(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の角形の電池セル(1)と、
各電池セル(1)同士の間に挿入されて隣接する電池セル(1)同士を電気的に絶縁すると共に、電池セル(1)の表面に熱結合状態に接触される樹脂製のセパレータ(2)と、
前記電池セル(1)とセパレータ(2)とを、交互に積層して構成される電池ブロック(3)の、対向する端面に位置する端面電池セル(1)を被覆する、一対の端面スペーサ(17)と、
前記端面スペーサ(17)の表面を各々被覆する、前記端面スペーサ(17)よりも厚い一対の金属製のエンドプレート(10)と、
前記一対のエンドプレート(10)同士を締結する連結材(11)と、
を備える電源装置であって、
前記セパレータ(2)は、前記電池セル(1)と接触する表面に、冷却気体を流すための冷却隙間(4)を形成しており、
前記端面スペーサ(17)は、前記電池セル(1)と接触する表面に、閉塞した空間を画定する中空状の断熱層(18)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、
前記冷却隙間(4)が、前記セパレータ(2)の断面を凹凸状に形成し、端縁を開口することで形成され、
前記断熱層(18)が、前記端面スペーサ(17)の断面を凹凸状に形成し、その端縁を閉塞することで形成さ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、
前記断熱層(18)が、前記冷却隙間(4)の端縁を閉塞して形成されてなることを特徴とする電源装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電源装置であって、
前記断熱層(18)が、さらに閉塞空間をリブによって複数に分割されてなることを特徴とする電源装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電源装置であって、
前記リブが、山形に形成されてなる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、
前記端面スペーサ(17)が冷却隙間(4)を備えており、
前記セパレータ(2)の冷却隙間(4)が、前記端面スペーサ(17)の冷却隙間(4)よりも数が多い又は流路の断面積が大きい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、
前記端面スペーサ(17)が、前記電池セル(1)の高さ方向の略中央に前記冷却隙間(4)を備え、該冷却隙間(4)の両側に断熱層(18)を設け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)の内、前記端面スペーサ(17)に面したセパレータ(2)が、断熱層(18)を設けてなることを特徴とする電源装置。
【請求項９】
請求項８に記載の電源装置であって、
前記冷却隙間(4)の断面積が、前記電池ブロック(3)の端面で最も狭く、内側に向かうにつれて徐々に大きくなるよう形成されてなることを特徴とする電源装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記冷却隙間(4)に冷却気体を強制的に流すための強制送風機構(9)を接続するダクトを備えることを特徴とする電源装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記連結材(11)がねじ止めであることを特徴とする電源装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一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、複数の電池セルをセパレータを介して積層している電源装置及びこれを用いた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の電池セルを積層して、電池セルの間の冷却隙間に強制送風する電源装置又はバッテリシステムは、ハイブリッドカーや電気自動車などの車両用に利用されている。このような電源装置では、多数の電池セルを使用している関係上、各々の電池セルに温度差ができる。とくに、積層する電池セルの個数が増加すると、すべての電池セルを均一な温度として、すなわち温度差を小さくしながら冷却するのが難しくなる。多数の電池セルを積層する車両用のバッテリシステムは、電池セルの温度差をできる限り小さくすることが極めて大切である。それは、電池セルの温度差が各々の電池セルの残容量を不均一として、特定の電池セルの寿命を短くするからである。電池は温度によって充放電の効率が変化するので、温度差ができると各々の電池を同じ電流で充放電しても残容量に差ができる。残容量に差ができると、残容量が大きくなる電池は過充電されやすく、また残容量が小さくなる電池は過放電されやすくなり、過充電や過放電によって特定の電池セルの劣化を加速して、車両用のバッテリシステムとしての寿命を短くする原因となる。とくに、車両用のバッテリシステムは、ハイブリッドカーやプラグインハイブリッドカー、あるいは電気自動車のように、多数の電池を積層して、大電流で充放電する用途に使用されることから、製造コストが極めて高価になるので、いかにして寿命を長くするかが大切である。とくに、多数の電池を使用する車両用のバッテリシステムになるほど製造コストが高くなるので、寿命を長くすることが要求される。ところが、多数の電池を積層するほど、車両用のバッテリシステムは温度差が大きくなって寿命が短くなる特性がある。
【０００３】
複数の電池セルを積層して、電池セルの間に冷却気体を強制送風して冷却する構造の車両用のバッテリシステムは開発されている（特許文献１参照）。特許文献１の車両用のバッテリシステムは、図２５の断面図に示すように、電池ブロック１１０の電池セル１０１の間に冷却隙間１０３を設けて、電池ブロック１１０の両側に供給ダクト１０６と排出ダクト１０７とを設けている。この車両用のバッテリシステムは、供給ダクト１０６から冷却隙間１０３に冷却気体を強制送風して、排出ダクト１０７から排出して、電池セル１０１を冷却する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２５０５１５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、冷却気体で電池セルを順次冷却する方式では、供給ダクトに近い位置にある電池セルには、供給されたばかりの冷たい冷却気体によってよく冷却されるものの、冷却気体が送風されて電池セルと熱交換を繰り返していく結果、徐々に冷却気体が加熱される。このため、冷却ダクトの長さ方向に沿って並べられた電池セルの温度が、位置によって差が生じるという問題があった。このような電池セルの温度差によって、電池セルの特性劣化や寿命に差を生じることとなる。特に最低温度の電池によって、バッテリシステムの出力が制限されるため、バッテリシステムの性能を最大限まで引き出すためには、電池最高温度と最低温度の差分であるΔＴをゼロに近付けることが理想的である。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、電池セルの温度差を低減して電池セルの性能を最大限発揮可能な電源装置及びこれを備える車両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】
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、複数の角形の電池セル１と、各電池セル１同士の間に挿入されて隣接する電池セル１同士を電気的に絶縁すると共に、電池セル１の表面に熱結合状態に接触される樹脂製のセパレータ２と、前記電池セル１とセパレータ２とを、交互に積層して構成される電池ブロックの、対向する端面に位置する端面電池セル１を被覆する、一対の端面スペーサ１７と、前記端面スペーサ１７の表面を各々被覆する、前記端面スペーサ１７よりも厚い一対の金属製のエンドプレート１０と、前記一対のエンドプレート１０同士を締結する連結材１１と、を備える電源装置であって、前記セパレータ２は、前記電池セル１と接触する表面に、冷却気体を流すための冷却隙間４を形成しており、前記端面スペーサ１７は、前記電池セル１と接触する表面に、閉塞した空間を画定する中空状の断熱層１８を設けることができる。これにより、エンドプレートを金属製として機械的な締結力を高めつつ、金属製であるが故に熱伝導性が高く、エンドプレートに面する電池セルの冷却能力が他の電池セルよりも高くなる事態を、閉塞空間による空気を介した断熱層によって低減することができ、機械的強度の向上と均熱化を図ることができる。
【０００８】
また、第２の側面に係る電源装置によれば、前記冷却隙間４が、前記セパレータ２の断面を凹凸状に形成し、端縁を開口することで形成され、前記断熱層１８が、前記端面スペーサ１７の断面を凹凸状に形成し、その端縁を閉塞することで形成できる。これにより、セパレータと端面スペーサの形状をほぼ共通化し、冷却隙間の端縁を閉塞することで端面スペーサを構成できるので、セパレータ及び端面スペーサの製造コストを低減できる。
【０００９】
さらに、第３の側面に係る電源装置によれば、前記断熱層１８を、前記冷却隙間４の端縁を閉塞して形成することができる。これにより、冷却隙間と同じ幅の断熱層を容易に設けることが可能となり、端面スペーサの製造コストを低減できる。
【００１０】
さらにまた、第４の側面に係る電源装置によれば、前記断熱層１８を、さらに閉塞空間をリブによって複数に分割することができる。これにより、リブにより端面スペーサの強度を向上することに加え、閉塞空間の複数に分割して空気の滞留による断熱効果を高めることができる。
【００１１】
さらにまた、第５の側面に係る電源装置によれば、前記リブを、山形に形成できる。これにより、リブの形成を簡素化でき、さらに端面スペーサの曲げ強度向上にも寄与できる。
【００１２】
さらにまた、第６の側面に係る電源装置によれば、前記端面スペーサ１７が冷却隙間４を備えており、前記セパレータ２の冷却隙間４が、前記端面スペーサ１７の冷却隙間よりも数が多い又は流路の断面積が大きくすることができる。これにより、端面スペーサに面する電池セルの冷却を図りつつ、他の電池セルよりも冷却気体の流量を抑えることで、冷却能力のバランスを図ることができる。
【００１３】
さらにまた、第７の側面に係る電源装置によれば、前記端面スペーサ１７が、前記電池セル１の高さ方向の略中央に前記冷却隙間４を備え、該冷却隙間４の両側に断熱層１８を設けることができる。これにより、端面の電池セルを略中央から冷却できるので、電池セルの高さ方向に均等に冷却を図ることができる。
【００１４】
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の内、前記端面スペーサ１７に面したセパレータ２に、断熱層１８を設けることができる。これにより、端面の電池セルに次いで冷却され易いと思われる電池セルに対しても断熱層を設けて、電池セルの温度差を低減できる。
【００１５】
さらにまた、第９の側面に係る電源装置によれば、前記冷却隙間４の断面積が、前記電池ブロックの端面で最も狭く、内側に向かうにつれて徐々に大きくなるよう形成できる。これにより、冷却されやすい端面側の電池セル程、冷却隙間の断面積を小さくして冷却能力を低減し、電池ブロックの内側のセルとの温度差の低減を図ることができる。
【００１６】
さらにまた、第１０の側面に係る電源装置によれば、前記冷却隙間４に冷却気体を強制的に流すための強制送風機構９を接続するダクトを備えることができる。これにより、冷却気体を確実に各セパレータの冷却隙間に供給でき、電池セルの冷却が図られる。
【００１７】
さらにまた、第１１の側面に係る電源装置によれば、前記連結材１１をねじ止めとできる。これにより、エンドプレートを金属製としたことでねじに対して十分な強度を維持できる。
【００１８】
さらにまた、第１１の側面に係る電源装置を備える車両によれば、上記の電源装置を備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例にかかるバッテリシステムの斜視図である。
【図２】図１に示すバッテリシステムの内部構造を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施例にかかるバッテリシステムの概略斜視図である。
【図４】図３に示すバッテリシステムの概略水平断面図である。
【図５】図４に示すバッテリシステムの一部拡大Ｖ−Ｖ線断面図である。
【図６】図４に示すバッテリシステムのＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】図３に示すバッテリシステムの内部構造を示す一部拡大概略斜視図である。
【図８】図２に示すバッテリシステムの電池ブロックの分解斜視図である。
【図９】電池セルとセパレータの積層構造を示す分解斜視図である。
【図１０】本発明の他の実施例にかかるバッテリシステムの概略斜視図である。
【図１１】図１０に示すバッテリシステムの概略水平断面図である。
【図１２】図１１に示すバッテリシステムの一部拡大ＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。
【図１３】図１０に示すバッテリシステムの内部構造を示す一部拡大概略斜視図である。
【図１４】本発明の他の実施例にかかるバッテリシステムの概略斜視図である。
【図１５】図１４に示すバッテリシステムの概略水平断面図である。
【図１６】図１５に示すバッテリシステムの一部拡大ＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図である。
【図１７】図１４に示すバッテリシステムの内部構造を示す一部拡大概略斜視図である。
【図１８】バインドバーの変形例を示す斜視図である。
【図１９】端面スペーサを示す斜視図である。
【図２０】図１９の端面スペーサを背面から見た斜視図である。
【図２１】端面スペーサにエンドプレートを嵌合した状態を示す斜視図である。
【図２２】電池ブロックの断面図である。
【図２３】エンジンとモータの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ブロック図である。
【図２４】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２５】従来の電源装置の水平断面図である。
【図２６】バインドバーで電池ブロックを固定する様子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備える車両並びに電源装置の充放電制御方法を例示するものであって、本発明は電源装置及びこれを備える車両並びに電源装置の充放電制御方法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。
【００２１】
図１〜図１７に基づいて、実施の形態に係る電源装置として、車載用の電源装置に適用した例を説明する。これらの図において、図１ないし図９は、本発明の実施の形態１に係る電源装置１００を示し、図１０ないし図１３は、実施の形態２に係る電源装置２００を示し、図１４ないし図１７は、実施の形態３に係る電源装置３００を、ぞれぞれ示す。さらに図１８はバインドバーの変形例の斜視図、図１９は端面スペーサの斜視図、図２０は図１９の端面スペーサを背面から見た斜視図、図２１は端面スペーサにエンドプレートを嵌合した状態の斜視図、図２２は電池ブロックの断面図を、それぞれ示している。これらの実施例に示す電源装置は、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以外の車両に使用し、また、電動車両以外の大出力が要求される用途にも使用できる。
【００２２】
これらの図に示す電源装置は、複数の角形電池からなる電池セル１を冷却隙間４ができる状態で積層している電池ブロック３と、この電池ブロック３の電池セル１に冷却気体を強制送風して冷却する強制送風機構９とを備える。電池ブロック３は、積層している電池セル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９に示すように、電池セル１との間に冷却隙間４ができる形状としている。さらに、図のセパレータ２は、両面に電池セル１を嵌着構造で連結している。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、隣接する電池セル１の位置ずれを阻止して積層している。
【００２３】
角形電池の電池セル１は、リチウムイオン二次電池である。ただし、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。図の電池セル１は、所定の厚さを有する四角形で、上面の両端部には正負の電極端子１３を突出して設けており、上面の中央部には安全弁の開口部１Ａを設けている。積層される電池セル１は、隣接する電極端子１３を連結具（図示せず）で連結して、互いに直列に接続される。電源装置は、隣接する電池セル１の正負の電極端子１３を積層状態で連結して、互いに直列に接続している。電池セル１は、正負の電極端子１３をバスバー（図示せず）で連結して互いに直列に接続することができる。隣接する電池セル１を互いに直列に接続する電源装置は、出力電圧を高くして出力を大きくできる。ただし、電源装置は、隣接する電池セルを並列に接続することもできる。電池セル１は、金属製の外装缶で製作している。この電池セル１は、隣接する電池セル１の外装缶のショートを防止するために絶縁材のセパレータ２を挟着している。電池セルは、外装缶をプラスチックなどの絶縁材で製作することもできる。この電池セルは、外装缶を絶縁して積層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。
【００２４】
セパレータ２は、プラスチック等の絶縁材で製作して、隣接する電池セル１を絶縁している。セパレータ２は、図６に示すように、電池セル１を冷却するために、電池セル１との間に、空気などの冷却気体を通過させる冷却隙間４を設けている。図９のセパレータ２は、電池セル１との対向面に、両側縁まで延びる溝２Ａを設けて、電池セル１との間に冷却隙間４を設けている。図のセパレータ２は、複数の溝２Ａを、互いに平行に所定の間隔で設けている。図９のセパレータ２は、両面に溝２Ａを設けており、互いに隣接する電池セル１とセパレータ２との間に冷却隙間４を構成する。この構造は、セパレータ２の両側に形成される冷却隙間４で、両側の電池セル１を効果的に冷却できる特長がある。ただ、セパレータは、片面にのみ溝を設けて、電池セルとセパレータとの間に冷却隙間を設けることもできる。図の冷却隙間４は、電池ブロック３の左右に開口するように水平方向に設けられている。さらに、図９のセパレータ２は、両側に切欠部２Ｂを設けている。このセパレータ２は、両側に設けた切欠部２Ｂにおいて、隣接する電池セル１の対向面の間隔を広くして、冷却気体の通過抵抗を少なくできる。このため、冷却気体を切欠部２Ｂからセパレータ２と電池セル１との間の冷却隙間４にスムーズに送風して、電池セル１を効果的に冷却できる。以上のように、冷却隙間４に強制送風される空気は、電池セル１の外装缶を直接に効率よく冷却する。この構造は、電池セル１の熱暴走を有効に阻止しながら、電池セル１を効率よく冷却できる特徴がある。
（エンドプレート１０）
【００２５】
電池ブロック３は、両端にエンドプレート１０を設けて、一対のエンドプレート１０を連結材１１で連結して、積層している電池セル１とセパレータ２とを挟着する状態に固定している。エンドプレート１０は、電池セル１の外形にほぼ等しい外形の四角形としている。連結材１１は、図８に示すように、両端を内側に折曲して折曲片１１ｄをエンドプレート１０に止ネジ１２で固定している。図示しないが、連結材の折曲部分を延長して、エンドプレートを囲むようにして止ネジで固定することもできる。あるいは、エンドプレートの側面に雌ねじ孔を設けて、連結材を貫通する止ネジをねじ込んで固定してもよい。エンドプレートの外側面に固定される連結材は折曲片を設けることなく、直線状としてエンドプレートに固定される。
【００２６】
図８のエンドプレート１０は、外側に補強リブ１０Ａを一体的に成形して設けて補強している金属製である。金属製のエンドプレート１０は十分な強度を有し、止ネジ１２の締結トルクにも耐性を有する。さらに、エンドプレート１０の外側の表面に、連結材１１の折曲片１１ｄを連結する連結孔１０ａを設けている。図８のエンドプレート１０は、外側表面の四隅部に４個の連結孔１０ａを設けている。連結孔１０ａは雌ネジ穴である。このエンドプレート１０は、連結材１１を貫通する止ネジ１２を雌ネジ穴にねじ込んで連結材１１を固定することができる。
（連結材１１）
【００２７】
連結材１１は、所定の上下幅を有するバインドバー１１Ｘである。バインドバー１１Ｘの連結材１１は、所定の幅を有する金属板である。エンドプレート１０の四隅部に両端を固定している連結材１１であるバインドバー１１Ｘは、電池セル１の両側であって、その上下に配設される。両側の上下にバインドバー１１Ｘを配置している電池ブロック３は、電池セル１の間に設けている冷却隙間４の上下の一部をバインドバー１１Ｘで閉塞することになる。すなわち、バインドバー１１Ｘで閉塞される冷却隙間４は、開口部１４から冷却気体が流入されない。したがって、電池セル１の両側に開口している冷却隙間４の開口部１４は、このバインドバー１１Ｘで閉塞される上下に位置する閉塞部１４Ａと、バインドバー１１Ｘで開口部１４が閉塞されない露出部１４Ｂとに区画される。露出部１４Ｂは、上下の閉塞部１４Ａの間にあって送風ダクト５に連結される。この露出部１４Ｂは、供給ダクト６に連結されて、供給ダクト６から冷却気体が強制送風される。電池ブロック３は、その両側面の上下にバインドバー１１Ｘの連結材１１を配置しているので、両側に開口する冷却隙間４は、バインドバー１１Ｘによって上下の閉塞部１４Ａと、露出部１４Ｂとに区画される。一方の露出部１４Ｂは供給ダクト６に連結され、他方の露出部１４Ｂは排出ダクト７に連結されて、冷却気体に送風される冷却気体で電池セル１は冷却される。
【００２８】
以上の電池ブロック３は、図２、図４、図５、及び図７に示すように、２列に分離して配列されて、２列の電池ブロック３の間と外側に送風ダクト５が設けられる。図の電源装置は、２列の電池ブロック３の間に、各々の冷却隙間４に連結する供給ダクト６を設けている。さらに、２列に分離された電池ブロック３の外側には排出ダクト７を設けており、排出ダクト７と供給ダクト６との間に複数の冷却隙間４を並列に連結している。この電源装置は、図１と図４の矢印で示すように、強制送風機構９でもって供給ダクト６から排出ダクト７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６から排出ダクト７に強制送風される冷却気体は、供給ダクト６から分岐されて、各々の冷却隙間４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７に集合して排気される。
【００２９】
図の電源装置は、２列の電池ブロック３の間に供給ダクト６を設けて、外側に排出ダクト７を設けているが、本発明の電源装置は、供給ダクトと排出ダクトとを逆に入れ換えて配置することもできる。図１０ないし図１３に示す実施形態２に係る電源装置２００は、２列の電池ブロック３の外側に供給ダクト５６を設けて、２列の電池ブロック３の間に、各々の冷却隙間４に連結する排出ダクト５７を設けている。この電源装置２００は、図１０と図１１の矢印で示すように、強制送風機構９でもって、外側の供給ダクト５６から中間の排出ダクト５７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。外側の供給ダクト５６から強制送風される冷却気体は、各々の冷却隙間４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、中間の排出ダクト５７に集合して排気される。冷却気体には、空気や冷媒で熱交換した空気、或いは冷媒等が利用できる。
【００３０】
図１ないし図５、及び図１０ないし図１３の電源装置は、４組の電池ブロック３からなり、これら４個の電池ブロック３を、２行２列に配列している。各行を構成する２個の電池ブロック３は、２列に平行に並べて、中間と外側に送風ダクト５、５５を設けている。さらに、図に示す電源装置は、互いに平行に並べた２個ずつの電池ブロック３を２行に分離して配置している。すなわち、図３及び図７に示すように、互いに隣接する行を構成する２個ずつの電池ブロック３の間に中間遮断壁１９を配置して、各行の電池ブロック３の中間と外側に設けられる送風ダクト５、５５同士を遮断している。したがって、この電源装置は、図４と図１１に示すように、各行の電池ブロック３に、別々の供給ダクト６、５６から冷却気体を供給し、冷却隙間４に強制送風した冷却気体を別々の排出ダクト７、５７から排出している。図の電源装置は、供給ダクト６、５６と排出ダクト７、５７に、冷却気体を逆方向に強制送風して、電池セル１を冷却している。
【００３１】
以上の電源装置は、２列に並列に配置してなる２個の電池ブロック３を、２行に分離して、全体で２行２列に配置している。ただ電源装置は、２列に並列に配置してなる２個の電池ブロックのみで構成すること、すなわち１行２列に配置することもできる。この電源装置は、供給ダクトと排出ダクトに、冷却気体を逆方向に強制送風して電池セルを冷却することも、同じ方向に強制送風して電池セルを冷却することもできる。さらに、２行２列に配置される４個の電池ブロックは、各行の電池ブロックの間と送風ダクトの間に中間遮断壁を配置することなく、列方向に隣接する２個の電池ブロックを直線状に連結すると共に、これらの電池ブロックを２列平行に並べて、中間と外側に送風ダクトを設けることもできる。この電源装置は、２行２列に配置される電池ブロックの中間に設ける送風ダクトと外側に設ける送風ダクトのいずれか一方を供給ダクトとして他方を排出ダクトとし、供給ダクトから供給される冷却気体を冷却隙間に強制送風して排出ダクトから排出する。この電源装置も、供給ダクトと排出ダクトに、冷却気体を逆方向に強制送風して電池セルを冷却することも、同じ方向に強制送風して電池セルを冷却することもできる。
【００３２】
互いに平行に配列される２列の電池ブロック３の間に設けられる送風ダクト５の面積は、２列の電池ブロック３の外側に設けられる送風ダクト５の面積の２倍とする。それは、図１ないし図５に示す電源装置においては、２個の電池ブロック３の中間に設けた供給ダクト６に強制送風される冷却気体を２分岐して、両側に設けた排出ダクト７に送風して排気し、図１０ないし図１３に示す電源装置においては、両側に設けたふたつの供給ダクト５６に強制送風される冷却気体を、中間に設けた排出ダクト５７に送風して排気するからである。すなわち、図１ないし図５に示す電源装置において、供給ダクト６は、両側の排出ダクト７の２倍の冷却気体を送風するので、その断面積を２倍として圧力損失を小さくする。図５の電源装置は、中間の送風ダクト５である供給ダクト６の断面積を大きくするために、供給ダクト６の横幅を排出ダクト７の横幅の２倍としている。また、図１０ないし図１３に示す電源装置において、中間の排出供給ダクト５７は、両側の供給ダクト５６の２倍の冷却気体を送風するので、その断面積を２倍として圧力損失を小さくする。図１２の電源装置は、中間の送風ダクト５５である排出ダクト５７の断面積を大きくするために、排出ダクト５７の横幅を供給ダクト５６の横幅の２倍としている。
【００３３】
以上の電源装置は、電池ブロック３を互いに平行に２列に配列しており、２列に配列される電池ブロック３の中間と外側に送風ダクト５、５５を設けている。ただ、電源装置は、１列の電池ブロックで構成することもできる。図１４ないし図１７に示す実施形態３に係る電源装置３００は、１列の電池ブロック３の両側に送風ダクト７５を設けており、一方の送風ダクト７５を供給ダクト７６として、他方の送風ダクト７５を排出ダクト７７としている。この電源装置３００は、図１４と図１５の矢印で示すように、強制送風機構９でもって、供給ダクト７６から排出ダクト７７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７６から強制送風される冷却気体は、各々の冷却隙間４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７７に集合して排気される。この電源装置３００は、供給ダクト７６と排出ダクト７７に送風される冷却気体の流量が等しくなるので、電池ブロック３の両側に設けられる供給ダクト７６と排出ダクト７７の断面積を等しく、すなわち、供給ダクト７６の横幅と排出ダクト７７の横幅とを等しくしている。
（温度均等化プレート１５）
【００３４】
この電源装置は、電池ブロックの表面に、温度均等化プレートを固定することができる。温度均等化プレートは、風上側の電池セルの冷却がより制限されるよう、冷却気体を阻害するよう冷却隙間４を閉塞するよう配置され、その閉塞量が冷却気体の進行方向に沿って小さくなるように構成することで、各々の電池セルの温度差を少なくすることができる。図６、図８に示す電池ブロックは、その高さ方向の幅が電池ブロックの端縁に向かうほど幅広に形成した温度均等化プレート１５ａを固定している。さらに変形例に係る電源装置として、図１８（ａ）に示すように、電池ブロック３の供給ダクト６側の表面に温度均等化プレート１５を固定して各々の電池セル１の温度差を少なくすることができる。温度均等化プレート１５は、金属板や耐熱性のあるプラスチック板で、両面に貫通するように風量調整開口１６を形成している。図１８（ａ）に示すバインドバー１１Ｂの例では、電池ブロック３の外側に温度均等化プレート１５を固定している。この温度均等化プレート１５は、バインドバー１１Ｄの表面に接着して固定される。ただ、温度均等化プレートは、図示しないが、嵌合構造で、あるいはネジ止めしてバインドバーの表面に固定することもできる。さらに電源装置は、バインドバーと電池ブロックとの間に温度均等化プレートを挟着して固定することもできる。
【００３５】
図１８（ａ）の温度均等化プレート１５は、上下の中間に電池セル１の積層方向に伸びるように風量調整開口１６を設けている。この温度均等化プレート１５は、上下に閉塞バー１５Ａを設けて、上下の閉塞バー１５Ａの間に風量調整開口１６を設け、さらに上下の閉塞バー１５Ａの両端を連結バー１５Ｂで連結している。この図の温度均等化プレート１５は、上バー１１ｅと下バー１１ｆとを連結しているバインドバー１１に固定される外形としている。正確には、温度均等化プレート１５は、その上下幅を、バインドバー１１Ｂの上バー１１ｅの水平リブ１１ｂと下バー１１ｆの水平リブ１１ｂとの間に固定される幅とし、長さをバインドバー１１の両端を連結している連結部１１ｇの外側面に固定できるようにしている。この温度均等化プレート１５は、上下の閉塞バー１５Ａを、バインドバー１１Ｂの上バー１１ｅと下バー１１ｆの表面に配設して、閉塞バー１５Ａをバインドバー１１Ｂの閉塞部１４Ａに配置できる。この構造によると、温度均等化プレート１５の上下に閉塞バー１５Ａを設けながら、温度が高くなる電池セル１に隣接する冷却隙間４にあっては、閉塞バー１５Ａが冷却気体の冷却隙間４への流入を阻害しない構造を実現できる。また、温度均等化プレート１５の全周をバインドバー１１Ｂに接着や止ネジ、あるいは嵌合構造で固定して、強固に固定できる。なお外周を四角形として、その内側に風量調整開口１６を設けている温度均等化プレート１５は、金属板やプラスチック板を裁断して簡単に製造できる。
【００３６】
図１８（ａ）に示すバインドバー１１Ｂは、電池ブロック３の両側面の上下に配設されて、その両端をエンドプレート１０に固定している。図１８（ａ）に示すバインドバー１１Ｂは、電池ブロック３の上縁に配設される上バー１１ｅと、電池ブロック３の下縁に配設される下バー１１ｆとをその両端部で互いに連結して、連結部１１ｇをエンドプレート１０に固定している。バインドバー１１Ｂの連結部１１ｇは、エンドプレート１０の外周面から表面に沿うように内側に折曲されて、折曲部１１ｈをエンドプレート１０に固定している。このバインドバー１１Ｂ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１１Ｂは、上バー１１ｅと下バー１１ｆの横断面形状をＬ字状として、垂直リブ１１ａに水平リブ１１ｂを連結する形状としている。このバインドバー１１Ｂは、垂直リブ１１ａを電池ブロック３の側面と平行に配置して、水平リブ１１ｂで垂直リブ１１ａを補強できる。さらに、図１８（ａ）のバインドバー１１Ｂは、上バー１１ｅの上縁に設けた水平リブ１１ｂに、外装ケースの鍔部に固定する連結穴１１ｃを設けている。
【００３７】
また温度均等化プレートは、図１８（ｂ）に示すように、金属プレートのバインドバー１１Ｃと一体構造とすることもできる。このバインドバー１１Ｃも、電池ブロックの上縁に配設される上バー３１Ａと、電池ブロック３の下縁に配設される下バー３１Ｂとを、その両端部において連結部３１Ｃで互いに連結しており、連結部３１Ｃに設けた折曲部３１Ｄをエンドプレートに固定している。この温度均等化プレート３５は、上バー３１Ａと下バー３１Ｂとの間に、電池セル１の積層方向の開口幅の異なる風量調整開口３６を設けている。この温度均等化プレート３５は、バインドバー１１Ｃを切削加工する工程で、風量調整開口３６を設けている。この電池ブロック３は、強固に固定されるバインドバー１１Ｃで温度均等化プレート３５を構成するので、温度均等化プレート３５の位置ずれを確実に防止して、長期間にわたって各々の電池セル１の温度差を少なくできる。
【００３８】
温度均等化プレート１５、３５は、供給ダクト６の冷却気体を風量調整開口１６、３６に通過させて各々の冷却隙間４に流入させる。冷却隙間４の開口部１４が、風量調整開口１６、３６を介して供給ダクト６に開口されるからである。風量調整開口１６、３６は、各々の冷却隙間４に冷却気体を流入できるように、電池セル１の積層方向に伸びる形状としている。図１８（ａ）、（ｂ）の温度均等化プレート１５、３５は、全ての冷却隙間４に冷却気体を流入できるように風量調整開口１６、３６を開口している。ただし、この構造は一例であり、セル温度が相当に低くなる電池セルであって、冷却気体による冷却を必要としない構造においては、冷却を必要としない電池セルに接する冷却隙間を風量調整開口を介して供給ダクトに開口する必要はない。したがって、風量調整開口は、必ずしも全ての冷却隙間を供給ダクトに開口する必要はない。温度均等化プレート１５、３５は、風量調整開口１６、３６の開口面積でもって、冷却隙間４の開口部１４を供給ダクト６に開口する面積を調整して、各々の冷却隙間４に流入する冷却気体の風量をコントロールする。
【００３９】
多数の電池セル１を積層している電池ブロック３は、全ての冷却隙間４の開口面積を同じにすると、供給ダクト６の風上側に配置している電池セル１の温度が風下側の電池セル１よりも低くなる。供給ダクト６に強制送風される冷却気体が、風上側の冷却隙間４により多く流入され、風下側の冷却隙間４に少なく流入されるからである。図１８（ａ）の温度均等化プレート１５は、風上側の電池セル１の冷却を制限して、風下側の電池セル１を効率よく冷却するために、風量調整開口１６の開口面積を風下側に向かって大きくしている。
【００４０】
図１８（ａ）、（ｂ）の温度均等化プレート１５は、風量調整開口１６の風上側の開口面積を風下側よりも小さくして、風上側の電池セル１の冷却を制限して、各々の電池セル１の温度差を少なくしている。温度均等化プレート１５の風量調整開口１６は、冷却隙間４を供給ダクト６に開口する面積を調整して、各々の冷却隙間４に流入される冷却気体の流量をコントロールするものであるから、必ずしも図に示す形状とする必要はなく、たとえば、温度均等化プレートに多数の貫通孔を設け、この貫通孔の密度や大きさを調整し、あるいは多数のスリットを設けて、電池セルの積層方向に開口面積を変更することもできる。
（温度均等化壁８、５８、７８）
【００４１】
さらに供給ダクト６、５６、７６には温度均等化壁８、５８、７８を配置して、電池セル１の温度差を少なくしている。温度均等化壁８、５８、７８は、冷却気体の送風方向の全長を横幅よりも大きくしている細長い形状であって、風上側の端部を先端に向かって次第に細くしている。図５〜図７、図１２、図１３、図１５及び図１７の温度均等化壁８、５８、７８は、風下側の端部も先端に向かって次第に細くして、風下側における冷却気体の乱流を少なくしてスムーズに送風できるようにしている。供給ダクト６、５６、７６内における乱流は、圧力損失を増加させる原因となる。したがって、温度均等化壁８、５８、７８の風上側と風下側の両方を先端に向かって次第に細くする構造は、乱流による圧力損失を少なくできる。
【００４２】
さらに、図の温度均等化壁８、５８、７８は、風上側と風下側の端部を、先端に向かって上下幅を狭くするように傾斜する形状として、全体の形状を中央部を高くする山形としている。図７、図１３、及び図１７の電源装置は、供給ダクト６、５６、７６の上下の対向位置に温度均等化壁８、５８、７８を配設しているので、供給ダクト６、５６、７６の下側に配設される温度均等化壁８、５８、７８は、先端に向かって下り勾配に傾斜する形状とし、上側に配設される温度均等化壁８、５８、７８は、先端に向かって登り勾配に傾斜する形状として、全体を山形にしている。供給ダクト６、５６、７６の上下に温度均等化壁８、５８、７８を配置する構造は、温度均等化壁８、５８、７８を低くして、すなわち上下幅の狭い温度均等化壁を設けて電池セルの温度差を少なくできるので、圧力損失をより少なくしながら、電池セルの温度差も少なくできる。ただし、本発明の電源装置は、必ずしも供給ダクトの上下に温度均等化壁を配置する必要はなく、たとえば、図示しないが、供給ダクトの上側のみに、あるいは下側のみに温度均等化壁を配置することもできる。
【００４３】
さらに、図５、図１２、及び図１６の温度均等化壁８、５８、７８は、頂上縁に向かって次第に横幅を狭くするテーパ部８Ａ、５８Ａ、７８Ａを設けて、電池ブロック３の対向面との間隔を頂上縁に向かって次第に広くしている。下側の温度均等化壁８、５８、７８のテーパ部８Ａ、５８Ａ、７８Ａは、上方に向かって横幅を次第に狭くして、電池ブロック３の対向面との間隔を次第に広くしている。上側の温度均等化壁８、５８、７８のテーパ部８Ａ、５８Ａ、７８Ａは、下側に向かって横幅を次第に狭くして、電池ブロック３の対向面との間隔を次第に広くしている。図５、図７、図１２、図１３、図１６、及び図１７の温度均等化壁８、５８、７８は、全体をテーパ部８Ａ、５８Ａ、７８Ａとすることなく、上下方向に分けてテーパ部８Ａ、５８Ａ、７８Ａと幅広部８Ｂ、５８Ｂ、７８Ｂとを設けている。下側の温度均等化壁８、５８、７８は幅広部８Ｂ、５８Ｂ、７８Ｂを下に、テーパ部８Ａ、５８Ａ、７８Ａを上に設けており、上側の温度均等化壁８、５８、７８は幅広部８Ｂ、５８Ｂ、７８Ｂを上に、テーパ部８Ａ、５８Ａ、７８Ａを下に設けている。幅広部８Ｂ、５８Ｂ、７８Ｂは、横幅を変化させない形状とし、あるいは上下方向に横幅を変化させる割合をテーパ部８Ａ、５８Ａ、７８Ａよりも少なくして両側面を垂直面ないし垂直面に近い状態としている。
【００４４】
図５〜図７の電源装置は、２列の電池ブロック３の間に供給ダクト６を設けて、ここに温度均等化壁８を配置しているので、温度均等化壁８のテーパ部８Ａは、両面の傾斜角（α）を同じ角度として、両面に配設している電池ブロック３の対向面との間隔を同じにしている。両側の電池ブロック３の電池セル１を均一に冷却するためである。また、図１２と図１３の電源装置は、２列の電池ブロック３の外側に供給ダクト５６を設けて、ここに温度均等化壁５８を配置しているので、温度均等化壁５８のテーパ部５８Ａは、電池ブロック３との対向面である内側面を傾斜面として、外側面を垂直面としている。２列の電池ブロック３の両外側に設けられる供給ダクト５６に対向して配置される温度均等化壁５８は、傾斜角（α）を同じ角度として、電池ブロック３の対向面との間隔を左右対称にしている。２列の電池ブロック３の電池セル１を均一に冷却するためである。さらにまた、図１６と図１７の電源装置は、１列の電池ブロック３の両側に対向して供給ダクト７６と排出ダクト７７とを設けているので、一方の送風ダクト７５である供給ダクト７６に温度均等化壁７８を配置している。この温度均等化壁７８のテーパ部７８Ａは、電池ブロック３との対向面である内側面を傾斜面として、外側面を垂直面としている。
【００４５】
テーパ部８Ａ、５８Ａ、７８Ａの水平面に対する傾斜角（α）は、幅広部８Ｂ、５８Ｂ、７８Ｂの横幅とテーパ部８Ａ、５８Ａ、７８Ａの高さから特定される。テーパ部は、傾斜角（α）を大きく、かつ幅広部の横幅を広くしてテーパ部を高く、傾斜角（α）を小さく、幅広部の横幅を狭くしてテーパ部を低くする。
【００４６】
以上の温度均等化壁８、５８、７８は、テーパ部８Ａ、５８Ａ、７８Ａの送風方向の長さと高さとを、電池セル１の温度差が最低となる値に設定する。図４、図１１、及び図１５に示す電源装置は、送風方向において風下側に配置している電池セルの温度が風上側の電池セル１よりも高くなる。図４、図１１、及び図１５の電源装置は、風下側の電池セルの温度を低くして、電池セル１の温度差を少なくするために、供給ダクト６、５６、７６の風下側に温度均等化壁８、５８、７８を配置している。この温度均等化壁８、５８、７８は、風下側の半分に配置している電池セル１の温度差をさらに少なくするように、送風方向の長さと、テーパ部８Ａ、５８Ａ、７８Ａの高さを特定している。
【００４７】
温度均等化壁を設けない電源装置は、電池ブロックの風上側に配置している全体の１／２の電池セル、すなわち９個の電池セルと、風下側に配置している１／２の電池セルである９個の電池セルに温度差ができる。とくに、風下側に配置している９個の電池セルは温度が高くなって、温度差も大きくなる。供給ダクト６、５６、７６の流入側と排出側に配置される電池セル１は、両側のエンドプレート１０から冷却されて温度が低くなる。また、流入側から冷却された気体が流入されることから、風下側に配置している電池セルの温度が最も高くなる。風下側に配置している９個の電池セルは、その中央に配置している１４個目の電池セルの温度が最も高くなる。風下側の中央に配置している電池セルよりも風上側や風下側になるしたがって、電池セルの温度は低くなる。たとえば、風下側の中央に配置している電池セルの温度が約３４℃に上昇するとき、風下側の両端部に配置している電池セル、すなわち１０番目と１８番目の電池セルの温度は３０℃以下となる。この状態で、風上側の最も低温の電池セルの温度は約２３℃となる。
【００４８】
図の電源装置は、供給ダクト６、５６、７６の風下側に配置している電池セル１をより効率よく冷却するために、供給ダクト６、５６、７６の風下側に温度均等化壁８、５８、７８を配置している。この温度均等化壁８、５８、７８は、風下側に配置している各々の電池セル１の温度を低くすると共に、温度差を少なくするように、送風方向の長さと、テーパ部８Ａ、５８Ａ、７８Ａの高さを特定している。温度均等化壁８、５８、７８は、供給ダクト６、５６、７６内にあって、強制送風される冷却気体をより効率よく冷却隙間４に流入して、温度が高くなる電池セル１の温度を低下させる。
【００４９】
図５ないし図７、図１２、図１３、図１６、及び図１７の電源装置は、温度均等化壁８、５８、７８の幅広部８Ｂ、５８Ｂ、７８Ｂを、電池ブロック３のバインドバー１１Ｘと対向する位置に配置して、温度均等化壁８、５８、７８のテーパ部８Ａ、５８Ａ、７８Ａを電池ブロック３の露出部１４Ｂと対向する位置に配置している。すなわち、幅広部８Ｂ、５８Ｂ、７８Ｂは、電池ブロック３の閉塞部１４Ａの外側に配置され、テーパ部８Ａ、５８Ａ、７８Ａを露出部１４Ｂの外側に配置している。図５の電源装置は、温度均等化壁８の幅広部８Ｂを、２列に配置している電池ブロック３のバインドバー１１Ｘの間に配置して、温度均等化壁８のテーパ部８Ｂを２列の電池ブロック３の露出部１４Ｂの間に配置している。
【００５０】
ここで、閉塞部１４Ａは、バインドバー１１Ｘで開口部１４を閉塞しているので、仮に閉塞部１４Ａの外側に冷却気体を送風するとしても、冷却気体が冷却隙間４に流入することはない。図５、図１１、及び図１６の断面図に示す電源装置は、その風下側に配設している温度均等化壁８、５８、７８の幅広部８Ｂ、５８Ｂ、７８Ｂを、連結材１１のバインドバー１１Ｘとの間に隙間ができないように、あるいは、バインドバーに接近して配置する。この構造の電源装置は、電池ブロック３の風下側において、バインドバー１１Ｘで閉塞される閉塞部１４Ａの外側には冷却気体を送風せず、送風される全ての冷却気体を電池ブロック３の露出部１４Ｂに送風し、露出部１４Ｂからスムーズに効率よく冷却隙間４に流入して電池セル１を効率よく冷却する。
【００５１】
さらに、テーパ部８Ａ、５８Ａ、７８Ａは、露出部１４Ｂに突出して、電池温度が高くなる領域で上下幅を広くして、露出部１４Ｂとの対向面にテーパ部８Ａ、５８Ａ、７８Ａを配置している。したがって、供給ダクト６、５６、７６に送風される冷却気体は、テーパ部８Ａ、５８Ａ、７８Ａと露出部１４Ｂとの間を流動し、テーパ部８Ａ、５８Ａ、７８Ａでもって流速が速くなり、また、テーパ部８Ａ、５８Ａ、７８Ａによってスムーズに冷却隙間４に流入されて、電池セル１を効率よく冷却する。したがって、温度均等化壁８、５８、７８は、電池セル１の温度が最も高くなる領域に、テーパ部８Ａ、５８Ａ、７８Ａの最も上下幅の広い領域を配置することで、温度が高くなる電池セルを他の電池セルよりも効率よく冷却して、電池温度を低くできる。したがって、温度均等化壁８、５８、７８は、テーパ部８Ａ、５８Ａ、７８Ａの上下幅で高温になる電池セルの冷却効率を特定し、テーパ部８Ａ、５８Ａ、７８Ａの送風方向の長さで温度を低下させる電池セルを特定できる。図４ないし図７、図１１ないし図１３、及び図１５〜図１７の電源装置は、風下側の電池セルをより効率よく冷却するために、供給ダクト６、５６、７６の風下側に温度均等化壁８、５８、７８を配置し、さらに風下側にあって温度が高くなる電池セルの領域でテーパ部８Ａ、５８Ａ、７８Ａを高くしている。以上のように、温度均等化壁８、５８、７８は、その長さで冷却する電池セルの個数をコントロールでき、または上下幅で高温になる電池セルの冷却効率を特定できるので、温度均等化壁８、５８、７８を設けない状態で、温度が高くなる電池セルの領域に設けられ、さらに最も高温になる電池セルの最高温度を低下させる温度でテーパ部８Ａ、５８Ａ、７８Ａの高さを特定して、電源装置の温度差を最も少なくできる。
【００５２】
以上の電源装置は、電池ブロック３を外装ケース２０に固定して定位置に配置している。図１と図２に示す電源装置は、外装ケース２０を下ケース２０Ａと上ケース２０Ｂとで構成する。上ケース２０Ｂと下ケース２０Ａは、外側に突出する鍔部２１を有し、この鍔部２１をボルト２４とナット２５で固定している。図の外装ケース２０は、鍔部２１を電池ブロック３の側面に配置している。ただ、鍔部は、電池ブロックの上部や下部、あるいはその中間に配置することもできる。この外装ケース２０は、エンドプレート１０を下ケース２０Ａに止ネジ（図示せず）で固定して、電池ブロック３を固定している。止ネジは、下ケース２０Ａを貫通してエンドプレート１０のネジ孔（図示せず）にねじ込まれて、電池ブロック３を外装ケース２０に固定する。止ネジは、頭部を下ケース２０Ａから突出させている。さらに、図１と図２の外装ケース２０は、内部に電池ブロック３を固定して、電池ブロック３の外側面と外装ケース２０の側壁２２の内面との間に送風ダクト５を設けている。
【００５３】
さらに、外装ケース２０は、両端に端面プレート３０を連結している。端面プレート３０は、電池ブロック３に連結される状態で、供給ダクト６と排出ダクト７からなる送風ダクト５に連結される連結ダクト３１を、プラスチックなどで一体的に成形して外側に突出するように設けている。この連結ダクト３１は、強制送風機構９に連結され、あるいは電源装置から冷却気体を排気する外部排気ダクト（図示せず）に連結される。この端面プレートは、図示しないが、係止構造で電池ブロックのエンドプレートに連結している。ただ、端面プレートは、係止構造以外の連結構造で電池ブロックに連結し、あるいは、外装ケースに固定することもできる。
（金属製エンドプレート１０）
【００５４】
電源装置では一般にエンドプレートとして、成型しやすさや絶縁性の高さ等から、樹脂製のものが用いられてきた。また、このような電池ブロックを、電池セルとセパレータとの積層状態を固定するために、エンドプレート同士を連結材で固定する構造が採用されてきた。連結材として、例えば図２６に示すようにバインドバー１１Ｄを用いて、バインドバー１１Ｄを両端をコ字状に折曲してエンドプレート１０Ｄに係止し、止ネジ１２Ｄを用いて、電池セル１Ｄ及びセパレータ２Ｄを交互に積層した電池ブロック３Ｄがねじ止めされる。ねじ止めのため、エンドプレート１０Ｄにはねじ穴が形成される。例えば、樹脂製のエンドプレート１０Ｄに直接ねじ穴を形成したり、あるいは内面にねじ溝を切った金属製の筒をインサート成型する。
【００５５】
しかしながら、いずれの場合も、樹脂製のエンドプレート１０Ｄでは止ネジ１２Ｄに強い締結トルクを加えた場合の応力で、ねじ止めの部分が破損される虞があった。電池ブロックの固定には、各電池セルをセパレータに確実に接触させるため、十分な強度が求められる。特に車載用途においては、振動や衝撃にも耐えられる高い信頼性が要求される。このため、止ネジの締結トルクが高く設定されることとなるが、この結果樹脂製のエンドプレートでは強度的に不十分となる虞があった。そこで、樹脂製のエンドプレートに代えて、より剛性に優れた金属製のエンドプレートを用いることが考えられる。金属製のエンドプレートであれば、ねじ山を直接エンドプレートに形成しても、十分な強度で固定できる。
【００５６】
しかしながら、金属製のエンドプレートは熱伝導性が樹脂よりも高く、この結果、エンドプレートに面した電池セルの温度が低くなるという問題があった。元々樹脂製エンドプレートでも端縁の電池セルは冷却されやすい傾向が見られたが、金属製エンドプレートの場合はその差がさらに顕著となる。電池セルの冷却は、十分な冷却能力の発揮のみならず、複数の電池セルの温度を一定に維持すること、いいかえると電池セルの温度差が生じないようにすることが重要となる。電池セルの温度がばらつくと、電池セルの電池容量等にも差が生じ、過放電や過充電の原因となって電池セルの劣化が進むことも考えられるので、好ましくない。
【００５７】
本発明者らは鋭意研究の結果、端面に位置した電池セルの温度が他の電池セルよりも下がりすぎる原因が、冷却気体によるものよりも、金属製エンドプレートによる熱伝導が原因であることを突き止めた。そこで、この金属製エンドプレートと電池セルとの熱伝導を抑制するために、金属製エンドプレートと電池セルとの間に端面スペーサを介在させ、さらに端面スペーサに断熱層を設けることで、熱伝導を抑制することに成功したものである。以下、詳細を説明する。
（端面スペーサ１７）
【００５８】
端面スペーサ１７の斜視図を図１９及び図２０に示す。また図２１に、端面スペーサ１７にエンドプレート１０を嵌合した状態の斜視図を示す。これらの図に示す端面スペーサ１７は、図９のセパレータ２とほぼ同じ外形とし、同様に樹脂などの絶縁性部材で構成される。セパレータ２との相違は、断熱層１８を設けている点である。断熱層１８は、冷却気体を流すための冷却隙間の一部の端面を閉塞して構成できる。端面を閉塞することで、冷却気体は冷却隙間を流れることができず、空気が内部で停滞することで、断熱層として機能する。図１９及び図２０の例では、中央の冷却隙間４を残し、その外側の冷却隙間の端縁を閉塞して、２つの断熱層１８を設けている。なお図１９の中央の３つの冷却隙間４の内、中央の冷却隙間４のみを残し、両脇の冷却隙間は図２１に示すように、エンドプレート１０と嵌合した際にエンドプレート１０端面の形状によって閉塞される。
【００５９】
各断熱層１８は、空気の流通のない閉塞空間を画定する。これにより断熱効果の高い空気を電池セル１とエンドプレート１０の間に介在させ、かつ空気の移動がないように閉塞空間内に滞留させることで、樹脂製のエンドプレート１０の樹脂よりもさらに断熱性を高めることができる。なお閉塞空間は気密に密閉させる必要はなく、空気の大きな移動が生じない程度に画定できれば足りる。
【００６０】
さらに断熱層１８は、閉塞空間をリブによって複数に分割している。これによって空気の移動はさらに抑制され、またリブにより端面スペーサ１７の機械的強度も向上できる。加えて、外観をセパレータと目立って変化させることにより、組み立て作業時の端面スペーサとセパレータの取り違えミスを低減できる効果も得られる。図１９の例では、リブは直線状の山形の連続で、鋸波状に閉塞空間内に設けられており、単純な形状でリブの形成を簡素化すると共に、斜めのリブとすることで端面スペーサ１７の曲げ強度向上にも寄与できる。
【００６１】
このように、中空状の断熱層とすることで、冷却隙間を樹脂の充填で完全に埋めた中実の断熱層とするよりも、断熱性を高めることができる。一般に樹脂の熱伝導率よりも空気の熱伝導率が低いため、断熱効果は高い。また樹脂の充填では樹脂成型後の硬化時に生じる収縮、いわゆる「引け」により成型精度が悪くなるため、このような問題を回避できる上、使用する樹脂量を減らしてコスト削減、軽量化にも寄与できる。これにより、エンドプレート１０を金属製として機械的な締結力を高めつつ、金属製であるが故に熱伝導性が高く、エンドプレート１０に面する電池セルの冷却能力が他の電池セルよりも高くなる事態を、閉塞空間による空気を介した断熱層１８によって低減することができ、機械的強度の向上と均熱化を図ることができる。
【００６２】
端面スペーサ１７には、断熱層１８のみを設けてもよいが、好ましくは上述の通り冷却隙間４を残す。これによって、端面スペーサ１７に接した電池セル１の冷却が可能となる。また端面スペーサ１７の中央に冷却隙間４を位置させることで、電池セル１を略中央から冷却できるので、電池セル１の高さ方向に均等な冷却が図られる。
（隣接するセパレータ）
【００６３】
一方、セパレータにも断熱層１８Ｂを設けることができる。断熱層１８Ｂは、すべてのセパレータに設けるのでなく、好ましくは一部のセパレータ、具体的には電池セルの温度が他の電池セルよりも低い電池セルに接するセパレータに設ける。一般に、電池セルの温度分布は、冷却気体の流入側と流出側、すなわち電池ブロックの端面に違い側の電池セルの温度が相対的に低く、内部側に位置する電池セルの温度が高くなる傾向にある。そこで、温度が低い傾向にある電池セルのセパレータには冷却隙間を減らし、あるいは断熱層を付加して、相対的に電離セルの温度を上げることにより、電池セル間の温度差ΔＴを低減できる。
【００６４】
図２２の電池ブロックの断面図に示す例では、断熱層を破線で示している。この電池ブロックでは、端面スペーサ１７が接する端面側の電池セル１と、その内側の電池セル１との間に配置されるセパレータ２ａを、端面スペーサ１７とほぼ同様の形状としている。すなわち、中央の３つの冷却隙間４を残し、その外側の２つの冷却隙間については端面を閉塞して断熱層１８Ｂとしている。なお端面スペーサ１７では、中央の冷却隙間４を１本だけ残し、その左右の冷却隙間はエンドプレート１０により閉塞しているが、セパレータ２ａではこのような閉塞がなく、３本の冷却隙間４が確保される。これにより、端面スペーサ１７よりも電池セル１の冷却能力を高めて、端面に位置する電池セル１及びその内側の電池セル１を効果的に冷却できる。
【００６５】
同様に、さらに内側に位置するセパレータ２ｂについては、冷却隙間４を４本確保し、残りの冷却経路は閉塞して断熱層１８Ｂとしている。さらにその内側のセパレータ２ｃは冷却隙間４を５本とし、その内側のセパレータ２ｄについてはすべてを冷却隙間４のままとし、断熱層を設けていない。このように、冷却隙間の断面積の和が、電池ブロックの端面で最も狭くし、内側に向かうにつれて徐々に大きくなるようにしている。いいかえると、電池ブロックの端面から、冷却隙間の数を徐々に増やし、あるいはセパレータの断熱層の数を徐々に減らすことで、端面に行くほど冷却されやすくなる傾向にある電池セルの冷却能力を漸減させ、相対的に電池セルの温度を上昇させることで、全体としての電池セルの温度を均一化する効果が図られる。
【００６６】
以上のようにして、冷却気体を冷却隙間に流して各電池セルを冷却する一方、端面の電池セルについては断熱層で冷却効果を低減して、冷却能力の差を低減し電池セルの温度を均一に近付けることができる。さらに、端面スペーサに上述した温度均等化壁や温度均等化プレートを組み合わせることで、電池セルの均熱化を一層図ることができる。
【００６７】
以上の電源装置は、車載用のバッテリシステムとして利用できる。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。
【００６８】
図２３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に電力を供給するバッテリシステム１００Ｂと、バッテリシステム１００Ｂ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１００Ｂ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、バッテリシステム１００Ｂ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、バッテリシステム１００Ｂ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１００Ｂの電池を充電する。
【００６９】
また図２４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に電力を供給するバッテリシステム１００Ｃと、このバッテリシステム１００Ｃの電池を充電する発電機９４とを備えている。モータ９３は、バッテリシステム１００Ｃ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、バッテリシステム１００Ｃの電池を充電する。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明に係る車両用電源装置及びこれを備える車両並びに車両用電源装置の容量均等化方法は、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、電気自動車などの容量均等化方法として好適に利用できる。
【符号の説明】
【００７１】
１００、２００、３００…電源装置
１００Ｂ、１００Ｃ…バッテリシステム
１、１Ｄ…電池セル；１Ａ…開口部
２、２Ｄ、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ…セパレータ；２Ａ…溝；２Ｂ…切欠部
３、３Ｄ…電池ブロック
４…冷却隙間
５…送風ダクト
６…供給ダクト
７…排出ダクト
８、５８、７８…温度均等化壁；８Ａ、５８Ａ、７８Ａ…テーパ部
８Ｂ、５８Ｂ、７８Ｂ…幅広部
９…強制送風機構
１０、１０Ｄ…エンドプレート；１０Ａ…補強リブ；１０ａ…連結孔
１１…連結材；１１ａ…垂直リブ；１１ｂ…水平リブ；１１ｃ…連結穴；１１ｄ…折曲片
１１ｅ…上バー；１１ｆ…下バー；１１ｇ…連結部；１１ｈ…折曲部
１１Ｘ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ…バインドバー
１２、１２Ｄ…止ネジ
１３…電極端子
１４…開口部；１４Ａ…閉塞部；１４Ｂ…露出部
１５、１５ａ、３５…温度均等化プレート
１５Ａ…閉塞バー
１５Ｂ…連結バー
１６、３６…風量調整開口
１７…端面スペーサ
１８、１８Ｂ…断熱層
１９…中間遮断壁
２０…外装ケース；２０Ａ…下ケース；２０Ｂ…上ケース
２１…鍔部
２２…側壁
２４…ボルト
２５…ナット
３０…端面プレート
３１…連結ダクト
３１Ａ…上バー
３１Ｂ…下バー
３１Ｃ…連結部
３１Ｄ…折曲部
５５…送風ダクト
５６…供給ダクト
５７…排出ダクト
７５…送風ダクト
７６…供給ダクト
７７…排出ダクト
９３…モータ
９４…発電機
９５…ＤＣ／ＡＣインバータ
９６…エンジン
１０１…電池セル
１０３…冷却隙間
１０６…供給ダクト
１０７…排出ダクト
１１０…電池ブロック
ＥＶ、ＨＶ…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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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