JP5817632B2

JP5817632B2 - 車載用のバッテリ装置

Info

Publication number: JP5817632B2
Application number: JP2012093202A
Authority: JP
Inventors: 村上　高広; 高広村上
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-04-16
Filing date: 2012-04-16
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2032-04-16
Also published as: JP2013223330A

Description

本発明は、車載用のバッテリ装置に関し、詳しくは、高圧バッテリと、高圧バッテリと走行用の駆動装置との接続および接続の解除を行なうリレーを含むジャンクションブロックと、を備える車載用のバッテリ装置に関する。

従来、走行用の駆動源等として用いられる高圧バッテリの水没又は浸水を検知するセンサや、車体の一部の水没又は浸水を検知する複数のセンサを備える電気自動車が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電気自動車では、高圧バッテリの電極端子の下部など、その電極端子が濡れる直前の状態を検知できる位置にセンサが取り付けられている。また、この電気自動車では、車体の一部の水没又は浸水が検知された場合には、高圧バッテリの水没又は浸水の検知結果に応じて、例えば高圧バッテリの遮断を直ちに行なったり、高圧バッテリからの電力により低圧バッテリを充電してから高圧バッテリの遮断を行なったりしている。

特開２０１０−２２０２９０号公報

電気自動車に搭載されたバッテリ装置としては、高圧バッテリと、この高圧バッテリと走行用のモータ等との接続や接続解除を行なうリレーを含むジャンクションブロックとを備えるものがあり、このジャンクションブロックの周辺に水等の液体が浸入すると、ジャンクションブロック内などで漏電が発生しやすくなることから、部品点数の増加やコストの増加を抑制しつつ、できるだけ簡易な構成で、ジャンクションブロック内への水等の液体の浸入を検知できるようにすることが望まれている。

本発明の車載用のバッテリ装置は、ジャンクションブロック内への液体の浸入をより簡易な構成で検知可能とすることを主目的とする。

本発明の車載用のバッテリ装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車載用のバッテリ装置は、
高圧バッテリと、該高圧バッテリと走行用の駆動装置との接続および該接続の解除を行なうリレーを含むジャンクションブロックと、を備える車載用のバッテリ装置であって、
前記リレーは、接地点に接続された接地ラインに接続された負極側端子と、前記高圧バッテリの電圧より低い所定の低電圧に保持された低電圧ラインに接続された正極側端子と、を有し、
前記ジャンクションブロックのケース内に配置され、前記低電圧ラインに抵抗を介して接続された液体検知用の配線と前記接地ラインとの所定部位を含む液体検知部と、
前記抵抗および前記液体検知用の配線の接続点と前記接地点との間の電圧を検出する電圧検出部と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の車載用のバッテリ装置では、高圧バッテリと走行用の駆動装置との接続および接続の解除を行なうリレーは、接地点に接続された接地ラインに接続された負極側端子と、高圧バッテリの電圧より低い所定の低電圧に保持された低電圧ラインに接続された正極側端子と、を有する。そして、ジャンクションブロックのケース内に配置され、低電圧ラインに抵抗を介して接続された液体検知用の配線と接地ラインとの所定部位を含む液体検知部と、抵抗および液体検知用の配線の接続点と接地点との間の電圧を検出する電圧検出部と、を備える。電圧検出部により検出される電圧は、通常時は、低電圧ラインと接地点との間の電圧のうち、抵抗および液体検知用の配線の接続点と接地点との間の抵抗値に比例する分圧された電圧となる。一方、液体検知部に導電性の液体が浸入して液体検知用の配線と接地ラインとの所定部位で漏電が生じたときには、電圧検出部により検出される電圧は通常時より低下する。したがって、電圧検出部により検出される電圧が閾値以下となるのを判定することにより、ジャンクションブロックのケース内への液体の浸入を検知することができる。しかも、リレーと液体検知部とにより接地ラインを共用するから、より簡易な構成でジャンクションブロックのケース内への液体の浸入を検知することができる。

こうした本発明の車載用のバッテリ装置において、前記ジャンクションブロックは、前記ケースの鉛直上面のうち前記液体検知部の上方の位置に穴部が形成されていると共に、下面が前記ケースの鉛直上面と対向するように配置され該下面における前記ケースの穴部と対向する位置に穴部が形成され且つ鉛直上方が開口するよう形成された集液トレイを有する、ものとすることもできる。こうすれば、鉛直上方から浸入して集液トレイにより集められた液体を、集液トレイの穴部とケースの穴部とを通じて液体検知部に誘導することができる。この結果、ジャンクションブロックのケース内で高圧バッテリと走行用の駆動装置とを接続する電力ライン（高電圧ライン）と低電圧ラインとの間で漏電が生じる前に、ジャンクションブロックのケース内への液体の浸入を検知しやすくすることができる。

本発明の一実施例としての車載用のバッテリ装置２０の構成の概略を示す構成図である。ジャンクションブロック６０の本体６２および集水トレイ６８の各構成の概略を模式的に示す構成図である。ジャンクションブロック６０の構成の概略を模式的に示す構成図である。図３のジャンクションブロック６０の側面図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての車載用のバッテリ装置２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のバッテリ装置２０は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池として構成され定格電圧が例えば２００Ｖや２５０Ｖなどの高圧バッテリ２２と、エンジンやモータなどを有する車両の駆動源である駆動装置１２と高圧バッテリ２２とを接続する電力ライン２４に配置されて高圧バッテリ２２と駆動装置１２との接続および接続の解除を行なうシステムメインリレーＳＭＲを含むジャンクションブロック６０と、装置全体をコントロールする電子制御ユニット７０と、を備える。

システムメインリレーＳＭＲは、電力ライン２４の正極側ラインに取り付けられた正極側リレーＳＭＲＢと、電力ライン２４の負極側ラインに取り付けられた負極側リレーＳＭＲＧと、により構成されている。正極側リレーＳＭＲＢは、リレー駆動用に正極側端子３０ａと負極側端子３０ｂとを有し、正極側端子３０ａと負極側端子３０ｂとの間の電圧が予め定められた作動電圧以上となったときにオン（接続）し、正極側端子３０ａと負極側端子３０ｂとの間の電圧がヒステリシスをもって作動電圧未満となったときにオフ（接続の解除）する一般的なリレーとして構成されている。正極側端子３０ａは、スイッチ３１を介して、接地点（グランド）３９に対して作動電圧より高く且つ高圧バッテリ２２の定格電圧より十分低い例えば数Ｖなどの基準電位（＋Ｂ）の基準電圧ライン３６に接続されており、負極側端子３０ｂは、接地点３９に接続された接地ライン３８に接続されている。また、負極側リレーＳＭＲＧも、正極側端子３２ａと負極側端子３２ｂとを有する一般的なリレーとして構成され、正極側端子３２ａはスイッチ３３を介して基準電圧ライン３６に接続されており、負極側端子３２ｂは接地ライン３８に接続されている。こうして構成された正極側リレーＳＭＲＢおよび負極側リレーＳＭＢＧは、高圧バッテリ２２に取り付けられたジャンクションブロック６０の本体６２に設けられている。なお、基準電圧ライン３６の基準電位は、高圧バッテリ２２からの電力が降圧され供給される図示しない低圧バッテリを含む低電圧系により一定値に保持される。

ジャンクションブロック６０の本体６２には、正極側リレーＳＭＲＢおよび負極側リレーＳＭＲＧの他に、一端がプルアップ抵抗４４を介して基準電圧ライン３６に接続されると共に他端が抵抗４６を介して接地ライン３８に接続された液体検知用ライン４２が設けられており、この液体検知用ライン４２および接地ライン３８の所定部位（図１中、右側の一点鎖線で囲んだ部位）を含んで液体検知部４８が構成されている。

図２はジャンクションブロック６０の本体６２および集水トレイ６８の各構成の概略を模式的に示す構成図であり、図３はジャンクションブロック６０の構成の概略を模式的に示す構成図であり、図４は図３のジャンクションブロック６０の側面図である。ジャンクションブロック６０は、図示するように、略直方体状のケース６３内に正極側リレーＳＭＲＢや負極側リレーＳＭＲＧ，液体検知部４８（図４参照）を含んで構成された本体６２と、ケース６３（本体６２）の鉛直上面（図中上側の面）の一辺に下面の一辺が接合され且つ６面のうち上方の面のみが開口した箱形の集水トレイ６８と、を備える。本体６２を構成するケース６３の上面には、本体６２と集水トレイ６８との接合部側の一辺に沿う位置であってケース６３内の液体検知部４８の上方の位置に矩形状の穴部６４が形成されている。また、ケース６３の４つの側面のうち本体６２と集水トレイ６８との接合部側の側面にも、ケース６３の下面に沿って矩形状の穴部６５が形成されている。集水トレイ６８は、その下面がケース６３（本体６２）の鉛直上面と対向するように配置されており、集水トレイ６８の下面には、ケース６３の穴部６４に対向する位置にその下面の一辺に沿って矩形状の穴部６９が形成されている。また、集水トレイ６８は、ケース６３（本体６２）の上面から上方に突出する負極側リレーＳＭＲＧの上端部に接した状態で下面の一辺が本体６２に接合されており、本体６２と集水トレイ６８との接合部を支点として、ケース６３（本体６２）の上面に対して傾きをもって取り付けられている。実施例のジャンクションブロック６０は、集水トレイ６８の開口を上方とした状態で高圧バッテリ２２の上面に取り付けられており、車載された高圧バッテリ２２の周辺に水が浸入したり飛散したりしたときに、集水トレイ６８により水を集めると共に集水トレイ６８の傾きによりその穴部６９とケース６３（本体６２）の穴部６４とを通じて液体検知部４８に水を集めたり、ケース６３（本体６２）の穴部６５を通じて液体検知部４８に水を集めたりすることができるようになっている。具体的には、ジャンクションブロック６０のケース６３（本体６２）内では、図４に示すように、集水トレイ６８の穴部６９とケース６３（本体６２）の穴部６４とを通じて集められた水が、下り勾配を有するガイド部６６に誘導されて、液体検知用ライン４２および接地ライン３８の所定部位を内包する集水箱６７に落下するようになっている。また、ケース６３（本体６２）の側面の穴部６５から浸入した水が、６面のうち上面および穴部６５側の側面が開口した集水箱６７に集まりやすくなるようになっている。即ち、液体検知部４８は、液体検知用ライン４２および接地ライン３８の所定部位と集水箱６７とにより構成されている。

電子制御ユニット７０は、図示しないＣＰＵを中心とするマイクロコンピュータとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入力ポート、出力ポート、通信ポートなどを備え、駆動装置１２が有するエンジンやモータの状態を検出する各種センサから入力した信号や高圧バッテリ２２の状態を検出する各種センサから入力した信号に基づいて各種制御信号をエンジンやモータの駆動制御部に出力する。また、電子制御ユニット７０には、プルアップ抵抗４４および液体検知用ライン４２の接続点４３と、接地点３９（即ち接地ライン３８のうち所定部位より接地点３９側の部位）と、の間の電圧（即ち接地点３９に対する接続点４３の電位）を検出する電圧センサ４９からの電圧Ｖｗが入力ポートを介して入力されている。また、電子制御ユニット７０からは、スイッチ３１，３３をオンオフする制御信号が出力ポートを介して出力されている。したがって、電圧センサ４９からの電圧Ｖｗは、漏電等の異常が生じていない通常時は、接地点３９に対する基準電圧ライン３６の電圧（基準電位）が直列接続されたプルアップ抵抗４４と抵抗４６とにより分圧された抵抗４６に比例する電圧となる。また、電子制御ユニット７０は、スイッチ３１，３３をオンオフすることによって正極側リレーＳＭＲＢ，負極側リレーＳＭＲＧの正極側端子３０ａ，３２ａをそれぞれ基準電圧ライン３６に接続したりその接続を解除したりすることができる。なお、図１では、スイッチ３１，３３やプルアップ抵抗４４，電圧センサ４９は、電子制御ユニット７０とは別体のものとして構成されているように示したが、これらの一部または全部が電子制御ユニット７０と一体に構成されているものとしてもよい。

こうして構成された実施例のバッテリ装置２０では、液体検知部４８に水が浸入して液体検知用ライン４２および接地ライン３８の所定部位で液体検知用ライン４２と接地ライン３８との間の漏電が生じたときには、プルアップ抵抗４４と液体検知用ライン４２との接続点４３における電位が低下し、電圧センサ４９により検出される電圧Ｖｗが低下するため、電圧Ｖｗが予め定められた閾値以下となったときに液体検知部４８で漏電が生じていると判定し、ジャンクションブロック６０のケース６３（本体６２）内に水が浸入したと検知することができる。実施例では、こうしてジャンクションブロック６０内への水の浸入が検知されたときには、車室内に設けられた図示しない警告灯を点灯する。

一般に、ジャンクションブロックは、高圧バッテリと駆動装置とを接続する高電圧の電力ラインの接続や接続解除を行なうリレーを含んでいることから、高電圧の電力ラインとリレー駆動用の低電圧の励磁信号ライン（実施例ではスイッチ３１，３３と正極側端子３０ａ，３２ａとを接続する各ライン）とをまたぐようにジャンクションブロック内に水が浸入して漏電が生じることにより、ジャンクションブロックがその機能を果たすことができない異常状態となる場合がある。こうした異常状態を回避するために、ジャンクションブロックの外部に液体検知用のセンサを取り付けることも考えられるが、この場合、部品点数が増加してコストの上昇を招くし、外部の液体検知用のセンサにより水の浸入が検知される前にジャンクションブロック内に水が浸入した場合にはその浸入を検知することができない。これに対し、実施例のバッテリ装置２０では、正極側リレーＳＭＲＢおよび負極側リレーＳＭＲＧと液体検知部４８とによって接地ライン３８を共用するから、新たに接地ラインを設けることなく、プルアップ抵抗４４や抵抗４６と共に液体検知用ライン４２を配設するだけで液体検知部４８を構成することができ、部品点数の増加やコストの上昇を抑制することができる。また、ジャンクションブロック６０のケース６３（本体６２）内に液体検知部４８を設けるから、ジャンクションブロック６０内で高電圧の電力ライン２４と低電圧のラインとの間で漏電が生じる前にジャンクションブロック６０内への水の浸入を検知しやすくすることができる。しかも、ジャンクションブロック６０の本体６２を覆うように集水トレイ６８を取り付けて上方からの水を集めて液体検知部４８に落下させたり、本体６２の側面から液体検知部４８に水を集めるものとしたから、ジャンクションブロック６０内への水の浸入を、ジャンクションブロック６０内で高電圧の電力ライン２４と低電圧のラインとの間で漏電が生じる前に、より確実に検知可能とすることができる。

以上説明した実施例の車載用のバッテリ装置２０によれば、高圧バッテリ２２と走行用の駆動装置１２との接続および接続の解除を行なうシステムメインリレーＳＭＲは、接地点３９に接続された接地ライン３８に接続された負極側端子３０ｂ，３２ｂと、高圧バッテリ２２の電圧より低い基準電圧に保持された基準電圧ライン３６に接続された正極側端子３０ａ，３２ａと、を有する。そして、ジャンクションブロック６０のケース６３内に配置され、基準電圧ライン３６にプルアップ抵抗４４を介して接続された液体検知用ライン４２と接地ライン３８との所定部位を含む液体検知部４８と、プルアップ抵抗４４および液体検知用ライン４２の接続点４３と接地点３９との間の電圧Ｖｗを検出する電圧センサ４９と、を備える。したがって、電圧センサ４９により検出される電圧Ｖｗが閾値以下となるのを判定することにより、ジャンクションブロック６０のケース６３内への導電性の液体の浸入を検知することができる。しかも、システムメインリレーＳＭＲと液体検知部４８とにより接地ライン３８を共用するから、より簡易な構成でジャンクションブロック６０のケース６３内への液体の浸入を検知することができる。

また、実施例の車載用のバッテリ装置２０では、ジャンクションブロック６０は、ケース６３の鉛直上面のうち液体検知部４８の上方の位置に穴部６４が形成されていると共に、下面がケース６３の鉛直上面と対向するように配置され該下面におけるケース６３の穴部６４と対向する位置に穴部６９が形成され且つ鉛直上方が開口するよう形成された集水トレイ６８を有する、ものとしたから、鉛直上方から浸入して集水トレイ６８により集められた水を、集水トレイ６８の穴部６９とケース６３の穴部６４とを通じて液体検知部４８に誘導することができる。この結果、ジャンクションブロック６０のケース６３内で高圧バッテリ２２と走行用の駆動装置１２とを接続する電力ライン２４（高電圧ライン）と低電圧のラインとの間で漏電が生じる前に、ジャンクションブロック６０のケース６３内への液体の浸入を検知しやすくすることができる。

実施例の車載用のバッテリ装置２０では、ジャンクションブロック６０は、本体６２に集水トレイ６８を取り付けてなるものとしたが、集水トレイ６８を有しないものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、高圧バッテリ２２が「高圧バッテリ」に相当し、ジャンクションブロック６０が「ジャンクションブロック」に相当し、液体検知部４８が「液体検知部」に相当し、電圧センサ４９が「電圧検出部」に相当する。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、車載用のバッテリ装置の製造産業などに利用可能である。

１２駆動装置、２０バッテリ装置、２２高圧バッテリ、２４電力ライン、３０ａ，３２ａ正極側端子、３０ｂ，３２ｂ負極側端子、３１，３３スイッチ、３６基準電圧ライン、３８接地ライン、３９接地点、４２液体検知用ライン、４３接続点、４４プルアップ抵抗、４６抵抗、４８液体検知部、４９電圧センサ、６０ジャンクションブロック、６２本体、６３ケース、６４，６５，６９穴部、６６ガイド部、６７集水箱、６８集水トレイ、７０電子制御ユニット、ＳＭＲシステムメインリレー、ＳＭＲＢ正極側リレー、ＳＭＲＧ負極側リレー。

Claims

高圧バッテリと、該高圧バッテリと走行用の駆動装置との接続および該接続の解除を行なうリレーを含むジャンクションブロックと、を備える車載用のバッテリ装置であって、
前記リレーは、接地点に接続された接地ラインに接続された負極側端子と、前記高圧バッテリの電圧より低い所定の低電圧に保持された低電圧ラインに接続された正極側端子と、を有し、
前記ジャンクションブロックのケース内に配置され、前記低電圧ラインに抵抗を介して接続された液体検知用の配線と前記接地ラインとの所定部位を含む液体検知部と、
前記抵抗および前記液体検知用の配線の接続点と前記接地点との間の電圧を検出する電圧検出部と、
を備え、
前記ジャンクションブロックは、前記ケースの鉛直上面のうち前記液体検知部の上方の位置に穴部が形成されていると共に、下面が前記ケースの鉛直上面と対向するように配置され該下面における前記ケースの穴部と対向する位置に穴部が形成され且つ鉛直上方が開口するよう形成された集水トレイを有する、
車載用のバッテリ装置。