JP5228076B2 - 車載用蓄電装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車載用蓄電装置に関する。
近年の省エネや環境問題への意識の高まりにより、ハイブリッド自動車や電気自動車が注目されている。ハイブリッド自動車や電気自動車にはバッテリが搭載されており、バッテリから動力を得て自動車を駆動する。
例えば、特許文献１記載の車両搭載用蓄電装置は、複数の電池モジュールをバスバーで接続しつつ、１ブロックとして電池ケース内に収納している。
電池ケースには、電池モジュールを保持するホルダーケースと、電池モジュールを接続するバスバーを、ホルダーケースに固定されたエンドプレート内に組み込み、一方のエンドプレートに保護電子回路を組み込んでいる。
特開２０００−２２３１６０号公報
バッテリの車両内の搭載位置は様々であるが、限られた空間に配置されるため寸法制限があり、小型化が求められる。
本発明による車載用蓄電装置は、金属製のケーシング、および前記金属製のケーシング内に収納された複数本の電池セルを備えた電池ブロックと、金属製の筐体、および電子部品が実装され、前記金属製の筐体内に収納された回路基板を備え、前記電池ブロックの上面に設置されて前記複数の電池セルの物理状態を監視する制御装置とを備え、前記筐体は、上面が開放した有底のケースと、前記ケースの開放面を閉鎖するカバーとを備え、前記ケースの底板には、底板の上面からケース内方に突出する内側ボス部と、底板の下面からケース外方に突出する外側ボス部とが形成され、前記回路基板は前記内側ボス部の上面に設置され、前記ケーシングの上面には前記外側ボス部が収容される凹部が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、制御装置と電池モジュールとで構成される蓄電装置を小型化することができる。
本発明による蓄電装置の一実施形態を用いた車載電機システムの構成を示すブロック図。 図１の電池ブロック１００ａに関するＩＣ１〜ＩＣ３を示す図。 図２のＩＣの内部構成を説明する図。 図１の蓄電装置の概観構成を示す斜視図。 図４の蓄電装置を冷却媒体出口側から見た斜視図。 図４の蓄電装置における１個の電池ブロックの外観構成を示す斜視図。 図６に示す電池ブロックの分解斜視図。 図４の蓄電装置を構成する監視装置全体の概観構成を示す斜視図。 図８の監視装置の分解斜視図。 図８の監視装置を底面側から見た分解斜視図。 図８の監視装置と電池ブロックの位置関係を示す断面図。 図１１に示す監視装置と電池ブロックの入口流路形成板の位置関係を示す詳細図。 図１１に示す監視装置と電池ブロックの位置関係を示す詳細図。 監視装置の筐体内における回路基板の位置およびリード部の位置関係を示す図。 監視装置の筐体締結部を示す図。 図９のXIV-XIV線断面図。
本発明による蓄電装置の実施形態を図面を参照して説明する。
［実施形態］
本実施形態は、電動車両、とくに電気自動車の車載電源装置を構成する蓄電装置に本発明を適用した例である。電気自動車は、内燃機関であるエンジンと電動機とを車両の駆動源として備えたハイブリッド電気自動車、および電動機を車両の唯一の駆動源とする純正電気自動車等を含む。
本明細書では、蓄電装置は、電池モジュールと制御装置で構成され、電池モジュールは、複数の電池ブロックで構成され、複数の電池ブロックのそれぞれは、複数の電池セルを接続した組電池をケーシングに収容して構成されるものとして説明する。
図１を参照して、実施の形態の蓄電装置を含む車載電機システム（電動機駆動システム）の構成について説明する。
−車載電機システム−
車載電機システムは、モータジェネレータ１０、インバータ装置２０、車両全体を制御する車両コントローラ３０、および車載電源装置を構成する蓄電装置１０００等を備える。蓄電装置１０００は、複数の蓄電池を備えており、例えば、複数のリチウムイオン電池セルを備えたリチウムイオンバッテリ装置として構成される。
（モータジェネレータ）
モータジェネレータ１０は、三相交流同期機である。モータジェネレータ１０は、車両の力行時および内燃機関であるエンジンを始動する時など、回転動力が必要な運転モードでは、モータ駆動し、発生した回転動力を車輪およびエンジンなどの被駆動体に供給する。この場合、車載電機システムは、モータジェネレータ１０に、リチウムイオンバッテリ装置１０００から電力変換装置であるインバータ装置２０を介して、直流電力を三相交流電力に変換して供給する。
モータジェネレータ１０は、車両の減速時や制動時などの回生時およびリチウムイオンバッテリ装置１０００の充電が必要な時など、発電が必要な運転モードでは、車輪あるいはエンジンからの駆動力によって駆動し、ジェネレータとして三相交流電力を発生させる。この場合、車載電機システムは、モータジェネレータ１０からの三相交流電力をインバータ装置２０を介して直流電力に変換し、リチウムイオンバッテリ装置１０００に供給する。これにより、リチウムイオンバッテリ装置１０００には電力が蓄積される。
（インバータ装置２０）
インバータ装置２０は、前述した電力変換、すなわち直流電力から三相交流電力への変換、および三相交流電力から直流電力への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回路装置である。インバータ装置２０は、パワーモジュール２１、ドライバ回路２２、モータコントローラ２３を備えている。
パワーモジュール２１は、６つのスイッチング半導体素子を備え、この６つのスイッチング半導体素子のスイッチング動作（オン・オフ）によって、前述した電力変換を行う電力変換回路である。
スイッチング半導体素子には、例えば、金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）あるいは絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を用いる。パワーモジュール２１をＭＯＳＦＥＴから構成する場合は、寄生ダイオードがドレイン電極とソース電極との間に電気的に逆並列に接続されている。一方、パワーモジュール２１をＩＧＢＴから構成する場合には、別途、ダイオードをコレクタ電極とエミッタ電極との間に電気的に逆並列に接続する必要がある。
パワーモジュール２１は、二つ（上アームおよび下アーム）のスイッチング半導体素子を電気的に直列に接続した直列回路（一相分のアーム）を三相分、電気的に並列に接続した三相ブリッジ回路により構成されている。
パワーモジュール２１には直流正極側モジュール端子（図示省略）および直流負極側モジュール端子（図示省略）が設けられ、各上アームにおける下アームへの接続側の反対側は、直流正極側モジュール端子に、各下アームにおける上アームへの接続側の反対側は直流負極側モジュール端子にそれぞれ電気的に接続されている。直流正極側モジュール端子および直流負極側モジュール端子は、直流正極側外部端子、直流負極側外部端子にそれぞれ電気的に接続されている。直流正極側外部端子および直流負極側外部端子は、リチウムイオンバッテリ装置１０００との間において直流電力を授受するための電源側端子であり、リチウムイオンバッテリ装置１０００から延びる正極側電源ケーブル６１０及び負極側電源ケーブル６２０が電気的に接続されている。
さらに、パワーモジュール２１には交流側モジュール端子が設けられ、交流側モジュール端子は交流側外部端子に電気的に接続されている。交流側外部端子は、モータジェネレータ１０との間において三相交流電力を授受するための負荷側端子であり、モータジェネレータ１０から延びる負荷ケーブルが電気的に接続されている。
（モータコントローラ２３）
モータコントローラ２３は、パワーモジュール２１を構成する６つのスイッチング半導体素子のスイッチング動作を制御するための電子回路装置である。モータコントローラ２３は、上位制御装置、例えば車両全体を制御する車両コントローラ３０から出力されたトルク指令に基づいて、６つのスイッチング半導体素子に対するスイッチング動作指令信号（例えばＰＷＭ（パルス幅変調信号））を生成する。この生成された指令信号はドライバ回路２２に出力される。
ドライバ回路２２は、モータコントローラ２３から出力されたスイッチング動作指令信号に基づいて、パワーモジュール２１を構成する６個のスイッチング半導体素子に対する駆動信号を生成する。この駆動信号は、パワーモジュール２１を構成する六つのスイッチング半導体素子のゲート電極に出力される。これにより、パワーモジュール２１を構成する六つのスイッチング半導体素子は、ドライバ回路２２から出力された駆動信号に基づいてスイッチング（オン・オフ）が制御される。
蓄電装置、すなわちリチウムイオンバッテリ装置１０００は、電気エネルギーを蓄積および放出（直流電力を充放電）するための電池モジュール１００、および電池モジュール１００の状態を管理および制御するための制御装置９００を備えている。
電池モジュール１００は、二つの電池ブロック（あるいは電池パック）、すなわち電気的に直列に接続される高電位側電池ブロック１００ａおよび低電位側電池ブロック１００ｂから構成されている。
（電池ブロック１００ａ、１００ｂ）
図７に示すように、各電池ブロック１００ａ、１００ｂは、金属製のケーシング１１０と、ケーシング内に収納した組電池１２０を備える。各組電池１２０は、複数のリチウムイオン電池セル１４０を電気的に直列に接続した接続体である。各電池ブロックの構成については後述する。
高電位側電池ブロック１００ａの負極側（低電位側）と低電位側電池ブロック１００ｂの正極側（高電位側）との間にはＳＤ（サービスディスコネクト）スイッチ７００が設けられている。ＳＤスイッチ７００はリチウムイオンバッテリ装置１０００の保守、点検の時の安全性を確保するために設けられた安全装置であり、スイッチとヒューズとを電気的に直列に接続した電気回路から構成され、サービスマンによって保守、点検時に操作される。
(制御装置９００)
制御装置９００は、上位（親）に相当するバッテリコントローラ３００および下位（子）に相当するセルコントローラ２００から構成されている。
バッテリコントローラ３００は、電源回路３０１から電力が給電され、リチウムイオンバッテリ装置１０００の状態を管理および制御する。また、上位制御装置である車両コントローラ３０やモータコントローラ２３にリチウムイオンバッテリ装置１０００の状態や許容充放電電力などの充放電制御指令を通知する。電源回路３０１は、補機用の１２Ｖバッテリーから給電された電圧を５Ｖ程度の低電圧に降圧する。
リチウムイオンバッテリ装置１０００の状態の管理および制御には、リチウムイオンバッテリ装置１０００の電圧および電流の計測、リチウムイオンバッテリ装置１０００の蓄電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）および劣化状態（ＳＯＨ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）などの演算、各電池ブロックの温度の計測、セルコントローラ２００に対する指令（例えば各リチウムイオン電池セルの電圧を計測するための指令、各リチウムイオン電池セルの蓄電量を調整するための指令など）の出力などがある。
セルコントローラ２００は、バッテリコントローラ３００からの指令によって複数のリチウムイオン電池セル１４０の状態の管理および制御を行う、いわゆるバッテリコントローラ３００の手足であり、複数の集積回路（ＩＣ）によって構成されている。複数のリチウムイオン電池セル１４０の状態の管理および制御には、各リチウムイオン電池セル１４０の電圧の計測、各リチウムイオン電池セル１４０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イオン電池セル１４０が決められており、対応する複数のリチウムイオン電池セル１４０に対して状態の管理および制御を行う。
セルコントローラ２００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イオン電池セル１４０を用いている。このため、セルコントローラ２００と電池モジュール１００の両者は接続線８００（図１〜図５）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イオン電池セル１４０の最高電位の電圧が接続線８００を介して印加されている。
制御装置９００は、主に各セル電圧の測定、総電圧の測定、電流の測定、セル温度およびセルの容量調整等を行う。そのために、ＩＣ（集積回路）１〜ＩＣ６を備えたセルコントローラが設けられている。各電池ブロック１００ａ，１００ｂ内に設けられた１６セルの電池セルは、それぞれ３つのセルグループに分けられ、各セルグループ毎に一つの集積回路が設けられている。
ＩＣ１〜ＩＣ６は、通信系６０２と１ビット通信系６０４とを備えている。セル電圧値読み取りや各種コマンド送信のための通信系６０２においては、絶縁素子（例えば、フォトカプラ）ＰＨを介してデイジーチェーン方式でバッテリコントローラ３００とシリアル通信を行う。１ビット通信系６０４は、セル過充電が検知されたときの異常信号を送信する。図１に示す例では、通信系６０２は、電池ブロック１００ａのＩＣ１〜ＩＣ３に対する上位の通信経路と、電池ブロック１００ｂのＩＣ４〜ＩＣ６に対する下位の通信経路とに分けられている。
各ＩＣは異常診断を行い、自分自身が異常と判断した場合、あるいは前のＩＣから異常信号を受信端子ＦＦＩで受信した場合に、送信端子ＦＦＯから異常信号を送信する。一方、既に受信端子ＦＦＩで受信していた異常信号が消えたり、あるいは自分自身の異常判断が正常判断となったりした場合には、送信端子ＦＦＯから伝送される異常信号は消える。この異常信号は本実施形態では１ビット信号である。
バッテリコントローラ３００は異常信号をＩＣに送信しないが、異常信号の伝送路である１ビット通信系６０４が正しく動作することを診断するために、擬似異常信号であるテスト信号を１ビット通信系６０４に送出する。このテスト信号を受信したＩＣ１は異常信号を通信系６０４へ送出し、その異常信号がＩＣ２によって受信される。異常信号はＩＣ２からＩＣ３、ＩＣ４、ＩＣ５、ＩＣ６の順に送信され、最終的にはＩＣ６からバッテリコントローラ３００へと返信される。通信系６０４が正常に動作していれば、バッテリコントローラ３００から送信された擬似異常信号は通信系６０４を介してバッテリコントローラ３００に戻ってくる。このように擬似異常信号をバッテリコントローラ３００が送受することで通信系６０４の診断ができ、システムの信頼性が向上する。
電池ディスコネクトユニット４００内にはホール素子等の電流センサ４３０が設置されており、電流センサ４３０の出力はバッテリコントローラ３００に入力される。電池モジュール１００の総電圧および温度に関する信号もバッテリコントローラ３００に入力され、それぞれバッテリコントローラ３００のＡＤ変換器（ＡＤＣ）によって測定される。温度センサは電池ブロック１００ａ，１００ｂ内の複数箇所に設けられている。
図２は、図１の電池ブロック１００ａに関するＩＣ１〜ＩＣ３の部分を示す図である。なお、説明は省略するが、電池ブロック１００ｂに関しても同様の構成となっている。電池ブロック１００ａに設けられている１６セルの電池セルは、４セル、６セル、６セルの３つにセルグループに分かれており、各セルグループに対応してＩＣ１，ＩＣ２，ＩＣ３が設けられている。
ＩＣ１のＣＶ１〜ＣＶ６端子は電池セルのセル電圧を計測するための端子であり、各ＩＣは６セルまで計測することができる。６セルを監視するＩＣ２，ＩＣ３の場合、ＣＶ１〜ＣＶ６端子の電圧計測ラインには、端子保護及び容量調整の放電電流制限のための抵抗ＲＣＶがそれぞれ設けられている。一方、４セルを監視するＩＣ１の場合には、ＣＶ３〜ＣＶ６端子の電圧計測ラインに、端子保護及び容量調整の放電電流制限のための抵抗ＲＣＶがそれぞれ設けられている。各電圧計測ラインはセンシング線８００を介して各電池セルＢＣの正極または負極に接続されている。なお、電池セルＢＣ６の負極には、ＩＣ２，ＩＣ３のＧＮＤＳ端子が接続されている。例えば、電池セルＢＣ１のセル電圧を計測する場合には、ＣＶ１−ＣＶ２端子間の電圧を計測する。また、電池セルＢＣ６のセル電圧を計測する場合には、ＣＶ６−ＧＮＤＳ端子間の電圧を計測する。ＩＣ１の場合には、ＣＶ３〜ＣＶ６端子およびＧＮＤＳ端子を用いて電池セルＢＣ１〜ＢＣ４のセル電圧を計測する。電圧計測ライン間には、コンデンサＣｖ，Ｃinは、ノイズ対策として設けられている。
電池モジュール１００の性能を最大限に活用するためには、３２セルのセル電圧を均等化する必要がある。例えば、セル電圧のばらつきが大きい場合、回生充電時に最も高い電池セルが上限電圧に達した時点で回生動作を停止する必要がある。この場合、その他の電池セルのセル電圧は上限に達していないにもかかわらず、回生動作を停止して、ブレーキとしてエネルギーを消費することになる。このようなことを防止するために、各ＩＣは、バッテリコントローラ３００からのコマンドで電池セルの容量調整のための放電を行う。
図２に示すように、各ＩＣ１〜ＩＣ３は、ＣＶ１−ＢＲ１，ＢＲ２−ＣＶ３，ＣＶ３−ＢＲ３，ＢＲ４−ＣＶ５，ＣＶ５−ＢＲ５およびＢＲ６−ＧＮＤＳの各端子間にセル容量調整用のバランシングスイッチＢＳ１〜ＢＳ６を備えている。例えば、ＩＣ１の電池セルＢＣ１の放電を行う場合には、バランシングスイッチＢＳ３をオンする。そうすると、電池セルＣＶ１の正極→抵抗ＲＣＶ→ＣＶ１端子→バランシングスイッチＢＳ３→ＢＲ３端子→抵抗ＲＢ→電池セルＣＶ１の負極の経路でバランシング電流が流れる。ＲＢまたはＲＢＢはバランシング用の抵抗である。
ＩＣ１〜ＩＣ３間には、上述したように通信系６０２，６０４が設けられている。バッテリコントローラ３００からの通信コマンドは、フォトカプラＰＨを介して通信系６０２に入力され、通信系６０２を介してＩＣ１の受信端子ＬＩＮ１で受信される。ＩＣ１の送信端子ＬＩＮ２からは、通信コマンドに応じたデータやコマンドが送信される。ＩＣ２の受信端子ＬＩＮ１で受信された通信コマンドは、送信端子ＬＩＮ２から送信される。このように順に受信および送信を行い、伝送信号は、ＩＣ３の送信端子ＬＩＮ２から送信され、フォトカプラＰＨを介してバッテリコントローラ３００の受信端子で受信される。ＩＣ１〜ＩＣ３は、受信した通信コマンドに応じて、セル電圧等の測定データのバッテリコントローラ３００への送信や、バランシング動作を行う。さらに、各ＩＣ１〜ＩＣ３は、測定したセル電圧に基づいてセル過充電を検知する。その検知結果（異常信号）は、信号系６０４を介してバッテリコントローラ３００へ送信される。
図３はＩＣ内部ブロックの概略を示す図であり、６つの電池セルＢＣ１〜ＢＣ６が接続されるＩＣ２を例に示した。なお、説明は省略するが、他のＩＣに関しても同様の構成となっている。ＩＣ２には、電池状態検出回路としてのマルチプレクサ１１２０やアナログデジタル変換器１１２２Ａ，ＩＣ制御回路１１２３，診断回路１１３０，伝送入力回路１１３８，１１４２，伝送出力回路１１４０，１１４３，起動回路１２５４，タイマ回路１１５０，制御信号検出回路１１６０，差動増幅器１２６２およびＯＲ回路１２８８が設けられている。
電池セルＢＣ１〜ＢＣ６の端子電圧は、ＣＶ１端子〜ＣＶ６端子およびＧＮＤＳ端子を介してマルチプレクサ１１２０に入力される。マルチプレクサ１１２０はＣＶ１端子〜ＣＶ６端子およびＧＮＤＳ端子のいずれかを選択して、端子間電圧を差動増幅器１２６２に入力する。差動増幅器１２６２の出力は、アナログデジタル変換器１１２２Ａによりデジタル値に変換される。デジタル値に変換された端子間電圧はＩＣ制御回路１１２３に送られ、内部のデータ保持回路１１２５に保持される。ＣＶ１〜ＣＶ６，ＧＮＤＳ端子に入力される各電池セルＢＣ１〜ＢＣ６の端子電圧は、ＩＣ２のグランド電位に対して直列接続された電池セルの端子電圧に基づく電位でバイアスされている。上記差動増幅器１２６２により上記バイアス電位の影響が除去され、各電池セルＢＣ１〜ＢＣ４の端子電圧に基づくアナログ値がアナログデジタル変換器１１２２Ａに入力される。
ＩＣ制御回路１１２３は、演算機能を有すると共に、データ保持回路１１２５と、電圧測定や状態診断を周期的に行うタイミング制御回路１１２６と、診断回路１１３０からの診断フラグがセットされる診断フラグ保持回路１１２８とを有している。ＩＣ制御回路１１２３は、伝送入力回路１１３８から入力された通信コマンドの内容を解読し、その内容に応じた処理を行う。コマンドとしては、例えば、各電池セルの端子間電圧の計測値を要求するコマンド、各電池セルの充電状態を調整するための放電動作を要求するコマンド、当該ＩＣの動作を開始するコマンド（Ｗａｋｅ ＵＰ）、動作を停止するコマンド（スリープ）、アドレス設定を要求するコマンド、等を含んでいる。
診断回路１１３０は、ＩＣ制御回路１１２３からの計測値に基づいて、各種診断、例えば過充電診断や過放電診断を行う。データ保持回路１１２５は、例えばレジスタ回路で構成されており、検出した各電池セルＢＣ１〜ＢＣ６の各端子間電圧を各電池セルＢＣ１〜ＢＣ６に対応づけて記憶し、また、その他の検出値を、予め定められたアドレスに読出し可能に保持する。
ＩＣ２の内部回路には、少なくとも２種類の電源電圧ＶＣＣ，ＶＤＤが使用される。図３に示す例では、電圧ＶＣＣは直列接続された電池セルＢＣ１〜ＢＣ６で構成される電池セルグループの総電圧であり、電圧ＶＤＤは定電圧電源１１３４によって生成される。マルチプレクサ１１２０および信号伝送のための伝送入力回路１１３８，１１４２は高電圧ＶＣＣで動作する。また、アナログデジタル変換器１１２２Ａ、ＩＣ制御回路１１２３、診断回路１１３０、信号伝送のための伝送出力回路１１４０，１１４３は低電圧ＶＤＤで動作する。
ＩＣ２の受信端子ＬＩＮ１で受信した信号は伝送入力回路１１３８に入力され、受信端子ＦＦＩで受信した信号は伝送入力回路１１４２に入力される。伝送入力回路１１４２は、伝送入力回路１１３８と同様の回路構成となっている。
伝送入力回路１１３８は、受信端子ＬＩＮ１に隣接する他のＩＣからの信号が入力されるときは、後述する切換器１２３３により回路１２３２の信号を出力し、受信端子ＬＩＮ１にフォトカプラＰＨからの信号が入力されるときは、後述する切換器１２３３により回路１２３４からの信号を出力するように構成されている。
図２に示すように、最上位のＩＣ１の場合には、フォトカプラＰＨからの信号が受信端子ＬＩＮ１に入力され、他のＩＣ２，ＩＣ３の場合には、隣接ＩＣからの信号が受信端子ＬＩＮ１に入力される。そのため、回路１２３２および回路１２３４のどちらを使用するかは、図３の制御端子ＣＴに印加される制御信号に基づき、切換器１２３３により選択される。制御端子ＣＴに印加された制御信号は、制御信号検出回路１１６０に入力され、切換器１２３３は制御信号検出回路１１６０からの指令により切り替え動作を行う。
したがって、ＩＣの伝送方向最上位のＩＣである場合、すなわち、ＩＣの受信端子ＬＩＮ１に上位コントローラ（バッテリコントローラ３００）からの信号がフォトカプラＰＨを介して入力される場合には、切換器１２３３は下側接点が閉じ、回路１２３４の出力信号が伝送入力回路１１３８から出力される。一方、ＩＣの受信端子ＬＩＮ１に隣接ＩＣからの信号が入力される場合には、切換器１２３３は上側接点が閉じ、回路１２３２の出力信号が伝送入力回路１１３８から出力される。図３に示すＩＣ２の場合、伝送入力回路１１３８には隣接ＩＣ１からの信号が入力されるので、切換器１２３３は上側接点が閉じる。上位コントローラ（バッテリコントローラ３００）からの出力と隣接ＩＣの送信端子ＬＩＮ２からの出力とでは出力波形の波高値が異なるため、判定する閾値が異なる。そのため、制御端子ＣＴの制御信号に基づいて、回路１１３８の切換器１２３３を切り換えるようにしている。なお、通信系６０４についても同様の構成となっている。
受信端子ＦＦ1で受信された通信コマンドは、伝送入力回路１１４２を通ってＩＣ制御回路１１２３に入力される。ＩＣ制御回路１１２３は、受信した通信コマンドに応じたデータやコマンドを伝送出力回路１１４０へ出力する。それらのデータやコマンドは、伝送出力回路１１４０を介して送信端子ＬＩＮ２から送信される。なお、伝送出力回路１１４３も、伝送出力回路１１４０と同様の構成である。
端子ＦＦＩから受信した信号は、異常状態（過充電信号）を伝送するために使用される。端子ＦＦＩから異常を表す信号を受信すると、その信号は伝送入力回路１１４２およびＯＲ回路１２８８を介して伝送出力回路１１４３に入力され、伝送出力回路１１４３から端子ＦＦＯを介して出力される。また診断回路１１３０で異常を検知すると、端子ＦＦＩの受信内容に関係なく、診断フラグ保持回路１１２８からＯＲ回路１２８８を介して伝送出力回路１１４３に異常を表す信号が入力され、伝送出力回路１１４３から端子ＦＦＯを介して出力される。
隣接ＩＣまたはフォトカプラＰＨから伝送されてきた信号を起動回路１２５４により受信すると、タイマ回路１１５０が動作し、定電圧電源１１３４に電圧ＶＣＣを供給する。この動作により定電圧電源１１３４は動作状態となり、定電圧ＶＤＤを出力する。定電圧電源１１３４から定電圧ＶＤＤが出力されるとＩＣ２はスリープ状態から立ち上がり動作状態となる。
前述したように、ＩＣ内には、電池セルＢＣ１〜ＢＣ６の充電量を調整するためのバランシングスイッチＳＢ１〜ＳＢ６が設けられている。本実施形態では、バランシングスイッチＢＳ１，ＢＳ３，ＢＳ５にはＰＭＯＳスイッチが用いられ、バランシングスイッチＢＳ２，ＢＳ４，ＢＳ６にはＮＭＯＳスイッチが用いられている。
これらのバランシングスイッチＳＢ１〜ＳＢ６の開閉は、放電制御回路１１３２によって制御される。バッテリコントローラ３００からの指令に基づいて、放電させるべき電池セルに対応したバランシングスイッチを導通させるための指令信号が、ＩＣ制御回路１１２３から放電制御回路１１３２に送られる。ＩＣ制御回路１１２３は、バッテリコントローラ３００から各電池セルＢＣ１〜ＢＣ６に対応した放電時間の指令を通信により受け、上記放電の動作を実行する。
高電位側電池ブロック１００ａの正極端子とインバータ装置２０の直流正極側外部端子との両者は正極側電源ケーブル６１０を介して電気的に接続されている。低電位側電池ブロック１００ｂの負極端子とインバータ装置２０の直流負極側外部端子との間は負極側電源ケーブル６２０を介して電気的に接続されている。
電源ケーブル６１０、６２０の途中にはジャンクションボックス４００、負極側メインリレー４１２が設けられている。ジャンクションボックス４００の内部には、正極側メインリレー４１１およびプリチャージ回路４２０から構成されたリレー機構が収納されている。リレー機構は、電池モジュール１００とインバータ装置２０との間を電気的に導通および遮断するための開閉部であり、車載電機システムの起動時には電池モジュール１００とインバータ装置２０との間を導通、車載電機システムの停止時および異常時には電池モジュール１００とインバータ装置２０との間を遮断する。このように、リチウムイオンバッテリ装置１０００とインバータ装置２０との間をリレー機構によって制御することにより、車載電機システムの高い安全性を確保できる。
リレー機構はモータコントローラ２３により駆動、制御される。モータコントローラ２３は、車載電機システムの起動時には、リチウムイオンバッテリ装置１０００の起動完了の通知をバッテリコントローラ３００から受けることにより、リレー機構に対して導通の指令信号を出力してリレー機構を駆動させる。また、モータコントローラ２３は、車載電機システムの停止時にはイグニションキースイッチからオフの出力信号を受けることにより、また、車載電機システムの異常時には車両コントローラからの異常信号を受けることにより、リレー機構に対して遮断の指令信号を出力してリレー機構を駆動させる。
正極側メインリレー４１１は正極側電源ケーブル６１０の途中に設けられ、リチウムイオンバッテリ装置１０００の正極側とインバータ装置２０の正極側との間の電気的な接続を制御する。負極側メインリレー４１２は負極側電源ケーブル６２０の途中に設けられ、リチウムイオンバッテリ装置１０００の負極側とインバータ装置２０の負極側との間の電気的な接続を制御する。
プリチャージ回路４２０は、プリチャージリレー４２１および抵抗４２２を電気的に直列に接続した直列回路であり、正極側メインリレー４１１に電気的に並列に接続されている。
車載電機システムの起動時にあたっては、まず、負極側メインリレー４１２が投入され、この後に、プリチャージリレー４２１が投入される。これにより、リチウムイオンバッテリ装置１０００から供給された電流が抵抗４２２によって制限された後、インバータ搭載の平滑コンデンサに供給されて充電される。平滑コンデンサが所定の電圧まで充電された後、正極側メインリレー４１１が投入され、プリチャージリレー４２１が開放される。これにより、リチウムイオンバッテリ装置１０００から正極側メインリレー４１１を介してインバータ装置２０に主電流が供給される。
ジャンクションボックス４００の内部には電流センサ４３０が収納されている。電流センサ４３０は、リチウムイオンバッテリ装置１０００からインバータ装置２０に供給される電流を検出するために設けられたものである。電流センサ４３０の出力線はバッテリコントローラ３００に電気的に接続されている。バッテリコントローラ３００は、電流センサ４３０から出力された信号に基づいて、リチウムイオンバッテリ装置１０００からインバータ装置２０に供給された電流を検出する。この電流検出情報は、バッテリコントローラ３００からモータコントローラ２３や車両コントローラ３０などに通知される。
電流センサ４３０はジャンクションボックス４００の外部に設置しても構わない。また、リチウムイオンバッテリ装置１０００の電流の検出部位は、正極側メインリレー４１１のインバータ装置２０側のみならず、正極側メインリレー４１１の電池モジュール１００側であってもよい。
なお、ジャンクションボックス４００の内部にはリチウムイオンバッテリ装置１０００の電圧を検出するための電圧センサを収納してもよい。バッテリコントローラ３００は、電圧センサの出力信号に基づいてリチウムイオンバッテリ装置１０００の全体の電圧を検出する。この電圧検出情報はモータコントローラ２３や車両コントローラ３０に通知される。リチウムイオンバッテリ装置１０００の電圧の検出部位は、リレー機構の電池モジュール１００側あるいはインバータ装置２０側のどちらでもよい。
−リチウムイオンバッテリ装置−
次に、図４〜図７を用いて、リチウムイオンバッテリ装置１０００の構成について説明する。
リチウムイオンバッテリ装置１０００は大きく分けて、電池モジュール１００および制御装置９００の二つのユニットから構成されている。
（電池モジュール）
以下、電池モジュール１００の構成について説明する。
上述したように、電池モジュール１００は、高電位側電池ブロック１００ａおよび低電位側電池ブロック１００ｂから構成され、二つの電池ブロック１００ａ、１００ｂは、電気的に直列に接続されている。なお、高電位側電池ブロック１００ａと低電位側電池ブロック１００ｂは、全く同じ構成を有している。
このため、図６および図７には、高電位側電池ブロック１００ａおよび低電位側電池ブロック１００ｂを代表して、高電位側電池ブロック１００ａのみを示し、低電位側電池ブロック１００ｂの詳細な構成については説明を省略する。
図４および図５に示すように、高電位側電池ブロック１００ａおよび低電位側電池ブロック１００ｂは、各ブロックの長手方向同士が平行となるように互いに隣接して並列に配置される。高電位側電池ブロック１００ａおよび低電位側電池ブロック１００ｂは、モジュールベース１０１上に並置され、ボルトなどの固定手段により固定されている。モジュールベース１０１は、短手方向に三分割された剛性のある薄肉の金属板（例えば鉄板）により構成され、車両に固定されている。すなわち、モジュールベース１０１は、短手方向の両端部と中央部に配置された３つの部材から構成されている。
このような構成により、モジュールベース１０１の面を各電池ブロック１００ａ、１００ｂの下面と面一にでき、電池モジュール１００の高さ方向の寸法の低減に寄与する。
高電位側電池ブロック１００ａおよび低電位側電池ブロック１００ｂの上部は、後述する制御装置９００の筐体９１０によって固定されている。
図４〜図７、とくに図７に示すように、高電位側電池ブロック１００ａは大きく分けて、ケーシング１１０（筐体、ハウジングあるいはパッケージと呼ぶ場合もある）および組電池１２０から構成されている。組電池１２０はケーシング１１０の内部に収納されて保持されている。
ケーシング１１０は、略六面体状のブロック筐体であり、具体的には、入口流路形成板１１１、出口流路形成板１１８、入口側案内板１１２、出口側案内板１１３、およびサイドプレートと呼ばれる二つの側板１３０、１３１の６個の部材の結合体から構成されている。ケーシング１１０の内部空間は、組電池１２０が収納される収納室として機能するとともに、組電池１２０を冷却するための冷却媒体（冷却空気）が流通する冷却通路として機能する。
なお、以下の説明において、ケーシング１１０の長さが最も長い方向、および、冷却媒体入口１１４側から冷却媒体出口１１５側に至る方向を、長手方向と定義する。また、ケーシング１１０の長手方向に対向する二つの側面（入口側案内板１１２および出口側案内板１１３）とは異なる二つの側面（二つの側板１３０、１３１）が対向する方向、リチウムイオン電池セル１４０の中心軸方向（正極端子および負極端子の二つの電極が対向する方向）、および二つのリチウムイオン電池セル１４０を電気的に接続する導電部材（バスバー）と二つのリチウムイオン電池セル１４０とが対向する方向を、短手方向と定義する。さらに、入口流路形成板１１１と出口流路形成板１１８とが対向する方向を、電池モジュール１００の設置方向に関係なく高さ方向と定義する。
入口流路形成板１１１はケーシング１１０の上面を形成する長方形状の平板である。出口流路形成板１１８はケーシング１１０の底面を形成する平板である。入口流路形成板１１１および出口流路形成板１１８は互いの長手方向端部の位置が長手方向にずれている。入口流路形成板１１１および出口流路形成板１１８は、剛性のある薄肉の金属板から構成されている。
入口側案内板１１２は、ケーシング１１０の長手方向に対向する側面の一方側を形成する板状部材である。出口側案内板１１３は、ケーシング１１０の長手方向に対向する側面の他方側を形成する板状部材である。入口側案内板１１２および出口側案内板１１３は、剛性のある薄肉の金属板から構成されている
入口流路形成板１１１と入口側案内板１１２との間には、冷却媒体である冷却空気のケーシング１１０内部への導入口を構成する冷却媒体入口１１４が形成されている。冷却媒体入口１１４には、冷却空気を冷却媒体入口１１４まで導くための冷却媒体入口ダクト１１６が設けられている。上述したように、入口流路形成板１１１と出口流路形成板１１８とは互いにずれて配置されており、ケーシング１１０の入口側端部はステップ状に形成されている。出口流路形成板１１８と出口側案内板１１３との間には、冷却空気のケーシング１１０内部からの導出口を構成する冷却媒体出口１１５が形成されている。冷却媒体出口１１５には、冷却空気を冷却媒体出口１１５から外部に導くための冷却媒体出口ダクト１１７が設けられている。
冷却媒体入口１１４および冷却媒体出口１１５は高さ方向（入口流路形成板１１１と出口流路形成板１１８との対向方向）に位置がずれている。すなわち冷却媒体入口１１４は入口流路形成板１１１側に位置し、冷却媒体出口１１５は出口流路形成板１１８側に位置している。
電池ブロックの組立性を考慮して、入口流路形成板１１１、出口側案内板１１３、冷却媒体入口１１４および冷却媒体入口ダクト１１６は一体に形成され、出口流路形成板１１８、入口側案内板１１２、冷却媒体出口１１５および冷却媒体出口ダクト１１７は一体に形成されている。
一体に形成された入口流路形成版１１１、出口側案内板１１３、冷却媒体入口１１４、冷却媒体入口ダクト１１６、および、同じく一体に形成された出口流路形成板１１８、入口側案内板１１２、冷却媒体出口１１５、冷却媒体出口ダクト１１７は、金属を金型鋳造して作られており、板金の曲げ加工により作られる筐体に比べて厚みを有するため、外部からの荷重や衝撃に対してより高い強度を持つと共に、ねじ穴や加工面の寸法精度も板金加工に比べて高いため他の部品との組み立て性もよい。
入口流路形成板１１１、出口流路形成板１１８、入口側案内板１１２、出口側案内板１１３、冷却媒体入口１１４および冷却媒体出口１１５と、側板１３０、１３１との結合はネジあるいはボルト若しくはリベットなどの固定手段（図示省略）により行われる。
側板１３０、１３１は、ケーシング１１０の短手方向に対向する二つの側面を形成する平板状部材であり、電気的な絶縁性を有するＰＢＴなどの樹脂からなる成型体である。側板１３０、１３１の肉厚は入口流路形成板１１１、出口流路形成板１１８、入口側案内板１１２および出口側案内板１１３の肉厚よりも厚い。側板１３０、１３１の詳細な構成については、後述する。
側板１３０、１３１の外側、すなわち組電池１２０の収納室と反対側には、サイドカバーと呼ばれる覆い部材１６０が設けられている。図７には、側板１３０の外側の覆い部材１６０のみが図示されているが、側板１３１の外側にも覆い部材１６０が設置される。覆い部材１６０は、ボルトあるいはリベットなどの固定手段（図示省略）によって側板１３０に固定されている。
覆い部材１６０は、鉄あるいはアルミニウムなどの金属板をプレス加工した平板、またはＰＢＴなどの樹脂を成型して形成した平板であり、側板１３０の平面形状とほぼ同じ形状に構成されている。覆い部材１６０は、後述する側板１３０の貫通孔１３２に対応する部位を含む領域が側板１３０とは反対側に一様に膨らんでいる。このため、側板１３０の外側、すなわち、組電池１２０の収納室を形成する内壁面とは反対側の外壁面と、覆い部材１６０の内壁面、すなわち側板１３０側の面の間には空間が形成される。
この空間は、ガス排出空間としても利用されるほか、側板１３０に装着したバスバーや電圧検出導体が覆い部材１６０と接触しない空間としても利用される。
（組電池）
組電池１２０は複数のリチウムイオン電池セル１４０の集合体（リチウムイオン電池セル群）である。複数のリチウムイオン電池セル１４０は、ケーシング１１０の内部に形成された収納室に整列して収納されていると共に、短手方向から側板１３０、１３１により挟持され、バスバーと呼ばれる複数の導電部材との接合によって電気的に直列に接続されている。
リチウムイオン電池セル１４０は、円柱形状の構造体であり、電解液が注入された電池ケースの内部に電池素子および安全弁等の構成部品が収納されて構成されている。
とくに図７に示すように、本実施形態では、円筒形のリチウムイオン電池セル１４０を１６本、ケーシング１１０の内部に整列配置することにより組電池１２０を構成している。具体的には、リチウムイオン電池セル１４０の中心軸が短手方向に沿って延在するように横倒しした状態で、８本のリチウムイオン電池セル１４０を並列に配置して第１電池セル列１２１を構成する。また、第１電池セル列１２１と同様に８本のリチウムイオン電池セル１４０を配置して第２電池セル列１２２を構成する。組電池１２０は、第１電池セル列１２１と第２電池セル列１２２を高さ方向に積層（段積みあるいは俵積み）することによって構成される。
すなわち、組電池１２０は、リチウムイオン電池セル１４０を長手方向に８列、高さ方向に二段あるいは二層並べて構成される。
第１電池セル列１２１および第２電池セル列１２２は互いに長手方向にずれている。すなわち第１電池セル列１２１は、第２電池セル列１２２よりも入口流路形成板１１１側であって、冷却媒体入口１１４側にずれて配置されている。一方、第２電池セル列１２２は、第１電池セル列１２１よりも出口流路形成板側であって、冷却媒体出口１１５側にずれて配置されている。
例えば、第１電池セル列１２１の最も冷却媒体出口１１５側に位置するリチウムイオン電池セル１４０の中心軸の長手方向の位置が、第２電池セル列１２２の最も冷却媒体出口１１５側に位置するリチウムイオン電池セル１４０の中心軸と、それに隣接するリチウムイオン電池セル１４０の中心軸との間の中間位置になるように、第１電池セル列１２１および第２電池セル列１２２が長手方向にずれて配置されている。
第１電池セル列１２１を構成するリチウムイオン電池セル１４０は端子の向きが交互に逆向きになるように並置されている。第２電池セル列１２２を構成するリチウムイオン電池セル１４０も同様に、端子の向きが交互に逆向きになるように並置されている。
ただし、第１電池セル列１２１を構成するリチウムイオン電池セル１４０の端子の冷却媒体入口１１４側から冷却媒体出口１１５側への並び順は、第２電池セル列１２２を構成するリチウムイオン電池セル１４０の端子の並び順と異なる。すなわち、第１電池セル列１２１は、側板１３０側に面するリチウムイオン電池セル１４０の端子が、冷却媒体入口１１４側から冷却媒体出口１１５側に向かって負極端子、正極端子、負極端子、…、正極端子の順に配置されている。一方、第２電池セル列１２２は、側板１３０側に面するリチウムイオン電池セル１４０の端子が、冷却媒体入口１１４側から冷却媒体出口１１５側に向かって正極端子、負極端子、正極端子、…、負極端子の順に配置されている。
このように、第１電池セル列１２１と第２電池セル列１２２とを長手方向にずらして配置することにより、組電池１２０の高さ方向の寸法を低くでき、高電位側電池ブロック１００ａを高さ方向に小型化することができる。
（側板）
次に、組電池１２０を両側から挟持する側板１３０、１３１の構成について詳細に説明する。ここでは、理解を容易にするため、一方の側板１３０の構成のみを説明するが、他方の側板１３１も基本的には側板１３０と同様に構成されている。
図示は省略するが、側板１３０には、組電池１２０の最高電位側セルの正極に接続された正極側接続端子と、組電池１２０の最低電位側セルの負極に接続された負極側接続端子とが、側板１３０の上面、すなわち入口流路形成板１１１側の面に長手方向に並んで設けられている。正負極側接続端子は、電池モジュール１００とは別にサブアセンブリとして構成された正負極の直流電力入出力端子（図示省略）にそれぞれ接続される。
高電位側電池ブロック１００ａにおいては、その正極側接続端子に正極側電源ケーブル（図示省略）が接続され、その負極側接続端子に、ＳＤスイッチ７００の一端側に電気的に接続されたケーブル（図示省略）の端子が接続される。低電位側電池ブロック１００ｂにおいては、その正極側接続端子に、ＳＤスイッチ７００の他端側に電気的に接続されたケーブル（図示省略）の端子が接続され、その負極側接続端子に負極側電源ケーブル（図示省略）の端子が接続される。
図７に示すように、側板１３０は、略長方形の平板形状に形成され、短手方向に貫通する１６個の円形の貫通孔１３２が形成されている。貫通孔１３２は、１６本のリチウムイオン電池セル１４０の電極位置に対応して開口するように配置されている。したがって、組電池１２０がケーシング１１０内に収納されると、側板１３０の各貫通孔１３２は、対応するリチウムイオン電池セル１４０一端側の端子面で塞がれ、側板１３１側の貫通孔１３２は、リチウムイオン電池セル１４０の他端側の端子面で塞がれる。リチウムイオン電池セル１４０の正負極は、側板１３０，１３１の貫通孔１３２と関連して配設された図示しないバスバー（導電部材）により互いに電気的に接続されている。バスバーは電池セルの正負極にＴＩＧ溶接されている。なお、バスバーは側板１３０，１３１に装着されて位置決めされている。
図６および図７に示すように、側板１３０の上面、すなわち入口流路形成板１１１側の面には、接続端子８１０が設けられている。接続端子８１０は、側板１３０と同じ成形材料によって側板１３０に一体に成形され、側板１３０の上面において冷却媒体入口１１４側に配置されている。各接続端子８１０は、制御装置９００の電圧検出用コネクタ９１２から延びる配線（接続線）８００と、後述する複数の電圧検出導体（不図示）とを電気的に接続している。
電圧検出用コネクタ９１２は、制御装置９００の短手方向両端部にそれぞれ設置されている。高電位側電池ブロック１００ａの側板１３０と１３１にそれぞれ設けられた２つの接続端子８１０に接続された接続線８００は、高電位側電池ブロック１００ａの上方に配置された制御装置９００のコネクタ９１２に接続される。一方、低電位側電池ブロック１００ｂの側板１３０と１３１にそれぞれ設けられた２つの接続端子８１０に接続された接続線８００は、低電位側電池ブロック１００ｂの上方に配置された制御装置９００のコネクタ９１２に接続される。
コネクタ９１２には、３２本の電池セル１４０の電圧を検出する複数の電圧検出導体が接続されている。電圧検出導体のそれぞれは、リチウムイオン電池セル１４０を直列に接続するバスバーにそれぞれ接続されている。複数の電圧検出導体は予め樹脂で一体化したサブアッセンブリとして製作したものを側板１３０、１３１とインサートモールド成形等により一体成型して構成されている。各電圧検出導体の先端部はバスバーにＴＩＧ溶接されている。
−制御装置−
次に、制御装置９００の構成について説明する。
図４、図５に示すように、制御装置９００は、電池モジュール１００の上に載置されている。具体的には、高電位側電池モジュール１００ａおよび低電位側電池モジュール１００ｂの上に跨って載置されている。
図８〜図１０に示すように、制御装置９００は大きく分けて、略直方体状の筐体９１０と、筐体９１０の内部に収納された略長方形状の回路基板９５０とで構成されている。回路基板９５０には、図１〜３に示したセルコントローラ２００とバッテリコントローラ３００とそれらの周辺回路（電源回路３０１など）が設けられている。
筐体９１０は、扁平な直方体状の金属製箱体であり、筐体９１０の上面を形成する筐体カバー（第２の金属部材）９２０と、筐体９１０の下面および側面を形成する筐体ケース（第１の金属部材）９３０により構成されている。筐体ケース９３０は略長方形状の底板９３０Ｂを含み、底板９３０Ｂの外面が筐体９１０の下面とされる。
筐体ケース９３０は、金属を金型鋳造して作られており、板金の曲げ加工により作られる筐体に比べて厚みを有するため、外部からの荷重や衝撃に対してより高い強度を持つと共に、ねじ穴や加工面の寸法精度も板金加工に比べて高いため他の部品との組み立て性もよい。筐体カバー９２０は、鉄あるいはアルミニウムなどの金属薄板をプレス加工して作られている。
筐体ケース９３０の側面を形成する外壁面９３０Ｓには、複数のボス部９３６が設けられている。筐体カバー９２０の周縁部は強度を上げるために下方に折り曲げられており、筐体９１０の側面の一部を形成している。さらに、筐体カバー９２０の周縁部には、下方に折り曲げられた後に水平に折り曲げられることによって、各ボス部９３６に対応した複数のボス部９２１（とくに図１５参照）が形成されている。
ボス部９２１は、筐体９１０の上面（筐体カバー９２０の上面）に対して、その下面方向に段差をつけた位置で、上面と平行に、かつ各ボス部９３６に沿って側方に突出している。ボス部９３６の上面にはメネジが形成され、ボス部９２１には、メネジの位置に対応した位置に貫通孔が設けられている。貫通孔には、上方からネジ９７０が挿通され、ネジ９７０はボス部９３６のメネジに螺合されている。これによって、ボス部９２１はボス部９３６に固定され、筐体カバー９２０は筐体ケース９３０に固定される。
筐体ケース９３０の長手方向に対向する側面９３０Ｓには、ボス部９３６よりもケース底面側に、ケース外側に向けて複数のボス部９３５が突設されており、ボス部９３５には高さ方向に貫通孔が設けられている。また、図５および図６に示すように、電池モジュール１００を構成する入口流路形成板１１１の上面には高さ方向にボス部１１９が設けられている。
制御装置９００と高電位側電池ブロック１００ａおよび低電池側電池ブロック１００ｂは、筐体ケース９３０の複数のボス部９３５と入口流路形成板１１１の上面に設けられた複数のボス部１１９を用いてネジ等の固定手段により接続固定されている。
図９および図１０に示すように、筐体ケース９３０の底板９３０Ｂには、略長方形の開口部９３１ａ、９３１ｂが設けられ、開口部９３１ａ、９３１ｂの下面周縁には段差部９３１ａＲ、９３１ｂＲ（図１０、とくに図１３参照）が設けられている。段差部９３１ａＲ、９３１ｂＲは、底板９３０Ｂの下面から矩形環状に突出する突部により形成されている。この段差部９３１ａＲ、９３１ｂＲには絶縁板９４０ａ、９４０ｂがそれぞれ嵌入され、固定されている。絶縁板９４０ａ、９４０ｂの固定には、両面テープや接着材などが用いられる。絶縁板９４０ａ、９４０ｂは鉄やアルミニウムなどの金属薄板の両面に、ラバーなどの絶縁シートをコーティングして形成され、形状保持力と絶縁機能を併せ持つ。
筐体ケース９３０における底板９３０Ｂの４隅には、ケース内方に向けて突出する４隅内側ボス部９３２ａと、ケース外方に向けて突出する４隅外側ボス部９３２ｂとが突設されており、底板９３０Ｂの中央には、ケース内方に向けて突出する中央内側ボス部９３２ｃと、ケース外方に向けて突出する中央外側ボス部９３２ｄとが突設されている。
回路基板９５０には４隅と中央部に取り付け用の貫通孔が設けられ、貫通孔には上方からネジ９６０が挿通されている。４隅内側ボス部９３２ａ、４隅外側ボス部９３２ｂ、中央内側ボス部９３２ｃ、中央外側ボス部９３２ｄには、ネジ９６０に対する連続したメネジが形成されている。すなわち、４隅内側ボス部９３２ａ、４隅外側ボス部９３２ｂによって充分な山数の連続したメネジが形成され、中央内側ボス部９３２ｃ、中央外側ボス部９３２ｄによって充分な山数のメネジが形成されている。
ネジ９６０は４隅内側ボス部９３２ａを貫通して、４隅外側ボス部９３２ｂ内に進入しつつ、４隅内側ボス部９３２ａ、４隅外側ボス部９３２ｂに螺合している。また、ネジ９６０は、中央内側ボス部９３２ｃを貫通して、中央外側ボス部９３２ｄ内に進入しつつ、中央内側ボス部９３２ｃ、中央外側ボス部９３２ｄに螺合している。これによって、回路基板９５０は充分強固に筐体ケース９３０に固定されている。
４隅内側ボス部９３２ａ、中央内側ボス部９３２ｃは底板９３０Ｂの内側から上方に突出し、回路基板９５０は４隅内側ボス部９３２ａ、中央内側ボス部９３２ｃの先端である上面で支持されているため、回路基板９５０は底板９３０Ｂの上面（内面）から離間して筐体に配設されている。これによって回路基板９５０は、底板９３０Ｂに接触せず、回路基板９５０の筐体ケース９３０に対する絶縁が確保される。
なお、４隅内側ボス部９３２ａ、中央内側ボス部９３２ｃの高さを調整することで、回路基板９５０の高さを調整することができる。
図９に示すように、回路基板９５０の上面には複数の電子部品（図示省略）や複数のコネクタ９１１、９１２、９１３が半田により接続されており、回路基板９５０の下面には、コネクタおよび電子部品のリード部９８０（図１１および図１４参照）の先端が突出している。コネクタとしては、電圧検出用コネクタ９１２、温度検出用コネクタ９１３、および外部接続用コネクタ９１１等がある。
筐体ケース９３０の短手方向の側面には、コネクタ９１１、９１２、９１３を筐体ケース９３０の外部に露出させるために、複数の切り込み部が設けられている。電圧検出用コネクタ９１２には３２本のリチウムイオン電池セル１４０に電気的に接続された接続線８００のコネクタが結合され、温度検出用コネクタ９１３には、電池モジュール１００の内部に配置された複数の温度センサ（図示省略）の信号線のコネクタ（図示省略）が結合される。
図９および図１６に示すように、筐体ケース９３０の底板９３０Ｂの上面には、平面視矩形のボス９５６が突設されている。ボス９５６の上面は面加工され、この面に熱伝導性の良い絶縁材料で作製された放熱シート９５５が取り付けられている。ボス９５６の高さと放熱シート９５５の厚みは、放熱シート９５５の上面が筐体ケース９３０に取り付けた回路基板９５０の下面に接するようにそれぞれ決定されている。
放熱シート９５５は、たとえば、片面に接着性を有するシリコーン系樹脂シートが用いられ、ボス９５６の上面に接着される。この放熱シート９５５は、回路基板９５０内の発熱量が多い電子部品、たとえば、図1に示した電源回路３０１の下に配置することが好ましい。
このような放熱シート９５５により、回路基板９５０の電子部品で発生した熱は、放熱シート９５５から、筐体ケース９３０、電池ブロック１００のケーシング１１０に伝わる。電池ブロックケーシング１１０の内部では、電池セルを冷却する空気が送風されている。そのため、ケーシング１１０は冷却風と熱交換して冷却されるので、電子部品で発生した熱を効率よく放熱することができる。
次に、以上説明した制御装置９００の各部の寸法設定とその作用効果について詳細に説明する。
（１）上述した実施の形態においては、制御装置９００のカバー９２０の上面から、カバー９２０をケース９３０に取り付けるネジ９７０のネジ頭を突出させないようにした。
すなわち、上述したとおり、筐体９１０は、筐体９１０の上面を形成する筐体カバー９２０と、筐体９１０の下面および側面を形成する筐体ケース９３０により構成されている。筐体カバー９２０のボス部９２１を筐体ケース９３０のボス部９３６に載置し、ネジ９７０により両者が締結されている。図１５に示すように、ボス部９２１の上面は、筐体カバー９２０の上面に対して段差Ｌ５１を有しており、ネジ９７０は、ボス部９２１の上面から上方に突出する上面部９７０Ｈを有する。上面部９７０Ｈの高さＬ５２は、
Ｌ５２＜Ｌ５１ 式（１）
となるように寸法設定されている。したがって、ネジ９７０はその上面部９７０Ｈが筐体９１０の上面より上に突出することはない。
このように、筐体ケース９３０と筐体カバー９２０とをネジ９７０により固定するためのボス部９２１、９３６を、筐体９１０の側面を形成する外壁面９３０Ｓに設け、ボス部９２１の上面と筐体カバー９２０の上面との段差を、ネジ９７０の上面部９７０Ｈの高さよりも大きくしたので、制御装置９００における筐体９１０の高さを抑えることができる。
（２）上述した実施の形態においては、以下のような構造を採用することにより、ケーシング１１０に装着した制御装置９００の上面高さ位置を抑制しつつ、回路基板９５０をケース９３０へ締結するネジのネジ螺合長を確保するようにした。
本実施形態では、底板９３０Ｂの４隅において、底板９３０Ｂの上面からケース内方に内側ボス部９３２ａを突設させるとともに、底板９３０Ｂの下面からケース外方に外側ボス部９３２ｂを突設させた。また、底板９３０Ｂの中央において、底板９３０Ｂの上面からケース内方に内側ボス部９３２ｃを突設させるとともに、底板９３０Ｂの下面からケース外方に外側ボス部９３２ｄを突設させた。外部ボス部９３２ｂと９３２ｄを設けたのは、４隅内側ボス部９３２ａと４隅外側ボス部９３２ｂによって充分な山数の連続したメネジを形成するとともに、中央内側ボス部９３２ｃと中央外側ボス部９３２ｄによって充分な山数の連続したメネジを形成するためである。これによって、回路基板９５０はネジ９６０により充分強固に筐体ケース９３０に固定される。
しかしながら、外部ボス部９３２ｂおよび９３２ｄが底板９３０Ｂの下面から突出するため、入口流路形成板１１１と底板９３０Ｂとの間に十分な距離をあけると、制御装置９００の取り付け高さが高くなる。
（３）そこで、実施の形態においては、入口流路形成板１１１に凹部１１１ａを設けるとともに、電池ブロック１００ａ、１００ｂの間に間隙１００Ｄを形成し、外部ボス部９３２ｂ、９３２ｄをこれらの空間に収容することにより、制御装置９００の取り付け高さを抑制した。
上述したように、筐体９１０は高電位側電池ブロック１００ａおよび低電池側電池ブロック１００ｂを跨って固定されている。すなわち、筐体ケース９３０の複数のボス部９３５を、各電池ブロック１００ａ，１００ｂの入口流路形成板１１１の上面に設けられた複数のボス部１１９の上面に載置し、ネジにより固着されている。図１４に示すように、本実施形態では、筐体ケース９３０の底板９３０Ｂの下面から５つの外部ボス部９３２ｂ、９３２ｄが突出量Ｌ７だけ突出している。底板９３０の最下面と入口流路形成板１１１の上面との距離をＬ８とするとき、突出量Ｌ７は距離Ｌ８よりも大きい。
本実施形態では、図１１および図１２に示すように、ケーシング１１０における入口流路形成板１１１の上面には、各４隅外側ボス部９３２ｂに対向する位置に複数の凹部１１１ａが設けられている。したがって、４隅外側ボス部９３２ｂは凹部１１１ａ内に収容される。
一方、図１３に示すように、電池ブロック１００ａ、１００ｂは、一方の電池ブロックの側板１３０の外側に取り付けられた覆い部材１６０と、他方の電池ブロックの側板１３１の外側に取り付けられた覆い部材１６０との間に間隙１００Ｄが形成されるように、モジュールベース１０１に固定されている。図１１と図１３に示すように、筐体ケース９３０の底板９３０Ｂの下面中央から外方に突出する中央外側ボス部９３２ｄは、高電位側電池ブロック１００ａと低電位側電池ブロック１００ｂの間隙１００Ｄの位置に配置され、間隙１００Ｄ内に、その全高に渡って収容されている。
以上のように、本実施形態では、入口流路形成板１１１の上面の凹部１１１ａと、電池ブロック１００ａ、１００ｂ間の間隙１００Ｄを形成し、この空間に５つの外部ボス部９３２ｂ、９３２ｄを位置させるようにしたので、回路基板９５０をケース９３０へ締結するネジのネジ螺合長を確保しつつ、制御装置９００の組み付け高さを抑えることができる。
さらに、高電位側電池ブロック１００ａおよび低電位側電池ブロック１００ｂは互いのボス部１１９同士が制御装置９００によって接続されて固定されている。これにより、制御装置９００は、電池モジュール１００における支持、補強部材として機能し、電池モジュール１００の強度を向上することができる。
（４）上述した実施の形態においては、回路基板９５０の裏面からリード部９８０が突出するので、リード部９８０の先端と筐体ケース９３０の底板９３０Ｂとの間で所定の絶縁距離を確保する必要があるが、一方で、制御装置９００の組み付け高さを抑える必要がある。そこで、本実施形態では、以下のような構造を採用することにより、制御装置９００の上面高さ位置を抑制しつつ、リード部９８０と筐体ケース９３０との絶縁性能を確保するようにした。
（ａ）上述したように、筐体ケース９３０の底板９３０Ｂには、段差部９３１ａＲ、９３１ｂＲ（図１０参照）を形成した略長方形の開口部９３１ａ、９３１ｂを設け、段差部９３１ａＲ、９３１ｂＲには、下面から絶縁板９４０ａ、９４０ｂをそれぞれ嵌入して固定した。
回路基板９５０の下面からコネクタ９１２のリード部９８０の突出高さをＬ１、底板９３０Ｂの上面から４隅内側ボス部９３２ａ、中央内側ボス部９３２ｃの先端までの距離をＬ２、４隅内側ボス部９３２ａ、中央内側ボス部９３２ｃの先端から絶縁板９４０ａ，９４０ｂの表面までの距離をＬ３とするとき、
Ｌ２＜Ｌ１＜Ｌ３ 式（２）
に設定した。式（２）の条件によって、リード部９８０を底板９３０Ｂの開口部９３１ａ，９３１ｂから下方に突出させることなく、リード部９８０の先端を開口部９３１ａ、９３１ｂ内で絶縁板９４０ａ，９４０ｂに接近させることができる。なお、絶縁板９４０ａ，９４０ｂにリード部９８０の先端が接触しても短絡しないが、リード部９８０に絶縁板９４０ａ、９４０ｂから無用な反力が働かないように、若干の寸法をあけるのが好ましい。
（ｂ）なお、両面に絶縁塗料を塗布した絶縁板９４０ａ、９４０ｂに代えて、回路基板９５０と対向する表面だけに絶縁塗料を塗布した絶縁板、電池ブロックと対向する裏面だけに絶縁塗料を塗布した絶縁板、あるいは、両面とも絶縁塗料を塗布しない金属板で開口部９３１ａ、９３１ｂを閉鎖してもよい。この場合の、各部寸法の条件は上記式（２）である。
（ｃ）開口部９３１ａ、９３１ｂを封止板で閉鎖する目的は筐体ケース内への塵埃進入防止であるが、封止板を省略して開口部９３１ａ、９３１ｂを開放状態としてよい。この場合の各部寸法の条件は下記の通りである。
回路基板９５０の下面からコネクタ９１２のリード部９８０の突出高さをＬ１、底板９３０Ｂの上面から４隅内側ボス部９３２ａ、中央内側ボス部９３２ｃの先端までの距離をＬ２、４隅内側ボス部９３２ａ、中央内側ボス部９３２ｃの先端からケーシング１１０の上面までの距離をＬ４とするとき、
Ｌ２＜Ｌ１＜Ｌ４ 式（３）
に設定することができる。式（３）の条件によって、リード部９５０の先端を開口部９３１ａ、９３１ｂから突出させることができるので、制御装置９００の取り付け高さ低減効果はさらに向上する。
（ｄ）絶縁板９４０ａ，９４０ｂの厚さを以下のように設定すると、絶縁板９４０ａ，９４０ｂの裏面とケーシング９１０の上面との距離も抑制できる。図１４に示すように、絶縁板９４０ａ、９４０ｂの板厚をＬ５、段差部９３１ａＲ、９３１ｂＲの深さをＬ６とするとき、
Ｌ５≦Ｌ６ 式（４）
に設定した。したがって、絶縁板９４０ａ、９４０ｂは段差部９３１ａＲ、９３１ｂＲの最下面、すなわち、ケース９３０の最下面から突出しない。
（ｅ）なお、式（４）の条件に代えて下記の式（５）を採用しても良い。図１３および図１４に示すように、絶縁板９４０ａ、９４０ｂの厚さをＬ５、底板９３０Ｂの下面からケーシング１１１の上面までの距離をＬ８とするとき、
L６＜Ｌ５＜（L６+Ｌ８） 式（５）
に設定することもできる。
（５）本実施形態では、４隅内側ボス部９３２ａ、中央内側ボス部９３２ｃは底板９３０Ｂの内側から上方に突出し、回路基板９５０は４隅内側ボス部９３２ａ、中央内側ボス部９３２ｃの先端で支持されているため、回路基板９５０は底板９３０Ｂの上面（内面）から離間する。これによって回路基板９５０は、底板９３０Ｂに接触せず、回路基板９５０の筐体ケース９３０に対する絶縁が確保される。
（６）本実施形態では、回路基板９５０の下面が放熱シート９５５を介して筐体ケース９３０の底板９３０Ｂに接するようにした。したがって、回路基板９５０上に実装された電子部品から発熱された熱が筐体ケース９３０からケーシング１１０に伝熱され、電子部品を効果的に放熱することができる。
［変形例］
以上説明した実施形態の電池モジュールを以下のように変形することができる。
（Ａ）以上の実施形態では、ボス部９２１の上方から挿通してボス部９３６に螺合したネジ９７０を用いて筐体カバー９２０の筐体ケース９３０に固定したが、例えば、以下のような変形例を採用することができる。
（１）ボス部９３６に貫通孔を形成し、貫通孔に下方から挿通したネジと、ボス部９２１の上面でネジに螺合するナットとよりなる締結構造を採用してもよい。
（２）ボス部９３６にタップネジを植設してボス部９２１の貫通孔を貫通させ、タップネジにナットを螺合した締結構造を採用してもよい。
（Ｂ）以上の実施形態では、開口部９３１ａ、９３１ｂを２個形成したが、１個、あるいは３個以上としてもよい。また、開口部９３１ａ、９３１ｂの大きさは底板９３０Ｂよりも小さければよい。さらに、開口部９３１ａ、９３１ｂは、回路基板９５０の下面に突出しているリード部９８０に面する位置にだけ設ければよい。
（Ｃ）以上の実施形態では、底板９３０Ｂの下面に設けられた４隅外側ボス部９３２ｂ、中央外側ボス部９３２ｄを、電池モジュール１００のケーシング１１０に設けられた凹部１１１ａおよび間隙１００Ｄ内に収容したが、筐体ケース９３０の底板９３０Ｂの中央部で回路基板９５０を固定せず、４隅だけで固定する場合は、間隙１００Ｄによるボス部収容を省略し、凹部１１１ａのみによってボス部を収容する構成としてもよい。
（Ｄ）以上の実施形態では、電池モジュール１００を２つの電池ブロック１００ａ,１０
０ｂから構成し、２つの電池ブロック１００ａ、１００ｂに跨って制御装置９００の筐体９１０を設置した。本発明は、１つの電池ブロック上に制御装置の筐体を設置して構成する蓄電装置にも適用することができる。
本発明は以上説明した実施形態や変形例に限定されない。
１０：モータジェネレータ
２０：インバータ装置
２１：パワーモジュール
２２：ドライバ回路
２３：モータコントローラ
３０：車両コントローラ
１００：電池モジュール
１００ａ：高電位側電池ブロック
１００ｂ：低電位側電池ブロック
１００Ｄ：間隙
１０１：モジュールベース
１１０：ケーシング
１１１：入口流路形成板
１１１ａ：凹部
１１２：入口側案内板
１１３：出口側案内板
１１４：冷却媒体入口
１１５：冷却媒体出口
１１６：冷却媒体入口ダクト
１１７：冷却媒体出口ダクト
１１８：出口流路形成板
１１９：ボス部
１２０：組電池
１２１：第１電池セル列
１２２：第２電池セル列
１３０、１３１:側板
１３２：貫通孔
１４０：リチウムイオン電池セル
１６０：覆い部材（サイドカバー）
２００：セルコントローラ
３００：バッテリコントローラ
３０１：電源回路
４００：ジャンクションボックス
４１１：正極側メインリレー
４２０：プリチャージ回路
４２１：プリチャージリレー
４２２：抵抗
４３０：電流センサ
６１０：正極側電源ケーブル
６２０：負極側電源ケーブル
７００：ＳＤスイッチ
８００：接続線（配線）
８１０：接続端子
９００：制御装置
９１０：筐体
９１１：外部接続用コネクタ
９１２：電圧検出用コネクタ
９１３：温度検出用コネクタ
９２０：筐体カバー
９２１：ボス部
９３０：筐体ケース
９３０S：外壁面
９３０Ｂ：底板
９３１ａ、９３１ｂ：開口部
９３１ａＲ、９３１ｂＲ：段差部
９３２ａ：４隅内側ボス部
９３２ｂ：4隅外側ボス部
９３２ｃ：中央内側ボス部
９３２ｄ：中央外側ボス部
９３５：ボス部
９３６：ボス部
９４０ａ、９４０ｂ：絶縁板
９５０：回路基板
９５５：放熱シート
９５６：ボス
９６０：ネジ
９７０：ネジ
９７０Ｈ：上面部
９８０：リード部
１０００：リチウムイオンバッテリ装置（蓄電装置）

Claims (11)

  1. 金属製のケーシング、および前記金属製のケーシング内に収納された複数本の電池セルを備えた電池ブロックと、
    金属製の筐体、および電子部品が実装され、前記金属製の筐体内に収納された回路基板を備え、前記電池ブロックの上面に設置されて前記複数の電池セルの物理状態を監視する制御装置とを備え、
    前記筐体は、上面が開放した有底のケースと、前記ケースの開放面を閉鎖するカバーとを備え、
    前記ケースの底板には、底板の上面からケース内方に突出する内側ボス部と、底板の下面からケース外方に突出する外側ボス部とが形成され、
    前記回路基板は前記内側ボス部の上面に設置され、
    前記ケーシングの上面には前記外側ボス部が収容される凹部が設けられていることを特徴とする車載用蓄電装置。
  2. 請求項１記載の車載用蓄電装置において、
    前記電池ブロックを複数備え、
    前記筐体は、前記複数の電池ブロックの前記ケーシング上面に跨って接続固定されていることを特徴とする車載用蓄電装置。
  3. 請求項１または２に記載の車載用蓄電装置において、
    前記回路基板には、リード部が下面から突出するコネクタが実装され、
    前記コネクタと対向する開口部が前記ケースの底板に設けられていることを特徴とする車載用蓄電装置。
  4. 請求項３に記載の車載用蓄電装置において、
    前記ケースの底板上面には、前記回路基板と前記ケースを熱的に接触させる熱伝導部材が設けられ、前記熱伝導部材は前記回路基板と接触していることを特徴とする車載用蓄電装置。
  5. 請求項３または４に記載の車載用蓄電装置において、
    前記回路基板の下面から突出する前記リード部の突出長さをＳ１、前記底板の内側ボス部の突出高さをＳ２、前記内側ボス部の先端から前記電池ブロックの前記ケーシングの上面までの距離をＳ３とするとき、
    Ｓ２＜Ｓ１＜Ｓ３
    に設定したことを特徴とする車載用蓄電装置。
  6. 請求項５に記載の車載用蓄電装置において、
    前記ケースの前記開口部は、前記ケースの外側に固着された封止板によって塞がれ、
    前記内側ボス部の先端から前記封止板が前記回路基板と対向する上面までの距離をＳ４とするとき、
    Ｓ２＜Ｓ１＜Ｓ４
    に設定したことを特徴とする車載用蓄電装置。
  7. 請求項６に記載の車載用蓄電装置において、
    前記封止板は、前記筐体の内部に面する片面に絶縁剤を設けた金属板、または、両面に絶縁剤を設けた金属板、または、両面に絶縁材を設けない金属板であることを特徴とする車載用蓄電装置。
  8. 請求項６に記載の車載用蓄電装置において、
    前記開口部の底板下面には開口部を取り囲む突部が設けられ、
    前記封止板は前記突部に囲まれた段差部に設けられ、
    前記封止板の厚さをＳ５、前記突部の突出高さをＳ６としたとき、
    Ｓ５≦Ｓ６
    に設定したことを特徴とする車載用蓄電装置。
  9. 請求項６に記載の車載用蓄電装置において、
    前記開口部の底板下面には開口部を取り囲む突部が設けられ、
    前記封止板は前記突部に囲まれた段差部に設けられ、
    前記封止板の厚さをＳ５、前記突部の突出高さをＳ６、前記突部から前記電池ブロックの前記ケーシングの上面までの距離をＳ７とするとき、
    Ｓ６＜Ｓ５＜（Ｓ６＋Ｓ７）
    に設定したことを特徴とする車載用蓄電装置。
  10. 請求項１または２に記載の車載用蓄電装置において、
    前記ケースの底板上面には、前記回路基板と前記ケースを熱的に接触させる熱伝導部材が設けられ、前記熱伝導部材は前記回路基板と接触していることを特徴とする車載用蓄電装置。
  11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の車載用蓄電装置において、
    前記ケースの側面には、外側に突出する複数のボス部が突設され、
    前記カバーには、前記ケースの各ボス部に沿って側方に突出する複数のボス部が突設され、該ボス部の上面は、前記カバーの上面に対して段差Ｓ８だけ低く突設され、
    前記ケースのボス部と、前記カバーのボス部とは、ネジによって締結され、該ネジには、前記ケースのボス部の上面から上方に、高さＳ９だけ突出する上面部を含み、
    Ｓ９＜Ｓ８
    であることを特徴とする車載用蓄電装置。
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