(57)【要約】      （修正有）【課題】電源装置に内蔵される各電池セルの状態を把握するセンサ類の取付を容易に行える電源装置を提供する。【解決手段】電源装置は、一以上の単電池を直線状に接続した電池セルを略平行に複数本並べ、かつこれらの電池セルを直列または並列に接続してカセットホルダ１０Ｌに内蔵した電源モジュールを複数、略平行に互いに連結して電源モジュールブロックを構成している。カセットホルダは、その内面に電池セルを位置決めした状態で保持するための位置決嵌着部１４と、位置決嵌着部に保持される電池セルの状態を把握するセンサ８６とを備える。この構成によって、電池セルを保持するカセットホルダに予めセンサ類を内蔵し、電池セルへの装着作業を大幅に簡素化できる。【選択図】図１５
2005285457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一以上の単電池を直線状に接続した電池セルを略平行に複数本並べ、かつこれらの電池セルを直列または並列に接続してカセットホルダに内蔵した電源モジュールを複数、略平行に互いに連結して電源モジュールブロックを構成してなる電源装置であって、
前記カセットホルダは、その内面に前記電池セルを位置決めした状態で保持するための位置決嵌着部と、前記位置決嵌着部に保持される電池セルの状態を把握するセンサと、
を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源装置であって、
前記カセットホルダが、保持する電池セルの両面をカバーする一対のカバー片に分割されており、一対のカバー片は対向する一方の側面に折曲可能な折曲連結部を固定して互いに連結されると共に、前記折曲連結部を設けた側と反対の側面に連結フックを設けており、一対のカバー片を前記折曲連結部と連結フックとを嵌合して固定状態とし、前記電池セルがカセットホルダから脱離しないよう保持してなると共に、
前記位置決嵌着部に電池セルを挿入して前記一対のカバー片を固定した状態で、前記位置決嵌着部に配置されたセンサが電池セルに対して位置決めされた状態で電気的に接触状態に保持されてなることを特徴とする電源装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電源装置であって、
前記センサが、前記位置決嵌着部の略底面に配置され、電池セルを位置決嵌着部にセットした状態で前記センサが位置決嵌着部と電池セルとで挟持されるよう構成され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のいずれかに記載の電源装置であって、
前記カセットホルダの内面に、前記電池セルを嵌合できる嵌合突起を設けており、
前記センサが前記嵌合突起に配置され、カセットホルダ内で電池セル同士の間にセンサが位置するよう構成されてなることを特徴とする電源装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の電源装置であって、
前記電池セルを構成する単電池が円筒形であり、前記電池セルを保持する位置決嵌着部が前記単電池の円筒形に沿った半円状に形成されてなり、かつ前記位置決嵌着部の一部を突出させて支持凸部とし、前記支持凸部にセンサを配置することにより、センサが単電池の側面に部分的に押圧されるように構成されてなることを特徴とする電源装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の電源装置であって、
前記カセットホルダが樹脂により構成されており、前記センサは樹脂のインサート成型によって、少なくとも一部をカセットホルダ内面に埋め込まれて固定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のいずれかに記載の電源装置であって、
前記センサが電池セルの電圧、電流、温度の少なくとも何れか一以上を検出するセンサであることを特徴とする電源装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の電源装置であって、
前記センサがサーミスタであることを特徴とする電源装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の電源装置であって、
前記センサが、電池セルの異常を検出して電流量を抑制する電流抑制素子であることを特徴とする電源装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の電源装置であって、
前記電流抑制素子がＰＴＣ素子であることを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として大電流の放電に適している電源装置に関し、特にハイブリッドカーや電気自動車等の自動車のように、大電流で駆動されるモーターに電力を供給して車両等の電動機器を駆動する電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電源装置は、電池又は素電池を直列又は並列に接続した電源モジュールの個数を多くして出力電流を大きくでき、また、直列に接続する直列の個数で出力電圧を高くできる。特に、大出力が要求される用途、例えば自動車等の車両、自転車、工具等に使用される電源装置においては、複数の電池を直列に接続して出力を大きくする構造とすることができる。例えば、自動車を走行させるモータを駆動する電源装置は、出力を大きくするために数百個といった極めて多数の二次電池を内蔵している。多数の電池を内蔵する電源装置は高価であるので、好ましい状態で充放電して、寿命を長くすることが大切である。しかしながら、多数の電池を内蔵している電源装置は、大出力な用途に使用されるので、大電流で放電され、また、短時間で充電するために大電流で充電される。大電流の放電と充電は、電池性能を低下させる原因となる。このため、この種の電源装置は、電池の状態を正確に検出しながら、安全に保護して充電し、また放電することが大切である。このことを実現するために、この種の電源装置は、種々の保護回路を設けている。図２０は、このような電源装置の保護回路の一例を示す回路図である。この図に示す電源装置９０は、保護回路として、電池に流れる電流を検出する電流センサ９２と、過電流が流れるときに電流を遮断するヒューズ９６と、異常時に電流を遮断するリレーユニット９４と、リレーユニット９４を制御するコントロールユニット９５とを備えている。また電源装置９０は、複数の電池を内蔵する電池ホルダ９１にヒューズユニット９３を接続している。この電源回路は、電流センサ９２で電流量を検出し、コントロールユニット９５に信号を送出する。コントロールユニット９５は、電流センサ９２からの信号でリレーユニット９４を制御し、電流をオンオフに切り換える。この構成により、電池に設定電流よりも大きな過大電流が流れると、電流センサ９２が過大電流を検出して、コントロールユニット９５はリレーユニット９４をオフに切り換えて電流を遮断する。
【０００３】
電池セルを多く使用して出力電流や電圧を高めた電源装置においては、電池セルの発熱量も大きくなる。また使用する電池数が多くなるに従い、確率的に特性の悪い電池が含まれる、あるいはいずれかの電池で異常が生じるといった問題の発生率も高くなる。何らかの原因によって電池セルの温度が高くなりすぎると電池セルや電源装置の寿命が短くなる等の弊害が生じるため、このような異常を電源装置側で早期に検出して必要な制御を行うことが重要となる。このため電源装置には、電池電圧や電流、温度などを検出して電池セルの状態をモニタするための複数のセンサ類が設けられている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００１−１２６６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
センサ類は、電池セルを構成する単電池毎、あるいは２〜３個の単電池毎といった単位で配置されている。したがって電池セルの使用数が多くなると、これに応じてセンサ類の使用数も多くなり、特に電源装置の組立時におけるセンサの配置、位置決め、取付作業が膨大なものとなる。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決することを目的に開発されたものであり、本発明の主な目的は、電源装置に内蔵される各電池セルの状態を把握するセンサ類の取付を容易に行える電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明の電源装置は、一以上の単電池を直線状に接続した電池セルを略平行に複数本並べ、かつこれらの電池セルを直列または並列に接続してカセットホルダに内蔵した電源モジュールを複数、略平行に互いに連結して電源モジュールブロックを構成している。カセットホルダは、その内面に電池セルを位置決めした状態で保持するための位置決嵌着部と、位置決嵌着部に保持される電池セルの状態を把握するセンサとを備える。この構成によって、電池セルを保持するカセットホルダに予めセンサ類を内蔵し、電池セルへの装着作業を大幅に簡素化できる。
【０００７】
また本発明の他の電源装置は、カセットホルダが、保持する電池セルの両面をカバーする一対のカバー片に分割されており、一対のカバー片は対向する一方の側面に折曲可能な折曲連結部を固定して互いに連結されると共に、折曲連結部を設けた側と反対の側面に連結フックを設けており、一対のカバー片を折曲連結部と連結フックとを嵌合して固定状態とし、電池セルがカセットホルダから脱離しないよう保持してなると共に、位置決嵌着部に電池セルを挿入して一対のカバー片を固定した状態で、位置決嵌着部に配置されたセンサが電池セルに対して位置決めされた状態で電気的に接触状態に保持されている。この構成によって、カセットホルダに電池セルをセットすることでセンサの位置決めを同時に行え、組み立て工程が大幅に簡素化される。
【０００８】
さらに本発明の他の電源装置は、センサが、位置決嵌着部の略底面に配置され、電池セルを位置決嵌着部にセットした状態でセンサが位置決嵌着部と電池セルとで挟持されるよう構成されている。この構成によって位置決嵌着部の底面に配置されたセンサを電池セルで挟持するようにして、電池セルをカセットホルダに挿入することによりセンサと電池セルとの電気接続が実現される。
【０００９】
さらにまた本発明の他の電源装置は、カセットホルダの内面に、電池セルを嵌合できる嵌合突起を設けており、センサが嵌合突起に配置され、カセットホルダ内で電池セル同士の間にセンサが位置するよう構成されている。この構成によって、予め嵌合突起に配置されたセンサは電池セルをセットした状態で電池セル同士の間に位置され、この状態で位置決めと電気接続とが実現される。
【００１０】
さらにまた本発明の他の電源装置は、電池セルを構成する単電池が円筒形であり、電池セルを保持する位置決嵌着部が単電池の円筒形に沿った半円状に形成されてなり、かつ位置決嵌着部の一部を突出させて支持凸部とし、支持凸部にセンサを配置することにより、センサが単電池の側面に部分的に押圧されるように構成されている。この構成によって、支持凸部に配置されたセンサが単電池の側面に突出するように当接されて確実に接触される。
【００１１】
さらにまた本発明の他の電源装置は、カセットホルダが樹脂により構成されており、センサは樹脂のインサート成型によって、少なくとも一部をカセットホルダ内面に埋め込まれて固定されている。この構成によってセンサを部分的にカセットホルダに埋設して位置決めされた状態で確実に固定できると共に、センサの突出部分を少なくしてセンサのスペース占有を極小化できる。
【００１２】
さらにまた本発明の他の電源装置は、センサが電池セルの電圧、電流、温度の少なくとも何れか一以上を検出するセンサである。この構成よって、センサで電池セルの電圧、電流、温度等をモニタでき、電池の異常を監視できる。
【００１３】
さらにまた本発明の他の電源装置は、センサがサーミスタである。この構成よって、電池温度をサーミスタで検出できる。
【００１４】
さらにまた本発明の他の電源装置は、センサが、電池セルの異常を検出して電流量を抑制する電流抑制素子である。この構成よって、センサが電池セルの異常を検出したとき電流抑制素子で電流量を抑え、発熱を低減できる。
【００１５】
さらにまた本発明の他の電源装置は、電流抑制素子がＰＴＣ素子である。この構成によって、ＰＴＣの負の温度特性により温度上昇時に抵抗値を上げて電流による発熱を抑制できる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明の電源装置によれば、センサ類をカセットホルダに予め組み込んで一体化しておくことにより、電池セルに各種センサ類を配置する手間を簡略化し、生産工程を容易にすることができる。それは本発明が、電源モジュールブロックを電池セルを保持するカセットホルダに分割すると共に、各カセットホルダに予めセンサ類を位置決めした状態で配置しておき、電池セルをカセットホルダにセットした状態で位置決め及び電気接続が行えるように構成しているからである。これによって、電池セルをセットするのみでセンサ類の位置決め、電気接続が行えるので、各センサを個別に電池セルにセットする作業が大幅に簡略化され、またセンサの配置の位置ずれや配線し忘れ、誤配線などの人為的ミスを少なくし、組立の精度を向上させ生産コストを安価にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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を例示するものであって、本発明は電源装置を以下のものに特定しない。また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。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。
【００１８】
本発明の一実施の形態に係る電源装置を構成する電源モジュールの一例を、図１〜図４に示す。図１は電源モジュール１００の斜視図、図２は平面図、図３は側面図、図４は正面図をそれぞれ示している。これらの図に示す電源モジュール１００は、カセットホルダ１０内に計８本の単電池１を保持している。単電池１は、一以上を長手方向に直線状に配置して電池セル２を構成する。単電池１同士の端面で正極、負極を電気接続状態に固定することで、これらの単電池１同士を直列に接続できる。また単電池１同士の接続部分にＯリング３（後述）を設けて保護している。このようにして構成された電池セル２を平行に複数本並べ、互いに電気接続して電源モジュール１００を構成する。図１の例では、単電池２本からなる電池セル２を４本横並びに配列しているが、単電池１や電池セル２の数は一個の電源モジュール１００に要求される出力やサイズなどに応じて適宜設定される。例えば単電池や電池セルを一とすることも可能である。なお本実施の形態ではすべての単電池を直列に接続したが、並列接続や直列、並列接続の組み合わせも可能であることはいうまでもない。
（単電池１）
【００１９】
単電池１は充電可能な二次電池、あるいは静電容量の大きなスーパーキャパシタを使用する。このような二次電池としては、ニッケル−水素電池やリチウムイオン電池、ニッケル−カドミウム電池等が使用できる。リチウムイオン電池は充電容量が大きいので、大電流を必要とする用途の場合でも容量不足を招かずに十分な使用時間を確保できる。またこれらの図においては、単電池１を円筒型電池としている。ただ、単電池には角型電池や薄型電池も使用できる。
（カセットホルダ１０）
【００２０】
カセットホルダ１０は、内部で保持する電池セル２を振動や外力などから保護できるよう、十分な強度とする。例えばプラスチックやセラミック、金属等の成形材で構成され、絶縁性を備えるプラスチックが好適に使用できる。プラスチックを使用する場合は、グラスファイバ入りなどガラス繊維を混入させて強度を増すタイプが好ましい。一方金属製のカセットホルダを使用する場合は、電池セル２のショートなどを防止するための絶縁構造を設ける。金属製のカセットホルダは熱伝導性に優れ、放熱特性を改善できる。
（カセットホルダの嵌合構造）
【００２１】
カセットホルダ１０は、一対のカバー片１２に分割されており、上下のカバー片１２Ａ、１２Ｂを連結することで電池セル２を両面から保持する。このようなカセットホルダ１０の嵌合構造を図５及び図６に示す。図５は上カバー片１２Ａを開放して電池セル２をセットした状態の斜視図、図６はその正面図をそれぞれ示している。上カバー片１２Ａおよび下カバー片１２Ｂは、単電池１を複数直線状に接続した電池セル２を収納できるよう、それぞれ同じ形状に形成されている。具体的には、カセットホルダ１０は内面に、電池セル２を位置決めした状態で保持する位置決嵌着部１４を形成している。位置決嵌着部１４は電池セル２の側面を挟着して保持する。位置決嵌着部１４は、保持する単電池１の形状に応じて、これを確実に保持できる大きさ及び形状に設計される。図の例では円筒形の電池の周囲を保持するように、これとほぼ同じ大きさの円弧状の嵌着溝としている。上カバー片１２Ａおよび下カバー片１２Ｂで電池セル２を上下から保持するよう、嵌着溝は半円状としている。
【００２２】
さらに、隣接する円筒形の電池セル２同士の間には嵌合突起１６を突出させる。嵌合突起１６によって隣接する電池セル２を区画し、これらを絶縁すると共に確実に保持し、外部の衝撃から電池セル２を保護する。
【００２３】
なお位置決嵌着部１４は必ずしも電池セル２の側面と完全に一致させる必要はなく、若干の隙間を設けて電池セル２を冷却する冷却隙間を設けることが好ましい。本実施の形態では、位置決嵌着部１４の一部を突出させて支持凸部１８とし、支持凸部１８で電池セル２の側面に部分的に押圧するように保持して、非接触の部分を冷却隙間とすることでカセットホルダ１０内の電池セル２を効果的に冷却できる。支持凸部１８は、好ましくは電池セル２の円周上を４箇所でほぼ均等に保持する。
【００２４】
さらに、上下のカバー片１２Ａ、１２Ｂに分割されたカセットホルダ１０は、カバー片１２の開放及び閉塞を容易に行うための折曲連結部２０及び連結フック２２を設けている。折曲連結部２０は、ほぼ同じ形状に形成された上下のカバー片１２Ａ、１２Ｂの一端辺においてこれらを連結し、ピボット状に開閉させる。折曲連結部２０は、上下のカバー片１２Ａ、１２Ｂをヒンジ等の可動片で予め回動可動に固定する構成や、上下のカバー片１２Ａ、１２Ｂを一体成型して、折曲部分の肉厚を薄く構成して折曲可能とした構成などが利用できる。特にカセットホルダ１０をプラスチックで一体成型する構成では、一の金型で上下のカバー片１２Ａ、１２Ｂおよび折曲連結部２０を成型できるので好ましい。
【００２５】
一方、連結フック２２は折曲連結部２０と反対側の端辺に設けられ、上下のカバー片１２Ａ、１２Ｂを閉塞した状態で固定する。連結フック２２は、好ましくはネジなどの別部材を使用することなく上下のカバー片１２Ａ、１２Ｂを連結できる嵌合構造とする。例えば図５及び図６に示すように、一方のカバー片１２にカギ状に先端に引掛片を設け、他方のカバー片１２にはこの引掛片と対応する位置に引掛片が係止されるよう段差部を設ける。このような引掛片、段差部といった嵌合構造は、カバー片１２に一体成型で構成することが好ましい。
【００２６】
このように、片開き式に上下のカバー片１２Ａ、１２Ｂを予め連結しておくと共に、連結フック２２で容易に固定できる構造のカセットホルダ１０は、組み立て作業を容易に行える利点がある。特にツメによる嵌め込み構造であれば、従来のように上ケースと下ケースに分離された別部材のカセットホルダをネジ止めなどにより固定する構造に比較して、ネジ等の固定部材やネジ止め作業、特別な工具などが不要で、極めて容易に電池セルをカセットホルダに内蔵して固定でき、コスト及び作業性の面で好ましい。ただ、カセットホルダの固定は嵌合構造に限られず、熱溶着や超音波溶着、接着材、ネジの螺合などによる固定方法も採用できる。ネジを使用する方法であっても、上下のカバー片１２Ａ、１２Ｂの片側は既に固定されているため、螺合作業が半分で済む利点が得られる。
（Ｏリング３）
【００２７】
電池セル２の表面には、所定の間隔で複数のＯリング３を装着している。Ｏリング３は、好ましくは電池セル２の中間部分の複数部分に設けられる。Ｏリング３は、弾性変形できるゴム状弾性体で、断面図形状を円形とし、あるいは図示しないが断面形状を楕円形又は多角形としている。Ｏリング３は、図５および図６に示すように、電池セル２とカセットホルダ１０の位置決嵌着部１４との間に挟着されて、電池セル２を位置決嵌着部１４に装着する。Ｏリング３は、その内径を電池セル２の外径よりもわずかに小さく、あるいは等しくして、電池セル２の表面に隙間なく密着される。Ｏリング３は緩衝作用がある。このため、電池セル２とカセットホルダ１０との間に挟着されるＯリング３は、自動車等の車両に固定されるカセットホルダ１０の振動を吸収して、電池セル２の振動を少なくできる。また、電池セル２をカセットホルダ１０に隙間なくしっかりと固定する。
【００２８】
Ｏリング３のある電池セル２は、簡単な構造でカセットホルダ１０にしっかりと保持できる状態で装着される。それは、図５および図６に示すように、カセットホルダ１０に位置決嵌着部１４として設けている嵌着溝に入れて、しっかりと固定できるからである。従来のホルダーケースは、電源モジュールを固定するために、複雑な取り付け構造としている。この取り付け構造は、ホルダーケースの内面に、電源モジュールと直交する方向にリブを設けている。リブは、電源モジュールを嵌着するアーチ状の凹部を設けている。さらに、このアーチ状の凹部に沿って、弾性ゴムを固定する複雑な固定構造としている。これに対して、Ｏリング３のある電池セル２は、位置決嵌着部１４を簡単な構造の溝状に成形して、Ｏリング３を介して電池セル２をしっかりと振動しないように保持して固定できる。
（電源モジュール同士の連結）
【００２９】
以上のようにして構成された電源モジュールを複数連結して、電源モジュールブロックを構成する。図７〜図１２に、電源モジュール１００で構成された電源モジュールブロック１０００を示す。図７はベースフレーム２８上に載置された電源モジュールブロック１０００を示す斜視図、図８はその平面図、図９は、締結バンド４４で電源モジュールブロック１０００を固定した状態を示す斜視図、図１０はその正面図、図１１はその側面図、図１２は締結バンド４４を固定する部分の断面図を、それぞれ示している。これらの図に示す電源モジュールブロック１０００は、カセットホルダをカートリッジ式に複数連結していくことで、電源出力に必要な本数の単電池１や電池セル２を使用した電源装置を構築する。図７の例では、複数の電源モジュール１００を連結した小ブロック１０００ａを複数並べて電源モジュールブロック１０００を構成している。また、ベースフレーム２８の端部及び中央部分を断面凸型の凸条４２に突出させ、この凸条４２同士の上に跨るようにカセットホルダ１０を連結する。図９の例では、ベースフレーム２８上に２列の電源モジュール１００を配置するように、中央部分の凸条４２Ａを左右の電源モジュール１００共通の台座とし、左右の凸条４２Ｂよりも大きく構成している。電源モジュール１００とベースフレーム２８の固定は、カセットホルダ１０毎に設けたカギ状の突起を、突起を係止するためベースフレーム２８に形成されたスリットに挿入するなどの構成が利用できる。
（モジュール連結部材３２）
【００３０】
カセットホルダは同じ構造に形成され、一方の面と他方の面とが連結できるモジュール連結部材３２を備えている。これによって、同一種類のカセットホルダを使用して、同じ姿勢で隣接する面同士を連結して図７のように電源装置を構成できる。このようなカセットホルダ同士を連結するモジュール連結部材３２の一例を図１３及び図１４に示す。図１３はモジュール連結部材３２によるカセットホルダ１０Ｃ同士の連結状態を示す斜視図であり、図１４はその側面図をそれぞれ示している。これらの図に示すカセットホルダ１０Ｃは、面積の広い面にモジュール連結部材３２を設け、電池セル２が直立姿勢のまま連結後も、異なる電源モジュールの電池セル２同士が互いに平行状態を維持している。すなわち、電源モジュール内で電池セル２が平行に並ぶ方向と垂直に、電源モジュールを継ぎ足す構成としている。
（嵌着凸部３３、嵌着凹部３４）
【００３１】
図１３及び図１４の例では、電源モジュール３００のカセットホルダ１０Ｃの一面にモジュール連結部材３２として嵌着凸部３３と嵌着凹部３４を設け、これらの嵌着によってカセットホルダ１０Ｃ同士を連結する。図の例ではカセットホルダ１０Ｃの一方の面（図１３において前面、図１４において左面）に嵌着凹部３４を上部、嵌着凸部３３を下部に設け、さらに反対側の面（図１３において背面、図１４において右面）には、上部には嵌着凸部３３、下部には嵌着凹部３４を、前面の嵌着凸部３３、嵌着凹部３４とそれぞれ対応する位置に設けている。図に示す嵌着凸部３３は円筒状に形成された突起であり、これに対応して嵌着凹部３４は円形の穴に形成され、嵌着凸部３３を挿入して保持できる大きさに形成される。これら嵌着凸部３３および嵌着凹部３４は、好適にはカセットホルダ１０Ｃと一体成型により形成される。カセットホルダ１０Ｃをプラスチックなどの弾性部材で構成することにより、弾性変形して嵌着凸部３３が嵌着凹部３４に挿入されて嵌着される。この例では嵌着凹部３４と嵌着凸部３３をそれぞれ上下に分けて配置しているが、左右に分けて配置することもできる。あるいは、カセットホルダの前面に嵌着凸部を、背面に嵌着凹部を形成してもよい。さらに嵌着凸部３３の形状は円形に限られず、正方形や長方形、三角形などの多角形状や十字状などとしてもよく、また先端に鍔やカギ条、フック等を設けて、嵌着凹部に挿入された状態で外れないように構成することもできる。またこの例では、嵌着凸部３３、嵌着凹部３４の配置を上下に対称な位置として、前後を反転させた状態でも連結可能としている。ただ、これらを上下非対称に配置して反転した状態では連結できないように構成することもできる。例えば電源モジュールの電極端子が上下いずれかの面に位置している場合に、カセットホルダの前後を反転させても連結可能とすると、電源モジュールの連結後に電極端子面が片面に揃わなくなるおそれがある。このような場合に前後を反転させるとカセットホルダ同士が連結できないように構成することで、このような逆向きの連結を阻止できる。
（電源モジュールブロック１０００）
【００３２】
以上のようにして、カセットホルダ同士をカードリッジ式に連結していくことで、複数の電源モジュールを連結した電源モジュールブロック１０００が形成される。特に電源モジュールの連結数を加減することで、電源モジュールブロック１０００に含まれる電池セル数（単電池数）を容易に変更できる利点が得られる。また電源モジュールブロック１０００は、ベースフレーム２８上に固定される。ベースフレーム２８は電源モジュールブロック１０００を載置する基台であり、十分な強度を備える金属又はプラスチック製とする。金属製のベースフレーム２８は熱伝導性に優れ、放熱性がよい。一方プラスチック製のベースフレーム２８は絶縁性が高く、電池のショートなどを阻止できる。
【００３３】
また電源モジュール同士の連結をさらに強固にするために、図９〜図１２に示すように電源モジュールブロック１０００に締結バンド４４を締結する。図９は締結バンド４４で電源モジュールブロック１０００を締結した状態の斜視図を、図１０はこの正面図、図１１はこの側面図、さらに図１２は締結バンド４４のずれを防止するバンドガイド４６を設けた部分を示す拡大断面図を、それぞれ示している。これらの図に示す締結バンド４４は、金属製または樹脂製のバンドであり、好適にはチューブバンドが利用できる。また金属製のバンドはネジで締結力を調整可能なタイプが使用できる。この例では締結バンド４４を２つ、上下に離間して電源モジュールブロック１０００を締結している。もちろん、締結バンド４４の位置及び数は適宜調整でき、１あるいは３以上とすることもできる。
【００３４】
さらに、締結バンド４４で電源モジュールブロック１０００を締結後に、ずれたり脱離したりしないよう、これを定位置に保持する保持機構を設ける。この例では、図１２に示すように電源モジュールのカセットホルダ１０に、締結バンド４４を保持するバンドガイド４６を設けている。バンドガイド４６はカセットホルダ１０の表面で締結バンド４４を位置させる部分に形成された段差であり、締結バンド４４の幅とほぼ同じか若干大きい大きさに形成される。バンドガイド４６はカセットホルダ１０の成型時に形成される。また、バンドガイド４６の開口部分に締結バンド４４を挿入し易いよう、開口部の端縁を面取りしたり斜面させてもよい。以上のようにして、電源モジュールブロック１０００は締結バンド４４によって確実に連結状態を維持される。
【００３５】
以上は、電源モジュールをブロック化して連結する構造について説明したが、本発明はこの構成に限られず、電源モジュールブロックを一のホルダで構成して電池セルを収納することもできる。
（センサ８６）
【００３６】
電池セルには、電池の異常を検出し、また異常発生時に電池を保護する保護回路等のセンサが装着される。これらのセンサは、電池セルに固定されて電池セルあるいは単電池の温度や端子電圧、電流値などを測定して、コントロールユニットに送出する。コントロールユニットは図２０などに示すように、センサからの信号に基づいて充電電流などを制御する。なおセンサとは、本明細書においては電池の温度、電圧、電流を検出する部材、および検出された値に基づいて電池を保護する保護回路を含む意味で使用する。具体的には、電池の温度を検出するサーミスタや熱電対、温度上昇によって抵抗値を増して電流を制限するＰＴＣ素子、温度上昇等の異常を検出して回路を遮断するブレーカ、温度ヒューズ、熱により変形して接点を開放し電流を遮断するバイメタル等が利用できる。サーミスタは電池温度が高くなったことを検出して、この信号をコントロールユニットに出力し、回路に接続されたトランジスタやＦＥＴを制御して電流を遮断する。さらに複数の検出素子を組み合わせた統合型のセンサとすることもできる。
【００３７】
このようなセンサを電池セルに接続する状態を、図１５〜図１７に基づいて説明する。これらの図において、図１５は本発明の他の実施の形態に係るカセットホルダ１０Ｌの上カバー片１２Ｃを開いた状態を示す要部拡大斜視図、また図１６は図１５のカセットホルダ１０Ｌの下カバー片１２Ｄを示す平面図、さらに図１７はカセットホルダ１０Ｌに電池セル２をセットした状態を示す断面図である。これらの図に示すカセットホルダ１０Ｌは、上記図５等に示すカセットホルダ１０と同様に、上カバー片１２Ｃと下カバー片１２Ｄに分割されており、上カバー片１２Ｃと下カバー片１２Ｄは折曲連結部２０を介して折曲自在に連結される。また上下カバー片１２Ｃ、１２Ｄはそれぞれ、円筒形の電池セル２を保持する位置決嵌着部１４として半円状の嵌着溝を形成すると共に、電池セル２同士の間に挿入されてこれらを絶縁すると共に電池セル２を嵌合する嵌合突起１６を備えている。このカセットホルダ１０Ｌは電池セル２を位置決嵌着部１４にセットした状態で上カバー片１２Ｃと下カバー片１２Ｄを折曲連結部２０を介して折曲して開口面端縁を結合し、閉塞して他端を連結フック（図１５に図示せず）で固定する。上下カバー片１２Ｃ、１２Ｄの固定には上述した連結フックの他、ネジ止めや熱溶着、超音波溶着、接着剤による固定などが適宜利用できる。
（支持凸部１８へのセンサ８６配置）
【００３８】
またカセットホルダ１０Ｌの位置決嵌着部１４には、その底面にセンサ８６が配置される。図１５のカセットホルダ１０Ｌも、上下カバー片１２Ｃ、１２Ｄに位置決嵌着部１４として半円状の嵌着溝を形成しており、半円状のほぼ底面に円弧面を突出させた支持凸部１８を形成している。そして図１５（ｂ）の要部拡大図に示すように、下カバー片１２Ｄの支持凸部１８にセンサ８６を配置している。センサ８６は上面を電池セル２と接触させる検知面としている。またセンサ８６の一部を支持凸部１８に埋め込み、センサ８６の占有スペースを少なくすることもできる。センサ８６の埋め込みは、カセットホルダ１０Ｌの樹脂成型時にインサート成型により行うことができ、この方法であればセンサ８６を位置決めした状態で確実に固定できる。ただ、センサの固定は接着剤や両面テープなどによる固定とすることもできる。このような構成により、位置決嵌着部１４に電池セル２を挿入すると、図１７の断面図に示すように支持凸部１８上に配置されたセンサ８６が電池セル２に当接され、連結フックでカセットホルダ１０Ｌを固定することにより電気的あるいは物理的、機械的な接触が維持される。センサ８６は、電池セル２の所定の位置に配置されるよう、予め位置決めされてカセットホルダ１０Ｌに配置する。したがって、このカセットホルダ１０Ｌを組み立てれば、電池セル２にセンサ８６を圧着でき、機械的な保持と電気的な接続が同時に実現できる。図１５（ａ）の例では、センサ８６は電池セル１本につき２つ、すなわち電池セル２を構成する２本の単電池にそれぞれ配置されている。ここでは、電池セル２の端縁近傍でカセットホルダ１０Ｌの端面に近接してセンサ８６を配置している。これによって、センサ８６からカセットホルダ１０Ｌ外部にリード線８８を引き出すことが容易となるので、このリード線８８をコントロールユニットに配線できる。
（嵌合突起１６へのセンサ８６配置）
【００３９】
上記の例では、センサ８６を各電池セル２の下面に配置していた。センサの配置はこの例に限られず、隣接する電池セル２同士の間に配置することができる。図１８〜図１９に、本発明の他の実施の形態として、電池セル２を嵌合する嵌合突起１６にセンサ８６を配置する状態を示す。図１８は、カセットホルダ１０Ｍの上カバー片１２Ｅを開いた状態を示す要部拡大斜視図、また図１９は図１８のカセットホルダ１０Ｍの下カバー片１２Ｆを示す平面図である。これらの図に示すカセットホルダ１０Ｍも、上記図５や図１５等に示すカセットホルダと同様に、上カバー片１２Ｅと下カバー片１２Ｆとが折曲連結部２０を介して開閉するように連結されている。また上下カバー片１２Ｅ、１２Ｆはそれぞれ、円筒形の電池セル２を保持する位置決嵌着部１４として半円状の嵌着溝を形成すると共に、電池セル２同士の間に挿入されてこれらを絶縁すると共に電池セル２を嵌合する嵌合突起１６を備えている。なお上述した実施の形態と同じ部材については、詳細説明を省略する。図１８（ａ）の例では、電池セル２をモニタするセンサ８６を電池の底部でなく側部に配置している。すなわち、図１８（ｂ）の拡大図に示すように、嵌合突起１６から左側に位置する電池セル２に当接するように、センサ８６を固定している。このセンサ８６は、左側面を検知面としている。またこのセンサ８６も、嵌合突起１６に一部を埋め込むようにして固定してもよい。あるいは、嵌合突起に切り欠きを設けて、切り欠きにセンサを嵌合させて固定させることもできる。またセンサから延出するリード線８８も、同様に嵌合突起に配線用切り欠きを設けて、ここにリード線を這わせることもできる。図１８の例においても上記と同様、電池セル２を構成する単電池毎にセンサ８６を配置している。すなわち、図１８（ａ）に示すように電池セル２の右側で、単電池のほぼ中間にセンサ８６が当接するように配置されている。
【００４０】
なお、図１８の方法によれば、センサの両面に検知面を設けることにより、一のセンサで複数の電池セルをモニタすることも可能である。例えばサーミスタを隣接する電池セルの間に配置することにより、何れかの電池セルの温度上昇を一のサーミスタで検知できる。同様に、上下左右に配置された４つの電池セルの交点にサーミスタを配置すれば、４つの電池セルを監視できる。
【００４１】
また上記の例では、センサは電池セルの断面において下もしくは左右で接触しているが、接触位置はこの例に限られない。例えば電池セルの断面において斜め４５℃の位置にセンサを配置することで、円筒形の電池セルを配置する際に生じるデッドスペースを有効利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の電源装置は、ハイブリッドカーや電気自動車等の車両用電源装置など、高出力、大電流の電源装置として好適に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電源モジュールを示す斜視図である。
【図２】図１の電源モジュールを示す平面図である。
【図３】図１の電源モジュールを示す側面図である。
【図４】図１の電源モジュールを示す正面図である。
【図５】カセットホルダに電池セルを収納する状態を示す斜視図である。
【図６】図５のカセットホルダの側面図である。
【図７】ベースフレーム上に載置された電源モジュールブロックを示す斜視図である。
【図８】図７の電源モジュールブロックの平面図である。
【図９】図７の電源モジュールブロックを締結バンドで固定した状態を示す斜視図である。
【図１０】図９の電源モジュールブロックの正面図である。
【図１１】図９の電源モジュールブロックの側面図である。
【図１２】カセットホルダの表面で締結バンドを保持する部分を示す拡大断面図である。
【図１３】カセットホルダ同士の連結状態の一例を示す斜視図である。
【図１４】図１３のカセットホルダの連結状態を示す側面図である。
【図１５】本発明の他の実施の形態に係る電源装置のカセットホルダの上カバー片を開いた状態を示す斜視図および要部拡大斜視図である。
【図１６】図１５のカセットホルダの下カバー片を示す平面図である。
【図１７】カセットホルダに電池セルをセットした状態を示す断面図である。
【図１８】本発明の他の実施の形態に係る電源装置のカセットホルダの上カバー片を開いた状態を示す斜視図および要部拡大である。
【図１９】図１８のカセットホルダの下カバー片を示す平面図である。
【図２０】電源装置の保護回路の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００４４】
１００、３００…電源モジュール
１０００…電源モジュールブロック；１０００ａ…小ブロック
１…単電池
２…電池セル
３…Ｏリング
１０、１０Ｃ、１０Ｌ〜Ｍ…カセットホルダ
１２…カバー片；１２Ａ、Ｃ、Ｅ…上カバー片；１２Ｂ、Ｄ、Ｆ…下カバー片
１４…位置決嵌着部
１６…嵌合突起
１８…支持凸部
２０…折曲連結部
２２…連結フック
２８…ベースフレーム
３２…モジュール連結部材
３３…嵌着凸部
３４…嵌着凹部
４２、４２Ａ〜Ｂ…凸条
４４…締結バンド
４６…バンドガイド
８６…センサ
８８…リード線
９０…電源装置
９１…電池ホルダ
９２…電流センサ
９３…ヒューズユニット
９４…リレーユニット
９５…コントロールユニット
９６…ヒューズ
【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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