JP2016134981A - 蓄電システム - Google Patents

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

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）。

特開２０１３−５５０９号公報 特開平８−２８９４６７号公報

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。

実施の形態に係る蓄電システムが搭載される車両の構成を概略的に示すブロック図である。 図１に示す蓄電システムを説明するための図である。 実施の形態に係る蓄電システムの構成を示す回路ブロック図である。 ワイヤハーネス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の状態を説明するための図である。 ワイヤハーネス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の状態を説明するための図である。 ワイヤハーネス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の状態を説明するための図である。 実施の形態の変形例１に係る蓄電システムの構成を示す回路ブロック図である。 実施の形態の変形例２に係る蓄電システムの構成を示す回路ブロック図である。 実施の形態の変形例３に係る蓄電システムの構成を示す回路ブロック図である。 比較例１に係る蓄電システムの構成を示す回路ブロック図である。 比較例２に係る蓄電システムの構成を示す回路ブロック図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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)

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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