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WO2013031614A1 - 電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置 - Google Patents

電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置 Download PDF

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WO2013031614A1
WO2013031614A1 PCT/JP2012/071242 JP2012071242W WO2013031614A1 WO 2013031614 A1 WO2013031614 A1 WO 2013031614A1 JP 2012071242 W JP2012071242 W JP 2012071242W WO 2013031614 A1 WO2013031614 A1 WO 2013031614A1
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WO
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power supply
battery
supply device
separator
secondary battery
Prior art date
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PCT/JP2012/071242
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English (en)
French (fr)
Inventor
一広 藤井
高志 瀬戸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention mainly includes a power source device for a motor for driving a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, or a large current power source device used for power storage for home use or factory use, and such a power source device.
  • the present invention relates to a vehicle and a power storage device.
  • a main object of the present invention is to provide a power supply device capable of avoiding an increase in size of the power supply device while realizing a waterproof structure on the upper surface of the battery stack in which a plurality of rectangular battery cells are stacked, a vehicle including the power supply device, and a power storage device There is to do.
  • a plurality of secondary battery cells having electrode terminals on the upper surface and having a rectangular outer shape, and the plurality of battery cells Are stacked at the interface between adjacent battery cells to insulate them, and the battery cells and separators are alternately stacked on both end faces of the battery stack.
  • a pair of end plates disposed; a fastening member that fastens the battery stack by fixing the end plates; and a holder cover that covers an upper surface of the battery stack;
  • a locking structure for fixing to the holder cover can be provided. Accordingly, the holder cover can be fixed to the upper surface of the battery stack, and the waterproof structure can be realized by reliably covering the upper surface of the battery stack while suppressing the increase in size of the power supply device.
  • the locking structure can be constituted by a locking hook provided in the separator.
  • the position of the said latching structure can be located outside the electrode terminal of a secondary battery cell.
  • the fastening member partially coats the side surface of the battery stack and partially includes a plurality of upper surface holding portions that press the upper surface of the battery stack. be able to.
  • the entire battery stack can be reliably covered to achieve a waterproof structure, and the upper surface of the battery stack can be partially pressed by a plurality of upper surface holding portions to maintain the upper surface of the battery stack at a constant height. it can.
  • the upper surface holding portion is provided at a position facing the separator, and each separator is provided with a pressed portion that receives the upper surface holding portion. it can.
  • the upper surface holding portion can press the battery stack for each separator, and can disperse and press over the length direction of the battery stack.
  • the pressed portion is provided on the outer surface side of the separator, and each separator has the top plate 2c that presses the upper surface of the secondary battery cell on the inner surface side.
  • each separator has the top plate 2c that presses the upper surface of the secondary battery cell on the inner surface side.
  • the upper surface of a battery laminated body can be pressed via a separator by the upper surface holding part of a fastening member.
  • the upper surface holding portion protrudes in a mountain shape on the inner surface side of the fastening member, and the pressed portion is stepped on the side surface side of the separator.
  • the stepped wall surface portion can be formed into a valley shape that receives the mountain shape of the upper surface holding portion. Accordingly, it is possible to easily guide the mountain-shaped upper surface holding portion to the valley-shaped pressed portion, and it is possible to obtain an advantage of facilitating the operation of guiding the plurality of upper surface holding portions to each pressed portion.
  • the locking hook can be formed on the rear surface side of the valley shape of the wall surface portion.
  • the locking hook can be easily protruded to the inner surface side, and the locking hook is further protruded inward by fixing the fastening member, so that the locking hook can be more firmly locked.
  • the holder cover can hold the bus bar for connecting the electrode terminals to each other.
  • the bus bar of a secondary battery cell can also be fixed simultaneously, and the workability
  • a circuit board on which an electronic circuit electrically connected to the secondary battery cell is mounted, and a board storage area for holding the circuit board are formed.
  • the upper surface of the holder cover can be water-tightly closed with the substrate holder.
  • an elastic member can be interposed between the substrate holder and the upper surface of the holder cover.
  • the substrate holder can be provided with a gas duct that communicates with a safety valve that discharges the gas inside the secondary battery cell.
  • a safety valve that discharges the gas inside the secondary battery cell.
  • the vehicle according to the thirteenth aspect is equipped with the power supply device.
  • the power storage device according to the fourteenth aspect is equipped with the power supply device.
  • FIG. 3 is a vertical sectional view taken along the line VII-VII of the battery stack of FIG.
  • FIG. 3 is a vertical sectional view taken along line VIII-VIII of the battery stack of FIG.
  • the embodiment described below exemplifies a power supply device for embodying the technical idea of the present invention, a vehicle including the power supply device, and a power storage device
  • the present invention includes a power supply device, a vehicle including the power supply device
  • the power storage device is not specified as follows.
  • the member shown by the claim is not what specifies the member of embodiment.
  • the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the constituent members described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention only to the description unless otherwise specified. It is just an example. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation.
  • each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing.
  • the contents described in some examples and embodiments may be used in other examples and embodiments.
  • FIG. 1 to 8 illustrate an example in which the power supply device 100 according to the first embodiment of the present invention is applied to an in-vehicle power supply device.
  • This power supply device 100 is mainly mounted on an electric vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, and is used as a power source for supplying electric power to a traveling motor of the vehicle and causing the vehicle to travel.
  • the power supply device of the present invention can be used for an electric vehicle other than a hybrid vehicle or an electric vehicle, and can also be used for an application requiring a high output other than an electric vehicle. (Power supply device 100)
  • the external appearance of the power supply device 100 is a box shape whose upper surface is rectangular.
  • a box-shaped outer case 70 is divided into two, and a plurality of assembled batteries 10 are accommodated therein.
  • the exterior case 70 includes a lower case 71, an upper case 72, and end plates 73 connected to both ends of the lower case 71 and the upper case 72.
  • the upper case 72 and the lower case 71 have a flange portion 74 protruding outward, and the flange portion 74 is fixed with a bolt and a nut.
  • the outer case 70 has a flange 74 disposed on the side surface of the outer case 70. Further, in the example shown in FIG.
  • the assembled battery 10 is composed of four battery stacks 5 in the example shown in FIG. That is, two battery stacks 5 are connected in the stacking direction of the rectangular battery cells 1 to form one battery stack continuous body 10B, and two battery stack continuous bodies 10B in such a connected state are arranged in parallel.
  • the assembled battery 10 is configured.
  • FIG. 2 shows a perspective view of each battery stack 5 constituting the assembled battery 10.
  • the battery stack 5 is fixed on a cooling plate 61 for cooling it.
  • the battery stack 5 has a connection structure for fixing on the cooling plate 61 (details will be described later).
  • FIG. 3 shows an exploded perspective view of the state in which the cooling plate 61 is removed from the battery stack 5 as viewed obliquely from above
  • FIG. 4 shows a perspective view of the same seen from obliquely below.
  • FIG. 5 shows an exploded perspective view of the battery laminate 5 with the fastening member 4 and the like removed
  • FIG. 6 shows an exploded perspective view of the laminated structure of the separator 2 and the secondary battery cell 1 constituting the battery laminate 5.
  • each battery stack 5 is interposed between the secondary battery cells 1 by interposing a plurality of secondary battery cells 1 and a surface on which the plurality of secondary battery cells 1 are stacked together.
  • the battery stack 5 has a plurality of secondary battery cells 1 stacked via an insulating separator 2. Further, as shown in FIG. 5, a pair of end plates 3 are arranged on both end faces of the battery stack 5, and the pair of end plates 3 are connected by a fastening member 4. In this way, a battery stack in which a plurality of secondary battery cells 1 and separators 2 are alternately stacked by interposing a separator 2 that insulates adjacent secondary battery cells 1 on the stacking surface of the secondary battery cells 1.
  • the body 5 is assumed. (Secondary battery cell 1)
  • the secondary battery cell 1 has an outer can that forms the outer shape of a rectangular shape that is thinner than the width.
  • Positive and negative electrode terminals 1b are provided on the sealing plate 1a for closing the outer can, and a safety valve 1c is provided between the electrode terminals 1b.
  • the safety valve 1c is configured to open when the internal pressure of the outer can rises to a predetermined value or more and to release the internal gas. The increase in the internal pressure of the outer can can can be stopped by opening the safety valve 1c.
  • the unit cell constituting the secondary battery cell 1 is a rechargeable secondary battery such as a lithium ion battery, a nickel-hydrogen battery, or a nickel-cadmium battery.
  • the battery cell used in the present invention is not limited to a rectangular battery cell, but may be a cylindrical battery cell or a rectangular battery cell in which an exterior body is covered with a laminate material or other shapes.
  • the secondary battery cells 1 that are stacked and constitute the battery stack 5 are connected in series by connecting adjacent positive and negative electrode terminals 1b with a bus bar 6.
  • the assembled battery 10 in which the adjacent secondary battery cells 1 are connected in series can increase the output voltage and increase the output. However, the assembled battery can connect adjacent secondary battery cells in parallel, or can combine series connection and parallel connection.
  • the secondary battery cell 1 is manufactured with a metal outer can.
  • an insulating separator 2 is sandwiched between the secondary battery cells 1 in order to prevent shorting of the outer can of the adjacent secondary battery cell 1.
  • the outer can of the secondary battery cell can be made of an insulating material such as plastic. In this case, since it is not necessary for the secondary battery cell to insulate and laminate the outer can, the separator can be made of metal or the separator can be made unnecessary. (Separator 2)
  • the separator 2 is a spacer that laminates adjacent secondary battery cells 1 by being electrically and thermally insulated.
  • the separator 2 is made of an insulating material such as plastic, and is disposed between the adjacent secondary battery cells 1 to insulate the adjacent secondary battery cells 1 from each other.
  • the separator 2 forms a battery cell storage space 2 d for storing the secondary battery cell 1 on both sides.
  • the separator 2 includes a flat plate 2 a having a size substantially equal to the main surface of the secondary battery cell 1, a side wall 2 b covering the side surface of the secondary battery cell 1, and a part of the top surface of the secondary battery cell 1. And a top plate 2c to be covered.
  • the separator 2 sandwiches the secondary battery cell 1 between the two separators 2 and closes the side surface portion. Therefore, the side wall 2b is substantially the same size as the side surface of the secondary battery cell 1, and the flat plate 2a is fixed to the substantially center of the side wall 2b, so that each battery cell storage space 2d uses half of the side wall 2b. About 1/2 of the side surface of the secondary battery cell 1 is covered. Moreover, the upper surface of the battery cell storage space 2d covers the adjacent secondary battery cells 1 so that the electrode terminal 1b and the safety valve 1c are exposed while partially covering the sealing plate 1a of the secondary battery cell 1 with the top plate 2c. The upper part of the interface is covered. On the other hand, the bottom surface side is opened to expose the bottom surface of the secondary battery cell 1. This is because a cooling plate 61, which will be described later, is arranged in the opening portion of the bottom surface to cool the bottom surface of each secondary battery cell 1 by heat exchange. (Overhang 2e)
  • an overhanging portion 2 e is provided in which the side wall 2 b is extended from the lower side surface to the bottom surface so that the corner portion can be covered for positioning the secondary battery cell 1.
  • the lower end of the flat plate 2 a is slightly shorter than the secondary battery cell 1 between the portions where the protruding portions 2 e are provided at the left and right lower ends of the separator 2.
  • the side wall 2b of the separator 2 is formed slightly higher than the secondary battery cell 1 as shown in the exploded perspective view of FIG.
  • the top plate 2 c is fixed at a position that is substantially the same height as the secondary battery cell 1.
  • the side walls 2b on both sides protrude slightly from the upper surface of the battery stack 5 in a state where the secondary battery cells 1 are stored in the battery cell storage space 2d of the separator 2.
  • the holder cover 25 is fixed to the upper surface using the protruding side wall 2b as a guide.
  • a locking hook 31 for fixing the holder cover 25 is also provided on the inner surface side of the side wall 2b, that is, the side on which the top plate 2c is provided (details will be described later).
  • a pressed portion 32 for receiving the upper surface holding portion 43 of the fastening member 4 is formed on the outer surface side of the side wall 2b.
  • the pressed portion 32 is formed in a stepped shape, has a stepped surface 33 on a horizontal surface, and a wall surface portion 34 formed in a valley shape on the back side of the stepped surface 33.
  • Each separator 2A uses a plurality of the same shape. However, as shown in the exploded perspective view of FIG. 5, the shape of only the separator disposed at the interface between the secondary battery cell 1 and the end plate 3 on the end surface of the battery stack 5 is changed.
  • the end surface separator 2B insulates the metal end plate 3 from the end surface secondary battery cell 1.
  • Each end face separator 2B forms the battery cell storage space 2d only on one side, and the other side is a flat plate in contact with the end plate 3, and the side wall 2b does not protrude.
  • a projection 2f for fixing a holder cover 25 (described later) is formed above the projection.
  • the battery laminated body does not necessarily need to interpose a separator between secondary battery cells.
  • secondary batteries adjacent to each other can be formed by forming the outer can of the secondary battery cell with an insulating material, or covering the outer periphery of the outer can of the secondary battery cell with a heat-shrinkable tube, insulating sheet, insulating paint, etc. By isolating the cells, a separator can be eliminated.
  • a method of cooling the battery stack through a cooling plate cooled using a refrigerant or the like is not based on an air cooling method in which cooling air is forced between the secondary battery cells to cool the secondary battery cells.
  • a pair of end plates 3 are arranged on both end faces of the battery laminate 5 in which the secondary battery cells 1 and the separators 2 are alternately laminated and the waterproof sheet 38 is attached to the side surface.
  • the battery stack 5 is fastened so as to be sandwiched from both sides.
  • Both side portions of the end plate 3 are provided with a bent portion 3b that is bent in a U shape in a sectional view, and the bent portion 3b covers the side wall 2b of the end face separator 2B.
  • the end plate 3 is made of a material that exhibits sufficient strength, for example, metal.
  • the end plate 3 may be provided with a fixing structure for fixing to the lower case 71 shown in FIG. 1 and a fixing structure such as a holder cover 25 arranged on the upper surface. (Laminate connecting piece 7)
  • the end plate 3 has screw holes at four corners for fixing to the fastening member 4. Furthermore, as shown in the exploded perspective view of FIG. 5, the laminated body connection piece 7 for connecting battery laminated bodies 5 can also be fixed using the same screw hole.
  • the laminated body connecting piece 7 is a metal piece having almost the same height as the end plate 3, and a part of the laminated body connecting piece 7 is opposite to the fastening member 4 on the side surface side of the battery laminated body 5, that is, on the surface side of the end plate 3.
  • a bent piece 7b bent so as to protrude is provided. In the example of FIG.
  • three bent pieces 7 b are provided in the vertical direction, and a battery stack adjacent to the stacking direction of the secondary battery cells 1 by opening a screw hole in a part of the bent pieces 7 b. 5 can be connected through this screw hole.
  • the battery stacks 5 can be connected to each other by using other connection structures as well as by screwing through screw holes. (Fastening member 4)
  • the fastening members 4 are arranged on both side surfaces of the battery laminate 5 whose both end surfaces are covered with the end plates 3, and are fixed to the pair of end plates 3. Conclude.
  • the fastening member 4 includes a main body 41 that covers the side surface of the battery stack 5, and a bent piece that is bent at both ends of the main body 41 and fixed to the end plate 3. 42, a plurality of upper surface holding portions 43 provided on the upper edge of the main body portion 41, a lower surface overhanging portion 45 that is bent at the lower edge of the main body portion 41 and holds a part of the lower surface of the battery stack 5, and below
  • the fastening connection portion 44 is provided to protrude.
  • Such a fastening member 4 is made of a material having sufficient strength, for example, a metal fastener. (Upper surface holding part 43)
  • a plurality of upper surface holding portions 43 for pressing the upper surface of the battery stack 5 are partially provided on the upper edge of the fastening member 4.
  • a plurality of wavy slits are provided in the vicinity of the upper end edge of the main body portion 41, and the rectangular portion between the slit and the upper end is protruded in a mountain shape.
  • Such an upper surface holding part 43 can be integrally formed by processing the fastening member 4 of a metal plate.
  • the top surface of the battery stack 5 is pressed by the top plate 2c of the separator 2 by pressing the step surface 33.
  • the upper surface holding portion 43 of the fastening member 4 indirectly presses the upper surface of the battery stack 5 via the separator 2.
  • an advantage that the pressed portion 32 provided for each separator 2 can be surely pressed for each separator 2 is obtained.
  • the upper surface of the battery stack 5 for each separator 2 can be brought close to a certain height.
  • the upper surface holding portion 43 is protruded in a mountain shape on the inner surface side of the fastening member 4, while the pressed portion 32 that receives this is formed in a valley shape along the mountain shape on the side surface side of the separator 2.
  • the fastening member 4 is mounted on the side surface of the battery stack 5, the chevron shape of each upper surface holding portion 43 can be easily guided to the valley-shaped pressed portion 32, and the plurality of upper surface holding portions 43 are covered for each separator 2. The operation of inserting into the pressing portion 32 can be easily performed.
  • a waterproof sheet 38 is affixed to the side surface of the battery stack 5 as shown in FIG.
  • a side surface 2b of the separator 2 is exposed on the side surface of the battery stack 5 by stacking the secondary battery cells 1 via the separator 2. Therefore, the gap generated between the side walls 2 b of the separator 2 is closed by the waterproof sheet 38.
  • the waterproof sheet 38 is made of a material having waterproofness and insulating properties and further having elasticity and stretchability.
  • it can be made of a resin such as a rubber sheet.
  • a waterproofing sheet 38 can absorb a change part by elastically deforming, and waterproofness can be maintained.
  • the rubber sheet for example, a flexible material such as EPDM or PVC and an acrylic double-sided tape attached can be used.
  • the waterproof sheet 38 is attached only to the side surface of the battery stack 5.
  • the end surface of the battery stack 5 is covered with the end plate 3 as described above.
  • the waterproof sheet 38 is elastically deformed by fixing the surface of the waterproof sheet 38 affixed to the side wall 2b of the end face separator 2B with the fastening member 4 while being sandwiched between the bent portions 3b of the end plate 3.
  • a watertight structure capable of avoiding the situation of being flooded from the side surface of the end plate 3 is also realized on the end surface of the battery stack 5.
  • the waterproof sheet 38 is preferably provided with an adhesive layer on the surface covering the battery stack 5.
  • the adhesive tape can be attached easily by using an adhesive tape.
  • the waterproof sheet 38 has a lower end edge bent in an L shape in cross-sectional view.
  • the bent portion covers the corner from the side surface to the bottom surface of the battery stack 5.
  • a heat conductive sheet (details will be described later) disposed on the bottom surface of the battery stack 5 is disposed so as to overlap the bent portion 38 b of the waterproof sheet 38.
  • FIG. 7 shows a vertical sectional view taken along line VII-VII in FIG. (Locking hook 31)
  • the holder cover 25 is locked with the separator 2 by a locking structure.
  • the locking structure is constituted by a locking hook 31 provided on the separator 2.
  • the locking hook 31 is provided on the back surface of the wall surface portion 34, and has a claw-shaped tip protruding toward the center of the separator 2.
  • the position of the locking structure is positioned outside the electrode terminal 1b of the battery cell. (Hook receiving part 35)
  • the locking hook 31 is locked to a hook receiving portion 35 provided on the holder cover 25.
  • the hook receiver 35 is provided on the side surface of the holder cover 25.
  • the holder cover 25 is provided between the side walls 2b protruding from the left and right sides. Inserted and fixed.
  • the side surface of the holder cover 25 is also formed in an uneven pattern along the valley shape. Such an uneven pattern can also be used for positioning the holder cover 25.
  • a hook receiving portion 35 is provided at a portion where the concave portion of the concave-convex pattern, that is, the back surface of the valley-shaped pressed portion 32 is inserted.
  • the holder cover 25 is provided with an opening for connecting the electrode terminal 1b of the secondary battery cell 1.
  • a plurality of bus bars 6 for connecting the electrode terminals 1 b to each other are formed on the holder cover 25 by insert molding. Thereby, by fixing the holder cover 25 to the upper surface of the battery laminated body 5, the bus bar 6 and the electrode terminal 1b can be connected at the same time, which is useful for improving workability.
  • an opening is provided on the bottom surface of the holder cover 25 at a position corresponding to the safety valve 1c of each battery cell. This opening communicates with a gas duct 26 incorporated in a substrate holder 27 fixed to the upper surface of the holder cover 25.
  • the holder cover 25 is preferably fixed to the upper surface of the battery stack 5 in a watertight state. Therefore, as shown in the cross-sectional view of FIG. 7, it is designed so that no gap is generated when the locking hook 31 provided on the separator 2 is locked to the hook receiving portion 35 of the holder cover 25. Moreover, you may arrange
  • the waterproof sheet 38 has a plurality of cutouts 38 c at the upper end portion.
  • the notch 38c is provided at a position corresponding to the locking hook 31 so that the locking hook 31 can be locked with the hook receiving portion 35 without sandwiching the waterproof sheet 38, in other words, the locking hook 31 and the hook receiving portion. It is formed so as not to inhibit the locking with 35.
  • the substrate holder 27 is fixed to the upper surface of the holder cover 25.
  • An elastic member 30 is interposed between the holder cover 25 and the substrate holder 27. Accordingly, as shown in an enlarged view in the cross-sectional view of FIG. 7, the waterproof structure is reliably exhibited by filling the gap between the upper surface of the battery stack 5 and the substrate holder 27 with the elastic member 30.
  • Such an elastic member 30 can be a packing, an O-ring, a gasket, or the like.
  • the holder cover 25 and the substrate holder are first covered with the holder cover 25 on the upper surface of the battery stack 5. 27, the circuit board 28 is accommodated, the gas duct 26 is communicated, etc. while the holder cover 25 is subjected to correspondence to the electrode terminal 1b, the safety valve 1c, and the like on the upper surface of the battery stack 5 It can be carried on the 27 side, and a plurality of functions for realizing the waterproof structure can be shared. As a result, the waterproof structure can be easily realized. (Gas duct 26)
  • the substrate holder 27 also serves as a gas duct 26 for safely discharging the gas discharged from the safety valve 1c of the secondary battery cell 1 to the outside.
  • a gas duct 26 communicating with the safety valve 1c of the secondary battery cell 1 inside the substrate holder 27, connecting the gas duct 26 to the safety valve 1c of each secondary battery cell 1, and piping the gas duct 26 to the outside.
  • the gas discharged when the internal pressure of the secondary battery cell 1 rises can be safely discharged to the outside.
  • the gas duct is not limited to the structure provided integrally with the substrate holder 27, and the substrate holder and the gas duct can be provided separately.
  • the substrate holder 27 is provided with a substrate storage area 27 b for storing the circuit board 28.
  • the circuit board 28 stored in the board storage area 27b is closed on the upper surface by a shield plate 29 described later. (Circuit board 28)
  • a circuit board 28 on which an electronic circuit electrically connected to the secondary battery cell 1 is mounted is provided.
  • the circuit board 28 is a low voltage circuit on which a protection circuit for battery cells constituting the battery stack 5 is mounted.
  • the circuit board 28 can be completely waterproofed by coating with a resin having thermal conductivity.
  • a resin having thermal conductivity for example, a potting material can be preferably used.
  • the thermal conductivity of the electronic component is increased, which is advantageous in terms of heat dissipation.
  • this resin in a state of being thermally coupled to the shield plate 29, the thermal conductivity can be further improved and the heat dissipation can be enhanced.
  • a shield plate 29 is placed on the upper surface of the substrate holder 27 to close the substrate storage area 27b.
  • the shield plate 29 is preferably a metal plate having excellent conductivity, such as an aluminum plate. Thus, disturbance and noise are blocked by the shield plate 29, and the circuit board 28 is electrically shielded to ensure stable operation.
  • the substrate storage area 27b It is also preferable to seal the substrate storage area 27b with the shield plate 29.
  • the shield plate 29 also for sealing the circuit board 28
  • the physical circuit board 28 can be protected at the same time, and the configuration can be simplified and the member cost can be reduced.
  • the region where the shield plate 29 is disposed is limited only to the upper surface of the battery stack 5, thereby adding an additional member for noise suppression.
  • the waterproof structure is realized by dividing the substrate holder 27 and the holder cover 25 into two parts, but these can also be configured integrally.
  • the waterproof structure of the upper surface of the battery stack 5 can be realized by fixing the lower surface of the integrated holder cover 25 to the upper surface of the battery stack 5 via packing or the like. (Bottom of battery stack 5)
  • the cooling plate 61 is fixed to the bottom surface of the battery stack 5 via a heat conductive sheet. 7 to 8 show cross-sectional views of the battery stack 5 provided with the cooling plate 61.
  • the battery laminated body 5 presses the upper surface with the holder cover 25, and the bottom surface thereof is brought into close contact with the cooling plate 61.
  • the top surfaces of the battery cells constituting the battery stack 5 can be arranged on the same plane.
  • the connection surface with the cooling plate 61 can be made flat, and the stability and reliability of thermal coupling can be improved.
  • the bottom surface of the battery stack 5 is provided with a bottom surface projecting portion 45 of the fastening member 4 that projects from the side edge to the bottom surface at the corner of the battery stack 5.
  • the lower surface of the battery stack 5 is opened in a region sandwiched between the pair of lower surface projecting portions 45, and the cooling plate 61 is disposed in the opening.
  • the opening has a size that can be closed by the cooling plate 61.
  • a heat transfer member such as a heat conductive sheet 12 is interposed between the battery stack 5 and the cooling plate 61 as shown in the sectional views of FIGS.
  • the heat conductive sheet 12 is made of a material that is insulating and excellent in heat conduction, and more preferably has a certain degree of elasticity. Examples of such a material include acrylic, urethane, epoxy, and silicone resins. By doing in this way, between the battery laminated body 5 and the cooling plate 61 is electrically insulated.
  • the outer can of the square battery cell 1 is made of metal and the cooling plate 61 is made of metal, it is necessary to insulate the battery so as not to conduct at the bottom surface of the square battery cell 1.
  • the surface of the outer can is covered and insulated with a heat-shrinkable tube or the like, and in order to further improve the insulation, the insulating heat conductive sheet 12 is interposed to enhance safety and reliability. Moreover, it can replace with a heat conductive sheet and can also use a heat conductive paste. Furthermore, an additional insulating film can be interposed in order to reliably maintain the insulating property.
  • the cooling pipe can be made of an insulating material. When sufficient insulation is achieved in this way, the heat conductive sheet or the like may be omitted.
  • the surface of the heat conductive sheet 12 is elastically deformed, and there is no gap at the contact surface between the battery stack 5 and the cooling plate 61, so that the thermal coupling state can be improved satisfactorily.
  • the positional relationship between the members on the bottom surface of the battery stack 5 is such that the heat conductive sheet 12 is formed on the bottom surface of the outer can of the secondary battery cell 1.
  • the bent portion 38b of the waterproof sheet 38 disposed between and attached to the separator 2 is positioned so as to cover the interface between the protruding portion 2e of the separator 2 and the heat conductive sheet 12.
  • a waterproof structure can be realized without fixing the cooling plate 61.
  • a waterproof sheet 28 is attached to the bottom surface of the battery stack 5 in which the secondary battery cells 1 and the separators 2 are stacked, and the battery stacking is performed with the fastening member 4 after the waterproof sheet 28 is pasted. Fasten the body.
  • the lower surface overhanging portion 45 of the fastening member 4 is preferably extended so as to cover the interface between the overhanging portion 2 e of the separator 2 and the heat conductive sheet 12.
  • the bent portion 38b of the waterproof sheet 38 and the heat conductive sheet 12 are pressed between the lower surface overhanging portion 45 and the battery stack 5 by the weight of the battery stack 5 to improve the sealing performance.
  • the battery stack 5 and the cooling plate 61 have a connection structure for fixing the battery stack 5 on the cooling plate 61.
  • the connection structure includes a fastening connection portion 44 provided so as to protrude from the lower end of the main body portion 41 of the fastening member 4, and a plate connection portion provided on the cooling plate 61 side. Composed. A plurality of fastening connecting portions 44 are provided apart from each other.
  • the lower end of the main body portion 41 is provided at three locations on both sides and in the middle. (Locking piece)
  • the fastening connecting portion 44 is a locking piece having a tip formed in a hook shape. This locking piece has a hook-like protruding direction that is outward from the battery stack 5. (Plate connecting part)
  • a plate connecting portion is provided as a connecting mechanism for connecting to the fastening connecting portion 44.
  • the plate connecting portion is provided at a position corresponding to the position where the fastening connecting portion 44 is provided.
  • a connecting bar 50 in which a locking hole 51 capable of locking a locking piece is formed is used.
  • the fastening member 4 can be easily fixed to the cooling plate 61 by inserting a hook-like locking piece into the locking hole 51 and locking it.
  • the connecting bar 50 has a shape in which the strip strip is bent in a substantially U shape in a sectional view.
  • the strip strip is made of a metal plate so as to exhibit sufficient strength.
  • the strength is improved by forming a step on the surface of the strip strip.
  • the length of the connecting bar 50 is set such that the bottom surface of the cooling plate 61 can be sandwiched between the substantially U-shaped bent portions.
  • a locking hole 51 is opened on the end face of the connecting bar 50 as a plate connecting portion. In this manner, the plate connecting portion can be easily added to the cooling plate 61 by using the connecting bar 50.
  • a coupling mechanism can be added without complicating the shape of the cooling plate 61 having a refrigerant circulation function or the like. (Refrigerant circulation mechanism)
  • the cooling plate 61 is provided with a refrigerant circulation mechanism therein.
  • FIG. 9 shows an example of such a refrigerant circulation mechanism.
  • the battery stack 5 in which a plurality of secondary battery cells 1 are stacked is arranged on the upper surface of the cooling plate 61.
  • the cooling plate 61 is arranged in a thermally coupled state to the secondary battery cells 1 constituting the battery stack 5.
  • the cooling plate 61 is provided with a refrigerant pipe, and the refrigerant pipe is connected to a cooling mechanism 69.
  • the assembled battery 10 can be effectively cooled directly by bringing the battery stack 5 into contact with the cooling plate 61.
  • each member disposed on the end face of the battery stack can be cooled together.
  • the cooling plate 61 including the cooling pipe 60 that circulates the refrigerant therein is brought into contact with the bottom surface of the battery stack 5 to be cooled, thereby improving heat dissipation and stable power supply apparatus even at high output.
  • the cooling plate 61 is a radiator for conducting heat of the secondary battery cell 1 to dissipate it to the outside.
  • the cooling plate 61 incorporates a cooling pipe 60 that is a refrigerant pipe made of copper, aluminum, or the like that circulates a liquefied refrigerant that is a cooling liquid as a heat exchanger.
  • the cooling pipe 60 is thermally coupled to the upper surface plate of the cooling plate 61, and a heat insulating material is disposed between the cooling plate 60 and the bottom plate to insulate the space from the bottom plate.
  • the cooling plate 61 can be composed of only a metal plate. For example, it is made into the shape excellent in heat dissipation and heat transfer property, such as a metal body provided with a radiation fin. Or you may utilize not only metal but the heat-transfer sheet
  • the cooling plate 61 is cooled by supplying the coolant from the cooling mechanism 69 to the refrigerant piping provided inside.
  • the cooling plate 61 can cool the cooling liquid supplied from the cooling mechanism 69 more efficiently as a refrigerant that cools the cooling plate 61 with heat of vaporization that evaporates inside the refrigerant pipe.
  • two battery stacks 5 are placed on each cooling plate 61. As described above, two battery stacks 5 are connected in the length direction, that is, the stacking direction of the rectangular battery cells 1 to form one battery stack continuous body 10B, and the two batteries in such a connected state are formed.
  • the stacked body 5 is supported by one cooling plate 61. Two of these battery stack continuous bodies 10B are arranged in parallel to constitute the assembled battery 10.
  • the cooling plate 61 is extended in the stacking direction of the rectangular battery cells 1, and the cooling pipe 60 piped inside is meandered so as to be folded back at the end edge, thereby forming three straight lines.
  • a cooling pipe 60 is disposed on the lower surface of the battery stack 5.
  • coolant is made common by connecting the cooling pipes 60 with battery lamination
  • a meandering cooling pipe can be divided at a folded portion to form a plurality of cooling pipes. Thereby, since the meandering portion can be eliminated, the weight can be reduced. At this time, the cooling pipes may be connected to share a refrigerant path.
  • position a cooling pipe can be changed suitably.
  • the cooling plate 61 also functions as a soaking means for equalizing the temperatures of the plurality of secondary battery cells 1. That is, a region where the cooling plate 61 adjusts the thermal energy absorbed from the secondary battery cell 1 to efficiently cool the secondary battery cell whose temperature is high, for example, the secondary battery cell in the center, and the temperature is low. For example, the cooling of the secondary battery cells at both ends is reduced to reduce the temperature difference between the secondary battery cells. As a result, the temperature unevenness of the secondary battery cells can be reduced, and a situation in which deterioration of some of the secondary battery cells proceeds and overcharge and overdischarge can be avoided.
  • cooling plates can be arranged on both side surfaces of the secondary battery cell, or can be arranged only on the side surfaces.
  • a cooling pipe that allows the internal refrigerant to pass therethrough can be directly disposed on the lower surface of the battery stack without using a metal plate such as a cooling plate.
  • the power supply device 100 seals the battery stack 5 to have a waterproof structure, and protects the secondary battery cell 1 from condensation and the like.
  • the above-described waterproofing of the electrode terminal 1b, separation of the gas duct 26 and the circuit board 28, and waterproofing of the circuit board 28 are selected. How to do so is a problem. Specifically, since the gas discharged from the gas duct 26 can adversely affect the circuit board 28, it is necessary to separate the gas duct 26 and the region that houses the circuit board 28. However, it is not easy to achieve separation of the gas duct 26 and the circuit board 28, waterproofing of the electrode terminal 1b, and downsizing of the power supply device 100 at the same time.
  • the power supply device 100 fixes the holder cover 25 that covers the upper surface of the battery stack 5 via the locking hook 31 positioned outside the electrode terminal 1b.
  • the substrate holder 27 is fixed to the upper surface of the cover 25 through the elastic member 30 in a watertight manner.
  • the substrate holder 27 is fixed to the upper surface of the holder cover 25 so as to partition the space between the holder cover 25 and the substrate holder 27 into a region where the electrode terminal 1b is located and a region where the gas duct 26 is formed. Can do.
  • a substrate storage area 27 b is formed on the upper surface of the substrate holder 27, and the circuit board 28 can be disposed in a state separated from the gas duct 26.
  • the wiring connecting the circuit board 28 and the electrode terminal 1 b is configured to be inserted through an opening (not shown) formed in the board holder 27. Further, since the circuit board 28 is covered with the resin while being stored in the board storage area 27b, the circuit board 28 can be completely waterproofed.
  • the electrode cover 1b is waterproofed, the gas duct 26 and the circuit board 28 are separated, and the circuit board 28 is covered with a simple configuration in which the upper surface of the battery stack is covered with the holder cover 26 and the substrate holder 27. Since waterproofing can be achieved, it is possible to obtain an advantage that an enlargement of the power supply device can be avoided.
  • the above power supply apparatus can be used as a vehicle-mounted power supply.
  • a vehicle equipped with a power supply device an electric vehicle such as a hybrid vehicle or a plug-in hybrid vehicle that runs with both an engine and a motor, or an electric vehicle that runs only with a motor can be used, and is used as a power source for these vehicles. . (Power supply for hybrid vehicles)
  • FIG. 10 shows an example in which a power supply device is mounted on a hybrid vehicle that travels with both an engine and a motor.
  • a vehicle HV equipped with the power supply device shown in this figure includes an engine 96 and a travel motor 93 that travel the vehicle HV, a power supply device 100 that supplies power to the motor 93, and a generator that charges a battery of the power supply device 100.
  • the power supply apparatus 100 is connected to a motor 93 and a generator 94 via a DC / AC inverter 95.
  • the vehicle HV travels by both the motor 93 and the engine 96 while charging / discharging the battery of the power supply device 100.
  • the motor 93 is driven to drive the vehicle when the engine efficiency is low, for example, during acceleration or low-speed driving.
  • the motor 93 is driven by power supplied from the power supply device 100.
  • the generator 94 is driven by the engine 96 or is driven by regenerative braking when the vehicle is braked to charge the battery of the power supply device 100. (
  • FIG. 11 shows an example in which a power supply device is mounted on an electric vehicle that runs only with a motor.
  • a vehicle EV equipped with the power supply device shown in this figure includes a traveling motor 93 for traveling the vehicle EV, a power supply device 100 that supplies power to the motor 93, and a generator 94 that charges a battery of the power supply device 100.
  • the motor 93 is driven by power supplied from the power supply device 100.
  • the generator 94 is driven by energy when regeneratively braking the vehicle EV and charges the battery of the power supply device 100. (Power storage device for power storage)
  • this power supply device can be used not only as a power source for a moving body but also as a stationary power storage facility.
  • a power source for home and factory use a power supply system that is charged with sunlight or midnight power and discharged when necessary, or a streetlight power supply that charges sunlight during the day and discharges at night, or during a power outage It can also be used as a backup power source for driving signals.
  • FIG. The power supply apparatus 100 shown in this figure forms a battery unit 82 by connecting a plurality of battery packs 81 in a unit shape.
  • Each battery pack 81 has a plurality of prismatic battery cells 1 connected in series and / or in parallel.
  • Each battery pack 81 is controlled by a power controller 84.
  • the power supply apparatus 100 drives the load LD after charging the battery unit 82 with the charging power supply CP. For this reason, the power supply apparatus 100 includes a charging mode and a discharging mode.
  • the load LD and the charging power source CP are connected to the power supply device 100 via the discharging switch DS and the charging switch CS, respectively.
  • ON / OFF of the discharge switch DS and the charge switch CS is switched by the power supply controller 84 of the power supply apparatus 100.
  • the power supply controller 84 switches the charging switch CS to ON and the discharging switch DS to OFF to permit charging from the charging power supply CP to the power supply apparatus 100.
  • the power controller 84 turns off the charging switch CS and turns on the discharging switch DS to discharge.
  • the mode is switched to permit discharge from the power supply apparatus 100 to the load LD.
  • the charge switch CS can be turned on and the discharge switch DS can be turned on to supply power to the load LD and charge the power supply device 100 at the same time.
  • the load LD driven by the power supply device 100 is connected to the power supply device 100 via the discharge switch DS.
  • the power supply controller 84 switches the discharge switch DS to ON, connects to the load LD, and drives the load LD with the power from the power supply apparatus 100.
  • the discharge switch DS a switching element such as an FET can be used. ON / OFF of the discharge switch DS is controlled by the power supply controller 84 of the power supply apparatus 100.
  • the power controller 84 also includes a communication interface for communicating with external devices. In the example of FIG. 12, the host device HT is connected according to an existing communication protocol such as UART or RS-232C. Further, if necessary, a user interface for the user to operate the power supply system can be provided.
  • Each battery pack 81 includes a signal terminal and a power supply terminal.
  • the signal terminals include a pack input / output terminal DI, a pack abnormality output terminal DA, and a pack connection terminal DO.
  • the pack input / output terminal DI is a terminal for inputting / outputting signals from other pack batteries and the power supply controller 84
  • the pack connection terminal DO is for inputting / outputting signals to / from other pack batteries which are child packs.
  • the pack abnormality output terminal DA is a terminal for outputting the abnormality of the battery pack to the outside.
  • the power supply terminal is a terminal for connecting the battery packs 81 in series and in parallel.
  • the battery units 82 are connected to the output line OL via the parallel connection switch 85 and are connected in parallel to each other.
  • the power supply device the vehicle including the power supply device, and the power storage device are suitably used as a power supply device for a plug-in hybrid electric vehicle, a hybrid electric vehicle, an electric vehicle, or the like that can switch between the EV traveling mode and the HEV traveling mode. it can.
  • a backup power supply device that can be mounted on a rack of a computer server, a backup power supply device for a wireless base station such as a mobile phone, a power storage device for home use and a factory, a power supply for a street light, etc. Also, it can be used as appropriate for applications such as a backup power source such as a traffic light.
  • SYMBOLS 100 Power supply device 1 ... Secondary battery cell; 1a ... Sealing plate; 1b ... Electrode terminal; 1c ... Safety valve 2, 2A ... Separator; 2B ... End face separator 2a ... Flat plate; 2b ... Side wall; Cell storage space 2e: Overhanging portion; 2f ... Projection 3 ... End plate; 3b ... Bending portion 4 ... Fastening member 5 ... Battery stack 6 ... Bus bar 7 ... Laminate connecting piece; 7b ... Bending piece 10 ... Battery assembly; 10B: Battery laminated continuum 12 ... Thermal conductive sheet 25 ... Holder cover 26 ... Gas duct 27 ... Substrate holder; 27b ... Substrate storage region 28 ...
  • Circuit board 29 ... Shield plate 30 . Elastic member 31 ... Locking hook 32 ... Pressed portion 33 ... Stepped surface 34 ... Wall surface portion 35 ... Hook receiving portion 38 ... Waterproof sheet; 38b ... Bent portion; 38c ... Notch 41 ... Main body portion 42 ... Bending piece 43 ... Upper surface holding portion 44 ... Fastening connecting portion 45 ... Lower surface Zhang Lead-out part 50 ... Connecting bar 51 ... Locking hole 60 ... Cooling pipe 61 ... Cooling plate 69 ... Cooling mechanism 70 ... Exterior case 71 ... Lower case 72 ... Upper case 73 ... End face plate 74 ... Hard part 81 ... Battery pack 82 ... Battery Unit 84 ... Power controller 85 ... Parallel connection switch 93 ...
  • Motor 94 Generator 95 ... DC / AC inverter 96 ... Engine EV, HV ... Vehicle LD ... Load; CP ... Power supply for charging; DS ... Discharge switch; CS ... Charge switch OL ... Output line; HT ... Host device DI ... Pack input / output terminal; DA ... Pack abnormal output terminal; DO ... Pack connection terminal

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Abstract

【課題】角形の電池セルが複数積層された電池積層体上面の防水構造を実現する。 【解決手段】上面に電極端子１ｂを有し、外形を角形とした複数の二次電池セル１と、複数の電池セルが積層された状態で、隣接する電池セル同士の界面に挿入されてこれらを絶縁するためのセパレータ２と、電池セルとセパレータ２とを交互に積層して形成される電池積層体５の両端面にそれぞれ配置される一対のエンドプレート３と、エンドプレート３同士を固定することで電池積層体５を締結する締結部材４と、電池積層体５の上面を被覆するホルダカバー２５とを備えており、セパレータ２は、ホルダカバー２５と固定するための係止構造を備える。

Description

電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置
　本発明は、主として、ハイブリッド車や電気自動車等の自動車を駆動するモータの電源用、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及びこのような電源装置を備える車両並びに蓄電装置に関する。
　車両用の組電池等、出力を高くした電源装置が求められている。このような電源装置では、多数の電池セルを直列に接続して出力電圧を高く、出力電力を大きくしている。外形が角形の電池セルの組電池においては、一般的に電池セルの上面に電極端子が設けられており、この角形電池セルを複数積層された電池積層体が知られている。また、高出力以外にも、雨などにより内部に水分が侵入することが考えられるので、防水構造も求められている。特に電極端子に水分が付着すると、意図しない通電が生じたり、電極端子の腐食が生じたりすることがある。角形電池セルの電池積層体の防水構造としては、例えば特許文献１に示されているように、電池積層体を収納ケースに収納することで、上面からの水分の侵入を防ぐことができる。
　しかしながら、電池積層体全体を収納ケースに収納しているので、電源装置が大型化するという問題があった。
特開２０１０－１５９４９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、角形の電池セルが複数積層された電池積層体上面の防水構造を実現しながら、電源装置の大型化を回避可能な電源装置及びこれ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
　上記の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、上面に電極端子を有し、外形を角形とした複数の二次電池セルと、前記複数の電池セルが積層された状態で、隣接する電池セル同士の界面に挿入されてこれらを絶縁するためのセパレータと、前記電池セルとセパレータとを交互に積層して形成される電池積層体の両端面にそれぞれ配置される一対のエンドプレートと、前記エンドプレート同士を固定することで前記電池積層体を締結する締結部材と、前記電池積層体の上面を被覆するホルダカバーとを備えており、前記セパレータは、前記ホルダカバーと固定するための係止構造を備えることができる。これにより、電池積層体の上面にホルダカバーを固定することができ、電源装置の大型化を抑制しつつ、電池積層体の上面を確実に被覆して防水構造を実現できる。
　また、第２の側面に係る電源装置によれば、前記係止構造を、前記セパレータに設けられた係止フックで構成することができる。
　さらに、第３の側面に係る電源装置によれば、前記係止構造の位置を、二次電池セルの電極端子より外側に位置させることができる。
　さらにまた、第４の側面に係る電源装置によれば、前記締結部材は、前記電池積層体の側面を被膜すると共に、前記電池積層体の上面を押圧する上面保持部を複数、部分的に設けることができる。これにより、電池積層体全体を確実に被覆して防水構造を実現できるとともに、複数の上面保持部で電池積層体の上面を部分的に押圧して、電池積層体の上面を一定高さに維持できる。
　さらにまた、第５の側面に係る電源装置によれば、前記上面保持部が、前記セパレータと対向する位置に設けられており、各セパレータは、前記上面保持部を受ける被押圧部を設けることができる。これにより、上面保持部はセパレータ毎に電池積層体を押圧し、電池積層体の長さ方向に渡って分散して押圧することが可能となる。
　さらにまた、第６の側面に係る電源装置によれば、前記被押圧部を、前記セパレータの外面側に設けると共に、各セパレータが、内面側に二次電池セルの上面を押圧する天面板２ｃを設けることができる。これにより、締結部材の上面保持部により、セパレータを介して電池積層体の上面を押圧することができる。
　さらにまた、第７の側面に係る電源装置によれば、前記上面保持部が、前記締結部材の内面側に山形に突出されており、前記被押圧部が、前記セパレータの側面側において段差状に形成されると共に、該段差状の壁面部を前記上面保持部の山形を受ける谷形に形成することができる。これにより、山形の上面保持部を谷形の被押圧部に案内しやすくでき、複数の上面保持部を各被押圧部に案内する作業を容易にできる利点が得られる。
　さらにまた、第８の側面に係る電源装置によれば、前記係止フックを、前記壁面部の、谷形の裏面側に形成することができる。これにより、係止フックを内面側に突出させ易くできることに加え、締結部材を固定することで係止フックが内側にさらに突出するように作用するため、係止フックの係止を一層強固にできる利点も得られる。
　さらにまた、第９の側面に係る電源装置によれば、前記ホルダカバーは、前記電極端子同士を接続するバスバーを保持することができる。これにより、ホルダカバーを電池積層体正面に固定することで、二次電池セルのバスバーの固定も同時に行うことができ、組立時の作業性を向上できる。
　さらにまた、第１０の側面に係る電源装置によれば、さらに前記二次電池セルと電気的に接続された電子回路を実装した回路基板と、前記回路基板を保持するための基板収納領域を形成した基板ホルダとを備えており、前記ホルダカバーの上面を、前記基板ホルダで水密に閉塞することができる。これにより、電池積層体の上面をホルダカバーを利用して防水状態に閉塞でき、防水のための部材を追加することなく既存の基板ホルダを利用した防水構造が安価に実現できる。
　さらにまた、第１１の側面に係る電源装置によれば、前記基板ホルダと、前記ホルダカバーの上面との間に弾性部材を介在させることができる。これにより、電池積層体の上面と基板ホルダとの間の隙間を、弾性部材で埋めることができ、防水構造が確実に維持される。
　さらにまた、第１２の側面に係る電源装置によれば、前記基板ホルダが、前記二次電池セルの内部のガスを排出する安全弁と連通されたガスダクトを設けることができる。これにより、ガスの安全な排出のための気密構造を、二次電池セルの防水構造にも兼用でき構成を簡素化できる利点が得られる。
　さらにまた、第１３の側面に係る車両は、前記電源装置を搭載したものである。
　さらにまた、第１４の側面に係る蓄電装置は、前記電源装置を搭載したものである。
本発明の実施例１に係る電源装置を備える電源装置の分解斜視図である。 図１の組電池を示す斜視図である。 図２の電池積層体から冷却プレートを外した状態を示す分解斜視図である。 図２の電池積層体を斜め下方から見た斜視図である。 図２の組電池を示す分解斜視図である。 図５の電池積層体の分解斜視図である。 図２の電池積層体のＶＩＩ－ＶＩＩ線における垂直断面図である。 図２の電池積層体のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線における垂直断面図である。 冷却プレートの配置状態を示す模式平面図である。 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。
　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及びこれを備える車両並びに蓄電装置を例示するものであって、本発明は電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置を以下のものに特定しない。また、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。
（実施例１）
　図１～図８に、本発明の実施例１に係る電源装置１００として、車載用の電源装置に適用した例を説明する。この電源装置１００は、主としてハイブリッド車や電気自動車等の電動車両に搭載されて、車両の走行モータに電力を供給して、車両を走行させる電源に使用される。ただ、本発明の電源装置は、ハイブリッド車や電気自動車以外の電動車両に使用でき、また電動車両以外の大出力が要求される用途にも使用できる。
（電源装置１００）
　電源装置１００の外観は、図１の分解斜視図に示すように、上面を長方形状とする箱形である。この電源装置１００は、箱形の外装ケース７０を二分割して、内部に複数の組電池１０を収納している。外装ケース７０は、下ケース７１と、上ケース７２と、これらの下ケース７１、上ケース７２の両端に連結している端面プレート７３とを備えている。上ケース７２と下ケース７１は、外側に突出する鍔部７４を有し、この鍔部７４をボルトとナットで固定している。外装ケース７０は、鍔部７４を外装ケース７０の側面に配置している。また図１に示す例では、電池積層体５を長手方向に２つ、横方向に２列、計４個下ケース７１に収納している。各電池積層体５は、外装ケース７０内部の定位置に固定している。端面プレート７３は、下ケース７１と上ケース７２の両端に連結されて、外装ケース７０の両端を閉塞している。
（組電池１０）
　組電池１０は、図１に示す例では、４つの電池積層体５で構成される。すなわち、角型電池セル１の積層方向に２つの電池積層体５が連結されて一の電池積層連続体１０Ｂを構成し、このような連結状態にある電池積層連続体１０Ｂを２つ平行に並べて、組電池１０を構成している。
　組電池１０を構成する各電池積層体５の斜視図を図２に示す。この電池積層体５は、これを冷却するための冷却プレート６１上に固定されている。電池積層体５は、図２～図４に示すように、冷却プレート６１上に固定するための連結構造を備えている（詳細は後述）。これらの図において、図３は電池積層体５から冷却プレート６１を外した状態を斜め上方から見た分解斜視図、図４は同じく斜め下方から見た斜視図を、それぞれ示している。
　さらに図５に電池積層体５から締結部材４等を外した分解斜視図を、図６に電池積層体５を構成するセパレータ２と二次電池セル１の積層構造の分解斜視図を、それぞれ示す。各電池積層体５は、図５及び図６に示すように、複数の二次電池セル１と、複数の二次電池セル１同士を積層する面に介在させて、二次電池セル１間を絶縁するセパレータ２と、複数の二次電池セル１とセパレータ２を交互に積層した電池積層体５の積層方向の端面に配置された一対のエンドプレート３と、電池積層体５の両端面に配置されたエンドプレート３同士を締結する金属製の複数の締結部材４と、締結部材４と電池積層体５側面との間に配設され、二次電池セル１を水密に覆う防水シート３８を備えている。
（電池積層体５）
　電池積層体５は、図６に示すように複数の二次電池セル１を、絶縁性のセパレータ２を介して積層している。さらに図５に示すように、この電池積層体５の両端面に一対のエンドプレート３を配置して、一対のエンドプレート３を締結部材４で連結している。このように、互いに隣接する二次電池セル１を絶縁するセパレータ２を二次電池セル１同士の積層面に介在させて、複数の二次電池セル１とセパレータ２とを交互に積層した電池積層体５としている。
（二次電池セル１）
　二次電池セル１は、図６に示すように、その外形を構成する外装缶を、幅よりも厚さを薄くした角形としている。この外装缶を閉塞する封口板１ａに正負の電極端子１ｂを設けると共に、電極端子１ｂの間に安全弁１ｃを設けている。安全弁１ｃは、外装缶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１ｃの開弁により、外装缶の内圧上昇を停止することができる。この二次電池セル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、二次電池セル１にリチウムイオン二次電池を使用すると、電池セル全体の体積や質量に対する充電容量を大きくできる特長がある。さらに、本発明で用いる電池セルは角形電池セルに限らず、円筒型電池セルや外装体がラミネート材料で被覆された角形やその他の形状のラミネート電池セルであってもよい。
　積層されて電池積層体５を構成する各二次電池セル１は、隣接する正負の電極端子１ｂをバスバー６で連結して互いに直列に接続している。隣接する二次電池セル１を互いに直列に接続する組電池１０は、出力電圧を高くして出力を大きくできる。ただ、組電池は、隣接する二次電池セルを並列に接続することも、直列接続と並列接続とを組み合わせることもできる。また二次電池セル１は、金属製の外装缶で製作している。この二次電池セル１は、隣接する二次電池セル１の外装缶のショートを防止するために絶縁材のセパレータ２を挟着している。なお、二次電池セルの外装缶は、プラスチック等の絶縁材で製作することもできる。この場合、二次電池セルは外装缶を絶縁して積層する必要がないので、セパレータを金属製とすることや、セパレータを不要とすることもできる。
（セパレータ２）
　セパレータ２は、隣接する二次電池セル１を電気的、熱的に絶縁して積層するスペーサである。このセパレータ２はプラスチック等の絶縁材で製作しており、互いに隣接する二次電池セル１同士の間に配置されて、隣接する二次電池セル１を絶縁している。このセパレータ２は、図５の分解斜視図に示すように、両側に二次電池セル１を収納する電池セル収納空間２ｄを形成している。このためセパレータ２は、二次電池セル１の主面とほぼ等しい大きさの平板２ａと、二次電池セル１の側面を被覆する側壁２ｂと、二次電池セル１の天面の一部を被覆する天面板２ｃとを備えている。このセパレータ２は、２枚のセパレータ２で二次電池セル１を挟み込んで、側面部分を閉塞している。このため、側壁２ｂは二次電池セル１の側面とほぼ同じ大きさとしつつ、側壁２ｂのほぼ中央に平板２ａを固定することで、各電池セル収納空間２ｄにおいては、側壁２ｂの半分を使って二次電池セル１の側面の約１／２を被覆している。また電池セル収納空間２ｄの上面は、天面板２ｃで二次電池セル１の封口板１ａを部分的に覆いつつ、電極端子１ｂや安全弁１ｃを露出させるように、隣接する二次電池セル１同士の界面の上部を被覆している。一方で、底面側においては、二次電池セル１の底面を露出させるために開口している。底面の開口部分に、後述する冷却プレート６１を配置して各二次電池セル１の底面と熱交換により冷却するためである。
（張り出し部２ｅ）
　ただ、図５の分解斜視図に示すように、二次電池セル１の位置決めのため隅部を被覆できる程度に、側壁２ｂを側面下部から底面にかけて延長させた張り出し部２ｅを設けている。また、セパレータ２の左右下端で張り出し部２ｅを設けた部分同士の間は、平板２ａの下端を二次電池セル１よりも若干短くしている。このような構成とすることにより、セパレータ２の製造公差等によって仮にセパレータ２の下端が二次電池セル１よりも突出してしまった場合に、二次電池セル１の下面が冷却プレートに接触できなくなる事態を回避できる。
　一方でセパレータ２の側壁２ｂは、図５の分解斜視図に示すように、二次電池セル１よりも若干高く形成される。また、二次電池セル１とほぼ同じ高さの位置に、天面板２ｃが固定される。これによって、セパレータ２の電池セル収納空間２ｄに二次電池セル１を収納した状態で、電池積層体５の上面において、両側の側壁２ｂが若干突出した状態となる。この突出した側壁２ｂ部分をガイドとして、上面にホルダカバー２５を固定する。またホルダカバー２５を固定するための係止フック３１も、側壁２ｂの内面側、すなわち天面板２ｃを設けた側に設ける（詳細は後述）。さらに側壁２ｂの外面側には、締結部材４の上面保持部４３を受けるための被押圧部３２を形成している。この被押圧部３２は段差状に形成され、水平面に段差面３３を有すると共に、段差面３３の奥側には谷状に形成された壁面部３４を設けている。
　各セパレータ２Ａは、同一の形状のものを複数使用している。ただし、図５の分解斜視図に示すように、電池積層体５の端面において、二次電池セル１とエンドプレート３との界面に配置されるセパレータのみ、形状を変更している。この端面セパレータ２Ｂは、金属製のエンドプレート３と端面の二次電池セル１とを絶縁する。各端面セパレータ２Ｂは、電池セル収納空間２ｄを片面のみに形成し、他方の面はエンドプレート３と接触される平板状とし、側壁２ｂを突出させていない。またその上方には、ホルダカバー２５（後述する）を固定するための突起２ｆが形成されている。
　なお、電池積層体は、必ずしも二次電池セルの間にセパレータを介在させる必要はない。例えば二次電池セルの外装缶を絶縁材で成形し、あるいは二次電池セルの外装缶の外周を熱収縮チューブや絶縁シート、絶縁塗料等で被覆する等の方法で、互いに隣接する二次電池セル同士を絶縁することによって、セパレータを不要とできる。特に、二次電池セルの間に冷却風を強制送風して二次電池セルを冷却する空冷式によらず、冷媒等を用いて冷却させた冷却プレートを介して電池積層体を冷却する方式を採用する構成においては、二次電池セルの間にセパレータを介在させる必要は必ずしも無い。さらに、冷媒等を用いて冷却させた冷却プレートを介して電池積層体を冷却する方式を採用する構成においては、二次電池セルの間に冷却風を強制送風して二次電池セルを冷却する空冷式のように、角型電池セル同士の間に介在される絶縁性のセパレータに冷却風を流すための風路を設ける必要がないので、角型電池セルの積層方向の長さを短くすることができ、電池積層体の小型化を図ることができる。
（エンドプレート３）
　二次電池セル１とセパレータ２とを交互に積層し、側面に防水シート３８を貼付した電池積層体５の両端面には、図５に示すように一対のエンドプレート３を配置している。この一対のエンドプレート３でもって、電池積層体５を両面から挟持するように締結している。エンドプレート３の両側部分は、断面視コ字状に折曲した折曲部３ｂを設けており、この折曲部３ｂで端面セパレータ２Ｂの側壁２ｂを覆う。エンドプレート３は、十分な強度を発揮する材質、例えば金属製とする。またエンドプレート３には、図１に示す下ケース７１と固定するための固定構造や、上面に配置するホルダカバー２５などの固定構造を備えることもできる。
（積層体連結片７）
　エンドプレート３は、締結部材４と固定するためのねじ穴を四隅に開口している。さらに同じねじ穴を用いて、図５の分解斜視図に示すように、電池積層体５同士を連結するための積層体連結片７を固定することもできる。積層体連結片７は、エンドプレート３とほぼ同じ高さの金属片であり、その一部を、電池積層体５の側面側で締結部材４とは逆方向、すなわちエンドプレート３の表面側に突出するよう折曲された折曲片７ｂを設けている。図５の例では縦方向に３つの折曲片７ｂを設けており、一部の折曲片７ｂにねじ穴を開口することで、二次電池セル１の積層方向に隣接された電池積層体５同士を、このねじ穴を介して連結できる。もちろん、電池積層体５同士の連結は、ねじ穴を介した螺合による他、他の連結構造を適宜利用できることはいうまでもない。
（締結部材４）
　締結部材４は、図２～図５に示すように、両端面をエンドプレート３で被覆した電池積層体５の両側面に配置されて、一対のエンドプレート３に固定されて電池積層体５を締結する。この締結部材４は、図５の分解斜視図に示すように、電池積層体５の側面を覆う本体部４１と、本体部４１の両端で折曲され、エンドプレート３と固定される折曲片４２と、本体部４１の上縁に複数設けられた上面保持部４３と、本体部４１の下縁で折曲されて電池積層体５の下面の一部を保持する下面張り出し部４５と、下方に突出される締結連結部４４を備える。このような締結部材４は、十分な強度を有する材質、例えば金属製の締結具で構成される。
（上面保持部４３）
　締結部材４の上縁には、電池積層体５の上面を押圧するための上面保持部４３を複数、部分的に設けている。図５の分解斜視図の例では、本体部４１の上端縁近傍に波線状のスリットを複数設け、さらにスリットと上端との間の長方形部分を山形に突出させている。このような上面保持部４３は、金属板の締結部材４を加工して一体的に成形できる。この山形の突出方向を電池積層体５側とすることで、突出された長方形部分の下端、すなわちスリットの上方側の端縁で、セパレータ２の側壁２ｂに形成された段差状の被押圧部３２に当接させ、この段差面３３を押圧することで、セパレータ２の天面板２ｃで電池積層体５の上面を押圧する。このように締結部材４の上面保持部４３は、セパレータ２を介して間接的に電池積層体５の上面を押圧している。特に上面保持部４３を、セパレータ２毎に設けることで、各セパレータ２に設けた被押圧部３２でセパレータ２毎に確実に押圧できる利点が得られる。またこのように電池積層体５の上面をセパレータ２毎に、すなわち離間された複数箇所で押圧することにより、電池積層体５の上面を一定高さに近付けることができる。
　さらに上述の通り、上面保持部４３を締結部材４の内面側に山形に突出させる一方、これを受ける被押圧部３２が、セパレータ２の側面側において山形に沿った谷形に形成されることにより、締結部材４を電池積層体５の側面に装着する際に各上面保持部４３の山形を谷形の被押圧部３２に案内しやすくでき、複数の上面保持部４３を各セパレータ２毎に被押圧部３２に挿入する作業を容易に行うことができる。
　加えて、後述する係止フック３１を、壁面部３４の裏面側、すなわち電池積層体５の側面から内側に向かって突出するように形成することで、締結部材４を固定すると谷形の壁面部３４の裏面側に形成された係止フック３１が、内側に一層押し出される方向に作用し、ホルダカバー２５に設けられたフック受部３５の係止を強固にできる利点も得られる。
（防水シート３８）
　電池積層体５の側面には、図５に示すように防水シート３８が貼付される。電池積層体５の側面は、二次電池セル１をセパレータ２を介して積層することで、セパレータ２の側壁２ｂが表出している。そこで、セパレータ２の側壁２ｂ同士の間に生じる隙間を、防水シート３８によって閉塞する。防水シート３８は、防水性と絶縁性を有する材質であって、さらに弾性及び伸縮性を備える材質で構成することが好ましい。例えば、ゴム製シート等の樹脂製で構成できる。これによって、電池積層体５を構成する二次電池セル１が膨張しても、防水シート３８が弾性変形することで変化分を吸収でき、防水性が維持できる。このゴム製シートとしては、例えば、ＥＰＤＭやＰＶＣ等の柔軟性のある材料に、アクリル系の両面テープを貼付けたものを利用することもできる。
　防水シート３８は、電池積層体５の側面にのみ貼付される。電池積層体５の端面においては、上述の通りエンドプレート３で被覆される。ここで、端面セパレータ２Ｂの側壁２ｂに貼付された防水シート３８の表面を、エンドプレート３の折曲部３ｂで挟み込んだ状態にて締結部材４で固定することにより、防水シート３８が弾性変形して、エンドプレート３の側面から浸水する事態を回避できる水密構造が、電池積層体５の端面においても実現される。
　また防水シート３８は、電池積層体５を被覆する面に接着層を設けることが好ましい。例えば粘着テープ状とすることで、防水シート３８の貼付作業を容易に行える。
　さらに防水シート３８は、図５に示すように下端の端縁を断面視Ｌ字状に折曲している。この折曲された部分で、電池積層体５の側面から底面にかけての隅部を被覆している。さらに電池積層体５の底面に配置する熱伝導シート（詳細は後述）は、防水シート３８の折曲部分３８ｂと重複するように配置される。これによって、電池積層体５を構成する二次電池セル１の底面が、防水シート３８と熱伝導シートによって完全に被覆され、防水性が保たれた状態で、冷却プレート６１上に固定される（詳細は後述）。
（ホルダカバー２５）
　さらに電池積層体５の上面は、図５の分解斜視図に示すように、ホルダカバー２５で閉塞される。さらにホルダカバー２５は、その上面に基板ホルダ２７を固定している。基板ホルダ２７は、回路基板２８を保持すると共に、その上面をシールド板２９で閉塞している。ホルダカバー２５と電池積層体５の固定構造を示すため、図７に図２のＶＩＩ－ＶＩＩ線における垂直断面図を示す。
（係止フック３１）
　ホルダカバー２５は、セパレータ２と係止構造でもって係止される。係止構造は、図７の断面図の例では、セパレータ２に設けられた係止フック３１で構成される。係止フック３１は、壁面部３４の裏面に設けられると共に、爪状の先端を、セパレータ２の中心に向かって突出させている。この例では、係止構造の位置を、電池セルの電極端子１ｂより外側に位置させている。
（フック受部３５）
　この係止フック３１は、ホルダカバー２５に設けられたフック受部３５に係止される。フック受部３５は、ホルダカバー２５の側面に設けられる。上述の通り、電池積層体５の上面では、その両側に位置するセパレータ２の側壁２ｂが若干突出するように形成されているため、これら左右から突出した側壁２ｂ同士の間に、ホルダカバー２５が挿入されて固定される。この際、側壁２ｂに形成された段差状の被押圧部３２が谷状に形成されていることを受けて、ホルダカバー２５の側面も谷状に沿った凹凸パターンに形成される。このような凹凸パターンは、ホルダカバー２５の位置決めにも利用できる。また、凹凸パターンの凹部、すなわち谷状の被押圧部３２の裏面が挿入される部位に、フック受部３５が設けられる。
　またホルダカバー２５は、二次電池セル１の電極端子１ｂを接続するための開口を設けている。好ましくは、図５の分解斜視図に示すように、電極端子１ｂ同士を接続するためのバスバー６を、ホルダカバー２５に複数インサート成形している。これにより、ホルダカバー２５を電池積層体５の上面に固定することで、バスバー６と電極端子１ｂとの接続も同時に行うことができ、作業性の向上にも役立つ。
　さらにホルダカバー２５の底面には、各電池セルの安全弁１ｃと対応する位置にも開口を設けている。この開口は、ホルダカバー２５の上面に固定される基板ホルダ２７に組み込まれたガスダクト２６と連通される。
　ホルダカバー２５は、好ましくは電池積層体５の上面に水密状態に固定する。このため、図７の断面図に示すように、セパレータ２に設けた係止フック３１をホルダカバー２５のフック受部３５に係止した状態で、隙間が生じないように設計される。また、必要に応じてホルダカバーと電池積層体との接合部分の隙間にパッキンなどの弾性部材を配置してもよい。
　さらに防水シート３８は、図５の分解斜視図に示すように、上端部分に切り欠き３８ｃを複数設けている。この切り欠き３８ｃは、係止フック３１と対応する位置に設けられ、係止フック３１が防水シート３８を挟み込むことなくフック受部３５と係止できるよう、換言すると係止フック３１とフック受部３５との係止を阻害しないように形成される。このような切り欠き３８ｃを設けることで、防水シート３８の無用な変形を回避して、防水シート３８による密閉性を高めることができる。
（基板ホルダ２７）
（弾性部材３０）
　ホルダカバー２５の上面には、基板ホルダ２７が固定される。ホルダカバー２５と基板ホルダ２７との間には、弾性部材３０が介在される。これにより、図７の断面図において拡大図で示すように、電池積層体５の上面と基板ホルダ２７との間の隙間を、弾性部材３０で埋めることで、防水構造が確実に発揮される。このような弾性部材３０には、パッキン、Ｏリング、ガスケット等が利用できる。
　このように、基板ホルダ２７を電池積層体５の上面に直接固定して防水構造を実現するよりも、まず電池積層体５の上面をホルダカバー２５で被覆した状態で、ホルダカバー２５と基板ホルダ２７とを連結する構成とすることで、電池積層体５上面における電極端子１ｂや安全弁１ｃなどへの対応をホルダカバー２５に負わせつつ、回路基板２８の収納やガスダクト２６の連通等を基板ホルダ２７側で担うことができ、防水構造を実現するための複数の機能を分担させることができ、結果として防水構造の実現を容易に行える。
（ガスダクト２６）
　この基板ホルダ２７は、二次電池セル１の安全弁１ｃから排出されるガスを安全に外部に放出するためのガスダクト２６を兼用している。基板ホルダ２７の内部に、二次電池セル１の安全弁１ｃと連通されたガスダクト２６を設け、ガスダクト２６を各二次電池セル１の安全弁１ｃと連結し、さらにガスダクト２６を外部に配管することで、二次電池セル１の内圧が上昇した際に排出されるガスを、安全に外部に排出できる。なおガスダクトは、基板ホルダ２７と一体的に設ける構成に限られず、基板ホルダとガスダクトとを個別に設けることもできることはいうまでもない。
　さらに基板ホルダ２７は、回路基板２８を収納する基板収納領域２７ｂを設けている。基板収納領域２７ｂに収納された回路基板２８は、後述するシールド板２９で上面を閉塞される。
（回路基板２８）
　二次電池セル１と電気的に接続された電子回路を実装した回路基板２８を備える。回路基板２８は、電池積層体５を構成する電池セルの保護回路を実装した、低電圧回路である。
　この回路基板２８は、熱伝導性を備える樹脂で被覆することにより、完全な防水構造とできる。このような樹脂には、例えばポッティング材が好適に利用できる。またポッティング材で被覆することで、電子部品の熱伝導性を高めて放熱の面でも有利となる。さらにこの樹脂を、シールド板２９と熱的に結合した状態とすることで、熱伝導性を一層向上して放熱性を高められる。
（シールド板２９）
　さらに基板ホルダ２７の上面には、シールド板２９が載置されて、基板収納領域２７ｂを閉塞する。シールド板２９は、アルミニウム板などの導電性に優れた金属板とすることが好ましい。これにより、シールド板２９で外乱やノイズを遮断し、回路基板２８を電気的に遮蔽して安定動作を確保する。
　またシールド板２９で、基板収納領域２７ｂを封止することが好ましい。これにより、シールド板２９を回路基板２８の封止にも併用することで、物理的な回路基板２８の保護も同時に図ることができ、構成の簡素化や部材コストの低減が実現できる。
　特に、電池積層体５の他の面には、金属板が配置されているため、シールド板２９を配置する領域を電池積層体５の上面のみに制限することで、ノイズ対策のための追加部材のコストを削減できる。すなわち、電池積層体５の下面は冷却プレート６１などの金属板で被覆し、端面はエンドプレート３で、側面は締結部材４等でそれぞれ被覆できることから、これらの部位においては追加のシールド板を不要とできる。
　なお図７の例では、基板ホルダ２７とホルダカバー２５に二分割して防水構造を実現しているが、これらを一体的に構成することもできる。この場合は、一体化されたホルダカバー２５の下面を、パッキンなどを介して電池積層体５の上面に固定することで、電池積層体５上面の防水構造が実現できる。
（電池積層体５の底面）
　電池積層体５の底面には、熱伝導シートを介して冷却プレート６１が固定される。図７～図８に、冷却プレート６１を設けた電池積層体５の断面図を示す。電池積層体５は、上面をホルダカバー２５で押圧して、その底面を冷却プレート６１に密着させる。このように電池積層体５を上下から挟持することで、電池積層体５を構成する電池セルの天面を同一平面上に並べることができる。いいかえると、電池積層体５の底面を同一面に揃えることで、冷却プレート６１との連結面を平面状として、熱結合の安定性、信頼性を向上できる。
　図７～図８の断面図に示すように、電池積層体５の底面には、電池積層体５の隅部で側縁から底面にかけて張り出した締結部材４の下面張り出し部４５が位置する。一対の下面張り出し部４５で挟まれた領域で電池積層体５の下面が開口されており、この開口部に冷却プレート６１が配置される。この開口部は、冷却プレート６１で閉塞できる大きさとする。
（熱伝導シート１２）
　加えて、電池積層体５と冷却プレート６１との間には、図７～図８の断面図等に示すように、熱伝導シート１２等の伝熱部材が介在される。熱伝導シート１２は、絶縁性でかつ熱伝導に優れた材質とし、さらに好ましくはある程度の弾性を有するものが好ましい。このような材質としてはアクリル系、ウレタン系、エポキシ系、シリコーン系の樹脂等が挙げられる。このようにすることで電池積層体５と冷却プレート６１との間を電気的に絶縁する。特に、角型電池セル１の外装缶を金属製とし、さらに冷却プレート６１を金属製とする場合は、角型電池セル１の底面で導通しないよう、絶縁を図る必要がある。上述の通り外装缶の表面を熱収縮チューブ等で被覆して絶縁しつつ、さらに絶縁性を向上させるために絶縁性の熱伝導シート１２を介在させて安全性、信頼性を高めている。また、熱伝導シートに代えて、熱伝導ペースト等を利用することもできる。さらに絶縁性を確実に維持するため、追加の絶縁フィルムを介在させることもできる。また、冷却パイプを絶縁製の材質で構成することもできる。このようにして十分な絶縁性が図られる場合は、熱伝導シート等を省略してもよい。
　また熱伝導シート１２に弾性を持たせることで、熱伝導シート１２の表面を弾性変形させて電池積層体５と冷却プレート６１との接触面で隙間を無くし、熱結合状態を良好に改善できる。
　なお、電池積層体５の底面における各部材の位置関係は、図８の断面図に示すように、熱伝導シート１２が、二次電池セル１の外装缶底面において、セパレータ２の張り出し部２ｅの間に配置され、またセパレータ２に貼付された防水シート３８の折曲部分３８ｂを、上記セパレータ２の張り出し部２ｅと熱伝導シート１２との界面を覆うように位置させている。これにより、冷却プレート６１を固定しない状態で、防水構造を実現できる。また、組立時においては、二次電池セル１とセパレータ２を積層した電池積層体５の底面に、熱伝導シート１２を配置した状態で、防水シート２８を貼付した後、締結部材４で電池積層体を締結する。この際、締結部材４の下面張り出し部４５は、セパレータ２の張り出し部２ｅと熱伝導シート１２との界面を被覆するように延在させることが好ましい。これにより、電池積層体５の自重で、下面張り出し部４５と電池積層体５との間で、防水シート３８の折曲部分３８ｂと熱伝導シート１２が押圧され、密閉性が向上される。
（連結構造）
　一方で、電池積層体５及び冷却プレート６１は、電池積層体５を冷却プレート６１上に固定するための連結構造を備えている。連結構造は、図２～図５に示す例では、締結部材４の本体部４１の下端から突出するように設けられた締結連結部４４と、冷却プレート６１側に設けられたプレート連結部とで構成される。締結連結部４４は、複数を互いに離間して設けている。図２の例では、本体部４１の下端で両側と中間の３箇所に設けられている。
（係止片）
　締結連結部４４は、図３～図４の例では、先端を鉤状に形成した係止片としている。この係止片は、鉤状の突出方向を、電池積層体５から外向きの姿勢としている。
（プレート連結部）
　一方で冷却プレート６１側には、この締結連結部４４と連結するための連結機構としてプレート連結部を設けている。プレート連結部は、締結連結部４４を設けた位置と対応する位置に設けられる。このようなプレート連結部として、図５の例では係止片を係止可能な係止孔５１が形成された連結バー５０を利用している。この係止孔５１に鉤状の係止片を挿入して係止することで、締結部材４を容易に冷却プレート６１に固定できる。
（連結バー５０）
　連結バー５０は、図５の分解斜視図に示すように、ストリップ条を断面視略コ字状に折曲した形状としている。ストリップ条は、十分な強度を発揮できるよう金属板で構成する。図５の例では、ストリップ条の表面に段差を形成して強度を向上させている。この連結バー５０の長さは、略コ字状の折曲部分で冷却プレート６１の底面を挟み込める大きさとする。この連結バー５０の端面に、プレート連結部として係止孔５１を開口している。このようにして、連結バー５０を用いることで冷却プレート６１に容易にプレート連結部を付加できる。特に、冷媒循環機能等を備える冷却プレート６１の形状を複雑化することなく連結機構を追加できる。
（冷媒循環機構）
　冷却プレート６１は、その内部に冷媒循環機構を設けている。図９に、このような冷媒循環機構の一例を示す。図９に示す組電池１０は、複数の二次電池セル１を積層している電池積層体５を、冷却プレート６１の上面に配置している。この冷却プレート６１は、電池積層体５を構成する二次電池セル１に熱結合状態に配置している。冷却プレート６１は、冷媒配管を配設しており、この冷媒配管を冷却機構６９に連結している。この組電池１０は、電池積層体５を冷却プレート６１に接触させて直接、効果的に冷却できる。また、電池積層体のみならず、例えば電池積層体の端面に配置した各部材等も併せて冷却することもできる。このように、内部に冷媒を循環させる冷却パイプ６０を内蔵した冷却プレート６１を、電池積層体５の底面と接触させて冷却することで、放熱性を向上させ、電源装置を高出力でも安定的に利用可能とできる。
（冷却プレート６１）
　冷却プレート６１は、二次電池セル１の熱を熱伝導して外部に放熱するための放熱体であり、図９の例では冷媒配管を配設している。冷却プレート６１は、熱交換器として、冷却液である液化された冷媒を循環させる銅やアルミニウム等の冷媒配管である冷却パイプ６０を内蔵している。冷却パイプ６０は、冷却プレート６１の上面板に熱結合されており、底板との間には断熱材を配設して、底板との間を断熱している。また、冷却プレート６１にはこのような冷媒による冷却機能を付加する他、金属板のみで構成することもできる。例えば放熱フィンを設けた金属体等、放熱、伝熱性に優れた形状とする。または金属製に限らず、絶縁性を有する伝熱シートを利用しても良い。
　冷却プレート６１は、内部に配管された冷媒配管に、冷却機構６９から冷却液が供給されて冷却される。冷却プレート６１は、冷却機構６９から供給される冷却液を、冷媒配管の内部で気化する気化熱で冷却プレート６１を冷却する冷媒としてより効率よく冷却できる。
　図９の例では、各冷却プレート６１上に２つの電池積層体５を載置している。上述の通り、長さ方向すなわち角型電池セル１の積層方向に２つの電池積層体５が連結されて一の電池積層連続体１０Ｂを構成しており、このような連結状態にある２つの電池積層体５を、一の冷却プレート６１で支持している。これらの電池積層連続体１０Ｂを２つ平行に並べて、組電池１０を構成している。
　また図９の例では、冷却プレート６１を角型電池セル１の積層方向に延長すると共に、内部に配管された冷却パイプ６０を端縁で折り返すようにして蛇行させることで、３列の直線状冷却パイプ６０が電池積層体５の下面に配置される。そして、電池積層連続体１０Ｂ同士で冷却パイプ６０同士を接続することで、冷媒の循環経路を共通化している。このように、一の冷却プレート６１上に複数の電池積層体５を載置して冷却させる構成とすれば、冷却機構を共用でき、冷却プレート６１を共通化してより安価で簡素化された冷却機構を実現できる。ただ、電池積層体の下面に複数本の冷却パイプを配置することもでき、例えば蛇行した冷却パイプを折り返し部分で分割して、複数本の冷却パイプとすることができる。これにより、蛇行部分を無くすことができるので、軽量化を図ることができる。このとき、各冷却パイプ同士を接続して、冷媒経路を共通化させても良い。なお、冷却パイプを配置する構成や形状は、適宜変更することができる。
　さらに冷却プレート６１は、複数の二次電池セル１の温度を均等化する均熱化手段としても機能する。すなわち、冷却プレート６１が二次電池セル１から吸収する熱エネルギーを調整して、温度が高くなる二次電池セル、例えば中央部の二次電池セルを効率よく冷却して、温度が低くなる領域、例えば両端部の二次電池セルの冷却を少なくして、二次電池セルの温度差を少なくする。これによって、二次電池セルの温度むらを低減して、一部の二次電池セルの劣化が進み過充電、過放電となる事態を回避できる。
　なお、図９では、電池積層体５の底面に冷却プレート６１を配置する例を示したが、この構成に限られるものでない。例えば冷却プレートを二次電池セルの両側面にそれぞれ配置したり、又は側面にのみ配置することもできる。さらに、冷却プレートのような金属板を用いることなく、内部の冷媒を通す冷却パイプを直接電池積層体の下面に配置することもできる。
　このようにして、実施例１に係る電源装置１００は電池積層体５を密閉して防水構造とし、結露等から二次電池セル１を保護している。
　また、回路基板を電池積層体の上面に配置し、電源装置の小型化を図る構成では、上述した電極端子１ｂの防水と、ガスダクト２６と回路基板２８との分離、回路基板２８の防水をどのように行うかが問題となる。具体的には、ガスダクト２６から排出されるガスは、回路基板２８に悪影響を与え得るので、ガスダクト２６と回路基板２８を収納する領域とは、分離する必要がある。しかしながら、ガスダクト２６と回路基板２８との分離と、電極端子１ｂの防水及び電源装置１００の小型化を同時に達成することは容易ではない。これに対し、実施例１に係る電源装置１００は上述の通り、電極端子１ｂより外側に位置する係止フック３１を介して、電池積層体５の上面を覆うホルダカバー２５を固定し、さらにホルダカバー２５の上面に、弾性部材３０を介して、水密に基板ホルダ２７を固定するように構成している。基板ホルダ２７は、ホルダカバー２５の上面に固定されることで、ホルダカバー２５と基板ホルダ２７の間の空間を、電極端子１ｂが位置する領域と、ガスダクト２６を形成する領域とに区画することができる。基板ホルダ２７の上面には、基板収納領域２７ｂが形成されており、ガスダクト２６と分離した状態で、回路基板２８を配設できる。回路基板２８と電極端子１ｂとを接続する配線は、基板ホルダ２７に形成されている図示しない開口を介して、挿通できるように構成される。また回路基板２８は、基板収納領域２７ｂに収納された状態で、樹脂により被覆されるので、完全に防水された状態とすることができる。
　このように、上記実施形態では、ホルダカバー２６及び基板ホルダ２７によって電池積層体の上面を覆うという簡単な構成で、電極端子１ｂの防水、ガスダクト２６と回路基板２８との分離、回路基板２８の防水を達成することができるので、電源装置の大型化を回避できるという特長も得られる。
　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１０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１１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１２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、複数の角型電池セル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１２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及びこれ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…二次電池セル；１ａ…封口板；１ｂ…電極端子；１ｃ…安全弁
２、２Ａ…セパレータ；２Ｂ…端面セパレータ
２ａ…平板；２ｂ…側壁；２ｃ…天面板；２ｄ…電池セル収納空間
２ｅ…張り出し部；２ｆ…突起
３…エンドプレート；３ｂ…折曲部
４…締結部材
５…電池積層体
６…バスバー
７…積層体連結片；７ｂ…折曲片
１０…組電池；１０Ｂ…電池積層連続体
１２…熱伝導シート
２５…ホルダカバー
２６…ガスダクト
２７…基板ホルダ；２７ｂ…基板収納領域
２８…回路基板
２９…シールド板
３０…弾性部材
３１…係止フック
３２…被押圧部
３３…段差面
３４…壁面部
３５…フック受部
３８…防水シート；３８ｂ…折曲部分；３８ｃ…切り欠き
４１…本体部
４２…折曲片
４３…上面保持部
４４…締結連結部
４５…下面張り出し部
５０…連結バー
５１…係止孔
６０…冷却パイプ
６１…冷却プレート
６９…冷却機構
７０…外装ケース
７１…下ケース
７２…上ケース
７３…端面プレート
７４…鍔部
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…ＤＣ／ＡＣインバータ
９６…エンジン
ＥＶ、ＨＶ…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 (14)

  1. 　上面に電極端子を有し、外形を角形とした複数の二次電池セルと、
    　前記複数の電池セルが積層された状態で、隣接する電池セル同士の界面に挿入されてこれらを絶縁するためのセパレータと、
    　前記電池セルとセパレータとを交互に積層して形成される電池積層体の両端面にそれぞれ配置される一対のエンドプレートと、
    　前記エンドプレート同士を固定することで前記電池積層体を締結する締結部材と、
    　前記電池積層体の上面を被覆するホルダカバーと、
    を備えており、
    　前記セパレータは、前記ホルダカバーと固定するための係止構造を備えてなることを特徴とする電源装置。
  2. 　請求項１に記載の電池装置であって、
    　前記係止構造が、前記セパレータに設けられた係止フックで構成されてなることを特徴とする電源装置。
  3. 　請求項２に記載の電池装置であって、
    　前記係止構造の位置は、二次電池セルの電極端子より外側に位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池装置であって、
    　前記締結部材は、前記電池積層体の側面を被膜すると共に、前記電池積層体の上面を押圧する上面保持部を複数、部分的に設けてなることを特徴とする電源装置。
  5. 　請求項４に記載の電池装置であって、
    　前記上面保持部が、前記セパレータと対向する位置に設けられており、
    　各セパレータは、前記上面保持部を受ける被押圧部を設けてなることを特徴とする電源装置。
  6. 　請求項５に記載の電池装置であって、
    　前記被押圧部を、前記セパレータの外面側に設けると共に、
    　各セパレータが、内面側に二次電池セルの上面を押圧する天面板を設けてなることを特徴とする電源装置。
  7. 　請求項６に記載の電池装置であって、
    　前記上面保持部が、前記締結部材の内面側に山形に突出されており、
    　前記被押圧部が、前記セパレータの側面側において段差状に形成されると共に、該段差状の壁面部が前記上面保持部の山形を受ける谷形に形成されてなることを特徴とする電源装置。
  8. 　請求項６又は７に記載の電池装置であって、
    　前記係止フックは、前記壁面部の、谷形の裏面側に形成されてなることを特徴とする電源装置。
  9. 　請求項１から８のいずれか一に記載の電池装置であって、
    　前記ホルダカバーは、前記電極端子同士を接続するバスバーを保持してなることを特徴とする電源装置。
  10. 　請求項１から９のいずれか一に記載の電池装置であって、さらに、
    　前記二次電池セルと電気的に接続された電子回路を実装した回路基板と、
    　前記回路基板を保持するための基板収納領域を形成した基板ホルダと
    を備えており、
    　前記ホルダカバーの上面を、前記基板ホルダで水密に閉塞してなることを特徴とする電源装置。
  11. 　請求項１０に記載の電源装置であって、
    　前記基板ホルダと、前記ホルダカバーの上面との間に弾性部材が介在されてなることを特徴とする電源装置。
  12. 　請求項１１に記載の電源装置であって、
    　前記基板ホルダが、前記二次電池セルの内部のガスを排出する安全弁と連通されたガスダクトを設けてなることを特徴とする電源装置。
  13. 　請求項１から１２のいずれか一に記載の電源装置を搭載してなる車両。
  14. 　請求項１から１２のいずれか一に記載の電源装置を搭載した蓄電装置。
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