(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極端子が形成された電池セルと、
前記電極端子が通過する孔部と前記電池セルを支持する底部が形成されるとともに、前記電池セルを囲んで保持する第一保持体と、
前記電池セルの前記電極端子とは反対側において、前記底部との間に所定の空間を有して前記第一保持体に着脱可能に接続される第二保持体と、
前記電池セルと１対１の対応で設けられ、この電池セルを監視する監視部とを備え、
前記第一保持体には、前記電池セルから計測される計測情報を計測する計測装置およびこの計測装置と電気的に接続される第一の配線群が形成されてなり、
前記第二保持体は、前記所定の空間に配置された前記監視部を保持するとともに、前記第一の配線群および前記監視部と電気的に接続される第二の配線群が形成されてなることを特徴とする電池モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の電池モジュールが複数並んで配列され、
それぞれの前記電池モジュールの前記第一保持体の内部には、少なくともその一部が前記電池モジュールから外部へ張り出すとともに、前記電池セルと接触する金属板が配置されてなり、
隣り合う前記電池モジュールの間において、前記外部へ張り出した金属板の一部同士が
互いに接触されてなることを特徴とする電池システム。
【請求項３】
複数の前記電池モジュールにおける前記監視部のそれぞれは、前記計測情報を取得する処理制御部、および前記処理制御部と接続される切替部を有してなり、
前記切替部は、隣り合う一の前記電池モジュールから送信された前記計測情報に対応した情報を、前記処理制御部を経由して隣り合う他の前記電池モジュールに送信するか、前記処理制御部を経由せずに隣り合う他の前記電池モジュールに送信するかの切替を行うことを特徴とする請求項２に記載の電池システム。
【請求項４】
前記監視部と電気的に接続される管理部をさらに備え、
前記監視部は、認証用暗号が記憶される揮発性メモリを有するとともに、前記管理部と電気的に接続された後に前記認証用暗号を前記管理部へ送信し、
前記管理部は、前記監視部から受信する前記認証用暗号に基づいて、前記監視部に対する認証処理を行うことを特徴とする請求項２又は３に記載の電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池モジュールおよび電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車に代表される電池システムは、複数の電池セルで構成される組電池、およびこの組電池の充放電状態等の動作状態を監視・管理する制御系を含んで構成されている。制御系は、複数の電池セルに接続されて該電池セルの動作状態を監視するＣＭＵ（Ｃｅｌｌ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、このＣＭＵの動作を管理するＢＭＵ（Ｂａｔｔｅｒｌｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｕｎｉｔ）を備えている。
【０００３】
近年、直列接続された複数の電池セルの充電状態を検出するシステムが提案されている（特許文献１参照）。この特許文献１では、ＣＭＵは、セルグループごとに設けられ、このセルグループを構成する複数の電池セルの上記動作状態を監視する。複数のＣＭＵは、ＢＭＵに対して互いに並列接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−０３２９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した電池セルはそれぞれ所望の電池システムに組み込まれるが、組み込み作業における電池セルの運搬時には不注意等で電池セルを落下させてしまうことも想定され、このような不意の落下による衝撃から電池セルを防護する必要がある。
また、組電池を構成する電池セルの数は、電池システムが要求する仕様によって様々である。従って、組電池を構成する電池セルは、電池システムの仕様に依らずに拡張性が高く、組立やメンテナンスが容易に行えることが望ましい。
【０００６】
本発明は、上述の事情に鑑み成されたものであって、落下等による衝撃から電池セルを有効に保護できるとともに、電池システムが要求する電池セルの総数に依存せずに組電池の組立やメンテナンスを効率よく行うことができる電池モジュールおよび電池システムを提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、前記目的を達成するために以下の手段を採用している。
本発明の電池モジュールは、電極端子が形成された電池セルと、前記電極端子が通過す
る孔部と前記電池セルを支持する底部が形成されるとともに、前記電池セルを囲んで保持
する第一保持体と、前記電池セルの前記電極端子とは反対側において、前記底部との間に
所定の空間を有して前記第一保持体に着脱可能に接続される第二保持体と、前記電池セルと１対１の対応で設けられ、この電池セルを監視する監視部とを備え、前記第一保持体には、前記電池セルから計測される計測情報を計測する計測装置およびこの計測装置と電気的に接続される第一の配線群が形成されてなり、前記第二保持体は、前記所定の空間に配置された前記監視部を保持するとともに、前記第一の配線群および前記監視部と電気的に接続される第二の配線群が形成されてなることを特徴とする。
【０００８】
このようにすれば、電池セルは第一保持体により囲まれて保持されているので、不意の落下時においても第一保持体により衝撃が緩和されて有効に電池セルを保護することができる。また、第一保持体と着脱可能に接続される第二保持体が所定の空間を有して配置されている。従って、この所定の空間を、例えば電池セルの冷却用空間や電池セルを監視する監視部の収容空間として有意に活用することができる。
【０００９】
また、本発明の電池システムは、上記電池モジュール、又は、前記電池セルと１対１の対応で設けられ、この電池セルを監視する監視部をさらに具備し、前記第一保持体には、前記電池セルから計測される計測情報を計測する計測装置およびこの計測装置と電気的に接続される第一の配線群が形成されてなり、前記第二保持体は、前記監視部を保持するとともに、前記第一の配線群および前記監視部と電気的に接続される第二の配線群が形成されてなる電池モジュール、のいずれかが複数並んで配列され、それぞれの前記電池モジュールの前記第一保持体の内部には、少なくともその一部が前記電池モジュールから外部へ張り出すとともに、前記電池セルと接触する金属板が配置されてなり、隣り合う前記電池モジュールの間において、前記外部へ張り出した金属板の一部同士が互いに接触されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、不意の落下時においても第一保持体により衝撃が緩和されて有効に電池セルを保護することができる。また、第一保持体に着脱可能に接続される第二保持体により、所定の空間を有意に活用して拡張性に優れた電池モジュールおよびこの電池モジュールを備えた電池システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第一実施形態における電池システムの構成例を示す図である。
【図２】第一実施形態における電池システムを構成する電池モジュールの概観を示す斜視図である。
【図３】第一実施形態における電池システムを構成する電池モジュールの概略構成を示す分解斜視図である。
【図４】第一実施形態における電池システムを構成する電池モジュールのうち、電池セルおよびキャップの構成を示す分解斜視図である。
【図５】第一実施形態における電池システムを構成する電池モジュールのうち、フレームおよび第二保持体の構成を示す分解斜視図である。
【図６】第二実施形態における電池システムの構成例を示す図である。
【図７】第二実施形態における電池システムを構成する電池モジュールの概観を示す斜視図である。
【図８】第二実施形態における電池システムを構成する電池モジュールの概略構成を示す分解斜視図である。
【図９】第二実施形態における電池システムを構成する電池モジュールのうち、電池セルおよびキャップの構成を示す分解斜視図である。
【図１０】第二実施形態における電池システムを構成する電池モジュールのうち、フレームおよびＣＭＵ保持体の構成を示す分解斜視図である。
【図１１】第二実施形態における電池システムを構成する電池モジュールのうち、（ａ）はフレームおよび金属板の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に相当する電池モジュールの断面図である。
【図１２】第二実施形態における電池システムにおける電気的な接続関係を示す図である。
【図１３】第二実施形態における電池システムを構成する電池モジュールのうち、（ａ）は配列された複数の電池モジュールの電気的な接続関係を示す模式図、（ｂ）は金属板の接続関係を示す平面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
【図１４】第二実施形態における電池システムを構成する電池モジュールのうち、（ａ）は変形例１のフレームおよび金属板を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’線断面図、（ｃ）は変形例１の電池モジュールの配列例を示す模式図である。
【図１５】第二実施形態における電池システムを構成する電池モジュールのうち、（ａ）は変形例２のフレームおよび金属板の斜視図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ’線に対応する電池モジュールの断面図である。
【図１６】第二実施形態における電池システムを構成する電池モジュールのうち、（ａ）は変形例３のフレームおよび金属板を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ’線断面図である。
【図１７】第二実施形態における電池システムを構成する電池モジュールのうち、（ａ）は変形例４のフレームおよび金属板を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ’線断面図である。
【図１８】第二実施形態における電池システムのうち、変形例５のＣＭＵおよび電池システムの電気的な接続関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。説明に用いる図面において、特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造の寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせている場合がある。実施形態において同様の構成要素については、同じ符号を付して図示し、その詳細な説明を省略する場合がある。実施形態で説明する要素の全てが本発明に必須であるとは限らない。
【００１３】
＜第一実施形態＞
以下、本発明の第一実施形態に係る電池モジュールおよび電池システムについて説明する。
図１は、第一実施形態における電池システムの構成例を示す図であり、図２は、本発明に係る電池システムに含まれる電池モジュールの斜視図であり、図３は、第一実施形態における電池システムを構成する電池モジュールの概略構成を示す分解斜視図である。また、図４は、第一実施形態における電池システムを構成する電池モジュールのうち、電池セルおよびキャップの構成を示す分解斜視図であり、図５は、第一実施形態における電池システムを構成する電池モジュールのうち、フレームおよび第二保持体の構成を示す分解斜視図である。
なお、以下の説明においては、Ｚ方向を、第二保持体６、フレーム４およびキャップ５が積層される方向とし、このうちＺ方向の正側を第二保持体６、フレーム４およびキャップ５がこの順に積層される方向とする。Ｘ方向およびＹ方向については後に定義する。
【００１４】
図１に示すとおり、本実施形態の電池システム１は、複数の電池セル２（電池セル２ａ〜２ｄ）で構成される組電池１５、ＣＭＵ３とＢＭＵ１１とで構成される制御系１６、電流計１２、入力装置１３、出力装置１４、上位制御装置１８、および電力負荷１９を含む。
電池システム１は、例えば産業車両や電気自動車、ハイブリッド自動車、電車、船舶、飛行機、発電システム等、電池セルから電力の供給を受けて駆動するシステムを総称するものであり、以下においては電池システム１として電気自動車を例にして説明する。
また、本実施形態では、後述するキャップ５、フレーム４および第二保持体６からなる筐体に収容された電池セル２（電池セル２ａ〜２ｄ）により電池モジュール１０が構成されている。このうち、電池セル２ａについては第二保持体６にＣＭＵ３が収容されており、このＣＭＵ３と図示しない配線を介して各電池セル２（電池セル２ａ〜２ｄ）が電気的に接続されている。すなわち、本実施形態では、１つのＣＭＵ３に対して４つの電池セル２が接続され、ＣＭＵ３は各電池セル２の端子間電圧や缶電位等の計測情報に基づいて各電池セル２を監視している（詳細は後述する）。なお、ＣＭＵ３は、後述する配線群を介して電池セル２から駆動に必要な電力を得ている（他の実施形態や変形例でも同様）。
このように、本実施形態における電池モジュールとは、少なくとも筐体およびこの筐体に収容された電池セルを含み、必要に応じてＣＭＵが追加されてもよい。そして、電池セル２ａに関する電池モジュール１０についてはＣＭＵ３を保持するものであるので、この電池セル２ａについては第二実施形態で説明する電池モジュール１０Ａの構成を採用してもよい。
【００１５】
監視部としてのＣＭＵ３は、監視対象の電池セル２ａ〜２ｄの上記計測情報を各種センサーから受信する。より具体的には、ＣＭＵ３は、図示しないＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を備えており、上記各種センサーが検知して出力する複数の上記計測情報をそれぞれアナログ信号として受け、これらアナログ信号をＡＤＣによってそれぞれに対応するデジタル信号に変換した後、後述する関連情報を算出するためのパラメータ情報としてＢＭＵ１１へ出力している。ＣＭＵ３は、データを送受信するバスを介して後述するＢＭＵ１１と電気的に接続されている。
管理部としてのＢＭＵ１１は、ＣＭＵ３および上位制御装置１８とデータを送受信するバスを介して接続されており、この上位制御装置１８の指令に応じて、電力負荷１９に対する電力供給の開始や停止を制御する。また、ＢＭＵ１１は、後述する電流計１２で計測される組電池１５を流れる電流の値や、上記各種センサーから出力される計測情報に基づき、ＣＭＵ３と協働して関連情報（上記計測情報に関連した情報であり、ＢＭＵ１１にて演算される各電池セル２の充電率ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）や劣化度ＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈ）を含む）の演算を行う。
【００１６】
電流計１２は、図示しないＡＤＣを備え、組電池１５から電力負荷１９へ出力される電流を計測するための電気計器である。電流計１２は、データを送信するためのバスを介してＢＭＵ１１と接続され、計測した電流の値に対応するパラメータ情報をＢＭＵ１１へ送信する。なお、電流計１２にＡＤＣが設けられていない場合には、ＢＭＵ１１にＡＤＣを設けて上記パラメータ情報の生成を行ってもよい。あるいは、電流計１２とＣＭＵ３とをバスで接続し、このＣＭＵ３のＡＤＣを利用して組電池１５から電力負荷１９へ出力される電流に対応するパラメータ情報を生成してもよい。
入力装置１３は、電池セル２ａ〜２ｄの上記関連情報を出力する旨の命令の入力を利用者から受け付ける装置である。入力装置１３は、例えば電気自動車の計器パネルの周辺に設けられたスイッチ類やタッチパネル等が考えられる。入力装置１３は、データを送信するためのバスを介して上位制御装置１８と接続される。
出力装置１４は、電池セル２ａ〜２ｄの上記関連情報を視覚的にまたは音声として出力する装置であり、電気自動車に設けられた計器パネルやカーナビゲーション用のモニタ、スピーカ等が挙げられる。出力装置１４は、データを受信するためのバスを介して上位制御装置１８と接続される。なお、出力装置１４による関連情報の出力態様は、電池セル２ａ〜２ｄにおける上記関連情報を個別に出力してもよいし、組電池１５全体としての上記関連情報を出力する態様としてもよい。電池セル２ａ〜２ｄの各々における関連情報を個別に出力すれば、いずれの電池セルが交換時期に来ているかなどを容易に把握することができ、適切な時期に電池セル毎の交換が可能となる。一方で組電池１５全体としての関連情報を出力すれば、電気自動車の利用者は電池システム１全体としての劣化の程度を簡易に把握することが可能となる。
【００１７】
上位制御装置１８は、電池システム１としての電気自動車に搭載されるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）等の制御装置である。この上位制御装置１８は、バスを介して入力装置１３、出力装置１４、ＢＭＵ１１および電力負荷１９とそれぞれ接続されるとともに、電力負荷１９の制御を含めた電池システム１の全体的な制御を行う。また、上位制御装置１８は、電気自動車の利用者から入力装置１３を介して入力された命令に基づき、例えば組電池１５の上記ＳＯＣに対応した関連情報を出力装置１４から出力する制御を行う。本明細書では、この上位制御装置１８と上記制御系１６とをあわせて、「制御装置」と称することがある。この制御装置が上記関連情報を演算して出力装置１４から出力すればよく、上記関連情報の演算はこの上位制御装置１８にて行う構成としてもよい。
電力負荷１９は、組電池１５から電力の供給を受けて動作するシステムや装置であり、例えば電気自動車の場合、組電池１５から電力の供給を受けて動作する電動機（電動モータ等）が例示される。
なお、組電池１５における電池セル２ａ〜２ｄの接続は、直列接続、並列接続、直列接続と並列接続とを組合せた接続のいずれであってもよいが、本実施形態において電池セル２ａ〜２ｄは互いに直列に接続されている。
【００１８】
次に、本実施形態の電池モジュール１０について説明する。
図２および図３に示すように、本実施形態に示す電池モジュール１０は、電池セル２と、キャップ５とフレーム４とから構成されて電池セル２を囲んで保持する第一保持体（「セル保持体」とも称する）と、この第一保持体に着脱可能に接続される第二保持体６とを備えている。
以下、本実施形態の電池モジュール１０を構成する電池セル２、キャップ５、フレーム４、および第二保持体６の各構成について説明する。
電池セル２は、後述する電力負荷１９に電力を供給する充放電可能な蓄電池であり、図４に示すように、容器本体２０、電極端子としての正極端子２１、電極端子としての負極端子２２、および安全弁２５を少なくとも有している。また、電池セル２には、温度、電圧等の計測情報を計測する各種センサー（計測装置）が取り付けられている。これら各種センサーにより計測され且つ出力された計測情報に対応する上記パラメータ情報が、ＣＭＵ３を介してＢＭＵ１１に入力される。本明細書では電池セル２としてリチウム二次電池を例にして説明するが、鉛蓄電池等の他の二次電池も適用可能であることは言うまでもない。
容器本体２０は、例えばアルミニウム製の中空容器の外面をアルマイト加工や塗装等により絶縁化したものであり、その外形が略立方体になっている。容器本体２０の外面は、頂面２０ａ、底面２０ｂ、および４つの側面２０ｃを有している。本発明の適用範囲は、容器本体２０の形状や寸法、材質に限定されない。例えば、容器本体２０の外形が略円柱状であってもよい。
容器本体２０の内部には、図示略の正極板と負極板とがセパレータを介して収容されており、正極板および負極板に接触するように電解液が貯留されている。正極端子２１および負極端子２２は、電池セル２の頂面２０ａから電池セル２の外部へ向かって突出している。なお、本実施形態では頂面２０ａから正極端子２１および負極端子２２が突出する例を示したが、この態様に限定されない。例えば、対向する２つの側面２０ｃから正極端子２１と負極端子２２をそれぞれ突出させてもよい。
正極端子２１および負極端子２２を経由して、電池セル２の内部と外部との電力の受け渡しが行われる。正極端子２１は、正極板と電気的に接続されており、負極端子２２は、負極板と電気的に接続されている。
安全弁２５は、容器本体２０の頂面２０ａに設けられ、容器本体２０の内部圧力が所定値以上に上昇したときに容器本体２０の内部圧力を外部に開放するようになっている。なお、電池モジュール１０を複数並べて配置する場合に、図示しない排気ダクト（例えば共通ダクトおよび当該共通ダクトから分岐する分岐ダクトを備える）を設け、この分岐ダクトを各電池モジュール１０のキャップ５の貫通孔５６（後述）上に接続してもよい。これにより、圧壊等によって電池セル２の安全弁２５から反応ガスが噴出した場合でも当該反応ガスを電池システム１の外へ排出することができる。
【００１９】
第一保持体としてのフレーム４およびキャップ５は、電池セル２を囲んで挟み込むように互いに嵌合されている。このうちキャップ５は、例えばプラスチックやゴム等の絶縁材料を射出成形することによって形成される。
図４に示すように、キャップ５は、電池セル２と対向する面が窪んだ凹部５０、後述するフレーム４の支柱部４１に形成される嵌合凸部４２と嵌合する嵌合凹部５１、凹部５０の底面に相当する天板部５２、この天板部５２に形成される孔部５３ａ、５３ｂ、および貫通孔５６を含む。
天板部５２は、電池セル２が凹部５０に嵌合された状態で、電池セル２の頂面２０ａに密着して対向する部分である。天板部５２が電池セル２の頂面２０ａに密着していることにより、例えば頂面２０ａに形成された電極端子に埃やチリなどが混入してしまうことを防止できる。ここでは、上方（Ｚ方向の正側であり、以下同様である）から平面視した天板部５２の平面形状が略矩形になっている。しかしながら、本発明の適用範囲は、略矩形状の天板部５２、後述する底部４０および基部６０の平面形状に限定されない。複数の電池モジュール１０を省スペースで配列するには、天板部５２と底部４０と基部６０とを上方から平面視した形状の輪郭が、平面的に繰り返し配置可能な平面形状、例えば略三角形、略平行四辺形や略長方形、略正六角形等になっていると有利である。
なお、以降の各実施形態、変形例の説明においては、天板部５２の長辺方向をＸ方向とし、短辺方向をＹ方向として説明する。
【００２０】
嵌合凹部５１は、凹部５０のうちで、フレーム４の支柱部４１（図５参照）と対向する部分に設けられており、フレーム４に設けられた嵌合凸部４２と嵌め合わされる。
孔部５３ａ、５３ｂは、略矩形状の天板部５２をＺ方向に貫通して設けられている。そして、キャップ５が電池セル２に被着された際には、正極端子２１が孔部５３ａに挿通されて正極端子２１の先端が天板部５２から突出する。負極端子２２についても同様に、キャップ５が電池セル２に被着された際に、負極端子２２が孔部５３ｂに挿通されて負極端子２２の先端が天板部５２から突出する。
貫通孔５６は、電池セル２の安全弁２５と向かい合う部分の天板部５２に設けられている。本実施形態において、貫通孔５６は天板部５２の中央に形成されている。そして、電池セル２の安全弁２５が開放されたときに、容器本体２０の内部のガスが貫通孔５６を通って外部に放出され、容器本体２０の内部圧力が開放されるようになっている。
【００２１】
図５に示すように、フレーム４は、略矩形状の底部４０、この底部４０の四隅からそれぞれ上方に伸びる支柱部４１、支柱部４１の上記伸びた方向の上端にそれぞれ形成された嵌合凸部４２、および底部４０のうち支柱部４１が伸びる方向とは反対側の面の四隅にそれぞれ形成される嵌合凹部４３を含む。
フレーム４は、各部位が型成型等により一体に形成されたものであってもよいし、板部材により構成された底部や柱部材により構成された支柱部が互いに接合されたものであってもよい。フレーム４の材質についてはある程度の強度を備える限りにおいて特に限定されないが、フレーム４が絶縁性材料で構成されていれば電池セル２との間で短絡が生じ難くなることから、本実施形態のフレーム４の材質はプラスチック等の絶縁性樹脂材料が望ましい。
底部４０は、電池セル２の底面２０ｂと対向して当該電池セル２を支持する部位である。本実施形態の底部４０は、略平板状になっており、上方から平面視した平面形状が略矩形になっている。この底部４０には、上方から平面視した際の中央付近に底部４０を貫通する孔部４０Ｈが形成されている。そして、電池セル２がフレーム４内に収容されて使用された際には、電池セル２に発生する熱がこの孔部４０Ｈを通して外部へ放熱される。底部４０に形成される孔部４０Ｈの形状、位置や個数は、電池セル２の底面２０ｂに対向する限りにおいて特に制限されないが、後述する第二保持体６にＣＭＵ３が配置される場合には当該ＣＭＵ３とＺ方向において重ならない位置に形成されるとよい。これによれば、電池セル２から発生する熱による悪影響をＣＭＵ３に与えることなく効果的に放熱することができる。
【００２２】
支柱部４１は、キャップ５を支持可能なように、その配置や数が適宜選択される。ここでは、支柱部４１が、略矩形状の底部４０の隅ごとに計４つ設けられている。そして、支柱部４１の一端は底部４０と連続しており、底部４０の略法線方向（略Ｚ方向）に延びている。支柱部４１は、軸方向（Ｚ方向）に直交する断面形状が略Ｌ字状になっており、支柱部４１の内壁（上記断面形状で見た場合における略Ｌ字状の内角を形成する２つの側壁）が電池セル２と対向するように配置されている。
４つの支柱部４１の上記内壁に囲まれる領域が電池セル２を挿脱可能な開口部となるように、支柱部４１の間隔が設定されている。すなわち、電池セル２がフレーム４内に挿入された際に、電池セル２の側面２０ｃのうち上記内壁と対向する部分が支柱部４１の内壁と接触し、これによりフレーム４内で電池セル２が固定・支持される。
本実施形態の支柱部４１は、配列された複数の電池モジュール１０において、電池セル２の間の隙間を構成するスペーサーとしても機能する。支柱部４１の板厚は、例えば、充放電等に伴って電池セル２の側面２０ｃにおける中央部付近が膨張したときに、隣接する電池セル２の上記中央部付近同士が接触しないように設定される。なお、フレーム４の隣り合う支柱部４１間において、電池セル２の側面２０ｃを囲むように補強バーを設けてもよい（以下の実施形態および変形例についても同様）。具体的には、上述した電池セル２の側面２０ｃにおける中央部付近を補強バーで固定するように、支柱部４１間に補強バーを設置する。これにより電池セル２の上記中央部付近の膨張が抑制され、隣り合う電池セル２同士の接触を防止することができる。
図５に示すように嵌合凸部４２は、それぞれの支柱部４１の先端に設けられており、キャップ５の嵌合凹部５１と嵌め合わされる。嵌合凹部４３は、後述する第二保持体６とフレーム４とが接続される際に、第二保持体６の嵌合凸部６２と嵌合される。これら嵌合凹部５１、嵌合凸部４２、嵌合凹部４３、および嵌合凸部６２における上方から平面視した形状は、図示のような矩形に限られず、円や楕円形のような他の形状としてもよい。
【００２３】
第二保持体６は、フレーム４に対してキャップ５と反対側にて、フレーム４と着脱可能に接続される。
図５に示すように、第二保持体６は、略矩形状の基部６０、基部６０の四隅にそれぞれ配置されたスペーサー部６１、およびそれぞれのスペーサー部６１の先端に形成された嵌合凸部６２を有している。本実施形態においては、第二保持体６を構成する基部６０、スペーサー部６１および嵌合凸部６２は、一体として成形される。この第二保持体６の材質については、ある程度の強度を備える限りにおいて特に限定されないが、本実施形態においてはプラスチック等の絶縁性樹脂材料で構成されている。また、第二実施形態で説明するＣＭＵ保持体は本実施形態の第二保持体６に対応しており、第二保持体６にＣＭＵが収容される場合には、第二実施形態で示されるＣＭＵ保持体で採用される構成（接続端子６４や配線６３等）を適宜追加してもよい。
基部６０は、略板状の部材であり、上方から平面視した平面形状および外寸が底部４０および天板部５２と略同一になっている。
スペーサー部６１は、基部６０とフレーム４の底部４０との間に所定の空間が形成されるように、その配置や数が適宜選択される。本実施形態では、スペーサー部６１が基部６０の隅ごとにそれぞれ配置されて基部６０からＺ方向に突出している。スペーサー部６１は、基部６０と連続しており、基部６０の略法線方向（略Ｚ方向）にフレーム４に向けて延びている。
嵌合凸部６２は、それぞれのスペーサー部６１の先端（Ｚ方向の正側における端部）に設けられており、フレーム４の嵌合凹部４３と着脱可能に嵌合される。嵌合凸部６２と嵌合凹部４３とが嵌合されることにより、第二保持体６と第一保持体（上記フレーム４とキャップ５）とが着脱可能に接続される。
【００２４】
以上説明した第一実施形態に係る電池モジュールおよび電池システムは、次に示す作用・効果を奏することができる。
第一に、電池セル２は第一保持体により囲まれて保持されているので、電池セルを不意に落下させた場合でも落下時の衝撃が第一保持体により緩和される。これにより電池セルの破損を防止することができ、取扱い性に優れた電池モジュールおよび電池システムを実現できる。
第二に、第一保持体と着脱可能に接続される第二保持体が所定の空間を有して配置されているので、この所定の空間を有効に活用することができ、拡張性の高い電池モジュールおよび電池システムを実現できる。例えば、電池モジュール１０を温度の高い熱源の上に配置しなければならない場合には、所定の空間に存在する空気層が断熱層として作用することになる。すなわち、空気は相対的に熱伝導率が低く、上記熱源から発生する熱は所定の空間に存在する空気層によって遮られることとなる。したがって、この所定の空間を断熱空間として活用でき、上記熱源から発する熱が電池セルに伝わることを防止できる。また、フレームの底部に孔部が形成されているので、この所定の空間を放熱空間として活用でき、電池セルから発する熱をこの所定の空間に対して放熱することができる。
第三に、電池セルを監視するＣＭＵを第二保持体上に配置する場合にはこの所定の空間をＣＭＵ収容空間として活用することができ、スペース効率を向上させた電池モジュールおよび電池システムを実現できる。
【００２５】
なお、孔部４０Ｈは必ずしも設ける必要はなく適宜省略してもよい。そして孔部４０Ｈを形成しない場合には、例えば後述する金属板７を電池セル２の底部２０ｂと底部４０の間に介在させ、この金属板７を介して電池セル２から発生する熱を外部へ放熱するようにしてもよい。
【００２６】
また、少なくとも第二保持体６の材質を断熱材で構成するか、またはグラスウール等の断熱材で第二保持体６を覆うように構成してもよい。これによれば、特に電池モジュール１０を温度の高い熱源の上に配置する場合には、この熱源から発する熱の影響から電池セル２を有効に保護することができる。
【００２７】
電池セル２、キャップ５、フレーム４および第二保持体６は、それぞれ後述する第二実施形態以降で新たに説明される他の構成を適宜備えていてもよい。例えば、電池セル２では温度計測部２３や容器電位端子２４等を備える一方で、キャップ５には金属接点５３ｃ、５３ｄ、および入出力コネクタ５４、５５並びにこれらを電気的に接続する配線を設ける。これにより、例えば図示略の電圧計測機器を用い、入出力コネクタ５４、５５を介して電池セル２の端子間電圧を計測することができる。
【００２８】
＜第二実施形態＞
続いて、本発明の第二実施形態に係る電池モジュールおよび電池システムについて説明する。
上記した第一実施形態では、第二保持体６が形成する所定の空間は様々な用途で活用できたが、第二実施形態では電池セルとＣＭＵとが１対１の対応で構成し、この所定の空間をＣＭＵの収容空間として活用することとした。
すなわち、第二実施形態が第一実施形態と相違する点は、電池セルとＣＭＵとが１対１の対応で構成されて第二保持体６がＣＭＵ３を保持するＣＭＵ保持体６Ａとなる点、フレーム４Ａに孔部４０Ｈが形成されていない点、それぞれのフレーム４Ａ、キャップ５ＡおよびＣＭＵ保持体６ＡにＣＭＵ３と電気的に接続される配線群がそれぞれ形成される点、およびそれぞれの電池セル２Ａとキャップ５Ａに電池セル２Ａから得られる種々の計測情報を計測するための部材が設けられている点である。
なお、第一実施形態と重複する箇所は同じ番号を付し、適宜その説明を省略する。
【００２９】
図６は、第二実施形態に係る電池システムの一例を示す構成図である。また、図７は第二実施形態の電池システムを構成する電池モジュールの概観を示す斜視図、図８は第二実施形態の電池システムを構成する電池モジュールの概略構成を示す分解斜視図である。
本実施形態の電池システム１は、複数の電池セル２Ａ（電池セル２ｅ〜２ｈ）で構成される組電池１５、ＣＭＵ３とＢＭＵ１１とで構成される制御系１６、電流計１２、入力装置１３、出力装置１４、上位制御装置１８、および電力負荷１９を含む。
本実施形態では、電池セル２ＡとＣＭＵ３とを含んで電池モジュール１０Ａが構成され、この電池モジュール１０Ａが複数並んで電池モジュール１０ａ〜１０ｄとして配置されている。例えば電池モジュール１０ａは、電池セル２ｅおよびこの電池セル２ｅと１対１の対応で設けられるＣＭＵ３ａを備えている。電池モジュール１０ｂ〜１０ｄも、電池モジュール１０ａと同様に、電池セルとＣＭＵとが１対１の対応で設けられている構成となっている。
それぞれのＣＭＵ３ａ〜３ｄは、監視対象の電池セル２ｅ〜２ｈの上記計測情報を上記各種センサーから受信し、上記ＡＤＣを介して変換されたパラメータ情報をＢＭＵ１１へ出力している。このように、ＣＭＵ３ａ〜３ｄは、監視対象の電池セル２ｅ〜２ｈごとの上記各種センサーからの計測情報に基づき、監視対象の電池セル２ｅ〜２ｈの状態を監視する。複数のＣＭＵ３ａ〜３ｄは、データを送受信するバスを介して互いに直列に接続されるとともに、最も上流のＣＭＵ３ａは後述するＢＭＵ１１と電気的に接続されている。
なお、本明細書では、図６のように接続された任意のＣＭＵ３から見た他のＣＭＵ３について、ＢＭＵ１１側に接続された他のＣＭＵ３を上流のＣＭＵと称し、ＢＭＵ１１側とは反対側に接続された他のＣＭＵ３を下流のＣＭＵと称する。
ＢＭＵ１１は、電流計１２で計測される組電池１５を流れる電流の値や、上記各種センサーから出力される計測情報に基づき、ＣＭＵ３ａ〜３ｄと協働して上記関連情報の演算を行う。
【００３０】
次に、本実施形態における電池モジュール１０Ａについて説明する。
図７は第二実施形態における電池システムを構成する電池モジュールの概観を示す斜視図、図８は第二実施形態における電池システムを構成する電池モジュールの概略構成を示す分解斜視図、図９は第二実施形態における電池システムを構成する電池モジュールのうち、電池セルおよびキャップの構成を示す分解斜視図、図１０は第二実施形態における電池システムを構成する電池モジュールのうち、フレームおよびＣＭＵ保持体の構成を示す分解斜視図である。
【００３１】
図７、８に示すように、本実施形態の電池モジュール１０Ａは、ＣＭＵ保持体６Ａ、ＣＭＵ保持体６Ａの上方で該ＣＭＵ保持体６Ａと接続されるフレーム４Ａ、フレーム４Ａの上方で該フレーム４Ａと接続されるキャップ５Ａ、キャップ５Ａにより頂面２０ａが被覆されるとともにフレーム４Ａ内に収容される電池セル２Ａ、電池セル２Ａを監視するとともにＣＭＵ保持体６Ａに保持されるＣＭＵ３を含んで構成される。電池モジュール１０Ａは、電池セル２Ａの底面２０ｂとフレーム４の中央部４０ｂ（後述する）との間に配置される金属板７をさらに含んでいてもよい。金属板７の詳細については後述する。
本実施形態では、フレーム４Ａとキャップ５Ａとが、電池セル２Ａを囲んで保持するセル保持体（第一保持体）として機能する。また、ＣＭＵ保持体６Ａは、ＣＭＵ３を保持する監視部保持体（第二保持体）として機能する。
【００３２】
以下、電池モジュール１０Ａを構成する電池セル２Ａ、キャップ５Ａ、フレーム４Ａ、ＣＭＵ保持体６Ａおよび金属板７の各構成について順次説明し、電池モジュール１０Ａの内外における電気的な接続関係については図１２および図１３等を用いて後述する。
図９に示されるように、本実施形態の電池セル２Ａは、第一実施形態で図示した電池セル２の構成に加え、温度計測部２３および容器電位端子２４を含んで構成されている。
温度計測部２３は、例えば温度センサー等により構成され、容器本体２０の側面２０ｃに設けられて電池セル２Ａの温度を計測する。
容器電位端子２４は、容器本体２０の頂面２０ａに設けられ、図１２にて示される抵抗器２６を介して正極端子２１と電気的に接続されている。容器電位端子２４の電位は、容器本体２０の電位と関係づけられており、容器電位端子２４の電位に基づいて容器本体２０の電位を計測可能になっている。
キャップ５Ａは、第一実施形態で図示したキャップ５の構成に加え、電池セル２Ａの電極端子と接触する金属接点５３ｃ、５３ｄ、外部とデータの送受信を行うための入出力コネクタ５４、５５、凹部５０に面して形成される容器電位測定用の端子５７、温度計測部用の端子５８、および嵌合凹部５１内に配置される接続端子５９を含む。また、このキャップ５Ａには、第一の配線群として、金属接点５３ｃ、５３ｄ、端子５７、５８、接続端子５９、および接続端子５９に対して入出力コネクタ５４、５５、金属接点５３ｃ、５３ｄ、端子５７、５８をそれぞれ接続する配線（図示略）が形成されている。
【００３３】
金属接点５３ｃは、孔部５３ａの内側に設けられており、図示略の上記配線を介して接続端子５９と電気的に接続されている。そして、キャップ５Ａが電池セル２Ａに被着された際には、この金属接点５３ｃが正極端子２１と電気的に接続される。また、金属接点５３ｄは、金属接点５３ｃと同様に、図示略の配線を介して接続端子５９と電気的に接続されている。そして、キャップ５Ａが電池セル２Ａに被着された際には、この金属接点５３ｄが負極端子２２と電気的に接続される。
入出力コネクタ５４、５５は、天板部５２のうち電池セル２Ａと対向する側とは反対側の面に設けられている。入出力コネクタ５４、５５は、例えばキャップ５Ａを構成する部材の内部あるいはキャップ５Ａの表面に配設された上記図示略の配線を介して、接続端子５９と電気的に接続されている。図９に示す例では、キャップ５Ａの上記貫通孔５６を基準として正極端子２１側に配置される２つの接続端子５９は入出力コネクタ５４と電気的に接続され、負極端子２２側に配置される２つの接続端子５９は入出力コネクタ５５と電気的に接続されている。
容器電位測定用の端子５７は、天板部５２のうち凹部５０に面して（本実施形態では電池セル２Ａの頂面２０ａと対向する面に）に設けられており、キャップ５Ａが電池セル２Ａに被着された際に電池セル２Ａの容器電位端子２４に接触して電気的な導通が確保される。
温度計測部用の端子５８は、凹部５０に面して（電池セル２Ａの側面２０ｃと対向する側に）設けられており、キャップ５Ａが電池セル２Ａに被着された際に電池セル２Ａの温度計測部２３の出力端子と接触して電気的な接続が確保される。
接続端子５９は、端子の表面が露出するように嵌合凹部５１の底面に設けられ、本実施形態ではキャップ５Ａの四隅にそれぞれ、計４つ設けられている。接続端子５９は、複数の電気信号を伝達可能であって被接続対象である他の接続端子と嵌合可能な多ピンの端子等により構成される。後述する接続端子４４、４５、６４についても同様である。
なお、容器電位測定用の端子５７および温度計測部用の端子５８についても、図示略の配線を介して４つの接続端子５９のいずれかと電気的に接続される。本実施形態では、例えば容器電位端子２４に最も近い接続端子５９に端子５７と端子５８が電気的に接続されている。そして、電池セル２Ａの容器電位や温度等に対応する上記計測情報は、これらの端子５７、５８を介してＣＭＵ３へと伝達される。
【００３４】
図１０、図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示すように、フレーム４Ａは、略矩形状の底部４０、底部４０の四隅からそれぞれ上方に伸びる支柱部４１、支柱部４１のうち上記伸びた方向の上端にそれぞれ形成された嵌合凸部４２、底部４０のうち支柱部４１が伸びる方向とは反対側の面の四隅にそれぞれ形成される嵌合凹部４３、嵌合凸部４２と嵌合凹部４３にそれぞれ配置される接続端子４４、４５、支柱部４１内に形成される貫通孔４６、および貫通孔４６内に挿入される配線４７を含む。このうち、接続端子４４、４５および配線４７は、上記した第一の配線群に含まれる。
本実施形態の底部４０は、第一実施形態で示した孔部４０Ｈが形成されておらず、底部４０の周縁部４０ａと中央部４０ｂとが段差を有して構成されている。中央部４０ｂは周縁部４０ａに対してＺ方向の正側に突出した位置にあり、周縁部４０ａの方が中央部４０ｂよりも電池セル２Ａの底面２０ｂから上記段差の分だけ離間している。
中央部４０ｂは、Ｚ方向における上方から平面視した平面形状が電池セル２Ａと略同一であり、電池セル２Ａと向かい合う面を構成している。一方、周縁部４０ａは底部４０のうち中央部４０ｂの外側に位置する部分であり、フレーム４Ａ内において隣り合う支柱部４１に挟まれた領域となる。
この中央部４０ｂの上に後述する金属板７を載置すると、周縁部４０ａと金属板７との間に上記した段差分の隙間が生じるようになっている。周縁部４０ａと中央部４０ｂとの段差は、金属板７の板厚と略同一か、金属板７の板厚よりも僅かに小さくなるように設定される。複数の電池モジュール１０Ａを近接させて配列するときに、周縁部４０ａと金属板７との上記隙間に、隣接する他の電池モジュール１０Ａの金属板７の一部が挿入される。
【００３５】
支柱部４１におけるそれぞれの嵌合凸部４２の先端部（キャップ５Ａと向かい合う面）には、接続端子４４が配置されている。この接続端子４４は、キャップ５Ａとフレーム４Ａとが嵌合した際に、キャップ５Ａの接続端子５９と嵌合して電気的な導通が確保される。
それぞれの嵌合凹部４３の底面（ＣＭＵ保持体６Ａと対向する面）には、接続端子４５がそれぞれ配置されている。この接続端子４５は、ＣＭＵ保持体６Ａとフレーム４Ａとが嵌合された際に、ＣＭＵ保持体６Ａの接続端子６４と電気的に接続される。本実施形態では、フレーム４Ａをキャップ５Ａ側から平面視したときに接続端子４４、４５が互いに重なるように、接続端子４４、４５が配置されている。
貫通孔４６は、底部４０および支柱部４１をＺ方向に貫通するように形成され、接続端子４４と接続端子４５との間に配線４７が挿入される空間として機能する。配線４７はこの貫通孔４６の内側に配置され、接続端子４４、４５にそれぞれ電気的に接続される。このように接続端子４４、４５が、支柱部４１の上記軸方向に重なるように配置されているので、貫通孔４６の形成が容易になる。
なお、支柱部４１に上記貫通孔４６を形成せず支柱部４１の表面に溝を形成し、この溝の内側に配線４７を沿わせることにより、配線４７を支柱部４１の内部に配置してもよい。支柱部４１のＸ方向およびＹ方向における厚さがさほどない場合には、貫通孔４６を形成するよりも容易に配線４７を支柱部４１の内部に配置することができる。配線４７が溝から外れることを防止するには、配線４７が収容された溝に、例えば樹脂材料等を埋め込んで配線４７を封止してもよいし、支柱部４１の周方向にテープや紐等の固縛部材を巻き回すことにより配線４７の位置を規制してもよい。
【００３６】
ＣＭＵ保持体６Ａは、第一実施形態で図示した第二保持体６の構成に加え、配線６３、それぞれの嵌合凸部６２の先端に設けられる接続端子６４、およびＣＭＵ３に各種データを移植したり該ＣＭＵ３から各種データを抽出するための入出力コネクタ６５を有している。
ＣＭＵ３は、ＣＭＵ保持体６Ａの基部６０のうちフレーム４Ａの底部４０と対向する面上に保持されている。基部６０の上記した面上にＣＭＵ３の外形よりやや大きい外形を備えた凹部を形成し、この凹部にＣＭＵ３を収容するようにしてもよい。これにより電池モジュール１０Ａの使用時に振動等が加わった場合でも、安定してＣＭＵ保持体６ＡでＣＭＵ３を保持することができる。また、スペーサー部６１が基部６０からＺ方向に突出していることにより、フレーム４Ａの底部４０と基部６０との間に隙間が構成され、ＣＭＵ３がフレーム４Ａの底部４０から離れた位置に配置される。このようにＣＭＵ保持体６Ａが、フレーム４Ａの底部４０とＣＭＵ３との間に隙間を持たせてＣＭＵ３を保持するので、フレーム４Ａに保持された電池セル２ＡからＣＭＵ３へ熱が伝わり難くなる。従って、電池セル２Ａで発生した熱によるＣＭＵ３の誤動作や損傷等が回避され、ＣＭＵ３の長寿命化に寄与できる。なお、この隙間は必ずしも大きな隙間とする必要はなく、例えばフレーム４Ａの底部４０と金属板７との間、あるいは底部４０とＣＭＵ３との間に断熱材を介在させることにより、上記の隙間を小さくするなど適宜調整してもよい。これによれば、電池モジュール１０ＡのＺ方向における高さを小さくすることができ、電池モジュール１０Ａを小型化することができる。
【００３７】
図１１（ｂ）に示すように、各嵌合凸部６２の先端（Ｚ方向において嵌合凹部４３と対向する面）には接続端子６４が設けられている。それぞれの接続端子６４は、フレーム４ＡとＣＭＵ保持体６Ａとの嵌合時に、対応するフレーム４Ａの接続端子４５とそれぞれ電気的に接続される。
また、図１０に示すように、接続端子６４からＣＭＵ３の間において、嵌合凸部６２、スペーサー部６１および基部６０の表面に配線６３が設置されており、接続端子６４とＣＭＵ３とが配線６３を介して電気的に接続されている。嵌合凸部６２、スペーサー部６１および基部６０の上記表面の少なくとも一部に溝を形成し、この溝に配線６３を収容するようにしてもよい。この配線６３および接続端子６４は、第二の配線群として機能し、セル保持体に形成される第一の配線群と電気的に接続される。
入出力コネクタ６５は、例えばＣＭＵ３が監視した電池セル２Ａの上記パラメータ情報等の履歴データを交換する際に用いられる。ここで、履歴データとは、ＣＭＵ３に接続された電池セル２Ａにおいて過去に取得したパラメータ情報をいう。例えば、電池セル２Ａを新たな電池セルと交換する際、当該新たな電池セルが履歴データを保有している場合には、この新たな電池セルに関する履歴データをＣＭＵ３に入出力コネクタ６５を介して移植する。これによれば、ＣＭＵ保持体６Ａとフレーム４Ａとを嵌合させた状態のままで、電池セルの交換およびＣＭＵ３への新たな電池セルの上記履歴データの移植を容易に行うことができ、電池モジュール１０Ａのメンテナンス性を向上させることができる。
また、例えばＣＭＵ３に不具合が発生して当該ＣＭＵ３を交換する必要が生じた場合には、この入出力コネクタ６５を介して新たなＣＭＵ３に電池セル２の履歴データを移植することができる。より具体的には、不具合が生じたＣＭＵ３を保持するＣＭＵ保持体６Ａをフレーム４Ａから外すとともに、新たなＣＭＵ保持体６およびＣＭＵ３を準備し、それぞれの入出力コネクタ６５をＰＣ等に接続して履歴データの移植を行う。そして、履歴データが移植された新たなＣＭＵ３およびＣＭＵ保持体６Ａをフレーム４Ａに接続する。これによれば、簡易な作業で交換後の新たなＣＭＵ３に電池セル２Ａの履歴データを引き継がせることができる。
【００３８】
次に、電池モジュール１０Ａの内部における上記計測情報やこの計測情報に対応するパラメータ情報の具体的な送受信の態様、すなわち本実施形態における電池モジュール１０Ａ内での電気的接続関係について、図１２を用いて説明する。電池モジュール１０Ａの外部、すなわち複数の電池モジュール１０Ａ間、ＢＭＵ１１との間における電気的接続関係については、後に詳述する。
図１２に示すように、ＣＭＵ３は、処理制御部３０を備えている。処理制御部３０は、監視対象の電池セル２Ａの電圧や温度等を監視するために必要な処理を行う処理部であって、後述する接続経路３６ａ〜３６ｄを介して上記各種センサーから出力される計測情報を受信する。例えば、処理制御部３０は、電池セル２Ａに設置された温度計測部２３によって計測された電池セル２Ａの温度の値を示す計測情報を、接続経路３６ａ経由で取得する。
具体的な接続経路３６ａの構成は次のとおりである。すなわち、図９および図１０に示されるように、電池セル２Ａの温度の値を示す計測情報は、温度計測部２３−第一の配線群−第二の配線群−処理制御部３０という経路を通してＣＭＵ３まで伝送される。より具体的には、電池セル２Ａの温度計測部２３から端子５８およびキャップ５Ａに設置された図示略の配線を介して接続端子５９に伝送される。接続端子５９はフレーム４Ａの接続端子４４と接続されているので、電池セル２Ａの温度を示す上記計測情報は、接続端子４４、配線４７および接続端子４５を経由し、接続端子４５と接続されるＣＭＵ保持体６Ａの接続端子６４に伝送される。接続端子６４まで伝送された電池セル２Ａの温度の値を示す上記計測情報は、その後、配線６３を介してＣＭＵ３の処理制御部３０まで伝送される。
【００３９】
上記と同様に、処理制御部３０は、基準電位に対する正極端子２１の電位を接続経路３６ｂ経由で取得し、基準電位に対する負極端子２２の電位を接続経路３６ｃ経由で取得し、容器本体２０の電位を容器電位端子２４から接続経路３６ｄ経由で取得する。このとき、接続経路３６ｂは、正極端子２１−第一の配線群（金属接点５３ｃ、キャップ５Ａ内の配線、接続端子５９、接続端子４４、配線４７、接続端子４５）−第二の配線群（接続端子６４、配線６３）−処理制御部３０となる。接続経路３６ｃは、負極端子２２−第一の配線群（金属接点５３ｄ、キャップ５Ａ内の配線、接続端子５９、接続端子４４、配線４７、接続端子４５）−第二の配線群（接続端子６４、配線６３）−処理制御部３０となる。接続経路３６ｄは、容器電位端子２４−第一の配線群（端子５７、キャップ５Ａ内の配線、接続端子５９、接続端子４４、配線４７、接続端子４５）−第二の配線群（接続端子６４、配線６３）−処理制御部３０となる。
なお、処理制御部３０には上記したＡＤＣが備えられており、各種センサーからそれぞれ接続経路３６ａ〜３６ｄを介して受信した計測情報を上記パラメータ情報に変換する態様は、既述のとおりである。
その後、処理制御部３０は、内部のバスを介して上記パラメータ情報を入出力ポート３３又は３４へ送信する。送信された上記パラメータ情報は、さらに接続経路３６ｅ又は接続経路３６ｆを介して入出力コネクタ５４又は５５まで伝達され、必要に応じて他の電池モジュール１０Ａを経由（後述する）してＢＭＵ１１に伝送される。このとき、接続経路３６ｅは、入出力ポート３３−第二の配線群（配線６３、接続端子６４）−第一の配線群（接続端子４５、配線４７、接続端子４４、接続端子５９、キャップ５Ａ内の配線）−入出力コネクタ５４となる。接続経路３６ｆは、入出力ポート３４−第二の配線群（配線６３、接続端子６４）−第一の配線群（接続端子４５、配線４７、接続端子４４、接続端子５９、キャップ５Ａ内の配線）−入出力コネクタ５５となる。
【００４０】
次に、複数並んで配列された電池モジュール１０Ａ（電池モジュール１０ａ〜１０ｄで構成されている）と、ＢＭＵ１１との間の電気的な接続関係について、図１２および図１３（ａ）を用いて説明する。
図１３（ａ）に示すように、本例では４つの電池モジュール１０ａ〜１０ｄが、一次元的に配列されている。ここでは、Ｚ方向における上方から平面視した電池モジュール１０ａの短辺方向（Ｙ方向）に、電池モジュール１０ａ〜１０ｄが並んでいる。
電池モジュール１０ａ〜１０ｄは、ＣＭＵ３ａ〜３ｄが直列接続になるように、入出力コネクタ５４ａ〜５４ｄ、５５ａ〜５５ｄがデータを送受信するためのバスケーブル（バスＢ１およびバスＢ６）を介して接続されている。詳しくは、電池モジュール１０ａの入出力コネクタ５４ａは、ＢＭＵ１１に接続される。電池モジュール１０ａの入出力コネクタ５５ａは、下流（自身を基準としてＢＭＵ１１とは反対側）の電池モジュール１０ｂの入出力コネクタ５５ｂに接続されている。電池モジュール１０ｂの入出力コネクタ５４ｂは、下流の電池モジュール１０ｃの入出力コネクタ５４ｃに接続されている。電池モジュール１０ｃの入出力コネクタ５５ｃは、最も下流の電池モジュール１０ｄの入出力コネクタ５５ｄに接続されている。電池モジュール１０ｄの入出力コネクタ５４ｄは終端になっている。
本実施形態の電池モジュール１０ａ〜１０ｄは、電池セル同士が直列接続になるように、電池モジュール１０ａ〜１０ｄの間で正極端子と負極端子とが接続されている。また、電池モジュール１０ａの正極端子と、電池モジュール１０ｄの負極端子は、電流計１２に接続されている。
【００４１】
なお、ＣＭＵ３内における処理制御部３０と入出力ポート３３、３４とはデータを送受信するバスを介して接続されるが、次に示す切替部３１、３２およびバスＢ７を備える構成が望ましい。
切替部３１は、処理制御部３０と入出力ポート３３との間に設けられる。切替部３１と処理制御部３０は、データを送受信するためのバスＢ３を介して接続される。切替部３１と入出力ポート３３は、データを送受信するためのバスＢ２を介して接続される。切替部３２は、処理制御部３０と入出力ポート３４との間に設けられる。切替部３２と処理制御部３０は、データを送受信するためのバスＢ４を介して接続される。切替部３２と入出力ポート３４は、データを送受信するためのバスＢ５を介して接続される。
切替部３１と切替部３２との間には、処理制御部３０を経由しないバイパスが形成される。このバイパスは、データを送受信するためのバスＢ７による経路である。
切替部３１、３２は、ＣＭＵ３の内部におけるデータが流れる経路を、バスＢ３、Ｂ４を介して処理制御部３０を経由する経路か、バスＢ７を経由する経路かを択一的に切り替えるスイッチとして機能する。
ここで、図１３（ａ）に示す電池モジュール１０Ａの接続例では、電池モジュール１０ｂ〜１０ｄについては、上流の電池モジュール１０を経由してＢＭＵ１１に上記パラメータ情報が送信される。例えば、電池モジュール１０ｃのＣＭＵ３ｃが上記パラメータ情報をＢＭＵ１１に送信する場合には、ＣＭＵ３ｂおよびＣＭＵ３ａの処理制御部３０を経由してＢＭＵ１１まで伝送される。
このとき、切替部３１、３２の初期設定としては、それぞれの処理制御部３０が正常に動作することを想定しているので、バスＢ３、Ｂ４を介して各ＣＭＵ３の処理制御部３０を経由する経路が選択されている。しかしながら、例えば間に介在するいずれかの処理制御部３０が故障したときなどは、上流又は下流のＣＭＵ３やＢＭＵ１１により切替部３１、３２が適宜制御され、バスＢ７を経由する経路が選択される。
【００４２】
切替部３１の経路および切替部３２における具体的な経路の切替制御は、例えば下記のように行われる。下記の例では、説明の便宜上、図１３（ａ）に示す電池モジュール１０ｂのＣＭＵ３ｂ（処理制御部３０）が故障したとする。
第１の例では、故障した処理制御部３０を含むＣＭＵ（ＣＭＵ３ｂ）の経路の切替制御を、ＣＭＵ３ｂの上流のＣＭＵ（ここでは、ＣＭＵ３ａ）が行う。故障したＣＭＵがＣＭＵ３ａである場合には、上流のＣＭＵの代わりにＢＭＵ１１が切替制御を行う。
切替部３１、３２は、第１の切替制御部（図示略）と接続されている。第１の切替制御部は、切替部３１が切替信号を受信したことと同期して、切替部３２の経路がバスＢ７に切替わるように切替部３２を制御する。
例えば、上流のＣＭＵ３ａは、ＣＭＵ３ｂにデータを送信してから所定時間以内にデータの受信を通知するデータをＣＭＵ３ｂから受信できない場合に、ＣＭＵ３ｂの処理制御部３０が故障したと判断する。そして、ＣＭＵ３ａはＣＭＵ３ｂに切替信号を送信し、ＣＭＵ３ｂの切替部３１および第１の切替制御部がこの切替信号を受信する。すると、切替信号を受信した切替部３１が経路をバスＢ７に切替えると同時に、第１の切替制御部が切替部３２に経路をバスＢ７に切替えさせる。経路がバスＢ７へ切替えられると、ＣＭＵ３ａからＣＭＵ３ｂへ送信されたデータは、ＣＭＵ３ｂの処理制御部３０を通過しないでバスＢ７を通過してＣＭＵ３ｃへ送信される。また、ＣＭＵ３ｃからＣＭＵ３ｂへ送信されたデータについても、ＣＭＵ３ｂの処理制御部３０を通過しないでバスＢ７通過してＣＭＵ３ａへ送信される。
【００４３】
第２の例では、故障した処理制御部３０を含むＣＭＵ（ＣＭＵ３ｂ）の経路の切替制御を、ＣＭＵ３ｂの下流のＣＭＵ３ｃが行う。切替部３１、３２は、第２の切替制御部（図示略）と接続されている。この第２の切替制御部は、下流のＣＭＵ３ｃから切替信号を受信したときに、切替部３１の経路がバスＢ７に切替わるように切替部３１を制御する。
例えば、ＣＭＵ３ｃは、所定期間内にＣＭＵ３ｂからデータをなんら受信できない場合に、ＣＭＵ３ｂが故障したと判断する。ＣＭＵ３ｃの処理制御部３０は、上流のＣＭＵ３ｂへ切替信号を送信する。このＣＭＵ３ｃから送信された切替信号は、ＣＭＵ３ｂの切替部３２および第２の切替制御部まで伝送される。そして、切替信号を受信したＣＭＵ３ｂの切替部３２が経路をバスＢ７に切替えると同時に、第２の切替制御部が切替部３１に経路をバスＢ７に切替えさせる。経路がバスＢ７へ切替えられると、第１の例と同様に、例えばＣＭＵ３ｂに送信されたデータは、ＣＭＵ３ｂの処理制御部３０を経由せずにバスＢ７を通過して上流のＣＭＵ３ａへ送信される。
なお、上記した２つの例に限られず、例えばデータを送り出す側のＣＭＵ３またはＢＭＵ１１が上記した経路の切替制御を行うこととしてもよい。
【００４４】
次に、電池モジュール１０Ａ内に配置される金属板７について説明する。
図８、図１０および図１１に示されるように、金属板７は、フレーム４Ａの底部４０と電池セル２Ａの底面２０ｂとに挟まれており、電池セル２Ａの底面２０ｂに密着している。上述したとおり、電池セル２Ａの底面２０ｂが絶縁化されていることにより、電池セル２Ａと金属板７とが短絡しないようになっている。電池セル２Ａと金属板７との短絡を防止するには、容器本体２０の表面を塗装して絶縁化する場合に限らず、電池セル２Ａと金属板７とで互いに接触する面の一方が塗装等により絶縁化されていればよい。
この金属板７は、電池セル２Ａの放熱板として機能し、アルミニウム等の金属や合金等のように熱伝導率に優れる材質、例えばフレーム４よりも熱伝導率が高い材質や熱容量が小さい材質からなる。本実施形態では、金属板７としてアルミニウム板を採用することが望ましい。
また、金属板７は、ＣＭＵ３を保護する電磁波シールドとしても機能し得る。すなわち、電池セル２Ａから放射される電磁波はＣＭＵ３の動作に悪影響を与え得るが、電池セル２ＡとＣＭＵ３との間には金属板７が介在するので、電池セル２Ａから放射される電磁波を金属板７でブロックしてＣＭＵ３の誤動作を抑制することができる。
【００４５】
図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態の金属板７は、母部７ｓ、第一周辺部７ｔおよび第二周辺部７ｕからなり、これらは一体として形成される。母部７ｓは、上方から平面視した場合、電池セル２Ａの外形と略同一な形状である。
ここで、隣り合う２つの支柱部４１のうち、上方から平面視した際に周縁部４０ａを挟み、フレーム４Ａの長辺方向（Ｘ方向）において互いに向かいあう面を側面４１ａとし、短辺方向（Ｙ方向）において互いに向かいあう面を側面４１ｂとする。このとき、隣り合う支柱部４１の側面４１ａ間の長さをＬ１とし、隣り合う支柱部４１の側面４１ｂ間の長さをＬ２とする。
第一周辺部７ｔは、フレーム４Ａの短辺方向と平行な方向（Ｙ方向）に向けて、フレーム４Ａの隣り合う支柱部４１間からフレーム４Ａの外側に向けて張り出す部位である。第一周辺部７ｔのＸ方向における長さは、Ｌ１以下（例えばＬ１と略同一かやや小さく設定）とされる。また、第一周辺部７ｔのＹ方向における長さは、隣り合うフレーム４Ａ間で他のフレーム４Ａの周縁部４０ａ内に到達できる長さに設定される。
一方、第二周辺部７ｕは、フレーム４Ａの長辺方向と平行な方向（Ｘ方向）に向けて、フレーム４Ａの隣り合う支柱部４１間からフレーム４Ａの外側に向けて張り出す部位である。第二周辺部７ｕのＹ方向における長さは、Ｌ２以下（例えばＬ２と略同一かやや小さく設定）とされる。また、第二周辺部７ｕのＸ方向における長さは、隣り合うフレーム４Ａ間で他のフレーム４Ａの周縁部４０ａ内に到達可能な長さに設定される。
第一周辺部７ｔや第二周辺部７ｕにおける形状は上記の例に限られず、設計事情に応じて適宜変更してもよい。
【００４６】
金属板７の第一周辺部７ｔは、フレーム４Ａの外部へ張出した方向の各々で、一方の先端付近が下方（Ｚ方向の負側であり、以下同様）に向けて曲げられており、他方の先端付近が上方に向けて曲げられている。
例えば、Ｙ方向の正側における金属板７の第一周辺部７ｔの先端は、底部４０の中央部４０ｂと重なる部分と比較して金属板７の板厚よりも僅かに小さい変位で下方に曲げられている。一方、Ｙ方向の負側における金属板７の第一周辺部７ｔの先端は、中央部４０ｂと重なる部分よりも金属板７の板厚よりも僅かに小さい変位で上方に曲げられている。
同様に、金属板７の第二周辺部７ｕについても、一方の先端付近が下方に曲げられており、他方の先端付近が上方に曲げられている。
そして、１つの電池モジュールに対して、金属板７が張出している方向に他の電池モジュールを配置すると、互いの金属板７の第一周辺部７ｔあるいは第二周辺部７ｕ同士が接触する。すると、配列された複数の電池モジュールでは、互いに接触した複数の金属板７を介して電池セル２Ａの熱が伝わり、隣り合う電池セル同士の熱が均一化される。なお、金属板７がフレーム４Ａから張出している方向は、配列方向が２つある場合に配列方向の１方向のみであってもよいし、１つの配列方向の正逆方向のうちの片側のみであってもよい。
【００４７】
次に、図１３（ｂ）〜（ｃ）を参照しつつ、配列された複数の電池モジュール１０Ａの構造的な接続関係について説明する。図１３（ｂ）は配列例の金属板の接続関係を示す平面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
図１３（ｂ）に示すように、電池モジュール１０ａの金属板７ａのうちで隣接する電池モジュール１０ｂに向かって電池セル２ａから張出した第一周辺部７ｔが、電池モジュール１０ｂの金属板７ｂのうちで電池モジュール１０ａに向かって電池セル２ｂから張出した一方の第一周辺部７ｔと重ね合わされている。
電池モジュール１０ｂと１０ｃの間、１０ｃと１０ｄの間についても同様に、電池モジュール１０Ａの金属板７のうち第一周辺部７ｔが、隣接する他の電池モジュール１０Ａの金属板７の第一周辺部７ｔと重ね合わされている。
上述したように、金属板７ｂのうち、金属板７ａに向かって張出した第一周辺部７ｔの先端は下方に曲げられており、金属板７ｃに向かって張出した第一周辺部７ｔの先端は上方に曲げられている。図１３（ｃ）に示すように、電池セル２ａ、２ｂの間の金属板７ａ、７ｂの接続部分に着目すると、金属板７ｂの第一周辺部７ｔの先端側は、金属板７ａの第一周辺部７ｔとフレーム４ａの周縁部４０ａとの間に挿入されている。金属板７ｂの第一周辺部７ｔは、フレーム４ｂの中央部４０ｂよりも下方に僅かにたわみを生じて、弾性反発力により金属板７ａの第一周辺部７ｔが上方に向かって押圧される。一方で、金属板７ａの第一周辺部７ｔにおいても、金属板７ｂの第一周辺部７ｔに押圧されて上方に僅かにたわみを生じて、その弾性反発力により金属板７ｂの第一周辺部７ｔが下方に向かって押圧される。このように金属板７ａ、７ｂ各々の第一周辺部７ｔは、互いの弾性反発力によって互いに接近する向きに押し合わされて、電池セル２ａ、２ｂの間で密着している。同様に、金属板７ｂ、７ｃ間や金属板７ｃ、７ｄ間についても、それぞれの第一周辺部７ｔは互いの弾性反発力によって互いに接近する向きに押し合わされ、隣り合う電池セルの間で密着している。
【００４８】
なお、上方から平面視した電池モジュール１０の長辺方向（Ｘ方向）に複数の電池モジュール１０を配列する場合には、平面視したフレーム４Ａの短辺から張出した第二周辺部７ｕが、隣接する電池モジュール１０の第二周辺部７ｕと密着する。また、平面視した電池モジュール１０の長辺方向および短辺方向に、複数の電池モジュール１０を二次元的に配列する場合には、短辺方向で隣接する２つの電池モジュール１０の第一周辺部７ｔ同士が密着するとともに、長辺方向で隣接する２つの電池モジュール１０の第二周辺部７ｕ同士が密着する。
【００４９】
以上説明した本実施形態の電池モジュール１０および電池システム１にあっては、次に示す様々な作用・効果を奏することができる。
まず、複数の電池セルからなるセルグループごとにＣＭＵを設けた場合には、要求される負荷に整合した電池システムを構成し難くなることがある。すなわち、セルグループごとに設けられるＣＭＵは管理する電池セルの数が予め設定され、例えば各ＣＭＵがそれぞれ４つの電池セルを管理するシステムでは、４個、８個、１２個・・・と、４個単位の電池セルによって組電池を構成する必要がある。
このような場合、例えば１０個の電池セルを利用することが最善のシステム構成である場合、電力不足となる８個の電池セルによって組電池を構成するか、コストパフォーマンスの悪い１２個の電池セルによって組電池を構成しなければならなくなる。
一方で、適切な電池セルの総数（上記の例でいえば１０個）で組電池を構成しようとすると、少なくとも１つのＣＭＵは他のＣＭＵとは異なり２つの電池セルを管理する仕様となる。従って、この１つのＣＭＵを別途設計する必要が生じてしまい、電池システムのコストが増加するおそれがある。
【００５０】
これに対し、本実施形態では、電池モジュール１０Ａとして電池セル２ＡとＣＭＵ３とが１対１の対応で設けられているので、複数の電池セルで共通のＣＭＵが設けられる構成と比較して、電池セル２Ａの数を異ならせたときにＣＭＵ３の設計変更すべき要素を減らすことができる。従って、電池システム１の要求性能に応じた数だけ電池モジュール１０Ａを組合わせば、要求性能に整合した電池システム１を構成することができ、所望の電池性能を実現することが容易になる。
セル保持体に保持された状態で電池セル２Ａを扱うことや、ＣＭＵ保持体６Ａに保持された状態でＣＭＵ３を扱うことができるので、電池モジュール１０Ａを効率よく組立てることができる。フレーム４Ａの支柱部４１の内側に配線４７が設けられているので、配線４７が例えば電池セル２Ａや他の電池モジュール１０Ａと干渉し難くなる。従って、配線４７における断線等が生じ難くなり、複数の電池モジュール１０Ａを配列するときの作業性が高くなる。
ＣＭＵ保持体６Ａとセル保持体とが一体化されるので、複数の電池モジュール１０Ａを効率よく配列することができ、電池システム１を構成するときの作業を効率化することができる。電池セル２Ａ、ＣＭＵ３やフレーム４Ａ、キャップ５Ａ、ＣＭＵ保持体６Ａ等の構成要素が互いに独立しているので、構成要素を個別に扱うことや構成要素の２以上を組合せて扱うこともできる。従って、電池モジュール１０Ａの組立手順の自由度が高くなるとともに、組立を効率よく行える電池システムを実現することができる。
【００５１】
電池モジュール１０ａ〜１０ｄにおいて、電池セル２ｅ〜２ｈから発生する熱は、それぞれ金属板７ａ〜７ｄを伝わり放熱される。金属板７ａ〜７ｄは互いに密着しているので、金属板７ａ〜７ｄの間で熱を良好に伝えることができ、電池セル２ｅ〜２ｈの温度を均一化することができる。各電池セル２の温度を均一化することができるので、複数の電池セルの動作条件を揃えることができる。これにより、動作条件の違いによる電池セルごとの性能のばらつきを抑制でき、所望の電池性能の電池システム１にすることが容易になる。また、動作条件の違いによる電池セルの劣化状態のばらつきを抑制でき、電池システム１のメンテナンス頻度を減少させることができる。
ＣＭＵ保持体６Ａが、ＣＭＵ３とフレーム４Ａとの間に隙間をもってＣＭＵ３を保持するので、セル保持体に保持された電池セル２ＡからＣＭＵ３へ熱が伝わり難くなる。ＣＭＵ３が電池セル２Ａの下方に配置されているので、電池セル２Ａの熱がＣＭＵ３に伝わり難くなる。
電池セル２ＡとＣＭＵ３との間に金属板７が介在しているので、電池セル２Ａから放出される電磁波がこの金属板７でブロックされてＣＭＵ３に悪影響が生じることを防止できる。
このように、電池セル２Ａから発生する熱によるＣＭＵ３の過熱が回避されるとともに、電池セル２Ａから放出される電磁波がシールドされるので、ＣＭＵ３の誤動作や短寿命化が回避される。
【００５２】
なお、本発明の技術範囲は上述の実施形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない範囲内で多様な変形が可能である。例えば、フレーム自体が分割可能になっており、フレームが電池セルを側方から挟み込んで保持するものであってもよい。また、ＣＭＵ保持体６に保持されるＣＭＵ３に、後述するセキュリティ機能を持たせてもよい。以下、電池モジュールの変形例について説明する。
【００５３】
＜変形例１＞
図１４（ａ）は変形例１のフレームおよび金属板を示す平面図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＣ−Ｃ’線断面図、図１４（ｃ）は変形例１の電池モジュールの配列例を示す模式図である。
本変形例１が第二実施形態と異なる点は、フレーム４Ｂにおいて底部４０Ｂに段差が設けられておらず、後述する固定部７３が固定される被固定部４８が形成される点と、金属板７が複数の部材から構成される点であり、その余の構成は第二実施形態と同様である。従って、以降の説明においては、第二実施形態と重複する構成については同一の番号を付し、適宜その説明を省略する（他の変形例についても同様）。
【００５４】
変形例１の金属板７Ｂは、第１の金属板７０、第２の金属板７１、および第３の金属板７２を有している。すなわち、上記第二実施形態の金属板７のうち第一周辺部７ｔおよび第二周辺部７ｕに相当する部材が、それぞれ第２の金属板７１、第３の金属板７２として別体で構成されている。第１〜第３の金属板７０〜７２は、同一の金属材料、例えばアルミニウムからなるが、とくにこの態様に限定されずに、第１〜第３の金属板７０〜７２で互いに材料や厚みを異ならせてもよい。
第１の金属板７０は、上方から平面視した状態で、電池セル２Ａと重なる領域を含んでフレーム４Ｂに収まる領域に設けられている。
第２の金属板７１は、上方から平面視した状態で、フレーム４Ｂ内における電池セル２Ａの外側の領域を含み、且つ、フレーム４Ｂの長辺に沿う領域からフレーム４Ｂの外部へ張出した領域に設けられている。
第２の金属板７１は、この第２の金属板７１が上方に位置するように、隣り合う電池モジュール１０Ｂのそれぞれの第１の金属板７０と、電池セル２Ａの外側の領域において重なり合っている。そして、第１の金属板７０のうち第２の金属板７１と重なり合う領域には２つの第一貫通孔が形成される。一方で、第２の金属板７１のうち第１の金属板７０と重なり合う領域には、上記第一貫通孔と対応する２つの第二貫通孔が形成されている。このように、第一貫通孔と第二貫通孔は、Ｚ方向において重なり合っている。
また、フレーム４Ｂの底部４０Ｂのうち、上方から平面視した状態で上記第一貫通孔と第二貫通孔と重なり合う位置には、２つの被固定部４８が形成されている。そして、固定部７３が第一貫通孔と第二貫通孔を通して被固定部４８に固定されることにより、第１の金属板７０、第２の金属板７１およびフレーム４Ｂの相対的な位置関係が固定される。
固定部７３は、例えばネジであり、被固定部４８は上記ネジに対応するネジ孔である。
【００５５】
第３の金属板７２は、上方から平面視した状態で、フレーム４Ｂ内における電池セル２Ａの外側の領域を含み、且つ、フレーム４Ｂの短辺に沿う領域からフレーム４Ｂの外部へ張出した領域に設けられている。
第３の金属板７２は、この第３の金属板７２が上方に位置するように、隣り合う電池モジュール１０Ｂの第１の金属板７０と、電池セル２Ａの外側の領域において重なり合っている。そして、第一の金属板７０のうち第３の金属板７２と重なり合う領域には２つの第三貫通孔が形成される。一方で、第３の金属板７２のうち第１の金属板７０と重なり合う領域には、上記第三貫通孔と対応する２つの第四貫通孔が形成されている。このように、第三貫通孔と第四貫通孔は、Ｚ方向において重なり合っている。
また、フレーム４Ｂの底部４０Ｂのうち、上方から平面視した状態で上記第三貫通孔と第四貫通孔と重なり合う位置には、２つの被固定部（図示略）が形成されている。そして、第２の金属板７１と同様、固定部７４が第三貫通孔と第四貫通孔を通して被固定部に固定されることにより、第１の金属板７０、第３の金属板７２およびフレーム４Ｂの相対的な位置関係が固定される。固定部７４および図示略の被固定部は、固定部７３および被固定部４８と同様のものであり、例えばネジおよびネジ孔である。
本変形例１では上記第一貫通孔〜第四貫通孔、固定部および被固定部をそれぞれ２つずつ形成したが、少なくとも二箇所において固定部により固定ができれば、それぞれ３つ以上形成してもよい。
図１４（ｃ）に示す配列例では、平面視した変形例１の電池モジュール１０Ｂの長辺方向（Ｘ方向）および短辺方向（Ｙ方向）に、複数の電池モジュール１０Ｂが二次元的に配列されている。短辺方向で隣接する２つの電池モジュール１０Ｂの双方で、第２の金属板７１が固定部７３により固定されており、２つの電池モジュール１０Ｂで第２の金属板７１が共通化されている。長辺方向についても同様に、隣接する２つの電池モジュール１０Ｂの双方にて、第３の金属板７２が固定部７４により固定されて共通化されている。
【００５６】
変形例１の電池モジュール１０Ｂにあっては、前記第二実施形態と同様の効果を奏することに加え、さらに、配列された複数の電池モジュール１０Ｂの両端に位置する第２の金属板７１又は第３の金属板７２の設置を省くことができ、これにより省スペース化が可能となる。
また、第２の金属板７１や第３の金属板７２を固定部７３、７４により第１の金属板７０に固定するので、隣接する電池モジュール１０Ｂで互いの第１の金属板７０の間に、伝熱経路を高信頼性で構成することができる。また、隣接する電池モジュール１０Ｂ間での相対位置が固定されるので、この電池モジュール１０Ｂ間で互いに位置ずれが生じにくくなる。従って、良好な作業性で電池モジュール１０Ｂを組立てることができるとともに、高精度な相対位置で電池モジュール１０Ｂを配列することができ、作業性および信頼性に優れた電池モジュールおよび電池システムを実現できる。
【００５７】
＜変形例２＞
図１５（ａ）は変形例２の電池モジュールのフレームおよび金属板を示す分解斜視図、図１５（ｂ）は配列された複数の電池モジュールにおいてＤ−Ｄ’線に対応する部分の断面図である。
変形例２が第二実施形態と異なる点は、フレーム４Ｂにおいて底部４０Ｂに段差が設けられていない点、およびフレーム４Ｂの外側に張出した部分の金属板がフレーム４Ｂの側面に向かう方向に略鉛直に屈曲している点であり、その余の構成については第二実施形態と同様である。
【００５８】
図１５（ａ）、図１５（ｂ）に示すように変形例２における金属板７Ｃは、母部７０Ｃ、第１の突片７１Ｃ、および第２の突片７２Ｃを有している。母部７０Ｃは、上記第二実施形態で示した母部７ｓに相当し、第１の突片７１Ｃは第一周辺部７ｔに、第２の突片７２Ｃは第二周辺部７ｕに相当している。母部７０Ｃは、上方から平面視した状態で電池セル２と重なる部分であり、ここでは平面形状が略矩形になっている。
第１の突片７１Ｃは、母部７０Ｃの２つの長辺を基端として母部７０ＣからそれぞれＹ方向の正側および負側に向かって突出した部分である。第１の突片７１Ｃは、母部７０Ｃの長辺に直交する断面が略Ｌ字状になっている。詳しくは、第１の突片７１Ｃは、母部７０Ｃの長辺方向における隣り合う支柱部４１の側面４１ａの間で、母部７０Ｃの短辺方向（Ｙ方向）に突出している。第１の突片７１Ｃの先端部７３Ｃは、平面視した底部４０Ｂの外側で屈曲している。ここでは、先端に向うにつれて底部４０Ｂの側面から離れるように下方（Ｚ方向における負側）に屈曲している。先端部７３Ｃは、板バネとして機能するようになっている。
第２の突片７２Ｃは、第１の突片７１Ｃと同様のものであり、母部７０Ｃの２つの短辺を基端として母部７０ＣからそれぞれＸ方向の正側および負側に向かって突出している。第２の突片７２Ｃは、母部７０Ｃの短辺方向における隣り合う支柱部４１の側面４１ｂの間で、母部７０Ｃの長辺方向（Ｘ方向）に突出している。第２の突片７２Ｃの先端部７４Ｃは、平面視した底部４０Ｂの外側で底部４０Ｂの側面に向けて屈曲している。ここでは、先端に向うにつれて底部４０Ｂの側面から離れるように下方に屈曲している。
【００５９】
図１５（ｂ）に示す配列例では、複数の電池モジュール１０Ｃが、母部７０Ｃの短辺方向に並んで配列されている。金属板７Ｃの先端部７３Ｃは、隣接する他の電池モジュール１０Ｃの金属板７Ｃの先端部７３Ｃと面接触している。上述のように、配列前の金属板７Ｃは、先端部７３Ｃの先端は底部４０Ｂの側面から離れている。ここでは、配列された状態で先端部７３Ｃが底部４０Ｂの側面に近づく向きに屈曲して変形するように、電池モジュール１０Ｃの間隔が管理されている。互いに接触する先端部７３Ｃは、互いに接近する方向に各々の弾性反発力が作用して、密着している。
複数の電池モジュール１０Ｃを母部７０Ｃの長辺方向に配列する場合には、互いに隣接する電池モジュール１０Ｃで、互いの第２の突片７２Ｃの先端部７４Ｃが密着する。複数の電池モジュール１０Ｃを二次元的に配列する場合についても同様である。
【００６０】
以上のような構成の変形例２の電池モジュール１０Ｃにあっては、前記第二実施形態と同様の効果を奏することに加え、さらに、隣接する電池モジュール１０Ｃの金属板７Ｃの先端部７３Ｃを簡易に密着させることができる。従って、金属板７Ｃを密着させるための構造を簡略化して複数の金属板７Ｃの温度を均一化することができ、より簡易な構成で優れた効果を有する電池モジュールおよび電池システムを実現できる。
【００６１】
＜変形例３＞
図１６（ａ）は変形例３のフレームおよび金属板を示す平面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＥ−Ｅ’線に対応する部分の電池モジュールの断面図、図１６（ｃ）は本変形例３の金属板の平面図である。
変形例３が第二実施形態と異なる点は、金属板７Ｄが電池セル２Ａと支柱部４１Ｄとの間に挟まる構造となる点、フレーム４Ｄの底部４０Ｄに段差が形成されていないとともに電池セル２Ａが収容される凹部が形成されている点、およびフレーム４Ｄの底部４０Ｄと支柱部４１Ｄとが別体で構成されるとともに支柱部４１Ｄの形状が異なる点であり、その余の構成は第二実施形態と同様である。
【００６２】
図１６（ａ）、図１６（ｂ）に示すように、変形例３のフレーム４Ｄの底部４０Ｄは、上方から平面視した平面形状が略矩形のものである。また、上方から平面視した状態で底部４０Ｄの電池セル２Ａと重なる部分に、凹部４５Ｄが設けられている。変形例３では、凹部４５Ｄの内側に電池セル２Ａが配置されて、電池セル２Ａがセル保持体に保持される。上方から平面視した支柱部４１Ｄの平面形状は略矩形になっている。そして、電池セル２Ａとこの支柱部４１Ｄとの間に後述する金属板７Ｄが挿入可能なように、上方から平面視した支柱部４１Ｄは、略矩形状の底部４０Ｄの四隅にそれぞれ設置されている。４つの支柱部４１Ｄは、上方から平面視した際に、底部４０Ｄの外周よりも内側（底部４０Ｄの中心側）に位置している。
金属板７Ｄは、図９に示した電池セル２Ａの側面２０ｃと対向するように配置されている。ここでは、上方から平面視した電池セル２Ａの長辺を含む一対の側面２０ｃと対向するように、２つの金属板７Ｄが設けられている。金属板７Ｄは、底部４０Ｄの長辺方向の両側に位置する支柱部４１にネジや接着剤等の固定手段により固定される。
金属板７Ｄは、底部４０Ｄの長辺方向でフレーム４Ｄの外側に張り出している。複数の電池モジュール１０Ｄを長辺方向に配列したときに、互いの金属板７Ｄの上記張り出した部分同士が接触するようになっている。
図１６（ｃ）に示すように、変形例３の金属板７Ｄは、一端７１Ｄと他端部７２Ｄからなる矩形状の部分と、一端部７１Ｄにおける他端部７２Ｄとは反対側から突出して凹部４５Ｄの内壁と接触する挿入部７３Ｄからなる。この金属板７Ｄは、例えば母材となる平板状の金属板を打ち抜き加工することにより、一端部７１Ｄ、他端部７２Ｄおよび挿入部７３Ｄが一体として形成される。
金属板７Ｄの一端部７１Ｄは、上記した固定手段によって支柱部４１Ｄに支持されている。金属板７Ｄは、一端部７１Ｄと他端部７２Ｄの境目である折り返し点Ｐが上方に位置するように、この折り返し点Ｐを基点として略Ｕ字状に屈曲している。そして、金属板７Ｄの他端部７２Ｄは、底部４０Ｄの中央側に折り返されて電池セル２Ａの側面２０ｃに接触している。金属板７Ｄは、板バネとして機能するようになっている。すなわち、凹部４５Ｄに電池セル２Ａの端部（下端）を収容すると金属板７Ｄが変形し、金属板７Ｄの弾性反発力により、電池セル２Ａと金属板７Ｄとが密着するようになっている。
【００６３】
以上のような構成の変形例３の電池モジュール１０Ｄにあっては、前記第二実施形態と同様の効果を奏することに加え、さらに、金属板７Ｄが、板バネとして機能して電池セル２Ａと密着するので、電池セル２Ａの熱を金属板７Ｄに効果的に伝えることができる。金属板７Ｄが、上記折り返し点Ｐから折り返されて電池セル２Ａの側面２０ｃに対向するので、電池セル２Ａの上部（底面２０ｂとは反対側）と金属板７Ｄを接触させることができる。一般に電池セルの上部は下部よりも昇温しやすいが、電池セルの上部に金属板７Ｄを接触させることができるので、電池セルを効果的に放熱することができ、放熱性に優れた電池モジュールおよび電池システムを実現できる。
また、上方から平面視した際に支柱部４１Ｄが底部４０Ｄの外周よりも内側に位置しているので、隣り合う電池モジュール１０Ｄの支柱部４１Ｄの間に隙間が形成される。この隙間は通風路として機能し、金属板７Ｄが通風路に面して配置されているので、金属板７Ｄに伝わる熱を効果的に放熱することができる。
また、この通風路は隣り合う電池セル２Ａ間における冷却風の通り道としても機能する。したがって、上記した金属板７Ｄの放熱効果に加え、各電池セル２Ａから発生する熱をさらに効率的に放熱することができる。
【００６４】
＜変形例４＞
図１７（ａ）は変形例４のフレームおよび金属板を示す平面図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のＦ−Ｆ’線に対応する部分の電池モジュールの断面図である。
変形例４が第二実施形態と異なる点は、金属板がフレーム４Ｄの底部４０Ｄの一部を覆う構造となる点、フレーム４Ｄの底部４０Ｄに段差が形成されていないとともに電池セル２Ａが収容される凹部が形成されている点、フレーム４Ｄの底部４０Ｄと支柱部４１Ｄとが別体で構成されるとともに支柱部４１の形状が異なる点、およびＣＭＵ保持体６Ｅの基部６０Ｅが小型化されるとともに当該基部６０Ｅとスペーサー部６１Ｅが別体で構成されている点であり、その余の構成は第二実施形態と同様である。
図１７（ａ）、図１７（ｂ）に示すように、変形例４の電池モジュール１０Ｅでは、ＣＭＵ保持体６Ｅが、上方から平面視した状態でフレーム４Ｄの内側に収まっている。基部６０Ｅは、上方から平面視した際の平面形状が略矩形になっており、ここではスペーサー部６１Ｅが基部６０Ｅの４隅付近に設けられている。スペーサー部６１Ｅは、底部４０Ｄと凹凸嵌合により着脱可能に接続されている。
金属板７Ｅは、フレーム４Ｄの凹部４５Ｄの底面および内壁に沿って設けられており、支柱部４１Ｄを除いた底部４０Ｄの一部を覆っている。すなわち、金属板７Ｅは、凹部４５Ｄを含めた底部４０Ｄの上面（キャップ５と対向する面）を覆うとともに、底部４０Ｄの側面αに沿って底部４０Ｄの下面（Ｚ方向において上記上面とは反対側の面）の一部を覆うように屈曲している。金属板７Ｅのうち底部４０Ｄの側面αに沿う部分は、複数の電池モジュール１０Ｅを配列したときに、隣接する他の電池モジュール１０Ｅの金属板７Ｅの側面αと接触する。金属板７Ｅは、この金属板７ＥがＣＭＵ３に対向しない範囲で底部４０Ｄの上記下面を覆うことが望ましい。金属板７Ｅから放出される熱によってＣＭＵ３が誤動作することを抑制できるからである。
【００６５】
以上のような構成の変形例４の電池モジュール１０Ｅにあっては、前記第二実施形態と同様の効果を奏する。これに加え、上方から平面視した状態おいて、底部４０Ｄの側面αがＣＭＵ保持体６Ｅの側面βよりも電池モジュール１０Ｅの外側に張出しているので、複数の電池モジュール１０Ｅを配列したときに、互いに隣接する電池モジュール１０ＥのＣＭＵ保持体６Ｅの間に空隙が構成される。この空隙は通風路として機能し、底部４０Ｄの下面を覆う部分の金属板７Ｅが通風路に面しているので、金属板７Ｅを効果的に放熱することができ、放熱性に優れた電池モジュールおよび電池システムを実現できる。  
【００６６】
＜変形例５＞
図１８を用いて変形例５を説明する。本変形例５では、ＣＭＵ３およびＢＭＵ１１はセキュリティ機能を備えており、正規のＣＭＵが不正に取り外され、偽造されたＣＭＵ（以下、「偽造ＣＭＵ」と称する）が電池モジュールに搭載されることを防止する例について説明する。ここで、「偽造ＣＭＵ」とは、電池システムあるいは電池セルの仕様に基づいて正規の製造者が製造したＣＭＵ以外のＣＭＵをいう。
本変形例５と第二実施形態とが相違する点は、ＢＭＵ１１と機器認証を行う認証用暗号が、ＣＭＵ３と電気的に接続された揮発性メモリ３５に記憶され、ＣＭＵ３及びＢＭＵ１１は当該認証用暗号に基づいて電池システムの駆動制御を行う点であり、その余の点は第二実施形態と同様である。
図１８に示すとおり、ＣＭＵ３内には揮発性メモリ３５（例えばＤＲＡＭ）が設けられている。この揮発性メモリ３５は、ＣＭＵ３の処理制御部３０と電気的に接続されるとともに、認証用暗号が記憶される。認証用暗号は、ＣＭＵ３とＢＭＵ１１とで相互認証を行うための秘匿性を備えた認証情報であり、例えば所定数のビット数からなるデジタルデータが例示される。
初期設定としての認証用暗号の記録は、例えば次のように行われる。すなわち、電池モジュール１０としての組み立てが完了してＣＭＵ３とＢＭＵ１１とが電気的に接続された後に、例えば外部のＰＣ等を介してＢＭＵ１１の図示しないメモリと揮発性メモリ３５との双方に認証用暗号が記録される。
上述したとおり、ＣＭＵ３は電池モジュール１０に搭載された電池セル２から駆動に必要な電力を得ている。そのため、仮にＣＭＵ３が電池モジュール１０から取り外されるか、あるいはフレーム４やキャップ５が取り外されてＣＭＵ３と電池セル２との電気的な接続が途絶えた場合には、電池セル２からＣＭＵ３への電力供給が途絶えて揮発性メモリ３５に記録された認証用暗号は消失されることになる。
【００６７】
次にＣＭＵ３とＢＭＵ１１との間で行われる認証処理について説明する。
電池システム１が駆動される際、ＣＭＵ３とＢＭＵ１１は認証処理を開始する。具体的に、ＢＭＵ１１は、ＣＭＵ３の処理制御部３０に対し、揮発性メモリ３５に記録された認証用暗号をＢＭＵ１１へ送信する旨の指令を行う。一方で、ＣＭＵ３では、ＢＭＵ１１からの指令を受けて、揮発性メモリ３５に記録された認証用暗号をＢＭＵ１１へ送信する。そして、ＢＭＵ１１は、ＣＭＵ３から受信した認証用暗号と、自身のメモリに保持された認証用暗号とを比較して認証処理を行う。なお、ＢＭＵ１１と各ＣＭＵ３との間における通信経路は上記第二実施形態と同様である。
具体的な認証処理については、例えば以下の３つのケースに分類され、ＣＭＵ３およびＢＭＵ１１は、それぞれのケースにおいて認証処理を行って電池システム１の駆動を制御する。
＜ケース１＞
ケース１は、電池モジュール１０に正規のＣＭＵ３が搭載され、該ＣＭＵ３がＣＭＵ保持体６から取り外された経緯がない場合である。この場合においては、上述した初期設定のときからＣＭＵ３には電池セル２より電力が継続して供給されているので、ＣＭＵ３の揮発性メモリ３５内では認証用暗号が記録されたままの状態が維持されている。
したがって、ＣＭＵ３およびＢＭＵ１１は、ＣＭＵ３は正規のものであって不正に取り外された経緯もないとして、上記各実施形態で示した動作を開始する。
＜ケース２＞
ケース２は、電池モジュール１０に正規のＣＭＵ３が搭載されているものの、このＣＭＵ３がＣＭＵ保持体６から取り外された経緯がある場合である。この場合においては、揮発性メモリ３５に記録された認証用暗号は消失している。
したがって、ＣＭＵ３の処理制御部３０が揮発性メモリ３５から読み出してＢＭＵ１１へ送信するデータは、上記認証用暗号とは異なるデータ（以下、「エラーデータ」と称する）となる。そして、ＣＭＵ３からエラーデータを受信したＢＭＵ１１は、上位制御装置１８を介して出力装置１４に警告を出す制御を行う。さらにＢＭＵ１１は、上記警告に加え、あるいは代えて組電池１５の出力を制限する処理を行ってもよい。
＜ケース３＞
ケース３は、電池モジュール１０に偽造ＣＭＵが搭載された場合である。この場合においては、ＣＭＵ３の揮発性メモリ３５には認証用暗号と異なるデータが記録される可能性が極めて高い。
したがって、仮に揮発性メモリ３５に何らかのデータが記録されていても上記認証用暗号と一致する可能性は極めて低く、ＢＭＵ１１は、上位制御装置１８を介して出力装置１４に警告を出す制御を行う。さらにＢＭＵ１１は、上記警告に加え、あるいは代えて組電池１５の出力を制限する処理を行ってもよい。また、そもそも偽造ＣＭＵは揮発性メモリ３５を備えていない場合もあるので、ＢＭＵ１１は、所定期間内にＣＭＵ３から認証用暗号を受信しない場合にも上記と同様な制御を行ってもよい。
【００６８】
以上のような構成の変形例５の電池システム１にあっては、前記第二実施形態と同様の効果を奏することに加え、電池モジュールの分解や偽造ＣＭＵへの交換を有効に防止して安全性のより確保された電池システムを実現することができる。
上記した変形例１〜５は、本発明の主旨を逸脱しない限りにおいて、実施形態で示した構成とそれぞれ異なる点を適宜組み合わせて電池システムを構成してもよいことは言うまでもない。
例えば、変形例３で示した支柱部４１Ｄの通風路としての機能を他の実施形態および変形例に適用してもよい。この場合、変形例３のごとく支柱部を別体で構成してもよいし、支柱部の一部を切り欠いて通風路を形成してもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１・・・電池システム、２、２ａ〜２ｈ・・・電池セル
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｄ、４ａ〜４ｃ・・・フレーム（セル保持体）、
５、５Ａ・・・キャップ（セル保持体）、６・・・第二保持体、
６Ａ、６Ｅ・・・ＣＭＵ保持体、
７、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ、７ａ〜７ｄ・・・金属板、
１０、１０Ａ、１０Ｂ〜１０Ｅ、１０ａ〜１０ｄ・・・電池モジュール、
１１・・・ＢＭＵ、１２・・・電流計、１３・・・入力装置、１４・・・出力装置、
１５・・・組電池、１６・・・制御系、１７・・・ユーザーインターフェース、
１８・・・上位制御装置、１９・・・電力負荷、２０・・・容器本体、
２０ａ・・・頂面、２０ｂ・・・底面、
２０ｃ・・・側面、２１・・・正極端子（電極端子）、２２・・・負極端子（電極端子）、
２３・・・温度計測部、２４・・・容器電位端子、２５・・・安全弁、
３５・・・揮発性メモリ、４０、４０Ｂ、４０Ｄ、４０Ｅ・・・底部、
４０ａ・・・周縁部、４０ｂ・・・中央部、４１、４１Ｄ・・・支柱部、
４２・・・嵌合凸部、４３・・・嵌合凹部、４４、４５・・・接続端子、
４５Ｄ・・・凹部、４６・・・貫通孔、４７・・・配線、５０・・・凹部、
５１・・・嵌合凹部、５２・・・天板部、５３ａ、５３ｂ・・・孔部、
５４、５４ａ〜５４ｄ、５５、５５ａ〜５５ｄ、６５・・・入出力コネクタ、
５６・・・貫通孔、５７、５８・・・端子、５９・・・接続端子、
６０、６０Ｅ・・・基部、６１、６１Ｅ・・・スペーサー部、６２・・・嵌合凸部、
６３・・・配線、６４・・・接続端子、７０・・・第１の金属板、
７０Ｃ・・・母部、７１・・・第２の金属板、７１Ｃ・・・第１の突片、
７１Ｄ・・・一端部、７２・・・第３の金属板、７２Ｃ・・・第２の突片、
７２Ｄ・・・他端部、７３・・・固定部、７３Ｃ・・・先端部、
７４・・・固定部、７４Ｃ・・・先端部、Ｂ１〜Ｂ７・・・バス
【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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