JP7147414B2 - battery pack - Google Patents
battery pack Download PDFInfo
- Publication number
- JP7147414B2 JP7147414B2 JP2018179062A JP2018179062A JP7147414B2 JP 7147414 B2 JP7147414 B2 JP 7147414B2 JP 2018179062 A JP2018179062 A JP 2018179062A JP 2018179062 A JP2018179062 A JP 2018179062A JP 7147414 B2 JP7147414 B2 JP 7147414B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switch
- terminal
- input
- power supply
- circuit board
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
- B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
- B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
- B60R16/033—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for characterised by the use of electrical cells or batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
- H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
- H02J7/0031—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/44—Methods for charging or discharging
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
- H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
- H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
Description
本明細書に記載の開示は、電池パックに関する。 The disclosure provided herein relates to battery packs.
特許文献1に示されるように、組電池、回路基板、および、組電池と回路基板それぞれをハーネスと接続する端子台ユニットを有する電池装置が知られている。これら組電池、回路基板、および、端子台ユニットそれぞれはベースケースに収納されている。
2. Description of the Related Art As disclosed in
ベースケースにはパワー素子が設けられている。パワー素子は上記の端子台ユニットと電気的に接続されている。 A power element is provided in the base case. The power element is electrically connected to the terminal block unit.
このように特許文献1に記載の電池装置では、ハーネスと接続される端子台ユニットにパワー素子が接続されている。したがってハーネスに電磁ノイズが入力されると、その電磁ノイズがパワー素子(スイッチ)に入力される虞がある。
As described above, in the battery device disclosed in
そこで本明細書に記載の開示は、スイッチへの電磁ノイズの入力が抑制された電池パックを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the disclosure described in this specification is to provide a battery pack in which input of electromagnetic noise to a switch is suppressed.
電池(10)と、
回路基板(20)と、
スイッチ(31,32)と、
回路基板とスイッチを接続する導電部(51,52)と、
電池、回路基板、スイッチ、および、導電部それぞれを収納する筐体(91)と、を有し、
回路基板は、絶縁基板に配線パターン(23~27)の形成された配線基板(21)と、配線パターンにより導電部に接続されたフィルタ(61,62)と、を有し、
スイッチは筐体に搭載され、
筐体には外部機器(110,120,130,151)と電気的に接続される入出力端子(100a,100b)が設けられ、
導電部は、回路基板とスイッチとを接続している接続部分(55,56,57)と、接続部分から分岐して入出力端子に接続された分岐部分(51a,56a)と、を有し、接続部分及び分岐部分により回路基板とスイッチそれぞれを入出力端子に接続しており、
導電部及び配線パターンにおいて入出力端子とフィルタとを接続した部分の電気抵抗は、導電部において入出力端子とスイッチとを接続した部分の電気抵抗以下になっている。
a battery (10);
a circuit board (20);
switches (31, 32);
conductive parts (51, 52) connecting the circuit board and the switch;
a battery, a circuit board, a switch, and a housing (91) for housing each of the conductive parts,
The circuit board has a wiring board (21) in which wiring patterns (23 to 27) are formed on an insulating substrate, and filters (61, 62) connected to conductive portions by the wiring patterns,
The switch is mounted on the housing,
The housing is provided with input/output terminals (100a, 100b) electrically connected to external devices (110, 120, 130, 151),
The conductive portion has connection portions (55, 56, 57) connecting the circuit board and the switch, and branch portions (51a, 56a) branched from the connection portions and connected to the input/output terminals. , the connection part and the branch part connect the circuit board and the switch to the input/output terminals,
The electrical resistance of the portion where the input/output terminal and the filter are connected in the conductive portion and the wiring pattern is lower than the electrical resistance of the portion where the input/output terminal and the switch are connected in the conductive portion .
これによれば、入出力端子(100a,100b)に入力した電磁ノイズが、筐体(91)に搭載されたスイッチ(31,32)ではなく回路基板(20)のフィルタ(61,62)に流れやすくなる。そのためにスイッチ(31,32)への電磁ノイズの入力が抑制される。 According to this, the electromagnetic noise input to the input/output terminals (100a, 100b) is transmitted to the filters (61, 62) of the circuit board (20) instead of the switches (31, 32) mounted on the housing (91). easier to flow. Therefore, the input of electromagnetic noise to the switches (31, 32) is suppressed.
なお、上記の括弧内の参照番号は、後述の実施形態に記載の構成との対応関係を示すものに過ぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。 It should be noted that the reference numbers in parentheses above merely indicate the correspondence with the configurations described in the embodiments described later, and do not limit the technical scope in any way.
以下、実施形態を図に基づいて説明する。 Embodiments will be described below with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1および図2に基づいて本実施形態に係る電池パック100、および、それを含む電源システム200を説明する。
(First embodiment)
A
<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。
<Summary of power supply system>
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。
There is an
図1に示すように電源システム200は、上記した蓄電池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。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210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220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 ,
上位ECU160とMGECU170は図示しない配線を介して蓄電池110と電池パック100の組電池10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蓄電池110と組電池10それぞれと電気的に接続されている。
Host ECU 160 and MGECU 170 are electrically connected to
以上に示したように電源システム200は、蓄電池110と組電池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 described above, the
<電源システムの構成要素>
蓄電池110は化学反応によって起電圧を生成する。蓄電池110は組電池10よりも蓄電容量が多い。蓄電池110は具体的には鉛蓄電池である。
<Constituent elements of the power supply system>
The
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。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。
回転電機130は力行と発電を行う。回転電機130には図示しない電力変換器が接続されている。この電力変換器が第2ワイヤハーネス220に電気的に接続されている。
The rotary
電力変換器は蓄電池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 power converter converts DC voltage supplied from at least one of
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がエンジン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。
Rotating
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。この交流電圧が電力変換器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、蓄電池110、および、電気負荷150それぞれに供給される。
Rotating
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は、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。
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
なお、上記した各種車載機器が一般負荷151と保護負荷152に含まれる構成は一例に過ぎない。車載システムの変更などに応じて、各種車載機器を一般負荷151と保護負荷152に適宜振り分けることができる。例えば一般負荷151にEPSやABSが含まれる構成を採用することができる。
It should be noted that the configuration in which the various on-vehicle devices described above are included in 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の力行や発電などが制御される。上位ECU160は電池パック100を制御する。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
なお、ECUはelectronic control unitの略である。ECUは、少なくとも1つの演算処理装置(CPU)と、プログラムおよびデータを記憶する記憶媒体としての少なくとも1つのメモリ装置(MMR)と、を有する。ECUはコンピュータで読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体はコンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納する非遷移的実体的記憶媒体である。記憶媒体は半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって提供され得る。 Note that ECU is an abbreviation for electronic control unit. The ECU has at least one arithmetic processing unit (CPU) and at least one memory device (MMR) as a storage medium for storing programs and data. The ECU is provided by a microcomputer having a computer readable storage medium. The storage medium is a non-transitional tangible storage medium that non-temporarily stores a computer-readable program. A storage medium may be provided by a semiconductor memory, a magnetic disk, or the like.
<電池パックの概要>
図1に示すように電池パック100は、組電池10、回路基板20、スイッチ30、センサ部40、および、給電バスバー50を有する。また電池パック100はバスバーケースとパックケースを有する。絶縁性の樹脂材料から成るバスバーケースに給電バスバー50が収納される。これによりバスバーモジュールが構成されている。
<Overview of battery pack>
As shown in FIG. 1 ,
パックケースはアルミダイカストで製造される筐体91と樹脂製のカバーを有する。筐体91とカバーとが組み合わさることで収納空間が構成される。この収納空間に、組電池10、回路基板20、スイッチ30、センサ部40、および、バスバーモジュールそれぞれが収納されている。筐体91は図1において破線で簡易的に示している。
The pack case has a
組電池10は蓄電池110よりも体格が小さく、重量も軽くなっている。組電池10は蓄電池110よりもエネルギー密度が高い性質を有する。
The assembled
回路基板20は配線基板21とBMU22を有する。配線基板21にはスイッチ30の一部とBMU22が搭載されている。そして配線基板21にはスイッチ30の残りと組電池10とが給電バスバー50を介して電気的に接続されている。これにより電池パック100の電気回路が構成されている。この電気回路にセンサ部40が絶縁電線や金属端子などを介して電気的に接続されている。
The
電池パック100の電気回路は図1において二重丸で示す外部接続端子と電気的に接続されている。この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、第4外部接続端子100d、および、第5外部接続端子100eがある。
The electric circuit of the
第1外部接続端子100a、第4外部接続端子100d、および、第5外部接続端子100eは第1ワイヤハーネス210を介して蓄電池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220を介して回転電機130と電気的に接続されている。これら第1ワイヤハーネス210と第2ワイヤハーネス220は車両内で這いまわされている。これに対して第3外部接続端子100cは車両のボディと機械的および電気的に接続されている。蓄電池110、スタータモータ120、電気負荷150の一般負荷151、および、回転電機130が外部機器に相当する。
First
図1に示すように第1ワイヤハーネス210は、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210の端部は二又に分かれている。二又に分かれた端部のうちの一方が第1外部接続端子100aに接続される。他方が第5外部接続端子100eに接続される。そして保護負荷152を接続する第1ワイヤハーネス210の端部は第4外部接続端子100dに接続される。
As shown in FIG. 1 , the
このように第1ワイヤハーネス210は電池パック100の3つの外部接続端子と接続される。そのために第1ワイヤハーネス210は3つの端子を有する。この3つの端子のうちの2つは、金属端子に孔が形成されたものである。残り1つの端子はコネクタである。また第2ワイヤハーネス220は第2外部接続端子100bと接続するための端子を有する。この端子は金属端子に孔が形成されたものである。
Thus,
第1外部接続端子100a、第4外部接続端子100d、および、第2外部接続端子100bそれぞれは、ボルト軸と、ボルト軸の一部を覆う樹脂部と、ボルト軸に締結される第1ナットと第2ナットを有する。樹脂部がボルトによって筐体91に固定されている。この固定状態でボルト軸が樹脂部から起立している。
Each of the first
このボルト軸にワイヤハーネスの金属端子の孔と後述の給電バスバー50の貫通孔55aとが通される。これらワイヤハーネスの金属端子と給電バスバー50は第1ナットと第2ナットとによってボルト軸に機械的に接続されるとともに、互いに電気的に接続される。なお上記の樹脂部はバスバーケースの一部でもよいし、バスバーケースとは別体でもよい。
The hole of the metal terminal of the wire harness and the through
配線基板21にはコネクタが搭載されている。第5外部接続端子100eはこのコネクタに含まれている。このコネクタに第1ワイヤハーネス210のコネクタが装着される。これにより第5外部接続端子100eと第1ワイヤハーネス210とが電気的および機械的に接続される。
A connector is mounted on the
第3外部接続端子100cは筐体91に形成されたボルト孔である。第3外部接続端子100cはボルト、若しくは、ワイヤハーネスを介して車両のボディと接続される。これにより電池パック100はボディアースされている。
The third
<電池パックの構成要素>
次に、電池パック100の構成要素を個別に説明する。それにあたって、以下においては互いに直交の関係にある3方向を、x方向、y方向、および、z方向と示す。x方向は車両の左右方向に沿っている。z方向は車両の天地方向に沿っている。車両が水平面に停車している場合、z方向は鉛直方向に沿う。x方向とy方向は水平方向に沿う。
<Constituent Elements of Battery Pack>
Next, the components of
組電池10は複数の直列接続された電池セルと、これら電池セルを収納する電池ケースと、を有する。これら電池セルは具体的にはリチウムイオン蓄電池である。リチウムイオン蓄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してガスを発生する。そのために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
電池セルは直方体形状を成している。電池セルはz方向に面する2つの主面を有する。この2つの主面は他の4面よりも面積が広くなっている。そして2つの主面間の長さ(厚さ)が薄くなっている。このように電池セルはz方向の厚さの薄い扁平形状を成している。 The battery cell has a rectangular parallelepiped shape. A battery cell has two main surfaces facing in the z-direction. These two main surfaces are larger in area than the other four surfaces. And the length (thickness) between the two main surfaces is thin. Thus, the battery cell has a flat shape with a thin thickness in the z direction.
本実施形態の組電池10は5つの電池セルを有する。これら5つの電池セルのうちの3つがz方向に積層配置されて第1電池スタックを構成している。そして残り2つの電池セルがz方向に積層配置されて第2電池スタックを構成している。これら2つの電池スタックはx方向に並んでいる。これら5つの電池セルの配置が電池ケースによって保持されている。
The assembled
電池ケースは樹脂から成る本体部と、電池セルに接続される接続端子と、を有する。接続端子としては、5つの電池セルを直列接続する直列接続端子がある。これら直列接続端子と対応する2つの電池セルの電極端子とを接触させ、その接触状態で両者を溶接接合する。これにより5つの電池セルが直列接続される。 The battery case has a main body made of resin and connection terminals connected to the battery cells. As the connection terminal, there is a series connection terminal that connects five battery cells in series. These series connection terminals are brought into contact with the corresponding electrode terminals of the two battery cells, and the two are welded together in the contact state. Thus, five battery cells are connected in series.
また接続端子としては、上記の直列接続端子の他に、5つの直列接続された電池セルのうちの最高電位に位置する電池セルの正極端子と接続される出力端子と、最低電位に位置する電池セルの負極端子と接続される接地端子と、がある。この出力端子は最高電位の電池セルの正極端子と溶接接合される。接地端子は最低電位の電池セルの負極端子と溶接接合される。 In addition to the series connection terminal described above, the connection terminals include an output terminal connected to the positive electrode terminal of the battery cell positioned at the highest potential among the five series-connected battery cells, and a battery cell positioned at the lowest potential. and a ground terminal connected to the negative terminal of the cell. This output terminal is welded to the positive terminal of the highest potential battery cell. The ground terminal is welded to the negative terminal of the lowest potential battery cell.
これら最高電位の電池セルと最低電位の電池セルは第1電池スタックに含まれている。これら2つの電池セルは、第1電池スタックにおいてz方向に積層配置された3つの電池セルのうちの両端に位置するものである。 The battery cell with the highest potential and the battery cell with the lowest potential are included in the first battery stack. These two battery cells are positioned at both ends of the three battery cells stacked in the z-direction in the first battery stack.
上記したように回路基板20は配線基板21とBMU22を有する。配線基板21は絶縁基板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。絶縁基板の表面および内部の少なくとも一方に、配線パターンとして第1給電線23、第2給電線24、第3給電線25、第4給電線26、および、第5給電線27が形成されている。
As described above,
配線基板21はボルトなどを介して筐体91に固定される。配線基板21(回路基板20)は最高電位の電池セルとx方向で並んでいる。すなわち配線基板21は第1電池スタックの最も端に位置する電池セルとx方向で並んでいる。
The
配線基板21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28a、第2内部端子28b、第3内部端子28c、および、第4内部端子28dがある。また配線基板21には上記の第5外部接続端子100eの含まれたコネクタが搭載されている。このコネクタも配線パターンと電気的に接続されている。これら配線パターンと内部端子およびコネクタ(第5外部接続端子100e)それぞれ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。
Terminals electrically connected to the wiring pattern are formed on 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、第4スイッチ34、および、第5スイッチ35を有する。第1スイッチ31と第2スイッチ32は筐体91に搭載される。第3スイッチ33と第4スイッチ34、および、第5スイッチ35それぞれは配線基板21に搭載される。第1スイッチ31と第2スイッチ32がスイッチに相当する。
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。したがって第1スイッチ31~第4スイッチ34それぞれはハイレベルの制御信号の入力によって閉状態になる。第1スイッチ31~第4スイッチ34それぞれはローレベルの制御信号の入力によって開状態になる。
Each of the
この第1スイッチ31~第4スイッチ34の有する半導体スイッチとしてはIGBTなどを採用することもできる。この場合、IGBTにはダイオードが並列接続される。
An IGBT or the like may be employed as the semiconductor switches included in the first to
第5スイッチ35はメカニカルリレーである。詳しく言えば第5スイッチ35はノーマリクローズ式の電磁リレーである。したがって第5スイッチ35はハイレベルの制御信号の入力によって開状態になる。第5スイッチ35はローレベルの制御信号の入力によって閉状態になる。換言すれば、第5スイッチ35はハイレベルの制御信号の入力が途絶えると閉状態になる。
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。これら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。上記のゲート電極は回路基板20と電気的に接続される。
Each of the
第1スイッチ31~第4スイッチ34はそれぞれ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。そして第3スイッチ33と第4スイッチ34では複数の開閉部の有する直列接続された2つのMOSFETのソース電極同士が互いに接続されている。
Each of the
本実施形態では第1スイッチ31~第4スイッチ34それぞれは開閉部を2つ有する。これら開閉部の数や並列接続および直列接続などの接続形態は電流量や冗長性などに応じて適宜定めることができる。
In this embodiment, each of the
第1スイッチ31~第4スイッチ34それぞれは開閉部を被覆する樹脂部を有する。この樹脂部は直方体形状を成している。樹脂部は最も面積の広い2つの主面の間の長さ(厚さ)の薄い扁平形状を成している。
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BMU22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BMU22に出力する。
The
図2ではこれらセンサの代表として、スイッチ30の温度を検出する温度センサ41と、スイッチ30を流れる電流を検出する電流センサ42を図示している。本実施形態では第1スイッチ31~第4スイッチ34それぞれに温度センサ41と電流センサ42が設けられる。
As representatives of these sensors, FIG. 2 shows a
温度センサ41はスイッチ30に隣接配置される。これによりスイッチ30で発生した熱が温度センサ41に伝熱される。温度センサ41は開閉部とともに上記の樹脂部によって一緒に被覆されてもよい。この構成の場合、開閉部の温度が樹脂部を介して温度センサ41に伝熱される。
A
温度センサ41は具体的にはダイオードである。ダイオードの順方向電圧は温度に応じて変動する。BMU22はこの順方向電圧を検出する。BMU22は検出した順方向電圧に基づいてスイッチ30の温度を検出する。
電流センサ42はスイッチ30と直列接続される。電流センサ42は具体的にはシャント抵抗である。シャント抵抗は、上記の開閉部の有する2つの直列接続されたMOSFETのソース電極の間に接続される。筐体91に搭載される第1スイッチ31と第2スイッチ32それぞれの有する2つの開閉部それぞれにシャント抵抗が独立して設けられる。配線基板21に搭載される第3スイッチ33と第4スイッチ34それぞれの有する2つの開閉部に1つのシャント抵抗が共通して設けられる。このようにシャント抵抗の接続形態に相違が生じるのは、第1スイッチ31と第2スイッチ32に流れる電流量が、第3スイッチ33と第4スイッチ34に流れる電流量よりも多いためである。
BMU22はこのシャント抵抗の両端電圧を検出する。BMU22はシャント抵抗の抵抗値を記憶している。BMU22は検出した両端電圧とシャント抵抗の抵抗値とに基づいてスイッチ30を流れる電流を検出する。
なおセンサ部40は上記の各種センサの他に水没センサを有する。この水没センサは2つの対向電極を有する。2つの対向電極の間に水があると、2つの対向電極が通電する。それによって2つの対向電極間の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化が状態信号としてBMU22に入力される。BMU22は抵抗値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
BMU22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。
上記したように第1スイッチ31~第4スイッチ34それぞれは複数の半導体スイッチを有する。例えば第1スイッチ31の開閉を制御する場合、BMU22は第1スイッチ31の有する全ての半導体スイッチを同時に閉状態、若しくは、同時に開状態に制御する。例えばBMU22は、第1スイッチ31の有する全ての半導体スイッチの制御電極(ゲート電極)にハイレベルの制御信号、若しくは、ローレベルの制御信号を同時に出力する。
As described above, each of the first to
なおBMU22は、半導体スイッチを閉状態にする期間において、ハイレベルの制御信号を間断的に出力することで半導体スイッチの閉時間を調整してもよい。簡単に言えば、BMU22は半導体スイッチをパルス幅制御してもよい。
The
BMU22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。BMU22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BMU22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BMU22に出力する。
The
BMU22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。ただしBMU22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。これにより組電池10の電気的な接続が遮断される。
またBMU22は、温度センサ41で検出された温度がスイッチ30の動作保障温度程度まで上昇したと判断すると、スイッチ30の駆動を制限する。同様にしてBMU22は、電流センサ42で検出された電流がスイッチ30の動作保障電流程度まで上昇したと判断すると、スイッチ30の駆動を制限する。例えばスイッチ30の半導体スイッチをパルス幅制御していた場合、BMU22はそのオンデューティ比を低める。これにより半導体スイッチの通電時間が短くなる。この結果、半導体スイッチの発熱が抑制される。BMU22は制限部に相当する。
Further, when the
給電バスバー50はアルミニウムや銅などの導電材料から成る。給電バスバー50は例えば以下に列挙する方法で製造することができる。給電バスバー50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。給電バスバー50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。給電バスバー50は複数の平板を溶接することで製造することができる。給電バスバー50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。以上に列挙した製造方法とは異なる製造方法によっても給電バスバー50を製造することができる。給電バスバー50の製造方法としては特に限定されない。ただし本実施形態の給電バスバー50は1枚の平板を屈曲加工することで製造されている。
電池パック100は給電バスバー50として、第1給電バスバー51、第2給電バスバー52、第3給電バスバー53、および、第4給電バスバー54を有する。これら複数の給電バスバーによって組電池10、回路基板20、第1スイッチ31、第2スイッチ32、および、外部接続端子それぞれが電気的に接続されている。図1ではこれら給電バスバーそれぞれを配線基板21の給電線よりも太くして図示している。
本実施形態の電池パック100は車両の座席下方に設けられる。しかしながら電池パック100の配置としてはこれに限定されない。電池パック100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
<電池パックの回路構成>
次に、電池パック100の回路構成を説明する。
<Circuit Configuration of Battery Pack>
Next, the circuit configuration of
なおこの回路には、図1に示すプリチャージ抵抗60、第1フィルタコンデンサ61、および、第2フィルタコンデンサ62も接続される。これらプリチャージ抵抗60、第1フィルタコンデンサ61、および、第2フィルタコンデンサ62それぞれは配線基板21に搭載されている。プリチャージ抵抗60、第1フィルタコンデンサ61、および、第2フィルタコンデンサ62それぞれは回路基板20の構成要素の一部である。第1フィルタコンデンサ61と第2フィルタコンデンサ62がフィルタに相当する。
Note that the
以下に示す各給電バスバーと各スイッチとの接続はTIG溶接によって行われる。各給電バスバーと外部接続端子との接続はボルト締めによって行われる。そして各給電バスバーと回路基板20との接続はろう接によって行われる。なお、各給電バスバーと各スイッチとはレーザ溶接によって接続してもよい。
The connection between each power supply bus bar and each switch shown below is performed by TIG welding. Connection between each power supply bus bar and the external connection terminal is performed by bolting. The connection between each power supply bus bar and the
図1に示すように第1外部接続端子100aと第1スイッチ31の一端とが第1給電バスバー51を介して電気的に接続されている。第1給電バスバー51から一部が分岐している。この第1給電バスバー51の分岐部位51aが配線基板21の第1内部端子28aと電気的に接続されている。
As shown in FIG. 1 , the first
第1スイッチ31の他端と第2外部接続端子100bとが第2給電バスバー52を介して電気的に接続されている。第2給電バスバー52から一部が分岐している。この第2給電バスバー52の分岐部位52aが第2スイッチ32の一端と電気的に接続されている。また分岐部位52bが第4内部端子28dに接続されている。
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給電バスバー53を介して電気的に接続されている。第3給電バスバー53から一部が分岐している。この第3給電バスバー53の分岐部位53aが配線基板21の第2内部端子28bと電気的に接続されている。組電池10の負極は第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21の第1内部端子28aと第2内部端子28bとが第1給電線23を介して電気的に接続されている。この第1給電線23に、第1内部端子28aから第2内部端子28bに向かって順に第3スイッチ33と第4スイッチ34が直列接続されている。
The first internal terminal 28 a and the second
配線基板21の第3内部端子28cと第5外部接続端子100eとが第2給電線24を介して電気的に接続されている。そして第3内部端子28cは第4給電バスバー54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。
The third internal terminal 28c of the
第2給電線24には第5スイッチ35が設けられている。そして第2給電線24における第3内部端子28cと第5スイッチ35との間の中点が、第1給電線23における第3スイッチ33と第4スイッチ34との間の中点と連結されている。
A
また第1給電線23における第1内部端子28aと第3スイッチ33との間の中点と第4内部端子28dとが第3給電線25を介して電気的に接続されている。この第3給電線25にプリチャージ抵抗60が設けられている。
A middle point between the first
そして第1給電線23における第1内部端子28aと第3スイッチ33との間の中点とグランドとが第4給電線26を介して接続されている。この第4給電線26に第1フィルタコンデンサ61が設けられている。
A middle point between the first
第3給電線25における第4内部端子28dとプリチャージ抵抗60との間の中点とグランドとが第5給電線27を介して接続されている。この第5給電線27に第2フィルタコンデンサ62が設けられている。
A middle point between the fourth
以上により、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との間の中点が第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との間の中点が組電池10に接続されている。第4スイッチ34と第3スイッチ33との間の中点が第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との間の中点が第1外部接続端子100aに接続されている。
As described above, the
また、第4外部接続端子100dと第5外部接続端子100eとが第5スイッチ35を介して接続されている。第3スイッチ33と第4スイッチ34との間の中点が第5スイッチ35を介して第5外部接続端子100eに接続されている。
Further, the fourth
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 electrical connection configuration described above, 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。
The electrical connection between the second
第4スイッチ34を開閉制御することで第2内部端子28bと第3内部端子28c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28aと第3内部端子28c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5スイッチ35を開閉制御することで第3内部端子28cと第5外部接続端子100eとの電気的な接続が制御される。換言すれば、第5スイッチ35を開閉制御することで蓄電池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
なお、第1外部接続端子100aと第2外部接続端子100bはプリチャージ抵抗60を介して電気的に接続されている。上記したように第2外部接続端子100bに第2ワイヤハーネス220が接続されている。そしてこの第2ワイヤハーネスに図示しない電力変換器が接続されている。
The first
電力変換器は大容量の平滑コンデンサを備えている。平滑コンデンサは電荷が充電された状態で使用される。この平滑コンデンサの電荷の充電は、蓄電池110からの電力供給によって行われる。
The power converter has a large-capacity smoothing capacitor. A smoothing capacitor is used in a charged state. The smoothing capacitor is charged by electric power supplied from the
第1ワイヤハーネス210と第2ワイヤハーネス220が電池パック100に接続される。これによりプリチャージ抵抗60を介して蓄電池110から平滑コンデンサに電荷が供給される。このようにプリチャージ抵抗60を介すことで、蓄電池110から平滑コンデンサに流れる電流量が急激に増大することが抑制されている。
また、上記の接続構成により、第1外部接続端子100aに対して、第1スイッチ31と回路基板20が接続される。第1外部接続端子100aに対して、回路基板20の第3スイッチ33、プリチャージ抵抗60、および、第1フィルタコンデンサ61が接続される。同様にして、第2外部接続端子100bに対して、第1スイッチ31、第2スイッチ32、および、回路基板20が接続される。第2外部接続端子100bに対して、回路基板20のプリチャージ抵抗60と第2フィルタコンデンサ62が接続される。
Also, with the above connection configuration, the
後で詳説するが、通電経路における、第1外部接続端子100aと第1フィルタコンデンサ61との間の電気抵抗は、第1外部接続端子100aと第1スイッチ31との間の電気抵抗以下になっている。第1内部端子28aと第1フィルタコンデンサ61との間の電気抵抗は、第1内部端子28aと第3スイッチ33との間の電気抵抗、および、第1内部端子28aとプリチャージ抵抗60との間の電気抵抗それぞれよりも低くなっている。
As will be described in detail later, the electrical resistance between the first
同様にして、通電経路における、第2外部接続端子100bと第2フィルタコンデンサ62との間の電気抵抗は、第2外部接続端子100bと第1スイッチ31との間の電気抵抗以下になっている。第2外部接続端子100bと第2フィルタコンデンサ62との間の電気抵抗は、第2外部接続端子100bと第2スイッチ32との間の電気抵抗以下になっている。第4内部端子28dと第2フィルタコンデンサ62との間の電気抵抗は、第4内部端子28dとプリチャージ抵抗60との間の電気抵抗以下になっている。
Similarly, the electrical resistance between the second
これにより、例えば第1ワイヤハーネス210に入力された電磁ノイズが第1外部接続端子100aに伝搬された場合、その電磁ノイズは第1スイッチ31と第3スイッチ33それぞれよりも第1フィルタコンデンサ61に入力されやすくなっている。同様にして、第2ワイヤハーネス220に入力された電磁ノイズが第2外部接続端子100bに伝搬された場合、その電磁ノイズは第1スイッチ31と第2スイッチ32それぞれよりも第2フィルタコンデンサ62に入力されやすくなっている。また、プリチャージ抵抗60よりも第1フィルタコンデンサ61と第2フィルタコンデンサ62に電磁ノイズが入力されやすくなっている。
As a result, for example, when electromagnetic noise input to the
<第1給電バスバー>
次に、図2に基づいて第1給電バスバー51の具体的な形状を説明する。
<First power supply bus bar>
Next, a specific shape of the first power
なお図2では第2給電バスバー52の具体的な形状も部分的に示している。図2では、第2給電バスバー52における第2スイッチ32との接続部位(スイッチ接続部57a)の図示を省略している。
Note that FIG. 2 also partially shows the specific shape of the second power
第2給電バスバー52は第1給電バスバー51と同等の構成を有する。そのためにその具体的な説明を省略する。第1給電バスバー51と第2給電バスバー52が導電部に相当する。そして第1外部接続端子100aと第2外部接続端子100bが入出力端子に相当する。
The second
上記したように第1給電バスバー51は、第1外部接続端子100aと回路基板20、および、第1外部接続端子100aと第1スイッチ31それぞれを電気的に接続する。係る機能を奏するための構成要素として第1給電バスバー51は、端子接続部55、共通経路部56、延長経路部57、基板接続部56a、および、スイッチ接続部57aを有する。図2ではこれら構成要素の境界を明示するために、端子接続部55と共通経路部56との境、および、共通経路部56と延長経路部57との境に一点鎖線を付与している。この一点鎖線の付与された部位で第1給電バスバー51は屈曲している。
As described above, the first power
端子接続部55は第1外部接続端子100aに機械的に接続される。上記したように第1外部接続端子100aは、ボルト軸と、ボルト軸の一部を覆う樹脂部と、ボルト軸に締結される第1ナットと第2ナットを有する。樹脂部が筐体91にボルト止めされている。
The
端子接続部55にはこのボルト軸に第1給電バスバー51を固定するための貫通孔55aが形成されている。第1ワイヤハーネス210の金属端子にはこのボルト軸に第1ワイヤハーネス210を固定するための孔が形成されている。
A through
先ず、ボルト軸に端子接続部55の貫通孔55aを通す。そしてボルト軸に第1ナットを締結する。これにより第1給電バスバー51が第1ナットによって第1外部接続端子100aに機械的に接続される。
First, the through
次いで、ボルト軸に第1ワイヤハーネス210の金属端子の孔を通す。そしてボルト軸に第2ナットを締結する。これにより第1ワイヤハーネス210が第2ナットによって第1外部接続端子100aに機械的に接続される。また第1ワイヤハーネス210の金属端子と第1給電バスバー51の端子接続部55とが第1ナットを介して電気的に接続される。
Next, the hole of the metal terminal of the
共通経路部56は端子接続部55から一体的に延びている。共通経路部56には、回路基板20へと流れる電流と、第1スイッチ31へと流れる電流の両方が共通して流れる。
The
基板接続部56aは共通経路部56から回路基板20へと向かって延びている。回路基板20には第1内部端子28aとしてのスルーホールが形成されている。このスルーホールに基板接続部56aの先端が挿入される。そして両者がはんだなどによってろう接される。第1給電バスバー51の基板接続部56aは図1に示す分岐部位51aに相当する。そして第2給電バスバー52の基板接続部56aは図1に示す分岐部位52bに相当する。
The
以上に示した電気的な接続構成により、第1外部接続端子100aと回路基板20とは、端子接続部55、共通経路部56、および、基板接続部56aを介して電気的に接続される。
With the electrical connection configuration described above, the first
これまでに記載したように第1内部端子28aには第1給電線23が連結されている。第1給電線23には第3スイッチ33が設けられている。第1給電線23における第1内部端子28aと第3スイッチ33との間の中点に第3給電線25が接続されている。第3給電線25にプリチャージ抵抗60が設けられている。
As described above, the
そして本実施形態では第1給電線23における第1内部端子28aとの接続点と第3給電線25との接続点との間の中点に第4給電線26が接続されている。この第4給電線26はグランドに接続されている。第4給電線26に第1フィルタコンデンサ61が設けられている。
In this embodiment, the
以上に示した電気的な接続構成により、例えば第1ワイヤハーネス210に入力された電磁ノイズが第1給電バスバー51の端子接続部55に伝搬されると、その電磁ノイズは共通経路部56と基板接続部56aを介して回路基板20に入力される。そして電磁ノイズは第1内部端子28aを介して第1給電線23に入力される。図2では端子接続部55から第1内部端子28aへ伝搬する電磁ノイズを実線矢印で示している。
With the electrical connection configuration described above, for example, when electromagnetic noise input to the
第1給電線23に入力した電磁ノイズの伝搬先は、第1給電線23に設けられた第3スイッチ33、第3給電線25に設けられたプリチャージ抵抗60、および、第4給電線26に設けられた第1フィルタコンデンサ61の3つがある。
The electromagnetic noise input to the first
本実施形態では、第1内部端子28aと第1フィルタコンデンサ61との間の電気抵抗が、第1内部端子28aと第3スイッチ33との間の電気抵抗、および、第1内部端子28aとプリチャージ抵抗60との間の電気抵抗それぞれよりも小さくなっている。そのために第1給電線23に入力した電磁ノイズは第3スイッチ33とプリチャージ抵抗60ではなく、第1フィルタコンデンサ61に積極的に伝搬する。これにより電磁ノイズの第3スイッチ33とプリチャージ抵抗60への入力が抑制されている。
In this embodiment, the electrical resistance between the first
延長経路部57は共通経路部56から離間する態様で延びている。この延長経路部57と共通経路部56との離間距離は、電池パック100内における第1外部接続端子100aと第1スイッチ31の配置によって定められる。本実施形態の電池パック100では延長経路部57と共通経路部56との離間距離が長めに設定されている。図2ではそれを可視的に示すために、延長経路部57を電池パック100の他の構成要素よりも長めに図示している。
The
スイッチ接続部57aは延長経路部57から第1スイッチ31へと向かって延びている。第1スイッチ31の有するMOSFETのドレイン端子と第1給電バスバー51のスイッチ接続部57aとがTIG溶接によって電気的および機械的に接続されている。
The
以上に示した電気的な接続構成により、第1外部接続端子100aと第1スイッチ31とは、端子接続部55、共通経路部56、延長経路部57、および、スイッチ接続部57aを介して電気的に接続されている。
With the electrical connection configuration described above, the first
したがって、電磁ノイズが第1給電バスバー51の端子接続部55に伝搬されると、その電磁ノイズは共通経路部56、延長経路部57、および、スイッチ接続部57aそれぞれを介して第1スイッチ31に入力しようとする。
Therefore, when electromagnetic noise propagates to the
しかしながら、上記したように延長経路部57は長くなっている。そのために延長経路部57の電気抵抗が高くなっている。端子接続部55と第1スイッチ31との間の電気抵抗が、端子接続部55と第1フィルタコンデンサ61との間の電気抵抗よりも高くなっている。また、端子接続部55と第1スイッチ31との間のインダクタンスが、端子接続部55と第1フィルタコンデンサ61との間のインダクタンスよりも高くなっている。
However, as described above, the
したがって端子接続部55に入力した電磁ノイズは、第1スイッチ31ではなく第1フィルタコンデンサ61に積極的に伝搬する。これにより電磁ノイズの第1スイッチ31への入力が抑制されている。図2では共通経路部56から第1スイッチ31への電磁ノイズの伝搬の抑制を破線矢印で示している。
Therefore, the electromagnetic noise input to the
なお、端子接続部55と第1スイッチ31との間の電気抵抗は、具体的には、共通経路部56、延長経路部57、および、スイッチ接続部57aそれぞれの電気抵抗の和である。端子接続部55と第1フィルタコンデンサ61との間の電気抵抗は、共通経路部56、基板接続部56a、第1給電線23における第4給電線26との接続点と第1内部端子28aとの間の部位、および、第4給電線26それぞれの電気抵抗の総和である。より厳密に言えば、端子接続部55と第1フィルタコンデンサ61との間の電気抵抗は、上記の電気抵抗の総和に基板接続部56aと第1内部端子28aとの接触抵抗を加算した値である。
The electrical resistance between the
スイッチ接続部57aと基板接続部56aの電気抵抗は同等である。延長経路部57の電気抵抗は、上記の電気抵抗の総和に接触抵抗を加算した電気抵抗よりも高くなっている。係る構成のため、繰り返しとなるが、第1スイッチ31ではなく第1フィルタコンデンサ61に積極的に電磁ノイズが入力される。
The
第2給電バスバー52、第2フィルタコンデンサ62、および、第1スイッチ31の接続構成は、第1給電バスバー51、第1フィルタコンデンサ61、および、第1スイッチ31の接続構成と同等になっている。すなわち、第2給電バスバー52の端子接続部55と第1スイッチ31との間の電気抵抗は、端子接続部55と第2フィルタコンデンサ62との間の電気抵抗よりも高くなっている。第2給電バスバー52の端子接続部55と第1スイッチ31との間のインダクタンスが、端子接続部55と第2フィルタコンデンサ62との間のインダクタンスよりも高くなっている。そのために第2給電バスバー52の端子接続部55に入力した電磁ノイズは、第1スイッチ31ではなく第2フィルタコンデンサ62に積極的に伝搬する。
The connection configuration of the second power
また、上記したように第2給電バスバー52は第2スイッチ32にも接続される。第2給電バスバー52の端子接続部55と第2スイッチ32との間の電気抵抗は、端子接続部55と第2フィルタコンデンサ62との間の電気抵抗よりも高くなっている。また、第2給電バスバー52の端子接続部55と第2スイッチ32との間のインダクタンスは、端子接続部55と第2フィルタコンデンサ62との間のインダクタンスよりも高くなっている。そのために第2給電バスバー52の端子接続部55に入力した電磁ノイズは、第2スイッチ32ではなく第2フィルタコンデンサ62に積極的に伝搬する。
The second power
<作用効果>
上記したように第1ワイヤハーネス210と第2ワイヤハーネス220それぞれは車両内で這いまわされている。そのためにこれらワイヤハーネスには電磁ノイズが入力されやすくなっている。したがってこのワイヤハーネスの接続される電池パック100の外部接続端子に電磁ノイズが入力されやすくなっている。
<Effect>
As described above, the
第1ワイヤハーネス210の接続される第1外部接続端子100aは、第1給電バスバー51を介して回路基板20と第1スイッチ31それぞれと電気的に接続されている。第2ワイヤハーネス220の接続される第2外部接続端子100bは、第2給電バスバー52を介して回路基板20、第1スイッチ31、および、第2スイッチ32それぞれと電気的に接続されている。したがって第1外部接続端子100aと第2外部接続端子100bに入力した電磁ノイズは、回路基板20、第1スイッチ31、および、第2スイッチ32それぞれに入力しようとする。
A first
これに対して、上記したように、通電経路における、第1外部接続端子100aと回路基板20の第1フィルタコンデンサ61との間の電気抵抗は、第1外部接続端子100aと第1スイッチ31との間の電気抵抗以下になっている。第2外部接続端子100bと回路基板20の第2フィルタコンデンサ62との間の電気抵抗は、第2外部接続端子100bと第1スイッチ31との間の電気抵抗以下になっている。第2外部接続端子100bと第2フィルタコンデンサ62との間の電気抵抗は、第2外部接続端子100bと第2スイッチ32との間の電気抵抗以下になっている。インダクタンスについても同等の大小関係となっている。
On the other hand, as described above, the electrical resistance between the first
これにより第1外部接続端子100aと第2外部接続端子100bに入力した電磁ノイズは筐体91に搭載された第1スイッチ31と第2スイッチ32ではなく回路基板20に設けられた第1フィルタコンデンサ61と第2フィルタコンデンサ62に入力される。
As a result, the electromagnetic noise input to the first
また、第1給電バスバー51は回路基板20の第1内部端子28aに接続されている。回路基板20内において、第1内部端子28aと第1フィルタコンデンサ61との間の電気抵抗は、第1内部端子28aと第3スイッチ33との間の電気抵抗、および、第1内部端子28aとプリチャージ抵抗60との間の電気抵抗それぞれよりも低くなっている。
Also, the first power
第2給電バスバー52は回路基板20の第4内部端子28dに接続されている。回路基板20内において、第4内部端子28dと第2フィルタコンデンサ62との間の電気抵抗は、第4内部端子28dとプリチャージ抵抗60との間の電気抵抗以下になっている。
The second power
これにより、回路基板20に入力した電磁ノイズは、第3スイッチ33とプリチャージ抵抗60ではなく第1フィルタコンデンサ61と第2フィルタコンデンサ62に入力される。
As a result, the electromagnetic noise input to the
以上に示したように、筐体91に搭載された第1スイッチ31と第2スイッチ32への電磁ノイズの入力が抑制される。配線基板21に搭載された第3スイッチ33への電磁ノイズの入力も抑制される。
As described above, the input of electromagnetic noise to the
そのため、各スイッチに隣接配置された温度センサ41のダイオードに、スイッチと温度センサ41との間の寄生容量を介して電磁ノイズが入力されることが抑制される。各スイッチに直列接続された電流センサ42のシャント抵抗に、電磁ノイズが入力されることが抑制される。この結果、各スイッチの温度の検出精度の低下が抑制される。各スイッチに流動する電流の検出精度の低下が抑制される。
Therefore, input of electromagnetic noise to the diode of the
上記したようにBMU22は、温度センサ41で検出された温度に基づいてスイッチ30の駆動を制限する。またBMU22は、電流センサ42で検出された電流に基づいてスイッチ30の駆動を制限する。これに対して、上記したように電磁ノイズのスイッチ30への入力抑制により、温度と電流の検出精度の低下が抑制されている。これにより、電磁ノイズによってスイッチ30の駆動制限の制御が不安定となることが抑制される。
As described above,
また、上記したように筐体91に搭載された第1スイッチ31と第2スイッチ32への電磁ノイズの入力抑制が、電磁ノイズの回路基板20に設けられた第1フィルタコンデンサ61と第2フィルタコンデンサ62への電磁ノイズの入力によって実現されている。これによれば、別途、回路基板20とは異なる基板にフィルタコンデンサを搭載し、この基板を例えば第1給電バスバー51や第2給電バスバー52に接続する構成とは異なり、部品点数の増大が抑制される。
In addition, as described above, the input suppression of electromagnetic noise to the
以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示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 is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present disclosure.
(第1の変形例)
本実施形態では第4給電線26に第1フィルタコンデンサ61が設けられた例を示した。第5給電線27に第2フィルタコンデンサ62が設けられた例を示した。しかしながら第4給電線26と第5給電線27に設けられる電子素子としては上記例に限定されない。回路基板20に入力した電磁ノイズを除去する機能を有する電子素子、および、複数の電子素子によって構成されるフィルタであれば、適宜、第4給電線26と第5給電線27に設けることができる。
(First modification)
In this embodiment, an example in which the
(第2の変形例)
本実施形態では共通経路部56から基板接続部56aが延びる例を示した。しかしながら、例えば第1給電バスバー51と第2給電バスバー52の少なくとも一方が、共通経路部56から延びた離間経路部を有し、その離間経路部から基板接続部56aが延びた構成を採用することもできる。この離間経路部の共通経路部56からの延長方向は特に限定されないが、例えば延長経路部57の共通経路部56からの延長方向とは逆方向を採用することができる。
(Second modification)
In this embodiment, an example in which the
(第3の変形例)
本実施形態では第1ワイヤハーネス210の接続される第4外部接続端子100dから第4給電バスバー54を介して回路基板20の第3内部端子28cに入力する電磁ノイズの対策を特に述べていなかった。第3内部端子28cに電磁ノイズが入力すると、その電磁ノイズが第3スイッチ33と第4スイッチ34それぞれに入力される虞がある。
(Third modification)
In the present embodiment, no particular countermeasures against electromagnetic noise input from the fourth
このような不具合は、第1給電線23における第3スイッチ33と第4スイッチ34との間にフィルタを設けることで解消することができる。このように給電バスバーの通電経路が外部接続端子と回路基板だけの場合、回路基板20にフィルタを設けることで、回路基板20に搭載された第3スイッチ33と第4スイッチ34への電磁ノイズの入力が抑制される。
Such a problem can be eliminated by providing a filter between the
(その他の変形例)
各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。さらに言えば、電池セルがx方向に並ぶことで電池スタックが構成されてもよい。
(Other modifications)
Each embodiment shows an example in which the assembled
各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。
Each embodiment has shown an example in which the vehicle equipped with the
10…組電池、20…回路基板、21…配線基板、22…BMU、23…第1給電線、24…第2給電線、25…第3給電線、26…第4給電線、27…第5パターン、31…第1スイッチ、32…第2スイッチ、41…温度センサ、42…電流センサ、51…第1給電バスバー、52…第2給電バスバー、55…端子接続部、56…共通経路部、56a…基板接続部、57…延長経路部、57a…スイッチ接続部、61…第1フィルタコンデンサ、62…第2フィルタコンデンサ、91…筐体、100…電池パック、100a…第1外部接続端子、100b…第2外部接続端子、110…蓄電池、120…スタータモータ、130…回転電機、150…電気負荷、151…一般負荷、152…保護負荷152、160…上位ECU、200…電源システム、210…第1ワイヤハーネス、220…第2ワイヤハーネス
DESCRIPTION OF
Claims (7)
回路基板(20)と、
スイッチ(31,32)と、
前記回路基板と前記スイッチを接続する導電部(51,52)と、
前記電池、前記回路基板、前記スイッチ、および、前記導電部それぞれを収納する筐体(91)と、を有し、
前記回路基板は、絶縁基板に配線パターン(23~27)の形成された配線基板(21)と、前記配線パターンにより前記導電部に接続されたフィルタ(61,62)と、を有し、
前記スイッチは前記筐体に搭載され、
前記筐体には外部機器(110,120,130,151)と電気的に接続される入出力端子(100a,100b)が設けられ、
前記導電部は、前記回路基板と前記スイッチとを接続している接続部分(55,56,57)と、前記接続部分から分岐して前記入出力端子に接続された分岐部分(51a,56a)と、を有し、前記接続部分及び前記分岐部分により前記回路基板と前記スイッチそれぞれを前記入出力端子に接続しており、
前記導電部及び前記配線パターンにおいて前記入出力端子と前記フィルタとを接続した部分の電気抵抗は、前記導電部において前記入出力端子と前記スイッチとを接続した部分の電気抵抗以下になっている電池パック。 a battery (10);
a circuit board (20);
switches (31, 32);
conductive portions (51, 52) connecting the circuit board and the switch;
a housing (91) for housing the battery, the circuit board, the switch, and the conductive part;
The circuit board has a wiring board (21) on which wiring patterns (23 to 27) are formed on an insulating substrate, and filters (61, 62) connected to the conductive parts by the wiring patterns,
The switch is mounted on the housing,
The housing is provided with input/output terminals (100a, 100b) electrically connected to external devices (110, 120, 130, 151),
The conductive portion includes connection portions (55, 56, 57) connecting the circuit board and the switch, and branch portions (51a, 56a) branched from the connection portions and connected to the input/output terminals. and, the connection portion and the branch portion connect the circuit board and the switch to the input/output terminals, respectively,
A battery in which the electrical resistance of a portion of the conductive portion and the wiring pattern where the input/output terminal and the filter are connected is equal to or lower than the electrical resistance of a portion of the conductive portion where the input/output terminal and the switch are connected . pack.
前記入出力端子と前記スイッチとの間の電気抵抗は、前記端子接続部、前記共通経路部、前記延長経路部、および、前記スイッチ接続部それぞれの電気抵抗の和である請求項3に記載の電池パック。 The electrical resistance between the input/output terminal and the filter is determined by the terminal connection portion, the common path portion, the substrate connection portion, and the portions of the wiring pattern that connect the substrate connection portion and the filter. It is the sum of the electrical resistance and the contact resistance between the board connection portion and the circuit board,
4. The electrical resistance between the input/output terminal and the switch according to claim 3, wherein the electrical resistance between the terminal connection portion, the common path portion, the extended path portion, and the switch connection portion is the sum of the electrical resistances of the respective switch connection portions. battery pack.
前記温度センサで検出される温度に基づいて前記スイッチの駆動を制限する制限部(22)と、を有する請求項1~5いずれか1項に記載の電池パック。 a temperature sensor (41) for detecting the temperature of the switch;
The battery pack according to any one of claims 1 to 5, further comprising a limiting section (22) for limiting driving of the switch based on the temperature detected by the temperature sensor.
前記電流センサで検出される電流に基づいて前記スイッチの駆動を制限する制限部(22)と、を有する請求項1~6いずれか1項に記載の電池パック。 a current sensor (42) for detecting current flowing through the switch;
The battery pack according to any one of claims 1 to 6, further comprising a limiting section (22) for limiting driving of the switch based on the current detected by the current sensor.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018179062A JP7147414B2 (en) | 2018-09-25 | 2018-09-25 | battery pack |
DE102019124520.6A DE102019124520B4 (en) | 2018-09-25 | 2019-09-12 | battery pack |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018179062A JP7147414B2 (en) | 2018-09-25 | 2018-09-25 | battery pack |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020053149A JP2020053149A (en) | 2020-04-02 |
JP7147414B2 true JP7147414B2 (en) | 2022-10-05 |
Family
ID=69725597
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018179062A Active JP7147414B2 (en) | 2018-09-25 | 2018-09-25 | battery pack |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7147414B2 (en) |
DE (1) | DE102019124520B4 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008035671A (en) | 2006-07-31 | 2008-02-14 | Hitachi Vehicle Energy Ltd | Cell controller, battery module, and power supply system |
JP2018063922A (en) | 2016-10-14 | 2018-04-19 | 株式会社デンソー | Battery device |
JP2018098055A (en) | 2016-12-14 | 2018-06-21 | 株式会社デンソー | Battery pack and electrical power system |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4314513B2 (en) | 2003-06-18 | 2009-08-19 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | Inverter noise remover |
-
2018
- 2018-09-25 JP JP2018179062A patent/JP7147414B2/en active Active
-
2019
- 2019-09-12 DE DE102019124520.6A patent/DE102019124520B4/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008035671A (en) | 2006-07-31 | 2008-02-14 | Hitachi Vehicle Energy Ltd | Cell controller, battery module, and power supply system |
JP2018063922A (en) | 2016-10-14 | 2018-04-19 | 株式会社デンソー | Battery device |
JP2018098055A (en) | 2016-12-14 | 2018-06-21 | 株式会社デンソー | Battery pack and electrical power system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102019124520B4 (en) | 2024-11-07 |
DE102019124520A1 (en) | 2020-03-26 |
JP2020053149A (en) | 2020-04-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7013745B2 (en) | Battery pack | |
JP7052302B2 (en) | Battery pack | |
JP7047430B2 (en) | Battery pack | |
JP6900821B2 (en) | Battery pack | |
JP7147414B2 (en) | battery pack | |
JP7040086B2 (en) | Battery pack | |
JP7111013B2 (en) | battery pack | |
JP7226236B2 (en) | battery pack | |
JP7139832B2 (en) | battery pack | |
JP7322558B2 (en) | vehicle battery pack | |
JP7163619B2 (en) | Electrical components, electrical component units and battery packs | |
JP7095511B2 (en) | Battery pack | |
JP7135425B2 (en) | battery pack | |
JP6930316B2 (en) | Battery pack | |
JP7119953B2 (en) | battery pack | |
JP7247645B2 (en) | battery pack | |
JP7013744B2 (en) | Battery pack | |
JP6784193B2 (en) | Battery pack | |
JP6996292B2 (en) | Battery pack | |
JP7294049B2 (en) | battery pack | |
JP7099237B2 (en) | Battery pack | |
JP7070259B2 (en) | Battery pack | |
JP2020126780A (en) | Battery pack | |
JP7468181B2 (en) | Breaker | |
JP7087353B2 (en) | Battery pack |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210413 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220420 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220426 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220615 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220823 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220905 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7147414 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |