DE102017201762A1 - Batteriepackung und stromversorgungssystem für ein fahrzeug - Google Patents

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Tsutomu Saigo
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Abstract

Eine Batteriepackung umfasst eine Hochspannungsbatterie, die eine Vielzahl von Einheitszellen enthält, die verbunden sind, einen Absenkschaltkreis, der zwischen der Hochspannungsbatterie und einem Verbraucher angeordnet ist und eine von der Hochspannungsbatterie angelegte Spannung absenkt, eine Steuereinheit, die eine Absenksteuerung ausführt, so dass der Absenkschaltkreis die Absenkung ausführt, und ein Gehäuse, das die Hochspannungsbatterie und den Absenkschaltkreis sowie die Steuereinheit aufnimmt.

Description

  • QUERVERWEISE AUF VERWANDTE ANMELDUNG
  • Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-019366 , eingereicht am 4. Februar 2015, deren gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme enthalten ist, und beansprucht deren Priorität.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • <Gebiet der Erfindung>
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriepackung und ein Stromversorgungssystem für ein Fahrzeug.
  • <Beschreibung des Standes der Technik>
  • Es wurde ein Stromversorgungssystem für ein Fahrzeug vorgeschlagen, das beispielsweise eine Hochspannungsbatterie, Hochspannungsverbraucher (z. B. einen Motor für die Fortbewegung), die mit elektrischem Strom angetrieben werden, der von der Hochspannungsbatterie zugeführt wird, einen Gleichspannungswandler zum Absenken der von der Hochspannungsbatterie angelegten Spannung und Niederspannungsverbraucher (z. B. Hilfseinrichtungen) umfasst, die durch einen vom Gleichspannungswandler abgesenkten elektrischen Strom angetrieben werden (siehe z. B. Literaturliteratur 1). Da das System den Gleichspannungswandler umfasst, können sowohl die Hochspannungsverbraucher als auch die Niederspannungsverbraucher durch den von der Hochspannungsbatterie gelieferten elektrischen Strom angetrieben werden.
    [Patentliteratur 1] JP-A-2013-241068
  • Gemäß einem Stand der Technik wird bei einem System, bei dem ein Gleichspannungswandler von einer Hochspannungsbatterie entfernt angeordnet ist, ein Schwankungsumfang der Eingangsspannung an den Gleichspannungswandler in Abhängigkeit von dem elektrischen Stromverbrauch auf der Seite eines Niederspannungsverbrauchers groß. So ist es schwierig, die Spannung auf einen geeigneten Wert abzusenken.
  • Die Erfindung, die zur Lösung des oben beschriebenen Problems des Standes der Technik entwickelt worden ist, hat zum Ziel, eine Batteriepackung und ein Stromversorgungssystem für ein Fahrzeug bereitzustellen, das in geeigneter Weise eine von einer Hochspannungsbatterie angelegte Spannung absenken kann.
  • ÜBERSICHT
  • Eine oder mehrere Ausführungsformen geben eine Batteriepackung an, die umfasst: eine Hochspannungsbatterie, die eine Vielzahl von Einheitszellen enthält, die verbunden sind; eine Hochspannungsbatterie, die eine Vielzahl von Einheitszellen enthält, die verbunden sind, und eine Spannung absenkt, die von der Hochspannungsbatterie angelegt wird; eine Steuereinheit, die eine Absenksteuerung ausführt, so dass der Absenkschaltkreis den Absenkvorgang ausführt, und ein Gehäuse, das die Hochspannungsbatterie, den Absenkschaltkreis und die Steuereinheit aufnimmt.
  • Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen sind die Hochspannungsbatterie und der Absenkschaltkreis in demselben Gehäuse untergebracht, d. h. an Positionen angeordnet, die relativ nahe beieinander liegen. Im Vergleich zu einem Fall, bei dem die Hochspannungsbatterie und der Absenkschaltkreis voneinander weg angeordnet sind, wie in einer Situation, in der nur eine von ihnen innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wird ein Schwankungsumfang der Spannung, der von dem elektrischen Stromverbrauch des Verbrauchers abhängt, klein, und somit kann der Absenkvorgang stabiler durchgeführt werden.
  • Bei der Batteriepackung einer oder mehrerer Ausführungsformen umfasst die Batteriepackung vorzugsweise einen Sensor, der eine Spannung und/oder Temperatur der Hochspannungsbatterie erfasst und in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei die Steuereinheit die Hochspannungsbatterie basierend auf einem Signal vom Sensor überwacht und die Absenksteuerung basierend auf dem Signal von dem Sensor einstellt.
  • Gemäß dieser Batteriepackung ist häufig ein Sensor oder dergleichen vorgesehen, um eine Batterieüberwachung wie etwa eine Fehlererkennung, in Bezug auf die Hochspannungsbatterie durchzuführen, wobei die Absenksteuerung unter Verwendung eines derartigen Sensors oder dergleichen eingestellt wird. Somit kann der Absenkvorgang entsprechend einem Zustand der Hochspannungsbatterie ausgeführt werden, indem das Signal vom Sensor für die Überwachung verwendet wird.
  • Bei der Batteriepackung einer oder mehrerer Ausführungsformen umfasst die Batteriepackung vorzugsweise weiterhin ein Schaltmodul, das zwischen der Hochspannungsbatterie und dem Verbraucher elektrisch leitet oder unterbricht und zwischen der Hochspannungsbatterie und dem Verbraucher in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei die Steuereinheit eine Antriebssteuerung ausführt, um die Leitung oder Unterbrechung am Schaltmodul auszuführen.
  • Entsprechend dieser Batteriepackung ist das Schaltmodul auch innerhalb des Gehäuses vorgesehen, und die Leitungs- und Unterbrechungssteuerung wird durchgeführt. Somit kann auch eine elektrische Verbindungssteuerung zwischen der Hochspannungsbatterie und dem Verbraucher innerhalb der Batteriepackung ausgeführt werden.
  • Bei der Batteriepackung einer oder mehrerer Ausführungsformen ist die Steuereinheit vorzugsweise aus einem einzigen Mikrocomputer ausgebildet.
  • Da gemäß dieser Batteriepackung, die Steuereinheit aus dem einzelnen Mikrocomputer gebildet ist, entsteht keine derartige Notwendigkeit, einen einzelnen Mikrocomputer für jede der Funktionen bereitzustellen. Die Batteriepackung kann somit komplett durch die Integration der verschiedenen Funktionen der Batteriepackung in den einzelnen Mikrocomputer miniaturisiert werden.
  • Bei der Batteriepackung einer oder mehrerer Ausführungsformen umfasst die Batteriepackung vorzugsweise weiterhin einen Lüfter, der Luft blasen kann und der in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei das Gehäuse Öffnungen an Wandteilen aufweist, die sich jeweils an beiden Stirnseiten in einer Richtung befinden, die eine Einbaulage der Hochspannungsbatterie und eine Einbaulage des Absenkschaltkreises verbinden, wobei der Lüfter zwischen der Hochspannungsbatterie und einer der Öffnungen näher an der Hochspannungsbatterie im Gehäuse angeordnet ist und die Luft in Richtung der anderen Öffnungsseite bläst.
  • Entsprechend dieser Batteriepackung sind die Öffnungen jeweils an den Wandteilen an beiden Stirnseiten des Gehäuses in der Richtung ausgebildet, die die Einbaulage der Hochspannungsbatterie und die Einbaulage des Absenkschaltkreises verbindet, wobei der Lüfter zwischen der Hochspannungsbatterie und der Öffnung näher an der Hochspannungsbatterie innerhalb des Gehäuses vorgesehen ist. Somit kann Luft von der Hochspannungsbatterieseite zu der Absenkschaltkreisseite über die Öffnungen an den Wandteilen an beiden Stirnseiten strömen, und daher können die Bauteile innerhalb des Gehäuses gekühlt werden. Weiterhin wird, da der Lüfter zwischen der Hochspannungsbatterie und der Öffnung näher an der Hochspannungsbatterie vorgesehen ist, die Hochspannungsbatterie, die wärmeempfindlich ist, vorzugsweise gekühlt. Folglich können die Bauteile innerhalb des Gehäuses effizient gekühlt werden.
  • Bei der Batteriepackung einer oder mehrerer Ausführungsformen umfasst die Batteriepackung vorzugsweise weiterhin Verschlusselemente, die die Öffnungen an den Wandteilen an beiden Stirnseiten des Gehäuses schließen bzw. öffnen.
  • Entsprechend dieser Batteriepackung sind weiterhin die Verschlusselemente vorgesehen, die die an den Wandteilen an beiden Stirnseiten des Gehäuses ausgebildeten Öffnungen schließen bzw. öffnen. Wenn also die Öffnungen von den Verschlusselementen bedeckt sind, kann Luft innerhalb des Gehäuses durch den Lüfter umgewälzt werden. Als Ergebnis kann Wärme, die von dem Absenkschaltkreis mit einer großen Menge an Wärmeerzeugung erzeugt wird, auf die Hochspannungsbatterieseite übertragen werden. In der Umgebung, in der die Hochspannungsbatterie zu stark gekühlt ist, kann die Hochspannungsbatterie erwärmt und damit die Batterie effizienter benutzt werden.
  • Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst ein Stromversorgungssystem für ein Fahrzeug: die Batteriepackung; und eine Stromversorgungssystem-Steuereinheit, die ein Signal sendet, um das Schaltmodul leitend oder unterbrechend für die Steuereinheit in der Batteriepackung einzustellen.
  • Bei dem Stromversorgungssystem für ein Fahrzeug einer oder mehrerer Ausführungsformen umfasst das Stromversorgungssystem die Batteriepackung und die Stromversorgungssystem-Steuereinheit, die wenigstens das Signal, das darstellt, ob das Schaltmodul in den Leitungszustand oder den Unterbrechungszustand versetzt werden soll, zu der Steuereinheit innerhalb der Batteriepackung sendet. Bei dem Stand der Technik wird auch dann, wenn der Batteriesatz das Schaltmodul enthält, das die Batterie und den Verbraucher elektrisch verbindet oder unterbricht, das Schaltmodul durch eine außerhalb der Batteriepackung vorgesehene ECU oder dergleichen gesteuert. Wenn also der Aufbau des Schaltmoduls geändert wird, ist es auch erforderlich, den Aufbau der externen ECU oder dergleichen wie auch der Batteriepackung zu ändern. Im Gegensatz dazu wird gemäß der vorgenannten Beschreibung das Schaltmodul von der Steuereinheit innerhalb der Batteriepackung gesteuert, wobei die Stromversorgungssystem-Steuereinheit an sich lediglich so konfiguriert ist, dass sie nur das Signal sendet, das darstellt, ob der Leitungszustand oder der Unterbrechungszustand einzurichten ist. Selbst wenn der Aufbau des Schaltmoduls geändert wird, muss also nur der Aufbau der Steuereinheit geändert werden, wobei jedoch der Aufbau der Steuereinheit des externen Stromversorgungssystems nicht geändert werden muss. Dementsprechend kann das Stromversorgungssystem 1 für ein Fahrzeug angegeben werden, das äußerst vielseitiger ist.
  • Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen können die Batteriepackung und das Stromversorgungssystem für ein Fahrzeug angegeben werden, das in geeigneter Weise eine von der Hochspannungsbatterie angelegte Spannung absenken kann.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Stromversorgungssystem für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform darstellt.
  • 2 ist ein Diagramm, das den internen Aufbau einer Batteriepackung aus 1 darstellt.
  • 3 ist ein Diagramm, das eine Konfigurationsanordnung innerhalb einer Batteriepackung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt.
  • 4 ist ein Diagramm, das eine zweite Konfigurationsanordnung innerhalb der Batteriepackung gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen gemäß der Erfindung erläutert. Die Erfindung ist nicht auf die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann in geeigneter Weise innerhalb eines Bereichs geändert werden, der nicht von der Erfindung abweicht. In den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen ist es, wenngleich auf eine Darstellung und Erläuterung eines Teils der Konfigurationen verzichtet wird, selbstverständlich, dass bekannte oder hinreichend bekannte Technik auf Details der nicht beschriebenen Technik in einem Bereich angewendet werden kann, der nicht im Widerspruch zu den nachstehend erläuterten Inhalten steht.
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Stromversorgungssystem für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform darstellt. 2 ist ein Diagramm, das den inneren Aufbau einer Batteriepackung aus 1 darstellt. Wie in 1 gezeigt ist, ist ein Stromversorgungssystem 1 für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform so konfiguriert, dass es eine Batteriepackung 10, einen Ladeeingang 20, ein Stromsteuermodul 30 und eine Stromverwaltungs-ECU (Stromversorgungssystem-Steuereinheit) 40 umfasst und diese Bauteile über eine Verdrahtung verbindet.
  • Wie in 2 gezeigt ist, umfasst die Batteriepackung 10 eine Hochspannungsbatterie 11, ein Schaltmodul 12, eine Batteriepackungs-ECU (Steuereinheit) 13 und ein Gehäuse B, das diese Bauteile aufnimmt. Die Hochspannungsbatterie 11 ist durch Verbinden mehrerer Einheitszellen C ausgebildet. Das Schaltmodul 12 ist zwischen der Hochspannungsbatterie 11 und Verbrauchern (Hochspannungsverbraucher und Niederspannungsverbraucher) angeordnet und führt eine Leitung oder Unterbrechung zwischen diesen aus. Die Batteriesatz-ECU 13 führt eine Antriebssteuerung (erste Funktion) aus, um zu bewirken, dass das Schaltmodul 12 die Leitung oder Unterbrechung ausführt, und besteht aus einem einzigen Mikrocomputer.
  • Der in 1 gezeigte Ladeeingang 20 ist ein Verbindungsabschnitt, in den ein Ladeverbinder eingesetzt ist. Der Ladeeingang führt elektrischen Strom, der ihm im Einfügungszustand des Ladeeinlasses zugeführt wird, der Seite des Akkupacks 10 zu. Das Stromsteuermodul 30 steuert das Ansteuern der Hochspannungsverbraucher und enthält einen Wechselrichter 31 zum Ansteuern eines Motors M und dergleichen in dieser Ausführungsform.
  • Die Stromverwaltungs-ECU 40 dient der Steuerung der Gesamtheit des Stromversorgungssystems und führt die Sendung und den Empfang eines Signals mit dem Stromsteuermodul 30 durch. In dieser Ausführungsform sendet die Stromverwaltungs-ECU 40 wenigstens ein Signal, das darstellt, ob das Schaltmodul 12 in einen Leitungszustand oder einen Unterbrechungszustand zu der Batteriepackungs-ECU 13 versetzt werden soll. Die Batteriepackungs-ECU 13 empfängt dieses Signal als Eingabe und führt die Ansteuerung aus, um zu bewirken, dass das Schaltmodul 12 die Leitung oder Unterbrechung ausführt
  • Als nächstes wird die Batteriepackung 10 im Detail erläutert.
  • Die in 1 gezeigte Hochspannungsbatterie 11 hat einen Wartungsstecker SP und ist so konfiguriert, dass sie eine Arbeit, wie etwa eine Inspektion der Hochspannungsbatterie 11, sicher ausführen kann, wenn der Wartungsstecker SP herausgezogen ist. Der Wartungsstecker SP hat eine Sicherung F und ist so konfiguriert, dass er die Sicherung F bei der Erzeugung eines anormalen Stroms einschmilzt.
  • Das Schaltmodul 12 enthält eine Hochspannungs-Nebenleitung L1 und eine Niederspannungs-Nebenleitung L2, die jeweils mit der Hochspannungsbatterie 11 verbunden sind, Halbleiterrelais SR1 und SR2, die jeweils an den Leitungen L1 und L2 vorgesehen sind, und eine Ansteuerschaltung 12a für das Ein- und Ausschalten der Halbleiterrelais' SR1 und SR2. Jede Seite der Leitungen L1 und L2 gegenüber der Hochspannungsbatterie 11 ist mit der Verbraucherseite verbunden. Jedes der Halbleiterrelais' SR1 und SR2 wird durch die Batteriepackungs-ECU 13 über die Ansteuerschaltung 12a ein- und ausgeschaltet. Somit ändert das Schaltmodul 12 seinen Zustand zwischen dem Leitungszustand und dem Unterbrechungszustand zum Leiten und Unterbrechen zwischen der Hochspannungsbatterie 11 und den Verbrauchern. Jedes der Halbleiterrelais' SR1 und SR2 wird basierend auf dem Signal von der Stromverwaltungs-ECU 40 ein- und ausgeschaltet.
  • Das Schaltmodul 12 umfasst einen Stromsensor IS. Die Ansteuerschaltung 12a weist eine Halbleiterschutzschaltung und eine Vorladefunktion auf. Somit ist in dem Schaltmodul 12 jedes der Halbleiterrelais' SR1 und SR2 geschützt. Außerdem ist das Schaltmodul vor dem Einschalten jedes der Halbleiterrelais' SR1 und SR2 vor einem Stoßstrom geschützt.
  • Das Schaltmodul 12 umfasst ferner eine Verbindungsleitung L3 für eine Verbindung zwischen der Hochspannungs-Nebenleitung L1 und der Niederspannungs-Nebenleitung L2 auf einer Seite der hintere Stufe (Lastseite) der Halbleiterrelais SR1 und SR2 und einen Widerstand R, der in der Verbindungsleitung L3 vorgesehen ist. Die Batteriepackungs-ECU 13 erfasst eine Spannung über den Widerstand R.
  • Zusätzlich umfasst die in 2 gezeigte Batteriepackung 10 einen Batterieüberwachungssensor (Sensor) 14 und einen Leistungswandler (Absenkschaltkreis) 15 innerhalb des Gehäuses B. Der Batterieüberwachungssensor 14 erfasst eine Spannung und eine Temperatur der Hochspannungsbatterie 11 und sendet ein Signal gemäß der Spannung und die Temperatur an die Batteriepackungs-ECU 13. Der Batterieüberwachungssensor 14 kann nur Spannung oder Temperatur erfassen.
  • Der Leistungswandler 15 ist zwischen der Hochspannungsbatterie 11 und dem Verbraucher (insbesondere auf einer Seite der hinteren Stufe des Schaltmoduls 12) angeordnet und senkt die von der Hochspannungsbatterie 11 angelegte Spannung ab. Das heißt, in dieser Ausführungsform ist der Absenkschaltkreis, wie beispielsweise ein Gleichspannungswandler, innerhalb des Batteriepacks 10 untergebracht.
  • Die Batteriepackungs-ECU 13 umfasst weiterhin zusätzlich zu der ersten Funktion eine zweite bis vierte Funktionen. Die zweite Funktion ist eine Funktion zum Überwachen der Hochspannungsbatterie 11 gemäß dem Signal aus dem Batterieüberwachungssensor 14, das heißt eine Funktion zum Bestimmen eines Ausfalls usw. der Hochspannungsbatterie 11 gemäß dem Signal aus dem Batterieüberwachungssensor 14.
  • Die dritte Funktion ist eine Funktion zum Ausführen einer Absenksteuerung zum Durchführen der Absenkung in dem Leistungswandler 15. Der Leistungswandler 15 enthält beispielsweise einen Isolationstransformator etc., so dass die Batteriepackungs-ECU 13 die Erregung auf einer Primärseite des Transformators steuert und somit eine abgesenkte Spannung auf einer Sekundärseite desselben erhalten wird. Ferner wird in der dritten Funktion die Absenksteuerung entsprechend dem Signal des Batterieüberwachungssensors 14 eingestellt, das heißt entsprechend dem Überwachungsergebnis der zweiten Funktion. Als Beispiel steuert die Batteriepackungs-ECU 13 beispielsweise die Erregung auf der Primärseite des Transformators, so dass eine geeignete Ausgangsspannung in einem derartigen Fall erzielt wird, bei dem sich eine Eingangsspannung in den Leistungswandler 15 aufgrund einer Verringerung der Spannung der Hochspannungsbatterie 11 verringert.
  • Die vierte Funktion ist eine Funktion zum Ausführen der Ladungssteuerung, wenn der Ladestecker in den Ladeeingang 20 eingeführt ist und Strom zugeführt wird. Es gibt Fälle, in denen Strom, der vom Ladungsstecker zugeführt wird, Gleichstrom und Wechselstrom ist. In einem Fall von Gleichstrom wird der zugeführte Strom durch eine Gleichstromwandlung in eine geeignete Ladespannung umgewandelt, wobei beide Halbleiterrelais SR1 und SR2 eingeschaltet werden, um die Hochspannungsbatterie 11 aufzuladen. In einem Fall von Wechselstrom wird der zugeführte Strom durch Gleichrichtung in die geeignete Ladespannung umgewandelt, wobei beide Halbleiterrelais SR1 und SR2 eingeschaltet werden, um die Hochspannungsbatterie 11 aufzuladen.
  • Als nächstes wird ein Betrieb des Stromversorgungssystems 1 für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform erläutert. Zunächst bestimmt die Stromverwaltungs-ECU 40 in einem Fall, in dem das Fahrzeug fährt, wenn eine Hilfsmaschine etc. (Niederspannungsverbraucher) sowie die Hochspannungsverbraucher, wie ein Motor M, zu den anzutreibenden Gegenständen werden, dass das Schaltmodul 12 in den Leitungszustand versetzt werden soll, und sendet ein Signal (erstes Signal), das die Bestimmung darstellt. Daneben sendet die Stromverwaltungs-ECU 40 ein Signal (zweites Signal), das darstellt, dass auch die Niederspannungsverbraucher angetrieben werden sollen.
  • Die Batteriepackungs-ECU 13 empfängt das erste und das zweite Signal als Eingabe. Die Batteriepackungs-ECU 13 übt die erste Funktion als Reaktion auf den Empfang des ersten und des zweiten Signals aus. Das heißt, die Batteriepackungs-ECU 13 schaltet die Halbleiterrelais SR1 und SR2 ein, um das Schaltmodul 12 in den Leitungszustand zu versetzen. Ferner übt die Batteriepackungs-ECU 13 die dritte Funktion als Reaktion auf den Empfang des zweiten Signals aus. Das heißt, die Batteriepackungs-ECU 13 steuert den Leistungswandler 15, um einen Absenkvorgang durchzuführen. In diesem Fall stellt die Batteriepackungs-ECU die Absenksteuerung auf der Grundlage des Überwachungsergebnisses ein, wenn die Batteriepackungs-ECU 13 die Hochspannungsbatterie 11 auf der Grundlage des Signals aus dem Batterieüberwachungssensor 14 (zweite Funktion) überwacht.
  • Weiterhin empfängt die Batteriepackungs-ECU 13 ein Signal aus dem Sensor IS innerhalb des Schaltmoduls 12 und überwacht zudem eine Klemmenspannung über den Widerstand R, um eine elektrische Leckage zwischen der Hochspannungs-Nebenleitung L1 und der Niederspannungs-Nebenleitung L2 zu erfassen.
  • Im Gegensatz dazu übt die Batteriepackungs-ECU 13 die vierte Funktion aus, wenn der Ladungsverbinder in den Ladeeingang 20 beispielsweise in einem Stoppzustand des Fahrzeugs eingesetzt ist. Das heißt, die Batteriepackungs-ECU 13 steuert den Leistungswandler 15, um die Gleichstromwandlung oder die Gleichrichtung durchzuführen, und schaltet außerdem die Halbleiterrelais SR1 und SR2 ein, um das Schaltmodul 12 in den Leitungszustand zu versetzen. Die Hochspannungsbatterie 11 wird daher in geeigneter Weise geladen.
  • Auf diese Weise sind in der Batteriepackung 10 gemäß der ersten Ausführungsform sowohl der Leistungswandler 15, der den Absenkschaltkreis umfasst, als auch die Hochspannungsbatterie 11 in demselben Gehäuse B installiert, das heißt, an Positionen angeordnet, die relativ nebeneinander liegen. Im Vergleich zu einem Fall, bei dem die Hochspannungsbatterie und der Leistungswandler voneinander entfernt angeordnet sind, wie in einer Situation, in der nur einer von ihnen innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wird somit ein Schwankungsumfang der Spannung, der von dem elektrischen Stromverbrauch der Verbraucher abhängt, klein, so dass der Absenkvorgang stabiler durchgeführt werden kann.
  • Ein Sensor oder dergleichen wird häufig bereitgestellt, um eine Batterieüberwachung wie eine Fehlererkennung in Bezug auf die Hochspannungsbatterie 11 durchzuführen. Wenn die Absenksteuerung unter Verwendung des Sensors 14 eingestellt wird, kann der Absenkvorgang in geeigneter Weise entsprechend einem Zustand der Hochspannungsbatterie 11 ausgeführt werden, indem das Signal aus dem Batterieüberwachungssensor 14 zur Überwachung verwendet wird.
  • Das Schaltmodul 12 ist auch innerhalb des Gehäuses B vorgesehen, wobei die Leitungs- und Unterbrechungssteuerung ausgeführt wird. Somit kann auch eine elektrische Verbindungssteuerung zwischen der Hochspannungsbatterie 11 und den Verbrauchern innerhalb der Batteriepackung 10 durchgeführt werden.
  • Da die Batteriepackungs-ECU 13 aus dem einzigen Mikrocomputer ausgebildet ist, entsteht keine Notwendigkeit, einen einzelnen Mikrocomputer für jede der Funktionen bereitzustellen. Die Batteriepackung kann somit vollständig durch die Integration der verschiedenen Funktionen der Batteriepackung 10 in den einzelnen Mikrocomputer miniaturisiert werden.
  • Weiterhin umfasst das Stromversorgungssystem 1 für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform das Batteriepaket 10 und die Stromverwaltungs-ECU 40, die wenigstens das Signal, das darstellt, ob das Schaltmodul 12 in den Leitungszustand oder den Unterbrechungszustand versetzt werden soll, zu der Batteriepackungs-ECU 13 innerhalb der Batteriepackung 10 sendet. Bei dem Stand der Technik wird auch dann, wenn die Batteriepackung 10 in sich das Schaltmodul 12 enthält, das zwischen der Batterie 11 und den Verbrauchern elektrisch leitet oder unterbricht, das Schaltmodul 12 von einer ECU oder dergleichen gesteuert, die außerhalb des Batteriepacks 10 vorgesehen ist. Wenn also der Aufbau des Schaltmoduls 12 geändert wird, ist es auch erforderlich, den Aufbau der externen ECU oder dergleichen sowie jenen der Batteriepackung 10 zu ändern. Im Gegensatz zu der oben erwähnten Beschreibung wird das Schaltmodul 12 durch die Batteriepackungs-ECU 13 innerhalb des Batteriepakets 10 gesteuert, wobei die Stromverwaltungs-ECU 40 an sich lediglich so konfiguriert ist, dass sie lediglich das Signal sendet, das den einzurichtenden Leitungszustand oder Unterbrechungszustand repräsentiert. Somit muss, selbst wenn der Aufbau des Schaltmoduls 12 geändert wird, nur der Aufbau der Batteriepackungs-ECU 13 geändert werden, wobei der Aufbau der externen Stromverwaltungs-ECU 40 nicht geändert werden muss. Dementsprechend kann das Stromversorgungssystem 1 für ein Fahrzeug bereitgestellt werden, das bedeutend vielseitiger ist.
  • Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform gemäß der Erfindung erläutert. In der zweiten Ausführungsform werden, obwohl eine Batteriepackung 10 und ein Stromversorgungssystem für ein Fahrzeug dieselben wie diejenigen der ersten Ausführungsform sind, einige Konfigurationen etc. der ersten Ausführungsform hinzugefügt. Nachfolgend wird eine Erläuterung hauptsächlich in Bezug auf den Inhalt der ersten Ausführungsform gegeben.
  • 3 ist ein Diagramm, das eine Konfigurationsanordnung innerhalb der Batteriepackung 10 gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt. Wie in 3 gezeigt ist, enthält die Batteriepackung 10 gemäß der zweiten Ausführungsform einen Lüfter 16 innerhalb eines Gehäuses B. Der Lüfter 16 ist eine Vorrichtung, die Luft ausblasen kann.
  • In der zweiten Ausführungsform ist eine Hochspannungsbatterie 11 angrenzend an eine Blasseite des Lüfters 16 vorgesehen. Auf einer Seite der Hochspannungsbatterie 11, die dem Lüfter 16 gegenüberliegt, sind ein Schaltmodul 12 und eine Batteriepackungs-ECU 13 vorgesehen. Weiterhin ist ein Leistungswandler 15 auf einer Seite des Schaltmoduls 12 und der Batteriepackungs-ECU 13 gegenüber dem Lüfter 16 vorgesehen. Somit sind in der Batteriepackung 10 der Lüfter 16, die Hochspannungsbatterie 11, das Schaltmodul 12 und die Batteriepackungs-ECU 13 und der Leistungswandler 15 in dieser Reihenfolge angeordnet.
  • Weiterhin sind bei der zweiten Ausführungsform zwei Öffnungen B1 und B2 an dem Gehäuse B der Batteriepackung 10 ausgebildet. Die beiden Öffnungen B1 und B2 sind jeweils an den Wandteilen W1 und W2 an beiden Stirnseiten in einer Richtung ausgebildet, die eine Einbaulage der Hochspannungsbatterie 11 und eine Einbaulage des Leistungswandlers 15 verbindet.
  • Der Lüfter 16 ist zwischen der Hochspannungsbatterie 11 und der Öffnung B1 näher an der Hochspannungsbatterie 11 innerhalb des Gehäuses B vorgesehen und ist so konfiguriert, dass er Luft in Richtung auf die andere Seite der Öffnung B2 bläst. Somit wird Umgebungsluft über die erste Öffnung B1 durch den Lüfter 16 aufgenommen und strömt über die Hochspannungsbatterie 11, das Schaltmodul 12 und die Batteriepackungs-ECU 13 und den Leistungswandler 15 in dieser Reihenfolge. Dann wird die so eingelassene Umgebungsluft aus dem Gehäuse B durch die zweite Öffnung B2 abgeführt.
  • Auf diese Weise können, da Luft von der Hochspannungsbatterie 11 auf die Seite des Leistungswandlers 15 über die Öffnungen B1 und B2 an den Wandteilen W1 und W2 an beiden Stirnseiten strömen kann, die Bauteile innerhalb des Gehäuses gekühlt werden. Da ferner der Lüfter 16 zwischen der Hochspannungsbatterie 11 und der Öffnung B1 näher an der Hochspannungsbatterie 11 vorgesehen ist, wird die Hochspannungsbatterie 11, die wärmeempfindlich ist, vorzugsweise gekühlt. Folglich können die Bauteile innerhalb des Gehäuses effizient gekühlt werden (fünfte Funktion).
  • 4 ist ein Diagramm, das eine zweite Konfigurationsanordnung innerhalb der Batteriepackung 10 gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt. Wie in 4 gezeigt ist, enthält die Batteriepackung 10 gemäß der zweiten Ausführungsform ferner Verschlusselemente S1 und S2, die die Öffnungen B1 und B2, die an den Wandteilen W1 und W2 an beiden Stirnseiten ausgebildet sind, schließen bzw. öffnen.
  • Wenn die Bauteile innerhalb des Gehäuses B nicht durch den Lüfter 16 gekühlt werden müssen, bedecken die Verschlusselemente S1 und S2 jeweils die Öffnungen B1 und B2, wodurch eine Möglichkeit einer elektrischen Leckage und eines Eindringens von Fremdkörpern verhindert werden kann.
  • Insbesondere kann bei der zweiten Ausführungsform auch die Hochspannungsbatterie 11 erwärmt werden. Da zudem ein Ausgang einer Batterie bei einer niedrigen Temperatur abnimmt, wird es bevorzugt, dass die Erwärmung bei der niedrigen Temperatur durchgeführt werden kann. Zu diesem Zweck wird in der zweiten Ausführungsform der Lüfter 16 in einem Zustand angetrieben, in dem die Öffnungen B1 und B2 von den Verschlusselementen S1 bzw. S2 bedeckt sind. Dadurch kann Luft innerhalb des Gehäuses B umgewälzt werden. Es ist bekannt, dass der Leistungswandler 15 eine große Wärmemenge erzeugt. Dementsprechend kann die Hochspannungsbatterie 11 durch Umwälzen der Luft innerhalb des Gehäuses B unter Verwendung von Wärme, die von dem Leistungswandler 15 erzeugt wird, zusätzlich zu der Wärme, die von der Hochspannungsbatterie 11 selbst erzeugt wird, erwärmt werden (sechste Funktion).
  • In einer derartigen Batteriepackung 10 kann die Batteriepackungs-ECU 13 die fünfte und sechste Funktion ausüben, indem sie das Ein- und Ausschalten des Lüfters 16 und das Öffnen und Schließen der Verschlusselemente S1 und S2 steuert.
  • Zuerst empfängt die Batteriepackungs-ECU 13 das Temperatursignal von dem Batterieüberwachungssensor 14 als Eingabe. Als nächstes bestimmt die Batteriepackungs-ECU 13, ob eine Temperatur der Hochspannungsbatterie 11 eine vorbestimmte Temperatur oder eine höhere als diese ist. Wenn bestimmt wird, die vorbestimmte Temperatur oder mehr zu sein, wird jedes der Verschlusselemente S1 und S2 geöffnet und der Lüfter 16 angetrieben. Folglich wird Umgebungsluft eingezogen, um die Hochspannungsbatterie 11 zu kühlen (fünfte Funktion).
  • Im Gegensatz dazu bestimmt die Batteriepackungs-ECU 13, wenn die Temperatur der Hochspannungsbatterie 11 nicht die vorbestimmte Temperatur oder höher als diese ist, ob die Temperatur eine bestimmte Temperatur oder geringer als diese ist, die niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist. Wenn festgestellt wird, dass sie die bestimmte Temperatur oder niedriger als diese ist, wird jedes der Verschlusselemente S1 und S2 geschlossen und der Lüfter 16 angetrieben. Folglich wird Luft innerhalb des Gehäuses B umgewälzt und die Hochspannungsbatterie 11 erwärmt (sechste Funktion).
  • Auf diese Weise kann in der Batteriepackung 10 und dem Stromversorgungssystem 1 für ein Fahrzeug gemäß der zweiten Ausführungsform ein Effekt ähnlich dem der ersten Ausführungsform erzielt werden.
  • Weiterhin sind gemäß der zweiten Ausführungsform die Öffnungen B1 und B2 jeweils an den Wandteilen W1 und W2 an beiden Stirnseiten des Gehäuses B in der Richtung ausgebildet, die die Einbaulage der Hochspannungsbatterie 11 und die Einbaulage des Leistungswandlers 15 verbindet, wobei der Lüfter 16 zwischen der Hochspannungsbatterie 11 und der Öffnung B1 näher an der Hochspannungsbatterie 11 innerhalb des Gehäuses B vorgesehen ist. Somit kann Luft von der Seite der Hochspannungsbatterie 11 zu dem Leistungswandler 15 über die Öffnungen B1 und B2 an den Wandteilen W1 und W2 an beiden Stirnseiten strömen, so dass die Bauteile innerhalb des Gehäuses gekühlt werden können. Da zudem der Lüfter 16 zwischen der Hochspannungsbatterie 11 und der Öffnung B1 näher an der Hochspannungsbatterie 11 vorgesehen ist, wird die Hochspannungsbatterie 11, die wärmeempfindlich ist, vorzugsweise gekühlt. Folglich können die Bauteile innerhalb des Gehäuses effizient gekühlt werden.
  • Weiterhin sind die Verschlusselemente S1 und S2 vorgesehen, die die Öffnungen B1 und B2, die an den Wandteilen W1 und W2 an beiden Stirnseiten des Gehäuses B ausgebildet sind, schließen bzw. öffnen. Wenn also die Öffnungen B1 und B2 jeweils von den Verschlusselementen S1 und S2 abgedeckt sind, kann Luft in dem Gehäuse B durch den Lüfter 16 umgewälzt werden. Infolgedessen kann Wärme, die von dem Leistungswandler 15 erzeugt wird, der eine große Wärmemenge erzeugt, auf die Hochspannungsbatterie 11 übertragen werden. Folglich kann in der Umgebung, in der die Hochspannungsbatterie 11 zu stark gekühlt ist, die Hochspannungsbatterie 11 erwärmt und daher die Batterie effizienter betrieben werden.
  • Es erfolgte eine Erläuterung der Erfindung auf der Grundlage der Ausführungsformen, wobei die Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist und Änderungen vorgenommen oder andere Techniken in einem zulässigen Bereich in geeigneter Weise kombiniert werden können, und zwar innerhalb eines Bereichs, der nicht von dem Kern der Erfindung abweicht.
  • Beispielsweise ist bei den Ausführungsformen, obwohl die Batteriepackungs-ECU 13 aus dem einzelnen Mikrocomputer ausgebildet ist, die Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern die Batteriepackungs-ECU kann aus zwei oder mehreren Mikrocomputern ausgebildet sein.
  • Weiterhin ist bei den Ausführungsformen, obwohl das Schaltmodul 12 innerhalb des Batteriepakets 10 vorgesehen ist, die Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern kann das Schaltmodul 12 außerhalb des Batteriepakets 10 vorgesehen sein.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Stromversorgungssystem für das Fahrzeug
    10
    Batteriepackung
    11
    Hochspannungsbatterie
    12
    Schaltmodul
    12a
    Ansteuerschaltung
    13
    Batteriepackungs-ECU (Steuereinheit)
    14
    Batterieüberwachungssensor (Sensor)
    15
    Leistungswandler (Absenkschaltkreis)
    16
    Lüfter
    20
    Ladeeingang
    30
    Stromsteuermodul
    31
    Wechselrichter
    40
    Stromverwaltungs-ECU (Steuereinheit für Stromversorgungssystem)
    B
    Gehäuse
    B1, B2
    Öffnung
    C
    Einheitszelle
    F
    Sicherung
    IS
    Stromsensor
    L1
    Hochspannungs-Nebenleitung
    L2
    Niederspannungs-Nebenleitung
    M
    Motor
    R
    Widerstand
    S1, S2
    Verschlusselement
    SP
    Wartungsstecker
    SR1, SR2
    Halbleiterrelais
    W1, W2
    Wandteil
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2016-019366 [0001]
    • JP 2013-241068 A [0003]

Claims (7)

  1. Batteriepackung, umfassend: eine Hochspannungsbatterie, die eine Vielzahl von Einheitszellen umfasst, die miteinander verbunden sind; einen Absenkschaltkreis, der zwischen der Hochspannungsbatterie und einem Verbraucher angeordnet ist, und eine von der Hochspannungsbatterie angelegte Spannung absenkt; eine Steuereinheit, die eine Absenksteuerung ausführt, so dass der Absenkschaltkreis den Absenkvorgang durchführt; und ein Gehäuse, das die Hochspannungsbatterie, den Absenkschaltkreis und die Steuereinheit aufnimmt.
  2. Batteriepackung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend, einen Sensor, der eine Spannung und/oder eine Temperatur der Hochspannungsbatterie erfasst und in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei die Steuereinheit die Hochspannungsbatterie auf Basis eines Signals aus dem Sensor überwacht und die Absenksteuerung auf Basis des Signals aus dem Sensor einstellt.
  3. Batteriepackung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: ein Schaltmodul, das zwischen der Hochspannungsbatterie und dem Verbraucher elektrisch leitet oder unterbricht und zwischen der Hochspannungsbatterie und dem Verbraucher in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei die Steuereinheit eine Ansteuerung ausführt, um die Leitung oder Unterbrechung an dem Schaltmodul auszuführen.
  4. Batteriepackung nach Anspruch 1, bei der die Steuereinheit aus einem einzigen Mikrocomputer besteht.
  5. Batteriepackung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: einen Lüfter, der Luft ausblasen kann und der in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei das Gehäuse Öffnungen an Wandteilen aufweist, die jeweils an beiden Stirnseiten in einer Richtung vorhanden sind, die eine Einbaulage der Hochspannungsbatterie und eine Einbaulage des Absenkschaltkreises verbindet, und der Lüfter zwischen der Hochspannungsbatterie und einer der Öffnungen näher an der Hochspannungsbatterie in dem Gehäuse angeordnet ist und die Luft in Richtung der anderen Öffnungsseite bläst.
  6. Batteriepackung nach Anspruch 5, weiterhin umfassend: Verschlusselemente, die die Öffnungen an den Wandteilen an beiden Stirnseiten des Gehäuses schließen bzw. öffnen.
  7. Stromversorgungssystem für ein Fahrzeug, umfassend: die Batteriepackung nach Anspruch 3; und eine Stromversorgungssystem-Steuereinheit, die ein Signal, um das Schaltmodul leitend oder unterbrechend zu setzen, an die Steuereinheit in der Batteriepackung sendet.
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