JP2008080878A

JP2008080878A - 車両用のバッテリ装置

Info

Publication number: JP2008080878A
Application number: JP2006260763A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kusakabe; 雅幸日下部
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-09-26
Filing date: 2006-09-26
Publication date: 2008-04-10

Abstract

【課題】電動機の出力により走行する車両に搭載され、この電動機に電力を供給する車両用のバッテリ装置において、このバッテリ装置の点検又は整備の作業を行なう際の安全性をより高めることができるようにする。
【解決手段】バッテリ装置３０は、ケース５０に収容されたバッテリ３２を有している。このバッテリ３２は、直列に接続される複数のバッテリセル３４と、直列接続されたバッテリセル３４の端のセル３４に接続される接続端子３８を含むバッテリ電気回路５６を有する。ケース５０のケース蓋５４には、バッテリ電気回路５６を遮断する遮断器４２が一体に設けられている。ケース蓋５４を取り外したとき、遮断器４２はバッテリ電気回路５６を遮断する。これにより、作業中の安全性をより高めることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用のバッテリ装置、特にこの装置内部の電気回路を遮断する遮断機構に関する。

電動機の出力により走行するハイブリッド自動車や電気自動車などは、電動機に電力を供給する電源装置として、バッテリ装置を搭載している。

バッテリ装置の点検又は整備作業は、通常、バッテリを収容するケースを開放して行なわれるため、電気事故に対する安全対策が施されている。この安全対策として、従来のバッテリ装置にはバッテリを含む電気回路を遮断する遮断器が設けられる例がある。作業前に作業員が遮断器を操作して、電気回路を遮断することにより、作業中の安全が確保される。さらに、安全対策として、遮断器をバッテリ装置から取り外すことができる構造が知られている。取り外すことにより、作業中に作業員が電気回路を既に遮断した遮断器に誤って触れて、電気回路を接続してしまうという事故を防ぐことができる。

下記特許文献１には、バッテリ装置の接続端子を保護する保護カバーに、電気回路の一部を構成する導体部が設けられており、この保護カバーを取り外すと同時に導体部が電気回路から離れ、電気回路を遮断する構造を有するバッテリ装置が開示されている。

特開平４−３２４２４４号公報

前述のように従来のバッテリ装置は、この装置から取り外すことができる遮断器を有している。電気回路を遮断して遮断器をバッテリ装置から取り外しておけば、遮断器の誤操作による電気回路の接続を防止することができ、作業中の安全が確保される。しかし、作業中に、作業員が作業手順の誤り等により取り外された遮断器を再度バッテリ装置に取り付けた場合、遮断器の誤操作による電気回路の接続を防止することが困難になってしまう。

本発明の目的は、点検又は整備の作業を行なう際の安全性をより高めることができる車両用のバッテリ装置を提供することにある。

本発明は、電動機の出力により走行する車両に搭載され、前記電動機に電力を供給する車両用のバッテリ装置であって、バッテリと、前記バッテリを収容するケースとを有し、前記バッテリは、直列に接続される複数のバッテリセルと、直列接続されたバッテリセルの端のバッテリセルに接続される接続端子とを含む電気回路を有し、前記ケースは、ケース本体とケース本体に対し着脱可能な蓋を含み、前記蓋には、前記電気回路を遮断する遮断器が一体に設けられ、前記蓋を取り外したとき、前記遮断器は前記電気回路を遮断することを特徴とする。

また、前記遮断器は、バッテリセル間を接続する配線、または前記端のバッテリセルと前記接続端子の間を接続する配線の一部を有し、前記配線の一部が前記配線から分離することにより、前記遮断器は前記電気回路を遮断することができる。

本発明の車両用のバッテリ装置によれば、点検又は整備の作業を行なう際の安全性をより高めることができる。

以下、本発明に係る車両用のバッテリ装置の実施形態について、図面に従って説明する。なお、本発明に係る実施形態では、電動機の出力により走行する車両の一例としてハイブリッド車両を挙げ、これに搭載されるバッテリ装置について説明する。

図１は、本実施形態に係るハイブリッド車両１０の概略構成を示す図である。ハイブリッド車両１０は、原動機として内燃機関１２と第一モータジェネレータ１４（以下、第一ＭＧ１４と記す）及び第二モータジェネレータ１６（以下、第二ＭＧ１６と記す）を搭載し、これらの原動機１２，１４，１６の出力を駆動輪２４に伝達して走行する車両である。また、原動機としての第一及び第二ＭＧ１４，１６は、発電機として機能することも可能である。

また、ハイブリッド車両１０は、内燃機関１２と第一及び第二ＭＧ１４，１６の動力を分配、統合する動力分配統合装置１８を搭載している。原動機１２，１４，１６は動力分配統合装置１８に接続され、動力分配統合装置１８は動力伝達装置２０、終減速装置２２を介して駆動輪２４に接続されている。動力伝達装置２０は、動力分配統合装置１８からの出力を、その速度を変えて終減速装置２２に伝達する。終減速装置２２は、動力伝達装置２０から伝達された動力を左右の駆動輪２４に分配して伝達する。終減速装置２２は、左右の駆動輪２４の回転差を吸収する差動機構を含む。このように、内燃機関１２と第一及び第二ＭＧ１４，１６の動力が動力分配統合装置１８により統合され、統合された動力が、動力伝達装置２０、終減速装置２２を介して駆動輪２４に伝達される。

また、ハイブリッド車両１０は、走行状態に応じて各原動機１２，１４，１６の出力を制御する電子制御装置２８（以下、ＥＣＵ２８と記す）を有している。このＥＣＵ２８が各原動機１２，１４，１６の出力を制御することにより、各種モードによる走行を行うことができる。このモードは、例えば、内燃機関１２または第二ＭＧ１６のどちらか一方で走行するモード、内燃機関１２と第二ＭＧ１６を協調して走行するモード、また内燃機関１２の出力の一部により第一ＭＧ１４で発電を行うモードなどである。さらに、減速時において、駆動輪２４から入力されるハイブリッド車両１０の運動エネルギにより第二ＭＧ１６で回生発電を行うことを許容するモードも含まれる。

また、ハイブリッド車両１０は、第一及び第二ＭＧ１４，１６に電力を供給するため、電力を蓄えるバッテリ装置３０と、電力を変換するインバータ装置２６を搭載している。第一及び第二ＭＧ１４，１６は、インバータ装置２６を介して、バッテリ装置３０に接続されている。

インバータ装置２６は、第一及び第二ＭＧ１４，１６にそれぞれ対応して設けられている。インバータ装置２６は、６個の半導体スイッチング素子を含む三相ブリッジ回路（図示せず）を有している。この半導体スイッチング素子が動作（オン／オフ）することにより、インバータ装置２６は、バッテリ装置３０に蓄えられた電力を直流から三相交流に変換し、第一及び第二ＭＧ１４，１６にそれぞれ供給する。一方、第一及び第二ＭＧ１４，１６により発電された電力をそれぞれ三相交流から直流に変換し、バッテリ装置３０に供給する。

半導体スイッチング素子の動作（オン／オフ）は、ＥＣＵ２８により制御される。ＥＣＵ２８は、乗員のアクセル、ブレーキペダルの操作量及び車速等の各種センサ信号（図示せず）に基づき第一及び第二ＭＧ１４，１６の出力すべき要求トルクを算出する。そして、ＥＣＵ２８は、算出された要求トルクと、第一及び第二ＭＧ１４，１６の回転角及び第一及び第二ＭＧ１４，１６に供給される電流値に基づいて、半導体スイッチング素子の動作を制御する制御信号をインバータ装置２６に出力する。この制御信号に応じて、半導体スイッチング素子が動作し、第一及び第二ＭＧ１４，１６に要求される出力に見合う三相交流電力が出力される。このように、ＥＣＵ２８は、インバータ装置２６を介して第一及び第二ＭＧ１４，１６の出力を制御している。

次にハイブリッド車両１０に搭載されたバッテリ装置３０の実施形態について、図に従って説明する。図２は、本実施形態に係るバッテリ装置３０概略構成を示す図である。

バッテリ装置３０は、バッテリ３２とこれを収容するケース５０を含む。バッテリ３２は、充放電可能な二次電池、例えばニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池等である。バッテリ３２は、複数のバッテリセル３４を直列に接続して構成されるバッテリモジュール３６を複数有し、これらのバッテリモジュール３６をさらに直列接続している。すなわち、バッテリ３２は、直列接続されたバッテリモジュール３６に含まれるバッテリセル３４をすべて直列接続している。バッテリセル３４をすべて直列接続することにより、バッテリ３２は、第一及び第二ＭＧ１４，１６を駆動するのに必要な高電圧を確保している。また、バッテリ３０は、すべて直列接続されたバッテリセル３４の端のバッテリセル３４に接続される接続端子３８を有している。この接続端子３８には、バッテリ装置３０とインバータ装置２６を結ぶ電力ケーブル５８が接続されている。そして、バッテリ３２には、複数のバッテリセル３４と接続端子３８及びこれらを直列に接続する配線４０からなるバッテリ電気回路５６が構成されている。

ケース５０は、バッテリ３２を囲い、保護する空間を形成している。ハイブリッド車両１０は、バッテリ装置３０が搭載されるスペース（図示せず）を有しており、例えばこのスペースの床にバッテリ３２が設置され、バッテリ３２を覆うようにしてケース蓋５４が設けられている。バッテリ３２が設置された床と、ケース蓋５４によりバッテリ３２を囲い、保護する空間を形成するケース５０が構成される。バッテリ３２が設置された床は、ケース本体５２とみなすことができる。ケース蓋５４をケース本体５２から取り外すことにより、バッテリ装置３０の点検及び整備の作業を行うことができる。このケース蓋５４には、バッテリ電気回路５６を遮断する遮断器４２がケース蓋５４と一体に設けられている。

遮断器４２は、作業員の操作により電気回路を遮断する遮断器であり、例えば回転機構またはレバー機構を含む操作部を備える装置である。本実施形態では、一例として回転機構を備えた場合について説明する。

遮断器４２は、電気伝導性が良好な板状の導体片４４を有している。この導体片４４は、隣接するバッテリモジュール３６の間に設けられている。隣接するバッテリモジュール３６の一方がモジュール３６ａであり、他方がモジュール３６ｂである。導体片４４は、モジュール３６ａの端に位置するバッテリセル３４ａに接続された配線４０ａと、モジュール３６ｂの端に位置するバッテリセル３４ｂに接続された配線４０ｂを橋渡しするよう設けられている。導体片４４が配線４０の一部を構成するように配線４０ａ，４０ｂの橋渡しをすることにより、バッテリセル３４ａとバッテリセル３４ｂは、配線４０ａ、導体片４４及び配線４０ｂを介して直列接続される。

また、遮断器４２は、導体片４４を支持する軸４８と、軸４８を介して導体片４４を操作する操作部４６を有している。軸４８は、一端が導体片４４に接続され、他端がケース蓋５４を貫通し操作部４６に接続された絶縁性の棒状の軸である。そして、軸４８は、ケース蓋５４に、この軸４８の軸心まわりに回動可能に支持されている。操作部４６を回動させると、導体片４４が回動する。例えば導体片４４が時計回りに９０度回動することにより、導体片４４が橋渡しをしている配線４０ａ及び配線４０ｂから離れ、バッテリセル３４ａ，３４ｂ間においてバッテリ電気回路５６が遮断される。さらに、ケース蓋５４をケース本体５２から取り外すことにより、導体片４４がバッテリ３２から取り外される。

例えば、遮断器４２がバッテリ３２に取り付けられている状態においてバッテリ装置３０を点検又は整備の作業を行なう場合、作業員が作業前にバッテリ電気回路５６を遮断した遮断器４２に誤って触れてしまい、バッテリ電気回路５６を接続してしまうという事故が発生する可能性がある。本実施形態では、遮断器４２がケース蓋５４と一体に設けられ、作業を行う際にケース蓋５４をケース本体５２から取り外すとともに、導体片４４がバッテリ３２から取り外される。取り外されることにより、作業中、遮断されたバッテリ電気回路５６を接続する手段、すなわち導体片４４が欠如するため、遮断器４２はバッテリ電気回路５６を確実に遮断することができる。

次に、バッテリ装置３０の点検及び整備の作業を行なう際の安全対策に関する動作について図２及び図３を用いて説明する。図３は、本実施形態に係るバッテリ装置３０のケース蓋５４を取り外したときの概略構成を示す図である。

まず、バッテリ装置３０の点検又は整備の作業を行なう前に、作業員が遮断器４２の軸４８を中心に回転するよう操作部４６を操作する。作業員による操作部４６の操作に同期して回動する導体片４４がバッテリセル３４ａ，３４ｂ間の配線４０ａ，４０ｂから分離され、バッテリ電気回路５６が遮断される。

次に、作業員は、バッテリ装置３０の点検又は整備の作業を行なうために、ケース蓋５４をケース本体５２から取り外す。このとき、遮断器４２はケース蓋５４と一体に設けられているため、遮断器４２の導体片４４もバッテリ３２から取り外される。バッテリ電気回路５６の配線４０の一部を構成する導体片１４がバッテリ３２から取り外されることにより、遮断器４２の誤操作によるバッテリ電気回路５６の接続を防止するため、バッテリ電気回路５６が確実に遮断される。

作業終了後は、上述の手順を逆に行う。作業員は、ケース蓋５４をケース本体５２に取り付け、遮断器４２の操作部４６によりバッテリ電気回路５６を接続するよう操作する。作業員による操作部４６の操作に同期して回動する導体片４４がバッテリセル３４間の配線４０に接続され、バッテリ電気回路５６が接続される。これにより、正常な機能に復帰したバッテリ装置３０は、第一及び第二ＭＧ１４，１６に電力を供給することができる。

このバッテリ装置３０によれば、遮断器４２がケース蓋５４に一体に設けられているので、ケース蓋５４を取り外して作業している間は、バッテリ電気回路５６が接続されることはない。よって、バッテリ装置３０は、電気事故に対する安全性をより高くすることができる。

上記実施形態では、遮断器４２の導体片４４がバッテリセル３４間の配線４０の一部を構成するよう設けられている場合について説明したが、この構成に限定されるものではない。バッテリ電気回路５６が遮断されるのであれば、遮断器４２の導体片４４が、直列接続された端のバッテリセル３４と接続端子３８の間の配線４０の一部を構成するよう設けられてもよい。

上記実施形態では、バッテリ装置３０の点検又は整備の作業を行う際の安全対策として、遮断器４２の操作を行ってから、ケース蓋５４をケース本体５２から取り外す手順について説明したが、この構成に限定されるものではない。この手順を間違って行わないように、遮断器４２によりバッテリ電気回路５６を遮断する操作を行わなければ、ケース蓋５４がケース本体５２から取り外せないインターロック機構がバッテリ装置３０に設けられてもよい。

本実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成を示す図である。本実施形態に係るバッテリ装置の概略構成を示す図である。本実施形態に係るバッテリ装置のケース蓋を取り外したときの概略構成を示す図である。

符号の説明

１０ハイブリッド車両、１２内燃機関、１４第一ＭＧ、１６第二ＭＧ、１８動力分配統合装置、２０動力伝達装置、２２終減速装置、２４駆動輪、２６インバータ装置、２８ＥＣＵ、３０バッテリ装置、３２バッテリ、３４バッテリセル、３６バッテリモジュール、３８接続端子、４０配線、４２遮断器、４４導体片、４６操作部、４８軸、５０ケース、５２ケース本体、５４ケース蓋、５６バッテリ電気回路、５８電力ケーブル。

Claims

電動機の出力により走行する車両に搭載され、前記電動機に電力を供給する車両用のバッテリ装置であって、
バッテリと、
前記バッテリを収容するケースと、
を有し、
前記バッテリは、直列に接続される複数のバッテリセルと、直列接続されたバッテリセルの端のバッテリセルに接続される接続端子と、を含む電気回路を有し、
前記ケースは、ケース本体とケース本体に対し着脱可能な蓋を含み、
前記蓋には、前記電気回路を遮断する遮断器が一体に設けられ、
前記蓋を取り外したとき、前記遮断器は前記電気回路を遮断する、
ことを特徴とする車両用のバッテリ装置。
請求項１記載の車両用のバッテリ装置であって、
前記遮断器は、バッテリセル間を接続する配線、または前記端のバッテリセルと前記接続端子の間を接続する配線の一部を有し、
前記配線の一部が前記配線から分離することにより、前記遮断器は前記電気回路を遮断する、
ことを特徴とする車両用のバッテリ装置。