JP5365491B2 - 蓄電装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の蓄電素子を備えた蓄電装置に関するものである。

複数の単電池によって構成される組電池には、複数の単電池を一方向に並んで配置しているものがある。また、単電池の発熱によって単電池の入出力特性（充放電特性）が劣化してしまうのを抑制するために、組電池に対して冷却用の空気を供給しているものがある。

特開２００３−１０９６７０号公報 特開平０５−０３０６６２号公報 特開２００５−１５８５６５号公報 特開２００８−１９８５２５号公報 特開２００８−２４７３７１号公報 特開２００７−０１８９３３号公報

複数の単電池を一方向に並べて配置した構成では、組電池に対して冷却用の空気を供給したとしても、単電池の配列方向における温度分布にバラツキが生じるおそれがある。複数の単電池の温度分布にバラツキが生じると、単電池の入出力特性にもバラツキが生じてしまう。そして、温度分布にバラツキが生じたままの状態を放置しておけば、いずれかの単電池が他の単電池よりも劣化し易くなってしまう。

本発明の目的は、複数の蓄電素子を備えた蓄電装置において、蓄電素子を交換せずに、複数の蓄電素子の温度分布（入出力特性）のバラツキを抑制することができる蓄電装置を提供することにある。

本発明である蓄電装置は、一方向に並んで配置された複数の蓄電素子と、複数の蓄電素子を収容するケースと、複数の蓄電素子の配列方向において、各蓄電素子をスライドさせるスライド構造と、を有する。

ここで、ケースの側壁に対して、配列方向と直交する方向に蓄電素子をケースから取り出すための開口部を設けることができる。これにより、蓄電素子をケースから取り出したスペースを用いて、他の複数の蓄電素子をケース内で移動（ローテーション）させることができる。

スライド構造を、蓄電素子に設けられた腕部と、ケースに設けられ、腕部と係合して腕部を配列方向にガイドするガイド部と、で構成することができる。ここで、腕部としては、蓄電素子の正極端子として用いられる第１腕部と、第１腕部とは異なる外形を有し、蓄電素子の負極端子として用いられる第２腕部と、を用いることができる。また、腕部に、回転しながらガイド部に沿って移動するローラを設けることができる。

ケースの上面を覆うカバーを用いる場合において、カバーのうち、複数の蓄電素子と対向する内壁面に、互いに異なる位置に配置された蓄電素子を電気的に接続するための導電部を設けることができる。カバーを、締結部材によってケースに固定する場合において、締結部材を介して、導電部および蓄電素子を電気的に接続することができる。

配列方向で隣り合う２つの蓄電素子のそれぞれに、隣り合う蓄電素子に向かって突出する凸部と、凸部に沿った形状に形成された凹部と、を設けることができる。これにより、蓄電素子が誤った方向で組み込まれるのを防止することができる。

複数の蓄電素子に対して、蓄電素子の温度を調節するための熱交換媒体を供給することができる。また、配列方向と直交する方向にも複数の蓄電素子を並んで配置することができる。さらに、本発明の蓄電装置は、車両に搭載し、蓄電素子の出力を、車両の走行に用いられるエネルギとして用いることができる。

本発明である蓄電システムは、複数の蓄電素子の列が、配列方向と直交する方向にも並んで配置されている場合において、蓄電素子をスライド構造に沿って移動させるとともに、配列方向の両端に位置する蓄電素子を配列方向と直交する方向に移動させるための駆動機構と、駆動機構の駆動を制御するコントローラと、を有する。これにより、コントローラによる駆動機構の制御によって、各蓄電素子の位置を変化させることができる。蓄電素子の位置を変化させることにより、蓄電素子の温度環境を変化させることができ、温度のバラツキによって、蓄電素子の入出力特性にバラツキが生じるのを抑制することができる。

ここで、コントローラは、各蓄電素子の入出力状態を監視することによって劣化状態の蓄電素子を特定し、駆動機構の駆動によって劣化状態の蓄電素子を所定位置まで移動させることができる。これにより、例えば、劣化状態の蓄電素子を、作業者が容易に取り外せる位置まで移動させることができる。

各蓄電素子の入出力状態を監視することによって、各蓄電素子の劣化度合いを判別し、駆動機構の駆動によって、最も劣化していると判断した蓄電素子を、最も劣化していないと判断した蓄電素子の位置に移動させることができる。また、所定時間が経過するたびに、駆動機構の駆動によって各蓄電素子の位置を変化させることができる。さらに、蓄電装置を車両に搭載した場合において、車両の走行距離に応じて、駆動機構の駆動によって各蓄電素子の位置を変化させることができる。

本発明によれば、各蓄電素子を配列方向にスライドさせることにより、配列方向における各蓄電素子の位置を変化させることができる。これにより、各蓄電素子の放熱特性を変化させることができ、配列方向における蓄電素子の温度分布のバラツキを抑制することができる。

本発明の実施例１である電池パックの上面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 実施例１の電池パックで用いられるバンドの構成を示す概略図である。 実施例１において、複数の単電池の電気的な接続状態を示す図である。 実施例１において、単電池のローテーション動作を説明する図である。 実施例１における電池パックの内部構造を示す図であって、単電池のローテーション動作を説明する図である。 本発明の実施例２である電池パックで用いられるカバーの外観図である。 実施例２におけるカバーの断面図である。 本発明の実施例３である電池パックの構成を示す断面図である。 実施例３である電池パックの回路構成を示す図である。 実施例３の電池パックで用いられるカバーを示す側面図である。 実施例３の電池パックで用いられるカバーを示す断面図である。 実施例３における電池パックの内部構造を示す図であっって、単電池のローテーション動作を説明する図である。 本発明の実施例４における単電池の構成を示す外観図である。 実施例４である電池パックの一部の構成を示す上面図である。 実施例４において、プレートの形状を説明する図である。 本発明の実施例５において、単電池のローテーション動作を行う駆動機構を示す概略図である。 実施例５において、ベルトの構造を示す側面図である。 本発明の実施例６において、電池パックが搭載された車両における一部の構成を示すブロック図である。 実施例６において、劣化状態の単電池を取り出す処理を示すフローチャートである。 実施例６において、単電池の劣化状態を判断する方法を説明する図である。 実施例６において、単電池の劣化状態を判断する他の方法を説明する図である。 実施例６において、単電池の劣化状態を判断する他の方法を説明する図である。 実施例６において、単電池の劣化状態を判断する他の方法を説明する図である。 実施例６において、単電池の劣化状態を判断する構成を示す図である。 実施例６において、単電池の劣化状態を判断する他の構成を示す図である。 実施例６において、単電池の劣化状態を判断する他の構成を示す図である。 実施例６において、劣化状態の単電池を取り出し位置まで移動させるときの移動経路を説明する図である。 本発明の実施例７において、単電池のローテーション動作を説明するフローチャートである。 実施例７において、劣化リストを示す概略図である。 実施例７において、非劣化リストを示す概略図である。 実施例７において、単電池を移動させるときの移動経路を説明する図である。 本発明の実施例８において、単電池のローテーション動作を説明するフローチャートである。 実施例８において、単電池を移動させるときの移動経路を説明する図である。 実施例８の変形例において、単電池を移動させるときの移動経路を説明する図である。

以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の実施例１である電池パック（蓄電装置）について説明する。図１は、本実施例の電池パック１の上面図である。図１において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに直交する軸であり、本実施例では、Ｚ軸を鉛直方向に相当する軸としている。

本実施例の電池パック１は、車両（不図示）に搭載することができる。この場合において、電池パック１は、車両の走行に用いられるエネルギを出力したり、車両の制動時に発生する運動エネルギを回生電力として蓄えたりすることができる。車両としては、電気自動車やハイブリッド自動車がある。

図１に示すように、電池パック１は、複数の単電池（蓄電素子に相当する）１０を有しており、これらの単電池１０は、Ｘ方向およびＹ方向に並んで配置されている。複数の単電池１０は、パックケース２０に収容されている。単電池１０としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることもできる。

本実施例では、単電池１０を並べて配置しているが、これに限るものではない。具体的には、複数の単電池をユニットして構成した電池モジュール（蓄電素子に相当する）を用い、この電池モジュールを少なくともＸ方向に並べて配置することができる。この場合において、電池モジュールには、本実施例で説明する単電池１０と同様の構造を設けることができる。

パックケース２０内に配置された複数の単電池１０には、単電池１０の温度を調節するための熱交換媒体を供給することができる。熱交換媒体は、単電池１０と接触することにより、単電池１０の熱を奪ったり、単電池１０に熱を与えたりする。これにより、単電池１０の温度上昇や過度の温度低下を抑制することができる。熱交換媒体としては、気体や液体を用いることができる。例えば、車室内の空気を熱交換媒体として用い、ファンの駆動によって車室内の空気を電池パック１に導くことができる。

図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。パックケース２０内には、２つの単電池１０がＹ方向に並んで配置されている。パックケース２０は、樹脂といった絶縁性材料で形成されており、第１側壁２１、第２側壁２２および底部２３を有している。第１側壁２１および第２側壁２２は、パックケース２０において、Ｙ方向で互いに向かい合う面（Ｘ−Ｚ平面）を構成する。なお、パックケース２０は、Ｘ方向で互いに向かい合う一対の側壁も有している。

第１側壁２１の内壁面には、パックケース２０の内側に向かって突出する第１ガイド（ガイド部に相当する）３１が設けられており、第１ガイド３１は、単電池１０の配列方向（Ｘ方向）に延びている。Ｙ−Ｚ平面において、第１ガイド３１の幅（Ｚ方向の長さ）は、先端部の領域が基端部の領域よりも大きくなっている。

また、第１側壁２１には、ボルト（締結部材）４０を貫通させるための貫通孔２１ａが形成されており、第１ガイド３１の先端部には、ボルト４０が挿入される溝部３１ａが形成されている。溝部３１ａの内周面には、ボルト４０と噛み合うネジ部が形成されている。貫通孔２１ａ（溝部３１ａも同様）は、単電池１０の配列方向（Ｘ方向）において所定の間隔を空けて複数設けられており、Ｘ方向に配列される単電池１０の数だけ設けられている。

第２側壁２２の上端部には、凹状に形成された第２ガイド（ガイド部に相当する）３２が設けられている。第２ガイド３２は、樹脂等といった絶縁性材料で形成されており、単電池１０の配列方向（Ｘ方向）に延びている。また、第２ガイド３２には、ボルト４０を貫通させるための貫通孔３２ａが設けられている。貫通孔３２ａは、単電池１０の配列方向（Ｘ方向）において所定の間隔を空けて複数設けられており、Ｘ方向で配列される単電池１０の数だけ設けられている。

Ｙ方向に並んで配置される２つの単電池１０は、概ね同一の構造を有している。具体的には、単電池１０は、外装を構成する電池ケース１１と、電池ケース１１内に収容される発電要素（不図示）とを有している。発電要素とは、充放電を行うことができる要素であり、例えば、正極素子と、負極素子と、正極素子および負極素子の間に配置されるセパレータ（電解液を含むもの、又は固体電解質）とによって構成することができる。

ここで、単電池１０の代わりに、上述した電池モジュールを用いる場合には、電池モジュールのケース内に、複数の単電池が電気的に直列に接続された状態で配置される。なお、単電池としては、角型や円筒型の単電池を用いることができる。

電池ケース１１内の発電要素は、負極端子１２および正極端子１３に接続されている。具体的には、負極端子１２は、発電要素の負極素子と電気的および機械的に接続されている。正極端子１３は、発電要素の正極素子と電気的および機械的に接続されている。

負極端子１２は、Ｙ−Ｚ平面において、第１ガイド３１に沿った形状に形成されている。また、Ｙ−Ｚ平面において、負極端子１２は、第２ガイド３２と略同一形状に形成されている。負極端子１２には、ボルト４０を貫通させるための貫通孔１２ａが形成されており、貫通孔１２ａの内周面には、ボルト４０と噛み合うネジ部が形成されている。ここで、図２の左側に位置する単電池１０では、貫通孔１２ａがＹ方向に延びており、図２の右側に位置する単電池１０では、貫通孔１２ａがＺ方向に延びている。

正極端子１３は、Ｙ−Ｚ平面において、第１ガイド３１と略同一形状に形成されており、腕部１３ａを有している。正極端子１３の腕部１３ａには、ボルト４０を貫通させるための貫通孔１３ｂが形成されており、貫通孔１３ｂの内周面には、ボルト４０と噛み合うネジ部が形成されている。ここで、図２の左側に位置する単電池１０では、貫通孔１３ａがＺ方向に延びており、図２の右側に位置する単電池１０では、貫通孔１３ａがＹ方向に延びている。

図２の左側に位置する単電池１０において、負極端子１２内に第１ガイド３１を組み込み、ボルト４０を、貫通孔２１ａ，１２ａおよび溝部３１ａに挿入すれば、負極端子１２を第１ガイド３１に固定することができる。ここで、負極端子１２および第１ガイド３１に対して、Ｚ方向にボルトを挿入できる構造を設けることもできる。具体的には、Ｙ方向で隣り合う２つの単電池１０において、互いに接続される負極端子１２および正極端子１３と同様の構造とすることができる。これにより、負極端子１２および第１ガイド３１の接続強度を向上させることができる。

一方、図２の右側に位置する単電池１０において、第２ガイド３２内に正極端子１３を組み込み、ボルト４０を貫通孔３２ａおよび溝部１３ａに挿入すれば、正極端子１３を第２ガイド３２に固定することができる。ここで、正極端子１３および第２ガイド３２に対して、Ｚ方向にボルトを挿入できる構造を設けることもできる。これにより、正極端子１３および第２ガイド３２の接続強度を向上させることができる。

Ｙ方向に並んで配置された２つの単電池１０の接続においては、正極端子１３の腕部１３ａを負極端子１２の内側に組み込んだ状態において、ボルト４０を貫通孔１２ａおよび溝部１３ｂに挿入すれば、正極端子１３および負極端子１２を固定することができる。これにより、一方の単電池１０における正極端子１３は、ボルト４０を介して、他方の単電池１０における負極端子１２と電気的に直列に接続される。ここで、貫通孔１２ａおよび溝部１３ｂは、Ｚ方向に延びており、電池パック１の上方からボルト４０を取り付けることができるようになっている。

パックケース２０の底部２３には、Ｘ方向に延びる２つの位置決めピン２４が設けられており、位置決めピン２４は、Ｙ方向に並んで配置される２つの単電池１０の間に配置されている。位置決めピン２４は、Ｙ方向において、単電池１０を位置決めするために用いられる。

電池パック１の上面には、図３に示すように、導電性材料で形成されたバンド５０が配置される。バンド５０の一端部５０ａは、ボルト４０によって第１側壁２１に固定され、バンド５０の他端部５０ｂは、ボルト４０によって第２側壁２２に固定される。ここで、バンド５０の両端側の領域は、第１側壁２１や第２側壁２２の角部に沿って曲げられている。

バンド５０の一端部５０ａを固定するボルト４０は、上述したように、単電池１０の負極端子１２（貫通孔１２ａ）に接触しているため、バンド５０の一端部５０ａは、ボルト４０を介して負極端子１２と電気的に接続される。また、バンド５０の他端部５０ｂを固定するボルト４０は、上述したように、単電池１０の正極端子１３（溝部１３ｂ）に接触しているため、バンド５０の他端部５０ｂは、ボルト４０を介して正極端子１３と電気的に接続される。なお、バンド５０のうち、ボルト４０と接触する領域を除く領域を、絶縁層で覆うことができる。

これにより、Ｙ方向で隣り合う２つの単電池１０の列（電池列という）をＸ方向に並べて配置した構成において、Ｘ方向で隣り合う電池列を、バンド５０を介して電気的に直列に接続することができる。本実施例の電池パック１では、図４に示すように、複数の単電池１０が電気的に直列に接続されている。

本実施例の電池パック１では、パックケース２０内において、単電池１０の位置を変化させることができる。言い換えれば、すべての単電池１０を、パックケース２０内でローテーションさせることができる。図５および図６を用いて、単電池１０のローテーション動作について説明する。図５は、電池パック１の概略を示す上面図であり、ローテーション動作における単電池１０の移動方向を示す図である。図６は、電池パック１内の構造を示す斜視図である。

単電池１０のローテーション動作を行うときには、まず、すべてのボルト４０をパックケース２０から外しておく必要がある。ボルト４０を取り外すと、バンド５０をパックケース２０から外すことができる。また、パックケース２０に対する単電池１０の固定や、Ｙ方向で隣り合う２つの単電池１０の固定を解除することができる。これにより、単電池１０は、第１ガイド３１や第２ガイド３２に沿って移動することができる。

そして、以下に説明するように、パックケース２０内において、単電池１０をローテーションさせることができる。単電池１０のローテーション動作は、パックケース２０の上方からの作業によって行うことができる。

まず、図５に示す単電池１０Ａを電池パック１から取り外す。パックケース２０の第１側壁２１には、単電池１０Ａを外部に取り出すための取り出し口２１ｂが設けられている。図２を用いて説明したように、単電池１０Ａの正極端子１３は、単電池１０Ｂの負極端子１２と接続されているため、単電池１０ＡをＹ方向にスライドさせると、単電池１０Ｂもスライドすることになる。

ここで、パックケース２０の底部２３のうち、Ｘ方向における両端側の領域には、図２に示す位置決めピン２４が設けられていない。また、第２ガイド３２には、単電池１０Ｂの正極端子１３を第２ガイド３２から取り外すための開口部が設けられている。このため、単電池１０ＡをＹ方向にスライドさせることに応じて、単電池１０ＢをＹ方向にスライドさせることができる。単電池１０Ｂは、単電池１０Ａが配置されていた位置に移動する。

単電池１０Ａ，１０ＢをＸ方向に相対的にずらせば、単電池１０Ａの正極端子１３と単電池１０Ｂの負極端子１２との接続を解除することができる。本実施例では、図６に示すように、互いに接続された負極端子１２および正極端子１３は、Ｘ方向に相対的に移動可能となっており、Ｘ方向において所定量以上ずらすことにより、負極端子１２および正極端子１３の接続を解除することができる。

単電池１０Ｂをスライドさせた後に形成されたスペースには、単電池１０ＢとＸ方向に並んで配置されていた単電池１０Ｃが移動する。そして、単電池１０ＣとＸ方向に並んで配置された複数の単電池１０Ｄを順にＸ方向にスライドさせる。複数の単電池１０ＤをＸ方向にスライドさせた後は、単電池１０ＥをＸ方向にスライドさせる。ここで、単電池１０Ｃ，１０Ｄ，１０ＥをＸ方向にスライドさせるときには、単電池１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈは、図５に示す位置に停止している。

単電池１０Ｅが移動した後に形成されたスペースには、単電池１０ＥとＹ方向に並んで配置された単電池１０Ｆが移動する。ここで、単電池１０Ｆを停止させたままの状態で、単電池１０ＥをＸ方向にスライドさせることにより、単電池１０Ｆおよび単電池１０Ｅの接続が解除される。すなわち、単電池１０Ｅの負極端子１２が、単電池１０Ｆの正極端子１３から外れるため、単電池１０Ｅが配置されていたスペースに、単電池１０Ｆだけを移動させることができる。

第２ガイド３２の他端部には、図６に示すように、開口部３２ｂが設けられている。このため、単電池１０ＦをＹ方向にスライドさせたときには、単電池１０Ｆの正極端子１３を、開口部３２ｂから第２ガイド３２内に組み込むことができる。これにより、単電池１０Ｆを第２ガイド３２に沿って移動させることができる。

単電池１０Ｆが移動した後に形成されたスペースには、単電池１０ＦとＸ方向に並んで配置された単電池１０Ｇが移動する。そして、単電池１０ＧとＸ方向で並んで配置された複数の単電池１０ＨをＸ方向に順にスライドさせる。単電池１０Ｇ，１０ＨをＸ方向にスライドさせるときには、単電池１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆは停止している。

電池パック１から取り外した単電池１０Ａについては、上述した単電池１０のローテーション動作を行う際に、適当なタイミングでパックケース２０内に組み込むことができる。具体的には、取り出し口２１ｂから単電池１０Ａをパックケース２０内に組み込むことができる。

また、外部からの衝撃を受けて単電池１０が破損してしまったときには、ローテーション動作を行う際に、破損した単電池１０をパックケース２０から取り出して、新規な単電池１０をパックケース２０内に組み込むことができる。このように任意の単電池１０を交換することができるため、電池パック１を交換する場合に比べて、コストを低減することができる。

ローテーション動作が完了した後は、ボルト４０を用いることにより、パックケース２０に対して単電池１０やバンド５０を固定する。ここで、Ｘ方向に配列される複数の単電池１０は、Ｘ方向で隣り合う２つの負極端子１２（又は正極端子１３）が非接触の状態となるように固定される。すなわち、Ｘ方向で隣り合う２つの負極端子１２（又は正極端子１３）は、Ｘ方向において離れて配置されている。例えば、負極端子１２の厚さ（Ｘ方向の長さ）を、電池ケース１１の厚さ（Ｘ方向の長さ）よりも小さくすれば、Ｘ方向で隣り合う負極端子１２を互いに離すことができる。一方、Ｘ方向で隣り合う２つの負極端子１２（又は正極端子１３）の間に絶縁層を設けておけば、負極端子１２（又は正極端子１３）が互いに接触してしまうのを防止することができる。

本実施例では、ローテーション動作を開始させる際に、単電池１０Ａをパックケース２０から取り出しているが、これに限るものではない。例えば、単電池１０Ａを配置せずに、単電池１０Ａの配置スペースを空きスペースとして利用することもできる。この場合には、パックケース２０内の空きスペースを用いることにより、単電池１０をパックケース２０から取り出すことなく、ローテーション動作を行うことができる。

ローテーション動作を行うタイミングは、適宜設定することができる。例えば、電池パック１が搭載された車両を定期点検する際に、ローテーション動作を行わせることができる。

本実施例によれば、ローテーション動作を行うことにより、パックケース２０内の単電池１０の位置を変更することができる。複数の単電池１０を一方向（Ｘ方向）に並べて配置すると、Ｘ方向における位置に応じて、単電池１０の放熱性にバラツキが生じてしまうおそれがある。この場合において、ローテーション動作によって単電池１０の位置を変更させれば、単電池１０の放熱性を変化させることができる。すなわち、単電池１０の放熱性にバラツキが生じたとしても、このバラツキをキャンセルさせる方向に放熱性を変化させれば、放熱性のバラツキを結果的に抑制することができる。

放熱性のバラツキを抑制すれば、単電池１０の入出力特性にバラツキが発生してしまうのを抑制することができ、電池パック１を構成するすべての単電池１０を効率良く使用することができる。

また、本実施例では、単電池１０の負極端子１２および正極端子１３が互いに異なる外形を有するため、単電池１０の向きを間違えることなく、単電池１０をパックケース２０に組み込むことができる。

なお、本実施例では、図２に示すように、２つの単電池１０をＹ方向に並べて配置しているが、これに限るものではない。具体的には、Ｙ方向には単電池１０を配列せずに、複数の単電池１０をＸ方向にのみ配列することができる。この場合には、単電池１０の負極端子１２および正極端子１３を同一形状に形成することができる。

具体的には、負極端子を、本実施例で説明した正極端子１３と同一形状（凸形状）に形成するとともに、負極端子をガイドする部材として、第２ガイド３２を用いることができる。また、正極端子を、本実施例で説明した負極端子１２と同一形状（凹形状）に形成するとともに、正極端子をガイドする部材として、第１ガイド３１を用いることができる。

一方、本実施例では、パックケース２０における一対の側壁部２１，２２に、第１ガイド３１および第２ガイド３２を設けているが、これに限るものではない。例えば、パックケース２０の上面や底面に、単電池１０を配列方向（Ｘ方向）にガイドする部材を設けることができる。すなわち、本発明では、単電池１０を配列方向（Ｘ方向）にスライドさせることができる構造を備えていればよい。

また、本実施例では、図４に示すように、パックケース２０内に配置されるすべての単電池１０を電気的に直列に接続しているが、これに限るものではない。具体的には、電気的に並列に接続された複数の単電池１０が含まれていてもよい。単電池１０を並列に接続する場合には、Ｘ方向で隣り合う２つの負極端子１２（又は正極端子１３）を互いに電気的に接続しておけばよい。

さらに、本実施例では、ボルト４０を介して、負極端子１２（又は正極端子１３）およびバンド５０を電気的に接続しているが、これに限るものではない。すなわち、負極端子１２（又は正極端子１３）およびバンド５０を電気的に接続できる構造であればよい。例えば、バンド５０および負極端子１２を電気的に接続するために、第１側壁２１の一部や第１ガイド３１を導電性材料で形成することができる。

本発明の実施例２である電池パックについて説明する。ここで、実施例１で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一符号を用い、詳細な説明は省略する。以下の説明では、実施例１と異なる点について主に説明する。

実施例１では、電池パック１の上面に配置されたバンド５０を用いて、単電池１０を電気的に直列に接続している。本実施例では、パックケース２０の上部に、図７に示すカバー６０を配置しており、カバー６０を用いて単電池１０を電気的に直列に接続するようにしている。カバー６０の構造について、具体的に説明する。

カバー６０は、パックケース２０の上部に配置され、複数の単電池１０の上面を覆う大きさに形成されている。カバー６０は、樹脂といった絶縁性材料で形成されており、天板部６１および一対の側板部６２を有している。各側板部６２は、複数の開口部６２ａを有しており、開口部６２ａは、Ｘ方向に並んで配置される単電池１０の数だけ設けられている。

一方の側板部６２に設けられる開口部６２ａは、第１側壁２１の貫通孔２１ａ（図２参照）と対応して設けられている。他方の側板部６２に設けられる開口部６２ａは、第２ガイド３２（第２側壁２２）の貫通孔３２ａと対応して設けられている。ボルト４０は、カバー６０の外側から開口部６２ａ内に挿入され、貫通孔２１ａ，３２ａを貫通する。すなわち、本実施例では、ボルト４０を用いることにより、カバー６０をパックケース２０に固定するとともに、パックケース２０内において単電池１０を固定することができる。

図８に示すように、カバー６０の内壁面には、導電層（導電部に相当する）６３が設けられており、導電層６３は、実施例１で説明したバンド５０（図３参照）と同一位置に配置されている。導電層６３の一端部６３ａは、単電池１０の負極端子１２（図２参照）と接続されるボルト４０と接触しており、ボルト４０を介して、負極端子１２と電気的に接続される。導電層６３の他端部６３ｂは、単電池１０の正極端子１３（図２参照）と接続されるボルト４０と接触しており、ボルト４０を介して、正極端子１３と電気的に接続されている。

本実施例では、カバー６０をパックケース２０から取り外した後に、実施例１で説明したように単電池１０のローテーション動作を行うことができる。すなわち、ボルト４０を外すだけで、カバー６０をパックケース２０から取り外すとともに、パックケース２０に対する単電池１０の固定を解除することができる。ローテーション動作を行った後は、カバー６０をパックケース２０に固定すればよい。カバー６０をパックケース２０に固定する際に、パックケース２０に対する単電池１０の固定も行われる。

本実施例によれば、カバー６０を用いることにより、電池パック１の上面において、複数の単電池１０を保護することができる。また、カバー６０をパックケース２０に取り付けるだけで、カバー６０の導電層６３によって、２つの単電池１０を電気的に直列に接続することができる。

カバー６０をパックケース２０から取り外すときには、カバー６０のすべての開口部６２ａに挿入されているボルト４０を取り外すことになる。ボルト４０を取り外せば、カバー６０の導電層６３と単電池１０の電極端子（負極端子１２又は正極端子１３）との電気的な接続を遮断することができる。

なお、本実施例では、カバー６０の内壁面に導電層６３を露出させているが、カバー６０の内部に導電層６３を埋め込んだり、導電層６３を絶縁層で覆ったりすることができる。すなわち、導電層６３は、単電池１０の電極端子（負極端子１２又は正極端子１３）と電気的に接続されていればよい。

本発明の実施例３である電池パックについて説明する。ここで、実施例１で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一符号を用い、詳細な説明は省略する。以下の説明では、実施例１と異なる点について主に説明する。図９は、本実施例の電池パックの構成を示す断面図であり、図２に対応する図である。

パックケース２０の第１側壁２１には、Ｘ−Ｙ平面を構成する支持面２１ｃが形成されており、支持面２１ｃには、Ｘ方向に延びるガイドレール（ガイド部に相当する）２５が配置されている。また、パックケース２０の第２側壁２２には、Ｘ−Ｙ平面を構成する支持面２２ａが形成されており、支持面２２ａには、Ｘ方向に延びるガイドレール２５が配置されている。

パックケース２０は、第１側壁２１および第２側壁２２の間において、支持突起２６を有している。支持突起２６は、底部２３に対してＺ方向に延びている。また、支持突起２６の先端面２６ａには、Ｘ方向に延びるガイドレール２５が２つ配置されている。第１側壁２１および支持突起２６の間に形成されたスペースには、単電池１０が配置され、第２側壁２２および支持突起２６の間に形成されたスペースにも、単電池１０が配置される。

電池ケース１１は、２つの腕部１１ａ，１１ｂを有しており、腕部１１ａ，１１ｂには、ローラ１４が配置されている。ローラ１４は、腕部１１ａ，１１ｂによって回転可能に支持されており、ローラ１４の外周面（回転軸周り）には、凹部１４ａが形成されている。凹部１４ａは、ガイドレール２５の外周面に沿った形状に形成されており、ガイドレール２５と係合する。凹部１４ａをガイドレール２５に係合させることにより、単電池１０をガイドレール２５の延びる方向（Ｘ方向）にスライドさせることができる。

図９の左側に位置する単電池１０において、腕部１１ａ内のローラ１４は、第１側壁２１に設けられたガイドレール２５と係合しており、このローラ１４と隣り合う位置には、負極端子１２が配置されている。ここで、ボルト４０は、図９の点線で示すように、第１側壁２１およびローラ１４を貫通して、負極端子１２の溝部１２ｂと接続される。

ローラ１４の回転軸上には、ボルト４０を貫通させるための貫通孔が形成されている。これにより、ロータ１４の回転を阻止することなく、ボルト４０を配置することができる。溝部１２ｂは、Ｙ方向に延びており、内周面にボルト４０と噛み合うネジ部が形成されている。これにより、ボルト４０によって、腕部１１ａを第１側壁２１に固定することができる。

図９の左側に位置する単電池１０において、腕部１１ｂ内には、ローラ１４と隣り合って配置された正極端子１３が設けられており、正極端子１３には、ボルト４０が挿入される溝部１３ｃが形成されている。溝部１３ｃは、Ｚ方向に延びており、内周面にボルト４０と噛み合うネジ部が形成されている。腕部１１ｂの上部には、バスバー４１が配置されており、バスバー４１は、ボルト４０を貫通させる開口部を有している。バスバー４１は、Ｙ方向に配列された２つの単電池１０を電気的に直列に接続するために用いられる。

図９の右側に位置する単電池１０において、腕部１１ａ内のローラ１４は、第２側壁２２に設けられたガイドレール２５と係合しており、このローラ１４と隣り合う位置には、正極端子１３が配置されている。ここで、ボルト４０は、図９の点線で示すように、第２側壁２２およびローラ１４を貫通して、正極端子１３と接続される。ローラ１４の回転軸上には、ボルト４０を貫通させるための貫通孔が形成されている。正極端子１３のうち、ボルト４０が挿入される溝部１３ｃは、Ｙ方向に延びており、内周面にボルト４０と噛み合うネジ部が形成されている。これにより、ボルト４０によって、腕部１１ａを第２側壁２２に固定することができる。

図９の右側に位置する単電池１０において、腕部１１ｂ内には、ローラ１４と隣り合って配置された負極端子１２が設けられており、負極端子１２には、ボルト４０が挿入される溝部１２ｂが形成されている。溝部１２ｂは、Ｚ方向に延びており、内周面にボルト４０と噛み合うネジ部が形成されている。腕部１１ｂの上部には、バスバー４１が配置されており、バスバー４１は、ボルト４０を貫通させる開口部を有している。

本実施例の電池パック１でも、実施例１で説明したバンド５０又は、実施例２で説明したカバー６０を用いて、２つの単電池１０を電気的に直列に接続することができる。

ここで、本実施例では、Ｙ方向に並んで配置される２つの単電池１０は、略同一の外形を有しているため、単電池１０の向きを変えれば、負極端子１２および正極端子１３をＸ方向で隣り合うように配置することができる。この場合には、パックケース２０内に配置される複数の単電池１０を、図１０に示すように、電気的に直列に接続することができる。

図１０に示す回路構成では、図１１および図１２に示すカバー６０を用いることができる。このカバー６０では、側板部６２に導電層６３が形成されており、側板部６２には、Ｘ方向において所定の間隔を空けて複数の導電層６３が設けられている。

次に、本実施例の電池パック１における単電池１０のローテーション動作について、図１３を用いて説明する。本実施例でも、実施例１と同様に、パックケース２０内において、単電池１０をローテーションさせることができる。すなわち、実施例１で説明したように、単電池１０を順にスライドさせることができる。

ここで、図１３に示すように、支持突起２６のうち、Ｘ方向における両端部は、パックケース２０の側壁（Ｙ−Ｚ平面を構成する側壁）から離れている。これにより、パックケース２０内において、単電池１０をＹ方向にスライドさせることができる。また、ローテーション動作を行うときには、すべてのボルト４０を取り外すことになる。

なお、本実施例では、腕部１１ａ，１１ｂ内に、回転可能なローラ１４を設けているが、これに限るものではない。すなわち、ガイドレール２５に沿って単電池１０をスライドさせることができればよい。例えば、腕部１１ａ，１１ｂに、ガイドレール２５と係合する凹部を形成するだけでもよい。

本発明の実施例４である電池パックについて説明する。本実施例は、実施例３で説明した単電池１０を用いたものである。ここで、上述した実施例で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一符号を用い、詳細な説明は省略する。以下の説明では、本実施例の特徴点について主に説明する。

本実施例では、図１４に示すように、実施例３で説明した単電池１０の上面に、プレート７０を固定している。プレート７０は、Ｘ−Ｙ平面内において、２つの凹部７１と、２つの凸部７２とを有している。２つの凹部７１は、Ｘ方向において並んで設けられている。また、２つの凸部７２は、Ｘ方向において並んで設けられている。Ｙ方向においては、凹部７１および凸部７２が並んで設けられている。また、プレート７０の凹部７１は、単電池１０の負極端子側に設けられており、凸部７２は、単電池１０の正極端子側に設けられている。

本実施例では、図１５に示すように、負極端子および正極端子がＸ方向において隣り合うように、複数の単電池１０を配置している。このとき、Ｘ方向において隣り合う２つのプレート７０において、一方のプレート７０は、他方のプレート７０に沿って配置される。具体的には、一方のプレート７０の凸部７２が、他方のプレート７０における凹部７１の内側に位置する。

本実施例によれば、プレート７０を用いることにより、単電池１０が誤った方向でパックケース２０に組み込まれるのを防止することができる。すなわち、単電池１０を誤った方向で組み込むと、一方のプレート７０の凸部７２が、他方のプレート７０の凸部７２と干渉してしまい、２つの単電池１０をＸ方向において、近接して配置することができなくなってしまう。

なお、プレート７０の形状は、図１４および図１５に示す形状に限るものではない。すなわち、正極端子および負極端子がＸ方向において隣り合うように、複数の単電池１０を配置した場合において、Ｘ方向で隣り合う２つの単電池１０に設けられたプレート７０が互いに噛み合う形状を有していればよい。そして、凹部７１および凸部７２に相当する部分の形状は、適宜設定することができる。

具体的には、図１６に示すように、Ｘ方向で隣り合う２つのプレートの境界線ＢＬが、中心点Ｏを基準として、点対称の形状を有していればよい。図１６中の点線は、点対称の対応関係を示している。中心点Ｏは、単電池１０のうち、Ｙ方向における中心点に相当する。

本発明の実施例５である電池パックについて説明する。ここで、上述した実施例で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一符号を用い、詳細な説明は省略する。

上述した実施例１，３は、手動によって単電池１０のローテーション動作を行わせるものであるが、ローテーション動作を電動によって行わせることもできる。具体的には、図１７に示す駆動機構を電池パック１に設けることができる。図１７では、ローテーション動作を行わせる駆動機構を主に示しており、単電池１０については省略している。

図１７において、パックケース２０の底部２３には、モータ８０が固定具８３によって取り付けられており、本実施例では、２つのモータ８０がＹ方向に並んで配置されている。モータ８０の出力軸８１は、ベルト８２と噛み合っており、出力軸８１が回転することにより、ベルト８２を移動させることができる。

ベルト８２は、Ｘ方向に延びており、底部２３の内壁面および外壁面に沿って配置されている。これにより、ベルト８２は、モータ８０の駆動力を受けることにより、底部２３の周囲に沿って移動する。ベルト８２の外表面には、図１８に示すように、単電池１０を位置決めするための突起部８２ａが設けられており、ベルト８２上に配置された単電池１０は、突起部８２ａに押されることにより、図１８の矢印で示す方向（Ｘ方向）に移動することができる。

図１７に示す駆動機構を用いれば、ローテーション動作において、単電池１０をＸ方向において自動で移動させることができる。実施例１で説明したローテーション動作においては、２つのベルト８２は、互いに異なる方向に移動する。また、例えば、モータ８０としてステッピングモータを用いれば、モータ８０の駆動パルス数を制御することにより、Ｘ方向における所定位置に単電池１０を停止させることができる。

なお、本実施例では、Ｘ方向に延びるベルト８２だけを用いているが、Ｙ方向に延びるベルトを追加することもできる。このように構成すれば、単電池１０をＸ方向だけでなく、Ｙ方向にもスライドさせることができる。これにより、図５等を用いて説明したローテーション動作を自動的に行うことができる。

ここで、Ｚ方向から見たときに、Ｘ方向に延びるベルト８２と、Ｙ方向に延びるベルトとは、互いに交差することになる。例えば、Ｙ方向に延びるベルトの表面（単電池１０と接触する面）を、Ｘ方向に延びるベルト８２の裏面（突起部８２ａが設けられた面と反対側の面）に接触させる構成において、ベルト８２の裏面を摩擦抵抗の低い構成とすることができる。これにより、Ｘ方向に延びるベルト８２とＹ方向に延びるベルトとをスムーズに移動させることができる。

本発明の実施例６について説明する。本実施例は、実施例５で説明したように、単電池１０のローテーション動作を自動的に行わせる機構（ローテーション機構）を備えたものである。なお、上述した実施例で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一符号を用い、詳細な説明は省略する。

まず、電池パック１が搭載された車両における一部の構成について、図１９を用いて説明する。

電池パック１は、システムメインリレー１０１ａ，１０１ｂを介して、昇圧回路１０２に接続されている。昇圧回路１０２は、電池パック１の出力電圧を昇圧してからインバータ１０３に出力する。インバータ１０３は、昇圧回路１０２からの直流電力を交流電力に変換してモータ・ジェネレータ（三相交流モータ）１０４に出力する。モータ・ジェネレータ１０４で生成された運動エネルギは、車両を走行させるエネルギとして用いられる。

また、車両の制動時には、モータ・ジェネレータ１０４によって電気エネルギが生成され、インバータ１０３に出力される。インバータ１０３は、モータ・ジェネレータ１０４からの交流電力を直流電力に変換して、昇圧回路１０２に出力する。昇圧回路１０２は、インバータ１０３の出力電圧を降圧してから電池パック１に出力し、電池パック１の充電を行う。

電池パック１の各単電池１０には、電圧検出回路１０５が接続されており、電圧検出回路１０５は、各単電池１０の電圧値に関する情報をコントローラ１０６に出力する。単電池１０および電圧検出回路１０５を接続するための配線は、パックケース２０とは別体として設けてもよいし、パックケース２０と一体的に設けてもよい。電圧検出回路１０５の配線に対する単電池１０の固定は、パックケース２０に単電池１０を固定する際に、同時に行うことができる。具体的には、上述した実施例で説明したように、ボルト４０によって単電池１０をパックケース２０に固定する際に、単電池１０に、電圧検出回路１０５の配線も固定することができる。

ローテーション機構（駆動機構）１０７は、単電池１０のローテーション動作を行わせる機構であり、実施例５（図１７および図１８）で説明したモータ８０やベルト８２を含んでいる。コントローラ１０６は、ローテーション機構１０７（モータ８０）の駆動を制御する。

ここで、図１７に示す構成では、単電池１０をＸ方向にスライドさせる機構だけを示しているが、本実施例では、Ｘ方向だけでなく、Ｙ方向にも単電池１０をスライドさせることができるようになっている。具体的には、Ｘ方向に並んで配置された複数の単電池１０のうち、Ｘ方向の両端に位置する単電池１０については、Ｙ方向にスライドさせることができる。

単電池１０をＹ方向にスライドさせる機構は、図１７で説明した機構と同様の機構を用いることができる。具体的には、モータ８０に接続されたベルト８２を、Ｙ方向に沿って配置しておき、Ｙ方向に延びるベルト８２によって単電池１０をＹ方向に移動させることができる。Ｘ方向に延びるベルト８２およびＹ方向に延びるベルト８２は、パックケース２０において、同一面内に配置することもできるし、互いに異なる面に配置することもできる。

２種類のベルト８２を同一面内に配置する場合には、２種類のベルトが互いに干渉しないように配置する必要がある。例えば、Ｘ方向に延びるベルト８２に突起部８２ａ（図１８参照）が設けられている場合には、ベルト８２のうち、突起部８２ａが設けられている側とは反対側において、Ｙ方向に延びるベルト８２を配置することができる。ここで、Ｙ方向に延びるベルト８２には、突起部８２ａが設けられておらず、Ｙ方向に延びるベルト８２は、単電池１０との摩擦力によって、単電池１０をＹ方向に移動させることができる。

本実施例では、Ｘ方向に延びるベルト８２およびＹ方向に延びるベルト８２を、互いに異なるタイミングで動作させるようにしている。すなわち、２種類のベルト８２のうち、一方のベルト８２を動作させているときには、他方のベルト８２を動作させないようにしている。これにより、後述するように、複数の単電池１０を一方向においてローテーションさせることができる。

次に、ローテーション機構１０７の駆動制御について、図２０を用いて説明する。

ステップＳ１００において、コントローラ１０６は、電圧検出回路１０５の出力に基づいて、各単電池１０の劣化状態を判定する。具体的には、コントローラ１０６は、電圧検出回路１０５の出力に基づいて、各単電池１０の電圧値を監視し、各電圧値の変動状態に応じて、単電池１０が劣化状態にあるか否かを判断する。ここでいう劣化状態とは、単電池１０を交換しなければならない程度に劣化している状態をいう。

図２１には、３つの単電池１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにおける電圧値の挙動（一例）を示している。電池パック１の充放電に応じて、各単電池１０の電圧値は変化するが、単電池１０の入出力特性にバラツキが生じている場合には、単電池１０の電圧値の挙動が互いに異なることがある。図２１に示すように、単電池１０Ｃは、時間の経過とともに、他の単電池１０Ａ，１０Ｂよりも電圧値が低下しており、劣化が進んでいると判断することができる。このように単電池１０の電圧値を監視することにより、単電池１０Ｃが劣化状態にあるか否かを判断することができる。例えば、単電池１０Ｃの電圧値が閾値（充放電の下限値）に到達したときに、単電池１０Ｃが劣化状態にあると判断することができる。

単電池１０が劣化状態であるか否かの判断は、例えば、図２２および図２３に示す単電池１０の状態を監視することによって行うこともできる。すなわち、ステップＳ１００の処理では、単電池１０が劣化状態であることを判断できればよく、いかなる判断手法を用いてもよい。

図２２には、３つの単電池１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを強制的に放電させたときの電圧値の挙動を示している。図２２に示すように、単電池１０Ｃの電圧値は、他の単電池１０Ａ，１０Ｂの電圧値よりも早いタイミングで低下し始めており、単電池１０Ｃは、劣化が進んでいると判断することができる。このように、単電池１０を強制放電させたときの単電池１０の電圧値の低下を監視することにより、単電池１０が劣化状態にあるか否かを判断することができる。

図２３には、３つの単電池１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにおいて、電流値および電圧値の関係（Ｉ−Ｖ特性）を示している。図２３に示す例では、単電池１０Ａ〜１０Ｃの電流値を、電流センサを用いて検出している。図２４に示すように、単電池１０Ａ〜１０Ｃの放電を間欠的に行うとともに、単電池１０Ａ〜１０Ｃの放電電流（Ｉ１＜Ｉ２＜Ｉ３）を段階的に増加させた場合において、単電池１０Ａ〜１０Ｃの電圧値を測定する。

ここで、単電池１０Ａ〜１０Ｃの入出力特性にバラツキが生じている場合には、図２３に示すように、電流値および電圧値の関係が互いに異なることになる。図２３では、放電電流を電流値Ｉ１から電流値Ｉ３に変化させたときに、単電池１０Ｃの電圧値が最も低下しており、単電池１０Ｃは、劣化が進んでいると判断することができる。このように、単電池１０における電流値および電圧値の関係（言い換えれば、単電池１０の内部抵抗）を監視することにより、単電池１０が劣化状態にあるか否かを判断することができる。

なお、図２２〜図２４に示す例では、単電池１０Ａ〜１０Ｃを放電させた場合について説明したが、各単電池１０を充電させたときの電圧値の変化に基づいて、単電池１０が劣化状態にあるか否かを判断することもできる。

本実施例では、図２５に示すように、車両２００に搭載されたコントローラ１０６によって、図２１から図２４で説明した処理を行うことができる。ここで、ステップＳ１００の処理で得られた情報は、有線又は無線を介して、車両２００の外部に設けられたデータベース２０２に送信して格納しておくことができる。これにより、車両２００に搭載された電池パック１の情報を、データベース２０２を用いて管理することができる。なお、ステップＳ１００の処理で得られた情報を格納するためのメモリを、車両２００に搭載しておくこともできる。

なお、本実施例では、車両２００に搭載されたコントローラ１０６によって、単電池１０が劣化状態であるか否かを判断しているが、これに限るものではない。例えば、図２６に示すように、車両２００に搭載された電池パック１に、外部装置２０１を接続しておき、外部装置２０１を用いて、単電池１０の劣化状態を判断することができる。この場合には、例えば、図２２〜図２４で説明した処理を、外部装置２０１を用いて行うことができる。

また、図２７に示すように、電池パック１を車両２００から取り外しておき、電池パック１に外部装置２０１を接続することもできる。図２６および図２７に示す構成においても、外部装置２０１で取得された情報（単電池１０の劣化状態を示す情報）をデータベース２０２に格納することができる。

図２０に戻り、ステップＳ１０１において、コントローラ１００は、ステップＳ１００の処理に基づいて、劣化状態の単電池１０が存在しているか否かを判別する。ここで、劣化状態の単電池１０が存在していれば、ステップＳ１０２に進み、そうでなければ、本処理を終了する。劣化状態の単電池１０が存在していれば、劣化状態の単電池１０の位置を特定する。単電池１０の位置とは、電池パック１内において、単電池１０が配置されている位置であり、例えば、Ｘ−Ｙ平面内の座標によって単電池１０の位置を指定することができる。

単電池１０の位置は、例えば、以下に説明する方法によって特定することができる。まず、電圧検出回路１０５と、電圧検出回路１０５が接続された単電池１０の位置情報とを対応付けておく。すなわち、特定の電圧検出回路１０５は、特定の位置にある単電池１０の電圧を検出することができるように構成しておく。単電池１０の劣化状態は、電圧検出回路１０５の出力に基づいて判断することができるため、劣化状態と判断された単電池１０に対応する電圧検出回路１０５を特定できれば、劣化状態の単電池１０の位置を特定することができる。

ステップＳ１０２において、コントローラ１００は、単電池１０のローテーション動作を開始させる。具体的には、ローテーション機構１０７を動作させることにより、電池パック１内で、複数の単電池１０をローテーションさせる。ローテーション動作を行う前には、単電池１０および電圧検出回路１０５を非接続状態としておく必要がある。また、パックケース２０に対する単電池１０の固定を解除しておく必要がある。

図５を用いて説明したように、Ｘ方向に並んで配置された単電池１０は、Ｘ方向にスライドさせ、Ｘ方向の端部に位置する単電池１０は、Ｙ方向にスライドさせる。これにより、パックケース２０内に配置された複数の単電池１０（２列の単電池１０）を、一方向にローテーションさせることができる。

ステップＳ１０３において、コントローラ１００は、劣化状態と判断された単電池１０が取り出し位置まで移動したか否かを判断する。取り出し位置とは、パックケース２０に設けられた取り出し口２１ｂと隣り合う位置Ｐｏｕｔである（図２８参照）。単電池１０が取り出し位置Ｐｏｕｔまで移動したか否かは、ローテーション機構１０７のモータ８０の駆動量に基づいて、判断することができる。モータ８０の駆動量には、Ｘ方向に単電池１０を移動させるためのモータ８０の駆動量と、Ｙ方向に単電池１０を移動させるためのモータ８０の駆動量とが含まれる。

モータ８０の駆動量と単電池１０の移動量との対応関係を予め決めておけば、モータ８０の駆動量から単電池１０の移動量を特定できる。そして、単電池１０の移動量が分かれば、特定の位置にある単電池１０が取り出し位置Ｐｏｕｔまで移動したか否かを判断することができる。

劣化状態の単電池１０が取り出し位置Ｐｏｕｔに到達したと判断されるまで、単電池１０のローテーション動作が行われ、単電池１０が取り出し位置Ｐｏｕｔに到達すれば、ステップＳ１０４において、コントローラ１０６は、ローテーション動作を停止させる。

図２８（図５に対応する図）には、劣化状態の単電池１０Ｘを取り出し位置Ｐｏｕｔまで移動させるときの移動経路（一例）を示している。単電池１０Ｘが劣化状態にあると判断したときには、まず、単電池１０Ｘを図２８の左方向（Ｘ方向）に移動させる。単電池１０Ｘがパックケース２０の端面（Ｘ方向における一端）に到達すると、単電池１０Ｘを図２８の下方向（Ｙ方向）に移動させる。これにより、劣化状態の単電池１０Ｘは、取り出し位置Ｐｏｕｔまで移動することになる。なお、単電池１０Ｘを除く他の単電池１０は、単電池１０Ｘの移動に応じて、パックケース２０内で所定方向に沿って移動することになる。

劣化状態の単電池１０を取り出し位置Ｐｏｕｔまで移動させれば、作業者は、パックケース２０の取り出し口２１ｂから単電池１０を容易に取り出すことができる。ここで、モータ８０の駆動に伴うベルト８２の動作によって、劣化状態の単電池１０を取り出し口２１ｂから電池パック１の外側に突出させる方向にスライドさせれば、単電池１０を容易に取り出すことができる。劣化状態の単電池１０を取り出した後は、新しい単電池１０を取り出し口２１ｂからパックケース２０内に組み込むことになる。組み込まれた単電池１０は、ベルト８２の動作によって、Ｘ方向に移動する。

なお、ローテーション動作が終了した後は、複数の単電池１０を電気的に接続したり、単電池１０に対して電圧検出回路１０５を接続したりする。これにより、電池パック１の充放電を行うことができる。

本実施例では、劣化状態の単電池１０Ｘを、取り出し口２１ｂと隣り合う位置Ｐｏｕｔまで移動させているが、これに限るものではない。すなわち、劣化状態の単電池１０Ｘを、取り出し口２１ｂから取り出しやすい位置まで移動させることができればよい。具体的には、取り出し位置Ｐｏｕｔに対してＹ方向で隣り合う位置まで、単電池１０Ｘを移動させるだけでもよい。

本発明の実施例７について説明する。本実施例は、実施例６と同様に、単電池１０のローテーション動作を自動的に行わせるものである。なお、上述した実施例で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一符号を用い、詳細な説明は省略する。

図２９は、本実施例における単電池１０のローテーション処理を示すフローチャートである。図２９に示す処理は、実施例６で説明したコントローラ１０６によって行われる。

ステップＳ２０１において、コントローラ１０６は、単電池１０の劣化状態を判断する。ステップＳ２０１の処理は、実施例６（図２０）で説明したステップＳ１００の処理と同様である。

ステップＳ２０２において、コントローラ１０６は、単電池１０の劣化順位を示すリスト（劣化リスト）を作成する。具体的には、電池パック１を構成する、すべての単電池１０を、最も劣化している側から順番に並べることにより、劣化リストを作成する。例えば、実施例６の図２１を用いて説明すると、単電池１０Ｃが最も劣化しており、単電池１０Ｂは、単電池１０Ａよりも劣化しており、単電池１０Ａは、最も劣化していないと判断することができる。この場合には、単電池１０Ｃ、単電池１０Ｂ、単電池１０Ａの順で劣化リストが作成される。

図３０には、劣化リストを示しており、上欄は、劣化順位を示し、下欄は、単電池１０の位置情報を示している。劣化リストでは、右側から左側に向かって、劣化の度合いが高くなっている。単電池１０の位置とは、実施例６で説明したように、電池パック１内において、各単電池１０が存在する位置である。

ステップＳ２０３において、コントローラ１０６は、単電池１０の非劣化順位を示すリスト（非劣化リスト）を作成する。具体的には、電池パック１を構成する、すべての単電池１０を、最も劣化していない側から順番に並べることにより、非劣化リストを作成する。すなわち、ステップＳ２０２で作成した劣化リストを、逆の順序で並べ替えれば、非劣化リストを作成できる。

図３１には、非劣化リストを示しており、上欄は、非劣化順位を示し、下欄は、単電池１０の位置情報を示している。非劣化リストでは、左側から右側に向かって、劣化の度合いが高くなっている。なお、非劣化リストを作成してから、劣化リストを作成することもできる。

ステップＳ２０４において、コントローラ１０６は、ローテーション動作の基準となる単電池１０を特定する。本実施例では、ローテーション動作の基準となる単電池１０を、最も劣化していると判断された単電池（以下、劣化電池という）１０と、最も劣化していないと判断された単電池（以下、非劣化電池という）１０とに設定している。そして、ステップＳ２０２で作成された劣化リスト（図３０参照）を用いて、劣化電池１０の位置を特定する。また、ステップＳ２０３で作成された非劣化リスト（図３１参照）を用いて、非劣化電池１０の位置を特定する。

ステップＳ２０５において、コントローラ１０６は、単電池１０のローテーション動作を開始させる。本実施例では、劣化電池１０が非劣化電池１０の位置に移動するように、ローテーション動作が行われる。この場合において、劣化電池１０および非劣化電池１０の位置を特定できればよいため、劣化リストや非劣化リストの作成を省略することもできる。

劣化電池１０および非劣化電池１０の位置が分かれば、ローテーション機構１０７（モータ８０）の駆動を制御することにより、劣化電池１０を、非劣化電池１０の位置まで移動させることができる。すなわち、実施例６でも説明したように、モータ８０の駆動量に基づいて、単電池１０を目標位置まで移動させることができる。

ステップＳ２０６において、コントローラ１０６は、劣化電池１０が、非劣化電池１０の位置（目標位置）まで移動したか否かを判断する。劣化電池１０が目標位置に到達するまで、ローテーション動作が行われ、劣化電池１０が目標位置に到達すると、ステップＳ２０７において、コントローラ１０６は、ローテーション動作を停止させる。

なお、本実施例では、劣化電池１０を、非劣化電池１０の位置に移動させているが、これに限るものではない。すなわち、移動対象となる単電池１０や、単電池１０の移動先（位置）は、適宜設定することができ、この設定は、予め行っておくこともできるし、作業者の操作入力を受けて行うこともできる。操作入力を行う場合には、劣化リストおよび非劣化リストを作業者に提示することにより、作業者は、移動対象となる単電池１０や、単電池１０の移動先を選択することができる。

図３２には、単電池１０ａが劣化電池であり、単電池１０ｚが非劣化電池である場合におけるローテーション動作の概要（一例）を示している。ローテーション機構１０７は、劣化電池１０ａをＸ方向にスライドさせることにより、非劣化電池１０ｚが配置されていた位置に移動させる。ここで、劣化電池１０ａを除く他の単電池１０については、劣化電池１０ａの移動に応じて、所定方向でローテーションすることになる。

ローテーション動作が終了した後は、複数の単電池１０を電気的に接続したり、単電池１０に対して電圧検出回路１０５を接続したりする。これにより、電池パック１の充放電を行うことができる。

本実施例では、劣化電池１０を非劣化電池１０の位置に移動させることにより、温度のバラツキに伴う単電池１０の入出力特性のバラツキを抑制することができる。劣化電池１０および非劣化電池１０における入出力特性のバラツキは、劣化電池１０および非劣化電池１０における温度のバラツキによって生じることがある。温度のバラツキは、各単電池１０の放熱性や、各単電池１０に供給される冷却空気の状態に応じて発生することがある。

例えば、複数の単電池１０を一方向に並べて配置した場合において、配列方向における中央部に位置する単電池１０は、配列方向における両端に位置する単電池１０よりも放熱性が低いことがある。また、単電池１０の配列方向に沿って冷却空気を移動させると、冷却空気の移動経路の上流側および下流側において、冷却空気の温度が異なることがある。

このように単電池１０の冷却状態に応じて、単電池１０の入出力特性にバラツキが生じている場合には、単電池１０の位置を変更することにより、単電池１０の入出力特性のバラツキを抑制することができる。なお、上述した説明では、単電池１０を冷却する場合について説明したが、加温用の空気を単電池１０に供給して、単電池１０を温める場合においても同様である。

本発明の実施例８について説明する。本実施例では、実施例６と同様に、単電池１０のローテーション動作を自動的に行わせるものである。なお、上述した実施例で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一符号を用い、詳細な説明は省略する。

図３３は、本実施例における単電池１０のローテーション処理を示すフローチャートである。図３３に示す処理は、実施例６で説明したコントローラ１０６によって行われる。

ステップＳ３０１において、コントローラ１０６は、電池パック１のユーザ（言い換えれば、電池パック１が搭載された車両のユーザ）に関する識別情報を取得する。具体的には、作業者による識別情報の操作入力を受けて、コントローラ１０６は識別情報を取得することができる。識別情報としては、例えば、電池パック１が搭載された車両の情報（ナンバープレート等）がある。

ステップＳ３０２において、コントローラ１０６は、ホストコンピュータ（不図示）との通信によって、ステップＳ３０１で取得した識別情報に対応したデータベースがホストコンピュータに存在するか否かを判断する。識別情報に対応したデータベースが存在すれば、ステップＳ３０３に進み、そうでなければ、ステップＳ３０４に進む。

データベースには、過去の電池パック１（現在使用している電池パック１とは異なるもの）に関する情報が格納されている。この情報には、過去の電池パック１が寿命に到達するまでの車両の走行距離Ｌｍａｘおよび経過時間Ｔｍａｘが含まれる。

電池パック１が搭載された車両を使用した場合において、電池パック１が寿命に到達したと判断されたときには、電池パック１を交換することになる。この場合には、電池パック１を使用し始めてから交換するまでの間において、車両の走行距離Ｌｍａｘおよび経過時間Ｔｍａｘを取得することができる。そして、取得した走行距離Ｌｍａｘおよび経過時間Ｔｍａｘは、過去の電池パック１に関する情報として、特定ユーザの識別情報に対応したデータベースに格納される。経過時間としては、電池パック１が実際に使用された時間であってもよいし、電池パック１が搭載された車両の使用時間であってもよい。

データベースは、電池パック１が搭載される車両の種類に応じて、用意しておくことができる。電池パック１が搭載される車両としては、例えば、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車および電気自動車がある。ハイブリッド自動車は、車両の動力源として、電池パック１に加えて、内燃機関又は燃料電池を備えた車両である。プラグインハイブリッド自動車は、ハイブリッド自動車であって、車両の外部から電力供給を受けることができる車両である。電気自動車は、車両の動力源として電池パック１だけを備えた車両である。

ステップＳ３０３において、コントローラ１０６は、ユーザに対応したデータベースから、車両の走行距離Ｌｍａｘおよび経過時間Ｔｍａｘを取得する。また、ステップＳ３０４では、ユーザに対応したデータベースが存在しないため、コントローラ１０６は、ユーザと同一地域の他のユーザに対応したデータベースから、車両の走行距離Ｌｍａｘおよび経過時間Ｔｍａｘを取得する。

同一地域では、車両（電池パック１）の使用環境が似ているため、車両の走行に伴う電池パック１の劣化状態を同一視することができることもある。なお、他のユーザに対応したデータベースも存在していない場合には、予め設けた基準データベースから、予め定めた走行距離（一定値）Ｌｍａｘおよび経過時間（一定値）Ｔｍａｘを取得することができる。

ステップＳ３０５において、コントローラ１０６は、単電池１０のローテーション動作を行わせるための判断基準を演算によって求める。この判断基準には、走行距離Ｌｒｅｆおよび経過時間Ｔｒｅｆが含まれ、下記（１），（２）式によって求められる。

Ｌｒｅｆ＝Ｌｍａｘ／Ｍ ・・・（１）
Ｔｒｅｆ＝Ｔｍａｘ／Ｍ ・・・（２）
ここで、Ｍは、電池パック１を構成する単電池１０の数である。なお、実施例１で説明したように、複数の単電池によって構成された電池モジュールをローテーションさせるときには、電池モジュールの数となる。Ｌｒｅｆは、１つの単電池１０に割り振られた走行距離となり、Ｔｒｅｆは、１つの単電池１０に割り振られた経過時間となる。

ステップＳ３０６において、コントローラ１０６は、現在の車両の走行距離Ｌａが、判断基準としての走行距離Ｌｒｅｆよりも短いか否かを判別する。本処理を初めて行う場合における現在の走行距離Ｌａは、車両を初めて走行させたときから現在までの走行距離である。走行距離Ｌａが走行距離Ｌｒｅｆよりも短い場合には、ローテーション動作を行う必要が無いと判断して、本処理を終了する。また、走行距離Ｌａが走行距離Ｌｒｅｆよりも長い場合には、ステップＳ３０７に進む。

ステップＳ３０７において、コントローラ１０６は、現在における経過時間Ｔａが、判断基準としての経過時間Ｔｒｅｆよりも短いか否かを判別する。本処理を初めて行う場合における現在の経過時間Ｔａは、車両を初めて走行させたときから現在までの経過時間である。経過時間Ｔａが経過時間Ｔｒｅｆよりも短い場合には、ローテーション動作を行う必要が無いと判断して、本処理を終了する。また、経過時間Ｔａが経過時間Ｔｒｅｆよりも長い場合には、ステップＳ３０８に進む。

ステップＳ３０８において、コントローラ１０６は、ローテーション動作を行う。ローテーション動作では、実施例６で説明したように、電池パック１を構成する複数の単電池１０を一方向にローテーションさせる。本実施例では、図３４に示すように、位置Ｐ１に配置された単電池１０が位置Ｐ２に移動するように、すべての単電池１０をローテーションさせる。位置Ｐ１の単電池１０および位置Ｐ２の単電池１０は、Ｘ方向において互いに隣り合っている。ローテーション動作は、ローテーション機構１０７のモータ８０を制御することによって行うことができる。

ローテーション動作が終了すると、ステップＳ３０９に進み、走行距離Ｌａおよび経過時間Ｔａをリセットする。そして、ローテーション動作を終了したときから、車両の走行距離Ｌａおよび経過時間Ｔａを改めて計測し始める。そして、計測結果としての走行距離Ｌａおよび経過時間Ｔａは、ステップＳ３０６，３０７で用いられる走行距離Ｌａおよび経過時間Ｔａとなる。

本実施例では、実際の走行距離（Ｌａの合計）が走行距離Ｌｍａｘに到達するとともに、実際の経過時間（Ｔａの合計）が経過時間Ｔｍａｘに到達するまでの間に、単電池１０の数だけローテーション動作を行うようにしている。言い換えれば、実際の走行距離が走行距離Ｌｍａｘに到達し、実際の経過時間が経過時間Ｔｍａｘに到達したときに、単電池１０は、最初の位置に戻るようになっている。

このようなローテーション動作を行えば、すべての単電池１０のそれぞれを、すべての単電池１０に対応した位置に移動させることができる。これにより、すべての単電池１０に与えられる温度環境（放熱性や、温度調節用の空気の供給状態）を等しくすることができる。そして、単電池１０の温度のバラツキに伴って、単電池１０の入出力特性にバラツキが生じてしまうのを抑制することができる。

実施例７でも説明したように、単電池１０の位置が異なると、単電池１０の放熱性や、単電池１０に供給される冷却空気の状態が異なることがある。すなわち、単電池１０の位置に応じて、単電池１０の温度にバラツキが発生してしまうことがある。そこで、本実施例では、単電池１０の位置を変化させることにより、温度のバラツキをキャンセルさせることができ、単電池１０の入出力特性のバラツキを抑制することができる。

なお、ローテーション動作を終了した時点において、判断基準となる走行距離Ｌｒｅｆおよび経過時間Ｔｒｅｆをユーザに知らせることもできる。これにより、ユーザは、次回のローテーション動作を行う時期を予測することができる。

また、図３３に示す処理では、ステップＳ３０６の条件およびステップＳ３０７の条件を満たしていない場合にのみ、ローテーション動作を行うようにしているが、これに限るものではない。例えば、ステップＳ３０６の条件又はステップＳ３０７の条件だけで、ローテーション動作を行ったり、行わなかったりすることができる。

さらに、経過時間Ｔｒｅｆとは異なる所定の時間を、ローテーション動作を開始させるための条件とすることもできる。この場合には、例えば、タイマを用いて所定時間をカウントし、所定時間に到達したときに、音や表示によってユーザに知らせることができる。これにより、単電池１０のローテーション動作を定期的に行うことができ、温度のバラツキによって入出力特性にバラツキが発生するのを抑制することができる。

また、本実施例では、図３４に示すように、各単電池１０を、１つの単電池１０に相当する距離だけ移動させているが、これに限るものではない。各単電池１０を移動させる距離は、適宜設定することができ、この移動距離は、予め設定しておいてもよいし、ローテーション動作を行うときに設定するようにしてもよい。

例えば、図３５に示すように、位置Ｐ３に配置された単電池１０が位置Ｐ４に移動するように、すべての単電池１０をローテーションさせることができる。ここで、電池パック１を構成する単電池１０の数の半分の数に対応した距離だけ、位置Ｐ３の単電池１０を移動させれば、位置Ｐ３の単電池１０を位置Ｐ４に停止させることができる。

１：電池パック（蓄電装置） １０：単電池（蓄電素子）
１１：電池ケース １２：負極端子
１３：正極端子 １４：ローラ
２０：パックケース ２１：第１側壁
２２：第２側壁 ２３：底部
２４：位置決めピン ２５：ガイドレール（ガイド部）
３１：第１ガイド（ガイド部） ３２：第２ガイド（ガイド部）
４０：ボルト（締結部材） ４１：バスバー
５０：バンド ６０：カバー
６３：導電層（導電部） ８０：モータ
８２：ベルト １０５：電圧検出回路
１０６：コントローラ １０７：ローテーション機構（駆動機構）

Claims (16)

1. 一方向に並んで配置された複数の蓄電素子と、
   前記複数の蓄電素子を収容するケースと、
   前記複数の蓄電素子の配列方向において、前記各蓄電素子をスライドさせるスライド構造と、を有することを特徴とする蓄電装置。
2. 前記ケースの側壁は、前記配列方向と直交する方向に前記蓄電素子を前記ケースから取り出すための開口部を有することを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記スライド構造は、
   前記蓄電素子に設けられた腕部と、
   前記ケースに設けられ、前記腕部と係合して前記腕部を前記配列方向にガイドするガイド部と、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電装置。
4. 前記腕部は、
   前記蓄電素子の正極端子として用いられる第１腕部と、
   前記第１腕部とは異なる外形を有し、前記蓄電素子の負極端子として用いられる第２腕部と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の蓄電装置。
5. 前記腕部は、回転しながら前記ガイド部に沿って移動するローラを有することを特徴とする請求項３に記載の蓄電装置。
6. 前記ケースの上面を覆うカバーを有しており、
   前記カバーは、前記複数の蓄電素子と対向する内壁面において、互いに異なる位置に配置された前記蓄電素子を電気的に接続するための導電部を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の蓄電装置。
7. 前記カバーは、締結部材によって前記ケースに固定されており、
   前記導電部は、前記締結部材を介して前記蓄電素子と電気的に接続されていることを特徴とする請求項６に記載の蓄電装置。
8. 前記配列方向で隣り合う２つの前記蓄電素子のそれぞれは、隣り合う前記蓄電素子に向かって突出する凸部と、前記凸部に沿った形状に形成された凹部と、を有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の蓄電装置。
9. 前記蓄電素子の温度を調節するための熱交換媒体が、前記複数の蓄電素子に供給されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の蓄電装置。
10. 前記複数の蓄電素子の列は、前記配列方向と直交する方向にも並んで配置されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の蓄電装置。
11. 前記蓄電装置は、車両に搭載され、前記車両の走行に用いられるエネルギを出力することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１つに記載の蓄電装置。
12. 請求項１０に記載の蓄電装置と、
    前記蓄電素子を前記スライド構造に沿って移動させるとともに、前記配列方向の両端に位置する前記蓄電素子を前記配列方向と直交する方向に移動させるための駆動機構と、
    前記駆動機構の駆動を制御するコントローラと、
    を有することを特徴とする蓄電システム。
13. 前記コントローラは、前記各蓄電素子の入出力状態を監視することによって劣化状態の前記蓄電素子を特定し、前記駆動機構の駆動によって劣化状態の前記蓄電素子を所定位置まで移動させることを特徴とする請求項１２に記載の蓄電システム。
14. 前記コントローラは、
    前記各蓄電素子の入出力状態を監視することによって、前記各蓄電素子の劣化度合いを判別し、
    前記駆動機構の駆動によって、最も劣化していると判断した前記蓄電素子を、最も劣化していないと判断した前記蓄電素子の位置に移動させることを特徴とする請求項１２に記載の蓄電システム。
15. 前記コントローラは、所定時間が経過するたびに、前記駆動機構の駆動によって前記各蓄電素子の位置を変化させることを特徴とする請求項１２に記載の蓄電システム。
16. 前記蓄電装置は、車両に搭載されており、
    前記コントローラは、前記車両の走行距離に応じて、前記駆動機構の駆動によって前記各蓄電素子の位置を変化させることを特徴とする請求項１２に記載の蓄電システム。

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