CN102054951A - 车辆用电源装置及具备其的车辆和该电源装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够在气密状态下将排出管道和电池单元的排气口可靠连接的车辆用电源装置及具备其的车辆和该电源装置的制造方法。该电源装置具备：电池组(2)，其通过以排气阀(11)的排气口(12)配置在大致相同面上的姿势层叠多个方形电池单元(1A)而形成；排出管道(20)，其为中空状且与构成电池组(2)的各个方形电池单元(1A)的排气口(12)对置，并向外部排放从排气口(12)排出的气体；外装壳体(30)，其收容电池组(2)，该电池组(2)配置有排出管道(20)。排出管道(20)在与一对导向片(26)不同的位置上具备向下方突出的卡止片(40)，电池组(2)在与卡止片(40)对应的位置具备与卡止片(40)卡合的被卡止片(45)。

Description

车辆用电源装置及具备其的车辆和该电源装置的制造方法
技术领域
本发明主要涉及一种向驱动混合动力机动车、电动机动车等机动车的电机供电的车辆用的电源装置和具备该电源装置的车辆以及车辆用电源装置的制造方法，尤其涉及利用排出管道向外部排出由电池单元的排气阀排出的气体的车辆用电源装置和具备其的车辆以及车辆用电源装置的制造方法。
背景技术
具备多个电池单元的电池系统，由于能够串联连接电池单元以增高输出电压，所以能够如混合动力车的电源装置那样用于以大电流充放电的用途。该电池系统在车辆加速时放出极大的电流，另外，在再生制动等状态下，以相当大的电流充电。为了防止因过度充电、过度放电导致内压上升的异常状态下的损坏以确保安全性，该电池系统在电池单元设有排气阀。排气阀在电池的内压异常上升时打开阀以排出气体。对于具备多个电池单元的电池系统而言，将由电池单元排出的气体快速排放到外部是很重要的。尤其对于如锂离子电池那样使用非水系的电解液的方形电池单元而言，快速排放排出气体是很重要的。为了实现该目的，开发了将排气管连结电池单元的排气阀的排出口的电池系统(参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2007-157633号公报
引用文献1中的电池系统在方形电池的排气口连结排气管。该电池系统利用排气管将方形电池的排出气体排放到外部。关于该电池系统，通过层叠多个方形电池单元并以端板夹持其两端面形成电池组。该电池组在上表面配置有排气管并将各个方形电池单元的排气口连结于排气管。排气管的两端部固定在电池组端板上并被配置在电池组的规定位置处。
具有这样结构的电池系统需要将排气管和各个方形电池单元的排气口连结，以防止气体泄漏。关于方形电池单元，当电池的内压异常高时，排气阀打开以从排气口喷出高温、高压的气体。当为了可靠地将由排气口强力喷出的高温、高压气体引导并排出而配置管道时，排出管道的定位是重要的。
如图23的剖视图所示，作为排出管道的固定结构，能够想到在电池组192和外装壳体193的上壳体之间配置排出管道194并将排出管道194固定在外装壳体193上的结构。在该结构中，为了将排出管道与电池单元的排气口195气密性连接，所以夹入有密封件等。
虽然上壳体与下壳体接合从而构成外装壳体，但是在上壳体上预先固定有排出管道的状态下，当与下壳体接合时，为了可靠地确保排气管道和排气口95间的气密性，需要充分确保密封件的压缩余量。当密封件的突出量大时，由于密封件的变形量变大所以向上的反作用力也变大。因此，为了克服反作用力需要增大对上壳体的按压力，从而造成上壳体的固定作业复杂。另外，由于密封件位于上壳体的内部，所以即使因作为上壳体的壳体的嵌合作业造成密封件的错位、不期望的咬合等，也无法从外部确认。这样，关于所述的固定结构，存在无法容易地将排出管道和排气口95在气密状态下可靠连接的问题。
发明内容
本发明是为了这样的问题点而完成的，其主要目的在于提供一种能够将排出管道与电池单元的排气口在气密状态下可靠连接的车辆用电池装置和具备其的车辆以及车辆用装置的制造方法。
为了实现上述目的，根据本发明的第一方面的电源装置具备：电池组2，其通过以排气阀11的排气口12配置在大致相同面上的姿势层叠多个方形电池单元1A而形成；排出管道20，其为中空状且与构成所述电池组2的各个方形电池单元1A的排气口12对置，并向外部排放从排气口12排出的气体；外装壳体30，其收容电池组2，所述电池组2配置有所述排出管道20，其中，可以为所述排出管道20具备向下方突出的卡止片40，所述电池组2在与所述卡止片40对应的位置具备与所述卡止片40卡合的被卡止片45。由此，排出管道和电池组利用卡止片和被卡止片连结、固定。其结果是，由于能够在电池组侧固定排出管道，所以在预先将排出管道与电池组气密连结之后，能够闭塞上壳体，与在上壳体侧固定排出管道的方式相比，能够获得容易维持、实现气密性的优点。
另外，根据第二方面的电源装置，所述外装壳体可以被分割为上壳体32和下壳体31，能够在所述下壳体31上固定电池组2。由此，由于在将电池组固定在下壳体的状态下能够将排出管道固定在电池组上，所以在将上壳体和下壳体嵌合之前，能够确认排出管道与电池组气密性连接的事实，从而能够提高可靠性。
进一步，根据第三方面的电源装置，可以为所述卡止片40具备：卡止垂直片41，其向下方延伸；卡止钩爪片42，其由所述卡止垂直片41的前端回卷成锐角而成，所述卡止钩爪片42具有：压入斜面43，其朝向所述卡止垂直片41的前端变细；压入上表面44，其从所述卡止垂直片41的侧面向外侧比水平面更向上地倾斜，所述被卡止片45具备：被卡止垂直片46，其向上方延伸；被卡止钩爪片47，其由所述被卡止垂直片46的前端回卷成锐角而成，所述卡止钩爪片47具有：被压入斜面48，其朝向所述被卡止垂直片46的前端变细；压入下表面49，其从所述被卡止垂直片46的侧面向外侧比水平面更向下地倾斜，通过使所述压入上表面44和压入下表面49抵接，将所述卡止片40卡止在被卡止片45上。由此，通过将卡止片压入被卡止片，能够将排出管道卡止，以使其不从电池组脱离。
另外，根据第四方面的电源装置，可以为所述排出管道20还从侧面突出有一对导向片26，所述电池组2还向上方突出有突出片27，所述突出片27插入所述一对导向片26之间，并在所述一对导向片26之间被保持，并且，所述排出管道20从下方突出有连结凸部29，所述电池组2形成夹持所述连结凸部29的连结凹部18B，所述一对导向片26的突出方向和所述连结凹部18B的内壁大致正交。由此，通过使一对导向片的突出方向与连结凹部的内壁大致垂直，能够在排出管道相对于电池组在前后左右方向被定位的状态下将其固定。
另外，根据第五方面的电源装置，所述一对导向片26和所述卡止片40能够设在所述排出管道20的不同侧面上。由此，能够将定位用的导向片和固定用的卡止片稳定在不同的位置上并使其发挥功能。
另外，根据第六方面的电源装置，所述电池组2还可以具有夹在所述方形电池单元1A彼此之间的绝缘性的分隔板15，所述电池组2交替层叠着所述方形电池单元1A和分隔板15，所述突出片27形成在所述分隔板15上。由此，在绝缘性的分隔板上能够设置连结排出管道的突出片，从而在成型上获得优势。
另外，根据第七方面的电源装置，其中，还具备配置在多个电池组2之间的绝缘性的连结板，所述连结凹部18B能够形成在所述连结板上。由此，能够在绝缘性的连结板上设置排出管道的连结结构，从而在成型上获得优势。
另外，根据第八方面的电源装置，其中，所述连结凸部可以形成为棒状，所述连结凹部18B形成为所述棒状的连结凸部能够插入的孔状。由此，能够将棒状的连结凸部插入孔状的连结凹部，从而能够相对于电池组对排出管道定位。
另外，根据第九方面的具备电源装置的车辆，其可以具备上述的任一个电源装置。
另外，根据第十方面的电源装置的制造方法可以包括如下工序：获得电池组2的工序，将用于经由排气阀11排出内部气体的排气口12设于一个面上的多个方形电池单元1A隔着绝缘性分隔板15以所述排气口12配置在大致相同面上的姿势层叠，从而获得电池组2；插入工序，在上表面开口的下壳体31内收容所述电池组2，为了将用于向外部排放从所述排气口12排出的气体的中空状排出管道20以气密状态与所述电池组2连接，而将从所述分隔板15向上方突出的突出片27插入设在所述排出管道20侧面的一对导向片26之间，并且，使从所述排出管道20的下方突出的连结凸部29插入连结凹部18B，该连结凹部18B沿着与所述一对导向片26的突出方向大致正交的方向延伸、且形成在所述电池组2上；闭塞工序，利用上壳体32闭塞所述下壳体31的开口面。由此，因为无需在上壳体上预先固定排出管道，所以能够在壳体闭塞前可靠地进行排出管道和电池组的气密性连结。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的电源装置的立体图。
图2是图1所示的电源装置的沿II-II线的剖视图。
图3是从图1所示的电源装置拆除上壳体后的立体图。
图4是从图1所示的电源装置拆除壳体后的立体图。
图5是从图4所示的电源装置拆下排出管道后的分解立体图。
图6是图5所示的电源装置的分解立体图。
图7是图4所示的电源装置的侧视图。
图8是图1所示的电源装置的重要部分的放大垂直纵向剖视图，相当于沿图1的VIII-VIII线的剖视图。
图9是图4所示的排出管道的立体图。
图10是图9所示的排出管道的局部放大分解立体图。
图11是排出管道的放大横向剖视图。
图12是表示排出管道和电池组侧的固定结构的放大立体图。
图13是图12的排出管道和电池组的分解立体图。
图14是表示基于卡止片和被卡止片的固定结构的剖视图。
图15是表示排出管道和电池组的连结结构的放大立体图。
图16是表示图15所示的排出管道和电池组的连结结构的分解立体图。
图17是表示连结管道和电池组的连结结构的放大立体图。
图18是表示图17所示的排出管道和电池组的连结结构的分解立体图。
图19是表示连结管道和电池组的连结结构的变形例的放大立体图。
图20是图19的排出管道和电池组的分解立体图。
图21是表示在利用发动机和电机行驶的混合动力车上搭载电源装置的例子的框图。
图22是表示在仅利用电机行驶的电动机动车上搭载电源装置的例子的框体。
图23是表示排出管道的固定结构的一个例子的剖视图。
附图标记说明
100、100B、100C  电源装置
1   电池单元；1A  方形电池单元
2   电池组
3   电池固定架
4   端板
5   连结固定件
10  外周面
11  排气阀
12  排气口
13  电极端子
14  层叠间隙
15  分隔板；15A  槽；15B  突出部；15C  隔壁肋
16  冷却间隙
17  罩部；17A  开闭罩
18  连结板；18A  突出部；18B、18B’  连结凹部
20  排出管道
21  弹性按压件
22  密封件；22A  贯通孔；22B  边界闭塞部；22C  嵌装槽
23  连结管道
24  连结凸起
25  凸条
26  导向片
27  突出片
28  连结臂
29、29B  连结凸部
30  外装壳体
31  下壳体；31A  侧壁部；31a  弯折片；31B  凸条；
32  上壳体；32A  侧壁部；32a  弯折片
33  空气管道；33A  中间空气管道；33B  侧部空气管道
40  卡止片
41  卡止垂直片
42  卡止钩爪片
43  压入斜面
44  压入上表面
45  被卡止片
46  被卡止垂直片
47  被卡止钩爪片
48  被压入斜面
49  压入下表面
93  电机
94  发电机
95  DC/AC逆变器
96  发动机
191 方形电池单元
192 电池组
193 外装壳体
194 排出管道
195 排气口
EV、HV  车辆
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的实施方式。虽然以下所示的实施方式例示出用于将本发明的技术思想具体化的车辆用电源装置和具备其的车辆以及车辆用电源装置的制造方法、电源装置的充放电控制方法等，但是本发明的车辆用电源装置和具备其的车辆以及车辆用电源装置的制造方法、电源装置的充放电控制方法并不特定于以下结构。需要说明的是，权利要求书中所记载的部件也不会特定为实施方式中的部件。尤其是，只要对实施方式中所记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对的配置等只要没有特定的记载，本发明的范围就不仅限于此，而只是作为说明例。需要说明的是，为了明确说明各附图中所示的部件的大小、位置关系等，采用了夸张画法。而且，在以下的说明中，使用相同的名称、符号表示相同或性质相同的部件，并适当省略了对其的详细说明。进一步而言，构成本发明的各元件可以采用以相同的部件构成多个元件、以一个部件兼用多个元件的方式，反之也能够通过以多个部件分担一个部件的功能以实现该功能。另外，一部分在实施例、实施方式中说明的内容能够被其他的实施例、实施方式利用。
根据图1～图18说明一个适用了作为实施方式的电源装置的车辆用电源装置的例子。在这些附图中，图1是电源装置的立体图，图2是图1的电源装置的沿II-II线的剖视图，图3是从图1的电源装置拆除上壳体后的立体图，图4是从图1的电源装置拆除壳体后的立体图，图5是从图4拆下排出管道后的分解立体图，图6是图5的电源装置的分解立体图，图7是图4的电源装置的侧视图，图8是相当于图1的电源装置的沿VIII-VIII线的剖视图的重要部分的放大垂直纵向剖视图，图9是图4的排出管道的立体图，图10是图9的排出管道的局部放大分解立体图，图11是排出管道的放大横向剖视图，图12是排出管道和电池组侧的固定结构的放大立体图，图13是图12的排出管道和电池组的分解立体图，图14是基于卡止片和被卡止片的固定结构的剖视图，图15是排出管道和电池组的连结结构的放大立体图，图16是表示图15的排出管道和电池组的连结结构的分解立体图，图17是表示连结管道和电池组的连结结构的放大立体图，图18是分别表示图17的排出管道和电池组的连结结构的分解立体图。这些附图中所示的电源装置主要是最适合用于利用发动机和电机二者行驶的混合动力车、仅利用电机行驶的电动机动车等电动车辆的电源。但是，本发明的电源装置也能够用于混合动力车、电气机动车以外的车辆、或者用于电动车辆以外的要求大输出的用途。
图1至图3所示的电源装置100具备：连接有具有排气阀11的多个电池单元1的电池组2、与构成该电池组2的各个电池单元1的排气阀11的排气口12连结并向外部排出从排气口12排出的气体的中空状的排出管道20。在图3中，电池组2收容在外装壳体30内，并在上表面固定有排出管道20。
关于图4至图7中的电池组2，电池单元1为方形电池单元1A，层叠多个方形电池单元1A而形成电池组2。利用电池固定架3在外侧固定该电池组2。在电源装置100中，在相同面上纵横地配置有多个电池组2，例如图4所示的4个电池组2。如图8所示，方形电池单元1A以将设有排气口12的外周面10配置在相同面上的姿势，且隔着隔板15层叠而形成电池组2。为了连结构成该电池组2的方形电池单元1A的排气口12，配置有将由排气口12排出的气体向外部排气的中空状的排出管道20。图8中的方形电池单元1A以设有排气阀11的外周面10为上表面的姿势层叠。
如图2等所示，方形电池1A的宽度比厚度大，换而言之，方形电池1A为厚度比宽度薄的方形电池，并且形成为在厚度方向层叠而构成电池组2。该方形电池1A为锂离子二次电池。但是，方形电池单元也可以是镍氢电池、镍镉电池等二次电池。图5、图7中的方形电池单元1A是将宽度大的两表面形成为四边形的电池，并且形成为以两表面对置的方式层叠的电池组2。另外，方形电池单元1A在图8等所示的上表面的中央部设有排气阀11的排气口12。正负的电极端子13突出地设置在方形电池单元的上表面的两端部。
排气阀11在方形电池单元1A的内压高于设定压力时打开阀，以防止内压上升。该排气阀11内置有闭塞排气口12的阀体(未图示)。阀体为在设定压力下被破坏的薄膜或者为了在设定压力下开阀而由弹性体按压在阀座上的阀。当排气阀11开阀时，方形电池单元1A的内部经由排气口12向外部开放，从而放出内部的气体而防止内压上升。
邻接的方形电池单元1A连接正负的电极端子13且相互串联。在电源装置中，经由母线将邻接的方形电池单元的正负电极端子13相互串联连接。邻接的方形电池单元相互串联的电源装置能够提高输出电压并增大输出。但是，在电源装置中，也能够将邻接的方形电池单元并联。
如图8所示，电池组2在层叠的方形电池单元1A间夹持有隔板15。隔板15使邻接的方形电池单元1A绝缘。虽未图示，隔板15为在两面嵌装有方形电池单元1A而配置在特定位置的形状，从而能够使邻接的方形电池单元1A不错位地层叠。对于以隔板15绝缘而层叠的方形电池1A，能够用铝等金属制成外装罐。关于在方形电池单元1A间夹持分隔板15的结构，以塑料等热传导率低的材质制成分隔板15，从而能够获得有效防止邻接的方形电池单元1A的热散逸(thermal runaway)。
为了有效地冷却方形电池单元1A，层叠在方形电池单元1A上的分隔板15在方形电池单元1A间设有使空气等冷却气体通过的冷却间隙16。图8中的分隔板15在与方形电池单元1A对置的面上设有延伸到两侧缘的槽15A，并在与方形电池单元1A之间设有冷却间隙16。分隔板15以规定的间隔相互平行地设有多个槽15A。分隔板15在两个面上设置槽15A，在相互邻接的方形电池单元1A和分隔板15间设有冷却间隙16。该结构是形成在分隔板15两侧的冷却间隙16，其具有能够有效冷却两侧的方形电池单元1A的特征。但是，分隔板也能够仅在一个面上设置槽并且在方形电池单元1A和分隔板之间设置冷却间隙。冷却间隙16以在电池组2的左右开口的方式沿水平方向设置。向冷却间隙16强制送风的空气直接有效冷却方形电池单元1A的外装罐。该结构具有在有效阻止方形电池单元1A的热散逸的同时还能够有效冷却方形电池单元1A的特征。
将方形电池单元1A固定为层叠状态而形成电池组2的电池固定架3具备：由两端面夹持电池组2的一对端板4和将两端部或者中间部连结在一对端板4的连结固定件5。
端板4形成为与方形电池单元1A的外形相同的形状和尺寸，并且由两端面夹持并固定层叠的电池组2。端板4由塑料或金属制成，在外侧面一体成形地设有沿纵横方向伸出的加强肋。端板可以固定加强金属件而加固。可以将连结固定件固定于该加强金属件上。这种结构具有用加强金属件加强端板从而使结构牢固以及能够牢固地将连结固定件连结的特征。尤其是，这种结构具有以塑料成形端板从而能够使其本身牢固的特征。但是，端板无须使用加强金属件加强，例如也能够以金属形成端板并在不设置加强金属件的情况下直接固定连结固定件。
连结固定件5由铁等金属制成，其两端或者中间由固定螺钉(未图示)固定在端板4上。
在图2至图7所示的电源装置100中，在各电池组2的上表面配置有排出管道20。图9和图10分别表示排出管道20的立体图和分解立体图，图11表示将排出管道20连接到电池组后的状态的放大剖视图。排出管道20由绝缘性的塑料成形。绝缘性的塑料为尼龙树脂、环氧树脂等塑料。但是，排出管道也可以由金属制成。另外，虽未图示，排出管道还能够以上侧为金属板、下侧为塑料的方式制成。由于该排出管道由绝缘性的塑料成形，所以即使排出管道与方形电池单元的表面接触，也不会导致方形电池单元的外装罐短路。将多个方形电池单元1A层叠的电池组2通过串联连接邻接的方形电池单元1A而提高了输出电压。对于该电池组2而言，邻接的方形电池单元1A的外装罐上存在电位差。因此，当排出管道20与邻接的方形电池单元1A的外装罐接触时，具有电位差的外装罐发生短路。以绝缘材料的塑料制成与电池组2对置的下侧的排出管道或者整体以绝缘材料的塑料形成的排出管道20即使与方形电池单元1A的外装罐接触，也不会发生短路。
排出管道20配置在电池组2和外装壳体30之间。在该电源装置中，以外装壳体30将排出管道20弹性按压在电池组2上并配置在特定位置。在图2、图8以及图11的电源装置100中，在外装壳体30和排出管道20之间设有外装壳体30将排出管道20弹性按压在电池组2的表面上的弹性按压件21。为了将弹性按压件21配置在特定位置上，排出管道20在上表面设有连结凸起24。如图10所示，连结凸起24在内侧放入弹性按压件21，并为了定位在特定位置而在排出管道20的上表面模制成凹状。弹性按压件21从该连结凸起24突出并与外装壳体30的内表面接触。该连结凸起24被设置成与塑料制的排出管道20一体成形。如图9、图10所示，为了在排出管道20的上表面的多个部位即各排出管道20的端缘配置弹性按压件21，在4列的排出孔20的四角设置连结凸起24。对于图3至图5的电源装置100，在外装罐30上配置4组电池组2，在各个电池组2上设置排出管道20。因此，在4组的电池组2上设置4列排出管道20，在各个排出管道20上设置1个连结凸起24。当然，弹性按压件21也可以设为3个部位以下或者5个部位以上，可以根据排出管道的长度、所要求的强度等进行调整。
弹性按压件21为橡胶状弹性体。但是，弹性按压件无须为橡胶状弹性体，例如也可以使用按压弹簧等。弹性按压件21弹性变形并用外装壳体30将排出管道20弹性压抵在电池组2的表面上。经由弹性按压件21使用外装壳体30将排出管道20弹性压抵在电池组2上的电源装置，通过使弹性按压件21弹性变形能够增大弹性变形量即能够弹性变形的行程，能够有效地将排出管道20压抵在电池组2上。但是，本发明的电源装置无须设为弹性按压件。这是因为，能够使外装壳体30、排出管道20弹性变形从而将排出管道20压抵在电池组2的表面上。外装壳体30由金属板、硬质塑料、尤其是纤维加强的塑料制成，从而能够弹性变形。另外，排出管道20也能够由硬质塑料、金属板制成，从而能够弹性变形。
进一步，在图8、图10以及图11所示的电源装置100中，在排出管道20和电池组2之间配设有弹性变形的密封件22。由于在图3至图5所示的电源装置100中在外装壳体30上配置有4组电池组2，所以在4组电池组2上配置有4片密封件22。即，在1组电池组2上配置有1片密封件22。该结构具有能够用密封件22有效阻止排出管道20和方形电池单元1A间的气体泄漏。虽未图示，但是，通过在1组电池组2上配置被分割为多个的密封件22也能够阻止排气口12和方形电池单元1A间的气体泄漏。
密封件22的弹性系数比弹性按压件21的弹性系数大，即，能用比按压部件21更具柔性的材质形成密封件22。该密封件22夹在电池组2和排出管道20间，并比弹性按压件21更大地弹性变形。即，在外装壳体30将排出管道20按压在电池组2上的状态下，密封件22的弹性变位即按压形变的尺寸大于弹性按压件21弹性变位的尺寸。该密封件22夹入排出管道20和电池2，例如密封件22被按压形变为20％至70％的压缩率时，能够可靠地闭塞排出管道20和方形电池单元1A间的间隙。压缩率是按压形变后的尺寸相对于未被按压的密封件22的厚度的比例。因此，当厚度为10mm的密封件22被按压形变为5mm时，压缩率为50％。柔性弹性变形的密封件22由具有独立气泡的软质的塑料发泡体制成。由塑料发泡体构成的密封件22能够利用独立气泡加大柔性地弹性变形的尺寸。而且，利用发泡成独立气泡的结构，能够阻止气体通过。但是，密封件无须以独立气泡的发泡塑料形成，也能够使用比弹性按压件更容易变形的完全的橡胶状弹性体。
对于密封件22，在与排出管道20对置的面、图10以及图11中的上表面设有排出管道20的嵌装槽22C。图10的密封件22沿着外周缘设有嵌装槽22C。另外，如图11所示，排出管道20设有由嵌装槽22C引导即插入的凸条25。通过在嵌装槽22C插入凸条25并在特定位置连结密封件22和排出管道20，还能可靠地阻止排气管道20和密封件22间的气体泄漏。排出管道20使从方形电池单元1A的排气口12排出的气体流入凸条25的内侧。
而且，图8和图9中的密封件22在与各个方形电池单元1A的排气口12对置的位置设有贯通孔22A。在贯通孔22A之间设有边界闭塞部22B，该边界闭塞部22B将在层叠的方形电池单元1A的边界形成的层叠间隙14闭塞。图10中的密封件22设有椭圆形的贯通孔22A，并将其与方形电池单元1A的排气口12连结。贯通孔22A位于设在密封件22的外周缘的嵌装槽22C的内侧，使通过贯通孔22A的气体流入排出管道20的内部。
在图8的电池组2中，由于在方形电池单元1A间夹持有分隔板15，所以能够在分隔板15的两面形成方形电池单元1A的层叠间隙14。边界闭塞部22B比该层叠间隙14的横向宽度大，从而密封分隔板15的两面的层叠间隙14。由于该结构利用密封件22的边界闭塞部22B闭塞方形电池单元1A的层叠间隙14，所以能够可靠地防止由排气口12排出的气体流入方形电池单元1A的层叠间隙14。
如图11所示，由于排出管道20的凸条25插入嵌装槽22C，所以密封件22与排气口12的特定位置连结。即，与排出管道20一体地连结。在该结构中，能够将排出管道20配置在特定位置并且也能够将密封件22配置在特定位置。
(卡止片40)
该电源装置100具备用于将排出管道20固定在电池组2的分隔板15上的固定机构。具体而言，如图12以及图13所示，排出管道20具备向下方突出的卡止片40。另外，在电池组2侧的与卡止片40对应的位置具备与卡止片40卡合的被卡止片45。这些卡止片40和被卡止片45由弹性变形部件构成。
这样，通过在电池组2侧设置排出固定管道20的固定结构，能够获得组装上的优势。即，对于将外装壳体30分割为上壳体32和下壳体31的结构而言，通过不将排出管道20设在上壳体32侧而是将其设在固定在下壳体31上的电池组2侧，在先形成排出管道20和电池组2的气密连结机构之后，能够闭塞上壳体32。因此，与在上壳体侧固定排出管道的方式相比，由于能够确认排出管道和电池组气密性地固定这一事实，所以在可靠性方面具有优势。
在图12以及图13的例子中，卡止片40设在分隔板15上。图14的剖视图示出了基于卡止片40和被卡止片45的固定结构的例子。如该图所示，卡止片40具备向下方延伸的卡止垂直片41和从卡止垂直片41的前端回卷成锐角的卡止钩爪片42。该卡止钩爪片42具有：朝向卡止垂直片41的前端变细的压入斜面43和从卡止垂直片41的侧面向外侧的比水平面更朝上倾斜的压入上表面44。
另外，设在排出管道20上的被卡止片45具备：朝上方延伸的被卡止垂直片46和从被卡止垂直片46的前端回卷成锐角的被卡止钩爪片47。该被卡止钩爪片47具有朝向被卡止垂直片46的前端变细的被压入斜面48和从被卡止垂直片46的侧面向外侧比水平面更向下地倾斜的压入下表面49。
这些卡止片40以及被卡止片45的卡止钩爪以及被卡止钩爪的前端被倒角。另外，压入斜面43和被压入斜面48被配置成在垂直方向局部重叠。其结果是，如图14的放大图所示，当从上方将排出管道20压入电池组2的上表面时，压入斜面43与被压入斜面48抵接而发生弹性变形，在压入斜面43与被压入斜面48扣合的状态下，弹性变形被解除，从而通过使压入上表面44与压入下表面49抵接能够使卡止片40和被卡止片45卡合，因此能够将排出管道20卡合固定，以使排出管道20不上浮。
当如此将排出管道20固定在电池组2上时，需要对上述的排出管道20进行正确的定位，以将电池组2的各方形电池单元和气体排出口气密性地连结。因此，作为将排出管道20向规定位置引导的定位部件，设有一对导向片26和突出片27。
(一对导向片26)
图12以及图13以立体图表示基于导向片26和突出片27的定位结构的例子。如图9、图15以及图16所示，排出管道20使一对导向片26从侧面突出。导向片26相互平行地离开，并向方形电池单元1A的平面方向延伸。另外，将导向片26彼此的间隔设为能够插入设在分隔板15上的突出片27的宽度。
(突出片27)
突出片27在分隔板15的上表面突出。通过以一对导向片26的内壁夹持突出片27的侧面，完成排出管道20在延伸方向上的定位，从而能够确定在电池组2上的排出管道20的相对位置。在该例子中，突出片27一体地形成在分隔板15上。
进而，利用连结凸部29和连结凹部18B进行与其交差的方向上的定位。排出管道20使连结凸部29从下方突出，一侧的电池组2形成夹持连结凸部29的连结凹部18B。在此，通过使连结凹部18B的内壁与一对导向片26的突出方向正交，从而能够相对于电池组2侧适当定位排出管道20的前后左右。
(连结板18)
图4、图5以及图9所示的电源装置100形成为将连结4条排出管道20的连结管道23配置在电池组2的特定位置的结构。在该电源装置中，在配置成2列的电池组2间固定有连结板18。如图17和图18所示，为了将连结管道23配置在特定位置，连结板18上设有连结凹部18B。连结管道23在下表面突出地设有插入该连结板18的连结凸部29。为了设置连结凸部29，图18中的连结管道23以向其两侧突出的方式设有连结臂28。该连结臂28设有向下表面突出的连结凸部29。设在连结臂28上的连结凸部29插入连结凹部18B，连结管道23连结在连结板18的特定位置上。连结板18固定在2列电池组2上，并且配置在连结电池组2的特定位置上。因此，在该电源装置中，通过将连结管道23配置在连结板18的特定位置上，而将排出管道20配置在电池组2的特定位置上。
需要说明的是，在以上的例子中虽然连结凹部18B形成为孔状，但是也可以形成为狭缝状。另外，与此相对应，连结凸部29除了形成为棒状，也可以形成为平板状。例如，在图19、图20所示的变形例中，在将连结凸部29B形成为棒状的同时，将连结凹部18B’形成为狭缝状以替代孔状。对于狭缝状的连结凹部18’，通过使构成狭缝的对置的壁面与一对导向片26的突出方向正交，能够在前后左右方向规定排出管道20的定位，因此为优选方案。
在图12以及图13所示的例子中，排出管道20在不同的位置设有导向片26和被卡止片45。这样，通过以不同的部件形成排出管道20的固定机构和定位机构，能够可靠地发挥各功能。
另外，在图12以及图13所示的例子中，隔板15侧的突出片27和被卡止片45通用。即，通过设置多个突出片27并且在突出片27的前端设置钩爪状的卡止钩爪，能够形成被卡止片45而发挥功能。由此，能够使分隔板15的构造通用化，从而获得制造上的优势。
在上述的例子中，固定机构和定位机构设在各排出管道的两侧。但是，也可以在任意单独一侧设置。例如，也可以在排出管道的不同侧面设置一对导向片和卡止片，从而能够使定位用的导向片和固定用的卡止片在不同的位置稳定地发挥功能。另外，为了可靠地发挥固定和定位功能，优选离开地设置各部件。而且，优选将固定机构和定位机构交替配置。
(罩部17)
如图2等所示，分隔板15设有覆盖方形电池单元1A的电极端子13的罩部17。由于罩部17覆盖从方形电池单元1A的表面突出的电极端子13，所以罩部17被设置成从电池组2的表面突出。图2、图15以及图16所示的电极端子13的罩部17设有开闭电极端子13的开闭罩17A。在开闭罩17A的闭位置，排出管道20在突出部15B接触两侧的第一定位肋26，并被配置在特定位置。该罩部17上设有突出部15B。
(排出管道20)
图1至图7中的电源装置100配置有2列4组电池组2，并在上表面配置有2列排出管道20。2列的排出管道20在电源装置的中央部与连结管道23连结，并且排出管道20和连结管道23连结成H形。位于中央的连结管道23将从各个排出管道20流入的排出气体排放到外部。因此，在连结管道23的一端连结有向外部排气的外部管道(未图示)。排气管道20一端开口且与连结管道23连结，并且闭塞另一端。排出管道20将从排气口12排出的气体从密封件22的贯穿孔22A流入排出管道20，并从连结管道23排放到外部。在以上的电源装置中，在中央连结2列的排出管道20以向外部排气，但是也可以在两端部连结2列的排出管道以向外部排气。
(外装壳体30)
在图1至图3所示的电源装置100中，在外装壳体30内收容有电池组2。图中的外装壳体30由下壳体31和上壳体32构成。电源装置在外装壳体30上纵横排列地固定多个电池组2。图3所示的电源装置100在下壳体31上串联排列有2个电池组2且将其配置成2列，并且其收容有4组电池组2。配列成2列的电池组2被配设成相互离开，从而能够在其间形成空气管道33。
下壳体31和上壳体32为被加工成槽形的金属板。下壳体31和上壳体32由相同厚度的金属板制成，或者使用比上壳体32厚的金属板制成下壳体31。下壳体31和上壳体32在两侧设置侧壁部31A、32A并形成为槽形。对于附图中的电源装置100而言，下壳体31的横向宽度比上壳体32宽，并被形成为能够在下壳体31的侧壁部32A和上壳体32的侧壁部31A间配置电子部件壳体(未图示)。下壳体31将相当于电子部件壳体的宽度的横向宽度形成得大于上壳体32的横向宽度。即，将下壳体31的横向宽度设为在上壳体32的横向宽度加上电子部件壳体的横向宽度。
在下壳体31中，在上壳体32的侧壁部32A上固定有一侧的设在图2中左侧的侧壁部31A。上壳体32的右侧的侧壁部32A固定在下壳体31的底部，以划分出电池组2的收容部和电子部件壳体的收容部。固定在底部的上壳体32的右侧的侧壁部32A高于左侧的侧壁部32A的高度，并且形成得能够将下端缘固定在下壳体31的底部。下壳体31和上壳体32在相互固定的前端缘设有向外侧弯折的弯折片31a、32a。利用贯穿弯折片31a、32a的限位螺钉(未图示)和螺母(未图示)固定弯折片31a、32a，或者利用贯穿弯折片的铆钉等固定，从而连结下壳体31和上壳体32。
在图2所示的电源装置100中，在下壳体31的两侧设有高度大致相同的侧壁部31A。在附图中，下壳体31的左侧的侧壁部31A固定上壳体32的左侧的侧壁部32A。下壳体31右侧的侧壁部31A未固定在上壳体32的侧壁部32A上，固定在上壳体32上的电子部件壳体的固定板(未图示)的侧壁部被固定。上壳体32在两侧也设有侧壁部32A。在附图中，上壳体32右侧的侧壁部32A形成得比左侧的侧壁部32A的高度高，并将高度低的侧壁部32A固定在下壳体31的左侧的侧壁部31A，而将高度高的右侧的侧壁部32A固定在下壳体31的底部。
虽未图示，对于上壳体32，在右侧的侧壁部32A的上端固定有电子部件壳体的固定板。固定板形成为将金属板加工成L字形并在顶板的单侧设有侧壁部的形状。对于该固定板，在上壳体32的侧壁部32A的上缘固定顶板的端缘，并在设在下壳体31的右侧的侧壁部31A的上端的弯折片31a上固定设在侧壁部的下端缘的弯折片。将固定板的弯折片和下壳体31的弯折片31a固定，并将固定板和下壳体31连结。对于该结构的外装壳体30，设在上壳体32的右侧的侧壁部32A划分电池组2的收容部和电子部件壳体。
由下壳体31和上壳体32构成的外装壳体30增加了宽度，以能够在电池组2的外侧形成空气管道33。对于图2中的电源装置100，在配置成2列的电池组2的中间设置空气管道33，并且进一步在电池组2的外侧的侧壁部31A、32A间也设置空气管道33。该电源装置将形成在2列的电池组2中间的中间空气管道33A和形成在电池组2的外侧的侧部空气管道33B中的任一个作为冷却空气的供给管道，而将另一个作为排出管道20，从而向电池单元1间的冷却间隙16送风以冷却电池单元1。
对于图2所示的电源装置100，在电池组2的外侧(图中右侧)和上壳体32的侧壁部32A之间设有侧部空气管道33B，在该侧部空气管道33B的外侧的构成侧部空气管道33B的上壳体32的侧壁部32A的外侧设有电子部件壳体的收容空间。在该结构中，在收容于电子部件壳体的电子部件(未图示)和电池组2间设有侧部空气管道33B和侧壁部32A。利用该结构，电池组2的热量不会加热电子部件，从而能够防止因电池组2对电子部件发热所造成的损害。
设在2列的电池组2间的中间空气管道33A以连结板18闭塞上方的开口部，以下壳体31闭塞下方的开口部。连结板18是沿着形成在2列的电池组2间的中间空气管道33A伸出的宽度窄的金属板，其固定在两侧的电池组2上并闭塞中间空气管道33A的上表面的开口部。连结板18固定在经由限位螺钉配设在两侧的电池组2的端板4的上表面上。连结板18在两端部的两侧和中间的两个部位的两侧设有突出部18A，并且能够经由贯通该突出部18A的限位螺钉固定在电池组2上。
以上的外装壳体30中，利用限位螺钉(未图示)将下壳体31固定在端板4上，从而固定电池组2。限位螺钉贯通下壳体31并拧入端板4的螺纹孔(未图示)，从而在外装壳体30上固定电池组2。该限位螺钉使头部从下壳体31突出。而且，下壳体31沿着与电池组2的层叠方向正交的方向设有向下方突出的凸条31B。这些凸条31B加强下壳体31，以增强下壳体31的弯曲强度。进一步而言，设在下壳体31的下表面的凸条31B比固定电池组2的限位螺钉的头部更向下方突出，或者与头部高度相等。该下壳体31在搭载在车辆等状态下，能够在车辆的固定板的上方配置凸条31B，从而能够以大的面积支承电源装置的重量。
这样，通过在下壳体31上固定电池组2，从而能够以先将电池组2固定到下壳体31的状态将排出管道20固定在电池组2上，所以在将上壳体32和下壳体31嵌合之前能够确认排出管道20与电池组2气密性连接这一事实。
以上的电源装置能够作为车载用的电池系统利用。作为搭载电源装置的车辆，以发动机和电机二者行驶的混合动力车、插电式(plug-in)混合动力车、或者仅以电机行驶的电动机动车等电动车辆能够利用所述电池系统，并将其用作车辆的电源。
图21表示在利用发动机和电机二者行驶的混合动力车搭载电源装置的例子。搭载有该附图所示的电源装置的车辆HV具备：使车辆HV行驶的发动机96以及行驶用的电机93、向电机93提供电力的电源装置100B、对电源装置100B的电池充电的发电机94。电源装置100B经由DC/AC逆变器95连接电机93和发电机94。车辆HV在对电源装置100B的电池充放电的同时利用电机93和发动机96二者行驶。电机93在发动机效率不良的区域例如加速时、低速行驶时被驱动，以使车辆行驶。电机93被电源装置100B供给电力而驱动。发电机94利用发动机96驱动或者利用刹车时的再生制动驱动，以对电源装置100B的电池充电。
另外，在图22中示出了在仅利用电机行驶的电动机动车上搭载电源装置的例子。搭载有该图所示的电源装置的车辆EV具备：使车辆EV行驶的行驶用的电机93、向该电机93供给电力的电源装置100C、对该电源装置100C的电池充电的发电机94。电机93被该电源装置100C供给电力而驱动。发电机94利用再生制动车辆EV时的能量被驱动，并对电源装置100C的电池充电。
工业可行性
本发明的车辆用电源装置和具备其的车辆以及车辆用电源装置的制造方法，适合作为能切换EV行驶模式和HEV行驶模式的插入式混合动力电动机动车、混合动力式电动机动车、电动机动车等的电源装置利用。

Claims (10)

1.一种车辆用电源装置，其具备：
电池组(2)，其通过以排气阀(11)的排气口(12)配置在大致相同面上的姿势层叠多个方形电池单元(1A)而形成；
排出管道(20)，其为中空状且与构成所述电池组(2)的各个方形电池单元(1A)的排气口(12)对置，并向外部排放从排气口(12)排出的气体；
外装壳体(30)，其收容电池组(2)，所述电池组(2)配置有所述排出管道(20)，
所述车辆用电源装置的特征在于，
所述排出管道(20)具备向下方突出的卡止片(40)，
所述电池组(2)在与所述卡止片(40)对应的位置具备与所述卡止片(40)卡合的被卡止片(45)。
2.如权利要求1所述的车辆用电源装置，其特征在于，
所述外装壳体被分割为上壳体(32)和下壳体(31)，
在所述下壳体(31)上固定有电池组(2)。
3.如权利要求1或2所述的车辆用电源装置，其特征在于，
所述卡止片(40)具备：
卡止垂直片(41)，其向下方延伸；
卡止钩爪片(42)，其由所述卡止垂直片(41)的前端回卷成锐角而成，
所述卡止钩爪片(42)具有：
压入斜面(43)，其朝向所述卡止垂直片(41)的前端变细；
压入上表面(44)，其从所述卡止垂直片(41)的侧面向外侧比水平面更向上地倾斜，
所述被卡止片(45)具备：
被卡止垂直片(46)，其向上方延伸；
被卡止钩爪片(47)，其由所述被卡止垂直片(46)的前端回卷成锐角而成，
所述卡止钩爪片(47)具有：
被压入斜面(48)，其朝向所述被卡止垂直片(46)的前端变细；
压入下表面(49)，其从所述被卡止垂直片(46)的侧面向外侧比水平面更向下地倾斜，
通过使所述压入上表面(44)和压入下表面(49)抵接，将所述卡止片(40)卡止在被卡止片(45)上。
4.如权利要求1～3中任一项所述的车辆用电源装置，其特征在于，
所述排出管道(20)还从侧面突出有一对导向片(26)，
所述电池组(2)还向上方突出有突出片(27)，所述突出片(27)插入所述一对导向片(26)之间，并在所述一对导向片(26)之间被保持，
并且，所述排出管道(20)从下方突出有连结凸部(29)，
所述电池组(2)形成夹持所述连结凸部(29)的连结凹部(18B)，
所述一对导向片(26)的突出方向和所述连结凹部(18B)的内壁大致正交。
5.如权利要求4所述的车辆用电源装置，其特征在于，
所述一对导向片(26)和所述卡止片(40)设在所述排出管道(20)的不同的侧面上。
6.如权利要求4或5所述的车辆用电源装置，其特征在于，
所述电池组(2)还具有夹在所述方形电池单元(1A)彼此之间的绝缘性的分隔板(15)，
所述电池组(2)交替层叠着所述方形电池单元(1A)和分隔板(15)，
所述突出片(27)形成在所述分隔板(15)上。
7.如权利要求4～6中任一项所述的车辆用电源装置，其特征在于，
还具备配置在多个电池组(2)之间的绝缘性的连结板，
所述连结凹部(18B)形成在所述连结板上。
8.如权利要求4～7中任一项所述的车辆用电源装置，其特征在于，
所述连结凸部形成为棒状，
所述连结凹部(18B)形成为所述棒状的连结凸部能够插入的孔状。
9.一种车辆，其具备权利要求1～8中任一项所述的电源装置。
10.一种车辆用电源装置的制造方法，其特征在于，包括如下工序：
获得电池组(2)的工序，将用于经由排气阀(11)排出内部气体的排气口(12)设于一个面上的多个方形电池单元(1A)隔着绝缘性分隔板(15)以所述排气口(12)配置在大致相同面上的姿势层叠，从而获得电池组(2)；
插入工序，在上表面开口的下壳体(31)内收容所述电池组(2)，为了将用于向外部排放从所述排气口(12)排出的气体的中空状排出管道(20)以气密状态与所述电池组(2)连接，而将从所述分隔板(15)向上方突出的突出片(27)插入设在所述排出管道(20)侧面的一对导向片(26)之间，并且，使从所述排出管道(20)的下方突出的连结凸部(29)插入连结凹部(18B)，该连结凹部(18B)沿着与所述一对导向片(26)的突出方向大致正交的方向延伸、且形成在所述电池组(2)上；
闭塞工序，利用上壳体(32)闭塞所述下壳体(31)的开口面。
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