(57)【要約】【課題】電池セルの変形などによらず、電池セルの積層体を安定的に保持して位置ずれを防止する。【解決手段】電源装置は、複数の角形電池セルを積層してなる電池積層体と、この電池積層体を内面に保持する電池フレームと、複数の角形電池セルの積層方向に配置される弾性体とを備える。電池フレームは、側面視Ｌ字状に形成された第１フレームと、同じく側面視Ｌ字状に形成された第２フレームとで構成されている。電源装置は、第１フレームと第２フレームを組み合わせて構成される空間に電池積層体と弾性体とを収納した状態で、電池積層体を両端面から押圧する姿勢で電池フレームが電池積層体を保持している。【選択図】図４
2012160347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の角形電池セルとを積層してなる電池積層体と、
前記電池積層体を内面に保持する電池フレームと、
複数の前記角形電池セルの積層方向に配置される弾性体と、
を備える電源装置であって、
前記電池フレームは、側面視Ｌ字状に形成された第１フレームと、
同じく側面視Ｌ字状に形成された第２フレームと、
で構成されており、
前記第１フレームと第２フレームを組み合わせて構成される空間に、前記電池積層体と弾性体とを収納した状態で、前記電池積層体を両端面から押圧する姿勢で、前記電池フレームが該電池積層体を保持し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、
前記弾性体は、前記電池積層体の端面と、該端面と対向する前記電池フレームの内面との間に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１または２に記載の電源装置であって、
前記第１フレームと前記第２フレームが、前記電池積層体の端面に対向する端面プレートと前記電池積層体の外周面を保持する連結フレームとを略垂直な姿勢で連結して全体の形状を側面視Ｌ字状としており、
前記第１フレームと前記第２フレームとを互いに反転する姿勢で連結して、前記電池積層体と前記弾性体とを収納する空間を内側に設けてなることを特徴とする電源装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電源装置であって、
前記連結フレームが一対の縦フレームを横フレームで連結してなる枠形状とすると共に、一対の縦フレームの一端に端面プレートを固定しており、
さらに、前記縦フレームが横断面形状をＬ字状とすると共に、この縦フレームのＬ字状の内側コーナー部を前記電池積層体の側面のコーナー部に位置させて前記電池積層体を保持してなることを特徴とする電源装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の電源装置であって、
前記第１フレームと前記第２フレームとが同一の形状に構成されてなることを特徴とする電源装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の電源装置であって、
前記弾性体が板バネであることを特徴とする電源装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の電源装置であって、
前記電池積層体が、互いに隣接する角形電池セルの間にセパレータを挟んで積層してなることを特徴とする電源装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の電源装置を搭載してなる車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として、ハイブリッド車や電気自動車等の自動車を駆動するモータの電源用、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及びこのような電源装置を備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータで走行する電気自動車やモータとエンジンの両方で走行するハイブリッド車等の自動車は、複数の電池セルをケースに収納した電源装置を搭載している。この電源装置は、モータで自動車を走行できるように出力を大きくする必要上、多数の電池セルを直列に接続して出力電圧を高くしている。例えば、自動車に搭載される電装用のバッテリの電圧は、多くが１２Ｖであるが、走行用のモータを駆動する電源装置の出力電圧は、一般的には２００Ｖ以上と極めて高電圧である。
【０００３】
従来の電源装置では、角形電池セルを積層した組電池を構成している。このような組電池では、図１６に示すように、複数の電池セル２０１及びセパレータ２０２を積層してなる電池積層体２０５の両側端面を２枚のエンドプレート２０３で狭持した状態で、バインドバー２０４等の連結部材で拘束している。とくに、組電池２１０の上面には、各電池セル２０１の電極端子が表出するため、これらをバスバーなどで電気接続するために、同一平面上に電池セル２０１を並べた状態で固定することが望ましい。このため、電池積層体２０５を同一平面上に揃えた状態でバインドバー２０４にて締結することで、電池セル２０１の位置ずれ等を防止していた。とくに、車載用途の電源装置などでは、振動や衝撃に晒されるおそれがあるため、このような外力によって電池セルが位置ずれすることがないよう、強固に締結する必要がある。
【０００４】
一方で電池セルの外装缶等の金属部材は熱で変形し、また電池セルは大電流で充放電されると膨張されることがあるため、このような膨張収縮等の変形によって締結状態が緩むことがないよう、バインドバーにはある程度のバネ性が要求される。このような状態で、バインドバーで固定された組電池は、図１７に示すように、ベースフレーム２２０上に、両端のエンドプレート２０３が固定される。しかしながら、ベースフレーム２２０と電池セル２０１の温度ギャップによりエンドプレート２０３を倒すような機械ストレスが生じたり、電池セル２０１の拘束力が損なわれる欠点があった。具体的には、図１８に示すように、組電池２１０をベースフレーム２２０に固定した状態で、ベースフレーム２２０が熱によって膨張し、その変形量が組電池２１０の変形量を上回ると、ベースフレーム２２０に固定されたエンドプレート２０３の下側が外側に引っ張られる状態となって、２本のバインドバー２０４の内、下側のバインドバー２０４の締結が緩む状態となる。また逆に、組電池２１０の変形量がベースフレーム２２０の変形量を上回ると、ベースフレーム２２０に固定されたエンドプレート２０３は、外側への移動がベースフレーム２２０で拘束される状態となって、電池セル２０１の下側では過剰なストレスが生じる状態となってしまう。
【０００５】
また、上述の通りバインドバーにはバネ性が要求されるため、温度変化に対して電池セルの保持力を維持できるようにバインドバーのばね定数をむやみに上げることができず、頑丈な組電池にできなかった。したがって、電池セルの積層方向に対して垂直な外力、例えば上下方向の振動等に対して弱くなってしまうという欠点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２０００５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来のこのような問題点を解決することを目的になされたものである。本発明の主な目的は、電池セルの変形などによらず、電池セルの積層体を安定的に保持して位置ずれを防止可能な電源装置及び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、本発明の第１の側面に係る電源装置によれば、複数の角形電池セルを積層してなる電池積層体と、この電池積層体を内面に保持する電池フレームと、複数の角形電池セルの積層方向に配置される弾性体とを備える。電池フレームは、側面視Ｌ字状に形成された第１フレームと、同じく側面視Ｌ字状に形成された第２フレームとで構成されている。電源装置は、第１フレームと第２フレームを組み合わせて構成される空間に電池積層体と弾性体とを収納した状態で、電池積層体を両端面から押圧する姿勢で電池フレームが電池積層体を保持している。
これにより、角形電池セルが熱や充放電で膨張しても、弾性体によって変化量を吸収でき、また製造公差なども吸収できる。さらに、電池フレームが固定されるベースフレーム等の変形や外的ストレスに対しても、弾性体によって対応できる。加えてＬ字状の第１フレームと第２フレームを組み合わせることで電池フレームを構成するので、製造も容易となる。
【０００９】
また、第２の側面に係る電源装置によれば、弾性体は、電池積層体の端面と、該端面と対向する電池フレームの内面との間に配置することができる。これにより、電池積層体は、端面を押圧する弾性体を介して、角形電池セルの積層方向に確実に押圧されて、角形電池セルの膨張等による変化量を確実に吸収できる。
【００１０】
また、第３の側面に係る電源装置によれば、第１フレームと第２フレームを、電池積層体の端面に対向する端面プレートと、電池積層体の外周面を保持する連結フレームとを略垂直な姿勢で連結して全体の形状を側面視Ｌ字状とし、第１フレームと第２フレームとを互いに反転する姿勢で連結して、電池積層体と弾性体とを収納する空間を内側に設けることができる。これにより、第１フレームと第２フレームの端面プレートを互いに対向させて、電池積層体と弾性体とを両端から押圧しながら、第１フレームと第２フレームの連結フレームを互いに対向させて、電池積層体を安定して保持できる。
【００１１】
また、第４の側面に係る電源装置によれば、連結フレームを、一対の縦フレームを横フレームで連結してなる枠形状として、一対の縦フレームの一端に端面プレートを固定すると共に、縦フレームの横断面形状をＬ字状として、この縦フレームのＬ字状の内側コーナー部を電池積層体の側面のコーナー部に位置させて電池積層体を保持することができる。これにより、電池積層体の隅部を横断面形状をＬ字状とする縦フレームの内側コーナー部で保持して、角形電池セルの上下左右へのずれを有効に防止できる。また、電池積層体を構成する角形電池セルが充放電や熱膨張等により積層方向へ変形する状態においては、各々の角形電池セルを縦フレームの内側コーナー部に沿ってスムーズに移動できる。また、対向する端面プレートを連結する縦フレームの横断面形状をＬ字状とすることで、曲げやねじれに対する強度を高くして電池フレームを強靱にできる。
【００１２】
また、第５の側面に係る電源装置によれば、第１フレームと第２フレームとを同一の形状に構成することができる。これにより、電池フレームの製造コストを低減して、安価に多量生産できる。
【００１３】
また、第６の側面に係る電源装置によれば、弾性体を板バネとすることができる。板バネである弾性体は、耐熱性に優れると共に、経時的な劣化を有効に防止しながら、長期間にわたって安定して使用できる。
【００１４】
また、第７の側面に係る電源装置によれば、電池積層体が、互いに隣接する角形電池セルの間にセパレータを挟んで積層することができる。
【００１５】
さらにまた、第８の側面に係る車両によれば、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】
【００１６】
【図１】本発明の一実施例に係る電源装置を備える電源装置の斜視図である。
【図２】図１に示す電源装置の上ケースを外した状態を示す斜視図である。
【図３】図２の組電池を示す斜視図である。
【図４】図３に示す組電池の分解斜視図である。
【図５】図３に示す組電池の横断面図である。
【図６】図３に示す組電池を組み立てる工程を示す斜視図である。
【図７】図４に示す電池フレームの分解斜視図である。
【図８】図３に示す組電池を組み立てる工程を示す概略平面図である。
【図９】図３に示す組電池を組み立てる工程を示す概略側面図である。
【図１０】本発明の他の実施例に係る電源装置の組電池を組み立てる工程を示す斜視図である。
【図１１】図１０に示す組電池を組み立てる工程を示す平面図である。
【図１２】電池フレームの他の一例を示す分解斜視図である。
【図１３】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１４】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１５】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１６】従来の電源装置の組電池を示す分解斜視図である。
【図１７】従来の電源装置の組電池が熱膨張により変形する一例を示す概略側面図である。
【図１８】従来の電源装置の組電池が熱膨張により変形する他の一例を示す概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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電源装置を備える車両を例示するものであって、本発明は電源装置及び電源装置を備える車両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。
【００１８】
図１〜図９に基づいて、実施例１に係る電源装置１００として、車載用の電源装置１００に適用した例を説明する。これらの図に示す電源装置１００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最適である。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、また、電動車両以外の大出力が要求される用途にも使用できる。
（電源装置１００）
【００１９】
電源装置１００の外観は、図１の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、図１及び図２に示すように、箱形の外装ケース７０を二分割して、内部に複数の組電池１０を収納している。外装ケース７０は、下ケース７１と、上ケース７２と、これらの下ケース７１、上ケース７２の両端に連結している端面プレート７３とを備えている。上ケース７２と下ケース７１は、外側に突出する鍔部７４を有し、この鍔部７４をボルトとナットで固定している。外装ケース７０は、鍔部７４を外装ケース７０の側面に配置している。また、図２に示すように組電池１０を長手方向に２つ、横方向に２列、計４個を下ケース７１に収納している。各組電池１０は、下ケース７１に止ネジ等で固定して、外装ケース７０内部の定位置に固定している。端面プレート７３は、下ケース７１と上ケース７２の両端に連結されて、外装ケース７０の両端を閉塞している。
（組電池１０）
【００２０】
組電池１０は、図３〜図９に示すように、複数の角形電池セル１を積層してなる電池積層体５と、この電池積層体５を内面に保持する電池フレーム３と、電池積層体５の端面と、この端面と対向する電池フレーム３の内面との間に配置される弾性体４とを備えている。図の電池積層体５は、複数の角形電池セル１同士を積層する面に介在させて、角形電池セル１間を絶縁するセパレータ２を備えており、角形電池セル１とセパレータ２とを交互に積層させて電池積層体５としている。さらに、図の電池積層体５は、両端面にもセパレータ２を積層している。
【００２１】
なお、組電池は、必ずしも角形電池セルの間にセパレータを介在させる必要はない。例えば角形電池セルの外装缶を絶縁材で成形し、あるいは角形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、互いに隣接する角形電池セル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。さらに、角形電池セルの間にセパレータを介在させない組電池は、角形電池セルの間に冷却風を強制送風して角形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角形電池セルを冷却できる。
（角形電池セル１）
【００２２】
角形電池セル１は、図５に示すように、外形を、幅よりも厚さを薄くした角形とする外装缶で構成され、外装缶を閉塞する封口板に正負の電極端子を設けると共に、電極端子の間に安全弁を設けている。安全弁は、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。この角形電池セル１を構成する素電池は、リチウムイオン電池、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である。とくに、角形電池セル１にリチウムイオン電池を使用すると、パック電池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。
【００２３】
図５の角形電池セル１は、所定の厚さを有する四角形で、上面の両端部には正負の電極端子を突出して設けており、上面の中央部には安全弁の開口部を設けている。積層される角形電池セル１は、隣接する正負の電極端子をバスバーで連結して互いに直列に接続している。隣接する角形電池セル１を互いに直列に接続する組電池１０は、出力電圧を高くして出力を大きくできる。ただ、組電池は、隣接する角形電池セルを並列に接続することもできる。また角形電池セル１は、金属製の外装缶で製作している。この角形電池セル１は、隣接する角形電池セル１の外装缶のショートを防止するために絶縁材のセパレータ２を挟着している。なお、角形電池セルの外装缶は、プラスチックなどの絶縁材で製作することもできる。この場合、角形電池セルは外装缶を絶縁して積層する必要がないので、セパレータを金属製とすることもできる。
（セパレータ２）
【００２４】
セパレータ２は、隣接する角形電池セル１を電気的、熱的に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しており、互いに隣接する角形電池セル１同士の間に配置されて、隣接する角形電池セル１を絶縁している。セパレータ２は、図９に示すように、角形電池セル１を冷却するために、角形電池セル１との間に、空気などの冷却気体を通過させる送風隙間１１を設けている。図６のセパレータ２は、角形電池セル１との対向面に、両側縁まで延びる溝１２を設けて、角形電池セル１との間に送風隙間１１を設けている。図のセパレータ２は、複数の溝１２を、互いに平行に所定の間隔で設けている。また、このセパレータ２は、両面に溝１２を設けており、互いに隣接する角形電池セル１とセパレータ２との間に送風隙間１１を設けている。この構造は、セパレータ２の両側に形成される送風隙間１１で、両側の角形電池セル１を効果的に冷却できる特長がある。ただ、セパレータは、片面にのみ溝を設けて、角形電池セルとセパレータとの間に送風隙間を設けることもできる。図の送風隙間１１は、電池積層体５の左右に開口するように水平方向に設けている。以上のように、送風隙間１１に強制送風される空気は、角形電池セル１の外装缶を直接に効率よく冷却する。この構造は、角形電池セル１の熱暴走を有効に阻止しながら、角形電池セル１を効率よく冷却できる特徴がある。
（電池フレーム３）
【００２５】
複数の角形電池セル１とセパレータ２とを交互に積層した電池積層体５は、電池フレーム３に収納されて、積層状態に保持される。図の電池フレーム３は、電池積層体５の両端面に対向して配置される一対の端面プレート６と、互いに対向する端面プレート６を連結してなる一対の連結フレーム７とを備えている。図４の組電池１０は、電池フレーム３を、第１フレーム３Ａと第２フレーム３Ｂとで構成している。第１フレーム３Ａと第２フレーム３Ｂは、図７に示すように端面プレート６の一端に連結フレーム７を垂直姿勢で固定して、全体の形状を側面視Ｌ字状としている。側面視をＬ字状とする第１フレーム３Ａと第２フレーム３Ｂは、図４に示すように、一方を反転する姿勢として互いに連結されて、内側に電池積層体５を収納する。
【００２６】
この電池フレーム３は、第１フレーム３Ａと第２フレーム３Ｂとを互いに連結する状態で、各々の端面プレート６を電池積層体５の端面に対向させると共に、各々の連結フレーム７を電池積層体５の外周面の両側に位置させて電池積層体５を内面に保持する。図の電池フレーム３は、第１フレーム３Ａの連結フレーム７を電池積層体５の下面側に配置すると共に、第２フレーム３Ｂの連結フレーム７を電池積層体５の上面側に配置する構造としている。この電池フレーム３は、一対の端面プレート６で電池積層体５を両端から挟着状態に保持すると共に、一対の連結フレーム７で電池積層体５を上下から挟着状態で保持する。ただ、電池フレームは、第１フレームの連結フレームを電池積層体の片側（例えば左側面側）に配置すると共に、第２フレームの連結フレームを電池積層体の他の片側（例えば右側面側）に配置して、電池積層体を左右の両側から一対の連結フレームで挟着する状態に保持することもできる。
【００２７】
電池フレーム３は、両端に配置される一対の端面プレート６で、複数の角形電池セル１とセパレータ２を積層してなる電池積層体５を積層方向に押圧するが、この一対の端面プレート６を連結する連結フレーム７の縦フレーム７Ａには、従来のバインドバーのようなバネ性は要求されない。それは、互いに対向する一対の端面プレート６の間において、電池積層体５の端面と端面プレート６との間に配設される弾性体４を介して電池積層体５の両端面を押圧するからである。したがって、電池フレーム３は、好ましくは剛性に優れた金属板を使用する。これにより、電池フレーム３を強靱にして熱や外力による変形を極減できる。
【００２８】
端面プレート６は、図４と図７に示すように、金属板の両端部をコ字状に折曲してなる折曲プレートとしている。この構造の端面プレート６は、折曲部６Ａで全体を補強できると共に、この折曲部６Ａを、連結フレーム７に連結する連結片に併用できる。図４と図７に示す第１フレーム３Ａは、端面プレート６の折曲部６Ａを内側（電池積層体５を配置している側）に向ける姿勢として、端面プレート６の下端部に連結フレーム７を固定している。図の第１フレーム３Ａは、両側の折曲部６Ａの内側面に連結フレーム７を固定している。また、図４と図７に示す第２フレーム３Ｂは、端面プレート６の折曲部６Ａを外側（電池積層体５を配置している側と反対側）に折曲する姿勢として、端面プレート６の上端部に連結フレーム７を固定している。図の第２フレーム３Ｂは、両側の折曲部６Ａの外側面に連結フレーム７を固定している。端面プレート６と連結フレーム７は、溶着等の方法で固定される。
【００２９】
連結フレーム７は、図４と図７に示すように、一対の金属バーからなる縦フレーム７Ａを金属プレートからなる横フレーム７Ｂで連結してなる枠形状としている。図の連結フレーム７は、一対の縦フレーム７Ａの両端に横フレーム７Ｂを連結して全体を長方形の枠形状としている。縦フレーム７Ａは、図６に示すように、板状の金属バーの横断面形状をＬ字状に加工して、電池積層体５の側面に沿う垂直部と、電池積層体５の上面または下面に沿う水平部とを設けている。この形状の縦フレーム７Ａは強靱な構造として、電池フレーム３全体の曲げやねじれに対する強度を強くできる。さらに、横断面形状をＬ字状とする縦フレーム７Ａは、図６に示すように、Ｌ字状の内側コーナー部１５を電池積層体５のコーナー部に位置させて、電池積層体５を安定して保持している。図に示す縦フレーム７Ａは、電池積層体５の四隅に対向して配置してなる２対の縦フレーム７ＡのＬ字状の内側コーナー部１５を互いに対向する姿勢として、その内面形状を長方形の四隅に対向する配置としている。この構造の電池フレーム３は、電池積層体５の側面の４辺に沿って縦フレーム７Ａの内側コーナー部１５を配置するので、電池積層体５を４本の縦フレームの内側に位置決めしながら配置して、角形電池セル１が上下左右に位置ずれするのを確実に防止できる。さらに、電池積層体５を構成する角形電池セル１が充放電や熱膨張等により積層方向へ変形する状態においては、各々の角形電池セル１を縦フレーム７Ａの内側コーナー部１５に沿ってスムーズに移動できる。
【００３０】
さらに、電池フレーム３は、図７の鎖線で示すように、電池積層体５の下面に配置される連結フレーム７の両側の縦フレーム７Ａの中間を補強フレーム７Ｃで連結して補強することもできる。この電池フレーム３は、連結フレーム７をより強靱な構造として、電池積層体５をより安定して保持できる。
【００３１】
以上の構造の電池フレーム３は、弾性体４と電池積層体５とを両端側から端面プレート６で狭持するように第１フレーム３Ａと第２フレーム３Ｂとを連結する。第１フレーム３Ａと第２フレーム３Ｂは、対向する連結孔１４に連結具１３が挿通されて互いに連結される。この連結具１３は、第１フレーム３Ａと第２フレーム３Ｂとを積層している積層部に、それぞれ設けている。図の第１フレーム３Ａと第２フレーム３Ｂは、端面プレート６の折曲部６Ａと縦フレーム７Ａの垂直部とを互いに積層させており、この積層部を連結具１３で固定している。連結具１３は、例えば、ボルトとナットとすることができる。ボルトである連結具１３は、第１フレーム３Ａと第２フレーム３Ｂに開口された連結孔１４を貫通して挿通され、先端にナット（図示せず）がねじ込まれて互いに固定される。ボルトがねじ込まれるナットは、連結孔の周囲に溶着して固定することもできる。ただ、連結具は、止ネジとすることもできる。連結具を止ネジとする構造は、止ネジがねじ込まれる連結孔を雌ネジ孔としてこの連結孔に止ネジをねじ込んで第１フレームと第２フレームとを固定する。
（弾性体４）
【００３２】
弾性体４は、電池積層体５の端面と電池フレーム３の内面である端面プレート６との間に配置されて、電池積層体５を押圧する。弾性体４は、第１フレーム３Ａと第２フレーム３Ｂとを互いに連結する状態で、電池積層体５を両端面から押圧して複数の角形電池セル１を所定の圧力で押圧する。図に示す弾性体４は、板バネ４Ａである。板バネ４Ａである弾性体４は、弾性金属板を所定の形状に変形して製造される。図に示す板バネ４Ａは、弾性金属板を中央部に凸部が形成される波形に湾曲して製造している。板バネ４Ａである弾性体４は、その外形を角形電池セル１の外形とほぼ等しい角形として電池積層体５の端面と端面プレート部６との間に確実に配置できる。さらに、図に示す組電池１０は、電池積層体５の端面を板バネ４Ａで均一に押圧できるように、弾性体４と対向する端面に、当て板８を配置している。この当て板８は、角形電池セル１とほぼ等しい外形としており、電池積層体５の端面に配置されるセパレータ２の外側面に嵌入されて、電池積層体５の端面を平面状にしている。図に示す組電池１０は、電池積層体５の片端面にのみ弾性体４を配置しているが、弾性体は、電池積層体の両端面に対向して配置することもできる。このように、電池積層体の両端面に弾性体を配置する構造は、電池積層体を両端からより均一に押圧できる特徴がある。
【００３３】
さらに、図１０と図１１に示す組電池１０は、弾性体４をゴム状弾性体４Ｂとしている。ゴム状弾性体４Ａである弾性体４は、角形電池セル１の外形に沿う角形のブロック状として、電池積層体５の端面と端面プレート６との間に確実に配置できる。ただ、ブロック状のゴム状弾性体は、角形電池セルの外形よりも小さな外形とすることもできる。この弾性体は、第１フレームの端面プレート、または、当て板の外側面に接着して定位置にできる。さらに、図に示すブロック状のゴム状弾性体４Ｂ、側面を貫通する複数の貫通孔４ｂを開口して設けている。この弾性体４は、ゴム状弾性体の材質や、側面に設ける貫通孔の数や大きさを変更してその弾性係数を調整できる。弾性体としては、板バネやゴム状弾性体に限らず、弾性を有する部材、例えばコイルバネ等の弾性材を使用することもできる。
【００３４】
さらに、組電池は、複数の電池セルを積層方向に押圧する弾性要素があれば電池積層体を構成する複数の角形電池セルを積層方向に押圧できるので、別途、新しい部品（弾性体）を使用することなく、現行の組電池に使用される部品、例えばセパレータ等に弾性要素としての機能を持たせることもできる。図に示す電池積層体は５、複数の角形電池セル１を、絶縁体からなる複数のセパレータ２を介して積層しているが、これらのセパレータを弾性体として機能させることもできる。このようなセパレータとして、例えば、使用する樹脂の材質や形状等を種々に変更することで、複数の角形電池の積層方向に弾性変形できる構造として弾性体に併用できる。さらに、組電池は、このような弾性要素としてのセパレータに加えて、前述の弾性体を併用することもできる。
（電池フレームの変形例）
【００３５】
さらに、電池フレーム３は、第１フレーム３Ａと第２フレーム３Ｂを、図１２に示すように、同一の形状とすることもできる。この図に示す第１フレーム３Ａは、第２フレーム３Ｂと同様に、端面プレート６の折曲部６Ａを外側（電池積層体５を配置している側と反対側）に向ける姿勢として、端面プレート６の下端部に連結フレーム７を固定している。さらに、図の第１フレーム３Ａは、両側の折曲部６Ａの外側面に連結フレーム７を固定して、第２フレーム３Ｂと同一の形状としている。この構造の電池フレーム３は、第１フレーム３Ａと第２フレーム３Ｂとを同一形状とすることで、効率よく、しかも製造コストを低減しながら製造できる。
【００３６】
以上の組電池は、以下のようにして、電池積層体５と弾性体４とを電池フレーム３に収納する。
（１）図６に示すように、第１フレーム３Ａを水平な姿勢で配置し、端面プレート６の内面側から順に、弾性体４、当て板８、セパレータ２、角形電池セル１、セパレータ２、角形電池セル３・・・と積層する。所定の数の角形電池セル１を積層した後、端面にセパレータ２を積層し、さらに、このセパレータ２の外側面に当て板８を嵌入する。
（２）端面プレート６の内側に弾性体４と電池積層体５とが配置された第１フレーム３Ａに第２フレーム３Ｂを連結する。このとき、図９に示すように、第２フレーム３Ｂの端面プレート６で電池積層体５の他方の端面を押圧しながら、また、電池積層体５の上面に第２フレーム３Ｂの連結フレーム７を配置して、電池積層体５の上面を同一平面状としながら第１フレーム３Ａに第２フレーム３Ｂを配置する。
（３）第１フレーム３Ａと第２フレーム３Ｂとを連結具１３で連結する。この状態で、電池積層体５は、一方の端面が弾性体４を介して第１フレーム３Ａの端面プレート６で押圧され、他方の端面が第２フレーム３Ｂの端面プレート６で押圧されて、両端から所定の圧力で押圧される。
【００３７】
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車やプラグインハイブリッド車、あるいはモータのみで走行する電気自動車などの電動車両が利用でき、これらの車両の電源として使用される。
（ハイブリッド車用電源装置）
【００３８】
図１３に、エンジンとモータの両方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。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）
【００３９】
また図１４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の電池を充電する発電機９４とを備えている。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）
【００４０】
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、太陽光や深夜電力などで充電し、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などにも利用できる。このような例を図１５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。
【００４１】
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１５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。
【００４２】
さらにこの電源装置１００は、電池ユニット８２の均等化のための均等化モードを備える。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。このため電源コントローラ８４に制御される均等化回路８６を備えている。均等化回路８６によって、複数の電池ユニット８２間の電池残存容量のばらつきを抑制される。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明に係る電源装置及び電源装置を備える車両は、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。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、信号機などのバックアップ電源用などの用途にも適宜利用できる。
【符号の説明】
【００４４】
１００…電源装置
１…角形電池セル
２…セパレータ
３…電池フレーム              ３Ａ…第１フレーム
３Ｂ…第２フレーム
４…弾性体                    ４Ａ…板バネ
４Ｂ…ゴム状弾性体
４ｂ…貫通孔
５…電池積層体
６…端面プレート              ６Ａ…折曲部
７…連結フレーム              ７Ａ…縦フレーム
７Ｂ…横フレーム
７Ｃ…補強フレーム
８…当て板
１０…組電池
１１…送風隙間
１２…溝
１３…連結具
１４…連結孔
１５…内側コーナー部
７０…外装ケース
７１…下ケース
７２…上ケース
７３…端面プレート
７４…鍔部
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
８６…均等化回路
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
２０２…セパレータ
２０３…エンドプレート
２０４…バインドバー
２０５…電池積層体
２１０…組電池
２２０…ベースフレーム
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
【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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