WO2021085046A1 - 電源装置とこれを備える蓄電装置及び電動車両 - Google Patents

電源装置とこれを備える蓄電装置及び電動車両 Download PDF

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WO2021085046A1
WO2021085046A1 PCT/JP2020/037786 JP2020037786W WO2021085046A1 WO 2021085046 A1 WO2021085046 A1 WO 2021085046A1 JP 2020037786 W JP2020037786 W JP 2020037786W WO 2021085046 A1 WO2021085046 A1 WO 2021085046A1
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power supply
supply device
power
solder
current
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PCT/JP2020/037786
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Inventor
智之 市座
基二 竹内
Original Assignee
三洋電機株式会社
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a power supply device, a power storage device provided with this power supply device, and an electric vehicle.
  • a power supply device with a large charge / discharge capacity in which batteries that can be charged / discharged are connected in series, is used for a power generation device for natural energy such as solar power generation and wind power generation, and a power storage device for midnight power. It is used as a power supply device for electric vehicles that supply electricity.
  • this power supply device a large number of batteries are connected in series to increase the output voltage, but high safety is required in all usage environments, and high safety is required especially even in a submerged state.
  • the output voltage increases as the number of batteries connected in series increases, so it is necessary to take measures to ensure safety due to leakage current flowing in water.
  • a power supply device in which a plurality of batteries are connected in series detects the voltage of each battery in order to manage the state of each battery.
  • Patent Document 1 The power supply device of Patent Document 1 detects the voltage of each battery and controls charging / discharging while determining the state of the battery based on the detected voltage in order to use each battery safely for a long period of time and reduce deterioration. ing.
  • This power supply device detects and monitors the voltage of the battery with an electronic circuit such as a voltage detection circuit, and limits the current value of charge / discharge when the voltage exceeds a certain range, or stops charging / discharging to stop the battery. Is protected.
  • a voltage line is connected to the positive and negative electrode terminals of the batteries connected in series, and the battery is connected to the voltage detection circuit via this voltage line.
  • the voltage line is connected to the electrode terminal of the battery and has the same voltage as the battery voltage, a leakage current flows when the power supply is submerged, and the Joule heat of this leakage current generates heat, which reduces safety. Become.
  • the power supply device for measures against submersion described in the publication of Patent Document 2 has a structure in which an air pool can be formed in the upper part of a sealed case, and a battery is housed therein.
  • a sealed case since the lower part is opened and the leader wire is wired to seal the upper part, the air inside is collected in the upper part in the submerged state, and the battery can be arranged in this portion to prevent the battery from being submerged.
  • a power supply device having this structure can realize a waterproof insulation structure by providing an air reservoir and arranging batteries and voltage lines here, but this structure has a drawback that the entire power supply device is large and heavy. In addition, there is a drawback that the waterproof insulation structure cannot be realized when the power supply device is overturned.
  • the state in which the power supply device is submerged occurs in various states.
  • highly conductive seawater infiltrates and is submerged due to a tsunami caused by an earthquake or a storm surge caused by a typhoon.
  • electric vehicles may fall into the sea and be submerged.
  • One of an object of the present invention is to provide a power supply device for ensuring safety when submerged in water, a power storage device equipped with this power supply device, and an electric vehicle.
  • a power supply device includes a battery block in which a plurality of rechargeable batteries are connected in series, and a plurality of voltage lines in which a plurality of chargeable batteries are connected to positive and negative electrode terminals of the batteries constituting the battery block.
  • the voltage line is connected to the positive and negative electrode terminals of each battery connected in series and has the same potential as the connected electrode terminal, and the voltage line connected to the positive and negative electrode terminals of the battery is a current. It has a cutoff part, and the current cutoff part is provided with a solder that conducts the insulation gap provided in the voltage line, and this solder is dissolved in the submerged liquid by the leakage current in the submerged state to cut off the current in the voltage line. I have to.
  • the power storage device includes the above power supply device and a power supply controller that controls charging / discharging to the power supply device, and the power supply controller enables charging of the battery cell by electric power from the outside. At the same time, the battery cell is controlled to be charged.
  • An electric vehicle includes the power supply device, a traveling motor to which electric power is supplied from the power supply device, a vehicle body including the power supply device and the motor, and a vehicle body driven by the motor. It is equipped with wheels to run.
  • the above power supply devices have the feature of being able to prevent a decrease in safety when submerged.
  • FIG. 1 It is a schematic block diagram of the power supply device which concerns on one Embodiment of this invention. It is an enlarged plan view which shows the circuit board of the power supply apparatus shown in FIG. It is an enlarged plan view which shows the current cutoff part of the circuit board shown in FIG. It is a block diagram which shows an example which mounts a power supply device in a hybrid vehicle which runs by an engine and a motor. It is a block diagram which shows the example which mounts the power-source device on the electric vehicle which runs only by a motor. It is a block diagram which shows the example which applies to the power-source device for electricity storage.
  • the power supply device includes a battery block in which a plurality of rechargeable batteries are connected in series, and a plurality of voltages connected to positive and negative electrode terminals of the batteries constituting the battery block. Equipped with a line.
  • the voltage line is connected to the positive and negative electrode terminals of each battery connected in series and has the same potential as the connected electrode terminal, and the voltage line connected to the positive and negative electrode terminals of the battery is a current.
  • the current cutoff part is provided with a solder that conducts the insulation gap provided in the voltage line, and this solder is dissolved in the submerged liquid by the leakage current in the submerged state to cut off the current in the voltage line. I have to.
  • a current cutoff portion is provided in the voltage line, and this current cutoff portion is used as solder that dissolves in the submerged liquid due to the leakage current that flows when submerged. Therefore, when submerged, the solder is dissolved in the submerged liquid and the current is generated. To shut off. When this power supply is submerged, the solder melts and cuts off the current in the voltage line to improve safety.
  • the above power supply device has a feature that the solder of the current cutoff portion can be melted by the leakage current due to the voltage of the battery connected to the voltage line, so that the solder can be melted and the power supply can be momentarily cut off when submerged.
  • the power supply device is provided with a current fuse in the voltage line, and this current fuse can be blown by the leakage current of the voltage line to cut off the current.
  • the current fuse provided in the power supply line reliably and stably transfers the current in a submerged state. Difficult to block. This is because a bypass current flows on the surface of the current fuse in a submerged state, and this bypass current divides and reduces the blowing current of the current fuse.
  • the bypass current of the current fuse increases in the water having high conductivity and hinders the blowing of the current fuse.
  • the leakage current increases and the safety decreases. Therefore, it is particularly important to reliably cut off the current in the voltage line in this state. Therefore, it is extremely important to reliably blow the current fuse while it is submerged in highly conductive water.
  • the solder that dissolves in the submerged liquid due to the leakage current in the submerged state is used as the current blocking part. Therefore, when submerged in water with high conductivity, the leakage current increases and the solder is quickly dissolved in the submerged liquid. To cut off the current. Therefore, even if the power supply device is submerged in highly conductive water, high safety is ensured.
  • the power supply device has a solder thickness of 0.1 mm or more and 1 mm or less. Since this power supply device reduces the thickness of the solder to 1 mm or less, it has a feature that the solder can be quickly melted and the current can be cut off in a submerged state.
  • the distance between the insulating gaps is 0.1 mm or more and 1 mm or less.
  • the power supply device includes a counter electrode in which a current cutoff portion is arranged on the surface of an insulating substrate via an insulating gap, and the counter electrode is connected in a bridge state by soldering. ..
  • the area of the counter electrode is 1 mm 2 or more and 10 mm 2 or less.
  • the power supply device has an insulating gap as a slit.
  • the current cutoff unit arranges a voltage line having a negative potential closer to the voltage line having a positive potential than the solder potential.
  • This power supply has the feature that the solder can be quickly dissolved in the submerged liquid to cut off the current. This is because a leakage current flows between the negative potential voltage line and the solder that are placed close to each other, and this leakage current dissolves the solder in the submerged liquid and forces the dissolved solder to the negative potential voltage line. This is because it moves the target.
  • the power supply device shows an example of a power storage device for natural energy or midnight power and a power supply device for an in-vehicle use.
  • this power supply device is mainly used for a power storage device, a power source for supplying electric power to a traveling motor of an electric vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, an uninterruptible power supply device, and the like.
  • the power supply device of the present invention can also be used for power supplies other than power storage devices, electric vehicles, and uninterruptible power supplies, for example, other applications requiring high output.
  • the power supply device mounted on the electric vehicle may be submerged in the vehicle, and the power supply device of the power storage device or the non-power failure device may be submerged in the building due to concentrated heavy rain or the like.
  • the biggest cause of submersion of power supplies is torrential rain. Submersion due to torrential rain occurs when the water level gradually rises above the ground and the power supply is flooded.
  • a plurality of rechargeable batteries 1 are connected in series to form a battery block 10, and a voltage line is connected to an electrode terminal 11 of each battery 1 constituting the battery block 10. 3 is connected.
  • the batteries 1 connected in series are connected to the voltage lines 3 so as to detect the voltages of all the batteries 1.
  • a plurality of batteries 1 are stacked, and batteries 1 stacked adjacent to each other are connected in series by a bus bar 12.
  • the bus bar 12 is connected to the positive and negative electrode terminals 11 of the batteries 1 stacked adjacent to each other, and the batteries 1 are connected in series.
  • the power supply device 100 connects the voltage line 3 to all the bus bars 12 to which the adjacent batteries 1 are connected in series and the electrode terminals 11 arranged on both end faces of the battery block 10 and connected to the output terminals 13. There is.
  • the power supply device 100 can detect the voltage of all the batteries 1 via the voltage line 3.
  • the power supply device 100 connects each battery 1 to the voltage detection circuit 20 via the voltage line 3.
  • the power supply device 100 can detect the voltage of each battery 1 by the voltage detection circuit 20 and charge / discharge while controlling the voltage of the battery 1.
  • the power supply device 100 detects the battery voltage by the voltage detection circuit 20 and controls charging / discharging so that the voltage of the battery 1 falls within the set range.
  • the voltage detection circuit 20 outputs each battery voltage to a control circuit (not shown) that controls charging / discharging of the battery 1.
  • the control circuit controls the charge / discharge current of the battery 1 so that the voltage of the battery 1 is within the set range.
  • the control circuit keeps the battery voltage within the set range to prevent overcharging and overdischarging of the battery 1.
  • the battery 1 that is charged and discharged in this state is suppressed from deteriorating in electrical characteristics and has high safety.
  • the control circuit shuts off or decreases the charging current when the charged battery voltage rises to the preset maximum voltage, and conversely, the discharge current when the discharging battery voltage drops to the set minimum voltage. Keep the battery voltage within the set range by shutting off or reducing.
  • a circuit board 2 having a voltage line 3 as a wiring pattern 21 is arranged in a battery case 9.
  • the circuit board 2 has an elongated shape extending in the stacking direction of the batteries 1 connected in series, and is an electrode terminal of the battery 1 in which the wiring pattern 21 of the voltage line 3 is connected in series. It is connected to 11.
  • one end of the wiring pattern 21 is connected to the electrode terminal 11 of the battery 1 via the lead wire 14.
  • the lead wire 14 is directly connected to the electrode terminal 11 or is connected to the electrode terminal 11 via the bus bar 12.
  • the plurality of voltage lines 3 composed of the wiring pattern 21 are arranged closer to each other than the distance between the positive and negative electrode terminals 11 of the battery 1 in order to arrange them in a limited space and detect each battery voltage.
  • Proximity exposed portion 4 is formed.
  • the leakage current becomes large when the power supply device 100 is submerged. This is because the leakage resistance of the proximity exposed portion 4 becomes smaller than the leakage resistance between the electrode terminals 11 of the battery 1 when the power supply device 100 is submerged.
  • the leakage current can be reduced by widening the distance between the proximity exposed portions 4, the plurality of voltage lines 3 cannot be arranged in a limited space.
  • a connector 6 having a plurality of connection pins 6a is fixed, and a wiring pattern 21 is connected to the connection pins 6a. Since the connection pin 6a of the connector 6 is arranged closer than the positive and negative electrode terminals 11 of the battery 1, it becomes the close exposure portion 4 of the voltage line 3. This is because if the distance between the connection pins 6a is widened, the connector 6 becomes large and cannot be arranged in the limited space of the circuit board 2.
  • the close connection pin 6a of the connector 6 becomes a close exposure portion 4, and the leakage current flowing through the conductive water increases in the submerged state. A large leakage current increases Joule heat and causes various harmful effects due to overheating. This is because the thermal energy of the generated Joule heat increases in proportion to the square of the leakage current.
  • a leakage current flows through the proximity exposed portion 4 when submerged.
  • the leakage current causes not only the state in which the power supply device 100 is completely submerged, but also the circuit board 2 being ignited in a semi-dry state in which the submerged state is eliminated and water adheres to the surface of the circuit board 2. ..
  • the leakage current flowing through the proximity exposed portion 4 of the circuit board 2 generates heat due to Joule heat, carbonizes the circuit board 2, and the carbonized circuit board 2 generates heat due to the Joule heat of the leakage current. This is because it may catch fire.
  • the voltage line 3 is provided with a current cutoff portion. The current cutoff section is blown off by the leakage current that flows when submerged in water.
  • the circuit board 2 shown in FIGS. 1 and 2 is provided with a current cutoff portion 5 in the middle of the voltage line 3 to cut off the leakage current flowing in water.
  • the circuit board 2 is provided with a current cutoff unit 5 on all voltage lines 3.
  • the current cutoff unit 5 is provided in the middle of the wiring pattern 21 of the voltage line 3.
  • the current cutoff portion 5 of the voltage line 3 conducts the insulation gap 26 provided in the voltage line 3 with the solder 27.
  • the solder 27 dissolves in the leakage current of the power supply device 100 in the submerged state and cuts off the current of the voltage line 3.
  • FIG. 3 shows an enlarged plan view of the current cutoff portion 5 provided in the middle of the voltage line 3 on the surface of the circuit board 2.
  • a pair of counter electrodes 25 are arranged on the surface of the circuit board 2 which is an insulating substrate via an insulating gap 26.
  • the pair of counter electrodes 25 are connected in a bridge state by solder 27 to energize the current cutoff portion 5.
  • the pair of counter electrodes 25 are arranged so as to face each other with an insulating gap 26 of the slit provided, and are connected to the wiring pattern 21 of the circuit board 2. In a state where the solder 27 is not melted, the current cutoff portion 5 is used as a conduction means.
  • the wiring pattern 21 of the counter electrode 25 and the voltage line 3 is formed of a conductive film provided on the surface of the circuit board 2.
  • the slit-shaped insulating gap 26 is preferably 0.1 mm or more, 1 mm or less, and optimally about 0.25 mm. If the insulation gap 26 is too narrow, the leakage resistance of the insulation gap 26 becomes small and it is difficult to reliably interrupt the current when the solder 27 is melted. On the contrary, if the insulation gap 26 is too wide, the counter electrode 25 is connected to the bridge state. There is a drawback that the amount of soldering is large.
  • the optimum film thickness of the solder 27 that conducts the counter electrode 25 in the bridge state is about 0.3 mm.
  • the film thickness of the solder 27 is thin so that the current can be cut off quickly in a submerged state, and thickened so that the current cutoff portion 5 can be stably held in a conductive state with a small electric resistance in a state where it is not submerged. Since it is difficult to reliably and stably hold the electrode 25 in a conductive state, the thickness is preferably 0.1 mm or more, and if it is too thick, it dissolves quickly in a submerged state and the current cannot be cut off, so the thickness is made thinner than 1 mm.
  • the pair of counter electrodes 25 have a circular outer diameter of about 1.5 mm and a shape in which an insulating gap 26 for slits is provided in the diameter direction so that the solder 27 can be reliably and stably connected.
  • the diameter is preferably 1 mm or more and 3 mm or less in a circular shape.
  • the counter electrode does not necessarily have to be circular, and may be a quadrangle, an ellipse, or a polygon, for example, having an area of 1 mm 2 or more and 10 mm 2 or less.
  • the current cutoff unit 5 cuts off the current by dissolving the solder 27 in the submerged liquid while the power supply device 100 is submerged.
  • the reason why the solder 27 is submerged and dissolved in the submerged liquid is that when the power supply device 100 is submerged, a leakage current flows through the submerged liquid to the solder 27, and this leakage current dissolves the solder 27 in the submerged liquid.
  • the amount of the solder 27 dissolved increases in proportion to the leakage current flowing from the surface of the solder 27 to the submerged solution.
  • the amount of solder 27 dissolved is specified by Coulomb's law. For example, the electrochemical equivalents (mg / coulomb) of lead and tin, which are the main components of the solder 27, have the following numerical values.
  • Divalent lead is about 1 mg / coulomb
  • tetravalent lead is about 0.5 mg / coulomb
  • divalent tin is about 0.6 mg / coulomb
  • tetravalent tin is about 0.3 mg / coulomb.
  • Solder which is an alloy of lead and tin, has an electrochemical equivalent of about 0.3 mg / coulomb to 1 mg / coulomb. This electrochemical equivalent of solder can dissolve about 0.3 mg to 1 mg with an electric quantity of 1 coulomb. Assuming that the weight of the solder conducting the counter electrode is 5 mg, this solder can be melted with an electric amount of about 5 to 10 coulombs.
  • the amount of electricity of 1 coulomb corresponds to the amount of electricity that a current of 1 A flows for 1 second
  • the amount of electricity of about 5 to 10 coulombs corresponds to the amount of electricity that a current of 1 A flows for 5 seconds to 10 seconds. Therefore, if it is submerged and the leakage current from the solder is 1A, all the solder is dissolved in the submerged liquid in 5 to 10 seconds, and if the leakage current is 0.1mA, it is dissolved in 50 to 100 seconds. In the current cutoff section, not all the solder is melted to cut off the current, but the solder that momentarily interrupts the connection of the counter electrode is melted to cut off the current, so that the leakage current is substantially smaller. In a shorter time, the solder dissolves in the submerged liquid and the current is cut off.
  • the plan view of FIG. 2 shows the current blocking unit 5 that dissolves the solder 27 in the submerged liquid more quickly.
  • a voltage line 3 having a negative potential higher than that of the solder 27 is arranged near the solder and closer to the voltage line 3 having a positive potential.
  • the current cutoff portion 5 in this figure is arranged closer to the negative potential voltage line 3 than the solder 27, away from the positive potential voltage line 3.
  • a current-carrying portion 28 can be provided in a portion close to the solder 27 to increase the leakage current.
  • the energizing portion 28 can be realized by thinning the resist layer 22 on the surface of the voltage line 3 to reduce the insulation resistance, or by providing the resist layer 22 with an opening 23.
  • the current cutoff portion 5 having this structure can increase the leakage current flowing between the solder 27 and the energized portion 28 of the voltage line 3 having a negative potential when submerged, so that the solder 27 can be quickly dissolved in the submerged liquid.
  • the leakage current flowing between the solder 27 and the energized portion 28 of the voltage line 3 dissolves the solder 27 in a submerged solution in the state of metal ions, and the metal ions of the solder 27 dissolved in the submerged solution are a voltage line having a negative potential.
  • the transition to 3 can quickly dissolve the solder 27.
  • the above current cutoff unit 5 has a feature that the solder 27 can be quickly dissolved in the submerged liquid to cut off the current in the submerged state by using the voltage of the battery 1. Further, in the above current cutoff unit 5, by arranging all the solders 27 close to the voltage line 3 having a negative potential, the current can be cut off by the current cutoff unit 5 of all the voltage lines 3 in the submerged state.
  • the present invention does not necessarily specify a structure in which a current cutoff unit 5 is provided in all voltage lines 3 to cut off the current, and the current cutoff unit 5 is provided only in the voltage line 3 which generates heat and is susceptible to thermal damage.
  • the current cutoff unit 5 is provided or provided in all the voltage lines 3, it is not necessary to melt the solder 27 of all the current cutoff units 5 to cut off the current in any submerged state. It is that the current cutoff unit 5 provided in a part of the voltage line 3 cuts off the current in the submerged state, or the part of the current cutoff part 5 provided in the voltage line 3 cuts off the current in the submerged state. This is because the safety can be higher than that of a power supply device without a current cutoff.
  • the above power supply device 100 can be used as a power source for a vehicle that supplies electric power to a motor that runs an electric vehicle.
  • an electric vehicle such as a hybrid vehicle or a plug-in hybrid vehicle that runs on both an engine and a motor, or an electric vehicle that runs only on a motor can be used, and is used as a power source for these vehicles. Will be done.
  • a large number of the above-mentioned power supply devices 100 are connected in series or in parallel, and a large-capacity, high-output power supply device to which a necessary control circuit is added is constructed. To do.
  • FIG. 4 shows an example in which the power supply device 100 is mounted on a hybrid vehicle that runs on both an engine and a motor.
  • the vehicle HV equipped with the power supply device 100 shown in this figure is driven by a vehicle main body 91, an engine 96 for running the vehicle main body 91, a running motor 93, and these engines 96 and a running motor 93. It includes wheels 97, a power supply device 100 that supplies electric power to the motor 93, and a generator 94 that charges the battery 1 of the power supply device 100.
  • the power supply device 100 is connected to the motor 93 and the generator 94 via the DC / AC inverter 95.
  • the vehicle HV runs on both the motor 93 and the engine 96 while charging and discharging the battery 1 of the power supply device 100.
  • the motor 93 is driven to drive the vehicle in a region where the engine efficiency is low, for example, when accelerating or traveling at a low speed.
  • the motor 93 is driven by being supplied with electric power from the power supply device 100.
  • the generator 94 is driven by the engine 96 or by regenerative braking when braking the vehicle to charge the battery 1 of the power supply device 100.
  • the vehicle HV may be provided with a charging plug 98 for charging the power supply device 100. By connecting the charging plug 98 to an external power source, the power supply device 100 can be charged.
  • FIG. 5 shows an example in which the power supply device 100 is mounted on an electric vehicle traveling only by a motor.
  • the vehicle EV equipped with the power supply device 100 shown in this figure supplies electric power to the vehicle main body 91, the traveling motor 93 for running the vehicle main body 91, the wheels 97 driven by the motor 93, and the motor 93. It includes a power supply device 100 to be supplied and a generator 94 for charging the battery 1 of the power supply device 100.
  • the power supply device 100 is connected to the motor 93 and the generator 94 via the DC / AC inverter 95.
  • the motor 93 is driven by being supplied with electric power from the power supply device 100.
  • the generator 94 is driven by the energy used for regenerative braking of the vehicle EV to charge the battery 1 of the power supply device 100. Further, the vehicle EV is provided with a charging plug 98, and the charging plug 98 can be connected to an external power source to charge the power supply device 100.
  • the power supply device for power storage device
  • the present invention does not specify the use of the power supply device as the power source of the motor for traveling the vehicle.
  • the power supply device according to the embodiment can also be used as a power source for the power storage device that charges and stores the battery 1 with the electric power generated by solar power generation, wind power generation, or the like.
  • FIG. 6 shows a power storage device in which the battery 1 of the power supply device 100 is charged by the solar cell 82 to store electricity.
  • the power storage device shown in FIG. 6 charges the battery 1 of the power supply device 100 with the electric power generated by the solar cells 82 arranged on the roof or roof of a building 81 such as a house or factory.
  • This power storage device uses the solar cell 82 as a power source for charging, charges the battery 1 of the power supply device 100 with the charging circuit 83, and then supplies power to the load 86 via the DC / AC inverter 85. Therefore, this power storage device has a charge mode and a discharge mode.
  • the DC / AC inverter 85 and the charging circuit 83 are connected to the power supply device 100 via the discharge switch 87 and the charging switch 84, respectively.
  • the ON / OFF of the discharge switch 87 and the charge switch 84 is switched by the power controller 88 of the power storage device.
  • the power controller 88 switches the charging switch 84 to ON and the discharge switch 87 to OFF to allow the charging circuit 83 to charge the power supply device 100.
  • the power controller 88 turns off the charging switch 84 and turns on the discharge switch 87 to switch to the discharge mode, and the power supply device 100 Allows discharge from to load 86.
  • the charge switch 84 can be turned on and the discharge switch 87 can be turned on to supply electric power to the load 86 and charge the power supply device 100 at the same time.
  • the power supply device can also be used as a power source for the power storage device that charges and stores the battery 1 by using the midnight power at night.
  • a power supply device charged with midnight power can be charged with midnight power, which is surplus power of a power plant, and output power in the daytime when the power load is large, so that the peak power in the daytime can be limited to a small value.
  • the power supply can also be used as a power source for charging with both solar cell output and midnight power. This power supply device can effectively utilize both the power generated by the solar cell and the midnight power, and can efficiently store electricity while considering the weather and power consumption.
  • the above-mentioned power storage devices include a backup power supply device that can be mounted in a computer server rack, a backup power supply device for a wireless base station such as a mobile phone, a power storage power supply for home or factory use, a power supply for street lights, and the like. It can be suitably used for power storage devices combined with solar cells, backup power sources for traffic lights and road traffic indicators, and the like.
  • the power supply device can be suitably used as a power source for a large current used for a power source of a motor for driving an electric vehicle such as a hybrid vehicle, a fuel cell vehicle, an electric vehicle, or an electric motorcycle.
  • a power supply device for a plug-in hybrid electric vehicle, a hybrid electric vehicle, an electric vehicle, or the like that can switch between an EV driving mode and a HEV driving mode can be mentioned.
  • the power supply device according to the present invention includes a backup power supply device that can be mounted in a rack of a computer server, a backup power supply device for a wireless base station such as a mobile phone, a power storage power supply for home use and a factory, and a power supply for street lights. It can also be appropriately used for applications such as a power storage device combined with a solar cell, a backup power source for a traffic light, and the like.

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Abstract

電源装置の水没時の安全性を確保する技術を提供する。　電源装置は、充電できる複数の電池（１）を直列に接続してなる電池ブロック（１０）と、電池ブロック（１０）を構成してなる電池（１）の正負の電極端子（１１）に接続してなる複数の電圧ライン（３）とを備える。電圧ライン（３）は、直列に接続してなる各々の電池（１）の正負の電極端子（１１）に接続されて、接続された電極端子（１１）と同一電位にあり、電池（１）の正負の電極端子（１１）に接続してなる電圧ライン（３）は、電流遮断部（５）を有し、電流遮断部（５）は、電圧ライン（３）に設けた絶縁隙間（２６）を導通してなるハンダ（２７）を備え、このハンダ（２７）を水没状態の漏れ電流で水没液に溶解して電圧ライン（３）の電流を遮断するようにしている。

Description

電源装置とこれを備える蓄電装置及び電動車両
　本発明は、電源装置と、この電源装置を備える蓄電装置及び電動車両に関する。
　充放電できる電池を直列に接続した充放電容量の大きい電源装置は、太陽光発電や風力発電等の自然エネルギーの発電装置や深夜電力の蓄電装置に使用され、また、車両を走行させるモータに電力を供給する電動車両の電源装置として使用されている。この電源装置は、多数の電池を直列に接続して出力電圧を高くしているが、あらゆる使用環境において高い安全性が要求され、特に水没する状態においても、高い安全性が要求される。複数の電池を直列に接続している電源装置は、直列接続する電池の個数が増加するに従って出力電圧が高くなるので、水没して流れる漏れ電流による安全性を確保する対策を必要とする。
　さらに、複数の電池を直列に接続している電源装置は、各々の電池の状態を管理するために、各電池の電圧を検出している。（特許文献１）
　特許文献１の電源装置は、各電池を長期にわたって安全に使用し、また、劣化を少なくするために、各電池の電圧を検出し、検出電圧で電池の状態を判定しながら充放電をコントロールしている。この電源装置は、例えば電池の電圧を、電圧検出回路等の電子回路で検出して監視し、電圧が一定の範囲を超えると充放電の電流値を制限したり、充放電を停止して電池を保護している。この電源装置は、直列に接続している電池の正負の電極端子に電圧ラインを接続して、この電圧ラインを介して電池を電圧検出回路に接続している。
　電圧ラインは、電池の電極端子に接続されて電池電圧と同一電圧となっているので、電源装置が水没すると漏れ電流が流れ、この漏れ電流のジュール熱で発熱して安全性を低下させる原因となる。
　この弊害を防止するために、水没状態での安全性を確保するための電源装置は開発されている。（特許文献２参照）
特開２０１５－１８７９１５号公報 特開２０１２－１７６６６９号公報
　特許文献２の公報に記載される水没対策の電源装置は、密閉ケースの上部に空気溜まりができる構造として、ここに電池を収納している。この密閉ケースは、下部を開口して引出線を配線して上部を密閉するので、水没状態で内部の空気が上部に溜まり、この部分に電池を配置して、電池を水没から防止できる。この構造の電源装置は、空気溜まりを設けて、ここに電池や電圧ラインを配置することで、防水絶縁構造を実現できるが、この構造では電源装置全体が大きく、重くなる欠点がある。また、電源装置が転倒する状態で防水絶縁構造を実現できない欠点もある。電源装置が水没する状態は、種々の状態で発生し、たとえば、蓄電装置や電動車両の電源装置にあっては、地震による津波や台風による高潮等で導電性の高い海水が浸入して水没することがあり、さらに電動車両は海中に落下して水没することがある。
　本発明は、さらに以上の欠点を解決するためになされたものである。本発明の目的の一は水没時の安全性を確保する電源装置と、この電源装置を備える蓄電装置及び電動車両を提供することにある。
　本発明のある態様に係る電源装置は、充電できる複数の電池を直列に接続してなる電池ブロックと、電池ブロックを構成してなる電池の正負の電極端子に接続してなる複数の電圧ラインとを備える。電圧ラインは、直列に接続してなる各々の電池の正負の電極端子に接続されて、接続された電極端子と同一電位にあり、電池の正負の電極端子に接続してなる電圧ラインは、電流遮断部を有し、電流遮断部は、電圧ラインに設けた絶縁隙間を導通してなるハンダを備え、このハンダを水没状態の漏れ電流で水没液に溶解して電圧ラインの電流を遮断するようにしている。
　本発明のある態様に係る蓄電装置は、上記電源装置と、電源装置への充放電を制御する電源コントローラとを備えて、電源コントローラでもって、外部からの電力により電池セルへの充電を可能とすると共に、電池セルに対し充電を行うよう制御している。
　本発明のある態様に係る電動車両は、上記電源装置と、電源装置から電力供給される走行用のモータと、電源装置及びモータを搭載してなる車両本体と、モータで駆動されて車両本体を走行させる車輪とを備えている。
　以上の電源装置は、水没時の安全性の低下を防止できる特徴がある。
本発明の一実施形態に係る電源装置の概略ブロック図である。 図１に示す電源装置の回路基板を示す拡大平面図である。 図１に示す回路基板の電流遮断部を示す拡大平面図である。 エンジンとモータで走行するハイブリッド車に電源装置を搭載する例を示すブロック図である。 モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示すブロック図である。 蓄電用の電源装置に適用する例を示すブロック図である。
　本発明の実施形態は、以下の構成によって特定されてもよい。
　本発明の第１の実施形態の電源装置は、充電できる複数の電池を直列に接続してなる電池ブロックと、電池ブロックを構成してなる電池の正負の電極端子に接続してなる複数の電圧ラインとを備える。電圧ラインは、直列に接続してなる各々の電池の正負の電極端子に接続されて、接続された電極端子と同一電位にあり、電池の正負の電極端子に接続してなる電圧ラインは、電流遮断部を有し、電流遮断部は、電圧ラインに設けた絶縁隙間を導通してなるハンダを備え、このハンダを水没状態の漏れ電流で水没液に溶解して電圧ラインの電流を遮断するようにしている。
　以上の電源装置は、電圧ラインに電流遮断部を設けると共に、この電流遮断部を、水没して流れる漏れ電流で水没液に溶解するハンダとするので、水没するとハンダが水没液に溶解されて電流を遮断する。この電源装置は、水没するとハンダが溶断して電圧ラインの電流を遮断して安全性を向上できる。とくに、以上の電源装置は、電流遮断部のハンダを、電圧ラインを接続している電池の電圧による漏れ電流で溶断できるので、水没時にはハンダを溶解して電源を瞬断できる特長がある。
　電源装置は、電圧ラインに電流ヒューズを設け、この電流ヒューズを電圧ラインの漏れ電流で溶断して電流を遮断できるが、電源ラインに設けた電流ヒューズは、確実に安定して水没状態で電流を遮断するのが難しい。それは、水没状態で電流ヒューズの表面にバイパス電流が流れて、このバイパス電流が電流ヒューズの溶断電流を分流して減少させるからである。とくに、電源装置が導電率の高い水に水没されると、電流ヒューズのバイパス電流が導電率の高い水で増加して電流ヒューズの溶断を阻害する。電源装置は、導電率の高い水に水没すると漏れ電流が大きくなって安全性が低下するので、この状態で確実に電圧ラインの電流を遮断することは特に大切である。したがって、導電率の高い水に水没した状態で電流ヒューズを確実に溶断することは、極めて大切である。
　以上の電源装置は、水没状態の漏れ電流で水没液に溶解するハンダを電流遮断部とするので、高い導電率の水に水没すると、漏れ電流が大きくなってハンダは速やかに水没液に溶解されて電流を遮断する。このため、電源装置が導電率の高い水に水没されても高い安全性を確保する。
　本発明の第２の実施態様の電源装置は、ハンダの厚さを、０．１ｍｍ以上であって１ｍｍ以下としている。この電源装置は、ハンダの膜厚を１ｍｍ以下と薄くするので水没状態でハンダを速やかに溶解して電流を遮断できる特徴がある。
　本発明の第３の実施態様の電源装置は、絶縁隙間の間隔を、０．１ｍｍ以上であって１ｍｍ以下としている。
　本発明の第４の実施態様の電源装置は、電流遮断部が、絶縁基板の表面に、絶縁隙間を介して配置してなる対向電極を備え、対向電極をハンダでブリッジ状態に接続している。
　本発明の第５の実施態様の電源装置は、対向電極の面積を、１ｍｍ２以上であって１０ｍｍ２以下としている。
　本発明の第６の実施態様の電源装置は、絶縁隙間をスリットとしている。
　本発明の第７の実施態様の電源装置は、電流遮断部が、ハンダの電位よりもマイナス電位の電圧ラインを、プラス電位の電圧ラインよりも接近して配置して配置している。
　この電源装置は、ハンダを速やかに水没液に溶解して電流を遮断できる特徴がある。それは、接近して配置しているマイナス電位の電圧ラインとハンダとの間に漏れ電流が流れて、この漏れ電流がハンダを水没液に溶解し、溶解されたハンダをマイナス電位の電圧ラインに強制的に移動させるからである。
　以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。
　さらに、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想の具体例を示すものであって、本発明を以下に限定するものではない。また、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。また、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。
（実施の形態１）
　電源装置は、自然エネルギーや深夜電力の蓄電装置や車載用の電源装置の例を示している。具体的には、この電源装置は、主として蓄電装置、ハイブリッド車や電気自動車等の電動車両の走行モータに電力を供給する電源、無停電電源装置などに使用される。ただ、本発明の電源装置は、蓄電装置、電動車両、無停電電源装置以外の電源、例えば大出力が要求される他の用途にも使用できる。電動車両に搭載される電源装置は、車両に浸水して水没することがあり、また、蓄電装置や無停電装置の電源装置は、集中豪雨などで建物内に浸水して水没することがある。電源装置が水没する最大の原因は集中豪雨による。集中豪雨による水没は、水面レベルが地面から次第に上昇して電源装置が浸水する状態で発生する。
（電源装置１００）
　図１の概略ブロック図に示す電源装置１００は、充電できる複数の電池１を直列に接続して電池ブロック１０とし、この電池ブロック１０を構成している各々の電池１の電極端子１１に電圧ライン３を接続している。直列接続している電池１は、全ての電池１の電圧を検出するように電圧ライン３を接続している。図１の電池ブロック１０は、複数の電池１を積層して、隣接して積層している電池１をバスバー１２で直列に接続している。バスバー１２は、隣接して積層している電池１の正負の電極端子１１に接続されて、電池１を直列に接続している。電源装置１００は、隣接電池１を直列に接続している全てのバスバー１２と、電池ブロック１０の両端面に配置されて出力端子１３に接続される電極端子１１とに電圧ライン３を接続している。この電源装置１００は、電圧ライン３を介して全ての電池１の電圧を検出できる。電源装置１００は、電圧ライン３を介して各々の電池１を電圧検出回路２０に接続している。この電源装置１００は、電圧検出回路２０で各々の電池１の電圧を検出して、電池１の電圧をコントロールしながら充放電できる。
（電圧検出回路２０）
　電源装置１００は、電圧検出回路２０で電池電圧を検出して、電池１の電圧が設定範囲となるように充放電をコントロールする。電圧検出回路２０は、電池１の充放電をコントロールする制御回路（図示せず）に各々の電池電圧を出力する。制御回路は、電池１の電圧が設定範囲となるように電池１の充放電電流をコントロールする。制御回路は、電池電圧を設定範囲に保持して、電池１の過充電や過放電を防止する。この状態で充放電される電池１は、電気特性の低下が抑制されて安全性も高くなる。制御回路は、充電している電池電圧があらかじめ設定している最大電圧まで上昇すると充電電流を遮断あるいは減少し、反対に放電している電池電圧が設定している最低電圧まで低下すると、放電電流を遮断あるいは減少して、電池電圧を設定範囲に維持する。
（電圧ライン３）
　電源装置１００は、電圧ライン３を配線パターン２１とする回路基板２を電池ケース９内に配置している。回路基板２は、図１の概略図に示すように、直列に接続している電池１の積層方向に延びる細長い形状で、電圧ライン３の配線パターン２１を直列接続している電池１の電極端子１１に接続している。この図の電圧ライン３は、配線パターン２１の一端を、リード線１４を介して電池１の電極端子１１に接続している。リード線１４は、直接に電極端子１１に接続され、あるいはバスバー１２を介して電極端子１１に接続される。
　配線パターン２１で構成される複数の電圧ライン３は、限られたスペースに配置して各々の電池電圧を検出するために、電池１の正負の電極端子１１の間隔よりも互いに接近して配置される近接露出部４ができる。電極端子１１よりも互いに接近する近接露出部４は、電源装置１００が水没する状態で、漏れ電流が大きくなる。電源装置１００が水没する状態で、近接露出部４の漏電抵抗が、電池１の電極端子１１間の漏電抵抗よりも小さくなるからである。近接露出部４の間隔を広くして漏れ電流を減少できるが、複数の電圧ライン３を限られたスペースに配置できなくなる。
　図１に示す回路基板２は、複数の接続ピン６ａのあるコネクタ６を固定して、接続ピン６ａに配線パターン２１を接続している。コネクタ６の接続ピン６ａは、電池１の正負の電極端子１１よりも接近して配置されるので、電圧ライン３の近接露出部４となる。接続ピン６ａの間隔を広くすると、コネクタ６が大きくなって回路基板２の限られたスペースに配置できないからである。コネクタ６の接近する接続ピン６ａは、近接露出部４となって、水没状態では導電性の水に流れる漏れ電流が大きくなる。大きな漏れ電流は、ジュール熱を大きくして過熱による種々の弊害の要因となる。発生するジュール熱の熱エネルギーが漏れ電流の二乗に比例して大きくなるからである。
　たとえば、回路基板２に近接露出部４がある電源装置１００は、水没すると近接露出部４に漏れ電流が流れる。漏れ電流は、電源装置１００が完全に水没された状態のみでなく、水没状態が解消されて回路基板２の表面に水が付着した半乾きの状態で回路基板２を発火させる等の原因となる。半乾きの状態で、回路基板２の近接露出部４に流れる漏れ電流がジュール熱で発熱して、回路基板２を炭化し、さらに炭化した回路基板２が、漏れ電流のジュール熱で発熱して発火することがあるからである。以上の弊害を防止するために、電圧ライン３は電流遮断部を設けている。電流遮断部は、水没して流れる漏れ電流で溶断される。
（電流遮断部５）
　図１及び図２に示す回路基板２は、水没して流れる漏れ電流を遮断する電流遮断部５を電圧ライン３の途中に設けている。この回路基板２は、全ての電圧ライン３に電流遮断部５を設けている。電流遮断部５は、電圧ライン３の配線パターン２１の途中に設けている。電圧ライン３の電流遮断部５は、電圧ライン３に設けた絶縁隙間２６をハンダ２７で導通している。ハンダ２７は、電源装置１００の水没状態での漏れ電流で溶解して電圧ライン３の電流を遮断する。
　図３は、回路基板２の表面であって電圧ライン３の途中に設けている電流遮断部５の拡大平面図を示している。この図の電流遮断部５は、絶縁基板である回路基板２の表面に、絶縁隙間２６を介して一対の対向電極２５を配置している。一対の対向電極２５は、ハンダ２７でブリッジ状態に接続されて、電流遮断部５を通電状態としている。一対の対向電極２５は、スリットの絶縁隙間２６を設けて対向して配置され、回路基板２の配線パターン２１に接続されて、ハンダ２７が溶解されない状態では電流遮断部５を導通手段とする。対向電極２５と電圧ライン３の配線パターン２１は、回路基板２の表面に設けている導電膜で形成される。スリット状の絶縁隙間２６は、好ましくは０．１ｍｍ以上であって１ｍｍ以下、最適には約０．２５ｍｍとする。絶縁隙間２６が狭すぎると、ハンダ２７が溶解する状態において、絶縁隙間２６の漏電抵抗が小さくなって電流を確実に瞬断することが難しく、反対に広すぎると対向電極２５をブリッジ状態に接続するハンダ量が多くなる欠点がある。
　対向電極２５をブリッジ状態に導通するハンダ２７の膜厚は、最適には約０．３ｍｍとする。ハンダ２７の膜厚は、薄くして水没状態で速やかに電流を遮断でき、厚くして水没しない状態で小さい電気抵抗で安定して電流遮断部５を導通状態に保持できるが、薄すぎると対向電極２５を確実に安定して導通状態に保持することが難しいので、好ましくは０．１ｍｍ以上とし、さらに厚すぎると水没状態で速やかに溶解して電流を遮断できないので、１ｍｍよりも薄くする。
　一対の対向電極２５は、ハンダ２７を確実に安定して接続できるように、最適には外径を約１．５ｍｍの円形とし、直径方向にスリットの絶縁隙間２６を設けた形状とする。ただし、一対の対向電極２５は、大きくして確実にハンダ２７を接続できるので、好ましくしは、直径を１ｍｍ以上であって３ｍｍ以下の円形とする。ただし、対向電極は必ずしも円形とする必要はなく、四角形、楕円形、多角形として、例えば面積を１ｍｍ２以上であって、１０ｍｍ２以下とすることもできる。
　電流遮断部５は、電源装置１００が水没する状態で水没液にハンダ２７を溶解して電流を遮断する。水没してハンダ２７が水没液に溶解するのは、電源装置１００が水没すると、水没液を介してハンダ２７に漏れ電流が流れ、この漏れ電流がハンダ２７を水没液に溶解するからである。ハンダ２７の溶解量は、ハンダ２７の表面から水没液に流れる漏れ電流に比例して増加する。ハンダ２７の溶解量はクーロンの法則で特定される。たとえば、ハンダ２７の主成分である鉛と錫の電気化学当量（ｍｇ／クーロン）は以下の数値となる。
　　２価の鉛は約１ｍｇ／クーロン
　　４価の鉛は約０．５ｍｇ／クーロン
　　２価の錫は約０．６ｍｇ／クーロン
　　４価の錫は約０．３ｍｇ／クーロン
　鉛と錫の合金であるハンダは、電気化学当量が約０．３ｍｇ／クーロン～１ｍｇ／クーロンとなる。この電気化学当量のハンダは、１クーロンの電気量で約０．３ｍｇ～１ｍｇを溶解できる。対向電極を導通するハンダの重量を５ｍｇとすれば、このハンダは約５～１０クーロンの電気量で溶解できることになる。
　１クーロンの電気量は、１Ａの電流を１秒流した電気量に相当するので、約５～１０クーロンの電気量は、１Ａの電流が５秒～１０秒流れた電気量に相当する。したがって、水没してハンダからの漏れ電流が１Ａであると５～１０秒で全てのハンダが水没液に溶解され、漏れ電流が０．１ｍＡであると５０秒～１００秒で溶解される。電流遮断部は、全てのハンダを溶解して電流が遮断されるのではなく、対向電極の接続を瞬断するハンダが溶解されて電流を遮断するので、実質的にはさらに小さい漏れ電流で、さらに短時間にハンダが水没液に溶解して電流は遮断される。
　電流遮断部５は、ハンダ２７の漏れ電流で水没液に溶解するので、ハンダ２７の漏れ電流を大きくしてより速やかにハンダ２７を溶解できる。図２の平面図は、ハンダ２７をより速やかに水没液に溶解する電流遮断部５を示している。この図の電流遮断部５は、ハンダの近傍に、ハンダ２７よりもマイナス電位にある電圧ライン３を、プラス電位の電圧ライン３よりも近くに配置している。この図の電流遮断部５は、ハンダ２７よりもプラス電位の電圧ライン３から離して、マイナス電位の電圧ライン３に接近して配置している。ハンダ２７よりもマイナス電位の電圧ライン３は、ハンダ２７との接近部に通電部２８を設けて漏れ電流を大きくできる。通電部２８は、電圧ライン３の表面のレジスト層２２を薄くして絶縁抵抗を小さくし、あるいはレジスト層２２に開口部２３を設けて実現できる。この構造の電流遮断部５は、水没するとハンダ２７とマイナス電位の電圧ライン３の通電部２８との間に流れる漏れ電流を大きくして、ハンダ２７を速やかに水没液に溶解できる。ハンダ２７と電圧ライン３の通電部２８との間に流れる漏れ電流は、ハンダ２７を金属イオンの状態で水没液に溶解し、水没液に溶解されたハンダ２７の金属イオンをマイナス電位の電圧ライン３に移行して、ハンダ２７を速やかに溶解できる。
　以上の電流遮断部５は、電池１の電圧を利用して、水没状態でハンダ２７を速やかに水没液に溶解して電流を遮断できる特徴がある。さらに、以上の電流遮断部５は、全てのハンダ２７をマイナス電位の電圧ライン３に接近して配置することで、水没状態では全ての電圧ライン３の電流遮断部５で電流を遮断できる。ただし、本発明は、必ずしも全ての電圧ライン３に電流遮断部５を設けて電流を遮断する構造に特定するものでなく、発熱して熱傷害を受けやすい電圧ライン３にのみ電流遮断部５を設け、あるいは全ての電圧ライン３に電流遮断部５を設けるが、いかなる水没状態においても、全ての電流遮断部５のハンダ２７を溶解して電流を遮断する必要はない。それは、一部の電圧ライン３に設けた電流遮断部５で水没状態での電流を遮断し、あるいは電圧ライン３に設けた一部の電流遮断部５で水没状態の電流を遮断することで、電流遮断部のない電源装置よりも安全性を高くできるからである。
　以上の電源装置１００は、電動車両を走行させるモータに電力を供給する車両用の電源として利用できる。電源装置１００を搭載する電動車両としては、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車やプラグインハイブリッド自動車、あるいはモータのみで走行する電気自動車等の電動車両が利用でき、これらの車両の電源として使用される。なお、電動車両を駆動する電力を得るために、上述した電源装置１００を直列や並列に多数接続して、さらに必要な制御回路を付加した大容量、高出力の電源装置を構築した例として説明する。
（ハイブリッド車用電源装置）
　図４は、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車に電源装置１００を搭載する例を示す。この図に示す電源装置１００を搭載した車両ＨＶは、車両本体９１と、この車両本体９１を走行させるエンジン９６及び走行用のモータ９３と、これらのエンジン９６及び走行用のモータ９３で駆動される車輪９７と、モータ９３に電力を供給する電源装置１００と、電源装置１００の電池１を充電する発電機９４とを備えている。電源装置１００は、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４に接続している。車両ＨＶは、電源装置１００の電池１を充放電しながらモータ９３とエンジン９６の両方で走行する。モータ９３は、エンジン効率の悪い領域、例えば加速時や低速走行時に駆動されて車両を走行させる。モータ９３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、エンジン９６で駆動され、あるいは車両にブレーキをかけるときの回生制動で駆動されて、電源装置１００の電池１を充電する。なお、車両ＨＶは、図４に示すように、電源装置１００を充電するための充電プラグ９８を備えてもよい。この充電プラグ９８を外部電源と接続することで、電源装置１００を充電できる。
（電気自動車用電源装置）
　また、図５は、モータのみで走行する電気自動車に電源装置１００を搭載する例を示す。この図に示す電源装置１００を搭載した車両ＥＶは、車両本体９１と、この車両本体９１を走行させる走行用のモータ９３と、このモータ９３で駆動される車輪９７と、このモータ９３に電力を供給する電源装置１００と、この電源装置１００の電池１を充電する発電機９４とを備えている。電源装置１００は、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４に接続している。モータ９３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、車両ＥＶを回生制動する時のエネルギーで駆動されて、電源装置１００の電池１を充電する。また車両ＥＶは充電プラグ９８を備えており、この充電プラグ９８を外部電源と接続して電源装置１００を充電できる。
（蓄電装置用の電源装置）
　さらに、本発明は、電源装置の用途を、車両を走行させるモータの電源には特定しない。実施形態に係る電源装置は、太陽光発電や風力発電等で発電された電力で電池１を充電して蓄電する蓄電装置の電源として使用することもできる。図６は、電源装置１００の電池１を太陽電池８２で充電して蓄電する蓄電装置を示す。
　図６に示す蓄電装置は、家屋や工場等の建物８１の屋根や屋上等に配置された太陽電池８２で発電される電力で電源装置１００の電池１を充電する。この蓄電装置は、太陽電池８２を充電用電源として充電回路８３で電源装置１００の電池１を充電した後、ＤＣ／ＡＣインバータ８５を介して負荷８６に電力を供給する。このため、この蓄電装置は、充電モードと放電モードを備えている。図に示す蓄電装置は、ＤＣ／ＡＣインバータ８５と充電回路８３を、それぞれ放電スイッチ８７と充電スイッチ８４を介して電源装置１００と接続している。放電スイッチ８７と充電スイッチ８４のＯＮ／ＯＦＦは、蓄電装置の電源コントローラ８８によって切り替えられる。充電モードにおいては、電源コントローラ８８は充電スイッチ８４をＯＮに、放電スイッチ８７をＯＦＦに切り替えて、充電回路８３から電源装置１００への充電を許可する。また、充電が完了し満充電になると、あるいは所定値以上の容量が充電された状態で、電源コントローラ８８は充電スイッチ８４をＯＦＦに、放電スイッチ８７をＯＮにして放電モードに切り替え、電源装置１００から負荷８６への放電を許可する。また、必要に応じて、充電スイッチ８４をＯＮに、放電スイッチ８７をＯＮにして、負荷８６への電力供給と、電源装置１００への充電を同時に行うこともできる。
　さらに、電源装置は、図示しないが、夜間の深夜電力を利用して電池１を充電して蓄電する蓄電装置の電源として使用することもできる。深夜電力で充電される電源装置は、発電所の余剰電力である深夜電力で充電して、電力負荷の大きくなる昼間に電力を出力して、昼間のピーク電力を小さく制限することができる。さらに、電源装置は、太陽電池の出力と深夜電力の両方で充電する電源としても使用できる。この電源装置は、太陽電池で発電される電力と深夜電力の両方を有効に利用して、天候や消費電力を考慮しながら効率よく蓄電できる。
　以上のような蓄電装置は、コンピュータサーバのラックに搭載可能なバックアップ電源装置、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源装置、家庭内用または工場用の蓄電用電源、街路灯の電源等、太陽電池と組み合わせた蓄電装置、信号機や道路用の交通表示器などのバックアップ電源用などの用途に好適に利用できる。
　本発明に係る電源装置は、ハイブリッド車、燃料電池自動車、電気自動車、電動オートバイ等の電動車両を駆動するモータの電源用等に使用される大電流用の電源として好適に利用できる。例えばＥＶ走行モードとＨＥＶ走行モードとを切り替え可能なプラグイン式ハイブリッド電気自動車やハイブリッド式電気自動車、電気自動車等の電源装置が挙げられる。また、本発明に係る電源装置は、コンピュータサーバのラックに搭載可能なバックアップ電源装置、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源装置、家庭内用、工場用の蓄電用電源、街路灯の電源等、太陽電池と組み合わせた蓄電装置、信号機等のバックアップ電源用等の用途にも適宜利用できる。
１００…電源装置
１…電池
２…回路基板
３…電圧ライン
４…近接露出部
５…電流遮断部
６…コネクタ
６ａ…接続ピン
９…電池ケース
１０…電池ブロック
１１…電極端子
１２…バスバー
１３…出力端子
１４…リード線
２０…電圧検出回路
２１…配線パターン
２２…レジスト層
２３…開口部
２５…対向電極
２６…絶縁隙間
２７…ハンダ
２８…通電部
８１…建物
８２…太陽電池
８３…充電回路
８４…充電スイッチ
８５…ＤＣ／ＡＣインバータ
８６…負荷
８７…放電スイッチ
８８…電源コントローラ
９１…車両本体
９３…モータ
９４…発電機
９５…ＤＣ／ＡＣインバータ
９６…エンジン
９７…車輪
９８…充電プラグ
ＨＶ、ＥＶ…車両
 

Claims (9)

  1. 　充電できる複数の電池を直列に接続してなる電池ブロックと、
    　前記電池ブロックを構成してなる前記電池の正負の電極端子に接続してなる複数の電圧ラインとを備える電源装置であって、
    　前記電圧ラインは、直列に接続してなる各々の前記電池の正負の前記電極端子に接続されて、接続された前記電極端子と同一電位にあり、
    　前記電池の正負の電極端子に接続してなる前記電圧ラインは、電流遮断部を有し、
    　前記電流遮断部は、前記電圧ラインに設けた絶縁隙間を導通してなるハンダを備え、
    　前記ハンダが、水没状態の漏れ電流で水没液に溶解して前記電圧ラインの電流を遮断することを特徴とする電源装置。
  2. 　請求項１に記載される電源装置であって、
    　前記ハンダの厚さが、０．１ｍｍ以上であって１ｍｍ以下であることを特徴とする電源装置。
  3. 　請求項１又は２に記載される電源装置であって、
    　前記絶縁隙間の間隔が、０．１ｍｍ以上であって１ｍｍ以下であることを特徴とする電源装置。
  4. 　請求項１ないし３のいずれかに記載する電源装置であって、
    　前記電流遮断部が、絶縁基板の表面に、前記絶縁隙間を介して配置してなる対向電極を備え、
    　前記対向電極を前記ハンダでブリッジ状態に接続してなることを特徴とする電源装置。
  5. 　請求項４に記載する電源装置であって、
    　前記対向電極の面積が、１ｍｍ２以上であって１０ｍｍ２以下であることを特徴とする電源装置。
  6. 　請求項１ないし５のいずれかに記載する電源装置であって、
    　前記絶縁隙間が、スリットであることを特徴とする電源装置。
  7. 　請求項１ないし６のいずれかに記載する電源装置であって、
    　前記電流遮断部が、ハンダの電位よりもマイナス電位の電圧ラインを、プラス電位の電圧ラインよりも接近して配置されてなることを特徴とする電源装置。
  8. 　請求項１ないし７のいずれかに記載の電源装置を備える蓄電装置であって、
    　前記電源装置と、
    　前記電源装置への充放電を制御する電源コントローラとを備えており、
    　前記電源コントローラでもって、外部からの電力により前記電池セルへの充電を可能とすると共に、該電池セルに対し充電を行うよう制御することを特徴とする蓄電装置。
  9. 　請求項１ないし７のいずれかに記載の電源装置を備える電動車両であって、
    　前記電源装置と、
    　前記電源装置から電力供給される走行用のモータと、
    　前記電源装置及び前記モータを搭載してなる車両本体と、
    　前記モータで駆動されて前記車両本体を走行させる車輪とを備えることを特徴とする電動車両。
     
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