(57)【要約】【課題】生産性に優れたセルコントローラを提供する。【解決手段】セルコン８０は、基板上に１２個のＩＣ−１〜ＩＣ−２が実装されており、これらのＩＣは、組電池を構成する各単電池の電圧を検出するとともに、各単電池の容量調整を行うＩＣであって、基板上で画定される矩形状連続直線Ｌ−Ｌ’の矩形長辺上に２個ずつ、対応する組電池の電位差の順に、最高電位側のＩＣ−１から最低電位側のＩＣ−１２まで連続して実装されている。矩形状連続直線Ｌ−Ｌ’の矩形短辺間の距離は同じである。セルコン８０上では、グランド電圧の異なるＩＣ−１〜ＩＣ−１２間において、各ＩＣは信号出力端子がそれぞれ下位のＩＣの信号入力端子に電気的に絶縁状態で接続されている。【選択図】図１０
2008035671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の単電池を直列接続した電池ユニット用のセルコントローラであって、前記電池ユニットを構成する各単電池の電圧を検出するためのＩＣを単電池群の個数に対応して基板上に実装したセルコントローラにおいて、前記ＩＣは、前記基板上で画定される矩形状連続直線の矩形長辺上に複数個ずつ、対応する前記単電池群の電位差の順に、最高電位側のＩＣから最低電位側のＩＣまで、または、最低電位側のＩＣから最高電位側のＩＣまで連続して実装されたことを特徴とするセルコントローラ。
【請求項２】
前記矩形状連続直線の矩形長辺上に実装されたＩＣの数が各矩形長辺で同数であることを特徴とする請求項１に記載のセルコントローラ。
【請求項３】
前記矩形状連続直線の矩形短辺間の距離が同じであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセルコントローラ。
【請求項４】
前記ＩＣは、下位のＩＣとの間で信号の入出力に係る端子が電気的に非絶縁状態で接続されていることを特徴とする請求項１に記載のセルコントローラ。
【請求項５】
前記基板には、抵抗素子とスイッチ素子とで構成され、前記電池ユニットを構成する各単電池の容量を調整するための容量調整回路が実装されており、前記抵抗素子は前記矩形状連続直線から離間した領域にまとめて実装されたことを特徴とする請求項１に記載のセルコントローラ。
【請求項６】
前記基板には、前記最高電位側のＩＣの入力端子および前記最低電位側のＩＣの出力端子と、前記セルコントローラを制御する上位のバッテリコントローラとの間の信号通信を電気的に絶縁状態で行うためのフォトカプラがさらに実装されたことを特徴とする請求項１に記載のセルコントローラ。
【請求項７】
前記単電池群のうち少なくとも１個の単電池群には、該単電池群を構成するいずれかの単電池の温度を検出するための温度センサが配されており、前記基板は、前記温度センサから導出された導出線を、前記セルコントローラを制御する上位のバッテリコントローラまで中継することを特徴とする請求項１に記載のセルコントローラ。
【請求項８】
前記ＩＣは作動電源を対応する前記単電池群から供給されることを特徴とする請求項１に記載のセルコントローラ。
【請求項９】
複数個の単電池を直列接続した電池ユニットと、
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のセルコントローラと、
を備えた電池モジュール。
【請求項１０】
前記単電池は非晶質炭素を負極活物質としたリチウム二次電池であることを特徴とする請求項９に記載の電池モジュール。
【請求項１１】
前記単電池はリチウムマンガン複酸化物を正極活物質としたことを特徴とする請求項１０に記載の電池モジュール。
【請求項１２】
請求項９に記載の電池モジュールを少なくとも１個有する強電バッテリと、
前記セルコントローラと電気的に絶縁状態で通信を行い、受信した前記強電バッテリを構成する全単電池の電圧から該全単電池の電池状態を算出するバッテリコントローラと、
を備えた電源システム。
【請求項１３】
前記強電バッテリは前記電池モジュールを２個有しており、前記電池モジュールは保守・点検用のスイッチを介して直列接続されていることを特徴とする請求項１２に記載の電源システム。
【請求項１４】
前記バッテリコントローラは作動電源を外部電源から供給されることを特徴とする請求項１２に記載の電源システム。
【請求項１５】
前記外部電源は車両に搭載された鉛電池であることを特徴とする請求項１４に記載の電源システム。
【請求項１６】
前記外部電源の電圧を変換する電圧変換器を更に備えたことを特徴とする請求項１４に記載の電源システム。
【請求項１７】
前記強電バッテリの正負極はケースグランドとの間にそれぞれコンデンサが介在しており、前記ケースグランドは前記電圧変換器で変換された電圧電源のマイナス側と同電位であることを特徴とする請求項１６に記載の電源システム。
【請求項１８】
前記バッテリコントローラと前記電圧変換器とは、前記バッテリコントローラ側から前記電圧変換器側に前記変換された電圧の供給停止命令を送出するための信号線で接続されていることを特徴とする請求項１６に記載の電源システム。
【請求項１９】
前記外部電源で作動し前記強電バッテリを構成する全単電池を冷却するためのファンと、リレーとを更に備え、前記バッテリコントローラは、前記リレーをオン、オフ制御することで前記ファンの動作を制御することを特徴とする請求項１４に記載の電源システム。
【請求項２０】
前記強電バッテリの正負極はそれぞれリレーを介して外部へ導出されていることを特徴とする請求項１２に記載の電源システム。
【請求項２１】
前記リレーは、前記強電バッテリが電源を供給する外部装置からそれぞれオン、オフ制御されることを特徴とする請求項２０に記載の電源システム。
【請求項２２】
前記強電バッテリの正極に挿入されたリレーには該リレーより耐電流値の小さいリレーが抵抗を介して並列接続されており、該並列接続されたリレーは、前記電池モジュールが前記外部装置に電源を供給する初期時に、前記外部装置からオン、オフ制御されることを特徴とする請求項２１に記載の電源システム。
【請求項２３】
前記バッテリコントローラは、前記強電バッテリの総電圧を電気的に絶縁状態で取り込むための総電圧検出回路を有することを特徴とする請求項１２に記載の電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセルコントローラ、電池モジュールおよび電源システムに係り、特に、複数個の単電池を直列接続した電池ユニット用のセルコントローラ、該セルコントローラを備えた電池モジュール、該電池モジュールを備えた電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、エンジンおよびモータで駆動されるハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）やモータのみで駆動される純正電気自動車（ＰＥＶ）等の電気自動車の大電流充放電用電源には、ニッケル水素二次電池、リチウム二次電池等の単電池を複数個直列ないし並列に接続した単電池群（組電池）を備えた電池モジュールが使用されている。
【０００３】
各単電池の電池状態を把握するために、電池モジュールを構成する個々の単電池電圧を検出することから、単電池数が増加するほど制御回路が複雑化し、接続作業や組み立て作業が煩雑となる。なお、各単電池を多数接続して電池モジュールを構成する技術は特許文献１に開示されている。また、個々の単電池電圧を検出する技術は特許文献２に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２７０００６号公報
【特許文献２】特開２００３−７０１７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、組みたいなどの生産性の優れたセルコントローラ、電池モジュールあるいは電源システムを提供することである。また、以下に説明する実施の形態では上記課題の他に種々の課題を解決できるが、これらの課題および解決手段は実施の形態の中で述べる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明が適用されるセルコントローラの制御対象となる単電池群、あるいは本発明が適用される電池モジュールあるいは電源システムを構成する単電池群は、直列接続された複数の単電池を有している。単電池群の単電池の状態（例えば、電圧）は検出回路により検出され、検出回路は集積回路（以下、ＩＣと記す）の中に設けられている。ＩＣは基板上に複数個配置されており、各ＩＣが単電池群の単電池の状態を分担して検出するように上記ＩＣは電気的に単電池群に接続される。基板上において、ＩＣは互いに、状態検出対象の単電池の直列接続関係に関係付けられた位置関係で配置されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、セルコントローラ、電池モジュールあるいは電源システムの生産性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明を、ハイブリッドトラック用電源システムに適用した実施の形態について説明する。以下の実施の形態はハイブリッドトラック用電源システムに特に最適であるが、トラック以外の車に適用すればそれなりに従来にはない効果がある。また、ハイブリット駆動ではなく、すなわちエンジンのトルクで直接的に車両走行を行う構造ではなく、回転電機のトルクのみにより車両走行を行うものにも適用できる。
【０００９】
なお、本発明には生産性が向上するとの上記効果があるが、以下に説明の実施の形態ではさらに多くの特徴および効果がある。その一部を、各図面に基づく説明の前に、以下のとおり記載する。
【００１０】
本発明の第１の態様では次の特徴を有するので装置を低コスト化あるいはコンパクト化できる効果がある。複数個の単電池を直列接続した単電池群をさらに複数個直列接続した電池ユニット用のセルコントローラであって、単電池群を構成する各単電池の電圧を検出するためのＩＣを単電池群の個数に対応して基板上に実装したセルコントローラにおいて、ＩＣは、対応する単電池群の電位の順に、高電位側のＩＣから低電位側のＩＣの順、または低電位側のＩＣから高電位側のＩＣの順で位置づけられて配置されている。
【００１１】
第１の態様において次の手段を有するので、装置を低コスト化あるいはコンパクト化できる効果がある。矩形状連続直線の矩形長辺上に実装されたＩＣの数が各矩形長辺で同数であることが好ましく、矩形状連続直線の矩形短辺間の距離が同じであることがさらに好ましい。また、各ＩＣは、下位のＩＣとの間で信号の入出力に係る端子が電気的に非絶縁状態で接続されていることが好ましい。さらに、基板には、抵抗素子とスイッチ素子とで構成され、単電池群を構成する各単電池の容量を調整するための容量調整回路が実装されており、抵抗素子は矩形状連続直線から離間した領域にまとめて実装されるようにしてもよい。また、基板には、最高電位側のＩＣの入力端子および最低電位側のＩＣの出力端子と、セルコントローラを制御する上位のバッテリコントローラとの間の信号通信を電気的に絶縁状態で行うためのフォトカプラがさらに実装されていてもよい。さらに、単電池群のうち少なくとも１個の単電池群には、該単電池群を構成するいずれかの単電池の温度を検出するための温度センサが配されており、基板が、温度センサから導出された導出線を、セルコントローラを制御する上位のバッテリコントローラまで中継するようにしてもよい。そして、各ＩＣは作動電源を対応する単電池群から供給されることが望ましい。
【００１２】
本発明の第２の態様では次の構成を有するので、装置を低コスト化あるいはコンパクト化できる効果がある。第２の態様の電池モジュールは、複数個の単電池を直列接続した単電池群をさらに複数個直列接続した電池ユニットと、第１の態様のセルコントローラと、を備える。
【００１３】
また、第２の態様において、単電池は端面と側面とを有し該端面に電極を有し、上記単電池のそれぞれの側面が互いに対向するように複数の上記単電池を固定することにより組電池が構成される。さらに上記組電池が、それぞれの組電池を構成する単電池の側面が対向するように複数の組電池が配置される。さらに上記単電池の側面と対向するようにＩＣを備えた基板が配置されている。このような構成により電池モジュールがコンパクトになり、また組立作業性が向上する。さらに各単電池の電気配線の煩雑さが解消され、電気的な信頼性が向上する。また電機接続作業の生産性が向上する。
【００１４】
本発明の第２の態様では次の改良により、低コストで体積容量密度の高い電池モジュールを提供することが可能である。単電池は非晶質炭素を負極活物質としたリチウム二次電池であることが好ましく、リチウムマンガン複酸化物を正極活物質とすることがさらに好ましい。
【００１５】
本発明の第３の態様は次の構成を有するので、システムを低コスト化あるいはコンパクト化できる効果がある。第３の態様の電源システムは、第２の態様の電池モジュールを少なくとも１個有する強電バッテリと、セルコントローラと電気的に絶縁状態で通信を行い、受信した強電バッテリを構成する全単電池の電圧から該全単電池の電池状態を算出するバッテリコントローラと、を備える。
【００１６】
上記第３の態様において、強電バッテリは電池モジュールを複数個有しており、電池モジュールは保守・点検用のスイッチを介して直列接続されているようにしてもよい。また、バッテリコントローラは作動電源を外部電源から供給されるようにしてもよい。この場合、外部電源は車両に搭載された鉛電池であってもよい。さらに、電源システムは、外部電源の電圧を変換する電圧変換器を備えていてもよい。このとき、強電バッテリの正負極はグランドとの間にそれぞれコンデンサが介在しており、グランドは電圧変換器で変換された電圧電源のマイナス側と同電位であることが好ましい。
【００１７】
また、上記第３の態様において、バッテリコントローラと電圧変換器とは、バッテリコントローラ側から電圧変換器側に変換された電圧の供給停止命令を送出するための信号線で接続されていることが好ましい。さらに、外部電源で作動し強電バッテリを構成する全単電池を冷却するためのファンと、リレーとをさらに備え、バッテリコントローラは、リレーをオン、オフ制御することでファンの動作を制御するようにしてもよい。
【００１８】
そして、第３の態様において、強電バッテリの正負極はそれぞれリレーを介して外部へ導出されていることが好ましい。このとき、リレーは、強電バッテリが電源を供給する外部装置からそれぞれオン、オフ制御されるようにしてもよい。また、強電バッテリの正極に挿入されたリレーには該リレーより耐電流値の小さいリレーが抵抗を介して並列接続されており、該並列接続されたリレーは、電池モジュールが外部装置に電源を供給する初期時に、外部装置からオン、オフ制御されるようにしてもよい。さらに、バッテリコントローラは、強電バッテリの総電圧を電気的に絶縁状態で取り込むための総電圧検出回路を有していてもよい。
【００１９】
（構成）
図１および図１５に示すように、本実施形態の電源システム１は、強電バッテリを構成する２つの電池モジュール９、ブロアファン１７、通気ダクト、強電系、弱電系回路およびケーブル類を収容した下容器２と、下容器２の上部開口を封止する上蓋３とで構成される略直方体状の外装ボックス１ａを有している。下容器２には、外装ボックス１ａの長手方向に沿う一方の側面の下部に、ハイブリッドトラック全体を制御する車両側の上位コントローラ（図１７、符号１１０参照）との通信用ケーブル等を接続するためのケーブルコネクタ４、２つの出力プラグ５がそれぞれ突設されている。上蓋３には、長手方向一側の端面に外装ボックス１ａ内に冷却風（外気）を取り込むための取込口（図１３、符号８参照）が形成されており、取込口の外側はフィルタガード７で覆われている。下容器２および上蓋３にはそれぞれの外縁部にフランジ３２が形成されており、フランジ３２にはネジ締結用のネジ穴が形成されている。
【００２０】
本構造では、電池モジュール９の外側にブロアファン１７や通気ダクトを収納する構造を成しており、電源システムにとって重要な部分である電池モジュール９と、ブロアファン１７や通気ダクトとを別々に製造し、その後組み合わせる工程をとることができ、生産性が向上する。また、装置の信頼性も向上する。さらに外部からの機械的な衝撃に対し、以下に説明する単電池は電池モジュール９のケースによる保護に加え、電池モジュール９の外側を被う下容器２および上蓋３で保護されるので、高い安全性を維持できる。車両搭載品は交通事故などにおける配慮が望ましい、以下に説明する装置は、車両に搭載した場合の安全性が十分配慮されている。また、事故時に電池モジュール９の高電圧系が剥き出しになるなどのおそれがなく、高電圧に係る安全性が維持される。
【００２１】
ブロアファン１７や通気ダクトは、電池モジュール９の外側面の内の一つの面に集中して配置されているので、組み立て作業が容易である。さらに下容器２にはケーブルコネクタ４や２つの出力プラグ５がそれぞれ設けられているが、これらは側面の一つに集中して配置されており、ブロアファン１７や通気ダクトの組み込み作業中に損傷を受けるおそれがない。
【００２２】
図２および図３に示すように、電池モジュール９は、上蓋４６と下蓋４５とからなり金属製で略直方体状のモジュールケース９ａを有している。モジュールケース９ａ内には、複数個の組電池１９が収容固定されている。電池モジュール９は金属ケースであるモジュールケース９ａで覆われており、モジュールケース９ａ内には、電圧や温度を検知するための配線が多数存在しているが、これらが電気的な外部からのノイズから保護されている。また上述のとおり、単電池はモジュールケース９ａとその外側の下容器２や上蓋３で保護されており、仮に交通事故が発生したとしても電源システムの安全性が維持される。
【００２３】
＜＜組電池＞＞
図８に示すように、組電池１９では、複数個（本実施形態では４個）の単電池１０の極性が交互となるように２行２列に配設され、これら複数個の好ましくは４個の単電池１０が直列に接続されている。単電池形状には様々な種類があるが、本実施形態では、正極活物質をリチウムマンガン複酸化物、負極活物質を非晶質炭素とし、図９に示すように、熱伝導性の高いケーシングで被覆した円柱状リチウム二次電池が用いられている。このリチウム二次電池の公称電圧は３．６Ｖ、容量は５．５Ａｈである。
【００２４】
本実施形態では、単電池１０をその側面が互いに対向する位置関係で組電池１９として一体化し、これら組電池１９を図７のごとく単電池の側面が対向する配置関係でモジュールケース９ａ内に固定している。この配置関係は生産性向上に優れている。またこれにより、以下に述べる電圧検出ハーネス５２や強電ケーブル３５などの接続作業を容易にし、さらに安全性が維持できる。
【００２５】
図８に示すように、組電池１９は、単電池１０を電気絶縁性の高い樹脂成形品からなる２つのホルダ１１で、単電池１０の円周方向に対して上下方向から挟み込むように構成されており、４個の単電池１０は互いに金属ブスバでスポット溶接されることによって電気的に直列に接続されている。また、組電池１９には、各単電池１０の電圧を検出するとともに、電圧を調整するための電圧検出線５８（図１１参照）が接続されている。金属ブスバは電圧検出線５８を構成する図示しないフレキシブル基板を介して一方の（図８に示す左側の）ホルダ１１に集約されており、作業性を向上させるために、組電池１９の組み立て前に金属ブスバと図示しないフレキシブル基板とは予め接続されている。すなわち、フレキシブル基板には電圧検出線５８を構成する複数の導線がプリント被覆されており、導線の一端側が金属ブスバに接続されており、他端側がコネクタに集約されている。単電池１０の端面に電池の電極が設けられている。単電池の側面（この実施形態では円周面）が互いに対向するように配置することにより、組電池ではコンパクトに構成されている。単電池の電極同一方向に規則的に配置される。このような配置や構造により、作業性の向上に加え、安全性が維持でき、メンテナンスの観点でも良好である。車両に搭載された状態での耐震性も向上し、車両の交通事故時での機械的な衝撃に対しても良好である。
【００２６】
ホルダ１１間の上下２箇所には、ホルダ１１間の間隔を画定するとともに、単電池１０の外周面側に冷却風を流通させるための断面略Ｕ状のアーチ状ルーバー３６が配設されている。また、ホルダ１１間の中央には、ホルダ１１間の間隔を画定するともに、単電池１０の内周面側に冷却風を流通させるための断面クロス状の十字状ルーバー３７が配置されている（図７も参照）。なお、フレキシブル基板の一部は、コネクタが固定された一方のホルダ１１とは反対側の他方のホルダ（図８に示す右側の）１１側まで十字状ルーバー３７の長手方向に沿って十字状ルーバー３７に固定されている。本実施例に係る電源システムが搭載される車両は、いろいろな厳しい環境状態で使用される。上記冷風を流通させる構造は、厳しい環境状態での使用において温度の上昇を抑えることができ、装置の小型化と効率的冷却との両立の点で優れている。
【００２７】
一方のホルダ１１には、単電池１０間を接続する単電池間ブスバ３９、正極出力のための正極ブスバ１２、負極出力のための負極ブスバ１３がインサート成形されており、さらに、正極ブスバ１２、負極ブスバ１３にはネジ締結するためのナットがインサートされている。また、他方のホルダ１１にも、単電池間ブスバ３９と交差する方向に２つの単電池間ブスバがインサート成形されている。従って、これらのブスバと単電池１０とをスポット溶接することにより、４本の単電池１０を直列接続した組電池１９を構成することができる。なお、後述するように、特定の組電池１９を構成する単電池１０にはサーミスタ等の温度センサが固着しており（図１１、符号ＴＨ１〜ＴＨ４参照）、この組電池１９からは電圧検出線５８の他に温度センサからの導出線も引き出されコネクタに集約されている。上記組電池の構造および検出線や導出線の配置関係は作業性に優れ、しかも装置全体の小型化に優れている。また、この構造の組電池は、他の種類の電源システムにも共用でき、結果として生産性が向上する。さらに単電池の溶接作業性に優れた構造であり、溶接作業により電気的な接続がなされるので、長い年月において良好に電気接続状態が維持でき、また大電流が流れるにもかかわらず機械的な振動や衝撃に対して安全性や信頼性が維持させる。
【００２８】
＜＜組電池ブロック＞＞
図４および図５に示すように、本実施形態では、電池モジュール９の組立性および取り扱いの利便性を向上させるために、断面が略ｈ字状で互いに向き合うように配置された２本のチャネル状ブロックベース４１上に複数個（本実施形態では６個）の組電池１９が配置されて、ホルダ１１に形成された固定孔（雌ネジ部）に螺合するタッピングネジ４２で固定され、隣接する組電池１９同士の負極ブスバ１３と正極ブスバ１２とを締結する組電池間ブスバにより直列接続がなされた組電池ブロック４０が組み立てられる。従って、並行するブロックベース４１に複数の組電池を固定する構造のため作業性が向上する。また、組電池の生産性が向上し、他の電源システムにおける組電池と共通する構造や寸法関係とすることが可能となる。品質管理のための単電池の検出や生産後のメンテナンスにも優れている。
【００２９】
図４に示すように、ブロックベース４１は、側面に飛び出し組電池ブロック４０を側方から下蓋４５に固定するための複数のフランジを有している。このフランジは２種類あり、便宜上、電池モジュール９の外側に位置するものをブロックフランジＡ４３、内側に位置するものをブロックフランジＢ４４とする。換言すると、電池モジュール９の外側に位置する面を組電池１９のコネクタが固定されている面とすると、この面でのブロックベース４１にはブロックフランジＡ４３が配設されている。ブロックフランジＡ４３は、下蓋４５と上蓋４６とで挟み込まれ、下蓋４５と上蓋４６との締結と同時にブロックベース４１も締め付けられ固定されている。また、ブロックベース４１の両端には、組電池ブロック４０を正面および背面側から下蓋４５に固定するためのブロックベース丸穴４７が形成されている。このような構造あるいは配置は作業性や生産性に優れている。
【００３０】
図５に示すように、組電池ブロック４０の上部には、断面略Ｌ字状でチャネル状のブロック補強板５１がブロックベース４１と平行に配置されている。組電池１９は、タッピングネジ４２により、側方からブロック補強板５１に固定されている。コネクタが固定された面側のブロック補強板５１には、組電池ブロック４０を構成する各組電池１９の電圧検出線５８（および温度センサ）に接続された電圧検出ハーネス５２が固定されている。すなわち、結束バンド５４を装着するためのケーブルタイ５５がタッピングネジ４２でブロック補強板５１に取り付けられており、電圧検出ハーネス５２はこの結束バンド５４でブロック補強板５１に固定されている。また、ブロック補強板５１は、２箇所で湾曲しており丸穴が形成されたブロック補強板湾曲部５６を有している。この丸穴に太い針金で作ったフックを差し込んで組電池ブロック４０の持ち運び等の取り扱いが行われる。この構造により、複数個が固定されて構成される組電池の強度が増す。また各組電池１９の電圧検出線５８（および温度センサ）に接続された電圧検出ハーネス５２に関する振動や衝撃などに対し、機械的な強度が維持され、さらに電気接続の作業性が優れている。
【００３１】
＜＜電池モジュール＞＞
図６に示すように、下蓋４５は、下蓋ベース６１、（冷却風）導入側固定台６２、（冷却風）排出側固定台６３、ブロック固定台６４、補強ルーバー６５、センターポール６６の６種類の部品よりなる。
【００３２】
下蓋ベース６１はモジュールケース９ａの正面、底面、背面を構成している。下蓋ベース６１の正面部は、中央両側に、正極強電ケーブル８１、負極強電ケーブル８２（図３参照）を取り出すための丸穴が形成されており、下側に、冷却風を導入するためのスリット状の吸気口１４が形成されている。また、下蓋ベース６１の正面部の上面側および左右側面側端部はＬ字状に折り曲げられている。一方、下蓋ベース６１の背面部の下側には、正面部に形成された吸気口１４に対応する位置に、冷却風を排出するためのスリット状の排気口１５が形成されている（図２、図７参照）。下蓋ベース６１の底面部からは、下蓋ベース６１の底面より上方に位置し、略水平面を有する下蓋フランジ部６８が左右側方に張り出している。下蓋フランジ部６８の端部には、上方に屈曲した屈曲リブ６９が形成されている。
【００３３】
下蓋ベース６１の底面部の正面部側には、組電池ブロック４０のブロックベース４１を正面側から固定すると共に、吸気口１４から導入された冷却風を補強ルーバー６５まで案内するための導入側固定台６２が固定されている（図７も参照）。一方、下蓋ベース６１の底面部の背面部側には、組電池ブロック４０のブロックベース４１を背面側から固定すると共に、電池モジュール９内を流通した冷却風を上面に形成された２つの排出口７２を介して排気口１５まで案内するための排出側固定台６３が固定されている（図７も参照）。また、下蓋ベース６１の底面部の長手方向中央に沿って、上蓋４６の長手方向中央部を支持し上蓋４６と結合（ネジ締結）するためのセンターポール６６（図３も参照）、電池ブロック４０のブロックベース４１のブロックフランジＢ４４を固定するためのブロック固定台６４が交互に固定されている。この構造により全体形状が比較的小型であるにもかかわらず、優れた冷却特性が得られる。
【００３４】
さらに、下蓋ベース６１には、下蓋ベース６１の底面強度を補強すると共に、組電池ブロック４０毎に冷却風を供給するための補強ルーバー６５が固定されている。補強ルーバー６５の長手方向中央は、下蓋ベース６１の底面部に当接しており、下蓋ベース６１に固定されたセンターポール６６およびブロック固定台６４を挿通するための丸穴および矩形穴が形成されている。補強ルーバー６５の長手方向中央を挟む両側は一段高くなっており（以下、この部分をダクト形成部という。）、下蓋ベース６１と共に開口断面が矩形状のダクト７５が形成されている。補強ルーバー６５のダクト形成部には、組電池１９を構成する単電池１０間に対応する箇所に、矩形状の通風孔７６が形成されている（図７も参照）。吸気口１４に最も近い通風孔は、斜めに傾斜したリブ状の遮へいルーバー７７で開口面積の略半分が覆われている。上記構造により少ない部品数で優れた冷却効果が得られる。
【００３５】
補強ルーバー６５のダクト形成部の側方両側は、長手方向中央と同様に、下蓋ベース６１の底面部に当接している。補強ルーバー６５の側方両側端部は立ち上がっており、さらに、略水平面を有するフランジ部が左右側方に張り出している。補強ルーバー６５のフランジ部は、下蓋ベース６１の下蓋フランジ部６８と面接触して固定されている。また、補強ルーバー６５は、下蓋ベース６１に固定された導入側固定台６２、排出側固定台６３の位置を避けるように、正面および背面側で切り欠かれている。なお、補強ルーバー６５のダクト形成部の導入側固定台６２側の端部は、ダクト７５が吸気口１４と連通するように、導入側固定台６２に挿入されている（図７も参照）。このような構造および構成により、優れた冷却特性が得られる。
【００３６】
図３に示すように、下蓋４５には２個の組電池ブロック４０が並設するように固定されている。すなわち、導入側固定台６２、排出側固定台６３に立設されたスタッドボルト７８に、各組電池ブロック４０のブロックベース４１の両端の丸穴４７が挿通されており、スプリング組み込みナットで固定されている。また、組電池ブロック４０のブロックベース４１のブロックフランジＢ４４同士も、ブロック固定台６４上で相対するようにスプリング組み込みナットで固定されている。２個の組電池を併設することにより、電池モジュール全体が比較的小型になる。
【００３７】
排出側固定台６３上には、セルコントローラ（以下、セルコンと略称する。）８０を内蔵したＣ/Ｃボックス７９が下蓋ベース６１にネジ固定されている。図１０に示すように、セルコン８０は横長で両面にプリント配線された一枚基板で構成されており、Ｃ／Ｃボックス７９内に上下各４箇所に形成された丸穴を介して直立状態でネジ固定されている。組電池を構成する単電池の側面に対向する関係にＩＣを備えた基板が配置され、電池モジュール全体が比較的小型になる。また各組電池とセルコン８０との配線の煩雑さを解消できる。
【００３８】
セルコン８０を構成する基板の左右両側端部には接続コネクタ４８、４９が実装（マウント）されており、電圧検出ハーネス５２の一側に取り付けられたハーネスコネクタ（図５では捨象）がセルコン８０の接続コネクタ４８、４９に接続されている。すなわち、図３に示すように、電圧検出ハーネス５２は組電池ブロック４０毎に導出されており、上述したように、電池モジュール９には２つの組電池ブロック４０が収容されるため、セルコン８０には２つの接続コネクタ４８、４９が実装されている。２つの組電池ブロックに対し、それぞれコネクタを配置することで、配線作業が容易となる。またメンテナンスも行い易い。
【００３９】
また、セルコン８０の基板には、電池モジュール９に収容された１２個の組電池１９に対応して、ＩＣ−１〜ＩＣ−１２の１２個のＩＣが実装されている。これらのＩＣは、組電池１９の電位に応じて順に実装されているが、詳細については回路図とともに後述する。また、セルコン８０の基板からはバッテリコントローラ２０（図１５、図１７参照）と通信するための通信ハーネス５０が導出されており、通信ハーネス５０はその先端部にコネクタを有している。このコネクタは、バッテリコントローラ２０側の接続コネクタ（不図示）に接続されている。なお、セルコン８０の基板には、抵抗、コンデンサ等のチップ素子が実装されているが、図１０ではこれらの素子については捨象している。セルコン８０の基板では、２つの組電池ブロックに対してそれぞれコネクタ４８、４９が設けられており、このコネクタとは別にバッテリコントローラ２０と通信するための通信ハーネス５０が設けられている。このようにそれぞれコネクタと通信ハーネスとを別々に設けることで、配線作業が容易となり、またメンテナンスも容易となる。
【００４０】
下蓋４５に並設固定された組電池ブロック４０同士は、図示を省略したブロック間接続ブスバにより直列に接続されている。下蓋ベース６１の正面部に形成された丸穴にはグロメットが固定されており、正極強電ケーブル８１、負極強電ケーブル８２が導出されている（図３参照）。これにより、電池モジュール９は、１２個の組電池１９が直列接続され、公称電圧１７０Ｖ、容量５．５Ａｈのバッテリを構成している。
【００４１】
なお、以下、１２個の組電池１９およびこれらを構成する４８個の単電池１０の識別が必要な場合には、便宜上、最高電位側の組電池１９を組電池ＡＢ１、次に電位の高い組電池１９を組電池ＡＢ２、・・・、最低電位側の組電池１９を組電池ＡＢ１２で表し、最高電位側の組電池ＡＢ１の最高電位の単電池１０を単電池Ｂ１、組電池ＡＢ１の次に電位の高い単電池１０を単電池Ｂ２、・・・、最低電位側の組電池ＡＢ１２の最低電位の単電池１０を単電池Ｂ４８、組電池ＡＢ１２の次に電位の低い単電池１０を単電池Ｂ４７で表し、最高電位側から最低電位側に順に符号を付して説明する（図１１参照）。従って、本実施形態の電池モジュール９では、最高電位側の組電池ＡＢ１から最低電位側の組電池ＡＢ１２が直列接続されることで、これらの組電池を構成する単電池Ｂ１、・・・、単電池Ｂ４８が直列接続されている。また、上述した温度センサは、組電池ＡＢ１、ＡＢ２、ＡＢ１１、ＡＢ１２の４つの組電池１９に配されており、例えば、これらの組電池１９の最高電位側の単電池１（Ｂ１、Ｂ５、Ｂ４１、Ｂ４５）にそれぞれ固着している。
【００４２】
図３に示すように、上蓋４６はモジュールケース９ａの左側面、上面、右側面を構成している。上蓋４６は特徴的な形状を有しており、正面・背面側が絞られた上蓋絞り部８４が形成されている。すなわち、上蓋４６の左側面、上面、右側面の両端部は、モジュールケース９ａ全体のねじり方向に耐力を増加させるため、下蓋ベース６１の正面部側ないし背面部側に屈曲して狭まっている。また、上蓋４６の左右側面には、後述するカラー９１（図１２参照）の動きを規制するカラーガイド８５が溶接されている。上蓋４６の左右側からは、略水平面を有する上蓋フランジ部８６が張り出している。上蓋フランジ部８６には、ブロックベース４１から飛び出したブロックフランジＡ４３が、下蓋フランジ部６８の上に乗っている状態でその部分を避けるように、フランジ部窪み８７が形成されている。
【００４３】
下蓋フランジ部６８と上蓋フランジ部８６とは、スタッドボルトによりネジ締結されている。また、上蓋絞り部８４と下蓋ベース６１の正面部および背面部もネジ締結されている。なお、上蓋絞り部８４によって、上蓋４６の上面との間に段差が形成されているため、締結後のネジ頭が上蓋４６の上面から飛び出すことがない（図２も参照）。さらに、下蓋ベース６１に立設されたセンターポール６６の頂部には雌ネジが形成されており、上蓋４６と下蓋４５とはこの箇所でもネジ締結されている。上述のごとく、ねじり方向の力に対してモジュールケース９ａは機械的な強度が強い構造となっている。また組み立てが容易な、生産性の優れた構造になっている。
【００４４】
＜電池モジュールの冷却系＞
図７に示すように、電池モジュール９は、ブロアファン１７により各単電池１０を冷却風で強制的に冷却する強制冷却方式を採用している。すなわち、電池モジュール９の冷却系は、吸気口１４から導入された冷却風が、下蓋４５の導入側固定台６２の内側を通り、補強ルーバー６５と下蓋ベース６１とで形成され、組電池ブロック４０毎に対応したダクト７５を流通し、補強ルーバー６５（のダクト形成部）に形成された各通風孔７６を抜けて、各組電池１９を構成するそれぞれの単電池１０の周囲を回りながら上蓋４６との間に形成されている空間でまとまり、排出側固定台６３の上面に形成された排出口７２からＣ/Ｃボックス７９の下を通り排気口１５から抜けていく構造である。このような構造により、電池モジュール９は、コンパクトでしかも冷却効果が優れた構造になっている。
【００４５】
上述したアーチ状ルーバー３６、十字状ルーバー３７は、組電池１９を構成する２つのホルダ１１間の支柱としての機能と、内部ルーバーとしての機能とを持たせている。ここで冷却上重要な点は、補強ルーバー６５に形成された通風孔７６の位置と開口面積である。本実施形態では、導入側に最も近い通風孔７６に遮へいルーバー７７を設け、導入側から遠くなるにつれて通風孔７６の開口面積を絞り、最も排出側に近い通風孔７６の面積を大きくしている。この構造により優れた冷却効果が得られる。
【００４６】
排出側では、強制冷却によって熱交換がなされた冷却風が集中するため、通風孔７６の開口面積を絞って流速を増す方法に加え、温度の低い状態の冷却風を大量に当てる方が効果が大きく、例えば、中央部を１．０としたときに、通風孔７６の開口面積の比率を、排出側から０．７、０．２５、０．４、０．７、０．８、１．０、１．０、１．０、１．０、１．０、０．６５に設定することで、最適な冷却系の構築が可能となる。
【００４７】
＜セルコン＞
上述したように、セルコン８０は複数個、例えば、本実施形態ではＩＣ−１〜ＩＣ−１２の１２個のＩＣを有している。これらのＩＣは、組電池ＡＢ１〜ＡＢ１２にそれぞれ対応している。つまり、ＩＣ−１は最高電位側の組電池ＡＢ１に、ＩＣ−２は次に電位の高い組電池ＡＢ２に対応しており、ＩＣ−１２は最低電位側の組電池ＡＢ１２に対応している。
【００４８】
図１１に示すように、最高電位側の組電池ＡＢ１を構成する各単電池Ｂ１〜Ｂ４の電圧を検出するＩＣ−１は、端子Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５、Ｔ７、Ｔ９を有しており、これらの端子は組電池ＡＢ１から導出された電圧検出線５８に接続されている。また、各単電池の正負極間には、抵抗（例えば、Ｒ１）とＦＥＴ等のスイッチ素子（例えば、Ｓ１）とで構成された容量調整回路が挿入されている。すなわち、一端が単電池の正極側に接続された抵抗の他端がスイッチ素子のドレインに接続されており、スイッチ素子のソースは単電池の負極側に接続されている。また、スイッチ素子のゲートは、それぞれ、ＩＣ−１の端子Ｔ２、Ｔ４、Ｔ６、Ｔ８に接続されている。この構成はＩＣ−２〜ＩＣ−１２でも同じである。従って、例えば、単電池Ｂ２の容量（電圧）調整を図る場合には、充放電中に端子Ｔ４に所定時間ハイレベル（２値）信号を出力することで、抵抗Ｒ２を介してスイッチ素子Ｓ２のドレイン端子−ソース端子間に電流が流れ、電流が抵抗２で熱消費されることで単電池Ｂ２の容量調整を行うことができる。
【００４９】
また、組電池ＡＢ１〜ＡＢ１２が直列に接続されていることから、ＩＣ−１〜ＩＣ−１２も直列に接続されている。しかしながら、例えば、ＩＣ−１の内部回路は、組電池ＡＢ１に対応して、単電池Ｂ４の負極を基準電位ＧＮＤ−１として作動する。従って、各基準電位ＧＮＤ−１、ＧＮＤ−２、・・・、ＧＮＤ−１２は、それぞれ、ＩＣ−１、ＩＣ−２、・・・、ＩＣ−１２の内部回路で使用される個別なグランドである。一方、図１１に示す各ＩＣで検出された各単電池の状態例えば各単電池の端子電圧の検出知が送信されバッテリコントローラ２０の基準電位すなわちグランドは、ハイブリッドトラックの車体と同電位（図１７参照）であり、この車両に搭載された低圧バッテリの基準電位すなわちグランド電位である。高電圧系の基準電位と低電圧系の基準電位を分離し、低電圧系の基準電位を車両の車体電位とすることで安全性を維持することができる。
【００５０】
ＩＣ−１〜ＩＣ−１２は、それぞれ、信号入力端子Ｉｎ−１、Ｉｎ−２、Ｉｎ−３および信号出力端子Ｏｕｔ−１、Ｏｕｔ−２、Ｏｕｔ−３を有している。最高電位側のＩＣ−１の信号入力端子Ｉｎ−１はフォトカプラＦ１の受光側トランジスタのエミッタに接続されており、受光側トランジスタのコレクタは一端が単電池Ｂ１の正極に接続された抵抗ＲＦ１の他端に接続されている。同様に、信号入力端子Ｉｎ−２はフォトカプラＦ２の受光側トランジスタのエミッタに接続されており、受光側トランジスタのコレクタは一端が単電池Ｂ１の正極に接続された抵抗ＲＦ２の他端に接続されている。また、信号入力端子Ｉｎ−３はフォトカプラＦ３の受光側トランジスタのエミッタに接続されており、受光側トランジスタのコレクタは一端が単電池Ｂ１の正極に接続された抵抗ＲＦ３の他端に接続されている。従って、フォトカプラＦ１、Ｆ２、Ｆ３は、いずれも単電池Ｂ１の正極から電流の供給を受ける。フォトカプラＦ１、Ｆ２、Ｆ３の発光ダイオードのカソードはグランドに接続されており、アノードは通信ハーネス５０を介してバッテリコントローラ２０に接続されている。
【００５１】
一方、最低電位側のＩＣ−１２の信号出力端子Ｏｕｔ−１はトランジスタＴｒ１のベースに接続されており、トランジスタＴｒ１のコレクタは抵抗ＲＦ４を介してフォトカプラＦ４の発光ダイオードのカソードに接続されている。同様に、信号出力端子Ｏｕｔ−２はトランジスタＴｒ２のベースに接続されており、トランジスタＴｒ２のコレクタは抵抗ＲＦ５を介してフォトカプラＦ５の発光ダイオードのカソードに接続されている。また、信号出力端子Ｏｕｔ−３はトランジスタＴｒ３のベースに接続されており、トランジスタＴｒ３のコレクタは抵抗ＲＦ６を介してフォトカプラＦ６の発光ダイオードのカソードに接続されている。フォトカプラＦ４、Ｆ５、Ｆ６の発光ダイオードのアノードは、いずれもＩＣ−１２の基準電圧出力端子ＶＤＤに接続されており、基準電圧出力端子ＶＤＤから電流の供給を受ける。フォトカプラＦ４、Ｆ５、Ｆ６のエミッタはいずれもグランドに接続されており、コレクタは通信ハーネス５０を介してバッテリコントローラ２０に接続されている。
【００５２】
バッテリコントローラ２０とセルコン８０とは、上述したフォトカプラＦ１、・・・、Ｆ６で絶縁されていることから、バッテリコントローラ２０のグランド（図１７参照）と各基準電位ＧＮＤ−１、ＧＮＤ−２、・・・、ＧＮＤ−１２との間も絶縁されている。このような構成を有することにより基準電位の異なる各ＩＣと低電位バッテリの基準電位で動作するバッテリコントローラ間の信号の授受が可能となる。単電池１０はリチウム二次電池であり、充放電状態により単電池の端子電圧は大きく変動する。このため測定対象の単電池の電位に対応させて各ＩＣに基準電位を変化させることが必要である。この実施の形態では各ＩＣの基準電位を、直列接続された単電池の内所定の単電池すなわち被測定単電池の電位を受けることで決められる回路構成としているので、被測定単電池の電位変動に応じて自動的に各ＩＣの基準電位が調整される。上述の回路構成により、各ＩＣの基準電位の変動があっても各ＩＣ間およびバッテリコントローラ２０とＩＣ間の信号の授受は正常に行うことが可能である。
【００５３】
これに対し、最高電位側のＩＣ−１の信号出力端子Ｏｕｔ−１、Ｏｕｔ−２、Ｏｕｔ−３はそれぞれ下位のＩＣ−２の信号入力端子Ｉｎ−１、Ｉｎ−２、Ｉｎ−３に電気的に非絶縁状態で接続されており、ＩＣ−２の信号出力端子Ｏｕｔ−１、Ｏｕｔ−２、Ｏｕｔ−３はそれぞれ下位のＩＣ−３の信号入力端子Ｉｎ−１、Ｉｎ−２、Ｉｎ−３に電気的に非絶縁状態で接続されている。同様に、ＩＣ−３以下の信号出力端子Ｏｕｔ−１、Ｏｕｔ−２、Ｏｕｔ−３は、ＩＣ−１２に至るまで、それぞれ下位のＩＣ−３の信号入力端子Ｉｎ−１、Ｉｎ−２、Ｉｎ−３に電気的に非絶縁状態で接続されている。従って、各ＩＣ間の信号出力端子Ｏｕｔと信号入力端子Ｉｎとはチェーン状に電気的に非絶縁状態で接続されている。このような回路構成を有することで比較的簡単な回路構成で基準電位のことなる各ＩＣ間の信号の授受が可能となり、また基準電位の異なる各ＩＣと低電位バッテリの基準電位で動作するバッテリコントローラ間の信号の授受が可能となる。
【００５４】
各ＩＣは、組電池のうち電圧検出対象の単電池を選択するためのマルチプレクサ、マルチプレクサで選択した単電池のアナログ電圧をデジタル電圧に変換するためのＡＤコンバータ、対応する組電池の総電圧から一定電圧（例えば、５Ｖ）を生成するとともに、この一定電圧より高精度な電圧を発生させ、この高精度電圧を端子Ｖｒｅｆ（例えば、ＩＣ−１の場合はＶｒｅｆ−１）からＩＣ内に取り込む基準電源回路、外部端子に接続された振動子ＣＬＫを用いてクロック周波数を生成するクロック生成回路、クロック生成回路で生成されたクロックにより論理演算を行うためのロジック回路、入力側が信号入力端子Ｉｎに接続され出力側がロジック回路に接続された入力回路、入力側がロジック回路に接続され出力側が信号出力端子Ｏｕｔに接続された出力回路等を有して構成されている。なお、ＩＣ自体の内部構成については、背景技術欄に挙げた特許文献２に詳述されている。
【００５５】
ＩＣ−１〜ＩＣ−１２の違いは、各々に設けられた誤差校正端子Ａ１〜Ａ３、端子Ｂ１〜Ｂ２の電位である。これらの端子には、ＩＣ−１〜ＩＣ−１２が個別に持つ電圧検出誤差に応じて、端子Ａ１〜Ａ３、端子Ｂ１〜Ｂ２に「１」または「０」のデジタル値を与えられる。ここで、「１」はＩＣの基準電圧ＶＤＤ、「０」はＩＣ毎の各基準電位ＧＮＤ−１、ＧＮＤ−２、・・・、ＧＮＤ−１２の電位である。電圧検出誤差は、ＩＣ−１〜ＩＣ−１２で異なるため、図１１に示すように、端子Ａ１〜Ａ３、端子Ｂ１〜Ｂ２に「１」または「０」が異なっている。
【００５６】
各ＩＣ内部のＡＤコンバータは、クロック生成回路で生成されたクロックのパルス数に応じて単位電気量を積分する積分部と、積分部の積分値と電圧検出対象の単電池の電圧とを比較してパルスを停止する比較部と、比較部によりパルスが停止した際のパルス数を出力するカウンタ部と、誤差校正端子Ａ１〜Ａ３、Ｂ１、Ｂ２に与えられたデジタル値に応じてカウンタ部のカウンタの出力を補正する補正部とを有しており、補正部は誤差校正端子Ａ１〜Ａ３、Ｂ１、Ｂ２に与えられたデジタル値に応じて、カウンタの係数値を変化させて、ＡＤ変換のオフセットを補正し、ロジック回路を介してクロック生成回路で生成されるクロックのパルス幅を変化させてＡＤ変換のゲインを補正することで、誤差校正を行う。このアナログ−デジタル変換装置すなわちＡＤコンバータは、上述のごとき構造により高精度の電圧検出が可能となり最も好ましい構造である。しかし、逐次比較方のＡＤコンバータであっても使用可能である。
【００５７】
なお、一端が基準電圧出力端子ＶＤＤに接続され他端が各基準電位ＧＮＤ−１、ＧＮＤ−２、・・・、ＧＮＤ−１２に接続されたコンデンサＣＶ１、ＣＶ２、ＣＶ１２は、各ＩＣ内部のロジック回路等の作動を開始させるためのコンデンサであり、より具体的には、これらコンデンサＣＶの電圧が規定値以上となったときに、各ＩＣ内部のロジック回路等は作動を開始する。
【００５８】
＜セルコン実装基板＞
図１１に示すように、セルコン８０は１２個のＩＣの他に、これらのＩＣに外付けされる多くのチップ素子で構成されるという制約と、各ＩＣ間の信号出力端子Ｏｕｔと信号入力端子Ｉｎとがチェーン状に電気的に非絶縁状態で接続されるという制約を踏まえて、セルコン８０を構成する全素子を一枚基板上にコンパクトに実装にはかなりの工夫を要する。図１０に示すように、ＩＣ−１〜ＩＣ−１２の１２個のＩＣを被測定対象の単電池の接続状態と対応させて位置決めして実装している。上述のごとく直列接続された単電池の電位は電池の充放電状態により変動し、各ＩＣの被測定対象である単電池の電位は変化する。これに応じてＩＣの基準電位も自動的に変化する。これら変化するＩＣ間で正確に信号の授受を行うことが必要である。このため被測定対象である単電池の直列接続の関係に関係付けられた位置関係で測定回路を内蔵するＩＣを配置することが望ましい。このようにすることで異なる電位のＩＣ間の信号伝送の煩雑さが解消される。また信号伝送が容易となり、信号授受の信頼性が高くなる。電位の異なるＩＣ間の信号伝送はいろいろな影響を受けやすく、例えば外部ノイズや浮遊容量の影響を受けにくくすることが望ましい。本実施形態では単電池の接続関係と関係付けてＩＣを配置することで上記影響を少なくしている。また、各ＩＣはその基準電位の近いものが近くに配置される位置関係となるので、信号伝送のための配線が短くなり、上記影響など、いろいろな悪影響が少なくなり高い信頼性が得られる。
【００５９】
本実施形態では具体的には、基板上で画定される矩形状連続直線Ｌ−Ｌ’の矩形長辺上に２個ずつ、組電池の電位順に従って、最高電位側のＩＣ−１から最低電位側のＩＣ−１２まで順に連続して実装している。また、本実施形態では、最もコンパクトに１２個のＩＣを実装するため、矩形状連続直線Ｌ−Ｌ’の矩形短辺間の距離（長さ）を同じにしている。基準電位の近いＩＣが近くに配置されるように実装されている。
【００６０】
また、抵抗（例えば、Ｒ１）とスイッチ素子（例えば、Ｓ１）とで構成される容量調整回路は、容量調整時に抵抗Ｒ１〜Ｒ４８が発熱することから、抵抗Ｒ１〜Ｒ４８は、矩形状連続直線Ｌ−Ｌ’から離間した接続コネクタ４８、４９の近傍の領域（図１０の破線の領域）に２分割してまとめて実装されている。なお、スイッチ素子自体はＩＣ内に実装されている（容量調整回路の構成を明瞭にするため、図１１ではスイッチ素子をＩＣ外に意図的に図示したものである。）。一方、フォトカプラＦ１〜Ｆ３、抵抗ＲＦ１〜ＲＦ３、および、フォトカプラＦ４〜Ｆ６、抵抗ＲＦ４〜ＲＦ６、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３は、通信ハーネス５０が導出されるコネクタの近傍であって基板の上部の領域（図１０の二点鎖線の領域）に入力側と出力側との２つに分割して配置されている。なお、これら以外のチップ素子は対応するＩＣの近傍に実装されている。このような配置により、小型化と信頼性の向上との両立が可能となっている。
【００６１】
＜＜電源システム＞＞
図１４に示すように、外装ボックス１ａの下容器２は、電池モジュール９を固定するための基台３８を有している。図１２および図１３に示すように、電池モジュール９はこの基台３８に２段に重ねられて収容されている。
【００６２】
下側に配置された（１段目の）電池モジュール９のカラーガイド８５には断面チャネル状のカラー９１が差し込まれており、カラー９１は２段目の電池モジュール９の下蓋フランジ部６８に接触している。この位置決めは、下蓋４５に突設された下蓋突起７３（図７参照）と上蓋４６に形成された上蓋窪み８９が担っている。下蓋突起７３と上蓋窪み８９とはそれぞれ円錐台形の凹凸形状を呈しており、電池モジュール９の後部（図１２の右側、図７の左側）２箇所に位置している。このため、２段目の電池モジュール９は下蓋突起７３を下側の電池モジュール９の上蓋窪み８９に合わせて配置されており、２段目の電池モジュール９の下蓋フランジ部６８を介してカラー９１内の空間に長ボルト９２が差し込まれて２段目の電池モジュール９が下側の電池モジュールに固定されている。
【００６３】
一方、下側に配置された電池モジュール９は基台３８に対して直に４個のボルトで固定されており、２段目の電池モジュール９はカラー９１を介して６箇所のボルトで固定されている。上蓋４６に上蓋窪み８９を、下蓋４５に下蓋突起７３を形成することによって電池モジュール９の重ね配置が可能となり、平面的な配置に比べ立体的な配置ができるため空間の利用率が向上する。なお、下蓋フランジ部６８が下蓋４５の底面よりも上方に位置しているため、取り付けの際に配置決めや固定を簡易に行うことができる。
【００６４】
モジュールケース９ａの排気口１５が形成された端面には、電池モジュール９からの冷却風を導出するための通気ダクト１６が装着されている。通気ダクト１６は、排気口１５が形成された端面に近接しており、該端面に沿ってモジュールケース９ａにネジ締結で固定されている。通気ダクト１６は、排気口１５に連結される水平方向の導管とモジュールケース９ａの端面に沿う垂直方向の導管とで形成され、垂直方向の断面が略Ｔ字状に形成されている。垂直方向の導管は、上端および下端に矩形状の開口が形成されている。垂直方向の導管の長さ（モジュールケース９ａの端面に沿う方向の長さ）は、モジュールケース９ａの高さとほぼ同じ長さに設定されている。水平方向の導管は、先端部が排気口１５に連結されている。
【００６５】
図１３に示すように、電源システム１の外装ボックス１ａを構成する上蓋３には、長手方向一側（電池モジュール９の吸気口１４側）の端面に取込口８が形成されており、取込口８は外装ボックス１ａの幅方向にスリット状の形状を呈している。上蓋３の取込口８が形成された位置の外側には、取込口８を覆うように断面略Ｌ字状のフィルタガード７が固定されている。フィルタガード７は、上部の水平部分の先端が取込口８の上側に固定されている。フィルタガード７の垂直部分は、下容器２の壁面と離隔するようにフランジ３２の下方まで延びており、下部の先端部が外装ボックス１ａ側に傾斜している。このため、車輌洗浄用の高圧シャワー等の吹きつけ時でも、フランジ３２を邪魔板として利用することができるような寸法となっており、浸水に対する沿面距離の長い構造を有している。
【００６６】
上蓋３の取込口８が形成された位置の内側には、アルミニウム板に溶接された金属メッシュのフィルタ２７が、フィルタ２７の見掛け断面積が増加するように上蓋３の上面に対して斜行して配置されている。フィルタ２７の下側は、上蓋３の上面と平行するように配置されたフィルタホルダ３１に支持されている。フィルタ２７には、本例では、線径０．１８ｍｍ、開口率５１％の４０メッシュでウェイブ加工が施された金属メッシュが使用されている。このフィルタ２７は、通風抵抗を測定すると４０メッシュの金網にウェイブ加工を施すことによって６０メッシュと同等の通風抵抗となったことから、フィルタの効果としては６０メッシュに相当する。一方、外装ボックス１ａの底面には、モジュールケース９ａに形成された吸気口１４側に電池モジュール９から排出された冷却風を外装ボックス１ａ外に放出するための略矩形状の放出口２６が形成されている。
【００６７】
上述したように、外装ボックス１ａには、２個の電池モジュール９が上下に重ねられて収容されている。排気口１５側に装着された通気ダクト１６も積み重ねられており、あたかも通気ダクト１６が延長されたかのように繋ぎ目にシールクッション２８を介して接続されている。電池モジュール９の上方には、電池モジュール９内から冷却風を外装ボックス１ａ外へ放出するブロアファン１７が配置されている。ブロアファン１７は、冷却風の取入口１７ａと排出口１７ｂとを有している。電池モジュール９とブロアファン１７との間には、扁平な略直方体状で通気ダクト１６から冷却風をブロアファン１７に導く（案内する）ためのブロアダクトケース２２が配置されている。
【００６８】
ブロアダクトケース２２は、モジュールケース９ａの上面の面積のおよそ半分を占める大きさに形成されており、モジュールケース９ａの幅方向の断面にはスリット状の開口が形成されている。ブロアダクトケース２２には、外装ボックス１ａの内壁面に配設された固定バーに固定するためのケース固定クロスバー２９が幅方向両側にそれぞれ突設されている。また、ケース固定クロスバー２９の下側にはゴム材３０が配置されている。このため、ケース固定クロスバー２９を固定バーにネジ締結することで、ゴム材３０を介してモジュールケース９ａが上側から加圧固定されるようになっている。ブロアファン１７はブロアダクトケース２２の上面に配置されており、その取入口１７ａはブロアダクトケース２２の上面略中央部に形成された開口に連結されている。ブロアダクトケース２２の通気ダクト１６に対応する位置には、下面に矩形状の開口が形成されている。この開口が通気ダクト１６の上端部に連結されている。
【００６９】
電池モジュール９の上側には、長手方向でブロアダクトケース２２と隣接するように扁平な略直方体状のＪＢダクトケース２３が配置されている。ＪＢダクトケース２３は、モジュールケース９ａの上面の面積のおよそ半分を占める大きさに形成されており、モジュールケース９ａの幅方向の断面にはスリット状の開口が形成されている。ＪＢダクトケース２３には、ブロアダクトケース２２と同様にケース固定クロスバー２９が幅方向両側にそれぞれ突設されており、外装ボックス１ａの内壁面に配設された固定バーにネジ締結されている。ＪＢダクトケース２３の上面には、ブロアファン１７側に矩形状の開口が形成されており、この開口がブロアファン１７の排出口１７ｂに中間ダクト２４を介して連結されている。ＪＢダクトケース２３のブロアファン１７と反対側の上面には矩形状の開口が形成されている。
【００７０】
電池モジュール９の吸気口１４が形成された端面に沿うようにブロアファン１７から冷却風を排気するための排出ダクト２５が配置されている。排出ダクト２５は、ブロアファン１７の排出口１７ｂに連結される水平方向の導管と、外装ボックス１ａの放出口２６に連結される垂直方向の導管とで形成されている。このため、排出ダクト２５は、高さ方向の断面が略Ｌ字状に形成されている。水平方向の導管の先端部は、ＪＢダクトケース２３の上面に形成された開口に連結されている。垂直方向の導管の下端部は、外装ボックス１ａの底面に形成された放出口２６に連結されている。このような構造により良好な冷却効果が可能となる。
【００７１】
図１６に示すように、ブロアダクトケース２２上には、電池モジュール９を構成する各単電池１０の複数の強電系リレーを内蔵したジャンクションボックス１８がブロアファン１７と並置されてネジ固定されている。一方、ＪＢダクトケース２３には、ハイブリッドトラックに搭載されオルタネータで充電される２４Ｖ系鉛電池を電源として１２Ｖ電源を生成するＤＣ／ＤＣコンバータを内蔵したコンバータボックス２１と、電源システム１の全体の制御を行うとともに上位コントローラと通信を行うバッテリコントローラ２０とが配設されている。上述のごとく高電圧を保持する電池モジュール９の外部に低電圧系の装置を配置することで、小型でしかも安全性の高い電源システムが得られる。
【００７２】
＜電源システムの冷却系＞
図１３に示すように、外装ボックス１ａには、上蓋３に取込口８が形成されており、底面に放出口２６が形成されている。外装ボックス１ａに収容された電池モジュール９には、長手方向両側の端面にそれぞれ吸気口１４と排気口１５とが形成されている。吸気口１４は、上蓋３の取込口８が形成された端面側に位置している。排気口１５は通気ダクト１６の水平方向の導管の先端部に連結されており、通気ダクト１６の垂直方向の導管の上端部はブロアダクトケース２２の下面に形成された開口に連結されている。ブロアダクトケース２２の上面に形成された開口はブロアファン１７の取入口１７ａに連結されており、ブロアファン１７の排出口１７ｂは中間ダクトケース２４、ＪＢダクトケース２３を介して排出ダクト２５の水平方向の導管の先端部に連結されている。排出ダクト２５の垂直方向の導管の下端部は放出口２６に連結されている。従って、通気ダクト１６とブロアダクトケース２２とブロアファン１７とが連通しており、ブロアファン１７と排出ダクト２５とが中間ダクト２４、ＪＢダクトケース２３を介して連通した排気経路が形成される。
【００７３】
この排気経路を冷却風が次のように通過する。すなわち、ブロアファン１７を駆動することで、取込口８から外部の冷却風が外装ボックス１ａ内に取り込まれ、吸気口１４を介して電池モジュール９内に吸い込まれる。上述したように、電池モジュール９内では、冷却風が各単電池１０間、各組電池１９間の隙間を通りながら排気口１５側に流れる。排気口１５から排出された（電池モジュール９内で熱交換により温度が上昇した）冷却風は、通気ダクト１６を介して電池モジュール９の長手方向一側端面に沿って上方に立ち上がり、ブロアダクトケース２２を介してブロアファン１７に取り入れられる。ブロアファン１７から排出された冷却風は、中間ダクト２４、ＪＢダクトケース２３を介して排出ダクト２５に案内され、電池モジュール９の他側端面に沿って下方に立ち下がり放出口２６から外装ボックス１ａ外に放出される。この構造および配置により、電源システムの小型化が可能となり、さらに効率の良い冷却が可能である。
【００７４】
＜電源システムの強電系回路＞
図１７に示すように、上下に重ねられた電池モジュール９のうちの一方（低電位側）の電池モジュール９の正極強電ケーブル８１は、スイッチとヒューズとが直列接続された保守・点検用のＳＤ（サービスディスコネクト）スイッチ６のヒューズ側に接続されており、上下に重ねられた電池モジュール９のうちの他方（高電位側）の電池モジュール９の負極強電ケーブル８２は、ＳＤスイッチ６のスイッチ側に接続されている。すなわち、２つの電池モジュール９はＳＤスイッチ６を介して直列接続され、公称電圧３４０Ｖ、容量５．５Ａｈの強電バッテリ（２つの電池モジュール９が直列接続された電源システムのバッテリ）を構成している。なお、ＳＤスイッチ６のヒューズには、例えば、定格電流が１２５Ａ程度のものを用いることができる。このような構成により高い安全性が維持できる。
【００７５】
上述したジャンクションボックス１８内には、強電バッテリの負極とインバータモータコントローラ１２０との間に挿入された負極側メインリレーＲＬＮと、強電バッテリの正極とインバータモータコントローラ１２０との間に挿入された正極側メインリレーＲＬＰと、抵抗ＲＰＲＥを介して正極側メインリレーＲＬＰに並列接続されたプリチャージリレーＲＬＰＲＥとの３つ強電系リレーと、正極側メインリレーＲＬＰとインバータモータコントローラ１２０との間に挿入されたホール素子等の電流センサＳＩが内蔵されている。なお、電流センサＳＩの出力線はバッテリコントローラ２０に接続されている。正極側メインリレーＲＬＰ、負極側メインリレーＲＬＮには、例えば、定格電流が８０Ａ程度のもの、プリチャージリレーＲＬＰＲＥには、例えば、定格電流が１０Ａ程度のものを用いることができる。また、抵抗ＲＰＲＥには、例えば、定格容量が６０Ｗ、抵抗値が５０Ω程度のもの、電流センサＳＩには、例えば、定格電流が±２００Ａ程度のものを用いることができる。
【００７６】
従って、上述した一方の電池モジュール９の負極強電ケーブル８２および他方の電池モジュール９の正極強電ケーブル８１（強電バッテリの負極および正極）は、上述したジャンクションボックス１８内の強電系リレーおよび出力プラグ５（図１も参照）を介して、ハイブリッドトラックのモータ１３０を駆動するインバータモータコントローラ１２０に接続される。このような構成により高い安全性が維持できる。
【００７７】
インバータモータコントローラ１２０は、３４０Ｖの強電バッテリの電源からモータ１３０を駆動するための３相交流電源を生成するパワーモジュールと、ＭＣＵと、図示を省略した約２０００μＦ程度の大容量の平滑コンデンサ（電解コンデンサまたはフィルムコンデンサでも可）とを有している。ＭＣＵは、上位コントローラ１１０の命令に従い、モータ１３０の駆動時に、負極側メインリレーＲＬＮをオフ状態からオン状態とした後に、正極側メインリレーＲＬＰをオフ状態からオン状態として電源システム１の強電バッテリから電源の供給を受ける。なお、インバータモータコントローラ１２０は、レギュレータを介して、ハイブリッドトラックの制動時にモータ１３０をジェネレータとして動作させすなわち回生制動制御を行い、ジェネレータ運転により発電された電力を強電バッテリに回生し強電バッテリを充電する。また、電池モジュール９の充電状態が基準状態より低下した場合、インバータコントローラ１２０は上記モータ１３０を発電機として運転し、上記モータ１３０で発電された３相交流はインバータにより直流に変換されて強電バッテリである電池モジュール９に供給され、充電される。
【００７８】
インバータモータコントローラ１２０のパワーモジュール側の内部抵抗が小さいため、初期状態において強電バッテリから電源の供給を受けると、負極側メインリレーＲＬＮおよび正極側メインリレーＲＬＰが融着して破損するおそれがある。このため、初期状態では、ＭＣＵは、負極側メインリレーＲＬＮをオフ状態からオン状態とした後に、正極側メインリレーＲＬＰをオフ状態としたまま、プリチャージリレーＲＬＰＲＥをオフ状態からオン状態として抵抗ＲＰＲＥを介して電流を制限しながら上述した平滑コンデンサを充電させる。この平滑コンデンサが所定の電圧まで充電された後は、初期状態は解除され、プリチャージリレーＲＬＰＲＥおよび抵抗ＲＰＲＥは使用されず、上述したように、負極側メインリレーＲＬＮ、正極側メインリレーＲＬＰをオン状態として電源システム１から電源の供給を受ける。このような制御を行うことで安全性の高い制御が可能となる。
【００７９】
電源システム１の強電バッテリの負極と負極側メインリレーＲＬＮとの接続線および強電バッテリの正極と極側メインリレーＲＬＰとの接続線には、ケースグランド（ハイブリッドトラックの車体と同電位）との間にそれぞれコンデンサＣＮ、ＣＰが挿入されている。これらのコンデンサは、インバータモータコントローラ１２０が発生させるノイズを除去して、弱電系回路の誤作動を防止するものである。インバータモータコントローラ１２０はノイズ除去フィルタを有しているが、これらのコンデンサを欠くと、バッテリコントローラ２０を誤作動させるおそれがあるため、電源システム１の耐ノイズの信頼性を高めるために挿入されている。なお、図１７において、電源システム１の強電系回路は太線で示している。これらの線には断面積の大きい平各の銅線が使用される。
【００８０】
＜電源システムの弱電系回路＞
電源システム１は、弱電系回路を構成する要素として、バッテリコントローラ２０、コンバータボックス２１内に内蔵されバッテリコントローラ２０に１２Ｖ電源を供給するＤＣ／ＤＣコンバータ、ブロアファン１７、ブロアファン１７と一体にユニット化されブロアファン１７を作動させるためのリレー９４、上述したセルコン８０および電流センサＳＩを有している。
【００８１】
コンバータボックス２１内のＤＣ／ＤＣコンバータは、ハイブリッドトラックの電源となる（ランプ等の補機を作動させる）２４Ｖ系鉛電池（不図示）から電源の供給を受け、この２４Ｖの電圧をチョッパ回路、平滑回路等で１２Ｖに変換してバッテリコントローラ２０の作動電源として１２Ｖの定電圧を供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータはイグニッションスイッチＩＧＮのオン端子に接続されており（図１７のＩＧＮ＿ＯＮ（２４Ｖ）線参照）、イグニッションスイッチＩＧＮがオン位置に位置したときに作動を開始してバッテリコントローラ２０に電源を継続して供給し、シャットダウン制御線を介してバッテリコントローラ２０から電源供給の停止を命令されたときにバッテリコントローラ２０への電源供給を停止する。このような構成により信頼性の高い電源システムが実現されている。
【００８２】
バッテリコントローラ２０は、後述するように種々の処理演算を行うＭＰＵ、不揮発性のＥＥＰＲＯＭ、ＡＤコンバータ、ＤＡコンバータ、直列接続された２つの電池モジュール９（強電バッテリ）の総電圧を検出するための総電圧検出回路を有している。
【００８３】
総電圧検出回路は、強電バッテリの正極に接続されたＨＶ＋端子、強電バッテリの負極に接続されたＨＶ−端子に接続され強電バッテリの総電圧を交流に変換する交流変換器、強電バッテリの高電圧を絶縁するためのトランス、トランスの出力側の電圧を分圧する分圧抵抗、分圧抵抗で分圧された電圧を交流電圧から直流電圧に変換する直流変換器、ＯＰアンプと抵抗で構成され直流変換器で変換された直流電圧を把握するための差動増幅器、差動増幅器から出力されたアナログ電圧をデジタル電圧に変換するＡＤコンバータで構成されており、ＡＤコンバータの出力端子がＭＰＵに接続されている。従って、ＭＰＵは強電バッテリの総電圧をデジタル値で取り込むことができる。このような構成により高い精度が維持でき、また高い信頼性が維持される。
【００８４】
バッテリコントローラ２０は、イグニッションスイッチＩＧＮのオン端子に接続されており、メインケーブル３４に含まれる通信線９６（図１７参照）を介して上位コントローラ１１０と通信を行う。また、電流センサＳＩからの出力線はＡＤコンバータを介してＭＰＵに接続されており、ＭＰＵは強電バッテリに流れる電流をデジタル値で取り込むことができる。また、バッテリコントローラ２０内にはＤＡコンバータおよびトランジスタが配されており、ＭＰＵはこれらを介してリレー９４をオン状態としてブロアファン１７を作動させる。このよう動作により信頼性の高い制御が可能となっている。
【００８５】
また、バッテリコントローラ２０はセルコン８０の通信ハーネス５０を介してセルコンと接続されておりセルコン８０と通信可能であるが、上述したように、通信ハーネス５０には、温度センサＴＨ１〜ＴＨ４からの出力線も含まれている。これらの出力線はＤＡコンバータを介してＭＰＵに接続されている。
【００８６】
（組立て手順）
次に、本実施形態の電源システム１の組立て手順について、組電池１９、組電池ブロック４０、電池モジュール９、電源システム１の順に段階的に説明する。
【００８７】
＜組電池１９の組立手順＞
ホルダ１１の単電池１０と接触する湾曲部に接着剤を塗布し、単電池１０を極性が互い違いになるように配設し、加圧して２つのホルダ１１、ホルダ１１間の支柱となる十字状ルーバー３７間のスナップフィットを機能させる。次に、ホルダ１１にインサート成形されて金属ブスバと各単電池１０とをスポット溶接する。なお、単電池１０と２つのホルダ１１との最終固定は接着剤に依存しているが、接着剤が乾燥・固化するまでの間、スナップフィットによる物理的拘束力でも十分まかなえる構造が採用されている。このため、接着工程から後の溶接、検査、組み立ての各工程へ乾燥時間を待たなくても移ることができるため、時間効率が高くなる。
【００８８】
また、電圧検出線５８は図示しないフレキシブル基板を介してコネクタに集約されており（フレキシブル基板の一端側がコネクタとなっており）、単電池１０を金属ブスバにスポット溶接するだけで検圧検出線はコネクタに集約される構造が採られている。コネクタは一方のホルダ１１（図８の右側のホルダ１１）に予め固定されている。このため、電圧検出線５８の接続を著しく簡素化することができる。
【００８９】
＜組電池ブロック４０の組立手順＞
以上のように作製した組電池１９を、図４に示すように、２つのブロックベース４１が向き合うように平行に配置してタッピングネジ４２で固定して行く。図５に示すように、ブロックベース４１に組電池１９を固定した後、ブロック補強板５１を組電池１９の上部に配置し、ブロックベース４１のときと同様に、タッピングネジ４２で固定する。このとき、電圧検出線５８が配置された面では、結束バンド５４を装着するためのケーブルタイ５５を４箇所、タッピングネジ４２で取り付ける。その後、ケーブルタイ５５の近傍に電圧検出ハーネス５２を配置し、結束バンド５４で組電池ブロック４０に固定する。そして、電圧検出ハーネス５２の他側（ハーネスコネクタの反対側）に設けられた６つの接続コネクタを、組電池ブロック４０を構成する６個の組電池１１のコネクタのそれぞれに差し込む（接続する）ことで、組電池ブロック４０の組立が完了する。
【００９０】
＜電池モジュール９の組立手順＞
図３に示すように、下蓋４５に組電池ブロック４０を配置・固定する。このとき、組電池ブロック４０は、ブロック補強板５１のブロック補強板湾曲部５６の丸穴に、太い針金で作ったフックを差し込んで持ち運び等の取り扱いが行われる。組電池ブロック４０のブロックベース４１の両端に形成した丸穴４７を、下蓋４５を構成する導入側固定台６２、排出側固定台６３上のスタッドボルト７８を通してスプリング組み込みナットで締結し固定する。２つの組電池ブロック４０を並設して固定した後、組電池ブロック４０のブロックベース４１から飛び出しているブロックフランジＢ４４同士がブロック固定台６４上で相対しているのを確認してスプリング組み込みナットで締結する。
【００９１】
組電池ブロック４０の締結が終了すると、セルコン８０を内蔵したＣ/Ｃボックス７９を、下蓋４５の排出側固定台６３の組電池ブロック４０と下蓋４５との間に挿入し、電圧検出ハーネス５２（図３に示すように２本導出されている）の先端部のコネクタを、セルコン８０の接続コネクタ４８、４９とそれぞれ嵌合させる。その後、下蓋４５の背面の壁側へスライドさせて押し当てて電池モジュール９の外部からネジで締結する。Ｃ/Ｃボックス７９の固定点は４点で、下蓋４５の背面からの横方向固定と、排出側固定台６３上に設けられた溶接ナット部分への上方固定とで行われる。コネクタ同士を締結するには、コネクタを差し込むストローク分の遊びが電圧検出ハーネス５２側に必要であるが、そうすると必要以上に長くなってしまう。Ｃ/Ｃボックス７９を固定していないフリーの段階でコネクタ同士を接続し、固定点までスライドさせることによって、必要遊びを最小に抑えることができる。
【００９２】
組電池ブロック４０間の電気的接続を行うブロック間接続ブスバを取り付けネジで締結し、下蓋４５に予め固定されていたグロメット付の正極強電ケーブル８１、負極強電ケーブル８２を夫々の組電池ブロック４０に接続しネジにて締結する。これら強電ケーブルの末端には圧着端子が接続されているため、その取り付けは簡易に行える。
【００９３】
全ての電気的接続が終了した後、上蓋４６を被せて各ネジで下蓋４５と上蓋４６とを締結する。すなわち、下蓋４５の下蓋フランジ部６８に立設されたスタッドボルト８８と、上蓋４６の上蓋フランジ部８６に形成された丸穴とを介してネジで締結する。このとき、ブロックベース４１から飛び出しているブロックフランジＡ４３が、下蓋フランジ部６８の上に乗っており、フランジ部窪み８７で上蓋４６と下蓋４５とを締結し、組電池ブロック４０も締結する。また、上蓋絞り部８４でも下蓋４５とネジ締結し、上蓋４６の上面とセンターポール６６とをネジ締結することで、電池モジュール９の組立が完了する。
【００９４】
＜電源システム１の組立手順＞
図１４に示すように、下容器２に出力プラグ５やケーブルコネクタ４と供にケーブル類の取り付けを行う。長手方向に沿う一側の側面に出力プラグ５、ケーブルコネクタ４を配置固定し、他側の側面でケーブルコネクタ４と対向する位置にＳＤスイッチ６を配置固定する。ＳＤスイッチ６は、ケーブルが予め所定の長さで接続されているため、少しとりつけ難い状態になっているが、ケーブル自体に少し癖をつけて挿入配置すれば作業性が向上する。
【００９５】
下容器２の長手方向でＳＤスイッチ６が配置された側の端面の上部内側に、２個のＳＤ端子台３３を固定しＳＤスイッチ６のケーブルを配置する。メインケーブル３４をケーブルコネクタ４に下容器２内部から差込み、電池モジュール９の挿入時の邪魔にならないように、ケーブルを壁側に配置しておく。なお、図１７に示すように、メインケーブル３４は、ＤＣ／ＤＣコンバータへの入力線（２４Ｖ、ＧＮＤ）、ＩＧＮ＿ＯＮ（２４Ｖ）線、通信線９６、負極側メインリレーＲＬＮ、正極側メインリレーＲＬＰ、プリチャージリレーＲＬＰＲＥへの入力線で構成されている。次いで、２つの出力プラグ５に強電ケーブル３５をそれぞれ接続する。このとき、出力プラグ５の接続部はＭ６ネジになっているので、ネジ締結で固定する。なお、図１４では、説明を簡単にするために、各ケーブルの保護チューブを捨象して示しているが、コルゲートチューブ等にて保護されていることが好ましい。また、出力プラグ５は下容器２の下部（底面近く）に配置されており、結露や浸水などが懸念されるため、ケーブルと端子との接続部を絶縁チューブで被覆するか、または絶縁材を塗付して安全性を高めることが好ましい。
【００９６】
次に、図１６に示すように、ケーブル類が固定された下容器２内に電池モジュール９を挿入する。このとき、モジュールケース９ａに通気ダクト１６を取り付ける。もともと、電池モジュール９は単独で使えるように吸気口１４と排出口１５とを対称となる位置に形成されているが、外装ボックス１ａ内で冷却風を排気するためのダクトを取り回す空間を最小限にするため、電池モジュール９から排出された冷却風を通気ダクト１６で上方に持ち上げる構造とした。
【００９７】
電池モジュール９をひも等で吊り下げて挿入してもよいが、最も効率的な方法は吸盤によって持ち上げるサクションパッドを使用することである。２個の電池モジュール９を上下に重なるように挿入する。このとき、下側に位置する電池モジュール９の通気ダクト１６の下端と下容器２の内底面との間、２個の電池モジュール９に装着された通気ダクト１６同士の間にシールクッション２８を配置する。１段目の電池モジュール９をネジ締結し、カラー９１、長ボルト９２を用いて２段目の電池モジュール９を固定した後（図１２参照）、ブロアダクトケース２２、ＪＢダクトケース２３を電池モジュール９の上方に配置し、ケース固定クロスバー２９と固定バーとをネジ締結する。通気ダクト１６の上端とブロアダクトケース２２の開口との間にもシールクッション２８を配置する。ブロアファン１７の排出口１７ｂとＪＢダクトケース２３の上面の一側（ブロアファン１７側）に形成された開口との間に中間ダクト２４を配置固定する。このとき、中間ダクト２４と、ブロアファン１７、ＪＢダクトケース２３との接続面のシール材としてそれぞれゴムスポンジを使用してもよいが、高温の空気が移動することによるゴムのへたりや割れ等の不確定要素が懸念されるため、液状パッキンを使用することが効果的である。各強電ケーブル３５を電池モジュール９に接続し電池モジュール９の出力端子とＳＤスイッチ６とを接続する。
【００９８】
次に、下容器２内に排出ダクト２５を挿入し固定する。排出ダクト２５の上部の開口を、ＪＢダクトケース２３の上面の他側（ブロアファン１７と反対側）に形成された開口に連結する。ＪＢダクトケース２３と排出ダクト２５との接続面にも中間ダクト２４と同様にシール材として液状パッキンを使用することが望ましい。同様に液状パッキンを介して、排出ダクト２５の下部の開口を外装ボックス１ａの底面に形成された放出口２６に連結する。上蓋３および下容器２のフランジ３２同士を、接合面に液状パッキンを塗付して重ね合わせ、ネジ締結で固定し、電源システム１の組立てが完了する。
【００９９】
（動作）
次に、図１１および図１７を参照して、本実施形態の電源システム１の動作について、セルコン８０のＩＣ、バッテリコントローラ２０のＭＰＵおよび上位コントローラ１１０をそれぞれ主体として説明する。
【０１００】
＜起動等＞
イグニッションスイッチＩＧＮがオン位置に位置すると、コンバータボックス２１内のＤＣ／ＤＣコンバータは、２４Ｖ系鉛電池からの電源の供給を受け、２４Ｖ電圧を１２Ｖ電圧に変換し、バッテリコントローラ２０に１２Ｖ電源を供給する。これにより、バッテリコントローラ２０のＭＰＵは、ＲＡＭに展開されたプログラムに従って初期設定処理を実行し、イグニッションスイッチＩＧＮがオン位置に位置したことを認識すると、スリープ状態にあるセルコン８０のＩＣ−１〜ＩＣ−１２を起動させる。すなわち、ＭＰＵは、フォトカプラＦ１を介してＩＣ−１の信号入力端子Ｉｎ−１に起動信号を伝達する。
【０１０１】
ＩＣ−１の入力回路は、信号入力端子Ｉｎ−１に伝達された信号の電位を変換し、この信号を基準電源回路に伝達する。これにより、基準電源回路が起動し、基準電源回路は図示を省略したトランジスタを介してＩＣ−１に外付けされたコンデンサＣＶ１を充電する。コンデンサＣＶ１の電圧が、電圧ＶＤＤよりわずかに小さい規定値以上になると、ロジック回路が起動する。その後、コンデンサＣＶ１の電圧は一定値ＶＤＤに制御される。ロジック回路は、ＭＰＵから伝達された起動信号を認識し、これを出力回路を介して１つ低電位側のＩＣ−２に伝達する。同様にして、以下、ＩＣ−２〜ＩＣ−１２が起動する。さらに、ＩＣ−１２は、フォトカプラＦ４を介してＭＰＵに起動信号を戻す。
【０１０２】
ＭＰＵは、戻された信号により、全てのＩＣ−１〜ＩＣ−１２がスリープ状態から起動したことを認識し、通信線９６を介して上位コントローラ１１０に起動が完了したことを報告した後、次の指令に移る。すなわち、ＭＰＵは、フォトカプラＦ１〜Ｆ３を用いてシリアル形式の制御指令をＩＣ−１〜ＩＣ−１２へ送出する。このような制御指令には、後述するように、各単電池の電圧検出指令や容量調整指令が含まれる。
【０１０３】
ＩＣ−１は、信号入力端子Ｉｎ−１〜Ｉｎ−３で得られたシリアル信号を入力回路で電位変換し、ロジック回路で解読する。そして、この信号をレジスタに一旦格納し、同じシリアル信号を出力回路を介してＩＣ−２に送出する。下位のＩＣ−２〜ＩＣ−１２も同様な動作を実行する。そして、最下位のＩＣ−１２は、フォトカプラＦ４〜Ｆ６を介してシリアル信号をＭＰＵに戻す。
【０１０４】
ＭＰＵは、戻ってきたシリアル信号を確認し、正常な場合は次の制御指令を送出する。ＭＰＵは信号電圧に関する誤り回数を積算し、回数が許容回数以下の場合は、やり直しのために同じ指令信号をＩＣ−１に送出する。一方、誤り回数が許容回数以上に達した場合は、異常と判断して、上位コントローラ１１０へ異常信号を出力する。
【０１０５】
セルコン８０のＩＣ−１〜ＩＣ−１２間は、信号出力端子Ｏｕｔ−１〜Ｏｕｔ−３と信号入力端子Ｉｎ−１〜Ｉｎ−３とでチェーン状に電気的に非絶縁状態で接続されており、シリアル信号で制御指令を伝達するため、ＩＣ−１〜ＩＣ−１２まで指令が届くまでに時間遅延があるが、この間の単電池１０の電圧変化は極めて小さく実用上なんらの問題も生じない。一方、ＭＰＵはＩＣ−１へ送出した制御指令とＩＣ−１２から戻った制御指令とを比べることで、いずれかのＩＣが誤った場合もこれを検出できる。特に、非絶縁で信号を送り、ＤＣ／ＤＣコンバータを内蔵した本実施形態の電源システム１では、ＤＣ／ＤＣコンバータが発生するノイズの影響を考慮する必要があるが、ＭＰＵは１つずつの指令が全てのＩＣ−１〜ＩＣ−１２で正確に認識されたことを確認でき、システムの信頼性を向上させることができる。すなわち、上述の起動方法により、信頼性の高い制御が可能となる。また、異常状態を確認でき、安全性の高い制御が実現可能となる。
【０１０６】
＜電圧検出＞
ＭＰＵは、電源システム１が充放電停止状態にある場合に、ＩＣ−１〜ＩＣ−１２にフォトカプラＦ１〜Ｆ３を介して電圧検出指令を送出する。電源システム１が充電状態、放電状態、休止状態のいずれにあるかは電流センサＳＩからの出力を監視することでＭＰＵは判断可能であるが、ハイブリッドトラックの走行中には強電バッテリ、インバータモータコントローラ間での充放電が行われるため、この電圧検出指令はハイブリッドトラックが充放電停止状態にある場合に行われる。また、単電池に非晶質炭素を負極活物質に用いたリチウム二次電池の場合、単電池の開回路電圧と充電状態（ＳＯＣ）ないし容量との相関が極めて高く、充放電停止状態にある場合に電圧検出指令を発することで正確に各単電池のＳＯＣ等の電池状態を把握できる。
【０１０７】
ＭＰＵおよびＩＣ−１〜ＩＣ−１２は、上述した起動時の動作を実行し、ＭＰＵは通信線９６を介して上位コントローラ１１０に起動が完了したことを報告する。この報告を受けると、上位コントローラ１１０は、ＭＰＵに電圧検出命令を発出する。
【０１０８】
ＭＰＵは、ＩＣ−１に単電池Ｂ１の電圧検出指令を発出する。ＩＣ−１は、指令をレジスタに格納し、下位のＩＣへ同じ指令を送出することで、ＭＰＵに指令が戻される。この方法は上述したものと同様である。ＩＣ−１のロジック回路は、この電圧検出指令を解読し、マルチプレクサに電圧検出対象の単電池Ｂ１を指定してＡＤコンバータで電圧検出対象の単電池のデジタル電圧値を取得する。この際、ＡＤコンバータは、上述したように、誤差校正を行っている。次いで、取得した電圧検出対象の単電池Ｂ１のデジタル電圧値を下位のＩＣへ伝達することで、ＭＰＵは単電池Ｂ１のデジタル電圧値を取得する。以下、同様に、ＭＰＵは単電池の電圧検出指令を順次繰り返すことにより、単電池Ｂ１〜Ｂ４８のデジタル電圧値を取得する。このようにして信頼性の高い電圧の検出および単電池のＳＯＣを高精度で把握できる。
【０１０９】
ＭＰＵはＩＣ−１２から戻された信号に誤りがないかを確認（誤りがある場合は再度同じ指令を発出）した後、ＡＤコンバータを介して、温度センサＴＨ１〜ＴＨ４で検出された単電池Ｂ１、Ｂ５、Ｂ４１、Ｂ４５の温度値を取り込んで、取り込んだ温度値の算術平均値を算出する。次いで、ＭＰＵは、取得した各単電池Ｂ１〜Ｂ４８のＳＯＣを算出する。
【０１１０】
＜通常時＞
ＭＰＵは、所定時間毎に、上位コントローラ１１０に、通信線９６を介して、電源システム１を構成する全単電池Ｂ１〜Ｂ４８のＳＯＣ（充電状態）、放電可能出力容量、充電可能出力容量、単電池の平均温度、強電バッテリの総電圧、充電電流、放電電流等を報告している。
【０１１１】
すなわち、ＭＰＵは、起動後、単電池Ｂ１〜Ｂ４８のＳＯＣを演算するとともに、電流センサＳＩで検出した充電電流および放電電流のそれぞれの積分を開始している。また、上述した総電圧回路から強電バッテリの電圧を取り込んでいる。さらに、温度センサＴＨ１〜ＴＨ４で検出した単電池温度の算術平均値を算出している。そして、取り込んだ強電バッテリの電圧、充電電流の積分値、放電電流の積分値および単電池の平均温度を利用して、単電池Ｂ１〜Ｂ４８のＳＯＣを算出するとともに、現在の放電可能出力容量および充電可能出力容量を算出している。なお、ＭＰＵは起動した時点で、強電バッテリを構成する全単電池を冷却するために、リレー９４をオン状態としブロアファン１７を作動させる。この方法により、制御の信頼性が向上し、また信頼性の高い冷却が可能となる。
【０１１２】
＜容量調整＞
上述したように、ＭＰＵは、電源システム１を構成する全単電池Ｂ１〜Ｂ４８の起動時のＳＯＣを把握している。全単電池Ｂ１〜Ｂ４８のＳＯＣに規定値以上のバラツキがある場合には、バラツキの範囲が規定値の範囲内となるように、規定値を越える単電池（容量調整対象の単電池）の調整容量を算出し、算出した調整容量に対応する容量調整時間を算出する。抵抗Ｒ１〜Ｒ４８の抵抗値は既知のため、テーブルを参照することにより容易に容量調整時間を算出することが可能である。ＭＰＵは、電源システム１が充放電状態にある場合に、ＩＣ−１〜ＩＣ−１２にフォトカプラＦ１〜Ｆ３を介して容量調整対象の単電池の容量調整指令を送出する。この指令には、容量調整対象の単電池番号（例えば、Ｂ１）、容量調整時間に関する情報が付加される。
【０１１３】
このような容量調整は、単電池間のＳＯＣにバラツキが生じると、バラツキを生じた単電池が他の単電池の負荷となってしまい電池モジュールないし強電バッテリ全体として所期の機能を発揮しなくなることを防止するとともに、バラツキを生じた単電池は設計寿命より寿命が短縮する傾向にあるため、電池モジュールないし強電バッテリ全体として所期の寿命を確保する必要があるからである。従って、バッテリコントローラ２０側で全単電池のＳＯＣのバラツキが規定値の範囲内となるように制御することが好ましい。
【０１１４】
充放電状態ではハイブリッドトラックが動いている状態のため、強電バッテリに充放電がなされる。充電状態では、容量調整回路の抵抗で充電電流の一部が熱消費され電圧の高い（バラツキの生じた）単電池の充電電流値が小さくなり、放電状態では、同様に、容量調整回路の抵抗で放電電流が熱消費され電圧の高い単電池の放電電流値が大きくなるため、結果として、電圧の高い単電池の電圧が他の単電池の電圧に揃ってくる。単電池の充放電状態が均一化される効果がある。
【０１１５】
ＭＰＵから容量調整指令を受けると、各ＩＣは、指令をレジスタに格納し、下位のＩＣへ同じ指令を送出することで、ＭＰＵに指令が戻される。この方法は上述したものと同様である。各ＩＣのロジック回路は、この容量調整指令を解読し、単電池番号から自己の管理下の単電池が容量調整対象単電池かを判断し、否定判断のときは、他のＩＣに発出された指令として対応せず、肯定判断のときは、容量調整対象単電池の容量調整を指令された容量調整時間の間実行する。すなわち、例えば、単電池Ｂ２が容量調整対象単電池の場合には、端子Ｔ４に、指令された容量調整時間ハイレベル信号を出力する。ＭＰＵは、同様に、他に容量調整が必要な単電池についてＩＣ−１〜ＩＣ−１２に指令し、ＩＣ−１〜ＩＣ−１２に単電池Ｂ１〜Ｂ４８間のＳＯＣのバラツキを解消させる。ＩＣ−１〜ＩＣ−１２は自己の管理下にある単電池の容量調整が完了すると、その旨を下位のＩＣに伝達することで、ＭＰＵは全ての容量調整対象単電池の容量調整が完了したことを認識することができる。
【０１１６】
（効果等）
本実施形態の電源システム１の有する特徴および効果を上述の説明の中で述べたので、上記説明と重複する部分もあるが、再度効果等について説明する。
【０１１７】
本実施形態の電源システム１を構成する電池モジュール９は、Ｃ／Ｃボックス７９内にセルコン８０を内蔵している。セルコン８０は、基板上に１２個の同種のＩＣ−１〜ＩＣ−１２が実装されており、これらのＩＣは、基板上で画定される矩形状連続直線Ｌ−Ｌ’の矩形長辺上に２個ずつ、対応する組電池ＡＢ１〜ＡＢ１２の電位差の順に、最高電位側のＩＣ−１から最低電位側のＩＣ−１２まで連続して実装されている（図１０参照）。また、本実施形態では矩形状連続直線Ｌ−Ｌ’の矩形短辺間の距離は同じである。このため、電池モジュール９を構成する単電池１０の個数に応じてセルコン８０の設計上の自由度を与えつつ、ＩＣをコンパクトに基板上に実装できるとともに、実装面積を小さくすることができることから、セルコン８０の低コスト化を図ることができる。本願出願時で、この種のセルコンの商用ベースでのＩＣ化はなされておらず、同種セルコンの基板面積およびコストはそれぞれ本実施形態のものの約８倍近くになっている。従って、セルコン８０の産業上の利用価値は非常に高いものと考えられる。
【０１１８】
また、セルコン８０上では、グランド（電圧）ＧＮＤ−１〜ＧＮＤ−１２の異なるＩＣ−１〜ＩＣ−１２間において、下位のＩＣとの間で、信号出力端子Ｏｕｔ−１〜信号出力端子Ｏｕｔ−１がそれぞれ信号入力端子Ｉｎ−１〜Ｉｎ−３に電気的に絶縁状態で接続され、チェーン状にシリアル通信が行われている。従って、ＩＣ−１〜ＩＣ−１２間の電位差を補う通信用回路素子が不要なため、セルコン８０を極めてコンパクトに構成することができる。
【０１１９】
さらに、セルコン８０には、容量調整回路を構成する抵抗Ｒ１〜Ｒ４８が矩形状連続直線Ｌ−Ｌ’から離間した２つの領域（図１０の接続コネクタ４８、４９近傍の破線領域）に分割して実装されている。このため、ＩＣ−１〜ＩＣ−１２に対し、容量調整時に抵抗Ｒ１〜Ｒ４８が発する熱の影響を最小限に抑えることができる。
【０１２０】
また、セルコン８０には、バッテリコントローラ２０のＭＰＵと絶縁状態で通信を行うためのフォトカプラＦ１〜Ｆ６が、抵抗ＲＦ１〜ＲＦ６、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３とともに、２分割して実装されている（図１０の接続コネクタ４８、４９近傍の二点鎖線領域）。従来の構成では、組電池１９が１２個の場合、それぞれのＩＣが入出力用に２個のフォトカプラを必要とするため、合計２４個のフォトカプラが必要となる。本実施形態では、６個でよいため、セルコン８０の基板面積が減少するとともに、コストを低減させることができる。
【０１２１】
また、セルコン８０は、温度センサＴＨ１〜ＴＨ４からの導出線をバッテリコントローラ２０に中継している。これらの導出線は、組電池１９の電圧検出線５８を集約したコネクタに一体に集約されているため、組立時に、電圧検出ハーネス５２の他側に設けられた６つ接続コネクタを組電池のコネクタに差し込み、電圧検出ハーネス５２の一側のハーネスコネクタをセルコン８０の接続コネクタ４８、４９に接続し、通信ハーネス５０の先端のコネクタをバッテリコントローラ２０の接続コネクタに接続するだけで、接続が完了する。従って、これらの導出線の接続は電圧検出線の接続と一体に行うことができ、接続の手間を省くことができる。また、これらの導出線は電圧検出ハーネス５２、通信ハーネス５０と一体になっているため、振動を生じるハイブリッドトラック上でも断線等のおそれがない。さらに、本実施形態では、温度検出をセルコン８０側で行わず、バッテリコントローラ２０側で行っているため、ＩＣにＡＤコンバータを搭載する必要がなくＩＣ自体を小さく抑えることができるので、セルコン８０の基板面積を小さくすることができる。
【０１２２】
また、セルコン８０のＩＣ−１〜ＩＣ−１２は、作動電源が対応する組電池ＡＢ１〜ＡＢ１２から供給されるので、外部電源を利用する場合に比べ、外部電源からセルコン８０までの配線をなくすことができるとともに、基板上でのプリント配線の本数を少なくすることができる。
【０１２３】
従って、電池モジュール９では、セルコン８０を小さくすることができるので、電池モジュール９の小型化を図ることができるとともに、電池モジュール９に必要な各単電池を冷却するための冷却空間（冷却風の通路）を十分に確保することができ、ひいては、電源システム１の小型化を図ることができる。換言すれば、電池本来の性能を引き出すことができるとともに、体積容量密度を高めることができる。
【０１２４】
また、本実施形態の電源システム１を構成する電池モジュール９は、単電池１０にリチウム二次電池を用いている。このため、例えば、ニッケル水素二次電池より高い体積容量密度を確保することができる。さらに、非晶質炭素を負極活物質としているので、上述したように開回路電圧（ＯＣＶ）を測定することで、単電池１０の充電状態（ＳＯＣ）を精度よく把握することができる。さらにまた、リチウムマンガン複酸化物を正極活物質としているので、原料が豊富なことから、例えば、リチウムコバルト複酸化物を正極活物質に用いた場合に比べ、低コストの単電池とすることができ、電池モジュール９、ひいては、電源システム１のコストを低減させることができる。
【０１２５】
さらに、本実施形態の電源システム１は、バッテリコントローラ２０のＭＰＵがセルコン８０のＩＣとフォトカプラＦ１〜Ｆ６を介して電気的に非絶縁状態で通信を行っており、バッテリコントローラ２０の総電圧回路もトランスで強電バッテリの高電圧と絶縁されているので、電圧破壊を生じるおそれはなく、また、短絡等による上位コントローラ１１０側への波及も防止することができる。
【０１２６】
また、本実施形態の電源システム１は、２個の電池モジュール９間が保守・点検用のＳＤスイッチ６を介して直列接続されている。従って、保守・点検の際には、このＳＤスイッチ６をオフ状態として作業をすることで、作業者の安全性を確保することができる。また、ＳＤスイッチ６はモジュールケース９ａに露出しているので（図１４参照）、下容器２と上蓋３とを分離する前の保守・点検の初期段階でオフ状態とすることができる。
【０１２７】
また、本実施形態の電源システム１は、バッテリコントローラ２０が外部電源の２４Ｖ系鉛電池からＤＣ／ＤＣコンバータを介して電源の供給を受けているので、２個の電池モジュール９で構成される強電バッテリから電源の供給を受ける場合に比べ、バッテリ機能の自己保持性を高めることができる。さらにまた、電源システム１は、ＤＣ／ＤＣコンバータを内蔵しているので、種々の移動体に搭載することが可能である。なお、我国の多くのトラックは２４Ｖ系鉛電池を電源としている。
【０１２８】
さらに、本実施形態の電源システム１は、ＤＣ／ＤＣコンバータを有しているが、強電バッテリの正負極はケースグランドとの間にそれぞれコンデンサＣＮ、ＣＰが介在しており、このグランドがＤＣ／ＤＣコンバータで変換された１２Ｖ電源のマイナス側と同電位（ハイブリッドトラックの車体とも同電位）のため、電源供給を受けるインバータモータコントローラ１２０に対し耐ノイズ性の点で信頼性のある電源システムとすることができる。
【０１２９】
また、本実施形態の電源システム１では、ジャンクションボックス１８内に正極側メインリレーＲＬＰと負極側メインリレーＲＬＮとを有しているので、電源システム１になんらかの外力が働き、電源システム１の一部が破損した場合でも、外部装置全体に対する安全性を高めることができる。さらに、これらの強電系リレーは、電源システム１から電源供給を受けるインバータモータコントローラ１２０からオン、オフ制御されるので、安全、かつ、必要なとき直ちに電源供給が可能であり、電源システム本来の機能を果たすことができる。
【０１３０】
また、ジャンクションボックス１８内で、正極側メインリレーＲＬＰには該リレーより耐電流値の小さいプリチャージリレーＲＬＰＲＥが抵抗ＰＰＲＥを介して並列接続されており、プリチャージリレーＲＬＰＲＥは、電池モジュール１がインバータモータコントローラ１２０に電源を供給する初期時に、インバータモータコントローラ１２０からオン状態に制御され、インバータモータコントローラ１２０内の平滑コンデンサを充電するので、インバータモータコントローラ１２０の入力側の抵抗が小さくても、正極側メインリレーＲＬＰ、負極側メインリレーＲＬＮを融着させる事故を防止することができる。
【０１３１】
さらにまた、本実施形態の電源システム１では、電池モジュール９の外装ケースを、下蓋４５が正面、底面、背面の３面、上蓋４６が左側面、上面、右側面の３面を有し、下蓋４５と上蓋４６とを結合することで略六面体としたので、各６個の組電池１９で構成された２つの組電池ブロック４０を下蓋４５に配置固定する際に、左側面および右側面の空間が開いているため、作業性（組立性）を向上させることができ、下蓋４５と上蓋４６とを結合する際、正面と背面方向からの目視確認ができるため、安全性を向上させることができる。また、上蓋４６、下蓋４５ともに３面を有するため、５面を有する箱構造の外装ケースよりコストを低減させることができる。
【０１３２】
また、本実施形態の電源システム１は、単電池１０→組電池１９→（組電池ブロック４０）→電池モジュール９→電源システム１と段階的に組み立てることができる。従って、アセンブリーユニットの管理が容易である。また、弱電系回路の殆どの接続をコネクタで行うので、接続が容易で誤配線を防止することができるとともに、ハイブリッドトラックに搭載されても振動等による断線を防止することができる。
【０１３３】
さらに、本実施形態の電源システム１では、通気ダクト１６の水平方向の導管の先端部が電池モジュール９の排気口１５に連結されており、通気ダクト１６の垂直方向の導管の上端部がブロアダクトケース２２の下面に形成された開口に連結されている。ブロアダクトケース２２の上面に形成された開口がブロアファン１７の取入口１７ａに連結されている。排出ダクト２５の水平方向の導管の先端部がブロアファン１７の排出口１７ｂに連結されており、排出ダクト２５の垂直方向の導管の下端部が外装ボックス１ａの放出口２６に連結されている。このため、通気ダクト１６とブロアダクトケース２２とブロアファン１７とが連通しており、ブロアファン１７と排出ダクト２５とが連通しているので、冷却性を確保しつつ排気経路を形成することができる。
【０１３４】
またさらに、本実施形態の電源システム１では、モジュールケース９ａの排気口１５が形成された端面に近接して通気ダクト１６が装着されている。通気ダクト１６は、モジュールケース９ａの端面に沿う方向の長さがモジュールケース９ａの高さとほぼ同じ長さに設定されており、水平方向の導管が排気口１５に連結されている。このため、２個の電池モジュール９を上下に重ねて配置することで、各モジュールケース９ａに装着された通気ダクト１６同士（垂直方向の導管同士）も連結される構造となっている。つまり、外装ボックス１ａに電池モジュール９を収容する際、電池モジュール９を重ねるだけで、通気ダクト１６も積み重なり延長されていく。これにより、電池モジュール９と通気ダクト１６とを連通する排気経路の一部を容易に形成することができ、外装ボックス１ａ内への電池モジュール９の収容固定作業が容易となり作業性を向上させることができる。
【０１３５】
さらに、本実施形態の電源システム１では、電池モジュール９の上方に、幅方向の断面にスリット状の開口が形成された扁平なブロアダクトケース２２が配置されている。ブロアダクトケース２２の上面にはブロアファン１７が配置されており、ブロアファン１７の取入口１７ａはブロアダクトケース２２の上面に形成された開口に連結されている。このため、外装ボックス１ａ内に収容された電池モジュール９の上側に、ブロアファン１７に連結されたブロアダクトケース２２を配置することで、通気ダクト１６の上端部とブロアダクトケース２２の下面に形成された開口とを容易に連結することができる。また、ブロアファン１７の排出口１７ｂは、中間ダクト２４、ＪＢダクトケース２３を介して排出ダクト２５の水平方向の導管の先端部に連結されており、排出ダクト２５の垂直方向の導管の下端部は放出口２６に連結されている。このため、電池モジュール９、ブロアダクトケース２２、中間ダクト２４、ＪＢダクトケース２３、排出ダクト２５を順に外装ボックス１ａ内に収容するだけで、排気経路全体が容易に形成されるので、収容作業、外装ボックス１ａ内部での固定作業を簡素化し作業性を著しく向上させることができる。
【０１３６】
さらにまた、本実施形態の電源システム１では、通気ダクト１６はモジュールケース９ａの排気口１５が形成された端面に沿って装着されており、排出ダクト２５は吸気口１４が形成された端面側に沿って配置されている。このため、通気ダクト１６および排出ダクト２５が電池モジュール９を挟んで長手方向両側の端面にそれぞれ沿っているので、外装ボックス１ａ内の排気経路をコンパクトに形成することができ、電源システム１全体の小型化を図ることができる。また、排出ダクト２５は電池モジュール９の出力端子が突出した端面側に配置されるため、突出した出力端子間に形成される空間が有効利用されるので、ムダ空間の形成を抑制して小型化を図ることができる。
【０１３７】
また、電池モジュール９では、下蓋４５が、配置された組電池１９毎にダクト７５を形成しており、ダクト７５には組電池１９を構成する単電池１０間に対応する箇所に通風孔７６が形成されているので、冷却風は各単電池１０間を下側から吹き上がっていく構造となり、ダクト７５を流通する冷却風の温度は一定であるため、夫々の単電池１へは一定の温度の空気が当たり冷却条件はほとんど一定となる。また、内部にルーバー機能（アーチ状ルーバー３６、十字状ルーバー３７）をもった同一形状の組電池１９を固定した組電池ブロック４０を、ダクト７５と通風孔７６とを有する下蓋４５へ形成するだけで、冷却系が完結する極めて効率的な構造となり、単電池１０毎にルーバー形状を変える必要がなく簡易な組み立てが可能となる。さらに、通風孔７６の開口面積が冷却風の導入側が大きく排出側へいくほど小さくなり、かつ、最も導入側に近い通風孔は略半分が遮へいルーバー７７で覆われており、最も排出側に近い通風口が最も導入側に近い通風孔と略同じ開口面積を有しているため、単電池１０の温度をほぼ一定とすることができる。
【０１３８】
そして、電池モジュール９は、下蓋４５が底面に下蓋突起７３を有しており（図７参照）、上蓋４６に上蓋窪み８９が形成されているので、上蓋窪み８９に下蓋突起７３を係合させて電池モジュール９の積層配置が可能となるため、本実施形態の電源システム１では、電池モジュール９の平面的な配置に比べ立体的な配置ができ空間の利用率が向上する。その際、カラー９１と長ボルト９２を用いて固定する構造としたので、ハイブリッドトラック等の移動体に搭載されても、振動等の影響を排除することができる。
【０１３９】
なお、本実施形態では、図１０に示したように、セルコン８０の基板上に、矩形状連続直線Ｌ−Ｌ’の矩形長辺上に２個ずつ、対応する組電池ＡＢ１〜ＡＢ１２の電位差の順に、最高電位側のＩＣ−１から最低電位側のＩＣ−１２まで連続して実装した例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、図１８に示すように、矩形状連続直線Ｌ−Ｌ’の矩形長辺上に実装されたＩＣの個数が異なるようにしてもよい。このような場合には、ＩＣ−４、ＩＣ−７の上方やＩＣ−５、ＩＣ−６の下方にコネクタや基板固定用の丸穴等を配置しなければならない場合に有効であり、また、このような場合に、矩形状連続直線Ｌ−Ｌ’の矩形短辺間の距離を変えるようにしてもよく、設計上の自由度が確保される。さらに、図１９に示すように、矩形状連続直線Ｌ−Ｌ’の方向に制約はなく、本実施形態のセルコン８０の基板とは逆に、最低電位側から最高電位側にＩＣを連続して実装してもよい。
【０１４０】
また、本実施形態では、セルコン８０の基板上に、組電池１個に対してＩＣ１個を対応させた実装例を示した。しかしながら、ＩＣ自体の処理速度やパッケージングによる若干のサイズアップの点等を無視すれば、例えば、８ビットＣＰＵを２個の４ビットＣＰＵとした方がコストの点で有利であることが知られている。また、本実施形態で示した例では、アナログ部とデジタル部とが１個のＩＣパッケージ内に収容されているため、例えば、アナログ部とデジタル部のように、分割して、すなわち、組電池１個に対して複数個のＩＣを対応させることも可能である。図２０は、組電池１個に対してＩＣ２個を対応させた例である。従って、組電池１個に対して複数個のＩＣを対応させる場合も本発明の技術的範囲内もしくは均等の範囲内にある。
【０１４１】
また、本実施形態では、ハイブリッドトラックが２４Ｖ系鉛電池を搭載していることから、２４Ｖから１２Ｖに変換するＤＣ／ＤＣコンバータを有する電源システム１を例示したが、例えば、米国では、１２Ｖ系鉛電池を搭載したトラックも普及している。このような場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータが不要となり、電源システム１の小型化を図ることができる。
【０１４２】
さらに、本実施形態では、バッテリコントローラ２０が各単電池１０のＳＯＣを算出して容量調整を行う例を示したが、セルコン８０の各ＩＣの基準電源回路の基準電圧の精度を高めることにより、各ＩＣの管理下の単電池を個別に容量調整するようにしてもよい。さらにまた、本実施形態では、容量調整回路のスイッチ素子をＩＣ内に実装した例を示したが、これらのスイッチ素子は、容量調整回路の抵抗と同様に、ＩＣ外の基板上に実装するようにしてもよい。
【０１４３】
また、本実施形態では、温度センサＴＨ１〜ＴＨ４を組電池ＡＢ１、ＡＢ２、ＡＢ１１、ＡＢ１２の最高電位側の単電池に固着させた例を示したが、強電バッテリを構成する全単電池の平均温度を把握できればよいため、本発明は例示した形態に限らず、例えば、任意の２個の組電池の任意の単電池に固着させるようにしてもよい。
【０１４４】
さらに、本実施形態では、ハイブリッドトラック用の電源システム１を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、大電流充放電を要する電源システムに広く適用することができる。また、本実施形態では、４本の単電池１０を直列に接続した組電池１９を１２個並置した電池モジュール９を例示したが、本発明は電池モジュール９の構成や接続（直列、並列）に制限されるものではない。例えば、単電池１０の本数を変えてもよく、組電池１９の個数や配列を変えてもよい。更に、本実施形態では、電池モジュール９を２個上下に重ねて外装ボックス１ａに収容する例を示したが、３個以上を収容するようにしてもよく、１個の電池モジュール９を使用した電源システムとしてもよいことはもちろんである。
【０１４５】
また、本実施形態では、単電池１０に円柱状リチウム二次電池を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、単電池１０の形状を角型、多角形としてもよく、ラミネートフィルムで外装した二次電池を使用するようにしてもよい。また、リチウム二次電池以外に、ニッケル水素二次電池等の他の二次電池を使用することもできる。
【０１４６】
そして、本実施形態では、電池モジュール９の吸気口１４および排気口１５をそれぞれ長手方向両側の端面の下部に形成する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、吸気口１４を電池モジュール９の端面の上部に形成すれば、冷却風の流れが電池モジュール９の長手方向に沿う側面から見て対角線方向となるので、冷却効果を高めることができる。また、長手方向に沿う側面に吸気口１４を形成するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１４７】
本発明は生産性の優れたセルコントローラ、該セルコントローラを備えた電池モジュール、該電池モジュールを備えた電源システムを提供するものであるため、セルコントローラ、電池モジュール、電源システムの製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】本発明が適用可能な実施形態の電源システムの外観斜視図である。
【図２】実施形態の電源システムに内蔵された電池モジュールの外観斜視図である。
【図３】電池モジュールの上蓋の組み付け状態を示す斜視図である。
【図４】組電池を集合させた組電池ブロックの組立状態を示す斜視図である。
【図５】組電池ブロックの外観斜視図である。
【図６】電池モジュールの下蓋構成部品の分解斜視図である。
【図７】冷却風の流通経路を模式的に示す電池モジュールの概略断面図である。
【図８】組電池の外観斜視図である。
【図９】組電池を構成する円柱状リチウム二次電池の外観斜視図である。
【図１０】セルコンを構成する基板を模式的に示す、一部斜視図を含む平面図である。
【図１１】セルコンの回路図である。
【図１２】電源システム内での電池モジュールの固定状態を示す外観斜視図である。
【図１３】電源システムの外装ボックスに収容された電池モジュール、ブロアファンの配置および外装ボックス内に形成された排気経路の形成位置を示す断面図である。
【図１４】電源システム組立て時のケーブルを取り付けた状態を示す外装ボックスの下容器の斜視図である。
【図１５】電源システム組立て時の外装ボックスの下容器に電池モジュールを収容した状態を示す電源システムの分解斜視図である。
【図１６】電源システム組立て時の排出ダクトを組み付ける直前の状態を示す電源システムの分解斜視図である。
【図１７】電源システムの回路図である。
【図１８】ＩＣをセルコンの基板に実装する場合の他の実施形態である。
【図１９】ＩＣをセルコンの基板に実装する場合の別の実施形態である。
【図２０】ＩＣをセルコンの基板に実装する場合のさらに別の実施形態である。
【符号の説明】
【０１４９】
１  電源システム
６  ＳＤスイッチ（スイッチ）
９  電池モジュール（強電バッテリの一部）
１０  単電池
１７  ブロアファン（ファン）
１９  組電池（単電池群）
２０  バッテリコントローラ
４０  組電池ブロック（電池ユニットの一部）
８０  セルコン（セルコントローラ）
９４  リレー
１２０  インバータモータコントローラ（外部装置）
ＣＮ  コンデンサ
ＣＰ  コンデンサ
ＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧変換器）
Ｆ１〜Ｆ６  フォトカプラ
Ｌ−Ｌ’  矩形状連続直線
Ｉｎ−１、Ｉｎ−２、Ｉｎ−３  信号入力端子（信号の入出力に係る端子、入力端子）
ＩＣ−１（最高電位側のＩＣ）
ＩＣ−１２（最低電位側のＩＣ）
Ｏｕｔ−１、Ｏｕｔ−２、Ｏｕｔ−３  信号出力端子（信号の入出力に係る端子、出力端子）
Ｒ１〜Ｒ４８  抵抗（抵抗素子）
ＲＬＮ  負極側メインリレー（リレー）
ＲＬＰ  正極側メインリレー（リレー）
ＲＬＰＲＥ  プリチャージリレー（耐電流値の小さなリレー）
ＲＰＲＥ  抵抗
Ｓ１〜Ｓ４８  スイッチ素子
ＴＨ１〜ＴＨ４  温度センサ
【図１】
2008035671.tif 000003
【図２】
2008035671.tif 000004
【図３】
2008035671.tif 000005
【図４】
2008035671.tif 000006
【図５】
2008035671.tif 000007
【図６】
2008035671.tif 000008
【図７】
2008035671.tif 000009
【図８】
2008035671.tif 000010
【図９】
2008035671.tif 000011
【図１０】
2008035671.tif 000012
【図１１】
2008035671.tif 000013
【図１２】
2008035671.tif 000014
【図１３】
2008035671.tif 000015
【図１４】
2008035671.tif 000016
【図１５】
2008035671.tif 000017
【図１６】
2008035671.tif 000018
【図１７】
2008035671.tif 000019
【図１８】
2008035671.tif 000020
【図１９】
2008035671.tif 000021
【図２０】
2008035671.tif 000022