JPWO2013099499A1 - 電源装置、回路基板、及び電源装置を備える車両並びに蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハーネスの数が多くなっても、電源装置の大型化を回避する。【解決手段】電池ブロック１０を構成する複数の電池セル１の一の電池特性を検出する第一検出手段６１と、他の電池特性を検出する第二検出手段６２と、第一検出手段６１及び第二検出手段６２とそれぞれ電気的に接続され、第一検出手段６１及び第二検出手段６２で検出された各特性情報に基づいて、電池セル１の状態を監視する監視回路２８を実装した、外観を矩形状とする回路基板２６と、第一検出手段６１から延長された第一ハーネス６３を、回路基板２６と接続するための第一コネクタ６５と、第二検出手段６２から延長された第二ハーネス６４を、回路基板２６と接続するための第二コネクタ６６と、を備える電源装置であって、回路基板２６の、矩形状の一方の端縁に、第一コネクタ６５を固定し、該端縁と交差する他の端縁に、第二コネクタ６６を、第一コネクタ６５と交差する姿勢に固定する。【選択図】図４

Description

本発明は、複数の電池セルを積層した電源装置、回路基板、及び電源装置を備える車両並びに蓄電装置に関し、特にハイブリッド車、燃料電池自動車、電気自動車、電動オートバイ等の電動車両に搭載されて車両を走行させるモータの電源装置、あるいは家庭用、工場用の蓄電用途等に使用される大電流用の電源に電力を供給する電源装置、回路基板、及び電源装置を備える車両並びに蓄電装置に関する。

複数の電池セルを備える電源装置は、ハイブリッド自動車や電気自動車など車両用の電源装置などに利用されている。このような電源装置は、複数の電池セルを積層した電池ブロックで構成される。また電池ブロックの上面には、回路基板を配置している。この回路基板には、電池セルの温度や電圧等を監視して、異常が無いかを検出する監視回路等が実装される。このような電源装置の一例を、図１０の分解斜視図に示す（特許文献１）。この図に示す電源装置８００は、角形の電池セル８０１の積層体の上面に、回路基板８２６をねじ止めにより固定している。また、各電池セル８０１には温度センサや電圧センサが接続されると共に、回路基板８２６には、各電池セル８０１に接続された温度センサ、電圧センサから引き出されたハーネスが接続されている。

一方、電源装置に対する近年の高出力化の要求によって、使用する電池セル数が増え、これに応じて電池セルに接続された温度センサや電圧センサからのハーネスの数も増加する傾向にある。その一方で、電源装置の小型化も求められていることから、回路基板を大型化することができない。

従来より、このような各センサから引き出されて回路基板に接続するためのハーネス類は、ノイズ耐性を高めるため、長さを極力短くすることが求められており、このため回路基板の端縁にハーネス類が接続されていた。しかしながら、上述の通りセンサの数が増える一方で、回路基板の大型化が許容されない状況においては、図１１の平面図に示すように、回路基板９２６の端縁でコネクタを２段に配置しなければならない。この図の例では、回路基板９２６の端縁側に第一コネクタ９６５を配置し、その背面側に第二コネクタ９６６を配置している。

このような配置では、第一コネクタ９６５から引き出される第一ハーネス９６３は従来通り接続できるものの、その背面側に配置された第二コネクタ９６６から引き出される第二ハーネス９６４は、図１２の側面図に示すように、第一コネクタ９６５の上面を乗り越えるようにして外部に引き出す必要が生じる。この構成では、第二コネクタ９６６から引き出した第二ハーネス９６４が、その前方に配置された第一コネクタ９６５と干渉してしまう。これを避けるには、第二ハーネス９６４を第一コネクタ９６５の上面に引き出す必要があるが、この場合は第一コネクタ９６５の上面に、第二ハーネス９６４を配置するための空間を設ける必要が生じ、回路基板の高さ方向の空間を稼ぐ必要が生じ、電源装置全体として丈が高くなる。また、高さ方向のみならず水平方向においても、図１１、図１２に示すように、第二ハーネス９６４を引き出すため第二コネクタ９６６を第一コネクタ９６５の背面から離間させて固定する必要が生じる。いいかえると、第二コネクタ９６６を第一コネクタ９６５と近接して配置することができず、この結果、コネクタを配置するための面積を、コネクタ本来のサイズよりも大きく取る必要が生じて、回路基板におけるコネクタの専有面積が大きくなり、ひいては電源装置の大型化を招くという問題があった。特に、電源装置の高さも含めた小型が求められる今日において、このような厚型化や大面積化が許容されない場合は、ハーネスの配置に支障を生じる。

特開２０１１−８６６３４号公報 特開２０１０−２５７７５０号公報

本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、ハーネスの数が多くなっても、電源装置の大型化を回避可能とした電源装置、回路基板、及び電源装置を備える車両並びに蓄電装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記目的を達成するために、本発明の第１の側面に係る電源装置によれば、複数の電池セルを積層した電池ブロックと、前記電池ブロックを構成する複数の電池セルの一の電池特性を検出する第一検出手段と、前記電池ブロックを構成する複数の電池セルの他の電池特性を検出する第二検出手段と、前記第一検出手段及び第二検出手段とそれぞれ電気的に接続され、前記第一検出手段及び第二検出手段で検出された各特性情報に基づいて、電池セルの状態を監視する監視回路を実装した、外観を矩形状とする回路基板と、前記第一検出手段から延長された第一ハーネスを、前記回路基板と接続するための第一コネクタと、前記第二検出手段から延長された第二ハーネスを、前記回路基板と接続するための第二コネクタとを備える電源装置であって、前記回路基板の、矩形状の一方の端縁に、前記第一コネクタを固定し、該端縁と交差する他の端縁に、前記第二コネクタを、前記第一コネクタと交差する姿勢に固定することができる。上記構成により、一方の端縁のみならず、その端縁と隣接する他の端縁も利用して検出手段を接続することができ、検出手段が多くなっても、これらを効率よく配置できる。

また、第２の側面に係る電源装置によれば、前記電池特性情報を、電池セルの温度又は電圧の少なくともいずれかとできる。これにより、電池セルの監視を温度や電圧に基づいて行いつつも、コネクタをコンパクトに配置できる。

さらに、第３の側面に係る電源装置によれば、前記回路基板が、一方向に延長された矩形状であり、該矩形状の長手方向の端縁に第一コネクタを配置し、該端縁と隣接する側面に、第二コネクタを配置することができる。これにより、長さ方向に第一コネクタを配置して第一ハーネスを引き出す一方、その近傍で第二ハーネスを第一コネクタと干渉しないように効率よく配置することが可能となる。

さらにまた、第４の側面に係る電源装置によれば、前記第二コネクタを複数、前記回路基板の対向する面にそれぞれ設けることができる。これにより、第一コネクタの両側に、それぞれ第二コネクタを配置でき、複数の第二コネクタを利用することでより多くの検出手段を設けることが可能となる。

さらにまた、第５の側面に係る電源装置によれば、前記第二ハーネスを、前記第一ハーネスと同一の方向に折曲させることができる。これにより、第二コネクタから引き出された第二ハーネスも、第一コネクタの第一ハーネスと同じ方向に纏めることができ、ハーネスの取り回しを容易にできる。

さらにまた、第６の側面に係る回路基板によれば、複数の電池セルの電池特性を検出する二以上の検出手段と接続可能であり、各検出手段で検出された特性情報に基づいて、電池セルの状態を監視する監視回路を実装した回路基板であって、一の検出手段から延長された第一ハーネスを、回路基板と接続するための第一コネクタと、他の検出手段から延長された第二ハーネスを、回路基板と接続するための第二コネクタとを備え、回路基板は、外観を矩形状としており、その矩形状の一方の端縁に、前記第一コネクタを固定し、さらに、該端縁と交差する他の端縁に、前記第二コネクタを、前記第一コネクタと交差する姿勢に固定することができる。上記構成により、一方の端縁のみならず、その端縁と隣接する他の端縁も利用して検出手段を接続することができ、検出手段が多くなっても、これらを効率よく配置できる。

さらにまた、第７の側面に係る車両によれば、上記の電源装置を備えることができる。

さらにまた、第８の側面に係る蓄電装置によれば、上記の電源装置を備えることができる。

実施の形態に係る電源装置の外観を示す斜視図である。 図１の電源装置から、押圧部、シール部材を分解した分解斜視図である。 図１の電源装置から電池セル、セパレータ、エンドプレートを分解した分解斜視図である。 図１の電源源装置の回路基板を示す平面図である。 図１の電源源装置の背面図である。 図１の電源源装置の断面図である。 エンジンとモータで走行するハイブリッド車に電源装置を搭載する例を示すブロック図である。 モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示すブロック図である。 蓄電用の電源装置に適用する例を示すブロック図である。 従来の電源装置を示す分解斜視図である。 従来の電源装置の回路基板を示す平面図である。 図１１の回路基板の側面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置、回路基板、及び電源装置を備える車両並びに蓄電装置、連結ユニットを例示するものであって、本発明は電源装置、回路基板、及び電源装置を備える車両並びに蓄電装置、連結ユニットを以下のものに特定しない。さらに、本明細書においては、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
（実施の形態１）

以下、電源装置の一実施の形態として車両用電源装置に適用した例を、図１〜図３に基づいて説明する。これらの図において、図１は電源装置を構成する電池ブロック１０の外観斜視図、図２は図１から安全弁ダクト２４、押圧部２２、シール部材２０を分解した分解斜視図、図３は図１から電池セル１とセパレータ６、エンドプレート７を分解した分解斜視図を、それぞれ示している。電池ブロック１０は、図１に示すように箱形としている。この電池ブロック１０を複数、直列又は並列に接続して、電源装置を構成する。各電池ブロック１０は、図２の分解斜視図に示すように、複数の電池セル１を積層した電池ブロック１０と、シール部材２０と、押圧部２２と、安全弁ダクト２４とを備えている。安全弁ダクト２４は、電池セル１の安全弁３と連通されている。
（電池ブロック１０）

電池ブロック１０は、図３の分解斜視図に示すように、複数枚の電池セル１を、絶縁性のセパレータ６を介して積層し、両側の端面にエンドプレート７を配置して締結したブロック体である。両端面のエンドプレート７同士は、バインドバー（図示せず）で締結される。バインドバーは、電池ブロック１０の側面や上面に配置される。このバインドバーは、金属製の板材を折曲して構成される。このようにしてバインドバーで締結されたエンドプレート７同士の間に電池セル１の積層体を挟持することによって、電池ブロック１０を強固に保持できる。
（電池セル１）

電池セル１は、図３に示すように、その厚さを上辺の横幅よりも薄くした薄型の外装缶２を利用している。この外装缶２は、外装缶２の四隅のコーナ部を面取りした略箱形形状としている。また外装缶２の上面で外装缶２を封止する封口板４には、一対の電極端子５を突出させると共に、電極端子５の間に安全弁３を設けている。安全弁３は、外装缶２の内圧が所定値以上に上昇した際に開弁して、内部のガスを放出できるように構成される。安全弁３の開弁により、外装缶２の内圧上昇を停止することができる。なお、ここでは一般的に安全弁３から排出される排出ガスを効率よく誘導するために、安全弁３が電池ブロック１０の一面（本実施形態では上面）に並ぶように、電池セル１は積層される。

電池セル１を構成する素電池は、リチウムイオン電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池等の充電可能な二次電池である。特に薄型電池にリチウムイオン電池を使用すると、パック電池全体の容量に対する充電容量を大きくできる特長がある。
（回路基板２６）

また安全ダクト２４の上面には、回路基板２６が配置されている。この回路基板２６には、電池ブロック１０を構成する電池セル１の温度や電圧等を監視して、何からの異常が発生していないかを確認する監視回路２８等が実装される。このように、電池ブロック１０の上面に回路基板２６を配置する構成とすることで、複数の電池ブロック同士を結合させる際に結合面において回路基板２６と干渉することなく、また電池ブロックの小型化に有利となる。

図１〜図２の例では、隣接する電池セル１の電極端子５同士を接続するバスバー２７を、電池ブロック１０の上面に設けている。バスバー２７は、電池セル１の積層方向に沿って平行に延長され、また電池ブロック１０の上面で一対のバスバー２７の配置ラインを互いに離間させている。このように離間された一対のバスバー２７同士の間に、回路基板２６を配置することで、電池ブロック１０の厚型化を回避し、電池ブロックや電源装置の小型化に有利となる。
（監視回路２８）

監視回路２８は、電池セル１と接続された複数の検出手段から送出される電池セル１の特性情報に基づいて、電池セル１の状態を判定する。このような監視回路２８は、ＡＳＩＣなどのＩＣで構成される。また、電池セル１の特性情報としては、上述の通り電池セルのセル電圧や温度の他、電流などが利用できる。また電圧についても、セル電圧に限らず、電池ブロック全体の電圧を検出したり、あるいは電池セルを直列に接続した電圧を検出して、特性情報として利用したりすることもできる。
（検出手段）

この例では、検出手段として、第一検出手段６１と、第二検出手段６２の２種類を用いている。第一検出手段６１は、電池セル１の電圧を検出するための検出端子である。ここでは、検出端子はバスバー２７に溶接されており、検出端子を介して、電池セル同士を接続するバスバー２７の電圧をそれぞれ検出し、監視回路２８に実装されているＡＳＩＣ（電圧検出用のＩＣ）などのＩＣが、直列接続された電池セル１のバスバー２７間の電位差でもってセル電圧を演算するようになっている。つまり、回路基板２６には、監視回路２８として、セル電圧を演算するための電圧検出回路が実装されており、検出端子に接続される第一ハーネス６３を介して、電圧検出回路に電池セル同士を接続するバスバー２７の電圧をそれぞれ入力するようになっている。また、回路基板２６には、外部出力用のコネクタ３０が備えられており、電圧検出回路が演算したセル電圧を、外部出力用のコネクタ３０を介して、外部の基板等に出力できるようになっている。

なお、外部出力用のコネクタ３０には、外部の基板に接続される信号線（図示せず）が接続されるようになっており、この信号線も第一ハーネス６３や第二ハーネス６４と同様、極力短くなるように構成することで耐ノイズ性を向上させることができる。したがって、図２に示すように、信号線が接続される外部出力用のコネクタ３０は、監視回路２８が実装される回路基板２６の端部に配置することが好ましく、本発明の実施形態では、後述する回路基板２６の第一コネクタ６５の反対側の端部に配置されている。

さらに第二検出手段６２は、電池セル１の温度を検出する温度センサである。このような温度センサには、ＰＴＣやサーミスタ等が利用できる。ここでは、サーミスタを利用し、電池セル１の温度を抵抗値の変化として検出して、監視回路２８に入力する。図２の分解斜視図に示す電源装置は、電池セル１の温度を検出する温度センサ１２を電池セル１に接近して設けている。またサーミスタには、ＮＴＣサーミスタ、ＰＴＣサーミスタ等が利用できる。さらに、サーミスタに代えて、熱電対やバリスタ等の部材を温度センサとして利用することもできる。加えて、温度センサは電池セルの温度のみならず、例えばバスバーの温度や回路基板の温度等、他の部材の温度を検出するように配置することも可能である。

これらの第一検出手段６１及び第二検出手段６２は、それぞれ、第一ハーネス６３、第二ハーネス６４でもって、回路基板２６に実装されている監視回路２８と電気的接続されている。また回路基板２６には、第一ハーネス６３、第二ハーネス６４と接続するための第一コネクタ６５、及び第二コネクタ６６を設けている。すなわち、第一ハーネス６３は一端が各バスバー２７に電気的に接続された状態で固定され、他端には、第一コネクタ６５と接続するための第一接続端子を設けている。また、複数の第一接続端子を効率よく回路基板２６と接続されるよう、複数の第一ハーネス６３の第一接続端子を纏めて第一接続コネクタに接続している。この第一接続コネクタは、第一コネクタ６５と嵌着できる嵌着構造を備えており、第一接続コネクタを第一コネクタ６５に嵌着させることで、複数の第一ハーネス６３を回路基板２６と接続できる。また第二ハーネス６４も同様に、一端が温度センサとそれぞれ接続されており、他端を第二接続端子としている。この第二接続端子を纏めて第二接続コネクタとして、第二コネクタ６６に嵌着させている。

各コネクタ及び接続コネクタは、プラスチックなどの絶縁性部材とする。また図４の例では、第一コネクタ６５及び第二コネクタ６６を、それぞれ２個ずつ設けているが、１個に纏めたり、あるいは３個以上に分割したりすることも可能であることはいうまでもない。さらに第一コネクタ６５の嵌着構造と第二コネクタ６６の嵌着構造は、互換性のない構造とすることで、誤接続を回避できる。

図４に、回路基板２６の平面図を示す。この回路基板２６は、外観を略矩形状としており、例えばガラスエポキシ製の多層基板としている。また回路基板２６の四隅には、電池ブロック１０の上面と螺合により固定するためのねじ穴を設けている。
（コネクタ）

さらに、長方形状の回路基板２６の短辺側には、第一コネクタ６５を配置している。この例では、第一コネクタ６５を二分割して固定しているが、一体化した長いコネクタを利用することも可能であることはいうまでもない。

さらに、第二コネクタ６６は、長方形状の回路基板２６の長辺側であって、第一コネクタ６５と近接した部位に固定している。図４の例では、第二コネクタ６６を、第一コネクタ６５を設けた短辺の両側に、それぞれ設けている。このようなコネクタの配置によって、回路基板２６の大きさを大きくすることなく、端子数の増えたコネクタを効率よく配置できる。

すなわち従来は、回路基板にコネクタを配置する際に、ハーネスの長さを極力短くしてノイズ耐性を高めるため、端縁に配置する必要があった。しかしながら、近年の高出力化の要請に伴って接続する電池セルの数が増える一方、小型化の要請によって回路基板を大型化することができない。この結果、回路基板の端縁の長さが、ハーネスの数に見合ったコネクタを配置するための十分なスペースを持ち得ない事態となっている。このため、図１１や図１２に示すように、回路基板の端縁でコネクタを二列に配置しなければならない。しかしながら、コネクタを二重に配置したのでは、端縁に近い側に配置した第一コネクタ９６５から引き出す第一ハーネス９６３については問題なく利用できるものの、後段側に配置した第二コネクタ９６６は、第一コネクタ９６５の上面を乗り越えて第二ハーネス９６４を引き出す必要が生じる。この際、第二ハーネス９６４と第一コネクタ９６５との干渉を避けるためには、第二ハーネス９６４が第一コネクタ９６５の上面を乗り越えられるよう、第一コネクタ９６５の周囲に十分な空間を確保する必要が生じる。すなわち、第一コネクタ９６５の上面にコネクタを通す隙間を設け、また第一コネクタ９６５と第二コネクタ９６６との間にも、第二ハーネス９６４を引き出すための空間を設ける必要があって、第二コネクタ９６６を第一コネクタ９６５と近接させることができずに、コネクタの配置面積を大きく取る必要が生じ、結果として電源装置のサイズが大きくなるという問題があった。

これに対して本実施の形態では、第二コネクタ６６を第一コネクタ６５と交差する端縁に配置することで、コネクタを端縁に配置してノイズ耐性を高めつつも、接続すべきハーネスの数が多くなった場合にも対応可能としている。図４に示す例では、長方形状の回路基板２６の短辺側に第一コネクタ６５を配置し、長辺側に第二コネクタ６６を配置している。この結果、第一コネクタ６５と第二コネクタ６６は直交する姿勢となる。第二コネクタ６６から引き出される第二ハーネス６４は、長辺側に引き出すこともできるし、また図４に示すように、第一ハーネス６３と同じ方向に引き出すこともできる。特に、図１や図２に示すように、電池ブロック１０の上面で、両端に配置されたバスバー２７同士の間に回路基板２６を配置する構成においては、バスバー２７と回路基板２６とを絶縁するために区画壁２９が設けられている。このため、第二ハーネス６４は区画壁２９で反射される姿勢に折曲して、第一ハーネス６３と同じ方向、すなわち第一コネクタ６５を設けた方向に向けて引き出している。この構成であれば、第二コネクタ６６を第一コネクタ６５と交差する姿勢に固定しつつも、第二ハーネス６４は第一ハーネス６３と同じ方向に引き出すことが可能となり、コネクタを二重に配置することを回避しつつも、従来と同様にハーネスを回路基板２６の一面から一纏めにして引き出す構成を採用できる。

なお、ここでいう交差する姿勢に固定とは、コネクタに接続されるハーネス同士が干渉しないように、第一コネクタ６５と第二コネクタ６６が異なる向きに配置することを意味しており、第一コネクタ６５と第二コネクタ６６とが近接するように配置されている。すなわち、第一コネクタ６５と第二コネクタ６６との間に若干の隙間を設けた構成も含む。

また図４の例では、第二コネクタ６６は、回路基板２６の長辺の両側に設けている。このように回路基板２６の対向する辺を利用してコネクタを配置することで、より多くのハーネスに対応してコネクタを配置できる。

なお、本発明の実施形態では、第一コネクタ、第二コネクタ、外部出力用のコネクタは、一般的なコネクタのように、配置される基板の主面に対して垂直方向に抜き差しするように構成されたものではなく、水平方向に抜き差しできるように構成されたものを使用している。このようなコネクタを採用することで、より基板の上下方向の丈を短くすることができ、電源装置全体の大型化の抑制を達成することができるようになっている。

またこれらの第一コネクタ６５、第二コネクタ６６の高さは、図５の背面図及び図６の断面図に示すように、区画壁２９の高さよりも低く形成することが好ましい。この構成によって、回路基板２６から突出した第一コネクタ６５や第二コネクタ６６、あるいはこれらに接続された第一ハーネス６３や第二ハーネス６４との接続部分が、電池セル１に設けた電極端子５や、バスバー２７を保持する区画壁２９から突出することを防ぎ、電源装置の厚型化を回避できる。

また図４の例では、矩形状の回路基板２６の四隅にねじ穴を設けている。ここで、ねじ穴からねじ頭などの突起を突出させて、第二ハーネス６４と第一ハーネス６３の間に介在させてもよい。このようにすることで、第二ハーネス６４をねじの外側を通るように引き出せば、第二ハーネス６４が第一ハーネス６３と絡まることが回避され、ハーネスの引き出しをコネクタ間で纏めやすくなる。

なお、本発明におけるハーネスとは、複数のリード線が結束された接続線だけを意味するわけではなく、例えば、一本のリード線を個々にコネクタに接続する構成や、ハードワイヤーなども含むものとする。

以上の電源装置は、車載用の電源として利用できる。電源装置を搭載する車両としては、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド車やプラグインハイブリッド車、あるいはモータのみで走行する電気自動車等の電動車両が利用でき、これらの車両の電源として使用される。
（ハイブリッド車用電源装置）

図７に、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両ＨＶは、車両ＨＶを走行させるエンジン９６及び走行用のモータ９３と、モータ９３に電力を供給する電源装置１００と、電源装置１００の電池を充電する発電機９４とを備えている。電源装置１００は、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４に接続している。車両ＨＶは、電源装置１００の電池を充放電しながらモータ９３とエンジン９６の両方で走行する。モータ９３は、エンジン効率の悪い領域、例えば加速時や低速走行時に駆動されて車両を走行させる。モータ９３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、エンジン９６で駆動され、あるいは車両にブレーキをかけるときの回生制動で駆動されて、電源装置１００の電池を充電する。
（電気自動車用電源装置）

また図８に、モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両ＥＶは、車両ＥＶを走行させる走行用のモータ９３と、このモータ９３に電力を供給する電源装置１００と、この電源装置１００の電池を充電する発電機９４とを備えている。モータ９３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、車両ＥＶを回生制動する時のエネルギーで駆動されて、電源装置１００の電池を充電する。
（蓄電用電源装置）

さらに、この電源装置は、移動体用の動力源としてのみならず、載置型の蓄電用設備としても利用できる。例えば家庭用、工場用の電源として、太陽光や深夜電力等で充電し、必要時に放電する電源システム、あるいは日中の太陽光を充電して夜間に放電する街路灯用の電源や、停電時に駆動する信号機用のバックアップ電源等にも利用できる。このような例を図９に示す。この図に示す電源装置１００は、複数の電池パック８１をユニット状に接続して電池ユニット８２を構成している。各電池パック８１は、複数の電池セル１が直列及び／又は並列に接続されている。各電池パック８１は、電源コントローラ８４により制御される。この電源装置１００は、電池ユニット８２を充電用電源ＣＰで充電した後、負荷ＬＤを駆動する。このため電源装置１００は、充電モードと放電モードを備える。負荷ＬＤと充電用電源ＣＰはそれぞれ、放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳを介して電源装置１００と接続されている。放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳのＯＮ／ＯＦＦは、電源装置１００の電源コントローラ８４によって切り替えられる。充電モードにおいては、電源コントローラ８４は充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＦＦに切り替えて、充電用電源ＣＰから電源装置１００への充電を許可する。また充電が完了し満充電になると、あるいは所定値以上の容量が充電された状態で負荷ＬＤからの要求に応じて、電源コントローラ８４は充電スイッチＣＳをＯＦＦに、放電スイッチＤＳをＯＮにして放電モードに切り替え、電源装置１００から負荷ＬＤへの放電を許可する。また、必要に応じて、充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＮにして、負荷ＬＤの電力供給と、電源装置１００への充電を同時に行うこともできる。

電源装置１００で駆動される負荷ＬＤは、放電スイッチＤＳを介して電源装置１００と接続されている。電源装置１００の放電モードにおいては、電源コントローラ８４が放電スイッチＤＳをＯＮに切り替えて、負荷ＬＤに接続し、電源装置１００からの電力で負荷ＬＤを駆動する。放電スイッチＤＳはＦＥＴ等のスイッチング素子が利用できる。放電スイッチＤＳのＯＮ／ＯＦＦは、電源装置１００の電源コントローラ８４によって制御される。また電源コントローラ８４は、外部機器と通信するための通信インターフェースを備えている。図９の例では、ＵＡＲＴやＲＳ−２３２Ｃ等の既存の通信プロトコルに従い、ホスト機器ＨＴと接続されている。また必要に応じて、電源システムに対してユーザが操作を行うためのユーザインターフェースを設けることもできる。

各電池パック８１は、信号端子と電源端子を備える。信号端子は、パック入出力端子ＤＩと、パック異常出力端子ＤＡと、パック接続端子ＤＯとを含む。パック入出力端子ＤＩは、他のパック電池や電源コントローラ８４からの信号を入出力するための端子であり、パック接続端子ＤＯは子パックである他のパック電池に対して信号を入出力するための端子である。またパック異常出力端子ＤＡは、パック電池の異常を外部に出力するための端子である。さらに電源端子は、電池パック８１同士を直列、並列に接続するための端子である。また電池ユニット８２は並列接続スイッチ８５を介して出力ラインＯＬに接続されて互いに並列に接続されている。

本発明に係る電源装置、回路基板、及び電源装置を備える車両並びに蓄電装置は、ＥＶ走行モードとＨＥＶ走行モードとを切り替え可能なプラグイン式ハイブリッド電気自動車やハイブリッド式電気自動車、電気自動車等の電源装置として好適に利用できる。またコンピュータサーバのラックに搭載可能なバックアップ電源装置、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源装置、家庭内用、工場用の蓄電用電源、街路灯の電源等、太陽電池と組み合わせた蓄電装置、信号機等のバックアップ電源用等の用途にも適宜利用できる。

１００…電源装置
１、８０１…電池セル
２…外装缶
３…安全弁
４…封口板
５…電極端子
６…セパレータ
７…エンドプレート
１０…電池ブロック
２０…シール部材
２１…シール開口部
２２…押圧部
２３…押圧開口部
２４…安全弁ダクト
２６、８２６、９２６…回路基板
２７…バスバー
２８…監視回路
２９…区画壁
３０…外部出力用のコネクタ
６１…第一検出手段
６２…第二検出手段
６３、９６３…第一ハーネス
６４、９６４…第二ハーネス
６５、９６５…第一コネクタ
６６、９６６…第二コネクタ
８１…電池パック
８２…電池ユニット
８４…電源コントローラ
８５…並列接続スイッチ
９３…モータ
９４…発電機
９５…インバータ
９６…エンジン
８００…電源装置
ＨＶ、ＥＶ…車両
ＬＤ…負荷；ＣＰ…充電用電源；ＤＳ…放電スイッチ；ＣＳ…充電スイッチ
ＯＬ…出力ライン；ＨＴ…ホスト機器
ＤＩ…パック入出力端子；ＤＡ…パック異常出力端子；ＤＯ…パック接続端子

Claims (8)

1. 複数の電池セルを積層した電池ブロックと、
   前記電池ブロックを構成する複数の電池セルの一の電池特性を検出する第一検出手段と、
   前記電池ブロックを構成する複数の電池セルの他の電池特性を検出する第二検出手段と、
   前記第一検出手段及び第二検出手段とそれぞれ電気的に接続され、前記第一検出手段及び第二検出手段で検出された各特性情報に基づいて、電池セルの状態を監視する監視回路を実装した、外観を矩形状とする回路基板と、
   前記第一検出手段から延長された第一ハーネスを、前記監視回路と接続するための第一コネクタと、
   前記第二検出手段から延長された第二ハーネスを、前記監視回路と接続するための第二コネクタと、
   を備える電源装置であって、
   前記回路基板の、
   矩形状の一方の端縁に、前記第一コネクタを固定し、
   該端縁と交差する他の端縁に、前記第二コネクタを、前記第一コネクタと交差する姿勢に固定してなることを特徴とする電源装置。
2. 請求項１に記載の電源装置であって、
   前記電池特性情報が、電池セルの温度又は電圧の少なくともいずれかであることを特徴とする電源装置。
3. 請求項１又は２に記載の電源装置であって、
   前記回路基板が、一方向に延長された矩形状であり、
   該矩形状の長手方向の端縁に第一コネクタを配置し、
   該端縁と隣接する側面に、第二コネクタを配置してなることを特徴とする電源装置。
4. 請求項１から３のいずれか一に記載の電源装置であって、
   前記第二コネクタが複数、前記回路基板の対向する面にそれぞれ設けられてなることを特徴とする電源装置。
5. 請求項１から４のいずれか一に記載の電源装置であって、
   前記第二ハーネスが、前記第一ハーネスと同一の方向に折曲されてなることを特徴とする電源装置。
6. 複数の電池セルの電池特性を検出する二以上の検出手段と接続可能であり、各検出手段で検出された特性情報に基づいて、電池セルの状態を監視する監視回路を実装した回路基板であって、
   一の検出手段から延長された第一ハーネスを、回路基板と接続するための第一コネクタと、
   他の検出手段から延長された第二ハーネスを、回路基板と接続するための第二コネクタと、
   を備え、
   回路基板は、外観を矩形状としており、
   その矩形状の一方の端縁に、前記第一コネクタを固定し、
   さらに、該端縁と交差する他の端縁に、前記第二コネクタを、前記第一コネクタと交差する姿勢に固定してなることを特徴とする回路基板。
7. 請求項１から６のいずれか一に記載の電源装置を備える車両。
8. 請求項１から６のいずれか一に記載の電源装置を備える蓄電装置。

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