(57)【要約】【課題】極めて簡単な構造で角形電池の位置ずれを効果的に阻止する。耐振強度を向上して電極端子やバスバーの損傷を有効に防止する。【解決手段】バッテリ装置は、対向面１Ｘを平面状とする複数の角形電池１を積層してなる電池ブロック２と、電池ブロック２の両端部に配置されて、電池ブロック２を積層方向に加圧して固定してなる一対のエンドプレート３と、一対のエンドプレート３を連結してなる結束具４とを備える。さらに、バッテリ装置は、エンドプレート３と角形電池１との間に、エンドプレート３の電池側対向面３Ｘよりも摩擦係数の大きい難スリップ材６を配置している。【選択図】図３
2015023003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向面を平面状とする複数の角形電池を積層してなる電池ブロックと、
前記電池ブロックの両端部に配置されて、前記電池ブロックを積層方向に加圧して固定してなる一対のエンドプレートと、
前記一対のエンドプレートを連結してなる結束具とを備えるバッテリ装置であって、
前記エンドプレートと前記角形電池との間に、前記エンドプレートの電池側対向面よりも摩擦係数の大きい難スリップ材を配置してなることを特徴とするバッテリ装置。
【請求項２】
前記難スリップ材がゴム状弾性を有する請求項１に記載されるバッテリ装置。
【請求項３】
前記難スリップ材が前記エンドプレートの中央部に配置されてなる請求項１又は２に記載されるバッテリ装置。
【請求項４】
前記エンドプレートの電池側対向面に、前記難スリップ材を配置する凹部を有し、この凹部に前記難スリップ材を配置してなる請求項１ないし３のいずれかに記載されるバッテリ装置。
【請求項５】
前記角形電池の電極端子に接続してなるバスバーを定位置に配置するバスバーホルダーを備え、
前記バスバーホルダーが前記結束具の定位置に連結されてなる請求項１ないし４のいずれかに記載されるバッテリ装置。
【請求項６】
前記バスバーが、前記角形電池の電極端子に溶接されてなる請求項５に記載されるバッテリ装置。
【請求項７】
前記難スリップ材が、両面接着テープで前記エンドプレートの電池側対向面に固定されてなる請求項１ないし６のいずれかに記載されるバッテリ装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載のバッテリ装置を備えてなる電動車両であって、
前記バッテリ装置と、該バッテリ装置から電力供給される走行用のモータと、前記バッテリ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を特徴とするバッテリ装置を備える電動車両。
【請求項９】
請求項１から７のいずれかに記載のバッテリ装置を備えてなる蓄電装置であって、
前記バッテリ装置への充放電を制御する電源コントローラを備えており、
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角形電池への充電を可能とすると共に、前記角形電池に対し充電を行うよう制御することを特徴とする蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の角形電池を積層して両端部のエンドプレートで吸着して固定しているバッテリ装置に関し、特に、車両用として最適で、車両に搭載されて優れた耐衝撃性を有するバッテリ装置とこのバッテリ装置を備える電動車両及び蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の角形電池を積層して電池ブロックとし、この電池ブロックの両端に一対のエンドプレートを配置して、エンドプレートに結束具を連結して、角形電池を積層加圧状態に固定しているバッテリ装置は開発されている。（特許文献１参照）
【０００３】
このバッテリ装置は、図１１に示すように、多数の角形電池２０１を積層してなる電池ブロック２０２の両端にエンドプレート２０３を配置し、このエンドプレート２０３に結束具２０４を連結して、角形電池２０１を加圧状態に固定している。結束具２０４は、その両端を止ネジ２２４でエンドプレート２０３に固定して、エンドプレート２０３を一定の間隔に固定して、複数の角形電池２０１を加圧状態に固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２８７５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のバッテリ装置は、一対のエンドプレートで複数の角形電池を積層方向に加圧して固定するので、エンドプレートと角形電池とが接触面で相対的に動きやすく、優れた耐振動強度を実現するのが難しい。角形電池の表面にエンドプレートの平面を押し付けて、角形電池を固定しているからである。とくに、角形電池を積層しているバッテリ装置は、出力を大きくするために、大きくて重い角形電池を多数に積層するので、振動状態においては角形電池に作用する力が大きく、角形電池がエンドプレートに対して位置ずれしやすくなる。角形電池の位置ずれは、角形電池の電極端子やこれに連結しているバスバーに無理な力を作用させて、接続部に損傷を与える原因となる。角形電池は、正負の電極端子に金属板のバスバーを固定して、このバスバーで直列や並列に接続しているからである。角形電池を積層している電池ブロックは、一対のエンドプレートで両端から加圧して、角形電池を積層位置に固定し、さらにこの状態で正負の電極端子にバスバーを固定して、バスバーによっても定位置に固定しているので、角形電池の位置ずれは、バスバーと電極端子に無理な歪み力を作用させる原因となる。角形電池の電極端子は、外装ケースの封口板に、絶縁材を挟んで固定されるので、無理な歪み力は、電極端子を封口板に連結する部分を損傷させる。また、電極端子には、溶接、止ネジ、ナットなどでバスバーを固定しているので、この部分に作用する無理な歪み力は、電極端子とバスバーとの連結部を損傷して接続不良や変形等の原因となる。
【０００６】
本発明は、さらに以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、極めて簡単な構造で角形電池の位置ずれを効果的に阻止できるバッテリ装置とこのバッテリ装置を備える電動車両及び蓄電装置を提供することにある。
また、本発明の他の大切な目的は、耐振強度を向上して電極端子やバスバーの損傷を有効に防止できるバッテリ装置とこのバッテリ装置を備える電動車両及び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】
本発明のバッテリ装置は、対向面１Ｘを平面状とする複数の角形電池１を積層してなる電池ブロック２と、電池ブロック２の両端部に配置されて、電池ブロック２を積層方向に加圧して固定してなる一対のエンドプレート３と、一対のエンドプレート３を連結してなる結束具４とを備える。さらに、バッテリ装置は、エンドプレート３と角形電池１との間に、エンドプレート３の電池側対向面３Ｘよりも摩擦係数の大きい難スリップ材６を配置している。
【０００８】
以上のバッテリ装置は、極めて簡単な構造で角形電池の位置ずれを効果的に阻止できる特徴がある。それは、エンドプレートと角形電池との間に難スリップ材を配置して、エンドプレートと角形電池と間の摩擦抵抗を大きくしているからである。エンドプレートと角形電池との摩擦抵抗は、摩擦係数と加圧力の積に比例して大きくなる。したがって、エンドプレートの電池側対向面の摩擦係数を大きくして、エンドプレートと角形電池の位置ずれを阻止できる。さらに、以上のバッテリ装置は、エンドプレートの電池側対向面の摩擦係数を大きくして、エンドプレートと角形電池との間の摩擦抵抗を大きくするので、電池ブロックを積層方向に加圧する押圧力を異常に高くすることなく、角形電池の位置ずれを防止できる。このことは、結束具とエンドプレートとの連結部を保護しながら、角形電池の位置ずれを阻止できる特徴も実現する。それは、結束具の端部が一対のエンドプレートに連結されて、結束具がエンドプレートを介して角形電池を積層方向に加圧するからである。
【０００９】
また、以上のバッテリ装置は、角形電池の位置ずれを阻止できるので、耐振強度を向上して角形電池の電極端子やバスバーの損傷を有効に防止できる特徴も実現する。このため以上のバッテリ装置は、振動環境で使用されて優れた耐久性を実現する特徴も実現する。したがって、以上のバッテリ装置は、使用状態で強い振動を受ける車両用に使用されては長期間にわたって安定に動作して優れた寿命特性を実現し、あるいは非常用電源装置等の蓄電装置に使用されては、強い地震などによっても損傷されることなく非常時に安定して動作する優れた特徴を実現する。
【００１０】
本発明のバッテリ装置は、難スリップ材６をゴム状弾性を有するゴム状弾性体とすることができる。
このバッテリ装置は、難スリップ材を広い面積で面接触状態としてエンドプレートと角形電池とに密着できる。このため、エンドプレートと角形電池とを理想的な状態に密着させて、摩擦抵抗を大きく、角形電池の位置ずれをより効果的に阻止できる特徴がある。
【００１１】
本発明のバッテリ装置は、難スリップ材６をエンドプレート３の中央部に配置することができる。
このバッテリ装置は、難スリップ材を広い面積で角形電池の表面に加圧状態に密着させて、角形電池の位置ずれを効果的に阻止できる特徴がある。
【００１２】
本発明のバッテリ装置は、エンドプレート３の電池側対向面３Ｘに、難スリップ材６を配置する凹部１６を設けて、凹部１６に難スリップ材６を配置することができる。
このバッテリ装置は、難スリップ材を位置ずれなくエンドプレートに配置しながら、エンドプレートを広い面積で角形電池の表面に面接触状態に密着できる。
【００１３】
本発明のバッテリ装置は、角形電池１の電極端子１３を接続しているバスバー５を定位置に配置するバスバーホルダー８を設け、このバスバーホルダー８を結束具４の定位置に連結して、バスバーホルダー８でもってバスバー５を定位置に配置することができる。
【００１４】
以上のバッテリ装置は、バスバーを簡単に角形電池の電極端子に連結でき、しかも、角形電池の位置ずれによるバスバーと電極端子の損傷を防止できる特徴がある。バスバーを簡単に電極端子に連結できるのは、バスバーをバスバーホルダーで定位置に仮止めして、電極端子に連結できるからである。また、バスバーと電極端子との損傷を有効に阻止できるのは、角形電池の位置ずれを防止して、バスバーと電極端子との連結部に無理な力が作用するのを阻止するからである。
【００１５】
本発明のバッテリ装置は、バスバー５を、角形電池１の電極端子１３に溶接して接続することができる。
このバッテリ装置は、電極端子とバスバーとを低抵抗な状態で安定して電気接続できる特徴がある。
【００１６】
さらに、本発明のバッテリ装置は、難スリップ材６を両面接着テープ１５でエンドプレート３の電池側対向面３Ｘに固定することができる。
このバッテリ装置は、簡単かつ容易に、しかも位置ずれしないように難スリップ材をエンドプレートを固定できる特徴がある。
【００１７】
本発明の電動車両は、以上のいずれかに記載のバッテリ装置を備えている。電動車両は、バッテリ装置１００と、バッテリ装置１００から電力供給される走行用のモータ９３と、バッテリ装置１００及びモータ９３を搭載してなる車両本体９０と、モータ９３で駆動されて車両本体９０を走行させる車輪９７とを備えている。
以上の電動車両は、走行中に強い振動を受ける車両にバッテリ装置を搭載しながら、長期間にわたって安定に動作させて優れた寿命特性を実現できる。
【００１８】
本発明の蓄電装置は、以上のいずれかに記載のバッテリ装置を備えている。蓄電装置は、バッテリ装置１００への充放電を制御する電源コントローラ８４を備え、電源コントローラ８４でもって、外部からの電力により角形電池１への充電を可能とすると共に、角形電池１に対し充電を行うよう制御している。
以上の蓄電装置は、強い地震などによってもバッテリ装置が損傷を受けることがなく、非常時においても、安定して動作する優れた特徴を実現できる。
【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装置の斜視図である。
【図２】図１に示すバッテリ装置の分解斜視図である。
【図３】図２に示すバッテリ装置のエンドプレートと電池ブロックの分解斜視図である。
【図４】図１に示すバッテリ装置の端部の一部拡大水平断面図である。
【図５】図１に示すバッテリ装置の結束具とスペーサとバスバーホルダーの連結構造を示す要部拡大垂直断面図である。
【図６】図１に示すバッテリ装置のバスバーの連結構造を示す拡大分解斜視図である。
【図７】図１に示すバッテリ装置の結束具とエンドプレートの連結構造を示す拡大斜視図である。
【図８】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装置を搭載する例を示すブロック図である。
【図９】モータのみで走行する電気自動車にバッテリ装置を搭載する例を示すブロック図である。
【図１０】蓄電装置にバッテリ装置を使用する例を示すブロック図である。
【図１１】従来のバッテリ装置の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのバッテリ装置とこのバッテリ装置を備える電動車両及び蓄電装置を例示するものであって、本発明は、バッテリ装置とこのバッテリ装置を備える電動車両及び蓄電装置を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２１】
図１ないし図４に示すバッテリ装置１００は、対向面１Ｘを平面状とする複数の角形電池１を積層している電池ブロック２と、この電池ブロック２の積層方向の両端部に配置している一対のエンドプレート３と、両端部を一対のエンドプレート３に連結して、複数の角形電池１を積層方向に加圧状態で固定している結束具４とを備えている。
【００２２】
角形電池１は、図３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の電池で、厚さ方向に積層されて電池ブロック２としている。角形電池１は、電池ケース１０を金属ケースとする非水系電解液電池である。非水系電解液電池である角形電池１は、リチウムイオン二次電池である。ただし、角形電池は、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。図の角形電池１は、幅の広い両表面を四角形とする電池で、両表面を対向するように積層して電池ブロック２としている。
【００２３】
角形電池１は、外形を角形とする金属製の電池ケース１０に、電極体（図示せず）を収納して電解液を充填している。金属ケースからなる電池ケース１０は、アルミニウムやアルミニウム合金で製造することができる。電池ケース１０は、底を閉塞する筒状に金属板をプレス加工している外装缶１０Ａと、この外装缶１０Ａの開口部を気密に閉塞している封口板１０Ｂとを備えている。封口板１０Ｂは平面状の金属板で、その外形を外装缶１０Ａの開口部の形状としている。この封口板１０Ｂはレーザー溶接して外装缶１０Ａの外周縁に固定されて外装缶１０Ａの開口部を気密に閉塞している。外装缶１０Ａに固定される封口板１０Ｂは、その両端部に正負の電極端子１３を固定しており、さらに正負の電極端子１３の中間にはガス排出口１２を設けている。ガス排出口１２の内側には、所定の内圧で開弁する排出弁１１を設けている。図３に示す電池ブロック２は、複数の角形電池１を、排出弁１１を設けた面が略同一面に位置する姿勢で積層して、各角形電池１の排出弁１１を同一平面上に配置している。図の電池ブロック２は、排出弁１１を設けている封口板１０Ｂを上面とする姿勢で、複数の角形電池１を積層している。
【００２４】
電池ブロック２は、互いに積層している複数の角形電池１の正負の電極端子１３をバスバー５で接続して、複数の角形電池１をバスバー５で直列に接続している。図のバッテリ装置は、隣接する角形電池１の正負の電極端子１３を、金属板のバスバー５を介して互いに直列に接続しているが、角形電池を直列と並列に、あるいは並列に接続することもできる。バッテリ装置は、角形電池を互いに直列に接続して出力電圧を高くでき、角形電池を並列に接続して、充放電の電流を大きくできる。
【００２５】
図の電池ブロック２は、１２個の角形電池１を、セパレータ７を介して互いに積層している。図の電池ブロック２は、隣接する３個の角形電池１を同じ向きに並べて並列に接続し、この電池組を交互に逆向きに並べて、これらを直列に接続している。すなわち、１２個の角形電池１は、３個が並列に接続されて、これらが４組直列に接続されている。ただ、電池ブロックは、互いに隣接する角形電池同士を逆向きに並べて、その両側において隣接する電極端子同士をバスバーで連結して、隣り合う２個の角形電池を直列に接続して、すべての角形電池を直列に接続することもできる。本発明は、電池ブロックを構成する角形電池の個数とその接続状態を特定しない。
【００２６】
電池ブロック２は、図３に示すように、積層している角形電池１の間にセパレータ７を挟着している。セパレータ７は、隣接する角形電池１を絶縁する。図に示すセパレータ７は、プラスチックを板状に成形した絶縁プレートである。このセパレータ７は、角形電池１を嵌着して定位置に配置する形状として、隣接する角形電池１を位置ずれしないように積層できる。
【００２７】
以上のように、セパレータ７で絶縁して積層される角形電池１は、外装缶１０Ａをアルミニウムなどの金属製にできる。ただ、電池ブロックは、必ずしも角形電池の間にセパレータを介在させる必要はない。例えば、角形電池の外装缶を絶縁材で成形し、あるいは角形電池の外装缶の外周を絶縁シートや絶縁塗料等で被覆する等の方法で、互いに隣接する角形電池同士を絶縁することによって、セパレータを不要とできるからである。さらに、角形電池の間にセパレータを介在させない電池ブロックは、角形電池の間に冷却風を強制送風して角形電池を冷却する空冷式を採用することなく、冷媒等を用いて直接冷却する方式を採用して角形電池を冷却できる。
【００２８】
さらに、セパレータは、図示しないが、角形電池との間に、空気などの冷却気体を通過させる冷却隙間を設けて、冷却気体で角形電池を冷却できる。このセパレータは、角形電池との間に冷却隙間を設けて、冷却隙間に冷却気体を強制送風して角形電池を冷却する。セパレータは、必ずしも角形電池との間に冷却隙間を設ける必要はなく、電池ブロックの下面に配置する冷却プレート（図示せず）に熱結合状態に連結して、角形電池を冷却することもできる。
【００２９】
エンドプレート３は、結束具４に連結されて、電池ブロック２を両端面から加圧して、角形電池１を積層方向に加圧する。エンドプレート３は、結束具４の端部に固定されて、電池ブロック２の各角形電池１を所定の締め付け圧で加圧状態に固定する。エンドプレート３の外形は、角形電池１の外形にほぼ等しく、あるいはこれよりもわずかに大きく、四隅部に結束具４を連結して、電池ブロック２を加圧状態に固定して変形しない四角形の板状である。このエンドプレート３は、上下に結束具４を連結して、角形電池１の表面に面接触状態に密着し、角形電池１を均一な圧力で加圧状態に固定する。バッテリ装置は、電池ブロック２の両端部に一対のエンドプレート３を配置し、両端のエンドプレート３をプレス機（図示せず）で加圧して、角形電池１を積層方向に加圧する状態に保持し、この状態でエンドプレート３に結束具４を固定して、電池ブロック２を所定の締め付け圧に保持して固定する。エンドプレート３が結束具４に連結された後、プレス機の加圧状態は解除される。
【００３０】
図２ないし図４のエンドプレート３は、本体部３Ａと絶縁プレート部３Ｂとからなり、絶縁プレート部３Ｂを電池ブロック２との対向面に配置している。この構造のエンドプレート３は、本体部３Ａをアルミニウムなどの金属製として、頑丈な構造にできる。絶縁プレート部３Ｂで角形電池１と本体部３Ａとを絶縁するからである。本体部３Ａと絶縁プレート部３Ｂとからなるエンドプレート３は、絶縁プレート部３Ｂを本体部３Ａの定位置に固定している。絶縁プレート部３Ｂは、プラスチック等の絶縁材で製作される。図のエンドプレート３は、本体部３Ａと絶縁プレート部３Ｂとからなるが、エンドプレートはプラスチック等の絶縁材で製作して、絶縁プレート部を設けない構造とすることもできる。
【００３１】
エンドプレート３は、角形電池１との対向面である電池側対向面３Ｘに難スリップ材６を配置している。難スリップ材６は、摩擦係数の大きいシートや板材である。難スリップ材６の摩擦係数は、エンドプレート３が角形電池１と対向する電池側対向面３Ｘの摩擦係数よりも大きく、エンドプレート３と角形電池１との間に挟着されて、角形電池１の表面に押し付けられて角形電池１のエンドプレート３に対する位置ずれを阻止する。難スリップ材６はゴム状弾性体である。この難スリップ材６は、エンドプレート３と角形電池１との間に挟着される状態で弾性変形して、角形電池１の表面に隙間なく密着されて、角形電池１の位置ずれを効果的に阻止する。ただし、難スリップ材は、必ずしもゴム状弾性体とする必要はなく、ゴム状弾性はないが摩擦係数の大きいシートや板材とすることもできる。この難スリップ材は、たとえば、シートや板材の表面に粘着層を設けて実現できる。さらに、ゴム状弾性体の難スリップ材６も、表面に粘着層を設けて摩擦係数を大きくすることができる。
【００３２】
難スリップ材６は、両面接着テープ１５を介してエンドプレート３の電池側対向面３Ｘに固定される。難スリップ材は、必ずしもエンドプレートの全面に設ける必要はない。図２と図３のバッテリ装置は、エンドプレート３の中央部に難スリップ材６を配置している。難スリップ材６は、小さすぎると角形電池１との摩擦抵抗を十分に大きくできない。したがって、難スリップ材６は、好ましくは電池側対向面全体の５％以上、さらに好ましくは１０％以上とする。エンドプレート３の中央部、図の装置にあっては、左右の中央部に上下方向に延びるように難スリップ材６を配置している。このバッテリ装置は、難スリップ材６の全面を角形電池１の表面に密着して、角形電池１との摩擦抵抗を大きくできる。それは、エンドプレート３の両側に結束具４を連結して、中央部に難スリップ材６を配置しているからである。ただし、本発明のバッテリ装置は、難スリップ材を配置する位置を左右の中央部には特定しない。難スリップ材は、エンドプレートの電池側対向面の全面に配置し、あるいは複数カ所に点在して局部的に配置し、あるいは又、両側部に配置することもできる。
【００３３】
図３と図４のエンドプレート３は、難スリップ材６を配置する位置に凹部１６を設けて、凹部１６に難スリップ材６を配置している。凹部１６は、凹部以外の対向面を角形電池１の表面に密着させる状態で、難スリップ材６を所定の圧力で角形電池１の表面に加圧状態で密着させるように、その深さを、非加圧状態における難スリップ材６の厚さよりもわずかに浅くしている。このエンドプレート３は、結束具４に連結される状態で難スリップ材６を角形電池１の表面に加圧状態で密着させると共に、凹部以外の対向面も角形電池１の表面に密着させる。凹部１６の深さと難スリップ材６の非圧入状態における厚さは、エンドプレート３に結束具４を連結する状態で、難スリップ材６が角形電池１の表面を押圧する圧力と、凹部以外の対向面が角形電池１の表面を押圧する圧力とを特定する。凹部１６の深さと難スリップ材６の厚さは、結束具４をエンドプレート３に連結する状態で、好ましくは、難スリップ材６と凹部以外の対向面の両方を角形電池１の表面に密着させ、かつ難スリップ材６が角形電池１の表面を押圧する圧力を、凹部以外の対向面が角形電池１の表面を押圧する圧力よりも高くなるように設定する。ゴム状弾性体の難スリップ材６は、エンドプレート３と角形電池１との間に挟まれて押し潰されるので、凹部１６の深さを最適値に設定することで、角形電池表面の押圧力を、凹部以外の対向面よりも強く、かつ正確にコントロールすることができる。
【００３４】
難スリップ材６は、両面接着テープ１５でエンドプレート３の電池側対向面１Ｘに固定され、あるいは接着してエンドプレートの電池側対向面に固定される。ただ、凹部に配置される難スリップ材６は、必ずしもエンドプレート３の定位置に固定することなく、エンドプレート３と角形電池１との間に挟着して、定位置に配置することもできる。難スリップ材６はその両面の摩擦係数がエンドプレート３と角形電池１との間の摩擦係数よりも大きいので、エンドプレート３と角形電池１との間に挟まれて、エンドプレート３と角形電池１との間の摩擦抵抗を大きくする。
【００３５】
図２のバッテリ装置は、エンドプレート３の両側に、上下２列の結束具４を固定している。結束具４は金属板で、両端を内側に折曲して、エンドプレート３の固定部４Ａを設けている。固定部４Ａは貫通孔４ａを有し、この貫通孔４ａに止ネジ１８を挿通してエンドプレート３にねじ込んで固定している。金属製の結束具４は、角形電池１との間に絶縁シート１７を配置して、結束具４を角形電池１から絶縁している。互いに直列に接続される角形電池１は電位差があるので、金属製の結束具４に接触するとショートする。絶縁シート１７はこの弊害を防止する。絶縁シート１７は、結束具４による角形電池１のショートを防止するために設けているので、表面に絶縁材のある角形電池は、結束具との間に絶縁シートを設ける必要はない。
【００３６】
図５のバッテリ装置は、上側の結束具４にバスバーホルダー８を連結して、バスバーホルダー８を定位置に配置している。バスバーホルダー８はプラスチック等の絶縁材で、結束具４を介して電池ブロック２の定位置に配置される。図５のバッテリ装置は、バスバーホルダー８と結束具４との間にスペーサ９を配置している。スペーサ９とバスバーホルダー８とは互いに嵌合構造で定位置に連結される。スペーサ９とバスバーホルダー８の嵌合構造は、互いに対向して接触する面に凹部２０と凸部２１とを設け、凸部２１を凹部２０に嵌合して両者を定位置に連結する。このバッテリ装置は、バスバーホルダー８とスペーサ９とを定位置に連結し、さらに、スペーサ９と結束具４とを定位置に連結して、バスバーホルダー８を電池ブロック２の定位置に配置する。スペーサ９を結束具４の定位置に連結するために、上側の結束具４の上縁には、内側に突出する連結凸部４Ｂを設け、スペーサ９にはこの連結凸部４Ｂを案内する連結凹部９Ｂを設けている。連結凸部４Ｂが連結凹部９Ｂに挿入されて、スペーサ９は結束具４の定位置に連結される。図５のバッテリ装置は、バスバーホルダー８と結束具４との間にスペーサ９を配置して、スペーサ９を介してバスバーホルダー８を結束具４に連結して電池ブロック２の定位置に配置するが、バスバーホルダーは、スペーサを介することなく、直接に結束具に嵌合構造で連結して定位置に配置することもできる。
【００３７】
バスバーホルダー８は、バスバー５を定位置に仮止めするバスバー５の仮止部２２を設けている。図５と図６に示すバスバー５の仮止部２２は、バスバー５に設けている貫通孔５Ａに挿入される位置決めピン２３を有する。位置決めピン２３がバスバー５の貫通孔５Ａに挿通されて、バスバー５は定位置に配置される。さらに、図６のバスバーホルダー８は、バスバー５の仮止部２２として、バスバー５の外周の切欠部５Ｂに案内される仮止凸部２４も設けている。このバスバーホルダー８は、位置決めピン２３を貫通孔５Ａに、仮止凸部２４を切欠部５Ｂに案内して、バスバー５を正確に定位置に配置する。ただ、バスバーの仮止部は、バスバーの外周を係止し、あるいはバスバーの一部を係止して、定位置に配置することもできる。
【００３８】
バスバーホルダー８の定位置に配置されたバスバー５は、図６に示すように、角形電池１の電極端子１３に接近する溶着部５Ｃを設けている。図のバスバー５は、円柱状の電極端子１３に沿う半円状の溶着部５Ｃを設けている。バスバー５が定位置に仮止めされて、溶着部５Ｃは電極端子１３の表面に接近する。この状態で、電極端子１３と溶着部５Ｃとの境界にレーザーを照射して、バスバー５は電極端子１３に固定される。図６のバスバー５は、溶接して電極端子１３に固定されるが、バスバーは、これを貫通する止ネジを電極端子にねじ込んで電極端子に固定され、あるいは電極端子に雄ネジを設け、これをバスバーの貫通孔に挿入し、雄ねじにナットをねじ込んで電極端子に固定することもできる。
【００３９】
結束具４は、端面プレート４Ｔをエンドプレート３の外側面に配置し、これをエンドプレート３に係止する状態で、エンドプレート３に連結される。結束具４は、端面プレート４Ｔをエンドプレート３に係止状態に連結して、エンドプレート３でもって電池ブロック２を加圧状態に固定する。さらに、図２と図７の結束具４は、エンドプレート３に止ネジ１８をネジ止めして固定している。図のエンドプレート３は、止ネジ１８をねじ込む位置に雌ネジ孔３ａを設けている。また、図の結束具４は、止ネジ１８を挿通する貫通孔４ａを端面プレート４Ｔに開口している。さらに、図の結束具４は、エンドプレート３を上下に貫通して挿通される連結ボルト１９を挿通するための貫通孔４ｂを水平部４Ｓに開口している。図のエンドプレート３は、連結ボルト１９が挿通される挿通孔３ｂを、両側部において、上下に貫通して開口している。このバッテリ装置１００は、結束具４の貫通孔４ｂとエンドプレート３の挿通孔３ｂに挿通される連結ボルト１９を介して、電池ブロック２の下面側に配置される固定側のベースプレートや冷却プレートに固定される。
【００４０】
以上のバッテリ装置１００は、結束具４の両端を一対のエンドプレート３に固定して、一対のエンドプレート３で電池ブロック２を挟んで、各角形電池１を所定の締め付け圧で積層方向に加圧して固定する。角形電池１の締め付け圧は、角形電池１の両面に作用する単位面積当たりの押圧力である。締め付け圧は、
［エンドプレート３が電池ブロック２を積層方向に加圧する押圧力］／［角形電池１の扁平部の面積］で演算される。
この締め付け圧は、好ましくは、１０ｋＰａ以上で１ＭＰａ以下に設定される。締め付け圧が弱すぎると、角形電池１の膨張を効果的に抑制できず、反対に強すぎると角形電池１の電池ケース１０を損傷する弊害が発生する。とくに、電池ケース１０を金属ケースとする角形電池１は、角形電池１の積層方向への電池ケース１０の変形量が極めて小さく、実質的にはほとんど変化しないため、締め付け圧が弱すぎると、複数の角形電池１を確実に加圧状態に保持できず、また、締め付け圧が強すぎると角形電池１の電池ケース１０が損傷する弊害が発生する。このため、締め付け圧を所定の範囲としながら、各角形電池１を積層方向に加圧して固定することは極めて大切である。したがって、締め付け圧は、角形電池１の種類や大きさ、さらに電池ケース１０の材質、形状、肉厚、大きさ、電極体の物性などを考慮して前述の範囲で最適値に設定される。
【００４１】
以上のバッテリ装置１００は、電動車両を走行させるモータに電力を供給する電源装置に最適である。ただ、本発明はバッテリ装置の用途を電動車両に搭載する電源装置には特定せず、たとえば、太陽光発電、風力発電などの自然エネルギーを蓄電する電源装置として使用でき、また深夜電力を蓄電する電源装置等の電源装置のように、大電力を蓄電する全ての用途に最適である。
【００４２】
バッテリ装置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、これらの電動車両の電源として使用される。
【００４３】
（ハイブリッド自動車用バッテリ装置）
図８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バッテリ装置を搭載する例を示す。この図に示すバッテリ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装置１００と、バッテリ装置１００の角形電池を充電する発電機９４と、エンジン９６、モータ９３、バッテリ装置１００、及び発電機９４を搭載してなる車両本体９０と、エンジン９６又はモータ９３で駆動されて車両本体９０を走行させる車輪９７とを備えている。バッテリ装置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、バッテリ装置１００の角形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、バッテリ装置１００の角形電池を充電する。
【００４４】
（電気自動車用バッテリ装置）
また、図９は、モータのみで走行する電気自動車にバッテリ装置を搭載する例を示す。この図に示すバッテリ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装置１００と、このバッテリ装置１００の角形電池を充電する発電機９４と、モータ９３、バッテリ装置１００、及び発電機９４を搭載してなる車両本体９０と、モータ９３で駆動されて車両本体９０を走行させる車輪９７とを備えている。バッテリ装置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、バッテリ装置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、バッテリ装置１００の角形電池を充電する。
【００４５】
（蓄電装置用バッテリ装置）
さらに、このバッテリ装置は、移動体用の動力源としてのみならず、定置型の蓄電用設備としても利用できる。例えば家庭用、工場用の電源として、太陽光や深夜電力等で充電し、必要時に放電する電源システム、あるいは日中の太陽光を充電して夜間に放電する街路灯用の電源や、停電時に駆動する信号機用のバックアップ電源等にも利用できる。このような例を図１０に示す。この図に示すバッテリ装置１００は、複数の電池ブロック８１をユニット状に接続して電池ユニット８２を構成している。各電池ブロック８１は、複数の角形電池が直列及び／又は並列に接続されている。各電池ブロック８１は、電源コントローラ８４により制御される。このバッテリ装置１００は、電池ユニット８２を充電用電源ＣＰで充電した後、負荷ＬＤを駆動する。このためバッテリ装置１００は、充電モードと放電モードを備える。負荷ＬＤと充電用電源ＣＰはそれぞれ、放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳを介してバッテリ装置１００と接続されている。放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳのＯＮ／ＯＦＦは、バッテリ装置１００の電源コントローラ８４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８４は充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＦＦに切り替えて、充電用電源ＣＰからバッテリ装置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負荷ＬＤからの要求に応じて、電源コントローラ８４は充電スイッチＣＳをＯＦＦに、放電スイッチＤＳをＯＮにして放電モードに切り替え、バッテリ装置１００から負荷ＬＤへの放電を許可する。また、必要に応じて、充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＮにして、負荷ＬＤの電力供給と、バッテリ装置１００への充電を同時に行うこともできる。
【００４６】
バッテリ装置１００で駆動される負荷ＬＤは、放電スイッチＤＳを介してバッテリ装置１００と接続されている。バッテリ装置１００の放電モードにおいては、電源コントローラ８４が放電スイッチＤＳをＯＮに切り替えて、負荷ＬＤに接続し、バッテリ装置１００からの電力で負荷ＬＤを駆動する。放電スイッチＤＳはＦＥＴ等のスイッチング素子が利用できる。放電スイッチＤＳのＯＮ／ＯＦＦは、バッテリ装置１００の電源コントローラ８４によって制御される。また電源コントローラ８４は、外部機器と通信するための通信インターフェースを備えている。図１０の例では、ＵＡＲＴやＲＳ−２３２ｃ等の既存の通信プロトコルに従い、ホスト機器ＨＴと接続されている。また必要に応じて、電源システムに対してユーザが操作を行うためのユーザインターフェースを設けることもできる。
【００４７】
各電池ブロック８１は、信号端子と電源端子を備える。信号端子は、入出力端子ＤＩと、異常出力端子ＤＡと、接続端子ＤＯとを含む。入出力端子ＤＩは、他の電池ブロック８１や電源コントローラ８４からの信号を入出力するための端子であり、接続端子ＤＯは他の電池ブロック８１に対して信号を入出力するための端子である。また異常出力端子ＤＡは、電池ブロック８１の異常を外部に出力するための端子である。さらに電源端子は、電池ブロック８１同士を直列、並列に接続するための端子である。また電池ユニット８２は並列接続スイッチ８５を介して出力ラインＯＬに接続されて互いに並列に接続されている。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明のバッテリ装置は、大電力が要求される車両のモータに電力を供給する車両用のバッテリ装置や、自然エネルギーや深夜電力を蓄電する蓄電装置に最適に使用される。
【符号の説明】
【００４９】
１００…バッテリ装置
１…角形電池
１Ｘ…対向面
２…電池ブロック
３…エンドプレート
３Ｘ…電池側対向面
３Ａ…本体部
３ａ…雌ネジ孔
３ｂ…挿通孔
３Ｂ…絶縁プレート部
４…結束具
４Ａ…固定部
４Ｂ…連結凸部
４Ｓ…水平部
４Ｔ…端面プレート
４ａ…貫通孔
４ｂ…貫通孔
５…バスバー
５Ａ…貫通孔
５Ｂ…切欠部
５Ｃ…溶着部
６…難スリップ材
７…セパレータ
８…バスバーホルダー
９…スペーサ
９Ｂ…連結凹部
１０…電池ケース
１０Ａ…外装缶
１０Ｂ…封口板
１１…排出弁
１２…ガス排出口
１３…電極端子
１５…両面接着テープ
１６…凹部
１７…絶縁シート
１８…止ネジ
１９…連結ボルト
２０…凹部
２１…凸部
２２…仮止部
２３…位置決めピン
２４…仮止凸部
８１…電池ブロック
８２…電池ユニット
８４…電源コントローラ
８５…並列接続スイッチ
９０…車体本体
９３…モータ
９４…発電機
９５…ＤＣ／ＡＣインバータ
９６…エンジン
９７…車輪
２０１…角形電池
２０２…電池ブロック
２０３…エンドプレート
２０４…結束具
２２４…止ネジ
ＨＶ…車両
ＥＶ…車両
ＣＰ…充電用電源
ＬＤ…負荷
ＤＳ…放電スイッチ
ＣＳ…充電スイッチ
ＯＬ…出力ライン
ＨＴ…ホスト機器
ＤＩ…入出力端子
ＤＡ…異常出力端子
ＤＯ…接続端子
【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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