(57)【要約】【課題】長期間に亘って保管しても過放電状態となるのを防ぐことができるカセット式のバッテリ装置を提供する。【解決手段】本発明に係るカセット式のバッテリ装置１Ａは、正極および負極を有する二次電池部２と、正極に一端が接続された正側の電源ライン１２Ａおよび負極に一端が接続された負側の電源ライン１３Ａからなる一対の電源ラインの他端に接続され、当該一対の電源ラインを介して電力が供給されると二次電池部２を監視するべく動作する監視部３と、一対の電源ラインのいずれか一方（１２Ａ）の途中に設けられ、操作されることにより、例えば正極と監視部３との電気的な接続を接続状態と遮断状態とに切り替えるスイッチ手段６Ａとを備え、ケース８は開口部を有し、当該開口部を通じて、ケース８の外部からスイッチ手段６Ａの操作をすることができる。【選択図】図３
2011108537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に着脱可能に装着されて、当該車両に電力を供給するカセット式のバッテリ装置であって、
正極および負極を有する二次電池部と、
前記正極に一端が接続された正側の電源ラインおよび前記負極に一端が接続された負側の電源ラインからなる一対の電源ラインの他端に接続され、当該一対の電源ラインを介して前記二次電池部の電力が供給されると、前記二次電池部を監視するべく動作する監視部と、
前記一対の電源ラインのいずれか一方の途中に設けられ、操作されることにより、前記正極または前記負極と前記監視部との電気的な接続を接続状態と遮断状態とに切り替えるスイッチ手段と、
前記二次電池部、前記監視部および前記スイッチ手段を収容するケースと、
を備え、
前記ケースは開口部を有し、当該開口部を通じて、前記ケースの外部から前記スイッチ手段の操作をすることができることを特徴とするバッテリ装置。
【請求項２】
前記スイッチ手段は押し込み式のスイッチであり、
前記車両に装着される際に、当該車両に設けられた突起部によって前記スイッチ手段が押し込まれ、前記正極または前記負極と前記監視部との電気的な接続が遮断状態から接続状態に切り替わることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ装置。
【請求項３】
前記監視部に接続された異常検出端子をさらに備え、
前記異常検出端子からは、
前記正極および前記負極と前記監視部との電気的な接続が接続状態であり、かつ前記二次電池部に異常がない場合は、正常であることを示すＨｉｇｈレベルの信号が出力され、
前記接続のいずれか一方が遮断状態である場合、および前記接続はいずれも接続状態であるが前記二次電池部に異常がある場合は、異常であることを示すＬｏｗレベルの信号が出力される、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に着脱可能に装着されて、当該車両に電力を供給するカセット式のバッテリ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場の敷地内で作業を行う運搬車等の航続距離が短くてもよい車両としては、従来から、バッテリの電力で走行用モータを駆動する電気自動車が多用されている。また、電気自動車には、着脱可能なカセット式のバッテリ装置を備えたものがある。バッテリ装置を着脱可能にすれば、バッテリ装置の残電力が低下した場合に充電が完了している別のバッテリ装置に交換することができるので、電気自動車を連続的に稼動させることができ、効率的である。
【０００３】
図８に、従来から使用されているカセット式のバッテリ装置を示す。同図に示すように、バッテリ装置１Ｃは、二次電池部２と監視部３（Battery Management System（ＢＭＳ）、バッテリ管理装置ともいう）とを備える。また、バッテリ装置１Ｃは、二次電池部２の正極に接続された正極出力端子４と、ヒューズ１４を介して二次電池部２の負極に接続された負極出力端子５と、監視部３に接続された異常検出端子７とを備える。バッテリ装置１Ｃを電気自動車に設けられた接続ユニットに装着すると、各端子４、５、７は接続ユニットの対応する端子に電気的に接続される。
【０００４】
二次電池部２は、Ｌｉイオン単位電池を複数個直列に接続したものである。通常、各Ｌｉイオン単位電池からは約３〜４Ｖが出力されるので、負極出力端子５の電圧を基準として正極出力端子４から２４Ｖを出力したい場合は、６〜８個のＬｉイオン単位電池が直列接続される。
【０００５】
監視部３は、各Ｌｉイオン単位電池の電圧や温度を監視し、過放電、過充電、発熱等の異常が発生した場合は、異常検出端子７を介してその旨を電気自動車側に通知する。そして、当該通知を受けた電気自動車は、リレーを動作させる等してバッテリ装置１Ｃからの電力供給を停止し、発火や、過放電により二次電池部２が再使用不能となるのを防止する。
【０００６】
また、監視部３は、一対の電源ラインを介して二次電池部２から電力供給されることにより動作する（例えば、非特許文献１参照）。具体的には、監視部３には、電池−監視部接続ライン１３を介して負極の電圧（基準電圧：例えば０Ｖ）が印加されるとともに、監視部電源ライン１２を介して正極の電圧（出力電圧：例えば２４Ｖ）が印加される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】『産業用大型リチウムポリマー電池  ＳＬＰＢシリーズ  総合カタログ』（特に、５頁下段），インターネット，＜URL：http://edisonpower.co.jp/product/pdf/ep_slpb.pdf＞、２００９年１１月１９日現在
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図８に示す従来のバッテリ装置１Ｃでは、監視部３に二次電池部２の電力が常に供給されているので、充電が完了して保管されている際にも二次電池部２の残電力は緩やかに減少し続ける。このため、保管期間が１〜２ヶ月程度になると、二次電池部２のＬｉイオン単位電池が過放電状態となり、再使用不能となるおそれがあった。
【０００９】
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、長期間に亘って保管しても過放電状態となるのを防ぐことができるカセット式のバッテリ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係るカセット式のバッテリ装置は、車両に着脱可能に装着されて、当該車両に電力を供給するものであって、（１）正極および負極を有する二次電池部と、（２）正極に一端が接続された正側の電源ラインおよび負極に一端が接続された負側の電源ラインからなる一対の電源ラインの他端に接続され、当該一対の電源ラインを介して二次電池部の電力が供給されると、二次電池部を監視するべく動作する監視部と、（３）一対の電源ラインのいずれか一方の途中に設けられ、操作されることにより、正極または負極と監視部との電気的な接続を接続状態と遮断状態とに切り替えるスイッチ手段と、（４）二次電池部、監視部およびスイッチ手段を収容するケースとを備え、ケースは開口部を有し、当該開口部を通じて、ケースの外部からスイッチ手段の操作をすることができることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、ケースの外部からスイッチ手段を操作することにより、正極または負極と監視部との電気的な接続を遮断状態とし、二次電池部から監視部への電力供給を遮断することができる。このため、未使用時（保管時）における二次電池部から監視部への電力供給を遮断し、長期間に亘る保管中に二次電池部の電力が消費されて過放電状態となるのを防ぐことができる。
【００１２】
上記バッテリ装置は、例えば、スイッチ手段を押し込み式のスイッチとし、車両に装着される際に当該車両に設けられた突起部によってスイッチ手段が押し込まれ、正極または負極と監視部との電気的な接続が遮断状態から接続状態に切り替わるように構成することができる。
【００１３】
また、上記バッテリ装置は、監視部に接続された異常検出端子をさらに備え、異常検出端子からは、正極および負極と監視部との電気的な接続が接続状態であり、かつ二次電池部に異常がない場合は、正常であることを示すＨｉｇｈレベルの信号が出力され、上記接続のいずれか一方が遮断状態である場合、および上記接続はいずれも接続状態であるが二次電池部に異常がある場合は、異常であることを示すＬｏｗレベルの信号が出力されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、未使用時には監視部と二次電池部との電気的な接続を遮断することができるので、長期間に亘る保管中に二次電池部の電力が消費されて過放電状態となるのを防ぐことができるカセット式のバッテリ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】電動運搬車の斜視図である。
【図２】実施例１に係るバッテリ装置の斜視図であって、（Ａ）は装着方向奥側から見た図、（Ｂ）は装着方向手前側から見た図である。
【図３】実施例１に係るバッテリ装置のブロック図である。
【図４】Ｌｉイオン単位電池の放電容量と電圧の関係を示すグラフである。
【図５】実施例２に係るバッテリ装置のブロック図である。
【図６】変形例に係るバッテリ装置の斜視図であって、（Ａ）は装着方向奥側から見た図、（Ｂ）は装着方向手前側から見た図である。
【図７】変形例に係るバッテリ装置および接続ユニットのブロック図であって、（Ａ）はバッテリ装置が接続ユニットに装着されていない状態、（Ｂ）はバッテリ装置が接続ユニットに装着されている状態の図である。
【図８】従来のバッテリ装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るカセット式のバッテリ装置の好ましい実施形態について説明する。
【００１７】
［実施例１］
本発明に係るバッテリ装置は、例えば、図１に示すような電動運搬車で使用される。同図に示すように、電動運搬車２０の運転席にはハンドル２３が備えられ、その下方には走行輪２４が備えられている。運転者がハンドル２３を操作すると、それに応じて走行輪２４が旋回し、電動運搬車２０の進行方向が変化する。また、運転席の足元には不図示のアクセルペダルが備えられており、運転者がこれを踏み込むと不図示の走行用モータが動作して走行輪２４が駆動される。
【００１８】
運転席の後部にはバッテリ装置を収容（装着）するための接続ユニット３０が備えられている。本実施例における接続ユニット３０はふた付きのラックであり、上段と下段にそれぞれ２つのバッテリ装置を並べて装着することができるようになっている。後で詳細に説明するが、バッテリ装置は複数の端子を有し、接続ユニット３０に装着されると、バッテリ装置の各端子と接続ユニット３０側に設けられた対応する各端子とがそれぞれ電気的に接続される。当然ながら、装着されたバッテリ装置を接続ユニット３０から取り外すこともできる。
【００１９】
図２は、実施例１に係るバッテリ装置である。バッテリ装置１Ａは箱状の金属ケースを備え、装着方向奥側の端面（図２（Ａ）参照）には接続ユニット３０と接続するための種々の端子４、５、７が設けられている。また、装着方向手前側の端面（図２（Ｂ）参照）には持ち運びの際に使用する取手と、後述するスイッチ手段６Ａとが設けられている。
【００２０】
図３は、本実施例に係るバッテリ装置１Ａのブロック図である。同図に示すように、バッテリ装置１Ａは、二次電池部２と、監視部３（ＢＭＳ）と、二次電池部２の正極に接続された正極出力端子４と、ヒューズ１４を介して二次電池部２の負極に接続された負極出力端子５と、監視部３に接続された異常検出端子７とを備える。
【００２１】
正極出力端子４と二次電池部２の正極とは正極ライン１０で接続され、負極出力端子５と二次電池部２の負極とは負極ライン１１で接続されている。また、監視部３と正極出力端子４とは監視部電源ライン１２Ａで接続されている。さらに、二次電池部２と監視部３とは、複数の配線からなる電池−監視部接続ライン１３Ａで接続されている。監視部電源ライン１２Ａの途中には、スイッチ手段６Ａが設けられている。
【００２２】
二次電池部２、監視部３、スイッチ手段６Ａ、ヒューズ１４および上記各ラインは、金属製のケース８に収容されている。図２に示すように、ケース８の端面は部分的に開口している。そして、その開口部から正極出力端子４、負極出力端子５、異常検出端子７、およびスイッチ手段６Ａを見ることができる。本実施例において、スイッチ手段６Ａは押し込み式のスイッチであり、開口部を通じて、ケース８の外部からＯＮ／ＯＦＦを切り替える操作ができるようになっている。
【００２３】
二次電池部２に蓄積されている電力は、正極出力端子４および負極出力端子５から接続ユニット３０に供給され、次いで走行用モータを駆動させるためのインバータ回路等に供給される。なお、二次電池部２の充電は、充電装置に設けられた接続ユニット３０を介して正極出力端子４と負極出力端子５との間に所定の直流電圧を印加することにより行われる。
【００２４】
二次電池部２は、Ｌｉイオン単位電池を複数個直列に接続したものである。図４に示すように、通常、各Ｌｉイオン単位電池からは約３〜４Ｖが出力される。本実施例では、８個のＬｉイオン単位電池が直列に接続され、負極出力端子５の電圧を基準として正極出力端子４から接続ユニット３０に向けて約２４Ｖが出力されるようになっている。
【００２５】
監視部３は、各Ｌｉイオン単位電池の電圧や温度に基づいて、二次電池部２に過放電、過充電、発熱等の異常が発生していないかどうかを監視する。具体的には、監視部３は、各Ｌｉイオン単位電池の電圧が３．０Ｖ以下または４．２Ｖ以上となっていないかどうか（図４参照）、および各Ｌｉイオン単位電池の温度が通常の温度範囲を超えて上昇していないかどうかを監視する。そして、異常が発生していると判断した場合は、異常検出端子７を介してその旨を電動運搬車２０側に通知する。当該通知を受けた電動運搬車２０は、リレーを動作させる等してバッテリ装置１Ａからの電力供給を停止し、発火や、過放電により二次電池部２が再使用不能となるのを防止する。
【００２６】
また、監視部３は、正側の電源ラインと負側の電源ラインとからなる一対の電源ラインを介して二次電池部２から電力供給されることにより、上記の監視動作をする。本実施例では負側の電源ラインは電池−監視部接続ライン１３Ａに含まれており、二次電池部２内で負極に接続されている。このため、監視部３には、負側の電源ラインである電池−監視部接続ライン１３Ａを介して負極の電圧（基準電圧：例えば０Ｖ）が印加される。
【００２７】
一方、本実施例では監視部電源ライン１２Ａが正側の電源ラインとなるが、前記の通り、このラインの途中にはスイッチ手段６Ａが設けられている。スイッチ手段６Ａが操作されてＯＮになると、監視部３と正極出力端子４（正極）との接続が接続状態となり、監視部電源ライン１２Ａを介して監視部３に正極の電圧（出力電圧：本実施例では約２４Ｖ）が印加される。また、スイッチ手段６Ａが操作されてＯＦＦになると、監視部３と正極出力端子４（正極）との接続は遮断状態となる。この状態においては、正極の電圧は監視部３に印加されない。すなわち、監視部３に二次電池部２からの電力は供給されず、監視部３は上記の監視動作を行うことができない。
【００２８】
監視部３と正極との接続が接続状態であり、かつ二次電池部２に異常がない場合、異常検出端子７からは正常であることを示すＨｉｇｈレベルの信号が出力される。一方、二次電池部２に異常がある場合は、異常であることを示すＬｏｗレベルの信号が出力される。ここで、“Ｌｏｗレベル”とは、例えば負極の電圧（０Ｖ）を意味する。また、“Ｈｉｇｈレベル”とは、例えば正極の電圧（２４Ｖ）や当該電圧を降圧して得た電圧（５Ｖ等）を意味する。
【００２９】
また、スイッチ手段６Ａにより監視部３と正極との接続が遮断状態となっており、二次電池部２から監視部３に電力供給がなされていない場合は、当然ながら異常検出端子７からはＬｏｗレベルの信号が出力されることになる。電力供給がなされていない状態では、Ｈｉｇｈレベルの信号を出力し得ないからである。
【００３０】
異常検出端子７から出力される信号の極性を上記のようにすれば、監視部３が動作し得ない状態となっていることが異常検出端子７を介して電動運搬車２０側に通知され、運転手はその旨を知ることができる。すなわち、運転手は、スイッチ手段６ＡをＯＦＦにしたままバッテリ装置１Ａを装着してしまったことを知ることができる。
【００３１】
以上のように、本実施例に係るバッテリ装置１Ａによれば、スイッチ手段６ＡをＯＦＦにすることで監視部３と二次電池部２（正極）との間の電気的な接続を遮断状態にすることができるので、保管時に二次電池部２から監視部３に電力が供給され続けるのを防ぐことができる。このため、バッテリ装置１Ａによれば、長期間に亘る保管中に二次電池部２が過放電状態になって再使用不能となるのを防ぐことができる。
【００３２】
［実施例２］
図５に、実施例２に係るバッテリ装置１Ｂのブロック図を示す。同図に示すように、バッテリ装置１Ｂでは、負側の電源ラインである監視部電源ライン１２Ｂによって負極出力端子５と監視部３とが接続されている。また、正側の電源ラインは電池−監視部接続ライン１３Ｂに含まれており、二次電池部２内で正極に接続されている。監視部電源ライン１２Ｂの途中には、押し込み式のスイッチであるスイッチ手段６Ｂが設けられている。
【００３３】
正極の電圧（出力電圧：約２４Ｖ）は、電池−監視部接続ライン１３Ｂを介して監視部３に印加される。一方、負極の電圧（基準電圧：０Ｖ）は、スイッチ手段６ＢがＯＮであり、監視部３と負極との接続が接続状態となっている場合にのみ監視部３に印加される。
【００３４】
すなわち、本実施例に係るバッテリ装置１Ｂによれば、スイッチ手段６ＢをＯＦＦにすることで監視部３と二次電池部２（負極）との間の電気的な接続を遮断状態にすることができるので、保管時に二次電池部２から監視部３に電力が供給され続けるのを防ぐことができる。
【００３５】
［変形例］
以上、本発明に係るバッテリ装置の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記の構成に限定されるものではない。
【００３６】
例えば、実施例１に係るバッテリ装置１Ａでは装着方向手前側の端面にスイッチ手段６Ａを設けたが、図６に示すように、スイッチ手段６Ａは装着方向奥側の端面に設けることができる。この場合は、接続ユニット３０の内壁に突起部３４を設けておく（図７（Ａ）参照）。接続ユニット３０の内壁には、この他、走行用モータを駆動するためのインバータ回路２１に接続された端子３１、３２、および電動運搬車２０の各部を制御する車体制御部２２に接続された端子３３も設けられている。
【００３７】
このように構成すれば、バッテリ装置１Ａが接続ユニット３０に装着されて端子３１と正極出力端子４、端子３２と負極出力端子５、および端子３３と異常出力端子７とがそれぞれ電気的に接続される際に、突起部３４によって押し込み式のスイッチであるスイッチ手段６Ａが押し込まれる（図７（Ｂ）参照）。これにより、スイッチ手段６ＡはＯＮとなり、二次電池部２の正極と監視部３との接続が接続状態となり、監視部３は所定の監視動作が可能になる。また、バッテリ装置１Ａを接続ユニット３０から取り外すと、スイッチ手段６Ａは自動的にＯＦＦに戻る。
【００３８】
すなわち、上記のように構成することで、バッテリ装置１Ａを接続ユニット３０に着脱する度にスイッチ手段６Ａを操作する手間が省けて便利である。また、スイッチ手段６ＡのＯＮ／ＯＦＦをし忘れることもない。
【００３９】
当然ながら、実施例２において、スイッチ手段６Ｂを装着方向奥側の端面に設けても同様の効果を得ることができる。
【００４０】
また、各実施例におけるスイッチ手段６Ａ、６Ｂは押し込み式のものに限定されず、ケース８の外部から操作可能な他の形式のスイッチを使用することができる。この他、二次電池部２はＬｉイオン電池に限らず、ニッケル水素充電池等の他の二次電池とすることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１Ａ、１Ｂ    バッテリ装置
２    二次電池部
３    監視部
４    正極出力端子
５    負極出力端子
６Ａ、６Ｂ    監視部電源入力端子
７    異常検出端子
８    ケース
１０    正極ライン
１１    負極ライン
１２Ａ、１２Ｂ    監視部電源ライン
１３Ａ、１３Ｂ    電池−監視部接続ライン
１４    ヒューズ
３０    接続ユニット
３４    突起部
【図１】
2011108537.tif 000003
【図２】
2011108537.tif 000004
【図３】
2011108537.tif 000005
【図４】
2011108537.tif 000006
【図５】
2011108537.tif 000007
【図６】
2011108537.tif 000008
【図７】
2011108537.tif 000009
【図８】
2011108537.tif 000010