JP6546139B2

JP6546139B2 - スイッチキャップ

Info

Publication number: JP6546139B2
Application number: JP2016181734A
Authority: JP
Inventors: 弘行小林; 安田　武司; 武司安田; 弘樹松下; 登茂美景山
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Priority date: 2016-09-16
Filing date: 2016-09-16
Publication date: 2019-07-17
Anticipated expiration: 2036-09-16
Also published as: JP2018046706A

Description

本実施形態は、二次電池装置のCAN通信を模擬する等に用いるスイッチキャップに関する。

二次電池装置には、少なくとも１つ以上の二次電池セルに加え、二次電池セルの電圧、温度や充放電等を監視する電池管理システム（BMS：Battery Management System）や周辺回路が内蔵されているものがある。

特開２０００−２８５９６８号公報

このような二次電池装置では、内蔵される二次電池セルの電力がBMSや周辺回路により消費される。このため、CAN （Controller Area Network）通信用コネクタを接続した時のみ通電する設計、また、CAN通信を使用しないアプリケーションで使用する場合には、CAN通信を模擬するスイッチキャップを取り付けた場合にのみ通電する設計とし、BMSや周辺回路による二次電池セルの電力消費を抑えている。

しかしながら、運用者が二次電池装置を保管するなどの際にCAN通信を模擬するスイッチキャップを保護キャップと誤認して二次電池装置に接続してしまう場合がある。この場合、二次電池装置は、BMSや周辺回路による電力消費によって過放電を引き起こしてしまうという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑み為されたものであり、保管時などにおける二次電池装置の過放電を防止するスイッチキャップを提供することを目的とする。

本実施形態に係るスイッチキャップは、二次電池装置のCAN通信を模擬するスイッチキャップであって、上記二次電池装置のCAN 通信コネクタと接続し、上記二次電池装置に内蔵される電池管理システム及び周辺回路に通電を起こす接続端子を一端部に有するプラグ本体と、このプラグ本体の他端部に設けられ、上記CAN 通信コネクタを保護する保護部材と、を備えることを特徴とする。

図1は、本実施形態1に係るスイッチキャップの構成を示す側面図図2は、図1のA方向から見たスイッチキャップの斜視図である。図3は、図1のB方向から見たスイッチキャップの斜視図である。図4は、本実施形態1に係るスイッチキャップをCAN通信コネクタに接続した状態を示す模式図である。図5は、実施形態 2に係るスイッチキャップの構成を示す側面図である。図6は、図5のC方向から見たスイッチキャップ斜視図である。図7は、本実施形態2に係るスイッチキャップをCAN通信コネクタに接続した状態を示す模式図である。図8は、本実施形態2に係るスイッチキャップの変形例を示す斜視図である。図9は、本実施形態2に係るスイッチキャップの変形例をCAN通信コネクタに接続した状態を示す模式図である。図10は、本実施形態に係る二次電池装置の概略構成を示すブロック図である。図11は、本実施形態に係る二次電池装置の外観を示す図である。

以下、本実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
［実施形態1］
図１は、本実施形態1に係るスイッチキャップの構成を示す側面図である。図２は、図１のA方向から見た斜視図である。図３は、図１のB方向から見た斜視図である。なお、図２には、本実施形態１に係るスイッチキャップの他に、これを取り付ける二次電池装置のCAN通信コネクタの斜視図を示している。

図１に示すように、本実施形態1に係るスイッチキャップ10は、一端部に接続端子であるピン端子1aを有するプラグ本体１と、このプラグ本体１の外周面に取り付けられた抜け止め部材２と、プラグ本体１の他端部に取り付けられた保護部材３を備える。

プラグ本体1は、図1及び図2に示すように、円柱形状をしており、その中途に段部1bを有する。ピン端子1aの配線は、プラグ本体1の内部で短絡している。プラグ本体1のピン端子1a側をCAN通信コネクタ101に差し込むことで、ピン端子1aとCAN通信コネクタ接続部101aを介して電気的に接続し、二次電池装置100に内蔵される電池管理システム（BMS）及び周辺回路に通電する。なお、本実施形態では、ピン端子1aは10本であるが10本に限定されない。

抜け止め部材2は、図１及び図2に示すように、プラグ本体１の軸心方向の一端が内側に延出した円筒部材であり、プラグ本体1の外周面を回動、且つプラグ本体1の軸心方向にスライド移動が可能である（図1両矢印a及び図2両矢印ｂ）。抜け止め部材2は、プラグ本体1の段部1bによって抜け止めされる。抜け止め部材２の内径は、CAN通信コネクタ101の外径と略同一の寸法である。抜け止め部材2の内周面にはCAN通信コネクタ101の外周面に形成されている雄ネジ101bと螺合する雌ネジ2aが形成されている。

保護部材3は、図3に示すように、プラグ本体1の軸心を中心とする円柱形状で、軸心方向に開口した開口部を有する。開口部の内径は、CAN通信コネクタ101の外径と略同一の寸法である。開口部の内周面には、抜け止め部材2と同様にCAN通信コネクタ101の外周面に形成されている雄ネジ101bと螺合する雌ネジ3aが形成されている。保護部材3はプラグ本体1に固定されていてもよいし、プラグ本体1の軸心を中心に回動可能に取り付けられていてもよい。

次に、本実施形態1に係るスイッチキャップ10をCAN通信コネクタ101に取り付ける際の動作について説明する。図4は、本実施形態1に係るスイッチキャップをCAN通信コネクタに取り付けた状態を示す模式図である。

二次電池装置100を使用する場合には、図4（a）に示すように、先ず、運用者が、本実施形態1に係るスイッチキャップ10のプラグ本体1をCAN通信コネクタ101に、ピン端子1aとCAN通信コネクタ接続部101aの位置を合わせて挿入する。次いで、抜け止め部材2をCAN通信コネクタ101に螺着する。これにより、二次電池装置100内の電池管理システム（BMS）及び周辺回路が通電された状態となる。

他方、二次電池装置100を使用しない場合には、図4（b）に示すように、運用者が、本実施形態1に係るスイッチキャップ10の保護部材3をCAN通信コネクタ101に螺着する。保護部材3をCAN通信コネクタ101に取り付けることで、二次電池装置100内の電池管理システム及び周辺回路への通電はなく、また、CAN通信コネクタ接続部101aへの塵や異物の侵入を防ぐことができる。また、本実施形態に係るスイッチキャップ10は、二次電池装置100の使用時および不使用時の何れの場合でも、CAN通信コネクタ101に接続された状態となるため、例えばスイッチキャップの紛失を防ぐことができる。

また、プラグ本体1及び抜け止め部材2と保護部材3、或いは抜け止め部材2と保護部材3の外形や色などを異ならせることで、二次電池装置100内の電池管理システム（BMS）及び周辺回路への通電状態（on/off）がより分かりやくなる。

［実施形態２］
図5は、本実施形態2に係るスイッチキャップの構成を示す側面図である。図6は、図5のC方向から見た斜視図である。なお、実施形態１に係るスイッチキャップ10と同一の構成については、同一の符号を付し説明を省略する。

本実施形態2に係るスイッチキャップ20は、図5及び図6に示すように、一端部にピン端子1aを有するプラグ本体１と、このプラグ本体１の外周面に取り付けられた抜け止め部材2と、プラグ本体1の他端部に取り付けられた切り替え部4を備える。

切り替え部4は、ツマミ部4aを備える。ツマミ部4aは、図６に示すように、円柱形状の部材であり、プラグ本体１の軸心を中心として所定角度回転する（図6両矢印c）。ツマミ部4aには、三角印4bが表示されている。ピン端子1aの配線は、切り替え部4に延びており、切り替え部4のツマミ部4aを所定角度回動させることにより、プラグ本体1とCAN通信コネクタ101との電気的な接続状態を、接触または非接触の状態に切り替える。

次に、本実施形態2に係るスイッチキャップ20をCAN通信コネクタ101に取り付ける際の動作について説明する。図7は、本実施形態2に係るスイッチキャップをCAN通信コネクタに取り付けた状態を示す模式図である。

二次電池装置を使用しない場合には、図7に示すように、先ず、運用者が、本実施形態2に係るスイッチキャップ20の切り替え部4のツマミ部4aの三角印4bがoff状態を指していることを確認した上で、スイッチキャップ20のプラグ本体1をCAN通信コネクタ101に挿入する。次いで、抜け止め部材2をCAN通信コネクタに螺着する。

この状態では、図7（a）に示すように、二次電池装置内の電池管理システム（BMS）及び周辺回路には通電されない。他方、二次電池装置を使用する場合には、図7（b）に示すように、運用者が、スイッチキャップ20の切り替え部4のツマミ部4aを回転させ（図中矢印c）さ、三角印4bをoff状態の位置からon状態の位置へとすることで、二次電池装置内の電池管理システム（BMS）及び周辺回路が通電された状態となる。

また、本実施形態2に係るスイッチキャップ20の切り替え部４を他の方式に代えてもよい。図8は、本実施形態2に係るスイッチキャップ20の変形例を示す斜視図である。なお、実施形態2に係るスイッチキャップ20と同一の構成については、同一の符号を付し説明を省略する。

図8に示すように、本実施形態2に係るスイッチキャップ20の変形例では、切り替え部４を回転式から押しボタン式に変更したものであり、切り替え部４としてツマミ部４aに代えて押圧部4cを備える。押圧部4cは、円柱形状の部材であり、プラグ本体１の軸心方向に移動可能に取りつけられ、プラグ本体1に対して反対の方向に符勢を受けている。また、押圧部4cは、その内部にプラグ本体1内のピン端子1aの配線と導通する導体4e（図9に図示）を有している。また、押圧部4cは表示部4dを備える。表示部4dは、ピン端子１aの配線と導体4eが接触した際に、例えば「ON」などの文字等や記号が点灯する。

次に、本実施形態2に係るスイッチキャップ20の変形例をCAN通信コネクタ101に取り付ける際の動作について説明する。図9は、本実施形態2に係るスイッチキャップ20の変形例をCAN通信コネクタに取り付けた状態を示す模式図である。

先ず、運用者が、切り替え部4の押圧部4cがプラグ本体１側に押し込まれていない状態を確認した上で、プラグ本体1をCAN通信コネクタ101に挿入する。次いで、抜け止め部材2をCAN通信コネクタ101に螺着する。

この状態では、図9（a）に示すように、二次電池装置内の電池管理システム及び周辺回路には通電されない。他方、二次電池装置を使用する場合には、図9（b）に示すように、運用者が、押圧部4cをプラグ本体1側に押し込むことで（図中矢印d）、ピン端子1aと導体4eが接触し、二次電池装置内の電池管理システム及び周辺回路が通電された状態となる。この状態から、もう一度、押圧部4cを押すことで押圧部4cが符勢される方向に戻り、ピン端子1aと導体4eが非接触となり、通電が解除される。また、通電された際には表示部4dが点灯するため、運用者は、二次電池装置100内の電池管理システム（BMS）及び周辺回路への通電状態（on/off）を知ることができる。

次に、本実施形態に係るスイッチキャップを適用する二次電池装置について説明する。図10は、本実施形態に係るスイッチキャップを適用する二次電池装置の概略構成の一例を示すブロック図である。図11（a）は、図10における二次電池装置の外観を示す図であり、図11（b）は、本実施形態1に係るスイッチキャップが取り付けられた二次電池装置を示す図である。

図10に示すように、本実施形態に係る二次電池装置100は、上位の装置に情報を出力するCAN通信コネクタ101と、互いに並列接続された複数の二次電池セル102と、電池管理システム（BMS）103と、電流計測装置などの周辺回路104と、正極外部端子105と、負極外部端子106を備える。二次電池セル102は、例えばリチウムイオン式の蓄電池が用いられる。本実施形態では、複数の二次電池セル102は並列に接続しているが、直列に接続していてもよい。また、二次電池セル102の数は特に制限されず１以上であればよい。

電池管理システム（BMS）103は、それぞれの二次電池セル102の電圧や温度を測定する電池監視装置（VTM：Voltage Temperature Monitor Unit）と、それぞれの二次電池セル102の充電および放電を制御する電池管理装置（BMU：Battery Management Unit）を備える。電池監視装置は、二次電池セル102毎に電圧を測定する電圧センサー及び温度を測定するサーミスタを備え、二次電池セル102毎の電圧、温度データを電池管理装置に送信する。

電池管理装置は、電池監視装置から受信した電圧および温度データと、電流計測装置から受けた二次電池セル102の放電電流あるいは充電電流を用いて、充電状態（SOC：state of charge）等を行う。また、上位の制御装置などに向けて、CAN通信等の通信手段へ情報を出力する。

二次電池装置100の外観は、図11（a）に示すように、略立方体形状であり、その上面にはCAN通信コネクタ101と、正極外部端子105と、負極外部端子106と、を備える。また、側面側の対向する位置に取手部107を備える。CAN通信コネクタ101に、CAN通信ケーブルや、図11（b）に示すように、本実施形態に係るスイッチキャップのようなCAN通信を模擬するスイッチキャップを取り付けることで二次電池装置内の電池管理システム103や周辺回路104への通電が行われる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態およびその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

1 … プラグ本体
1a … 接続端子（ピン端子）
2 … 抜け止め部材
3 … 保護部材
4 … 切り替え部
4a … ツマミ部
4c … 押圧部
10、20 … スイッチキャップ
100 … 二次電池装置
101 … CAN通信コネクタ
101a … CAN通信コネクタ接続部
103 … 電池管理システム
104 … 周辺回路

Claims

二次電池装置のCAN通信を模擬するスイッチキャップであって、
前記二次電池装置のCAN 通信コネクタと接続し、前記二次電池装置に内蔵される電池管理システム及び周辺回路に通電を起こす接続端子を一端部に有するプラグ本体と、
このプラグ本体の他端部に設けられ、前記CAN 通信コネクタを保護する保護部材と、
を備えることを特徴とするスイッチキャップ。
前記プラグ本体の外周面に回動自在に取り付けられ、前記CAN通信コネクタと前記プラグ本体との接続を固定する抜け止め部材を備えることを特徴とする請求項１に記載のスイッチキャップ。
前記保護部材は、前記抜け止め部材と外形が異なることを特徴とする請求項２に記載のスイッチキャップ。
前記保護部材は、前記抜け止め部材と色彩が異なることを特徴する請求項２または請求項３に記載のスイッチキャップ。
前記保護部材は、前記CAN通信コネクタに螺着可能な開口部を前記プラグ本体の軸心方向に有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のスイッチキャップ。
二次電池装置のCAN通信を模擬するスイッチキャップであって、
前記二次電池装置のCAN 通信コネクタと接続し、前記二次電池装置に内蔵される電池管理システム及び周辺回路に通電を起こす接続端子を一端部に有するプラグ本体と、
このプラグ本体の他端に設けられ、前記電池管理システム及び周辺回路への通電を行う切り替え部と、
を備えることを特徴とするスイッチキャップ。
前記プラグ本体の外周面に回動自在に取り付けられ、前記CAN通信コネクタと前記プラグ本体との接続を固定する抜け止め部材を備えることを特徴とする請求項６に記載のスイッチキャップ。
前記切り替え部は、所定角度回転させることによって前記CAN通信コネクタと前記接続端子との電気的な接続状態を接触または非接触に切り替えるツマミ部を備えることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のスイッチキャップ。
前記切り替え部は、前記プラグ本体に対して反対の方向に符勢され、前記プラグ本体側に押圧することによって前記CAN通信コネクタと前記接続端子との電気的な接続状態を接触または非接触に切り替える押圧部を備えることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のスイッチキャップ。
請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載のスイッチキャップを備えることを特徴とする二次電池装置。