(57)【要約】【課題】放熱性を維持しつつも、防水構造を簡素な構成で実現する。【解決手段】厚さよりも幅を大きくした角型の二次電池セル１を複数、少なくとも直列に接続した電池ブロック１０と、電池ブロック１０の外面を構成する第一面と熱伝導状態に接触させてこれを冷却するための冷却プレート４０と、を備える電源装置１００であって、撓性を有する防水カバー３０を備えており、カバー開口３２を、冷却プレート４０で防水状態に閉塞する。【選択図】図５
2013229182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さよりも幅を大きくした角型の二次電池セルを複数、少なくとも直列に接続した電池ブロックと、
前記電池ブロックの外面を構成する第一面と熱伝導状態に接触させてこれを冷却するための冷却プレートと、
を備える電源装置であって、さらに、
前記電池ブロックを被覆する可撓性を有する防水カバーを備えており、
前記防水カバーは、前記電池ブロックの第一面と対応する面に、カバー開口が設けられると共に、該カバー開口が前記冷却プレートで閉塞されて、前記電池ブロックを防水状態に被覆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、
前記防水カバーは、前記電池ブロックの第一面の端縁から一定領域を被覆するよう、該第一面の端縁から延長された第一被覆部を有しており、
前記第一被覆部を前記電池ブロックと冷却プレートとの間に挟持した状態で、前記電池ブロックを前記冷却プレートに固定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、
前記電池ブロックを前記冷却プレートに、ねじを用いて固定しており、
前記第一被覆部に、前記ねじを挿通するためのねじ穴を設けており、
前記ねじに、シールワッシャーを付加させ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、さらに、
前記二次電池セルが少なくとも直列接続された電池ブロックの出力を取り出すための出力ターミナル部を備え、
前記防水カバーは、前記電池ブロックを被覆した部分に、前記出力ターミナル部と対応する位置に出力穴を開口すると共に、
前記出力穴にシールワッシャーを配置してなることを特徴とする電源装置。
【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、
前記二次電池セルは、該二次電池セルの内圧が上昇した際に、内部のガスを外部に放出するための安全弁を設けると共に、該安全弁を前記電池ブロックの前記第一面とは異なる第二面に位置させており、
さらに、
前記安全弁と連通されたガスダクトと、
前記ガスダクトの端部に固定され、該ガスダクトに導入されたガスを送出するための排気口ピースと、
前記二次電池セルを積層した状態に締結するためのバインドバーと
を備え、
前記バインドバーは、前記電池ブロックの前記第二面に配置されると共に、前記電池ブロックに前記防水カバーを被覆した状態で、前記排気口ピースを挿入するダクト連結穴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１から５のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記防水カバーを前記電池ブロックに対して着脱式に構成し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、
前記防水カバーが、ゴム状弾性体又は樹脂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であって、
前記冷却プレートが、中実の金属板であることを特徴とする電源装置。
【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であって、
前記冷却プレートが、内部に冷媒の循環機構を備えた金属板であ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を備える車両。
【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を備える蓄電装置。
【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、電源装置を備える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、電源装置を備える車両及び蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電池セルを組み合わせた大規模の電源装置を、車両の駆動用や蓄電に利用する電源システムが普及している。このような電源システムにおいては、高出力化、大容量化が求められており、使用する電池セル数を増やす傾向にある。一方で電池セルは、大電流で充放電されると発熱する。使用する電池セルの数が増えるに従い、発熱量も増大するので、効率よく電池セルの放熱を熱伝導して発散させる放熱機構が求められる。このような放熱機構としては、電池セルに対して冷却風を送風する空冷方式が用いられている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また冷媒を供給、循環させた冷却パイプを電池セルに接触させて、熱交換により直接冷却する方式も提案されている。この冷却方式では、隣接する電池セル同士の隙間に冷却空気を送風する空冷式の冷却方式に比べ、冷媒を用いた熱交換によってより効率よく電池セルの熱を奪うことが可能である反面、高い冷却性能のため冷却部分が比較的低温になる結果、温度が結露点以下に低下し、空気中の水分が冷やされて電池セルの表面に結露することがある。このような結露が生じると、意図しない通電が生じたり、腐食が生じたりすることがある。
【０００４】
また一方で、雨などで外部から侵入する水分に対する防水も考慮する必要がある。このような電池セルの防水構造を実現するには、防水ケース等に収納して、周囲を完全に密閉することが考えられる。しかしながら、近年、電源装置の高容量化に伴い、電源装置が大型化している。大きな密閉空間を形成することは、比較的難しく、加えて、車の使用期間の間、常に密閉状態を保つ必要がある。そのため、防水ケースのみで、防水を行う構成では限界がある。また、比較的大きな防水ケースで、確実な防水を行うためには、厳重な防水機構やシール性の確保する必要があるため、製造コストも高騰する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１５３１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、防水構造を簡素な構成で実現可能な電源装置、電源装置を備える車両及び蓄電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
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、厚さよりも幅を大きくした角型の二次電池セルを複数、少なくとも直列に接続した電池ブロックと、前記電池ブロックの外面を構成する第一面と熱伝導状態に接触させてこれを冷却するための冷却プレートと、を備える電源装置であって、さらに、前記電池ブロックの、前記第一面以外の面を被覆するようカバー開口を設けた可撓性を有する防水カバーを備えており、前記カバー開口を、前記冷却プレートで防水状態に閉塞することができる。
【０００８】
上記構成により、電池ブロックの外周を防水カバーで覆うことで防水構造が実現できる。特に可撓性を有する防水カバーを用いることで、電池ブロックの外形に沿って防水カバーを被覆できるので、電源装置の外形が大きくなる事態を回避できる。また冷却プレートでもって防水カバーの開口を閉塞することで、二次電池セルの冷却のみならず、電池ブロックの防水にも兼用できる。
【０００９】
また第２の側面に係る電源装置によれば、前記防水カバーは、前記電池ブロックの第一面の端縁から一定領域を被覆するよう、該第一面の端縁から延長された第一被覆部を有しており、前記第一被覆部を前記電池ブロックと冷却プレートとの間に挟持した状態で、前記電池ブロックを前記冷却プレートに固定することができる。
【００１０】
さらに第３の側面に係る電源装置によれば、前記電池ブロックを前記冷却プレートに、ねじを用いて固定しており、前記第一被覆部に、前記ねじを挿通するためのねじ穴を設けており、前記ねじに、シールワッシャーを付加させることができる。
【００１１】
上記構成により、電池ブロックと冷却プレートとの接合面における水漏れを回避して防水構造が達成できる。
【００１２】
さらにまた第４の側面に係る電源装置によれば、さらに前記二次電池セルが少なくとも直列接続された電池ブロックの出力を取り出すための出力ターミナル部を備え、前記防水カバーは、前記出力ターミナル部と対応する位置に出力穴を開口すると共に、前記出力穴にシールワッシャーを配置することができる。
【００１３】
上記構成により、防水機能を損なわれることなく電池ブロックの電力を防水カバーの外部に取り出すことが可能となる。
【００１４】
さらにまた第５の側面に係る電源装置によれば、さらに前記二次電池セルを積層した状態に締結するためのバインドバーを備え、前記バインドバーは、前記電池ブロックの、前記第一面と異なる第二面に配置されており、前記二次電池セルは、前記第二面に面して、該二次電池セルの内圧が上昇した際に、内部のガスを外部に放出するための安全弁を設けており、前記電源装置はさらに、前記安全弁と連通されたガスダクトと、前記ガスダクトの端部に固定され、該ガスダクトに導入されたガスを送出するための排気口ピースと、を備えており、前記バインドバーは、前記電池ブロックに前記防水カバーを被覆した状態で、前記排気口ピースを挿入するダクト連結穴を設けることができる。
【００１５】
上記構成により、排気口ピースにシールワッシャー等のシール部材を付加させることができるので、防水機能が損なわれることなく、ガスダクトから排出ガスを外部に送出できる。
【００１６】
さらにまた第６の側面に係る電源装置によれば、前記防水カバーを前記電池ブロックに対して着脱式に構成できる。
【００１７】
上記構成により、電池ブロックに対して防水機能をオプションで追加することが可能となる。この結果、従来の防水機能を持たない電源装置に対しても、防水カバーを追加することで防水機能を持たせることが可能となり、殆どの製造工程を従来の電源装置の製造工程と共通化したままで防水機能を付加することが可能となる。
【００１８】
さらにまた第７の側面に係る電源装置によれば、前記防水カバーが、ゴム状弾性体又は樹脂で構成できる。
【００１９】
さらにまた第８の側面に係る電源装置によれば、前記冷却プレートが、中実の金属板とできる。
【００２０】
上記構成により、金属板を放熱板とした簡素な構成でもって冷却を図ることができる。
【００２１】
さらにまた第９の側面に係る電源装置によれば、前記冷却プレートが、内部に冷媒の循環機構を備えた金属板とできる。
【００２２】
上記構成により、冷媒の熱交換によって効率よく電池ブロックを冷却できる
【００２３】
さらにまた、第１０の側面に係る車両によれば、上記の電源装置を備えることができる。
【００２４】
さらにまた、第１１の側面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。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電源装置を示す斜視図である。
【図２】図１の電源装置から冷却プレートを外した状態を示す分解斜視図である。
【図３】図２を斜め下方から見た分解斜視図である。
【図４】図２の電池ブロックからさらに防水カバーを外した状態を示す分解斜視図である。
【図５】図４を斜め下方から見た分解斜視図である。
【図６】図４の電池ブロックから上面カバーを外した状態を示す分解斜視図である。
【図７】図６の電池ブロックの更なる分解斜視図である。
【図８】図１のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における垂直断面図である。
【図９】図８の拡大断面図である。
【図１０】図１のＸ−Ｘ線における垂直断面図である。
【図１１】図１０からガスダクトを外した状態を示す垂直断面図である。
【図１２】図１のＸＩＩ−ＸＩＩ線における垂直断面図である。
【図１３】図１２から冷却プレートを外した状態を示す断面図である。
【図１４】図１のＸＩＶ−ＸＩＶ線における垂直断面図である。
【図１５Ａ】図１のＸＶ−ＸＶ線において、ブロック間接続バスバーを接続した状態を示す拡大断面図である。
【図１５Ｂ】変形例に係る出力穴の近傍を示す拡大分解断面図である。
【図１６】冷却プレート内を循環させる冷媒の循環経路を示す模式図である。
【図１７】エンジンとモータで走行するハイブリッドカー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】蓄電用の電源装置に適用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】
【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、電源装置を備える車両及び蓄電装置を例示するものであって、本発明は電源装置、電源装置を備える車両及び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。
（実施例１）
【００２７】
以下、本発明に係る電源装置を用いた例として、車両用電源装置に適用した例を、図１〜図１１に基づいて説明する。これらの図において、図１は本発明の一実施の形態に係る電源装置１００を示す斜視図、図２は図１の電源装置１００から冷却プレート４０を外した状態を示す分解斜視図、図３は図２を斜め下方から見た分解斜視図、図４は図２の電池ブロック１０からさらに防水カバー３０を外した状態を示す分解斜視図、図５は図４を斜め下方から見た分解斜視図、図６は図４の電池ブロック１０から上面カバー１３を外した状態を示す分解斜視図、図７は図６の電池ブロック１０の更なる分解斜視図、図８は図１のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における垂直断面図、図９は図８の拡大断面図、図１０は図１のＸ−Ｘ線における垂直断面図、図１１は図１０からガスダクトを外した状態を示す垂直断面図を、それぞれ示している。これらの図に示す電源装置１００は、電池ブロック１０と、冷却プレート４０とを備えている。電池ブロック１０は、複数の二次電池セル１を積層し、これらを直列に接続している。この電池ブロック１０は図１〜図３に示すように箱形で、その周囲を防水ブロックで覆うと共に、底面（第一面）に、冷却プレート４０を接触させている。冷却プレート４０は、電池ブロック１０の底面と熱伝導状態に接触させて、これを冷却するための部材である。
（電池ブロック１０）
【００２８】
電池ブロック１０は、図４〜図８などに示すように、複数の二次電池セル１を積層して構成される。各二次電池セル１の間には、これらを絶縁するための絶縁部材を介在させている。絶縁部材は、例えばシート状のセパレータ７が利用できる。このセパレータ７は絶縁性に優れた樹脂製とする。また必要に応じて、セパレータで電池ブロックの主面のみならず、側面も被覆して絶縁することもできる。あるいは、セパレータに代えて、若しくはこれに加えて、二次電池セルの表面を絶縁フィルムで被覆することもできる。このような絶縁フィルムには、ＰＥＴ製の熱収縮チューブなどが好適に利用できる。あるいはまた、二次電池セルの外装缶を金属製とせず、樹脂製とする場合は、このような絶縁部材を不要とできる。
（エンドプレート２）
【００２９】
また二次電池セル１を積層した電池積層体の端面には、それぞれエンドプレート２が配置される。エンドプレート２は、強度に優れた金属製とすることが好ましい。エンドプレート２同士は、バインドバー４によって締結される。またエンドプレート２の端部には、図７に示すように貫通ねじ６を挿通するための貫通ねじ穴３が、エンドプレート２の上下面を貫通して開口されている。これにより、エンドプレート２の上面から貫通ねじ６を貫通ねじ穴３に挿通して、電池ブロック１０を四隅で冷却プレート４０に確実に固定できる。また、冷却プレート４０の四隅の対応する位置には、貫通ねじ６を固定するためのねじ穴４２が開口されている。さらに冷却プレート４０の固定は四隅の貫通ネジ６のみならず、長さ方向には間に３つ、幅方向にはさらに１つのボルト又はネジを追加することによって、第三バインドバー４Ｃ又はエンドプレート２ｔと固定している。さらに、これらの固定部分には、後述する弾性を有する第一被覆部３４を介在させることで、冷却プレート４０と第一被覆部３４の間の防水性を向上できる。
（バインドバー４）
【００３０】
バインドバー４は、金属板を断面視コ字状に折曲した板材が利用できる。このバインドバー４は、冷却プレート４０を配置する電池ブロック１０の第一面とは異なる第二面に配置される。図４〜図８の例では、電池積層体の上面（第二面）を第一バインドバー４Ａで、側面の上端縁を第二バインドバー４Ｂで、側面の下端縁を第三バインドバー４Ｃで、それそれ締結している。
（第一バインドバー４Ａ）
【００３１】
第一バインドバー４Ａは、電池積層体の両端面に位置するエンドプレート２とねじ止めにより固定される。この第一バインドバー４Ａは、平板の両側を折曲すると共に、中央を開口させている。開口部分には後述する上ダクト１４が配置される。上ダクト１４の周囲には、鍔部１５が突出されており、図７の分解斜視図及び図１０、図１１の断面図に示すように第一バインドバー４Ａの開口端縁５でこの鍔部１５を押圧して固定する。これにより、第一バインドバー４Ａでもって電池積層体の締結と、上ダクト１４の電池積層体への固定を図ることができる。
（位置決めカバー１６）
【００３２】
さらに電池積層体の上面には、図７の分解斜視図に示すように絶縁性の位置決めカバー１６が配置される。位置決めカバー１６は、金属製の第一バインドバー４Ａと電池積層体とを絶縁すると共に、各二次電池セル１を電気接続するバスバー８の位置決めを行う。このため位置決めカバー１６には、隣接する二次電池セル１同士をバスバー８で電気接続できる位置に段差が形成されており、この段差にバスバー８を配置することで、バスバー８を位置決めできる。さらに位置決めカバー１６の中央には、各二次電池セル１の安全弁と対応する位置に、ガス排出穴１７が開口されている。これにより、位置決めカバー１６の上面のほぼ中央に上ダクト１４を配置してガスダクトを構成し、二次電池セル１の安全弁から排出されるガスを位置決めカバー１６を通じて上ダクト１４内に導入できる。
（第二バインドバー４Ｂ）
【００３３】
一方、第二バインドバー４Ｂは、電池積層体の上端縁、すなわち電池積層体の隅部で上面と側面とを覆うようにして、電池積層体を締結する。第二バインドバー４Ｂも、エンドプレート２とねじ止めにより固定される。さらに位置決めカバー１６の端縁を、第二バインドバー４Ｂの上面側で押圧することにより、位置決めカバー１６の固定も図られる。このように、バインドバー４は電池積層体を両側から挟持するエンドプレート２を固定するのみならず、第一バインドバー４Ａはガスダクトの固定、第二バインドバー４Ｂは位置決めカバー１６の固定にも兼用しており、固定構造を簡素化できる。
【００３４】
さらに第三バインドバー４Ｃは、電池積層体の下端縁の隅部で底面と側面とを覆うようにして、エンドプレート２とねじ止めにより固定され、電池積層体を締結する。なお、この例ではバインドバー４とエンドプレート２との固定に螺合を用いた例を説明したが、他の構造、例えばエンドプレート２に開口されたスリットに、Ｌ字状に折曲されたバインドバーを挿入するなどの構成も適宜採用できる。
（二次電池セル１）
【００３５】
二次電池セル１は、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。外装缶を閉塞する封口板には、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。この二次電池セル１は、リチウムイオン二次電池、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。特に、二次電池セル１にリチウムイオン二次電池を使用すると、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。なお本発明で用いる二次電池セルは、外装体がラミネート材料で被覆された角形やその他の形状のラミネート電池セルであってもよい。
（バスバー８）
【００３６】
隣接する二次電池セル１の電極端子同士は、バスバー８によって直列に接続される。バスバー８は、導電性に優れた金属板で構成される。さらに電池積層体の端縁に位置するバスバー８からは、直列接続された電池積層体の高電圧出力を取り出すため、高電圧出力端子と接続される。また、各二次電池セル１のセル電圧を検出するため、各バスバー８をリード線などを介して回路基板２０と接続する。このため各バスバー８には、リード線などを接続するための接続部を設ける。ここでは、バスバー８の側面からリード接続部８ｂを突出させ、リード線固定用の開口を設けている。なお、この例では各二次電池セル１を直列に接続しているが、並列接続を含めてもよいことはいうまでもない。
（回路基板２０）
【００３７】
また、電池積層体の上面には、二次電池セル１の状態を監視する監視回路等の電子回路を実装した回路基板２０が配置される。回路基板２０は、二次電池セル１と電気的に接続される。また、回路基板２０に実装された電子回路で生成された信号を外部に出力するためのハーネスを接続可能としている。ここでは、ハーネスを外部に引き出すためのハーネスカバー２２を設けている。
【００３８】
図７の例では、回路基板２０は位置決めカバー１６の上面に配置される。回路基板２０を位置決めカバー１６の上面に固定した状態で、さらに上面カバー１３で電池積層体の上面を被覆する。上面カバー１３は、電池積層体の上面を防水するための部材であり、絶縁性部材で構成される。
（ガスダクト）
【００３９】
ガスダクトは、電池積層体の積層方向のほぼ中央に沿って、各二次電池セル１の安全弁の位置と対応させて配置される。図７の例では、底面側を開放した上ダクト１４と、位置決めカバー１６とを接合させてガスダクトを構成している。またこのガスダクトの上面には、中央の第一バインドバー４Ａの上面から突出されたボス４ａを介して、回路基板２０が固定されている。これにより回路基板２０は位置決めカバー１６の上面に配置される。上述の通り、位置決めカバー１６の中央に、各二次電池セル１の安全弁の位置と対応させて開口された複数のガス排出穴１７を設けており、さらにこれらガス排出穴１７を囲むように凹部１８が形成されている。一方の上ダクト１４は、下面を凹部１８に挿入できる大きさに周囲が形成されている。また上ダクト１４の下面の周囲には鍔部１５が設けられており、図１１の断面図に示すように、第一バインドバー４Ａによって上ダクト１４の鍔部１５を位置決めカバー１６に押圧して、上ダクト１４と位置決めカバー１６とを固定し、ガスダクトを構成する。
（排気口ピース２４）
【００４０】
また上ダクト１４の一方の端部には、ガスを排出するための排気口ピース２４が設けられている。排出口ピースを、ガス排出用の配管と接続することで、ガスダクトに案内されたガスを、ガス排出用配管を通じて外部に放出できる。特に、排気口ピース２４にシールワッシャー等のシール部材を付加することが可能となり、防水機能を維持しつつ排出ガスを外部に送出できる。図７、図９の例では、排気口ピース２４は第一バインドバー４Ａに開口されたピース連結穴と連結される（防水構造の詳細は、後述する）。このようにして、電池積層体の上面に位置決めカバー１６、上ダクト１４等を固定して、電池ブロック１０が構成される。
【００４１】
なお図７の例では電池ブロック１０を一のみ示しているが、複数台の電池ブロックを連結して一の電源装置を構成することも可能である。この場合は、各電池ブロックのガスダクト同士をガス排出用配管に接続して、これらを一の配管に纏めることができる。
（冷却プレート４０）
【００４２】
電池ブロック１０の底面には、図２〜図４、図１０、図１２〜図１４に示すように冷却プレート４０が配置される。冷却プレート４０は、電池ブロック１０の底面と熱伝導状態に接触させて、これを冷却する。冷却プレート４０は、放熱性に優れた中実の金属板とする。必要に応じて、放熱フィンなどを設けることもできる。また、図１６に示すように、冷却プレート４０は内部に冷媒を循環させて、電池ブロック１０を熱交換によって冷却することもできる。この方式によれば、効率よく電池ブロック１０を冷却できる。
（冷媒循環機構）
【００４３】
図１６に示す電源装置２００は、４つの電池積層体４６を、冷却プレート４０Ｂの上面に配置している。この冷却プレート４０Ｂは、電池積層体４６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。冷却プレート４０Ｂは、冷媒配管を配設しており、この冷媒配管を冷却機構４４に連結している。この電源装置２００は、電池積層体４６を冷却プレート４０Ｂに接触させて直接、効果的に冷却できる。また、電池積層体のみならず、例えば電池積層体の端面に配置した各部材等も併せて冷却することもできる。このように、内部に冷媒を循環させる冷媒配管を内蔵した冷却プレート４０Ｂを、電池積層体４６の底面と接触させて冷却することで、放熱性を向上させ、電源装置２００を高出力でも安定的に利用可能とできる。
【００４４】
また必要に応じて、電池ブロックと冷却プレートとの間に熱伝導シートのような可撓性を備えるシート材を介在させることもできる。熱伝導シートは、絶縁性でかつ熱伝導に優れた材質とし、さらに好ましくは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。このようにすることで電池ブロックと冷却プレートとの間を電気的に絶縁する。特に、二次電池セルの外装缶を金属製とし、さらに冷却プレートを金属製とする場合は、角型の二次電池セルの底面で導通しないよう、絶縁を図る必要がある。上述の通り外装缶の表面を熱収縮チューブ等で被覆して絶縁しつつ、さらに絶縁性を向上させるために絶縁性の熱伝導シートを介在させて安全性、信頼性を高めている。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。さらに絶縁性を確実に維持するため、追加の絶縁フィルムを介在させることもできる。また、冷却パイプを絶縁製の材質で構成することもできる。このようにして十分な絶縁性が図られる場合は、熱伝導シート等を省略してもよい。また熱伝導シートに弾性を持たせることで、熱伝導シートの表面を弾性変形させて電池積層体と冷却プレートとの接触面で隙間を無くし、熱結合状態を良好に改善できる。
【００４５】
なお図２等の例では、電池ブロック１０の底面側に冷却プレート４０を配置している。ただ、電池ブロックの他の面（例えば側面）に、冷却プレートを配置する構成としてもよい。
（防水カバー３０）
【００４６】
電池ブロック１０は、図２及び図３に示すように、底面以外の周囲を防水カバー３０で被覆している。防水カバー３０は、電池ブロック１０の、底面以外の面を被覆する。この防水カバー３０は、可撓性を有する部材で構成され、底面にカバー開口３２を設けている。これにより、カバー開口３２を拡開して、ここから電池ブロック１０を挿入できる。また防水カバー３０の内形は、電池ブロック１０の外形と一致させるように形成される。この結果、防水カバー３０を被覆した電池ブロック１０の外形は、防水カバー３０の厚さ分だけ体積を増やすに止まり、金属製の防水ケースに収納するような構成と比べ、外観の大型化を回避できる。
【００４７】
防水カバー３０を構成する材質としては、弾性を有するゴム様弾性体や樹脂等が利用できる。防水カバー３０にゴム様弾性体を用いる場合は、シリコーンゴム、ＥＰＤＭ等が利用できる。また防水カバー３０に樹脂を用いる場合は、ＴＰＥやＰＶＣ等の可撓性を有する樹脂が利用できる。
（第一被覆部３４）
【００４８】
またカバー開口３２は、冷却プレート４０で防水状態に閉塞される。このため、防水カバー３０は電池ブロック１０の底面の端縁から一定領域を被覆するよう、該第一面の端縁から延長された第一被覆部３４を有している。第一被覆部３４は、図３、図５の斜視図に示すように、防水カバー３０の底面において、外周から枠状に張り出されている。したがって、このように張り出された第一被覆部３４を設けた分だけ、防水カバー３０のカバー開口３２は、電池ブロック１０の底面よりも開口面積が小さくなるものの、上述の通り防水カバー３０を可撓性を有する部材で構成したことで、カバー開口３２を拡開して電池ブロック１０に防水カバー３０を被覆することが可能となる。そして、防水カバー３０で被覆された電池ブロック１０は、図１０、図１２の断面図に示すように、第一被覆部３４を電池ブロック１０と冷却プレート４０との間に挟持した状態で、冷却プレート４０に固定される。ここで、第一被覆部３４の弾性によって、電池ブロック１０と冷却プレート４０との界面がシールされて、この部分での防水が図られる。
（シールワッシャー５０）
【００４９】
電池ブロック１０と冷却プレート４０との固定には、螺合が好適に用いられる。ここでは、図２〜図４に示すように、エンドプレート２の上面から貫通ねじ６を用いて、電池ブロック１０の四隅を挿通し、冷却プレート４０の裏側からナットでもってねじ止めされる。またこの際にはシール（密閉）機能を有するシールワッシャー５０を介在させることが好ましい。シールワッシャー５０は、貫通ねじ６のねじ頭と防水カバー３０との間、及びナットと冷却プレート４０の間に、それぞれ介在される。これにより、簡素な構成としつつもねじ穴からの浸水を阻止でき、長期に渡って信頼性に優れた電源装置の防水機能を実現できる。なお、シールワッシャーは別部材とする他、予め貫通ねじやナットに付加しておくこともできる。この場合は、組み立て時に一々シールワッシャーを挿通させる手間を省くことができる。
【００５０】
また、貫通ねじ６を貫通させるため、防水カバー３０の上面と、第一被覆部３４には、貫通ねじ６を挿通するためのねじ穴を設けている。この結果、図１２に示すように防水カバー３０を被覆した状態で電池ブロック１０を冷却プレート４０に固定できる。
（出力ターミナル部２８）
【００５１】
また電池ブロック１０は、二次電池セル１を直列接続した高電圧出力を取り出すための出力ターミナル部２８を備えている。防水カバー３０を被覆した状態で、すなわち防水構造を維持したままで出力を取り出せるよう、防水カバー３０は、出力ターミナル部２８と対応する位置に出力穴３６を開口している。また、この出力穴３６にもシールワッシャー５０を利用できる。ここでは、出力ターミナル部２８を筒状として、シールワッシャー５０の開口と一致させると共に、出力ターミナル部２８の内部に、タップ加工した銅製のスリーブを配置している。これにより、出力ターミナルに端子をねじ込んで高電圧出力を電気接続できる。
（ブロック間接続バスバー９）
【００５２】
さらに図１５Ａの拡大断面図に示すように、電池ブロック１０間を接続するブロック間接続バスバー９を設けることもできる。この例では、出力穴３６にスペーサーナット２９を配置し、出力穴３６を介してスリーブを外部に表出させている。二次電池セル１同士が直列接続された端縁のバスバー８を防水カバー３０の内部でスペーサーナット２９に固定している。その一方でスペーサーナット２９のスリーブにブロック間接続バスバー９を介在させてボルト３８を挿入し、固定する。この際、ブロック間接続バスバー９とボルト３８との間にシールワッシャー５０を配置することで、防水構造が確保される。また、出力穴３６等、防水カバー３０に開口された穴の端縁には、図１５Ｂに示すように突起３６Ｂを設けておくことが好ましい。これにより、シールワッシャー５０を締結する際に突起３６Ｂを弾性変形させて、シール効果を一層高めることができる。
【００５３】
さらにガスダクトの排気も、外部のガス排出用配管と接続するため、同様に防水カバー３０に排気穴２６を開口すると共に、シールワッシャー５０を用いて排気穴２６の防水を図っている。図７の例では、第一バインドバー４Ａの端面に、上方に突出させてダクト連結穴２５を設けている。ダクト連結穴２５は、電池ブロック１０に防水カバー３０を被覆した状態で、排気穴２６と合致する位置に開口されている。そしてこの状態から、図９の断面図に示すように排気口ピース２４をダクト連結穴２５にねじ込むことで、ガスダクトを排気口ピース２４を介して外部のガス排出用配管と、防水構造を維持したまま接続できる。
【００５４】
この防水カバー３０は、電池ブロック１０に対して着脱式とできる。いいかえると、既存の電池ブロック１０に対しても装着可能とすることで、既存の電源装置に対して大きく仕様を変更することなく、防水構造を追加することができる。この結果、製造工程や仕様を共通化したままで防水機能を付加することが可能となり、種々のニーズに応じて電源装置の選択肢を拡大できる。
【００５５】
また、シールワッシャー５０は電池ブロック１０と冷却プレート４０の固定のみならず、他の部材の固定にも利用できる。例えば車両への固定ボルトや固定用ナットにも利用できる。特に、冷却プレートを車両のシャーシ等、車両の一部とする場合でも、車両への固定部分で防水機能が損なわれることなく、各種部品の取付が可能となる。
【００５６】
このような構成により、電池ブロック１０は防水カバー３０で底面以外の周囲を被覆すると共に、防水カバー３０で被覆されない底面は、冷却プレート４０で防水状態に閉塞できる。この構成では、電池ブロック１０の冷却のため、電池ブロック１０と熱結合状態とする必要のある冷却プレート４０を、カバー開口３２の閉塞にも利用できる。すなわち、電池ブロックの防水構造の達成に必要な部材に兼用できるため、安価に且つ簡素に電池ブロックの防水構造が実現できる。また、この構成であれば電池ブロックの防水構造を図りつつも、放熱に必要な面を冷却プレートと熱結合状態に接触させることができるため、電池ブロックの周囲を防水ケースに収納する構成のように、放熱機構が阻害されることもない。
【００５７】
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）
【００５８】
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）
【００５９】
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）
【００６０】
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１９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、複数の角型電池セル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。
【００６１】
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。
【００６２】
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】
【００６３】
本発明に係る電源装置、電源装置を備える車両及び蓄電装置は、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】
【００６４】
１００、２００…電源装置
１…二次電池セル
２…エンドプレート
３…貫通ねじ穴
４…バインドバー；４Ａ…第一バインドバー；４ａ…ボス
４Ｂ…第二バインドバー；４Ｃ…第三バインドバー
５…開口端縁
６…貫通ねじ
７…セパレータ
８…バスバー；８ｂ…リード接続部
９…ブロック間接続バスバー
１０…電池ブロック
１３…上面カバー
１４…上ダクト
１５…鍔
１６…位置決めカバー
１７…ガス排出穴
１８…凹部
２０…回路基板
２２…ハーネスカバー
２４…排気口ピース
２５…ダクト連結穴
２６…排気穴
２８…出力ターミナル部
２９…スペーサーナット
３０…防水カバー
３２…カバー開口
３４…第一被覆部
３６…出力穴；３６Ｂ…突起
３８…ボルト
４０、４０Ｂ…冷却プレート
４２…ねじ穴
４４…冷却機構
４６…電池積層体
５０…シールワッシャー
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…インバータ
９６…エンジン
ＨＶ、ＥＶ…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１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
2013229182.tif 000019
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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