(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
以上の組電池は、バインドバーで挟着される電池セルの上下振動を確実に阻止するのが難しい。とくに、車両等のように振動を受ける環境で使用されて、電池セルの振動を確実に阻止できない。多数の電池セルを、セパレータを挟んで積層している組電池は、振動環境に配置されると、中央部の電池セルが上下方向に力を受けて振動する。この状態で、中央部の電池セルは、振動されると種々の弊害を起こす。たとえば、振動する電池セルの表面に設けている絶縁層が、振動しないバインドバーに擦られて破損して、絶縁破壊や漏電の原因となる。また、振動によって電池セルが物理的に損傷されて電気特性を悪化させ、あるいは寿命を短くする等の弊害となる。とくに、車載用の電源装置においては、振動や衝撃にさらされる結果、使用するにつれて電池セルが上下にずれることが起こり得る。中間の電池セルが上方向にずれると、上面において電極端子同士がバスバーを介して接続されているため、電極端子と封口板との接続部分に応力が加わり、亀裂や破断が生じるおそれもある。さらに、電極端子とバスバーの接続部の接触抵抗増加に伴う、電気特性の悪化や発熱に伴う部品変形、劣化などの懸念もある。
【0006】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、簡単な構造で電池セルの上下動を抑制して、電池セルの上下動に起因する種々の弊害を有効に防止して、信頼性を高めた組電池及びこれを備える電動車両を提供することにある。
【0007】
以上の目的を達成するために、第1の側面に係る組電池によれば、外形を角形とした複数の電池セル1と、前記複数の電池セル1を積層した状態で、これを締結するためのバインドバー4、74とを備え、前記組電池10、70を水平面上に固定した状態で、前記電池セル1の積層方向において、中間に位置する電池セル1の上方向への移動を規制する規制部材31、41、51、61、71、81を設けている。
ただし、本明細書において、「組電池を水平面上に固定した状態」とは、組電池を水平方向から多少傾斜する面上に固定する状態も含む広い意味で使用する。
さらに、本明細書において、「前記電池セルの積層方向において、中間に位置する電池セル」とは、互いに積層される複数の電池セルのうち、両端に位置する電池セルを除く電池セルを意味するものとする。
【0008】
以上の組電池は、水平面上に固定された状態で、中間に位置する電池セルが上方向に移動する事態を回避でき、複数の電池セル同士を同一面上に維持することができる。したがって、電池セル間の接続状態を維持して信頼性を向上できる。
【0009】
また、第2の側面に係る組電池によれば、前記規制部材31、41、71、81は、中間に位置する電池セル1に対向して前記組電池10、70の上面に当接する押圧部材とすることができる。
これにより、組電池を上面側から押圧して、電池セルの跳ね上がりを効果的に阻止できる。
【0010】
さらに、第3の側面に係る組電池によれば、前記規制部材31、41を、前記バインドバー4に固定されたブラケット33、43とし、このブラケット33、43に、前記組電池10の上面に沿う水平部33A、43Aを設けて、この水平部33A、43Aを組電池10の上面に当接させることができる。
以上の組電池は、バインドバーに固定してなるブラケットに設けた水平部を組電池の上面に当接させるので、このブラケットで組電池の中間を押圧して、この部分が持ち上がる事態を効果的に回避できる。
【0011】
さらに、第4の側面に係る組電池によれば、前記規制部材31、41を、前記バインドバー4に複数設けることができる。
これにより、中間に配置される複数の電池セルを複数箇所で保持して、これらの電池セルの移動を確実に阻止できる。とくに、中間の電池セルの内、浮き上がる可能性のある位置にある電池セルを複数、選択的に保持できる利点が得られる。
【0012】
さらに、第5の側面に係る組電池によれば、前記バインドバー4を、前記組電池10の両側面に設けて、側面に位置するバインドバー4が、それぞれ異なる個数の規制部材31、41を有することができる。
これにより、バインドバーの構成を共通化することなく、配置状況や利用可能なスペースに応じて柔軟なバインドバーの選択、配置が可能となる。
【0013】
さらに、第6の側面に係る組電池によれば、前記バインドバー74を、前記組電池70の側面に配置すると共に、前記バインドバー74の上端部を折曲して、前記組電池70の上面に沿う水平部74yを設けて、この水平部74yを前記規制部材71として組電池70の上面に当接させることができる。
以上の組電池は、バインドバーを組電池の側面に配置し、バインドバーの上端部を折曲して設けた折曲水平部を規制部材として組電池の上面に当接させるので、中間の電池セルをバインドバーで確実に保持して、相対的に振動しない構造にできる。また、この構造は、バインドバーに折曲水平部を設けることで、バインドバーの上下方向と水平方向の曲げ強度を強くして、バインドバーでもって、複数の電池セルを積層した状態で強固に締結できる特徴もある。
【0014】
さらに、第7の側面に係る組電池によれば、前記組電池の上面を覆うトップカバー6Aと、前記トップカバー6Aと前記組電池10との間を閉塞するシール材8とを備え、前記規制部材81を、前記シール材8の中間を他の部分よりも厚く形成した肉厚部8Aとすることができる。
これにより、組電池の中間部分で上面から強く押圧されるため、中間に位置する電池セルの浮き上がりを効果的に阻止できる。
【0015】
さらに、第8の側面に係る組電池によれば、前記肉厚部8Aを、ウレタンシートで形成することができる。
これにより、高温下での劣化が少なく信頼性の高い規制効果を実現できる。
【0016】
さらに、第9の側面に係る組電池によれば、前記複数の電池セル1同士の間に介在される絶縁性のセパレータ2を複数備えて、前記セパレータ2は、前記電池セル1の上面の少なくとも一部を覆うようにカバー部23を形成して、前記規制部材31、41、71、81が、前記カバー部23の上面に当接するよう構成することができる。
これにより、規制部材が電池セルを直接押圧するのではなく、絶縁性のセパレータを押圧することで、金属製の規制部材を利用することが可能となり、機械強度を向上させて信頼性を高められる。
【0017】
さらに、第10の側面に係る組電池によれば、前記組電池10の下面に、前記組電池10が固定されるベースプレート6Xを備えて、前記規制部材51を、前記バインドバー4をベースプレート6Xに固定する固定部材53とすることができる。
これにより、組電池を下面側で水平面上に固定することで、中間部分における電池セルの跳ね上がりを効果的に阻止できる。
【0018】
さらに、第11の側面に係る組電池によれば、前記組電池10の下面に、前記組電池が固定されるベースプレート6Xを備えて、前記規制部材61を、前記組電池10の中間部分をベースプレート6Xに固定する固定部材63とし、前記固定部材63が、下端部をベースプレート6Xに固定すると共に、上端部に、前記組電池10の上面に沿う水平部63Aを設けて、この水平部63Aを組電池10の上面に当接させることができる。
これにより、組電池の中間部分において、組電池の上面側をベースプレートに連結して、中間部分における電池セルの跳ね上がりを確実に阻止できる。
【0019】
さらに、第12の側面に係る組電池によれば、前記複数の電池セル1同士の間に介在される絶縁性のセパレータ2を複数備えて、前記セパレータ2が、前記組電池10、70の両側面から外側に突出する突出部25を有して、この突出部25を前記バインドバー4の側縁に沿って配置して、前記バインドバー4に対するセパレータ2の上下方向の移動を前記突出部25で抑制することができる。
これにより、複数のセパレータの上下方向の移動を有効に阻止できる。
【0020】
さらに、第13の側面に係る組電池によれば、前記バインドバー4を、前記組電池10の側面で上下に離間して設けることができる。
これにより、上下のバインドバーで確実に組電池を締結できる。
【0021】
さらに、第14の側面に係る組電池によれば、前記上下のバインドバー4は、該バインドバー4同士の中間を補強プレート18で連結することができる。
これにより、振動等によりバインドバーがしなることが抑止されるので、安定的にバインドバーを保持できる結果、バインドバーで締結される電池セルの位置ずれも抑止できる。
【0022】
さらにまた、第15の側面に係る組電池を備える電動車両によれば、上記の組電池を備えることができる。
【発明を実施するための形態】
【0024】
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組電池及びこれを備える電動車両を例示するものであって、本発明は組電池及びこれを備える電動車両を以下のものに特定しない。また、この明細書は、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。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。
【0025】
以下、本発明の実施例に係る組電池として、電動車両用の電源装置に適用した例を、
図1ないし
図6に基づいて説明する。これらの図に示す組電池は、主として、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッドカーや、モータのみで走行する電気自動車などの電動車両の電源に最適である。ただ、本発明はハイブリッドカーや電気自動車等の電動車両以外の用途であって、大出力が要求される用途にも使用できる。
【0026】
組電池は、
図3ないし
図6に示すように、外形を角形とする複数の電池セル1と、複数の電池セル1を積層した状態で、これを締結するためのバインドバー4とを備えている。図の組電池10は、複数の電池セル1を絶縁性のセパレータ2を挟んで積層した電池積層体5で構成しており、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、一対のエンドプレート3をバインドバー4で連結して、複数の電池セル1を一体的に連結している。図の組電池10は、セパレータ2と電池セル1との間に送風隙間15を設けて、送風隙間15に強制送風する送風ダクト16を、
図1に示すように、組電池10の対向位置である両側に設けている。送風ダクト16から送風隙間15に冷却気体を強制送風して、電池セル1を冷却する。
【0027】
組電池10は、
図1と
図2に示すように、外装ケース6に収納されて電源装置としている。
図1に示す外装ケース6は、ベースプレート6Xの上にカバープレート6Yを固定して、組電池10を収納する電池収納部28と電子部品(図示せず)を収納する電子部品収納部29とを設けている。カバープレート6Yは、トップカバー6Aと電子部品カバー6Bとからなる。外装ケース6は、ベースプレート6Xにトップカバー6Aを固定して内部に電池収納部28を設けている。また、ベースプレート6Xとトップカバー6Aとに電子部品カバー6Bを固定して電子部品収納部29を設けている。さらに、外装ケース6は、ベースプレート6Xの上にカバープレート6Yを固定して、その両端の開口部を端面プレート(図示せず)で閉塞して、電池収納部28と電子部品収納部29を内部に設けている。
【0028】
図1と
図2の電源装置は、外装ケース6に、複数の組電池10を2列に並べて配列しており、その間と両側とに送風ダクト16ができるように、組電池10の上面をトップカバー6Aで覆っている。2列に配列される組電池10の間の上面には、閉塞部材20を配置して、この閉塞部材20にトップカバー6Aを固定している。トップカバー6Aと組電池10との間には、送風ダクト16を気密に閉塞するシール材8を配設している。
図1に示す組電池10は、上面の両側縁に沿って、電池セル1の積層方向に延びるシール材8を配設している。2列に配列される組電池10の中間側の上面に、互いに対向して配置される2列のシール材8は、閉塞部材20で押圧されて中間の送風ダクト16を気密に閉塞している。2列に配列される組電池10の両外側の上面に配置されるシール材8は、トップカバー6Aの段差部6sで押圧されて外側の送風ダクト16を気密に閉塞している。
【0029】
この電源装置は、2列の組電池10の間に供給ダクト16Aを設けると共に、2列に配置された組電池10の両外側に排出ダクト16Bを設けて、供給ダクト16Aと排出ダクト16Bとの間に複数の送風隙間15を並列に連結している。この電源装置は、
図2の矢印で示すように、強制送風機構19でもって供給ダクト16Aから排出ダクト16Bに向けて冷却気体を強制送風して電池セル1を冷却する。供給ダクト16Aから排出ダクト16Bに強制送風される冷却気体は、供給ダクト16Aから分岐されて、各々の送風隙間15に送風されて電池セル1を冷却する。電池セル1を冷却した冷却気体は、排出ダクト16Bに集められて排気される。ただ、電源装置は、図示しないが、供給ダクトと排出ダクトとを逆に配置して、外側から内側に向かって冷却気体を送出して冷却することもできる。
【0030】
(電池セル1)
電池セル1は、幅よりも薄い薄型の角形電池で、互いに平行な姿勢としてセパレータ2を挟んで、セパレータ2で絶縁して積層している。電池セル1は、
図5と
図6に示すように、上面の両端部に正負の電極端子13を突出させて固定している。電極端子13を突出させる位置は、正極と負極が左右対称となる位置としている。これにより、電池セル1を左右が逆向きとなるように裏返して重ねて積層し、隣接して接近する正極と負極の電極端子13を金属板のバスバー11で接続し、あるいは直接に接続して、直列に接続できる。電池セル1を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。ただし、組電池は、電池セルを並列と直列に接続することもできる。
【0031】
電池セル1はリチウムイオン二次電池である。ただし、角形電池はリチウムイオン二次電池には特定されず、充電できる全ての電池、たとえばニッケル水素電池なども使用できる。角形電池は、正負の電極板を積層している電極体を外装缶1Aに収納して電解液を充填して気密に密閉したものである。外装缶1Aは、
図6に示すように、底を閉塞する四角い筒状に成形したもので、上方の開口部を封口板1Bで気密に閉塞している。外装缶1Aは、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属板を深絞り加工したもので、表面が導電性を有する。積層される電池セル1は、薄い角形に成形される。封口板1Bもアルミニウムやアルミニウム合金などの金属板で製作される。この封口板1Bは、正負の電極端子13を両端部に、端子ホルダ14を介して固定している。
【0032】
(端子ホルダ14)
端子ホルダ14は、傾斜面を有する三角形状に形成されており、電池セル1の上面で電極端子13の突出部分を除く周囲を絶縁している。この端子ホルダ14は、プラスチックなどの絶縁性部材で構成される。端子ホルダ14の傾斜面には電極端子13を配置しており、電極端子13を傾斜姿勢で突出させた状態で、電池セル1の両端部の定位置に配置している。一方、正負の電極端子13は、内蔵する正負の電極板(図示せず)に接続されている。
【0033】
(バスバー11)
さらに、電池セル1は、電極端子13にバスバー11を接続している。バスバー11は電極端子13に固定している止ネジ13Aを挿通し、この止ネジ13Aにナット12をねじ込んで、電極端子13に固定される。バスバー11は、金属板の両端部に、隣接する電池セル1の電極端子13に固定している止ネジ13Aを挿通するための貫通孔を開口している。バスバー11は電極端子13に積層して固定される。バスバー11は隣接する電池セル1の電極端子13同士を電気接続する。接続形態は、隣接する電池セル1を直列接続するか並列接続するかに応じて異なる。すなわち、直列接続時は正極と負極とを、並列接続時は正極同士、負極同士を、各々連結する。図の組電池10は、隣接する電池セル1の電極端子13をバスバー11で連結して、互いに直列に接続している。電池セル1を直列に接続している組電池10は、出力電圧を高くできる。ただし、組電池10は、電池セルを並列に接続して電流容量を大きくすることもできる。
【0034】
(セパレータ2)
セパレータ2は、
図6に示すように、互いに隣接する電池セル1の間に挟着されて、隣接する電池セル1を一定の間隔に保持して絶縁する。このため、セパレータ2は、絶縁部材で構成され、隣接する電池セル1の外装缶1Aを絶縁する。このようなセパレータ2は、プラスチック等の絶縁材を成形して製作される。
図6に示すセパレータ2は、電池セル1との間に、電池セル1を冷却する空気などの冷却用の気体を流すための送風隙間15を設けている。送風隙間15のあるセパレータ2は、ここに空気などの冷却用の気体を強制送風して電池セル1を冷却する。ただし、セパレータは必ずしも送風隙間を設ける必要はない。それは、図示しないが、電池セルの底面を、冷媒などで強制冷却される冷却プレートに熱結合して強制的に冷却することができるからである。
【0035】
セパレータ2は、全体をプラスチックで一体的に成形している。このセパレータ2は、
図5と
図6に示すように、電池セル1の外周に沿って、電池セル1の積層方向に突出する周壁22を設けている。このセパレータ2は、周壁22の内形を電池セル1の外形にほぼ等しくして、周壁22の内側に電池セル1を入れて、電池セル1に対して定位置に配置している。周壁22は、電池セル1の両側面の外側に位置する縦周壁22Aと、電池セル1の上面の外側に位置する上周壁22Bと、電池セル1の底面の外側に位置する底周壁22Cとからなる。上周壁22Bは、電池セル1の上面の少なくとも一部を覆うカバー部23を形成している。カバー部23となる上周壁22Bは、電池セル1の上面に設けている電極端子13や安全弁の開口部1Cを閉塞しないように、電極端子13や安全弁の開口部1Cを露出させる形状としている。また、底周壁22Cは、セパレータ2の底面側にあって、電池セル1の積層方向、すなわち水平方向に突出するように設けられている。
【0036】
縦周壁22Aは、セパレータ2の上下の端部に位置して設けられている。セパレータ2の上部に設けている縦周壁22Aは、上端を上周壁22Bに直角に連結する形状としている。セパレータ2の下部に設けている縦周壁22Aは、セパレータ2の底面側で底周壁22Cに直角に連結された形状としている。縦周壁22Aは、セパレータ2が電池セル1に挟着される状態で、電池セル1の両側面の全幅をカバーする幅としている。この縦周壁22Aは、電池セル1の積層方向の突出量を、電池セル1の厚さの1/2として、電池セル1の全横幅をカバーする。縦周壁22Aは、セパレータ2の上端から下端まで連続しては設けられず、上部と下部とに設けて、その中間には、セパレータ2と電池セル1との間に冷却空気を強制送風する開口部24を設けている。
【0037】
さらに、図に示すセパレータ2は、組電池10の側面から突出する突出部25を備えている。図のセパレータ2は、上下の両端部において、外側に突出する突出部25を、縦周壁22Aに一体成形して設けている。セパレータ2の上部に設けている縦周壁22Aは、上端から外側に突出して突出部25を設けている。セパレータ2の下部に設けている縦周壁22Aは、下端部から外側に突出して突出部25を設けている。縦周壁22Aの外側に突出する突出部25は、組電池10の側面に配置されるバインドバー4の側縁に沿う突出壁としている。上下の縦周壁22Aに突出部25を設けたセパレータ2は、この突出部25にバインドバー4の側縁を当接させて、簡単な構造でバインドバー4に対するセパレータ2の上下方向の移動を阻止できる。図に示すセパレータ2は、下側の縦周壁22Aに設けた突出部25の上面にバインドバー4の下側の側縁を当接させて、セパレータ2がバインドバー4に対して上方向に移動するのを阻止している。また、セパレータ2は、上側の縦周壁22Aに設けた突出部25の下面にバインドバー4の上側の側縁を当接させて、セパレータ2がバインドバー4に対して下方向に移動するのを阻止している。図のセパレータ2は、上下の縦周壁22Aに突出部25を設けているが、セパレータは、上下のいずれか一方の縦周壁にのみ突出部を設けることもできる。さらに、セパレータは、必ずしも突出部を設ける必要はなく、これを省略することもできる。
【0038】
(エンドプレート3)
電池セル1をセパレータ2を介して交互に積層した電池積層体5は、
図4に示すように、両側端面に位置するセパレータ2をエンドプレート3で押圧する状態に固定される。エンドプレート3は、硬質のプラスチックで製作され、あるいはアルミニウムやその合金などの金属で製作される。エンドプレート3は、広い面積で電池セル1を挟着するために、その外形を角形電池1とほぼ同じ四角形としている。四角形のエンドプレート3は、電池セル1と同じ大きさに、あるいは電池セル1よりもわずかに大きくしている。プラスチック製のエンドプレート3は、直接に電池セル1に積層され、金属製のエンドプレートは、絶縁材を介して電池セルに積層される。このように、電池セル1とセパレータ2とからなる電池積層体5を両端面からエンドプレート3で狭持するようにバインドバー4で側面を締結する。
【0039】
(バインドバー4)
バインドバー4は、
図3ないし
図6に示すように電池積層体5の両側面で電池積層体5を締結する。このバインドバー4は、電池積層体5の積層方向に延長され、かつ電池積層体5の表面に沿う所定の幅を有する金属板である。図の組電池10は、電池積層体5の側面の上下に離間して設けられた2本のバインドバー4により締結しており、左右の側面で計4本のバインドバー4により電池積層体5を結束している。また、バインドバー4の両端縁は、エンドプレート3の外側面に沿うようにほぼ直角に折曲して折曲片4Aとしている。折曲片4Aには貫通孔を設けている。貫通孔に挿通されるボルト17が、エンドプレート3にねじ込まれて、バインドバー4はエンドプレート3に固定される。
【0040】
(規制部材31)
さらに、
図3ないし
図5に示す組電池10は、水平面上に固定した状態で、電池セル1の積層方向において、中間に位置する電池セル1の上方向への移動を規制する規制部材31を設けている。図に示す規制部材31は、中間に位置する電池セル1に対向して組電池10の上面に当接する押圧部材である。押圧部材である規制部材31は、組電池10を上面側から押圧して、中間の電池セル1が上方に移動するのを阻止する。
【0041】
図5、
図7、及び
図8に示す押圧部材31は、バインドバー4に固定されたブラケット33としている。図のブラケット33は、下端部を固定部33Bとして、バインドバー4に固定すると共に、上端部に、組電池10の上面に沿う水平部33Aを設けて、この水平部33Aを組電池10の上面に当接させている。この形状のブラケット33は、金属板を折曲加工して製造される。ただ、ブラケットは硬質のプラスチックで成形することもできる。図のブラケット33は、上下に離間して配置された2本のバインドバー4のうち、上側に位置するバインドバー4に固定部33Bを固定して、バインドバー4の定位置に固定している。このように、上側に配置されるバインドバー4にブラケット33を固定する構造は、最も簡単に、組電池10の上面の定位置にブラケット33の水平部33Aを配置できる。ただ、ブラケットは、下側のバインドバーに固定することもできる。金属製のブラケット33は、溶着してバインドバー4に固定される。ただ、ブラケットは、ボルトとナット等の連結具を介してバインドバーに固定することもできる。この連結構造は、ブラケットを脱着自在にバインドバーに固定できる。なお、規制部材であるブランケットは、バインドバーと別部材で構成してバインドバーに固定する構成に特定せず、バインドバーと一体的に形成することもできる。
【0042】
さらに、図に示すブラケット33は、断面形状をコ字状として、固定部33Bと水平部33Aの中間に、セパレータ2の突出部25を案内する挿入凹部33Cを設けている。この形状のブランケット33は、セパレータ2に設けた突出部25の突出量を大きくしながらブラケット33の水平部33Aを確実に組電池10の上面に当接できる。ただ、押圧部材である規制部材41は、
図9と
図10に示すように、ブラケット43の断面形状を逆L字状として、垂直部43Xの上端に組電池10の上面に沿う水平部43Aを設けて、この水平部43Aを組電池10の上面に当接させると共に、垂直部43Xの下端部を固定部43Bとしてバインドバー4に固定することもできる。このブラケット43は、金属板を折曲加工して最も簡単に製造できる。この形状のブラケットは、突出量の小さい突出部を備えるセパレータ、または突出部のないセパレータに好適に使用できる。
【0043】
さらに、
図7と
図8に示すブラケット33は、水平部33Aに、電池セル1の積層方向に伸びる延長部33aを設けている。このブラケット33は、電池セル1の積層方向における水平部33Aの全長(L)を長くして、水平部33Aを組電池10の上面の広い範囲にわたって当接できる。とくに、バインドバー4に固定される固定部33Bの幅(D)を狭くしながら、水平部33Aの全長(L)を長くして、複数のセパレータ2の上面に当接できる。図に示すブラケット33は、延長部33aを設けた水平部33Aの全長(L)を、複数のセパレータ2の上面に跨って当接できる長さとしている。図のブラケット33は、固定部33Bの幅(D)をセパレータ2の横幅(W)とほぼ等しくし、延長部33aを設けた水平部33Aの全長(L)をセパレータ2の横幅(W)の約3倍としている。このブラケット33は、延長部33aを有する水平部33Aを3個ないし4個のセパレータ2の上面に当接させて、これと対向する複数の電池セル1の上方向への移動を有効に防止できる。ただ、ブラケットは、固定部の幅(D)をセパレータの横幅(W)の0.5倍〜2倍とし、延長部を設けた水平部の全長(L)をセパレータの横幅(W)の2倍〜5倍とすることもできる。
【0044】
以上のブラケット33は、水平部33Aに延長部33aを設けて、その全長(L)を長くしているが、ブラケットは、必ずしも水平部に延長部を設ける必要はなく、
図10に示すように、水平部43Aの全長(L)を固定部43Bの幅(D)と等しくすることもできる。ただ、このように、延長部のない水平部43Aを備えるブラケット43も、好ましくは、複数のセパレータ2の上面に跨って当接するように配置される。
図10に示すブラケット43は、水平部43Aの全長(L)をセパレータ2の横幅(W)よりも広くして、互いに隣接する3個のセパレータ2に跨って水平部43Aを当接させている。このブラケット43も、水平部43Aと対向する複数の電池セル1の上方向への移動を防止できる。このブラケットは、例えば、水平部の全長(L)を、セパレータの横幅(W)の1倍〜3倍、好ましくは、1.2倍ないし2倍として複数のセパレータの上面に跨って配置される。
【0045】
以上の規制部材31は、バインドバー4に複数設けることができる。複数の規制部材31を設けたバインドバー4は、中間に配置される複数の電池セル1を複数箇所で保持して、これらの電池セル1の移動を確実に阻止できる。とくに、中間の電池セル1の内、浮き上がる可能性のある位置にある電池セル1を複数、選択的に保持できる。さらに、組電池10は、両側面に位置するバインドバー4に、それぞれ異なる個数の規制部材31を設けることができる。
図2に示す電源装置は、複数の組電池10を2列に配列しており、2列の組電池10の間に位置するバインドバー4には1個の規制部材31を設けて、外側に位置するバインドバー4には3個の規制部材31を設けている。このように、バインドバー4に固定される規制部材31の個数は、配置状況や利用可能なスペースに応じて種々に変更できる。
【0046】
(図を追加して記載箇所を移動)
さらに、
図11の組電池10は、上下のバインドバー4の中間を補強プレート18で連結している。図の組電池10は、上下のバインドバー4を、バインドバー4に対して交差するように固定された交差片からなる補強プレート18で連結して補強している。図の補強プレート18は、組電池10の側面に沿う金属板で、溶接などの方法でバインドバー4に固定している。この組電池10は、上下のバインドバー4を補強プレート18で連結することで、相対的な移動や変形を阻止して強靱な構造としながら、上側のバインドバー4に固定されたブラケット33を介して、中間に積層される電池セル1をより振動しない状態で保持できる。ただ、補強プレートは、以上の形状に特定せず、上下に配置されるバインドバーを互いに連結する、1ないし複数枚のプレートとすることもできる。さらに、上下のバインドバーを連結する補強部材は、下方に延長してベースプレートに固定することもできる。
【0047】
さらに、
図12と
図13に示す規制部材51は、バインドバー4をベースプレート6Xに固定する固定部材53としている。固定部材53である規制部材51は、バインドバー4をベースプレート6Xに連結して、中間の電池セル1が上方に移動するのを阻止する。
図12と
図13に示す固定部材53は、断面形状をL字状とする固定具で、垂直部分を固定部53Cとしてバインドバー4に固定し、折曲部を連結部53Bとしてベースプレート6Xに固定している。この固定部材53は、金属板を折曲加工して製造される。ただ、固定部材は、硬質のプラスチックで成形することもできる。金属製の固定部材53は、固定部53Cを溶着してバインドバー4に固定している。ただ、固定部材は、ボルトとナット等の連結具を介してバインドバーに固定することもできる。この連結構造は、固定部材を脱着自在にバインドバーに固定できる。また、連結部53Bは、螺合してベースプレート6Xに固定している。図の固定部材53は、上下に離間して配置された2本のバインドバー4のうち、下側に位置するバインドバー4に固定している。この構造は、下側に位置するバインドバー4をベースプレート6Xに固定して、バインドバー4の下側の側縁に沿って配置されたセパレータ2の突出部25を、バインドバー4とベースプレート6Xとで挟着して複数のセパレータ2の下面をベースプレート6Xの上面に固定する。ただ、固定部材は、上下に配置される両方のバインドバーに固定することもできる。
【0048】
さらに、
図14と
図15に示す規制部材61は、組電池10の中間部分をベースプレート6Xに固定する固定部材63としている。この固定部材63は、一端をベースプレート6Xに固定すると共に、他端を組電池10の上面に当接させて、中間の電池セル1が上方に移動するのを阻止する。この固定部材63は、上下の両端部を互いに反対方向に折曲してなる固定具で、下端の折曲部を連結部63Bとしてベースプレート6Xに固定すると共に、上端の折曲部を組電池10の上面に沿う水平部63Aとして組電池10の上面に当接させている。図の固定部材63は、連結部63Bを螺合してベースプレート6Xに固定している。この固定部材63は、金属板を折曲加工して製造される。ただ、固定部材は、硬質のプラスチックで成形することもできる。さらに、図の固定部材63は、中間部分である垂直部63Cを上下のバインドバー4に連結している。図の固定部材63は、垂直部63Cの下部を溶着して下側のバインドバー4に固定すると共に、垂直部63Cの上部を連結具26を介して上側のバインドバー4に連結している。図に示す連結具26は、バインドバー4との間に挿通隙間を設ける連結バーで、この連結バーの両端部をバインドバー4に設けた挿入連結部27に挿入して定位置に固定している。ただ、固定部材は、垂直部の上下を溶着してバインドバーに固定することも、垂直部の上下を連結具を介してバインドバーに連結することもできる。さらに、固定部材は、ボルトとナット等の連結具を介してバインドバーに固定することもできる。さらにまた、固定部材は、
図7と
図8に示すブラケット33と同様に、水平部に延長部を設けることもできる。
【0049】
固定部材である規制部材も、組電池の側面に複数設けることができる。側面に複数の固定部材を備える組電池は、中間に配置される複数のセパレータの下面をベースプレートの上面に固定して、中間の電池セルの移動を確実に阻止できる。さらに、組電池は、両側面に、それぞれ異なる個数の固定部材を設けることもできる。組電池の側面に配設する固定部材の個数は、配置状況や利用可能なスペースに応じて種々に変更できる。
【0050】
以上の組電池10は、2本のバインドバー4を、電池積層体5の両側面の上下に配設して、その両端をエンドプレート3に固定している。ただ、組電池は、
図16に示すように、上下に配置されるバインドバーを一体構造とすることもできる。図に示すバインドバー74は、電池積層体5の側面の上端部に配設される上バー74Aと、下端部に配設される下バー74Bとを、その両端部で互いに連結して、連結部74Cをエンドプレート73に固定している。バインドバー74の連結部74Cは、エンドプレート73の外周面から表面に沿うように内側に折曲しており、折曲部74Dの上下に設けた固定部74Eをエンドプレート73に固定している。このバインドバー74は、鉄や鉄合金の金属板を切断し、プレス加工して製作される。さらに、図のバインドバー74は、上バー74Aの上端部を内側に折曲して、組電池70の上面に沿う水平部74yを設けている。図のバインドバー74は、上バー74Aの横断面形状を逆L字状として、垂直部74xに水平部74yを連結する形状としている。
【0051】
図16のバインドバー74は、上バー74Aの上縁に設けた水平部74yを規制部材71として、この規制部材71を組電池70の上面に当接させて、中間の電池セル1が上方に移動するのを阻止している。図のバインドバー74は、互いに積層される複数の電池セル1のうち、両端の電池セル1を除く中間に位置する全ての電池セル1に対向して水平部74yを設けている。したがって、このバインドバー74は、中間に位置する全ての電池セル1の移動を効果的に阻止できる。ただ、バインドバーは、互いに積層される全ての電池セルに対向する水平部を設けて、電池積層体を構成する全ての電池セルの移動を阻止することもできる。以上のように、水平部74yを長さ方向に沿って設けてなるバインドバー74は、水平部74yで垂直部74xを補強できるので、バインドバー74の上下方向と水平方向の曲げ強度を強くして、電池積層体5をより強固に締結できる特徴がある。ただ、バインドバーは、中間に位置する一部の電池セルに対向する1つないし複数の水平部を設けて、これらの電池セルの移動を防止することもできる。
【0052】
さらに、
図16に示すバインドバー74は、互いに対向する上バー74Aと下バー74Bの中間部分を連結補強部74Fで連結して補強している。この構造は、バインドバー74をより強靱な構造にできる。図のバインドバー74は、上バー74Aと下バー74Bの中央部分の一箇所を連結補強部74Fで連結しているが、上バーと下バーの中間は、複数の連結補強部で連結することもできる。
【0053】
さらに、
図16に示すバインドバー74は、上下に配置されるバインドバーを一体構造として、上側に位置する上バー74Aに水平部74yを設けているが、バインドバーは、上下を一体構造とすることなく上下に離間して設けると共に、上側に位置するバインドバーの上端部を内側に折曲して、組電池の上面に沿う水平部を設けて規制部材とすることもできる。このバインドバーも、水平部を組電池の上面に当接させて、中間に位置する複数の電池セルの移動を効果的に阻止できる。さらに、上端部を内側に折曲して水平部を設けてなる上側のバインドバーは、補強部材を介して下側のバインドバーに連結し、あるいは固定部材を介してベースプレートに固定して、中間に積層される電池セルの振動をより確実に防止することもできる。
【0054】
さらに、
図17に示す組電池10は、上面を覆うトップカバー6Aと組電池10との間を閉塞するシール材8の中間を他の部分よりも厚く形成してなる肉厚部8Aとしており、この肉厚部8Aを規制部材81としている。中間部分を他の部分よりも厚くするシール材8は、
図1に示すように、トップケース6Aで押圧されて組電池10との間を閉塞する状態で、組電池10の中間部分を上面側からより強く押圧する。このため、組電池10の中間に位置する電池セル1の浮き上がりを効果的に阻止できる。このシール材8には、好ましくは、ウレタンシールを使用する。ウレタン製のシール材8は、高温に対する耐久性に優れ、長期間にわたって優れた弾性を維持できるからである。ただ、シール材には、ウレタン以外のシール材も使用できる。
【0055】
図17に示すシール材8は、中間部分にシール材を重ねる状態で積層して、他の部分よりも厚くしてなる肉厚部8Aとしている。この構造は、最も簡単に、シール材8の中間に肉厚部8Aを設けることができる。ただ、シール材は、中間部分を他の部分よりも厚くなるように成形して肉厚部を設けることもできる。シール材8の肉厚部8Aは、その厚さを、他の部分の厚さの1.2〜3倍、好ましくは、1.5〜2.5倍として、組電池10の中間部分を理想的に押圧できる。
【0056】
(外装ケース6)
以上の組電池10は、
図1と
図2に示すように、外装ケース6に収納されて電源装置としている。
図1に示す外装ケース6は、組電池10の下面に配置されるベースプレート6Xと、このベースプレート6Xの上に固定されるカバープレート6Yとを備える。カバープレート6Yは、トップカバー6Aと電子部品カバー6Bとからなる。ベースプレート6Xとトップカバー6Aと電子部品カバー6Bは、収納する電池ブロック2の重量に耐える強度の金属プレートである。ベースプレート6X、トップカバー6A、及び電子部品カバー6Bは、金属プレートをプレス加工して製作している。
【0057】
ベースプレート6Xとトップカバー6Aは金属プレートを溝型に、電子部品カバー6Bは、金属プレートをL字状にプレス加工して製作している。ベースプレート6Xとトップカバー6Aは両側に側壁部6x、6aを、電子部品カバー6Bは片側に側壁部6bを設けている。
図1の外装ケース6は、ベースプレート6Xの横幅をトップカバー6Aよりも広くして、ベースプレート6Xの側壁部6xとトップカバー6Aの側壁部6aの間に電子部品収納部29を設けて、その上面を電子部品カバー6Bで閉塞している。ベースプレート6Xは、電子部品収納部29の幅に相当する横幅を、トップカバー6Aの横幅よりも広くしている。すなわち、ベースプレート6Xの横幅は、トップカバー6Aの横幅に電子部品収納部29の横幅を加算した幅としている。
【0058】
ベースプレート6Xは、一方の、
図1において右側に設けている側壁部6xをトップカバー6Aの側壁部6aに固定している。トップカバー6Aの左側の側壁部6aは、ベースプレート6Xの底部に固定されて、組電池10を収納する電池収納部28と電子部品収納部29とを区画している。底部に固定されるトップカバー6Aの左側の側壁部6aは、右の側壁部6aよりも垂直方向の長さを長くして、下端縁をベースプレート6Xの底部に固定できるようにしている。ベースプレート6Xとトップカバー6Aは、互いに固定する先端縁に、外側に折曲された所定の幅の連結部を設けている。連結部を互いに積層する状態で固定して、ベースプレート6Xとトップカバー6Aを連結している。さらに、ベースプレート6Xは、他方の、
図1において左側に設けている側壁部6xを、トップカバー6Aに固定している電子部品カバー6Bの側壁部6bに固定している。
【0059】
トップカバー6Aは、上面の片側に電子部品カバー6Bを積層して固定している。この電子部品カバー6Bは、金属板をL字状に加工して、天板の片側に側壁部6bを設けた形状としている。この電子部品カバー6Bは、天板の端縁を、トップカバー6Aの上縁に積層して固定して、側壁部6bの下端縁に設けた折曲された連結部をベースプレート6Xの左側の側壁部6xの上端縁の折曲された連結部に固定している。この構造の外装ケース6は、
図1において、トップカバー6Aの左側に設けている側壁部6aが、電池収納部28と電子部品収納部29とを区画する。
【0060】
図2の電源装置は、外装ケース6に、複数の組電池10を縦横に並べて固定している。図に示す電源装置は、ベースプレート6Xの上に、2個の組電池10を直列に並べて、これを2列に配置して、4組の組電池10を収納している。ただ、電源装置は、1列に配置してなる1ないし複数の組電池で構成することもできる。さらに、電源装置は、必ずしも電子部品収納部を設ける必要はなく、組電池のみを外装ケースに収納することもできる。
【0061】
以上の組電池は、車載用の電源装置として利用できる。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カーやプラグインハイブリッドカー、あるいはモータのみで走行する電気自動車など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。
【0062】
図18に、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッドカー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に電力を供給する組電池10を備える電源装置90と、組電池10の電池を充電する発電機94とを備えている。電源装置90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90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、たと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90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90の電池を充電する。
【0063】
また、
図19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に電力を供給する組電池10を備える電源装置90と、この電源装置90の電池を充電する発電機94とを備えている。電源装置90は、DC/ACインバータ95を介してモータ93と発電機94に接続している。モータ93は、電源装置90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90の電池を充電する。