-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schutzvorrichtung.
-
TECHNISCHER HINTERGRUND
-
Eine in
JP-A-2011-130551 (Patentdokument 1) beschriebene Leistungsversorgungsvorrichtung ist als eine Leistungsversorgungsvorrichtung bekannt, die eine große Anzahl von Batteriezellen enthält. In der Leistungsversorgungsvorrichtung sind eine Stromunterbrechungsvorrichtung, die verhindert, dass die Batteriezelle überentladen oder überladen wird, und eine Schaltung zur erzwungenen Entladung, die verhindert, dass eine Zellenspannung der Batterie höher als eine vorgegebene Spannung wird, vorgesehen.
-
LISTE DER ENTGEGENHALTUNGEN
-
PATENTDOKUMENT
-
Patentdokument 1:
JP-A-2011-130551 -
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
DIE DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDEN PROBLEME
-
Die gesamte Leistungsversorgungsvorrichtung, die die Stromunterbrechungsvorrichtung und dergleichen enthält, wird ersetzt, wenn die Batteriezelle verschlechtert ist. Die Vorrichtungen, wie z. B. die Stromunterbrechungsvorrichtung, werden weggeworfen, selbst wenn die Vorrichtungen nicht verschlechtert sind. Weil die Stromunterbrechungsvorrichtung und dergleichen während des Betriebs eine große Menge Wärme erzeugen, besteht die Tendenz, dass die Leistungsversorgungsvorrichtung vergrößert ist, um eine Wärmeableitung der Stromunterbrechungsvorrichtung und dergleichen sicherzustellen, wobei eine Größe und ein Gewicht der Leistungsversorgungsvorrichtung kaum verringert werden.
-
In der Beschreibung ist die Wärmeableitung jeder Vorrichtung verbessert, während ein verschwenderisches Wegwerfen der Vorrichtung und eine Zunahme der Größe der Leistungsversorgungsvorrichtung verhindert werden.
-
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
-
Eine Schutzvorrichtung, die zwischen einen an einer Energiespeichervorrichtung vorgesehenen äußeren Anschluss und ein Fahrzeug geschaltet ist, wobei die Schutzvorrichtung eine Stromunterbrechungsvorrichtung enthält, die die elektrische Leitung zwischen dem Fahrzeug und der Energiespeichervorrichtung unter der Steuerung einer in der Energiespeichervorrichtung vorgesehenen Batteriemanagementvorrichtung unterbricht.
-
VORTEILE DER ERFINDUNG
-
Die Schutzvorrichtung, die die Stromunterbrechungsvorrichtung enthält, ist an einer Position angeordnet, die von der Energiespeichervorrichtung getrennt ist, so dass die Stromunterbrechungsvorrichtung und dergleichen kontinuierlich verwendet werden können, wenn die Energiespeichervorrichtung aufgrund einer Abnahme der elektrischen Leistung der Energiespeichervorrichtung ersetzt wird. Folglich kann verhindert werden, dass die Stromunterbrechungsvorrichtung und dergleichen, die nicht verschlechtert sind, verschwenderisch weggeworfen werden. Durch das Anordnen der Stromunterbrechungsvorrichtung an der von der Energiespeichervorrichtung getrennten Position kann die Wärmeableitung der Stromunterbrechungsvorrichtung im Vergleich zu dem Fall, in dem die Stromunterbrechungsvorrichtung in der Energiespeichervorrichtung angeordnet ist, verbessert werden. Folglich können eine Miniaturisierung und eine Gewichtsverringerung der Energiespeichervorrichtung erreicht werden. Zusätzlich kann ein Temperaturanstieg in der Energiespeichervorrichtung verhindert werden.
-
Figurenliste
-
- 1 ist eine Ansicht, die ein Fahrzeug veranschaulicht, mit dem eine Schutzvorrichtung verbunden ist.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, bevor die in einem Leistungskabel enthaltene Schutzvorrichtung mit einer Energiespeichervorrichtung verbunden wird.
- 3 ist ein Blockschaltplan, der die Schutzvorrichtung, das Fahrzeug und die Energiespeichervorrichtung veranschaulicht.
- 4 ist ein Stromlaufplan einer Ausgleichschaltung.
- 5 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Modifikation der Schutzvorrichtung veranschaulicht, und ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, bevor die in dem Leistungskabel enthaltene Schutzvorrichtung mit der Energiespeichervorrichtung verbunden wird.
-
ART DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
-
(Überblick über die Ausführungsform)
-
Es wird ein Überblick über eine in einer Ausführungsform offenbarte Schutzvorrichtung beschrieben.
-
Eine Schutzvorrichtung ist zwischen einen an einer Energiespeichervorrichtung vorgesehenen äußeren Anschluss und ein Fahrzeug geschaltet, wobei die Schutzvorrichtung eine Stromunterbrechungsvorrichtung enthält, die die elektrische Leitung zwischen dem Fahrzeug und der Energiespeichervorrichtung unter der Steuerung einer Batteriemanagementvorrichtung, die in der Energiespeichervorrichtung vorgesehen ist, unterbricht.
-
Die Erfinder konzentrierten sich auf die Verschwendung der Stromunterbrechungsvorrichtung, weil die gesamte Energiespeichervorrichtung, die die Stromunterbrechungsvorrichtung enthält, ersetzt wird, selbst wenn die Stromunterbrechungsvorrichtung selten verwendet wird, wenn eine elektrische Eigenschaft der Energiespeichervorrichtung verschlechtert ist.
-
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung berücksichtigten, dass die Stromunterbrechungsvorrichtung in der Schutzvorrichtung angeordnet ist, die zwischen den äußeren Anschluss der Energiespeichervorrichtung und das Fahrzeug geschaltet ist. Wenn die Energiespeichervorrichtung ersetzt wird, wird die Stromunterbrechungsvorrichtung in der Schutzvorrichtung, die zwischen den äußeren Anschluss der Energiespeichervorrichtung und das Fahrzeug geschaltet ist, angeordnet, so dass die Stromunterbrechungsvorrichtung und dergleichen kontinuierlich verwendet werden können und verhindert wird, dass sie verschwenderisch weggeworfen werden.
-
Die Stromunterbrechungsvorrichtung ist in der Schutzvorrichtung angeordnet, die zwischen den äußeren Anschluss der Energiespeichervorrichtung und das Fahrzeug geschaltet ist. Die Wärmeableitung der Stromunterbrechungsvorrichtung kann durch das Anordnen der Stromunterbrechungsvorrichtung an der von der Energiespeichervorrichtung getrennten Position verbessert werden. Folglich kann im Vergleich zu dem Fall, in dem die Stromunterbrechungsvorrichtung in der Energiespeichervorrichtung angeordnet ist, die Wärmeableitung der Stromunterbrechungsvorrichtung verbessert werden, wobei die Miniaturisierung und die Gewichtsverringerung der Energiespeichervorrichtung erreicht werden können. Zusätzlich kann ein Temperaturanstieg in der Energiespeichervorrichtung verhindert werden.
-
Es ist außerdem ein Verfahren vorstellbar, in dem die Stromunterbrechungsvorrichtung der Schutzvorrichtung durch eine Steuervorrichtung oder dergleichen auf einer Fahrzeugseite betrieben wird. Wenn jedoch die Schutzvorrichtung auf der Fahrzeugseite betrieben wird, wird ein Zustand der Energiespeichervorrichtung einmal an die Fahrzeugseite gesendet, wobei die Schutzvorrichtung durch das Fahrzeug gesteuert wird. Aus diesem Grund ist die Steuerung der Stromunterbrechungsvorrichtung manchmal verzögert oder kann die Stromunterbrechungsvorrichtung manchmal nicht gesteuert werden, wenn auf der Fahrzeugseite eine Fehlfunktion erzeugt wird.
-
Gemäß dem Obigen kann andererseits die Stromunterbrechungsvorrichtung durch die Batteriemanagementvorrichtung der Energiespeichervorrichtung direkt betrieben werden. Folglich können im Vergleich zu dem Fall, in dem die Stromunterbrechungsvorrichtung durch die Steuervorrichtung oder dergleichen auf der Fahrzeugseite indirekt gesteuert wird, die Verzögerung in dem Betrieb der Stromunterbrechungsvorrichtung und der nicht betriebsfähige Zustand der Stromunterbrechungsvorrichtung aufgrund der Fehlfunktion auf der Fahrzeugseite verhindert werden. Im Ergebnis kann die Energiespeichervorrichtung ohne irgendwelche Probleme verwendet werden.
-
Die Schutzvorrichtung kann ferner eine Ausgleichsschaltung enthalten, die vorgesehen ist, um durch die Batteriemanagementvorrichtung steuerbar zu sein, und die eine Variation der Ladungskapazität zwischen mehreren Energiespeichereinrichtungen, die in der Energiespeichervorrichtung vorgesehen sind, ausgleicht.
-
Die Ausgleichsschaltung ist außerhalb der Energiespeichervorrichtung angeordnet, so dass die Wärmeableitung der Ausgleichsschaltung, die erzeugt wird, wenn die Variation der Ladungskapazität zwischen den Energiespeichereinrichtungen ausgeglichen wird, verbessert werden kann. In der Energiespeichervorrichtung kann der Temperaturanstieg verhindert werden, indem die Ausgleichsschaltung in der externen Schutzvorrichtung vorgesehen wird.
-
Eine Schutzvorrichtung ist zwischen einen an einer Energiespeichervorrichtung, die mehrere Energiespeichereinrichtungen enthält, vorgesehenen äußeren Anschluss und ein Fahrzeug geschaltet, wobei die Schutzvorrichtung eine Ausgleichsschaltung enthält, die eine Variation der Ladungskapazität zwischen den mehreren Energiespeichereinrichtungen unter der Steuerung einer in der Energiespeichervorrichtung vorgesehenen Batteriemanagementvorrichtung ausgleicht.
-
Die Ausgleichsschaltung kann kontinuierlich verwendet werden, wenn die Energiespeichervorrichtung ersetzt wird, so dass verhindert werden kann, dass die Ausgleichsschaltung, die nicht verschlechtert ist, verschwenderisch weggeworfen wird. Die Wärmeableitung der Ausgleichsschaltung kann durch das Anordnen der Ausgleichsschaltung außerhalb der Energiespeichervorrichtung verbessert werden. Folglich kann im Vergleich zu dem Fall, in dem die Ausgleichsschaltung in der Energiespeichervorrichtung angeordnet ist, der Temperaturanstieg in der Energiespeichervorrichtung verhindert werden, wobei die Miniaturisierung und die Gewichtsverringerung der Energiespeichervorrichtung erreicht werden können. Weil die Ausgleichsschaltung durch die Batteriemanagementvorrichtung der Energiespeichervorrichtung direkt betrieben werden kann, kann die Erzeugung der Fehlfunktion beim Betrieb der Ausgleichsschaltung aufgrund der Fehlfunktion des Fahrzeugs im Vergleich zu dem Fall verhindert werden, in dem die Ausgleichsschaltung durch die Steuervorrichtung oder dergleichen auf der Fahrzeugseite indirekt betrieben wird.
-
Die Schutzvorrichtung kann in einem Teil einer mit dem Fahrzeug verbundenen Leistungsversorgungsleitung enthalten sein.
-
Die Schutzvorrichtung ist in einem Teil der mit dem Fahrzeug verbundenen Leistungsversorgungsleitung enthalten, so dass verhindert wird, dass die Energiespeichervorrichtung und das Fahrzeug direkt verbunden sind, ohne die Schutzvorrichtung zwischen dem Fahrzeug und dem äußeren Anschluss der Energiespeichervorrichtung anzuordnen.
-
Die Schutzvorrichtung kann ferner eine Identifikationsschaltung enthalten, die basierend auf einer Kennung der Energiespeichervorrichtung bestimmt, ob die Energiespeichervorrichtung eine originale Energiespeichervorrichtung ist.
-
Wenn die Energiespeichervorrichtung ein nicht autorisiertes Produkt ist, das von dem originalen Produkt verschieden ist, gibt es eine Möglichkeit, dass die Fehlfunktion im Betrieb der Stromunterbrechungsvorrichtung oder der Ausgleichsschaltung der Schutzvorrichtung erzeugt wird, selbst wenn die Schutzvorrichtung zwischen dem Fahrzeug und der Energiespeichervorrichtung angeordnet ist.
-
Die Identifikationsschaltung ist vorgesehen, so dass unter Verwendung der Kennung der Energiespeichervorrichtung bestimmt werden kann, ob die Energiespeichervorrichtung das originale Produkt ist, wenn die Energiespeichervorrichtung mit der Schutzvorrichtung verbunden ist. Folglich kann verhindert werden, dass die nicht autorisierte Energiespeichervorrichtung mit der Schutzvorrichtung und dem Fahrzeug verbunden wird, wobei die Erzeugung der Fehlfunktion im Betrieb der Stromunterbrechungsvorrichtung und der Ausgleichsschaltung verhindert werden kann.
-
(Ausführungsform)
-
Die in der Beschreibung offenbarten Ausführungsformen werden bezüglich der 1 bis 4 beschrieben.
-
Wie in 1 veranschaulicht ist, ist eine Schutzvorrichtung 50 zwischen ein Fahrzeug 1, wie z. B. ein Kraftfahrzeug, und eine Energiespeichervorrichtung 10, die eine an dem Fahrzeug 1 angebrachte Kraftmaschine startet, geschaltet. Die Schutzvorrichtung 50 ist mit einem Leistungskabel (einem Beispiel der „Leistungsleitung“) PL verbunden, das sich von einer (nicht veranschaulichten) Fahrzeuglast und einem (nicht veranschaulichten) Fahrzeuggenerator, die an dem Fahrzeug 1 angebracht sind, erstreckt.
-
Wie in 2 veranschaulicht ist, enthält die Energiespeichervorrichtung 10 ein blockförmiges Batteriegehäuse 11. In dem Batteriegehäuse 11 sind eine zusammengebaute Batterie 20, die durch das Verbinden mehrerer Energiespeichereinrichtungen 21 in Reihe gebildet worden ist, eine (nicht veranschaulichte) Steuerplatine und dergleichen untergebracht.
-
Wenn in der folgenden Beschreibung auf 2 Bezug genommen wird, basiert eine vertikale Richtung auf einer vertikalen Richtung des Batteriegehäuses 11, wenn das Batteriegehäuse 11 horizontal angeordnet ist, ohne dass es bezüglich einer Installationsfläche geneigt ist. In einer Vorn-Hinten-Richtung ist eine linke Vorderseite in der Zeichnung basierend auf einer Richtung (Tiefenrichtung) entlang einer kurzen Seite des Batteriegehäuses 11 auf eine Vorderseite gesetzt. In einer Rechts- und Linksrichtung ist eine rechte Vorderseite in der Zeichnung basierend auf einer Richtung entlang der langen Seite des Batteriegehäuses 11 auf eine Rechtsrichtung gesetzt.
-
Das Batteriegehäuse 11 ist aus einem Kunstharz hergestellt und enthält einen kastenförmigen Gehäusekörper 13 und einen oberen Deckel 15, der an einem oberen Abschnitt des Gehäusekörpers 13 befestigt ist.
-
Die Energiespeichereinrichtung 21 ist z. B. eine Lithiumionen-Sekundärbatterie unter Verwendung eines negativen aktiven Materials eines kohlenstoffbasierten Materials, wie z. B. Graphits, graphitisierbaren Kohlenstoffs und nicht graphitisierbaren Kohlenstoffs, und eines positiven aktiven Materials eines eisenphosphatbasierten Materials, wie z. B. Lithiumeisenphosphat. Die zusammengebaute Batterie 20 enthält mehrere in Reihe geschaltete Energiespeichereinrichtungen 21.
-
Der obere Deckel 15 weist in einer ebenen Ansicht eine im Wesentlichen rechteckige Form auf. Wie in 2 veranschaulicht ist, ist ein Paar äußerer Anschlüsse 12, mit denen ein in dem Fahrzeug 1 vorgesehener Kabelbaum verbunden ist, an beiden Enden in der Rechts- und Linksrichtung des oberen Deckels 15 in den oberen Deckel 15 eingebettet.
-
Das Paar äußerer Anschlüsse 12 ist aus einem Metall, wie z. B. einer Bleilegierung, hergestellt, wobei jeder der äußeren Anschlüsse 12 eine im Wesentlichen Säulenform aufweist. Einer (die linke Seite in 2) des Paars äußerer Anschlüsse 12 ist ein positiver Elektrodenanschluss 12P, mit dem die Schutzvorrichtung 50 verbunden ist. Der andere (die rechte Seite in 2) des Paars äußerer Anschlüsse 12 ist ein negativer Elektrodenanschluss 12N, mit dem ein Batterieanschluss T, der in dem sich von dem Fahrzeug 1 erstreckenden Leistungskabel PL vorgesehen ist, verbunden ist.
-
Ein Kommunikationsverbinder C1, der verwendet wird, um mit einer in dem Fahrzeug 1 vorgesehenen Fahrzeug-ECU zu kommunizieren, und ein Schutzvorrichtungsverbinder C2, der mit der Schutzvorrichtung 50 verbunden ist, sind zwischen dem Paar äußerer Anschlüsse 12 in dem oberen Deckel 15 vorgesehen.
-
Der Kommunikationsverbinder C1 ist in der Form von dem Schutzvorrichtungsverbinder C2 verschieden und ist mit einem Fahrzeugverbinder C3 verbunden, der an einem sich von der Fahrzeug-ECU erstreckenden Kommunikationskabel CB vorgesehen ist.
-
Der Schutzvorrichtungsverbinder C2 ist mit einem an einem Schutzkabelbaum W vorgesehenen Schutzverbinder C4 verbunden. Der Schutzkabelbaum W ist durch das Bündeln mehrerer elektrischer Drähte aufgebaut und enthält ein mit einer (später beschriebenen) BMU 30 verbundenes Kommunikationskabel, ein Leistungsversorgungskabel, das elektrische Leistung von der zusammengebauten Batterie 20 an die Schutzvorrichtung 50 liefert, und mehrere (in der vorliegenden Ausführungsform fünf) Entladungskabel, die mit der zusammengebauten Batterie 20 verbunden sind.
-
Eine elektrische Konfiguration der Energiespeichervorrichtung 10 wird bezüglich 3 beschrieben.
-
Wie in 3 veranschaulicht ist, enthält die Energiespeichervorrichtung 10 die zusammengebaute Batterie 20, eine Batteriemanagementvorrichtung (die im Folgenden als „BMU“ bezeichnet wird) 30, einen Stromsensor 41 und einen Temperatursensor 43, wobei sie in dem Batteriegehäuse 11 angeordnet ist.
-
Die zusammengebaute Batterie 20 und der Stromsensor 41 sind durch einen elektrischen Leitungsweg L in Reihe geschaltet. Die positive Elektrode der zusammengebauten Batterie 20 ist durch den elektrischen Leitungsweg L mit dem positiven Elektrodenanschluss 12P verbunden, während die negative Elektrode der zusammengebauten Batterie 20 durch den Stromsensor 41 durch den elektrischen Leitungsweg L mit dem negativen Elektrodenanschluss 12N verbunden ist. Die Fahrzeuglast an der zusammengebauten Batterie 20 und das Laden-Entladen des Fahrzeuggenerators werden durch das Paar äußerer Anschlüsse 12 und den elektrischen Leitungsweg L ausgeführt.
-
Der Stromsensor 41 ist ein Sensor, der den durch den elektrischen Leitungsweg L fließenden Strom misst. Der Stromsensor 41 ist durch eine Signalleitung L1 mit der BMU 30 verbunden. Ein durch den Stromsensor 41 gemessener Strommesswert wird durch die Signalleitung L1 in die BMU 30 eingeführt.
-
Der Temperatursensor 43 ist ein Kontakttyp oder ein kontaktloser Typ und misst eine Temperatur der zusammengebauten Batterie 20. Der Temperatursensor 43 ist durch eine Signalleitung L2 mit der BMU 30 verbunden, wobei der durch den Temperatursensor 43 gemessene Temperaturmesswert durch die Signalleitung L2 in die BMU 30 eingeführt wird.
-
Beide Enden jeder Energiespeichereinrichtung 21 in der zusammengebauten Batterie 20 sind durch fünf Spannungsdetektionsleitungen L3 mit der BMU 30 verbunden. Die Zellenspannung jeder Energiespeichereinrichtung 21 und die Batteriespannung der zusammengebauten Batterie 20 (eine Gesamtspannung der mehreren Energiespeichereinrichtungen 21) werden durch die Spannungsdetektionsleitung L3 in die BMU 30 eingeführt.
-
Die BMU 30 enthält eine Mess-IC 31, eine CPU 33, einen Speicher 34 und eine Kommunikationsvorrichtung 35. Die BMU 30 ist mit dem elektrischen Leitungsweg L verbunden, um die Zufuhr elektrischer Leistung von der zusammengebauten Batterie 20 zu empfangen.
-
Die Mess-IC 31 misst den Strom, die Spannung (die Zellenspannung jeder Energiespeichereinrichtung 21 und die Gesamtspannung der Energiespeichereinrichtungen 21) und dergleichen der Energiespeichereinrichtungen 21 von den Ausgangssignalen der zusammengebauten Batterie 20, dem Stromsensor 41, dem Temperatursensor 43 und dergleichen.
-
Der Speicher 34 ist z. B. ein nichtflüchtiger Speicher, wie z. B. ein Flash-Speicher und ein EEPROM. Der Speicher 34 speichert verschiedene Programme, wie z. B. ein Programm zum Managen jeder Energiespeichereinrichtung 21 oder der zusammengebauten Batterie 20, die für die Ausführung der verschiedenen Programme notwendigen Daten, z. B. die Identifikationsdaten, die einen Typ der Energiespeichervorrichtung angeben.
-
Die Kommunikationsvorrichtung 35 ist kommunikationstechnisch mit einer (nicht veranschaulichten) Fahrzeug-ECU oder dergleichen, die in dem Fahrzeug 1 vorgesehen ist, durch den Kommunikationsverbinder C1, der in dem Batteriegehäuse 11 vorgesehen ist, durch eine LIN-Kommunikation oder eine CAN-Kommunikation verbunden.
-
Die CPU 33 ist eine Zentraleinheit und überwacht periodisch den Strom, die Spannung und dergleichen der Energiespeichereinrichtung 21, die durch die Mess-IC 31 gemessen werden.
-
Wie in 2 veranschaulicht ist, weist die Schutzvorrichtung 50 die Form eines flachen Blocks auf. Das linke Ende der Schutzvorrichtung 50 ist an dem Leistungskabel PL befestigt, das sich von dem Fahrzeug 1 erstreckt. Die Schutzvorrichtung 50 ist als eine feste Komponente für das Leistungskabel PL in das Leistungskabel PL eingearbeitet.
-
Das Leistungskabel PL und die Schutzvorrichtung 50 sind elektrisch miteinander verbunden, so dass ein (nicht veranschaulichter) Fahrzeuganschluss, der an dem Leistungskabel PL vorgesehen ist, und ein (nicht veranschaulichter) Vorrichtungsanschluss, der an der Schutzvorrichtung 50 vorgesehen ist, in einer normalerweise vorhersehbaren Verwendungssituation nicht voneinander gelöst werden können.
-
Die Schutzvorrichtung 50 ist eine Anschlussverbindungseinheit 51, in der das rechte Ende mit dem positiven Elektrodenanschluss 12P der Energiespeichervorrichtung 10 verbunden werden kann.
-
Die Anschlussverbindungseinheit 51 enthält ein Paar von Einlegungseinheiten 52, die den positiven Elektrodenanschluss 12P in einer radialen Richtung von einer Außenseite einklemmen. Ein Kontakt 52A ist an den einander gegenüberliegenden Abschnitten des Paars von Einlegungseinheiten 52 vorgesehen.
-
Jeder Kontakt 52A legt den positiven Elektrodenanschluss 12P in der radialen Richtung von außen durch das Festziehen einer Befestigungsschraube B ein, die an einer Außenseite 52B der Einlegungseinheit 52 vorgesehen ist. Der Kontakt 52A verbindet die Anschlussverbindungseinheit 51 und den positiven Elektrodenanschluss 12P durch das Einlegen des positiven Elektrodenanschlusses 12P elektrisch. Folglich sind das sich von dem Fahrzeug 1 erstreckende Leistungskabel PL und der positive Elektrodenanschluss 12P der Energiespeichervorrichtung 10 durch die Schutzvorrichtung 50 elektrisch miteinander verbunden.
-
Ein Verbinder 54, mit dem der Schutzverbinder C4 des mit der Energiespeichervorrichtung 10 verbundenen Schutzkabelbaums W verbunden ist, ist auf einer Außenseite 50A der Schutzvorrichtung 50 vorgesehen.
-
Wie in 3 veranschaulicht ist, enthält die elektrische Konfiguration der Schutzvorrichtung 50 eine Stromunterbrechungsvorrichtung 55, eine Ausgleichsschaltung 56 und eine Identifikationsschaltung 57. Die Stromunterbrechungsvorrichtung 55 und die Schaltungen 56, 57 sind durch den mit dem Verbinder 54 verbundenen Schutzkabelbaum W mit der BMU 30 und der zusammengebauten Batterie 20 der Energiespeichervorrichtung 10 verbunden.
-
Die Stromunterbrechungsvorrichtung 55 ist ein Halbleiterschalter (FET) oder ein Verriegelungsrelais. Wie in 3 veranschaulicht ist, ist in der Stromunterbrechungsvorrichtung 55 ein Ende mit der Anschlussverbindungseinheit 51 verbunden, während das andere Ende mit dem Fahrzeuganschluss verbunden ist. Das sich von dem Fahrzeug 1 erstreckende Leistungskabel PL ist durch die Stromunterbrechungsvorrichtung 55 mit dem positiven Elektrodenanschluss 12P der Energiespeichervorrichtung 10 verbunden.
-
Ein Befehl, um das Wechseln zwischen offen und geschlossen auszuführen, kann von der BMU 30 der Energiespeichervorrichtung 10 durch das Kommunikationskabel des Schutzkabelbaums W an die Stromunterbrechungsvorrichtung 55 gesendet werden. In einem Anfangszustand befindet sich die Stromunterbrechungsvorrichtung 55 in einem Zustand, in dem der Kontakt offen ist. Durch das Empfangen des Befehls von der BMU 30 durch das Kommunikationskabel kann der Kontakt durch eine elektromagnetische Wirkung mechanisch geschlossen oder geöffnet werden.
-
Wenn bestimmt wird, dass die zusammengebaute Batterie 20 der Energiespeichervorrichtung 10 einen Überladungszustand oder einen Überentladungszustand erreicht, kann die CPU 33 die Stromunterbrechungsvorrichtung 55 der Schutzvorrichtung 50 durch den Schutzkabelbaum W öffnen, um das Laden-Entladen von dem Fahrzeug 1 zu unterbrechen.
-
Die Identifikationsschaltung 57 ist durch das Kommunikationskabel des Schutzkabelbaums W mit der BMU 30 der Energiespeichervorrichtung 10 verbunden. Die Identifikationsschaltung 57 empfängt die in dem Speicher 34 der BMU 30 gespeicherten Identifikationsdaten durch das Kommunikationskabel und vergleicht die empfangenen Identifikationsdaten mit den in der Identifikationsschaltung 57 gespeicherten Verifizierungsdaten.
-
Wenn die Energiespeichervorrichtung 10 als die originale Energiespeichervorrichtung identifiziert wird, erlaubt die Identifikationsschaltung 57 die Kommunikation zwischen der Stromunterbrechungsvorrichtung 55 und der BMU 30. Wenn die Kommunikation erlaubt ist, können die Schutzvorrichtung 50 und die Energiespeichervorrichtung 10 durch das Senden eines Befehls, um den Kontakt zu schließen, von der CPU 33 durch das Kommunikationskabel an die Stromunterbrechungsvorrichtung 45 elektrisch miteinander verbunden werden. Wenn die Energiespeichervorrichtung 10 nicht als die originale Energiespeichervorrichtung identifiziert wird, verbietet die Identifikationsschaltung 57 die Kommunikation zwischen der Stromunterbrechungsvorrichtung 55 und der BMU 30. Die Stromunterbrechungsvorrichtung 45 wird offen gehalten, indem die Kommunikation verboten wird, so dass die Verwendung einer nicht autorisierten Energiespeichervorrichtung verhindert wird.
-
Die Ausgleichsschaltung 56 ist durch fünf Entladungskabel in dem Schutzkabelbaum W mit der zusammengebauten Batterie 20 verbunden. Wie in 4 veranschaulicht ist, enthält die Ausgleichsschaltung 56 mehrere Sätze (in der vorliegenden Ausführungsform vier Sätze) von Entladungsschaltungen 58, von denen jede einen Entladungswiderstand R und einen Entladungsschalter SW enthält. Jede Entladungsschaltung 58 ist mit einer Entladungsleitung L4 (einem Entladungskabel) verbunden, die mit beiden Enden jeder Energiespeichereinrichtung 21 verbunden ist.
-
Jede Entladungsschaltung 58 kann jede Energiespeichereinrichtung 21 durch das Einschalten des Entladungsschalters SW gemäß dem Befehl von der BMU 30 einzeln entladen. Wenn die CPU 33 detektiert, dass die Energiespeichereinrichtung 21 einen Bezugsspannungswert übersteigt, der die Ausgleichsverarbeitung startet, betätigt die CPU 33 die Entladungsschaltung 58. Folglich wird die Energiespeichereinrichtung 21 entladen, wobei eine Variation der Ladungskapazität zwischen den Energiespeichereinrichtungen 21 durch das Verringern eines Unterschieds in der Ladungsmenge zwischen den Energiespeichereinrichtungen 21 ausgeglichen werden kann.
-
Es werden der Betrieb und die Wirkung der Schutzvorrichtung 50 beschrieben.
-
In der Energiespeichervorrichtung 10, die die an dem Fahrzeug 1 angebrachte Kraftmaschine startet, werden nicht nur die Energiespeichereinrichtung 21, sondern außerdem die gesamte Energiespeichervorrichtung 10 ersetzt, wenn die Energiespeichereinrichtung 21 aufgrund einer Abnahme der elektrischen Leistung verschlechtert ist.
-
Wenn die Energiespeichervorrichtung 10 die Stromunterbrechungsvorrichtung 55, die den überladenen Zustand oder den überentladenen Zustand schützt, und die Ausgleichsschaltung 56, die die Variation der Ladungskapazität zwischen den Energiespeichereinrichtungen ausgleicht, enthält, werden die Stromunterbrechungsvorrichtung 55 und die Ausgleichsschaltung 56 weggeworfen, obwohl die Stromunterbrechungsvorrichtung 55 und die Ausgleichsschaltung 56 nicht verschlechtert sind, wobei die Stromunterbrechungsvorrichtung 55 und die Ausgleichsschaltung 56 verschwendet werden. Weil die Stromunterbrechungsvorrichtung 55 und die Ausgleichsschaltung 56 während des Betriebs eine große Wärmemenge erzeugen, ist die Energiespeichervorrichtung 10 vergrößert, um die Wärmeableitung sicherzustellen, wenn die Stromunterbrechungsvorrichtung 55 und die Ausgleichsschaltung 56 in der Energiespeichervorrichtung 10 vorgesehen sind.
-
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung konzentrierten sich auf diese Punkte und fanden, dass die Stromunterbrechungsvorrichtung 55 und die Ausgleichsschaltung 56 in dem Zustand, in dem die Stromunterbrechungsvorrichtung 55 und die Ausgleichsschaltung 56 in der normalerweise vorhersehbaren Verwendungssituation nicht gelöst werden können, mit dem Leistungskabel PL verbunden sind.
-
Die Schutzvorrichtung 50 ist in dem Leistungskabel PL vorgesehen, das sich von dem Fahrzeug 1 erstreckt, so dass es mit dem in der Energiespeichervorrichtung 10 vorgesehenen äußeren Anschluss 12 verbindbar ist, wobei die Stromunterbrechungsvorrichtung 55 und die Ausgleichsschaltung 56 in der Schutzvorrichtung 50 angeordnet sind. Wenn die Energiespeichervorrichtung 10 ersetzt wird, werden folglich die Stromunterbrechungsvorrichtung 55 und die Ausgleichsschaltung 56 kontinuierlich verwendet, wobei verhindert werden kann, dass die Stromunterbrechungsvorrichtung 55 und die Ausgleichsschaltung 56 verschwenderisch weggeworfen werden.
-
Die Wärmeableitung der Stromunterbrechungsvorrichtung 55 und der Ausgleichsschaltung 56 wird durch das Anordnen der Stromunterbrechungsvorrichtung 55 und der Ausgleichsschaltung 56 an der von der Energiespeichervorrichtung 10 getrennten Position verbessert. Es können die Miniaturisierung und die Gewichtsverringerung der Energiespeichervorrichtung 10 erreicht werden, während der Temperaturanstieg in der Energiespeichervorrichtung 10 verhindert wird.
-
Es ist außerdem vorstellbar, dass der Zustand, wie z. B. die Spannung und der Strom, der Energiespeichervorrichtung 10 von der BMU 30 an die Steuervorrichtung oder dergleichen des Fahrzeugs 1 gesendet wird, um die Stromunterbrechungsvorrichtung 55 und die Ausgleichsschaltung 56 durch die Steuervorrichtung oder dergleichen des Fahrzeugs 1 indirekt zu betreiben, wenn die Schutzvorrichtung 50, die die Stromunterbrechungsvorrichtung 55 und die Ausgleichsschaltung 56 enthält, zwischen den äußeren Anschluss 12 der Energiespeichervorrichtung 10 und das Fahrzeug 1 geschaltet ist.
-
Wenn jedoch die Stromunterbrechungsvorrichtung 55 und die Ausgleichsschaltung 56 durch die Steuervorrichtung des Fahrzeugs 1 gesteuert werden, wird der Zustand der Energiespeichervorrichtung 10 einmal auf der Fahrzeugseite gesendet, wobei die Stromunterbrechungsvorrichtung 55 und die Ausgleichsschaltung 56 durch das Fahrzeug betrieben werden. Wenn in der Steuervorrichtung oder dergleichen des Fahrzeugs 1 die Fehlfunktion erzeugt wird, wird folglich der Betrieb der Stromunterbrechungsvorrichtung 55 und der Ausgleichsschaltung 56 verzögert oder können die Stromunterbrechungsvorrichtung 55 und die Ausgleichsschaltung 56 nicht betrieben werden.
-
In der vorliegenden Ausführungsform betreibt die BMU 30 der Energiespeichervorrichtung 10 die Stromunterbrechungsvorrichtung 55 und die Ausgleichsschaltung 56 direkt, ohne durch das Fahrzeug 1 zu gehen. Folglich kann im Vergleich zu dem Fall, in dem die Stromunterbrechungsvorrichtung 55 und die Ausgleichsschaltung 56 durch das Fahrzeug 1 indirekt betrieben werden, die Erzeugung der Fehlfunktion der Stromunterbrechungsvorrichtung 55 und der Ausgleichsschaltung 56 aufgrund der Fehlfunktion des Fahrzeugs 1 verhindert werden. Folglich kann die Energiespeichervorrichtung 10 ohne irgendwelche Probleme verwendet werden.
-
Die Schutzvorrichtung 50 ist mit dem Leistungskabel PL, das sich von dem Fahrzeug 1 erstreckt, in dem Zustand verbunden, in dem die Schutzvorrichtung 50 in der normalerweise vorhersehbaren Verwendungssituation nicht von dem Leistungskabel PL gelöst werden kann. Folglich kann verhindert werden, dass die Energiespeichervorrichtung 10 und das Fahrzeug 1 direkt verbunden sind, ohne die Schutzvorrichtung 50 anzuordnen.
-
Wenn die Energiespeichervorrichtung 10 das nicht autorisierte Produkt ist, das von dem originalen Produkt verschieden ist, gibt es eine Möglichkeit, dass die Fehlfunktion im Betrieb der Stromunterbrechungsvorrichtung 55 oder der Ausgleichsschaltung 56 der Schutzvorrichtung 50 erzeugt wird, selbst wenn die Schutzvorrichtung 50 zwischen dem Fahrzeug 1 und der Energiespeichervorrichtung 10 angeordnet ist.
-
Die Schutzvorrichtung 50 enthält die Identifikationsschaltung 57, wobei die Identifikationsschaltung 57 identifiziert, ob die mit der Schutzvorrichtung 50 verbundene Energiespeichervorrichtung 10 das originale Produkt ist. Wenn im Ergebnis der Identifikation die Energiespeichervorrichtung 10 als die originale Energiespeichervorrichtung identifiziert wird, werden die Schutzvorrichtung 50 und die Energiespeichervorrichtung 10 elektrisch miteinander verbunden. Wenn andererseits die Energiespeichervorrichtung 10 nicht als die originale Energiespeichervorrichtung identifiziert wird, wird die Kommunikation zwischen der Stromunterbrechungsvorrichtung 55 und der BMU 30 unterbrochen. Folglich kann die Verwendung der nicht autorisierten Energiespeichervorrichtung 10 verhindert werden.
-
Die Schutzvorrichtung 50 ist mit dem Leistungskabel PL, das sich von dem Fahrzeug 1 erstreckt, verbunden und mit dem äußeren Anschluss 12 der Energiespeichervorrichtung 10 verbunden. Wie in 5 veranschaulicht ist, kann jedoch eine Schutzvorrichtung 150 an einer Position in der Mitte des sich von dem Fahrzeug 1 erstreckenden Leistungskabels PL als eine Modifikation der Schutzvorrichtung 50 vorgesehen sein.
-
(Modifikation)
-
Wie in 5 veranschaulicht ist, weist die Schutzvorrichtung 150 der Modifikation eine im Wesentlichen Säulenform auf, wobei sie an einer Zwischenposition des sich von dem Fahrzeug 1 erstreckenden Leistungskabels PL angeordnet ist. Das Leistungskabel PL und die Schutzvorrichtung 50 sind miteinander verbunden, so dass der (nicht veranschaulichte) Fahrzeuganschluss, der an dem Leistungskabel PL vorgesehen ist, und der (nicht veranschaulichte) Vorrichtungsanschluss, der an der Schutzvorrichtung 50 vorgesehen ist, in der normalerweise vorhersehbaren Verwendungssituation nicht voneinander gelöst werden können.
-
Folglich enthält das Leistungskabel PL den gleichen Batterieanschluss T wie den Batterieanschluss T, der mit dem negativen Elektrodenanschluss 12N verbunden ist.
-
Ein Verbinder 154, mit dem der Schutzverbinder C4 des Schutzkabelbaums W verbunden ist, ist an einer Seiteneinheit 150A der Schutzvorrichtung 150 der Modifikation vorgesehen. Weil die elektrische Konfiguration der Schutzvorrichtung 50 der Modifikation die gleiche Konfiguration und Wirkung wie die erste Ausführungsform aufweist, wird die Beschreibung weggelassen.
-
Wie oben beschrieben worden ist, ist die Schutzvorrichtung 150 der Modifikation an der Zwischenposition des Leistungskabels PL angeordnet, wobei der gleiche Batterieanschluss T wie der Batterieanschluss T, der mit dem negativen Elektrodenanschluss 12N verbunden ist, an dem Leistungskabel PL vorgesehen ist. Wenn die Energiespeichervorrichtung 10 ersetzt wird, kann folglich ein Arbeiter den Batterieanschluss T des Leistungskabels PL in der gleichen Weise wie die herkömmliche Technik mit dem äußeren Anschluss 12 verbinden, ohne sich um das Vorhandensein oder das Fehlen der Schutzvorrichtung 50 zu kümmern.
-
(Andere Ausführungsformen)
-
Die in der Beschreibung offenbarte Technik ist nicht auf die oben bezüglich der Zeichnungen beschriebene Ausführungsform eingeschränkt, wobei die Technik aber verschiedene Aspekte enthält, die im Folgenden beschrieben werden.
- (1) In der Ausführungsform sind die Schutzvorrichtungen 50, 150 in dem sich von dem Fahrzeug 1 erstreckenden Leistungskabel PL enthalten. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Ausführungsform eingeschränkt, wobei die Schutzvorrichtung mit dem Fahrzeug verbunden sein kann und sich das Leistungskabel von der Schutzvorrichtung erstrecken kann.
- (2) In der obigen Ausführungsform enthält die Schutzvorrichtung 50 sowohl die Stromunterbrechungsvorrichtung 55 als auch die Ausgleichsschaltung 56. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Ausführungsform eingeschränkt, wobei die Schutzvorrichtung nur die Leistungsunterbrechungsvorrichtung enthalten kann oder die Schutzvorrichtung nur die Ausgleichsschaltung enthalten kann.
- (3) In der Ausführungsform enthält die Schutzvorrichtung 50 die Identifikationsschaltung 57. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Ausführungsform eingeschränkt, wobei die Schutzvorrichtung die Identifikationsschaltung nicht enthalten kann, solange wie die originale Energiespeichervorrichtung mit der Schutzvorrichtung verbunden ist.
- (4) In der Ausführungsform ist die Schutzvorrichtung 50 zwischen das Fahrzeug 1, wie z. B. das Kraftfahrzeug, und die an dem Fahrzeug 1 angebrachte Energiespeichervorrichtung 10 geschaltet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Ausführungsform eingeschränkt, wobei die Schutzvorrichtung zwischen ein Zweiradfahrzeug oder ein Dreiradfahrzeug und die Energiespeichervorrichtung geschaltet sein kann oder zwischen andere verschiedene Fahrzeuge und die Energiespeichervorrichtung geschaltet sein kann.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1:
- Fahrzeug
- 10:
- Energiespeichervorrichtung
- 12:
- äußerer Anschluss
- 21:
- Energiespeichereinrichtung
- 30:
- Batteriemanagementvorrichtung
- 50:
- Schutzvorrichtung
- 55:
- Stromunterbrechungsvorrichtung
- 56:
- Ausgleichsschaltung
- 57:
- Identifikationsschaltung
- PL:
- Leistungskabel (Beispiel der „Leistungsleitung“)
-
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 2011130551 A [0002, 0003]
