(57)【要約】  冠水することがあっても短絡の影響を抑制する。複数の蓄電器を直列に接続した蓄電池列(１０)と、蓄電器列(１０)が収納され、上面に負極側出力端子(３６＋)が設けられた収納ケース(３０)とを備える電源装置であって、蓄電器列(１０)は、収納ケース(３０)内の下面側に位置する負極側接続端子と、収納ケース(３０)内の上面側に位置する正極側接続端子とを有し、電源装置(１００)はさらに、収納ケース(３０)の上面側に位置する負極側出力端子(３６＋)と収納ケース(３０)の下面側に位置する負極側接続端子とを接続する負極側リード板(５０−)を備える。
2014068880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蓄電器を直列に接続した蓄電池列と、
前記蓄電器列が収納され、上面に負極側の出力端子が設けられた収納ケースとを備える電源装置であって、
前記蓄電器列は、
前記収納ケース内の下面側に位置する負極側接続端子と、
前記収納ケース内の上面側に位置する正極側接続端子と
を有し、
前記電源装置はさらに、前記収納ケースの上面側に位置する前記負極側の出力端子と前記収納ケースの下面側に位置する前記負極側接続端子とを接続する負極側リード板を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源装置であって、
前記収納ケースは、上面に設けられる正極側の出力端子を有し、
前記電源装置はさらに、前記正極側接続端子と、前記正極側の出力端子とを接続する、前記負極側リード板よりも短い正極側リード板を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電源装置であって、
前記複数の蓄電器は、一方向に延長された外形を有すると共に、長手方向の両端に正負の電極端子が設けられる複数の蓄電器であって、
前記蓄電器列は、各記蓄電器を、その長手方向が水平姿勢とし、かつ前記複数の蓄電器を互いに平行な姿勢で鉛直方向に並べた状態で、前記収納ケース内に保持されてなることを特徴とする電源装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電源装置であって、
前記蓄電器列は、前記蓄電器をその長手方向に複数並べて直列に接続した蓄電器組を、複数本、垂直方向に平行に並べて構成されてなることを特徴とする電源装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電源装置であって、
前記蓄電器組は、各蓄電器の長手方向に接続される２つの蓄電器で構成されてなることを特徴とする電源装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電源装置であって、
前記蓄電器列は、互いに平行に配置される５つの蓄電器組で構成されてなることを特徴とする電源装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記蓄電器列を一列のみとしてなることを特徴とする電源装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の電源装置であって、
前記蓄電器列は、前記負極側接続端子が接地されることを特徴とする電源装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記複数の蓄電器は、ガスを排出する二次電池を含み、
前記収納ケースは、前記二次電池から排出されるガスを排気するガス排出孔を形成してなることを特徴とする電源装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の電源装置であって、
前記複数の蓄電器は、ニッケル水素電池であることを特徴とする電源装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一に記載の電源装置であって、さらに、
前記複数の蓄電器の充放電を監視する監視回路を実装した回路基板と、
前記蓄電器列の総出力と接続され、その出力のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチング部とを備えており、
前記収納ケースは、その内部に垂直方向に仕切壁を形成しており、
前記仕切壁でもって、前記蓄電器列を配置する空間と、前記回路基板とを配置する空間とを区画してなることを特徴とする電源装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電源装置であって、
前記スイッチング部が、前記回路基板の上方に配置されてなることを特徴とする電源装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記蓄電器の外形を、円筒形としてなることを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用の電源装置及びこれを備える車両に関し、例えば鉛バッテリと並列にサブバッテリを接続してなる車両用のバッテリシステムと、このバッテリシステムを搭載する車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両は、電装用のバッテリとして、定格電圧を１２Ｖとする鉛蓄電池を用いた鉛バッテリを搭載し、また大型車両にあっては１２Ｖの鉛バッテリを２組直列に接続して定格電圧を２４Ｖとする鉛バッテリを搭載している。鉛バッテリは、車両のオルタネータで充電されて、車両の電装機器やセルモータなどに電力を供給している。この鉛バッテリは、放電抵抗は小さいが、充電抵抗が大きいので、効率よく充電するのが難しい欠点がある。この欠点を改善し、さらに容積や重量に対する電池容量（Ａｈ）を大きくすることを目的として、鉛バッテリと並列にリチウムイオン二次電池を接続している車両用のバッテリシステムは開発されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−４６５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両の電装機器やセルモータ等は、車両の前方に設けられたエンジンルームに配置されるため、上述のバッテリシステムをエンジンルームに配置して配線長を短くし、配線抵抗によるロスを低減する構成が考えられる。【０００５】
しかしながら、バッテリシステムがエンジンルーム等の屋外に配置される場合、雨水や結露等の影響を考慮する必要がある。一方で、サブバッテリを構成する蓄電器を密閉性の収納ケース内に収納する等の防水構造としない限り、雨水や結露水等が収納ケース内に浸入して、収納ケースの下部に溜まるおそれがある。そのため、雨水や結露水等を介して、シャーシアースなどのグランドに接続されている部材とサブバッテリを構成する蓄電器とを繋ぐ電流経路が形成されるおそれを皆無にすることは困難であった。しかしながら、収納ケースを防水構造とすることには、構造が複雑になって組立性が低下したり、電源装置のコストが増加したりする等の問題がある。【０００６】
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、複数の二次電池等の蓄電器を収納ケース内に収納する構成の電源装置において、万一収納ケース内の蓄電器近傍まで水が浸入することがあっても短絡の影響を抑制可能とした電源装置及び電源装置を備える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及び発明の効果】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一の電源装置によれば、複数の蓄電器を直列に接続した蓄電池列と、前記蓄電器列が収納され、上面に負極側の出力端子が設けられた収納ケースとを備える電源装置であって、前記蓄電器列は、前記収納ケース内の下面側に位置する負極側接続端子と、前記収納ケース内の上面側に位置する正極側接続端子とを有し、前記電源装置はさらに、前記収納ケースの上面側に位置する前記負極側の出力端子と前記収納ケースの下面側に位置する前記負極側接続端子とを接続する負極側リード板を備えることができる。この構成によると、グランドに対して電位が高い正極側接続端子は、収納ケースの上面側に位置しているため、雨水や結露水等の影響を受け難くすることができ、グランドと導通しても問題の無い負極側接続端子は、収納ケースの下面側に配置することができる。つまり、負極側接続端子は、グランドに対して電位が低い、場合によってはグランドと同電位となるので、負極側接続端子とグランドと導通しても短絡の影響がほとんどなく、負極側接続端子を収納ケースの下面側に位置させることができる。加えて、収納ケースの内部に結露等によって水分が溜まる事態が生じても、総電圧の正負が短絡する事態を回避し、安全性を高めることができる。
【０００８】
また、他の電源装置によれば、前記収納ケースは、上面に設けられる正極側の出力端子を有し、前記電源装置はさらに、前記正極側接続端子と、前記正極側の出力端子とを接続する、前記負極側リード板よりも短い正極側リード板を備えることができる。上記構成により、高電位側の正極側リードを上方に位置させ、かつ長さを短くしたことで、浸水の可能性を低減して電源装置の信頼性を高めることができる。
【０００９】
さらに、他の電源装置によれば、前記複数の蓄電器は、一方向に延長された外形を有すると共に、長手方向の両端に正負の電極端子が設けられる複数の蓄電器であって、前記蓄電器列は、各記蓄電器を、その長手方向が水平姿勢とし、かつ前記複数の蓄電器を互いに平行な姿勢で鉛直方向に並べた状態で、前記収納ケース内に保持させることができる。上記構成により、収納ケースの内部に結露等によって水分が溜まる事態が生じても、総電圧の正負が短絡する事態を回避し、安全性を高めることができる。
【００１０】
さらにまた、他の電源装置によれば、前記蓄電器列は、前記蓄電器をその長手方向に複数並べて直列に接続した蓄電器組を、複数本、垂直方向に平行に並べて構成することができる。上記構成により、長手方向に複数の蓄電器を継ぎ足して、より多くの蓄電器を利用することが可能となる。
【００１１】
さらにまた、他の電源装置によれば、前記蓄電器組を、各蓄電器の長手方向に接続される２つの蓄電器で構成できる。上記構成により、各蓄電器の端面の一方を必ず、他の蓄電器の存在しない開放面とでき、放熱性を向上できる。
【００１２】
さらにまた、他の電源装置によれば、前記蓄電器列を、互いに平行に配置される５つの蓄電器組で構成できる。
【００１３】
さらにまた、他の電源装置によれば、前記蓄電器列を一列のみとすることができる。これにより、収納ケースの主面に沿うように配置した各蓄電器を確実に放熱でき、複数列の電電器列を配置する構成に比べて、放熱性を向上できる。
【００１４】
さらにまた、他の電源装置によれば、前記蓄電器列の、前記負極側接続端子を接地させることができる。上記構成により、冠水される可能性のある側を低電圧側として、短絡時の電流量を低減できる。
【００１５】
さらにまた、他の電源装置によれば、前記複数の蓄電器は、ガスを排出する二次電池を含み、前記収納ケースは、前記二次電池から排出されるガスを排気するガス排出孔を形成することができる。上記構成により、二次電池から排出されたガスで収納ケース内部が高圧になる事態を回避できる。
【００１６】
さらにまた、他の電源装置によれば、前記複数の蓄電池を、ニッケル水素電池とできる。上記構成により、高温環境下でも優れた特性を示す蓄電が可能となる。
【００１７】
さらにまた、他の電源装置によれば、さらに前記複数の蓄電器の充放電を監視する監視回路を実装した回路基板と、前記蓄電器列の総出力と接続され、その出力のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチング部とを備えており、前記収納ケースは、その内部に垂直方向に仕切壁を形成しており、前記仕切壁でもって、前記蓄電器列を配置する空間と、前記回路基板とを配置する空間とを区画することができる。上記構成により、蓄電器列と回路基板とを仕切壁でもって断熱でき、互いの発熱によって影響を与える事態を回避できる。
【００１８】
さらにまた、他の電源装置によれば、前記スイッチング部を、前記回路基板の上方に配置させることができる。上記構成により、発熱するスイッチング部を収納ケース内部の上方に配置して、スイッチング部の発熱が収納ケースの上面から放熱されるようにして、スイッチング部の発熱が蓄電器や回路基板に影響を与えることを回避し効率よく放熱させることができる。
【００１９】
さらにまた、他の電源装置によれば、前記蓄電器の外形を、円筒形とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電源装置を示す斜視図である。
【図２】図１の電源装置の分解斜視図である。
【図３】図１の電源装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線における垂直断面図である。
【図４】図１の電源装置のＩＶ−ＩＶ線における垂直断面図である。
【図５】電源装置をサブバッテリとして鉛バッテリと並列に接続した状態を示す回路図である。
【図６】図１の収納ケース内に水が溜まり蓄電器列が冠水した状態を示す垂直断面図である。
【図７】電源装置内部の蓄電器の配置例の一例を示す斜視図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における電源装置の垂直断面図である。
【図９】図８の収納ケース内に水が溜まり蓄電器列が冠水した状態を示す垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置及び電源装置を備える車両を例示するものであって、本発明は電源装置及び電源装置を備える車両を以下のものに特定しない。また実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各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。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
（実施の形態１）
【００２２】
本発明の実施の形態１に係る電源装置１００の斜視図を図１に、この電源装置１００の分解斜視図を図２に、この電源装置１００の内部構造を図３、図４の断面図に、それぞれ示す。これらの図に示す電源装置１００は、複数の蓄電器１で構成された蓄電器列１０と、蓄電器列１０と電気的に接続された回路基板２０と、これら複数の蓄電器１と回路基板２０とを収納する収納ケース３０と、蓄電器列１０の総電圧を出力する一対の出力端子３６とを備える。図１においては、電源装置１００の内部構造を示すため収納ケース３０を破線で示している。ここでは電源装置１００を、車載用の電池として、後述する図５に示すように、鉛バッテリＰＢのような１２Ｖの電装用バッテリと並列に接続されたサブバッテリに利用する例を示している。
（収納ケース３０）
【００２３】
収納ケース３０は、外形を矩形状としている。収納ケース３０は、好ましくは絶縁性に優れた材質、例えば樹脂製とする。収納ケース３０の内部には、複数の蓄電器１と回路基板２０を収納している。
【００２４】
また収納ケース３０の上面には、一対の出力端子３６を突出させている。出力端子３６は、蓄電器列１０の総電圧の正極側と接続された正極側出力端子３６＋と、負極側と接続された負極側出力端子３６−とで構成される。また図４の垂直断面図に示すように、正極側出力端子３６＋は収納ケース３０の内部で、正極側リード板５０＋と、負極側出力端子３６−は負極側リード板５０−と、それぞれ接続されている。さらに収納ケース３０の内部において上方には、後述する蓄電器列１０やスイッチング部２５等を配線するためのバスバー５４を設けている。
【００２５】
さらに収納ケースの３０上面には、ガス抜き用の孔３７を開口している。これは、蓄電器１がガスを排出するタイプである場合に、収納ケース３０内部が過度に高圧にならないよう、ガスを収納ケース３０から排出するための孔３７である。またガス排出孔３７には、ここから排出されるガスを安全に車外に排出するためのダクトを接続することが好ましい。
【００２６】
蓄電器列１０は、収納ケース３０内の下面側に位置する負極側接続端子１２と、収納ケース３０内の上面側に位置する正極側接続端子１４とを備える。負極側出力端子３６−は収納ケース３０の上面側に位置され、収納ケース３０の下面側に位置する負極側接続端子１２と、負極側リード板５０−で接続している。また正極側出力端子３６＋は、正極側の出力端子と正極側リード板５０＋で接続される。この正極側リード板５０＋は、負極側リード板５０−よりも短くしている。さらに蓄電器列１０は、負極側接続端子１２を接地している。
（蓄電器１）
【００２７】
蓄電器１は、蓄電可能な部材であり、二次電池セルが好適に利用できる。二次電池セルとしては、ニッケル水素電池が好適に利用できる。特にニッケル水素電池の電源電圧は、１．２Ｖであるので、１０個のニッケル水素電池を直列に接続すれば１２Ｖとなり、電源電圧を１２Ｖとする鉛バッテリＰＢとの並列接続に適合する。図１〜図４の例では、２本のニッケル水素電池である蓄電器１を、長手方向に接続した蓄電器組２として、これを５組互いに平行に同一平面上に並べて蓄電器列１０を構成する。すなわち蓄電器列１０は、１０本のニッケル水素電池で構成される。直列接続する本数を調整することで、電源装置１００の電圧を、接続先の鉛バッテリと一致させるように調整できる。例えば、トラック等の大型車両のように、定格電圧を２４Ｖとする鉛バッテリに対しては、ニッケル水素電池の蓄電器１を２０本直列に接続することで、２４Ｖに対応させることができる。また蓄電器を並列接続してもよく、これによって電源装置の電気容量を増加できる。
【００２８】
また、蓄電器組２を２つの蓄電器１を長手方向に接続して構成することで、蓄電器１同士の間に挟まれた蓄電器が存在することをなくし、各蓄電器１の端面の一方が必ず、他の蓄電器の存在しない開放面となるので、この面からの放熱性を確保できる。また、この面を収納ケース３０の側面に面するように配置することで、さらに放熱性を向上できる。
【００２９】
なおサブバッテリには、ニッケル水素電池に代わって、リチウムイオン二次電池、リチウムポリマー二次電池等、他の二次電池も使用できる。また、この例では蓄電器１として電池セルを使用する例を説明しているが、本発明は蓄電器として電池セルに代えて、あるいはこれに加えて、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）等のキャパシタを利用することもできる。
【００３０】
図１〜図４に示す例では、蓄電器１は円筒形の外装缶を利用している。ここでは、複数本の円筒形の蓄電器１を、水平姿勢に保持して、収納ケース３０の内面に沿うように平面状に並べている。ここでは、蓄電器列１０を１列として、収納ケース３０の一方の主面（図３において左側の主面）に沿わせることで、この主面を蓄電器１の放熱面として利用できる。また他方の主面（図３において右側の主面）には、回路基板２０を配置することで、発熱源となる蓄電器列１０と回路基板２０とを離間させて、蓄電器１の発熱が回路基板２０に影響を与える事態を軽減できる。
（回路基板２０）
【００３１】
回路基板２０は、蓄電器列１０と収納ケース３０の主面との間に配置されている。この回路基板２０は、蓄電器１の充放電を監視する電子回路を実装している。また回路基板２０には、各蓄電器１の異常を、電流や電圧、温度等に基づいて監視し、異常と判定されたときにはこれを遮断する安全回路を実装することもできる。
（スイッチング部２５）
【００３２】
一方スイッチング部２５は、蓄電器列１０の出力と接続され、その出力のＯＮ／ＯＦＦを切り替える部材である。後述する図５の回路図に示す例では、蓄電器列１０が鉛バッテリＰＢと並列に接続された状態で、蓄電器列１０と鉛バッテリＰＢとの間にスイッチング部２５が配置される。スイッチング部２５をＯＮすると蓄電器列１０が鉛バッテリＰＢと並列に接続され、ＯＦＦすると蓄電器列１０が回路から切断される。このようなスイッチング部２５には、リレーや半導体スイッチング素子が利用できる。このスイッチング部２５は、通電によって発熱する発熱部材となる。
（仕切壁２２）
【００３３】
収納ケース３０の内部は、図３の断面図に示すように、仕切壁２２によって区画されている。仕切壁２２は、蓄電器列１０を配置する蓄電器収納空間ＢＳと、回路基板２０を配置する断熱空間ＨＧとに区分けする。仕切壁２２は、断熱性を備える部材で構成する。このように断熱性の仕切壁２２を設けたことで、蓄電器列１０と回路基板２０とを物理的に隔離して、蓄電器１の発熱が回路基板２０に及ぶことを抑制して回路基板２０を保護できる。一方、蓄電器収納空間ＢＳには蓄電器列１０が配置される。また断熱空間ＨＧ内には、回路基板２０とスイッチング部２５が配置される。
【００３４】
図３の断面図に示すように、スイッチング部２５は、回路基板２０よりも上方に配置することが好ましい。これにより、スイッチング部２５の発熱は自然対流により上方に伝熱されるため、スイッチング部２５の下方に配置した回路基板２０に熱が影響を与えることを抑制できる。特に、スイッチング部２５を回路基板２０のほぼ上方に配置する配置例に限られず、図３の断面図に示す電源装置１００のように、スイッチング部２５を回路基板２０とオフセットさせて配置させることが好ましい。図３の例では、断熱空間ＨＧ内において回路基板２０とスイッチング部２５とを対角線状に配置させている。このように配置したことで、限られた空間内で回路基板２０をスイッチング部２５から極力離間させ、スイッチング部２５からの発熱による影響をさらに抑制できる。
（回路包囲板２６）
【００３５】
回路基板２０は、その周囲を覆うこともできる。図１〜図３の例では、回路基板２０と周囲を回路包囲板２６で囲んでいる。回路包囲板２６は、断熱性を備える部材で構成する。このように断熱性の回路包囲板２６を設けたことで、蓄電器列１０と回路基板２０とを物理的に隔離して、蓄電器１の発熱が回路基板２０に及ぶことを抑制して回路基板２０を保護できる。なお、基板包囲板を省略して、仕切壁と兼用してもよい。例えば、仕切壁を延長して収納ケース内部を完全に区画し、蓄電器列と物理的に隔離させ、仕切壁で回路基板を保護することもできる。
（冷却機構）
【００３６】
また、電源装置の放熱性を向上させるため、冷却機構を設けることもできる。例えば、冷却ファンを設置して電源装置内に冷却風を強制的に送風して、蓄電器やスイッチング部２５の発熱を冷却風との熱交換により空冷できる。この場合は、冷却風を案内する冷却風路を、収納ケース内の画成することが好ましい。また、放熱フィンのような放熱部を収納ケースに設けて、放熱部の一部を収納ケースの表面に表出させて、この部分から放熱させたり、あるいは表出面に対して強制的に冷却風を送風してもよい。
（横置き姿勢）
【００３７】
蓄電器列１０は、図４の垂直断面図に示すように、各蓄電器１を横置き姿勢として保持している。横置き姿勢とは、収納ケース３０内に水が溜まった場合の、水面とほぼ平行となる方向を意味する。ここでは、蓄電器１を長手方向に連結して蓄電器組２を構成する。そして、垂直方向、すなわち水面と交差する方向に、蓄電器組２を積み上げるようにして蓄電器列１０を構成する。このような配置とすることで、冠水時に端子が水分と触れる蓄電器の数を制限できる。すなわち、仮に図７や図８に示すように二次電池７０１を縦置き姿勢で収納ケース７３０内に配置した場合は、各二次電池７０１の組の底面が収納ケース７３０の下部に位置する状態となる。この状態で、収納ケース７３０の底面に何らかの理由で水分が溜まってしまうと、図９に示すように各二次電池７０１の組の端子が冠水してしまい、意図しない短絡を生じる可能性があった。特に図９の例では、総電圧にほぼ等しい電位差が短絡する状態となって、右上の二次電池を除く、ほぼすべての二次電池７０１が使用不可能となる。
【００３８】
これに対し、本実施の形態では各蓄電器１を横置き姿勢としたことで、万一収納ケース３０内に水分が溜まることがあっても、冠水する蓄電器の本数を最小限に抑えることが可能となる。すなわち、図６の断面図に示すように、蓄電器列１０を構成する各蓄電器組２は、それぞれ水平姿勢で、鉛直方向に並べられているため、底面に位置する蓄電器組の両端のみが冠水する状態となる。この状態では、短絡が生じても蓄電器２個分の電位差で足りるため、例えば１．２Ｖのニッケル水素電池を用いた場合は２．４Ｖとなって、短絡電流も少なくて済む。また、使用不能となる蓄電器も２個で済むため、図９の配置と比べて、同じ量の水分が溜まった場合でも被害を大幅に抑制できる利点が得られる。特に、ニッケル水素電池を用いた電源装置の場合、過充電時等にニッケル水素電池から排出されるガスを外部へ排気する必要があり、ガス排出孔を開口する等、収納ケースを密閉構造とすることができない。この結果、収納ケース内への浸水を完全に遮断することが困難となるものの、上述の通り、ガス排出用の開口を有する収納ケースに各蓄電器１を横置き姿勢で配置する構成とすることで、冠水による被害を大幅に抑制しつつ、ニッケル水素電池から排出されるガスを収納ケースの外部へ安全に排気させることができる。
【００３９】
さらに、出力端子３６と接続する蓄電器列１０の総電圧の内、底面側に位置する蓄電器を負極側とすることで、安全性を向上できる。すなわち、負極側はシャーシアース等と接続される場合が多いため、この部分が短絡しても、正極側の短絡に比べて電位差が少なくて済む。
（第一リード板５１）
【００４０】
各層の蓄電器組２は、上下に並ぶ蓄電器組２の端縁と、第一リード板５１によって接続される。第一リード板５１は、蓄電器組２同士を最短距離で導通させる。このようなリード板は、導電性に優れた金属板で構成される。
【００４１】
また蓄電器列１０の総電圧は、正極側リード板５０＋及び負極側リード板５０−を介して出力端子３６と接続される。図６の断面図に示す例では、直列接続された蓄電器列１０の正極側を、正極側リード板５０＋を介して正極側出力端子３６＋と接続し、また蓄電器列１０の負極側を、負極側リード板５０−を介して負極側出力端子３６−と接続している。ここで、上述の通り蓄電器列１０の総電圧が表れる蓄電器の端縁の内、最下層を負極側リード板５０−と接続することが好ましい。すなわち図６に示す蓄電器の配列において、蓄電器列１０の左上の端縁と右下の端縁の内、右下の蓄電器の端縁を負極側リード板５０−と接続し、左上の蓄電器の端縁を正極側リード板５０＋と接続する。これにより、蓄電器列１０の最下層には負極側の総電圧が位置するため、万一浸水等によって短絡することがあっても、電位差を小さくして大きな短絡電流が通電することを回避できる。
【００４２】
また収納ケース３０内に浸水した水分の水位が上昇しても、上昇分に応じて蓄電器組の本数が増えるのみであって、蓄電器列１０が完全に冠水しない限りは総電圧に相当する短絡は生じないため、相応の短絡電流に抑制できるという利点も得られる。
【００４３】
さらに、正極側リード板５０＋は最上層、すなわち蓄電器列１０の最も高い位置に配置されるため、収納ケース３０内に浸水することがあっても、この部分までもが短絡する可能性を相対的に低減でき、安全性を向上できる。加えて、出力端子３６を収納ケース３０の上面、すなわち収納ケース３０の最も高い位置に設けたことでも、同様にこの出力端子３６同士の短絡の可能性を低減できる効果が得られる。同様に、バスバー５４も収納ケース３０の上部に配置したことで、この部分が浸水によって冠水するリスクを低減でき、信頼性、安定性の向上に繋がる。
【００４４】
さらに加えて、正極側の総電圧が蓄電器列１０の最上層に位置することで、正極側出力端子３６＋との距離が近くなり、これらを接続する正極側リード板５０＋の長さを短くできる。このことは、正極側リード板５０＋が表出する面積を小さくできることに繋がり、この部分が短絡する可能性も抑制できることに繋がる。特に図６の断面図に示すように、正極側リード板５０＋の長さを、負極側リード板５０−よりも相当短くできるため、表出面積を小さくした分だけ、短絡が発生するリスクも低減できることに繋がる。
【００４５】
なお、負極側リード板５０−は、図６において蓄電器列１０の右側に面した各第一リード板５１との意図しない導通を防ぐため、これら第一リード板５１と負極側リード板５０−との間に、絶縁シート等の絶縁製部材を配置することが望ましい。
（回路図）
【００４６】
以上の電源装置１００を、車両用のバッテリシステムに接続した例を図５に示す。この図に示す電源装置１００は、鉛バッテリＰＢを補助するサブバッテリとして機能する。サブバッテリである電源装置１００は、鉛バッテリＰＢと並列に接続される。鉛バッテリＰＢとサブバッテリは、電流調整回路等を介することなく、リード線５０で直接に接続される。したがって、鉛バッテリＰＢとサブバッテリの電圧は常に同じ電圧となる。ただ、本発明のバッテリシステムは、鉛バッテリとサブバッテリとをリレーや半導体スイッチング素子等のスイッチング素子を介して並列に接続し、ダイオード等を介して並列に接続することもできる。
【００４７】
鉛バッテリＰＢは、６セルを直列に接続して定格電圧を１２Ｖとするバッテリである。ただ、本発明は鉛バッテリの定格電圧を１２Ｖには特定しない。２個の鉛バッテリを直列に接続して定格電圧を２４Ｖとし、また、３個の鉛バッテリを直列に接続して３６Ｖ、４個の鉛バッテリを直列に接続して４８Ｖとして使用することもできるからである。従来の電装機器は、１２Ｖの電源電圧で動作するように設計されているが、２４Ｖ〜４８Ｖの鉛バッテリを搭載する車両は、この電圧で動作する電装機器を搭載する。
【００４８】
サブバッテリは、充放電の効率を改善し、かつ鉛バッテリＰＢの劣化を防止するために並列に接続される。サブバッテリは、鉛バッテリＰＢと並列に接続されて、同じ電圧となる。この状態において、サブバッテリと鉛バッテリＰＢとの充放電の電流バランス、すなわち適合性が大切である。適合性が悪いと、鉛バッテリやサブバッテリのみが充電されたり、あるいは鉛バッテリやサブバッテリのみが放電されたりするため、両方を並列に接続しても、充放電の効率を改善できず、また鉛バッテリの寿命も効果的には長くできなくなる。
【００４９】
鉛バッテリＰＢとサブバッテリの適合性は、サブバッテリの開路電圧−放電深度特性をコントロールして実現する。サブバッテリの開路電圧−放電深度特性は、たとえば、ニッケル水素電池においては正極の亜鉛量等で調整でき、リチウムイオン二次電池やリチウムポリマー電池にあっては、正極活物質であるリチウム含有化合物の選択により調整できる。
【００５０】
以上のバッテリシステムは、回生制動によらずエンジン９６でオルタネータ６を駆動して充電する車両においても、燃費効率を改善できる。それは、鉛バッテリＰＢの最大で８倍もの電力を、サブバッテリである電源装置１００に充電できるからである。車両のオルタネータ６は、鉛バッテリＰＢを一定の電圧で充電して劣化を防止し、かつ電装機器５の供給電圧を一定とするために、出力電圧を常に一定の電圧である約１４Ｖに安定化している。したがって、オルタネータ６が鉛バッテリＰＢを充電する電流は小さく、大電流では充電されない。したがって、車両には出力電流を１００Ａとするオルタネータ６が搭載されても、このオルタネータ６が１００Ａで鉛バッテリＰＢを充電することはなく、オルタネータ６は電装機器５に電力を供給するために出力電流を大きくしている。このオルタネータ６がバッテリシステムを大電流で充電できることは、車両の燃費効率を改善することに有効である。それは、オルタネータ６を高い発電効率の領域で運転し、かつエンジン９６も燃料消費率の小さい領域で運転できるからである。オルタネータ６は軽負荷での発電効率が低く、エンジン９６は軽負荷での燃料消費率が大きくなるからである。
【００５１】
さらに、この電源装置１００を用いた車両用のバッテリシステムは、回生制動の発電電力を鉛バッテリＰＢのみでなく、電源装置１００に充電して鉛バッテリＰＢを大電流充電から保護し、またオルタネータ６で充電されない状態では、鉛バッテリＰＢのみでなく充電された電源装置１００から電装機器５に電力を供給するので、鉛バッテリＰＢを充電と過放電から防止して、寿命を長くできる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明に係る電源装置及び電源装置を備える車両は、車両の電装用バッテリや補機バッテリに好適に利用できる。特に、回生制動で鉛バッテリを充電するアイドリングストップ機能を備えた車両に適用すると、鉛バッテリの負荷を軽減できる。
【符号の説明】
【００５３】
１００…電源装置
１…蓄電器
２…蓄電器組
５…電装機器
６…オルタネータ
１０…蓄電器列
１２…負極側接続端子
１４…正極側接続端子
２０…回路基板
２２…仕切壁
２５…スイッチング部
２６…基板包囲板
３０…収納ケース
３６…出力端子；３６＋…正極側出力端子；３６−…負極側出力端子
３７…ガス排出孔
５０…リード線
５０＋…正極側リード板
５０−…負極側リード板
５１…第一リード板
５４…バスバー
９６…エンジン
９７…車輪
７００…サブバッテリ
７０１…二次電池
７３０…収納ケース
７３６…出力端子
ＰＢ…鉛バッテリ
ＨＧ…断熱空間
ＢＳ…蓄電器収納空間
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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