特許 6262338 電気自動車のバッテリの接触に対する固定状態確認機構及びバッテリパックの電極に対する固定状態確認デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6262338

(24)【登録日】2017年12月22日

(45)【発行日】2018年1月17日

(54)【発明の名称】電気自動車のバッテリの接触に対する固定状態確認機構及びバッテリパックの電極に対する固定状態確認デバイス

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/30 20060101AFI20180104BHJP

   H01M 2/10 20060101ALI20180104BHJP

   H01M 2/20 20060101ALI20180104BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/30 B

   H01M2/10 M

   H01M2/20 Z

【請求項の数】7

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-523964(P2016-523964)

(86)(22)【出願日】2013年10月16日

(65)【公表番号】特表2016-533618(P2016-533618A)

(43)【公表日】2016年10月27日

(86)【国際出願番号】CN2013085317

(87)【国際公開番号】WO2015054844

(87)【国際公開日】20150423

【審査請求日】2016年6月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】516280613

【氏名又は名称】アリース エコ アーク（ケイマン） シーオー．エルティーディー．

(74)【代理人】

【識別番号】110001139

【氏名又は名称】ＳＫ特許業務法人

(74)【代理人】

【識別番号】100130328

【弁理士】

【氏名又は名称】奥野 彰彦

(74)【代理人】

【識別番号】100130672

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 寛之

(72)【発明者】

【氏名】楊安陶

(72)【発明者】

【氏名】陳錚錚

【審査官】 正 知晃

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２８２８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１４−５０７７５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２２９３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０５６２６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／３０

Ｈ０１Ｍ ２／１０

Ｈ０１Ｍ ２／２０

Ｊａｐｉｏ−ＧＰＧ／ＦＸ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気自動車のバッテリの接触に対する固定状態確認機構であって、
電極と、端子ボルトと、位置決めボルトと、センシングユニットとを備え、
前記電極は、電極スレッドと、位置決めスレッドとを備え、
前記端子ボルトは、コンダクタが前記電極と接触するように前記電極に固定され、前記端子ボルトのヘッド部は、少なくとも１つの位置決め凹部を備え、
前記位置決めボルトは、バッテリ管理ユニットの検知接点が電極に固定されるように前記位置決めスレッドにねじ止めされ、前記位置決めボルトが前記位置決めスレッドにねじ止めされている場合には、前記位置決めボルトの一部が前記位置決め凹部内に入り込み、
前記センシングユニットは、前記検知接点からの電圧信号が安定しているかどうかの評価結果に基づいて前記端子ボルトが固定状態にあるかどうかを決定するための演算処理を実行する、
電気自動車のバッテリの接触のための固定状態確認機構。

【請求項2】

前記電圧信号が安定している場合に前記端子ボルトが固定状態にあるかどうかを判定する制御ユニットを更に備える、請求項１に記載の電気自動車のバッテリの接触のための固定状態確認機構。

【請求項3】

前記制御ユニットは、前記端子ボルトが固定状態にないと検知する場合に前記端子ボルトの接続状況をチェックするようユーザに促すように当該ユーザに対して識別コードを発行する、請求項２に記載の電気自動車のバッテリの接触のための固定状態確認機構。

【請求項4】

前記位置決めボルトは絶縁体素材で構成される、請求項１に記載の電気自動車のバッテリの接触のための固定状態確認機構。

【請求項5】

前記検知接点と前記位置決めボルトとの間の接触領域において非導電性コーティングが形成される、請求項１に記載の電気自動車のバッテリの接触のための固定状態確認機構。

【請求項6】

前記制御ユニットは、電気自動車の振動数を検知するためのジャイロスコープを更に備え、前記電気自動車の振動数は、前記電圧信号の波形と比較される、請求項２に記載の電気自動車のバッテリの接触のための固定状態確認機構。

【請求項7】

バッテリパックの電極に対する固定状態確認デバイスであって、
端子ボルトと、位置決めボルトと、電極とを備え、
検知接点からの電圧信号が安定しているかどうかを継続的に検出する演算処理を実行し、
前記位置決めボルトが前記電極に固定され且つ当該位置決めボルトの一部が前記端子ボルトの位置決め凹部内に入り込むと、前記端子ボルトは回転せず且つ前記検知接点は電極に固定される、
バッテリパックの電極に対する固定状態確認デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気自動車のバッテリボックスにおけるバッテリパックの端子ボルトに対する固定状態確認機構と固定状態確認方法とに関し、特に端子ボルトの固定状態を検知するデバイスに関する。電気自動車では、電力を提供するために大量のバッテリパックが互いに接続されるので、固定状態確認方法が応用されている。バッテリパックに関連付けられている端子ボルトは、電気自動車の振動に影響を受けてしまう。個々のバッテリパックは、バッテリ管理ユニットと接続されて自動車の制御ユニットにバッテリデータを提供し、これにより、かかる振動の影響を固定状態確認方法を用いて監視することとなる。

【背景技術】

【0002】

一般的に、大型の電気自動車のバッテリパックは数百個ものバッテリを含んでいる。このバッテリは、互いに直列又は並列に接続される。しかし、バッテリの接触がしっかりとロックされていない場合は、バッテリパックのバッテリが緩まってしまうことがある。特に、電気自動車が悪条件の道路を走行している場合、電気自動車の振動によってバッテリの接触が緩んでしまうという問題が加速し得る。バッテリの接触が電気自動車の走行中に緩まるか又は接触不良となると、電源システム全体がシャットダウンしたりバーンアウトしたりすることがある。

【0003】

しかし、従来の電極接続方法は、電極が確実にロックされているか否かを通知することができなかった。バッテリパックに接触不良の問題が発生している場合、作業者は、故障部分を直ちに見つけることができない。このような状況下では、バッテリパックをチェックするのに非常に時間がかかる。また、電気自動車は、バッテリパックのみで駆動されるので、バッテリパックの信頼性は、電気自動車の性能に影響を与える重要な要素である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ガソリン車やディーゼル車とは異なり、電気自動車では、バッテリが唯一の駆動源（電力）となる。信頼できる電力を得るためには、実現可能で信頼できる方法であって電気自動車の端子ボルトの固定状態を検出する方法が必要である。しかし、固定状態を検出する方法は、バッテリパックにおいて追加のセンサやワイヤを要するものが多い。バッテリパックは複数のバッテリを備えるため、追加のセンサやワイヤを要することは、人件費がかかり構成も煩雑なものとなる。すなわち、固定状態を検出するための従来の方法は、ユーザフレンドリではないといえる。

【0005】

更に、電気自動車のバッテリパックの電極を接続するために、電圧センサ（又は電流センサ）及び伝導性の金属が、端子ボルトを介して電極にロックされる。この状況下では、頻繁にバッテリや電圧センサを取り替える必要がある。したがって、上述の問題点を解消するために技術改善のニーズがあるといえる。

【0006】

従来の電気自動車のバッテリパックの電極の問題点を解消するために、本発明は固定状態確認機構と固定状態確認方法を提供するものである。

【0007】

固定状態確認機構は、端子ボルト、位置決めボルト、コンダクタ、電圧検知接点、及び電極を備える。電極は、電極スレッドと位置決めスレッドを備える。端子ボルトは、コンダクタを電極に取り付けるためのものである。端子ボルトのヘッド部分は、複数の位置決め凹部を備える。固定状態確認機構を取り付ける過程において、端子ボルトにおける１つの位置決め凹部が位置決めボルトと位置合わせされる。位置決めボルトが位置決め凹部を介して位置決めスレッドにねじ止めるされると、電圧検知接点が電極に固定される。

【0008】

更に、位置決めボルトは、端子ボルトの固定状態を確認するために端子ボルトを取り付けるためのものである。その結果、位置決めボルトを取り外すと、端子ボルトは電極から取り外されうるか、又は、端子ボルトの位置を変更できる。

【0009】

バッテリパックのすべての電極の固定状態を検出するために、車両制御ユニットは演算処理を実行し電圧信号が安定しているかどうかを判断する。特定の電圧センサにより受信された電圧信号が不安定であればすぐに、車両制御ユニットは不安定な電圧信号を検知することができる。端子ボルトが固定状態でなくなる前に、電圧センサに対応する電極の接続確認タスクが実行される必要がある。特に車両制御ユニットは、ユーザに、接続確認タスクを実行すると通知する警告プロンプトを出す。接続確認タスクをすることで、電極スレッドから端子ボルトとコンダクタを取り外す可能性が最小にすることができる。その結果、電気自動車において、電気的アークやサージを発生させる問題を回避することができる。

【0010】

本発明の目的は、従来技術の問題点を解消するためにバッテリの接触を取りまとめ且つ固定状態を確認することの効力を増大させるための固定状態確認機構を提供することにある。更に、固定状態確認機構は、電極が万一緩まってしまっても、大型のバッテリパックの電極の固定状態を確認するようにユーザに促しドライバーには警告を出すことができる。

【0011】

本発明の別の目的は、電極が万一緩まった場合に、警告信号を発する警告手段を提供することにある。警告信号は、メンテナンス従業者にバッテリパックを確認し修理するように通知するものである。

【0012】

本発明の別の目的は、電位センサにより検知されるバッテリパックの電圧信号に基づいて固定状態を確認するための固定状態確認機構を提供することにある。その結果、製造コストを抑えることができる。

【0013】

本発明の別の目的は、バッテリパックにおけるバッテリ管理ユニットの取付／取り外しの工程が簡易な固定状態確認機構を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明の一側面によれば、電気自動車のバッテリの接触に対する固定状態確認機構であって、電極と、端子ボルトと、位置決めボルトと、センシングユニットとを備え、前記電極は、電極スレッドと、位置決めスレッドとを備え、前記端子ボルトは、コンダクタが前記電極と接触するように前記電極に固定され、前記端子ボルトのヘッド部は、少なくとも１つの位置決め凹部を備え、前記位置決めボルトは、バッテリ管理ユニットの検知接点が電極に固定されるように前記位置決めスレッドにねじ止めされ、前記位置決めボルトが前記位置決めスレッドにねじ止めされている場合には、前記位置決めボルトの一部が前記位置決め凹部内に入り込み、前記センシングユニットは、前記検知接点からの電圧信号が安定しているかどうかの評価結果に基づいて前記端子ボルトが固定状態にあるかどうかを決定するための演算処理を実行する、電気自動車のバッテリの接触のための固定状態確認機構が提供される。

【0015】

好ましくは、前記電圧信号が安定している場合に前記端子ボルトが固定状態にあるかどうかを判定する制御ユニットを更に備える。

【0016】

好ましくは、前記制御ユニットは、前記端子ボルトが固定状態にないと検知する場合に前記端子ボルトの接続状況をチェックするようユーザに促すように当該ユーザに対して識別コードを発行する。

【0017】

好ましくは、前記位置決めボルトは絶縁体素材で構成される。

【0018】

好ましくは、前記検知接点と前記位置決めボルトとの間の接触領域において非導電性コーティングが形成される。

【0019】

好ましくは、前記制御ユニットは、電気自動車の振動数を検知するためのジャイロスコープを更に備え、前記電気自動車の振動数は、前記電圧信号の波形と比較される。

【0020】

本発明の別の側面によれば、バッテリパックの電極に対する固定状態確認デバイスであって、端子ボルトと、位置決めボルトと、電極とを備え、検知接点からの電圧信号が安定しているかどうかを継続的に検出する演算処理を実行し、前記位置決めボルトが前記電極に固定され且つ当該位置決めボルトの一部が前記端子ボルトの位置決め凹部内に入り込むと、前記端子ボルトは回転せず且つ前記検知接点は電極に固定される、バッテリパックの電極に対する固定状態確認デバイスが提供される。

【0021】

上述の本発明は、その分野に属する通常の知識を有する者が下記の発明の詳細な説明及び添付した図面を参照することによってより簡易に理解することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施形態に係る固定状態確認機構の概要を示す構成図である。

【図2】本発明の実施形態に係る固定状態確認機構の端子ボルトの概要を示す分解図である。

【図3】本発明の実施形態に係る固定状態確認機構の一部を示す断面図である。

【図4】本発明の実施形態に係る固定状態確認機構の配線の構成を示す配線図である。

【図5】固定状態確認機構の変形例であって、安全クリップを更に備える固定状態確認機構の概要を示す構成図である。

【符号の説明】

【0023】

１０１ ：電極
１０２ ：端子ボルト
１０３ ：位置決め凹部
１０４ ：検知接点
１０５ ：位置決めボルト
１０８ ：電極スレッド
１１４ ：コンダクタ
１１５ ：位置決めスレッド
４０３ ：負端子接続点
４０４ ：正端子接続点
４１０ ：第１バッテリパック
４２０ ：第２バッテリパック
４３０ ：第３バッテリパック
４４０ ：第４バッテリパック
４５０ ：第２バッテリ管理ユニット
４６０ ：第１バッテリ管理ユニット
４９１ ：負端子接続点の接続ワイヤ
４９５ ：正端子接続点の接続ワイヤ

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施形態に係る固定状態確認機構を図１〜図３を参照しながら説明する。固定状態確認機構は、端子ボルト１０２、位置決めボルト１０５、電極１０１、コンダクタ１１４、及び電圧検知接点を備える。電極１０１は、コンダクタ１１４と端子ボルト１０２とを固定するための電極スレッド１０８を備える。端子ボルト１０２のヘッド部は、電極１０１の位置決めスレッド１１５に位置決めボルト１０５を取り付けるための複数の位置決め凹部１０３を備える。位置決めボルト１０５が位置決めスレッド１１５にねじ止めされると、バッテリ管理ユニットの検知接点１０４が、電極１０１に取り付けられる。更に、位置決めボルト１０５は、複数の位置決め凹部１０３のうちの１つに入り込んで、端子ボルト１０２の回転を止める。

【0025】

固定状態確認機構を取り付ける工程を以下説明する。まず、コンダクタ１１４が電極１０１に取り付けられる。更に、コンダクタ１１４の孔が電極スレッド１０８と位置合わせされる。そして、端子ボルト１０２が電極スレッド１０８にねじ止めされて、これによりコンダクタ１１４が端子ボルト１０２と電極スレッド１０８との間に固定される。そして、端子ボルト１０２における１つの位置決め凹部１０３が位置決めスレッド１１５と位置合わせされる。位置決めボルト１０５が位置決めスレッド１１５にねじ止めされた後には、検知接点１０４が電極１０１に取り付けられる。その結果、位置決めボルト１０５を取り付けることによって、端子ボルト１０２の固定状態を確認することができる。

【0026】

換言すると、位置決めボルト１０５は、端子ボルト１０２の固定状態を確認するためのものである。特に位置決めボルト１０５は、端子ボルト１０２の固定状態を確認するために端子ボルト１０２の回転を止める。

【0027】

本発明は固定状態確認方法を更に提供するものである。かかる固定状態確認方法によれば、車両制御ユニットは、演算処理を実行してバッテリ管理ユニットの検知接点からの電圧信号が安定しているかどうかを検出することができる。

【0028】

本発明に係る固定状態確認機構では、端子ボルト１０２を回転させるために位置決めボルト１０５を取り除くことが必要である。更に、電気自動車の振動によって位置決めボルト１０５が緩まった場合は、電圧信号が不安定となり変動しやすくなる。車両制御ユニットは、不安定な電圧信号に基づいて位置決めボルト１０５が緩まったと認識し得る。

【0029】

バッテリ管理ユニットのそれ検知接点が、特定のバッテリパックの端子ボルトから緩まって固定状態ではなくなると、電圧信号が不安定になる。この状況下では、車両制御ユニットは接続確認の要求を受けるとユーザ又はメンテナンス従業者にバッテリパックの識別コードを提示する。車両制御ユニットは、ユーザ又はメンテナンス従業者にバッテリパックの接続状況の確認を促すので、電気自動車の走行中に電気的アークや電力のシャットダウンが発生する問題を回避することができる。

【0030】

本発明の固定状態確認方法によれば、車両制御ユニットは、演算処理を継続的に実行して電流信号又は電圧信号が安定しているかどうかを判断する。好ましくは、計算処理を実行するために、電気自動車の振動を検知するジャイロスコープが使用される。車両制御ユニットにより検出された電圧信号の波形が、電気自動車の振動数に整合する場合は、車両制御ユニットは端子ボルトが固定状態にないと判断する。

【0031】

更に好ましくは、位置決めボルトは絶縁体素材で作られる。その結果、電位センサは検知接点と端子ボルトの間の接触領域を介しては電圧信号を受信しない。不安定な電圧信号が拡大されるので、より敏感な方法で固定状態を検出することができる。

【0032】

図５は、固定状態確認機構の変形例の概要を示す構成図ある。端子ボルトのヘッド部は円形の溝を更に含み、円形の溝内には絶縁体安全クリップ５０１が収容される。その結果、たとえ位置決めボルトが緩まっても、依然として位置決めボルトは位置決め凹部内に入り込んでいることとなる。

【0033】

別の実施形態では、絶縁体パッキン（図示せず）が位置決めボルトと検知接点との間に配置される。絶縁体パッキンによって、電圧信号が位置決めボルトと検知接点との間に送信されない。

【0034】

図４は、本発明の実施形態に係る固定状態確認機構の配線の構成を示す配線図である。例えば、個々の電極からの電圧信号及び個々の電極の固定状態を検出するために、２つのバッテリ管理ユニットが使用される。

【0035】

例えば、第１バッテリパック４１０の負端子４１２の固定状態は、第１バッテリ管理ユニット４６０の第１検知接点４６１により検知される。第１バッテリパック４１０の正端子４１１の固定状態は、第１バッテリ管理ユニット４６０の第２検知接点４６２により検知される。第２バッテリパック４２０の正端子４２１の固定状態は、第１バッテリ管理ユニット４６０の第３検知接点４６３により検知される。第３バッテリパック４３０の正端子４３１の固定状態は、第１バッテリ管理ユニット４６０の第４検知接点４６４により検知される。第４バッテリパック４４０の正端子４４１の固定状態は、第１バッテリ管理ユニット４６０の第５検知接点４６５により検知される。更に、第１バッテリパック４１０の負端子４１２の固定状態は、また、第２バッテリ管理ユニット４５０の第１検知接点４５１により検知される。第２バッテリパック４２０の負端子４２２の固定状態は、第２バッテリ管理ユニット４５０の第２検知接点４５２により検知される。第３バッテリパック４３０の負端子４３２の固定状態は、第２バッテリ管理ユニット４５０の第３検知接点４５３により検知される。第４バッテリパック４４０の負端子４４２の固定状態は、第２バッテリ管理ユニット４５０の第４検知接点４５４により検知される。第４バッテリパック４４０の正端子４４１の固定状態は、また、第２バッテリ管理ユニット４５０の第５検知接点４５１により検知される。

【0036】

なお、図４において４つの直列接続されたバッテリパックの電極の固定状態は、２つのバッテリ管理ユニットにより監視される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】