JP5766994B2 - 電圧検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、電圧検出装置に関するものである。

従来から、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池を有する電池装置においては、複数の電池から構成される電池モジュールごとに、接続された電池の電圧を検出するための電圧検出装置が設けられている。

現在のところ、ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）やＥＶ（Electric Vehicle）では複数の電池モジュールを搭載する必要があり、このような場合に複数の電圧検出装置を識別する必要が生じる。
例えば、特許文献１には、電源投入時に電圧検出装置に対して異なる電圧を供給し、各電圧検出装置が入力電圧に基づいて自らを識別する構成が開示されている。

特開２００９−２１３２９７号公報

しかしながら、各電圧検出装置に対して異なる電圧を供給するためには、電圧検出装置ごとに電位設定を行う必要が生じ、さらには各電圧検出装置の各々に対して異なるコネクタ配線を設ける必要があり、電池装置構成が複雑化する。
特に、ＨＥＶやＥＶでは、多数の電池モジュールが搭載されることから、電池装置構成が特に複雑化することとなる。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、電池に接続される電圧検出装置の識別を容易に可能とすることを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
第１の発明は、電池の電圧を検出する電圧検出装置であって、外部に露出されていると共に加工により配線の接続状態と非接続状態とを切替可能な切替加工部と、上記切替加工部における上記配線の接続状態あるいは非接続状態によって電圧検出装置自体の識別情報設定を行う識別情報設定部とを備えるという構成を採用する。
第２の発明は、上記第１の発明において、上記識別情報設定部が実装される配線基板と、当該配線基板と上記電池とを電気的に接続するバスバーモジュールとを備え、上記切替加工部が、上記バスバーモジュールに設けられているという構成を採用する。
第３の発明は、上記第２の発明において、上記バスバーモジュールがモールド部から露出する露出配線を有し、当該露出配線が、切断加工が可能とされた上記切替加工部とされているという構成を採用する。
第４の発明は、上記第１の発明において、上記識別情報設定部が実装される配線基板を備え、上記切替加工部が、上記配線基板に設けられると共に充填材により接続可能な接続部であるという構成を採用する。
第５の発明は、上記第４の発明において、上記接続部が、上記導電材を充填可能なビアであるという構成を採用する。

本発明によれば、電圧検出装置が、加工により配線の接続状態と非接続状態とを切替可能な切替加工部を有している。そして、切替加工部における配線の接続状態あるいは非接続状態（以下、配線状態と称する）によって電圧検出装置の識別情報が設定可能とされている。このため、本発明において電圧検出装置は、切替加工部の配線状態によって電源投入時に容易に自らの識別情報を取得することができる。
したがって、本発明によれば、複数の電圧検出装置に対して供給する電圧値を変化させなくとも、切替加工部の配線状態によって電圧検出装置が自らを識別することができる。
つまり、本発明によれば、電圧検出装置ごとに電位設定を行う必要がなく、さらには各電圧検出装置の各々に対して異なるコネクタ配線を設ける必要がない。よって、電池に接続される電圧検出装置の識別を容易に行うことが可能となる。

さらに、本発明においては、上記切替加工部が外部に対して露出されている。このため、例えば電池と接続された後であっても、切替加工部における配線状態の調節が可能となっている。
このため、電池装置に組み込む前に、電圧検出装置を区別して管理する必要がなくなる。したがって、本発明によれば、電圧検出装置の管理を容易とし、電池装置の製造コストを低減させることが可能となる。

本発明の第１実施形態における電圧検出装置の概略構成図であり、（ａ）が分解斜視図であり、（ｂ）が回路図である。 本発明の電圧検出装置の回路図であり、（ａ）が露出配線Ａが切断加工された図であり、（ｂ）が露出配線Ｂ，Ｄが切断加工された図である。 本発明の電圧検出装置の変形例を説明するためのバスバーモジュールの模式図である。 （ａ）が本発明の第２実施形態における電圧検出装置が備える配線基板の平面図であり、（ｂ）が配線基板上に設けられるビアの断面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る電圧検出装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態の電圧検出装置１の概略構成図であり、（ａ）が分解斜視図であり、（ｂ）が回路図である。
本実施形態の電圧検出装置１は、電池装置に搭載される複数の電池Ｓのうち、単一あるいは複数の電池Ｓごとに複数設けられている。
この電圧検出装置１は、接続される電池Ｓの電圧を検出するものであり、図１に示すように、マイクロコンピュータ２（識別情報設定部）と、バスバーモジュール３と、配線基板４を備えている。

マイクロコンピュータ２は、配線基板４上に実装されており、電池Ｓの電圧検出結果を取り込み、電圧検出結果をもとに電池の充放電を制御するものである。
そして、本実施形態においてマイクロコンピュータ２は、バスバーモジュール３が備える切替加工部３ｂにおける配線状態（配線の接続状態と非接続状態）によって、自装置が搭載される電圧検出装置１の識別情報設定を行う。

より詳細には、本実施形態におけるマイクロコンピュータ２は、図１（ｂ）に示すように、識別情報設定に用いる４つの入力ポート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを備えている。これらの入力ポート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄには、バスバーモジュール３が備える切替加工部３ｂにおける配線状態に応じて電源電圧かグランド電圧のいずれかの電圧が供給されるように構成されている。そして、マイクロコンピュータ２は、入力ポート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに供給される電圧の種類に応じて自装置が搭載される電圧検出装置１の識別情報設定を行う。

具体的には、入力ポート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに供給される電圧の種類が電源電圧とグランド電圧の２種類存在するため、入力ポート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄへ供給される電圧の入力パターンは、表１に示すように、１６種類存在することとなる。そして、マイクロコンピュータ２は、この入力パターンの種類に応じて、自装置が搭載される電圧検出装置１の電池装置におけるアドレス（設置位置）を識別情報として設定する。

なお、電池装置に搭載される複数のマイクロコンピュータ２は、各々が当該マイクロコンピュータ２の制御を行う上位制御装置（例えば、ＥＣＵ（Engine Control Unit））と電気的に接続されている。

バスバーモジュール３は、配線基板４と電池Ｓとの間に介挿されて配線基板４と電池Ｓとを電気的に接続するものである。そして、図１に示すように、バスバーモジュール３は、直接的に配線基板４と電池Ｓとを電気的に接続する不図示のバスバー配線と、当該バスバー配線をモールドする樹脂製のモールド部３ａと、切断加工によって配線状態を切替可能な切替加工部３ｂとを備えている。

本実施形態においてバスバーモジュール３は、モールド部３ａから側方に突出して外部に露出された４つの露出配線Ａ〜Ｄ（配線）を備えている。
図１（ｂ）に示すように、露出配線Ａは、一端がプルアップ抵抗４ａを介してマイクロコンピュータ２の入力ポート２ａと接続され、他端がグランドに接続されている。露出配線Ｂは、一端がプルアップ抵抗４ｂを介してマイクロコンピュータ２の入力ポート２ｂと接続され、他端がグランドに接続されている。露出配線Ｃは、一端がプルアップ抵抗４ｃを介してマイクロコンピュータ２の入力ポート２ｃと接続され、他端がグランドに接続されている。露出配線Ｄは、一端がプルアップ抵抗４ｄを介してマイクロコンピュータ２の入力ポート２ｄと接続され、他端がグランドに接続されている。

これらの露出配線Ａ〜Ｄは、外部に露出されてニッパ等によって容易に切断加工が可能に構成されている。
そして、本実施形態において切替加工部３ｂは、切断加工によって接続状態と非接続状態とを切替可能な上記４つの露出配線Ａ〜Ｄから構成されている。つまり、本実施形態において切替加工部３ｂは、外部に露出されていると共に配線の接続状態と非接続状態とを切替可能に構成されている。

配線基板４は、上述のマイクロコンピュータ２を含めた複数の実装部品が実装されるものであり、各実装部品同士を電気的に接続する配線を備えている。
そして、本実施形態において配線基板４は、図１（ｂ）に示すように、露出配線Ａの一端をマイクロコンピュータ２の入力ポート２ａに接続し、露出配線Ａの他端をグランドに接続している。また、配線基板４は、露出配線Ｂの一端をマイクロコンピュータ２の入力ポート２ｂに接続し、露出配線Ｂの他端をグランドに接続している。また、配線基板４は、露出配線Ｃの一端をマイクロコンピュータ２の入力ポート２ｃに接続し、露出配線Ｃの他端をグランドに接続している。また、配線基板４は、露出配線Ｄの一端をマイクロコンピュータ２の入力ポート２ｂに接続し、露出配線Ｄの他端をグランドに接続している。
さらに配線基板４には、露出配線Ａ〜Ｄの一端側に接続されるプルアップ抵抗４ａ〜４ｄが実装されている。

このような構成を有する本実施形態の電圧検出装置１では、切替加工部３ｂを構成する露出配線Ａ〜Ｄの接続状態あるいは非接続状態（配線状態）に応じてマイクロコンピュータ２の入力ポート２ａ〜２ｄに供給される電圧の入力パターンが変化する。そして、この電圧の入力パターンによって電圧検出装置１の識別情報が設定される。
例えば、図２（ａ）に示すように、露出配線Ａが切断加工されることによって非接続状態とされ、露出配線Ｂ〜Ｄが接続状態とされている場合には、入力ポート２ａにグランド電圧が供給され、入力ポート２ｂ〜２ｄに電源電圧が供給されるため、上記表１に示す入力パターン９となる。
また、図２（ｂ）に示すように、露出配線Ｂと露出配線Ｄとが切断加工されることによって非接続状態とされ、露出配線Ａ、Ｃが接続状態とされている場合には、入力ポート２ｂ、２ｄにグランド電圧が供給され、入力ポート２ａ，２ｃに電源電圧が供給されるため、表１に示す入力パターン６となる。

なお、切替加工部３ｂにおける露出配線Ａ〜Ｄの切断加工は、例えば、電圧検出装置１が電池Ｓと接続され、電池装置に収容されてから作業者や作業ロボットによって行われる。

以上のような本実施形態の電圧検出装置１は、加工により配線（露出配線Ａ〜Ｄ）の接続状態と非接続状態とを切替可能な切替加工部３ｂを有している。そして、切替加工部３ｂにおける配線（露出配線Ａ〜Ｄ）の接続状態あるいは非接続状態によって電圧検出装置１の識別情報が設定可能とされている。このため、電圧検出装置１は、切替加工部３ｂの配線状態によって電源投入時に容易に自らの識別情報を取得することができる。
したがって、電圧検出装置１によれば、複数の電圧検出装置に対して供給する電圧値を変化させなくとも、切替加工部３ｂの配線状態によって電圧検出装置１が自らを識別することができる。
つまり、電圧検出装置１によれば、電圧検出装置ごとに電位設定を行う必要がなく、さらには各電圧検出装置の各々に対して異なるコネクタ配線を設ける必要がない。よって、電池Ｓに接続される電圧検出装置１の識別を容易に行うことが可能となる。

さらに、電圧検出装置１においては、上記切替加工部３ｂが外部に対して露出されている。このため、例えば電池Ｓと接続された後であっても、切替加工部３ｂにおける配線状態の調節が可能となっている。
このため、電池装置に組み込む前に、電圧検出装置１を区別して管理する必要がなくなる。したがって、電圧検出装置１によれば、管理を容易とし、電池装置の製造コストを低減させることが可能となる。

また、本実施形態の電圧検出装置１は、バスバーモジュール３に対して切替加工部３ｂが設けられている。
このため、配線ピッチが狭い配線基板４に切替加工部を設けるよりも、切替加工部３ｂの設置スペースを容易に確保することが可能となる。
なお、本実施形態においては、図３（ａ）に示すように、切替加工部３ｂを構成する露出配線Ａ〜Ｄが、モールド部３ａの側方に突出して露出されている。しかしながら、切替加工部３ｂの露出方法はこれに限られるものではなく、図３（ｂ）に示すように、モールド部３ａに露出配線Ａ〜Ｄを露出させる開口３ａ１を設けるようにしても良い。

また、本実施形態の電圧検出装置１では、露出配線Ａ〜Ｄを切断加工するのみによって切替加工部３ｂにおける配線状態の切替を行うことができる。したがって、より容易に電圧検出装置１の識別を行うことが可能となる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

図４（ａ）は、本実施形態の電圧検出装置が備える配線基板４Ａの平面図である。この図に示すように、配線基板４Ａは、電気的接続において上記第１実施形態の露出配線Ａに相当する配線Ａ１と、上記第１実施形態の露出配線Ｂに相当する配線Ｂ１と、上記第１実施形態の露出配線Ｃに相当する配線Ｃ１と、上記第１実施形態の露出配線Ｄに相当する配線Ｄ１とを備えている。

また、本実施形態の電圧検出装置において配線基板４Ａは、各配線Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１の接続状態あるいは非接続状態を切替可能とするための複数のビア５（５Ａ〜５Ｄ）を備えている。
このビア５（接続部）は、半田付け加工が可能に構成されている。そして、図４（ｂ）に示すように、ビア５に対して半田付け加工を行い、ビア５に半田Ｙを充填することによって、各配線Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１が接続状態となる。
なお、半田Ｙを用いるのは一例であり、導電材であればビア５の充填材として用いることができる。例えば、導電性接着剤等を充填材として用いることもできる。このような場合には、ビア５に充填材を充填する加工を行うことによって各配線Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１が接続状態となる。

つまり、本実施形態の電圧検出装置は、ビア５からなる切替加工部６を備えている。そして、切替加工部６において半田付け加工を行うことによって、各配線Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１の接続状態あるいは非接続状態を切替可能に構成されている。

このような構成を有する本実施形態の電圧検出装置においても、切替加工部６において加工を行うことによって、上記第１実施形態と同様に、マイクロコンピュータ２の入力ポート２ａ〜２ｄに対する電圧の入力パターンの変更を行い、これによって電圧検出装置の識別情報が設定される。
したがって、本実施形態の電圧検出装置によれば、電圧検出装置ごとに電位設定を行う必要がなく、さらには各電圧検出装置の各々に対して異なるコネクタ配線を設ける必要がない。よって、電池Ｓに接続される電圧検出装置の識別を容易に行うことが可能となる。

また、本実施形態の電圧検出装置では、ビア５（切替加工部６）が配線基板４に対して設けられているため、バスバーモジュール３を省略した構成を採用することも可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、切替加工部３，６において４つの配線の接続状態と非接続状態とを切替可能とする構成を採用した。
しかしながら、電池装置に搭載される電圧検出装置が１６個以上となる場合には、必要に応じて切替加工部における配線数が変更される。

また、上記実施形態においては、本発明の接続部としてビア５を用いる構成を採用した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、ビアに換えて、パターンやパッドを接続部として用いる構成を採用することもできる。

１……電圧検出装置、２……マイクロコンピュータ（識別情報設定部）、３……バスバーモジュール、３ａ……モールド部、３ｂ，６……切替加工部、４，４Ａ……配線基板、５……ビア（接続部）、Ａ〜Ｄ……露出配線（配線）、Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１……配線

Claims (2)

1. 電池の電圧を検出する電圧検出装置であって、
   外部に露出されていると共に加工により配線の接続状態と非接続状態とを切替可能な切替加工部と、
   前記切替加工部における前記配線の接続状態あるいは非接続状態によって電圧検出装置自体の識別情報設定を行う識別情報設定部と、
   前記識別情報設定部が実装される配線基板と、
   当該配線基板と前記電池とを電気的に接続すると共に前記切替加工部が設けられるバスバーモジュールと
   を備え、
   前記バスバーモジュールが、前記配線基板と前記電池とを電気的に接続するバスバー配線と、当該バスバー配線をモールドするモールド部とを有し、
   前記バスバーモジュールが、一端が前記識別情報設定部と接続されると共に他端がグランドに接続されかつ前記モールド部から露出する露出配線を有し、
   当該露出配線が、切断加工が可能とされた前記切替加工部とされている
   ことを特徴とする電圧検出装置。
2. 前記露出配線はコの字形状とされていることを特徴とする請求項１記載の電圧検出装置。

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