(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面の幅よりも厚さを薄くした外形を角形とする複数の電池セルと、
前記複数の電池セルを、前記主面同士が対向する姿勢で積層する状態で、該電池セル同士の間に介在されて、互いに隣接する前記電池セル同士を絶縁するセパレータと、
前記電池セルと前記セパレータとを交互に積層させた電池積層体を締結する締結部材とを備える電源装置であって、
前記セパレータは、
互いに隣接する前記電池セルの対向する前記主面の間に配置される挾着プレート部と、
前記挟着プレート部の下端の全体にわたって該挟着プレート部の両面に設けられ、該挟着プレート部から前記電池セルの積層方向に突出して前記電池セルの底面を被覆する板状の底面被覆部と、を含んでおり、
前記電池セルの両面に積層される前記セパレータの前記底面被覆部が、前記電池セルの底面において互いに積層され、
前記底面被覆部は、前記電池セルの底面の幅方向の中央部を被覆する中央被覆部と、前記電池セルの底面の幅方向の両端部を被覆する端部被覆部とを含んでおり、前記端部被覆部における積層幅（Ｈ１）を前記中央被覆部における積層幅（Ｈ２）よりも大きいことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載される電源装置であって、
前記締結部材が、前記電池積層体の両端面に配置される一対のエンドプレートと、前記一対のエンドプレートに両端が連結されるバインドバーとを備えており、
前記バインドバーが、前記電池積層体の側面の少なくとも一部を被覆する側面プレート部と、前記側面プレート部の下端から延長して、前記電池積層体の底面の一部を被覆する下端折曲部を備えており、
前記セパレータが、前記下端折曲部と対向する部位に前記端部被覆部を備えてなることを特徴とする電源装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載される電源装置であって、
前記底面被覆部は、前記挟着プレート部の第１面側に突出する第１底面被覆部と前記挟
着プレート部の第２面側に突出する第２底面被覆部とを備えており、
前記電池セルの第１の主面に積層される前記セパレータの前記第１底面被覆部と、前記電池セルの第２の主面に積層される前記セパレータの前記第２底面被覆部が、前記電池セルの底面において互いに積層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に記載される電源装置であって、
前記第１底面被覆部及び前記第２底面被覆部は、前記挟着プレート部から先端に向かって次第に薄く形成されて、互いに積層される対向面をテーパー面としており、
前記電池積層体が前記締結部材で締結される状態で、前記第１底面被覆部と前記第２底面被覆部が、前記対向面を互いに密着させるようにしてなる電源装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記セパレータは、前記挟着プレート部の上端に、前記電池セルの積層方向に突出して前記電池セルの上面側を被覆する上端被覆部を前記挟着プレートの両面側に備えており、
前記電池セルの両面に積層される前記セパレータの前記上端被覆部が、前記電池セルの上面側において互いに積層されてなることを特徴とする電源装置。
【請求項６】
請求項５に記載される電源装置であって、
前記締結部材が、前記電池積層体の両端面に配置される一対のエンドプレートと、前記一対のエンドプレートに両端が連結されるバインドバーとを備えており、
前記バインドバーが、前記電池積層体の側面の少なくとも一部を被覆する側面プレート部と、前記側面プレート部の上端から延長して、前記電池積層体の上面の一部を被覆する上端折曲部を備えており、
前記セパレータが、前記上端折曲部と対向する部位に前記上端被覆部を備え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、
前記セパレータは、前記挟着プレート部の横幅（Ｗ）を、前記電池セルの横幅（Ｄ）よりも広くしてなることを特徴とする電源装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一に記載される電源装置であって、
前記セパレータは、前記挟着プレート部の断面視を凹凸状として、対向して積層される前記電池セルの前記主面との間に複数列の気体通路を形成してなる電源装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一に記載の電源装置を備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッドカーや電気自動車等の車両を駆動するモータの電源用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に関する。
【背景技術】
【０００２】
外装缶を角形とする電池セルを複数積層した電源装置が、車載用途などに用いられている。このような電池セルは、導電性の外装缶に正負の電極板や電解液が充填されるため、外装缶が電位を有する。このため、積層された電池セルの隣接する外装缶同士を絶縁する必要がある。このような絶縁構造として、例えば電池セルの表面を樹脂製のシュリンクチューブで被覆したり（例えば特許文献１）、樹脂製のケースに収納したり、あるいは外装缶の内部を絶縁して、外装缶が電位を持たないようにする等の構成が提案されている。【０００３】
しかしながらいずれの方法も、相応のコストと手間がかかるため、より簡便で低コストな電池セルの絶縁構造が求められている。例えば電池セルの底面側は、結露した水滴が流れ込む部分であるため、外装缶の底面同士の絶縁を図る必要がある。また、電池セル同士を積層した電池積層体を締結状態に維持するために、金属板を折曲したバインドバーのような締結部材が用いられることがあるが、締結部材が金属製の場合は、締結部材を介して外装缶同士が導通しないような構造が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１９０６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。本発明の目的の一は、電池セル同士の絶縁構造を簡素化しながら、電池セルと締結部材との沿面距離を確保して結露水等を介したショートを効果的に防止できる電源装置とこの電源装置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】
【０００６】
本発明の電源装置は、主面１Ｘの幅よりも厚さを薄くした外形を角形とする複数の電池セル１と、複数の電池セル１を、主面１Ｘ同士が対向する姿勢で積層する状態で、電池セル１同士の間に介在されて、互いに隣接する電池セル１同士を絶縁するセパレータ２と、電池セル１とセパレータ２とを交互に積層させた電池積層体９を締結する締結部材３とを備える。セパレータ２は、互いに隣接する電池セル１の対向する主面１Ｘの間に配置される挟着プレート部２０を備えると共に、挟着プレート部２０の下端には、電池セル１の積層方向に突出して電池セル１の底面を被覆する板状の底面被覆部２３を挟着プレート部２０の両面に備えている。電源装置は、電池セル１の両面に積層されるセパレータ２の底面被覆部２３を、電池セル１の底面において互いに積層している。【０００７】
上記構成により、隣接する電池セルの底面を露出させず、さらに電池セルの両面に積層されるセパレータの底面被覆部を電池セルの底面で積層させて覆うことにより、沿面距離を長くして絶縁性を高めることが可能となる。【０００８】
本発明の電源装置は、底面被覆部２３が、電池セル１の底面の幅方向の中央部を被覆する中央被覆部２３Ｘと、電池セル１の底面の幅方向の両端部を被覆する端部被覆部２３Ｙとを備えており、端部被覆部２３Ｙにおける積層幅（Ｈ１）を中央被覆部２３Ｘにおける積層幅（Ｈ２）よりも大きくすることができる。
上記構成により、電池セルの底面の両端部における積層幅を大きくして沿面距離を長くして確実に絶縁しながら、電池セルの底面の中央部における積層幅を小さくしてセパレータを簡素化できる。【０００９】
本発明の電源装置は、締結部材３が、電池積層体９の両端面に配置される一対のエンドプレート４と、一対のエンドプレート４に両端が連結されるバインドバー５とを備えて、バインドバー５が、電池積層体９の側面の少なくとも一部を被覆する側面プレート部５Ｘと、側面プレート部５Ｘの下端から延長して、電池積層体９の底面の一部を被覆する下端折曲部５Ｂを備え、セパレータ２が、下端折曲部５Ｂと対向する部位に端部被覆部２３Ｙを備えることができる。
上記構成により、締結部材でもって電池積層体を締結する一方、下端折曲部が隣接する電池セルの底面同士を短絡させる事態を、互いに積層された底面被覆片でもって回避することが可能となる。とくに、電池セルの底面の両端部における積層幅を大きくして沿面距離を長くしてなる端部被覆部によって確実に絶縁できる。【００１０】
本発明の電源装置は、底面被覆部２３が、挟着プレート２０の第１面側に突出する第１底面被覆部２３Ａと挟着プレート２０の第２面側に突出する第２底面被覆部２３Ｂとを備えて、電池セル１の第１の主面１Ｘａに積層されるセパレータ２の第１底面被覆部２３Ａと、電池セル１の第２の主面１Ｘｂに積層されるセパレータ２の第２底面被覆部２３Ｂを電池セル１の底面において互いに積層することができる。【００１１】
本発明の電源装置は、第１底面被覆部２３Ａ及び第２底面被覆部２３Ｂを、挟着プレート２０から先端に向かって次第に薄く形成して、互いに積層される対向面をテーパー面２６とし、電池積層体９を締結部材３で締結する状態で、第１底面被覆部２３Ａと第２底面被覆部２３Ｂの対向面を互いに密着させることができる。
上記構成により、電池セルの両面に配置されるセパレータが互いに接近する方向に押圧される状態で、第１底面被覆部と第２底面被覆部の対向面に設けたテーパー面を互いに密着させて確実に絶縁できる。とくに、対向面をテーパー面とすることで、クリアランスを吸収しながら密着できる。【００１２】
本発明の電源装置は、セパレータ２が、挟着プレート部２０の上端に、電池セル１の積層方向に突出して電池セル１の上面側を被覆する上端被覆部２４を挟着プレート部２０の両面側に備えて、電池セル１の両面に積層されるセパレータ２の上端被覆部２４を、電池セル１の上面側において互いに積層することができる。
上記構成により、隣接する電池セルの上面側において、セパレータの上端被覆部を積層させて覆うことにより、この部分の沿面距離を長くして絶縁性を高めることが可能となる。【００１３】
本発明の電源装置は、締結部材３が、電池積層体９の両端面に配置される一対のエンドプレート４と、一対のエンドプレート４に両端が連結されるバインドバー５とを備えて、バインドバー５が、電池積層体９の側面の少なくとも一部を被覆する側面プレート部５Ｘと、側面プレート部５Ｘの上端から延長して、電池積層体９の上面の一部を被覆する上端折曲部５Ａを備え、セパレータ２が、上端折曲部５Ａと対向する部位に上端被覆部２４を備えることができる。
上記構成により、締結部材でもって電池積層体を締結する一方、上端折曲部が隣接する電池セルの底面同士を短絡させる事態を、互いに積層された上端被覆片でもって回避することが可能となる。【００１４】
本発明の電源装置は、セパレータ２が、挟着プレート部２０の横幅（Ｗ）を、電池セル１の横幅（Ｄ）よりも広くすることができる。
上記構成により、挟着プレート部の両側部を電池セルの側面から外側に突出させることができ、隣接する電池セル同士の沿面距離を確保して確実に絶縁できる。【００１５】
本発明の電源装置は、セパレータ２が、挟着プレート部２０の断面視を凹凸状として、対向して積層される電池セル１の主面１Ｘとの間に複数列の気体通路６を形成することができる。
上記構成により、挟着プレート部と電池セルとの間に理想的に複数列の気体通路を形成できる。【００１６】
本発明の車両は、上記の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】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる電源装置の斜視図である。
【図２】図１に示す電源装置の分解斜視図である。
【図３】図１に示す電源装置の一部拡大ＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】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５】エンドプレートと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６】図１に示す電源装置のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】図１に示すバッテリシステムの要部拡大断面図であって、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面に相当する図である。
【図８】図１に示すバッテリシステムの要部拡大断面図であって、図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面に相当する図である。
【図９】電池セルの両面にセパレータを積層する状態を示す拡大断面図である。
【図１０】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１１】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。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の電源装置は、ハイブリッドカーや電気自動車などの電動車両に搭載されて走行モータに電力を供給する電源、太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーの発電電力を蓄電する電源、あるいは深夜電力を蓄電する電源など、種々の用途に使用され、とくに大電力、大電流の用途に好適な電源として使用される。
【００１９】
本発明の一実施の形態にかかる電源装置１００を図１に示している。  図１〜図８に示す電源装置１００は、外形を角形とする複数の電池セル１と、複数の電池セル１を積層した状態で、電池セル１同士の間に介在されるセパレータ２と、複数の電池セル１とセパレータ２とを交互に積層してなる電池積層体９を締結するための締結部材３とを備えている。図に示す電源装置１００は、複数の角形電池からなる電池セル１を、気体通路６ができる状態で積層している。この電源装置１００は、気体通路６に冷却気体を供給して、各電池セル１を冷却するようにしている。
【００２０】
（電池セル１）
電池セル１は、厚さが幅よりも薄い、外形を四角形とする薄型の角形電池である。さらに、電池セル１はリチウムイオン二次電池である。ただし、本発明の電源装置は、電池セルをリチウムイオン二次電池には特定せず、充電できる全ての電池、たとえばリチウムイオン二次電池以外の非水系電解液二次電池やニッケル水電池セルなども使用できる。電池セル１は、正負の電極板を積層している電極体を外装缶１ａに収納して電解液を充填して気密に密閉したものである。外装缶１ａは、図４と図５に示すように、底を閉塞する四角い筒状に成形したもので、上方の開口部を金属板の封口板１ｂで気密に閉塞している。外装缶１ａは、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属板を深絞り加工して製作される。封口板１ｂは、外装缶１ａと同じように、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属板で製作される。封口板１ｂは、外装缶１ａの開口部に挿入され、封口板１ｂの外周と外装缶１ａの内周との境界にレーザービームを照射して、封口板１ｂを外装缶１ａにレーザー溶接して気密に固定している。
【００２１】
電池セル１は、図４〜図６に示すように、封口板１ｂの両端部に正負の電極端子１３を突出させて固定している。正負の電極端子１３は、内蔵する正負の電極板（図示せず）にそれぞれ接続される。電池セル１の上面に固定される電極端子１３の位置は、正極と負極が左右対称となる位置としている。これにより、電池セル１を左右反転させて積層し、隣接して接近する正極と負極の電極端子１３を金属板のバスバー１７で接続して、直列に接続できる。電池セル１を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、電池セルを並列と直列に接続することもできる。角形電池である電池セル１は、互いに平行な姿勢としてセパレータ２を挟んで積層して電池積層体９としている。
なお、本明細書において電池セル１の上下方向は、図において特定するものとする。また、電池セル１の側面とは、幅広面である主面１Ｘを互いに対向させて複数の電池セルを積層して電池積層体９とする状態で、電池積層体９の両側に配置される幅狭面を意味している。
【００２２】
（セパレータ２）
セパレータ２は、図３〜図８に示すように、互いに隣接する電池セル１の間に介在されて、隣接する電池セル１を一定の間隔に保持して絶縁する。このため、セパレータ２は、絶縁部材で構成されて、隣接する電池セル１の外装缶１ａを絶縁する。このようなセパレータ２は、プラスチック等の絶縁材を成形して製作される。セパレータ２は、電池セル１同士の間に介在された状態で、電池セル１の表面に冷却気体を供給するため、断面視を凹凸状として電池セル１との間に気体通路６を形成している。図３〜図５、図７、及び図８に示すセパレータ２は、電池セル１との対向面に、両側縁まで延びる送風溝２１を設けており、この送風溝２１と電池セル１の主面１Ｘとの間にできる隙間を気体通路６としている。気体通路６は、図１と図６に示すように、電池積層体９の左右の側面に開口するように水平方向に設けられている。
【００２３】
図３〜図８のセパレータ２は、互いに隣接する電池セル１の間に挟まれる挟着プレート部２０を備えており、この挟着プレート部２０の両面に複数列の送風溝２１を交互に設けて、挟着プレート部２０の両面に気体通路６を形成している。挟着プレート部２０の両面に形成される気体通路６は、直線状であって、複数列を互いに平行に設けている。この構造は、セパレータ２の両側に形成される気体通路６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、片面にのみ送風溝を設けて、電池セルとセパレータとの間に気体通路を設けることもできる。
【００２４】
図６に示す挟着プレート部２０は、横幅（Ｗ）を電池セル１の横幅（Ｄ）よりも広くしており、両側部を電池セル１の側面から外側に突出させている。この構造は、隣接する電池セル１同士の沿面距離を確保して確実に絶縁できる。
【００２５】
さらに、セパレータ２は、図３〜図８に示すように、挟着プレート部２０の外周に、電池セル１の積層方向に突出する外周カバー部２２を設けている。図に示す外周カバー部２２は、セパレータ２の下端に配置されて電池セル１の底面を被覆する底面被覆部２３と、セパレータ２の上端の両側に配置されて電池セル１の上面の外側を被覆する上端被覆部２４と、底面被覆部２３及び上端被覆部２４の側縁に連結されて電池セル１の両側面の外側を被覆する側面被覆部２５とを備えている。底面被覆部２３、上端被覆部２４、及び側面被覆部２５は、図４と図５に示すように、セパレータ２の両面であって、電池セル１の積層方向に突出して設けられている。セパレータ２の両面に突出する底面被覆部２３、上端被覆部２４、及び側面被覆部２５からなる外周カバー部２２は、図３、及び図６〜図８に示すように、セパレータ２を電池セル１の両面に積層する状態で、互いに対向する外周カバー部２２同士が嵌合されて積層されるように形成されている。
【００２６】
底面被覆部２３は、挟着プレート部２０の下端に連結されており、電池セル１の積層方向、すなわち水平方向に突出するように設けられている。底面被覆部２３は、電池セル１とセパレータ２とを積層する状態で、対向する電池セル１の底面を被覆する。図３、図６、及び図７のセパレータ２は、挟着プレート部２０の両面に電池セル１を積層するので、挟着プレート部２０の下端縁から両面側に突出する底面被覆部２３を一体成形して設けている。底面被覆部２３は、水平方向に延長された板状であって、挟着プレート部２０の下端の全体にわたって設けられている。図に示す底面被覆部２３は、挟着プレート部２０の第１面側に突出する第１底面被覆部２３Ａと挟着プレート部２０の第２面側に突出する第２底面被覆部２３Ｂとを備えており、電池セル１の第１の主面１Ｘａに積層されるセパレータ２の第１底面被覆部２３Ａと、電池セル１の第２の主面１Ｘｂに積層されるセパレータ２の第２底面被覆部２３Ｂとが、図３、図６、及び図７に示すように、電池セル１の底面において互いに積層されている。
【００２７】
電池セル１の底面で互いに積層される底面被覆部２３は、電池セル１の幅方向の両端部（図７参照）における積層幅（Ｈ１）を中央部（図３参照）における積層幅（Ｈ２）よりも広くしている。図５に示すセパレータ２の第１底面被覆部２３Ａは、電池セル１の底面の幅方向の中央部を被覆する中央被覆部２２Ｘと、電池セル１の底面の幅方向の両端部を被覆する端部被覆部２２Ｙとを備えており、中央被覆部２２Ｘの突出量を端部被覆部２２Ｙの突出量よりも小さくしている。端部被覆部２２Ｙの突出量は、図７に示すように、電池セルの厚さ（ｄ）とほぼ等しくしており、中央被覆部２２Ｘの突出量は、図３に示すように、電池セルの厚さ（ｄ）の約１／３としている。
【００２８】
この構造のセパレータ２は、図６に示すように、後述するバインドバー５の下端折曲部５Ｂと当接する部分に端部被覆部２２Ｙを設けることで、この部分における沿面距離を長くして結露水等によるショートを有効に防止できる。それは、バインドバー５の下端折曲部５Ｂと当接する部位では、底面被覆部２３の真下に下端折曲部５Ｂが配置されて、バインドバー５との距離が短くなるため、底面被覆部２３の積層幅（Ｈ１）を大きくすることで沿面距離を大きくして結露水等による導通を有効に防止できるからである。底面被覆部２３の両端部における積層幅（Ｈ１）は、１０ｍｍ以上、好ましくは１３ｍｍ以上とすることで、結露水に起因するこの部分からのショートを確実に防止できる。
【００２９】
さらに、底面被覆部２３の両端部における、バインドバー５の下端折曲部５Ｂとの絶縁をより確実にするために、図６に示すセパレータ２は、バインドバー５の下端折曲部５Ｂと対向する底面被覆部２３の端部被覆部２３Ｙの横幅（ｈ１）を、下端折曲部５Ｂの被覆幅（ｈ２）よりも大きくしている。ここで、端部被覆部２３Ｙの横幅（ｈ１）は、下端折曲部５Ｂの被覆幅（ｈ２）よりも５ｍｍ以上、好ましくは１０ｍｍ以上大きくすることで、結露水に起因するこの部分からのショートをより確実に防止できる。
【００３０】
これに対して、電池セル１の底面の中央部では、下面にバインドバー５等の金属が接近して配置されないので、底面被覆部２３の積層幅（Ｈ２）を小さくしてもショート等の弊害は発生しない。このセパレータ２は、電池セル１の底面の中央部分における積層幅（Ｈ２）を小さくすることで、セパレータ２をコンパクトにして成形や組み立てを簡素化できる。底面被覆部２３の中央部における積層幅（Ｈ２）は、５ｍｍ以上、好ましくは１０ｍｍ以上とすることで、結露水に起因するこの部分からのショートを確実に防止できる。
【００３１】
さらに、第１底面被覆部２３Ａと第２底面被覆部２３Ｂは、挟着プレート部２０から先端に向かって次第に薄くなるように形成されており、図３と図７に示すように、互いに積層される対向面をテーパー面２６としている。これらの第１底面被覆部２３Ａと第２底面被覆部２３Ｂは、図９に示すように、互いに接近する状態では、対向面の間隔が狭くなるようなテーパー面２６としている。この構造の第１底面被覆部２３Ａと第２底面被覆部２３Ｂは、電池積層体９が締結部材３で締結される状態、すなわち、図９の概略断面図に示すように、電池セル１の両側に積層されるセパレータ２が両側から押圧されて電池セル１の主面１Ｘを押圧する状態で、対向するテーパー面２６同士が密着する。これにより、第１底面被覆部２３Ａと第２底面被覆部２３Ｂは対向面が隙間なく密着されて、第１底面被覆部２３Ａと第２底面被覆部２３Ｂの間を結露水等が通過して外部と導通するのが確実に防止される。仮に、第１底面被覆部と第２底面被覆部の間に隙間があると、この隙間を介して、毛細管現象で水分が通過して外部と導通するおそれがある。これに対して、図に示す構造では、第１底面被覆部２３Ａと第２底面被覆部２３Ｂは、隙間なく密着するので、これ等の間を結露水が通過するのを確実に防止できる。とくに、対向面をテーパー面２６とすることで、寸法誤差等によるクリアランスを吸収しながら、第１底面被覆部２３Ａと第２底面被覆部２３Ｂとを確実に隙間なく密着させる状態で連結できる。なお、本明細書において、対向する外周カバー部（例えば、第１底面被覆部２３Ａと第２底面被覆部２３Ｂ）が隙間なく密着するとは、これ等の間を水が通過しない程度に接近している状態であって、空気が通過できる程度の隙間が空いていても良い。
【００３２】
さらに、図３〜図７に示す底面被覆部２３は、電池セル１の底面に当接して位置決めする複数の凸部２８を備えている。図に示す底面被覆部２３は、電池セルの底面との対向面に電池セル１の積層方向に延びる複数列の凸部２８を設けている。図に示す底面被覆部２３は、第１底面被覆部２３Ａと第２底面被覆部２３Ｂの両方の対向位置に凸部２８を設けている。このセパレータ２は、電池セル１を両側から挟着する状態で、凸部２８の上面に電池セル１の底面を当接させて位置決めできる。
【００３３】
上端被覆部２４は、電池セル１の上面と側面の境界部である上端コーナー部１Ｔの上面側に配置されており、電池セル１の上面と平行に形成された板状として、挟着プレート部２０の上端のコーナー部に一体的に連結されている。図４〜図６、及び図８に示す上端被覆部２４は、挟着プレート部２０の第１面側に突出する第１上端被覆部２４Ａと挟着プレート部２０の第２面側に突出する第２底面被覆部２３Ｂとを備えている。第１上端被覆部２４Ａと第２上端被覆部２４Ｂは、電池セル１の上面側において互いに積層されている。
【００３４】
電池セル１の上面側で互いに積層される上端被覆部２４は、図８に示すように、第１上端被覆部２４Ａと第２上端被覆部２４Ｂの積層幅（Ｈ３）を、電池セルの厚さ（ｄ）の１／２よりも大きくしている。この構造は、図６に示すように、後述するバインドバーの上端折曲部５Ａと当接する上端被覆部２４を積層構造とすることで、この部分における沿面距離を長くして結露水等によるショートを有効に防止できる。第１上端被覆部２４Ａと第２上端被覆部２４Ｂの積層幅（Ｈ３）は、５ｍｍ以上、好ましくは１０ｍｍ以上とすることで、結露水に起因するこの部分からのショートを確実に防止できる。図８に示す第１上端被覆部２４Ａと第２上端被覆部２４Ｂも対向面をテーパー面とすることで、互いに接近する方向に押圧される状態で隙間なく密着できるようにしている。
【００３５】
さらに、図６に示す上端被覆部２４は、電池セル１の電極端子１３側の先端部を上方に立ち上げて起立部２７を設けている。このように、バインドバー５の先端縁と電池セルの上面との間に起立部２７を設ける構想は、この部分における沿面距離を大きくできる特徴がある。この起立部は、例えば、バインドバー５の上端折曲部５Ａの上面からの突出量を３ｍｍ以上、好ましくは５ｍｍ以上として理想的に絶縁できる。
【００３６】
さらに、図６に示すセパレータ２は、上端被覆部２４の内側に位置決め部３１を設けており、この位置決め部３１を介して電池セル１をセパレータ２の定位置に配置できるようにしている。図に示す位置決め部３１は、電池セルの積層方向に突出する筒部で、電池セル１と対向する面を、電池セル１の上端コーナー部１Ｔの表面に沿う形状、すなわち、電池セル１の上面と側面に沿う形状としている。位置決め部３１である筒部は、第１上端被覆部２４Ａと第２上端被覆部２４Ｂの内側に設けられている。とくに、位置決め部３１である筒部は、上面の一部を第１上端被覆部２４Ａに兼用している。
【００３７】
側面被覆部２５は、底面被覆部２３及び上端被覆部２４の側縁に連結されており、垂直姿勢として電池セル１の側面の外側に配置されている。側面被覆部２５は、セパレータ２の上端から下端まで連続しては設けられず、上部と下部とに設けて、その中間には、セパレータ２と電池セル１との間に冷却気体を強制送風する開口部を設けている。セパレータ２の上部に設けている側面被覆部２５は、上端を上端被覆部２４の側縁に連結して下方に向かって垂直姿勢で配置している。セパレータ２の下部に設けている側面被覆部２５は、下端を底面被覆部２３の側縁に連結して上方に向かって垂直姿勢で立ち上げている。
【００３８】
図４〜図６に示す側面被覆部２５は、挟着プレート部２０の第１面側に突出する第１側面被覆部２５Ａと挟着プレート部２０の第２面側に突出する第２側面被覆部２５Ｂとを備えている。第１側面被覆部２５Ａと第２側面被覆部２５Ｂは、電池セル１の側面側において互いに積層されている。この側面被覆部２５も、第１側面被覆部２５Ａと第２側面被覆部２５Ｂの積層幅を、５ｍｍ以上、好ましくは１０ｍｍ以上とすることができる。
【００３９】
さらに、図６に示すセパレータ２は、側面被覆部２５の内側に位置決め部３１、３２を設けており、この位置決め部３１、３２を介して電池セル１をセパレータ２の定位置に配置できるようにしている。セパレータ２の上部に設けている側面被覆部２５は、第１側面被覆部２５Ａと第２側面被覆部２５Ｂの内側に位置決め部３１である筒部を配置している。また、セパレータ２の下部に設けている側面被覆部２５は、第１側面被覆部２５Ａと第２側面被覆部２５Ｂの内側に位置決め部３２を配置している。図に示す位置決め部３２は、電池セルの積層方向に突出する筒部で、電池セル１と対向する面を、電池セル１の側面に沿う形状としている。
【００４０】
以上の側面被覆部２５は、電池セル１の両側面をカバーして、電池積層体９の側面に配置されるバインドバー５の側面プレート部５Ｘと電池セル１の側面との間に配置されて、これらを絶縁する絶縁壁として機能する。図６のセパレータ２は、上下に配置される側面被覆部２５を、挟着プレート部２０の両側縁の上下に連結された位置決め部３１、３２を介して、電池セル１の側面から所定の間隔離して配置している。これにより、側面被覆部２５の外側に配置されるバインドバーの側面プレート部５Ｘと電池セル１との空間距離を確保している。側面被覆部２５は、好ましくは電池セル１の側面から８ｍｍ以上、さらに好ましくは１０ｍｍ以上離れた位置に配置される。
【００４１】
さらに、図６に示すセパレータ２は、気体通路６の両端開口部が電池積層体９の側面よりも内側に位置するように、両側部にカット領域２９を設けている。図のセパレータ２は、電池積層体９の両側面の近傍では電池セル１の側面よりも挟着プレート部２０の側縁部を突出させており、この挟着プレート部２０の両側縁よりも外側に、凹状に切り欠いたカット領域２９を形成している。このように、挟着プレート部２０の外側を切欠してなるカット領域２９を形成することで、気体通路６の入口側及び出口側を広く採り、乱流の発生などを抑制して圧力損失を低減できる。とくに、後述する送風ダクトで送出された冷却気体を、細いスリットに案内する際には損失の発生が大きい。また冷却気体の進行方向が電池セル１の積層方向から、これに垂直な方向に曲げられることも損失の発生を大きくしている。このため、入口側のセパレータ２を切り欠いてカット領域２９を形成することで、気体通路６の入口側に空間を確保し、冷却気体を一旦この空間に取り込んだ上で、各気体通路６に案内されるため、圧力損失の発生が低減されて、よりスムーズな冷却気体の案内が可能となる。また、出口側でも同様に大きく開口することで、圧力損失を低減できる。
【００４２】
（電池積層体）
電池積層体９は、図２〜図５に示すように、複数の電池セル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、隣接する電池セル１同士をセパレータ２で絶縁している。互いに隣接する電池セル１の間に積層されるセパレータ２は、両側に配置される電池セル１に挟着される一方で、互いに隣接するセパレータ２の間に積層される電池セル１を挟着して定位置に保持する。すなわち、電池セル１は、両側に積層されるセパレータ２により、両面から押圧される。
【００４３】
（締結部材３）
複数の電池セル１とセパレータ２とを積層してなる電池積層体９は、図１と図２に示すように、締結部材３を介して積層方向に締結される。締結部材３は、電池積層体９の両端面に配置されるエンドプレート４と、このエンドプレート４に端部を固定して積層状態の電池セル１を加圧状態に固定してなるバインドバー５とからなる。電池積層体９は、その両端面に配置される一対のエンドプレート４がバインドバー５で連結されて、積層状態の電池セル１を主面１Ｘと直交する方向に加圧して固定される。ただ、締結部材は、必ずしもエンドプレートと拘束材とに特定しない。締結部材は、電池積層体を積層方向に締結できる他の全ての構造が使用できる。
【００４４】
（エンドプレート４）
エンドプレート４は、全体を金属で製作している。金属製のエンドプレート４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４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４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４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。加えて、製造法としては、ダイキャスト成形以外にも、プレス、切削、溶接やボルト締結による組み合せ加工などによる製作も可能である。金属製のエンドプレートは、絶縁材であるエンドセパレータを介して電池セル１に積層される。
【００４５】
（バインドバー５）
バインドバー５は、図１と図２に示すように、電池積層体９の両端のエンドプレート４を連結して、複数の電池セル１を積層方向に加圧状態で固定する。バインドバー５は金属板をプレス加工して製作される。このバインドバー５には、鉄などの金属板、好ましくは、鋼板が使用できる。図のバインドバー５は、電池積層体９の側面に配置される側面プレート部５Ｘと、この側面プレート部５Ｘの両端部にあってエンドプレート４の外側端面に配置される固定部５Ｃとを備え、固定部５Ｃは止ネジ１９を介してエンドプレート４の外側端面に固定される。図５〜図８のバインドバー５は、止ネジ１９でエンドプレート４に固定しているが、バインドバーの端部を内側に折曲してエンドプレートに連結し、あるいはまた、端部をかしめてエンドプレートに連結することもできる。
【００４６】
さらに、バインドバー５は、図２と図６に示すように、電池積層体９の上面側の側縁部に配置される上端折曲部５Ａと、電池積層体９の下面側の側縁部に配置される下端折曲部５Ｂとを有する。電池積層体９は、上端折曲部５Ａと下端折曲部５Ｂの間に配置される。図のバインドバー５は、側面プレート部５Ｘの上縁を内側に直角に折曲して上端折曲部５Ａを設け、下縁を内側に直角に折曲して下端折曲部５Ｂを設けている。さらに、側面プレート部５Ｘは、外周縁部を除く内部に送風開口５Ｄを設けて、バインドバー５を貫通して冷却気体を送風できる形状としている。さらに、このバインドバー５は、送風開口５Ｄによって、全体を軽量化することもできる。図２の側面プレート部５Ｘは、外周縁部にある四角形の周縁プレート部５Ｅを連結バー５Ｆで上下に連結して、周縁プレート部５Ｅを補強して、周縁プレート部５Ｅの内側に送風開口５Ｄを設けている。
【００４７】
バインドバー５の下端折曲部５Ｂは、図６に示すように、セパレータ２の底面被覆部２３の下面に配置される。図に示すセパレータ２は、底面被覆部２３の両端部に端部被覆部２３Ｙを設けており、この端部被覆部２３Ｙの下面に下端折曲部５Ｂが配置される。底面被覆部２３の下面あって、とくに、端部被覆部２３Ｙの下面にバインドバー５の下端折曲部５Ｂを配置する構造は、積層幅（Ｈ１）が大きい端部被覆部２３Ｙにより、電池セル１とバインドバー５との沿面距離を長くできる。
【００４８】
以上のバインドバー５は、側面プレート部５Ｘが電池積層体の側面に配置される状態で、周縁プレート部５Ｅがセパレータ２の側面被覆部２５の外側に配置され、上端折曲部５Ａがセパレータ２の上端被覆部２４の上面に配置され、下端折曲部５Ｂがセパレータ２の底面被覆部２３の下面に配置される。以上のように、セパレータの外周カバー部２２である上端被覆部２４と底面被覆部２３と側面被覆部２５とを介してセパレータ２に接触するバインドバー５は、互いに積層構造で連結される外周カバー部２２により、沿面距離が確保されるので確実に電池セルから絶縁できる。
【００４９】
（エンドセパレータ７）
さらに、図の電源装置１００は、電池積層体９の両端に配置される電池セル１の外側に、エンドセパレータ７を介してエンドプレート４を配置している。この構造は、外装缶１ａを金属製とする電池セル１と金属製のエンドプレート４とを、絶縁性を有するエンドセパレータ７で絶縁しながら積層できる。エンドセパレータ７は、図２〜図５に示すように、電池積層体９とエンドプレート４との間に配置されて、金属製のエンドプレート４を電池セル１から絶縁している。
【００５０】
さらに、エンドセパレータ７は、前述のセパレータ２と同様に、対向するセパレータ２の外周カバー部２２に嵌合するように外周カバー部２２を設けている。すなわち、電池積層体９の一端において、電池セル１の第１の主面１Ｘａに対向して積層されるエンドセパレータ７の電池セル１側の面には、図５、図７、及び図８に示すように、第１底面被覆部２３Ａと第１上端被覆部２４Ａと第１側面被覆部２５Ａとを突出して設けている。図に示すエンドセパレータ７は、エンドプレート４と電池セル１との間に配置されるプレート部７Ｘを備えており、このプレート部７Ｘに第１の底面被覆部２３、第１の上端被覆部２４、及び第１の側面被覆部２５を一体的に成形して設けている。さらに、図示しないが、電池積層体９の他端において、電池セル１の第２の主面１Ｘｂに対向して積層されるエンドセパレータ７の電池セル１側の面には、第２底面被覆部２３Ｂと第２上端被覆部２４Ｂと第２側面被覆部２５Ｂとを突出して設けている。エンドセパレータ７も、電池セル１との対向面に、両側縁まで延びる送風溝を設けて、電池セル１の主面１Ｘとの間に気体通路６を設けることができる。
【００５１】
（バスバー）
電池積層体９を構成する複数の電池セル１は、正負の電極端子１３がバスバー１７を介して互いに直列に接続される。複数の電池セル１を直列に接続する電源装置は、出力電圧を高くできる。ただし、電源装置は、電池セルを並列に接続して電流容量を大きくすることもできる。
【００５２】
（送風ダクト４１）
電源装置１００は、電池セル１とセパレータ２との間に設けた気体通路６に冷却気体を強制送風するために、図１に示すように、両側に一対の送風ダクト４１が設けられて、これらの送風ダクト４１に強制送風機構４２が連結される。この電源装置１００は、送風ダクト４１から気体通路６に冷却気体を強制送風して、電池セル１を冷却する。ただ、電源装置１００は、送風ダクト４１から気体通路６に加温気体を強制送風して、電池セル１を加温することもできる。
【００５３】
送風ダクト４１は、流入ダクト４１Ａと排出ダクト４１Ｂからなる。流入ダクト４１Ａと排出ダクト４１Ｂは、互いに反対側に設けられて、冷却気体を流入ダクト４１Ａから気体通路６に、気体通路６から排出ダクト４１Ｂに送風して、電池セル１を冷却する。流入ダクト４１Ａと排出ダクト４１Ｂには複数の気体通路６が並列に連結される。したがって、流入ダクト４１Ａに送風される冷却気体は、複数の気体通路６に分岐して送風され、流入ダクト４１Ａから排出ダクト４１Ｂに送風される。図１の電源装置１００は、流入ダクト４１Ａと排出ダクト４１Ｂを両側に設けているので、気体通路６を水平方向に伸びるように設けている。冷却気体は、気体通路６に水平方向に送風されて、電池セル１を冷却する。なお、送風ダクトの形状は、図１に例示される形状に限る必要はなく、気体通路６に対して平行な方向に沿って送風ダクトを設けることもできる。
【００５４】
（強制送風機構４２）
強制送風機構４２は、モータで回転されるファンを備え、このファンを送風ダクト４１に連結している。電源装置１００は、たとえば、流入ダクト４１Ａに強制送風機構４２を連結して、強制送風機構４２から流入ダクト４１Ａに冷却気体を強制送風する。この電源装置１００は、強制送風機構４２→流入ダクト４１Ａ→気体通路６→排出ダクト４１Ｂに冷却気体を送風して、電池セル１を冷却する。ただし、強制送風機は、排出ダクトに連結することもできる。この強制送風機は、排出ダクトから冷却気体を強制的に吸入して排気する。したがって、この電源装置は、冷却気体を、流入ダクト→気体通路→排出ダクト→強制送風機に送風して、電池セルを冷却する。
【００５５】
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。
【００５６】
（ハイブリッド自動車用電源装置）
図１０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に電力を供給する電源装置１００と、電源装置１００の電池セルを充電する発電機９４と、エンジン９６、モータ９３、電源装置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。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の電池セル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の電池セルを充電する。
【００５７】
（電気自動車用電源装置）
また、図１１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１００と、この電源装置１００の電池セルを充電する発電機９４と、モータ９３、電源装置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。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の電池セルを充電する。
【００５８】
以上、本発明の実施形態乃至実施例を図面に基づいて説明した。ただ、上記の実施形態乃至実施例は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は上記のものに特定されない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施形態に記載されている構成部品の寸法、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。さらに以上の説明において、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。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明に係る電源装置は、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、電気自動車などの電源装置として好適に利用できる。
【符号の説明】
【００６０】
１００…電源装置、１…電池セル、１Ｘ…主面、１Ｘａ…第１の主面、１Ｘｂ…第２の主面、１Ｔ…上端コーナー部、１ａ…外装缶、１ｂ…封口板、２…セパレータ、３…締結部材、４…エンドプレート、５…バインドバー、５Ｘ…側面プレート部、５Ａ…上端折曲部、５Ｂ…下端折曲部、５Ｃ…固定部、５Ｄ…送風開口、５Ｅ…周縁プレート部、５Ｆ…連結バー、６…気体通路、７…エンドセパレータ、７Ｘ…プレート部、９…電池積層体、１３…電極端子、１７…バスバー、１９…止ネジ、２０…挟着プレート部、２１…送風溝、２２…外周カバー部、２３…底面被覆部、２３Ａ…第１底面被覆部、２３Ｂ…第２底面被覆部、２３Ｘ…中央部被覆部、２３Ｙ…端部被覆部、２４…上端被覆部、２４Ａ…第１上端被覆部、２４Ｂ…第２上端被覆部、２５…側面被覆部、２５Ａ…第１側面被覆部、２５Ｂ…第２側面被覆部、２６…テーパー面、２７…立上部、２８…凸部、２９…カット領域、３１…位置決め部、３２…位置決め部、４１…送風ダクト、４１Ａ…流入ダクト、４１Ｂ…排出ダクト、４２…強制送風機構、９０…車両本体、９３…モータ、９４…発電機、９５…ＤＣ／ＡＣインバータ、９６…エンジン、９７…車輪、ＨＶ…車両、ＥＶ…車両
【図１】
0006449438.tif 000002
【図２】
0006449438.tif 000003
【図３】
0006449438.tif 000004
【図４】
0006449438.tif 000005
【図５】
0006449438.tif 000006
【図６】
0006449438.tif 000007
【図７】
0006449438.tif 000008
【図８】
0006449438.tif 000009
【図９】
0006449438.tif 000010
【図１０】
0006449438.tif 000011
【図１１】
0006449438.tif 000012