JP6332794B2 - 電圧検出装置 - Google Patents
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Description
通信装置と制御装置とは、一対の通信素子を介して接続されており、一対の通信素子は、電池を電池収容台に載置することによりワイヤレス通信を用いて信号を伝達できるように構成されている。
本実施形態に係る電圧検出装置は、バッテリを有する電気自動車(EV:Electric Vehicle)あるいはハイブリッド自動車(HV:Hybrid Vehicle)等の移動車両に搭載されている。バッテリは、例えばリチウムイオン二次電池のような二次電池(充電式電池)であり、直方体形状の電池パックとして移動車両の底部に配置されている。
図1に示すように、電圧検出装置1は、バッテリBの側面に固定されている。バッテリBは、複数(本実施形態では5つ)の電池モジュールJ1〜J5から構成されており、各々の電池モジュールJ1〜J5は、複数の電池セル(電池セル群12、図3参照)を有している。電圧検出装置1は、電池セル群12の電圧状態を監視する装置である。
バッテリECU基板6は、バッテリBを制御するためのプロセッサ80(図3参照、制御回路)が搭載されている。セル電圧センサ基板7は、少なくとも電池セル群12のセル電圧を測定しその情報をバッテリECU基板6に伝える機能を有する集積回路30(電圧検出回路、図3参照)が搭載されている。
電圧検出装置1は、樹脂製ケース3と金属製カバー4とからなるケーシングの内部に、バッテリECU基板6と複数のセル電圧センサ基板7を収容して一ユニットとしてパッケージ化したものである。集積回路30は、プロセッサ80と電気的に絶縁されるとともに、通信可能に接続されている。
樹脂製ケース3のベース部9は、バッテリECU基板6よりもやや大きな外形寸法を有する矩形板形状をなしている。また、樹脂製ケース3のベース部9には、ウォール部10の突出方向と同じ方向であって、バッテリBとは反対の側に突出する複数の位置決めピン11が形成されている。
位置決めピン11は、一つのセル電圧センサ基板7に対して少なくとも二つ形成されており、全ての位置決めピン11がバッテリECU基板6を貫通する。
位置決めピン第三部15は、バッテリECU基板6が樹脂製ケース3のベース部9と平行配置されるような高さに支持されるように形成されている。
バッテリECU基板6には、コネクタ20が設けられており、コネクタ20は、樹脂製ケース3に金属製カバー4を取り付けた際に、基板収容空間5の外側に露出するように取り付けられている。
セル電圧センサ基板7には、位置決めピン11に対応する複数の位置決め孔22が形成されている。セル電圧センサ基板7の位置決め孔22は、位置決めピン第一部13の直径よりもやや大きく、かつ、位置決めピン第二部14の直径よりも小さな直径とされている。
位置決めピン第三部15は、バッテリECU基板6が樹脂製ケース3のベース部9と平行配置されるような高さに支持されるように形成されている。
セル電圧センサ基板7には、コネクタ23が設けられており、コネクタ23は、樹脂製ケース3に金属製カバー4を取り付けた際に、基板収容空間5の外側に露出するように取り付けられている。
バッテリECU基板6上であって、セル電圧センサ基板7に対向する面には、第一通信素子25が実装されている。セル電圧センサ基板7上であってバッテリECU基板6に対向する面には、セル電圧を送信する第二通信素子26が実装されている。
第一通信素子25と第二通信素子26とは、互いに対向するように配置されており、互いにワイヤレス通信が可能な距離に配置されている。具体的には、第一通信素子25と第二通信素子26とは、互いに平行となるように配置されたバッテリECU基板6及びセル電圧センサ基板7の主面に直交する方向から見て略同じ位置に配置されている。
コイル28aは一次コイルである。また、コイル28bは二次コイルである。コイル28aとコイル28bとは、極性が逆極性となるように配置されており、パルストランスを構成している。
放電用抵抗器31は、電池セル群12が過充電状態となった時に、スイッチング素子をオン状態にすることで過充電状態となった電池セルから電力が供給されて電力を熱エネルギーに変換して発熱する。
セル電圧センサ基板7aが備える電源回路21aは、電池セル群12aの最低電位を基準電位Vaとした集積回路30aが備えるレベル変換部(アナログ変換回路)の電源に供給する電圧を生成する。例えば、電源回路21aは、電池セル群12aの電圧を昇圧してVaを基準電位とするアナログ変換回路の電源電圧を生成する。
電池セル群12a、12b、12cのそれぞれは、複数の電池セルから構成される。
レベル変換部301aは、複数の電池セルが出力する最大電圧がA/D変換回路302aのフルスケールに対応する電圧となるように、電池セル群12aにおける各電池セルのセル電圧を変換する。レベル変換部301aは、各電池セル群12aの電圧を入力するために高電圧(例えば、60ボルト)の電源で動作する回路である。
A/D変換回路302aは、レベル変換部301aによる変換後のセル電圧を入力し、対応するデジタル信号を生成する。A/D変換回路302aは、低電圧(例えば、5ボルト)の電源(第二の電源)で動作する回路である。
絶縁素子50aは、セル電圧センサ基板7aとバッテリECU基板6との間で電流の授受を行わずに集積回路30aが変換した電池セルの電圧を示す情報をプロセッサ80に伝送する。
電源回路70は、電源60が出力する電圧に基づいて、プロセッサ80の動作に必要な電源電圧を生成する。例えば、電源回路70は、電源60が出力する12ボルトの電圧から5ボルトの電圧を生成する。
また、バッテリBを構成するセル電圧センサ基板7の数を変更したばあいにおいても、セル電圧センサ基板7の増減により容易に対応が可能となる。
図4に示すように、本実施形態の電圧検出装置1BのバッテリECU基板6とセル電圧センサ基板7との間には、樹脂製カバー34が介在している。樹脂製カバー34は、バッテリECU基板6が取り付けられた樹脂製ケース3にバッテリECU基板6を覆うようにボルトのような締結手段を用いて取り付けられている。
セル電圧センサ基板7は、樹脂製カバー34に設けられている第二支持部36の第二支持面37及び樹脂製ケース3のウォール部10に支持されており、少なくとも一部が第二支持面37にボルトのような締結手段を用いて固定されている。第二支持面37及びウォール部10は、取り付けられたセル電圧センサ基板7がバッテリECU基板6と平行に配置されるように形成されている。
このように、樹脂製カバー34が形成されていることによって、本実施形態の第一通信素子25と第二通信素子26との間には、絶縁樹脂として機能する樹脂製カバー本体35が配置される。
Claims (2)
- バッテリを構成する複数の電池セル群毎に設けられ、前記電池セル群の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路に対して絶縁されているとともに、前記電圧に基づいて前記バッテリを制御する制御回路と、を有する電圧検出装置において、
前記制御回路が搭載される制御回路用基板と、
前記制御回路用基板に実装される第一通信素子と、
前記電圧検出回路が搭載され、前記制御回路用基板と平行に配置される電圧検出回路用基板と、
前記電圧検出回路用基板に実装され、前記第一通信素子と非接触で通信が可能な第二通信素子と、
前記制御回路用基板及び前記電圧検出回路用基板の載置が可能な樹脂製ケースと、
前記樹脂製ケースと共に前記制御回路用基板を収容する第一基板収容空間を形成する樹脂製カバーと、
前記樹脂製カバーと共に前記電圧検出回路用基板を収容する第二基板収容空間を形成する金属製カバーと、
前記電圧検出回路用基板に実装されると共に前記金属製カバーに接し、過充電状態となった前記電池セルを放電させる放電用素子とを備え、
前記第一通信素子と前記第二通信素子とが前記樹脂製カバーを介して対向するように配置されていることを特徴とする電圧検出装置。 - 前記電圧検出回路用基板は、前記制御回路用基板よりも小さく形成され、複数が前記制御回路用基板の長手方向に整列させて収容されていることを特徴とする請求項1に記載の電圧検出装置。
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