JP3859848B2

JP3859848B2 - 電気自動車の電池管理装置

Info

Publication number: JP3859848B2
Application number: JP33911497A
Authority: JP
Inventors: 雅也伊藤; 豪俊加藤; 周平松; 正樹小川
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-12-09
Filing date: 1997-12-09
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2017-12-09
Also published as: JPH11176479A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車の電池管理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車では、走行電力を蓄電する換言すれば高エネルギ−を蓄積する主バッテリの精密な管理（たとえば容量管理や温度管理）がその性能維持や安全確保の点で重要であり、特に容量推定はその過充電や過放電などの防止の点で重要であり、従来は、電池の容量またはそれに関連する電池状態量の推定は、電池電圧検出回路で電池電圧の検出を行い、この検出した電池電圧に基づいてマイコンなどのデジタル容量算出回路で電池容量を推定していた。
【０００３】
近年、電気自動車の主バッテリは、配線抵抗やスイッチング素子抵抗による電力損失の低減や配線及び回路素子の小型化のために次第に高電圧化される傾向にあり、現在では２００Ｖを大きく超える程度になっており、それにつれて上記電池電圧検出回路も高電圧で作動するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記電池電圧検出回路がこのような高電圧になると、以下に説明するような種々の不具合が生じた。
まず、電池電圧検出回路が検出した電池電圧信号を演算処理して容量などを算出するマイコンなどのデジタル容量算出回路の高電圧化が困難であるので、低耐圧のデジタル容量算出回路やその周辺配線へ高電圧の電池電圧検出回路やその周辺配線から漏電が生じた場合に、デジタル容量算出回路が破損してしまう。特に、このような漏電は、主バッテリと電池電圧検出回路との接続を分離するのを忘れて低圧のデジタル容量算出回路の点検、修理、交換などの作業を行っている際に誤ってドライバ−などを接触させて生じることが考えられる。
【０００５】
なお、上記電池電圧検出回路とデジタル容量算出回路とは一体となって電池管理機能を実現する回路であるので、両者を別々のケ−スに分離して上記漏電問題を回避することは装置構成の複雑化、必要スペ−スの増加などの点で非実用的である。
その他、点検、修理、交換などの作業の際に主バッテリと電池電圧検出回路との接続を分離するのを忘れて、ケ−スの蓋を開いて内部を触って作業者が感電するという可能性も考えられる。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、簡単な構成にもかかわらず、点検時における漏電や感電に対して優れた安全性を有する電気自動車の電池管理装置を提供することをその解決すべき課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した本発明の電気自動車の電池管理装置によれば、高電圧の主バッテリの電圧（電池電圧）を検出して低圧の電池電圧信号を出力する電池電圧検出回路と、電池容量に関連する演算を行う低電圧動作のデジタル容量算出回路とが高圧基板及び低圧基板に別々に搭載され、前記両回路はフレキシブル基板で通信可能に接続される。
【０００８】
更に、フレキシブル基板を湾曲させることにより、高圧基板及び低圧基板は、互いの素子搭載面が対面する姿勢でケ−ス内に固定される。
このようにすれば、最も感電の可能性が高い高圧基板の素子搭載面が低圧基板で囲覆される姿勢となるので、誤って高電圧を給電している状態でケ−スを開けたとしても、作業者が感電する可能性が著しく低下する。なお、高圧基板の反素子搭載面は樹脂フィルムで絶縁保護したり、あるいは高電圧配線が露出しないようにしたりすることが容易である。
【０００９】
また、高電圧の電池電圧検出回路が低電圧のデジタル容量算出回路と基板分離され、フレキシブル基板にも低電圧が印加される構成であるので、両回路間の上記原因などによる漏電も良好に防止することができる。
更に、二階建基板構造を採用しているので、構成をコンパクトにすることができ、装置自体も比較的簡素な構成とすることができる。
【００１０】
請求項２記載の構成によれば請求項１記載の電気自動車の電池管理装置において更に、ケ−スは、低圧基板側に開口を有する。
このようにすれば、構成を複雑化することなく、誤って高電圧印加状態のままで点検や修理などのためにこの開口を閉鎖する蓋板を開けたとしても、開口から露出するのは低圧基板の裏面となるので、感電などの事故が生じるのを良好に防止する事ができる。
【００１１】
請求項３記載の構成によれば請求項２記載の電気自動車の電池管理装置において更に、ケ−スは、両側に開口をもつ枠部の両開口を底板部と上記蓋板とで閉鎖する構成を採用する。
このようにすれば、単にケ−スの蓋板を開口して内部を覗くのではなくケ−スから回路基板を取り出す場合には、枠部から底板部を外してこの底板部ごと取り出せばよく、簡単に取り出すことができる。また、この取り出し時に誤って高圧基板に高電圧が印加されている場合であっても、高圧基板は低圧基板と蓋板とで挟まれた状態で取り出されるので、感電の危険が著しく低減される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な態様を以下の実施例により詳細に説明する。
【００１３】
【実施例】
本発明の電気自動車の電池管理装置の実施例１を図１及び図２を参照して説明する。図１は、この電気自動車の電池管理装置の断面図であり、図２は図１の装置の模式ブロック図である。
この電気自動車の電池管理装置は、走行モ−タ給電用の主バッテリ１の各モジュ−ル電圧、総電圧及び電流を検出して、それから電池容量すなわち蓄電量を算出する装置であって、２はケース、３は回路基板、４は補機給電用の補機バッテリである。
【００１４】
ケース２は、両側に開口を有する枠部２１と、枠部２１の図１中、下側開口を閉鎖する蓋板２２と、枠部２１の図１中、上側開口を閉鎖する底板部２３とからなり、蓋板２２はねじ２４で枠部２１に締結され、底板部２３は図示しないねじで枠部２１に締結されている。枠部２１と底板部２３とは本発明で言う箱部を構成している。
【００１５】
回路基板３は、高圧基板３１、低圧基板３２、両基板を接続するフレキシブル基板３３からなり、底板部２３にスタッドボルト３４により固定されている。高圧基板３１には、主バッテリ１を構成する２０個の電池モジュ−ルの各端子電圧及び電流を検出する高圧系制御部（本発明でいう電池電圧検出回路の一部）３１１、この高圧系制御部３１１に電源電圧を給電する入出力分離型のDC−DCコンバータ（本発明でいう電池電圧検出回路の一部）３１２、信号伝送用のフォトカプラ３１３が搭載され、低圧基板３２には信号処理用のマイコン（本発明でいうデジタル容量算出回路）３２１が搭載されている。フォトカプラ（本発明でいう電池電圧検出回路の一部）３１３はマイコン３２１と高圧系制御部３１１とを電気絶縁して信号伝送する。
【００１６】
以下、回路基板３を点検する場合を以下に説明する。
単にケ−ス２の内部を覗くだけの場合には、蓋板２２を外してケ−ス２の内部を視認すればよい。この時、下側の開口からは低圧基板３２の裏面だけが露出するので、高圧基板３１に触れることはほとんどなく、主バッテリ１と高圧系制御部３１１とを接続するコネクタを外すことなく、回路が活きた状態で内部の視認点検を行うことができる。
【００１７】
次に、ケ−ス２から回路基板３を取り出す場合には、図示しないねじをゆるめて、底板部２３を枠部２１から外し、底板部２３と一体に回路基板３を取り出せばよい。取り出す間及び取り出した後でも、高圧基板３１は底板部２３と低圧基板３２とにサンドイッチされた状態を保持するので、たとえ高圧基板３１の高圧系制御部３１１が主バッテリ１から給電されている場合であっても、感電が生じることはほとんどない。
【００１８】
その後、スタッドボルト３４をゆるめて両者を分離し（図３参照）、次に、回路基板３を展開すればよい（図４参照）。当然、再度組み立てるには、上記と逆の手順で行えばよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気自動車の電池管理装置の一実施例を示す断面図である。
【図２】図１の装置の模式回路図である。
【図３】図１の回路基板３の側面図である。
【図４】図１の回路基板３の展開図である。
【符号の説明】
１は主バッテリ、２はケース、３は回路基板、４は補機バッテリ、２１は枠部（箱部の一部）、２２は蓋板、２３は底板部（箱部の一部）、３１は高圧基板、３２は低圧基板、３３はフレキシブル基板、３１１は高圧系制御部（本発明でいう電池電圧検出回路の一部）３１１、３１２は入出力分離型のDC−DCコンバータ（本発明でいう電池電圧検出回路の一部）、３１３はフォトカプラ（本発明でいう電池電圧検出回路の一部）、３２１はマイコン（本発明でいうデジタル容量算出回路）。

Claims

走行モ−タを駆動するための高電圧の主バッテリの電圧を検出して低圧の電池電圧信号を出力する電池電圧検出回路と、
前記電池電圧信号に基づいて前記電池容量に関連する演算を行う低電圧動作のデジタル容量算出回路と、
前記電池電圧検出回路が実装される高圧基板と、
前記デジタル容量算出回路が実装される低圧基板と、
前記両基板の入出力端子間を通信可能に接続するフレキシブル基板と、
前記各基板を収容して密閉するケ−スと備え、
前記高圧基板及び低圧基板は、互いの素子搭載面が対面する姿勢で前記ケ−ス内に固定されていることを特徴とする電気自動車の電池管理装置。
請求項１記載の電気自動車の電池管理装置において、
前記ケ−スは、前記低圧基板に面して開口を有し前記高圧基板及び低圧基板が固定される箱部と、前記開口を着脱可能に閉鎖する蓋板とを有することを特徴とする電気自動車の電池管理装置。
請求項２記載の電気自動車の電池管理装置において、
前記ケ−スは、両側に開口をもつ枠部と、前記枠部の一方の開口を着脱可能に遮蔽する底板部とを有し、前記高圧基板は前記低圧基板と前記底板部との間に挟設されることを特徴とする電気自動車の電池管理装置。