JP7035943B2

JP7035943B2 - Battery pack

Info

Publication number: JP7035943B2
Application number: JP2018187628A
Authority: JP
Inventors: 隆太郎時津
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-10-02
Filing date: 2018-10-02
Publication date: 2022-03-15
Anticipated expiration: 2038-10-02
Also published as: JP2020057530A

Description

本開示は、移動体に搭載される電池パックに関する。 The present disclosure relates to a battery pack mounted on a moving body.

特開２０１３－１９２２７９号公報（特許文献１）には、外部からの浸水を検出可能な電池パックが開示されている。この電池パックは、漏電を検出可能な制御装置を備え、当該制御装置から引き出した配線が、電池パックに内蔵された凍結防止用のヒータから引き出された配線とコネクタを介してによって接続される。当該コネクタを電池パック筐体の底面に配置することによって、外部から浸水があった場合に、コネクタが冠水して、制御装置が漏電を検出することができる。これによって、電池パックへの浸水が検出される。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-192279 (Patent Document 1) discloses a battery pack capable of detecting inundation from the outside. The battery pack includes a control device capable of detecting an electric leakage, and the wiring drawn from the control device is connected to the wiring drawn from the antifreeze heater built in the battery pack via a connector. By arranging the connector on the bottom surface of the battery pack housing, when water is flooded from the outside, the connector is flooded and the control device can detect an electric leakage. As a result, water intrusion into the battery pack is detected.

特開２０１３－１９２２７９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-192279

電池パックが搭載される移動体、たとえば、電気自動車などの車両においては、電池パックが車両の床下（底面）に配置されるものがある。たとえば、走行時に、道路上の障害物などによって、車両の底面に衝撃が加わった場合、電池パックの底面が破損し得る。このような場合において、当該破損した箇所から電池パック内部に浸水があると、電池パックに収容されている電気機器などが冠水してしまう恐れがある。電気機器などは、冠水によって故障に至る可能性があるため、少量の水が入った初期の段階において早期に浸水を検出することが望まれている。 In a mobile body on which a battery pack is mounted, for example, in a vehicle such as an electric vehicle, the battery pack may be arranged under the floor (bottom surface) of the vehicle. For example, if an impact is applied to the bottom surface of the vehicle due to an obstacle on the road during traveling, the bottom surface of the battery pack may be damaged. In such a case, if the inside of the battery pack is flooded from the damaged portion, the electric equipment contained in the battery pack may be flooded. Since flooding of electrical equipment and the like can lead to failure, it is desired to detect inundation at an early stage when a small amount of water enters.

しかしながら、筐体のいずれの箇所が破損するかを予め予測しておくことは困難である。そこで、漏電検出用のコネクタを複数箇所に配設しておくことが望ましい。 However, it is difficult to predict in advance which part of the housing will be damaged. Therefore, it is desirable to arrange connectors for leakage detection at a plurality of locations.

特許文献１に開示された電池パックにおいては、制御装置と凍結防止用のヒータとを電気的に接続するためのコネクタを用いて、電池パックへの浸水を検出している。制御装置と凍結防止用のヒータとを電気的に接続する、という本来の用途があるコネクタを漏電の検出に併用するため、コネクタの数を増やすことができない。また、凍結防止用のヒータを用いる場合の効率などを考慮すると、配線の長さも一定以内にすることが望ましいため、コネクタを配設できる箇所にも制限がある。 In the battery pack disclosed in Patent Document 1, water intrusion into the battery pack is detected by using a connector for electrically connecting the control device and the heater for preventing freezing. Since the connector that has the original purpose of electrically connecting the control device and the heater for preventing freezing is used together for the detection of electric leakage, the number of connectors cannot be increased. Further, considering the efficiency when a heater for preventing freezing is used, it is desirable that the length of the wiring is within a certain range, so that there is a limit to the place where the connector can be arranged.

本開示は、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、移動体に搭載される電池パックにおいて、電池パック内への浸水を精度よく検出することである。 The present disclosure has been made to solve the above problems, and an object thereof is to accurately detect inundation into a battery pack in a battery pack mounted on a moving body.

この開示に係る電池パックは、複数の二次電池が積層された組電池と、組電池に接続される電気機器と、電気機器を制御する制御装置と、組電池、電気機器および制御装置を収容する筐体とを備える。電気機器は、組電池と電気的に接続される端子と、端子から引き出され、接水時に電位が変化するように構成された接続線とを含む。制御装置は、接続線の電位を用いて漏電を検出する。接続線は、筐体内部において、電気機器および制御装置の筐体底面と対向する面よりも、筐体底面に近い位置に配設される。 The battery pack according to this disclosure includes an assembled battery in which a plurality of secondary batteries are stacked, an electric device connected to the assembled battery, a control device for controlling the electric device, and the assembled battery, the electric device, and the control device. It is equipped with a housing. The electrical device includes a terminal that is electrically connected to the assembled battery and a connection line that is drawn from the terminal and configured so that the potential changes when it comes into contact with water. The control device detects the leakage using the potential of the connecting line. The connecting line is arranged inside the housing at a position closer to the bottom surface of the housing than the surface facing the bottom surface of the housing of the electric device and the control device.

上記構成によれば、端子から引き出された接続線は、接水時に電位が変化するように構成される。そして、接続線は、電気機器の筐体底面と対向する面および制御装置の筐体底面と対向する面よりも筐体底面に近い位置に配設される。たとえば、複数の端子から接続線を引き出して、複数箇所に接続線を配設しておく。これによって、電池パックが浸水した場合に、電気機器が冠水するレベルになる前に、いずれかの接続線が接水して、制御装置が漏電を検出することができる。ゆえに、電池パックへの浸水を早期に検出し、電気機器の冠水を防止することができる。 According to the above configuration, the connection line drawn from the terminal is configured so that the potential changes when it comes into contact with water. The connection line is arranged at a position closer to the bottom surface of the housing than the surface facing the bottom surface of the housing of the electric device and the surface facing the bottom surface of the housing of the control device. For example, connecting wires are drawn from a plurality of terminals, and connecting wires are arranged at a plurality of locations. As a result, when the battery pack is flooded, one of the connecting lines comes into contact with the water before the level at which the electric device is flooded, and the control device can detect the leakage. Therefore, it is possible to detect the inundation of the battery pack at an early stage and prevent the electric device from being flooded.

本開示によれば、移動体に搭載される電池パックにおいて、電池パック内への浸水を精度よく検出することができる。 According to the present disclosure, in a battery pack mounted on a moving body, water intrusion into the battery pack can be detected with high accuracy.

実施の形態に係る電池パックを搭載した車両の全体構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematic the whole structure of the vehicle which mounted the battery pack which concerns on embodiment. 電池パックの全体構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the battery pack roughly. ジャンクションボックスの詳細を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the detail of a junction box. 漏電検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the leakage detection. 漏電検出回路の動作を説明するための図（その１）である。It is a figure (the 1) for demonstrating the operation of the earth leakage detection circuit. 漏電検出回路の動作を説明するための図（その２）である。It is a figure (the 2) for demonstrating the operation of the earth leakage detection circuit. ＥＣＵにおける漏電検出の処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the electric leakage detection processing in an ECU. 変形例に係る電池パックの筐体の底面を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the bottom surface of the housing of the battery pack which concerns on a modification.

以下、本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。 Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are designated by the same reference numerals and the description thereof will not be repeated.

＜車両の全体構成＞
図１は、本実施の形態に係る電池パックを搭載した車両１の全体構成を概略的に示す図である。車両１は、電池パックに収容された高電圧（たとえば２００Ｖ程度）の組電池から供給される電力で走行用モータを駆動して走行することができる電動車両（ハイブリッド自動車、電気自動車、プラグインハイブリッド自動車および燃料電池自動車など）である。本実施の形態においては、車両１は電気自動車である例について説明する。 <Overall configuration of the vehicle>
FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of a vehicle 1 equipped with a battery pack according to the present embodiment. The vehicle 1 is an electric vehicle (hybrid vehicle, electric vehicle, plug-in hybrid) capable of driving a traveling motor with power supplied from a high-voltage (for example, about 200 V) assembled battery housed in a battery pack. Automobiles and fuel cell vehicles, etc.). In the present embodiment, an example in which the vehicle 1 is an electric vehicle will be described.

図１を参照して、車両１は、電池パック１０と、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ（Power Control Unit）」ともいう）４０と、モータジェネレータ（ＭＧ）５０と、駆動輪６０と、充電口９０とを備える。 With reference to FIG. 1, the vehicle 1 includes a battery pack 10, a power control unit (hereinafter, also referred to as “PCU (Power Control Unit)”) 40, a motor generator (MG) 50, a drive wheel 60, and a charging port. It is equipped with 90.

ＰＣＵ４０は、電池パック１０から電力を受けてモータジェネレータ５０を駆動するための電力変換装置を総括して示したものである。たとえば、ＰＣＵ４０は、モータジェネレータ５０を駆動するためのインバータや、電池パック１０から出力される電力を昇圧してインバータへ供給するコンバータなどを含む。 The PCU 40 collectively shows a power conversion device for driving a motor generator 50 by receiving electric power from the battery pack 10. For example, the PCU 40 includes an inverter for driving the motor generator 50, a converter that boosts the power output from the battery pack 10 and supplies the power to the inverter.

モータジェネレータ５０は、交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。モータジェネレータ５０のロータは、動力伝達ギア（図示せず）を介して駆動輪６０に機械的に接続される。モータジェネレータ５０は、車両１の回生制動動作時には、駆動輪６０の回転力によって発電することができ、その発電された電力をＰＣＵ４０へ出力する。 The motor generator 50 is an AC rotary electric machine, for example, a permanent magnet type synchronous motor including a rotor in which a permanent magnet is embedded. The rotor of the motor generator 50 is mechanically connected to the drive wheels 60 via a power transmission gear (not shown). The motor generator 50 can generate electric power by the rotational force of the drive wheels 60 during the regenerative braking operation of the vehicle 1, and outputs the generated electric power to the PCU 40.

充電口９０は、車両１に直流電力を供給するための車外の直流充電器の充電コネクタと接続可能に構成される。直流充電時に、充電口９０は、直流充電器から供給される電力を受ける。なお、充電口９０は、車両１に交流電力を供給するための車外の交流充電器の充電コネクタと接続可能に構成されてもよい。この場合、車両１は、充電口９０が受けた交流電力を電池パック１０に充電可能な直流電力に変換する充電器をさらに備える。 The charging port 90 is configured to be connectable to a charging connector of a DC charger outside the vehicle for supplying DC power to the vehicle 1. During DC charging, the charging port 90 receives power supplied from the DC charger. The charging port 90 may be configured to be connectable to a charging connector of an AC charger outside the vehicle for supplying AC power to the vehicle 1. In this case, the vehicle 1 further includes a charger that converts the AC power received by the charging port 90 into DC power that can be charged into the battery pack 10.

図２は、電池パック１０の全体構成を概略的に示す図である。電池パック１０は、組電池１１と、組電池１１に電気的に接続されるジャンクションボックス（Ｊ／Ｂ）８０とを筐体１３に収容している。ジャンクションボックス８０には、複数の電気機器が収容されている。具体的には、再び、図１を参照して、ジャンクションボックス８０には、システムメインリレー装置２０と、充電リレー装置３０などが収容されている。また、ジャンクションボックス８０には、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００が収容されている。 FIG. 2 is a diagram schematically showing the overall configuration of the battery pack 10. The battery pack 10 houses the assembled battery 11 and the junction box (J / B) 80 electrically connected to the assembled battery 11 in the housing 13. A plurality of electric devices are housed in the junction box 80. Specifically, again, referring to FIG. 1, the junction box 80 includes a system main relay device 20, a charging relay device 30, and the like. Further, the junction box 80 houses an ECU (Electronic Control Unit) 100.

組電池１１は、複数の電池が積層されて構成された電池モジュールを含む。電池は、たとえば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池である。また、電池は、正極と負極との間に液体電解質を有する電池であってもよいし、固体電解質を有する電池（全固体電池）であってもよい。 The assembled battery 11 includes a battery module configured by stacking a plurality of batteries. The battery is, for example, a secondary battery such as a nickel hydrogen battery or a lithium ion battery. Further, the battery may be a battery having a liquid electrolyte between the positive electrode and the negative electrode, or a battery having a solid electrolyte (all-solid-state battery).

システムメインリレー装置２０は、システムメインリレー２１およびシステムメインリレー２２を含む。システムメインリレー２１は、組電池１１と電力線ＰＬとの間に接続される。システムメインリレー２２は、組電池１１と電力線ＮＬとの間に接続される。システムメインリレー装置２０は、ＥＣＵ１００からの制御信号に従って開閉状態が切り替えられる。システムメインリレー装置２０が開状態であると組電池１１からＰＣＵ４０への電力の供給が遮断され、システムメインリレー装置２０が閉状態であると組電池１１からＰＣＵ４０への電力の供給が可能となる。 The system main relay device 20 includes a system main relay 21 and a system main relay 22. The system main relay 21 is connected between the assembled battery 11 and the power line PL. The system main relay 22 is connected between the assembled battery 11 and the power line NL. The open / closed state of the system main relay device 20 is switched according to a control signal from the ECU 100. When the system main relay device 20 is in the open state, the power supply from the assembled battery 11 to the PCU 40 is cut off, and when the system main relay device 20 is in the closed state, the electric power can be supplied from the assembled battery 11 to the PCU 40. ..

充電リレー装置３０は、充電リレー３１および充電リレー３２を含む。充電リレー３１の一端は、充電口９０と電気的に接続され、他端は、電力線ＰＬを介して組電池１１の正極側と電気的に接続される。充電リレー３２の一端は、充電口９０と電気的に接続され、他端は、電力線ＮＬを介して組電池１１の負極側と電気的に接続される。充電リレー装置３０は、ＥＣＵ１００からの制御信号に従って開閉状態が切り替えられる。 The charging relay device 30 includes a charging relay 31 and a charging relay 32. One end of the charging relay 31 is electrically connected to the charging port 90, and the other end is electrically connected to the positive electrode side of the assembled battery 11 via the power line PL. One end of the charging relay 32 is electrically connected to the charging port 90, and the other end is electrically connected to the negative electrode side of the assembled battery 11 via the power line NL. The open / closed state of the charge relay device 30 is switched according to a control signal from the ECU 100.

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００ａと、メモリ（ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory））（図示せず）と、各種信号が入出力される入出力ポート（図示せず）とを含んで構成される。ＥＣＵ１００は、各センサなどからの信号の入力および各機器への制御信号の出力を行なうとともに、各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で構築して処理することも可能である。 The ECU 100 includes a CPU (Central Processing Unit) 100a, a memory (ROM (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory)) (not shown), and an input / output port (not shown) to which various signals are input / output. Consists of including. The ECU 100 inputs signals from each sensor and outputs control signals to each device, and controls each device. It should be noted that these controls are not limited to software processing, but can also be constructed and processed by dedicated hardware (electronic circuit).

また、ＥＣＵ１００は、後述する漏電検出回路を含む。ＥＣＵ１００は、漏電検出回路の検出信号に基づいて、ジャンクションボックス８０に収容された電気機器の漏電を検出する。 Further, the ECU 100 includes a leakage detection circuit described later. The ECU 100 detects the leakage of the electric device housed in the junction box 80 based on the detection signal of the leakage detection circuit.

車両１においては、たとえば、電池パック１０が車両１の床下（底面）に配置されるものがある。たとえば、走行時に、道路上の障害物などによって、車両１の底面に衝撃が加わった場合、電池パック１０の筐体１３の底面１４が破損し得る。たとえば、図２においては、電池パック１０の筐体１３の底面１４における箇所Ｐが破損した場合を示している。当該破損した箇所Ｐから電池パック１０内部に浸水があると、電池パック１０に収容されている電気機器などが冠水してしまう恐れがある。電気機器などは、冠水によって故障に至る可能性があるため、少量の水Ｗａが入った初期の段階において早期に浸水を検出することが重要である。 In the vehicle 1, for example, the battery pack 10 may be arranged under the floor (bottom surface) of the vehicle 1. For example, if an impact is applied to the bottom surface of the vehicle 1 due to an obstacle on the road during traveling, the bottom surface 14 of the housing 13 of the battery pack 10 may be damaged. For example, FIG. 2 shows a case where the portion P on the bottom surface 14 of the housing 13 of the battery pack 10 is damaged. If the inside of the battery pack 10 is flooded from the damaged portion P, the electrical equipment and the like housed in the battery pack 10 may be flooded. Since flooding of electrical equipment and the like can lead to failure, it is important to detect inundation at an early stage when a small amount of water Wa enters.

そこで、本実施の形態に係る電池パック１０は、ジャンクションボックス８０に収容された電気機器から新たに漏電検出用のワイヤハーネス８３を引き出す。当該引き出したワイヤハーネス８３の先端部は、金属等と導通可能に構成される。つまり、ワイヤハーネス８３の先端部は、リード線が剥き出された状態となっている。ワイヤハーネス８３の先端部には、コネクタ８４が設けられる。当該コネクタ８４のワイヤハーネスが接続された端部と逆側の端部には、何も接続されない。つまり、コネクタ８４の一端には、ワイヤハーネス８３が接続され、他端には何も接続されない。 Therefore, the battery pack 10 according to the present embodiment newly pulls out the wire harness 83 for detecting leakage from the electric device housed in the junction box 80. The tip of the pulled out wire harness 83 is configured to be conductive with metal or the like. That is, the tip of the wire harness 83 is in a state where the lead wire is exposed. A connector 84 is provided at the tip of the wire harness 83. Nothing is connected to the end opposite to the end to which the wire harness of the connector 84 is connected. That is, the wire harness 83 is connected to one end of the connector 84, and nothing is connected to the other end.

そして、当該コネクタ８４を、ジャンクションボックス８０の底面８０ａおよび組電池１１の底面１１ａよりも、電池パック１０の筐体１３の底面１４に近い位置（つまり、図２において下方）に配設する。 Then, the connector 84 is arranged at a position closer to the bottom surface 14 of the housing 13 of the battery pack 10 (that is, lower in FIG. 2) than the bottom surface 80a of the junction box 80 and the bottom surface 11a of the assembled battery 11.

これによって、たとえば、破損した箇所Ｐから浸水があった場合に、ワイヤハーネス８３を早期に水Ｗａと接触させることができる。なお、ワイヤハーネス８３の先端にコネクタ８４を設けるのは、ワイヤハーネス８３の先端が、たとえば、他の金属部材に意図せずに接触し、電気的に導通してしまうことを防止するためである。 Thereby, for example, when water is flooded from the damaged portion P, the wire harness 83 can be brought into contact with the water Wa at an early stage. The connector 84 is provided at the tip of the wire harness 83 in order to prevent the tip of the wire harness 83 from unintentionally contacting, for example, another metal member and electrically conducting electricity. ..

また、電池パック１０の筐体１３のいずれの箇所が破損するかを予め予測しておくことは困難である。そこで、複数の電気機器から漏電検出用にワイヤハーネス８３を引き出す。これによって、複数箇所にコネクタ８４を配設することによって、精度よく電池パック１０内への浸水を検出することが可能となる。なお、１つの電気機器から複数のワイヤハーネス８３を引き出してもよい。 Further, it is difficult to predict in advance which part of the housing 13 of the battery pack 10 will be damaged. Therefore, the wire harness 83 is pulled out from a plurality of electric devices for detecting an electric leakage. As a result, by arranging the connectors 84 at a plurality of locations, it is possible to accurately detect water intrusion into the battery pack 10. A plurality of wire harnesses 83 may be pulled out from one electric device.

＜ワイヤハーネスの引き出し＞
図３は、ジャンクションボックス８０の詳細を示す概要図である。ジャンクションボックス８０は、アッパカバー８１と、ロアカバー８２とを有する筐体である。アッパカバー８１は、ロアカバー８２の外側に嵌合してロアカバー８２とともにジャンクションボックス８０（筐体）を構成する。 <Wire harness drawer>
FIG. 3 is a schematic diagram showing the details of the junction box 80. The junction box 80 is a housing having an upper cover 81 and a lower cover 82. The upper cover 81 is fitted to the outside of the lower cover 82 to form a junction box 80 (housing) together with the lower cover 82.

ジャンクションボックス８０の内部には、バスバ８５および雌‐雌端子（以下「ＦＦ端子」ともいう）８６が収容されている。また、ジャンクションボックス８０には、システムメインリレー２１，２２、充電リレー３１，３２およびＥＣＵ１００など（いずれも図３には図示せず）が収容される。たとえば、システムメインリレー２１，２２および充電リレー３１，３２などの電気機器は、冷却効率を高めるため、アッパカバー８１の上面から一部が露出するように配設される。 Inside the junction box 80, a bus bar 85 and a female-female terminal (hereinafter, also referred to as “FF terminal”) 86 are housed. Further, the junction box 80 accommodates system main relays 21 and 22, charging relays 31, 32, ECU 100 and the like (all of which are not shown in FIG. 3). For example, electric devices such as the system main relays 21 and 22 and the charging relays 31 and 32 are arranged so that a part of them is exposed from the upper surface of the upper cover 81 in order to improve the cooling efficiency.

ＦＦ端子８６の一端は、ジャンクションボックス８０に収容される電気機器、つまり、システムメインリレー２１，２２および充電リレー３１，３２などの接続端子に接続される。ＦＦ端子８６の他端は、バスバ８５に接続される。また、バスバ８５には、組電池１１からの配線が接続される。システムメインリレー２１，２２および充電リレー３１，３２などの電気機器は、接続端子、ＦＦ端子８６およびバスバ８５を介して組電池１１に電気的に接続される。 One end of the FF terminal 86 is connected to an electric device housed in the junction box 80, that is, connection terminals such as system main relays 21 and 22 and charging relays 31 and 32. The other end of the FF terminal 86 is connected to the bus bar 85. Further, the wiring from the assembled battery 11 is connected to the bus bar 85. Electrical devices such as system main relays 21 and 22 and charging relays 31 and 32 are electrically connected to the assembled battery 11 via connection terminals, FF terminals 86 and bus bars 85.

本実施の形態においては、ＦＦ端子８６に組み付け可能に構成されたワイヤハーネス８３が用いられる。つまり、ＦＦ端子８６を介して電気機器からワイヤハーネス８３が引き出される。当該ワイヤハーネス８３の先端にコネクタ８４が接続される。以下においては、ＦＦ端子８６のうち、電気機器の接続端子と、組電池１１の正極側とを電気的に接続するものを「ＦＦ端子８６Ｐ」とも称し、電気機器の接続端子と、組電池１１の負極側とを電気的に接続するものを「ＦＦ端子８６Ｎ」とも称する。 In this embodiment, a wire harness 83 configured to be assembled to the FF terminal 86 is used. That is, the wire harness 83 is pulled out from the electric device via the FF terminal 86. The connector 84 is connected to the tip of the wire harness 83. In the following, among the FF terminals 86, those that electrically connect the connection terminal of the electric device and the positive electrode side of the assembled battery 11 are also referred to as “FF terminal 86P”, and the connection terminal of the electric device and the assembled battery 11 are referred to as “FF terminal 86P”. The one that electrically connects to the negative electrode side of the above is also referred to as "FF terminal 86N".

＜漏電検出＞
図４は、漏電検出を説明するための図である。ＥＣＵ１００は、漏電検出回路１０５を含む。漏電検出回路１０５は、コンデンサ１１０と、リレーＲＹ１，ＲＹ２と、検出抵抗Ｒ１，Ｒ２と、電圧センサ１３０とを含む。 <Leakage detection>
FIG. 4 is a diagram for explaining leakage detection. The ECU 100 includes an earth leakage detection circuit 105. The leakage detection circuit 105 includes a capacitor 110, relays RY1 and RY2, detection resistors R1 and R2, and a voltage sensor 130.

コンデンサ１１０は、組電池１１に対して並列に接続される。コンデンサ１１０の一端は、リレーＲＹ１、検出抵抗Ｒ１を介して基準電位（ＧＮＤ）に接続される。コンデンサ１１０の他端は、リレーＲＹ２、検出抵抗Ｒ２を介して基準電位ＧＮＤに接続される。電圧センサ１３０は、コンデンサ１１０の電極間の電圧（以下、単に「コンデンサの電圧」ともいう）Ｖｃを検出して、ＣＰＵ１００ａに検出結果を示す信号を送信する。 The capacitor 110 is connected in parallel with the assembled battery 11. One end of the capacitor 110 is connected to the reference potential (GND) via the relay RY1 and the detection resistance R1. The other end of the capacitor 110 is connected to the reference potential GND via the relay RY2 and the detection resistance R2. The voltage sensor 130 detects the voltage Vc between the electrodes of the capacitor 110 (hereinafter, also simply referred to as “capacitor voltage”) Vc, and transmits a signal indicating the detection result to the CPU 100a.

絶縁抵抗Ｚ１，Ｚ２は、ＦＦ端子８６から引き出されたワイヤハーネス８３と基準電位ＧＮＤとの間の抵抗を等価的に示すものである。正常な状態、つまり、ワイヤハーネス８３の先端が水Ｗａと接触していない状態においては、絶縁抵抗Ｚ１，Ｚ２は、無限大とも見做せる大きな抵抗値を示す。漏電した状態、つまり、ワイヤハーネス８３の先端が水Ｗａと接触した状態においては、絶縁抵抗Ｚ１，Ｚ２が無限大から低下する。換言すると、正常な状態から漏電した状態になると、ワイヤハーネス８３の電位が変化する。ワイヤハーネス８３の電位が変化することを利用して、漏電検出回路１０５によって漏電を検出する。 The insulation resistances Z1 and Z2 equivalently indicate the resistance between the wire harness 83 drawn from the FF terminal 86 and the reference potential GND. In a normal state, that is, in a state where the tip of the wire harness 83 is not in contact with water Wa, the insulation resistances Z1 and Z2 show a large resistance value that can be regarded as infinity. In a state of electric leakage, that is, in a state where the tip of the wire harness 83 is in contact with water Wa, the insulation resistances Z1 and Z2 decrease from infinity. In other words, the potential of the wire harness 83 changes when the electric leakage changes from the normal state. The leakage is detected by the leakage detection circuit 105 by utilizing the change in the potential of the wire harness 83.

ＥＣＵ１００は、コンデンサ１１０の電荷量により漏電を検出する。具体的には、ＥＣＵ１００は、リレーＲＹ１，ＲＹ２を交互に開閉状態を切替えて、その時々におけるコンデンサの電圧Ｖｃの変化に基づいて、漏電を検出する。正常な状態から漏電した状態になると、ワイヤハーネス８３の電位が変化することに起因して、リレーＲＹ１，ＲＹ２を交互に開閉状態によって、コンデンサ１１０の電荷量が変化する。なお、漏電検出のための制御が行なわれる際には、システムメインリレー２１，２２は開状態に制御される。 The ECU 100 detects an electric leakage based on the amount of electric charge of the capacitor 110. Specifically, the ECU 100 alternately switches the open / closed state of the relays RY1 and RY2, and detects an electric leakage based on the change in the voltage Vc of the capacitor at that time. When the electric leakage changes from the normal state, the electric charge amount of the capacitor 110 changes depending on the open / closed state of the relays RY1 and RY2 alternately due to the change of the potential of the wire harness 83. When the control for detecting the leakage is performed, the system main relays 21 and 22 are controlled to be in the open state.

＜＜正常な状態＞＞
まず、正常な状態である場合について考える。リレーＲＹ１，ＲＹ２の双方が開状態である状態であるとき、組電池１１からコンデンサ１１０に電流が流れて、コンデンサ１１０に電荷が蓄えられる。そして、所定時間の経過によって、コンデンサ１１０の電圧Ｖｃは、組電池１１の電圧と等しくなり、電流が流れなくなる（つまり、コンデンサ１１０の充電が完了する）。なお、所定時間は、たとえば、コンデンサ１１０の充電が完了するまでに要する時間などである。 << Normal condition >>
First, consider the case of a normal state. When both the relays RY1 and RY2 are in the open state, a current flows from the assembled battery 11 to the capacitor 110, and an electric charge is stored in the capacitor 110. Then, after a lapse of a predetermined time, the voltage Vc of the capacitor 110 becomes equal to the voltage of the assembled battery 11 and no current flows (that is, the charging of the capacitor 110 is completed). The predetermined time is, for example, the time required for the charging of the capacitor 110 to be completed.

リレーＲＹ１が開状態、かつ、リレーＲＹ２が閉状態のとき、および、リレーＲＹ１が閉状態、かつ、リレーＲＹ２が開状態のときは、上記と同様に、コンデンサ１１０の電圧Ｖｃは、組電池１１の電圧と等しくなる。つまり、正常な状態においては、リレーＲＹ１，ＲＹ２の開閉によって、コンデンサ１１０の電圧Ｖｃは変化しない。 When the relay RY1 is in the open state and the relay RY2 is in the closed state, and when the relay RY1 is in the closed state and the relay RY2 is in the open state, the voltage Vc of the capacitor 110 is the assembled battery 11 as described above. Is equal to the voltage of. That is, in the normal state, the voltage Vc of the capacitor 110 does not change due to the opening and closing of the relays RY1 and RY2.

＜＜漏電した状態＞＞
一方、漏電した状態においては、リレーＲＹ１，ＲＹ２の開閉によってコンデンサ１１０の電圧が変化し得る。図５は、ＦＦ端子８６Ｎから引き出されたワイヤハーネス８３が接水した場合において、リレーＲＹ１が開状態、かつ、リレーＲＹ２が閉状態のときの漏電検出回路１０５の動作を説明するための図である。図６は、ＦＦ端子８６Ｐから引き出されたワイヤハーネス８３が接水した場合において、リレーＲＹ１が閉状態、かつ、リレーＲＹ２が開状態のときの漏電検出回路１０５の動作を説明するための図である。図５および図６に示される矢印ＡＲ１，ＡＲ２は、電流の流れる方向を示す。 << Leakage state >>
On the other hand, in the state of electric leakage, the voltage of the capacitor 110 may change by opening and closing the relays RY1 and RY2. FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the leakage detection circuit 105 when the relay RY1 is in the open state and the relay RY2 is in the closed state when the wire harness 83 drawn from the FF terminal 86N comes into contact with water. be. FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the leakage detection circuit 105 when the relay RY1 is in the closed state and the relay RY2 is in the open state when the wire harness 83 drawn from the FF terminal 86P comes into contact with water. be. The arrows AR1 and AR2 shown in FIGS. 5 and 6 indicate the direction in which the current flows.

図５を参照して、ＦＦ端子８６Ｎから引き出されたワイヤハーネス８３が接水した場合において、リレーＲＹ１が開状態、かつ、リレーＲＹ２が閉状態であると、矢印ＡＲ１の方向に電流が流れる。このときに、電圧センサ１３０によって検出されるコンデンサ１１０の電圧Ｖｃは、組電池１１の電圧とは異なる値となる。つまり、図示しない組電池１１の電圧を検出するための電圧センサから取得した組電池１１の電圧と、検出されたコンデンサ１１０の電圧Ｖｃとを比較することによって、漏電を検出することができる。 With reference to FIG. 5, when the wire harness 83 drawn from the FF terminal 86N comes into contact with water, if the relay RY1 is in the open state and the relay RY2 is in the closed state, a current flows in the direction of the arrow AR1. At this time, the voltage Vc of the capacitor 110 detected by the voltage sensor 130 is a value different from the voltage of the assembled battery 11. That is, leakage can be detected by comparing the voltage of the assembled battery 11 acquired from the voltage sensor for detecting the voltage of the assembled battery 11 (not shown) with the detected voltage Vc of the capacitor 110.

図６を参照して、ＦＦ端子８６Ｐから引き出されたワイヤハーネス８３が接水した場合において、リレーＲＹ１が閉状態、かつ、リレーＲＹ２が開状態であると、矢印ＡＲ２の方向に電流が流れる。このときに、電圧センサ１３０によって検出されるコンデンサ１１０の電圧Ｖｃは、組電池１１の電圧とは異なる値となる。図５で説明したように、図示しない組電池１１の電圧を検出するための電圧センサから取得した組電池１１の電圧と、検出されたコンデンサ１１０の電圧Ｖｃとを比較することによって、漏電を検出することができる。 With reference to FIG. 6, when the wire harness 83 drawn from the FF terminal 86P comes into contact with water, if the relay RY1 is in the closed state and the relay RY2 is in the open state, a current flows in the direction of the arrow AR2. At this time, the voltage Vc of the capacitor 110 detected by the voltage sensor 130 is a value different from the voltage of the assembled battery 11. As described with reference to FIG. 5, leakage is detected by comparing the voltage of the assembled battery 11 acquired from the voltage sensor for detecting the voltage of the assembled battery 11 (not shown) with the detected voltage Vc of the capacitor 110. can do.

＜ＥＣＵで実行される処理＞
図７は、ＥＣＵ１００（具体的にはＣＰＵ１００ａ）における漏電検出の処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される各ステップは、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。図７に示すフローチャートの各ステップは、ＥＣＵ１００によるソフトウェア処理によって実現される場合について説明するが、その一部あるいは全部がＥＣＵ１００内に作製されたハードウェア（電気回路）によって実現されてもよい。なお、図７のフローチャートが実行される場合には、システムメインリレー装置２０は、開状態に保たれる。 <Processing executed by ECU>
FIG. 7 is a flowchart showing a procedure for processing leakage detection in the ECU 100 (specifically, the CPU 100a). Each step shown in this flowchart is repeatedly executed at predetermined control cycles. Although each step of the flowchart shown in FIG. 7 will be described when it is realized by software processing by the ECU 100, a part or all of the steps may be realized by hardware (electric circuit) manufactured in the ECU 100. When the flowchart of FIG. 7 is executed, the system main relay device 20 is kept in an open state.

まず、ＥＣＵ１００は、リレーＲＹ１を開状態にし、かつ、リレーＲＹ２を閉状態にする（ステップ１、以下ステップを「Ｓ」と略す）。そして、ＥＣＵ１００は、所定時間が経過するのを待ち（Ｓ３においてＮＯ）、所定時間が経過すると（Ｓ３においてＹＥＳ）、コンデンサ１１０の電圧Ｖｃを取得する（Ｓ７）。 First, the ECU 100 opens the relay RY1 and closes the relay RY2 (step 1, hereinafter the step is abbreviated as "S"). Then, the ECU 100 waits for the predetermined time to elapse (NO in S3), and when the predetermined time elapses (YES in S3), acquires the voltage Vc of the capacitor 110 (S7).

ＥＣＵ１００は、Ｓ７で取得したコンデンサ１１０の電圧Ｖｃと所定電圧Ｖｂａｔとを比較する。所定電圧Ｖｂａｔには、たとえば、本フローチャートが実行されるときの組電池１１の電圧が設定される。所定電圧Ｖｂａｔは、たとえば、組電池１１の電圧を検出するための電圧センサ（図示せず）から取得した値が用いられる。 The ECU 100 compares the voltage Vc of the capacitor 110 acquired in S7 with the predetermined voltage Vbat. For example, the voltage of the assembled battery 11 when this flowchart is executed is set in the predetermined voltage Vbat. As the predetermined voltage Vbat, for example, a value acquired from a voltage sensor (not shown) for detecting the voltage of the assembled battery 11 is used.

ＥＣＵ１００は、所定電圧Ｖｂａｔと電圧Ｖｃとの差分の大きさが閾値ＴＨよりも小さいか否かを判定する（Ｓ７）。閾値ＴＨは、電圧センサ１３０などのセンサの検出誤差および配線抵抗の影響などを考慮して適切に設定される。 The ECU 100 determines whether or not the magnitude of the difference between the predetermined voltage Vbat and the voltage Vc is smaller than the threshold value TH (S7). The threshold value TH is appropriately set in consideration of the detection error of a sensor such as the voltage sensor 130 and the influence of wiring resistance.

ＥＣＵ１００は、所定電圧Ｖｂａｔと電圧Ｖｃとの差分の大きさが閾値ＴＨよりも小さい場合（Ｓ７においてＹＥＳ）、処理をＳ９に進める。 When the magnitude of the difference between the predetermined voltage Vbat and the voltage Vc is smaller than the threshold value TH (YES in S7), the ECU 100 advances the process to S9.

ＥＣＵ１００は、リレーＲＹ１を閉状態にし、かつ、リレーＲＹ２を開状態にする（Ｓ９）。そして、ＥＣＵ１００は、所定時間が経過するのを待ち（Ｓ１１においてＮＯ）、所定時間が経過すると（Ｓ１１においてＹＥＳ）、コンデンサ１１０の電圧Ｖｃを取得する（Ｓ１３）。 The ECU 100 closes the relay RY1 and opens the relay RY2 (S9). Then, the ECU 100 waits for the predetermined time to elapse (NO in S11), and when the predetermined time elapses (YES in S11), acquires the voltage Vc of the capacitor 110 (S13).

ＥＣＵ１００は、Ｓ１３で取得したコンデンサ１１０の電圧Ｖｃと所定電圧Ｖｂａｔとを比較する。ＥＣＵ１００は、所定電圧Ｖｂａｔと電圧Ｖｃとの差分の大きさが閾値ＴＨよりも小さいか否かを判定する（Ｓ１５）。 The ECU 100 compares the voltage Vc of the capacitor 110 acquired in S13 with the predetermined voltage Vbat. The ECU 100 determines whether or not the magnitude of the difference between the predetermined voltage Vbat and the voltage Vc is smaller than the threshold value TH (S15).

ＥＣＵ１００は、所定電圧Ｖｂａｔと電圧Ｖｃとの差分の大きさが閾値ＴＨより小さい場合（Ｓ１５においてＹＥＳ）、漏電は生じておらず正常であると判定して（Ｓ１７）、処理を終了する。 When the magnitude of the difference between the predetermined voltage Vbat and the voltage Vc is smaller than the threshold value TH (YES in S15), the ECU 100 determines that no electric leakage has occurred and is normal (S17), and ends the process.

ＥＣＵ１００は、Ｓ７において所定電圧Ｖｂａｔと電圧Ｖｃとの差分の大きさが閾値ＴＨ以上である場合（Ｓ７においてＮＯ）、および、Ｓ１５において所定電圧Ｖｂａｔと電圧Ｖｃとの差分の大きさが閾値ＴＨ以上である場合（Ｓ１５においてＮＯ）、漏電が生じていると判定する（Ｓ１９）。 In the ECU 100, when the magnitude of the difference between the predetermined voltage Vbat and the voltage Vc is equal to or greater than the threshold value TH in S7 (NO in S7), and in S15, the magnitude of the difference between the predetermined voltage Vbat and the voltage Vc is equal to or greater than the threshold value TH. If (NO in S15), it is determined that an electric leakage has occurred (S19).

以上のように、本実施の形態に係る電池パック１０は、ジャンクションボックス８０に収容された電気機器（システムメインリレー２１，２２、充電リレー３１，３２など）から新たに漏電検出用のワイヤハーネス８３が引き出される。具体的には、電気機器の接続端子と、バスバ８５とを電気的に接続するためのＦＦ端子８６からワイヤハーネス８３が引き出される。当該ワイヤハーネス８３の先端部は、金属等と導通可能に構成される。そして、ワイヤハーネス８３の先端部には、コネクタ８４が設けられる。このようにして、複数の電気機器からワイヤハーネス８３を引き出して、電池パック１０の筐体１３の底面１４の複数箇所にコネクタ８４をそれぞれ配設する。つまり、コネクタ８４は、ジャンクションボックス８０の底面８０ａおよび組電池１１の底面１１ａよりも、電池パック１０の筐体１３の底面１４に近い位置に配設される。これによって、電池パック１０が浸水した場合に、電気機器が冠水するレベルになる前に、いずれかのコネクタ８４（ワイヤハーネス８３の先端）が水に接触して、ＥＣＵ１００が漏電を検出することができる。これによって、電池パック１０への浸水を早期に検出できるので、電気機器の冠水を防止することができる。 As described above, the battery pack 10 according to the present embodiment is a new wire harness 83 for detecting electric leakage from the electric devices (system main relays 21 and 22, charging relays 31, 32, etc.) housed in the junction box 80. Is pulled out. Specifically, the wire harness 83 is pulled out from the FF terminal 86 for electrically connecting the connection terminal of the electric device and the bus bar 85. The tip of the wire harness 83 is configured to be conductive with metal or the like. A connector 84 is provided at the tip of the wire harness 83. In this way, the wire harness 83 is pulled out from the plurality of electric devices, and the connectors 84 are arranged at a plurality of locations on the bottom surface 14 of the housing 13 of the battery pack 10. That is, the connector 84 is arranged at a position closer to the bottom surface 14 of the housing 13 of the battery pack 10 than the bottom surface 80a of the junction box 80 and the bottom surface 11a of the assembled battery 11. As a result, when the battery pack 10 is flooded, one of the connectors 84 (the tip of the wire harness 83) comes into contact with water before the electrical equipment becomes submerged, and the ECU 100 can detect an electric leakage. can. As a result, the inundation of the battery pack 10 can be detected at an early stage, so that the electric equipment can be prevented from being flooded.

（変形例）
図８は、変形例に係る電池パック１０の筐体１３の底面１４を説明するための図である。図８に示されるように、電池パック１０の筐体１３の底面１４には、凹部１５が設けられる。そして、凹部１５に、電気機器から引き出されたワイヤハーネス８３の先端部に設けられたコネクタ８４が配設される。 (Modification example)
FIG. 8 is a diagram for explaining the bottom surface 14 of the housing 13 of the battery pack 10 according to the modified example. As shown in FIG. 8, a recess 15 is provided on the bottom surface 14 of the housing 13 of the battery pack 10. Then, in the recess 15, the connector 84 provided at the tip of the wire harness 83 drawn out from the electric device is arranged.

電池パック１０に浸水があった場合、筐体１３の底面１４に凹部１５が設けられることによって、電池パック１０内に侵入したＷａは、まず、凹部１５に溜まることが考えられる。このため、凹部１５にコネクタ８４を配設しておくことによって、浸水の初期の段階でワイヤハーネス８３の先端部と水Ｗａが接触する。ゆえに、早期に電池パック１０内への浸水を検出することが可能となる。凹部１５を複数箇所設けておけば、電池パック１０内への浸水を早期に検出できる可能性を向上させることができる。 When the battery pack 10 is flooded, it is conceivable that the Wa that has entered the battery pack 10 first accumulates in the recess 15 because the recess 15 is provided on the bottom surface 14 of the housing 13. Therefore, by disposing the connector 84 in the recess 15, the tip of the wire harness 83 and the water Wa come into contact with each other at the initial stage of flooding. Therefore, it is possible to detect inundation into the battery pack 10 at an early stage. If the recesses 15 are provided at a plurality of locations, it is possible to improve the possibility that water intrusion into the battery pack 10 can be detected at an early stage.

また、実施の形態においては、電池パック１０が搭載される対象が車両である例について説明したが、本開示は、他の移動体にも適用可能である。たとえば、電動自転車、電動二輪車、電車および船舶などにも適用可能である。 Further, in the embodiment, an example in which the target on which the battery pack 10 is mounted is a vehicle has been described, but the present disclosure is also applicable to other moving objects. For example, it can be applied to electric bicycles, electric motorcycles, trains and ships.

今回開示された実施の形態は、すべ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。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて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。 The embodiments disclosed this time should be considered to be exemplary and not restrictive in all respects. The scope of the present disclosure is set forth by the claims rather than the description of the embodiments described above, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

１車両、１０電池パック、１１組電池、１１ａ底面、１３筐体、１４底面、１５凹部、２０システムメインリレー装置、２１，２２システムメインリレー、３０充電リレー装置、３１，３２充電リレー、４０ＰＣＵ、５０モータジェネレータ、６０駆動輪、８０ジャンクションボックス、８０ａ底面、８１アッパカバー、８２ロアカバー、８３ワイヤハーネス、８４コネクタ、８５バスバ、８６，８６Ｎ，８６ＰＦＦ端子、９０充電口、ＥＣＵ１００、ＣＰＵ１００ａ、１０５漏電検出回路、１１０コンデンサ、１３０電圧センサ、ＮＬ，ＰＬ電力線、Ｒ１，Ｒ２検出抵抗、ＲＹ１，ＲＹ２リレー、Ｗａ水、Ｚ１，Ｚ２絶縁抵抗。 1 vehicle, 10 battery pack, 11 sets of batteries, 11a bottom surface, 13 housing, 14 bottom surface, 15 recesses, 20 system main relay device, 21,22 system main relay, 30 charging relay device, 31, 32 charging relay, 40 PCU , 50 motor generator, 60 drive wheel, 80 junction box, 80a bottom, 81 upper cover, 82 lower cover, 83 wire harness, 84 connector, 85 bus battery, 86, 86N, 86P FF terminal, 90 charging port, ECU 100, CPU 100a , 105 Leakage detection circuit, 110 capacitor, 130 voltage sensor, NL, PL power line, R1, R2 detection resistance, RY1, RY2 relay, Wa water, Z1, Z2 insulation resistance.

Claims

複数の二次電池が積層された組電池と、
前記組電池に接続される電気機器と、
前記電気機器を制御する制御装置と、
前記組電池、前記電気機器および前記制御装置を収容する筐体とを備え、
前記電気機器は、
前記組電池と電気的に接続される端子と、
前記端子から引き出され、接水時に電位が変化するように構成された接続線とを含み、
前記制御装置は、前記接続線の電位を用いて漏電を検出し、
前記接続線は、前記筐体内部において、前記電気機器の前記筐体底面と対向する面および前記制御装置の前記筐体底面と対向する面よりも、前記筐体底面に近い位置に配設される、電池パック。 An assembled battery in which multiple secondary batteries are stacked, and
The electrical equipment connected to the assembled battery and
A control device that controls the electrical equipment and
It is provided with a housing for accommodating the assembled battery, the electric device, and the control device.
The electrical equipment is
Terminals that are electrically connected to the assembled battery,
Includes a connecting wire drawn from the terminal and configured to change potential upon contact with water.
The control device detects an electric leakage using the potential of the connecting line, and uses the potential of the connecting line to detect an electric leakage.
The connection line is arranged inside the housing at a position closer to the bottom surface of the housing than the surface of the electric device facing the bottom surface of the housing and the surface of the control device facing the bottom surface of the housing. Battery pack.