JP2020124007A

JP2020124007A - 電池回路

Info

Publication number: JP2020124007A
Application number: JP2019013013A
Authority: JP
Inventors: 伸得藤原; Nobuyoshi Fujiwara; 賢一小橋; Kenichi Kobashi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-01-29
Filing date: 2019-01-29
Publication date: 2020-08-13

Abstract

【課題】リレー素子が固着した際に電池と電力供給先との間の電力ラインを速やかに遮断可能な電池回路を提供すること。【解決手段】本発明に係る電池回路は、車両に搭載される電池回路であって、電力供給源としての電池と、電池の一方の極と電力供給先とを接続する第１電力ラインに設けられたリレー素子と、電池の他方の極と電力供給先とを接続する第２電力ラインに設けられた遮断用素子と、リレー素子の固着を検出する固着検出手段と、を備え、遮断用素子は、固着検出手段がリレー素子の固着を検出するのに応じて起爆する起爆手段と、起爆手段が起爆するのに応じて第２電力ラインを切断する切断手段と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載される電池回路に関する。

特許文献１には、バッテリとインバータとを接続する正極側電力ラインに設けられたシステムメインリレーと、バッテリとインバータとを接続する負極側電力ラインに設けられたサービスプラグと、を備える車載用蓄電装置が記載されている。

特開２０１０−１４１９５５号公報

特許文献１に記載の車載用蓄電装置では、システムメインリレーが設けられていない負極側電力ラインには、バッテリとインバータとの間の電力ラインを人手で遮断するためのサービスプラグしか設けられていない。このため、特許文献１に記載の車載用蓄電装置によれば、システムメインリレーが固着（溶着）した際、バッテリと電力供給先であるインバータとの間の電力ラインを速やかに遮断することができない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、リレー素子が固着した際に電池と電力供給先との間の電力ラインを速やかに遮断可能な電池回路を提供することにある。

本発明に係る電池回路は、車両に搭載される電池回路であって、電力供給源としての電池と、前記電池の一方の極と電力供給先とを接続する第１電力ラインに設けられたリレー素子と、前記電池の他方の極と前記電力供給先とを接続する第２電力ラインに設けられた遮断用素子と、前記リレー素子の固着を検出する固着検出手段と、を備え、前記遮断用素子は、前記固着検出手段が前記リレー素子の固着を検出するのに応じて起爆する起爆手段と、前記起爆手段が起爆するのに応じて前記第２電力ラインを切断する切断手段と、を有することを特徴とする。

本発明に係る電池回路は、上記発明において、前記車両への物体の接近を検出する接近検出手段を備え、前記起爆手段は、前記接近検出手段が前記車両への物体の接近を検出するのに応じて起爆してもよい。このような構成によれば、車両への物体の接近が検出された際に電池と電力供給先との間の電力ラインを速やかに遮断することができる。

本発明に係る電池回路は、上記発明において、前記遮断用素子は、前記第２電力ラインに所定値以上の電流が流れた際に溶断するヒューズ機能を備えていてもよい。このような構成によれば、短絡時に電池と電力供給先との間の電力ラインを速やかに遮断することができる。

本発明に係る電池回路は、上記発明において、前記第２電力ラインにはサービスプラグが設けられていてもよい。このような構成によれば、サービス時の安全性を確保することができる。

本発明に係る電池回路は、上記発明において、前記遮断用素子は、前記電池の他方の極と前記サービスプラグとの間に配置されていてもよい。このような構成によれば、電池に近い側で第２電力ラインを遮断することができる。

本発明に係る電池回路によれば、リレー素子の固着が検出されるのに応じて起爆手段が起爆して電池の他方の極と電力供給先とを接続する第２電力ラインが切断されるので、リレー素子が固着した際に電池と電力供給先との間の電力ラインを速やかに遮断することができる。

図１は、本発明の一実施形態である電池回路の構成を示す回路図である。図２は、図１に示すヒューズ素子の構成を示す模式図である。図３は、図２に示すヒューズ本体の構成を示す平面図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である電池回路の構成について説明する。

〔電池回路の構成〕
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態である電池回路の構成について説明する。

図１は、本発明の一実施形態である電池回路の構成を示す回路図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態である電池回路１は、ハイブリッド車両や電気自動車等の車両に搭載され、正極側電力ラインＰＬ及び負極側電力ラインＮＬに接続されたインバータ等の電力供給先に電池２の電力を供給する。

電池回路１は、電力供給源としての組電池等の電池２と、電池２の正極と電力供給先とを接続する正極側電力ラインＰＬに設けられたシステムメインリレー３と、電池２の負極と電力供給先とを接続する負極側電力ラインＮＬに設けられたヒューズ素子４及びサービスプラグ（Ｓ／Ｐ）５と、を備えている。このような構成によれば、１個のリレー素子で電池２の正極側及び負極側の接続を共に遮断することができ、部品点数を削減できる。

システムメインリレー３は、オンする際に突入電流が発生しないように突入電流防止回路が設けられた周知のリレー素子によって構成されている。システムメインリレー３は、後述するシステムＥＣＵ１２から出力される制御信号に従ってオン／オフ制御される。

ヒューズ素子４は、電池２の負極とサービスプラグ５との間の負極側電力ラインＮＬに設けられている。ヒューズ素子４は、システムメインリレー３の固着時、車両に対する物体の接近（衝突）時、及び短絡電流の発生時において、電池２と電力供給先との間の電気的な接続を遮断する。これにより、正極側電力ラインＰＬ及び負極側電力ラインＮＬを共に遮断することができる構成で部品点数を低減することができる。ヒューズ素子４の詳細な構成については、図２及び図３を参照して後述する。ヒューズ素子４は、電池２の負極とサービスプラグ５との間に配置されている。これにより、電池２に近い側で負極側電力ラインＮＬを遮断することができる。

サービスプラグ５は、ディーラーのサービスマン等の操作者によって着脱可能に設けられている。操作者によってサービスプラグ５が取り外されると、電池２と電力供給先との間の電気的な接続が遮断される。サービスプラグ５を設けることにより、サービス時の安全性を確保することができる。

電池回路１は、制御系として、エアバッグＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１と、システムＥＣＵ１２と、を備えている。エアバッグＥＣＵ１１及びシステムＥＣＵ１２は、コンピュータ等の情報処理装置によって構成されている。

エアバッグＥＣＵ１１は、車両に設けられたエアバッグを制御したり、車両に対する物体の接近（衝突）を判定したりする装置である。システムＥＣＵ１２は、電池回路１を含む車両全体の動作を制御する装置である。本実施形態では、システムＥＣＵ１２は、システムメインリレー３のオン／オフ動作に伴うシステムメインリレー３の両端部の電圧の変化を検出することによって、システムメインリレー３の固着を検出する。

〔ヒューズ素子の構成〕
次に、図２及び図３を参照して、ヒューズ素子４の構成について説明する。

図２は、ヒューズ素子４の構成を示す模式図である。図３は、図２に示すヒューズ本体４２の構成を示す平面図である。

図２に示すように、ヒューズ素子４は、筐体４１、ヒューズ本体４２、収容部４３、起爆剤４４、カッター４５、ガイド部４６、及び支持台４７を備えている。

筐体４１は、直方体形状のケース部材によって構成され、内部には消弧砂（図示せず）が収容されている。筐体４１内に消弧砂を収容することによって、ヒューズ本体４２が溶断した際にアーク放電が発生したとしても、アーク放電を消滅させることができる。

ヒューズ本体４２は、筐体４１内に挿通され、その両端部は負極側電力ラインＮＬに接続されている。ヒューズ本体４２は、予め定められた設計値以上の電流が流れる短絡発生時、溶断することによって電池２と電力供給先との間の電気的な接続を遮断する。また、図３に示すように、ヒューズ本体４２には、カッター４５によって容易、且つ、安定的に切断可能なように切断線ＣＬに沿って複数の孔４８が形成されている。なお、本実施形態では、ヒューズ本体４２に複数の孔４８を形成したが、カッター４５からの応力が集中しやすいようにする構成であればよく、例えばくびれや凹部等を複数の孔４８の代わりに形成してもよい。

収容部４３は、筐体４１の上部に配置され、内部に起爆剤４４を収容している。

起爆剤４４は、インフレータ等の周知の起爆剤４４によって構成され、システムＥＣＵ１２からの制御信号に従って起爆する。システムＥＣＵ１２は、システムメインリレー３の固着が検出された場合とエアバッグＥＣＵ１１が物体の接近（衝突）を検出した場合において、起爆剤４４に制御信号を出力する。

カッター４５は、先端部に応力集中部が設けられた絶縁体部材によって構成され、起爆剤４４の起爆に応じて先端部をヒューズ本体４２の切断線ＣＬに押し当てることによってヒューズ本体４２を切断する。ヒューズ本体４２を切断することによって、負極側電力ラインＮＬを切断することができる。

ガイド部４６は、起爆剤４４の起爆に応じてカッター４５の先端部をヒューズ本体４２の切断線ＣＬの方向に誘導する部材である。ガイド部４６を設けることによって、ヒューズ本体４２の切断線ＣＬにカッター４５の先端部を安定的に誘導することができる。

支持台４７は、カッター４５の先端部がヒューズ本体４２に押し当てられた際にヒューズ本体４２を支持する部材である。

以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である電池回路１では、システムメインリレー３の固着が検出されるのに応じて起爆剤４４が起爆して負極側電力ラインＮＬが切断されるので、システムメインリレー３が固着した際に負極側電力ラインＮＬを速やかに遮断することができる。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１電池回路
２電池
３システムメインリレー
４ヒューズ素子
５サービスプラグ
１１エアバッグＥＣＵ
１２システムＥＣＵ
４１筐体
４２ヒューズ本体
４３収容部
４４起爆剤
４５カッター
４６ガイド部
４７支持台
ＮＬ負極側電力ライン
ＰＬ正極側電力ライン

Claims

車両に搭載される電池回路であって、
電力供給源としての電池と、
前記電池の一方の極と電力供給先とを接続する第１電力ラインに設けられたリレー素子と、
前記電池の他方の極と前記電力供給先とを接続する第２電力ラインに設けられた遮断用素子と、
前記リレー素子の固着を検出する固着検出手段と、
を備え、
前記遮断用素子は、前記固着検出手段が前記リレー素子の固着を検出するのに応じて起爆する起爆手段と、前記起爆手段が起爆するのに応じて前記第２電力ラインを切断する切断手段と、を有する
ことを特徴とする電池回路。
前記車両への物体の接近を検出する接近検出手段を備え、前記起爆手段は、前記接近検出手段が前記車両への物体の接近を検出するのに応じて起爆することを特徴とする請求項１に記載の電池回路。
前記遮断用素子は、前記第２電力ラインに所定値以上の電流が流れた際に溶断するヒューズ機能を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池回路。
前記第２電力ラインにはサービスプラグが設けられていることを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか１項に記載の電池回路。
前記遮断用素子は、前記電池の他方の極と前記サービスプラグとの間に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の電池回路。