(57)【要約】【課題】隣り合うスイッチ装置の大電流化と低電流経路の設置スペースの確保との両立が図れる電池装置を提供する。【解決手段】電池装置１０は、組電池１３と、組電池１３に対する電力の入出力を制御する第１パワー素子３と、第１パワー素子３と並んで設置され組電池１３に対する電力の入出力を制御する第２パワー素子４と、低電流通電経路２２ｃと、を備える。低電流通電経路２２ｃは、第１パワー素子３および第１パワー素子３によって通電状態と非通電状態とに制御される主通電経路１１１よりも低電流が流れる通電経路である。低電流通電経路２２ｃは、第１パワー素子３と第２パワー素子４との間に介在するように設置されている。低電流通電経路２２ｃは、主通電経路１１１から分岐し回路基板に接続されている。【選択図】図２
2018063922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池（１３）と、
前記電池に対する電力の入出力を制御する第１スイッチ装置（３）と、
前記第１スイッチ装置と並んで設置され、前記電池に対する電力の入出力を制御する第２スイッチ装置（４）と、
前記第１スイッチ装置および前記第２スイッチ装置によって通電状態と非通電状態とに制御される主通電経路（１１１，１１２，１１３）よりも低電流が流れる低電流通電経路であって、前記第１スイッチ装置と前記第２スイッチ装置との間に介在するように設置されている低電流通電経路（２２ｃ，２２ｃ１，２２ｃ２）と、
を備える電池装置。
【請求項２】
前記低電流通電経路（２２ｃ）は、前記電池に対して並列に接続された前記第１スイッチ装置と前記第２スイッチ装置との間に介在するように設置されている請求項１に記載の電池装置。
【請求項３】
前記低電流通電経路（２２ｃ，２２ｃ１）は、電気負荷（１９）に対して分岐する２つの前記主通電経路（１１１，１１２）のうち一方に配された前記第１スイッチ装置と、他方に配された前記第２スイッチ装置と、の間に介在するように設置されている請求項１に記載の電池装置。
【請求項４】
前記低電流通電経路（２２ｃ，２２ｃ２）は、前記電池に対して並列に接続された前記第１スイッチ装置と前記第２スイッチ装置との間と、電気負荷（１８）に対して並列に接続された前記第１スイッチ装置と前記第２スイッチ装置との間と、にそれぞれに設けられている請求項１に記載の電池装置。
【請求項５】
前記低電流通電経路（２２ｃ，２２ｃ１，２２ｃ２）は、前記主通電経路から分岐する経路である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電池装置。
【請求項６】
前記低電流通電経路は、前記第１スイッチ装置の端子と前記第２スイッチ装置の端子に接続されているバスバ（２２）の一部であり、回路基板（２）に接続されている請求項５に記載の電池装置。
【請求項７】
前記低電流通電経路は、前記主通電経路と回路基板（２）とに接続されているハーネスである請求項５に記載の電池装置。
【請求項８】
熱伝導性を有する材質によって形成されている放熱部材であって、前記第１スイッチ装置の熱が移動可能なように前記第１スイッチ装置の外装部に直接または熱伝導性部材（５）を介して間接的に接触している第１放熱部材（６Ａ）と、
熱伝導性を有する材質によって形成されている放熱部材であって、前記第２スイッチ装置の熱が移動可能なように前記第２スイッチ装置の外装部に直接または熱伝導性部材（５）を介して間接的に接触している第２放熱部材（６Ｂ）と、
備え、
前記低電流通電経路は、前記第１放熱部材と前記第２放熱部材との間に介在するように設置されている請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電池装置。
【請求項９】
熱伝導性を有する材質によって形成されている放熱部材であって、前記第１スイッチ装置の熱が移動可能なように前記第１スイッチ装置の外装部に直接または熱伝導性部材（５）を介して間接的に接触している第１放熱部材（６Ａ）を備え、
前記低電流通電経路は、前記第１放熱部材と前記第２スイッチ装置との間に介在するように設置されている請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電池装置。
【請求項１０】
熱伝導性を有する材質によって形成されている放熱部材であって、前記第２スイッチ装置の熱が移動可能なように前記第２スイッチ装置の外装部に直接または熱伝導性部材（５）を介して間接的に接触している第２放熱部材（６Ｂ）を備え、
前記低電流通電経路は、前記第２放熱部材と前記第１スイッチ装置との間に介在するように設置されている請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、組電池に対する電力の入出力を制御する複数のパワー素子を備える電池ユニットが開示されている。複数のパワー素子は、制御基板において組電池に重ならない位置に、近接して実装されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１３７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の電池ユニットでは、隣り合う各パワー素子を流れる電流を大きくすると、各パワー素子の発熱量が大きくなり、隣のパワー素子からの熱の影響を受けやすくなる。この互いの熱による熱害を防止するために、隣り合う各パワー素子に大電流を流すことができないという課題がある。
【０００５】
このような課題に鑑み、この明細書における開示の目的は、隣り合うスイッチ装置の大電流化と低電流経路の設置スペースの確保との両立が図れる電池装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。
【０００７】
開示された電池装置のひとつは、電池（１３）と、電池に対する電力の入出力を制御する第１スイッチ装置（３）と、第１スイッチ装置と並んで設置され、電池に対する電力の入出力を制御する第２スイッチ装置（４）と、第１スイッチ装置および第２スイッチ装置によって通電状態と非通電状態とに制御される主通電経路（１１１，１１２，１１３）よりも低電流が流れる低電流通電経路であって、第１スイッチ装置と第２スイッチ装置との間に介在するように設置されている低電流通電経路（２２ｃ，２２ｃ１，２２ｃ２）と、を備える。
【０００８】
この電池装置によれば、低電流通電経路が第１スイッチ装置と第２スイッチ装置との間に介在することにより、大電流が流れるスイッチ装置間にスイッチ装置よりも発熱の小さい通電経路が存在し、発熱の大きいスイッチ装置同士の熱干渉を抑制できる。この効果により、第１スイッチ装置と第２スイッチ装置とが隣接する構成に比べて、主通電経路に大電流を流すことができる。さらに、この構成によれば、低電流通電経路を設置するスペースをスイッチ装置間に確保することができる。したがって、隣り合うスイッチ装置の大電流化と低電流経路の設置スペースの確保との両立が図れる電池装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係る電池装置の構成を示した分解斜視図である。
【図２】第１実施形態の電池装置に関わる回路図である。
【図３】第１実施形態の電池装置の構成を示す概要図である。
【図４】電池装置について低電流通電経路の高さ方向位置を示す概要図である。
【図５】低電流通電経路の高さ方向位置について他の例を示す概要図である。
【図６】低電流通電経路の高さ方向位置について他の例を示す概要図である。
【図７】第１実施形態の電池装置について、パワー素子とバスバとの関係を示した分解斜視図である。
【図８】第１実施形態の電池装置について、パワー素子とバスバとの関係を示した部分平面図である。
【図９】第２実施形態の電池装置に関わる回路図である。
【図１０】第２実施形態の電池装置の構成を示す概要図である。
【図１１】第３実施形態の電池装置に関わる回路図である。
【図１２】第３実施形態の電池装置の構成を示す概要図である。
【図１３】第４実施形態の電池装置の構成を示す概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００１１】
（第１実施形態）
第１実施形態の電池装置１０について、図１〜図８を参照して説明する。電池装置１０は、二次電池を搭載する各種の電気機器に適用することができる。各種の電気機器は、例えば、蓄電池を有する装置、コンピュータ、車両等である。第１実施形態では、その一例として、電池装置１０を、内燃機関と電池駆動のモータとを組み合わせて走行駆動源とするハイブリッド自動車、電池駆動のモータによって走行する電気自動車等の車両に用いる場合について説明する。
【００１２】
電池装置１０の構成について図１を用いて説明する。電池装置１０は、複数の単電池を積層設置して構成されている組電池１３と、組電池１３における充放電の制御等を実施する回路基板２と、組電池１３を上方から拘束する抑制板１２と、組電池１３等を収容するケースと、を備える。電池装置１０は、例えば自動車の座席下、後部座席とトランクルームとの間の空間、運転席と助手席の間の空間に設置されている。ケースは、直方体状であり、電池装置１０の搭載場所に固定されるベースケース１５と、ベースケース１５を上方から覆うようにベースケース１５に装着されるカバー１１と、を備える。ベースケース１５およびカバー１１は、金属、例えばアルミニウム、銅、これらの合金により形成され、または、樹脂材料により形成されている。ベースケース１５を樹脂材料で形成する場合には、熱伝導性を有する樹脂材料を用いるか、あるいは樹脂材料に熱伝導性を有する材料を混合させることが好ましい。
【００１３】
組電池１３と回路基板２は、組電池１３が回路基板２よりも下方になるように互いに上下に対向して設置され、それぞれはベースケース１５にねじ締めを行うこと等により固定されている。ベースケース１５に対してカバー１１を上方から装着することにより、組電池１３、回路基板２がケース内に収容された状態となる。組電池１３にはヒューズ２０が接続されている。
【００１４】
電池装置１０は、電力の入出力が行われる端子台ユニット１４と、車両ＥＣＵ等に対して電気的に接続されるコネクタ部と、を備える。端子台ユニット１４は、Ｐｂ蓄電池接続用の端子台ユニット１４Ａと、ＩＳＧ接続用の端子台ユニット１４Ｂと、を備える。端子台ユニット１４Ａは、図２における、外部電池１７側に接続される第１入出力端子１４０と、第１入出力端子１４０を支持する端子台と、を有する。端子台ユニット１４Ｂは、図２における、電気負荷１９側に接続される第２入出力端子１４１と、第２入出力端子１４１を支持する端子台と、を有する。各端子台は絶縁性を有する樹脂材料によって形成されている。端子台ユニット１４Ａ、端子台ユニット１４Ｂは、互いに横並びとなる位置でそれぞれの端子台がベースケース１５に固定されている。
【００１５】
端子台ユニット１４Ａの第１入出力端子１４０には、ハーネスを介して外部電池１７と電気負荷１８とが接続されている。端子台ユニット１４Ｂの第２入出力端子１４１には、ハーネスを介して電気負荷１９が接続されている。電気負荷１９は、例えば回転機などの電動発電機である。コネクタ部には、制御部１００との通信が可能な車両ＥＣＵが接続されるとともに、電池装置１０からの電力供給の対象となる各種の電気負荷にも接続可能となるように構成されている。各端子台ユニットやコネクタ部は、ケースの外周部に設けられ、電池装置１０の外部に露出した状態で設けられている。
【００１６】
ベースケース１５は、ベース部１５ａと、ベース部１５ａから起立する固定用のボス部１５ｂと、ベース部１５ａから起立する側壁部１５ｃと、を有する。ベース部１５ａは、方形状をなしており、その周縁部等には側壁部１５ｃが形成されている。ベース部１５ａは、組電池１３が置かれている電池載置部となっている。側壁部１５ｃやボス部１５ｂの上端部には、回路基板２、抑制板１２のそれぞれがねじ等によって固定されている。ベース部１５ａの外周縁には、外側に向けて突出する複数の取付部が設けられている。
【００１７】
ベース部１５ａの上には、組電池１３を構成する第１電池積層体１３ａと第２電池積層体１３ｂが所定の方向に並んで設置されている。第１電池積層体１３ａと第２電池積層体１３ｂは、平面視した状態において横方向に並んで設置されている。第１電池積層体１３ａおよび第２電池積層体１３ｂの上方には、回路基板２が設けられている。
【００１８】
電力制御用の半導体素子である第１パワー素子３や第２パワー素子４は、半導体スイッチング素子であり、電池に対する電力の入出力を制御するスイッチ装置の一例である。第１パワー素子３や第２パワー素子４の外装部は、装置の心臓部を保護する外装ケースに相当し、内部の発熱を外部に放出可能な各種の材質で構成されている。外装部は、例えば樹脂によって形成された扁平な直方体状の形状である。
【００１９】
ベースケース１５には、第１パワー素子３において生じる熱を外部に放出するために放熱経路の一部を構成する、第１放熱部材としての放熱部材６Ａが一体に設けられている。ベースケース１５には、第２パワー素子４において生じる熱を外部に放出するために放熱経路の一部を構成する、第２放熱部材としての放熱部材６Ｂが一体に設けられている。放熱部材６Ａ，６Ｂはベースケース１５の一部分をなしている。放熱部材６Ａ，６Ｂは、例えば、アルミニウム、銅、これらの合金によって形成することができる。放熱部材６Ａ，６Ｂは、組電池１３と隣り合わせとなる位置において、第１パワー素子３や第２パワー素子４の外装部に対向している。放熱部材６Ａ，６Ｂと組電池１３は横方向に並んで配列されている。第１パワー素子３や第２パワー素子４と組電池１３は、放熱部材６Ａ，６Ｂと組電池１３の配列方向に並んで設置されている。
【００２０】
放熱部材６Ａや放熱部材６Ｂは、組電池１３と隣り合わせとなる位置に設けられ、その上面の平坦部が熱伝導性部材５を挟んで第１パワー素子３や第２パワー素子４の外装部に対向している。熱伝導性部材５は、熱伝導性および電気絶縁性を有する部材であり、例えばシリコン系の材質である部材を用いることができる。熱伝導性部材５は、スイッチ装置の外面を形成する外装部や放熱部材６Ａ，６Ｂと密着するために外力により変形可能であることが好ましく、例えば、弾性変形可能なシート、ジェル、グリス等で構成することができる。熱伝導性部材５によって、各パワー素子と放熱部材６Ａ，６Ｂとの間は、熱移動可能であるとともに電気絶縁されている。
【００２１】
電池装置１０は、放熱部材６Ａ，６Ｂからの熱が移動可能にケースに設けられている複数の取付部１５ａ１を備える。放熱部材６Ａ，６Ｂは、複数の取付部１５ａ１を介して車両の一部である車両側部材へ熱移動可能な構成である。取付部１５ａ１は、車両側部材へ放熱可能な構成で車両側部材に直接的または間接的に取り付けられている。各取付部１５ａ１は、車両側部材に対するボルト締めやねじ締め、溶接等の固定手段によって固定されている。車両側部材は、例えば、車両に所定の機器が固定されるフレーム部材、シャシーに結合されている部材、車室内を形成する内装材を支持する部材等である。
【００２２】
第１パワー素子３で生じた熱は、放熱部材６Ａに移動し、さらにベース部１５ａに移動した後、複数の取付部１５ａ１のうち第１パワー素子３から最も近い位置にある取付部１５ａ１を介して車両側部材に放熱される。第２パワー素子４で生じた熱は、放熱部材６Ｂに移動し、さらにベース部１５ａに移動した後、複数の取付部１５ａ１のうち第２パワー素子４から最も近い位置にある取付部１５ａ１を介して車両側部材に放熱される。
【００２３】
この明細書において平面視した状態とは、組電池１３とベースケース１５のベース部１５ａとが上下方向に位置する姿勢で電池装置１０を設置している場合に、組電池１３をベース部１５ａ側に向かって下方にみた状態を指している。
【００２４】
端子台ユニット１４Ａと端子台ユニット１４Ｂは、ケースと一体であって、第２パワー素子４よりも第１パワー素子３に近い位置で横方向に並んで設置されている。したがって、端子台ユニット１４Ａと端子台ユニット１４Ｂは、複数の取付部１５ａ１のうち、第１パワー素子３に最も近い位置にある取付部１５ａ１の近くにケースに一体に設置されている。端子台ユニット１４Ａと端子台ユニット１４Ｂは、ケースの一部として設けられてもよいし、ケースとは別個の部品であってケースに装着されることで、ケースと一体に設置されている構成でもよい。
【００２５】
端子台ユニット１４Ａにおける第１入出力端子１４０と端子台ユニット１４Ｂにおける第２入出力端子１４１は、第１パワー素子３および第２パワー素子４のうち、電流値または発熱量が大きくなる方の素子の近くに設置されている。図３に図示する形態は、第１入出力端子１４０と第２入出力端子１４１は、流れる電流値または発熱量が大きくなる方である第１パワー素子３の近くに設置されている場合である。第１パワー素子３の方が電流値または発熱量が大きくなる場合、第１パワー素子３に接続されている第１入出力端子１４０および第２入出力端子１４１の一方の端子を他方の端子と並べた状態で設置することが好ましい。
【００２６】
素子の発熱量は、素子に流れる電流値（Ａ）の２乗と、素子の電気抵抗（Ω）と、電流が流れる時間（ｓ）との掛け算を求めることによって確認できる。この演算によって発熱量を定義できるため、電池装置１０において、第１パワー素子３および第２パワー素子４のうち、電流値が大きい方の素子が発熱量が大きくなる場合がある。また、電池装置１０において、第１パワー素子３および第２パワー素子４のうち、素子自身が持つ電気抵抗が大きい方の素子が発熱量が大きくなる場合がある。使用状況、例えば車両の運転状況によって、第１パワー素子３および第２パワー素子４のうち、電流が流れる時間が長い方の素子が発熱量が大きくなる場合がある。例えば車両の運転状況が、回生状態、アイドリングストップ状態、ＥＶクリープ状態、アシスト状態のいずれであるかによって、電流値または発熱量が大きくなる素子は、第１パワー素子３になる場合もあるし第２パワー素子４になる場合もある。
【００２７】
複数の取付部１５ａ１は、車両側部材にブラケットを介して連結されている構成でもよい。このブラケットは、熱伝導性を有する材料で形成されており、複数の取付部１５ａ１と車両側部材とを連結する連結用部材である。放熱部材６Ａや放熱部材６Ｂの内部は、内部が空洞である矩形状の箱体である。各パワー素子で生じた熱は、その外装部から放熱部材の接触部に移動し、放熱部材６Ａ，６Ｂの平坦部から側壁に伝わって下方に移動する。さらに熱は側壁の下端からベース部１５ａに伝わり、取付部１５ａ１を介して車両側部材に放出される。このように構成された第１パワー素子３と第２パワー素子４の放熱経路には、組電池１３が存在しないため、熱移動に伴う組電池１３の不具合を抑制できる構成になっている。
【００２８】
次に、各パワー素子に対する、回路基板２、熱伝導性部材５、放熱部材６Ａ，６Ｂ、ベースケース１５および取付部１５ａ１に係る設置関係、パワー素子の熱が取付部まで伝達する放熱経路について説明する。なお、以下に説明する回路基板２、放熱部材６Ａ，６Ｂとの設置の関係に関しては、第１パワー素子３と第２パワー素子４は同様の構成である。したがって、第２パワー素子４の信号線部４１は第１パワー素子３の信号線部３１に対応し、第２パワー素子４の電力線部４２は第１パワー素子３の電力線部３２に対応する。
【００２９】
電池装置１０では、第１パワー素子３、第２パワー素子４等のスイッチ装置は、電力供給のための電流が流れていない信号線部３１によって、回路基板２に対して信号通信可能な状態で連結されている構成である。さらにスイッチ装置は、電力供給のための大電流が流れる電力線部３２が回路基板２に接続されていない構成である。したがって、スイッチ装置において装置本体および電力線部３２を流れる大電流は、回路基板２には伝達されない構成となっている。
【００３０】
第１パワー素子３は、回路基板２から離れた位置で、その厚さ方向が回路基板２の主面である表面に対して直交するような横置き姿勢で設置されており、熱伝導性部材５を介して間接的に放熱部材６Ａに接触している。したがって、第１パワー素子３と放熱部材６Ａは、組電池１３に対して横方向に隣接した位置に設置されている。第１パワー素子３は、外装部から信号線部３１および電力線部３２が突出する方向が回路基板２の主面に沿う方向であり、信号線部３１と電力線部３２とが突出する端部間の長さをなす素子幅の方向が回路基板２の主面に沿う方向となるように設置されている。第１パワー素子３は、外装部の幅寸法が厚さ寸法よりも長くなる扁平状の外形形状である。
【００３１】
信号線部３１は、外装部から横方向に突出してから回路基板２の主面に対して直交する方向に折れ曲がるように延びて回路基板２に接続されており、または回路基板２に実装された電子部品に接続されている。電力線部３２は回路基板２には接続されておらず、バスバ２１，２２，２３を介して第１入出力端子１４０や第２入出力端子１４１に連結されている。電力線部３２は、溶接等によってバスバ２１，２２，２３に接合されている導電性端子である。図７および図８に示すように、バスバ２１、バスバ２２、バスバ２３は、組電池１３等とともにベースケース１５に収容されるバスバ支持部材１６に支持されている。各バスバは、第１入出力端子１４０や第２入出力端子１４１に連結されている導電性の板状部材である。バスバ支持部材１６は、バスバ２１、バスバ２２およびバスバ２３を安定した状態で収容するバスバケースでもある。バスバ支持部材１６は、電気絶縁性を有した材料によって形成されて、各バスバと周囲の部材とを絶縁する。
【００３２】
放熱部材６Ａ，６Ｂは、パワー素子との熱的な接続部分が横方向に延びる面に有している。また、パワー素子の外装部は、熱伝導性部材５を介さないで放熱部材６Ａ，６Ｂに直接接触するように設置されている構成でもよい。第１パワー素子３を熱伝導性部材５や放熱部材６Ａに固定する手段は、絶縁性を有する接着剤、例えばシリコン系接着剤や、ボルトやねじによる締結固定によって構成することができる。放熱部材６Ａ，６Ｂは、組電池１３が収容されているベースケース１５におけるベース部１５ａへ熱移動可能となる形態で設置されている。以上の構成により、パワー素子の外装部から熱伝導性部材５を通じて放熱部材６Ａや放熱部材６Ｂに移動した熱は、ベース部１５ａに移動した後、さらに取付部１５ａ１を介して車両側部材に移動する放熱経路により放出される。
【００３３】
制御部１００は、少なくとも組電池１３の蓄電量を管理する機器であり、電池管理ユニット（Battery Management Unit）であってもよい。また、電池管理ユニットは、組電池１３に関する電流、電圧、温度を監視するとともに、単電池の異常、漏電異常等を管理する機器であってもよい。電池管理ユニットは、車両に搭載された各種の電子制御装置と通信可能に構成されている。電池管理ユニットには、電流センサによって検出された電流値に係る信号が入力されてもよいし、メインリレーやプリチャージリレーの作動を制御する制御装置であってもよい。電池管理ユニットは、単電池等の発熱体を冷却するために、冷却用流体を駆動する送風装置のモータの作動を制御する機器として機能してもよい。電池管理ユニットは、車両に搭載された各種の電子制御装置（例えば車両ＥＣＵ）と通信可能に構成されている。
【００３４】
図２に示すように、電池装置１０に関わる回路の構成は、外部電池１７、組電池１３、電気負荷１８、電気負荷１９、第１パワー素子３、第２パワー素子４、制御部１００等を含んでいる。組電池１３は、電池装置１０を収容するケースの内部に設置されている内部電池であり、例えばリチウムイオン二次電池で構成されている。組電池１３は抵抗が小さく回生性能に優れた二次電池であることが好ましい。外部電池１７は、電池装置１０を収容するケースの外部に設置されている二次電池であり、例えば鉛蓄電池で構成されている。外部電池１７は、内部電池とは離れた別の場所に設置されており、大容量の二次電池であることが好ましい。
【００３５】
組電池１３は、例えば直列接続された複数の単電池を有して構成されており、これらの単電池が所定の配列でひとかたまりとなってケースに収容されている。この実施形態では図１に図示するように、上下に２個積層された第１電池積層体１３ａと上下３個積層された第２電池積層体１３ｂとが横に並べて２列に配置されている。５個の単電池は、いずれも薄型の直方体状をなすリチウムイオン二次電池であり、その厚さ方向を上下方向に向けた横置き設置である。各電池積層体は、構成するすべての単電池が直列に結線されることにより、通電可能に接続されている。すべての電池積層体は、通電可能に接続され、かつ一体に連結されることにより、電池装置１０の組電池１３として機能する。
【００３６】
制御部１００を構成する部品は、回路基板２に実装されている。回路基板２は、電池管理ユニットとして機能を有するＢＭＵ基板とも称されている。制御部１００は、前述する各パワー素子である各スイッチのオン（閉鎖）とオフ（開放）との切り換えを実施し、これにより、外部電池１７、組電池１３のそれぞれに対する充放電を制御する。
【００３７】
電池装置１０には、外部端子として第１入出力端子１４０、第２入出力端子１４１が設けられている。第１入出力端子１４０には、外部電池１７と電気負荷１８とが並列に接続され、外部電池１７とは反対側に２個の第１パワー素子３が並列に接続され、この２個の第１パワー素子３に対して第２入出力端子１４１が直列に接続されている。２個の第２パワー素子４は、組電池１３に対して並列に接続されている。第２入出力端子１４１には、前述の２個の第１パワー素子３と２個の第２パワー素子４とが並列に接続されている。換言すれば、第２入出力端子１４１に対する、２個の第１パワー素子３を含む経路と２個の第２パワー素子４を含む経路との接続部には、第２入出力端子１４１が接続されている。
【００３８】
外部電池１７は、電気負荷１８に対して電力供給可能なように接続されている。電気負荷１８は、定電圧要求電気負荷以外の一般的な電気負荷であり、例えば、ヘッドライト、フロントウインドシールド等のワイパ、空調装置の送風ファン、リヤウインドシールドのデフロスタ用ヒータ等である。
【００３９】
第２入出力端子１４１には、パワー素子とは反対側に電気負荷１９が接続されている。したがって、電気負荷１９には、２個の第１パワー素子３と２個の第２パワー素子４とが並列に接続されている。第１スイッチ装置である第１パワー素子３は、外部電池１７、電気負荷１８のそれぞれと電気負荷１９とを通電可能な状態と不可能な状態とに切り替えるスイッチ装置として機能する。第２スイッチ装置である第２パワー素子４は、組電池１３と電気負荷１９とを通電可能な状態と不可能な状態とに切り替えるスイッチ装置として機能する。
【００４０】
電気負荷１９が回転機である場合、エンジンのクランク軸の回転により発電、すなわち回生発電を行う発電機能と、クランク軸に回転力を付与する動力出力機能とを備えて、ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）を構成する。外部電池１７と組電池１３とは、回転機に対して並列に電気接続されている。外部電池１７は、第１パワー素子３のオンにより、回転機からの電力供給可能な状態になり、回生電力が充電可能になる。組電池１３は、第２パワー素子４のオンにより、回転機からの電力供給可能な状態になり、回生電力が充電可能になる。したがって、第１パワー素子３、第２パワー素子４のそれぞれは、回転機と各電池との間で比較的大きな電流が流れることが想定される大電流経路の一部をなす。
【００４１】
大電流経路の一つである主通電経路１１１は、組電池１３と前述の接続部とを連絡する通電経路であり、各第２パワー素子４によって通電可能な状態と不可能な状態とに切り替えられる経路である。大電流経路の一つである主通電経路１１２は、第１入出力端子１４０と前述の接続部とを連絡する通電経路であり、各第１パワー素子３によって通電可能な状態と不可能な状態とに切り替えられる経路である。前述の接続部と第２入出力端子１４１とを連絡する経路は、大電流経路の一つである主通電経路１１３である。
【００４２】
電池装置１０は、前述の各主通電経路よりも低電流が流れる低電流通電経路であって、スイッチ装置とスイッチ装置との間に介在するように設置されている低電流通電経路を備えている。低電流通電経路２２ｃは、第２パワー素子４と第２パワー素子４との間に介在している。図３に図示するように低電流通電経路２２ｃは、主通電経路１１１において２個の第２パワー素子４に分岐する分岐部と回路基板２とを連絡する通路である。低電流通電経路２２ｃは、並んで設置されているスイッチ装置とスイッチ装置との間に介在するように設置されている通電経路である。
【００４３】
低電流通電経路２２ｃ１は、２個の第１パワー素子３を含む経路と２個の第２パワー素子４を含む経路との接続部から分岐するように延びている。図３に図示するように低電流通電経路２２ｃ１は、この接続部と回路基板２とを連絡する通路である。低電流通電経路２２ｃ１は、並んで設置されているスイッチ装置とスイッチ装置との間に介在するように設置されている通電経路である。低電流通電経路２２ｃ２は、第１パワー素子３と第１パワー素子３との間に介在している。図３に図示するように低電流通電経路２２ｃ２は、主通電経路１１２において２個の第１パワー素子３に分岐する分岐部と回路基板２とを連絡する通路である。低電流通電経路２２ｃ２は、並んで設置されているスイッチ装置とスイッチ装置との間に介在するように設置されている通電経路である。
【００４４】
低電流通電経路２２ｃ等は、主通電経路よりも流れる電流の最大値が小さく、あるいは実効電流値が小さい経路である。低電流通電経路２２ｃ等は、例えば、組電池１３における所定部位の電圧を検出する検出端子を備えた電圧検出線、回路基板２の電源線、スイッチ装置の故障時対策のためのバイパス用電流線等である。
【００４５】
各低電流通電経路は、例えば、図４に示すように、隣り合うパワー素子の間に位置する高さに設置されている。各低電流通電経路は、図５に示すように、隣り合う放熱部材６Ａと放熱部材６Ｂとの間に位置する高さに設置されている構成でもよい。各低電流通電経路は、図６に示すように、隣り合うスイッチ装置と放熱部材６Ｂとの間に位置する高さに設置されている構成でもよい。図５、図６に図示されている各構成によれば、スイッチ装置とスイッチ装置との間に放熱部材を介在させることにより、スイッチ装置間の熱移動距離を長く形成することができるので、隣り合うスイッチ装置同士の熱干渉を抑制することができる。
【００４６】
次にバスバ２１，２２，２３の構成と、バスバ２１，２２，２３とパワー素子３，４との関係について図７および図８を参照して説明する。各バスバは、導電性の板状部材であり、パワー素子３，４の電力線部３２，４２に接続されて、電力供給のための大電流が通電する。バスバ２１とバスバ２３は、複数のパワー素子が並ぶ方向であるスイッチ並び方向に並んだ状態でバスバ支持部材１６に収容されている。バスバ２２は、バスバ２１およびバスバ２３に対してパワー素子とは反対側に設置されている。バスバ２２は、図８に図示するバスバ側で、換言すればスイッチ装置の反対側で、バスバ２１およびバスバ２３に対して重なるように設置されている。
【００４７】
バスバ２１は、スイッチ装置並び方向に細長い主体部２１ａと、主体部２１ａからそれぞれ突出する端子部２１ａ１および端子部２１ａ２と、主体部２１ａの一端に設けられる大電流端子部２１ｂと、低電流通電経路２２ｃ２を構成する低電流端子部と、を備える。大電流端子部２１ｂは、主体部２１ａの一端で第１入出力端子１４０に結合されることにより、大電流が通電する。端子部２１ａ１、端子部２１ａ２は、スイッチ装置並び方向に沿うように間隔をあけて設けられた、上方に突出する矩形状部である。さらに端子部２１ａ１と端子部２１ａ２は、スイッチ装置およびバスバの並び方向について、換言すれば上下方向とスイッチ装置並び方向との両方に垂直な方向について、揃った位置となるように設けられている。端子部２１ａ１は、最も大電流端子部２１ｂに近い位置にある第１パワー素子３の電力線部３２と結合する端子部である。端子部２１ａ２は、大電流端子部２１ｂから二番目に近い位置にある第１パワー素子３の電力線部３２と結合する端子部である。低電流端子部は、上方に突出する矩形状部であり、回路基板２に接続されている。
【００４８】
バスバ２３は、スイッチ装置並び方向に細長い主体部２３ａと、主体部２３ａからそれぞれ突出する端子部２３ａ１および端子部２３ａ２と、主体部２３ａの他端に設けられる大電流端子部２３ｂと、低電流通電経路２２ｃ１を構成する低電流端子部と、を備える。大電流端子部２３ｂは、主体部２３ａの他端で組電池１３に繋がる入出力端子に結合されることにより、大電流が通電する。端子部２３ａ１、端子部２３ａ２は、スイッチ装置並び方向に沿うように間隔をあけて設けられた、上方に突出する矩形状部である。さらに端子部２３ａ１と端子部２３ａ２は、スイッチ装置およびバスバの並び方向について、換言すれば上下方向とスイッチ装置並び方向との両方に垂直な方向について、揃った位置となるように設けられている。端子部２３ａ２は、最も大電流端子部２３ｂに近い位置にある第２パワー素子４の電力線部４２と結合する端子部である。端子部２３ａ２は、大電流端子部２３ｂから二番目に近い位置にある第２パワー素子４の電力線部４２と結合する端子部である。低電流端子部は、バスバ２１の低電流端子部と対向するように上方に突出する矩形状部であり、回路基板２に接続されている。
【００４９】
バスバ２２は、スイッチ装置並び方向に細長い主体部２２ａと、主体部２２ａからそれぞれ突出する端子部２２ｂ１、端子部２２ｂ２、端子部２２ｂ３および端子部２２ｂ４と、主体部２２ａの一端に設けられる大電流端子部２２ｄと、低電流通電経路２２ｃを構成する低電流端子部と、を備える。大電流端子部２２ｄは、主体部２２ａの一端で第２入出力端子１４１に結合されることにより、大電流が通電する。端子部２２ｂ１、端子部２２ｂ２は、第１パワー素子３に対応する位置で、スイッチ装置並び方向に沿うように間隔をあけて設けられた、上方に突出する屈曲状部である。さらに端子部２２ｂ１と端子部２２ｂ２は、スイッチ装置およびバスバの並び方向について、換言すれば上下方向とスイッチ装置並び方向との両方に垂直な方向について、端子部２１ａ１および端子部２１ａ２と揃った位置となるように設けられている。端子部２２ｂ１は、最も大電流端子部２２ｄに近い位置にある第１パワー素子３の電力線部３２と結合する端子部である。端子部２２ｂ２は、大電流端子部２２ｄから二番目に近い位置にある第１パワー素子３の電力線部３２と結合する端子部である。
【００５０】
端子部２２ｂ３、端子部２２ｂ４は、第２パワー素子４に対応する位置で、スイッチ装置並び方向に沿うように間隔をあけて設けられた、上方に突出する屈曲状部である。さらに端子部２２ｂ３と端子部２２ｂ４は、スイッチ装置およびバスバの並び方向について、換言すれば上下方向とスイッチ装置並び方向との両方に垂直な方向について、端子部２３ａ１および端子部２３ａ２と揃った位置となるように設けられている。端子部２２ｂ４は、最も大電流端子部２３ｂに近い位置にある第２パワー素子４の電力線部４２と結合する端子部である。端子部２２ｂ４は、大電流端子部２３ｂから二番目に近い位置にある第２パワー素子４の電力線部４２と結合する端子部である。低電流端子部は、バスバ２１の低電流端子部とバスバ２３の低電流端子部対との間に位置し、上方に突出する矩形状部であり、回路基板２に接続されている。
【００５１】
次に、第１実施形態の電池装置１０によって得られる効果について説明する。電池装置１０は、組電池１３と、組電池１３に対する電力の入出力を制御する第１パワー素子３と、第１パワー素子３と並んで設置され組電池１３に対する電力の入出力を制御する第２パワー素子４と、低電流通電経路２２ｃと、を備える。低電流通電経路２２ｃは、第１パワー素子３および第１パワー素子３によって通電状態と非通電状態とに制御される主通電経路１１１よりも低電流が流れる通電経路である。低電流通電経路２２ｃは、第１パワー素子３と第２パワー素子４との間に介在するように設置されている。低電流通電経路２２ｃは、主通電経路１１１から分岐し回路基板に接続されている。
【００５２】
この電池装置１０によれば、低電流通電経路２２ｃが第１パワー素子３と第２パワー素子４との間に介在することにより、大電流が流れるパワー素子間にパワー素子よりも発熱の小さい通電経路が存在し、発熱の大きいパワー素子同士の熱干渉を抑制できる。この効果により、第１パワー素子３と第２パワー素子４とが隣接する構成に比べて、主通電経路１１１に大電流を流すことができる。さらに、この構成によれば、低電流通電経路２２ｃを設置するスペースをパワー素子間に確保することができる。したがって、電池装置１０は、隣り合うスイッチ装置の大電流化と低電流通電経路２２ｃの設置スペースの確保との両立を図ることができる。
【００５３】
低電流通電経路２２ｃは、主通電経路１１１および組電池１３に対して並列に接続された第１パワー素子３と第２パワー素子４との間に介在するように設置されている。この構成によれば、１本の主通電経路に複数のパワー素子が並列に配されている場合に、大電流が流れるパワー素子間に発熱の小さい通電経路を存在させることによって、発熱の大きいパワー素子同士の熱干渉を抑制できる。
【００５４】
低電流通電経路２２ｃ１は、電気負荷１９に対して分岐する２つの主通電経路１１１，１１２のうち一方に配された第１パワー素子３と、他方に配された第２パワー素子４と、の間に介在するように設置されている。この構成によれば、２つの主通電経路のそれぞれにパワー素子が配されている場合に、大電流が流れるパワー素子間に発熱の小さい通電経路を存在させることによって、発熱の大きいパワー素子同士の熱干渉を抑制できる。
【００５５】
低電流通電経路２２ｃは、組電池１３に対して並列に接続された第１パワー素子３と第２パワー素子４との間に設けられ、低電流通電経路２２ｃ２は、電気負荷１８に対して並列に接続された第１パワー素子３と第２パワー素子４との間に設けられている。この構成によれば、組電池１３および電気負荷１８のそれぞれに接続されている主通電経路に複数のパワー素子が並列に配されている場合に、パワー素子間に発熱の小さい通電経路を存在させることによって、発熱の大きいパワー素子同士の熱干渉を抑制できる。
【００５６】
低電流通電経路２２ｃ，２２ｃ１，２２ｃ２は、主通電通路から分岐する経路である。この構成によれば、主通電通路から分岐した経路をスイッチ装置間に設置することで電池装置１０の体格を抑えることができる。
【００５７】
低電流通電経路２２ｃ，２２ｃ１，２２ｃ２は、第１パワー素子３の端子と第２パワー素子４の端子に接続されているバスバ２２の一部であり、回路基板２に接続されている。この構成によれば、バスバ２２の一部を分岐させて、スイッチ装置間に配することで、低電流通電経路を設置するための体積の抑制と部品数の低減が図れる。また、低電流通電経路は、主通電経路と回路基板２とに接続されているハーネスであってもよい。
【００５８】
低電流通電経路２２ｃは、放熱部材６Ａと放熱部材６Ｂとの間に介在するように設置されている。この構成によれば、放熱経路の間に低電流通電経路２２ｃを配することにより、スイッチ装置間の熱的距離を大きくすることができ、互いのスイッチ装置の熱による熱害を防止に貢献できる。
【００５９】
低電流通電経路２２ｃは、放熱部材６Ａと第２パワー素子４との間に介在するように設置されている。この構成によれば、第１パワー素子３から放熱部材６Ａに至る放熱経路を介して低電流通電経路２２ｃを配することにより、スイッチ装置間の熱的距離を大きくすることができ、互いのスイッチ装置の熱による熱害を防止に貢献できる。
【００６０】
低電流通電経路２２ｃは、放熱部材６Ｂと第１パワー素子３との間に介在するように設置されている。この構成によれば、第２パワー素子４から放熱部材６Ｂに至る放熱経路を介して低電流通電経路２２ｃを配することにより、スイッチ装置間の熱的距離を大きくすることができ、互いのスイッチ装置の熱による熱害を防止に貢献できる。
【００６１】
スイッチ装置の外装部は、回路基板２から離間した状態で設置されている。この構成によれば、スイッチ装置の外装部は回路基板２に接触していないため、回路基板２が放熱経路に含まれないように構成できる。これにより、スイッチ装置の熱は熱抵抗が大きい回路基板２を経由することなく放熱部材６Ａ，６Ｂに伝わるため、スイッチ装置が回路基板２に接触している構成に比べて放熱性能を向上することができる。
【００６２】
スイッチ装置は、電気信号を伝達する信号線部３１と電力を伝達する電力線部３２とを有している。電力線部３２は、回路基板２には接続されず、入出力端子にバスバを介して連結されている。信号線部３１は、スイッチ装置の内部から外部に突出するリード端子であり、回路基板２に接続されている。信号線部３１は、基板の孔に通して、基板の片面あるいは両面にはんだ付けすることにより、回路基板２に接続されている。この構成によれば、信号線部３１には大きな電流が流れることがないため、信号線部３１から回路基板２への大きな熱移動は生じず、電力線部３２は回路基板２には接続されていないため、電力線部３２の発熱は回路基板２へ移動しないようになっている。したがって、電力線部３２の発熱をスイッチ装置を介して放熱部材６Ａ，６Ｂへ移動させて放熱することができる。
【００６３】
（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態に対する他の形態について図９および図１０を参照して説明する。各図において、第１実施形態の図面中と同一符号を付した構成要素は、同様の構成要素であり、同様の作用効果を奏するものである。以下、第１実施形態と相違する内容について説明する。
【００６４】
図９および図１０に示すように、電池装置１１０は、電池装置１０に対して、低電流通電経路２２ｃ１と、低電流通電経路２２ｃ２と、主通電経路１１２に並列に配された複数の第１パワー素子３とを備えていない点が相違する。
【００６５】
第２実施形態によれば、低電流通電経路２２ｃは、組電池１３に対して並列に接続された第１パワー素子３と第２パワー素子４との間に介在するように設置されている。この構成によれば、１本の主通電経路１１１に複数のパワー素子が並列に配されている場合に、大電流が流れるパワー素子間に発熱の小さい通電経路を存在させることによって、発熱の大きいパワー素子同士の熱干渉を抑制できる。
【００６６】
（第３実施形態）
第３実施形態では、第１実施形態に対する他の形態について図１１および図１２を参照して説明する。各図において、第１実施形態の図面中と同一符号を付した構成要素は、同様の構成要素であり、同様の作用効果を奏するものである。以下、第１実施形態と相違する内容について説明する。
【００６７】
図１１および図１２に示すように、電池装置２１０は、電池装置１０に対して、低電流通電経路２２ｃ１と、低電流通電経路２２ｃ２と、主通電経路１１２に並列に配された複数の第１パワー素子３と、主通電経路１１１に並列に配された複数の第２パワー素子４とを備えていない点が相違する。電池装置２１０は、主通電経路１１１に配された１個の第１パワー素子３と、主通電経路１１２に配された１個の第２パワー素子４と、を備える。低電流通電経路２２ｃは、組電池１３に対して直列に接続された第１パワー素子３と、電気負荷１８に対して直列に接続された第２パワー素子４と、の間に介在するように設置されている。
【００６８】
第３実施形態によれば、２つの主通電経路１１１，１１２のそれぞれにパワー素子が配されている場合に、大電流が流れるパワー素子間に発熱の小さい通電経路を存在させることによって、発熱の大きいパワー素子同士の熱干渉を抑制できる。
【００６９】
（第４実施形態）
第４実施形態では、第３実施形態に対する他の形態について図１３を参照して説明する。各図において、前述の実施形態と図面中と同一符号を付した構成要素は、同様の構成要素であり、同様の作用効果を奏するものである。以下、第３実施形態と相違する内容について説明する。図１３に示すように、電池装置３１０は、電池装置２１０に対して、第１パワー素子３と第２パワー素子４とが回路基板２に実装されている点が相違する。
【００７０】
（他の実施形態）
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
【００７１】
前述の実施形態におけるパワー素子は、半導体素子を有さない、電池に対する電力の入出力を制御するメカニカルリレーに置き換えることができる。メカニカルリレーは、例えばコイルと接点部を有し、接点部を閉じることにより電力の流通を許可する状態を実現して電力の入出力を制御するスイッチ装置である。メカニカルリレーの場合、その外装部は、例えば樹脂によって形成された直方体状のケースをなす。ケースの外部には、前述したように、信号線部３１および電力線部３２がそれぞれ突出している。このように特許請求の範囲で記載するスイッチ装置には、パワー素子、メカニカルリレー等が含まれる。
【００７２】
前述の実施形態において、低電流通電経路は回路基板２に接続されている構成であるが、必ずしもこのような構成に限定されない。低電流通電経路は、例えば回路基板２以外に設けられている端子に接続されて、所定の電気信号を搬送する媒体として機能することができる。
【００７３】
前述の実施形態において、第１パワー素子３を第１スイッチ装置として説明し、第２パワー素子４を第２スイッチ装置として説明しているが、この説明は一実施形態を説明しているにすぎない。したがって、特許請求の範囲における第１スイッチ装置には、実施形態における第２パワー素子４が対応してもよいし、第２スイッチ装置には、実施形態における第１パワー素子３が対応してもよい。
【００７４】
前述の実施形態において電池装置は、組電池１３と放熱部材の配列方向が横方向となる形態で設置されているが、電池装置の設置状態はこのような状態に限定されない。例えば、電池装置は組電池１３と放熱部材の配列方向が上下方向になる形態でもよい。
【００７５】
前述の実施形態において、外部電池１７、組電池１３のそれぞれを構成する単電池は、第１実施形態で記載した鉛蓄電池、リチウムイオン二次電池の他、例えばニッケル水素二次電池、有機ラジカル電池で構成してもよい。
【００７６】
前述の実施形態において電池装置が備える単電池は、例えば、外装ケースが薄い平板状の形態をなし、外装ケースがラミネートシートで形成されている形態でもよい。ラミネートシートは、絶縁性の高い素材で構成されている。この場合、単電池は、例えば二つ折りにされたラミネートシートの端部同士を熱融着することにより当該端部同士を封止して密閉された扁平状容器の内部空間を有する。この内部空間には、電極集合体、電解質、端子接続部、正極端子部の一部、および負極端子部の一部を含む電池本体部が内蔵されている。したがって、単電池は、扁平状容器の周縁部が封止されることにより、電池本体部が扁平状容器の内部に密封状態で収容されている。単電池は、扁平状容器から外方へ引き出された一対の電極端子を有する。
【００７７】
前述の実施形態において電池装置が備える単電池として、例えば、円柱状の外形形状である単電池を用いてもよい。
【００７８】
前述の実施形態において、電池装置が備える電池は１個または複数の単電池で構成することができる。複数の単電池は、上下方向に積層された形態でもよいし、横方向に並べて積層された形態でもよい。
【符号の説明】
【００７９】
３…第１パワー素子（第１スイッチ装置）
４…第２パワー素子（第２スイッチ装置）
１３…組電池（内部電池）
２２ｃ，２２ｃ１，２２ｃ２…低電流通電経路
１１１，１１２，１１３…主通電経路
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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