WO2021149299A1

WO2021149299A1 - 電源装置とこの電源装置を備える電動車両及び蓄電装置

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Publication number: WO2021149299A1
Application number: PCT/JP2020/034802
Authority: WO
Inventors: 矢野　準也; 中山　正人; 智徳國光; 泰輔濱田
Original assignee: 三洋電機株式会社
Priority date: 2020-01-23
Filing date: 2020-09-15
Publication date: 2021-07-29
Also published as: CN114946104A; EP4095981A1; US20230202345A1; EP4095981A4; JPWO2021149299A1

Abstract

電源装置は、複数の電池セル（１）を積層してなる電池積層体（２）を備えると共に、電池セル（１）の電池情報を検出するセルモニター回路（６）を備える複数の電池モジュール（１０）を含み、各々の電池モジュール（１０）のセルモニター回路（６）を、通信ライン（４４）を介してカスケード接続している。電池モジュール（１０）は、両端部に配置されてセルモニター回路（６）に接続している一対の通信端子（４３）と、両端部に配置している一対の通信端子（４３）を接続しているインナー線（４５）とを備え、通信端子（４３）に通信ライン（４４）を接続して、複数の電池モジュール（１０）のセルモニター回路（６）をカスケード接続している。

Description

電源装置とこの電源装置を備える電動車両及び蓄電装置

　本発明は、複数の電池モジュールからなる電源装置と、この電源装置を備える電動車両及び蓄電装置に関し、特にハイブリッド車、電気自動車、燃料電池自動車、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装置、さらにこの電源装置を備える電動車両及び蓄電装置に関する。

　電源装置は、複数の電池モジュールを直列や並列に接続して、充放電の容量と出力電流を大きくできる。この電源装置は、ハイブリッド自動車や電気自動車など車両用の電源や、工場用、家庭用などの蓄電システムの電源などに利用される。この電源装置に使用する電池モジュールは開発されている（例えば特許文献１参照）。

　この電池モジュールは、図１４の分解斜視図に示すように、複数の電池セル９０１を積層して電池積層体９０２とし、この電池積層体９０２に接続されて、電池セル９０１の電圧などの電池情報を検出するセルモニター回路９０６を備えている。この電池モジュール９１０は、互いに直列に接続されて大出力の電源装置に使用されている。この電源装置は、複数の電池モジュールの電池情報を検出するセルモニター回路をカスケード接続して、外部のバッテリコントロールユニット（ＢＣＵ）などに電池情報を伝送できる。この電源装置は、複数の電池モジュールのセルモニター回路をカスケード接続して１回線の通信ラインで外部に伝送できる。

国際公開第２０１４／０２４４５２号

　複数の電池モジュールのセルモニター回路を通信ラインでカスケード接続する電源装置は、１回線の通信ラインで電池情報などを外部に伝送できるが、この電源装置は、図１５の概略構成図に示すように、電池モジュール８１０のセルモニター回路８０６をカスケード接続するために、電池モジュール８１０の間に通信ライン８４４を配線している。この電源装置８００は、電池モジュール８１０の間に通信ライン８４４を配線するために配線スペース８４５を設ける必要がある。電池モジュール８１０の間に設ける配線スペース８４５は、電源装置８００全体を大きくする弊害となる。配線スペースを狭くすることで電源装置をコンパクトにできるが、狭い配線スペースに配線された通信ラインは、両側の電池モジュールに挟まれて損傷される等の弊害を受けるので、長期間にわたって安定して電池情報の信号を外部のバッテリコントロールユニット等に伝送できない。とくに車両等に搭載される電源装置は、振動や衝撃を受け、さらに温度や湿度などの外的条件の厳しい環境で使用されることから、長期間にわたって通信ラインの損傷を確実に阻止して、電池の重要な情報を外部に伝送することが難しくなり、電源装置としての信頼性を長期間にわたって維持するのを阻害する原因となる。

　本発明は、さらに以上の弊害を防止することを目的に開発されたもので、本発明の目的は、電池モジュールを簡単に直列接続して、長期間にわたって高い信頼性を維持しながら全体をコンパクトにできる技術を提供することにある。

　本発明のある態様に係る電源装置は、複数の電池セルを積層してなる電池積層体を備えると共に、電池セルの電池情報を検出するセルモニター回路を備える複数の電池モジュールを含み、各々の電池モジュールのセルモニター回路を、通信ラインを介してカスケード接続している。電池モジュールは、両端部に配置されてセルモニター回路に接続している一対の通信端子と、両端部に配置している一対の通信端子を接続しているインナー線とを備え、通信端子に通信ラインを接続して、複数の電池モジュールのセルモニター回路をカスケード接続している。

　本明細書において「電池モジュール」は、複数の電池セルの両端面にエンドプレートを配置して一対のエンドプレートをバインドバーで連結し、電池セルの電圧を検出する電圧のセルモニター回路を備える全ての電池モジュール、たとえば充放電電流をコントロールする充放電制御回路等の制御回路を内蔵しない「電池パック」等を含む広い意味に使用する。

　本発明のある態様に係る電動車両は、上記電源装置と、電源装置から電力供給される走行用のモータと、電源装置及びモータを搭載してなる車両本体と、モータで駆動されて車両本体を走行させる車輪とを備えている。

　本発明のある態様に係る蓄電装置は、上記電源装置と、電源装置への充放電を制御する電源コントローラとを備えて、電源コントローラでもって、外部からの電力により電池セルへの充電を可能とすると共に、電池セルに対し充電を行うよう制御している。

　以上の電源装置は、複数の電池モジュールのセルモニター回路を通信ラインでカスケード接続しながら、長期間にわたって高い信頼性を維持しながら全体をコンパクトにできる特長がある。

本発明の一実施形態にかかる電源装置の概略構成図である。電池モジュールを示す概略斜視図である。電池モジュールの斜視図である。図３に示す電池モジュールの分解斜視図である。図３に示す電池モジュールのＶ－Ｖ線断面図である。図３に示す電池モジュールの端部を示す平面図である。図５に示す電池モジュールのＶＩＩ－ＶＩＩ線断面図である。セルモニター回路の一例を示す回路図である。電池モジュールの他の一例を示す概略平面図である。図１に示す電源装置の概略回路図である。エンジンとモータで走行するハイブリッド車に電池モジュール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池モジュールを搭載する例を示すブロック図である。蓄電装置に電池モジュールを使用する例を示すブロック図である。従来の電池モジュールの分解斜視図である。従来の電源装置の概略構成図である。

　以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。
　さらに以下に示す実施形態は、本発明の技術思想の具体例を示すものであって、本発明を以下に限定するものではない。また、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。また、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。

　本発明の第１の実施態様の電源装置は、複数の電池セルを積層してなる電池積層体と電池情報を検出するセルモニター回路とを備える複数の電池モジュールを備え、各々の電池モジュールのセルモニター回路を通信ラインでカスケード接続している。電池モジュールは、両端部にセルモニター回路に接続している一対の通信端子を配置している。電池モジュールの両端部に配置している一対の通信端子は、インナー線で接続している。電池モジュールの通信端子に通信ラインを接続して、複数の電池モジュールのセルモニター回路をカスケード接続している。

　以上の電源装置は、複数の電池モジュールのセルモニター回路を通信ラインでカスケード接続しながら、電池モジュールの間には、隣りの電池モジュールのセルモニター回路をカスケード接続するために通信ラインを配線する必要がない。電池モジュールがインナー線を介して内部で両端の通信端子を接続しているからである。このため、以上の電源装置は、電池モジュールの間の通信ラインの配線スペースを省略して全体をコンパクトにできる。また、インナー線を電池モジュール内に配線しているので、インナー線を電池モジュールのカバーケースで保護して、インナー線の損傷を防止して、電池モジュールの電池情報を長期間にわたって確実に外部のバッテリコントロールユニット等に伝送して、電源装置としての信頼性を高く維持できる。とくに、厳しい使用環境において、インナー線の損傷を防止して、高い信頼性を確保できる。

　本発明の第２の実施態様の電源装置は、複数の電池モジュールをパワーラインを介して直列接続すると共に、パワーラインを介して直列接続されてなる電池モジュールを、通信ラインを介してカスケード接続している。

　以上の電源装置は、パワーラインで直列接続している電池モジュールを、通信ラインでカスケード接続しているので、パワーラインと通信ラインを同じ電池モジュールに接続することで、パワーラインと通信ラインを最短距離に接続できる特長がある。

　本発明の第３の実施態様の電源装置は、直線状に配置してなる一対の電池モジュールを備え、互いに対抗する端部の出力端子をパワーラインで接続すると共に、互いに対抗する端部の通信端子を、通信ラインを介して接続している。

　以上の電源装置は、直線状に配置する一対の電池モジュールの対向する端部をパワーラインと通信ラインで接続するので、パワーラインと通信ラインを最短距離で能率よく接続できる特長がある。

　本発明の第４の実施態様の電源装置は、隣接して平行姿勢に配置してなる一対の電池モジュールを備え、互いに接近する端部の出力端子をパワーラインで接続すると共に、互いに接近する端部の通信端子を、通信ラインを介して接続している。

　以上の電源装置は、平行姿勢に配置する一対の電池モジュールの端部に、パワーラインと通信ラインの両方を接続することで、パワーラインと通信ラインを能率よく接続できる特長がある。

　本発明の第５の実施態様の電源装置は、電池モジュールが、一対のエンドプレートの間に電池積層体を配置してなる電池組立と、インナー線を覆うカバーケースとを備え、セルモニター回路をエンドプレートに配置している。

　以上の電源装置は、セルモニター回路をエンドプレートに配置しながら、セルモニター回路を通信ラインでカスケード接続しているので、電池セルから排出される高温・高圧の排出ガスからセルモニター回路を保護しながら、電源装置をコンパクトにして単位容積に対する充放電の容量を大きくでき、さらに、セルモニター回路の熱エネルギーをエンドプレートや外部に効率よく放熱して、セルモニター回路の温度上昇を少なくできる特長がある。とくに、以上の構造は、垂直姿勢に配置されるエンドプレートにセルモニター回路を配置するので、セルモニター回路を垂直姿勢に配置して、表面をスムーズに空気を対流させて効率よく放熱できる特長がある。また、エンドプレートが、高温・高圧の排出ガスからセルモニター回路を遮断できるので、排気弁が開弁する電池セルの異常な使用状態においても、セルモニター回路を正常な動作状態として高い安全性を確保できる。セルモニター回路の熱エネルギーを効率よく放熱できる特性は、セルモニター回路を小型化しながら温度上昇を小さくできる特長も実現する。セルモニター回路が実装する電子部品の温度上昇も小さくして、電子部品の安定な動作が保証できる特長も実現する。

　本発明の第６の実施態様の電源装置は、通信端子をエンドプレートに配置している。

　本発明の第７の実施態様の電源装置は、セルモニター回路を、電池モジュールの一方のエンドプレートに配置すると共に、一対の通信端子を、一方のエンドプレートに配置してなるセルモニター回路と、セルモニター回路の配置されないエンドプレートに配置している。

　本発明の第８の実施態様の電源装置は、エンドプレートに設けてなる通信端子が中継コネクタで、中継コネクタがインナー線と通信ラインを接続している。

　本発明の第９の実施態様の電源装置は、インナー線をカバーケースの内側に配線している。

　以上の電源装置は、インナー線をカバーケースの内側に配置するので、インナー線がカバーケースで保護されてより高い安全性を確保できる特長がある。

　本発明の第１０の実施態様の電源装置は、一対の通信端子を、通信ラインを脱着自在に接続するコネクタとしている。

　本発明の第１１の実施態様の電源装置は、電池積層体を構成してなる複数の電池セルとセルモニター回路とを接続する電圧検出ラインを備え、インナー線を、電圧検出ラインと平行な複数の通信線からなる複数線群としている。

　以上の電源装置は、インナー線を電圧検出ラインと一体構造とするので、専用のインナー線を配線する必要がなく、インナー線の配線を極めて簡素化して、能率よく組み立てできる特長がある。さらに、電圧検出ラインとインナー線は、両方が電池組立の長手方向に伸びる姿勢で配線されるので、両方を複数の通信線の複数線群として、とくに能率よく配線できる特長がある。

　本発明の第１２の実施態様の電源装置は、複数線群を、両端にコネクタを接続してなるワイヤーハーネスとしている。

　以上の電池モジュールは、電圧検出ライン用のワイヤーハーネスを組み立てる工程で、１本のリード線を増加してインナー線を設けることができるので、極めて簡単で能率よくインナー線を設けることができ、さらにインナー線の配線工程を省略して組み立て工程も簡単にできる特長がある。

　本発明の第１３の実施態様の電源装置は、複数線群を、電圧検出ラインとインナー線とを配線してなるプリント基板としている。

　以上の電源装置は、プリント基板の製造工程で、電圧検出ラインと平行に１本の配線を設けてインナー線を設けることができるので、インナー線を設ける部品コストを著しく削減できる。また、プリント基板を配置してインナー線も配線できるので、部品コストと組み立てコストの両方を著しく低減できる特長がある。

　本発明の第１４の実施態様の電源装置は、プリント基板をフレキシブルプリント基板としている。

　以上の電源装置は、フレキシブルプリント基板の製造工程で、電圧検出ラインと平行に１本の配線を設けてインナー線を設けることができるので、部品コストと組み立てコストの両方を著しく低減でき、さらに自由に変形できるフレキシブルプリント基板とするので、さらに能率よく狭い領域に配線できる特長がある。

（実施の形態１）
　図１の概略構成図に示す電源装置１００は、複数の電池モジュール１０のセルモニター回路６を通信ライン４４でカスケード接続している。さらに、この電源装置１００は、隣接する電池モジュール１０の出力端子４１をパワーライン４２で直列に接続している。パワーライン４２は、電池モジュール１０の電池組立７を直列接続し、通信ライン４４は電池モジュール１０のセルモニター回路６をカスケード接続している。

　図２の概略斜視図に示す電池モジュール１０は、電池組立７の両端部に一対の通信端子４３を配置している。この図の電池モジュール１０は、電池組立７の両端部のエンドプレート３と、このエンドプレート３に固定しているセルモニター回路６に通信端子４３を設けている。通信端子４３はコネクタで、このコネクタを介して通信ライン４４を接続している。この通信端子４３は、コネクタを介して通信ライン４４を簡単に接続できる。

　図２に示す電池モジュール１０は、一方の通信端子４３Ｂをエンドプレート３に、他方の通信端子４３Ａをエンドプレート３に配置しているセルモニター回路６に設けて、一対の通信端子４３Ａ、４３Ｂを電池組立７の両端部に配置している。電池モジュール１０は、電池組立７の両端部に配置する一対の通信端子４３Ａ、４３Ｂをインナー線４５で接続している。図２の電池モジュール１０は、インナー線４５の一端をエンドプレート３に設けているコネクタの通信端子４３Ｂに接続して、他端をセルモニター回路６に設けたコネクタの通信端子４３Ａに接続している。セルモニター回路６は、インナー線４５を接続する内部通信端子４３ａと、通信ライン４４を接続する外部通信端子４３ｂとを備える。このセルモニター回路６は、内部通信端子４３ａと外部通信端子４３ｂを電池情報を伝送する伝送回路で内部接続している。エンドプレート３に配置される通信端子４３Ｂは、インナー線４５と通信ライン４４の両方を接続する中継コネクタ４７である。中継コネクタ４７は、インナー線４５と通信ライン４４の両方を接続できるコネクタである。

（通信ライン４４）
　図１の電源装置１００は、パワーライン４２で直列に接続している複数の電池モジュール１０のセルモニター回路６を通信ライン４４でカスケード接続している。パワーライン４２は、電池モジュール１０の出力端子４１に接続されて、複数の電池モジュール１０を直列に、あるいは並列に接続できる。この図の電源装置１００は、パワーライン４２で直列に接続している複数の電池モジュール１０のセルモニター回路６を、パワーライン４２と平行に配置している通信ライン４４でカスケード接続している。図に示すように、全ての電池モジュール１０をパワーライン４２で直列に接続して出力電圧を高くしている電源装置１００は、ハイブリッドカーや電気自動車などの電動車両の電源として、さらに大出力の蓄電装置として有効に使用できる。この図の電源装置１００は、パワーライン４２で直列に接続している電池モジュール１０のセルモニター回路６を通信ライン４４でカスケード接続しているが、電源装置は全ての電池モジュール１０をパワーライン４２で直列に接続することなく、並列や直列に接続している複数の電池モジュール１０のセルモニター回路６を通信ライン４４でカスケード接続することもできる。図示しないが、電源装置は、パワーラインで複数の電池モジュールを並列と直列に接続して、各々の電池モジュールのセルモニター回路を通信ラインでカスケード接続することができ、また、全ての電池モジュールをパワーラインで並列に接続して、各々の電池モジュールのセルモニター回路を通信ラインでカスケード接続することもできる。

　通信ライン４４は、電池モジュール１０の両端部に設けている通信端子４３に接続されて、電池モジュール１０のセルモニター回路６をカスケード接続する。この電源装置１００は、セルモニター回路６にインナー線４５と通信ライン４４の両方を接続して、複数のセルモニター回路６を直列に接続している。

　図１の電源装置１００は、パワーライン４２で直列に接続している電池モジュール１０を、通信ライン４４を介してカスケード接続している。この電源装置１００は、パワーライン４２と通信ライン４４を平行に配置して、隣接する電池モジュール１０を直列に接続している。さらに図１の電源装置１００は、全ての電池モジュール１０を平行姿勢として、８組の電池モジュール１０を４列２段に配置している。図において、上段４組の電池モジュール１０はパワーライン４２と通信ライン４４の両方で直列に接続され、下段４段の電池モジュール１０もパワーライン４２と通信ライン４４で直列に接続され、上段と下段の電池モジュール１０は、図において最も左側の列において上下の電池モジュール１０をパワーライン４２と通信ライン４４で直列に接続して、全ての電池モジュール１０をパワーライン４２と通信ライン４４の両方で直列に接続している。

　図１において最も左側の列に配置される２組の電池モジュール１０は、直線状に配列されて対向する端部の出力端子４１をパワーライン４２で接続して、対向する端部に設けているセルモニター回路６の通信端子４３Ａのコネクタと通信端子４３Ｂである中継コネクタ４７とを通信ライン４４で接続している。上下に隣接して配置している電池モジュール１０は、同じ側の端部であって接近する端部に設けている出力端子４１をパワーライン４２で、通信端子４３Ａ、４３Ｂを通信ライン４４で接続して、上下の電池モジュール１０をカスケード接続している。

（電池モジュール１０）
　図３～図５に示す電池モジュール１０は、一対のエンドプレート３の間に電池積層体２を配置してなる電池組立７と、インナー線４５を覆うカバーケース８とを備えており、セルモニター回路６をエンドプレート３に配置している。図２～図４の電池モジュール１０は、電池組立７の一方のエンドプレート３の外側面にセルモニター回路６を配置している。電池組立７は、複数の電池セル１を積層している電池積層体２の両端部に配置している一対のエンドプレート３をバインドバー４で連結している。バインドバー４に連結された一対のエンドプレート３は、電池積層体２を加圧状態に固定している。セルモニター回路６は、電池セル１の電圧を検出する電圧検出回路と、この電圧検出回路で検出する各々の電池のセル電圧等の電池情報を外部のバッテリコントロールユニット（ＢＣＵ）に出力するインターフェイス回路を備えている。

　セルモニター回路６の電圧検出回路は、電池セル１の過充電や過放電を防止し、電池セルのセルバランスを調整し、あるいは電池セルの残容量を演算するために、各々の電池セルの電圧を検出する。セルモニター回路６の電圧検出回路は、電圧検出ライン１９を介して電池セル１の電極端子１１に接続されて各々の電池セル１の電圧を検出する。図２の電池モジュール１０は、エンドプレート３の外側表面にセルモニター回路６を配置している。この電池モジュール１０は、異常時に電池セル１が噴射する高温・高圧の排出ガスからセルモニター回路６を防止できる。

　電池モジュール１０は、セルモニター回路６に接続している通信端子４３を電池組立７の両端部に配置している。図２の電池モジュール１０は、一方の通信端子４３Ａを電池組立７の一方の端部（図において左側の端部）に設けて、他方の通信端子４３Ｂを電池組立７の他方の端部（図において右側の端部）に配置している。図２の電池モジュール１０は、図において左端にある一方の通信端子４３Ａをセルモニター回路６を介して一方のエンドプレート３に配置して、右端にある他方の通信端子４３Ｂを他方のエンドプレート３側に配置している。図２の電池モジュール１０は、一方の通信端子４３Ａをセルモニター回路６を介して一方のエンドプレート３に配置しているが、この通信端子４３Ａをエンドプレート３に直接に配置することもできる。セルモニター回路６を固定しているエンドプレート３に配置される通信端子４３は、リード線（図示せず）を介してセルモニター回路６に接続される。

　図１の電源装置１００は、各々の電池モジュール１０に設けているセルモニター回路６を通信ライン４４を介してカスケード接続して、１回線で電池情報等を外部に設けているバッテリコントロールユニット（ＢＣＵ）３５などに伝送している。電池モジュール１０に通信ライン４４を外部接続して、複数のセルモニター回路６をカスケード接続するために、各々の電池モジュール１０は、一対の通信端子４３Ａ、４３Ｂをインナー線４５で内部接続している。図３～図５に示す電池モジュール１０は、電池組立７の上面をカバーケース８で覆っており、インナー線４５をカバーケース８の内側に配線している。図に示すカバーケース８は、電池組立７の上面のほぼ全体を覆って、電池セル１の端子面１Ｘを被覆する絶縁性を有する樹脂製のカバーとしている。図に示すカバーケース８は、全体を板状としており、簡単な形状として電池組立７の上面を被覆して、電池組立７の上面に配線されるインナー線４５を覆っている。このように、インナー線４５をカバーケース８の内側に配置することで、インナー線４５をカバーケース８で保護して高い安全性を確保している。ただ、カバーケース８は、図２の鎖線で示すように、電池組立７を収納する形状として、電池組立７の上面を覆うこともできる。各々のセルモニター回路６は、電池モジュール１０に外部接続される通信ライン４４と、電池モジュール１０に内部接続しているインナー線４５を介してカスケード接続される。

（電池組立７)
　電池組立７は、複数の電池セル１を厚さ方向に積層している電池積層体２と、電池積層体２の電池セル１の積層方向の両端部に配置された一対のエンドプレート３と、電池積層体２の両端部のエンドプレート３に連結されたバインドバー４とを備える。図３と図４に示す電池モジュール１０は、一方のエンドプレート３にセルモニター回路６を配置して、セルモニター回路６を電池積層体２の電池セル１に電圧検出ライン１９を介して接続している。さらに、図に示す電池モジュール１０は、各々の電池セル１の排気弁１ａに連結されて排気弁１ａから噴出される排出ガスを外部に排気するガスダクト５と、電池積層体２の上方であって、ガスダクト５の上に配置されたカバーケース８と、電池積層体の下方に配置されて、エンドプレート３を固定しているベースプレート９とを備えている。

（電池セル１）
　電池セル１は、図４に示すように、厚さに比べて幅が広い、言い換えると幅よりも薄い角形の二次電池で、厚さ方向に積層されて電池積層体２としている。電池セル１はリチウムイオン二次電池である。ただし、電池セルは、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等、充電できる他の全ての二次電池とすることもできる。電池セル１は、密閉構造の外装缶に正負の電極板を電解液と共に収容している。外装缶は、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属板を角形にプレス成形され、開口部を封口板で気密に密閉している。封口板は、外装缶と同じアルミニウムやアルミニウム合金で、正負の電極端子１１を固定して、電極端子１１の間に排気弁を設けている。なお、正負の電極端子１１は、少なくとも一方の電極端子１１が封口板と絶縁された状態とされている。この電池セル１は、封口板を端子面１Ｘとして正負の電極端子１１を設けている。さらに、電池セル１は、外装缶の底面及び側面が絶縁フィルムにより被覆されている。

　複数の電池セル１は、各電池セル１の厚み方向が積層方向となるように積層されて電池積層体２を構成している。電池セル１は、四角形のひとつの外周面を、正負の電極端子１１を設けている端子面１Ｘとして、端子面１Ｘを同一平面上に配置して、複数の電池セル１を積層して電池積層体２としている。

（電池積層体２）
　電池積層体２は、図４に示すように、積層している電池セル１の間に絶縁スペーサ１２を挟着している。図の絶縁スペーサ１２は、樹脂等の絶縁材で薄いプレート状またはシート状に製作されている。図に示す絶縁スペーサ１２は、電池セル１の対向面とほぼ等しい大きさのプレート状としており、この絶縁スペーサ１２を互いに隣接する電池セル１の間に積層して、隣接する電池セル１同士を絶縁している。なお、隣接する電池セル１間に配置されるスペーサとしては、電池セルとスペーサの間に冷却気体の流路が形成される形状のスペーサを用いることもできる。

　電池積層体２は、隣接する電池セル１の正負の電極端子１１に金属製のバスバー１４を接続して、バスバー１４でもって複数の電池セル１を直列又は並列に、あるいは直列と並列に接続している。電池積層体２は、積層する電池セル１の個数で出力電圧と、充放電できる容量を設定値としている。電池積層体２は、直列に接続する電池セル１の個数で出力電圧を高くでき、電池セル１の個数で充放電の容量を大きくできる。電池モジュール１０は、電池積層体２を構成する電池セル１の個数とその並列と直列に接続する接続状態で、出力電圧と容量を設定値とするので、電池セル１の個数と接続状態は用途を考慮して最適な状態とされる。

　バスバー１４は、電極端子１１に接続するための接続部（図示せず）を設けている。バスバー１４は、この接続部と電極端子１１とを接続する境界にレーザービームを照射して電極端子１１に溶接して接続される。ただ、バスバーは、電極端子に雄ネジを設けて、この電極端子を挿通するための貫通孔を開口すると共に、この貫通孔に挿通された電極端子の雄ネジにナットをねじ込んで電極端子に連結することも、電極端子に雌ネジ孔を設け、この雌ネジ孔にバスバーを貫通する止ネジをねじ込んで電極端子に連結することもできる。電池モジュール１０は、電池積層体２の上面に樹脂製の絶縁カバー（図示せず）を設けることができる。絶縁カバーは、開口部を設けて、この開口部から電極端子１１を表出し、絶縁カバーの上面側で、絶縁カバーの開口部から表出する電極端子１１に金属板のバスバー１４を接続して、複数の電池セル１を所定の配列で接続することができる。

（端面スペーサ１３）
　電池積層体２は、金属製のエンドプレート３と絶縁するために、両端面には端面スペーサ１３を挟んでエンドプレート３を配置することができる。端面スペーサ１３は、電池積層体２とエンドプレート３との間に配置されてエンドプレート３を電池積層体２から絶縁する。端面スペーサ１３は、樹脂等の絶縁材で薄いプレート状またはシート状に製作されている。端面スペーサ１３は、電池セル１の対向面全体をカバーできる大きさのプレート部を設けて、このプレート部を電池積層体２の両端に配置された電池セル１とエンドプレート３との間に積層している。

（エンドプレート３）
　エンドプレート３は、電池積層体２の電池セル１の積層方向における両端面にあって、電池積層体２を固定している。エンドプレート３は金属製の板材で、外形が電池セル１の外形にほぼ等しく、あるいは電池セル１よりも僅かに大きい四角形の板材である。エンドプレート３は、高張力綱で製作して強靭な構造にできる。エンドプレート３は、１枚の金属板とし、あるいは複数の金属板を積層する構造とし、あるいは金属板とプラスチックとの積層体とすることができる。１枚の金属板からなるエンドプレート３は熱容量が大きく、セルモニター回路６の熱エネルギーを効率よく吸収できる。また、複数の板材を積層するエンドプレート３は、セルモニター回路６を固定する表面側を少なくとも金属製の板材とする。セルモニター回路６が熱結合状態に固定されて、放熱特性を向上するためである。さらに、エンドプレートは、アルミニウム板と高張力綱板の積層構造とすることができる。このエンドプレートは、表面側をアルミニウム板としてセルモニター回路６を固定し、アルミニウム板と高張力綱板とを面接触状態に積層して、アルミニウム板から高張力綱板に効率よく熱伝導できる構造とすることもできる。ただし、エンドプレートは必ずしも金属製とすることなく、たとえばエンジニアリングプラスチック等の優れた強度のプラスチック製とすることもできる。

（バインドバー４）
　バインドバー４は、電池セル１の積層方向に伸びて両端部をエンドプレート３に固定して、一対のエンドプレート３で電池積層体２を固定している。図３と図４に示すバインドバー４は、電池積層体２の側面に沿う所定の上下幅と所定の厚さを有する金属板で、電池積層体２の両側面に対向して配置されている。バインドバー４は、電池積層体２の両端面を強い圧力で加圧して、充放電して膨張しようとする電池セル１を定位置に配置する。バインドバー４の金属板は、好ましくは高張力綱を使用する。金属板のバインドバー４は、プレス成形して所定の形状に形成される。

　バインドバー４は、図４の分解斜視図に示すように、両端を一対のエンドプレート３に固定するために、電池積層体２の積層方向の両端において、その両端部をエンドプレート３の外側面に沿うように折曲加工して固定部４Ａを設けている。バインドバー４は、この固定部４Ａをエンドプレート３に螺合するなどして、一対のエンドプレート３を締結している。

　さらに、バインドバー４は、図４及び図５に示すように、下端部をＬ字状に折曲して、下側連結片４Ｂを形成している。この下側連結片４Ｂは、ベースプレート９の両側部の下面側に積層されて、ベースプレート９に連結される。さらに、バインドバー４は、上端部を折曲して、電池積層体２の上面の端部を押圧する押圧片４Ｃを形成している。この押圧片４Ｃは、電池積層体２の電池セル１の上面を個別に押圧できるように、電池セル１毎に分離されている。これにより、各押圧片４Ｃは隣接する押圧片４Ｃから独立して電池セル１をベースプレート９側に押圧することができる。このようにして、各電池セル１がベースプレート９から浮き上がることを阻止して高さ方向に保持し、振動や衝撃等が電池積層体２に印加されても、各電池セル１が上下方向に位置ずれしないように維持できる。このようにバインドバー４は、電池積層体２の左右の両側部において、電池積層体２の上下面の隅部を覆って保持している。

　なお、バインドバー４の形状や、エンドプレート３との締結構造は、既知の構造を適宜利用できる。例えばバインドバーの両端部をＬ字状に折曲させることなく平板状とし、エンドプレートの側面と螺合するよう構成してもよい。あるいはバインドバーがエンドプレートの側面と対向する部分を、段差状に係合する係合構造として、バインドバーをエンドプレートの側面に係止構造でもって係止した状態で、さらに螺合させる構造としてもよい。

　また、バインドバー４と電池積層体２の間には、絶縁シートを介在させてもよい。絶縁シートは絶縁性を備える材質、例えば樹脂などで構成され、金属製のバインドバー４と電池セル１との間を絶縁する。

（ベースプレート９）
　ベースプレート９は、図４及び図５に示すように、電池積層体２とエンドプレート３の底面に配置される。ベースプレート９は、エンドプレート３が固定され、さらに好ましくはバインドバー４の下端部も固定される。エンドプレート３やバインドバー４は、固定ネジ１５、１６を介してベースプレート９に固定される。エンドプレート３を固定する固定ネジ１５は、エンドプレート３を上下方向に貫通して、エンドプレート３をベースプレート９に固定する。また、バインドバー４を固定する固定ネジ１６も、バインドバー４の下端部である下側連結片４Ｂを貫通して、ベースプレート９に固定される。

　電池積層体２は、各々の電池セル１をベースプレート９に接触させて、ベースプレート９と熱結合状態に配置する。ベースプレート９に熱結合する電池セル１は、熱エネルギーをベースプレート９に放熱する。さらに、ベースプレート９を強制冷却して、電池セル１の熱エネルギーをさらに効率よく放熱することもできる。強制冷却されるベースプレート９は、図示しないが、内部に冷媒や冷却液を循環して強制冷却することができる。また、ベースプレートは、下面に放熱フィンを設けて強制冷却することもできる。さらに、ベースプレートの下面に面接触状態に冷却プレートを積層して、冷却プレートで強制冷却することもできる。冷却プレートは、内部に冷媒や冷却液を循環して強制冷却することができる。

（ガスダクト５）
　ガスダクト５は、図２～図５に示すように、電池セル１の上面、すなわち電池セル１の端子面１Ｘに対向する位置に配置されて、排気弁１ａから噴出される排出ガスを外部に排気する。図に示すガスダクト５は、電池積層体２の上面の中央部に、電池セル１の積層方向に伸びる姿勢で配置されている。ガスダクト５は、排気弁１ａの開口部から排出される吐き出し物をスムーズに排出する内容積の筒状で、下面を開口して、各々の電池セル１の排気弁１ａの開口部に連結している。図５のガスダクト５は、横断面形状を長方形とする四角筒状としている。ガスダクト５は、電池積層体２の上面に、排気弁１ａから排出される排出ガスを外部に排気するように、電池セル１の端子面１Ｘとの間に隙間ができないように電池積層体２の上面に密着して配置されて、下面に開口する開口部５ａを各々の電池セル１の排気弁１ａに連結している。ガスダクト５は、端子面１Ｘとの間にパッキンやシール材等を配置して、排出ガスを漏れないように配置することもできる。

　さらに、図示しないが、ガスダクトは、電池積層体の上面に電池セルの積層方向に伸びる姿勢で配置している集合ダクトと、集合ダクトに連結されて、先端を排気弁に連結している分岐ダクトとで構成することもできる。このガスダクトは、集合ダクトを端子面から離して配置して、分岐ダクトの先端を排気弁の開口部に連結することができる。

（セルモニター回路６）
　セルモニター回路６は、電池積層体２を構成している電池セル１のセル電圧を検出する電圧検出回路を構成する電子部品を回路基板に実装し、あるいは全体を集積回路で構成している電子回路ブロックである。電池モジュール１０は、図６及び図７に示すように、セルモニター回路６をエンドプレート３の外表面に固定している。図２～図４の電池モジュール１０は、一方のエンドプレート３にセルモニター回路６を固定しているが、両方のエンドプレート３にセルモニター回路６を固定することもできる。セルモニター回路６の電圧検出回路２２は、図８に示すように、各々の電池セル１に電圧検出ライン１９を介して接続されて、電池セル１の電圧を検出する。

　両方のエンドプレート３にセルモニター回路６を固定する電池モジュール７０は、図９に示すように、各々のセルモニター回路６を電圧検出ライン１９を介して電池セル１に接続する。両方のエンドプレート３にセルモニター回路６を固定する電池モジュール７０は、電池積層体２を、積層方向の中間で２組の電池ユニット２Ａに区画して、各々の電池ユニット２Ａを、電圧検出ライン１９を介して別々のセルモニター回路６に接続する。電池積層体２を中央で２分割する電池モジュール７０は、最も長い電圧検出ライン１９の長さを、１組のセルモニター回路を備える電池モジュールの１／２に短縮できる。

　図２～図５の電池モジュール１０は、電圧検出ライン１９をガスダクト５の両側に配線している。複数の電圧検出ライン１９は、ワイヤーハーネス又はプリント基板３９として、電池積層体２の上面に配線される。とくに、電圧検出ライン１９のプリント基板３９をフレキシブルプリント基板３９Ａ（ＦＰＣ）とする電池モジュール１０は、電圧検出ライン１９の配線スペースを極めて薄くできる特長がある。

　図２～図４及び図６に示すセルモニター回路６は、フレキシブルプリント基板３９Ａである電圧検出ライン１９を接続するための接続端子３７を備えている。図のフレキシブルプリント基板３９Ａは、セルモニター回路６に接続するためのコネクタ３８を一端に備えており、このコネクタ３８をセルモニター回路６に設けた接続端子３７に連結することで、簡単かつ確実に接続できるようにしている。図に示すセルモニター回路６は、全体の外形を、エンドプレートの外表面に沿って配置できるように薄い箱形状とすると共に、その上面の両端部に、コネクタ３８を連結するための接続端子３７を設けている。図２の電池モジュール１０は、電圧検出ライン１９のフレキシブルプリント基板３９Ａを２つに分割してガスダクト５の両側に配線しており、各フレキシブルプリント基板３９Ａの先端に設けたコネクタ３８を各々の接続端子３７に接続している。この構造は、接続端子３７に接続されるフレキシブルプリント基板３９Ａをガスダクト５に干渉しない位置に便利に配線できる。ただ、接続端子は、箱形状の電子回路ブロックの上面の中央部に配置してもよい。この場合、接続端子に接続される電圧検出ライン（フレキシブルプリント基板）を左右に分岐させて、ガスダクトの両側に配置することができる。

　また、電池モジュールは、必ずしもフレキシブルプリント基板を２つに分割してガスダクトの両側に配線する必要はなく、ひとつのフレキシブルプリント基板をガスダクトの片側に配線し、反対側に配置された電極端子に接続される電圧検出ラインを、ガスダクトを跨ぐ姿勢で配線することもできる。この場合、セルモニタ回路にはひとつの接続端子を設けて、全ての電圧検出ラインをセルモニタ回路に接続することができる。

　さらに、図２に示すプリント基板３９は、インナー線４５を電圧検出ライン１９と一体構造としている。図に示すプリント基板３９のインナー線４５は、電圧検出ライン１９と平行な複数の通信線からなる複数線群としている。この構造は、インナー線４５を電圧検出ライン１９と一体構造とするので、専用のインナー線を配線する必要がなく、インナー線４５の配線を極めて簡素化して、能率よく組み立てできる。さらに、このプリント基板３９は、電圧検出ライン１９とインナー線４５の両方を電池組立の長手方向に伸びる姿勢で配線するので、両方を複数の通信線の複数線群として、能率よく配線できる。このように、インナー線４５を電圧検出ライン１９と一体構造とするプリント基板３９は、コネクタ３８を介してしてセルモニター回路６に接続される。図のセルモニター回路６は、コネクタ３８が接続される端子として、接続端子３７と通信端子４３とを一体構造としている。ただ、インナー線４５と電圧検出ライン１９は、図９に示すように別回線とすることもできる。この場合、セルモニター回路６は、電圧検出ライン１９を接続する接続端子と、インナー線を接続する通信端子４３とを別々に設けることができる。

　セルモニター回路６は、電圧検出回路２２を実現する電子部品を回路基板２０（図６及び図７参照）に実装している。ただ、セルモニター回路６は、電圧検出回路２２を含む全ての電子回路を集積回路として、集積回路を絶縁材のパッケージに埋設する構造とすることもできる。セルモニター回路６は、図６及び図７に示すように、表面に設けている放熱器２１の金属プレートをエンドプレート３の表面に密着し、熱結合状態で固定できるブロック状とすることができる。放熱器２１は、セルモニター回路６が内蔵する発熱部品、たとえば、均等化回路の放電抵抗、電流をコントロールするＦＥＴなどの半導体素子等に熱結合されて、これ等の発熱部品の熱エネルギーを外部に放熱する。セルモニター回路６は、回路基板２０に電子部品を実装して全体の形状を板状とし、あるいは集積回路をパッケージに埋設して板状としている。

　電圧検出回路２２を備えるセルモニター回路６を有する電源装置１００は、充放電して電圧が変動する電池セル１の電圧を検出し、検出するセル電圧などの電池情報で電池セル１の充放電をコントロールして、電池電圧を設定範囲に制御し、電池セル１の過充電や過放電を防止する。電源装置１００は、電池セル１の充放電を制御する制御回路３０を電池モジュール１０の外部に、あるいは電池モジュール１０内に設けることができる。制御回路３０は電池セル１の充放電電流をコントロールして、電池セル１の過充電と過放電を防止する。この電源装置１００は、セルモニター回路６に設けている電圧検出回路２２から制御回路３０に電池情報を伝送し、制御回路３０で電池セル１の充放電の電流をコントロールする。

　電圧検出回路２２は、好ましくは、全ての電池セル１の電圧を検出する。ただ、電圧検出回路２２は、必ずしも全ての電池セル１の電圧を検出することなく、たとえば、電池積層体２を構成する電池セル１を複数の電池ユニットに分割して、各々の電池ユニットの電圧を検出することもできる。複数の電池セル１を並列に接続している電池ユニットは、電池ユニットの電圧を検出して、全ての電池セルの電圧を検出できる。複数の電池セルを直列に接続している電池ユニットは、電池ユニットの電圧を検出して、直接接続している電池セルのトータル電圧を検出する。複数の電池セルを直列接続している電池ユニットは、２～５個の電池セルで構成される。この電池ユニットは、電池ユニットの電圧を検出して、２～５個の電池セル１のトータル電圧を検出するので、電池セルの電圧は検出するトータル電圧の１／２～１／５となる。電池セル１の電圧は残容量で変化する。電池セル１の電圧は、過充電されるとあらかじめ設定している最高電圧よりも高くなり、過放電されると最低電圧よりも低くなる。電池セル１は、過充電され、あるいは過放電されると電気特性が低下して劣化し、安全性も低下する。電圧検出回路２２は、電池セル１の電圧を検出して、制御回路３０に伝送し、制御回路３０は電池セル１の電圧を設定範囲となるように充放電の電流をコントロールする。

　電池モジュール１０は、充放電を繰り返すにしたがって、各々の電池セル１の残容量や電圧がアンバランスとなる。直列に接続された電池セル１は、同一電流で充放電される。同一電流で充放電されるが、各々の電池セル１の電気特性は完全に同一でない。したがって、複数の電池セル１を直列に接続している電池モジュール１０は、充放電を繰り返すに従って各々の電池セル１の電圧や残容量がアンバランスになる。電池セル１のアンバランスは、特定の電池セル１を過充電し、あるいは過放電する原因となる。電池モジュール１０は、全ての電池セル１を同時に充放電するので、電池セル１のアンバランスは、特定の電池セル１を過充電し、あるいは過放電する原因となる。電池セル１の過充電と過放電は、電池セル１の電気特性を低下して、劣化させる原因となり、また電池モジュール１０の安全性を低下する。電源装置１００は、電池セル１の電圧のアンバランスを解消する均等化回路２３を設けて、電池セルを均等化できる。

　電源装置１００は、セルモニター回路６に均等化回路２３を実装することができる。図８に示す均等化回路２３は、放電抵抗２５にスイッチング素子２６を直列に接続している放電回路２４を備えており、各々のセル電圧を検出して、スイッチング素子２６をＯＮ／ＯＦＦに制御するコントロール回路２７と、各々の電池セル１のセル電圧を検出する電圧検出回路２２を接続している。セルモニター回路６に設けた均等化回路２３は、電圧検出ライン１９を利用して、電圧の高い電池セル１を放電して、電圧の低い電池セル１を充電して、電池セル１の電圧を均等化してアンバランスを解消できる。均等化回路２３は、残容量の大きい高電圧の電池セル１を放電して残容量を均等化できる。

　エンドプレート３に固定しているセルモニター回路６は、熱エネルギーをエンドプレート３に放熱できる。セルモニター回路６は、電流を制御するＦＥＴ等の半導体素子や放電抵抗などの発熱素子を備える。セルモニター回路６は、発熱素子の熱エネルギーをエンドプレート３に放熱して温度上昇を小さくできる。セルモニター回路６の温度上昇は、内蔵する発熱素子などに悪影響を与える。とくに、均等化回路２３は、電池セル１を放電抵抗で放電して電圧を低下させるが、放電抵抗は放電電流のジュール熱で発熱する。放電抵抗は、電流を大きくして、電池セル１の電圧を短時間で速やかに低下できるが、放電抵抗を発熱させるジュール熱は、放電電流の二乗に比例して大きくなるので、速やかに電池セル１の電圧を低下して、均等化時間を短縮できる均等化回路２３は、発熱する熱エネルギーが大きくなる。均等化回路２３は、電池セル１が充放電されないタイミングで電池セル１を均等化するので、均等化時間はより短くすることが要求される。均等化時間の短縮は、放電抵抗の電流を増加して実現できるので、放電抵抗の発熱エネルギーをいかに効率よく放熱できるかは、均等化時間を特定する大切な要因となる。

　発熱部品の発熱エネルギーによる温度上昇は、部品の故障につながることから、発熱部品が異常に温度上昇しないように全体を大きくしたり、放電抵抗などの単位時間の発熱量を小さくするなどの設計が行われる。セルモニター回路６は、狭いスペースに配置できるように小型化すると、放熱面積が減少し、放熱エネルギーが減少して温度上昇が大きくなる。このため、従来の電池モジュールのように、ガスダクトとバスバーのわずかなスペースに配置できるように小型化したセルモニター回路は、放熱面積が小さくなるので、放熱エネルギーを小さくする必要がある。したがって、狭いスペースに配置するセルモニター回路は、放熱エネルギーを小さくする必要があって、電池セルを均等化する時間が長くなる。多数の電池セルを積層している電池モジュールは、大容量の用途である、車両用のモータを駆動する電池モジュールや、蓄電装置の電源などに使用されることから、電池セルの容量も相当に大きい。大容量の電池モジュールは、電池セル容量の拡大に従って、電池セル電圧のアンバランスによる容量のアンバランスが相対的に拡大する。したがって、この種の電池モジュールは、電池セルの均等化時間をできる限り短縮して速やかに均等化することから、放電電流を大きくすることが能力されるが、放電抵抗の増加は発熱エネルギーが大きくなるので、放熱面積を大きくすることが要求される。したがって、セルモニター回路は、狭いスペースに配置するためには、小型化が要求され、大電流で放電して均等化時間を短縮するには、放熱面積を大きくして大型化する必要がある。このため、セルモニター回路において、小型化と均等化時間の短縮とは互いに相反する特性であって両特性を満足することができず、限られたスペースに配置するために要求される小型化と、高い放電能力もつための大型化との相反する課題が要求される。

　セルモニター回路６をエンドプレート３に熱結合状態に固定して、エンドプレート３をセルモニター回路６の放熱に併用する電池モジュール１０は、セルモニター回路６の発熱エネルギーをエンドプレート３で効率よく放熱できる。とくに、このエンドプレート３は、熱容量が極めて大きく、吸収する熱エネルギーに対する温度上昇が小さく、電池セル１の均等化時間を短縮できる。さらに、エンドプレート３は表面積も大きく表面からの放熱エネルギーも大きく、このことからも温度上昇は小さくなる。さらに、エンドプレート３をベースプレート９に固定する構造は、エンドプレート３からベースプレート９に熱エネルギーを伝導してさらに温度上昇は小さくなる。また、ベースプレート９を強制冷却し、あるいはベースプレート９に冷却プレートを積層する構造は、ベースプレート９でエンドプレート３が強制冷却されて温度上昇はさらに小さくなり、セルモニター回路６の冷却効果はさらに増大して、セルモニター回路６の温度上昇は理想的な状態まで小さくなる。

　図６及び図７の電池モジュール１０は、セルモニター回路６をエンドプレート３の外表面に固定している。この電池モジュール１０は、セルモニター回路６の発熱エネルギーを固定しているエンドプレート３に伝導して放熱できると共に、露出する表面からも外気に放熱してより効率よく放熱できる特長がある。エンドプレート３の表面に固定しているセルモニター回路６は、その外形がエンドプレート３の外形よりも小さく、エンドプレート３の外周縁から突出しない。この電池モジュール１０は、セルモニター回路６をエンドプレート３に配置しながら、セルモニター回路６が電池モジュール１０の外形を大きくすることがなく、小型化しながらセルモニター回路６を効率よく放熱できる。

　さらに、図７の電池モジュール１０は、セルモニター回路６の厚さを、平面視においてベースプレート９の先端縁から外側面に突出しない寸法としている。この電池モジュール１０は、エンドプレート３にセルモニター回路６を固定しながら、平面視の外形はベースプレート９よりも大きくならず、全体を小型化しながらセルモニター回路６を理想的な位置に配置できる。

　エンドプレート３は、充放電すると膨張する物性を示す電池セル１で内側から強い圧力で押圧される。電池積層体２に押圧され、両側縁をバインドバー４で固定しているエンドプレート３は、電池積層体２の圧力で湾曲する。湾曲するエンドプレート３でセルモニター回路６が変形すると、セルモニター回路６の構成部品に悪影響がある。たとえば、回路基板に電子部品を固定しているセルモニター回路６は、回路基板が湾曲して導電部が破損する等の弊害が発生する。図７のセルモニター回路６は、上縁部の一部、好ましくは中央部を局部的にエンドプレート３に固定して、下部をベースプレート９の先端部に固定している。この電池モジュール１０は、電池セル１が膨張してエンドプレート３が変形しても、その変形がセルモニター回路６に悪影響を与えない。以上の電池モジュール１０は、セルモニター回路６の上縁部の一部を局部的にエンドプレート３に固定しているので、エンドプレート３が湾曲しても一緒には変形しない。また、セルモニター回路６は、下部をベースプレート９の先端部に固定しているので、上部と下部とで確実に固定される。すなわち、セルモニター回路６は、エンドプレート３の変形による悪影響を受けることなく、エンドプレート３とベースプレート９とに強固に固定される。

　セルモニター回路６をベースプレート９に固定する電池モジュール１０は、セルモニター回路６を、平面視において固定穴１７と異なる位置に配置することで、エンドプレート３にセルモニター回路６を固定しながら、ベースプレート９を車両のシャーシーなどの使用機器に簡単で確実に固定できる特長がある。図６の電池モジュール１０は、ベースプレート９の両側部に固定穴１７を設けて、固定穴１７の間隔を、間にセルモニター回路６を配置できる横幅としている。

　セルモニター回路６は、好ましくは、エンドプレート３に絶縁して固定される。このセルモニター回路６は、エンドプレート３との間に絶縁シート１８を配置して固定される。絶縁シート１８はゴム状弾性体からなる弾性シートとして、湾曲するエンドプレート３とセルモニター回路６とを常に熱結合状態に保持できる。エンドプレート３に絶縁して固定されるセルモニター回路６は、金属製の放熱器２１などを表面に露出して効率よく放熱できる構造としながら、エンドプレート３の内側に配置している電池積層体２に対して絶縁特性を向上して信頼性を高くできる。電池積層体２の両端面にエンドプレート３を配置している電池モジュール１０は、エンドプレート３をグランドラインから絶縁することで、感電や漏電を防止できる。グランドラインから絶縁されたエンドプレート３は、内側には高電圧の電池積層体２を配置している。電池積層体２から絶縁されたエンドプレート３は、電池積層体２との漏電抵抗が高く保持されるが、漏電抵抗は種々の要因で低下することがある。たとえば、エンドプレート３と電池積層体２との間の結露水は漏電抵抗を低下させる原因となる。エンドプレート３から絶縁して配置されるセルモニター回路６は、エンドプレート３と電池積層体２との接触抵抗が低下しても、エンドプレート３から絶縁して、漏電や感電などの弊害を防止して高い安全性と信頼性を確保する。ただし、エンドプレートは電池積層体から絶縁しているので、エンドプレートをグランドラインに接続することもできる。

　以上の電池モジュール１０は、セルモニター回路６の均等化回路２３の発熱部品をエンドプレート３で効率よく放熱できるので、均等化回路２３で速やかに電池セル１を均等化できる特長がある。それは、均等化回路２３の消費電力を大きくして、電池セル１を大電流で放電して、高電圧の電池セル１の電圧を速やかに低下できるからである。均等化回路２３は、高電圧の電池セル１を放電して電圧のアンバランスを解消し、あるいは高電圧の電池セル１で低電圧の電池セル１を充電して均等化する。高電圧の電池セル１を放電して均等化する回路は、高電圧の電池セル１を放電抵抗２５で放電し、高電圧の電池セル１で低電圧の電池セル１を充電する回路は、高電圧の電池セル１から低電圧の電池セル１に電力を供給して均等化する。放電抵抗２５で電池セル１を放電して均等化する回路は、電池セル１を放電する放電抵抗２５と、この放電抵抗２５の放電電流をコントロールするスイッチング素子２６である半導体素子が発熱する。この回路は、放電抵抗２５と半導体素子の熱エネルギーを効率よく放電する構造として、放電抵抗２５と半導体素子の放電電流を大きくして均等化する時間を短縮できる。放電電流を大きくすると発熱量も大きくなるので、効率よく放電して放電電流は大きくできる。また、高電圧の電池セルで低電圧の電池セルを充電する均等化回路は、高電圧の電池セルから低電圧の電池セルへの充電する電流をコントロールする半導体素子が発熱するので、この半導体素子の電流を大きくして、均等化する時間を短縮できる。

　複数の電池モジュール１０を直列に接続している電源装置１００においては、各々の電池モジュール１０のグランドラインに電位差が発生するのでカスケード接続できない。各々のセルモニター回路６の通信端子４３は、グランドラインを基準電位として信号を伝送するので、グランドラインに電位差のある複数の通信端子４３を直列には接続できない。この弊害は、電位差のあるセルモニター回路６のグランドラインにバイアス電圧を印加して、グランドラインの直流レベルをシフトし、接続する通信端子４３のグランドラインの電位差をゼロレベルとして解消できる。ただ、この回路構成はバイアス電圧を印加するための回路が複雑となると共に、バイアス電圧の温度シフトを阻止する必要もあって回路構成はさらに複雑になる。

　以上の弊害を防止して、全てのセルモニター回路６の通信端子４３をカスケード接続するために、セルモニター回路６は、複数のセルモニター回路６をカスケード接続して信号を伝送する通信端子４３を備えている。通信端子４３は、図１０に示すように、直流を遮断して交流信号を通過させるカップリング素子４６を介して内部接続している。カップリング素子４６は、カップリングコンデンサ、信号伝送用のトランス、光電送素子のいずれかが使用できる。このセルモニター回路６は、カップリング素子４６で直流成分をカットして通信端子４３に交流信号のみを伝送するので、通信端子４３のグランドラインの直流レベルで調整することなく、複数のセルモニター回路６の通信端子４３をカスケード接続して、信号を伝送できる特長がある。このことは、複数の電池モジュール１０を直列に接続する装置において特に有効である。

　以上の電源装置は、電動車両を走行させるモータに電力を供給する車両用の電源として利用できる。電源装置を搭載する電動車両としては、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車やプラグインハイブリッド自動車、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。なお、車両を駆動する電力を得るために、上述した電池モジュールを直列や並列に多数接続して、さらに必要な制御回路を付加した大容量、高出力の電源装置を構築して搭載することが好ましい。

（ハイブリッド自動車用電源装置）
　図１１は、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド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ＨＶは、車両本体９１と、この車両本体９１を走行させるエンジン９６及び走行用のモータ９３と、これらのエンジン９６及び走行用のモータ９３で駆動される車輪９７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。なお、車両ＨＶは、図に示すように、電源装置１００を充電するための充電プラグ９８を備えてもよい。この充電プラグ９８を外部電源と接続することで、電源装置１００を充電できる。

（電気自動車用電源装置）
　また、図１２は、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、車両本体９１と、この車両本体９１を走行させる走行用のモータ９３と、このモータ９３で駆動される車輪９７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。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。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。また車両ＥＶは充電プラグ９８を備えており、この充電プラグ９８を外部電源と接続して電源装置１００を充電できる。

（蓄電装置用の電源装置）
　さらに、本発明は、電源装置の用途を、車両を走行させるモータの電源には特定しない。実施形態に係る電源装置は、太陽光発電や風力発電等で発電された電力で電池を充電して蓄電する蓄電装置の電源として使用することもできる。図１３は、電源装置１００の電池を太陽電池８２で充電して蓄電する蓄電装置を示す。

　図１３に示す蓄電装置は、家屋や工場等の建物８１の屋根や屋上等に配置された太陽電池８２で発電される電力で電源装置１００の電池を充電する。この蓄電装置は、太陽電池８２を充電用電源として充電回路８３で電源装置１００の電池を充電した後、ＤＣ／ＡＣインバータ８５を介して負荷８６に電力を供給する。このため、この蓄電装置は、充電モードと放電モードを備えている。図に示す蓄電装置は、ＤＣ／ＡＣインバータ８５と充電回路８３を、それぞれ放電スイッチ８７と充電スイッチ８４を介して電源装置１００と接続している。放電スイッチ８７と充電スイッチ８４のＯＮ／ＯＦＦは、蓄電装置の電源コントローラ８８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８８は充電スイッチ８４をＯＮに、放電スイッチ８７をＯＦＦに切り替えて、充電回路８３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、電源コントローラ８８は充電スイッチ８４をＯＦＦに、放電スイッチ８７をＯＮにして放電モードに切り替え、電源装置１００から負荷８６への放電を許可する。また、必要に応じて、充電スイッチ８４をＯＮに、放電スイッチ８７をＯＮにして、負荷８６への電力供給と、電源装置１００への充電を同時に行うこともできる。

　さらに、電源装置は、図示しないが、夜間の深夜電力を利用して電池を充電して蓄電する蓄電装置の電源として使用することもできる。深夜電力で充電される電源装置は、発電所の余剰電力である深夜電力で充電して、電力負荷の大きくなる昼間に電力を出力して、昼間のピーク電力を小さく制限することができる。さらに、電源装置は、太陽電池の出力と深夜電力の両方で充電する電源としても使用できる。この電源装置は、太陽電池で発電される電力と深夜電力の両方を有効に利用して、天候や消費電力を考慮しながら効率よく蓄電できる。

　以上のような蓄電装置は、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、家庭内用または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、信号機や道路用の交通表示器などのバックアップ電源用などの用途に好適に利用できる。

　本発明に係る電源装置は、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、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源、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…電池セル
１ａ…排気弁
１Ｘ…端子面
２…電池積層体
２Ａ…電池ユニット
３…エンドプレート
４…バインドバー
４Ａ…固定部
４Ｂ…下側連結片
４Ｃ…押圧片
５…ガスダクト
５ａ…開口部
６…セルモニター回路
７…電池組立
８…カバーケース
９…ベースプレート
１０…電池モジュール
１１…電極端子
１２…絶縁スペーサ
１３…端面スペーサ
１４…バスバー
１５…固定ネジ
１６…固定ネジ
１７…固定穴
１８…絶縁シート
１９…電圧検出ライン
２０…回路基板
２１…放熱器
２２…電圧検出回路
２３…均等化回路
２４…放電回路
２５…放電抵抗
２６…スイッチング素子
２７…コントロール回路
２８…電源回路
３０…制御回路
３５…バッテリコントロールユニット
３７…接続端子
３８…コネクタ
３９…プリント基板
３９Ａ…フレキシブルプリント基板
４１…出力端子
４２…パワーライン
４３…通信端子
４３Ａ…通信端子
４３ａ…内部通信端子
４３ｂ…外部通信端子
４３Ｂ…通信端子
４４…通信ライン
４５…インナー線
４６…カップリング素子
４７…中継コネクタ
７０…電池モジュール
８１…建物
８２…太陽電池
８３…充電回路
８４…充電スイッチ
８５…ＤＣ／ＡＣインバータ
８６…負荷
８７…放電スイッチ
８８…電源コントローラ
９１…車両本体
９３…モータ
９４…発電機
９５…ＤＣ／ＡＣインバータ
９６…エンジン
９７…車輪
９８…充電プラグ
８００…電源装置
８０６…セルモニター回路
８１０…電池ジュール
８４４…通信ライン
８４５…配線スペース
９０１…電池セル
９０２…電池積層体
９０６…セルモニター回路
９１０…電池モジュール
ＨＶ、ＥＶ…車両

Claims

　複数の電池セルを積層してなる電池積層体を備えると共に、
　　前記電池セルの電池情報を検出するセルモニター回路を備える複数の電池モジュールを含み、
　前記セルモニター回路が通信ラインを介してカスケード接続されてなる電源装置であって、
　前記電池モジュールは、
　　両端部に配置されて前記セルモニター回路に接続してなる一対の通信端子と、
　　両端部に位置する一対の前記通信端子を接続してなるインナー線とを備え、
　前記通信端子に前記通信ラインが接続されて、
　　複数の前記電池モジュールのセルモニター回路がカスケード接続されてなることを特徴とする電源装置。
　請求項１に記載の電源装置であって、
　複数の前記電池モジュールがパワーラインを介して直列接続されると共に、
　前記パワーラインを介して直列接続してなる前記電池モジュールが、
　　前記通信ラインを介してカスケード接続されてなることを特徴とする電源装置。
　請求項２に記載の電源装置であって、
　直線状に配置してなる一対の前記電池モジュールを備え、
　　互いに対向する端部の出力端子を前記パワーラインで接続してなり、かつ
　　互いに対向する端部の前記通信端子が前記通信ラインを介して接続されてなることを特徴とする電源装置。
　請求項２又は３に記載の電源装置であって、
　隣接して平行姿勢に配置してなる一対の前記電池モジュールを備え、
　　互いに接近する端部の前記出力端子を前記パワーラインで接続してなり、かつ
　　互いに接近する端部の前記通信端子が前記通信ラインを介して接続されてなることを特徴とする電源装置。
　請求項１ないし４のいずれかに記載する電源装置であって、
　前記電池モジュールが、
　　一対のエンドプレートの間に前記電池積層体を配置してなる電池組立と、
　　前記インナー線を覆うカバーケースとを備え、
　前記セルモニター回路が、
　　前記エンドプレートに配置されてなることを特徴とする電源装置。
　請求項５に記載する電源装置であって、
　前記前記通信端子が、
　　前記エンドプレートに配置されてなることを特徴とする電源装置。
　請求項６に記載する電源装置であって、
　前記セルモニター回路が、
　　前記電池モジュールの一方の前記エンドプレートに配置され、
　前記一対の通信端子が、
　　一方の前記エンドプレートに配置してなる前記セルモニター回路と、
　　前記セルモニター回路の配置されない前記エンドプレートに配置されてなることを特徴とする電源装置。
　請求項７に記載する電源装置であって、
　前記エンドプレートに設けてなる前記通信端子が中継コネクタで、
　前記中継コネクタが、
　　前記インナー線と通信ラインを接続してなることを特徴とする電源装置。
　請求項５ないし８のいずれかに記載の電源装置であって、
　前記インナー線が、
　　前記カバーケースの内側に配線されてなることを特徴とする電源装置。
　請求項１ないし９のいずれかに記載する電源装置であって、
　一対の前記通信端子が、
　　前記通信ラインを脱着自在に接続するコネクタであることを特徴とする電源装置。
　請求項１ないし１０のいずれかに記載する電源装置であって、
　前記電池積層体を構成してなる複数の前記電池セルと前記セルモニター回路とを接続する電圧検出ラインを備え、
　前記インナー線が、
　　前記電圧検出ラインと平行な複数の通信線からなる複数線群であることを特徴とする電源装置。
　請求項１１に記載する電源装置であって、
　前記複数線群が、
　　両端にコネクタを接続してなるワイヤーハーネスであることを特徴とする電源装置。
　請求項１１に記載する電源装置であって、
　前記複数線群が、
　　前記電圧検出ラインと前記インナー線とを配線してなるプリント基板であることを特徴とする電源装置。
　請求項１３に記載する電源装置であって、
　前記プリント基板がフレキシブルプリント基板であることを特徴とする電源装置。
　請求項１ないし１４のいずれかに記載する電源装置を備える電動車両であって、
　前記電源装置と、
　該電源装置から電力供給される走行用のモータと、
　前記電源装置及び前記モータを搭載してなる車両本体と、
　前記モータで駆動されて前記車両本体を走行させる車輪と
を備えることを特徴とする電動車両。
　請求項１ないし１４のいずれかに記載する電源装置を備える蓄電装置であって、
　前記電源装置と、
　該電源装置への充放電を制御する電源コントローラと
を備え、
　前記電源コントローラでもって、外部からの電力により前記電池セルへの充電を可能とすると共に、該電池セルに対し充電を行うよう制御することを特徴とする蓄電装置。