(57)【要約】【課題】複雑な構造のリレーを用いることなく、負荷への電力を遮断する際のアークの低減に寄与することができるバッテリシステムを提供する。【解決手段】バッテリシステム１は、負荷への電力の供給が可能であり、直列に接続された複数のバッテリセル２０１からなるバッテリと、バッテリセル２０１間に直列に接続されると共に、負荷への電力の供給を機械的に遮断可能な遮断部１０とを具える。このバッテリシステム１は、リレーユニット１００に接続されて、負荷への電力の供給／遮断を行う。負荷への電力の供給を遮断する際は、遮断部１０、及びリレーユニット１００の第一リレー１０１、第二リレー１０２を同時にオフにする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷への電力の供給が可能であり、直列に接続された複数のバッテリセルからなるバッテリと、
前記バッテリセル間に直列に接続されると共に、負荷への電力の供給を遮断可能な回路開閉部とを具えることを特徴とするバッテリシステム。
【請求項２】
回路開閉部は、機械的な遮断が可能であることを特徴とする請求項１に記載のバッテリシステム。
【請求項３】
更に、バッテリの高電位側に直列に接続されると共に機械的な遮断が可能な第一遮断部と、バッテリの低電位側に直列に接続されると共に機械的な遮断が可能な第二遮断部とを具え、
負荷への電力を遮断する際は、回路開閉部、第一遮断部及び第二遮断部を同時にオフにするように構成されたことを特徴とする請求項２に記載のバッテリシステム。
【請求項４】
回路開閉部は、無接点スイッチであることを特徴とする請求項１に記載のバッテリシステム。
【請求項５】
無接点スイッチがワイドギャップ半導体からなるものであることを特徴とする請求項４に記載のバッテリシステム。
【請求項６】
更に、負荷よりも高電位側に直列に接続されると共に機械的な遮断が可能な第一遮断部と、負荷よりも低電位側に直列に接続されると共に機械的な遮断が可能な第二遮断部とを具え、
負荷への電力を遮断する際は、無接点スイッチをオフにした後、前記第一遮断部及び第二遮断部をオフにするように構成されたことを特徴とする請求項４又は５に記載のバッテリシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、負荷への電力の供給及び遮断に適したバッテリシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境問題からハイブリッド自動車（ＨＥＶ）や燃料電池自動車などといった高電圧（約３００Ｖ）でモータなどを駆動する自動車が開発されてきている。これらの自動車は、モータなどの電気機器（負荷）に電力を供給するための直流高電圧のバッテリを具える。また、バッテリと負荷とを電気的に接続又は切り離しする遮断機構として、機械的な接続又は切り離しを行う直流リレーを用いたリレーユニットが利用されている。
【０００３】
図６は、ＨＥＶに用いられている従来のリレーユニットを説明する概略回路図である。バッテリ２００は、図６に示すように複数のバッテリセル２０１を直列に接続して構成される。リレーユニット１００は、バッテリ２００の高電位側に機械的な遮断が可能な第一リレー１０１、負荷を介してバッテリ２００の低電位側に機械的な遮断が可能な第二リレー１０２をそれぞれバッテリ２００に直列に接続される。
【０００４】
上記リレーユニット１００を用いた負荷への電力の供給は、第一リレー１０１及び第二リレー１０２を順にオンにして行い、負荷への電力の遮断は、第一リレー１０１及び第二リレー１０２を同時にオフにして行う。
【０００５】
上記のような直流高電圧を遮断する場合は交流と異なり、電流がゼロとなる点が無いため、発生するアークが非常に大きく、短時間での遮断が非常に難しい。そこで、従来、リレーユニットに用いられる直流リレーとして、水素などの冷却効果が大きい気体をアーク発生部に封入してアークの発生を抑える構造が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−３２０４１１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のリレーユニットでは、短絡などの事故が生じて大電流が発生した際、この大電流の遮断を二つのリレーのみで行う。そのため、リレーユニットに具える二つのリレーは、高電圧高電流の遮断が可能な構成、耐性が求められる。そこで、上記リレーとして特許文献１に示すような気体を用いてアークを抑制する構造が用いられているが、この構造は、複雑である上に、高い気密性が求められる。従って、事故などの際にリレーユニットの各リレーに加えられる電力エネルギーを低減できる構成が求められている。
【０００８】
また、上記特許文献１に記載される構造では、自動車という限られたスペースに搭載する機器において、性能を落とすことなく小型化することが非常に困難である。この構造では、気体を完全に密閉できるケース構造が必要となるが、気密性に加え、数千℃〜１万℃という高温のアークに対する耐熱性をも考慮すると、ケースの密閉接合部の面積を大きくとるべくケースの厚みを非常に厚くしなければならず、ケースが大型化してしまう。更に、このようにケースを厚くしても、長期間に亘ってメンテナンスをせずに気密性を維持し続けることは、困難である。その上、上記ケースは、数千℃以上といった高温に耐え得るセラミックなどの材料で形成されるため、経済性も悪い。
【０００９】
従って、本発明の目的は、複雑な構造のリレーを用いることなく、負荷への電力を遮断する際、アークの低減、或いは防止に寄与することができるバッテリシステムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、バッテリ自体に回路開閉部を具えることで上記目的を達成する。
【００１１】
即ち、本発明バッテリシステムは、負荷への電力の供給が可能であり、直列に接続された複数のバッテリセルからなるバッテリと、前記バッテリセル間に直列に接続されると共に、負荷への電力の供給を遮断可能な回路開閉部とを具えることを特徴とする。
【００１２】
従来は、バッテリの高電位側及び低電位側に機械的な遮断が可能なリレーをそれぞれ接続させて電力の遮断を行っていた。このようにバッテリの上流側及び下流側の二箇所に機械的な遮断を行うリレーを配置して電力の遮断を行う構成では、各リレーに加わる電力エネルギーが大きいため、特に、短絡事故などの事故により大電流が生じた場合、アークを発生させることなく遮断させるには、気体を用いた複雑な構造のリレーを用いるしかなかった。また、従来は、リレーユニットの各リレーに加えられる電力エネルギーを低減させる構成について検討されていなかった。そこで、本発明では、リレーユニットの各リレーに加えられる電力エネルギーを低減して、気体を利用した複雑な構造のリレーを用いなくてもアークを発生させることなく、或いはアークを低減して遮断させることを実現するべく、バッテリセル間に回路開閉部を配置することを提案する。以下、本発明をより詳しく説明する。
【００１３】
本発明においてバッテリは、負荷への電力の供給が可能なバッテリセルを複数直列に接続させたモジュールとする。バッテリセルの数は、所望の電力に応じて適宜変更するとよい。このような複数のバッテリセルからなるバッテリは、ＨＥＶなどに搭載されている公知のものを利用してもよい。
【００１４】
そして、上記バッテリセル間に、負荷への電力の供給を遮断可能な回路開閉部を配置する。回路開閉部として、例えば、機械的な遮断が可能な遮断部が挙げられる。遮断部は、開閉可能な接点対を具えるものとする。接点対の開閉は、後述する駆動部を具えて行うとよい。接点対は、入力接点と出力接点とを具える。入力接点及び出力接点の双方を可動接点としてもよいが、その場合、駆動部が多くなるため、一方を固定接点とし、他方を可動接点とすることが好ましい。
【００１５】
更に、入力接点及び出力接点だけでなく、入力接点と出力接点とに接続又は切り離しが可能な連結接点を具えて、接点対の数を多くしてもよい。連結接点は、入力接点と接続又は切り離し可能な入力側連結接点、出力接点と接続又は切り離し可能な出力側連結接点を具えるとよい。このとき、入力接点及び出力接点を固定接点とし、連結接点を駆動部で駆動される可動接点とするとよい。入力接点及び入力側連結接点からなる接点対、出力接点及び出力側連結接点からなる接点対というように、接点対を複数具えることで、負荷への電力を遮断する際、複数の接点対に電圧を分圧して、接点対一つ当りに加わる電圧を小さくすることで、アークを発生しにくくすることができる。そのため、短絡事故などで大きな電流が生じた際でも、効果的にアークを低減することができる。
【００１６】
上記遮断部は、バッテリセル間に少なくとも一つ具えればよいが、複数具えて、電力遮断時に同時にオフするように構成すると、遮断部一つ当りに加わる電圧をより小さくして、アークをより発生しにくくすることができて好ましい。遮断部を複数具える場合、遮断部同士を連続して配置してもよいが、異なるバッテリセル間に一つずつ配置してもよい。
【００１７】
上記入力接点、出力接点や、連結接点は、銅などの導電性部材に設けるとよい。遮断部が入力接点及び出力接点のみを具える場合、一方の接点を設けた導電性部材を絶縁性材料からなるベースに配置し、このベースに駆動部を連結して可動接点とするとよい。遮断部が更に連結接点を具える場合、入力側連結接点、出力側連結接点を銅などの導電性部材に設け、連結接点を設けた導電性部材を絶縁性材料からなるベースに配置し、このベースに駆動部を連結するとよい。
【００１８】
接点の開閉を行う駆動部の駆動源は、種々のものが利用できる。例えば、ソレノイドやシリンダなどの直動系駆動源、モータなどの回転系駆動源が挙げられる。直動系駆動源を用いる場合、接点を設けた導電性部材、又は接点を設けた導電性部材を配置した絶縁性のベースに直動系駆動源を連結して接点を開閉させるとよい。回転系駆動源を用いる場合は、回転運動を往復運動に変換する変換機構を介して接点の開閉を行うとよい。
【００１９】
上記遮断部のオン／オフの制御は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ、電子制御装置）などのＭＰＵ（マイクロコンピュータ）を搭載した制御機器を用いて適宜行うとよい。自動車に搭載される既存の制御装置に本発明バッテリシステムを取り付けて、この既存の制御装置に本発明バッテリシステムの遮断部の駆動機能を追加して用いてもよい。このとき、バッテリシステム自体の構成部品をより低減することができると共に、既存の制御装置を用いることで、低コストにすることができる。
【００２０】
上記バッテリセル間に遮断部を具える本発明バッテリシステムは、図６に示すような公知のリレーユニットに接続して、電力の供給／遮断を行う場合、電力遮断時に本発明システムに具える遮断部と、リレーユニットのリレーとを同時にオフするように構成する。このとき、回路の電圧は、遮断部とリレーユニットのリレーとに分圧されるため、リレーユニットの各リレーに加わる電圧を低減することができる。また、バッテリセル間に配置する遮断部の数を更に多くすることで、リレーユニットの各リレーに加わる電圧を更に低減することができる。従って、リレーユニットに利用するリレーとして、気体を用いた複雑な構造のものを用いなくても、電力を遮断する際、アークを低減することができる。
【００２１】
更に、本発明バッテリシステムは、バッテリセル間だけでなく、バッテリの両側、即ち、バッテリの高電位側やバッテリの低電位側に遮断部を具えていてもよい。即ち、本発明バッテリシステムは、バッテリの高電位側に直列に接続されると共に機械的な遮断が可能な第一遮断部と、バッテリの低電位側に直列に接続されると共に機械的な遮断が可能な第二遮断部とを具えていてもよい。第一遮断部及び第二遮断部は、上記の遮断部と同様に開閉可能な接点対を具え、接点対は、入力接点及び出力接点に加え、接点対一つ当りに加わる電圧を小さくするべく接点対の数を多くするために、上記の遮断部と同様に入力接点及び出力接点に接続又は切り離しが可能な連結接点を具えてもよい。このとき、入力接点及び出力接点を固定接点とし、連結接点を駆動部により駆動される可動接点とするとよい。また、これら入力接点、出力接点や、連結接点は、銅などの導電性部材に設けるとよい。
【００２２】
第一遮断部及び第二遮断部の接点対の開閉を行う駆動部は、上記バッテリセル間に配置する遮断部（以下、セル遮断部と呼ぶ）、第一遮断部、第二遮断部ごとにそれぞれ別個に具えてもよいが、駆動部を削減するべく、複数の遮断部に共通する一つの駆動部としてもよい。前者のそれぞれ別個の駆動部を具える場合、電力を遮断する際、セル遮断部、第一遮断部、第二遮断部が同時にオフできるように構成しておく。
【００２３】
後者の共通の駆動部を具える場合、例えば、セル遮断部、第一遮断部、第二遮断部に共通する一つの駆動部としたり、セル遮断部と、第一遮断部又は第二遮断部とに共通する一つの駆動部としたり、第一遮断部及び第二遮断部に共通する一つの駆動部としてもよい。このとき、共通する一つの駆動部で開閉する遮断部には、連結接点を具えておき、入力接点及び出力接点を固定接点とし、連結接点を可動接点とするとよい。より具体的には、各遮断部において連結接点を設けた導電性部材を同一の絶縁性材料からなるベースに配置し、このベースに駆動部を連結して可動接点とするとよい。この構成により、複数の遮断部の開閉動作を一つの駆動部で同時に行うことができると共に、構成部材を削減することができる。このように本発明バッテリシステムは、システム自体が負荷への電力の供給／遮断を行うことができるため、リレーユニットを削減することも可能である。
【００２４】
その他、回路開閉部として、例えば、無接点スイッチが挙げられる。無接点スイッチは、半導体からなるものが好ましい。半導体からなる無接点スイッチとしては、例えば、トランジスタ、ＪＦＥＴ（接合形電界効果トランジスタ）、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、バイポーラトランジスタ、サイリスタ、ＧＴＯ（ゲートターンオフサイリスタ）、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）などが挙げられる。また、本発明バッテリシステムでは、無接点スイッチを介して通常の電力供給を行うため、通常の通電電流及び通電電圧に十分耐え得る無接点スイッチを使用する。
【００２５】
上記無接点スイッチとして、Ｓｉ系半導体からなるものよりも、特に、ＳｉＣやＧａＮなどのワイドバンドギャップ半導体からなるものは、耐電圧性に優れ、大電流の通電が可能であるため好ましい。また、ワイドバンドギャップ半導体からなる無接点スイッチは、無接点スイッチがオンの際の抵抗がＳｉ系半導体からなる無接点スイッチよりも小さい。そのため、無接点スイッチを介して通常の電力供給を行う本発明バッテリシステムでは、無接点スイッチとしてワイドバンドギャップ半導体からなるものと用いると、通常の電力供給時において、より低損失にすることができて好ましい。
【００２６】
上記無接点スイッチは、バッテリセル間に少なくとも一つ具えていればよいが、複数具えて、電力遮断時に同時にオフするように構成すると、無接点スイッチ一つ当りに加わる電圧をより小さくすることができるため、スペック（耐電流特性、耐電圧特性）の小さい無接点スイッチを利用することができる。従って、無接点スイッチを複数具える場合は、電力遮断時、同時にオフすることが好ましい。また、無接点スイッチを複数具える場合、無接点スイッチ同士を連続して配置してもよいが、異なるバッテリセル間に一つずつ配置してもよい。
【００２７】
無接点スイッチのオン／オフの制御は、無接点スイッチへの信号の制御を行う半導体スイッチなどを有する制御回路を具えて行うとよい。この制御回路は、自動車などに搭載されている制御装置のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ、電子制御装置）などのＭＰＵ（マイクロコンピュータ）と接続可能にしておく。
【００２８】
上記バッテリセル間に無接点スイッチを具える本発明バッテリシステムは、図６に示すような公知のリレーユニットに接続して、電力の供給／遮断を行う場合、電力遮断時にまず無接点スイッチをオフにし、次にリレーユニットの各リレーをオフにするように構成する。無接点スイッチをオフにする際は、機械的な切り離しを行わないため、アークを生じることがない。そして、無接点スイッチを先にオフにしていることで、回路にほとんど電流が流れていない状態でリレーユニットの各リレーをオフにするため、これらリレーをオフにする際は、アークが発生することがほとんどない、或いは全くない。従って、リレーユニットに利用するリレーとして、気体を用いた複雑な構造のものを用いなくても、電力を遮断する際、アークの発生を防止することができる。
【００２９】
なお、無接点スイッチとリレーユニットのリレーを同時にオフにする構成とした場合、電圧が無接点スイッチと各リレーとに分圧されるため、リレー一つ当りに加えられる電力エネルギーを小さくすることができる。従って、電力を遮断する際、アークの発生を低減することができる。
【００３０】
更に、無接点スイッチを具える本発明バッテリシステムも、回路開閉部として遮断部を用いる上記の構成と同様に、バッテリの高電位側やバッテリの低電位側に機械的な遮断が可能な遮断部を具えていてもよい。即ち、本発明バッテリシステムは、バッテリの高電位側に直列に接続されると共に機械的な遮断が可能な第一遮断部と、バッテリの低電位側に直列に接続されると共に機械的な遮断が可能な第二遮断部とを具えていてもよい。そして、電力を遮断する際は、まず、無接点スイッチをオフにし、次に第一遮断部及び第二遮断部をオフにするように構成する。第一遮断部及び第二遮断部は、順にオフにしてもよいが、同時にオフにすることが好ましい。同時にオフにすると、回路の電圧は、第一遮断部と第二遮断部とに分圧されるため、アークの発生をより確実に抑制することができる。このような構成を具える本発明バッテリシステムも、システム自体が負荷への電力の供給／遮断を行うことができるため、リレーユニットを別途具える必要がない。なお、第一遮断部及び第二遮断部も無接点スイッチとすることも考えられるが、無接点スイッチのみとすると、回路を完全に遮断することができない。そのため、無接点スイッチのみとするよりも、機械的な遮断を行う遮断部を具えることが好ましい。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
（実施例１）
図１は、本発明バッテリシステムをリレーユニットに接続した状態を示す概略回路図である。本発明バッテリシステム１は、負荷への電力の供給が可能であり、直列に接続された複数のバッテリセル２０１からなるバッテリと、バッテリセル２０１間に直列に接続されると共に、負荷への電力の供給を機械的に遮断可能な遮断部１０とを具える。以下、各構成をより詳しく説明する。
【００３２】
＜バッテリ＞
負荷への電力が可能なバッテリセル２０１を複数直列に接続させた形態である。本例では、公知のＨＥＶに用いられているバッテリセルを用いて構成した。
【００３３】
＜遮断部＞
《接点》
図２（Ａ）は、遮断部の概略を模式的に示す上面図、（Ｂ）は、その正面図である。遮断部１０は、第一入力接点１１ａ及び第一出力接点１１ｂに加えて、第一連結接点１１ｃを具えると共に、開閉動作を行うための駆動部１２を具える構成である。第一連結接点１１ｃは、第一入力接点１１ａと接続又は切り離し可能な第一入力側連結接点１１ｄ、第一出力接点１１ｂと接続又は切り離し可能な第一出力側連結接点１１ｅを具える。従って、第一入力接点１１ａと第一入力側連結接点１１ｄとで一組の接点対をなし、第一出力接点１１ｂと第一出力側連結接点１１ｅとで一組の接点対をなし、合計二組の接点対を具える構成である。
【００３４】
第一入力接点１１ａ、第一出力接点１１ｂは、それぞれ別の導電性部材の一面に形成した。第一入力接点１１ａを設けた導電性部材には、バッテリセル２０１の高電位側に接続可能な端子１１Ａ、第一出力接点１１ｂを設けた導電性部材には、バッテリセル２０１の低電位側に接続可能な端子１１Ｂを設けている。
【００３５】
第一入力側連結接点１１ｄは、導電性材料からなる第一連結部材１２ｂの一面の一部に設け、この第一連結部材１２ｂの同じ面において他の一部に第一出力側連結接点１１ｅを設けている。第一連結部材１２ｂは、絶縁性材料からなるベース１２ｃに配置している。
【００３６】
《駆動部》
駆動部１２の駆動源として、本例では、ソレノイド１２ａを用いている。また、本例では、第一連結部材１２ｂを搭載したベース１２ｃに駆動部１２のソレノイド１２ａを連結して、接点対の開閉を行う。即ち、本例では、第一連結接点１１ｃを駆動部１２により駆動可能な可動接点とし、第一入力接点１１ａ及び第一出力接点１１ｂを固定接点とする。遮断部１０のオン／オフの制御、即ち、ソレノイド１２ａへの電力の供給は、例えば、自動車に搭載される既存の制御装置に遮断部１０の駆動機能を追加することで行う。
【００３７】
本例では、上記のような遮断部１０を二つ用意し、異なるバッテリセル２０１間に配置している。このような本発明バッテリシステム１にリレー１０１、１０２を有するリレーユニット１００を接続して、負荷への電力の供給／遮断を行う。
【００３８】
＜動作説明＞
《電力投入動作》
上記構成を具える本発明バッテリシステム１において、負荷に電力を供給する際の動作を説明する。まず、リレーユニット１００の第一リレー１０１、第二リレー１０２をオフにしておき、バッテリシステム１の遮断部１０をオンにするべく、第一入力接点１１ａと第一入力側連結接点１１ｄ、及び第一出力接点１１ｂと第一出力側連結接点１１ｅを接触させる。二つの遮断部１０は、順にオンにしてもよいし、同時にオンにしてもよい。そして、第一リレー１０１及び第二リレー１０２を順にオンにして、負荷への電力の供給を行う。
【００３９】
《電力遮断動作》
次に、負荷への電力を遮断する際の動作を説明する。電力供給時は、上記のように遮断部１０、及びリレーユニット１００の第一リレー１０１及び第二リレー１０２がオンの状態にある。この状態から電力を遮断する際は、遮断部１０、及びリレーユニット１００の第一リレー１０１及び第二リレー１０２を同時にオフにする。即ち、第一入力接点１１ａと第一入力側連結接点１１ｄ、及び第一出力接点１１ｂと第一出力側連結接点１１ｅを切り離すと共に、リレー１０１、１０２の接点対を切り離す。このとき、第一リレー１０１の接点対、第二リレー１０２の接点対に加えて、遮断部１０の接点対という複数の接点対に電圧が分圧されるため、第一リレー１０１及び第二リレー１０２の接点対に加えられる電圧を小さくすることができる。また、接点対一つ当りに加わる電圧を小さくすることで、電力を遮断する際、アークを発生しにくくすることができる。
【００４０】
本実施例のバッテリシステムは、上記のようにしてリレーユニットのリレーに加えられる電力エネルギーを低減することができる。従って、リレーユニットのリレーとして、気体を用いた複雑な構造のリレーを用いる必要がない。また、短絡事故などの事故により大電流が生じた際であっても、アークを低減して遮断することができる。
【００４１】
（実施例２）
上記実施例１では、リレーユニットを別途具える形態について説明した。次に、リレーユニットを削減できる形態について説明する。図３は、第一遮断部及び第二遮断部を具える本発明バッテリシステムを示す概略回路図である。図中、同一符号は、同一物を示す。本発明バッテリシステム２は、基本的構成は図１に示すバッテリシステム１と同様であり、負荷への電力の供給が可能であり、直列に接続された複数のバッテリセル２０１からなるバッテリと、バッテリセル２０１間に直列に接続されると共に、負荷への電力の供給を機械的に遮断可能な遮断部１０とを具える。そして、バッテリシステム２では、更に、バッテリの高電位側に直列に機械的な遮断が可能な第一遮断部２０と、負荷を介してバッテリの低電位側に直列に機械的な遮断が可能な第二遮断部３０とを具える点が異なる。以下、この点を中心に説明する。
【００４２】
図４（Ａ）は、第一遮断部及び第二遮断部の概略を模式的に示す上面図、（Ｂ）は、その正面図である。第一遮断部２０は、第二入力接点２１ａ及び第二出力接点２１ｂに加えて、第二連結接点２１ｃを具えると共に、開閉動作を行うための駆動部２２を具える構成である。第二連結接点２１ｃは、第二入力接点２１ａと接続又は切り離し可能な第二入力側連結接点２１ｄ、第二出力接点２１ｂと接続又は切り離し可能な第二出力側連結接点２１ｅを具える。従って、第二入力接点２１ａと第二入力側連結接点２１ｄとで一組の接点対をなし、第二出力接点２１ｂと第二出力側連結接点２１ｅとで一組の接点対をなし、合計二組の接点対を具える構成である。また、第二遮断部３０は、第三入力接点３１ａと第三出力接点３１ｂに加えて、第三連結接点３１ｃを具える構成である。第三連結接点３１ｃは、第三入力接点３１ａと接続又は切り離し可能な第三入力側連結接点３１ｄ、第三出力接点３１ｂと接続又は切り離し可能な第三出力側連結接点３１ｅを具える。従って、第一遮断部２０と同様に、第三入力接点３１ａと第三入力側連結接点３１ｄとで一組の接点対をなし、第三出力接点３１ｂと第三出力側連結接点３１ｅとで一組の接点対をなし、合計二組の接点対を具える構成である。
【００４３】
第二入力接点２１ａ、第二出力接点２１ｂ、第三入力接点３１ａ、第三出力接点３１ｂは、それぞれ別の導電性部材の一面に形成した。第二入力接点２１ａを設けた導電性部材には、バッテリの高電位側に接続可能な端子２１Ａ、第二出力接点２１ｂを設けた導電性部材には、負荷に接続可能な端子２１Ｂを設けている。第三入力接点３１ａを設けた導電性部材には、負荷に接続可能な端子３１Ａ、第三出力接点３１ｂを設けた導電性部材には、バッテリの低電位側に接続可能な端子３１Ｂを設けている。
【００４４】
第二入力側連結接点２１ｄは、導電性材料からなる第二連結部材２２ｂの一面の一部に設け、この第二連結部材２２ｂの同じ面において他の一部に第二出力側連結接点２１ｅを設けている。また、第三入力側連結接点３１ｄは、導電性材料からなる第三連結部材２２ｃの一面の一部に設け、この第三連結部材２２ｃの同じ面において他の一部に第三出力側連結接点３１ｅを設けている。これら第二連結部材２２ｂ、第三連結部材２２ｃは、絶縁性材料からなるベース２２ｄに配置している。
【００４５】
《駆動部》
駆動部２２の駆動源として、本例では、ソレノイド２２ａを用いている。また、本例では、第二連結部材２２ｂ、第三連結部材２２ｃを搭載したベース２２ｄに駆動部２２のソレノイド２２ａを連結して、接点対の開閉を行う。即ち、本例では、第二連結接点２１ｃ及び第三連結接点３１ｃを駆動部２２により駆動可能な可動接点とし、第二入力接点２１ａ及び第二出力接点２１ｂ、第三入力接点３１ａ及び第二出力接点３１ｂを固定接点とする。第一遮断部２０及び第二遮断部３０のオン／オフの制御、即ち、ソレノイド２２ａへの電力の供給は、例えば、自動車に搭載される既存の制御装置に遮断部２０、３０の駆動機能を追加することで行う。このような本発明バッテリシステム２は、端子２１Ｂ、３１Ａを負荷に接続して、負荷への電力の供給／遮断を行う。
【００４６】
＜動作説明＞
《電力投入動作》
上記構成を具える本発明バッテリシステム２において、負荷に電力を供給する際は、第一遮断部２０及び第二遮断部３０をオフにしておき、遮断部１０をオンにする。そして、第一遮断部２０及び第二遮断部３０をオンにする。即ち、駆動部２２により第二入力接点２１ａと第二入力側連結接点２１ｄ、第二出力接点２１ｂと第二出力側連結接点２１ｅ、第三入力接点３１ａと第三入力側連結接点３１ｄ、第三出力接点３１ｂと第三出力側連結接点３１ｅを接触させる。なお、遮断部１０と第一遮断部２０及び第二遮断部３０とを同時にオンにしてもよい。
【００４７】
《電力遮断動作》
負荷への電力を遮断する際は、遮断部１０と第一遮断部２０及び第二遮断部３０とを同時にオフにする。即ち、駆動部１２により第一入力接点１１ａと第一入力側連結接点１１ｄ間、第一出力接点１１ｂと第一出力側連結接点１１ｅ間を切り離し、駆動部２２により第二入力接点２１ａと第二入力側連結接点２１ｄ間、第二出力接点２１ｂと第二出力側連結接点２１ｅ間、第三入力接点３１ａと第三入力側連結接点３１ｄ間、第三出力接点３１ｂと第三出力側連結接点３１ｅ間を切り離す。このとき、遮断部１０の接点対、第一遮断部２０の接点対、第二遮断部３０の接点対に電圧が分圧されることで、アークの発生を抑制することができる。従って、各遮断部１０、２０、３０に気体を用いた複雑な構造のリレーを用いることなく、電力の供給を遮断することが可能である。
【００４８】
上記のように本実施例のバッテリシステムでは、第一遮断部及び第二遮断部をも具えることで、バッテリシステム自体で電力の供給／遮断を行うことができ、別途リレーユニットを具える必要がない。なお、本例では、遮断部１０の駆動部１２と第一遮断部２０及び第二遮断部３０の駆動部２２とを別々に具えているが、遮断部１０のベース１２ｃに第二連結部材２２ｃ、第三連結部材２２ｄを搭載して、一つの駆動部にて開閉できるよう構成してもよい。
【００４９】
（実施例３）
次に、回路開閉部として、機械的な接続／切り離しを行う遮断部ではなく、無接点スイッチを具える例を説明する。図５は、無接点スイッチを具える本発明バッテリシステムをリレーユニットに接続した状態を示す概略回路図である。本発明バッテリシステム３は、負荷への電力の供給が可能であり、直列に接続された複数のバッテリセル２０１からなるバッテリと、バッテリセル２０１間に直列に接続されると共に、負荷への電力の供給を遮断可能な無接点スイッチ４０とを具える。この構成は、実施例１で用いた遮断部１０（図１参照）の代わりに無接点スイッチ４０を具える点が異なる。以下、この点を中心に説明する。
【００５０】
＜無接点スイッチ＞
無接点スイッチ４０として、ＳｉＣ系ワイドバンドギャップ半導体からなるＮＰＮトランジスタを用いた。また、無接点スイッチ４０は、通常の電力供給の際に使用するため、通常の通電電流及び通電電圧に十分耐え得るものとした。この無接点スイッチ４０には、バッテリセルの高電位側及び低電位側にそれぞれ接続可能な端子を具える。また、無接点スイッチ４０のオン／オフの制御を行う制御回路（図示せず）を具えている。この制御回路は、例えば、自動車に搭載される既存の制御装置に接続可能であり、この制御装置を介して無接点スイッチ４０の制御を行う。
【００５１】
本例では、上記のような無接点スイッチ４０を二つ用意し、異なるバッテリセル２０１間に配置している。このような本発明バッテリシステム３にリレー１０１、１０２を有するリレーユニット１００を接続して、負荷への電力の供給／遮断を行う。
【００５２】
＜動作説明＞
《電力投入動作》
上記構成を具える本発明バッテリシステム３において、負荷に電力を供給する際の動作を説明する。まず、バッテリシステム１の無接点スイッチ４０をオンにして、リレーユニット１００の第一リレー１０１、第二リレー１０２をオンにして、負荷への電力の供給を行う。二つの無接点スイッチ４０は、同時にオンにしてもよいし、順にオンにしてもよい。また、第一リレー１０１及び第二リレー１０２は、同時にオンにしてもよいし、順にオンにしてもよい。本例に示すバッテリシステム３は、このように無接点スイッチ４０を介して通常の電力供給を行う。
【００５３】
《電力遮断動作》
次に、負荷への電力を遮断する際の動作を説明する。電力供給時は、上記のように無接点スイッチ４０、及びリレーユニット１００の第一リレー１０１及び第二リレー１０２がオンの状態にある。この状態から電力の供給を遮断する際は、まず無接点スイッチ４０をオフにする。このとき、二つの無接点スイッチ４０を順にオフにするよりも、同時にオフにすると、無接点スイッチ４０一つ当りに加えられる電圧を小さくすることができて好ましい。また、無接点スイッチをオフにする際は、機械的な切り離しを行わないので、アークが発生することはない。
【００５４】
次に、リレーユニット１００の第一リレー１０１及び第二リレー１０２を同時にオフにする。無接点スイッチ４０を予めオフにしていることで、回路にはほとんど電流が流れていない状態である。従って、リレー１０１及び１０２をオフにする際、アークが生じることは、ほとんどない、或いは全くない。
【００５５】
このように先に無接点スイッチ４０をオフにすることで、電力を遮断する際に第一リレー１０１及び第二リレー１０２の接点対に加えられる電圧を極めて小さくする、或いは全く無くすことができる。従って、リレーユニットのリレーとして、気体を利用した複雑な構造のリレーを用いる必要がない。
【００５６】
なお、本例では、リレーユニットを別途具える形態について説明したが、上記実施例２と同様に第一遮断部及び第二遮断部を具える形態としてもよい。この場合も同様に、電力を遮断する際は、先に無接点スイッチをオフにし、次に第一遮断部及び第二遮断部をオフにするとよい。このとき、実施例２と同様に第一遮断部及び第二遮断部を同時にオフにする構成とすると、アークの発生をより確実に防止することができて好ましい。
【００５７】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明バッテリシステムによれば、電力を遮断する際、リレーユニットの各リレーに加えられる電力エネルギーを効果的に低減し、アークの発生を抑制、或いは防止することができるという優れた効果を奏し得る。そのため、本発明バッテリシステムを用いると、リレーユニットのリレーとして、従来のような複雑で高価な気体の密封構造のものを用いる必要がなく、簡易な構成のリレーを用いることができるため、経済性にも優れる。
【００５８】
また、本発明バッテリシステムに、更に第一遮断部及び第二遮断部を具えることで、バッテリシステムのみで電力の供給及び遮断を行うことができるため、別途リレーユニットを配置する必要が無い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明バッテリシステムをリレーユニットに接続した状態を示す概略回路図である。
【図２】（Ａ）は、本発明バッテリシステムに具える遮断部の概略を模式的に示す上面図、（Ｂ）は、その正面図である。
【図３】更に、バッテリの高電位側及び低電位側に第一遮断部、第二遮断部を具える本発明バッテリシステムを示す概略回路図である。
【図４】（Ａ）は、図３に示す本発明バッテリシステムに具える第一遮断部及び第二遮断部の概略を模式的に示す上面図、（Ｂ）は、その正面図である。
【図５】回路開閉部として無接点スイッチを具える本発明バッテリシステムをリレーユニットに接続した状態を示す概略回路図である。
【図６】ＨＥＶに用いられている従来のリレーユニットを説明する概略回路図である。
【符号の説明】
１、２、３  バッテリシステム
１０  遮断部  １１ａ  第一入力接点  １１ｂ  第一出力接点  １１ｃ  第一連結接点
１１ｄ  第一入力側連結接点  １１ｅ  第一入力側連結接点  １１Ａ、１１Ｂ  端子
１２  駆動部  １２ａ  ソレノイド  １２ｂ  第一連結部材  １２ｃ  ベース
２０  第一遮断部  ２１ａ  第二入力接点  ２１ｂ  第二出力接点
２１ｃ  第二連結接点  ２１ｄ  第二入力側連結接点  ２１ｅ  第二出力側連結接点
２１Ａ、２１Ｂ  端子  ２２  駆動部  ２２ａ  ソレノイド  ２２ｂ  第二連結部材
２２ｃ  第三連結部材  ２２ｄ  ベース
３０  第二遮断部  ３１ａ  第三入力接点  ３１ｂ  第三出力接点
３１ｃ  第三連結接点  ３１ｄ  第三入力側連結接点  ３１ｅ  第三出力側連結接点
３１Ａ、３１Ｂ  端子
１００  リレーユニット  １０１  第一リレー  １０２  第二リレー
２００  バッテリ  ２０１  バッテリセル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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