JP5508923B2 - 蓄電モジュール - Google Patents

Description

本発明は、電気エネルギーの蓄積，放出が可能な蓄電モジュールに関する。

蓄電モジュールに関する背景技術としては、例えば特許文献１，２に開示された技術が知られている。特許文献１，２には、フレキシブルプリント配線基板に設けられた電圧検出線を用いてラミネート電池の端子電圧を取り込む技術が開示されている。

特開２００４−２７３３５１号公報 特開２００４−４７１６７号公報

近年、電動化の普及、災害時などの非常時に対する対応強化、クリーンエネルギーの利用促進などにより、電気的エネルギーを利用したシステムの導入が増えている。ここ数年では、地球温暖化の一層の歯止め、省エネルギー化の一層の推進などの要求が社会的に高まっており、電気的エネルギーを利用したシステムの導入促進が求められている。電気的エネルギーを利用したシステムの導入促進を図るためには、システム導入に掛かる初期投資を低く抑え、システムを導入し易くするなどの対応が必要である。このため、電気的エネルギーを利用したシステムを構成する各コンポーネント機器にはより一層の低コスト化などが求められている。

電気的エネルギーを利用したシステムの多くは、電気的エネルギーを蓄積，放出が可能な蓄電装置を電源として設けている。蓄電装置は、他のコンポーネント機器、例えば電力変換装置や原動機などと比べて高価である。特に高容量，高出力の高性能な蓄電器を数多く備えた蓄電装置は高価であり、低コスト化に対する要求も高い。このため、背景技術の蓄電モジュールの電圧検出配線構造においてもさらなる低コスト化が求められている。

本願の代表的な発明の一つは、低コスト化を図ることができる蓄電モジュールを提供する。

ここに、本願の代表的な発明の一つは、蓄電器を電気的に接続する蓄電器接続導体に、蓄電器の電圧を取り込むための電圧検出線を一体化してサブユニット化し、このサブユニットに一体化された蓄電器接続導体が蓄電器に機械的に接続されると、電圧検出線が蓄電器に電気的に接続されるようにしたことを特徴とする。サブユニットは、具体的には、複数の蓄電器のそれぞれの電圧を取り込むための電圧検出線と、この電圧検出線が設けられた配線基板と、蓄電器接続導体に電気的に接続された接続端子と、この接続端子を保持する保持部材と、配線基板を保持部材に押圧して固定する弾性体とを備えている。電圧検出線は、接続端子に当接し、この当接部位に対応する配線基板の部位が弾性体に押圧されることにより接続端子に圧接されている。

本願の代表的な発明の一つによれば、蓄電モジュールの低コスト化を図ることができる。

（実施形態１）プラグインハイブリッド自動車の駆動システムの構成を示すブロック図。 （実施形態１）図１に用いられる扁平角型電池セルの構成を示す部分切欠き斜視図。 （実施形態１）図２の電槽内部に収納された電極捲回体の構成を示す斜視図。 （実施形態１）図２の電池セルを用いた電池モジュールの構成及び電圧検出線ユニットの構成を示す平面図。 （実施形態１）図４の電圧検出線ユニットのＰ−Ｐ矢視断面図。 （実施形態１）図４のフレキシブルプリント配線基板の構成を示す平面図。 （実施形態１）図６のヒューズ機構部の構成を拡大して示す拡大図。 （実施形態１）図４の電池セル側に用いられるＵ字型弾性体の構成を示す斜視図。 （実施形態１）図４のコネクタ側に用いられるＵ型字弾性体の構成を示す斜視図。 （実施形態１）図５の電圧検出線ユニットの組立手順を示す分解部分断面図。 （実施形態２）電池モジュールの電圧検出線ユニットに用いられるフレキシブルプリント配線基板の電極パッド部分の構成を拡大して示す拡大図。 （実施形態３）電池モジュールの電圧検出線ユニットに用いられるフレキシブルプリント配線基板の導電性配線部分の構成を拡大して示す拡大図。

以下、本願の発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

以下に説明する実施形態例では、本願の発明を、移動体の電源を構成する蓄電装置、特に電動車両の一つである電気自動車の車両駆動電源を構成するバッテリ装置に適用した場合を例に挙げて説明する。

電気自動車としては、内燃機関であるエンジンと電動機とを車両の駆動源（原動機）として備えると共に、商用電源及び電気スタンドなどの外部電源から供給された交流電力をバッテリ装置に充電するための充電器を搭載したプラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）を例に挙げて説明する。電気自動車としては、エンジンと電動機とを車両の駆動源として備えると共に、商用電源及び電気スタンドなどの外部電源から供給された交流電力をバッテリ装置に充電するための充電器を持たない（車両の減速時の回生によって得られた電力及び／又は原動機によって駆動される発電機から得られた電力によりバッテリ装置を充電する）ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）や、車両の駆動源としてエンジンを持たない（電動力を発生する電動機を車両の唯一の駆動源とする）とすると共に、商用電源及び電気スタンドなどの外部電源から供給された交流電力をバッテリ装置に充電するための充電器を搭載した純粋な電気自動車（ＥＶ）など、他の電気自動車であっても構わない。

車両駆動電源を構成するバッテリ装置としては、蓄電器として、扁平角型形状のリチウムイオン二次電池セル（以下、単に「電池セル」と記述する）を備えたリチウムイオンバッテリ装置を例に挙げて説明する。バッテリ装置としては、蓄電器として、ニッケル水素電池や鉛電池などの二次電池、コンデンサやキャパシタなどの容量性機器など、他の蓄電器を備えたものであっても構わない。

以下に説明する実施形態の構成は、ハイブリッド電車などの鉄道車両，バスなどの乗合自動車，トラックなどの貨物自動車，バッテリ式フォークリフトトラックなどの産業車両など、他の電動車両の車両駆動電源を構成するバッテリ装置にも適用できる。

また、以下に説明する実施形態の構成は、コンピュータシステムやサーバシステムなどに用いられる無停電電源、自家用発電設備に用いられる電源，太陽光，風力，地熱などの自然エネルギーを用いた発電設備に用いられる電源など、電動車両以外の電源を構成する蓄電装置にも適用できる。

プラグインハイブリッド自動車では、バッテリ装置に充電された電気エネルギーは、車両を電動力（回転動力）によって駆動する場合に直流電力として放電される。放電された直流電力は、インバータ装置（電力変換装置）によって電圧及び位相が制御された所定の交流電力に変換された後、車両の力行時に電動機として機能してプラグインハイブリッド自動車駆動用電動力を発生するモータジェネレータ（回転電機）に供給される。バッテリ装置への電気エネルギーの充電は、車両の減速時の回生によって得られた交流電力及び／又は原動機によって駆動される発電機から得られた交流電力によって行われる。回生電力は、車両側から供給された動力によってモータジェネレータが発電機として駆動されることにより得られた交流電力であり、インバータ装置によって電圧が制御された所定の直流電力に変換された後、バッテリ装置に供給されて充電される。

また、バッテリ装置に充電された電気エネルギーは、内燃機関であるエンジンを始動する場合、ラジオなどのカーオーディオ，カーナビゲーション装置，ライトなどの電装品を駆動する場合に直流電力として使用される場合もある。この場合、バッテリ装置から放電された直流電力は、電力変換装置によって、電圧及び位相が制御された所定の交流電力に変換されたり、電圧が制御（昇降圧）された所定の直流電力に変換されたりした後、各電気負荷や他の蓄電装置に供給される。バッテリ装置への電気エネルギーの充電は、家庭電源である商用電源から取り込んだ単相交流電力、電気ステーションや商業施設などに設けられた電気スタンドを介して購入した単相或いは三相交流電力によって行われる。この場合、商用電源や電気スタンドなどの外部電源から供給された単相或いは三相交流電力は、プラグインハイブリッド自動車に搭載された充電器によって電圧が制御された所定の直流電力に変換された後、バッテリ装置に供給されて充電される。

バッテリ装置は、複数の電池セルをスタックして構成した電池モジュールを備えている。電池モジュールには数百ボルトの出力電圧が要求される。このため、電池モジュールでは、１個あたり数ボルト（例えば平均的な公称出力電圧が３.６ボルト）の電池セルを、その要求出力電圧を満足する本数分、電気的に直列に接続している。

電池モジュールにおいて、電池セルが過充放電にならないようにするためには、各電池セルの状態を知り各電池セルの状態を制御する必要がある。電池セルの状態を知るためのパラメータの一つとしては電池セルの端子電圧がある。このため、電池モジュールでは各電池セルの端子電圧を検出している。電圧を検出するためには、コントローラと電池セルとの間を電圧検出配線によって電気的に接続し、各電池セルの端子電圧をコントローラに電圧検出線を介して取り込む必要がある。電池セル及びコントローラに接続されるコネクタに対する電圧検出線の取り付け方は様々であるが、その取り付け方によっては、電池モジュールの組立工程が複雑化し、電池モジュールの製造コストが増加する。また、大容量のバッテリ装置では電池セルの数が多くなり、これに応じて電圧検出線の取り付け箇所が多くなると、電池モジュールの組立工程が複雑化し、電池モジュールの製造コストが増加する。

そこで、以下に説明する実施形態では、電池セルを電気的に接続する電池セル接続導体に、電池セルの電圧を取り込むための電圧検出線を一体化してサブユニット化し、このサブユニットに一体化された電池セル接続導体が電池セルに機械的に接続されると、電池セルに電圧検出線が電気的に接続されるようにしている。

具体的には、電圧検出線ユニットは、電池モジュールの組立工程とは別の工程において予め構成されたサブユニットであって、電池セル接続導体に電気的に接続された接続端子と、電圧検出線が設けられた配線基板と、接続端子を保持する保持部材と、配線基板を保持部材に固定する弾性体とを有し、接続端子に電圧検出線を当接させ、この当接部位に対応する配線基板部位を弾性体により押圧して、電圧検出線と接続端子とを圧接した構成を備えている。

このような電圧検出線ユニットによれば、電池モジュールの組立工程において、電池セル接続導体が電池セルに機械的に接続されると同時に、電圧検出線が電池セルに電気的に接続されるので、電池モジュールの組立工程において、電池セルに対する電圧検出線の接続作業を省略して電池モジュールの組立作業性を向上させることができ、電池モジュールの生産性を向上させることができる。これにより、以下に説明する実施形態によれば、電池モジュールの組立工程を簡素化することができ、電池モジュールの製造コストを低減することができる。従って、以下に説明する実施形態によれば、電池モジュールの低コスト化を図ることができる。

電池セル接続導体と接続端子との電気的な接続はメス−メス型中継端子を介して行っている。メス−メス型中継端子は保持部材により保持されており、その一方側端部のメス口には電池セル接続導体が挿入され、その他方側端部のメス口には接続端子が挿入されている。このようなメス−メス型中継端子を用いた導体同士の接続によれば、作業性が煩雑になる溶接などの接合を用いる必要がなく、電圧検出線ユニットの製作性を向上させることができる。

接続端子に対する電池セル接続導体の接続部位は、電池セル接続導体によって電気的に接続され電池セルのほぼ中間、すなわち電池セル接続導体の長手方向中央になっている。このように、接続端子に対する電池セル接続導体の接続部位を、電池セル接続導体によって電気的に接続され電池セルのほぼ中間とすると、電池セル接続導体によって電気的に接続され電池セルの中点の電位を用いて電池セルの電圧を検出することができ、接続端子に対する電池セル接続導体の接続部位から電池セルの一方側までに至る距離と、接続端子に対する電池セル接続導体の接続部位から電池セルの他方側までに至る距離との違いによる電気的な影響を小さくし、電池セルの電圧検出精度を向上させることができる。

配線基板は、ポリイミドなどのフレキシブル素材に箔状の前記電圧検出線が設けられて構成されたフレキシブルプリント配線基板である。このように、フレキシブルプリント配線基板を用いれば、リード配線よりも取り扱い性が良く、リジッド配線基板よりも小型化及び軽量化を図ることができ、電圧検出線ユニットの製作性の向上，小型化及び軽量化を図ることができる。

また、フレキシブルプリント配線基板を用いると、電圧検出線の接続端子との圧接の近傍に、電圧検出線を流れる電流によって電圧検出線を溶断するヒューズ機構を一体に設けることができる。ヒューズ機構は、電圧検出線の一部の幅を他の部位の幅よりも小さくすることにより構成することができる。このように、ヒューズ機構を電圧検出線に設けると、例えば電池セルが異常に高い電流を流し、電池セルが熱暴走に至る前に、即座に電圧検出線を遮断することができるので、電池セルの異常電流から制御装置を保護することができ、バッテリ装置の信頼性及び安全性を向上させることができる。また、ヒューズ機構を電圧検出線に一体化しているので、電池モジュールの組立工程において、別途設けたヒューズ機構の接続作業を省略することができ、電池モジュールの組立工程の簡素化による電池モジュールの製造コストの低減効果を高めることができる。

配線基板には、電圧検出線ユニットから電圧を取り出すための取り出し部が延設されている。この取り出し部には、コネクタ端子を有するコネクタが設けられている。コネクタのコネクタ端子には、電圧検出線の接続端子との圧接側とは反対側が電気的に接続されている。電圧検出線の接続端子との圧接側とは反対側とコネクタ端子の両者は、電圧検出線の接続端子との圧接側とは反対側をコネクタ端子に当接し、この当接部位に対応する配線基板を弾性体に押圧して、電圧検出線の接続端子との圧接側とは反対側を前記コネクタ端子に圧接することにより電気的に接続されている。このような接続を用いれば、電圧検出線とコネクタとの接続に、作業性が煩雑になる溶接などの接合を用いる必要がなく、電圧検出線ユニットの製作性を向上させることができる。

電圧検出線と接続端子との接続、電圧検出線とコネクタ端子との接続には、弾性体の押圧による圧接を用いている。弾性体はＵ字型の板バネを用いている。このように、弾性体による圧接を用いると、配線基板を容易に交換することができる。例えばヒューズ機構が作用して、電圧検出線が溶断した場合には、弾性体を外して配線基板を電圧検出線ユニットから取り外した後、電圧検出線ユニットに新たな配線基板を装着して弾性体により固定する。こうすることにより、電圧検出線を除く他の電圧検出線ユニットの部品は全て再利用可能となる。これにより、以下に説明する実施形態によれば、リサイクル性，環境性に優れていると共に、電池モジュールの低コスト化を図ることができる。

以下、図面を用いて詳細に説明する。

〔実施形態１〕
第１実施形態を図１乃至図６に基づいて説明する。

まず、図１を用いて、バッテリ装置１００を含むプラグインハイブリッド自動車１の駆動システムの構成について説明する。

図１は、プラグインハイブリッド自動車１の駆動システムの構成及びその一部を構成する電動駆動装置の各コンポーネントの電気的な接続構成を示す。

尚、図１において、太い実線は強電系を示し、細い実線は弱電系を示す。

プラグインハイブリッド自動車（以下、「ＰＨＥＶ」と記述する）１はパラレルハイブリッド方式の駆動システムを備えている。

パラレルハイブリッド方式の駆動システムは、内燃機関であるエンジン４とモータジェネレータ２００とを駆動輪２に対してエネルギーの流れ的に並列に配置（構造的には、動力伝達制御機構であるクラッチ５を介してエンジン４とモータジェネレータ２００とを機械的に直列に接続）し、エンジン４の回転動力による駆動輪２の駆動，モータジェネレータ２００の回転動力による駆動輪２の駆動、及びエンジン４とモータジェネレータ２００の両方の回転動力による駆動輪２の駆動ができるように構成されている。すなわちパラレルハイブリッド方式の駆動システムは、エンジン４を動力源とし、主としてＰＨＥＶ１の駆動源として用いられるエンジン駆動装置と、モータジェネレータ２００を動力源とし、主としてＰＨＥＶ１の駆動源及びＰＨＥＶ１の電力発生源として用いられる電動駆動装置とを備えている。

ハイブリッド方式としては、内燃機関であるエンジンの回転動力を用いて発電機を駆動し、この駆動によって発生した電力を用いてモータジェネレータを駆動し、この駆動によって発生した回転動力を用いて駆動輪を駆動する、いわゆるエンジンから駆動輪までのエネルギーの流れがシリーズであるシリーズハイブリッド方式がある。また、ハイブリッド方式としては、上記パラレルハイブリッド方式と上記シリーズハイブリッド方式とを組み合わせたシリーズ・パラレルハイブリッド方式（エンジンの回転動力の一部を発電用モータジェネレータに分配して発電させ、これにより得られた電力により駆動用モータジェネレータを駆動できるように、遊星歯車機構などの動力伝達機構を用いてエンジンと２つのモータジェネレータとを機械的に接続した方式）がある。本実施形態では、パラレルハイブリッド方式の駆動システムを例に挙げて説明するが、以下において説明する本実施形態のバッテリ装置１００は、前述した他のハイブリッド方式の駆動システムのバッテリ装置に適用しても構わない。

図示省略した車体のフロント部或いはリア部には車軸３が回転可能に軸支されている。車軸３の両端には一対の駆動輪２が設けられている。図示省略したが、車体のリア部或いはフロント部には、両端に一対の従動輪が設けられた車軸が回転可能に軸支されている。ＰＨＥＶ１では、駆動輪２を前輪とし、従動輪を後輪とした前輪駆動方式を採用している。駆動方式としては後輪駆動方式や４輪駆動方式（前後輪の一方をエンジン駆動装置により駆動し、他方を電動駆動装置により駆動する方式）を採用しても構わない。

車軸３の中央部にはデファレンシャルギア（以下、「ＤＥＦ」と記述する）７が設けられている。車軸３はＤＥＦ７の出力側に機械的に接続されている。ＤＥＦ７の入力側には変速機６の出力軸が機械的に接続されている。ＤＥＦ７は、変速機６によって変速されて伝達された回転駆動力を左右の車軸３に分配する差動式動力分配機構である。変速機６の入力側にはモータジェネレータ２００の出力側が機械的に接続されている。モータジェネレータ２００の入力側には、動力伝達制御機構であるクラッチ５を介してエンジン４の出力側が機械的に接続されている。クラッチ５は、エンジン４の回転動力を駆動輪２に伝達する場合には締結状態になり、エンジン４の回転動力を駆動輪２に伝達しない場合には切離し状態になるように制御される。

尚、モータジェネレータ２００及びクラッチ５は、変速機６の筐体の内部に収納されている。

モータジェネレータ２００は、電機子巻線２１１を備えた電機子（本実施形態では固定子）２１０と、電機子２１０に空隙を介して対向配置され、永久磁石２２１を備えた界磁（本実施形態では回転子）２２０を有する回転電機であり、力行時にはモータとして、発電時（回生時）にはジェネレータとして、それぞれ機能する。

本実施形態では、モータジェネレータ２００として、三相交流同期機（永久磁石界磁型）を用いた場合を例に挙げて説明するが、他の三相交流同期機（巻線界磁型）や三相交流誘導機（界磁鉄心に短絡された導体バーが装着された界磁を用いたもの）を用いても構わない。

モータジェネレータ２００がモータとして機能する場合、すなわちＰＨＥＶ１の力行時やエンジン４を始動する時など、回転動力が必要な運転モードにある場合には、バッテリ装置１００に蓄積された電気エネルギーがインバータ装置３００を介して電機子巻線２１１に供給される。これにより、モータジェネレータ２００は電機子２１０と界磁２２０との間の磁気的作用により回転動力（機械エネルギー）を発生し、その回転動力を出力する。モータジェネレータ２００から出力された回転動力は、ＰＨＥＶ１の力行時には、変速機６及びＤＥＦ７を介して車軸３に伝達され、駆動輪２を駆動し、エンジン４の始動時には、クラッチ５を介してエンジン４に伝達され、エンジン４を駆動する。

モータジェネレータ２００がジェネレータとして機能する場合、すなわちＰＨＥＶ１の減速時や制動時などの回生時及びＰＨＥＶ１の走行中にバッテリ装置１００の充電が必要な時など、発電が必要な運転モードにある場合には、駆動輪２或いはエンジン４から伝達された機械エネルギー（回転動力）がモータジェネレータ２００に伝達され、モータジェネレータ２００が駆動される。このように、モータジェネレータ２００が駆動されると、電機子巻線２１１には電機子２１０と界磁２２０との間の磁気的作用により電圧が誘起される。これにより、モータジェネレータ２００は電力を発生し、その電力を出力する。モータジェネレータ２００から出力された電力はインバータ装置３００を介してバッテリ装置１００に供給される。これにより、バッテリ装置１００は充電される。

モータジェネレータ２００の駆動は、電機子２１０とバッテリ装置１００との間の電力がインバータ装置３００によって制御されることにより制御される。すなわちインバータ装置３００はモータジェネレータ２００の制御装置である。インバータ装置３００は、スイッチング半導体素子のスイッチング動作によって電力を直流から交流に、交流から直流に変換する電力変換装置であり、パワーモジュール３１０，パワーモジュール３１０に実装されたスイッチング半導体素子を駆動する駆動回路３３０，パワーモジュール３１０の直流側に電気的に並列に接続され、直流電圧を平滑する電解コンデンサ３２０、及びパワーモジュール３１０のスイッチング半導体素子のスイッチング指令を生成し、このスイッチング指令に対応する信号を駆動回路３３０に出力するモータ制御装置３４０を備えている。

パワーモジュール３１０は、二つの（上アーム及び下アームの）スイッチング半導体素子を電気的に直列に接続し直列回路（一相分のアーム）が三相分、電気的に並列に接続（三相ブリッジ接続）されて電力変換回路が構成されるように、六つのスイッチング半導体素子を基板上に実装し、アルミワイヤなどの接続導体によって電気的に接続した構造体である。

スイッチング半導体素子としては金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）或いは絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を用いている。ここで、電力変換回路をＭＯＳＦＥＴによって構成する場合、ドレイン電極とソース電極との間には寄生ダイオードが存在するので、別途、それらの間にダイオード素子を実装する必要がない。一方、電力変換回路をＩＧＢＴによって構成する場合、コレクタ電極とエミッタ電極との間にはダイオード素子が存在していないので、別途、それらの間にダイオード素子を電気的に逆並列に接続する必要がある。

各上アームの下アーム接続側とは反対側（ＩＧＢＴの場合、コレクタ電極側）はパワーモジュール３１０の直流側から外部に導出され、バッテリ装置１００の正極側に電気的に接続されている。各下アームの上アーム接続側とは反対側（ＩＧＢＴの場合、エミッタ電極側）はパワーモジュール３１０の直流側から外部に導出され、バッテリ装置１００の負極側に電気的に接続されている。各アームの中点、すなわち上アームの下アーム接続側（ＩＧＢＴの場合、上アームのエミッタ電極側）と下アームの上アーム接続側（ＩＧＢＴの場合、下アームのコレクタ電極側）との接続点はパワーモジュール３１０の交流側から外部に導出され、電機子巻線２１１の対応する相の巻線に電気的に接続されている。

電解コンデンサ３２０は、スイッチング半導体素子の高速スイッチング動作に起因して生じる電圧変動を抑制する平滑用コンデンサである。平滑用コンデンサとしては電解コンデンサ３２０の代わりにフィルムコンデンサを用いてもよい。

モータ制御装置３４０は、車両全体の制御を司る車両制御装置８から出力されたトルク指令信号を受けて、六つのスイッチング半導体素子に対するスイッチング指令信号（例えばＰＷＭ（パルス幅変調）信号）を生成し、駆動回路３３０に出力する電子回路装置であり、マイクロコンピュータなどの演算処理装置を含む複数の電子部品が回路基板に実装されることにより構成され、パワーモジュール３１０とは熱的に隔絶されたインバータ筐体内に配置されている。

駆動回路３３０は、モータ制御装置３４０から出力されたスイッチング指令信号を受けて、六つのスイッチング半導体素子に対する駆動信号を生成し、六つのスイッチング半導体素子のゲート電極に出力する電子回路装置であり、スイッチング半導体素子や増幅器などの複数の電子部品が回路基板に実装されることにより構成され、パワーモジュール３１０の近傍、例えばパワーモジュール３１０のケース上部に配置されている。

車両制御装置８は、運転者からのトルク要求，車両の速度など、車両の運転状態を示す複数の状態パラメータに基づいて、モータ制御装置３４０に対するモータトルク指令信号及びエンジン制御装置（図示省略）に対するエンジントルク指令信号をそれぞれ生成し、それぞれトルク指令信号を、対応する制御装置に出力する。

尚、エンジン制御装置は、エンジン４のコンポーネントである空気絞り弁，燃料噴射弁，吸排気弁などの駆動を制御する電子機器であり、車両制御装置８の出力信号から取得したエンジントルク指令信号に基づいて各コンポーネントの駆動指令信号を生成し、各駆動指令信号を各コンポーネントの駆動回路に出力する。

バッテリ装置１００は、モータジェネレータ２００の駆動用電源を構成する、公称出力電圧２００ボルト以上の高電圧で、これまでのハイブリッド自動車用駆動バッテリよりも出力密度及びエネルギー密度が高い蓄電装置であり、ジャンクションボックス４００を介してインバータ装置３００及び充電器５００に電気的に接続されている。バッテリ装置１００としてはリチウムイオンバッテリ装置を用いている。

バッテリ装置１００は、インバータ装置３００及び充電器５００によって充放電される蓄電装置であり、主要部として電池モジュール１１０及び制御装置を備えている。

電池モジュール１１０及び制御装置は、センサ，冷却装置（例えば冷却媒体として空気を電池モジュール１１０に送風する冷却ファン），リレーなどを含む他の構成部品と共に１つの電源筐体内に収納されている。電源筐体は、車室内の座席の下或いはトランクルーム若しくは床下などに設置される。電源筐体には、インバータ装置３００及び充電器５００など、バッテリ装置１００と同様の高電圧電気機器を一緒に収納してもよい。この収納方式によれば、高電圧ケーブルの這い回しが容易になると共に、配線距離の短縮によってインダクタンスを低減し、電気的な損失を低減できる。

電池モジュール１１０は電気エネルギーの貯蔵庫であり、インバータ装置３００及び充電器５００に電気的に接続されている。

電池モジュール１１０は、電気エネルギーの蓄積及び放出（直流電力の充放電）が可能な複数のリチウムイオン電池セル１０（以下、単に「電池セル１０」と記述する）を備えている。複数の電池セル１０は、収納ケース（モジュールケース）の内部に配置されて電気的に直列に接続されている。これにより、電池モジュール１１０には一つの組電池が構成される。電池セル１０は電池モジュール１１０における最小の構成単位であり、単電池と呼ばれる場合もある。電池セル１０としては、公称出力電圧が３.０〜４.２ボルト（平均公称出力電圧が３.６ボルト）のものを用いた場合を例に挙げて説明するが、これ以外の電圧仕様のものを用いても構わない。

複数の電池セル１０は、その状態管理上及び制御上、所定の単位数により区分されて複数の電池群に分けられている。別な言い方をすれば、所定の数の電池セル１０が電気的に直列に接続されて一つの電池群が構成され、その電池群が複数、電気的に直列に接続されて組電池が構成されている。所定の単位数としては、例えば４個，６個，１０個，１２個・・・というように、最高電位側から最低電池側に向かって電位の順にしたがって等区分とする。また、所定の単位数としては、４個と６個との組み合わせ・・・というように、最高電位側から最低電池側に向かって電位の順にしたがって複合区分とする場合もある。

ＰＨＥＶ１においては、実際には１００本前後〜２００本前後の電池セル１０が搭載され、電気的に直列或いは直並列に接続される。

電池モジュール１１０の正極側とインバータ装置３００（パワーモジュール３１０）の直流正極側との間の充放電路には、電池モジュール１１０からインバータ装置３００（パワーモジュール３１０）に供給される電流、或いはインバータ装置３００（パワーモジュール３１０）から電池モジュール１１０に供給される電流を検出するための電流計測手段（電流センサ又は電流計測回路）が電気的に直列に接続されている。電池モジュール１１０の両極間（正極側と負極側との間）には、電池モジュール１１０の両極間電圧を検出するための電圧計測手段（電圧センサ又は電圧計測回路）が電気的に並列に接続されている。電池モジュール１１０の内部には、複数の温度計測手段（サーミスタ或いは熱電対などのセンサ又は温度計測回路）が設けられている。

制御装置は、複数の電子回路部品から構成された電子制御装置であり、電池モジュール１１０の状態を管理及び制御すると共に、インバータ装置３００及び充電器５００に許容充放電量を提供して、電池モジュール１１０における電気エネルギーの出入りを制御する。

制御装置は、機能上、２つの階層に分かれて構成されており、バッテリ装置１００内において上位（親）に相当するバッテリ制御装置１３０と、バッテリ制御装置１３０に対して下位（子）に相当するセル制御装置１２０とを備えている。

バッテリ制御装置１３０及びセル制御装置１２０を構成する電子回路部品はそれぞれ、独立した回路基板に実装されている。セル制御装置１２０を構成する電子回路部品が実装された回路基板は、セル制御装置１２０の機能上、電池モジュール１１０の内部に配置されている。バッテリ制御装置１３０を構成する電子回路部品が実装された回路基板は別途、制御装置用ケースの内部に収納され、電池モジュール１１０の近傍に配置されている。バッテリ制御装置１３０及びセル制御装置１２０を構成する電子回路部品を共通の一つの回路基板により構成する場合には、その回路基板を制御装置用ケースの内部に収納し、そのケースを電池モジュール１１０の近傍に配置する。

バッテリ制御装置１３０及びセル制御装置１２０は、信号伝送回路によってお互いに信号の授受ができるようになっているが、電気的には絶縁されている。これは、お互いの動作電源が異なり、お互いに基準電位が異なるためである。すなわちセル制御装置１２０は、シャーシグランドから浮動状態にある電池モジュール１１０を電源とし、バッテリ制御装置１３０は、シャーシグランドを基準電位とする車載補機用低圧バッテリ（例えば１４ボルト系バッテリ）を電源としているためである。このため、バッテリ制御装置１３０及びセル制御装置１２０の間を結ぶ信号伝送路上にはフォトカプラ，容量性結合素子，変圧器などの絶縁１４０が設けられている。これにより、バッテリ制御装置１３０及びセル制御装置１２０は、お互いに基準電位の異なる信号を用いて信号伝送ができる。絶縁１４０は、セル制御装置１２０を構成する電子回路部品が実装された回路基板に実装されている。

信号伝送回路は、少なくとも２つの異なる使われ方をするシリアル通信用の信号伝送回路から構成されている。本実施形態では、信号伝送回路として、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）と呼ばれる、ＣＡＮ（Controller Area Network）に準拠する通信規格を採用した信号伝送回路を用いている。信号伝送回路は、バッテリ制御装置１３０から出力された通信コマンド信号、すなわち通信（制御）内容を示すデータ領域など、複数の領域が設けられた複数バイトの信号を伝送する。

バッテリ制御装置１３０から信号伝送回路を介して出力される通信コマンド信号には、電池セルの検出された端子電圧の送信を要求するための指令信号，電池セルの充電状態の調整を実行させるための指令信号，セル制御装置１２０を起動させるための指令信号，セル制御装置１２０の動作を停止させるための指令信号，セル制御装置１２０から通知された異常の内容を確認するための指令信号などが含まれている。

セル制御装置１２０は、バッテリ制御装置１３０から出力された指令信号に基づいてバッテリ制御装置１３０の手足となって動作し、複数の電池セル１０のそれぞれの状態を管理及び制御する。このため、セル制御装置１２０は、複数の電池セル１０の両端子（正極側端子及び負極側端子）に電圧検出用配線を介して電気的に接続されており、複数の電池セル１０のそれぞれの端子間電圧を検出している。

また、セル制御装置１２０は、バッテリ制御装置１３０から出力された、充電状態の調整に関する指令信号に基づいて、複数の電池セル１０のうち、充電状態の調整が必要な電池セル１０について充電状態を調整している。このため、複数の電池セル１０のそれぞれの端子間にはバイパス回路が電気的に並列に接続されている。バイパス回路は、抵抗とスイッチング半導体素子とを電気的に直列に接続した直列回路により構成されている。電池セル１０について充電状態はセル制御装置１２０がバイパス回路のスイッチング半導体素子のオンオフを制御することにより調整することができる。

バッテリ制御装置１３０は、電池モジュール１１０の状態を管理及び制御すると共に、車両制御装置８又はモータ制御装置３４０に許容充放電量を通知して、電池モジュール１１０における電気エネルギーの出入りを制御する電子制御装置であって、マイクロコンピュータやディジタルシグナルプロセッサなどの演算処理装置により構成されており、記憶装置など含む他の電子回路部品と共に回路基板に実装されている。

バッテリ制御装置１３０には、前述した電流計測手段，電圧計測手段及び温度計測手段から出力された計測信号，セル制御装置１２０から出力された、複数の電池セルの端子間電圧に関する検出信号，セル制御装置１２０から出力された異常信号，イグニションキースイッチの動作に基づくオンオフ信号、及び上位制御装置である車両制御装置８又はモータ制御装置３４０から出力された信号を含む複数の信号が入力されている。イグニションキースイッチの動作に基づくオンオフ信号、及び上位制御装置である車両制御装置８又はモータ制御装置３４０から出力された信号は、ＣＡＮ（Controller Area Network）と呼ばれる、バッテリ制御装置１３０，車両制御装置８，モータ制御装置３４０などの自動車内の複数の制御装置の間を接続してお互いの情報を送受信するための信号伝送回路を介してバッテリ制御装置１３０に入力されている。

バッテリ制御装置１３０は、それらの入力信号から得られた情報、予め設定された、電池セルの特性情報及び演算に必要な演算情報を含む複数の情報に基づいて、電池モジュール１１０の状態（例えば電池モジュール１１０の充電状態「以下、ＳＯＣ（State Of Charge）と記述する」及び劣化状態「以下、ＳＯＨ（State Of Health）と記述する」などを検知するための演算，電池モジュール１１０を制御するための演算、及び電池モジュール１１０の充放電量を制御するための演算を含む複数の演算を実行する。そして、バッテリ制御装置１３０は、それらの演算結果に基づいて、セル制御装置１２０に対する指令信号，電池モジュール１１０の充放電量を制御するための許容充放電量に関する信号，電池モジュール１１０のＳＯＣに関する信号、及び電池モジュール１１０のＳＯＨに関する信号を含む複数の信号を生成して出力する。

それらの出力信号のうち、許容充放量（許容充放電電流又は許容充放電電力）に関する信号，ＳＯＣに関する信号，ＳＯＨに関する信号、及び異常状態通知に関する信号を含む複数の出力信号は、上位制御装置である車両制御装置８又はモータ制御装置３４０に対して、車内ローカルエリアネットワークを介して出力される。

モータ制御装置３４０は、バッテリ制御装置１３０から出力された許容充放電量に関する信号、及び車両制御装置８から出力されたトルク指令信号を受けて、或いはバッテリ制御装置１３０から出力された許容充放電量を考慮して車両制御装置８から出力されたトルク指令信号を受けて、パワーモジュール３１０におけるスイッチングを制御する。これにより、インバータ装置３００は、許容充放電量の範囲内で、トルク指令信号に基づく交流電力をモータジェネレータ２００に供給できるように、或いはトルク指令信号に基づいてモータジェネレータ２００から得られた交流電力を直流電力に変換して供給できるように、電池モジュール１１０を充放電させる。すなわちバッテリ制御装置１３０によるインバータ装置３００の制御によって電池モジュール１１０の充放電が制御される。

バッテリ制御装置１３０はリーク検出装置を備えている。リーク検出装置は、電池モジュール１１０からモータジェネレータ２００までの強電系と、弱電系の基準電位となるシャーシグランドとの間に、それらの間の電気的な接続によってリークが生じているか否かを検出する。

バッテリ装置１００には、バッテリ装置１００よりも電圧の低いバッテリ（図示省略）が電気的に接続されている。低圧バッテリは、ライトやオーディオなどの車載補機及び電子制御装置などの動作電源である、公称出力電圧１２ボルトの鉛電池であり、図示省略したＤＣ−ＤＣコンバータを介してバッテリ装置１００に電気的に接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータは、直流電力を、所定の電圧に昇降圧された直流電力に変換するための電力変換装置である。

家庭の商用電源５６０或いは電気スタンドの給電装置からバッテリ装置１００を充電するプラグインモードの場合、充電器５００の外部電源接続端子に電気的に接続された電源ケーブルの先端の電源プラグ５５０を商用電源５６０側のコンセント５７０に差し込み或いは電気スタンドの給電装置から延びる電源ケーブルを充電器５００の外部電源接続端子に接続し、充電器５００と商用電源５６０或いは電気スタンドの給電装置とを電気的に接続する。これにより、単相或いは三相の交流電力が商用電源５６０或いは電気スタンドの給電装置から充電器５００に供給される。充電器５００は、供給された交流電力を直流電力に変換し、かつバッテリ装置１００の充電電圧に調整した後、バッテリ装置１００に供給する。これにより、バッテリ装置１００は充電される。

尚、本実施形態では、家庭の商用電源５６０と充電器５００とを電気的に接続し、バッテリ装置１００を充電する場合を例に挙げて説明するが、電気スタンドの給電装置からの充電も基本的には家庭の商用電源５６０からの充電と同じように行われる。但し、家庭の商用電源５６０からの充電と電気スタンドの給電装置からの充電とでは、充電器５００に供給される電流容量及び充電時間が異なり、電気スタンドの給電装置からの充電の方が、家庭の商用電源５６０からの充電よりも電流容量が大きく、かつ充電時間が速い、すなわち急速充電ができる。

充電器５００は、家庭の商用電源５６０から供給された交流電力を直流電力に変換すると共に、この変換された直流電力をバッテリ装置１００の充電電圧に昇圧してバッテリ装置１００に供給する電力変換装置であり、交直変換回路５１０，昇圧回路５２０，駆動回路５３０及び充電制御装置５４０を主な構成機器として備えている。

交直変換回路５１０は、外部電源から供給された交流電力を直流電力に変換して出力する電力変換回路であり、例えば複数のダイオード素子のブリッジ接続により構成され、外部電源から供給された交流電力を直流電力に整流するために設けられた整流回路、及び整流回路の直流側に電気的に接続され、整流回路の出力の力率を改善するために設けられた力率改善回路を備えている。交流電力を直流電力に変換する回路としては、ダイオード素子が逆並列に接続された複数のスイッチング半導体素子のブリッジ接続により構成された回路を用いても構わない。

昇圧回路５２０は、交直変換回路５１０（力率改善回路）から出力された直流電力をバッテリ装置１００の充電電圧まで昇圧するための電力変換回路であり、例えば絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータにより構成されている。絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータは、変圧器，変圧器の一次側巻線に電気的に接続されると共に、複数のスイッチング半導体素子のブリッジ接続により構成され、交直変換回路５１０から出力された直流電力を交流電力に変換して変圧器の一次側巻線に入力する変換回路、変圧器の二次側巻線に電気的に接続されると共に、複数のダイオード素子のブリッジ接続により構成され、変圧器の二次側巻線に発生した交流電力を直流電力に整流する整流回路、整流回路の出力側（直流側）の正極側に電気的に直列に接続された平滑リアクトル、整流回路の出力側（直流側）の正負極間に電気的に並列に接続された平滑コンデンサから構成されている。

充電制御装置５４０は、充電器５００によるバッテリ装置１００の充電終始や、充電時に充電器５００からバッテリ装置１００に供給される電力，電圧，電流などを制御するために、車両制御装置８から出力された信号や、バッテリ装置１００の制御装置から出力された信号を受けて、昇圧回路５２０の複数のスイッチング半導体素子に対するスイッチング指令信号（例えばＰＷＭ（パルス幅変調）信号）を生成し、駆動回路５３０に出力する電子回路装置であり、マイクロコンピュータなどの演算処理装置を含む複数の電子部品が回路基板に実装されることにより構成されている。

車両制御装置８は、例えば充電器５００の入力側の電圧を監視し、充電器５００と外部電源の両者が電気的に接続されて充電器５００の入力側に電圧が印加され、充電開始状態になったと判断した場合には、充電を開始するための指令信号を、バッテリ装置１００の制御装置から出力されたバッテリ状態信号に基づいてバッテリ装置１００が満充電状態になったと判断した場合には、充電を終了するための指令信号を、それぞれ充電制御装置５４０に出力する。このような動作は、モータ制御装置３４０或いはバッテリ装置１００の制御装置が行ってもよいし、バッテリ装置１００の制御装置と協調して充電制御装置５４０が自ら行ってもよい。

バッテリ装置１００の制御装置は、充電器５００からバッテリ装置１００に対する充電が制御されるように、バッテリ装置１００の状態を検知してバッテリ装置１００の許容充電量を演算し、この演算結果に関する信号を充電器５００に出力する。

駆動回路５３０は、充電制御装置５４０から出力されたトルク指令信号を受けて、昇圧回路５２０の複数のスイッチング半導体素子に対する駆動信号を発生し、複数のスイッチング半導体素子のゲート電極に出力する電子回路装置であり、スイッチング半導体素子や増幅器などの複数の電子部品が回路基板に実装されることにより構成されている。

尚、交直変換回路５１０がスイッチング半導体素子によって構成されている場合には、充電制御装置５４０から、交直変換回路５１０のスイッチング半導体素子に対するスイッチング指令信号が駆動回路５３０に出力され、駆動回路５３０から、交直変換回路５１０のスイッチング半導体素子に対する駆動信号が交直変換回路５１０のスイッチング半導体素子のゲート電極に出力され、交直変換回路５１０のスイッチング半導体素子のスイッチングが制御される。

ジャンクションボックス４１０の内部には第１及び第２正極側リレー４１０，４３０及び第１及び第２負極側リレー４２０，４４０が収納されている。

第１正極側リレー４１０はインバータ装置３００（パワーモジュール３１０）の直流正極側とバッテリ装置１００の正極側との間の電気的な接続を制御するためのスイッチである。第１負極側リレー４２０はインバータ装置３００（パワーモジュール３１０）の直流負極側とバッテリ装置１００の負極側との間の電気的な接続を制御するためのスイッチである。第２正極側リレー４３０は充電器５００（昇圧回路５２０）の直流正極側とバッテリ装置１００の正極側との間の電気的な接続を制御するためのスイッチである。第２負極側リレー４４０は充電器５００（昇圧回路５００）の直流負極側とバッテリ装置１００の負極側との間の電気的な接続を制御するためのスイッチである。

第１正極側リレー４１０及び第１負極側リレー４２０は、モータジェネレータ２００の回転動力が必要な運転モードにある場合及びモータジェネレータ２００の発電が必要な運転モードにある場合に投入され、車両が停止モードにある場合（イグニションキースイッチが開放された場合），電動駆動装置或いは車両に異常が発生した場合及び充電器５００によってバッテリ装置１００を充電する場合に開放される。一方、第２正極側リレー４３０及び第２負極側リレー４４０は、充電器５００によってバッテリ装置１００を充電する場合に投入され、充電器５００によるバッテリ装置１００の充電が終了した場合及び充電器５００或いはバッテリ装置１００に異常が発生した場合に開放される。

第１正極側リレー４１０及び第１負極側リレー４２０の開閉は、車両制御装置８から出力される開閉指令信号によって制御される。第１正極側リレー４１０及び第１負極側リレー４２０の開閉は、他の制御装置、例えばモータ制御装置３４０或いはバッテリ装置１００の制御装置から出力される開閉指令信号によって制御しても構わない。第２正極側リレー４３０及び第２負極側リレー４４０の開閉は、充電制御装置５４０から出力される開閉指令信号によって制御される。第２正極側リレー４３０及び第２負極側リレー４４０の開閉は、他の制御装置、例えば車両制御装置８或いはバッテリ装置１００の制御装置から出力される開閉指令信号によって制御しても構わない。

以上のように、本実施形態では、バッテリ装置１００とインバータ装置３００と充電器５００との間に第１正極側リレー４１０，第１負極側リレー４２０，第２正極側リレー４３０及び第２負極側リレー４４０を設けて、それらの間の電気的な接続を制御するようにしているので、高電圧である電動駆動装置に対する高い安全性を確保できる。

次に、図２乃至図１０を用いて、電池セル１０及び複数の電池セル１０を備えた電池モジュール１１０の構成について説明する。

図２は電池セル１０の外観及び内部の構成を示す。図３は電極捲回体４１の外観構成を示す。図４及び図５は、複数の電池セル１０を配列して構成した電池モジュール１１０の構成及び電圧検出線ユニットの構成を示す。図６は、電圧検出線ユニットを構成するフレキシブルプリント配線基板の構成を示す。図７は、フレキシブルプリント配線基板に設けられたヒューズ機構の構成を示す。図８は、電圧検出線ユニットにおいてフレキシブルプリント配線基板の電圧検出導体と電圧検出端子との接続に用いられるＵ字型弾性体の構成を示す。図９は、電圧検出線ユニットにおいてフレキシブルプリント配線基板の電圧検出導体とコネクタとの接続に用いられるＵ字型弾性体の構成を示す。図１０は、電池セル１０への電圧検出線ユニットの取り付け方を示す。

本実施形態では、１２個の電池セル１０が１列に配列されて構成された一つの組電池を備えた電池モジュール１１０を例に挙げて説明する。

尚、図４では、途中を省略して８個の電池セル１０のみを図示している。

まず、電池セル１０の構成について説明する。

図２に示すように、電池セル１０は扁平角型電池セルであり、密閉された扁平直方体形状の電槽２０を備えている。電槽２０は、対向配置された、最も面積が大きい矩形状の２つの主面（例えば上面と下面）と、この２つの主面の４辺（４縁）に沿って２つの主面に垂直に設けられ、主面よりも面積が小さい矩形状の４つの副面（対向配置された２組の側面）とを備えると共に、２つの主面の間の長さが主面の４辺の長さよりも短い６面体（短角柱）であり、２つの構成要素によって構成されている。２つの構成要素の一方は、２つの主面及び３つの副面を備え、残りの１つの副面に対応する部分が開口した扁平直方体形状の容器体である電池缶２１である。２つの構成要素の他方は、電池缶２１の開口部を塞ぎ、輪郭が電池缶２１の開口部の輪郭に合致するように形成された矩形状の平板である電池蓋２２である。電池缶２１と電池蓋２２の両者はレーザビーム溶接によって接合されている。電槽２０（電池缶２１及び電池蓋２２）は金属製部材であり、その材質としてアルミニウム或いはアルミニウムを主材とする合金を用いている。

尚、本実施形態では、説明の便宜上、電池セル１０の搭載方向に関係なく、扁平直方体形状の容器体である電池缶２１の開口部側とは反対側の面を底面、この底面の４辺に沿って底面に垂直に設けられた４面のうち、底面の長辺に沿って底面に垂直に設けられた２つの対向面を第１側面、底面の短辺に沿って底面に垂直に設けられた２つの対向面を第２側面と、それぞれ定義し、これ以降の説明において用いることにする。

また、本実施形態では、説明の便宜上、平行に対向配置された２つの長辺、この長辺に直交すると共に、並行に対向配置され、長辺よりも長さが短い２つの短辺により形成される矩形平面形状を備えた構成要素において、長辺と同じ方向に延びる（短辺が対向する）方向を長手方向、短辺と同じ方向に延びる（長辺が対向する）方向を短手方向と、それぞれ定義し、これ以降の説明において用いることにする。

電池蓋２２には、その外表面から外に向かって突出するように、外部導体と接続するための外部導体接続導体である正極外部端子３０及び負極外部端子３１が設けられている。正極外部端子３０は電池蓋２２の長手方向一方側端部に配置され、負極外部端子３１は電池蓋２２の長手方向他方側端部に配置されている。電池蓋２２と正極側外部端子３０との間には両者間を電気的に絶縁すると共に、電槽２０内部を気密及び液密に保つための正極シール材３２が設けられている。電池蓋２２と負極側外部端子３１との間には両者間を電気的に絶縁すると共に、電槽２０内部を気密及び液密に保つための負極シール材３３が設けられている。電槽２０の内部において、正極外部端子３０には、内部接続導体である正極接続板３４が、正極シール材３２によって電池蓋２２から電気的に絶縁された状態で機械的及び電気的に接続されている。電槽２０の内部において、負極外部端子３１には、内部接続導体である負極接続板（図示省略）が、負極シール材３３によって電池蓋２２から電気的に絶縁された状態で機械的及び電気的に接続されている。このように、正極外部端子３０及び負極外部端子３１と電槽２０との間が電気的に絶縁されているので、電槽２０は電気的に中立状態、すなわち電位を持たない状態になっている。

正極外部端子３０は円柱形状の金属製部材であり、その材質としてアルミニウム或いはアルミニウムを主材とする合金を用いている。負極外部端子３１は円柱形状の金属製部材であり、その材質として銅或いは銅を主材とする合金を用いている。正極シール材３２及び負極シール材３３は、電気的な絶縁性を有する樹脂製部材であり、その材質としてポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）或いはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）若しくはペルフルオロアルコキシフッ素（ＰＦＡ）を用いている。正極接続板３４は、平板を所定の形状に成形した金属製の成形体であり、その材質としてアルミニウム或いはアルミニウムを主材とする合金を用いている。負極接続板は正極接続板３４と同じ形状のものであって、平板を所定の形状に成形した金属製の成形体であり、その材質として銅或いは銅を主材とする合金を用いている。

電槽２０（電池缶２１）の内部には発電要素体４０が収容されている。発電要素体４０は、電池缶２１の開口部から電池缶２１の内部に挿入される。電槽２０（電池缶２１）の内部には、電池蓋２２に設けられた注液孔２２ａを介して電解液が注入されている。注液孔２２ａは、電池蓋２２をその外表面から内表面に貫通した貫通孔であり、電槽２０の内部に電解液を注入した後、レーザビーム溶接によって気密及び液密に封止される。

電解液としては、例えばエチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）の体積比１：１：１の混合溶液中に六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）を１mol／Ｌとなるように溶解した非水系の有機溶媒を用いている。

尚、電解質としては、ＬｉＣｌＯ₄，ＬｉＡｓＦ₆，ＬｉＢＦ₄，ＬｉＢ(Ｃ₆Ｈ₅)₄，ＣＨ₃ＳＯ₃Ｌｉ，ＣＦ₃ＳＯＬｉなどやこれらの混合物を用いてもよい。また、非水電解液の溶媒としては、プロピレンカーボネート，エチレンカーボネート，ジメチルカーボネート，１，２−ジメトキシエタン，１，２−ジエトキシエタン，γ―ブチルラクトン，テトラヒドロフラン，１，３−ジオキソラン，４−メチル−１，３−ジオキソラン，ジエチルエーテル，スルホラン，メチルスルホラン，アセトニトリル，プロピオニトリル，プロピオニトリルなど、少なくとも１種以上の混合溶媒を用いてもよい。

発電要素体４０は、図３に示すように、セパレータ４４，負極板４３，セパレータ４４，正極板４２をその順に積層したシート状の積層体を扁平形状に捲回した電極捲回体４１から構成されている。

尚、本実施形態では、電極捲回体４１として捲回式のものを例に挙げて説明するが、正極板４２，負極板４３，セパレータ４４のそれぞれを矩形状のシートに加工して、それらを何層にも上記と同様の順番に積層する積層式の電極体を採用しても構わない。

また、本実施形態では、説明の便宜上、電極捲回体４１の捲回方向を電極捲回方向、電極捲回体４１の扁平捲回面上において電極捲回方向に直交する方向を電極幅方向、電極捲回体４１の扁平捲回面を垂直に貫く方向を電極扁平方向と、それぞれ定義し、これ以降の説明において用いることにする。

さらに、本実施形態では、説明の便宜上、電極板の電極捲回方向と同じ方向を極板捲回方向、電極板の電極幅方向と同じ方向を極板幅方向、電極板の電極扁平方向と同じ方向を極板垂直方向と、それぞれ定義し、これ以降の説明において用いることにする。

正極板４２は、極板幅方向一端部に、正極活物質合剤を塗布しない未塗工部４５が設けられるように、正極集電箔上に正極活物質合剤を塗布して構成している。正極集電箔は、例えば厚さ２０μｍの帯状のアルミニウム箔（アルミニウム板）である。正極活物質合剤は、正極活物質として量論組成のマンガン酸リチウム（化学式ＬｉＭｎＯ₂）１００重量部に対し、導電材として１０重量部の鱗片状黒鉛、結着剤（バインダ）として１０重量部のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を添加し、これに分散溶媒としてＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）を添加、混練したものであり、アルミニウム箔（アルミニウム板）の両面に略均等かつ略均一に塗布されている。

負極板４３は、極板幅方向他端部に、負極活物質合剤を塗布しない未塗工部４６が設けられるように、負極集電箔上に負極活物質合剤を塗布して構成している。負極集電箔は、例えば厚さ１０μｍの帯状の銅箔（銅板）である。負極活物質合剤は、負極活物質として非晶質炭素粉末１００重量部に対して、結着剤（バインダ）として１０重量部のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を添加し、これに分散溶媒としてＮ−メチルビロリドン（ＮＭＰ）を添加，混練したものであり、銅箔（銅板）の両面に略均等かつ略均一に塗布されている。

尚、正極活物質としては、リチウムイオンを挿入・脱離可能な材料であり、予め十分な量のリチウムイオンを挿入したリチウム遷移金属複合酸化物、リチウム遷移金属複合酸化物の結晶中のリチウムや遷移金属の一部をそれら以外の元素で置換あるいはドープした材料などを用いてもよい。例えばスピネル結晶構造を有する他のマンガン酸リチウム（例えば、Ｌｉ₁＋ｘＭｎ₂−ｘＯ₄），マンガン酸リチウムの一部を金属元素で置換又はドープしたリチウムマンガン複合酸化物（例えば、Ｌｉ₁＋ｘＭｙＭｎ₂−ｘ−ｙＯ₄、ＭはＣｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｖ，Ｇａ，Ｂ，Ｆの少なくとも１種）、層状結晶構造を有すコバルト酸リチウムやチタン酸リチウム、これらの一部を金属元素で置換またはドープしたリチウム−金属複合酸化物などがある。また、結晶構造については、スピネル系，層状系，オリビン系のいずれの結晶構造を有していてもよい。

また、負極活物質としては、リチウムイオンを脱挿入可能な天然黒鉛や、人造の各種黒鉛材，コークスなどの炭素質材料などを用いてもよい。また、粒子形状としては、鱗片状，球状，繊維状，塊などを用いてもよい。

さらに、結着材（バインダ）としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ），ポリエチレン，ポリスチレン，ポリブタジエン，ブチルゴム，ニトリルゴム，スチレン／ブタジエンゴム，多硫化ゴム，ニトロセルロース，シアノエチルセルロース，各種ラテックス，アクリロニトリル，フッ化ビニル，フッ化ビニリデン，フッ化プロピレン，フッ化クロロプレン，アクリル系樹脂などの重合体及びこれらの混合体などを用いてもよい。

セパレータ４４は、正極板４２及び負極板４３が直接接触しないようにする、すなわち正極板４２と負極板４３との間を電気的に絶縁するための微多孔性部材であり、例えばポリエチレンの素材を一軸延伸機で厚さ３０μｍに延伸したポリエチレン製の帯状部材である。セパレータ４４の極板幅方向寸法は正極板４２及び負極板４３の極板幅方向寸法よりも小さくなるように形成されている。

電極捲回体４１において、正極板４２の未塗工部４５と負極板４３の未塗工部４６は互いに反対側に位置している。すなわち電極捲回体４１の電極幅方向一方側に正極板４２の未塗工部４５が配置され、その他方側に負極板４３の未塗工部４６が配置されるように、正極板４２と負極板４３とを電極捲回体４１の電極幅方向において相反する方向にずらして積層している。このような構成によれば、電極捲回体４１の本体部分（正極板４２及び負極板４３の活物質合剤塗工部位とセパレータ４４との積層部分）から、後述する集電箔となる未塗工部４５，４６がはみ出す（露出する）ように、電極捲回体４１を形成することができる。

尚、正極板４２及び負極板４３を含む積層体を捲回するにあたっては、正極板４２及び負極板４３を含む積層体の捲き始め及び捲き終わりにおいて、セパレータ４４のみを２〜３周程度、余分に捲回している。また、正極板４２及び負極板４３を捲回するにあたっては、負極板４３の長さを正極板４２の長さよりも長くし、電極捲回体４１の最内周及び最外周において、正極板４２が負極板４３に対して捲回方向にはみ出すことがないようにしている。

このように形成された電極捲回体４１は、未塗工部４５，４６の電極捲回方向の中央部が、電極扁平方向両側（電極捲回体の外径側）から電極捲回中心（電極捲回体の内径側）に向かって平坦状にプレス加工される。これにより、発電要素体４０が製作される。

電極捲回体４１の電極幅方向一方側端部には、電極捲回方向の中央部に形成された矩形状の平坦部（電極捲回方向が長手方向、電極捲回幅方向が短手方向となるように形成された平坦部）、電極捲回方向一方側（折り返し部分の一方側）からその他方側に向かうにしたがって徐々に電極捲回体４１の内径側に傾斜して平坦部の電極捲回方向一方側端部に至る第１傾斜部、電極捲回方向他方側（折り返し部分の他方側）からその他方側に向かうにしたがって徐々に電極捲回体４１の内径側に傾斜して平坦部の電極捲回方向他方側端部に至る第２傾斜部、電極捲回体４１の活物質が塗工された部位における電極幅方向一方側端部から平坦部の電極幅方向他方側端部に向かうにしたがって徐々に電極捲回体４１の内径側に傾斜して平坦部の電極幅方向他方側端部に至る第３傾斜部からなる窪みが電極扁平方向両側に形成される。これにより、電極捲回体４１の電極幅方向一方側端部には正極集電部が形成される。

電極捲回体４１の電極幅方向他方側端部には、正極集電部と同様に形成された平坦部、正極集電部と同様に形成された第１傾斜部、正極集電部と同様に形成された第２傾斜部、電極捲回体４１の活物質が塗工された部位における電極幅方向他方側端部から平坦部の電極幅方向一方側端部に向かうにしたがって徐々に電極捲回体４１の内径側に傾斜して平坦部の電極幅方向一方側端部に至る第４傾斜部からなる窪みが電極扁平方向両側に形成される。これにより、電極捲回体４１の電極幅方向他方側端部には負極集電部が形成される。正極集電部及び負極集電部は左右対称の関係にあり、どちらも同様の構成になっている。

以上のようにして製作された発電要素体４０は、電池蓋２２，正極外部端子３０及び負極外部端子３１，正極シール材３２及び負極シール材３３，正極接続板３４及び負極接続板が予め機械的に一体化するように組み立てられた電池蓋アセンブリに対して、発電要素体４０の電極捲回方向両端部に発電要素体４０の電極幅方向に渡って形成された捲回折り返し部の一方側が電池蓋２２の長手方向に沿って、電池蓋２２の内面と対向するように、組み付けられる。この後、正極接続板３４が正極集電部に、負極接続板が負極集電部に、それぞれ超音波溶接により接合される。これにより、発電要素体４０の正極板４２と正極外部端子３０とが、発電要素体４０の負極板４３と負極外部端子３１とが、それぞれ、電気的に接続される。

正極接続板３４及び負極接続板は材質が異なるが、構成要素及び形状が同じである。このようなことから、以下では、正極接続板３４を代表に挙げて、その構成を説明する。

正極接続板３４は、端子接続部３４ａ，側面部３４ｂ及び接続片部３４ｃの３つの要素が一体成形された成形体であり、平板が所定の形状に成型された成型品である。このように、複数の要素が一体成形された成形体を接続板として用いることにより、正極接続板３４の強度及び剛性を高くすることができる。

端子接続部３４ａは、正極外部端子３１に機械的に接続された矩形状の金属片（平板）である。端子接続部３４ａは、その平面が電池蓋２２の内面及び発電要素体４０の捲回折り返し部の一方側と対向するように、かつ電池蓋２２の内面及び発電要素体４０の捲回折り返し部の一方側に沿って、電池蓋２２の長手方向及び発電要素体４０の電極幅方向と同じ方向に延びるように、さらには長手方向が電池蓋２２の長手方向及び発電要素体４０の電極幅方向と同じ方向になるように配置され、正極シール材３２を介して電池蓋２２に取り付けられている。

側面部３４ｂは、端子接続部３４ａの長手方向一方側（負極外部端子３１側とは反対側）端部から連続して形成された矩形状の金属片（平板）である。側面部３４ｂは、端子接続部３４ａの長手方向一方側端部から電池缶２１の底面側に向かって、所定の曲率をとりながら略直角に折れ曲がっていると共に、その平面が、電池缶２１の第２側面の内面及び発電要素体４０の電極幅方向正極側端部に対向するように、かつ電池缶２１の第２側面の内面及び発電要素体４０の電極幅方向正極側端部に沿って、電池缶２１の底面側に延びるように、さらには長手方向が電池缶２１の第２側面の長手方向及び発電要素体４０の電極捲回方向と同じ方向になるように配置されている。側面部３４ｂの端子接続部３４ａ側とは反対側端部は、発電要素体４０の正極集電部の長手方向他方側（発電要素体４０の捲回折り返し部の他方側）端部に対応する位置まで延びている。

接続片３４ｃは、側面部３４ｂの短手方向一方側端部の縁から連続して形成された矩形状の金属片（平板）である。接続片３４ｃは、側面部３４ｂの短手方向一方側端部、かつ側面部３４ｂの端子接続部３４ａ側とは反対側端部から発電要素体４０の正極集電部の長手方向一方側（発電要素体４０の捲回折り返し部の一方側）端部に対応する位置に至る部位の縁から発電要素体４０側に向かって、所定の曲率をとりながら略直角に折れ曲がっていると共に、その平面が、発電要素体４０の正極集電部と対向するように、かつ発電要素体４０側に延びるように、さらには長手方向が電池缶２１の第２側面の長手方向及び発電要素体４０の電極捲回方向と同じ方向になるように配置されている。接続片３４ｃの長手方向両端部の２箇所には、接続片３４ｃを正極集電部に超音波溶接するための溶接部３４ｄが形成されている。溶接部３４ｄは、接続片３４ｃの平面を窪ませ、他の部位よりも肉厚を薄くした薄肉部である。

発電要素体４０に正極接続板３４及び負極接続板がそれぞれ超音波溶接により接合された後、発電要素体４０と電池蓋アセンブリとの組立体は、発電要素体４０が電池蓋２２によって機械的に支持された状態で、発電要素体４０の捲回折り返し部の他方側が挿入側となって、電池缶２１の内部に電池缶２１の開口部から挿入される。これにより、発電要素体４０は電池缶２１の内部に収容され、電池蓋２２にぶら下がった状態になる。この時、セパレータ４４の素材の延伸方向は電池缶２１の主面の短手方向と同じ方向になっている。

電池缶２１に電池蓋２２が接合された後、電池蓋２２の長手方向中央部よりも正極外部端子３０寄りに設けられた注液孔２２ａから電解液が電槽２０内に注入される。電解液を注入後、注液孔２２ａはレーザビーム溶接によって気密及び液密に封止される。

電池セル１０の内部にはガス排出弁が設けられている。ガス排出弁は、電池セル１０に何らかの異常が生じ、電解液が気化して内圧が上昇した場合、所定の内圧で作動して、電池セル１０の外部にミスト状態のガスを放出し、電池セル１０を保護するための安全弁である。電池蓋２２の長手方向中央部にはガス排出弁が開放した場合、電槽２０内部に発生したガスを電槽２０の内部から外部に導くためのガス排出管５０が設けられている。

次に、１２個の電池セル１０（図４では途中省略して８個の電池セル１０のみを図示）を用いて構成した電池モジュール１１０の構成を説明する。

電池セル１０は、正極外部端子３０及び負極外部端子３１が設けられた電池蓋２２が上面となり、その電池蓋２２と対向する電池缶２１の底面が載置面となるように縦置きされている。電池モジュール１１０は、縦置きされた電池セル１０と、冷却媒体（空気）を形成すると共に電池セル１０を保持するセルホルダ（図示省略）とが交互に一列に配置された状態で固縛されている。セルホルダを介して配列方向に隣接する電池セル１０は、電池セル１０の電池蓋２２と電池缶２１の底面との対向方向に延びる中心軸を回転軸として１８０度回転させた回転対称の関係になっている。このため、セルホルダを介して配列方向に隣接する電池セル１０間では、正極外部端子３０と負極外部端子３１との配置が反対の位置関係になっている。

電池セル１０とセルホルダとの配列体は、配列方向両側から加えられた螺子締結力などの固定力によって強固に固定されている。このような構成によれば、外部からの振動や外部からの衝撃などに対する耐性が向上し、それらの外力から電池セル１０を保護することができる。

セルホルダを介して配列方向に隣接する電池セル１０の一方の正極外部端子３０及びその他方の負極外部端子３１の両者はバスバー６０によって機械的及び電気的に接続されている。これにより、配列方向一方側端部に配置された電池セル１０から、配列方向他方側端部に配置された電池セル１０に向かって順に、前段の電池セル１０の負極外部端子３１と後段の電池セル１０の正極外部端子３０とがバスバー６０によって接続され、１２個の電池セル１０が、配列方向一方側端部に配置された電池セル１０から、配列方向他方側端部に配置された電池セル１０に向かって順に電気的に直列に接続される。

セルボルダを介して配列方向に隣接する電池セル１０の間には、セルホルダと電池缶２１の主面とによって構成された冷却媒体流通路が形成されている。冷却媒体流通路は、電池缶２１の主面に沿って冷却媒体が電池缶２１の長手方向或いは短手方向一方側端部から他方側端部に向かって或いはその逆方向に向かって流通するように設けられている。冷却媒体である冷却空気は、図示省略した冷却ファンによって供給，排出される。

尚、本実施形態では、電池セル１０を冷却空気によって冷却する場合を例に挙げて説明したが、不活性ガスなど他の気体状の冷却媒体を用いても構わないし、不凍液などの液体状の冷却媒体を用いても構わない。液体状の冷却媒体を用いる場合には、気体状の冷却媒体のように、電池缶２１の表面に直接媒体を当てることはせず、媒体が流れる熱伝導性の高い流路構造体を電池缶２１の表面（底面或いは主面）に当てて電池セル１０を間接的に冷却する。

また、図示省略したが、電池セル１０の配列体の配列方向に直交する方向の中央部には、電池蓋２２の長手方向中央部に設けられたガス排出管５０が配列体の配列方向に一列に配列される。ガス排出管５０のそれぞれには、１２個の電池セル１０に対して共通に設けられ、電池セル１０の配列方向に延びるガス排出ダクトが接続され、電池セル１０からガス排出管５０を介して排出されたガスを、冷却媒体が流通する空間とは分離して、電池モジュール１１０の外部（ＰＨＥＶ１の車外）に導いて排出することができるようになっている。

電池セル１０から排出されるガスは、冷却媒体と一緒に電池モジュール１１０から排出しても問題ない。電池セル１０から排出されるガスを冷却媒体と一緒に流通させるか或いは分離するかは、電池モジュール１１０の車両搭載場所などに応じて適宜選択すればよい。例えば電池モジュール１１０を車室内に配置して、車室内に導入される空気によって電池モジュール１１０を冷却する場合には、冷却媒体と排出ガスとを分離することが好ましい。

以上のように構成された電池モジュール１１０は、モータジェネレータ２００の駆動電圧に応じて複数、電気的に直列或いは並列若しくは直並列に接続されて、モータジェネレータ２００の駆動電源として使用される。電池モジュール１１０の状態管理及び状態制御は、電池セル１０に電気的に接続されたセル制御装置１２０，セル制御装置１２０に信号伝送回路を介して接続されたバッテリ制御装置１３０によって行われる。セル制御装置１２０は、電池モジュール１１０のそれぞれに対応して設けられ、対応する電池モジュール１１０の近傍に配置されている。バッテリ制御装置１３０は、電池モジュール１１０のそれぞれに対応して設けられたセル制御装置１２０に対して共通に設けられ、ループ状或いはパラレル状の信号伝送回路を介してセル制御装置１２０との間で信号を送受信する。

次に、図４乃至図９を用いて、電池セル１０の電圧を検出するための構成について説明する。

前述のように、電池セル１０とセル制御装置１２０との間は電気的に接続されている。これは、各電池セル１０の端子電圧を検出して、各電池セル１０の状態を監視するためである。このため、電池セル１０とセル制御装置１２０との間には、電池セル１０の電圧をセル制御装置１２０に取り込むための電圧検出線が設けられている。通常、電圧検出線には、リード配線，プリント配線基板（リジッド配線基板）やフレキシブルプリント配線基板などに形成された配線を、電池セル１０を電気的に接続するバスバー６０などに溶接する。これに対して本実施形態では、電圧検出線７１を備えた電圧検出線ユニット７０を構成して、この電圧検出線ユニット７０とバスバー６０とを一体化し、電池セル１０の配列方向に隣接する電池セル１０の一方側の正極外部端子３０或いは負極外部端子３１、及び他方側の電池セル１０の負極外部端子３１或いは正極外部端子３０にバスバー６０を機械的に接続すると、電圧検出線７１が、電池セル１０の配列方向に隣接する電池セル１０の一方側の正極外部端子３０或いは負極外部端子３１、及び他方側の電池セル１０の負極外部端子３１或いは正極外部端子３０に電気的に接続されるようにしている。

電圧検出線ユニット７０は、図４に示すように、電池セル１０の配列方向に直交する方向における電池モジュール１１０の一方側端部に配置された正極外部端子３０及び負極外部端子３１の配列体、及びその他方側端部に配置された正極外部端子３０及び負極外部端子３１の配列体のそれぞれに対応して個別に設けられている。

尚、本実施形態では、端子配列毎に個別に電圧検出線ユニット７０を設けた場合を例に挙げて説明するが、それらの電圧検出線ユニット７０を一体化して、電池モジュール１１０と電圧検出線ユニット７０との関係を１対１にしても構わない。

また、本実施形態では、電池セル１０の配列方向一方側端部に配置された電池セル１０の正極外部端子３０及びその他方側端部に配置された電池セル１０の負極外部端子３１にも電圧検出ユニット７０の電圧検出線７１が電気的に接続されるが、図４ではその図示を省略している。

図２では詳細な図示を省略したが、電池セル１０の正極外部端子３０及び負極外部端子３１は、図１０に示すように、円柱形状の突部と、この突部の底面側（シール材側）に設けられた円板形状の鍔部とが一体形成された、断面が逆Ｔ字型の金属製導電部材である。突部の外周面には螺子溝が形成されている。

バスバー６０は、電池セル１０の配列方向に延びた平板状の金属製導電部材であり、電池セル１０の配列方向両端部に設けられた環状円板部と、この環状円板部を接続する矩形部とが一体形成された、眼鏡型の金属製導電部材である。バスバー６０の環状円板部は、正極外部端子３０及び負極外部端子３１の鍔部と同じ大きさに形成されている。バスバー６０の矩形部の長手方向に直交する方向の一方側端部にはバスバー端子６１が設けられている。バスバー端子６１は、バスバー６０の矩形部の長手方向に直交する方向の一方側端部の縁からバスバー６０の矩形部の長手方向に直交する方向一方側（端子側とは反対側）に所定距離（電池缶２１の端部の位置よりも外側の位置まで）延びて、バスバー６０の平面に対して垂直な方向一方側（端子の突部が突出する方向と同じ方向）に所定の曲率で折れ曲がり、端子の突部の突出先端の位置よりも高い位置まで延びている部位であり、バスバー６０に一体形成されている。バスバー６０の環状円板部の中心部にはバスバー取り付け孔６２が形成されている。バスバー取り付け孔６２は、電池セル１０の正極外部端子３０及び負極外部端子３１の突部が挿通する貫通孔である。ここで、電池セル１０の正極外部端子３０及び負極外部端子３１の突部の外径をφｄと、バスバー取り付け孔６２の内径をφＤとしたとき、両者はφＤ＞φｄの関係になっており、バスバー６０を電池セル１０の正極外部端子３０及び負極外部端子３１に対して装着し易くしている。このような構成によれば、電池モジュール１１０の組み立てが容易になり、電池モジュール１１０の組立作業性を向上させることができる。

電圧検出線ユニット７０は、その構成要素として、電圧検出線７１，電圧検出端子７２，絶縁樹脂カバー７３，メス−メス型中継端子７４，コネクタ７５，電圧検出端子用Ｕ字型弾性体７６及びコネクタ端子用Ｕ字型弾性体７７を備えている。

電圧検出線７１は、図６に示すように、１枚のフレキシブルプリント配線基板７１ａ，６つの電圧検出導体７１ｂ，６つの電圧検出端子用導電性パッド７１ｃ，６つのコネクタ端子用導電性パッド７１ｄ及び６つのヒューズ７１ｅを備えている。

尚、本実施形態では、図４の紙面右側に配置された電圧検出線ユニット７０の構成について説明する。左側に配置された電圧検出線ユニット７０の基本的な構成は、右側に配置された電圧検出線ユニット７０の構成と同じであるが、フレキシブルプリント配線基板７１ａの長さ、電圧検出導体７１ｂ，電圧検出端子用導電性パッド７１ｃ，コネクタ端子用導電性パッド７１ｄ及びヒューズ７１ｅの個数や位置などは異なる場合もある。

フレキシブルプリント配線基板７１ａは、電気絶縁性を有する矩形状の絶縁膜（絶縁フィルム）であり、その材質として、例えばポリイミド或いはフォトソルダーレジストを用いている。フレキシブルプリント配線基板７１ａの片側の同一面上には、電圧検出導体７１ｂ，電圧検出端子用導電性パッド７１ｃ及びコネクタ端子用導電性パッド７１ｄが印刷されている。電圧検出導体７１ｂ，電圧検出端子用導電性パッド７１ｃ及びコネクタ端子用導電性パッド７１ｄは、その材質として銅或いは炭素系の金属材料を用いた箔状の導電性部材である。

フレキシブルプリント配線基板７１ａの短手方向一方側端部かつ長手方向一方側端部寄りには、６個のコネクタ端子用導電性パッド７１ｄが集約或いは近接配置された状態で長手方向に１列に並んでいる。フレキシブルプリント配線基板７１ａの短手方向一方側端部には、バスバー端子６１の配置位置に対応した間隔をもって６個の電圧検出端子用導電性パッド７１ｃが長手方向に１列に並んでいる。６本の電圧検出導体７１ｂは、それぞれ、対応するコネクタ端子用導電性パッド７１ｄと、対応する電圧検出端子用導電性パッド７１ｃとの間を結ぶように、短手方向に並置された状態で長手方向に延びており、対応するコネクタ端子用導電性パッド７１ｄ及び対応する電圧検出端子用導電性パッド７１ｃに接続されている。但し、後述するヒューズ７１ｅが設けられる部分は、電圧検出導体７１ｂが物理的に途切れているが、電気的にはヒューズ７１ｅによって繋がっている。

６本の電圧検出導体７１ｂのそれぞれの電圧検出端子用導電性パッド７１ｃ近傍には、図７に拡大して示すように、ヒューズ７１ｅが設けられている。ヒューズ７１ｅは、電圧検出端子用導電性パッド７１ｃからコネクタ端子用導電性パッド７１ｄに至る電路を電圧検出導体７１ｂと共に構成する導電性部材であって、電池セル１０の異常により電池セル１０から電圧検出線ユニット７０に定格電流よりも大きい異常電流が流れた場合には、異常電流によって発生したジュール熱によって自ら溶断し、電圧検出端子用導電性パッド７１ｃからコネクタ端子用導電性パッド７１ｄに至る電路を遮断する薄膜の電流遮断部材である。

尚、本実施形態では、電流遮断部材として、ヒューズ７１ｅを用いた場合を例に挙げて説明したが、ヒューズ７１ｅの代わりにＰＴＣサーミスタなどを用いてもよい。

バスバー端子６１の先端部はメス−メス型中継端子７４（以下、単に「中継端子７４」と記述する）の一方側端部のメス口に挿入され、中継端子７４に機械的及び電気的に接続されている。中継端子７４は直方体（或いは角柱）形状した筒状（或いは中空）の導電性管体であり、その長手方向両側端部がメス口として開口している。中継端子７４の長手方向両端部のない面には、間隔を空けて対向配置された一対の半球形状の突起７４ａ，７４ｂが設けられている。突起７４ａ，７４ｂの対向側に最も近接した部位間の間隔はバスバー端子６１及び電圧検出端子７２の板厚よりも狭い。バスバー端子６１は、その先端部が中継端子７４の一方側端部のメス口から中継端子７４の内部に挿入され、突起７４ａの間に挟み込まれ、かつ固定された状態で突起７４ａに圧接されることにより、中継端子７４に電気的に接続されている。

中継端子７４の他方側端部には電圧検出端子７２の一方側先端部が機械的及び電気的に接続されている。電圧検出端子７２は略Ｕ字型形状に曲げ加工された導電性平板であり、湾曲した折り返し部から同方向に延びる平面部のうち、一方側の平面部の先端部が中継端子７４との機械的及び電気的な接続側になっている。電圧検出端子７２の一方側の平面部の先端部は、中継端子７４の他方側端部のメス口から中継端子７４の内部に挿入され、突起７４ｂの間に挟み込まれ、かつ固定された状態で突起７４ｂに圧接されている。これにより、電圧検出端子７２は中継端子７４に電気的に接続されている。

電圧検出端子７２の他方側の平面部の折り返し部側とは反対側端部は、一方側の平面部から離れるように外側に板厚分変位した状態で、一方の平面部と同じ方向に延びた変位延伸部になっており、一方側の平面部の側とは反対側の平面が、電圧検出端子用導電性パッド７１ｃとの機械的及び電気的な接続部になっている。

中継端子７４及び電圧検出端子７２は絶縁樹脂カバー７３によって保持されている。絶縁樹脂カバー７３は、電池セル１０の正極外部端子３０及び負極外部端子３１が突出した側における電池モジュール１１０の上方において、電池セル１０の配列方向に直交する方向における電池モジュール１１０の一方側端部に配置された正極外部端子３０及び負極外部端子３１の配列体を含む電池モジュール１１０の一部の領域及び電池セル１０の配列方向に直交する方向における電池モジュール１１０の一方側端部よりも外側の領域、或いは電池セル１０の正極外部端子３０及び負極外部端子３１が突出した側における電池モジュール１１０の全域及び電池モジュール１１０よりも外側の領域を気密に覆うように設けられた覆い部材であり、保持部７３ａ及び覆い部７３ｂを備えている。絶縁樹脂カバー７３の材質には繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、すなわち不飽和ポリエステル，エポキシ樹脂，ポリアミド樹脂，フェノール樹脂などの電気絶縁性を有する熱硬化性樹脂に、ガラス繊維などの繊維を補強材として混合した複合材を用いている。絶縁樹脂カバー７３は、その複合材を型に流し込んで硬化させて製作した成型体である。

保持部７３ａは、電池セル１０の配列方向に直交する方向における電池モジュール１１０の一方側端部よりも外側において、電池セル１０の配列方向に沿って、電池セル１０の配列方向一方側端部から他方側端部に向かって延びると共に、電池セル１０の配列方向他方側端部において直角に折れ曲がった、外観形状がＬ字形状で、断面形状が略矩形状の構造体である。覆い部７３ｂは、保持部７３ａの電池モジュール１１０側の平面（底面）の縁から四方八方に広がった直方体形状の容器体である。すなわち絶縁樹脂カバー７３は、電池モジュール１１０側が開口した直方体形状の容器体である覆い部７３ｂの底面の電池モジュール１１０側とは反対側の平面上から保持部７３ａが電池モジュール１１０側とは反対側に突出した部材である。

保持部７３ａの電池モジュール１０に沿って延びる部位における電池モジュール１１０側の中実部位には、中継端子７４の一方側端部のメス口が保持部７３ａの底面上に露出して開口し、中継端子７４の他方側端部が保持部７３ａの上面側に向かって垂直に延びるように、中継端子７４及び電圧検出端子７２がインサートモールドされている。保持部７３ａの直角に折れ曲がって延びる部位における電池セル１０の配列方向他方側端部の側とは反対側の中実部位にはコネクタ７５が設けられている。コネクタ７５は絶縁樹脂カバー７３と一体成型されている。このため、保持部７３ａにはコネクタ端子７５ａがインサートモールドされている。

尚、コネクタ７５は絶縁樹脂カバー７３と別部品であってもよい。この場合、コネクタ７５を嵌合して保持するための嵌合保持部を保持部７３ａに形成する。

保持部７３ａの電池モジュール１０に沿って延びる部位における電池モジュール１１０側とは反対側の部位及び保持部７３ａの直角に折れ曲がって延びる部位における電池セル１０の配列方向他方側端部の部位には、低面側に開口し、断面形状が矩形状の溝が保持部７３ａの外観形状に沿って保持部７３ａの一方側端部から他方側端部まで連続して延びる溝７３ｃが、中実部位に隣接するように形成されている。溝７３ｃの中実部側の壁面には、電圧検出端子７２の接続部及びコネクタ７５のコネクタ端子７５ａのコネクタ端子用導電性パッド７１ｄとの接続部が露出している。

保持部７３ａの溝７３ｃには、電圧検出線７１の短手方向が溝７３ｃの深さ方向となるように、かつ電圧検出端子用導電性パッド７１ｃと電圧検出端子７２の接続部との位置、コネクタ端子用導電性パッド７１ｄとコネクタ端子７５ａの接続部との位置が合致するように、電圧検出線７１が収納されている。電圧検出線７１は、電圧検出端子用導電性パッド７１ｃと電圧検出端子７２の接続部とが当接する位置において、その当接側とは反対側から電圧検出端子用Ｕ字型弾性体７６によって、コネクタ端子用導電性パッド７１ｄとコネクタ端子７５ａの接続部とが当接する位置において、その当接側とは反対側からコネクタ端子用Ｕ字型弾性体７７によって、それぞれ、溝７３ｃの中実部側の壁面に押圧されて固定されている。

電圧検出端子用Ｕ字型弾性体７６は、図８に示すように、Ｕ字型の板バネである。電圧検出端子用Ｕ字型弾性体７６の湾曲した折り返し部から同方向に延びる平面部のうち、電圧検出線７１側となる平面部の先端の電圧検出線７１側平面の電圧検出端子用導電性パッド７１ｃに対応する部位には半球状の突起７６ａが設けられている。溝７３ｃに対して電圧検出端子用Ｕ字型弾性体７６はその折り返し部側から挿入されている。

電圧検出端子用Ｕ字型弾性体７６が溝７３ｃに挿入されると、電圧検出端子７２の接続部に当接した電圧検出端子用導電性パッド７１ｃは、電圧検出端子用Ｕ字型弾性体７６が有する弾性力により電圧検出端子７２の接続部側に押し出される突起７６ａによって、電圧検出端子７２の接続部側とは反対側から電圧検出端子７２の接続部側に押圧され、電圧検出端子７２の接続部に圧接される。これにより、電圧検出端子用導電性パッド７１ｃ及び電圧検出端子７２の接続部の両者が機械的及び電気的に接続されて導通する。

尚、電圧検出端子用Ｕ字型弾性体７６の突起７６ａは、電圧検出端子７２の接続部と電圧検出端子用導電性パッド７１ｃとの間の接触力を上げて、それらの間の接触抵抗を低減する上において、有効な効果をもたらす手段である。

コネクタ端子用Ｕ字型弾性体７７は、図９に示すように、６本のＵ字型の板バネが一体になった幅広の板バネである。コネクタ端子用Ｕ字型弾性体７７の湾曲した折り返し部から同方向に延びる平面部のうち、コネクタ端子７５ａ側となる平面部は、コネクタ端子７５ａに対向して分離している。コネクタ端子用Ｕ字型弾性体７７の湾曲した折り返し部から同方向に延びる平面部のうち、コネクタ端子７５ａ側とは反対側となる平面部は６個の平面部が一体になった幅広部となっている。コネクタ端子用Ｕ字型弾性体７７のコネクタ端子７５ａ側となる６個の平面部のそれぞれの先端のコネクタ端子７５ａ側平面のコネクタ端子用導電性パッド７１ｄに対応する部位には半球状の突起７７ａが設けられている。溝７３ｃに対してコネクタ端子用Ｕ字型弾性体７７はその折り返し部側から挿入されている。

コネクタ端子用Ｕ字型弾性体７７が溝７３ｃに挿入されると、コネクタ端子７５ａの接続部に当接したコネクタ端子用導電性パッド７１ｄは、コネクタ端子用Ｕ字型弾性体７７が有する弾性力によりコネクタ端子７５ａの接続部側に押し出される突起７７ａによって、コネクタ端子７５ａの接続部側とは反対側からコネクタ端子７５ａの接続部側に押圧され、コネクタ端子７５ａの接続部に圧接される。これにより、コネクタ端子用導電性パッド７１ｄ及びコネクタ端子７５ａの接続部の両者が機械的及び電気的に接続されて導通する。

尚、コネクタ端子用Ｕ字型弾性体７７の突起７７ａは、コネクタ端子７５ａの接続部とコネクタ端子用導電性パッド７１ｄとの間の接触力を上げて、それらの間の接触抵抗を低減する上において、有効な効果をもたらす手段である。

電池モジュール１１０側の覆い部７３ｂの電池セル１０の正極外部端子３０及び負極外部端子３１との対向部位には、電池セル１０の正極外部端子３０及び負極外部端子３１の鍔部の外径よりも大きい内径を有する貫通孔７３ｄが形成されている。貫通孔７３ｄは、電圧検出線ユニット７０に一体化されたバスバー６０を電池セル１０の正極外部端子３０及び負極外部端子３１を装着し、この装着されたバスバー６０を正極外部端子３０及び負極外部端子３１に対して固定ナット８０により締め付け固定するための作業窓となる。

固定ナット８０としては、電池セル１０の正極外部端子３０及び負極外部端子３１の鍔部の外径と略等しい外径を有する鍔部を備えたフランジナットを用いているが、鍔部を備えていない一般的なナットを用いても構わない。固定ナット８０を用いる代わりに、溶接や半田接合など、他の固定方法を用いても構わない。

貫通孔７３ｄは、バスバー６０の装着固定後、封止プラグ８１によって気密に塞がれる。これにより、絶縁樹脂カバー７３によって形成される密閉空間の気密性を確保することができる。封止プラグ８１は、円板形状の蓋部と、この蓋部の貫通孔７３ｄとの対向面のから垂直に突出した円形の環状部とが一体成形されたゴム製のキャップである。封止プラグ８１の環状部の外径は、貫通孔７３ｄの内周面と環状部の外周面とが密着するように、貫通孔７３ｄの内径よりも大きい。

尚、図示されていない絶縁樹脂カバー７３と電池モジュール１１０との間の少なくとも２か所には、絶縁樹脂カバー７３と電池モジュール１１０との位置決めを行うための係合構造、例えばピンと、このピンが挿入される穴が設けられている。このような構成によれば、電池モジュール１１０の組立時、電池モジュール１１０に対する絶縁樹脂カバー７３の位置決めが容易になり、電池モジュール１１０の組立作業性を向上させることができる。また、絶縁樹脂カバー７３と電池モジュール１１０との間に設けられた係合構造は、絶縁樹脂カバー７３を電池モジュール１１０上に保持する時の支柱として機能させることができる。支柱はその他にも複数箇所に設けられている。

次に、図９を用いて、電池モジュール１１０の組み立て手順のうち、電圧検出線ユニット７０の取り付け手順について説明する。

まず、電池モジュール１１０を組み立てる前に、電圧検出線ユニット７０を予め製作する。

初めに、電圧検出端子７２，中継端子７４及びコネクタ端子７５ａがインサートモールドされ、コネクタ７５が一体成型された縁樹脂カバー７３の保持部７３ａの溝７３ｃに対して、電圧検出線７１を装着し、電圧検出端子用Ｕ字型弾性体７６及びコネクタ端子用Ｕ字型弾性体７７をそれぞれ挿入する。これにより、電圧検出線７１が保持部７３ａに固定されると共に、電圧検出端子７２の接続部に電圧検出端子用導電性パッド７１ｃが、コネクタ端子７５ａの接続部にコネクタ端子用導電性パッド７１ｄが、それぞれ圧接される。

次に、中継端子７４にバスバー６０のバスバー端子６１を挿入する。これにより、バスバー６０を一体化した電圧検出線ユニット７０が製作される。

尚、本実施形態では、中継端子７４を縁樹脂カバー７３にインサートモールドした場合を例に挙げて説明したが、電圧検出線７１を電圧検出端子用Ｕ字型弾性体７６及びコネクタ端子用Ｕ字型弾性体７７によって縁樹脂カバー７３に固定した後で中継端子７４を縁樹脂カバー７３に挿入して、電圧検出端子７２を機械的及び電気的に接続し、この後、バスバー６０のバスバー端子６１を中継端子７４に挿入するようにしてもよい。

次に、１２個の電池セル１０を一列に配列し、この配列体を固縛する。

次に、前述のように予め用意した縁樹脂カバー７３を、縁樹脂カバー７３と電池モジュール１１０との間に設けた係合機構を介して電池モジュール１１０に位置決めして取り付ける。これにより、バスバー６０は、電気的に接続される電池セル１０の一方側の正極外部端子３０及び他方側の電池セル１０の負極外部端子３１に装着される。

次に、固定ナット８０を、貫通孔７３ｄを介して、電気的に接続される電池セル１０の一方側の正極外部端子３０及び他方側の電池セル１０の負極外部端子３１のそれぞれに螺合し、バスバー６０を固定する。これにより、電池セル１０に対するバスバー６０の固定と同時に、電圧検出線７１が電池セル１０に電気的に接続される。

最後に、貫通孔７３ｄに封止プラグ８１を嵌め込んで貫通孔７３ｄを塞ぐ。これにより、電圧検出線ユニット７０の取り付けが完了する。

以上説明した本実施形態の電圧検出線ユニット７０によれば、電池モジュール１１０の組立工程において、バスバー６０が電池セル１０に機械的に接続されると同時に、電圧検出線７１が電池セル１０に電気的に接続されるので、電池モジュール１１０の組立工程において、電池セル１０に対する電圧検出線７１の接続作業を省略して電池モジュール１１０の組立作業性を向上させることができ、電池モジュール１１０の生産性を向上させることができる。これにより、本実施形態によれば、電池モジュール１１０の組立工程を簡素化することができ、電池モジュール１１０の製造コストを低減することができる。従って、本実施形態によれば、電池モジュール１１０の低コスト化を図ることができる。

また、本実施形態では、バスバー６０のバスバー端子６１と電圧検出端子７２との機械的及び電気的な接続に、挿入式の中継端子７４を用いたので、作業性が煩雑になる溶接などの接合を用いる必要がなく、電圧検出線ユニット７０の製作性を向上させることができる。

さらに、本実施形態によれば、電圧検出線７１として、フレキシブルプリント配線基板７１ａに電圧検出導体７１ｂを印刷したものを用いたので、取り扱い性が良く、小型化及び軽量化を図ることができ、電圧検出線ユニット７０の製作性の向上，小型化及び軽量化を図ることができる。

さらにまた、本実施形態によれば、電圧検出線７１として、フレキシブルプリント配線基板７１ａに電圧検出導体７１ｂを印刷したものを用いたので、電圧検出線７１にヒューズ７１ｅを一体に設けることができ、電池セル１０から異常電流が流れても、即座に電圧検出線７１を遮断することができる。これにより、本実施形態によれば、電池セル１０の異常電流からセル制御装置１２０を保護することができ、バッテリ装置１００の信頼性及び安全性を向上させることができる。また、本実施形態によれば、電圧検出線７１にヒューズ７１ｅを一体に設けたので、電池モジュール１１０の組立工程において、ヒューズの接続作業を省略することができ、電池モジュール１１０の組立工程の簡素化による電池モジュール１１０の製造コストの低減効果を高めることができる。

さらにまた、本実施形態によれば、電圧検出線７１と電圧検出端子７２及びコネクタ端子７５との接続に電圧検出端子用Ｕ字型弾性体７６及びコネクタ端子用Ｕ字型弾性体７７を用いたので、作業性が煩雑になる溶接などの接合を用いる必要がなく、電圧検出線ユニット１１０の製作性を向上させることができる。また、本実施形態によれば、電圧検出線７１と電圧検出端子７２及びコネクタ端子７５との接続に電圧検出端子用Ｕ字型弾性体７６及びコネクタ端子用Ｕ字型弾性体７７を用いたので、電圧検出線７１の交換が可能になると共に、電圧検出線７１を除く他の電圧検出線ユニット７０の部品は全て再利用可能となる。これにより、本実施形態によれば、部品の交換性，リサイクル性，環境性に優れていると共に、電池モジュール１１０の低コスト化を図ることができる。

〔実施形態２〕
第２実施形態を図１１に基づいて説明する。

第２実施形態は第１実施形態の改良例であり、第１実施形態とは電圧検出線７１の構成が異なっている。この他の構成は第１実施形態と同様である。従って、第１実施形態と同じ構成には第１実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

第２実施形態では、電圧検出端子用導電性パッド７１ｃ及びコネクタ端子用導電性パッド７１ｄの表面に導電性改良材料７１ｆを印刷或いは塗布している。導電性改良材料７１ｆには、金メッキ，銀パラジウムメッキ，銀メッキ，スズメッキ，導電性接着剤のいずれかを用いているが、それらと同様の導電率を有するものであればそれ以外の材料を用いても構わない。

本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができると共に、電圧検出端子用導電性パッド７１ｃ及びコネクタ端子用導電性パッド７１ｄに対する導電性改良材料７１ｆの印刷或いは塗布により、電圧検出端子７２の接続部と電圧検出端子用導電性パッド７１ｃとの間及びコネクタ端子７５ａの接続部とコネクタ端子用導電性パッド７１ｄとの間の電気的な接続を良好、すなわち接触抵抗をさらに低減することができ、電池セル１０の電圧検出精度を向上させることができる。

〔実施形態３〕
第２実施形態を図１１に基づいて説明する。

第３実施形態は第１実施形態の変形例であり、第１実施形態とは電圧検出線７１の構成が異なっている。この他の構成は第１実施形態と同様である。従って、第１実施形態と同じ構成には第１実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

第１実施形態では、ヒューズ７１ｅを電圧検出導体７１ｂとは別部材としたが、第３実施形態では、電圧検出導体７１ｂの幅を他の部分よりも狭くし、電圧検出導体７１ｂのヒューズに対応する部位の電流密度を大きくしている。このような構成によれば、電圧検出導体７１ｂのヒューズに対応する部位の電流密度が定格電流の電流密度よりも大きくなった場合に、電圧検出導体７１ｂのヒューズに対応する部位が溶断し、電圧検出導体７１ｂを遮断する。

本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

Claims (7)

1. 複数の蓄電器と、
   前記複数の蓄電器を電気的に接続する蓄電器接続導体と、
   前記複数の蓄電器に電気的に接続され、前記複数の蓄電器のそれぞれの電圧を取り込むために設けられた電圧検出線ユニットと、を有し、
   前記電圧検出線ユニットは、
   前記蓄電器接続導体に一体化されてユニット化されたものであって、
   前記複数の蓄電器のそれぞれの電圧を取り込むための電圧検出線と、
   前記電圧検出線が設けられた配線基板と、
   前記蓄電器接続導体に電気的に接続された接続端子と、
   前記接続端子を保持する保持部材と、
   前記配線基板を前記保持部材に押圧して固定する弾性体と、を備え、
   前記複数の蓄電器に前記蓄電器接続導体が機械的に接続されると、前記電圧検出線が前記蓄電器に電気的に接続されるように構成されており、
   前記電圧検出線は、前記接続端子に当接し、この当接部位に対応する前記配線基板の部位が前記弾性体に押圧されることにより前記接続端子に圧接されている、
   ことを特徴とする蓄電モジュール。
2. 請求項１に記載の蓄電モジュールにおいて、
   前記配線基板は、フレキシブル素材に箔状の前記電圧検出線が設けられて構成されたフレキシブルプリント配線基板である、
   ことを特徴とする蓄電モジュール。
3. 請求項２に記載の蓄電モジュールにおいて、
   前記フレキシブル素材はポリイミドである、
   ことを特徴とする蓄電モジュール。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の蓄電モジュールにおいて、
   前記配線基板には、前記電圧検出線ユニットから電圧を取り出すための取り出し部が延設されており、
   前記取り出し部には、コネクタ端子を有するコネクタが設けられおり、
   前記コネクタ端子には、前記電圧検出線の前記接続端子との圧接側とは反対側が電気的に接続されている、
   ことを特徴とする蓄電モジュール。
5. 請求項４に記載の蓄電モジュールにおいて、
   前記電圧検出線の前記接続端子との圧接側とは反対側と前記コネクタ端子の両者は、前記電圧検出線の前記接続端子との圧接側とは反対側を前記コネクタ端子に当接し、この当接部位に対応する前記配線基板を弾性体に押圧して、前記電圧検出線の前記接続端子との圧接側とは反対側を前記コネクタ端子に圧接することにより電気的に接続されている、
   ことを特徴とする蓄電モジュール。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の蓄電モジュールにおいて、
   前記電圧検出線の前記接続端子との圧接の近傍には、前記電圧検出線を流れる電流によって前記電圧検出線を溶断するヒューズ機構が設けられている、
   ことを特徴とする蓄電モジュール。
7. 請求項６に記載の蓄電モジュールにおいて、
   前記ヒューズ機構は、前記電圧検出線の一部の幅を他の部位の幅よりも小さくすることにより構成されている、
   ことを特徴とする蓄電モジュール。

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