JP2009252460A - 電池モジュール及びそれを備えた蓄電装置並びに電機システム - Google Patents

Abstract

【課題】充放電によるリチウム単電池の温度上昇の均一化を促進し、リチウム単電池間の充放電量と電池寿命のバラツキを低減する。
【解決手段】複数個のリチウム単電池１１が少なくとも２段に配置された組電池１０と、これらを保持するケーシング２０とを備えた電池モジュール１１０において、入口側流路６０と出口側流路６１とをケーシング２０の高さ方向にずらして設け、入口側流路６０の高さｈ１と出口側流路６１の高さｈ２を等しくすると共に、リチウム単電池１１間の隙間δ１と、各単電池列の両端部のリチウム単電池１１とケーシング２０との間の隙間δ２とをほぼ同じ寸法とし、入口側流路６０に導入された冷却媒体４の流れを、最上流の位置にあるリチウム単電池１１によって入口側流路６０側と隙間δ２側とに分流する。このような構成によれば、各リチウム単電池１１に均一な流量の冷却媒体４を分配して各リチウム単電池１を冷却できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の単電池を有する電池モジュール及びそれを備えた蓄電装置並びに電機システムに係わる技術に関し、代表的には、単電池の冷却性能を向上させるための技術に関する。

単電池の冷却技術に関する背景技術としては、例えば特許文献１，２に開示されたものが知られている。

特許文献１には、それぞれの軸方向が一致するように複数個の筒状の単電池を一列に配置した蓄電池列を複数並列に配置し、電池保持部の隔壁と蓄電池列との間に主冷媒流路を形成すると共に、水平方向の電池保持部の間に副冷媒流路を形成し、蓄電池列に沿った方向に冷媒を供給して、主冷媒流路及び副冷媒流路を流通させる技術が開示されている。特許文献１に開示された技術によれば、副冷媒流路を流れる冷媒が中下流側において主冷媒流路に合流させて、蓄電池列の中下流以降の単電池を冷却する冷媒の温度を低下させ、蓄電池列の中下流以降の単電池の冷却効率を向上させている。

また、特許文献２には、複数個のバッテリ単体を直列に接続して棒状に一体化した複数のバッテリモジュールを千鳥状に平行に配置し、複数のバッテリモジュールの配置に沿った方向から冷却流体を供給すると共に、バッテリケースの内面に、冷却風入口側から冷却風出口側に向けて流路断面積が縮小する冷却風案内溝を設ける技術が開示されている。特許文献２に開示された技術によれば、冷却風案内溝内を流れる冷却風を、バッテリケースの前後方向の中間部付近から中断のバッテリモジュールに向かって相互に近接する方向に案内して、そのバッテリモジュールを効果的に冷却し、その温度上昇を抑制して性能低下を防止している。

特開平１０−３９５０号公報 特開２００５−１８３３４３号公報

蓄電装置では、充放電による単電池の温度上昇を抑制し、電池性能を向上させる、例えば単電池間の充放電量や寿命のバラツキを低減させる上において、単電池の冷却が大変重要である。

近年、蓄電装置には電池性能をさらに向上させることが要求されている。これを達成するための一手段としては、背景技術のように、主冷媒流路に加えて副冷媒流路を設ける或いはバッテリケース内の流路断面積を縮小するなどして、単電池の冷却性能をさらに向上させることが考えられる。しかし、背景技術は、電池モジュールの大きさに制約を受けない蓄電装置に対しては有効な手段であるが、電池モジュールの大きさに制約を受ける蓄電装置、例えば自動車のように、狭い収納スペースに搭載される蓄電装置に対しては必ずしも有効な手段であるとは言えない。このため、最近では、単電池の冷却性能をさらに向上できる新たな冷却構造の提案が望まれている。

本発明の代表的なものは、単電池の冷却性能をさらに向上させることができる電池モジュールを提供する。

また、本発明の代表的なものは、単電池間の充放電量と寿命のバラツキをさらに低減できる電池モジュールを提供する。

さらに、本発明の代表的なものは、冷却媒体入口からモジュール内に導入された冷却媒体を複数の単電池全体に行き渡らせ、複数の単電池間に生じる冷却格差を小さくできる電池モジュールを提供する。

さらにまた、本発明の代表的なものは、冷却媒体入口側に配置された単電池から冷却媒体出口側に配置された単電池に至るまでの温度分布を小さくできる電池モジュールを提供する。

さらにまた、本発明の代表的なものは、冷却媒体入口からモジュール内に導入された冷却媒体を簡単に分流できる電池モジュールを提供する。

さらにまた、本発明の代表的なものは、比較的簡単なモジュール構成で単電池の高性能な冷却を実現できる電池モジュールを提供する。

さらにまた、本発明の代表的なものは、小型なモジュール構成で単電池の高性能な冷却を実現できる電池モジュールを提供する。

ここに、本発明の代表的なものは、以下に列挙する代表的な構成のうち、いずれか一つを或いは二つ以上の組み合わせを特徴としている。

代表的な構成の一つは、冷却媒体入口からモジュール内に導入された冷却媒体を、その最上流側に配置（冷却媒体入口に最も近接して配置）された単電池により分流する冷却媒体分流機構を備えることにある。

代表的な構成の他の一つは、モジュール内に収納された複数の単電池を、その中心軸が平行になるように、かつ冷却媒体入口から冷却媒体出口に向かう方向に沿って並置されるように配置して複数の単電池列を構成し、複数の単電池列を段積み（積層）配置するとともに、複数の単電池列の両端段の一方が冷却媒体入口に、その他方が冷却媒体出口に、それぞれ最も片寄り、他の単電池列が両端段の片寄りに合わせて順次片寄るように複数の単電池列を配置して組電池を構成することにある。

代表的な構成の他の一つは、各単電池列の配列方向に隣り合う単電池間の隙間と、段積み方向に隣り合う単電池列間の隙間とによって形成された組電池流路、各単電池列の最も冷却媒体入口側に配置された単電池とモジュールの閉塞材との間に形成された冷却媒体入口側流路、各単電池列の最も冷却媒体出口側に配置された単電池とモジュールの閉塞材との間に形成された冷却媒体出口側流路、複数の単電池列の両端段の一方に沿って冷却媒体入口から延び、組電池流路及び冷却媒体出口側流路に冷却媒体を導くための冷却媒体分配側流路、及び複数の単電池列の両端段の他方に沿って冷却媒体出口まで延び、組電池流路及び冷却媒体入口側流路からの冷却媒体を冷却媒体出口に導くための冷却媒体集合側流路を備えることにある。

代表的な構成の他の一つは、モジュールの軸方向（単電池列の単電池配列方向）両端部に開口する冷却媒体入口及び冷却媒体出口を、モジュールの高さ方向（複数の単電池列の段積み（積層）方向）にずらして設けることにある。

代表的な構成の他の一つは、冷却媒体分配側流路の高さ（複数の単電池列の両端段の一方の単電池における最もモジュールの閉塞材側に位置する部位からモジュールの閉塞材までの寸法）をｈ１、冷却媒体集合側流路の高さ（複数の単電池列の両端段の他方の単電池における最もモジュールの閉塞材側に位置する部位からモジュールの閉塞材までの寸法）をｈ２としたとき、高さｈ１と高さｈ２とを等しく、或いは高さｈ１を高さｈ２よりも小さくすることにある。

代表的な構成の他の一つは、高さｈ１を冷却媒体入口側から冷却媒体出口側に向かうにしたがって徐々に小さくし、高さｈ２を冷却媒体入口側から冷却媒体出口側に向かうにしたがって徐々に大きくすることにある。

代表的な構成の他の一つは、高さｈ１を単電池の直径の０．２５倍よりも大きく、かつ０．５倍よりも小さくすることにある。

代表的な構成の他の一つは、組電池流路の隙間（各単電池列の配列方向に隣り合う単電池間の互いに最も近接する部位間の隙間）をδ１、冷却媒体出入口側流路の隙間（各単電池列の最も出入口側の単電池における最もモジュールの閉塞材側に位置する部位からモジュールの閉塞材までの隙間）をδ２としたとき、隙間δ１と隙間δ２とをほぼ等しくすることにある。

代表的な構成の他の一つは、隙間δ１を単電池の直径の０．０３倍よりも大きくすることにある。

代表的な構成の他の一つは、冷却媒体集合側流路に面した単電池列に断熱材を設置することにある。

本発明の代表的なものによれば、冷却媒体入口から電池モジュール内に流入した冷却媒体を複数の単電池のそれぞれに対して均一に近い状態で分配できるので、複数の単電池のそれぞれを均一に近い状態で冷却することができる。また、本発明の代表的なものによれば、冷却媒体による電池モジュール内の冷却距離を短くできるので、冷却媒体による単電池の冷却効果を向上させることができると共に、冷却媒体の圧力損失を低減させることができる。これにより、本発明の代表的なものによれば、充放電による各単電池の温度上昇をこれまで以上に低減できる。また、本発明の代表的なものによれば、冷却媒体入口からモジュール内に導入された冷却媒体を複数の単電池全体に行き渡らせ、複数の単電池間に生じる冷却格差を小さくでき、各単電池の温度上昇をこれまで以上に均一に近い状態、すなわち冷却媒体入口側に配置された単電池から冷却媒体出口側に配置された単電池に至るまでの温度分布をこれまで以上に小さくできる。しかも、本発明の代表的なものによれば、電池モジュールの構成が複雑化したり、電池モジュールの体格が大型化したりすることを抑制できる。

また、本発明の代表的なものは、上記電池モジュールを備えた蓄電装置を提供する。蓄電装置は、上記電池モジュールと、各単電池の状態を管理し、その状態を上位制御装置に伝達する電池管理装置とを有する。

さらに、本発明の代表的なものは、上記蓄電装置を備えた電機システムを提供する。電機システムは、上記蓄電装置と、上記蓄電装置を電源として駆動されて、動力を発生する電気機械と、上記蓄電装置から電気機械に供給される電力を制御する電力変換装置とを有する。

尚、本願明細書では、収納体と、複数の単電池から構成されて、収納体に収納された組電池とを有する構造体或いは組立体を電池モジュールと称するが、それを電池ブロック或いは電池パックと称する場合もある。

本発明の代表的なものによれば、単電池の冷却性能をさらに向上させることができる電池モジュールを提供できる。

また、本発明の代表的なものによれば、単電池間の充放電量と寿命のバラツキをさらに低減できる電池モジュールを提供できる。

さらに、本発明の代表的なものによれば、冷却媒体入口からモジュール内に導入された冷却媒体を複数の単電池全体に行き渡らせ、複数の単電池間に生じる冷却格差を小さくできる電池モジュールを提供できる。

さらにまた、本発明の代表的なものによれば、冷却媒体入口側に配置された単電池から冷却媒体出口側に配置された単電池に至るまでの温度分布を小さくできる電池モジュールを提供できる。

さらにまた、本発明の代表的なものによれば、冷却媒体入口からモジュール内に導入された冷却媒体を簡単に分流できる電池モジュールを提供できる。

さらにまた、本発明の代表的なものによれば、比較的簡単なモジュール構成で単電池の高性能な冷却を実現できる電池モジュールを提供できる。

さらにまた、本発明の代表的なものによれば、小型なモジュール構成で単電池の高性能な冷却を実現できる電池モジュールを提供できる。

また、本発明の代表的なものによれば、上記電池モジュールを備えた蓄電装置、さらにはその蓄電装置を備えた電機システムを提供できる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
以下に説明する実施例では、本発明を、車両、特に小型自動車の車載電源を構成する蓄電装置に適用した場合を例に挙げて説明する。

小型自動車としては、内燃機関であるエンジンと電動機とを車両の駆動源として備えたハイブリッド電気自動車を例に挙げて説明するが、電動機を車両の唯一の駆動源とする電気自動車もある。

以下に説明する実施例の構成は、鉄道車両用電源、バスやトラックなどの大型自動車用電源、バッテリ式フォークリフトトラックなどの産業車両用電源、コンピュータシステムのバックアップ電源、自家用発電設備用電源など、他の電源を構成する蓄電装置にも適用できる。特に充放電が頻繁に繰り返される蓄電装置への適用は電池性能の向上を図る上で好ましい。

本発明の第１実施例を図１〜８に基づいて説明する。
まず、図６を用いて、車載電機システム（電動機駆動システム）の構成について説明する。

本実施例の車載電機システムは、車両の力行時及び内燃機関であるエンジンを始動する時など、回転動力が必要な運転モードにある時には、三相交流同期機であるモータジェネレータ２００をモータとして駆動し、この駆動によって発生した回転動力を車輪及びエンジンなどの被駆動体に供給する。このため、本実施例の車載電機システムは、車載電源である蓄電装置１００から直流電力を出力し、この出力された直流電力を、電力変換装置であるインバータ装置３００によって三相交流電力に変換し、この変換された三相交流電力をモータジェネレータ２００に供給する。

また、本実施例の車載電機システムは、車両の減速時や制動時などの回生時及び蓄電装置１００の蓄電量が不足している状態にある時など、発電が必要な運転モードにある時には、モータジェネレータ２００をジェネレータとして車輪或いはエンジンからの駆動力によって駆動し、この駆動によって発生した三相交流電力を蓄電装置１００に蓄積する。このため、本実施例の車載電機システムは、モータジェネレータ２００から出力された三相交流電力をインバータ装置３００によって直流電力に変換し、この変換された直流電力を蓄電装置１００に供給する。

モータジェネレータ２００は、電機子（固定子）と、電機子に対向配置され、回転可能に保持された界磁（回転子）との磁気的な作用によって動作する電気機械であり、界磁の回転軸が車輪及びエンジンなどの被駆動体の回転軸に機械的に接続され、その被駆動体との間において回転動力を授受する。

電機子は、モータジェネレータ２００をモータとして駆動する時には、三相交流電力の供給を受けて回転磁界を発生させ、モータジェネレータ２００をジェネレータとして駆動する時には、磁束の鎖交により三相交流電力を発生させる部位であり、磁性体である電機子鉄心（固定子鉄心）と、電機子鉄心に装着された三相の電機子巻線（固定子巻線）とを備えている。

界磁は、モータジェネレータ２００をモータ或いはジェネレータとして駆動する時、界磁磁束を発生させる部位であり、磁性体である界磁鉄心（回転子鉄心）と、界磁鉄心に装着された永久磁石或いは界磁巻線（回転子巻線）若しくは永久磁石と界磁巻線の両方とを備えている。界磁巻線は外部電源から界磁電流の供給を受けて励磁されることにより磁束を発生する。

インバータ装置３００は、前述した電力変換（直流電力を三相交流電力に変換或いは三相交流電力を直流電力に変換）をスイッチング半導体素子の作動（オン・オフ）によって制御する電子機器であり、パワーモジュール３１０と、ドライバ回路３２０と、モータコントローラ３３０とを備えている。

パワーモジュール３１０は、六つのスイッチング半導体素子によって構成された変換回路を備え、前述した電力変換を六つのスイッチング半導体素子の作動（オン・オフ）により行う変換部である。スイッチング半導体素子には金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）或いは絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を用いている。変換回路は、二つ（上アーム及び下アーム）のスイッチング半導体素子を電気的に直列に接続した直列回路（一相分のアーム）を三相分、電気的に並列に接続した三相ブリッジ回路により構成されている。

各上アームの下アーム接続側とは反対側は直流正極側モジュール端子に、各下アームの上アーム接続側とは反対側は直流負極側モジュール端子にそれぞれ電気的に接続されている。各アームの中点、すなわち上アームと下アームとの接続側は交流側モジュール端子に電気的に接続されている。直流正極側モジュール端子は直流正極側外部端子に、直流負極側モジュール端子は直流負極側外部端子にそれぞれ電気的に接続されている。直流正極側外部端子及び直流負極側外部端子は、蓄電装置１００との間において直流電力を授受するための電源側端子であり、蓄電装置１００から延びる電源ケーブル１５０が電気的に接続されている。交流側モジュール端子は交流側外部端子に電気的に接続されている。交流側外部端子は、モータジェネレータ２００との間において三相交流電力を授受するための負荷側端子であり、モータジェネレータ２００から延びる負荷ケーブルが電気的に接続されている。

変換回路の直流正極側と直流負極側との間には平滑コンデンサ３４０が電気的に並列に接続されている。平滑コンデンサ３４０は、変換回路を構成するスイッチング半導体素子の高速スイッチング（オン・オフ）動作及び変換回路に寄生するインダクタンスにより生じる電圧変動を抑制するために設けられている。平滑コンデンサ３４０には電解コンデンサ或いはフィルムコンデンサを用いている。

モータコントローラ３３０は、変換回路を構成する六つのスイッチング半導体素子のスイッチング動作を制御するためのものであり、上位コントローラ、例えば車両全体の制御を司る車両コントローラ４００から出力されたトルク指令に基づいて六つのスイッチング半導体素子に対する指令信号（たとえばＰＷＭ（パルス幅変調）信号）を生成し、この生成された指令信号をドライバ回路３２０に出力する。ドライバ回路３２０は、モータコントローラ３３０から出力された指令信号に基づいて六つのスイッチング半導体素子に対する駆動信号を生成し、この生成された駆動信号を六つのスイッチング半導体素子のゲート電極に出力する。六つのスイッチング半導体素子は、ドライバ回路３２０から出力された駆動信号に基づいてオン又はオフする。

蓄電装置１００は、電気エネルギーを蓄積及び放出（直流電力を充放電）するための電池モジュール１１０、及び電池モジュール１１０の状態を管理及び制御するための制御装置を備えている。

電池モジュール１１０は二つの電池ブロック（或いは電池パック）、すなわち高電位側電池ブロック１１０ａ及び低電位側電池ブロック１１０ｂを電気的に直列に接続したものから構成されている。各電池ブロックには組電池が収納されている。各組電池は、複数のリチウム単電池（リチウムセル）を電気的に直列に接続したものから構成されている。高電位側電池ブロック１１０ａの負極側（低電位側）と低電位側電池ブロック１１０ｂの正極側（高電位側）との間にはＳＤ（サービスディスコネクト）スイッチ１１０ｃが設けられている。ＳＤスイッチ１１０ｃは蓄電装置１００の保守、点検の時の安全性を確保するために設けられた安全装置であり、スイッチとヒューズとを電気的に直列に接続した電気回路により構成されている。

制御装置は、上位（親）に相当するバッテリコントローラ１３０、及び下位（子）に相当するセルコントローラ１２０から構成されている。

バッテリコントローラ１３０は、電池モジュール１１０の状態を管理及び制御すると共に、上位制御装置に電池モジュール１１０の状態などを通知するためのものである。電池モジュール１１０の状態の管理及び制御には、電池モジュール１１０の電圧、電流、温度などの計測、電池モジュール１１０の蓄電状態（ＳＯＣ）、劣化状態（ＳＯＨ）などの演算、セルコントローラ１２０に対する指令の出力などがある。上位制御装置としては、車両全体の制御を司る車両コントローラ４００、インバータ装置３００の制御を司るモータコントローラ３３０などがある。

セルコントローラ１２０は、バッテリコントローラ１３０からの指令によって複数のリチウム単電池の状態を管理及び制御するためのものであり、複数の集積回路（ＩＣ）によって構成されている。複数のリチウム単電池の状態の管理及び制御には、各リチウム単電池の電圧の計測、各リチウム単電池の蓄電量の調整などがある。各集積回路は、対応する複数のリチウム単電池が決められており、対応する複数のリチウム単電池に対して状態の管理及び制御を行う。

バッテリコントローラ１３０の電源には、車載補機、例えばライトやオーディオ機器などの電源として搭載された補機用バッテリ（自動車の場合、公称出力電圧１２ｖのバッテリ）を用いている。このため、バッテリコントローラ１３０には補機用バッテリからの電圧（例えば１２ｖ）が印加されている。バッテリコントローラ１３０は、印加された電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ（直流−直流変換器）から構成された電源回路によって降圧（例えば５ｖに降圧）し、この降圧された電圧を、バッテリコントローラ１３０を構成する電子部品に駆動電圧として印加する。これにより、バッテリコントローラ１３０を構成する電子部品は作動する。

セルコントローラ１２０を構成する集積回路の電源には、対応する複数のリチウム単電池を用いている。このため、セルコントローラ１２０と電池モジュール１１０の両者は接続線１１０ｄを介して電気的に接続されている。各集積回路には、対応する複数のリチウム単電池の最高電位の電圧が接続線１１０ｄを介して印加されている。各集積回路は、印加された電圧を電源回路によって降圧（例えば５ｖに降圧）し、これを動作電源として用いる。

バッテリコントローラ１３０には、イグニションキースイッチから出力された信号が入力されている。イグニションキースイッチから出力された信号は蓄電装置１００の起動及び停止の合図になる。

イグニションキースイッチがオンになると、バッテリコントローラ１３０では、イグニションキースイッチからの出力信号によって電源回路が動作し、複数の電子回路部品に対して電源回路から駆動電圧が印加される。これにより、複数の電子回路部品が動作し、バッテリコントローラ１３０が起動する。バッテリコントローラ１３０が起動すると、セルコントローラ１２０に対してバッテリコントローラ１３０から起動指令が出力される。セルコントローラ１２０では、起動指令に基づいて複数の集積回路の電源回路が順次動作する。これにより、複数の集積回路が順次起動し、セルコントローラ１２０が起動する。セルコントローラ１２０が起動すると、所定の初期処理が実行され、蓄電装置１００の起動が完了する。

所定の初期処理としては、例えば各リチウム単電池の電圧の測定、異常診断、電池モジュール１１０全体の電圧、電流、温度の測定、電池モジュール１１０の蓄電状態、劣化状態の演算などがある。

イグニションキースイッチがオフになると、セルコントローラ１２０に対してバッテリコントローラ１３０から停止指令が出力される。セルコントローラ１２０が停止指令を受けると、所定の終了処理が実行され、各集積回路の電源回路がオフする。これにより、セルコントローラ１２０が停止する。セルコントローラ１２０が停止し、セルコントローラ１２０との間において通信ができなくなると、バッテリコントローラ１３０では、電源回路の動作が停止し、複数の電子回路部品の動作が停止する。これにより、バッテリコントローラ１３０が停止し、蓄電装置１００が停止する。

所定の終了処理としては、例えば各リチウム単電池の電圧の測定、各リチウム単電池の蓄電量の調整などがある。

バッテリコントローラ１３０と車両コントローラ４００及びモータコントローラ３３０などの上位コントローラとの間の情報伝達には、車載ローカルエリアネットワークによる通信を用いている。バッテリコントローラ１３０とセルコントローラ１２０との間の情報伝達にはＬＩＮ通信を用いている。

電池モジュール１１０の正負極端子とインバータ装置３００の直流正負極側外部端子との間は電源ケーブル１５０を介して電気的に接続されている。具体的には、高電位側電池ブロック１１０ａの正極端子とインバータ装置３００の直流正極側外部端子との間は正極側電源ケーブル１５０Pを介して、また、低電位側電池ブロック１１０ｂの負極端子とインバータ装置３００の直流負極側外部端子との間は負極側電源ケーブル１５０Ｎを介してそれぞれ電気的に接続されている。

電源ケーブル１５０の途中にはジャンクションボックスが設けられている。ジャンクションボックスの内部にはメインリレー１４１及びプリチャージ回路１４２が設けられ、リレー部１４０が構成されている。リレー部１４０は、電池モジュール１１０とインバータ装置３００との間を電気的に導通及び遮断するための開閉部であり、車載電機システムの起動時には電池モジュール１１０とインバータ装置３００との間を導通させ、車載電機システムの停止時及び異常時には電池モジュール１１０とインバータ装置３００との間を遮断する。このように、蓄電装置１００とインバータ装置３００との間の電気的な導通及ぶ遮断をリレー部１４０によって制御することにより、車載電機システムの高い安全性を確保できる。

リレー部１４０による電気的な導通及び遮断は、モータコントローラ３３０から出力された指令信号により制御される。モータコントローラ３３０は、車載電機システムの起動時には、蓄電装置１００の起動完了の通知をバッテリコントローラ１３０から受けることにより、リレー部１４０に対して導通の指令信号を出力し、リレー部１４０が導通するように制御する。また、モータコントローラ３３０は、車載電機システムの停止時及び車載電機システムの異常時には、イグニションキースイッチからオフの出力信号を受けることにより、リレー部１４０に対して遮断の指令信号を出力し、リレー部１４０が遮断するように制御する。

メインリレー１４１としては、正極側電源ケーブル１５０Ｐ側の電気的な開閉を担う正極側メインリレー１４１Ｐ、及び負極側電源ケーブル１５０Ｎ側の電気的な開閉を担う負極側メインリレー１４１Ｎを備えている。

プリチャージ回路１４２は、プリチャージリレー１４２ａ及び抵抗１４２ｂを電気的に直列に接続した直列回路であり、正極側メインリレー１４１Ｐに対して電気的に並列に接続されている。

車載電機システムの起動時にあたっては、まず、負極側メインリレー１４１Ｎが投入され、この後、プリチャージリレー１４２ａが投入される。これにより、蓄電装置１００から供給された電流が抵抗１４２ｂによって制限された後、平滑コンデンサ３４０に供給され、平滑コンデンサ３４０が充電される。平滑コンデンサ３４０が所定の電圧まで充電された後、正極側メインリレー１４１Ｐが投入され、プリチャージリレー１４２ａが開放される。これにより、蓄電装置１００から正極側メインリレー１４１Ｐを介してインバータ装置３００に主電流が供給されるが、この時の主電流は、正極側メインリレー１４１Ｐ及び平滑コンデンサ３４０の許容電流以下になる。従って、車載電機システムの起動時、平滑コンデンサ３４０の電荷が略ゼロにあることに起因して、蓄電装置１００から瞬間的に大きな初期電流がインバータ装置３００に流れ込み、平滑コンデンサ３４０が高発熱して損傷する、正極側メインリレー１４１Ｐの固定接点と可動接点とが融着するなどの異常を招くことがなく、平滑コンデンサ３４０及び正極側メインリレー１４１Ｐを大きな電流から保護できる。

また、ジャンクションボックスの内部には電流センサ１４３が収納されている。電流センサ１４３は、蓄電装置１００からインバータ装置３００に供給される電流を検出するために設けられたものである。電流センサ１４３の出力線はバッテリコントローラ１３０に接続されている。バッテリコントローラ１３０は、電流センサ１４３から出力された信号に基づいて蓄電装置１００からインバータ装置３００に供給された電流を検出する。この電流検出情報は、バッテリコントローラ１３０からモータコントローラ３３０や車両コントローラ４００などの上位コントローラに通知される。

尚、ジャンクションボックスの内部には電池モジュール１１０全体の電圧を検出するための電圧センサを収納しもよい。この場合も、バッテリコントローラ１３０が、電圧センサの出力信号に基づいて電池モジュール１１０全体の電圧を検出し、その検出情報を上位コントローラに通知する。また、電流センサ１４３及び電圧センサはジャンクションボックスの外部に設置してもよい。

正極側電源ケーブル１５０Ｐと蓄電装置１００の筐体グランド（車両のシャーシと同電位）との間には正極側キャパシタ１５１Ｐが電気的に接続されている。負極側電源ケーブル１５０Nと蓄電装置１００の筐体グランド（車両のシャーシと同電位）との間には負極側キャパシタ１５１Ｎが電気的に接続されている。正極側キャパシタ１５１Ｐ及び負極側キャパシタ１５１Ｎはインバータ装置３００が発生するノイズを除去し、弱電系回路であるバッテリコントローラ１３０及びセルコントローラ１２０の誤作動防止、及びセルコントローラ１２０を構成する集積回路（ＩＣ）のサージ電圧による破壊防止などを図るために設けられている。インバータ装置３００にもノイズを除去するためのフィルタが設けられているが、正極側キャパシタ１５１Ｐ及び負極側キャパシタ１５１Ｎを設けることにより、弱電系回路であるバッテリコントローラ１３０及びセルコントローラ１２０の誤作動防止、及びセルコントローラ１２０を構成する集積回路（ＩＣ）のサージ電圧による破壊防止などの効果をさらに高め、蓄電装置１００の耐ノイズ性に対する信頼性をさらに高めるためることができる。

尚、本実施例の車載電機システムは、車室内の空気を冷却媒体として、蓄電装置１００及びインバータ装置３００を、蓄電装置１００、インバータ装置冷３００の順に冷却している。このため、蓄電装置１００及びインバータ装置３００は同一の収納ケース内に収納され、お互いの冷却流路がダクトによって接続されている。また、収納ケースの内部に冷却媒体を送り込むファンの駆動は、電池モジュール１１０及びパワーモジュール３１０の温度を監視しながらモータコントローラ３３０或いはその上位の車両コントローラ４００が制御している。蓄電装置１００が単独で設置される場合には、冷却媒体を送り込むファンの駆動は、バッテリコントローラ１３０が電池モジュール１１０の温度を監視しながら制御することになる。

次に、図１〜４を用いて、実際の蓄電装置１００の構成について説明する。
蓄電装置１００は大きく分けて電池モジュール１１０及び制御装置１６０の二つのユニットから構成されている。

本実施例の電池モジュール１１０は、前述したように、二つの電池ブロック（或いは電池パック）、すなわち高電位側電池ブロック１１０ａ及び低電位側電池ブロック１１０ｂから構成され、その二つのブロックが電気的に直列に接続された構成になっている。高電位側電池ブロック１１０ａ及び低電位側電池ブロック１１０ｂは、直方体の長手方向に対向する二つの側面が平行に傾斜した六面体状の同一構成の構造体であり、短手方向に隣接するように、モジュールベース１上に並置され、ネジなどの固定手段により固定されている。また、高電位側電池ブロック１１０ａ及び低電位側電池ブロック１１０ｂは、互いの長手方向の一方側の端部同士が支持部材２によって、また、他方側の端部同士が支持部材３によってそれぞれ接続されて固定されている。支持部材２，３は、剛性の大きい金属製の板状部材である。

高電位側電池ブロック１１０ａは、ケーシング２０（ハウジング或いはパッケージと呼ぶ場合もある）と、このケーシング２０の中に収納されて保持された組電池１０とを備えている。

ケーシング２０は、直方体の長手方向に対向する二つの側面が平行に傾斜した六面体状の収納体であり、入口流路形成板２１、出口流路形成板２２、入口側案内板２３、出口側案内板２４、及び二つの側板３０，３１の六つの部材によって覆われることにより構成されている。

入口流路形成板２１はケーシング２０の上面を、また、出口流路形成板２２はケーシング２０の底面をそれぞれ形成する長方形状の平板である。入口流路形成板２１及び出口流路形成板２２は同じ寸法のものであり、互いにケーシング２０の長手方向の異なる方向にずれて配置されている。また、入口流路形成板２１及び出口流路形成板２２は、剛性のある薄肉の金属板から構成されている。

入口側案内板２３は、ケーシング２０の長手方向に対向する側面の一方側を形成し、出口流路形成板２２の長手方向一方側の端部から、入口流路形成板２１の長手方向一方側の端部に向かって斜めに延びる平らな斜板である。出口側案内板２４は、ケーシング２０の長手方向に対向する側面の他方側を形成し、入口流路形成板２１の長手方向他方側の端部から、出口流路形成板２２の長手方向他方側の端部に向かって斜めに延びる平らな斜板である。入口側案内板２３及び出口側案内板２４は、剛性のある薄肉の金属板から構成されている。

二つの側板３０，３１は、ケーシング２０の短手方向に対向する二つの側面を形成する平板であり、電気的な絶縁性を有するプラスチック製の樹脂を成型して形成した成型体である。側板３０，３１の肉厚は入口流路形成板２１、出口流路形成板２２、入口側案内板２３及び出口側案内板２４の肉厚よりは厚い。

入口流路形成板２１の長手方向一方側端部と入口側案内板２３の入口流路形成板２１側端部との間には冷却媒体入口２５が形成されていると共に、冷却媒体である冷却空気を冷却媒体入口２５に導くための冷却媒体入口ダクト４０が設けられている。出口流路形成板２１の長手方向他方側端部と出口側案内板２４の出口流路形成板２２側端部との間には冷却媒体出口２６が形成されていると共に、冷却空気を冷却媒体出口２６から排出するための冷却媒体出口ダクト４１が設けられている。この構成によれば、冷却媒体入口２５及び冷却媒体出口２６は入口流路形成板２１と出口流路形成板２２との対向方向にずれて配置されることが判る。

入口流路形成板２１、出口側案内板２４、及び冷却媒体出口ダクト４１は一体に形成されているが、別体であってもよい。出口流路形成板２２、入口側案内板２３、及び冷却媒体入口ダクト４０は一体に形成されているが、別体であってもよい。モジュールの組立性を考慮すると一体の方が好ましい。

尚、本図では一部の構成の図示を省略している。図１では、冷却媒体入口ダクト４０及び冷却媒体出口ダクト４１の図示を省略している。図２では、二つの側板３０，３１、冷却媒体入口ダクト４０及び冷却媒体出口ダクト４１の図示を省略している。図３では、出口流路形成板２１の図示を省略している。図４では、入口流路形成板２１、出口流路形成板２１、入口側案内板２３、出口側案内板２４、冷却媒体入口ダクト４０及び冷却媒体出口ダクト４１の図示を省略している。

また、本実施例では、前述の説明において既に用いているが、ケーシング２０の長さが最も長い方向、或いは冷却媒体入口２５側から冷却媒体出口２６側に至る方向のことを長手方向、また、ケーシング２０の長手方向に対向する二つの側面（入口側案内板２３及び出口側案内板２４）とは異なる二つの側面（二つの側板３０，３１）が対向する方向、或いはリチウム単電池１１の中心軸方向（正極及び負極の二つの電極が対向する方向）と同じ方向、若しくは複数のリチウム単電池１１を電気的に接続する二つの接続部が対向する方向のことを短手方向、とそれぞれ定義し、これ以降の説明にも用いる。さらに、本実施例では、入口流路形成板２１及び出口流路形成板２２の両者が対向する方向、或いはリチウム単電池１１、入口流路形成板２１、出口流路形成板２２、及び冷却流路の階層方向のことを、電池モジュール１１０の設置方向に関係なく、高さ方向と定義し、これ以降の説明において用いる。

組電池１０は複数のリチウム単電池１１の集合体（単電池群）である。複数のリチウム単電池１１はケーシング２０の内部に整列させられて収納されていると共に、短手方向から側板３０，３１により挟み込まれて保持され、複数の接続導体３２によって電気的に直列に接続されている。

リチウム単電池１１は円柱形状の缶体であり、電池筐体に内部に電池素子、電解液及び安全弁などの部品が収納され、電池蓋によって密閉されている。電池素子は、正極材、絶縁材であるセパレータ、負極材及びセパレータを４層に積層した積層体をロール状に巻いた捲回体である。電池筐体は金属製の円筒缶である。電池蓋は、電池筐体に内部に電池素子、電解液及び安全弁などの部品が収納された後、電池筐体の開放端側に取り付けられて電池筐体の開放端側を塞ぐ封止部材であり、正極が形成されている。負極は、電池筐体の開放端側とは反対側端部の閉塞端側に形成されている。安全弁は、電池筐体の内部の圧力が高くなった時に開放され、電池筐体の内部に発生した発生媒体（ガス）を外部に放出するガス抜き弁である。リチウム単電池１１の出力電圧は３．０〜４．２ｖである。その平均出力電圧は３．６ｖである。

本実施例では、十六本のリチウム単電池１１をケーシング２０の内部に整列させて組電池１０を構成している。具体的には十六本のリチウム単電池１１の中心軸の延びる方向が短手方向になるように横倒しした状態で、八本のリチウム単電池１１の中心軸が長手方向に並列に、かつ平行に配置されるように、八本のリチウム単電池１１を長手方向に沿って並べて第一及び第二の単電池列１２、１３を構成し、第一及び第二の単電池列１２、１３を高さ方向に積層（段積み或いは俵積み）している。このように、本実施例では、リチウム単電池１１を高さ方向に二段或いは二層に並べ、長手方向に八列に並べた組電池１０を構成している。

第一の単電池列１２は、第二の単電池列１３よりも入口流路形成板２１側に配置されていると共に、第二の単電池列１３よりも冷却媒体入口２５側にずれて配置されている。第二の単電池列１３は、第一の単電池列１２よりも出口流路形成板２２側に配置されていると共に、第一の単電池列１２よりも冷却媒体出口２６側にずれて配置されている。本実施例では、例えば第一の単電池列１２の最も冷却媒体出口２６側に位置するリチウム単電池１１の中心軸の長手方向の位置が、第二の単電池列１３の最も冷却媒体出口２６側に位置するリチウム単電池１１の中心軸と、それに隣接するリチウム単電池１１の中心軸との間の中間位置になるように、第一の単電池列１２及び第二の単電池列１３が長手方向にずれて配置されている。

以上のように、本実施例によれば、第一の単電池列１２と第二の単電池列１３とを長手方向にずらして配列しているので、組電池１０の高さ方向の寸法を低くでき、高電位側電池ブロック１１０ａを高さ方向に小型化できる。

入口流路形成板２１と第一の単電池列１２との間の隙間には入口側流路６０が形成されている。出口流路形成板２２と第二の単電池列１３との間の隙間には出口側流路６１が形成されている。第一の単電池列１２と第二の単電池列１３との間、第一の単電池列１２の長手方向に並べられたリチウム単電池１１間、及び第二の単電池１３の長手方向に並べられたリチウム単電池１１間にはそれぞれ一定の隙間が設けられている。これにより、それらの間には単電池間流路６４が形成されている。第一の単電池列１２及び第二の単電池列１３の最も冷却媒体入口２５側に位置するリチウム単電池１１と入口側案内板２３との間には入口側案内流路６２が形成されている。第一の単電池列１２及び第二の単電池列１３の最も冷却媒体出口２６側に位置するリチウム単電池１１と出口側案内板２４との間には出口側案内流路６３が形成されている。入口側流路６０、出口側流路６１、単電池間流路６４、入口側案内流路６２、及び出口側案内流路６３は互いに連通しているが、隙間の大きさがそれぞれ異なっている。

入口側流路６０は、冷却媒体入口２５からケーシング２０の内部に流入した冷却媒体４を単電池間流路６４及び出口側案内流路６３に導くための分配側通路であり、冷却媒体入口２５から冷却媒体出口２６側に向って長手方向に直線状に、第一の単電池列１２及び入口流路形成板２１に沿って延びている。

出口側流路６１は、入口側案内流路６２及び単電池間流路６４を流通した冷却媒体４を冷却媒体出口２６に導くための集合側通路であり、冷却媒体入口２５側から冷却媒体出口２６に向って長手方向に直線状に、出口流路形成板２２及び第二の単電池列１３に沿って延びている。

入口側流路６０及び出口側流路６１は、組電池１０を高さ方向の両側から挟み込むように、組電池１０の高さ方向の両端に配置されたリチウム単電池１１に対して平行に配置されている。このため、入口側流路６０、出口側流路６１、及び組電池１０は、高さ方向を出口流路形成板２２側から入口流路形成板２１側に向かって、出口側流路６１、第二の単電池列１３、第一の単電池列１２、及び入口側流路６０の順にしたがって階層構造を築いている。

単電池間流路６４は、入口側流路６０及び入口側案内流路６２に導かれた冷却媒体４を組電池１０全体に行き渡らせるための内部通路であり、網目のように組電池１０の内部を方々に延びている。

入口側案内流路６２は、冷却媒体入口２５からケーシング２０の内部に流入した冷却媒体４を、第一の単電池列１２及び第二の単電池列１３の最も冷却媒体入口２５側に位置するリチウム単電池１１の入口側案内板２３側を介して出口側流路６１に導くための通路であり、冷却媒体入口２５から出口側流路６１に向って斜めに、第一の単電池列１２及び第二の単電池列１３の最も冷却媒体入口２５側に位置するリチウム単電池１１、及び入口側案内板２３に沿って延びている。

出口側案内流路６３は、入口側流路６０に導かれた冷却媒体４を、第一の単電池列１２及び第二の単電池列１３の最も冷却媒体出口２６側に位置するリチウム単電池１１の出口側案内板２４側を介して冷却媒体出口２６に導くための通路であり、冷却媒体入口２５から冷却媒体出口２６に向って斜めに、第一の単電池列１２及び第二の単電池列１３の最も冷却媒体出口２６側に位置するリチウム単電池１１、及び出口側案内板２４に沿って延びている。

入口側案内流路６２及び出口側案内流路６３は、組電池１０を長手方向の両側から挟み込むように、組電池１０の長手方向の両端に配置されたリチウム単電池１１に対して平行に配置されいる。このため、入口側案内流路６２、出口側案内流路６３、及び組電池１０は、長手方向を入口側案内板２３側から出口側案内板２４側に向かって、入口側案内流路６２、複数のリチウム単電池１１、及び出口側案内流路６３の順にしたがって列を構成している。

冷却媒体入口２５は第一の単電池列１２及び入口側流路６０の長手方向の延長線上に形成されている。冷却媒体出口２６は第二の単電池列１３及び出口側流路６１の長手方向の延長線上に形成されている。このため、冷却媒体入口２５及び冷却媒体出口２６は高さ方向にずれて配置されている。ここで、高さ方向の入口流路形成板２１側を高い側（出口流路形成板２２側を設置側）とした時、冷却媒体入口２５は冷却媒体出口２６よりも高い位置にある。

冷却媒体入口２５の中心軸の高さ方向の位置は、高さ方向の入口流路形成板２１側を高側（出口流路形成板２２側を設置側）とした時、第一の単電池列１２の最も冷却媒体入口２５側に位置するリチウム単電池１１の中心軸よりも高く、第一の単電池列１２を構成するリチウム単電池１１の最も入口側流路６０側（入口流路形成板２１側）の部位よりも低い。冷却媒体出口２６の中心軸の高さ方向の位置は、第二の単電池列１３の最も冷却媒体出口２６側に位置するリチウム単電池１１の中心軸よりも低く、第二の単電池列１３を構成するリチウム単電池１１の最も出口側流路６１側（出口流路形成板２２側）の部位よりも高い。

第一の単電池列１２の最も冷却媒体入口２５側に位置するリチウム単電池１１は、冷却媒体入口２５からケーシング２０の内部に流入した冷却媒体４を、入口側流路６０に流れる冷却媒体と入口側案内流路６２に流れる冷却媒体とに分流する冷却媒体分流機構を兼ねている。

以上のように、本実施例によれば、リチウム単電池１１を冷却媒体分流機構としているので、別の分流機構を設けることなく、冷却媒体４が分流し難い入口側案内流路６２に冷却媒体４を供給できる。

また、冷却媒体入口２５と冷却媒体出口２６とを逆転させ、冷却媒体出口２６から冷却媒体を供給する場合には、第二の単電池列１３の最も冷却媒体出口２６側に位置するリチウム単電池１１が冷却媒体分流機構を担うことになる。このように、冷却媒体の出入口を反対にして、冷却媒体を高電位側電池ブロック１１０ａに供給するようにしても、同様の分流機能を達成できるのは、図１に示すように、短手方向断面における中心を軸として高電位側電池ブロック１１０ａを１８０度、回転させても、高電位側電池ブロック１１０ａの構造が変わらないためからである。すなわち高電位側電池ブロック１１０ａは回転対称構造（或いは可逆構造）なっている。

このように、高電位側電池ブロック１１０ａを回転対称な構造にすれば、冷却媒体入口２５から供給されて高電位側電池ブロック１１０ａの内部を流れる冷却媒体と、冷却媒体出口２６から供給されて高電位側電池ブロック１１０ａの内部を流れる冷却媒体との流れの方向は異なるが、流れ方はどちらの場合も変わらず、冷却媒体による冷却効果もどちらの場合も変わらない。これにより、本実施例によれば、冷却媒体による冷却順序を、電池モジュール１１０、インバータ装置３００という順から、インバータ装置３００、電池モジュール１１０という順に、或いはその逆に変えることができる。従って、本実施例によれば、例えば初めに電池モジュール１１０の暖気が必要な時には、インバータ装置３００から電池モジュール１１０という順に冷却媒体を供給して、暖まった冷却媒体によって電池モジュール１１０の暖気し、それ以外の冷却が必要な時には、電池モジュール１１０からインバータ装置３００という順に冷却媒体を供給し、冷たい冷却媒体によって電池モジュール１１０の冷却する、という使い方もできる。また、本実施例によれば、冷却媒体の高さ方向の供給位置を、入口流路形成板２１側から出口流路形成板２２側に、或いはその逆に変えることができる。

次に、冷却媒体の流れについて説明する。
車載電機システムの冷却ダクトに設置されたファンが駆動すると、車室の空気が冷却媒体４として、冷却媒体入口ダクト４０及び冷却媒体入口２５を介してケーシング２０の内部に流入する。流入した冷却媒体４はまず、第一の単電池列１２の最も冷却媒体入口２５側に位置するリチウム単電池１１に当たる。これにより、冷却媒体４の本流は、入口側流路６０を流れる主流と、入口側案内流路６２を流れ、主流よりも流量が少ない支流とに分流する。

入口側流路６０を流れる冷却媒体の主流は、冷却媒体入口２５から出口側案内流路６３に向かって、第一の単電池列１２を構成するリチウム単電池１１の入口流路形成板２１側に面する部位を冷却しながら流れ、各単電池間流路６４及び出口側案内流路６３に分配され、複数の分配流となる。入口側案内流路６２を流れる冷却媒体の支流は、冷却媒体入口２５から出口側流路６１に向かって、第一の単電池列１２及び第二の単電池列１３の最も冷却媒体入口２５側に位置するリチウム単電池１１の冷却媒体入口２５側に面する部位を冷却しながら斜めに流れ、出口側流路６１に至る。

各単電池間流路６４を流れる冷却媒体の分配流は、図１に示す斜め矢印のように、入口側流路６０から出口側流路６１に向かって、各リチウム単電池１１の外周面を冷却しながら、かつ各単電池間流路６４を相対的に傾斜しながら流れ、出口側流路６１に至る。出口側案内流路６３を流れる冷却媒体の分配流は、入口側流路６０から冷却媒体出口２６に向かって、第一の単電池列１２及び第二の単電池列１３の最も冷却媒体出口２６側に位置するリチウム単電池１１の冷却媒体出口２６側に面する部位を冷却しながら斜めに流れ、冷却媒体出口２６に至る。

出口側流路６１を流れる冷却媒体の集合流は、入口側案内流路６２を流れた冷却媒体の支流及び各単電池間流路６４を流れた冷却媒体の分配流が合流して形成され、入口側案内流路６２から冷却媒体出口２６に向かって、第二の単電池列１３を構成するリチウム単電池１１の出口流路形成板２２側に面する部位を冷却しながら流れ、冷却媒体出口２６に至る。

ここで、本実施例では、単電池間流路６４の隙間、すなわち第一の単電池列１２及び第二の単電池列１３の長手方向（リチウム単電池１１の配列方向）に隣接するリチウム単電池１１間の互いに最も近接する部位間の隙間をδ１、入口側案内流路６２の隙間、すなわち第一の単電池列１２及び第二の単電池列１３の最も冷却媒体入口２５側に位置するリチウム単電池１１の最も冷却媒体入口２５側に位置する部位から入口側案内板２３の内壁面までの長手方向の隙間、及び出口側案内流路６３の幅（第一の単電池列１２及び第二の単電池列１３の最も冷却媒体出口２６側に位置するリチウム単電池１１の最も冷却媒体出口２６側に位置する部位から出口側案内板２４の内壁面までの長手方向の隙間をδ２、入口側流路６０の高さ、すなわち第一の単電池列１２を構成するリチウム単電池１１の最も入口流路形成板２１側に位置する部位から入口流路形成板２１の内壁面までの高さ方向の高さをｈ１、出口側流路６１の高さ、すなわち第二の単電池列１３を構成するリチウム単電池１１の最も出口流路形成板２２側に位置する部位から出口流路形成板２２の内壁面までの高さ方向の高さをｈ２、リチウム単電池１１の直径をＤ、とそれぞれ定義し、これ以降の説明に用いる。

高さｈ１及び高さｈ２の両者は等しい寸法に設定されている。また、高さｈ１及び高さｈ２の両者は隙間δ１及び隙間δ２よりも大きく、かつ直径Ｄよりも小さい寸法に設定されている。具体的には、高さｈ１及び高さｈ２の両者は直径Ｄの０．２５〜０．５倍の寸法になるように設定されている。

電池モジュール１１０の全体の高さをより低くして電池モジュール１１０を小型化するためには、高さｈ１及び高さｈ２を、高電位側電池ブロック１１０ａにおける圧力損失が許容される限り小さくすることが望ましい。一方、高さｈ１及び高さｈ２を小さくし過ぎると、伝熱的には、冷却媒体の乱流効果が大きくなってリチウム単電池１１と冷却媒体との熱交換が促進され、冷却媒体が下流に向かうにしたがってリチウム単電池１１の温度が高くなるという現象が生じ、この結果、リチウム単電池１１を均一に冷却することができない。他方、高さｈ１及び高さｈ２を小さくし過ぎると、流体力学的には、高電位側電池ブロック１１０ａにおける圧力損失が増加し、この結果、リチウム単電池１１の冷却効果が低下する。

このようなことから、本願の発明者らは、図７に示す解析を行い、上述のように、直径Ｄに基づいて高さｈ１及び高さｈ２を設定している。

図７は、高さｈ１と直径Ｄとの比（横軸）に対する高電位側電池ブロック１１０ａの冷却媒体出入口における圧力損失（縦軸）を示す特性図であり、汎用流体ソフトを用いた乱流モデルにおける２次元解析結果を示す。

図７の解析では、冷却媒体入口２５における冷却媒体の平均流速を約６ｍ／ｓ（３次元の実機では約１ｍ^３ ／分の冷却媒体流量に相当）に、冷却媒体入口２５における冷却媒体の温度を４０℃にそれぞれ設定している。また、高さｈ２は高さｈ１と等しい寸法に設定している。

図７から明らかなように、高さｈ１と直径Ｄとの比が０．２５を下回ると、圧力損失は急激に大きくなる傾向にある。また、図８から明らかなように、高さｈ１と直径Ｄとの比が０．５を超えても圧力損失の低下割合は小さい傾向にある。これは、入口側流路６０及び出口側流路６１の圧力損失が支配的ではなく、単電池間流路６４の圧力損失が支配的であるからである。

以上のことから、本実施例では、高さｈ１及び高さｈ２を直径Ｄの０．２５〜０．５倍の寸法に設定している。

以上のように、本実施例によれば、入口側流路６０及び出口側流路６１を最適な流路構成にしたので、高電位側電池ブロック１１０ａの冷却媒体流路における圧力損失をより低くできると共に、冷却媒体４の乱流効果の促進を抑え、冷却媒体４の下流側のリチウム単電池１１の温度上昇を抑えることができる。これにより、本実施例によれば、冷却媒体４と各リチウム電池１１との熱的接触をより良好にし、充放電による各リチウム電池１１の温度上昇をより低減できる（冷却効果をより高めることができる）と共に、複数のリチウム単電池１１を均一に冷却できる。

隙間δ１及び隙間δ２の両者はほぼ等しい寸法に設定されている。また、隙間δ１及び隙間δ２の両者は直径Ｄの０．０３以上、好ましくは０．０３〜０．０７倍の寸法になるように設定されている。

隙間δ１及び隙間δ２は、流体力学的には、一種の多孔板における孔のような作用を有しており、冷却媒体４の流れを整流する効果を奏する。このため、冷却媒体入口２５から供給される冷却媒体４の動圧と、隙間δ１及び隙間δ２において発生する圧力損失とを適宜設定することにより、隙間δ１及び隙間δ２に対して冷却媒体４を均一な流量にて分配することが可能である。また、隙間δ１及び隙間δ２に対して冷却媒体４をより均一な流量にて分配する上では、隙間δ１及び隙間δ２の両者をほぼ等しい寸法に設定することが好ましい。

このようなことから、本願の発明者らは、隙間δ１及び隙間δ２の両者をほぼ等しい寸法に設定すると共に、図８に示す解析を行い、上述のように、直径Ｄに基づいて隙間δ１及び隙間δ２を設定している。

図８は、隙間δ１と直径Ｄとの比（横軸）に対する高電位側電池ブロック１１０ａの冷却媒体出入口における圧力損失（縦軸）を示す特性図であり、汎用流体ソフトを用いた乱流モデルにおける２次元解析結果を示す。乱流モデルには、図８の解析と同様のモデルを用いている。

図８の解析では、図７の解析と同様に、冷却媒体入口２５における冷却媒体の平均流速を約６ｍ／ｓ（３次元の実機では約１ｍ^３ ／分の冷却媒体流量に相当）に、冷却媒体入口２５における冷却媒体の温度を４０℃にそれぞれ設定している。また、同様に、高さｈ２も高さｈ１と等しい寸法に設定している。さらに、隙間δ２は隙間δ１とほぼ等しい寸法に設定している。

図８から明らかなように、隙間δ１と直径Ｄの比が０．０３を下回ると、圧力損失は急激に大きくなる傾向にある。これは、単電池間流路６４の圧力損失が支配的であるからである。また、図９から明らかなように、隙間δ１と直径Ｄの比が０．０７を超えても圧力損失の低下割合は小さい傾向にある。

以上のことから、本実施例では、隙間δ１及び隙間δ２を直径Ｄの０．０３以上、好ましくは０．０３〜０．０７倍の寸法に設定している。

以上のように、本実施例によれば、単電池間流路６４、入口側案内流路６２及び出口側案内流路６３を最適な流路構成にしたので、単電池間流路６４、入口側案内流路６２及び出口側案内流路６３の各流路に冷却媒体４を均一に分配できる。これにより、本実施例によれば、各リチウム電池１１を均一な流量の冷却媒体４によって冷却でき、各リチウム電池１１の温度上昇を均一に低減できる。

しかも、本実施例によれば、均一な流量の冷却媒体４による冷却距離を、二つのリチウム電池１１の直径分（２Ｄ）に相当する短い距離にできる。これにより、本実施例によれば、均一な流量の冷却媒体４と各リチウム電池１１との間の熱伝達をより良好にでき、充放電による各リチウム電池１１の温度上昇をより低減できる（冷却効果をより高めることができる）。

以上説明した本実施例によれば、以下の代表的な効果を奏する。
（１）本実施例によれば、冷却流体４と各リチウム単電池１１との熱的接触をより良好にできると共に、各リチウム単電池１１に対して冷却流体４を均一の流量にて分配できるので、充放電による各リチウム単電池１１の温度上昇をより低減できると共に、各リチウム単電池１１の温度上昇を均一にできる。これにより、本実施例によれば、リチウム単電池１１の冷却性能をより向上させ、リチウム単電池１１間の充放電量と寿命のバラツキをより低減できる。

（２）本実施例によれば、冷却媒体入口２５からケーシング２０内に導入された冷却媒体４を複数のリチウム単電池１１全体に行き渡らせることができるので、リチウム単電池１１間に生じる冷却格差を小さくできる。

（３）本実施例によれば、各リチウム単電池１１の温度上昇を均一にできるので、冷却媒体入口２５側に配置されたリチウム単電池１１から冷却媒体出口２６側に配置されたリチウム単電池１１に至るまでの温度分布を小さくできる。

（４）本実施例によれば、冷却媒体入口２５からケーシング２０内に導入された冷却媒体４を、冷却媒体入口２５に最も近い位置にあるリチウム単電池１１を使って分流するので、新たな分流機構を設けることなく、簡単に入口側案内流路６２に冷却媒体４を分流できる。

（５）本実施例によれば、ケーシング２０内におけるリチウム電池１１の配置構成による流路の形成、及びリチウム電池１１の直径Ｄに基づく流路寸法の設定によって、高性能な冷却を実現できる高電位側電池ブロック１１０ａ、すなわち冷却流体４と各リチウム単電池１１との熱的接触をより良好にできると共に、各リチウム単電池１１に対して冷却流体４を均一の流量にて分配できる高電位側電池ブロック１１０ａを、比較的簡単に構成できる。

（６）本実施例によれば、第一の単電池列１２と第二の単電池列１３とを長手方向にずらして配置しているので、組電池１０の高さ方向の寸法を低くでき、高電位側電池ブロック１１０ａを高さ方向に小型化できる。これにより、本実施例によれば、電池モジュール１１０を高さ方向に小型化できる。

さらに、高電位側電池ブロック１１０ａの構成について説明する。
入口流路形成板２１，出口流路形成板２２，入口側案内板２３及び出口側案内板２４と側板３０，３１との接合部にはシール部材３９が設けられている。シール部材３９は平板状の弾性部材（例えばゴム製）であり、入口流路形成板２１，出口流路形成板２２，入口側案内板２３及び出口側案内板２４と側板３０，３１との接合部から冷却媒体４が外部に漏れないように、入口流路形成板２１，出口流路形成板２２，入口側案内板２３及び出口側案内板２４と側板３０，３１との接合部に沿って、入口流路形成板２１，出口流路形成板２２，入口側案内板２３及び出口側案内板２４の接合部位（短手方向両端の縁部）と側板３０，３１の接合部位（互いの対向側の側面に形成された鍔部）との間に挟み込まれている。

接続導体３２は、リチウム単電池１１の電気的な接続順にしたがって隣接する二つのリチウム単電池１１の一方の正極及び他方の負極のそれぞれに溶接により接合され、その隣接する二つのリチウム単電池１１の間を電気的に接続する銅板製の導電体であり、その隣接する二つのリチウム単電池１１との溶接部位が外部に露出するように、側板３０，３１の内部に埋め込まれている。すなわち複数の接続導体３２は側板３０，３１に一体に成型されている。接続導体３２のリチウム単電池１１との溶接部位は、他の部位（モールド部位）よりもリチウム単電池１１側に突出した凸面になっており、中心部に短手方向に貫通する貫通孔３２ａが形成されている。

側板３０，３１の壁には、短手方向に貫通する複数の四角形状の貫通孔３３が形成されている。複数の貫通孔３３は、前述のように配列された複数のリチウム単電池１１の電極位置に対応して開口するように、複数のリチウム単電池１１の配置に合わせて設けられている。複数の貫通孔３３の一辺の長さはリチウム単電池１１の直径よりも小さい。複数の貫通孔３３の内部には、短手方向への貫通を阻止するように、接続導体３２のリチウム単電池１１との溶接部位（凸面）が配置されている。これにより、貫通孔３３の大部分は接続導体３２によって塞がれ、残りの一部分（貫通孔３３の壁面と接続導体３２との間）に隙間が形成される。

複数のリチウム単電池１１は、その側板３０側の電極面（中心軸方向の側板３０側の端面）が側板３０の側板３１側から複数の貫通孔３３の側板３１側の開口を塞ぐように、側板３１側の電極面（中心軸方向の側板３１側の端面）が側板３１の側板３０側から複数の貫通孔３３の側板３０側の開口を塞ぐように、側板３０，３１間に挟持されている。複数のリチウム単電池１１の側板３０側の電極面には、側板３０側の接続導体３２のリチウム単電池１１との溶接部位が、側板３０の側板３１側とは反対側から施されたスポット溶接により接合されている。複数のリチウム単電池１１の側板３１側の電極面には、側板３１側の接続導体３２のリチウム単電池１１との溶接部位が、側板３１の側板３０側とは反対側から施したスポット溶接により接合されている。この接合により、複数のリチウム単電池１１は電気的に直列に接続される。

側板３０の側壁３１側とは反対側の壁面には、複数の貫通孔３３の側壁３１側とは反対側の開口を取り囲むように溝３４が形成されいる。側板３１の側壁３０側とは反対側の壁面には、複数の貫通孔３３の側壁３０側とは反対側の開口を取り囲むように溝３４が形成されいる。溝３４には、弾性を有する円環状のシール部材３５（例えばゴム製のシール部材）が嵌め込まれている。側板３０の側板３１側とは反対側の壁面、及び側板３１の側板３０側とは反対側の壁面の溝３４よりも内側の領域はリチウム単電池１１側に一様に窪んでいる。

側板３０の側板３１側とは反対側の壁面、及び側板３１の側板３０側とは反対側の壁面は覆い板３６によって覆われている。覆い板３６は、側板３０，３１と同じ形状に模られた、金属製の平板部材である。

側板３０の側板３１側とは反対側の壁面に覆い板３６がネジにより固定され、側板３０の側板３１側とは反対側の壁面の窪みが覆われると共に、側板３０の側板３１側から複数の貫通孔３３の側板３１側の開口が複数のリチウム単電池１１によって塞がれると、側板３０の側板３１側とは反対側にはガス排出室３７が形成される。側板３１の側板３０側とは反対側の壁面に覆い板３６がネジにより固定され、側板３１の側板３０側とは反対側の壁面の窪みが覆われると共に、側板３１の側板３０側から複数の貫通孔３３の側板３０側の開口が複数のリチウム単電池１１によって塞がれると、側板３１の側板３０側とは反対側にはガス排出室３７が形成される。

以上のようにして形成されたガス排出室３７は、リチウム単電池１１の異常時やリチウム単電池１１の内部圧力が高くなって安全弁が開放した時など、電池筐体の内部に発生したガスや電解液などの媒体が筐体外部に放出された時、その放出媒体を回収して外部に排出するための部屋であり、ケーシング２０の内部に形成された冷却流路に対して短手方向に隣接して配置され、かつケーシング２０の内部に形成された冷却流路とは気密及び液密に分離されている。ガス排出室３７の気密性及び液蜜性はシール部材３５及びリチウム単電池１１と側板３０，３１との間に施されたシール部材（図示省略）によって高められている。

このように、ケーシング２０の内部に形成された冷却流路とガス排出室３７とを分離すれば、リチウム単電池１１からの放出媒体が車室内に放出されることがないので、運転者や同乗者に対して不快感を与えることがない。また、ガス排出室３７を介してリチウム単電池１１からの放出媒体を外部に排出して処理できるので、電池モジュール１１０の安全性を高めることができる。

側板３０，３１には、ガス排出室３７に回収された放出媒体を電池モジュール１１０の外部に排出するためのガス排出口３８が設けられている。ガス排出口３８には、ガス排出室３７に回収された放出媒体を電池モジュール１１０の外部に導くためのガス排出管、例えばフレキシブルなホース（図示省略）が接続される。これにより、ガス排出室３７に回収された放出媒体はガス排出口３８及びガス排出管を介して電池モジュール１１０の外部に排出され、適切に処理される。

側板３０の高さ方向一端側（入口流路形成板２１側）、かつ長手方向の他端側（冷却媒体出口２６側）の周面上には、組電池１０の正極側に電気的に接続された直流正極側入出力端子５０、及び組電池１０の負極側に電気的に接続された負極側入出力端子５１が長手方向に並んで設けられている。正極側入出力端子５０には電源ケーブル１５０の正極側の端子が接続される。負極側入出力端子５１にはＳＤスイッチ１１０ｃの一端側が接続される。電源ケーブル１５０の正極側の端子は低電位側電池ブロック１１０ｂの負極側入出力端子に接続される。ＳＤスイッチ１１０ｃの他端側は低電位側電池ブロック１１０ｂの正極側入出力端子に接続される。

正極側入出力端子５０及び負極側入出力端子５１は包囲部材３３，３４によって三方から囲われている。包囲部材３３，３４は、側板３０の製作材料である電気絶縁性樹脂を用いて側板３０と一体成型して得られた成型体であり、側板３０の周面上から高さ方向に立設している。

尚、以上においては高電位側電池モジュール１１０ａの構成について説明したが、低電位側電池モジュール１１０ｂの構成も高電位側電池モジュール１１０ａと同一の構成及び形状になっている。従って、低電位側電池モジュール１１０ｂの高電位側電池モジュール１１０ａと同一の構成には高電位側電池モジュール１１０ａと同一の符号を付し、その説明を省略する。

次に、図５を用いて、制御装置１６０について説明する。
制御装置１６０は、電池モジュール１１０の上に載置された、具体的には高電位側電池モジュール１１０ａ及び低電位側電池モジュール１１０ｂの上に両者に跨って載置された電子回路装置であり、筐体７０、及び筐体７０の内部に収納された一つの回路基板７３を備えている。

筐体７０は、扁平な直方体状の金属製箱体であり、高電位側電池モジュール１１０ａ及び低電位側電池モジュール１１０ｂに対してネジにより固定されている。これにより、高電位側電池モジュール１１０ａ及び低電位側電池モジュール１１０ｂは互いの短手方向の端部同士が制御装置１６０によって接続されて固定される。すなわち本実施例では、制御装置１６０が支持具の機能を兼ねているので、電池モジュール１１０の強度をより向上させることができる。

回路基板７３には、セルコントローラ１２０を構成する電子回路部品、及びバッテリコントローラ１３０を構成する電子回路部品が実装されている。セルコントローラ１２０を構成する電子回路部品としては、対応するリチウム単電池１１に電気的に接続された六つの集積回路（ＩＣ）８０Ａ〜８０Ｈを備えている。バッテリコントローラ１３０を構成する電子回路部品としては一つのマイクロコンピュータ９０（以下、「マイコン９０」と略称する）を備えている。

また、セルコントローラ１２０は複数の抵抗８１及び複数のフォトカプラ８２などの複数の回路素子を備えている。抵抗８１は、リチウム単電池１１の充電量を調整する際に用いられ、リチウム単電池１１から放出された電流を熱に変換して消費する消費用回路素子であり、各集積回路８０Ａ〜８０Ｈに対して四つ（Ｒ１〜Ｒ４）ずつ設けられている。フォトカプラ８２は、集積回路８０Ａ〜８０Ｈのうちの最始端にあたる集積回路８０Ａとマイコン９０との間、及び集積回路８０Ａ〜８０Ｈのうちの最終端にあたる集積回路８６Ｈとマイコン９０との間の信号伝送路に設けられたインターフェース回路素子であり、集積回路８０Ａ，８０Ｈとマイコン９０との間において、電位レベルの異なる信号を送受信するための光学的絶縁素子である。

筐体７０の側面の一つ、本実施例では冷却媒体の流入側に向いた側面には複数のコネクタが設けられている。複数のコネクタとしては接続線用コネクタ７１及び外部接続用コネクタ７２を備えている。接続線用コネクタ７１には、三十二本のリチウム単電池１１に電気的に接続された接続線１１０ｄのコネクタ（図示省略）が結合される。外部接続用コネクタ７２には、バッテリコントローラ１３０に駆動電源を供給するための電源線、イグニションキースイッチのオンオフ信号を入力するための信号線、及び車両コントローラ４００やモータコントローラ３３０と通信を行うための通信線などのコネクタ（図示省略）が結合される。

複数のリチウム単電池１１は各集積回路８０Ａ〜８０Ｈに対応させて複数のグループに割り振られている。本実施例では、高電位側電池ブロック１１０ａの組電池１０を構成する十六本のリチウム単電池１１と、及び低電位側電池ブロック１１０ｂの組電池１０を構成する十六本のリチウム単電池１１とを合わせた三十二本のリチウム単電池１１を八つのグループに割り振っている。具体的には、電気的に直列に接続された三十二本のリチウム単電池１１をその接続順にしたがって電位的に上位から順番に四つずつに区切り、八つのグループを構成している。すなわち電位的に一番目のリチウム単電池１１から電位的に四番目のリチウム単電池１１までの電気的に直列に接続されたリチウム単電池群を第一のグループ、電位的に五番目のリチウム単電池１１から電位的に八番目のリチウム単電池１１までの電気的に直列に接続されたリチウム単電池群を第二のグループ、・・・、電位的に二十五番目のリチウム単電池１１から電位的に二十八番目のリチウム単電池１１までの電気的に直列に接続されたリチウム単電池群を第７のグループ、電位的に二十九番目のリチウム単電池１１から電位的に三十二番目のリチウム単電池１１までの電気的に直列に接続されたリチウム単電池群を第八のグループというように、三十二本のリチウム単電池１１をグループ分けしている。

尚、本実施例では、各電池ブロック毎に複数のリチウム単電池１１を四つのグループに分けた場合を例に挙げて説明するが、グループの分け方としては、三十二本のリチウム単電池１１を六つのグループに分けてもよい。この場合、電気的に直列に接続された三十二本のリチウム単電池１１は、電位的に上位から、例えば四つのリチウム単電池１１により構成された第一のグループ、六つのリチウム単電池１１により構成された第二〜第五のグループ、四つのリチウム単電池１１により構成された第六のグループの順にグループ分けされる。

集積回路８０Ａには、接続線１１０ｄ及び基板配線７４を介して、第一のグループを構成する四つのリチウム単電池１１（ＢＣ１〜ＢＣ４）のそれぞれの正極側及び負極側が電気的に接続されている。これにより、集積回路８０Ａには、接続線１１０ｄ及び基板配線７４を介して、第一のグループを構成する四つのリチウム単電池１１のそれぞれの端子電圧に基づくアナログ信号が取り込まれる。集積回路８０Ａは、アナログデジタル変換器を備えており、取り込まれたアナログ信号を順次、デジタル信号に変換し、第一のグループを構成する四つのリチウム単電池１１の端子電圧を検出する。集積回路８０Ｂ〜８０Ｈも集積回路８０Ａの場合と同様に、接続線１１０ｄ及び基板配線７４を介して、対応するグループを構成する四つのリチウム単電池１１のそれぞれの正極側及び負極側に電気的に接続され、対応するグループを構成する四つのリチウム単電池１１のそれぞれの端子電圧を取り込んで検出する。

第一のグループを構成する四つのリチウム単電池１１のそれぞれの正極側と負極側との間（端子間）には、抵抗８１（Ｒ１〜Ｒ４）と、集積回路８０Ａに内蔵されたスイッチング半導体素子とを電気的に直列に接続したバイパス直列回路が、接続線１１０ｄ及び基板配線７４を介して、電気的に並列に接続されている。他のグループも、第一のグループの場合と同様に、リチウム単電池１１の正極側と負極側との間にバイパス直列回路が電気的に並列に接続されている。

集積回路８０Ａは、バッテリコントローラ１３０から出力された充電状態調整指令に基づいて、スイッチング半導体素子を所定時間、個別に導通させ、第一のグループを構成する四つのリチウム単電池１１の正極側と負極側との間にバイパス直列回路を個別に電気的に並列に接続させる。これにより、バイパス直列回路が電気的に並列に接続されたリチウム単電池１１は放電し、充電状態ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が調整される。集積回路８０Ｂ〜８０Ｈも集積回路８０Ａの場合と同様に、対応するグループを構成する四つのリチウム単電池１１に電気的に並列に接続されたバイパス直列回路のスイッチング半導体素子の導通を個別に制御して、対応するグループを構成する四つのリチウム単電池１１の充電状態ＳＯＣを個別に調整する。

以上のように、集積回路８０Ａ〜８０Ｈによって、対応するグループを構成する四つのリチウム単電池１１に電気的に並列に接続されたバイパス直列回路のスイッチング半導体素子の導通を個別に制御し、各グループを構成する四つのリチウム単電池１１の充電状態ＳＯＣを個別に調整すれば、全グループのリチウム単電池１１の充電状態ＳＯＣを均一にでき、リチウム単電池１１の過充電などを抑制できる。

集積回路８０Ａ〜８０Ｈは、対応するグループを構成する四つのリチウム単電池１１の異常状態を検出する。異常状態には過充電及び過放電がある。過充電及び過放電は、各集積回路８０Ａ〜８０Ｈにおいて、対応するグループを構成する四つのリチウム単電池１１の端子電圧の検出値と、過充電閾値及び過放電閾値のそれぞれとを比較することにより検出する。過充電は端子電圧の検出値が過充電閾値を越えた場合に、過放電は端子電圧の検出値が過放電閾値を下回った場合にそれぞれ判断される。また、集積回路８０Ａ〜８０Ｈは、自己の内部回路の異常、例えば充電状態の調整に用いられるスイッチング半導体素子の異常、温度異常などを自己診断する。

このように、集積回路８０Ａ〜８０Ｈはいずれも同じ機能、すなわち対応するグループの四つのリチウム単電池１１（ＢＣ１〜ＢＣ４）の端子電圧検出、充電状態の調整、異常状態の検出、及び自己の内部回路の異常診断を実行するように、同じ内部回路により構成されている。

集積回路８０Ａ〜８０Ｈのそれぞれの一辺側には、電池モジュール１１０側と電気的に接続される複数の端子が設けられている。複数の端子としては、電源端子（Ｖｃｃ）、電圧端子（Ｖ１〜Ｖ４，ＧＮＤ）、及びバイパス端子（Ｂ１〜Ｂ４）を備えている。電圧端子（Ｖ１〜Ｖ４，ＧＮＤ）には、接続線１１０ｄに電気的に接続される基板配線７４が電気的に接続されている。バイパス端子（Ｂ１〜Ｂ４）には抵抗８１のスイッチング半導体素子側が基板配線７４を介して電気的に接続されている。抵抗８１のスイッチング半導体素子側とは反対側は、基板配線７４を介して電圧端子に電気的に接続された基板配線７４に電気的に接続されている。電源端子（Ｖｃｃ）には、電圧端子Ｖ１（最も高電位側のリチウム単電池１１の正極側に電気的に接続される電圧端子）に電気的に接続された基板配線７４に電気的に接続されている。

電圧端子（Ｖ１〜Ｖ４，ＧＮＤ）及びバイパス端子（Ｂ１〜Ｂ４）の両者は、電気的に接続されるリチウム単電池１１の電位的の順にしたがって交互に配置されている。これにより、集積回路８０Ａ〜８０Ｈのそれぞれと接続線１１０ｄとの電気的な接続回路を簡単に構成できる。

電圧端子ＧＮＤには、対応するグループを構成する四つのリチウム単電池１１のうちの最低電位のリチウム単電池ＢＣ４の負極側に電気的に接続されている。これにより、各集積回路８０Ａ〜８０Ｈは、対応するグループの最低電位を基準電位として動作する。このように、各集積回路８０Ａ〜８０Ｈの基準電位が異なっていれば、電池モジュール１１０から各集積回路８０Ａ〜８０Ｈに印加される電圧の差を小さくすることができるので、集積回路８０Ａ〜８０Ｈの耐圧をより小さくできると共に、安全性や信頼性をより向上させることができる。

電源端子Ｖｃｃには、応するグループを構成する四つのリチウム単電池１１のうちの最高電位のリチウム単電池ＢＣ１の正極側に電気的に接続されている。これにより、各集積回路８０Ａ〜８０Ｈは、対応するグループの最高電位の電圧から、内部回路を動作させるための電圧（例えば５ｖ）を発生させている。このように、各集積回路８０Ａ〜８０Ｈの内部回路の動作電圧を、対応するグループの最高電位の電圧から発生させるようになっていれば、対応するグループを構成する四つのリチウム単電池１１から消費される電力を均等にでき、対応するグループを構成する四つのリチウム単電池１１の充電状態ＳＯＣが不不均衡になることを抑制できる。

集積回路８０Ａ〜８０Ｈのそれぞれの他辺側（電圧系端子が設けられた一辺側に対向する辺側）には通信系の複数の端子が設けられている。複数の端子としては、通信コマンド信号を送受信するための通信コマンド信号用送受信端子（ＴＸ，ＲＸ）、及び異常信号や異常テスト信号を送受信するための異常信号用送受信端子（ＦＦＯ，ＦＦＩ）を備えている。

集積回路８０Ａ〜８０Ｈの通信コマンド信号用送受信端子（ＴＸ，ＲＸ）は、対応するグループの電位の順にしたがって非絶縁状態で電気的に直列に接続されている。すなわち集積回路８０Ａ（上位電位の集積回路）の通信コマンド信号用送信端子（ＴＸ）と、集積回路８０Ｂ（下位電位の集積回路であって、上位電位の集積回路に対して電位的に次の電位の集積回路）の通信コマンド信号用受信端子（ＲＸ）とを非絶縁状態で電気的に直列に接続し、集積回路８０Ｂの通信コマンド信号用送信端子（ＴＸ）と、集積回路８０Ｃの通信コマンド信号用受信端子（ＲＸ）とを非絶縁状態で電気的に直列に接続し、・・・、集積回路８０Ｇの通信コマンド信号用送信端子（ＴＸ）と、集積回路８０Ｈの通信コマンド信号用受信端子（ＲＸ）とを非絶縁状態で電気的に直列に接続する、というように、通信コマンド信号用送信端子（ＴＸ）と通信コマンド信号用受信端子（ＲＸ）とを非絶縁状態で電気的に直列に接続ぢている。このような接続方式を本実施例ではディジーチェーン接続方式と呼ぶ。

集積回路８０Ａ〜８０Ｈの異常信号用送受信端子（ＦＦＯ，ＦＦＩ）も通信コマンド信号用送受信端子（ＴＸ，ＲＸ）と同様の接続関係にあり、対応するグループの電位の順にしたがって非絶縁状態で電気的に直列に接続されている。すなわち上位電位の集積回路の異常信号用送信端子（ＦＦＯ）と、上位電位の集積回路に対して電位的に次の電位となる下位電位の集積回路の異常信号用受信端子（ＦＦＩ）とを非絶縁状態で電気的に直列に接続している。

複数のリチウム単電池１１の最高電位のグループに対応する集積回路８０Ａの通信コマンド信号用受信端子（ＲＸ）にはフォトカプラ８２ａ（ＰＨ１）の受光側が電気的に接続されている。フォトカプラ８２ａの発光側にはマイコン９０の通信コマンド信号用送信端子（ＴＸ）が電気的に接続されている。また、複数のリチウム単電池１１の最低電位のグループに対応する集積回路８０Ｈの通信コマンド信号用送信端子（ＴＸ）にはフォトカプラ８２ｃ（ＰＨ３）の発光側が電気的に接続されている。フォトカプラ８２ｃの受光側にはマイコン９０の通信コマンド信号用受信端子（ＲＸ）が電気的に接続されている。それらの接続により、セルコントローラ１２０とバッテリコントローラ１３０との間には、それらの間において電気的に絶縁されると共に、マイコン９０からフォトカプラ８２ａ→集積回路８０Ａ→・・・→集積回路８０Ｈ→フォトカプラ８２ｃを順番に経由してマイコン９０に至る通信コマンド信号用ループ伝送路８３が形成される。そのループ伝送路８３はシリアル伝送路である。

通信コマンド信号用ループ伝送路８３には、マイコン９０から出力された通信コマンド信号が伝送される。通信コマンド信号は、通信（制御）内容を示すデータ領域など、複数の領域が設けられた複数バイトの信号であり、上述の伝送順にしたがってループ状に伝送される。

マイコン９０から集積回路８０Ａ〜８０Ｈに通信コマンド信号用ループ伝送路８３を介して出力される通信コマンド信号には、リチウム単電池１１の検出された端子電圧を要求するための要求信号、リチウム単電池１１の充電状態を調整させるための指令信号、各集積回路８０Ａ〜８０Ｈをスリープ状態からウエイクアップ状態、すなわち起動させるための起動信号、各集積回路８０Ａ〜８０Ｈをウエイクアップ状態からスリープ状態、すなわち動作を停止させるための停止信号、各集積回路８０Ａ〜８０Ｈの通信用のアドレスを設定するためのアドレス設定信号、集積回路８０Ａ〜８０Ｈの異常状態を確認するための異常確認信号などが含まれている。

尚、本実施例では、通信コマンド信号を集積回路８０Ａから集積回路８０Ｈに向かって伝送する場合を例に挙げて説明するが、集積回路８０Ｈから集積回路８０Ａに向って伝送するようにしても構わない。

さらに、複数のリチウム単電池１１の最高電位のグループに対応する集積回路８０Ａの異常信号用受信端子（ＦＦＩ）にはフォトカプラ８２ｂ（ＰＨ２）の受光側が電気的に接続されている。フォトカプラ８２ｂの発行側にはマイコン９０の異常テスト信号用送信端子（ＦＦＴＥＳＴ）が電気的に接続されている。また、複数のリチウム単電池１１の最低電位のグループに対応する集積回路８０Ｈの異常信号用送信端子（ＦＦＯ）にはフォトカプラ８２ｄ（ＰＨ４）の発行側が電気的に接続されている。フォトカプラ８２ｄの受光側にはマイコン９０の異常信号用受信端子（ＦＦ）が電気的に接続されている。それらの接続により、セルコントローラ１２０とバッテリコントローラ１３０との間には、それらの間において電気的に絶縁されると共に、マイコン９０からフォトカプラ８２ａ→集積回路８０Ａ→・・・→集積回路８０Ｈ→フォトカプラ８２ｃを順番に経由してマイコン９０に至る異常信号用ループ伝送路８４が形成される。そのループ伝送路８４はシリアル伝送路である。

異常信号用ループ伝送路８４には、マイコン９０から出力された異常テスト信号が伝送される。異常テスト信号は、集積回路８０Ａ〜８０Ｈの異常や通信回路の断線などの異常を検出するために伝送される１ビットのＨｉレベル信号であり、上述の伝送順にしたがって伝送される。もし、異常がある場合には、異常テスト信号はＬｏｗレベルの信号としてマイコン９０に戻ってくる。これにより、マイコン９０は集積回路８０Ａ〜８０Ｈの異常や通信回路の断線などの異常を検出できる。また、集積回路８０Ａ〜８０Ｈのうちのいずれかにおいて異常を検出した場合、異常信号用ループ伝送路８４には、異常を検出した集積回路、例えば集積回路８０Ｃから異常を示す信号が出力される。異常を示す信号は１ビットの信号であり、集積回路８０Ｄ→・・・→集積回路８０Ｈ→フォトカプラ８２ｄを順番に経由してマイコン９０に伝送される。これにより、異常を検出した集積回路からマイコン９０に対して異常を速やかに通知できる。

尚、本実施例では、異常テスト信号を集積回路８０Ａから集積回路８０Ｈに向かって伝送する場合を例に挙げて説明するが、集積回路８０Ｈから集積回路８０Ａに向って伝送するようにしても構わない。また、本実施例では、異常を示す信号を、異常を検出した集積回路から、電位的に下位の集積回路に向かって伝送する場合を例に挙げて説明するが、異常を検出した集積回路から、電位的に上位の集積回路に向って伝送するようにしても構わない。

フォトカプラ８２ａ〜８２ｄ（ＰＨ１〜ＰＨ４）は、セルコントローラ１２０とバッテリコントローラ１３０との間において通信コマンド信号用ループ伝送路８３及び異常信号用ループ伝送路８４を電気的に絶縁すると共に、セルコントローラ１２０とバッテリコントローラ１３０との間において送受信される信号を光に変換して伝送する。前述したように、セルコントローラ１２０及びバッテリコントローラ１３０はその電源電位及び電源電圧が大きく異なる。このため、セルコントローラ１２０とバッテリコントローラ１３０との間を電気的に接続して信号伝送を実施しようとすると、伝送される信号の電位変換及び電圧変換が必要となり、セルコントローラ１２０とバッテリコントローラ１３０との間のインタフェース回路が大きくかつ高価になり、小型かつ安価な制御装置の提供ができなくなる。そこで、本実施例では、セルコントローラ１２０とバッテリコントローラ１３０との間の通信をフォトカプラ８２ａ〜８２ｄ（ＰＨ１〜ＰＨ４）を用いて実施し、制御装置の小型化及び低コスト化を図っている。

また、前述したように、各集積回路８０Ａ〜８０Ｈ間においてもその電源電位が異なっている。しかし、本実施例では、組電池１０の対応するグループの電位順にしたがって集積回路８０Ａ〜８０Ｈを電気的に直列に接続、すなわちディジーチェーン方式により接続しているので、各集積回路８０Ａ〜８０Ｈ間の信号伝送を電位変換（レベルシフト）によって簡単に実施できる。各集積回路８０Ａ〜８０Ｈは信号受信側に電位変換（レベルシフト）回路を備えている。従って、本実施例では、他回路素子よりも高価なフォトカプラを設けることなく、各集積回路８０Ａ〜８０Ｈ間の信号伝送を実施できるので、小型かつ安価な制御装置を提供できる。

マイコン９０は、各種信号を入力し、その入力信号から得られた入力情報に基づいて或いはその入力情報から演算された演算情報に基づいて、前述した通信コマンド信号をセルコントローラ１２０に送信すると共に、上位制御装置（モータコントローラ３３０や車両コントローラ４００）に対して信号を出力する。

マイコン９０に入力される各種信号としては、各集積回路８０Ａ〜８０Ｈから出力された各リチウム単電池１１の端子電圧信号、集積回路８０Ａ〜８０Ｈのうち、異常を検出した集積回路から出力された異常信号、電池モジュール１１０の充放電流を検出するための電流センサ１４３から出力された電流センサ信号、電池モジュール１１０の総電圧を検出するための電圧センサ１７０から出力された電圧センサ信号、電池モジュール１１０の内部に設けられ、組電池１０の温度を検出するための温度センサ（例えばサーミスタ素子）１７１から出力された温度センサ信号、イグニションキースイッチの動作に基づくオンオフ信号、及び上位制御装置（モータコントローラ３３０や車両コントローラ４００）から出力された信号などがある。

マイコン９０から出力される各種信号としては、前述した通信コマンド信号、電池モジュール１１０の状態情報（例えば電圧、電流、温度など）に基づいて演算された充放電可能電力、充電状態ＳＯＣ、及び劣化状態ＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）などの情報に対応する信号、及び電池モジュール１１０の状態を情報（例えば電圧、電流、温度など）に基づいて演算された結果や異常情報から判定された異常状態情報（例えば過充電、過放電、過温度など）に対応する信号などがある。

それらの出力信号のうち、充放電可能電力、充電状態ＳＯＣ、及び劣化状態ＳＯＨなどの情報に対応する信号、及び異常状態情報（例えば過充電、過放電、過温度など）に対応する信号は、上位制御装置（モータコントローラ３３０や車両コントローラ４００）に対して出力される。

本発明の第２実施例を図９に基づいて説明する。
第１実施例では、リチウム単電池１１として、円筒（円柱）形状のものを用いたが、本実施例では、正四角筒（正四角柱）形状のものを用いている。リチウム単電池１１の短手方向の断面における一辺の長さは、前例の円筒形のリチウム単電池の直径Ｄと同じ長さになっている。

それ以外の構成は第１実施例と全く同じである。このようなことから、第１実施例と同じ構成には第１実施例と同じ符号を付し、その説明を省略する。

以上説明した本実施例によれば、第１実施例と同様の作用効果を達成できる。

本発明の第３実施例を図１０に基づいて説明する。
本実施例は第１実施例の改良例であり、入口側流路６０の高さ、すなわち第一の単電池列１２を構成するリチウム単電池１１の最も入口流路形成板２１側に位置する部位から入口流路形成板２１の内壁面までの高さ方向の高さｈ１に対して出口側流路６１の高さ、すなわち第二の単電池列１３を構成するリチウム単電池１１の最も出口流路形成板２２側に位置する部位から出口流路形成板２２の内壁面までの高さ方向の高さｈ２を大きくしている。このため、出口側流路６１の高さｈ２とリチウム単電池の直径Ｄとの寸法比も、入口側流路６０の高さｈ１とリチウム単電池の直径Ｄとの寸法比である０．２５〜０．５よりも大きくなる。また、冷却媒体出口２６の高さ方向の開口寸法も、冷却媒体入口２５の高さ方向の開口寸法よりも大きくなる。

本実施例では、出口側流路６１の高さｈ２を大きくすることにより、出口側流路６１を流通する、加熱された冷却媒体と第二の単電池列１３を構成するリチウム単電池１１との熱交換によって、第二の単電池列１３を構成するリチウム単電池１１、特に下流側（冷却媒体出口２６側）に配置されたリチウム単電池１１が逆に加熱され、第二の単電池列１３を構成するリチウム単電池１１の冷却効果が低下することを抑制している。また、本実施例では、出口側流路６１の高さｈ２を大きくなることにより、出口側流路６１における圧力損失をより低減できる。

それ以外の構成は第１実施例と全く同じである。このようなことから、第１実施例と同じ構成には第１実施例と同じ符号を付し、その説明を省略する。

以上説明した本実施例によれば、第１実施例よりもさらに冷却効果を向上できる。これ以外の作用効果は第１実施例と同様である。

本発明の第４実施例を図１１に基づいて説明する。
本実施例は第１実施例の改良例である。第三実施例において説明したように、出口側流路６１には、加熱された冷却媒体が流れる。このため、加熱された冷却媒体が、第二の単電池列１３を構成するリチウム単電池１１との熱交換によって、第二の単電池列１３を構成するリチウム単電池１１、特に下流側（冷却媒体出口２６側）に配置されたリチウム単電池１１を逆に加熱し、第二の単電池列１３を構成するリチウム単電池１１の冷却効果を低下させる。

そこで、本実施例では、第二の単電池列１３を構成する各リチウム単電池１１の出口側流路６１に面する部位（リチウム単電池１１の高さ方向下端側）に断熱板５を配置し、第二の単電池列１３を構成するリチウム単電池１１と、出口側流路６１を流れる冷却媒体との熱交換を抑えている。断熱板５は、熱伝導率の低い金属或いはプラスチックなどから製作された平板状の低熱伝導性部材であり、リチウム単電池１１の周面に沿って短手方向に細長く延びている。

それ以外の構成は第１実施例と全く同じである。このようなことから、第１実施例と同じ構成には第１実施例と同じ符号を付し、その説明を省略する。

以上説明した本実施例によれば、第二単電池列１３を構成するリチウム単電池１１の冷却効果の低下を抑制できるので、第１実施例よりもさらに冷却効果を向上できる。これ以外の作用効果は第１実施例と同様である。

本発明の第５実施例を図１２に基づいて説明する。
本実施例は第１実施例の改良例であり、入口側流路６０の高さ、すなわち第一の単電池列１２を構成するリチウム単電池１１の最も入口流路形成板２１側に位置する部位から入口流路形成板２１の内壁面までの高さ方向の高さｈ１が、冷却媒体入口２５側において最も大きく、入口側流路６０を冷却媒体出口２６側に向かうにしたがって（冷却媒体が下流側に流れるにしたがって）徐々に小さくなるように、入口流路形成板２１の肉厚が冷却媒体入口２５側から冷却媒体出口２６側に向かうにしたがって徐々に大きくなっている。より具体的には、入口流路形成板２１の内面（流路側の壁面）が冷却媒体入口２５側から冷却媒体出口２６側に向かうにしたがって徐々に組電池１０側に近接するように傾斜している（テーパ形状になっている）。一方、出口側流路６１の高さ、すなわち第二の単電池列１３を構成するリチウム単電池１１の最も出口流路形成板２２側に位置する部位から出口流路形成板２２の内壁面までの高さ方向の高さｈ２は、冷却媒体入口２５側において最も小さく、出口側流路６１を冷却媒体出口２６側に向かうにしたがって（冷却媒体が下流側に流れるにしたがって）徐々に大きくなるように、出口流路形成板２２の肉厚が冷却媒体入口２５側から冷却媒体出口２６側に向かうにしたがって徐々に大きくなっている。より具体的には、出口流路形成板２２の内面（流路側の壁面）が冷却媒体入口２５側から冷却媒体出口２６側に向かうにしたがって徐々に組電池１０側から遠ざかるように傾斜している（テーパ形状になっている）。

尚、本実施例では、入口流路形成板２１及び出口流路形成板２２の板厚を徐々に変化させることにより傾斜（テーパ）を形成する場合を説明したが、入口流路形成板２１及び出口流路形成板２２の内壁面に別の傾斜（テーパ）部材を接合し、入口側流路６０及び出口側流路６１の高さを変えても構わない。

それ以外の構成は第１実施例と全く同じである。このようなことから、第１実施例と同じ構成には第１実施例と同じ符号を付し、その説明を省略する。

以上説明した本実施例によれば、冷却媒体の流れ方向、すなわち冷却媒体入口２５側から冷却媒体出口２６側に向かって入口側流路６０の流路断面積が小さくなるので、入口側流路６０の静圧分布を均一化できる。これにより、本実施例によれば、単電池間流路６４に冷却媒体をより均一な流量で導入させ、各リチウム単電池１１をより均一な流量の冷却媒体によって冷却できると共に、単電池間流路６４を流れる冷却媒体の圧力損失をより低減できる。従って、本実施例によれば、第１実施例よりもさらに、各リチウム単電池１１の温度上昇を低減できると共に、各リチウム単電池１１の温度上昇を均一にでき、リチウム単電池１１の冷却性能を向上させることができる。また、それに伴って、本実施例によれば、電池モジュール１１０のさらなる小型化も期待できる。これ以外の作用効果は第１実施例と同様である。

本発明の第６実施例を図１３に基づいて説明する。
本実施例は第１実施例の改良例であり、単電池列を一つ増やし、第一乃至第三の単電池列１２〜１４の三段（三層）によって組電池１０を構成している。このため、組電池１０のリチウム単電池１１の数は二十四本になる。

第一の単電池列１２は、第二の単電池列１３よりも入口流路形成板２１側に配置されていると共に、第二の単電池列１３よりも冷却媒体入口２５側にずれて配置されている。第三の単電池列１４は、第二の単電池列１３よりも出口流路形成板２２側に配置されていると共に、第二の単電池列１３よりも冷却媒体出口２６側にずれて配置されている。本実施例では、第二の単電池列１３の最も冷却媒体出口２６側に位置するリチウム単電池１１の中心軸の長手方向の位置が、第三の単電池列１４の最も冷却媒体出口２６側に位置するリチウム単電池１１の中心軸と、それに隣接するリチウム単電池１１の中心軸との間の中間位置になるように、かつ第一の単電池列１２の最も冷却媒体出口２６側に位置するリチウム単電池１１の中心軸の長手方向の位置が、第二の単電池列１３の最も冷却媒体出口２６側に位置するリチウム単電池１１の中心軸と、それに隣接するリチウム単電池１１の中心軸との間の中間位置になるように、第一乃至第三の単電池列１２〜１４を長手方向にずらして配置している。

出口側流路６１は出口流路形成板２２と第三の単電池列１４との間の隙間に形成されている。単電池間流路６４は、第一の単電池列１２と第二の単電池列１３との間、第二の単電池列１３と第三の単電池列１４との間、及び第一乃至第三の単電池列１２〜１４の長手方向に並べられたリチウム単電池１１間にそれぞれ設けられた一定の隙間によって形成されている。入口側案内流路６２は、第一乃至第三の単電池列１２〜１４の最も冷却媒体入口２５側に位置するリチウム単電池１１と入口側案内板２３との間の隙間によって形成されている。出口側案内流路６３は、第一乃至第三の単電池列１２〜１４の最も冷却媒体出口２６側に位置するリチウム単電池１１と出口側案内板２４との間の隙間によって形成されている。

冷却媒体出口２６は第三の単電池列１４及び出口側流路６１の長手方向の延長線上に形成されている。冷却媒体出口２６の中心軸の高さ方向の位置は、第三の単電池列１４の最も冷却媒体出口２６側に位置するリチウム単電池１１の中心軸よりも低く、第三の単電池列１４を構成するリチウム単電池１１の最も出口側流路６１（出口流路形成板２２）側の部位よりも高い。

高電位側電池ブロック１１０ａは、第１実施例と同様に、回転対称構造（可逆構造）になっている。

本実施例においてδ１は、第一乃至第三の単電池列１２〜１４の長手方向（リチウム単電池１１の配列方向）に隣接するリチウム単電池１１間の互いに最も近接する部位間の隙間を示す。δ２は、第一乃至第三の単電池列１２〜１４の最も冷却媒体入口２５側に位置するリチウム単電池１１の最も冷却媒体入口２５側に位置する部位から入口側案内板２３の内壁面までの長手方向の隙間、及び第一乃至第三の単電池列１２〜１４の最も冷却媒体出口２６側に位置するリチウム単電池１１の最も冷却媒体出口２６側に位置する部位から出口側案内板２４の内壁面までの長手方向の隙間を示す。ｈ１は第１実施例と同様の定義である。ｈ２は、第三の単電池列１４を構成するリチウム単電池１１の最も出口流路形成板２２側に位置する部位から出口流路形成板２２の内壁面までの高さを示す。また、高さｈ１，ｈ２及び隙間δ１、δ２とリチウム単電池１１の直径Ｄとの比も第１実施例と同様に設定されている。

それ以外の構成は第１実施例と全く同じである。このようなことから、第１実施例と同じ構成には第１実施例と同じ符号を付し、その説明を省略する。

以上説明した本実施例によれば、第１実施例よりも蓄電容量を大型化できる。これ以外の作用効果は第１実施例と同様である。また、第２乃至第５実施例の構成を組み合わせることにより、冷却効果をより向上させることができる。

本発明の第７実施例を図１４に基づいて説明する。
本実施例は第１実施例の変形例であり、高電位側電池ブロック１１０ａと低電位側電池ブロック１１０ｂとを、第１実施例のように平面に並置するのではなく、互いの入口流路形成板２１同士が高さ方向に対面して重なるように積層させている。すなわち本実施例の電池モジュール１１０は、入口流路形成板２１を境にして高電位側電池ブロック１１０ａと低電位側電池ブロック１１０ｂとを対称に折り合わせた形にしている。電池モジュール１１０の設置方法としては、第１実施例と同様に高さ方向を設置方向として、設置面に対して高電位側電池ブロック１１０ａ及び低電位側電池ブロック１１０ｂのいずれか一方の出口流路形成板２２から設置してもよいし、短手方向を設置方向として、設置面に対して高電位側電池ブロック１１０ａの側板３０及び低電位側電池ブロック１１０ｂの側板３１或いは高電位側電池ブロック１１０ａの側板３１及び低電位側電池ブロック１１０ｂの側板３０のいずれか一方から設置してもよい。

高電位側電池ブロック１１０ａ及び低電位側電池ブロック１１０ｂの冷却媒体入口２５は共通の一個の開口によって構成されている。高電位側電池ブロック１１０ａ及び低電位側電池ブロック１１０ｂの入口流路形成板２１は共通の一枚の平板によって構成され、高電位側電池ブロック１１０ａの入口側流路６０と低電位側電池ブロック１１０ｂの入口側流路６０との分離板を構成している。

高電位側及び低電位側電池ブロック１１０ａ，１１０ｂの組電池１０の第一及び第二の単電池列１２，１３の第四番目のリチウム単電池１１と第五番目のリチウム単電池１１との長手方向に最も近接する部位間の隙間は、他のリチウム単電池１１の同部位間の隙間よりも大きくなっている。

尚、本実施例では、組電池１０の列を二段としたが、第６実施例と同様に三段としてもよい。

それ以外の構成は第１実施例と全く同じである。このようなことから、第１実施例と同じ構成には第１実施例と同じ符号を付し、その説明を省略する。

以上説明した本実施例によれば、高電位側電池ブロック１１０ａと低電位側電池ブロック１１０ｂとを一体的な構成としたので、部品の共用化などを図り、部品点数を減らすことができ、低コスト化を図ることができる。これ以外の作用効果は第１実施例と同様である。

本発明の第８実施例を図１５，１６に基づいて説明する。
本実施例は第１実施例の変形例である。本実施例では、第１実施例と同様に、高電位側電池ブロック１１０ａ及び低電位側電池ブロック１１０ｂを備えている。各電池ブロックは、それぞれ、第１実施例と同様に、入口流路形成板２１、出口流路形成板２２、入口側案内板２３、出口側案内板２４、側板３０，３１、組電池１０を具備している。各電池ブロックには、それぞれ、第１実施例と同様に、入口側流路６０、出口側流路６１、入口側案内流路６２、出口側案内流路６３、単電池間流路６４、冷却媒体入口２５、冷却媒体出口２６が形成されている。

しかし、本実施例では、第１実施例とは冷却媒体４の流れ方が異なっている。すなわち本実施例では、冷却媒体４は、電池モジュール１１０の短手方向の一方から供給され、短手方向に流れる。その後、冷却媒体４は、その流れ方向を高さ方向の一方に直角に転換して組電池１０に流れ込む。その後、冷却媒体４は組電池１０から流れ出る。その後、冷却媒体４は、その流れ方向を再び短手方向に直角に転換して短手方向に流れ、短手方向の他方から排出される。

このようなことから、本実施例では、高電位側電池ブロック１１０ａと低電位側電池ブロック１１０ｂとを短手方向に並置した状態において、両者の短手方向に延びる入口側流路６０ａ，６０ｂを一体に結合して、短手方向に延びる一つの入口側流路６０を形成している。入口側流路６０の短手方向一方側端部（高電位側電池ブロック１１０ａの側板３０側）には冷却媒体入口２５が形成されている。入口側流路６０の短手方向他方側端部（低電位側電池ブロック１１０ｂの側板３０側）は低電位側電池ブロック１１０ｂの側板３１によって塞がれている。また、出口側流路６１も入口側流路６０と同様に、両者の短手方向に延びる出口側流路６１ａ，６１ｂを一体に結合して、短手方向に延びる一つの出口側流路６１を形成している。出口側流路６１の短手方向他方側端部（低電位側電池ブロック１１０ｂの側板３０側）には冷却媒体出口２６が形成されている。出口側流路６１の短手方向一方側端部（高電位側電池ブロック１１０ａの側板３０側）は高電位側電池ブロック１１０ａの側板３０によって塞がれている。

入口側流路６０と出口側流路６１との間に配置されている組電池１０は、第１実施例と同様に、十六本の円筒（円柱）形状のリチウム単電池１１から構成され、リチウム単電池１１の中心軸の方向が短手方向と同じ方向になるように、ケーシング２０の内部に整列して配置されている。しかし、組電池１０の整列構成は第１実施例とは異なっている。本実施例では、組電池１０を第一乃至第三の単電池列１２〜１４の三段から構成している。最も入口側流路６０側に配置された第一の単電池列１２は、入口側流路６０の長手方向の幅に合わせて、五本のリチウム単電池１１により構成されている。最も出口側流路６０側に配置された第三の単電池列１４も同様に、出口側流路６０の長手方向の幅に合わせて、五本のリチウム単電池１１により構成されている。高さ方向において、第一の単電池列１２と第三の単電池列１４との間に配置される第二の単電池列１３は残りの六本のリチウム単電池１１により構成されている。

第一及び第三の単電池列１２，１４の長手方向の位置は同じであるが、第二の単電池列１３とはずれている。本実施例では、第一及び第三の単電池列１２、１４の長手方向両端に位置するリチウム単電池１１の中心軸の長手方向の位置が、第二の単電池列１３の長手方向両端に位置するリチウム単電池１１の中心軸と、それに隣接するリチウム単電池１１の中心軸との間の中間位置になるように、第一及び第三の単電池列１２，１４と第二の単電池列１３とを長手方向にずらして配置している。

組電池１０の長手方向の両端部に配置されたリチウム単電池１１とケーシング２０との間の隙間には、入口側流路６０から冷却媒体４を導く入口側案内流路６３、及び入口側案内流路６３と連通して、入口側案内流路６３に導かれた冷却媒体４を出口側流路６１に導く出口側案内流路６４がそれぞれ形成されるように、組電池１０の長手方向の両端部の入口側流路６０側に入口側案内板２３を、組電池１０の長手方向の両端部の出口側流路６１側に出口側案内板２４をそれぞれリチウム単電池１１の配置に沿ってかつ所定の隙間をあけて配置している。入口側案内流路６３は、入口側流路６０の長手方向両端部から出口側流路６１側に向かうにしたがって組電池１０から遠ざかる方向に傾斜している。出口側案内流路６４は、出口側流路６１の長手方向両端部から入口側流路６０側に向かうにしたがって組電池１０から遠ざかる方向に傾斜している。

長手方向両側に設けられた入口側案内流路６３への冷却媒体４の分配、及び各単電池間流路６４への冷却媒体４の分配は、第一の単電池列１２を構成する五本のリチウム単電池１１が分流機構として機能する。

高電位側電池ブロック１１０ａの側板３０は出口側流路６１の閉塞部材を、低電位側電池ブロック１１０ｂの側板３０は入口側流路６０の閉塞部材をそれぞれ兼ねている。このため、側板３０は、もう一方の側板３１とは長手方向の長さが異なっており、側板３１よりも大きく、側板３１よりも長手方向に延出している。

高電位側電池ブロック１１０ａ及び低電位側電池ブロック１１０ｂは、長手方向断面における中心を軸として回転対称な構造になっている。従って、本実施例では、同じ電池ブロックを製作して互いの側板３１側を結合させることによって電池モジュール１１０を製作できる。

また、本実施例の電池モジュール１１０は、冷却媒体４の供給及び排出が短手方向になるので、電池モジュール１１０の設置方向を長手方向にでき、電池モジュール１１０の縦置きにできる。

次に、冷却媒体の流れについて説明する。
車載電機システムの冷却ダクトに設置されたファンが駆動すると、車室の空気が冷却媒体４として、冷却媒体入口ダクト及び冷却媒体入口２５を介して入口側流路６０に流入する。流入した冷却媒体４は入口側流路６０を短手方向に流れ、その後、流れ方向を高さ方向の一方に直角に転換して組電池１０に流れ込む。この時、第一の単電池列１２を構成するリチウム単電池１１に当たる。これにより、冷却媒体４は、入口側案内流路６２及び単電池間流路６４に均一に分配される。

入口側案内流路６２に分配された冷却媒体４は、入口側流路６０から出口側流路６１に向かって、組電池１０の長手方向両端部に位置するリチウム単電池１１を冷却しながら入口側案内流路６２及び出口側案内流路６３を流れ、出口側流路６１に至る。また、各単電池間流路６４を流れる冷却媒体４は、入口側流路６０から出口側流路６１に向かって、各リチウム単電池１１の外周面を冷却しながら各単電池間流路６４を流れ、出口側流路６１に至る。

出口側流路６１に至った冷却媒体４は、流れ方向を再び短手方向に直角に転換して短手方向に流れ、冷却媒体出口２６及び冷却媒体出口ダクトを介して電池モジュール１１０の外部に排出される。

以上説明した本実施例によれば、第１実施例と同様に、冷却流体４と各リチウム単電池１１との熱的接触をより良好にできると共に、各リチウム単電池１１に対して冷却流体４を均一の流量にて分配できるので、充放電による各リチウム単電池１１の温度上昇をより低減できると共に、各リチウム単電池１１の温度上昇を均一にできる。これにより、本実施例によれば、第１実施例と同様に、リチウム単電池１１の冷却性能をより向上させ、リチウム単電池１１間の充放電量と寿命のバラツキをより低減できる。これ以外の作用効果も第１実施例と同様である。

本発明の第１実施例の蓄電装置に係る図であり、電池モジュ一ルを構成する電池ブロックの構成を示す断面図である。 本発明の第１実施例の蓄電装置に係る図であり、電池モジュ一ルを構成する電池ブロックの構成を示す斜視図である。 本発明の第１実施例の蓄電装置に係る図であり、電池モジュールを構成する電池ブロックの構成を示す部分分解解斜視図である。 本発明の第１実施例の蓄電装置に係る図であり、電池モジュールに対する制御装置の搭載状態を含む蓄電装置の全体構成を示す部分分解斜視図である。 本発明の第１実施例の蓄電装置に係る図であり、制御装置を構成するセルコントローラと各リチウム単電池との電気的な接続構成、バッテリコントローラからセルコントローラを経由してバッテリコントローラに至る通信回路構成を含む制御装置の電気的な回路構成を示す回路ブロック図である。 本発明の第１実施例の電機システムに係る図であり、図１乃至５に示す蓄電装置をモータジェネレータの電源として、インバータ装置を介してモータジェネレータに電気的に接続した構成を示すシステムブロック図である。 本発明の第１実施例の蓄電装置に係る図であり、電池ブロックの内部に形成された冷却媒体流路の高さとリチウム単電池の直径との寸法比に対する圧力損失の解析結果を示す特性図である。 本発明の第１実施例の蓄電装置に係る図であり、電池ブロックの内部に形成されたリチウム単電池間流路の間隔とリチウム単電池の直径との寸法比に対する圧力損失の解析結果を示す特性図である。 本発明の第２実施例の蓄電装置に係る図であり、電池モジュ一ルを構成する電池ブロックの構成を示す断面図である。 本発明の第３実施例の蓄電装置に係る図であり、電池モジュ一ルを構成する電池ブロックの構成を示す断面図である。 本発明の第４実施例の蓄電装置に係る図であり、電池モジュ一ルを構成する電池ブロックの構成を示す断面図である。 本発明の第５実施例の蓄電装置に係る図であり、電池モジュ一ルを構成する電池ブロックの構成を示す断面図である。 本発明の第６実施例の蓄電装置に係る図であり、電池モジュ一ルを構成する電池ブロックの構成を示す断面図である。 本発明の第７実施例の蓄電装置に係る図であり、電池モジュ一ルを構成する電池ブロックの構成を示す断面図である。 本発明の第８実施例の蓄電装置に係る図であり、電池モジュ一ルを構成する電池ブロックの構成を示す断面図である。 本発明の第８実施例の蓄電装置に係る図であり、図１５のＡ−Ａ矢視断面構成を示す断面図である。

符号の説明

４ 冷却媒体
１０ 組電池
１１ リチウム単電池
１２ 第一の単電池列
１３ 第二の単電池列
１４ 第三の単電池列
２０ ケーシング
２１ 入口流路形成板
２２ 出口流路形成板
２３ 入口側案内板
２４ 出口側案内板
２５ 冷却媒体入口
２６ 冷却媒体出口
３０，３１ 側板
３７ ガス排出室
６０ 入口側流路
６１ 出口側流路
６２ 入口側案内流路
６３ 出口側案内流路
６４ 単電池間流路
１００ 蓄電装置
１１０ 電池モジュール
１１０ａ 高電位側電池ブロック
１１０ｂ 低電位側電池ブロック
１６０ 制御装置

Claims (22)

1. 冷却用空気の流れ方向に長い形状を有する第一の板状部材、及び前記第一の板状部材と対向する位置に設けられた第二の板状部材を備えたハウジングと、
   前記第一の板状部材に沿って配置された複数の単電池を有する第一の単電池列と、
   前記第二の板状部材に沿って配置された複数の単電池を有する第二の単電池列と、
   前記ハウジング内に冷却用空気を導入するための入口と、
   前記ハウジング内の冷却用空気を排出するための出口と、
   前記ハウジングの前記入口側に設けられた入口側案内板と、
   前記ハウジングの前記出口側に設けられた出口側案内板と、を有し、
   前記第一及び第二の単電池列は前記第一の板状部材と前記第二の板状部材との間に配置され、
   前記第二の単電池列は前記第一の単電池列よりも前記第二の板状部材側に配置されるとともに、前記第一の単電池列よりも前記出口側にずれて配置され、
   前記ハウジングの前記入口側は、前記第二の単電池列よりも第一の板状部材側に前記入口が配置されるとともに、少なくとも前記第二の単電池列の前記入口側から前記第二の板状部材までが前記入口側案内板により塞がれ、かつ前記入口から冷却用空気を前記ハウジング内に導入して、前記第一の板状部材に沿った冷却用空気の流れと前記入口案内板に沿った冷却用空気の流れとを形成し、
   前記ハウジングの前記出口側は、前記第一の単電池列よりも第二の板状部材側に前記出口が配置されるとともに、少なくとも前記第一の単電池列の前記出口側から前記第一の板状部材までが前記出口側案内板により塞がれる、
   ことを特徴とする電池モジュール。
2. 請求項１に記載の電池モジュールにおいて、
   前記ハウジングの前記入口側は、前記第一の単電池列の最も前記入口側にある単電池に冷却用空気を当てて、前記第一の板状部材に沿った冷却用空気の流れと前記入口案内板に沿った冷却用空気の流れとを形成する、
   ことを特徴とする電池モジュール。
3. 請求項１又は２に記載の電池モジュールにおいて、
   前記ハウジング内には複数の冷却通路が形成され、
   前記複数の冷却通路として、前記第一の単電池列と前記第一の板状部材との間に形成され、前記入口から前記第一の板状部材に沿って延びる第一の冷却通路と、前記第二の単電池列と前記第二の板状部材との間に形成され、前記第一の板状部材に沿って前記出口まで延びる第二の冷却通路と、前記単電池間の隙間によって形成され、前記第一の冷却通路と前記第二の冷却通路との間を連通する第三の冷却通路と、前記入口側案内板と前記第一及び第二の単電池列の最も前記入口側にある単電池との間に形成され、前記入口から前記第二の冷却通路に至る第４の冷却通路と、前記出口側案内板と前記第一及び第二の単電池列の最も前記出口側にある単電池との間に形成され、前記第一の冷却通路から前記出口に至る第５の冷却通路と、を備えている、
   ことを特徴とする電池モジュール。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の電池モジュールにおいて、
   前記ハウジング内の空間とは隔絶され、前記単電池から放出された放出媒体が排出される排出室を有する、
   ことを特徴とする電池モジュール。
5. 請求項４に記載の電池モジュールにおいて、
   前記排出室は、前記単電池同士を電気的に接続する接続導体が埋め込まれ、前記第一及び第二の単電池列を挟持する一対の側板、及び前記一対の側板を前記第一及び第二の単電池列側とは反対側から覆う覆い部材から構成されている、
   ことを特徴とする電池モジュール。
6. 冷却用媒体の吸気口を一端に備えると共に、冷却用媒体の排気口を他端に備えた電池収納パッケージと、
   前記電池収納パッケージの内部に保持され、複数の単電池が電気的に接続されることにより構成された組電池と、を有し、
   前記組電池は、複数の前記単電池の中心軸が平行に、かつ前記吸気口側から前記排気口側に向かって並列に配置されるように複数の前記単電池を配列した第一の単電池列と、複数の前記単電池の中心軸が平行に、かつ前記吸気口側から前記排気口側に向かって並列に配置されるように複数の前記単電池を配列した第二の単電池列とを備え、
   前記第一の単電池列及び前記第二の単電池列は積層配置され、
   前記第一の単電池列は前記第二の単電池列よりも前記吸気口側に片寄って配置され、
   前記第二の単電池列は前記第一の単電池列よりも前記排気口側に片寄って配置され、
   前記吸気口は前記第一の単電池列の配列の延長線上において開口し、
   前記第一の単電池列の最も前記吸気口側に配列された前記単電池は、前記吸気口から吸入された冷却用媒体を少なくとも二つの方向に分流させる分流器を兼ねる、
   ことを特徴とする電池モジュール。
7. 請求項６に記載の電池モジュールにおいて、
   前記排気口は前記第二の単電池列の配列の延長線上において開口する、
   ことを特徴とする電池モジュール。
8. 請求項６又は７に記載の電池モジュールにおいて、
   前記電池収納パッケージは、前記組電池を収納して前記冷却通路を形成する電池収納室と、前記単電池から放出された放出媒体が排出される排出室と、を備え、
   前記排出室は、前記単電池をその正極側及び負極側の両方向から挟持する、前記電池収納室の両側壁により、前記電池収納室とは隔絶された状態で、前記電池収納室の両側端に隣接して設けられている、
   ことを特徴とする電池モジュール。
9. 請求項８に記載の電池モジュールにおいて、
   前記単電池同士を電気的に接続するための接続導体を有し、
   前記単電池の電極は前記電池収納室の両側壁から前記排出室側に露呈し、
   前記組電池は、前記電池収納室の両側壁から前記排出室側に露呈する、異なる二つの前記単電池の電極に前記接続導体を溶接して、前記異なる二つの単電池の電極同士を電気的に接続することにより、前記複数の単電池が電気的に接続される、
   ことを特徴とする電池モジュール。
10. 複数個の単電池が少なくとも２段に配置された単電池列と、
    前記単電池列を保持し、冷却空気の入口を一端側に、冷却空気の出口を他端側に備えたケーシングと、を有し、
    前記ケーシングには、前記ケーシングの一端側から他端側に向かって前記入口から延びる入口流路と、前記ケーシングの一端側から他端側に向かって前記出口まで延びる出口流路とが前記ケーシングの高さ方向にずらされて設けられ、
    前記入口流路側に配列された前記単電池の最も前記ケーシング側に位置する部位から前記ケーシングの高さ方向の一方側までの前記入口流路の高さをｈ１、前記出口流路側に配列された前記単電池の最も前記ケーシング側に位置する部位から前記ケーシングの高さ方向の他方側までの前記出口流路の高さをｈ２としたとき、前記高さｈ１と前記高さｈ２は等しく、
    前記単電池列の各段の単電池配列方向に隣接する単電池間の互いに最も近接する部位間の隙間をδ１、前記単電池列の各段の最も前記入口側にある単電池の最も前記ケーシングの一端側に位置する部位から前記ケーシングの一端側までの隙間、及び前記単電池列の各段の最も前記出口側にある単電池の最も前記ケーシングの他端側に位置する部位から前記ケーシングの他端側までの隙間をδ２としたとき、前記隙間δ１と前記隙間δ２はほぼ等しく、
    前記入口から前記ケーシング内に導入される冷却空気の流れの最上流の位置にある単電池は冷却空気の主流を複数の分流に分け、
    前記単電池列は、前記入口流路、前記出口流路、前記隙間δ１及び前記隙間δ２を流れる冷却空気によって冷却される、
    ことを特徴とする電池モジュール。
11. 請求項１０に記載された電池モジュールにおいて、
    前記高さｈ１は少なくとも前記単電池の直径の０．２５倍よりも大きく、０．５倍よりも小さい、
    ことを特徴とする電池モジュール。
12. 複数個の単電池が少なくとも２段に配置された単電池列と、
    前記単電池列を保持し、冷却空気の入口を一端側に、冷却空気の出口を他端側に備えたケーシングと、を有し、
    前記ケーシングには、前記ケーシングの一端側から他端側に向かって前記入口から延びる入口流路と、前記ケーシングの一端側から他端側に向かって前記出口まで延びる出口流路とが前記ケーシングの高さ方向にずらされて設けられ、
    前記入口流路側に配列された前記単電池の最も前記ケーシング側に位置する部位から前記ケーシングの高さ方向の一方側までの前記入口流路の高さをｈ１、前記出口流路側に配列された前記単電池の最も前記ケーシング側に位置する部位から前記ケーシングの高さ方向の他方側までの前記出口流路の高さをｈ２としたとき、前記高さｈ１は高さｈ２よりも小さく、
    前記単電池列の各段の単電池配列方向に隣接する単電池間の互いに最も近接する部位間の隙間をδ１、前記単電池列の各段の最も前記入口側にある単電池の最も前記ケーシングの一端側に位置する部位から前記ケーシングの一端側までの隙間、及び前記単電池列の各段の最も前記出口側にある単電池の最も前記ケーシングの他端側に位置する部位から前記ケーシングの他端側までの隙間をδ２としたとき、前記隙間δ１と前記隙間δ２はほぼ等しく、
    前記入口から前記ケーシング内に導入される冷却空気の流れの最上流の位置にある単電池は冷却空気の主流を複数の分流に分け、
    前記単電池列は、前記入口流路、前記出口流路、前記隙間δ１及び前記隙間δ２を流れる冷却空気によって冷却される、
    ことを特徴とする電池モジュール。
13. 請求項１２に記載された電池モジュールにおいて、
    前記隙間δ１は前記単電池の直径の０．０３倍よりも大きく、
    前記高さｈ１は前記単電池の直径の０．２５倍よりも大きく、０．５倍よりも小さい、ことを特徴とする電池モジュール。
14. 請求項１０乃至１３のいずれかに記載の電池モジュールにおいて、
    前記出口流路に面した単電池には断熱板が設置されている、
    ことを特徴とする電池モジュール。
15. 請求項１０乃至１４のいずれかに記載の電池モジュールにおいて、
    前記単電池列は少なくとも３段で構成されている、
    ことを特徴とする電池モジュール。
16. 請求項１０乃至１５のいずれかに記載の電池モジュールにいて、
    前記単電池列を挟持する一対の電気絶縁部材を備え、
    前記電気絶縁部材には、前記単電池同士を電気的に接続するためのバスバーが埋め込まれており、
    前記バスバーは前記単電池に溶接されている、
    ことを特徴とする電池モジュール。
17. 請求項１０乃至１６のいずれかに記載の電池モジュールにおいて、
    前記単電池列を前記ケーシングで保持した構造体を一つの電池ブロックとしたとき、前記電池ブロックは少なくとも二つ並列に設置されている、
    ことを特徴とする電池モジュール。
18. 冷却空気の入口を一端側に、冷却空気の出口を他端側に備えたケーシングと、
    前記ケーシング内に保持され、前記ケーシングの一端側から他端側に向かって複数個の単電池を配列した複数の単電池列が段積み配置された単電池群と、を有し、
    前記ケーシングには、前記ケーシングの一端側から他端側に向かって前記入口から延びる入口流路と、前記ケーシングの一端側から他端側に向かって前記出口まで延びる出口流路とが前記ケーシングの高さ方向にずらされて設けられ、
    前記入口流路側に配列された前記単電池の最も前記ケーシング側に位置する部位から前記ケーシングの高さ方向の一方側までの前記入口流路の高さをｈ１、前記出口流路側に配列された前記単電池の最も前記ケーシング側に位置する部位から前記ケーシングの高さ方向の他方側までの前記出口流路の高さをｈ２としたとき、前記高さｈ１は前記ケーシングの一端側から前記ケーシングの他端側に向かうにしたがって徐々に小さくなり、前記高さｈ２は前記ケーシングの一端側から前記ケーシングの他端側に向かうにしたがって徐々に大きくなる、
    ことを特徴とする電池モジュール。
19. 請求項１７に記載の電池モジュールにおいて、
    前記入口から前記ケーシング内に導入される冷却空気の流れの最上流の位置にある単電池は冷却空気の主流を複数の分流に分ける、
    ことを特徴とする電池モジュール。
20. 請求項１８又は１９に記載の電池モジュールにおいて、
    前記ケーシングの前記入口流路に面する部位の肉厚は前記ケーシングの一端側から他端側に向かうにしたがって大きくなり、
    前記ケーシングの前記出口流路に面する部位の肉厚は前記ケーシングの一端側から他端側に向かうにしたがって小さくなる、
    ことを特徴とする電池モジュール。
21. 電気的に直列に接続された複数の単電池を備えた電池モジュールと、
    前記各単電池の状態を管理し、その状態を上位制御装置に伝達する電池管理装置と、を有し、
    前記電池モジュールは、請求項１，６，１０，１２，１８のいずれかに記載された電池モジュールにより構成されている、
    ことを特徴とする蓄電装置。
22. 電力により動力を発生する電気機械と、
    前記電気機械に電気的に接続され、前記電気機械に供給される電力を制御する電力変換装置と、
    前記電力変換装置に電気的に接続され、前記電気機械の電源として前記電力変換装置に電力を供給する蓄電装置と、を有し、
    前記蓄電装置は、電気的に直列に接続された複数の単電池を備え、前記電力変換装置に電気的に接続された電池モジュールと、前記各単電池の状態を管理し、その状態を前記電力変換装置の制御装置に伝達する電池管理装置と、を有し、
    前記電池モジュールは、請求項１，６，１０，１２，１８のいずれかに記載された電池モジュールにより構成されている、
    ことを特徴とする電機システム。

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