JP2014079093A - 電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リレーの放熱性を確保しつつ、その配置位置の自由度を高める。
【解決手段】負荷を駆動する電源装置１００は、複数の二次電池１０で構成された電池ブロック１と、電池ブロック１の出力と電気的に接続されるバスバー４０と、バスバー４０と電気的に接続され、該バスバー４０を介して出力される電力のＯＮとＯＦＦを切り替え可能なリレー２とを備える。リレー２は、開閉可能な接点と、接点の開閉を切り替える励磁コイル２０とを有している。リレー２の接点２７を、バスバー４０と電気的に接続しており、バスバー４０には、放熱機構４１を備える。これにより、リレー２と電気的に接続されるバスバー４０に放熱機構４１を設けることで、バスバー４０を電流経路と放熱経路に兼用でき、リレー２の放熱性を向上できる。
【選択図】図２

Description

本発明は電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置に関し、例えば車両を走行させるモータに電力を供給する走行用バッテリをリレーを介して車両側負荷に接続する車両用の電源装置において、リレーの放熱性を改善した電源装置等に関する。

車両用の電源装置は、走行用バッテリと車両側負荷とをリレーで接続している。リレーは、車両のキースイッチがＯＮに切り換えられる状態、すなわち車両を走行させる状態でＯＮ状態に切り換えられ、キースイッチをＯＦＦに切り換えて車両を走行させない状態では、ＯＦＦ状態に切り換えられる。また、メンテナンス、修理、異常時などには、リレーをＯＦＦに切り換えて、電気的に走行用バッテリを車両負荷から切り離して安全性を確保している。

このリレーは、ＯＮ状態時には極めて大きな電流、例えば５０Ａ以上の電流が流れるので、電流量の二乗に比例したジュール熱が発生し、発熱量も大きくなる。このため、リレーで発生した熱を効率よく外部に逃がす放熱構造が必要となる。

しかしながら、リレーはＯＮ／ＯＦＦ時の機械的な動作音を軽減する等の理由で、ジャンクションボックスと呼ばれる樹脂等の筐体に収納した状態で固定されている構造のため、リレー内部で発生した熱を外部に放出させ難い。このため例えば図８の断面図に示すように、例えば、車両のシャーシＳＨと電装筐体７６とを、熱伝導シート等を介在させて熱結合させている。これによって、リレー７２の発熱を、熱伝導シート７５を介して車両のシャーシＳＨ側に熱伝導させて、放熱性を確保している。

しかしながらこの構成では、リレーを車両のシャーシと密着させるように配置する必要があり、設置の制約を受けるという問題があった。特に車載用途においては、各部材を限られたスペース内に効率よく配置する必要があるため、リレーの配置位置が筐体の近傍に限定されることは、好ましくない。特にリレーは一個でなく、例えば電源装置の正負側にそれぞれ配置したり、またプリチャージ用のリレーも別途必要になる。このように、複数個のリレーをすべて車両のシャーシ近くの位置に配置しなければならないことは、限られた空間内に多数の部材を配置する設計上の制約となって、好ましくない。

また、樹脂製のリレー筐体を通しての放熱経路では熱抵抗値が大きいため、放熱効果が劣るという問題もあった。特に電源装置のより高出力化、高容量化の要求によって大電流がリレーに通電される結果、発熱量も大きくなり、十分な放熱効果が確保できなくなることも考えられる。

特開２００９−１１１３１０号公報

本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、リレーの放熱性を確保しつつ、その配置位置の自由度を高めた電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記目的を達成するために、本発明の電源装置によれば、負荷を駆動する電源装置であって、複数の二次電池で構成された電池ブロックと、前記電池ブロックの出力と電気的に接続されるバスバーと、前記バスバーと電気的に接続され、該バスバーを介して出力される電力のＯＮとＯＦＦを切り替え可能なリレーとを備え、前記リレーは、開閉可能な接点と、前記接点の開閉を切り替える励磁コイルとを有しており、前記リレーの接点を、前記バスバーと電気的に接続しており、前記バスバーに、放熱機構を備えることができる。上記構成により、リレーと電気的に接続されるバスバーに放熱機構を設けることで、バスバーを電流経路と放熱経路に兼用でき、リレーの放熱性を向上できる。

また他の電源装置によれば、前記放熱機構が、前記バスバーを筐体に接続させるための接続部であり、前記接続部を介して、前記リレーの発熱を筐体側に熱伝導可能に構成できる。上記構成により、接続部を介して筐体への放熱経路を確立でき、バスバーでもって筐体と熱結合させてリレーの放熱を図ることができる。

さらに他の電源装置によれば、前記接続部を、一方向に延長された前記バスバーの中間部分を折曲して構成できる。上記構成により、接続部でもってリレーを筐体と熱結合でき、リレーを筐体から離れた位置に配置しつつも、バスバーでもって筐体と接続して放熱経路を確保できる。

さらにまた他の電源装置によれば、前記接続部と、筐体との間に、絶縁性の絶縁放熱シートを介在させることができる。上記構成により、バスバーで放熱を図りつつも、筐体との間で意図しない導通を回避できる。

さらにまた他の電源装置によれば、前記放熱機構を、前記バスバーに形成された放熱フィンとできる。上記構成により、バスバー自体の表面積を広くして放熱機能を発揮させ、筐体との接続によらずリレーの放熱を図ることが可能となり、もってリレーの配置位置を筐体から離間させることが可能となる。

さらにまた他の電源装置によれば、前記リレーの励磁コイルを、放熱部と熱結合させることができる。

さらにまた他の電源装置によれば、前記電源装置が車両用の駆動用電源であり、筐体を、該車両のシャーシとできる。

さらにまた、電源装置を備える車両によれば、前記電源装置から電力供給される走行用のモータと、前記電源装置及び前記モータを搭載してなる車両本体と、前記モータで駆動されて前記車両本体を走行させる車輪とを備えることができる。

さらにまた、電源装置を備える蓄電装置によれば、前記電源装置への充放電を制御する電源コントローラを備えており、前記電源コントローラでもって、外部からの電力により前記電源装置への充電を可能とすると共に、前記電源装置に対し充放電を行うよう制御可能とできる。

車両用の電源装置を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係るリレーの放熱機構を示す模式断面図である。 リレーがＯＮ／ＯＦＦに切り換えられる原理を示す概略図である。 本発明の実施の形態２に係るリレーの放熱機構を示す模式断面図である。 エンジンとモータで走行するハイブリッド車に電源装置を搭載する例を示すブロック図である。 モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示すブロック図である。 蓄電用の電源装置に適用する例を示すブロック図である。 リレーの放熱機構の一例を示す模式断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置を例示するものであって、本発明は電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置を以下のものに特定しない。また実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
（実施の形態１）

実施の形態１として、電源装置１００を車載用の電源装置として利用する例を図１に示す。この図は、複数の二次電池１０で構成した電池ブロック１を、車両を走行させるモータ３３に電力を供給する走行用バッテリとして利用し、この走行用バッテリをリレー２を介して車両側負荷３０に接続した車両用の電源システムのブロック図を示している。なお、本発明は車両用の電源装置に限定するものでなく、他の負荷に対しても利用できる。また、移動体のみならず定置型の電源装置、例えば工場用の電源やバックアップ電源等にも適用できる。

図１に示す車両用の電源装置１００は、車両を走行させるモータ３３に電力を供給する電池ブロック１と、この電池ブロック１の正負の出力側を車両側負荷３０に接続する第１リレー２Ａ及び第２リレー２Ｂと、第１リレー２Ａと並列に接続されて車両側負荷３０のコンデンサー３２をプリチャージするプリチャージリレー２Ｃと、このプリチャージリレー２Ｃと第１リレー２Ａ及び第２リレー２ＢをＯＮ／ＯＦＦに制御する制御回路３とを備えている。リレー２は、励磁コイル２０の通電状態で可動接点を移動させて接点をＯＮ／ＯＦＦに切り換えるリレーである。

電池ブロック１は、充電可能な複数の二次電池１０を直列に接続して出力電圧を高く、例えば１００Ｖ〜４００Ｖとしている。また、複数の二次電池を並列に接続して電流容量を大きくすることもできる。電池ブロック１は、車両を走行させる状態、すなわちキースイッチ３５をＯＮに切り換える状態で、リレー２をＯＮ状態として車両側負荷３０に接続され、キースイッチ３５がＯＦＦに切り換えられる状態では、リレー２をＯＦＦ状態として車両側負荷３０から電気的に切り離される。

この二次電池１０には、リチウムイオン二次電池、リチウムポリマー二次電池、ニッケル水素電池などが使用できる。また、二次電池に代えて、あるいはこれに加えて、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）等のキャパシタを利用することもできる。本明細書において二次電池にはキャパシタも包含する意味で使用する。

車両側負荷３０は、例えば、静電容量を２００μＦ〜５０００μＦとする大容量のコンデンサー３２を負荷のＤＣ／ＡＣインバータ３１と並列に接続している。このコンデンサー３２が完全に放電される状態で、第１リレー２Ａと第２リレー２ＢがＯＮ状態に切り換えられると、コンデンサー３２を充電するために、瞬間的に極めて大きなチャージ電流が流れる。チャージ電流はリレー２の接点を損傷させる原因となるので、チャージ電流による弊害を防止するために、プリチャージ回路４を設けている。図１の電源装置１００は、第１リレー２Ａと並列にプリチャージ回路４を設けている。プリチャージ回路４は、コンデンサー３２のチャージ電流を制限するために、プリチャージリレー２Ｃと直列にプリチャージ抵抗５を接続している。プリチャージ抵抗５は、プリチャージリレー２Ｃ及び第１リレー２ＢをＯＮに切り換えた状態で、コンデンサー３２の充電電流を小さく制限する。

車両側負荷３０は、ＤＣ／ＡＣインバータ３１を介して電池ブロック１をモータ３３と発電機３４とに接続している。ＤＣ／ＡＣインバータ３１は、電池ブロック１の直流を交流に変換してモータ３３に供給し、発電機３４の交流を直流に変換して電池ブロック１を充電する。図１は、ハイブリッドカーやプラグインハイブリッドカーを示している。発電機を装備しない電気自動車は、ＤＣ／ＡＣインバータを介してモータに電力を供給し、回生制動時には、モータを発電機とし、あるいは別に設けている発電機で電池ブロックを充電する。なお、本実施例では、ＤＣ／ＡＣインバータを用いているが、ＤＣ／ＤＣコンバータでも構わない。

以上の電源装置は、プリチャージリレー２Ｃと第２リレー２Ｂとを制御回路３でＯＮ状態に切り換えてコンデンサー３２をプリチャージする。コンデンサー３２がプリチャージされた後、第１リレー２ＡをＯＮに切り換えて、第１リレー２Ａがコンデンサー３２のチャージ電流で損傷するのを防止している。制御回路３は、リレー２の励磁コイル２０の通電を制御するスイッチング素子６をＯＮ／ＯＦＦに切り換えて、リレー２をＯＮ／ＯＦＦに切り換える。
（リレー２）

リレー２は、他の電装部品を含めてジャンクションボックスと呼ばれる電装筐体２８に収納され、且つ固定されている。リレー２の構造を図２の断面図に示す。この図に示すリレー２は、バスバー４０でもって電池ブロック（図２に図示せず）の出力と接続されている。リレー２は、外形を箱形のリレー筐体２６とし、このリレー筐体２６内に、開閉可能な接点と、接点の開閉を切り替える励磁コイル２０とを有している。また、リレー筐体２６の上面には、接点と電気的に接続されたリレー端子２７を表出させており、このリレー端子２７を、バスバー４０と電気的に接続している。ここではねじなどにより、バスバー４０とリレー端子２７を締結している。

リレー２の動作原理図を図３に示す。このリレー２は、往復運動する可動接点２２を支持している可動片２１と、この可動片２１の可動接点２２と対向する位置に配置している固定接点２３と、可動片２１をＯＦＦ状態、すなわち可動接点２２を固定接点２３から離す方向に弾性的に移動させている弾性体２４と、可動片２１を磁気的な吸引力で吸引して、可動接点２２を固定接点２３に接触させる励磁コイル２０と、可動接点２２をＯＦＦ位置に停止させるストッパ２５とを備えている。このリレー２は、励磁コイル２０の通電を制御して可動片２１を往復運動させる。すなわち、可動片２１で可動接点２２を往復運動させて、接点をＯＮ／ＯＦＦに切り換える。励磁コイル２０に通電されると励磁コイル２０が可動片２１を吸引して可動接点２２を固定接点２３に接触させてＯＮ状態に、励磁コイル２０の電流を遮断する状態では、可動片２１を弾性体２４が引っ張って可動接点２２を固定接点２３から離してＯＦＦ状態となる。可動片２１は、励磁コイル２０でＯＮ方向に、弾性体２４でＯＦＦ方向に引っ張られる。また本発明は、リレーを上記の構成に限定せず、他の構成、例えばラッチ式リレーも使用できる。ラッチ式リレーは、ＳＥＴ信号、ＲＥＳＥＴ信号を各々パルスで入力することにより、ＯＮとＯＦＦを切り替えることができる。また、永久磁石によって、ＯＮ状態又はＯＦＦ状態を維持できる。

なお、この構造のリレー２は、励磁コイル２０に通電されて可動片２１が励磁コイル２０に吸引されるとき、可動接点２２が固定接点２３に衝突して動作音を生じる。同様に、励磁コイル２０の電流が遮断されるときにも、可動接点２２が固定接点２３から離れて可動片２１がストッパ２５に衝突して動作音が生じる。このような動作音を低減させるため、リレー２はリレー筐体２６に収納される。筐体は、音が漏れにくいように密閉構造とすることが好ましい。また、埃などから接点を保護するため、防塵構造とすることが望ましい。このような筐体は、絶縁性を図る観点から、樹脂製等、絶縁性の部材で構成される。
（バスバー４０）

バスバー４０は、リレー２と電池ブロック１とを電気的に接続する。このためバスバー４０は、導電性に優れた金属板などで構成される。金属板のバスバー４０は、電池ブロック１の出力とリレー２とを接続して電気経路を構成する。さらにこのバスバー４０は、放熱機構４１を備えている。これにより、リレー２と接続されるバスバー４０を電流経路のみならず、放熱経路にも兼用でき、もってリレー２の放熱性も改善できる。
（接続部４２）

図２の例では、放熱機構４１として、バスバー４０を筐体に接続するための接続部４２を設けている。これによって、接続部４２を介して、リレー２の発熱を筐体側に熱伝導できるので、リレー２の放熱経路を確立できる。図２のように、負荷を車両とする例では、筐体は車両本体のシャーシＳＨが利用できる。さらにまた、筐体は車両本体のシャーシに限らず、電池システムを収納する別の筐体であっても構わない。

接続部４２は、バスバー４０の一部を延長し、折曲して構成される。図２の断面図では、バスバー４０の一端をリレー２のリレー端子２７と固定し、他端を電池ブロック１の出力端子２９と接続する。さらにバスバー４０の他端を延長して、中間部分をコ字状に折曲させて、コ字状の底面をシャーシＳＨとの接続部４２としている。このようにバスバー４０を変形させることで、リレー２がシャーシＳＨから離間していても、シャーシＳＨを通じて放熱できる。すなわち、シャーシとの熱伝導によってリレーの放熱を図ろうとすれば、図８に示すようにシャーシＳＨと熱結合できるように、リレー７２をシャーシＳＨに近接させて配置する必要があったところ、本実施の形態では、バスバー４０を用いてシャーシＳＨと熱結合させることにより、リレー自体の位置はシャーシＳＨ近傍に制限されることなく配置できる。この結果、リレーの配置の自由度が高まり、限られた空間内への設置を効率よく行い易くなる利点が得られる。特に車載用途においては、車内の居住性を高めるため車内空間をできるだけ広く取り、その反作用として各部材の配置スペースの確保が困難となるため、配置位置の制約を減らすことで、効率のよい配置を実現し易くできる。つまりリレーの放熱性を犠牲にすることなく、リレーの配置位置をシャーシから離間させることが可能となるので、車載用の電源装置に対して好適に利用できる。また、リレーとシャーシとを離間した空間に冷却風を送風することで、リレーをより効率よく冷却することもできる。

さらに、図８のようなリレーの樹脂製筐体７６を介しての放熱では、樹脂の熱抵抗によって効率が悪くなる。これに対して、金属製のバスバー４０は放熱性に優れるため、放熱性能の向上にも貢献できる。

図２の例では、金属板のバスバー４０を水平姿勢から下方向に延長させるよう、下向きにコ字状に突出させてバスバー４０を折曲させた例を示している。ただ、これは一例であって、バスバーの形状は実際のリレーの位置やシャーシまでの距離などに応じて、適宜変更できる。またバスバーを折曲させるパターンも、Ｌ字状やＶ字状等、あるいはＵ字状や湾曲形状等、任意の形状が利用できる。
（絶縁放熱シート５０）

またバスバー４０と筐体とを熱結合させる際には、両者間の電気的な絶縁を図ることが好ましい。特に車両のシャーシのように金属製の筐体を用いる場合は、放熱性に優れる反面、意図しない短絡を生じる可能性もある。そこで、絶縁性の絶縁放熱シート５０を、接続部４２と筐体との間に介在させる。絶縁放熱シート５０は、絶縁性を備えつつも熱伝導性を確保した材質を用いることが好ましく、例えばシリコーン等が利用できる。また絶縁放熱シート５０に弾性を持たせることで、接続部４２と筐体との接触面の隙間を低減して、空気層の形成を防ぎ、熱伝導性を高めることもできる。

さらに絶縁放熱シート５０は、単一の層とする他、複数層で構成することもできる。例えば図２の例では、絶縁性に優れた絶縁シート５１と、放熱性に優れた放熱シート５２とを積層して、絶縁放熱シート５０を構成している。このように絶縁放熱シート５０の各機能を個別の層に分離させることで、本来的に相反する特性である絶縁性と放熱性とを担保できる。

絶縁放熱シート５０の固定は、両面テープや接着材を利用する他、ねじやリベットなどを接続部４２と筐体とに貫通させて、接続部４２と筐体とを螺合あるいは狭持させて、この間に絶縁放熱シート５０を挟着させる。この場合、ねじやリベットに金属製の部材を用いる場合は、これらによる導通を回避するため、ねじ穴やリベット穴もゴム製パッキン等により絶縁する。または他の構成として、樹脂製のねじやリベットを用いて絶縁することもできる。

なお、図１の例では一の電池ブロック１の正負の出力を、バスバー４０でそれぞれリレー２と接続している。ただ、複数の電池ブロックを使用する場合は、電池ブロック同士もバスバーを用いて接続できる。

また、以上の例ではリレー２の内、接点で生じる発熱を放熱させる構成を説明した。一方リレー筐体２６に内蔵される励磁コイル２０も、通電によって発熱する。このため、励磁コイル２０と電気的に接続するリードやバスバーにも、同様に放熱部を追加できる。具体的には、励磁コイル２０と接続するリードやバスバーを、筐体と接続することで、励磁コイル２０での発熱も筐体側に熱伝導してこれを放熱できる。更にまた、筐体は車両本体のシャーシに限らず、電池システムを収納する別の筐体であっても構わない。

以上のように、バスバーを電流経路のみならず、放熱経路にも兼用したことで、放熱フィンのような新たな放熱部材を追加することなく、既存の部材を利用して放熱性を改善できる。特にリレーと接続するバスバーという必須の部材を放熱経路として兼用したことで、構成の簡素化が図られ、放熱構造の追加による電源装置の大型化を回避して、電源装置の小型化に寄与できる。
（実施の形態２）

以上の例では、バスバーの放熱機構４１として、筐体と熱結合させることで伝熱させる構成を示した。ただ、放熱機構はこの例に限られず、バスバー自体が放熱効果を奏するように構成することも可能である。このような例を実施の形態２として図４に示す。この図に示すバスバー４０Ｂは、放熱機構４１Ｂとして、その上面に放熱フィン４３を複数設けている。このようにしてバスバー４０Ｂの表面積を増やすことで、放熱面を広くして放熱性が改善される。また、放熱フィン４３にファンなどで強制的に冷却空気を送風して放熱性を一層高めることも可能である。この構成であれば、筐体との接続によらずリレー２の放熱を図ることが可能となるので、リレーの配置の自由度が一層高まる利点が得られる。反面、放熱フィン４３の追加によって放熱機構が大型化するため、電源装置の大型化を許容できる用途には好適に利用できる。また、放熱機構として、上述した接続部と放熱フィンとを組み合わせて、放熱性の更なる向上を図ることも可能である。

以上の電源装置は、上述の通り車載用の電源として利用できる。電源装置を搭載する車両としては、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車やプラグインハイブリッド自動車、あるいはモータのみで走行する電気自動車等の電動車両が利用でき、これらの車両の電源として使用される。
（ハイブリッド車用電源装置）

図５に、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両ＨＶは、車両ＨＶを走行させるエンジン３６及び走行用のモータ３３と、モータ３３に電力を供給する電源装置１００と、電源装置１００の電池を充電する発電機３４と、電源装置１００とモータ３３を搭載する車両本体３８と、モータ３３で駆動されて車両本体を走行させる、又はエンジン駆動によって車両本体を走行させる車輪３７とを備えている。電源装置１００は、ＤＣ／ＡＣインバータ３１を介してモータ３３と発電機３４に接続している。車両ＨＶは、電源装置１００の電池を充放電しながらモータ３３とエンジン３６の両方で走行する。モータ３３は、エンジン効率の悪い領域、例えば加速時や低速走行時に駆動されて車両を走行させる。モータ３３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機３４は、エンジン３６で駆動され、あるいは車両にブレーキをかけるときの回生制動で駆動されて、電源装置１００の電池を充電する。
（電気自動車用電源装置）

また、図６に、モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両ＥＶは、車両ＥＶを走行させる走行用のモータ３３と、このモータ３３に電力を供給する電源装置１００と、この電源装置１００の電池を充電する発電機３４と、電源装置１００とモータ３３を搭載する車両本体３８と、モータ３３で駆動されて車両本体を走行させる車輪３７とを備えている。電源装置１００は、ＤＣ／ＡＣインバータ３１を介してモータ３３と発電機３４に接続している。モータ３３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機３４は、車両ＥＶを回生制動する時のエネルギーで駆動されて、電源装置１００の電池を充電する。
（蓄電用電源装置）

さらに、この電源装置は、移動体用の動力源としてのみならず、定置型の蓄電用設備としても利用できる。例えば家庭用、工場用の電源として、太陽光や深夜電力等で充電し、必要時に放電する電源システム、あるいは日中の太陽光を充電して夜間に放電する街路灯用の電源や、停電時に駆動する信号機用のバックアップ電源等にも利用できる。このような例を図７に示す。この図に示す電源装置１００は、複数の電池パック８１をユニット状に接続して電池ユニット８２を構成している。各電池パック８１は、複数の電池セルが直列及び／又は並列に接続されている。各電池パック８１は、電源コントローラ８４により制御される。この電源装置１００は、電池ユニット８２を充電用電源ＣＰで充電した後、負荷ＬＤを駆動する。このため電源装置１００は、充電モードと放電モードを備える。負荷ＬＤと充電用電源ＣＰはそれぞれ、放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳを介して電源装置１００と接続されている。放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳのＯＮ／ＯＦＦは、電源装置１００の電源コントローラ８４によって切り替えられる。充電モードにおいては、電源コントローラ８４は充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＦＦに切り替えて、充電用電源ＣＰから電源装置１００への充電を許可する。また充電が完了し満充電になると、あるいは所定値以上の容量が充電された状態で負荷ＬＤからの要求に応じて、電源コントローラ８４は充電スイッチＣＳをＯＦＦに、放電スイッチＤＳをＯＮにして放電モードに切り替え、電源装置１００から負荷ＬＤへの放電を許可する。また、必要に応じて、充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＮにして、負荷ＬＤの電力供給と、電源装置１００への充電を同時に行うこともできる。

電源装置１００で駆動される負荷ＬＤは、放電スイッチＤＳを介して電源装置１００と接続されている。電源装置１００の放電モードにおいては、電源コントローラ８４が放電スイッチＤＳをＯＮに切り替えて、負荷ＬＤに接続し、電源装置１００からの電力で負荷ＬＤを駆動する。放電スイッチＤＳはＦＥＴ等のスイッチング素子が利用できる。放電スイッチＤＳのＯＮ／ＯＦＦは、電源装置１００の電源コントローラ８４によって制御される。また電源コントローラ８４は、外部機器と通信するための通信インターフェースを備えている。図７の例では、ＵＡＲＴやＲＳ−２３２Ｃ等の既存の通信プロトコルに従い、ホスト機器ＨＴと接続されている。また必要に応じて、電源システムに対してユーザが操作を行うためのユーザインターフェースを設けることもできる。

各電池パック８１は、信号端子と電源端子を備える。信号端子は、パック入出力端子ＤＩと、パック異常出力端子ＤＡと、パック接続端子ＤＯとを含む。パック入出力端子ＤＩは、他のパック電池や電源コントローラ８４からの信号を入出力するための端子であり、パック接続端子ＤＯは子パックである他のパック電池に対して信号を入出力するための端子である。またパック異常出力端子ＤＡは、パック電池の異常を外部に出力するための端子である。さらに電源端子は、電池パック８１同士を直列、並列に接続するための端子である。

本発明に係る電源装置及びこれを備える電動車両並びに蓄電装置は、ＥＶ走行モードとＨＥＶ走行モードとを切り替え可能なプラグイン式ハイブリッド電気自動車やハイブリッド式電気自動車、電気自動車等の電源装置として好適に利用できる。またコンピュータサーバのラックに搭載可能なバックアップ電源装置、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源装置、家庭内用、工場用の蓄電用電源、街路灯の電源等、太陽電池と組み合わせた蓄電装置、信号機等のバックアップ電源用等の用途にも適宜利用できる。

１００…電源装置
１…電池ブロック
２…リレー；２Ａ…第１リレー；２Ｂ…第２リレー；２Ｃ…プリチャージリレー
３…制御回路
４…プリチャージ回路
５…プリチャージ抵抗
６…スイッチング素子
９…入力回路
１０…二次電池
２０…励磁コイル
２１…可動片
２２…可動接点
２３…固定接点
２４…弾性体
２５…ストッパ
２６…リレー筐体
２７…リレー端子
２８…電装筐体
２９…出力端子
３０…車両側負荷
３１…ＤＣ／ＡＣインバータ
３２…コンデンサー
３３…モータ
３４…発電機
３５…キースイッチ
３６…エンジン
３７…車輪
３８…車両本体
４０、４０Ｂ…バスバー
４１、４１Ｂ…放熱機構
４２…接続部
４３…放熱フィン
５０…絶縁放熱シート
５１…絶縁シート
５２…放熱シート
７２…電装筐体
７５…熱伝導シート
７６…リレーの樹脂製筐体
８１…電池パック
８２…電池ユニット
８４…電源コントローラ
８５…並列接続スイッチ
ＳＨ…シャーシ
ＥＶ、ＨＶ…車両
ＬＤ…負荷
ＣＰ…充電用電源
ＤＳ…放電スイッチ
ＣＳ…充電スイッチ
ＯＬ…入出力ライン
ＨＴ…ホスト機器
ＤＩ…パック入出力端子；ＤＡ…パック異常出力端子；ＤＯ…パック接続端子

Claims (9)

1. 負荷を駆動する電源装置であって、
   複数の二次電池で構成された電池ブロックと、
   前記電池ブロックの出力と電気的に接続されるバスバーと、
   前記バスバーと電気的に接続され、該バスバーを介して出力される電力のＯＮとＯＦＦを切り替え可能なリレーと
   を備え、
   前記リレーは、
   開閉可能な接点と、
   前記接点の開閉を切り替える励磁コイルとを有しており、
   前記リレーの接点を、前記バスバーと電気的に接続しており、
   前記バスバーに、放熱機構を備えてなることを特徴とする電源装置。
2. 請求項１に記載の電源装置であって、
   前記放熱機構が、前記バスバーを筐体に接続させるための接続部であり、
   前記接続部を介して、前記リレーの発熱を筐体側に熱伝導可能に構成してなることを特徴とする電源装置。
3. 請求項２に記載の電源装置であって、
   前記接続部が、一方向に延長された前記バスバーの中間部分を折曲して構成されてなることを特徴とする電源装置。
4. 請求項２又は３に記載の電源装置であって、
   前記接続部と、筐体との間に、絶縁性の絶縁放熱シートを介在させてなることを特徴とする電源装置。
5. 請求項１に記載の電源装置であって、
   前記放熱機構が、前記バスバーに形成された放熱フィンであることを特徴とする電源装置。
6. 請求項１に記載の電源装置であって、
   前記リレーの励磁コイルを、放熱部と熱結合させてなることを特徴とする電源装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一に記載の電源装置であって、
   前記電源装置が車両用の駆動用電源であり、
   筐体が、該車両のシャーシであることを特徴とする電源装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一に記載の電源装置を備える車両であって、
   前記電源装置から電力供給される走行用のモータと、
   前記電源装置及び前記モータを搭載してなる車両本体と、
   前記モータで駆動されて前記車両本体を走行させる車輪と
   を備えることを特徴とする電動車両。
9. 請求項１〜７のいずれか一に記載の電源装置を備える蓄電装置であって、
   前記電源装置への充放電を制御する電源コントローラを備えており、
   前記電源コントローラでもって、外部からの電力により前記電源装置への充電を可能とすると共に、前記電源装置に対し充電を行うよう制御可能としてなることを特徴とする蓄電装置。

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