WO2025018163A1

WO2025018163A1 - 電源装置

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Publication number: WO2025018163A1
Application number: PCT/JP2024/024228
Authority: WO
Inventors: 健鷲田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2023-07-19
Filing date: 2024-07-04
Publication date: 2025-01-23
Anticipated expiration: 2026-01-19
Also published as: TW202515023A

Abstract

実施形態１の電源装置では、スペーサ部は、第一電池ブロックとの間に、第一電池ブロックを冷却する第一冷却風を流すための第一通風路を形成し、第二電池ブロックとの間に、第二電池ブロックを冷却する第二冷却風を流すための第二通風路を形成する。また、スペーサ部は、長手方向の一端に、第一通風路の一端と連通した第一流入口と、第二通風路の一端と連通した第二流入口を、それぞれ開口しており、長手方向の他端に、第一通風路の他端と連通した第一流出口と、第二通風路の他端と連通した第二流出口を、それぞれ開口している。外装ケースは、長手方向の一端と内部で対向する第一面に、第一流入口及び第二流入口と連通したケース流入口と、長手方向の他端と内部で対向する第二面に、第一流出口及び第二流出口と連通したケース流出口を、それぞれ開口している。

Description

電源装置

　本開示は、電源装置に関する。

　リチウムイオン二次電池等の充電可能な二次電池セルを複数、直列や並列に接続した電源装置が、電気機器の電源として利用されている。近年の電源装置の高出力化や高容量化の要求に伴い、電源装置に使用する二次電池セルの本数も増える傾向にある。このため、二次電池セルを複数、直列や並列に接続した電池ブロックを、複数段に重ねた電源装置が利用されている。

　二次電池セルは放電や充電させることで発熱する。したがって、電源装置を放電させた状態では、セル温度が上昇しているため、充電を開始するためには、セル温度を冷却する必要がある。

　しかしながら、複数の二次電池セルを使用している場合は、効率良く冷却させることが困難であり、冷却のための待ち時間が発生することがあった。特に、中間の二次電池セルは周囲を他の二次電池セルに囲まれているため、熱が逃げ難い構造となっている。このため二次電池セルの本数が多いほど、冷却には時間がかかってしまう。また外装ケースの外部から強制送風などで冷却する場合は効率が悪くなり、さらに冷却時間を短くしようとすれば、強制送風するための送風ファンの回転数を上げたり、あるいは冷媒を用いたりする必要などがあり、エネルギー消費が増えるといった問題があった。

特開２０１３－０８４５５８号公報

　本開示は、冷却を効率よく行えるようにした電源装置を提供する。

　本開示の一の形態に係る電源装置は、複数の第一二次電池セルと、複数の第一二次電池セルを収納する第一電池ホルダと、を備える第一電池ブロックと、複数の第二二次電池セルと、複数の第二二次電池セルを収納する第二電池ホルダと、を備える第二電池ブロックと、を備える。また、本開示の一の形態に係る電源装置は、第一電池ブロックと第二電池ブロックの間に介在される、長手方向に延長された絶縁性のスペーサ部と、第一電池ブロック、第二電池ブロック、及びスペーサ部を収納する外装ケースと、を備える。スペーサ部は、第一電池ブロックとの間に、第一電池ブロックを冷却する第一冷却風を流すための第一通風路を形成し、第二電池ブロックとの間に、第二電池ブロックを冷却する第二冷却風を流すための第二通風路を形成する。スペーサ部は、長手方向の一端に、第一通風路の一端と連通した第一流入口と、第二通風路の一端と連通した第二流入口を、それぞれ開口しており、長手方向の他端に、第一通風路の他端と連通した第一流出口と、第二通風路の他端と連通した第二流出口を、それぞれ開口している。外装ケースは、長手方向の一端と内部で対向する第一面に、第一流入口及び第二流入口と連通したケース流入口と、長手方向の他端と内部で対向する第二面に、第一流出口及び第二流出口と連通したケース流出口を、それぞれ開口している。

　本開示の一形態に係る電源装置によれば、電源装置の外装ケースの内部に収納した第一二次電池セル、第二二次電池セルを、ケース流入口からケース流出口に冷却風を流すことにより、効率良く冷却することが可能となる。

図１は、実施形態１に係る電源装置を示す斜視図である。図２は、図１の電源装置を背面側から見た斜視図である。図３は、図１の電源装置のＩＩＩ－ＩＩＩ線における縦断面図である。図４は、図１の電源装置の分解斜視図である。図５は、図４の電源装置を背面側から見た分解斜視図である。図６は、図４の電源装置の更なる分解斜視図である。図７は、図６の電源装置の更なる分解斜視図である。図８は、図６の電源装置を斜め下方から見た分解斜視図である。図９は、図６の電池ブロックの分解斜視図である。図１０は、図４の電池モジュールの正面図である。図１１は、図５の電池モジュールの背面図である。図１２は、図３の電源装置における冷却風の通風路を示す断面図である。図１３は、図３の電源装置の要部拡大断面図である。図１４は、図７のスペーサ部を斜め下方から見た斜視図である。図１５は、図３の電源装置の要部拡大断面図である。図１６は、図３の電源装置の要部拡大断面図である。図１７は、図３の電源装置において高圧ガスが排出される様子を示す断面図である。図１８は、図８の電源装置の拡大斜視図である。図１９は、図１８の第一電池ブロックの分解斜視図である。図２０は、第二電池ブロックの上面を示す拡大斜視図である。図２１は、図２０の第二電池ブロックの分解斜視図である。図２２は、図１の電源装置のＸＸＩＩ－ＸＸＩＩ線における横断面図である。

　本開示の形態は、以下の構成や特徴によって特定されてもよい。

　本開示の他の形態に係る電源装置は、上記形態において、スペーサ部が、仕切り板を備えており、第一流入口及び第一流出口が、仕切り板の上面側に、第二流入口及び第二流出口が、仕切り板の下面側に、それぞれ開口されている。

　また、本開示の他の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、第一流入口が、仕切り板の一端から交差姿勢に形成された第一壁面の上端を切り欠いて形成され、第二流入口が、第一壁面の下端を切り欠いて形成されている。

　さらに、本開示の他の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、仕切り板が、上面側と下面側を貫通する貫通口を有さない板状に形成されている。上記構成により、第一電池ブロックと第二電池ブロックを絶縁すると共に、水没時等に液体が第一通風路と第二通風路をまたいで短絡する事態を回避できる。

　さらにまた、本開示の他の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、外装ケースは、その内面において、第一電池ブロックとの間に、第三通風路を形成し、第二電池ブロックとの間に、第四通風路を形成している。第三通風路は、その一端をケース流入口に、その他端をケース流出口に、それぞれ連通され、第四通風路は、その一端をケース流入口に、その他端をケース流出口に、それぞれ連通されている。上記構成により、第一通風路と第二通風路に加えて、第三通風路と第四通風路でもって、外装ケースの内部に複数の経路で冷却風を送出して、さらに効率良く内部の第一二次電池セル、第二二次電池セルを冷却することが可能となる。

　さらにまた、本開示の他の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、複数の第一二次電池セル及び複数の第二二次電池セルが、それぞれ、外装缶の内圧の上昇に反応して開弁する安全弁を備えている。第一通風路及び第二通風路が、いずれかの安全弁の開弁時に放出されるガスを外装ケースから外部に排出するガス排出経路である。上記構成により、二次電池セルの異常時に放出される高温高圧のガスを電源装置の外部に排出するためのガス排出経路を、別途設けることなく、冷却風の通風路と兼用することで、外装ケース内の限られた空間を効率良く活用して、構成の簡素化や低背化に寄与し得る。

　さらにまた、本開示の他の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、第一電池ホルダは、スペーサ部と対向する面に一以上の第一突起を設けており、第二電池ホルダは、スペーサ部と対向する面に一以上の第二突起を設けている。一以上の第一突起で仕切り板の上面を当接して、第一通風路を形成し、一以上の第二突起で仕切り板の下面を当接して、第二通風路を形成している。上記構成により、電池ホルダを利用して通風路を容易に形成することが可能となる。

　さらにまた、本開示の他の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、外装ケースの長手方向と交差する方向に沿って、第一突起と第二突起とが同一直線状に設けられている。外装ケースの長手方向と交差する断面視において、第一突起と第二突起が交互に設けられている。上記構成により、第一突起と第二突起を同一直線状に並べることで仕切り板を上下から直線状に安定的に保持することが可能になる。また、第一突起と第二突起を上下で当接する位置を交互に配置することで、万一第一通風路又は第二通風路のいずれかに高圧のガスが排出された場合に、仕切り板が裏面側の押圧していない部位で、通風路を拡張させる方向に変形され易くすることができる。これにより、高圧ガスの排出をスムーズに行わせることが可能となる。

　さらにまた、本開示の他の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、第一通風路における第一冷却風を流す方向、及び第二通風路における第二冷却風を流す方向が、第一通風路及び第二通風路におけるいずれかの安全弁の開弁時に放出されるガスの排出方向と逆方向である。

　さらにまた、本開示の他の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、さらに、第一電池ブロックの入出力と接続された第一接続端子と、第二電池ブロックの入出力と接続された第二接続端子と、を備えている。第一接続端子及び第二接続端子がそれぞれ、ケース流入口又はケース流出口のいずれかに配置されている。上記構成により、二次電池セルの冷却に加えて、接続端子の冷却も図ることが可能となる。

　さらにまた、本開示の他の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、さらに、第一電池ブロックとスペーサ部の上面との間に配置された第一絶縁板と、第二電池ブロックとスペーサ部の下面との間に配置された第二絶縁板と、を備えている。

　以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本開示の技術思想を具体化するための例示であって、本開示は以下のものに特定されない。また、本明細書は請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本開示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若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、本開示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。

　本開示の電源装置は、電動カートや電動スクータ、アシスト自転車などの移動体用の駆動用電源として、また無線機や、電動クリーナ、電動工具等の携帯型電気機器の電源として利用できる。あるいは、本開示の電源装置は、据え置き型の蓄電用途でサーバのバックアップ用電源や家庭用、事業所用、工場用の電源装置として、さらにはハイブリッド車や電気自動車等の車両の駆動用電源等に利用できる。以下、本開示の一実施形態として、電動カート用の駆動電源として用いる電源装置１００について説明する。

　［実施形態１］
　本開示の実施形態１に係る電源装置１００を図１～図２２を用いて説明する。これらの図において、図１は実施形態１に係る電源装置１００を示す斜視図、図２は図１の電源装置１００を背面側から見た斜視図、図３は図１の電源装置１００のＩＩＩ－ＩＩＩ線における縦断面図、図４は図１の電源装置１００の分解斜視図を、それぞれ示している。また、図５は図４の電源装置１００を背面側から見た分解斜視図、図６は図４の電源装置１００の更なる分解斜視図、図７は図６の電源装置１００の更なる分解斜視図、図８は図６の電源装置１００を斜め下方から見た分解斜視図を、それぞれ示している。また、図９は図６の電池ブロック２０の分解斜視図、図１０は図４の電池モジュール２の正面図、図１１は図５の電池モジュール２の背面図を、それぞれ示している。図１２は、図３の電源装置１００における冷却風の通風路を示す断面図、図１３は、図３の電源装置１００の要部拡大断面図、図１４は、図７のスペーサ部３０を斜め下方から見た斜視図、図１５は、図３の電源装置１００の要部拡大断面図を、それぞれ示している。図１６は、図３の電源装置１００の要部拡大断面図、図１７は、図３の電源装置１００において高圧ガスが排出される様子を示す断面図、図１８は、図８の電源装置１００の拡大斜視図、図１９は、図１８の第一電池ブロック２０Ａの分解斜視図を、それぞれ示している。図２０は、第二電池ブロック２０Ｂの上面を示す拡大斜視図、図２１は、図２０の第二電池ブロック２０Ｂの分解斜視図、図２２は、図１の電源装置１００のＸＸＩＩ－ＸＸＩＩ線における横断面図を、それぞれ示している。これらの図に示す電源装置１００は、外装ケース１０と、電池モジュール２と、回路基板３を備えている。

　（外装ケース１０）
　外装ケース１０は、電池モジュール２や回路基板３を収納する。外装ケース１０の外形は、内部に収納空間を有する任意の形状が利用できる。図１～図３に示す例では、外装ケース１０は外観を一方向に延長した箱形に形成している。箱形の外装ケース１０は、上下に離間された天面１４と底面１５と、これらの間を接続する側面１６で構成される。また外装ケース１０は、長手方向のそれぞれの端面に、ケース流入口１７と、ケース流出口１８を開口している。

　外装ケース１０は、例えば図３～図７等に示すように、上ケース１１と下ケース１２に二分割される。この外装ケース１０は、絶縁性に優れた部材、例えばポリカーボネートやＰＣ－ＡＢＳ（Polycarbonate-Acrylonitrile Butadiene Styrene resin）アロイなどの樹脂製とすることが好ましいが、アルミニウムやその合金などの金属製部材により構成しても良い。また外装ケース１０の内部には、図４～図７等に示すように、電池モジュール２や回路基板３を収納する内部空間を設けている。

　（電池モジュール２）
　電池モジュール２は、コアパックなどとも呼ばれ、複数の電池ブロック２０で構成される。図６～図８に示す例では、電池モジュール２は第一電池ブロック２０Ａ及び第二電池ブロック２０Ｂで構成される。第一電池ブロック２０Ａと第二電池ブロック２０Ｂはそれぞれ、複数の二次電池セル１で構成される。ここでは複数の二次電池セル１の内、第一電池ブロック２０Ａに収納される二次電池セル１を第一二次電池セル１Ａ、第二電池ブロック２０Ｂに収納される二次電池セル１を第二二次電池セル１Ｂと呼ぶ。

　複数の二次電池セル１は、リード板４を介して直列や並列に接続される。直列接続数や並列接続数は、要求される仕様に応じて任意に設定できる。好ましくは第一電池ブロック２０Ａと第二電池ブロック２０Ｂは、同じ本数の二次電池セル１を使用する。また直列接続数や並列接続数も、第一電池ブロック２０Ａと第二電池ブロック２０Ｂで同じとすることが好ましい。図３、図５等の例では第一電池ブロック２０Ａと第二電池ブロック２０Ｂはそれぞれ、９直列×１０並列の計９０本の第一二次電池セル１Ａ、第二二次電池セル１Ｂを使用し、電池モジュール２全体で計１８０本の二次電池セル１を使用して１８直列×１０並列としている。しかしながら、第一電池ブロック２０Ａ、第二電池ブロック２０Ｂ及び電池モジュール２は、この構成に限定されるものでない。

　各電池ブロック２０は、複数の二次電池セル１を備える。例えば電池ブロック２０は、二次電池セル１を収納する電池ホルダ２１を備えている。具体的には、第一電池ブロック２０Ａは、複数の第一二次電池セル１Ａを収納する第一電池ホルダ２１Ａを備える。また第二電池ブロック２０Ｂは、複数の第二二次電池セル１Ｂを収納する第二電池ホルダ２１Ｂを備える。各電池ホルダ２１は、二次電池セル１を個別に収納する収納筒を複数設けている。例えば各電池ホルダ２１を上下に二分割して、二分割された収納筒で二次電池セル１を上下から挟持するように収納する。このような電池ホルダ２１は、絶縁性に優れたポリカーボネート等の樹脂製とできる。

　なお図３、図９等の例では、各電池ブロック２０を９０本の二次電池セル１で構成しているが、本開示において、各電池ブロックを構成する二次電池セルの数はこれに限られず、任意の数とすることができる。また、本開示において、一部の電池ブロックで、二次電池セルの本数を変更してもよい。さらに図６～図８に示す例では、第一電池ブロック２０Ａ、第二電池ブロック２０Ｂの２つで電池モジュール２を構成する例を説明しているが、本開示は電池ブロックの数を２個に限定するものでなく、３個以上としてもよいことはいうまでもない。

　（二次電池セル１）
　各二次電池セル１は、外形が円筒型や角型の二次電池セルを利用できる。図３、図９等に示す例では、円筒形の二次電池セル１を縦置きの姿勢で千鳥状に並べて使用している。なお、二次電池セル１の数や配置は、この例に限らず、任意の数や配置を適宜採用できる。例えば円筒形の二次電池セルをマトリックス状に並べてもよい。

　各二次電池セル１は、それぞれ正負の電極を有する。正負の電極は、好ましくは二次電池セル１の一方の端面に設けられる。二次電池セル１には、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の、既知の二次電池が適宜利用できる。

　（安全弁１ａ）
　また各二次電池セル１の外装缶には、それぞれ安全弁１ａを設けている。安全弁１ａは、外装缶の内圧上昇に反応して開弁し、外装缶内部のガスを外部に放出する。このような安全弁１ａは、例えば図９に示すように、二次電池セル１の正極側に設けられる。

　（ガス排出穴１３）
　一方で外装ケース１０は、図１０、図１１等に示すように二次電池セル１の安全弁１ａが開弁されて高圧ガスが排出された場合に、これを外部に放出するためのガス排出穴１３を一部に形成している。図１～図５等の例では、ガス排出穴１３は外装ケース１０の天面１４の、中央近傍に設けられる。

　（リード板４）
　電池ホルダ２１の側面には、リード板４が配置される。リード板４は、二次電池セル１の端面１ｃの電極同士を接続して、複数の二次電池セル１間を直列や並列に接続する。図３、図９等の例では、９０本の二次電池セル１の端面１ｃ同士をリード板４で接続し、二次電池セル１を９直１０並の接続としている。なお、二次電池セル１の数や配置、直列や並列の接続数などは、この例に限らず、任意の数や配置を適宜採用できる。これらリード板４は、ニッケル板等の導電性に優れた金属板で構成される。

　（絶縁板４０）
　またリード板４の端面には、絶縁板４０を配置している。図６～図８等の例では、絶縁板４０として、第一絶縁板４０Ａと、第二絶縁板４０Ｂを備える。第一絶縁板４０Ａは、第一電池ブロック２０Ａの下面とスペーサ部３０の間に介在される。第二絶縁板４０Ｂは、スペーサ部３０と第二電池ブロック２０Ｂの間に介在される。これら第一絶縁板４０Ａ、第二絶縁板４０Ｂは、第一電池ブロック２０Ａや第二電池ブロック２０Ｂの、リード板４の全面を覆う大きさに形成される。また、リード板４の電極部分を表出させるように、部分的に電極窓４１を開口させている。これらの絶縁板４０は、紙やマイカ等の絶縁性に優れた材質で構成する。

　（回路基板３）
　各第一電池ブロック２０Ａや第二電池ブロック２０Ｂは、リード板４を介して回路基板３に接続される。回路基板３は、二次電池セル１を充放電する充放電回路や、二次電池セル１の電圧や温度を監視して異常時には電流を遮断する保護回路等を実装している。回路基板３はガラスエポキシ基板などで構成される。また、このような回路基板３を保持する基板ホルダを設けてもよい。

　（スペーサ部３０）
　第一電池ブロック２０Ａと第二電池ブロック２０Ｂの間には、スペーサ部３０が介在される。スペーサ部３０は、第一電池ブロック２０Ａや第二電池ブロック２０Ｂの長手方向に延長されている。図６～図８等に示す例では、スペーサ部３０は、第一電池ブロック２０Ａや第二電池ブロック２０Ｂの長手方向に延長された仕切り板３２と、この仕切り板３２の周囲に設けられ、仕切り板３２と交差する方向に延長されたスペーサ壁部３５を備える。スペーサ壁部３５は、図６～図７等に示すように、第一電池ブロック２０Ａの第一電池ホルダ２１Ａや、第二電池ブロック２０Ｂの第二電池ホルダ２１Ｂの側面の一部を覆うように、これら第一電池ホルダ２１Ａや第二電池ホルダ２１Ｂよりも一回り大きく形成される。好ましくは、仕切り板３２とスペーサ壁部３５は一体に成形される。スペーサ部３０は絶縁性に優れた部材、例えばポリカーボネートやＰＣ－ＡＢＳアロイなどの樹脂製とする。

　仕切り板３２は、上面側と下面側を貫通する貫通口を有さない板状に形成することが好ましい。これにより、第一電池ブロック２０Ａと第二電池ブロック２０Ｂを絶縁すると共に、水没時等に塩水などの導電性の液体が第一通風路ＦＰ１と第二通風路ＦＰ２をまたいで短絡する事態を回避できる。

　（第一流入口３３Ａ；第二流入口３３Ｂ）
　スペーサ部３０は、第一電池ブロック２０Ａとの間に、第一電池ブロック２０Ａを冷却する第一冷却風を流すための第一通風路ＦＰ１を形成する。またスペーサ部３０と第二電池ブロック２０Ｂとの間には、第二電池ブロック２０Ｂを冷却する第二冷却風を流すための第二通風路ＦＰ２を形成する。図３、図１２、図１３に示す例では、仕切り板３２の長手方向に沿って上面側に第一通風路ＦＰ１が、下面側に第二通風路ＦＰ２が、それぞれ設けられる。またスペーサ部３０の長手方向の一端には、第一流入口３３Ａと、第二流入口３３Ｂを、それぞれ開口している。第一流入口３３Ａと第二流入口３３Ｂの例を、図１０の電池モジュール２の正面図に示す。この図に示すように、第一流入口３３Ａは、スペーサ壁部３５の内、スペーサ部３０の長手方向の端面に位置するスペーサ壁部３５の第一壁面の、上端から切り欠いて形成されている。また第二流入口３３Ｂは、第一壁面の下端を切り欠いて形成されている。図３、図１２に示すように、第一流入口３３Ａは、第一通風路ＦＰ１の一端と連通されている。また第二流入口３３Ｂは、第二通風路ＦＰ２の一端と連通されている。

　（第一流出口３４Ａ；第二流出口３４Ｂ）
　一方でスペーサ部３０の長手方向の他端には、第一流出口３４Ａと、第二流出口３４Ｂを、それぞれ開口している。第一流出口３４Ａと第二流出口３４Ｂの例を、図１１の電池モジュール２の背面図に示す。図３、図６、図１２に示すように、第一流出口３４Ａは、第一通風路ＦＰ１の他端と連通している。また第二流出口３４Ｂは、図３、図８、図１２、図１４に示すように第二通風路ＦＰ２の他端と連通している。このように第一流入口３３Ａ及び第一流出口３４Ａは、仕切り板３２の上面側に、また第二流入口３３Ｂ及び第二流出口３４Ｂは、仕切り板３２の下面側に、それぞれ開口される。

　その一方で外装ケース１０は、ケース流入口１７と、ケース流出口１８を、それぞれ開口している。ケース流入口１７は、側面１６の内、外装ケース１０の長手方向の一端と内部で対向するケース第一面に開口される。ケース流出口１８は、第一流入口３３Ａ及び第二流入口３３Ｂと連通される。またケース流出口１８は、側面１６の内、外装ケース１０の長手方向の他端と内部で対向するケース第二面に開口されている。ケース流出口１８は、図３、図１２に示すように第一流出口３４Ａ及び第二流出口３４Ｂと連通されている。このような構成とすることで、電源装置１００の外装ケース１０の内部に収納した複数の二次電池セル１を、ケース流入口１７からケース流出口１８に冷却風を流すことにより、効率良く冷却することが可能となる。特に多数の二次電池セルを限られた内部空間の収納ケースに収納する電源装置では、充放電により発熱した二次電池セルを冷却することが容易でなく、中間部分に位置する二次電池セルに熱が籠もりやすくなる傾向にある。二次電池セルの冷却に時間がかかると、二次電池セルの使用ができない時間が増えて使用効率が悪化する。このような場合でも、冷却風を流す経路を電池ブロック２０同士の間に設けることで、内部まで冷却風を送風して熱交換を効率良く行える利点が得られる。

　（第三通風路ＦＰ３）
　また外装ケース１０は、その内面において、第一電池ブロック２０Ａとの間に、第三通風路ＦＰ３を形成し、第二電池ブロック２０Ｂとの間に、第四通風路ＦＰ４を形成することもできる。第三通風路ＦＰ３は、その一端をケース流入口１７に、その他端をケース流出口１８に、それぞれ連通している。また第四通風路ＦＰ４も、その一端をケース流入口１７に、その他端をケース流出口１８に、それぞれ連通している。図３、図１２、図１５、図１６の縦断面図に示す例では、外装ケース１０の天面１４の内面と第一電池ブロック２０Ａの間に第三通風路ＦＰ３が、外装ケース１０の底面１５の内面と第二電池ブロック２０Ｂの間に第四通風路ＦＰ４が、それぞれ設けられている。このように第一通風路ＦＰ１と第二通風路ＦＰ２に加えて、第三通風路ＦＰ３と第四通風路ＦＰ４でもって、外装ケース１０の内部に複数の経路で冷却風を送出して、さらに効率良く内部の第一二次電池セル１Ａ、第二二次電池セル１Ｂを冷却することが可能となる。

　また電源装置１００は、冷却風を強制的に送風するための送風ファンを設けてもよい。送風ファンは、例えばケース流入口１７側やケース流出口１８側に設けることができる。

　（ガス排出経路）
　さらに第一通風路ＦＰ１や第二通風路ＦＰ２は、各二次電池セル１に設けられた安全弁１ａの開弁時に放出されるガスを、外装ケース１０からガス排出穴１３を通じて外部に排出するためのガス排出経路として機能させることもできる。このような構成により、二次電池セル１の異常時に放出される高温高圧のガスを電源装置１００の外部に排出するためのガス排出経路を、外装ケース１０内に別途設けることなく、冷却風の通風路と兼用することで、外装ケース１０内の限られた空間を効率良く活用して、構成の簡素化や低背化に寄与し得る。

　図１７の縦断面図に示す例では、外装ケース１０はその内部に、ガス排出経路を規定している。ガス排出経路は、二次電池セル１のいずれかから万一ガスが放出された際に、ガスをガス排出穴１３に案内する。ガス排出経路は、第一空間３１Ａと、第二空間３１Ｂと、第三空間３１Ｃと、第四空間３１Ｄを含み、それぞれが外装ケース１０の長手方向に沿って内部を横切るように延長されている。第一空間３１Ａは、第一電池ブロック２０Ａと第二電池ブロック２０Ｂの間に形成された第一通風路ＦＰ１をなす。第二空間３１Ｂは、第二通風路ＦＰ２をなす。第三空間３１Ｃは、第二電池ブロック２０Ｂの底面と下ケース１２の底面１５内面との間に形成される。第四空間３１Ｄは、第一電池ブロック２０Ａの天面と上ケース１１の天面１４の内面に配置された回路基板３との間に形成される。また外装ケース１０の側面１６の内面では、これら第一空間３１Ａ、第二空間３１Ｂ、第三空間３１Ｃ、第四空間３１Ｄが外装ケース１０の短手方向の一面（図１７において左側の側面１６の上下方向）に延長された第五空間３１Ｅに連通されている。さらに第五空間３１Ｅは、外装ケース１０の天面１４の内面側に形成された第六空間３１Ｆに連通される。第六空間３１Ｆは、上ケース１１の裏面側で長手方向に沿って、ガス排出穴１３まで延長されている。この構成により、図１７に示すように、いずれかの二次電池セル１から高温高圧のガスが排出された場合、その排出位置、すなわち二次電池セル１に設けた安全弁１ａの位置に応じて、第一空間３１Ａ、第二空間３１Ｂ、第三空間３１Ｃ、第四空間３１Ｄのいずれかに排出される。第一空間３１Ａ、第二空間３１Ｂ、第三空間３１Ｃ、第四空間３１Ｄのいずれかに排出されたガスは、第五空間３１Ｅを通じて第六空間３１Ｆに案内され、最終的にガス排出穴１３から外装ケース１０の外部に排出される。なおこの構造では、図１７において外装ケース１０内面の左側に第五空間３１Ｅを設けた例を説明したが、本開示はこの構造に限られず、外装ケース内面の右側にも別途、ガス排出経路を形成してもよい。

　また第一電池ブロック２０Ａを構成する各二次電池セル１の端面と、第二電池ブロック２０Ｂを構成する二次電池セル１の各端面とが、スペーサ部３０を介して互いに対向する姿勢に配置されていることが望ましい。さらにスペーサ部３０を介して対向する姿勢にある第一電池ブロック２０Ａの二次電池セル１の端面と、第二電池ブロック２０Ｂの二次電池セル１の端面の、いずれか一方に安全弁１ａが設けられていることが望ましい。例えば対向する第一電池ブロック２０Ａの二次電池セル１の端面と、第二電池ブロック２０Ｂの二次電池セル１の端面の、いずれか一方が正極で、他方が負極であることが望ましい。一般に安全弁は正極又は負極のいずれか一方に設けられているため、電極が対向する面のいずれか一方にのみ安全弁１ａを配置することで、両方の端面から高温高圧のガスが噴出される事態を排除し、安全性を担保できる。

　また図１７の例では、第一通風路ＦＰ１や第二通風路ＦＰ２に面したいずれかの二次電池セル１の安全弁１ａの開弁時に放出されるガスの排出方向は右から左となる方向に設計されている。一方で、冷却風の送風方向、すなわち第一通風路ＦＰ１における第一冷却風を流す方向、及び第二通風路ＦＰ２における第二冷却風を流す方向は、図１２に示すように左から右に進む方向に設計されている。このように、ガスの排出方向と冷却風の送風方向とを逆方向に設計している。

　また、通風路の途中に、電池モジュール２の総端子を配置することで、二次電池セル１の冷却に加えて、接続端子の冷却も図ることが可能となる。図１０、図１２、図１７等の例では、第一電池ブロック２０Ａの入出力と接続された第一接続端子２４Ａを、ケース流入口１７に近接させて配置している。また図１１～図１２等の例では、第二電池ブロック２０Ｂの入出力と接続された第二接続端子２４Ｂを、ケース流出口１８に近接させて配置している。これにより、大電流が通電されてジュール熱が発生する端子の冷却も、併せて図ることが可能となる。またこの構成限らず、これら第一接続端子２４Ａや第二接続端子２４Ｂの配置を入れ替えたり、あるいは両方を、ケース流入口１７側あるいはケース流出口１８側に配置したりしてもよい。また、第一空間３１Ａ、第二空間３１Ｂ、第三空間３１Ｃ、第四空間３１Ｄのいずれかに配置してもよい。

　（逆止弁）
　また外装ケ前記外装缶ース１０のケース流入口１７やケース流出口１８に、開閉可能な蓋や逆止弁を設けてもよい。特に通常時には図１２に示すように外装ケース１０の外部から内部に、ケース流入口１７を通じて冷却空気を採り入れ可能としつつ、異常発生時には図１７に示すように外装ケース１０からケース流入口１７を通じて高温高圧のガスが漏れないようにすることで、安全性を高めることができる。このようにガスの流れを一方向に規制するため、開閉可能な蓋や逆止弁を利用できる。

　図１３、図１７の例では、スペーサ部３０の仕切り板３２は、第一電池ブロック２０Ａに面する側に第一通風路ＦＰ１を、また第二電池ブロック２０Ｂに面する側に第二通風路ＦＰ２を、それぞれ区画する。仕切り板３２は、好ましくは第一通風路ＦＰ１の高さと第二通風路ＦＰ２の高さをほぼ等しくするように形成される。

　（第一突起２５Ａ、第二突起２５Ｂ）
　また第一電池ホルダ２１Ａは、スペーサ部３０と対向する面に一以上の第一突起２５Ａを設けている。一方で第二電池ホルダ２１Ｂも、スペーサ部３０と対向する面に一以上の第二突起２５Ｂを設けている。図８、図１８、図１９等に示す例では、第一電池ホルダ２１Ａは、スペーサ部３０の仕切り板３２の上面と対向する下面側に、複数の第一突起２５Ａを設けている。また図２０、図２１等に示す例では、第二電池ホルダ２１Ｂは仕切り板３２の下面と対向する上面側に、複数の第二突起２５Ｂを設けている。そして図１３の拡大断面図に示すように各第一突起２５Ａで仕切り板３２の上面を当接して、第一通風路ＦＰ１を形成し、また各第二突起２５Ｂで仕切り板３２の下面を当接して、第二通風路ＦＰ２を形成している。このように、電池ホルダ２１を利用して通風路を容易に形成することが可能となる。これら第一突起２５Ａと第二突起２５Ｂは、図１８～図２１等に示すように、それぞれ上面を平坦面としたブロック状に形成されている。

　また第一突起２５Ａと第二突起２５Ｂは、図１３の拡大断面図に示すように、外装ケース１０の長手方向と交差する横断方向に沿って、同一直線状に設けられている。これにより、仕切り板３２の上下から挟持して支持する位置が、直線状となり、また各直線は、仕切り板３２の長手方向を横切るように、複数本が離間して配置される状態となって、安定的に仕切り板３２を保持できる。その一方で、図２２の横断面図に示すように、外装ケース１０の長手方向と交差する断面視において、第一突起２５Ａと第二突起２５Ｂを交互に設けることが好ましい。このような構成とすることで、仕切り板３２を上下から直線状に安定的に保持しつつも、上下で当接する位置を交互にずらして配置する。このことで、万一第一通風路ＦＰ１又は第二通風路ＦＰ２のいずれかに高圧のガスが排出された場合には、仕切り板３２が裏面側の押圧していない部位で、通風路を拡張させる方向に変形され易くして、高圧ガスの排出をスムーズに行わせることが可能となる。

　（開口窓４２）
　また図１８～図２１等に示すように、絶縁板４０は、第一突起２５Ａや第二突起２５Ｂを貫通させるための開口窓４２を開口させている。第一突起２５Ａと第二突起２５Ｂはほぼ等しい大きさに形成され、また開口窓４２は、これら第一突起２５Ａや第二突起２５Ｂの外形とほぼ等しいか、これらよりも若干大きく形成される。これにより、絶縁板４０は、開口窓４２を位置決め用のガイドとして利用できる。

　以上の例では、電源装置１００を、駆動対象の電気機器に装着して、電気機器に対して給電する。電源装置１００の残容量が少なくなった場合や、電源装置１００が経年劣化した場合には、電源装置１００を交換して、電気機器を継続使用できる。ただ本開示は、電源装置を主に二次電池セルを収納した交換型のものに限定せず、電気機器の筐体内に二次電池セルを収納した態様にも適用できる。本開示において電源装置とは、ケース内に二次電池セルを収納しておれば足り、電気機器そのものの筐体内に駆動用の二次電池セルを内蔵したものも、本開示における電源装置に含む。すなわち、本開示は交換式の電源装置に限定せず、二次電池セルを内蔵した電気機器にも適用できる。

　本開示に係る電源装置は、例えば、電動カートや電動スクータなどの移動体用の駆動用電源として好適に利用できる。また、本開示に係る電源装置は、例えば、無線機用の電源や、電動クリーナ、電動工具等の携帯型電気機器の電源としても適宜利用できる。

　１　二次電池セル
　１Ａ　第一二次電池セル
　１Ｂ　第二二次電池セル
　１ａ　安全弁
　１ｃ　端面
　２　電池モジュール
　３　回路基板
　４　リード板
　１０　外装ケース
　１１　上ケース
　１２　下ケース
　１３　ガス排出穴
　１４　天面
　１５　底面
　１６　側面
　１７　ケース流入口
　１８　ケース流出口
　２０　電池ブロック
　２０Ａ　第一電池ブロック
　２０Ｂ　第二電池ブロック
　２１　電池ホルダ
　２１Ａ　第一電池ホルダ
　２１Ｂ　第二電池ホルダ
　２４Ａ　第一接続端子
　２４Ｂ　第二接続端子
　２５Ａ　第一突起
　２５Ｂ　第二突起
　３０　スペーサ部
　３１Ａ　第一空間
　３１Ｂ　第二空間
　３１Ｃ　第三空間
　３１Ｄ　第四空間
　３１Ｅ　第五空間
　３１Ｆ　第六空間
　３２　仕切り板
　３３Ａ　第一流入口
　３３Ｂ　第二流入口
　３４Ａ　第一流出口
　３４Ｂ　第二流出口
　３５　スペーサ壁部
　４０　絶縁板
　４０Ａ　第一絶縁板
　４０Ｂ　第二絶縁板
　４１　電極窓
　４２　開口窓
　１００　電源装置
　ＦＰ１　第一通風路
　ＦＰ２　第二通風路
　ＦＰ３　第三通風路
　ＦＰ４　第四通風路

Claims

　　複数の第一二次電池セルと、
　　前記複数の第一二次電池セルを収納する第一電池ホルダと、
を備える第一電池ブロックと、
　　複数の第二二次電池セルと、
　　前記複数の第二二次電池セルを収納する第二電池ホルダと、
を備える第二電池ブロックと、
　前記第一電池ブロックと前記第二電池ブロックの間に介在される、長手方向に延長された絶縁性のスペーサ部と、
　前記第一電池ブロック、前記第二電池ブロック、及び前記スペーサ部を収納する外装ケースと、
を備える電源装置であって、
　前記スペーサ部は、
　　前記第一電池ブロックとの間に、前記第一電池ブロックを冷却する第一冷却風を流すための第一通風路を形成し、
　　前記第二電池ブロックとの間に、前記第二電池ブロックを冷却する第二冷却風を流すための第二通風路を形成し、
　　前記長手方向の一端に、
　　　前記第一通風路の一端と連通した第一流入口と、
　　　前記第二通風路の一端と連通した第二流入口を、それぞれ開口しており、
　　前記長手方向の他端に、
　　　前記第一通風路の他端と連通した第一流出口と、
　　　前記第二通風路の他端と連通した第二流出口を、それぞれ開口しており、
　前記外装ケースは、
　　前記長手方向の前記一端と内部で対向する第一面に、前記第一流入口及び前記第二流入口と連通したケース流入口と、
　　前記長手方向の前記他端と内部で対向する第二面に、前記第一流出口及び前記第二流出口と連通したケース流出口を、それぞれ開口してなる電源装置。
　請求項１に記載の電源装置であって、
　前記スペーサ部が、仕切り板を備えており、
　前記第一流入口及び前記第一流出口が、前記仕切り板の上面側に、
　前記第二流入口及び前記第二流出口が、前記仕切り板の下面側に、それぞれ開口されてなる電源装置。
　請求項２に記載の電源装置であって、
　前記第一流入口が、前記仕切り板の一端から交差姿勢に形成された第一壁面の上端を切り欠いて形成され、
　前記第二流入口が、前記第一壁面の下端を切り欠いて形成されてなる電源装置。
　請求項２に記載の電源装置であって、
　前記仕切り板が、前記上面側と前記下面側を貫通する貫通口を有さない板状に形成されてなる電源装置。
　請求項１に記載の電源装置であって、
　前記外装ケースは、その内面において、
　　前記第一電池ブロックとの間に、第三通風路を形成し、
　　前記第二電池ブロックとの間に、第四通風路を形成しており、
　前記第三通風路は、その一端を前記ケース流入口に、その他端を前記ケース流出口に、それぞれ連通され、
　前記第四通風路は、その一端を前記ケース流入口に、その他端を前記ケース流出口に、それぞれ連通されてなる電源装置。
　請求項２に記載の電源装置であって、
　前記複数の第一二次電池セル及び前記複数の第二二次電池セルが、それぞれ、外装缶の内圧の上昇に反応して開弁する安全弁を備えており、
　前記第一通風路及び前記第二通風路が、いずれかの前記安全弁の開弁時に放出されるガスを前記外装ケースから外部に排出するガス排出経路である電源装置。
　請求項６に記載の電源装置であって、
　前記第一電池ホルダは、前記スペーサ部と対向する面に一以上の第一突起を設けており、
　前記第二電池ホルダは、前記スペーサ部と対向する面に一以上の第二突起を設けており、
　一以上の前記第一突起で前記仕切り板の前記上面を当接して、前記第一通風路を形成し、
　一以上の前記第二突起で前記仕切り板の前記下面を当接して、前記第二通風路を形成してなる電源装置。
　請求項７に記載の電源装置であって、
　前記外装ケースの長手方向と交差する方向に沿って、前記第一突起と前記第二突起とが同一直線状に設けられており、
　前記外装ケースの長手方向と交差する断面視において、前記第一突起と前記第二突起が交互に設けられてなる電源装置。
　請求項６に記載の電源装置であって、
　前記第一通風路における前記第一冷却風を流す方向、及び前記第二通風路における前記第二冷却風を流す方向が、
　前記第一通風路及び前記第二通風路におけるいずれかの前記安全弁の開弁時に放出される前記ガスの排出方向と逆方向である電源装置。
　請求項１～９のいずれか一項に記載の電源装置であって、さらに、
　前記第一電池ブロックの入出力と接続された第一接続端子と、
　前記第二電池ブロックの入出力と接続された第二接続端子と、
を備えており、
　前記第一接続端子及び前記第二接続端子がそれぞれ、前記外装ケースの前記ケース流入口側又は前記ケース流出口側のいずれかに配置されてなる電源装置。
　請求項１～９のいずれか一項に記載の電源装置であって、さらに、
　前記第一電池ブロックと前記スペーサ部の上面との間に配置された第一絶縁板と、
　前記第二電池ブロックと前記スペーサ部の下面との間に配置された第二絶縁板と、
を備えてなる電源装置。