JP4635288B2 - 移動体搭載用バッテリ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や船舶等の移動体に搭載されるバッテリ装置に関し、例えばバッテリと内燃機関とを選択的に切り換えて駆動源とするハイブリットシステムカー等に搭載して好適な移動体搭載用バッテリ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車においては、資源、環境問題の対応から、ガソリンエンジン車やディーゼルエンジン車の代替としてバッテリ装置を駆動源とした電気自動車の実用化が注目されている。自動車には、電気系統の駆動源として従来から鉛蓄電池が用いられている。したがって、電気自動車は、この鉛電池を基本としてその開発が進められていたが、１回の充電で実用的な走行距離を得るためには大型化、大重量化の問題があった。
【０００３】
このため、自動車においては、モータと従来のエンジンとを走行条件等によって適宜切り換えることにより、モータに電源を供給するバッテリ装置の大型化を抑えるとともに省エネルギー化やクリーン化を図ったハイブリットシステムカーの実用化が図られている。一方、自動車用バッテリ装置には、数十ボルト〜数百ボルトの高電圧、高エネルギー密度或いは高出力仕様が要求されるために、従来の鉛電池に代えてより高性能でかつ軽量であるリチウムイオン二次電池の採用が図られている。
【０００４】
例えば、特開平９−８６１８８号「電気自動車のバッテリ構造」公報には、多数個のリチウムイオン二次電池をバッテリケース内に形成した多数個の隔室内にそれぞれ収納してなる自動車用バッテリ装置が開示されている。バッテリケースは、上下２個のハーフに分割されてなり、それぞれの突合せ面に半円筒状を呈する多数個のリブ壁が一体に形成されている。バッテリケースは、上下ハーフを一体化することによって、相対するリブ壁により内部に円柱形のリチウムイオン二次電池を収納する多数個の隔室を構成してなる。
【０００５】
リブ壁には、長さ方向の数カ所に溝部が形成されており、この溝部内にリチウムイオン二次電池をそれぞれ接合固定する接着剤が充填される。したがって、各リチウムイオン二次電池は、上下ハーフを一体化してバッテリケースを組み立てることにより、リブ壁によって挟み込まれるとともに、長さ方向の数カ所の位置でその全周を接着剤によって固定されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
自動車用バッテリ装置においては、一般に自動車の床下等に搭載されることから、路面からの輻射熱の影響、雨天走行等における冠水、急激な温度変化等の環境条件に対しても充分な信頼性が保持されなければならない。また、自動車用バッテリ装置においては、リチウムイオン二次電池からの発熱があるために適当に冷却することが必要となり、かかる条件からは開放構造とすることが好ましい。さらに、自動車用バッテリ装置は、電子部品を搭載するセルコントロールユニットを搭載して高電圧を発生するリチウムイオン二次電池を用いる場合に、充分な水密性が保持されるように構成されなければならない。
【０００７】
ところで、上述した先願自動車用バッテリ装置においては、各リチウムイオン二次電池がバッテリケースの内部に形成した円弧状の隔壁によって区画された隔室内に収納されるとともにその長さ方向の数カ所の位置を接着剤によって接合固定することで、振動や衝撃等の対応を図るようにしている。また、先願自動車用バッテリ装置においては、各隔室内に冷却風を供給するために、バッテリケースに各隔室に対応して通気穴が形成されてなる。
【０００８】
このため、先願自動車用バッテリ装置においては、バッテリケースを介して走行時の大きな振動や衝撃等が直接各リチウムイオン二次電池に負荷されることから損傷や内部ショート等の問題を生じることがあった。また、先願自動車用バッテリ装置においては、各リチウムイオン二次電池がバッテリケースに形成された隔壁に接触されていることから、路面からの輻射熱や急激な温度変化等が各リチウムイオン二次電池に直接伝達されて性能特性に影響を及ぼすといった問題があった。さらに、先願自動車用バッテリ装置においては、各隔室内に冷却風を供給するための通気穴が形成されていることから、内部の水密性が保持し得ないといった問題があった。このため、先願自動車用バッテリ装置は、充分に気密性が保持された場所に搭載しなければならないといった問題があった。
【０００９】
したがって、本発明は、過大な振動や衝撃或いは環境条件の変化等に対して収納した二次電池への影響が抑制されるようにするとともに気密性を保持しながら二次電池の効率的な冷却も行い得るようにした移動体搭載用バッテリ装置を提供することを目的に提案されたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成する本発明にかかる移動体搭載用バッテリ装置は、内部に電池収納部が形成されるとともに多数個の端子開口が設けられたモジュールケースと、モジュールケースを内部の収納空間部内に収納する外装ケース体と、電池収納部内に端子開口からそれぞれ端子部を外方に臨ませて収納されるとともに、互いに直列に接続された多数個の二次電池とを備えて構成され、取付部を介してモジュールケースが外装ケース体の内部に収納されてなる。移動体搭載用バッテリ装置は、モジュールケースが外装ケース体に対して、相対する外周部と内周部との間に間隙を構成する取付部を介して組み付けられる。
【００１１】
以上のように構成された本発明にかかる移動体搭載用バッテリ装置によれば、外装ケース体とモジュールケースとの二重ケース構造を構成するとともに、外装ケース体とモジュールケースとの間に間隙を構成して二次電池群を電池収納部内に収納することで、二次電池群に対する路面からの輻射熱や急激な温度変化等の影響を抑制するとともにモジュールケースに対する局部的な外力等の負荷を抑制する。移動体搭載用バッテリ装置は、かかる構成により二次電池群が安定した性能特性を奏するとともに機械的保護が図られるようにする。移動体搭載用バッテリ装置によれば、例えば間隙スペースを利用して二次電池群を制御するコントロールユニットがモジュールケースに取り付けられることで、スペース効率の向上が図られるようになる。
【００１２】
また、移動体搭載用バッテリ装置は、一対のモジュールケースを外装ケース体に収納してなり、各モジュールケースに組み合わせ状態において吸気ダクトと排気ダクトとを構成する吸気ダクト半体と排気ダクト半体とが形成される。吸気ダクトと排気ダクトとは、モジュールケースを外装ケース体に収納した状態において、外装ケース体からシールドされた状態で突出される。
【００１３】
以上のように構成された移動体搭載用バッテリ装置によれば、吸気ダクトを介して電池収納部内へと供給された冷却風が排気ダクトから排気されて、二次電池の効率的な冷却が行われる。移動体搭載用バッテリ装置によれば、間隙を介して冷却風が外装ケース体とモジュールケースとの間を流れることで放熱作用が促進されるようになり、またこの間隙を介して配置されたコントロールユニットの冷却も行われて安定した出力が得られるとともに安定した制御動作が行われるようになる。
【００１４】
移動体搭載用バッテリ装置は、外装ケース体やモジュールケース或いは二次電池を接続固定する接着剤に、ウレタン系、シリコン系或いは変性シリコン系の接着剤が用いられる。移動体搭載用バッテリ装置は、各接合部が凹凸の突合せ構造を以って構成されるとともに、充填された余剰の接着剤が内側へと溢れ出るように構成されている。
【００１５】
したがって、移動体搭載用バッテリ装置によれば、接着剤が硬化状態においても弾性力が保持される特性を有することで、各接合部が強固に固定されるとともに振動や衝撃或いは寸法公差や温度変化に対しても接合状態が確実に保持されるようになる。移動体搭載用バッテリ装置によれば、水密性が極めて大きく、信頼性の向上が図られるようになる。
【００１６】
移動体搭載用バッテリ装置は、モジュールケースに対してコントロールユニットが、回路基板に形成した長孔からなる取付孔に嵌合溶着部が嵌合されて熱溶着が施されることによって取り付けられる。移動体搭載用バッテリ装置によれば、モジュールケースと回路基板との熱膨張率の差異によって大きな温度・湿度変化に伴って取付部位に生じる機械的応力が長孔によって逃がされることで、コントロールユニットの強固な固定状態が保持されるとともにその破損が防止される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。実施の形態として示すバッテリ装置１０は、図１に示すように、ハイブリットシステムカー１に搭載され、駆動源としてエンジン２と併用される電気モータ３に電源を供給する。ハイブリットシステムカー１については、種々のシステムが提案されているが、基本構成として制御部４によってエンジン２と電気モータ３とを切り換えて走行が行われる。ハイブリットシステムカー１においては、例えば発進時や低速走行等のエンジン効率が悪い走行領域では電気モータ３による駆動が行われるとともに、高速走行等の走行領域ではエンジン２による駆動を行うようにする。ハイブリットシステムカー１においては、必要に応じて制御部４の出力によってエンジン２が発電機を駆動し、バッテリ装置１０の充電を行うようにする。
【００１８】
ハイブリットシステムカー１においては、図１に示すように、例えば後部座席５の床下に位置してバッテリ搭載部６が設けられており、このバッテリ搭載部６にバッテリ装置１０が搭載されている。したがって、バッテリ装置１０は、路面からの輻射熱の影響や雨天走行等における冠水或いは急激な温度変化や振動等の影響等を受けるが、詳細を後述する構成によって充分な信頼性が保持される。
【００１９】
バッテリ装置１０は、図２乃至図５に示すように、全体ボックス状を呈する外装ケース体１１内に、後述する多数個のリチウムイオン二次電池１２を収納したモジュールケース１３や、このモジュールケース１３に取り付けられた第１のセルコントロールユニット１４ａ乃至第６のセルコントロールユニット１４ｆからなる６個のセルコントロールユニット１４を封装して構成される。バッテリ装置１０は、図２及び図３に示すように、１個の外装ケース体１１内に２個の単位モジュールケース１３ａ、１３ｂを収納している。なお、単位モジュールケース１３ａ、１３ｂは、詳細を後述するように互いに同等に構成されており、特に個別に説明する場合を除いて以下の説明においては便宜上モジュールケース１３と総称する。
【００２０】
バッテリ装置１０には、各単位モジュールケース１３ａ、１３ｂ内にそれぞれ２４個のリチウムイオン二次電池１２を収納して合計４８個が内蔵されている。ハイブリットシステムカー１には、２セットのバッテリ装置１０が搭載されることによって、全体で９６個のリチウムイオン二次電池１２が搭載される。バッテリ装置１０は、８個のリチウムイオン二次電池１２を１組としてモジュール電池が構成される。バッテリ装置１０は、セルコントロールユニット１４によって各リチウムイオン二次電池１２やモジュール電池を対象として、後述するように電圧検出・容量制御動作や異常温度の検出動作が行われる。
【００２１】
バッテリ装置１０は、セルコントロールユニット１４を介して検出信号等をハイブリットシステムカー１の制御部４へと送信するとともに、この制御部４から供給される制御信号を受信してモジュール電池及びリチウムイオン二次電池１２をコントロールする。バッテリ装置１０は、モジュールケース１３の側面に図示しない絶縁シートを接合することによって相互及び外部との絶縁を保持するように構成されている。勿論、バッテリ装置１０は、ハイブリットシステムカー１の仕様に応じて搭載するリチウムイオン二次電池１２の個数や個々の電池容量を異にしたものが用いられる。
【００２２】
バッテリ装置１０は、発熱量が比較的小さいリチウムイオン二次電池１２を用いることで特別の冷却装置を不要とし、詳細を後述するように車内の空気を外装ケース体１１の内部に取り入れて循環させることによって冷却が行われるように構成される。したがって、バッテリ装置１０には、各図に示すように外装ケース体１１の上面に長手方向に離間してモジュールケース１３に一体に形成された吸気ダクト１５と排気ダクト１６とが突出した構成となっている。これら吸気ダクト１５と排気ダクト１６は、図示しないダクトパイプによって吸気機構及び排気機構にそれぞれ接続される。バッテリ装置１０は、各図に示すように外装ケース体１１の一方側にコネクタ部１７が形成されており、このコネクタ部１７に正極端子部１８と負極端子部１９及び送受信端子部２０とが設けられている。
【００２３】
リチウムイオン二次電池１２は、長尺シート状の正極電極材と負極電極材とをセパレータを介して重ね合わせ状態で巻回し、これを電解質を充填した円筒状の電池ケース内に装填して構成されてなる。リチウムイオン二次電池１２は、詳細を省略するが、電池ケースの一方側にガスケットを介して正極電極材が接続される正極端子部材が組み付けられるとともに、負極電極材が電池ケースと接続されてなる。リチウムイオン二次電池１２は、図４及び図１４に示すように全体が円筒形を呈しており、一端側が正極端子１２ａとされるとともに他端側が負極端子１２ｂとされ、また１個当たりの容量が３Ａｈとされる。
【００２４】
リチウムイオン二次電池１２は、例えばアルミニウム箔からなる正極集電体に正極活物質が塗布されて正極電極材が構成されるとともに、例えば銅箔からなる負極集電体に負極活物質が塗布されて負極電極材が構成される。正極活物質は、例えばリチウム複合酸化物に対して、バインダとしてポリフッ化ビニリデン、溶剤としてｎ−メチルピロリドンを加えてスラリー状化され、ドクターブレード法等によって正極集電体上に均一に塗布される。
【００２５】
負極活物質は、例えばグラファイト等のリチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な炭素材料に対して、バインダとしてポリフッ化ビニリデン、溶剤としてｎ−メチルピロリドンを加えてスラリー状化され、ドクターブレード法等によって負極集電体上に均一に塗布される。電解質は、例えばエチレンカーボネート等の電解液と、例えば六フッ化燐酸リチウム等の電解質塩とからなる。リチウムイオン二次電池１２は、上述した素材に限定されず、従来周知の種々の素材が用いられることは勿論である。
【００２６】
外装ケース体１１は、機械的剛性、潤滑油等に対する化学的耐性、耐熱性等に優れた合成樹脂材によってそれぞれ略矩形のボックス状に成形された一対の外装ケース半体２１（以下、上ハーフと称する。）と外装ケース半体２２（以下、下ハーフと称する。）とを組合せ結合して全体密閉された箱体として構成されてなる。外装ケース体１１は、上ハーフ２１と下ハーフ２２とが詳細を後述するシールド結合構造を以ってその突合せ部位を結合されることにより内部に密閉されたモジュールケース収納空間部１１ａを構成している。勿論、外装ケース体１１は、かかる構成に限定されるものでは無く、例えば箱状に形成された下ハーフ２２に対して蓋状の上ハーフ２１を組合せ結合して構成してもよい。
【００２７】
上ハーフ２１は、図２及び図６に示すように、底面部を開口した全体略ボックス状を呈して形成され、外周側面にそれぞれ上面と底面とに開放された多数条の係合ガイド凹溝２３が凹設されている。上ハーフ２１は、これら係合ガイド凹溝２３を形成することによって外周面を凹凸形状を呈するように構成され、平面に構成された場合と比較して機械的強度の向上が図られることで全体が薄型とされて軽量化が図られている。
【００２８】
上ハーフ２１には、一方の側面部が図２乃至図６に示すように段落ちされて後述するコネクタ部１７が配置される段落ち部２４が形成されている。段落ち部２４には、図６に示すように、各端子部１８乃至２０に対応して３個の端子穴２５乃至２７が幅方向に並んで設けられている。第１の端子穴２５には、正極端子部１８を構成する正極端子部材１８ａが、シールドされた状態で組み付けられる。中央の第２の端子穴２６には、制御信号等の送受信端子部２０を構成する送受信コネクタ部材２０ａが、シールドされた状態で組み付けられる。第３の端子穴２７には、負極端子部１９を構成する負極端子部材１９ａが、シールドされた状態で組み付けられる。
【００２９】
上ハーフ２１には、図２及び図６に示すようにその上面に長手方向に離間して吸気ダクト穴２８及び排気ダクト穴２９が形成されている。これら吸気ダクト穴２８及び排気ダクト穴２９には、後述するように上ハーフ２１と下ハーフ２２とを結合した外装ケース体１１内にモジュールケース１３が収納された状態において、このモジュールケース１３に形成された吸気ダクト１５及び排気ダクト１６がシールドされた状態でそれぞれ外方へと露呈される。
【００３０】
上ハーフ２１には、詳細を図８に示すように、下ハーフ２２との突合せ端部となる各係合ガイド凹溝２３の下端部に位置して係合凸部３０がそれぞれ一体に突設されている。各係合凸部３０は、上ハーフ２１の表面に露呈しない高さを以って係合ガイド凹溝２３の底部から一体に突設されている。
【００３１】
上ハーフ２１には、図３及び図４、図６に示すように、それぞれの上面の内面に、各セルコントロールユニット１４を押圧する多数個の押えリブ３１が突設されている。各押えリブ３１は、具体的には各セルコントロールユニット１４に対してそれぞれその両側縁の互いに非対象位置を押圧するようにして突設された複数個からなる。
【００３２】
上ハーフ２１は、かかる押えリブ３１を有することによって、バッテリ装置１０に加えられる振動や衝撃等によるセルコントロールユニット１４の共振の発生を抑制するようにする。また、バッテリ装置１０においては、押えリブ３１によって上ハーフ２１の内面とセルコントロールユニット１４との間、換言すれば上ハーフ２１とモジュールケース１３との間に図４及び図２４に示すように間隙ｐが構成されている。
【００３３】
上ハーフ２１には、吸気ダクト穴２８及び排気ダクト穴２９の近傍に位置してそれぞれ取付スタッド３２が形成されている。取付スタッド３２には、図２及び図６に示すようにそれぞれ上面に開口する取付孔３２ａが形成されている。取付孔３２ａには、後述する接着剤４２が充填された状態で止めネジがねじ込まれることによって上ハーフ２１に対してモジュールケース１３が固定される。上ハーフ２１には、図６に示すように開口縁の四隅に取付孔３３が形成されている。上ハーフ２１は、これら取付孔３３に接着剤４２が充填された状態で止めネジがねじ込まれることによって、組み合わされた下ハーフ２２が結合されて外装ケース体１１を構成する。
【００３４】
下ハーフ２２も、図２乃至図５及び図７に示すように、上ハーフ２１の開口底面部と対向する上面部を開口した全体略ボックス状を呈して形成されている。下ハーフ２２にも、図２及び図７に示すように、外周側面にそれぞれ上面と底面とに開放された多数条の係合ガイド凹溝３４が凹設されている。下ハーフ２２は、これら係合ガイド凹溝３４を形成することによって外周部が凹凸形状を呈するように構成され、平面に構成された場合と比較して機械的強度の向上が図られ全体を薄型として軽量化が図られる。各係合ガイド凹溝３４は、下ハーフ２２が上ハーフ２１と結合された状態において、この上ハーフ２１の対応する係合ガイド凹溝２３と互いに連続して外装ケース体１１の外周面に高さ方向の係合ガイド溝を構成する。
【００３５】
下ハーフ２２にも、詳細を図８に示すように、各係合ガイド凹溝３４の下端部、換言すれば上ハーフ２１との突合せ端部に位置して係合凸部３５がそれぞれ一体に突設されている。各係合凸部３５も、下ハーフ２２の表面に露呈しない高さを以って係合ガイド凹溝３４の底部から一体に突設されている。各係合凸部３５は、下ハーフ２２が上ハーフ２１と結合された状態において、この上ハーフ２１の係合凸部３０と突き合わされる。
【００３６】
下ハーフ２２には、図２及び図７に示すように、その長手方向の両側に底面部から側面部に亘る凹部からなる手掛け凹部３６がそれぞれ形成されている。これら手掛け凹部３６は、バッテリ装置１０を持ち運びする際の手掛けとして作用するとともに、バッテリ装置１０をハイブリットシステムカー１のバッテリ搭載部６に搭載する際の位置決め部としても作用する。
【００３７】
下ハーフ２２には、図４及び図７に示すように、その長手方向の両側に位置して底面から複数個の取付リブ３７が一体に突設されている。これら取付リブ３７は、後述するようにモジュールケース１３を支持した状態で、上ハーフ２１側の取付リブが突き合わされる。下ハーフ２２は、これら取付リブ３７に接着剤４２が充填された状態で止めネジがねじ込まれることによって、上ハーフ２１とともにモジュールケース１３を固定する。
【００３８】
下ハーフ２２には、図７に示すように開口縁の四隅に取付孔３８が形成されている。下ハーフ２２は、これら取付孔３８に、上ハーフ２１の取付孔３３側から接着剤４２が充填された状態で止めネジがねじ込まれることによって、上ハーフ２１と結合されて外装ケース体１１を構成する。
【００３９】
以上のように構成した上ハーフ２１と下ハーフ２２とは、相対する底面と上面との開口縁を互いに突き合わせて組み合わされる。上ハーフ２１と下ハーフ２２とは、組み合わせ状態において、図８に示すように相対する各係合ガイド凹溝２３、３４が互いに連続するとともに各係合凸部３０、３５が突き合わされる。上ハーフ２１と下ハーフ２２とは、詳細を図８に示すように、相対する係合凸部３０、３５が弾性材によって略Ｃ字状に形成されたクランパ３９によって挟み込まれることにより一体的に結合されて外装ケース体１１を構成する。
【００４０】
クランパ３９は、係合凸部３０、３５を挟み込んだ状態において、図８に示すように係合ガイド凹溝２３、３４内に位置して上ハーフ２１或いは下ハーフ２２の表面に露呈されないようにする。したがって、クランパ３９は、バッテリ装置１０を持ち運びしたりする等の取扱時に誤って引掛けて外れるといった不都合の発生が防止され、上ハーフ２１と下ハーフ２２との結合状態を確実に保持する。
【００４１】
上ハーフ２１及び下ハーフ２２は、図８に示すように相対する開口縁がそれぞれ互いに相対係合される凸状開口縁４０と凹状開口縁４１との凹凸構造を以って構成されている。すなわち、上ハーフ２１の凸状開口縁４０は、同図に示すように厚み方向の中央部位を凸形状とされて構成されている。凸状開口縁４０は、その凸壁形状が、外側部位を略垂直面として形成されるとともに内側部位を高さ方向に対して次第に厚みを大とした傾斜面として形成されている。
【００４２】
また、下ハーフ２２の凹状開口縁４１は、図８に示すように厚み方向の中央部位を凹形状とされて形成されるとともに、その溝幅が上ハーフ２１側の開口縁４０の厚みよりもやや大とされている。凹状開口縁４１は、その溝形状が、外側部位を略垂直面として形成されるとともに内側部位を高さ方向に対して次第に厚みを大とした傾斜面として形成されている。凹状開口縁４１は、外側開口縁４１ａに対して凹部に連続する内側開口縁４１ｂがやや段落ちされて形成されることによって、上ハーフ２１側の凸状開口縁４０との間に間隙ｔを構成している。
【００４３】
上ハーフ２１と下ハーフ２２とは、凹状開口縁４１の凹溝内に詳細を後述する接着剤４２が充填された状態で、凸状開口縁４０の凸壁が相対係合されて組み合わされる。凸状開口縁４０と凹状開口縁４１とは、図８に示すように、内側部位に上方へと傾斜する間隙ｋを構成して組み合わされる。接着剤４２は、凹状開口縁４１内に凸状開口縁４０が押し付けられることによってその一部が凹状開口縁４１の間隙ｔから溢れ出る。
【００４４】
すなわち、接着剤４２は、上述した凸状開口縁４０と凹状開口縁４１との構成により、同図に示すように内側の間隙ｋ側へと押し出されて、この間隙ｋを介して間隙ｔから上ハーフ２１及び下ハーフ２２の内側へと溢れ出る。したがって、上ハーフ２１と下ハーフ２２とは、接着剤４２の表面側へのはみ出しが防止されて外観が損なわれずその突合せ部位がしっかりと結合されるとともに、きわめて高い気密性を保持して外装ケース体１１を構成する。
【００４５】
接着剤４２には、例えば硬化状態においても弾力特性が保持されるウレタン系接着剤が用いられる。接着剤４２としては、具体的には、横浜ゴム株式会社製のウレタン系接着剤「ＪＳＫ−１０５」が用いられる。この接着剤ＪＳＫ−１０５は、ウレタンプレポリマを主成分とし、タックフリータイムが２０℃で３０分、粘度が６０，０００ＰＳ、接着強さの特性が剪断接着強さを４１Kgf/cm2、クロスラップを２０Kgf/cm2とし、ダンベル物性が硬度を４０、最大引張り応力を５０Kgf/cm2、最大伸張率を６００％とする特性を有している。
【００４６】
なお、接着剤４２は、凸状開口縁４０と凹状開口縁４１との結合部ばかりでなく、バッテリ装置１０の各部の結合部位にも用いられる。また、接着剤４２は、上述したウレタン系接着剤に限定されるものではなく、同様の特性を有する例えばシリコーン系接着剤や変性シリコーン系接着剤も用いられる。
【００４７】
外装ケース体１１は、上ハーフ２１と下ハーフ２２とを上述した特性を有する接着剤４２を用いてその突合せ部位である凸状開口縁４０と凹状開口縁４１とを全周に亘って接合することで、走行等に伴って大きな振動や衝撃が加えられても充分な接合力とその弾力性による緩衝作用とによってこれら上ハーフ２１と下ハーフ２２との接合状態を確実に保持する。したがって、外装ケース体１１は、内部空間部１１ａの気密性が確実に保持されるように構成される。
【００４８】
以上のように構成された外装ケース体１１には、上述したように下ハーフ２２の取付リブ３７上に上ハーフ２１を介してねじ止め及び接着剤４２とによって固定されて、その内部に構成されたモジュールケース収納空間部１１ａ内に一対の単位モジュールケース１３ａ、１３ｂが収納される。モジュールケース１３は、詳細を後述するが、図９に示すように一対の単位モジュールケース１３ａ、１３ｂが互いに並列状態に組み合わされてなる。モジュールケース１３は、機械的剛性、耐化学特性、耐熱性等を有する合成樹脂材料、例えばポリブチレンテレフタレート樹脂によって成形されている。モジュールケース１３は、その他の合成樹脂材料として、例えばアクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリカーボネート樹脂等が用いられる。
【００４９】
モジュールケース１３は、図９に示すように、詳細をそれぞれ後述する内側モジュールケース半体４３（以下、内側ケース半体と略称する。）と、外側モジュールケース半体４４（以下、外側ケース半体と略称する。）との２個のケース半体が組合せ結合されて構成されている。内側ケース半体４３と外側ケース半体４４とは、相対向する一方側面がそれぞれ開放された略横長矩形の箱状を呈するとともに互いに外形寸法をほぼ等しく形成されている。内側ケース半体４３と外側ケース半体４４とは、開放された一方の開放側面部４３ａ、４４ａを接合面として互いに幅方向に重ね合わせて組み合わせることによって全体略横長の箱形を呈するモジュールケース１３を構成する。
【００５０】
モジュールケース１３は、全体として外装ケース体１１の、段落ち部２４の領域を除くモジュールケース収納空間部１１ａとほぼ等しい外形を呈する矩形ブロック体として構成される。各モジュールケース１３には、内側ケース半体４３と外側ケース半体４４とを組合せ結合した状態において、その内部に２４個のリチウムイオン二次電池１２を収納する電池収納部４５を構成する。モジュールケース１３は、内側ケース半体４３と外側ケース半体４４とがそれぞれの幅寸法をリチウムイオン二次電池１２の長さの１／２よりやや小さく形成されることによって、全体としてリチウムイオン二次電池１２の本体部の長さとほぼ等しい幅とされる。
【００５１】
モジュールケース１３は、図４に示すように、電池収納部４５の内部に、２４個のリチウムイオン二次電池１２を高さ方向に対して３段でかつ水平方向に対し複数個を並べて収納する。モジュールケース１３は、具体的には電池収納部４５内に、上段列に７個のリチウムイオン二次電池１２を、中段列に８個のリチウムイオン二次電池１２を、下段列に９個のリチウムイオン二次電池１２をそれぞれ直径方向に並べた状態で収納する。この場合、上段列のリチウムイオン二次電池群は、中段列のリチウムイオン二次電池群に対してそれぞれ半径の１／２分側方にズレて収納される。また、中段列のリチウムイオン二次電池群は、下段列のリチウムイオン二次電池群に対してそれぞれ半径の１／２分側方にズレて収納されている。
【００５２】
したがって、モジュールケース１３は、電池収納部４５内において、上段列のリチウムイオン二次電池１２と下段列リチウムイオン二次電池１２とが高さ方向において同一列に位置させるとともに、中段列リチウムイオン二次電池１２に対して外周面の一部が互いに重なり合う状態とする。モジュールケース１３は、２４個のリチウムイオン二次電池１２を、図４に示すように全体として台形の領域内に上段列と中段列及び下段列でそれぞれ千鳥状に配列した状態で収納する。
【００５３】
モジュールケース１３は、このようにして電池収納部４５内にリチウムイオン二次電池１２を収納することによって、内部のスペース効率の向上を図るとともに冷却風の流路が確保されるように構成される。勿論、モジュールケース１３は、電池収納部４５を、上述したように２４個のリチウムイオン二次電池１２を千鳥状に配列して収納する構成に限定されるものでは無い。
【００５４】
モジュールケース１３は、上述したように電池収納部４５に収納されたリチウムイオン二次電池１２の正極端子１２ａと負極端子１２ｂとを、図４に示すように内側ケース半体４３の側面４３ｂに形成した端子開口４６或いは外側ケース半体４４の側面４４ｂに形成した端子開口４７からそれぞれ外方へと臨ませる。モジュールケース１３は、内側ケース半体４３と外側ケース半体４４との対をなす端子開口４６と端子開口４７とが、互いに軸線を一致されるようにしてそれぞれ形成する。端子開口４６及び端子開口４７は、その開口径がリチウムイオン二次電池１２の本体部の外径よりも小径とされるとともに、正極端子１２ａ或いは負極端子１２ｂの外径よりも大径に形成されている。
【００５５】
モジュールケース１３は、詳細を後述するように各リチウムイオン二次電池１２を電池収納部４５に収納した後に、その両端部を端子開口４６と端子開口４７にそれぞれ接着固定する。モジュールケース１３は、隣り合う端子開口４６、４７からそれぞれ正極端子１２ａと負極端子１２ｂとが交互に露呈させるように、リチウムイオン二次電池１２を電池収納部４５に収納する。
【００５６】
２４個のリチウムイオン二次電池１２は、例えば図示しない組込治具を用いて正極端子１２ａと負極端子１２ｂとが交互に位置するように整列され、例えば内側ケース半体４３の開放側面部４３ａ側から電池収納部４５の内部に一括して装填される。各リチウムイオン二次電池１２は、内周壁４６ａによって本体部の端部を係止されて、上述したように正極端子１２ａ或いは負極端子１２ｂが端子開口４６から外方へと臨ませられる。
【００５７】
各リチウムイオン二次電池１２は、内側ケース半体４３に対して外側ケース半体４４が組み合わされることによって、この外側ケース半体４４の端子開口４７から反対側の負極端子１２ｂ或いは正極端子１２ａがそれぞれ交互に外方へと臨ませられる。各リチウムイオン二次電池１２は、端子開口４７の内周壁４７ａによって本体部の端部を係止される。各リチウムイオン二次電池１２は、図４及び図１４に示した接続プレート部材４８によって、上下或いは左右に隣り合って露呈された正極端子１２ａと負極端子１２ｂとが接続される。したがって、各リチウムイオン二次電池１２は、モジュールケース１３に収納された２４個が互いに直列に接続される。
【００５８】
接続プレート部材４８は、例えば矩形銅板によって、図１４に示すように断面が略クランク状を呈するように折曲されるとともにニッケルメッキを施して形成される。接続プレート部材４８は、両側部位に正極端子１２ａ及び負極端子１２ｂの外径よりもやや大径の端子嵌合孔４８ａ、４８ｂが形成されている。接続プレート部材４８は、端子嵌合孔４８ａ、４８ｂに正極端子１２ａ或いは負極端子１２ｂがそれぞれ嵌合されるとともにスポット溶接が施される。接続プレート部材４８は、各リチウムイオン二次電池１２を互いに直列に接続する。
【００５９】
電池収納部４５内に収納された２４個のリチウムイオン二次電池１２群は、図４において下段列の左側第１番目に配置されたリチウムイオン二次電池１２Ａと下段列の右側第１番目に配置されたリチウムイオン二次電池１２Ｂとが直列に接続された両端の電池である。リチウムイオン二次電池１２Ａは、その正極端子１２ａが端子開口４７から露呈されて略楔状の外形を呈する接続プレート部材４８Ａが組み付けられている。リチウムイオン二次電池１２Ｂは、その負極端子１２ｂが端子開口４７から露呈され、同様に略楔状の外形を呈する接続プレート部材４８Ｂが組み付けられている。
【００６０】
モジュールケース１３には、車内の空気を取り入れてリチウムイオン二次電池１２等を冷却して外部へと排気する上述した吸気ダクト１５及び排気ダクト１６が上面に形成されている。モジュールケース１３は、図示しない吸気機構を介して吸気ダクト１５から冷却風を電池収納部４５内に導き、排気ダクト１６を介して図示しない排気機構へと排気する。モジュールケース１３は、上述したように各リチウムイオン二次電池１２を電池収納部４５内に千鳥状に収納したことにより、冷却風の流路が確保され内部の効率的な冷却が行われるようになる。
【００６１】
上述したモジュールケース１３を構成する内側ケース半体４３について、図１０及び図１１を参照して詳細に説明する。内側ケース半体４３は、リチウムイオン二次電池１２の長さの約１／２の幅を有し、図１１に示す開放側面４３ａに開口されて電池収納部４５の半体部位を構成する略台形を呈する電池収納半体部４９が凹設されている。内側ケース半体４３には、図１０に示す側面４３ｂに、端子電池収納半体部４５にそれぞれ連通する上述した２４個の端子開口４６が形成されている。
【００６２】
内側ケース半体４３には、その上面４３ｃに、長さ方向に離間して半円筒形のダクト半体部５０、５１が一体に突設されている。ダクト半体部５０、５１は、一対の単位モジュールケース１３ａ、１３ｂを組み合わせた状態において、円筒形の吸気ダクト１５及び排気ダクト１６を構成する。各ダクト半体部５０、５１には、その開口縁に半径方向の複数個の補強リブ５０ａ、５１ｂがそれぞれ突設されている。内側ケース半体４３には、図１０に示すように、各ダクト半体部５０、５１の下方部に連通して断面が下向き直角三角形を呈するダクト空間半体部５２、５３がそれぞれ形成されている。
【００６３】
内側ケース半体４３には、上面４３ｃに、各セルコントロールユニット１４の四隅をそれぞれ固定するための詳細を後述する多数個の嵌合溶着部５４が一体に形成されている。内側ケース半体４３には、上面４３ｃに、上ハーフ２１の取付スタッド３２にそれぞれ対応して複数個の筒状のハーフ取付部５５が形成されている。ハーフ取付部５５には、上述したように接着剤を介して止めねじがねじ込まれることにより内側ケース半体４３を上ハーフ２１に取り付けるようにする。
【００６４】
内側ケース半体４３には、上面４３ｃ及び両側面４３ｄ、４３ｅの周辺部に、モジュールケース１３の側面を被覆する図示しない絶縁シートを取り付ける多数個のシート取付筒部が形成されている。内側ケース半体４３には、側面４３ｂの端子開口４６を囲む周辺部や両側面４３ｄ、４３ｅやに、相手側の内側ケース半体４３との結合を行う結合孔や結合筒部等からなる多数個の結合部５６が形成されている。
【００６５】
内側ケース半体４３には、上面４３ｃに、コードクランパ５７を取り付ける複数個のクランパ取付部５８が形成されている。内側ケース半体４３には、詳細を省略するが、長手方向の両側面４３ｄ、４３ｅに後述するように外側ケース半体４４と結合するための複数個の結合用筒部５９や、外装ケース体１１の取付リブ３７に対して位置決め載置されるためのフランジ凸部６０が一体に形成されている。内側ケース半体４３には、側面４３ｂの端子開口４６の周囲に位置してクランパ取付孔６１が形成されている。内側ケース半体４３には、これらクランパ取付孔６１を介して、コードクランパ５７や後述するアダプタ部材６２が取り付けられる。
【００６６】
内側ケース半体４３には、上面４３ｃに、上ハーフ２１に形成した押えリブ３１に対応してセルコントロールユニット１４の底面を支持する複数個の押えリブ６３が形成されている。押えリブ６３は、後述するように嵌合溶着部５４を介して内側ケース半体４３の上面４３ｃに取り付けられるセルコントロールユニット１４に対して、図４及び図２４に示すように上面４３ｃとの間に間隙ｓを構成する。
【００６７】
内側ケース半体４３は、図１０に示した側面４３ｂをそれぞれ接合面として相手方の内側ケース半体４３と結合されて一対の単位モジュールケース１３ａ、１３ｂを組み合わせる。内側ケース半体４３は、この場合、同一に形成された他方側のモジュールケースの内側ケース半体４３とが互いに１８０°回転させた状態で突き合わされ、相対する結合部５６に接着剤を充填した状態で止めねじがねじ込まれて結合される。
【００６８】
内側ケース半体４３は、図１１に示すように電池収納半体部４９を構成する上面４３ｂや底面４３ｆの内面が各端子開口４６に対応して円弧状に形成されている。内側ケース半体４３は、外側ケース半体４４と組み合わされてモジュールケース１３を構成して電池収納部４５内にリチウムイオン二次電池１２が収納された状態において、外周部に配列されたリチウムイオン二次電池１２の外周部と上面４３ｂ或いは底面４３ｆの内面との間に間隙が構成されるようにする。
【００６９】
一対の内側ケース半体４３は、側面４３ｂ側の電池収納半体部４９の周縁部やダクト半体部５０、５１或いはダクト空間半体部５２、５３等の周縁部が、詳細を省略するが突き合わせた状態において互いに相対係合する凹凸形状を以って形成されている。したがって、一対の内側ケース半体４３は、振動等が加えられても、その結合状態が確実に保持される。
【００７０】
一対の内側ケース半体４３は、結合状態において相対するダクト半体部５０、５１とが互いに突き合わされることによって、上述したようにそれぞれ全体筒状の吸気ダクト１５及び排気ダクト１６を構成する。吸気ダクト１５及び排気ダクト１６は、上述したようにモジュールケース１３が外装ケース体１１内に収納された状態において、上ハーフ２１の吸気ダクト孔２８及び排気ダクト穴２９からそれぞれ外方へと露呈される。
【００７１】
一対の内側ケース半体４３は、相対する接合面４３ａを突き合わせて第１の単位モジュールケース１３ａと第２の単位モジュールケース１３ｂとを組み合わせた状態において、ダクト空間半体部５２、５３が突き合わされて吸気ダクト１５及び排気ダクト１６に連続するダクト空間部５２ａ、５３ａを構成する。ダクト空間部５２ａ、５３ａは、一対の内側ケース半体４３の接合側面４３ａ、４３ａ間において、電池収納部４５の両側に対応位置して構成される。
【００７２】
内側ケース半体４３は、上述したように第１の単位モジュールケース１３ａと第２の単位モジュールケース１３ｂとを組み合わせた状態においてに、互いに共同して１組の冷却風の吸気構造と排気構造とが構成されるようにする。したがって、内側ケース半体４３は、モジュールケース１３の構造の簡易化と小型化を図ることで、バッテリ装置１０の全体を小型化するとともに電池収納部４５内に収納したリチウムイオン二次電池１２の効率的な冷却が行われるようにする。
【００７３】
上述したモジュールケース１３を構成する外側ケース半体４４について、図１２及び図１３を参照して詳細に説明する。外側ケース半体４４も、リチウムイオン二次電池１２の長さの約１／２の幅を有し、図１２に示す開放側面４４ａに開口されて電池収納部４５の半体部位を構成する略台形を呈する電池収納半体部６４が凹設されている。外側ケース半体４４には、図１３に示す外側の側面４４ｂに電池収納半体部６４に連通する上述した２４個の端子開口４７が形成されている。各端子開口４７は、後述するように外側ケース半体４４と内側ケース半体４３とを結合した状態において、対をなす端子開口４６と軸線を一致されるように千鳥状に配列されている。
【００７４】
外側ケース半体４４には、図１２及び図１３に示すように、その上面４４ｃにセルコントロールユニット１４の四隅をそれぞれ固定するための詳細を後述する多数個の嵌合溶着部６５が一体に形成されている。外側ケース半体４４には、上面４４ｃに、上ハーフ２１に形成した押えリブ３１に対応してセルコントロールユニット１４の底面を支持する複数個の押えリブ６６が形成されている。押えリブ６６は、内側ケース体４３の押えリブ６３と同様に、後述するように嵌合溶着部６５を介して外側ケース半体４４の上面４４ｃに取り付けられるセルコントロールユニット１４に対して、上面４４ｃとの間に間隙ｓを構成する。
【００７５】
外側ケース半体４４には、側面４４ｂに、モジュールケース１３の側面を被覆する図示しない絶縁シートを取り付ける複数個のシート取付筒部６７が形成されている。外側ケース半体４４には、上面４４ｃに、コードクランパ５７を取り付けるクランパ取付部６８が形成されている。外側ケース半体４４には、詳細を省略するが、長手方向の両側面４４ｄ、４４ｅに後述するように内側ケース半体４３と結合するための複数個の結合用凸部６９や、外装ケース体１１の取付リブ３７に対して位置決め載置されるためのフランジ凸部７０がそれぞれ一体に形成されている。
【００７６】
外側ケース半体４４には、側面４４ｂの各端子開口４７の周囲に位置してそれぞれ取付孔７１が形成されている。外側ケース半体４４には、これら取付孔７１を介して、コードクランパ５７や後述するアダプタ部材６２が取り付けられる。外側ケース半体４４には、詳細を後述するように各端子開口４７の周囲に位置して、それぞれ円周方向に対して互いに等間隔で２個の接着剤充填孔７２が形成されている。
【００７７】
各接着剤充填孔７２は、内周壁４７ａから端子開口４７に連通されるが、電池収納半体部６４までは連通されない底付き孔として構成されている。外側ケース半体４４には、両側面４４ｄ、４４ｅに、側面４４ｂにそれぞれ開口する凹部７３が形成されている。これら凹部７３は、モジュールケース１３と外装ケース体１１との間における冷却風の流路を保持するとともに、モジュールケース１３を取り扱う際の手掛け部及び配線ガイドとして作用する。
【００７８】
外側ケース半体４４は、図１２に示すように電池収納半体部６４を構成する上面４４ｂや底面４４ｆの内面が各端子開口４７に対応して円弧状に形成されている。外側ケース半体４４は、内側ケース半体４３と組み合わされてモジュールケース１３を構成して電池収納部４５内にリチウムイオン二次電池１２が収納された状態において、これらリチウムイオン二次電池１２の外周部と上面４４ｂ或いは底面４４ｆの内面との間に間隙が構成されるようにする。
【００７９】
以上のように構成された外側ケース半体４４は、開放側面４４ａを接合面として内側ケース半体４３の開放側面４３ａに突き合わせ結合されて、図９に示すように単位モジュールケース１３ａ、１３ｂを構成する。内側ケース半体４３と外側ケース半体４４とは、開放側面４３ａ、４４ａの周縁部にそれぞれ相対して形成された結合孔７４、７５や、結合用筒部５９と結合用凸部６９の結合孔に、それぞれ図示しない止めねじがねじ込まれて結合される。結合孔７４、７５には、止めねじをねじ込む際に上述した接着剤４２が充填される。
【００８０】
一対の単位モジュールケース１３ａ、１３ｂは、それぞれの内側ケース半体４３の一方側面４３ｂを接合面として突き合わせ結合されて、図９に示すようにモジュールケース１３を構成する。モジュールケース１３は、上述したように各内側ケース半体４３の相対するダクト半体部５０、５１とが互いに突き合わされて吸気ダクト１５と排気ダクト１６とが構成される。各単位モジュールケース１３ａ、１３ｂには、内側ケース半体４３と外側ケース半体４４とを結合する際に、上述したように組込治具を用いて電池収納部４５内に２４個のリチウムイオン二次電池１２が収納される。
【００８１】
すなわち、モジュールケース１３においては、リチウムイオン二次電池１２が、内側ケース半体４３の開放側面４３ａ側からその電池収納半体部４９内にそれぞれ収納される。モジュールケース１３においては、上述したように各リチウムイオン二次電池１２の正極端子１２ａと負極端子１２ｂとを内側ケース半体４３の端子開口４６からそれぞれ外方に交互に露呈させる。モジュールケース１３においては、この状態で内側ケース半体４３に対して外側ケース半体４４が結合される。モジュールケース１３においては、上述したように各リチウムイオン二次電池１２の正極端子１２ａと負極端子１２ｂとを外側ケース半体４４の端子開口４７からそれぞれ外方に交互に露呈させる。
【００８２】
モジュールケース１３においては、外側ケース半体４４の各端子開口４７において、正極端子１２ａ或いは負極端子１２ｂが露呈されたリチウムイオン二次電池１２の外周部を接着剤充填孔７２から充填した接着剤７６によってそれぞれ固定する。このため、外側ケース半体４４は、各端子開口４７の周辺部位が図１５乃至図１７に示す詳細構造を以って構成されている。
【００８３】
なお、接着剤７６には、例えば上述した上ハーフ２１と下ハーフ２２との結合やその他の部位を結合する際に用いられる接着剤４２を用いてもよい。接着剤７６は、外側ケース半体４４とリチウムイオン二次電池１２とを充分な接着力で接合固定するとともに、振動等に対しての緩衝作用も奏する。
【００８４】
すなわち、外側ケース半体４４には、側面４４ｂからやや隆起した筒状を呈して形成された２４個の保持筒部７７に端子開口４７が開口されている。保持筒部７７には、円周方向に対して互いに等間隔の２位置に、上述した接着剤充填孔７２が開口されている。各接着剤充填孔７２は、上述したように電池収納半体部６４に連通されない底付き孔として構成されるとともに、図１５乃至図１７に示すようにその内周壁が端子開口４７に連通するように切り欠かれて接着剤流出部７８が形成されている。
【００８５】
接着剤充填孔７２には、図示しない圧送型ポンプのノズルが差し込まれて接着剤７６がその内部に充填される。接着剤充填孔７２は、上述したように底付き孔によって構成されていることから、所定量の接着剤７６が充填されると接着剤流出部７８を介して端子開口４７から溢れ出る。したがって、バッテリ装置１０においては、この状態を検出することによって接着剤充填孔７２の内部に所定量の接着剤７２が充填されたことが簡単に確認可能となり、接着剤７２の充填量の管理が的確かつ容易に行われるようになる。
【００８６】
接着剤７６は、接着剤充填孔７２から充填されると接着剤流出部７８から電池収納半体部６４内へと流れ出して、図１５及び図１７に示すようにリチウムイオン二次電池１２の外周部にほぼ全周に亘って付着する。接着剤７６は、この状態で硬化することによって、リチウムイオン二次電池１２の外周部を保持筒部７７の内周壁に接合固定する。
【００８７】
モジュールケース１３においては、図１５に示すように、内側ケース半体４３にもその各端子開口４６の周囲に接着剤充填孔７９が形成されており、この接着剤充填孔７９内に接着剤７６の充填が行われる。接着剤７６は、図１５に示すように接着剤流出部８０から電池収納半体部４９内へと流れ出して、リチウムイオン二次電池１２の外周部にほぼ全周に亘って付着する。接着剤７６は、この状態で硬化することによって、リチウムイオン二次電池１２の外周部を端子開口４６の内周壁４６ａに接合固定する。
【００８８】
バッテリ装置１０においては、上述した内側ケース半体４３と外側ケース半体４４の接着剤充填孔７９、７２及び端子開口４６、４７の構成によって、各リチウムイオン二次電池１２の本体部の両端外周部のみを各端子開口４６、４７の内周壁４６ａ、４７ａに接合固定するようにしている。バッテリ装置１０においては、各リチウムイオン二次電池１２を、これら両端外周部を除く他の部位を浮かした状態で電池収納部４５内に収納している。したがって、バッテリ装置１０においては、ハイブリットシステムカー１の走行に伴って振動や衝撃問えが加えられるが、隣り合うリチウムイオン二次電池１２が互いにぶつかり合うことも無く安定した状態で電池収納部４５内に収納される。
【００８９】
バッテリ装置１０においては、上述したようにモジュールケース１３の電池収納部４５内に、相互の外周面及び内側ケース半体４３や外側ケース半体４４の内周面との間に間隙を保持した状態でリチウムイオン二次電池１２を千鳥状に収納している。したがって、バッテリ装置１０においては、スペース効率が図られるとともに電池収納部４５内における冷却風の流路が全体的に均一な状態で保持されてリチウムイオン二次電池１２の冷却が効率的に行われる。勿論、モジュールケース１３は、電池収納部４５を、上述したように２４個のリチウムイオン二次電池１２を千鳥状に配列して収納する構成に限定されるものでは無い。
【００９０】
バッテリ装置１０においては、上述したように組み合わされる第１の単位モジュールケース１３ａと第２のモジュールケース１３ｂとに、互いに共同して構成される１組の冷却風の吸気構造と排気構造とが形成されている。したがって、バッテリ装置１０においては、モジュールケース１３が構造簡易で小型化が図られることで、全体の小型化が図られるとともに電池収納部４５内に収納したリチウムイオン二次電池１２の効率的な冷却が行われるようになる。
【００９１】
すなわち、バッテリ装置１０においては、吸気ダクト１５から供給された冷却風を、その下方部に形成された振分け空間部５２ａを介して第１の単位モジュールケース１３ａと第２の単位モジュールケース１３ｂとに均等に振り分けるようにする。バッテリ装置１０においては、第１の単位モジュールケース１３ａと第２の単位モジュールケース１３ｂの電池収納部４５内を通過した冷却風が排気空間部５３ａを介して排気ダクト１６から排気されるようにする。したがって、バッテリ装置１０においては、第１の単位モジュールケース１３ａと第２の単位モジュールケース１３ｂとに収納されたリチウムイオン二次電池１２が均等に冷却されるとともに、冷却風の圧力損失が低減されて効率的な冷却が行われるようになる。
【００９２】
バッテリ装置１０においては、モジュールケース１３の電池収納部４５内にリチウムイオン二次電池１２を千鳥状に配列して収納することによって相互の間に冷却風の流路を構成している。バッテリ装置１０においては、モジュールケース１３を構成する内側ケース半体４３と外側ケース半体４３のそれぞれの上面４３ｂ、４４ｂ及び底面４３ｆ、４４ｆの内面を円弧状に形成している。バッテリ装置１０においては、電池収納部４５内に収納された外側のリチウムイオン二次電池１２の外周部とこの電池収納部４５の内周壁との間に、各外周部の間に構成される間隙と同様の間隙が構成されている。
【００９３】
したがって、バッテリ装置１０においては、電池収納部４５内における冷却風の流れが均一な状態となり、リチウムイオン二次電池１２が均等に冷却されるようになる。また、バッテリ装置１０においては、内側ケース半体４３と外側ケース半体４３のそれぞれの上面４３ｂ、４４ｂ及び底面４３ｆ、４４ｆの円弧状内面において供給された冷却風に乱流が生じることで熱伝達が促進され、リチウムイオン二次電池１２の冷却をより促進されるようにする。
【００９４】
バッテリ装置１０においては、外側ケース半体４４に凹部７３を形成することによって、外装ケース体１１のモジュールケース収納空間部１１ａの上部四隅に空間部が構成されるようにしている。バッテリ装置１０においては、これら空間部によって、矩形空間部の四隅に生じる空気流の滞留空間が排除されるようになり、モジュールケース収納空間部１１ａ内を冷却風が効率的に流れるように構成される。なお、バッテリ装置１０は、凹部７３が後述するようにコード類の引き回しガイド部やモジュールケース１３を持ち運ぶ際の手掛けとして利用される。
【００９５】
バッテリ装置１０においては、各リチウムイオン二次電池１２を上述したように両端の外周部のみを各端子開口４６、４７の内周壁４６ａ、４７ａにそれぞれ接合固定することによって接着剤７６の使用量を低減させている。したがって、バッテリ装置１０においては、接着剤７６の充填工程とそのコストの大幅な低減が図られるとともに、軽量化も図られる。バッテリ装置１０においては、接着剤充填孔７２、７９に接着剤７６が所定量を超えて充填されると端子開口４６、４７から溢れ出ることから、接着剤充填工程に際して接着剤７６の的確な充填量管理が行われる。バッテリ装置１０においては、これによって各リチウムイオン二次電池１２が各端子開口４６、４７の内周壁４６ａ、４７ａに確実に接合固定されることから、信頼性の向上が図られる。
【００９６】
バッテリ装置１０においては、上述したように各端子開口４６、４７においてリチウムイオン二次電池１２を接着剤７６によって接合固定するようにしたが、接着剤７６がリチウムイオン二次電池１２の外周部に全周に亘って回りきらずに端子開口４６、４７との間に間隙が生じることがある。バッテリ装置１０においては、この間隙を介してモジュールケース１３の電池収納部４５の内部に塵埃や水分等が侵入する虞もある。
【００９７】
バッテリ装置１０においては、上述した問題点を解決するために、例えば図１８に示すようにモジュールケース１３の各端子開口４６、４７の内周部位に接着剤７６を回り込ませる接着剤充填ガイド溝８１を内面に形成するようにしてもよい。すなわち、接着剤充填ガイド溝８１は、その内径が同図に示すように端子開口４６、４７の内径よりも大径とされた環状溝からなり、接着剤充填孔７２、７９の接着剤流出部７８、８０と連通している。また、接着剤充填ガイド溝８１は、その外周部がリチウムイオン二次電池１２の本体部の外径よりもやや大径とされるとともに、内周部がやや小径とされた溝幅を以って構成されている。
【００９８】
モジュールケース１３においては、端子開口４６、４７の内周壁４６ａ、４７ａによってリチウムイオン二次電池１２の本体部を係止するが、図１８に示すように接着剤充填ガイド溝８１が本体部の端面に対向して全周に亘って延在する。したがって、モジュールケース１３においては、接着剤充填孔７２、７９から充填された接着剤７６が接着剤流出部７８、８０を介して接着剤充填ガイド溝８１内に流れ込むようになる。接着剤７６は、接着剤充填ガイド溝８１の全体に回り込んだ状態で、リチウムイオン二次電池１２の本体部の端面に付着する。
【００９９】
接着剤７６は、この状態で硬化することによって、リチウムイオン二次電池１２の本体部の外周部及び端面とを端子開口４６、４７の内周壁４６ａ、４７ａに接合固定する。したがって、接着剤７６は、リチウムイオン二次電池１２の本体部と端子開口４６、４７との間を全周に亘って封止することから、電池収納部４５の内部に塵埃や水分等の侵入を防止する。
【０１００】
バッテリ装置１０においては、上述した接着剤７６によるリチウムイオン二次電池１２の接合固定工程に際して、図１５及び図１９に示すように外側ケース半体４４の所定の接着剤充填孔７２を利用して温度センサ８２の取付も行われる。温度センサ８２は、図１９に示すように外径が接着剤充填孔７２の内径よりもやや小径とされた全体棒状のサーミスタ或いは熱電対が用いられ、接着剤充填孔７２に差し込まれて固定された状態において、先端部に取り付けたガラス部８２ａがリチウムイオン二次電池１２の外周部に略接触する。
【０１０１】
温度センサ８２は、８個のリチウムイオン二次電池１２を１組としたモジュール電池を対象としてその内の１個のリチウムイオン二次電池１２の表面温度を測定して異常状態を検出する。温度センサ８２は、精度の高い検出を行うためにリチウムイオン二次電池１２の負極端子１２ｂ側に臨ませられて、外側ケース半体４４の接着剤充填孔７２内に装着される。
【０１０２】
温度センサ８２は、具体的には図４において上段列の左側第１番目と、中段列の左側第５番目と、下段列右側第１番目にそれぞれ収納されたリチウムイオン二次電池１２に対応したそれぞれの接着剤充填孔７２に装着される。温度センサ８２は、センサコード８３によってそれぞれ対応するセルコントロールユニット１４と接続されている。温度センサ８２は、対象とするリチウムイオン二次電池１２の表面温度が所定の温度以上となった場合に、検出信号をセルコントロールユニット１４へと送出する。
【０１０３】
温度センサ８２は、上述したリチウムイオン二次電池１２の接合固定工程において、接着剤充填孔７２に充填された接着剤７６が未硬化状態において、対応する接着剤充填孔７２内に差し込まれる。温度センサ８２は、接着剤７６が硬化することによって外側ケース半体４４にしっかりと固定される。
【０１０４】
したがって、バッテリ装置１０においては、外側ケース半体４４の接着剤充填孔７２を利用して温度センサ８２を取り付けることから、構造の簡易化が図られるようになる。バッテリ装置１０においては、温度センサ８２が位置決め治具等を不要としてモジュールケース１３に精密に取り付けられることから、取付工程の能率化が図られるようになる。
【０１０５】
バッテリ装置１０においては、各温度センサ８２がリチウムイオン二次電池１２に対して一定の位置で正確に取付られることから、精密でかつ安定した検出動作が行われるようになる。バッテリ装置１０においては、温度センサ８２を硬化状態においても弾性特性が保持される接着剤７６によって接合固定することから、振動等が加えられた場合にも破損が防止されるとともに安定した検出動作が行われるようになる。
【０１０６】
バッテリ装置１０においては、例えば組立後に所定の動作試験等を実施した際に一部のリチウムイオン二次電池１２に不具合が検出され、これを交換する必要が生じることがある。バッテリ装置１０においては、上述したように各リチウムイオン二次電池１２を内側ケース半体４３と外側ケース半体４４との端子開口４６、４７によって抜止めした状態で電池収納部４５内に収納するとともに、接着剤７６によって各リチウムイオン二次電池１２を端子開口４６、４７の内周壁４６ａ、４７ａに接合固定した構成となっている。
【０１０７】
バッテリ装置１０においては、組立後においても不具合のあるリチウムイオン二次電池１２のみを簡易な操作によって外側ケース半体４４側から交換可能に構成されている。すなわち、外側ケース半体４４には、図１５乃至図１７及び図１９に示すように各端子開口４７の外周部に位置して保持筒部７７に環状の切抜きガイド凹溝８４が形成されている。ガイド凹溝８４は、その内径がリチウムイオン二次電池１２の外径よりもやや大径とされ、各図に示すように断面がＶ字状を呈して保持筒部７７に形成されることによってこの内周壁４７ａを薄肉とする。また、バッテリ装置１０においては、保持筒部７７を挟んで形成された上述したクランパ取付孔６１が共用されて、詳細を後述するように交換したリチウムイオン二次電池１２を保持するアダプタプレート８５の取付が行われる。
【０１０８】
バッテリ装置１０においては、リチウムイオン二次電池１２に不具合が生じた場合には、モジュールケース１３から接続プレート部材４８が取り外される。すなわち、バッテリ装置１０においては、外側ケース半体４４の不具合が生じたリチウムイオン二次電池１２に対応する端子開口４７の内周壁４７ａが、切抜きガイド凹溝８４をガイドとして切り抜かれて拡径される。内周壁４７ａの切抜き操作には、例えば超音波カッタが用いられるが、この超音波カッタのカッタ部が切抜きガイド凹溝８４内を移動することで位置決め治具等を不要として効率的かつ正確に切り抜きが行われるようになる。
【０１０９】
バッテリ装置１０においては、切抜きガイド凹溝８４の内周領域及びリチウムイオン二次電池１２の外周部に付着した接着剤７６が切り抜かれることで、図２０に示すように外側ケース半体４４の保持筒部７７にリチウムイオン二次電池１２の外径よりも大径の切抜き開口部８６が極めて容易な操作でかつ正確に形成されるようになる。切抜き開口部８６には、その開口縁にバリ等が生じているが、リチウムイオン二次電池１２を通過させるに足る開口径を有している。バッテリ装置１０においては、図２０において矢印で示すように切抜き開口部８６を介して、電池収納部４５内に収納されたリチウムイオン二次電池１２の抜取り操作が行われる。
【０１１０】
電池収納部４５には、取り出されたリチウムイオン二次電池１２に代えて交換するリチウムイオン二次電池１２が切抜き開口部８６から内部へと装填される。リチウムイオン二次電池１２は、図２１に示すように切抜き開口部８６に対応してアダプタプレート８５が保持筒部７７に取り付けられることによって抜止めされる。
【０１１１】
アダプタプレート８５は、例えばモジュールケース１３と同一素材の合成樹脂材料によって成形され、図２２に示すように内孔８５ｂを有する環状の本体部８５ａと、この本体部８５ａに一体に形成された一対の取付フランジ部８５ｃ、８５ｄとから構成される。アダプタプレート８５は、本体部８５ａの内孔８５ｂがリチウムイオン二次電池１２の外径よりもやや小径とされ、リチウムイオン二次電池１２を抜止めした状態でこの内孔８５ｂから正極端子１２ａ或いは負極端子１２ｂを外方へと突出させる。
【０１１２】
アダプタプレート８５には、取付フランジ部８５ｃ、８５ｄに、端子開口４７を挟んで形成されたクランパ取付孔６１に対応してそれぞれ取付孔８５ｅ、８５ｆが形成されている。アダプタプレート８５は、内孔８５ｂから正極端子１２ａ或いは負極端子１２ｂを露呈させた状態で取付孔８５ｅ、８５ｆがクランパ取付孔６１に対応位置される。アダプタプレート８５は、図２１に示すように取付孔８５ｅ、８５ｆにそれぞれ止めねじ８７がねじ込まれることによって保持筒部７７に取り付けられる。なお、アダプタプレート８５には、内孔８５ｂとリチウムイオン二次電池１２の外周部との間に接着剤７６を充填することによって、本体部８５ａに対してリチウムイオン二次電池１２が接合固定される。
【０１１３】
バッテリ装置１０においては、上述したように組立後において不具合が検出されたリチウムイオン二次電池１２についてのみ簡易な操作によって交換自在とされる。したがって、バッテリ装置１０においては、モジュールケース１３の全体交換の対応が不要となり経済的であるとともにその交換作業も極めて簡易に行われるようになる。
【０１１４】
バッテリ装置１０においては、図４において下段列の右側に配置されたリチウムイオン二次電池１２Ｂが接続プレート部材４８に接続した配線コード８８によってヒューズ装置８９を介して負極端子部材１９ａと接続されている。ヒューズ装置８９は、詳細を省略するが、図５に示すようにヒューズ９０と、外装ケース体１１の段落ち部２４が形成された側の手掛け凹部３６の上面に固定されたヒューズホルダ９１とから構成されている。ヒューズ装置８９は、上述したように第４８番目のリチウムイオン二次電池１２と負極端子部材１９ａとの間に介挿されており、万一過大な電流が流れた際にもバッテリ装置１０の安全性を確保する。
【０１１５】
バッテリ装置１０においては、各接続プレート部材４８に対して各リチウムイオン二次電池１２の電圧を検出するセンシングコード９２が接続されている。センシングコード９２は、例えば絶縁被覆付きの銅撚り線が用いられ、図４に示すようにコードクランパ５７によって適宜まとめられて保持されるとともに内側ケース半体４３や外側ケース半体４４に形成された各取付部等を利用して導かれて対応するセルコントロールユニット１４と接続される。
【０１１６】
バッテリ装置１０には、上述したように６個のセルコントロールユニット１４ａ乃至１４ｆが備えられている。セルコントロールユニット１４は、図２３に示すように、詳細を省略するが適宜の回路パターンが形成された回路基板９３と、この回路基板９３上に搭載されたマイクロプロセッサ９４や図示しない回路素子或いは電子部品と、複数個のセンシング用コネクタ９５及び入出力用コネクタ９６等から構成される。セルコントロールユニット１４は、比較的大型で重量のあるマイクロプロセッサ９４が、回路基板９３上にその重心位置Ｇに対して一方側に変位した位置に搭載されている。セルコントロールユニット１４には、センシング用コネクタ９５に上述したセンサコード８３やセンシングコード９２が接続されている。セルコントロールユニット１４には、入出力用コネクタ９６に上述した送受信コネクタ部材２０ａに接続された接続コード９７（図３）が接続されている。
【０１１７】
セルコントロールユニット１４は、それぞれの回路基板９３の四隅に詳細を後述する取付孔９８が形成されており、内側ケース半体４３或いは外側ケース半体４４に形成した嵌合溶着部５４、６５上に取り付けられる。セルコントロールユニット１４は、内側ケース半体４３或いは外側ケース半体４４に取り付けられた状態において押さえリブ６３、６６によって両側縁に沿った非対称位置を支えられる。
【０１１８】
セルコントロールユニット１４は、モジュールケース１３が外装ケース体１１内に収納された状態において、これら押さえリブ６３、６６と上ハーフ２１に形成した押さえリブ３１とで両側縁に沿った非対称位置を挟み込まれる。セルコントロールユニット１４は、これら押さえリブ３１、６３、６６による保持位置とマイクロプロセッサ９４の搭載位置とによって、バッテリ装置１０に加えられる振動による共振の発生が抑制されて強固な取り付けが行われるようになる。
【０１１９】
セルコントロールユニット１４は、マイクロプロセッサ９４や回路素子等から若干の発熱が生じて外装ケース体１１の内部温度を上昇させる。バッテリ装置１０においては、上述したようにセルコントロールユニット１４と、上ハーフ２１の内面及びモジュールケース１３を構成する内側ケース半体４３と外側ケース半体４４の上面４３ａ、４４ａとの間にそれぞれ間隙ｐ、ｓを構成している。したがって、バッテリ装置１０においては、冷却風がこれら間隙ｐ、ｓに導かれることで、セルコントロールユニット１４効率的な冷却が行われるようになる。
【０１２０】
６個のセルコントロールユニット１４ａ乃至１４ｆは、図３に示すように内側ケース半体４３と外側ケース半体４４とにそれぞれ取り付けられる。第１のセルコントロールユニット１４ａと第２のセルコントロールユニット１４ｂは、第１の単位モジュールケース１３ａを構成する外側ケース半体４４の上面４４ａに、縦方向に並んだ状態で取り付けられる。第３のセルコントロールユニット１４ｃは、第１の単位モジュールケース１３ａを構成する内側ケース半体４３の上面４３ａに取り付けられる。第４のセルコントロールユニット１４ｄは、図３に示すように第２の単位モジュールケース１３ｂを構成する内側ケース半体４３の上面４３ａに、第３のセルコントロールユニット１４ｃと並行した取り付けられる。第５のセルコントロールユニット１４ｅと第６のセルコントロールユニット１４ｆは、第２の単位モジュールケース１３ｂを構成する外側ケース半体４４の上面４４ａに、縦方向に並んだ状態で取り付けられる。
【０１２１】
嵌合溶着部５４は、詳細を図２４及び図２５に示すように段付き凸部によって構成されている。なお、外側ケース半体４４の嵌合溶着部６５も、この内側ケース半体４３側の嵌合溶着部５４と同形で形成されることから、同図に対応部位の符号をカッコで示すことによってその説明を省略する。嵌合溶着部５４は、内側ケース半体４３の上面４３ｃに一体に突設され、十字状の支持部９９と、その上端に突設され取付孔９８よりもやや小径の軸状の溶着部１００とからなる。支持部９９は、取付孔９８の内径よりも大径とされるとともに、間隙ｓを構成する高さ寸法を有している。
【０１２２】
取付孔９８は、図２６に示すように長軸径をｘ、短軸径をｙとされて回路基板９３の長手方向に対して長軸の楕円孔によって形成されている。回路基板９３は、この取付孔９８の長軸径ｘと短軸径ｙとが後述するように最適化されて構成されている。取付孔９８は、短軸径ｙが嵌合溶着部５４の支持部９９の最大外径よりも小径とされるとともに、溶着部１００の外径よりも大径とされている。
【０１２３】
セルコントロールユニット１４は、上述したようにそれぞれの取付孔９８に、内側ケース半体４３或いは外側ケース半体４４に形成した嵌合溶着部５４の溶着部１００が嵌合される。嵌合溶着部５４には、回路基板９３の上方から突出された溶着部１００に座金１０１が嵌合される。座金１０１は、図２４及び図２５に示すようにその外径が回路基板９３の取付孔９８の長軸径よりも大径とされている。なお、座金１０１は、金属或いは合成樹脂によって形成される。
【０１２４】
嵌合溶着部５４は、この状態で図２４に示すように溶着部１００に溶着処理が施される。セルコントロールユニット１４は、これによって回路基板９３が取付孔９８の周縁部を支持部９９と座金１０１とに挟まれて嵌合溶着部５４上に保持されることによって、内側ケース体４３に取り付けられる。
【０１２５】
ところで、バッテリ装置１０においては、ハイブリットシステムカー４に搭載されて用いられることから、走行に伴って大きな振動等の機械的負荷を受けるとともに、広範囲な温度・湿度変化の負荷を受ける。バッテリ装置１０は、例えばモジュールケース１３を構成する内側ケース半体４３や外側ケース半体４４が、熱膨張係数５０ｐｐｍ／℃の合成樹脂を素材とし、１組の嵌合溶着部５４、６５をそれぞれ長手方向に２００ｍｍ離間して形成される。また、バッテリ装置１０は、例えばセルコントロールユニット１４の回路基板９３が、熱膨張係数１３ｐｐｍ／℃の合成樹脂を素材として成形される。したがって、バッテリ装置１０においては、２５℃の温度条件で各嵌合溶着部５４、６５と取付孔９８とを対応位置させた場合に、１２５℃で約０．７４ｍｍの寸法ズレが生じるとともに、−４０℃で約０．４８ｍｍの寸法ズレが生じることになる。
【０１２６】
バッテリ装置１０においては、モジュールケース１３に対してセルコントロールユニット１４を強固に固定した場合に、上述した温度変化に伴う寸法ズレによって嵌合溶着部５４、６５や回路基板９３に大きな機械的負荷が作用される。バッテリ装置１０においては、かかる機械的負荷によって嵌合溶着部５４、６５にクラックが生じたり、回路基板９３に反りや引張り力が作用されて実装部品の半田部や回路パターン等にクラックが発生したり剥離が生じたりする。
【０１２７】
バッテリ装置１０は、上述したようにセルコントロールユニット１４が、取付孔９８の長軸径ｘと嵌合溶着部５４の溶着部１００の外径との差異の範囲で移動自在であり、取付孔９８と嵌合溶着部５４とを最適化を図って形成することによって上述した温度条件の変化に伴う寸法ズレの吸収が図られるようにする。
【０１２８】
取付孔９８は、長軸径ｘの最適化範囲が、例えば次の式によって求められる。
すなわち、取付孔９８と嵌合溶着部５４との最適値χは、標準温度ｔ０から最高温度ｔ１の温度変化に対して回路基板９３に機械的負荷を生じさせない最適値をχ１、標準温度ｔ０から最低温度ｔ２の温度変化に対して回路基板９３に機械的負荷を生じさせない最適値をχ２とすると、χ≧χ１＋χ２の条件を満足させればよい。
【０１２９】
取付孔９８と嵌合溶着部５４との最適値χは、回路基板９３の熱膨張係数をτ１（ｐｐｍ／℃）、内側ケース体４３の熱膨張係数をτ２（ｐｐｍ／℃）とし、嵌合溶着部５４の間隔をＡ±α（ｍｍ）、溶着部１００の外径をＲ±γ（ｍｍ）とすれば、
最高温度ｔ１の最適値χ１が、
χ１≧（τ２−τ１）×（ｔ０−ｔ１）×（（Ａ±α）＋（Ｒ±γ））／２
最低温度ｔ２の最適値χ２が、
χ２≧（τ２−τ１）×（ｔ２−ｔ０）×（（Ａ±α）＋（Ｒ±γ））／２
を満足すればよい。
【０１３０】
したがって、最適値χは、
χ≧（τ２−τ１）×（ｔ２−ｔ１）×（Ａ±α）＋（Ｒ±γ）
χ≧χ１＋χ２
の条件を満足して設定される。
【０１３１】
なお、バッテリ装置１０においては、モジュールケース１３に対するセルコントロールユニット１４の取付構造が上述した構成に限定されるものでは無いことは勿論である。バッテリ装置１０は、例えば基準となる取付孔９８を円孔とするとともに他の取付孔９８を長孔に形成するようにしてもよい。また、バッテリ装置１０は、例えば温度環境の変化範囲が比較的小さな条件で使用される移動体に搭載される場合には、全ての取付孔９８或いは長手方向の一方側の取付孔９８を円孔とするようにしてもよい。さらに、バッテリ装置１０は、嵌合溶着部５４、６５に代えてモジュールケース１３側に筒状の取付部を形成し、この取付部に対して取付孔９８を介して止めねじをねじ込むことによってセルコントロールユニット１４を取り付けるようにしてもよい。
【０１３２】
バッテリ装置１０においては、嵌合溶着部５４、６５が、十字状の支持部９９に対して溶着部１００が一体とされて形成されたが、かかる形状に限定されるものでは無いことは勿論である。嵌合溶着部５４、６５は、少なくとも支持部９９がその外径を取付孔９８の短軸径ｙよりもやや大とされた円柱或いは多角柱等によって形成されてもよい。
【０１３３】
バッテリ装置１０においては、組立後等において万一セルコントロールユニット１４に不具合が発生した場合には、各嵌合溶着部５４、６５がカッタ等によって切断されることで、セルコントロールユニット１４の取り外しが行われる。バッテリ装置１０においては、モジュールケース１３に対して嵌合溶着部５４、６５と同様に形成された樹脂製の取付部材が用いられ、この取付部材をモジュールケース１３に熱溶着によって取り付けた後に、交換したセルコントロールユニット１４の取り付けが行われるようにする。
【０１３４】
ところで、バッテリ装置１０においては、上述したように電池収納部４５内に収納された２４個のリチウムイオン二次電池１２が接続プレート部材４８を介して互いに接続されている。バッテリ装置１０においては、一対のモジュールケース１３ａ、１３ｂが、一方側の下段左側のリチウムイオン二次電池１２Ａに対して他方側の下段右側のリチウムイオン二次電池１２Ｂが対向されて組み合わされている。
【０１３５】
バッテリ装置１０においては、一方側のリチウムイオン二次電池１２Ａが、一対のモジュールケース１３ａ、１３ｂに収納された４８個のリチウムイオン二次電池１２の第１番目の電池を構成する。リチウムイオン二次電池１２Ａは、端子プレート部材４８Ａに接続された配線コード１０２を介して正極端子部材１８ａと接続されている。配線コード１０２は、図４に示すようにコードクランパ５７に保持されて凹部７２を介してモジュールケース１３を回り込んでコネクタ部１７へと導かれる。
【０１３６】
バッテリ装置１０においては、上述したように他方側のリチウムイオン二次電池１２Ｂが、リチウムイオン二次電池群の第４８番目の電池を構成する。リチウムイオン二次電池１２Ｂは、端子プレート部材４８Ｂに接続された配線コード８８を介してヒューズ装置８９と接続されている。配線コード８８は、図４に示すようにコードクランパ５７に保持されて凹部７２を介してコネクタ部１７へと導かれる。なお、リチウムイオン二次電池１２Ｂは、ヒューズ装置８９を介して負極端子部材１９ａと接続されている。
【０１３７】
バッテリ装置１０においては、上述したように正極端子部材１８ａと負極端子部材１９ａとの間で互いに直列に接続された４８個のリチウムイオン二次電池１２の個々の電圧とそれぞれ８個からなるモジュール電池の電圧とが上述した各セルコントロールユニット１４によって監視、制御される。すなわち、各セルコントロールユニット１４は、図２７に示すように各モジュール電池を構成する８個のリチウムイオン二次電池１２の電圧を個々に監視する単位電池制御部１０３と、各リチウムイオン二次電池１２の電圧を制御する電池電圧制御部１０４と、通信制御部１０５等を備えて構成されている。
【０１３８】
セルコントロールユニット１４は、上述したように各リチウムイオン二次電池１２に接続されたセンシングコード９２が各回路基板９３に搭載したセンシング用コネクタ９５にそれぞれ接続され、電圧情報が供給される。セルコントロールユニット１４は、これらの電圧情報に基づいて上述した制御動作、制御信号送出動作を行う。
【０１３９】
単位電池制御部１０３は、図２７に示すように、電圧検出器１０６と、基準電圧との比較器１０７と、インバータ１０８及びフォトカプラ１０９等から構成される。単位電池制御部１０３は、リチウムイオン二次電池１２の個々の電圧を電圧検出器１０６によって検出し、この検出電圧値Ｖａを比較器１０７において基準電圧値Ｖｃと比較する。単位電池制御部１０３は、例えばあるリチウムイオン二次電池１２の検出電圧値Ｖａが基準電圧値Ｖｃよりも低い値であることを検出した場合に、インバータ１０８及びフォトカプラ１０９を介してアラーム出力を送受信端子部２０へと送信する。
【０１４０】
セルコントロールユニット１４は、この場合アラーム出力が入出力用コネクタ９６に接続された接続コード９７を介して送受信端子部２０の送受信コネクタ部材２０ａへと供給される。バッテリ装置１０においては、送受信端子部２０を介してアラーム出力をハイブリットシステムカー１の制御部４へと送信する。ハイブリットシステムカー１においては、このアラーム出力に基づいて制御部４から制御出力が送出されて、警告音の発生や表示器によるアラーム表示等を行うようにする。
【０１４１】
電池電圧制御部１０４は、各リチウムイオン二次電池１２の電圧を検出する電圧検出部１１０と、各リチウムイオン二次電池１２の容量を調整する容量調整部１１１とから構成され、検出結果に基づいて制御出力をハイブリットシステムカー１の制御部４へと送出する。電圧検出部１１０は、マイクロプロセッサ９４の出力に基づいてリチウムイオン二次電池１２を選択する多数個の切換スイッチ１１２と、選択されたリチウムイオン二次電池１２の電圧を検出する電圧検出器１１３と、アナログ−デジタル変換器１１４等から構成される。
【０１４２】
電圧検出部１１０は、切換スイッチ１１２の切換動作によって所定個数のリチウムイオン二次電池１２の電圧値Ｖｂを電圧検出器１１３によって検出し、この電圧値情報をアナログ−デジタル変換器１１４によってデータ変換してマイクロプロセッサ９４に送出する。また、アナログ−デジタル変換器１１４は、マイクロプロセッサ９４から送出されるデータ信号を変換する。
【０１４３】
容量調整部１１１は、互いに直列に接続された容量調整抵抗器１１５とトランジスタ１１６、１１７と、容量調整抵抗器１１５の入出力端に接続された容量検出器１１８等から構成される。容量調整部１１１は、容量検出器１１８によって検出したリチウムイオン二次電池１２の容量情報をマイクロプロセッサ９４へと送出する。マイクロプロセッサ９４は、この容量情報に基づく制御信号をトランジスタ１１６、１１７へと供給して容量調整抵抗器１１５を動作させて電圧バラツキのあるリチウムイオン二次電池１２の容量調整を行う。
【０１４４】
通信制御部１０５は、上述した各部から送出される内部信号の授受と、送受信端子部２０の送受信コネクタ部材２０ａを介して制御部４との制御信号の授受とを担当する。通信制御部１０５は、インバータ１１９、フォトカプラ１２０及びドライバ／レシーバ１２１を介して検出信号或いは制御信号のデータ変換を行い、マイクロプロセッサ９４と制御部４とのデータ授受を行うようにする。
【０１４５】
バッテリ装置１０は、以上のように構成されたセルコントロールユニット１４を備えることによって、各リチウムイオン二次電池１２及び互いに直列に接続された８個のリチウムイオン二次電池１２によって構成されたモジュール電池の電圧、容量が常時監視される。バッテリ装置１０は、セルコントロールユニット１４によってリチウムイオン二次電池１２が基準電圧値Ｖｃ以下となったことが検出されると、送受信端子部２０を介してハイブリットシステムカー１の制御部４に対して検出信号を外部出力する。ハイブリットシステムカー１においては、この検出信号に基づいて上述したように警告音を発生したり表示器にアラーム表示を行ったりする。
【０１４６】
バッテリ装置１０には、例えばハイブリットシステムカー１の制御部４から各リチウムイオン二次電池１２或いは各モジュール電池の電圧、容量のデータ要求コマンドがセルコントロールユニット１４のマイクロプロセッサ９４に入力される。バッテリ装置１０は、セルコントロールユニット１４から要求データを制御部４へと出力する。バッテリ装置１０においては、電圧バラツキのあるリチウムイオン二次電池１２の存在を電池電圧制御部１０４の容量調整部１１１において検出すると、マイクロプロセッサ９４から出力する制御出力によって当該リチウムイオン二次電池１２の放電を行って電圧を降下させることによって電圧の平均化が行われる。
【０１４７】
セルコントロールユニット１４には、上述したようにモジュールケース１３に収納された所定のリチウムイオン二次電池１２の温度情報が温度センサ８２によって検出され、センサコード８３を介して供給される。また、セルコントロールユニット１４には、上述したように各リチウムイオン二次電池１２や各モジュール電池の電圧、容量、温度情報の送信機能と、ハイブリットシステムカー１の制御部４からの制御信号の受信機能とが備えられている。したがって、セルコントロールユニット１４は、これらの機能を適宜組み合わせることによって種々の制御動作を可能とする。
【０１４８】
バッテリ装置１０は、上述したようにハイブリットシステムカー１の後部座席５に設けたバッテリ搭載部６に搭載される。バッテリ装置１０においては、ハイブリットシステムカー１が夏季や熱帯地等で使用される場合に、路面からの輻射熱の影響を受けて高温状態となる。また、バッテリ装置１０においては、ハイブリットシステムカー１が冬季や寒冷地等で使用される場合に、低温外気の影響を受けて低温状態となる。さらに、バッテリ装置１０においては、ハイブリットシステムカー１が雨天や道悪道路を走行する際に泥水をかぶることがある。バッテリ装置１０においては、高速での連続走行や悪路の走行等によって、大きな衝撃や振動等が加えられる。
【０１４９】
バッテリ装置１０は、かかる劣悪な使用条件下においても、セルコントロールユニット１４による上述した各リチウムイオン二次電池１２や各モジュール電池がその特性を充分に保持されるとともに監視制御動作が確実に行われる。バッテリ装置１０においては、上述したようにセルコントロールユニット１４がモジュールケース１３の上部に間隙ｓを介して取り付けられるとともに、間隙ｐを介して外装ケース体１１の内部に封装されている。バッテリ装置１０においては、外装ケース体１１を構成する上ハーフ２１と下ハーフ２２或いはモジュールケース１３を構成する内側ケース半体４３や外側ケース半体４４さらには電池収納部４５内に収納されるリチウムイオン二次電池１２等を結合固定するために、硬化状態においても弾性特性が保持される接着剤４２、７６を用いている。
【０１５０】
したがって、バッテリ装置１０においては、外部に対して外装ケース体１１とモジュールケース１３との二重ケース構造によって構成された電池収納部４５内にリチウムイオン二次電池１２が収納されるとともにこれらの内部での換気が充分に保持されることで、外部環境の影響が低減される。バッテリ装置１０においては、振動や衝撃等が加えられた場合にも、外装ケース体１１の内部の気密性が保持される。
【０１５１】
バッテリ装置１０について、上述した劣悪な条件下においても特性が保持されることを確認するために、以下の衝撃試験や冠水試験を実施した。すなわち、衝撃試験としては、バッテリ装置１０に対して、リチウムイオン二次電池１２の満充電状態において、３０Ｇ×２５ｍｓｅｃ条件での前後左右の衝撃試験と、直径５０ｍｍ、重量５００ｇの硬球を２０ｍｍの高さから落下させる衝撃試験とを内容とした。また、冠水試験としては、バッテリ装置１０に対して、６０℃で９５％ＲＨ雰囲気中に１時間放置する耐湿度試験と、深度０ｍでの浸水試験とを内容とした。さらに、耐久試験として、バッテリ装置１０を−４０℃環境と７０℃環境に１時間ずつ交互にさらす状態を１サイクルとして、これを１００サイクル繰り返す熱衝撃試験を実施した。
【０１５２】
バッテリ装置１０は、上述したいずれの試験においても、セルコントロールユニット１４による上述した監視制御動作が確実に行われることが確認された。
【０１５３】
なお、本発明は、上述したバッテリ装置１０に限定されるものでは無いことは勿論である。バッテリ装置１０においては、モジュールケース１３の上面にセルコントロールユニット１４を取り付けるようにしたが、側面に取り付けるようにしてもよいことは勿論である。バッテリ装置１０は、ハイブリッドシステムカー１に搭載されるばかりでなく他の電気自動車や例えばバッテリ装置を搭載した船舶や無人探査機等の各種移動体にも用いることが可能である。
【０１５４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明にかかる移動体搭載用バッテリ装置は、外装ケース体とモジュールケースとの二重ケース構造を構成するとともに外装ケース体とモジュールケースとの間に間隙を構成して二次電池を電池収納部内に収納する。したがって、移動体搭載用バッテリ装置によれば、二次電池に対する路面からの輻射熱や急激な温度変化等の影響が抑制されるとともにモジュールケースに対する局部的な外力等の負荷が抑制されることから、二次電池群が安定した性能特性を奏するとともに機械的保護が図られるようになる。移動体搭載用バッテリ装置によれば、間隙スペースを利用して二次電池群を制御するコントロールユニットがモジュールケースに取り付けられることで、スペース効率の向上が図られるようになる。
【０１５５】
また、移動体搭載用バッテリ装置は、一対のモジュールケースを外装ケース体に収納し、これらモジュールケースに組み合わせ状態において吸気ダクトと排気ダクトとを構成する吸気ダクト半体と排気ダクト半体とを形成するとともに、吸気ダクトと排気ダクトとを外装ケース体からシールドされた状態で突出させるように構成してなる。したがって、移動体搭載用バッテリ装置によれば、吸気ダクトを介して電池収納部内へと供給された冷却風が排気ダクトから排気されて、二次電池の効率的な冷却が行われるとともに、間隙を介して冷却風が外装ケース体とモジュールケースとの間を流れることで放熱作用が促進されることから、安定した出力が得られるとともに安定した制御動作が行われる。
【０１５６】
さらに、移動体搭載用バッテリ装置は、外装ケース体やモジュールケース或いは二次電池を接続固定する接着剤にウレタン系、シリコン系或いは変性シリコン系の接着剤が用いられるとともに、各接合部が凹凸の突合せ構造でかつ充填された余剰の接着剤が内側へと溢れ出るように構成してなる。したがって、移動体搭載用バッテリ装置によれば、接着剤が硬化状態においても弾性力が保持される特性を有することで、各接合部が強固に固定されるとともに振動や衝撃或いは寸法公差や温度変化に対しても接合状態が確実に保持され、また大きな水密性も有することで信頼性が極めて高い。
【０１５７】
さらにまた、移動体搭載用バッテリ装置は、モジュールケースに対してコントロールユニットが、回路基板に形成した長孔からなる取付孔に嵌合溶着部が嵌合されて熱溶着が施されることによって取り付けられて構成される。したがって、移動体搭載用バッテリ装置によれば、モジュールケースと回路基板との熱膨張率の差異によって大きな温度・湿度変化に伴って取付部位に生じる機械的応力が長孔によって逃がされることで、コントロールユニットの強固な固定状態が保持されるとともにその破損が防止されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態として示すバッテリ装置を搭載したハイブリットシステムカーの基本構成の説明図である。
【図２】同バッテリ装置の斜視図である。
【図３】同バッテリ装置について、外装ケース体を構成する上ハーフを取り外して示す平面図である。
【図４】同バッテリ装置の縦断面図である。
【図５】同バッテリ装置のコネクタ部の縦断面図である。
【図６】同バッテリ装置の外装ケース体を構成する上ハーフの斜視図である。
【図７】同バッテリ装置の外装ケース体を構成する下ハーフの斜視図である。
【図８】同バッテリ装置の外装ケース体を構成する上ハーフと下ハーフとの突合せ部位の構成を説明する要部縦断面図である。
【図９】同バッテリ装置の、外装ケース体に収納されるモジュールケースの構成を説明する斜視図である。
【図１０】同モジュールケースを構成する内側ケース半体について、接続面側から示した斜視図である。
【図１１】同内側ケース半体について、電池収納部側から示した斜視図である。
【図１２】同モジュールケースを構成する外側ケース半体について、電池収納部側から示した斜視図である。
【図１３】同外側ケース半体について、外側側から示した斜視図である。
【図１４】リチウムイオン二次電池及び接続プレート部材を示す斜視図である。
【図１５】モジュールケースの電池収納部内に収納されたリチウムイオン二次電池の収納状態を説明する要部縦断面図である。
【図１６】同モジュールケースの電池収納部内にリチウムイオン二次電池を装填した状態を示す要部縦断面図である。
【図１７】同モジュールケースの電池収納部内に接着剤によってリチウムイオン二次電池を接合固定した状態を示す要部縦断面図である。
【図１８】電池収納部の他の実施の形態を示す要部縦断面図である。
【図１９】モジュールケースに温度センサを取り付けた状態を示す要部縦断面図である。
【図２０】電池収納部に対する、リチウムイオン二次電池の交換操作を説明する要部縦断面図である。
【図２１】電池収納部に対してアダプタプレートを介して交換したリチウムイオン二次電池を取り付けた状態を説明する要部縦断面図である。
【図２２】アダプタプレートの平面図である。
【図２３】セルコントロールユニットの斜視図である。
【図２４】同セルコントロールユニットの取付構造を説明する一部切欠き要部側面図である。
【図２５】同要部平面図である。
【図２６】セルコントロールユニットの回路基板に形成された取付孔の構成を説明する平面図である。
【図２７】セルコントロールユニットの構成図である。
【符号の説明】
１ ハイブリットシステムカー、４ 制御部、６ バッテリ搭載部、１０ バッテリ装置、１１ 外装ケース体、１１ａ モジュールケース収納空間部、１２リチウムイオン二次電池、１２ａ 正極端子、１２ｂ 負極端子、１３ モジュールケース、１４ セルコントロールユニット、１５ 吸気ダクト、１６ 排気ダクト、１８ａ 正極端子部材、１９ａ 負極端子部材、２０ 送受信コネクタ部材、２１ 上ケース、２２ 下ケース、２３ 係合ガイド溝、３０ 係合凸部、３１ 押えリブ、３４ 係合ガイド溝、３５ 係合凸部、３９ クランパ、４０ 凸状開口縁、４１ 凹状開口縁、４２ 接着剤、４３ 内側ケース半体、４４ 外側ケース半体、４５ 電池収納部、４６ 端子開口、４７ 端子開口、４８ 接続プレート部材、５４ 嵌合溶着部、６２ アダプタ部材、６３ 押えリブ、６５ 嵌合溶着部、６６ 押えリブ、７２ 接着剤充填孔、７６ 接着剤、７７ 保持筒部、７８ 接着剤流出部、７９ 接着剤充填孔、８０ 接着剤流出部、８１ 接着剤充填ガイド溝、８２ 温度センサ、８４ 切抜きガイド凹溝、８５ アダプタプレート、８６ 切抜き開口部、９２ センシングコード、９３ 回路基板、９４ マイクロプロセッサ、９５ センシング用コネクタ、９６入出力用コネクタ、９８ 取付孔、９９ 支持部、１００ 溶着部、１０３ 単位電池制御部、１０４ 電池電圧制御部、１０５ 通信制御部、１１０ 電圧検出部、１１１ 容量調整部、
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や船舶等の移動体に搭載されるバッテリ装置に関し、例えばバッテリと内燃機関とを選択的に切り換えて駆動源とするハイブリットシステムカー等に搭載して好適な移動体搭載用バッテリ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車においては、資源、環境問題の対応から、ガソリンエンジン車やディーゼルエンジン車の代替としてバッテリ装置を駆動源とした電気自動車の実用化が注目されている。自動車には、電気系統の駆動源として従来から鉛蓄電池が用いられている。したがって、電気自動車は、この鉛電池を基本としてその開発が進められていたが、１回の充電で実用的な走行距離を得るためには大型化、大重量化の問題があった。
【０００３】
このため、自動車においては、モータと従来のエンジンとを走行条件等によって適宜切り換えることにより、モータに電源を供給するバッテリ装置の大型化を抑えるとともに省エネルギー化やクリーン化を図ったハイブリットシステムカーの実用化が図られている。一方、自動車用バッテリ装置には、数十ボルト〜数百ボルトの高電圧、高エネルギー密度或いは高出力仕様が要求されるために、従来の鉛電池に代えてより高性能でかつ軽量であるリチウムイオン二次電池の採用が図られている。
【０００４】
例えば、特開平９−８６１８８号「電気自動車のバッテリ構造」公報には、多数個のリチウムイオン二次電池をバッテリケース内に形成した多数個の隔室内にそれぞれ収納してなる自動車用バッテリ装置が開示されている。バッテリケースは、上下２個のハーフに分割されてなり、それぞれの突合せ面に半円筒状を呈する多数個のリブ壁が一体に形成されている。バッテリケースは、上下ハーフを一体化することによって、相対するリブ壁により内部に円柱形のリチウムイオン二次電池を収納する多数個の隔室を構成してなる。
【０００５】
リブ壁には、長さ方向の数カ所に溝部が形成されており、この溝部内にリチウムイオン二次電池をそれぞれ接合固定する接着剤が充填される。したがって、各リチウムイオン二次電池は、上下ハーフを一体化してバッテリケースを組み立てることにより、リブ壁によって挟み込まれるとともに、長さ方向の数カ所の位置でその全周を接着剤によって固定されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
自動車用バッテリ装置においては、一般に自動車の床下等に搭載されることから、路面からの輻射熱の影響、雨天走行等における冠水、急激な温度変化等の環境条件に対しても充分な信頼性が保持されなければならない。また、自動車用バッテリ装置においては、リチウムイオン二次電池からの発熱があるために適当に冷却することが必要となり、かかる条件からは開放構造とすることが好ましい。さらに、自動車用バッテリ装置は、電子部品を搭載するセルコントロールユニットを搭載して高電圧を発生するリチウムイオン二次電池を用いる場合に、充分な水密性が保持されるように構成されなければならない。
【０００７】
ところで、上述した先願自動車用バッテリ装置においては、各リチウムイオン二次電池がバッテリケースの内部に形成した円弧状の隔壁によって区画された隔室内に収納されるとともにその長さ方向の数カ所の位置を接着剤によって接合固定することで、振動や衝撃等の対応を図るようにしている。また、先願自動車用バッテリ装置においては、各隔室内に冷却風を供給するために、バッテリケースに各隔室に対応して通気穴が形成されてなる。
【０００８】
このため、先願自動車用バッテリ装置においては、バッテリケースを介して走行時の大きな振動や衝撃等が直接各リチウムイオン二次電池に負荷されることから損傷や内部ショート等の問題を生じることがあった。また、先願自動車用バッテリ装置においては、各リチウムイオン二次電池がバッテリケースに形成された隔壁に接触されていることから、路面からの輻射熱や急激な温度変化等が各リチウムイオン二次電池に直接伝達されて性能特性に影響を及ぼすといった問題があった。さらに、先願自動車用バッテリ装置においては、各隔室内に冷却風を供給するための通気穴が形成されていることから、内部の水密性が保持し得ないといった問題があった。このため、先願自動車用バッテリ装置は、充分に気密性が保持された場所に搭載しなければならないといった問題があった。
【０００９】
したがって、本発明は、過大な振動や衝撃或いは環境条件の変化等に対して収納した二次電池への影響が抑制されるようにするとともに気密性を保持しながら二次電池の効率的な冷却も行い得るようにした移動体搭載用バッテリ装置を提供することを目的に提案されたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成する本発明にかかる移動体搭載用バッテリ装置は、内部に電池収納部が形成されるとともに多数個の端子開口が設けられたモジュールケースと、モジュールケースを内部の収納空間部内に収納する外装ケース体と、電池収納部内に端子開口からそれぞれ端子部を外方に臨ませて収納されるとともに、互いに直列に接続された多数個の二次電池とを備えて構成され、取付部を介してモジュールケースが外装ケース体の内部に収納されてなる。移動体搭載用バッテリ装置は、モジュールケースが外装ケース体に対して、相対する外周部と内周部との間に間隙を構成する取付部を介して組み付けられる。
【００１１】
以上のように構成された本発明にかかる移動体搭載用バッテリ装置によれば、外装ケース体とモジュールケースとの二重ケース構造を構成するとともに、外装ケース体とモジュールケースとの間に間隙を構成して二次電池群を電池収納部内に収納することで、二次電池群に対する路面からの輻射熱や急激な温度変化等の影響を抑制するとともにモジュールケースに対する局部的な外力等の負荷を抑制する。移動体搭載用バッテリ装置は、かかる構成により二次電池群が安定した性能特性を奏するとともに機械的保護が図られるようにする。移動体搭載用バッテリ装置によれば、例えば間隙スペースを利用して二次電池群を制御するコントロールユニットがモジュールケースに取り付けられることで、スペース効率の向上が図られるようになる。
【００１２】
また、移動体搭載用バッテリ装置は、一対のモジュールケースを外装ケース体に収納してなり、各モジュールケースに組み合わせ状態において吸気ダクトと排気ダクトとを構成する吸気ダクト半体と排気ダクト半体とが形成される。吸気ダクトと排気ダクトとは、モジュールケースを外装ケース体に収納した状態において、外装ケース体からシールドされた状態で突出される。
【００１３】
以上のように構成された移動体搭載用バッテリ装置によれば、吸気ダクトを介して電池収納部内へと供給された冷却風が排気ダクトから排気されて、二次電池の効率的な冷却が行われる。移動体搭載用バッテリ装置によれば、間隙を介して冷却風が外装ケース体とモジュールケースとの間を流れることで放熱作用が促進されるようになり、またこの間隙を介して配置されたコントロールユニットの冷却も行われて安定した出力が得られるとともに安定した制御動作が行われるようになる。
【００１４】
移動体搭載用バッテリ装置は、外装ケース体やモジュールケース或いは二次電池を接続固定する接着剤に、ウレタン系、シリコン系或いは変性シリコン系の接着剤が用いられる。移動体搭載用バッテリ装置は、各接合部が凹凸の突合せ構造を以って構成されるとともに、充填された余剰の接着剤が内側へと溢れ出るように構成されている。
【００１５】
したがって、移動体搭載用バッテリ装置によれば、接着剤が硬化状態においても弾性力が保持される特性を有することで、各接合部が強固に固定されるとともに振動や衝撃或いは寸法公差や温度変化に対しても接合状態が確実に保持されるようになる。移動体搭載用バッテリ装置によれば、水密性が極めて大きく、信頼性の向上が図られるようになる。
【００１６】
移動体搭載用バッテリ装置は、モジュールケースに対してコントロールユニットが、回路基板に形成した長孔からなる取付孔に嵌合溶着部が嵌合されて熱溶着が施されることによって取り付けられる。移動体搭載用バッテリ装置によれば、モジュールケースと回路基板との熱膨張率の差異によって大きな温度・湿度変化に伴って取付部位に生じる機械的応力が長孔によって逃がされることで、コントロールユニットの強固な固定状態が保持されるとともにその破損が防止される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。実施の形態として示すバッテリ装置１０は、図１に示すように、ハイブリットシステムカー１に搭載され、駆動源としてエンジン２と併用される電気モータ３に電源を供給する。ハイブリットシステムカー１については、種々のシステムが提案されているが、基本構成として制御部４によってエンジン２と電気モータ３とを切り換えて走行が行われる。ハイブリットシステムカー１においては、例えば発進時や低速走行等のエンジン効率が悪い走行領域では電気モータ３による駆動が行われるとともに、高速走行等の走行領域ではエンジン２による駆動を行うようにする。ハイブリットシステムカー１においては、必要に応じて制御部４の出力によってエンジン２が発電機を駆動し、バッテリ装置１０の充電を行うようにする。
【００１８】
ハイブリットシステムカー１においては、図１に示すように、例えば後部座席５の床下に位置してバッテリ搭載部６が設けられており、このバッテリ搭載部６にバッテリ装置１０が搭載されている。したがって、バッテリ装置１０は、路面からの輻射熱の影響や雨天走行等における冠水或いは急激な温度変化や振動等の影響等を受けるが、詳細を後述する構成によって充分な信頼性が保持される。
【００１９】
バッテリ装置１０は、図２乃至図５に示すように、全体ボックス状を呈する外装ケース体１１内に、後述する多数個のリチウムイオン二次電池１２を収納したモジュールケース１３や、このモジュールケース１３に取り付けられた第１のセルコントロールユニット１４ａ乃至第６のセルコントロールユニット１４ｆからなる６個のセルコントロールユニット１４を封装して構成される。バッテリ装置１０は、図２及び図３に示すように、１個の外装ケース体１１内に２個の単位モジュールケース１３ａ、１３ｂを収納している。なお、単位モジュールケース１３ａ、１３ｂは、詳細を後述するように互いに同等に構成されており、特に個別に説明する場合を除いて以下の説明においては便宜上モジュールケース１３と総称する。
【００２０】
バッテリ装置１０には、各単位モジュールケース１３ａ、１３ｂ内にそれぞれ２４個のリチウムイオン二次電池１２を収納して合計４８個が内蔵されている。ハイブリットシステムカー１には、２セットのバッテリ装置１０が搭載されることによって、全体で９６個のリチウムイオン二次電池１２が搭載される。バッテリ装置１０は、８個のリチウムイオン二次電池１２を１組としてモジュール電池が構成される。バッテリ装置１０は、セルコントロールユニット１４によって各リチウムイオン二次電池１２やモジュール電池を対象として、後述するように電圧検出・容量制御動作や異常温度の検出動作が行われる。
【００２１】
バッテリ装置１０は、セルコントロールユニット１４を介して検出信号等をハイブリットシステムカー１の制御部４へと送信するとともに、この制御部４から供給される制御信号を受信してモジュール電池及びリチウムイオン二次電池１２をコントロールする。バッテリ装置１０は、モジュールケース１３の側面に図示しない絶縁シートを接合することによって相互及び外部との絶縁を保持するように構成されている。勿論、バッテリ装置１０は、ハイブリットシステムカー１の仕様に応じて搭載するリチウムイオン二次電池１２の個数や個々の電池容量を異にしたものが用いられる。
【００２２】
バッテリ装置１０は、発熱量が比較的小さいリチウムイオン二次電池１２を用いることで特別の冷却装置を不要とし、詳細を後述するように車内の空気を外装ケース体１１の内部に取り入れて循環させることによって冷却が行われるように構成される。したがって、バッテリ装置１０には、各図に示すように外装ケース体１１の上面に長手方向に離間してモジュールケース１３に一体に形成された吸気ダクト１５と排気ダクト１６とが突出した構成となっている。これら吸気ダクト１５と排気ダクト１６は、図示しないダクトパイプによって吸気機構及び排気機構にそれぞれ接続される。バッテリ装置１０は、各図に示すように外装ケース体１１の一方側にコネクタ部１７が形成されており、このコネクタ部１７に正極端子部１８と負極端子部１９及び送受信端子部２０とが設けられている。
【００２３】
リチウムイオン二次電池１２は、長尺シート状の正極電極材と負極電極材とをセパレータを介して重ね合わせ状態で巻回し、これを電解質を充填した円筒状の電池ケース内に装填して構成されてなる。リチウムイオン二次電池１２は、詳細を省略するが、電池ケースの一方側にガスケットを介して正極電極材が接続される正極端子部材が組み付けられるとともに、負極電極材が電池ケースと接続されてなる。リチウムイオン二次電池１２は、図４及び図１４に示すように全体が円筒形を呈しており、一端側が正極端子１２ａとされるとともに他端側が負極端子１２ｂとされ、また１個当たりの容量が３Ａｈとされる。
【００２４】
リチウムイオン二次電池１２は、例えばアルミニウム箔からなる正極集電体に正極活物質が塗布されて正極電極材が構成されるとともに、例えば銅箔からなる負極集電体に負極活物質が塗布されて負極電極材が構成される。正極活物質は、例えばリチウム複合酸化物に対して、バインダとしてポリフッ化ビニリデン、溶剤としてｎ−メチルピロリドンを加えてスラリー状化され、ドクターブレード法等によって正極集電体上に均一に塗布される。
【００２５】
負極活物質は、例えばグラファイト等のリチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な炭素材料に対して、バインダとしてポリフッ化ビニリデン、溶剤としてｎ−メチルピロリドンを加えてスラリー状化され、ドクターブレード法等によって負極集電体上に均一に塗布される。電解質は、例えばエチレンカーボネート等の電解液と、例えば六フッ化燐酸リチウム等の電解質塩とからなる。リチウムイオン二次電池１２は、上述した素材に限定されず、従来周知の種々の素材が用いられることは勿論である。
【００２６】
外装ケース体１１は、機械的剛性、潤滑油等に対する化学的耐性、耐熱性等に優れた合成樹脂材によってそれぞれ略矩形のボックス状に成形された一対の外装ケース半体２１（以下、上ハーフと称する。）と外装ケース半体２２（以下、下ハーフと称する。）とを組合せ結合して全体密閉された箱体として構成されてなる。外装ケース体１１は、上ハーフ２１と下ハーフ２２とが詳細を後述するシールド結合構造を以ってその突合せ部位を結合されることにより内部に密閉されたモジュールケース収納空間部１１ａを構成している。勿論、外装ケース体１１は、かかる構成に限定されるものでは無く、例えば箱状に形成された下ハーフ２２に対して蓋状の上ハーフ２１を組合せ結合して構成してもよい。
【００２７】
上ハーフ２１は、図２及び図６に示すように、底面部を開口した全体略ボックス状を呈して形成され、外周側面にそれぞれ上面と底面とに開放された多数条の係合ガイド凹溝２３が凹設されている。上ハーフ２１は、これら係合ガイド凹溝２３を形成することによって外周面を凹凸形状を呈するように構成され、平面に構成された場合と比較して機械的強度の向上が図られることで全体が薄型とされて軽量化が図られている。
【００２８】
上ハーフ２１には、一方の側面部が図２乃至図６に示すように段落ちされて後述するコネクタ部１７が配置される段落ち部２４が形成されている。段落ち部２４には、図６に示すように、各端子部１８乃至２０に対応して３個の端子穴２５乃至２７が幅方向に並んで設けられている。第１の端子穴２５には、正極端子部１８を構成する正極端子部材１８ａが、シールドされた状態で組み付けられる。中央の第２の端子穴２６には、制御信号等の送受信端子部２０を構成する送受信コネクタ部材２０ａが、シールドされた状態で組み付けられる。第３の端子穴２７には、負極端子部１９を構成する負極端子部材１９ａが、シールドされた状態で組み付けられる。
【００２９】
上ハーフ２１には、図２及び図６に示すようにその上面に長手方向に離間して吸気ダクト穴２８及び排気ダクト穴２９が形成されている。これら吸気ダクト穴２８及び排気ダクト穴２９には、後述するように上ハーフ２１と下ハーフ２２とを結合した外装ケース体１１内にモジュールケース１３が収納された状態において、このモジュールケース１３に形成された吸気ダクト１５及び排気ダクト１６がシールドされた状態でそれぞれ外方へと露呈される。
【００３０】
上ハーフ２１には、詳細を図８に示すように、下ハーフ２２との突合せ端部となる各係合ガイド凹溝２３の下端部に位置して係合凸部３０がそれぞれ一体に突設されている。各係合凸部３０は、上ハーフ２１の表面に露呈しない高さを以って係合ガイド凹溝２３の底部から一体に突設されている。
【００３１】
上ハーフ２１には、図３及び図４、図６に示すように、それぞれの上面の内面に、各セルコントロールユニット１４を押圧する多数個の押えリブ３１が突設されている。各押えリブ３１は、具体的には各セルコントロールユニット１４に対してそれぞれその両側縁の互いに非対象位置を押圧するようにして突設された複数個からなる。
【００３２】
上ハーフ２１は、かかる押えリブ３１を有することによって、バッテリ装置１０に加えられる振動や衝撃等によるセルコントロールユニット１４の共振の発生を抑制するようにする。また、バッテリ装置１０においては、押えリブ３１によって上ハーフ２１の内面とセルコントロールユニット１４との間、換言すれば上ハーフ２１とモジュールケース１３との間に図４及び図２４に示すように間隙ｐが構成されている。
【００３３】
上ハーフ２１には、吸気ダクト穴２８及び排気ダクト穴２９の近傍に位置してそれぞれ取付スタッド３２が形成されている。取付スタッド３２には、図２及び図６に示すようにそれぞれ上面に開口する取付孔３２ａが形成されている。取付孔３２ａには、後述する接着剤４２が充填された状態で止めネジがねじ込まれることによって上ハーフ２１に対してモジュールケース１３が固定される。上ハーフ２１には、図６に示すように開口縁の四隅に取付孔３３が形成されている。上ハーフ２１は、これら取付孔３３に接着剤４２が充填された状態で止めネジがねじ込まれることによって、組み合わされた下ハーフ２２が結合されて外装ケース体１１を構成する。
【００３４】
下ハーフ２２も、図２乃至図５及び図７に示すように、上ハーフ２１の開口底面部と対向する上面部を開口した全体略ボックス状を呈して形成されている。下ハーフ２２にも、図２及び図７に示すように、外周側面にそれぞれ上面と底面とに開放された多数条の係合ガイド凹溝３４が凹設されている。下ハーフ２２は、これら係合ガイド凹溝３４を形成することによって外周部が凹凸形状を呈するように構成され、平面に構成された場合と比較して機械的強度の向上が図られ全体を薄型として軽量化が図られる。各係合ガイド凹溝３４は、下ハーフ２２が上ハーフ２１と結合された状態において、この上ハーフ２１の対応する係合ガイド凹溝２３と互いに連続して外装ケース体１１の外周面に高さ方向の係合ガイド溝を構成する。
【００３５】
下ハーフ２２にも、詳細を図８に示すように、各係合ガイド凹溝３４の下端部、換言すれば上ハーフ２１との突合せ端部に位置して係合凸部３５がそれぞれ一体に突設されている。各係合凸部３５も、下ハーフ２２の表面に露呈しない高さを以って係合ガイド凹溝３４の底部から一体に突設されている。各係合凸部３５は、下ハーフ２２が上ハーフ２１と結合された状態において、この上ハーフ２１の係合凸部３０と突き合わされる。
【００３６】
下ハーフ２２には、図２及び図７に示すように、その長手方向の両側に底面部から側面部に亘る凹部からなる手掛け凹部３６がそれぞれ形成されている。これら手掛け凹部３６は、バッテリ装置１０を持ち運びする際の手掛けとして作用するとともに、バッテリ装置１０をハイブリットシステムカー１のバッテリ搭載部６に搭載する際の位置決め部としても作用する。
【００３７】
下ハーフ２２には、図４及び図７に示すように、その長手方向の両側に位置して底面から複数個の取付リブ３７が一体に突設されている。これら取付リブ３７は、後述するようにモジュールケース１３を支持した状態で、上ハーフ２１側の取付リブが突き合わされる。下ハーフ２２は、これら取付リブ３７に接着剤４２が充填された状態で止めネジがねじ込まれることによって、上ハーフ２１とともにモジュールケース１３を固定する。
【００３８】
下ハーフ２２には、図７に示すように開口縁の四隅に取付孔３８が形成されている。下ハーフ２２は、これら取付孔３８に、上ハーフ２１の取付孔３３側から接着剤４２が充填された状態で止めネジがねじ込まれることによって、上ハーフ２１と結合されて外装ケース体１１を構成する。
【００３９】
以上のように構成した上ハーフ２１と下ハーフ２２とは、相対する底面と上面との開口縁を互いに突き合わせて組み合わされる。上ハーフ２１と下ハーフ２２とは、組み合わせ状態において、図８に示すように相対する各係合ガイド凹溝２３、３４が互いに連続するとともに各係合凸部３０、３５が突き合わされる。上ハーフ２１と下ハーフ２２とは、詳細を図８に示すように、相対する係合凸部３０、３５が弾性材によって略Ｃ字状に形成されたクランパ３９によって挟み込まれることにより一体的に結合されて外装ケース体１１を構成する。
【００４０】
クランパ３９は、係合凸部３０、３５を挟み込んだ状態において、図８に示すように係合ガイド凹溝２３、３４内に位置して上ハーフ２１或いは下ハーフ２２の表面に露呈されないようにする。したがって、クランパ３９は、バッテリ装置１０を持ち運びしたりする等の取扱時に誤って引掛けて外れるといった不都合の発生が防止され、上ハーフ２１と下ハーフ２２との結合状態を確実に保持する。
【００４１】
上ハーフ２１及び下ハーフ２２は、図８に示すように相対する開口縁がそれぞれ互いに相対係合される凸状開口縁４０と凹状開口縁４１との凹凸構造を以って構成されている。すなわち、上ハーフ２１の凸状開口縁４０は、同図に示すように厚み方向の中央部位を凸形状とされて構成されている。凸状開口縁４０は、その凸壁形状が、外側部位を略垂直面として形成されるとともに内側部位を高さ方向に対して次第に厚みを大とした傾斜面として形成されている。
【００４２】
また、下ハーフ２２の凹状開口縁４１は、図８に示すように厚み方向の中央部位を凹形状とされて形成されるとともに、その溝幅が上ハーフ２１側の開口縁４０の厚みよりもやや大とされている。凹状開口縁４１は、その溝形状が、外側部位を略垂直面として形成されるとともに内側部位を高さ方向に対して次第に厚みを大とした傾斜面として形成されている。凹状開口縁４１は、外側開口縁４１ａに対して凹部に連続する内側開口縁４１ｂがやや段落ちされて形成されることによって、上ハーフ２１側の凸状開口縁４０との間に間隙ｔを構成している。
【００４３】
上ハーフ２１と下ハーフ２２とは、凹状開口縁４１の凹溝内に詳細を後述する接着剤４２が充填された状態で、凸状開口縁４０の凸壁が相対係合されて組み合わされる。凸状開口縁４０と凹状開口縁４１とは、図８に示すように、内側部位に上方へと傾斜する間隙ｋを構成して組み合わされる。接着剤４２は、凹状開口縁４１内に凸状開口縁４０が押し付けられることによってその一部が凹状開口縁４１の間隙ｔから溢れ出る。
【００４４】
すなわち、接着剤４２は、上述した凸状開口縁４０と凹状開口縁４１との構成により、同図に示すように内側の間隙ｋ側へと押し出されて、この間隙ｋを介して間隙ｔから上ハーフ２１及び下ハーフ２２の内側へと溢れ出る。したがって、上ハーフ２１と下ハーフ２２とは、接着剤４２の表面側へのはみ出しが防止されて外観が損なわれずその突合せ部位がしっかりと結合されるとともに、きわめて高い気密性を保持して外装ケース体１１を構成する。
【００４５】
接着剤４２には、例えば硬化状態においても弾力特性が保持されるウレタン系接着剤が用いられる。接着剤４２としては、具体的には、横浜ゴム株式会社製のウレタン系接着剤「ＪＳＫ−１０５」が用いられる。この接着剤ＪＳＫ−１０５は、ウレタンプレポリマを主成分とし、タックフリータイムが２０℃で３０分、粘度が６０，０００ＰＳ、接着強さの特性が剪断接着強さを４１Kgf/cm2、クロスラップを２０Kgf/cm2とし、ダンベル物性が硬度を４０、最大引張り応力を５０Kgf/cm2、最大伸張率を６００％とする特性を有している。
【００４６】
なお、接着剤４２は、凸状開口縁４０と凹状開口縁４１との結合部ばかりでなく、バッテリ装置１０の各部の結合部位にも用いられる。また、接着剤４２は、上述したウレタン系接着剤に限定されるものではなく、同様の特性を有する例えばシリコーン系接着剤や変性シリコーン系接着剤も用いられる。
【００４７】
外装ケース体１１は、上ハーフ２１と下ハーフ２２とを上述した特性を有する接着剤４２を用いてその突合せ部位である凸状開口縁４０と凹状開口縁４１とを全周に亘って接合することで、走行等に伴って大きな振動や衝撃が加えられても充分な接合力とその弾力性による緩衝作用とによってこれら上ハーフ２１と下ハーフ２２との接合状態を確実に保持する。したがって、外装ケース体１１は、内部空間部１１ａの気密性が確実に保持されるように構成される。
【００４８】
以上のように構成された外装ケース体１１には、上述したように下ハーフ２２の取付リブ３７上に上ハーフ２１を介してねじ止め及び接着剤４２とによって固定されて、その内部に構成されたモジュールケース収納空間部１１ａ内に一対の単位モジュールケース１３ａ、１３ｂが収納される。モジュールケース１３は、詳細を後述するが、図９に示すように一対の単位モジュールケース１３ａ、１３ｂが互いに並列状態に組み合わされてなる。モジュールケース１３は、機械的剛性、耐化学特性、耐熱性等を有する合成樹脂材料、例えばポリブチレンテレフタレート樹脂によって成形されている。モジュールケース１３は、その他の合成樹脂材料として、例えばアクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリカーボネート樹脂等が用いられる。
【００４９】
モジュールケース１３は、図９に示すように、詳細をそれぞれ後述する内側モジュールケース半体４３（以下、内側ケース半体と略称する。）と、外側モジュールケース半体４４（以下、外側ケース半体と略称する。）との２個のケース半体が組合せ結合されて構成されている。内側ケース半体４３と外側ケース半体４４とは、相対向する一方側面がそれぞれ開放された略横長矩形の箱状を呈するとともに互いに外形寸法をほぼ等しく形成されている。内側ケース半体４３と外側ケース半体４４とは、開放された一方の開放側面部４３ａ、４４ａを接合面として互いに幅方向に重ね合わせて組み合わせることによって全体略横長の箱形を呈するモジュールケース１３を構成する。
【００５０】
モジュールケース１３は、全体として外装ケース体１１の、段落ち部２４の領域を除くモジュールケース収納空間部１１ａとほぼ等しい外形を呈する矩形ブロック体として構成される。各モジュールケース１３には、内側ケース半体４３と外側ケース半体４４とを組合せ結合した状態において、その内部に２４個のリチウムイオン二次電池１２を収納する電池収納部４５を構成する。モジュールケース１３は、内側ケース半体４３と外側ケース半体４４とがそれぞれの幅寸法をリチウムイオン二次電池１２の長さの１／２よりやや小さく形成されることによって、全体としてリチウムイオン二次電池１２の本体部の長さとほぼ等しい幅とされる。
【００５１】
モジュールケース１３は、図４に示すように、電池収納部４５の内部に、２４個のリチウムイオン二次電池１２を高さ方向に対して３段でかつ水平方向に対し複数個を並べて収納する。モジュールケース１３は、具体的には電池収納部４５内に、上段列に７個のリチウムイオン二次電池１２を、中段列に８個のリチウムイオン二次電池１２を、下段列に９個のリチウムイオン二次電池１２をそれぞれ直径方向に並べた状態で収納する。この場合、上段列のリチウムイオン二次電池群は、中段列のリチウムイオン二次電池群に対してそれぞれ半径の１／２分側方にズレて収納される。また、中段列のリチウムイオン二次電池群は、下段列のリチウムイオン二次電池群に対してそれぞれ半径の１／２分側方にズレて収納されている。
【００５２】
したがって、モジュールケース１３は、電池収納部４５内において、上段列のリチウムイオン二次電池１２と下段列リチウムイオン二次電池１２とが高さ方向において同一列に位置させるとともに、中段列リチウムイオン二次電池１２に対して外周面の一部が互いに重なり合う状態とする。モジュールケース１３は、２４個のリチウムイオン二次電池１２を、図４に示すように全体として台形の領域内に上段列と中段列及び下段列でそれぞれ千鳥状に配列した状態で収納する。
【００５３】
モジュールケース１３は、このようにして電池収納部４５内にリチウムイオン二次電池１２を収納することによって、内部のスペース効率の向上を図るとともに冷却風の流路が確保されるように構成される。勿論、モジュールケース１３は、電池収納部４５を、上述したように２４個のリチウムイオン二次電池１２を千鳥状に配列して収納する構成に限定されるものでは無い。
【００５４】
モジュールケース１３は、上述したように電池収納部４５に収納されたリチウムイオン二次電池１２の正極端子１２ａと負極端子１２ｂとを、図４に示すように内側ケース半体４３の側面４３ｂに形成した端子開口４６或いは外側ケース半体４４の側面４４ｂに形成した端子開口４７からそれぞれ外方へと臨ませる。モジュールケース１３は、内側ケース半体４３と外側ケース半体４４との対をなす端子開口４６と端子開口４７とが、互いに軸線を一致されるようにしてそれぞれ形成する。端子開口４６及び端子開口４７は、その開口径がリチウムイオン二次電池１２の本体部の外径よりも小径とされるとともに、正極端子１２ａ或いは負極端子１２ｂの外径よりも大径に形成されている。
【００５５】
モジュールケース１３は、詳細を後述するように各リチウムイオン二次電池１２を電池収納部４５に収納した後に、その両端部を端子開口４６と端子開口４７にそれぞれ接着固定する。モジュールケース１３は、隣り合う端子開口４６、４７からそれぞれ正極端子１２ａと負極端子１２ｂとが交互に露呈させるように、リチウムイオン二次電池１２を電池収納部４５に収納する。
【００５６】
２４個のリチウムイオン二次電池１２は、例えば図示しない組込治具を用いて正極端子１２ａと負極端子１２ｂとが交互に位置するように整列され、例えば内側ケース半体４３の開放側面部４３ａ側から電池収納部４５の内部に一括して装填される。各リチウムイオン二次電池１２は、内周壁４６ａによって本体部の端部を係止されて、上述したように正極端子１２ａ或いは負極端子１２ｂが端子開口４６から外方へと臨ませられる。
【００５７】
各リチウムイオン二次電池１２は、内側ケース半体４３に対して外側ケース半体４４が組み合わされることによって、この外側ケース半体４４の端子開口４７から反対側の負極端子１２ｂ或いは正極端子１２ａがそれぞれ交互に外方へと臨ませられる。各リチウムイオン二次電池１２は、端子開口４７の内周壁４７ａによって本体部の端部を係止される。各リチウムイオン二次電池１２は、図４及び図１４に示した接続プレート部材４８によって、上下或いは左右に隣り合って露呈された正極端子１２ａと負極端子１２ｂとが接続される。したがって、各リチウムイオン二次電池１２は、モジュールケース１３に収納された２４個が互いに直列に接続される。
【００５８】
接続プレート部材４８は、例えば矩形銅板によって、図１４に示すように断面が略クランク状を呈するように折曲されるとともにニッケルメッキを施して形成される。接続プレート部材４８は、両側部位に正極端子１２ａ及び負極端子１２ｂの外径よりもやや大径の端子嵌合孔４８ａ、４８ｂが形成されている。接続プレート部材４８は、端子嵌合孔４８ａ、４８ｂに正極端子１２ａ或いは負極端子１２ｂがそれぞれ嵌合されるとともにスポット溶接が施される。接続プレート部材４８は、各リチウムイオン二次電池１２を互いに直列に接続する。
【００５９】
電池収納部４５内に収納された２４個のリチウムイオン二次電池１２群は、図４において下段列の左側第１番目に配置されたリチウムイオン二次電池１２Ａと下段列の右側第１番目に配置されたリチウムイオン二次電池１２Ｂとが直列に接続された両端の電池である。リチウムイオン二次電池１２Ａは、その正極端子１２ａが端子開口４７から露呈されて略楔状の外形を呈する接続プレート部材４８Ａが組み付けられている。リチウムイオン二次電池１２Ｂは、その負極端子１２ｂが端子開口４７から露呈され、同様に略楔状の外形を呈する接続プレート部材４８Ｂが組み付けられている。
【００６０】
モジュールケース１３には、車内の空気を取り入れてリチウムイオン二次電池１２等を冷却して外部へと排気する上述した吸気ダクト１５及び排気ダクト１６が上面に形成されている。モジュールケース１３は、図示しない吸気機構を介して吸気ダクト１５から冷却風を電池収納部４５内に導き、排気ダクト１６を介して図示しない排気機構へと排気する。モジュールケース１３は、上述したように各リチウムイオン二次電池１２を電池収納部４５内に千鳥状に収納したことにより、冷却風の流路が確保され内部の効率的な冷却が行われるようになる。
【００６１】
上述したモジュールケース１３を構成する内側ケース半体４３について、図１０及び図１１を参照して詳細に説明する。内側ケース半体４３は、リチウムイオン二次電池１２の長さの約１／２の幅を有し、図１１に示す開放側面４３ａに開口されて電池収納部４５の半体部位を構成する略台形を呈する電池収納半体部４９が凹設されている。内側ケース半体４３には、図１０に示す側面４３ｂに、端子電池収納半体部４５にそれぞれ連通する上述した２４個の端子開口４６が形成されている。
【００６２】
内側ケース半体４３には、その上面４３ｃに、長さ方向に離間して半円筒形のダクト半体部５０、５１が一体に突設されている。ダクト半体部５０、５１は、一対の単位モジュールケース１３ａ、１３ｂを組み合わせた状態において、円筒形の吸気ダクト１５及び排気ダクト１６を構成する。各ダクト半体部５０、５１には、その開口縁に半径方向の複数個の補強リブ５０ａ、５１ｂがそれぞれ突設されている。内側ケース半体４３には、図１０に示すように、各ダクト半体部５０、５１の下方部に連通して断面が下向き直角三角形を呈するダクト空間半体部５２、５３がそれぞれ形成されている。
【００６３】
内側ケース半体４３には、上面４３ｃに、各セルコントロールユニット１４の四隅をそれぞれ固定するための詳細を後述する多数個の嵌合溶着部５４が一体に形成されている。内側ケース半体４３には、上面４３ｃに、上ハーフ２１の取付スタッド３２にそれぞれ対応して複数個の筒状のハーフ取付部５５が形成されている。ハーフ取付部５５には、上述したように接着剤を介して止めねじがねじ込まれることにより内側ケース半体４３を上ハーフ２１に取り付けるようにする。
【００６４】
内側ケース半体４３には、上面４３ｃ及び両側面４３ｄ、４３ｅの周辺部に、モジュールケース１３の側面を被覆する図示しない絶縁シートを取り付ける多数個のシート取付筒部が形成されている。内側ケース半体４３には、側面４３ｂの端子開口４６を囲む周辺部や両側面４３ｄ、４３ｅやに、相手側の内側ケース半体４３との結合を行う結合孔や結合筒部等からなる多数個の結合部５６が形成されている。
【００６５】
内側ケース半体４３には、上面４３ｃに、コードクランパ５７を取り付ける複数個のクランパ取付部５８が形成されている。内側ケース半体４３には、詳細を省略するが、長手方向の両側面４３ｄ、４３ｅに後述するように外側ケース半体４４と結合するための複数個の結合用筒部５９や、外装ケース体１１の取付リブ３７に対して位置決め載置されるためのフランジ凸部６０が一体に形成されている。内側ケース半体４３には、側面４３ｂの端子開口４６の周囲に位置してクランパ取付孔６１が形成されている。内側ケース半体４３には、これらクランパ取付孔６１を介して、コードクランパ５７や後述するアダプタ部材６２が取り付けられる。
【００６６】
内側ケース半体４３には、上面４３ｃに、上ハーフ２１に形成した押えリブ３１に対応してセルコントロールユニット１４の底面を支持する複数個の押えリブ６３が形成されている。押えリブ６３は、後述するように嵌合溶着部５４を介して内側ケース半体４３の上面４３ｃに取り付けられるセルコントロールユニット１４に対して、図４及び図２４に示すように上面４３ｃとの間に間隙ｓを構成する。
【００６７】
内側ケース半体４３は、図１０に示した側面４３ｂをそれぞれ接合面として相手方の内側ケース半体４３と結合されて一対の単位モジュールケース１３ａ、１３ｂを組み合わせる。内側ケース半体４３は、この場合、同一に形成された他方側のモジュールケースの内側ケース半体４３とが互いに１８０°回転させた状態で突き合わされ、相対する結合部５６に接着剤を充填した状態で止めねじがねじ込まれて結合される。
【００６８】
内側ケース半体４３は、図１１に示すように電池収納半体部４９を構成する上面４３ｂや底面４３ｆの内面が各端子開口４６に対応して円弧状に形成されている。内側ケース半体４３は、外側ケース半体４４と組み合わされてモジュールケース１３を構成して電池収納部４５内にリチウムイオン二次電池１２が収納された状態において、外周部に配列されたリチウムイオン二次電池１２の外周部と上面４３ｂ或いは底面４３ｆの内面との間に間隙が構成されるようにする。
【００６９】
一対の内側ケース半体４３は、側面４３ｂ側の電池収納半体部４９の周縁部やダクト半体部５０、５１或いはダクト空間半体部５２、５３等の周縁部が、詳細を省略するが突き合わせた状態において互いに相対係合する凹凸形状を以って形成されている。したがって、一対の内側ケース半体４３は、振動等が加えられても、その結合状態が確実に保持される。
【００７０】
一対の内側ケース半体４３は、結合状態において相対するダクト半体部５０、５１とが互いに突き合わされることによって、上述したようにそれぞれ全体筒状の吸気ダクト１５及び排気ダクト１６を構成する。吸気ダクト１５及び排気ダクト１６は、上述したようにモジュールケース１３が外装ケース体１１内に収納された状態において、上ハーフ２１の吸気ダクト孔２８及び排気ダクト穴２９からそれぞれ外方へと露呈される。
【００７１】
一対の内側ケース半体４３は、相対する接合面４３ａを突き合わせて第１の単位モジュールケース１３ａと第２の単位モジュールケース１３ｂとを組み合わせた状態において、ダクト空間半体部５２、５３が突き合わされて吸気ダクト１５及び排気ダクト１６に連続するダクト空間部５２ａ、５３ａを構成する。ダクト空間部５２ａ、５３ａは、一対の内側ケース半体４３の接合側面４３ａ、４３ａ間において、電池収納部４５の両側に対応位置して構成される。
【００７２】
内側ケース半体４３は、上述したように第１の単位モジュールケース１３ａと第２の単位モジュールケース１３ｂとを組み合わせた状態においてに、互いに共同して１組の冷却風の吸気構造と排気構造とが構成されるようにする。したがって、内側ケース半体４３は、モジュールケース１３の構造の簡易化と小型化を図ることで、バッテリ装置１０の全体を小型化するとともに電池収納部４５内に収納したリチウムイオン二次電池１２の効率的な冷却が行われるようにする。
【００７３】
上述したモジュールケース１３を構成する外側ケース半体４４について、図１２及び図１３を参照して詳細に説明する。外側ケース半体４４も、リチウムイオン二次電池１２の長さの約１／２の幅を有し、図１２に示す開放側面４４ａに開口されて電池収納部４５の半体部位を構成する略台形を呈する電池収納半体部６４が凹設されている。外側ケース半体４４には、図１３に示す外側の側面４４ｂに電池収納半体部６４に連通する上述した２４個の端子開口４７が形成されている。各端子開口４７は、後述するように外側ケース半体４４と内側ケース半体４３とを結合した状態において、対をなす端子開口４６と軸線を一致されるように千鳥状に配列されている。
【００７４】
外側ケース半体４４には、図１２及び図１３に示すように、その上面４４ｃにセルコントロールユニット１４の四隅をそれぞれ固定するための詳細を後述する多数個の嵌合溶着部６５が一体に形成されている。外側ケース半体４４には、上面４４ｃに、上ハーフ２１に形成した押えリブ３１に対応してセルコントロールユニット１４の底面を支持する複数個の押えリブ６６が形成されている。押えリブ６６は、内側ケース体４３の押えリブ６３と同様に、後述するように嵌合溶着部６５を介して外側ケース半体４４の上面４４ｃに取り付けられるセルコントロールユニット１４に対して、上面４４ｃとの間に間隙ｓを構成する。
【００７５】
外側ケース半体４４には、側面４４ｂに、モジュールケース１３の側面を被覆する図示しない絶縁シートを取り付ける複数個のシート取付筒部６７が形成されている。外側ケース半体４４には、上面４４ｃに、コードクランパ５７を取り付けるクランパ取付部６８が形成されている。外側ケース半体４４には、詳細を省略するが、長手方向の両側面４４ｄ、４４ｅに後述するように内側ケース半体４３と結合するための複数個の結合用凸部６９や、外装ケース体１１の取付リブ３７に対して位置決め載置されるためのフランジ凸部７０がそれぞれ一体に形成されている。
【００７６】
外側ケース半体４４には、側面４４ｂの各端子開口４７の周囲に位置してそれぞれ取付孔７１が形成されている。外側ケース半体４４には、これら取付孔７１を介して、コードクランパ５７や後述するアダプタ部材６２が取り付けられる。外側ケース半体４４には、詳細を後述するように各端子開口４７の周囲に位置して、それぞれ円周方向に対して互いに等間隔で２個の接着剤充填孔７２が形成されている。
【００７７】
各接着剤充填孔７２は、内周壁４７ａから端子開口４７に連通されるが、電池収納半体部６４までは連通されない底付き孔として構成されている。外側ケース半体４４には、両側面４４ｄ、４４ｅに、側面４４ｂにそれぞれ開口する凹部７３が形成されている。これら凹部７３は、モジュールケース１３と外装ケース体１１との間における冷却風の流路を保持するとともに、モジュールケース１３を取り扱う際の手掛け部及び配線ガイドとして作用する。
【００７８】
外側ケース半体４４は、図１２に示すように電池収納半体部６４を構成する上面４４ｂや底面４４ｆの内面が各端子開口４７に対応して円弧状に形成されている。外側ケース半体４４は、内側ケース半体４３と組み合わされてモジュールケース１３を構成して電池収納部４５内にリチウムイオン二次電池１２が収納された状態において、これらリチウムイオン二次電池１２の外周部と上面４４ｂ或いは底面４４ｆの内面との間に間隙が構成されるようにする。
【００７９】
以上のように構成された外側ケース半体４４は、開放側面４４ａを接合面として内側ケース半体４３の開放側面４３ａに突き合わせ結合されて、図９に示すように単位モジュールケース１３ａ、１３ｂを構成する。内側ケース半体４３と外側ケース半体４４とは、開放側面４３ａ、４４ａの周縁部にそれぞれ相対して形成された結合孔７４、７５や、結合用筒部５９と結合用凸部６９の結合孔に、それぞれ図示しない止めねじがねじ込まれて結合される。結合孔７４、７５には、止めねじをねじ込む際に上述した接着剤４２が充填される。
【００８０】
一対の単位モジュールケース１３ａ、１３ｂは、それぞれの内側ケース半体４３の一方側面４３ｂを接合面として突き合わせ結合されて、図９に示すようにモジュールケース１３を構成する。モジュールケース１３は、上述したように各内側ケース半体４３の相対するダクト半体部５０、５１とが互いに突き合わされて吸気ダクト１５と排気ダクト１６とが構成される。各単位モジュールケース１３ａ、１３ｂには、内側ケース半体４３と外側ケース半体４４とを結合する際に、上述したように組込治具を用いて電池収納部４５内に２４個のリチウムイオン二次電池１２が収納される。
【００８１】
すなわち、モジュールケース１３においては、リチウムイオン二次電池１２が、内側ケース半体４３の開放側面４３ａ側からその電池収納半体部４９内にそれぞれ収納される。モジュールケース１３においては、上述したように各リチウムイオン二次電池１２の正極端子１２ａと負極端子１２ｂとを内側ケース半体４３の端子開口４６からそれぞれ外方に交互に露呈させる。モジュールケース１３においては、この状態で内側ケース半体４３に対して外側ケース半体４４が結合される。モジュールケース１３においては、上述したように各リチウムイオン二次電池１２の正極端子１２ａと負極端子１２ｂとを外側ケース半体４４の端子開口４７からそれぞれ外方に交互に露呈させる。
【００８２】
モジュールケース１３においては、外側ケース半体４４の各端子開口４７において、正極端子１２ａ或いは負極端子１２ｂが露呈されたリチウムイオン二次電池１２の外周部を接着剤充填孔７２から充填した接着剤７６によってそれぞれ固定する。このため、外側ケース半体４４は、各端子開口４７の周辺部位が図１５乃至図１７に示す詳細構造を以って構成されている。
【００８３】
なお、接着剤７６には、例えば上述した上ハーフ２１と下ハーフ２２との結合やその他の部位を結合する際に用いられる接着剤４２を用いてもよい。接着剤７６は、外側ケース半体４４とリチウムイオン二次電池１２とを充分な接着力で接合固定するとともに、振動等に対しての緩衝作用も奏する。
【００８４】
すなわち、外側ケース半体４４には、側面４４ｂからやや隆起した筒状を呈して形成された２４個の保持筒部７７に端子開口４７が開口されている。保持筒部７７には、円周方向に対して互いに等間隔の２位置に、上述した接着剤充填孔７２が開口されている。各接着剤充填孔７２は、上述したように電池収納半体部６４に連通されない底付き孔として構成されるとともに、図１５乃至図１７に示すようにその内周壁が端子開口４７に連通するように切り欠かれて接着剤流出部７８が形成されている。
【００８５】
接着剤充填孔７２には、図示しない圧送型ポンプのノズルが差し込まれて接着剤７６がその内部に充填される。接着剤充填孔７２は、上述したように底付き孔によって構成されていることから、所定量の接着剤７６が充填されると接着剤流出部７８を介して端子開口４７から溢れ出る。したがって、バッテリ装置１０においては、この状態を検出することによって接着剤充填孔７２の内部に所定量の接着剤７２が充填されたことが簡単に確認可能となり、接着剤７２の充填量の管理が的確かつ容易に行われるようになる。
【００８６】
接着剤７６は、接着剤充填孔７２から充填されると接着剤流出部７８から電池収納半体部６４内へと流れ出して、図１５及び図１７に示すようにリチウムイオン二次電池１２の外周部にほぼ全周に亘って付着する。接着剤７６は、この状態で硬化することによって、リチウムイオン二次電池１２の外周部を保持筒部７７の内周壁に接合固定する。
【００８７】
モジュールケース１３においては、図１５に示すように、内側ケース半体４３にもその各端子開口４６の周囲に接着剤充填孔７９が形成されており、この接着剤充填孔７９内に接着剤７６の充填が行われる。接着剤７６は、図１５に示すように接着剤流出部８０から電池収納半体部４９内へと流れ出して、リチウムイオン二次電池１２の外周部にほぼ全周に亘って付着する。接着剤７６は、この状態で硬化することによって、リチウムイオン二次電池１２の外周部を端子開口４６の内周壁４６ａに接合固定する。
【００８８】
バッテリ装置１０においては、上述した内側ケース半体４３と外側ケース半体４４の接着剤充填孔７９、７２及び端子開口４６、４７の構成によって、各リチウムイオン二次電池１２の本体部の両端外周部のみを各端子開口４６、４７の内周壁４６ａ、４７ａに接合固定するようにしている。バッテリ装置１０においては、各リチウムイオン二次電池１２を、これら両端外周部を除く他の部位を浮かした状態で電池収納部４５内に収納している。したがって、バッテリ装置１０においては、ハイブリットシステムカー１の走行に伴って振動や衝撃問えが加えられるが、隣り合うリチウムイオン二次電池１２が互いにぶつかり合うことも無く安定した状態で電池収納部４５内に収納される。
【００８９】
バッテリ装置１０においては、上述したようにモジュールケース１３の電池収納部４５内に、相互の外周面及び内側ケース半体４３や外側ケース半体４４の内周面との間に間隙を保持した状態でリチウムイオン二次電池１２を千鳥状に収納している。したがって、バッテリ装置１０においては、スペース効率が図られるとともに電池収納部４５内における冷却風の流路が全体的に均一な状態で保持されてリチウムイオン二次電池１２の冷却が効率的に行われる。勿論、モジュールケース１３は、電池収納部４５を、上述したように２４個のリチウムイオン二次電池１２を千鳥状に配列して収納する構成に限定されるものでは無い。
【００９０】
バッテリ装置１０においては、上述したように組み合わされる第１の単位モジュールケース１３ａと第２のモジュールケース１３ｂとに、互いに共同して構成される１組の冷却風の吸気構造と排気構造とが形成されている。したがって、バッテリ装置１０においては、モジュールケース１３が構造簡易で小型化が図られることで、全体の小型化が図られるとともに電池収納部４５内に収納したリチウムイオン二次電池１２の効率的な冷却が行われるようになる。
【００９１】
すなわち、バッテリ装置１０においては、吸気ダクト１５から供給された冷却風を、その下方部に形成された振分け空間部５２ａを介して第１の単位モジュールケース１３ａと第２の単位モジュールケース１３ｂとに均等に振り分けるようにする。バッテリ装置１０においては、第１の単位モジュールケース１３ａと第２の単位モジュールケース１３ｂの電池収納部４５内を通過した冷却風が排気空間部５３ａを介して排気ダクト１６から排気されるようにする。したがって、バッテリ装置１０においては、第１の単位モジュールケース１３ａと第２の単位モジュールケース１３ｂとに収納されたリチウムイオン二次電池１２が均等に冷却されるとともに、冷却風の圧力損失が低減されて効率的な冷却が行われるようになる。
【００９２】
バッテリ装置１０においては、モジュールケース１３の電池収納部４５内にリチウムイオン二次電池１２を千鳥状に配列して収納することによって相互の間に冷却風の流路を構成している。バッテリ装置１０においては、モジュールケース１３を構成する内側ケース半体４３と外側ケース半体４３のそれぞれの上面４３ｂ、４４ｂ及び底面４３ｆ、４４ｆの内面を円弧状に形成している。バッテリ装置１０においては、電池収納部４５内に収納された外側のリチウムイオン二次電池１２の外周部とこの電池収納部４５の内周壁との間に、各外周部の間に構成される間隙と同様の間隙が構成されている。
【００９３】
したがって、バッテリ装置１０においては、電池収納部４５内における冷却風の流れが均一な状態となり、リチウムイオン二次電池１２が均等に冷却されるようになる。また、バッテリ装置１０においては、内側ケース半体４３と外側ケース半体４３のそれぞれの上面４３ｂ、４４ｂ及び底面４３ｆ、４４ｆの円弧状内面において供給された冷却風に乱流が生じることで熱伝達が促進され、リチウムイオン二次電池１２の冷却をより促進されるようにする。
【００９４】
バッテリ装置１０においては、外側ケース半体４４に凹部７３を形成することによって、外装ケース体１１のモジュールケース収納空間部１１ａの上部四隅に空間部が構成されるようにしている。バッテリ装置１０においては、これら空間部によって、矩形空間部の四隅に生じる空気流の滞留空間が排除されるようになり、モジュールケース収納空間部１１ａ内を冷却風が効率的に流れるように構成される。なお、バッテリ装置１０は、凹部７３が後述するようにコード類の引き回しガイド部やモジュールケース１３を持ち運ぶ際の手掛けとして利用される。
【００９５】
バッテリ装置１０においては、各リチウムイオン二次電池１２を上述したように両端の外周部のみを各端子開口４６、４７の内周壁４６ａ、４７ａにそれぞれ接合固定することによって接着剤７６の使用量を低減させている。したがって、バッテリ装置１０においては、接着剤７６の充填工程とそのコストの大幅な低減が図られるとともに、軽量化も図られる。バッテリ装置１０においては、接着剤充填孔７２、７９に接着剤７６が所定量を超えて充填されると端子開口４６、４７から溢れ出ることから、接着剤充填工程に際して接着剤７６の的確な充填量管理が行われる。バッテリ装置１０においては、これによって各リチウムイオン二次電池１２が各端子開口４６、４７の内周壁４６ａ、４７ａに確実に接合固定されることから、信頼性の向上が図られる。
【００９６】
バッテリ装置１０においては、上述したように各端子開口４６、４７においてリチウムイオン二次電池１２を接着剤７６によって接合固定するようにしたが、接着剤７６がリチウムイオン二次電池１２の外周部に全周に亘って回りきらずに端子開口４６、４７との間に間隙が生じることがある。バッテリ装置１０においては、この間隙を介してモジュールケース１３の電池収納部４５の内部に塵埃や水分等が侵入する虞もある。
【００９７】
バッテリ装置１０においては、上述した問題点を解決するために、例えば図１８に示すようにモジュールケース１３の各端子開口４６、４７の内周部位に接着剤７６を回り込ませる接着剤充填ガイド溝８１を内面に形成するようにしてもよい。すなわち、接着剤充填ガイド溝８１は、その内径が同図に示すように端子開口４６、４７の内径よりも大径とされた環状溝からなり、接着剤充填孔７２、７９の接着剤流出部７８、８０と連通している。また、接着剤充填ガイド溝８１は、その外周部がリチウムイオン二次電池１２の本体部の外径よりもやや大径とされるとともに、内周部がやや小径とされた溝幅を以って構成されている。
【００９８】
モジュールケース１３においては、端子開口４６、４７の内周壁４６ａ、４７ａによってリチウムイオン二次電池１２の本体部を係止するが、図１８に示すように接着剤充填ガイド溝８１が本体部の端面に対向して全周に亘って延在する。したがって、モジュールケース１３においては、接着剤充填孔７２、７９から充填された接着剤７６が接着剤流出部７８、８０を介して接着剤充填ガイド溝８１内に流れ込むようになる。接着剤７６は、接着剤充填ガイド溝８１の全体に回り込んだ状態で、リチウムイオン二次電池１２の本体部の端面に付着する。
【００９９】
接着剤７６は、この状態で硬化することによって、リチウムイオン二次電池１２の本体部の外周部及び端面とを端子開口４６、４７の内周壁４６ａ、４７ａに接合固定する。したがって、接着剤７６は、リチウムイオン二次電池１２の本体部と端子開口４６、４７との間を全周に亘って封止することから、電池収納部４５の内部に塵埃や水分等の侵入を防止する。
【０１００】
バッテリ装置１０においては、上述した接着剤７６によるリチウムイオン二次電池１２の接合固定工程に際して、図１５及び図１９に示すように外側ケース半体４４の所定の接着剤充填孔７２を利用して温度センサ８２の取付も行われる。温度センサ８２は、図１９に示すように外径が接着剤充填孔７２の内径よりもやや小径とされた全体棒状のサーミスタ或いは熱電対が用いられ、接着剤充填孔７２に差し込まれて固定された状態において、先端部に取り付けたガラス部８２ａがリチウムイオン二次電池１２の外周部に略接触する。
【０１０１】
温度センサ８２は、８個のリチウムイオン二次電池１２を１組としたモジュール電池を対象としてその内の１個のリチウムイオン二次電池１２の表面温度を測定して異常状態を検出する。温度センサ８２は、精度の高い検出を行うためにリチウムイオン二次電池１２の負極端子１２ｂ側に臨ませられて、外側ケース半体４４の接着剤充填孔７２内に装着される。
【０１０２】
温度センサ８２は、具体的には図４において上段列の左側第１番目と、中段列の左側第５番目と、下段列右側第１番目にそれぞれ収納されたリチウムイオン二次電池１２に対応したそれぞれの接着剤充填孔７２に装着される。温度センサ８２は、センサコード８３によってそれぞれ対応するセルコントロールユニット１４と接続されている。温度センサ８２は、対象とするリチウムイオン二次電池１２の表面温度が所定の温度以上となった場合に、検出信号をセルコントロールユニット１４へと送出する。
【０１０３】
温度センサ８２は、上述したリチウムイオン二次電池１２の接合固定工程において、接着剤充填孔７２に充填された接着剤７６が未硬化状態において、対応する接着剤充填孔７２内に差し込まれる。温度センサ８２は、接着剤７６が硬化することによって外側ケース半体４４にしっかりと固定される。
【０１０４】
したがって、バッテリ装置１０においては、外側ケース半体４４の接着剤充填孔７２を利用して温度センサ８２を取り付けることから、構造の簡易化が図られるようになる。バッテリ装置１０においては、温度センサ８２が位置決め治具等を不要としてモジュールケース１３に精密に取り付けられることから、取付工程の能率化が図られるようになる。
【０１０５】
バッテリ装置１０においては、各温度センサ８２がリチウムイオン二次電池１２に対して一定の位置で正確に取付られることから、精密でかつ安定した検出動作が行われるようになる。バッテリ装置１０においては、温度センサ８２を硬化状態においても弾性特性が保持される接着剤７６によって接合固定することから、振動等が加えられた場合にも破損が防止されるとともに安定した検出動作が行われるようになる。
【０１０６】
バッテリ装置１０においては、例えば組立後に所定の動作試験等を実施した際に一部のリチウムイオン二次電池１２に不具合が検出され、これを交換する必要が生じることがある。バッテリ装置１０においては、上述したように各リチウムイオン二次電池１２を内側ケース半体４３と外側ケース半体４４との端子開口４６、４７によって抜止めした状態で電池収納部４５内に収納するとともに、接着剤７６によって各リチウムイオン二次電池１２を端子開口４６、４７の内周壁４６ａ、４７ａに接合固定した構成となっている。
【０１０７】
バッテリ装置１０においては、組立後においても不具合のあるリチウムイオン二次電池１２のみを簡易な操作によって外側ケース半体４４側から交換可能に構成されている。すなわち、外側ケース半体４４には、図１５乃至図１７及び図１９に示すように各端子開口４７の外周部に位置して保持筒部７７に環状の切抜きガイド凹溝８４が形成されている。ガイド凹溝８４は、その内径がリチウムイオン二次電池１２の外径よりもやや大径とされ、各図に示すように断面がＶ字状を呈して保持筒部７７に形成されることによってこの内周壁４７ａを薄肉とする。また、バッテリ装置１０においては、保持筒部７７を挟んで形成された上述したクランパ取付孔６１が共用されて、詳細を後述するように交換したリチウムイオン二次電池１２を保持するアダプタプレート８５の取付が行われる。
【０１０８】
バッテリ装置１０においては、リチウムイオン二次電池１２に不具合が生じた場合には、モジュールケース１３から接続プレート部材４８が取り外される。すなわち、バッテリ装置１０においては、外側ケース半体４４の不具合が生じたリチウムイオン二次電池１２に対応する端子開口４７の内周壁４７ａが、切抜きガイド凹溝８４をガイドとして切り抜かれて拡径される。内周壁４７ａの切抜き操作には、例えば超音波カッタが用いられるが、この超音波カッタのカッタ部が切抜きガイド凹溝８４内を移動することで位置決め治具等を不要として効率的かつ正確に切り抜きが行われるようになる。
【０１０９】
バッテリ装置１０においては、切抜きガイド凹溝８４の内周領域及びリチウムイオン二次電池１２の外周部に付着した接着剤７６が切り抜かれることで、図２０に示すように外側ケース半体４４の保持筒部７７にリチウムイオン二次電池１２の外径よりも大径の切抜き開口部８６が極めて容易な操作でかつ正確に形成されるようになる。切抜き開口部８６には、その開口縁にバリ等が生じているが、リチウムイオン二次電池１２を通過させるに足る開口径を有している。バッテリ装置１０においては、図２０において矢印で示すように切抜き開口部８６を介して、電池収納部４５内に収納されたリチウムイオン二次電池１２の抜取り操作が行われる。
【０１１０】
電池収納部４５には、取り出されたリチウムイオン二次電池１２に代えて交換するリチウムイオン二次電池１２が切抜き開口部８６から内部へと装填される。リチウムイオン二次電池１２は、図２１に示すように切抜き開口部８６に対応してアダプタプレート８５が保持筒部７７に取り付けられることによって抜止めされる。
【０１１１】
アダプタプレート８５は、例えばモジュールケース１３と同一素材の合成樹脂材料によって成形され、図２２に示すように内孔８５ｂを有する環状の本体部８５ａと、この本体部８５ａに一体に形成された一対の取付フランジ部８５ｃ、８５ｄとから構成される。アダプタプレート８５は、本体部８５ａの内孔８５ｂがリチウムイオン二次電池１２の外径よりもやや小径とされ、リチウムイオン二次電池１２を抜止めした状態でこの内孔８５ｂから正極端子１２ａ或いは負極端子１２ｂを外方へと突出させる。
【０１１２】
アダプタプレート８５には、取付フランジ部８５ｃ、８５ｄに、端子開口４７を挟んで形成されたクランパ取付孔６１に対応してそれぞれ取付孔８５ｅ、８５ｆが形成されている。アダプタプレート８５は、内孔８５ｂから正極端子１２ａ或いは負極端子１２ｂを露呈させた状態で取付孔８５ｅ、８５ｆがクランパ取付孔６１に対応位置される。アダプタプレート８５は、図２１に示すように取付孔８５ｅ、８５ｆにそれぞれ止めねじ８７がねじ込まれることによって保持筒部７７に取り付けられる。なお、アダプタプレート８５には、内孔８５ｂとリチウムイオン二次電池１２の外周部との間に接着剤７６を充填することによって、本体部８５ａに対してリチウムイオン二次電池１２が接合固定される。
【０１１３】
バッテリ装置１０においては、上述したように組立後において不具合が検出されたリチウムイオン二次電池１２についてのみ簡易な操作によって交換自在とされる。したがって、バッテリ装置１０においては、モジュールケース１３の全体交換の対応が不要となり経済的であるとともにその交換作業も極めて簡易に行われるようになる。
【０１１４】
バッテリ装置１０においては、図４において下段列の右側に配置されたリチウムイオン二次電池１２Ｂが接続プレート部材４８に接続した配線コード８８によってヒューズ装置８９を介して負極端子部材１９ａと接続されている。ヒューズ装置８９は、詳細を省略するが、図５に示すようにヒューズ９０と、外装ケース体１１の段落ち部２４が形成された側の手掛け凹部３６の上面に固定されたヒューズホルダ９１とから構成されている。ヒューズ装置８９は、上述したように第４８番目のリチウムイオン二次電池１２と負極端子部材１９ａとの間に介挿されており、万一過大な電流が流れた際にもバッテリ装置１０の安全性を確保する。
【０１１５】
バッテリ装置１０においては、各接続プレート部材４８に対して各リチウムイオン二次電池１２の電圧を検出するセンシングコード９２が接続されている。センシングコード９２は、例えば絶縁被覆付きの銅撚り線が用いられ、図４に示すようにコードクランパ５７によって適宜まとめられて保持されるとともに内側ケース半体４３や外側ケース半体４４に形成された各取付部等を利用して導かれて対応するセルコントロールユニット１４と接続される。
【０１１６】
バッテリ装置１０には、上述したように６個のセルコントロールユニット１４ａ乃至１４ｆが備えられている。セルコントロールユニット１４は、図２３に示すように、詳細を省略するが適宜の回路パターンが形成された回路基板９３と、この回路基板９３上に搭載されたマイクロプロセッサ９４や図示しない回路素子或いは電子部品と、複数個のセンシング用コネクタ９５及び入出力用コネクタ９６等から構成される。セルコントロールユニット１４は、比較的大型で重量のあるマイクロプロセッサ９４が、回路基板９３上にその重心位置Ｇに対して一方側に変位した位置に搭載されている。セルコントロールユニット１４には、センシング用コネクタ９５に上述したセンサコード８３やセンシングコード９２が接続されている。セルコントロールユニット１４には、入出力用コネクタ９６に上述した送受信コネクタ部材２０ａに接続された接続コード９７（図３）が接続されている。
【０１１７】
セルコントロールユニット１４は、それぞれの回路基板９３の四隅に詳細を後述する取付孔９８が形成されており、内側ケース半体４３或いは外側ケース半体４４に形成した嵌合溶着部５４、６５上に取り付けられる。セルコントロールユニット１４は、内側ケース半体４３或いは外側ケース半体４４に取り付けられた状態において押さえリブ６３、６６によって両側縁に沿った非対称位置を支えられる。
【０１１８】
セルコントロールユニット１４は、モジュールケース１３が外装ケース体１１内に収納された状態において、これら押さえリブ６３、６６と上ハーフ２１に形成した押さえリブ３１とで両側縁に沿った非対称位置を挟み込まれる。セルコントロールユニット１４は、これら押さえリブ３１、６３、６６による保持位置とマイクロプロセッサ９４の搭載位置とによって、バッテリ装置１０に加えられる振動による共振の発生が抑制されて強固な取り付けが行われるようになる。
【０１１９】
セルコントロールユニット１４は、マイクロプロセッサ９４や回路素子等から若干の発熱が生じて外装ケース体１１の内部温度を上昇させる。バッテリ装置１０においては、上述したようにセルコントロールユニット１４と、上ハーフ２１の内面及びモジュールケース１３を構成する内側ケース半体４３と外側ケース半体４４の上面４３ａ、４４ａとの間にそれぞれ間隙ｐ、ｓを構成している。したがって、バッテリ装置１０においては、冷却風がこれら間隙ｐ、ｓに導かれることで、セルコントロールユニット１４効率的な冷却が行われるようになる。
【０１２０】
６個のセルコントロールユニット１４ａ乃至１４ｆは、図３に示すように内側ケース半体４３と外側ケース半体４４とにそれぞれ取り付けられる。第１のセルコントロールユニット１４ａと第２のセルコントロールユニット１４ｂは、第１の単位モジュールケース１３ａを構成する外側ケース半体４４の上面４４ａに、縦方向に並んだ状態で取り付けられる。第３のセルコントロールユニット１４ｃは、第１の単位モジュールケース１３ａを構成する内側ケース半体４３の上面４３ａに取り付けられる。第４のセルコントロールユニット１４ｄは、図３に示すように第２の単位モジュールケース１３ｂを構成する内側ケース半体４３の上面４３ａに、第３のセルコントロールユニット１４ｃと並行した取り付けられる。第５のセルコントロールユニット１４ｅと第６のセルコントロールユニット１４ｆは、第２の単位モジュールケース１３ｂを構成する外側ケース半体４４の上面４４ａに、縦方向に並んだ状態で取り付けられる。
【０１２１】
嵌合溶着部５４は、詳細を図２４及び図２５に示すように段付き凸部によって構成されている。なお、外側ケース半体４４の嵌合溶着部６５も、この内側ケース半体４３側の嵌合溶着部５４と同形で形成されることから、同図に対応部位の符号をカッコで示すことによってその説明を省略する。嵌合溶着部５４は、内側ケース半体４３の上面４３ｃに一体に突設され、十字状の支持部９９と、その上端に突設され取付孔９８よりもやや小径の軸状の溶着部１００とからなる。支持部９９は、取付孔９８の内径よりも大径とされるとともに、間隙ｓを構成する高さ寸法を有している。
【０１２２】
取付孔９８は、図２６に示すように長軸径をｘ、短軸径をｙとされて回路基板９３の長手方向に対して長軸の楕円孔によって形成されている。回路基板９３は、この取付孔９８の長軸径ｘと短軸径ｙとが後述するように最適化されて構成されている。取付孔９８は、短軸径ｙが嵌合溶着部５４の支持部９９の最大外径よりも小径とされるとともに、溶着部１００の外径よりも大径とされている。
【０１２３】
セルコントロールユニット１４は、上述したようにそれぞれの取付孔９８に、内側ケース半体４３或いは外側ケース半体４４に形成した嵌合溶着部５４の溶着部１００が嵌合される。嵌合溶着部５４には、回路基板９３の上方から突出された溶着部１００に座金１０１が嵌合される。座金１０１は、図２４及び図２５に示すようにその外径が回路基板９３の取付孔９８の長軸径よりも大径とされている。なお、座金１０１は、金属或いは合成樹脂によって形成される。
【０１２４】
嵌合溶着部５４は、この状態で図２４に示すように溶着部１００に溶着処理が施される。セルコントロールユニット１４は、これによって回路基板９３が取付孔９８の周縁部を支持部９９と座金１０１とに挟まれて嵌合溶着部５４上に保持されることによって、内側ケース体４３に取り付けられる。
【０１２５】
ところで、バッテリ装置１０においては、ハイブリットシステムカー４に搭載されて用いられることから、走行に伴って大きな振動等の機械的負荷を受けるとともに、広範囲な温度・湿度変化の負荷を受ける。バッテリ装置１０は、例えばモジュールケース１３を構成する内側ケース半体４３や外側ケース半体４４が、熱膨張係数５０ｐｐｍ／℃の合成樹脂を素材とし、１組の嵌合溶着部５４、６５をそれぞれ長手方向に２００ｍｍ離間して形成される。また、バッテリ装置１０は、例えばセルコントロールユニット１４の回路基板９３が、熱膨張係数１３ｐｐｍ／℃の合成樹脂を素材として成形される。したがって、バッテリ装置１０においては、２５℃の温度条件で各嵌合溶着部５４、６５と取付孔９８とを対応位置させた場合に、１２５℃で約０．７４ｍｍの寸法ズレが生じるとともに、−４０℃で約０．４８ｍｍの寸法ズレが生じることになる。
【０１２６】
バッテリ装置１０においては、モジュールケース１３に対してセルコントロールユニット１４を強固に固定した場合に、上述した温度変化に伴う寸法ズレによって嵌合溶着部５４、６５や回路基板９３に大きな機械的負荷が作用される。バッテリ装置１０においては、かかる機械的負荷によって嵌合溶着部５４、６５にクラックが生じたり、回路基板９３に反りや引張り力が作用されて実装部品の半田部や回路パターン等にクラックが発生したり剥離が生じたりする。
【０１２７】
バッテリ装置１０は、上述したようにセルコントロールユニット１４が、取付孔９８の長軸径ｘと嵌合溶着部５４の溶着部１００の外径との差異の範囲で移動自在であり、取付孔９８と嵌合溶着部５４とを最適化を図って形成することによって上述した温度条件の変化に伴う寸法ズレの吸収が図られるようにする。
【０１２８】
取付孔９８は、長軸径ｘの最適化範囲が、例えば次の式によって求められる。
すなわち、取付孔９８と嵌合溶着部５４との最適値χは、標準温度ｔ０から最高温度ｔ１の温度変化に対して回路基板９３に機械的負荷を生じさせない最適値をχ１、標準温度ｔ０から最低温度ｔ２の温度変化に対して回路基板９３に機械的負荷を生じさせない最適値をχ２とすると、χ≧χ１＋χ２の条件を満足させればよい。
【０１２９】
取付孔９８と嵌合溶着部５４との最適値χは、回路基板９３の熱膨張係数をτ１（ｐｐｍ／℃）、内側ケース体４３の熱膨張係数をτ２（ｐｐｍ／℃）とし、嵌合溶着部５４の間隔をＡ±α（ｍｍ）、溶着部１００の外径をＲ±γ（ｍｍ）とすれば、
最高温度ｔ１の最適値χ１が、
χ１≧（τ２−τ１）×（ｔ０−ｔ１）×（（Ａ±α）＋（Ｒ±γ））／２
最低温度ｔ２の最適値χ２が、
χ２≧（τ２−τ１）×（ｔ２−ｔ０）×（（Ａ±α）＋（Ｒ±γ））／２
を満足すればよい。
【０１３０】
したがって、最適値χは、
χ≧（τ２−τ１）×（ｔ２−ｔ１）×（Ａ±α）＋（Ｒ±γ）
χ≧χ１＋χ２
の条件を満足して設定される。
【０１３１】
なお、バッテリ装置１０においては、モジュールケース１３に対するセルコントロールユニット１４の取付構造が上述した構成に限定されるものでは無いことは勿論である。バッテリ装置１０は、例えば基準となる取付孔９８を円孔とするとともに他の取付孔９８を長孔に形成するようにしてもよい。また、バッテリ装置１０は、例えば温度環境の変化範囲が比較的小さな条件で使用される移動体に搭載される場合には、全ての取付孔９８或いは長手方向の一方側の取付孔９８を円孔とするようにしてもよい。さらに、バッテリ装置１０は、嵌合溶着部５４、６５に代えてモジュールケース１３側に筒状の取付部を形成し、この取付部に対して取付孔９８を介して止めねじをねじ込むことによってセルコントロールユニット１４を取り付けるようにしてもよい。
【０１３２】
バッテリ装置１０においては、嵌合溶着部５４、６５が、十字状の支持部９９に対して溶着部１００が一体とされて形成されたが、かかる形状に限定されるものでは無いことは勿論である。嵌合溶着部５４、６５は、少なくとも支持部９９がその外径を取付孔９８の短軸径ｙよりもやや大とされた円柱或いは多角柱等によって形成されてもよい。
【０１３３】
バッテリ装置１０においては、組立後等において万一セルコントロールユニット１４に不具合が発生した場合には、各嵌合溶着部５４、６５がカッタ等によって切断されることで、セルコントロールユニット１４の取り外しが行われる。バッテリ装置１０においては、モジュールケース１３に対して嵌合溶着部５４、６５と同様に形成された樹脂製の取付部材が用いられ、この取付部材をモジュールケース１３に熱溶着によって取り付けた後に、交換したセルコントロールユニット１４の取り付けが行われるようにする。
【０１３４】
ところで、バッテリ装置１０においては、上述したように電池収納部４５内に収納された２４個のリチウムイオン二次電池１２が接続プレート部材４８を介して互いに接続されている。バッテリ装置１０においては、一対のモジュールケース１３ａ、１３ｂが、一方側の下段左側のリチウムイオン二次電池１２Ａに対して他方側の下段右側のリチウムイオン二次電池１２Ｂが対向されて組み合わされている。
【０１３５】
バッテリ装置１０においては、一方側のリチウムイオン二次電池１２Ａが、一対のモジュールケース１３ａ、１３ｂに収納された４８個のリチウムイオン二次電池１２の第１番目の電池を構成する。リチウムイオン二次電池１２Ａは、端子プレート部材４８Ａに接続された配線コード１０２を介して正極端子部材１８ａと接続されている。配線コード１０２は、図４に示すようにコードクランパ５７に保持されて凹部７２を介してモジュールケース１３を回り込んでコネクタ部１７へと導かれる。
【０１３６】
バッテリ装置１０においては、上述したように他方側のリチウムイオン二次電池１２Ｂが、リチウムイオン二次電池群の第４８番目の電池を構成する。リチウムイオン二次電池１２Ｂは、端子プレート部材４８Ｂに接続された配線コード８８を介してヒューズ装置８９と接続されている。配線コード８８は、図４に示すようにコードクランパ５７に保持されて凹部７２を介してコネクタ部１７へと導かれる。なお、リチウムイオン二次電池１２Ｂは、ヒューズ装置８９を介して負極端子部材１９ａと接続されている。
【０１３７】
バッテリ装置１０においては、上述したように正極端子部材１８ａと負極端子部材１９ａとの間で互いに直列に接続された４８個のリチウムイオン二次電池１２の個々の電圧とそれぞれ８個からなるモジュール電池の電圧とが上述した各セルコントロールユニット１４によって監視、制御される。すなわち、各セルコントロールユニット１４は、図２７に示すように各モジュール電池を構成する８個のリチウムイオン二次電池１２の電圧を個々に監視する単位電池制御部１０３と、各リチウムイオン二次電池１２の電圧を制御する電池電圧制御部１０４と、通信制御部１０５等を備えて構成されている。
【０１３８】
セルコントロールユニット１４は、上述したように各リチウムイオン二次電池１２に接続されたセンシングコード９２が各回路基板９３に搭載したセンシング用コネクタ９５にそれぞれ接続され、電圧情報が供給される。セルコントロールユニット１４は、これらの電圧情報に基づいて上述した制御動作、制御信号送出動作を行う。
【０１３９】
単位電池制御部１０３は、図２７に示すように、電圧検出器１０６と、基準電圧との比較器１０７と、インバータ１０８及びフォトカプラ１０９等から構成される。単位電池制御部１０３は、リチウムイオン二次電池１２の個々の電圧を電圧検出器１０６によって検出し、この検出電圧値Ｖａを比較器１０７において基準電圧値Ｖｃと比較する。単位電池制御部１０３は、例えばあるリチウムイオン二次電池１２の検出電圧値Ｖａが基準電圧値Ｖｃよりも低い値であることを検出した場合に、インバータ１０８及びフォトカプラ１０９を介してアラーム出力を送受信端子部２０へと送信する。
【０１４０】
セルコントロールユニット１４は、この場合アラーム出力が入出力用コネクタ９６に接続された接続コード９７を介して送受信端子部２０の送受信コネクタ部材２０ａへと供給される。バッテリ装置１０においては、送受信端子部２０を介してアラーム出力をハイブリットシステムカー１の制御部４へと送信する。ハイブリットシステムカー１においては、このアラーム出力に基づいて制御部４から制御出力が送出されて、警告音の発生や表示器によるアラーム表示等を行うようにする。
【０１４１】
電池電圧制御部１０４は、各リチウムイオン二次電池１２の電圧を検出する電圧検出部１１０と、各リチウムイオン二次電池１２の容量を調整する容量調整部１１１とから構成され、検出結果に基づいて制御出力をハイブリットシステムカー１の制御部４へと送出する。電圧検出部１１０は、マイクロプロセッサ９４の出力に基づいてリチウムイオン二次電池１２を選択する多数個の切換スイッチ１１２と、選択されたリチウムイオン二次電池１２の電圧を検出する電圧検出器１１３と、アナログ−デジタル変換器１１４等から構成される。
【０１４２】
電圧検出部１１０は、切換スイッチ１１２の切換動作によって所定個数のリチウムイオン二次電池１２の電圧値Ｖｂを電圧検出器１１３によって検出し、この電圧値情報をアナログ−デジタル変換器１１４によってデータ変換してマイクロプロセッサ９４に送出する。また、アナログ−デジタル変換器１１４は、マイクロプロセッサ９４から送出されるデータ信号を変換する。
【０１４３】
容量調整部１１１は、互いに直列に接続された容量調整抵抗器１１５とトランジスタ１１６、１１７と、容量調整抵抗器１１５の入出力端に接続された容量検出器１１８等から構成される。容量調整部１１１は、容量検出器１１８によって検出したリチウムイオン二次電池１２の容量情報をマイクロプロセッサ９４へと送出する。マイクロプロセッサ９４は、この容量情報に基づく制御信号をトランジスタ１１６、１１７へと供給して容量調整抵抗器１１５を動作させて電圧バラツキのあるリチウムイオン二次電池１２の容量調整を行う。
【０１４４】
通信制御部１０５は、上述した各部から送出される内部信号の授受と、送受信端子部２０の送受信コネクタ部材２０ａを介して制御部４との制御信号の授受とを担当する。通信制御部１０５は、インバータ１１９、フォトカプラ１２０及びドライバ／レシーバ１２１を介して検出信号或いは制御信号のデータ変換を行い、マイクロプロセッサ９４と制御部４とのデータ授受を行うようにする。
【０１４５】
バッテリ装置１０は、以上のように構成されたセルコントロールユニット１４を備えることによって、各リチウムイオン二次電池１２及び互いに直列に接続された８個のリチウムイオン二次電池１２によって構成されたモジュール電池の電圧、容量が常時監視される。バッテリ装置１０は、セルコントロールユニット１４によってリチウムイオン二次電池１２が基準電圧値Ｖｃ以下となったことが検出されると、送受信端子部２０を介してハイブリットシステムカー１の制御部４に対して検出信号を外部出力する。ハイブリットシステムカー１においては、この検出信号に基づいて上述したように警告音を発生したり表示器にアラーム表示を行ったりする。
【０１４６】
バッテリ装置１０には、例えばハイブリットシステムカー１の制御部４から各リチウムイオン二次電池１２或いは各モジュール電池の電圧、容量のデータ要求コマンドがセルコントロールユニット１４のマイクロプロセッサ９４に入力される。バッテリ装置１０は、セルコントロールユニット１４から要求データを制御部４へと出力する。バッテリ装置１０においては、電圧バラツキのあるリチウムイオン二次電池１２の存在を電池電圧制御部１０４の容量調整部１１１において検出すると、マイクロプロセッサ９４から出力する制御出力によって当該リチウムイオン二次電池１２の放電を行って電圧を降下させることによって電圧の平均化が行われる。
【０１４７】
セルコントロールユニット１４には、上述したようにモジュールケース１３に収納された所定のリチウムイオン二次電池１２の温度情報が温度センサ８２によって検出され、センサコード８３を介して供給される。また、セルコントロールユニット１４には、上述したように各リチウムイオン二次電池１２や各モジュール電池の電圧、容量、温度情報の送信機能と、ハイブリットシステムカー１の制御部４からの制御信号の受信機能とが備えられている。したがって、セルコントロールユニット１４は、これらの機能を適宜組み合わせることによって種々の制御動作を可能とする。
【０１４８】
バッテリ装置１０は、上述したようにハイブリットシステムカー１の後部座席５に設けたバッテリ搭載部６に搭載される。バッテリ装置１０においては、ハイブリットシステムカー１が夏季や熱帯地等で使用される場合に、路面からの輻射熱の影響を受けて高温状態となる。また、バッテリ装置１０においては、ハイブリットシステムカー１が冬季や寒冷地等で使用される場合に、低温外気の影響を受けて低温状態となる。さらに、バッテリ装置１０においては、ハイブリットシステムカー１が雨天や道悪道路を走行する際に泥水をかぶることがある。バッテリ装置１０においては、高速での連続走行や悪路の走行等によって、大きな衝撃や振動等が加えられる。
【０１４９】
バッテリ装置１０は、かかる劣悪な使用条件下においても、セルコントロールユニット１４による上述した各リチウムイオン二次電池１２や各モジュール電池がその特性を充分に保持されるとともに監視制御動作が確実に行われる。バッテリ装置１０においては、上述したようにセルコントロールユニット１４がモジュールケース１３の上部に間隙ｓを介して取り付けられるとともに、間隙ｐを介して外装ケース体１１の内部に封装されている。バッテリ装置１０においては、外装ケース体１１を構成する上ハーフ２１と下ハーフ２２或いはモジュールケース１３を構成する内側ケース半体４３や外側ケース半体４４さらには電池収納部４５内に収納されるリチウムイオン二次電池１２等を結合固定するために、硬化状態においても弾性特性が保持される接着剤４２、７６を用いている。
【０１５０】
したがって、バッテリ装置１０においては、外部に対して外装ケース体１１とモジュールケース１３との二重ケース構造によって構成された電池収納部４５内にリチウムイオン二次電池１２が収納されるとともにこれらの内部での換気が充分に保持されることで、外部環境の影響が低減される。バッテリ装置１０においては、振動や衝撃等が加えられた場合にも、外装ケース体１１の内部の気密性が保持される。
【０１５１】
バッテリ装置１０について、上述した劣悪な条件下においても特性が保持されることを確認するために、以下の衝撃試験や冠水試験を実施した。すなわち、衝撃試験としては、バッテリ装置１０に対して、リチウムイオン二次電池１２の満充電状態において、３０Ｇ×２５ｍｓｅｃ条件での前後左右の衝撃試験と、直径５０ｍｍ、重量５００ｇの硬球を２０ｍｍの高さから落下させる衝撃試験とを内容とした。また、冠水試験としては、バッテリ装置１０に対して、６０℃で９５％ＲＨ雰囲気中に１時間放置する耐湿度試験と、深度０ｍでの浸水試験とを内容とした。さらに、耐久試験として、バッテリ装置１０を−４０℃環境と７０℃環境に１時間ずつ交互にさらす状態を１サイクルとして、これを１００サイクル繰り返す熱衝撃試験を実施した。
【０１５２】
バッテリ装置１０は、上述したいずれの試験においても、セルコントロールユニット１４による上述した監視制御動作が確実に行われることが確認された。
【０１５３】
なお、本発明は、上述したバッテリ装置１０に限定されるものでは無いことは勿論である。バッテリ装置１０においては、モジュールケース１３の上面にセルコントロールユニット１４を取り付けるようにしたが、側面に取り付けるようにしてもよいことは勿論である。バッテリ装置１０は、ハイブリッドシステムカー１に搭載されるばかりでなく他の電気自動車や例えばバッテリ装置を搭載した船舶や無人探査機等の各種移動体にも用いることが可能である。
【０１５４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明にかかる移動体搭載用バッテリ装置は、外装ケース体とモジュールケースとの二重ケース構造を構成するとともに外装ケース体とモジュールケースとの間に間隙を構成して二次電池を電池収納部内に収納する。したがって、移動体搭載用バッテリ装置によれば、二次電池に対する路面からの輻射熱や急激な温度変化等の影響が抑制されるとともにモジュールケースに対する局部的な外力等の負荷が抑制されることから、二次電池群が安定した性能特性を奏するとともに機械的保護が図られるようになる。移動体搭載用バッテリ装置によれば、間隙スペースを利用して二次電池群を制御するコントロールユニットがモジュールケースに取り付けられることで、スペース効率の向上が図られるようになる。
【０１５５】
また、移動体搭載用バッテリ装置は、一対のモジュールケースを外装ケース体に収納し、これらモジュールケースに組み合わせ状態において吸気ダクトと排気ダクトとを構成する吸気ダクト半体と排気ダクト半体とを形成するとともに、吸気ダクトと排気ダクトとを外装ケース体からシールドされた状態で突出させるように構成してなる。したがって、移動体搭載用バッテリ装置によれば、吸気ダクトを介して電池収納部内へと供給された冷却風が排気ダクトから排気されて、二次電池の効率的な冷却が行われるとともに、間隙を介して冷却風が外装ケース体とモジュールケースとの間を流れることで放熱作用が促進されることから、安定した出力が得られるとともに安定した制御動作が行われる。
【０１５６】
さらに、移動体搭載用バッテリ装置は、外装ケース体やモジュールケース或いは二次電池を接続固定する接着剤にウレタン系、シリコン系或いは変性シリコン系の接着剤が用いられるとともに、各接合部が凹凸の突合せ構造でかつ充填された余剰の接着剤が内側へと溢れ出るように構成してなる。したがって、移動体搭載用バッテリ装置によれば、接着剤が硬化状態においても弾性力が保持される特性を有することで、各接合部が強固に固定されるとともに振動や衝撃或いは寸法公差や温度変化に対しても接合状態が確実に保持され、また大きな水密性も有することで信頼性が極めて高い。
【０１５７】
さらにまた、移動体搭載用バッテリ装置は、モジュールケースに対してコントロールユニットが、回路基板に形成した長孔からなる取付孔に嵌合溶着部が嵌合されて熱溶着が施されることによって取り付けられて構成される。したがって、移動体搭載用バッテリ装置によれば、モジュールケースと回路基板との熱膨張率の差異によって大きな温度・湿度変化に伴って取付部位に生じる機械的応力が長孔によって逃がされることで、コントロールユニットの強固な固定状態が保持されるとともにその破損が防止されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態として示すバッテリ装置を搭載したハイブリットシステムカーの基本構成の説明図である。
【図２】同バッテリ装置の斜視図である。
【図３】同バッテリ装置について、外装ケース体を構成する上ハーフを取り外して示す平面図である。
【図４】同バッテリ装置の縦断面図である。
【図５】同バッテリ装置のコネクタ部の縦断面図である。
【図６】同バッテリ装置の外装ケース体を構成する上ハーフの斜視図である。
【図７】同バッテリ装置の外装ケース体を構成する下ハーフの斜視図である。
【図８】同バッテリ装置の外装ケース体を構成する上ハーフと下ハーフとの突合せ部位の構成を説明する要部縦断面図である。
【図９】同バッテリ装置の、外装ケース体に収納されるモジュールケースの構成を説明する斜視図である。
【図１０】同モジュールケースを構成する内側ケース半体について、接続面側から示した斜視図である。
【図１１】同内側ケース半体について、電池収納部側から示した斜視図である。
【図１２】同モジュールケースを構成する外側ケース半体について、電池収納部側から示した斜視図である。
【図１３】同外側ケース半体について、外側側から示した斜視図である。
【図１４】リチウムイオン二次電池及び接続プレート部材を示す斜視図である。
【図１５】モジュールケースの電池収納部内に収納されたリチウムイオン二次電池の収納状態を説明する要部縦断面図である。
【図１６】同モジュールケースの電池収納部内にリチウムイオン二次電池を装填した状態を示す要部縦断面図である。
【図１７】同モジュールケースの電池収納部内に接着剤によってリチウムイオン二次電池を接合固定した状態を示す要部縦断面図である。
【図１８】電池収納部の他の実施の形態を示す要部縦断面図である。
【図１９】モジュールケースに温度センサを取り付けた状態を示す要部縦断面図である。
【図２０】電池収納部に対する、リチウムイオン二次電池の交換操作を説明する要部縦断面図である。
【図２１】電池収納部に対してアダプタプレートを介して交換したリチウムイオン二次電池を取り付けた状態を説明する要部縦断面図である。
【図２２】アダプタプレートの平面図である。
【図２３】セルコントロールユニットの斜視図である。
【図２４】同セルコントロールユニットの取付構造を説明する一部切欠き要部側面図である。
【図２５】同要部平面図である。
【図２６】セルコントロールユニットの回路基板に形成された取付孔の構成を説明する平面図である。
【図２７】セルコントロールユニットの構成図である。
【符号の説明】
１ ハイブリットシステムカー、４ 制御部、６ バッテリ搭載部、１０ バッテリ装置、１１ 外装ケース体、１１ａ モジュールケース収納空間部、１２リチウムイオン二次電池、１２ａ 正極端子、１２ｂ 負極端子、１３ モジュールケース、１４ セルコントロールユニット、１５ 吸気ダクト、１６ 排気ダクト、１８ａ 正極端子部材、１９ａ 負極端子部材、２０ 送受信コネクタ部材、２１ 上ケース、２２ 下ケース、２３ 係合ガイド溝、３０ 係合凸部、３１ 押えリブ、３４ 係合ガイド溝、３５ 係合凸部、３９ クランパ、４０ 凸状開口縁、４１ 凹状開口縁、４２ 接着剤、４３ 内側ケース半体、４４ 外側ケース半体、４５ 電池収納部、４６ 端子開口、４７ 端子開口、４８ 接続プレート部材、５４ 嵌合溶着部、６２ アダプタ部材、６３ 押えリブ、６５ 嵌合溶着部、６６ 押えリブ、７２ 接着剤充填孔、７６ 接着剤、７７ 保持筒部、７８ 接着剤流出部、７９ 接着剤充填孔、８０ 接着剤流出部、８１ 接着剤充填ガイド溝、８２ 温度センサ、８４ 切抜きガイド凹溝、８５ アダプタプレート、８６ 切抜き開口部、９２ センシングコード、９３ 回路基板、９４ マイクロプロセッサ、９５ センシング用コネクタ、９６入出力用コネクタ、９８ 取付孔、９９ 支持部、１００ 溶着部、１０３ 単位電池制御部、１０４ 電池電圧制御部、１０５ 通信制御部、１１０ 電圧検出部、１１１ 容量調整部、
Claims (12)
- 内部に電池収納部が形成されるとともに、多数個の端子開口が設けられたモジュールケースと、
上記モジュールケースを内部の収納空間部内に収納する外装ケース体と、
上記電池収納部内に、上記端子開口からそれぞれ端子部を外方に臨ませて収納されるとともに、互いに直列に接続された多数個の二次電池とを備え、
上記モジュールケースが、一方の側面を開口するとともに他方の側面に上記端子開口を設けた電池収納半体空間部が構成された第１のモジュールケース半体と第２のモジュールケース半体とを組み合わせて構成され、
上記外装ケース体に、上記第１のモジュールケース半体と上記第２のモジュールケース半体とを組み合わせてなる第１のモジュールケースと第２のモジュールケースとを収納し、上記第１のモジュールケースと第２のモジュールケースとが、上記第１のモジュールケース半体の相対する側面を接合面として組み合わされ、
上記モジュールケース及び／又は外装ケース体に、上記モジュールケースを上記外装ケース体に対して、相対する外周部と内周部との間に間隙を構成して組み付ける取付部が形成された移動体搭載用バッテリ装置。 - 上記第１のモジュールケースと第２のモジュールケースとに、組合せ状態においてそれぞれ共同して吸気ダクトと排気ダクトとを構成する吸気ダクト半体と排気ダクト半体とを形成した請求項１に記載の移動体搭載用バッテリ装置。
- 上記モジュールケースの第１のモジュールケース半体側に、上記吸気ダクト半体と排気ダクト半体とが形成され、
上記第１のモジュールケース半体が点対称で組み合わされることによって吸気ダクトと排気ダクトとを構成する請求項２に記載の移動体搭載用バッテリ装置。 - 上記吸気ダクトと排気ダクトとが、上記モジュールケースを上記外装ケース体に収納した状態において、上記外装ケース体に設けたダクト穴から外周部をシールドされた状態で突出される請求項２に記載の移動体搭載用バッテリ装置。
- 上記モジュールケースが、上記外装ケース体に対して、上記各取付部に接着剤を充填した状態で組み付けられ、
上記接着剤に、ウレタン系、シリコン系或いは変性シリコン系からなる群から選択された少なくとも１の接着剤が用いられる請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の移動体搭載用バッテリ装置。 - 上記外装ケース体は、少なくとも２個の外装ケース半体が組み合わされて構成される請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の移動体搭載用バッテリ装置。
- 上記各外装ケース半体の相対する突合せ部位が、互いに嵌合自在な凹凸形状に形成され、
上記凹部内側に、ウレタン系、シリコン系或いは変性シリコン系からなる群から選択された少なくとも１の接着剤を充填した状態で相手側の凸部が嵌合される請求項６に記載の移動体搭載用バッテリ装置。 - 上記外装ケース半体の突合せ部位が、互いに嵌合自在な凹凸形状に形成され、この凹凸形状に、上記凹部内に充填された接着剤の余剰分を内側へと溢れ出させる間隙が構成される請求項６に記載の移動体搭載用バッテリ装置。
- 上記外装ケース半体の外周側面に、結合状態において互いに連続するとともに突合せ部位に相対する係合凸部が形成された多数条の係合ガイド凹溝を設け、組合せ状態において、上記係合凸部間が弾性材からなるクランパで挟持される請求項６に記載の移動体搭載用バッテリ装置。
- 上記二次電池は、リチウムイオン二次電池であり、互いに直列に接続された所定個数を１組として複数組のモジュール電池を構成する請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の移動体搭載用バッテリ装置。
- 回路基板にマイクロプロセッサ、回路素子或いは電子部品等を搭載したセルコントロールユニットを備え、
上記各二次電池及び各モジュール電池の電圧検出、電圧制御或いは容量制御を行う請求項１０に記載の移動体搭載用バッテリ装置。 - 上記セルコントロールユニットが、上記回路基板に設けた取付孔に、上記モジュールケースに形成された取付部に形成した嵌合溶着部を嵌合するとともに、この嵌合溶着部を熱溶着することによって取り付けられ、上記取付孔が長孔である請求項１１に記載の移動体搭載用バッテリ装置。
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