(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の二次電池セルの温度ばらつきを抑制して、均一に温度調節を行う。【解決手段】電源装置は、複数の二次電池セル１を積層してなる電池積層体９と、前記電池積層体９を積層方向に締結するために該電池積層体９の両端面に配置された金属製のエンドプレート３と、各二次電池セル１同士の間に配置された絶縁性を有するセパレータ２と、前記電池積層体９の両端に位置する二次電池セル１と前記エンドプレート３との間に配置されたエンドセパレータ４と、電池積層体９の一面に対向するように配置され、電池積層体９を構成する二次電池セル１に伝熱状態に連結されて、二次電池セル１を冷却する冷却プレート３１とを備えており、前記エンドプレート３と前記エンドセパレータ４との接合面に空隙を設けてなる。【選択図】図４
2015111493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の二次電池セルを積層してなる電池積層体と、
各二次電池セル同士の間に配置された絶縁性を有するセパレータと、
前記電池積層体を積層方向に締結するために該電池積層体の両端に配置された金属製のエンドプレートと、
前記電池積層体の両端に位置する二次電池セルと前記エンドプレートとの間に配置されたエンドセパレータと、
前記電池積層体の一面に対向するように配置され、該電池積層体を構成する前記二次電池セルに伝熱状態に連結されて、該二次電池セルを冷却する冷却プレートと、
を備える電源装置であって、
前記エンドプレートと前記エンドセパレータとの接合面に、空隙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、
前記エンドプレートが、前記エンドセパレータとの接合面を凹状に窪ませて凹部を設けると共に、該凹部にリブを設けて、該リブの端縁でもって前記エンドセパレータと接触するよう構成し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、
前記エンドプレートが、前記凹部に交差するリブを設けており、該リブが前記凹部を複数の区画凹部に分割してなることを特徴とする電源装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記エンドセパレータが、前記エンドプレートと前記冷却プレートの間に介在される断熱片を備え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、
前記断熱片が、前記冷却プレートとの接合面に、空隙を設けてなることを特徴とする電源装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の電源装置であって、
前記エンドプレートは、これを貫通するボルトでもって前記冷却プレートに固定されると共に、
前記エンドセパレータの断熱片が、前記ボルトを挿入するためのスリーブを備え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、
前記エンドプレートは、これを貫通するボルトでもって前記冷却プレートに固定されると共に、
前記エンドプレートは、前記ボルトの貫通方向において第一分割プレートと第二分割プレートに分割されてなり、
前記エンドセパレータは、前記第一分割プレートと第二分割プレートとの間に介在させる断熱壁を備えており、
前記ボルトが、前記第一分割プレートと前記断熱壁と前記第二分割プレートとを貫通して、前記冷却プレートに固定されてなることを特徴とする電源装置。
【請求項８】
複数の二次電池セルを積層してなる電池積層体と、
前記電池積層体を積層方向に締結するために該電池積層体の両端に配置された金属製のエンドプレートと、
前記電池積層体の一面に対向するように配置され、該電池積層体を構成する前記二次電池セルに伝熱状態に連結されて、該二次電池セルを冷却する冷却プレートと、
を備える電源装置であって、
前記エンドプレートが、前記電池積層体の両端に配置される前記二次電池セルとの接合面を凹状に窪ませて凹部を設けて、該接合面に空隙を設けると共に、該凹部にリブを設けて、該リブの端縁でもって前記二次電池セルと接触するよう構成し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、
前記エンドプレートが、前記冷却プレートとの接合面に、空隙を設け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、
前記冷却プレートを冷却する冷却機構を備え、該冷却機構が前記冷却プレートに冷媒を循環させて前記冷却プレートを冷却することを特徴とする電源装置。
【請求項１１】
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、
前記冷却プレートを加温して、前記電池積層体を構成する前記二次電池セルを加温することを特徴とする電源装置。
【請求項１２】
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、
前記冷却プレートが、前記電池積層体を収納する筐体、または電源装置が固定される躯体で、該冷却プレートに伝熱させて前記二次電池セルを冷却することを特徴とする電源装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一に記載の電源装置を搭載してなる車両。
【請求項１４】
請求項１から１２のいずれか一に記載の電源装置を装備してなる蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池セルを積層した電源装置に関し、特にハイブリッド自動車、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装置と、この電源装置を備える車両並びに蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の電源装置や蓄電用の電源装置においては、多数の二次電池セルが積層されている。二次電池セルは、充放電によって発熱する。近年は、出力向上のため、多数の二次電池セルが使用される傾向にあり、このため発熱量も大きくなる。発熱によって二次電池セルが劣化し、寿命に影響を与えるため、効率よく冷却することが重要となる。
【０００３】
図２６（ａ）に、車載用の電源装置の概略側面図を示す。この図に示すように、角形の二次電池セル２０１を積層し、両端面にエンドプレート２０３を配置して、エンドプレート２０３同士をバインドバー（図示せず）等で狭持して、電池ブロック２１１を構成している。エンドプレート２０３は、複数の二次電池セル２０１を締結するため、機械的強度が求められることから、金属製とすることが一般的である。
【０００４】
また、電池ブロック２１１の底面には、二次電池セル２０３を冷却するために、冷却プレート２３１が配置される。冷却プレート２３１は金属製で、内部に冷媒などを循環させて熱交換するようにしている。この方式によると、冷却プレート２３１と二次電池セル２０１とで直接熱交換して、各々の二次電池セル２０１を効率よく冷却できる。
一方で、多数の二次電池セルの温度分布が不均一であると、温度の高い二次電池セルの劣化が進む状態となる。電源装置中に一部でも劣化した二次電池セルがあると、この二次電池セルによって充放電の特性に影響が生じるため、極力、均等に放熱することが肝要となる。
【０００５】
冷却プレートを用いて二次電池セルを冷却する電源装置としては、例えば特許文献１のような構成が知られている。特許文献１の電源装置は、冷却プレート内に冷媒が循環する配管を設け、二次電池セルと熱的に接触する冷却プレートを介して、冷却する構成としている。この構成によると、冷却プレートを均一に冷却することができるので、二次電池セルの温度分布を均一とすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−０５００００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図２６（ａ）に示す電源装置において、上述の通り、電池ブロック２１１の端縁に使用されるエンドプレート２０３は金属製であるため、両端に位置する二次電池セルは、エンドプレート２０３へ熱が伝わる。特許文献１の構成の電源装置は、冷却プレートの温度を比較的均一にすることができるようになっているが、図２６（ａ）に示す電源装置に、特許文献１の冷却プレートを採用しても、電池ブロック２１１の両端に位置する二次電池セルは、冷却プレート２３１に加えて、エンドプレート２０３からも冷却されるので、電池ブロック２１１を構成する二次電池セル２０１の温度分布が不均一になる。
具体的には、図２６（ｂ）の実線のグラフに示すように、エンドプレートが冷却プレートによって冷却される結果、積層状態にある二次電池セルの内、両端に位置する二次電池セルの冷却量が相対的に高くなる。また、中央部分に位置する二次電池セルは、両側に隣接する二次電池セルも発熱することから、相対的に温度が高くなり、その温度分布は図２６（ｂ）の曲線Ａで示すように、中央部分に比べ、両端部分の二次電池セルの温度が低くなる温度分布を示す。なお、図２６（ｂ）のグラフにおいて、曲線Ａは積層される複数の二次電池セルの温度分布を示しており、曲線Ｂは冷却プレートの温度分布を示している。このような二次電池セルの温度不均一により、二次電池セルの性能がばらつくという問題が生じていた。特に、エンドプレート２０３が冷却プレート２３１に固定される構成の場合、エンドプレート２０３の伝熱性が優れることから、この温度不均一の問題が顕著になる。
【０００８】
本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、複数の二次電池セルの温度ばらつきを抑制して均一に温度調節できる電源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】
【０００９】
上記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、複数の二次電池セル１を積層してなる電池積層体９と、前記電池積層体９を積層方向に締結するために該電池積層体９の両端に配置された金属製のエンドプレート３、４３、６３と、各二次電池セル１同士の間に配置された絶縁性を有するセパレータ２と、前記電池積層体９の両端に位置する二次電池セル１と前記エンドプレート３、４３、６３との間に配置されたエンドセパレータ４、６４と、前記電池積層体９の一面に対向するように配置され、該電池積層体９を構成する二次電池セル１に伝熱状態に連結されて、該二次電池セル１を冷却する冷却プレート３１、９１とを備えており、前記エンドプレート３、４３、６３と前記エンドセパレータ４、６４との接合面に空隙６を設けてなることを特徴とする。
【００１０】
上記構成によると、エンドセパレータとエンドプレートとの接合面に空隙を設けることで、エンドプレートとエンドセパレータとの接触面積を低減させることができ、電池積層体の両端面に位置する二次電池セルが、伝熱性に優れたエンドプレートによって、他の二次電池セルよりも冷却される事態を阻止できる。これにより、冷却プレートを用いた冷却方式において、電池積層体を構成する複数の二次電池セルを効果的に冷却しながら、電池積層体の両端に位置する二次電池セルがエンドプレートで冷却されるのを抑制して、複数の二次電池セルを均一に冷却でき、もって複数の二次電池セルの温度分布のばらつきを低減できる。
【００１１】
また、本発明の第２の側面に係る電源装置によれば、前記エンドプレート３、４３、６３が、前記エンドセパレータ４、６４との接合面を凹状に窪ませて凹部１３、５３、７３を設けると共に、該凹部１３、５３、７３にリブ１４、５４、７４を設けて、該リブ１４、５４、７４の端縁でもって前記エンドセパレータ４、６４と接触するよう構成することができる。
上記構成によると、エンドプレートに凹部を設けると共に、この凹部にリブを設けることで機械的強度を向上させる一方、リブの端縁でエンドセパレータと接触させる構成とすることにより、接触面積の低減にも併用できる。また、エンドプレートに凹部を設けることで、エンドプレートの製造に使用する金属の量を低減して、軽量かつ低コストに製造できる。
【００１２】
さらに、本発明の第３の側面に係る電源装置によれば、前記エンドプレート３、４３は、前記凹部１３、５３に交差するリブ１４、５４を設けており、該リブ１４、５４が前記凹部１３、５３を複数の区画凹部１３Ａ、１３Ｂ、５３Ａ、５３Ｂに分割することができる。
上記構成によると、エンドプレートの凹部に交差するリブを設けて、凹部を複数の区画凹部に分割することで、エンドプレートの機械的強度をより向上できる。
【００１３】
さらにまた、本発明の第４の側面に係る電源装置によれば、前記エンドセパレータ４、６４が、前記エンドプレート３、４３、６３と前記冷却プレート３１、９１の間に介在される断熱片１５を備えることができる。
上記構成によると、エンドプレートと冷却プレートの間に断熱片を介在させることで、エンドプレートが冷却プレートに冷却されるのを抑制して、もって電池積層体の両端に位置する二次電池セルの温度が他の二次電池セルよりも低くなりすぎる事態を低減できる。
【００１４】
さらにまた、本発明の第５の側面に係る電源装置によれば、前記断熱片１５が、前記冷却プレート３１、９１との接合面に空隙１６を備えることができる。
上記構成により、断熱片と冷却プレートとの接合面に空気層を設けて、エンドプレートと冷却プレートの断熱効果をさらに向上させることができ、これにより、両端に位置する二次電池セルの、エンドプレートを介した冷却を抑制できる。
【００１５】
さらにまた、本発明の第６の側面に係る電源装置によれば、前記エンドプレート３、４３、６３は、これを貫通するボルト７でもって前記冷却プレート３１、９１に固定されると共に、前記エンドセパレータ４、６４の断熱片１５は、前記ボルト７を挿入するためのスリーブ１７を備えることができる。
上記構成により、断熱片で冷却プレートとエンドプレートの伝熱を抑制しつつも、ボルトを介して両者を強固に固定できる。
【００１６】
さらにまた、本発明の第７の側面に係る電源装置によれば、前記エンドプレート６３は、これを貫通するボルト７でもって前記冷却プレート３１、９１に固定されると共に、前記エンドプレート６３は、前記ボルト７の貫通方向において第一分割プレート６３Ａと第二分割プレート６３Ｂに分割されてなり、前記エンドセパレータ６４は、前記第一分割プレート６３Ａと第二分割プレート６３Ｂとの間に介在させる断熱壁７５を備えており、前記ボルト７が、前記第一分割プレート６３Ａと前記断熱壁７５と前記第二分割プレート６３Ｂとを貫通して、前記エンドプレート３を前記冷却プレート３１、９１に固定することができる。
上記構成により、エンドプレートを断熱壁でもって物理的に離間、断熱することで、一層確実な断熱効果を実現できる。また、エンドプレートを分割しつつも、ボルトでもって第一分割プレートと第二分割プレートとを貫通させて、機械的強度を維持することができる。
【００１７】
さらに、本発明の第８の側面に係る電源装置によれば、複数の二次電池セル５１を積層してなる電池積層体５９と、前記電池積層体５９を積層方向に締結するために該電池積層体５９の両端に配置された金属製のエンドプレート８３と、前記電池積層体５９の一面に対向するように配置され、該電池積層体５９を構成する前記二次電池セル５１に伝熱状態に連結されて、該二次電池セル５１を冷却する冷却プレート３１、９１とを備えており、前記エンドプレート８３が、前記電池積層体５９の両端に配置される前記二次電池セル５１との接合面を凹状に窪ませて凹部１３を設けて、該接合面に空隙６を設けると共に、該凹部１３にリブ１４を設けて、該リブ１４の端縁でもって前記二次電池セル５１と接触するよう構成してなることを特徴とする。
【００１８】
上記構成によると、エンドプレートと二次電池セルとの接合面に空隙を設けることで、エンドプレートと二次電池セルとの接触面積を低減させることができ、電池積層体の両端面に位置する二次電池セルが、伝熱に優れたエンドプレートによって、他の二次電池セルよりも冷却される事態を阻止できる。これにより、冷却プレートを用いた冷却方式において、電池積層体を構成する複数の二次電池セルを効果的に冷却しながら、電池積層体の両端に位置する二次電池セルがエンドプレートで冷却されるのを抑制して、複数の二次電池セルを均一に冷却でき、もって複数の二次電池セルの温度分布のばらつきを低減できる。
とくに、エンドプレートに凹部を設けると共に、この凹部にリブを設けることで機械的強度を向上させる一方、リブの端縁で二次電池セルと接触させる構成とすることにより、接触面積の低減にも併用できる。また、エンドプレートに凹部を設けることで、エンドプレートの製造に使用する金属の量を低減して、軽量かつ低コストに製造できる。
さらに、複数の二次電池セルを積層した電池積層体の両端面にエンドプレートを配置するので、セパレータやエンドセパレータを省略することで、外形を小さくして小型化を図りながら、低コストに製造できる特徴がある。
【００１９】
さらにまた、本発明の第９の側面に係る電源装置によれば、前記エンドプレート８３が、前記冷却プレート３１、９１との接合面に、空隙１６を設けることができる。
上記構成により、エンドプレートと冷却プレートとの接合面に空気層を設けて、エンドプレートと冷却プレートの伝熱を抑制させて、これにより、両端に位置する二次電池セルの冷却を抑制できる。
【００２０】
さらにまた、本発明の第１０の側面に係る電源装置によれば、前記冷却プレート３１を冷却する冷却機構３０を備え、該冷却機構３０が前記冷却プレート３１に冷媒を循環させて前記冷却プレート３１を冷却することができる。
上記構成により、冷却プレートを冷却機構で能率よく冷却して、二次電池セルの温度上昇を効果的に防止できる。
【００２１】
さらにまた、本発明の第１１の側面に係る電源装置によれば、前記冷却プレート３１を加温して、前記電池積層体９を構成する前記二次電池セル１を加温することができる。
上記構成により、寒冷地や冬期などの極低温の厳しい環境下において、二次電池セルを加温することによって、二次電池セルの出力低下を防止できる。このような問題は、電源装置の初動時が特に顕著であるが、それ以外の場合にも起こりうる問題である。
【００２２】
さらにまた、本発明の第１２の側面に係る電源装置によれば、前記冷却プレート９１が、前記電池積層体を収納する筐体９０、または電源装置１００が固定される躯体９２で、該冷却プレート９１に伝熱させて前記二次電池セル１を冷却することができる。
上記構成により、冷却プレートを冷却する冷却機構等の機能を設けることなく、低コストに製造しながら、二次電池セルの熱を放熱して冷却できる。
【００２３】
さらにまた、本発明の第１３の側面に係る車両は、上記いずれかの電源装置を備えることができる。
【００２４】
さらにまた、本発明の第１４の側面に係る蓄電装置は、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】
【００２５】
【図１】本発明の実施例１に係る電源装置の分解斜視図である。
【図２】図１の電源装置の電池ブロックを示す斜視図である。
【図３】図２の電池ブロックを斜め下方から見た分解斜視図である。
【図４】図２の電池ブロックの分解斜視図である。
【図５】二次電池セルとセパレータの斜視図である。
【図６】図２の電池ブロックのＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】図６の電池ブロックのＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】図６の電池ブロックのＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【図９】図６の電池ブロック１１のＩＸ−ＩＸ線断面図である。
【図１０】エンドプレートとエンドセパレータの斜視図である。
【図１１】図１０のエンドプレートとエンドセパレータの分解斜視図である。
【図１２】図１１のエンドプレートとエンドセパレータを背面側から見た分解斜視図である。
【図１３】エンドプレートの他の一例を示す斜視図である。
【図１４】図１３に示すエンドプレートのＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図である。
【図１５】本発明の実施例２に係る電源装置の電池ブロックの垂直縦断面図であって、図１７のＸＶ−ＸＶ線断面に相当する図である。
【図１６】図１５に示す電池ブロックの垂直縦断面図であって、図１７のＸＶＩ−ＸＶＩ線断面に相当する図である。
【図１７】図１５に示す電池ブロックのエンドプレートとエンドセパレータの斜視図である。
【図１８】図１７のエンドプレートとエンドセパレータの分解斜視図である。
【図１９】図１８のエンドプレートとエンドセパレータを背面側から見た分解斜視図である。
【図２０】本発明の実施例３に係る電源装置の電池ブロックの分解斜視図である。
【図２１】図２０に示す電池ブロックの垂直縦断面図である。
【図２２】図１に示す電源装置の冷却プレートと冷却機構の配置状態を示す模式平面図である。
【図２３】エンジンとモータ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】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２６】従来の電源装置の二次電池セル及び冷却プレートの温度分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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車両並びに蓄電装置を以下のものに特定しない。また、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。
【００２７】
図１〜図８に、本発明の実施例１に係る電源装置１００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は電源装置１００の分解斜視図、図２は図１の電池ブロック１１を示す斜視図、図３は図２の電池ブロック１１を下側から見た分解斜視図、図４は図２の電池ブロック１１の分解斜視図、図５は二次電池セル１とセパレータ２の斜視図、図６は図２の電池ブロック１１のＶＩ−ＶＩ線断面図、図７は図６の電池ブロック１１のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図、図８は図６の電池ブロック１１のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図、図９は図６の電池ブロック１１のＩＸ−ＩＸ線断面図、図１０はエンドプレート３とエンドセパレータ４の斜視図、図１１は図１０のエンドプレート３とエンドセパレータ４の分解斜視図、図１２は図１１のエンドプレート３とエンドセパレータ４を背面側から見た分解斜視図をそれぞれ示している。この電源装置１００は、主としてハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両に搭載されて、車両の走行モータに電力を供給して、車両を走行させる電源に使用される。ただ、本発明の電源装置は、ハイブリッド自動車や電気自動車以外の電動車両に使用でき、また電動車両以外の大出力が要求される用途、例えば蓄電装置用の電源としても使用できる。
（電源装置１００）
【００２８】
電源装置１００の外観は、図１の分解斜視図に示すように、上面を長方形状とする箱形である。この電源装置１００は、箱形の外装ケース２０を二分割して、内部に電池ブロック集合体１０を収納している。外装ケース２０は、下ケース２１と、上ケース２２と、これらの下ケース２１、上ケース２２の両端に連結している端面プレート２３とを備えている。上ケース２２と下ケース２１は、外側に突出する鍔部２４を有し、この鍔部２４をボルト（図示せず）とナット（図示せず）で固定している。外装ケース２０は、鍔部２４を外装ケース２０の側面に配置している。また、図１に示す例では、電池ブロック集合体１０として、電池ブロック１１を長手方向に２つ、横方向に２列、計４個を下ケース２１に収納している。各電池ブロック１１は、外装ケース２０の内部の定位置に固定している。端面プレート２３は、下ケース２１と上ケース２２の両端に連結されて、外装ケース２０の両端を閉塞している。
（電池ブロック集合体１０）
【００２９】
電池ブロック集合体１０は、図１に示す例では、複数の二次電池セル１を積層してなる４つの電池ブロック１１で構成される。すなわち、二次電池セル１の積層方向に２つの電池ブロック１１が連結されて一の電池ブロック連続体１１Ａを構成し、このような連結状態にある電池ブロック連続体１１Ａを２つ平行に並べて、電池ブロック集合体１０を構成している。図１〜図４に示す電池ブロック集合体１０は、これらの電池ブロック１１を、冷却プレート３１の上面に配置している。この冷却プレート３１は、電池ブロック１１を構成する二次電池セル１に熱結合状態に配置している。この電池ブロック集合体１０は、電池ブロック１１を冷却プレート３１に熱結合して、効果的に冷却できる。図１の例では、各冷却プレート３１上に２つの電池ブロック１１を載置している。上述の通り、長さ方向すなわち二次電池セル１の積層方向に２つの電池ブロック１１が連結されて一の電池ブロック連続体１１Ａを構成しており、このような連結状態にある２つの電池ブロック１１を、一の冷却プレート３１で支持している。図の電池ブロック１１は、ボルト７を介して冷却プレート３１に固定されている。冷却プレート３１及びその連結構造については、詳細には後述する。
（電池ブロック１１）
【００３０】
各電池ブロック１１は、図２〜図４に示すように、複数の二次電池セル１を積層してなる電池積層体９と、この電池積層体９の両端面に配置された金属製のエンドプレート３と、各二次電池セル１同士の間に配置されたセパレータ２と、電池積層体９の両端に位置する二次電池セル１とエンドプレート３との間に配置されたエンドセパレータ４とを備えている。さらに、図に示す電池ブロック１１は、電池積層体９の両端面に配置されたエンドプレート３同士を締結する金属製の連結固定具５を備えている。
（二次電池セル１）
【００３１】
二次電池セル１は、図５に示すように、その外形を構成する外装缶を、幅よりも厚さを薄くした角形としている。角形の二次電池セル１は、厚さ方向に積層されて電池積層体９を構成している。この二次電池セル１は、リチウムイオン電池である。ただし、二次電池セル１は、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の充電可能な二次電池とすることもできる。二次電池セル１にリチウムイオン二次電池を使用する電源装置は、電池セル全体の体積や質量に対する充電容量を大きくできる特長がある。
【００３２】
二次電池セル１は、外装缶を閉塞する封口板１ａに正負の電極端子１ｂを設けると共に、電極端子１ｂの間に安全弁１ｃを設けている。安全弁１ｃは、外装缶の内圧が所定値以上に上昇した際に開弁して、内部のガスを放出できるように構成される。安全弁１ｃの開弁により、外装缶の内圧上昇を停止することができる。
【００３３】
ここで、二次電池セル１は、外装缶を金属製としている。このため、隣接する二次電池セル１の外装缶同士が接触してショートするのを防止するために、各二次電池セル１の間に絶縁性のセパレータ２を介在させている。このように、セパレータ２で絶縁して積層される二次電池セル１は、外装缶をアルミニウムなどの金属製にできる。なお、二次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、二次電池セルは外装缶を絶縁して積層する必要がないので、セパレータは、必ずしも絶縁性を有する必要はない。また、結露等による短絡を防止するために、外装缶を絶縁フィルムで覆ったり、外装缶を絶縁コーティングしたりする構成としても良い。
（セパレータ２）
【００３４】
セパレータ２は、隣接する二次電池セル１を絶縁して積層するスペーサである。このセパレータ２はプラスチック等の絶縁材で製作されている。セパレータ２は、互いに隣接する二次電池セル１同士の間に介在されて、隣接する二次電池セル１を絶縁している。このセパレータ２は、図５の斜視図に示すように、両側に二次電池セル１を収納する収納部２Ａを形成している。この収納部２Ａは、二次電池セル１を定位置に嵌着できる形状として、隣接する二次電池セル１の位置ずれを阻止している。
【００３５】
図のセパレータ２は、二次電池セル１の主面１Ａとほぼ等しい大きさの平板２ａと、二次電池セル１の側面１Ｂを被覆する側壁２ｂと、二次電池セル１の天面１Ｃの一部を被覆する天面板２ｃと、二次電池セル１の底面１Ｄの両端部を被覆する突出片２ｄとを備えている。このセパレータ２は、２枚のセパレータ２で二次電池セル１を挟み込んで、二次電池セル１の側面１Ｂを被覆している。このため、側壁２ｂは二次電池セル１の側面１Ｂとほぼ同じ大きさとしつつ、側壁２ｂのほぼ中央に平板２ａを固定することで、各収納部２Ａにおいては、側壁２ｂの半分を使って二次電池セル１の側面１Ｂの約１／２を被覆している。また、収納部２Ａの上面は、天面板２ｃで二次電池セル１の封口板１ａを部分的に覆いつつ、電極端子１ｂや安全弁１ｃを露出させるように、隣接する二次電池セル１同士の界面の上部を被覆している。一方で、収納部２Ａの底面側においては、二次電池セル１の底面１Ｄを露出させる開口部２Ｂを設けている。図３と図５のセパレータ２は、二次電池セル１の底面１Ｄの両端部を被覆する突出片２ｄを、側壁２ｂの下端に連結して設けており、一対の端部壁２ｄの間の部分を開口部２Ｂとして二次電池セル１の底面１Ｄを露出させている。セパレータ２の下端に設けられる突出片２ｄは、収納部２Ａに嵌着される二次電池セル１の下端のコーナー部を定位置に保持すると共に、二次電池セル１と冷却プレート３１との間に介在されて、二次電池セル１を冷却プレート３１から絶縁している。
【００３６】
以上のセパレータ２は、プラスチックを板状に成形してなる成形体としている。ただ、セパレータは、必ずしもプラスチック成形体とする必要はなく、隣接する二次電池セルを絶縁する絶縁シートとすることもできる。この絶縁シートには、例えば、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セパレータは、厚さを薄くできるので、電池積層体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。
【００３７】
（電池積層体９）
電池積層体９は、複数の二次電池セル１とセパレータ２とを交互に積層している。この電池積層体９は、互いに隣接する二次電池セル１の間に、絶縁性を有するセパレータ２を介在する状態で積層して、隣接する二次電池セル１同士をセパレータ２で絶縁している。さらに、図の電池ブロック１１は、電池積層体９の両端に配置される二次電池セル１の外側に、エンドセパレータ４を介してエンドプレート３を配置している。この構造は、外装缶を金属製とする二次電池セル１と金属製のエンドプレート３とを、絶縁性を有するエンドセパレータ４で絶縁して積層できる。この構成によると、積層される複数の二次電池セル１の絶縁を確実に行うことができ、より信頼性の高い電源装置を提供できる。
【００３８】
積層されて電池積層体９を構成する複数の二次電池セル１は、正負の電極端子１ｂを接続して互いに直列及び／又は並列に接続される。電池積層体９は、隣接する二次電池セル１の正負の電極端子１ｂを、バスバー１２を介して互いに直列及び／又は並列に接続する。電池積層体は、隣接する二次電池セルを互いに直列に接続して出力電圧を高くでき、隣接する二次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。
【００３９】
図３と図４に示す電池ブロック１１は、１２個の二次電池セル１を２並６直に接続している。隣接する二次電池セル１同士を並列に接続し、並列接続された二次電池セル１を互いに直列に接続する電池ブロック１１は、出力電流を大きくしながら、出力電圧を高くして出力を大きくできる。ただ、本発明は、電池積層体を構成する二次電池セルの個数とその接続状態を特定しない。電池ブロックは、並列と直列に接続する二次電池セルの個数を種々に変更することができ、あるいは全ての二次電池セルを直列に接続することも並列に接続することもできる。
（エンドセパレータ４）
【００４０】
エンドセパレータ４は、図４、及び図６ないし図９に示すように、電池積層体９の両端に配置される二次電池セル１とエンドプレート３との間に積層されて、二次電池セル１とエンドプレート３とを絶縁している。すなわち、電池積層体９の両端において、金属製のエンドプレート３と二次電池セル１とを絶縁するために、二次電池セル１とエンドプレート３との間に絶縁性のエンドセパレータ４を介在させている。このエンドセパレータ４は、セパレータ２と同様にプラスチック等の絶縁材で製作されている。このエンドセパレータ４は、図１０〜図１２に示すように、二次電池セル１の主面１Ａとほぼ等しい大きさの平板４ａを備えており、この平板４ａの片側に二次電池セル１を収納する収納部４Ａを形成して、反対側にエンドプレート３を接合させている。エンドセパレータ４の収納部４Ａは、前述のセパレータ２の収納部２Ａと同様に、二次電池セル１を定位置に嵌着できる形状として、隣接する二次電池セル１の位置ずれを阻止している。
【００４１】
図のエンドセパレータ４は、平板４ａの片側であって、二次電池セル１の収納部４Ａを形成する側に、二次電池セル１の側面１Ｂを被覆する側壁４ｂと、二次電池セル１の天面１Ｃの一部を被覆する天面板４ｃと、二次電池セル１の底面１Ｄの両端部を被覆する突出片４ｄとを備えている。このエンドセパレータ４は、側壁４ｂと天面板４ｃと突出片４ｄの幅を、二次電池セル１の幅の約１／２としている。このエンドセパレータ４とこれに隣接するセパレータ２とで電池積層体９の一端に位置する二次電池セル１を挟み込んで、エンドセパレータ４の側壁４ｂとセパレータ２の側壁２ａとで二次電池セル１の側面１Ｂを被覆している。また、二次電池セル１の天面側においては、エンドセパレータ４の天面板４ｃとセパレータ２の天面板２ｃとで部分的に覆いつつ、電極端子１ｂや安全弁１ｃを露出させるように天面１Ｃを被覆している。また、二次電池セル１の底面側においては、二次電池セル１の底面１Ｄを露出させる開口部４Ｂを設けている。図１２のエンドセパレータ４は、二次電池セル１の底面１Ｄの両端部を被覆する突出片４ｄを、側壁４ｂの下端に連結して設けており、一対の端部壁４ｄの間の部分を開口部４Ｂとして二次電池セル１の底面１Ｄを露出させている。この突出片４ｄも、収納部４Ａに嵌着される二次電池セル１の下端のコーナー部を定位置に保持すると共に、二次電池セル１と冷却プレート３１との間に介在されて、二次電池セル１を冷却プレート３１から絶縁している。
【００４２】
さらに、図１１のエンドセパレータ４は、平板４ａの反対側の面であって、エンドプレート３との対向面に、エンドプレート３の接合面に設けた嵌合凸部３ｃを嵌着させる嵌合凹部４Ｃを設けている。図１２に示すエンドプレート３は、エンドセパレータ４との対向面の外周縁部を除くほぼ全面を一段高く成形して嵌合凸部３ｃとしている。一方、エンドセパレータ４は、嵌合凸部３ｃの外周縁に沿う形状の周壁４ｅを備えており、この周壁４ｅの内側を嵌合凹部４Ｃとして、エンドプレート３の嵌合凸部３ｃを位置決めしながら案内できるようにしている。これにより、エンドセパレータ４は、外側面の定位置にエンドプレート３を接合できるようにしている。
（エンドプレート３）
【００４３】
エンドプレート３は、図４に示すように、電池ブロック１１の両端であって、エンドセパレータ４の外側に配置されている。エンドプレート３は、二次電池セル１の外形とほぼ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９を両端面から挟着している。図１２のエンドプレート３は、エンドセパレータ４の定位置に配置できるように、エンドセパレータ４の嵌合凹部４Ｃに嵌着させる嵌合凸部３ｃを一体成形して設けている。図のエンドプレート３は、エンドセパレータ４との対向面において、外周縁部を除くほぼ全面を一段高く成形して嵌合凸部３ｃとしている。このエンドプレート３は、嵌合凸部３ｃを嵌合凹部４Ｃに嵌着させる状態でエンドセパレータ４の定位置に連結される。
【００４４】
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３は、優れた強度と耐久性を実現できる。図に示すエンドプレート３は、全体をアルミニウムまたはアルミニウム合金で製造している。金属製のエンドプレート３は、ダイキャストとして、所定の形状に成形できる。とくに、エンドプレート３をアルミダイキャストとする構造は、全体を軽量としながら、優れた加工性と耐食性を実現できる。ただ、エンドプレートは、アルミニウムやアルミニウム合金以外の金属で製造することもできる。
【００４５】
金属製のエンドプレート３は、エンドセパレータ４との接合面を凹状に窪ませて凹部１３を設けている。このエンドプレート３は、図６と図７に示すように、接合面に設けた凹部１３の開口部によって、エンドセパレータ４との境界部分に空隙６を設けている。さらに、エンドプレート３は、図６、図７、及び図１２に示すように、この凹部１３の内部にリブ１４を設けている。このリブ１４は、凹部１３の底面から突出する形状に一体成形しており、先端縁をエンドセパレータ４に接触させている。すなわち、図のエンドプレート３は、エンドセパレータ４との対向面に設けた嵌合凸部３ｃの外周部と、凹部１３に設けたリブ１４の先端面とを同一平面として、エンドセパレータ４の平板４ａに接触させている。このエンドプレート３は、リブ１４の先端面をエンドセパレータ４の対向面である平板４ａに接触させる状態でエンドセパレータ４に連結される。
【００４６】
以上のエンドプレート３は、エンドセパレータ４との接合面に空隙６を設けて、リブ１４の端面をエンドセパレータ４に接触させることで、エンドプレート３とエンドセパレータ４との接触面積を小さくし、これにより、エンドプレート３とエンドセパレータ４との伝熱を抑制している。また、凹部１３にリブ１４を設けることで、エンドプレート３全体の機械的強度を向上させている。このようなエンドプレート３は、凹部１３の開口部の面積を広くすることで、エンドセパレータ４との接触面積を小さくし、伝熱を効果的に抑制できる。ここで、エンドプレートは、凹部全体の面積を広くすることなく、リブの先端面の面積を小さくすることで、空隙を形成する凹部の開口部の面積を広くすることができる。このエンドプレートは、例えば、凹部に設けるリブの先端部を面取りし、あるいは先端に向かって厚さが薄くなるテーパー形状としてリブの先端面の面積を小さくすることができる。また、エンドプレートは、凹部の開口面積を広くし、かつ、深さを深くすることで、使用する金属の量を少なくして、軽量にしながら、製造コストを低減できる。この場合、凹部の開口面積を広くし、また、深さを深くすることで、エンドプレートの機械的強度が低下するおそれがあるが、上述のように、凹部にリブを設けることでエンドプレート全体の機械的強度を向上することができる。
【００４７】
エンドプレート３とエンドセパレータ４との接合面に設ける空隙６の開口率、すなわち、エンドプレート３とエンドセパレータ４の接合面全体に対する、凹部１３の開口部の面積の割合は、１０〜９０％、好ましくは２０〜８０％、さらに好ましくは、３０〜７５％とする。この空隙６の開口率は、エンドプレート３とエンドセパレータ４との接触面積を特定する。空隙６を設けていない部分において、エンドプレート４がエンドセパレータ４に接触するからである。例えば、空隙の開口率を６０％とするエンドプレートは、エンドセパレータとの接触面積が、接合面全体の４０％となる。このように、エンドプレート３とエンドセパレータ４との接触面積を小さくすることで、エンドプレート３とエンドセパレータ４の間における伝熱を効果的に抑制できる。さらに、エンドプレートは、接合面における空隙の開口率のみならず、空隙を設ける場所や、空隙の形状及びその大きさによってもエンドプレートとエンドセパレータの間における伝熱の抑制を調整できる。
【００４８】
図１２に示すエンドプレート３は、凹部１３の内側に、交差するリブ１４を一体成形して設けており、このリブ１４によって凹部１３を複数の区画凹部１３Ａ、１３Ｂに分割している。図のエンドプレート３は、凹部１３の内部にＨ字状のリブ１４を設けて、凹部１３を４つの区画凹部１３Ａ、１３Ｂに分割している。図１２に示すＨ字状のリブ１４は、凹部１３の両側部に設けた２本の上下リブ１４Ａと、これらの上下リブ１４Ａの中間を連結してなる１本の横リブ１４Ｂとからなる。図のエンドプレート３は、２本の上下リブ１４Ａの間であって、横リブ１４Ｂの上下に位置して、幅方向に延びる浅い容器状の区画凹部１３Ａを設けると共に、２本の上下リブ１４Ａの外側に位置して、上下方向に延びる溝状の区画凹部１３Ｂを設けている。この構造のエンドプレート３は、中央部に設けた広い区画凹部１３Ａによって、二次電池セル１の温度が最も高くなる中央部分の伝熱を抑制すると共に、左右に設けた上下に延びる溝状の区画凹部１３Ｂによって、左右方向の伝熱を抑制している。これにより、電池積層体９の両端に位置する二次電池セル１が他の二次電池セル１よりも冷却されるのを有効に防止している。
【００４９】
ただ、エンドプレートは、エンドセパレータとの接合面に設ける凹部やリブの形状を以上の形状には特定しない。図１３と図１４に示すエンドプレート４３は、凹部５３の内側に、互いに交差する複数列のリブ５４を一体成形して設けている。図に示すエンドプレート４３は、複数列の上下リブ５４Ａと複数列の横リブ５４Ｂとを格子状に交差させており、これらのリブ５４で区画された領域を区画凹部５３Ａ、５３Ｂとしている。この構造のエンドプレート４３は、エンドセパレータ４４との接合面のほぼ全体にわたって区画凹部５３Ａ、５３Ｂを設けることで、接合面における空隙６の開口率を大きくして、エンドプレート４３とエンドセパレータ４４の間の伝熱を効果的に抑制できる。また、互いに交差する複数のリブ５４によって、機械的強度を向上できる。なお、このエンドプレート４３は、複数のリブ５４の肉厚を調整することで、エンドプレート４３全体の機械的強度と、エンドプレート４３とエンドセパレータ４４との接触面積を調整できる。
【００５０】
さらに、エンドプレートは、図示しないが、凹部の内側に設けるリブの形状や数、また、これらのリブによって分割される区画凹部の数、形状、大きさ等を適宜変更して、機械的な強度を最適な状態に維持しながら、接合面におけるエンドプレートとエンドセパレータとの接触面積を調整して、エンドセパレータとエンドプレートとの伝熱の抑制を調整できる。
【００５１】
電池ブロック１１の両端に配置される一対のエンドプレート３は、図２から図４に示すように、電池積層体９の両側面に配置される一対の連結固定具５を介して締結される。図１０と図１１に示すエンドプレート３は、連結固定具５を定位置に固定できるように、外側面に連結固定具５の連結凹部３ａを設けている。図のエンドプレート３は、この連結凹部３ａの形状を、連結固定具５の連結部５Ｂを嵌着できる形状としている。さらに、図に示すエンドプレート３は、連結固定具５の連結部５Ｂを固定する止ネジ１９をねじ込む雌ネジ孔３ｂを連結凹部３ａに設けている。図のエンドプレート３は、外側面の両側に設けた連結凹部３ａに、上下に離して雌ネジ孔３ｂを開口して設けている。
【００５２】
さらに、エンドプレート３は、図４、図６、図７、及び図９に示すように、冷却プレート３１の上面に配置される電池ブロック１１を冷却プレート３１に固定するための連結部材であるボルト７を挿通する挿通孔３ｄを備えている。図に示す電池ブロック１１は、エンドプレート３を、図において上下方向に貫通するボルト７を介して冷却プレート３１に固定している。したがって、図のエンドプレート３は、ボルト７のネジ部を貫通させる挿通孔３ｄを上下に貫通して設けている。挿通孔３ｄは、その内径を、ここに挿通されるボルト７の外径とほぼ等しくし、あるいはやや大きくしている。
【００５３】
図６、図１０、及び図１１のエンドプレート３は、中央部の両側に挿通孔３ｄを設けている。このエンドプレート３は、図６に示すように、両側部に設けられる雌ネジ孔３ｂに交差しないように、雌ネジ孔３ｂよりも中央側に位置して挿通孔３ｄを開口している。さらに、挿通孔３ｄは、エンドセパレータ４側に設けられる凹部１３に連結されない構造としている。このエンドプレート３は、図６に示すように、挿通孔３ｄを開口する部分に対向して上下リブ１４Ａを設けており、この上下リブ１４Ａの両側に区画凹部１３Ａ、１３Ｂを設けることによって、挿通孔３ｄと凹部１３が連結されないようにしている。ただ、エンドプレートは、図１３に示すように、挿通孔３ｄを開口する部分に対向して凹部５３を設けることもできる。この図に示すエンドプレート４３は、挿通孔３ｄの開口部分に対向して設ける区画凹部５３Ｂを、他の領域に設ける区画凹部５３Ａよりも浅く成形して、凹部５３が挿通孔３ｄに連結されないようにしている。
【００５４】
さらに、エンドプレート３は、挿通孔３ｄの上端部に、ボルト７の頭部を収納する切欠凹部３ｅを設けている。切欠凹部３ｅは、ボルト７の頭部を案内しながら、ボルト７を回転できる内形としている。さらに、図の切欠凹部３ｅは、挿通孔３ｄにボルト７を挿通した状態で、ボルト７の頭部７Ａがエンドプレート３の表面に突出しない深さとしている。この構造は、電池ブロック１１の外形を大きくすることなくボルト７を配置できる。
（断熱片１５）
【００５５】
さらに、図７ないし図１２に示すエンドセパレータ４は、エンドプレート３と冷却プレート３１の間の伝熱を抑制するために、エンドプレート３と冷却プレート３１の間に介在される断熱片１５を備えている。図に示すエンドセパレータ４は、平板４ａの下端部に連結されて、エンドプレート３側に突出する断熱片１５を一体成形して設けている。断熱片１５の突出量はエンドプレート３の厚さにほぼ等しくしており、この断熱片１５でエンドプレート３の下面全体をカバーしている。エンドプレート３と冷却プレート３１との間に介在される断熱片１５は、エンドプレート３が冷却プレート３１に直接に接触するのを阻止して、エンドプレート３と冷却プレート３１の間の熱交換を抑制している。この断熱片１５は、厚さを厚くしてエンドプレート３の冷却を抑制できる。ただ、断熱片の厚さを厚くすると、エンプレート３１の上下幅が短くなって電池積層体９の両端面を押圧する領域が狭くなる。したがって、断熱片１５は、これらのことを考慮して最適な厚さに決定される。図７のエンドセパレータ４は、エンドプレート３の底面側に突出した断熱片１５を一体成形して設けると共に、エンドプレート３の上部の両端部を保持するガイド部４ｆも一体成形して設けている。このエンドセパレータ４は、断熱片１５とガイド部４ｆとによりエンドプレート３を上下から保持している。
【００５６】
さらに、図に示す断熱片１５は、冷却プレート３１との接合面に、空隙１６を設けている。図に示す断熱片１５は、冷却プレート３１との接合面において、部分的に凹部１５Ａを設けており、この凹部１５Ａによって、冷却プレート３１との境界部分に空隙１６を設けている。図に示すエンドセパレータ４は、断熱片１５の突出方向における端面と、冷却プレート３１との境界となる接合面とに開口部を有する凹部１５Ａを設けている。この形状の凹部１５Ａは、エンドセパレータ４の成形時において、金型の抜き方向を簡単にしながら、言い換えると簡単な構造の金型で成形できる。ただ、断熱片に設ける凹部は、必ずしも、突出方向の端面側に開口部を設ける必要はなく、冷却プレートとの境界となる接合面にのみ開口部を有する形状とすることもできる。この構造の凹部を備える断熱片は、凹部の開口縁部を冷却プレートの上面に当接させて強固に支持できる。このため、ボルトの締め付け圧によって断熱片が変形するのを有効に防止できる。
【００５７】
さらに、図に示す断熱片１５は、エンドプレート３を冷却プレート３１に固定するボルト７が貫通する部分と両端部においては、凹部１５Ａを設けることなく、下面を冷却プレート３１の上面に接合させてなる支持脚部１５Ｂを形成している。このエンドセパレータ４は、断熱片１５の支持脚部１５Ｂの下面を冷却プレート３１の上面に接合させて支持すると共に、支持脚部１５Ｂの間に形成される凹部１５Ａでもって、冷却プレート３１との接合面に空隙１６を設けている。
【００５８】
以上のように、断熱片１５と冷却プレート３１の接合面に空隙１６を設ける構造は、エンドプレート３と冷却プレート３１の間の伝熱をより効果的に抑制できる特徴がある。ただ、エンドセパレータの断熱片と冷却プレートの接合面には、必ずしも空隙を設ける必要はなく、エンドプレートと冷却プレートの間に介在させる断熱片のみで、エンドプレートと冷却プレートの間の伝熱を抑制することもできる。
【００５９】
さらに、この断熱片１５は、中間に位置する支持脚部１５Ｂであって、ボルト７を貫通させる部分において、ボルト７を挿入するためのスリーブ１７を配設している。このスリーブ１７は金属筒である。金属筒であるスリーブ１７は、その内径を、ここに挿通されるボルト７の外径とほぼ等しくし、あるいはやや大きくしている。このスリーブ１７は、ここに挿入されるボルト７を冷却プレート３１に固定する状態で、ボルト７の締め付け圧によって断熱片１５が変形するのを有効に防止する。エンドプレート３を冷却プレート３１に固定するボルト７は、電池ブロック１１の固定を兼ねているので強固に固定される。このため、エンドプレート３と冷却プレート３１の間にプラスチック等の絶縁材からなる断熱片１５を介在させると、ボルト７の締め付け圧で断熱片１５が変形するおそれがある。とくに、断熱片１５の下面に凹部１５Ａを設けて、冷却プレート３１との接合面に空隙１６を設ける構造は、支持脚部１５Ｂのみでボルト７の締め付け圧を支持するので、この部分に圧力が集中しやすくなる。ボルトの締め付けによって、仮に断熱片が変形したとすると、冷却プレートを電池ブロックの底面に対して平行な姿勢で連結できなくなって、冷却プレートと電池ブロックとの接触性が悪くなる。これに対して、断熱片１５にスリーブ１７をインサートする構造では、エンドプレート３を固定するボルト７はスリーブ１７を挿通して固定することになり、このスリーブ１７によって、エンドプレート３と冷却プレート３１との間隔が所定の間隔に保持されて、断熱片１５の変形が確実に阻止される。すなわち、ボルト７を介して冷却プレート３１を強く締結する状態においても、冷却プレート３１と電池ブロック１１との接触性が悪くなるのを防止できる。
【００６０】
以上のように、断熱片１５にインサートされるスリーブ１７は、エンドプレート３と冷却プレート３１との間隔を所定の間隔に保持できるので、断熱片１５に設ける凹部１５Ａの有無に関係なく、断熱片１５にインサートして断熱片１５を補強できる。ただ、凹部を設けない断熱片や、厚さの薄い断熱片は、必ずしもスリーブを設けることなく、断熱片のみで支持することもできる。
（実施例２）
【００６１】
さらに、本発明の実施例２の電源装置にかかる電池ブロック６１を、図１５〜図１７に示す。これらの図に示す電池ブロック６１のエンドプレート６３は、図において上下に貫通するボルト７の貫通方向において、第一分割プレート６３Ａと第二分割プレート６３Ｂに分割している。図１７〜図１９に示す第一分割プレート６３Ａ及び第二分割プレート６３Ｂは、二次電池セル１の外形にほぼ等しい外形のエンドプレート６３を、上下に二分割したもので、第一分割プレート６３Ａを上側に、第二分割プレート６３Ｂを下側に配置している。第一分割プレート６３Ａと第二分割プレート６３Ｂは、図１６に示すように、中央部の両側に位置して、電池ブロック６１を冷却プレート３１に固定するための連結部材であるボルト７を挿通する挿通孔３ｄを設けている。第一分割プレート６３Ａと第二分割プレート６３Ｂは、対向する位置に挿通孔３ｄを開口している。さらに、第一分割プレート６３Ａは、挿通孔３ｄの上端部に、ボルト７の頭部を収納する切欠凹部３ｅを設けている。
【００６２】
第一分割プレート６３Ａ及び第二分割プレート６３Ｂは、図１５に示すように、エンドセパレータ６４との接合面に空隙６を設けている。図１５と図１９に示すエンドプレート６３は、エンドセパレータ６４との接合面を凹状に窪ませて凹部７３を設けている。このエンドプレート６３は、接合面に設けた凹部７３の開口部によって、エンドセパレータ６４との境界部分に空隙６を設けている。さらに、エンドプレート６３は、図１５と図１９に示すように、この凹部７３の内部にリブ７４を設けている。このリブ７４は、凹部７３の底面から突出する形状に一体成形しており、先端縁をエンドセパレータ６４に接触させている。図のエンドプレート６３は、凹部７３の両側部に設けた２本の上下リブ７４Ａからなるリブ７４を備えており、このリブ７４によって凹部７３を複数の区画凹部７３Ａ、７３Ｂに分割している。図のエンドプレート６３は、２本の上下リブ７４Ａの間に位置して、幅方向に延びる浅くて広い容器状の区画凹部７３Ａを設けると共に、２本の上下リブ７４Ａの外側に位置して、上下方向に延びる溝状の区画凹部７３Ｂを設けている。この構造のエンドプレート６３も、中央部に設けた広い区画凹部７３Ａによって、二次電池セル１の温度が最も高くなる中央部分の伝熱を抑制すると共に、左右に設けた上下に延びる溝状の区画凹部７３Ｂによって、左右方向の伝熱を抑制している。
【００６３】
エンドセパレータ６４は、下側に位置する第二分割プレート６３Ｂと冷却プレート３１の間に介在される断熱片１５を備えると共に、第一分割プレート６３Ａと第二分割プレート６３Ｂとの間に介在される断熱壁７５を備えている。断熱片１５は、第二分割プレート６３Ｂと冷却プレート３１の間の伝熱を抑制するために設けられており、前述のように、下面側に凹部１５Ａを設けて、冷却プレート３１との接合面に空隙１６を設けている。さらに、この断熱片１５は、凹部１５Ａの間に位置する支持脚部１５Ｂに、ボルト７を挿入するためのスリーブ１７をインサートして、支持脚部１５Ｂを補強している。断熱壁６５は、第一分割プレート６３Ａと第二分割プレート６３Ｂの間の伝熱を抑制するために設けられており、エンドセパレータ６４の平板４ａの中間部からエンドプレート６３側に突出する姿勢で一体成形されている。断熱壁７５の突出量はエンドプレート６３の厚さにほぼ等しくしており、この断熱壁７５で第一分割プレート６３Ａと第二分割プレート６３Ｂの対向面全体をカバーしている。さらに、断熱壁７５は、ボルト７が挿入される部分に、挿通孔７５ａを開口して設けている。
【００６４】
以上のように、エンドプレート６３を第一分割プレート６３Ａと第二分割プレート６３Ｂに分割し、エンドセパレータ６４に設けた断熱壁７５を第一分割プレート６３Ａと第二分割プレート６３Ｂの間に介在させる構造は、電池積層体９の両端に位置する二次電池セル１の上部から第一分割プレート６３Ａに伝わる熱を、第一分割プレート６３Ａから断熱壁７５を介して第二分割プレート６３Ｂに伝熱し、さらに、第二分割プレート６３Ｂから断熱片１５を介して冷却プレート３１に伝熱させる。このため、電池積層体９の両端に位置する二次電池セル１の温度、とくに二次電池セル１の上部の温度が他の二次電池セル１よりも低くなるのを有効に防止できる。
（連結固定具５）
【００６５】
連結固定具５は、電池積層体９の両端面に配置されたエンドプレート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９を積層方向に締結する。図２〜図４の連結固定具５は、電池積層体９の積層方向に延長されており、両端が一対のエンドプレート３に固定されて、電池積層体９を積層方向に締結する。図に示す連結固定具５は、電池積層体９の両側面に対向して配置されている。このように、連結固定具５を電池積層体９の両側面に配置して締結する構造は、複数の電池セルをより確実に積層方向に締結できる。ただ、連結固定具は、必ずしも電池積層体の両側面に配置する必要はない。連結固定具は、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。
【００６６】
連結固定具５は、電池積層体９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。この連結固定具５には、鉄などの金属板、好ましくは、鋼板が使用できる。金属板からなる連結固定具５は、図２〜図４に示すように、電池積層体９の側面に沿って配置される本体部５Ａと、本体部５Ａの両端で折曲され、エンドプレート３に固定される連結部５Ｂと、本体部５Ａの上方で折曲されて電池積層体９の上面を保持する上面保持部５Ｃとを備えている。図の連結固定具５は、本体部５Ａを、電池積層体９の側面と略同等の面積の略長方形としている。図の本体部５Ａは、開口部５Ｄを設けて、全体を軽量化しながら低コストにしている。また、図の連結固定具５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５Ｂを設けている。この連結固定具５は、両端の連結部５Ｂをエンドプレート３に連結することにより、連結固定具５の連結部５Ｂが電池積層体９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９を両端から挟着している。図５の連結固定具５は、エンドプレート３の両側に設けた連結凹部３ａに連結部５Ｂを連結して、２つの連結固定具５で一対のエンドプレート３を連結している。したがって、連結固定具５の連結部５Ｂは、エンドプレート３の連結凹部３ａに沿うように折曲加工されている。さらに、連結固定具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。図の連結固定具５は、連結部５Ｂに、止ネジ１９を挿入する貫通孔を、上下に離して開口して設けている。連結固定具５は、両端の連結部５Ｂをエンドプレート３の連結凹部３ａに嵌合させる状態で、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の連結凹部３ａに設けた雌ネジ孔３ｄにねじ込んで一対のエンドプレート３に固定している。
（実施例３）
【００６７】
以上の電池ブロック１１は、互いに積層された各二次電池セル１同士の間に、絶縁性を有するセパレータ２を配置して電池積層体９とすると共に、電池積層体９の両端面に配置されるエンドプレート３と両端に位置する二次電池セル１との間に、エンドセパレータ４を配置している。ただ、電源装置は、必ずしも各二次電池セル同士の間に、絶縁性を有するセパレータを配置する必要はなく、また、両端に位置する二次電池セルとエンドプレートとの間に、エンドセパレータを配置する必要はない。例えば、二次電池セルの外装缶を絶縁材で成形し、あるいは二次電池セル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、互いに隣接する二次電池セル同士を絶縁することによって、セパレータやエンドセパレータを不要とできるからである。図２０と図２１に示す電池ブロック７１は、セパレータを介在することなく、複数の二次電池セル８１を積層して電池積層体８９とし、この電池積層体８９の両端面に、エンドセパレータを介在することなくエンドプレート８３を配置して、一対のエンドプレート８３を連結固定具５で締結している。この構造は、セパレータやエンドセパレータを省略するので、外形を小さくして小型化を図りながら、低コストに製造できる特徴がある。
【００６８】
図２０と図２１に示すエンドプレート８３も金属製で、対向する二次電池セル８１との接合面を凹状に窪ませて凹部１３を設けている。エンドプレート８３は、図２１に示すように、接合面に設けた凹部１３の開口部によって、二次電池セル８１との境界部分に空隙６を設けている。さらに、エンドプレート８３は、図２１に示すように、この凹部１３の内部にリブ１４を設けている。このリブ１４は、凹部１３の底面から突出する形状に一体成形しており、先端縁を二次電池セル８１に接触させている。すなわち、図のエンドプレート８３は、二次電池セル８１との対向面の外周部と、凹部１３に設けたリブ１４の先端面とを同一平面として、二次電池セル８１の主面に接触させている。このエンドプレート８３は、二次電池セル８１との接合面に空隙６を設けて、リブ１４の端面を二次電池セル８１に接触させることで、エンドプレート８３と二次電池セル８１との接触面積を小さくし、これにより、エンドプレート３と二次電池セル８１との伝熱を抑制している。また、凹部１３にリブ１４を設けることで、エンドプレート８３全体の機械的強度を向上させている。さらに、金属製のエンドプレートは、二次電池セルとの対向面に絶縁シートを付着し、あるいは絶縁コーティングをすることによって、絶縁性と断熱性を向上することができる。
【００６９】
さらに、図２０と図２１に示すエンドプレート８３は、冷却プレート３１との間の伝熱を抑制するために、エンドプレート８３の下端面であって冷却プレート３１との接合面に空隙１６を設けている。図に示すエンドプレート８３は、冷却プレート３１との接合面において、下方を開口してなる凹部８３Ａを部分的に設けており、この凹部８３Ａによって、冷却プレート３１との境界部分に空隙１６を設けている。さらに、図に示すエンドプレート８３は、冷却プレート３１に固定するボルト７が貫通する部分と両端部においては、凹部８３Ａを設けることなく、下面を冷却プレート３１の上面に接合させてなる支持脚部８３Ｂを形成している。このエンドプレート８３は、支持脚部８３Ｂの下面を冷却プレート３１の上面に接合させて支持すると共に、支持脚部８３Ｂの間に形成される凹部８３Ａでもって、冷却プレート３１との接合面に空隙１６を設けている。以上のように、エンドプレート８３と冷却プレート３１の接合面に空隙１６を設ける構造は、エンドプレート８３と冷却プレート３１の間の伝熱をより効果的に抑制できる特徴がある。ただ、エンドプレートと冷却プレートの接合面には、必ずしも空隙を設ける必要はなく、エンドプレートと冷却プレートの間に断熱材等を介在させて、エンドプレートと冷却プレートの間の伝熱を抑制することもできる。
【００７０】
以上の電池ブロックは、セパレータとエンドセパレータを介在させることなく複数の二次電池セルとエンドプレートとを積層している。ただ、電源装置は、各二次電池セル同士の間にセパレータを配置することなく、両端に位置する二次電池セルとエンドプレートとの間にはエンドセパレータを配置する構造とし、あるいは、各二次電池セル同士の間にセパレータを配置して、両端に位置する二次電池セルとエンドプレートとの間にはエンドセパレータを配置しない構造とすることもできる。
（トップカバー）
【００７１】
さらに、図２と図３の電池ブロック１１は、上面にトップカバー２５を配置している。このトップカバー２５は、各々の二次電池セル１の電極端子１ｂをバスバー１２で連結するための開口窓２５ａを開口して設けている。さらに、トップカバー２５の内面には、二次電池セル１の安全弁１ｃと連通されたガスダクト２６を設けている。ガスダクト２６を各二次電池セル１の安全弁１ｃと連結し、さらに、ガスダクト２６を外部に配管することで、二次電池セル１の内圧が上昇した際に排出されるガスを、安全に外部に排出するようにしている。また、トップカバー２６の内部には、電源装置を制御するための制御回路を実装した回路基板（図示せず）を収納している。
【００７２】
このトップカバー２５は、電池ブロック１１の上面をカバーして、二次電池セル１に接続されたバスバー１２や回路基板（図示せず）をカバーして保護する。したがって、トップカバー２５は、電池ブロック１１の上面をカバーできる外形であって、内部に回路基板等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２と図４のトップカバー２５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、回路基板を収納するための収納凹部を設けている。
（熱伝導シート１２）
【００７３】
さらに、図に示す電池ブロック１１は、二次電池セル１の底面１Ｄと冷却プレート３１との間に熱伝導シート２９を配置している。この熱伝導シート２９は、電気絶縁性を有し、かつ熱伝導性に優れた材質とし、さらに、ある程度の弾性を有するものが好ましい。このような材質としては、アクリル系、ウレタン系、エポキシ系、シリコーン系の樹脂等が挙げられる。このように、絶縁性と優れた熱伝導性を有する熱伝導シート２９は、二次電池セル１と冷却プレート３１との間を電気的に絶縁しつつ、冷却プレート３１による冷却性能を高めることができる。また、熱伝導シート２９に弾性を持たせることで、二次電池セル１と冷却プレート３１との接触面での空隙を無くし、振動・衝撃に対して緩衝材として作用させることができる。この構造は、二次電池セル１と冷却プレート３１との間に隙間が生じて伝熱性が低下するのを有効に防止できる。また、熱伝導シートに代えて、熱伝導ペースト等を利用することもできる。
（冷却プレート３１）
【００７４】
冷却プレート３１は、二次電池セル１の熱をラジエータなどに輸送して外部に放熱するための放熱部材であり、図７、図９、及び図２２に示すように、その内部に冷媒配管３２を配設している。冷却プレート３１は、内部に配設された冷媒配管３２を冷却機構３０に連結している。冷却プレート３１は、この冷媒配管３２に冷却機構３０から冷媒が供給されて冷却される。冷却プレート３１は、冷媒を通過させる冷媒配管３２として、金属製の冷却パイプ３２Ａを内蔵している。冷却パイプ３２Ａは、冷却プレート３１の上面板３１Ａに接触させており、底板３１Ｂとの間には断熱材３８を配設して、底板３１Ｂとの間を断熱している。冷却パイプ３２Ａは、図９に示すように、電池ブロック１１との対向面を平坦とした扁平型に形成している。このようにすることで、円筒形の冷却パイプと比べ、冷却プレート３１との接触面積を増やして電池ブロック１１との伝熱性を向上させることができる。また、冷却パイプ３２Ａは、熱伝導に優れた材質で構成する。ここではアルミニウム等の金属製としている。特に、アルミニウム製の冷却パイプは比較的柔らかいため、電池ブロック１１との接触界面で押圧させることで表面を多少変形させて接触性を向上でき、高い伝熱性を実現できる。
【００７５】
また、図２２の例では、冷却プレート３１を二次電池セル１の積層方向に延長すると共に、内部に配管された冷却パイプ３２Ａを端縁で折り返すようにして蛇行させることで、３列の直線状冷却パイプが電池ブロック１１の下面に配置される。そして、電池積層連続体１１Ａ同士で冷却パイプ３２Ａ同士を接続することで、冷媒の循環経路を共通化している。このように、一の冷却プレート３１上に複数の電池ブロック１１を載置して冷却させる構成とすれば、冷却機構３０を共用でき、冷却プレート３１を共通化してより安価で簡素化された冷却機構３０を実現できる。なお、冷却パイプを配置する構成や形状は、適宜変更することができる。
【００７６】
さらに、図８と図９に示す冷却プレート３１は、エンドプレート３を貫通するボルト７を介して電池積層体９に固定している。図に示す冷却プレート３１は、エンドプレート３を貫通するボルト７をねじ込んで固定するために、ボルト７の挿通位置に連結穴３９を開口しており、この連結穴３９にナット部１８を設けている。図に示す冷却プレート３１は、上面板３１Ａと底板３１Ｂとの間にナット部材を固定してナット部１８を設けている。この冷却プレート３１は、エンドプレート３を貫通するボルト７の先端部をナット部１８にねじ込んでエンドプレート３に固定される。このようにナット部１８を内部に備える冷却プレート３１は、ボルト７の先端を冷却プレート３１の下面に突出させることなく、エンドプレート３を連結できる。ただ、冷却プレートは、必ずしもナット部を内部に備える必要はなく、下面に固定することも、あるいは、冷却プレートを貫通するボルトがねじ込まれるナットを介して締結することもできる。このような連結構造は、冷却プレートにボルトの先端部を貫通させる貫通孔を開口すると共に、この貫通孔を貫通するボルトをナットにねじ込んで固定できる。
【００７７】
さらに、電池ブロックは、図示しないが、ボルトを介して冷却プレートに連結すると共に、他の連結構造を併用して冷却プレートに連結することもできる。この構造は、たとえば、電池ブロックの中央部分において、冷却プレートの下面側にコ字状に折曲してなる締結部材を配置して冷却プレートを保持すると共に、この締結部材の両端を連結固定具の本体部に連結して冷却プレートの中央部分を電池積層体に連結することもできる。
（冷却機構３０）
【００７８】
冷却機構３０は、冷却プレート３１の冷媒配管３２に冷媒を循環させて冷却プレート３１を冷却する。図２２の冷却機構３０は、冷媒配管３２に、水や冷却液などの冷媒を供給して、低温の冷媒で直接に冷却プレート３１を冷却する。冷媒として、水や冷却液などを循環させる冷却機構は、水や冷却液を冷媒の気化熱で冷却する構成としてもよい。とくに、車両に搭載される電源装置においては、車内冷房用に用いる既存の冷却機構を水や冷却液の冷却に利用できる。図２２は、このような構成を採用した冷却機構３０を示している。図２２の冷却機構３０は、冷却プレート３１を冷却液で冷却する第１冷却機構３０Ａと、室内エアコンなど冷媒を用いた車内冷却用の第２冷却機構３０Ｂを、中間熱交換器３３で接続している。第１冷却機構３０Ａは、太線で示す第１循環経路３４にポンプ３５、三方弁３６、中間熱交換器３３、ヒータ４０、及び冷却プレート３１を配置している。また、三方弁３６を介して、放熱器３７とも接続される。放熱器３７は外気により空冷され、外気温が低い場合に三方弁３６を中間熱交換器３３から放熱器３７側に切り換えて、後述するコンプレッサ４５の動力など、冷却に要するエネルギー消費を抑制できる。
【００７９】
第２冷却機構３０Ｂは、細線で示す第２循環経路４４にコンプレッサ４５と中間熱交換器３３と蒸発器４６と凝縮器４７とを設けている。中間熱交換器３３と蒸発器４６は、それぞれ膨張弁４８、４９を介して並列に接続されている。また、凝縮器４７にはファン４１が近接されている。このファン４１は、放熱器３７の放熱にも併用できる。このように、冷却プレート３１の第１冷却機構３０Ａを、中間熱交換器３３を介して第２冷却機構３０Ｂと接続することで、既存の冷却機構を用いて冷却液をより効率よく冷却でき、電池ブロック１１の冷却を安定的に行える利点が得られる。なお、図２２の例においては、冷却液として不凍液入りの水を、冷媒にはＨＦＣを使用している。
【００８０】
冷却機構３０は、冷却プレート３１の冷却をコントロールする制御回路（図示せず）を備えて、電池セル１の温度を温度センサ（図示せず）で検出して、冷却プレート３１の冷却状態をコントロールすることもできる。この制御回路は、冷却プレート３１に水や冷却液などの冷媒を循環させるポンプ３５の運転を制御する。ポンプ３５は、制御回路で運転状態が制御されて、冷却プレート３１への冷媒の循環が制御される。この冷却機構３０は、ポンプ３５の運転状態によって、冷却プレート３１の冷却状態がコントロールされる。冷却機構３０は、二次電池セル１の温度があらかじめ設定している冷却開始温度よりも高くなると、冷却プレート３１へ冷媒を循環させて冷却し、電池セル１が冷却停止温度よりも低くなると、冷却プレート３１への冷媒の循環を停止して、電池セル１をあらかじめ設定している温度範囲にコントロールすることができる。さらに、制御回路は、二次電池セルの温度によって、ポンプによる冷媒の循環量を調整して、冷却状態をコントロールすることもできる。
【００８１】
ただ、冷却機構は、フロン、代替フロンや炭酸ガスなどの冷媒を冷媒配管に循環させて、冷媒配管の内部で気化する気化熱で冷却プレートを冷却することもできる。この冷却機構は、図示しないが、冷却プレートから排出される気体状の冷媒を加圧するコンプレッサと、このコンプレッサで加圧された冷媒を冷却して液化させるコンデンサと、このコンデンサで液化された液体を蓄えるレシーバータンクと、このレシーバータンクの冷媒を冷却プレートに供給する流量調整弁又はキャピラリーチューブからなる膨張弁とを備えることができる。この冷却機構は、膨張弁を介して液化された冷媒を冷却プレートに供給し、供給された冷媒を冷媒路の内部で気化させて気化熱で冷却プレートを冷却する。冷却プレートを冷却して気化された冷媒は、コンプレッサに吸入されて、コンデンサからレシーバータンクに循環される。さらに、この冷却機構は、車両に搭載している車内冷房用のコンプレッサとコンデンサとレシーバータンクを兼用して用いることもできる。この構造は、電池ブロックを冷却するために専用の冷却機構を設けることなく、車両に搭載する電源装置の電池ブロックを効率よく冷却できる。
【００８２】
さらに、冷却機構３０は、冷媒配管３２に循環させる水や冷却液などの冷媒を加温して、冷却プレート３１を加温することもできる。電源装置は、寒冷地や冬期など、その使用環境によっては、極低温の厳しい環境にさらされることもある。このような環境下では、二次電池セルの出力が低下するが、電池積層体を構成する二次電池セルを加温することによって、二次電池セルの出力低下を有効に防止できる。図２２に示す第１冷却機構３０Ａは、第１循環経路３４にヒータ４０を配置している。この構造は、冷却プレート３１に循環される水や冷却液等をヒータ４０で加温し、加温された水や冷却液を冷却プレート３１に循環させることで、冷却プレート３１を加温できる。
【００８３】
このように、電源装置は、極低温状態において、冷却プレート３１を介して二次電池セル１を加温することで、二次電池セル１の出力低下を防止することができる。ここで、図２６（ａ）に示すように、多数の二次電池セル２０１を積層してなる従来の電池ブロック２１１が極低温にさらされる状態で、冷却プレート２３１を介して二次電池セル２０１を加温すると、図２６（ｂ）のグラフにおいて、鎖線の曲線Ｃで示すように、エンドプレート２０３が冷却プレート２３１によって加温される結果、積層状態にある二次電池セル２０１の内、両端に位置する二次電池セル２０１の温度が中央部に位置する二次電池セル２０１の温度に比べて高くなる。中央部分に位置する二次電池セル２０１は、両側に低温状態の二次電池セル２０１が積層されているため、冷却プレート２３１で加温され難いのに対し、両端に位置する二次電池セル２０１は、エンドプレートによって加温され易くなるからである。なお、図２６（ｂ）のグラフにおいて、鎖線の曲線Ｃは加温される複数の二次電池セルの温度分布を、鎖線の曲線Ｄは加温する冷却プレートの温度分布を、それぞれ示している。
【００８４】
これに対して、本発明の電源装置では、エンドセパレータ４とエンドプレート３との接合面に空隙６を設けて、エンドプレート３とエンドセパレータ４との接触面積を低減させているので、電池積層体９の二次電池セル１を冷却プレート３１で冷却する場合のみならず、低温状態にある二次電池セル１を冷却プレート３１で加温する状態においても、電池積層体９の両端面に位置する二次電池セル１が、伝熱性に優れたエンドプレート３によって、他の二次電池セル１よりも加温される事態を阻止できる。これにより、極低温状態にある二次電池セルを冷却プレートで加温する状態においても、電池積層体の両端に位置する二次電池セルがエンドプレートで加温されるのを抑制して、複数の二次電池セルを均一に加温でき、複数の二次電池セルの温度分布のばらつきを低減できる。
【００８５】
以上の冷却プレート３１は、内部に配設された冷媒配管３２に冷媒を循環させて、冷却し、あるいは加温する構造としている。ただ、二次電池セルの熱を放熱して、二次電池セルを冷却する冷却プレートは、このような冷媒による冷却機能を付加する構造には特定しない。冷却プレートは、金属板や金属体のみで構成することもできる。このような冷却プレートとして、例えば、放熱フィンを設けた金属体として、放熱、伝熱性に優れた形状とすることができ、あるいは、熱容量の大きな金属体として、優れた放熱性を実現できる。
【００８６】
さらに、電源装置は、電池積層体９を収納する筐体９０である金属製の外装ケース２０を、二次電池セル１の熱を放熱する冷却プレートに兼用することができる。このように、外装ケース２０を冷却プレートに兼用する電源装置は、必ずしも冷却プレートを冷却機構で冷却する必要はなく、二次電池セル１の熱を、筐体９０である金属製の外装ケース２０に伝わらせて外部に放熱できる。さらに、この外装ケース２０に送風することによって、放熱効果を向上することもできる。
【００８７】
また、二次電池セルの熱を放熱する冷却プレートとして、電源装置が固定される躯体を利用することもできる。たとえば、車両に搭載される電源装置においては、図２３に示すように、車両の躯体９２である金属板や金属フレームを冷却プレート９１として、この冷却プレート９１に電池ブロック１１を直接固定して、二次電池セル１の熱を躯体９２を介して外部に放熱することができる。あるいは、図２４に示すように、筐体９０である外装ケース２０を躯体９２に固定して、この筐体９０と躯体９２を冷却プレート９１として、二次電池セル１の熱を外部に放熱することができる。さらにまた、蓄電装置に使用される電源装置においては、図示しないが、電源装置を設置する基台や固定プレート等の躯体を冷却プレートとすることができる。この電源装置は、電池ブロックを躯体に直接固定し、あるいは筐体である外装ケースを躯体に固定して、冷却プレートを介して二次電池セルの熱を外部に放熱できる。これら冷却プレートは、冷却機構を介して能動的に冷却されることなく、受動的に冷却されて二次電池セルの熱を放熱する。
【００８８】
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。
（ハイブリッド自動車用電源装置）
【００８９】
図２３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。
（電気自動車用電源装置）
【００９０】
また、図２４は、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。
（蓄電用電源装置）
【００９１】
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、載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２５に示す。この図に示す電源装置１００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、複数の二次電池セル１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。このため電源装置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を介して電源装置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、電源装置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、電源装置１００への充電を同時に行うこともできる。
【００９２】
電源装置１００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１００と接続されている。電源装置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、電源装置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、電源装置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２５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。
【００９３】
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。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】
【００９４】
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、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、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】
【００９５】
１００…電源装置
１…二次電池セル
１Ａ…主面；１Ｂ…側面；１Ｃ…天面；１Ｄ…底面
１ａ…封口板；１ｂ…電極端子；１ｃ…安全弁
２…セパレータ
２Ａ…収納部；２Ｂ…開口部
２ａ…平板；２ｂ…側壁；２ｃ…天面板；２ｄ…突出片
３…エンドプレート
３ａ…連結凹部；３ｂ…雌ネジ孔；３ｃ…嵌合凸部
３ｄ…挿通孔；３ｅ…切欠凹部
４…エンドセパレータ
４Ａ…収納部；４Ｂ…開口部；４Ｃ…嵌合凹部
４ａ…平板；４ｂ…側壁；４ｃ…天面板
４ｄ…突出片；４ｅ…周壁；４ｆ…ガイド部
５…連結固定具
５Ａ…本体部；５Ｂ…連結部；５Ｃ…上面保持部；５Ｄ…開口部
６…空隙
７…ボルト
７Ａ…頭部
９…電池積層体
１０…電池ブロック集合体
１１…電池ブロック
１１Ａ…電池積層連続体
１２…バスバー
１３…凹部
１３Ａ…区画凹部；１３Ｂ…区画凹部
１４…リブ
１４Ａ…上下リブ；１４Ｂ…横リブ
１５…断熱片
１５Ａ…凹部；１５Ｂ…支持脚部
１６…空隙
１７…スリーブ
１８…ナット部材
１９…止ネジ
２０…外装ケース
２１…下ケース
２２…上ケース
２３…端面プレート
２４…鍔部
２５…トップカバー
２５ａ…開口窓
２６…ガスダクト
２９…熱伝導シート
３０…冷却機構
３０Ａ…第１冷却機構；３０Ｂ…第２冷却機構
３１…冷却プレート
３１Ａ…上面板；３１Ｂ…底板
３２…冷媒配管
３２Ａ…冷却パイプ
３３…中間熱交換器
３４…第１循環経路
３５…ポンプ
３６…三方弁
３７…放熱器
３８…断熱材
３９…連結穴
４０…ヒータ
４１…ファン
４３…エンドプレート
４４…第２循環経路
４５…コンプレッサ
４６…蒸発器
４７…凝縮器
４８…膨張弁
４９…膨張弁
５１…二次電池セル
５３…凹部
５３Ａ…区画凹部；５３Ｂ…区画凹部
５４…リブ
５４Ａ…上下リブ；５４Ｂ…横リブ
５９…電池積層体
６１…電池ブロック
６３…エンドプレート
６３Ａ…第一分割プレート；６３Ｂ…第二分割プレート
６４…エンドセパレータ
７１…電池ブロック
７３…凹部
７３Ａ…区画凹部；７３Ｂ…区画凹部
７４…リブ
７４Ａ…上下リブ
７５…断熱壁
７５ａ…挿通孔
８１…電池パック
８２…電池ユニット
８３…エンドプレート
８３Ａ…凹部；８３Ｂ…支持脚部
８４…電源コントローラ
８５…並列接続スイッチ
９０…筐体
９１…冷却プレート
９２…躯体
９３…モータ
９４…発電機
９５…ＤＣ／ＡＣインバータ
９６…エンジン
２０１…二次電池セル
２０３…エンドプレート
２１１…電池ブロック
２３１…冷却プレート
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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