態の変形例3に係る蓄電システム1Cの構成を示す回路ブロック図である。図9を参照して、蓄電システム1Cは、ダイオードD13〜D16が設けられていない点において、変形例2に係る蓄電システム1B(図8参照)と異なる。蓄電システム1Cのそれ以外の構成は蓄電システム1Bの構成と同等であるため、説明は繰り返さない。
変形例2にて説明したように、ヒューズF10〜F14と比べて、抵抗R15〜R19の溶断は生じにくい。したがって、抵抗R15〜R19を全て設けるのに代えて、抵抗R15のみを設けるようにしてもよい。これにより、蓄電システム1Bと比べて、抵抗R16〜R19に相当する部材コストを低減することができる。
なお、図8および図9では、ワイヤハーネス300よりも下流側(充電電流の向きを基準とした下流側)のセル201〜204にそれぞれ接続された配線L15〜L19において、ヒューズF15〜F19を抵抗R15〜R19にそれぞれ置き換えた構成を示している。変形例2,3が適用可能な構成はこれに限らず、ワイヤハーネス300よりも上流側のセル109〜112にそれぞれ接続された配線L9〜L14において、同様の構成を採用してもよい。すなわち、図8および図9において、各ヒューズF10〜F14を抵抗に置き換えるとともに、各抵抗R15〜R19をヒューズに置き換えてもよい。
なお、実施の形態およびその変形例1〜3の構成において、監視IC410に接続された抵抗R1〜R10、および監視IC430に接続されたR19〜R28をさらに削減してもよい。これにより、抵抗R1〜R10,R19〜R28に相当するコストをさらに削減することが可能になる。
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1,1A〜1C,9A,9B 蓄電システム、2 システムメインリレー(SMR)、3 パワーコントロールユニット(PCU)、4 モータジェネレータ(MG)、5 駆動輪、6 電子制御装置(ECU)、10 車両、13 エンドプレート、15 拘束バンド、17 バスバー、100,200 電池ブロック、101〜112,201〜212 セル、G1〜G4 セル群、300 ワイヤハーネス、301,302 コネクタ、400,400A〜400C,409A,409B 監視ユニット、410,420,430 監視IC、D1〜D24,DA,DB ダイオード、F1〜F28 ヒューズ、L1〜L28 配線、M1〜M4 配線群、R1〜R28 抵抗、T1〜T28 入力端子。
Claims (1)
- バスバーにより互いに直列に接続された複数のセルを含む第1のセル群と、
バスバーにより互いに直列に接続された複数のセルを含み、バスバーにより前記第1のセル群と直列に接続された第2のセル群と、
バスバーにより互いに直列に接続された複数のセルを含み、ケーブルにより前記第2のセル群と直列に接続された第3のセル群と、
前記第1〜第3のセル群の各セルの電圧をそれぞれ伝送するための第1〜第3の配線群と、
前記第2の配線群の配線間にそれぞれ接続された複数の第1のツェナーダイオードと、
前記ケーブルに並列に設けられ、前記第2の配線群の1つの配線と前記第3の配線群の1つの配線との間に接続された第2のツェナーダイオードと、
前記第1の配線群に接続され、前記第1のセル群の各セルの電圧を監視するための第1の監視部と、
前記第2および第3の配線群に接続され、前記第2および第3のセル群の各セルの電圧を監視するための第2の監視部と、
前記第1の配線群の複数の配線にそれぞれ挿入された複数の抵抗と、
前記第2の配線群の複数の配線にそれぞれ挿入された複数のヒューズと備える、蓄電システム。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011054440A (ja) * | 2009-09-02 | 2011-03-17 | Mitsubishi Motors Corp | バッテリ装置 |
JP2013195183A (ja) * | 2012-03-19 | 2013-09-30 | Toyota Motor Corp | 電源装置の異常監視システムおよびそれを搭載する車両、ならびに電源装置の異常監視方法 |
JP2014007883A (ja) * | 2012-06-26 | 2014-01-16 | Denso Corp | 回路保護装置 |
JP2014149161A (ja) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Mitsumi Electric Co Ltd | 保護ic及び電池電圧監視方法 |
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---|---|---|---|---|
JP2011054440A (ja) * | 2009-09-02 | 2011-03-17 | Mitsubishi Motors Corp | バッテリ装置 |
JP2013195183A (ja) * | 2012-03-19 | 2013-09-30 | Toyota Motor Corp | 電源装置の異常監視システムおよびそれを搭載する車両、ならびに電源装置の異常監視方法 |
JP2014007883A (ja) * | 2012-06-26 | 2014-01-16 | Denso Corp | 回路保護装置 |
JP2014149161A (ja) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Mitsumi Electric Co Ltd | 保護ic及び電池電圧監視方法 |
JP2014225950A (ja) * | 2013-05-15 | 2014-12-04 | トヨタ自動車株式会社 | 蓄電システム |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020120437A (ja) * | 2019-01-18 | 2020-08-06 | 株式会社デンソー | 電池システム |
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