JP6477602B2 - In-vehicle battery unit - Google Patents
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Description
本発明は、車両に搭載される電池ユニットに関する。 The present invention relates to a battery unit mounted on a vehicle.
従来、下記特許文献1に見られるように、電池ユニットを構成するリチウムイオン蓄電池等の内部蓄電池と、電池ユニット外部に設けられる鉛蓄電池等の外部蓄電池とを備える車載電源システムが知られている。この電源システムでは、内部蓄電池が、電池ユニットを構成する接続経路及び電源端子を介して外部蓄電池に接続されている。また、接続経路には、半導体スイッチが設けられている。
Conventionally, as can be seen in
上記特許文献1に記載の電源システムにおいて、内部蓄電池が長期間使用されないことにより、内部蓄電池の自己放電等に起因して内部蓄電池が過放電状態となることがある。蓄電池は、通常、その充電量が低下すると端子電圧が低下する。このため、過放電状態となった内部蓄電池は、その端子電圧が低い状態となり、外部蓄電池の端子電圧に対して内部蓄電池の端子電圧が大きく低下した状態となり得る。この状態において、半導体スイッチが開状態から閉状態に切り替えられると、外部蓄電池から電源端子及び接続経路を介して内部蓄電池へと過電流が流れるおそれがある。この場合、電源システムにおいて過電流が流れる部位の信頼性が低下するといった問題が生じ得る。
In the power supply system described in
このため、半導体スイッチを閉状態に切り替える前に、過放電状態となった内部蓄電池を充電することが要求される。ここで、車両において蓄電池が過放電状態となった場合、外部蓄電池であれば、例えば、車両から取り外して新品の外部蓄電池に交換したり、救援車のジャンピングなどで充電したりすることができる。 For this reason, before switching a semiconductor switch to a closed state, it is requested | required to charge the internal storage battery used as the overdischarge state. Here, when the storage battery is overdischarged in the vehicle, the external storage battery can be removed from the vehicle and replaced with a new external storage battery, or can be charged by jumping a rescue vehicle, for example.
一方、内部蓄電池は、周辺回路とともに構成されたASSYである電池ユニットとして車両に搭載されている。このため、内部蓄電池が過放電状態となった場合、外部から内部蓄電池を充電する方法がなく、電池ユニットを車両から取り外して交換せざるを得なかった。 On the other hand, the internal storage battery is mounted on the vehicle as a battery unit that is an ASSY configured with peripheral circuits. For this reason, when an internal storage battery was in an overdischarged state, there was no method for charging the internal storage battery from the outside, and the battery unit had to be removed from the vehicle and replaced.
本発明は、電池ユニットを交換することなく、内部蓄電池の過放電状態を解消できる電池ユニットを提供することを主たる目的とする。 An object of the present invention is to provide a battery unit that can eliminate an overdischarge state of an internal storage battery without replacing the battery unit.
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。 Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effects thereof will be described.
第1の発明は、複数の単電池を有する内部蓄電池(41)を備える車載電池ユニット(10)であって、前記内部蓄電池に接続経路(LD)を介して接続されて、かつ、前記電池ユニット外部の外部蓄電池(40)に接続される電源端子(TB)と、前記接続経路に設けられ、閉状態及び開状態のいずれかになることで電気的な導通及び遮断を切り替える切替部(SW1)と、前記接続経路において前記切替部よりも前記内部蓄電池側に接続された外部充電端子(16;21;23;24)と、を備える。 1st invention is a vehicle-mounted battery unit (10) provided with the internal storage battery (41) which has several cell, Comprising: It connects to the said internal storage battery via a connection path | route (LD), and the said battery unit A power supply terminal (TB) connected to an external external storage battery (40) and a switching unit (SW1) provided in the connection path and switching between electrical continuity and disconnection by being in a closed state or an open state And an external charging terminal (16; 21; 23; 24) connected to the internal storage battery side of the switching unit in the connection path.
上記発明では、外部蓄電池に接続される電源端子と、内部蓄電池とが接続経路を介して接続されている。そして接続経路には、切替部が設けられている。切替部が閉状態,開状態に切り替えられることにより、外部蓄電池と内部蓄電池の充電状況を制御できる。具体的には例えば、切替部が閉状態に切り替えられることにより、外部,内部蓄電池のうち、一方の蓄電池から他方の蓄電池に充電できる。ここで内部蓄電池が過放電状態となっている場合において、切替部が閉状態に切り替えられると、外部蓄電池から電源端子及び接続経路を介して内部蓄電池へと過電流が流れるおそれがある。このため、切替部を閉状態に切り替える前に、過放電状態となった内部蓄電池を充電することが要求される。 In the said invention, the power supply terminal connected to an external storage battery and the internal storage battery are connected via the connection path. A switching unit is provided in the connection path. By switching the switching unit between the closed state and the open state, the charging status of the external storage battery and the internal storage battery can be controlled. Specifically, for example, by switching the switching unit to the closed state, one of the external and internal storage batteries can be charged from the other storage battery. Here, when the internal storage battery is in an overdischarged state, if the switching unit is switched to the closed state, an overcurrent may flow from the external storage battery to the internal storage battery via the power supply terminal and the connection path. For this reason, before switching a switching part to a closed state, it is requested | required to charge the internal storage battery used as the overdischarge state.
そこで上記発明では、接続経路においてスイッチ部よりも内部蓄電池側に外部充電端子が接続されている。このため、外部蓄電池から過放電状態の内部蓄電池へと過電流が流れるのを防止するために切替部が開状態とされていても、内部蓄電池を外部充電端子に接続できる。したがって、電池ユニット外部に設けられた外部充電器を外部充電端子に接続することにより、内部蓄電池を充電することができる。これにより、電池ユニットを取り外して交換することなく、内部蓄電池の過放電状態を解消することができる。 So, in the said invention, the external charge terminal is connected to the internal storage battery side rather than the switch part in the connection path | route. For this reason, the internal storage battery can be connected to the external charging terminal even if the switching unit is in an open state in order to prevent an overcurrent from flowing from the external storage battery to the overdischarged internal storage battery. Therefore, the internal storage battery can be charged by connecting an external charger provided outside the battery unit to the external charging terminal. Thereby, the overdischarge state of the internal storage battery can be eliminated without removing and replacing the battery unit.
さらに上記発明では、外部充電端子を備えているため、電池ユニットの製造時において、内部蓄電池を構成する各単電池を未充電のまま電池ユニットを組み立て、組み立て完了後に各単電池を充電できる。これにより、電池ユニットの組み立て時において単電池同士がショートして過電流が流れることを防止できる。 Furthermore, in the above invention, since the external charging terminal is provided, when the battery unit is manufactured, the battery unit can be assembled without charging each unit cell constituting the internal storage battery, and each unit cell can be charged after the assembly is completed. Thereby, it is possible to prevent the overcurrent from flowing due to short-circuiting between the cells when the battery unit is assembled.
第2の発明は、前記内部蓄電池の正極端子の接続先を、前記接続経路において前記切替部よりも前記内部蓄電池側の第1接続点(T1)、及び前記外部充電端子に接続されている充電経路(LC)に設けられた第2接続点(T2)のいずれかに選択的に接続する切替スイッチ部(SWA)と、を備え、前記切替スイッチ部は、通電されることにより、前記内部蓄電池の正極端子と前記第1接続点とを接続し、通電が停止されることにより、前記内部蓄電池の正極端子と前記第2接続点とを接続する。 In a second aspect of the present invention, the connection of the positive terminal of the internal storage battery is connected to the first connection point (T1) closer to the internal storage battery than the switching unit in the connection path, and the external charging terminal. A changeover switch part (SWA) that selectively connects to any one of the second connection points (T2) provided in the path (LC), and the internal storage battery is energized so that the changeover switch part is energized. The positive electrode terminal of the internal storage battery is connected to the second connection point by connecting the positive electrode terminal of the internal storage battery to the first connection point and stopping energization.
内部蓄電池の過放電状態を解消するために外部充電端子が電池ユニットに備えられているものの、例えば外部充電端子と内部蓄電池の正極端子とを接続する電気経路の地絡により、外部充電端子及び内部蓄電池を含む新たな閉回路が意図せず形成され得る。この場合、外部充電端子を用いて充電する必要のない状況において、内部蓄電池の正極端子及び負極端子がショートし、上記閉回路に過電流が流れるおそれがある。 Although the external charging terminal is provided in the battery unit in order to eliminate the overdischarge state of the internal storage battery, the external charging terminal and the internal are connected due to, for example, the ground fault of the electrical path connecting the external charging terminal and the positive terminal of the internal storage battery. A new closed circuit containing the storage battery can be formed unintentionally. In this case, in a situation where it is not necessary to charge using the external charging terminal, the positive terminal and the negative terminal of the internal storage battery may be short-circuited, and an overcurrent may flow through the closed circuit.
そこで上記発明は、内部蓄電池の正極端子の接続先を、接続経路において切替部よりも内部蓄電池側の第1接続点、及び充電経路に設けられた第2接続点のいずれかに選択的に接続する切替スイッチ部を備えている。これにより、外部充電端子を用いて充電する必要のない状況において、内部蓄電池の正極端子と第1接続点とが接続される一方、内部蓄電池の正極端子と第2接続点とは接続されない。このため、外部充電端子は、内部蓄電池から電気的に切り離される。これにより、外部充電端子を用いて充電する必要のない状況において、外部充電端子及び内部蓄電池を含む閉回路が意図せず形成されることを防止でき、上記閉回路に過電流が流れるのを防止できる。したがって、電池ユニットの信頼性の低下を防止できる。 Therefore, the above invention selectively connects the connection destination of the positive electrode terminal of the internal storage battery to either the first connection point on the internal storage battery side with respect to the switching unit in the connection path or the second connection point provided in the charging path. The changeover switch section is provided. Thereby, in the situation which does not need to charge using an external charge terminal, while the positive electrode terminal of an internal storage battery and the 1st connection point are connected, the positive electrode terminal of an internal storage battery and the 2nd connection point are not connected. For this reason, the external charging terminal is electrically disconnected from the internal storage battery. As a result, it is possible to prevent a closed circuit including the external charging terminal and the internal storage battery from being formed unintentionally in a situation where charging using the external charging terminal is not necessary, and to prevent an overcurrent from flowing through the closed circuit. it can. Therefore, it is possible to prevent a decrease in the reliability of the battery unit.
さらに上記発明において、切替スイッチ部は、通電されることにより、内部蓄電池の正極端子と第1接続点とを接続し、通電が停止されることにより、内部蓄電池の正極端子と第2接続点とを接続する。内部蓄電池が過放電状態となり、外部充電端子を用いて外部充電器から内部蓄電池を充電する必要のある状況では、切替スイッチ部を駆動するための電力供給源がない可能性が大きい。このため、内部蓄電池が過放電状態となる状況では、切替スイッチ部を開閉制御できる保証がない。 Furthermore, in the above-described invention, the changeover switch unit is connected to the positive terminal of the internal storage battery and the first connection point when energized, and when the energization is stopped, the positive terminal and the second connection point of the internal storage battery are connected. Connect. In a situation where the internal storage battery is in an overdischarged state and the internal storage battery needs to be charged from an external charger using the external charging terminal, there is a high possibility that there is no power supply source for driving the changeover switch unit. For this reason, in a situation where the internal storage battery is in an overdischarged state, there is no guarantee that the changeover switch unit can be controlled to open and close.
そこで、切替スイッチ部が、通電が停止されることにより内部蓄電池の正極端子と第2接続点とを接続する構成とされている。これにより、外部充電端子から内部蓄電池へと充電する必要のある状況において、切替スイッチ部を開閉制御できない場合であっても、外部充電端子から切替スイッチ部を介して内部蓄電池を充電することができる。 Therefore, the change-over switch unit is configured to connect the positive terminal of the internal storage battery and the second connection point by stopping energization. Thereby, even when it is a case where opening / closing control of a changeover switch part cannot be performed in the situation where it is necessary to charge from an external charge terminal to an internal storage battery, an internal storage battery can be charged via a changeover switch part from an external charge terminal. .
第3の発明は、給電されることにより、前記切替スイッチ部の開閉制御を実施可能な制御回路(50)を備え、前記制御回路には、前記外部蓄電池から給電される。 A third aspect of the invention includes a control circuit (50) capable of performing opening / closing control of the changeover switch unit by being supplied with power, and the control circuit is supplied with power from the external storage battery.
上記発明では、外部蓄電池から制御回路に給電されることにより、制御回路は、切替スイッチ部の開閉制御を実施する。ここで、外部蓄電池が過放電状態となる又は外部蓄電池が車両から取り外されることがある。この場合、外部蓄電池から制御回路へと給電できず、制御回路により切替スイッチ部の開閉制御を実施できない。 In the said invention, a control circuit implements opening / closing control of a changeover switch part by electrically feeding to a control circuit from an external storage battery. Here, the external storage battery may be overdischarged or the external storage battery may be removed from the vehicle. In this case, power cannot be supplied from the external storage battery to the control circuit, and opening / closing control of the changeover switch unit cannot be performed by the control circuit.
ここで上記発明では、切替スイッチ部が、通電が停止されることにより内部蓄電池の正極端子と第2接続点とを接続する構成とされている。このため、制御回路により切替スイッチ部の開閉制御を実施できなくても、内部蓄電池の正極端子が充電経路を介して外部充電端子に接続される。これにより、外部充電端子から内部蓄電池へと充電することができる。 Here, in the said invention, the changeover switch part is set as the structure which connects the positive electrode terminal of an internal storage battery, and a 2nd connection point, when electricity supply is stopped. For this reason, even if opening / closing control of the changeover switch unit cannot be performed by the control circuit, the positive terminal of the internal storage battery is connected to the external charging terminal via the charging path. Thereby, it can charge to an internal storage battery from an external charge terminal.
第4の発明は、前記外部充電端子と前記内部蓄電池の正極端子とを接続可能な充電経路(LC)に設けられ、前記外部充電端子から前記正極端子へと向かう規定方向の電流の流通を許容し、前記規定方向とは逆方向の電流の流通を阻止する整流部(51)を備える。 4th invention is provided in the charge path (LC) which can connect the said external charge terminal and the positive electrode terminal of the said internal storage battery, and the distribution | circulation of the electric current of the regulation direction which goes to the said positive electrode terminal from the said external charge terminal is permitted. And a rectifying unit (51) for preventing current flow in a direction opposite to the prescribed direction.
上記発明では、上記充電経路に整流部が設けられるため、外部充電端子及び内部蓄電池を含む閉回路が意図せず形成される場合であっても、閉回路に過電流が流れるのを防止できる。 In the above invention, since the rectification unit is provided in the charging path, it is possible to prevent an overcurrent from flowing in the closed circuit even when a closed circuit including the external charging terminal and the internal storage battery is formed unintentionally.
ここで整流部としては、具体的には例えば、第5の発明のようにダイオードを用いることができる。これにより、整流部を外部から操作することなく、閉回路に過電流が流れるのを防止できる。 Here, as the rectifying unit, specifically, for example, a diode can be used as in the fifth invention. Thereby, it is possible to prevent an overcurrent from flowing in the closed circuit without operating the rectifying unit from the outside.
第6の発明は、前記外部充電端子と前記内部蓄電池の正極端子とを接続可能な充電経路(LC)に設けられ、前記外部充電端子を通過する電流量を制限する制限部(52)を備える。 6th invention is provided in the charge path (LC) which can connect the said external charge terminal and the positive electrode terminal of the said internal storage battery, and is provided with the restriction | limiting part (52) which restrict | limits the electric current amount which passes the said external charge terminal. .
上記発明では、外部充電端子及び内部蓄電池を含む閉回路が意図せず形成される場合であっても、制限部により外部充電端子を通過する電流量が制限される。このため、閉回路に過電流が流れるのを防止できる。 In the said invention, even if it is a case where the closed circuit containing an external charging terminal and an internal storage battery is formed unintentionally, the electric current amount which passes an external charging terminal is restrict | limited by a restriction | limiting part. For this reason, it can prevent that an overcurrent flows into a closed circuit.
第7の発明は、前記制限部は、前記外部充電端子を通過する電流量を調整可能に構成されており、前記外部充電端子と給電経路(LP)を介して接続され、給電されることにより、前記制限部を操作して前記外部充電端子を通過する電流量の制御を実施可能な制御回路(50)を備える。 According to a seventh aspect of the present invention, the limiting unit is configured to be capable of adjusting an amount of current passing through the external charging terminal, and is connected to the external charging terminal via a power supply path (LP) and is supplied with power. And a control circuit (50) capable of controlling the amount of current passing through the external charging terminal by operating the limiting unit.
上記発明では、制御回路が給電経路を介して外部充電端子に接続されている。このため、外部充電端子に外部充電器を接続して内部蓄電池を充電する必要がある場合において、車載電源系統から制御回路への電力供給が断たれていたとしても、外部充電端子から供給される電力により、制御回路により制限部を操作できるようになる。これにより、外部充電端子を通過する電流量の制御を実施でき、内部蓄電池の充電制御を適正に実施することができる。 In the above invention, the control circuit is connected to the external charging terminal via the power feeding path. For this reason, when it is necessary to connect the external charger to the external charging terminal and charge the internal storage battery, even if the power supply from the in-vehicle power supply system to the control circuit is cut off, the external charging terminal is supplied. With the electric power, the limiting unit can be operated by the control circuit. Thereby, control of the electric current amount which passes an external charging terminal can be implemented, and charge control of an internal storage battery can be implemented appropriately.
第8の発明は、前記外部充電端子と給電経路(LP)を介して接続され、給電されることにより動作可能な制御回路(50)を備え、前記制御回路は、前記外部充電端子を介した前記内部蓄電池の充電が完了したか否かを判定する完了判定部(50)と、前記完了判定部により充電が完了したと判定された場合、充電が完了した旨を通知する処理を行う完了通知部(50)と、を有する。 The eighth invention comprises a control circuit (50) connected to the external charging terminal via a power supply path (LP) and operable by being supplied with power, the control circuit being connected via the external charging terminal. Completion notification (50) for determining whether or not charging of the internal storage battery has been completed, and completion notification for performing processing to notify that charging has been completed when the completion determination unit determines that charging has been completed Part (50).
上記発明では、車載電源系統から制御回路への電力供給が断たれていたとしても、外部充電端子から供給される電力により、制御回路が動作可能とされている。このため、外部充電端子に外部充電器を接続して内部蓄電池の充電を開始した後、その充電が完了した場合に充電の完了をユーザが把握することができる。 In the above invention, even if the power supply from the in-vehicle power supply system to the control circuit is cut off, the control circuit can be operated by the power supplied from the external charging terminal. For this reason, after connecting an external charger to the external charging terminal and starting charging the internal storage battery, the user can grasp the completion of charging when the charging is completed.
第9の発明は、前記内部蓄電池が過放電状態であるか否かを判定する状態判定部(50)と、前記状態判定部により過放電状態であると判定されている場合、その旨を通知する過放電通知部(50)と、を備える。 9th invention notifies that when the state determination part (50) which determines whether the said internal storage battery is an overdischarge state, and the said state determination part are determined to be an overdischarge state. An overdischarge notification unit (50).
上記発明によれば、内部蓄電池が過放電状態となっていることをユーザが適正に把握できる。 According to the said invention, a user can grasp | ascertain appropriately that an internal storage battery is an overdischarged state.
第10の発明では、前記外部充電端子(16)が、スタッド形状をなしている。 In a tenth aspect of the invention, the external charging terminal (16) has a stud shape.
上記発明では、外部充電器において外部充電端子との接続部がクリップ形状をなしている場合、外部充電端子をクリップで挟むことにより、外部充電端子と外部充電器とを接続することができる。 In the said invention, when the connection part with an external charging terminal has comprised the clip shape in the external charger, an external charging terminal and an external charger can be connected by pinching an external charging terminal with a clip.
第11の発明では、前記外部充電端子(21)が、外部充電器の給電コネクタを抜き差し可能なコネクタとされている。 In the eleventh aspect of the invention, the external charging terminal (21) is a connector through which a power supply connector of the external charger can be inserted and removed.
上記発明によれば、外部充電器において外部充電端子との接続部として給電コネクタが用いられる場合、外部充電端子に給電コネクタを容易に抜き差しできる。これにより、製造時における内部蓄電池の充電作業を容易に実施でき、電池ユニット10の製造時の作業性を高めることができる。
According to the above invention, when a power feeding connector is used as a connection portion with an external charging terminal in the external charger, the power feeding connector can be easily inserted into and removed from the external charging terminal. Thereby, the charging operation of the internal storage battery at the time of manufacture can be easily performed, and the workability at the time of manufacturing the
第12の発明では、前記外部充電端子(23)が、同一のコネクタ(22)に設けられている複数の端子の1つとされている。 In the twelfth aspect, the external charging terminal (23) is one of a plurality of terminals provided in the same connector (22).
上記発明によれば、電池ユニット10の製造工程において、種々のコネクタを一括して抜き差しできる。このため、製造工程にて種々のコネクタを電池ユニット10のコネクタに接続する手間が省略でき、電池ユニット10の製造時の作業性を高めることができる。
According to the said invention, in the manufacturing process of the
第13の発明では、前記外部充電端子(24)が、前記内部蓄電池から電線(25)を介して前記電池ユニット外部に引き出されている。 In a thirteenth aspect, the external charging terminal (24) is drawn out of the battery unit from the internal storage battery via an electric wire (25).
上記発明によれば、外部充電端子として、例えばコネクタが用いられる場合と比較して、構成を簡素化でき、コストを削減できる。 According to the said invention, compared with the case where a connector is used, for example as an external charging terminal, a structure can be simplified and cost can be reduced.
第14の発明は、電気的絶縁性を有して、かつ、前記外部充電端子を覆うように設けられるカバー部(20)を備える。 A fourteenth invention includes a cover portion (20) having electrical insulation and provided so as to cover the external charging terminal.
上記発明によれば、外部充電端子16が用いられた充電が実施されない場合において、外部充電端子16を介した不要な漏電や短絡を防止することができる。
According to the said invention, when the charge using the
(第1実施形態)
以下、本発明を具体化した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態の電池ユニットが搭載される車両は、エンジンを駆動源として走行するものである。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. A vehicle on which the battery unit of this embodiment is mounted travels using an engine as a drive source.
まず、電池ユニット10の全体構成について説明する。なお、以下の説明では便宜上、電池ユニット10を水平面に設置した状態である図1を基準に、電池ユニット10の上下方向を規定することとしている。
First, the overall configuration of the
図1に示すように、電池ユニット10は、下側ケース体11及び上側ケース体12からなる収容ケース13と、端子台14と、コネクタ15と、外部充電端子16とを備えている。端子台14は、電池ユニット10外部の外部蓄電池及びスタータ等に対して電気的に接続される。コネクタ15は、上位の車載ECU等に対して電気的に接続される。
As shown in FIG. 1, the
電池ユニット10は、単電池としての電池セルを複数を有する組電池としての内部蓄電池と、内部蓄電池における充放電制御等を制御する制御回路50とを備えている。本実施形態では、図2に示すように、外部蓄電池として鉛蓄電池40を用いている。また、内部蓄電池としてリチウムイオン蓄電池41を用いている。リチウムイオン蓄電池41は、鉛蓄電池40と比べて、出力密度及びエネルギ密度が高いものであり、また、頻繁な充放電に対する耐性が高い高性能蓄電池である。本実施形態において、鉛蓄電池40は、その蓄電容量がリチウムイオン蓄電池41の蓄電容量よりも大きくされている。また本実施形態において、鉛蓄電池40は、その定格電圧がリチウムイオン蓄電池41の定格電圧と同一又は略同一とされている。
The
図1の説明に戻り、下側ケース体11は、例えばアルミニウム等の金属材料により成形されており、底板部と、その底板部から起立して設けられる立ち壁部とを有している。底板部は略四角形状をなしており、その周縁部又は周縁部付近を取り囲んで立ち壁部が形成されている。底板部は、リチウムイオン蓄電池41が載置される載置部となっている。
Returning to the description of FIG. 1, the
上側ケース体12は、下側ケース体11と同様に例えばアルミニウム等の金属材料により形成されるか、又は合成樹脂材料により形成されている。上側ケース体12は、天板部17と、天板部17から延びる垂れ壁部18とを有している。天板部17は略四角形状をなしており、その周縁部又は周縁部付近を取り囲んで垂れ壁部18が形成されている。天板部17において、四辺の各側面に設けられる垂れ壁部18のうち1側面には、端子台14、コネクタ15及び外部充電端子16を外部に露出させるための壁無し部19が設けられている。
The
上下の各ケース体11,12は、下側ケース体11の立ち壁部がケース内側、上側ケース体12の垂れ壁部18がケース外側となるように内外に重なった状態で組み付けられている。そして、各ケース体11,12からなる収容ケース13内の収容空間に、リチウムイオン蓄電池41及び制御回路50が収容された状態となっている。
The upper and
なお、電池ユニット10は、例えば、車両の前部座席下方や、搭乗者の足元付近において、車室を形成する車室内床部の上に設置されるようになっている。また本実施形態において、電池ユニット10は、下側ケース体11の底板部が水平になるようにして設置されている。
The
外部充電端子16は、収容ケース13外部に引き出されている。本実施形態では、外部充電端子16として、スタッドボルトを用いている。
The
続いて図2を用いて、電池ユニット10内部の構成について説明する。
Next, the internal configuration of the
電池ユニット10において、端子台14は電源端子TBを有している。電源端子TBには、接続経路LDを介してリチウムイオン蓄電池41の正極端子が接続されている。リチウムイオン蓄電池41の負極端子は、接地されている。
In the
電池ユニット10は、切替部に相当する第1スイッチ部SW1と、第2スイッチ部SW2とを備えている。第1スイッチ部SW1は、接続経路LDに設けられ、閉状態及び開状態のいずれかになることで電気的な導通及び遮断を切り替える半導体スイッチである。本実施形態において、第1スイッチ部SW1は、ソース同士が接続された一対のNチャネルMOSFETにより構成されている。
The
第2スイッチ部SW2は、接続経路LDにおいて第1スイッチ部SW1よりもリチウムイオン蓄電池41側に設けられている。第2スイッチ部SW2は、閉状態及び開状態のいずれかになることで電気的な導通及び遮断を切り替える半導体スイッチである。本実施形態において、第2スイッチ部SW2は、ソース同士が接続された一対のNチャネルMOSFETにより構成されている。
The second switch unit SW2 is provided closer to the lithium
電池ユニット10において、コネクタ15は出力端子TOを有している。出力端子TOは、接続経路LDにおいて第1スイッチ部SW1と第2スイッチ部SW2との間に接続されている。
In the
接続経路LDにおいて、第2スイッチ部SW2とリチウムイオン蓄電池41の正極端子との間には、充電経路LCを介して外部充電端子16が接続されている。
In the connection path LD, the
続いて、電池ユニット10を含む車載システムについて説明する。
Subsequently, an in-vehicle system including the
車載システムは、オルタネータ30、スタータ31、第1電気負荷32、第2電気負荷33、及び鉛蓄電池40を備えている。電源端子TBには、オルタネータ30、スタータ31、第1電気負荷32及び鉛蓄電池40の正極端子が接続されている。鉛蓄電池40の負極端子は、接地されている。
The in-vehicle system includes an
オルタネータ30は、ステータ、ステータに巻回されたステータコイル、ロータ、及びロータに巻回されたロータコイルを含む。ロータの回転軸は、図示しない車載エンジンの出力軸に対してベルト等により連結されている。オルタネータ30は、出力軸や車軸の回転により発電する。オルタネータ30の発電電力は、鉛蓄電池40、リチウムイオン蓄電池41、第1電気負荷32及び第2電気負荷33等に供給される。
鉛蓄電池40には、スタータ31が並列接続されている。スタータ31は、鉛蓄電池40から電力が供給されることにより、エンジンの出力軸に初期回転を付与するクランキングを行う。
A
鉛蓄電池40には、第1電気負荷32が並列接続されている。第1電気負荷32には、例えば、ヘッドライト、フロントウィンドシールドのワイパ、空調装置の送風ファン、リアウィンドシールドのデフロスター用ヒータ等が含まれる。
A first
出力端子TOには、第2電気負荷33が接続されている。本実施形態において、第2電気負荷33には、供給電力の電圧が概ね一定、又は少なくとも所定範囲内で変動するよう安定であることが要求される定電圧要求負荷が含まれる。本実施形態では、定電圧要求負荷に、表示部及び音発生部としてのナビゲーション装置と、音発生部としてのオーディオ装置とが含まれる。
A second
車載システムは、鉛蓄電池40の端子電圧を検出する外部電圧検出部42と、鉛蓄電池40に流れる充放電電流を検出する外部電流検出部43とを備えている。また車載システムは、リチウムイオン蓄電池41の端子電圧を検出する内部電圧検出部44と、リチウムイオン蓄電池41に流れる充放電電流を検出する内部電流検出部45とを備えている。本実施形態において、内部電圧検出部44及び内部電流検出部45は、電池ユニット10内に設けられている。特に本実施形態において、内部電流検出部45は、接続経路LDにおいて、充電経路LCとの接続点とリチウムイオン蓄電池41の正極端子との間に流れる電流を検出可能なように設けられている。
The in-vehicle system includes an external
各検出部の検出値は、電池ユニット10を構成する制御回路50に入力される。制御回路50は、マイコンを主体として構成されている。制御回路50は、各検出部の検出値に基づいて、鉛蓄電池40及びリチウムイオン蓄電池41の充電率(SOC)が過充放電とならない適正範囲となるよう調整する充放電制御を行う。なお、鉛蓄電池40の適正範囲は、中心となる値から所定範囲に設定され、具体的には例えば90%±2%に設定されている。また、リチウムイオン蓄電池41の適正範囲は、具体的には例えば30〜80%に設定されている。
The detection value of each detection unit is input to the
ちなみに、鉛蓄電池40の充放電制御及びリチウムイオン蓄電池41の充放電制御等は、実際には、個別の制御回路により実行され得る。ただし本実施形態では、制御回路が個別備えられる点が要部ではない。このため本実施形態では、便宜上、これら制御回路を単一の制御回路50として図示している。
Incidentally, the charge / discharge control of the
制御回路50は、車両のイグニッションスイッチがオンされることを条件として、第1スイッチ部SW1及び第2スイッチ部SW2を閉状態に切り替える。これにより、リチウムイオン蓄電池41と鉛蓄電池40との間が電気的に接続された状態となる。一方、制御回路50は、イグニッションスイッチがオフされると、第1スイッチ部SW1及び第2スイッチ部SW2を開状態に切り替える。これにより、リチウムイオン蓄電池41と鉛蓄電池40との間が電気的に遮断された状態となる。
The
なお、エンジンの始動制御やオルタネータ30の発電制御は、図示しない別の制御回路により実施される。
The engine start control and the power generation control of the
本実施形態では、上述したように、電池ユニット10が外部充電端子16を備えている。以下、この理由について説明する。
In the present embodiment, as described above, the
車載システムにおいて、車両が長期間放置され、リチウムイオン蓄電池41が長期間使用されないことがある。この場合、リチウムイオン蓄電池41の自己放電や、リチウムイオン蓄電池41に電気的に接続された機器への暗電流の供給により、リチウムイオン蓄電池41の充電率がその適正範囲の下限値に近くなる又はその下限値を下回る状態である過放電状態となることがある。過放電状態となったリチウムイオン蓄電池41は、その端子電圧が低い状態となり、鉛蓄電池40の端子電圧に対するリチウムイオン蓄電池41の端子電圧の低下度合いが大きい状態となり得る。この状態において、第1スイッチ部SW1及び第2スイッチ部SW2が開状態から閉状態に切り替えられると、鉛蓄電池40からリチウムイオン蓄電池41へと過電流が流れるおそれがある。この場合、リチウムイオン蓄電池41等の電池ユニット10の構成部品や、鉛蓄電池40等の信頼性が低下するおそれがある。
In the in-vehicle system, the vehicle may be left for a long time, and the lithium
この問題を解決すべく、過放電状態となったリチウムイオン蓄電池41を、新品のリチウムイオン蓄電池や、充電量が十分な中古のリチウムイオン蓄電池に交換することも考えられる。また、過放電状態となったリチウムイオン蓄電池41を車両から取り外し、取り外したリチウムイオン蓄電池41を外部の充電設備で充電して車両に再度搭載することも考えられる。ただし、この場合、交換するための工数が手間となったり、車両ユーザの負担する交換費用が増加したりするといった不都合が生じる。
In order to solve this problem, it is conceivable to replace the lithium
そこで本実施形態では、リチウムイオン蓄電池41が過放電状態になった場合であっても、リチウムイオン蓄電池41を車両に搭載した状態でリチウムイオン蓄電池41を再度使用可能な状態とする。そのために、ユーザ又は整備工場の作業者等は、車両外部に設置された外部充電器CHを電池ユニット10の外部充電端子16に接続し、リチウムイオン蓄電池41を充電する。
Therefore, in the present embodiment, even when the lithium
詳しくは、まず、イグニッションスイッチがオフされていることを確認する。この作業工程は、各スイッチ部SW1,SW2が開状態に切り替えられているかを確認するためになされる。各スイッチ部SW1,SW2が開状態に切り替えられると、鉛蓄電池40とリチウムイオン蓄電池41との間が電気的に遮断される。その結果、リチウムイオン蓄電池41の充電中に鉛蓄電池40からリチウムイオン蓄電池41へと過電流が流れることを回避できる。
Specifically, first, it is confirmed that the ignition switch is turned off. This work process is performed in order to confirm whether each switch part SW1, SW2 is switched to the open state. When each switch part SW1, SW2 is switched to an open state, between the
続いて、外部充電端子16に外部充電器CHを接続する。具体的には、外部充電器CHにおいて外部充電端子との接続部がクリップ形状をなしている場合、外部充電端子16をクリップで挟むことにより、外部充電端子16と外部充電器CHとを接続する。
Subsequently, the external charger CH is connected to the
その後、外部充電器CHを動作させ、リチウムイオン蓄電池41の充電を開始する。充電完了後、外部充電器CHの接続部を外部充電端子16から取り外す。
Thereafter, the external charger CH is operated, and charging of the lithium
なお本実施形態において、外部充電器CHによるリチウムイオン蓄電池41の充電中は、車両側の電源は必ずしも必要でない。このため、鉛蓄電池40が充電状態又は放電状態であったり、鉛蓄電池40が電源端子TBに接続されていなかったりする場合であっても、リチウムイオン蓄電池41の充電には差し支えない。
In the present embodiment, the power source on the vehicle side is not necessarily required while the lithium
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を得られる。 According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
・電池ユニット10に外部充電端子16を備えたため、車両に搭載した状態でリチウムイオン蓄電池41を充電できる。このため、電池ユニット10を取り外して分解したり、電池ユニット10を交換したりすることなく、リチウムイオン蓄電池41の過放電状態を解消できる。これにより、車両を速やかに正常状態に復帰できる。
Since the
さらに本実施形態に係る電池ユニット10によれば、電池ユニット10の製造時における組み立てを容易にしたり、安全性を高めたりできる。つまり、電池ユニット10の製造工程において、リチウムイオン蓄電池41を構成する充電済みの電池セルを組み立てる作業では、電池セルの端子間のショートを未然に防ぐことが要求される。このため、電池セルの端子間の絶縁を確保しながら組み立てを行う必要がある。
Furthermore, according to the
これに対し、充電されていない電池セルを組み立てるのであれば、電池セルの端子間のショートに関して特別な配慮を行う必要がない。その結果、電池ユニット10の組み立てが容易となる。本実施形態の電池ユニット10は、外部充電端子16を備えているため、電池ユニット10の組み立て完了後に外部から電池セルを充電できる。そして適正な充電状態で電池ユニット10が工場から出荷される。このため、電池ユニット10を安全に製造することができる。
On the other hand, if battery cells that are not charged are assembled, there is no need to perform special consideration regarding a short circuit between the terminals of the battery cells. As a result, the
・本実施形態において、リチウムイオン蓄電池41が適正に充電されている状態であれば、緊急時に外部充電端子16から外部にリチウムイオン蓄電池41の電力を取り出すことができる。例えば、鉛蓄電池40が過放電状態となり、車載エンジンの始動が困難となる状況においても、リチウムイオン蓄電池41から外部充電端子16を介してスタータ31を含む電源系に電源を供給できる。これにより、救援車の到着を待つことなく、スタータ31を駆動でき、エンジンを始動させることができる。
-In this embodiment, if the lithium
(第2実施形態)
以下、第2実施形態について、上記第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図3に示すように、電池ユニット10内の構成を変更する。なお図3において、先の図2に示した構成については、便宜上、同一の符号を付している。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment. In this embodiment, as shown in FIG. 3, the configuration in the
図示されるように、充電経路LCには、ダイオード51が設けられている。ダイオード51は、アノードが外部充電端子16側に接続され、カソードがリチウムイオン蓄電池41側に接続されている。
As illustrated, a
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を得られる。 According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
外部充電端子16が電池ユニット10に備えられていると、例えば外部充電端子16とグランドとが接続される地絡により、外部充電端子16及びリチウムイオン蓄電池41を含む新たな閉回路が意図せず形成され得る。この場合、リチウムイオン蓄電池41の正極端子及び負極端子がショートし、上記閉回路に過電流が流れるおそれがある。そこで本実施形態では、充電経路LCにダイオード51を設けた。これにより、上記閉回路が意図せず形成される場合であっても、閉回路に過電流が流れるのを防止できる。その結果、車載システムの信頼性の低下を防止できる。
When the
(第3実施形態)
以下、第3実施形態について、上記第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図4に示すように、電池ユニット10内の構成を変更する。なお図4において、先の図2に示した構成については、便宜上、同一の符号を付している。
(Third embodiment)
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment. In this embodiment, as shown in FIG. 4, the configuration in the
図示されるように、本実施形態の電池ユニット10は、第2スイッチ部SW2に代えて、切替スイッチ部SWAを備えている。本実施形態では、切替スイッチ部SWAとして、第1接点T1、第2接点T2及びコイルを有するリレーを用いている。第1接点T1は、接続経路LDにおいて第1スイッチ部SW1よりもリチウムイオン蓄電池41側に接続されている。第2接点T2は、充電経路LCに接続されている。
As illustrated, the
詳しくは、コイルに通電されることにより、図5に示すように、リチウムイオン蓄電池41の正極端子と第1接点T1とが接続され、正極端子と第2接点T2との間が遮断される。これにより、リチウムイオン蓄電池41と第1スイッチ部SW1及び出力端子TOそれぞれとが接続されて、かつ、リチウムイオン蓄電池41と外部充電端子16との間が遮断される。
Specifically, by energizing the coil, as shown in FIG. 5, the positive electrode terminal of the lithium
一方、コイルへの通電が停止されることにより、図4に示すように、リチウムイオン蓄電池41の正極端子と第2接点T2とが接続され、正極端子と第1接点T1との間が遮断される。これにより、リチウムイオン蓄電池41と外部充電端子16とが接続されて、かつ、リチウムイオン蓄電池41と第1スイッチ部SW1及び出力端子TOそれぞれとの間が遮断される。コイルへの通電制御は、制御回路50が実施する。本実施形態において、制御回路50には、鉛蓄電池40から電源端子TBを介して電力が供給されるようになっている。
On the other hand, by stopping the energization of the coil, as shown in FIG. 4, the positive electrode terminal of the lithium
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を得られる。 According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
・上記第2実施形態で説明したように、外部充電端子16及びリチウムイオン蓄電池41を含む新たな閉回路が意図せず形成され得る。この場合、イグニッションスイッチがオンされた後、外部充電端子16が用いられない各蓄電池40,41の充放電制御がなされている状況下において、リチウムイオン蓄電池41の正極端子及び負極端子がショートし、上記閉回路に過電流が流れるおそれがある。
As described in the second embodiment, a new closed circuit including the
そこで本実施形態では、上記切替スイッチ部SWAを設けた。これにより、外部充電端子16が用いられない充放電制御がなされている状況において、リチウムイオン蓄電池41の正極端子と第2接点T2との間が電気的に遮断される。このため、外部充電端子16は、リチウムイオン蓄電池41、及びその他車載電源系統から電気的に切り離される。したがって、外部充電端子16に過電流が流れることがない。これにより、外部充電端子16及びリチウムイオン蓄電池41を含む閉回路が意図せず形成されることを防止でき、上記閉回路に過電流が流れるのを防止できる。
Therefore, in the present embodiment, the changeover switch unit SWA is provided. Thereby, in the situation where charge / discharge control is performed in which the
・リチウムイオン蓄電池41が過放電状態となり、外部充電端子16を用いて外部充電器CHからリチウムイオン蓄電池41を充電する必要のある状況では、切替スイッチ部SWAを駆動するための電力供給源がない可能性が大きい。例えば、リチウムイオン蓄電池41から制御回路50へと給電される構成とされていても、リチウムイオン蓄電池41に制御回路50を動作させるための十分な電力が残っていないことがある。また例えば、鉛蓄電池40が車両から取り外されていることもある。このため、切替スイッチ部SWAを開閉制御できる保証がない。
In a situation where the lithium
そこで本実施形態において、切替スイッチ部SWAは、コイルへの通電が停止されることにより、リチウムイオン蓄電池41の正極端子と第2接点T2とを接続するように構成されている。これにより、外部充電端子16からリチウムイオン蓄電池41へと充電する必要のある状況において、切替スイッチ部SWAを開閉制御できなくても、リチウムイオン蓄電池41を充電することができる。
Therefore, in the present embodiment, the changeover switch unit SWA is configured to connect the positive electrode terminal of the lithium
(第4実施形態)
以下、第4実施形態について、上記第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図6に示すように、電池ユニット10内の構成を変更する。なお図6において、先の図2に示した構成については、便宜上、同一の符号を付している。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment. In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the configuration in the
図示されるように、本実施形態では、充電経路LCと、制御回路50とが給電経路LPにより接続されている。この構成によれば、外部充電器CHを外部充電端子16に接続してリチウムイオン蓄電池41を充電する場合において、外部充電器CHから制御回路50へと電力を供給できる。その結果、リチウムイオン蓄電池41の充電中において、鉛蓄電池40に十分な電力が残存していなかったり、鉛蓄電池40が電源端子TBから取り外されたりしていても、制御回路50を動作可能な状態とすることができる。なお、充電経路LCに代えて、外部充電端子16と制御回路50とを給電経路LPにより接続してもよい。
As illustrated, in the present embodiment, the charging path LC and the
続いて図7を用いて、外部充電器CHよるリチウムイオン蓄電池41の充電中に実施される処理について説明する。この処理は、給電経路LPを介して制御回路50に給電されていることを条件として、制御回路50により例えば所定周期毎に繰り返し実行される。なお、給電されているか否かは、例えば、給電経路LPの電圧である供給電圧VPが所定電圧以上であるか否かで判定されればよい。
Next, a process performed during charging of the lithium
この一連の処理では、まずステップS10において、供給電圧VPを取得する。続くステップS12では、内部電流検出部45により検出されたリチウムイオン蓄電池41の充電電流Icgが所定電流Icth以下となって、かつ、供給電圧VPが完了判定値Vthf(例えば14V)以上であるか否かを判定する。この処理は、リチウムイオン蓄電池41の充電量が十分になったか否かを判定するための処理である。なお本実施形態において、ステップS12の処理が完了判定部に相当する。
In this series of processing, first, in step S10, the supply voltage VP is acquired. In subsequent step S12, whether or not the charging current Icg of the lithium
ステップS12において肯定判定した場合には、ステップS14に進み、リチウムイオン蓄電池41の充電が完了した旨を通知する。本実施形態において、ステップS14の処理が完了通知部に相当する。
If an affirmative determination is made in step S12, the process proceeds to step S14 to notify that the charging of the lithium
本実施形態では、リチウムイオン蓄電池41の充電が完了した旨を、視覚的な通知及び聴覚的な通知のうち少なくとも一方で実施する。例えば、第2スイッチ部SW2を閉状態に切り替え、第2電気負荷33に含まれるナビゲーション装置のディスプレイに完了した旨を表示させるとともに、音又は音声により通知してもよい。
In the present embodiment, the fact that the charging of the lithium
また例えば、第2スイッチ部SW2を閉状態に切り替え、第2電気負荷33に含まれるオーディオ装置を用いて音又は音声により通知してもよい。
Further, for example, the second switch unit SW2 may be switched to the closed state, and notification may be made by sound or voice using an audio device included in the second
以上説明した本実施形態によれば、車載電源系統から制御回路50への電力供給が断たれていたとしても、外部充電端子16から供給される電力により、制御回路50が動作可能とされる。このため、制御回路50は、リチウムイオン蓄電池41の端子電圧をモニタできるようになり、充電の完了を把握できる。その結果、制御回路50は、充電の完了をユーザに通知できる。これにより、外部充電端子16に外部充電器CHを接続してリチウムイオン蓄電池41の充電を開始した後、その充電が完了した場合、充電の完了をユーザが把握することができる。
According to the present embodiment described above, even if the power supply from the in-vehicle power supply system to the
(第5実施形態)
以下、第5実施形態について、上記第4実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図8に示すように、電池ユニット10内の構成を変更する。なお図8において、先の図6に示した構成については、便宜上、同一の符号を付している。
(Fifth embodiment)
Hereinafter, the fifth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the fourth embodiment. In this embodiment, as shown in FIG. 8, the configuration in the
図示されるように、本実施形態では、充電経路LCに電流制限部52が設けられている。電流制限部52は、通電操作されることにより、外部充電端子16からリチウムイオン蓄電池41へと流れる充電電流量を調整可能なレギュレータの機能を有している。なお、電流制限部52は、制御回路50に通電操作されない場合に、自身を介した電流の流通を阻止するように構成されていてもよい。
As illustrated, in this embodiment, a current limiting
続いて図9を用いて、外部充電器CHよるリチウムイオン蓄電池41の充電中に実施される処理について説明する。この処理は、給電経路LPを介して制御回路50に給電されていることを条件として、制御回路50により例えば所定周期毎に繰り返し実行される。なお図9において、先の図7に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。
Next, a process performed during charging of the lithium
この一連の処理では、まずステップS20において、内部電圧検出部44により検出されたリチウムイオン蓄電池41の端子電圧VLiを取得する。
In this series of processing, first, in step S20, the terminal voltage VLi of the lithium
続くステップS22では、取得した端子電圧VLiが不足判定値Vths(<Vthf)未満であるか否かを判定する。この処理は、リチウムイオン蓄電池41が過放電状態であるか否かを判定するための処理である。本実施形態において、不足判定値Vthsは、リチウムイオン蓄電池41の端子電圧の適正範囲の下限値に設定されている。なお本実施形態において、ステップS22の処理が状態判定部に相当する。
In a succeeding step S22, it is determined whether or not the acquired terminal voltage VLi is less than the shortage determination value Vths (<Vthf). This process is a process for determining whether or not the lithium
ステップS22において肯定判定した場合にはステップS24に進み、外部充電器CHから外部充電端子16を介してリチウムイオン蓄電池41に供給される充電電流量を、電流制限部52を操作して調整する。この際、電流制限部52の出力電圧、すなわち内部電圧検出部44により検出されたリチウムイオン蓄電池41の端子電圧が、規定電圧に到達するまで漸増させてもよい。これは、外部充電器CHからリチウムイオン蓄電池41へと過電流が流れるのを回避するためである。この際、リチウムイオン蓄電池41の充電電流量が所定量以下になるように出力電圧を徐々に上昇させてもよい。なお、上記規定電圧は、例えば、リチウムイオン蓄電池41の定格電圧よりも高い値に設定されればよい。
When an affirmative determination is made in step S22, the process proceeds to step S24, and the amount of charging current supplied from the external charger CH to the lithium
続くステップS26では、リチウムイオン蓄電池41の充電電流Icgが所定電流Icth以下となって、かつ、リチウムイオン蓄電池41の端子電圧VLiが完了判定値Vthf以上になったか否かを判定する。この処理は、先の図6のステップS12の処理と同じ目的で設けられる。ステップS26において肯定判定した場合には、ステップS14に進む。
In the subsequent step S26, it is determined whether or not the charging current Icg of the lithium
以上説明したように、本実施形態では、制御回路50が給電経路LPを介して外部充電端子16に接続されている。このため、外部充電端子16に外部充電器CHを接続してリチウムイオン蓄電池41を充電する必要がある場合において、例えば鉛蓄電池40が取り外されて制御回路50への電力供給が断たれていたとしても、外部充電端子16から供給される電力により、制御回路50を動作できる。その結果、制御回路50により電流制限部52を操作できるようになる。これにより、外部充電端子16を用いたリチウムイオン蓄電池41の充電制御を適正に実施できる。
As described above, in the present embodiment, the
また本実施形態では、内部電流検出部45が、接続経路LDにおいて、充電経路LCとの接続点とリチウムイオン蓄電池41の正極端子との間に流れる電流を検出可能なように設けられている。このため、イグニッションスイッチがオンされた後の外部充電端子16が用いられないリチウムイオン蓄電池41の充放電制御に用いられる電流検出部を、外部充電端子16を用いた充電制御に流用できる。これにより、電池ユニット10に新たな電流検出部を備える必要がない。したがって、電池ユニット10の部品数を削減でき、コストを削減することができる。
In the present embodiment, the internal
(第6実施形態)
以下、第6実施形態について、上記第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、リチウムイオン蓄電池41が過放電状態となった場合、その旨を通知する処理を行う。図10に、この処理の手順を示す。この処理は、イグニッションスイッチがオンされた後、制御回路50により例えば所定周期毎に繰り返し実行される。
(Sixth embodiment)
Hereinafter, the sixth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment. In this embodiment, when the lithium
この一連の処理では、まずステップS30において、内部電圧検出部44により検出されたリチウムイオン蓄電池41の端子電圧VLiを取得する。続くステップS32では、取得した端子電圧VLiが不足判定値Vths未満であるか否かを判定する。
In this series of processing, first, in step S30, the terminal voltage VLi of the lithium
ステップS32において肯定判定した場合には、ステップS34に進み、リチウムイオン蓄電池41が過放電状態である旨を通知する処理を行う。具体的には例えば、上述したようにナビゲーション装置やオーディオ装置を用いて通知したり、故障警告灯を点灯させて通知したりすればよい。なお本実施形態において、ステップS34の処理が過放電通知部に相当する。
When an affirmative determination is made in step S32, the process proceeds to step S34 to perform processing for notifying that the lithium
以上説明した本実施形態によれば、リチウムイオン蓄電池41が過放電状態となっていることをユーザに通知することができる。これにより、リチウムイオン蓄電池41の充電をユーザに促すことができる。
According to this embodiment described above, it is possible to notify the user that the lithium
(その他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
Each of the above embodiments may be modified as follows.
・上記第1実施形態において、外部充電端子16に、図11に示すような絶縁カバー20を取り付けてもよい。絶縁カバー20は、電気的絶縁性を有する材料にて形成され、例えば合成樹脂材料にて形成されている。これにより、外部充電端子16が用いられない場合における外部充電端子16を介した不要な漏電や短絡を防止できる。
In the first embodiment, an insulating
・外部充電端子としては、図1に示したものに限らず、例えば以下(A)〜(C)に説明するものであってもよい。 The external charging terminal is not limited to that shown in FIG. 1 and may be described in (A) to (C) below, for example.
(A)外部充電端子21は、図12に示すように、外部充電器CHの給電コネクタを抜き差し可能な充電コネクタであってもよい。
(A) As shown in FIG. 12, the
(B)外部充電端子23は、図13及び図14に示すように、同一のコネクタ22に設けられている複数の端子の1つであってもよい。なお図13及び図14には、8ピンのコネクタ22を例示した。また図14には、CAN等の通信に用いられる通信線の端子Sig+,Sig−、イグニッションスイッチの操作状態の信号が伝達される端子Tig、出力端子TO、グランド端子GND、車両のアクセサリスイッチの信号が伝達される端子ACC、その他の端子Torを例示した。
(B) As shown in FIGS. 13 and 14, the
(C)外部充電端子24は、図15に示すように、電池ユニット10内の充電経路LCからリード線25を介して引き出されたものであってもよい。
(C) The
なお、図12,図13,図15に示した各外部充電端子の形状に合わせて、先の図11で説明した絶縁カバーを電池ユニット10に設けてもよい。
Note that the
・リチウムイオン蓄電池41が過放電状態であるか否かの判定手法としては、先の図9のステップS22の手法に限らない。例えば、リチウムイオン蓄電池41の充電率がその適正範囲の下限値未満であると判定した場合、リチウムイオン蓄電池41が過放電状態であると判定してもよい。
The method for determining whether or not the lithium
・リチウムイオン蓄電池41の充電量が十分であるか否かの判定手法としては、先の図9のステップS26の手法に限らない。例えば、リチウムイオン蓄電池41の充電率が、その適正範囲の下限値よりも大きい所定充電率以上であると判定した場合、リチウムイオン蓄電池41の充電量が十分であると判定してもよい。
The method for determining whether or not the charge amount of the lithium
・オルタネータ30の接続先を、電源端子TBに代えて、出力端子TOとしてもよい。
The connection destination of the
・上記各実施形態において、制御回路50の電力供給源にリチウムイオン蓄電池41を含めてもよい。また上記各実施形態において、制御回路50の電力供給源を、鉛蓄電池40に代えて、リチウムイオン蓄電池41としてもよい。
In each of the above embodiments, the lithium
・上記第1,第2,第4〜第6実施形態において、充電経路LCが、接続経路LDではなく、リチウムイオン蓄電池41の正極端子に直接接続されていてもよい。
In the first, second, and fourth to sixth embodiments, the charging path LC may be directly connected to the positive electrode terminal of the lithium
・上記第2実施形態において、ダイオード51に代えて、ユーザの手動操作で開状態及び閉状態に切り替えられる機械式のスイッチを充電経路LCに設けてもよい。
In the second embodiment, instead of the
・先の図4〜図6,図8に示した構成において、充電経路LCにダイオードを設けてもよい。具体的には例えば、図6,図8において、充電経路LCのうち、給電経路LPとの接続点よりも外部充電端子16側に、外部充電端子16側にアノードが接続されたダイオードを設ければよい。
In the configuration shown in FIGS. 4 to 6 and FIG. 8, a diode may be provided in the charging path LC. Specifically, for example, in FIG. 6 and FIG. 8, a diode having an anode connected to the
・先の図8に示す構成において、電流制限部52として、例えば抵抗体を用いてもよい。この場合であっても、例えば上述した地絡に起因して短絡電流が流れることを抑制でき、また、外部充電端子16を用いたリチウムイオン蓄電池41の充電時における充電電流を制限できる。なお、この場合、リチウムイオン蓄電池41が適正に充電されている状態であれば、緊急時に外部充電端子16から外部にリチウムイオン蓄電池41の電力を取り出すことはできる。ただし、抵抗体が設けられているため、抵抗体が設けられていない場合と比較して、取り出し可能な電力が低下する。このため、例えば、スタータ31の駆動によってエンジンを始動させることはできない。
In the configuration shown in FIG. 8, for example, a resistor may be used as the current limiting
・上記第2実施形態において、ダイオード51のカソードを、充電経路LC及び接続経路LDの接続点に直接接続してもよい。この場合、充電経路LCにおいて地絡の発生を許容できる部分を増やすことができる。
In the second embodiment, the cathode of the
・上記第6実施形態において以下のようにしてもよい。上記第1実施形態においては、イグニッションスイッチがオンされたら常に各スイッチ部SW1,SW2が閉状態に切り替えられて鉛蓄電池40とリチウムイオン蓄電池41とが自動的に接続される構成とした。この構成は、リチウムイオン蓄電池41の充電率を上昇させる便利なシステムであるものの、イグニッションスイッチオン前の長時間の放電でリチウムイオン蓄電池41が過放電状態になっていると、鉛蓄電池40とリチウムイオン蓄電池41との自動的な接続により、過電流の悪影響が必然的に生じてしまうといった課題が生じる。そこで、この課題の解決手段として、イグニッションスイッチがオンされたら、鉛蓄電池40とリチウムイオン蓄電池41とが自動的に接続される前に、リチウムイオン蓄電池41の過放電状態を検出する。そして、過放電状態が検出された場合、その旨をユーザに通知するとともに鉛蓄電池40とリチウムイオン蓄電池41とが自動的に接続されないように制御してもよい。具体的には例えば、各スイッチ部SW1,SW2のうち少なくとも一方が閉状態に切り替えられないように制御すればよい。これにより、リチウムイオン蓄電池41の充電率を自動的に上昇させる利便性を享受しつつ、過電流の悪影響を低減できる。
In the sixth embodiment, the following may be performed. In the first embodiment, when the ignition switch is turned on, the switch units SW1 and SW2 are always switched to the closed state, and the
・上記各実施形態では、外部蓄電池を鉛蓄電池40とし、内部蓄電池をリチウムイオン蓄電池41としたがこれに限らない。外部蓄電池及び内部蓄電池の双方を鉛蓄電池又はリチウムイオン蓄電池にする等、外部蓄電池及び内部蓄電池の双方を同じ種類の蓄電池としてもよい。なお、蓄電池の種類としては、鉛蓄電池及びリチウムイオン蓄電池以外の種類の蓄電池であってもよい。
In each of the above embodiments, the external storage battery is the
・第1スイッチ部SW1及び第2スイッチ部SW2としては、MOSFETにより構成されている半導体スイッチに限らず、例えば、サイリスタにより構成される半導体スイッチや、ソリッドステートリレーを用いてもよい。 The first switch unit SW1 and the second switch unit SW2 are not limited to semiconductor switches configured by MOSFETs, and for example, semiconductor switches configured by thyristors or solid state relays may be used.
10…電池ユニット、16…外部充電端子、40…鉛蓄電池、41…リチウムイオン蓄電池、LD…接続経路、TB…電源端子、SW1…第1スイッチ部。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記内部蓄電池に接続経路(LD)を介して接続されて、かつ、前記電池ユニット外部の外部蓄電池(40)に接続される電源端子(TB)と、
前記接続経路に設けられ、閉状態及び開状態のいずれかになることで電気的な導通及び遮断を切り替える切替部(SW1)と、
前記接続経路において前記切替部よりも前記内部蓄電池側に接続された外部充電端子(16;21;23;24)と、
前記内部蓄電池の正極端子の接続先を、前記接続経路において前記切替部よりも前記内部蓄電池側の第1接続点(T1)、及び前記外部充電端子に接続されている充電経路(LC)に設けられた第2接続点(T2)のいずれかに選択的に接続する切替スイッチ部(SWA)と、を備え、
前記切替スイッチ部は、通電されることにより、前記内部蓄電池の正極端子と前記第1接続点とを接続し、通電が停止されることにより、前記内部蓄電池の正極端子と前記第2接続点とを接続する車載電池ユニット。 An in-vehicle battery unit (10) including an internal storage battery (41) having a plurality of single cells,
A power supply terminal (TB) connected to the internal storage battery via a connection path (LD) and connected to an external storage battery (40) outside the battery unit;
A switching unit (SW1) that is provided in the connection path and switches between electrical conduction and interruption by being in either a closed state or an open state;
An external charging terminal (16; 21; 23; 24) connected to the internal storage battery side of the switching unit in the connection path;
The connection destination of the positive electrode terminal of the internal storage battery is provided in a first connection point (T1) closer to the internal storage battery than the switching unit in the connection path, and a charging path (LC) connected to the external charging terminal. A switch part (SWA) that selectively connects to any one of the second connection points (T2),
The changeover switch unit connects the positive terminal of the internal storage battery and the first connection point when energized, and stops the positive terminal of the internal storage battery and the second connection point when energization is stopped. In- vehicle battery unit to connect .
前記制御回路には、前記外部蓄電池から給電される請求項1に記載の車載電池ユニット。 A control circuit (50) capable of performing opening / closing control of the changeover switch unit by being supplied with power,
The in-vehicle battery unit according to claim 1 , wherein the control circuit is supplied with power from the external storage battery.
前記外部充電端子と給電経路(LP)を介して接続され、給電されることにより、前記制限部を操作して前記外部充電端子を通過する電流量の制御を実施可能な制御回路(50)を備える請求項5に記載の車載電池ユニット。 The limiting unit is configured to be able to adjust the amount of current passing through the external charging terminal,
A control circuit (50), which is connected to the external charging terminal via a power supply path (LP) and is supplied with power, thereby controlling the amount of current passing through the external charging terminal by operating the limiting unit. The in-vehicle battery unit according to claim 5 provided.
前記制御回路は、
前記外部充電端子を介した前記内部蓄電池の充電が完了したか否かを判定する完了判定部(50)と、
前記完了判定部により充電が完了したと判定された場合、充電が完了した旨を通知する処理を行う完了通知部(50)と、を有する請求項1〜6のいずれか1項に記載の車載電池ユニット。 A control circuit (50) connected to the external charging terminal via a power feeding path (LP) and operable by being powered,
The control circuit includes:
A completion determination unit (50) for determining whether or not charging of the internal storage battery via the external charging terminal is completed;
The in-vehicle device according to any one of claims 1 to 6 , further comprising a completion notification unit (50) that performs a process of notifying that charging is completed when the completion determination unit determines that charging is completed. Battery unit.
前記状態判定部により過放電状態であると判定されている場合、その旨を通知する過放電通知部(50)と、を備える請求項1〜7のいずれか1項に記載の車載電池ユニット。 A state determination unit (50) for determining whether or not the internal storage battery is in an overdischarged state;
The in-vehicle battery unit according to any one of claims 1 to 7 , further comprising: an overdischarge notification unit (50) that notifies the fact when the state determination unit determines that the state is an overdischarge state.
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