JP2020184457A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒータ線の断線の有無を良好に判断することができる蓄電装置を提供する。【解決手段】蓄電装置は、少なくとも１つの蓄電セル４４と、蓄電セル４４を昇温するヒータ４８と、ヒータ４８を蓄電セル４４に押圧する押圧部材４９と、ヒータ４８に設けられたセンサとを備え、ヒータ４８は、基材６５と、基材６５に設けられたヒータ線とを含み、基材は、押圧部材および蓄電セル４４の間から引き出された引出部分６８を含み、ヒータ線は、引出部分６８に形成されたヒータ引出線を含み、センサ２５は、ヒータ引出線に設けられる。【選択図】図６

Description

本開示は、蓄電装置に関する。

蓄電装置は、複数の蓄電セルを含む。一般に、蓄電セルの温度が低くなると、蓄電セル内の内部抵抗が高くなる。そこで、特開２０１８−３２５４８号公報に記載された蓄電装置は、蓄電セルの温度が低い場合に蓄電セルを昇温するヒータが設けられている。

具体的には、特開２０１８−３２５４８号公報に記載された蓄電装置は、複数の蓄電セルと、蓄電セルの下面側に配置されたヒータと、ヒータを蓄電セルに押圧する弾性部材とを含む。

ヒータは、不織布と、不織布に逢着されたヒータ線とを含み、ヒータ線に電流が通電すると、ヒータ線が高温となる。

特開２０１８−３２５４８号公報

特開２０１８−３２５４８号公報に記載された蓄電装置において、経時的劣化などによって、ヒータ線が断線などする場合がある。

そこで、ヒータ線にたとえば、サーミスタなどのセンサを取り付けることが考えられる。そして、ヒータを駆動させている際に、ヒータ線が断線していると、ヒータ線に電流が流れず、ヒータ線の温度が上昇しない。そのため、センサからの出力値によって、ヒータ線の断線を検知することができる。その一方で、ヒータは、絶縁部材を間に挟んで蓄電セルに押圧されている。このため、上記のセンサをヒータ線に取り付けると、センサは、ヒータおよび蓄電セルの間に配置されることになる。

そのため、たとえば、ヒータ線が断線している場合においても、蓄電セルを充電することで、蓄電セルの温度が上昇すると、センサは蓄電セルの熱によって暖められる。その結果、センサからの信号に基づいて、ヒータ線の断線の有無を判断した場合に、ヒータ線の断線の有無の判断を誤るおそれがある。

本開示は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ヒータ線の断線の有無を良好に判断することができる蓄電装置を提供することである。

本開示に係る蓄電装置は、少なくとも１つの蓄電セルと、蓄電セルを昇温するヒータと、ヒータを蓄電セルに押圧する押圧部材と、ヒータに設けられたセンサとを備え、ヒータは、基材と、基材に設けられたヒータ線とを含み、基材は、押圧部材および蓄電セルの間から引き出された引出部分を含み、ヒータ線は、引出部分に形成されたヒータ引出線を含み、センサは、ヒータ引出線に設けられる。

上記の蓄電装置によれば、センサは、押圧部材および蓄電セルから離れた位置に設けられている。そのため、センサがヒータ引出線の温度を測定する際に、蓄電セルからの熱的な影響を受けることを抑制することができ、ヒータ線の温度を正確に測定することができ、ヒータ線の断線の有無を判断しやすくなる。

上記引出部分は、センサを取り囲むように形成される。この蓄電装置によれば、センサが外部の部材と直接的に接触することを抑制することができ、センサが損傷することを抑制することができる。

上記蓄電装置は、蓄電セルと、押圧部材と、ヒータと、センサとを収容する収容ケースと、ヒータと、センサの駆動を制御する制御部とをさらに備え、制御部は、ヒータの駆動を停止しているときに、センサからの信号を収容ケース内の温度を示す情報として取得する。

上記の蓄電装置によれば、センサは、ヒータが駆動していないときに収容ケース内の温度を測定する。この際、センサは、蓄電セルから離れており、蓄電セルから受ける熱的な影響が小さいため、収容ケース内の温度を正確に測定することができる。

本開示に係る蓄電装置によれば、ヒータ線の断線の有無を良好に判断することができる。

本実施の形態に係る蓄電装置が搭載された車両１の全体ブロック図である。 車両１などを模式的に示す模式図である。 蓄電装置２を示す分解斜視図である。 蓄電モジュール４１の一部を示す斜視図である。 蓄電モジュール４１を示す分解斜視図である。 ヒータ４８および押圧部材４９と、その周囲の構成を示す断面図である。 ヒータ４８を模式的に示す斜視図である。 巻回部６８を示す斜視図である。 巻回部６８を展開させた状態を示す斜視図である。

図１から図９を用いて、本実施の形態に係る蓄電装置について説明する。図１から図９に示す構成のうち、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。なお、実施の形態に示す構成において、請求項に記載された構成に対応する構成には、括弧書きで請求項の構成を併記する場合がある。

図１は、本実施の形態に係る蓄電装置が搭載された車両１の全体ブロック図である。車両１は、蓄電装置２と、ＳＭＲ（システムメインリレー）３と、ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）４と、回転電機５と、動力伝達ギア６と、駆動輪７と、補機バッテリ８と、バッテリヒータ９と、充電ユニット１０と、ＥＣＵ１１と、充電リレー１２と、充電インレット１３と、センサ２５とを備える。

蓄電装置２は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池またはキャパシタなどであり、直流電源である。

ＳＭＲ３は、蓄電装置２に接続されており、ＰＣＵ４は、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１によって、ＳＭＲ３に接続されている。

ＰＣＵ４は、昇圧コンバータ１５と、インバータ１６と、サブＤＣＤＣコンバータ１７とを含む。昇圧コンバータ１５は、インバータ１６に接続されており、インバータ１６は、回転電機５に接続されている。

充電リレー１２は、蓄電装置２およびＳＭＲ３の間に接続されている。充電ユニット１０には、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２が接続されており、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２は、充電リレー１２に接続されている。

充電ユニット１０は、充電器１８および変換器１９とを含む。充電器１８は、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２に接続されており、さらに、充電器１８は、正極線ＰＬ３および負極線ＮＬ３を通して、充電インレット１３に接続されている。変換器１９は、補機バッテリ８および充電器１８の間に接続されている。なお、ＥＣＵ１１およびバッテリヒータ９も、変換器１９および補機バッテリ８に接続されている。

上記の車両１が走行する際には、ＥＣＵ１１は充電リレー１２をＯＦＦとして、ＳＭＲ３をＯＮにする。そして、ＥＣＵ１１は、昇圧コンバータ１５およびインバータ１６を駆動させて、蓄電装置２からの直流電力を交流電力に変換して回転電機５に供給する。回転電機５は、供給された交流電力によって駆動する。回転電機５からの駆動力は、動力伝達ギア６を通して、駆動輪７に伝達される。

サブＤＣＤＣコンバータ１７は、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１に接続されており、ＳＭＲ３および昇圧コンバータ１５の間に接続されている。サブＤＣＤＣコンバータ１７は、電力線Ｌ１を通して、補機バッテリ８、ＥＣＵ１１およびバッテリヒータ９などに接続されている。なお、バッテリヒータ９と補機バッテリ８との間には、リレー１４が設けられている。

補機バッテリ８を充電する際には、ＥＣＵ１１は、サブＤＣＤＣコンバータ１７を駆動させる。これにより、蓄電装置２からサブＤＣＤＣコンバータ１７に供給される直流電力の電圧が調整されて補機バッテリ８に供給される。

蓄電装置２を充電する際には、充電インレット１３に充電プラグ２０接続される。ＥＣＵ１１は、ＳＭＲ３をＯＦＦにして、充電リレー１２をＯＮにする。そして、充電プラグ２０から充電器１８に交流電力が供給される。そして、充電器１８が交流電力を直流電力に変換し、蓄電装置２に直流電力が供給される。

ＥＣＵ１１は、充電プラグ２０からの電力で蓄電装置２を充電する際に、蓄電装置２の温度を昇温するためにバッテリヒータ９を駆動する。具体的には、ＥＣＵ１１は、リレー１４をＯＮにして、バッテリヒータ９に補機バッテリ８からの電力を供給する。蓄電装置２の温度が低いと、蓄電装置２の内部抵抗が高くなり、蓄電装置２を充電し難くなる。ＥＣＵ１１は蓄電装置２を充電する際には、バッテリヒータ９に電流を供給して、蓄電装置２を昇温する。なお、充電プラグ２０からの電力で蓄電装置２を充電するとき以外においては、バッテリヒータ９は駆動していない。

センサ２５は、バッテリヒータ９の温度を測定し、測定結果をＥＣＵ１１に送信する。ＥＣＵ１１は、センサ２５からの出力値に基づいて、バッテリヒータ９が正常に駆動しているかを判断する。

次に、蓄電装置２およびバッテリヒータ９などの構成について詳細に説明する。
図２は、車両１などを模式的に示す模式図である。車両１は車両本体３０を含む。車両本体３０内には、エンジンコンパートメント３１および車室３２が形成されている。ＰＣＵ４および回転電機５は、エンジンコンパートメント３１内に収容されている。

車両本体３０は、フロアパネル３３を含み、フロアパネル３３は車両１の底面を形成する金属製の板状部材である。

蓄電装置２は、フロアパネル３３の下面に設けられている。充電インレット１３は車両本体３０の側面に設けられている。車両本体３０の側面には、蓋３４が設けられており、蓋３４を開けることで、充電インレット１３が外部に露出する。

図３は、蓄電装置２を示す分解斜視図である。蓄電装置２は、収容ケース４０と、複数の蓄電モジュール４１とを含む。

収容ケース４０は、アンダーカバー４２およびアッパーカバー４３を含む。収容ケース４０は、金属材料または樹脂などによって形成されている。複数の蓄電モジュール４１は、収容ケース４０内に収容されている。

図４は、蓄電モジュール４１の一部を示す斜視図である。蓄電モジュール４１は、車幅方向Ｗに長尺に形成されており、蓄電モジュール４１の下面側には、ヒータ４８および押圧部材４９が配置されている。

図５は、蓄電モジュール４１を示す分解斜視図である。蓄電モジュール４１は、複数の蓄電セル４４および樹脂部材４５を含む。

蓄電セル４４は、ケース４６および電極体４７を含む。ケース４６は、アルミニウムなどの金属材料によって形成されており、ケース４６内に電極体４７および電解液が収容されている。

ケース４６は、車幅方向Ｗに薄い直方体形状に形成されている。ケース４６は、上面５０と、下面５１と、主面５２，５３と、側面５４，５５とを含む。なお、主面５２および主面５３は車幅方向Ｗに配列しており、側面５４および側面５５は、前後方向Ｄに配列している。

樹脂部材４５は、各蓄電セル４４の間に配置されている。そして、蓄電セル４４Ａに着目すると、蓄電セル４４Ａの主面５２側に樹脂部材４５Ａが配置されており、主面５３側に樹脂部材４５Ｂが配置されている。なお、樹脂部材４５Ａと樹脂部材４５Ｂとは実質的に同じ構成である。

樹脂部材４５Ａ，４５Ｂは、主板６０と、底板６１と、複数の側板６２と、複数の上板６３とを含む。主板６０は、主面５２に配置される。底板６１は、主板６０の下辺に形成されており、底板６１は下面５１に配置される。側板６２は、側面５４，５５に配置され、上板６３は、上面５０に配置される。

樹脂部材４５Ａおよび樹脂部材４５Ｂが蓄電セル４４に装着されることで、蓄電セル４４の下面５１と、主面５２，５３と、側面５４，５５とが樹脂部材４５Ａ，４５Ｂによって覆われる。

図６は、ヒータ４８および押圧部材４９と、その周囲の構成を示す断面図である。なお、図６においては、車幅方向Ｗに垂直な方向における断面図である。

アンダーカバー４２の上面には、樹脂などによって形成されたベース部材２１が配置されている。ベース部材２１は、基板２２と、突出部２３とを含む。基板２２は、アンダーカバー４２の上面に配置された板状部材であり、突出部２３は基板２２から上方に突出するように形成されている。そして、押圧部材４９は突出部２３の上面に配置されており、押圧部材４９は、たとえば、樹脂やスポンジなどのような弾性部材によって形成されている。押圧部材４９はヒータ４８を蓄電モジュール４１の下面に向けて押圧している。具体的には、ヒータ４８は、樹脂部材４５の底板６１に押圧されている。

図７は、ヒータ４８を模式的に示す斜視図である。ヒータ４８は、基材６５およびヒータ線６６を含む。

基材６５は、車幅方向Ｗに長尺に形成されており、基材６５は、たとえば、不織布などによって形成されている。ヒータ線６６は、基材６５の上面に形成されており、ヒータ線６６は、たとえば、基材６５の上面に逢着されている。ヒータ線６６は、車幅方向Ｗにおける基材６５の一端から他端に亘って形成されている。なお、ヒータ線６６は、補機バッテリ８に接続されている。

基材６５は、本体部６７と、巻回部６８とを含む。本体部６７は、車幅方向Ｗに長尺に形成されている。本体部６７は、端辺７０，７１と、長辺７２，７３とを含む。端辺７０，７１は、車幅方向Ｗにおける端部に位置しており、長辺７２，７３は、端辺７０および端辺７１を接続するように延びている。

巻回部６８は、長辺７２に形成されており、たとえば、巻回部６８は、長辺７２の中央に形成されている。

図８は、巻回部６８を示す斜視図であり、図９は、巻回部６８を展開させた状態を示す斜視図である。

図９において、基材６５は、本体部６７と、引出部７５とを含み、引出部７５は、長辺７２の中央から延び出るように形成されている。引出部７５の上面にもヒータ線６６が形成されている。すなわち、ヒータ線６６は、引出部７５の上面に位置するヒータ引出線７６を含む。センサ２５は、引出部７５の上面に設けられており、センサ２５は接着または逢着されている。

そして、巻回部６８は、引出部７５の先端部側を引出部７５の上面に逢着することで形成されており、巻回部６８は筒状に形成されている。なお、引出部７５の上面が巻回部６８の内面となっており、巻回部６８の内周面にヒータ引出線７６が配置されている。巻回部６８はセンサ２５を取り囲むように形成されており、センサ２５の外周面に巻回部６８の内周面が接触している。そして、巻回部６８の内周面には、ヒータ引出線７６が形成されており、センサ２５はヒータ線６６と接触している。

バッテリヒータ９を駆動しているときにおいて、ＥＣＵ１１はセンサ２５からの出力値に基づいてバッテリヒータ９の温度を算出する。ＥＣＵ１１は算出した温度が所定温度よりも小さいと判断すると、ＥＣＵ１１はバッテリヒータ９が故障していると判断する。たとえば、ヒータ線６６が断線しているときには、センサ２５からの出力値が小さくなるため、ＥＣＵ１１はバッテリヒータ９の故障を検知することができる。

そして、バッテリヒータ９が駆動していないときにおいても、センサ２５は駆動しており、センサ２５は周囲の雰囲気温度を測定し、センサ２５は測定結果をＥＣＵ１１に送信する。ＥＣＵ１１は、センサ２５からの出力値に基づいて蓄電装置２内の温度を取得し、たとえば、ＥＣＵ１１は、蓄電装置２のＳＯＣを算出する際に、蓄電装置２内の温度を用いる。

図６において、基材６５の本体部６７は、蓄電モジュール４１の下面と、押圧部材４９との間に挟み込まれている。

その一方で、巻回部６８は、蓄電モジュール４１の下面と、押圧部材４９との間から引き出されている。このため、巻回部６８およびセンサ２５は、蓄電モジュール４１から離れた位置に設けられている。

充電プラグ２０からの電力で蓄電装置２を充電する際には、ヒータ線６６に電力が供給される。そして、巻回部６８の内周面にはヒータ線６６が位置しており、センサ２５はヒータ線６６の温度を測定する。

この際、センサ２５は蓄電モジュール４１から離れた位置に設けられており、センサ２５がヒータ線６６の温度を測定する際に、蓄電モジュール４１からの熱的な影響を受けることを抑制することができ、ヒータ線６６の温度を正確に測定することができる。これにより、たとえば、ヒータ線６６の断線などを検知しやすくなる。

ヒータ４８が駆動しておらず、ヒータ線６６に電流が流れていないときにも、センサ２５は駆動している。具体的には、センサ２５は、蓄電装置２内の雰囲気温度を測定し、ＥＣＵ１１に送信している。

この際、センサ２５および巻回部６８は、蓄電モジュール４１やベース部材２１などの周囲の部材から離れて位置している。そのため、蓄電装置２内の雰囲気温度を測定する際に、周囲部材による熱的影響を受けることを抑制することができ、蓄電装置２内の雰囲気温度を正確に測定することができる。

ＥＣＵ１１は、蓄電装置２内の雰囲気温度と、別途取得した蓄電セル４４の温度とを含む情報とに基づいて、蓄電セル４４のＳＯＣを推定する。ここで、センサ２５が蓄電装置２内の雰囲気温度を正確に測定することができるため、蓄電セル４４のＳＯＣの推定精度を向上させることができる。

センサ２５の周面は、巻回部６８によって覆われている。このため、車両１が走行することで蓄電装置２が振動したとしても、センサ２５が周囲部材に直接的に接触することが抑制されており、センサ２５が損傷することを抑制することができる。

ここで、車両１がハイブリッド車両である場合には、収容ケース４０の側面の近傍に排気管が配置されている場合がある。このような場合においては、排気管内を排気ガスが流れることで、排気管が高温となり、収容ケース４０の側面が局所的に高温となる場合がある。

その一方で、巻回部６８は、車幅方向Ｗにおける本体部６７の中央に設けられており、車幅方向Ｗにおいて、蓄電装置２の中央に設けられている。そのため、収容ケース４０の側面が局所的に高温となったとしても、局所的な高温部分からの熱的な影響を直接的に受けることが抑制されている。すなわち、センサ２５は、収容ケース４０内の平均的な温度を測定することができる。

なお、上記の実施の形態においては、引出部７５にセンサ２５が装着されており、引出部７５を巻回することで巻回部６８が形成されており、巻回部６８は引出部７５である。すなわち、巻回部６８は、引出部７５の一形態を示したものに過ぎず、引出部７５を巻回せずに、巻回されていない引出部７５にセンサ２５を取り付けた状態であってもよい。

このような場合においても、センサ２５は、蓄電モジュール４１およびベース部材２１から離れている。そして、センサ２５は、ヒータ引出線７６の温度や収容ケース４０内の温度を測定する際に、蓄電モジュール４１などの外部部材から直接的に熱的な影響を受けることを抑制することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車両、２ 蓄電装置、５ 回転電機、６ 動力伝達ギア、７ 駆動輪、８ 補機バッテリ、９ バッテリヒータ、１０ 充電ユニット、１２ 充電リレー、１３ 充電インレット、１４ リレー、１５ 昇圧コンバータ、１６ インバータ、１７ コンバータ、１８ 充電器、１９ 変換器、２０ 充電プラグ、２１ ベース部材、２５ センサ、３０ 車両本体、３１ エンジンコンパートメント、３２ 車室、３３ フロアパネル、３４ 蓋、４０ 収容ケース、４１ 蓄電モジュール、４２ アンダーカバー、４３ アッパーカバー、４４，４４Ａ 蓄電セル、４５，４５Ａ，４５Ｂ 樹脂部材、４６ ケース、４７ 電極体、４８ ヒータ、４９ 押圧部材、５０ 上面、５１ 下面、５２，５３ 主面、５４，５５ 側面、６０ 主板、６１ 底板、６２ 側板、６３ 上板、６５ 基材、６６ ヒータ線、６７ 本体部、６８ 巻回部、７０，７１ 端辺、７２，７３ 長辺、７５ 引出部、Ｄ 前後方向、ＤＣＤＣ サブ、Ｌ１ 電力線、ＮＬ１，ＮＬ２，ＮＬ３ 負極線、ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３ 正極線、Ｗ 車幅方向。

Claims (3)

1. 少なくとも１つの蓄電セルと、
   前記蓄電セルを昇温するヒータと、
   前記ヒータを前記蓄電セルに押圧する押圧部材と、
   前記ヒータに設けられたセンサと、
   を備え、
   前記ヒータは、基材と、前記基材に設けられたヒータ線とを含み、
   前記基材は、前記押圧部材および前記蓄電セルの間から引き出された引出部分を含み、
   前記ヒータ線は、前記引出部分に形成されたヒータ引出線を含み、
   前記センサは、前記ヒータ引出線に設けられた、蓄電装置。
2. 前記引出部分は、前記センサを取り囲むように形成された、請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記蓄電セルと、前記押圧部材と、前記ヒータと、前記センサとを収容する収容ケースと、
   前記ヒータと、前記センサの駆動を制御する制御部とをさらに備え、
   前記制御部は、前記ヒータの駆動を停止しているときに、前記センサからの信号を前記収容ケース内の温度を示す情報として取得する、請求項１または請求項２に記載の蓄電装置。

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