(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の筐体上面に設けられた凹部空間に、その電池の電圧情報を含む情報を検出するセンサとそのセンサ出力を取り出すインタフェース回路とを含む一つの検出ユニットが収納され、
この凹部空間の両端部に前記単位電池の両極端子と前記ユニットの端子とをそれぞれ接続する接続構造が設けられ、
前記接続構造は、前記両極端子に電気的に接続され、前記ユニットの接続端子の外周を保持する板状の金属弾性体が形成された保持具を含む
ことを特徴とする車載用電池。
【請求項２】
前記インタフェース回路には無線信号により前記センサ出力を伝達する手段を含む請求項１記載の車載用電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は走行動力として電動機を使用する電気自動車に利用する。本発明は、車載用の充電可能な電池の充放電制御に関する。本発明は、走行動力として内燃機関および電動機を併用するハイブリッド・カーのために開発されたものであるが、充電可能な電池を車両に搭載し、この電池エネルギを走行に利用する自動車に広く利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
本願出願人は、ＨＩＭＲの名称で内燃機関および電動機を併用するハイブリッド・カーを開発し製造販売している。この自動車は、内燃機関のクランク軸に三相交流のかご形誘導機を連結し、大型の電池を車両に搭載し、この電池とかご形誘導機との間を双方向のインバータにより結合し、このインバータをプログラム制御回路により制御するように構成されたものである（ＷＯ８８／０６１０７号参照）。
【０００３】
この装置では、車両が加速するときにはこのかご形誘導機に与える回転磁界をかご形誘導機が電動機になるように制御し、車両が減速するときにはこのかご形誘導機に与える回転磁界をかご形誘導機が発電機になるように制御される。そしてかご形誘導機が電動機として利用されるときには電池は放電し、発電機として利用されるときには電池が充電するように、すなわち回生制動が行われるように制御するものである。
【０００４】
この装置は、大型バスに搭載され、市街地の路線バスおよび環境汚染をきわめて小さくすることが必要な地域の登山バスなどに実用されている。一方近年、自動車の内燃機関からの排気による環境汚染は大きい問題となり、自動車の価格がなお高く燃料が多少高価であっても、都会の市街地を走行する大部分の自動車が電気自動車になる可能性が論じられるまでになった。
【０００５】
上記ＨＩＭＲは、車両に電池室を設け、大量生産により安価に入手できる端子電圧１２Ｖの電池を単位電池とし、これを２５個この電池室に搭載し、電気的に直列に接続して全体の端子電圧が  １２Ｖ×２５＝３００Ｖ  となるように構成して走行用のエネルギを供給する電池として利用している。
【０００６】
ここで「単位電池」とは、多数個を直列接続することにより走行用のエネルギを供給する電池を構成する単位となるものである。例えば鉛電池の場合は、化学的性質から最小の単位電池の端子電圧は２Ｖであるが、一般にこの２Ｖの電池を複数個直列に接続して一つの筐体に収容した電池が市販されている。例えば鉛電池の場合は、単位電池の端子電圧は、２Ｖ、４Ｖ、６Ｖ、１２Ｖ、２４Ｖなどである。鉛電池以外の電池でも、その化学的性質およびその直列接続する数により単位電池の端子電圧が定まる。
【０００７】
本願出願人は単位電池の監視について、国際特許出願（ＰＣＴ／ＪＰ９６／００９６６号、本願出願時において未公開）を出願した。図６はその構成を示すブロック図、図７はその単位電池の構成を示す斜視図、図８はその単位電池の実装状態を示す斜視図である。
【０００８】
その構成は、単位電池１が多相ｎ個（この例では２５個）直列に接続され、その単位電池１の（＋）端子１ａおよび（−）端子１ｂにそれぞれ固定的に接続される一対の接続具１５と、この接続具１５に接続され（＋）端子１ａおよび（−）端子１ｂの電圧が設定値以下であることを検出する検出センサを内蔵した検出ユニット１２とが備えられる。各単位電池１の（＋）端子１ａおよび（−）端子１ｂは接続ケーブル６により直列に接続される。これらｎ個（２５個）の単位電池１は車体の中央下部に設けられた電池室内のバッテリキャリア２１に収納され、外部とは開閉扉２２により遮蔽される。
【０００９】
検出ユニット１２には、（＋）端子１ａ、（−）端子１ｂ間の電圧が第一の設定値（Ｖ１  ）以下であるときに所定充電量に満たない状態にあるとして赤色で発光表示する第一の発光表示回路１３ａと、（＋）端子１ａ、（−）端子１ｂ間の電圧が第二の設定値（Ｖ２  ）を越えるときに所定充電量にあるとして緑色で発光表示する第二の発光表示回路１３ｂとが備えられる。
【００１０】
このように各単位電池１の充電量が監視されその状態が表示されることによって、一部の単位電池１が異常状態になっているにもかかわらず、すべての単位電池１を交換するような不経済な措置をとることが回避されるようになった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、高圧電池を構成する各単位電池１それぞれに検出センサが内蔵された検出ユニット１２を備えることによって、個々の単位電池１について充電量の監視が行われ、単位電池１の劣化を初期段階で発見することが可能になったが、検出ユニット１２を取付ける単位電池の数が多く、かつ車両の走行にともなって各単位電池１が激しい振動を受けて不安定な状態にあることから、その取付け構造についてさらに検討が進められてきた。
【００１２】
この検出ユニットを電池内部に固定的に埋込むように構成することが考えられるが、検出ユニットは高価であり、これを電池交換に際して電池とともに廃棄することは適当でない。
【００１３】
本発明はこのような背景に行われたものであって、検出ユニットの取付けを簡単に行うことができ、かつ安定した取付け状態を維持することができる車載用電池を提供することを目的とする。本発明は、検出ユニットの着脱工数を低減することができる車載用電池を提供することを目的とする。本発明は、検出ユニットを単位電池の筐体内に埋設し接続ケーブル着脱の作業性をよくすることができる車載用電池を提供することを目的とする。本発明は、電池を交換するときに検出ユニットを電池とともに廃棄することなく、継続利用することができる装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、単位電池への検出ユニットの取付けを簡単な操作で確実に行うことができる構造を特徴とする。
【００１５】
すなわち、本発明は、電池の筐体内部に、その電池の電圧情報を含む情報を検出するセンサと、そのセンサ出力を取り出すインタフェース回路とが埋め込まれたことを特徴とする。
【００１６】
前記インタフェース回路には無線信号により前記センサ出力を伝達する手段を含むことができ、前記センサおよび前記インタフェース回路は一つのユニットに構成され、このユニットが前記電池筐体に対して着脱自在に構成されることが望ましい。
【００１７】
電池筐体の上面の一部に電池情報を検出する検出センサを収容する空間を設け、この空間に単位電池の（＋）端子および（−）端子それぞれに筐体内部で電気的に接続された一対の保持具を埋込み、この保持具に検出センサの端子を嵌め込むことによって保持する。
【００１８】
検出センサを一つのユニットに収容し、このユニットにインタフェース回路を設け、このインタフェース回路に無線信号によって検出センサの出力を伝達する構成にすれば、検出された電池情報を電気配線することなく取出すことができ、電池室あるいは運転席においてその情報を知ることができる。
【００１９】
これは、例えば、ユニット内に無線送信器を備えるとともに、各無線送信器からの電磁波を受信する無線受信器を備え、この無線受信器が受信した電池情報を表示器に表示することによって実現することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
【００２１】
【実施例】
次に、本発明実施例を図面に基づいて説明する。図１は本発明実施例の構成を示す斜視図、図２は本発明実施例の構成を示す部分断面図である。
【００２２】
本発明実施例は、単位電池１の筐体内部に、その単位電池１の電圧情報を含む情報を検出する検出センサと、この検出センサの出力を取出すインタフェース回路とが埋め込まれる。インタフェース回路には無線信号により検出センサ出力を伝達する手段が含まれ、検出センサおよびインタフェース回路は一つの検出ユニット２として構成され、この検出ユニット２は単位電池１の筐体に対し着脱自在に取付けられる。
【００２３】
その構造は、単位電池１の筐体上面に検出ユニット２を収納する収納空間３が形成され、その両端部には単位電池１の（＋）端子１ａおよび（−）端子１ｂに一方の端部が固定され他方の端部に保持具４が固定された一対の接続具５が配置される。検出ユニット２には保持具４に対応する位置に接続端子２ａおよび２ｂが設けられる。この接続端子２ａおよび２ｂは金属円筒形状に形成され、保持具４はこの接続端子２ａおよび２ｂの外周を所定の接触圧力をもって保持するように板状の金属弾性体で形成され、その上部に接続端子２ａおよび２ｂを嵌合させるための開口部が設けられる。
【００２４】
図３は本発明実施例における検出ユニットの構成および単位電池の接続状態を示すブロック図、図４は本発明実施例にかかわる高圧電池の実装状態を示す斜視図である。検出ユニット２には、前述したように、検出センサ１０と、インタフェース回路が備えられ、インタフェース回路は、検出センサ１０の検出出力にしたがって電磁波を発振する発振器１１と、電磁波を変調し送信する送信器１４とにより構成される。
【００２５】
検出センサ１０には、その検出出力にしたがって単位電池１の異常または正常を表示する発光表示器１３が接続され、この発光表示器１３には、（＋）端子１ａ、（−）端子１ｂ間の電圧が第一の設定値（Ｖ１  ）以下であるときに赤色で発光表示する第一の発光表示回路１３ａおよび第二の設定値（Ｖ２  ）を越えるときに緑色で発光表示する第二の発光表示回路１３ｂとが含まれる。
【００２６】
本実施例では、電圧１２Ｖの単位電池１が多数個（２５個）直列に接続され、各単位電池１の（＋）端子１ａおよび（−）端子１ｂは接続ケーブル６により接続される。多数個接続された単位電池１は車体中央下部に設けられた電池室にバッテリキャリア２１により収納される。このバッテリキャリア２１の近傍には、単位電池１の送信器１４から放射され空間を伝搬する電磁波を受信し検出センサ１０が検出した出力を復調する無線受信器７、光学的表示手段８、遮断スイッチ９が配置され、バッテリキャリア２１と外部とは開閉扉２２により遮蔽される。遮断スイッチ９は作業者が保守を行うときに操作され、高圧電池と図外のインバータおよび接地との間の接続を切り離す。無線受信器７および光学的表示手段８は運転席に配置することもでき、この場合無線受信器７と単位電池１は無線ケーブルによって接続される。
【００２７】
図５は本発明実施例における検出センサの構成の一例を示す図である。検出センサ１０は、この例では、赤色の発光ダイオードＬＥＤ１および緑色の発光ダイオードＬＥＤ２が用いられる。同図中ＣＯＭ１は第一の比較器、ＣＯＭ２は第二の比較器、ＺＤはツェナーダイオードである。なお、この回路構成は前述した端子電圧の第一の設定値（Ｖ１  ）および第二の設定値（Ｖ２  ）を同じ値にしたものであるが、第二の設定値（Ｖ２  ）を第一の設定値（Ｖ１  ）以下に設定することもできる。
【００２８】
ここで、図５に示す検出センサ１０の表示動作について説明する。第一の設定値Ｖ１  ＝第二の設定値Ｖ２  ＝Ｖｚとすると、１２Ｖの単位電池１の電圧が設定値Ｖｚ以上である場合には、ツェナーダイオードＺＤが導通し電流Ａが流れるので緑色の発光ダイオードＬＥＤ２が点灯し異常のないことを表示する。
【００２９】
単位電池１の電圧が設定値Ｖｚ以上あるとき、第一の比較器ＣＯＭ１の入力側に印加される電圧ＶａおよびＶｂはＶａ＜Ｖｂの関係にあるので、第一の比較器ＣＯＭ１に電流Ｂが流れ、そのため第二の比較器ＣＯＭ２には電流Ｃは流れず、赤色の発光ダイオードＬＥＤ１は点灯しない。
【００３０】
単位電池１の電圧が設定値Ｖｚ以下になると、ツェナーダイオードＺＤの導通はなくなり、したがって電流Ａはなくなる。このとき第一の比較器ＣＯＭ１の入力側に印加される電圧はＶａ＞Ｖｂの関係になり、第一の比較器ＣＯＭ１に電流Ｂが負方向に流れる。この電流Ｂの流れに伴って第二の比較器ＣＯＭ２に電流Ｃが流れ、これにより赤色の発光ダイオードＬＥＤ１が点灯し、単位電池１の電圧が設定値Ｖｚ以下になったことを表示する。このとき緑色の発光ダイオードＬＥＤ２も同時に点灯するが、この点灯により電圧の検出動作が正常に行われた結果異常であることが表示される。
【００３１】
このような電圧検出動作は、２５個の単位電池１のそれぞれについて自動的に個別に行われるので、運転者は図４に示す開閉扉２２を開けるだけで、バッテリキャリア２１を引き出すことなく視覚的に高圧電池の状態を確認することができる。なお、発光ダイオードＬＥＤ１およびＬＥＤ２が全く点灯していなければ、接続具５の取付けが不充分である、あるいは検出センサ１０などに異常があるものと判定することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、検出センサが内蔵された検出ユニットの取付けを簡単な操作で行うことができ、かつ振動に対して安定した取付け状態を維持することができる。これにより多数の検出ユニットの着脱に要する工数を低減することができるとともに、検出ユニットが単位電池の筐体内に埋設された状態で取付けられるので単位電池間を接続する接続ケーブル着脱の作業性をよくすることができる。検出ユニットが着脱可能であるから、電池の交換に際して検出ユニットを電池とともに廃棄してしまう無駄を省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例の構成を示す斜視図。
【図２】本発明実施例の構成を示す部分断面図。
【図３】本発明実施例における検出ユニットの構成および単位電池の接続状態を示すブロック図。
【図４】本発明実施例にかかわる高圧電池の実装状態を示す斜視図。
【図５】本発明実施例における検出センサの構成の一例を示す図。
【図６】従来例の構成を示すブロック図。
【図７】従来例における単位電池の構成を示す斜視図。
【図８】従来例における単位電池の実装状態を示す斜視図。
【符号の説明】
１    単位電池
１ａ  （＋）端子
１ｂ  （−）端子
２、１２  検出ユニット
２ａ、２ｂ  接続端子
３    収納空間
４    保持具
５、１５  接続具
６    接続ケーブル
７    無線受信器
８    光学的表示手段
９    遮断スイッチ
１０  検出センサ
１１  発振器
１３  発光表示回路
１３ａ  第一の発光表示回路
１３ｂ  第二の発光表示回路
１４  送信器
２１  バッテリキャリア
２２  開閉扉
【図１】
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【図２】
0003556395.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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