JP2010015931A

JP2010015931A - 二次電池を用いた電源装置

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Publication number: JP2010015931A
Application number: JP2008176895A
Authority: JP
Inventors: Naoki Kojima; 直樹小島; Shigeo Ono; 樹生小野; Tsunemi Aiba; 恒美相羽
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Vehicle Energy Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Vehicle Energy Japan Inc
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2010-01-21
Anticipated expiration: 2028-07-07
Also published as: JP5276915B2

Abstract

【課題】冷却性能を確保あるいは向上させつつ省スペース化（小型化）が可能な大型自動車用電源装置を提供する。
【解決手段】モジュール電池セットのそれぞれの吸気口と容器２に設けた吸込み口１０とを共通の吸気ダクト１８で接続して容器２の外部から冷却風をモジュール電池セットを構成するモジュール電池５内に導入する。モジュール電池５のそれぞれの排気口と容器２に設けた吐出し口とを共通の排気ダクト１６で接続して、モジュール電池５から容器外部へ冷却風を排出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の二次電池を用いた電源装置に関し、とくに装置を大型化させることなく冷却性能を改善するようにしたものである。

従来から、特許文献１に記載されるような乗用車用電池電源装置が知られている。この電池電源装置は、ニッケル水素電池、リチウム電池等の高性能二次電池（単電池）を複数個直列ないし並列に接続して成る組電池をホルダケースに多数本収容して構成されている。

特開平１０−２７０００６号公報

特許文献１の乗用車用電池電源装置は、複数の組電池の発熱を抑制するため、シロッコファンによりホルダケース内に冷却風を導入している。バスやトラックのような大型車両では、要求される出力電圧および出力容量が乗用車用電池電源装置に比べて格段に高い。そのため、特許文献１に開示されているような電源装置を複数個使用することが想定されるが、この場合の冷却方式については特許文献１では検討されていない。

本発明による電源装置は、複数の単電池をモジュール筐体内に収容して構成され、筐体内へ冷却風を導入する吸気口と導入した冷却風を排気する排気口とがモジュール筐体に設けられた、少なくとも２つのモジュール電池と、前記少なくとも２つのモジュール電池を内部に収容するとともに、容器内へ冷却風を導入する吸込み口と導入した冷却風を吐き出す吐出し口とが設けられた容器と、前記モジュール電池のそれぞれの吸気口と前記容器に設けた前記吸込み口とを接続して容器外部から冷却風を前記モジュール電池に導入する吸気ダクトと、前記モジュール電池のそれぞれの排気口と前記容器に設けた前記吐出し口とを接続して、前記モジュール電池から容器外部へ冷却風を排気する排気ダクトとを備えることを特徴とする。

本発明によれば、複数の組電池で構成される少なくとも２つのモジュール電池を容器内に収容して成る電源装置の冷却構造を小型化できる。

−第１の実施の形態−
本発明は、二次電池を利用した大型車両用電源装置の冷却性能を改善するように構成したことが特徴である。図１〜図９および図１３〜図１５を参照して、本発明を大型自動車用電源装置に適用した一実施の形態について説明する。

以下に説明する一実施の形態では、大型車両用電源装置を、大型のハイブリッド自動車用駆動システムの駆動電源に適用した場合を例に挙げて説明する。大型のハイブリッド自動車としては、ハイブリッドバスなどの乗合自動車、ハイブリッドトラックなどの貨物自動車などがある。また、以下に説明する構成は、ハイブリッド電車などの鉄道車両などにも適用できる。

<大型のハイブリッド自動車用駆動システムの概略構成>
まず、図１３を用いて、大型のハイブリッド自動車用駆動システムについて説明する。
図１３は、大型のハイブリッド自動車用駆動システムの概略構成を示す。

本例のハイブリッド自動車１００の駆動システムは、内燃機関であるエンジン１０１の回転動力を用いて発電機１０２を駆動し、この駆動によって発生した電力を用いて電動発電機１０３を駆動し、この駆動によって発生した回転動力を用いて駆動輪１０４（例えば後輪）を駆動する、いわゆるエンジン１０１から駆動輪１０４までのエネルギーの流れがシリーズであるシリーズハイブリッド方式により構成されている。このようなシリーズハイブリッド方式の駆動システムによれば、駆動輪１０４の駆動に関係なく、燃費及び排ガスの良好な領域においてエンジン１０１を定常運転できるので、通常のエンジン駆動車両に比べて燃費を向上できると共に、排ガス中に含まれる窒素酸化物なども半分以上低減できる。

ハイブリッド車両の駆動システムとしては、駆動輪に対してエンジンと電動発電機とをエネルギーの流れ的に並列に配置（構造的にはエンジンと電動発電機とをクラッチを介して直列に接続）し、エンジンの回転動力による駆動輪の駆動、電動発電機の回転動力による駆動輪の駆動、及びエンジンと電動発電機の両方の回転動力による駆動輪の駆動ができる、いわゆるパラレルハイブリッド方式、或いはシリーズハイブリッド方式とパラレルハイブリッド方式とを組み合わせたシリーズ・パラレルハイブリッド方式（エンジンの回転動力の一部を発電用電動発電機に分配して発電させ、これにより得られた電力により駆動用電動発電機を駆動できるようにした方式）を採用してもよい。

エンジン１０１及び発電機１０２は、電動発電機１０３の駆動に必要な電力を発生させる発電専用電力設備として搭載されている。エンジン１０１及び発電機１０２は、互いの回転軸が直結されることにより機械的に接続されている。エンジン１０１及び発電機１０２の機械的な接続としては、エンジン１０１及び発電機１０２のそれぞれの回転軸にプーリを取り付け、それらの間をベルトで連結する方式を採用してもよい。

エンジン１０１は、発電機１０２の駆動に必要な回転動力を発生する原動機であり、軽油と空気との混合気を燃焼させて得られる熱エネルギーを機械エネルギー（回転動力）に変換するディーゼルエンジンである。エンジン１０１としては、ガソリンエンジン、ガスエンジン、バイオ燃料エンジン、水素エンジンなどを用いてもよい。また、エンジン１０１の代わりにガスタービンなど、他の原動機を採用してもよい。エンジン１０１の駆動は、図示省略されたエンジン制御装置によって複数の空気弁（スロットル弁、給排気弁）の駆動及び燃料弁の駆動が制御され、筒内に対する燃料の供給量及び空気の給排気が制御されることにより制御される。

発電機１０２は、エンジン１０１から出力された回転動力を受けて駆動され、電動発電機１０３の駆動に必要な電力を発生する回転電機であり、永久磁石の磁束を用いて三相交流電力を発生する永久磁石界磁式三相交流同期回転電機である。発電機１０２としては、巻線の励磁による磁束を用いて三相交流電力を発生する巻線界磁式三相交流同期回転電機、三相交流誘導回転電機などを採用してもよい。発電機１０２の発電は、エンジン１０１から出力される回転動力が制御され、発電機１０２の回転数が制御されることにより制御される。また、巻線界磁式三相交流同期回転電機による発電の場合には、発電機の回転数と同時に界磁巻線に流れる界磁電流が制御されることにより制御される。

尚、発電機１０２は、エンジン１０１の始動時、エンジン１０１の始動用回転動力を発生させるエンジン始動用電動機として用いてもよい。

発電機１０２には第１電力変換装置１０５を介して電源装置１が電気的に接続されている。電源装置１には第２電力変換装置１０６を介して電動発電機１０３が電気的に接続されている。

第１及び第２電力変換装置１０５，１０６は、発電機１０２と電源装置１と電動発電機１０３との間の電力の授受を制御する制御装置であり、複数のスイッチング半導体素子（例えばＭＯＳＦＥＴ：金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタ，ＩＧＢＴ：絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）から構成された電力変換回路を備えている。第１電力変換装置１０５の電力変換回路は、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おり、六つのスイッチング半導体素子の作動（オン・オフ）が制御されることによって、発電機１０２と電源装置１との間の電力を変換する。また、第２電力変換装置１０６の電力変換回路も第１電力変換装置１０５と同様に構成されており、六つのスイッチング半導体素子の作動（オン・オフ）が制御されることによって、電源装置１と電動発電機１０３との間の電力を変換する。

各上アームの下アーム接続側とは反対側は電源装置１の直流正極側に、各下アームの上アーム接続側とは反対側は電源装置１の直流負極側にそれぞれ電気的に接続されている。第１電力変換装置１０５の電力変換回路における各アームの中点、すなわち上アームと下アームとの接続側は発電機１０２に電気的に接続されている。第２電力変換装置１０６の電力変換回路における各アームの中点、すなわち上アームと下アームとの接続側は電動発電機１０３に電気的に接続されている。

各電力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が電気的に並列に接続されている。平滑コンデンサは、電力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。

発電機１０２と電源装置１との間に電気的に設けられた第１電力変換装置１０５は、発電機１０２の発電時には、発電機４から出力された三相交流電力を直流電力に変換する交流−直流変換回路（整流回路）として機能し、発電機１０２をエンジン始動用電動機として作動させる時には、電源装置１から出力された直流電力を三相交流電力に変換する直流−交流変換回路（インバータ）として機能する。第１電力変換装置１０５の直流側には、電源装置１のモジュール電池の正負極端子が電気的に接続されている。第１電力変換装置１０５の電力変換回路を構成する三つの直列回路の中間（２つのスイッチング半導体素子の間）には、一つの直列回路の中間に発電機１０２の電機子巻線の一つの相の巻線が電気的に接続されるように、発電機１０２の電機子巻線が電気的に接続されている。

電動発電機１０３と電源装置１との間に電気的に設けられた第２電力変換装置１０６は、電動発電機１０３を電動機として作動させる時には、電源装置１から出力された直流電力を三相交流電力に変換する直流−交流変換回路として機能し、回生制動の際に電動発電機１０３を発電機として作動させる時には、電動発電機１０３から出力された三相交流電力を直流電力に変換する交流−直流変換回路として機能する。第２電力変換装置１０６の直流側には、電源装置１のモジュール電池の正負極端子が電気的に接続されている。第２電力変換装置１０６の電力変換回路を構成する三つの直列回路の中間（２つのスイッチング半導体素子の間）には、一つの直列回路の中間に電動発電機１０３の電機子巻線の一つの相の巻線が電気的に接続されるように、電動発電機１０３の電機子巻線が電気的に接続されている。

尚、ここでは、第１及び第２電力変換装置１０５，１０６を別々のユニットとして構成した場合を例に挙げて説明したが、１つのユニットとして構成してもよい。

電動発電機１０３は、駆動輪１０４を駆動するための原動機であり、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）とを備え、電機子巻線に供給された三相交流電力により形成されて同期速度で回転する回転磁界と、永久磁石の磁束との磁気的な作用に基づいて、駆動輪１０４の駆動に必要な回転動力を発生する永久磁石界磁式三相交流同期回転電機である。

電機子は、電動発電機１０３を電動機として駆動する時には、第２電力変換装置１０６によって制御された三相交流電力の供給を受けて回転磁界を発生させ、電動発電機１０３を発電機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、電動発電機１０３を電動機或いは発電機として駆動する時、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とを備えている。

電動発電機１０３としては、電機子巻線に供給された三相交流電力により形成されて同期速度で回転する回転磁界と、巻線の励磁による磁束との磁気的な作用に基づいて、回転動力を発生する巻線界磁式三相交流同期回転電機、或いは三相交流誘導回転電機などを採用してもよい。巻線界磁式三相交流同期回転電機の場合、電機子の構成は永久磁石界磁式三相交流同期回転電機と基本的に同じである。一方、界磁の構成は異なっており、磁性体である界磁鉄心に界磁巻線（回転子巻線）を巻く構成になっている。尚、巻線界磁式三相交流同期回転電機では、界磁巻線が巻かれた界磁鉄心に永久磁石を装着し、巻線による磁束の漏れを抑える場合もある。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。

電動発電機１０３には変速機１０７，デファレンシャルギア１０８を介して駆動輪１０４の車軸１０９が機械的に接続されている。変速機１０７は、電動発電機１０３から出力された回転動力を変速してデファレンシャルギア１０８に伝達する。デファレンシャルギア１０８は、変速機１０７から出力された回転動力を左右の車軸１０９に伝達する。電動発電機１０３及び変速機１０７は一体のユニットで構成されていてもよい。変速機１０７とデファレンシャルギア１０８との間はプロペラシャフトにより機械的に接続されている。

電源装置１は、電動発電機１０３が回生時に発生した電力及び発電機１０２が発生した電力を電動発電機１０３の駆動用電力として充電し、電動発電機１０３の駆動時、この駆動に必要な電力を放電する駆動用車載電源であり、高電圧、例えば６００ｖ以上の定格電圧を有するように、数百本のリチウムイオン電池により構成されたバッテリシステムである。

尚、電源装置１の詳細な構成については後述する。

電源装置１には、電動発電機１０３および発電機１０２の他に、車載補機（たとえばパワーステアリング装置，エアーブレーキ）に動力を供給する電動アクチュエータ、電源装置１よりも定格電圧が低く、車内電装品（たとえばライト，オーディオ、車載電子制御装置）に駆動電力を供給する電装用電源である低圧バッテリなどがＤＣ／ＤＣコンバータを介して電気的に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータは、電源装置１の出力電圧を降圧して電動アクチュエータや低圧バッテリなどに供給したり、低圧バッテリの出力電圧を昇圧して電源装置１などに供給したりする昇降圧装置であり、電源装置１と同じ筐体内に収納されている場合もある。低圧バッテリには定格電圧２４ｖの鉛バッテリを用いている。低圧バッテリとしては、同じ定格電圧を有するリチウムイオンバッテリ或いはニッケル水素バッテリを用いてもよい。

電動発電機１０３，第１及び第２電力変換装置１０５，１０６，発電機１０２，エンジン１０１及び変速機１０７は、車両の床下のデファレンシャルギア１０８の近傍に配置されている。電源装置１は、ノンステップ式或いは低床式のハイブリッドバス、ハイブリッド電車の場合には、車両の屋根に設けられた収納部に配置される。この場合、収納部は、屋根から上方に突起するように形成される。また、電源装置１は、ステップ付きの高床式のハイブリッドバス、ハイブリッドトラックの場合には、車両の床下かつ第１及び第２電力変換装置１０５，１０６の近傍に配置される。第１及び第２電力変換装置１０５，１０６の近傍に電源装置１を設けることにより、第１及び第２電力変換装置１０５，１０６と電源装置１との間の電気配線長を短くでき、インダクタンスを低減できる。

ハイブリッド自動車１００の力行時（発進、加速、通常走行など）、モータコントローラ１１０に正のトルク指令が与えられて第２電力変換装置１０６の作動が制御されると、電源装置１に蓄電された直流電力は第２電力変換装置１０６により三相交流電力に変換されて電動発電機１０３に供給される。これにより、電動発電機１０３が駆動されて回転動力が発生する。発生した回転動力は変速機１０７及びデファレンシャルギア１０８を介して車軸１０９に伝達され、駆動輪１０４を駆動する。この駆動により、電源装置１の蓄電量が減少した場合にはエンジン１０１の作動によって発電機１０２を駆動し、三相交流電力を発生させる。発生した三相交流電力は第１電力変換装置１０５によって直流電力に変換され、電源装置１に充電される。

ハイブリッド自動車１００の回生時（減速、制動など）、モータコントローラ１１０に負のトルク指令が与えられて第２電力変換装置１０６の作動が制御されると、駆動輪１０４の回転動力により駆動される電動発電機２から発生した三相交流電力は直流電力に変換されて電源装置１に供給される。これにより、変換された直流電力は電源装置１に充電される。

モータコントローラ１１０は、上位制御装置から出力されたトルク指令値から電流指令値を演算すると共に、電流指令値と、電動発電機１０２と第２電力変換装置１０６との間を流れる実電流との差分に基づいて電圧指令値を演算し、この演算された電圧指令値に基づいてＰＷＭ（パルス幅変調）信号を発生させ、そのＰＷＭ信号を第１及び第２電力変換装置１０５，１０６に出力する。

<電源装置１の全体構成>
次に、図１４を用いて、電源装置１の全体構成について説明する。
図１４は、電源装置１の電気的な回路構成を示す。
電源装置１は、前述したように、電動発電機１０３を駆動するための車載電源であり、第２電力変換装置１０６を介して電動発電機１０３に電気的に接続され、第２電力変換装置１０６によって充放電が制御される。電源装置１は、大別すると、統括バッテリ制御装置（上位バッテリ制御装置）２００、８個のモジュール電池セット５００の直並列接続体から構成された電池モジュール部６００、及び電池モジュール部６００とパワーモジュール１１１との間の電気的な接続を制御するためのリレー部３００から構成されている。

第２電力変換装置１０６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１１１と、ドライバー装置１１２とを備えている。

パワーモジュール１１１は、前述した電力変換回路を構成する部位であり、電池モジュール部６００の正負極端子にリレー部３００を介して直流正負極側が電気的に接続され、ドライバー装置１１２から出力された６アーム分（６つのスイッチング半導体素子分）の駆動信号によりスイッチング（オン・オフ）動作し、電池モジュール部６００から出力された直流電力を三相交流電力に変換して電動発電機１０３に出力する、或いは電動発電機１０３から出力された三相交流電力を直流電力に変換して電源装置１に出力する。

ドライバー装置１１２は、モータコントローラ１１０から出力された指令信号（ＰＷＭ信号）に基づいて、パワーモジュール１１１を作動させるための駆動信号を生成し、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、ドライバー装置１１２から出力された駆動信号に基づいてオン・オフする。

リレー部３００は、正極側メインコンタクタ３１０、負極側メインコンタクタ３２０、正極側プリチャージコンタクタ３３０、及び正極側プリチャージ抵抗３４０を備えている。正極側メインコンタクタ３１０、負極側メインコンタクタ３２０、正極側プリチャージコンタクタ３３０の開閉は、上位制御装置から出力された開閉指令信号に基づいて統括バッテリ制御装置２００が制御する。

正極側メインコンタクタ３１０の固定接点の一方側には電池モジュール部６００の正極側が電気的に接続され、その他方側にはパワーモジュール１１１の正極側が強電ケーブルを介して電気的に接続されている。負極側メインコンタクタ３２０の固定接点の一方側には電池モジュール部６００の負極側が電気的に接続され、その他方側にはパワーモジュール１１１の負極側が強電ケーブルを介して電気的に接続されている。正極側メインコンタクタ３１０の固定接点間には、正極側プリチャージコンタクタ３３０と正極側プリチャージ抵抗３４０とを電気的に直列に接続した正極側プリチャージ回路が電気的に並列に接続されている。

プリチャージコンタクタは、メインコンタクタの投入前に投入され、パワーモジュール１１１に電気的に並列に接続された平滑コンデンサを充電するために用いられる。これは、第２電力変換装置１０６の動作開始時、平滑コンデンサの電荷が略ゼロであり、この状態でメインコンタクタを投入すると、電池モジュール部６００から第２電力変換装置１０６に向かって大きな初期電流が流れ込み、メインコンタクタ（特に正極側）の固定接点と可動接点が融着して破損する恐れがある。このため、メインコンタクタに対して電気的に並列にプリチャージ回路を設け、第２電力変換装置１０６の動作開始時、まず、プリチャージコンタクタを投入して平滑コンデンサを充電する。平滑コンデンサが所定の電圧まで充電されたら、メインコンタクタを投入してプリチャージコンタクタを開放する。これにより、メインコンタクタに流れる電流を許容電流以下にできるので、メインコンタクタを大電流から保護できると共に、電池モジュール部６００及び第２電力変換装置１０６を流れる最大電流を許容最大電流以下に低減できる。

電池モジュール部６００は、８個のモジュール電池セット５００が電気的に直並列に接続されて構成された蓄電部であり、高電位側の電池モジュールブロックと低電位側の電池モジュールブロックとを備えている。高電位側の電池モジュールブロックは、４個のモジュール電池セット５００が電気的に並列に接続されて構成されている。低電位側の電池モジュールブロックも同様に、４個のモジュール電池セット５００が電気的に並列に接続されて構成されている。高電位側の電池モジュールブロックの負極側と低電位側の電池モジュールブロックの正極側は保守・点検用のＳＤ（サービスディスコネクト）スイッチ７００を介して電気的に直列に接続されている。ＳＤスイッチ７００は、スイッチ７１０とヒューズ７２０とを電気的に直列に接続した回路から構成されている。

各モジュール電池セット５００は、単位電池モジュール５１０、及び単位電池モジュール５１０の状態を管理及び制御するためのモジュール電池セット制御装置５２０を備えている。

単位電池モジュール５１０は二つの単位電池ブロック（或いは単位電池パック）、すなわち高電位側単位電池ブロック５１０ａ及び低電位側単位電池ブロック５１０ｂを電気的に直列に接続したものから構成されている。各単位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。

モジュール電池セット制御装置５２０は、統括バッテリコントローラ２００に対して下位に相当する下位バッテリコントローラ５３０、及び下位バッテリコントローラ５３０に対して下位に相当するセルコントローラ５４０から構成されている。

下位バッテリコントローラ５３０は、単位電池モジュール５１０の状態を管理及び制御すると共に、統括バッテリコントローラ２００に単位電池モジュール５１０の状態などを通知するためのものである。単位電池モジュール５１０の状態の管理及び制御には、単位電池モジュール５１０の総電圧、総電流、温度などの計測、単位電池モジュール５１０の蓄電状態（ＳＯＣ）、劣化状態（ＳＯＨ）などの演算、セルコントローラ５４０に対する指令の出力などがある。

単位電池モジュール５１０の充放電電流は、単位電池モジュール５１０の正極側に電気的に直列に接続された電流センサからの出力信号に基づいて下位バッテリコントローラ５３０が検出する。単位電池モジュール５１０の総電圧は、単位電池モジュール５１０の正負極間に電気的に並列に接続された電圧センサの出力信号に基づいて下位バッテリコントローラ５３０が検出する。各下位バッテリコントローラによって検出された総電圧、充放電電流は統括バッテリコントローラ２００に情報伝達される。

セルコントローラ５４０は、下位バッテリコントローラ５３０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。

下位バッテリコントローラ５３０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（大型の自動車の場合、公称出力電圧１２ｖのバッテリを2個直列に接続した２４ｖのバッテリ）を用いている。このため、下位バッテリコントローラ５３０には補機用バッテリからの電圧（例えば２４ｖ）が印加されている。下位バッテリコントローラ５３０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、下位バッテリコントローラ５３０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、下位バッテリコントローラ５３０を構成する電子部品は作動する。

セルコントローラ５４０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５４０と単位電池モジュール５１０の両者は接続線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。

統括バッテリ制御装置２００は、電池モジュール部６００を構成する８個のモジュール電池セット５００のそれぞれと並列に通信を実施して８個のモジュール電池セット５００のそれぞれの充電状態や動作状態などを監視すると共に、８個のモジュール電池セット５００のそれぞれの充電状態の調整や異常検出などを行う電子回路装置であり、マイクロコンピュータを含む複数の電子回路部品が回路基板に実装されることにより構成されている。また、統括バッテリ制御装置２００は、上位制御装置からの指令信号に基づいてリレー部３００の開閉を制御する。さらに、統括バッテリ制御装置２００は、上位制御装置と通信を実施し、電池モジュール部６００から供給できる或いは電池モジュール部６００で受け入れられる許容充放電電力或いは許容充放電電流の情報や異常検知結果、電池モジュール部６００の充電状態の情報などを上位制御装置に出力すると共に、イグニションキースイッチの作動に基づく起動信号やリレー部３００を開閉するための指令信号などを入力する。上位制御装置は、モータコントローラ１１０、さらにはその上位の車両制御装置などを示す。

また、統括バッテリ制御装置２００はリーク検出器４００を備えている。リーク検出器４００はリレー部３００とパワーモジュール１１１との間に設けられ、電池モジュール部６００と車体アースとの間におけるリークの有無を検出するための電気回路であり、直流正負極と車体アースとの間に半導体スイッチを介して電気的に接続された抵抗分圧回路を備えている。統括バッテリ制御装置２００は、半導体スイッチを制御して抵抗分圧回路を直流正負極と車体アースとの間に電気的に接続すると共に、その接続によって抵抗分圧回路から得られる電圧情報を読み込み、電池モジュール部６００と車体アースとの間におけるリークの有無を判断する。リークが有る場合、統括バッテリ制御装置２００は、その旨を上位制御装置に通知すると共に、運転席の警告灯の点灯や音声通知によって運転者に警告を発する。これにより、必要な安全措置を講じた状態で車両を安全に駆動させることができるとともに、サービスセンタにおける早期点検・修理を運転者に促すことができる。

統括バッテリコントローラ２００には、前述したように、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電源装置１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、統括バッテリコントローラ２００では、イグニションキースイッチからの出力信号に基づい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、統括バッテリコントローラ２００が起動する。統括バッテリコントローラ２００が起動すると、各下位バッテリコントローラ５３０に対してパラレルに統括バッテリコントローラ２００から起動信号が出力される。各下位バッテリコントローラ５３０では、起動信号に基づい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、各下位バッテリコントローラ５３０が起動する。

各下位バッテリコントローラ５３０が起動すると、対応するセルコントローラ５４０に対して下位バッテリコントローラ５３０から起動信号が出力される。セルコントローラ５４０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５４０が起動する。セルコントローラ５４０の起動後、各モジュール電池セット５００では、所定の初期処理が実行され、電源装置１の起動が完了する。上位制御装置への完了報告は統括バッテリコントローラ２００から出力される。

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、単位電池モジュール５１０全体の電圧、電流、温度の測定、単位電池モジュール５１０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、統括バッテリコントローラ２００から各下位バッテリコントローラ５３０に対してパラレルに停止信号が出力される。各下位バッテリコントローラ５３０は、停止信号を受けると、対応するセルコントローラ５４０に対して停止信号を出力する。これにより、各モジュール電池セット５００では、所定の終了処理が実行される。所定の終了処理が終了すると、まず、セルコントローラ５４０の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５４０が停止する。対応するセルコントローラ５４０が停止し、セルコントローラ５４０との間において通信ができなくなると、各下位バッテリコントローラ５３０の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５３０が停止する。各下位バッテリコントローラ５３０が停止し、各下位バッテリコントローラ５３０との間において通信ができなくなると、統括バッテリコントローラ２００の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、統括バッテリコントローラ２００が停止し、電源装置１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。

統括バッテリコントローラ２００とモータコントローラ１１０などの上位制御装置との間の情報伝達、及び統括バッテリコントローラ２００と各下位バッテリコントローラ５３０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。下位バッテリコントローラ５３０とセルコントローラ５４０との間の情報伝達にはＬＩＮ通信を用いている。

リレー部３００による電気的な導通及び遮断は、モータコントローラ１１０から出力された指令信号を受けて統括バッテリコントローラ２００が制御する。モータコントローラ１１０は、車載電機システムの起動時には、電源装置１の起動完了の通知を統括バッテリコントローラ２００から受けることにより、統括バッテリコントローラ２００に対してリレー部３００の導通の指令信号を出力する。統括バッテリコントローラ２００は指令信号に基づいてリレー部３００の動作電源に対して駆動信号を出力し、リレー部３００が導通するように制御する。また、モータコントローラ１１０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或いは異常信号を受けることにより、統括バッテリコントローラ２００に対してリレー部３００の遮断の指令信号を出力する。統括バッテリコントローラ２００は指令信号に基づいてリレー部３００の動作電源に対して駆動信号出力し、リレー部３００が導通するように制御する。リレー部１４０に対して遮断の指令信号を出力し、リレー部３００が遮断するように制御する。

車載電機システムの起動時にあたっては、まず、負極側メインコンタクタ３２０が投入され、この後、プリチャージコンタクタ３３０が投入される。これにより、電池モジュール部６００から供給された電流が抵抗３４０によって制限された後、第２電力変換装置１０６の平滑コンデンサに供給され、平滑コンデンサが充電される。平滑コンデンサが所定の電圧まで充電された後、正極側メインコンタクタ３１０が投入され、プリチャージコンタクタ３３０が開放される。これにより、電池モジュール部６００から正極側メインコンタクタ３１０を介してパワーモジュール１１１に主電流が供給されるが、この時の主電流は、正極側メインコンタクタ３１０及び平滑コンデンサ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、平滑コンデンサの電荷が略ゼロにあることに起因して、電池モジュール部６００から瞬間的に大きな初期電流が第２電力変換装置１０６に流れ込み、平滑コンデンサが高発熱して損傷する、正極側メインコンタクタ３１０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、平滑コンデンサ及び正極側メインコンタクタ３１０を大きな電流から保護できる。

尚、統括バッテリコントローラ２００、下位バッテリコントローラ５３０、セルコントローラ５４０の各コントローラで扱う情報をまとめておくことにする。

セルコントローラ５４０は、各リチウム単電池の電圧を検出し、この検出された電圧を対応する下位バッテリコントローラ５３０に情報伝達する。また、セルコントローラ５４０は、リチウム単電池或いは自己の内部回路に異常がある時には、異常フラグ及び異常内容を対応する下位バッテリコントローラ５４０に情報伝達する。

下位バッテリコントローラ５３０は、対応するセルコントローラ５４０から情報伝達された各リチウム単電池の電圧、電圧センサから伝達された電圧検出値、電流センサから伝達された電流検出値、単位電池モジュール５１０内部に設けられた複数の温度センサ（例えばサーミスタ）から伝達された温度検出値を入力情報とすると共に、予め記憶されているリチウム単電池の初期情報及び入力情報に基づいて、対応する単位電池モジュール５１０の蓄電量（ＳＯＣ）、劣化状態（ＳＯＨ）、充放電許容電流、総電圧、充放電電流、温度の最大最小値、セル電圧の最大最小値を演算或いは検出し、それらを統括バッテリコントローラ２００に情報伝達する。

統括バッテリコントローラ２００は、各下位バッテリコントローラ５３０から情報伝達された蓄電量（ＳＯＣ）、劣化状態（ＳＯＨ）、充放電許容電流、総電圧、充放電電流、温度の最大最小値、セル電圧の最大最小値を入力情報とすると共に、入力情報に基づいて、電池モジュール部６００の蓄電量（ＳＯＣ）、充放電電流抑制率或いは許容充放電電力若しくは許容充放電電流、総電圧、充放電電流、温度、リチウム単電池電圧、劣化状態（ＳＯＨ）を演算し、それらを上位制御装置に情報伝達する。

ここで、電池モジュール部６００の蓄電量（ＳＯＣ）は、各下位バッテリコントローラ５３０から情報伝達された各単位電池モジュール５１０の蓄電量（ＳＯＣ）の平均値である。電池モジュール部６００の充放電電流抑制率或いは許容充放電電力若しくは許容充放電電流は、各下位バッテリコントローラ５３０から情報伝達された充放電許容電流、セル電圧の最大最小値、演算された電池モジュール部６００の蓄電量（ＳＯＣ）などの情報に基づいて演算される。電池モジュール部６００の総電圧は、高電位側の電池モジュールブロックに属する単位電池モジュール５１０の総電圧の平均値と、低電位側の電池モジュールブロックに属する単位電池モジュール５１０の総電圧の平均値とを足し合わせた値である。電池モジュール部６００の充電電流は、高電位側の電池モジュールブロックに属する単位電池モジュール５１０の充電電流の総和と、低電位側の電池モジュールブロックに属する単位電池モジュール５１０の充電電流の総和とのうちの最小値である。電池モジュール部６００の放電電流は、高電位側の電池モジュールブロックに属する単位電池モジュール５１０の放電電流の総和と、低電位側の電池モジュールブロックに属する単位電池モジュール５１０の放電電流の総和とのうちの最小値である。電池モジュール部６００の温度は、各下位バッテリコントローラ５３０から情報伝達された各単位電池モジュール５１０の最高値及び最低値である。電池モジュール部６００のセル電圧は、各下位バッテリコントローラ５３０から情報伝達された各単位電池モジュール５１０のセル電圧のうちの最高値及び最低値である。電池モジュール部６００の劣化状態（ＳＯＨ）は、各下位バッテリコントローラ５３０から情報伝達された各単位電池モジュール５１０の劣化状態（ＳＯＨ）のうちの最高値及び最低値である。

<モジュール電池セット制御装置の構成>
次に、図１５を用いて、モジュール電池セット制御装置５２０について説明する。
図１５は、モジュール電池セット制御装置５２０の電気的な接続構成を示す。
モジュール電池セット制御装置５２０のうち、下位バッテリコントローラ５３０は、マイクロコンピュータ５３１（以下、「マイコン５３１」と略称する）を含む複数の電子回路部品により構成されている。それらの電子回路部品は回路基板５３２に実装され、対応する単位電池モジュール５１０とは別体の筐体に収納されている。下位バッテリコントローラ５３０を収納した筐体は、制御用電子回路として、対応する単位電池モジュール５１０の近傍に配置されている。

セルコントローラ５４０は、リチウム単電池５１１に電気的に接続された２４個の集積回路（ＩＣ）５４１Ａ〜５４１Ｘを含む複数の電子回路部品により構成されている。それらの電子回路部品は、単位電池ブロック５１０ａ，５１０ｂに応じて、対応する回路基板５４２a、５４２ｂに分けられて実装されている。回路基板５４２ａ、５４２ｂは、対応する単位電池ブロック５１０ａ、５１０ｂの筐体に収納されていると共に、筐体の長手方向一方側端部に配置されている。

また、セルコントローラ５４０は複数の抵抗５４３及び複数のフォトカプラ５４４などの複数の回路素子を備えている。抵抗５４３は、リチウム単電池５１１の充電量を調整する際に用いられ、リチウム単電池５１１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５４１Ａ〜５４１Ｘに対して四つ（Ｒ１〜Ｒ４）ずつ設けられている。フォトカプラ５４４は、集積回路５４１Ａ〜５４１Ｘのうちの最始端にあたる集積回路５４１Ａとマイコン５３１との間、及び集積回路５４１Ａ〜５４１Ｘのうちの最終端にあたる集積回路５４１Ｘとマイコン５３１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５４１Ａ，５４１Ｘとマイコン５３１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。

複数のリチウム単電池５１１は各集積回路５４１Ａ〜５４１Ｘ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、高電位側の単位電池ブロック５１０ａの組電池を構成する４８本のリチウム単電池５１１と、及び低電位側の単位電池ブロック５１０ｂの組電池を構成する４８本のリチウム単電池５１１とを合わせた９６本のリチウム単電池５１１を２４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９６本のリチウム単電池５１１をその接続順にしたがって電位的に上位から順番に４つずつに区切り、２４グループを構成している。すなわち電位的に１番目のリチウム単電池５１１から電位的に４番目のリチウム単電池５１１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１グループ、電位的に５番目のリチウム単電池５１１から電位的に８番目のリチウム単電池５１１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２グループ、・・・、電位的に８９番目のリチウム単電池５１１から電位的に９２番目のリチウム単電池５１１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２３グループ、電位的に９３番目のリチウム単電池５１１から電位的に９６番目のリチウム単電池５１１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２４グループというように、９６本のリチウム単電池５１１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５１１を１２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、９６本のリチウム単電池５１１を６本ずつ、１６グループに分けてもよい。

集積回路５４１Ａには、接続線５４８及び基板配線５４７を介して、第１グループを構成する４つのリチウム単電池５１１（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５４１Ａには、接続線５４８及び基板配線５４を介して、第１グループを構成する４つのリチウム単電池５１１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５４１Ａ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１グループを構成する４つのリチウム単電池５１１の端子電圧を検出する。集積回路５４１Ｂ〜５４１Ｘも集積回路５４１Ａの場合と同様に、接続線５４７及び基板配線５４８を介して、対応するグループを構成する４つのリチウム単電池５１１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４つのリチウム単電池５１１のそれぞれの端子電圧を取り込んで検出する。

第１グループを構成する４つのリチウム単電池５１１のそれぞれの正極側と負極側との間（端子間）には、抵抗５４３（Ｒ１〜Ｒ４）と、集積回路５４１Ａ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５４８及び基板配線５４７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１グループの場合と同様に、リチウム単電池５１１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５４１Ａは、下位バッテリコントローラ５３０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１グループを構成する４つのリチウム単電池５１１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５１１は放電し、充電状態ＳＯＣ（ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ）が調整される。集積回路５４１Ｂ〜５４１Ｘも集積回路５４１Ａの場合と同様に、対応するグループを構成する４つのリチウム単電池５１１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４つのリチウム単電池５１１の充電状態ＳＯＣを個別に調整する。

以上のように、集積回路５４１Ａ〜５４１Ｘによって、対応するグループを構成する４つのリチウム単電池５１１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４つのリチウム単電池５１１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５１１の充電状態ＳＯＣを均一にでき、リチウム単電池５１１の過充電などを抑制できる。

集積回路５４１Ａ〜５４１Ｘは、対応するグループを構成する４つのリチウム単電池５１１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５４１Ａ〜５４１Ｘにおいて、対応するグループを構成する４つのリチウム単電池５１１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５４１Ａ〜５４１Ｘ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５４１Ａ〜５４１Ｘはいずれも同じ機能、すなわち対応するグループの４つのリチウム単電池５１１（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５４１Ａ〜５４１Ｘのそれぞれの一辺側には、電池モジュール５１０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５４８に電気的に接続される基板配線５４７が電気的に接続されている。バイパス端子（Ｂ１〜Ｂ４）には抵抗５４３のスイッチング半導体素子側が基板配線５４７を介して電気的に接続されている。抵抗５４３のスイッチング半導体素子側とは反対側は、基板配線５４７を介して電圧端子に電気的に接続された基板配線５４７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５１１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５４７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５１１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５４１Ａ〜５４１Ｘのそれぞれと接続線３４８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４つのリチウム単電池５１１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５４１Ａ〜５４１Ｘ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５４１Ａ〜５４１Ｘの基準電位が異なっていれば、電池モジュール５１０から各集積回路５４１Ａ〜５４１Ｘ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５４１Ａ〜５４１Ｘ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４つのリチウム単電池５１１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５４１Ａ〜５４１Ｘ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５４１Ａ〜５４１Ｘ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４つのリチウム単電池５１１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４つのリチウム単電池５１１の充電状態ＳＯＣが不均衡になることを抑制できる。

集積回路５４１Ａ〜５４１Ｘ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５４１Ａ〜５４１Ｘ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５４１Ａ（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５４１Ｂ（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５４１Ｂの通信コマンド信号用送信端子（ＴＸ）と、集積回路５４１Ｃ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５４ｄの通信コマンド信号用送信端子（ＴＸ）と、集積回路５４１Ｘ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している。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５４１Ａ〜５４１Ｘ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５１１の最高電位のグループに対応する集積回路５４１Ａの通信コマンド信号用受信端子（ＲＸ）にはフォトカプラ５４４ａ（ＰＨ１）の受光側が電気的に接続されている。フォトカプラ５４４ａの発光側にはマイコン５３１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５１１の最低電位のグループに対応する集積回路５４１Ｘの通信コマンド信号用送信端子（ＴＸ）にはフォトカプラ５４４ｃ（ＰＨ３）の発光側が電気的に接続されている。フォトカプラ５４４ｃの受光側にはマイコン５３１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５４０と下位バッテリコントローラ５３０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５３１からフォトカプラ５４４ａ→集積回路５４１Ａ→・・・→集積回路５４１Ｘ→フォトカプラ５４４ｃを順番に経由してマイコン５３１に至る通信コマンド信号用ループ伝送路５４５が形成される。そのループ伝送路５４５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５４５には、マイコン５３１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５３１から集積回路５４１Ａ〜５４１Ｘに通信コマンド信号用ループ伝送路５４５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５１１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５１１の充電状態を調整させるための指令信号、各集積回路５４１Ａ〜５４１Ｘ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５４１Ａ〜５４１Ｈ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５４１Ａ〜５４１Ｈ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５４１Ａ〜５４５Ｈ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５４１Ａから集積回路５４１Ｘ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５４１Ｘから集積回路５４１Ａ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５１１の最高電位のグループに対応する集積回路５４１Ａの異常信号用受信端子（ＦＦＩ）にはフォトカプラ５４４ｂ（ＰＨ２）の受光側が電気的に接続されている。フォトカプラ５４４ｂの発行側にはマイコン５３１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５１１の最低電位のグループに対応する集積回路５４４の異常信号用送信端子（ＦＦＯ）にはフォトカプラ５４４ｄ（ＰＨ４）の発行側が電気的に接続されている。フォトカプラ５４４ｄの受光側にはマイコン５３１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５４０と下位バッテリコントローラ５３０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５３１からフォトカプラ５４４ａ→集積回路５４１Ａ→・・・→集積回路５４１X→フォトカプラ５４４ｃを順番に経由してマイコン５３１に至る異常信号用ループ伝送路５４６が形成される。そのループ伝送路５４６はシリアル伝送路である。

異常信号用ループ伝送路５４６には、マイコン３５１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５４１Ａ〜５４１X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５３１に戻ってくる。これにより、マイコン５３１は集積回路５４１Ａ〜５４１X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５４１Ａ〜５４１X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５４６には、異常を検出した集積回路、例えば集積回路５４１Ｃ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５４１Ｄ→・・・→集積回路５４１X→フォトカプラ５４４ｄを順番に経由してマイコン５３１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５３１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５４１Ａから集積回路５４１X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５４１Xから集積回路５４１Ａ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５４４ａ〜５４４ｄ（ＰＨ１〜ＰＨ４）は、セルコントローラ５４０と下位バッテリコントローラ５３０との間において通信コマンド信号用ループ伝送路５４５及び異常信号用ループ伝送路５４６を電気的に絶縁すると共に、セルコントローラ５４０と下位バッテリコントローラ５３０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５４０及び下位バッテリコントローラ５３０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５４０と下位バッテリコントローラ５３０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５４０と下位バッテリコントローラ５３０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５４０と下位バッテリコントローラ５３０との間の通信をフォトカプラ５４４ａ〜５４４ｄ（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５４１Ａ〜５４１Ｈ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５４１Ａ〜５４１Ｈ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５４１Ａ〜５４１Ｈ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５４１Ａ〜５４１Ｈ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５４１Ａ〜５４１Ｈ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５３１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５４０に送信すると共に、上位制御装置（モータコントローラ１１０や車両コントローラ）に対して信号を出力する。

マイコン３５１に入力される各種信号としては、各集積回路５４１Ａ〜５４１Xから出力された各リチウム単電池５１１の端子電圧信号、集積回路５４１Ａ〜５４１X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、単位電池モジュール５１０の充放電流を検出するための電流センサ５５０から出力された電流センサ信号、単位電池モジュール５１０の総電圧を検出するための電圧センサ５５１から出力された電圧センサ信号、単位電池モジュール５１０の内部に設けられ、組電池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）５５２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１１０や車両コントローラ）から出力された信号などがある。

マイコン３５１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、単位電池モジュール５１０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（ＳｔａｔｅＯｆＨｅａｌｔｈ）などの情報に対応する信号、及び単位電池モジュール５１０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１１０や車両コントローラ）に対して出力される。

次に、図１から図５を用いて、実際の電源装置１の構造について説明する。

詳細な説明に先立って、一実施の形態の電源装置の概要を説明する。図1は電源装置１の外形形状を示している。電源装置１は、８個のモジュール電池セット５００（図７参照）をケーシング（図１の下容器２と上蓋３から構成される）に収容して構成される。モジュール電池セット５００は２個のモジュール電池５（図３参照）を上下に一体化して構成される（図７参照）。電池モジュールセット５００にはファンユニット１２と通気ダクト１７が付設されている（図７参照）。図示は省略するが、モジュール電池５は、１２個の組電池１９（図４参照）をモジュールケース６（図３参照）に収容して構成される。モジュール電池５のそれぞれには吸気口７と排気口８とが設けられている（図３参照）。組電池１９は、４つの単電池２０をホルダで一体化して構成される（図５参照）。

一実施の形態の電源装置では、電池モジュールセット５００に付設されたファンユニット１２と通気ダクト１７により、電源装置のケーシング内に冷却風を吸込み、個々の電池モジュールを効率よく冷却する。

図１〜図９に示すように一実施の形態の電源装置１は、下容器２と、下容器２の上部開口をネジ締結で封止する上蓋３とを有している。下容器２内には、モジュール電池セット５００、制御用電子回路２３（図２参照）、排気ダクト１６（図２参照）、吸気ダクト１８（図２参照）およびケーブル類が収容される。下容器２の長手方向に沿う一方の側面には、吸込み口１０と通信コネクタ４が配設されている。通信コネクタ４には、大型車両全体を制御する車両制御システムと電源装置１との間で通信するためのケーブルが接続される。

図７はモジュール電池セット５００を示す図である。モジュール電池セット５００は、図３に示すモジュール電池５を上下に２段重ねて一体化して構成されている。モジュール電池５は、モジュールケース６内に、図４に示す組電池１９を１２個収容して構成されている。１２個の組電池１９は、６個ずつ２列としてモジュールケース６内に収容されている。

図４に示すように、モジュールケース６に収容される組電池１９は、４個の単電池２０を縦２列横２列に配列して成り、長手方向両側の端部が電気絶縁樹脂製のホルダ２１に保持固定されている。この組電池１９では、電池極性が交互となるように各単電池２０が配列され、各単電池２０が銅製のブスバー２２で電気的に直列に接続されている。

組電池１９を構成する単電池２０には、図５に示すように、マンガン酸リチウム等を主要構成材料とした円筒型リチウム二次電池が使用されている。単電池２０は、正極および負極がセパレータを介して捲回された電極群が円筒形の金属容器内に収容されている。負極が容器内壁に接続され、正極が金属容器を封止する蓋に接続されている。金属容器内に電解液を注液後、蓋が金属容器にかしめ固定されている。このため、単電池２０の長手方向一端の蓋側は正極の極性を有しており、他端の容器底部側は負極の極性を有しており、これら両極部は露出している。

図６に示すように、下容器２内には、図７に示すモジュール電池セット５００が４個ずつ２列に計８個収容されている。すなわち、４個のモジュール電池セット５００をそれぞれ並列して配置した電池セット列が２列設けられている。下容器２の側面には、吸込み口１０が形成されており、吸込み口１０と反対の側面には、吐出し口１１（図示省略）が形成されている。

図３に示すように、モジュール電池セット５００を構成するモジュール電池５は、略直方体状のモジュールケース６を有している。モジュールケース６の長手方向に沿う両側側面の下部には、下容器２内にモジュール電池５をネジ締結で固定可能なフランジが形成されている。このフランジを利用してモジュール電池５が２段に重ねて一体化され、モジュール電池セット５００が構成されている。

モジュールケース６の長手方向の一側端面の下部には、冷却風をモジュール電池５内に取り込むための吸気口７が形成されており、他側端面の下部には、モジュール電池５から冷却風を排気するための排気口８が形成されている。吸気口７および排気口８は長手方向と交差する幅方向にスリット状に形成されている。吸気口７が形成された端面には、モジュール電池５の２個の出力端子９ａ、９ｂが幅方向に並んで突設されている。

図７に示すように、モジュール電池セット５００のそれぞれには、ファンユニット１２と通気ダクト１７とが付設されている。ファンユニット１２は、モジュールケース６の排気口８が形成された端面にネジで締結され、モジュール電池５からの冷却風を導出する。ファンユニット１２は、ブロアファン１３とファンダクト１４とで構成され、ブロアファン１３はファンダクト１４にネジ締結で固定されている。ファンダクト１４の上面には開口１４ａが形成されている。開口１４ａは、後述するように、排気ダクト１６の底面に設けた開口と接続される。

図７に示すように、モジュールケース６の吸気口７が形成された端面には、モジュール電池５に冷却風を導入するための流路を形成する通気ダクト１７が接続されている。通気ダクト１７は、モジュールケース６の吸気口７が形成された端面にネジで締結されている。通気ダクト１７の上面には開口１７ａが形成されている。開口１７ａは、後述するように、吸気ダクト１８の底面に設けた開口と接続される。

各モジュール電池５の出力端子９ａ，９ｂ（図３参照）には出力ケーブル９ｃ、９ｄが結線されている。出力ケーブル９ｃ、９ｄの端部には正極用コネクタ９ｅおよび負極用コネクタ９ｆが設けられている。これらのコネクタ９ｅ，９ｆは、後述する端子台２５に付設した強電ケーブルコネクタ２６の正極用コネクタおよび負極用コネクタにそれぞれ接続され、電力が取り出される。

図６に示すように、各モジュールケース６の長手方向側面の両脇には門形の１０個のダクト架台１５が、下容器２にネジ締結で固定されている。図２，図９に示すように、ダクト架台１５の上面には、通気ダクト１７の上方に位置して、吸気ダクト１８がモジュールケース６の長手方向と直交するように配置されている。吸気ダクト１８は、ダクト架台１５の上面にネジで固定されている。吸気ダクト１８の長手方向の開放端部は、下容器２の側面に設けられている吸込み口１０に接続されている。吸気ダクト１８の底面には、各モジュール電池セット５００に付設した通気ダクト１７の開口１７ａが接続される開口（不図示）が所定ピッチで設けられ、開口には封止材を介して開口１７ａが接続される。

ダクト架台１５の上面にはまた、ファンユニット１２の上方に位置して、排気ダクト１６がモジュールケース６の長手方向と直交するように配置されている。排気ダクト１６は、ダクト架台１５の上面にネジで固定されている。排気ダクト１６の長手方向の開放端部は、下容器２の側面に設けられている吐出し口１１に接続されている。排気ダクト１６は、断面が略Ｌ字状に形成され、突部底面には各モジュール電池セット５００の開口１４ａが接続される開口（不図示）が所定ピッチで設けられ、開口には封止材を介して開口１４ａが接続される。

以上の構成により、ブロアファン１３を回転すると、ケーシング(下容器２）の吸込み口１０から吸い込まれた外部の空気が、吸気ダクト１８，通気ダクト１７，モジュールケース吸気口７，モジュールケース排気口８，ファンダクト１４，排気ダクト１６，吐出し口１１を経由して流れる。その結果、冷却風が各モジュール電池に流通して、単電池２０を冷却することができる。

図２に示すように、モジュール電池セット５００の上方には、モジュール電池セット５００を構成する各単電池２０の充放電状態を監視するための弱電系の制御回路（セルコントローラ）２３が設置されている。図９を参照すると分かるように、セルコントローラ２３は、排気ダクト１６と吸気ダクト１８の間において、制御回路支持架台２４にネジ締結で固定されている。制御回路支持架台２４は、ダクト架台１５にネジ締結で固定されている。

制御回路２３は、単電池２０の単電池電圧を検出する電圧検出回路と、マイコンとを有している。マイコンは、中央演算処理装置として機能するＣＰＵ、基本制御プログラムが格納されたＲＯＭ、ＣＰＵのワークエリアとして機能するＲＡＭ等を含んで構成されている。マイコンは、ＡＤコンバータを内蔵しており、電圧検出回路で検出した単電池電圧をデジタル値として取り込むことができる。なお、マイコンが検出した単電池電圧は、インターフェースを介して車両制御システムに報知される。

図８に示すように、モジュール電池セット５００の一方の長手方向端部、すなわち、モジュール電池５の出力端子９ａ，９ｂが突設されている端部側には、それぞれ端子台２５が設けられている。すなわち、４個のモジュール電池セットで構成される電池セット列にそれぞれ対応して、一列に４個の端子台が二列設けられている。４個の端子台２５は、下容器２の底板に所定ピッチでボルトにより締結されている。端子台２５のそれぞれには、端子台ケーブル２６が配設されている。端子台ケーブル２６の先端には、モジュール電池５の出力ケーブル９ｃ．９ｄのコネクタ９ｅ，９ｆとコネクタ接続するためのコネクタが設けられている。各端子台２５同士は図示しない強電ケーブルで接続され、８個の電池モジュール電池５００による電力が電源装置１の強電ケーブル２７から取り出される。強電ケーブル２７は、３相交流モータを駆動するためのパワーモジュールに接続され、直流電力が交流電力に変換されて駆動モータが回転駆動される。

（排気経路の構成）
次に、本実施形態の電源装置１の排気経路について説明する。
冷却風は次のように通過する。すなわち、ブロアファン１３を駆動することで、外部の冷却風は、下容器２の側面に設けた２つの吸込み口１０から、それぞれ２つの吸気ダクト１８内に導入される。各吸気ダクト１８に導入された冷却風は、４個のモジュール電池セット５００にそれぞれ付設した各通気ダクト１７に分岐され、吸気口７を介してモジュール電池５内に吸い込まれる。

モジュール電池５内では、冷却風が各単電池２０間、各組電池１９間の隙間を通りながら排気口８側に向かって流れる。冷却風は、モジュール電池５内で熱交換し、単電池２０を冷却する。熱交換により温度が上昇した冷却風は、排気口８から排出される。この排気冷却風は、ファンユニット１２を介してモジュール電池５の長手方向一側端面に沿って上方に立ち上がり、ファンダクト１４の開口１４ａを介して排気ダクト１６に排出される。４つのファンユニット１２から排気ダクト１６に排出された冷却風は、排気ダクト１６で集約され、下容器２の側面に設けた２つの吐出し口１１から下容器２の外方に放出される。

（組立て手順）
電源装置１の組立て手順を、図６〜９を参照して説明する。
下容器２内において、モジュール電池５を上下２段に重ねながらボルトにより容器底面に締結し、２段に積層したモジュール電池５に通気ダクト１７とファンユニット１２をボルトで取り付ける（図７参照）。これにより、モジュール電池セット５００が構成される。図６は、ここまで組み立てられた状態を示す。モジュール電池５の両脇にダクト架台１５を配置し、下容器２にボルトにより固定する。

図８は、ダクト架台１５を下容器２に固定した組立途中の状態を示す。図８まで組み立てた後、４個ずつ並ぶモジュール電池セット５００の列と列との間において、各モジュール電池セット５００ごとに端子台２５を配置し、下容器２にボルトで固定する。固定された端子台２５同士を強電ケーブルで接続する。各端子台２５には、モジュール電池５の出力電力を強電ケーブル２７に流す接続ケーブル２６が設けられており、モジュール電池５の出力ケーブル９ｃ、９ｄのコネクタ９ｅ，９ｆと、接続ケーブル２６のコネクタを、全ての部品の取り付けが完了した後に接続可能とされている。この結果、組立作業中の感電を防止することができる。

下容器２の長手方向に沿う一側の側面に通信コネクタ４をボルトにより配置固定する。制御回路支持架台２４上に、排気ダクト１６、吸気ダクト１８、制御回路２３を予め組み付けておき、この制御回路支持架台２４をダクト架台１５にボルトにより取り付ける。

その後、通信ケーブルを配設し、一端を制御回路２３に他端を通信コネクタ４に取り付ける。このとき、制御回路２３と通信コネクタ４の間に、制御回路２３を統括する制御回路を配設しても良い。モジュール電池５の出力ケーブル９ｃ、９ｄのコネクタ９ｅ，９ｆを端子台２６から分岐している強電ケーブルのコネクタ２６に挿入して結線する。最後に下容器２の上部開口に上蓋３をボルトにより締結して容器内部を封止する。

一実施形態の電源装置１によれば、次のような作用効果が得られる。
（１）モジュール電池５を上下２段に積層し、ファンユニット１２と通気ダクト１７を付設して成る４つのモジュール電池セット５００の列を２列に下容器２内に配置した。各列を構成する複数個のモジュール電池セット５００には、共通の吸気ダクト１６により下容器２の外部から冷却風を導入し、冷却後の冷却風を共通の排気ダクト１８から下容器２の外部へ排気するようにした。吸気ダクト１８と排気ダクト１６を複数個のモジュール電池セット５００に共通に用いたので、無駄な空間が少なく、システム全体の小型化を図ることができる。

（２）本実施形態の電源装置１では、単電池２０のＳＯＣなどを検出して電池状態を監視するセルコントローラなどの電子制御回路２３を下容器内に設置している。通常、埃や異物等が電子制御回路に付着すると電子制御回路の信頼性を損なう可能性がある。しかし、一実施の形態の電池装置では、下容器外部からの冷却風は吸気ダクト１８を通ってモジュール電池セット５００に導入され、排気ダクト１６を通って下容器外部へ排気される。この結果、下容器内に導入した外部の空気がダクト内とモジュール電池内以外の場所を流れないので、埃や異物等が電子制御回路２３に付着することを抑制することができる。換言すると、容器２の内部に設けられた電子制御回路２３は、吸込み口１０から吐出し口１１へ流れる冷却風路に曝されない箇所に設置するのが好ましい。

（３）電源装置１の冷却風の吸込み口１０と吐出し口１１とが近接して形成されていると、モジュール電池５内で熱交換され放出された熱風を再び取り込む可能性があるため、電池モジュール内の温度が低下しない可能性がある。本実施形態の電源装置１では、吸込み口１０と吐出し口１１が下容器２の相対する側面にそれぞれ形成されている。このため、吐出し口１１から放出された熱風を再び取り込むことが抑制されるので、冷却性を向上させることができる。

−第２の実施の形態−
図１０〜図１２を参照して、本発明による電源装置の第２の実施の形態について説明する。第２の実施形態の電源装置１Ａにおいて、第１の実施の形態で説明した電源装置１と同様の箇所には同様の符号を付し、相違点を主に説明する。

第１の実施の形態との相違点は、８つのモジュール電池セット５００に対して、１つの吸気ダクト１８Ａを用いた点である。図１２に示すように、モジュール電池５を上下２段に積層し、ファンユニット１２Ａと通気ダクト１７Ａを付設して成るモジュール電池セット５００が、４個ずつ２列に配列されて下容器２内に設置されている。

４つのモジュール電池セット５００で構成されるモジュール電池セット列間において、モジュール電池５の吸気口７が互いに対向するようにされている。したがって、通気ダクト１７Ａも互いに対向している。対向する通気ダクト１７Ａには、下容器２の底面側に向かう開口が設けられている。４つのモジュール電池セット５００で構成されるモジュール列間に吸気ダクト１８Ａが設けられている。吸気ダクト１８Ａの上面には、モジュール電池セット５００の配列ピッチで開口が設けられ、これらの開口に通気ダクト１７Ａの開口が接続される。すなわち、２列のモジュール電池セット５００で１つの通気ダクト１８Ａを共通に利用する。

図１０、図１２に示すように、吸気ダクト１８Ａの上面には、モジュール電池セット５００を構成する各単電池２０の充放電状態を監視するための弱電系の制御回路（セルコントローラ）２３が設置されている。図１２を参照すると分かるように、セルコントローラ２３は、吸気ダクト１８Ａの上面において、制御回路支持架台２４にネジ締結で固定されている。制御回路支持架台２４は、吸気ダクト１８Ａの上面にネジ締結で固定されている。

（排気経路の構成）
次に、第２の実施形態の電源装置１Ａの排気経路について説明する。
冷却風は次のように通過する。すなわち、ブロアファン１３を駆動することで、外部の冷却風は、下容器２の側面に設けた１つの吸込み口１０（不図示）から１本の共通吸気ダクト１８Ａ内に導入される。共通吸気ダクト１８Ａに導入された冷却風は、４個のモジュール電池セット５００にそれぞれ付設した各通気ダクト１７Ａに分岐され、吸気口７を介してモジュール電池５内に吸い込まれる。

モジュール電池５内では、冷却風が各単電池２０間、各組電池１９間の隙間を通りながら排気口８側に向かって流れる。冷却風は、モジュール電池５内で熱交換し、単電池２０を冷却する。熱交換により温度が上昇した冷却風は、排気口８から排出される。この排気冷却風は、ファンユニット１２Ａを介してモジュール電池５の長手方向一側端面に沿って上方に立ち上がり、ファンダクト１４の開口１４ａを介して排気ダクト１６に排出される。８つのファンユニット１２から排気ダクト１６に排出された冷却風は、排気ダクト１６で集約され、下容器２の側面に設けた２つの吐出し口１１から下容器２の外方に放出される。

第２の本実施形態の電源装置１Ａによれば、第１の実施形態の電源装置１と同様の作用効果を奏するとともに、次の作用効果を奏する。
ファンユニット１２Ａの駆動により、下容器２の外部からの冷却風は、１本の共通吸気ダクト１８Ａから８つのモジュール電池セット５００に流れ込み、２本の排気ダクト１６から下容器２の外部へ吐き出される。それぞれが４個のモジュール電池セット５００で構成されるモジュール列の間において、モジュール電池５の吸気口７を互いに対向させ、２列のモジュール電池セット５００で１つの吸気ダクト１７Ａを共通に利用するようにした。したがって、第１の実施の形態に比べて、さらに無駄な空間が少なく、システム全体の小型化を図ることができる。

本発明は次のように変形して実施することもできる。
（１）上記実施形態では、大型自動車用電源装置１または１Ａを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、大電流充放電を要する大型電池モジュールに広く適用することができる。
（２）上記実施形態では、４本の単電池２０を直列に接続した組電池１９を６個並置したモジュール電池５を例示したが、本発明はモジュール電池５の構成や接続（直列、並列）に制限されるものではない。例えば、単電池２０の本数を変えてもよく、組電池１９の個数や配列を変えてもよい。

（３）上記実施形態では、モジュール電池５を２個上下に重ねて成るモジュール電池セット５００を一列に並べて直列１群とし、下容器２の長手方向に２群並列配置した。しかし、スペースや電気容量により直列１群の数を３セットにしたり、モジュール群の並列配置を１や３にしてもよい。
（４）上記実施形態では、モジュール電池５を２個上下に重ねたモジュール電池セット５００を下容器２に収容する例を示したが、２個上下に重ねずに１段構成のモジュール電池５を使用した大型自動車用の電源装置に本発明を適用してもよい。
（５）たとえば、モジュール電池５を２個上下に重ねて使用せずに、容器２内に少なくとも２つのモジュール電池５を吸気口同士が一側に並び、排気口同士が他側に並ぶように並列に配置させてもよい。この場合、少なくとも２つのモジュール電池セット５００の吸気口７同士を１本の吸気ダクト１８で連通し、排気口８同士を１本の排気ダクト１９で連通する。

（６）あるいは、モジュール電池５を２個上下に重ねて使用せずに、容器２内に少なくとも２つのモジュール電池を吸気口同士が互いに対向するように直列に配置し、各吸気口同士を共通の吸気ダクトで連通し、各排気口をそれぞれ別々の排気ダクトで連通するようにしてもよい。

（７）上記実施形態では、単電池２０として、円筒型リチウム二次電池を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、単電池２０の形状を角型、多角形としてもよく、ラミネートフィルムで外装した二次電池を使用するようにしてもよい。また、リチウム二次電池以外に、ニッケル水素電池等を使用することもできる。

（８）上記実施形態では、単電池２０にリチウム二次電池を使用していることから、制御回路２３が単電池２０ごとに単電池電圧を検出する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、単電池にニッケル水素電池を使用した場合には、ニッケル水素電池がリチウム二次電池と比べて過充電による問題発生が少ないため、組電池ごとに、または、複数の組電池ごとに組電池総電圧を検出するようにしてもよい。

（９）上記実施形態では、モジュール電池５の吸気口７および排気口８をそれぞれ長手方向両側の端面の下部に形成する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、吸気口７をモジュール電池５の端面の上部に形成すれば、冷却風の流れがモジュール電池５の長手方向に沿う側面から見て対角線方向となるので、冷却効果を高めることができる。また、長手方向に沿う側面に吸気口７を形成するようにしてもよい。

本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、複数のモジュール電池または複数のモジュール電池セットの吸気ダクト、排気ダクトをそれぞれ共通化する方式であれば、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。

第１の実施の形態の大型自動車用電源装置の外観斜視図である。図１の大型自動車用電源装置の内部構造を示す斜視図である。図１の大型自動車用電源装置に用いられるモジュール電池の外観斜視図である。図３のモジュール電池を構成する組電池の外観斜視図である。組電池を構成する円筒型リチウム二次電池の外観斜視図である。第１の実施の形態の大型自動車用電源装置の組立途中の内部構造を示す分解斜視図である。図１の大型自動車用電源装置に用いられるモジュール電池セットの外観斜視図である。第１の実施の形態の大型自動車用電源装置の組立途中の内部構造を示す分解斜視図である。第１の実施の形態の大型自動車用電源装置の組立途中における、排気ダクト、吸気ダクト、制御回路を組み付ける直前の状態を示す大型電池モジュールの分解斜視図である。第２の実施の形態における大型自動車用電源装置の内部構造を示す斜視図である。図１０の大型自動車用電源装置に用いられるモジュール電池セットの外観斜視図である。図１０の大型自動車用電源装置の分解斜視図である。大型のハイブリッド自動車用駆動システムの概略構成を示す図である。電源装置１の電気的な回路構成を示す図である。モジュール電池セット制御装置５２０の電気的な接続構成を示す図である。

符号の説明

１，１Ａ電源装置２下容器
５モジュール電池６モジュールケース
７吸気口８排気口
９ａ，９ｂ出力端子１０吸込み口
１１吐出し口１２，１２Ａファンユニット
１３ブロアファン１４ファンダクト
１６排出ダクト１７,１７Ａ通気ダクト
１８，１８Ａ吸気ダクト１９組電池
２０単電池２７強電ケーブル

Claims

複数の単電池をモジュール筐体内に収容して構成され、筐体内へ冷却風を導入する吸気口と導入した冷却風を排気する排気口とが前記モジュール筐体に設けられた、少なくとも２つのモジュール電池と、
前記少なくとも２つのモジュール電池を内部に収容するとともに、容器内へ冷却風を導入する吸込み口と導入した冷却風を吐き出す吐出し口とが設けられた容器と、
前記モジュール電池のそれぞれの吸気口と前記容器に設けた前記吸込み口とを接続して容器外部から冷却風を前記モジュール電池に導入する吸気ダクトと、
前記モジュール電池のそれぞれの排気口と前記容器に設けた前記吐出し口とを接続して、前記モジュール電池から容器外部へ冷却風を排気する排気ダクトとを備えることを特徴とする二次電池を用いた電源装置。
請求項１に記載の電源装置において、
前記少なくとも２つのモジュール電池を吸気口同士が一側に並び、排気口同士が他側に並ぶように並列に配置したことを特徴とする電源装置。
請求項２に記載の電源装置において、
前記並列に配置した少なくとも２つのモジュール電池対を複数列備え、
前記吸気ダクトと排気ダクトは各列毎にそれぞれ設けられることを特徴とする電源装置。
請求項１に記載の電源装置において、
前記少なくとも２つのモジュール電池を前記吸気口同士が互いに対向するように直列に配置し、各吸気口同士を共通の吸気ダクトで連通し、各排気口をそれぞれ別々の排気ダクトで連通することを特徴とする電源装置。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電源装置において、
前記容器の吸込み口と吐出し口を互いに容器の反対の面に設置したことを特徴とする電源装置。
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電源装置において、
前記容器の内部には、前記単電池の状態を監視する制御回路が設けられ、前記制御回路は、前記吸込み口から吐出し口へ流れる冷却風の流路に曝されない箇所に設置したことを特徴とする電源装置。