蓄電池ユニット
【課題】主回路配線および通信線を安全かつ容易に接続可能な蓄電池ユニットを提供する。
【解決手段】組電池１と、組電池１の蓄電池セルの電圧および温度を検出する組電池監視装置２と、を備えた複数の蓄電池モジュールＭＤＬと、複数の蓄電池モジュールＭＤＬと通信を行なう電池管理装置１６と、蓄電池モジュールＭＤＬを収容する引出し１００と、電池管理装置１６を収容する引出し１１０と、引出し１００と引出し１１０とが挿入される筐体本体１０Ａと、を備え、引出し１００および引出し１１０は、挿入方向Ｄ１に略直交した筐体本体１０Ａの面と対向する面に取り付けられた第１複合コネクタＣＡを有し、筐体本体１０Ａは、引出し１００と引出し１１０とを筐体本体１０Ａに組み付けた際に第１複合コネクタＣＡと嵌合し、組電池監視装置２と電池管理装置１６との間の通信線路と、組電池１を接続する主回路配線路とを接続する第２複合コネクタＣＢを有する。
【解決手段】組電池１と、組電池１の蓄電池セルの電圧および温度を検出する組電池監視装置２と、を備えた複数の蓄電池モジュールＭＤＬと、複数の蓄電池モジュールＭＤＬと通信を行なう電池管理装置１６と、蓄電池モジュールＭＤＬを収容する引出し１００と、電池管理装置１６を収容する引出し１１０と、引出し１００と引出し１１０とが挿入される筐体本体１０Ａと、を備え、引出し１００および引出し１１０は、挿入方向Ｄ１に略直交した筐体本体１０Ａの面と対向する面に取り付けられた第１複合コネクタＣＡを有し、筐体本体１０Ａは、引出し１００と引出し１１０とを筐体本体１０Ａに組み付けた際に第１複合コネクタＣＡと嵌合し、組電池監視装置２と電池管理装置１６との間の通信線路と、組電池１を接続する主回路配線路とを接続する第２複合コネクタＣＢを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、蓄電池ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートグリッド向けや電気自動車などの車両に搭載される電源として、蓄電池ユニットを複数接続した蓄電池装置が提案されている。
【０００３】
蓄電池セルを多直多並列にした蓄電池装置では、例えば構成する蓄電池セルが内部短絡を起こしても安全な程度の並列数の単セルを並列として、それを１０直列程度まとめて組電池とし、それを必要な電圧まで直列に接続して蓄電池ユニットとし、必要であれば蓄電池ユニットをさらに並列に接続して蓄電池装置が構成される。
【０００４】
蓄電池装置の主回路出力（正極端子と負極端子との出力）は、パワーコンディショナ（ＰＣＳ）へ接続され、蓄電池装置には充放電電流が流れる。大規模な蓄電池システムの場合は、上記蓄電池装置をさらに並列に並べた構成とする場合がある。
【０００５】
また、リチウムイオン蓄電池を使用した場合、電池を安全に永く使用するために、個々の電池毎に電圧・温度の監視、蓄電量ばらつき補正を行う必要があり、また、蓄電池モジュール毎に残容量推定、自己診断に基づく充放電許可・禁止の判断を行う必要がある。そのため、組電池毎に組電池監視装置（ＣＭＵ：Cell Management Unit）が設けられ、蓄電池ユニット毎に電池管理装置（ＢＭＵ：Battery Management Unit）が設けられ、それぞれの間は通信線で結ばれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１１０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
蓄電池ユニットにおいて、複数の蓄電池モジュールと、これらの複数の蓄電池モジュールを制御する電池管理装置等とは主回路配線および通信線により接続される。
【０００８】
蓄電池ユニットを組立てる際や蓄電池モジュールの交換の際に、主回路配線および通信線をそれぞれ蓄電池モジュールおよび電池管理装置に取り付ける場合、蓄電池ユニットの修理や蓄電池モジュールの交換等の作業が煩雑になるため、主回路配線および通信線を安全かつ容易に接続する蓄電池ユニットの構成が望まれていた。
【０００９】
本発明の実施形態は上記事情を鑑みて成されたものであって、主回路配線および通信線を安全かつ容易に接続可能な蓄電池ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態によれば、複数の蓄電池セルを含む組電池と、複数の蓄電池セルの電圧および温度を検出する組電池監視装置と、を備えた複数の蓄電池モジュールと、前記複数の蓄電池モジュールと通信を行なう電池管理装置と、前記蓄電池モジュールを収容する第１引出しと、前記電池管理装置を収容する第２引出しと、前記第１引出しと前記第２引出しとが挿入される筐体本体と、を備え、前記第１引出しおよび前記第２引出しは、挿入方向に略直交した前記筐体本体の面と対向する面に取り付けられた第１複合コネクタを有し、前記筐体本体は、前記第１引出しと前記第２引出しとを前記筐体本体に組み付けた際に前記第１複合コネクタと嵌合し、前記組電池監視装置と前記電池管理装置との間の通信線路と、前記組電池を接続する主回路配線路とを接続する第２複合コネクタを有することを特徴とする蓄電池ユニットが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施形態の蓄電池ユニットを含む蓄電池システムの一構成例を説明するためのブロック図である。
【図２】図２は、実施形態の蓄電池ユニットの一構成例を概略的に示す図である。
【図３】図３は、図２に示す蓄電池ユニットの蓄電池モジュールと筐体との接続構成の一例を説明するための図である。
【図４】図４は、図２に示す蓄電池ユニットの蓄電池モジュールを収納した引出しの一構成例を説明するための図である。
【図５】図５は、図２に示す蓄電池ユニットの筐体の一構成例を説明するための図である。
【図６】図６は、図２に示す蓄電池ユニットにおける主回路配線および通信線の接続構成の一例を説明するための図である。
【図７】図７は、図２に示す蓄電池ユニットにおける主回路配線および通信線の接続構成の他の例を説明するための図である。
【図８】図８は、図２に示す蓄電池ユニットにおける主回路配線および通信線の接続構成の他の例を説明するための図である。
【図９】図９は、図２に示す蓄電池ユニットにおける第２引出しの構成の一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態の蓄電池ユニットについて、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の蓄電池ユニットを有する蓄電池システムの一例を示すブロック図である。
【００１３】
蓄電池システムは、複数の蓄電池装置２０と、複数の蓄電池装置２０からの配線を並列接続した電池端子盤３０と、パワーコンディショナ（ＰＣＳ）４０と、を備えている。
【００１４】
パワーコンディショナ４０は、電力系統（図示せず）と蓄電池装置２０との間で電力の充電および放電を行う双方向直流変換機能を有し、電池端子盤３０へ制御電源を供給する無停電電源装置（ＵＰＳ：Uninterruptible Power Supply）４２を備えている。無停電電源装置４２は、電池端子盤３０へ交流１００Ｖの電源電圧を供給する。
【００１５】
電池端子盤３０は、複数の蓄電池装置２０とパワーコンディショナ４０との間に接続されている。電池端子盤３０は、複数の蓄電池装置２０の主回路配線とパワーコンディショナとの接続を個々に切替える切替手段３２と、複数の蓄電池装置２０の通信線および制御電源配線が接続されたマスタ部３４と、を備えている。
【００１６】
マスタ部３４は、パワーコンディショナ４０から給電され、複数の蓄電池装置２０へ交流１００Ｖの制御電源を供給する。またマスタ部３４は、蓄電池装置２０からの通信線あるいはパワーコンディショナ４０からの制御通信線により受信した制御情報に基づいて切替手段３２の動作を制御し、パワーコンディショナ４０と蓄電池装置２０との接続を切替える。マスタ部３４は蓄電池装置２０との間ではイーサネット（登録商標）規格に基づいて通信している。
【００１７】
蓄電池装置２０は、複数の蓄電池ユニット１０と、関門制御装置２２と、直流電源装置２４と、を備えている。
【００１８】
関門制御装置２２は、例えば電池端子盤３０のマスタ部３４とイーサネット規格に基づいて通信するとともに、複数の蓄電池ユニット１０とＣＡＮ（Control Area Network）規格に基づいて通信する。関門制御装置２２は、ゲートウェイ(Ｇａｔｅｗａｙ)と称する場合もある。関門制御装置２２は、受信した信号をマスタ部３４と複数の蓄電池ユニット１０とに振り分けるとともに、受信した信号の識別子等を変換してイーサネット規格およびＣＡＮ規格に適応した信号に相互変換している。なお、本実施形態の関門制御装置２２は最大１６個の蓄電池ユニット１０と通信することが可能である。また、関門制御装置２２は蓄電池ユニット１０内に含まれていてもかまわない。
【００１９】
直流電源装置２４は、電池端子盤３０のマスタ部３４から供給された交流１００Ｖの制御電源を直流電源に変換して蓄電池ユニット１０へ供給する。蓄電池ユニット１０には直流電源装置２４から１２Ｖの直流電源が供給される。
【００２０】
蓄電池ユニット１０は複数の蓄電池モジュールＭＤＬと、電池管理装置（ＢＭＵ）１６と、電流センサ１２と、漏電センサ１４と、開閉装置１８、１９と、サービスプラグＳＰと、を備えている。
【００２１】
蓄電池モジュールＭＤＬは、複数の蓄電池セル（図示せず）を含む組電池１と、組電池１を構成する蓄電池セルの電圧や温度を監視する組電池監視装置（例えばセル管理ユニット（ＣＭＵ））２と、を備えている。組電池１は、例えば２０Ａｈの蓄電池セルを１２個直列接続し、さらにこれら１２個の蓄電池セルを２つ並列接続した２４個の蓄電池セルを含む。図１に示した例では、直列に接続された２２個の蓄電池モジュールＭＤＬが蓄電池ユニット１０に搭載されている。
【００２２】
電流センサ１２は、蓄電池装置２０が稼動しているときに主回路配線に流れる電流を測定する。電流センサ１２は、直列に接続された複数の蓄電池モジュールＭＤＬの高電位側に直列接続されている。
【００２３】
漏電センサ１４は、蓄電池ユニット１０の地絡および短絡を検出する。漏電センサ１４は、蓄電池ユニット１０の最低電位と対地アース間の漏電を検出している。漏電センサ１４は、漏電（地絡および短絡）を検出するために直列に接続された複数の蓄電池モジュールＭＤＬの低電位側の電圧を検出する。
【００２４】
サービスプラグＳＰは、蓄電池ユニット１０内外での短絡を想定した保護協調を実現するために設けられている。サービスプラグは、直列に接続された複数の蓄電池モジュールＭＤＬ、中央に直列に接続されたヒューズを含む。なお、サービスプラグＳＰは複数の蓄電池モジュールの電気的接続を切断する構造を有していればこれに限定されるものではない。
【００２５】
開閉装置１８は、直列に接続された複数の蓄電池モジュールＭＤＬの高電位側（正極側）の主回路配線に設けられ、例えばコンタクタ（電磁接触器）である。開閉装置１９は、直列に接続された複数の蓄電池モジュールＭＤＬの低電位側（負極側）の主回路配線に設けられ、例えばコンタクタ（電磁接触器）である。開閉装置１８、１９は電池管理装置１６によりその動作を制御され、蓄電池ユニット１０毎に電池端子盤３０との接続を切替える。
【００２６】
電池管理装置１６は、関門制御装置２２を介して電池端子盤３０と通信するとともに、各蓄電池モジュールＭＤＬの組電池監視装置２と通信を行う。また、電池管理装置１６は、直流電源装置２４から供給される１２Ｖの直流電源を蓄電池モジュールＭＤＬの組電池監視装置２へ供給する。電池管理装置１６は、電流センサ１２から取得した電流の値や組電池監視装置２から受信した蓄電池セルの電圧の値や組電池１の温度等を用いて、複数の蓄電池セルの容量を均等化制御するとともに、蓄電池セルの過充電や過放電を監視している。
【００２７】
図２は、図１に示す蓄電池ユニット１０の一構成例を概略的に示す図である。
蓄電池ユニット１０は、蓄電池モジュールＭＤＬを収容した第１引き出し１００と、電流センサ１２、漏電センサ１４、開閉装置１８、１９、電池管理装置１６、及び直流電源装置２４を収容した第２引出し１１０と、扉１０Ｂと、第１引出し１００および第２引出し１１０が収容される筐体本体１０Ａを有している。
【００２８】
筐体本体１０Ａは一面が開口した箱状であって、開口から第１引出し１００を挿入する複数の棚と、開口から第２引出し１１０を挿入する棚とを有している。第２引出し１１０を収容する棚は筐体本体１０Ａ内の上部に設けられ、第１引出し１００を収容する棚は、第２引出し１１０の棚の下に左右２列に並んで１１段設けられている。
【００２９】
扉１０Ｂは、筐体本体１０Ａの開口面を開閉するように取り付けられている。扉１０Ｂは筐体本体１０Ａ内の空間と外部とを連通させる通気孔を有している。
【００３０】
図３は、第１引出し１００と筐体本体１０Ａとの接続部分の一構成例を説明するための図である。
【００３１】
第１引出し１００には、蓄電池モジュールＭＤＬの組電池監視装置２のコネクタ２ＣＮを介して組電池監視装置２の通信手段（図示せず）と接続された分岐コネクタ４と、第１複合コネクタＣＡと、を有している。
【００３２】
第１複合コネクタＣＡは、蓄電池モジュールＭＤＬの正極と電気的に接続された正極端子ＰＡと、負極と電気的に接続された負極端子ＭＡと、組電池監視装置２のコネクタ２ＣＮから分岐して接続した２つの通信コネクタＣＮ１、ＣＮ２（図４に示す）を含む分岐コネクタ４とを有している。第１複合コネクタＣＡは、第１引出し１００を挿入した際に、その挿入方向（第１方向）Ｄ１と略直交する筐体本体１０Ａの背面と対向する面に取り付けられている。
【００３３】
筐体本体１０Ａは、第１引出し１００の第１複合コネクタＣＡと嵌合する第２複合コネクタＣＢを有している。第２複合コネクタＣＢは、第１複合コネクタＣＡの正極端子ＰＡと勘合する正極接続部ＰＢと、負極端子ＭＡと嵌合する負極接続部ＭＢと、通信コネクタＣＮ１、ＣＮ２と勘合する通信コネクタＣＮ３、ＣＮ４と、を有している。
【００３４】
図４は、第１引出し１００の第１複合コネクタＣＡの一構成例を概略的に示す図である。第１複合コネクタＣＡは、正極接続部ＰＢを正極端子ＰＡと嵌合するように誘導する凹部Ａ１と、負極接続部ＭＢを負極端子ＭＡと嵌合するように誘導する凹部Ａ２と、通信コネクタ（第２通信コネクタ）ＣＮ３、ＣＮ４を通信コネクタ（第１通信コネクタ）ＣＮ１、ＣＮ２と嵌合するように誘導する凹部Ａ３と、を有している。
【００３５】
凹部Ａ１、Ａ２、Ａ３は、第１引出し１００の挿入方向Ｄ１に凹んでいる。凹部Ａ１、Ａ２、Ａ３は、挿入方向Ｄ１および上下方向と略直交する第２方向Ｄ２に並んで配置され、凹部Ａ３が凹部Ａ１と凹部Ａ２との間に配置されている。通信コネクタＣＮ１、ＣＮ２は、凹部Ａ３内において上下方向に並んで配置されている。
【００３６】
図５は、筐体本体１０Ａの第２複合コネクタＣＢの一構成例を概略的に示す図である。第２複合コネクタＣＢは、第１複合コネクタＣＡと勘合する枠体Ｂ１を有している。
【００３７】
正極接続部ＰＢと負極接続部ＭＢとは枠体Ｂ１に囲まれた領域に配置され、第１引出し１００の挿入方向Ｄ１に沿って突出している。正極接続部ＰＢと負極接続部ＭＢとは、枠体Ｂ１の外に配置された接続部Ｂ２において後述する接続バーと電気的に接続される。
【００３８】
通信コネクタＣＮ３、ＣＮ４は、枠体Ｂ１に囲まれた領域内において上下方向に並んで配置されている。通信コネクタＣＮ３、ＣＮ４は、第２方向Ｄ２において正極接続部ＰＢと負極接続部ＭＢとの間に配置されている。
【００３９】
上記第１複合コネクタＣＡと第２複合コネクタＣＢとは、第１引出し１００を筐体本体１０Ａの棚に挿入することで嵌合するように互いに位置合わせされている。また、上記第１複合コネクタＣＡは、挿入方向（第１方向）Ｄ１と略直交する筐体本体１０Ａの背面と対向する第２引出し１１０の面にも取り付けられている。筐体本体１０Ａの背面には第２引出し１１０の第１複合コネクタＣＡと嵌合する第２複合コネクタＣＢが取り付けられている。
【００４０】
図９は、図２に示す蓄電池ユニット１０における第２引出し１１０の構成の一例を説明するための図である。マスタ部３４からＡＣ１００Ｖを供給され、第２引出し１１０内のノイズフィルタ、及び直流電源装置２４を介し、１２Ｖを電池管理装置１６に供給する。電流センサ１２、漏電センサ１４、及び開閉装置（開閉接触器）１８、１９の電源は、電池管理装置１６から供給するものである。第２引出し１１０と蓄電池ユニット１０、及び電池端子盤３０との主回路インターフェース部には、たとえば第１複合コネクタＣＡを使用する。第１複合コネクタＣＡの凹部Ａ１、及び凹部Ａ２とは、蓄電池ユニット１０内の蓄電池モジュールＭＤＬ、及び電池端子盤３０内の切替器３２が接続される。第１複合コネクタＣＡ内の通信コネクタＣＮ１及び通信コネクタＣＮ２は、第１引出し１００内の通信コネクタＣＮ３及びＣＮ４と接続される。なお、第１引出し１００には、引出しの取っ手側にファンを設けたり、サービスプラグを搭載してもよい。
【００４１】
図６は、図２に示す蓄電池ユニット１０における主回路配線および通信線の接続構成の一例を説明するための図である。なお、図６では、主回路配線の接続および通信線の接続の説明に必要な構成のみを概略的に示し、その他の構成は省略している。また、以下の説明で参照する図６乃至図８では、説明のために第２引出し１１０内に第２引出し１１０の第１複合コネクタＣＡと接続される１段目の第２複合コネクタＣＢを記載しているが、１段目の第２複合コネクタＣＢは筐体本体１０Ａに取り付けられている。１段目の第２複合コネクタＣＢは下側に配置された２段目の第２複合コネクタＣＢと接続バー１２１により接続されている。また、第２引出し１１０の第１引出し１００と接続するコネクタは筐体本体１０Ａではなく第２引出し１１０に取り付けてもよい。
【００４２】
図６に示す例では、複数の第２複合コネクタＣＢの正極接続部ＰＢと負極接続部ＭＢとが第２方向Ｄ２において同じ並び順となるように配置されている。
【００４３】
主回路配線路については、第２引出し１１０に収容された開閉装置１８と開閉装置１９との間で、蓄電池モジュールＭＤＬが直列に接続されるように接続バー１２０により第２複合コネクタＣＢの正極接続部ＰＢと負極接続部ＭＢとが電気的に接続されている。
【００４４】
すなわち、最上段の棚には第２引出し１１０が挿入される。最上段において筐体本体１０Ａには第２方向Ｄ２に並んだ２つの第２複合コネクタＣＢが取り付けられている。この２つの第２複合コネクタＣＢの一方の正極接続部ＰＢが第２引出し１１０に収容された開閉装置１８と接続され、他方の負極接続部ＭＢが第２引出し１１０に収容された開閉装置１９と接続される。
【００４５】
開閉装置１８と接続された正極接続部ＰＢは１段下の棚に取り付けられた第２複合コネクタＣＢの正極接続部ＰＢと接続バー１２１により電気的に接続されている。開閉装置１９と接続された負極接続部ＭＢは１段下の棚に取り付けられた第２複合コネクタＣＢの負極接続部ＭＢと接続バー１２１により電気的に接続されている。接続バー１２１は、両端が第２複合コネクタＣＢの接続部Ｂ２に螺子止め固定される。
【００４６】
上から２段目以降の棚のそれぞれには第２方向Ｄ２に並んだ２つの第１引出し１００が挿入される。各棚において紙面に向かって左側の列に挿入された第１引出し１００が高電位側、右側の列に挿入された第１引出し１００が低電位側となる。
【００４７】
上から２段目以降の棚において、高電位側の列に取り付けられた第２複合コネクタＣＢは、負極接続部ＭＢが１段下の第２複合コネクタＣＢの正極接続部ＰＢと接続バー１２０により順次接続されている。
【００４８】
上から２段目以降の棚において、低電位側の列に取り付けられた第２複合コネクタＣＢは、正極接続部ＰＢが１段下の第２複合コネクタＣＢの負極接続部ＭＢと接続バー１２０により順次接続されている。
【００４９】
最下段の棚では高電位側の第２複合コネクタＣＢの負極接続部ＭＢと低電位側の第２複合コネクタＣＢの正極接続部ＰＢとがサービスプラグＳＰを介して接続バー１２０により接続されている。接続バー１２０は、両端が第２複合コネクタＣＢの接続部Ｂ２に螺子止め固定される。
【００５０】
第２複合コネクタＣＢの通信コネクタＣＢ３、ＣＢ４にはケーブル１３０が接続される。最上段の棚に取り付けられた第２複合コネクタＣＢの通信コネクタＣＮ３はケーブル１３０を介して電池管理装置１６と接続され、通信コネクタＣＮ４はケーブル１３０を介して１段下の棚に取り付けられた第２複合コネクタＣＢの通信コネクタＣＮ３と接続されている。
【００５１】
上から２段目以降の棚においては、第２複合コネクタＣＢの通信コネクタＣＮ４はケーブル１３０を介して１段下の棚に取り付けられた第２複合コネクタＣＢの通信コネクタＣＮ３と順次接続されている。最下段の棚では、第２方向Ｄ２に並んで取り付けられた第２複合コネクタＣＢの通信コネクタＣＮ４同士がケーブル１３０を介して接続されている。
【００５２】
なお、本実施形態では、ケーブル１３０は筐体本体１０Ａの壁内部に配置され第１引出し１００および第２引出し１１０が挿入される棚の空間に露出していない。従って、第２複合コネクタＣＢ間を接続する接続バー１２０とケーブル１３０とは、第１方向Ｄ１において離間している。
【００５３】
例えば蓄電池ユニット１０における通信線路にＣＡＮ通信規格を適用する場合、複数個の蓄電池モジュールＭＤＬをバス配線に接続するため、通信路を分岐する必要がある。一般に車載モジュール等では、個々の蓄電池モジュールにカスタムしたケーブルを作成し、ケーブル上で分岐するという手法を採用しているが、本実施形態では、蓄電池モジュールＭＤＬの組み合わせに拡張性を持たせるために、第１複合コネクタＣＡの通信コネクタを分岐コネクタとし、第２複合コネクタＣＢが第１複合コネクタＣＡの分岐した通信コネクタＣＮ１、ＣＮ２のそれぞれに接続する複数の通信コネクタＣＮ３、ＣＮ４を備えている。
【００５４】
すなわち、これにより、蓄電池モジュールＭＤＬ間を接続するケーブル１３０を標準形とし、ケーブル１３０の配線長を変更するだけであらゆる構成の蓄電池ユニット１０に対応可能となる。なお、分岐コネクタ４には市販されている汎用コネクタを使用することができる。
【００５５】
例えば通信線路にＣＡＮ通信規格を適用する場合、ＩＳＯ１１８９８−２で、スタブ長は３００ｍｍ以下と規定されているため、組電池監視装置基板(例えば、ＣＭＵ)のコネクタ２ＣＮから、分岐コネクタ４までを３００ｍｍ以下とする引き出し構造とする。
【００５６】
また、上記第１複合コネクタＣＡおよび第２複合コネクタＣＢの通信線路内には、嵌合検知ラインが設けられている。すなわち、第１複合コネクタＣＡの通信コネクタＣＮ１、ＣＮ２の接続ピンのうちの少なくとも１つを他の接続ピンよりも短くして嵌合検知ラインと接続させている。他の接続ピンより短い接続ピンは嵌合が浅いため、第１複合コネクタＣＡと第２複合コネクタＣＢとが嵌合する際に最後に嵌合し、第１複合コネクタＣＡおよび第２複合コネクタＣＢが外れた場合に最初に接続が解除される。従って、この短い接続ピンが嵌合しているか否かを検知することにより、組電池監視装置２および電池管理装置１６は、第１複合コネクタＣＡと第２複合コネクタＣＢとの嵌合を検知することができる。組電池監視装置２および電池管理装置１６は、主回路配線および通信線が確実に接続したことを上位の管理装置に伝達することも可能である。
【００５７】
上記のように、電池管理装置１６と複数の組電池監視装置２との間に接続された主回路配線と通信線とは一筆書きで結線できる構成である。このように複数の第２複合コネクタＣＢ間で主回路配線および通信線を接続することにより、第１引出し１００および第２引出し１１０を筐体本体１０Ａに挿入して第１複合コネクタＣＡを第２複合コネクタＣＢに嵌合させることにより、蓄電池ユニット１０を安全かつ容易に組立てることができる。従って、蓄電池ユニット１０の組立て時やメンテナンス時における誤配線を回避することができるとともに、メンテナンス等の作業が複雑になることを回避することができる。
【００５８】
また、上記蓄電池ユニット１０において、通信コネクタＣＮ３、ＣＮ４間に接続されるケーブル１３０の仕様を共通にすることで、ケーブル１３０仕様を簡素化でき、組み付け時、メンテナンス時の誤組み付けを防止することができる。
【００５９】
さらに、上記蓄電池ユニット１０では、複数の第２複合コネクタＣＢの正極接続部ＰＢと負極接続部ＭＢとが第２方向Ｄ２において同じ並び順となるように配置されているため、第１引出し１００の構成も共通にすることができ、組み付け時、メンテナンス時の誤組み付けを防止することができる。
【００６０】
また本実施形態では、接続バー１２０とケーブル１３０とは交差する方向に延びている。すなわち、本実施形態では主回路配線路の一部である接続バー１２０と通信線路の一部であるケーブル１３０とを並行して設置されていないため、通信線路に対する接続バー１２０からの磁界等の影響によるノイズの影響を抑制することができる。また、接続バー１２０とケーブル１３０とが近接していないため通信線路への磁界等のノイズの影響をさらに抑制することができる。従って、本実施形態の蓄電池ユニットによれば、組電池監視装置と電池管理装置との間の通信の質の劣化を抑制することができる。
【００６１】
並行とは、二つの線のなす角が０°、１８０°で同一平面上で交わらない場合をいう。並行ではないとは、ケーブル１３０と接続バー１２０のなす角ｘ[°]が、
０≦ｘ＜１８０、１８０＜ｘ＜３６０[°]の場合をいう。
【００６２】
なお、二つのなす角度を直行させないことも好適である。同一平面内に置いて直交させてしまうと接続バーどうしが全て並行する関係となってしまい、相互に影響してしまう場合を考慮したものである。
【００６３】
直交とは、二つの直線が同一平面上で９０°、２７０°（垂直）で交わることを言う。直交していないとは、二次元表記においてケーブル１３０と接続バー１２０とのなす角度ｘ[°]が
０≦ｘ＜９０、９０＜ｘ＜２７０°、２７０＜ｘ＜３６０[°]の場合をいう。三次元表記の場合は上記角度を立体角を用いて拡張した同様の定義とする。
【００６４】
なお、実際のケーブル１３０はたわんでいてもよく、この場合は、直線で通信ＣＮ３と通信ＣＨ４を結んだ仮想的な線と、接続バー１２０との角度を用いて並行（平行）している、直交していると決定する。なお接続バーが直線形状ではない場合は、同様にＰＢとＭＢとを結ぶ仮想的な直線を設定することにより角度を算出する。
【００６５】
また、図６に示すように二列に棚を設置かつ同一方向にＰＢ、ＭＢすることにより、接続バーを通る電流の向きが異なる接続バー間においても並行することがないように設置することができる。
【００６６】
なお、本実施形態では、蓄電池モジュールＭＤＬを直並列に接続し、蓄電池ユニット１０を構築するため、組立時、分解時、及びメンテナンス時に高電圧部での感電を回避するために蓄電池ユニット１０内の総電圧を遮断するサービスプラグＳＰを設置している。サービスプラグＳＰは蓄電池ユニット１０電圧の中間にあたる電位部に挿入することとするが、もし設計上で中間電位部にサービスプラグＳＰを挿入することができない場合は、中間に接続された蓄電池モジュールＭＤＬの第１引出し１００を抜去することでサービスプラグＳＰを代用することができる。その場合にはサービスプラグＳＰを省略することができる。
【００６７】
図７は、図２に示す蓄電池ユニット１０における主回路配線および通信線の接続構成の他の例を説明するための図である。なお、以下の説明において、上述の蓄電池ユニット１０と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００６８】
図７に示す例では、最上段の棚に取り付けられた第２複合コネクタＣＢの接続構成は図６に示した場合と同様である。上から２段目以降の棚において、同じ段に取り付けられた第２複合コネクタＣＢは正極接続部ＰＢと負極接続部ＭＢとの第２方向Ｄ２に沿って同じ順に配置されているが、上下方向に並んで取り付けられた第２複合コネクタＣＢは正極接続部ＰＢと負極接続部ＭＢとの位置が互いに逆となっている。従って、上から２段目以降の棚に取り付けられた第２複合コネクタＣＢについて主回路配線の電気的接続関係は図６に示す場合と同様であるが、接続バー１２０は上下方向に沿って延びて螺子止め固定されることとなる。
【００６９】
このように複数の第２複合コネクタＣＢ間で主回路配線および通信線を接続した場合も、第１引出し１００および第２引出し１１０を筐体本体１０Ａに挿入して第１複合コネクタＣＡを第２複合コネクタＣＢに嵌合させることにより、蓄電池ユニット１０を安全かつ容易に組立てることができる。従って、蓄電池ユニット１０の組立て時やメンテナンス時における誤配線を回避することができるとともに、メンテナンス等の作業が複雑になることを回避することができる。
【００７０】
また、上記蓄電池ユニット１０において、通信コネクタＣＮ３、ＣＮ４間に接続されるケーブル１３０の仕様を共通にすることで、ケーブル１３０仕様を簡素化でき、組み付け時、メンテナンス時の誤組み付けを防止することができる。
【００７１】
またこの例では、主回路配線路の一部である接続バー１２０と通信線路の一部であるケーブル１３０とが直交せず、さらに接続バー１２０とケーブル１３０とが近接して併走することがないため、図６に示す場合と同様に組電池監視装置と電池管理装置との間の通信の質の劣化を抑制することができる。
【００７２】
図８は、図２に示す蓄電池ユニットにおける主回路配線および通信線の接続構成の他の例を説明するための図である。
【００７３】
図８に示す例では、各段に取り付けられた第２複合コネクタＣＢは正極接続部ＰＢと負極接続部ＭＢとの第２方向Ｄ２における並び順が逆になっているが、上下方向に並んで取り付けられた第２複合コネクタＣＢは正極接続部ＰＢと負極接続部ＭＢとの第２方向Ｄ２における並び順は同じになっている。従って、各棚に取り付けられた第２複合コネクタＣＢについて主回路配線の電気的接続関係は図６に示す場合と同様であるが、低電位側における接続バー１２０の接続位置が図６に示す場合と上下方向に対して線対称な構成となる。
【００７４】
このように複数の第２複合コネクタＣＢ間で主回路配線および通信線を接続した場合も、第１引出し１００および第２引出し１１０を筐体本体１０Ａに挿入して第１複合コネクタＣＡを第２複合コネクタＣＢに嵌合させることにより、蓄電池ユニット１０を安全かつ容易に組立てることができる。従って、蓄電池ユニット１０の組立て時やメンテナンス時における誤配線を回避することができるとともに、メンテナンス等の作業が複雑になることを回避することができる。
【００７５】
また、上記蓄電池ユニット１０において、通信コネクタＣＮ３、ＣＮ４間に接続されるケーブル１３０の仕様を共通にすることで、ケーブル１３０仕様を簡素化でき、組み付け時、メンテナンス時の誤組み付けを防止することができる。
【００７６】
またこの例では、主回路配線路の一部である接続バー１２０と通信線路の一部であるケーブル１３０とが直交せず、さらに接続バー１２０とケーブル１３０とが近接して併走することがないため、図６に示す場合と同様に組電池監視装置と電池管理装置との間の通信の質の劣化を抑制することができる。
【００７７】
すなわち、本実施形態によれば、主回路配線および通信線を安全かつ容易に接続可能な蓄電池ユニットを提供することができる。
【００７８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７９】
ＭＤＬ…蓄電池モジュール、１…組電池、２…組電池監視装置、１０…蓄電池ユニット、１６…電池管理装置、２０…蓄電池装置、１０Ａ…筐体本体、１０Ｂ…扉、１００…第１引出し、１１０…第２引出し、１２０…接続バー（主回路配線路）、１３０…ケーブル（通信線路）、ＣＡ…第１複合コネクタ、ＰＡ…正極端子、ＭＡ…負極端子、Ａ１、Ａ２、Ａ３…凹部、ＣＮ１、ＣＮ２…第１コネクタ（通信コネクタ）、４…分岐コネクタ、ＣＢ…第２複合コネクタ、ＰＢ…正極接続部、ＭＢ…負極接続部、Ｄ１…挿入方向（第１方向）、Ｄ２…第２方向、Ｂ１…枠体、Ｂ２…接続部、ＣＮ３、ＣＮ４…第２コネクタ（通信コネクタ）。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、蓄電池ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートグリッド向けや電気自動車などの車両に搭載される電源として、蓄電池ユニットを複数接続した蓄電池装置が提案されている。
【０００３】
蓄電池セルを多直多並列にした蓄電池装置では、例えば構成する蓄電池セルが内部短絡を起こしても安全な程度の並列数の単セルを並列として、それを１０直列程度まとめて組電池とし、それを必要な電圧まで直列に接続して蓄電池ユニットとし、必要であれば蓄電池ユニットをさらに並列に接続して蓄電池装置が構成される。
【０００４】
蓄電池装置の主回路出力（正極端子と負極端子との出力）は、パワーコンディショナ（ＰＣＳ）へ接続され、蓄電池装置には充放電電流が流れる。大規模な蓄電池システムの場合は、上記蓄電池装置をさらに並列に並べた構成とする場合がある。
【０００５】
また、リチウムイオン蓄電池を使用した場合、電池を安全に永く使用するために、個々の電池毎に電圧・温度の監視、蓄電量ばらつき補正を行う必要があり、また、蓄電池モジュール毎に残容量推定、自己診断に基づく充放電許可・禁止の判断を行う必要がある。そのため、組電池毎に組電池監視装置（ＣＭＵ：Cell Management Unit）が設けられ、蓄電池ユニット毎に電池管理装置（ＢＭＵ：Battery Management Unit）が設けられ、それぞれの間は通信線で結ばれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１１０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
蓄電池ユニットにおいて、複数の蓄電池モジュールと、これらの複数の蓄電池モジュールを制御する電池管理装置等とは主回路配線および通信線により接続される。
【０００８】
蓄電池ユニットを組立てる際や蓄電池モジュールの交換の際に、主回路配線および通信線をそれぞれ蓄電池モジュールおよび電池管理装置に取り付ける場合、蓄電池ユニットの修理や蓄電池モジュールの交換等の作業が煩雑になるため、主回路配線および通信線を安全かつ容易に接続する蓄電池ユニットの構成が望まれていた。
【０００９】
本発明の実施形態は上記事情を鑑みて成されたものであって、主回路配線および通信線を安全かつ容易に接続可能な蓄電池ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態によれば、複数の蓄電池セルを含む組電池と、複数の蓄電池セルの電圧および温度を検出する組電池監視装置と、を備えた複数の蓄電池モジュールと、前記複数の蓄電池モジュールと通信を行なう電池管理装置と、前記蓄電池モジュールを収容する第１引出しと、前記電池管理装置を収容する第２引出しと、前記第１引出しと前記第２引出しとが挿入される筐体本体と、を備え、前記第１引出しおよび前記第２引出しは、挿入方向に略直交した前記筐体本体の面と対向する面に取り付けられた第１複合コネクタを有し、前記筐体本体は、前記第１引出しと前記第２引出しとを前記筐体本体に組み付けた際に前記第１複合コネクタと嵌合し、前記組電池監視装置と前記電池管理装置との間の通信線路と、前記組電池を接続する主回路配線路とを接続する第２複合コネクタを有することを特徴とする蓄電池ユニットが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施形態の蓄電池ユニットを含む蓄電池システムの一構成例を説明するためのブロック図である。
【図２】図２は、実施形態の蓄電池ユニットの一構成例を概略的に示す図である。
【図３】図３は、図２に示す蓄電池ユニットの蓄電池モジュールと筐体との接続構成の一例を説明するための図である。
【図４】図４は、図２に示す蓄電池ユニットの蓄電池モジュールを収納した引出しの一構成例を説明するための図である。
【図５】図５は、図２に示す蓄電池ユニットの筐体の一構成例を説明するための図である。
【図６】図６は、図２に示す蓄電池ユニットにおける主回路配線および通信線の接続構成の一例を説明するための図である。
【図７】図７は、図２に示す蓄電池ユニットにおける主回路配線および通信線の接続構成の他の例を説明するための図である。
【図８】図８は、図２に示す蓄電池ユニットにおける主回路配線および通信線の接続構成の他の例を説明するための図である。
【図９】図９は、図２に示す蓄電池ユニットにおける第２引出しの構成の一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態の蓄電池ユニットについて、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の蓄電池ユニットを有する蓄電池システムの一例を示すブロック図である。
【００１３】
蓄電池システムは、複数の蓄電池装置２０と、複数の蓄電池装置２０からの配線を並列接続した電池端子盤３０と、パワーコンディショナ（ＰＣＳ）４０と、を備えている。
【００１４】
パワーコンディショナ４０は、電力系統（図示せず）と蓄電池装置２０との間で電力の充電および放電を行う双方向直流変換機能を有し、電池端子盤３０へ制御電源を供給する無停電電源装置（ＵＰＳ：Uninterruptible Power Supply）４２を備えている。無停電電源装置４２は、電池端子盤３０へ交流１００Ｖの電源電圧を供給する。
【００１５】
電池端子盤３０は、複数の蓄電池装置２０とパワーコンディショナ４０との間に接続されている。電池端子盤３０は、複数の蓄電池装置２０の主回路配線とパワーコンディショナとの接続を個々に切替える切替手段３２と、複数の蓄電池装置２０の通信線および制御電源配線が接続されたマスタ部３４と、を備えている。
【００１６】
マスタ部３４は、パワーコンディショナ４０から給電され、複数の蓄電池装置２０へ交流１００Ｖの制御電源を供給する。またマスタ部３４は、蓄電池装置２０からの通信線あるいはパワーコンディショナ４０からの制御通信線により受信した制御情報に基づいて切替手段３２の動作を制御し、パワーコンディショナ４０と蓄電池装置２０との接続を切替える。マスタ部３４は蓄電池装置２０との間ではイーサネット（登録商標）規格に基づいて通信している。
【００１７】
蓄電池装置２０は、複数の蓄電池ユニット１０と、関門制御装置２２と、直流電源装置２４と、を備えている。
【００１８】
関門制御装置２２は、例えば電池端子盤３０のマスタ部３４とイーサネット規格に基づいて通信するとともに、複数の蓄電池ユニット１０とＣＡＮ（Control Area Network）規格に基づいて通信する。関門制御装置２２は、ゲートウェイ(Ｇａｔｅｗａｙ)と称する場合もある。関門制御装置２２は、受信した信号をマスタ部３４と複数の蓄電池ユニット１０とに振り分けるとともに、受信した信号の識別子等を変換してイーサネット規格およびＣＡＮ規格に適応した信号に相互変換している。なお、本実施形態の関門制御装置２２は最大１６個の蓄電池ユニット１０と通信することが可能である。また、関門制御装置２２は蓄電池ユニット１０内に含まれていてもかまわない。
【００１９】
直流電源装置２４は、電池端子盤３０のマスタ部３４から供給された交流１００Ｖの制御電源を直流電源に変換して蓄電池ユニット１０へ供給する。蓄電池ユニット１０には直流電源装置２４から１２Ｖの直流電源が供給される。
【００２０】
蓄電池ユニット１０は複数の蓄電池モジュールＭＤＬと、電池管理装置（ＢＭＵ）１６と、電流センサ１２と、漏電センサ１４と、開閉装置１８、１９と、サービスプラグＳＰと、を備えている。
【００２１】
蓄電池モジュールＭＤＬは、複数の蓄電池セル（図示せず）を含む組電池１と、組電池１を構成する蓄電池セルの電圧や温度を監視する組電池監視装置（例えばセル管理ユニット（ＣＭＵ））２と、を備えている。組電池１は、例えば２０Ａｈの蓄電池セルを１２個直列接続し、さらにこれら１２個の蓄電池セルを２つ並列接続した２４個の蓄電池セルを含む。図１に示した例では、直列に接続された２２個の蓄電池モジュールＭＤＬが蓄電池ユニット１０に搭載されている。
【００２２】
電流センサ１２は、蓄電池装置２０が稼動しているときに主回路配線に流れる電流を測定する。電流センサ１２は、直列に接続された複数の蓄電池モジュールＭＤＬの高電位側に直列接続されている。
【００２３】
漏電センサ１４は、蓄電池ユニット１０の地絡および短絡を検出する。漏電センサ１４は、蓄電池ユニット１０の最低電位と対地アース間の漏電を検出している。漏電センサ１４は、漏電（地絡および短絡）を検出するために直列に接続された複数の蓄電池モジュールＭＤＬの低電位側の電圧を検出する。
【００２４】
サービスプラグＳＰは、蓄電池ユニット１０内外での短絡を想定した保護協調を実現するために設けられている。サービスプラグは、直列に接続された複数の蓄電池モジュールＭＤＬ、中央に直列に接続されたヒューズを含む。なお、サービスプラグＳＰは複数の蓄電池モジュールの電気的接続を切断する構造を有していればこれに限定されるものではない。
【００２５】
開閉装置１８は、直列に接続された複数の蓄電池モジュールＭＤＬの高電位側（正極側）の主回路配線に設けられ、例えばコンタクタ（電磁接触器）である。開閉装置１９は、直列に接続された複数の蓄電池モジュールＭＤＬの低電位側（負極側）の主回路配線に設けられ、例えばコンタクタ（電磁接触器）である。開閉装置１８、１９は電池管理装置１６によりその動作を制御され、蓄電池ユニット１０毎に電池端子盤３０との接続を切替える。
【００２６】
電池管理装置１６は、関門制御装置２２を介して電池端子盤３０と通信するとともに、各蓄電池モジュールＭＤＬの組電池監視装置２と通信を行う。また、電池管理装置１６は、直流電源装置２４から供給される１２Ｖの直流電源を蓄電池モジュールＭＤＬの組電池監視装置２へ供給する。電池管理装置１６は、電流センサ１２から取得した電流の値や組電池監視装置２から受信した蓄電池セルの電圧の値や組電池１の温度等を用いて、複数の蓄電池セルの容量を均等化制御するとともに、蓄電池セルの過充電や過放電を監視している。
【００２７】
図２は、図１に示す蓄電池ユニット１０の一構成例を概略的に示す図である。
蓄電池ユニット１０は、蓄電池モジュールＭＤＬを収容した第１引き出し１００と、電流センサ１２、漏電センサ１４、開閉装置１８、１９、電池管理装置１６、及び直流電源装置２４を収容した第２引出し１１０と、扉１０Ｂと、第１引出し１００および第２引出し１１０が収容される筐体本体１０Ａを有している。
【００２８】
筐体本体１０Ａは一面が開口した箱状であって、開口から第１引出し１００を挿入する複数の棚と、開口から第２引出し１１０を挿入する棚とを有している。第２引出し１１０を収容する棚は筐体本体１０Ａ内の上部に設けられ、第１引出し１００を収容する棚は、第２引出し１１０の棚の下に左右２列に並んで１１段設けられている。
【００２９】
扉１０Ｂは、筐体本体１０Ａの開口面を開閉するように取り付けられている。扉１０Ｂは筐体本体１０Ａ内の空間と外部とを連通させる通気孔を有している。
【００３０】
図３は、第１引出し１００と筐体本体１０Ａとの接続部分の一構成例を説明するための図である。
【００３１】
第１引出し１００には、蓄電池モジュールＭＤＬの組電池監視装置２のコネクタ２ＣＮを介して組電池監視装置２の通信手段（図示せず）と接続された分岐コネクタ４と、第１複合コネクタＣＡと、を有している。
【００３２】
第１複合コネクタＣＡは、蓄電池モジュールＭＤＬの正極と電気的に接続された正極端子ＰＡと、負極と電気的に接続された負極端子ＭＡと、組電池監視装置２のコネクタ２ＣＮから分岐して接続した２つの通信コネクタＣＮ１、ＣＮ２（図４に示す）を含む分岐コネクタ４とを有している。第１複合コネクタＣＡは、第１引出し１００を挿入した際に、その挿入方向（第１方向）Ｄ１と略直交する筐体本体１０Ａの背面と対向する面に取り付けられている。
【００３３】
筐体本体１０Ａは、第１引出し１００の第１複合コネクタＣＡと嵌合する第２複合コネクタＣＢを有している。第２複合コネクタＣＢは、第１複合コネクタＣＡの正極端子ＰＡと勘合する正極接続部ＰＢと、負極端子ＭＡと嵌合する負極接続部ＭＢと、通信コネクタＣＮ１、ＣＮ２と勘合する通信コネクタＣＮ３、ＣＮ４と、を有している。
【００３４】
図４は、第１引出し１００の第１複合コネクタＣＡの一構成例を概略的に示す図である。第１複合コネクタＣＡは、正極接続部ＰＢを正極端子ＰＡと嵌合するように誘導する凹部Ａ１と、負極接続部ＭＢを負極端子ＭＡと嵌合するように誘導する凹部Ａ２と、通信コネクタ（第２通信コネクタ）ＣＮ３、ＣＮ４を通信コネクタ（第１通信コネクタ）ＣＮ１、ＣＮ２と嵌合するように誘導する凹部Ａ３と、を有している。
【００３５】
凹部Ａ１、Ａ２、Ａ３は、第１引出し１００の挿入方向Ｄ１に凹んでいる。凹部Ａ１、Ａ２、Ａ３は、挿入方向Ｄ１および上下方向と略直交する第２方向Ｄ２に並んで配置され、凹部Ａ３が凹部Ａ１と凹部Ａ２との間に配置されている。通信コネクタＣＮ１、ＣＮ２は、凹部Ａ３内において上下方向に並んで配置されている。
【００３６】
図５は、筐体本体１０Ａの第２複合コネクタＣＢの一構成例を概略的に示す図である。第２複合コネクタＣＢは、第１複合コネクタＣＡと勘合する枠体Ｂ１を有している。
【００３７】
正極接続部ＰＢと負極接続部ＭＢとは枠体Ｂ１に囲まれた領域に配置され、第１引出し１００の挿入方向Ｄ１に沿って突出している。正極接続部ＰＢと負極接続部ＭＢとは、枠体Ｂ１の外に配置された接続部Ｂ２において後述する接続バーと電気的に接続される。
【００３８】
通信コネクタＣＮ３、ＣＮ４は、枠体Ｂ１に囲まれた領域内において上下方向に並んで配置されている。通信コネクタＣＮ３、ＣＮ４は、第２方向Ｄ２において正極接続部ＰＢと負極接続部ＭＢとの間に配置されている。
【００３９】
上記第１複合コネクタＣＡと第２複合コネクタＣＢとは、第１引出し１００を筐体本体１０Ａの棚に挿入することで嵌合するように互いに位置合わせされている。また、上記第１複合コネクタＣＡは、挿入方向（第１方向）Ｄ１と略直交する筐体本体１０Ａの背面と対向する第２引出し１１０の面にも取り付けられている。筐体本体１０Ａの背面には第２引出し１１０の第１複合コネクタＣＡと嵌合する第２複合コネクタＣＢが取り付けられている。
【００４０】
図９は、図２に示す蓄電池ユニット１０における第２引出し１１０の構成の一例を説明するための図である。マスタ部３４からＡＣ１００Ｖを供給され、第２引出し１１０内のノイズフィルタ、及び直流電源装置２４を介し、１２Ｖを電池管理装置１６に供給する。電流センサ１２、漏電センサ１４、及び開閉装置（開閉接触器）１８、１９の電源は、電池管理装置１６から供給するものである。第２引出し１１０と蓄電池ユニット１０、及び電池端子盤３０との主回路インターフェース部には、たとえば第１複合コネクタＣＡを使用する。第１複合コネクタＣＡの凹部Ａ１、及び凹部Ａ２とは、蓄電池ユニット１０内の蓄電池モジュールＭＤＬ、及び電池端子盤３０内の切替器３２が接続される。第１複合コネクタＣＡ内の通信コネクタＣＮ１及び通信コネクタＣＮ２は、第１引出し１００内の通信コネクタＣＮ３及びＣＮ４と接続される。なお、第１引出し１００には、引出しの取っ手側にファンを設けたり、サービスプラグを搭載してもよい。
【００４１】
図６は、図２に示す蓄電池ユニット１０における主回路配線および通信線の接続構成の一例を説明するための図である。なお、図６では、主回路配線の接続および通信線の接続の説明に必要な構成のみを概略的に示し、その他の構成は省略している。また、以下の説明で参照する図６乃至図８では、説明のために第２引出し１１０内に第２引出し１１０の第１複合コネクタＣＡと接続される１段目の第２複合コネクタＣＢを記載しているが、１段目の第２複合コネクタＣＢは筐体本体１０Ａに取り付けられている。１段目の第２複合コネクタＣＢは下側に配置された２段目の第２複合コネクタＣＢと接続バー１２１により接続されている。また、第２引出し１１０の第１引出し１００と接続するコネクタは筐体本体１０Ａではなく第２引出し１１０に取り付けてもよい。
【００４２】
図６に示す例では、複数の第２複合コネクタＣＢの正極接続部ＰＢと負極接続部ＭＢとが第２方向Ｄ２において同じ並び順となるように配置されている。
【００４３】
主回路配線路については、第２引出し１１０に収容された開閉装置１８と開閉装置１９との間で、蓄電池モジュールＭＤＬが直列に接続されるように接続バー１２０により第２複合コネクタＣＢの正極接続部ＰＢと負極接続部ＭＢとが電気的に接続されている。
【００４４】
すなわち、最上段の棚には第２引出し１１０が挿入される。最上段において筐体本体１０Ａには第２方向Ｄ２に並んだ２つの第２複合コネクタＣＢが取り付けられている。この２つの第２複合コネクタＣＢの一方の正極接続部ＰＢが第２引出し１１０に収容された開閉装置１８と接続され、他方の負極接続部ＭＢが第２引出し１１０に収容された開閉装置１９と接続される。
【００４５】
開閉装置１８と接続された正極接続部ＰＢは１段下の棚に取り付けられた第２複合コネクタＣＢの正極接続部ＰＢと接続バー１２１により電気的に接続されている。開閉装置１９と接続された負極接続部ＭＢは１段下の棚に取り付けられた第２複合コネクタＣＢの負極接続部ＭＢと接続バー１２１により電気的に接続されている。接続バー１２１は、両端が第２複合コネクタＣＢの接続部Ｂ２に螺子止め固定される。
【００４６】
上から２段目以降の棚のそれぞれには第２方向Ｄ２に並んだ２つの第１引出し１００が挿入される。各棚において紙面に向かって左側の列に挿入された第１引出し１００が高電位側、右側の列に挿入された第１引出し１００が低電位側となる。
【００４７】
上から２段目以降の棚において、高電位側の列に取り付けられた第２複合コネクタＣＢは、負極接続部ＭＢが１段下の第２複合コネクタＣＢの正極接続部ＰＢと接続バー１２０により順次接続されている。
【００４８】
上から２段目以降の棚において、低電位側の列に取り付けられた第２複合コネクタＣＢは、正極接続部ＰＢが１段下の第２複合コネクタＣＢの負極接続部ＭＢと接続バー１２０により順次接続されている。
【００４９】
最下段の棚では高電位側の第２複合コネクタＣＢの負極接続部ＭＢと低電位側の第２複合コネクタＣＢの正極接続部ＰＢとがサービスプラグＳＰを介して接続バー１２０により接続されている。接続バー１２０は、両端が第２複合コネクタＣＢの接続部Ｂ２に螺子止め固定される。
【００５０】
第２複合コネクタＣＢの通信コネクタＣＢ３、ＣＢ４にはケーブル１３０が接続される。最上段の棚に取り付けられた第２複合コネクタＣＢの通信コネクタＣＮ３はケーブル１３０を介して電池管理装置１６と接続され、通信コネクタＣＮ４はケーブル１３０を介して１段下の棚に取り付けられた第２複合コネクタＣＢの通信コネクタＣＮ３と接続されている。
【００５１】
上から２段目以降の棚においては、第２複合コネクタＣＢの通信コネクタＣＮ４はケーブル１３０を介して１段下の棚に取り付けられた第２複合コネクタＣＢの通信コネクタＣＮ３と順次接続されている。最下段の棚では、第２方向Ｄ２に並んで取り付けられた第２複合コネクタＣＢの通信コネクタＣＮ４同士がケーブル１３０を介して接続されている。
【００５２】
なお、本実施形態では、ケーブル１３０は筐体本体１０Ａの壁内部に配置され第１引出し１００および第２引出し１１０が挿入される棚の空間に露出していない。従って、第２複合コネクタＣＢ間を接続する接続バー１２０とケーブル１３０とは、第１方向Ｄ１において離間している。
【００５３】
例えば蓄電池ユニット１０における通信線路にＣＡＮ通信規格を適用する場合、複数個の蓄電池モジュールＭＤＬをバス配線に接続するため、通信路を分岐する必要がある。一般に車載モジュール等では、個々の蓄電池モジュールにカスタムしたケーブルを作成し、ケーブル上で分岐するという手法を採用しているが、本実施形態では、蓄電池モジュールＭＤＬの組み合わせに拡張性を持たせるために、第１複合コネクタＣＡの通信コネクタを分岐コネクタとし、第２複合コネクタＣＢが第１複合コネクタＣＡの分岐した通信コネクタＣＮ１、ＣＮ２のそれぞれに接続する複数の通信コネクタＣＮ３、ＣＮ４を備えている。
【００５４】
すなわち、これにより、蓄電池モジュールＭＤＬ間を接続するケーブル１３０を標準形とし、ケーブル１３０の配線長を変更するだけであらゆる構成の蓄電池ユニット１０に対応可能となる。なお、分岐コネクタ４には市販されている汎用コネクタを使用することができる。
【００５５】
例えば通信線路にＣＡＮ通信規格を適用する場合、ＩＳＯ１１８９８−２で、スタブ長は３００ｍｍ以下と規定されているため、組電池監視装置基板(例えば、ＣＭＵ)のコネクタ２ＣＮから、分岐コネクタ４までを３００ｍｍ以下とする引き出し構造とする。
【００５６】
また、上記第１複合コネクタＣＡおよび第２複合コネクタＣＢの通信線路内には、嵌合検知ラインが設けられている。すなわち、第１複合コネクタＣＡの通信コネクタＣＮ１、ＣＮ２の接続ピンのうちの少なくとも１つを他の接続ピンよりも短くして嵌合検知ラインと接続させている。他の接続ピンより短い接続ピンは嵌合が浅いため、第１複合コネクタＣＡと第２複合コネクタＣＢとが嵌合する際に最後に嵌合し、第１複合コネクタＣＡおよび第２複合コネクタＣＢが外れた場合に最初に接続が解除される。従って、この短い接続ピンが嵌合しているか否かを検知することにより、組電池監視装置２および電池管理装置１６は、第１複合コネクタＣＡと第２複合コネクタＣＢとの嵌合を検知することができる。組電池監視装置２および電池管理装置１６は、主回路配線および通信線が確実に接続したことを上位の管理装置に伝達することも可能である。
【００５７】
上記のように、電池管理装置１６と複数の組電池監視装置２との間に接続された主回路配線と通信線とは一筆書きで結線できる構成である。このように複数の第２複合コネクタＣＢ間で主回路配線および通信線を接続することにより、第１引出し１００および第２引出し１１０を筐体本体１０Ａに挿入して第１複合コネクタＣＡを第２複合コネクタＣＢに嵌合させることにより、蓄電池ユニット１０を安全かつ容易に組立てることができる。従って、蓄電池ユニット１０の組立て時やメンテナンス時における誤配線を回避することができるとともに、メンテナンス等の作業が複雑になることを回避することができる。
【００５８】
また、上記蓄電池ユニット１０において、通信コネクタＣＮ３、ＣＮ４間に接続されるケーブル１３０の仕様を共通にすることで、ケーブル１３０仕様を簡素化でき、組み付け時、メンテナンス時の誤組み付けを防止することができる。
【００５９】
さらに、上記蓄電池ユニット１０では、複数の第２複合コネクタＣＢの正極接続部ＰＢと負極接続部ＭＢとが第２方向Ｄ２において同じ並び順となるように配置されているため、第１引出し１００の構成も共通にすることができ、組み付け時、メンテナンス時の誤組み付けを防止することができる。
【００６０】
また本実施形態では、接続バー１２０とケーブル１３０とは交差する方向に延びている。すなわち、本実施形態では主回路配線路の一部である接続バー１２０と通信線路の一部であるケーブル１３０とを並行して設置されていないため、通信線路に対する接続バー１２０からの磁界等の影響によるノイズの影響を抑制することができる。また、接続バー１２０とケーブル１３０とが近接していないため通信線路への磁界等のノイズの影響をさらに抑制することができる。従って、本実施形態の蓄電池ユニットによれば、組電池監視装置と電池管理装置との間の通信の質の劣化を抑制することができる。
【００６１】
並行とは、二つの線のなす角が０°、１８０°で同一平面上で交わらない場合をいう。並行ではないとは、ケーブル１３０と接続バー１２０のなす角ｘ[°]が、
０≦ｘ＜１８０、１８０＜ｘ＜３６０[°]の場合をいう。
【００６２】
なお、二つのなす角度を直行させないことも好適である。同一平面内に置いて直交させてしまうと接続バーどうしが全て並行する関係となってしまい、相互に影響してしまう場合を考慮したものである。
【００６３】
直交とは、二つの直線が同一平面上で９０°、２７０°（垂直）で交わることを言う。直交していないとは、二次元表記においてケーブル１３０と接続バー１２０とのなす角度ｘ[°]が
０≦ｘ＜９０、９０＜ｘ＜２７０°、２７０＜ｘ＜３６０[°]の場合をいう。三次元表記の場合は上記角度を立体角を用いて拡張した同様の定義とする。
【００６４】
なお、実際のケーブル１３０はたわんでいてもよく、この場合は、直線で通信ＣＮ３と通信ＣＨ４を結んだ仮想的な線と、接続バー１２０との角度を用いて並行（平行）している、直交していると決定する。なお接続バーが直線形状ではない場合は、同様にＰＢとＭＢとを結ぶ仮想的な直線を設定することにより角度を算出する。
【００６５】
また、図６に示すように二列に棚を設置かつ同一方向にＰＢ、ＭＢすることにより、接続バーを通る電流の向きが異なる接続バー間においても並行することがないように設置することができる。
【００６６】
なお、本実施形態では、蓄電池モジュールＭＤＬを直並列に接続し、蓄電池ユニット１０を構築するため、組立時、分解時、及びメンテナンス時に高電圧部での感電を回避するために蓄電池ユニット１０内の総電圧を遮断するサービスプラグＳＰを設置している。サービスプラグＳＰは蓄電池ユニット１０電圧の中間にあたる電位部に挿入することとするが、もし設計上で中間電位部にサービスプラグＳＰを挿入することができない場合は、中間に接続された蓄電池モジュールＭＤＬの第１引出し１００を抜去することでサービスプラグＳＰを代用することができる。その場合にはサービスプラグＳＰを省略することができる。
【００６７】
図７は、図２に示す蓄電池ユニット１０における主回路配線および通信線の接続構成の他の例を説明するための図である。なお、以下の説明において、上述の蓄電池ユニット１０と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００６８】
図７に示す例では、最上段の棚に取り付けられた第２複合コネクタＣＢの接続構成は図６に示した場合と同様である。上から２段目以降の棚において、同じ段に取り付けられた第２複合コネクタＣＢは正極接続部ＰＢと負極接続部ＭＢとの第２方向Ｄ２に沿って同じ順に配置されているが、上下方向に並んで取り付けられた第２複合コネクタＣＢは正極接続部ＰＢと負極接続部ＭＢとの位置が互いに逆となっている。従って、上から２段目以降の棚に取り付けられた第２複合コネクタＣＢについて主回路配線の電気的接続関係は図６に示す場合と同様であるが、接続バー１２０は上下方向に沿って延びて螺子止め固定されることとなる。
【００６９】
このように複数の第２複合コネクタＣＢ間で主回路配線および通信線を接続した場合も、第１引出し１００および第２引出し１１０を筐体本体１０Ａに挿入して第１複合コネクタＣＡを第２複合コネクタＣＢに嵌合させることにより、蓄電池ユニット１０を安全かつ容易に組立てることができる。従って、蓄電池ユニット１０の組立て時やメンテナンス時における誤配線を回避することができるとともに、メンテナンス等の作業が複雑になることを回避することができる。
【００７０】
また、上記蓄電池ユニット１０において、通信コネクタＣＮ３、ＣＮ４間に接続されるケーブル１３０の仕様を共通にすることで、ケーブル１３０仕様を簡素化でき、組み付け時、メンテナンス時の誤組み付けを防止することができる。
【００７１】
またこの例では、主回路配線路の一部である接続バー１２０と通信線路の一部であるケーブル１３０とが直交せず、さらに接続バー１２０とケーブル１３０とが近接して併走することがないため、図６に示す場合と同様に組電池監視装置と電池管理装置との間の通信の質の劣化を抑制することができる。
【００７２】
図８は、図２に示す蓄電池ユニットにおける主回路配線および通信線の接続構成の他の例を説明するための図である。
【００７３】
図８に示す例では、各段に取り付けられた第２複合コネクタＣＢは正極接続部ＰＢと負極接続部ＭＢとの第２方向Ｄ２における並び順が逆になっているが、上下方向に並んで取り付けられた第２複合コネクタＣＢは正極接続部ＰＢと負極接続部ＭＢとの第２方向Ｄ２における並び順は同じになっている。従って、各棚に取り付けられた第２複合コネクタＣＢについて主回路配線の電気的接続関係は図６に示す場合と同様であるが、低電位側における接続バー１２０の接続位置が図６に示す場合と上下方向に対して線対称な構成となる。
【００７４】
このように複数の第２複合コネクタＣＢ間で主回路配線および通信線を接続した場合も、第１引出し１００および第２引出し１１０を筐体本体１０Ａに挿入して第１複合コネクタＣＡを第２複合コネクタＣＢに嵌合させることにより、蓄電池ユニット１０を安全かつ容易に組立てることができる。従って、蓄電池ユニット１０の組立て時やメンテナンス時における誤配線を回避することができるとともに、メンテナンス等の作業が複雑になることを回避することができる。
【００７５】
また、上記蓄電池ユニット１０において、通信コネクタＣＮ３、ＣＮ４間に接続されるケーブル１３０の仕様を共通にすることで、ケーブル１３０仕様を簡素化でき、組み付け時、メンテナンス時の誤組み付けを防止することができる。
【００７６】
またこの例では、主回路配線路の一部である接続バー１２０と通信線路の一部であるケーブル１３０とが直交せず、さらに接続バー１２０とケーブル１３０とが近接して併走することがないため、図６に示す場合と同様に組電池監視装置と電池管理装置との間の通信の質の劣化を抑制することができる。
【００７７】
すなわち、本実施形態によれば、主回路配線および通信線を安全かつ容易に接続可能な蓄電池ユニットを提供することができる。
【００７８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７９】
ＭＤＬ…蓄電池モジュール、１…組電池、２…組電池監視装置、１０…蓄電池ユニット、１６…電池管理装置、２０…蓄電池装置、１０Ａ…筐体本体、１０Ｂ…扉、１００…第１引出し、１１０…第２引出し、１２０…接続バー（主回路配線路）、１３０…ケーブル（通信線路）、ＣＡ…第１複合コネクタ、ＰＡ…正極端子、ＭＡ…負極端子、Ａ１、Ａ２、Ａ３…凹部、ＣＮ１、ＣＮ２…第１コネクタ（通信コネクタ）、４…分岐コネクタ、ＣＢ…第２複合コネクタ、ＰＢ…正極接続部、ＭＢ…負極接続部、Ｄ１…挿入方向（第１方向）、Ｄ２…第２方向、Ｂ１…枠体、Ｂ２…接続部、ＣＮ３、ＣＮ４…第２コネクタ（通信コネクタ）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蓄電池セルを含む組電池と、複数の蓄電池セルの電圧および温度を検出する組電池監視装置と、を備えた複数の蓄電池モジュールと、
前記複数の蓄電池モジュールと通信を行なう電池管理装置と、
前記蓄電池モジュールを収容する第１引出しと、
前記電池管理装置を収容する第２引出しと、
前記第１引出しと前記第２引出しとが挿入される筐体本体と、を備え、
前記第１引出しおよび前記第２引出しは、挿入方向に略直交した前記筐体本体の面と対向する面に取り付けられた第１複合コネクタを有し、
前記筐体本体は、前記第１引出しと前記第２引出しとを前記筐体本体に組み付けた際に前記第１複合コネクタと嵌合し、前記組電池監視装置と前記電池管理装置との間の通信線路と、前記組電池を接続する主回路配線路とを接続する第２複合コネクタを有する蓄電池ユニット。
【請求項２】
前記第１複合コネクタは、前記組電池の正極と電気的に接続された正極端子と、前記組電池の負極と電気的に接続された負極端子と、前記組電池監視装置と接続された第１コネクタと、を備え
前記第２複合コネクタは、前記正極端子と接続される正極接続部と、前記負極端子と接続される負極接続部と、前記第１コネクタと接続される第２コネクタと、を備え、
前記筐体は、前記第２複合コネクタ間の主回路配線路となる接続バーと、前記第２複合コネクタ間の通信配線路となるケーブルと、を備え、前記接続バーと前記ケーブルとは交差するように配置されている請求項１記載の蓄電池ユニット。
【請求項３】
前記筺体は、
前記接続バーと前記ケーブルとが交差する角度ｘが、
０≦ｘ＜１８０、１８０＜ｘ＜３６０
の範囲内で交差するように配置されている請求項２に記載の蓄電池ユニット。
【請求項４】
前記筺体は、
前記接続バーと前記ケーブルとが交差する角度ｘが、
０≦ｘ＜９０、９０＜ｘ＜２７０°、２７０＜ｘ＜３６０[°]
の範囲内で交差するように配置されている請求項２または請求項３に記載の蓄電池ユニット。
【請求項５】
前記第１コネクタは前記組電池監視装置の出力を分岐する分岐コネクタであって、前記第２コネクタは分岐コネクタのそれぞれに勘合する複数の通信コネクタを有する請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の蓄電池ユニット。
【請求項６】
前記ケーブルは嵌合検知線を含み、
前記第１コネクタは、前記嵌合検知線と接続され他よりも短い少なくとも１本の接続ピンを含む複数の接続ピンを備える請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の蓄電池ユニット。
【請求項７】
前記第２引出しに収納された、前記電池管理装置と外部との通信を制御する関門制御装置と、前記複数の蓄電池モジュールの主回路配線に直列に接続された電流センサと、前記主回路配線路を遮断する開閉装置と、前記複数の組電池の中間にあたる電位部に挿入されたサービスプラグと、をさらに備える請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の蓄電池ユニット。
【請求項１】
複数の蓄電池セルを含む組電池と、複数の蓄電池セルの電圧および温度を検出する組電池監視装置と、を備えた複数の蓄電池モジュールと、
前記複数の蓄電池モジュールと通信を行なう電池管理装置と、
前記蓄電池モジュールを収容する第１引出しと、
前記電池管理装置を収容する第２引出しと、
前記第１引出しと前記第２引出しとが挿入される筐体本体と、を備え、
前記第１引出しおよび前記第２引出しは、挿入方向に略直交した前記筐体本体の面と対向する面に取り付けられた第１複合コネクタを有し、
前記筐体本体は、前記第１引出しと前記第２引出しとを前記筐体本体に組み付けた際に前記第１複合コネクタと嵌合し、前記組電池監視装置と前記電池管理装置との間の通信線路と、前記組電池を接続する主回路配線路とを接続する第２複合コネクタを有する蓄電池ユニット。
【請求項２】
前記第１複合コネクタは、前記組電池の正極と電気的に接続された正極端子と、前記組電池の負極と電気的に接続された負極端子と、前記組電池監視装置と接続された第１コネクタと、を備え
前記第２複合コネクタは、前記正極端子と接続される正極接続部と、前記負極端子と接続される負極接続部と、前記第１コネクタと接続される第２コネクタと、を備え、
前記筐体は、前記第２複合コネクタ間の主回路配線路となる接続バーと、前記第２複合コネクタ間の通信配線路となるケーブルと、を備え、前記接続バーと前記ケーブルとは交差するように配置されている請求項１記載の蓄電池ユニット。
【請求項３】
前記筺体は、
前記接続バーと前記ケーブルとが交差する角度ｘが、
０≦ｘ＜１８０、１８０＜ｘ＜３６０
の範囲内で交差するように配置されている請求項２に記載の蓄電池ユニット。
【請求項４】
前記筺体は、
前記接続バーと前記ケーブルとが交差する角度ｘが、
０≦ｘ＜９０、９０＜ｘ＜２７０°、２７０＜ｘ＜３６０[°]
の範囲内で交差するように配置されている請求項２または請求項３に記載の蓄電池ユニット。
【請求項５】
前記第１コネクタは前記組電池監視装置の出力を分岐する分岐コネクタであって、前記第２コネクタは分岐コネクタのそれぞれに勘合する複数の通信コネクタを有する請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の蓄電池ユニット。
【請求項６】
前記ケーブルは嵌合検知線を含み、
前記第１コネクタは、前記嵌合検知線と接続され他よりも短い少なくとも１本の接続ピンを含む複数の接続ピンを備える請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の蓄電池ユニット。
【請求項７】
前記第２引出しに収納された、前記電池管理装置と外部との通信を制御する関門制御装置と、前記複数の蓄電池モジュールの主回路配線に直列に接続された電流センサと、前記主回路配線路を遮断する開閉装置と、前記複数の組電池の中間にあたる電位部に挿入されたサービスプラグと、をさらに備える請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の蓄電池ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−９７９２６（Ｐ２０１３−９７９２６Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３７７５６（Ｐ２０１１−２３７７５６）
【出願日】平成２３年１０月２８日（２０１１．１０．２８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２８日（２０１１．１０．２８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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