(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ両側面に開口する多数個の端子開口部を有する電池収納部が形成されるとともに、外側面に嵌合融着部を有する複数のセルコントロールユニット取付部を形成した合成樹脂製のモジュールケースと、
上記モジュールケースの上記電池収納部内に隣り合う上記端子開口部から正極端子或いは負極端子が交互に突出されて収納されるとともに、互いに直列に接続されかつ所定個数が１組として複数組のモジュール電池を構成してなる多数個の二次電池群と、
上記モジュール電池の組数に対応した複数個からなり、それぞれ回路基板上にマイクロプロセッサや回路素子或いは電子部品を搭載するとともに上記各モジュール電池の所定の二次電池と接続されたセンシング線が接続されて上記各モジュール電池や所定の上記二次電池の電圧検出・電圧制御機能や温度検出或いは検出信号や制御信号の入出力機能を奏し、それぞれの上記回路基板に形成した取付孔に嵌合した上記嵌合融着部に熱溶着が施されることにより上記モジュールケースの相対する上記セルコントロールユニット取付部に取り付けられるセルコントロールユニットと、
少なくとも２個のハーフに分割されてなり、これらハーフを組み合せた状態において上記各二次電池を上記電池収納部内に収納しかつ上記セルコントロールユニットを取り付けた上記モジュールケースを収納する収納空間部を内部に構成するとともに、上記二次電池群の正極端子部及び負極端子部と上記セルコントロールユニットの入出力端子部を配置したコネクタ部が設けられた合成樹脂製の外装ケースとを備えてなり、
上記各セルコントロールユニットが、それぞれの上記回路基板に上記モジュールケースとの熱膨張率の差異による機械的応力を逃がす長孔からなる取付孔を形成し、この取付孔に上記嵌合融着部を嵌合して熱溶着が施されることにより上記モジュールケースの相対する上記セルコントロールユニット取付部に取り付けられる移動体搭載用バッテリ装置。
【請求項２】
上記各セルコントロールユニットは、移動体に搭載された状態において上面側に位置する上記モジュールケースの上記外側面に形成した上記セルコントロールユニット取付部にそれぞれ取り付けられる請求項１に記載の移動体搭載用バッテリ装置。
【請求項３】
上記各セルコントロールユニットは、移動体に搭載された状態において高さ方向の側面側に位置する上記モジュールケースの上記外側面に形成した上記セルコントロールユニット取付部にそれぞれ取り付けられる請求項１に記載の移動体搭載用バッテリ装置。
【請求項４】
上記各セルコントロールユニットには、上記マイクロプロセッサが、重心位置に対して側方にずれて上記回路基板に搭載される請求項１に記載の移動体搭載用バッテリ装置。
【請求項５】
上記各セルコントロールユニットは、上記回路基板が上記モジュールケースに形成された台座状の上記セルコントロールユニット取付部上に取り付けられることによって、これら回路基板と上記モジュールケースの上記外側面との間に間隙を構成する請求項１に記載の移動体搭載用バッテリ装置。
【請求項６】
上記各コントロールユニットは、上記モジュールケースが上記外装ケースの収納空間部に収納された状態において、この外装ケースの内面に上記回路基板の両側縁に対向しかつ互いに非対称の位置に対応して突設した押えピンによって上記モジュールケース側に押圧されて保持される請求項１に記載の移動体搭載用バッテリ装置。
【請求項７】
上記二次電池は、リチウムイオン二次電池である請求項１に記載の移動体搭載用バッテリ装置。
【請求項８】
上記外装ケースには、上記二次電池を冷却するための外部空気を取り入れる吸気ダクトと、この吸気ダクトから取り入れられて上記収納空間部を循環して上記二次電池を冷却した上記外部空気を排気する排気ダクトとが設けられる請求項１に記載の移動体搭載用バッテリ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多数個の二次電池を有するバッテリ装置に関し、特にバッテリ装置と内燃機関とを選択的に切り換えて駆動源とする電気自動車等に搭載されて好適な移動体搭載用バッテリ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車においては、資源、環境問題の対応から、ガソリンエンジン車やディーゼルエンジン車の代替としてバッテリ装置を駆動源とした電気自動車の実用化が注目されている。自動車には、電気系統の駆動源として従来から鉛蓄電池が用いられている。したがって、電気自動車は、従来この鉛電池を基本としてその開発が進められていたが、１回の充電で実用的な走行距離を得るためには大型化、大重量化するといった問題があった。
【０００３】
このため、自動車においては、モータと従来のエンジンとを走行条件等によって適宜切り換えることにより、モータに電源を供給するバッテリ装置の大型化を抑えるとともに省エネルギー化やクリーン化を図ったハイブリッドカーの実用化が図られている。一方、自動車用バッテリ装置には、数十ボルト〜数百ボルトの高電圧、高エネルギー密度或いは高出力等の仕様が要求され、従来の鉛電池に代えて高性能のリチウムイオン二次電池の採用が図られている。例えば、特開平９−８６１８８号公報には、多数個のリチウムイオン二次電池をバッテリケース内に収納してなる自動車用バッテリ装置が開示されている。
【０００４】
ところで、自動車用バッテリ装置においては、上述した仕様を保持するために、多数個のリチウムイオン二次電池の電圧状態等を監視して一定状態に制御する必要がある。このため、自動車用バッテリ装置には、電圧検出・電圧制御機能或いは検出信号や制御信号の入出力機能等を有するセルコントロールユニットが付設され、信頼性と安全性が図られている。セルコントロールユニットには、マイクロプロセッサや電子部品等が搭載されるとともに各リチウムイオン二次電池と接続されたセンシング線がそれぞれ接続される。
【０００５】
自動車用バッテリ装置においては、セルコントロールユニットにおいて、例えばセンシング線を介して得た各リチウムイオン二次電池の電圧値を基準電圧値と比較し、その検出データが制御装置へと送出される。自動車用バッテリ装置は、制御装置からの制御出力によって各リチウムイオン二次電池が適宜放電され或いは充電されることによって一定状態にコントロールされる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
自動車用バッテリ装置は、上述したようにバッテリケース内に多数個のリチウムイオン二次電池が収納されるが、これらリチウムイオン二次電池がセルコントロールユニットによって電圧状態等の監視、制御される。ところで、従来の自動車用バッテリ装置においては、一般にバッテリケースとセルコントロールユニットとが独立に構成されていた。このため、自動車用バッテリ装置においては、性能試験等を行う場合にはバッテリケースの端子部とセルコントロールユニットとの接続を行った状態で試験機との接続を行うとともに、試験終了後に再びそれらの接続を外す操作が必要であり取り扱いが面倒であるといった問題があった。
【０００７】
また、自動車用バッテリ装置においては、自動車側にバッテリケースの搭載部とセルコントロールユニットの搭載部とを独立に構成してこれの間での配線が行われることから、搭載部の構造を複雑にするととともにこれらが離間して設けられている場合には配線の引回しやその保護等の対策を講じる必要があるといった問題があった。さらに、自動車用バッテリ装置においては、保守等に際してバッテリケースとセルコントロールユニット間の配線の処理が面倒であり、作業効率を低下させるといった問題があった。
【０００８】
一方、自動車用バッテリ装置においては、万一の事故発生に際しても破損しないようにするとともにリチウムイオン二次電池の監視制御が継続されることが必要である。しかしながら、自動車用バッテリ装置は、バッテリケースとセルコントロールユニットとが互いに独立に構成されていることにより、配線の切断によってその動作が行い得なくなるといった問題が生じやすい。
【０００９】
さらに、自動車用バッテリ装置においては、一般に自動車の床下等に搭載されることから、路面からの輻射熱の影響、雨天時走行等における冠水、急激な温度変化等の環境に対しても充分な信頼性が保持されることが必要である。自動車用バッテリ装置においては、バッテリケースとセルコントロールユニットばかりでなく配線部についてもその対応を図った構造が必要となり、全体が複雑となるといった問題があった。さらにまた、自動車用バッテリ装置においては、走行中に加わる大きな振動に対しても充分な信頼性が保持されなければならない。
【００１０】
したがって、本発明は、多数個の二次電池を収納したモジュールケースに、二次電池の電圧検出機能や電圧制御機能或いは検出信号や制御信号の入出力機能を有するセルコントロールユニットを組み付けてオールインワンユニット構成とすることによって取り扱いを簡便としかつ信頼性の向上を図った移動体搭載用バッテリ装置を提供することを目的に提案されたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成する本発明にかかる移動体搭載用バッテリ装置は、それぞれ両側面に開口する多数個の端子開口部を有する電池収納部が形成されるとともに外側面に嵌合融着部を有する複数のセルコントロールユニット取付部を形成した合成樹脂製のモジュールケースと、このモジュールケースの電池収納部内に隣り合う端子開口部から正極端子或いは負極端子が交互に突出されて収納されるとともに互いに直列に接続されかつ所定個数が１組として複数組のモジュール電池を構成してなる多数個の二次電池群と、複数個のセルコントロールユニットと、少なくとも２個のハーフに分割されてなりこれらハーフを組み合せた状態において各二次電池を電池収納部内に収納しかつセルコントロールユニットを組み付けたモジュールケースを収納する収納空間部を内部に構成するとともに二次電池群の正極端子部及び負極端子部とセルコントロールユニットの入出力端子部を配置したコネクタ部が設けられた合成樹脂製の外装ケースとを備えて構成される。
【００１２】
セルコントロールユニットは、モジュール電池の組数に対応した複数個からなり、それぞれ回路基板上にマイクロプロセッサや回路素子或いは電子部品を搭載するとともに各モジュール電池の所定の二次電池と接続されたセンシング線が接続されて各モジュール電池や所定の二次電池の電圧検出・電圧制御機能や温度検出或いは検出信号や制御信号の入出力機能を奏し、それぞれの回路基板に形成した取付孔に嵌合した嵌合融着部に熱溶着が施されることによりモジュールケースの相対するセルコントロールユニット取付部に取り付けられる。セルコントロールユニットは、それぞれの回路基板にモジュールケースとの熱膨張率の差異による機械的応力を逃がす長孔からなる取付孔を形成し、この取付孔に嵌合融着部を嵌合して熱溶着が施されることによりモジュールケースの相対するセルコントロールユニット取付部に取り付けられる。
【００１３】
以上のように構成された本発明にかかる移動体搭載用バッテリ装置によれば、モジュールケースの電池収納部に二次電池がそれぞれ収納されるとともに、これらを互いに直列に接続しかつセンシング線が接続される。移動体搭載用バッテリ装置においては、各センシング線を対応する各セルコントロールユニットにそれぞれ接続した後に、各セルコントロールユニットがモジュールケースにそれぞれ組み付けられる。移動体搭載用バッテリ装置においては、モジュールケースを外装ケースの収納空間部内に収納するとともに、二次電池群と正極端子部及び負極端子部とが接続されかつセルコントロールユニットと入出力端子部とが接続される。移動体搭載用バッテリ装置においては、セルコントロールユニットが、回路基板に形成した取付孔に嵌合融着部を嵌合して熱溶着が施されることにより材質を異にするモジュールケースの相対するセルコントロールユニット取付部に取り付けられる。移動体搭載用バッテリ装置においては、移動体に搭載されて用いられることから、過大な振動等の機械的負荷を受けるとともに広範囲な温度・湿度負荷を受ける。移動体搭載用バッテリ装置においては、セルコントロールユニットが、温度条件の変化に伴って生じる回路基板とセルコントロールユニット取付部との寸法ズレによる大きな機械的負荷が、長孔として構成した取付孔の作用により吸収されるようにする。移動体搭載用バッテリ装置においては、セルコントロールユニットの回路基板に生じる反りや引張りによる実装部品の半田や回路パターン等のクラックや破損の発生或いはモジュールケースのセルコントロールユニット取付部の破損が防止されるようにする。
【００１４】
移動体搭載用バッテリ装置は、いわゆるオールインワンユニットとして構成されることから移動体のバッテリ搭載部にそのまま搭載され、正極端子部と負極端子部及び入出力端子部とを介して移動体の制御部との接続が行われる。したがって、移動体搭載用バッテリ装置は、性能試験或いは保守等に際してワンユニットで取り扱われるために取扱が簡易であるとともに、配線構造等の簡易化も図られる。移動体搭載用バッテリ装置は、セルコントロールユニットによって二次電池群や組電池の状態が監視されかつ制御動作が行われることで、移動体に対して安定した電源を供給しかつ信頼性の向上が図られている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。実施の形態として示す移動体搭載用バッテリ装置１０（以下、単にバッテリ装置１０と略称する。）は、図１に示すように、ハイブリッドカー１に搭載され、駆動源としてエンジン２と併用されるモータ３に電源を供給する。ハイブリッドカー１には、種々のシステムが提案されているが、基本構成として制御部４によってエンジン２とモータ３とを切り換えて自動車を走行させる。ハイブリッドカー１は、例えば発進時や低速走行等のエンジン効率が悪い領域ではモータ３を駆動源とした走行を行い、高速走行等の領域ではエンジン２を駆動源とした走行を行うようにする。ハイブリッドカー１においては、必要に応じて制御部４の出力によってエンジン２が図示しない発電機を駆動して、バッテリ装置１０の充電を行うようにする。
【００１６】
ハイブリッドカー１においては、例えば図１に示すように後部座席５の床下に位置してバッテリ搭載部６が設けられており、このバッテリ搭載部６にバッテリ装置１０が搭載されている。したがって、バッテリ装置１０は、路面からの輻射熱の影響や雨天時走行等における冠水或いは急激な温度変化や振動等の影響等を受けるが、詳細を後述する構成によって充分な信頼性が保持される。
【００１７】
バッテリ装置１０は、図２に示すように、全体がボックス状を呈して構成された外装ケース１１の内部に、詳細を後述するようにそれぞれ多数個のリチウムイオン二次電池１２（以下、単に二次電池１２と略称する。）を収納した一対のモジュールケース１３Ａ、１３Ｂや、これらモジュールケース１３Ａ、１３Ｂにそれぞれ取り付けられた複数個のセルコントロールユニット１４（１４Ａ乃至１４Ｆ）を封装して構成される。なお、モジュールケース１３Ａ、１３Ｂは、詳細を後述するように互いにほぼ同等に構成されてこれらが点対称で組み合わされる部材である。したがって、モジュールケース１３Ａ、１３Ｂについては、特に個別に説明する場合を除いて、説明の便宜上モジュールケース１３と総称するものとする。
【００１８】
バッテリ装置１０には、各モジュールケース１３内にそれぞれ２４個の二次電池１２が収納されることによって、４８個の二次電池１２が搭載されている（図４を参照）。ハイブリッドカー１には、２セットのバッテリ装置１０が搭載されており、全体で９６個の二次電池１２が搭載されている。バッテリ装置１０は、各モジュールケース１３の両側面にそれぞれ図示しない絶縁シートを溶着接合することによって、各モジュールケース１３間或いは外部との絶縁を保持するように構成されている。
【００１９】
バッテリ装置１０は、発熱量が比較的小さい二次電池１２を用いることから特別の冷却装置を不要とし、車内の空気を外装ケース１１内に取り入れて循環させることにより内部の冷却を行うように構成されている。このため、バッテリ装置１０には、図２に示すように外装ケース１１の上面に長手方向に離間して吸気ダクト１５と排気ダクト１６とが突出して設けられている。これら吸気ダクト１５と排気ダクト１６は、詳細を後述するようにモジュールケース１３に一体に形成されている。また、バッテリ装置１０には、図２乃至図５に示すように外装ケース１１の一側部にコネクタ部１７が形成されている。コネクタ部１７には、詳細を後述する正極端子部１８と負極端子部１９及び制御端子部２０とが配設されている。
【００２０】
二次電池１２は、詳細を省略するが長尺シート状の正極電極材と負極電極材とをセパレータを介して重ね合わせ状態で螺旋状に巻回し、これを電解質を充填した電池ケース内に収納して構成されてなる。二次電池１２は、電池ケースの一方側にガスケットを介して正極電極材が接続される正極端子部材が組み付けられるとともに、負極電極材が電池ケースと接続されてなる。二次電池１２は、図１２に示すように全体円筒形に形成されており、一端側が正極端子１２ａとされるとともに他端側が負極端子１２ｂとされ、また１個当たりの電池容量が３Ａｈとされる。
【００２１】
外装ケース１１は、機械的剛性、潤滑油等に対する化学的耐性、耐熱性等に優れた合成樹脂材によりそれぞれ相対する上下面を開放した略矩形のボックス状に成形された上ハーフ１１Ａと下ハーフ１１Ｂを、開放された上下面を突き当てて組み合わせて構成されてなる。外装ケース１１は、上ハーフ１１Ａと下ハーフ１１Ｂとが詳細を省略するシールド構造、例えば凸部と凹部とを結合する構造等を以ってその突合せ部位を結合されることにより内部に密閉空間部を構成している。勿論、外装ケース１１は、かかる構成に限定されるものでは無く、例えば箱状に形成された下ハーフに対して蓋状の上ハーフを組み合わせて構成してもよい。
【００２２】
上ハーフ１１Ａと下ハーフ１１Ｂには、図２に示すように、その外周側面にそれぞれ相対応する多数条の係合ガイド凹溝２１ａ、２１ｂが形成されている。これら係合ガイド凹溝２１ａ、２１ｂは、上ハーフ１１Ａと下ハーフ１１Ｂとを組み合わせた状態において同図に示すように互いに連通されて外装ケース１１の外周側面に全周に亘って高さ方向の係合ガイド凹溝２１を構成する。係合ガイド凹溝２１には、上ハーフ１１Ａと下ハーフ１１Ｂとの突合せ部位に位置して、その溝底部にそれぞれ図示しないが係合凸部が形成されている。
【００２３】
上ハーフ１１Ａと下ハーフ１１Ｂとは、図２及び図４に示すように、突き合わされたこれら係合凸部間を弾性部材によって略Ｃ字状に形成されたクランパ２２によって挟み込むことにより一体的に組み合わされる。外装ケース１１は、各ハーフ１１Ａ、１１Ｂの外周面が係合ガイド凹溝２１を形成して凹凸面として構成したことによって、機械的強度の向上が図られている。
【００２４】
下ハーフ１１Ｂには、その長手方向の両側面に、それぞれ底面に跨る凹部２３が形成されている。これら凹部２３は、バッテリ装置１０を運搬等するに際して手掛け凹部を構成する。また、これら手掛け凹部２３は、バッテリ装置１０をハイブリッドカー１のバッテリ搭載部６に搭載する際の位置決め部としても作用する。
【００２５】
上ハーフ１１Ａには、図２乃至図５に示すように、その上面の長手方向の一方側に上述したコネクタ部１７を構成する段落ち部２５が形成されている。段落ち部２５には、図３及び図５に示すように、幅方向に並んで３個の端子穴２５ａ乃至２５ｃが設けられている。第１の端子穴２５ａには、正極端子部１８を構成する端子部材１８ａがシールドした状態で組み付けられる。中央に位置する第２の端子穴２５ｂには、制御信号等の送受信端子部２０を構成するコネクタ部材２０ａがシールドした状態で組み付けられる。第３の端子穴２５ｃには、負極端子部１９を構成する端子部材１９ａがシールドした状態で組み付けられる。
【００２６】
上ハーフ１１Ａには、図３及び図４に示すように、その上面の内面に後述するセルコントロールユニット１４の主面を押圧する多数個の押えピン１１ａが突設されている。押えピン１１ａは、後述するようにモジュールケース１３に取り付けられた各セルコントロールユニット１４に対して、図３に示すようにその両側縁に対向するとともに互いに非対称の位置でこれを押圧する多数本によって構成される。押えピン１１ａは、かかる構成によってバッテリ装置１０に加えられる振動等によるセルコントロールユニット１４の共振現象の発生を抑制する。
【００２７】
以上のように構成された外装ケース１１には、モジュールケース１３が収納される。モジュールケース１３は、図６に示すように、互いに並列状態に重ね合わせて組み合わされる一対のモジュールケース１３Ａ、１３Ｂからなる。モジュールケース１３は、機械的剛性、耐化学特性、耐熱性等を有する合成樹脂材料、例えばポリブチレンテレフタレート樹脂によって成形されている。モジュールケース１３は、その他の樹脂材料として、例えばアクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリカーボネート樹脂等が用いられて成形される。
【００２８】
モジュールケース１３は、図７及び図８に示した内側ケース体２６と、図９及び図１０に示した外側ケース体２７との２個のケース体を組み合わせて構成されている。内側ケース体２６と外側ケース体２７は、それぞれ相対する一方の側面を開放した略横長矩形の箱状を呈するとともに、互いに外形寸法をほぼ等しくして成形されている。内側ケース体２６と外側ケース体２７とは、相対する開放された側面（開放側面）２６ｅ、２７ｅをそれぞれ接合面として幅方向に組み合わされることにより、全体が略横長の箱形を呈するモジュールケース１３を構成する。
【００２９】
モジュールケース１３は、図６に示すように、２個モジュールケース１３Ａ、１３Ｂを互いに幅方向に組み合わせた状態で、全体が外装ケース１１の内部空間部とほぼ等しい外形寸法とされる。モジュールケース１３は、詳細を後述するように内側ケース体２６と外側ケース体２７を組み合わせた状態において、内部に二次電池１２が収納される電池収納部２８を構成する。電池収納部２８は、内側ケース体２６の一方側面（外側面）２６ｄに形成した２４個の端子開口部２９及び外側ケース体２７の一方側面（外側面）２７ｄに形成した２４個の端子開口部４２にそれぞれ連通される。モジュールケース１３は、後述するように内側ケース体２６の開放側面２６ｅ或いは外側ケース体２７の開放側面２７ｅ側からそれぞれ電池収納部２８内に収納される二次電池１２の正極端子１２ａと負極端子１２ｂとを、それぞれの端子開口部２９、４２から外方に臨ませる幅寸法を以って形成されている。
【００３０】
電池収納部２８には、図１１に示すように、二次電池１２が高さ方向に対して３段の状態でかつ水平方向に対して複数個を並べて収納される。電池収納部２８には、上段列に７個の二次電池１２Ｕが直径方向に並べられた状態で収納される。電池収納部２８には、中段列に８個の二次電池１２Ｃが直径方向に並べられた状態で収納される。電池収納部２８には、下段列に９個の二次電池１２Ｌが直径方向に並べられた状態で収納される。電池収納部２８には、上段列二次電池１２Ｕに対して中段列二次電池１２Ｃが半径の１／２分側方にズレた状態で収納されるとともに、中段列二次電池１２Ｃに対して下段列二次電池１２Ｌが半径の１／２分側方にズレた状態で収納されることにより、二次電池１２が高さ方向で千鳥状に配列されて収納される。
【００３１】
したがって、電池収納部２８には、上段列と下段列とにおいて収納された二次電池１２が高さ方向において同一に位置されるようになり、全体として台形の領域内に上段列と中段列及び下段列の３段に合計２４個の二次電池１２が収納される。モジュールケース１３は、電池収納部２８をこのような構成とすることによって、内部のスペース効率の向上が図られるとともに吸気ダクト１５から取り入れられ排気ダクト１６から排気される外部空気の流れを確保して二次電池１２を効率的に冷却する。
【００３２】
内側ケース体２６は、端子開口部２９が千鳥状に配列されて形成された外側面２６ｄが、他のモジュールケース１３を構成する内側ケース体２６との接合面を構成する。各端子開口部２９は、それぞれの内径が二次電池１２の外径よりもやや小径とされ、開口周壁によって電池収納部２８内に収納された二次電池１２の端面を係止してその正極端子１２ａ或いは負極端子１２ｂのみを外方へと露呈させるようにする。
【００３３】
内側ケース体２６には、上面２６ａに長さ方向に離間して吸気ダクト１５及び排気ダクト１６を構成する半円筒形のダクト半体部３０ａ、３０ｂが一体に突設されている。内側ケース体２６には、上面２６ａに後述するセルコントロールユニット１４の四隅をそれぞれ固定するための複数個の取付用スタッド部３１が一体に形成されている。各取付用スタッド部３１は、図１４を参照して詳細を後述するように十字状の基部３１ａと、細径の嵌合溶着部３１ｂとからなる段付きの凸部によって構成されてなる。内側ケース体２６には、上面２６ａや外側面２６ｄに、図３、図４に示すように組電池センシングコード（センシングコード）５９等をガイドする配線ガイド凸部３２や、コードクランパ３３を取り付けるクランパ取付部３４が形成されている。
【００３４】
内側ケース体２６には、各側面に、相対する外側ケース体２７或いは他方のモジュールケース１３の内側ケース体２６と組み合わせるための複数個の結合用凸部３５、３６や、外装ケース１１の内面に形成された保持用スタッドに対して位置決め載置されるためのフランジ部３７が一体に突設されている。内側ケース体２６には、図８に示すようにダクト半体部３０ａ、３０ｂの下方部に連通して断面が下向き直角三角形を呈するダクト空間部３８ａ、３８ｂが形成されている。
【００３５】
内側ケース体２６は、図８に示した外側面２６ｄが、上述したように他方のモジュールケース１３の内側ケース体２６との接合面を構成する。内側ケース体２６は、この外側面２６ｄのダクト半体部３０ａ、３０ｂやダクト空間部３８ａ、３８ｂ或いは端子開口部２９の周辺部位が、相手側の内側ケース体２６の外側面２６ｄの対応部位との突合せ部を構成する。内側ケース体２６は、これら突合せ部において凹部と凸部とが嵌合して組み合わされることで、振動等が加えられた場合にも結合状態がしっかりと保持される。一対の内側ケース体２６は、それぞれ同一に形成され、１８０°回転させた状態で外側面２６ｄを接合して組み合わされる。
【００３６】
内側ケース体２６には、外側面２６ｄに、各端子開口部２９の外周部に位置して多数個のクランパ取付部３９が形成されている。これらクランパ取付部３９は、二次電池１２の交換を行った際に、交換された二次電池１２をモジュールケース１３内に保持するアダプタ部材の取付用として作用する。また、内側ケース体２６には、絶縁シート固定用スタッド４１が複数箇所に一体に形成されている。内側ケース体２６は、開放側面２６ｅの外周縁が、外側ケース体２７と突き合わされて組み付けられる。
【００３７】
外側ケース体２７には、図１０に示すようにモジュールケース１３の外側面２７ｄに、上述した２４個の端子開口部４２が３段に配列されて形成されている。各端子開口部４２は、それぞれの内径が二次電池１２の外径よりもやや小径とされることによって、開口周壁によって電池収納部２８内に収納された各二次電池１２の端面を係止してその正極端子１２ａ或いは負極端子１２ｂのみを外方へと露呈させる。
【００３８】
外側ケース体２７には、上面２７ａに後述するようにセルコントロールユニット１４の四隅をそれぞれ固定するための複数個の取付用スタッド部４３が一体に形成されている。各取付用スタッド部４３は、上述した内側ケース体２６の取付用スタッド部３１と同様に、十字状の基部４３ａと、細径の嵌合溶着部４３ｂとからなる段付きの柱部によって構成されてなる。外側ケース体２７には、上面２７ａにコードクランパ３３を取り付けるクランパ取付部４４やコード掛合部４５が一体に形成されている。
【００３９】
外側ケース体２７には、各側面に、相対する内側ケース体２６と組み合わせるための複数個の結合用凸部４６と、外装ケース１１の内面に形成された保持用スタッドに対して位置決め載置されるためのフランジ部４７とが一体に突設されている。外側ケース体２７は、開放側面２７ｅの周縁において内側ケース体２６の開放側面２６ｅの周縁と突き合わされる。内側ケース体２６と外側ケース体２７とは、これらの突合せ部位が互いに相対嵌合する凸部と凹部とによって構成されることで、振動等が加えられた場合にも結合状態がしっかりと保持される。
【００４０】
外側ケース体２７には、図１０に示すように外側面２７ｄに、図示しない絶縁シートを溶着固定するための複数個の絶縁シート固定用スタッド４８が一体に突設されている。外側ケース体２７には、外側面２７ｄに、やや上方に位置して長手方向の両側面２７ｂ、２７ｃに開口する凹部４９が形成されている。これら凹部４９は、モジュールケース１３内における空気流を確保する作用を奏するとともに、外側ケース体２７と内側ケース体２６を組み合わせた状態で内側ケース体２６側のダクト空間部３８ａ、３８ｂと共同してモジュールケース１３を取り扱う際の手掛け部として作用し、また図４に示すように配線コード５５ａ、５６ａの配線ガイドとして作用する。
【００４１】
外側ケース体２７には、外側面２７ｄに開口された各端子開口部４２の外周部にそれぞれ環状凹部５０が形成されている。環状凹部５０は、二次電池１２に不良が生じてモジュールケース１３から取り出す際に、端子開口部４２の開口縁を切り取って取り出しを可能とする切取りガイドとして作用する。外側ケース体２７には、所定の端子開口部４２に対応位置して温度センサ５１（図４参照）が装填されるセンサ孔５２が設けられている。センサ孔５２は、具体的には図１０に示すように、上段列の第１番目の端子開口部４２ａと、中段列の第５番目の端子開口部４２ｂと、下段列の第９番目の端子開口部４２ｃとに対応してそれぞれ形成されている。各温度センサ５１は、図４に示すように温度センサセンシングコード５１ａを介してセルコントロールユニット１４と接続されている。
【００４２】
なお、外側ケース体２７には、外側面２７ｄに、端子開口部４２の周辺部に位置して多数個のクランパ取付部５３が形成されている。これらクランパ取付部５３は、上述した内側ケース体２６のクランパ取付部３９と同様に、二次電池１２の交換を行った際に、交換された二次電池１２をモジュールケース１３に保持するためのアダプタ部材の取付用として作用する。
【００４３】
以上のように構成された内側ケース体２６と外側ケース体２７とは、相対する開放側面２６ｅ、２７ｅの外周縁が全周に亘って突き合わされるとともにそれぞれ結合用凸部３５、４６が突き合わされる。内側ケース体２６と外側ケース体２７とは、厚み方向に重ね合わされた状態で組み合わされ、シールド性が要求されるダクト半体部３０ａ、３０ｂの突合せ部位を例えばウレタン系樹脂接着剤によって接合するとともに全体をねじ止めすることによって各モジュールケース１３Ａ、１３Ｂを構成する。モジュールケース１３には、内側ケース体２６と外側ケース体２７とを組み合わせた状態において、それぞれの端子開口部２９と端子開口部４２とが互いに軸線を一致された状態となる。
【００４４】
各モジュールケース１３Ａ、１３Ｂは、相対する内側ケース体２６の外側面２６ｄ、２６ｄを接合面として接合される。各モジュールケース１３Ａ、１３Ｂは、それぞれ突き合わされた結合用凸部３６、３６に止めねじがねじ込まれて図６に示すように一体に組み合わされてモジュールケース１３を構成する。
【００４５】
モジュールケース１３は、各モジュールケース１３Ａ、１３Ｂが一体化された状態において、一方側のダクト半体部３０ａと他方側のダクト半体部３０ｂとがそれぞれ突き合わされて全体として円筒形の吸気ダクト１５が構成される。モジュールケース１３は、同様に各モジュールケース１３Ａ、１３Ｂが一体化された状態において、一方側のダクト半体部３０ｂと他方側のダクト半体部３０ａとがそれぞれ突き合わされて全体として円筒形の排気ダクト１６が構成される。吸気ダクト１５と排気ダクト１６とは、上述したようにモジュールケース１３が外装ケース１１内に収納された状態において、この外装ケース１１の上面から突出される。
【００４６】
モジュールケース１３には、内側ケース体２６或いは外側ケース体２７の開放側面２６ｅ、２７ｅ側から二次電池１２がそれぞれ電池収納部２８内に収納される。各二次電池１２は、上述したようにその外径が各端子開口部２９、４２の内径よりもやや大径とされることから、図１１において鎖線で示すように両端が各端子開口部２９、４２の内周壁によって係止されて電池収納部２８内に保持される。したがって、各二次電池１２は、それぞれ正極端子１２ａと負極端子１２ｂとを各端子開口部２９、４２から外方に臨ませる。また、各二次電池１２は、図１２に示すように、正極端子１２ａと負極端子１２ｂとが交互に位置する状態にして電池収納部２８内に収納される。
【００４７】
モジュールケース１３においては、内側ケース体２６や外側ケース体２７に設けた接着剤充填孔から電池収納部２８内に収納された各二次電池１２の周囲に接着剤を充填することによって、これら各二次電池１２を各端子開口部２９、４２の内周面にしっかりと固定するようにする。接着剤には、例えばウレタン系、シリコン系或いは変性シリコン系等の合成樹脂接着剤が用いられる。
【００４８】
バッテリ装置１０は、各モジュールケース１３内にそれぞれ４８個の二次電池１２を上述したようにして収納することで、これら二次電池１２が全て直列に接続されるようにする。すなわち、各二次電池１２は、モジュールケース１３の外側面となる外側ケース体２７の外側面２７ｄとモジュールケース１３間の接合面となる内側ケース体２６の開放側面２６ｅとにおいて、それぞれ上下及び左右の隣り合う端子開口部４２に正極端子１２ａと負極端子１２ｂとが交互に露呈されて収納されている。各二次電池１２は、各端子開口部２９、４２から隣り合って露呈された正極端子１２ａと負極端子１２ｂとが、図４に示すように接続プレート部材５４によってそれぞれ電気的に接続される。
【００４９】
接続プレート部材５４は、例えば矩形銅板を断面略クランク状に折曲するとともにニッケルメッキを施してなり、図１２に示すように両側部位に二次電池１２の正極端子１２ａ或いは負極端子１２ｂが嵌合される嵌合孔５４ａ、５４ｂが形成されている。接続プレート部材５４は、嵌合孔５４ａ、５４ｂに正極端子１２ａ或いは負極端子１２ｂを嵌合させてスポット溶接を施すことによって二次電池１２を互いに直列に接続する。
【００５０】
バッテリ装置１０においては、図４に示した下段列の第１番目に配置された二次電池１２Ａと第９番目に配置された二次電池１２Ｂとが、互いに直列に接続された２４個の二次電池１２群の両端に接続された二次電池となる。これら第１番目の二次電池１２Ａと第９番目の二次電池１２Ｂには、同図に示すように略楔状の外形を呈する接続プレート部材５５、５６がそれぞれ接合されている。なお、バッテリ装置１０においては、第１番目の二次電池１２Ａがその正極端子１２ａを端子開口部４２から露呈されるとともに第９番目の二次電池１２Ｂがその負極端子１２ｂを端子開口部４２から露呈される。
【００５１】
バッテリ装置１０においては、モジュールケース１３Ａ、１３Ｂが、一方側の第１番目の二次電池１２Ａに対して他方側の第９番目の二次電池１２Ｂが対向位置するようにして互いに組み合わされてモジュールケース１３を構成している。バッテリ装置１０においては、図４に示すように、第１番目の二次電池１２Ａの接続プレート部材５５に接続された配線コード５５ａが、凹部４９を介してモジュールケース１３の側面に導かれている。
【００５２】
バッテリ装置１０においては、図４に示すように、第９番目の二次電池１２Ｂの接続プレート部材５６に接続した配線コード５６ａが、凹部４９を介してモジュールケース１３のコネクタ部１７側に導かれている。配線コード５６ａには、コネクタ部１７においてヒューズ装置５８が接続され、さらにこのヒューズ装置５８を介して負極端子部材１９ａと接続されている。なお、第９番目の二次電池１２Ｂは、全体として第４８番目に接続された二次電池である。
【００５３】
ヒューズ装置５８は、図４及び図５に示すように、ヒューズ５８ａとヒューズホルダ５８ｂとから構成されている。ヒューズホルダ５８ｂは、外装ケース１１の段落ち部２５が形成された側の手掛け凹部２３の上面に固定されている。バッテリ装置１０は、上述したように第４８番目の二次電池１２Ｂと負極端子部材１９ａとの間にヒューズ装置５８を設けることによって、万一過大な電流が流れた際にも安全性が確保される。
【００５４】
バッテリ装置１０には、図２及び図３に示すように、上述した各二次電池１２を接続するそれぞれの接続プレート部材５４に組電池センシングコード５９が接続されている。センシングコード５９は、各二次電池１２の電圧を検出する。センシングコード５９は、例えば絶縁被覆付きの銅より線が用いられ、同図に示すようにクランパ取付部４４に取り付けられたコードクランパ３３によって保持されるとともに配線ガイド凸部３２に引き回しガイドされて対応するセルコントロールユニット１４へとそれぞれ導かれる。なお、バッテリ装置１０においては、上述したセンシングコード５９の接続、引き回しが内側ケース体２６側においても同様に行われる。
【００５５】
バッテリ装置１０においては、上述した各二次電池１２の接続及びセンシングコード５９の接続・引き回しを行った後に、上述したモジュールケース１３Ａとモジュールケース１３Ｂとの組立が行われる。
【００５６】
バッテリ装置１０においては、上述したモジュールケース１３の電池収納部２８に収納されるとともに互いに直列に接続された４８個の二次電池１２が、８個を１組のモジュール電池を構成する。バッテリ装置１０は、これらモジュール電池及びその８個の構成二次電池１２を対象として、それぞれ電圧検出・電圧制御や温度検出或いはその検出信号や制御信号を入出力する６個のセルコントロールユニット１４Ａ乃至１４Ｆが備えられている。バッテリ装置１０においては、図３に示すように、これら６個のセルコントロールユニット１４がモジュールケース１３の上面に取り付けられてなる。
【００５７】
各セルコントロールユニット１４は、図１３に示すように、横長矩形を呈するとともに図示しない適宜の回路パターンが形成された回路基板６０と、この回路基板６０上に搭載されたマイクロプロセッサ６１や図示しない回路素子或いは電子部品等と、複数個のセンシング用コネクタ６２及び入出力用コネクタ６３とから構成される。各セルコントロールユニット１４は、回路基板６０の幅寸法がモジュールケース１３を構成する内側ケース体２６或いは外側ケース体２７の幅とほぼ等しく、またその長さが約１／２の外形を以って形成されている。
【００５８】
回路基板６０には、その四隅に詳細を後述するように長孔とされた取付孔６４が形成されており、これら取付孔６４が上述した内側ケース体２６の取付用スタッド部３１や外側ケース体２７の取付用スタッド部４３と対応位置される。回路基板６０には、図１３に示すように、比較的大型で重量のあるマイクロプロセッサ６１が、その重心位置Ｇに対して一方側に変位した位置に搭載されている。セルコントロールユニット１４には、センシング用コネクタ６２に６本の上述したセンシングコード５９が接続されている。また、セルコントロールユニット１４には、入出力用コネクタ６３に上述した送受信端子部材２０ａに接続された接続コードが接続されている。
【００５９】
第１のセルコントロールユニット１４Ａ乃至第３のセルコントロールユニット１４Ｃは、図２及び図３に示すように、一方のモジュールケース１３Ａ側に取り付けられている。また、第４のセルコントロールユニット１４Ｄ乃至第６のセルコントロールユニット１４Ｆは、他方のモジュールケース１３Ｂ側に取り付けられている。詳細には、第１のセルコントロールユニット１４Ａと第２のセルコントロールユニット１４Ｂとは、一方のモジュールケース１３Ａを構成する外側ケース体２７の上面２７ａに縦方向に並んだ状態で取り付けられている。また、第３のセルコントロールユニット１４Ｃは、一方のモジュールケース１３Ａを構成する内側ケース体２６の上面２６ａに、ダクト半体部３０ａ、３０ｂ間に位置して取り付けられている。第４のセルコントロールユニット１４Ｄは、他方のモジュールケース１３Ｂを構成する内側ケース体２６の上面２６ａに取り付けられている。第５のセルコントロールユニット１４Ｅと第６のセルコントロールユニット１４Ｆとは、他方のモジュールケース１３Ｂを構成する外側ケース体２７の上面２７ａに縦方向に並んだ状態で取り付けられている。
【００６０】
各セルコントロールユニット１４は、それぞれの取付孔６４に、内側ケース体２６の上面２６ａに形成した取付用スタッド部３１或いは外側ケース体２７の上面２７ａに形成した取付用スタッド部４３上に載置され、この状態で熱溶着処理を施すことによってモジュールケース１３に取り付けられる。
【００６１】
ところで、バッテリ装置１０は、ハイブリッドカー１に搭載されて用いられることから、過大な振動等の機械的負荷を受けるとともに広範囲な温度・湿度負荷を受ける。バッテリ装置１０は、例えば内側ケース体２６（外側ケース体２７）が、熱膨張係数５０ｐｐｍ／℃の合成樹脂材料により長手方向の取付用スタッド部３１（取付用スタッド部４３）間の間隔を２００ｍｍで成形するとともに、セルコントロールユニット１４の回路基板６０が、熱膨張係数１３ｐｐｍ／℃の合成樹脂材料によって成形される。バッテリ装置１０においては、かかる仕様の基に２５℃において対応位置された取付用スタッド部３１と取付孔６４とが、１２５℃で約０．７４ｍｍの寸法ズレを生じるとともに、−４０℃で約０．４８ｍｍの寸法ズレが生じるようになる。
【００６２】
バッテリ装置１０においては、各セルコントロールユニット１４を取付用スタッド部３１上にネジ止め或いは接着によって強固に固定した場合に、上述した温度条件の変化に伴う寸法ズレによって取付用スタッド部３１や回路基板６０に大きな機械的負荷が作用される。バッテリ装置１０においては、かかる機械的負荷によって取付用スタッド部３１のネジ孔にクラックが生じ、或いは回路基板６０に反りや引張りが発生する虞がある。回路基板６０は、これによって実装部品の半田や回路パターン等にクラックが生じたり、破損したりする。
【００６３】
バッテリ装置１０においては、上述した問題の発生を抑制するために、回路基板６０の取付孔６４が長孔に形成されるとともに、取付用スタッド部３１が十字状の基部３１ａ（４３ａ）と、軸状の嵌合溶着部３１ｂ（４３ｂ）とによって構成されている。回路基板６０は、その取付孔６４が、図１６に示すように長手方向に対して長軸とされ、長軸径をｘとし短軸径をｙとして形成されてなる。回路基板６０は、これら取付孔６４の長軸径ｘと短軸径ｙが最適化されて構成されている。取付孔６４は、短軸径が取付用スタッド部３１の基部３１ａの外径よりも小径とされるとともに、嵌合溶着部３１ｂの外径よりもやや大径とされている。
【００６４】
回路基板６０は、取付孔６４に嵌合溶着部３１ｂが貫通されることによって底面が基部３１ａに支持されて取付用スタッド部３１上に載置される。嵌合溶着部３１ｂには、回路基板６０側から座金４０が装着される。座金４０は、図１４及び図１５に示すように、その外径が回路基板６０の取付孔６４の長軸径よりも大径とされている。嵌合溶着部３１ｂには、この状態で同図に示すようにその先端部３１ｃ（４３ｃ）に溶着処理が施される。したがって、回路基板６０は、取付孔６４の周縁部を基部３１ａと座金４０とに挟まれて取付用スタッド部３１上に保持される。回路基板６０は、取付孔６４の長軸径ｘと嵌合溶着部３１ｂの外径との差異の範囲で移動自在であり、上述した温度条件の変化に伴う寸法ズレの吸収を図るようにする。
【００６５】
取付孔６４は、長軸径ｘの最適化範囲が、例えば次の式によって求められる。すなわち、取付孔６４と取付用スタッド部３１との最適値χは、標準温度ｔ０から最高温度ｔ１の温度変化に対して回路基板６０に機械的負荷を生じさせないための最適値をχ１、標準温度ｔ０から最低温度ｔ２の温度変化に対して回路基板６０に機械的負荷を生じさせないための最適値をχ２とすると、χ≧χ１＋χ２であればよい。
【００６６】
取付孔６４は、回路基板６０の熱膨張係数をτ１（ｐｐｍ／℃）、モジュールケース１３の熱膨張係数をτ２（ｐｐｍ／℃）とし、取付用スタッド部３１間の間隔をＡ±α（ｍｍ）、嵌合溶着部３１ｂの外径をＲ±γ（ｍｍ）とすれば、最高温度ｔ１の最適値χ１は、χ１≧（τ２−τ１）×（ｔ０−ｔ１）×（（Ａ±α）＋（Ｒ±γ））／２を満足すればよい。
【００６７】
同様に、最低温度ｔ２の最適値χ２は、χ２≧（τ２−τ１）×（ｔ２−ｔ０）×（（Ａ±α）＋（Ｒ±γ））／２を満足すればよい。
【００６８】
したがって、取付孔６４と取付用スタッド部３１との最適値χは、χ≧（τ２−τ１）×（ｔ２−ｔ１）×（Ａ±α）＋（Ｒ±γ）
χ≧χ１＋χ２の条件を満足すればよい。
【００６９】
ところで、各セルコントロールユニット１４は、回路基板６０上に若干の発熱が生じるマイクロプロセッサ６１や回路素子等が搭載されている。各セルコントロールユニット１４は、上述したように取付用スタッド部３１、４３を介してモジュールケース１３に取り付けられる。各セルコントロールユニット１４は、具体的には回路基板６０が取付用スタッド部３１、４３の基部３１ａ、４３ａ上に載置されている。したがって、各セルコントロールユニット１４には、モジュールケース１３の上面２６ａ、２７ａとの間に間隙が構成される。各セルコントロールユニット１４には、この間隙を介して吸気ダクト１５から取り入れた冷却風の流路が確保されることで、効率的な冷却が行われるようになる。
【００７０】
各セルコントロールユニット１４は、モジュールケース１３の上面に取り付けられるとともにこのモジュールケース１３が外装ケース１１内に収納された状態において、外装ケース１１側の押えピン１１ａによって押圧される。各セルコントロールユニット１４は、上述したように押えピン１１ａによって両側縁に沿った非対称位置を押圧される。したがって、各セルコントロールユニット１４は、回路基板６０上のマイクロプロセッサ６１の搭載位置と押えピン１１ａによる回路基板６０の押圧位置との構成によって、バッテリ装置１０に加えられる振動による共振の発生が抑制されて強固な取り付けが行われるようになる。
【００７１】
上述したセルコントロールユニット１４は、図１７に示すように、モジュール電池を構成する８個の構成二次電池１２の電圧を個々に監視する単位電池監視部６５と、個々の電池の電圧を制御する電池電圧制御部６６と、通信制御部６７等から構成されている。セルコントロールユニット１４には、上述したように各二次電池１２の電圧情報がセンシングコード５９を介して供給される。セルコントロールユニット１４は、これらの電圧情報に基づいて上述した所定の制御動作、信号送出動作を行う。
【００７２】
単位電池監視部６５は、電圧検出器６８と、基準電圧との比較器６９と、インバータ７０及びフォトカプラ７１等から構成される。単位電池監視部６５は、モジュール電池の構成二次電池１２の個々の電圧を電圧検出器６８によって検出して、この検出電圧値Ｖａを比較器６９において基準電圧値Ｖｃと比較する。単位電池監視部６５は、例えばあるモジュール電池の構成二次電池１２の検出電圧値Ｖａが基準電圧値Ｖｃよりも低い値であることを検出した場合にはインバータ７０及びフォトカプラ７１を介して送受信端子部２０から制御部へとアラーム出力を送信する。
【００７３】
電池電圧制御部６６は、電池の電圧を検出する電圧検出部７２と、その容量を調整する容量調整部７３とから構成され、検出結果に基づいて制御出力を送出する。電圧検出部７２は、マイクロプロセッサＭＰＵの出力に基づいてモジュール電池を構成する８個の二次電池１２を選択する切換スイッチ群７４と、選択された二次電池１２の電圧を検出する電圧検出器７５と、アナログ−デジタル変換器７６とから構成される。電圧検出部７２は、切換スイッチ群７４の切換動作によって所定個数の二次電池１２の電圧値Ｖｂを電圧検出器７５によって検出し、この電圧値情報をアナログ−デジタル変換器７６によってデータ変換してマイクロプロセッサＭＰＵに送出する。アナログ−デジタル変換器７６は、マイクロプロセッサＭＰＵから入出力されるデータ信号を変換する。
【００７４】
容量検出部７３は、互いに直列に接続された容量調整抵抗器７７とトランジスタ７８、７９と、容量調整抵抗器７７の入出力端に接続された容量検出器８０から構成される。容量検出部７３は、容量検出器８０によって検出した二次電池１２の容量情報をマイクロプロセッサＭＰＵへと送出する。マイクロプロセッサＭＰＵは、この容量情報に基づく制御信号をトランジスタ７８、７９へと供給して容量調整抵抗器７７を動作させて電圧バラツキのある二次電池１２の容量調整を行う。
【００７５】
通信制御部６７は、上述した各部から送出される内部信号の授受と、送受信端子部２０を介して制御部との制御信号の授受を担当する。通信制御部６７は、インバータ、フォトカプラ及びドライバ／レシーバを介して検出信号或いは制御信号のデータ変換を行い、マイクロプロセッサＭＰＵと制御部とのデータ授受を行うようにする。
【００７６】
バッテリ装置１０は、上述したセルコントロールユニット１４を備えることによって、互いに直列に接続されてモジュール電池を構成する８個の二次電池１２の電圧、容量等を常時監視する。バッテリ装置１０は、セルコントロールユニット１４によってある二次電池１２が所定の電圧値以下となったことが検出されると、制御部４を介してアラーム信号を外部出力する。ハイブリッドカー１においては、このアラーム信号に基づいて警告音が発生され或いは表示器にアラーム表示が行われる。
【００７７】
バッテリ装置１０においては、例えば制御部４から二次電池１２或いはモジュール電池の電圧、容量のデータ要求コマンドがセルコントロールユニット１４のマイクロプロセッサ６１に入力されると、それらのデータを制御部４へと出力する。バッテリ装置１０においては、電圧のバラツキがある二次電池１２の存在を電圧検出部７２において検出すると、マイクロプロセッサ６１から出力する制御出力によって当該二次電池１２の放電を行って電圧を降下させることによって電圧の平均化が行われる。
【００７８】
勿論、セルコントロールユニット１４は、上述した構成に限定されるものでは無い。セルコントロールユニット１４には、センシングコード５９を介して各二次電池１２やモジュール電池の電圧情報が供給される。また、セルコントロールユニット１４には、モジュールケース１３内の所定の位置における温度情報が温度センサ５１から供給される。さらに、セルコントロールユニット１４は、上述した電圧、容量、温度情報の送信機能と、制御部４からの制御信号の受信機能とを有している。したがって、セルコントロールユニット１４は、これらの機能を適宜組み合わせることによって種々の制御動作を可能とする。
【００７９】
バッテリ装置１０は、上述したようにハイブリッドカー１の床下に設けたバッテリ搭載部６に搭載される。バッテリ装置１０は、ハイブリッドカー１が夏期や熱帯地で走行する際に、路面からの輻射熱の影響を直接受けて高温状態となる。また、バッテリ装置１０は、ハイブリッドカー１が冬期や寒冷地で走行する際に低温外気の影響を受けて低温状態となる。さらに、バッテリ装置１０は、ハイブリッドカー１が雨天時の走行や道悪状態で走行する際に水をかぶることがある。さらにまた、バッテリ装置１０は、ハイブリッドカー１が高速での連続走行や悪路走行する際に大きな衝撃や振動が負荷される。
【００８０】
バッテリ装置１０においては、上述したような極めて劣悪な使用条件下においても、セルコントロールユニット１４による各二次電池１２やモジュール電池の監視動作及び制御動作が確実に行われなければならない。バッテリ装置１０は、セルコントロールユニット１４がモジュールケース１３の上部に取り付けられるとともに外装ケース１１内に封装されて構成されている。したがって、バッテリ装置１０は、セルコントロールユニット１４に対して路面から伝わる輻射熱の影響が抑制されるようになる。
【００８１】
バッテリ装置１０について、上述した劣悪な使用条件下においても特性が保持されることを確認するために以下の衝撃試験を実施した。すなわち、バッテリ装置１０に対して、各二次電池１２のフル充填状態において３０Ｇ×２５ｍｓｅｃでの前後左右衝撃試験と、７０Ｇ×１５ｍｓｅｃでの前後左右衝撃試験及び直径５０ｍｍで重量５００ｇの鋼球を２００ｍｍ位置から落下させる衝撃試験とをそれぞれ行った。バッテリ装置１０は、これらいずれの衝撃試験においてもセルコントロールユニット１４による上述した二次電池１２及びモジュール電池の監視動作及び制御動作が確実に行われることが確認された。
【００８２】
また、バッテリ装置１０に対して、６０℃で９５％ＲＨ雰囲気中に１時間さらした耐湿度試験と、深度０ｍでの浸水試験及び−４０℃環境と７０℃環境とに１時間ずつ交互にさらす状態を１サイクルとして１００サイクル行う熱衝撃試験とを行った。バッテリ装置１０は、かかる各試験においてもセルコントロールユニット１４による上述した二次電池１２及びモジュール電池の監視動作及び制御動作が確実に行われることが確認された。
【００８３】
実施の形態として示したバッテリ装置１０においては、上述したように各セルコントロールユニット１４がモジュールケース１３の上面にそれぞれ取り付けられて構成されている。本発明は、かかる構成に限定されるものでは無く、例えば第２の実施の形態として図１８乃至図２２に示したバッテリ装置１００にも適用される。バッテリ装置１００は、図１８に示すように１個のモジュールケース１０１と、その両側面１０１ａ、１０１ｂにそれぞれ組み付けられるサイドカバー部材１０２、１０３と、一方のサイドカバー部材１０２に組み付けられる端子ユニット１０４、１０５等によって構成される。なお、バッテリ装置１００は、基本的な構成並びに動作を上述した第１の実施の形態で示したバッテリ装置１０と同様とすることから、各部の詳細な説明を省略する。
【００８４】
モジュールケース１０１は、内部に二次電池１２の長さよりもやや小幅とされた電池収納部が構成されており、図２０に示すように一方側面１０１ａに二次電池１２の正極端子１２ａ及び負極端子１２ｂをそれぞれ上下左右で交互に外方へと臨ませる端子開口１０６が縦４列、横１２列の４８個形成されている。これら端子開口１０６は、その内径が二次電池１２の外径よりもやや小径とされ、電池収納部に収納された各二次電池１２の端面を係止している。
【００８５】
モジュールケース１０１は、図示しないが他方の側面１０１ｂが開放されており、各二次電池１２を電池収納部に収納する電池装填部として構成されている。モジュールケース１０１は、サイドカバー部材１０２によって、電池収納部に収納した各二次電池１２の他端側を保持している。サイドカバー部材１０２には、図示しないが側面１０１ａ側の端子開口１０６に対応して、各二次電池１２の正極端子１２ａ及び負極端子１２ｂをそれぞれ上下左右で交互に外方へと臨ませる端子開口が形成されている。
【００８６】
モジュールケース１０１には、上述したように隣り合う端子開口１０６から正極端子１２ａと負極端子１２ｂとが交互に露呈されるようにして、電池収納部に４８個の二次電池１２が収納される。これら二次電池１２は、図示しない接続プレート部材によって隣り合う正極端子１２ａと負極端子１２ｂとが接続され、全体として４８個が直列に接続される。二次電池１２は、８個を１組としてモジュール電池を構成する。
【００８７】
モジュールケース１０１には、図１９に示すように天井面１０１ｃに吸気用ダクト１０７と排気用ダクト１０８とが一体に形成されている。モジュールケース１０１には、一方の側面１０１ａにサイドカバー部材１０２を組み付けるための複数個のブラケット部１０９が一体に突設されている。モジュールケース１０１には、他方の側面１０１ｂにサイドカバー部材１０３を組み付けるための複数個のブラケット部１１０が一体に突設されている。
【００８８】
サイドカバー部材１０３は、図２１及び図２２に示すようにモジュールケース１０１の側面１０１ｂとの対向面が開放された箱状に形成されている。サイドカバー部材１０３には、図２２に示すようにその内面１０３ａに複数個の基板取付スタッド１１１が一体に突設されている。これら基板取付スタッド１１１は、後述するように６個のセルコントロールユニット１４を取り付けるために用いられる。各基板取付スタッド１１１は、それぞれ詳細を省略するが太径の基部に細径の嵌合融着部が一体に形成されてなる。
【００８９】
サイドカバー部材１０３には、回路基板６０の四隅に形成した嵌合孔６４にそれぞれ嵌合融着部を相対係合させるとともにその先端部に融着処理を施すことによって、図２１及び図２２に示すようにセルコントロールユニット１４が取り付けられる。セルコントロールユニット１４は、同図に示すように、サイドカバー部材１０３の内面に縦３段、横２列に配置されて取り付けられる。各セルコントロールユニット１４は、モジュール電池を構成する８個の二次電池１２と図示しないセンシングコード５９を介して接続されている。
【００９０】
サイドカバー部材１０３は、その内面にセルコントロールユニット１４を取り付けるとともにこれらセルコントロールユニット１４と所定の二次電池１２とをセンシングコード５９によって接続した状態でモジュールケース１０１の側面１０１ｂに組み付けられる。サイドカバー部材１０３は、モジュールケース１０１に対して適宜ねじ止めが施されてしっかりと固定される。なお、バッテリ装置１００は、モジュールケース１０１に対する他の部材の組み付けも同様にして行われる。
【００９１】
バッテリ装置１００は、上述した第１の実施の形態で示したバッテリ装置１０と同様にハイブリッドカー１の床下に設けたバッテリ搭載部６に搭載される。バッテリ装置１００には、ハイブリッドカー１が高速での連続走行や悪路走行する際に大きな衝撃や振動が負荷される。これら衝撃や振動の方向は、横置きされたバッテリ装置１００に対して縦方向に作用する。
【００９２】
バッテリ装置１００は、上述したようにセルコントロールユニット１４がモジュールケース１０１の側面１０１ｂに組み付けられるサイドカバー部材１０３の内面に取り付けられている。換言すれば、セルコントロールユニット１４は、大きな衝撃や振動の作用方向に対して平行な姿勢で取り付けられている。したがって、バッテリ装置１００は、セルコントロールユニット１４の取付部に対する振動の影響が抑制され、特別な防振構造が不要とされる。バッテリ装置１００は、例えば前後左右の水平方向に対して１．５Ｇ、上下方向に対して２．５Ｇの荷重負荷を以って１０Ｈｚ乃至１００Ｈｚの掃引速度で、各方向に対してそれぞれ１０7回の振動試験を実施したが、セルコントロールユニット１４による上述した二次電池１２の監視動作及び制御動作が確実に行われることが確認された。
【００９３】
なお、本発明は、上述した第１の実施の形態として示したバッテリ装置１０や第２の実施の形態として示したバッテリ装置１００の構成に限定されるものでは無いことは勿論である。セルコントロールユニット１４は、８個の二次電池１２を１組としたモジュール電池を対象として電圧の監視、制御動作を担当するようにしたが、さらに多数個の二次電池１２を対象とするようにしてもよい。また、本発明は、上述したハイブリッドカー１に搭載されるばかりでなく他の電気自動車やバッテリ装置を搭載した船舶や無人探査機等の各種移動体にも適用可能である。
【００９４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明にかかる移動体搭載用バッテリ装置によれば、多数個の二次電池と、各二次電池がそれぞれ収納される多数個の電池収納部が形成されたモジュールケースと、二次電池群の電圧検出・電圧制御機能或いは検出信号や制御信号の入出力機能等を有する複数個のセルコントロールユニットとが外装ケースに収納されることによっていわゆるオールインワンユニットとして構成されることから、移動体のバッテリ搭載部にそのまま搭載して外装ケースに設けた正極端子部と負極端子部及び入出力端子部とを介して移動体側との接続を行えばよい。また、移動体搭載用バッテリ装置は、例えば性能確認等を行う場合にも単独で試験装置等との接続が可能でありかつ移動体から取り外しての保守等の対応が可能である。したがって、移動体搭載用バッテリ装置は、各二次電池の状態の監視と制御がセルコントロールユニットによって確実に行われることで安全かつ信頼性が高く、また取り扱いが極めて簡便である。移動体搭載用バッテリ装置は、大きな温度変化によるモジュールケースとセルコントロールユニットとの間に作用される機械的負荷に起因するセルコントロールユニットの回路基板の反りや引張りを低減して実装部品の半田や回路パターン等のクラックや破損の発生を防止し信頼性の向上が図られるようにする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態として示すバッテリ装置が搭載されるハイブリッドカーの基本構成を説明する図である。
【図２】同バッテリ装置の斜視図である。
【図３】同バッテリ装置を、外装ケースの上ハーフを取り外して示した平面図である。
【図４】同バッテリ装置の縦断面図である。
【図５】同バッテリ装置のコネクタ部の縦断面図である。
【図６】同バッテリ装置において、外装ケースに収納されるモジュールケースの構成を説明する斜視図である。
【図７】同モジュールケースを構成する内側ケース体の平面図である。
【図８】同モジュールケースを構成する内側ケース体の正面図である。
【図９】同モジュールケースを構成する外側ケース体の平面図である。
【図１０】同モジュールケースを構成する外側ケース体の正面図である。
【図１１】同モジュールケース内に二次電池を収納する状態を説明する縦断面図である。
【図１２】二次電池の説明図である。
【図１３】同バッテリ装置に備えられるセルコントローラの概略構成を説明する斜視図である。
【図１４】モジュールケースに対するセルコントローラの取付部の構成を説明する一部切り欠き要部側面図である。
【図１５】同要部平面図である。
【図１６】セルコントローラの回路基板に形成された取付孔を説明する平面図である。
【図１７】同セルコントローラの構成図である。
【図１８】本発明の他の実施の形態として示すバッテリ装置の平面図である。
【図１９】同バッテリ装置に備えられるモジュールケースの平面図である。
【図２０】同モジュールケースの正面図である。
【図２１】同バッテリ装置に備えられるサイドカバー部材の背面図である。
【図２２】同バッテリ装置に備えられるサイドカバー部材の縦断面図である。
【符号の説明】
１  ハイブリッドカー（移動体）、２  エンジン、３  モータ、４  制御部、６  バッテリ搭載部、１０  バッテリ装置、１１  外装ケース、１１Ａ  上ハーフ、１１Ｂ  下ハーフ、１１ａ  押えピン、１２  リチウムイオン二次電池（二次電池）、１２ａ  正極端子、１２ｂ  負極端子、１３  モジュールケース、１４  セルコントロールユニット、１５  吸気ダクト、１６  排気ダクト、１７  コネクタ部、１８  正極端子部、１９  負極端子部、２０  送受信端子部、２６  内側ケース体、２７  外側ケース体、２８  電池収納部、２９  端子開口部、３１  基板取付用スタッド部、４２  端子開口部、４３  基板取付用スタッド部、５１  温度センサ、５４乃至５６  接続プレート部材、５９  センシングコード、６０  回路基板、６１  マイクロプロセッサ、６５  単位電池監視部、６６  電池電圧制御部、６７  通信制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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