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WO2024162041A1 - バッテリ遮断ユニット - Google Patents

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Info

Publication number
WO2024162041A1
WO2024162041A1 PCT/JP2024/001461 JP2024001461W WO2024162041A1 WO 2024162041 A1 WO2024162041 A1 WO 2024162041A1 JP 2024001461 W JP2024001461 W JP 2024001461W WO 2024162041 A1 WO2024162041 A1 WO 2024162041A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
current
battery
unit
fuse
pyro
Prior art date
Application number
PCT/JP2024/001461
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
秀樹 岩城
英一 定行
智明 古瀬
隆資 門田
功司 吉野
穣 山川
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Publication of WO2024162041A1 publication Critical patent/WO2024162041A1/ja

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/04—Cutting off the power supply under fault conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H02H3/087—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current for dc applications
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/18—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators
    • 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
    • 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

  • This disclosure relates to a battery cutoff unit for use in transportation equipment.
  • Patent document 1 describes a system that causes a fuse to cut off a current path based on a current value detected by a current sensor.
  • Patent Document 1 The system described in Patent Document 1 above may not be able to safely interrupt the current path in transportation equipment such as electric vehicles equipped with large-capacity batteries.
  • the present disclosure provides a battery cutoff unit that can safely cut off the current path in transportation equipment equipped with a large-capacity battery.
  • a battery cutoff unit is a battery cutoff unit used in a transportation device having a battery and a load, the battery cutoff unit comprising a pyrofuse, a mechanical relay having a first contact and a second contact, a current sensor, and a cutoff control circuit connected to the current sensor and the pyrofuse, the current sensor outputs a current value of a current flowing in a current path between the battery and the load to the cutoff control circuit, the cutoff control circuit outputs an ignition signal to the pyrofuse based on the current value, the pyrofuse cuts off the current path by the ignition signal, and the mechanical relay is turned ON/OFF by a control signal from outside the battery cutoff unit.
  • the battery cutoff unit can safely cut off the current path in transportation equipment equipped with a large-capacity battery.
  • FIG. 1 is an external view illustrating an example of a battery cutoff unit according to an embodiment
  • FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an example of a battery cutoff unit according to an embodiment
  • 1 is a cross-sectional view showing an example of a pyrofuse according to an embodiment
  • 5 is a diagram showing current-voltage characteristics of the battery cutoff unit in the embodiment.
  • FIG. FIG. 1 is a side view illustrating an example of a mechanical relay according to an embodiment.
  • FIG. 1 is an external view showing an example of a battery cutoff unit 100 according to an embodiment. Note that in the external view shown in FIG. 1, terminals and wiring are omitted, and each component is also shown as a schematic rectangular parallelepiped.
  • the battery cutoff unit 100 includes a pyro fuse (ignition-type cutoff device) 20, a mechanical relay 30, a current sensor 40, a cutoff control circuit 10, and one rigid part 110.
  • the rigid part 110 fixes the pyrofuse 20, the mechanical relay 30, the current sensor 40, and the shutoff control circuit 10.
  • the rigid part 110 is, for example, a base on which the pyrofuse 20, the mechanical relay 30, the current sensor 40, and the shutoff control circuit 10 are placed.
  • the rigid part 110 may be a metal plate or the like, and may dissipate heat as a heat sink. For example, no parts other than those related to the pyrofuse 20, the mechanical relay 30, the current sensor 40, and the shutoff control circuit 10 are fixed to the rigid part 110.
  • the shutoff control circuit 10 is formed on a substrate, and in the example shown in FIG. 1, the substrate on which the shutoff control circuit 10 is formed is fixed upright to the end of the rigid part 110.
  • the battery cutoff unit 100 includes a lid 120, which covers the pyrofuse 20, the mechanical relay 30, and the current sensor 40.
  • the lid 120 does not have to cover the cutoff control circuit 10, and the cutoff control circuit 10 may form the wall of the battery cutoff unit 100.
  • the pyrofuse 20, the mechanical relay 30, and the current sensor 40 are covered by the substrate forming the cutoff control circuit 10 and the lid 120.
  • the top surface of the lid 120 may have a hole as shown in FIG. 1, which can improve heat dissipation.
  • the lid 120 may be made of resin.
  • the battery cutoff unit 100 is a single unit centered around one rigid part 110.
  • the rigid part 110 may be a housing that covers and secures the pyrofuse 20, the mechanical relay 30, the current sensor 40, and the cutoff control circuit 10.
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a battery cutoff unit 100 according to an embodiment.
  • the battery cutoff unit 100 is used in a transport device that includes an electronic control unit (ECU) 300, a battery 200, and a load 400.
  • FIG. 2 also shows the battery 200, a battery pack 500 that covers the battery 200, the ECU 300, and the load 400 that are included in the transport device.
  • the battery 200, the ECU 300, and the load 400 are provided outside the battery cutoff unit 100.
  • the lines connecting the battery 200 and the load 400 indicate the flow of current (power), and the arrows indicate the flow of signals.
  • the ECU 300 is connected to the battery 200 and the load 400 without being connected to the current sensor 40, and outputs a control signal.
  • the battery cutoff unit 100 is used as a transport device, for example, in an electric vehicle.
  • Battery 200 is, for example, a battery capable of applying a high voltage to load 400.
  • battery 200 is a main battery (for example, a lithium-ion battery) in an electric vehicle, and is not a sub-battery such as a lead-acid battery also used in transportation equipment equipped with a gasoline engine. Battery 200 is covered by a battery pack 500.
  • the load 400 is, for example, the motor and inverter of an electric vehicle.
  • the electric vehicle is driven by power being supplied from the battery 200 to the load 400.
  • a large current may flow through the current path connecting the battery 200 and the load 400 due to a short circuit, which may cause the battery 200 to smoke or catch fire. Therefore, the battery cutoff unit 100 is used in transportation equipment.
  • the ECU 300 is a device for controlling the battery 200, the load 400, and various other components (such as steering, various sensors, communication devices, and IVI (In Vehicle Infotainment)) of the transportation equipment.
  • the ECU 300 may be composed of multiple ECUs.
  • the ECU 300 is connected to the battery 200, can send and receive signals to and from the battery 200, and can monitor the state of the battery 200.
  • the ECU 300 is connected to the load 400, can send and receive signals to and from the load 400, and can monitor the state of the load 400.
  • the ECU 300 controls the mechanical relay 30 and the like provided in the battery cutoff unit 100.
  • the mechanical relay 30 is turned ON/OFF by a control signal from outside the battery cutoff unit 100 (specifically, a control signal from the ECU 300).
  • a control signal from the ECU 300 specifically, a control signal from the ECU 300.
  • the mechanical relay 30 is turned on/off by a control signal based on information from the battery 200 or the load 400 acquired by the ECU 300.
  • the battery cutoff unit 100 is a unit for cutting off the current path connecting the battery 200 and the load 400.
  • the current path connecting the battery 200 and the load 400 may be a path connecting the positive terminal of the battery 200 and the positive terminal of the load 400, or a path connecting the negative terminal of the battery 200 and the negative terminal of the load 400.
  • the current path may be cut off by cutting a wiring (e.g., a bus bar) through which a current flows, or by turning off a relay that is inserted in the current path and forms part of the current path.
  • the battery cutoff unit 100 includes a cutoff control circuit 10, a pyro fuse 20, a mechanical relay 30, a precharge relay 31, a precharge resistor 32, and a current sensor 40. As shown in FIG. 2, the battery cutoff unit 100 may include a plurality of mechanical relays 30. For example, the battery cutoff unit 100 is covered by the battery pack 500 together with the battery 200, but may be provided separately from the battery pack 500.
  • the shutoff control circuit 10 is connected to the current sensor 40 and the pyrofuse 20.
  • the current sensor 40 outputs the current value of the current flowing through the current path between the battery 200 and the load 400 to the shutoff control circuit 10, and the shutoff control circuit 10 outputs an ignition signal to the pyrofuse 20 based on the current value, and the pyrofuse 20 shuts off the current path using the ignition signal.
  • the cutoff control circuit 10 may recognize that an arc discharge is occurring in the mechanical relay 30 based on a change in the current value from the current sensor 40, and output an ignition signal to the pyro-fuse 20.
  • the shutoff control circuit 10 may store a first time from the output of the ignition signal to the occurrence of an arc discharge in the pyrofuse 20, and use multiple current values measured at different times input from the current sensor 40 and the first time to predict the time when the current value of the current flowing through the current path will exceed a threshold current, and based on the prediction, output an ignition signal to the pyrofuse 20 so that an arc discharge occurs in the mechanical relay 30 after an arc discharge occurs in the pyrofuse 20, and so that the period during which an arc discharge occurs in the mechanical relay 30 overlaps with the period during which an arc discharge occurs in the pyrofuse 20.
  • the cutoff control circuit 10 cuts off the connection between the load 400 and the battery 200 by outputting an ignition signal to the pyrofuse 20 after an arc discharge occurs when contact 305 (see FIG. 5 described later) and contact 306 (see FIG. 5 described later) of the mechanical relay 30 separate, and an arc discharge occurs both between the first and second contacts and at the part of the current path that is divided by the pyrofuse 20.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a pyrofuse 20 according to an embodiment.
  • FIG. 3(a) shows the state before the busbar 204 constituting the current path is severed
  • FIG. 3(b) shows the state after the busbar 204 is severed. Note that the pyrofuse 20 shown in FIG. 3 is merely one example.
  • the pyrofuse 20 has a casing portion 201 that forms the outer shell of the pyrofuse 20, a piston 203 that can move in a first direction d1, an ignition portion 202 that activates the piston 203, and a busbar 204 that is inserted into the current path and becomes part of the current path.
  • the casing portion 201 has a cylindrical shape and is arranged along the first direction d1. Inside the casing portion 201, the center portion of the bus bar 204, the piston 203, and the ignition portion 202 are arranged. On the outside of the casing portion 201, both ends of the bus bar 204 are arranged.
  • the bus bar 204 is a linear, flat conductor and is arranged along a second direction d2 that intersects with the first direction d1. In this example, the second direction d2 is perpendicular to the first direction d1.
  • the bus bar 204 extending in the second direction d2 penetrates the side surface of the casing portion 201, and both ends of the bus bar 204 protrude outward from the side surface of the casing portion 201.
  • the ignition unit 202 is provided inside the casing unit 201.
  • the ignition unit 202 activates the piston 203.
  • the ignition unit 202 ignites explosives to rapidly expand the gas inside the casing unit 201, thereby moving the piston 203 at high speed in the first direction d1.
  • Piston 203 has a cylindrical shape and is disposed inside casing portion 201 so as to extend along first direction d1.
  • ignition portion 202 When ignition portion 202 is ignited, piston 203 moves in first direction d1 and severs busbar 204 (see FIG. 3(b)).
  • piston 203 severs busbar 204, it collides with busbar 204 or a part of casing portion 201, generating vibration in first direction d1.
  • the pyrofuse 20 is a fuse for cutting off the current path when a large current flows through the current path connecting the battery 200 and the load 400 due to a short circuit abnormality.
  • the pyrofuse 20 has explosives built in, and ignites the explosives based on a signal from outside the pyrofuse 20, thereby irreversibly cutting off the current path with the explosive force generated by the explosive ignition, thereby cutting off the current path.
  • the pyrofuse 20 cuts off the current path in response to an ignition signal from the cutoff control circuit 10.
  • the pyrofuse 20 is provided in the current path connecting the positive terminal of the battery 200 and the positive terminal of the load 400, and cuts off the current path in response to an ignition signal from the cutoff control circuit 10.
  • pyrofuse 20 can continuously pass a current of 500 A or less, and can pass a current of about 1200 A for a few to tens of seconds. Also, for example, pyrofuse 20 can be applied with a voltage of 500 V to 1000 V or less and can cut off a current path through which a current of 16,000 A to 25,000 A or less flows. In pyrofuse 20, the current path (current path) and the ignition signal path are insulated, so that high voltage is not applied to the ignition signal path.
  • FIG. 4 shows the current-voltage characteristics of the battery cutoff unit 100 in an embodiment of the present disclosure, and shows the change in current monitored by the current sensor 40.
  • the current value monitored by the current sensor 40 is sent to the cutoff control circuit 10, and at time T0 the current I starts to rise. At time T1, the current value is greater than the short circuit withstand current (threshold current) of the mechanical relay 30, and when an overcurrent is flowing, the contacts 305 and 306 separate from each other, and an arc discharge occurs between the contacts 305 and 306 (at time T1 in Figure 4, the voltage of the mechanical relay 30 rises).
  • Time T1 is the timing when arc discharge begins in the mechanical relay 30. At this time, the current path is not interrupted by the pyro-fuse 20, and no arc discharge occurs in the pyro-fuse 20. Note that the ECU 300 may send a disconnection signal (OFF signal) to the mechanical relay 30 at a timing around time T1.
  • OFF signal disconnection signal
  • the shutoff control circuit 10 sends an ignition signal to the pyrofuse 20 based on the current value (monitoring current information) from the current sensor 40. This causes the pyrofuse 20 to cut off the current path, and an arc discharge also occurs at the part of the current path cut by the pyrofuse 20 (the voltage of the pyrofuse 20 (the voltage at the cut part) rises at time T2 in Figure 4).
  • an arc discharge occurs in both the mechanical relay 30 (specifically, between contacts 305 and 306) and the pyrofuse 20 (specifically, the portion of the current path that is interrupted by the pyrofuse 20).
  • the period from time T2 to time T3 is a period in which the current value decreases, following the period from time T1 to time T2. However, the rate of decrease in the current value from time T2 to time T3 is greater than the rate of decrease in the current value from time T1 to time T2.
  • the cutoff control circuit 10 sends an ignition signal to the pyro-fuse 20 based on the current value (current information) from the current sensor 40 at the timing of time T2 (or the period from time T2 to time T3) according to the current value (current information) from the current sensor 40.
  • the shutoff control circuit 10 stores the time (called the first time) from the output of the ignition signal to the occurrence of arc discharge in the pyrofuse 20, and predicts the time when the short circuit withstand current (threshold current) will be exceeded using multiple current values (current information) with different times (called measurement times) for measuring the current value input from the current sensor 40 and the first time described above, and outputs an ignition signal to the pyrofuse 20 based on the prediction described above so that an arc discharge will occur in the pyrofuse 20 after an arc discharge occurs in the mechanical relay 30, and so that the period during which an arc discharge occurs in the mechanical relay 30 overlaps with the period during which an arc discharge occurs in the pyrofuse 20.
  • the shutoff control circuit 10 may also use a different method for determining the timing to send an ignition signal to the pyrofuse 20. For example, the current value may rise and exceed a current value greater than the short circuit withstand current (threshold current), the current value may rise further, reach a maximum value after a period of time, and then the current value may fall, and the shutoff control circuit 10 may send an ignition signal to the pyrofuse 20 at this timing (time T2 in FIG. 4).
  • the timing for sending an ignition signal to the pyro-fuse 20 may be determined as the timing when the current value rises to a value that exceeds a current value greater than the short circuit withstand current (threshold current), reaches a maximum value after a period of time, and then drops to a value lower than a certain value (reference value for determining whether to cut off).
  • the shutoff control circuit 10 can recognize that an arc discharge has occurred in the mechanical relay 30, and the shutoff control circuit 10 can output an ignition signal to the pyro-fuse 20 based on the change in the current value from the current sensor 40.
  • pyroelectric fuse 20 receives an ignition signal and cuts off the current path, causing the potential difference between one end and the other end of the cut-off portion of the current path to rise. This potential difference then decreases, and at time T3, current I begins to drop sharply. Then, at time T4, the current flowing between battery 200 and load 400 is completely cut off.
  • the battery cutoff unit 100 is characterized in that the cutoff instructions to the mechanical relay 30 and the pyro-fuse 20 are sent from separate circuits (specifically, the ECU 300 and the cutoff control circuit 10).
  • the ECU 300 installed in the transport equipment sends a signal to the mechanical relay 30, which turns the mechanical relay 30 OFF.
  • the mechanical relay 30 is turned OFF when various faults occur in the transport equipment other than a fault that causes an overcurrent to flow. This allows the battery cut-off unit 100 to cut off (ON/OFF) the current path using the mechanical relay 30 on multiple (repeated) occasions.
  • the battery cutoff unit 100 is capable of cutting off the pyro-fuse 20 by an ignition signal from the cutoff control circuit 10 when an overcurrent occurs based on the current value (monitoring current information) from the current sensor 40.
  • a signal is sent to the mechanical relay 30 from the transportation equipment's ECU 300 (outside the battery cutoff unit 100), and a signal is sent to the pyrofuse 20 from the cutoff control circuit 10 within the battery cutoff unit 100, allowing appropriate cutoff in a variety of situations.
  • the cutoff control circuit 10 provided in the battery cutoff unit 100 is not connected to the ECU 300 provided outside the battery cutoff unit 100, and there is no need for information to be shared (sharing judgment) between the cutoff control circuit 10 and the ECU 300.
  • the current sensor 40 provided in the battery cutoff unit 100 is not connected to the ECU 300 provided outside the battery cutoff unit 100, and the ECU 300 does not need to recognize the current value (current information) from the current sensor 40. In other words, whether or not the overcurrent is exceeded, appropriate cutoff can be performed using the mechanical relay 30 and pyro fuse 20.
  • the pyrofuses 20 are used in the battery cutoff unit 100 instead of blow fuses because it is difficult to achieve both response time and durability with blow fuses, whereas pyrofuses 20 can achieve both.
  • FIG. 5 is a side view showing an example of a mechanical relay 30 according to an embodiment.
  • the mechanical relay 30 includes a first circuit section 301, a second circuit section 302, a movable terminal 303, a fixed terminal 304, a contact 305, a contact 306, and a movable section 307, and controls the movable terminal 303 and the fixed terminal 304 to be in contact or separated in order to electrically connect or disconnect the first circuit section 301 and the second circuit section 302.
  • the contact 305 is an example of a first contact
  • the contact 306 is an example of a second contact.
  • the precharge relay 31 also has the configuration shown in FIG. 5.
  • the mechanical relay 30 is also a switch that switches the supply of power from the battery 200 to the load 400 ON/OFF.
  • the mechanical relay 30 is turned ON/OFF by a control signal from the ECU 300. For example, when the transportation equipment is started, the mechanical relay 30 is turned ON by a control signal from the ECU 300, and the supply of power to the load 400 is started.
  • the mechanical relay 30 is also turned OFF by a control signal from the ECU 300.
  • the control signal from the ECU 300 to the mechanical relay 30 may be a signal generated based on the detection result of a fault in the transport equipment.
  • the ECU 300 detects a fault in the transport equipment.
  • the fault in the transport equipment is a fault outside the battery cutoff unit 100.
  • the fault in the transport equipment is a fault other than a fault in which an overcurrent flows in the current path (for example, a fault in the battery 200 or the load 400).
  • the ECU 300 detects a fault in the transport equipment and generates a control signal to turn off the mechanical relay 30 and outputs it to the mechanical relay 30, even if the output of the battery 200 is turned off (including a case where the driver turns it off by operating the start button) while the mechanical relay 30 is on and power supply to the load 400 continues, the ECU 300 detects a fault in the transport equipment, generates a control signal to turn off the mechanical relay 30, and outputs it to the mechanical relay 30.
  • the mechanical relay 30 can cut off the current path.
  • the ECU 300 which can monitor various conditions of the transportation equipment, such as the conditions of the battery 200 and the load 400, can cut off the current path by turning off the mechanical relay 30 in the event of a fault in the transportation equipment.
  • the mechanical relay 30 is provided in each of the current paths connecting the positive terminal of the battery 200 and the positive terminal of the load 400, and the current paths connecting the negative terminal of the battery 200 and the negative terminal of the load 400.
  • the pyro fuse 20 is provided on the battery 200 side of the mechanical relay 30 in the current paths.
  • a high voltage of 100V or more can be applied to the mechanical relay 30, and the mechanical relay 30 can be repeatedly turned ON/OFF tens of thousands of times or more.
  • the mechanical relay 30 can continuously pass a current of 300A or less, and can interrupt (ON/OFF) a current path through which a current of 300A or less flows multiple times.
  • the mechanical relay 30 can be applied with a voltage of 1000V or less and interrupt the current path through which a current of 2000A or less flows.
  • the reason why the mechanical relay 30 is used instead of the semiconductor relay in the battery cutoff unit 100 is that in order to make the semiconductor relay have a small current resistance like the mechanical relay 30, many semiconductor relays must be connected in parallel, which has the disadvantages of cost and size.
  • the battery cutoff unit 100 is provided with a precharge relay 31 and a precharge resistor 32 as a measure against the inrush current.
  • the precharge relay 31 is turned on/off by a signal from the ECU 300.
  • the precharge relay 31 and the precharge resistor 32 are connected in series, and the circuit in which the precharge relay 31 and the precharge resistor 32 are connected in series is connected in parallel with the mechanical relay 30.
  • the mechanical relay 30 provided in the current path on the positive terminal side is turned off, the precharge relay 31 is turned on, and the mechanical relay 30 provided in the current path on the negative terminal side is turned on.
  • This allows current to flow to the load 400 via the precharge resistor 32, thereby suppressing the occurrence of inrush current.
  • the voltage of the smoothing capacitance of the load 400 becomes approximately the same as the voltage of the battery 200, and the mechanical relay 30 provided in the current path on the positive terminal side is turned on, starting normal operation.
  • the precharge relay 31 is of the same type as the mechanical relay 30. Also, the precharge relay 31 can use the same configuration as the mechanical relay 30. On the other hand, the precharge relay 31 may use a semiconductor relay.
  • the current sensor 40 is a sensor that detects the current value of the current flowing in the current path connecting the battery 200 and the load 400.
  • the current sensor 40 can continuously pass a current of 300 A or less.
  • the current sensor 40 is a shunt type sensor (for example, a shunt resistor: for example, about 20 ⁇ to 80 ⁇ ).
  • the current sensor 40 outputs the detected current value (analog value) to the cutoff control circuit 10.
  • the current sensor 40 may be a sensor such as a Hall element.
  • the pyro-fuse 20, the mechanical relay 30, or the current sensor 40 may fail. For example, if a large current continues to flow through the current path, the mechanical relay 30 may explode.
  • the failure characteristics of the mechanical relay 30 will be described. If a current of 500 A flows through the current path, the mechanical relay 30 will not fail (e.g. explode) even if the current continues to flow through the current path until 100,000 ms have elapsed, but will fail if the current continues to flow for 100,000 ms or more. Also, if a current of 6000 A, which is greater than 500 A, flows through the current path, the mechanical relay 30 will fail if the current continues to flow for 200 ms or more.
  • the cutoff control circuit 10 determines whether the current flowing through the current path is an overcurrent based on the current value of the current flowing through the current path, and outputs an ignition signal to the pyrofuse 20. If the current flowing through the current path is an overcurrent, the pyrofuse 20 is caused to cut off the current path.
  • the shutoff control circuit 10 is a circuit that shuts off the current path by driving the pyrofuse 20.
  • the shutoff control circuit 10 is realized, for example, by a microcontroller (MCU: Micro Controller Unit) or the like.
  • the shutoff control circuit 10 may also be realized, for example, by an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or the like.
  • the shutoff control circuit 10 includes a current acquisition unit 11, a shutoff determination unit 12, and an ignition control unit 14.
  • the current acquisition unit 11 and the shutoff determination unit 12 are realized by a microcontroller 13, and the ignition control unit 14 is realized by an ASIC 15.
  • the current acquisition unit 11 is an AD converter that acquires the current value (analog value) of the current flowing through the current path detected by the current sensor 40 and converts it into a digital value (called an AD value).
  • the current acquisition unit 11 outputs the AD value to the interruption determination unit 12.
  • the current acquisition unit 11 converts the current value detected by the current sensor 40 into an AD value at regular time intervals and outputs it to the interruption determination unit 12.
  • the interruption determination unit 12 determines whether the current flowing through the current path is an overcurrent. Specifically, the interruption determination unit 12 determines whether to drive the pyro-fuse 20 (i.e., to interrupt the current path) based on whether the current value detected by the current sensor 40 (specifically, the AD value acquired from the current acquisition unit 11) is an overcurrent.
  • the ignition control unit 14 When the cutoff determination unit 12 determines that the current flowing through the current path is an overcurrent (i.e., when it determines that the pyrofuse 20 should be driven), the ignition control unit 14 outputs an ignition signal to the pyrofuse 20 to drive the pyrofuse 20. This makes it possible to cut off the current path.
  • the method by which the interruption determination unit 12 determines whether the current flowing through the current path is an overcurrent is not particularly limited. However, it is necessary to distinguish whether the current flowing through the current path is noise or an overcurrent. Therefore, for example, the interruption determination unit 12 may be equipped with a filter that removes noise. Also, for example, the interruption determination unit 12 may average the current value detected by the current sensor 40 over a certain period of time, and determine whether the current flowing through the current path is an overcurrent depending on whether the average value is equal to or greater than a predetermined value.
  • the cutoff determination unit 12 can determine whether the overcurrent is not a temporary one caused by noise, but is flowing continuously through the current path, and if an overcurrent is flowing continuously, the current path can be cut off by driving the pyro-fuse 20 via the ignition control unit 14.
  • the battery cutoff unit 100 may be provided with two current sensors 40.
  • the current sensors 40 may be provided in the current path so that the same current value is detected, and the cutoff determination unit 12 may detect a failure of the current sensor 40 using two AD values. If the two AD values are different values, the cutoff determination unit 12 can determine that at least one of the two current sensors 40 is faulty.
  • the two AD values should be the same value, but if they are different values, it is highly likely that at least one of the two current sensors 40 is faulty.
  • the current sensor 40 For example, if it is determined that at least one of the two current sensors 40 is faulty, a notification to that effect is given to the user or manager of the transport equipment, and the current sensor 40 is repaired. This makes it possible to suppress the malfunction of devices such as the mechanical relay 30 provided in the current path, while also suppressing the mistaken activation of the pyrofuse 20 due to a malfunction of the current sensor 40. In particular, when the time integral value is used to determine an overcurrent, it is possible to suppress the malfunction of devices such as the mechanical relay 30 provided in the current path, while also suppressing the mistaken activation of the pyrofuse 20 due to a malfunction of the current sensor 40.
  • the disadvantage of the pyro fuse 20 is that once it has been operated, the transportation equipment cannot be restored unless it is replaced, whereas the advantage of the mechanical relay 30 is that it can be repeatedly turned on and off after the abnormality has been corrected or if there was no fault in the first place. Therefore, faults other than those in which an overcurrent flows through the current path are detected by the ECU 300, and the mechanical relay 30 is turned on and off based on the results of this fault detection.
  • This disclosure can also be applied to transportation equipment such as hybrid vehicles that are also equipped with engines, but it is preferable for it to be used in pure electric vehicles that require larger capacity batteries than hybrid vehicles.
  • a very large current may flow in the current path connecting the battery 200 and the load 400 in the event of an abnormality.
  • the pyrofuse 20 can cut off the current path even when a large current of tens of thousands of A flows through the current path, so the battery cutoff unit 100 equipped with the pyrofuse 20 can safely cut off the current path.
  • the pyrofuse 20 and the cutoff control circuit 10 that outputs an ignition signal to the pyrofuse 20 are provided in one rigid part 110, when the cutoff control circuit 10 determines that the current flowing through the current path is an overcurrent, the cutoff control circuit 10, which is provided in one rigid part 110 and therefore located close to each other, can instantly transmit an ignition signal to the pyrofuse 20. Therefore, in a transportation device equipped with a large-capacity battery 200, the current path can be cut off quickly and safely.
  • the mechanical relay 30 can improve the interruption performance without increasing the size and cost compared to semiconductor relays, it is possible to suppress the increase in size and cost of the battery interruption unit 100 in transportation equipment equipped with a large-capacity battery 200 through which a large current can flow. Furthermore, since the ECU 300 can detect failures in the transportation equipment, for failures other than those in which an overcurrent flows in the current path, the current path can be interrupted by turning off the mechanical relay 30.
  • Each component included in the shutoff control circuit 10 of the above embodiment may be realized as a dedicated or general-purpose circuit.
  • each component included in the shutoff control circuit 10 of the above embodiment may be realized as an LSI (Large Scale Integration) which is an integrated circuit (IC).
  • LSI Large Scale Integration
  • IC integrated circuit
  • the integrated circuit is not limited to an LSI, and may be realized by a dedicated circuit or a general-purpose processor.
  • a programmable FPGA (Field Programmable Gate Array) or a reconfigurable processor that allows the connections and settings of circuit cells inside the LSI to be reconfigured may also be used.
  • shutoff control circuit 10 can be integrated into an integrated circuit using that technology.
  • this disclosure also includes forms obtained by applying various modifications to the embodiments that a person skilled in the art may conceive, and forms realized by arbitrarily combining the components and functions of each embodiment within the scope that does not deviate from the spirit of this disclosure.
  • a battery cutoff unit used in a transportation device having a battery and a load comprising a pyro fuse, a mechanical relay having a first contact and a second contact, a current sensor, and a cutoff control circuit connected to the current sensor and the pyro fuse, the current sensor outputs a current value of a current flowing in a current path between the battery and the load to the cutoff control circuit, the cutoff control circuit outputs an ignition signal to the pyro fuse based on the current value, the pyro fuse cuts off the current path by the ignition signal, and the mechanical relay is turned on/off by a control signal from outside the battery cutoff unit.
  • mechanical relays can improve interruption performance without increasing the size and cost compared to semiconductor relays, so it is possible to prevent the battery interruption unit from becoming larger and more expensive in transportation equipment equipped with large-capacity batteries through which large currents can flow.
  • the current path can be cut off by turning off the mechanical relay using a control signal from an electronic control unit installed outside the battery cutoff unit.
  • the shutoff control circuit can recognize that an arc discharge has occurred in the mechanical relay, and the shutoff control circuit can output an ignition signal to the pyro-fuse based on the change in the current value of the current sensor 4.
  • the current path may be interrupted based on a prediction of when the current value of the current flowing through the current path will exceed the threshold current.
  • an ignition signal is output to the pyro fuse to disconnect the load from the battery, and then an arc discharge occurs in the mechanical relay and pyro fuse.
  • the transport equipment includes an electronic control unit that is provided outside the battery cutoff unit, is connected to the battery and the load without being connected to the current sensor, and outputs the control signal, and the mechanical relay is turned on/off by the control signal based on information from the battery or the load.
  • a battery cutoff unit according to any one of techniques 1 to 4.
  • the electronic control unit installed outside the battery cutoff unit can monitor the battery or load in the transportation equipment for abnormalities, and if an abnormality occurs in the battery or load, the current path can be cut off by turning off the mechanical relay.
  • the electronic control unit generates a control signal based on the detection result of a fault in the transportation equipment and outputs the control signal to the mechanical relay, so that the mechanical relay can be turned ON/OFF depending on the detection result of the fault in the transportation equipment.
  • These pyrofuses have the ability to cut off the current path even when a large current of tens of thousands of amperes flows through the current path.
  • the current sensor's performance makes it possible to detect the current flowing through the current path in transportation equipment equipped with large-capacity batteries.
  • the battery cutoff unit is provided with two or more of the current sensors, and the cutoff control circuit detects failures of two or more of the current sensors based on the current values of the two or more current sensors.
  • a battery cutoff unit according to any one of techniques 1 to 9.
  • Two current sensors are provided in the current path so that each detects the same current value, and if the two current values are different, it can be determined that at least one of the two current sensors is faulty.
  • Shunt-type current sensors can detect large currents. Therefore, in transportation equipment equipped with large-capacity batteries, even if a large current flows through the current path, the shunt-type current sensor can detect the current flowing through the current path.
  • the battery cutoff unit according to any one of technologies 1 to 12, wherein the cutoff control circuit has a current acquisition unit, a cutoff determination unit, and an ignition control unit, the current acquisition unit acquires a current value of the current flowing through the current path, the cutoff determination unit determines whether the current flowing through the current path is an overcurrent, and the ignition control unit outputs the ignition signal to the pyro-fuse when it is determined that the current flowing through the current path is an overcurrent.
  • a cutoff control circuit can be realized by the current acquisition unit, cutoff determination unit, and ignition control unit.
  • This disclosure can be applied to systems that cut off a current path by activating a pyro-fuse.

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Abstract

バッテリ遮断ユニット（１００）は、バッテリ（２００）と、負荷（４００）と、を備える輸送機器に用いられるバッテリ遮断ユニット（１００）は、パイロヒューズ（２０）と、第１接点（３０５）と第２接点（３０６）とを有する機械式リレー（３０）と、電流センサ（４０）と、電流センサ（４０）とパイロヒューズ（２０）とに接続される遮断制御回路（１０）と、を備え、電流センサ（４０）は、バッテリ（２００）と負荷（４００）との間の電流経路に流れる電流の電流値を遮断制御回路（１０）に出力し、遮断制御回路（１０）は、電流値に基づいて点火信号をパイロヒューズ（２０）へ出力し、パイロヒューズ（２０）は、点火信号により電流経路を遮断し、機械式リレー（３０）は、バッテリ遮断ユニット（１００）外からの制御信号によりＯＮ／ＯＦＦされる。

Description

バッテリ遮断ユニット
　本開示は、輸送機器に用いられるバッテリ遮断ユニットに関する。
　特許文献１には、電流センサによって検知された電流値に基づいて、ヒューズに電流経路を遮断させるシステムが記載されている。
特開２０１５－９１１９９号公報
　上記特許文献１に記載されたシステムでは、大容量のバッテリを搭載した電気自動車などの輸送機器では、安全に電流経路の遮断を行うことができないおそれがある。
　そこで、本開示は、大容量のバッテリを搭載した輸送機器において、安全に電流経路の遮断を行うことができるバッテリ遮断ユニットを提供する。
　本開示の一態様に係るバッテリ遮断ユニットは、バッテリと、負荷と、を備える輸送機器に用いられるバッテリ遮断ユニットであって、前記バッテリ遮断ユニットは、パイロヒューズと、第１接点と第２接点とを有する機械式リレーと、電流センサと、前記電流センサと前記パイロヒューズとに接続される遮断制御回路と、を備え、前記電流センサは、前記バッテリと前記負荷との間の電流経路に流れる電流の電流値を前記遮断制御回路に出力し、前記遮断制御回路は、前記電流値に基づいて点火信号を前記パイロヒューズへ出力し、前記パイロヒューズは、前記点火信号により前記電流経路を遮断し、前記機械式リレーは、前記バッテリ遮断ユニット外からの制御信号によりＯＮ／ＯＦＦされる。
　なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
　本開示の一態様に係るバッテリ遮断ユニットによれば、大容量のバッテリを搭載した輸送機器において、安全に電流経路の遮断を行うことができる。
実施の形態に係るバッテリ遮断ユニットの一例を示す外観図である。 実施の形態に係るバッテリ遮断ユニットの一例を示す構成図である。 実施の形態に係るパイロヒューズの一例を示す断面図である。 実施の形態におけるバッテリ遮断ユニットの電流電圧特性を示す図である。 実施の形態に係る機械式リレーの一例を示す側面図である。
　以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
　なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。
　（実施の形態）
　以下、実施の形態に係るバッテリ遮断ユニットについて説明する。
　図１は、実施の形態に係るバッテリ遮断ユニット１００の一例を示す外観図である。なお、図１に示される外観図では、端子および配線などの図示は省略しており、また、各構成要素も模式的に直方体などで示している。
　バッテリ遮断ユニット１００は、パイロヒューズ（点火式遮断デバイス）２０と、機械式リレー３０と、電流センサ４０と、遮断制御回路１０と、１つの剛体部１１０を備える。
　剛体部１１０は、パイロヒューズ２０、機械式リレー３０、電流センサ４０および遮断制御回路１０を固定する。剛体部１１０は、例えば、パイロヒューズ２０、機械式リレー３０、電流センサ４０および遮断制御回路１０が載置される基台である。なお、剛体部１１０は、金属板などであってもよく、ヒートシンクとして放熱を行ってもよい。例えば、剛体部１１０には、パイロヒューズ２０、機械式リレー３０、電流センサ４０および遮断制御回路１０に関連する部品以外の部品が固定されていない。
　例えば、遮断制御回路１０は基板などに形成され、図１に示される例では、遮断制御回路１０を形成する基板は、剛体部１１０の端に立てられて固定されている。
　例えば、バッテリ遮断ユニット１００は、蓋１２０を備え、蓋１２０によって、パイロヒューズ２０、機械式リレー３０および電流センサ４０が覆われている。例えば、図１に示されるように、蓋１２０は、遮断制御回路１０を覆っていなくてもよく、遮断制御回路１０がバッテリ遮断ユニット１００の壁を構成していてもよい。図１に示されるバッテリ遮断ユニット１００では、パイロヒューズ２０、機械式リレー３０および電流センサ４０は、遮断制御回路１０を形成する基板および蓋１２０によって覆われている。例えば、蓋１２０の天面などには、図１に示されるように孔が設けられていてもよく、この孔によって放熱性を高めることができる。例えば、蓋１２０は、樹脂により形成されていてもよい。
　このように、バッテリ遮断ユニット１００は、１つの剛体部１１０を中心とした１つの単位となっている。なお、剛体部１１０は、パイロヒューズ２０、機械式リレー３０、電流センサ４０および遮断制御回路１０を覆って固定する筐体などであってもよい。
　図２は、実施の形態に係るバッテリ遮断ユニット１００の一例を示す構成図である。なお、バッテリ遮断ユニット１００は、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）３００と、バッテリ２００と、負荷４００と、を備える輸送機器に用いられ、図２には、バッテリ遮断ユニット１００の他に、輸送機器に備えられるバッテリ２００、バッテリ２００を覆うバッテリパック５００、ＥＣＵ３００および負荷４００も示されている。図２に示されるように、バッテリ２００、ＥＣＵ３００および負荷４００は、バッテリ遮断ユニット１００の外に設けられる。また、図２において、バッテリ２００および負荷４００を繋ぐ線は電流（電力）の流れを示し、矢印は信号の流れを示している。ＥＣＵ３００は、電流センサ４０と接続されずにバッテリ２００と負荷４００と接続され、制御信号を出力する。バッテリ遮断ユニット１００は、輸送機器として、例えば電気自動車に用いられる。
　バッテリ２００は、例えば、高電圧を負荷４００に印加することができるバッテリである。例えば、バッテリ２００は、電気自動車におけるメインバッテリ（例えば、リチウムイオンバッテリ）であり、ガソリンエンジン搭載の輸送機器にも使われる鉛蓄電池のようなサブバッテリではない。バッテリ２００は、バッテリパック５００に覆われている。
　負荷４００は、例えば、電気自動車のモータおよびインバータなどである。バッテリ２００から負荷４００に電力が供給されることで、電気自動車の推進駆動が行われる。事故などが発生したときにバッテリ２００と負荷４００とを接続する電流経路に短絡異常による大電流が流れ、バッテリ２００が発煙または発火するおそれがあるため、バッテリ遮断ユニット１００が輸送機器に用いられる。
　ＥＣＵ３００は、輸送機器が備える、バッテリ２００、負荷４００およびその他様々な構成要素（ステアリング、各種センサ、通信機器およびＩＶＩ（Ｉｎ　Ｖｅｈｉｃｌｅ　Ｉｎｆｏｔａｉｎｍｅｎｔ）など）を制御するための装置である。ここでは、１つのＥＣＵ３００を示しているが、ＥＣＵ３００は、複数のＥＣＵから構成されていてもよい。例えば、ＥＣＵ３００は、バッテリ２００と接続され、バッテリ２００と信号の授受が可能となっており、バッテリ２００の状態を監視することができる。例えば、ＥＣＵ３００は、負荷４００と接続され、負荷４００と信号の授受が可能となっており、負荷４００の状態を監視することができる。また、例えば、ＥＣＵ３００は、バッテリ遮断ユニット１００が備える機械式リレー３０などの制御を行う。つまり、機械式リレー３０は、バッテリ遮断ユニット１００外からの制御信号（具体的にはＥＣＵ３００からの制御信号）によりＯＮ／ＯＦＦされる。例えば、機械式リレー３０は、ＥＣＵ３００が取得したバッテリ２００または負荷４００からの情報に基づく制御信号によりＯＮ／ＯＦＦされる。
　バッテリ遮断ユニット１００は、バッテリ２００と負荷４００とを結ぶ電流経路を遮断するためのユニットである。バッテリ２００と負荷４００とを結ぶ電流経路は、バッテリ２００のプラス端子と負荷４００のプラス端子とを結ぶ経路であってもよいし、バッテリ２００のマイナス端子と負荷４００のマイナス端子とを結ぶ経路であってもよい。なお、電流経路の遮断には、電流が流れる配線（例えばバスバー）を切断することで電流経路を遮断する場合、および、電流経路に挿入されて電流経路の一部を構成するリレーがＯＦＦされることで電流経路を遮断する場合がある。
　バッテリ遮断ユニット１００は、遮断制御回路１０、パイロヒューズ２０、機械式リレー３０、プリチャージリレー３１、プリチャージ抵抗３２および電流センサ４０を備える。図２に示されるように、バッテリ遮断ユニット１００は、複数の機械式リレー３０を備えていてもよい。例えば、バッテリ遮断ユニット１００は、バッテリ２００と共にバッテリパック５００に覆われているが、バッテリパック５００とは別体に設けられていてもよい。
　遮断制御回路１０は、電流センサ４０とパイロヒューズ２０とに接続される。電流センサ４０は、バッテリ２００と負荷４００との間の電流経路に流れる電流の電流値を遮断制御回路１０に出力し、遮断制御回路１０は、当該電流値に基づいて点火信号をパイロヒューズ２０へ出力し、パイロヒューズ２０は、点火信号により電流経路を遮断する。
　例えば、遮断制御回路１０は、電流センサ４０からの電流値の変化に基づき機械式リレー３０でアーク放電が生じていることを認識し、点火信号をパイロヒューズ２０へ出力してもよい。
　例えば、遮断制御回路１０は、点火信号の出力からパイロヒューズ２０でアーク放電が発生するまでの第１時間を記憶し、電流センサ４０から入力された計測時間の異なる複数の電流値と、第１時間とを用いて、電流経路に流れる電流の電流値が閾値電流を超える時期の予測を行い、上記予測に基づき、機械式リレー３０でアーク放電が生じた後にパイロヒューズ２０でアーク放電が発生する順番となり、かつ、機械式リレー３０でアーク放電が生じる期間と、パイロヒューズ２０でアーク放電が生じる期間とが重なるように、点火信号をパイロヒューズ２０へ出力してもよい。
　例えば、遮断制御回路１０は、電流経路に閾値電流を超える電流が流れる場合（電流経路に閾値電流を超える電流が実際に流れた場合、および、電流経路に閾値電流を超える電流が流れると予測した場合を含む）、機械式リレー３０が有する接点３０５（後述する図５参照）と接点３０６（後述する図５参照）との間が離間してアーク放電が発生した後にパイロヒューズ２０に点火信号を出力することで負荷４００とバッテリ２００との間を遮断し、第１接点と第２接点との間およびパイロヒューズ２０による電流経路の分断部分の両方でアーク放電が発生する。
　図３は、実施の形態に係るパイロヒューズ２０の一例を示す断面図である。図３の（ａ）には、電流経路を構成するバスバー２０４が分断される前の状態が示され、図３の（ｂ）には、バスバー２０４が分断された後の状態が示されている。なお、図３に示すパイロヒューズ２０はあくまでも一例である。
　図３の（ａ）に示すように、パイロヒューズ２０は、パイロヒューズ２０の外郭を形成するケーシング部２０１と、第１の方向ｄ１に移動可能なピストン２０３と、ピストン２０３を作動させる点火部２０２と、電流経路に挿入されて電流経路の一部となるバスバー２０４と、を有している。
　ケーシング部２０１は、筒状の形状を有し、第１の方向ｄ１に沿うように配置されている。ケーシング部２０１の内部には、バスバー２０４の中央部、ピストン２０３および点火部２０２が配置されている。ケーシング部２０１の外側には、バスバー２０４の両端部が配置されている。バスバー２０４は、直線状かつ平板状の導体であり、第１の方向ｄ１に交差する第２の方向ｄ２に沿って配置されている。この例では、第２の方向ｄ２は、第１の方向ｄ１に対して垂直な方向である。第２の方向ｄ２に延びるバスバー２０４は、ケーシング部２０１の側面を貫通し、バスバー２０４の両端部は、ケーシング部２０１の側面から外側に突出している。
　図３の（ａ）に示すように、点火部２０２は、ケーシング部２０１の内部に設けられている。点火部２０２は、過電流が発生した場合、すなわち、遮断制御回路１０から出力された点火信号を受け付けた場合に、ピストン２０３を作動させる。具体的には、点火部２０２は、火薬を点火してケーシング部２０１内のガスを急激に膨張させることで、ピストン２０３を第１の方向ｄ１に高速で移動させる。
　ピストン２０３は、円筒状の形状を有し、第１の方向ｄ１に沿うようにケーシング部２０１の内部に配置されている。ピストン２０３は、点火部２０２の点火によって第１の方向ｄ１に移動してバスバー２０４を分断する（図３の（ｂ）参照）。また、ピストン２０３は、バスバー２０４を分断するときに、バスバー２０４またはケーシング部２０１の一部に衝突し、第１の方向ｄ１に振動を発生させる。
　また、パイロヒューズ２０は、バッテリ２００と負荷４００とを結ぶ電流経路に短絡異常による大電流が流れたときに、電流経路を切断するためのヒューズである。パイロヒューズ２０は、火薬を内蔵し、パイロヒューズ２０の外部からの信号に基づいて火薬に点火することで、火薬着火による爆発力によって電流経路を不可逆に切断し電流経路を遮断する。パイロヒューズ２０は、遮断制御回路１０からの点火信号により、電流経路を遮断する。例えば、パイロヒューズ２０は、バッテリ２００のプラス端子と負荷４００のプラス端子とを結ぶ電流経路に設けられ、遮断制御回路１０からの点火信号により、当該電流経路を遮断する。
　例えば、パイロヒューズ２０は、５００Ａ以下の電流を連続通電可能であり、数秒から数１０秒であれば、１２００Ａ程度の電流を通電可能となっている。また、例えば、パイロヒューズ２０は、５００Ｖから１０００Ｖ以下の電圧が印加され、１６０００Ａから２５０００Ａ以下の電流が流れる電流経路を遮断可能である。パイロヒューズ２０において通電経路（電流経路）と点火信号経路とは絶縁されており、点火信号経路には高電圧がかからないようになっている。
　次に、遮断制御回路１０がパイロヒューズ２０へ、点火信号を送るタイミングの詳細について説明する。なお、以下に機械式リレー３０を例に説明するが、プリチャージリレー３１に対しても同じように動作させることが可能である。
　図４は、本開示の実施の形態におけるバッテリ遮断ユニット１００の電流電圧特性を示す図であり、電流センサ４０でモニタリングされた電流の変化を示す図である。
　電流センサ４０でモニタリングされた電流値は、遮断制御回路１０に送られ、時間Ｔ０において電流Ｉが上昇し始め、時間Ｔ１において機械式リレー３０の短絡耐量電流（閾値電流）よりも大きな電流値であって、過電流が流れている状態になると、接点３０５と接点３０６とが互いに離間し、接点３０５と接点３０６との間でアーク放電が発生する（図４の時間Ｔ１において、機械式リレー３０の電圧が立ち上がる）。
　時間Ｔ１は、機械式リレー３０でアーク放電が開始されるタイミングである。この時、パイロヒューズ２０によって電流経路は遮断されておらず、パイロヒューズ２０ではアーク放電は発生していない。なお、時間Ｔ１前後のタイミングで、ＥＣＵ３００が、機械式リレー３０へ遮断信号（ＯＦＦ信号）を与えてもよい。
　次に、時間Ｔ１から時間Ｔ２までの期間では、接点３０５と接点３０６との間でアーク放電が発生した状態となっており、電流値が短絡耐量電流（閾値電流）を超えた後も上昇し、その後、電流値が低下する。
　次に、時間Ｔ２（時間Ｔ２の前後）のタイミングで、遮断制御回路１０は、電流センサ４０からの電流値（モニタリング電流情報）に基づき、パイロヒューズ２０へ点火信号を送る。それにより、パイロヒューズ２０は、電流経路を分断し、パイロヒューズ２０による電流経路の分断部分でもアーク放電が発生する（図４の時間Ｔ２において、パイロヒューズ２０の電圧（分断部分の電圧）が立ち上がる）。
　次に、時間Ｔ２から時間Ｔ３では、機械式リレー３０（具体的には接点３０５と接点３０６との間）とパイロヒューズ２０（具体的にはパイロヒューズ２０による電流経路の分断部分）の両方において、アーク放電が発生する。
　また、時間Ｔ２から時間Ｔ３までの期間は、時間Ｔ１から時間Ｔ２までの期間に続いて、電流値が低下する期間である。しかし、時間Ｔ２から時間Ｔ３までの期間の電流値低下率は、時間Ｔ１から時間Ｔ２までの期間における電流値低下率よりも、大きくなる。
　つまり、遮断制御回路１０は、電流センサ４０からの電流値（モニタリング電流情報）により、時間Ｔ２（または時間Ｔ２から時間Ｔ３までの期間）のタイミングで、電流センサ４０からの電流値（電流情報）に基づいて、パイロヒューズ２０へ点火信号を送る。
　遮断制御回路１０が点火信号を出力する判断は、一例として、遮断制御回路１０は、点火信号の出力からパイロヒューズ２０でアーク放電が発生するまでの時間（これを第１時間と呼ぶ）を記憶しており、電流センサ４０から入力された電流値を計測する時間（これを計測時間と呼ぶ）が異なる複数の電流値（電流情報）と、上述の第１時間とを用いて、短絡耐量電流（閾値電流）を超える時期の予測を行い、上述の予測に基づき、機械式リレー３０でアーク放電が生じた後にパイロヒューズ２０でアーク放電が発生する順番となり、かつ、機械式リレー３０でアーク放電が生じる期間と、パイロヒューズ２０でアーク放電が生じる期間とが重なるように、点火信号をパイロヒューズ２０へ出力する。
　なお、遮断制御回路１０は、パイロヒューズ２０へ点火信号を送るタイミングの判断に、別の手法を用いることもできる。例えば、電流値が上昇して短絡耐量電流（閾値電流）よりも大きな電流値を超え、さらに電流値が上昇し、暫く経過した後に極大値となり、その後、電流値が低下し、電流低下率が変化したことを認識したタイミング（図４における時間Ｔ２のタイミング）で行われ、遮断制御回路１０は、このタイミングでパイロヒューズ２０へ点火信号を送るようにしてもよい。
　更に、別の例として、電流値が上昇して短絡耐量電流（閾値電流）よりも大きな電流値を超える電流値となり、暫く経過した後に極大値となり、その後、電流値が低下し、一定値（遮断判断の基準値）よりも低くなったと認識したタイミングを、パイロヒューズ２０へ点火信号を送るタイミングとしてもよい。
　つまり、電流値の変化をモニタリングすることで、遮断制御回路１０は機械式リレー３０でアーク放電が発生したことを認識することができるため、遮断制御回路１０は、電流センサ４０からの電流値の変化に基づいて、点火信号をパイロヒューズ２０へ出力することができる。
　次に、パイロヒューズ２０は点火信号を受けて電流経路を遮断し、これにより電流経路の分断部分の一方端と他方端との間の電位差は上昇する。その後、この電位差は低下し、時間Ｔ３で電流Ｉは急激に低下し始める。その後、時間Ｔ４において、バッテリ２００と負荷４００との間に流れる電流は完全に遮断される。
　以上のように、本実施の形態に係るバッテリ遮断ユニット１００では、機械式リレー３０とパイロヒューズ２０への各遮断指示は、それぞれ別の回路（具体的にはＥＣＵ３００および遮断制御回路１０）から送付されることを特徴とする。
　つまり、輸送機器に搭載されるＥＣＵ３００が機械式リレー３０に信号を与えることにより機械式リレー３０がＯＦＦされる。例えば、輸送機器における様々な故障であって、過電流が流れる故障以外の様々な故障などが発生した場合に、機械式リレー３０がＯＦＦされる。これにより、バッテリ遮断ユニット１００は、機械式リレー３０によって電流経路を複数回（繰り返し）の機会において遮断（ＯＮ／ＯＦＦ）することができる。
　一方、本実施の形態に係るバッテリ遮断ユニット１００は、電流センサ４０からの電流値（モニタリング電流情報）に基づき、過電流が生じた場合に、遮断制御回路１０からの点火信号によりパイロヒューズ２０を遮断することが可能である。
　言い換えると、機械式リレー３０へは輸送機器のＥＣＵ３００（バッテリ遮断ユニット１００の外）から信号を与え、パイロヒューズ２０はバッテリ遮断ユニット１００内の遮断制御回路１０から信号を与えることにより、様々な状況においても適切に遮断を行うことができる。
　また、本実施の形態に係るバッテリ遮断ユニット１００において、バッテリ遮断ユニット１００の中に備わる遮断制御回路１０は、バッテリ遮断ユニット１００の外に備わるＥＣＵ３００と接続されておらず、遮断制御回路１０とＥＣＵ３００との間で情報等の共有（共有判断）を行う必要はない。また、バッテリ遮断ユニット１００の中に備わる電流センサ４０は、バッテリ遮断ユニット１００の外に備わるＥＣＵ３００と接続されておらず、ＥＣＵ３００は電流センサ４０からの電流値（電流情報）を認識する必要はない。つまり、過電流を超える場合でも超えない場合でも、機械式リレー３０とパイロヒューズ２０を用いて、適切に遮断を行うことができる。
　また、バッテリ遮断ユニット１００において、溶断ヒューズではなくパイロヒューズ２０が用いられているのは、溶断ヒューズは、反応時間と耐久性との両立が難しくなっているのに対して、パイロヒューズ２０は、これらの両立が可能なためである。
　図５は、実施の形態に係る機械式リレー３０の一例を示す側面図である。図５に示されるように、機械式リレー３０は、第１回路部３０１と、第２回路部３０２と、可動端子３０３と、固定端子３０４と、接点３０５と、接点３０６と、可動部３０７と、を備え、第１回路部３０１と第２回路部３０２とを電気的に接続あるいは遮断するために、可動端子３０３と固定端子３０４とを接触状態あるいは離間状態となるように制御する。接点３０５は第１接点の一例であり、接点３０６は第２接点の一例である。なお、プリチャージリレー３１においても、図５で示された構成を有することが、より好ましい。
　また、機械式リレー３０は、バッテリ２００から負荷４００への電力の供給のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチである。機械式リレー３０は、ＥＣＵ３００からの制御信号によってＯＮ／ＯＦＦされる。例えば、輸送機器が起動したときに、ＥＣＵ３００からの制御信号により、機械式リレー３０がＯＮされて負荷４００への電力の供給が開始される。また、機械式リレー３０は、ＥＣＵ３００からの制御信号によりＯＦＦされる。
　例えば、ＥＣＵ３００から機械式リレー３０への制御信号は、輸送機器における故障の検知結果に基づいて生成された信号であってもよい。例えば、ＥＣＵ３００は、輸送機器における故障を検知する。例えば、輸送機器における故障は、バッテリ遮断ユニット１００外の故障である。例えば、輸送機器における故障は、電流経路に過電流が流れる故障以外の故障（例えば、バッテリ２００または負荷４００の故障など）である。例えば、ＥＣＵ３００は、機械式リレー３０がＯＮの状態で、バッテリ２００の出力をＯＦＦさせた（運転手がスタートボタンへの操作によりＯＦＦさせた場合も含む）にも関わらず、負荷４００への電力供給が継続している場合には、輸送機器における故障を検知し、機械式リレー３０をＯＦＦさせる制御信号を生成し、機械式リレー３０へ出力する。これにより、電流経路に過電流が流れる故障以外の故障が発生している輸送機器において、機械式リレー３０によって電流経路を遮断することができる。
　このように、バッテリ２００および負荷４００の状態など輸送機器の様々な状態を監視できるＥＣＵ３００は、輸送機器における故障に対して、機械式リレー３０のＯＦＦによって電流経路を遮断することができる。
　例えば、機械式リレー３０は、図２に示されるように、バッテリ２００のプラス端子と負荷４００のプラス端子とを結ぶ電流経路、および、バッテリ２００のマイナス端子と負荷４００のマイナス端子とを結ぶ電流経路のそれぞれに設けられる。例えば、パイロヒューズ２０は、電流経路において機械式リレー３０よりもバッテリ２００側に設けられる。
　例えば、機械式リレー３０には１００Ｖ以上の高電圧を印加可能であり、機械式リレー３０は、繰り返し数万回以上ＯＮ／ＯＦＦが可能となっている。例えば、機械式リレー３０は、３００Ａ以下の電流を連続通電可能であり、３００Ａ以下の電流が流れる電流経路を、複数回遮断（ＯＮ／ＯＦＦ）することができる。また、例えば、機械式リレー３０は、１０００Ｖ以下の電圧が印加され、２０００Ａ以下の電流が流れる前記電流経路を遮断可能である。
　バッテリ遮断ユニット１００において、半導体リレーではなく機械式リレー３０が用いられるのは、半導体リレーを機械式リレー３０のような小さな通電抵抗とするためには、多くの半導体リレーを並列に接続する必要があり、コストおよびサイズのデメリットがあるためである。
　なお、輸送機器の起動時などに、機械式リレー３０がＯＮされると、突入電流が流れてしまう。そこで、バッテリ遮断ユニット１００には、突入電流対策として、プリチャージリレー３１およびプリチャージ抵抗３２が設けられている。プリチャージリレー３１は、ＥＣＵ３００からの信号によってＯＮ／ＯＦＦされる。
　プリチャージリレー３１およびプリチャージ抵抗３２は、直列接続されており、かつ、プリチャージリレー３１とプリチャージ抵抗３２とが直列接続された回路は、機械式リレー３０と並列に接続される。例えば、車両の起動時などには、プラス端子側の電流経路に設けられた機械式リレー３０がオフされ、プリチャージリレー３１がＯＮされ、マイナス端子側の電流経路に設けられた機械式リレー３０がＯＮされる。これにより、負荷４００へプリチャージ抵抗３２を介して電流が流れるため、突入電流の発生を抑制できる。例えば、０．３ｓ程度で負荷４００が有する平滑容量の電圧がバッテリ２００の電圧と同程度になってプラス端子側の電流経路に設けられた機械式リレー３０がＯＮされて通常動作が開始される。
　なお、プリチャージリレー３１は、機械式リレー３０と同じ方式であることが、より好ましい。また、プリチャージリレー３１は、機械式リレー３０と同じ構成を用いることも出来る。一方、プリチャージリレー３１は、半導体式リレーを用いてもよい。
　電流センサ４０は、バッテリ２００と負荷４００とを結ぶ電流経路に流れる電流の電流値を検知するセンサである。例えば、電流センサ４０は、３００Ａ以下の電流を連続通電可能である。例えば、電流センサ４０は、シャント方式のセンサ（例えばシャント抵抗：例えば２０μΩから８０μΩ程度）である。電流センサ４０は、検知した電流値（アナログ値）を遮断制御回路１０に出力する。なお、電流センサ４０は、ホール素子などのセンサであってもよい。
　電流経路に大電流が流れ続けると、パイロヒューズ２０、機械式リレー３０または電流センサ４０は、故障し得る。例えば、電流経路に大電流が流れ続けると、機械式リレー３０は爆発し得る。
　ここで、機械式リレー３０の故障特性について説明する。電流経路に５００Ａの電流が流れた場合、１０００００ｍｓ経過するまでは、電流経路に当該電流が流れ続けたとしても機械式リレー３０は故障（例えば爆発）しないが、１０００００ｍｓ以上流れ続けると故障する。また、例えば、電流経路に５００Ａよりも大きい６０００Ａの電流が流れた場合、当該電流が２００ｍｓ以上流れ続けると機械式リレー３０は故障する。このように、電流経路に流れる電流が小さいと、長時間その電流が流れ続けても機械式リレー３０は故障しにくいが、電流経路に流れる電流が大きいと、短時間その電流が流れるだけで機械式リレー３０は故障する。そこで、遮断制御回路１０は、電流経路に流れる電流の電流値に基づいて電流経路に流れる電流が過電流かどうかを判断して点火信号をパイロヒューズ２０へ出力し、電流経路に流れる電流が過電流の場合に、パイロヒューズ２０に電流経路を遮断させる。
　遮断制御回路１０は、パイロヒューズ２０を駆動することで、電流経路を遮断する回路である。遮断制御回路１０は、例えば、マイコン（ＭＣＵ：Ｍｉｃｒｏ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ｕｎｉｔ）などにより実現される。また、遮断制御回路１０は、例えば、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）などにより実現されてもよい。遮断制御回路１０は、電流取得部１１、遮断判定部１２および点火制御部１４を備える。例えば、電流取得部１１および遮断判定部１２はマイコン１３により実現され、点火制御部１４はＡＳＩＣ１５により実現される。
　電流取得部１１は、電流センサ４０で検知された、電流経路に流れる電流の電流値（アナログ値）を取得し、デジタル値（ＡＤ値と呼ぶ）に変換するＡＤ変換器である。電流取得部１１は、ＡＤ値を遮断判定部１２へ出力する。例えば、電流取得部１１は一定の時間間隔で、電流センサ４０で検知された電流値をＡＤ値に変換し、遮断判定部１２へ出力する。
　遮断判定部１２は、電流経路に流れる電流が過電流かどうかを判定する。具体的には、遮断判定部１２は、電流センサ４０で検知された電流値（具体的には、電流取得部１１から取得したＡＤ値）が過電流かどうかに基づいて、パイロヒューズ２０を駆動する（すなわち電流経路を遮断する）か否かを判定する。
　点火制御部１４は、遮断判定部１２によって電流経路に流れる電流が過電流であると判定された場合（つまり、パイロヒューズ２０を駆動すると判定された場合）に、パイロヒューズ２０へ、パイロヒューズ２０を駆動させるための点火信号を出力する。これにより、電流経路を遮断することができる。
　遮断判定部１２が、電流経路に流れる電流が過電流かどうかを判定する方法は、特に限定されない。ただし、電流経路に流れる電流がノイズか過電流かを切り分ける必要がある。そこで、例えば、遮断判定部１２は、ノイズを除去するフィルタを備えていてもよい。また、例えば、遮断判定部１２は、電流センサ４０で検知された一定期間の電流値を平均化し、平均値が所定の値以上であるか否かに応じて、電流経路に流れる電流が過電流かどうかを判定してもよい。
　このようにして、遮断判定部１２は、過電流がノイズによる一時的なものではなく、電流経路に連続して流れているものか否かを判定することができ、連続して過電流が流れている場合には、点火制御部１４を介してパイロヒューズ２０を駆動することで、電流経路を遮断することができる。
　なお、パイロヒューズ２０が一度駆動してしまうと、輸送機器は、パイロヒューズ２０を交換しないと復帰することができないため、誤ってパイロヒューズ２０が駆動されることを抑制することが非常に重要となっている。そこで、バッテリ遮断ユニット１００は、２つの電流センサ４０を備えていてもよい。例えば、電流センサ４０は、それぞれ同じ電流値が検知されるように電流経路に設けられ、遮断判定部１２は、２つのＡＤ値を使って電流センサ４０の故障を検知してもよい。遮断判定部１２は、２つのＡＤ値が異なる値になっている場合には、２つの電流センサ４０のうちの少なくとも一方が故障していると判定することができる。２つのＡＤ値は、それぞれ同じ値になるはずであるが、異なる値になるということは、２つの電流センサ４０のうちの少なくとも一方が故障している可能性が高いためである。例えば、２つの電流センサ４０のうちの少なくとも一方が故障していると判定された場合には、輸送機器のユーザまたは管理者などにその旨が通知されて、電流センサ４０の修理が行われる。これにより、電流経路に設けられた機械式リレー３０などのデバイスの故障を抑制しつつ、電流センサ４０の故障によって誤ってパイロヒューズ２０が駆動されることを抑制することができる。特に、時間積分値を用いて過電流を判定する場合には、電流経路に設けられた機械式リレー３０などのデバイスの故障を抑制しつつ、電流センサ４０の故障によって誤ってパイロヒューズ２０が駆動されることを抑制することができる。
　パイロヒューズ２０は、一度駆動させた場合に交換しないと輸送機器が復帰することができないというデメリットがあり、機械式リレー３０は、異常が直った場合やそもそも故障が発生していなかった場合には、その後もＯＮ／ＯＦＦを繰り返し行うことができるというメリットがある。そこで、電流経路に過電流が流れる故障以外の故障については、ＥＣＵ３００によって検知され、この故障の検知結果に基づいて、機械式リレー３０がＯＮ／ＯＦＦされる。
　なお、本開示は、輸送機器として、例えば、エンジンも搭載されるハイブリッド車などにも適用可能であるが、ハイブリッド車よりも大容量のバッテリを必要とする純電気自動車に用いられることが好ましい。
　以上説明した通り、電気自動車などの大容量のバッテリ２００を搭載した輸送機器では、異常時にバッテリ２００と負荷４００とを結ぶ電流経路に非常に大きな電流が流れ得る。パイロヒューズ２０は、電流経路に数万Ａといった大電流が流れても電流経路を遮断することができるため、パイロヒューズ２０を備えるバッテリ遮断ユニット１００によって、安全に、電流経路の遮断を行うことができる。また、パイロヒューズ２０と、パイロヒューズ２０へ点火信号を出力する遮断制御回路１０とが１つの剛体部１１０に設けられているため、遮断制御回路１０が、電流経路に流れる電流が過電流であると判断した場合に、１つの剛体部１１０に設けられることで互いに近くに配置された遮断制御回路１０からパイロヒューズ２０へ点火信号を即座に伝えることができる。よって、大容量のバッテリ２００を搭載した輸送機器において、高速かつ安全に、電流経路の遮断を行うことができる。
　また、機械式リレー３０は、半導体リレーと比べて大型化および高コスト化せずに遮断性能を高めることができるため、大きな電流が流れ得る大容量のバッテリ２００を搭載した輸送機器において、バッテリ遮断ユニット１００の大型化および高コスト化を抑制することができる。また、ＥＣＵ３００は、輸送機器における故障を検知することができるため、電流経路に過電流が流れる故障以外の故障については、機械式リレー３０をＯＦＦさせることによって電流経路を遮断することができる。
　（その他の実施の形態）
　以上のように、本開示に係る技術の例示として実施の形態を説明した。しかしながら、本開示に係る技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。例えば、以下のような変形例も本開示の一実施の形態に含まれる。
　上記実施の形態の遮断制御回路１０に含まれる各構成要素は、専用または汎用の回路として実現されてもよい。
　また、上記実施の形態の遮断制御回路１０に含まれる各構成要素は、集積回路（ＩＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）であるＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）として実現されてもよい。
　また、集積回路はＬＳＩに限られず、専用回路または汎用プロセッサで実現されてもよい。プログラム可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、または、ＬＳＩ内部の回路セルの接続および設定が再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサが、利用されてもよい。
　さらに、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて、遮断制御回路１０に含まれる各構成要素の集積回路化が行われてもよい。
　その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
　（付記）
　以上の実施の形態の記載により、下記の技術が開示される。
　（技術１）バッテリと、負荷と、を備える輸送機器に用いられるバッテリ遮断ユニットであって、前記バッテリ遮断ユニットは、パイロヒューズと、第１接点と第２接点とを有する機械式リレーと、電流センサと、前記電流センサと前記パイロヒューズとに接続される遮断制御回路と、を備え、前記電流センサは、前記バッテリと前記負荷との間の電流経路に流れる電流の電流値を前記遮断制御回路に出力し、前記遮断制御回路は、前記電流値に基づいて点火信号を前記パイロヒューズへ出力し、前記パイロヒューズは、前記点火信号により前記電流経路を遮断し、前記機械式リレーは、前記バッテリ遮断ユニット外からの制御信号によりＯＮ／ＯＦＦされる、バッテリ遮断ユニット。
　電気自動車などの大容量のバッテリを搭載した輸送機器では、異常時にバッテリと負荷とを結ぶ電流経路に非常に大きな電流が流れ得る。パイロヒューズは、電流経路に数万Ａといった大電流が流れても電流経路を遮断することができるため、パイロヒューズを備えるバッテリ遮断ユニットによって、安全に、電流経路の遮断を行うことができる。よって、大容量のバッテリを搭載した輸送機器において、安全に電流経路の遮断を行うことができる。
　また、機械式リレーは、半導体リレーと比べて大型化および高コスト化せずに遮断性能を高めることができるため、大きな電流が流れ得る大容量のバッテリを搭載した輸送機器において、バッテリ遮断ユニットの大型化および高コスト化を抑制することができる。
　また、輸送機器における異常が発生した場合には、バッテリ遮断ユニット外に設けられた電子制御ユニットなどからの制御信号により機械式リレーをＯＦＦさせることによって電流経路を遮断することができる。
　（技術２）前記遮断制御回路は、前記電流センサからの電流値の変化に基づき前記機械式リレーでアーク放電が生じていることを認識し、前記点火信号を前記パイロヒューズへ出力する、技術１記載のバッテリ遮断ユニット。
　このように、電流値の変化をモニタリングすることで、遮断制御回路は機械式リレーでアーク放電が発生したことを認識することができるため、遮断制御回路は、電流センサ４らの電流値の変化に基づいて、点火信号をパイロヒューズへ出力することができる。
　（技術３）前記遮断制御回路は、前記点火信号の出力から前記パイロヒューズでアーク放電が発生するまでの第１時間を記憶し、前記電流センサから入力された計測時間の異なる複数の前記電流値と、前記第１時間とを用いて、閾値電流を超える時期の予測を行い、前記予測に基づき、前記機械式リレーでアーク放電が生じた後に前記パイロヒューズでアーク放電が発生する順番となり、かつ、前記機械式リレーでアーク放電が生じる期間と、前記パイロヒューズでアーク放電が生じる期間とが重なるように、前記点火信号を前記パイロヒューズへ出力する、技術１または２に記載のバッテリ遮断ユニット。
　このように、電流経路に流れる電流の電流値が閾値電流を超える時期を予測に基づいて電流経路を遮断してもよい。
　（技術４）前記遮断制御回路は、前記電流経路に閾値電流を超える電流が流れる場合、前記第１接点と前記第２接点との間が離間してアーク放電が発生した後に前記パイロヒューズに前記点火信号を出力することで前記負荷と前記バッテリとの間を遮断し、前記第１接点と前記第２接点との間および前記パイロヒューズによる前記電流経路の分断部分の両方で前記アーク放電が発生する、技術１～３のいずれかに記載のバッテリ遮断ユニット。
　このように、バッテリ遮断ユニットでは、パイロヒューズに点火信号を出力することで負荷とバッテリとの間を遮断した後に、機械式リレーおよびパイロヒューズにおいてアーク放電が発生する。
　（技術５）前記輸送機器は、前記バッテリ遮断ユニットの外に設けられ、前記電流センサと接続されずに前記バッテリと前記負荷と接続され、前記制御信号を出力する電子制御ユニットを備え、前記機械式リレーは、前記バッテリまたは前記負荷からの情報に基づく前記制御信号によりＯＮ／ＯＦＦされる、技術１～４のいずれかに記載のバッテリ遮断ユニット。
　バッテリ遮断ユニット外に設けられた電子制御ユニットは、輸送機器におけるバッテリまたは負荷の異常を監視することができるため、バッテリまたは負荷の異常が発生した場合に、機械式リレーをＯＦＦさせることによって電流経路を遮断することができる。
　（技術６）前記制御信号は、前記輸送機器における故障の検知結果に基づいて生成された信号である、技術５に記載のバッテリ遮断ユニット。
　電子制御ユニットは、輸送機器における故障の検知結果に基づいて制御信号を生成し、機械式リレーへ制御信号を出力することで、機械式リレーは、輸送機器における故障の検知結果に応じてＯＮ／ＯＦＦすることができる。
　（技術７）前記パイロヒューズは、５００Ａ以下の電流を連続通電可能であり、１０００Ｖ以下の電圧が印加され、２５０００Ａ以下の電流が流れる前記電流経路を遮断可能である、技術１～６のいずれかに記載のバッテリ遮断ユニット。
　パイロヒューズがこのような性能を有していることで、電流経路に数万Ａといった大電流が流れても電流経路を遮断することができる。
　（技術８）前記機械式リレーは、３００Ａ以下の電流を連続通電可能であり、１０００Ｖ以下の電圧が印加され、２０００Ａ以下の電流が流れる前記電流経路を遮断可能である、技術１～７のいずれかに記載のバッテリ遮断ユニット。
　機械式リレーがこのような性能を有していることで、大容量のバッテリを搭載した輸送機器において、電流経路の繰り返しのＯＮ／ＯＦＦが可能となる。
　（技術９）前記電流センサは、３００Ａ以下の電流を連続通電可能である、技術１～８のいずれかに記載のバッテリ遮断ユニット。
　電流センサがこのような性能を有していることで、大容量のバッテリを搭載した輸送機器において、電流経路に流れる電流の検知が可能となる。
　（技術１０）前記バッテリ遮断ユニットは、２つ以上の前記電流センサを備え、前記遮断制御回路は、２つ以上の前記電流センサの前記電流値に基づいて、２つ以上の前記電流センサの故障を検知する、技術１～９のいずれかに記載のバッテリ遮断ユニット。
　電流経路に、それぞれ同じ電流値が検知されるように２つの電流センサが設けられることで、２つの電流値が異なる値になっている場合には、２つの電流センサのうちの少なくとも一方が故障していると判定することができる。
　（技術１１）前記パイロヒューズは、前記電流経路において前記機械式リレーよりも前記バッテリ側に設けられる、技術１～１０のいずれかに記載のバッテリ遮断ユニット。
　これによれば、よりバッテリに近い位置で、パイロヒューズによって電流経路を遮断することができるため、安全性を高めることができる。
　（技術１２）前記電流センサは、シャント方式のセンサである、技術１～１１のいずれかに記載のバッテリ遮断ユニット。
　シャント方式の電流センサは、大きな電流を検知することができる。このため、大容量のバッテリを搭載した輸送機器において、電流経路に大きな電流が流れた場合であっても、シャント方式の電流センサによって電流経路に流れる電流を検知することができる。
　（技術１３）前記遮断制御回路は、電流取得部と、遮断判定部と、点火制御部と、を有し、前記電流取得部は、前記電流経路に流れる電流の電流値を取得し、前記遮断判定部は、前記電流経路に流れる電流が過電流かどうかを判定し、前記点火制御部は、前記電流経路に流れる電流が過電流であると判定された場合に、前記点火信号を前記パイロヒューズへ出力する、技術１～１２のいずれかに記載のバッテリ遮断ユニット。
　このように、電流取得部、遮断判定部および点火制御部によって、遮断制御回路を実現することができる。
　本開示は、パイロヒューズを駆動することで電流経路を遮断するシステムなどに適用できる。
　１０　遮断制御回路
　１１　電流取得部
　１２　遮断判定部
　１３　マイコン
　１４　点火制御部
　１５　ＡＳＩＣ
　２０　パイロヒューズ
　３０　機械式リレー
　３１　プリチャージリレー
　３２　プリチャージ抵抗
　４０　電流センサ
　１００　バッテリ遮断ユニット
　１１０　剛体部
　１２０　蓋
　２００　バッテリ
　２０１　ケーシング部
　２０２　点火部
　２０３　ピストン
　２０４　バスバー
　３００　ＥＣＵ
　３０１　第１回路部
　３０２　第２回路部
　３０３　可動端子
　３０４　固定端子
　３０５　接点（第１接点）
　３０６　接点（第２接点）
　３０７　可動部
　４００　負荷

Claims (13)

  1. 　バッテリと、負荷と、を備える輸送機器に用いられるバッテリ遮断ユニットであって、
    　前記バッテリ遮断ユニットは、
    　　パイロヒューズと、
    　　第１接点と第２接点とを有する機械式リレーと、
    　　電流センサと、
    　　前記電流センサと前記パイロヒューズとに接続される遮断制御回路と、を備え、
    　前記電流センサは、前記バッテリと前記負荷との間の電流経路に流れる電流の電流値を前記遮断制御回路に出力し、
    　前記遮断制御回路は、前記電流値に基づいて点火信号を前記パイロヒューズへ出力し、
    　前記パイロヒューズは、前記点火信号により前記電流経路を遮断し、
    　前記機械式リレーは、前記バッテリ遮断ユニット外からの制御信号によりＯＮ／ＯＦＦされる、
    　バッテリ遮断ユニット。
  2. 　前記遮断制御回路は、前記電流センサからの電流値の変化に基づき前記機械式リレーでアーク放電が生じていることを認識し、前記点火信号を前記パイロヒューズへ出力する、
    　請求項１記載のバッテリ遮断ユニット。
  3. 　前記遮断制御回路は、
    　前記点火信号の出力から前記パイロヒューズでアーク放電が発生するまでの第１時間を記憶し、
    　前記電流センサから入力された計測時間の異なる複数の前記電流値と、前記第１時間とを用いて、前記電流経路に流れる電流の電流値が閾値電流を超える時期の予測を行い、
    　前記予測に基づき、前記機械式リレーでアーク放電が生じた後に前記パイロヒューズでアーク放電が発生する順番となり、かつ、前記機械式リレーでアーク放電が生じる期間と、前記パイロヒューズでアーク放電が生じる期間とが重なるように、前記点火信号を前記パイロヒューズへ出力する、
    　請求項１または２に記載のバッテリ遮断ユニット。
  4. 　前記遮断制御回路は、
    　前記電流経路に閾値電流を超える電流が流れる場合、前記第１接点と前記第２接点との間が離間してアーク放電が発生した後に前記パイロヒューズに前記点火信号を出力することで前記負荷と前記バッテリとの間を遮断し、前記第１接点と前記第２接点との間および前記パイロヒューズによる前記電流経路の分断部分の両方で前記アーク放電が発生する、
    　請求項１～３のいずれか１項に記載のバッテリ遮断ユニット。
  5. 　前記輸送機器は、前記バッテリ遮断ユニットの外に設けられ、前記電流センサと接続されずに前記バッテリと前記負荷と接続され、前記制御信号を出力する電子制御ユニットを備え、
    　前記機械式リレーは、前記バッテリまたは前記負荷からの情報に基づく前記制御信号によりＯＮ／ＯＦＦされる、
    　請求項１～４のいずれか１項に記載のバッテリ遮断ユニット。
  6. 　前記制御信号は、前記輸送機器における故障の検知結果に基づいて生成された信号である、
    　請求項５に記載のバッテリ遮断ユニット。
  7. 　前記パイロヒューズは、
    　５００Ａ以下の電流を連続通電可能であり、
    　１０００Ｖ以下の電圧が印加され、２５０００Ａ以下の電流が流れる前記電流経路を遮断可能である、
    　請求項１～６のいずれか１項に記載のバッテリ遮断ユニット。
  8. 　前記機械式リレーは、
    　３００Ａ以下の電流を連続通電可能であり、
    　１０００Ｖ以下の電圧が印加され、２０００Ａ以下の電流が流れる前記電流経路を遮断可能である、
    　請求項１～７のいずれか１項に記載のバッテリ遮断ユニット。
  9. 　前記電流センサは、３００Ａ以下の電流を連続通電可能である、
    　請求項１～８のいずれか１項に記載のバッテリ遮断ユニット。
  10. 　前記バッテリ遮断ユニットは、２つの前記電流センサを備え、
    　前記遮断制御回路は、２つの前記電流センサの前記電流値に基づいて、２つ以上の前記電流センサの故障を検知する、
    　請求項１～９のいずれか１項に記載のバッテリ遮断ユニット。
  11. 　前記パイロヒューズは、前記電流経路において前記機械式リレーよりも前記バッテリ側に設けられる、
    　請求項１～１０のいずれか１項に記載のバッテリ遮断ユニット。
  12. 　前記電流センサは、シャント方式のセンサである、
    　請求項１～１１のいずれか１項に記載のバッテリ遮断ユニット。
  13. 　前記遮断制御回路は、電流取得部と、遮断判定部と、点火制御部と、を有し、
    　前記電流取得部は、前記電流経路に流れる電流の電流値を取得し、
    　前記遮断判定部は、前記電流経路に流れる電流が過電流かどうかを判定し、
    　前記点火制御部は、前記電流経路に流れる電流が過電流であると判定された場合に、前記点火信号を前記パイロヒューズへ出力する、
    　請求項１～１２のいずれか１項に記載のバッテリ遮断ユニット。
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