JP6930316B2 - Battery pack - Google Patents
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Description
本明細書に記載の開示は、複数の電池セルを有する電池パックに関するものである。 The disclosure described herein relates to a battery pack having a plurality of battery cells.
特許文献1に示されるように、複数の単電池を有してなる組電池モジュールと、組電池モジュールの充放電を制御する制御基板と、を備える電池ユニットが知られている。複数の単電池はいずれもリチウムイオン蓄電池である。 As shown in Patent Document 1, a battery unit including an assembled battery module having a plurality of cell cells and a control board for controlling charging / discharging of the assembled battery module is known. The plurality of cell cells are all lithium ion storage batteries.
組電池モジュールと制御基板とは、組電池モジュールが下、制御基板が上になるように互いに上下に対向配置されている。制御基板は、組電池モジュールに対して上下に重なる重複部分と、組電池モジュールに対して上下に重ならない非重複部分と、を有している。 The assembled battery module and the control board are arranged so as to face each other vertically so that the assembled battery module is on the bottom and the control board is on the top. The control board has an overlapping portion that is vertically overlapped with respect to the assembled battery module and a non-overlapping portion that is not vertically overlapped with respect to the assembled battery module.
制御基板の非重複部分にスルーホールが形成されている。このスルーホールに端子台のバスバーが差し入れられている。端子台は電池ユニット外部の鉛蓄電池や発電機に対して電気的に接続される。 Through holes are formed in the non-overlapping portion of the control board. The bus bar of the terminal block is inserted into this through hole. The terminal block is electrically connected to the lead-acid battery and generator outside the battery unit.
上記したように特許文献1に示される電池パックでは、単電池(電池セル)としてリチウムイオン蓄電池を採用している。このような二次電池は温度が低いと抵抗が高い性質を有する。そのため、例えば外部環境温度が低いために電池セルの温度が低い場合、組電池モジュールから高出力を得ることが困難となる。 As described above, the battery pack shown in Patent Document 1 employs a lithium ion storage battery as a cell (battery cell). Such a secondary battery has a property of high resistance when the temperature is low. Therefore, for example, when the temperature of the battery cell is low because the external environment temperature is low, it becomes difficult to obtain a high output from the assembled battery module.
そこで本明細書に記載の開示物は、電池セルを効率よく昇温することの可能な電池パックを提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the disclosure described in the present specification to provide a battery pack capable of efficiently raising the temperature of a battery cell.
開示の1つは、複数の電池セル(11〜15)が高さ方向に並んで設けられた電池スタック(10i,10j)を有する電池モジュール(10)と、
高さ方向で電池モジュールと並んで対向配置される配線基板(20)と、
配線基板と車載機器(110,120,130,150)とを電気的に接続するバスバー(60〜64)として、配線基板と電気負荷(150)とを電気的に接続する負荷バスバー(64)、および、配線基板と車載電源(110)とを電気的に接続する電源バスバー(61)と、
負荷バスバーと電源バスバーとの接続を制御する負荷スイッチ(33)と、
負荷スイッチを開閉制御する制御部(50)と、を有し、
負荷バスバーにおける配線基板との接続部位(60a)、および、電源バスバーにおける配線基板との接続部位の少なくとも一方が、配線基板における電池モジュールとの対向領域(20c)に位置しており、
制御部はスタータモータ(120)によってエンジン(140)を駆動する際に負荷スイッチを閉状態に制御することで負荷バスバーと電源バスバーに電流を流している。
開示の1つは、複数の電池セル(11〜15)が高さ方向に並んで設けられた電池スタック(10i,10j)を有する電池モジュール(10)と、
高さ方向で電池モジュールと並んで対向配置される配線基板(20)と、
配線基板と車載機器(110,120,130,150)とを電気的に接続するバスバー(60〜64)として、配線基板と回転電機(130)とを電気的に接続する電機バスバー(62,63)と、
回転電機と電池モジュールとの接続を制御する電機スイッチ(32)と、
電機スイッチを開閉制御する制御部(50)と、を有し、
電機バスバーにおける配線基板との接続部位(60a)が、配線基板における電池モジュールとの対向領域(20c)に位置しており、
制御部は回転電機の発電時に電機スイッチを閉状態に制御することで電機バスバーに電流を流している。
One of the disclosures is a battery module (10) having a battery stack (10i, 10j) in which a plurality of battery cells (11 to 15) are arranged side by side in the height direction.
A wiring board (20) that is arranged side by side with the battery module in the height direction and
The wiring board and the in-vehicle equipment (110,120,130,150) as the bus bar for electrically connecting (60-64), the wiring board and an electrical load (150) and the load bus bar for electrically connecting the (64 ), And the power bus bar (61) that electrically connects the wiring board and the in-vehicle power supply (110).
A load switch (33) that controls the connection between the load bus bar and the power bus bar,
It has a control unit (50) that controls the opening and closing of the load switch.
At least one of the connection portion with the wiring board in the load bus bar (60a) and the connection portion with the wiring board in the power bus bar is located in the region facing the battery module (20c) in the wiring board .
When the engine (140) is driven by the starter motor (120), the control unit controls the load switch to be in the closed state to pass a current through the load bus bar and the power bus bar.
One of the disclosures is a battery module (10) having a battery stack (10i, 10j) in which a plurality of battery cells (11 to 15) are arranged side by side in the height direction.
A wiring board (20) that is arranged side by side with the battery module in the height direction and
As a bus bar (60 to 64) that electrically connects the wiring board and the in-vehicle device (110, 120, 130, 150), an electric bus bar (62, 63) that electrically connects the wiring board and the rotary electric machine (130). )When,
An electric switch (32) that controls the connection between the rotary electric machine and the battery module, and
It has a control unit (50) that controls the opening and closing of an electric switch.
The connection portion (60a) of the electric bus bar with the wiring board is located in the region (20c) of the wiring board facing the battery module.
The control unit sends an electric current to the electric bus bar by controlling the electric switch to be closed when the rotating electric power is generated.
これによれば、バスバーにおける配線基板との接続部位が、配線基板における電池モジュールとの非対向領域にある構成と比べて、接続部位(60a)における接触抵抗に起因して生じる熱を効率よく電池セル(11〜15)に付与することができる。これにより電池セル(11〜15)を効率よく昇温し、電池セル(11〜15)の抵抗を低めることができる。この結果、電池モジュール(10)の出力を高めることができる。 According to this, the heat generated due to the contact resistance at the connection portion (60a) is efficiently generated by the battery as compared with the configuration in which the connection portion of the bus bar with the wiring board is in the non-opposing region of the battery module in the wiring board. It can be given to cells (11 to 15). As a result, the temperature of the battery cells (11 to 15) can be efficiently raised, and the resistance of the battery cells (11 to 15) can be lowered. As a result, the output of the battery module (10) can be increased.
なお、特許請求の範囲に記載の請求項、および、課題を解決するための手段それぞれに記載の要素に括弧付きで符号をつけている。この括弧付きの符号は実施形態に記載の各構成要素との対応関係を簡易的に示すためのものであり、実施形態に記載の要素そのものを必ずしも示しているわけではない。括弧付きの符号の記載は、いたずらに特許請求の範囲を狭めるものではない。 The elements described in the claims and the means for solving the problem are each illustrated in parentheses. The reference numerals in parentheses are for simply indicating the correspondence with each component described in the embodiment, and do not necessarily indicate the element itself described in the embodiment. The description of the code in parentheses does not unnecessarily narrow the scope of claims.
以下、実施形態を図に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1〜図7に基づいて本実施形態にかかる電池パック100、および、それを含む電源システム200を説明する。
(First Embodiment)
The
<電源システムの概要>
電源システム200は車両に搭載される。電源システム200は車両に搭載された複数の車載機器と電池パック100とによって構成されている。車載機器の1つとして鉛蓄電池110がある。電池パック100は組電池10を有している。電源システム200はこれら鉛蓄電池110と組電池10とによって2電源システムを構築している。
<Overview of power supply system>
The
他の車載機器としてエンジン140がある。電源システム200を搭載する車両は、所定の停止条件が満たされるとエンジン140を停止し、所定の始動条件が満たされるとエンジン140を再始動するアイドルストップ機能を有する。
Another in-vehicle device is the
図1に示すように電源システム200は、上記した鉛蓄電池110とエンジン140の他に、スタータモータ120、回転電機130、電気負荷150、上位ECU160、および、MGECU170を有する。鉛蓄電池110、スタータモータ120、および、電気負荷150それぞれは、第1ワイヤハーネス201を介して電池パック100と電気的に接続されている。回転電機130は第2ワイヤハーネス202を介して電池パック100と電気的に接続されている。
As shown in FIG. 1, in addition to the lead-
上位ECU160とMGECU170は図示しない配線を介して鉛蓄電池110と電池パック100それぞれと電気的に接続されている。同様にして、車両に搭載された他の各種ECUも図示しない配線を介して鉛蓄電池110と電池パック100それぞれと電気的に接続されている。
The
以上に示したように電源システム200は、鉛蓄電池110と電池パック100(組電池10)の2つを電源とする2電源システムを構築している。
As shown above, the
鉛蓄電池110は化学反応によって起電圧を生成する。鉛蓄電池110は組電池10よりも蓄電容量が多い。鉛蓄電池110が車載電源に相当する。
The lead-
スタータモータ120はエンジン140を始動する。スタータモータ120はエンジン140の始動時にエンジン140と機械的に連結される。スタータモータ120の回転によってエンジン140のクランクシャフトが回転される。エンジン140のクランクシャフトの回転数が所定回転数を超えると、燃料噴射弁から燃焼室に霧状の燃料が噴射される。この際に点火プラグで火花が生成される。これにより燃料が爆発し、エンジン140が自律回転し始める。このエンジン140の動力によって車両の推進力が得られる。エンジン140が自律回転し始めると、スタータモータ120とエンジン140との機械的な連結が解除される。
The
回転電機130は力行と発電を行う。回転電機130には図示しないインバータが接続されている。このインバータが第2ワイヤハーネス202に電気的に接続されている。
The rotary
インバータは鉛蓄電池110および電池パック100の組電池10のうちの少なくとも一方から供給された直流電圧を交流電圧に変換する。この交流電圧が回転電機130に供給される。これにより回転電機130は力行する。
The inverter converts the DC voltage supplied from at least one of the lead-
回転電機130はエンジン140と連結されている。回転電機130とエンジン140とは、ベルトなどを介して相互に回転エネルギーを伝達可能になっている。回転電機130の力行によって生じた回転エネルギーはエンジン140に伝達される。これによりエンジン140の回転が促進される。この結果、車両走行がアシストされる。上記したように電源システム200を搭載する車両はアイドルストップ機能を有する。回転電機130は車両走行のアシストだけではなく、エンジン140の再始動時においてクランクシャフトを回転させる機能も果たす。
The rotary
回転電機130はエンジン140の回転エネルギー、および、車両の車輪の回転エネルギーの少なくとも一方によって発電する機能も有する。回転電機130は発電によって交流電圧を生成する。この交流電圧がインバータによって直流電圧に変換される。この直流電圧が、電池パック100、鉛蓄電池110、および、電気負荷150それぞれに供給される。
The rotary
エンジン140は燃料を燃焼駆動することで車両の推進力を生成する。上記したようにエンジン140の始動時においては、スタータモータ120によってクランクシャフトが回転される。しかしながらアイドルストップによってエンジン140が一度停止した後に再び始動する際に、上記の所定の始動条件が満たされる場合、回転電機130によってクランクシャフトが回転される。
The
電気負荷150は一般負荷151と保護負荷152を有する。一般負荷151には、シートヒータ、送風ファン、電動コンプレッサ、ルームライト、および、ヘッドライトなどの供給電力が一定でなくともよい車載機器が含まれる。保護負荷152には、電動シフトポジション、電動パワーステアリング(EPS)、ブレーキ(ABS)、ドアロック、ナビゲーションシステム、および、オーディオなどの供給電力が一定であることが求められる車載機器が含まれる。ここに例示した保護負荷152は供給電圧がリセット閾値を下回るとオン状態からオフ状態へと切り換わる性質を有する。保護負荷152には一般負荷151よりも車両走行に関連性の高い車載機器が含まれる。
The
上位ECU160とMGECU170は車両に搭載された各種ECUのうちの1つである。これら各種ECUはバス配線161を介して互いに電気的に接続され、車載ネットワークを構築している。各種ECUが協調制御することで、エンジン140の燃焼および回転電機130の発電や力行などが制御される。上位ECU160は電池パック100を制御し、MGECU170は回転電機130を制御する。
The
また図示しないが、電源システム200は、上記した各車載機器の他に、各種電圧や電流などの物理量、および、アクセルペダルの踏み込み量やスロットルバルブ開度などの車両情報を測定するためのセンサを有している。これら各種センサの検出した検出信号は、各種ECUに入力される。
Although not shown, the
<電池パックの概要>
次に電池パック100を説明する。図1に示すように電池パック100は二重丸で示す外部接続端子を有している。外部接続端子としては、第1外部接続端子100a、第2外部接続端子100b、第3外部接続端子100c、および、第4外部接続端子100dがある。
<Overview of battery pack>
Next, the
第1外部接続端子100aと第4外部接続端子100dは第1ワイヤハーネス201を介して鉛蓄電池110、スタータモータ120、および、電気負荷150それぞれと電気的に接続されている。第2外部接続端子100bは第2ワイヤハーネス202を介して回転電機130と電気的に接続されている。第3外部接続端子100cは車両のボディにボルト止めされている。この第3外部接続端子100cに挿入されるボルトが、電池パック100と車両のボディとを接続する機能を果たす。これにより電池パック100はボディアースされている。
The first
なお図1に示すように第1ワイヤハーネス201は、鉛蓄電池110、スタータモータ120、および、一般負荷151を接続するものと、保護負荷152を接続するものとに分けられている。この鉛蓄電池110、スタータモータ120、および、一般負荷151を接続する第1ワイヤハーネス201は第1外部接続端子100aと接続される。保護負荷152を接続する第1ワイヤハーネス201は第4外部接続端子100dと接続される。
As shown in FIG. 1, the
図1に示すように電池パック100は、組電池10、配線基板20、スイッチ30、センサ部40、BMU50、および、バスバー60を有する。また電池パック100は図示しない筐体を有する。
As shown in FIG. 1, the
配線基板20にスイッチ30の一部とBMU50が搭載されている。そして残りのスイッチ30が絶縁性のフィルムを介して筐体に搭載されている。この筐体に搭載されたスイッチ30の制御電極は第1内部接続部材を介して配線基板20と電気的に接続されている。これにより電気回路が構成されている。この電気回路にセンサ部40が電気的に接続されている。
A part of the
この電気回路はバスバー60を介して第1外部接続端子100a、第2外部接続端子100b、組電池10、および、第4外部接続端子100dそれぞれと電気的に接続されている。これにより電池パック100の電気回路は、鉛蓄電池110、スタータモータ120、回転電機130、組電池10、および、電気負荷150それぞれと電気的に接続されている。また、電気回路は第3外部接続端子100cに挿入されるボルトを介して車両のボディと接続されている。
This electric circuit is electrically connected to each of the first
電池パック100の筐体はアルミダイカストによって生成される。筐体は底部、および、底部から延びた環状の側壁を有する。この底部と側壁とによって構成される筐体の収納空間に組電池10、配線基板20、スイッチ30、センサ部40、BMU50、および、バスバー60それぞれが収納される。筐体は組電池10や配線基板20にて生じた熱を放熱する機能も果たす。なお筐体は鉄やステンレスをプレス加工することで製造してもよい。
The housing of the
筐体の底部に孔が形成されている。この孔は上記の第3外部接続端子100cに相当する。そして筐体の側壁によって開口部が構成されている。この開口部は樹脂製若しくは金属製のカバーで覆われる。これにより電気回路と組電池10は防水されている。
A hole is formed in the bottom of the housing. This hole corresponds to the above-mentioned third
本実施形態の筐体(電池パック100)は車両の座席下方に設けられる。しかしながら筐体の配置としてはこれに限定されない。筐体は、例えば後部座席とトランクルームとの間の空間、および、運転席と助手席の間の空間などに配置することもできる。 The housing (battery pack 100) of the present embodiment is provided below the seat of the vehicle. However, the arrangement of the housing is not limited to this. The housing may be arranged, for example, in the space between the rear seat and the trunk room, the space between the driver's seat and the passenger seat, and the like.
<電池パックの構成要素>
組電池10は鉛蓄電池110よりも体格が小さく、重量も軽くなっている。組電池10は鉛蓄電池110よりもエネルギー密度が高い性質を有する。
<Battery pack components>
The assembled
組電池10は複数の直列接続された電池セルを有する。電池セルはリチウムイオン電池である。リチウムイオン電池は化学反応によって起電圧を生成する。起電圧の生成により電池セルに電流が流れる。これにより電池セルは発熱する。電池セルは膨張する。なお電池セルとしては上記例に限定されない。例えば電池セルとしては、ニッケル水素二次電池、有機ラジカル電池などの二次電池を採用することができる。
The assembled
配線基板20は絶縁基板の表面および内部の少なくとも一方に導電材料からなる配線パターンの形成されたプリント基板である。この配線パターンとしては、第1負荷供給配線21と第2負荷供給配線22がある。
The
配線基板20には配線パターンと電気的に接続される端子が形成されている。この端子としては、第1内部端子23a、第2内部端子23b、および、第3内部端子23cがある。これら配線パターンと内部端子との電気的な接続の説明は、後の電池パック100の回路構成の説明の際に行う。
The
スイッチ30は、第1スイッチ31、第2スイッチ32、第3スイッチ33、および、第4スイッチ34を有する。第1スイッチ31と第2スイッチ32は筐体に搭載される。第3スイッチ33と第4スイッチ34は配線基板20に搭載される。
The
第1スイッチ31〜第4スイッチ34それぞれは半導体スイッチを有する。この半導体スイッチは具体的にはNチャネル型MOSFETである。
Each of the
第1スイッチ31〜第4スイッチ34それぞれは2つのMOSFETが直列接続されてなる開閉部を少なくとも1つ有する。2つのMOSFETはソース電極同士が連結されている。2つのMOSFETのゲート電極は電気的に独立している。MOSFETは寄生ダイオードを有する。2つのMOSFETの寄生ダイオードは互いにアノード電極同士が連結されている。
Each of the
第1スイッチ31と第2スイッチ32は複数の開閉部を有する。複数の開閉部は並列接続されている。複数の開閉部それぞれのソース電極は互いに電気的に接続されている。
The
第3スイッチ33は1つの開閉部を有する。第4スイッチ34は複数の開閉部を有する。第4スイッチ34の有する複数の開閉部は直列接続されている。
The
図1では第1スイッチ31と第2スイッチ32それぞれの並列接続された開閉部を2つ示している。第4スイッチ34の有する直列接続された開閉部を2つ示している。これら開閉部の数は電流量や冗長性などに応じて定めることができる。ただし開閉部の数は特に限定されない。
FIG. 1 shows two opening / closing portions connected in parallel to each of the
上記したように電気回路にセンサ部40が電気的に接続されている。このセンサ部40は、組電池10とスイッチ30それぞれの状態を検出するセンサ素子を有する。センサ部40はセンサ素子として、温度センサ、電流センサ、および、電圧センサを有する。
As described above, the
センサ部40は組電池10の温度、電流、および、電圧を検出する。センサ部40はそれを組電池10の状態信号としてBMU50に出力する。またセンサ部40はスイッチ30の温度、電流、および、電圧を検出する。センサ部40はそれをスイッチ30の状態信号としてBMU50に出力する。
The
センサ部40は上記の温度センサ、電流センサ、および、電圧センサの他に水没センサを有する。この水没センサは2つの対向電極によって構成されるコンデンサを有する。2つの対向電極の間に水があると、コンデンサの誘電率(静電容量)が変化する。この静電容量が状態信号としてBMU50に入力される。BMU50は静電容量の変化が所定時間継続されるか否かに基づいて、電池パック100の水没を検出する。
The
BMU50はセンサ部40の状態信号、および、上位ECU160からの指令信号の少なくとも一方に基づいてスイッチ30を制御する。BMUはbattery management unitの略である。BMU50は制御部に相当する。
The
BMU50はセンサ部40の状態信号に基づいて組電池10の充電状態(SOC)やスイッチ30の異常を判定する。SOCはstate of chargeの略である。BMU50はこれらSOCや異常を判定した信号(判定情報)を上位ECU160に出力する。
The
上位ECU160はBMU50から入力された判定情報、および、他の各種ECUから入力された車両情報に基づいてスイッチ30の制御を決定する。そして上位ECU160はその決定したスイッチ30の制御を含む指令信号をBMU50に出力する。
The
BMU50は上位ECU160からの指令信号に基づいてスイッチ30を制御する。このスイッチ制御については後で詳説する。なお、BMU50は水没センサの状態信号により電池パック100が水没したと判断した場合、スイッチ30への制御信号の出力の停止を独断で実行する。
The
バスバー60は銅などの導電材料から成る。バスバー60は例えば以下に列挙する方法で製造することができる。バスバー60は1枚の平板を屈曲加工することで製造することができる。バスバー60は複数の平板が一体的に連結されることで製造することができる。バスバー60は複数の平板を溶接することで製造することができる。バスバー60は鋳型に溶融状態の導電材料を流し込むことで製造することができる。以上に列挙した他の製造方法によってもバスバー60を製造することができる。バスバー60の製造方法としては特に限定されない。
The
電池パック100はバスバー60として、第1バスバー61、第2バスバー62、第3バスバー63、および、第4バスバー64を有する。これら複数のバスバーによって電気回路と組電池10、および、電気回路と外部接続端子とが電気的に接続されている。図1ではこれらバスバー60それぞれを配線基板20の負荷供給配線よりも太くして図示している。
The
<電池パックの回路構成>
以下、電池パック100の回路構成を図1に基づいて説明する。第1外部接続端子100aと第1スイッチ31の一端とが第1バスバー61を介して電気的に接続されている。この第1バスバー61における第1外部接続端子100aと第1スイッチ31の一端とを接続する部位から一部が分岐している。この第1バスバー61の分岐部位61aが配線基板20の第1内部端子23aとろう接されている。
<Circuit configuration of battery pack>
Hereinafter, the circuit configuration of the
第1スイッチ31の他端と第2外部接続端子100bとが第2バスバー62を介して電気的に接続されている。この第2バスバー62における第1スイッチ31の他端と第2外部接続端子100bとを接続する部位から一部が分岐している。この第2バスバー62の分岐部位62aが第2スイッチ32の一端と接続されている。
The other end of the
第2スイッチ32の他端と組電池10の正極とが第3バスバー63を介して電気的に接続されている。この第3バスバー63における第2スイッチ32の他端と組電池10とを接続する部位から一部が分岐している。この第3バスバー63の分岐部位63aが配線基板20の第2内部端子23bとろう接されている。なお組電池10の負極は第2内部接続部材を介して第3外部接続端子100cと電気的に接続されている。
The other end of the
配線基板20の第1内部端子23aと第2内部端子23bとは第1負荷供給配線21を介して電気的に接続されている。この第1負荷供給配線21に、第1内部端子23aから第2内部端子23bに向かって順に第3スイッチ33と第4スイッチ34とが直列接続されている。
The first
第1負荷供給配線21における第3スイッチ33と第4スイッチ34との間の部位と第3内部端子23cとが第2負荷供給配線22を介して電気的に接続されている。そして第3内部端子23cは第4バスバー64を介して第4外部接続端子100dと電気的に接続されている。第3内部端子23cと第4バスバー64とはろう接されている。
A portion of the first
以上の電気的な接続構成により、第1スイッチ31、第2スイッチ32、第4スイッチ34、および、第3スイッチ33が順に環状に接続されている。第1スイッチ31と第2スイッチ32との中点が第2外部接続端子100bに接続されている。第2スイッチ32と第4スイッチ34との中点が組電池10に接続されている。第4スイッチ34と第3スイッチ33との中点が第4外部接続端子100dに接続されている。第3スイッチ33と第1スイッチ31との中点が第1外部接続端子100aに接続されている。
With the above electrical connection configuration, the
以上の電気的な接続構成により、第1スイッチ31を開閉制御することで第1外部接続端子100aと第2外部接続端子100bとの電気的な接続が制御される。換言すれば、第1スイッチ31を開閉制御することで鉛蓄電池110と回転電機130との電気的な接続が制御される。
With the above electrical connection configuration, the electrical connection between the first
第2スイッチ32を開閉制御することで第2外部接続端子100bと組電池10との電気的な接続が制御される。換言すれば、第2スイッチ32を開閉制御することで回転電機130と組電池10との電気的な接続が制御される。
By controlling the opening and closing of the
第4スイッチ34を開閉制御することで第2内部端子23bと第3内部端子23cとの電気的な接続が制御される。換言すれば、第4スイッチ34を開閉制御することで組電池10と保護負荷152との電気的な接続が制御される。
By controlling the opening and closing of the
第3スイッチ33を開閉制御することで第1内部端子23aと第3内部端子23cとの電気的な接続が制御される。換言すれば、第3スイッチ33を開閉制御することで鉛蓄電池110と保護負荷152との電気的な接続が制御される。
By controlling the opening and closing of the
第1バスバー61が電源バスバーに相当する。第2バスバー62と第3バスバー63が電機バスバーに相当する。第4バスバー64が負荷バスバーに相当する。第2スイッチ32が電機スイッチに相当する。第3スイッチ33が負荷スイッチに相当する。
The
<スイッチ制御>
次に、電池パック100の代表的なスイッチ制御を図3〜図5に基づいて説明する。図3では閉状態をON、開状態をOFFとして記載している。また図4および図5では電流を破線矢印で示すとともに、煩雑となることを避けるために符号の記載を省略している。
<Switch control>
Next, typical switch control of the
なお、スイッチ制御は鉛蓄電池110や組電池10のSOC、および、車両要求などによって適宜変更される。したがってこの図3〜図5に示すスイッチ制御はあくまで一例に過ぎず、これに限定されるわけではない。
The switch control is appropriately changed depending on the SOC of the lead-
図3に示すようにスイッチ制御としては、(a)Pb始動制御、(b)アイドルストップ制御、(c)Li再始動制御、(d)Pb再始動制御、(e)Li走行制御、(f)第1発電制御、および、(g)第2発電制御がある。 As shown in FIG. 3, the switch controls include (a) Pb start control, (b) idle stop control, (c) Li restart control, (d) Pb restart control, (e) Li travel control, and (f). ) There is a first power generation control, and (g) a second power generation control.
(a)Pb始動制御は、スタータモータ120による車両の始動時におけるスイッチ制御である。BMU50はイグニッションスイッチがオフからオンになるとこのスイッチ制御を実行する。BMU50は第3スイッチ33を閉状態にするとともに、他の3つのスイッチを開状態にする。この結果、図4の(a)欄に示すように第3スイッチ33を介して鉛蓄電池110と保護負荷152とが電気的に接続される。鉛蓄電池110からスタータモータ120と一般負荷151に電力供給されるとともに、鉛蓄電池110から第3スイッチ33を介して保護負荷152に電力供給される。スタータモータ120の駆動によってエンジン140はクランキングされる。図示しないが、このPb始動制御において、BMU50は第1スイッチ31と第3スイッチ33を閉状態にするとともに、他の2つのスイッチを開状態にする制御を行なってもよい。
(A) The Pb start control is a switch control at the time of starting the vehicle by the
なおこのような車両の始動時においては、例えば外部環境温度が低いために組電池10の電池セルの温度が低い虞がある。このように電池セルの温度が低いとその抵抗が高いために組電池10から十分な電力を供給することができない虞がある。例えば組電池10の出力が十分でない状態で組電池10から保護負荷152に電力供給すると、保護負荷152への供給電圧がリセット閾値を下回り、それによって保護負荷152がオフ状態になる虞がある。このような理由のため、エンジン140の始動時には組電池10の出力はなされなくなっている。
At the time of starting such a vehicle, for example, the temperature of the battery cell of the assembled
(b)アイドルストップ制御は、所定の停止条件が満たされることでエンジン140が停止した際のスイッチ制御である。BMU50は第1スイッチ31と第4スイッチ34を閉状態にするとともに、他の2つのスイッチを開状態にする。この結果、図4の(b)欄に示すように第4スイッチ34を介して組電池10と保護負荷152とが電気的に接続される。回転電機130が非駆動状態のために電流は流れないが、第1スイッチ31を介して鉛蓄電池110と回転電機130とが電気的に接続される。鉛蓄電池110から一般負荷151に電力供給されるとともに、組電池10から第4スイッチ34を介して保護負荷152に電力供給される。なおこのアイドルストップ制御は、回転電機130が非駆動であり、車両がエンジン140のみを駆動源として走行する際のスイッチ制御と同一である。
(B) Idle stop control is switch control when the
(c)Li再始動制御は、組電池10のSOCが高く、なおかつ、所定の始動条件が満たされることでエンジン140を再始動する際のスイッチ制御である。BMU50は第2スイッチ32と第4スイッチ34を閉状態にするとともに、他の2つのスイッチを開状態にする。この結果、図4の(c)欄に示すように第2スイッチ32を介して組電池10と回転電機130とが電気的に接続される。第4スイッチ34を介して組電池10と保護負荷152とが電気的に接続される。組電池10から第2スイッチ32を介して回転電機130に電力供給されるとともに、組電池10から第4スイッチ34を介して保護負荷152に電力供給される。また鉛蓄電池110から一般負荷151に電力供給される。なおこのLi再始動制御は、車両がエンジン140と回転電機130の両方を駆動源として走行する際のスイッチ制御と同一である。
(C) The Li restart control is a switch control when the
(d)Pb再始動制御は、組電池10のSOCが低く、なおかつ、所定の始動条件が満たされることでエンジン140を再始動する際のスイッチ制御である。BMU50は第1スイッチ31と第4スイッチ34を閉状態にするとともに、他の2つのスイッチを開状態にする。この結果、図4の(d)欄に示すように第1スイッチ31を介して鉛蓄電池110と回転電機130とが電気的に接続される。第4スイッチ34を介して組電池10と保護負荷152とが電気的に接続される。鉛蓄電池110から一般負荷151に電力供給されるとともに、鉛蓄電池110から第1スイッチ31を介して回転電機130に電力供給される。また組電池10から第4スイッチ34を介して保護負荷152に電力供給される。
(D) The Pb restart control is a switch control when the
(e)Li走行制御は、車両が回転電機130のみを駆動源として走行する際のスイッチ制御である。BMU50は第2スイッチ32と第3スイッチ33を閉状態にするとともに、他の2つのスイッチを開状態にする。この結果、図4の(e)欄に示すように第2スイッチ32を介して組電池10と回転電機130とが電気的に接続される。第3スイッチ33を介して鉛蓄電池110と保護負荷152とが電気的に接続される。組電池10から第2スイッチ32を介して回転電機130に電力供給される。また鉛蓄電池110から一般負荷151に電力供給されるとともに、鉛蓄電池110から第3スイッチ33を介して保護負荷152に電力供給される。
(E) Li travel control is switch control when the vehicle travels using only the rotary
(f)第1発電制御は、回転電機130が発電状態であり、組電池10のSOCが低い際のスイッチ制御である。BMU50は第1スイッチ31、第2スイッチ32、および、第4スイッチ34を閉状態にするとともに、第3スイッチ33を開状態にする。この結果、図4の(f)欄に示すように第1スイッチ31を介して鉛蓄電池110と回転電機130とが電気的に接続される。第2スイッチ32を介して組電池10と回転電機130とが電気的に接続される。第2スイッチ32と第4スイッチ34を介して保護負荷152と回転電機130とが電気的に接続される。これにより、回転電機130にて生じた発電電力が第1スイッチ31を介して鉛蓄電池110に供給される。第2スイッチ32を介して発電電力が組電池10に供給される。第2スイッチ32と第4スイッチ34を介して発電電力が保護負荷152に供給される。
(F) The first power generation control is switch control when the rotary
(g)第2発電制御は、回転電機130が発電状態であり、組電池10のSOCが高い際のスイッチ制御である。BMU50は第1スイッチ31と第3スイッチ33を閉状態にするとともに、他の2つのスイッチを開状態にする。この結果、図4の(g)欄に示すように第1スイッチ31を介して鉛蓄電池110と回転電機130とが電気的に接続される。第1スイッチ31と第3スイッチ33を介して保護負荷152と回転電機130とが電気的に接続される。これにより、回転電機130にて生じた発電電力が第1スイッチ31を介して鉛蓄電池110に供給される。第1スイッチ31と第3スイッチ33を介して発電電力が保護負荷152に供給される。
(G) The second power generation control is switch control when the rotary
なお、図示しないが電池パック100はバイパス回路を有している。このバイパス回路は鉛蓄電池110と保護負荷152とを接続する供給配線とともに、ノーマリクローズ式のリレーを有する。BMU50は駐停車時においてスイッチ30への制御信号の出力を停止する。これにより第1スイッチ31〜第4スイッチ34を開状態にする。この際、BMU50はリレーへの制御信号の供給も停止する。これによりリレーは閉状態になり、鉛蓄電池110と保護負荷152とが電気的に接続される。そのため駐停車時においてはバイパス回路を介して鉛蓄電池110から保護負荷152に電力供給される。
Although not shown, the
以上、種々例示したように、スイッチ制御には組電池10からの出力(放電)が前提となっているものがある。具体的に言えば、(b)アイドルストップ制御、(c)Li再始動制御、(d)Pb再始動制御、および、(e)Li走行制御が組電池10からの出力を前提とするスイッチ制御となっている。このような組電池10からの出力が前提となっているスイッチ制御は、組電池10の温度が十分に高く、なおかつ、組電池10のSOCが十分に高いとBMU50および上位ECU160の少なくとも一方が判断した場合に行われる。
As described above, some switch controls are premised on the output (discharge) from the assembled
組電池10の温度が低い場合、第2スイッチ32と第4スイッチ34は開状態に固定される。スイッチ制御は第1スイッチ31と第2スイッチ32の開閉に制限される。またアイドルストップと回転電機130の力行も禁止される。ただし上記の(f)第1発電制御は組電池10への電力供給なので、組電池10の温度に依らずに実施される。この場合、第2スイッチ32と第4スイッチ34は閉状態に制御される。
When the temperature of the assembled
なおBMU50および上位ECU160の少なくとも一方は組電池10の温度とSOCの高低を判断するための閾値を記憶している。BMU50および上位ECU160の少なくとも一方はこの閾値とセンサ部40の状態信号とに基づいて、組電池10の温度とSOCの高低を判断する。
At least one of the
<電池パックの構造>
次に、電池パック100の構造を説明する。以下においては互いに直交の関係にある3方向を、横方向、縦方向、および、高さ方向と示す。また、高さ方向における筐体の底面側を下側、筐体の開口部を覆うカバー側を上側と示す。本実施形態では縦方向は車両の進退方向に沿っている。横方向は車両の左右方向に沿っている。高さ方向は車両の天地方向に沿っている。
<Battery pack structure>
Next, the structure of the
図2に電池パック100の構成要素として組電池10、配線基板20、スイッチ30の一部、および、バスバー60を示す。組電池10は、電池セルとして第1電池セル11〜第5電池セル15を有する。これら第1電池セル11〜第5電池セル15はケース16に収納されている。
FIG. 2 shows the assembled
電池セルは四角柱形状を成す。そのために電池セルは6面を有する。電池セルは高さ方向に面する第1主面10aと第2主面10bを有する。電池セルは横方向に面する第1側面10cと第2側面10dを有する。電池セルは縦方向に面する上端面10eを有する。また図示しないが電池セルは縦方向に面する下端面を有する。これら6面のうち第1主面10aと第2主面10bは他面よりも面積が大きくなっている。電池セルは第1主面10aと第2主面10bとの間の長さ(厚さ)の薄い扁平形状を成している。
The battery cell has a quadrangular prism shape. Therefore, the battery cell has six sides. The battery cell has a first
電池セルの上端面10eに電極端子10fとしての正極端子10gと負極端子10hが形成されている。図2においてはこれら正極端子10gと負極端子10hそれぞれを破線で示している。正極端子10gと負極端子10hは横方向に離間して並んでいる。正極端子10gは第1側面10c側に位置する。負極端子10hは第2側面10d側に位置する。
A
図2に示すように高さ方向において下側から上側に向かって順に第1電池セル11、第4電池セル14、および、第5電池セル15が順に並んで配置されて第1電池スタック10iが構成されている。第1電池セル11と第4電池セル14それぞれの第2主面10bが高さ方向で互いに対向している。第4電池セル14と第5電池セル15それぞれの第1主面10aが高さ方向で互いに対向している。これにより正極端子10gと負極端子10hが高さ方向で交互に並んでいる。
As shown in FIG. 2, the first battery cell 11, the
同様にして高さ方向において下側から上側に向かって順に第2電池セル12と第3電池セル13が並んで配置されて第2電池スタック10jが構成されている。第2電池セル12と第3電池セル13それぞれの第2主面10bが高さ方向で互いに対向している。これにより正極端子10gと負極端子10hが高さ方向で交互に並んでいる。
Similarly, the
これら第1電池スタック10iと第2電池スタック10jは横方向に並んでいる。第1電池セル11の正極端子10gと第2電池セル12の負極端子10hが横方向に並んでいる。第4電池セル14の負極端子10hと第3電池セル13の正極端子10gが横方向に並んでいる。
The
以上の5つの電池セルの配置において、第1電池セル11の正極端子10gと第2電池セル12の負極端子10hとが横方向に延びる直列端子17を介して電気的に接続されている。第2電池セル12の正極端子10gと第3電池セル13の負極端子10hとが高さ方向に延びる直列端子17を介して電気的に接続されている。第3電池セル13の正極端子10gと第4電池セル14の負極端子10hとが横方向に延びる直列端子17を介して電気的に接続されている。第4電池セル14の正極端子10gと第5電池セル15の負極端子10hとが高さ方向に延びる直列端子17を介して電気的に接続されている。これにより5つの電池セルが電気的に直列接続されている。
In the above five battery cell arrangements, the
第1電池セル11の負極端子10hと第5電池セル15の正極端子10gそれぞれには出力端子18が接続されている。この第1電池セル11の負極端子10hに接続された出力端子18が組電池10の負極に相当する。第5電池セル15の正極端子10gに接続された出力端子18が組電池10の正極に相当する。
An
なお上記のケース16は、厳密に言えば、電池セルを収納する第1ケースと、上記の直列端子17と出力端子18それぞれの設けられた第2ケースと、を有する。これら2つのケースが互いに機械的に連結されることで電池セルがケース16内に収納されるとともに、電池セルの対応する電極端子10fと直列端子17および出力端子18それぞれが接触する。この接触状態で対応する電極端子10fと直列端子17および出力端子18それぞれがレーザなどによって溶接される。これにより組電池10が構成されている。組電池10が電池モジュールに相当する。
Strictly speaking, the
ケース16は第1電池スタック10iに対応する第1スタック収納空間16fと、第2電池スタック10jに対応する第2スタック収納空間16gと、を有する。第1スタック収納空間16fと第2スタック収納空間16gは横方向に並んでいる。
The
図2に示すように第1スタック収納空間16fは、3つの電池セルそれぞれを個別に収納するために3つの収納空間に区画されている。第2スタック収納空間16gは、2つの電池セルそれぞれを個別に収納するために2つの収納空間に区画されている。そのために第1スタック収納空間16fと第2スタック収納空間16gの高さ方向の長さが異なっている。第1スタック収納空間16fを構成するケース16の外壁面16hの最も上側に位置する第1上端面16iと、第2スタック収納空間16gを構成するケース16の外壁面16hの最も上側に位置する第2上端面16jとの高さ方向の位置が異なっている。
As shown in FIG. 2, the first
第1スタック収納空間16fは高さ方向において下側から上側に向かって順に並ぶ第1収納空間16a、第4収納空間16d、および、第5収納空間16eを有する。第2スタック収納空間16gは高さ方向において下側から上側に向かって順に並ぶ第2収納空間16bと第3収納空間16cを有する。
The first
第1収納空間16aと第2収納空間16bとは横方向に並んでいる。第3収納空間16cと第4収納空間16dとは横方向に並んでいる。以上の収納空間の配置により、第4収納空間16dの上側に1つの収納空間分の空き空間10kが構成されている。図2において空き空間10kを一点鎖線で囲って示す。空き空間10kは高さ方向において第1上端面16iと第2上端面16jとの間に位置している。空き空間10kは横方向において第5収納空間16eと並んでいる。この空き空間10kに配線基板20の少なくとも一部が設けられる。配線基板20における第2上端面16jの高さ方向への投影領域が対向領域20cに相当する。
The
配線基板20は高さ方向に面する表面20aと裏面20bを有する。配線基板20は表面20aと裏面20bとの間の長さ(厚さ)の薄い扁平形状を成している。配線基板20は高さ方向で組電池10と対向配置されている。配線基板20の裏面20bがケース16の第2上端面16jと高さ方向で対向している。この配線基板20における高さ方向でのケース16との対向領域20cにスイッチ30の一部が搭載されている。具体的に言えば、配線基板20の対向領域20cの表面20aに第3スイッチ33と第4スイッチ34の少なくとも一部が搭載されている。本実施形態では、対向領域20cに第3スイッチ33が搭載されている。図2において対向領域20cを破線で囲って示す。
The
配線基板20の高さ方向の長さ(厚さ)は上記のケース16の1つの電池セルを収納する1つの収納空間の高さ方向の長さよりも短くなっている。そのため、配線基板20は空き空間10kに設けられるが、空き空間10kには配線基板20以外の部材を設けるための余分な空間がある。後述するように、この余分な空間にバスバー60の一部などが設けられる。
The length (thickness) of the
配線基板20にはバスバー60と接続するためのスルーホール24が形成されている。スルーホール24は表面20aと裏面20bとを貫通している。このスルーホール24にバスバー60の一端が挿入される。そしてスルーホール24に挿入されたバスバー60の一端ははんだ25によって配線基板20と電気的に接続されている。スルーホール24は上記の内部端子に相当する。
A through
このスルーホール24は配線基板20の対向領域20cに形成されている。したがって配線基板20におけるバスバー60との接続部位は高さ方向においてケース16と対向している。逆に言えば、バスバー60における配線基板20との接続部位60aは高さ方向においてケース16と対向している。
The through holes 24 are formed in the facing
本実施形態では、スルーホール24はケース16と高さ方向で対向するだけではなく、電気的に直列接続された5つの電池セルの真ん中に位置する第3電池セル13と高さ方向で並んでいる。また本実施形態では、スルーホール24は配線基板20における横方向において第1電池スタック10iから第2電池スタック10j側に離間した部位に形成されている。換言すれば、後述の隣接空間10lを用いると、スルーホール24は配線基板20の横方向における隣接空間10l側に形成されている。
In the present embodiment, the through
上記したようにバスバー60として、第1バスバー61、第2バスバー62、第3バスバー63、および、第4バスバー64がある。これら4つのバスバーのうちの第1バスバー61、第3バスバー63、および、第4バスバー64が配線基板20と接続される。したがって上記のスルーホール24に挿入されるのは、第1バスバー61、第3バスバー63、および、第4バスバー64の一端である。第1バスバー61、第3バスバー63、および、第4バスバー64それぞれが接続部位60aを有する。この接続部位60aが組電池10と高さ方向で対向している。
As described above, as the
図2、図6、および、図7においては、これら配線基板20に接続される3つのバスバーの代表として、第4バスバー64のみを示している。以下、第4バスバー64の形状、配置、接続などを説明するが、これは第1バスバー61および第3バスバー63においても適宜採用することができる。
In FIGS. 2, 6 and 7, only the
図2、図6、および、図7に示すように第4バスバー64は平板を所定形状に成形した後に湾曲した形状を成す。第4バスバー64はワイヤハーネスと接続される外部接続部65、スルーホール24と接続される内部接続部66、および、外部接続部65と内部接続部66を連結する連結部67を有する。外部接続部65と連結部67との境界、および、連結部67と内部接続部66との境界が屈曲している。
As shown in FIGS. 2, 6 and 7, the
外部接続部65は高さ方向の厚さが薄く、横方向に延びた扁平形状を成す。外部接続部65には第1ワイヤハーネス201とボルトなどによって機械的および電気的に接続するための高さ方向に貫通する貫通孔65aが形成されている。外部接続部65は上記の第4外部接続端子100dに相当する。
The
外部接続部65は、横方向において第2電池スタック10jと並ぶ隣接空間10lに位置している。図2において隣接空間10lを二点鎖線で囲って示す。横方向において、隣接空間10l、第2スタック収納空間16g、および、第1スタック収納空間16fが順に並んでいる。そのために横方向において、外部接続部65、第2スタック収納空間16g、および、第1スタック収納空間16fが順に並んでいる。外部接続部65における第2スタック収納空間16g側の端部に連結部67が一体的に連結されている。
The
内部接続部66は横方向の厚さが薄く、高さ方向に延びた扁平形状を成す。内部接続部66の少なくとも一部は空き空間10kに位置している。より具体的に言えば、内部接続部66の少なくとも一部は空き空間10kにおける配線基板20とケース16との間に位置している。
The
内部接続部66の先端66aは配線基板20のスルーホール24に挿入するために複数に分岐して高さ方向に突起している。内部接続部66の先端66aは、裏面20bから表面20aへと向かってスルーホール24に挿入されている。この先端66aのスルーホール24に挿入された部位が第4バスバー64における配線基板20との接続部位60aに相当する。内部接続部66における第2スタック収納空間16g側の端部に連結部67が一体的に連結されている。
The
連結部67は外部接続部65との連結端部から内部接続部66の連結端部へと向かって滑らかに、連続的に湾曲して延びた形状を成している。換言すれば、連結部67は隣接空間10lから空き空間10kへと向かって滑らかに、連続的に湾曲して延びた形状を成している。連結部67は第2スタック収納空間16gと対向しているが、その対向方向の長さ(厚さ)が薄い扁平形状を成している。
The connecting
連結部67は、外部接続部65との連結端部から空き空間10k側に向かって高さ方向に沿って延びた第1連結部67aと、第1連結部67aから内部接続部66の連結端部へと向かって弧状に延びた第2連結部67bと、を有する。図6および図7に示すように第1連結部67aは第2連結部67bよりも縦方向の長さ(幅)が長くなっている。第1連結部67aは外部接続部65と縦方向の長さ(幅)が同一になっている。第2連結部67bは内部接続部66と縦方向の長さ(幅)が同一になっている。なお図7の(c)欄においては各構成要素の配置を明りょうとするために、配線基板20を半透明して図示している。そのために配線基板20の下側に位置するケース16の形状を実線で明示している。
The connecting
第2連結部67bは第1連結部67aよりも第2スタック収納空間16gとの離間距離が短くなっている。第2連結部67bは第2スタック収納空間16gから離れる方向に凸と成るように弧状に湾曲している。この第2連結部67bの湾曲は、連結部67と第2電池スタック10jとの絶縁が保たれるように、なおかつ、第2連結部67bの長さが最短になるように決定される。
The distance between the second connecting
(作用効果)
上記したように配線基板20におけるケース16との対向領域20cにスルーホール24が形成されている。このスルーホール24にバスバー60が接続されている。したがってバスバー60における配線基板20との接続部位60aは高さ方向においてケース16と対向している。
(Action effect)
As described above, the through
これによれば、配線基板におけるケースとの非対向領域にバスバーとの接続部位が位置する構成と比べて、接続部位60aにおける接触抵抗に起因して生じる熱を効率よく組電池10に付与することができる。これにより電池セルを効率よく昇温し、電池セルの抵抗を低めることができる。この結果、組電池10の出力を高めることができる。
According to this, the heat generated by the contact resistance at the
上記したように例えば外部環境温度が低いために組電池10の電池セルの温度が低い場合、組電池10の出力を前提とするスイッチ制御は行われない。図3に示すスイッチ制御で言えば、組電池10の出力を前提とする(b)アイドルストップ制御、(c)Li再始動制御、(d)Pb再始動制御、および、(e)Li走行制御が行われない。スイッチ制御は、(a)Pb始動制御、(f)第1発電制御、および、(g)第2発電制御に制限される。
As described above, for example, when the temperature of the battery cell of the assembled
これに対して、本実施形態では第4バスバー64の配線基板20との接続部位60aがケース16と対向している。図4および図5に示すようにこの第4バスバー64には、組電池10の出力を前提としない(a)Pb始動制御、(f)第1発電制御、および、(g)第2発電制御それぞれにおいて電流が流れる。
On the other hand, in the present embodiment, the
これによれば、スタータモータ120によるエンジン140の始動時において第4バスバー64の接続部位60aにて生じる熱を組電池10に付与することができる。これにより車両の始動時に組電池10を効率よく昇温することができる。したがってエンジン140の始動後に早くスイッチ制御の制限を解除することができる。また、回転電機130の発電時において第4バスバー64の接続部位60aにて生じる熱を組電池10に効率よく付与することができる。
According to this, the heat generated at the
なお、第1バスバー61には、第4バスバー64と同様にして、(a)Pb始動制御、(f)第1発電制御、および、(g)第2発電制御それぞれにおいて電流が流れる。したがってスタータモータ120によるエンジン140の始動時、および、回転電機130の発電時において第1バスバー61の配線基板20との接続部位60aにて生じる熱を効率よく組電池10に付与することができる。これによっても、車両の始動後に早くスイッチ制御の制限を解除することができる。また回転電機130の発電時において第1バスバー61の接続部位60aにて生じる熱を組電池10に効率よく付与することができる。
Similar to the
第3バスバー63には、(f)第1発電制御において電流が流れる。したがって回転電機130から組電池10への発電電力の供給時において、第3バスバー63の接続部位60aにて生じる熱を組電池10に効率よく付与することができる。
A current flows through the
第2スタック収納空間16gの第4収納空間16dの上側であり、第1スタック収納空間16fの第5収納空間16eと横方向で並ぶ空き空間10kに配線基板20の少なくとも一部が設けられている。これによれば電池パック100の体格の増大が抑制される。
At least a part of the
配線基板20の対向領域20cに第3スイッチ33が搭載されている。上記したように(a)Pb始動制御において第3スイッチ33に電流が流れる。したがってスタータモータ120によるエンジン140の始動時において第3スイッチ33にて生じる熱を効率的に組電池10に付与することができる。
The
電気的に直列接続された5つの電池セルの真ん中に位置する第3電池セル13は電気的な接続、および、配置の都合などにより他の4つの電池セルに温度を伝熱しやすくなっている。
The
これに対して本実施形態では、配線基板20のスルーホール24は第3電池セル13と高さ方向で並んでいる。このためバスバー60の接続部位60aは第3電池セル13と高さ方向で並んでいる。これによりバスバー60の接続部位60aで発生する熱を、第3電池セル13を介して他の4つの電池セルに伝熱することができる。この結果、組電池10を効率よく昇温することができる。
On the other hand, in the present embodiment, the through
スルーホール24は配線基板20の横方向における第4バスバー64の外部接続部65の設けられる隣接空間10l側に形成されている。これにより第4バスバー64の体格の増大が抑制される。
The through
第4バスバー64の内部接続部66は空き空間10kに位置している。これにより電池パック100の体格の増大が抑制される。
The
外部接続部65と連結部67との境界、および、連結部67と内部接続部66との境界が屈曲している。そして連結部67は外部接続部65との連結端部から内部接続部66の連結端部へと向かって滑らかに、連続的に湾曲して延びた形状を成している。これによれば外部接続部65の振動が内部接続部66に伝達されることが抑制される。逆に言えば内部接続部66の振動が外部接続部65に伝達されることが抑制される。これにより外部接続部65における電気的な接続不良が生じることが抑制される。また内部接続部66における電気的な接続不良が生じることが抑制される。
The boundary between the external connecting
第2連結部67bは第2スタック収納空間16gから離れる方向に凸と成るように弧状に湾曲し、その湾曲は、連結部67と第2電池スタック10jとの絶縁が保たれ、なおかつ、第2連結部67bの長さが最短になるように決定されている。これにより電池パック100の体格の増大が抑制される。
The second connecting
以上、本開示物の好ましい実施形態について説明したが、本開示物は上記した実施形態になんら制限されることなく、本開示物の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。 Although the preferred embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure can be variously modified and implemented without being limited to the above-described embodiments and within a range that does not deviate from the gist of the present disclosure. Is.
(第1の変形例)
本実施形態では、第2連結部67bは第2スタック収納空間16gから離れる方向に凸と成るように弧状に湾曲している例を示した。しかしながら第2連結部67bの形状としては上記例に限定されない。例えば図8の(a)欄に示すように第2連結部67bは横方向に延びた直線形状を成していてもよい。
(First modification)
In the present embodiment, an example is shown in which the second connecting
本実施形態では第4バスバー64が配線基板20のスルーホール24に挿入され、はんだ25によって接続される例を示した。しかしながら第4バスバー64と配線基板20との接続形態としては上記例に限定されない。例えば図8の(b)欄と(c)欄に示すように、ねじ26とナット27とによって第4バスバー64と配線基板20とを接続してもよい。
In this embodiment, an example is shown in which the
この場合、第4バスバー64の連結部67が配線基板20の表面20aの上側まで延び、内部接続部66が配線基板20に向かって横方向に延びた形状を成す。そして内部接続部66に高さ方向に貫通する孔が形成されている。スルーホール24にはんだなどによって内側にねじ溝の形成されたナット27が固定されている。このナット27の孔と内部接続部66の孔とが高さ方向で並ぶように配置した状態で、これらの孔にねじ26を通し、ナット27にねじ26を締結する。これによっても第4バスバー64と配線基板20とを接続することができる。
In this case, the connecting
本実施形態では第4バスバー64の少なくとも一部が空き空間10kに位置する例を示した。しかしながら例えば図8の(b)欄と(c)欄それぞれに示すように、第4バスバー64は空き空間10kに位置していなくともよい。
In this embodiment, an example is shown in which at least a part of the
また第4バスバー64の形状としては、図8の(c)欄に示すように単に横方向に延びた形状を採用することもできる。
Further, as the shape of the
さらに図8の(d)欄に示すように第4バスバー64は複数の導電部材が例えばねじなどの別体の連結部材28によって連結されることで形成されてもよい。
Further, as shown in the column (d) of FIG. 8, the
なおもちろんではあるが、図8の(a)欄〜(d)欄それぞれに示す第4バスバー64の形状と配線基板20との接続については、第1バスバー61および第3バスバー63それぞれにも適用可能である。
Needless to say, the shape of the
(第2の変形例)
本実施形態では配線基板20における組電池10との高さ方向における対向領域20cに第4バスバー64が接続される例を示した。しかしながら配線基板20と第4バスバー64との接続位置としては、例えば図9に示す構成を採用することもできる。図9において一点鎖線で囲って示す領域は、以下に示す4線で囲まれた領域である。この4線のうちの2線は、組電池10における、組電池10を中心として横方向の一方側と他方側の2方向に最も出っ張った部位それぞれの接線の縦方向に沿う成分である。残りの2線は、組電池10における、組電池10を中心として縦方向の一方側と他方側の2方向に最も出っ張った部位それぞれの接線の横方向に沿う成分である。これら4線を結ぶことで実質的な組電池10の配置領域を示す組電池領域10mが形成されている。この組電池領域10mとの高さ方向における配線基板20の対向領域20cに第4バスバー64が接続されてもよい。
(Second modification)
In this embodiment, an example is shown in which the
(第3の変形例)
本実施形態では組電池10が5つの電池セルを有する例を示した。しかしながら組電池10は複数の電池セルを有すればよく、上記例に限定されない。また電池スタックの数としても、2つではなく1つ若しくは3つ以上を採用することもできる。
(Third variant)
In this embodiment, an example is shown in which the assembled
(第4の変形例)
本実施形態では電源システム200を搭載する車両がアイドルストップ機能を有する例を示した。しかしながら電源システム200を搭載する車両としては上記例に限定されない。例えばハイブリッド自動車や電気自動車を採用することができる。この場合、本実施形態で示したスタータモータ120や回転電機130は、モータジェネレータに代わる。
(Fourth modification)
In this embodiment, an example is shown in which a vehicle equipped with the
10…組電池、10i…第1電池スタック、10j…第2電池スタック、11…第1電池セル、12…第2電池セル、13…第3電池セル、14…第4電池セル、15…第5電池セル、16…ケース、16i…第1上端面、16j…第2上端面、20…配線基板、20c…対向領域、30…スイッチ、31…第1スイッチ、32…第2スイッチ、33…第3スイッチ、34…第4スイッチ、50…BMU、60…バスバー、60a…接続部位、61…第1バスバー、62…第2バスバー、63…第3バスバー、64…第4バスバー、665…外部接続部、66…内部接続部、67…連結部、100…電池パック、110…鉛蓄電池、120…スタータモータ、130…回転電機、140…エンジン、150…電気負荷、151…一般負荷、152…保護負荷、200…電源システム 10 ... assembled battery, 10i ... 1st battery stack, 10j ... 2nd battery stack, 11 ... 1st battery cell, 12 ... 2nd battery cell, 13 ... 3rd battery cell, 14 ... 4th battery cell, 15 ... 5 Battery cell, 16 ... Case, 16i ... First upper end surface, 16j ... Second upper end surface, 20 ... Wiring board, 20c ... Opposing area, 30 ... Switch, 31 ... First switch, 32 ... Second switch, 33 ... 3rd switch, 34 ... 4th switch, 50 ... BMU, 60 ... bus bar, 60a ... connection part, 61 ... 1st bus bar, 62 ... 2nd bus bar, 63 ... 3rd bus bar, 64 ... 4th bus bar, 665 ... external Connection part, 66 ... Internal connection part, 67 ... Connection part, 100 ... Battery pack, 110 ... Lead storage battery, 120 ... Starter motor, 130 ... Rotating electric machine, 140 ... Engine, 150 ... Electric load, 151 ... General load, 152 ... Protective load, 200 ... Power system
Claims (4)
前記高さ方向で前記電池モジュールと並んで対向配置される配線基板(20)と、
前記配線基板と車載機器(110,120,130,150)とを電気的に接続するバスバー(60〜64)として、前記配線基板と電気負荷(150)とを電気的に接続する負荷バスバー(64)、および、前記配線基板と車載電源(110)とを電気的に接続する電源バスバー(61)と、
前記負荷バスバーと前記電源バスバーとの接続を制御する負荷スイッチ(33)と、
前記負荷スイッチを開閉制御する制御部(50)と、を有し、
前記負荷バスバーにおける前記配線基板との接続部位(60a)、および、前記電源バスバーにおける前記配線基板との接続部位の少なくとも一方が、前記配線基板における前記電池モジュールとの対向領域(20c)に位置しており、
前記制御部はスタータモータ(120)によってエンジン(140)を駆動する際に前記負荷スイッチを閉状態に制御することで前記負荷バスバーと前記電源バスバーに電流を流している電池パック。 A battery module (10) having a battery stack (10i, 10j) in which a plurality of battery cells (11 to 15) are arranged side by side in the height direction, and a battery module (10).
A wiring board (20) arranged side by side with the battery module in the height direction and
Wherein in the wiring board and the vehicle device (110,120,130,150) and a bus bar for electrically connecting the (60-64), the load bus bars for electrically connecting the wiring board and an electrical load (150) (64), and a power bus bar (61) that electrically connects the wiring board and the vehicle-mounted power supply (110).
A load switch (33) that controls the connection between the load bus bar and the power bus bar,
It has a control unit (50) that controls opening and closing of the load switch.
At least one of the connection portion (60a) with the wiring board in the load bus bar and the connection portion with the wiring board in the power bus bar is located in the region (20c) facing the battery module in the wiring board. and,
The control unit is a battery pack in which a current is passed through the load bus bar and the power bus bar by controlling the load switch in a closed state when the engine (140) is driven by the starter motor (120).
前記高さ方向で前記電池モジュールと並んで対向配置される配線基板(20)と、 A wiring board (20) arranged side by side with the battery module in the height direction and
前記配線基板と車載機器(110,120,130,150)とを電気的に接続するバスバー(60〜64)として、前記配線基板と回転電機(130)とを電気的に接続する電機バスバー(62,63)と、 As a bus bar (60 to 64) that electrically connects the wiring board and the in-vehicle device (110, 120, 130, 150), an electric bus bar (62) that electrically connects the wiring board and the rotary electric machine (130). , 63) and
前記回転電機と前記電池モジュールとの接続を制御する電機スイッチ(32)と、 An electric switch (32) that controls the connection between the rotary electric machine and the battery module, and
前記電機スイッチを開閉制御する制御部(50)と、を有し、 It has a control unit (50) that controls opening and closing of the electric switch.
前記電機バスバーにおける前記配線基板との接続部位(60a)が、前記配線基板における前記電池モジュールとの対向領域(20c)に位置しており、 The connection portion (60a) of the electric bus bar with the wiring board is located in the region (20c) of the wiring board facing the battery module.
前記制御部は前記回転電機の発電時に前記電機スイッチを閉状態に制御することで前記電機バスバーに電流を流している電池パック。 The control unit is a battery pack in which an electric current is passed through the electric bus bar by controlling the electric switch in a closed state when the rotating electric power is generated.
複数の前記電池スタックが前記高さ方向に交差する横方向に並び、
複数の前記電池スタックの前記高さ方向における上端面(16i,16j)の位置が前記高さ方向で異なり、
前記高さ方向における複数の前記電池スタックの前記上端面の間に、前記配線基板の少なくとも一部が位置している請求項1または請求項2に記載の電池パック。 The battery module has a plurality of the battery stacks.
A plurality of the battery stacks are arranged in the horizontal direction intersecting the height direction,
The positions of the upper end surfaces (16i, 16j) of the plurality of battery stacks in the height direction are different in the height direction.
The battery pack according to claim 1 or 2 , wherein at least a part of the wiring board is located between the upper end surfaces of the plurality of battery stacks in the height direction.
前記外部接続部と前記連結部との境界、および、前記連結部と前記内部接続部との境界の少なくとも一方が屈曲している請求項1〜3いずれか1項に記載の電池パック。 The bus bar has an external connection portion (65) connected to the in-vehicle device, an internal connection portion (66) connected to the wiring board, and a connection portion (67) connecting the external connection portion and the internal connection portion. )
The battery pack according to any one of claims 1 to 3, wherein at least one of the boundary between the external connection portion and the connection portion and the boundary between the connection portion and the internal connection portion is bent.
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