JP2008270122A - 車両用の電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電池の漏液が温度センサに接触して高電圧側が低電圧側に接続されて安全性が低下するのを阻止する。
【解決手段】車両用の電源装置は、上下多段に配設されて、車両を走行させる複数の電池１と、各々の電池１を定位置に配置する電池ホルダー２と、電池１の表面に熱結合されて電池１の温度を検出する温度センサ３とを備える。車両用の電源装置は、温度センサ３で検出される電池温度で電池１の電流をコントロールする。電池ホルダー２は、温度センサ３の上方に漏電防止カバー４を設けており、この漏電防止カバー４でもって、上段の電池１から漏れる電解液を温度センサ３の外部に流している。
【選択図】図２

Description

本発明は、多数の電池を内蔵する車両用の電源装置に関し、とくに電池温度を検出する温度センサを備える電源装置に関する。

車両用の電源装置は、多数の電池を直列に接続して、出力電圧を、たとえば１００Ｖ以上と極めて高くしている。車両を走行させるモータに供給する電力を大きくするためである。車両用の電源装置は、充放電する電流も大きく、しかも多数の電池を備えることから、電池から電解液が漏液することがある。電池の漏液による弊害を防止する電源装置は開発されている。（特許文献１及び２参照）

特許文献１は、電池から漏れ出した液体をケースの外部に流して、ケース内の回路基板等に到達するのを防止する。このことを実現するために、ケース内の電池収納部に、漏液した電解液をケース外に流すシートを設けている。ケースは、シートで流す電解液を外部に排出する孔を設けている。この構造は、電池から漏液した電解液をケースの外部に流して、電解液が回路基板に接触するのを防止する。この構造は、電池の漏液をケースの外部に排出できるが、電池の漏液が他の電池の表面に流れるのを阻止できない。このため、各々の電池の表面にサーミスターなどの温度センサを設け、このサーミスターに漏液が流れない構造は実現できない。

さらに、特許文献２の電源装置は、漏液による弊害を防止する構造を備える。この電源装置は、電池の漏液が上下に配設している電池モジュールのショートを防止するために、多段に配設している電池端部の電極端子の下方に、漏液した電解液を受け止める受液槽を設けている。受液槽は、上段の電池の端部から漏液する電解液を貯溜し、又は排出して、電解液による上下の電池の電極端子のショートを防止する。

この電源装置は、漏液による上下の電池のショートを防止できる。しかしながら、この電源装置も、電池の表面に固定しているサーミスターなどに上段の電池の漏液が接触するのを阻止できない。複数の素電池を直線状に連結している電池モジュールは、表面を熱収縮チューブで被覆している。この電池モジュールは、中間の電池の漏液を、熱収縮チューブと電池との間に通過させて端部から排出する。ただ、電池が過熱されて熱収縮チューブが破損し、あるいは熱収縮チューブで被覆しない電池モジュールは、電池の中間から漏液する。特許文献２の電源装置は、ショートを防止する電極端子の下方に受液槽を設けるので、電池の途中からの漏液が下段の電池表面のサーミスターに流れるのを阻止できない。

車両用の電源装置は、漏れた電解液がサーミスターなどに接触すると安全性が低下する独特の弊害がある。それは、サーミスターを接続している電池状態検出回路を駆動する低電圧側の電源と、多数の電池を直列に接続してモータに電力を供給する高電圧側の電源とを備えると共に、低電圧側と高電圧側とを電気的に接続しない状態としているからである。電池状態検出回路は、高電圧側の電池から絶縁して電装用バッテリ等の低電圧側の電源で駆動される。低電圧側と高電圧側のアースラインは互いに接続されず、低電圧側を高電圧側から浮かせている。感電などの事故を防止して安全性を高くするためである。低電圧側の電源で駆動される電池状態検出回路は、電池の温度を検出して電池の状態を検出するためにサーミスターなどの温度センサを接続している。高温に過熱された電池を大電流で充放電すると、電池が著しく劣化し、また安全性も低下する。また、極めて低温の電池は、実質的な容量が小さくなることから、充放電を制御して電池を保護する必要がある。このことを実現するために、車両用の電源装置は、サーミスターを電池状態検出回路に接続している。サーミスターは、電池の表面に接触されて熱結合状態に配置される。とくに、サーミスターは、電池温度が最も高くなる部分に配設されることから、電池の端部よりも中間に位置している。このサーミスターは、低電圧側の電源で駆動される電池状態検出回路に接続されるので、高電圧側にある電池の漏液がサーミスターに接触すると、漏れた電解液を介して高電圧側が低電圧側に接続されて、十分な安全性を保証できなくなる。
特開２００２−２６０６０６号公報 特開２００６−３３１９５７号公報

本発明は、車両用の電源装置に独特とする以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、電池の漏液が温度センサに接触して高電圧側が低電圧側に接続されて安全性が低下するのを阻止できる車両用の電源装置を提供することにある。

本発明の車両用の電源装置は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
車両用の電源装置は、上下多段に配設されて、車両を走行させる複数の電池１と、各々の電池１を定位置に配置する電池ホルダー２と、電池１の表面に熱結合されて電池１の温度を検出する温度センサ３とを備える。車両用の電源装置は、温度センサ３で検出される電池温度で電池１の電流をコントロールする。電池ホルダー２は、温度センサ３の上方に漏電防止カバー４を設けており、この漏電防止カバー４でもって、上段の電池１から漏れる電解液を温度センサ３の外部に流している。

本発明の請求項２の車両用の電源装置は、電池１の表面に冷却空気を送風する送風ダクト６を設けており、この送風ダクト６に漏電防止カバー４を配設している。

本発明の請求項３の車両用の電源装置は、電池ホルダー２がプラスチック製で、漏電防止カバー４を電池ホルダー２に一体的に成形している。

本発明の請求項４の車両用の電源装置は、電池ホルダー２が、温度センサ３の上面をカバーする漏電防止カバー４を備えると共に、温度センサ３の外周をもカバーする外周カバー５を有しており、漏電防止カバー４と外周カバー５で温度センサ３をカバーしている。

本発明の車両用の電源装置は、電池の漏液が温度センサに接触して高電圧側を低電圧側に接続して安全性が低下するのを有効に阻止できる。それは、本発明の電源装置が、電池を定位置に配置する電池ホルダーに漏電防止カバーを設けて、この漏電防止カバーを温度センサの上方に配置して、上段の電池から漏れる電解液を温度センサの外部に流すようにしているからである。とくに、本発明の電源装置は、電池ホルダーで電池を定位置に配置しながら、これに漏電防止カバーを設けているので、電池と漏電防止カバーを相対位置がずれないように配置できる。このため、漏電防止カバーが、電池から漏れた電解液を確実に温度センサの外部に流して、漏電による電池と温度センサとの接触、いいかえると高電圧側と低電圧側との接触を確実に阻止できる特徴がある。

さらに、本発明の請求項２の電源装置は、請求項１の構成に加えて、電池の表面に冷却空気を送風する送風ダクトを設けて、この送風ダクトに漏電防止カバーを配設しているので、送風ダクトに送風する空気でもって、漏れた電解液を吹き飛ばし、漏液が温度センサに接触するのをより確実に阻止できる特徴がある。とくに、この構造は、漏液を除去するために電池を冷却する空気を利用することから、漏液を温度センサの外部に移動させるために専用の部材や機構を設ける必要がなく、簡単な構造で漏液による高電圧側と低電圧側の接触を確実に阻止して安全性を向上できる。

また、本発明の請求項３の電源装置は、請求項１の構成に加えて、電池ホルダーをプラスチック製として、この漏電防止カバーを成形する工程で、電池ホルダーに漏電防止カバーを一体的に成形して設けている。この構造は、漏電防止カバーを正確な位置に設けて、電池の漏液による高電圧側と低電圧側の接続を確実に阻止できる。また、電池ホルダーを簡単かつ安価に多量生産しながら装置の安全性を向上できる特徴がある。

さらにまた、本発明の請求項４の電源装置は、請求項１の構成に加えて、電池ホルダーが、温度センサの上面をカバーする漏電防止カバーを備えると共に、温度センサの外周をもカバーする外周カバーを有し、漏電防止カバーと外周カバーで温度センサをカバーする。この構造は、電池の漏液が温度センサに接触するのをさらに確実に阻止できる特徴がある。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための車両用の電源装置を例示するものであって、本発明は電源装置を以下のものに特定しない。

さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

図１は、車両用の電源装置のブロック図である。この電源装置は、多数の電池１を直列に接続している高電圧側と、この高電圧側から絶縁している低電圧側の電源１０で駆動される電池状態検出回路１１とを備える。

高電圧側は、中間接続点８のプラス側とマイナス側に、複数の電池１を直列に接続している。電池１の中間接続点８は、サービスプラグ９を接続している。サービスプラグ９は、組み立て時や保守するときにオフ状態として出力を遮断する。中間接続点８は高電圧側のアースラインとなるが、このアースラインは、低電圧側のアースラインには接続されず、低電圧側からフローティング状態となる。

低電圧側の電源１０で駆動される電池状態検出回路１１は、電池１の温度を検出する温度検出回路１２と、この温度検出回路１２からの温度信号を処理して、車両側ＥＣＵ（図示せず）に電池１の状態を出力するバッテリＥＣＵ１３とを備える。車両側のＥＣＵは、バッテリＥＣＵ１３から電装される電池温度をひとつのパラメータとして、電池１を充放電する電流を制御する。温度検出回路１２には、電池１の表面に熱結合状態に固定している温度センサ３を接続している。温度センサ３は、低電圧側に接続されながら、高電圧側にある電池１の近傍に配置される。このため、この温度センサ３に電池１の漏液が接触して高電圧側に接続されると、電解液を介して高電圧側が低電圧側に接続されて、感電の危険性により安全性が確保されなくなる。

図２は、電源装置の断面図を示す。この電源装置は、上下多段に配設されて、車両を走行させる複数の電池１と、各々の電池１を定位置に配置する電池ホルダー２と、電池１の表面に熱結合されて電池１の温度を検出する温度センサ３とを備える。この電源装置は、温度センサ３で検出する電池温度で電池１の電流をコントロールする。この電源装置は、図１のブロック図に示すように、電池１の温度を温度センサ３を接続している温度検出回路１２で検出し、温度検出回路１２の信号をバッテリＥＣＵ１３から車両のＥＣＵに伝送し、車両のＥＣＵにおいて、電池１の温度をひとつのパラメータとして、電池１に流す電流、たとえば電池温度が最高温度よりも高く、あるいは最低温度よりも低い状態では、電池１を充放電する最大電流を制限するように制御する。

電池ホルダー２の分解斜視図を図３に示す。この電池ホルダー２は、複数の素電池を直線状に連結している電池モジュール１Ａを平行な姿勢で２段に配列する。図の電池ホルダー２は、上段と下段に４列に電池モジュール１Ａを収納する。この電池ホルダー２は、円筒形の電池１を定位置に配置するために保持筒２１を有し、この保持筒２１に電池１を入れて定位置に配置する。図２の断面図に示すように、電池ホルダー２は、保持筒２１に電池１を配置して、電池１の表面に送風ダクト６を設けている。電池ホルダー２は、電池表面に送風ダクト６を設けるために、保持筒２１の内形を電池１の外形よりもわずかに大きく成形している。この電池ホルダー２は、保持筒２１の内面と電池表面との間の隙間を送風ダクト６とする。さらに、電池ホルダー２は、電池１を定位置に配置するために、図２の断面図に示すように、内面に突出するように突出部２２を設けている。突出部２２の先端が電池１の表面に接触して、電池１を保持筒２１の定位置に配置する。突出部２２は、電池１を定位置に配置するように、保持筒２１の内面に所定の間隔で複数個を設けている。

保持筒２１は、送風ダクト６に空気を送風する送風孔２３を貫通して設けている。電池１を冷却する空気は、送風孔２３を通過して送風ダクト６に流入し、また、送風ダクト６から外部に送風される。図２の電池ホルダー２は、隣接して平行に配設される保持筒２１の間にできる空隙を連結用の送風ダクト６Ｂとしている。連結用の送風ダクト６Ｂから電池表面の送風ダクト６Ａに、また、電池表面の送風ダクト６Ａから連結用の送風ダクト６Ｂに空気を送風して、電池１は冷却される。

保持筒２１の内部に電池１を収納するために、電池ホルダー２は、上下に４組のホルダーブロック２０に分割する形状に、プラスチックを成形して制作される。上段４列に配列される電池１は、電池１の上下に２分割されたホルダーブロック２０で挟着して定位置に配置される。さらに、下段４列の電池１も、電池１の上下に分割されたホルダーブロック２０で挟着して定位置に配置される。電池１を収納する上下のホルダーブロック２０は、互いに積層されて、電池１を２段に配列する。

さらに、電池ホルダー２は、図２の断面図に示すように、電池１に熱結合する温度センサ３を配置する嵌着部２４を成形して設けている。電池ホルダー２の嵌着部２４にセットされる温度センサ３を図４の概略斜視図に示している。この温度センサ３は、回路基板３２にサーミスター３０のリード線３１を接続している。温度センサ３には、サーミスターに代わって、温度で電気抵抗が変化する他の全ての素子、たとえばポジスターやＰＴＣも使用できる。図に示す温度センサ３は、回路基板３２に下から上にサーミスター３０のリード線３１を貫通し、これをハンダ付けして制作される。この温度センサ３は、電池ホルダー２の嵌着部２４に上から挿入し、回路基板３２を嵌着部２４に嵌着し、サーミスター３０の感温部３０Ａを電池１の表面に接触させて電池１に熱結合される。嵌着部２４は、感温部３０Ａを電池表面に接触できるように、サーミスター３０の感温部３０Ａを嵌着部２４から外部に表出させる開口２５を設けている。この構造の温度センサ３は、電池ホルダー２の嵌着部２４に挿入して正確に定位置に配置できる。

温度センサ３は、リード線３１や回路基板３２の接続部等、一部の導電部が外部に表出する。また、全面を絶縁材で被覆する温度センサも、年月が経過して絶縁材が劣化し、あるいは絶縁性が低下し、あるいはまた絶縁材が剥離されると導電部が外部に表出する。温度センサ３の導電部に電池１の漏液が接触すると、電解液を介して温度センサ３が高電圧側の電池１に接続される。この弊害を防止するために、電池ホルダー２は、温度センサ３の上方に漏電防止カバー４を設けている。

図４は、電池１と温度センサ３と漏電防止カバー４の相対位置を示す概略斜視図である。この図に示すように、漏電防止カバー４は、温度センサ３の上方にあって、電池１の漏液を温度センサ３外に流し、電解液が温度センサ３の導電部に接触するのを阻止する。漏電防止カバー４は、プラスチック製の電池ホルダー２に設けられる。漏電防止カバー４は、漏液が温度センサ３に流れるのを阻止するものであるから、温度センサ３の回路基板３２よりも大きな外形としている。図２の電池ホルダー２は、温度センサ３の回路基板３２を入れる嵌着部２４の上面開口部２６を閉塞するように、漏電防止カバー４を設けている。漏電防止カバー４は、プラスチック製の電池ホルダー２に一体的に成形して設けられる。ただ、漏電防止カバーは、電池ホルダーとは別に成形して、電池ホルダーに固定することもできる。図２の電池ホルダー２は、上段の電池１を上下から挟着するホルダーブロック２０であって、下側のホルダーブロック２０に漏電防止カバー４を一体的に成形して設けている。

図の電源装置は、電池ホルダー２に円筒形の電池１を収納している。この電池ホルダー２は保持筒２１が円筒状に成形されて、縦横に配列される保持筒２１の間にスペースができる。このスペースに漏電防止カバー４が配置される。この電源装置は、漏電防止カバー４を設けるために専用のスペースを設ける必要がなく、しかも漏電防止カバー４を最適な位置に配置できる特徴がある。さらに、図２の断面図に示す電池ホルダー２は、保持筒２１の間にできるスペースを連結用の送風ダクト６Ｂとして、ここに漏電防止カバー４を配置する。送風ダクト６は、電池１を冷却するための空気が強制送風される。したがって、保持筒２１の間のスペースであって、送風ダクト６に配置される漏電防止カバー４は、電池１からの漏液を、電池１を冷却するための空気で吹き飛ばして、温度センサ３に流れるのをより確実に阻止できる。

さらにまた、図２の断面図に示す電池ホルダー２は、漏電防止カバー４で温度センサ３の上面をカバーすると共に、温度センサ３の外周をもカバーする外周カバー５を有する。この電池ホルダー２は、温度センサ３の回路基板３２を入れる嵌着部２４の周壁２７を外周カバー５としている。この構造は、温度センサ３の上面と外周をカバーするので、漏液が温度センサ３の導電部に接触するのをより確実に阻止できる。とくに、この電池ホルダー２は、嵌着部２４の周壁２７で形成される外周カバー５の上端を漏電防止カバー４の下面に接触して、漏電防止カバー４と外周カバー５との間に隙間ができないようにして、漏液の温度センサ３への接触を確実に阻止できる。また、図２の拡大断面図に示すように、漏電防止カバー４の下面に凹部４Ａを設けて、ここに回路基板３２の導電部３３を配置し、また、この凹部４Ａに外周カバー５である周壁２７の上端を入れる構造として、漏液が温度センサ３に接触するのを確実に阻止できる。

本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置のブロック図である。 本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置の一部拡大断面図である。 図２に示す電源装置の電池ホルダーの分解斜視図である。 電池と温度センサと漏電防止カバーの相対位置を示す概略斜視図である。

符号の説明

１…電池 １Ａ…電池モジュール
２…電池ホルダー
３…温度センサ
４…漏電防止カバー ４Ａ…凹部
５…外周カバー
６…送風ダクト ６Ａ…電池表面の送風ダクト
６Ｂ…連結用の送風ダクト
８…中間接続点
９…サービスプラグ
１０…電源
１１…電池状態検出回路
１２…温度検出回路
１３…バッテリＥＣＵ
２０…ホルダーブロック
２１…保持筒
２２…突出部
２３…送風孔
２４…嵌着部
２５…開口
２６…上面開口部
２７…周壁
３０…サーミスター ３０Ａ…感温部
３１…リード線
３２…回路基板
３３…導電部

Claims (4)

1. 上下多段に配設されて、車両を走行させる複数の電池(1)と、各々の電池(1)を定位置に配置する電池ホルダー(2)と、前記電池(1)の表面に熱結合されて電池(1)の温度を検出する温度センサ(3)とを備え、温度センサ(3)で検出される電池温度で電池(1)の電流をコントロールする車両用の電源装置であって、
   前記電池ホルダー(2)が、温度センサ(3)の上方に漏電防止カバー(4)を設けており、この漏電防止カバー(4)でもって、上段の電池(1)から漏れる電解液を温度センサ(3)の外部に流すようにしてなる車両用の電源装置。
2. 電池(1)の表面に冷却空気を送風する送風ダクト(6)を設けており、この送風ダクト(6)に漏電防止カバー(4)を配設している請求項１に記載される車両用の電源装置。
3. 電池ホルダー(2)がプラスチック製で、漏電防止カバー(4)を電池ホルダー(2)に一体的に成形している請求項１に記載される車両用の電源装置。
4. 電池ホルダー(2)が、温度センサ(3)の上面をカバーする漏電防止カバー(4)を備えると共に、温度センサ(3)の外周をもカバーする外周カバー(5)を有し、漏電防止カバー(4)と外周カバー(5)で温度センサ(3)をカバーする請求項１に記載される車両用の電源装置。

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