WO2014068897A1 - 電源装置及び電源装置を備える車両並びに蓄電装置、バッテリシステム - Google Patents

電源装置及び電源装置を備える車両並びに蓄電装置、バッテリシステム Download PDF

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battery
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power
vehicle
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大隅　信幸
中島　薫
昭伸 常定
坂田　英樹
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三洋電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a power supply device, a vehicle including the power supply device, a power storage device, and a battery system.
  • the present invention relates to a battery system for a vehicle in which a sub battery is connected in parallel with a lead storage battery, and a vehicle equipped with the battery system.
  • a conventional vehicle is equipped with a lead battery using a lead storage battery with a rated voltage of 12V as a battery for electrical equipment.
  • a lead storage battery with a rated voltage of 12V as a battery for electrical equipment.
  • two sets of 12V lead batteries are connected in series to obtain a rated voltage.
  • It is equipped with a 24V lead battery.
  • the lead battery is charged by the alternator of the vehicle and supplies power to the vehicle electrical equipment, the cell motor, and the like.
  • this lead battery has a small discharge resistance, it has a drawback that it is difficult to charge efficiently because the charge resistance is large.
  • a battery system for a vehicle in which a lithium ion secondary battery is connected in parallel with a lead battery has been developed ( Patent Document 1).
  • the battery cell 1401 disposed in the middle has poor heat dissipation and is more likely to deteriorate than the other battery cells 1401.
  • the other battery cells 1401 are also used in accordance with this and can be used as sub-batteries. The capacity is also reduced. For this reason, when heat dissipation of the battery cell 1401 is attempted, in addition to ensuring heat dissipation, it is necessary to ensure that heat dissipation is performed evenly. However, at present, such a heat dissipation structure is not realized. .
  • a main object of the present invention is to provide a power supply device that uses a plurality of power storage devices such as secondary batteries, a power supply device with improved heat dissipation, a vehicle including the power supply device, a power storage device, and a battery system.
  • a storage block in which a plurality of capacitors are connected in series, a circuit board for monitoring the storage block, and the storage block and the circuit board are accommodated.
  • the power storage device includes a storage case, wherein the power storage block includes two power storage devices connected in a straight line to form a power storage device set, and a plurality of the power storage device sets are arranged on the same plane.
  • each of the plurality of capacitors has an outer shape extending in one direction, and positive and negative electrode terminals are provided at both ends in the longitudinal direction.
  • the storage battery can be held in the storage case with the longitudinal direction of the storage battery set in a horizontal posture and the plurality of storage battery sets arranged in a vertical direction in a parallel posture to each other. According to the above configuration, even when a situation occurs in which moisture accumulates inside the storage case due to dew condensation or the like, a situation in which the positive and negative of the total voltage are short-circuited can be avoided, and safety can be improved.
  • the power storage blocks can be arranged in only one row.
  • the power storage block can be configured by five battery sets arranged in parallel to each other.
  • a storage block can be configured with ten capacitors. For example, if a 1.2 V nickel-metal hydride battery is used for the capacitor, the total voltage of the storage block can be set to 12 V. It can be matched with the rated output of the lead battery without conversion.
  • the outer shape of the capacitor can be a cylindrical shape.
  • the battery can be formed of a secondary battery.
  • a power supply device can be configured with widely used secondary batteries, power can be stored at high density, and large capacity can be accommodated.
  • the battery can be constituted by a nickel metal hydride battery. With the above configuration, it is possible to store electricity that exhibits excellent characteristics even in a high temperature environment.
  • this power supply device can be an in-vehicle sub-battery connected in parallel with a lead battery.
  • the lead battery and the vehicle power supply device can be charged with the power of the regenerative power generation of the vehicle.
  • the size of the main surface of the storage case can be made substantially equal to the size of the main surface of the lead battery.
  • the battery system for the vehicle can be integrally constructed by overlapping the storage case of the power supply device with the lead battery.
  • the heat capacity of the lead battery can be efficiently absorbed to dissipate heat.
  • a traveling motor powered by the power supply device a vehicle main body including the power supply device and the motor, and the motor driven. And wheels for running the vehicle body.
  • the vehicle includes a traveling engine, a radiator for cooling the traveling engine, and a cooling fan that forcibly blows air toward the radiator.
  • a path can be arranged on the air path of the cooling fan.
  • the vehicle includes an engine for running the vehicle, and an alternator driven by the engine and driven by regenerative braking of the vehicle. It is possible to have an idling stop function for charging the battery.
  • the power storage device includes a power supply controller that controls charging and discharging of the power supply device, and the power supply controller can charge the power supply device with external power.
  • the power supply device can be controlled to be charged.
  • the battery system includes a lead battery and a sub battery connected in parallel with the lead battery, and the sub battery includes a plurality of capacitors connected in series.
  • the power storage block includes two power storage units connected in a straight line, Further, a plurality of the battery sets can be arranged on the same plane.
  • FIG. 3 is a vertical sectional view taken along line III-III of the power supply device of FIG.
  • FIG. 4 is a vertical sectional view taken along line IV-IV of the power supply device of FIG. 1.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows the cooling air path and air path opening part of the power supply device of FIG.
  • FIG. 1 shows the example which installs a power supply device in the engine room of a vehicle.
  • FIG. 4 is a vertical sectional view taken along line IV-IV of the power supply device of FIG. 1.
  • FIG. 9A It is a perspective view which shows the battery system for vehicle mounting. It is a disassembled perspective view of the vehicle-mounted battery system of FIG. 9A. It is a circuit diagram which shows the state which connected the power supply device in parallel with the lead battery as a sub battery. It is a block diagram which shows the example which mounts a power supply device in the hybrid vehicle which drive
  • the embodiment described below exemplifies a power supply device, a vehicle including the power supply device, a power storage device, and a battery system for embodying the technical idea of the present invention.
  • the vehicle including the device, the power storage device, and the battery system are not specified as follows.
  • the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the constituent members described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention only to the description unless otherwise specified. It is just an example. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation.
  • each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing.
  • the contents described in some examples and embodiments may be used in other examples and embodiments.
  • FIG. 1 is a perspective view of a power supply apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the power supply apparatus 100
  • FIG. 3 and FIG. 4 are cross-sectional views of the internal structure of the power supply apparatus 100.
  • the power supply device 100 shown in these drawings accommodates a power storage block 10 composed of a plurality of capacitors 1, a circuit board 20 electrically connected to the power storage block 10, and the plurality of capacitors 1 and the circuit board 20. And a pair of output terminals 36 for outputting the total voltage of the power storage block 10.
  • the storage case 30 is indicated by a broken line to show the internal structure of the power supply device 100.
  • the power supply device 100 is used as an in-vehicle battery for a sub-battery SB connected in parallel with a 12V electrical battery such as a lead battery PB as shown in FIG. 10 described later.
  • Storage case 30
  • the storage case 30 has a rectangular outer shape.
  • the storage case 30 is preferably made of a material having excellent insulating properties, for example, resin.
  • a plurality of capacitors 1 and the circuit board 20 are housed inside the housing case 30.
  • the output terminal 36 includes a positive output terminal 36+ connected to the positive side of the total voltage of the power storage block 10 and a negative output terminal 36- connected to the negative side. Further, as shown in the vertical sectional view of FIG. 4, the positive output terminal 36+ is connected to the inside of the storage case 30, and the positive lead plate 50+ and the negative output terminal 36- are connected to the negative lead plate 50-, respectively. ing. Further, a bus bar 54 for wiring a power storage block 10 and a switching unit 25 described later is provided above the storage case 30.
  • a hole 37 for venting gas is opened on the upper surface of the storage case 30. This is a hole 37 for discharging the gas from the storage case 30 so that the inside of the storage case 30 does not become excessively high pressure when the battery 1 discharges the gas.
  • the gas discharge hole 37 is preferably connected with a duct for safely discharging the gas discharged from here to the outside of the vehicle.
  • the power storage block 10 includes a negative electrode side connection terminal 12 positioned on the lower surface side in the storage case 30 and a positive electrode side connection terminal 14 positioned on the upper surface side in the storage case 30.
  • the negative output terminal 36- is positioned on the upper surface side of the storage case 30 and is connected to the negative connection terminal 12 positioned on the lower surface side of the storage case 30 by the negative lead plate 50-.
  • the positive output terminal 36+ is connected to the positive output terminal by the positive lead plate 50+.
  • the positive lead plate 50+ is shorter than the negative lead plate 50-.
  • the power storage block 10 has the negative electrode side connection terminal 12 grounded. (Accumulator 1)
  • the power storage device 1 is a member that can store power, and a secondary battery cell can be suitably used.
  • a nickel metal hydride battery can be suitably used.
  • the power supply voltage of the nickel metal hydride battery is 1.2V, it becomes 12V when 10 nickel metal hydride batteries are connected in series, and is suitable for parallel connection with a lead battery PB having a power supply voltage of 12V.
  • a battery block 10 is configured by arranging two battery packs 1 that are nickel-metal hydride batteries as a battery pack 2 connected in the longitudinal direction in parallel with each other on the same plane. That is, the power storage block 10 is composed of ten nickel metal hydride batteries.
  • the voltage of the power supply device 100 can be adjusted to match the lead battery PB of the connection destination.
  • a lead battery PB having a rated voltage of 24V such as a large vehicle such as a truck
  • the output voltage can be adjusted in multiples of 12V by connecting 10N nickel hydride batteries such as 36V, 48V, etc., in units of 10 units, that is, 10n (n is a natural number) in series.
  • 10N nickel hydride batteries such as 36V, 48V, etc.
  • any N (N is a natural number greater than n) nickel metal hydride batteries can be connected to adjust the total voltage of the storage block in increments of 1.2V.
  • nickel-metal hydride batteries may be connected in parallel, thereby increasing the electric capacity of the power supply device.
  • a nickel metal hydride battery can replace with a nickel metal hydride battery, and other secondary batteries, such as a lithium ion secondary battery and a lithium polymer battery, can also be used for an electrical storage device.
  • other secondary batteries such as a lithium ion secondary battery and a lithium polymer battery
  • a capacitor such as an electric double layer capacitor (EDLC) is used instead of or in addition to the battery cell as a capacitor. It can also be used.
  • the battery is used to include a capacitor.
  • the battery 1 uses a cylindrical outer can.
  • a plurality of cylindrical capacitors 1 are held in a horizontal posture and are arranged in a planar shape along the inner surface of the storage case 30.
  • the power storage blocks 10 are arranged in a row, and along the one main surface (the main surface on the left side in FIG. 3) of the storage case 30, this main surface can be used as the heat dissipation surface of the battery 1.
  • the circuit board 20 is arranged on the other main surface (the main surface on the right side in FIG. 3), thereby separating the power storage block 10 serving as a heat source from the circuit board 20, so that the heat generated by the battery 1 is generated by the circuit board. The situation affecting 20 can be reduced. (Cooling air passage 31)
  • a cooling air passage 31 for flowing cooling air is formed in the battery housing space BS in which the power storage block 10 is arranged in the housing case 30.
  • an air passage opening 34 communicating with the cooling air passage 31 is opened on the surface of the storage case 30.
  • the air passage openings 34 are respectively opened on opposing surfaces of the storage case 30.
  • one air passage opening 34a serves as an inlet for the cooling air passage 31
  • the other air passage opening 34b serves as an outlet for cooling air.
  • the air passage openings 34a and 34b are opened at positions facing the cooling air passage 31 as shown in FIG. With this configuration, the cooling air guided from the air passage opening 34a can be straightly guided to the cooling air passage 31 and discharged from the other air passage opening 34b.
  • the cooling air introduced into the cooling air passage 31 can be smoothly exchanged with the battery 1 without bending the traveling direction of the cooling air inside the storage case 30.
  • FIG. 5 in order to easily understand the cooling air passage 31 and the air passage opening 34 b on the back surface side, illustration of members such as a capacitor inside the storage case 30 is omitted. Further, the flow of the cooling air is indicated by a one-dot chain line.
  • the electrical storage block demonstrated the example which arrange
  • the power storage blocks 10A and 10B configured by five capacitor sets may be stacked in the storage case 30B.
  • the cooling air passage 31B can be formed between the power storage blocks 10A and 10B. Accordingly, the power storage blocks 10A and 10B arranged on both sides of the one cooling air passage 31B can be efficiently cooled at the same time. (Coating part 32)
  • the surface of the outer can of the capacitor 1 may be covered with the covering portion 32.
  • the storage case cannot have a sealed structure, so that dust and water droplets may enter the storage case.
  • the covering portion 32 covers the surface of the battery 1 that faces the cooling air passage 31B. That is, in the cross-sectional view of FIG. 6, the first power storage block 10A and the second power storage block 10B are formed so as to form the cooling air passage 31B between the upper first power storage block 10A and the lower second power storage block 10B. Each surface is covered with a covering portion 32.
  • the covering portion 32 By constituting the covering portion 32 with an insulating member, the surface of the battery 1 is not exposed directly to the cooling air passage 31B, but is insulated.
  • the covering portion 32 can protect the battery 1 from water droplets and dust contained in the cooling air. With this covering portion 32, the storage space of the battery 1 and the cooling air passage 31 ⁇ / b> B are isolated inside the storage case 30.
  • the storage case 30 defines the cooling air passage 31 ⁇ / b> B with the covering portion 32 therein.
  • the covering portion 32 is preferably formed integrally with the storage case 30.
  • FIG. 7 shows a schematic diagram of an example in which the power supply device 100 is installed in an engine room of a vehicle.
  • the vehicle shown in the figure includes a traveling engine 96, a radiator 99 that circulates a refrigerant for cooling the engine 96, and a cooling fan 98 that forcibly blows air toward the radiator 99.
  • the power supply device 100 is arranged on the air path that is blown by the cooling fan 98 for the radiator.
  • the cooling fan 98 for the radiator is provided by arranging the air passage opening so as to intersect with the air passage and the cooling air passage 31 so as to coincide with the cooling air blowing direction of the cooling fan 98.
  • the cooling can be shared for the power storage device 1 of the power supply device 100. As a result, it is possible to efficiently cool the power supply device using existing equipment without separately preparing a dedicated fan for cooling the battery. (Circuit board 20)
  • the circuit board 20 is disposed between the power storage block 10 and the main surface of the storage case 30.
  • the circuit board 20 is mounted with an electronic circuit that monitors charging / discharging of the battery 1.
  • the circuit board 20 can also be equipped with a safety circuit that monitors abnormalities of the respective capacitors 1 based on current, voltage, temperature, etc., and shuts off the abnormalities when determined. (Switching unit 25)
  • the switching unit 25 is a member that is connected to the output of the power storage block 10 and switches ON / OFF of the output.
  • the switching unit 25 is disposed between the power storage block 10 and the lead battery PB in a state where the power storage block 10 is connected in parallel with the lead battery PB.
  • the switching unit 25 is turned on, the power storage block 10 is connected in parallel with the lead battery PB, and when it is turned off, the power storage block 10 is disconnected from the circuit.
  • Such a switching unit 25 can be a relay or a semiconductor switching element.
  • the switching unit 25 serves as a heat generating member that generates heat when energized. (Partition wall 22)
  • the interior of the storage case 30 is partitioned by a partition wall 22 as shown in the cross-sectional view of FIG.
  • the partition wall 22 is divided into a battery housing space BS in which the power storage block 10 is disposed and a heat insulating space HG in which the circuit board 20 is disposed.
  • the partition wall 22 is comprised with the member provided with heat insulation.
  • the switching unit 25 is preferably disposed above the circuit board 20. Thereby, since the heat generated by the switching unit 25 is transferred upward by natural convection, it is possible to suppress the heat from affecting the circuit board 20 disposed below the switching unit 25.
  • the arrangement is not limited to the arrangement example in which the switching unit 25 is disposed substantially above the circuit board 20, and the switching unit 25 may be arranged to be offset from the circuit board 20 as in the power supply device 100 illustrated in the cross-sectional view of FIG. 3. preferable.
  • the circuit board 20 and the switching unit 25 are arranged diagonally in the heat insulating space HG. By arranging in this way, the circuit board 20 can be separated as much as possible from the switching unit 25 in a limited space, and the influence of heat generated from the switching unit 25 can be further suppressed. (Circuit enclosure 26)
  • the circuit board 20 can also cover the periphery thereof.
  • the circuit board 20 and the periphery are surrounded by a circuit surrounding plate 26.
  • the circuit surrounding plate 26 is formed of a member having heat insulation properties. By providing the heat insulating circuit enclosure 26 in this manner, the power storage block 10 and the circuit board 20 are physically separated, and the heat generation of the battery 1 is prevented from reaching the circuit board 20, and the circuit board 20. Can be protected.
  • the substrate surrounding plate may be omitted and also used as a partition wall.
  • the partition wall can be extended so that the inside of the storage case is completely partitioned, physically separated from the storage block, and the circuit board can be protected by the partition wall. (Horizontal position)
  • the electricity storage block 10 holds each electricity storage device 1 in a horizontal posture.
  • the horizontal orientation means a direction that is substantially parallel to the water surface when water accumulates in the storage case 30.
  • the capacitor set 2 is configured by connecting the capacitors 1 in the longitudinal direction.
  • the electrical storage block 10 is comprised so that the electrical storage assembly 2 may be piled up in the orthogonal
  • each set of capacitors is in a state of being located below the storage case. In this state, if water accumulates on the bottom surface of the storage case for some reason, the terminals of each battery set may be submerged, causing an unintended short circuit.
  • each capacitor is set in the horizontal orientation, so that even if water may accumulate in the storage case 30, it is possible to minimize the number of capacitors that are flooded.
  • each of the battery sets 2 constituting the power storage block 10 is arranged in the vertical direction in the horizontal posture, so that only both ends of the battery set located on the bottom face are flooded. It becomes a state. In this state, even if a short circuit occurs, the potential difference of two capacitors is sufficient. For example, when a 1.2 V nickel metal hydride battery is used, the voltage difference is 2.4 V, and the short circuit current is small.
  • the storage case has a sealed structure such as opening a gas discharge hole. I can't.
  • the capacitor set 2 of each layer is connected to the edge of the capacitor set 2 arranged in the vertical direction by the first lead plate 51.
  • the first lead plate 51 conducts the battery sets 2 at the shortest distance.
  • Such a lead plate is composed of a metal plate having excellent conductivity.
  • the total voltage of the power storage block 10 is connected to the output terminal 36 through the positive lead plate 50+ and the negative lead plate 50-.
  • the positive electrode side of the storage blocks 10 connected in series is connected to the positive output terminal 36+ via the positive lead plate 50+
  • the negative electrode side of the storage block 10 is connected to the negative electrode side.
  • the lead plate 50- is connected to the negative output terminal 36-.
  • the edge of the lower right capacitor among the upper left edge and the lower right edge of the capacitor block 10 is connected to the negative lead plate 50-
  • the edge is connected to the positive lead plate 50+.
  • the positive lead plate 50+ is disposed in the uppermost layer, that is, the highest position of the power storage block 10, even if the positive electrode lead plate 50+ may be submerged in the storage case 30, there is a relative possibility that this portion is short-circuited. The safety can be improved.
  • the output terminal 36 is provided on the upper surface of the storage case 30, that is, at the highest position of the storage case 30, an effect of reducing the possibility of short-circuiting between the output terminals 36 is obtained.
  • the bus bar 54 is also arranged at the upper part of the storage case 30, the risk of this part being submerged due to flooding can be reduced, leading to improved reliability and stability.
  • the distance from the positive electrode side output terminal 36+ becomes close, and the length of the positive electrode side lead plate 50+ connecting them can be shortened.
  • the length of the positive lead plate 50+ can be made considerably shorter than that of the negative lead plate 50-, so that the risk of short-circuiting is reduced by reducing the exposed area. It leads to what can be done.
  • the negative lead plate 50- It is desirable to arrange an insulating member such as an insulating sheet between them.
  • a power supply apparatus 100C according to such a modification is shown in the perspective view of FIG.
  • two rows of power storage blocks 10A, 10B are provided, and each power storage block 10A, 10B is placed along the opposing main surface of the storage case 30C, and the power storage blocks 10 are separated from each other, with the cooling air passage 31 therebetween. Is provided.
  • one of the two rows of power storage blocks 10 is opposed to the inner surface of one main surface of the storage case 30C, and the other power storage block 10 is connected to the inner surface side of the power storage block 10 and the other main surface of the storage case 30C.
  • the circuit board 20 is disposed between the two. By arranging in this way, the cooling air passage 31 and the circuit board 20 are separated from each other, and the situation where the circuit board 20 prevents the introduction of the cooling air is avoided.
  • the battery system 1000 for vehicles can be comprised by connecting the above power supply device 100 as the sub battery SB in parallel with the lead battery PB.
  • This example is shown in the perspective view of FIG. 9A and the exploded perspective view of FIG. 9B.
  • the battery system 1000 shown in these figures is fixed by a fixing mechanism 40 to a battery fixing tray TR provided in the vehicle.
  • the battery system 1000 includes a lead battery PB and a sub battery SB100.
  • the sub battery SB100 is electrically connected in parallel with the lead battery PB, and the output of the battery system 1000 is obtained from the output terminal of the lead battery PB.
  • As the lead battery PB a lead storage battery having an existing rated voltage of 12V is used.
  • the lead battery PB is box-shaped in appearance.
  • the size of the main surface of the storage case 30 is substantially equal to the size of the main surface of the lead battery PB.
  • the sub-battery SB and the lead battery PB can be stacked, and the vehicle battery system 1000 can be constructed integrally, and can be easily fixed by a fixed structure. Furthermore, by stacking with the lead battery PB having a large heat capacity, it is possible to efficiently absorb the heat released from the battery and to release the heat.
  • the main surface of the storage case 30 is formed slightly smaller than the main surface of the lead battery PB.
  • the main surface by the side of the upper surface of storage case 30 can be pressed with the main surface of lead battery PB, and it can fix on a tray by a fixing mechanism in this state.
  • the sub-battery SB100 presses the main surface on the upper surface side with the lead battery PB and presses the main surface on the lower surface side against the floor surface of the tray TR.
  • the battery fixing tray TR is fixed in advance to the vehicle chassis SS.
  • the vehicle chassis itself can also be used as a tray.
  • a pair of output terminals 36 protrude from the side surface of the storage case 30.
  • the output terminal 36 is connected to the lead output terminal OT of the lead battery PB via the cable 50.
  • the positive output terminal is connected to the positive lead output terminal
  • the negative output terminal is connected to the negative lead output terminal.
  • a harness or a metal lead can be used for such a cable 50.
  • the surface of the cable 50 is insulated so as not to be short-circuited with a member such as the fixing mechanism 40. (Fixing mechanism 40)
  • the in-vehicle battery system 1000 includes a fixing mechanism 40 for fixing the storage case 30 to a predetermined position of the vehicle.
  • the fixing mechanism 40 fixes the lead battery PB and the sub-battery 100 together at a predetermined position of the vehicle in a state where the lead battery PB is stacked with the pressing surface 33 of the storage case 30 as an upper surface.
  • the sub battery 100 and the lead battery PB can be fixed by the common fixing mechanism 40, and the advantage which can simplify a fixing operation
  • the fixing mechanism 40 shown in FIGS. 9A and 9B is formed in a U shape in cross section so as to cover the periphery along the surface of the battery stack 101 in which the lead battery PB and the sub battery 100 are stacked.
  • the fixing mechanism 40 includes a fixing plate 42 and a pair of rods 44.
  • the fixing plate 42 and the rod 44 are preferably made of a material having sufficient strength, for example, metal.
  • the fixing plate 42 is disposed on the upper surface of the lead battery PB, and both ends thereof are protruded from the side surface of the lead battery PB, and screw holes are opened in each.
  • a rod 44 is disposed on each side surface of the battery stack 101.
  • the tip of the rod 44 cuts a thread groove that can be screwed into the screw hole of the fixing plate 42, and the other end is a hook-like portion 45 bent in a hook shape.
  • a slit SL is opened in advance on a side surface at a position where the battery stack 101 is disposed, and a hook-like portion 45 of the rod 44 is inserted into the slit SL, and a screw groove is formed on the fixing plate 42.
  • the battery stack 101 is fixed to the tray TR by the fixing mechanism 40 by being screwed into the screw hole and fixed by the nut 46 or the like.
  • the fixing mechanism 40 having this configuration can simultaneously fix the lead battery PB and the sub-battery 100 with the single fixing mechanism 40, an advantage of facilitating the fixing work can be obtained. Further, since the lead battery PB needs to be replaced periodically, labor saving of the fixing work is advantageous in terms of efficiency of the replacement work.
  • two fixing mechanisms 40 each including such a fixing plate 42 and rod 44 are provided in parallel around the battery stack 101 while being separated from each other.
  • the number of fixing mechanisms is not limited to this, and may be one or three or more depending on the required fixing strength, the size of the battery stack, and the like.
  • the configuration of the fixing mechanism is not limited to the combination of the fixing plate and the rod, for example, the battery stack is wound in a belt shape, or screw holes that penetrate the lead battery and the sub battery are opened at the four corners and screwed, etc.
  • Known fixing methods can be used as appropriate.
  • the pressing surface 33 that presses one of the main surfaces of the storage case 30 with the lead battery PB is fixed by the fixing mechanism 40 in a state where the storage case 30 is pressed with the lead battery PB via the pressing surface 33. To do. Thereby, the change in stress due to the volume expansion of the secondary battery can be suppressed by the synergistic effect of the weight of the lead battery PB and the fixing mechanism 40, thereby extending the life of the secondary battery.
  • FIG. 10 shows an example of a circuit diagram of a vehicle battery system 1000 in which the power supply device 100 is connected to the lead battery PB.
  • the vehicle shown in this figure has an idling stop function and travels by driving wheels 97 with an engine 96.
  • the power supply device 100 is connected in parallel with the lead battery PB and functions as a sub battery SB that assists the lead battery PB.
  • the sub-battery SB is connected in parallel with the lead battery PB while being connected in series with the switching unit 25. By turning on the switching unit 25, the sub-battery SB is connected in parallel with the lead battery PB and turned off. Thus, the sub battery SB can be disconnected.
  • the power supply device 100 which is the lead battery PB and the sub battery SB is directly connected by the lead wire 50 without going through a current adjustment circuit or the like. Therefore, the voltages of the lead battery PB and the sub battery SB are always the same voltage.
  • the lead battery and the sub battery can be connected in parallel via a switching element such as a relay or a semiconductor switching element, and can be connected in parallel via a diode or the like.
  • the lead battery PB is a battery in which 6 cells are connected in series and the rated voltage is 12V. However, the present invention does not specify the rated voltage of the lead battery as 12V. Two lead batteries can be connected in series for a rated voltage of 24V, three lead batteries can be connected in series for 36V, and four lead batteries can be connected in series for 48V. Because. Conventional electrical equipment is designed to operate with a power supply voltage of 12V. A vehicle equipped with a lead battery of 24V to 48V is equipped with electrical equipment that operates with this voltage.
  • the sub-battery SB is connected in parallel in order to improve the charging / discharging efficiency and prevent the deterioration of the lead battery PB.
  • the sub battery SB is connected in parallel with the lead battery PB and has the same voltage. In this state, the current balance of charging / discharging between the sub battery SB and the lead battery PB, that is, compatibility is important. If the compatibility is poor, only the lead battery and sub-battery will be charged, or only the lead battery and sub-battery will be discharged, so even if both are connected in parallel, the charge / discharge efficiency cannot be improved. The life of the lead battery cannot be effectively extended.
  • the compatibility of the lead battery PB and the sub battery SB is realized by controlling the open circuit voltage-discharge depth characteristics of the sub battery SB.
  • the open circuit voltage-discharge depth characteristics of the sub-battery SB can be adjusted by, for example, the zinc amount of the positive electrode in a nickel metal hydride battery, and the lithium-containing compound that is a positive electrode active material in a lithium ion secondary battery or a lithium polymer battery. Can be adjusted by selection.
  • the battery system 1000 described above can improve fuel efficiency even in a vehicle that is charged by driving the alternator 6 with the engine 96 regardless of regenerative braking. This is because the power supply device 100 that is the sub-battery SB can be charged up to eight times as much power as the lead battery PB.
  • the alternator 6 of the vehicle stabilizes the output voltage at a constant voltage of about 14 V in order to prevent the deterioration by charging the lead battery PB with a constant voltage and to keep the supply voltage of the electrical equipment 5 constant. ing. Therefore, the current for the alternator 6 to charge the lead battery PB is small and is not charged with a large current.
  • the alternator 6 does not charge the lead battery PB at 100 A, and the alternator 6 outputs the output current to supply power to the electrical equipment 5.
  • the ability of the alternator 6 to charge the battery system 1000 with a large current is effective in improving the fuel efficiency of the vehicle. This is because the alternator 6 can be operated in a region where the power generation efficiency is high, and the engine 96 can also be operated in a region where the fuel consumption rate is small. This is because the alternator 6 has low power generation efficiency at light loads, and the engine 96 has a high fuel consumption rate at light loads.
  • the vehicle battery system 1000 using the power supply device 100 protects the lead battery PB from high-current charging by charging the power generated by the regenerative braking not only to the lead battery PB but also the power supply device 100, and an alternator.
  • the electric power is supplied from the charged power supply device 100 as well as the lead battery PB to the electrical equipment 5, so that the lead battery PB can be prevented from being charged and overdischarged and the life can be extended.
  • the above power supply apparatus can be used as a vehicle-mounted power supply.
  • a vehicle equipped with a power supply device an electric vehicle such as a hybrid vehicle or a plug-in hybrid vehicle that runs with both an engine and a motor, or an electric vehicle that runs only with a motor can be used, and is used as a power source for these vehicles. . (Power supply for hybrid vehicles)
  • FIG. 11 shows an example in which a power supply device is mounted on a hybrid vehicle that runs with both an engine and a motor.
  • a vehicle HV equipped with the power supply device shown in this figure includes an engine 96 and a travel motor 93 that travel the vehicle HV, a power supply device 100 that supplies power to the motor 93, and a generator that charges a battery of the power supply device 100.
  • 94 a vehicle main body 90 on which the power supply device 100 and the motor 93 are mounted, and a wheel 97 that is driven by the motor 93 to run the vehicle main body 90 or drives the vehicle main body 90 by driving the engine 96.
  • the power supply apparatus 100 is connected to a motor 93 and a generator 94 via a DC / AC inverter 95.
  • the vehicle HV travels by both the motor 93 and the engine 96 while charging / discharging the battery of the power supply device 100.
  • the motor 93 is driven to drive the vehicle when the engine efficiency is low, for example, during acceleration or low-speed driving.
  • the motor 93 is driven by power supplied from the power supply device 100.
  • the generator 94 is driven by the engine 96 or is driven by regenerative braking when the vehicle is braked to charge the battery of the power supply device 100. (Power supply for electric vehicles)
  • FIG. 12 shows an example in which a power supply device is mounted on an electric vehicle that runs only with a motor.
  • a vehicle EV equipped with the power supply device shown in this figure includes a traveling motor 93 for traveling the vehicle EV, a power supply device 100 that supplies power to the motor 93, and a generator 94 that charges a battery of the power supply device 100.
  • the power supply apparatus 100 is connected to a motor 93 and a generator 94 via a DC / AC inverter 95.
  • the motor 93 is driven by power supplied from the power supply device 100.
  • the generator 94 is driven by energy when regeneratively braking the vehicle EV and charges the battery of the power supply device 100. (Power storage device for power storage)
  • this power supply device can be used not only as a power source for moving bodies but also as a stationary power storage facility.
  • a power source for home and factory use a power supply system that is charged with sunlight or midnight power and discharged when necessary, or a streetlight power supply that charges sunlight during the day and discharges at night, or during a power outage It can also be used as a backup power source for driving signals.
  • FIG. The power supply apparatus 100 shown in this figure forms a battery unit 82 by connecting a plurality of battery packs 81 in a unit shape. Each battery pack 81 has a plurality of battery cells connected in series and / or in parallel. Each battery pack 81 is controlled by a power controller 84.
  • the power supply apparatus 100 drives the load LD after charging the battery unit 82 with the charging power supply CP. For this reason, the power supply apparatus 100 includes a charging mode and a discharging mode.
  • the load LD and the charging power source CP are connected to the power supply device 100 via the discharging switch DS and the charging switch CS, respectively.
  • ON / OFF of the discharge switch DS and the charge switch CS is switched by the power supply controller 84 of the power supply apparatus 100.
  • the power supply controller 84 switches the charging switch CS to ON and the discharging switch DS to OFF to permit charging from the charging power supply CP to the power supply apparatus 100.
  • the power controller 84 turns off the charging switch CS and turns on the discharging switch DS to discharge.
  • the mode is switched to permit discharge from the power supply apparatus 100 to the load LD.
  • the charge switch CS can be turned on and the discharge switch DS can be turned on to supply power to the load LD and charge the power supply device 100 at the same time.
  • the load LD driven by the power supply device 100 is connected to the power supply device 100 via the discharge switch DS.
  • the power supply controller 84 switches the discharge switch DS to ON, connects to the load LD, and drives the load LD with the power from the power supply apparatus 100.
  • the discharge switch DS a switching element such as an FET can be used. ON / OFF of the discharge switch DS is controlled by the power supply controller 84 of the power supply apparatus 100.
  • the power controller 84 also includes a communication interface for communicating with external devices. In the example of FIG. 13, the host device HT is connected according to an existing communication protocol such as UART or RS-232C. Further, if necessary, a user interface for the user to operate the power supply system can be provided.
  • Each battery pack 81 includes a signal terminal and a power supply terminal.
  • the signal terminals include a pack input / output terminal DI, a pack abnormality output terminal DA, and a pack connection terminal DO.
  • the pack input / output terminal DI is a terminal for inputting / outputting signals from other pack batteries and the power supply controller 84
  • the pack connection terminal DO is for inputting / outputting signals to / from other pack batteries which are child packs.
  • the pack abnormality output terminal DA is a terminal for outputting the abnormality of the battery pack to the outside.
  • the power supply terminal is a terminal for connecting the battery packs 81 in series and in parallel.
  • the power supply device and the vehicle including the power supply device, the power storage device, and the battery system according to the present invention can be suitably used for an electric equipment battery or an auxiliary battery of the vehicle.
  • the present invention can be suitably used as a power supply device for a plug-in hybrid electric vehicle, a hybrid electric vehicle, an electric vehicle or the like that can switch between the EV traveling mode and the HEV traveling mode.
  • a backup power supply device that can be mounted on a rack of a computer server, a backup power supply device for a wireless base station such as a mobile phone, a power storage device for home use and a factory, a power supply for a street light, etc. Also, it can be used as appropriate for applications such as a backup power source such as a traffic light.
  • SYMBOLS 1000 Battery system 100, 100B, 100C ... Power supply device 101 ... Battery laminated body 1 ... Electric storage device 2 ... Electric storage device set 5 ... Electrical equipment 6 ... Alternator 10, 10A, 10B ... Electric storage block 12 ... Negative electrode side connection terminal 14 ... Positive electrode side connection Terminal 20 ... Circuit board 22 ... Partition wall 25 ... Switching portion 26 ... Substrate surrounding plate 30, 30B, 30C ... Storage case 31, 31B ... Cooling air passage 32 ... Covering portion 34, 34a, 34b ... Air passage opening 36 ... Output Terminal: 36 + ... Positive electrode side output terminal; 36 -... Negative electrode side output terminal 37 ... Gas discharge hole 40 ... Fixing mechanism 42 ...

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Abstract

　複数の二次電池等の蓄電器を使用する電源装置の放熱性を改善する。電源装置(１００)は、複数の蓄電器(１)を直列に接続した蓄電ブロックと、蓄電ブロックを監視するための回路基板と、蓄電ブロックと回路基板を収納する収納ケース(３０)とを備える。蓄電ブロックは、蓄電器(１)を２個、一直線状に接続されて蓄電器組(２)を構成し、さらに蓄電器組(２)を複数、同一平面に並べたものとできる。上記構成により、一方向に接続した蓄電器(１)を２個のみとすることで、各蓄電池はそれぞれ収納ケース(３０)の何れかの面に面する部位を有しており、この部分から放熱を図ることができるので、中間に配置された蓄電器が他の蓄電器よりも放熱され難い結果、劣化が進みやすくなる事態を回避できる。特に、各蓄電器(１)の端面の一方を必ず、他の蓄電器の存在しない開放面とできるので、放熱性を向上できる。

Description

電源装置及び電源装置を備える車両並びに蓄電装置、バッテリシステム
　本発明は、電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置、バッテリシステムに関し、例えば鉛蓄電池と並列にサブバッテリを接続した車両用のバッテリシステムや、このバッテリシステムを搭載する車両に関する。
　従来の車両は、電装用のバッテリとして、定格電圧を１２Ｖとする鉛蓄電池を用いた鉛バッテリを搭載し、また大型車両にあっては１２Ｖの鉛バッテリを２組直列に接続して定格電圧を２４Ｖとする鉛バッテリを搭載している。鉛バッテリは、車両のオルタネータで充電されて、車両の電装機器やセルモータ等に電力を供給している。この鉛バッテリは、放電抵抗は小さいが、充電抵抗が大きいので、効率よく充電するのが難しい欠点がある。この欠点を改善し、さらに容積や重量に対する電池容量（Ａｈ）を大きくすることを目的として、鉛バッテリと並列にリチウムイオン二次電池を接続している車両用のバッテリシステムは開発されている（特許文献１参照）。
特開２００７－４６５０８号公報
　このようなサブバッテリを、通常の鉛バッテリと同様にエンジンルームに配置する場合は、極めて高温となる環境下に置かれることとなる。特にサブバッテリにニッケル水素電池やリチウムイオン二次電池を用いる場合は、高温によって電池性能が劣化する。このため、十分な放熱対策が必要となるところ、従来の電源装置ではそのような熱対策が十分でなかった。特に、サブバッテリの容量を増すために電池セルを多くすると、図１４の透過斜視図に示すように、電池セル１４０１を長さ方向に多数繋げて、さらに複数層を積層して配置する必要が生じるところ、中間に配置された電池セル１４０１は放熱性が悪くなり、他の電池セル１４０１よりも劣化が進み易くなる。複数の電池セル１４０１を接続したサブバッテリにおいては、いずれか一の電池セルが劣化して容量が低下すると、他の電池セル１４０１もこれに合わせて使用することとなって、サブバッテリとして利用可能な容量も低下してしまう。このため、電池セル１４０１の放熱を図る際には、放熱性の確保に加えて、放熱が均等に行われるようにようにする必要があるところ、現状ではこのような放熱構造は実現されていない。
　本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、複数の二次電池等の蓄電器を使用する電源装置において、放熱性を改善した電源装置及び電源装置を備える車両並びに蓄電装置、バッテリシステムを提供することにある。
課題を解決するための手段及び発明の効果
　上記目的を達成するために、本発明の電源装置によれば、複数の蓄電器を直列に接続した蓄電ブロックと、前記蓄電ブロックを監視するための回路基板と、前記蓄電ブロックと回路基板を収納する収納ケースとを備える電源装置であって、前記蓄電ブロックは、前記蓄電器を２個、一直線状に接続されて蓄電器組を構成し、さらに前記蓄電器組を複数、同一平面に並べたものとできる。上記構成により、一方向に接続した蓄電器を２個のみとすることで、各蓄電池はそれぞれ収納ケースの何れかの面に面する部位を有しており、この部分から放熱を図ることができるので、中間に配置された蓄電器が他の蓄電器よりも放熱され難い結果、劣化が進みやすくなる事態を回避できる。特に、各蓄電器の端面の一方を必ず、他の蓄電器の存在しない開放面とできるので、放熱性を向上できる。
　また、他の電源装置によれば、前記複数の蓄電器は、それぞれ一方向に延長された外形を有すると共に、長手方向の両端に正負の電極端子が設けられており、前記蓄電器組は、各記蓄電器を、その長手方向を水平姿勢として、かつ前記複数の蓄電器組を互いに平行な姿勢で鉛直方向に並べた状態で、前記収納ケース内に保持させることができる。上記構成により、収納ケースの内部に結露等によって水分が溜まる事態が生じても、総電圧の正負が短絡する事態を回避し、安全性を高めることができる。
　さらに、他の電源装置によれば、前記蓄電ブロックを一列のみとすることができる。
　さらにまた、他の電源装置によれば、前記蓄電ブロックを、互いに平行に配置される５つの蓄電器組で構成することができる。上記構成により、１０本の蓄電器でもって蓄電ブロックを構成でき、例えば蓄電器に１．２Ｖのニッケル水素電池を利用すれば、蓄電ブロックの総電圧を１２Ｖとすることができ、昇圧や高圧等の電圧変換を行うことなく、鉛バッテリの定格出力と一致させることができる。
　さらにまた、他の電源装置によれば、前記蓄電器の外形を、円筒形とすることができる。
　さらにまた、他の電源装置によれば、前記蓄電器を、二次電池で構成することができる。上記構成により、広く普及した二次電池でもって電源装置を構成でき、高密度での蓄電が可能となり、大容量化等にも対応できる。
　さらにまた、他の電源装置によれば、前記蓄電器を、ニッケル水素電池で構成することができる。上記構成により、高温環境下でも優れた特性を示す蓄電が可能となる。
　さらにまた、他の電源装置によれば、この電源装置を、鉛バッテリと並列に接続される車載用のサブバッテリとすることができる。
　さらにまた、他の電源装置によれば、アイドリングストップ機能を有する車両に搭載可能であり、該車両の回生発電の電力でもって、鉛バッテリと車両用電源装置の両方を充電可能とすることができる。
　さらにまた、他の電源装置によれば、前記収納ケースの主面の大きさを、鉛バッテリの主面の大きさと略等しくすることができる。上記構成により、電源装置の収納ケースを鉛バッテリと重ねて、車両用のバッテリシステムを一体的に構築できる。また鉛バッテリと積層することで、鉛バッテリの熱容量で蓄電器の放熱を効率よく吸収して放熱を図ることもできる。
　さらにまた、本発明に係る電源装置を備える車両によれば、前記電源装置から電力供給される走行用のモータと、前記電源装置及び前記モータを搭載してなる車両本体と、前記モータで駆動されて前記車両本体を走行させる車輪とを備えることができる。
　さらにまた、他の電源装置を備える車両によれば、走行用のエンジンと、前記走行用のエンジンを冷却するためのラジエータと、前記ラジエータに向けて強制送風する冷却ファンとを備え、前記冷却風路を、前記冷却ファンの風路上に配置することができる。
　さらにまた、他の電源装置を備える車両によれば、車両を走行させるエンジンと、前記エンジンで駆動され、かつ車両の回生制動で駆動されるオルタネータとを備え、前記オルタネータで、回生制動時に電源装置を充電するアイドリングストップ機能を有するものとできる。
　さらにまた、本発明に係る蓄電装置によれば、前記電源装置への充放電を制御する電源コントローラを備えており、前記電源コントローラでもって、外部からの電力により前記電源装置への充電を可能とすると共に、前記電源装置に対し充電を行うよう制御可能とすることができる。
　さらにまた、本発明に係るバッテリシステムによれば、鉛バッテリと、前記鉛バッテリと並列に接続されるサブバッテリとを備えるバッテリシステムであって、前記サブバッテリは、複数の蓄電器を直列に接続した蓄電ブロックと、前記蓄電ブロックを監視するための回路基板と、前記蓄電ブロックと回路基板を収納する収納ケースとを備え、前記蓄電ブロックは、前記蓄電器を２個、一直線状に接続されて蓄電器組を構成し、さらに前記蓄電器組を複数、同一平面に並べたものとすることができる。上記構成により、一方向に接続した蓄電器を２個のみとすることで、各蓄電池はそれぞれ収納ケースの何れかの面に面する部位を有しており、この部分から放熱を図ることができるので、中間に配置された蓄電器が他の蓄電器よりも放熱され難い結果、劣化が進みやすくなる事態を回避できる。
本発明の一実施の形態に係る電源装置を示す斜視図である。 図１の電源装置の分解斜視図である。 図１の電源装置のＩＩＩ－ＩＩＩ線における垂直断面図である。 図１の電源装置のＩＶ－ＩＶ線における垂直断面図である。 図１の電源装置の冷却風路と風路開口部を示す斜視図である。 変形例に係る電源装置の冷却風路を示す模式断面図である。 電源装置を車両のエンジンルームに設置する例を示す模式図である。 他の変形例に係る電源装置を示す模式断面図である。 車載用のバッテリシステムを示す斜視図である。 図９Ａの車載用のバッテリシステムの分解斜視図である。 電源装置をサブバッテリとして鉛バッテリと並列に接続した状態を示す回路図である。 エンジンとモータで走行するハイブリッド車に電源装置を搭載する例を示すブロック図である。 モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示すブロック図である。 蓄電用の電源装置に適用する例を示すブロック図である。 従来の電源装置を示す透過斜視図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置及び電源装置を備える車両並びに蓄電装置、バッテリシステムを例示するものであって、本発明は電源装置及び電源装置を備える車両並びに蓄電装置、バッテリシステムを以下のものに特定しない。また実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
（実施の形態１）
　本発明の実施の形態１に係る電源装置１００の斜視図を図１に、この電源装置１００の分解斜視図を図２に、この電源装置１００の内部構造を図３、図４の断面図に、それぞれ示す。これらの図に示す電源装置１００は、複数の蓄電器１で構成された蓄電ブロック１０と、蓄電ブロック１０と電気的に接続された回路基板２０と、これら複数の蓄電器１と回路基板２０とを収納する収納ケース３０と、蓄電ブロック１０の総電圧を出力する一対の出力端子３６とを備える。図１においては、電源装置１００の内部構造を示すため収納ケース３０を破線で示している。以下では、電源装置１００を車載用の電池として、後述する図１０に示すように、鉛バッテリＰＢのような１２Ｖの電装用バッテリと並列に接続されたサブバッテリＳＢに利用する例を説明する。
（収納ケース３０）
　収納ケース３０は、外形を矩形状としている。収納ケース３０は、好ましくは絶縁性に優れた材質、例えば樹脂製とする。収納ケース３０の内部には、複数の蓄電器１と回路基板２０を収納している。
　また収納ケース３０の上面には、一対の出力端子３６を突出させている。出力端子３６は、蓄電ブロック１０の総電圧の正極側と接続された正極側出力端子３６＋と、負極側と接続された負極側出力端子３６－とで構成される。また図４の垂直断面図に示すように、正極側出力端子３６＋は収納ケース３０の内部で、正極側リード板５０＋と、負極側出力端子３６－は負極側リード板５０－と、それぞれ接続されている。さらに収納ケース３０の内部において上方には、後述する蓄電ブロック１０やスイッチング部２５等を配線するためのバスバー５４を設けている。
　さらに収納ケースの３０上面には、ガス抜き用の孔３７を開口している。これは、蓄電器１がガスを排出するものである場合に、収納ケース３０内部が過度に高圧にならないよう、ガスを収納ケース３０から排出するための孔３７である。またガス排出孔３７には、ここから排出されるガスを安全に車外に排出するためのダクトを接続することが好ましい。
　蓄電ブロック１０は、収納ケース３０内の下面側に位置する負極側接続端子１２と、収納ケース３０内の上面側に位置する正極側接続端子１４とを備える。負極側出力端子３６－は収納ケース３０の上面側に位置され、収納ケース３０の下面側に位置する負極側接続端子１２と、負極側リード板５０－で接続している。また正極側出力端子３６＋は、正極側の出力端子と正極側リード板５０＋で接続される。この正極側リード板５０＋は、負極側リード板５０－よりも短くしている。さらに蓄電ブロック１０は、負極側接続端子１２を接地している。
（蓄電器１）
　蓄電器１は、蓄電可能な部材であり、二次電池セルが好適に利用できる。二次電池セルとしては、ニッケル水素電池が好適に利用できる。特にニッケル水素電池の電源電圧は、１．２Ｖであるので、１０個のニッケル水素電池を直列に接続すれば１２Ｖとなり、電源電圧を１２Ｖとする鉛バッテリＰＢとの並列接続に適合する。図１～図４の例では、２本のニッケル水素電池である蓄電器１を、長手方向に接続した蓄電器組２として、これを５組互いに平行に同一平面上に並べて蓄電ブロック１０を構成する。すなわち蓄電ブロック１０は、１０本のニッケル水素電池で構成される。直列接続する本数を調整することで、電源装置１００の電圧を、接続先の鉛バッテリＰＢと一致させるように調整できる。例えば、トラック等の大型車両のように、定格電圧を２４Ｖとする鉛バッテリＰＢに対しては、ニッケル水素電池の蓄電器１を２０本直列に接続することで、２４Ｖに対応させることができる。また必要に応じて３６Ｖ、４８Ｖ等、ニッケル水素電池を１０本単位で、すなわち１０ｎ（ｎは自然数）個を直列に接続することにより、１２Ｖの倍数で出力電圧を調整でき、多くの規格化された電源装置の電圧に適合できる。あるいは、任意のＮ個（Ｎはｎより大きい自然数）のニッケル水素電池を接続して、１．２Ｖ刻みで蓄電ブロックの総電圧を調整できる。さらにニッケル水素電池を並列接続してもよく、これによって電源装置の電気容量を増加できる。
　また、蓄電器組２を２つの蓄電器１を長手方向に接続して構成することで、蓄電器１同士の間に挟まれた蓄電器が存在することをなくし、各蓄電器１の端面の一方が必ず、他の蓄電器の存在しない開放面となるので、この面からの放熱性を確保できる。すなわち、図１４に示すような長手方向に多数の蓄電器１４０１を連結する構成に比べ、中間に配置された蓄電器１４０１が他の蓄電器よりも放熱され難くなって劣化が進行する事態を阻止でき、均等な放熱が図られる。また、この面を収納ケース３０の側面に面するように配置することで、さらに放熱性を向上できる。
　なお蓄電器には、ニッケル水素電池に代えて、リチウムイオン二次電池やリチウムポリマー電池等、他の二次電池も使用できる。また、この例では蓄電器として二次電池セルを使用する例を説明しているが、本発明は蓄電器として電池セルに代えて、あるいはこれに加えて、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）等のキャパシタを利用することもできる。本明細書においては、バッテリにキャパシタを包含する意味で使用する。
　図１～図４に示す例では、蓄電器１は円筒形の外装缶を利用している。ここでは、複数本の円筒形の蓄電器１を、水平姿勢に保持して、収納ケース３０の内面に沿うように平面状に並べている。ここでは、蓄電ブロック１０を１列として、収納ケース３０の一方の主面（図３において左側の主面）に沿わせることで、この主面を蓄電器１の放熱面として利用できる。また他方の主面（図３において右側の主面）には、回路基板２０を配置することで、発熱源となる蓄電ブロック１０と回路基板２０とを離間させて、蓄電器１の発熱が回路基板２０に影響を与える事態を軽減できる。
（冷却風路３１）
　また、収納ケース３０内で蓄電ブロック１０を配置する電池収納空間ＢＳには、図５に示すように冷却風を流すための冷却風路３１を形成している。さらに収納ケース３０の表面には、冷却風路３１と連通させた風路開口部３４を開口している。風路開口部３４は、図５に示すように収納ケース３０の対向する面に、それぞれ開口されている。この内、一方の風路開口部３４ａは冷却風路３１の取り入れ口とし、他方の風路開口部３４ｂを冷却空気の排出口とする。またこれらの風路開口部３４ａ、３４ｂは、図５に示すように冷却風路３１と対向する位置に開口されている。この構成により、風路開口部３４ａから案内された冷却風を、そのまま一直線状に冷却風路３１に案内して、他方の風路開口部３４ｂから排出できる。いいかえると、冷却風の進行方向を収納ケース３０の内部で折曲させること無く、冷却風路３１に導入した冷却風を蓄電器１とスムーズに熱交換させることができる。なお図５においては、冷却風路３１及び裏面側の風路開口部３４ｂを判り易く示すために、収納ケース３０内部の蓄電器等の部材の図示を省略している。また冷却風の流れを一点鎖線で示している。
　また、以上の例では蓄電ブロックは、蓄電器を同一平面上に並べる例を説明したが、複数の層状に配置することもできる。例えば、図６の模式断面図に示す電源装置１００Ｂのように、５本の蓄電器組で構成された蓄電ブロック１０Ａ、１０Ｂを、２層重ねて収納ケース３０Ｂ内に配置してもよい。この場合、冷却風路３１Ｂは、蓄電ブロック１０Ａ、１０Ｂ同士の間に形成することができる。これによって、一の冷却風路３１Ｂの両側に配置された蓄電ブロック１０Ａ、１０Ｂを、同時に効率よく冷却できる。
（被覆部３２）
　また、冷却風路に蓄電器を直接表出させる他、図６に示すように、被覆部３２で蓄電器１の外装缶の表面を被覆させてもよい。特に、冷却風路を設ける場合は収納ケースを密閉構造とできないため、埃や水滴が収納ケース内に侵入することが考えられる。これらから蓄電器１を保護するため、冷却風路３１Ｂに面した蓄電器１の表面を被覆部で被覆することが好ましい。このようにすることで、円筒形とした蓄電器の表面積を広くして放熱性を高めると共に、被覆部もこの円筒形に沿った円筒状の曲面として、同様に放熱面積を広くして放熱性を向上できる。
　被覆部３２は、蓄電器１の内、冷却風路３１Ｂと対向する面を被覆している。すなわち、図６の断面図において、上段の第一蓄電ブロック１０Ａと下段の第二蓄電ブロック１０Ｂとの間に、冷却風路３１Ｂを形成するよう、各第一蓄電ブロック１０Ａ、第二蓄電ブロック１０Ｂのそれぞれの表面を被覆部３２で被覆している。この被覆部３２を絶縁性の部材で構成することで、蓄電器１の表面を冷却風路３１Ｂに直接表出させず、これを絶縁している。また被覆部３２は、冷却風に含まれる水滴や埃から蓄電器１を保護できる。この被覆部３２でもって、収納ケース３０の内部に、蓄電器１の収納空間と冷却風路３１Ｂとを隔離している。換言すると、収納ケース３０はその内部に被覆部３２でもって、冷却風路３１Ｂを画定している。被覆部３２は、好ましくは収納ケース３０と一体に形成される。ただ、収納ケースと別部材で被覆部を形成することも可能である。例えば、蓄電器を保持する蓄電ホルダを形成して、蓄電ホルダの一部に被覆部を設け、この蓄電ホルダを収納ケースに収納する二重構造とすることができる。
　また、冷却風路に冷却風を強制的に流すためには、ファン等の強制冷却機構を設けることが好ましい。このような強制冷却機構は、新たに追加する他、既存の部材を兼用することが構成の簡素化や製造コストの削減の面から好ましい。例えば、車載用の電源装置においては、ラジエータ用の冷却ファンを利用することもできる。図７に、電源装置１００を車両のエンジンルームに設置した例の模式図を示す。この図に示す車両は、走行用のエンジン９６と、このエンジン９６を冷却するための冷媒を循環させるラジエータ９９と、ラジエータ９９に向けて強制送風する冷却ファン９８とを備えている。この図に示すように、ラジエータ用の冷却ファン９８で送風される風路上に電源装置１００を配置する。このとき、風路開口部がこの風路上に交差するように開口され、冷却風路３１が冷却ファン９８の冷却風の送風方向と一致するように配置することで、ラジエータ用の冷却ファン９８を、電源装置１００の蓄電器１の冷却に共用できる。この結果、蓄電器の冷却用に専用のファンを別途用意することなく、既存の設備を利用して電源装置の効率的な冷却を図ることが可能となる。
（回路基板２０）
　回路基板２０は、蓄電ブロック１０と収納ケース３０の主面との間に配置されている。この回路基板２０は、蓄電器１の充放電を監視する電子回路を実装している。また回路基板２０には、各蓄電器１の異常を、電流や電圧、温度等に基づいて監視し、異常と判定されたときにはこれを遮断する安全回路を実装することもできる。
（スイッチング部２５）
　一方スイッチング部２５は、蓄電ブロック１０の出力と接続され、その出力のＯＮ／ＯＦＦを切り替える部材である。後述する図１０の回路図に示す例では、蓄電ブロック１０が鉛バッテリＰＢと並列に接続された状態で、蓄電ブロック１０と鉛バッテリＰＢとの間にスイッチング部２５が配置される。スイッチング部２５をＯＮすると蓄電ブロック１０が鉛バッテリＰＢと並列に接続され、ＯＦＦすると蓄電ブロック１０が回路から切断される。このようなスイッチング部２５には、リレーや半導体スイッチング素子が利用できる。このスイッチング部２５は、通電によって発熱する発熱部材となる。
（仕切壁２２）
　収納ケース３０の内部は、図３の断面図に示すように、仕切壁２２によって区画されている。仕切壁２２は、蓄電ブロック１０を配置する電池収納空間ＢＳと、回路基板２０を配置する断熱空間ＨＧとに区分けする。仕切壁２２は、断熱性を備える部材で構成する。このように断熱性の仕切壁２２を設けたことで、蓄電ブロック１０と回路基板２０とを物理的に隔離して、蓄電器１の発熱が回路基板２０に及ぶことを抑制して回路基板２０を保護できる。一方、電池収納空間ＢＳには蓄電ブロック１０が配置される。また断熱空間ＨＧ内には、回路基板２０とスイッチング部２５が配置される。
　図３の断面図に示すように、スイッチング部２５は、回路基板２０よりも上方に配置することが好ましい。これにより、スイッチング部２５の発熱は自然対流により上方に伝熱されるため、スイッチング部２５の下方に配置した回路基板２０に熱が影響を与えることを抑制できる。特に、スイッチング部２５を回路基板２０のほぼ上方に配置する配置例に限られず、図３の断面図に示す電源装置１００のように、スイッチング部２５を回路基板２０とオフセットさせて配置させることが好ましい。図３の例では、断熱空間ＨＧ内において回路基板２０とスイッチング部２５とを対角線状に配置させている。このように配置したことで、限られた空間内で回路基板２０をスイッチング部２５から極力離間させ、スイッチング部２５からの発熱による影響をさらに抑制できる。
（回路包囲板２６）
　回路基板２０は、その周囲を覆うこともできる。図１～図３の例では、回路基板２０と周囲を回路包囲板２６で囲んでいる。回路包囲板２６は、断熱性を備える部材で構成する。このように断熱性の回路包囲板２６を設けたことで、蓄電ブロック１０と回路基板２０とを物理的に隔離して、蓄電器１の発熱が回路基板２０に及ぶことを抑制して回路基板２０を保護できる。なお、基板包囲版を省略して、仕切壁と兼用してもよい。例えば、仕切壁を延長して収納ケース内部を完全に区画し、蓄電ブロックと物理的に隔離させ、仕切壁で回路基板を保護することもできる。
（横置き姿勢）
　蓄電ブロック１０は、図４の垂直断面図に示すように、各蓄電器１を横置き姿勢として保持している。横置き姿勢とは、収納ケース３０内に水が溜まった場合の、水面とほぼ平行となる方向を意味する。ここでは、蓄電器１を長手方向に連結して蓄電器組２を構成する。そして、垂直方向、すなわち水面と交差する方向に、蓄電器組２を積み上げるようにして蓄電ブロック１０を構成する。このような配置とすることで、冠水時に端子が水分と触れる蓄電器の数を制限できる。すなわち、仮に蓄電器を縦置き姿勢で収納ケース内に配置した場合は、各蓄電器の組の底面が収納ケースの下部に位置する状態となる。この状態で、収納ケースの底面に何らかの理由で水分が溜まってしまうと、各蓄電器の組の端子が冠水してしまい、意図しない短絡を生じる可能性があった。
　これに対し、本実施の形態では各蓄電器を横置き姿勢としたことで、万一収納ケース３０内に水分が溜まることがあっても、冠水する蓄電器の本数を最小限に抑えることが可能となる。すなわち、図４の断面図に示すように、蓄電ブロック１０を構成する各蓄電器組２は、それぞれ水平姿勢で、鉛直方向に並べられているため、底面に位置する蓄電器組の両端のみが冠水する状態となる。この状態では、短絡が生じても蓄電器２個分の電位差で足りるため、例えば１．２Ｖのニッケル水素電池を用いた場合は２．４Ｖとなって、短絡電流も少なくて済む。特に、ニッケル水素電池を用いた電源装置の場合、過充電時等にニッケル水素電池から排出されるガスを外部へ排気する必要があり、ガス排出孔を開口する等、収納ケースを密閉構造とすることができない。この結果、収納ケース内への浸水を完全に遮断することが困難となるものの、上述の通り、ガス排出用の開口を有する収納ケースに各蓄電器を横置き姿勢で配置する構成とすることで、冠水による被害を大幅に抑制しつつ、ニッケル水素電池から排出されるガスを収納ケースの外部へ安全に排気させることができる。
　さらに、出力端子３６と接続する蓄電ブロック１０の総電圧の内、底面側に位置する蓄電器を負極側とすることで、安全性を向上できる。すなわち、負極側はシャーシアース等と接続される場合が多いため、この部分が短絡しても、正極側の短絡に比べて電位差が少なくて済む。
（第一リード板５１）
　各層の蓄電器組２は、上下に並ぶ蓄電器組２の端縁と、第一リード板５１によって接続される。第一リード板５１は、蓄電器組２同士を最短距離で導通させる。このようなリード板は、導電性に優れた金属板で構成される。
　また蓄電ブロック１０の総電圧は、正極側リード板５０＋及び負極側リード板５０－を介して出力端子３６と接続される。図４の断面図に示す例では、直列接続された蓄電ブロック１０の正極側を、正極側リード板５０＋を介して正極側出力端子３６＋と接続し、また蓄電ブロック１０の負極側を、負極側リード板５０－を介して負極側出力端子３６－と接続している。ここで、上述の通り蓄電ブロック１０の総電圧が表れる蓄電器の端縁の内、最下層を負極側リード板５０－と接続することが好ましい。すなわち図４に示す蓄電器１の配列において、蓄電ブロック１０の左上の端縁と右下の端縁の内、右下の蓄電器の端縁を負極側リード板５０－と接続し、左上の蓄電器の端縁を正極側リード板５０＋と接続する。これにより、蓄電ブロック１０の最下層には負極側の総電圧が位置するため、万一浸水等によって短絡することがあっても、電位差を小さくして大きな短絡電流が通電することを回避できる。
　また収納ケース３０内に浸水した水分の水位が上昇しても、上昇分に応じて蓄電器組の本数が増えるのみであって、蓄電ブロック１０が完全に冠水しない限りは総電圧に相当する短絡は生じないため、相応の短絡電流に抑制できるという利点も得られる。
　さらに、正極側リード板５０＋は最上層、すなわち蓄電ブロック１０の最も高い位置に配置されるため、収納ケース３０内に浸水することがあっても、この部分までもが短絡する可能性を相対的に低減でき、安全性を向上できる。加えて、出力端子３６を収納ケース３０の上面、すなわち収納ケース３０の最も高い位置に設けたことでも、同様にこの出力端子３６同士の短絡の可能性を低減できる効果が得られる。同様に、バスバー５４も収納ケース３０の上部に配置したことで、この部分が浸水によって冠水するリスクを低減でき、信頼性、安定性の向上に繋がる。
　さらに加えて、正極側の総電圧が蓄電ブロック１０の最上層に位置することで、正極側出力端子３６＋との距離が近くなり、これらを接続する正極側リード板５０＋の長さを短くできる。このことは、正極側リード板５０＋が表出する面積を小さくできることに繋がり、この部分が短絡する可能性も抑制できることに繋がる。特に図４の断面図に示すように、正極側リード板５０＋の長さを、負極側リード板５０－よりも相当短くできるため、表出面積を小さくした分だけ、短絡が発生するリスクも低減できることに繋がる。
　なお、負極側リード板５０－は、図４において蓄電ブロック１０の右側に面した各第一リード板５１との意図しない導通を防ぐため、これら第一リード板５１と負極側リード板５０－との間に、絶縁シート等の絶縁製部材を配置することが望ましい。
　以上の例では、蓄電器を収納ケースの内部で、水平姿勢に配置した例を説明した。ただ、複数本の円筒形の蓄電器を、収納ケースの内面で垂直姿勢に保持することもできる。このような変形例に係る電源装置１００Ｃを、図８の斜視図に示す。ここでは、蓄電ブロック１０Ａ、１０Ｂを２列設け、各蓄電ブロック１０Ａ、１０Ｂを収納ケース３０Ｃの対向する主面にそれぞれ沿わせると共に、これら蓄電ブロック１０同士を離間させて、間に冷却風路３１を設ける。さらに、２列の蓄電ブロック１０の一方を、収納ケース３０Ｃの一方の主面の内面と対向させ、他方の蓄電ブロック１０は、この蓄電ブロック１０と収納ケース３０Ｃの他方の主面の内面側との間に、回路基板２０を配置している。このように配置したことで、冷却風路３１と回路基板２０とが離間され、冷却風の導入を回路基板２０で妨げる事態が回避される。
（バッテリシステム）
　以上の電源装置１００をサブバッテリＳＢとして、鉛バッテリＰＢと並列に接続することで、車両用のバッテリシステム１０００を構成できる。この例を、図９Ａの斜視図及び図９Ｂの分解斜視図に示す。これらの図に示すバッテリシステム１０００は、車両に備えられたバッテリ固定用のトレイＴＲに、固定機構４０でもって固定されている。このバッテリシステム１０００は、鉛バッテリＰＢと、サブバッテリＳＢ１００で構成される。サブバッテリＳＢ１００は、鉛バッテリＰＢと並列に電気接続されており、鉛バッテリＰＢの出力端子から、バッテリシステム１０００の出力が得られる。鉛バッテリＰＢには、既存の定格電圧を１２Ｖとする鉛蓄電池が用いられる。また鉛バッテリＰＢは、外観を箱形としている。
　この場合、収納ケース３０の主面の大きさを、鉛バッテリＰＢの主面の大きさとほぼ等しくすることが好ましい。これにより、サブバッテリＳＢと鉛バッテリＰＢとを積層して、車両用のバッテリシステム１０００を一体的に構築でき、また固定構造で固定し易くなる。さらに、熱容量の大きな鉛バッテリＰＢと積層することで、蓄電器の放熱を効率よく吸収して放熱を図ることもできる。
　なお、図９Ａ、図９Ｂの例では、収納ケース３０の主面を、鉛バッテリＰＢの主面よりもやや小さく形成している。このようにすることで、収納ケース３０の上面側の主面を、鉛バッテリＰＢの主面で押圧して、この状態で固定機構によりトレイ上に固定できる。この状態で、サブバッテリＳＢ１００は上面側の主面を鉛バッテリＰＢで押圧し、下面側の主面をトレイＴＲの床面に押圧して、これらの間で狭持される結果、収納ケース３０内部の蓄電ブロックが充放電によって膨張しようとしても、これを機械的に抑制でき、膨張による内部抵抗の増加や内部短絡を抑え、蓄電器の長寿命化を図ることができる。なお、バッテリ固定用のトレイＴＲは、車両のシャーシＳＳに予め固定されている。また車両のシャーシ自体を、トレイとして利用することもできる
　また収納ケース３０の側面には、一対の出力端子３６を突出させている。出力端子３６は、鉛バッテリＰＢの鉛出力端子ＯＴとケーブル５０を介して接続される。サブバッテリ１００を鉛バッテリＰＢと並列に接続するために、正極側出力端子は正極側の鉛出力端子と、負極側出力端子は、負極側の鉛出力端子と、それぞれ接続されている。このようなケーブル５０には、ハーネスや金属リードが利用できる。またケーブル５０は、固定機構４０等の部材と短絡しないよう、表面を絶縁することが好ましい。
（固定機構４０）
　また車載用のバッテリシステム１０００は、収納ケース３０を車両の所定位置に固定するための固定機構４０を備えている。固定機構４０は、収納ケース３０の押圧面３３を上面とする姿勢で、鉛バッテリＰＢを重ねた状態で、該鉛バッテリＰＢとサブバッテリ１００とを纏めて車両の所定位置に固定する。これにより、サブバッテリ１００と鉛バッテリＰＢを共通の固定機構４０で固定でき、固定作業を簡素化できる利点が得られる。
　図９Ａ、図９Ｂに示す固定機構４０は、鉛バッテリＰＢとサブバッテリ１００とを積層したバッテリ積層体１０１の表面に沿って、周囲を覆うように断面視コ字状に形成されている。ここでは、固定機構４０は固定板４２と一対のロッド４４で構成される。これら固定板４２やロッド４４は、十分な強度を備える材質、例えば金属製とすることが好ましい。固定板４２は、鉛バッテリＰＢの上面に配置され、その両端を鉛バッテリＰＢの側面から突出させて、各々にねじ穴を開口させている。そしてバッテリ積層体１０１の側面には、それぞれロッド４４を配置する。ロッド４４の先端は、固定板４２のねじ穴に螺合可能なねじ溝を切っており、また他端は、鉤状に折曲させた鉤状部４５としている。トレイＴＲには、バッテリ積層体１０１を配置する位置の側面に、予めスリットＳＬを開口しており、このスリットＳＬにロッド４４の鉤状部４５を挿入して、またねじ溝を固定板４２のねじ穴に螺合させてナット４６等で固定し、固定機構４０でもってバッテリ積層体１０１をトレイＴＲに固定する。
　この構成の固定機構４０は、一の固定機構４０で鉛バッテリＰＢとサブバッテリ１００を同時に固定できるので、固定作業を容易にできる利点が得られる。また鉛バッテリＰＢは定期的に交換する必要があることから、固定作業の省力化は交換作業の効率化の面でも有利となる。
　図９Ａ、図９Ｂの例では、このような固定板４２やロッド４４で構成された固定機構４０を２つ、バッテリ積層体１０１の周囲で互いに離間させつつ平行に設けている。ただ、固定機構の数はこれに限らず、求められる固定強度やバッテリ積層体の大きさ等に応じて、１のみ、あるいは３以上とすることもできる。さらに固定機構の構成も、固定板とロッドの組み合わせに限らず、例えばベルト状にバッテリ積層体を巻き付けたり、あるいは鉛バッテリとサブバッテリを貫通するねじ穴を四隅に開口させて螺合させる等、既知の固定方法が適宜利用できる。
　このように、収納ケース３０の主面の一方を鉛バッテリＰＢで押圧させる押圧面３３として、この押圧面３３を介して、鉛バッテリＰＢで収納ケース３０を押圧した状態に、固定機構４０で固定する。これにより、鉛バッテリＰＢの重量と固定機構４０の相乗効果によって二次電池の体積膨張による応力変化を抑制でき、もって二次電池の長寿命化が図られる。
（回路図）
　また、電源装置１００を鉛バッテリＰＢと接続した車両用のバッテリシステム１０００の回路図の一例を、図１０に示す。この図に示す車両は、アイドリングストップ機能を有しており、エンジン９６で車輪９７を駆動して走行する。また電源装置１００は、鉛バッテリＰＢと並列に接続されており、鉛バッテリＰＢを補助するサブバッテリＳＢとして機能する。さらにサブバッテリＳＢは、スイッチング部２５と直列に接続された状態で鉛バッテリＰＢと並列に接続されており、スイッチング部２５をＯＮさせることでサブバッテリＳＢを鉛バッテリＰＢと並列接続し、ＯＦＦさせることでサブバッテリＳＢを切り離すことができる。鉛バッテリＰＢとサブバッテリＳＢである電源装置１００は、電流調整回路等を介することなく、リード線５０で直接に接続される。したがって、鉛バッテリＰＢとサブバッテリＳＢの電圧は常に同じ電圧となる。ただ、本発明のバッテリシステムは、鉛バッテリとサブバッテリとをリレーや半導体スイッチング素子等のスイッチング素子を介して並列に接続し、ダイオード等を介して並列に接続することもできる。
　鉛バッテリＰＢは、６セルを直列に接続して定格電圧を１２Ｖとするバッテリである。ただ、本発明は鉛バッテリの定格電圧を１２Ｖには特定しない。２個の鉛バッテリを直列に接続して定格電圧を２４Ｖとし、また、３個の鉛バッテリを直列に接続して３６Ｖ、４個の鉛バッテリを直列に接続して４８Ｖとして使用することもできるからである。従来の電装機器は、１２Ｖの電源電圧で動作するように設計されているが、２４Ｖ～４８Ｖの鉛バッテリを搭載する車両は、この電圧で動作する電装機器を搭載する。
　サブバッテリＳＢは、充放電の効率を改善し、かつ鉛バッテリＰＢの劣化を防止するために並列に接続される。サブバッテリＳＢは、鉛バッテリＰＢと並列に接続されて、同じ電圧となる。この状態において、サブバッテリＳＢと鉛バッテリＰＢとの充放電の電流バランス、すなわち適合性が大切である。適合性が悪いと、鉛バッテリやサブバッテリのみが充電されたり、あるいは鉛バッテリやサブバッテリのみが放電されたりするため、両方を並列に接続しても、充放電の効率を改善できず、また鉛バッテリの寿命も効果的には長くできなくなる。
　鉛バッテリＰＢとサブバッテリＳＢの適合性は、サブバッテリＳＢの開路電圧－放電深度特性をコントロールして実現する。サブバッテリＳＢの開路電圧－放電深度特性は、例えばニッケル水素電池においては正極の亜鉛量等で調整でき、リチウムイオン二次電池やリチウムポリマー電池にあっては、正極活物質であるリチウム含有化合物の選択により調整できる。
　以上のバッテリシステム１０００は、回生制動によらずエンジン９６でオルタネータ６を駆動して充電する車両においても、燃費効率を改善できる。それは、鉛バッテリＰＢの最大で８倍もの電力を、サブバッテリＳＢである電源装置１００に充電できるからである。車両のオルタネータ６は、鉛バッテリＰＢを一定の電圧で充電して劣化を防止し、かつ電装機器５の供給電圧を一定とするために、出力電圧を常に一定の電圧である約１４Ｖに安定化している。したがって、オルタネータ６が鉛バッテリＰＢを充電する電流は小さく、大電流では充電されない。したがって、車両には出力電流を１００Ａとするオルタネータ６が搭載されても、このオルタネータ６が１００Ａで鉛バッテリＰＢを充電することはなく、オルタネータ６は電装機器５に電力を供給するために出力電流を大きくしている。このオルタネータ６がバッテリシステム１０００を大電流で充電できることは、車両の燃費効率を改善することに有効である。それは、オルタネータ６を高い発電効率の領域で運転し、かつエンジン９６も燃料消費率の小さい領域で運転できるからである。オルタネータ６は軽負荷での発電効率が低く、エンジン９６は軽負荷での燃料消費率が大きくなるからである。
　さらに、この電源装置１００を用いた車両用のバッテリシステム１０００は、回生制動の発電電力を鉛バッテリＰＢのみでなく、電源装置１００に充電して鉛バッテリＰＢを大電流充電から保護し、またオルタネータ６で充電されない状態では、鉛バッテリＰＢのみでなく充電された電源装置１００から電装機器５に電力を供給するので、鉛バッテリＰＢを充電と過放電から防止して、寿命を長くできる。
　以上の電源装置は、車載用の電源として利用できる。電源装置を搭載する車両としては、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車やプラグインハイブリッド自動車、あるいはモータのみで走行する電気自動車等の電動車両が利用でき、これらの車両の電源として使用される。
（ハイブリッド車用電源装置）
　図１１に、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両ＨＶは、車両ＨＶを走行させるエンジン９６及び走行用のモータ９３と、モータ９３に電力を供給する電源装置１００と、電源装置１００の電池を充電する発電機９４と、電源装置１００とモータ９３を搭載する車両本体９０と、モータ９３で駆動されて車両本体９０を走行させ、又はエンジン９６の駆動によって車両本体９０を走行させる車輪９７とを備えている。電源装置１００は、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４に接続している。車両ＨＶは、電源装置１００の電池を充放電しながらモータ９３とエンジン９６の両方で走行する。モータ９３は、エンジン効率の悪い領域、例えば加速時や低速走行時に駆動されて車両を走行させる。モータ９３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、エンジン９６で駆動され、あるいは車両にブレーキをかけるときの回生制動で駆動されて、電源装置１００の電池を充電する。
（電気自動車用電源装置）
　また、図１２に、モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両ＥＶは、車両ＥＶを走行させる走行用のモータ９３と、このモータ９３に電力を供給する電源装置１００と、この電源装置１００の電池を充電する発電機９４と、電源装置１００とモータ９３を搭載する車両本体９０と、モータ９３で駆動されて車両本体９０を走行させる車輪９７とを備えている。電源装置１００は、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４に接続している。モータ９３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、車両ＥＶを回生制動する時のエネルギーで駆動されて、電源装置１００の電池を充電する。
（蓄電用電源装置）
　さらに、この電源装置は、移動体用の動力源としてのみならず、定置型の蓄電用設備としても利用できる。例えば家庭用、工場用の電源として、太陽光や深夜電力等で充電し、必要時に放電する電源システム、あるいは日中の太陽光を充電して夜間に放電する街路灯用の電源や、停電時に駆動する信号機用のバックアップ電源等にも利用できる。このような例を図１３に示す。この図に示す電源装置１００は、複数の電池パック８１をユニット状に接続して電池ユニット８２を構成している。各電池パック８１は、複数の電池セルが直列及び／又は並列に接続されている。各電池パック８１は、電源コントローラ８４により制御される。この電源装置１００は、電池ユニット８２を充電用電源ＣＰで充電した後、負荷ＬＤを駆動する。このため電源装置１００は、充電モードと放電モードを備える。負荷ＬＤと充電用電源ＣＰはそれぞれ、放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳを介して電源装置１００と接続されている。放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳのＯＮ／ＯＦＦは、電源装置１００の電源コントローラ８４によって切り替えられる。充電モードにおいては、電源コントローラ８４は充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＦＦに切り替えて、充電用電源ＣＰから電源装置１００への充電を許可する。また充電が完了し満充電になると、あるいは所定値以上の容量が充電された状態で負荷ＬＤからの要求に応じて、電源コントローラ８４は充電スイッチＣＳをＯＦＦに、放電スイッチＤＳをＯＮにして放電モードに切り替え、電源装置１００から負荷ＬＤへの放電を許可する。また、必要に応じて、充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＮにして、負荷ＬＤの電力供給と、電源装置１００への充電を同時に行うこともできる。
　電源装置１００で駆動される負荷ＬＤは、放電スイッチＤＳを介して電源装置１００と接続されている。電源装置１００の放電モードにおいては、電源コントローラ８４が放電スイッチＤＳをＯＮに切り替えて、負荷ＬＤに接続し、電源装置１００からの電力で負荷ＬＤを駆動する。放電スイッチＤＳはＦＥＴ等のスイッチング素子が利用できる。放電スイッチＤＳのＯＮ／ＯＦＦは、電源装置１００の電源コントローラ８４によって制御される。また電源コントローラ８４は、外部機器と通信するための通信インターフェースを備えている。図１３の例では、ＵＡＲＴやＲＳ－２３２Ｃ等の既存の通信プロトコルに従い、ホスト機器ＨＴと接続されている。また必要に応じて、電源システムに対してユーザが操作を行うためのユーザインターフェースを設けることもできる。
　各電池パック８１は、信号端子と電源端子を備える。信号端子は、パック入出力端子ＤＩと、パック異常出力端子ＤＡと、パック接続端子ＤＯとを含む。パック入出力端子ＤＩは、他のパック電池や電源コントローラ８４からの信号を入出力するための端子であり、パック接続端子ＤＯは子パックである他のパック電池に対して信号を入出力するための端子である。またパック異常出力端子ＤＡは、パック電池の異常を外部に出力するための端子である。さらに電源端子は、電池パック８１同士を直列、並列に接続するための端子である。
　本発明に係る電源装置及び電源装置を備える車両並びに蓄電装置、バッテリシステムは、車両の電装用バッテリや補機バッテリに好適に利用できる。特に、回生制動で鉛バッテリを充電するアイドリングストップ機能を備えた車両に適用すると、鉛バッテリの負荷を軽減できる。さらに本発明は、ＥＶ走行モードとＨＥＶ走行モードとを切り替え可能なプラグイン式ハイブリッド電気自動車やハイブリッド式電気自動車、電気自動車等の電源装置として好適に利用できる。またコンピュータサーバのラックに搭載可能なバックアップ電源装置、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源装置、家庭内用、工場用の蓄電用電源、街路灯の電源等、太陽電池と組み合わせた蓄電装置、信号機等のバックアップ電源用等の用途にも適宜利用できる。
１０００…バッテリシステム
１００、１００Ｂ、１００Ｃ…電源装置
１０１…バッテリ積層体
１…蓄電器
２…蓄電器組
５…電装機器
６…オルタネータ
１０、１０Ａ、１０Ｂ…蓄電ブロック
１２…負極側接続端子
１４…正極側接続端子
２０…回路基板
２２…仕切壁
２５…スイッチング部
２６…基板包囲版
３０、３０Ｂ、３０Ｃ…収納ケース
３１、３１Ｂ…冷却風路
３２…被覆部
３４、３４ａ、３４ｂ…風路開口部
３６…出力端子；３６＋…正極側出力端子；３６－…負極側出力端子
３７…ガス排出孔
４０…固定機構
４２…固定板
４４…ロッド
４５…鉤状部
４６…ナット
５０…リード線
５０＋…正極側リード板
５０－…負極側リード板
５１…第一リード板
５４…バスバー
８１…電池パック
８２…電池ユニット
８４…電源コントローラ
８５…並列接続スイッチ
９０…車両本体
９３…モータ
９４…発電機
９５…ＤＣ／ＡＣインバータ
９６…エンジン
９７…車輪
９８…冷却ファン
９９…ラジエータ
１４０１・・・電池セル
ＰＢ…鉛バッテリ
ＯＴ…鉛出力端子
ＳＢ…サブバッテリ
ＨＧ…断熱空間
ＢＳ…電池収納空間
ＴＲ…トレイ
ＳＬ…スリット
ＳＳ…シャーシ
ＥＶ、ＨＶ…車両
ＬＤ…負荷
ＣＰ…充電用電源
ＤＳ…放電スイッチ
ＣＳ…充電スイッチ
ＯＬ…出力ライン
ＨＴ…ホスト機器
ＤＩ…パック入出力端子；ＤＡ…パック異常出力端子；ＤＯ…パック接続端子

Claims (15)

  1. 　複数の蓄電器を直列に接続した蓄電ブロックと、
    　前記蓄電ブロックを監視するための回路基板と、
    　前記蓄電ブロックと回路基板を収納する収納ケースと
    を備える電源装置であって、
    　前記蓄電ブロックは、前記蓄電器を２個、一直線状に接続されて蓄電器組を構成し、さらに前記蓄電器組を複数、同一平面に並べてなることを特徴とする電源装置。
  2. 　請求項１に記載の電源装置であって、
    　前記複数の蓄電器は、それぞれ一方向に延長された外形を有すると共に、長手方向の両端に正負の電極端子が設けられており、
    　前記蓄電器組は、各蓄電器を、その長手方向を水平姿勢として、かつ前記複数の蓄電器組を互いに平行な姿勢で鉛直方向に並べた状態で、前記収納ケース内に保持されてなることを特徴とする電源装置。
  3. 　請求項１又は２に記載の電源装置であって、
    　前記蓄電ブロックを一列のみとしてなることを特徴とする電源装置。
  4. 　請求項１から３のいずれか一に記載の電源装置であって、
    　前記蓄電ブロックは、互いに平行に配置される５つの蓄電器組で構成されてなることを特徴とする電源装置。
  5. 　請求項１から４のいずれか一に記載の電源装置であって、
    　前記蓄電器の外形を、円筒形としてなることを特徴とする電源装置。
  6. 　請求項１から５のいずれか一に記載の電源装置であって、
    　前記蓄電器を、二次電池で構成してなることを特徴とする電源装置。
  7. 　請求項６に記載の電源装置であって、
    　前記蓄電器を、ニッケル水素電池で構成してなることを特徴とする電源装置。
  8. 　請求項１から７のいずれか一に記載の電源装置であって、
    　前記電源装置は、鉛バッテリと並列に接続される車載用のサブバッテリであることを特徴とする電源装置。
  9. 　請求項８に記載の電源装置であって、
    　アイドリングストップ機能を有する車両に搭載可能であり、該車両の回生発電の電力でもって、鉛バッテリと車両用電源装置の両方を充電可能としてなることを特徴とする電源装置。
  10. 　請求項８又は９に記載の電源装置であって、
    　前記収納ケースの主面の大きさが、鉛バッテリの主面の大きさと略等しくしてなることを特徴とする電源装置。
  11. 　請求項１から１０のいずれか一に記載の電源装置を備える車両であって、
    　前記電源装置から電力供給される走行用のモータと、
    　前記電源装置及び前記モータを搭載してなる車両本体と、
    　前記モータで駆動されて前記車両本体を走行させる車輪とを備えることを特徴とする車両。
  12. 　請求項１から１０のいずれか一に記載の電源装置を備える車両であって、
    　走行用のエンジンと、
    　前記走行用のエンジンを冷却するためのラジエータと、
    　前記ラジエータに向けて強制送風する冷却ファンとを備え、
    　前記冷却風路は、前記冷却ファンの風路上に配置されてなることを特徴とする車両。
  13. 　請求項１から１０のいずれか一に記載の電源装置を備える車両であって、
    　車両を走行させるエンジンと、
    　前記エンジンで駆動され、かつ車両の回生制動で駆動されるオルタネータとを備え、
    　前記オルタネータで、回生制動時に電源装置を充電するアイドリングストップ機能を有することを特徴とする車両。
  14. 　請求項１から８のいずれか一に記載の電源装置を備える蓄電装置であって、
    　前記電源装置への充放電を制御する電源コントローラを備えており、
    　前記電源コントローラでもって、外部からの電力により前記電源装置への充電を可能とすると共に、前記電源装置に対し充電を行うよう制御可能としてなることを特徴とする蓄電装置。
  15. 　鉛バッテリと、
    　前記鉛バッテリと並列に接続されるサブバッテリとを備えるバッテリシステムであって、
    　前記サブバッテリは、
    　　複数の蓄電器を直列に接続した蓄電ブロックと、
    　　前記蓄電ブロックを監視するための回路基板と、
    　　前記蓄電ブロックと回路基板を収納する収納ケースと
    を備え、
    　前記蓄電ブロックは、前記蓄電器を２個、一直線状に接続されて蓄電器組を構成し、さらに前記蓄電器組を複数、同一平面に並べてなることを特徴とするバッテリシステム。
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