JP2007115486A - 電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】電池とその負荷との間の電気的遮断を実現する締結部の構成を提供する。
【解決手段】スイッチ５０は、リレーを制御するための低電圧線７０を電気的に接続する第一導電部５４と、電池パック１０内の高電圧回路の高電圧線６０を電気的に接続する第二導電部５２を備えている。ボルト８０が緩められることによって第一導電部５４が低電圧線７０から引き離されてリレーが切断され（Ｂ）、その後さらにボルト８０が緩められてボルト８０が抜き取られることによって第二導電部５２が高電圧線６０から引き離されて高電圧回路が切断される（Ｃ）。このため、電池パックから電池パックカバーを外す際にボルト８０を抜き取ることによりインターロックが確実に作動する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電池システムに関し、特に電池から負荷への電力供給を遮断する技術に関する。

例えば、高電圧バッテリを搭載した電気自動車において、バッテリ充電時、点検時、整備作業時の安全確保のため、高電圧バッテリとインバータなどの負荷を電気的に切り離すインターロック機能（遮断機能）が知られている。

また、車両に搭載されるバッテリ以外にも、安全確保の目的などから、バッテリ（電池）と負荷回路との間を電気的に遮断する技術が知られている（特許文献１から３参照）。例えば、特許文献１には、電池を覆うハウジングを開いたときに電池と回路部との接続が遮断される技術が開示されている。

特開平５−３２６０５６号公報 特開２０００−１７４４５０号公報 特開２００３−３１７６８８号公報

一般に、高電圧バッテリを搭載した電気自動車では、例えば、高電圧バッテリを保護する目的などから、高電圧バッテリがバッテリカバーで覆われている。バッテリカバーは、例えばボルトなどを介して高電圧バッテリと締結されている。このため、高電圧バッテリを点検する場合などにおいては、締結のためのボルトが緩められてバッテリカバーが高電圧バッテリから取り外される。

本発明においては、より確実に電池とその負荷との電気的遮断を実現するために、電池とそのカバーとの締結部に着目した。

本発明は、このような背景において成されたものであり、その目的は、電池とその負荷との間の電気的遮断を実現する締結部の構成を提供することにある。ちなみに、特許文献１から３に記載の技術は、電池とそのカバーの締結部に着目したものではない。

上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である電池システムは、負荷に対して電力を供給する電池パックと、電池パックを覆う電池パックカバーと、電池パックと電池パックカバーとを締結する締結部に設けられて電池パックから負荷への電力の供給を遮断するスイッチと、を有し、前記スイッチは、前記締結部による電池パックと電池パックカバーとの結合が緩められることに伴って電池パックから負荷への電力の供給を遮断する、 ことを特徴とする。

望ましい態様において、前記スイッチは、電池パックと負荷との間に設けられたリレーを切断した後に電池パック内部の高電圧回路を電気的に切断することにより、電池パックから負荷への電力の供給を遮断することを特徴とする。さらに望ましい態様において、前記スイッチは、電池パックと電池パックカバーとを結合するボルトが抜き取られることに伴って、段階的に前記リレーの切断と前記高電圧回路の切断を行うことを特徴とする。

望ましい態様において、前記スイッチは、前記リレーを制御するための低電圧線間を電気的に接続する第一導電部と、前記高電圧回路内の高電圧線間を電気的に接続する第二導電部と、を備え、前記ボルトが抜き取られることに伴って、第一導電部が低電圧線間から引き離されてリレーが切断され、第二導電部が高電圧線間から引き離されて高電圧回路が切断されることを特徴とする。

本発明により、確実に電池とその負荷との電気的遮断が実現される。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明に係る電池システムの好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成を示す模式図である。図１に示す電池システムは、電池パック１０、電池パックカバー２０およびベース板３０を備えている。

電池パック１０は、図示しない負荷に対して電力を供給する。例えば、電池パック１０は、車両に搭載されて車両を駆動するモータ用のインバータなどに電力を供給する。インバータなどに電力を供給する場合、電池パック１０は、例えば、数百ボルトもの高電圧を出力する。この場合、電池パック１０は、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池、あるいは、燃料電池が好適である。

電池パック１０は、ベース板３０上に固定されている。さらに、電池パック１０は、電池パックカバー２０によって覆われている。

電池パックカバー２０は、電池パック１０の上面と側面を覆うカバーである。図１に示すように、電池パックカバー２０とベース板３０によって電池パック１０の全面が覆われることが望ましい。但し、電池パックカバー２０の上面と側面のうちの一部が取り除かれた形態でもよい。電池パックカバー２０は、電池パック１０を覆った状態でベース板３０に固定される。さらに電池パックカバー２０は、電池パック１０と図示しないボルトによって締結される。

図１において、電池パックカバー２０を電池パック１０に被せた状態で、電池パック１０の締結孔１２と電池パックカバー２０の締結孔２２が一軸上に揃えられる。そして、図示しないボルトが締結孔２２と締結孔１２へ挿入されて、電池パックカバー２０と電池パック１０を締結する。なお、図１においては、一組の締結孔（一つの締結孔２２と一つの締結孔１２）のみを図示しているが、締結孔の組が複数組設けられて、複数のボルトによって電池パックカバー２０と電池パック１０が締結されてもよい。

本実施形態においては、締結孔２２と締結孔１２の組を含む締結部にインターロック機構が設けられる。なお、締結孔の組が複数組設けられて複数の締結部が存在する場合には、そのうちの少なくとも一つの締結部にインターロック機構が設けられる。以下、本実施形態におけるインターロック機構について説明する。

図２は、本実施形態の締結部に設けられるインターロック機構を説明するための図である。図２（Ａ）から（Ｃ）の各図は、電池パック１０と電池パックカバー２０の締結部の断面を示しており、各図の上側が電池パック１０の内部側に対応し、各図の下側が電池パックカバー２０の外側に対応している。

前述のように、締結孔２２と締結孔１２へ挿入されるボルト８０によって、電池パックカバー２０と電池パック１０が締結される。本実施形態では、ボルト８０の軸方向の動作に伴ってスイッチ５０が移動することによりインターロック機能が実現される。

スイッチ５０は、第一導電部５４と絶縁体５８によって構成される皿状部位と、第二導電部５２と絶縁体５６によって構成される棒状部位を備えている。例えば、スイッチ５０全体は画鋲状に形成される。絶縁体５８は、第一導電部５４の下面（ボルト８０側）と側面を覆っている。また、絶縁体５６によって、第一導電部５４と第二導電部５２が電気的に分離されている。

第一導電部５４は、二つの低電圧線７０の間を電気的に接続あるいは分離する。低電圧線７０は、電池パック１０と電池パック１０から電力を供給される負荷との間に設けられるリレーを制御するための信号線である。つまり、第一導電部５４によって二つの低電圧線７０が電気的に接続されている場合には、ＥＣＵによってその接続状態が確認され、ＥＣＵがリレーを制御して電池パック１０と負荷との間を電気的に接続する。一方、第一導電部５４が二つの低電圧線７０から引き離されて低電圧線７０の間が電気的に切断された場合には、ＥＣＵによってその切断状態が確認され、ＥＣＵがリレーを制御して電池パック１０と負荷との間を電気的に切断する。

このように、第一導電部５４によって二つの低電圧線７０の間が電気的に接続されると電池パック１０と負荷とが互いに電気的に接続され、第一導電部５４によって二つの低電圧線７０の間が電気的に切断されると電池パック１０と負荷とが互いに電気的に切断される。なお、ＥＣＵを介さずに、二つの低電圧線７０の接続によってリレーが駆動して電池パック１０と負荷との間を電気的に接続する構成でもよい。また、ＥＣＵを介さずに、二つの低電圧線７０の切断によってリレーが切断されて電池パック１０と負荷との間を電気的に切断する構成でもよい。

第二導電部５２は、二つの高電圧線６０の間を電気的に接続あるいは分離する。高電圧線６０は、電池パック１０の内部に設けられる高電圧回路の一部である。第二導電部５２によって二つの高電圧線６０が電気的に接続されている場合には、電池パック１０内部の高電圧回路が接続状態となり、電池パック１０から電力が出力される状態となる。ちなみに、この状態で先に説明したリレーが接続状態となることにより、電池パック１０から負荷へ電力が供給されることになる。一方、第二導電部５２が二つの高電圧線６０から引き離されて高電圧線６０の間が電気的に切断された場合には、電池パック１０内部の高電圧回路が切断状態となり、電池パック１０から電力が出力されない状態となる。

このように、スイッチ５０に設けられた第一導電部５４と第二導電部５２によって、リレーの接続や切断、電池パック１０内の高電圧回路の接続や切断が実現される。

スイッチ５０と電池パック１０（電池パック１０の筐体表面）との間には二つのバネ９０が設けられている。これら二つのバネ９０の引っ張り力によって、スイッチ５０は、図の下方（電池パック１０の筐体表面側）に引き寄せられる。一方、スイッチ５０は、ボルト８０によって図の上方に押し上げられる。こうして、本実施形態では、ボルト８０の軸方向の動作に追従してスイッチ５０が移動し、そして、スイッチ５０に設けられた第一導電部５４と第二導電部５２によって、リレーや電池パック１０内の高電圧回路の接続状態が制御される。

図２（Ａ）は、ボルト８０によって電池パックカバー２０と電池パック１０が締結された状態を示している。図２（Ａ）に示す締結状態では、ボルト８０が完全に挿入されており、その結果、スイッチ５０の第二導電部５２が二つの高電圧線６０の間を電気的に接続し、且つ、第一導電部５４が二つの低電圧線７０の間を電気的に接続している。したがって、電池パック１０が電力を出力する状態であり、また、電池パック１０と負荷との間のリレーが接続されるため、電池パック１０から負荷へ電力が供給される。

電池パック１０から電池パックカバー２０を外す際にはボルト８０が取り外される。図２（Ａ）の締結状態からボルト８０を取り外すまでの状態が、図２（Ｂ），（Ｃ）に示されている。

図２（Ｂ）は、ボルト８０が緩められた状態を示している。締結状態から、ボルト８０が図の下方に移動し、バネ９０の引っ張り力によってスイッチ５０も下方に移動している。その結果、スイッチ５０の第二導電部５２が二つの高電圧線６０の間を電気的に接続しているものの、第一導電部５４が二つの低電圧線７０から引き離されて二つの低電圧線７０が電気的に分離されている。したがって、電池パック１０は電力を出力する状態にあるものの、電池パック１０と負荷との間のリレーが切断されるため負荷への電力供給が遮断される。

図２（Ｃ）は、ボルト８０がさらに緩められて抜き取られた状態を示している。ボルト８０が取り除かれたため、バネ９０の引っ張り力によってスイッチ５０がさらに下方に移動している。その結果、スイッチ５０の第二導電部５２が二つの高電圧線６０から引き離されて二つの高電圧線６０が電気的に分離され、且つ、二つの低電圧線７０も電気的に分離されている。したがって、電池パック１０内部の高電圧回路が切断されて電池パック１０から電力が出力されない状態となり、さらに、電池パック１０と負荷との間のリレーが切断されるため電池パック１０と負荷との間も電気的に切断される。

このように、本実施形態では、電池パック１０から電池パックカバー２０を外す際にボルト８０を抜き取ることによりインターロックが作動する。もちろん、ボルト８０が締結された状態では電池パックカバー２０を外すことができない。つまり、本実施形態の電池システムでは、電池パックカバー２０を外す際に必ずインターロックが作動することになり、より確実で安全なインターロック機能が実現される。

また、本実施形態では、電池パック１０と負荷との間のリレーが切断されてから、電池パック１０内部の高電圧回路が切断されている。つまり、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）の順にインターロックが作動する。電池パック１０と負荷との間が電気的に接続された状態でいきなり高電圧線６０の切断を行うとスパークが発生する恐れがある。これに対し、本実施形態では、電池パック１０と負荷との間のリレーが切断されてから電池パック１０内部の高電圧回路が切断されるため、高電圧線６０の切断によって発生するスパークを抑えることができる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。

本発明に係る電池システムの全体構成を示す模式図である。 本発明に係るインターロック機構を説明するための図である。

符号の説明

１０ 電池パック、２０ 電池パックカバー、５０ スイッチ、５２ 第二導電部、５４ 第一導電部。

Claims (4)

1. 負荷に対して電力を供給する電池パックと、
   電池パックを覆う電池パックカバーと、
   電池パックと電池パックカバーとを締結する締結部に設けられて電池パックから負荷への電力の供給を遮断するスイッチと、
   を有し、
   前記スイッチは、前記締結部による電池パックと電池パックカバーとの結合が緩められることに伴って電池パックから負荷への電力の供給を遮断する、
   ことを特徴とする電池システム。
2. 請求項１に記載の電池システムにおいて、
   前記スイッチは、電池パックと負荷との間に設けられたリレーを切断した後に電池パック内部の高電圧回路を電気的に切断することにより、電池パックから負荷への電力の供給を遮断する、
   ことを特徴とする電池システム。
3. 請求項２に記載の電池システムにおいて、
   前記スイッチは、電池パックと電池パックカバーとを結合するボルトが抜き取られることに伴って、段階的に前記リレーの切断と前記高電圧回路の切断を行う、
   ことを特徴とする電池システム。
4. 請求項３に記載の電池システムにおいて、
   前記スイッチは、前記リレーを制御するための低電圧線間を電気的に接続する第一導電部と、前記高電圧回路内の高電圧線間を電気的に接続する第二導電部と、を備え、
   前記ボルトが抜き取られることに伴って、第一導電部が低電圧線間から引き離されてリレーが切断され、第二導電部が高電圧線間から引き離されて高電圧回路が切断される、
   ことを特徴とする電池システム。

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