蓄電装置
【課題】バッテリコントローラを含む制御装置の接地をアース線を使用することなく行う。
【解決手段】電池モジュール１００は、内部に複数の電池セル３００を収容した導電性の電池収納ケーシング１１０を有し、電池収納ケーシング１１０はモジュールベース２２０を介して車体５００に取り付けられている。電池収納ケーシング１１０の上面にはバッテリコントローラ３００とセルコントローラ２００を含む制御装置９００が装着されている。電池モジュール１００と制御装置９００とにより蓄電装置１０００を構成する。バッテリコントローラ３００とセルコントローラ２００は導電性のベース９１０に実装され、負極端子がベース９１０に接地されている。したがって、制御装置９００のバッテリコントローラ３００とセルコントローラ２００の負極端子の電位は車体５００の接地電池と等しくなる。
【解決手段】電池モジュール１００は、内部に複数の電池セル３００を収容した導電性の電池収納ケーシング１１０を有し、電池収納ケーシング１１０はモジュールベース２２０を介して車体５００に取り付けられている。電池収納ケーシング１１０の上面にはバッテリコントローラ３００とセルコントローラ２００を含む制御装置９００が装着されている。電池モジュール１００と制御装置９００とにより蓄電装置１０００を構成する。バッテリコントローラ３００とセルコントローラ２００は導電性のベース９１０に実装され、負極端子がベース９１０に接地されている。したがって、制御装置９００のバッテリコントローラ３００とセルコントローラ２００の負極端子の電位は車体５００の接地電池と等しくなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池収納ケーシング内部に複数の電池セルを収容した電池モジュールとその管理回路を含む蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、回転電機を駆動源として用いる電気自動車や、内燃機関と回転電機とを併用するハイブリッド型自動車が実用化されている。このような車両においては、回転電機に電気エネルギーを供給するための電池が搭載され、搭載される電池としては、例えば、繰り返し充放電が可能なニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池が用いられる。
【０００３】
通常、二次電池は、複数の電池セルを積層した電池モジュールとして構成され、電池収納ケーシング底面がモジュールベースを介して車体に取り付けられ、電池収納ケーシング上面や側面など近傍に、蓄電状況の管理のためにバッテリコントローラが取り付けられる（特許文献１）。
バッテリコントローラは電気回路を内蔵しており、その正常な作動のためにはアースをとる必要があり、バッテリコントローラとモジュールベースとを太いアース線で接続することがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許公開２００４−３１９３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
バッテリコントローラとモジュールベースとを太いアース線で接続した場合、アース線自体の部品原価が高価であるとともに、その組み立て作業は繁雑である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）請求項１の発明による蓄電装置は、シャーシに電気的に接続される導電性の電池収納ケーシングと、前記電池収納ケーシングの内部に保持された複数の電池セルと、前記複数の電池セルを管理する回路を含み、前記回路の負極端子と前記電池収納ケーシングが電気的に導通するように前記電池収納ケーシングに装着された制御装置とを備えることを特徴とする。
（２）請求項２の発明は、請求項１記載の蓄電装置において、前記電池収納ケーシングを前記シャーシに電気的に接続しつつ固定する搭載部材をさらに有することを特徴とする。
（３）請求項３の発明は、請求項１記載の蓄電装置において、電池収納ケーシングは、導電性のロワベースと、前記ロワベースに上方から連結され、両側面が開放された環状に形成されたケーシング本体を形成する導電性のアッパベースと、前記ケーシング本体の側面を塞ぎつつ前記電池セルを保持するサイドプレートとを備えていることを特徴とする。
（４）請求項４の発明は、請求項１記載の蓄電装置において、電池収納ケーシングは、両側面が開放された環状部材と、前記環状部材の側面を塞ぎつつ前記電池セルを保持するサイドプレートとを備えていることを特徴とする。
（５）請求項５の発明は、請求項４記載の蓄電装置において、前記電池収納ケーシングを前記シャーシに電気的に接続しつつ固定する搭載部材をさら有することを特徴とする。
（６）請求項６の発明は、請求項５記載の蓄電装置において、前記複数の電池セルから成る組電池を収納した前記電池収納ケーシングを複数有し、前記複数の電池収納ケーシングの上面に跨って前記制御装置を装着することを特徴とする。
（７）請求項７の発明は、請求項１乃至６項のいずれか１項に記載の蓄電装置において、前記電池収納ケーシングはアルミニウムダイキャストにより形成されていることを特徴とする。
（８）請求項８の発明による電気車は、電力により走行駆動を発生する走行駆動装置と、前記電力を走行駆動装置に供給する請求項４乃至７のいずれか１項載の蓄電装置と、前記走行駆動装置が設けられる車体とを有し、前記ケーシング本体は、前搭載部材を介して前記車体に装着され、前記車体は接地電位に設定されていることを特徴とする。
（９）請求項９の発明による蓄電装置は、並設される導電性の第１および第２の電池収納ケーシングと、前記第１および第２の電池収納ケーシングの内部に保持され、それぞれが複数の電池セルから構成される第１および第２の組電池と、前記第１および第２の組み電池を管理する回路を含み、前記回路の負極端子と前記第1および第2の電池収納ケーシングが電気的に導通するように、かつ前記第１および第２の電池収納ケーシングが一体化するように、前記第1および第2の電池収納ケーシングに装着される制御装置とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、バッテリコントローラ等を含む制御装置の車体アースを単純化でき、作業性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施の形態による蓄電装置が用いられた車載電機システムの構成を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施の形態によるリチウムイオンバッテリ装置全体の外観構成を示す斜視図。
【図３】図２に示すリチウムイオンバッテリ装置を冷却媒体入口側から観た斜視図。
【図４】一実施の形態によるリチウムイオンバッテリ装置を構成する蓄電装置の一つの電池ブロック全体の外観構成を示す斜視図。
【図５】図４に示す電池ブロックの分解斜視図。
【図６】バッテリコントローラの車体アースを説明する電池ブロックの縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施の形態による蓄電装置について図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
以下では、一実施の形態による蓄電装置を、電動車両、特に電気自動車の車載電源装置を構成する蓄電装置に適用した場合を例として説明する。電気自動車は、内燃機関であるエンジンと電動機とを車両の駆動源として備えたハイブリッド電気自動車、および電動機を車両の唯一の駆動源とする純正電気自動車等を含む。
【００１１】
まず、図１を用いて、一実施の形態による蓄電装置を含む車載電機システム（電動機駆動システム）の構成について説明する。
【００１２】
車載電機システムは、モータジェネレータ１０、インバータ装置２０、車両全体を制御する車両コントローラ３０、および車載電源装置を構成する蓄電装置１０００等を備える。蓄電装置１０００は、複数の蓄電池を備えており、例えば、複数のリチウムイオン電池セルを備えたリチウムイオンバッテリ装置として構成される。
【００１３】
このような車載電機システムを搭載する電気車（電気自動車やハイブリッド自動車を含む）は、電力により走行駆動を発生する走行駆動装置と、電力を走行駆動装置に供給する本発明による蓄電装置と、走行駆動装置が設けられる車体とを有する。蓄電装置は、複数の電池セルからなる組電池を導電性のケーシング内に収納して構成される電池ブロックと、電池セルを管理するバッテリコントローラやセルコントローラを含む制御装置とを有している。本発明による蓄電装置では、とくに、バッテリコントローラやセルコントローラの回路基板の負極端子のアース経路を設けるにあたり、従来のようなアース線を別途引き回すことなく、制御装置を電池ブロックに一体化するだけで上記コントローラのアースを車体アースに接地するようにしたものである。
【００１４】
モータジェネレータ１０は、三相交流機である。三相交流機としては同期機と誘導機とがあるが、どちらを採用しても構わない。モータジェネレータ１０は、車両の力行時及び内燃機関であるエンジンを始動する時など、回転動力が必要な運転モードでは、モータ駆動し、発生した回転動力を車輪及びエンジンなどの被駆動体に供給する。この場合、車載電機システムは、モータジェネレータ１０に、リチウムイオンバッテリ装置１０００から電力変換装置であるインバータ装置２０を介して、直流電力を三相交流電力に変換して供給する。
【００１５】
また、モータジェネレータ１０は、車両の減速時や制動時などの回生時及びリチウムイオンバッテリ装置１０００の充電が必要な時など、発電が必要な運転モードでは、車輪或いはエンジンからの駆動力を受けて、ジェネレータとして三相交流電力を発生させる。この場合、車載電機システムは、モータジェネレータ１０からの三相交流電力をインバータ装置２０を介して直流電力に変換し、リチウムイオンバッテリ装置１０００に供給する。これにより、リチウムイオンバッテリ装置１０００には電力が蓄積される。
【００１６】
モータジェネレータ１０は、電機子（例えば固定子）と、電機子に対向配置され、回転可能に支持された界磁（例えば回転子）との磁気的な作用によって動作する電気機械である。モータジェネレータ１０は、界磁の回転軸が車輪及びエンジンなどの被駆動体の回転軸に機械的に接続され、その被駆動体との間において回転動力を授受できるように構成されている。
【００１７】
電機子は、モータジェネレータ１０のモータ駆動時、ジェネレータ駆動時に応じて三相交流電力の供給を受け、回転磁界を発生させる部位である。。電機子は、磁性体である電機子鉄心（固定子鉄心）と、電機子鉄心に装着された三相の電機子巻線（固定子巻線）とを備えている。
【００１８】
界磁は、モータジェネレータ１０をモータ駆動或いはジェネレータ駆動する時、界磁磁束を発生させる部位であり、磁性体である界磁鉄心（回転子鉄心）と、界磁鉄心に装着された永久磁石或いは界磁巻線（回転子巻線）又は導体バー若しくは永久磁石と界磁巻線（又は導体バー）との両方を備えている。界磁巻線は外部電源から界磁電流の供給を受けて励磁されることにより磁束を発生する。
【００１９】
インバータ装置２０は、前述した電力変換、すなわち直流電力から三相交流電力への変換、及び三相交流電力から直流電力への変換をスイッチング半導体素子の作動（オン・オフ）によって制御する電子回路装置である。インバータ装置２０は、パワーモジュール２１、ドライバ回路２２、モータコントローラ２３及び平滑コンデンサ２４を備えている。
【００２０】
パワーモジュール２１は、六つのスイッチング半導体素子を備え、この六つのスイッチング半導体素子のスイッチング動作（オン・オフ）によって、前述した電力変換を行う電力変換回路である。スイッチング半導体素子に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）を用いる。パワーモジュール２１をＭＯＳＦＥＴから構成する場合は、寄生ダイオードがドレイン電極とソース電極との間に電気的に逆並列に接続されている。一方、パワーモジュール２１をＩＧＢＴから構成する場合には、別途、ダイオードをコレクタ電極とエミッタ電極との間に電気的に逆並列に接続する必要がある。電力変換回路は、二つ（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た直列回路（一相分のアーム）を三相分、電気的に並列に接続した三相ブリッジ回路により構成されている。
【００２１】
各上アームの下アーム接続側とは反対側は直流正極側モジュール端子に、各下アームの上アーム接続側とは反対側は直流負極側モジュール端子にそれぞれ電気的に接続されている。各上下アームの中点、すなわち上アームと下アームとの接続側は交流側モジュール端子に電気的に接続されている。直流正極側モジュール端子は直流正極側外部端子に、直流負極側モジュール端子は直流負極側外部端子にそれぞれ電気的に接続されている。直流正極側外部端子及び直流負極側外部端子は、リチウムイオンバッテリ装置１０００との間において直流電力を授受するための電源側端子であり、リチウムイオンバッテリ装置１０００から延びる電源ケーブル６００が電気的に接続されている。交流側モジュール端子は交流側外部端子に電気的に接続されている。交流側外部端子は、モータジェネレータ１０との間において三相交流電力を授受するための負荷側端子であり、モータジェネレータ１０から延びる負荷ケーブルが電気的に接続されている。
【００２２】
平滑コンデンサ２４は、電力変換回路を構成するスイッチング半導体素子の高速スイッチング動作により生じる電圧変動を抑制するために、電力変換回路の直流正極側と直流負極側との間に電気的に並列に接続されている。
【００２３】
モータコントローラ２３は、電力変換回路を構成する六つのスイッチング半導体素子のスイッチング動作を制御するための電子回路装置である。モータコントローラ２３は、上位制御装置、例えば車両全体を制御する車両コントローラ３０から出力されたトルク指令に基づいて、六つのスイッチング半導体素子に対するスイッチング動作指令信号（例えばＰＷＭ（パルス幅変調）信号）を生成する。この生成された指令信号はドライバ回路２２に出力される。
【００２４】
ドライバ回路２２は、モータコントローラ２３から出力されたスイッチング動作指令信号に基づいて、電力変換回路を構成する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する。この生成された駆動信号は、電力変換回路を構成する六つのスイッチング半導体素子のゲート電極に出力される。これにより、電力変換回路を構成する六つのスイッチング半導体素子は、ドライバ回路２２から出力された駆動信号に基づいてスイッチング（オン・オフ）が制御される。
【００２５】
リチウムイオンバッテリ装置１０００は、電気エネルギーを蓄積及び放出（直流電力を充放電）するための電池モジュール１００、及び電池モジュール１００の状態を管理及び制御するための制御装置９００（図２参照）を備えている。
【００２６】
電池モジュール１００は二つの電池ブロック（或いは電池パック）、すなわち電気的に直列に接続される高電位側電池ブロック１００ａ及び低電位側電池ブロック１００ｂから構成されている。各電池ブロックには組電池が収納されている。各組電池は、複数のリチウムイオン電池セルを電気的に直列に接続した接続体から構成されている。各電池ブロックの構成については後述する。
【００２７】
高電位側電池ブロック１００ａの負極側（低電位側）と低電位側電池ブロック１００ｂの正極側（高電位側）との間にはＳＤ（サービスディスコネクト）スイッチ７００が設けられている。ＳＤスイッチ７００はリチウムイオンバッテリ装置１０００の保守、点検の時の安全性を確保するために設けられた安全装置であり、スイッチとヒューズとを電気的に直列に接続した電気回路から構成され、サービスマンによって保守、点検時に操作される。
【００２８】
制御装置９００は、上位（親）に相当するバッテリコントローラ３００及び下位（子）に相当するセルコントローラ２００から構成されている。図示はしないが、制御装置９００は、導電性の材料で形成したベース９１０の基板実装面にバッテリコントローラ３００の制御基板とセルコントローラ２００の制御基板を実装して構成されている。これら制御基板を実装するに際しては、バッテリコントローラ３００およびセルコントローラ２００の各制御基板の負極端子をベース９１０に電気的に接続する。
なお、以下では説明の便宜上、バッテリコントローラ３００およびセルコントローラ２００の接地とは、各制御基板の負極端子を車体アース電位に接続することと同義として説明する。
【００２９】
後述するように、高電位側電池ブロック１００ａ及び低電位側電池ブロック１００ｂは並設され、それぞれの上面に制御装置９００が跨って配置されている。すなわち、制御装置９００すなわちベース９１０をブロック１００ａ，１００ｂに装着することにより、両ブロック１００ａ，１００ｂが一体化される。
【００３０】
なお、後述するように、電池ブロック１００ａ，１００ｂは、導電性のケーシング１１０内に複数の電池セルを収容して構成されている。そして、ケーシング１１０は導電性のモジュールベース１０１を介して車体に電気的、機械的に接続される。したがって、バッテリコントローラ３００およびセルコントローラ２００の負極端子の電位は、ケーシング１１０を介して車体の接地電位と等しくなる。その結果、バッテリコントローラ３００およびセルコントローラ２００を車体に接地するアース線が不要となる。
【００３１】
バッテリコントローラ３００は、リチウムイオンバッテリ装置１０００の状態を管理及び制御すると共に、上位制御装置である車両コントローラ３０やモータコントローラ２３にリチウムイオンバッテリ装置１０００の状態や許容充放電電力などの充放電制御指令を通知する。リチウムイオンバッテリ装置１０００の状態の管理及び制御には、リチウムイオンバッテリ装置１０００の電圧及び電流の計測、リチウムイオンバッテリ装置１０００の蓄電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）及び劣化状態（ＳＯＨ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）などの演算、各電池ブロックの温度の計測、セルコントローラ２００に対する指令（例えば各リチウムイオン電池セルの電圧を計測するための指令、各リチウムイオン電池セルの蓄電量を調整するための指令など）の出力などがある。
【００３２】
セルコントローラ２００は、バッテリコントローラ３００からの指令によって複数のリチウムインオン電池セルの状態の管理及び制御を行う、いわゆるバッテリコントローラ３００の手足であり、複数の集積回路（ＩＣ）によって構成されている。複数のリチウムイオン電池セルの状態の管理及び制御には、各リチウムイオン電池セルの電圧の計測、各リチウムイオン電池セルの蓄電量の調整などがある。各集積回路は、対応する複数のリチウムイオン電池セルが決められており、対応する複数のリチウムイオン電池セルに対して状態の管理及び制御を行う。
【００３３】
バッテリコントローラ３００の電源には、車載補機、例えばライトやオーディオ機器などの電源装置として搭載された補機用バッテリ（自動車の場合、公称出力電圧１２ボルトの鉛バッテリ）を用いている。このため、バッテリコントローラ３００には補機用バッテリからの電圧（例えば１２ボルト）が印加されている。バッテリコントローラ３００は、印加された電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ（直流−直流電力変換器）から構成された電源回路によって降圧（例えば５ボルトに降圧）し、この降圧された電圧を、バッテリコントローラ３００を構成する電子部品に駆動電圧として印加する。これにより、バッテリコントローラ３００を構成する電子部品は作動する。
【００３４】
セルコントローラ２００を構成する集積回路の電源には、対応する複数のリチウムイオン電池セルを用いている。このため、セルコントローラ２００と電池モジュール１００の両者は接続線８００を介して電気的に接続されている。各集積回路には、対応する複数のリチウムイオン電池セルの最高電位の電圧が接続線８００を介して印加されている。各集積回路は、印加された電圧を電源回路によって降圧（例えば５ボルトに降圧）し、これを動作電源として用いる。
【００３５】
バッテリコントローラ３００には、イグニションキースイッチから出力された信号が入力されている。イグニションキースイッチから出力された信号はリチウムイオンバッテリ装置１０００の起動及び停止の合図として用いられている。
【００３６】
イグニションキースイッチがオン状態になると、バッテリコントローラ３００では、イグニションキースイッチからの出力信号に基づいて電源回路が動作し、複数の電子回路部品に対して電源回路から駆動電圧が印加されて複数の電子回路部品が動作する。これにより、バッテリコントローラ３００が起動する。バッテリコントローラ３００が起動すると、セルコントローラ２００に対してバッテリコントローラ３００から起動指令が出力される。セルコントローラ２００では、バッテリコントローラ３００からの起動指令に基づいて複数の集積回路の電源回路が順次動作し、複数の集積回路が順次起動する。これにより、セルコントローラ２００が起動する。セルコントローラ２００が起動すると、所定の初期処理が実行され、リチウムイオンバッテリ装置１０００が起動する。
【００３７】
所定の初期処理としては、例えば各リチウムイオン電池セルの電圧の測定、異常診断、リチウムイオンバッテリ装置１０００の電圧及び電流の測定、各電池ブロックの温度の測定、リチウムイオンバッテリ装置１０００の蓄電状態及び劣化状態の演算、リチウムイオンバッテリ装置１０００の許容充放電電力の演算などがある。
【００３８】
イグニションキースイッチがオフ状態になると、セルコントローラ２００に対してバッテリコントローラ３００から停止指令が出力される。セルコントローラ２００が停止指令を受けると、所定の終了処理が実行された後、複数の集積回路の電源回路が順次停止して、複数の集積回路が順次停止する。これにより、セルコントローラ２００が停止する。セルコントローラ２００が停止し、セルコントローラ２００との間において通信ができなくなると、バッテリコントローラ３００では、電源回路の動作が停止し、複数の電子回路部品の動作が停止する。これにより、バッテリコントローラ３００が停止し、リチウムイオンバッテリ装置１０００が停止する。
【００３９】
所定の終了処理としては、例えば各リチウムイオン電池セルの電圧の測定、及び各リチウムイオン電池セルの蓄電量の調整などがある。
【００４０】
バッテリコントローラ３００と、車両コントローラ３０及びモータコントローラ２３などの上位制御装置との間の情報伝達には、車載ローカルエリアネットワークによる通信を用いている。バッテリコントローラ３００とセルコントローラ２００との間の情報伝達には、車載ローカルエリアネットワークによる通信に準拠するＬＩＮ通信を用いている。
【００４１】
高電位側電池ブロック１００ａの正極端子とインバータ装置２０の直流正極側外部端子との両者は正極側電源ケーブル６１０を介して電気的に接続されている。低電位側電池ブロック１００ｂの負極端子とインバータ装置２０の直流負極側外部端子との間は負極側電源ケーブル６２０を介して電気的に接続されている。
【００４２】
電源ケーブル６００の途中にはジャンクションボックス４００が設けられている。ジャンクションボックス４００の内部には、メインリレー４１０及びプリチャージ回路４２０から構成されたリレー機構が収納されている。リレー機構は、電池モジュール１００とインバータ装置２０との間を電気的に導通及び遮断するための開閉部であり、車載電機システムの起動時には電池モジュール１００とインバータ装置２０との間を導通、車載電機システムの停止時及び異常時には電池モジュール１００とインバータ装置２０との間を遮断する。このように、リチウムイオンバッテリ装置１０００とインバータ装置２０との間をリレー機構によって制御することにより、車載電機システムの高い安全性を確保できる。
【００４３】
リレー機構の駆動はモータコントローラ２３により制御される。モータコントローラ２３は、車載電機システムの起動時には、リチウムイオンバッテリ装置１０００の起動完了の通知をバッテリコントローラ３００から受けることにより、リレー機構に対して導通の指令信号を出力してリレー機構を駆動させる。また、モータコントローラ２３は、車載電機システムの停止時にはイグニションキースイッチからオフの出力信号を受けることにより、また、車載電機システムの異常時には車両コントローラ３０からの異常信号を受けることにより、リレー機構に対して遮断の指令信号を出力してリレー機構を駆動させる。
【００４４】
メインリレー４１０は正極側メインリレー４１１及び負極側メインリレー４１２から構成されている。正極側メインリレー４１１は正極側電源ケーブル６１０の途中に設けられ、リチウムイオンバッテリ装置１０００の正極側とインバータ装置２０の正極側との間の電気的な接続を制御する。負極側メインリレー４１２は負極側電源ケーブル６２０の途中に設けられ、リチウムイオンバッテリ装置１０００の負極側とインバータ装置２０の負極側との間の電気的な接続を制御する。
【００４５】
プリチャージ回路４２０は、プリチャージリレー４２１及び抵抗４２２を電気的に直列に接続した直列回路であり、正極側メインリレー４１１に電気的に並列に接続されている。
【００４６】
車載電機システムの起動時にあたっては、まず、負極側メインリレー４１２が投入され、この後に、プリチャージリレー４２１が投入される。これにより、リチウムイオンバッテリ装置１０００から供給された電流が抵抗４２２によって制限された後、平滑コンデンサ２４に供給されて充電される。平滑コンデンサ２４が所定の電圧まで充電された後、正極側メインリレー４１１が投入され、プリチャージリレー４２１が開放される。これにより、リチウムイオンバッテリ装置１０００から正極側メインリレー４１１を介してインバータ装置２０に主電流が供給されるが、この時の主電流は、正極側メインリレー４１１及び平滑コンデンサ２４の許容電流以下になる。従って、車載電機システムの起動時、平滑コンデンサ２４の電荷が略ゼロにあることに起因してリチウムイオンバッテリ装置１０００から瞬間的に大きな初期電流がインバータ装置２０に流れ込み、平滑コンデンサ２４が高発熱して損傷する、正極側メインリレー４１１の固定接点と可動接点とが融着する、などの異常を招くことがなく、平滑コンデンサ２４及び正極側メインリレー４１１を大きな電流から保護することができる。
【００４７】
また、ジャンクションボックス４００の内部には電流センサ４３０が収納されている。電流センサ４３０は、リチウムイオンバッテリ装置１０００からインバータ装置２０に供給される電流を検出するために設けられたものである。電流センサ４３０の出力線はバッテリコントローラ３００に電気的に接続されている。バッテリコントローラ３００は、電流センサ４３０から出力された信号に基づいて、リチウムイオンバッテリ装置１０００からインバータ装置２０に供給された電流を検出する。この電流検出情報は、バッテリコントローラ３００からモータコントローラ２３や車両コントローラ３０などに通知される。電流センサ４３０はジャンクションボックス４００の外部に設置しても構わない。リチウムイオンバッテリ装置１０００の電流の検出部位は、正極側メインリレー４１１のインバータ装置２０側のみらならず、正極側メインリレー４１１の電池モジュール１００側であってもよい。
【００４８】
尚、ジャンクションボックス４００の内部にはリチウムイオンバッテリ装置１０００の電圧を検出するための電圧センサを収納してもよい。電圧センサの出力線は電流センサ４３０と同様にバッテリコントローラ３００に電気的に接続される。バッテリコントローラ３００は、電圧センサの出力信号に基づいてリチウムイオンバッテリ装置１０００の全体の電圧を検出する。この電圧検出情報はモータコントローラ２３や車両コントローラ３０に通知される。リチウムイオンバッテリ装置１０００の電圧の検出部位は、リレー機構の電池モジュール１００側とインバータ装置２０側の両方にあるほうがよい。
【００４９】
正極側電源ケーブル６１０とリチウムイオンバッテリ装置１０００の筐体グランド（車両のシャーシと同電位）との間には正極側キャパシタ５００が電気的に接続されている。負極側電源ケーブル６２０とリチウムイオンバッテリ装置１０００の筐体グランドとの間には負極側キャパシタ５１０が電気的に接続されている。正極側キャパシタ５００及び負極側キャパシタ５１０はインバータ装置２０が発生するノイズを除去し、弱電系回路であるバッテリコントローラ３００及びセルコントローラ２００の誤作動防止、及びセルコントローラ２００を構成する集積回路（ＩＣ）のサージ電圧による破壊防止などを図るために設けられている。インバータ装置２０にもノイズを除去するためのフィルタが設けられているが、正極側キャパシタ５００及び負極側キャパシタ５１０を設けることにより、弱電系回路であるバッテリコントローラ３００及びセルコントローラ２００の誤作動防止、及びセルコントローラ２００を構成する集積回路（ＩＣ）のサージ電圧による破壊防止などの効果をさらに高め、リチウムイオンバッテリ装置１０００の耐ノイズ性に対する信頼性をさらに高めることができる。
【００５０】
次に、図２〜図６を用いて、リチウムイオンバッテリ装置１０００の構成について説明する。図２，３に、リチウムイオンバッテリ装置１０００の全体構成を表す斜視図を示す。図４にリチウムイオンバッテリ装置１０００を構成する電池ブロックの斜視図を示し、図５に、図４に示す電池ブロックの分解斜視図を示す。
【００５１】
リチウムイオンバッテリ装置１０００は大きく分けて、電池モジュール１００及び制御装置９００の二つのユニットから構成されている。まず、電池モジュール１００の構成について説明する。
【００５２】
上述したように、電池モジュール１００は、高電位側電池ブロック１００ａ及び低電位側電池ブロック１００ｂから構成され、二つの電池ブロック１００ａ，１００ｂは、電気的に直列に接続されている。なお、高電位側電池ブロック１００ａと低電位側電池ブロック１００ｂは、全く同じ構成を有している。このため、図４，５には、高電位側電池ブロック１００ａ及び低電位側電池ブロック１００ｂを代表して、高電位側電池ブロック１００ａのみを示し、低電位側電池ブロック１００ｂの詳細な構成については説明を省略する。
【００５３】
図２に示すように、高電位側電池ブロック１００ａ及び低電位側電池ブロック１００ｂは、各ブロックの長手方向同士が平行となるように互いに隣接して並列に配置される。高電位側電池ブロック１００ａ及び低電位側電池ブロック１００ｂは、モジュールベース１０１上に並置され、後述するように、高電位側電池ブロック１００ａ及び低電位側電池ブロック１００ｂの上面に跨って制御装置９００を装着することにより、両ブロック１００ａ，１００ｂが制御装置９００のベース９１０によって一体化される。モジュールベース１０１は、短手方向に三分割された剛性のある薄肉の金属板（例えば鉄板）により構成され、車両に固定されている。すなわち、モジュールベース１０１は、短手方向の両端部と中央部に配置された３つの部材から構成されている。このような構成により、モジュールベース１０１の面を各電池ブロック１００ａ，１００ｂの下面と面一にでき、電池モジュール１００の高さ方向の寸法をさらに低減することができる。
【００５４】
図５に示すように、高電位側電池ブロック１００ａは大きく分けて、電池収納ケーシング（以下、ケーシング）１１０及び組電池１２０から構成されている。組電池１２０はケーシング１１０の内部に収納されて保持されている。
【００５５】
ケーシング１１０は、アッパベースＵＰＢと、ロワベースＬＯＢと、サイドプレート１３０，１３１とにより略六面体状のブロック筐体を構成している。すなわちケーシング１１０は、３つの部材の結合体から構成されている。図3〜図５を参照して説明すると、アッパベースＵＰＢは、入口流路形成板１１１、出口側案内板１１３、冷却媒体入口１１４及び冷却媒体入口ダクト１１６をアルミダイキャストで一体成形したものである。ロワベースＬＯＢは、出口流路形成板１１８、入口側案内板１１２、冷却媒体出口１１５及び冷却媒体出口ダクト１１７をアルミダイキャストで一体成形したものである。なお、アッパベースＵＰＢと、ロワベースＬＯＢは互いに長手方向端部をボルト締結して両側面が開放された環状部材を形成するケーシング本体である。ケーシング１１０の内部空間は、複数の電池セル１４０で構成される組電池１２０が収納される収納室として機能するとともに、組電池１２０を冷却するための冷却媒体（冷却空気）が流通する冷却通路として機能する。
【００５６】
なお、以下の説明において、ケーシング１１０の長さが最も長い方向、および、冷却媒体入口１１４側から冷却媒体出口１１５側に至る方向を、長手方向と定義する。また、ケーシング１１０の長手方向に対向する二つの側面（入口側案内板１１２及び出口側案内板１１３）とは異なる二つの側面（二つの側板１３０，１３１）が対向する方向、リチウムイオン電池セル１４０の中心軸方向（正極端子及び負極端子の二つの電極が対向する方向）、および二つのリチウムイオン電池セル１４０を電気的に接続する導電部材１５０と二つのリチウムイオン電池セル１４０とが対向する方向を、短手方向と定義する。さらに、入口流路形成板１１１と出口流路形成板１１８とが対向する方向を、電池モジュール１００の設置方向に関係なく高さ方向と定義する。
【００５７】
入口流路形成板１１１はケーシング１１０の上面を形成する長方形状の平板である。出口流路形成板１１８はケーシング１１０の底面を形成する平板である。入口流路形成板１１１及び出口流路形成板１１８は互いに長手方向にずれている。このため、入口流路形成板１１１及び出口流路形成板１１８は互いの長手方向端部の位置が長手方向にずれている。
【００５８】
入口流路形成板１１１、すなわちアッパベースＵＰＢの上面には、制御装置９００を装着する装着部１１０Ｓが設けられている。装着部１１１Ｓは雌ねじが刻設されたボスである。図１および図２に示すように、バッテリコントローラ３００とセルコントローラ２００を実装する導電性の制御装置９００のベース９１０は、１組の電池ブロック１００ａ、１００ｂの装着部１１１Ｓにボルトにより、電気的に導通するように固着されている。上述したように、バッテリコントローラ３００およびセルコントローラ２００は、それらの負極端子が制御装置９００のベース９１０に電気的に導通するようにベース９１０に実装されている。制御装置９００を両電池ブロック１００ａ，１００ｂに跨るように装着することにより、高電位側電池ブロック１００ａ及び低電位側電池ブロック１００ｂは並設して一体化される。すなわち、制御装置９００すなわちベース９１０を電池ブロック１００ａ，１００ｂに装着することにより、両ブロック１００ａ，１００ｂが一体化される。
【００５９】
なお、電池ブロック１００ａ，１００ｂは、導電性のケーシング１１０内に複数の電池セル１４０を収容して構成されている。そして、ケーシング１１０は導電性のモジュールベース１０１を介して車体（シャーシ）に電気的、機械的に接続される。したがって、バッテリコントローラ３００およびセルコントローラ２００の負極端子の電位は、ケーシング１１０を介して車体の接地電位と等しくなる。その結果、バッテリコントローラ３００およびセルコントローラ２００を車体に接地するアース線が不要となる。
【００６０】
入口側案内板１１２は、ケーシング１１０の長手方向に対向する側面の一方側を形成する板状部材である。出口側案内板１１３は、ケーシング１１０の長手方向に対向する側面の他方側を形成する板状部材である。
【００６１】
入口流路形成板１１１と入口側案内板１１２との間には、冷却媒体である冷却空気のケーシング１１０内部への導入口を構成する冷却媒体入口１１４が形成されている。冷却媒体入口１１４には、冷却空気を冷却媒体入口１１４まで導くための冷却媒体入口ダクト１１６が設けられている。上述したように、入口流路形成板１１１と出口流路形成板１１８とは互いにずれて配置されており、ケーシング１１０の入口側端部はステップ状に形成されている。このため、長手方向において冷却媒体入口１１４と入口側案内板１１２との間に空間が形成される。この空間には、後述するガス排出管１３９が収納される。図３に示すように、入口側案内板１１２は、ガス排出管１３９の後方に配置される。このような構成により、電池モジュール１０００の長手方向の寸法を短縮することができる。出口流路形成板１１８と出口側案内板１１３との間には、冷却空気のケーシング１１０内部からの導出口を構成する冷却媒体出口１１５が形成されている。冷却媒体出口１１５には、冷却空気を冷却媒体出口１１５から外部に導くための冷却媒体出口ダクト１１７が設けられている。
【００６２】
冷却媒体入口１１４及び冷却媒体出口１１５は高さ方向（入口流路形成板１１１と出口流路形成板１１８との対向方向）に位置がずれている。すなわち冷却媒体入口１１４は入口流路形成板１１１側に位置し、冷却媒体出口１１５は出口流路形成板１１８側に位置している。
【００６３】
アッパベースＵＰＢとロワベースＬＯＢを構成する入口流路形成板１１１、出口流路形成板１１８、入口側案内板１１２、出口側案内板１１３、冷却媒体入口１１４及び冷却媒体出口１１５と、側板１３０，１３１との結合はネジ或いはボルト若しくはリベットなどの締結手段により行われる。それらの結合部位の結合部材間には、ケーシング１１０の内部の気密性を高め、冷却媒体入口１１４からケーシング１１０の内部に導入された冷却媒体が外部に漏れずに冷却媒体出口１１５から排出されるように、シール部材（図示省略）が設けられている。
【００６４】
側板１３０，１３１は、ケーシング１１０の短手方向に対向する二つの側面を形成する平板状部材であり、電気的な絶縁性を有するＰＴＢなどの樹脂からなる成型体である。側板１３０，１３１の肉厚は入口流路形成板１１１、出口流路形成板１１８、入口側案内板１１２及び出口側案内板１１３の肉厚よりも厚い。側板１３０，１３１の詳細な構成については、後述する。
【００６５】
側板１３０，１３１の外側、すなわち組電池１２０の収納室と反対側には、サイドカバーと呼ばれる覆い部材１６０が設けられている。図５には、側板１３０の外側の覆い部材１６０のみが図示されているが、側板１３１の外側にも覆い部材１６０が設置される。覆い部材１６０は、ボルト或いはリベットなどの固定手段１６１によって側板１３０に固定されている。
【００６６】
覆い板１６０は、鉄或いはアルミニウムなどの金属板をプレス加工した平板、又はＰＢＴなどの樹脂を成型して形成した平板であり、側板１３０の平面形状とほぼ同じ形状に構成されている。覆い板１６０は、後述する側板１６０の貫通孔１３２に対応する部位を含む領域が側板１３０とは反対側に一様に膨らんでいる。これにより、覆い板１６０と側板１３０との間には空間が形成される。この空間は、リチウムイオン電池セル１４０から噴出したミスト状のガスが、冷却通路を流通する冷却媒体とは分離して放出されるガス放出室（あるいはガス放出通路）として機能する。
【００６７】
組電池１２０は複数のリチウムイオン電池セル１４０の集合体（リチウムイオン電池セル群）である。複数のリチウムイオン電池セル１４０は、ケーシング１１０の内部に形成された収納室に整列して収納されていると共に、短手方向から側板１３０，１３１により挟持され、バスバーと呼ばれる複数の導電部材１５０との接合によって電気的に直列に接続されている。
【００６８】
リチウムイオン電池セル１４０は、円柱形状の構造体であり、電解液が注入された電池ケースの内部に電池素子および安全弁等の構成部品が収納されて構成されている。正極側の安全弁は、過充電などの異常によって電池ケースの内部の圧力が所定の圧力になったときに開裂する開裂弁である。安全弁は、開裂によって電池蓋と電池素子の正極側との電気的な接続を遮断するヒューズ機構として機能するとともに、電池ケースの内部に発生したガス、すなわち電解液を含むミスト状の炭酸系ガス（噴出物）を電池ケースの外部に噴出させる減圧機構として機能する。
【００６９】
電池ケースの負極側にも開裂溝が設けられており、過充電などの異常によって電池ケー スの内部の圧力が所定の圧力になったときに開裂する。これにより、電池ケースの内部に発生したガスを負極端子側からも噴出させることができる。リチウムイオン電池セル１４０の公称出力電圧は３．０〜４．２ボルト、平均公称出力電圧は３．６ボルトである。
【００７０】
一実施の形態においては、円筒形のリチウムイオン電池セル１４０を十六本、ケーシング１１０の内部に整列配置することにより組電池１２０を構成している。具体的には、リチウムイオン電池セル１４０の中心軸が短手方向に沿って延在するように横倒しした状態で、八本のリチウムイオン電池セル１４０を並列に配置して第１電池セル列１２１を構成する。また、第１電池セル列１２１と同様に八本のリチウムイオン電池セル１４０を配置して第２電池セル列１２２を構成する。組電池１２０は、第１電池セル列１２１と第２電池セル列１２２を高さ方向に積層（段積み或いは俵積み）することによって構成される。すなわち、組電池１２０は、リチウムイオン電池セル１４０を長手方向に八列、高さ方向に二段或いは二層並べて構成される。
【００７１】
第１電池セル列１２１及び第２電池セル列１２２は互いに長手方向にずれている。すなわち第１電池セル列１２１は、第２電池セル列１２２よりも入口流路形成板１１１側であって、冷却媒体入口１１４側にずれて配置されている。一方、第２電池セル列１２２は、第１電池セル列１２１よりも出口流路形成板側であって、冷却媒体出口１１５側にずれて配置されている。図５に示すように、一実施の形態では、例えば第１電池セル列１２１の最も冷却媒体出口１１５側に位置するリチウムイオン電池セル１４０の中心軸の長手方向の位置が、第２電池セル列１２２の最も冷却媒体出口１１５側に位置するリチウムイオン電池セル１４０の中心軸と、それに隣接するリチウムイオン電池セル１４０の中心軸との間の中間位置になるように、第１電池セル列１２１及び第２電池セル列１２２が長手方向にずれて配置されている。
【００７２】
第１電池セル列１２１を構成するリチウムイオン電池セル１４０は端子の向きが交互に逆向きになるように並置されている。第２電池セル列１２２を構成するリチウムイオン電池セル１４０も同様に、端子の向きが交互に逆向きになるように並置されている。ただし、第１電池セル列１２１を構成するリチウムイオン電池セル１４０の端子の冷却媒体入口１１４側から冷却媒体出口１１５側への並び順は、第２電池セル列１２２を構成するリチウムイオン電池セル１４０の端子の並び順と異なる。すなわち、第１電池セル列１２１は、側板１３０側に面するリチウムイオン電池セル１４０の端子が、冷却媒体入口１１４側から冷却媒体出口１１５側に向かって負極端子、正極端子、負極端子、…、正極端子の順に配置されている。一方、第２電池セル列１２２は、側板１３０側に面するリチウムイオン電池セル１４０の端子が、冷却媒体入口１１４側から冷却媒体出口１１５側に向かって正極端子、負極端子、正極端子、…、負極端子の順に配置されている。
【００７３】
このように、第１電池セル列１２１と第２電池セル列１２２とを長手方向にずらして配置することにより、組電池１２０の高さ方向の寸法を低くでき、高電位側電池ブロック１１０ａを高さ方向に小型化することができる。
【００７４】
次に、組電池１２０を両側から挟持する側板１３０，１３１の構成について詳細に説明する。ここでは、簡単のため、一方の側板１３０の構成のみを説明するが、他方の側板１３１も基本的には側板１３０と同様に構成されている。
【００７５】
ただし、組電池１２０の正極側に電気的に接続された電池モジュール側接続端子１８０、及び組電池１２０の負極側に電気的に接続された電池モジュール側接続端子１８１は、側板１３０のみに設けられている。接続端子１８０，１８１は、側板１３０の上面、すなわち入口流路形成板１１１側の面に長手方向に並んで設けられている。接続端子１８０，１８１には、電池モジュール１００とは別にサブアセンブリ１８５として形成された直流正極側入出力端子１８３および負極側入出力端子１８４がそれぞれ接続される。高電位側電池ブロック１１０ａの正極側入出力端子１８３には正極側電源ケーブル６１０の端子が接続され、負極側入出力端子１８４には、ＳＤスイッチ７００の一端側に電気的に接続されたケーブルの端子が接続される（図１参照）。低電位側電池ブロック１１０ｂの正極側入出力端子１８３には、ＳＤスイッチ７００の他端側に電気的に接続されたケーブルの端子が接続される。低電位側電池ブロック１１０ｂの負極側入出力端子１８４には負極側電源ケーブル６２０の端子が接続される。なお、図２において、高電位側電池ブロック１００ａのサブアセンブリ１８５は端子カバーで覆われた状態を示し、低電位側電池ブロック１００ｂのサブアセンブリ１８５は端子カバーを取り外した状態を示している。
【００７６】
側板１３０は、図５に示すように、略長方形の平板形状に形成されている。側板１３０には、短手方向に貫通する十六個の円形の貫通孔１３２が形成されている。十六個の貫通孔１３２は、前述のように配列された十六本のリチウムイオン電池セル１４０の電極位置に対応して開口するように、十六本のリチウムイオン電池セル１４０の配置に合わせて設けられている。したがって、組電池１２０がケーシング１１０内に収納されると、側板１３０の十六個の貫通孔１３２は、十六本のリチウムイオン電池セル１４０一端側の端子面で塞がれ、側板１３１側の十六個の貫通孔１３２は、十六本のリチウムイオン電池セル１４０の他端側の端子面で塞がれる。
【００７７】
側板１３０において、組電池１２０の収納室を形成する内壁面とは反対側の外壁面１７０には、貫通孔１３２の周囲を部分的に取り囲むように突起部１３３が形成されている。さらに外壁面１７０には、貫通孔１３２同士の間に、リチウムイオン電池セル１４０と接続される導電部材１５０を配置するための複数の固定ガイド１３０ａが形成されている。突起部１３３および固定ガイド１３０ａは、それぞれ外壁面１７０から突出し、覆い部材１６０と導電部材１５０との接触を防止するように構成されている。これにより、覆い部材１６０が例えば鉄等の金属製の平板から構成されている場合に、覆い部材１６０と導電部材１５０との間の短絡を防止することができる。
【００７８】
側板１３０には、側板１３０と覆い部材１６０との間のガス放出室に放出されたガス（電解液などを含む液体と気体とが混じったガス）を高電位側電池ブロック１００ａの外部に排出するためのガス排出通路１３８が設けられている。ガス排出通路１３８の開口部は、ガスに含まれる電解液などを液体の排出を考慮して側板１３０の下部に形成されている。具体的には、側板１３０の冷却媒体入口１４０側、かつ出口流路形成板１１８側の側板１３０に形成されている。ガス排出通路１３８の先端部分は管状に形成されており、ガス排出通路１３８から排出されたガスを外部に導くためのガス排出管１３９（図３参照）が接続されている。
【００７９】
側板１３０の上面、すなわち入口流路形成板１１１側の面には、２つの接続端子８１０が長手方向に並んで設けられている。接続端子８１０は、側板１３０と同じ成形材料によって側板１３０に一体に成形され、側板１３０の上面において冷却媒体入口１１４側に配置されている。各接続端子８１０は、電流遮断部８１１を備えており、制御装置９００の電圧検出用コネクタ９１２から延びる配線（接続線）８００と、図示しない電圧検出導体とを電流遮断部を介して電気的に接続している。電圧検出用コネクタ９１２は、制御装置９００の短手方向両端部にそれぞれ設置されている。高電位側電池ブロック１００ａに設けられた接続端子８１０に接続された接続線８００は、高電位側電池ブロック１００ａの上方に配置された制御装置９００のコネクタ９１２に接続される。一方、低電位側電池ブロック１００ｂに設けられた接続端子８１０に接続された接続線８００は、低電位側電池ブロック１００ｂの上方に配置された制御装置９００のコネクタ９１２に接続される。接続線８００の長さは、配線ミスを防止するために、各接続端子８１０と対応するコネクタ９１２までの距離に相当するように設定されている。例えば、高電位側電池ブロック１００ａの接続端子８１０に接続された接続線８００は、低電位側電池ブロック１００ｂ用のコネクタ９１２まで到達しないような短さに設定されている。電流遮断部８１１は、ヒューズワイヤを備え、制御回路９００や配線８００の異常時に溶断して組電池１２０からの電流を遮断し、製品を保護する機能を有している。
【００８０】
図６を参照して蓄電装置１０００の特徴的な構成についてまとめると以下のとおりである。符号５００は、電池モジュール１００の電力で走行駆動する駆動装置を搭載した電気車のシャーシである。電池モジュール１００は、搭載部材であるモジュールベース１０１を介してシャーシ５００にボルトで固定締結されるとともに電気的にも接続されている。モジュールベース１０１は、ロワベースＬＯＢに固定締結されるとともに電気的にも接続され、ロワベースＬＯＢはアパベースＵＰＢに固定締結されるとともに電気的にも接続されている。さらに、アッパベースＵＰＢには制御装置９００のベース９１０が固定締結されるとともに電気的にも接続されている。ベース９１０にはバッテリコントローラ３００とセルコントローラがそれらの負極端子が導通するように実装されている。このような構成により、ベース９１０に実装されているバッテリコントローラ３００とセルコントローラ２００の負極端子は、ベース９１０、アッパベースＵＰＢ、ロワベースＬＯＢ、モジュールベース１０１を経由してシャーシ５００に電気的に接続される。したがって、アース線を用いることなく、制御装置９００、すなわち、バッテリコントローラ３００とセルコントローラ２００の負極端子をシャーシ５００に導通することができる。
【００８１】
制御装置９００のベース９１０、アッパベースＵＰＢ、ロワベースＬＯＢはアルミニウムダイキャストであり、高い導電性と強度を備える。モジュールベース１０１は鉄板により形成され、充分な導電性と高い強度を備える。
【００８２】
以上説明した蓄電装置の一実施の形態では次のような作用効果を奏することができる。
（１）電池セルを収納するケーシング１１０を導電性材料で形成し、かつ制御装置９０００のベース９１０を電池収納ケーシング１１０に電気的に接続したことによって、別段のアース線を電池収納ケーシング１１０の外部に配線する必要はない。これによって、バッテリコントローラ３００やセルコントローラ２００を含む制御装置９００のアース構造を単純化でき、配線作業は容易となり、また、バッテリコントローラ３００やセルコントローラ２００へのアース線からのノイズ混入を防止することができる。
【００８３】
（２）ケーシング１１０を構成するアッパベースＵＰＢ、ロワベースＬＯＢはアルミニウムダイキャストである。電池モジュール１００は、車両の組立作業中に作業者の体重が作用するおそれがある箇所に設置される。電池セルを収納するケーシング１１０をアルミニウムダイキャストで製造することにより、電池収納ケーシング１１０を作業者の体重が作用しても変形しないような強度をもって設計することができる。
【００８４】
本発明による蓄電装置を次のように変形して実施することもできる。
（１）以上の実施の形態では、ケーシング１１０をロワベースＬＯＢ、アッパベースＵＰＢによって２分割構成とし、ボルト締結などにより一体化したが、ロワベースＬＯＢ、アッパベースＵＰＢを一部材で形成してもよい。
【００８５】
（２）コントローラ用ベース９１０、アッパベースＵＰＢ、ロワベースＬＯＢ、モジュールベース１０１を以上で説明した導電性の材料以外の導電性材料で形成することができる。
（３）ケーシング１１０を両側面が開放された環状に形成したが、一側面のみを開放した形状とし、開放側面のみをサイドプレートで塞ぐこととしてもよい。
【００８６】
（４）以上説明した一実施の形態では、１６本のリチウムイオン電池セル１４０を接続した２つの電池ブロック１００ａ、１００ｂから構成される電池モジュール１００を例示した。しかし、本発明は上述した電池モジュール１００の構成や接続方式（直列、並列）に限定されるものではなく、リチウムイオン電池セル１４０の本数や電池セル列の本数や配列、方向を変えたものに関しても適用される。
【００８７】
（５）以上説明した一実施の形態では、リチウムイオン電池セル１４０として円筒形電池を例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、リチウムイオン電池セル１４０の形状が、角型蓄電池やラミネート封止の電池に関しても適用され、また、リチウムイオン電池以外に、ニッケル水素電池などの他の電池に関しても適用される。
【００８８】
（６）以上説明した一実施の形態による蓄電装置１０００を、他の電動車両、例えば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の車両用電源装置に利用することもできる。
【００８９】
（７）一実施の形態による蓄電装置１０００を、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装置、自家用発電設備に用いられる電源装置など、電動車両以外の電源装置を構成する蓄電装置にも適用しても構わない。
【００９０】
以上の説明はあくまで一例であり、本発明は上記実施の形態の構成に何ら限定されるものではない。したがって、本発明による蓄電装置は、シャーシに電気的に接続される導電性の電池収納ケーシングと、電池収納ケーシングの内部に保持された複数の電池セルと、複数の電池セルを管理する回路を含み、回路の負極端子と電池収納ケーシングが電気的に導通するように電池収納ケーシングに装着された制御装置とを備えればどのような態様の蓄電装置でもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１００：電池モジュール １０１：モジュールベース
１１０：電池収納ケーシング １３０，１３１：側板
１４０：リチウムイオン電池セル １５０：導電部材
２００：セルコントローラ ３００：バッテリコントローラ
５００：車体 ９００：制御装置
９１０：制御装置用ベース １０００：リチウムイオンバッテリ装置
ＵＰＢ：アッパベース ＬＯＢ：ロワベース
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池収納ケーシング内部に複数の電池セルを収容した電池モジュールとその管理回路を含む蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、回転電機を駆動源として用いる電気自動車や、内燃機関と回転電機とを併用するハイブリッド型自動車が実用化されている。このような車両においては、回転電機に電気エネルギーを供給するための電池が搭載され、搭載される電池としては、例えば、繰り返し充放電が可能なニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池が用いられる。
【０００３】
通常、二次電池は、複数の電池セルを積層した電池モジュールとして構成され、電池収納ケーシング底面がモジュールベースを介して車体に取り付けられ、電池収納ケーシング上面や側面など近傍に、蓄電状況の管理のためにバッテリコントローラが取り付けられる（特許文献１）。
バッテリコントローラは電気回路を内蔵しており、その正常な作動のためにはアースをとる必要があり、バッテリコントローラとモジュールベースとを太いアース線で接続することがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許公開２００４−３１９３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
バッテリコントローラとモジュールベースとを太いアース線で接続した場合、アース線自体の部品原価が高価であるとともに、その組み立て作業は繁雑である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）請求項１の発明による蓄電装置は、シャーシに電気的に接続される導電性の電池収納ケーシングと、前記電池収納ケーシングの内部に保持された複数の電池セルと、前記複数の電池セルを管理する回路を含み、前記回路の負極端子と前記電池収納ケーシングが電気的に導通するように前記電池収納ケーシングに装着された制御装置とを備えることを特徴とする。
（２）請求項２の発明は、請求項１記載の蓄電装置において、前記電池収納ケーシングを前記シャーシに電気的に接続しつつ固定する搭載部材をさらに有することを特徴とする。
（３）請求項３の発明は、請求項１記載の蓄電装置において、電池収納ケーシングは、導電性のロワベースと、前記ロワベースに上方から連結され、両側面が開放された環状に形成されたケーシング本体を形成する導電性のアッパベースと、前記ケーシング本体の側面を塞ぎつつ前記電池セルを保持するサイドプレートとを備えていることを特徴とする。
（４）請求項４の発明は、請求項１記載の蓄電装置において、電池収納ケーシングは、両側面が開放された環状部材と、前記環状部材の側面を塞ぎつつ前記電池セルを保持するサイドプレートとを備えていることを特徴とする。
（５）請求項５の発明は、請求項４記載の蓄電装置において、前記電池収納ケーシングを前記シャーシに電気的に接続しつつ固定する搭載部材をさら有することを特徴とする。
（６）請求項６の発明は、請求項５記載の蓄電装置において、前記複数の電池セルから成る組電池を収納した前記電池収納ケーシングを複数有し、前記複数の電池収納ケーシングの上面に跨って前記制御装置を装着することを特徴とする。
（７）請求項７の発明は、請求項１乃至６項のいずれか１項に記載の蓄電装置において、前記電池収納ケーシングはアルミニウムダイキャストにより形成されていることを特徴とする。
（８）請求項８の発明による電気車は、電力により走行駆動を発生する走行駆動装置と、前記電力を走行駆動装置に供給する請求項４乃至７のいずれか１項載の蓄電装置と、前記走行駆動装置が設けられる車体とを有し、前記ケーシング本体は、前搭載部材を介して前記車体に装着され、前記車体は接地電位に設定されていることを特徴とする。
（９）請求項９の発明による蓄電装置は、並設される導電性の第１および第２の電池収納ケーシングと、前記第１および第２の電池収納ケーシングの内部に保持され、それぞれが複数の電池セルから構成される第１および第２の組電池と、前記第１および第２の組み電池を管理する回路を含み、前記回路の負極端子と前記第1および第2の電池収納ケーシングが電気的に導通するように、かつ前記第１および第２の電池収納ケーシングが一体化するように、前記第1および第2の電池収納ケーシングに装着される制御装置とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、バッテリコントローラ等を含む制御装置の車体アースを単純化でき、作業性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施の形態による蓄電装置が用いられた車載電機システムの構成を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施の形態によるリチウムイオンバッテリ装置全体の外観構成を示す斜視図。
【図３】図２に示すリチウムイオンバッテリ装置を冷却媒体入口側から観た斜視図。
【図４】一実施の形態によるリチウムイオンバッテリ装置を構成する蓄電装置の一つの電池ブロック全体の外観構成を示す斜視図。
【図５】図４に示す電池ブロックの分解斜視図。
【図６】バッテリコントローラの車体アースを説明する電池ブロックの縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施の形態による蓄電装置について図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
以下では、一実施の形態による蓄電装置を、電動車両、特に電気自動車の車載電源装置を構成する蓄電装置に適用した場合を例として説明する。電気自動車は、内燃機関であるエンジンと電動機とを車両の駆動源として備えたハイブリッド電気自動車、および電動機を車両の唯一の駆動源とする純正電気自動車等を含む。
【００１１】
まず、図１を用いて、一実施の形態による蓄電装置を含む車載電機システム（電動機駆動システム）の構成について説明する。
【００１２】
車載電機システムは、モータジェネレータ１０、インバータ装置２０、車両全体を制御する車両コントローラ３０、および車載電源装置を構成する蓄電装置１０００等を備える。蓄電装置１０００は、複数の蓄電池を備えており、例えば、複数のリチウムイオン電池セルを備えたリチウムイオンバッテリ装置として構成される。
【００１３】
このような車載電機システムを搭載する電気車（電気自動車やハイブリッド自動車を含む）は、電力により走行駆動を発生する走行駆動装置と、電力を走行駆動装置に供給する本発明による蓄電装置と、走行駆動装置が設けられる車体とを有する。蓄電装置は、複数の電池セルからなる組電池を導電性のケーシング内に収納して構成される電池ブロックと、電池セルを管理するバッテリコントローラやセルコントローラを含む制御装置とを有している。本発明による蓄電装置では、とくに、バッテリコントローラやセルコントローラの回路基板の負極端子のアース経路を設けるにあたり、従来のようなアース線を別途引き回すことなく、制御装置を電池ブロックに一体化するだけで上記コントローラのアースを車体アースに接地するようにしたものである。
【００１４】
モータジェネレータ１０は、三相交流機である。三相交流機としては同期機と誘導機とがあるが、どちらを採用しても構わない。モータジェネレータ１０は、車両の力行時及び内燃機関であるエンジンを始動する時など、回転動力が必要な運転モードでは、モータ駆動し、発生した回転動力を車輪及びエンジンなどの被駆動体に供給する。この場合、車載電機システムは、モータジェネレータ１０に、リチウムイオンバッテリ装置１０００から電力変換装置であるインバータ装置２０を介して、直流電力を三相交流電力に変換して供給する。
【００１５】
また、モータジェネレータ１０は、車両の減速時や制動時などの回生時及びリチウムイオンバッテリ装置１０００の充電が必要な時など、発電が必要な運転モードでは、車輪或いはエンジンからの駆動力を受けて、ジェネレータとして三相交流電力を発生させる。この場合、車載電機システムは、モータジェネレータ１０からの三相交流電力をインバータ装置２０を介して直流電力に変換し、リチウムイオンバッテリ装置１０００に供給する。これにより、リチウムイオンバッテリ装置１０００には電力が蓄積される。
【００１６】
モータジェネレータ１０は、電機子（例えば固定子）と、電機子に対向配置され、回転可能に支持された界磁（例えば回転子）との磁気的な作用によって動作する電気機械である。モータジェネレータ１０は、界磁の回転軸が車輪及びエンジンなどの被駆動体の回転軸に機械的に接続され、その被駆動体との間において回転動力を授受できるように構成されている。
【００１７】
電機子は、モータジェネレータ１０のモータ駆動時、ジェネレータ駆動時に応じて三相交流電力の供給を受け、回転磁界を発生させる部位である。。電機子は、磁性体である電機子鉄心（固定子鉄心）と、電機子鉄心に装着された三相の電機子巻線（固定子巻線）とを備えている。
【００１８】
界磁は、モータジェネレータ１０をモータ駆動或いはジェネレータ駆動する時、界磁磁束を発生させる部位であり、磁性体である界磁鉄心（回転子鉄心）と、界磁鉄心に装着された永久磁石或いは界磁巻線（回転子巻線）又は導体バー若しくは永久磁石と界磁巻線（又は導体バー）との両方を備えている。界磁巻線は外部電源から界磁電流の供給を受けて励磁されることにより磁束を発生する。
【００１９】
インバータ装置２０は、前述した電力変換、すなわち直流電力から三相交流電力への変換、及び三相交流電力から直流電力への変換をスイッチング半導体素子の作動（オン・オフ）によって制御する電子回路装置である。インバータ装置２０は、パワーモジュール２１、ドライバ回路２２、モータコントローラ２３及び平滑コンデンサ２４を備えている。
【００２０】
パワーモジュール２１は、六つのスイッチング半導体素子を備え、この六つのスイッチング半導体素子のスイッチング動作（オン・オフ）によって、前述した電力変換を行う電力変換回路である。スイッチング半導体素子に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）を用いる。パワーモジュール２１をＭＯＳＦＥＴから構成する場合は、寄生ダイオードがドレイン電極とソース電極との間に電気的に逆並列に接続されている。一方、パワーモジュール２１をＩＧＢＴから構成する場合には、別途、ダイオードをコレクタ電極とエミッタ電極との間に電気的に逆並列に接続する必要がある。電力変換回路は、二つ（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た直列回路（一相分のアーム）を三相分、電気的に並列に接続した三相ブリッジ回路により構成されている。
【００２１】
各上アームの下アーム接続側とは反対側は直流正極側モジュール端子に、各下アームの上アーム接続側とは反対側は直流負極側モジュール端子にそれぞれ電気的に接続されている。各上下アームの中点、すなわち上アームと下アームとの接続側は交流側モジュール端子に電気的に接続されている。直流正極側モジュール端子は直流正極側外部端子に、直流負極側モジュール端子は直流負極側外部端子にそれぞれ電気的に接続されている。直流正極側外部端子及び直流負極側外部端子は、リチウムイオンバッテリ装置１０００との間において直流電力を授受するための電源側端子であり、リチウムイオンバッテリ装置１０００から延びる電源ケーブル６００が電気的に接続されている。交流側モジュール端子は交流側外部端子に電気的に接続されている。交流側外部端子は、モータジェネレータ１０との間において三相交流電力を授受するための負荷側端子であり、モータジェネレータ１０から延びる負荷ケーブルが電気的に接続されている。
【００２２】
平滑コンデンサ２４は、電力変換回路を構成するスイッチング半導体素子の高速スイッチング動作により生じる電圧変動を抑制するために、電力変換回路の直流正極側と直流負極側との間に電気的に並列に接続されている。
【００２３】
モータコントローラ２３は、電力変換回路を構成する六つのスイッチング半導体素子のスイッチング動作を制御するための電子回路装置である。モータコントローラ２３は、上位制御装置、例えば車両全体を制御する車両コントローラ３０から出力されたトルク指令に基づいて、六つのスイッチング半導体素子に対するスイッチング動作指令信号（例えばＰＷＭ（パルス幅変調）信号）を生成する。この生成された指令信号はドライバ回路２２に出力される。
【００２４】
ドライバ回路２２は、モータコントローラ２３から出力されたスイッチング動作指令信号に基づいて、電力変換回路を構成する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する。この生成された駆動信号は、電力変換回路を構成する六つのスイッチング半導体素子のゲート電極に出力される。これにより、電力変換回路を構成する六つのスイッチング半導体素子は、ドライバ回路２２から出力された駆動信号に基づいてスイッチング（オン・オフ）が制御される。
【００２５】
リチウムイオンバッテリ装置１０００は、電気エネルギーを蓄積及び放出（直流電力を充放電）するための電池モジュール１００、及び電池モジュール１００の状態を管理及び制御するための制御装置９００（図２参照）を備えている。
【００２６】
電池モジュール１００は二つの電池ブロック（或いは電池パック）、すなわち電気的に直列に接続される高電位側電池ブロック１００ａ及び低電位側電池ブロック１００ｂから構成されている。各電池ブロックには組電池が収納されている。各組電池は、複数のリチウムイオン電池セルを電気的に直列に接続した接続体から構成されている。各電池ブロックの構成については後述する。
【００２７】
高電位側電池ブロック１００ａの負極側（低電位側）と低電位側電池ブロック１００ｂの正極側（高電位側）との間にはＳＤ（サービスディスコネクト）スイッチ７００が設けられている。ＳＤスイッチ７００はリチウムイオンバッテリ装置１０００の保守、点検の時の安全性を確保するために設けられた安全装置であり、スイッチとヒューズとを電気的に直列に接続した電気回路から構成され、サービスマンによって保守、点検時に操作される。
【００２８】
制御装置９００は、上位（親）に相当するバッテリコントローラ３００及び下位（子）に相当するセルコントローラ２００から構成されている。図示はしないが、制御装置９００は、導電性の材料で形成したベース９１０の基板実装面にバッテリコントローラ３００の制御基板とセルコントローラ２００の制御基板を実装して構成されている。これら制御基板を実装するに際しては、バッテリコントローラ３００およびセルコントローラ２００の各制御基板の負極端子をベース９１０に電気的に接続する。
なお、以下では説明の便宜上、バッテリコントローラ３００およびセルコントローラ２００の接地とは、各制御基板の負極端子を車体アース電位に接続することと同義として説明する。
【００２９】
後述するように、高電位側電池ブロック１００ａ及び低電位側電池ブロック１００ｂは並設され、それぞれの上面に制御装置９００が跨って配置されている。すなわち、制御装置９００すなわちベース９１０をブロック１００ａ，１００ｂに装着することにより、両ブロック１００ａ，１００ｂが一体化される。
【００３０】
なお、後述するように、電池ブロック１００ａ，１００ｂは、導電性のケーシング１１０内に複数の電池セルを収容して構成されている。そして、ケーシング１１０は導電性のモジュールベース１０１を介して車体に電気的、機械的に接続される。したがって、バッテリコントローラ３００およびセルコントローラ２００の負極端子の電位は、ケーシング１１０を介して車体の接地電位と等しくなる。その結果、バッテリコントローラ３００およびセルコントローラ２００を車体に接地するアース線が不要となる。
【００３１】
バッテリコントローラ３００は、リチウムイオンバッテリ装置１０００の状態を管理及び制御すると共に、上位制御装置である車両コントローラ３０やモータコントローラ２３にリチウムイオンバッテリ装置１０００の状態や許容充放電電力などの充放電制御指令を通知する。リチウムイオンバッテリ装置１０００の状態の管理及び制御には、リチウムイオンバッテリ装置１０００の電圧及び電流の計測、リチウムイオンバッテリ装置１０００の蓄電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）及び劣化状態（ＳＯＨ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）などの演算、各電池ブロックの温度の計測、セルコントローラ２００に対する指令（例えば各リチウムイオン電池セルの電圧を計測するための指令、各リチウムイオン電池セルの蓄電量を調整するための指令など）の出力などがある。
【００３２】
セルコントローラ２００は、バッテリコントローラ３００からの指令によって複数のリチウムインオン電池セルの状態の管理及び制御を行う、いわゆるバッテリコントローラ３００の手足であり、複数の集積回路（ＩＣ）によって構成されている。複数のリチウムイオン電池セルの状態の管理及び制御には、各リチウムイオン電池セルの電圧の計測、各リチウムイオン電池セルの蓄電量の調整などがある。各集積回路は、対応する複数のリチウムイオン電池セルが決められており、対応する複数のリチウムイオン電池セルに対して状態の管理及び制御を行う。
【００３３】
バッテリコントローラ３００の電源には、車載補機、例えばライトやオーディオ機器などの電源装置として搭載された補機用バッテリ（自動車の場合、公称出力電圧１２ボルトの鉛バッテリ）を用いている。このため、バッテリコントローラ３００には補機用バッテリからの電圧（例えば１２ボルト）が印加されている。バッテリコントローラ３００は、印加された電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ（直流−直流電力変換器）から構成された電源回路によって降圧（例えば５ボルトに降圧）し、この降圧された電圧を、バッテリコントローラ３００を構成する電子部品に駆動電圧として印加する。これにより、バッテリコントローラ３００を構成する電子部品は作動する。
【００３４】
セルコントローラ２００を構成する集積回路の電源には、対応する複数のリチウムイオン電池セルを用いている。このため、セルコントローラ２００と電池モジュール１００の両者は接続線８００を介して電気的に接続されている。各集積回路には、対応する複数のリチウムイオン電池セルの最高電位の電圧が接続線８００を介して印加されている。各集積回路は、印加された電圧を電源回路によって降圧（例えば５ボルトに降圧）し、これを動作電源として用いる。
【００３５】
バッテリコントローラ３００には、イグニションキースイッチから出力された信号が入力されている。イグニションキースイッチから出力された信号はリチウムイオンバッテリ装置１０００の起動及び停止の合図として用いられている。
【００３６】
イグニションキースイッチがオン状態になると、バッテリコントローラ３００では、イグニションキースイッチからの出力信号に基づいて電源回路が動作し、複数の電子回路部品に対して電源回路から駆動電圧が印加されて複数の電子回路部品が動作する。これにより、バッテリコントローラ３００が起動する。バッテリコントローラ３００が起動すると、セルコントローラ２００に対してバッテリコントローラ３００から起動指令が出力される。セルコントローラ２００では、バッテリコントローラ３００からの起動指令に基づいて複数の集積回路の電源回路が順次動作し、複数の集積回路が順次起動する。これにより、セルコントローラ２００が起動する。セルコントローラ２００が起動すると、所定の初期処理が実行され、リチウムイオンバッテリ装置１０００が起動する。
【００３７】
所定の初期処理としては、例えば各リチウムイオン電池セルの電圧の測定、異常診断、リチウムイオンバッテリ装置１０００の電圧及び電流の測定、各電池ブロックの温度の測定、リチウムイオンバッテリ装置１０００の蓄電状態及び劣化状態の演算、リチウムイオンバッテリ装置１０００の許容充放電電力の演算などがある。
【００３８】
イグニションキースイッチがオフ状態になると、セルコントローラ２００に対してバッテリコントローラ３００から停止指令が出力される。セルコントローラ２００が停止指令を受けると、所定の終了処理が実行された後、複数の集積回路の電源回路が順次停止して、複数の集積回路が順次停止する。これにより、セルコントローラ２００が停止する。セルコントローラ２００が停止し、セルコントローラ２００との間において通信ができなくなると、バッテリコントローラ３００では、電源回路の動作が停止し、複数の電子回路部品の動作が停止する。これにより、バッテリコントローラ３００が停止し、リチウムイオンバッテリ装置１０００が停止する。
【００３９】
所定の終了処理としては、例えば各リチウムイオン電池セルの電圧の測定、及び各リチウムイオン電池セルの蓄電量の調整などがある。
【００４０】
バッテリコントローラ３００と、車両コントローラ３０及びモータコントローラ２３などの上位制御装置との間の情報伝達には、車載ローカルエリアネットワークによる通信を用いている。バッテリコントローラ３００とセルコントローラ２００との間の情報伝達には、車載ローカルエリアネットワークによる通信に準拠するＬＩＮ通信を用いている。
【００４１】
高電位側電池ブロック１００ａの正極端子とインバータ装置２０の直流正極側外部端子との両者は正極側電源ケーブル６１０を介して電気的に接続されている。低電位側電池ブロック１００ｂの負極端子とインバータ装置２０の直流負極側外部端子との間は負極側電源ケーブル６２０を介して電気的に接続されている。
【００４２】
電源ケーブル６００の途中にはジャンクションボックス４００が設けられている。ジャンクションボックス４００の内部には、メインリレー４１０及びプリチャージ回路４２０から構成されたリレー機構が収納されている。リレー機構は、電池モジュール１００とインバータ装置２０との間を電気的に導通及び遮断するための開閉部であり、車載電機システムの起動時には電池モジュール１００とインバータ装置２０との間を導通、車載電機システムの停止時及び異常時には電池モジュール１００とインバータ装置２０との間を遮断する。このように、リチウムイオンバッテリ装置１０００とインバータ装置２０との間をリレー機構によって制御することにより、車載電機システムの高い安全性を確保できる。
【００４３】
リレー機構の駆動はモータコントローラ２３により制御される。モータコントローラ２３は、車載電機システムの起動時には、リチウムイオンバッテリ装置１０００の起動完了の通知をバッテリコントローラ３００から受けることにより、リレー機構に対して導通の指令信号を出力してリレー機構を駆動させる。また、モータコントローラ２３は、車載電機システムの停止時にはイグニションキースイッチからオフの出力信号を受けることにより、また、車載電機システムの異常時には車両コントローラ３０からの異常信号を受けることにより、リレー機構に対して遮断の指令信号を出力してリレー機構を駆動させる。
【００４４】
メインリレー４１０は正極側メインリレー４１１及び負極側メインリレー４１２から構成されている。正極側メインリレー４１１は正極側電源ケーブル６１０の途中に設けられ、リチウムイオンバッテリ装置１０００の正極側とインバータ装置２０の正極側との間の電気的な接続を制御する。負極側メインリレー４１２は負極側電源ケーブル６２０の途中に設けられ、リチウムイオンバッテリ装置１０００の負極側とインバータ装置２０の負極側との間の電気的な接続を制御する。
【００４５】
プリチャージ回路４２０は、プリチャージリレー４２１及び抵抗４２２を電気的に直列に接続した直列回路であり、正極側メインリレー４１１に電気的に並列に接続されている。
【００４６】
車載電機システムの起動時にあたっては、まず、負極側メインリレー４１２が投入され、この後に、プリチャージリレー４２１が投入される。これにより、リチウムイオンバッテリ装置１０００から供給された電流が抵抗４２２によって制限された後、平滑コンデンサ２４に供給されて充電される。平滑コンデンサ２４が所定の電圧まで充電された後、正極側メインリレー４１１が投入され、プリチャージリレー４２１が開放される。これにより、リチウムイオンバッテリ装置１０００から正極側メインリレー４１１を介してインバータ装置２０に主電流が供給されるが、この時の主電流は、正極側メインリレー４１１及び平滑コンデンサ２４の許容電流以下になる。従って、車載電機システムの起動時、平滑コンデンサ２４の電荷が略ゼロにあることに起因してリチウムイオンバッテリ装置１０００から瞬間的に大きな初期電流がインバータ装置２０に流れ込み、平滑コンデンサ２４が高発熱して損傷する、正極側メインリレー４１１の固定接点と可動接点とが融着する、などの異常を招くことがなく、平滑コンデンサ２４及び正極側メインリレー４１１を大きな電流から保護することができる。
【００４７】
また、ジャンクションボックス４００の内部には電流センサ４３０が収納されている。電流センサ４３０は、リチウムイオンバッテリ装置１０００からインバータ装置２０に供給される電流を検出するために設けられたものである。電流センサ４３０の出力線はバッテリコントローラ３００に電気的に接続されている。バッテリコントローラ３００は、電流センサ４３０から出力された信号に基づいて、リチウムイオンバッテリ装置１０００からインバータ装置２０に供給された電流を検出する。この電流検出情報は、バッテリコントローラ３００からモータコントローラ２３や車両コントローラ３０などに通知される。電流センサ４３０はジャンクションボックス４００の外部に設置しても構わない。リチウムイオンバッテリ装置１０００の電流の検出部位は、正極側メインリレー４１１のインバータ装置２０側のみらならず、正極側メインリレー４１１の電池モジュール１００側であってもよい。
【００４８】
尚、ジャンクションボックス４００の内部にはリチウムイオンバッテリ装置１０００の電圧を検出するための電圧センサを収納してもよい。電圧センサの出力線は電流センサ４３０と同様にバッテリコントローラ３００に電気的に接続される。バッテリコントローラ３００は、電圧センサの出力信号に基づいてリチウムイオンバッテリ装置１０００の全体の電圧を検出する。この電圧検出情報はモータコントローラ２３や車両コントローラ３０に通知される。リチウムイオンバッテリ装置１０００の電圧の検出部位は、リレー機構の電池モジュール１００側とインバータ装置２０側の両方にあるほうがよい。
【００４９】
正極側電源ケーブル６１０とリチウムイオンバッテリ装置１０００の筐体グランド（車両のシャーシと同電位）との間には正極側キャパシタ５００が電気的に接続されている。負極側電源ケーブル６２０とリチウムイオンバッテリ装置１０００の筐体グランドとの間には負極側キャパシタ５１０が電気的に接続されている。正極側キャパシタ５００及び負極側キャパシタ５１０はインバータ装置２０が発生するノイズを除去し、弱電系回路であるバッテリコントローラ３００及びセルコントローラ２００の誤作動防止、及びセルコントローラ２００を構成する集積回路（ＩＣ）のサージ電圧による破壊防止などを図るために設けられている。インバータ装置２０にもノイズを除去するためのフィルタが設けられているが、正極側キャパシタ５００及び負極側キャパシタ５１０を設けることにより、弱電系回路であるバッテリコントローラ３００及びセルコントローラ２００の誤作動防止、及びセルコントローラ２００を構成する集積回路（ＩＣ）のサージ電圧による破壊防止などの効果をさらに高め、リチウムイオンバッテリ装置１０００の耐ノイズ性に対する信頼性をさらに高めることができる。
【００５０】
次に、図２〜図６を用いて、リチウムイオンバッテリ装置１０００の構成について説明する。図２，３に、リチウムイオンバッテリ装置１０００の全体構成を表す斜視図を示す。図４にリチウムイオンバッテリ装置１０００を構成する電池ブロックの斜視図を示し、図５に、図４に示す電池ブロックの分解斜視図を示す。
【００５１】
リチウムイオンバッテリ装置１０００は大きく分けて、電池モジュール１００及び制御装置９００の二つのユニットから構成されている。まず、電池モジュール１００の構成について説明する。
【００５２】
上述したように、電池モジュール１００は、高電位側電池ブロック１００ａ及び低電位側電池ブロック１００ｂから構成され、二つの電池ブロック１００ａ，１００ｂは、電気的に直列に接続されている。なお、高電位側電池ブロック１００ａと低電位側電池ブロック１００ｂは、全く同じ構成を有している。このため、図４，５には、高電位側電池ブロック１００ａ及び低電位側電池ブロック１００ｂを代表して、高電位側電池ブロック１００ａのみを示し、低電位側電池ブロック１００ｂの詳細な構成については説明を省略する。
【００５３】
図２に示すように、高電位側電池ブロック１００ａ及び低電位側電池ブロック１００ｂは、各ブロックの長手方向同士が平行となるように互いに隣接して並列に配置される。高電位側電池ブロック１００ａ及び低電位側電池ブロック１００ｂは、モジュールベース１０１上に並置され、後述するように、高電位側電池ブロック１００ａ及び低電位側電池ブロック１００ｂの上面に跨って制御装置９００を装着することにより、両ブロック１００ａ，１００ｂが制御装置９００のベース９１０によって一体化される。モジュールベース１０１は、短手方向に三分割された剛性のある薄肉の金属板（例えば鉄板）により構成され、車両に固定されている。すなわち、モジュールベース１０１は、短手方向の両端部と中央部に配置された３つの部材から構成されている。このような構成により、モジュールベース１０１の面を各電池ブロック１００ａ，１００ｂの下面と面一にでき、電池モジュール１００の高さ方向の寸法をさらに低減することができる。
【００５４】
図５に示すように、高電位側電池ブロック１００ａは大きく分けて、電池収納ケーシング（以下、ケーシング）１１０及び組電池１２０から構成されている。組電池１２０はケーシング１１０の内部に収納されて保持されている。
【００５５】
ケーシング１１０は、アッパベースＵＰＢと、ロワベースＬＯＢと、サイドプレート１３０，１３１とにより略六面体状のブロック筐体を構成している。すなわちケーシング１１０は、３つの部材の結合体から構成されている。図3〜図５を参照して説明すると、アッパベースＵＰＢは、入口流路形成板１１１、出口側案内板１１３、冷却媒体入口１１４及び冷却媒体入口ダクト１１６をアルミダイキャストで一体成形したものである。ロワベースＬＯＢは、出口流路形成板１１８、入口側案内板１１２、冷却媒体出口１１５及び冷却媒体出口ダクト１１７をアルミダイキャストで一体成形したものである。なお、アッパベースＵＰＢと、ロワベースＬＯＢは互いに長手方向端部をボルト締結して両側面が開放された環状部材を形成するケーシング本体である。ケーシング１１０の内部空間は、複数の電池セル１４０で構成される組電池１２０が収納される収納室として機能するとともに、組電池１２０を冷却するための冷却媒体（冷却空気）が流通する冷却通路として機能する。
【００５６】
なお、以下の説明において、ケーシング１１０の長さが最も長い方向、および、冷却媒体入口１１４側から冷却媒体出口１１５側に至る方向を、長手方向と定義する。また、ケーシング１１０の長手方向に対向する二つの側面（入口側案内板１１２及び出口側案内板１１３）とは異なる二つの側面（二つの側板１３０，１３１）が対向する方向、リチウムイオン電池セル１４０の中心軸方向（正極端子及び負極端子の二つの電極が対向する方向）、および二つのリチウムイオン電池セル１４０を電気的に接続する導電部材１５０と二つのリチウムイオン電池セル１４０とが対向する方向を、短手方向と定義する。さらに、入口流路形成板１１１と出口流路形成板１１８とが対向する方向を、電池モジュール１００の設置方向に関係なく高さ方向と定義する。
【００５７】
入口流路形成板１１１はケーシング１１０の上面を形成する長方形状の平板である。出口流路形成板１１８はケーシング１１０の底面を形成する平板である。入口流路形成板１１１及び出口流路形成板１１８は互いに長手方向にずれている。このため、入口流路形成板１１１及び出口流路形成板１１８は互いの長手方向端部の位置が長手方向にずれている。
【００５８】
入口流路形成板１１１、すなわちアッパベースＵＰＢの上面には、制御装置９００を装着する装着部１１０Ｓが設けられている。装着部１１１Ｓは雌ねじが刻設されたボスである。図１および図２に示すように、バッテリコントローラ３００とセルコントローラ２００を実装する導電性の制御装置９００のベース９１０は、１組の電池ブロック１００ａ、１００ｂの装着部１１１Ｓにボルトにより、電気的に導通するように固着されている。上述したように、バッテリコントローラ３００およびセルコントローラ２００は、それらの負極端子が制御装置９００のベース９１０に電気的に導通するようにベース９１０に実装されている。制御装置９００を両電池ブロック１００ａ，１００ｂに跨るように装着することにより、高電位側電池ブロック１００ａ及び低電位側電池ブロック１００ｂは並設して一体化される。すなわち、制御装置９００すなわちベース９１０を電池ブロック１００ａ，１００ｂに装着することにより、両ブロック１００ａ，１００ｂが一体化される。
【００５９】
なお、電池ブロック１００ａ，１００ｂは、導電性のケーシング１１０内に複数の電池セル１４０を収容して構成されている。そして、ケーシング１１０は導電性のモジュールベース１０１を介して車体（シャーシ）に電気的、機械的に接続される。したがって、バッテリコントローラ３００およびセルコントローラ２００の負極端子の電位は、ケーシング１１０を介して車体の接地電位と等しくなる。その結果、バッテリコントローラ３００およびセルコントローラ２００を車体に接地するアース線が不要となる。
【００６０】
入口側案内板１１２は、ケーシング１１０の長手方向に対向する側面の一方側を形成する板状部材である。出口側案内板１１３は、ケーシング１１０の長手方向に対向する側面の他方側を形成する板状部材である。
【００６１】
入口流路形成板１１１と入口側案内板１１２との間には、冷却媒体である冷却空気のケーシング１１０内部への導入口を構成する冷却媒体入口１１４が形成されている。冷却媒体入口１１４には、冷却空気を冷却媒体入口１１４まで導くための冷却媒体入口ダクト１１６が設けられている。上述したように、入口流路形成板１１１と出口流路形成板１１８とは互いにずれて配置されており、ケーシング１１０の入口側端部はステップ状に形成されている。このため、長手方向において冷却媒体入口１１４と入口側案内板１１２との間に空間が形成される。この空間には、後述するガス排出管１３９が収納される。図３に示すように、入口側案内板１１２は、ガス排出管１３９の後方に配置される。このような構成により、電池モジュール１０００の長手方向の寸法を短縮することができる。出口流路形成板１１８と出口側案内板１１３との間には、冷却空気のケーシング１１０内部からの導出口を構成する冷却媒体出口１１５が形成されている。冷却媒体出口１１５には、冷却空気を冷却媒体出口１１５から外部に導くための冷却媒体出口ダクト１１７が設けられている。
【００６２】
冷却媒体入口１１４及び冷却媒体出口１１５は高さ方向（入口流路形成板１１１と出口流路形成板１１８との対向方向）に位置がずれている。すなわち冷却媒体入口１１４は入口流路形成板１１１側に位置し、冷却媒体出口１１５は出口流路形成板１１８側に位置している。
【００６３】
アッパベースＵＰＢとロワベースＬＯＢを構成する入口流路形成板１１１、出口流路形成板１１８、入口側案内板１１２、出口側案内板１１３、冷却媒体入口１１４及び冷却媒体出口１１５と、側板１３０，１３１との結合はネジ或いはボルト若しくはリベットなどの締結手段により行われる。それらの結合部位の結合部材間には、ケーシング１１０の内部の気密性を高め、冷却媒体入口１１４からケーシング１１０の内部に導入された冷却媒体が外部に漏れずに冷却媒体出口１１５から排出されるように、シール部材（図示省略）が設けられている。
【００６４】
側板１３０，１３１は、ケーシング１１０の短手方向に対向する二つの側面を形成する平板状部材であり、電気的な絶縁性を有するＰＴＢなどの樹脂からなる成型体である。側板１３０，１３１の肉厚は入口流路形成板１１１、出口流路形成板１１８、入口側案内板１１２及び出口側案内板１１３の肉厚よりも厚い。側板１３０，１３１の詳細な構成については、後述する。
【００６５】
側板１３０，１３１の外側、すなわち組電池１２０の収納室と反対側には、サイドカバーと呼ばれる覆い部材１６０が設けられている。図５には、側板１３０の外側の覆い部材１６０のみが図示されているが、側板１３１の外側にも覆い部材１６０が設置される。覆い部材１６０は、ボルト或いはリベットなどの固定手段１６１によって側板１３０に固定されている。
【００６６】
覆い板１６０は、鉄或いはアルミニウムなどの金属板をプレス加工した平板、又はＰＢＴなどの樹脂を成型して形成した平板であり、側板１３０の平面形状とほぼ同じ形状に構成されている。覆い板１６０は、後述する側板１６０の貫通孔１３２に対応する部位を含む領域が側板１３０とは反対側に一様に膨らんでいる。これにより、覆い板１６０と側板１３０との間には空間が形成される。この空間は、リチウムイオン電池セル１４０から噴出したミスト状のガスが、冷却通路を流通する冷却媒体とは分離して放出されるガス放出室（あるいはガス放出通路）として機能する。
【００６７】
組電池１２０は複数のリチウムイオン電池セル１４０の集合体（リチウムイオン電池セル群）である。複数のリチウムイオン電池セル１４０は、ケーシング１１０の内部に形成された収納室に整列して収納されていると共に、短手方向から側板１３０，１３１により挟持され、バスバーと呼ばれる複数の導電部材１５０との接合によって電気的に直列に接続されている。
【００６８】
リチウムイオン電池セル１４０は、円柱形状の構造体であり、電解液が注入された電池ケースの内部に電池素子および安全弁等の構成部品が収納されて構成されている。正極側の安全弁は、過充電などの異常によって電池ケースの内部の圧力が所定の圧力になったときに開裂する開裂弁である。安全弁は、開裂によって電池蓋と電池素子の正極側との電気的な接続を遮断するヒューズ機構として機能するとともに、電池ケースの内部に発生したガス、すなわち電解液を含むミスト状の炭酸系ガス（噴出物）を電池ケースの外部に噴出させる減圧機構として機能する。
【００６９】
電池ケースの負極側にも開裂溝が設けられており、過充電などの異常によって電池ケー スの内部の圧力が所定の圧力になったときに開裂する。これにより、電池ケースの内部に発生したガスを負極端子側からも噴出させることができる。リチウムイオン電池セル１４０の公称出力電圧は３．０〜４．２ボルト、平均公称出力電圧は３．６ボルトである。
【００７０】
一実施の形態においては、円筒形のリチウムイオン電池セル１４０を十六本、ケーシング１１０の内部に整列配置することにより組電池１２０を構成している。具体的には、リチウムイオン電池セル１４０の中心軸が短手方向に沿って延在するように横倒しした状態で、八本のリチウムイオン電池セル１４０を並列に配置して第１電池セル列１２１を構成する。また、第１電池セル列１２１と同様に八本のリチウムイオン電池セル１４０を配置して第２電池セル列１２２を構成する。組電池１２０は、第１電池セル列１２１と第２電池セル列１２２を高さ方向に積層（段積み或いは俵積み）することによって構成される。すなわち、組電池１２０は、リチウムイオン電池セル１４０を長手方向に八列、高さ方向に二段或いは二層並べて構成される。
【００７１】
第１電池セル列１２１及び第２電池セル列１２２は互いに長手方向にずれている。すなわち第１電池セル列１２１は、第２電池セル列１２２よりも入口流路形成板１１１側であって、冷却媒体入口１１４側にずれて配置されている。一方、第２電池セル列１２２は、第１電池セル列１２１よりも出口流路形成板側であって、冷却媒体出口１１５側にずれて配置されている。図５に示すように、一実施の形態では、例えば第１電池セル列１２１の最も冷却媒体出口１１５側に位置するリチウムイオン電池セル１４０の中心軸の長手方向の位置が、第２電池セル列１２２の最も冷却媒体出口１１５側に位置するリチウムイオン電池セル１４０の中心軸と、それに隣接するリチウムイオン電池セル１４０の中心軸との間の中間位置になるように、第１電池セル列１２１及び第２電池セル列１２２が長手方向にずれて配置されている。
【００７２】
第１電池セル列１２１を構成するリチウムイオン電池セル１４０は端子の向きが交互に逆向きになるように並置されている。第２電池セル列１２２を構成するリチウムイオン電池セル１４０も同様に、端子の向きが交互に逆向きになるように並置されている。ただし、第１電池セル列１２１を構成するリチウムイオン電池セル１４０の端子の冷却媒体入口１１４側から冷却媒体出口１１５側への並び順は、第２電池セル列１２２を構成するリチウムイオン電池セル１４０の端子の並び順と異なる。すなわち、第１電池セル列１２１は、側板１３０側に面するリチウムイオン電池セル１４０の端子が、冷却媒体入口１１４側から冷却媒体出口１１５側に向かって負極端子、正極端子、負極端子、…、正極端子の順に配置されている。一方、第２電池セル列１２２は、側板１３０側に面するリチウムイオン電池セル１４０の端子が、冷却媒体入口１１４側から冷却媒体出口１１５側に向かって正極端子、負極端子、正極端子、…、負極端子の順に配置されている。
【００７３】
このように、第１電池セル列１２１と第２電池セル列１２２とを長手方向にずらして配置することにより、組電池１２０の高さ方向の寸法を低くでき、高電位側電池ブロック１１０ａを高さ方向に小型化することができる。
【００７４】
次に、組電池１２０を両側から挟持する側板１３０，１３１の構成について詳細に説明する。ここでは、簡単のため、一方の側板１３０の構成のみを説明するが、他方の側板１３１も基本的には側板１３０と同様に構成されている。
【００７５】
ただし、組電池１２０の正極側に電気的に接続された電池モジュール側接続端子１８０、及び組電池１２０の負極側に電気的に接続された電池モジュール側接続端子１８１は、側板１３０のみに設けられている。接続端子１８０，１８１は、側板１３０の上面、すなわち入口流路形成板１１１側の面に長手方向に並んで設けられている。接続端子１８０，１８１には、電池モジュール１００とは別にサブアセンブリ１８５として形成された直流正極側入出力端子１８３および負極側入出力端子１８４がそれぞれ接続される。高電位側電池ブロック１１０ａの正極側入出力端子１８３には正極側電源ケーブル６１０の端子が接続され、負極側入出力端子１８４には、ＳＤスイッチ７００の一端側に電気的に接続されたケーブルの端子が接続される（図１参照）。低電位側電池ブロック１１０ｂの正極側入出力端子１８３には、ＳＤスイッチ７００の他端側に電気的に接続されたケーブルの端子が接続される。低電位側電池ブロック１１０ｂの負極側入出力端子１８４には負極側電源ケーブル６２０の端子が接続される。なお、図２において、高電位側電池ブロック１００ａのサブアセンブリ１８５は端子カバーで覆われた状態を示し、低電位側電池ブロック１００ｂのサブアセンブリ１８５は端子カバーを取り外した状態を示している。
【００７６】
側板１３０は、図５に示すように、略長方形の平板形状に形成されている。側板１３０には、短手方向に貫通する十六個の円形の貫通孔１３２が形成されている。十六個の貫通孔１３２は、前述のように配列された十六本のリチウムイオン電池セル１４０の電極位置に対応して開口するように、十六本のリチウムイオン電池セル１４０の配置に合わせて設けられている。したがって、組電池１２０がケーシング１１０内に収納されると、側板１３０の十六個の貫通孔１３２は、十六本のリチウムイオン電池セル１４０一端側の端子面で塞がれ、側板１３１側の十六個の貫通孔１３２は、十六本のリチウムイオン電池セル１４０の他端側の端子面で塞がれる。
【００７７】
側板１３０において、組電池１２０の収納室を形成する内壁面とは反対側の外壁面１７０には、貫通孔１３２の周囲を部分的に取り囲むように突起部１３３が形成されている。さらに外壁面１７０には、貫通孔１３２同士の間に、リチウムイオン電池セル１４０と接続される導電部材１５０を配置するための複数の固定ガイド１３０ａが形成されている。突起部１３３および固定ガイド１３０ａは、それぞれ外壁面１７０から突出し、覆い部材１６０と導電部材１５０との接触を防止するように構成されている。これにより、覆い部材１６０が例えば鉄等の金属製の平板から構成されている場合に、覆い部材１６０と導電部材１５０との間の短絡を防止することができる。
【００７８】
側板１３０には、側板１３０と覆い部材１６０との間のガス放出室に放出されたガス（電解液などを含む液体と気体とが混じったガス）を高電位側電池ブロック１００ａの外部に排出するためのガス排出通路１３８が設けられている。ガス排出通路１３８の開口部は、ガスに含まれる電解液などを液体の排出を考慮して側板１３０の下部に形成されている。具体的には、側板１３０の冷却媒体入口１４０側、かつ出口流路形成板１１８側の側板１３０に形成されている。ガス排出通路１３８の先端部分は管状に形成されており、ガス排出通路１３８から排出されたガスを外部に導くためのガス排出管１３９（図３参照）が接続されている。
【００７９】
側板１３０の上面、すなわち入口流路形成板１１１側の面には、２つの接続端子８１０が長手方向に並んで設けられている。接続端子８１０は、側板１３０と同じ成形材料によって側板１３０に一体に成形され、側板１３０の上面において冷却媒体入口１１４側に配置されている。各接続端子８１０は、電流遮断部８１１を備えており、制御装置９００の電圧検出用コネクタ９１２から延びる配線（接続線）８００と、図示しない電圧検出導体とを電流遮断部を介して電気的に接続している。電圧検出用コネクタ９１２は、制御装置９００の短手方向両端部にそれぞれ設置されている。高電位側電池ブロック１００ａに設けられた接続端子８１０に接続された接続線８００は、高電位側電池ブロック１００ａの上方に配置された制御装置９００のコネクタ９１２に接続される。一方、低電位側電池ブロック１００ｂに設けられた接続端子８１０に接続された接続線８００は、低電位側電池ブロック１００ｂの上方に配置された制御装置９００のコネクタ９１２に接続される。接続線８００の長さは、配線ミスを防止するために、各接続端子８１０と対応するコネクタ９１２までの距離に相当するように設定されている。例えば、高電位側電池ブロック１００ａの接続端子８１０に接続された接続線８００は、低電位側電池ブロック１００ｂ用のコネクタ９１２まで到達しないような短さに設定されている。電流遮断部８１１は、ヒューズワイヤを備え、制御回路９００や配線８００の異常時に溶断して組電池１２０からの電流を遮断し、製品を保護する機能を有している。
【００８０】
図６を参照して蓄電装置１０００の特徴的な構成についてまとめると以下のとおりである。符号５００は、電池モジュール１００の電力で走行駆動する駆動装置を搭載した電気車のシャーシである。電池モジュール１００は、搭載部材であるモジュールベース１０１を介してシャーシ５００にボルトで固定締結されるとともに電気的にも接続されている。モジュールベース１０１は、ロワベースＬＯＢに固定締結されるとともに電気的にも接続され、ロワベースＬＯＢはアパベースＵＰＢに固定締結されるとともに電気的にも接続されている。さらに、アッパベースＵＰＢには制御装置９００のベース９１０が固定締結されるとともに電気的にも接続されている。ベース９１０にはバッテリコントローラ３００とセルコントローラがそれらの負極端子が導通するように実装されている。このような構成により、ベース９１０に実装されているバッテリコントローラ３００とセルコントローラ２００の負極端子は、ベース９１０、アッパベースＵＰＢ、ロワベースＬＯＢ、モジュールベース１０１を経由してシャーシ５００に電気的に接続される。したがって、アース線を用いることなく、制御装置９００、すなわち、バッテリコントローラ３００とセルコントローラ２００の負極端子をシャーシ５００に導通することができる。
【００８１】
制御装置９００のベース９１０、アッパベースＵＰＢ、ロワベースＬＯＢはアルミニウムダイキャストであり、高い導電性と強度を備える。モジュールベース１０１は鉄板により形成され、充分な導電性と高い強度を備える。
【００８２】
以上説明した蓄電装置の一実施の形態では次のような作用効果を奏することができる。
（１）電池セルを収納するケーシング１１０を導電性材料で形成し、かつ制御装置９０００のベース９１０を電池収納ケーシング１１０に電気的に接続したことによって、別段のアース線を電池収納ケーシング１１０の外部に配線する必要はない。これによって、バッテリコントローラ３００やセルコントローラ２００を含む制御装置９００のアース構造を単純化でき、配線作業は容易となり、また、バッテリコントローラ３００やセルコントローラ２００へのアース線からのノイズ混入を防止することができる。
【００８３】
（２）ケーシング１１０を構成するアッパベースＵＰＢ、ロワベースＬＯＢはアルミニウムダイキャストである。電池モジュール１００は、車両の組立作業中に作業者の体重が作用するおそれがある箇所に設置される。電池セルを収納するケーシング１１０をアルミニウムダイキャストで製造することにより、電池収納ケーシング１１０を作業者の体重が作用しても変形しないような強度をもって設計することができる。
【００８４】
本発明による蓄電装置を次のように変形して実施することもできる。
（１）以上の実施の形態では、ケーシング１１０をロワベースＬＯＢ、アッパベースＵＰＢによって２分割構成とし、ボルト締結などにより一体化したが、ロワベースＬＯＢ、アッパベースＵＰＢを一部材で形成してもよい。
【００８５】
（２）コントローラ用ベース９１０、アッパベースＵＰＢ、ロワベースＬＯＢ、モジュールベース１０１を以上で説明した導電性の材料以外の導電性材料で形成することができる。
（３）ケーシング１１０を両側面が開放された環状に形成したが、一側面のみを開放した形状とし、開放側面のみをサイドプレートで塞ぐこととしてもよい。
【００８６】
（４）以上説明した一実施の形態では、１６本のリチウムイオン電池セル１４０を接続した２つの電池ブロック１００ａ、１００ｂから構成される電池モジュール１００を例示した。しかし、本発明は上述した電池モジュール１００の構成や接続方式（直列、並列）に限定されるものではなく、リチウムイオン電池セル１４０の本数や電池セル列の本数や配列、方向を変えたものに関しても適用される。
【００８７】
（５）以上説明した一実施の形態では、リチウムイオン電池セル１４０として円筒形電池を例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、リチウムイオン電池セル１４０の形状が、角型蓄電池やラミネート封止の電池に関しても適用され、また、リチウムイオン電池以外に、ニッケル水素電池などの他の電池に関しても適用される。
【００８８】
（６）以上説明した一実施の形態による蓄電装置１０００を、他の電動車両、例えば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の車両用電源装置に利用することもできる。
【００８９】
（７）一実施の形態による蓄電装置１０００を、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装置、自家用発電設備に用いられる電源装置など、電動車両以外の電源装置を構成する蓄電装置にも適用しても構わない。
【００９０】
以上の説明はあくまで一例であり、本発明は上記実施の形態の構成に何ら限定されるものではない。したがって、本発明による蓄電装置は、シャーシに電気的に接続される導電性の電池収納ケーシングと、電池収納ケーシングの内部に保持された複数の電池セルと、複数の電池セルを管理する回路を含み、回路の負極端子と電池収納ケーシングが電気的に導通するように電池収納ケーシングに装着された制御装置とを備えればどのような態様の蓄電装置でもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１００：電池モジュール １０１：モジュールベース
１１０：電池収納ケーシング １３０，１３１：側板
１４０：リチウムイオン電池セル １５０：導電部材
２００：セルコントローラ ３００：バッテリコントローラ
５００：車体 ９００：制御装置
９１０：制御装置用ベース １０００：リチウムイオンバッテリ装置
ＵＰＢ：アッパベース ＬＯＢ：ロワベース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャーシに電気的に接続される導電性の電池収納ケーシングと、
前記電池収納ケーシングの内部に保持された複数の電池セルと、
前記複数の電池セルを管理する回路を含み、前記回路の負極端子と前記電池収納ケーシングが電気的に導通するように前記電池収納ケーシングに装着された制御装置とを備えることを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
請求項１記載の蓄電装置において、
前記電池収納ケーシングを前記シャーシに電気的に接続しつつ固定する搭載部材をさらに有することを特徴とする蓄電装置。
【請求項３】
請求項１記載の蓄電装置において、
電池収納ケーシングは、
導電性のロワベースと、
前記ロワベースに上方から連結され、両側面が開放された環状に形成されたケーシング本体を形成する導電性のアッパベースと、
前記ケーシング本体の側面を塞ぎつつ前記電池セルを保持するサイドプレートとを備えていることを特徴とする蓄電装置。
【請求項４】
請求項１記載の蓄電装置において、
電池収納ケーシングは、両側面が開放された環状部材と、
前記環状部材の側面を塞ぎつつ前記電池セルを保持するサイドプレートとを備えていることを特徴とする蓄電装置。
【請求項５】
請求項４記載の蓄電装置において、
前記電池収納ケーシングを前記シャーシに電気的に接続しつつ固定する搭載部材をさら有することを特徴とする蓄電装置。
【請求項６】
請求項５記載の蓄電装置において、
前記複数の電池セルから成る組電池を収納した前記電池収納ケーシングを複数有し、
前記複数の電池収納ケーシングの上面に跨って前記制御装置を装着することを特徴とする蓄電装置。
【請求項７】
請求項１乃至６項のいずれか１項に記載の蓄電装置において、
前記電池収納ケーシングはアルミニウムダイキャストにより形成されていることを特徴とする蓄電装置。
【請求項８】
電力により走行駆動を発生する走行駆動装置と、
前記電力を発生する請求項４乃至７のいずれか１項載の蓄電装置と、
前記走行駆動装置が設けられる車体とを有し、
前記ケーシング本体は、前搭載部材を介して前記車体に装着され、前記車体は接地電位に設定されていることを特徴とする電気車。
【請求項９】
並設される導電性の第１および第２の電池収納ケーシングと、
前記第１および第２の電池収納ケーシングの内部に保持され、それぞれが複数の電池セルから構成される第１および第２の組電池と、
前記第１および第２の組み電池を管理する回路を含み、前記回路の負極端子と前記第1および第2の電池収納ケーシングが電気的に導通するように、かつ前記第１および第２の電池収納ケーシングが一体化するように、前記第1および第2の電池収納ケーシングに装着される制御装置とを備えることを特徴とする蓄電装置。
【請求項１】
シャーシに電気的に接続される導電性の電池収納ケーシングと、
前記電池収納ケーシングの内部に保持された複数の電池セルと、
前記複数の電池セルを管理する回路を含み、前記回路の負極端子と前記電池収納ケーシングが電気的に導通するように前記電池収納ケーシングに装着された制御装置とを備えることを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
請求項１記載の蓄電装置において、
前記電池収納ケーシングを前記シャーシに電気的に接続しつつ固定する搭載部材をさらに有することを特徴とする蓄電装置。
【請求項３】
請求項１記載の蓄電装置において、
電池収納ケーシングは、
導電性のロワベースと、
前記ロワベースに上方から連結され、両側面が開放された環状に形成されたケーシング本体を形成する導電性のアッパベースと、
前記ケーシング本体の側面を塞ぎつつ前記電池セルを保持するサイドプレートとを備えていることを特徴とする蓄電装置。
【請求項４】
請求項１記載の蓄電装置において、
電池収納ケーシングは、両側面が開放された環状部材と、
前記環状部材の側面を塞ぎつつ前記電池セルを保持するサイドプレートとを備えていることを特徴とする蓄電装置。
【請求項５】
請求項４記載の蓄電装置において、
前記電池収納ケーシングを前記シャーシに電気的に接続しつつ固定する搭載部材をさら有することを特徴とする蓄電装置。
【請求項６】
請求項５記載の蓄電装置において、
前記複数の電池セルから成る組電池を収納した前記電池収納ケーシングを複数有し、
前記複数の電池収納ケーシングの上面に跨って前記制御装置を装着することを特徴とする蓄電装置。
【請求項７】
請求項１乃至６項のいずれか１項に記載の蓄電装置において、
前記電池収納ケーシングはアルミニウムダイキャストにより形成されていることを特徴とする蓄電装置。
【請求項８】
電力により走行駆動を発生する走行駆動装置と、
前記電力を発生する請求項４乃至７のいずれか１項載の蓄電装置と、
前記走行駆動装置が設けられる車体とを有し、
前記ケーシング本体は、前搭載部材を介して前記車体に装着され、前記車体は接地電位に設定されていることを特徴とする電気車。
【請求項９】
並設される導電性の第１および第２の電池収納ケーシングと、
前記第１および第２の電池収納ケーシングの内部に保持され、それぞれが複数の電池セルから構成される第１および第２の組電池と、
前記第１および第２の組み電池を管理する回路を含み、前記回路の負極端子と前記第1および第2の電池収納ケーシングが電気的に導通するように、かつ前記第１および第２の電池収納ケーシングが一体化するように、前記第1および第2の電池収納ケーシングに装着される制御装置とを備えることを特徴とする蓄電装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１３８６８５（Ｐ２０１１−１３８６８５Ａ）
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９７７９４（Ｐ２００９−２９７７９４）
【出願日】平成２１年１２月２８日（２００９．１２．２８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（５０５０８３９９９）日立ビークルエナジー株式会社 (438)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２８日（２００９．１２．２８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（５０５０８３９９９）日立ビークルエナジー株式会社 (438)
【Ｆターム（参考）】
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