(57)【要約】【課題】冷却プレートを安定して各々の電池セルに熱結合状態に密着させながら、正確な位置に固定する。【解決手段】電源装置は、複数の電池セル１を積層してなる電池ブロック１０と、一対のエンドプレート４と、一対のエンドプレート４を連結して電池ブロック１０を固定する連結具５と、冷却プレート３と、冷却プレート３を強制冷却する冷却機構３０とを備える。エンドプレート４は、冷却プレート３の端部を挿入して連結する連結凹部８を対向面に設けている。冷却プレート３は、エンドプレート４の連結凹部８に挿入される挿入部７を両端部に設けている。エンドプレート４の連結凹部８は、冷却プレート３を電池セル１の冷却面１Ｘに向かって押圧する傾斜面８Ａを設けている。電源装置は、連結具５で一対のエンドプレート４を連結して、電池ブロック１０の両端面を挟着する状態で、冷却プレート３を冷却面１Ｘに熱結合状態に密着させている。【選択図】図４
2013084444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セル(1)を積層状態に配置してなる電池ブロック(10)と、この電池ブロック(10)の両端部に配置してなる一対のエンドプレート(4)と、一対のエンドプレート(4)を連結して、前記電池ブロック(10)を固定してなる連結具(5)と、前記電池ブロック(10)を構成する電池セル(1)の冷却面(1X)に熱結合状態に配置してなる冷却プレート(3)と、この冷却プレート(3)を強制冷却する冷却機構(30)とを備える電源装置であって、
前記エンドプレート(4)が、前記冷却プレート(3)の端部を挿入して連結する連結凹部(8)を対向面に設けており、
前記冷却プレート(3)は、エンドプレート(4)の連結凹部(8)に挿入されて、エンドプレート(4)に連結される挿入部(7)を両端部に設けており、
前記エンドプレート(4)の連結凹部(8)は、前記一対のエンドプレート(4)が電池ブロック(10)を挟着するように連結具(5)で締め付けられて、前記冷却プレート(3)を電池セル(1)の冷却面(1X)に向かって押圧する傾斜面(8A)を設けており、
前記連結具(5)が一対のエンドプレート(4)を連結して、前記電池ブロック(10)の両端面を挟着する状態で、前記冷却プレート(3)が冷却面(1X)に熱結合状態に密着されるようにしてなる電源装置。
【請求項２】
前記冷却プレート(3)の挿入部(7)が、電池ブロック(10)に熱結合される内面との反対側に位置する外面を、前記エンドプレート(4)の連結凹部(8)の傾斜面(8A)に沿う傾斜面(7A)としてなる請求項１に記載される電源装置。
【請求項３】
前記電池ブロック(10)と前記冷却プレート(3)との間に弾性変形する熱伝導シート(6)を配置しており、この熱伝導シート(6)を介して冷却プレート(3)を電池ブロック(10)に熱結合状態に密着してなる請求項１又は２に記載される電源装置。
【請求項４】
前記連結凹部(8)がエンドプレート(4)を貫通するように設けてなる請求項１ないし３のいずれかに記載される電源装置。
【請求項５】
前記冷却プレート(3)が、電池ブロック(10)に熱結合される熱結合面(3X)と前記挿入部(7)との境界にストッパ段差(3Y)を設けて、熱結合面(3X)を挿入部(7)から電池ブロック(10)に向かって突出させており、このストッパ段差(3Y)がエンドプレート(4)の内面に接触して、冷却プレート(3)とエンドプレート(4)とが定位置に連結されてなる請求項１ないし４のいずれかに記載される電源装置。
【請求項６】
前記電池ブロック(10)の両端面とエンドプレート(4)との間に、クッション材(9)を配置している請求項１ないし５のいずれかに記載される電源装置。
【請求項７】
前記エンドプレート(4)に、前記電池ブロック(10)の電池セル(1)が冷却プレート(3)から離れる方向への位置ずれを防止する固定機構(20)を連結している請求項１ないし６のいずれかに記載される電源装置。
【請求項８】
前記固定機構(20)が、前記電池セル(1)の間に挟着してなる絶縁セパレータ(2)を含み、この絶縁セパレータ(2)が、電池セル(1)を内側に配置して定位置に連結する外周壁(2A)を有し、この外周壁(2A)が前記連結具(5)に連結されて、絶縁セパレータ(2)を介して電池セル(1)が冷却プレート(3)から離れる方向の位置ずれを阻止するようにしてなる請求項７に記載される電源装置。
【請求項９】
前記冷却機構(30)が冷媒の気化熱で前記冷却プレート(3)を強制冷却する請求項１ないし８のいずれかに記載される電源装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載される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、主として車両に搭載されて車両を走行させるモータに電力を供給し、あるいは太陽電池などの自然エネルギーを蓄電するのに使用される電源装置に関し、とくに、複数の電池セルを積層してなる電池ブロックを強制冷却する冷却プレートで冷却するようにしてなる電源装置及びこの電源装置を備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の電池セルを積層している電源装置は、充放電して発熱する電池セルを冷却して所定の温度に保持することが大切である。電池セルの温度上昇が電池の電気特性を低下して寿命を短くし、また安全性を阻害することがあるからである。
【０００３】
冷却プレートで積層構造の電池セルを冷却する電源装置は開発されている。（特許文献１〜３参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２３８６４５号公報
【特許文献２】特開２０１０−２７７８６３号公報
【特許文献３】特開２０１０−４０４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これ等の公報に記載している電源装置は、電池セルを積層している電池ブロックの両端に一対のエンドプレートを配置し、このエンドプレートを連結具で連結することで電池セルを積層状態に固定している。さらに、電池ブロックの電池セルを冷却するために、底面に冷却プレートを熱結合状態に固定している。この構造の電源装置は、冷却プレートを電池ブロックの電池セルに熱結合状態に密着させることが大切である。冷却プレートと電池セルとの熱抵抗が電池セルの放熱を阻害するからである。従来の電源装置は、冷却プレートを電池ブロックの両端に設けているエンドプレートや、電池ブロックを収納するフレームに固定して、電池セルに熱結合状態に固定している。この構造の電源装置は、冷却プレートを各々の電池セルに熱結合状態に固定するのが難しく、また、冷却プレートを正確に定位置に固定するのに手間がかかる欠点がある。さらに、経時的に冷却プレートの位置がずれると、各々の電池セルを安定して冷却できなくなる等の欠点がある。
【０００６】
本発明は、以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、冷却プレートを安定して各々の電池セルに熱結合状態に密着させながら、簡単かつ容易に、しかも正確な位置に冷却プレートを固定できる電源装置及び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及び発明の効果】
【０００７】
本発明の電源装置は、複数の電池セル１を積層状態に配置してなる電池ブロック１０と、この電池ブロック１０の両端部に配置してなる一対のエンドプレート４と、一対のエンドプレート４を連結して、電池ブロック１０を固定してなる連結具５と、電池ブロック１０を構成する電池セル１の冷却面１Ｘに熱結合状態に配置してなる冷却プレート３と、この冷却プレート３を強制冷却する冷却機構３０とを備えている。エンドプレート４は、冷却プレート３の端部を挿入して連結する連結凹部８を対向面に設けている。冷却プレート３は、エンドプレート４の連結凹部８に挿入して、エンドプレート４に連結される挿入部７を両端部に設けている。エンドプレート４の連結凹部８は、一対のエンドプレート４が電池ブロック１０を挟着するように連結具５で締め付けられて、冷却プレート３を電池セル１の冷却面１Ｘに向かって押圧する傾斜面８Ａを設けている。電源装置は、連結具５で一対のエンドプレート４を連結して、電池ブロック１０の両端面を挟着する状態で、冷却プレート３を冷却面１Ｘに熱結合状態に密着させている。
【０００８】
以上の電源装置は、冷却プレートを安定して各々の電池セルに熱結合状態に密着させながら、簡単かつ容易に、しかも正確な位置に冷却プレートを固定できる特徴がある。それは、連結具でエンドプレートを締め付けて、冷却プレートを各々の電池セルの冷却面に熱結合状態に密着できるからである。
【０００９】
本発明の電源装置は、冷却プレート３の挿入部７が、電池ブロック１０に熱結合される内面との反対側に位置する外面を、エンドプレート４の連結凹部８の傾斜面８Ａに沿う傾斜面７Ａとすることができる。
以上の電源装置は、一対のエンドプレートで電池ブロックを挟着する状態で、冷却プレートの挿入部の傾斜面をエンドプレートの連結凹部の傾斜面に沿って移動させて、冷却プレートを電池セルの冷却面に向かってスムーズに移動させて熱結合状態に密着できる。
【００１０】
本発明の電源装置は、電池ブロック１０と冷却プレート３との間に弾性変形する熱伝導シート６を配置し、この熱伝導シート６を介して冷却プレート３を電池ブロック１０に熱結合状態に密着させることができる。
以上の電源装置は、高さ方向に寸法誤差のある各々の電池セルにも安定して冷却プレートを熱結合状態に密着できる。このため、全ての電池セルをより安定して均一に冷却できる特徴がある。
【００１１】
本発明の電源装置は、連結凹部８を、エンドプレート４を貫通するように設けることができる。
以上の電源装置は、電池ブロックの寸法誤差を、エンドプレートに貫通して設けている連結凹部で吸収して、電池ブロックを一対のエンドプレートで挟着しながら、冷却プレートを各々の電池セルに熱結合状態に密着できる。
【００１２】
本発明の電源装置は、冷却プレート３が、電池ブロック１０に熱結合される熱結合面３Ｘと挿入部７との境界にストッパ段差３Ｙを設けて、熱結合面３Ｘを挿入部７から電池ブロック１０に向かって突出させて、このストッパ段差３Ｙをエンドプレート４の内面に接触させて、冷却プレート３とエンドプレート４とを定位置に連結することができる。
以上の電源装置は、一対のエンドプレートの間隔を一定とするように、エンドプレートで電池ブロックを固定できる。ストッパ段差がエンドプレートの間隔を特定するからである。
【００１３】
本発明の電源装置は、電池ブロック１０の両端面とエンドプレート４との間に、クッション材９を配置することができる。
以上の電源装置は、クッション材で冷却プレートとエンドプレートとの連結位置の誤差を吸収しながら、エンドプレートで電池ブロックを固定できる。
【００１４】
本発明の電源装置は、エンドプレート４に、電池ブロック１０の電池セル１が冷却プレート３から離れる方向への位置ずれを防止する固定機構２０を連結することができる。
以上の電源装置は、電池セルの上下方向の位置ずれを防止できるので、冷却プレートをより安定して各々の電池セルに熱結合状態に密着できる。
【００１５】
本発明の電源装置は、固定機構２０が、電池セル１の間に挟着してなる絶縁セパレータ２を含み、この絶縁セパレータ２が、電池セル１を内側に配置して定位置に連結する外周壁２Ａを有し、この外周壁２Ａを連結具５に連結して、絶縁セパレータ２を介して電池セル１が冷却プレート３から離れる方向の位置ずれを阻止することができる。
以上の電源装置は、互いに積層される複数の電池セル同士を絶縁セパレータで絶縁しながら、この絶縁セパレータを介して電池セルを定位置に連結し、さらに、この絶縁セパレータと連結具を介して電池セルが冷却プレートから離れる方向へ位置ずれするのを有効に防止できる。
【００１６】
本発明の電源装置は、冷却機構３０が冷媒の気化熱で冷却プレート３を強制冷却することができる。
以上の電源装置は、冷媒の気化熱で冷却プレートを効率よく低温に冷却して、電池セルを効率よく冷却できる。
【００１７】
本発明の車両は、上記のいずれかの電源装置を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施例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２に示す電源装置の底面斜視図である。
【図４】図１に示す電源装置の一部拡大垂直縦断面図である。
【図５】図４に示す電源装置の組み立て工程を示す分解断面図である。
【図６】本発明の他の実施例にかかる電源装置の分解断面図である。
【図７】エンドプレートと冷却プレートの連結部の他の一例を示す拡大断面図である。
【図８】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９】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１０】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】
【００１９】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置及びこの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この電源装置を備える車両を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２０】
本発明の電源装置は、車両に搭載されて車両を走行させるモータに電力を供給するバッテリシステム、太陽電池などの自然エネルギーを蓄電するバッテリシステム等、大きな出力が要求される用途に適した装置の電源として使用される。
【００２１】
図１ないし図５に示す電源装置は、複数の電池セル１を積層状態に配置している電池ブロック１０と、この電池ブロック１０の両端部に配置されて電池ブロック１０を固定している一対のエンドプレート４と、一対のエンドプレート４を連結して、電池ブロック１０をエンドプレート４の間に固定する連結具５と、電池ブロック１０を構成している各々の電池セル１の冷却面１Ｘに熱結合状態に配置している冷却プレート３と、この冷却プレート３を強制冷却する冷却機構３０とを備える。
【００２２】
電池ブロック１０は、積層している電池セル１の間と、両端に位置する電池セル１とエンドプレート４との間に絶縁セパレータ２を挟着している。この電池ブロック１０は、電池セル１の外装缶を金属製として、プラスチック製の絶縁セパレータ２で絶縁して積層できる。絶縁セパレータ２は、両面を電池セル１に定位置に嵌着できる形状、すなわち外周壁２Ａを設けて、隣接する電池セル１の位置ずれを阻止して積層している。電池ブロックは、電池セルの外装缶をプラスチック等の絶縁材として、絶縁セパレータを挟着することなく積層状態に固定することもできる。
【００２３】
角形電池の電池セル１は、リチウムイオン二次電池である。ただし、電池セルは、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の他の全ての二次電池とすることもできる。図の電池セル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１３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１４を設けている。積層される電池セル１は、隣接する正負の電極端子１３をバスバー１６で連結して互いに直列に接続している。隣接する電池セル１を互いに直列に接続するバッテリシステムは、出力電圧を高くして出力を大きくできる。ただし、バッテリシステムは、隣接する電池セルを並列に接続することもできる。
【００２４】
一対のエンドプレート４は、電池ブロック１０の両端面に設けられ、連結具５に連結されて、積層している電池セル１からなる電池ブロック１０をその間に固定している。エンドプレート４は、電池セル１の外形にほぼ等しい外形の四角形としている。連結具５は金属プレートで、図２と図３に示すように、両端を内側に折曲して折曲片５Ａをエンドプレート４に止ネジ１９で固定している。
【００２５】
図のエンドプレート４の外側面には、連結具５の折曲片５Ａを連結する連結孔４ａを設けている。図２のエンドプレート４は、両側の四隅部に４個の連結孔４ａを設けている。連結孔４ａは雌ネジ穴である。このエンドプレート４は、連結具５を貫通する止ネジ１９を雌ネジ穴にねじ込んで連結具５を固定することができる。
【００２６】
冷却プレート３は、各々の電池セル１を冷却するために、電池ブロック１０を構成する各々の電池セル１の外周面（図においては底面）である冷却面１Ｘに熱結合状態に固定している。冷却プレート３は、エンドプレート４を介して、図４と図５において電池ブロック１０の底面、すなわち各々の電池セル１の冷却面１Ｘに熱結合状態に密着される。冷却プレート３は、直接に電池セル１の冷却面１Ｘに熱結合状態に密着することもできるが、図４と図５の電源装置は、冷却プレート３と電池ブロック１０との間に熱伝導シート６を挟んで、冷却プレート３を熱伝導シート６を介して電池セル１の冷却面１Ｘに密着させている。
【００２７】
熱伝導シート６は、弾性変形するシート、すなわち熱伝導に優れた１ｍｍ〜２ｍｍのクッションシートである。熱伝導シート６は、電池セル１と冷却プレート３とに押し潰される状態に挟まれて、片面を冷却プレート３の熱結合面３Ｘに、他の面を電池セル１の冷却面１Ｘに密着させている。冷却プレート３は、熱伝導シート６を介して各々の電池セル１に熱結合状態に密着されて、電池セル１を効率よく冷却する。この熱伝導シート６は、電池セル１と冷却プレート３との間に効率よく熱伝導する特性の材質、たとえば、シリコン樹脂シート、熱伝導の優れたフィラーを充填しているプラスチックシート、マイカなどが使用される。さらに、熱伝導シート６と電池セル１との間に、また、熱伝導シート６と冷却プレート３との間に、シリコンオイル等の熱伝導ペーストを塗布して、より効率よく熱伝導できる構造にできる。
【００２８】
隣接する電池セル１を直列に接続しているバッテリシステムは、隣接する電池セル１に電位差がある。したがって、電池セル１が金属製の冷却プレート３に電気接続されるとショートして大きなショート電流が流れる。この弊害は、熱伝導シート６に絶縁性のシートを使用して解消できる。熱伝導シート６が冷却プレート３と電池セル１とを絶縁するからである。
【００２９】
図４と図５の断面図に示すように、エンドプレート４は、冷却プレート３の端部を挿入して連結する連結凹部８を対向面に設けている。一方、冷却プレート３は、エンドプレート４の連結凹部８に挿入されて、エンドプレート４に連結される挿入部７を両端部に設けている。連結凹部８は、連結具５でもって、一対のエンドプレート４で電池ブロック１０を挟着して、すなわち、図５の矢印で示すように、一対のエンドプレート４を互いに接近させる方向に締め付けて、冷却プレート３を電池セル１の冷却面１Ｘに密着させる。図５の電源装置は、冷却プレート３の上に電池ブロック１０を配置するので、エンドプレート４が互いに接近して、冷却プレート３を押し上げる傾斜面８Ａを連結凹部８に設けている。傾斜面８Ａは、一対のエンドプレート４が互いに接近して、冷却プレート３を上の電池ブロック１０に密着させるので、エンドプレート４の内側から外側に向かって上り勾配に傾斜している。
【００３０】
冷却プレート３の両端に設けている挿入部７は、電池ブロック１０に熱結合される内面との反対側に位置する外面、図において冷却プレート３の下面側を、エンドプレート４の連結凹部８の傾斜面８Ａに沿う傾斜面７Ａとしている。この構造は、連結具５で一対のエンドプレート４を締め付ける状態で、挿入部７の傾斜面７Ａと連結凹部８の傾斜面８Ａとを互いに摺動させて、冷却プレート３を電池セル１の冷却面１Ｘに密着できる。ただし、冷却プレートの挿入部は、連結凹部の傾斜面に接触する面を必ずしも傾斜面とする必要はなく、連結凹部の傾斜面に摺動できる全ての形状とすることができる。
【００３１】
以上の電源装置は、図５に示すように、冷却プレート３の上に電池ブロック１０を配置し、この冷却プレート３の挿入部７をエンドプレート４の連結凹部８に案内し、この状態で、連結具５で一対のエンドプレート４を連結し、一対のエンドプレート４を互いに接近させるように締め付けて、電池ブロック１０の両端面を挟着する。互いに接近する一対のエンドプレート４は、冷却プレート３の挿入部７を連結凹部８の傾斜面８Ａに沿って摺動させて、冷却プレート３を押し上げて各々の電池セル１の冷却面１Ｘに熱結合状態に密着させる。
【００３２】
図４と図５の電源装置は、エンドプレート４を貫通する連結凹部８を設けている。この電源装置は、エンドプレート４に貫通して、冷却プレート３の幅方向に延びるスリット状の連結凹部８を設けている。スリット状の連結凹部８は、エンドプレート３の内面側における上下の開口幅を広くすると共に、外面側における上下の開口幅を狭くしており、連結凹部８の下側の内面に、エンドプレート４の内側から外側に向かって上り勾配に傾斜する傾斜面８Ａを設けている。このように、エンドプレート４を貫通する連結凹部８に冷却プレート３の挿入部７を挿入する構造は、連結凹部８に挿入される挿入部７の挿入量を大きくできる。それは、挿入部７をエンドプレート４に貫通させて、その先端をエンドプレート４に当接させることなく挿入できるからである。さらに、連結凹部８に挿入する挿入部７の挿入量を大きくできるので、連結凹部８の傾斜面８Ａ及び挿入部７の傾斜面７Ａの水平面に対する傾斜角を小さくしながら、連結凹部８の傾斜面８Ａと挿入部７の傾斜面７Ａとをスムーズに摺動させて冷却プレート３を押し上げできる。
【００３３】
ただ、電源装置は、図６に示すように、エンドプレート４を貫通しない連結凹部８を設けることもできる。このエンドプレート４は、対向面側に冷却プレート３の幅方向に延びるスリット状の連結凹部８を設けるが、エンドプレート４を貫通させることなく溝状としている。溝状の連結凹部８は、下側の内面をエンドプレート４の内側から外側に向かって、いいかえると開口縁から奥に向かって上り勾配に傾斜させて傾斜面８Ａとしている。この電源装置は、連結凹部８の傾斜面８Ａ及び挿入部７の傾斜面７Ａの水平面に対する傾斜角を大きくすることで、連結凹部８への挿入部７の挿入量を小さくしながら冷却プレート３を確実に押し上げできる。
【００３４】
以上の電源装置は、図４の一部拡大断面図に示すように、連結凹部８の傾斜面８Ａと挿入部７の傾斜面７Ａとの境界部分にグリスやオイル等の潤滑剤４０を塗布して摺動抵抗を小さくしている。これにより、連結具５で一対のエンドプレート４を互いに接近させるように締め付ける状態で、挿入部７の傾斜面７Ａを連結凹部８の傾斜面８Ａにスムーズに摺動させて冷却プレート３を押し上げるようにしている。さらに、連結凹部の傾斜面や挿入部の傾斜面は、その表面を低抵抗な状態に表面加工することもできる。たとえば、連結凹部や挿入部は、傾斜面の表面をフッ素樹脂加工して摺動抵抗を小さくしてスムーズに摺動できる。
【００３５】
さらに、図７に示すエンドプレート４の連結凹部８は、冷却プレート３の挿入部７を低抵抗な状態で摺動できるように、連結凹部８の傾斜面８Ａに摺動機構４１を設けている。図に示す摺動機構４１は、傾斜面８Ａに回転できるように設けたボールベアリング４２を備えている。エンドプレート４は、連結凹部８の傾斜面８Ａに摺動凹部４３を設けており、この摺動凹部４３にボールベアリング４２を回転できるように連結している。摺動凹部４３は、ボールベアリング４２の上端部を傾斜面８Ａから表出させる開口部を設けており、この開口部の開口幅をボールベアリング４２の直径よりも小さくして、ボールベアリング４２が外側にこぼれることなく回転できるようにしている。さらに、摺動凹部４３は、ボールベアリング４２の上端部が傾斜面８Ａから突出する深さに成形しており、ボールベアリング４２の突出端を冷却プレート３の挿入部７の傾斜面７Ａに接触させて、挿入部７をスムーズにスライドできるようにしている。この摺動機構４１は、図示しないが、複数のボールベアリング４２を連結凹部８の幅方向に並べて配列して、冷却プレート３の挿入部７を低抵抗な状態でスライドできるようにしている。図７のエンドプレート４は、挿入部７の挿入方向に２列のボールベアリング４２を配列しているが、ボールベアリングは、１列に設けることも、３列以上に設けることもできる。以上の摺動機構４１は、回転するボールベアリング４２によって、連結凹部８と挿入部７の摺動抵抗を小さくして、挿入部７を連結凹部８にスムーズに挿入できる。さらに、摺動機構は、グリスやオイル等の潤滑剤を塗布して摺動抵抗を小さくすることができる。さらに、摺動機構には、ボールベアリングにかわってローラーベアリングも使用できる。さらに、図７に示す摺動機構４１は、エンドプレート４の連結凹部８の傾斜面８Ａに設けているが、摺動機構は、図示しないが、冷却プレートの挿入部の傾斜面に設けることもできる。
【００３６】
さらに、図３の電源装置の冷却プレート３は、下面に補強部３８を設けている。図の冷却プレート３は、電池セル１の積層方向である縦方向に延びる複数列の凸条３８Ａを設けて補強部３８としている。この冷却プレート３は、連結具５で一対のエンドプレート４を互いに接近させるように締め付ける状態で、冷却プレート３が湾曲して変形するのを有効に防止できる。図の補強部３８は、凸条３８Ａで構成しているが、補強部は、縦方向に延びる縦溝とすることもできる。
【００３７】
さらに、図４の電源装置の冷却プレート３は、電池ブロック１０に熱結合される熱結合面３Ｘと挿入部７との境界にストッパ段差３Ｙを設けて、熱結合面３Ｘを挿入部７から電池ブロック１０に向かって上方に突出させている。この電源装置は、冷却プレート３の上に電池ブロック１０を配置し、この冷却プレート３の挿入部７をエンドプレート４の連結凹部８に案内して、連結具５で一対のエンドプレート４を互いに接近させるように締め付ける状態で、冷却プレート３のストッパ段差３Ｙをエンドプレート４の内面に接触させて、冷却プレート３とエンドプレート４とを定位置に連結することができる。この電源装置は、ストッパ段差３Ｙにエンドプレート４の内面を当接させることで一対のエンドプレート４の間隔を特定して、一対のエンドプレート４の間隔を一定とするように電池ブロック１０を固定できる。
【００３８】
さらに、図４と図５の電源装置は、電池ブロック１０の両端面とエンドプレート４との間に、クッション材９を配置している。クッション材９は、ゴム、軟質プラスチック、軟質プラスチック発泡体などのゴム状弾性体をシート状に成形したものである。このクッション材９は、連結具５を介して一対のエンドプレート４で電池ブロック１０を挟着する状態で、電池ブロック１０の両端に積層される絶縁セパレータ２の外側面とエンドプレート３の内側面とに面接触状態で押圧される。この構造は、クッション材９を介して電池ブロック１０を弾性的に押圧するので、冷却プレート３とエンドプレート４との連結部や電池ブロック１０に寸法誤差があっても、この寸法誤差をクッション材９で吸収して遊びなく定位置に配置できる。
【００３９】
さらに、図１ないし図３の電源装置は、エンドプレート４に、電池ブロック１０の電池セル１が冷却プレート３から離れる方向、図において上方に位置ずれするのを防止する固定機構２０を設けている。図の固定機構２０は、電池セル１の間に挟着してなる絶縁セパレータ２とこの絶縁セパレータ２に連結してなる連結具５で構成している。図に示す絶縁セパレータ２は、電池セル１を内側に配置して定位置に連結する外周壁２Ａを有しており、この外周壁２Ａを連結具５に連結している。図の連結具５は、上端を電池ブロック１０の上面に向かって折曲して、絶縁セパレータ２の上面の側部を係止状態で連結する折曲連結片５Ｂを、電池セル１の積層方向に延長して設けている。この固定機構２０は、電池ブロック１０の両側に連結される連結具５の折曲連結片５Ｂで電池ブロック１０の上面の両側部を係止して、電池セル１が冷却プレート３から離れる方向へ位置ずれするのを阻止している。ただ、固定機構は、電池ブロックの両側面において、連結具を係止して連結する連結部を絶縁セパレータの外周壁に設けて、この連結部に連結具を連結して、この連結具をエンドプレートに固定することもできる。
【００４０】
ただ、固定機構は、絶縁セパレータをエンドプレートに連結する部材を連結具には特定しない。固定機構は、連結具とは異なる部材を介して、電池ブロックの絶縁セパレータが冷却プレートから離れる方向に位置ずれするのを防止する固定こともできる。図示しないが、この部材にとして、例えば、電池ブロックの上面に配置されて、両端をエンドプレートに固定してなる固定ロッドが使用できる。さらに、固定機構は、連結具や固定ロッドに代わって、電池セルの安全弁から排出される排出ガスを外部に排出するガス排気ダクトや、電池ブロックの上面に固定されて回路基板等が収納される上面プレート等を電池ブロックの絶縁セパレータの上面に配置して連結すると共に、その両端をエンドプレートに固定して実現することもできる。
【００４１】
電池セル１を冷却する冷却プレート３は、冷媒を通過させる冷媒通路（図示せず）を内部に設けている。この冷媒通路に冷却機構３０から冷媒が供給されて冷却プレート３は冷却される。冷却プレート３は、冷却機構３０から供給されるフレオンや炭酸ガスなどの冷媒を、冷媒通路の内部で気化する気化熱で冷却プレート３を冷却する。
【００４２】
冷却プレート３を冷媒の気化熱で強制冷却する冷却機構３０は、図１に示すように、冷却プレート３から排出される気体状の冷媒を加圧するコンプレッサ３２と、このコンプレッサ３２で加圧された冷媒を冷却して液化させるコンデンサ３３と、このコンデンサ３３で液化された液体を蓄えるレシーバータンク３４と、このレシーバータンク３４の冷媒を冷却プレート３に供給する流量調整弁又はキャピラリーチューブ３５Ａからなる膨張弁３５とを備えている。この冷却機構３０は、膨張弁３５を介して液化された冷媒を冷却プレート３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３を冷却する。
【００４３】
図１に示す冷却機構３０の膨張弁３５は、冷媒の流量を絞る細い管からなるキャピラリーチューブ３５Ａで、冷媒路に供給する冷媒量を制限して冷媒を断熱膨張させる。キャピラリーチューブ３５Ａの膨張弁３５は、冷媒の供給量を、冷却プレート３の冷媒路３１で、冷媒を完全に気化させてガスの状態で排出する量に制限する。コンデンサ３３は、コンプレッサ３２から供給される気体状の冷媒を冷却して液化させる。コンデンサ３３は、冷媒の熱を放熱して液化させるので、車両に設けたラジエータの前に配設される。コンプレッサ３２は、車両のエンジンで駆動され、あるいはモータに駆動されて、冷媒路から排出される気体状の冷媒を加圧してコンデンサ３３に供給する。この冷却機構３０は、コンプレッサ３２で加圧された冷媒をコンデンサ３３で冷却して液化し、液化された冷媒をレシーバータンク３４に蓄え、レシーバータンク３４の冷媒を冷却プレート３に供給し、冷却プレート３の冷媒路３１の内部で冷媒を気化させて気化熱で冷却プレート３を冷却する。
【００４４】
以上の冷却機構３０として、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電源装置の冷却機構３０に併用することができる。この構造は、電池ブロック１０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１０を効率よく冷却できる。とくに、電池ブロック１０を冷却するための冷却カロリーは、車両の冷房に要する冷却カロリーに比較して極めて小さい。このため、車両の冷房用の冷却機構を電池ブロックの冷却に併用しても、車両の冷房能力をほとんど低下させることなく、電池ブロックを効果的に冷却できる。
【００４５】
さらに、冷却機構３０は、冷却プレート３の冷却をコントロールする制御回路３７を備えており、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３の冷却状態をコントロールしている。制御回路３７は、冷却プレート３の流入側をレシーバータンク３４に連結している開閉弁３６を制御する。開閉弁３６は、制御回路３７で開閉されて、冷却プレート３の冷却状態をコントロールする。開閉弁３６が開弁されて、冷却プレート３は冷却状態となる。開閉弁３６が開弁されると、レシーバータンク３４の冷媒が膨張弁３５を介して冷却プレート３に供給される。冷却プレート３に供給された冷媒は、内部で気化されて気化熱で冷却プレート３を冷却する。冷却プレート３を冷却して気化された冷媒は、コンプレッサ３２に吸入されて、コンデンサ３３からレシーバータンク３４に循環される。開閉弁３６が閉弁されると、冷媒が冷却プレート３に循環されず、冷却プレート３は非冷却状態となる。冷却機構３０は、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３に冷媒を供給して冷却し、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３への冷媒の供給を停止して、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。
【００４６】
以上の冷却プレート３は、冷媒の気化熱で低温に冷却するが、冷却プレートは、気化熱によらず冷却することもできる。この冷却プレートは、冷媒路に、低温に冷却されたブラインなどの冷媒を供給して、冷媒の気化熱でなくて、低温の冷媒で直接に冷却プレートを冷却する。冷媒としてブラインを循環させる冷却機構は、ブライン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ブラインの冷却に利用できる。
【００４７】
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。
【００４８】
（ハイブリッド車用電源装置）
図８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９０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９０と、電源装置９０の電池を充電する発電機９４とを備えている。電源装置９０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９０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、たと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９０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９０の電池を充電する。
【００４９】
（電気自動車用電源装置）
また、図９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９０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９０と、この電源装置９０の電池を充電する発電機９４とを備えている。電源装置９０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９０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９０の電池を充電する。
【００５０】
（蓄電用電源装置）
さらに、本発明は、電源装置の用途を、車両を走行させるモータの電源には特定しない。本発明の電源装置は、太陽光発電や風力発電等で発電された電力で電池を充電して蓄電する蓄電装置用の電源として使用することができ、あるいは、夜間の深夜電力を利用して電池を充電して蓄電する蓄電装置用の電源として使用することもできる。深夜電力で充電される電源装置は、発電所の余剰電力である深夜電力で充電して、電力負荷の大きくなる昼間に電力を出力して、昼間のピーク電力を小さく制限することができる。さらに、電源装置は、太陽電池の出力と深夜電力の両方で充電する電源としても使用できる。この電源装置は、太陽電池で発電される電力と深夜電力の両方を有効に利用して、天候や消費電力を考慮しながら効率よく蓄電できる。
【００５１】
図１０に示す蓄電装置は、商用電源の深夜電力や太陽電池等の充電用電源８５で電源装置８０の電池セル１を充電し、電源装置８０の電池セル１を放電して負荷８１のＤＣ／ＡＣインバータ８２に電力を供給する。このため、図１０の蓄電装置は、充電モードと放電モードを備える。充電用電源８５は、充電スイッチ８６を介して電源装置８０に接続されており、ＤＣ／ＡＣインバータ８２は、放電スイッチ８４を介して電源装置８０に接続されている。放電スイッチ８４及び充電スイッチ８６のＯＮ／ＯＦＦは、電源装置８０の制御回路８７によって切り替えられる。充電モードにおいて、制御回路８７は充電スイッチ８６をＯＮに、放電スイッチ８４をＯＦＦに切り替えて、充電用電源８５から供給される電力で電源装置８０の電池セル１を充電する。電源装置８０は、充電が完了して満充電になり、あるいは所定値以上の容量が充電されると、制御回路８７が充電スイッチ８６をＯＦＦに切り換えて充電を停止する。また、放電モードにおいて、制御回路８７は、放電スイッチ８４をＯＮに、充電スイッチ８６をＯＦＦに切り替えて、電源装置８０から負荷８１へ電力を供給する。電源装置８０から電力が供給される負荷８１は、ＤＣ／ＡＣインバータ８２を介して電源装置８０からの電力を電気機器８３に供給する。電源装置８０は、電池セル１の残容量が所定の容量まで低下すると、制御回路８７が放電スイッチ８４をＯＦＦに切り換えて放電を停止する。さらに、蓄電装置は、必要に応じて、充電スイッチ８６と放電スイッチ８４の両方をＯＮにして、負荷８１への電力供給と、電源装置８０への充電を同時に行うこともできる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
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】
【００５３】
１…電池セル                  １Ｘ…冷却面
２…絶縁セパレータ            ２Ａ…外周壁
３…冷却プレート              ３Ｘ…熱結合面
３Ｙ…ストッパ段差
４…エンドプレート            ４ａ…連結孔
５…連結具                    ５Ａ…折曲片
５Ｂ…折曲連結片
６…熱伝導シート
７…挿入部                    ７Ａ…傾斜面
８…連結凹部                  ８Ａ…傾斜面
９…クッション材
１０…電池ブロック
１３…電極端子
１４…開口部
１６…バスバー
１９…止ネジ
２０…固定機構
３０…冷却機構
３２…コンプレッサ
３３…コンデンサ
３４…レシーバータンク
３５…膨張弁                  ３５Ａ…キャピラリーチューブ
３６…開閉弁
３７…制御回路
３８…補強リブ                ３８Ａ…凸条
４０…潤滑剤
４１…摺動機構
４２…ボールベアリング
４３…摺動凹部
８０…電源装置
８１…負荷
８２…ＤＣ／ＡＣインバータ
８３…電気機器
８４…放電スイッチ
８５…充電用電源
８６…充電スイッチ
８７…制御回路
９０…電源装置
９３…モータ
９４…発電機
９５…ＤＣ／ＡＣインバータ
９６…エンジン
ＥＶ…車両
ＨＶ…車両
【図１】
2013084444.tif 000003
【図２】
2013084444.tif 000004
【図３】
2013084444.tif 000005
【図４】
2013084444.tif 000006
【図５】
2013084444.tif 000007
【図６】
2013084444.tif 000008
【図７】
2013084444.tif 000009
【図８】
2013084444.tif 000010
【図９】
2013084444.tif 000011
【図１０】
2013084444.tif 000012