(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外形を、幅よりも厚さを薄くした角形とする複数の角形電池セル(1)と、
前記複数の角形電池セル(1)同士を積層する面に介在させて、該角形電池セル(1)間を絶縁するためのセパレータ(2)と、
前記複数の角形電池セル(1)を、前記セパレータ(2)を交互に介在させた状態で積層した電池積層体(50)の端面に配置されたエンドプレート(4)と、
前記電池積層体(50)端面のエンドプレート(4)同士を締結するためのバインドバー(11)と、
前記電池積層体(50)を上面に載置する載置プレート(6)と、
前記電池積層体(50)を前記載置プレート(6)の上面に固定するための固定手段(30)と、を備える電源装置であって、
前記バインドバー(11)が、電池積層体(50)の側面において、電池積層体(50)の上面を係止するよう、上端を折曲された係止折曲片(14)を設けており、
かつ前記バインドバー(11)の下面において、前記固定手段(30)として、前記係止折曲片(14)の折曲方向と反対側に折曲され、前記電池積層体(50)の側面側から突出すると共に、その底面を前記載置プレート(6)上に固定するための固定片(31)を設けてなることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源装置であって、
前記固定片(31)は、前記バインドバー(11)の長さ方向に沿って離散的に複数設けられてなることを特徴とする電源装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電源装置であって、
前記複数の固定片(31)は、前記載置プレート(6)に固定するためのねじ穴(32)をそれぞれ開口してなることを特徴とする電源装置。
【請求項４】
外形を、幅よりも厚さを薄くした角形とする複数の角形電池セル(1)と、
前記複数の角形電池セル(1)同士を積層する面に介在させて、該角形電池セル(1)間を絶縁するためのセパレータ(2)と、
前記複数の角形電池セル(1)を、前記セパレータ(2)を交互に介在させた状態で積層した
電池積層体(50)の端面に配置されたエンドプレート(4)と、
前記電池積層体(50)端面のエンドプレート(4)同士を締結するためのバインドバー(11)と、
前記電池積層体(50)を上面に載置する載置プレート(6)と、
前記バインドバー(11)の下端に設けられ、前記電池積層体(50)を前記載置プレート(6)の上面に固定する固定手段(30)と、を備える電源装置であって、
前記バインドバー(11)が、電池積層体(50)の側面において、電池積層体(50)の上面を係止するよう、上端を折曲された係止折曲片(14)を設けており、
前記固定手段(30)として、
前記電池積層体(50)の底面側において、前記載置プレート(6)と係合するための係合手段(33)を、
前記載置プレート(6)が、前記係合手段(33)と対応する位置に、該係合手段(33)と係合する係合受け手段(34)を、それぞれ設けてなると共に、前記係合手段(33)が、前記バインドバー(11)の下端に設けられてなることを特徴とする電源装置。
【請求項５】
扁平な直方体形状の外形を有する複数の角形電池(1)と、
前記複数の角形電池(1)を絶縁するセパレータ(2)と、
隣接する角形電池(1)の間に前記セパレータ(2)を介在させて、前記複数の角形電池(1)を積層してなる電池積層体(50)と、
前記電池積層体(50)の端面に配置されるエンドプレート(4)と、
前記電池積層体(50)の側面に配置され、該電池積層体(50)の両端に位置する前記エンドプレート(4)に固定されるバインドバー(11)と、
前記電池積層体(50)が上面に載置される載置プレート(6)と、
前記バインドバー(11)の下端に設けられ、前記電池積層体(50)を前記載置プレート(6)の上面に固定する前記固定手段(30)と、を備える電源装置であって、
前記バインドバー(11)は、
電池積層体(50)の側面において、電池積層体(50)の上面を係止するよう、該バインドバー(11)の上端を折曲されてなる係止折曲片(14)と、
該バインドバー(11)の下端から突出されてなる固定片(31)であって、前記固定手段(30)として電池積層体(50)の下面と載置プレート(6)の上面との間に設けられる前記固定片(31)と、を含むことを特徴とする電源装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記セパレータ(2)は、一対のセパレータ(2)で角形電池セルを両面から狭持すると共に、該角形電池セルの天面を覆う嵌着突出部(15)を設けてなることを特徴とする電源装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電源装置であって、
前記セパレータ(2)が上端と下端とに、角形電池セル(1)を内側に嵌着する前記嵌着突出部(15)を有し、上下の嵌着突出部(15)の間に角形電池セル(1)を配置してなることを特徴とする電源装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記セパレータ(2)は、その上面隅部において前記バインドバー(11)の係止折曲片(14)を受ける部分を、凹状に形成した該係止折曲片(14)を挿入可能な凹状受け部(16)を形成してなることを特徴とする電源装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記載置プレート(6)が、前記角形電池セル(1)の底面(23)と熱結合状態に配置される、冷媒配管(26)を配設した冷却プレート(7)であることを特徴とする電源装置。
【請求項１０】
請求項１から９に記載の電源装置を備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の角形電池セルをセパレータを挟んで積層した電池積層体を備える電源装置に関し、特に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、車両を走行させるモータに電力を供給する電源に最適な電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の電源装置は、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。また、体積に対する充電容量を大きくすることから、多数の角形電池セルを積層状態に配置する電池積層体を備える電源装置が開発されている（特許文献１参照）。
【０００３】
この電源装置は、角形電池セルを積層状態で締結するために、アングル材のバインドバーで固定している。バインドバーは、積層状態の角形電池セルの両端面に配置されたエンドプレートに両端を固定している。特に角形電池セルが充放電を繰り返すことで膨張することを避けるためにも、バインドバーで強固に締結する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−８６８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながらバインドバーでの締結は、角形電池セルの左右又は水平方向のずれに対しては強いものの、上下又は垂直方向への位置ずれを確実に阻止するのが難しい。特に、車載用の電源装置においては、振動や衝撃に晒される頻度が多くなる。また多数の角形電池セルをセパレータで挟んで積層している電池積層体は、セル数が多いほど、すなわち電池積層体が長くなるほど、振動等によって中央に位置する角形電池セルが上下に振動されることの阻止が難しくなる。加えて、角形電池セルは外装缶をアルミニウム等の金属板の絞り出し加工によって製造される都合上、外形が完全な直方体とならず、一方向に口径が徐々に小さくなる形状であることも、締結のみでの完全な固定を困難としている。この状態で中央部の角形電池セルが振動されると、例えば振動する角形電池セルの表面を被覆するシュリンクチューブ等の絶縁層が、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可能性がある。また、振動によって角形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可能性も考えられる。
【０００６】
角形電池セルの振動は、バインドバーで強く加圧するように締結して少なくできるが、この構造では、振動を確実に阻止するのが難しいばかりでなく、角形電池セルを強く加圧することで他の弊害が発生する。たとえば、セパレータが変形して安定して冷却できなくなり、あるいは角形電池セルが変形する等の弊害が発生する。
【０００７】
また角形電池セルは使用によって発熱する。特に急ブレーキや急発進等で大電流が放電、充電されると、発熱量も多くなる。角形電池セルが高温になると電池寿命を短くするため、効率的な放熱構造が求められる。従来は、角形電池セル同士の間に配置されたセパレータに、冷却空気を流す通風路を設けて空冷によって冷却する構造が一般的であった。これに対して、近年は内部で冷媒を循環させる冷却プレートに電池積層体を熱結合状態とし、冷却プレートを介して放熱させる冷却方式も提案されている。このような冷却方式では、電池積層体を冷却プレート上に載置し、電池積層体の底面を冷却プレートの上面と熱結合状態に固定している。このような構造においては、電池積層体の底面と冷却プレートとを接触させることが重要となる。
【０００８】
しかしながら従来、電池積層体をプレート上に固定するには、電池積層体両端面のエンドプレートをプレートに固定する方式が一般的であり、電池積層体の中間部分を固定する構造が存在していなかった。このため、中間部分の固定が不安となる傾向にあり、特に角形電池セルの積層数が増え、電池積層体が長くなるほど、この問題が顕著となり、中間部分がプレートから浮き上がる等、接触状態が角形電池セル間で一定しなくなる。この結果、冷却能力が角形電池セル間で差が生じ、一部の角形電池セルの劣化が他の角形電池セルよりも進む事態も考えられる。また、このような冷却方式を採用しない組電池においても、上述の通り振動の問題があり、特に車載用途では常時振動に晒されるため、電池積層体の中間部分が波打つようになり、角形電池セルが破損することも考えられる。
【０００９】
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、積層された角形電池セルを中間部分も含めて均一な状態でプレート上に固定可能な組電池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】
【００１０】
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、外形を、幅よりも厚さを薄くした角形とする複数の角形電池セル１と、前記複数の角形電池セル１同士を積層する面に介在させて、該角形電池セル１間を絶縁するためのセパレータ２と、前記複数の角形電池セル１を、前記セパレータ２を交互に介在させた状態で積層した電池積層体５０の端面に配置されたエンドプレート４と、前記電池積層体５０端面のエンドプレート４同士を締結するためのバインドバー１１と、前記電池積層体５０を上面に載置する載置プレート６と、前記電池積層体５０を前記載置プレート６の上面に固定するための固定手段３０と、を備える電源装置であって、前記バインドバー１１が、電池積層体５０の側面において、電池積層体５０の上面を係止するよう、上端を折曲された係止折曲片１４を設けており、かつ前記バインドバー１１の下面において、前記固定手段３０として、前記係止折曲片１４の折曲方向と反対側に折曲され、前記電池積層体５０の側面側から突出すると共に、その底面を前記載置プレート６上に固定するための固定片３１を設けることができる。これにより、電池積層体全体を載置プレートに固定することができる。また、電池積層体の中間部分において、セパレータを係止折曲片で係止することで、このセパレータが載置プレートから振動や外力によって浮き上がることを阻止でき、安定的に保持できる。
【００１１】
また第２の側面に係る電源装置によれば、前記固定片３１は、前記バインドバー１１の長さ方向に沿って離散的に複数設けることができる。これにより、複数の固定片をバインドバーの長さ方向に沿って多数配置することで、中間部位での電池積層体の固定が強固となって、電池積層体の全長が長くなっても載置プレートとの連結を確実なものとできる。
【００１２】
さらに第３の側面に係る電源装置によれば、前記複数の固定片３１は、前記載置プレート６に固定するためのねじ穴３２をそれぞれ開口することができる。これにより、各固定片を螺合によって載置プレートと確実且つ容易に固定できる。
【００１３】
さらにまた第４の側面に係る電源装置によれば、外形を、幅よりも厚さを薄くした角形とする複数の角形電池セル１と、前記複数の角形電池セル１同士を積層する面に介在させて、該角形電池セル１間を絶縁するためのセパレータ２と、前記複数の角形電池セル１を、前記セパレータ２を交互に介在させた状態で積層した電池積層体５０の端面に配置されたエンドプレート４と、前記電池積層体５０端面のエンドプレート４同士を締結するためのバインドバー１１と、前記電池積層体５０を上面に載置する載置プレート６と、前記電池積層体５０を前記載置プレート６の上面に固定するための固定手段３０と、を備える電源装置であって、前記バインドバー１１が、電池積層体５０の側面において、電池積層体５０の上面を係止するよう、上端を折曲された係止折曲片１４を設けており、前記固定手段３０として、前記電池積層体５０の底面側において、前記載置プレート６と係合するための係合手段３３を、前記載置プレート６が、前記係合手段３３と対応する位置に、該係合手段３３と係合する係合受け手段３４を、それぞれ設けることができる。これにより、電池積層体全体を載置プレートに固定することができる。また、電池積層体の中間部分において、係合手段と係合受け手段によってバインドバーとセパレータとが互いに上下方向の移動を規制し、電池積層体を載置プレート上に固定できるので、電池積層体が載置プレートから振動や外力によって浮き上がることを阻止でき、安定的に保持できる。特にこの構成によれば、電池積層体の側面から突出する部材が不要となるため、電池積層体の外形をスリム化しつつ信頼性高く固定でき、装置の小型化に寄与できる利点も得られる。
【００１４】
さらにまた第５の側面に係る電源装置によれば、前記係合手段３３を、前記バインドバー１１の下端に設けることができる。これによって、強固なバインドバーを載置プレートの固定に兼用できる。
【００１５】
さらにまた第６の側面に係る電源装置によれば、前記セパレータ２は、一対のセパレータ２で角形電池セル１を両面から狭持すると共に、該角形電池セル１の天面を覆う嵌着突出部１５を設けることができる。これにより、セパレータが角形電池セルの浮き上がりを阻止し、セパレータは上述の通りバインドバーの係止折曲片によって載置プレート側に押圧されるため、結果として角形電池セルを載置プレート上に安定的に固定できる。
【００１６】
さらにまた第７の側面に係る電源装置によれば、前記セパレータ２が上端と下端とに、角形電池セル１を内側に嵌着する嵌着突出部１５を有し、上下の嵌着突出部１５の間に角形電池セル１を配置することができる。これにより、電池積層体上下両面をセパレータで保持できるので、角形電池セルを確実に保持して振動等に対応できる。
【００１７】
さらにまた第８の側面に係る電源装置によれば、前記セパレータ２は、その上面隅部において前記バインドバー１１の係止折曲片１４を受ける部分を、凹状に形成した該係止折曲片１４を挿入可能な凹状受け部１６を形成することができる。これにより、電池積層体とセパレータとバインドバーとの連結構造を一層強固な構成とできる。
【００１８】
さらにまた第９の側面に係る電源装置によれば、前記載置プレート６が、前記角形電池セル１の底面２３と熱結合状態に配置される、冷媒配管２６を配設した冷却プレート７とすることができる。これにより、電池積層体を底面側から冷却でき、特に電池積層体の中間部分において冷却プレートとの熱結合状態を安定的に維持できるので、電池積層体を端面のみならず全体において均一に効率よく冷却できる利点が得られる。
【００１９】
さらにまた第１０の側面に係る電源装置を備える車両によれば、上記いずれかの電源装置を備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例１に係る電源装置の斜視図である。
【図２】図１から上ケースを外した状態を示す斜視図である。
【図３】図２の電池積層体を載置プレート上に載置する状態を示す斜視図である。
【図４】図３の電池積層体の分解斜視図である。
【図５】図４の角形電池セル同士の積層状態を示す分解斜視図である。
【図６】図３の電池積層体の断面図である。
【図７】変形例１に係るバインドバーを示す斜視図である。
【図８】変形例２に係る電池積層体を示す断面図である。
【図９】変形例３に係る電池積層体を示す断面図である。
【図１０】図９の電池積層体を載置プレート上に載置する状態を示す斜視図である。
【図１１】変形例４に係る電池積層体を載置プレート上に載置する状態を示す斜視図である。
【図１２】変形例５に係る電池積層体を示す断面図である。
【図１３】図１２に示す電池積層体を載置プレート上に載置する状態を示す斜視図である。
【図１４】実施例２に係る電池積層体の冷却構造を示す模式図である。
【図１５】図１４に示す電池積層体の一部拡大垂直縦断面図である。
【図１６】図１４に示す電池積層体の垂直横断面図である。
【図１７】エンジンとモータで走行するハイブリッド自動車にバッテリシステム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バッテリシステムを搭載する例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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用いた車両を例示するものであって、本発明は電源装置及びこれを用いた車両を以下のものに特定しない。なお、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。
（実施例１）
【００２２】
図１〜図１１に、本発明の実施例１に係る電源装置を示す。これらの図において、図１は実施例１に係るバッテリシステム９１の斜視図、図２は図１から上ケース７２を外した状態を示す斜視図、図３は図２の電池積層体５０を載置プレート６上に載置する状態を示す斜視図、図４は、図３の電池積層体５０の分解斜視図、図５は、図４の角形電池セル１同士の積層状態を示す分解斜視図、図６は、図３の電池積層体５０の断面図、図７は、変形例１に係るバインドバー１１を示す斜視図、図８は、変形例２に係る電池積層体５０を示す断面図、図９は、変形例３に係る電池積層体５０を示す断面図、図１０は、図９の電池積層体５０を載置プレート６上に載置する状態を示す斜視図、図１１は変形例４に係る電池積層体を載置プレート上に載置する状態を示す斜視図を、それぞれ示している。
【００２３】
バッテリシステム９１の外観は、図１、図２に示すように、箱形の外装ケース７０を二分割して、内部に複数の電池積層体５０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。図１、図２の外装ケース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２の例では、下ケース７１に電池積層体５０を長手方向に２つ、横方向に２列、計４個収納している。各電池積層体５０は、下ケース７１に止ネジ等で固定して、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。
（電池積層体５０）
【００２４】
各電池積層体５０は図３に示すように、外観を略箱形とし、角形電池セル１を多数積層し、両端面からエンドプレート４で、バインドバー１１を介して狭持している。電池積層体５０は、図４の分解斜視図に示すように、角形の電池セル１を複数、セパレータ２を介して積層して構成される。図４の電池積層体５０の例では、１０個の角形電池セル１を積層している。バインドバー１１は角形電池セル１を締結する締結手段として機能し、この例では枠状の金属板の両端を上面視コ字状に折曲して折曲片１８とし、エンドプレート４と螺合するためのねじ穴を折曲片に開口している。またエンドプレート４には、バインドバー１１の折曲片を受ける位置に窪み１９を設けている。折曲片１８及びエンドプレート４にねじ穴を設けることで、バインドバー１１をエンドプレート４に螺合して固定される。加えてこの電池積層体５０は、図３に示すように載置プレート６上に固定される。このため、電池積層体５０を載置プレート６上に固定するための固定手段３０が設けられる（詳細は後述）。
（角形電池セル１）
【００２５】
角形電池セル１は、図５に示すように、外形を、幅よりも厚さを薄くした角形とする外装缶１２で構成され、外装缶１２の天面２４、すなわち外装缶１２を閉塞する封口板に正負の電極端子１３を設けている。電極端子１３同士は、図４で示すバスバー１７を介して電気的に接続している。なお角形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。この場合は角形電池セル同士を積層する際に、外装缶を絶縁する必要がないので、セパレータを金属製とすることもできる。また角形電池セル１の天面２４を除く面は、絶縁処理される。具体的には、角形電池セル１の天面２４及び底面２３を除く面を、被覆フィルムで表面を被覆する。
【００２６】
このような角形電池セル１は、リチウムイオン二次電池の角形電池である。ただ、角形電池セルは、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の二次電池とすることもできる。角形電池セル１は、所定の厚さを有する四角形で、天面２４の両端部には正負の電極端子１３を突出して設けており、天面２４の中央部には安全弁の開口部を設けている。積層される角形電池セル１は、隣接する正負の電極端子１３をバスバー１７で連結して互いに直列に接続している。隣接する角形電池セル１を互いに直列に接続するバッテリシステムは、出力電圧を高くして出力を大きくできる。ただ、バッテリシステムは、隣接する角形電池セルを並列に接続することもできる。
（セパレータ２）
【００２７】
電池積層体５０は、積層している角形電池セル１の間にセパレータ２を挟着している。この電池積層体５０は、角形電池セル１の外装缶１２を金属製として、プラスチック製のセパレータ２で絶縁して積層できる。セパレータ２は、両面を角形電池セル１に嵌着できる形状として、隣接する角形電池セル１の位置ずれを阻止して積層できる。
【００２８】
またセパレータ２は、図５に示すように、角形電池セル１を冷却するために、角形電池セル１との間に、空気等の冷却気体を通過させる冷却隙間５３を設けている。これにより電池積層体５０は、複数の角形電池セル１を冷却隙間５３ができる状態で積層している。そしてこの電池積層体５０の角形電池セル１に冷却気体を強制送風して冷却する冷却機構として、図１に示すように強制送風機構９Ｂを備えている。電池積層体５０は、図４に示すように、積層している角形電池セル１の間にセパレータ２を挟着している。このセパレータ２は、図５に示すように、角形電池セル１との間に冷却隙間５３ができる形状としている。さらに、図のセパレータ２は、両面に角形電池セル１を嵌着構造で連結している。角形電池セル１に嵌着構造で連結されるセパレータ２を介して、隣接する角形電池セル１の位置ずれを阻止して積層している。
【００２９】
さらにセパレータ２は、両面に角形電池セル１を嵌着構造で連結するために、図５に示すように、上端と下端とに、角形電池セル１を内側に嵌着する嵌着突出部１５を両面に突出するように設けて、上下の嵌着突出部１５の間に角形電池セル１を配置している。上下の嵌着突出部１５は、角形電池セル１の上面と下面に沿う位置に配置されて、角形電池セル１を上下で挟んで定位置に嵌着する。
【００３０】
嵌着突出部１５は、セパレータ２の幅方向に延長されて、セパレータ２の全面を被覆する。ただ、角形電池セル１の上面に配置される嵌着突出部１５は、セパレータ２を積層する状態で、角形電池セル１の電極端子１４を外部に露出させるよう、電極端子の位置に開口窓を開口させている。
（バインドバー１１）
【００３１】
角形電池セル１とセパレータ２を交互に積層した電池積層体５０は、締結手段であるバインドバー１１によって締結される。バインドバー１１は、図４、図５及び図６に示すように、電池積層体５０の側面において、電池積層体５０の中間に位置するセパレータ２の上面を係止するよう、上端を折曲された係止折曲片１４を設けている。この係止折曲片１４は、セパレータ２の上面隅部に階段状に形成された凹状受け部１６に係止されて、セパレータ２を上面から押圧する。なお、係止折曲片１４を係止する構造としては、この他、例えば嵌着突出部の側面に開口するよう形成された嵌着溝に、係止折曲片を挿入するような構成としてもよい。
（固定手段３０）
【００３２】
またバインドバー１１の下面においては、固定手段３０として、載置プレート６上に固定するための固定片３１を設けている。固定片３１は、電池積層体５０の側面側から突出する側に折曲される。すなわち、バインドバー１１は図６の断面図に示すように、上端の係止折曲片１４と下端の固定片３１とを相互に逆向きに折曲される。これにより、上端の係止折曲片１４でセパレータ２の凹状受け部１６を係止した状態で、下端の固定片３１を載置プレート６に固定することによって、セパレータ２を載置プレート６の上面に押しつけるように固定できる。
【００３３】
また固定片３１は、バインドバー１１の両端のみならず、中間にも複数設けられている。これにより、電池積層体５０の中間においても載置プレート６側と固定することができ、従来のように電池積層体両端面のエンドプレートのみ、すなわち両端でのみ固定する構成に比べ、より安定的に電池積層体５０を載置プレート６上に固定できる利点が得られる。特に、電池積層体の積層数が多くなり全長が長くなると、振動等によって中間の角形電池セルが浮き上がりやすくなるところ、中間部分にも固定構造を複数設けることによって、このような弊害を回避できる。加えて、後述する冷却プレート７を用いた冷却方式においては、角形電池セル１と冷却プレート７との熱結合を確実に維持できることから、冷却能力を確実に発揮させて角形電池セルの放熱性能を維持し、信頼性を高められる利点も得られる。
【００３４】
係止折曲片１４は、バインドバー１１の長さ方向に沿って連続的に設けられている。一方の固定片３１は、図４の例ではバインドバー１１の長さ方向に沿って離散的に複数設けられている。折曲係止片は、セパレータ２の凹状受け部１６を押圧する一方、固定片３１は、載置プレート６と固定する必要がある。ここでは、各固定片３１に開口されたねじ穴３２を用いた螺合により、載置プレート６と確実に固定される。このように、固定片３１は載置プレート６との固定位置にのみ設ければ足りるため、係止折曲片のようにバインドバーの長さ全体に設ける必要がなく、離散的に必要な部位にのみ設ける構成としている。これら係止折曲片１４や固定片３１は、金属製のバインドバー１１と一体的に成形することが好ましい。これによって安価に固定手段を設けつつ、十分な強度を発揮できる。
（変形例１）
【００３５】
ただ、この例に限られず、例えば図７に示すように、固定片もバインドバーの長さ方向に沿って連続的に設けてもよいことはいうまでもない。特に図７のバインドバー１１は、固定片３１を連続的に形成することによって、バインドバー１１自体の機械的な強度向上にも寄与している。
（変形例２）
【００３６】
またバインドバーの固定片の形状は、図６の構成に限られず、例えば図８に示すように、バインドバー１１Ｂの上下端を垂直断面視コ字状に折曲させつつ、これに加えて上記と同様に電池積層体５０の側面から突出させる固定片３１Ｂを追加する構成としてもよい。この構成によれば、断面視コ字状のバインドバー１１Ｂによって電池積層体５０を上下面からも狭持して安定的に保持しつつ、さらにこの電池積層体５０を載置プレート６上に固定する構造を、電池積層体５０の長さ方向の中間においても付加することができ、機械的な安定性を一層向上できる利点が得られる。
（変形例３）
【００３７】
さらに上記の例では、いずれも固定手段として、バインドバーの側面から突出させた固定片を用いる構成を説明した。ただ、固定手段はこの構成に限られるものでなく、電池積層体５０の下面と、載置プレート６の上面との間に設けることもできる。このように構成すれば、電池積層体５０の側面から突出する部材を排除できるので、電池積層体５０をスリム化でき、小型化に資する。
【００３８】
このような構成の一例として、変形例２に係る電池積層体５０を、図９、図１０に示す。これらの図に示すバインドバー１１Ｃは、上端を折曲された係止折曲片１４に加えて、下端に載置プレート６と係合するための係合手段３３を複数設けている。一方載置プレート６は、この係合手段３３と対応する位置に、係合受け手段３４を設けている。係合手段３３は鉤状に先端をほぼＬ字状に折曲してなり、一方の係合受け手段３４は、この係合手段３３の鉤状を挿入して係合できる溝状に形成されている。この電池積層体５０は、図１０に示すように、係合手段３３を係合受け手段３４に挿入した状態で水平方向にスライドさせることによって、係合状態とでき、電池積層体５０の上下方向への移動が規制される。一方、水平方向の移動については、エンドプレート４に設けたねじ等の他の固定手段によって規制される。
（変形例４）
【００３９】
さらにバインドバーは、強度を向上させるために補強部を形成することもできる。このような例を変形例４として図１１に示す。この図に示すバインドバー１１Ｄは、電積層体の側面を開口する開口部分に、補強部１１ａを形成している。補強部１１ａは開口部分において、上下に橋渡しするように複数条がほぼ平行に設けられる。また角形電池セル１間に設けられた冷却気体を流すための冷却隙間５３が、補強部１１ａで閉塞されないように、冷却隙間５３と重ならない位置となるように設計される。このため補強部１１ａの幅は、角形電池セル１の幅と同じか、これよりも狭くする。このように補強部１１ａを設けることで、開口部を設けたバインドバー１１Ｄの機械的強度の低下を低減し、電池積層体のより強固に保持できる。
（変形例５）
【００４０】
図９〜図１１の例では、バインドバー１１Ｃ、１１Ｄの下部において突出する複数の係合手段３３を、バインドバー１１Ｃ、１１Ｄの表面に沿ってほぼ同一平面上に並んだ平板状とし、載置プレート６に対して、電池積層体５０の左右でそれぞれ波線状に形成された係合受け手段３４に挿入される構成としている。ただ、このような構成に限られず、係合手段をバインドバーの平面に対して交差する姿勢に固定することもできる。このような例を変形例５として、図１２、図１３に示す。これらの図に示すバインドバー１１Ｅは、その下面から、係合手段３３Ｅを、バインドバー１１Ｅの平面に対して交差する姿勢で突出させ、さらにその先端を断面視コ字状似折曲している。また載置プレート６にはこれに対応して、係合受け手段３４Ｅを矩形状に開口させている。この構成であれば、各係合手段３３Ｅがより広い面積で、線状でなく面状に載置プレート６と接合されるため、機械的な強度及び安定度を増して、より信頼性高く電池積層体５０を載置プレート６に固定できる。
（実施例２）
【００４１】
以上の実施例１では、冷却風をファン等の強制送風機構で強制的に送風して角形電池セルを冷却する空冷方式を採用しているが、本発明は冷却方式を空冷式に限定せず、冷媒を用いた冷却にも適用できる。以下、実施例２として、冷媒を用いて角形電池セル１を冷却する冷却方式について、図１４〜図１６に基づいて説明する。これらの図において、図１４は、実施例２に係る電池積層体５０の冷却構造を示す模式図、図１５は、図１４に示す電池積層体５０の一部拡大垂直縦断面図、図１６は、図１４に示す電池積層体５０の垂直横断面図を、それぞれ示している。この例においては、電池積層体５０を載置する載置プレート６が、電池積層体５０の冷却を行う冷却プレート７として機能する。このため冷却プレート７の内部には、冷媒配管２６を配設している。
【００４２】
図１４に示すバッテリシステム９２を構成する電源装置は、複数の角形電池からなる角形電池セル１を積層している電池積層体５０と、電池積層体５０を構成する角形電池セル１に熱結合状態に配置している冷却プレート７と、この冷却プレート７を冷却する冷却機構９とを備える。この冷却機構９は、電池積層体５０を冷却プレート７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５０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、信頼性の面でも優れる。
（冷却プレート７）
【００４３】
冷却プレート７は、角形電池セル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、図の例では冷媒配管を配設している。図１５の断面図に示すように、冷却プレート７は、内部を閉鎖室とし、この閉鎖室に熱交換器として、冷却液である液化された冷媒を循環させる銅やアルミ等の冷媒配管２６の冷却パイプを内蔵している。冷却パイプは、冷却プレート７の上面板に密着するように固定されて上面板を冷却し、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７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。
【００４４】
冷却プレート７は、この上面に載置される電池積層体５０を冷却する電池冷却手段を構成している。この例では、図１５の断面図に示すように冷却プレート７の内部に、冷媒を循環させるための冷媒配管２６を設けている。この冷媒配管２６に、図１４に示す冷却機構９から冷却液が供給されて冷却プレート７は冷却される。冷却プレート７は、冷却機構９から供給される冷却液を、冷媒配管２６の内部で気化する気化熱で冷却プレート７を冷却する冷媒として、冷却プレート７をより効率よく冷却できる。
【００４５】
冷却プレート７は、角形電池セル１を冷却するために、電池積層体５０を構成する各々の角形電池セル１の外周面である底面２３に熱結合状態に固定している。隣接する角形電池セルを直列に接続しているバッテリシステムは、隣接する角形電池セルに電位差がある。したがって、金属製の外装缶で構成された角形電池セルをそのまま冷却プレートに電気接続すると、短絡して大きなショート電流が流れてしまう。これに対して上述の通り外装缶１２の底面２３をシュリンクチューブ等の絶縁層で被覆した角形電池セル１は、このような短絡を回避し、絶縁状態で冷却プレート７と熱結合できる。
【００４６】
さらに冷却プレート７は、複数の角形電池セル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７が角形電池セル１から吸収する熱エネルギーを調整して、温度が高くなる角形電池セル、例えば中央部の角形電池セルを効率よく冷却して、温度が低くなる領域、例えば両端部の角形電池セルの冷却を少なくして、角形電池セルの温度差を少なくする。これによって、角形電池セルの温度むらを低減して、一部の角形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。
【００４７】
なお、図１４の例では電池積層体５０の底面２３に冷却プレート７を配置した例を示したが、この構成に限られるものでない。例えば冷却プレートを角形電池セルの側面に配置することもできる。
（電源装置を用いた車両）
【００４８】
次に、以上の角形電池セルを用いた電源装置を搭載した車両を、図１７及び図１８に基づいて説明する。図１７は、車両用のバッテリシステムを搭載する車両であって、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ＨＶの一例を示している。この図のハイブリッド自動車は、車両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に電力を供給するバッテリシステム９１、９２と、バッテリシステム９１、９２の電池を充電する発電機９４とを備えている。バッテリシステム９１、９２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。ハイブリッド自動車は、バッテリシステム９１、９２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、バッテリシステム９１、９２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、バッテリシステム９１、９２の電池を充電する。
【００４９】
さらに図１８は、車両用のバッテリシステムを搭載する車両であって、モータのみで走行する電気自動車ＥＶの一例を示している。この図に示す電気自動車は、車両を走行させる走行用のモータ９３と、このモータ９３に電力を供給するバッテリシステム９１、９２と、このバッテリシステム９１、９２の電池を充電する発電機９４とを備えている。バッテリシステム９１、９２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、バッテリシステム９１、９２から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、車両を回生制動する時のエネルギーで駆動されて、バッテリシステム９１、９２の電池を充電する。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明に係る電源装置及びこれを用いた車両は、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。
【符号の説明】
【００５１】
１…角形電池セル
２…セパレータ
４…エンドプレート
６…載置プレート
７…冷却プレート
９…冷却機構
９Ｂ…強制送風機構
１１、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ…バインドバー
１１ａ…補強部
１２…外装缶
１３…電極端子
１４…係止折曲片
１５…嵌着突出部
１６…凹状受け部
１７…バスバー
１８…折曲片
１９…窪み
２３…底面
２４…天面
２６…冷媒配管
３０…固定手段
３１、３１Ｂ…固定片
３２…ねじ穴
３３、３３Ｅ…係合手段
３４…係合受け手段
５０…電池積層体
５３…冷却隙間
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
９１、９２…バッテリシステム
９３…モータ
９４…発電機
９５…インバータ
９６…エンジン
ＨＶ、ＥＶ…車両
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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