JPH11111349A - 電池電源装置 - Google Patents

電池電源装置

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JPH11111349A
JPH11111349A JP9272380A JP27238097A JPH11111349A JP H11111349 A JPH11111349 A JP H11111349A JP 9272380 A JP9272380 A JP 9272380A JP 27238097 A JP27238097 A JP 27238097A JP H11111349 A JPH11111349 A JP H11111349A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池パックの電圧、電流、温度を検出するセ
ンサ類及び電池の動作状態を外部出力する電池制御部を
備えた電池電源装置を提供する。 【解決手段】 二次電池である複数の単電池を直列接続
した電池モジュールを複数本直列接続して収容した電池
パック８と、この電池パック８を強制空冷して電池モジ
ュールを適正温度に保つ送風機５と、電圧、電流、温度
を測定するセンサ類の検出データに基づいて送風機５を
制御すると共に、検出データ及びＳＯＣのデータを外部
出力する電池ＥＣＵ２と、異常時に充放電回路を遮断す
るリレーや突入電流防止用抵抗、電流センサ等を収容し
た充放電回路ユニット３とを備え、過充電や過放電のな
い適正な動作状態を維持する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、単電池の集合体と
して構成された電池パックに、この電池パックを適正な
動作状態に制御する手段を設けて構成した電池電源装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の電池電源装置として、二次電池
である複数個の単電池を電気的且つ機械的に直列に接続
して電池モジュールを構成し、この電池モジュールをホ
ルダケース内に所要数収容して直列接続することにより
所要の出力電圧を得て、自在に充放電できるようにした
ものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように構成された電池電源装置を電気自動車あるいはハ
イブリッド車に搭載する場合には過酷な使用状態に曝さ
れるため、電池の温度や充放電等を制御して適正な動作
状態に維持することが要求される。この要求に応えるた
めには、電池電源の温度や電圧等を検出して電池電源装
置自らの状態を把握すると共に、検出された温度、電
圧、電流や２５℃における電池容量に対して蓄電された
電気量を示すＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｇｅ）
等の電池電源の動作状態を示すデータを電池電源を使用
する外部装置に報知する必要がある。
【０００４】本発明の目的とするところは、電池の動作
状態を検出するセンサ類、異常時の制御手段、動作状態
の外部への報知手段等を備えた電池電源装置を提供する
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本願の第１発明は、二次電池である複数個の単電池を
電気的且つ機械的に直列に接続して電池モジュールを形
成し、複数本の電池モジュールを立体的に並列配置して
ホルダケース内に保持させると共に、複数本の電池モジ
ュールを電気的に直列接続した電池パックと、この電池
パック内に冷媒を強制的に流動させる冷却手段と、単数
または複数の電池モジュール単位の温度を検出する温度
検出手段を設けたことを特徴とする。
【０００６】電池はその温度により電池特性が変化し、
特に多数の電池モジュールを集積すると温度上昇が生じ
やすく、電池電源として動作状態が不安定となるが、上
記構成によれば、温度検出手段により単数または複数の
電池モジュール単位での温度を検出することができるの
で、単数または複数の電池モジュール単位で温度管理が
でき、各電池モジュールが均等温度になるように冷却手
段や充放電を制御して電池パック内の温度を適正に保つ
ことができる。
【０００７】上記構成における冷却手段は電池モジュー
ルの長手方向と直交する方向に冷媒を流動させるように
構成され、温度検出手段は冷媒流動の上流側及び下流側
の電池モジュールの温度を検出し、電池パック内の温度
分布傾向に基づいて上流側及び下流側の電池モジュール
の検出温度から中流部の電池モジュールの温度を演算す
るように構成することができ、検出された冷媒流動の上
流側及び下流側の電池モジュールの温度を既知の温度分
布傾向に参照して中流部の電池モジュールの温度を演算
することができ、中流部の電池モジュールに温度センサ
を設けることなく温度が検出できるので、温度検出手段
の配置数を少なくしても電池モジュール単位の温度検出
が可能となる。
【０００８】また、冷却手段は電池モジュールの長手方
向と直交する方向に冷媒を流動させるように構成され、
温度検出手段は冷媒流動方向と直交する方向に並列配置
された１つの電池モジュールの温度を検出し、電池パッ
ク内の温度分布傾向に基づいて並列配置された他の電池
モジュールの温度を演算するように構成することがで
き、冷媒流動方向に直交する方向の温度分布傾向を予め
求めておくことにより、冷媒流動方向に直交する方向に
並列配置された１つの電池モジュールの温度を検出する
ことによって、他の並列位置にある電池モジュールの温
度を温度分布傾向から演算することができる。
【０００９】また、冷却手段は電池モジュールの長手方
向と直交する方向に冷媒を流動させるように構成され、
温度検出手段は１つの電池モジュールの温度を検出する
ことにより、電池パック内の温度分布傾向に基づいて他
の電池モジュールの温度を演算するように構成すること
ができ、電池パック内の電池モジュール単位で温度分布
傾向を求めておくことにより、１つの電池モジュールの
温度検出から他の電池モジュールの温度を演算すること
ができる。
【００１０】上記電池パック内の温度分布傾向は、冷媒
の流量及び温度、充放電平均電力のデータに基づいて求
めることができ、冷却構造が一定の状態に形成された電
池パック内の温度分布傾向は、温度変化をもたらす要因
の変化に対応するデータとして取得できるので、基準点
の温度をセンサで検出することにより温度分布傾向から
基準点以外の温度を演算することができる。
【００１１】また、温度検出手段は、単数または複数の
電池モジュール単位で温度を検出する温度センサとして
構成することができ、温度センサを各電池モジュールに
配置すれば検出精度は向上するが、コストや配置スペー
ス等を考慮すれば、要所に温度センサを配置し、これを
基準として既知の温度分布傾向から温度センサが配置さ
れていない電池モジュールの温度を演算することもでき
る。
【００１２】また、温度検出手段による検出温度に基づ
いて冷却手段の動作を制御することにより、冷媒流量や
流速の調整により電池パック内の温度を適正状態に制御
することができる。
【００１３】本願の第２発明は、二次電池である複数個
の単電池を電気的且つ機械的に直列に接続して電池モジ
ュールを形成し、複数本の電池モジュールを立体的に並
列配置してホルダケース内に保持させると共に、複数本
の電池モジュールを電気的に直列接続した電池パック
と、この電池パック内に冷媒を強制的に流動させる冷却
手段と、前記電池パックに設定した複数位置の電圧を検
出する電圧検出手段と、電池パックの充放電電流を検出
する電流検出手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】上記構成によれば、各検出手段により検出
される電圧と電流とから電池パックの充放電電力が演算
でき、また、電池モジュールを直列接続した複数位置の
電圧から電池モジュール単位でも充放電電力が演算でき
るので、電池電源の動作状態を把握することができる。
【００１５】上記構成における電圧検出手段は、電池パ
ックの総電圧を検出する手段を備えて構成することがで
き、充放電電流の検出に併せて電池パックの充放電電力
を把握することができる。
【００１６】また、電圧検出手段は、単数または複数の
電池モジュール単位で電圧を検出する手段を備えて構成
することができ、充放電電流の検出に併せて単数または
複数の電池モジュール単位の充放電電力から、その動作
状態を検知し、異常発生時にも異常が生じた電池モジュ
ールを特定することが容易となる。
【００１７】本願の第３発明は、二次電池である複数個
の単電池を電気的且つ機械的に直列に接続して電池モジ
ュールを形成し、複数本の電池モジュールを立体的に並
列配置してホルダケース内に保持させると共に、複数本
の電池モジュールを電気的に直列接続した電池パック
と、この電池パック内に冷媒を強制的に流動させる冷却
手段と、前記電池パックに設定した複数位置の電圧を検
出する電圧検出手段と、電池パックの充放電電流を検出
する電流検出手段と、単数または複数の電池モジュール
単位の温度を検出する温度検出手段と、各検出手段によ
り検出された電圧、電流、温度に基づいてＳＯＣを算出
する電池容量判定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１８】上記構成によれば、各検出手段により検出
される電圧、電流、温度から電池の充放電電力等の動作
状態を検知することができると同時に、電圧、電流、温
度が変化する状態から電池のＳＯＣが演算でき、過放電
や過充電とならない適正なＳＯＣ範囲に制御することが
できる。
【００１９】上記構成における電池容量判定手段は、電
圧検出手段により検出された単数または複数の電池モジ
ュール単位の電圧と、温度検出手段により検出された単
数または複数の電池モジュール単位の温度と、電流検出
手段により検出された電流とに基づいて単数または複数
の電池モジュール単位のＳＯＣを算出するように構成す
ることができ、単数または複数の電池モジュール単位で
のＳＯＣが把握できるので、電池モジュール単位での動
作状態やそのばらつき、あるいは異常の検出を行うこと
ができる。
【００２０】また、電池容量判定手段は、各電池温度に
対応して予め求められた電圧・電流データテーブルに、
各検出手段によって検出された電圧、電流、温度を参照
して単数または複数の電池モジュール単位のＳＯＣを算
出するように構成することができ、予め求められた電池
温度毎の電圧・電流特性に各検出値を参照することによ
り、単数または複数の電池モジュール単位でのＳＯＣの
変化を各検出値の検出間隔で知ることができ、電池パッ
クの動作状態を経時変化で検出することができる。
【００２１】また、電池容量判定手段は、温度検出手段
により単数または複数の電池モジュール単位の温度を検
出すると共に、電圧及び電流の各検出手段により所定時
間間隔で電圧及び電流を検出して、各時点での電圧及び
電流の検出値を電圧・電流特性座標上にプロットしてな
る電圧・電流検出値群と、各電池温度に対応して予め求
められた電圧・電流データテーブルとを比較して単数ま
たは複数の電池モジュール単位のＳＯＣを算出するよう
に構成することができ、予め求められた電池温度毎の電
圧・電流特性に各検出値を電圧・電流特性座標上にプロ
ットして比較することにより、その近似から電池モジュ
ール単位でのＳＯＣを検知することができる。。
【００２２】また、電池容量判定手段は、各検出手段に
よって検出された電圧、電流、温度及び電池容量判定手
段により算出されたＳＯＣに基づいて冷却手段の動作を
制御するように構成することができ、電池モジュールの
温度変化の要因となる各検出値に基づいて冷却手段の動
作を制御することにより、電池モジュールを適正温度に
保つ制御を行うことができる。
【００２３】本願の第４発明は、二次電池である複数個
の単電池を電気的且つ機械的に直列に接続して電池モジ
ュールを形成し、複数本の電池モジュールを立体的に並
列配置してホルダケース内に保持させると共に、複数本
の電池モジュールを電気的に直列接続して電池パックを
構成し、この電池パックの正負両極が当該電池電源装置
を使用する外部装置に接続された電池電源装置におい
て、前記電池パックと前記外部装置との接続を開閉する
リレーを設けたことを特徴とする。
【００２４】上記構成によれば、充放電回路にリレーを
設けることにより、異常発生時には充放電回路を遮断し
て電池パックと外部装置との接続を遮断するように構成
することができ、異常に対応した制御を行うことができ
る。
【００２５】本願の第５発明は、二次電池である複数個
の単電池を電気的且つ機械的に直列に接続して電池モジ
ュールを形成し、複数本の電池モジュールを立体的に並
列配置してホルダケース内に保持させると共に、複数本
の電池モジュールを電気的に直列接続した電池パック
と、この電池パック内に冷媒を強制的に流動させる冷却
手段と、前記電池パックに設定した複数位置の電圧を検
出する電圧検出手段と、電池パックの充放電電流を検出
する電流検出手段と、単数または複数の電池モジュール
単位の温度を検出する温度検出手段と、各検出手段によ
り検出された電圧、電流、温度に基づいてＳＯＣを算出
する電池容量判定手段と、前記電池パックの正負両極が
接続される当該電池電源装置を使用する外部装置との接
続を開閉するリレーとを備えてなることを特徴とする。
【００２６】上記構成によれば、各検出手段により検出
される電圧、電流、温度、これらから演算されるＳＯＣ
により、電池パック及び電池ブロック単位での電池動作
状態が把握でき、更には、リレーにより異常時の対応が
なされるので、電池電源装置の動作管理を確実に行うこ
とができる。
【００２７】上記構成において、リレーの接続回路に突
入電流防止手段を設けることにより、過大な突入電流に
より回路構成要素の損傷を防止することができる。
【００２８】また、直列接続された電池モジュールの直
列回路の少なくとも１か所を遮断する直列回路遮断手段
を設けることにより、製造時や保守点検時等に直列回路
を遮断して高電圧回路の活線状態を停止させることがで
きる。
【００２９】本願の第６発明は、モータ及び発電機を備
え、前記モータを走行駆動源として使用する自動車に搭
載され、二次電池である複数個の単電池を電気的且つ機
械的に直列に接続して電池モジュールを形成し、複数本
の電池モジュールを立体的に並列配置してホルダケース
内に保持させると共に、複数本の電池モジュールを電気
的に直列接続して電池パックを構成し、この電池パック
の正負両極を前記自動車に接続すると共に、この電池パ
ック内に強制的に冷媒を流動させる冷却手段を備えた電
池電源装置において、前記電池パックに設定した複数位
置の電圧を検出する電圧検出手段と、電池パックの充放
電電流を検出する電流検出手段と、電池パック内に設定
した複数位置の温度を検出する温度検出手段と、各検出
手段により検出された電圧、電流、温度に基づいてＳＯ
Ｃを算出する電池容量判定手段と、電池パックの動作状
態データを前記自動車の車両制御手段に出力する電池情
報伝達手段と、前記電池パックの自動車との接続回路を
開閉するリレーとを備えてなることを特徴とする。
【００３０】上記構成によれば、当該電池電源装置をモ
ータ及び発電機を備えた自動車に搭載し、電池状態伝達
手段から電池パックの動作状態データを車両制御手段に
出力することにより、車両制御手段はモータ及び発電機
の動作を制御して、電池パックが適正な動作状態に維持
されるようにして電池電力を使用することができる。
【００３１】また、各検出データから異常が検知された
ときにはリレーにより電池電源装置の接続を遮断するの
で、異常に伴う電池電源装置及び車両のダメージ発生を
抑えることができる。
【００３２】上記構成における電池状態伝達手段は、各
検出手段によって検出された電池パックの異常状態を車
両制御手段に出力するように構成することにより、車両
制御手段は電池パックの異常状態を検知して、これに対
応した制御を行うことができる。
【００３３】また、リレーは、異常発生時に車両制御手
段により電池パックの自動車との接続回路を遮断するよ
うに構成され、車両制御手段が異常状態を検知したとき
に電池電源装置との接続を遮断し、異常状態への対応を
迅速に行うことができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の一実施形態について説明し、本発明の理解に供する。
本実施形態に係る電池電源装置は、内燃機関と電池駆動
モータとを組み合わせて走行駆動動力を得るハイブリッ
ドタイプの自動車における電池電源として構成されたも
のである。
【００３５】図１に示すように、電池電源装置１は、複
数の単電池（セル）を直列接続した電池モジュールを所
要数収容した２つの電池ホルダ６、６により構成された
電池パック８と、この電池パック８内の単電池を冷却す
るための送風機（冷却手段）５と、リレー、電流センサ
等を収容した充放電回路ユニット３と、電池パック８の
電池容量の状態を検出すると共に動作状態データを出力
電池ＥＣＵ（電池容量判定手段／電池状態伝達手段）２
とを備え、これらは外装ケース４内に収容されている。
この電池電源装置１は、図２に示すように、ハイブリッ
ド車８０の後部座席８２の後方に設定されたトランクル
ーム８３との間の空間に配設され、エンジンルーム８１
内にエンジンと一体的に構成されたモータに駆動電力を
出力し、発電機からの充電電力が入力される。
【００３６】前記電池パック８は、図３に示すように、
ニッケル水素二次電池の単電池７を６個直列接続して構
成された電池モジュール９を、例えば、ホルダケース１
０内にそれぞれ２０本づつ収容して電池ホルダ６、６と
し、電池ホルダ６として電圧１４４Ｖの電力を出力し、
２つの電池ホルダ６、６を直列接続した場合に電池パッ
ク８として出力電圧２８８Ｖの電力供給ができるように
構成されている。
【００３７】前記電池モジュール９は、図４、図５、図
６に示すように、各単電池７間を金属製の接続リング５
０を介したスポット溶接Ｓにより直列接続することによ
って形成されている。この電池モジュール９のプラス電
極端は、図４（ｂ）に示すように、座部１１ａを備えた
四角形ナット１１がプラス電極端の単電池７に取り付け
られた前記接続リング５０にスポット溶接されている。
また、電池モジュール９のマイナス電極端は、図４
（ｃ）に示すように、座部１２ａを備えた六角形ナット
１２がマイナス電極端の単電池７に取り付けられた前記
接続リング５０にスポット溶接されている。前記四角形
ナット１１の対向辺間の寸法と、前記六角形ナット１２
の対向辺間の寸法とは同一寸法に形成されており、後記
する四角形状保持凹部３０ａ、六角形状保持凹部３０ｂ
にこれらナット１１、１２の形状の一致するものだけが
嵌合できるようになっており、電池極性が誤まって接続
されることを防止している。また、単電池７間の接続部
には、同一電池におけるプラス電極とマイナス電極との
短絡を防止するため樹脂製の絶縁リング１３ａ、１３ｂ
が介装されている。この絶縁リング１３ａ、１３ｂには
外径の異なる２種類のものがあり、計６個の絶縁リング
１３ａ、１３ｂのうち、１３ｂで示す２つのものが外径
が大となっている。
【００３８】また、電池モジュール９を構成する単電池
７の側周面には、所定の臨界温度で抵抗値が急激に変化
する温度検出素子、例えば、ポリスイッチのような異常
温度センサ１４が接着され、接続線１５によって直列に
接続され、その両端に折り曲げ可能な金属板からなる端
子片１６、１６が電池モジュール９の両端から突出する
ように取り付けられている。この異常温度センサ１４は
単電池７個々に設けられているので、単電池７が異常に
昇温した状態を検出することができる。
【００３９】更に、電池モジュール９は、図５に示すよ
うに構成した後、塩化ビニール等の電気絶縁性及び熱収
縮性を有する外装チューブ１７によって、前記異常温度
センサ１４及びその接続線１５は単電池７と共に被覆さ
れる。前記プラス電極となる四角形ナット１１、前記マ
イナス電極となる六角形ナット１２及び両端子片１６、
１６が外装チューブ１７から露出した状態となる。
【００４０】この電池モジュール９を収容するホルダケ
ース１０は、図３、図７、図８に示すように、ケース本
体１８、第１エンドプレート１９、第２エンドプレート
２０、３枚の冷却フィンプレート２１、２１、２１及び
２枚の防振ゴムシート２２、２２で主構成されている。
【００４１】ケース本体１８は、上下面が開放された直
方体ボックス形状に形成された樹脂一体成形品で、４枚
の鉛直壁を構成する両端壁２３、２３及び両側壁２４、
２４の内部に形成される空間２６は、両端壁２３、２３
に平行な２枚の隔壁２５、２５によって３つの空間２６
ａ、２６ｂ、２６ｃにほぼ等しく区画されている。第２
エンドプレート２０側の第１区画空間２６ａ、中央の第
２区画空間２６ｂ、第１エンドプレート１９側の第３区
画空間２６ｃのそれぞれには、その中央部に位置し、且
つ両端壁２３、２３に平行になるように冷却フィンプレ
ート２１が上方より挿入され、ケース本体１８に固定さ
れる。
【００４２】端壁２３、２３、隔壁２５、２５及び冷却
フィンプレート２１、２１、２１には、同一対応位置に
電池モジュール９を挿通するための挿通孔２３ａ、２５
ａ、２１ａが、横（水平方向）３列、縦（鉛直方向）７
列の計２１個設けられ、電池モジュール９の外径より大
きい径に形成されている。
【００４３】ケース本体１８の一端部には第１エンドプ
レート１９が４隅のビス孔７０を利用して端壁２３にビ
ス止め固定されている。また、ケース本体１８の端壁２
３の周囲には額縁部２７が形成され、第１エンドプレー
ト１９を嵌合状態に収容する。更に、ケース本体１８の
他端部には第２エンドプレート２０が端壁２３に離接可
能に保持されている。即ち、第２エンドプレート２０が
ケース本体１８の他端部に形成された額縁部２７に移動
可能な状態で嵌合保持されている。
【００４４】第１エンドプレート１９は、図７〜図１２
に示すように、樹脂板にパスバー２８がインサート成形
により埋設固定され、樹脂板の内面２９に電池モジュー
ル９のプラス電極端となる四角形ナット１１を嵌合保持
する四角形状の保持凹部３０ａ及び電池モジュール９の
マイナス電極端となる六角形ナット１２を嵌合保持する
六角形状の保持凹部３０ｂが設けられている。これらの
保持凹部３０ａ、３０ｂは、前記挿通孔２３ａ、２５
ａ、２１ａに対応する位置に設けられ、全体として横３
列、縦７列の計２１個設けられ、図１０に示すように、
隣り合う一方はプラス側の四角形状の保持凹部３０ａ、
他方はマイナス側の六角形状の保持凹部３０ｂとなる関
係で、２種類の保持凹部３０ａ、３０ｂが交互に配設さ
れている。
【００４５】各保持凹部３０ａ、３０ｂは、電池モジュ
ール９の電極端のナット１１、１２に嵌合する形状に形
成されているので、プラス電極端の四角形ナット１１は
四角形の保持凹部３０ａにのみ保持され、マイナス電極
端の六角形ナット１２は六角形の保持凹部３０ｂにのみ
保持されるので、プラス、マイナスを誤って保持される
ことが未然に防止される。
【００４６】第１エンドプレート１９の外面３１には、
前記保持凹部３０ａ、３０ｂに対応する位置に計２１個
の締結用凹部３２ａ、３２ｂが形成され、これらの形状
は四角形のものと六角形のものとの２種類があり、四角
形状の締結用凹部３２ａは前記四角形状の保持凹部３０
ａと同一形状であり、六角形状の締結用凹部３２ｂは前
記六角形状の保持凹部３０ｂと同一形状である。これら
は図１０に示すように、四角形状の保持凹部３０ａの背
面に六角形状の締結用凹部３２ｂが、六角形状の保持凹
部３０ｂの背面に四角形状の締結用凹部３２ａがそれぞ
れ設けられている。このような構成としたのは、図３に
示す電池パック８を構成する左右一対の電池ホルダ６、
６それぞれのエンドプレート１９、１９として同一のも
のを共通使用し得るようにするためである。左側の電池
ホルダ６に使用する場合の第１エンドプレート１９は、
上記したような状態でケース本体１８に組付けられる
が、右側の電池ホルダ６に使用する場合の第１エンドプ
レート１９は、内外面を逆にして前記締結用凹部３２
ａ、３２ｂに相当するものを保持凹部３０ａ、３０ｂと
して用いるようにしてケース本体１８に組付けられる。
【００４７】電池モジュール９の端子間を電気的に接続
する金属製のパスバー２８は、第１エンドプレート１９
の厚さ方向に中央に位置するようにインサート成形によ
って埋設固定され、前記保持凹部３０ａ、３０ｂ及び締
結用凹部３２ａ、３２ｂで囲まれる部分においてパスバ
ー２８は外部に露出し、この露出する部分の中心に貫通
孔３３が形成されている。電池モジュール９の両端部の
ナット１１、１２は、前記保持凹部３０ａ、３０ｂに嵌
合保持された状態で締結用凹部３２ａ、３２ｂ側から前
記貫通孔３３を通して差し込まれたボルト３４に螺合
し、ボルト３４を締結することによりナット１１、１２
はそれぞれパスバー２８に電気的且つ機械的に結合され
る。
【００４８】第２エンドプレート２０は、図８、図１
３、図１４に示すように、第１エンドプレート１９と同
様に樹脂板で構成されると共に、パスバー２８がインサ
ート成形によって樹脂板に埋設され、その内面２９に保
持凹部３０ａ、３０ｂ、その外面３１に締結用凹部３２
ａ、３２ｂが設けられ、第１エンドプレート１９と同様
に各電池モジュール９の両端部のナット１１、１２は、
ボルト３４によってパスバー２８に電気的且つ機械的に
結合される。尚、第１エンドプレート１９の四角形状の
保持凹部３０ａに対向する位置に、第２エンドプレート
２０の六角形状の保持凹部３０ｂが配置され、第１エン
ドプレート１９の六角形状の保持凹部３０ｂに対向する
位置に、第２エンドプレート２０の四角形状の保持凹部
３０ａが配置されていることは言うまでもない。
【００４９】上記のように電池ホルダ６には、２１本の
電池モジュール９が収容できるが、本実施形態による構
成では、前述したように電池パック８としての出力電圧
を２８８Ｖに設定したため、電池ホルダ６には２０本の
電池モジュール９を収容して、電池ホルダ６の出力電圧
は１４４Ｖとし、左右両電池ホルダ６、６を直列接続し
て電池パック８の出力電圧は２８８Ｖとしている。即
ち、単電池７の電圧は１．２Ｖであるため、これを６個
直列接続した電池モジュール９の両端電圧は７．２Ｖで
あり、電池ホルダ６としては、７．２Ｖ×２０本＝１４
４Ｖとなる。
【００５０】電池ホルダ６に収容される２０本の電池モ
ジュール９は、前記第１エンドプレート１９に配置され
たパスバー２８及び第２エンドプレート２０に配置され
たパスバー２８によって電気的に直列に接続される。第
１エンドプレート１９に埋設固定されたパスバー２８
は、図１０に（１）、（３）、（５）、（７）、
（９）、（１１）、（１３）、（１５）、（１７）、
（１９）、（２１）で示す１１枚あり、第２エンドプレ
ート２０に埋設固定されたパスバー２８は、図１３に
（２）、（４）、（６）、（８）、（１０）、（１
２）、（１４）、（１６）、（１８）、（２０）、（２
２）で示す１１枚あるが、これらと各電池モジュール９
との接続関係を図１５に示している。上記したように電
池モジュール９は２０本なので、第１エンドプレート１
９の（２１）のパスバー２８と、第２エンドプレート２
０の（２２）のパスバー２８との間には電池モジュール
９は配置されず、この間は電池モジュール９に代わる短
絡線７９で接続される。
【００５１】尚、（１）及び（２２）で示すパスバー２
８は、厳密には前者（１）はマイナス端子バー、後者
（２２）はプラス端子バーと称する方が適切であり、本
発明のパスバーの概念に含まれないものであるが、本実
施形態の説明の便宜上パスバーと称し、以下説明する。
【００５２】（２）〜（２２）で示すパスバーは、電気
的直列において隣接する電池モジュール９のプラス電極
との接点及びマイナス電極との接点を有し、前記隣接す
る電池モジュール９を電気的に直列に接続している。例
えば、図１５において、（２）で示すパスバーは、プラ
ス電極接点２ａとマイナス電極接点２ｂとを備え、（２
１）で示すパスバーは、プラス電極接点２１ａとマイナ
ス電極接点２１ｂとを備えている。図１５において、１
ａｂで示す接点は電池パック８全体におけるマイナス端
子となっており、ここに動力ケーブル３５の接続端リン
グ３５ａ（図７参照）が接続されている。また、図１５
において、２２ａｂで示す接点は、一方の電池ホルダ６
のプラス端子となっており、ここに他方の電池ホルダ６
のマイナス端子に接続される接続ケーブル３６（図３参
照）の接続端部が接続されている。尚、前記接続ケーブ
ル３６は可撓性を有し、電池モジュール９の熱収縮に伴
う第２エンドプレート２０の移動が生じた場合にも、両
電池ホルダ６、６間の電気的接続を確実に行えるように
している。
【００５３】以上のように電池モジュール９をそれぞれ
２０本づつ収容して構成された各電池ホルダ６、６によ
り電池パック８が構成され、この電池パック８をハイブ
リッド車８０の電池電源として安定動作させるために、
電池電源装置１の内部には、（Ａ）電池の動作状態の検
出するためのシステム、（Ｂ）異常発生時の対策システ
ム、（Ｃ）電池の発熱対策システム、（Ｄ）電池パック
８の動作状態を示すデータを車両側に出力するためのシ
ステムが設けられる。図１６は、ハイブリッド車８０の
一部に組み込まれた電池電源装置１のシステム構成を示
すもので、以下に各システム（Ａ）〜（Ｄ）について説
明する。
【００５４】前記ハイブリッド車は、エンジン９０及び
モータ９１、発電機９２を備えて構成され、電池パック
８からモータ９１の回転動力を得ると共に、エンジン９
０及び制動時の回生エネルギーによって発電機９２を回
転させ、この電力を電池パッに供給する。この制御は、
電池ＥＣＵ２からの電池の動作状態を示すデータに基づ
いて車両制御ＥＣＵ（車両制御装置）８４により実行さ
れることにより、電池パック８は適正な動作状態に維持
される。
【００５５】（Ａ）電池の動作状態の検出 電池の動作状態は、電池パック８の総電圧、２本の電池
モジュール９単位のブロック電圧、電池パック８の充放
電電流、電池モジュール単位の温度、電池パック８を空
冷する空気温度（冷媒温度）がそれぞれ検出され、各検
出データは電池ＥＣＵ２に入力されることによって、電
圧、電流、温度の検出値から電池容量に対して蓄電され
た電気量であるＳＯＣが演算され、適正なＳＯＣ範囲に
維持されるように放電及び充電が実行されることによ
り、過放電や過充電のない適正状態に制御される。
【００５６】前記電池パック８の総電圧は、言うまでも
なく電池パック８のプラス、マイナス両極間の電圧であ
り、各電池ホルダ６、６から引き出されるプラス、マイ
ナスの各動力ケーブル３５、３５間の電圧を測定する。
【００５７】電池モジュール９単位の電圧は、本実施形
態においては２本の電池モジュール９、９間毎の端子間
電圧を測定するように構成されている。この構成は図１
０、図１１、図１２に示すように、第１エンドプレート
１９に２本の電池モジュール９、９単位の端子間電圧を
測定するためのリード線３７がインサート成形により樹
脂板内に埋設されている。このリード線３７は、図１１
（ｂ）に示すように、リード線３７が接続されたリード
接続端子４０ａと、パスバー２８に接続されたパスバー
接続端子４０ｂとの間をヒューズ３９で接続することに
より、パスバー２８からヒューズ３９を通してリード線
３７が引き出されることになり、回路ショート等の異常
時にリード線３７に過剰電流が流れるのを防止してい
る。このヒューズ３９の第１エンドプレート１９への組
付けは、樹脂成形時には前記リード接続端子４０ａとパ
スバー接続端子４０ｂとが一体となった状態で、その表
裏に開口部４１、４２を設けてインサート成形され、開
口部４１、４２によって露出した中央部を成形後の後加
工により切断し、切断により断絶した間をヒューズ３９
によって接続する。ヒューズ３９の取り付け後には、図
１１（ａ）に示すように開口部４１、４２は樹脂モール
ド３９ａによって埋められる。
【００５８】このようにパスバー２８から引き出される
リード線３７は、図１５に一点鎖線で示すように、前記
（１）、（３）、（５）、（７）、（９）、（１１）、
（１３）、（１５）、（１７）、（１９）、（２１）で
示すパスバー２８のそれぞれにリード線３７が接続さ
れ、例えば、（１）と（３）のパスバー間の電圧Ｖ
１−３や、（１９）と（２１）のパスバー間の電圧Ｖ
１９−２１ を測定し得るように構成される。前記電圧
Ｖ1-3 は、（１）のパスバーと（３）のパスバー間に電
気的に直列に接続される２本の電池モジュール９、９、
換言すれば直列接続された１２個の単電池７の電圧を示
し、図１５に示す電圧Ｖ3-5 、Ｖ5-7 ……Ｖ19-21 も同
様に２本の電池モジュール９、９間の電圧を示してい
る。これらのリード線３７は第１エンドプレート１９か
ら図７に示すように多芯平行ケーブル３８で引き出さ
れ、電池ＥＣＵ２に入力されて２本の電池モジュール
９、９間の端子電圧が測定される。
【００５９】この電池モジュール９単位の電圧測定によ
り、電圧の異常が検出されたときには、対応する２本の
電池モジュール９、９に属する１２個の単電池７のうち
少なくとも１個に何らかの異常が発生したことになるの
で、その対応は比較的狭い範囲に限定して異常の検出を
行うことができる。
【００６０】また、電池モジュール９単位の電圧測定
は、後述する充放電電流及び電池モジュール９単位の温
度検出による各検出値から電池モジュール９単位のＳＯ
Ｃの演算に用いることができる。
【００６１】電池パック８の放電及び充電電流の検出
は、図１６に示すように、電池パック８とリレー８６と
の間の充放電回路に配設された電流センサ８７によって
検出される。この電流センサ８７は、図１に示した充放
電回路ユニット３内に収容され、同じく充放電回路ユニ
ット３内に収容されたリレー８６に接続される電池パッ
ク８からの動力ケーブル３５が電流センサ８７内を貫通
することにより、放電及び充電電流を検出する。この電
流センサ８７によって検出された充電及び放電電流は電
池ＥＣＵ８５に入力される。
【００６２】次に、電池温度の検出は、単電池７個々の
温度異常の検出、電池モジュール９単位での温度検出、
電池パック８を送風機５により空冷する空気の温度が検
出ができるように構成されている。
【００６３】前記単電池７個々の温度異常の検出は、図
４、図５に示したように、電池モジュール９を形成する
際に単電池７毎に取り付けられた異常温度センサ１４を
利用して検出される。
【００６４】第１エンドプレート１９には、図７、図１
０、図１２に示すように、前記異常温度センサ１４を６
個直列に接続した接続線１５を電池モジュール９の両端
から引き出す端子片１６を接続するための保持片４３
が、インサート成形により樹脂板に固定されている。保
持片４３は第１エンドプレート１９に形成された貫通開
口部４４に露出する部分にネジ孔４５を備え、端子片１
６を貫通開口部４４に挿入して折り曲げ、図１２に示す
ようにビス４６を用いて端子片１６を保持片４３に電気
的且つ機械的に接続する。保持片４３は２つのネジ孔４
５、４５を両端部に備え、隣り合う電池モジュール９の
端子片１６を接続している。但し、図１０にＰで示す保
持片４３は、単独のネジ孔４５のみを有し、一方の端子
としての役割のみを果たしている。
【００６５】この構成は、図１３に示すように、第２エ
ンドプレート２０にも同様の保持片４３がインサート成
形により樹脂板に固定されている。この第２エンドプレ
ート２０の保持片４３も２つのネジ孔を両端部に備え、
隣り合う電池モジュール９の端子片１６を接続してい
る。但し、図１３にＱで示す保持片４３は、単独のネジ
孔４５のみを有し、他方の端子としての役割のみを果た
している。
【００６６】前記保持片４３によって各電池モジュール
９に取り付けられた端子片１６が隣り合う間で接続され
ることにより、電池ホルダ６に配置された１２０個すべ
ての単電池７に取り付けられた異常温度センサ１４が直
列に接続され、図１７に示すような状態となる。Ｐで示
す保持片４３と、Ｑで示す保持片４３とには、それぞれ
図３に示すように、外部取り出し線４７、４８が接続さ
れて外部に引き出され、電池ＥＣＵ２に入力される。
【００６７】この単電池７個々の温度異常の検出構成
は、２つの電池ホルダ６、６それぞれに同様に構成さ
れ、電池ＥＣＵ２に接続されるので、それぞれの電池ホ
ルダ６における１２０個の単電池７のうち、その１個で
も異常昇温しても、その単電池７に取り付けられた異常
温度センサ１４の抵抗値が急激に増大するため、電池Ｅ
ＣＵ２によって正常時と異なる抵抗値が検出され、単電
池７の異常が検出される。
【００６８】この構成によって、各電池ホルダ６からそ
れぞれ２本の外部取り出し線４７、４８を引き出す簡素
な構造により、電池パック８として２４０個収容した単
電池７の異常を検出することができる。
【００６９】次に、電池モジュール９単位での温度検出
は、図１９に示すように、各電池ホルダ６、６毎に、横
３列、縦７列に並列配置された冷却空気流動の上流側か
ら第１段、第３段、第５段、第７段の中央の電池モジュ
ール９にそれぞれブロック温度センサ９３ａ、９３ｂ、
９３ｃ、９３ｄが取り付けられ、各電池モジュール９の
温度を検出する。ブロック温度センサ９３ａ〜９３ｄが
取り付けられていない第２段、第４段、第６段の電池モ
ジュール９の温度は、それぞれの上下に取り付けられた
ブロック温度センサ９３ａ〜９３ｄによる検出温度から
演算またはそれらの中間値と推定することによって電池
モジュール９の温度を決定することができる。また、各
段の左右に位置する電池モジュール９についても、中央
の電池モジュール９の温度から近似温度として推定する
ことができる。従って、電池ホルダ６に収容された２０
本、更には電池パック８として４０本のすべての電池モ
ジュール９に温度センサを取り付けるコストや配線処
理、検出温度の処理等の無駄を生じさせることなく温度
検出を行うことができる。
【００７０】この特定位置に設けた温度センサにより各
電池モジュール９の温度を推定する温度検出手段は、冷
却空気流動の上流側と下流側とに位置する電池モジュー
ル９、図１９に示す状態であれば、第１段及び第７段の
電池モジュール９に温度センサを取り付け、それぞれの
温度検出値から温度分布の状態が演算でき、この間に配
列された第２段〜第６段の電池モジュール９の温度を決
定することができる。
【００７１】このように電池ホルダ６当たり２か所の温
度測定によっても電池モジュール９単位の温度検出は可
能である。
【００７２】また、電池ホルダ６内の温度は、冷却空気
の流量及び温度、充放電平均電力によって変化するの
で、これらの温度変化条件による電池モジュール９の温
度変化態様を予め求めておくことにより、１つの電池モ
ジュールの温度を検出して、前記温度変化条件に参照し
て並列配置された他の電池モジュールの温度を推定する
ように構成することもでき、全ての電池モジュールに温
度センサを設けることなく温度が検出でき、温度検出手
段の配置数を少なくしても電池モジュール９単位の温度
検出が可能となる。
【００７３】更に、図１９に示すように、送風機５の空
気取入口６２に空気温度センサ９４を取り付けることに
よって、冷却空気の温度を検出することができる。
【００７４】上記電圧、電流、温度の各検出データから
電池ブロック毎のＳＯＣが演算される。２本の電池モジ
ュール９毎に検出されるブロック電圧Ｖ1-3 〜Ｖ19-21
（図１５参照）、ブロック温度センサ９３ａ〜９３ｄの
検出値から演算される各電池ブロック毎の温度、電流セ
ンサ８７によって検出された電流は電池ＥＣＵ２に入力
され、温度をパラメータとする電圧、電流の状態から各
ブロック毎のＳＯＣが演算される。
【００７５】（Ｂ）異常発生時の対策システム 電池電源装置１に異常が発生した場合に対処するため、
異常時に電池パック８の充放電回路を遮断するリレー８
６が設けられる。また、製造時や保守点検時の異常発生
を未然に防止するために、活線状態にある高電圧線路を
遮断する直列回路遮断プラグ（直列回路遮断手段）７５
が設けられている。
【００７６】前記リレー８６は、図１８に示すように、
電池パック８からのプラス、マイナスそれぞれの動力ケ
ーブル３５、３５が接続され、異常発生時に車両側に配
設された車両制御ＥＣＵ８４からの制御により動作して
充放電回路を遮断する。
【００７７】このリレー８６は回路開閉のために、図１
８に示すようにＳ１〜Ｓ３の３回路の接点を有してお
り、回路遮断時にはＳ１、Ｓ２、Ｓ３の各接点を開き、
回路接続時には突入電流防止用の抵抗器（突入電流防止
手段）８８が接続された接点Ｓ３とプラス側接点Ｓ１と
を閉じて、電池パック８を車両側装置に接続したときの
過大な突入電流の防止を図っている。接点Ｓ１、Ｓ３の
接続後、所定の遅延時間の後に接点Ｓ２を閉じ、接点Ｓ
３を開くことにより回路接続がなされる。前記リレー８
６及び抵抗器８８は図１に示す充放電回路ユニット３内
に収容される。
【００７８】前記直列回路遮断プラグ７５は、電池電源
装置１の製造時や外装ケース４を開いて保守点検を行う
ような場合に、電池の直列接続の回路を遮断して高電圧
線路の活線状態を解くようにしたものである。製造時に
は直列回路遮断プラグ７５を抜く操作を行うことにより
直列回路の一部が遮断され、完成後に直列回路遮断プラ
グ７５を挿入することによって電池パック８の電池の直
列接続がなされる。また、保守点検時等において、外装
ケース４を開くときには、外装ケース４の外部に設けら
れた直列回路遮断プラグ７５により電池の直列回路の一
部を遮断して高電圧線路の活線状態を解くようにする。
この直列回路遮断プラグ７５により遮断する直列回路
は、図１８に示すように電池ホルダ６、６間でも、図１
５に仮想線で示すように電池モジュール９の接続間でも
よい。電池ホルダ６、６間を遮断する場合には、図３に
示す電池ホルダ６、６間の接続ケーブル３６を排除し
て、一方の電池ホルダ６のプラス出力端と他方の電池ホ
ルダ６のマイナス出力端とを直列回路遮断プラグ７５に
接続する。また、電池モジュール９の接続間を遮断する
場合は、例えば、図１５に示す（１７）のパスバー２８
を第１エンドプレート１９に設けた開口部に露出させ
て、後加工によりＮで示す箇所を切断し、１７ａ、１７
ｂで示す箇所と直列回路遮断プラグ７５とを導線７６、
７７で接続する。
【００７９】（Ｃ）電池の発熱対策システム 電池はその温度により電気的特性が変化するため適正な
温度に保つ必要がある。そのため、充放電による昇温を
防止するために電池冷却の手段が不可欠であり、図１に
示すように送風機５を設けて、ホルダケース１０の下方
開口部を空気導入部５３とし、上方開口部を空気導出部
５４として、下方（上流側）から上方（下流側）に流れ
る強制空冷によって各電池モジュール９の冷却を行って
いる。
【００８０】図３、図７、図８、図９に示すように、ホ
ルダケース１０には２０本の電池モジュール９がその両
端を第１エンドプレート１９及び第２エンドプレート２
０に固定されて収容されている。また、電池モジュール
９はその長手方向の両端よりそれぞれ約１／３の長さ位
置２か所において、防振リング５１、５１を介して隔壁
２５、２５の挿通孔２５ａに支持されている。この防振
リング５１は防振ゴムシート２２にその表面から突出す
るようにして一体に成形され、隔壁２５の挿通孔２５ａ
にすべての防振リング５１を圧入することにより隔壁２
５の一面に沿って取り付けられる。この２枚の隔壁２
５、２５によってホルダケース１０は３つの空間、即
ち、第２エンドプレート２０から第１エンドプレート１
９に向けた順に、第１区画空間２６ａ、第２区画空間２
６ｂ、第３区画空間２６ｃに区画され、それぞれの区画
空間２６ａ、２６ｂ、２６ｃの中央部には冷却フィンプ
レート２１が上方より挿入されてケース本体１８に固定
されている。図８、図１９は、前記冷却フィンプレート
２１に形成された冷却調整フィン５２（第１段フィン５
２ａ、第２段フィン５２ｂ、第３段フィン５２ｃ、第４
段フィン５２ｄ、第５段フィン５２ｅ、第６段フィン５
２ｆ、第７段フィン５２ｇ、第８段フィン５２ｈを含
む）と、冷却フィンプレート２１の挿通孔２１ａに遊挿
された各電池モジュール９との関係を示している。
【００８１】中央に位置するよう区画された第２区画空
間２６ｂを例にとって、電池モジュール９の空冷構造を
説明すると、冷却フィンプレート２１のプレート本体部
２１から両方向に突出する各冷却調整フィンは、図７、
図８に示すように、隔壁２５、２５に近接する位置まで
延び、空気流の流れ方向及び流速を調整し得るように構
成されている。図１９に示すように、最下段（第１段）
の３個の挿通孔２１ａ（第１段から第７段までの挿通孔
２１ａを図１９に〜で示す）のそれぞれの下辺ま
わりには断面円弧状の第１フィン５２ａが設けられ、第
１段の電池モジュール９に直接空気が当たる割合を抑え
ている。第１段の３個の挿通孔とその上の第２段の３
個の挿通孔、第２段の３個の挿通孔とその上の第３
段の３個の挿通孔、第３段の３個の挿通孔とその上
の第４段の３個の挿通孔のそれぞれにおける対応する
挿通孔間の上下中間位置には、断面形状が断絶部を有す
る偏平のＨ字状となる第２段フィン５２ｂ、第３段フィ
ン５２ｃ、第４段フィン５２ｄが設けられている。第２
段フィン５２ｂは、断面Ｈ字状部の両側に断絶部ｔ、ｔ
が形成され、第３段フィン５２ｃは、断面Ｈ字状部の中
央に断絶部ｔ1 が形成され、第４段フィン５２ｄは、断
面Ｈ字状部の中央に幅の広い断絶部ｔ2 が形成され、第
１段の電池モジュール９よりも第２段の電池モジュール
９に直接空気が当たる割合を増大させ、第２段の電池モ
ジュール９よりも第３段の電池モジュール９に直接空気
が当たる割合を増大させ、第３段の電池モジュール９よ
りも第４段の電池モジュール９に直接空気が当たる割合
を増大させている。
【００８２】第４段の３個の挿通孔とその上の第５段
の３個の挿通孔との間には、２つの断面縦長楕円形状
（図１９に示すものは軽量化のため断面形状が中空のも
のとなっているが、中空部を有しないものであってもよ
い）のフィンと、２つの断面縦長半楕円形状（中空のも
のでも、中空部を有しないものであってもよい）のフィ
ンとの横並びの４つのフィンからなる第５段フィン５２
ｅが設けられている。
【００８３】中央側に位置する２つの断面縦長楕円形状
のフィンは、それぞれその周囲の左右上下４つの挿通孔
、、、の中央点に位置し、両端側に位置する２
つの断面縦長半楕円形状のフィンは対応する上下の挿通
孔、の上下中間で外側方に位置すると共に前記プレ
ート本体部２１ｂの側辺に接している。第５段の３個の
挿通孔とその上の第６段の３個の挿通孔との間、並
びに第６段の３個の挿通孔とその上の第７段の３個の
挿通孔との間にも、第５段フィン５２ｅとほぼ同様の
形状で、同一位置にある４つのフィンからなる第６段フ
ィン５２ｆ並びに第７段フィン５２ｇが設けられてい
る。更に、最上段（第７段）の３個の挿通孔の上方位
置には、第７段フィン５２ｇの各フィンの上半分を欠落
した形状のフィンで、第７段フィン５２ｇと同一関係位
置にある４つのフィンからなる第８段フィン５２ｈが設
けられている。これらの断面積は、第５段フィン５２ｅ
の断面積よりも第６段フィン５２ｆの各フィンの断面積
を大とし、第６段フィン５２ｆの各フィンの断面積より
も第７段フィン５２ｇの各フィンの断面積を大としてい
る。このように上側にいくほど冷却調整フィン５２ｅ、
５２ｆ、５２ｇの断面積を大きくすることにより、電池
モジュール９と冷却調整フィン５２との間に形成される
空気流の流路を上側にいくほど絞り、第４段の電池モジ
ュール９の周囲を流れる空気の流速よりも、第５段の電
池モジュール９の周囲を流れる空気の流速を大きくし、
第５段の電池モジュール９の周囲を流れる空気の流速よ
りも、第６段の電池モジュール９の周囲を流れる空気の
流速を大きくし、第６段の電池モジュール９の周囲を流
れる空気の流速よりも、第７段の電池モジュール９の周
囲を流れる空気の流速を大きくしている。これは空気流
の流速を増大させると、その平方根に比例して冷却効果
が増大することを利用したものである。
【００８４】上記は第２区画空間２６ｂを例にとって電
池モジュール９の空冷構造を説明したが、他の第１区画
空間２６ａ、第３区画空間２６ｃにおける空冷構造も同
様に構成される。いずれにおいても、下方より上方に流
れる空気流に直交する方向に多段に並列に位置された多
数の電池モジュール９のうち、下段側のグループに属す
る電池モジュール９（図１９に示す場合は、第１段から
第４段に配置されているもの）に対して、電池モジュー
ル９に直接当たる空気量を調整する遮蔽型のフィン５２
ａ〜５２ｄにより電池モジュール９の下辺を覆い、且つ
最下段（第１段）より上段に向かうに従って電池モジュ
ール９に直接当たる空気量を徐々に多くなるようにして
いる。これにより最下段の電池モジュール９の過冷却を
防ぐと共に、上段に向かうに従って電池発熱により徐々
に昇温する空気の冷却効果の低下を補うように電池モジ
ュール９に直接当たる空気量を増大させることで、各段
（第１段〜第４段）の電池モジュール９の冷却をほぼ均
等に行えるようにしている。
【００８５】下段側のグループに属する電池モジュール
９を冷却する空気は、図１９に示すように、その過半が
左右の電池モジュール９間の形成される通路５５、５５
及び電池モジュール９と側壁２４との間に形成される通
路５６、５６を上昇し、一部が電池モジュール９が取り
込まれた後、前記通路５５、５６に再び合流して第５段
の電池モジュール９の下方に達する。次いで空気流は、
上段側のグループに属する電池モジュール９（図１９に
示す場合は、第５段から第７段に配置されているもの）
を冷却するために用いられるが、下段側のグループに属
する４段の電池モジュール９を冷却したため空気温度が
相当に高くなって冷却効果が低下している。これを補う
ため、上段側のグループに属する電池モジュール９の冷
却には空気流を絞って、電池モジュール９の周囲の空気
流の流速を上げている。前記各通路５５、５５、５６、
５６の上方には、第５段、第６段、段７段の各電池モジ
ュール９の斜め下及び第７段の電池モジュール９の斜め
上に位置するように、電池モジュール９との間の間隔を
順次狭くして、上昇により徐々に昇温する空気の冷却効
果低下を補うように、電池モジュール９の周囲の空気流
の流速を上げ、各段（第５段〜第７段）の電池モジュー
ル９の冷却をほぼ均等に行えるようにしている。
【００８６】このようにして最下段から最上段に至るす
べての電池モジュール９をほぼ均等に冷却するように構
成しているが、均等冷却を行うための空気流の調整は、
例えば、下側の３段の電池モジュール９に遮蔽型のフィ
ンを採用し、中間の第４段の電池モジュール９に対する
フィンは設けず、上側の３段の電池モジュール９に流路
絞り型のフィンを採用して、空気流を調整する等の構成
を用いることも可能である。
【００８７】図２０は、この主旨に従って設計された冷
却調整フィン構造を示している。図示するように、下側
３段の電池モジュール９には遮蔽型のフィン９１ａ、９
１ｂ、９１ｃを設け、中間の第４段の電池モジュール９
に対するフィンは設けず、上側３段の電池モジュール９
には流路絞り型のフィン９１ｄ、９１ｅ、９１ｆ及び外
側方のフィン９２ｄ、９２ｅ、９２ｆを設けている。
【００８８】この構成では、冷却空気流動の上流側ほど
冷却空気に対する遮蔽度が高く、下流側に至るほど電池
モジュール９とフィンとの間隔を小さくして空気流の流
速を上げるように形成されているので、より効果的な均
等冷却が可能となる。
【００８９】上記のように構成され、外装ケース４内に
収容される電池パック８に対し、冷却空気を効果的に流
動させる冷却空気導入及び排出の構成について次に説明
する。
【００９０】図８、図１９、図２１に示すように、送風
機５、モータ５７をホルダケース１０の側方下部に配
し、その送風口５８をホルダケース１０の下方に位置さ
せ、送風機５から圧送された空気は外装ケース４の下部
に形成された空気供給室５９を通じて、ホルダケース１
０の下端の空気導入部５３に達した後、ホルダケース１
０内を下から上に流れて電池モジュール９を冷却し、次
いでホルダケース１０の空気導出部５４を出た後、前記
外装ケース４の上方に形成された空気排出室６０を通過
して、外装ケース４の上部側端に形成された排出口６１
より外装ケース４の外部に排出されるように構成されて
いる。
【００９１】図２１は、１台の送風機５で左右の電池ホ
ルダ６、６に冷却用空気を圧送する構造を示している。
送風機５は左右一対のシロッコファン及び送風口５８、
５８を有し、空気取り入れ口６２より車室内の空気を取
り入れ、一対の送風口５８、５８から左右の空気供給室
５９、５９に均等に空気を送り出している。各空気供給
室５９は、外装ケース４の底板部４ａと、底板部４ａの
図２１における前側位置に起立する前面壁４ｂと、ホル
ダケース１０の下面とによって囲まれた空間で構成さ
れ、前記送風口５８に対向する入口６３には、送風口５
８からの空気を奥側且つ側方に導く複数本の湾曲状の整
流ガイド６４ａ、６４ｂ、６４ｃが前記底板部４ａに立
設されている。前記入口６３は外装ケース４の幅方向の
中央部に設けられ、ホルダケース１０の第１区画空間２
６ａの下方に位置するように配されている。前記底板部
４ａは、空気供給室５９内において外方側、即ち、第２
区画空間２６ｂ、第３区画空間２６ｃ側に向け徐々に高
位置となるスロープ６６を有するように形成されてい
る。また、スロープ６５の第２区画空間２６ｂと第３区
画空間２６ｃの境界部下方位置に、空気を上方に導く背
の低い風向ガイド６７を設けている（図８参照）。
【００９２】前記入口６３から取り入れられた空気は、
３枚の整流ガイド６４ａ、６４ｂ、６４ｃの各中間に形
成される２つの空気通路を通り、奥側且つ第２、第３区
画空間２６ｂ、２６ｃ側に導かれると共に、その一部は
第１区画空間２６ａ内に導かれる。このとき空気流が前
記空気通路を素通りして第１区画空間２６ａ内に導かれ
る空気量が不足しないようにするため、第２エンドプレ
ート２０側の空気通路入口付近に空気を上方に導く風向
ガイド６８を設けている。前記２つの空気通路を出た空
気は、その一部が第２区画空間２６ｂ内に導かれ、残部
は第３区画空間２６ｃの下方に導かれる。その際、第２
区画空間２６ｂ内に導かれる空気量が不足しないよう
に、前記風向ガイド６７が設けられている。第３区画空
間２６ｃの下方に導かれた空気は、第３区画空間２６ｃ
内に導かれる。
【００９３】上記のように、整流ガイド６４ａ、６４
ｂ、６４ｃ、風向ガイド６７、６８、スロープ６５、６
６を設けることによって、各区画空間２６ａ、２６ｂ、
２６ｃに取り込まれる空気量をほぼ均一にすると共に、
各区画空間２６ａ、２６ｂ、２６ｃにおける手前側と奥
側とでの取り込まれる空気量が不均一となるのを防いで
いる。尚、第２区画空間２６ｂ内に配置される２つの単
電池７は、電池モジュール９の中央位置にあり、第１、
第３の区画空間２６ａ、２６ｃに配置される単電池７の
発熱の影響を受けやすいため、これらの単電池に比較し
て空気流による冷却をより多く必要としている。このた
め、第２区画空間２６ｂ内に導かれる空気量が他の区画
空間２６ａ、２６ｃに導かれる空気量より若干大きくな
るように前記風向ガイド６７を設計することが望まし
い。
【００９４】前記外装ケース４は、図８、図２１に示す
ように、その底板部４ａにホルダケース取付座部７１を
備え、ここに左右のホルダケース１０、１０がその脚部
７２において、ボルト・ナット７３により取り付け固定
される。また、外装ケース４の周縁部には車両本体に取
り付けられるフランジ部７４を有している。
【００９５】（Ｄ）電池の動作状態データの出力するた
めのシステム 電池電源装置１はハイブリッド車である車両に電池電力
を供給すると共に、車両側の発電機から充電電力の供給
を受ける。この充放電が適正に実施されることにより電
池パック８は適正な動作状態に維持することができる。
そこで、電池ＥＣＵ２は、各センサにより検出された電
圧、電流、温度及び電池の動作状態を示すＳＯＣ等のデ
ータを車両側の車両制御ＥＣＵ（車輌制御手段）８４に
出力することにより、車輌側の放電及び充電電力が調整
され、過放電や過充電が発生しない適正な動作状態が保
たれるよう制御される。
【００９６】図１６に示すように、車両制御ＥＣＵ８４
は、アクセル開度を検出するアクセルセンサや前記電池
ＥＣＵ２等からのデータ入力に応じてエンジン９０、モ
ータ９１、発電機９２に対して、車両走行のための駆動
トルクを得るための電池電力の使用を制御すると共に、
発電機９２からの電池充電電力が適切に得られるように
制御する。
【００９７】この車輌制御ＥＣＵ８４に対して電池ＥＣ
Ｕ２から出力するデータは、放電及び充電電力の制限デ
ータ、ＳＯＣ調整用の充放電要求データ、ＳＯＣ、電
圧、温度等の電池状態データ、電池電源装置１の異常検
出データ等であり、数値化されたデジタル信号として出
力される。
【００９８】前記ＳＯＣの算出は、前述したように、２
本の電池モジュール９の単位で検出されるブロック電圧
（Ｖ）と電流センサ８７によって検出される電流（Ｉ）
が電池温度によって変化する状態を予め決められたデー
タテーブルに参照することによって各電池ブロック毎の
ＳＯＣを求めることができる。ＳＯＣは蓄電されている
電気量によってＩ−Ｖ特性曲線が変化する電池種類固有
の電気特性であり、本実施形態において使用するニッケ
ル水素電池も固有の電気特性を有している。そこで、Ｉ
−Ｖ特性曲線がＳＯＣの状態及び温度によって変化する
特性グラフを予め求めておき、検出された電池温度にお
ける所定時間（例えば、１００ｍｓ）毎に検出された電
圧値、電流値を該当する温度のＩ−Ｖ特性グラフの座標
上にプロットし、そのプロット群の分布曲線と予め求め
られているＩ−Ｖ特性曲線との比較から、近似のＩ−Ｖ
特性曲線をＳＯＣの状態として検知することができる。
【００９９】Ｓ０Ｃ＝１００％を満充電とし、ＳＯＣ８
０〜９０％を上回るような状態から更に充電電力が供給
される過充電がなされると電池温度の上昇から電池損傷
をまねき、一方、ＳＯＣ＝１０〜２０％を下回るような
状態から放電がなされる過放電も電池の損傷をまねくこ
とになり、電池の動作制御を行う上においては過充電や
過放電の状態に至らない適正なＳＯＣ範囲に維持する必
要がある。従って、電池ＥＣＵ２はＳＯＣを算出して車
両制御ＥＣＵ８４に出力すると共に、ＳＯＣ及び電圧、
電流、温度の各検出データに基づいて充放電電力の制限
データを出力して、車両の電池電源装置１の使用に制限
を与える。例えば、エンジン９０とモータ９１とを車両
走行の駆動源として併用するハイブリッド車両では、Ｓ
ＯＣが満充電に近い状態にあるときにはモータ９１によ
る走行駆動により放電電力の増加を促し、過放電方向に
ある状態ではエンジン９０による走行駆動により充電電
力の増加を促す。また、検出されたＳＯＣの状態によっ
て、これが適正なＳＯＣ範囲の所定値となるような充放
電要求データを出力することによって、車両制御ＥＣＵ
８４によるエンジン９０、モータ９１の制御によりＳＯ
Ｃが所定値となるような充電または放電が実行される。
【０１００】また、電池ＥＣＵ２からＳＯＣ、電圧、電
流、温度の各検出値から異常状態が検出されたときに
は、これを電池ＥＣＵ２から車両制御ＥＣＵ８４に出力
するので、車両制御ＥＣＵ８４は異常状態に対応する処
置を実行する。例えば、電池温度の異常昇温が検出され
たときや、ＳＯＣ判定による過放電状態が検出されたと
きには、車両制御ＥＣＵ８４はリレー８６を動作させて
充放電回路を遮断するので、電池保護と故障の発生を未
然に防止することができる。
【０１０１】このように電池電源装置１側に電池ＥＣＵ
２を設けることによって、電池パック８の動作状態は電
池ＥＣＵ２と車両側とで二重に監視されるため、適正な
動作状態が得られるように制御される。
【０１０２】
【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば、電池
パックの複数位置の温度、電圧が検出されると同時に電
流の検出及び各検出値から演算されるＳＯＣによって電
池の動作状態が検知されるので、この動作状態を電池電
源装置を使用する装置に報知することによって適正な充
放電電力になるように制御される。また、各検出値から
電池パックの異常状態が検出できるので、異常に対応す
る処置を速やかに実行することができる。従って、この
電池電源装置を電源として用いるときには、常に安定し
た電池電力が供給され、異常時にも対応できるので、電
池電源を用いた装置の安定動作を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電池電源装置の全体構成を示す斜視図。
【図２】電池電源装置を自動車に搭載した状態を示す概
略側面図。
【図３】電池パックの構成を示す斜視図。
【図４】（ａ）は電池モジュールを示す正面図、（ｂ）
はその左側面図、（ｃ）はその右側面図。
【図５】外装チューブを仮想線で示した電池モジュール
の斜視図。
【図６】電池モジュールの要部を示す一部切り欠き断面
図。
【図７】電池ホルダを分解して示す斜視図。
【図８】電池ホルダの断面図。
【図９】電池ホルダの要部を示す拡大断面図。
【図１０】第１エンドプレートを内面側から見た正面
図。
【図１１】（ａ）は図１０のＡ−Ａ線拡大断面図、
（ｂ）はその正面図。
【図１２】図１０のＢ−Ｂ線拡大断面図。
【図１３】第２エンドプレートを外面側から見た正面
図。
【図１４】図１３のＣ−Ｃ線拡大断面図。
【図１５】電池モジュールの接続状態を示す接続図。
【図１６】電池電源装置をハイブリッド車に搭載した状
態のシステム構成図。
【図１７】異常温度検出センサの接続状態を示す接続
図。
【図１８】充放電回路ユニットの構成を示す回路図。
【図１９】冷却構造を示す断面図。
【図２０】冷却調整フィンの別実施態様を示す断面図。
【図２１】冷却構造を示す斜視図。
【符号の説明】 １ 電池電源装置 ２ 電池ＥＣＵ（電池容量判定手段／電池状態伝達手
段） ４ 外装ケース ５ 送風機（冷却手段） ６ 電池ホルダ ７ 単電池 ８ 電池パック ９ 電池モジュール １０ ホルダケース １４ 異常温度センサ １５ 接続線 １８ ケース本体 １９ 第１エンドプレート ２０ 第２エンドプレート ３５ 動力ケーブル ７５ 直列回路遮断プラグ ８４ 車両制御ＥＣＵ（車両制御手段） ８６ リレー ８７ 電流センサ（電流検出手段） ８８ 抵抗器（突入電流防止手段） ９３ａ〜９３ｄ ブロック温度センサ（温度検出手段） ９４ 空気温度センサ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｊ 7/00 Ｈ０２Ｊ 7/00 Ｖ (72)発明者 丸川 修平 静岡県湖西市境宿555番地 パナソニック ＥＶエナジー株式会社内 (72)発明者 乾 究 静岡県湖西市境宿555番地 パナソニック ＥＶエナジー株式会社内 (72)発明者 渡辺 功 静岡県湖西市境宿555番地 パナソニック ＥＶエナジー株式会社内 (72)発明者 金丸 邦郎 静岡県湖西市境宿555番地 パナソニック ＥＶエナジー株式会社内

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 二次電池である複数個の単電池を電気的
    且つ機械的に直列に接続して電池モジュールを形成し、
    複数本の電池モジュールを立体的に並列配置してホルダ
    ケース内に保持させると共に、複数本の電池モジュール
    を電気的に直列接続した電池パックと、この電池パック
    内に冷媒を強制的に流動させる冷却手段と、単数または
    複数の電池モジュール単位の温度を検出する温度検出手
    段とを備えたことを特徴とする電池電源装置。
  2. 【請求項２】 冷却手段は電池モジュールの長手方向と
    直交する方向に冷媒を流動させるように構成され、温度
    検出手段は冷媒流動の上流側及び下流側の電池モジュー
    ルの温度を検出し、電池パック内の温度分布傾向に基づ
    いて上流側及び下流側の電池モジュールの検出温度から
    中流部の電池モジュールの温度を演算するように構成さ
    れた請求項１記載の電池電源装置。
  3. 【請求項３】 冷却手段は電池モジュールの長手方向と
    直交する方向に冷媒を流動させるように構成され、温度
    検出手段は冷媒流動方向と直交する方向に並列配置され
    た１つの電池モジュールの温度を検出し、電池パック内
    の温度分布傾向に基づいて並列配置された他の電池モジ
    ュールの温度を演算するように構成された請求項１記載
    の電池電源装置。
  4. 【請求項４】 冷却手段は電池モジュールの長手方向と
    直交する方向に冷媒を流動させるように構成され、温度
    検出手段は１つの電池モジュールの温度を検出すること
    により、電池パック内の温度分布傾向に基づいて他の電
    池モジュールの温度を演算するように構成された請求項
    １記載の電池電源装置。
  5. 【請求項５】 電池パック内の温度分布傾向を、冷媒の
    流量及び温度、充放電平均電力のデータに基づいて求め
    る請求項２〜４いずれか一項に記載の電池電源装置。
  6. 【請求項６】 温度検出手段が、単数または複数の電池
    モジュール単位で温度を検出する温度センサである請求
    項１〜５いずれか一項に記載の電池電源装置。
  7. 【請求項７】 温度検出手段による検出温度に基づいて
    冷却手段の動作を制御する請求項１〜６いずれか一項に
    記載の電池電源装置。
  8. 【請求項８】 二次電池である複数個の単電池を電気的
    且つ機械的に直列に接続して電池モジュールを形成し、
    複数本の電池モジュールを立体的に並列配置してホルダ
    ケース内に保持させると共に、複数本の電池モジュール
    を電気的に直列接続した電池パックと、この電池パック
    内に冷媒を強制的に流動させる冷却手段と、前記電池パ
    ックに設定した複数位置の電圧を検出する電圧検出手段
    と、電池パックの充放電電流を検出する電流検出手段と
    を備えたことを特徴とする電池電源装置。
  9. 【請求項９】 電圧検出手段は、電池パックの総電圧を
    検出する手段を備えて構成された請求項８記載の電池電
    源装置。
  10. 【請求項１０】 電圧検出手段は、単数または複数の電
    池モジュール単位で電圧を検出する手段を備えて構成さ
    れた請求項８記載の電池電源装置。
  11. 【請求項１１】 二次電池である複数個の単電池を電気
    的且つ機械的に直列に接続して電池モジュールを形成
    し、複数本の電池モジュールを立体的に並列配置してホ
    ルダケース内に保持させると共に、複数本の電池モジュ
    ールを電気的に直列接続した電池パックと、この電池パ
    ック内に冷媒を強制的に流動させる冷却手段と、前記電
    池パックに設定した複数位置の電圧を検出する電圧検出
    手段と、電池パックの充放電電流を検出する電流検出手
    段と、単数または複数の電池モジュール単位の温度を検
    出する温度検出手段と、各検出手段により検出された電
    圧、電流、温度に基づいてＳＯＣを算出する電池容量判
    定手段とを備えたことを特徴とする電池電源装置。
  12. 【請求項１２】 電池容量判定手段は、電圧検出手段に
    より検出された単数または複数の電池モジュール単位の
    電圧と、温度検出手段により検出された単数または複数
    の電池モジュール単位の温度と、電流検出手段により検
    出された電流とに基づいて単数または複数の電池モジュ
    ール単位のＳＯＣを算出するように構成された請求項１
    １記載の電池電源装置。
  13. 【請求項１３】 電池容量判定手段は、各電池温度に対
    応して予め求められた電圧・電流データテーブルに、各
    検出手段によって検出された電圧、電流、温度を参照し
    て単数または複数の電池モジュール単位のＳＯＣを算出
    するように構成された請求項１１または１２記載の電池
    電源装置。
  14. 【請求項１４】 電池容量判定手段は、温度検出手段に
    より単数または複数の電池モジュール単位の温度を検出
    すると共に、電圧及び電流の各検出手段により所定時間
    間隔で電圧及び電流を検出して、各時点での電圧及び電
    流の検出値を電圧・電流特性座標上にプロットしてなる
    電圧・電流検出値群と、各電池温度に対応して予め求め
    られた電圧・電流データテーブルとを比較して単数また
    は複数の電池モジュール単位のＳＯＣを算出するように
    構成された請求項１１〜１３いずれか一項に記載の電池
    電源装置。
  15. 【請求項１５】 電池容量判定手段は、各検出手段によ
    って検出された電圧、電流、温度及び電池容量判定手段
    により算出されたＳＯＣに基づいて冷却手段の動作を制
    御するように構成された請求項１１〜１４いずれか一項
    に記載の電池電源装置。
  16. 【請求項１６】 二次電池である複数個の単電池を電気
    的且つ機械的に直列に接続して電池モジュールを形成
    し、複数本の電池モジュールを立体的に並列配置してホ
    ルダケース内に保持させると共に、複数本の電池モジュ
    ールを電気的に直列接続して電池パックを構成し、この
    電池パックの正負両極が当該電池電源装置を使用する外
    部装置に接続された電池電源装置において、前記電池パ
    ックと前記外部装置との接続を開閉するリレーを設けた
    ことを特徴とする電池電源装置。
  17. 【請求項１７】 二次電池である複数個の単電池を電気
    的且つ機械的に直列に接続して電池モジュールを形成
    し、複数本の電池モジュールを立体的に並列配置してホ
    ルダケース内に保持させると共に、複数本の電池モジュ
    ールを電気的に直列接続した電池パックと、この電池パ
    ック内に冷媒を強制的に流動させる冷却手段と、前記電
    池パックに設定した複数位置の電圧を検出する電圧検出
    手段と、電池パックの充放電電流を検出する電流検出手
    段と、単数または複数の電池モジュール単位の温度を検
    出する温度検出手段と、各検出手段により検出された電
    圧、電流、温度に基づいてＳＯＣを算出する電池容量判
    定手段と、前記電池パックの正負両極が接続される当該
    電池電源装置を使用する外部装置との接続を開閉するリ
    レーとを備えてなることを特徴とする電池電源装置。
  18. 【請求項１８】 リレーの接続回路に突入電流防止手段
    を設けた請求項１６または１７記載の電池電源装置。
  19. 【請求項１９】 直列接続された電池モジュールの直列
    回路の少なくとも１か所を遮断する直列回路遮断手段を
    設けた請求項１〜１８いずれか一項に記載の電池電源装
    置。
  20. 【請求項２０】 モータ及び発電機を備え、前記モータ
    を走行駆動源として使用する自動車に搭載され、二次電
    池である複数個の単電池を電気的且つ機械的に直列に接
    続して電池モジュールを形成し、複数本の電池モジュー
    ルを立体的に並列配置してホルダケース内に保持させる
    と共に、複数本の電池モジュールを電気的に直列接続し
    て電池パックを構成し、この電池パックの正負両極を前
    記自動車に接続すると共に、この電池パック内に強制的
    に冷媒を流動させる冷却手段を備えた電池電源装置にお
    いて、前記電池パックに設定した複数位置の電圧を検出
    する電圧検出手段と、電池パックの充放電電流を検出す
    る電流検出手段と、電池パック内に設定した複数位置の
    温度を検出する温度検出手段と、各検出手段により検出
    された電圧、電流、温度に基づいてＳＯＣを算出する電
    池容量判定手段と、電池パックの動作状態データを前記
    自動車の車両制御手段に出力する電池情報伝達手段と、
    前記電池パックの自動車との接続回路を開閉するリレー
    とを備えてなることを特徴とする電池電源装置。
  21. 【請求項２１】 電池状態伝達手段は、各検出手段によ
    って検出された電池パックの異常状態を車両制御手段に
    出力するように構成された請求項２０記載の電池電源装
    置。
  22. 【請求項２２】 リレーは、異常発生時に車両制御手段
    により電池パックの自動車との接続回路を遮断するよう
    に構成された請求項２０記載の電池電源装置。
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