JP2009117149A - 蓄電装置及び車両 - Google Patents
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- 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
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- Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Abstract
【課題】配線を電磁波から保護する方法を低コストで提供する。
【解決手段】モータＭに供給される電力を蓄電する蓄電装置であって、組電池１１から発生したガスを排出するためのガス排出管１１２と、組電池１１の電力をモータＭに出力するための電力ケーブル１１３と、組電池１１の蓄電制御に用いられる電圧検出線１１４とを有し、電力ケーブル１１３及び電圧検出線１１４のうち一方の配線をガス排出管１１２の内部に配置して、他方の配線をガス排出管１１２の外部に配置する。電力ケーブル１１３から放射された電磁波はガス排出管１１２に吸収される。電圧検出線１１４を流れる信号に電磁波によるノイズが進入するのを防止できる。
【選択図】図１
【解決手段】モータＭに供給される電力を蓄電する蓄電装置であって、組電池１１から発生したガスを排出するためのガス排出管１１２と、組電池１１の電力をモータＭに出力するための電力ケーブル１１３と、組電池１１の蓄電制御に用いられる電圧検出線１１４とを有し、電力ケーブル１１３及び電圧検出線１１４のうち一方の配線をガス排出管１１２の内部に配置して、他方の配線をガス排出管１１２の外部に配置する。電力ケーブル１１３から放射された電磁波はガス排出管１１２に吸収される。電圧検出線１１４を流れる信号に電磁波によるノイズが進入するのを防止できる。
【選択図】図１
Description
本発明は、電気機器に供給される電力を蓄電する蓄電装置に関する。
電気自動車、ハイブリッド自動車などの駆動用又は補助電源として、高出力を得るために複数の電池セルを接続した組電池が一般的に用いられている。
各電池セルはバスバーを介して電気的に接続されている。一方、各電池セルは、電池ＥＣＵによりそれらの状態（充電状態など）が等しくなるように制御される。
そのため、電池セルと電池ＥＣＵとの間には、セル電圧測定用の配線、電池セルの温度を検出するセンサの配線などの組電池の蓄電制御に関わる弱電配線が設けられている。
組電池の端子電極には、インバータに電力を供給するための強電配線が電気的に接続されており、強電配線を介して組電池から出力された電力は、インバータにおいて直流電力から交流電力に変換されモータに供給される。
また、各電池セルには、電池異常（例えば、過充電）の際に発生したガスを排出するためのガス排出弁が設けられており、このガス排出弁の真上には、セル電圧測定用の配線が複数配設されている。
特開２００１−２６６８２５号公報
特開２００３−２４３０４９号公報
特開２００５−１２９５６号公報
特開平９−１８８１４４号公報
特開２００２−１３４０７８号公報
しかしながら、上述の構成では、強電配線から発せられる電磁波がノイズとなって弱電
配線から弱電系に不具合を及ぼすおそれがある。
配線から弱電系に不具合を及ぼすおそれがある。
ここで、電磁波を遮断する電磁波シールド材を、強電配線と弱電配線との間に配置することにより、弱電系を保護することもできる。しかしながら、この方法では、電磁波シールド材を設けることによりコストが増大し、また、強電配線及び弱電配線に干渉しないように電磁派シールド材を配策しなければならないため、配策作業に手間がかかる。
また、電池異常の際にガス放出弁から放出されたガスにより、セル電圧測定用の配線カバーが溶解して、各セル電圧測定用配線の接触により短絡するおそれがある。
そこで、本願発明は、配線を電磁波から保護する方法を低コストで提供することを第１の目的とする。また、本願発明は、電池異常の際にガス放出弁から排出されたガスによりセル電圧測定用の配線が溶解して、短絡するのを防止することを第２の目的とする。
上記第１の目的を達成するために、本発明は電気機器に供給される電力を蓄電する蓄電装置であって、該蓄電装置の蓄電部から発生したガスを排出するためのガス排出管と、前記蓄電部の電力を前記電気機器に出力するための第１の配線と、前記蓄電部の蓄電制御に用いられる第２の配線とを有し、前記第１及び第２の配線のうち一方の配線を前記ガス排出管の内部に配置して、他方の配線を前記ガス排出管の外部に配置したことを特徴とする。
ここで、前記第２の配線を複数有している。また、前記一方の配線を前記第１の配線として、前記他方の配線を前記第２の配線とすることにより、上記第２の目的を確実に達成することができる。
前記第２の配線は、前記蓄電部の電圧を検出する電圧検出センサの配線とすることができ、前記ガス排出管は、電磁波を吸収する電磁波吸収材で構成することができる。
本発明によれば、第１の配線から放射される電磁波がノイズとなって第２の配線に加わるのを防止できる。
以下、本発明の実施例について説明する。
図面を参照しながら、本願発明の蓄電装置の構成について説明する。ここで、図１は蓄
電装置の斜視図であり、一部を省略して図示している。図２は、図１の蓄電装置のＸＹ平
面における断面図である。ただし、図２の断面図では、蓄電装置の一部を投影して図示し
ている。したがって、実際には、ＸＹ平面に位置しない構成要素についても、図示してい
る。また、図３は、モータの駆動系を図示したブロック図である。
電装置の斜視図であり、一部を省略して図示している。図２は、図１の蓄電装置のＸＹ平
面における断面図である。ただし、図２の断面図では、蓄電装置の一部を投影して図示し
ている。したがって、実際には、ＸＹ平面に位置しない構成要素についても、図示してい
る。また、図３は、モータの駆動系を図示したブロック図である。
まず、本実施例の蓄電装置１の概略構成を説明する。
組電池（蓄電部）１１は、リチウムイオン電池であり、複数の角型電池１１１を並設することにより構成されており、電気自動車、ハイブリッド自動車の駆動用または補助用電源として使用される。
インバータ１７は、組電池１１から出力された直流電力を交流電力変換してモータＭ（電気機器）に供給する。また、回生時には車両の走行エネルギがモータＭ及びインバータ１７を介して電気エネルギに逆変換され、組電池１１が充電されるとともに車両に回生ブレーキがかかる。なお、本明細書では、組電池１１から電気エネルギを得て駆動される機器を電気機器という。
電圧検出センサ１２は、各角型電池１１１の電圧を測定しており、その測定結果は電池
ＥＣＵ１４に出力される。電流センサ１６は、組電池１１の充放電電量を計測しており、
その測定結果は電池ＥＣＵ１４に出力される。電池ＥＣＵ１４は、各角型電池１１１の充
放電電流を積算して組電池１１の蓄電量を推定する。
ＥＣＵ１４に出力される。電流センサ１６は、組電池１１の充放電電量を計測しており、
その測定結果は電池ＥＣＵ１４に出力される。電池ＥＣＵ１４は、各角型電池１１１の充
放電電流を積算して組電池１１の蓄電量を推定する。
電池ＥＣＵ１４は、求めた蓄電量をＨＶＥＣＵ１８に出力し、ＨＶＥＣＵ１８は、電池
ＥＵ１４から出力された蓄電情報などに基づき、インバータ１７の出力制御や回生制御を
行う。
ＥＵ１４から出力された蓄電情報などに基づき、インバータ１７の出力制御や回生制御を
行う。
図２に図示する１１３は組電池１１の電力をモータＭに供給するための電力ケーブル
（第１の配線）であり、１１４は組電池１１を構成する複数の角型電池１１１の電圧を検
出するための複数の電圧検出線（第２の配線）であり、電圧検出センサ１２に接続されて
いる。電圧検出線１１４は、導電線の周りを保護カバーで覆うことにより構成されている。１１２は電池異常（詳細についでは後述する）の際に各角型電池１１１から放出されるガスを車外に排出するためのガス排出管１１２である。
（第１の配線）であり、１１４は組電池１１を構成する複数の角型電池１１１の電圧を検
出するための複数の電圧検出線（第２の配線）であり、電圧検出センサ１２に接続されて
いる。電圧検出線１１４は、導電線の周りを保護カバーで覆うことにより構成されている。１１２は電池異常（詳細についでは後述する）の際に各角型電池１１１から放出されるガスを車外に排出するためのガス排出管１１２である。
本実施形態では、ガス排出管１１２の内部に電磁波を放出する電力ケーブル１１３を配
設するとともに、ガス排出管１１２の外部に複数の電圧検出線１１４を配設している。
設するとともに、ガス排出管１１２の外部に複数の電圧検出線１１４を配設している。
このように、電力ケーブル１１３と電圧検出線１１４との間に、ガス排出管１１２の壁
部を介在させることにより、電力ケーブル１１３から放射される電磁波をガス排出管１１
２によりシールドすることができる。これにより、電圧検出線１１４を流れる信号に電磁
波によるノイズが加わるのを防止できる。
部を介在させることにより、電力ケーブル１１３から放射される電磁波をガス排出管１１
２によりシールドすることができる。これにより、電圧検出線１１４を流れる信号に電磁
波によるノイズが加わるのを防止できる。
また、複数の電圧検出線１１４をガス排出管１１２の外側に配設することにより、電池
異常の際に発生したガスによる各電圧検出線１１４の保護カバーの溶融を防止できる。こ
れにより、保護カバーの溶融により露出した電圧検出線１１４の導線部分が互いに接触し
て、電池が短絡するのを防止できる。
異常の際に発生したガスによる各電圧検出線１１４の保護カバーの溶融を防止できる。こ
れにより、保護カバーの溶融により露出した電圧検出線１１４の導線部分が互いに接触し
て、電池が短絡するのを防止できる。
次に、蓄電装置１の各部の構成を詳細に説明する。
図１に図示するように、組電池１１は、複数の角型電池１１１をＸ軸方向に並設するこ
とにより構成されており、各角型電池１１１の上端面の略中央には、破壊式のガス放出弁
１１１ａが形成されている。
とにより構成されており、各角型電池１１１の上端面の略中央には、破壊式のガス放出弁
１１１ａが形成されている。
角型電池１１１の発電要素は、両面に正活物質が塗布された帯状の正電極体と両面に負
活物質が塗布された帯状の負電極体とを介して巻き回すことにより構成されており、セパ
レータには、電解液が含浸されている。
活物質が塗布された帯状の負電極体とを介して巻き回すことにより構成されており、セパ
レータには、電解液が含浸されている。
正電極体の正活物質としては、リチウム−遷移元素複合酸化物であるＬｉＣｏＯ2 、Ｌ
ｉＮｉＯ2 、ＬｉＦｅＯ2 、ＬｉＣｕＯ2 、ＬｉＭｎＯ2 、ＬｉＭＯ2 （ＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＭｎよりなる群から選ばれた少なくとも２種の遷移元素）、ＬｉＭｎ2 Ｏ4 を例示することができる。
ｉＮｉＯ2 、ＬｉＦｅＯ2 、ＬｉＣｕＯ2 、ＬｉＭｎＯ2 、ＬｉＭＯ2 （ＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＭｎよりなる群から選ばれた少なくとも２種の遷移元素）、ＬｉＭｎ2 Ｏ4 を例示することができる。
負電極体の負活物質としては、リチウムイオンを電気化学的に吸蔵及び放出することが
可能なものであれば特に限定されない。具体例としては、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス、有機物焼成体、金属カルコゲン化物が挙げられる。
可能なものであれば特に限定されない。具体例としては、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス、有機物焼成体、金属カルコゲン化物が挙げられる。
電解液の溶質として使用するリチウム塩としては、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＮ（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 、ＬｉＮ（Ｃ2Ｆ5 ＳＯ2 ）2 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＳｂＦ6 及びＬｉＡｓＦ6 が例示され、リチウム塩を溶かすために使用する有機溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の環状炭酸エステルと、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート等の鎖状炭酸エステルとの混合溶媒が例示される。
角型電池１１１が過充電などの電池異常状態になると、角型電池１１１に収容された電
解液の電気分解によりガスが発生して、角型電池１１１の内圧が上昇する。角型電池１１１の内圧が閾値を超えるとガス放出弁１１１ａが破壊され、ガス放出弁１１１ａを介して、角型電池１１１の外部にガスが放出される。
解液の電気分解によりガスが発生して、角型電池１１１の内圧が上昇する。角型電池１１１の内圧が閾値を超えるとガス放出弁１１１ａが破壊され、ガス放出弁１１１ａを介して、角型電池１１１の外部にガスが放出される。
ガス放出弁１１１ａから放出されたガスは、ガス排出管１１２を介して、車外に排出さ
れる。ガス排出管１１２の一端部は閉じており、他端部は不図示のゴム管に接続されてお
り、このゴム管は、組電池１１を覆う不図示のカバー部材に形成された開口部を介して、
車外に連通している。
れる。ガス排出管１１２の一端部は閉じており、他端部は不図示のゴム管に接続されてお
り、このゴム管は、組電池１１を覆う不図示のカバー部材に形成された開口部を介して、
車外に連通している。
ガス排出管１１２の下端部には、Ｘ軸方向に延びる排出管開口部１１２ａが形成されて
おり、Ｚ軸方向から視たときに、この排出管開口部１１２ａのＹ軸方向中心に複数のガス排出弁１１１ａが並列された状態になっている。
おり、Ｚ軸方向から視たときに、この排出管開口部１１２ａのＹ軸方向中心に複数のガス排出弁１１１ａが並列された状態になっている。
各角型電池１１１には、ガス排出管１１２を挟んで対向した位置に凸状の正極１１１ｂ
及び負極１１１ｃが設けられており、正極１１１ｂ及び負極１１１ｃの上端部は、ガス排
出管１１２の外面から離間している。
及び負極１１１ｃが設けられており、正極１１１ｂ及び負極１１１ｃの上端部は、ガス排
出管１１２の外面から離間している。
ガス排出管１１２は電磁波吸収能力を有する金属（例えば、ステンレス）から構成され
ている。ガス排出管１１２を金属で構成することにより、ガス排出管１１２にガスの排出
及び電磁波のシールドという二つの機能を持たせることができる。これにより、電磁波を
シールドする電磁波シールド部材を別個に設ける必要がなくなるため、コストを削減でき
る。さらに、電磁波シールド部材を別個に配策する手間が省けるため、組電池１１の設置
作業を容易化できる。
ている。ガス排出管１１２を金属で構成することにより、ガス排出管１１２にガスの排出
及び電磁波のシールドという二つの機能を持たせることができる。これにより、電磁波を
シールドする電磁波シールド部材を別個に設ける必要がなくなるため、コストを削減でき
る。さらに、電磁波シールド部材を別個に配策する手間が省けるため、組電池１１の設置
作業を容易化できる。
また、ガス排出管１１２の外面は樹脂などの絶縁材で覆われている。このように、ガス排出管１１２の外面を絶縁材で覆うことにより、外力を受けたガス排出管１１２が電極１１１ｂ、１１１ｃに接触して、組電池１１が短絡するのを防止できる。なお、正極１１１ｂ及び負極１１１ｃの接触が予想されるガス排出管１１２の一部の領域のみを絶縁材で覆ってもよい。
正極１１１ｂ及び負極１１１ｃには、不図示の締結ナットによりバスバー１１５が固定
されており、このバスバー１１５を介して、隣接する各角型電池１１１が電気的に接続さ
れる。なお、正極１１１ｂ及び負極１１１ｃの外周面には、当該締結ナットを締結するためのネジ溝が形成されている。
されており、このバスバー１１５を介して、隣接する各角型電池１１１が電気的に接続さ
れる。なお、正極１１１ｂ及び負極１１１ｃの外周面には、当該締結ナットを締結するためのネジ溝が形成されている。
出力用の電極（１１１ｂ、１１１ｃ）には、電力ケーブル１１３が電気的及び機械的に接続されており、電力ケーブル１１３を介して、組電池１１に蓄電された電力をインバータ１７に供給することができる。
また、ガス排出管１１２を、ガス放出弁１１１ａに対してＹ軸方向に退避させた位置に配置している。これにより、ガス放出弁１１１ａから放出されたガスが電力ケーブル１１３に直接接触するのを防止できる。なお、電力ケーブル１１３を保護するために、電圧検出線ガイド路１１６（後述する）に相当する部材をガス排出管１１２の内部に設け、該部材の中に電力ケーブル１１３を収容してもよい。
角型電池１１１の電極（１１１ｂ、１１１ｃ）には、電圧検出用端子１１１ｄが設けられており、この電圧検出用端子１１１ｄに対して、電圧検出線１１４の一端が接続されている。各角型電池１１１の電圧検出用端子１１１ｄから引き出された電圧検出線１１４は、電圧検出線ガイド路１１６を通って、電圧検出センサ１２に接続されている。
（他の実施例）
ガス排出管１１２の内部に複数の電圧検出線１１４を配置して、ガス排出管１１２の外部に電力ケーブル１１３を配置してもよい。この構成によれば、電力ケーブル１１３から放射される電磁波をガス放出管１１２の壁部でシールドできるため、電圧検出線１１４に流れる信号にノイズが加わるのを防止できる。この場合、各電圧検出線１１４を耐熱カバーで覆うなど熱対策処理を施すのが好ましい。
ガス排出管１１２の内部に複数の電圧検出線１１４を配置して、ガス排出管１１２の外部に電力ケーブル１１３を配置してもよい。この構成によれば、電力ケーブル１１３から放射される電磁波をガス放出管１１２の壁部でシールドできるため、電圧検出線１１４に流れる信号にノイズが加わるのを防止できる。この場合、各電圧検出線１１４を耐熱カバーで覆うなど熱対策処理を施すのが好ましい。
また、組電池１１の蓄電制御に関わる他の制御配線（例えば、角型電池１１１の温度を検出する温度センサの配線（第２の配線））をガス排出管１１２の外部に配置して、電力ケーブル１１３をガス排出管１１２の内部に配置してもよい。この構成によれば、上述の実施例と同様の効果を得ることができる。
本願発明は、角型電池１１１以外の電池（例えば、円筒型電池）や電気二重層キャパシタにも適用することができる。さらに、リチウムイオン電池以外の電池、たとえば、ニッケル水素電池、バイポーラ型電池にも適用することができる。
１１ 組電池
１２ 電圧検出センサ
１４ 電池ＥＣＵ
１６ 電流検出センサ
１７ インバータ
１１１角型電池
１１１ａ ガス放出弁
１１２ ガス排出管
１１３ 電力ケーブル
１１４ 電圧検出線
１１５ バスバー
１２ 電圧検出センサ
１４ 電池ＥＣＵ
１６ 電流検出センサ
１７ インバータ
１１１角型電池
１１１ａ ガス放出弁
１１２ ガス排出管
１１３ 電力ケーブル
１１４ 電圧検出線
１１５ バスバー
Claims (6)
- 電気機器に供給される電力を蓄電する蓄電装置であって、
該蓄電装置の蓄電部から発生したガスを排出するためのガス排出管と、
前記蓄電部の電力を前記電気機器に出力するための第１の配線と、
前記蓄電部の蓄電制御に用いられる第２の配線とを有し、
前記第１及び第２の配線のうち一方の配線を前記ガス排出管の内部に配置して、他方の配線を前記ガス排出管の外部に配置したことを特徴とする蓄電装置。 - 前記第２の配線を複数有することを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
- 前記一方の配線は前記第１の配線であり、前記他方の配線は前記第２の配線であることを特徴とする請求項１または２に記載の蓄電装置。
- 前記第２の配線は、前記蓄電部の電圧を検出する電圧検出センサの配線であることを特徴とする請求項３に記載の蓄電装置。
- 前記ガス排出管は、電磁波を吸収する電磁波吸収材からなることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載の蓄電装置。
- 請求項１乃至５のうちいずれか一つに記載の蓄電装置を有する車両。
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| JP2007288264A JP2009117149A (ja) | 2007-11-06 | 2007-11-06 | 蓄電装置及び車両 |
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| JP2009117149A true JP2009117149A (ja) | 2009-05-28 |
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-
2007
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