特許 7600212 電源装置及びこれを備える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】2024-12-06

(45)【発行日】2024-12-16

(54)【発明の名称】電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/507 20210101AFI20241209BHJP

   H01M 50/342 20210101ALI20241209BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20241209BHJP

   H01M 50/35 20210101ALI20241209BHJP

   H01M 50/358 20210101ALI20241209BHJP

   H01M 50/209 20210101ALI20241209BHJP

   H01M 50/249 20210101ALI20241209BHJP

   H01M 50/503 20210101ALI20241209BHJP

【ＦＩ】

H01M50/507

H01M50/342 101

H01M10/44 P

H01M50/35 101

H01M50/358

H01M50/209

H01M50/249

H01M50/503

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2022511534

(86)(22)【出願日】2020-12-22

(86)【国際出願番号】 JP2020047898

(87)【国際公開番号】W WO2021199534

(87)【国際公開日】2021-10-07

【審査請求日】2023-10-11

(31)【優先権主張番号】P 2020064060

(32)【優先日】2020-03-31

(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】稲村 卓思

【審査官】渡部 朋也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－４８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１８７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１８７５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－９７１７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１３８６０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／５０－５０／５９８

Ｈ０１Ｍ ５０／３０－５０／３９２

Ｈ０１Ｍ １０／４４

Ｈ０１Ｍ ５０／２４９

Ｈ０１Ｍ ５０／２０９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外装缶の内圧上昇時に開弁するガス排出弁、及び電極端子を上面に形成した電池セルを、複数積層した電池積層体と、
前記電極端子同士を接続する複数のバスバーと、
前記バスバーを保持するバスバーホルダと、
前記バスバーホルダの上面に配置され、ガスダクトを画成するダクト板と、
を備え、
前記バスバーホルダは、複数のサブホルダに分割されており、
ダクト板は、前記サブホルダと結合される長穴を形成しており、
各サブホルダは、前記長穴と対応する位置に、該長穴よりも長い支持面と、前記支持面に開口された連結部を形成しており、
分割された前記複数のサブホルダを跨ぐように前記ダクト板を、前記支持面に載置した状態で、前記長穴を通じて前記連結部に結合して前記複数のサブホルダと前記ダクト板を連結してなる電源装置。

【請求項2】

請求項１に記載の電源装置であって、
前記サブホルダは、前記ガスダクト内にボスを形成しており、
前記ボスの上面に、前記支持面を形成してなる電源装置。

【請求項3】

請求項２に記載の電源装置であって、
前記支持面の、前記連結部の周囲に、前記長穴に挿入される環状枠を突出させてなる電源装置。
上記構成により、環状枠を長穴に挿入して、長穴に沿って螺合部分を摺動させるガイドとして機能させることが可能となる。

【請求項4】

請求項２又は３に記載の電源装置であって、
前記ボスに、インサートナットを埋設してなる電源装置。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか一項に記載の電源装置であって、
前記支持面を、トラック状に形成してなる電源装置。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか一項に記載の電源装置であって、
前記サブホルダ同士を対向させた界面が、平面視において階段状に形成されてなる電源
装置。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか一項に記載の電源装置であって、
前記バスバーホルダは、前記サブホルダ同士を対向させた対向面の一方から、他方の対向面に向かって延出され、前記サブホルダ同士の隙間を閉塞するオーバーラップ部を形成してなる電源装置。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか一項に記載の電源装置であって、
前記バスバーが、
角柱状に延長されたバスバー本体と、
前記バスバー本体から延出され、前記電極端子と接続されるバスバー枝部と、
を備える電源装置。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか一項に記載の電源装置であって、
前記バスバーホルダが、ＰＢＴで形成されてなる電源装置。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか一項に記載の電源装置であって、
前記ダクト板が、ＳＵＳ又は鉄製である電源装置。

【請求項11】

請求項１～１０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12】

請求項１～１０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】

本開示は、電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

複数の電池セルを備える電池モジュールや電池パックなどの電源装置は、ハイブリッド自動車や電気自動車など車両用の電源や、工場用、家庭用などの蓄電システムの電源などに利用されている（例えば特許文献１～３参照）。

【0003】

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２１の模式断面図に示すように、電源装置９００は角型の外装缶の電池セル９０１を積層した電池積層体９１０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同士をバインドバー９０４で締結している。また角形の電池セル９０１は、その上面に正負の電極端子９０２を離間して設けている。隣接する電池セル９０１の電極端子９０２は、バスバーで接続される。一般にバスバーは、バスバーホルダ９４１で位置決め状態に保持される。このようなバスバーホルダ９４１はポリプロピレンなどの樹脂製のものが採用されている。

【0004】

さらに電池セル９０１は、異常時に外装缶の内部が高圧になると、開弁してガスを放出するガス排出弁９０１ｃが設けられている。ガス排出弁９０１ｃは、電池セル９０１の外装缶の上面において、例えば正負の電極端子９０２の間に形成される。このような電池セル９０１を多数積層した電源装置９００において、いずれかの電池セルが熱暴走など、何らかの理由で内部が高圧になると、ガス排出弁９０１ｃから高温、高圧のガスが放出される。このため電池積層体９１０の上方には、ガスダクトが設けられている。ガスダクトは、例えば図２０のバスバーホルダ９４１の上面に、ダクト板９４９を螺合して形成される。

【0005】

電池セルは、充放電を繰り返すと外装缶が膨張、収縮する。特に近年の高容量化の要求に伴い、二次電池セル一枚あたりの高容量化が進んでおり、この結果、膨張量も大きくなる傾向にある。このような二次電池セルを多数枚、積層して締結している電池積層体においては、各電池セルの膨張によって隣接する電池セル間で相互の位置ずれが発生するため、バスバーホルダ９４１で電極端子間の位置ずれを吸収する必要がある。例えば、樹脂ヒンジやバネ等利用して伸縮構造を形成し、電極端子間の位置ずれを吸収している。このような樹脂ヒンジやバネを作るためには、バスバーホルダは上述の通りポリプロピレンのような柔軟な樹脂で形成する必要がある。

【0006】

その一方で、電池セルの高容量化に伴い、セルが内部短絡した場合などに噴出したガスを安全に排出するため、電池積層体の上方にガスダクトを形成している。ガスダクトは、図２０に示すようにバスバーホルダ９４１の上面に、ダクト板９４９を固定して形成される。

【0007】

しかしながら、バスバーホルダ９４１には上述の通り、電池セル９０１の膨張を吸収できる柔軟性が求められおり、一方では樹脂製のバスバーホルダ９４１にダクト板９４９を、高いガス圧に晒されても外れないようにボルト９６７で強固に固定する必要があり、高い剛性が求められる。このように、バスバーホルダ９４１には変形に対する柔軟性と、高い圧力に対する耐性という相反する特性が求められており、これらを両立させることは困難であった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特許第６３４４３６２号公報

【文献】特許第６４６５１９６号公報

【文献】特許第５６６８５５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明の一態様の目的の一は、電池セルを複数枚積層した電池積層体の全長が伸縮する事態に対応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】

【0010】

本発明のある態様に係る電源装置は、外装缶の内圧上昇時に開弁するガス排出弁、及び電極端子を上面に形成した電池セルを、複数積層した電池積層体と、前記電極端子同士を接続する複数のバスバーと、前記バスバーを保持するバスバーホルダと、前記バスバーホルダの上面に配置され、ガスダクトを画成するダクト板と、を備え、前記バスバーホルダは、複数のサブホルダに分割されており、ダクト板は、前記サブホルダと結合される長穴を形成しており、各サブホルダは、前記長穴と対応する位置に、該長穴よりも長い支持面と、前記支持面に開口された連結部を形成しており、分割された前記複数のサブホルダを跨ぐように前記ダクト板を、前記支持面に載置した状態で、前記長穴を通じて前記連結部に結合して前記複数のサブホルダと前記ダクト板を連結している。

【発明の効果】

【0011】

本発明のある態様に係る電源装置によれば、バスバーホルダを複数に分割して、電池セルの積層方向への伸縮を吸収可能としつつ、伸縮しないダクト板に摺動自在に固定することで、連結状態を維持できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態１に係る要部拡大図付き電源装置を示す斜視図である。

【図2】図１に示す電源装置の分解斜視図である。

【図3】図２のカバー集合体において、バスバーホルダとダクト板を分離した分解斜視図である。

【図4】図３のバスバーホルダからバスバーを分離した分解斜視図である。

【図5】図４のバスバーホルダをサブホルダに分割した分解斜視図である。

【図6】図２のカバー集合体の平面図である。

【図7】図６においてダクト板を除いたバスバーホルダを示す要部拡大図付き平面図である。

【図8】図７においてバスバーを除いたバスバーホルダを示す要部拡大図付き平面図である。

【図9】図８のバスバーホルダをサブホルダに分割した要部拡大図付き平面図である。

【図10】図６のＸ－Ｘ線における模式断面図である。

【図11】バスバーホルダの要部拡大分解斜視図である。

【図12】変形例に係るダクト板とサブホルダの連結構造を示す模式断面図である。

【図13A】他の変形例に係るダクト板とサブホルダの連結構造を示す模式断面図である。

【図13B】図１３Ａの状態から連結部を熱かしめした状態を示す模式断面図である。

【図14A】さらに他の変形例に係るダクト板とサブホルダの連結に用いるブッシュナットを示す平面図である。

【図14B】図１４Ａのダクト板とサブホルダの連結構造を示す模式断面図である。

【図15】さらに他の変形例に係るダクト板とサブホルダの連結構造を示す模式断面図である。

【図16】実施形態２に係る電源装置のバスバーホルダを示す平面図である。

【図17】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18】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19】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20】従来の電源装置を示す模式平面図である。

【図21】従来の電源装置を示す分解斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の実施形態は、以下の構成によって特定されてもよい。

【0014】

本発明の一実施形態に係る電源装置は、上記構成に加えて、前記サブホルダは、前記ガスダクト内にボスを形成しており、前記ボスの上面に、前記支持面を形成している。

【0015】

本発明の他の実施形態に係る電源装置は、上記いずれかの構成に加えて、前記支持面の、前記連結部の周囲に、前記長穴に挿入される環状枠を突出させている。上記構成により、環状枠を長穴に挿入して、長穴に沿って結合部分を摺動させるガイドとして機能させることが可能となる。

【0016】

また、本発明の他の実施形態に係る電源装置は、上記いずれかの構成に加えて、前記ボスに、インサートナットを埋設している。

【0017】

さらに、本発明の他の実施形態に係る電源装置は、上記いずれかの構成に加えて、前記支持面を、トラック状に形成している。

【0018】

さらにまた、本発明の他の実施形態に係る電源装置は、上記いずれかの構成に加えて、前記サブホルダ同士を対向させた界面が、平面視において階段状に形成されている。

【0019】

さらにまた、本発明の他の実施形態に係る電源装置は、上記いずれかの構成に加えて、前記バスバーホルダは、前記サブホルダ同士を対向させた対向面の一方から、他方の対向面に向かって延出され、前記サブホルダ同士の隙間を閉塞するオーバーラップ部を形成している。上記構成により、バスバーホルダをサブホルダに分割したことで生じる隙間から、万一いずれかの電池セルのガス排出弁からガスが放出されたとしても、ガスが隙間から漏れる事態をオーバーラップ部で抑制することができる。

【0020】

さらにまた、本発明の他の実施形態に係る電源装置は、上記いずれかの構成に加えて、前記バスバーが、角柱状に延長されたバスバー本体と、前記バスバー本体から延出され、前記電極端子と接続されるバスバー枝部とを備えている。

【0021】

さらにまた、本発明の他の実施形態に係る電源装置は、上記いずれかの構成に加えて、前記バスバーホルダが、ＰＢＴで形成されている。

【0022】

さらにまた、本発明の他の実施形態に係る電源装置は、上記いずれかの構成に加えて、前記ダクト板が、ＳＵＳ又は鉄製である。

【0023】

さらにまた、本発明の他の実施形態に係る電動車両は、上記何れかの電源装置と、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。

【0024】

さらにまた、本発明の他の実施形態に係る蓄電装置は、上記何れかの電源装置と、該電源装置への充放電を制御する電源コントローラと備えて、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。

【0025】

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。

【0026】

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］

【0027】

本発明の実施形態１に係る電源装置１００を、図１～図２にそれぞれ示す。これらの図において、図１は実施形態１に係る電源装置１００の要部拡大図付き分解斜視図、図２は図１に示す電源装置１００の分解斜視図を、それぞれ示している。

【0028】

これらの図に示す電源装置１００は、複数の電池セル１を積層した電池積層体１０と、この電池積層体１０の両側端面を覆う一対のエンドプレート２０と、エンドプレート２０同士を締結する複数の締結部材１５と、電池積層体１０の上面に設けられたカバー集合体４０を備える。

【0029】

締結部材１５は、複数の電池セル１の積層方向に沿って延長された板状に形成される。この締結部材１５は、電池積層体１０の対向する側面にそれぞれ配置されて、エンドプレート２０同士を締結する。
（電池積層体１０）

【0030】

電池積層体１０は、図２に示すように、正負の電極端子２を備える複数の電池セル１と、これら複数の電池セル１の電極端子２に接続されて、複数の電池セル１を並列かつ直列に接続するバスバー５０を備える。これらのバスバー５０を介して複数の電池セル１を並列や直列に接続している。電池セル１は、充放電可能な二次電池である。電源装置１００は、複数の電池セル１が並列に接続されて並列電池グループを構成すると共に、複数の並列電池グループが直列に接続されて、多数の電池セル１が並列かつ直列に接続される。図２に示す電源装置１００は、複数の電池セル１を積層して電池積層体１０を形成している。また電池積層体１０の両端面には一対のエンドプレート２０が配置される。このエンドプレート２０同士に、締結部材１５の端部を固定して、積層状態の電池セル１を押圧した状態に固定する。
（電池セル１）

【0031】

電池セル１は、図２に示すように、厚さに比べて幅が広い、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１０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２を固定している。さらに、封口板１ｂは、正負の電極端子２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１ｃを設けている。

【0032】

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１０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１０の高出力化を図ることができる。斯かる場合、電池積層体１０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２を設けている端子面１Ｘ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１０としている。そして、電池積層体１０の上面を、複数の電池セル１のガス排出弁１ｃを設けた面としている。
（電極端子２）

【0033】

電池セル１は、図２等に示すように天面である封口板１ｂを端子面１Ｘとして、この端子面１Ｘの両端部に正負の電極端子２を固定している。電極端子２は、突出部を円柱状としている。ただ、突出部は、必ずしも円柱状とする必要はなく、多角柱状又は楕円柱状とすることもできる。

【0034】

電池セル１の封口板１ｂに固定される正負の電極端子２の位置は、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、図２に示すように、電池セル１を左右反転させて積層し、隣接して接近する正極と負極の電極端子２をバスバー５０で接続することで、隣接する電池セル１同士を直列に接続できるようにしている。なお、本発明は、電池積層体を構成する電池セルの個数とその接続状態を特定しない。後述する他の実施形態も含めて、電池積層体を構成する電池セルの個数、及びその接続状態を種々に変更することもできる。

【0035】

複数の電池セル１は、各電池セル１の厚さ方向が積層方向となるように積層されて、電池積層体１０を構成している。電池積層体１０は、正負の電極端子２を設けている端子面１Ｘ、図２においては封口板１ｂが同一平面となるように、複数の電池セル１を積層している。

【0036】

電池積層体１０は、隣接して積層される電池セル１同士の間に、絶縁スペーサ１６を介在させてもよい。絶縁スペーサ１６は、樹脂等の絶縁材で薄いプレート状又はシート状に製作されている。絶縁スペーサ１６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する。この絶縁スペーサ１６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同士を絶縁できる。なお、隣接する電池セル間に配置されるスペーサとしては、電池セルとスペーサの間に冷却気体の流路が形成される形状のスペーサを用いることもできる。また、電池セル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フィルムで電池セルの電極端子部分を除く外装缶の表面を覆ってもよい。この場合は、絶縁スペーサを省略してもよい。また、複数の電池セルを多並列、多直列に接続する電源装置においては、互いに直列に接続される電池セル同士の間に絶縁スペーサを介在させて絶縁する一方、互いに並列に接続される電池セル同士においては、隣接する外装缶同士に電圧差が生じないので、これらの電池セルの間の絶縁スペーサを省略することもできる。

【0037】

さらに、図２に示す電源装置１００は、電池積層体１０の両端面にエンドプレート２０を配置している。なおエンドプレート２０と電池積層体１０の間に端面スペーサ１７を介在させて、これらを絶縁してもよい。端面スペーサ１７も、樹脂等の絶縁材で薄いプレート状又はシート状に製作できる。

【0038】

実施形態１に係る電源装置１００は、複数の電池セル１が互いに積層される電池積層体１０において、互いに隣接する複数の電池セル１の電極端子２同士をバスバー５０で接続して、複数の電池セル１を並列かつ直列に接続する。
（エンドプレート２０）

【0039】

エンドプレート２０は、図２に示すように、電池積層体１０の両端に配置されると共に、電池積層体１０の両側面に沿って配置される左右一対の締結部材１５を介して締結される。エンドプレート２０は、電池積層体１０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１７の外側に配置されて電池積層体１０を両端から挟着している。
（締結部材１５）

【0040】

締結部材１５は、両端を電池積層体１０の両端面に配置されたエンドプレート２０に固定される。複数の締結部材１５でもってエンドプレート２０を固定し、もって電池積層体１０を積層方向に締結している。各締結部材１５は、図２等に示すように、電池積層体１０の側面に沿う所定の幅と所定の厚さを有する金属製で、電池積層体１０の両側面に対向して配置されている。この締結部材１５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１５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。

【0041】

締結部材１５は、板状の締結主面１５ａの上下をコ字状に折曲して、折曲片１５ｄを形成している。上下の折曲片１５ｄは、電池積層体１０の左右側面において、電池積層体１０の上下面を隅部から覆う。この締結部材１５は、締結主面１５ａに開口された複数の締結ねじ穴にそれぞれボルト１５ｆを螺合し、エンドプレート２０の外周面に固定している。なお、締結主面１５ａとエンドプレート２０との固定は、必ずしもボルトを用いた螺合に限られず、ピンやリベット等としてもよい。

【0042】

多数の電池セル１を積層している電源装置１００は、複数の電池セル１からなる電池積層体１０の両端に配置されるエンドプレート２０を締結部材１５で連結することで、複数の電池セル１を拘束するように構成されている。複数の電池セル１を、高い剛性をもつエンドプレート２０や締結部材１５を介して拘束することで、充放電や劣化に伴う電池セル１の膨張、変形、相対移動、振動による誤動作などを抑制できる。
（絶縁シート３０）

【0043】

また締結部材１５と電池積層体１０の間には、絶縁シート３０が介在される。絶縁シート３０は絶縁性を備える材質、例えば樹脂などで構成され、金属製の締結部材１５と電池セル１との間を絶縁している。図２等に示す絶縁シート３０は、電池積層体１０の側面を覆う平板３１と、この平板３１の上下にそれぞれ設けられた折曲被覆部３２とで構成される。折曲被覆部３２は、締結部材１５の折曲片１５ｄを覆うように、平板３１からコ字状に折曲した後、さらに折り返している。これにより折曲片１５ｄは、上面から側面及び下面にかけて絶縁性の折曲被覆部で覆うことにより、電池セル１と締結部材１５の意図しない導通を回避することができる。

【0044】

また折曲片１５ｄは、折曲被覆部３２を介して、電池積層体１０の電池セル１の上面及び下面を押圧する。これにより、各電池セル１を上下方向から折曲片１５ｄで押圧して高さ方向に保持し、振動や衝撃等が電池積層体１０に印加されても、各電池セル１が上下方向に位置ずれしないように維持できる。

【0045】

なお、電池積層体や電池積層体の表面が絶縁されている場合、例えば電池セルが絶縁性のケースに収納されていたり、樹脂製の熱収縮性フィルムで覆われている場合、又は締結部材の表面に絶縁性の塗料やコーティングが施されている場合、あるいは締結部材が絶縁性の材質で構成されている場合等は、絶縁シートを不要とできる。また絶縁シート３０も、電池積層体１０の下面側で締結部材１５の折曲片１５ｄとの絶縁を考慮しなくてよい場合は、折曲被覆部３２を上端側にのみ形成してもよい。例えば電池セルを熱収縮性フィルムで被覆している場合等が該当する。
（バスバーホルダ４１）

【0046】

バスバー５０は、バスバーホルダ４１で保持される。バスバーホルダ４１は、電池積層体１０の上面に固定される。バスバーホルダ４１を用いることで、複数のバスバー５０を互いに絶縁し、かつ電池セル１の端子面１Ｘとバスバー５０とを絶縁しながら、複数のバスバー５０を電池積層体１０の上面の定位置に配置できる。
（カバー集合体４０）

【0047】

図２のカバー集合体４０は、バスバーホルダ４１とダクト板４９で構成される。図２のカバー集合体４０において、バスバーホルダ４１とダクト板４９を分離した分解斜視図を図３に、図３のバスバーホルダ４１からさらにバスバー５０を分離した状態を図４に、図４のバスバーホルダ４１をサブホルダ４２に分割した状態を図５に、それぞれ示す。また図６は図２のカバー集合体４０の平面図、図７は図６においてダクト板４９を除いたバスバーホルダ４１を示す平面図、図８は図７においてバスバー５０を除いたバスバーホルダ４１を示す平面図、図９は図８のバスバーホルダ４１をサブホルダ４２に分割した平面図を、それぞれ示している。
（バスバー５０）

【0048】

バスバー５０は、図４、図５の分解斜視図に示すように、バスバー本体５１と、このバスバー本体５１から延出され、電極端子２と接続されるバスバー枝部５２とで構成される。バスバー本体５１は、角柱状に延長された形状で、延長方向に沿って所定の間隔でバスバー枝部５２を固定している。このバスバー本体５１は、導電性に優れた金属製の棒体とする。好ましくは、バスバー枝部５２を同じ材料、例えば銅製やアルミニウム製とする。角柱状として断面積を大きくすることで、導電率を向上できる。また正方形状とせず長方形状として高さを抑え、電源装置の大型化を回避している。

【0049】

バスバー枝部５２は、金属板を裁断、加工して所定の形状に製造される。ここでは、角柱状のバスバー本体５１の表面に沿うように、階段状に折曲している。これによってバスバー枝部５２とバスバー本体５１との接触面積を大きくして、接触抵抗を低減して高い導電性を維持できる。またバスバー枝部５２をバスバー本体５１の側面から突出させることで、電池セル１の電極端子２に対して当接させやすくなり、溶接作業の作業性を向上できる。

【0050】

バスバー枝部５２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、バスバー枝部５２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。

【0051】

なお、図４、図５に示すバスバー５０は、一例であり、必ずしもバスバー本体部５１とバスバー枝５２で構成されなくてもよい。典型的には、一枚の板材からなるバスバーなどが採用される。
（ガスダクト４３）

【0052】

またカバー集合体４０は、電池積層体１０を構成する電池セル１のいずれかから、高温高圧のガスが排出された場合に、このガスを電源装置１００の外部に排出するガス排出経路、すなわちガスダクト４３を構成する。バスバーホルダ４１は、図３の分解斜視図に示すように、延長方向に沿って中央にガスダクト４３を形成し、左右にバスバー５０を配置している。このような配置によって、電池積層体１０の上面で、電極端子同士を接続するバスバー５０を配置しながらガスの排出経路を確保できる。図６に示す例では、バスバーホルダ４１は、中央に一対の壁部４６を形成してガスダクト４３を画成している。またガスダクト４３の外側には、回路基板の出力線や信号線といったハーネス類を配置する通線部４４を設けている。さらに通線部４４の外側に、バスバー５０を配置するバスバーガイド部４５を形成している。このバスバーホルダ４１は、絶縁性に優れた樹脂製とする。例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）製とする。

【0053】

壁部４６は、壁部４６同士で挟まれたバスバーホルダ４１のダクト面４８、及び上面を閉塞するダクト板４９でもってガスダクト４３を区画して、ガスが他の部位に流れ込むのを阻止して、安全に外部に排出するためのガス排出経路を画成している。またバスバーホルダ４１のダクト面４８には、複数のガス導入口４８ｂが形成される。ガス導入口４８ｂは、電池積層体１０の各電池セル１のガス排出弁１ｃと対応する位置に形成される。

【0054】

なおバスバーホルダ４１のダクト面４８には、複数の邪魔板を設けてもよい。邪魔板は、ガスダクト４３に排出されたガスの排出経路を長くして圧力を低下させ、温度を低下させて安全に排出する。
（ダクト板４９）

【0055】

さらにバスバーホルダ４１には、ダクト板４９が固定される。図３の分解斜視図に示すように、左右の壁部４６と、床面のダクト面４８と、天面のダクト板４９でもってガスダクト４３が画成される。ダクト板４９は、剛性を高めるため、板金製などの金属板とすることが好ましい。例えばＳＵＳや鉄製とする。あるいはダクト板４９をバスバーホルダ４１と同じく、ＰＢＴ製の絶縁性の樹脂製としてもよい。
（サブホルダ４２）

【0056】

さらにバスバーホルダ４１は、図５、図７に示すように複数のサブホルダ４２に分割されている。これにより、図８、図９の平面図に示すように、電池セルが膨張して電池積層体１０の全長が変化しても、これを吸収できる。

【0057】

図２０に示す電源装置９００のように、ダクト板９４９をバスバーホルダ９４１を分割したサブホルダ９４２の上面にボルト９６７でそのまま固定すると、バスバーホルダ９４１がダクト板９４９によって突っ張られ、サブホルダ９４２に分割して電池積層体９１０の伸縮を吸収するバスバーホルダ９４１の伸縮構造が機能しなくなってしまう。そこで、ダクト板をバスバーホルダに取り付けた状態でも、バスバーホルダの伸縮機能が損なわれないように、ダクト板とバスバーホルダの固定構造を工夫している。具体的には、図１１の要部拡大分解斜視図に示すように、ダクト板４９はボルト６７でサブホルダ４２に螺合される長穴４９ｂを形成している。また各サブホルダ４２は、長穴４９ｂと対応する位置に、この長穴４９ｂよりも長い支持面６１を形成している。支持面６１には連結部６３としてネジ穴が開口されている。サブホルダ４２は、ガスダクト４３内にボス６０を形成している。ボス６０は天面をトラック形状とし、この天面を支持面６１としている。

【0058】

そして分割された複数のサブホルダ４２を跨ぐようにダクト板４９を、支持面６１に載置した状態で、長穴４９ｂを通じて連結部であるネジ穴６３にボルト６７を螺合して、複数のサブホルダ４２とダクト板４９を連結している。このような構成により、バスバーホルダ４１を複数に分割して電池セルの積層方向への伸縮を吸収可能としつつ、伸縮しないダクト板４９に摺動自在に固定することで、連結状態を維持できる。

【0059】

ボス６０は、天面の支持面６１をトラック形状としている。この支持面６１の中心に連結部６３を形成している。また連結部６３の周囲に、長穴４９ｂに挿入される環状枠６２を突出させることが好ましい。このような構成により、環状枠６２を長穴４９ｂに挿入して、長穴４９ｂに沿って螺合部分を摺動させるガイドとして機能させることが可能となる。

【0060】

図１０の模式断面図に示す例では、ボルト６７を螺合するインサートナット６４を、ボス６０に埋設している。インサートナット６４の上面を支持面６１から突出させて、環状枠６２としている。またボス６０は図３、図４、図１１等に示すように壁部４６と一体的に設けることが好ましい。これにより、ボス６０でもって壁部４６の強度を高める効果も得られる。

【0061】

以上の例では、ダクト板４９とサブホルダ４２との結合を、長穴４９ｂと連結部６３であるネジ穴にボルト６７を螺合する構成とした。ただ本発明は、ダクト板４９とサブホルダ４２との結合を、螺合に限定するものでなく、ダクト板をサブホルダに、多少の変位を許容する態様で結合する既知の構成を適宜採用できる。例えば、図１２の分解斜視図に示すように、ボルトに代えて先端に矢尻を有するアンカー６７Ｂを用いて、ダクト板４９の長穴４９ｂ及びサブホルダ４２Ｂの連結部６３Ｂに刺入する。連結部６３は、ネジ穴に代えて、アンカー６７Ｂの矢尻を圧入できる開口としている。

【0062】

あるいは、かしめによる連結を用いてもよい。例えば図１３Ａの断面図に示すように、サブホルダ４２Ｃの連結部６３Ｃとして、樹脂製のボスを突出させておき、ダクト板４９の長穴４９ｂに下面側から挿入した後、ボスの先端面をヒータＨＴ等で加熱、加圧して潰すことにより、図１３Ｂに示すようにボスの先端を長穴４９ｂよりも大きくして連結できる。

【0063】

あるいはまた、図１４Ａの平面図に示すようにブッシュナット６７Ｄを用いてもよい。この場合、サブホルダ４２Ｄの連結部６３Ｄは、図１４Ｂの断面図に示すようにピン状に形成する。そしてこのピンをダクト板４９の長穴４９ｂに下面から挿入した状態で、ピンの先端にブッシュナット６７Ｄを係合し、ブッシュナット６７Ｄとサブホルダ４２Ｄでダクト板４９を挟み込むように固定する。

【0064】

あるいはまた、図１５の断面図に示すように、サブホルダ４２Ｅの連結部６３Ｅを爪状に形成してもよい。この場合も、爪状の連結部６３Ｅを、ダクト板４９の長穴４９ｂの下面側から挿入して爪状を係止することで、爪状の連結部６３Ｅでもってダクト板４９を挟み込むように固定することができる。

【0065】

図３等の例では、分割されたサブホルダ４２同士の接合界面は、階段状に形成している。これにより、接合界面でサブホルダ４２同士を位置決めし易くなり、図６、図７に示すようにバスバー５０を配置するバスバーガイド部４５同士をサブホルダ４２間で直線状に連結できる。階段状に形成した接合界面は、図８に示すように一部のガス導入口４８ｂを二分割するように形成される。

【0066】

またサブホルダ４２同士の連結状態を維持するため、係止構造を設けてもよい。図８、図９の例では、係止構造として、枠状６５と、この枠状６５に挿入されるピン６６とで構成している。枠状６５はトラック形状に形成して内部にスリットを設け、このスリット内にピン６６を挿入して移動させることができる。スリットの内径は、ピン６６の外径と一致させるか、マージンを加味してこれよりも若干大きく設計する。

【0067】

なお、サブホルダ４２同士の移動量は僅かであるため、枠状６５はサブホルダ４２の全長に渡って設ける必要はなく、ピン６６が移動する距離をカバーできる長さ分だけ設けてもよい。
（オーバーラップ部４７）

【0068】

バスバーホルダ４１をサブホルダ４２に分割した接合界面において、万一いずれかの電池セルのガス排出弁が開弁してもサブホルダ４２同士の接合界面からガスが漏れないように、接合界面をオーバーラップさせて隙間を防ぐことが好ましい。このためバスバーホルダ４１は、サブホルダ４２同士を対向させた対向面の一方から、他方の対向面に向かって延出されたオーバーラップ部４７を形成している。オーバーラップ部４７は、電池積層体が膨張してサブホルダ４２同士が離間された場合に、サブホルダ４２同士の隙間を閉塞する。

【0069】

図５の分解斜視図及び図１１の要部拡大分解斜視図に示す例では、接合界面において、壁部４６にオーバーラップ部４７を形成している。オーバーラップ部４７は、接合界面で当接する壁部４６同士の一方で、壁部４６の側面から延出されて、他方の壁部４６の側面側に当接するように構成される。これによって、サブホルダ４２同士を付き合わせた際にも、オーバーラップ部４７はサブホルダ４２同士の突き合わせを阻害することなく、壁部４６の側面側に位置する。またサブホルダ４２同士が離間された場合には、この隙間をオーバーラップ部４７で塞ぐことが可能となる。

【0070】

オーバーラップ部４７は、壁部４６の内、ガスダクト４３と面する側に設けることが好ましい。これによって、通線部４４側に突出部分をなくし、ハーネス等の配置を阻害する事態を回避できる。ただオーバーラップ部を、壁部の内、ガスダクトの外側となる面側に設けてもよい。これによって、ガスの排出をオーバーラップ部の端面で阻害する事態を回避できる。

【0071】

またオーバーラップ部は、壁部のみならず、例えばガスダクトの底面側を構成するサブホルダのダクト面に設けてもよい。
［実施形態２］

【0072】

さらに、図８、図９の例では接合界面を階段状としているが、本発明はサブホルダ同士の接合界面をこの形状に限定せず、他の形状としてもよい。例えば、図１６に示す実施形態２に係る電源装置２００のバスバーホルダ４１Ｂでは、サブホルダ４２Ｂ同士の接合界面を直線状としている。直線状の接合界面とすることで、サブホルダ４２Ｂ同士が幅方向（図１６において上下方向）に位置ずれする懸念があるが、上述した係止構造を設けることで、ガスダクト４３Ｂ、通線部４４Ｂ、バスバーガイド部４５Ｂを直線状に維持したままサブホルダ４２Ｂ同士の間隔を安定的に変化させることができる。

【0073】

また、以上の例ではバスバーホルダ４１を２つのサブホルダ４２に分割する例を説明したが、本発明はサブホルダの分割数を２個に限定せず、３個以上としてもよいことはいうまでもない。

【0074】

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）

【0075】

図１７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１７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）

【0076】

また、図１８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）

【0077】

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１９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。

【0078】

図１９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。

【0079】

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。

【0080】

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】

【0081】

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、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】

【0082】

１００、２００、９００…電源装置
１…電池セル
１Ｘ…端子面
１ａ…外装缶
１ｂ…封口板
１ｃ…ガス排出弁
２…電極端子
１０…電池積層体
１５…締結部材；１５ａ…締結主面；１５ｄ…折曲片
１５ｆ…ボルト
１６…絶縁スペーサ
１７…端面スペーサ
２０…エンドプレート
３０…絶縁シート；３１…平板；３２…折曲被覆部
４０…カバー集合体
４１、４１Ｂ…バスバーホルダ
４２、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ、４２Ｅ…サブホルダ
４３、４３Ｂ…ガスダクト
４４、４４Ｂ…通線部
４５、４５Ｂ…バスバーガイド部
４６…壁部
４７…オーバーラップ部
４８…ダクト面；４８ｂ…ガス導入口
４９…ダクト板；４９ｂ…長穴
５０…バスバー
５１…バスバー本体
５２…バスバー枝部
６０…ボス
６１…支持面
６２…環状枠
６３、６３Ｂ、６３Ｃ、６３Ｄ、６３Ｅ…連結部
６４…インサートナット
６５…枠状
６６…ピン
６７…ボルト；６７Ｂ…アンカー；６７Ｄ…ブッシュナット
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
９０１…電池セル；９０１ｃ…ガス排出弁
９０２…電極端子
９０３…エンドプレート
９０４…バインドバー
９１０…電池積層体
９４１…バスバーホルダ
９４２…サブホルダ
９４９…ダクト板
９６７…ボルト
ＨＴ…ヒータ
ＨＶ、ＥＶ…車両

【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13A】

【図13B】

【図14A】

【図14B】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】