特許 7596043 電源装置及びこれを用いた電動車両並びに蓄電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-29

(45)【発行日】2024-12-09

(54)【発明の名称】電源装置及びこれを用いた電動車両並びに蓄電装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/276 20210101AFI20241202BHJP

   H01M 50/209 20210101ALI20241202BHJP

   H01M 50/249 20210101ALI20241202BHJP

   H01M 50/262 20210101ALI20241202BHJP

   H01M 50/271 20210101ALI20241202BHJP

   H01M 50/278 20210101ALI20241202BHJP

   H01M 50/282 20210101ALI20241202BHJP

   H01M 50/291 20210101ALI20241202BHJP

   H01M 50/342 20210101ALI20241202BHJP

【ＦＩ】

H01M50/276

H01M50/209

H01M50/249

H01M50/262 Z

H01M50/271 Z

H01M50/278

H01M50/282

H01M50/291

H01M50/342 101

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021537671

(86)(22)【出願日】2020-07-20

(86)【国際出願番号】 JP2020028023

(87)【国際公開番号】W WO2021024771

(87)【国際公開日】2021-02-11

【審査請求日】2023-05-12

(31)【優先権主張番号】P 2019145724

(32)【優先日】2019-08-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001889

【氏名又は名称】三洋電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003225

【氏名又は名称】弁理士法人豊栖特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高橋 宏行

【審査官】鈴木 雅雄

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１４／１０３００７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－０８４４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／０３１６１３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／１６８９８２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－１６４５９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２３０２００（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／１２４９６６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／２７６

Ｈ０１Ｍ ５０／２０９

Ｈ０１Ｍ ５０／２４９

Ｈ０１Ｍ ５０／２６２

Ｈ０１Ｍ ５０／２７１

Ｈ０１Ｍ ５０／２７８

Ｈ０１Ｍ ５０／２８２

Ｈ０１Ｍ ５０／２９１

Ｈ０１Ｍ ５０／３４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電池セルを有する、一方向に延長された電池集合体と、
前記電池集合体の一方向に延長された一面を覆う絶縁性のカバー部と、
を備える電源装置であって、
前記カバー部は、前記電池集合体の上面側に固定するための固定具を、延長方向に沿って複数形成しており、
前記カバー部は、金属製の芯材を含んでおり、
前記カバー部が矩形状に形成されており、該矩形状のアスペクト比が５以上である電源装置。

【請求項2】

請求項１に記載の電源装置であって、
前記複数の電池セルが、それぞれ外装缶を角型としており、
前記電池集合体が、複数の電池セルを積層した積層体であり、
前記電源装置がさらに、
前記複数の電池セルを積層した前記電池積層体の両側端面を覆う一対のエンドプレートと、
前記複数の電池セルを積層した状態で、該電池セル同士の間に挟着されるセパレータとを備えており、
前記セパレータが、前記カバー部を固定した状態で、前記固定具と対応する位置に、該固定具を受ける受け部を備えてなる電源装置。

【請求項3】

請求項２に記載の電源装置であって、
前記電源装置がさらに、前記カバー部と前記電池セルの積層体の上面との間に設けられるホルダ部を備え、
前記ホルダ部が、前記カバー部を固定した状態で、前記固定具と対応する位置に、該固定具を受ける受け部を形成してなる電源装置。

【請求項4】

請求項２又は３に記載の電源装置であって、
前記複数の電池セルが、それぞれ内部の圧力変化に応じて開弁する安全弁を備えており、
前記電池集合体の上面を、前記複数の電池セルの、前記安全弁を設けた面としてなる電源装置。

【請求項5】

請求項２～４のいずれか一項に記載の電源装置であって、
前記カバー部が、樹脂製であり、
前記芯材が、板状に形成されてなる電源装置。

【請求項6】

請求項５に記載の電源装置であって、
前記板状の芯材が、少なくとも一部を前記カバー部から表出させてなる電源装置。

【請求項7】

請求項５又は６に記載の電源装置であって、
前記板状の芯材が、その両端部に、前記カバー部から表出させて前記一対のエンドプレートの上面までそれぞれ延在されて固定する表出部を備えてなる電源装置。

【請求項8】

請求項１～４のいずれか一項に記載の電源装置であって、
前記カバー部が、樹脂製であり、
前記芯材が、離間して前記樹脂に埋設された複数の棒状に形成されてなる電源装置。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか一に記載の電源装置を備える車両であって、
前記電源装置と、該電源装置から電力供給される走行用のモータと、前記電源装置及び前記モータを搭載してなる車両本体と、前記モータで駆動されて前記車両本体を走行させる車輪とを備える車両。

【請求項10】

請求項１～８のいずれか一に記載の電源装置を備える蓄電装置であって、
前記電源装置と、該電源装置への充放電を制御する電源コントローラとを備えており、前記電源コントローラでもって、外部からの電力により前記電池セルへの充電を可能とすると共に、該電池セルに対し充電を行うよう制御する蓄電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電源装置及びこれを用いた電動車両並びに蓄電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電源装置は、電動車両の駆動用の電源装置や蓄電用の電源装置等に利用されている。このような電源装置は、充放電可能な複数の電池セルを複数枚積層している。例えば図１５の斜視図に示す電源装置９００のように、角型の外装缶の電池セル９０１を、絶縁性のスペーサ９０２と交互に積層した電池積層体として、その両側の端面に、それぞれエンドプレート９０３を配置し、エンドプレート９０３同士を金属製のバインドバー９０４で締結している。また電池積層体の上面には、絶縁性の樹脂等でトップカバー９０５が設けられる。このようなトップカバーは、所定の間隔でネジ９０６や爪を利用して電池積層体の上面に嵌合されている。

【0003】

近年は高容量化の要求に伴い、電池積層体を構成する電池セルの積層数が増大する傾向にある。この結果、電池積層体の全長が電池セルの数に応じて長くなり、これに従ってトップカバーの長さも長くなる。しかしながら、トップカバーの幅に対して長さが長くなると、縦横のアスペクト比が悪化し、樹脂成型されたトップカバーのうねりや反りが大きくなる。この結果、ネジや爪の位置が変化して、嵌合が行えなくなる問題があった。また、トップカバーにうねりや反りがあると、トップカバーと電池積層体との隙間が形成され、電池セルのいずれかが万一熱暴走した際には、この隙間から空気が入り込み、酸素が燃焼して炎が発生することも考えられる。

【0004】

このような成型の精度低下を回避するために、トップカバーを分割することも考えられるが、この場合は部品点数が増えて組み立て工数が増え、コストが上昇する等問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】国際公開第２０１８／０１２２２４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の目的の一は、電池積層体を覆うトップカバーが長尺になっても、電池積層体に安定的に取り付け可能とした電源装置及びこれを用いた電動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】

【0007】

本発明の第１の側面に係る電源装置によれば、複数の電池セルを有する、一方向に延長された電池集合体と、前記電池集合体の一方向に延長された一面を覆う絶縁性のカバー部とを備える電源装置であって、前記カバー部は、前記電池集合体の上面側に固定するための固定具を、延長方向に沿って複数形成しており、前記カバー部は、金属製の芯材を含むことができる。上記構成により、絶縁製のカバー部が延長された細長い形状となっても、金属製の芯材によって反りやうねりを抑制して、固定具を所定の位置に形成することが可能となって電池集合体への固定の信頼性を高めることができる。

【0008】

また、第２の側面に係る電源装置によれば、上記構成に加えて、前記複数の電池セルが、それぞれ外装缶を角型としており、前記電池集合体が、複数の電池セルを積層した積層体であり、前記電源装置がさらに、前記複数の電池セルを積層した前記電池積層体の両側端面を覆う一対のエンドプレートと、前記複数の電池セルを積層した状態で、該電池セル同士の間に挟着されるセパレータとを備えており、前記セパレータが、前記カバー部を固定した状態で、前記固定具と対応する位置に、該固定具を受ける受け部を備えることができる。

【0009】

また、第３の側面に係る電源装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記電源装置がさらに、前記カバー部と前記電池セルの積層体の上面との間に設けられるホルダ部を備え、前記ホルダ部が、前記カバー部を固定した状態で、前記固定具と対応する位置に、該固定具を受ける受け部を形成することができる。

【0010】

さらに、第４の側面に係る電源装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記複数の電池セルが、それぞれ内部の圧力変化に応じて開弁する安全弁を備えており、前記電池集合体の上面を、前記複数の電池セルの、前記安全弁を設けた面とすることができる。上記構成により、万一安全弁が開弁されて高圧のガスが電池積層体の上面から放出されても、カバー部の変形を芯材によって抑制し、安全性の向上が図られる。

【0011】

さらにまた、第５の側面に係る電源装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記カバー部が、樹脂製であり、前記芯材を、板状に形成することができる。上記構成により、芯材が板状であるため、電池集合体の上面一帯を隙間なく覆うことができる。これにより、電池集合体の上面側の強度を増し、電池集合体への信頼性を高めることができる。また、樹脂製のカバー部で絶縁性を確保しつつ、カバー部が延長された細長い形状となっても板状の芯材でカバー部の反りやうねりを抑制することができる。

【0012】

さらにまた、第６の側面に係る電源装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記板状の芯材の、少なくとも一部を前記カバー部から表出させることができる。上記構成により、カバー部から表出された芯材の部分から外部への放熱性を高められる。

【0013】

さらにまた、第７の側面に係る電源装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記板状の芯材が、その両端部に、前記カバー部から表出させて前記一対のエンドプレートの上面までそれぞれ延在されて固定する表出部を備えることができる。上記構成により、カバー部の固定具に加えて、芯材もエンドプレートに固定するため、カバー部が電池積層体側から外れにくくなる。

【0014】

さらにまた、第８の側面に係る電源装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記カバー部が、樹脂製であり、前記芯材を、離間して前記樹脂に埋設された複数の棒状に形成することができる。上記構成により、芯材の体積を低減して、芯材を加えたことによる重量増を抑制できる。

【0015】

さらにまた、第９の側面に係る電源装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記カバー部を、前記芯材にインサート成型することができる。

【0016】

さらにまた、第１０の側面に係る電源装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記カバー部が矩形状に形成されており、該矩形状のアスペクト比を５以上とすることができる。

【0017】

本発明の第１１の側面に係る車両によれば、上記何れかの電源装置を備える車両であって、前記電源装置と、該電源装置から電力供給される走行用のモータと、前記電源装置及び前記モータを搭載してなる車両本体と、前記モータで駆動されて前記車両本体を走行させる車輪とを備えることができる。

【0018】

本発明の第１２の側面に係る蓄電装置によれば、上記何れかの電源装置を備える蓄電装置であって、前記電源装置と、該電源装置への充放電を制御する電源コントローラとを備えており、前記電源コントローラでもって、外部からの電力により前記電池セルへの充電を可能とすると共に、該電池セルに対し充電を行うよう制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施形態１に係る電源装置を示す斜視図である。

【図2】図１の電源装置の分解斜視図である。

【図3】図２の電池セルとセパレータとを示す斜視図である。

【図4】図１の電源装置のＩＶ－ＩＶ線における部分拡大図付き断面図である。

【図5】変形例に係る電源装置の一部分解斜視図である。

【図6】図２のカバー部のＶＩ－ＶＩ線における部分拡大図付き横断面図である。

【図7】図１の電源装置のＶＩＩ－ＶＩＩ線における部分拡大図付き模式縦断面図である。

【図8】実施形態２係る電源装置の部分拡大図付き模式縦断面図である。

【図9】実施形態３に係るカバー部の部分拡大図付き横断面図である。

【図10】実施形態３係る電源装置の部分拡大図付き模式縦断面図である。

【図11】実施形態４に係るカバー部の部分拡大図付き横断面図である。

【図12】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。

【図13】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。

【図14】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。

【図15】従来の電源装置を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明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、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに特定されない。また、本明細書は、特許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材の寸法、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。

【0021】

実施形態に係る電源装置は、ハイブリッド車や電気自動車などの電動車両に搭載されて走行用モータに電力を供給する電源、太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーの発電電力を蓄電する電源、あるいは深夜電力を蓄電する電源など、種々の用途に使用され、とくに大電力、大電流の用途に好適な電源として使用される。以下の例では、電動車両の駆動用の電源装置に適用した実施形態について、説明する。
［実施形態１］

【0022】

本発明の実施形態１に係る電源装置を、図１～図４、図６、図７に示す。これらの図において、図１は実施形態１に係る電源装置を示す斜視図、図２は図１の電源装置の分解斜視図、図３は図２の電池セルとセパレータとを示す斜視図、図４は図１の電源装置のＩＶ－ＩＶ線における部分拡大図付き断面図、図６は図２のカバー部のＶＩ－ＶＩ線における横断面図、図７は図１の電源装置のＶＩＩ－ＶＩＩ線における模式縦断面図を、それぞれ示している。これらの図に示す電源装置１００は、複数の電池セル１を積層している電池積層体２と、この電池積層体２の積層方向の両端に配置された一対のエンドプレート３と、一対のエンドプレート３に両端が連結されて、電池積層体２を締結する一対の締結部材４と、電池積層体２の上面を覆うカバー部６０とを備えている。
（電池セル１）

【0023】

電池セル１は、図２に示すように、厚さＴに比べて幅Ｗが広い、言い換えると幅よりも薄い角形電池で、厚さ方向に積層されて電池積層体２としている。電池セル１は、例えば、リチウムイオン二次電池とすることができる。また、電池セルは、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等、充電できる全ての二次電池とすることもできる。電池セル１は、密閉構造の外装缶１ａに正負の電極板を電解液と共に収容している。外装缶１ａは、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属板を角形にプレス成形され、開口部を封口板１ｂで気密に密閉している。封口板１ｂは、角型の外装缶１ａと同じアルミニウムやアルミニウム合金で、両端部に正負の電極端子１１を固定している。さらに、封口板１ｂは、正負の電極端子１１の間に、電池セル１のそれぞれ内部の圧力変化に応じて開弁する安全弁であるガス排出弁１３を設けている。

【0024】

複数の電池セル１は、各電池セル１の厚み方向が積層方向となるように積層されて電池積層体２を構成している。この際、積層数を通常よりも多めにすることで、電池積層体２の高出力化を図ることができる。斯かる場合、電池積層体２は積層方向に延長された長尺のものとなる。電池セル１は、正負の電極端子１１を設けている端子面１０を同一平面に配置して、複数の電池セル１を積層して電池積層体２としている。そして、電池積層体２の上面を、複数の電池セル１のガス排出弁１３を設けた面としている。
（セパレータ３０）

【0025】

電池積層体２は、図２及び図３に示すように、積層している電池セル１の間にセパレータ３０を挟着している。また、セパレータ３０は、セパレータ３０の主面を構成する装着プレート部３１と、装着プレート部３１の上側周縁に設けられた上周壁３２と、装着プレート部３１の短辺側の両側部に設けられた縦周壁３３を備えている。

【0026】

装着プレート部３１は、互いに隣接する電池セル１の間に挟まれる部分となる。この装着プレート３１は電池セル１の対向面とほぼ等しい大きさのプレート状としており、このセパレータ１２を互いに隣接する電池セル１の間に積層して、隣接する電池セル１同士を絶縁している。また、装着プレート部３１は電池セル１の対向面と概ね同様に、幅Ｗ方向に長い長辺と短辺を有する矩形状としている。

【0027】

上周壁３２は、装着プレート部３１の上端に形成され、電池セル１の封口板１ｂに係止される。この上周壁３２の上面には、後述するセパレータ側係止片３４を備えている。

【0028】

一方、縦周壁３３は、狭着プレート部３１と直交するように形成される。縦周壁３３は、下側の一端部が、隣接する一方の電池セル１に向かって若干突出し、狭着プレート部３１の底辺に沿って一部折り曲げられている。このような形状にすることにより、セパレータ３０を自立し易くすると共に、突出部分及び折り曲げられた部分で、隣接する電池セル１の下側角部を保持でき、隣接する電池セル１の狭着をより確実にすることができる。
（電池積層体２）

【0029】

電池積層体２は、隣接する電池セル１の正負の電極端子１１に金属製のバスバー１４が接続されて、バスバー１４でもって複数の電池セル１を直列又は並列に、あるいは直列と並列に接続される。この電池積層体２とバスバーとの間にバスバーホルダを配置してもよい。バスバーホルダを用いることで、複数のバスバーを互いに絶縁し、かつ電池セルの端子面とバスバーとを絶縁しながら、複数のバスバーを電池積層体の上面の定位置に配置できる。

【0030】

バスバー１４は、金属板を裁断、加工して所定の形状に製造される。バスバーを構成する金属板には、電気抵抗が小さく、軽量である金属、例えばアルミニウム板や銅板、あるいはこれらの合金が使用できる。ただ、バスバーの金属板は、電気抵抗が小さくて軽量である他の金属やこれらの合金も使用できる。
（端面スペーサ１２）

【0031】

電池積層体２は、両端面に端面スペーサ１２を挟んでエンドプレート３を配置している。端面スペーサ１２は、図２に示すように、電池積層体２とエンドプレート３との間に配置されてエンドプレート３を電池積層体２から絶縁する。端面スペーサ１２は、上述したセパレータ３０と同様の材質で構成することができる。
（エンドプレート３）

【0032】

エンドプレート３は、図２に示すように、電池積層体２の両端に配置されると共に、電池積層体２の両側面に沿って配置される締結部材４を介して締結される。エンドプレート３は、電池積層体２の電池セル１の積層方向における両端であって、端面スペーサ１２の外側に配置されて電池積層体２を両端から挟着している。また、エンドプレート３は金属製とすることができる。さらに、各エンドプレート３は、上端部分の剛性を中央部分の剛性よりも強くすることができる。

【0033】

エンドプレート３は、外形を四角形としており、電池積層体２の端面に対向して配置されている。図２に示すエンドプレート３は、電池セル１の外形とほぼ等しい外形としている。すなわち、図に示すエンドプレート３は、左右方向の幅を電池セル１の幅と等しくすると共に、上下方向の高さを電池セル１の高さと等しくしている。なお、本明細書において、上下方向とは図における上下方向とし、左右方向は、図における左右方向であって、電池の積層方向と直交する水平方向を意味するものとする。

【0034】

このエンドプレートを固定する方法は特に限定されない。例えば、図１及び図２に示すエンドプレート３は、エンドプレート３を固定するための貫通孔を複数形成している。また、エンドプレート３は、締結部材４の締結部材側固定部４１を固定する留め具１９を挿入するための第一貫通孔３６を有している。図に示すエンドプレート３は、第一貫通孔３６として、複数の貫通孔を開口している。図のエンドプレート３は、両側部であって締結部材側固定部４１と対向する位置に、上下に離して複数の第一貫通孔３６を設けている。図２のエンドプレート３は、両側に沿って３個ずつ、全体で６個の第一貫通孔３６を設けている。このエンドプレート３は、外周面に配置される締結部材側固定部４１を貫通する留め具１９が第一貫通孔３６に挿入される。第一貫通孔３６に挿入された留め具１９は、第一貫通孔３６に固定されて締結部材側固定部４１を定位置に固定する。
（締結部材４）

【0035】

締結部材４は、図２に示すように、電池積層体２の積層方向に延長されており、両端が電池積層体２の両端面に配置されたエンドプレート３に固定されて、このエンドプレート３を介して電池積層体２を積層方向に締結している。締結部材４は、電池積層体２の側面に沿う所定の幅と所定の厚さを有する金属板で、電池積層体２の両側面に対向して配置されている。この締結部材４には、鉄などの金属板、好ましくは、鋼板が使用できる。金属板からなる締結部材４は、プレス成形等により折曲加工されて所定の形状に形成される。

【0036】

締結部材４は、電池積層体２の側面に沿って配置される締結部材本体部４０と、この締結部材本体部４０の両端で折曲されて、エンドプレート３の外側面に固定される締結部材側固定部４１とを備えている。締結部材本体部４０は、電池積層体２と、その両端に配置されるエンドプレート３のほぼ全体を被覆する大きさの矩形状としている。図１及び図２に示す締結部材本体部４０は、電池積層体２の側面のほぼ全面を隙間なく被覆している。ただ、締結部材本体部４０は、１以上の開口部を設けて、電池積層体の側面の一部を表出させることもできる。締結部材４は、両端を一対のエンドプレート３に固定するために、その両端部をエンドプレート３の外側面に沿うように折曲加工して締結部材側固定部４１を設けている。図１及び図２に示す締結部材側固定部４１は、締結部材本体部４０及びエンドプレート３の上下方向の高さとほぼ等しくして、エンドプレート３の左右の両側部を被覆している。この締結部材４は、締結部材側固定部４１の先端に設けた貫通孔４２に挿入される留め具１９を介してエンドプレート３に固定される。さらに、締結部材４は、締結部材本体部４０の両端部を除く中間部分の上端部に沿って、電池積層体２の上面及び下面を保持する折曲部４４を備えている。折曲部４４は、電池積層体２を構成する電池セル１の上面及び下面を保持して、各電池セル１の端子面１０の位置が上下にずれるのを抑制している。
（カバー部６０）

【0037】

電源装置１００は、図１～図３に示すように電池積層体２の上方であって、電池積層体２の上面を覆うカバー部６０を備えている。カバー部６０は、長辺と短辺を有する概ね長尺の矩形状である。また、矩形状の長辺と短辺のアスペクト比は、５以上とすることが好ましい。これにより、電池セルの積層数の多い長尺の電池積層体２に対応できる。具体的には、長辺が概ね１ｍ～１ｍ２０ｃｍ程度、短辺が概ね１４０ｍｍ～１７０ｍｍ程度である。

【0038】

カバー部６０は、図２の分解斜視図に示すように、絶縁性の樹脂で主に構成されたカバー本体部６１と、係止爪部６２とを備えている。
（係止爪部６２）

【0039】

係止爪部６２は、カバー部６０をセパレータ３０に固定するための固定具の一形態である。この係止爪部６２の位置及び数は特に限定されない。一例として図１に示すように、カバー部６０は、係止爪部６２を延長方向に沿って、両端部の右側に係止爪部６２Ｃ、左側に６２Ａをオフセットして備えている。また、中央部分に係止爪部６２Ｂを備えている。延長方向に隣接する係止爪部６２は概ね等間隔に設けられる。係止爪部６２を等間隔に設けることで、カバー部６０をバランスよく電池積層体２側に固定できる。ただ、本発明は係止爪部６２を等間隔に設ける態様に限られない。例えば、固定を強化したい箇所に間隔を詰めて設けてもよい。図１の電源装置においては、手前側の係止爪部６２Ｃの間隔を詰めて設け右側端部の固定の強化を図っている。

【0040】

図４の断面図及び図６の断面図に示すように、各係止爪部６２は、爪状に形成されている。そして、係止爪部６２はカバー本体部６１から下方に延出している。具体的には、カバー本体部６１から後述するセパレータ側係止片３４に向かって若干傾斜しつつ下方向に延出する係止爪延出部６２ａと、係止爪延出部６２ａの先端側に設けられた係止爪突起部６２ｂを形成している。係止爪突起部６２ｂは、係止爪延出部６２ａの先端から、セパレータ側係止片３４に向かって、斜め上方向に傾斜している係止爪傾斜面６２ｂａと、カバー本体部６１と概ね平行な係止爪当接面６２ｂｂを備えている。

【0041】

この係止爪突起部６２ｂの突出する向きは、対応する受け部（詳細は後述）と係合できれば、特に限定されない。例えば、図６のカバー部６０においては、係止爪部６２Ａの係止爪突起部６２ｂは右側を向くようにしている。一方、係止爪部６２Ｃの係止爪突起部６２ｂは左側を向くようにしている。さらに、カバー部６０の中央部分に設けられる係止爪部６２Ｂの係止爪突起部６２ｂは、図６の例では右側を向いているが、左右いずれか一方向を向いていればよい。
（セパレータ側係止片３４）

【0042】

一方でセパレータ３０は、上側周壁３２の上面に、カバー部６０の係止爪部６２を受ける受け部を備えている。セパレータ側係止片３４は、係止爪部６２を受ける受け部の一態様である。図３及び図４に示すように、セパレータ側係止片３４は、係止爪部６２と係止可能な爪状に形成されている。そして、セパレータ側係止片３４は、上側周壁３２の上面から上方に延出している。具体的には、上側周壁３２の上面に対してほぼ垂直に形成されたセパレータ側延出部３４ａと、セパレータ側延出部３４ａの先端側に設けられたセパレータ側突起部３４ｂを形成している。セパレータ側突起部３４ｂはセパレータ側延出部３４ａの先端から、係止爪部６２に向かって、斜め下方向に傾斜しているセパレータ側傾斜面３４ｂａと、上側周壁３２の上面と概ね平行なセパレータ側当接面３４ｂｂを備えている。

【0043】

そして、図４に示すように、カバー部６０を電池積層体２側に取り付ける際、係止爪当接面６２ｂｂと、セパレータ側当接面３４ｂｂとが当接し、嵌合する。これにより、カバー部６０をセパレータ３０に固定することができる。このような構成によって、確実にカバー部６０を電池積層体２側に固定することが可能となる。カバー部６０の機械的安定性が増し、またガス排出時に高圧ガスの圧力でもカバー部５０が外れ難くできる。
［変形例］
（ホルダ部５０）

【0044】

また、本発明は、カバー部６０を電池積層体２側に固定する構造としてセパレータを使用する態様に限定されない。例えば、ホルダ部を設けて、カバー部６０をホルダ部に固定してもよい。一例として、変形例１のホルダ部５０は、図５に示すように電池積層体２の上面とカバー部６０との間に設けられ、電池積層体２の上面全体を覆っている。ホルダ部５０は延長方向に沿って両端側と、中央部分に、上述のカバー部６０の係止爪部６２を受ける受け部である係止穴５１を形成している。つまり、ホルダ部５０は、係止爪部６２と対応する位置に、この係止爪部６２を挿入する係止穴５１を開口している。この係止穴５１に係止爪部６２を挿入し、カバー部側傾斜部６２ｂの先端部分をホルダ部５０の下面側に当接させて、カバー部６０をホルダ部５０に係止している。このような構成によっても、確実にカバー部６０をホルダ部５０に固定することが可能となる。カバー部６０の機械的安定性が増し、またガス排出時に高圧ガスの圧力でもカバー部５０が外れ難くできる。

【0045】

このホルダ部５０は、バスバーを保持するバスバーホルダとして兼用することで、さらに構成を簡素化できる。また、電池セル１の電圧を検出する電圧検出部等をホルダ部５０に設けてもよい。さらにまた、ホルダ部５０は電池積層体２が短絡しないように、絶縁性の樹脂で形成されることが好ましい。

【0046】

変形例１においては、ホルダ部５０でカバー部６０を固定するため、セパレータには、セパレータ側係止片を設ける必要がない。したがって、セパレータは、絶縁材で薄いプレート状またはシート状に製作すればよい。こうすることにより、セパレータの構成を簡素化できる。ただ、セパレータの大きさや形状は特に限定されない。例えば、セパレータは、電池セル１とスペーサの間に冷却気体の流路が形成される形状としてもよい。また、電池セル１の表面を絶縁材で被覆することもできる。例えばＰＥＴ樹脂等のシュリンクチューブ又はシュリンクフィルムで電池セルの電極部分を除く外装缶１ａの表面を熱溶着させてもよい。
（芯材６３）

【0047】

さらに、図６及び図７に示すように、カバー部６０は樹脂製のカバー本体部６１に金属製の芯材６３をインサート成型している。カバー本体部６１の厚さＣＴは概ね２ｍｍ～３ｍｍ程度である。芯材６３は、カバー部６０より若干小さな板状であって、電池積層体２の上面側全体を概ね覆うことができる形状としている。

【0048】

通常、アスペクト比が高い長尺のカバー部に絶縁性を持たせるために樹脂で成形すると、うねりや反りを生じ易い。その結果、係止爪部の位置に狂いが生じることがあり、ホルダ部への固定に支障を来すことがあった。また、このうねったり、反ったりした部分から外部の空気が入り込みやすくなる。そして、万一、電池セル１のガス排出弁１３が開弁されて高圧のガスが電池積層体２の上面から放出された場合、外部の空気が電池積層体２側の内部に供給され、より状態が悪化してしまう。そこで、本実施形態においてはカバー部６０に芯材６３を埋設したことにより、樹脂製のカバー部６０が延長された細長い形状となっても、金属製の芯材６３によって反りやうねりを抑制して、係止爪部６２を所期の位置に形成することが可能となって電池集合体２への固定の信頼性を高めることができる。また、カバー部６０の反りやうねりから外部の空気が供給されることの回避を図り、安全性の向上が可能となる。

【0049】

この芯材６３は、熱伝導性と剛性に優れた金属板とする。例えば鉄板、ステンレスやハイテン板、アルミ板等とする。また、板状の金属板とする他、網目状や格子状としてもよい。
［実施形態２］

【0050】

上述の実施形態１では、芯材６３がカバー本体部６１内に埋設された例について説明した。ただ、本発明の芯材は上記態様に限定されない。例えば、芯材の一部を、カバー本体部から表出させてもよい。表出させる部位は、カバー本体の長手方向の端部や、側面とすることができる。一例として、実施形態２に係るカバー部を図８の縦断面図に示す。この例では、芯材６３Ｂの長手方向の両端部をカバー本体部６１から突出させている。カバー部６０Ｂの芯材６３Ｂは、カバー本体部６１の長手方向における両端部からそれぞれ表出している一対の表出部６４を備えている。各表出部６４は、カバー本体部６１の端部から下方向に延出する表出片６４ａと、エンドプレート３の上面３ａ側で、水平方向に、エンドプレート３の上面３ａに沿って延在している表出片６４ｂを備えている。この表出片６４ｂとエンドプレート３の上面３ａとをネジ６５等でネジ止めすることにより、カバー部６０Ｂを電池積層体２側に固定することができる。これにより、係止爪部６２を使用する固定構造に加えて、芯材６３Ｂもエンドプレート３に固定するため、カバー部６０Ｂが電池積層体２側からさらに、外れにくくなる。特に金属製の固定構造としたことで、固定の機械強度が安定する。また、金属製のエンドプレートと金属製の芯体を固定することで、放熱性を高める効果も得られる。

【0051】

なお、芯材６３Ｂをエンドプレート３の上面に固定する場合、係止爪部６２を使用する固定構造を省略することもできる。
［実施形態３］

【0052】

また、芯材をカバー本体部から表出させる位置は、カバー本体の周囲方向に限らず、主面側としてもよい。このような例を実施形態３に係るカバー部６０Ｃとして、図９、図１０に示す。このカバー部６０Ｃは、芯材６３Ｃを、カバー本体部６１Ｃの上面全体から露出させている。芯材６３Ｃをカバー本体部６１Ｃの上面全体から露出させることで、芯材６３Ｃがカバー本体部６１Ｃから表出される部分を大きくすることができる。その結果、カバー部が電池積層体側から外れにくくなる効果に加えて、芯材６３Ｃの表出された部分から外部への放熱性を一層高めることができる。
［実施形態４］

【0053】

さらに、本願発明の金属製の芯材は上述の板状に限られない。例えば、鉄線などの線材や棒状のものを採用しえる。図１１に示す芯材６３Ｄは、複数の線材６３Ｄａを所定の間隔を隔ててカバー部６０Ｄの短手方向に埋設している。線材６３Ｄａの径は概ね１ｍｍ～１．５ｍｍ程度である。このようにすることで、芯材の体積を低減して、芯材を加えたことによる重量増を抑制できる。特に燃費を重視する車載用途においては有利となる。また、芯材の表面積を増やすことで、芯材とカバー部本体との密着性を向上させる効果も得られる。

【0054】

一方で、上述の実施形態１～３では、板状の芯材を電池集合体２の上面側に広がって覆うようにしており、実施形態４の芯材のように線材間に隙間を形成していない。このため、万一高圧のガスが放出されても、ガスが隙間を通過して電源装置の外部まで吹き抜けていくことの回避が図られる。

【0055】

以上の電源装置１００は、電動車両を走行させるモータに電力を供給する車両用の電源として利用できる。電源装置１００を搭載する電動車両としては、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車やプラグインハイブリッド自動車、あるいはモータのみで走行する電気自動車等の電動車両が利用でき、これらの車両の電源として使用される。なお、電動車両を駆動する電力を得るために、上述した電源装置１００を直列や並列に多数接続して、さらに必要な制御回路を付加した大容量、高出力の電源装置を構築した例として説明する。
（ハイブリッド車用電源装置）

【0056】

図１２は、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車に電源装置１００を搭載する例を示す。この図に示す電源装置１００を搭載した車両ＨＶは、車両本体９１と、この車両本体９１を走行させるエンジン９６及び走行用のモータ９３と、これらのエンジン９６及び走行用のモータ９３で駆動される車輪９７と、モータ９３に電力を供給する電源装置１００と、電源装置１００の電池を充電する発電機９４とを備えている。電源装置１００は、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４に接続している。車両ＨＶは、電源装置１００の電池を充放電しながらモータ９３とエンジン９６の両方で走行する。モータ９３は、エンジン効率の悪い領域、例えば加速時や低速走行時に駆動されて車両を走行させる。モータ９３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、エンジン９６で駆動され、あるいは車両にブレーキをかけるときの回生制動で駆動されて、電源装置１００の電池を充電する。なお、車両ＨＶは、図１２に示すように、電源装置１００を充電するための充電プラグ９８を備えてもよい。この充電プラグ９８を外部電源と接続することで、電源装置１００を充電できる。
（電気自動車用電源装置）

【0057】

また、図１３は、モータのみで走行する電気自動車に電源装置１００を搭載する例を示す。この図に示す電源装置１００を搭載した車両ＥＶは、車両本体９１と、この車両本体９１を走行させる走行用のモータ９３と、このモータ９３で駆動される車輪９７と、このモータ９３に電力を供給する電源装置１００と、この電源装置１００の電池を充電する発電機９４とを備えている。電源装置１００は、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４に接続している。モータ９３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、車両ＥＶを回生制動する時のエネルギーで駆動されて、電源装置１００の電池を充電する。また車両ＥＶは充電プラグ９８を備えており、この充電プラグ９８を外部電源と接続して電源装置１００を充電できる。
（蓄電装置用の電源装置）

【0058】

さらに、本発明は、電源装置の用途を、車両を走行させるモータの電源には特定しない。実施形態に係る電源装置は、太陽光発電や風力発電等で発電された電力で電池を充電して蓄電する蓄電装置の電源として使用することもできる。図１４は、電源装置１００の電池を太陽電池８２で充電して蓄電する蓄電装置を示す。

【0059】

図１４に示す蓄電装置は、家屋や工場等の建物８１の屋根や屋上等に配置された太陽電池８２で発電される電力で電源装置１００の電池を充電する。この蓄電装置は、太陽電池８２を充電用電源として充電回路８３で電源装置１００の電池を充電した後、ＤＣ／ＡＣインバータ８５を介して負荷８６に電力を供給する。このため、この蓄電装置は、充電モードと放電モードを備えている。図に示す蓄電装置は、ＤＣ／ＡＣインバータ８５と充電回路８３を、それぞれ放電スイッチ８７と充電スイッチ８４を介して電源装置１００と接続している。放電スイッチ８７と充電スイッチ８４のＯＮ／ＯＦＦは、蓄電装置の電源コントローラ８８によって切り替えられる。充電モードにおいては、電源コントローラ８８は充電スイッチ８４をＯＮに、放電スイッチ８７をＯＦＦに切り替えて、充電回路８３から電源装置１００への充電を許可する。また、充電が完了し満充電になると、あるいは所定値以上の容量が充電された状態で、電源コントローラ８８は充電スイッチ８４をＯＦＦに、放電スイッチ８７をＯＮにして放電モードに切り替え、電源装置１００から負荷８６への放電を許可する。また、必要に応じて、充電スイッチ８４をＯＮに、放電スイッチ８７をＯＮにして、負荷８６への電力供給と、電源装置１００への充電を同時に行うこともできる。

【0060】

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

【0061】

以上のような蓄電システムは、コンピュータサーバのラックに搭載可能なバックアップ電源装置、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源装置、家庭内用または工場用の蓄電用電源、街路灯の電源等、太陽電池と組み合わせた蓄電装置、信号機や道路用の交通表示器などのバックアップ電源用などの用途に好適に利用できる。

【産業上の利用可能性】

【0062】

本発明に係る電源装置及びこれを備える車両は、ハイブリッド車、燃料電池自動車、電気自動車、電動オートバイ等の電動車両を駆動するモータの電源用等に使用される大電流用の電源として好適に利用できる。例えば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が挙げられる。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。

【符号の説明】

【0063】

１００…電源装置、１…電池セル、１ａ…外装缶、１ｂ…封口板、２…電池積層体、３…エンドプレート、４…締結部材、１０…端子面、１１…電極端子、１２…端面スペーサ、１３…ガス排出弁、１４…バスバー、１９…留め具、３０…セパレータ、３１…装着プレート部、３２…上周壁、３３…縦周壁、３４…セパレータ側係止片、３４ａ…セパレータ側延出部、３４ｂ…セパレータ側突起部；３４ｂａ…セパレータ側傾斜面；３４ｂｂ…セパレータ側、当接面、３６…第一貫通孔、４０…本体部、４１…締結部材側固定部、４２…貫通孔、４４…折曲部、５０…ホルダ部、５１…係止穴、６０、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄ…カバー部、６１、６１Ｃ…カバー本体部、６２、６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ…係止爪部、６２ａ…係止爪延出部、６２ｂ…係止爪突起部；６２ｂａ…係止爪傾斜面；６２ｂｂ…係止爪当接面、６３、６３Ｂ、６３Ｃ、６３Ｄ…芯材、６３Ｄａ…線材、６４…表出部、６４ａ、６４ｂ…表出片、６５…ネジ、８１…建物、８２…太陽電池、８３…充電回路、８４…充電スイッチ、８５…ＤＣ／ＡＣインバータ、８６…負荷、８７…放電スイッチ、８８…電源コントローラ、９１…車両本体、９３…モータ、９４…発電機、９５…ＤＣ／ＡＣインバータ、９６…エンジン、９７…車輪、９８…充電プラグ、９００…電源装置、９０１…電池セル、９０２…スペーサ、９０３…エンドプレート、９０４…バインドバー、９０５…トップカバー、９０６…ネジ、ＨＶ…車両、ＥＶ…車両、Ｔ…電池セルの厚さ、Ｗ…電池セルの幅、ＣＴ…カバー本体部の厚さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】