2022-177336 電源装置とこれを備える蓄電装置及び電動車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022177336

(43)【公開日】2022-12-01

(54)【発明の名称】電源装置とこれを備える蓄電装置及び電動車両

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/20 20210101AFI20221124BHJP

   H01M 50/572 20210101ALI20221124BHJP

【ＦＩ】

H01M2/10 M

H01M2/34 A

H01M2/10 S

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2019196489

(22)【出願日】2019-10-29

(71)【出願人】

【識別番号】000001889

【氏名又は名称】三洋電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104949

【弁理士】

【氏名又は名称】豊栖 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100074354

【弁理士】

【氏名又は名称】豊栖 康弘

(72)【発明者】

【氏名】市座 智之

(72)【発明者】

【氏名】竹内 基二

【テーマコード（参考）】

5H040

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H040AA37

5H040AS07

5H040AY06

5H040DD08

5H040DD09

5H040DD14

5H040DD22

5H040DD26

5H040NN03

5H040NN05

5H043AA04

5H043BA11

5H043CA28

5H043FA06

5H043FA22

5H043FA32

5H043FA33

5H043FA38

5H043GA03

5H043JA03F

5H043JA28F

5H043KA44F

5H043KA45F

5H043LA02F

5H043LA31F

(57)【要約】

【課題】水没時の漏れ電流による弊害を防止して、電源装置の水没時の安全性を確保する。
【解決手段】電源装置は、充電できる複数の電池１を直列に接続してなる電池ブロック１０と、電池ブロック１０を構成してなる電池１の正負の電極端子１１に接続してなる複数の電圧ライン３とを備える。電圧ライン３は、直列に接続してなる各々の電池１の正負の電極端子１１に接続されて、接続された電極端子１１と同一電位にある。電池１の正負の電極端子１１に接続してなる電圧ライン３は、電池１の正負の電極端子１１の間隔よりも互いに接近して配置してなる近接露出部４を有し、電圧ライン３は近接露出部４の漏れ電流で溶断する電流ヒューズ５を有し、この電流ヒューズ５を防水絶縁構造としている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

充電できる複数の電池を直列に接続してなる電池ブロックと、
前記電池ブロックを構成してなる前記電池の正負の電極端子に接続してなる複数の電圧ラインとを備える電源装置であって、
前記電圧ラインは、
直列に接続してなる各々の前記電池の正負の前記電極端子に接続されて、
接続された前記電極端子と同一電位にあり、
前記電池の正負の電極端子に接続してなる前記電圧ラインは、
前記電池の正負の電極端子の間隔よりも互いに接近して配置してなる近接露出部を有し、
前記電圧ラインは前記近接露出部の漏れ電流で溶断する電流ヒューズを有し、
前記電流ヒューズが防水絶縁構造であることを特徴とする電源装置。

【請求項2】

請求項１に記載する電源装置であって、
前記電圧ラインが、
前記近接露出部において導電部を露出してなることを特徴とする電源装置。

【請求項3】

請求項１に記載する電源装置であって、
前記電圧ラインが、
コネクタ接続部を有し、
前記コネクタ接続部が前記近接露出部であることを特徴とする電源装置。

【請求項4】

請求項３に記載する電源装置であって、
前記電圧ラインの少なくとも一部を配線パターンとしてなる回路基板を備え、
前記回路基板が、
前記コネクタ接続部を有することを特徴とする電源装置。

【請求項5】

請求項１ないし４のいずれかに記載する電源装置であって、
前記電池ブロックを構成してなる各々の前記電池の電圧を検出する電圧検出回路を備え、
前記電圧ラインが、
前記電圧検出回路と前記電池の前記電極端子を接続してなることを特徴とする電源装置。

【請求項6】

請求項１ないし５のいずれかに記載する電源装置であって、
前記電流ヒューズの溶断電流が、
前記近接露出部の漏れ電流で溶断する電流容量であることを特徴とする電源装置。

【請求項7】

請求項１ないし６のいずれかに記載の電源装置を備える蓄電装置であって、
前記電源装置と、
前記電源装置への充放電を制御する電源コントローラと
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池セルへの充電を可能とすると共に、該電池セルに対し充電を行うよう制御することを特徴とする蓄電装置。

【請求項8】

請求項１ないし６のいずれかに記載の電源装置を備える電動車両であって、
前記電源装置と、
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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電源装置と、この電源装置を備える蓄電装置及び電動車両に関する。

【背景技術】

【0002】

充放電できる電池を直列に接続した充放電容量の大きい電源装置は、太陽光発電や風力発電等の自然エネルギーの発電装置や深夜電力の蓄電装置に使用され、また、車両を走行させるモータに電力を供給する電動車両の電源装置として使用されている。この電源装置は、多数の電池を直列に接続して出力電圧を高くしているが、あらゆる使用環境において高い安全性が要求され、特に水没する状態においても、高い安全性が要求される。複数の電池を直列に接続している電源装置は、直列接続する電池の個数が増加するに従って出力電圧が高くなるので、水没して流れる漏れ電流による安全性を確保する対策を必要とする。

【0003】

さらに、複数の電池を直列に接続している電源装置は、各々の電池の状態を管理するために、各電池の電圧を検出している。（特許文献１）
特許文献１の電源装置は、各電池を長期にわたって安全に使用し、また、劣化を少なくするために、各電池の電圧を検出し、検出電圧で電池の状態を判定しながら充放電をコントロールしている。この電源装置は、例えば電池の電圧を、電圧検出回路等の電子回路で検出して監視し、電圧が一定の範囲を超えると充放電の電流値を制限したり、充放電を停止して電池を保護している。この電源装置は、直列に接続している電池の正負の電極端子に電圧ラインを接続して、この電圧ラインを介して電池を電圧検出回路に接続している。

【0004】

電圧ラインは、各々の電池の正負の電極端子に接続されるので電極端子と同電位となる。複数の電池を直列に接続している電源装置は、直列に接続している電池の個数に比例して電圧ラインが多くなる。たとえば、１０個の電池を直列に接続している電源装置は、全ての電池の電極端子に電圧ラインを接続して、各々の電池電圧を検出するために１１本の電圧ラインを必要とする。１１本の電圧ラインは、電源装置の正負の出力端子に接続している電極端子に接続している２本と、互いに直列に接続している電極端子に接触される９本の電圧ラインからなり、電圧ラインは、各々の電池の正負の電極端子を電圧検出回路に接続して、全ての電池の電圧を電圧検出回路に入力する。

【0005】

複数の電圧ラインは、限られた狭いスペースに配線するために、互いに接近して配線される近接部ができる。近接部で、電圧ラインを完全に絶縁できない電源装置は、水没すると近接部に漏れ電流が流れる。とくに、電圧ラインは、電極端子に接続されて電極端子と同電位にあるので、近接部の漏れ電流が大きくなる。とくに、電圧ラインは、正負の電極端子の間隔よりも接近している近接部の漏れ電流が大きくなる。近接部の漏れ電流は、電池の安全性を低下させるばかりでなく、過熱による焼損が原因で安全性を低下させる原因となる。漏れ電流は、電位差のある電圧ラインの近接部が接近するほど大きくなるので、近接部で電圧ラインを離して配置することで漏れ電流を小さくできるが、全ての電圧ラインを離して配線することは、スペースを有効利用することから難しく、多数の電圧ラインを備える電源装置は、近接部を設けて電圧ラインを配置している。さらに、電池の電極端子に接続している電圧ラインは、各々の電池の電圧を検出するために使用されるので、ワイヤーハーネスを介して電圧検出回路に接続されるが、ワイヤーハーネスは、コネクタを介して接続され、コネクタの接続部において電圧ラインは近接部となる。コネクタは、オスメスの金属接点を脱着できるように接続するが、電圧ラインに接続している金属接点が互いに接近して近接部となるからである。コネクタは防水絶縁構造として金属接点を絶縁できるが、現実的には、長期間にわたって完全な絶縁状態を保持するのは極めて難しい。

【0006】

この弊害を防止するために、水没状態で電源装置を保護する構造が開発されている。（特許文献２参照）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１５－１８７９１５号公報

【特許文献2】特開２０１２－１７６６６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献２の公報に記載される水没対策の電源装置は、密閉ケースの上部に空気溜まりができる構造として、ここに電池を収納している。この密閉ケースは、下部を開口して引出線を配線して上部を密閉するので、水没状態で内部の空気が上部に溜まり、この部分に電池を配置して、電池を水没から防止できる。この構造の電源装置は、空気溜まりを設けて、ここに電池や電圧ラインを配置することで、防水絶縁構造を実現できるが、この構造では電源装置全体が大きく、重くなる欠点がある。また、電源装置が転倒する状態で防水絶縁構造を実現できない欠点もある。電源装置が水没する状態は、種々の状態で発生し、たとえば、蓄電装置や電動車両の電源装置にあっては、地震による津波や台風による高潮等で導電性の高い海水が浸入して水没することがあり、さらに電動車両は海中に落下して水没することがある。

【0009】

本発明は、さらに以上の欠点を解決するためになされたものである。本発明の目的の一は、水没時の漏れ電流による弊害を防止して、水没時の安全性を確保する電源装置と、この電源装置を備える蓄電装置及び電動車両を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明のある態様に係る電源装置は、充電できる複数の電池を直列に接続してなる電池ブロックと、電池ブロックを構成してなる電池の正負の電極端子に接続してなる複数の電圧ラインとを備えている。電圧ラインは、直列に接続してなる各々の電池の正負の電極端子に接続されて、接続された電極端子と同一電位にあり、電池の正負の電極端子に接続してなる電圧ラインは、電池の正負の電極端子の間隔よりも互いに接近して配置してなる近接露出部を有し、電圧ラインは近接露出部の漏れ電流で溶断する電流ヒューズを有し、電流ヒューズを防水絶縁構造としている。

【0011】

本発明のある態様に係る蓄電装置は、上記電源装置と、電源装置への充放電を制御する電源コントローラとを備えて、電源コントローラでもって、外部からの電力により電池セルへの充電を可能とすると共に、電池セルに対し充電を行うよう制御している。

【0012】

本発明のある態様に係る電動車両は、上記電源装置と、電源装置から電力供給される走行用のモータと、電源装置及びモータを搭載してなる車両本体と、モータで駆動されて車両本体を走行させる車輪とを備えている。

【発明の効果】

【0013】

以上の電源装置は、水没時の漏れ電流による安全性の低下を防止できる特長がある。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態に係る電源装置の概略ブロック図である。

【図2】図１に示す電源装置の電流ヒューズの接続部分を示す拡大断面図である。

【図3】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。

【図4】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。

【図5】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。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の実施形態は、以下の構成によって特定されてもよい。
本発明の第１の実施形態の電源装置は、充電できる複数の電池を直列に接続してなる電池ブロックと、電池ブロックを構成してなる電池の正負の電極端子に接続してなる複数の電圧ラインとを備える。電圧ラインは、直列に接続してなる各々の電池の正負の電極端子に接続されて、接続された電極端子と同一電位にあり、電池の正負の電極端子に接続してなる電圧ラインは、電池の正負の電極端子の間隔よりも互いに接近して配置してなる近接露出部を有し、電圧ラインは近接露出部の漏れ電流で溶断する電流ヒューズを有し、電流ヒューズを防水絶縁構造としている。

【0016】

以上の電源装置は、水没が原因で発生する漏れ電流で電流ヒューズを確実に溶断して、水没時の安全性を高くできる特長がある。とくに、以上の電源装置は、電圧ラインに電流ヒューズを設けて、さらに、この電流ヒューズを防水絶縁構造とするので、水没時には電流ヒューズを確実に溶断できる特長がある。電源装置は、電圧ラインに電流ヒューズを設けて、この電流ヒューズで電圧ラインの電流を遮断して安全性を確保できるが、電源ラインに設けたヒューズは、つねに安定して水没状態で溶断することが難しい。それは、電流ヒューズが水没すると、表面にバイパス電流が流れて、このバイパス電流が電流ヒューズの電流を分流して減少させるからである。とくに、電源装置が導電率の高い水に水没されると、電流ヒューズのバイパス電流が導電率の高い水で増加して電流ヒューズの溶断を阻害して安全性を確保できない。電源装置が、導電率の高い水に水没すると漏れ電流が大きくなって安全性は更に低下するので、この状態で電流ヒューズを確実に溶断することは、極めて大切である。以上の電源装置は、電流ヒューズを防水絶縁構造とするので、導電率の高い水に水没しても大きなバイパス電流が流れることがなく、電圧ラインの近接部に発生する漏れ電流をバイパスすることなく電流ヒューズに流して確実に溶断して高い安全性を確保する。

【0017】

本発明の第２の実施態様の電源装置は、電圧ラインが、近接露出部において導電部を露出している。

【0018】

本発明の第３の実施態様の電源装置は、電圧ラインが、コネクタ接続部を有し、コネクタ接続部を近接露出部としている。

【0019】

以上の電源装置は、コネクタ接続部における漏れ電流による弊害を効果的に抑制して安全性を高くできる特徴がある。

【0020】

本発明の第４の実施態様の電源装置は、電圧ラインの少なくとも一部を配線パターンとしてなる回路基板を備え、回路基板がコネクタ接続部を有している。

【0021】

以上の電源装置は、回路基板に設けているコネクタ接続部の漏れ電流による弊害を抑制して、安全性を高くできる特徴がある。回路基板にコネクタ接続部を設けている従来の電源装置は、水没して水中に配置される状態において、コネクタ接続部に漏れ電流が流れても、漏れ電流で発熱する熱エネルギーは水に吸収されるが、水没状態が解消されて回路基板の表面に水が付着した半乾きの状態になると、水を介して漏れ電流が流れて発熱し、この熱エネルギーが回路基板を炭化し、さらに炭化した回路基板は導電部となって漏れ電流が流れ、この漏れ電流のジュール熱で回路基板が発火して、安全性を著しく阻害することがある。以上の電源装置は、水没すると電流ヒューズを確実に溶断して、電圧ラインの漏れ電流を遮断できるので、従来の電源装置のように、水没して半乾きの状態となっても、回路基板の導電部が漏れ電流で加熱されて炭化することがなく、さらに炭化した導電部が漏れ電流で発火するなどの弊害を確実に防止できる特長がある。

【0022】

本発明の第５の実施態様の電源装置は、電池ブロックを構成してなる各々の電池の電圧を検出する電圧検出回路を備え、電圧ラインが、電圧検出回路と電池の電極端子を接続している。

【0023】

本発明の第６の実施態様の電源装置は、電流ヒューズの溶断電流を、近接露出部の漏れ電流で溶断する電流容量としている。

【0024】

以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。
さらに以下に示す実施形態は、本発明の技術思想の具体例を示すものであって、本発明を以下に限定するものではない。また、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。また、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。

【0025】

（実施の形態１）
電源装置は、自然エネルギーや深夜電力の蓄電装置や車載用の電源装置の例を示している。具体的には、この電源装置は、主として蓄電装置、ハイブリッド車や電気自動車等の電動車両の走行モータに電力を供給する電源、無停電電源装置などに使用される。ただ、本発明の電源装置は、蓄電装置、電動車両、無停電電源装置以外の電源、例えば大出力が要求される他の用途にも使用できる。電動車両に搭載される電源装置は、車両に浸水して水没することがあり、また、蓄電装置や無停電装置の電源装置は、集中豪雨などで建物内に浸水して水没することがある。電源装置が水没する最大の原因は集中豪雨による。集中豪雨による水没は、水面レベルが地面から次第に上昇して電源装置が浸水する状態で発生する。

【0026】

（電源装置１００）
図１の概略ブロック図に示す電源装置１００は、充電できる複数の電池１を直列に接続して電池ブロック１０とし、この電池ブロック１０を構成している各々の電池１の電極端子１１に電圧ライン３を接続している。直列接続している電池１は、全ての電池１の電圧を検出するように電圧ライン３を接続している。図１の電池ブロック１０は、複数の電池１を積層して、隣接して積層している電池１をバスバー１２で直列に接続している。バスバー１２は、隣接して積層している電池１の正負の電極端子１１に接続されて、電池１を直列に接続している。電源装置１００は、隣接電池１を直列に接続している全てのバスバー１２と、電池ブロック１０の両端面に配置されて出力端子１３に接続される電極端子１１とに電圧ライン３を接続している。この電源装置１００は、電圧ライン３を介して全ての電池１の電圧を検出できる。電源装置１００は、電圧ライン３を介して各々の電池１を電圧検出回路２０に接続している。この電源装置１００は、電圧検出回路２０で各々の電池１の電圧を検出して、電池１の電圧をコントロールしながら充放電できる。

【0027】

（電圧検出回路２０）
電源装置１００は、電圧検出回路２０で電池電圧を検出して、電池１の電圧が設定範囲となるように充放電をコントロールする。電圧検出回路２０は、電池１の充放電をコントロールする制御回路（図示せず）に各々の電池電圧を出力する。制御回路は、電池１の電圧が設定範囲となるように電池１の充放電電流をコントロールする。制御回路は、電池電圧を設定範囲に保持して、電池１の過充電や過放電を防止する。この状態で充放電される電池１は、電気特性の低下が抑制されて安全性も高くなる。制御回路は、充電している電池電圧があらかじめ設定している最大電圧まで上昇すると充電電流を遮断あるいは減少し、反対に放電している電池電圧が設定している最低電圧まで低下すると、放電電流を遮断あるいは減少して、電池電圧を設定範囲に維持する。

【0028】

（電圧ライン３）
電源装置１００は、電圧ライン３を配線パターン２１とする回路基板２を電池ケース９内に配置している。回路基板２は、図１の概略図に示すように、直列に接続している電池１の積層方向に延びる細長い形状で、電圧ライン３の配線パターン２１を直列接続している電池１の電極端子１１に接続している。この図の電圧ライン３は、配線パターン２１の一端を、リード線１４を介して電池１の電極端子１１に接続している。リード線１４は、直接に電極端子１１に接続され、あるいはバスバー１２を介して電極端子１１に接続される。

【0029】

配線パターン２１で構成される複数の電圧ライン３は、限られたスペースに配置して各々の電池電圧を検出するために、電池１の正負の電極端子１１の間隔よりも互いに接近して配置される近接露出部４ができる。電極端子１１よりも互いに接近する近接露出部４は、電源装置１００が水没する状態で、漏れ電流が大きくなる。電源装置１００が水没する状態で、近接露出部４の漏電抵抗が、電池１の電極端子１１間の漏電抵抗よりも小さくなるからである。近接露出部４の間隔を広くして漏れ電流を減少できるが、複数の電圧ライン３を限られたスペースに配置できなくなる。

【0030】

図１に示す回路基板２は、複数の接続ピン６ａのあるコネクタ接続部６を固定して、接続ピン６ａに配線パターン２１を接続している。コネクタ接続部６の接続ピン６ａは、電池１の正負の電極端子１１よりも接近して配置されるので、電圧ライン３の近接露出部４となる。接続ピン６ａの間隔を広くすると、コネクタ接続部６が大きくなって回路基板２の限られたスペースに配置できないからである。コネクタ接続部６の接近する接続ピン６ａは、近接露出部４となって、水没状態では導電性の水に流れる漏れ電流が大きくなる。大きな漏れ電流は、ジュール熱を大きくして過熱による種々の弊害の要因となる。発生するジュール熱の熱エネルギーが漏れ電流の二乗に比例して大きくなるからである。

【0031】

たとえば、回路基板２に近接露出部４がある電源装置１００は、水没すると近接露出部４に漏れ電流が流れる。漏れ電流は、電源装置１００が完全に水没された状態のみでなく、水没状態が解消されて回路基板２の表面に水が付着した半乾きの状態で回路基板２を発火させる等の原因となる。半乾きの状態で、回路基板２の近接露出部４に流れる漏れ電流がジュール熱で発熱して、回路基板２を炭化し、さらに炭化した回路基板２が、漏れ電流のジュール熱で発熱して発火することがあるからである。以上の弊害を防止するために、電圧ライン３は電流ヒューズ５を設けている。電流ヒューズ５は、水没して流れる漏れ電流で溶断される。

【0032】

（電流ヒューズ５）
図１の回路基板２は、水没して流れる漏れ電流を遮断する電流ヒューズ５を電圧ライン３の途中に設けている。この回路基板２は、全ての電圧ライン３に電流ヒューズ５を設けている。電流ヒューズ５は、電圧ライン３の配線パターン２１の途中に設けている。電圧ライン３の電流ヒューズ５は、水没して流れる漏れ電流で溶断する電流容量に設定しているが、回路基板２が水没して確実に溶断されないことがある。それは、水没した回路基板２の表面を流れる電流が電流ヒューズ５にバイパスして流れて、電流ヒューズ５の電流を減少させるからである。とくに、水没する水の導電性が高いとバイパス電流が増加して、電流ヒューズ５の確実な溶断が阻害される。

【0033】

電流ヒューズ５は、バイパス電流による溶断不良を解消するために防水絶縁構造としている。図２の要部拡大断面図に示す電流ヒューズ５は、表面全体を被覆するように回路基板２に防水層７を設けて防水絶縁構造としている。防水層７は絶縁材で、回路基板２の表面に隙間なく水密構造に密着されて、電流ヒューズ５の全面を絶縁材の防水層７で被覆している。この防水絶縁構造は、回路基板２の表面に、電流ヒューズ５の全体を被覆するように、絶縁性のプラスチックを塗布して防水層７を設けている。防水層７のプラスチックは、たとえば未硬化状態でペースト状ないし液状で硬化して防水層７となるプラスチック好ましくはウレタン樹脂が使用できる。ただし、回路基板２の表面に塗布して防水層７とする絶縁性のプラスチックは、ウレタン樹脂のみでなく、シリコン樹脂、エポキシ樹脂なども使用できる。

【0034】

図２の回路基板２は、回路基板２の表面の配線パターン２１の途中に、電流ヒューズ５をハンダ付けなどの方法で接続して、回路基板２の表面に電流ヒューズ５を固定している。この回路基板２は、ガラスエポキシ等の絶縁基板の表面に、銅箔の配線パターン２１を設けて電圧ライン３を設け、さらに絶縁基板の表面を絶縁性のレジスト層２２で被覆して、配線パターン２１の表面を絶縁している。レジスト層２２は、表面に電圧ライン３の配線パターン２１を設けた状態で、電流ヒューズ５の接続部を除く領域に塗布して設けられる。電流ヒューズ５は、レジスト層２２で被覆されない配線パターン２１にハンダ付けして固定される。電流ヒューズ５を固定した回路基板２の表面に防水層７を設けて、電流ヒューズ５は防水層７で被覆された防水絶縁構造で回路基板２に配置される。

【0035】

以上の電源装置１００は、回路基板２の表面にレジスト層２２を設けて電流ヒューズ５を固定し、この状態で電流ヒューズ５全面を被覆するように防水層７を設けて、電流ヒューズ５を防水絶縁構造とする。電流ヒューズ５をこの構造で防水絶縁構造とする電源装置１００は、回路基板２に設けた配線パターン２１と電流ヒューズ５の両方を防水絶縁構造として、水没状態で確実に電流ヒューズ５を溶断できる。それは、電流ヒューズ５と配線パターン２１の両方を介して流れる漏れ電流による電流ヒューズ５のバイパス電流を抑制して、水没して流れる漏れ電流で電流ヒューズ５を確実に溶断できるからである。ただ、本発明の電源装置は、電流ヒューズ５の防水絶縁構造を以上の構造に特定するものでなく、電流ヒューズ５のバイパス電流を抑制する全ての防水絶縁構造、たとえば、リード線１４の途中に接続している電流ヒューズ５を絶縁材の熱収縮チューブで水密構造に被覆する構造などによっても、電流ヒューズ５を防水絶縁構造として、電流ヒューズ５のバイパス電流を抑制できるからである。

【0036】

さらに、以上の電源装置１００は、回路基板２に設けたコネクタ接続部６を近接露出部４としているが、本発明の電源装置は、近接露出部をコネクタ接続部６に特定するものでなく、電圧ライン３が電池１の正負の電極端子１１よりも互いに接近して露出する全ての領域、たとえば図示しないが、電圧ラインのリード線をハンダ付けするために、回路基板に互いに接近して配置している複数のハンダ端子、あるいは、複数の電圧ラインからなるワイヤーハーネスを接続するためのコネクタ接続部、さらに複数の回路基板をコネクタで直接に接続するコネクタ接続部などの電圧ラインが互いに接近する部分等を近接露出部とすることもある。

【0037】

以上の電源装置１００は、電動車両を走行させるモータに電力を供給する車両用の電源として利用できる。電源装置１００を搭載する電動車両としては、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。なお、電動車両を駆動する電力を得るために、上述した電源装置１００を直列や並列に多数接続して、さらに必要な制御回路を付加した大容量、高出力の電源装置を構築した例として説明する。

【0038】

（ハイブリッド車用電源装置）
図３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に電源装置１００を搭載する例を示す。この図に示す電源装置１００を搭載した車両ＨＶは、車両本体９１と、この車両本体９１を走行させるエンジン９６及び走行用のモータ９３と、これらのエンジン９６及び走行用のモータ９３で駆動される車輪９７と、モータ９３に電力を供給する電源装置１００と、電源装置１００の電池１を充電する発電機９４とを備えている。電源装置１００は、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４に接続している。車両ＨＶは、電源装置１００の電池１を充放電しながらモータ９３とエンジン９６の両方で走行する。モータ９３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９３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、エンジン９６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１を充電する。なお、車両ＨＶは、図３に示すように、電源装置１００を充電するための充電プラグ９８を備えてもよい。この充電プラグ９８を外部電源と接続することで、電源装置１００を充電できる。

【0039】

（電気自動車用電源装置）
また、図４は、モータのみで走行する電気自動車に電源装置１００を搭載する例を示す。この図に示す電源装置１００を搭載した車両ＥＶは、車両本体９１と、この車両本体９１を走行させる走行用のモータ９３と、このモータ９３で駆動される車輪９７と、このモータ９３に電力を供給する電源装置１００と、この電源装置１００の電池１を充電する発電機９４とを備えている。電源装置１００は、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４に接続している。モータ９３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４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１を充電する。また車両ＥＶは充電プラグ９８を備えており、この充電プラグ９８を外部電源と接続して電源装置１００を充電できる。

【0040】

（蓄電装置用の電源装置）
さらに、本発明は、電源装置の用途を、車両を走行させるモータの電源には特定しない。実施形態に係る電源装置は、太陽光発電や風力発電等で発電された電力で電池１を充電して蓄電する蓄電装置の電源として使用することもできる。図５は、電源装置１００の電池１を太陽電池８２で充電して蓄電する蓄電装置を示す。

【0041】

図５に示す蓄電装置は、家屋や工場等の建物８１の屋根や屋上等に配置された太陽電池８２で発電される電力で電源装置１００の電池１を充電する。この蓄電装置は、太陽電池８２を充電用電源として充電回路８３で電源装置１００の電池１を充電した後、ＤＣ／ＡＣインバータ８５を介して負荷８６に電力を供給する。このため、この蓄電装置は、充電モードと放電モードを備えている。図に示す蓄電装置は、ＤＣ／ＡＣインバータ８５と充電回路８３を、それぞれ放電スイッチ８７と充電スイッチ８４を介して電源装置１００と接続している。放電スイッチ８７と充電スイッチ８４のＯＮ／ＯＦＦは、蓄電装置の電源コントローラ８８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８８は充電スイッチ８４をＯＮに、放電スイッチ８７をＯＦＦに切り替えて、充電回路８３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、電源コントローラ８８は充電スイッチ８４をＯＦＦに、放電スイッチ８７をＯＮにして放電モードに切り替え、電源装置１００から負荷８６への放電を許可する。また、必要に応じて、充電スイッチ８４をＯＮに、放電スイッチ８７をＯＮにして、負荷８６への電力供給と、電源装置１００への充電を同時に行うこともできる。

【0042】

さらに、電源装置は、図示しないが、夜間の深夜電力を利用して電池１を充電して蓄電する蓄電装置の電源として使用することもできる。深夜電力で充電される電源装置は、発電所の余剰電力である深夜電力で充電して、電力負荷の大きくなる昼間に電力を出力して、昼間のピーク電力を小さく制限することができる。さらに、電源装置は、太陽電池の出力と深夜電力の両方で充電する電源としても使用できる。この電源装置は、太陽電池で発電される電力と深夜電力の両方を有効に利用して、天候や消費電力を考慮しながら効率よく蓄電できる。

【0043】

以上のような蓄電装置は、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、家庭内用または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、信号機や道路用の交通表示器などのバックアップ電源用などの用途に好適に利用できる。

【産業上の利用可能性】

【0044】

本発明に係る電源装置は、ハイブリッド車、燃料電池自動車、電気自動車、電動オートバイ等の電動車両を駆動するモータの電源用等に使用される大電流用の電源として好適に利用できる。例えば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が挙げられる。また、本発明に係る電源装置は、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。

【符号の説明】

【0045】

１００…電源装置
１…電池
２…回路基板
３…電圧ライン
４…近接露出部
５…電流ヒューズ
６…コネクタ接続部
６ａ…接続ピン
７…防水層
９…電池ケース
１０…電池ブロック
１１…電極端子
１２…バスバー
１３…出力端子
１４…リード線
２０…電圧検出回路
２１…配線パターン
２２…レジスト層
８１…建物
８２…太陽電池
８３…充電回路
８４…充電スイッチ
８５…ＤＣ／ＡＣインバータ
８６…負荷
８７…放電スイッチ
８８…電源コントローラ
９１…車両本体
９３…モータ
９４…発電機
９５…ＤＣ／ＡＣインバータ
９６…エンジン
９７…車輪
９８…充電プラグ
ＨＶ、ＥＶ…車両

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】