(57)【要約】【課題】異なる電池セル数であっても共通の集積回路を利用可能とする。【解決手段】複数の集積回路は、直列に接続された複数の電池セルの内で低電圧側の電池セルに接続されて、これらのセル電圧を監視する下位側集積回路と、直列に接続された複数の電池セルの内で高電圧側の電池セルに接続されて、これらのセル電圧を監視する上位側集積回路とを含む。下位側集積回路の、低電圧側の電圧検出ピンを接続する起点と、上位側集積回路の、低電圧側の電圧検出ピンを接続する起点とが、一対の基板接続部の同じ側である場合は、下位側集積回路に接続する電池セルのセル数を偶数として、下位側集積回路の、低電圧側の電圧検出ピンを接続する起点と、上位側集積回路の、低電圧側の電圧検出ピンを接続する起点とが、一対の基板接続部の異なる側である場合は、下位側集積回路に接続する電池セルのセル数を奇数とする。【選択図】図３
2015187915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外形を角形とする外装缶と、
前記外装缶の一面から突出された、一対の出力端子と
を備える複数の電池セルと、
前記複数の電池セルを積層した電池積層体の前記出力端子が存在する面に配置される回路基板と、
前記回路基板に実装され、各電池セルのセル電圧を検出するための複数の集積回路と
を備える電源装置であって、
前記複数の電池セルは、少なくとも直列に接続されており、
各集積回路は、それぞれ、電圧検出ピン群を２グループ備えており、
各電圧検出ピン群は、複数の電池セルのセル電圧を個別に検出するため、各電池セルの出力端子と接続される電圧検出ピンを複数有しており、
前記回路基板は、前記複数の集積回路の、各電圧検出ピン群と対応する位置に、各電圧検出ピンと接続するための基板接続部をそれぞれ設けており、
前記複数の集積回路は、
直列に接続された複数の電池セルの内で低電圧側の電池セルに接続されて、これらのセル電圧を監視する下位側集積回路と、
直列に接続された複数の電池セルの内で高電圧側の電池セルに接続されて、これらのセル電圧を監視する上位側集積回路と
を含んでおり、
前記下位側集積回路の、低電圧側の電圧検出ピンを接続する起点と、前記上位側集積回路の、低電圧側の電圧検出ピンを接続する起点とが、前記一対の基板接続部の同じ側である場合は、前記下位側集積回路に接続する電池セルのセル数を偶数として、
前記下位側集積回路の、低電圧側の電圧検出ピンを接続する起点と、前記上位側集積回路の、低電圧側の電圧検出ピンを接続する起点とが、前記一対の基板接続部の異なる側である場合は、前記下位側集積回路に接続する電池セルのセル数を奇数としてな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、
各集積回路は、検出可能なセル電圧の最大数、及び前記電圧検出ピン群を構成する電圧検出ピンの配置パターンを含めた仕様を共通化してな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、
各集積回路の、検出可能なセル電圧の最大数が偶数の場合は、前記下位側集積回路の、低電圧側の電圧検出ピンを接続する起点と、前記上位側集積回路の、低電圧側の電圧検出ピンを接続する起点とを、前記一対の基板接続部の同じ側としてなり、
各集積回路の、検出可能なセル電圧の最大数が奇数の場合は、前記下位側集積回路の、低電圧側の電圧検出ピンを接続する起点と、前記上位側集積回路の、低電圧側の電圧検出ピンを接続する起点とを、前記一対の基板接続部の異なる側としてなることを特徴とする電源装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記回路基板は、前記電池セルの積層方向に延長されてなることを特徴とする電源装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記下位側集積回路及び上位側集積回路が、前記回路基板の長手方向に並べて配置されてなることを特徴とする電源装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記電池セルは、前記一対の出力端子を、前記外装缶の同一面において、互いに離間させて突出させており、
前記回路基板は、前記一対の出力端子の間に配置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、さらに、
前記出力端子同士を接続するバスバーを備えており、
前記バスバーと、前記下位側集積回路、上位側集積回路とを、電圧検出ラインを介して接続してなることを特徴とする電源装置。
【請求項８】
請求項７に記載の電源装置であって、
前記電圧検出ラインが、前記回路基板の長手方向の一方の端縁に接続されてなることを特徴とする電源装置。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の電源装置であって、
前記電圧検出ラインが、フレキシブル回路基板で構成されてなることを特徴とする電源装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記下位側集積回路又は上位側集積回路は、各電圧検出ピンの内、高電圧側の電圧検出ピンの一部を未使用としてな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、
前記基板接続部が、コネクタであることを特徴とする電源装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記下位側集積回路及び上位側集積回路が、矩形状に構成されており、対向する２辺に前記電圧検出ピン群を備えてなることを特徴とする電源装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の電源装置であって、
前記基板接続部は、一対に設けられると共に、該一対の基板接続部は、前記直列接続された電池セルの低電圧側から交互に接続されてなることを特徴とする電源装置。
【請求項１４】
請求項１から１１のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記下位側集積回路及び上位側集積回路が、矩形状に構成されており、該矩形状を構成する３辺以上に前記電圧検出ピン群を備えてなることを特徴とする電源装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか一に記載の電源装置を備える電動車両であって、
前記電源装置から電力供給される走行用のモータと、
前記電源装置及び前記モータを搭載してなる車両本体と、
前記モータで駆動されて前記車両本体を走行させる車輪と
を備えることを特徴とする電動車両。
【請求項１６】
請求項１から１４のいずれか一に記載の電源装置を備える蓄電装置であって、
前記電源装置への充放電を制御する電源コントローラを備えており、
前記電源コントローラでもって、外部からの電力により前記電源装置への充電を可能とすると共に、前記電源装置に対し充電を行うよう制御可能としてなることを特徴とする蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池を複数接続した電源装置、及びこの電源装置を備える電動車両及び蓄電装置に関し、特にハイブリッド車、燃料電池自動車、電気自動車、電動オートバイ等の電動車両に搭載されて車両を走行させるモータの電源装置、あるいは家庭用、工場用の蓄電用途等に使用される大電流用の電源に電力を供給する電源装置、及び電源装置を備える電動車両並びに蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電池セルを備える電源装置は、ハイブリッド自動車や電気自動車など車両用の電源装置や、工場用、家庭用などの蓄電システムの電源などに利用されている（例えば特許文献１参照）。このような電源装置の一例を図１４の分解斜視図に示す。この図に示す電源装置は、複数の電池セル１５０１を、絶縁性のスペーサ１５１５を介して積層した電池積層体１５０２の端面に、それぞれエンドプレート１５０３を配置し、エンドプレート１５０３同士をバインドバー１５０４で締結している。各電池セル１５０１は、一対の出力端子を備えており、出力端子同士はバスバーを介して、あるいは出力端子同士を折曲して電気的に接続される。また電池積層体１５０２の上面には、このようにして排出されたガスを案内するためのガスダクト１５０６を配置している。ガスダクト１５０６の下面には、各電池セル１５０１のガス排出弁と対応する位置にそれぞれ、連結開口を開口している。加えて、ガスダクト１５０６の上面には、各電池セル１５０１の電圧等を監視するための保護回路などの電子回路を実装した回路基板１５０９が配置されている。回路基板１５０９には、ＡＳＩＣなどの集積回路が実装されており、これでもって複数の電池セル１５０１の電圧を監視し、異常値を示していないかどうかを判定している。具体的には、電池セル１５０１の出力端子から、ハーネス等の電圧検出ラインを引き出して、集積回路の電圧検出ピンと接続している。
【０００３】
このような電源装置は、要求される充電容量や搭載するスペースの制約などに応じて、使用する電池セルの数を異ならせている。この場合、電池セル数が異なるモジュール毎に回路基板を作成すると、製造コストの高騰や管理する基板の種類が増えるといった問題が生じるため、可能な限り回路基板を共通化することが望ましい。
【０００４】
また一方、近年の高出力化の要求に応えるため、電源装置に含まれる電池セル数が増える傾向にある。この場合、一の集積回路ですべての電池セルの端子電圧を検出しようとすれば、電池セルの数が増えるほど高い耐圧が要求され、集積回路のコストが高くなる。このため、２つの集積回路を使用することが行われる。
【０００５】
このような２つの集積回路を使用した電源装置の、各バスバーと集積回路との配線例を図１５に示す。この例では、電池セルＣ１〜１２を１２セル、直列に接続している。電圧検出ライン２２は、回路基板２０の長手方向の一端に纏められ、回路基板２０に実装された回路パターンによって集積回路の各電圧検出ピンと接続されている。この例においては、下位側の第一集積回路Ａ１と上位側の第二集積回路Ａ２の２つの集積回路を使用しており、回路基板２０の長手方向に並べて配置している。各集積回路に接続可能な電池セルは最大６セルとしており、１２セルの電池セルのそれぞれのセル電圧を、第一集積回路Ａ１と第二集積回路Ａ２とで分担して検出している。また各集積回路は、回路基板の基板接続部２６であるスルーホールに電圧検出ピンを差し込んで、回路基板と配線される。また基板接続部２６は、電池セルのバスバーとハーネス等を介して接続される。一般には、各集積回路は長手方向のそれぞれの側面に沿って、複数の電圧検出ピンを設けており、回路基板もこれに応じて２列の基板接続部２６を設けている。
【０００６】
図１５において、各集積回路が受け持つ電池セルを明確にするため、各バスバーと集積回路の電圧検出ピンとの接続関係を破線で概略的に示した例を、図１６に示す。この例では、第一集積回路Ａ１で電池セルＣ１〜６の６セル、第二集積回路Ａ２で電池セル７〜１２の６セルのセル電圧を監視している。なお、第二集積回路Ａ２は電池セルＣ７のセル電圧を監視するため、電圧検出ピンＶＣ０−２を、第一集積回路Ａ１の電圧検出ピンＶＣ６−１と同じく、バスバーＬ４と接続している。この配置例では、第一集積回路Ａ１と第二集積回路Ａ２は、電圧検出ピンのパターンを図１７に示すように同じとすることができ、集積回路の共通化が図られる。
【０００７】
しかしながら、電池セルのセル数が１１セルの場合に、図１６と同様の集積回路を利用して、第一集積回路Ａ１で電池セルＣ１〜５の５セル、第二集積回路Ａ２で電池セル６〜１１の６セルのセル電圧を監視させようとすると、図１８に示す電源装置１８００のようになる。この図に示すように、第一集積回路Ａ１の電圧検出ピンのピン配置は同じでも、第二集積回路Ａ２’のピン配置が図１９に示すように、第一集積回路Ａ１のピン配置と左右のパターンが反転してしまう。この結果、図１６に示した回路基板と同じ回路基板を使用することができず、１１セル用の基板接続部を備える回路基板用を新たに設計しなければならない。この方法では、接続する電池セルのセル数に応じて個別に設計する必要が生じる。あるいは、回路基板の基板接続部を二重化して、左右いずれの基板接続部に電圧検出ピンが位置しても接続可能なようにする必要があり、いずれの場合も回路基板のコストを増大させ、製造コストの高騰化に繋がるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−１５４９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、従来のこのような問題点を解決すべくなされたものである。本発明の主な目的は、異なる電池セル数であっても共通の集積回路を利用可能とした電源装置及びこれを備える電動車両並びに蓄電装置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】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明の電源装置によれば、外形を角形とする外装缶と、前記外装缶の一面から突出された、一対の出力端子とを備える複数の電池セルと、前記複数の電池セルを積層した電池積層体の前記出力端子が存在する面に配置される回路基板と、前記回路基板に実装され、各電池セルのセル電圧を検出するための複数の集積回路とを備える電源装置であって、前記複数の電池セルは、少なくとも直列に接続されており、各集積回路は、それぞれ、電圧検出ピン群を２グループ備えており、各電圧検出ピン群は、複数の電池セルのセル電圧を個別に検出するため、各電池セルの出力端子と接続される電圧検出ピンを複数有しており、前記回路基板は、前記複数の集積回路の、各電圧検出ピン群と対応する位置に、各電圧検出ピンと接続するための基板接続部をそれぞれ設けており、前記複数の集積回路は、直列に接続された複数の電池セルの内で低電圧側の電池セルに接続されて、これらのセル電圧を監視する下位側集積回路と、直列に接続された複数の電池セルの内で高電圧側の電池セルに接続されて、これらのセル電圧を監視する上位側集積回路とを含んでおり、前記下位側集積回路の、低電圧側の電圧検出ピンを接続する起点と、前記上位側集積回路の、低電圧側の電圧検出ピンを接続する起点とが、前記一対の基板接続部の同じ側である場合は、前記下位側集積回路に接続する電池セルのセル数を偶数として、前記下位側集積回路の、低電圧側の電圧検出ピンを接続する起点と、前記上位側集積回路の、低電圧側の電圧検出ピンを接続する起点とが、前記一対の基板接続部の異なる側である場合は、前記下位側集積回路に接続する電池セルのセル数を奇数とすることができる。上記構成により、回路基板に接続する電池セル数が異なっても、同じ回路基板を利用してセル電圧を監視することが可能となる。
【００１１】
また、他の電源装置によれば、各集積回路は、検出可能なセル電圧の最大数、及び前記電圧検出ピン群を構成する電圧検出ピンの配置パターンを含めた仕様を共通化することができる。
【００１２】
さらに、他の電源装置によれば、各集積回路の、検出可能なセル電圧の最大数が偶数の場合は、前記下位側集積回路の、低電圧側の電圧検出ピンを接続する起点と、前記上位側集積回路の、低電圧側の電圧検出ピンを接続する起点とを、前記一対の基板接続部の同じ側としてなり、各集積回路の、検出可能なセル電圧の最大数が奇数の場合は、前記下位側集積回路の、低電圧側の電圧検出ピンを接続する起点と、前記上位側集積回路の、低電圧側の電圧検出ピンを接続する起点とを、前記一対の基板接続部の異なる側とすることができる。
【００１３】
さらにまた、他の電源装置によれば、前記回路基板を、前記電池セルの積層方向に延長させて構成できる。
【００１４】
さらにまた、他の電源装置によれば、前記下位側集積回路及び上位側集積回路を、前記回路基板の長手方向に並べて配置することができる。
【００１５】
さらに、他の電源装置によれば、前記電池セルは、前記一対の出力端子を、前記外装缶の同一面において、互いに離間させて突出させており、前記回路基板を、前記一対の出力端子の間に配置することができる。
【００１６】
さらにまた、他の電源装置によれば、前記下位側集積回路及び上位側集積回路が、前記回路基板の長手方向に並べて配置することができる。
【００１７】
さらにまた、他の電源装置によれば、さらに前記出力端子同士を接続するバスバーを備えており、前記バスバーと、前記下位側集積回路、上位側集積回路とを、電圧検出ラインを介して接続することができる。
【００１８】
さらにまた、他の電源装置によれば、前記電圧検出ラインを、前記回路基板の長手方向の一方の端縁に接続することができる。上記構成により、複数本の電圧検出ラインを回路基板の端縁に集めて、配線作業をコンパクトに纏めることができる。
【００１９】
さらにまた、他の電源装置によれば、前記電圧検出ラインを、フレキシブル回路基板で構成できる。上記構成により、複数本の電圧検出ラインを纏めて配線する作業を容易に行える。
【００２０】
さらにまた、他の電源装置によれば、前記下位側集積回路又は上位側集積回路は、各電圧検出ピンの内、高電圧側の電圧検出ピンの一部を未使用とすることができる。上記構成により、電圧検出ピンの数に依らず、下位側集積回路と上位側集積回路とを同じピン配置として共通のＡＳＩＣ等で構成できるようになる。
【００２１】
さらにまた、他の電源装置によれば、前記基板接続部にコネクタを利用できる。
【００２２】
さらにまた、他の電源装置によれば、前記下位側集積回路及び上位側集積回路が、矩形状に構成されており、対向する２辺に前記電圧検出ピン群を備えることができる。
【００２３】
さらにまた、他の電源装置によれば、前記基板接続部は、一対に設けられると共に、該一対の基板接続部は、前記直列接続された電池セルの低電圧側から交互に接続させることができる。上記構成により、一対の基板接続部で直列接続された電池セルのセル電圧上昇を交互に切り替える場合は、集積回路の下位電圧を接続する起点が異なると、その回路基板を利用できなくなる。これを回避するには、回路基板の基板接続部を、接続する電池セルのセル数に応じて個別に設計するか、あるいは回路基板の基板接続部を二重化する必要があり、いずれの場合も回路基板のコストを増大させることとなっていた。これに対して、本発明では上記構成とすることで、回路基板に接続する電池セル数を変化させ、また集積回路で監視する電池セルのセル数を変化させても、起点を規定できるので、共通の回路基板を利用できることとなって、基板接続部の二重化の必要をなくし、回路基板を安価にできる利点が得られる。
【００２４】
さらにまた、他の電源装置によれば、前記下位側集積回路及び上位側集積回路が、矩形状に構成されており、該矩形状を構成する３辺以上に前記電圧検出ピン群を備えることができる。
【００２５】
さらに、本発明に係る電動車両によれば、上記の電源装置を備えることができる。この電動車両は、前記電源装置から電力供給される走行用のモータと、前記電源装置及び前記モータを搭載してなる車両本体と、前記モータで駆動されて前記車両本体を走行させる車輪とを備える。
【００２６】
さらに、本発明に係る蓄電装置によれば、上記の電源装置を備えることができる。この蓄電装置は、前記電源装置への充放電を制御する電源コントローラを備えており、前記電源コントローラでもって、外部からの電力により前記電源装置への充電を可能とすると共に、前記電源装置に対し充電を行うよう制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電源装置を示す分解斜視図である。
【図２】図１の電源装置の模式平面図である。
【図３】図２の電源装置の、各バスバーと集積回路の電圧検出ピンとの接続関係を示す模式平面図である。
【図４】実施の形態２に係る電源装置の、各バスバーと集積回路の電圧検出ピンとの接続関係を示す模式平面図である。
【図５】実施の形態３に係る電源装置の、各バスバーと集積回路の電圧検出ピンとの接続関係を示す模式平面図である。
【図６】比較例に係る電源装置の、各バスバーと集積回路の電圧検出ピンとの接続関係を示す模式平面図である。
【図７】本発明の実施例１に係る電源装置を示す斜視図である。
【図８】図７の電源装置の分解斜視図である。
【図９】電池セルを示す斜視図である。
【図１０】各電池セルのセル電圧を検出する電圧検出回路の一例を示す回路図である。
【図１１】エンジンとモータで走行するハイブリッド車に電源装置を搭載する例を示すブロック図である。
【図１２】モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示すブロック図である。
【図１３】蓄電装置に電源装置を使用する例を示すブロック図である。
【図１４】従来の電源装置を示す分解斜視図である。
【図１５】１２セルの電池積層体を構成する各電池セルのセル電圧を、集積回路で監視する電源装置を示す模式平面図である。
【図１６】図１５の電源装置の、各バスバーと集積回路の電圧検出ピンとの接続関係を示す模式平面図である。
【図１７】図１６の下位側集積回路と上位側集積回路の電圧検出ピンの配置パターンを示す模式平面図である。
【図１８】セル数を１１セルとした電源装置の、各バスバーと集積回路の電圧検出ピンとの接続関係を示す模式平面図である。
【図１９】図１８の上位側集積回路の電圧検出ピンの配置パターンを示す模式平面図である。
【図２０】変形例に係る回路基板の基板接続部を示す分解斜視図である。
【図２１】実施の形態４に係る電源装置を示す平面図である。
【図２２】実施の形態５に係る電源装置を示す平面図である。
【図２３】図２２の電源装置において電池セル数を１０セルとした例を示す平面図である。
【図２４】他の変形例に係る回路基板の電圧検出ライン接続部を示す模式平面図である。
【図２５】実施の形態６に係る電源装置を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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これを備える電動車両並びに蓄電装置を例示するものであって、本発明は電源装置及びこれを備える電動車両並びに蓄電装置を以下のものに特定しない。なお、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に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に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）
【００２９】
本発明の実施の形態１に係る電源装置１００の分解斜視図を図１に、図１の電源装置１００の模式平面図を図２に、図２の電源装置１００の、各バスバーと集積回路の電圧検出ピンとの接続関係を図３に、それぞれ示す。これらの図に示す電源装置１００は、Ｎ個の電池セルＣと、電池セルＣ同士の間に介在されるスペーサ６と、電池セルＣとスペーサ６とを交互に積層した電池積層体９の各端面にそれぞれ配置されるエンドプレート４と、エンドプレート４同士を締結する締結部材と、電池積層体９の上面に配置される回路基板２０とを備える。
（電池セルＣ）
【００３０】
各電池セルＣは、外形を角形とした外装缶で構成される。また外装缶の上面には、一対の出力端子を備えている。一対の出力端子は、外装缶の上面において、互いに離間させて突出させている。ここでは外装缶上面の両端にそれぞれ出力端子が設けられている。各出力端子同士は、バスバーで接続される。バスバーは、導電性に優れた金属板であり、出力端子と溶接や螺合等により固定される。さらに電池積層体９の上面には、回路基板２０が固定される。回路基板２０は、一対の出力端子の間に配置されている。また回路基板２０上には、各電池セルのセル電圧を検出する電圧検出回路が実装されている。電圧検出回路は、第一集積回路Ａ１と第二集積回路Ａ２とで構成される。第一集積回路Ａ１と第二集積回路Ａ２は、回路基板２０の長手方向に並べて配置されている。
【００３１】
また図２の例では、左側、右側に位置するバスバーと接続された電圧検出ライン２２をそれぞれ纏めて、回路基板２０の上端に設けられた２つの接続部に接続している。このようにすることで、２つの集積回路を恰も一の集積回路のように扱い、各集積回路の左側に設けられた電圧検出ピンを、電池積層体９の左側に配置されたバスバーとそれぞれ接続し、また各集積回路の右側に設けられた電圧検出ピンを、電池積層体９の右側に配置されたバスバーとそれぞれ接続する。
（電圧検出ライン２２）
【００３２】
これら第一集積回路Ａ１、第二集積回路Ａ２は、バスバーと、電圧検出ライン２２を介して接続される。電圧検出ライン２２は、リード線等のハーネスである。また金属板などで構成されたリード板としたり、あるいはフレキシブル回路基板（ＦＰＣ）でパターンを構成した電圧検出ラインとすることもできる。フレキシブル回路基板とすることで、多数の電圧検出ラインが薄いシート状に纏められるので、ハーネスの配置スペースの確保や振動によるハーネス同士の擦れ等の問題を回避でき、配線の信頼性が高められる。
【００３３】
電圧検出ライン２２は、回路基板２０の長手方向の一方の端縁に接続されている。図２の例では、回路基板２０の上側の端縁に、電圧検出ラインを接続する電圧検出ライン接続部２４を設けている。このように複数本の電圧検出ライン２２を回路基板２０の端縁に集めることで、多数の電圧検出ライン２２をコンパクトに纏めることができ、また配線作業も容易となる。ただ、電圧検出ライン接続部を設ける位置は回路基板の端縁に限られず、例えば図２４に示すように、回路基板２０”の側面側に電圧検出ライン接続部２４”を設けることもできる。
（基板接続部２６）
【００３４】
回路基板２０は、各集積回路の電圧検出ピンを固定するための基板接続部２６を設けている。基板接続部２６は、電圧検出ライン接続部２４と電気的に接続される。例えば、回路基板２０を多層基板として、回路パターンによって電圧検出ライン接続部２４と基板接続部２６とが配線される。
【００３５】
また図２の例では、基板接続部２６を挿抜式のコネクタとしているが、本発明はこの構成に限られるものでない。例えば図２０の変形例に示す回路基板２０’のように、基板接続部２６’を、電圧検出ピンを挿入するスルーホールとして、半田付け等で電圧検出ピンをスルーホールに固定して実装することも可能である。
【００３６】
図２の例では、１１セルの電池セルＣを互いに直列接続されており、隣接する電池セルＣの出力端子同士を、バスバーで電気的に接続している。この様子を、図２の各バスバーと電圧検出ピンとの接続形態を説明のため簡素化して示した図３に従って説明すると、電池積層体９の左側に配置されたバスバーＬ１は第一集積回路Ａ１の左側で電圧検出ピンＶＣ０−１に、バスバーＬ２は電圧検出ピンＶＣ２−１に、バスバーＬ３は電圧検出ピンＶＣ４−１に、バスバーＬ４は電圧検出ピンＶＣ６−１に、それぞれ接続されている。このバスバーＬ４は、第一集積回路Ａ１の電圧検出ピンＶＣ６−１のみならず、第二集積回路Ａ２の電圧検出ピンＶＣ２−０にも接続することが好ましい。またバスバーＬ５は電圧検出ピンＶＣ２−２に、バスバーＬ６は電圧検出ピンＶＣ４−２に、それぞれ接続されている。
【００３７】
一方、電池積層体９の右側に配置されたバスバーＲ１は第一集積回路Ａ１の右側で電圧検出ピンＶＣ１−１に、バスバーＲ２は電圧検出ピンＶＣ３−１に、バスバーＲ３は電圧検出ピンＶＣ５−１に、それぞれ接続されている。さらにバスバーＲ４は第二集積回路Ａ２の電圧検出ピンＶＣ１−２に、バスバーＲ５は電圧検出ピンＶＣ３−２に、バスバーＲ６は電圧検出ピンＶＣ５−２に、それぞれ接続されている。
【００３８】
回路基板２０は、電池セルＣの積層方向に延長されている。ここでは、電池積層体９の上面に、矩形状の回路基板を配置している。
（集積回路）
【００３９】
回路基板２０上には、集積回路が実装される。各集積回路は、それぞれ複数の電圧検出ピン群を備えている。各電圧検出ピン群は、矩形状の集積回路のいずれかの辺に設けられており、辺毎にグループを構成している。また各電圧検出ピン群は、各電池セルの出力端子と電気的に接続される電圧検出ピンを複数備えている。各電圧検出ピンをバスバー等と接続することで、電池セルのセル電圧を個別に検出できる。
【００４０】
図２の例では、第一集積回路Ａ１と、第二集積回路Ａ２の２つを用いて、集積回路を実現している。集積回路には、例えばＡＳＩＣが好適に利用できる。ＡＳＩＣで構成した集積回路の例を図１７の平面図に示す。この図に示すように、集積回路は矩形状のパッケージの左右に、電圧検出ピン群をそれぞれ備えている。２列の電圧検出ピン群は、各列毎にグループを構成しており、このグループに含まれる電圧検出ピンを、電池セルの出力端子と電気的に接続する。
【００４１】
一方、回路基板は、各集積回路を実装した状態で、各電圧検出ピン群と対応する位置に、各電圧検出ピンと接続するための基板接続部をそれぞれ設けている。基板接続部は、回路基板内の配線パターンやリード、ハーネスなどを介して、電圧検出ピンを電池セルの出力端子と接続している。ここでは、隣接する電池セルの出力端子同士を接続するバスバーと、電圧検出ライン２２を介して接続している。
【００４２】
図３に示す電源回路１００の例では、電圧検出ピンは、左下を基準として端子番号をＶＣ０から、右下のＶＣ１、左側の上に一つずれてＶＣ２、右側に一つずれてＶＣ３、左側でさらに一つずれてＶＣ４、左側でさらに一つずれてＶＣ５と、一ずつ加算されていく。このように左右にジグザグに、上に向かって端子番号がインクリメントされ、右上のＶＣ６を最後としている。そして、ＶＣ０とＶＣ１の端子間電圧、ＶＣ１とＶＣ２の端子間電圧、ＶＣ２とＶＣ３の端子間電圧、ＶＣ３とＶＣ４の端子間電圧、ＶＣ４とＶＣ５の端子間電圧、ＶＣ５とＶＣ６の端子間電圧を、それぞれ監視する。具体的には、検出された端子間電圧を、予め設定された所定の閾値とを比較して、閾値を超える場合は、異常信号を発して適切な処理を行う。このように第一集積回路Ａ１は、７つの電圧検出ピンの、ピン番号が並んだ電圧検出ピン同士の間の電圧を、計６箇所まで監視でき、上述の通り各電圧検出ピンをバスバーと接続したことで、６つの電池セルＣ１〜Ｃ６のセル電圧を監視できる。同様に第二集積回路Ａ２は、５つの電池セルＣ７〜Ｃ１１のセル電圧を監視できる。このように、第一集積回路Ａ１と第二集積回路Ａ２の２つを組み合わせて、１１セルの電池セルのすべてのセル電圧を監視できる。また各集積回路は、それぞれＶＣ０を起点として、この電圧検出ピンＶＣ０に、直列接続された電池積層体の総電圧の、低電圧側に接続されている電池セルの低電圧側（出力端子の負極側）を接続すると共に、以降の電圧検出ピンには順次、高電圧側の電池セルが接続されていく。
【００４３】
このように集積回路を複数で構成することによって、一個あたりの集積回路が受け持つ電池セルのセル電圧の数を少なく抑え、耐圧を低くすることが可能となる。いいかえると、一の集積回路に接続する電池セルのセル数が大きくなるほど、直列接続されるセル数も増加し、出力電圧が高くなることから、相応の大電圧に対する十分な耐圧が求められる。集積回路の耐圧を大きくするには、集積回路の高い耐圧構造が求められることから、コストが高くなる。このため、集積回路一個あたりの電池セル数を少なくするほど、耐圧を低く抑えることができ、コストの面からは有利となる。このような事情により、一の回路基板に複数の集積回路を用いることが広く行われている。
【００４４】
一方で、このように複数の集積回路を用いる場合においては、コスト削減の観点から共通の集積回路を利用することが好ましいといえる。すなわち、第一集積回路Ａ１と第二集積回路Ａ２を同じ素子で構成することが望ましい。
【００４５】
例えばセル数を同じ１１セルとする電源装置であっても、図１８に示す電源装置１８００のように、第一集積回路Ａ１で電池セルＣ１〜Ｃ５の５セルのセル電圧を監視し、第二集積回路Ａ２で電池セルＣ６〜Ｃ１１の６セルのセル電圧を監視する構成においては、第一集積回路Ａ１で監視する電池セルＣ５に続いて、電池セルＣ６の電圧を第二集積回路Ａ２で監視するために、最低電圧を接続する電圧検出ピンＶＣ０−２を図１８において右側に置く必要がある。この結果、第一集積回路Ａ１の最低電圧を接続する電圧検出ピンＶＣ０−１が左側から始まることと対比して、逆側となるため、続く電圧検出ピンもすべて第一集積回路Ａ１とは逆側となってしまい、結果として第二集積回路Ａ２のピン配置は図１９に示すようになり、丁度第一集積回路Ａ１のピン配置と左右が反転することとなる。これでは第一集積回路Ａ１と第二集積回路Ａ２とでＡＳＩＣを共通化できない。そこで、同じ集積回路を使用するために、回路基板側で基板接続部の配線パターンを変更することにより、対応することが考えられる。具体的には、専用の回路基板を新たに設計したり、あるいは一対の基板接続部のいずれの側に起点が位置しても対応できるよう、基板接続部の配線を二重化することが考えられる。しかし、いずれの場合も回路基板のコストが高騰するという問題があった。
【００４６】
そこで、上述の通り図３に示すように、第一集積回路Ａ１で低電圧側の電池セルＣ１〜Ｃ６の６セル、第二集積回路Ａ２で高電圧側の電池セルＣ７〜Ｃ１１の５セルの、セル電圧をそれぞれ監視するように構成している。このように、複数の集積回路でもってセル電圧を監視する場合は、低電圧側の電池セル群を監視する集積回路は、セル電圧を監視する電池セルのセル数を偶数個とする。これによって、第二集積回路Ａ２の最低電圧を接続する起点の電圧検出ピンの位置が、第一集積回路Ａ１の最低電圧を接続する起点の電圧検出ピンの位置と一致することとなり、結果として第一集積回路Ａ１と第二集積回路Ａ２とでピン配置を一致させ、共通のＡＳＩＣでもって構成することが可能となる。
（実施の形態２）
【００４７】
この構成であれば、使用する電池セルのセル数が偶数、奇数のいずれであっても、高電圧側の上位側集積回路の、最高電圧の電圧検出ピン側から電圧検出ピンの使用／未使用を調整したり、あるいは下位側集積回路の、同じく最高電圧の電圧検出ピン側から電圧検出ピンの使用／未使用を調整して、これら下位側集積回路及び上位側集積回路に同じＡＳＩＣを使用することが可能となる。例えばセル数を１０セルとした電源装置２００の例を、実施の形態２として図４に示す。この図において、第一集積回路Ａ１は電池セルＣ１〜Ｃ６の６セルのセル電圧を、第二集積回路Ａ２は電池セルＣ７〜Ｃ１０の４セルのセル電圧を、それぞれ監視している。この構成では、第一集積回路Ａ１の電圧検出ピンはすべて使用する一方、第二集積回路Ａ２の電圧検出ピンＶＣ５−２、ＶＣ６−２を未使用の空きチャンネルとしている。
（実施の形態３）
【００４８】
あるいは同じセル数の電池セルを使用しつつ、下位側集積回路と上位側集積回路とで監視する電池セルのセル数を変化させても良い。例えば実施の形態３として図５に示す電源装置３００の例では、電池積層体９のセル数を実施の形態２と同じく１０セルとしつつ、第一集積回路Ａ１は電池セルＣ１〜Ｃ４の４セルのセル電圧を、第二集積回路Ａ２は電池セルＣ５〜Ｃ１０の６セルのセル電圧を、それぞれ監視している。この構成では、第二集積回路Ａ２の電圧検出ピンはすべて使用する一方、第一集積回路Ａ１の電圧検出ピンＶＣ５−１、ＶＣ６−１を未使用の空きチャンネルとしている。
【００４９】
このように、上位側集積回路のみならず、下位側集積回路にも、高電圧側の電圧検出ピンを未使用とすることで、後段に接続される上位側集積回路のピン配置を下位側集積回路と同じとして、ＡＳＩＣを共通化して製造コスト削減が図られる。
【００５０】
一方、比較例として図６に示す電源装置１００Ｘのように、同じ１０セルを使用した電池積層体９であっても、第一集積回路Ａ１で電池セルＣ１〜Ｃ５の５セルのセル電圧を監視しようとすると、第二集積回路Ａ２’は電池セルＣ６〜Ｃ１０の５セルのセル電圧を監視するために、最低電圧の電圧検出ピンＶＣ０−２を、電池積層体９の上面右側に位置するバスバーＲ３と接続せねばならず、この結果以降の電圧検出ピンの配置も、第一集積回路Ａ１は逆になってしまい、第二集積回路Ａ２’を第一集積回路Ａ１と同じピン配置とすることができなくなる。これでは下位側集積回路と上位側集積回路を共通化できない。このように、下位側集積回路で監視するセル電圧は、偶数個とすることが好ましい。
【００５１】
以上の例では、下位側集積回路で検出可能なセル電圧の最大数ｍが６セル、すなわち偶数（＝２ｋ：ｋは自然数）であるため、下位側集積回路で６セルのセル電圧を監視し、ＡＳＩＣの能力を最大限活用できる。
【００５２】
一方、下位側集積回路で検出可能なセル電圧の最大数ｍ’（＝２ｋ＋１：ｋは自然数）が奇数個であっても、敢えてｍ’−１（＝２ｎ）の偶数個をセル電圧監視に使用し、最高電圧側の電圧検出ピンを空きチャンネルとすることで、同じＡＳＩＣをその高電圧側に接続して、上位側集積回路として使用し、高電圧側の電池セルのセル電圧を検出できる。また、さらに上位側集積回路の高電圧側に、同じＡＳＩＣをさらに接続して、より多くの電池セルのセル電圧監視を実現できる。
【００５３】
以上の例では、使用する集積回路の数ｎを２個としたが、本発明はｎを３個以上とすることもできる。この場合、ｍ・ｎ≧Ｎ（ｍ＜Ｎ）となる。一例として、集積回路を３個使用した電源装置４００を、実施の形態４として図２１に示す。この図に示す電源装置４００は、図３などと同じく、検出可能なセル電圧の最大数ｍを６セルとしたＡＳＩＣを３個使用し、最下位側の第一集積回路Ａ１で電池セルＣ１〜Ｃ６の６セル、その上位の第二集積回路Ａ２で電池セルＣ７〜Ｃ１０の４セル、最上位側の第三集積回路Ａ３で電池セルＣ１１〜Ｃ１５の５セルの電池セルのセル電圧を監視している。このように、３個以上のＡＳＩＣを使用する場合においても、隣接する集積回路同士の間で、総電圧が下位側の集積回路で監視する電池セル数を偶数個とすることで、総電圧が最低となる起点の電圧検出ピンを、下位側の集積回路と上位側の集積回路とで同じ側の基板接続部（図２１の例では左側の基板接続部２６ａ）にすることができ、共通のＡＳＩＣを利用できる。また、同じ回路基板を用いて、より少ない電池セルを接続する場合も、同様に下位側の集積回路で監視するセル数を偶数個とすることで、電圧検出ピンの配置を変更することなく、すなわち同じＡＳＩＣのままで利用できる。いいかえると、回路基板の基板接続部の配線パターンの変更が不要となることから、電圧検出ピンを接続する基板接続部のピン穴の二重化を不要として、回路基板を簡素化しつつも、共通の回路基板で異なる数の電池セルに利用できるようになって、回路基板の製造コストを大幅に削減できる利点が得られる。
（実施の形態５）
【００５４】
また、集積回路として使用される各ＡＳＩＣは、同一のものを使用することでコストダウンが図られるものの、必ずしも同一のものでなくてもよい。例えば予め専用のＡＳＩＣが設計されている場合などは、複数のＡＳＩＣを使用することが必ずしもコストアップに繋がらないこともある。さらに、例えば各ＡＳＩＣで監視可能な電池セル数の最大数ｍも、必ずしも一致させなくともよい。さらに、各ＡＳＩＣで監視するセル電圧の最低電圧となる、起点の電圧検出ピンの位置を、各ＡＳＩＣで同じ側に統一する必要も無い。すなわち上述した例では、ＡＳＩＣの左側の電圧検出ピン群に起点の電圧検出ピンを設けた例を説明したが、例えば右側の電圧検出ピンを起点とするＡＳＩＣと組み合わせて使用することも可能である。このような場合においても、使用する電池セルのセル数に応じて、回路基板を個別に設計するのでなく、共通の回路基板を使用できるように、各ＡＳＩＣが監視するセル数を調整することで、回路基板のコスト削減を図ることができる。このような電源装置５００の例を、実施の形態５として図２２に示す。
【００５５】
この例においては、下位側の第一集積回路で検出可能な電池セルの最大数ｍを、図３等と同じ６セルとしつつ、上位側の第二集積回路で検出可能な電池セルの最大数を６セルとしている。これらの集積回路を用いて、計１１セルのセル電圧を監視するために、下位側集積回路では電池セルＣ１〜Ｃ５の５セルを、上位側集積回路では電池セルＣ６〜Ｃ１１の６セルのセル電圧を、それぞれ監視している。この場合において、回路基板２０は、下位側集積回路の起点のセル電圧検出ピンＶＣ０−１を左側の基板接続部２６ａに、上位側集積回路の起点のセル電圧検出ピンＶＣ０−２を右側の基板接続部２６ｂに、それぞれ設けている。
【００５６】
このように設計された回路基板２０を用いて、異なる電池セル数、例えば１０個の電池セルのセル電圧を検出する例を、図２３に示す。この図に示す電源装置５００’では、第一集積回路Ａ１が監視するセル数をＣ１〜Ｃ３の３セル、第二集積回路Ａ２が監視するセル数をＣ４〜Ｃ１０の７セルとしている。このように、下位側の集積回路が受け持つセル数を奇数個とすることで、上位側の集積回路の起点の電圧検出ピンは、下位側の集積回路の起点の電圧検出ピン（図２３の例では左側の基板接続部２６ａ）と、反対側の基板接続部（図２３の例では右側の基板接続部２６ｂ）に表れることとなる。この結果、図２２で用いたのと同様の第二集積回路を用いて、しかも図２２と同じ回路基板２０を用いて、異なる電池セル数の電源装置５００’に利用できることとなり、回路基板を共通化でき、製造コストを削減できる利点が得られる。また、下位側の集積回路が受け持つセル数を奇数個とすることで、上位側の集積回路の起点を常に同じ側（図２３の例では右側の基板接続部２６ｂ）とできるので、例えば図２３の例においても、第一集積回路Ａ１が受け持つセル数を３セルでなく５セル（電池セルＣ１〜Ｃ５）として、第二集積回路Ａ２’が受け持つセル数を７セルでなく５セル（電池セルＣ６〜Ｃ１０）とすることもできる。
【００５７】
なお、図２２、図２３の例では、下位側の集積回路の起点の電圧検出ピンを左側とした例を説明したが、これを左右反転させて右側に位置させ、さらに上位側の集積回路の起点を左側とした例においても、同様にセル数を少なくしても共通の回路基板を利用できることは言うまでもない。
（実施の形態６）
【００５８】
さらに以上の例では、矩形状の集積回路の左右の２辺に電圧検出ピン群を配置する例を説明したが、本発明はこの構成に限られず、集積回路の他の辺に電圧検出ピン群を設ける構成を採用することもできる。例えば、矩形状の集積回路の隣接する２辺にＬ字状に電圧検出ピン群を配置したり、あるいは４辺すべてに電圧検出ピン群を配置してもよい。この場合、各電圧検出ピン群は、集積回路の矩形状を構成する辺毎にグループを構成している。また回路基板は、以上の実施例と同様、各集積回路を実装した状態で、各電圧検出ピン群と対応する位置に、各電圧検出ピンと接続するための基板接続部をそれぞれ設けている。
【００５９】
このように、本発明で使用する集積回路の半導体パッケージとしては、ＤＩＰ（Dual Inline Package）型やＳＯＰ（Small Outline Package）型等に限られず、ＱＦＰ（Quad Flat Package）型、ＰＧＡ（Pin Grid Array）型等、既知の半導体パッケージを適宜採用できる。一例として、矩形状の集積回路の周囲の全面に電圧検出ピンを配置した例を実施の形態６として、図２５の平面図に示す。この図に示す電源装置６００は、回路基板２０Ｂ上に、２個の集積回路を実装しており、各集積回路は略正方形状の周囲に電圧検出ピンを配置して、最大１５セルまでの電池セルのセル電圧を監視できる。ここでは１６セルの電池セルを積層しており、電池セルＣ１〜Ｃ１０を第一集積回路Ｂ１で、電池セルＣ１１〜Ｃ１６を第二集積回路Ｂ２で、それぞれ監視している。各電圧検出ピンは、基板側に設けられた電圧検出ライン接続部２４Ｂと接続される。電圧検出ライン接続部２４Ｂと電池セルの出力端子との接続は、任意の配線パターン似て接続できる。この構成においても、各集積回路の起点となる電圧検出ピンの位置を予め規定することで、電池セルの数を異ならせても共通の回路基板を利用できる。また図２５の例では、第一集積回路Ｂ１及び第二集積回路Ｂ２を、同じＡＳＩＣで構成しているが、異なるＡＳＩＣで構成することも可能であることは、上述の通りである。
【００６０】
以上のように、各集積回路の起点となる、総電圧が最低のセル電圧を検出する電圧検出ピンの位置を、各集積回路において左右のいずれか一方に規定し、さらに使用する電池セルのセル数が変更されても、起点の電圧検出ピンの位置が左右の基板検出部の同じ側となるように、隣接する集積回路において下位側の集積回路が受け持つセル数を調整することで、共通の回路基板の利用が可能となる。すなわち、上位側と下位側とで基点の位置が基板接続部の同じ側に位置する場合は、下位側集積回路が受け持つセル数を偶数個とし、逆に上位側と下位側とで基点の位置が基板接続部の異なる側に位置する場合は、下位側集積回路が受け持つセル数を奇数個とするように調整する。これによって、回路基板の基板接続部の配線パターンを変更、あるいは二重化することなく、接続される電池セルのセル数が少なくなっても、同じ回路基板を使用することが可能となる。
（実施例１）
【００６１】
以下、本発明の実施例１に係る電源装置として車載用の電源装置に適用した例を、図７〜図８に基づいて説明する。これらの図において、図７は電源装置１０００の斜視図、図８は図７の電源装置１０００の分解斜視図を、それぞれ示している。これらの図に示す電源装置１０００は、主として、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド車や、モータのみで走行する電気自動車などの電動車両の電源に好適である。ただ、本発明の電源装置は、ハイブリッド車や電気自動車以外の車両に使用したり、あるいは電動車両以外の大出力が要求される用途にも使用できる。
【００６２】
図７に示す電源装置１０００は、出力端子２を有する電池セルＣを複数積層してなる電池積層体９と、隣接する電池セルＣの出力端子２に接続されて電池セルＣを直列に接続しているバスバー３と、バスバー３の電圧検出端子２３に接続している電圧検出ライン２２と、この電圧検出ライン２２を介して電池セルＣに接続している電圧検出回路２１とを備える。
【００６３】
電池積層体９は、Ｎ個の電池セルＣを互いに絶縁して積層状態に固定している。電池積層体９は、その両端にエンドプレート４を配置している。一対のエンドプレート４は締結手段５で連結されて、電池積層体９を積層状態に固定する。
【００６４】
電池セルＣの斜視図を図９に示す。この電池セルＣは角形電池である。さらに、電池セルＣは、リチウムイオン電池である。リチウムイオン電池は、正極端子２Ａをアルミニウム製、負極端子２Ｂを銅製とする。ただし、本発明の電源装置は、電池セルを角形電池には特定せず、円筒形の電池セルも利用できる。また、リチウムイオン電池にも特定せず、たとえばニッケル水電池なども使用できる。電池セルＣは、正負の電極板を積層している電極体を外装缶１１に収納して電解液（図示せず）を充填して、開口部を封口板１２で気密に密閉したものである。図の外装缶１１は、底を閉塞する四角い筒状に成形したもので、上方の開口部を封口板１２で気密に閉塞している。また、電池セルＣ同士の間に、必要に応じて絶縁性のスペーサ６が介在させることで、これらの間を絶縁できる。
【００６５】
外装缶１１は、アルミニウムなどの金属板を深絞り加工したもので、表面が導電性を有する。積層される電池セルＣは薄い角形に成形される。封口板１２は外装缶１１と同じ金属であるアルミニウムなどの金属板で製作される。封口板１２は、正負の出力端子２を両端部に、絶縁材を介して固定している。正負の出力端子２は内蔵する正負の電極板に接続される。リチウムイオン電池は、外装缶１１を電極に接続しない。ただ、外装缶１１は電解液を介して電極板に接続されることから、正負の電極板の中間電位となる。ただし、電池セルは、一方の出力端子をリード線で外装缶に接続することもできる。この電池セルは、外装缶に接続される出力端子を絶縁することなく封口板に固定できる。
【００６６】
電源装置１０００は、Ｎ個の電池セルＣを積層して直方体のブロック状の電池積層体９としている。電池セルＣは、出力端子２を設けている面、図８にあっては封口板１２を同一平面となるように積層してブロック状としている。図８の電源装置１０００は、ブロックの上面に出力端子２を配設している。電源装置１０００は、封口板１２の両端部にある正負の出力端子２が左右逆となる状態で積層している。この電源装置１０００は、図に示すように、ブロックの両側で隣接する出力端子２をバスバー３で連結して、電池セルＣを直列に接続している。バスバー３は、その両端部を正負の出力端子２に接続して、電池セルＣを直列に接続する。図の電源装置１０００は、電池セルＣを直列に接続して出力電圧を高くしているが、本発明の電源装置は、電池セルを直列と並列に接続して、出力電圧と出力電流を大きくすることもできる。
【００６７】
出力端子２は、絶縁材を介して封口板１２に固定されて、その先端部を円筒状又は円柱状としている。出力端子は、円柱状とし、あるいは多角柱状とし、あるいは上端面の外側に突出するようにリングを設けた形状として、バスバー３に設けた貫通孔３８に挿入されて、バスバー３に連結される。
【００６８】
バスバー３は、Ｎ個の電池セルＣの出力端子２に接続する両端部には、出力端子２を挿入する貫通孔３８を設けている。図８の電源装置は、隣接して積層しているふたつの電池セルＣをバスバー３で直列に接続するので、バスバー３の両端部に２個の貫通孔３８を設けている。バスバー３は、必ずしも２個の電池セルＣを直列に接続するのではなく、たとえば４個の電池セルを直列と並列に接続することもある。このバスバーは、４個の貫通孔を設ける。図８のバスバー３は、積層している電池積層体９の電池セルＣを直列に接続する。ただ、バスバーは、電池ホルダー（図示せず）で所定の位置に配置される電池セルを直列に接続することもできる。このバスバーは、電池セルの出力端子の位置に貫通孔を設けている。
【００６９】
さらに、電源装置１０００は、図１０に示すように、各電池セルＣの電圧を検出する電圧検出回路２１を備えている。図７と図８の電源装置１０００は、表面プレート８の上方に回路基板２０を固定しており、この回路基板２０に電圧検出回路２１を実現する電子部品（図示せず）を実装している。電圧検出回路２１は、各々の電池セルＣの電圧を検出し、各電池セルＣの過充電や過放電を防止するように、充放電の電流をコントロールする。電圧検出回路２１は、電圧検出ライン２２を介して、電池セルＣの出力端子２を連結しているバスバー３に接続されている。電圧検出回路２１は、入力側に接続している電圧検出ライン２２をバスバー３に接続して、電圧検出ライン２２とバスバー３を介して、各電池セルＣの電圧を検出する。電圧検出ライン２２を確実にバスバー３に接続するために、バスバー３は電圧検出端子２３を固定している。この電圧検出端子２３は、バスバー３の銅板に設けたメッキ層の表面に、溶接やハンダ付け等の方法で固定される。このメッキ層は、金属製の電圧検出端子２３を確実に安定して固定できる。電圧検出ライン２２は、ハンダ付けして電圧検出端子２３に接続される。
【００７０】
電源装置は、電池セル１を、正極端子２Ａをアルミニウム製として、負極端子２Ｂを銅製とするリチウムイオン電池とし、バスバー３を、アルミニウム板３１と銅板３２を接合してなる金属のクラッド材３０として、銅板３２の表面にメッキ層３４を設けることができる。この電池パックは、電池セル１の正極端子２Ａをバスバー３のアルミニウム板３１に、負極端子２Ｂをバスバー３の銅板３２に電気接続すると共に、銅板３２の貫通孔に挿入された負極端子２Ｂを、固定リングを介して銅板３２に電気接続することができる。なお本明細書において、「アルミニウム板」は、アルミニウム合金板を含む広い意味に使用し、「銅板」は、銅合金板を含む広い意味に使用する。この電池セルは、正極端子をアルミニウム製とし、負極端子を銅製とするリチウムイオン電池を、バスバーでもって好ましい状態に電気接続できる。それは、アルミニウム製の正極端子はメッキ層のないバスバーに電気接続され、銅製の出力端子は、メッキ層を設けているバスバーの銅板に固定リングを介して電気接続するからである。
【００７１】
以上の電源装置は、車載用の電源として利用できる。電源装置を搭載する車両としては、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車やプラグインハイブリッド自動車、あるいはモータのみで走行する電気自動車等の電動車両が利用でき、これらの車両の電源として使用される。
（ハイブリッド車用電源装置）
【００７２】
図１１に、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両ＨＶは、車両ＨＶを走行させるエンジン９６及び走行用のモータ９３と、モータ９３に電力を供給する電源装置１０００と、電源装置１０００の電池を充電する発電機９４とを備えている。電源装置１０００は、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４に接続している。車両ＨＶは、電源装置１０００の電池を充放電しながらモータ９３とエンジン９６の両方で走行する。モータ９３は、エンジン効率の悪い領域、例えば加速時や低速走行時に駆動されて車両を走行させる。モータ９３は、電源装置１０００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、エンジン９６で駆動され、あるいは車両にブレーキをかけるときの回生制動で駆動されて、電源装置１０００の電池を充電する。
（電気自動車用電源装置）
【００７３】
また、図１２に、モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両ＥＶは、車両ＥＶを走行させる走行用のモータ９３と、このモータ９３に電力を供給する電源装置１０００と、この電源装置１０００の電池を充電する発電機９４とを備えている。電源装置１０００は、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４に接続している。モータ９３は、電源装置１０００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、車両ＥＶを回生制動する時のエネルギーで駆動されて、電源装置１０００の電池を充電する。
（蓄電用電源装置）
【００７４】
さらに、この電源装置は、移動体用の動力源としてのみならず、定置型の蓄電用設備としても利用できる。例えば家庭用、工場用の電源として、太陽光や深夜電力等で充電し、必要時に放電する電源システム、あるいは日中の太陽光を充電して夜間に放電する街路灯用の電源や、停電時に駆動する信号機用のバックアップ電源等にも利用できる。このような例を図１３に示す。この図に示す電源装置１０００は、複数の電池パック８１をユニット状に接続して電池ユニット８２を構成している。各電池パック８１は、複数の電池セルが直列及び／又は並列に接続されている。各電池パック８１は、電源コントローラ８４により制御される。この電源装置１０００は、電池ユニット８２を充電用電源ＣＰで充電した後、負荷ＬＤを駆動する。このため電源装置１０００は、充電モードと放電モードを備える。負荷ＬＤと充電用電源ＣＰはそれぞれ、放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳを介して電源装置１０００と接続されている。放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳのＯＮ／ＯＦＦは、電源装置１０００の電源コントローラ８４によって切り替えられる。充電モードにおいては、電源コントローラ８４は充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＦＦに切り替えて、充電用電源ＣＰから電源装置１０００への充電を許可する。また充電が完了し満充電になると、あるいは所定値以上の容量が充電された状態で負荷ＬＤからの要求に応じて、電源コントローラ８４は充電スイッチＣＳをＯＦＦに、放電スイッチＤＳをＯＮにして放電モードに切り替え、電源装置１０００から負荷ＬＤへの放電を許可する。また、必要に応じて、充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＮにして、負荷ＬＤの電力供給と、電源装置１０００への充電を同時に行うこともできる。
【００７５】
電源装置１０００で駆動される負荷ＬＤは、放電スイッチＤＳを介して電源装置１０００と接続されている。電源装置１０００の放電モードにおいては、電源コントローラ８４が放電スイッチＤＳをＯＮに切り替えて、負荷ＬＤに接続し、電源装置１０００からの電力で負荷ＬＤを駆動する。放電スイッチＤＳはＦＥＴ等のスイッチング素子が利用できる。放電スイッチＤＳのＯＮ／ＯＦＦは、電源装置１０００の電源コントローラ８４によって制御される。また電源コントローラ８４は、外部機器と通信するための通信インターフェースを備えている。図１３の例では、ＵＡＲＴやＲＳ−２３２Ｃ等の既存の通信プロトコルに従い、ホスト機器ＨＴと接続されている。また必要に応じて、電源システムに対してユーザが操作を行うためのユーザインターフェースを設けることもできる。
【００７６】
各電池パック８１は、信号端子と電源端子を備える。信号端子は、パック入出力端子ＤＩと、パック異常出力端子ＤＡと、パック接続端子ＤＯとを含む。パック入出力端子ＤＩは、他のパック電池や電源コントローラ８４からの信号を入出力するための端子であり、パック接続端子ＤＯは子パックである他のパック電池に対して信号を入出力するための端子である。またパック異常出力端子ＤＡは、パック電池の異常を外部に出力するための端子である。さらに電源端子は、電池パック８１同士を直列、並列に接続するための端子である。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明に係る電源装置及びこれを備える電動車両並びに蓄電装置は、ＥＶ走行モードとＨＥＶ走行モードとを切り替え可能なプラグイン式ハイブリッド電気自動車やハイブリッド式電気自動車、電気自動車等の電源装置として好適に利用できる。また、コンピュータサーバのラックに搭載可能なバックアップ電源装置、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源装置、家庭内用、工場用の蓄電用電源、街路灯の電源等の太陽電池と組み合わせた蓄電装置、信号機等のバックアップ電源用等の用途にも適宜利用できる。
【符号の説明】
【００７８】
１００、１００Ｘ、２００、３００、４００、５００、５００’、６００、１０００、１８００…電源装置
Ｃ、Ｃ１〜Ｃ１６…電池セル
１…電池セル
２…出力端子；２Ａ…正極端子；２Ｂ…負極端子
３…バスバー
４…エンドプレート
５…締結手段
６…スペーサ
８…表面プレート
９…電池積層体
１１…外装缶
１２…封口板
２０、２０Ｂ、２０’、２０”…回路基板
２１…電圧検出回路
２２…電圧検出ライン
２３…電圧検出端子
２４、２４Ｂ、２４”…電圧検出ライン接続部
２６、２６’…基板接続部；２６ａ…左側の基板接続部；２６ｂ…右側の基板接続部
３０…クラッド材
３１…アルミニウム板
３２…銅板
８１…電池パック
８２…電池ユニット
８４…電源コントローラ
８５…並列接続スイッチ
９３…モータ
９４…発電機
９５…ＤＣ／ＡＣインバータ
９６…エンジン
１５０１…電池セル
１５０２…電池積層体
１５０３…エンドプレート
１５０４…バインドバー
１５０６…ガスダクト
１５０９…回路基板
１５１５…スペーサ
Ａ１、Ｂ１…下位側集積回路；Ａ２、Ａ２’、Ｂ２…上位側集積回路
ＥＶ、ＨＶ…車両
ＬＤ…負荷
ＣＰ…充電用電源
ＤＳ…放電スイッチ
ＣＳ…充電スイッチ
ＯＬ…出力ライン
ＨＴ…ホスト機器
ＤＩ…パック入出力端子
ＤＡ…パック異常出力端子
ＤＯ…パック接続端子
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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