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Hintergrund der Erfindung
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1. Anwendungsgebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hybridschaltkreis (bzw. eine Hybridschaltung), der einen Hochspannungsschaltkreis und einen Niederspannungsschaltkreis umfasst, die voneinander unterschiedliche Stromversorgungsspannungen aufweisen.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Als Hybridschaltkreis, der einen Hochspannungsschaltkreis und einen Niederspannungsschaltkreis umfasst, die voneinander unterschiedliche Stromversorgungsspannungen aufweisen, wurden Hybridschaltkreise vorgeschlagen, die in der
JP 11-176479 A (Patent-Dokument 1) und
JP 2006-009687 A (Patent-Dokument 2) beschrieben sind. Gemäß dem Patent-Dokument 1 und dem Patent-Dokument 2 werden ein Hochspannungsschaltkreis und ein Niederspannungsschaltkreis auf unterschiedlichen Trägern angebracht und diese Träger werden durch Aufeinanderstapeln in einer hierarchischen Weise angeordnet, wodurch eine Vergrößerung einer Anordnungsfläche der Träger verhindert wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Anwendungsbeispiele, bei denen ein Hybridschaltkreis, der einen Hochspannungsschaltkreis und einen Niederspannungsschaltkreis aufweist, verwendet wird, umfassen Fahrzeuge, beispielsweise Elektrofahrzeuge (EVs), Hybridelektrofahrzeuge (HEVs, Fahrzeuge, die einen Motor in Kombination mit einem Motorgenerator verwenden) und dergleichen Fahrzeuge. In Fahrzeugen, wie EVs und HEVs, wird ein Niederspannungsschaltkreis mit der gleichen Spannung (beispielsweise einer effektiven Spannung von 12V) wie bei konventionellen Fahrzeugen, die durch einen Motor angetrieben werden, zum Betreiben eines Steuersystems und Elektrobauteilen, die im Fahrzeug vorgesehen sind, betrieben. Ein Hochspannungsschaltkreis, der mit einer Spannung (beispielsweise einer effektiven Spannung von 200V), die höher als die des Niederspannungsschaltkreises betrieben wird, ist für einen Motor (oder einen Motorgenerator), der als Stromquelle dient, und dessen Peripheriegeräte vorgesehen.
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Bei einem Hybridschaltkreis, der in EVs und HEVs verwendet wird, ist es insbesondere wichtig, Maßnahmen zu treffen, um eine abnormale elektrische Entladung, die durch einen Kurzschluss hervorgerufen wird, zu verhindern. Der Grund ist, dass die im Fahrzeug montierten Blei-Batterien durch Hochspannungs-Lithium-Ionen Batterien ersetzt werden. Eine abnormale elektrische Entladung ruft größeren Schaden bei den Batteriefunktionen einer Lithium-Ionen Batterie als bei einer Blei-Batterie hervor. Eine Lithium-Ionen Batterie erzeugt mehr Wärme in sich selbst und in ihrer Verkabelung als eine Blei-Batterie, wenn eine abnormale elektrische Entladung auftritt.
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Es gibt andere Anwendungsgebiete neben der Anwendung bei Fahrzeugen, bei denen sogar noch mehr auf die Auslegung von Schaltkreises und Trägern eines Hybridschaltkreises, der einen Hochspannungsschaltkreis und einen Niederspannungsschaltkreis aufweist, geachtet werden muss, um einen Kurzschluss zu verhindern, als dann, wenn ein einziger Niederspannungsschaltkreis auf einem Träger angebracht ist. Dies ist unabhängig davon wichtig, ob eine Lithium-Ionen Batterie, die signifikant durch einen Kurzschluss beschädigt wird, als Stromquelle verwendet wird oder nicht.
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Während das Patent-Dokument 1 und das Patent-Dokument 2 die oben beschriebenen Auslegungsmaßnahmen zur Verringerung der Anordnungsfläche der Träger vorschlagen, sind dort keine Maßnahmen gegen einen Kurzschluss bei diesen Lösungen vorgeschlagen.
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Bei dem oben beschriebenen herkömmlichen Hybridschaltkreis, der einen Hochspannungsschaltkreis und einen Niederspannungsschaltkreis aufweist, sind der Hochspannungsschaltkreis und der Niederspannungsschaltkreis, der die Arbeitsvorgänge des Hochspannungsschaltkreises steuert, jeweils auf getrennten Trägern angebracht. Wenn das Layout eines Hochspannungsschaltkreises geändert wird, entsteht daher das Problem, dass der gesamte Hybridschaltkreis geändert werden muss.
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Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben beschriebenen Probleme beim Stand der Technik zu lösen, und es ist Aufgabe, einen Hybridschaltkreis bereitzustellen, bei dem eine Vergrößerung der Anordnungsfläche und ein Auftreten eines Kurzschlusses verhindert ist, und der einen vielseitig verwendbaren Hochspannungsschaltkreis und Niederspannungsschaltkreis aufweist.
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Zur Lösung der oben beschriebenen Aufgabe dient gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Hybridschaltkreis, der einen Hochspannungsschaltkreis und einen Niederspannungsschaltkreis umfasst, die voneinander unterschiedliche Stromversorgungsspannungen aufweisen, wobei der Hybridschaltkreis einen Niederspannungsträger, auf dem ein Steckverbinder für ein Niederspannungssystem zum elektrisch leitenden Verbinden eines externen Niederspannungselements mit dem Niederspannungsschaltkreis angebracht ist, und einen trägerförmigen, integrierten Hybridschaltkreis umfasst, der auf den Niederspannungsträger aufgebracht werden kann. Der Niederspannungsschaltkreis umfasst eine Steuereinheit, die das Betreiben des Hochspannungsschaltkreises steuert. Die Steuereinheit, der Hochspannungsschaltkreis und ein Steckverbinder für ein Hochspannungssystem zum elektrisch leitenden Verbinden eines externen Hochspannungselements mit dem Hochspannungsschaltkreis sind auf dem integrierten Hybridschaltkreis angebracht.
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Dies bedeutet, dass der integrierte Hybridschaltkreis, auf dem der Hochspannungsschaltkreis und der Steckverbinder für das Hochspannungssystem zum Verbinden des externen Hochspannungselements mit dem Hochspannungsschaltkreis angebracht sind, auf den Niederspannungsträger aufgebracht ist, auf dem der Steckverbinder für das Niederspannungssystem zum Verbinden des externen Niederspannungselements mit dem Niederspannungsschaltkreis angebracht ist. Eine Fläche, die für den gesamten integrierten Hybridschaltkreis notwendig ist, wird daher nicht größer als die, bei der alle Bestandteile des Hybridschaltkreises auf einem einzigen Träger angebracht sind.
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Ferner ist der Hochspannungsschaltkreis auf dem integrierten Hybridschaltkreis angebracht. Ein Auftreten eines Kurzschlussfehlers aufgrund eines in den Hochspannungsschaltkreis untergemischten Fremdkörpers kann daher verhindert werden.
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Ferner sind die Steuereinheit, die einen Betrieb des Hochspannungsschaltkreises steuert, der Hochspannungsschaltkreis und der Steckverbinder für ein Hochspannungssystem auf dem integrierten Hybridschaltkreis angebracht. Durch Ersetzen des integrierten Hybridschaltkreises mit etwas anderem können daher der Hochspannungsschaltkreis und die Steuereinheit als auch der Steckverbinder für ein Hochspannungssystem an andere Spezifikationen angepasst werden. Wenn das Layout bzw. die Auslegung eines Hochspannungsschaltkreises geändert wird, braucht nur der integrierte Hybridschaltkreis ausgetauscht zu werden, ohne den gesamten Hybridschaltkreis abzuändern. Dies ermöglicht die Bereitstellung eines Hybridschaltkreises mit einem änderbaren Hochspannungsschaltkreis und einem änderbaren Niederspannungsschaltkreis aufweist.
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Der Hybridschaltkreis kann daher bereitgestellt werden, der eine Vergrößerung der Anordnungsfläche und das Auftreten eines Kurzschlusses verhindert und der einen vielseitigen bzw. änderbaren Hochspannungsschaltkreis und Niederspannungsschaltkreis aufweist.
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Vorzugsweise ist wenigstens ein Abschnitt des Steckverbinders für das Hochspannungssystem an einer Fläche des integrierten Hybridschaltkreises, die einer Fläche desselben gegenüberliegt, die dem Niederspannungsträger zugewandt ist, in einer Richtung eines Abstands zwischen dem Niederspannungsträger und dem integrierten Hybridschaltkreis angeordnet.
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Durch diesen Aufbau ist es sogar dann, wenn eine Dimension des Steckverbinders für das Hochspannungssystem größer als der Abstand zwischen dem Niederspannungsträger und dem integrierten Hybridschaltkreis ist, möglich, den Steckverbinder für das Hochspannungssystem anzuordnen, ohne den Abstand zwischen dem Niederspannungsträger und dem integrierten Hybridschaltkreis zu vergrößern. In anderen Worten heißt das, dass der Niederspannungsträger und der integrierte Hybridschaltkreis mit einem kürzeren Abstand als die Ausmaße des Steckverbinders für das Hochspannungssystem angeordnet werden. Eine Verkleinerung des gesamten Hybridschaltkreises kann daher erzielt werden.
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Vorzugsweise sind der Hochspannungsschaltkreis und der Steckverbinder für das Hochspannungssystem auf einer der zwei ein Paar bildenden Seiten des integrierten Hybridschaltkreises, die einander zugewandt sind, angeordnet und die Steuereinheit ist auf der anderen der zwei ein Paar bildenden Seiten angeordnet.
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Durch diesen Aufbau können der Hochspannungsschaltkreis und der Steckverbinder für das Hochspannungssystem von der Steuereinheit für den Niederspannungsschaltkreis räumlich beabstandet angeordnet werden. Dadurch wird eine geeignete Anordnung zum Verhindern eines Kurzschlusses zwischen dem Hochspannungsschaltkreis und dem Niederspannungsschaltkreis erzielt.
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Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Hybridschaltkreis bereitgestellt werden, der eine Vergrößerung der Anordnungsfläche und ein Auftreten eines Kurzschlusses verhindert und der einen änderbaren Hochspannungsschaltkreis und Niederspannungsschaltkreis aufweist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht eines Hybridschaltkreises gemäß einer Ausführungsform.
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2A ist eine Draufsicht eines integrierten Hybridschaltkreises gemäß der Ausführungsform.
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2B ist eine Seitenansicht des integrierten Hybridschaltkreises gemäß der Ausführungsform.
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3 ist eine Draufsicht des Hybridschaltkreises gemäß der Ausführungsform.
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4 ist eine Schaltkreisanordnungsansicht des integrierten Hybridschaltkreises gemäß der Ausführungsform.
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5A und 5B sind Seitenansichten, die abgeänderte Anordnungsbeispiele des Hochspannungssteckverbinders in dem integrierten Hybridschaltkreises, der in 2B dargestellt ist, zeigen.
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6 ist eine Draufsicht, die ein abgeändertes Anordnungsbeispiel des Hochspannungssteckverbinders in dem integrierten Hybridschaltkreis, der in 2B dargestellt ist, zeigt.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
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Zunächst wird die Anbringungsstruktur eines Hybridschaltkreises gemäß der Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 1, 2A und 2B beschrieben.
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Wie in 1 dargestellt, ist ein Hybridschaltkreis 1 gemäß der Ausführungsform in einer Spannungsmessvorrichtung vorgesehen, die eine Ausgangsspannung einer Lithium-Ionen-Batterie B (ein externes Hochspannungselement), die aus Zellen zusammengesetzt ist, misst und umfasst einen Niederspannungsträger 3 und einen trägerförmigen integrierten Hybridschaltkreis 5.
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Auf dem Niederspannungsträger 3 sind beispielsweise ein Niederspannungssteckverbinder 31 (ein Steckverbinder für ein Niederspannungssystem), der mit einer ECU (elektronischen Steuereinheit, äquivalent zu einem externen Niederspannungselement), die in einem (nicht dargestellten) Fahrzeug installiert ist, eine Stromversorgung 32, die den Niederspannungssteckverbinder 31 mit Strom versorgt, und eine Schnittstelle 33, die mit dem Niederspannungssteckverbinder 31 verbunden ist, montiert.
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Bei dem Niederspannungsträger 3 ist eine Befestigungsfläche 3a für den integrierten Hybridschaltkreis vorgesehen, an der der integrierte Hybridschaltkreis 5, einen Stapel mit dem Niederspannungsträger 5 bildend, angebracht werden kann.
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Auf einer oberen Fläche 5a des integrierten Hybridschaltkreises 5, die in der Draufsicht rechteckig ausgebildet ist (eine Fläche des integrierten Hybridschaltkreises an der gegenüberliegenden Seitenfläche desselben, die dem Niederspannungsträger zugewandt ist), ist eine Befestigungsfläche 6a für das Hochspannungssystem vorgesehen, an der ein Hochspannungsschaltkreis und ein Teil eines Niederspannungsschaltkreises montiert sind, und es ist eine Befestigungsfläche 6b für ein Niederspannungssystem vorgesehen, an der der restliche Teil des Niederspannungsschaltkreises angebracht ist.
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Wie in den 2A und 2B dargestellt, ist bei dem integrierten Hybridschaltkreis 5 die Befestigungsfläche 6a des Hochspannungssystems an einer der zwei Seiten, die in Längsrichtung derselben zugewandt sind, vorgesehen und die Befestigungsfläche 6b des Niederspannungssystems ist an der anderen der zwei Seiten vorgesehen.
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An der Montagefläche 6a des Hochspannungssystems ist ein Spannungsmesser 26 (Hochspannungsschaltkreis) zum Messen einer Ausgangsspannung der Lithium-Ionen-Batterie B angebracht. Ferner ist an der Montagefläche 6a des Hochspannungssystems ein Hochspannungssteckverbinder 21 (ein Steckverbinder für ein Hochspannungssystem) angebracht, um den Hochspannungsschaltkreis mit jeder Zelle der Lithium-Ionen-Batterie B zu verbinden.
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An der Montagefläche 6b des Niederspannungssystems ist eine Steuereinheit 36 zum Steuern des Hochspannungsschaltkreises als ein Bestandteil des Niederspannungsschaltkreises angebracht. Die Steuereinheit 36 umfasst einen Mikrocomputer 34, der durch die Stromversorgung 32 betrieben wird, einen integrierten Logikschaltkreis 35, der die Schalter S1 bis S4, die in dem Spannungsmesser 26 vorgesehen sind, gemäß einem Steuersignal, das von dem Mikrocomputer 34 ausgegeben wird, an- und ausschaltet, und einen Analogschalter (A-SW) 37, der eine Eingangsspannung an- und ausschaltet, um zu verhindern, dass eine Spannung eines vorbestimmten Werts oder größer an den Mikrocomputer 34 abgegeben wird.
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Der integrierte Hybridschaltkreis 5, an dem der Spannungsmesser 26, die Steuereinheit 36 und der Hochspannungssteckverbinder 21 montiert sind, ist oben auf den Niederspannungsträger 3 gestapelt, auf dem der Niederspannungssteckverbinder 31, die Stromversorgung 32 und die Schnittstelle 33 montiert sind. Eine Fläche, die zum Anordnen des Niederspannungsträgers 3 des Hybridschaltkreises 1 benötigt wird, ist nicht größer als die, bei der alle Bestandteile des Hybridschaltkreises 1 auf dem Niederspannungsträger 3 montiert sind. Da der Spannungsmesser 26 an dem integrierten Hybridschaltkreis 5 montiert ist, kann ferner ein Kurzschlussfehler aufgrund einer Fremdsubstanz, die den Spannungsmesser 26 kontaminiert, verhindert werden.
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Ferner sind die Steuereinheit 36, der Hochspannungssteckverbinder 21 und der Spannungsmesser 26 an dem integrierten Hybridschaltkreis 5 angebracht, wodurch der integrierte Hybridschaltkreis 5 eine eigenständige Einzelkomponente ist. Der integrierte Hybridschaltkreis 5 kann daher als Einzelkomponente verkauft werden. Durch Ersetzen des integrierten Hybridschaltkreises 5 oder des Niederspannungsträgers 3 durch eine andere Komponente können die Spezifikationen des Hybridschaltkreises 1 verändert werden. Wenn eine Auslegung bzw. das Layout des Hybridschaltkreises 1 geändert wird, braucht nur der integrierte Hybridschaltkreis 5 oder der Niederspannungsträger 3 ausgetauscht zu werden, ohne den gesamten Hybridschaltkreis 1 zu verändern. Dies ermöglicht die Bereitstellung des Hybridschaltkreises 1 mit verschiedenen Hochspannungsschaltkreisen und Niederspannungsschaltkreisen.
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Ferner kann der integrierte Hybridschaltkreis 5 als Formteil hergestellt sein, so dass dessen Störfestigkeit verbessert werden kann.
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Ferner sind der Hochspannungssteckverbinder 21 und der Spannungsmesser 26 an der einen der zwei Seiten des integrierten Hybridschaltkreises 5 angeordnet, die in Längsrichtung sich zugewandt sind, und die Steuereinheit 36 ist an der anderen der zwei Seiten angeordnet. Durch diese Anordnung können der Hochspannungssteckverbinder 21 und der Spannungsmesser 26, die als Bestandteile des Hochspannungsschaltkreises dienen, und die Steuereinheit 36, die ein Bestandteil des Niederspannungsschaltkreises ist, einen ausreichenden Isolierabstand zwischen sich aufweisen. Es ist daher möglich zu verhindern, dass ein Kurzschluss aufgrund einer Spannungsdifferenz zwischen dem Hochspannungssteckverbinder 21 und dem Spannungsmesser 26 und der Steuereinheit 36 auftritt.
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Die Anbringungsstruktur des integrierten Hybridschaltkreises des Hybridschaltkreises 1 gemäß der Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 3 und 4 im Detail beschrieben.
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Wie in 3 dargestellt, umfasst der Spannungsmesser 26 einen bipolaren fliegenden Kondensator C1, die Schalter S1 und S2, die wahlweise die zwei Pole des fliegenden Kondensators C1 mit dem Pluspol oder dem Minuspol der Lithium-Ionen-Batterie B verbinden, und die Schalter S3 und S4, die wahlweise die zwei Pole des fliegenden Kondensators C1 mit einem Mikrocomputer 34 oder einem Grundspannungsabschnitt verbinden. Jeder der Schalter 27 (S1 bis S4) ist ein Halbleiterschalter, der durch ein optisches Signal an- und ausgeschaltet wird und beispielsweise aus einem Photo-MOSFET gebildet ist.
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Bei dem Spannungsmesser 26, der in 3 dargestellt ist, werden, wenn eine Spannung der Lithium-Ionen-Batterie B gemessen wird, zunächst die Schalter S1 und S2 angeschaltet und die Schalter S3 und S4 durch Steuerung durch den Mikrocomputer 34 ausgeschaltet. Dies bildet einen Ladeschaltkreis, der sich von dem Pluspol der Lithium-Ionen-Batterie B über den Schalter S2, einen Widerstand R1, ein Ende des fliegenden Kondensators C1, das andere Ende desselben, einen Widerstand R2, den Schalter S2 zu dem Minuspol der Lithium-Ionen-Batterie B erstreckt. In diesem Ladeschaltkreis wird dann der fliegende Kondensator C1 um eine elektrische Lademenge entsprechend der Spannung der Lithium-Ionen-Batterie B aufgeladen. Ein Ende des aufgeladenen fliegenden Kondensators C1 wird zum Pluspol und das andere Ende wird zum Minuspol.
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Dann werden die Schalter S1 und S2 ausgeschaltet und die Schalter S3 und S4 durch Ansteuerung durch den Mikrocomputer 34 angeschaltet. Hierdurch wird der fliegende Kondensator C1 parallel mit einem Reihenschaltkreis aus einem Widerstand R5, einem Widerstand R3 und einem Widerstand R4 geschaltet. Eine Ladespannung des fliegenden Kondensators C1 wird in die für die Widerstände R5, R4 und R3 aufgeteilt und eine elektrische Spannung, die zu einem Spannungsunterschied zwischen beiden Enden des Widerstands R3 äquivalent ist, wird an den Mikrocomputer 34 zur Messung abgegeben. Basierend auf dem gemessenen Wert der elektrischen Potenzial und dem aufgeteilten Spannungsverhältnis der Widerstände R5, R4 und R3 wird die Ladespannung des fliegenden Kondensators C1 durch den Mikrocomputer 34 gemessen, wodurch eine Messung der Spannung der Lithium-Ionen-Batterie B erzielt wird.
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Wie oben beschrieben, umfasst der Spannungsmesser 26 einen zum Pluspol gehörenden Abschnitt 26a (den Schalter S1, den Widerstand R1 und ein Ende des fliegenden Kondensators C1), der mit dem Pluspol der Lithium-Ionen-Batterie B durch Ansteuerung durch den Mikrocomputer 34 verbunden ist, und einen zum Minuspol gehörenden Abschnitt 26b (das andere Ende des fliegenden Kondensators C1, der Widerstand R2 und der Schalter S2), der mit dem Minuspol der Lithium-Ionen-Batterie B durch Ansteuerung durch den Mikrocomputer 34 verbunden ist.
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Ferner ist, wie in 4 dargestellt, der zum Pluspol gehörende Abschnitt 26a des Spannungsmessers 26 an einer der zwei Seiten des integrierten Hybridschaltkreises 5, die in einer Richtung, die nicht deren Längsrichtung ist, einander zugewandt sind, angeordnet und der zum Minuspol gehörende Abschnitt 26b des Spannungsmessers 26 ist an der anderen der zwei Seiten angeordnet. Aufgrund dieses Aufbaus kann ein ausreichender Isolierabstand zwischen dem zum Pluspol gehörende Abschnitt 26a und dem zum Minuspol gehörende Abschnitt 26b sichergestellt werden. Dies ermöglicht, dass ein Auftreten eines Kurzschlusses aufgrund eines Potenzialunterschieds zwischen dem zum Pluspol gehörenden Abschnitt 26a und dem zum Minuspol gehörenden Abschnitt 26b verhindert werden.
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Wie in 4 dargestellt, sind ferner die Halbleiterschalter 27 (S1 bis S4), die durch das optische Signal an- bzw. ausgeschaltet werden, zwischen dem Spannungsmesser 26 und der Steuereinheit 36 angeordnet. Die Halbleiterschalter 27 (S1 bis S4), die durch das optische Signal an- bzw. ausgeschaltet werden, weisen Abschnitte auf, die zueinander elektrisch isoliert sind. Da zwischen dem Spannungsmesser 26 und der Steuereinheit 36 isolierte Abschnitte vorgesehen sind, wird ein elektrischer Entladungsweg zwischen dem Spannungsmesser 26 und der Steuereinheit 36 blockiert. Es kann daher die Isolierung zwischen dem Spannungsmesser 26 und der Steuereinheit 36 sichergestellt werden.
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Die Halbleiterschalter 27 (S1 bis S4) sind zwischen dem zum Pluspol gehörenden Abschnitt 26a und dem zum Minuspol gehörenden Abschnitt 26b des Spannungsmessers 26 angeordnet. Die Halbleiterschalter 27 (S1 bis S4), die durch das optische Signal an- bzw. ausgeschaltet werden, weisen Abschnitte auf, die voneinander elektrisch isoliert sind. Da solche isolierten Abschnitte zwischen dem zum Pluspol gehörenden Abschnitt 26a und dem zum Minuspol gehörenden Abschnitt 26b des Spannungsmessers 26 vorgesehen sind, ist ein elektrischer Entladungsweg zwischen dem zum Pluspol gehörenden Abschnitt 26a und dem zum Minuspol gehörenden Abschnitt 26b des Spannungsmessers 26 blockiert. Die Isolierung zwischen dem zum Pluspol gehörenden Abschnitt 26a und dem zum Minuspol gehörenden Abschnitt 26b des Spannungsmessers 26 kann daher sichergestellt werden.
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Wie oben beschrieben, ist der Hybridschaltkreis 1 gemäß der Ausführungsform derart angeordnet, dass der integrierte Hybridschaltkreis 5, auf dem die Bestandteile des Hochspannungsschaltkreises, d.h., der Hochspannungssteckverbinder 21 und der Spannungsmesser 26, und die Steuereinheit 36, die ein Bestandteil des Niederspannungsschaltkreises ist, angeordnet sind, auf dem Niederspannungsträger 3, auf dem der Niederspannungssteckverbinder 31, die Stromversorgung 32 und die Schnittstelle 33 angeordnet sind, gestapelt wird. Eine Fläche, die zum Anordnen des Niederspannungsträgers 3 des Hybridschaltkreises 1 notwendig ist, wird daher nicht größer als die, bei der alle Bestandteile des Hybridschaltkreises 1 auf einem einzigen Träger angeordnet sind.
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Da der Spannungsmesser 26 an dem integrierten Hybridschaltkreis 5 montiert ist, kann ein Kurzschlussfehler aufgrund eines Fremdkörpers, der hineingemischt ist, verhindert werden.
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Ferner sind der Spannungsmesser 26, die Steuereinheit 36 zum Steuern eines Betriebs des Spannungsmessers 26 und der Hochspannungssteckverbinder 21 zum Verbinden der Lithium-Ionen Batterie B mit dem Spannungsmesser 26 auf dem integrierten Hybridschaltkreis 5 angeordnet. Durch Ersetzen des integrierten Hybridschaltkreises 5 oder des Niederspannungsträgers 3 durch etwas anderes wird es möglich, die Spezifikationen des Hybridschaltkreises 1 abzuändern. Dies bedeutet, dass dann, wenn eine Änderung des Layouts des Hybridschaltkreises 1 ausgeführt wird, diese nur durch Ersetzen des integrierten Hybridschaltkreises 5 oder des Niederspannungsträgers 3 ausgeführt werden kann, ohne den gesamten Hybridschaltkreis 1 ändern zu müssen. Dies ermöglicht den Hybridschaltkreis 1 bereitzustellen, der den vielseitig verwendbaren Hochspannungsschaltkreis und Niederspannungsschaltkreis aufweist.
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Mit dem Hybridschaltkreis 1 gemäß der Ausführungsform kann daher der Hybridschaltkreis 1 vorgesehen werden, der eine Vergrößerung einer Anordnungsfläche und das Auftreten eines Kurzschlusses verhindert und der den vielseitig verwendbaren Hochspannungsschaltkreis und Niederspannungsschaltkreis aufweist.
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Bei dem Hybridschaltkreis 1 gemäß der Ausführungsform ist der Spannungsmesser 26 an einer der beiden Seiten des integrierten Hybridschaltkreises 5, die in ihrer Längsrichtung einander zugewandt sind, angeordnet und die Steuereinheit 36 ist an der anderen der beiden Seiten angeordnet. Es kann daher ein ausreichender Isolierabstand zwischen dem Spannungsmesser 26 und der Steuereinheit 36 sichergestellt werden. Dies ermöglicht, dass ein Auftreten eines Kurzschlusses aufgrund eines Potenzialunterschieds zwischen dem Spannungsmesser 26 und der Steuereinheit 36 verhindert wird.
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Ferner sind bei dem Hybridschaltkreis 1 gemäß der Ausführungsform die Halbleiterschalter 27 (S1 bis S4), die durch das optische Signal an- bzw. ausgeschaltet werden, zwischen dem Spannungsmesser 26 und der Steuereinheit 36 angeordnet. Die Halbleiterschalter 27 (S1 bis S4), die durch das optische Signal an- bzw. ausgeschaltet werden, weisen Abschnitte auf, die voneinander elektrisch isoliert sind. Da solche isolierten Abschnitte zwischen dem Spannungsmesser 26 und der Steuereinheit 36 vorgesehen sind, ist der elektrische Entladungsweg zwischen dem Spannungsmesser 26 und der Steuereinheit 36 blockiert. Es kann daher die Isolierung zwischen dem Spannungsmesser 26 und der Steuereinheit 36 sichergestellt werden.
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Bei dem integrierten Hybridschaltkreis 1 gemäß der Ausführungsform ist der zum Pluspol gehörende Abschnitt 26a des Spannungsmessers 26, der mit dem Pluspol der Lithium-Ionen Batterie B durch Steuerung durch den Mikrocomputer 34 verbunden wird, an einer der beiden Seiten des integrierten Hybridschaltkreises 5, die in einer Richtung, die nicht deren Längsrichtung ist, einander zugewandt sind, angeordnet und der zum Minuspol gehörende Abschnitt 26b des Spannungsmessers 26, der mit dem Minuspol der Lithium-Ionen Batterie B durch Steuerung durch den Mikrocomputer 34 verbunden wird, ist an der anderen der beiden Seiten angeordnet. Durch diesen Aufbau kann ein ausreichender Isolierabstand zwischen dem zum Pluspol gehörenden Abschnitt 26a und dem zum Minuspol gehörenden Abschnitt 26b des Spannungsmessers 26 sichergestellt werden. Es kann daher ein Auftreten eines Kurzschlusses aufgrund eines Potenzialunterschieds zwischen dem zum Pluspol gehörenden Abschnitt 26a und dem zum Minuspol gehörenden Abschnitt 26b des Spannungsmessers 26 verhindert werden.
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Bei dem Hybridschaltkreis 1 gemäß der Ausführungsform sind ferner die Halbleiterschalter 27 (S1 bis S4), die durch das optische Signal an- bzw. ausgeschaltet werden, zwischen dem zum Pluspol gehörenden Abschnitt 26a und dem zum Minuspol gehörenden Abschnitt 26b des Spannungsmessers 26 angeordnet. Die Halbleiterschalter 27 (S1 bis S4), die durch das optische Signal an- bzw. ausgeschaltet werden, weisen Abschnitte auf, die voneinander elektrisch isoliert sind. Da solche isolierten Abschnitte zwischen dem zum Pluspol gehörenden Abschnitt 26a und dem zum Minuspol gehörenden Abschnitt 26b des Spannungsmessers 26 vorgesehen sind, ist der elektrische Entladungsweg zwischen dem zum Pluspol gehörenden Abschnitt 26a und dem zum Minuspol gehörenden Abschnitt 26b des Spannungsmessers 26 blockiert. Es wird daher ermöglicht, den sicheren Hybridschaltkreis vorzusehen, der eine Isolierung zwischen dem zum Pluspol gehörenden Abschnitt 26a und dem zum Minuspol gehörenden Abschnitt 26b des Spannungsmessers 26 sicherstellt.
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Bei dem Hybridschaltkreis 1 gemäß der Ausführungsform ist der gesamte Hochspannungsschaltkreis als integrierter Hybridschaltkreis 5 gebündelt und von dem Umfang durch Formen isoliert. Eine Verbesserung der Isoliereigenschaft gegenüber der Niederspannungsschaltkreisseite und eine verbesserte Sicherheit hinsichtlich einer Verhinderung eines elektrischen Schocks während der Wartung und dergleichen Probleme können daher erzielt werden. Ferner ist der gesamte Hochspannungsschaltkreis, der den Hochspannungssteckverbinder 21 umfasst, von den Elementen, die auf dem Niederspannungsträger 3 montiert werden sollen, getrennt. Eine Verkleinerung des Niederspannungsträgers 3 kann daher erzielt werden. Da es ferner nicht notwendig ist, den Hochspannungsschaltkreis mit dem Niederspannungsschaltkreis auf dem Niederspannungsträger 3 zusammen anzuordnen, kann die Bauteilmontageeffizienz des Niederspannungsträgers 3 verbessert werden.
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Der Hybridschaltkreis 1 gemäß der Ausführungsform wurde unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt und der Aufbau jedes Abschnitts kann durch einen anderen Aufbau, der eine ähnlich Funktion aufweist, ersetzt werden.
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Beispielsweise ist bei der oben beschriebenen Ausführungsform der Hochspannungssteckverbinder 21 an der oberen Fläche des integrierten Hybridschaltkreises 5 zusammen mit den Bauteilen, die den Spannungsmesser 26 und die Steuereinheit 36, wie in den 2A und 2B dargestellt, umfassen, angeordnet.
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Wie in der Seitenansicht von 5A dargestellt, kann jedoch der Hochspannungssteckverbinder 21 auch an einer Bodenfläche 5b des integrierten Hybridschaltkreises 5, die dem Niederspannungsträger 4 zugewandt ist (die Fläche des integrierten Hybridschaltkreises, die dem Niederspannungsträger zugewandt ist), angeordnet sein. Durch diesen Aufbau ist kein Freiraum notwendig, um den Hochspannungssteckverbinder 21 an der oberen Fläche 5a anordnen zu können, wodurch eine effektive Ausnutzung der oberen Fläche 5a zum Anordnen des Spannungsmessers 26 und der Steuereinheit 36 ermöglicht wird.
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Wie in 5B dargestellt, kann alternativ der Hochspannungssteckverbinder 21 über beide Flächen des integrierten Hybridschaltkreises 5 angeordnet werden, so dass ein Abschnitt des Hochspannungssteckverbinders 21 auf der oberen Fläche des integrierten Hybridschaltkreises 5 und sein anderer Abschnitt auf der Bodenfläche des integrierten Hybridschaltkreises 5 durch Befestigen des Hochspannungsschaltkreises 21 in einer Ausnehmung, die in dem Trägerabschnitt des integrierten Hybridschaltkreises 5 ausgebildet ist, angeordnet ist. Durch diesen Aufbau können der Niederspannungsträger 3 und der isolierte Hybridschaltkreis 5 mit einem kürzeren Abstand als die Höhe des Hochspannungssteckverbinders 21 angeordnet werden, wodurch eine Verringerung der Größe des gesamten Hybridschaltkreises 1 ermöglicht wird.
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Wie in der Draufsicht von 6 dargestellt, kann ferner der Hochspannungssteckverbinder 21 an einer der zwei Seiten des integrierten Hybridschaltkreises 5, die in einer Richtung, die sich von der Längsrichtung des integrierten Hybridschaltkreises unterscheidet, einander zugewandt sind, anstelle an der einen der zwei Seiten des integrierten Hybridschaltkreises 5 in der Längsrichtung angeordnet werden. Hierbei kann der Hochspannungssteckverbinder 21 auch an der Bodenfläche 5b des integrierten Hybridschaltkreises 5 oder an der oberen Fläche 5a und der Bodenfläche 5b des integrierten Hybridschaltkreises 5 durch Befestigen des Hochspannungssteckverbinders 21 in einer Ausnehmung, die in dem Trägerabschnitt des integrierten Hybridschaltkreises 5, wie in den 5A und 5B dargestellt, ausgebildet ist, angeordnet werden.
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Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wurde der Hybridschaltkreis 1, der eine Spannung einer jeden Zelle der Lithium-Ionen Batterie B misst, als ein Beispiel beschrieben. Die vorliegende Erfindung kann jedoch in einem weiten Anwendungsgebiet als Aufbau zur Befestigung eines Hybridschaltkreises, der aus einer Kombination eines Hochspannungsschaltkreises mit einer Hochspannungsversorgungsspannung und eines Niederspannungsschaltkreises mit einer Niederspannungsversorgungsspannung auf einem Träger besteht, angewendet werden.
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Die vorliegende Erfindung kann beispielsweise auch bei einem Hybridschaltkreis für die Überwachung einer Stromversorgung einer Hochspannungsbatterie allgemein, die eine Kombination einer Nickelhybridbatterie mit einem Brennstoffelement umfasst, verwendet werden. Zusätzlich zu der Stromversorgungsüberwachung kann beispielsweise die vorliegende Erfindung auch bei einem Hybridschaltkreis für einen elektrischen Leckagesensor verwendet werden. Ferner ist der Hybridschaltkreis gemäß der Ausführungsform nicht auf die Verwendung bei Batterien in einem Fahrzeug oder Batterien, die nicht in Fahrzeugen verwendet werden, beschränkt und kann als ein Hybridschaltkreis für verschiedene Gebrauchszwecke in Hochspannungsstromversorgungssystemen verwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 11-176479 A [0002]
- JP 2006-009687 A [0002]
