(57)【要約】【課題】電池セルの締結に際して電流遮断機構の誤動作を回避する。【解決手段】電源装置１００は、外形を角形とした複数の電池セル１と、複数の電池セル１を積層した電池積層体２の各端面をそれぞれ被覆するエンドプレート３と、電池積層体２の一面において、該電池セル１の積層方向に延長されて、エンドプレート３同士を締結するための締結手段５とを備える。各電池セル１は、外装缶１ａと、外装缶１ａの内面に配置され、該外装缶１ａの内圧の上昇に反応して電流を遮断する電流遮断機構３０とを備える。締結手段５が配置された外装缶１ａの一面の裏面側に、電流遮断機構３０が配置されると共に、該電流遮断機構３０が配置された領域を、該外装缶１ａの一面の裏面と反対側の表面側に投影させた第一領域ＡＲを、締結手段５は被覆しない位置に配置している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外形を角形とした複数の電池セルと、
前記複数の電池セルを積層した電池積層体の各端面をそれぞれ被覆するエンドプレートと、
前記電池積層体の一面において、該電池セルの積層方向に延長されて、前記エンドプレート同士を締結するための締結手段と
を備える電源装置であって、
各電池セルは、
外装缶と、
前記外装缶の内面に配置され、該外装缶の内圧の上昇に反応して電流を遮断する電流遮断機構と
を備えており、
前記締結手段が配置された前記外装缶の一面の裏面側に、前記電流遮断機構が配置されると共に、
該電流遮断機構が配置された領域を、該外装缶の一面の裏面と反対側の表面側に投影させた第一領域を、前記締結手段は被覆しない位置に配置され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、
前記外装缶は、一面を開口した有底の箱形に形成され、
前記外装缶の開口面を、封口板で閉塞しており、
前記封口板の、
前記外装缶の内部と面する裏面側に、前記電流遮断機構が配置されており、
前記封口板の裏面側と反対面である表面側に、前記締結手段が配置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、さらに、
前記電池セルの、前記封口板を設けた面と交差する面に対向させて、前記エンドプレート同士を締結する追加締結手段を備えてなることを特徴とする電源装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記電流遮断機構が、前記電池セルの内部で、主面の中心からいずれか一方の側に偏心して配置されており、
前記電池セルは、前記偏心して配置された電流遮断素子が、隣接する電池セルとの間で少なくとも一部において互いに遠ざかる位置となるような姿勢で積層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、
前記締結手段が複数、前記電池セルの積層方向と平行な中心軸に対して、対称な位置に設けられてなることを特徴とする電源装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の電源装置であって、
各電池セルは
前記外装缶に収納される内部電極と、
前記内部電極と電気的に接続される一対の出力端子と
を備え、
前記電流遮断機構は、一対の出力端子の内、一方の出力端子と、前記内部電極との電気接続の間に介在されており、
前記電流遮断機構が圧力に反応して作動すると、該出力端子と前記内部電極との電気接続が遮断されるよう構成されてなることを特徴とする電源装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記締結手段が、金属板を断面視コ字状に折曲させたバインドバーで構成され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を備える電動車両であって、
前記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
を備えることを特徴とする電動車両。
【請求項９】
請求項１から７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電源装置への充電を可能とすると共に、前記電源装置に対し充電を行うよう制御可能としてな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、電池を複数接続した電源装置、及びこの電源装置を備える電動車両及び蓄電装置に関し、特にハイブリッド車、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に搭載されて車両を走行させるモータの電源装置、あるいは家庭用、工場用の蓄電用途等に使用される大電流用の電源に電力を供給する電源装置、及び電源装置を備える電動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装置や、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。このような電源装置では、出力を向上させるため多数の電池セルを直列及び／又は並列に接続している（例えば特許文献１参照）。これらの電池セルは、図２０に示すように、電池セル２０１同士の間にスペーサ２０５を介在させて積層させ、電池積層体を構成する。さらに電池積層体の両側端面を、エンドプレート２０３で被覆し、エンドプレート２０３同士をバインドバー２０４で締結して電源装置を構成している。
【０００３】
一方でこのような電源装置は、近年の大容量化の要求に伴って大きな電流で充放電される傾向にある。例えば車両用の電源装置は、車両を走行させるモータに供給する電力を大きくするために、多数の充電できる二次電池セルを直列に接続して電池ブロックとして、電池ブロックの出力電圧を高くしている。この電源装置は、車両を走行させる状態でモータに電力を供給して放電され、また車両の回生制動においては発電機で充電される。電池の放電電流はモータの駆動トルクを特定し、電池の充電電流は回生制動する制動力を特定する。したがって、車両を加速するモータの駆動トルクを大きくするためには、電池の放電電流を大きくする必要があり、また車両の回生制動を大きくするために、大電流で充電する必要がある。このことから、車両用の電源装置の電池は、大電流で放電され、また充電される。電池を大きな電流で充放電して、安全性を向上するために、電池の内圧が異常に高くなると電流を遮断する機構、すなわち電流遮断機構（Current Interrupt Device：以下「ＣＩＤ」という。）を内蔵する電池が開発されている（特許文献２参照）。
【０００４】
ＣＩＤは、図２１に示すように、電池セル２０１を構成する角形の外装缶の内部で内部電極２２８と出力端子２１３との間に配置されている。このＣＩＤ２３０は、正常時には図２２に示すように内部電極２２８と出力端子２１３とを電気的に接続している。一方で急速な大電流での充電等により、電池セル２０１の内圧が異常に上昇した場合、図２３に示すように物理的に変形して回路を遮断し、電流の通電を停止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１５４９８５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５７４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の通り電源装置は、複数枚の電池セルをバインドバーで締結する構成となっているものが多い。この場合、電池セルを締結するために、バインドバーには相応の圧力がかかっている。とくに電池セルは充放電を繰り返すにつれて、その外装缶が膨張する傾向にあるため、金属板を折曲させたバインドバーをエンドプレートに螺合させた強固な締結が成されている。特に図２４に示すように、電池セル２０１を積層した電池積層体の端面に配置したエンドプレート２０３Ｂ同士を、電池積層体の上面に渡したバインドバー２０４で締結する構成においては、電流遮断機構を配置した第一領域ＡＲにバインドバー２０４が重なり、通常状態でも電流遮断機構に一定の圧力が印加される結果、電流遮断機構が作動する作動圧が変化し、正常な動作が阻害される可能性があった。電流遮断機構は、一般に一旦作動すると復帰しない不可逆機構であるため、仮に電池セルの内圧が高くない状態で誤動作してしまうと、電源装置自体が使用不能となって好ましくない。
【０００７】
本発明は、従来のこのような問題点を解決すべくなされたものである。本発明の主な目的は、電流遮断機構の誤動作を回避するようにした電源装置及びこれを備える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】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の電源装置によれば、外形を角形とした複数の電池セルと、前記複数の電池セルを積層した電池積層体の各端面をそれぞれ被覆するエンドプレートと、前記電池積層体の一面において、該電池セルの積層方向に延長されて、前記エンドプレート同士を締結するための締結手段とを備える電源装置であって、各電池セルは、外装缶と、前記外装缶の内面に配置され、該外装缶の内圧の上昇に反応して電流を遮断する電流遮断機構とを備えており、前記締結手段が配置された前記外装缶の一面の裏面側に、前記電流遮断機構が配置されると共に、該電流遮断機構が配置された領域を、該外装缶の一面の裏面と反対側の表面側に投影させた第一領域を、前記締結手段は被覆しない位置に配置している。上記構成により、締結手段で電流遮断機構を直接押圧しないように配置でき、電流遮断機構に無用な圧力が印加される事態を回避して、電流遮断機構の作動する作動圧の変化を阻止して、正常動作を担保できる。
【０００９】
また、他の電源装置によれば、前記外装缶は、一面を開口した有底の箱形に形成され、前記外装缶の開口面を、封口板で閉塞しており、前記封口板の、前記外装缶の内部と面する裏面側に、前記電流遮断機構が配置されており、前記封口板の裏面側と反対面である表面側に、前記締結手段を配置することができる。上記構成により、電池セルの封口板を設けた面を締結手段で締結しつつも、電流遮断機構の安定動作を確保できる。
【００１０】
さらに、他の電源装置によれば、さらに前記電池セルの、前記封口板を設けた面と交差する面に対向させて、前記エンドプレート同士を締結する追加締結手段を備えることができる。上記構成により、電池積層体を複数面で締結することで機械的強度を増し、信頼性を高めることができる。
【００１１】
さらにまた、他の電源装置によれば、前記電流遮断機構が、前記電池セルの内部で、主面の中心からいずれか一方の側に偏心して配置されており、前記電池セルは、前記偏心して配置された電流遮断素子を、隣接する電池セルとの間で少なくとも一部において互いに遠ざかる位置となるような姿勢で積層させることができる。
【００１２】
さらにまた、他の電源装置によれば、前記締結手段が複数、前記電池セルの積層方向と平行な中心軸に対して、対称な位置に設けられるように構成できる。
【００１３】
さらにまた、他の電源装置によれば、各電池セルは前記外装缶に収納される内部電極と、前記内部電極と電気的に接続される一対の出力端子とを備え、前記電流遮断機構は、一対の出力端子の内、一方の出力端子と、前記内部電極との電気接続の間に介在されており、前記電流遮断機構が圧力に反応して作動すると、該出力端子と前記内部電極との電気接続が遮断されるよう構成できる。
【００１４】
さらにまた、他の電源装置によれば、前記締結手段を、金属板を断面視コ字状に折曲させたバインドバーで構成できる。
【００１５】
さらに、本発明に係る電動車両によれば、上記の電源装置を備えることができる。この車両は、前記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。
【００１６】
さらに、本発明に係る蓄電装置によれば、上記の電源装置を備えることができる。この蓄電装置は、前記電源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電源装置への充電を可能とすると共に、前記電源装置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】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電源装置からガスダクトを外した状態を示す平
【図２】図１の電源装置の分解斜視図である。
【図３】図１の電池セルの外観を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る電池セルを示す正面断面図である。
【図５】図５Ａは平常状態の電流遮断機構、図５Ｂは電流遮断機構が異常時に作動する様子を示す模式図である。
【図６】電池積層体を構成する複数の電池セルを直列に接続する状態を示す平面図である。
【図７】電池積層体を構成する複数の電池セルを並列に接続する状態を示す平面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る電源装置の分解斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る電源装置の分解斜視図である。
【図１０】本発明の実施例１に係る電源装置の斜視図である。
【図１１】図１０に示す電源装置のＸＩ−ＸＩ線断面図である。
【図１２Ａ】図１０に示す電源装置のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面に相当する一部拡大断面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａの電源装置を固定対象物に固定した状態を示す断面図である。
【図１３】図１０の電源装置を斜め下方から見た斜視図である。
【図１４Ａ】図１０の電源装置からトップカバーを外した状態を示す分解斜視図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａの電源装置の更なる分解斜視図である。
【図１５】図１４Ｂに示す電気積層体の分解斜視図である。
【図１６】電池セルを示す斜視図である。
【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】蓄電装置に電源装置を使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分解斜視図である。
【図２１】従来のＣＩＤを備える電池セルを示す断面図である。
【図２２】図２１のＣＩＤの、正常時の状態を示す断面図である。
【図２３】図２１のＣＩＤの、電池セルの内圧が上昇した状態を示す断面図である。
【図２４】従来の電源装置を示す模式平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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電動車両並びに蓄電装置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電動車両並びに蓄電装置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。
（実施の形態１）
【００１９】
以下、本発明の実施の形態に係る電源装置を、図１の平面図及び図２の分解斜視図に基づいて説明する。これらの図に示す電源装置１００は、複数枚の電池セル１と、電池セル１同士の間に介在されるスペーサ１５と、これら電池セル１を積層した電池積層体２の各端面をそれぞれ被覆するエンドプレート３と、エンドプレート３同士を締結するための締結手段５とを備えている。各電池セル１同士の間には、絶縁性のスペーサ１５が介在される。さらにこれら電池セル１とスペーサ１５を交互に積層した電池積層体２の端面には、それぞれエンドプレート３が設けられる。そしてエンドプレート３同士を、締結手段５で固定する。締結手段５は、電池積層体２の上面において、電池セル１の積層方向に延長されている。
（電池セル１）
【００２０】
図３に、実施の形態１に係る電池セル１の斜視図を、図４にその垂直断面図を、それぞれ示す。これらの図に示す電池セル１は、外形を矩形状とし、横幅よりも厚さを薄くした角形としている。また電池セル１は、電池セル１の外形を成す有底筒形の外装缶１ａと、外装缶１ａの内部に収納される内部電極３４と、内部電極３４の周囲を被覆する絶縁カバー３８と、内部電極３４を外装缶１ａに挿入した状態で、外装缶１ａの開口部を閉塞する封口板１０とを備えている。ここでは、外装缶１ａの上面を開口させており、この開口部を、封口板１０により気密に閉塞する。外装缶１ａは、熱伝導性に優れた金属製のケースとする。例えばアルミニウム板の絞り出し加工等により形成される。
【００２１】
封口板１０は、外装缶１ａの開口部を閉塞できる大きさに形成される。図３等の例では、長方形状の板材で構成される。また封口板１０には、電池セル１の出力を取り出すための一対の出力端子１３が設けられる。また、外装缶１ａ内部の圧力が所定値を超えた際に開弁するガス排出弁１１のガス排出口１２が設けられる。図３の例では、封口板１０の中央にガス排出弁１１のガス排出口１２が、左右に出力端子１３が、それぞれ配置されている。この封口板１０は、レーザ溶接などにより外装缶１ａに固定される。さらに封口版の底面側、すなわち外装缶１ａの内面側には、内部電極３４を固定するための内部電極接続部３５が固定されている。
（第一領域ＡＲ）
【００２２】
さらに電池セル１は、外装缶１ａに内蔵されて、内圧の上昇に反応して電流を遮断する電流遮断機構３０を備えている。図３の斜視図に示す電池セル１は、図において破線で示す部位に電流遮断機構３０を備えている。このように、電池セル１の表面上で、外装缶１ａの内部に電流遮断機構３０を配置した部位に対応する領域を、第一領域ＡＲと呼ぶ。
（電流遮断機構３０）
【００２３】
電流遮断機構３０の具体例を、図５Ａ〜図５Ｂの概略断面図に示す。これらの図に示す電池セル１は、電流遮断機構３０を、内部電極３４に接続している内部電極接続部３５と、封口板１０に固定している出力端子１３との間に接続している。ＯＮ状態の電流遮断機構３０は、内部電極接続部３５を出力端子１３に接続する。電流遮断機構３０がＯＦＦ状態になると、内部電極接続部３５が出力端子１３に接続されない状態となって、電池セル１の電流は遮断される。
【００２４】
図５Ａは電流遮断機構３０が電流を遮断しない状態を示し、図５Ｂは電流を遮断する状態を示している。これらの図に示す電流遮断機構３０は、電池セル１の内圧で変形する変形金属板３１と、変形金属板３１の局部を溶接して電気接続してなる接続金属３２とを備えている。この電流遮断機構３０は、電池セル１の内圧が設定圧力よりも高くなると、図５Ａから図５Ｂに示すように、変形金属板３１を圧力で変形させて、変形金属板３１を接続金属３２から分離して電流を遮断する。
【００２５】
図の電流遮断機構３０の変形金属板３１は、アーチ状に湾曲するように加工してなるダイヤフラムである。このダイヤフラムは、封口板１０に固定している出力端子１３の下端に外周部を連結して、その突出部分を接続金属３２に溶接して電気接続している。接続金属３２は、内部電極接続部３５に連結している。この電流遮断機構３０は、ダイヤフラムを接続金属３２に接続する状態でＯＮ状態となる。さらに、図の電流遮断機構３０は、ダイヤフラムと接続金属３２を、プラスチック等の絶縁材からなるインナーケース３３に収納している。
【００２６】
インナーケース３３は、図５Ａ〜図５Ｂにおいてダイヤフラムの下面を電池セル１の内部に連通して、ダイヤフラムの上面を気密に密閉している。気密に密閉しているダイヤフラムの上面は、電池セル１の内圧が作用しない。この構造の電流遮断機構３０は、電池セル１の内圧をダイヤフラムの下面に作用させて、内圧でダイヤフラムを押し上げる。ダイヤフラムの押し上げ力は、電池セル１の内圧に比例して大きくなる。したがって、電池セル１の内圧が上昇すると、ダイヤフラムは、上方に押し上げられて、図５Ａに示す状態から図５Ｂに示すように変形する。ダイヤフラムが図５Ｂの状態に変形すると、接続金属３２から分離されて電池セル１の電流を遮断する。図５Ｂに示す状態に変形したダイヤフラムは、この形状に保持されて、電流を遮断する状態、すなわちＯＦＦ状態に保持されて、ＯＮ状態には復帰しない。したがって、電流遮断機構３０は、電池セル１の内圧が設定圧力よりも高くなると電流を遮断し、その後、電流を遮断する状態に保持する。
【００２７】
また電流遮断機構３０は、電池セル１の正極側、負極側のいずれに設けてもよいが、好ましくは電池セルの正極側に設ける。リチウムイオン二次電池の場合、一般に正極をアルミニウム製、負極を銅製としている。このため、機械加工の容易な正極側に電流遮断機構を設けることで、電流遮断機構の実装を容易とできる。
【００２８】
上述の通り、電流遮断機構３０は、図３及び図４の断面図に示すように、いずれか一方の電極側に偏心して設けられる。一方、電池セル１は、偏心して配置された電流遮断素子が、隣接する電池セル１との間で少なくとも一部において互いに遠ざかる位置となるような姿勢で積層されている。具体的には、各電池セル１は、その正負の出力端子を隣接する電池セル１とバスバー１４を介して接続する。この際、直列接続又は並列接続の接続方式に応じて、電池セル１は隣接する電池セル１と対向する主面を反転させた姿勢で積層される。例えば、図６に示すように、積層した各電池セル１同士を直列に接続する場合は、各電池セル１の正負の出力端子の配置が互いに逆転するように、言い換えると外装缶１ａを反転して積層させる。あるいは、並列に接続する場合、例えば図７に示すように３枚の電池セル１を並列に接続して、これらの電池セル１の組を３組直列に接続して電源装置１００’を構成する場合は、２組ずつ電池セル１を同じ姿勢に並べ、かつこれらの組を全体で反転して積層される。いずれの場合も、第一領域ＡＲが、電池積層体２の積層方向と平行な中心軸に対して左右に対称な位置に分布されることとなる。このため、締結手段５も、図１の平面図に示したように、第一領域ＡＲを避けつつ、電池セル１の積層方向と平行な中心軸に対して左右に対称な位置に設けることが好ましい。
（締結手段５）
【００２９】
締結手段５は、電池セル１の積層方向に延長されており、電池積層体２の上面に配置されてエンドプレート３同士を締結する。図２の例では、締結手段５として、金属板を垂直断面視コ字状に折曲させたバインドバーで構成している。バインドバーの端縁を折曲させた折曲片にねじ穴を設けて、エンドプレート３の上部に開口されたねじ穴と共にねじで螺合する。
【００３０】
また締結手段５は、図１の平面図に示すように、電池積層体２の上面で、電流遮断機構３０を配置した部位に対応する第一領域ＡＲと重複しないように配置されている。このようにすることで、締結手段５で電流遮断機構３０を直接押圧しないように配置できる。この結果、電流遮断機構３０に無用な圧力が印加されないようにして、電流遮断機構３０が作動する作動圧の変化を回避できる。これによって、電流遮断機構３０を所期の作動圧で作動させることができ、電池セルの内圧が異常上昇した際に確実に電流を遮断させると共に、誤作動を回避して、結果として電源装置の信頼性を高めることができる。
（実施の形態２）
【００３１】
また、上記の例では締結手段５を電池積層体２の上面において中間部分に配置した例を説明したが、締結手段５を電気積層体上面の端縁に配置することもできる。このような例を実施の形態２として、図８の平面図に示す。この図に示す電源装置２００は、エンドプレート３’同士を、締結手段５’で締結している。この締結手段５’は、電池積層体２上面の隅部において、水平面と垂直面を被覆するように垂直断面視Ｌ字状に形成している。この場合は、電流遮断機構３０を配置した第一領域ＡＲよりも外側に、締結手段５’を配置する。いいかえると、図１のような、締結手段５の外側に電流遮断機構３０が位置する配置でなく、２本の締結手段５’の内側に電流遮断機構が位置するような配置パターンとしている。
（実施の形態３）
【００３２】
また締結手段を、電池積層体の内、第一領域の存在する面と異なる面に配置することもできる。例えば図９に示す実施の形態３に係る電源装置３００においては、封口板１０を設けた面と交差する面である電池積層体２の側面を、締結手段５とは別個の部材である追加締結手段４で被覆することで、第一領域ＡＲに配置された電流遮断機構３０への加圧を回避している。このように、締結手段５と別に追加締結手段４を追加することで、電池積層体２を上面のみならず左右の側面でも締結でき、締結の機械強度を増して安定性及び信頼性を高めることができる。
【００３３】
なお上記の例では、電流遮断機構を電池セルの上面側に配置した例を説明した。ただ、本発明は上記構成に限られるものでなく、例えば電流遮断機構を電池セルの上面のみならず側面に配置してもよいことはいうまでもない。この場合は、側面を被覆する締結手段が、第一領域と重複しないように配置する。
（実施例１）
【００３４】
以下、本発明の実施例１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、図１０〜図１６に基づいて説明する。これらの図において、図１０は電源装置１０００の斜視図、図１１は図１０の電源装置１０００のＸＩ−ＸＩ線断面図、図１２Ａは図１０の電源装置１０００のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面に相当する一部拡大断面図、図１２Ｂは図１２Ａの電源装置を固定対象物ＯＢに固定した状態を示す断面図、図１３は図１０の電源装置１０００を斜め下方から見た斜視図、図１４Ａは図１０の電源装置からトップカバー２０を外した分解斜視図、図１４Ｂは図１０の電源装置１０００の分解斜視図、図１５は電池積層体２の分解斜視図、図１６は電池セル１の斜視図を、それぞれ示している。これらの図に示す電源装置１０００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車や、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好適である。ただ、本発明の電源装置は、ハイブリッド車や電気自動車以外の車両に使用したり、あるいは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。
【００３５】
図１０〜図１６に示す電源装置１０００は、ガス排出弁１１を有するガス排出口１２を封口板１０に設けている複数の電池セル１と、これらの電池セル１を積層してなる電池積層体２と、この電池積層体２の一面に、各電池セル１のガス排出口１２と連結するように固定されたガスダクト６とを備えている。さらに電源装置１０００は、電池積層体２の両端面に配置されたエンドプレート３と、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を積層方向に締結する追加締結手段４を備える。追加締結手段４はさらに、電池積層体２の一面であって、ガスダクト６が固定される面に対向して配置されるようにエンドプレート３に固定されると共に、このエンドプレート３を介して電池積層体２を積層方向に締結する締結手段５を備えている。図１４Ａ、図１４Ｂの電源装置１０００は、この締結手段５を介して、ガスダクト６を電池積層体２の定位置に配置している。
（電池積層体２）
【００３６】
図１０〜図１６に示す電源装置１０００は、外形を角形とする複数の電池セル１を積層して電池積層体２としている。各電池セル１は、角形の外装缶１ａを有しており、この外装缶１ａの内部で発生したガスを排出するためのガス排出弁１１を備えている。電池セル１は、ガス排出弁１１からガスを排出するためのガス排出口１２を外装缶１ａの表面に設けている。図１５に示す電池積層体２は、複数の電池セル１を、封口板１０を略同一面に配置する姿勢で積層して、複数のガス排出口１２を第１の表面２Ａに配置している。また電池積層体２は、ガス排出弁１１を設けている封口板１０を上面とする姿勢で、複数の電池セル１を積層している。
（電池セル１）
【００３７】
電池セル１は、図１５及び図１６の斜視図に示すように、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としている。この電池セル１を複数枚、厚さ方向に積層して電池積層体２とする。各電池セル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１５の電池セル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積層体２としている。各電池セル１は、上面である封口板１０の両端部に正負の出力端子１３を突出して設けて、中央部にはガス排出弁１１のガス排出口１２を設けている。角形の電池セル１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１ａの開口部を、封口板１０で閉塞して密閉している。封口板１０は平面状の金属板で、その外形を外装缶１ａの開口部の形状としている。この封口板１０はレーザ溶接して外装缶１ａの外周縁に固定されて外装缶１ａの開口部を気密に閉塞している。外装缶１ａに固定される封口板１０は、その両端部に正負の出力端子１３を固定しており、さらに正負の出力端子１３の中間にはガス排出口１２を設けている。ガス排出口１２の内部にはガス排出弁１１を設けている。
（絶縁カバー）
【００３８】
外装缶１ａの表面は、絶縁カバーで被覆される。絶縁カバーは、絶縁性の樹脂シート等で構成できる。このような材質としては、絶縁性に優れた安価なＰＥＴ樹脂等が利用できる。好ましくは、熱収縮チューブとすることで、熱収縮を利用して外装缶１ａの表面を容易に被覆できる。
【００３９】
積層される複数の電池セル１は、正負の出力端子１３を接続して互いに直列及び／又は並列に接続される。電源装置は、隣接する電池セル１の正負の出力端子１３を、バスバー１４を介して互いに直列及び／又は並列に接続する。隣接する電池セル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、隣接する電池セルを並列に接続して、充放電の電流を大きくできる。
【００４０】
図１４Ｂと図１５に示す電池積層体２は、１２個の電池セル１を、スペーサ１５を介して互いに積層しており、これらの電池セル１を直列に接続している。図の電池積層体２は、互いに隣接する電池セル１同士を逆向きに並べており、その両側において隣接する出力端子１３同士をバスバー１４で連結して、隣り合う２個の電池セル１を直列に接続して、すべての電池セル１を直列に接続している。ただ、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。
（スペーサ１５）
【００４１】
電池積層体２は、図１５に示すように、積層している電池セル１の間にスペーサ１５を挟着している。スペーサ１５は、隣接する電池セル１を絶縁する。図に示すスペーサ１５は絶縁シートである。この絶縁シートには、例えば変性ＰＰＥ製等のプラスチックシートが使用できる。プラスチック製の絶縁シートからなるスペーサ１５は、厚さを薄くできるので、電池積層体２の全長を短くして全体をコンパクトにできる特徴がある。ただ、スペーサには、プラスチックを板状に成形したものも使用できる。このスペーサは、電池セルを嵌着して定位置に配置する形状として、隣接する電池セルを位置ずれしないように積層できる。また、プラスチックで成形されるスペーサは、空気などの冷却気体を通過させる冷却隙間を表面に設けて、電池セルを冷却することもできる。この構造は、冷却隙間に空気を強制送風させて、電池セルの外装缶１ａを直接に効率よく冷却できる。さらに、熱伝導率の小さい材質のプラスチックで成形されるスペーサは、隣接する電池セルの熱暴走を効果的に防止できる効果もある。
【００４２】
以上のように、スペーサ１５で絶縁して積層される電池セル１は、外装缶１ａをアルミニウムなどの金属製にできる。ただ、電池積層体は、必ずしも電池セルの間にスペーサを介在させる必要はない。例えば、電池セルの外装缶を絶縁材で成形し、あるいは電池セルの外装缶の外周を上述した絶縁カバーで被覆したり、あるいは絶縁塗料等で被覆する等の方法で、互いに隣接する電池セル同士を絶縁することによって、スペーサを不要とできるからである。さらに、電池セルの間にスペーサを介在させない電池積層体は、電池セルの間に冷却風を強制送風して電池セル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電池セルを冷却できる。
（エンドプレート３）
【００４３】
電池積層体２の両端面には一対のエンドプレート３を配置して、一対のエンドプレート３で両端から挟着して電池積層体２を締結している。エンドプレート３は、電池セル１の外形と同じ形状と寸法の四角形として、積層している電池積層体２を両端面から挟着している。図１４Ｂのエンドプレート３は、全体を金属で製作している。金属製のエンドプレートは、全体を強固にして安定して電池積層体を両端から挟持できる。ただ、エンドプレートは、全体をプラスチック製とすることも、あるいはプラスチック製の本体部に補強金具を固定して補強する構造とすることもできる。
【００４４】
図に示すエンドプレート３は、追加締結手段４や締結手段５を定位置に固定できるように、外側表面に追加締結手段４と締結手段５の嵌着凹部３Ａ、３Ｂを設けている。図のエンドプレート３は、追加締結手段４を定位置に配置して固定するために、外側表面の四隅のコーナー部に、追加締結手段４の両端に設けた連結部４Ｂを嵌着する連結凹部３Ａを設けている。図に示すエンドプレート３は、この嵌着凹部３Ａの形状を追加締結手段４の連結部４Ｂを嵌着できる形状としている。さらに、エンドプレート３は、締結手段５を定位置に配置して固定するために、外側表面の上端部に、締結手段５の両端に設けた連結部５Ｂを嵌合させる嵌着凹部３Ｂも設けている。図に示すエンドプレート３は、この嵌着凹部３Ｂの形状を締結手段５の連結部５Ｂを嵌合できる形状としている。
【００４５】
さらに、図に示すエンドプレート３は、追加締結手段４と締結手段５の両端部を固定する止ネジ１８、１９をねじ込む雌ネジ孔３ａ、３ｂを外周面に設けている。図に示すエンドプレート３は、電池積層体２の両側面２Ｂの上端部に配置される一対の追加締結手段４を固定する止ネジ１８を挿通する雌ネジ孔３ａを、エンドプレート３の上面の左右の両端部に設けている。また、エンドプレート３は、電池積層体２の両側面２Ｂの下端部に配置される一対の追加締結手段４を固定する止ネジ１８を挿通する雌ネジ孔３ｂを、エンドプレート３の両側面の下端部に設けている。さらに、エンドプレート３は、電池積層体２の第１の表面２Ａに配置される締結手段５を固定する止ネジ１９を挿通する雌ネジ孔３ｂを、エンドプレート３の上面の中央部に設けている。以上の構造は、エンドプレート３にねじ込まれる止ネジ１８、１９の軸方向と電池積層体２の積層方向とが交差する方向となる。このため、電源装置が外部から力を受けて振動する状態において、エンドプレート３にねじ込まれる止ネジ１８、１９の軸部に作用するせん断力を低減して、止ネジ１８、１９を保護しながら、より強固な連結強度を実現できる。また、止ネジ１８、１９の全長をエンドプレート３の厚さよりも大きくして、すなわち、止ネジ１８、１９の全長を長くして、より強固に連結できる特徴もある。
（追加締結手段４）
【００４６】
追加締結手段４は、図１０と図１３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、両端がエンドプレート３に固定されて、電池積層体２を積層方向に締結する。図に示す追加締結手段４は、電池積層体２の第１の表面２Ａと異なる両側面２Ｂに対向して配置されている。このように、追加締結手段４を電池積層体２の両側面２Ｂに配置して締結する構造は、複数の電池セル１をより確実に積層方向に締結できる。ただ、締結手段は、必ずしも電池積層体の両側面に配置する必要はない。締結手段は、電池積層体の両側面に加えて上面や底面に配置することも、両側面に配置することなく、上面や底面にのみ配置することもできる。
【００４７】
追加締結手段４は、電池積層体２の表面に沿う所定の幅と所定の厚さを有する金属板である。この追加締結手段４には、鉄などの金属板、好ましくは、鋼板が使用できる。金属板からなる追加締結手段４は、バインド部４Ａの両端に、エンドプレート３に連結する連結部４Ｂを設けている。図の追加締結手段４は、その両端部を、エンドプレート３の外側面に沿うようにほぼ直角に折曲加工して、連結部４Ｂを設けている。この追加締結手段４は、両端の連結部４Ｂをエンドプレート３に連結することにより、追加締結手段４の連結部４Ｂが電池積層体２の両端に配置された一対のエンドプレート３に係止され、一対のエンドプレート３が所定の間隔となるようにして、電池積層体２を両端から挟着している。図１４Ｂの追加締結手段４は、エンドプレート３の四隅部に設けた嵌着凹部３Ａに連結部４Ｂを連結して、４本の追加締結手段４で一対のエンドプレート３を連結している。したがって、追加締結手段４の連結部４Ｂは、エンドプレート３の嵌着凹部３Ａに沿うように折曲加工されている。さらに、追加締結手段４は、その両端部を止ネジ１８でエンドプレート３に固定している。図の追加締結手段４は、バインド部４Ａの両端部に、止ネジ１８を挿入する貫通孔を開口して設けている。追加締結手段４は、両端の連結部４Ｂをエンドプレート３の嵌着凹部３Ａに連結する状態で、貫通孔に止ネジ１８を挿入し、この止ネジ１８をエンドプレート３の外周面に設けた雌ネジ孔３ａにねじ込んで一対のエンドプレート３に固定している。
【００４８】
この構成によると、上述の通り、エンドプレート３にねじ込まれる止ネジ１８、１９の軸方向と電池積層体２の積層方向とが交差する方向となり、止ネジ１８、１９を保護しながら、より強固な連結強度を実現できるが、これに加え、追加締結手段４の連結部４Ｂがエンドプレート３に係止される構成とすることで、電池積層体２の積層方向に対しても、強固な連結強度を実現することができる。また、この構成では、止ネジ１８、１９が電池積層体２の積層方向に位置しないので、電源装置の大型化を抑制することができる。具体的には、エンドプレート３の寸法は、電池セル１の外装缶１ａの大きさと同程度であるため、エンドプレート３の上下方向には、電池セル１の出力端子１３の寸法分だけ余裕があり、上記構成とすることで、電源装置の大型化を抑制することができる。
【００４９】
さらに、図１１と図１４Ｂに示す追加締結手段４は、バインド部４Ａの横断面形状をＬ字状として、電池積層体２の四隅のコーナー部に配置している。この形状のバインド部４Ａは、内面を電池積層体２のコーナー部に沿う状態で配置して、互いに積層される電池セル１の上下左右の振動を抑制できる。それは、電池積層体２の側面２Ｂに沿う垂直部で電池セル１の左右方向の振動を防止し、電池積層体２の上面と底面に沿う水平部で電池セル１の上下方向の振動を防止できるからである。さらに、横断面形状をＬ字状とすることで、バインド部４Ａの曲げ強度を強くできる特徴もある。ただ、締結手段は、必ずしもすべてのバインド部の横断面形状をＬ字状とする必要はなく、上側の締結手段のみ横断面形状をＬ字状として、電池積層体の上側のコーナー部に配置することも、下側の締結手段のみ横断面形状をＬ字状として、電池積層体の下側のコーナー部に配置することもできる。また、締結手段は、必ずしも電池積層体のコーナー部に沿って配置する必要はなく、電池積層体の両側面に沿って配置することも、両側面と底面に沿って配置することもできる。さらにまた、締結手段は、電池積層体の側面に沿う板状とすることもできる。板状のメイン固定具は、開口部を開口することもできる。
（ガスダクト６）
【００５０】
ガスダクト６は、ガス排出弁１１から放出されるガスを電源装置の外部に案内するように、各電池セル１のガス排出口１２と対向する姿勢で、電池積層体２の上面である第１の表面２Ａに配置されている。ガスダクト６は、高圧、高温のガスが排出された際に破壊されない十分な強度に設計され、好ましくは耐熱性、耐薬品製に優れたプラスチック製、例えば、ポリブチレンテレフタラート製とすることができる。ただ、ガスダクトは、ナイロン樹脂、エポキシ樹脂などのプラスチック製とすることもできる。なお、ガスダクトを樹脂で成形する構成には、加工性に優れ、設計上の制約が少ないという利点がある。
【００５１】
図１１と図１２Ａに示すガスダクト６は、中空状に形成されており、電池積層体２との対向面であって、各電池セル１のガス排出口１２と対向する位置に、ガス排出口１２に連結される連結開口６ｂを設けている。図に示すガスダクト６は、内部に柱状のガス経路４６を設けており、電池セル１のガス排出口１２から排出されるガスを、連結開口６ｂを通過させてガス経路４６に流入するようにしている。
（ダクト排出部６ｘ）
【００５２】
さらに、ガスダクト６は、図１２Ａないし図１４Ｂに示すように、一方の端部に、ガスダクト６の内部のガスを外部に排出するダクト排出部６ｘを設けている。図に示すガスダクト６は、上面から突出する中空の凸部に、内部のガス経路４６に連通してなる筒状のパイプを連結してダクト排出部６ｘとしている。図１２Ａに示すガスダクト６は、このダクト排出部６ｘに外部のガス排出路３６を連結して、ガスダクト６から流入されるガスを外部に排出するようにしている。
（バスバーホルダ）
【００５３】
さらに、図１１、図１２Ａ、図１４Ａ及び図１４Ｂに示す電源装置は、電池積層体２の第１の表面２Ａにバスバーホルダ８を配置しており、このバスバーホルダ８で互いに積層される電池セル１の封口板１０をカバーしている。このバスバーホルダ８は、電池積層体２の上面に沿う外形に成形している。ここで、図に示す電源装置は、このバスバーホルダ８を、ガスダクト６の第２のダクト６Ｂに兼用している。すなわち、図に示すバスバーホルダ８は、電池積層体２の中央部に配置された複数のガス排出口１２と対向する部分を第２のダクト６Ｂに兼用して複数の連結開口６ｂを設けている。したがって、このバスバーホルダ８は、ナイロン樹脂、エポキシ樹脂などの絶縁性のプラスチックで成形している。
【００５４】
さらに、バスバーホルダ８は、図１１、図１４Ａ〜図１４Ｂに示すように、電池セル１の出力端子１３と対向する位置にバスバー１４を配置するための開口窓２４を開口して設けている。図のバスバーホルダ８は、第２ダクト６Ｂを構成する中央部の両側であって、電池積層体２の両側部に沿って、複数の開口窓２４を設けている。開口窓２４は、バスバー１４を定位置に案内しながら出力端子１３に接続できるように、バスバー１４の外形に沿う大きさと形状している。バスバーホルダ８の開口窓２４に配置されるバスバー１４は、電池セル１の出力端子１３にレーザ溶接等の溶着によって固定されて、複数の電池セル１を所定の接続状態に接続する。ただ、電源装置は、必ずしも電池積層体の第１の表面にバスバーホルダを配置する必要はない。以上のバスバーホルダ８は、ガスダクト６を電池積層体２に連結する締結手段５を介して電池積層体２の第１の表面に固定される。
【００５５】
以上のように、電池積層体２の第１の表面２Ａに配置されるバスバーホルダ８をガスダクト６に兼用する構造は、部品点数を低減して簡単かつ低コストにガスダクト６を配設できる。さらに、バスバーホルダ８を第２ガスダクト６Ｂに兼用する構造は、電源装置の組立工程において、追加締結手段４を介して、電池積層体２を予め締結した状態で、第１ガスダクト６Ａを連結させることができるので、第１ガスダクト６Ａをより確実に、第２ガスダクト６Ｂと気密状態に連結させることができる。ただ、本発明の電源装置は、バスバーホルダをガスダクトに兼用することなく、ガスダクトを別部材として電池積層体の第１の表面に配置することもできる。
（締結手段５）
【００５６】
以上のガスダクト６は、電池積層体２のガス排出口１２に対向して配置されて、電池積層体２の第１の表面２Ａに配置される締結手段５を介して定位置に固定される。締結手段５は、図１４Ａ、図１４Ｂに示すように、電池積層体２の第１の表面２Ａに対向して配置されて、ガスダクト６を電池積層体２の定位置に配置している。この締結手段５も、両端がエンドプレート３に固定されて電池積層体２を第１の表面２Ａで締結する。締結手段５は、所定の幅と厚さを有する金属板で、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手段５は、バインド部５Ａの両端に、エンドプレート３の外側表面に連結する連結部５Ｂを設けている。
【００５７】
図に示す締結手段５は、２列のバインド部５Ａと、これらのバインド部５Ａの両端を連結してなる連結部５Ｂとを備えている。２列のバインド部５Ａは、ガスダクト６の両側に沿って配置されている。２列のバインド部５Ａは、ガスダクト６の両側に設けられた鍔部６ａを押圧できるように、所定の間隔で配置されている。締結手段５は、２列のバインド部５Ａの間にガスダクト６を配置する状態でエンドプレート３に固定されて、２列のバインド部５Ａで鍔部６ａを押圧している。２列のバインド部５Ａは両端を連結部５Ｂで連結しており、この連結部５Ｂをほぼ直角に折曲して、エンドプレート２に連結している。締結手段５は、両端の連結部５Ｂをエンドプレート３に設けた嵌着凹部３Ｂに連結することにより、一対のエンドプレート３を所定の間隔として、電池積層体２を両端から挟着する。さらに、締結手段５は、その両端部を止ネジ１９でエンドプレート３に固定している。図の締結手段５は、バインド部５Ａの両端部に、止ネジ１９を挿入する貫通孔を開口して設けている。締結手段５は、両端の連結部５Ｂをエンドプレート３の嵌着凹部３Ｂに連結する状態で、貫通孔に止ネジ１９を挿入し、この止ネジ１９をエンドプレート３の外周面に設けた雌ネジ孔３ｂにねじ込んで一対のエンドプレート３に固定している。
【００５８】
図に示す締結手段５は、２列のバインド部５Ａと両端の連結部５Ｂとを一体的に成形しているが、追加締結手段は、２本に分割することもできる。２本に分割される追加締結手段は、図示しないが、各々をガスダクトの両側に沿って配置して、各々のバインド部でガスダクトの両側から突出する鍔部を沿う敦手を押圧することができる。
【００５９】
さらに、追加締結手段は、図示しないが、２列のバインド部を、中間に設けた橋渡し部で連結し、この橋渡し部をガスダクトの上面に配置することもできる。この追加締結手段は、橋渡し部でガスダクトの上面を押圧して、ガスダクトを電池積層体の第１の表面の定位置に配置できる。さらに、追加締結手段は、図示しないが、１列のバインド部を備えて、このバインド部でガスダクトの上面を押圧して、ガスダクトを電池積層体の第１の表面の定位置に配置することもできる。
（回路基板）
【００６０】
さらに、図１１と図１４Ｂに示す電源装置は、電池積層体２に接続している回路基板９を備えており、この回路基板９をガスダクト６の上方であって、トップカバー２０との間に配置している。図に示すトップカバー２０は、上面側に回路基板９を収納する収納凹部２１を設けており、この収納凹部２１に回路基板９を収納している。回路基板９は、電池セル１の保護回路を実現する電子部品（図示せず）等を実装している。この回路基板９は、各々の電池セル１に接続されてセル電圧を検出する電圧検出回路、電池セル１の温度を検出する温度検出回路等を実装しており、セル電圧を検出して電池セル１の過充電や過放電を防止するように制御し、あるいは電池セル１の異常な温度上昇を防止するように充放電を制御する。これらの回路を実現する電子部品は、回路基板９に配置されて、収納凹部２１に収納される。
【００６１】
図に示す回路基板９は、締結手段５を介してガスダクト６の上面の定位置に配置している。図１１、図１２Ａ、図１４Ａ及び図１４Ｂに示す締結手段５は、回路基板９を固定するために、バインド部５Ａの上面に複数のナット２６を固定している。図の電源装置は、回路基板９を貫通する止ネジ２５を締結手段５に設けたナット２６にねじ込んで、回路基板９をガスダクト６の上面の定位置に配置している。この電源装置は、回路基板９と電池積層体２との間に金属板からなる締結手段５を配置するので、締結手段５の金属板でもって、回路基板９を電池積層体２からシールドできる。さらに、この電源装置は、ガスダクト６の内面に金属層１７を設けているので、この金属層１７によっても回路基板９を電池積層体２からシールドできる。電池積層体２は大電流で充放電され、とくに大きなパルス電流で充放電されることから、パルス性のノイズが放射される。締結手段５の金属板やガスダクト６の金属層１７は、回路基板９と電池積層体２との間にあって、電池積層体２から放射されるパルス性の誘導ノイズから回路基板９をシールドして、回路基板９の誘導ノイズによる誤動作を防止できる特徴がある。特に、金属板である追加締結手段をアースラインに接続することで、電池積層体２からの誘導ノイズをより効果的にシールドできる。
（トップカバー）
【００６２】
さらに、図１１と図１２Ａの電源装置は、上面にトップカバー２０を配置している。このトップカバー２０は、バスバーホルダ８の上面をカバーして、電池積層体２に接続されたバスバー１４や回路基板９をカバーして保護する。したがって、トップカバー２０は、バスバーホルダ８の上面をカバーできる外形であって、内部に回路基板９を収納できる空間を有する形状にプラスチックで成形している。図１１のトップカバー２０は、全体を下側開口の浅い容器形状に成形しており、中央部を周囲よりも一段深く成形して、回路基板９を収納するための収納凹部２１を設けている。
【００６３】
さらに、トップカバー２０は、図１０に示すように、一方の端部に、ガスダクト６のダクト排出部６ｘを外部に突出させるための切欠部２２を設けている。このトップカバー２０は、図１０に示すように、電池積層体２の上面に連結される状態で、この切欠部２２からダクト排出部６ｘを外部に表出させる。さらにまた、図１０に示すトップカバー２０は、両端部に出力用の端子窓２３を開口している。電池積層体２は、両端に配置される電池セル１の出力端子１３に出力用端子板１６を接続している。トップカバーは、これらの出力用端子板１６を外部に表出させるための端子窓２３を両端に開口して設けている。
【００６４】
以上のトップカバー２０は、止ネジ２７を介してガスダクト６に固定している。図１４Ａ、図１４Ｂに示すガスダクト６は、トップカバー２０を定位置に固定するために、上面に連結ボス２８を一体成形して設けている。図１４Ａ、図１４Ｂの連結ボス２８は、ガスダクト６の両端部の上面に突出して設けられている。トップカバー２０は、連結ボス２８と対向する位置に貫通孔２９を開口しており、この貫通孔２９に挿通される止ネジ２７がガスダクト６の連結ボス２８にねじ込まれて電池積層体２の定位置に固定されている。トップカバー２０を備えた電源装置は、高電圧となる電池セル１同士の接続部分や、回路基板９等が露出することを防止することができ、例えば、メンテナンスの際などに、不用意に電池セル１同士の接続部分や、回路基板９等に接触し、回路が短絡したりすることを防止できる。また、簡易的な防水効果も得られる。
【００６５】
以上の実施形態の電源装置は、ガスダクト６を、締結手段５を介して電池積層体２の第１の表面２Ａに固定している。ただ、ガスダクトは、必ずしも追加締結手段を介して電池積層体に固定する必要はなく、他の連結構造を介して電池積層体に固定することもできる。
【００６６】
電源装置１０００は、その下面を固定対象物ＯＢの所定の位置に固定される。電源装置１０００の固定は、例えば図１２Ｂに示すように、エンドプレート３の上面に開口された、エンドプレート３を貫通する貫通孔３９に、貫通ねじ４０を挿通して、固定対象物ＯＢに螺合することで行われる。これにより、電源装置１０００を固定対象物ＯＢに固定すると共に、一対のエンドプレート３の位置が固定されるので、エンドプレート３同士の間隔も規定される。この結果、締結手段５や追加締結手段４に加え、エンドプレート３の固定でも、電池セル１が膨張しないように挟持状態を維持できる。
【００６７】
また電源装置の冷却は、例えば電池積層体の底面に冷却プレートを配置して、冷却プレートに伝熱させることで行われる。冷却プレートの内部に冷媒を循環させるなどして、冷却プレートを強制的に冷却して、熱交換により効率よく冷却できる。また、冷却プレートに代えて、例えば車載用の電源装置であれば、車のシャーシに電池積層体を固定し、シャーシとの熱交換で自然放熱させてもよい。また、このような冷却プレート等の固定位置は、必ずしも電池積層体の底面とする必要はなく、側面など他の面とすることもできる。あるいはまた、電池セルに冷却空気を流す空冷式としてもよい。例えば、電池セル同士の間に配置されたスペーサに、上述の通り冷却空気の流路を設けて、ここに冷却空気を流すことで電池セルを効果的に空冷できる。
【００６８】
以上の電源装置は、車載用の電源として利用できる。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。
（ハイブリッド車用電源装置）
【００６９】
図１７に、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に電力を供給する電源装置１０００と、電源装置１０００の電池を充電する発電機９４とを備えている。電源装置１０００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１０００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１０００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１０００の電池を充電する。
（電気自動車用電源装置）
【００７０】
また、図１８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に電力を供給する電源装置１０００と、この電源装置１０００の電池を充電する発電機９４とを備えている。電源装置１０００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１０００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１０００の電池を充電する。
（蓄電用電源装置）
【００７１】
さらに、この電源装置は、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１９に示す。この図に示す電源装置１０００は、複数の電池パック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。各電池パック８１は、複数の電池セルが直列及び／又は並列に接続されている。各電池パック８１は、電源コントローラ８４により制御される。この電源装置１０００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。このため電源装置１０００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を介して電源装置１０００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、電源装置１０００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から電源装置１０００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、電源装置１０００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、電源装置１０００への充電を同時に行うこともできる。
【００７２】
電源装置１０００で駆動される負荷ＬＤは、放電スイッチＤＳを介して電源装置１０００と接続されている。電源装置１０００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、電源装置１０００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、電源装置１０００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１９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。
【００７３】
各電池パック８１は、信号端子と電源端子を備える。信号端子は、パック入出力端子ＤＩと、パック異常出力端子ＤＡと、パック接続端子ＤＯとを含む。パック入出力端子ＤＩは、他のパック電池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、パック接続端子ＤＯは子パックである他のパック電池に対して信号を入出力するための端子である。またパック異常出力端子ＤＡは、パック電池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、電池パック８１同士を直列、並列に接続するための端子である。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明に係る電源装置及びこれを備える電動車両並びに蓄電装置は、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。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、街路灯の電源等の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】
【００７５】
１００、１００’、２００、３００、１０００…電源装置
１…電池セル；１ａ…外装缶
２…電池積層体；２Ａ…第１の表面；２Ｂ…側面
３、３’…エンドプレート；３Ａ…嵌着凹部；３Ｂ…嵌着凹部
３ａ…雌ネジ孔；３ｂ…雌ネジ孔
４…追加締結手段；４Ａ…バインド部；４Ｂ…連結部
５、５’…締結手段；５Ａ…バインド部；５Ｂ…連結部
６…ガスダクト；６Ａ…第１のダクト；６Ｂ…第２のダクト
６ａ…鍔部；６ｂ…連結開口；６ｃ…段差凹部；６ｄ…溝形凹部
６ｅ…リブ；６ｔ…天面；６ｘ…ダクト排出部
７…パッキン；７ｂ…貫通孔
８…バスバーホルダ
９…回路基板
１０…封口板
１１…ガス排出弁
１２…ガス排出口
１３…出力端子
１４…バスバー
１５…スペーサ
１６…出力用端子板
１７…金属層；１７Ａ…金属シート
１８…止ネジ
１９…止ネジ
２０…トップカバー
２１…収納凹部
２２…切欠部
２３…端子窓
２４…開口窓
２５…ナット
２６…止ネジ
２７…止ネジ
２８…連結ボス
２９…貫通孔
３０…電流遮断機構
３１…変形金属板
３２…接続金属
３３…インナーケース
３４…内部電極
３５…内部電極接続部
３６…ガス排出路
３８…絶縁カバー
３９…貫通孔
４０…貫通ねじ
４６…ガス経路
８１…電池パック
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
９３…モータ
９４…発電機
９５…ＤＣ／ＡＣインバータ
９６…エンジン
２０１…電池セル
２０３、２０３Ｂ…エンドプレート
２０４…バインドバー
２０５…スペーサ
２１３…出力端子
２２８…内部電極
２３０…ＣＩＤ
ＡＲ…第一領域
ＯＢ…固定対象物
ＥＶ、ＨＶ…車両
ＬＤ…負荷
ＣＰ…充電用電源
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…パック入出力端子
ＤＡ…パック異常出力端子
ＤＯ…パック接続端子
【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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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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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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