CN102110844A - 电源装置及包括该电源装置的车辆 - Google Patents

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patchhole
parallel
supply unit
battery
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越智新吾
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种电源装置及包括该电源装置的车辆，能够简单地连接多并多串连接中的电极彼此，能够提高电池装置输出。电源装置包括：具有正负电极部分的电池；层叠该电池且进行并联连接的并联块；将该并联块彼此串联电连接的多并多串块；以及具有多个插入孔，将该插入孔插入所述正负电极部分以彼此电连接所述电池的母线；其中，所述并联块的所述电池以在所述并联块的一端排列所述正的电极部分，在另一端排列所述负的电极部分的方式层叠；所述多并多串块的所述并联块每次层叠时反转后进行层叠；所述母线采用能够将所述并联块的所述电池彼此进行并联电连接，并且将所述并联块彼此进行串联电连接的一体型的母线。

Description

电源装置及包括该电源装置的车辆
技术领域
本发明涉及层叠有多个电池的电源装置及包括该电源装置的车辆，主要涉及作为驱动混合动力汽车、插电式(plug-in)混合动力汽车、电动汽车等的电动机的电源使用的电池装置(battery)。
背景技术
用作驱动使混合动力汽车、插电式混合动力汽车、电动汽车等车辆行驶的电动机的电源的大电流、大输出的电池装置为了增大输出，将多个电池层叠后进行电连接。相邻电池的电极端子经由母线(bus bar)连接，电流通电至该母线以进行电连接。
作为将多个电池层叠后进行电连接的方法，有串联连接和并联连接，此外还有组合这二者的多串多并连接和多并多串连接。在连接多个电池时，可以根据对使用的电池装置所要求的性能来选择连接方法。
此处，在假定电池装置中使用相同数目的相同性能的电池的情况下，采用串联连接，将得到与并联连接相比高电压的电池装置，因此主要适用于需要功率的混合动力汽车。另一方面，采用并联连接，将得到与串联连接相比大容量的电池装置，因此主要适用于充电一次便可长时间行驶的电动汽车。
在插电式混合动力汽车等中，要求具有混合动力汽车与电动汽车的中间能力的电池装置，因此组合串联连接和并联连接，将电池进行多串多并连接或多并多串连接。
与多串多并连接相比，多并多串连接配置少数条检测线便可检测电池装置的所有电池状态。另外，并联间的各电池的电压偏差较少，且检测电路不复杂，因此能够简单地进行电池装置控制和与安全性有关的控制。此外，将电池彼此连接的母线的数目较少即可，能够减少部件数目。因此，能够实现整体较为紧凑的电池装置结构，因此能够在要求省空间、小型化的车辆中较好地得到利用。根据上述理由，在选择哪一种连接方法时，与多串多并连接相比，较多地选择多并多串连接。
以往，作为用于对电极彼此进行电连接的连接部件，开发了以下的母线。方型电池在上表面的两端具有以圆柱状突出的正负电极端子，以横跨相邻方型电池的正负电极端子的方式连接有母线(专利文献1)。该母线的形状为椭圆形或长方形等，具有两个相同大小的圆孔，将该孔插入电极端子。从方型电池突出的电极端子上设置用于旋入螺母的沟，如专利文献1的图1所记载的那样，从母线上方将螺母旋入电极端子的沟部进行接合，将母线连接固定到电极端子上。并且，经由该母线，多个方型电池串联地进行电连接。
专利文献1：日本特开2008-91183号公报
此处，对专利文献1的这种串联连接的电池装置进行多并多串连接时，考虑以下连接方法。例如，在采用将20个电池5并4串地连接的电池装置的情况下，首先，使电池的电极端子所朝的方向一致后对每5个电池进行层叠，形成4个电池块。接着，在各个电池块中，5个正极端子通过一片设置有5个孔的母线连接以并联连接。同样，5个负极端子通过一片设置有5个孔的母线连接以并联连接。在串联连接这4个并联连接的电池块的位置处，需要新增连接部件等，部件数目增多。部件数目增多后，组装工程变得复杂，并且产生连接不良等问题，具有电池装置的输出下降的缺点。
发明内容
本发明以解决上述问题为目的进行开发，目的在于提供一种能够简单地彼此连接多并多串连接中的电池的电极彼此，并且能够提高电池装置输出的车辆用电源装置以及搭载该电源装置的车辆。
用于解决问题的手段
方式1的发明是一种电源装置，包括：具有正负电极部分的电池；层叠该电池且进行并联电连接的并联块；将该并联块彼此串联电连接的多并多串块；以及具有多个插入孔，将该插入孔插入正负电极部分以彼此电连接电池的母线；该电源装置的特征在于：并联块的电池以在并联块的一端排列正的电极部分，在另一端排列负的电极部分的方式层叠；多并多串块的并联块每次层叠时反转后进行层叠；母线采用能够将并联块的电池彼此进行并联电连接，并且将并联块彼此进行串联电连接的一体型的母线。
方式2的发明是特征在于所述母线的多个所述插入孔的大小相对于所述电池的层叠方向逐渐增大的电源装置。
方式3的发明是特征在于母线的一端侧的插入孔最小，从一端侧向另一端侧逐渐增大插入孔的电源装置。
方式4的发明是特征在于母线的中央部分的插入孔最小，从中央部分向两端侧逐渐增大插入孔的电源装置。
方式5的发明是特征在于包括：一端侧的所述插入孔最小，从一端侧向另一端侧逐渐增大插入孔的母线；以及中央部分的插入孔最小，从中央部分向两端侧逐渐增大插入孔的母线这两者的电源装置。
方式6的发明是特征在于母线中，大电流流过的部分的厚度比其他部分更厚的电源装置。
方式7的发明是特征在于大电流流过的部分的表面积比其他部分更大的电源装置。
方式8的发明是特征在于母线全部由相同素材的材料形成的电源装置。
方式9的发明是特征在于形成为一体型的母线使用由不同素材形成的覆层材料的电源装置。
方式10的发明是特征在于母线的最小的插入孔上连接检测电池的状态的检测线的电源装置。
方式11的发明是特征在于多个插入孔的孔的大小逐个增大0.1mm的电源装置。
方式12的发明是一种包括方式1至方式11所述的电池装置的车辆。
(发明效果)
根据方式1的发明，多并多串块中使用的母线采用能够将并联块的电池彼此进行并联电连接，并且将并联块彼此进行串联电连接的一体型的母线，因此能够减少连接电池彼此的母线的数目，能够减少部件数目和制造、组装的步骤数目。因此，能够实现整体上紧凑的电池装置结构，因此能够较佳地用于要求省空间、小型化的车辆。
根据方式2的发明，多并多串块中使用的母线中，使母线上设置的多个插入孔的大小相对于电池的层叠方向逐渐增大，因此不会对母线产生压力，能够防止母线的插入孔与电池的电极部分的位置错位并简单地进行连接。
另外，电池与母线的连接部分的接触面积变大，接触阻抗下降，因此流向母线的通电量增加，因而能够大幅提高电池装置的输出。
进而，母线上设置的孔整体上变小，能够使母线自身的电阻变小，因此母线中的通电量增加，能够大幅提高电池装置的输出。另外，母线中的电阻较小，则能够防止大电流流过的母线的发热。
根据方式3的发明，母线的一端侧的插入孔最小，向另一端侧逐渐增大插入孔，因此在并联块中，母线中大电流流过的位置的孔最小，则能降低母线中的电阻，因此能够将母线的发热抑制为最小限度，并且能够提高电池装置的输出。另外，此时，随着流至母线的电流量变少，逐渐提高母线的电阻，因此可以期待使母线整体的发热温度更加均匀化的效果。
根据方式4的发明，母线的中央部分的插入孔最小，向两端侧逐渐增大插入孔，因此与在一端侧设置最小的插入孔时相比，能够在整体上减小母线上设置的孔，能够增加电池与母线的连接部分的接触面积，因此能进一步提高电池装置的输出。
根据方式5的发明，包括从一端侧向另一端侧逐渐增大插入孔的母线以及从中央部分向两端侧逐渐增大插入孔的母线这两者，因此能够在各种电池装置结构中实现输出最大并且最佳的母线配置。
根据方式6的发明，母线中大电流流过的部分的厚度比其他部分更厚，因此能够降低母线自身的电阻。
根据方式7的发明，母线中大电流流过的部分的表面积比其他部分更大，因此能够降低母线自身的电阻。另外，通过增大表面积，发热的母线的热能够易于散热。
根据方式8的发明，母线全部采用相同素材的材料，因此制造能够较为简单，在部件通用化这一方面也具有有利之处。
根据方式9的发明，彼此串联连接并联块的一体型的母线使用由不同素材形成的覆层材料，因此在将母线与由不同素材形成的正负电极部分连接的情况下，能够使用相同素材的母线与正负电极部分连接，因此能够防止由电蚀造成的腐蚀，能够长期以低阻抗的状态稳定地电连接母线与电池。
根据方式10的发明，母线中最小的插入孔上连接检测线，因此能够以低阻抗的状态可靠地将检测线连接到电极部分，并且能够检测出正确的电池状态。
根据方式11的发明，母线上设置的插入孔的大小逐个增大0.1mm，因此能够将接触面积等的偏差抑制为最小。
根据方式12的发明，能够提供包括上述电源装置的车辆。
附图说明
图1是搭载本发明的电源装置的混合动力汽车(车辆HV)。
图2是搭载本发明的电源装置的电动汽车(车辆EV)。
图3是本发明的电源装置的电池装置收纳壳的外观立体图。
图4是本发明的电源装置的电池装置收纳壳的内部结构俯视图。
图5是本发明的电源装置的5并4串块的外观立体图。
图6是本发明的电源装置的5并4串块的分解外观立体图。
图7是第一实施例中层叠的方型电池与分隔器的分解外观立体图。
图8是第一实施例中的第一母线的俯视图。
图9是图8中的E-E线的剖面图。
图10是图8中的C-C线的剖面图。
图11是图8中的A-A线的剖面图。
图12是第一实施例中的第一母线的侧视图。
图13是第一实施例中的第二母线的俯视图。
图14是第一实施例中的第二母线的侧视图。
图15是第一实施例中的第三母线的俯视图。
图16是第一实施例中的第三母线的侧视图。
符号说明：
1电源装置；2发动机；3电动机；4电池装置；5发电机；6DC/AC转换器；10电池装置收纳壳；11上壳；12下壳；13上壳侧面；14下壳侧面；15流入口；16排出口；20 5并4串块；21方型电池；22侧面；23上表面；24电极部；24A正的电极端面；24a正的电极端子；24B负的电极端面；24b负的电极端子；25分隔器；25A第一分隔器；25B第二分隔器；25C第三分隔器；25D第四分隔器；26绝缘板；27凸部；28并联块；30第一母线；31倾斜部；32弯曲部；33平面部；34一端；35另一端；36插入孔；36a第一插入孔；36b第二插入孔；36c第三插入孔；36d第四插入孔；36e第五插入孔；36f第六插入孔；37正极棒；40第二母线；41负极棒；42第三母线；50螺母；51末端板；52结合板；53缺口部；54上表面；55侧面。
具体实施方式
以下，基于图1至图16详细地说明本发明的实施方式。
基于图1以及图2，详细地说明将该电源装置1搭载到汽车上的例子。
首先，图1中表示在以发动机(engine)2为主体且并用电动机(motor)3以驱动车轮行驶的混合动力汽车(车辆HV)上搭载电源装置1的例子。该图所示的车辆涉及两个源动力平行地进行车轮的驱动，因此称作并行方式。
搭载电源装置1的车辆HV具备使车辆HV行驶的发动机2以及电动机3、包括向电动机3提供电力的电池装置4的电源装置1、以及对内置于该电源装置1中的电池装置4的方型电池21充电的发电机5。电源装置1经由DC/AC转换器6与电动机3和发电机5连接。
车辆HV对电源装置1的电池装置4进行充放电，且并用电动机3和发动机2行驶。发动机2以行驶为主，根据情况不同而对内置于电源装置1中的电池装置4的方型电池21充电。电动机3从电源装置1得到电力供应以进行驱动，在对发动机2增加负担的出发时或加速时与发动机2一起工作以补充驱动力。另外，在低速时使用电动机3，高速时使用发动机2，以此方式分别使用驱动力，由此提高能量效率。进而，在使车辆停止的刹车制动时，将电动机3作为发电机5利用，对内置于电源装置1中的电池装置4的方型电池21充电。
车辆HV除了上述记载的并行方式以外，还有串行方式和分割(split)方式。串行方式是源动力为一个，仅由电动机驱动车轮，发动机作为向电动机供电的发电用装置而搭载。分割方式是在上述并行方式中组合了电池装置充电专用的发电机的系统，进行比并行方式更精细的发动机的负载控制，提高能量效率。该分割方式包括将发动机的动力分割到车辆驱动和发电机这两者的动力分割机构。使用该动力分割机构，在控制发电机、电动机的转速目的同时，有效地使汽车运动。分割方式也称作串行-并行方式。
接着，图2中表示在仅借助于电动机3行驶的电动汽车(车辆EV)上搭载电源装置1的例子。该图所示的搭载电源装置1的车辆EV具备使车辆EV行驶的行驶用电动机3、包括向该电动机3供电的电池装置4的电源装置1、以及对内置于该电源装置1中的电池装置4的方型电池21充电的发电机5。电源装置1经由DC/AC转换器6与电动机3和发电机5连接。车辆EV在对电源装置1的电池装置4充放电的同时仅借助于电动机3行驶。电动机3从电源装置1得到电力供应以驱动。发电机5借助于对车辆EV进行再生制动(regenerative braking)时的能量得到驱动，对内置于电源装置1中的电池装置4的后述的方型电池21充电。
以下，基于图3至图14详细地说明在以上车辆上搭载的本发明的电源装置1的第一实施例。不过，搭载本发明的电源装置1的车辆并不限定于上述车辆，也可以搭载到插电式混合动力汽车等上。
图3表示搭载到车辆等上的本发明电源装置1的电池装置收纳壳(case)10的外观立体图，该电源装置1的电池装置收纳壳10中收纳有由后述的5并4串块20构成的电池装置4。该电池装置收纳壳10是包括上壳11和下壳12的筐体结构的壳，通过加工铝等金属材料而形成。该电池装置收纳壳10保护多个5并4串块20不会受到来自外部的冲击或压力的损害，上壳11覆盖配置有多个5并4串块20的下壳12。
另外，如图3所示，在上壳11的两个侧面13和下壳12的两个侧面14上，其中央处设置流入口15。从该流入口15流入冷却方型电池21之前的冷却风。并且，以该流入口15为中心，在其两侧分别设置排出口16。从该排出口16流出冷却方型电池21之后的冷却风。从流入口15流入的冷却风在电池装置收纳壳10内循环之后，从排出口16向电池装置收纳壳10外部排出。
图4表示取下图3的电池装置收纳壳10的上壳11，从上方观察下壳12的电池装置收纳壳10的内部结构俯视图，在下壳12内，4个5并4串块20排列为两行两列。并且，将这些5并4串块20彼此串联电连接后的装置是电池装置4。这样，能够使电源装置1的电池装置4成为高输出、大容量的电池装置4，该电池装置4向使车辆行驶的电动机3进行电力供应。
图5是与图4所示的4个5并4串块20中的一个5并4串块20有关的外观立体图，分解该5并4串块20的分解外观立体图在图6中表示。以下关于5并4串块20详细地进行说明。
5并4串块20层叠20个方型电池21，方型电池21如图7所示采用侧面22的宽度较薄的方型外形。方型电池21的外装罐由金属制成，方型电池21彼此绝缘地层叠。另外，该方型电池21为锂离子二次电池，与镍氢电池等相比，相对于重量和容积而言的容量较大，因此在要求小型、轻量化的车辆等中，在向电动机3供应电力的电池装置4中可较佳地利用。
如图7所示，方型电池21在上表面23的两端部分处具有包括正负电极端面24A、24B和正负电极端子24a、24b的电极部24。电极端面24A、24B以方型电池21的上表面23与电极端面24A、24B成锐角的方式倾斜一部分。另外，电极端子24a、24b形成为圆柱状，从电极端面24A、24B的倾斜部分沿垂直方向突出。另外，该电极端子24a、24b上设置用于旋入螺母50以进行螺旋固定的沟。进而，方型电池21的上表面23的中央部分处设置气体排出阀和电解液注入口。并且，如图7所示，方型电池21的层叠经由分隔器25进行。
分隔器25通过加工树脂等绝缘材料制造，大小与方型电池21大致相等，但采用比方型电池21的侧面22的宽度更薄的形状。该分隔器25覆盖层叠的方型电池21的表面以使方型电池21彼此绝缘，相邻的分隔器25彼此接触。另外，分隔器25形成为防止后述的母线30、40、42的位置错位的形状，进而，进行方型电池21的定位，起到使方型电池21彼此以等间隔层叠的作用。该分隔器25上设置有用于冷却方型电池21的冷却风通路等(未图示)。
在第一实施例中，使用4种分隔器25。首先，图7中位于内侧的分隔器25是具有绝缘板26的第一分隔器25A，绝缘板26仅设置在第一分隔器25A上表面的一端处。通过设置该绝缘板26，在后述的母线30、40、42中，相邻的母线能够彼此绝缘，能够防止由于振动等接触而短路。在第一分隔器25A的上表面的另一端处设置凸部27。
接着，图7中位于前侧的分隔器25是具有凸部27的第二分隔器25B，凸部27在第二分隔器25B的上表面的两端处分别设置。将该第二分隔器25B的凸部27仅设置在上表面的一端处的是第三分隔器25C。并且，与后述的末端板51相邻，在分隔器25的上表面的两端处分别具有绝缘板26的是第四分隔器25D，配置在5并4串块20的两端处。
通过将第二分隔器25B和第三分隔器25C与母线30、40、42的形状相配合地并列配置，能够进行母线30、40、42的定位，能够稳固地连接固定母线30、40、42。因此，能够减轻由于振动等对母线30、40、42和电极端子24a、24b等增加的压力。另外，由于连接固定母线30、40、42的螺母50变得不易错位，所以能够防止电池装置4内的短路，并且，具有能够长期最大限度地发挥电池装置4的性能的效果。
构成5并4串块20的并联块28是5个方型电池21经由母线25层叠、并联电连接而成的块。在该并联块28中，并联块28上表面的一端处正的电极端子24a对齐排列，并联块28上表面的另一端处负的电极端子24b对齐排列，以此方式层叠方型电池21。并且，层叠的5个方型电池21的正的电极端子24a之间通过第一母线30连接，负的电极端子24b之间通过第二母线40连接，并联地电连接。第一母线30和第二母线40的详细情况在后面进行说明。
如图5以及图6所示，5并4串块20由4个并联块28构成，并联块28每次进行层叠时横向旋转180°后进行层叠，彼此串联地电连接并联块28。在5并4串块20的上表面上，正的电极端子24a与负的电极端子24b以并联块28为单位以构成点对称的位置关系的方式层叠。即，在相邻的两个并联块28中，5个正的电极端子24a与5个负的电极端子24b排列为一列地层叠。并且，在串联地电连接4个并联块28的位置处，排列为一列的5个正的电极端子24a与5个负的电极端子24b的共计10个正负的电极端子24a、24b通过第三母线42汇总连接。
以下，基于图5至图16说明第一母线30、第二母线40和第三母线42的详细情况。
首先，在图8中示出第一母线30的俯视图，在图9至图11中示出沿E-E线、C-C线、A-A线切断时的剖面图。该第一母线30是图6中内侧左边配置的母线，从方型电池21的上表面23的中央观察第一母线30时的侧视图在图12中表示。
图8所示的第一母线30由纯铜等金属材料形成，是以长方形为基本形状的薄板形状，模压加工为沿着电极端面24A、24B的倾斜部分以及覆盖方型电池21的分隔器25的形状，形成倾斜部31、弯曲部32和平面部33。通过在第一母线30上设置弯曲部32，能够借助于分隔器25进行第一母线30的定位。在第一母线30的倾斜部31上，以直线状设置5个用于插入5个正的电极端子24a的插入孔36。另外，在倾斜部31中，插入孔36圆周的表面积与未设置插入孔36的地方相比较大，使得插入孔36圆周处第一母线的剖面积变大。
图9是沿E-E线切断第一母线30中未设置插入孔36的位置时的剖面图，图10是沿C-C线切断第一母线中设置插入孔36的位置时的剖面图。如上面所记载的那样，通过使第一母线30的倾斜部31的表面积随着插入孔36的有无而发生变化，能够使图9与图10所示的剖面图的剖面积大致相同，因此能够使第一母线30自身的电阻均匀化。据此，在第一母线30中电流平滑地通电，因此能够提高电池装置4的输出，能够最大限度地发挥电池装置4的性能。
第一母线30上设置的插入孔36中，最接近第一母线30的一端34侧的插入孔36采用孔径为5.1mm的第一插入孔36a。第一插入孔36a的大小设定为比插入的正的电极端子24a的大小稍大的大小。并且以设置在第一母线30的一端34侧的第一插入孔36a为基准，随着向另一端35侧前进，插入孔36的孔径逐个增大0.1mm。具体而言，从第一母线30的一端34侧起，依次设置孔径为5.1mm的第一插入孔36a、5.2mm的第二插入孔36b、5.3mm的第三插入孔36c、5.4mm的第四插入孔36d和5.5mm的第五插入孔36e。
第一母线30所使用的纯铜与一般铜等其他金属材料相比电阻较低，因此能够降低第一母线30自身的电阻。另外，在第一母线30中，通过改变每个插入孔36的孔径的大小，与所有孔径统一为相同大小的以往技术相比，能够在整体上减小孔径。孔径减小后，正的电极端面24A与第一母线30的接触面积增大，因此接触阻抗降低，从方型电池21流向第一母线30的电流的通电量提高。据此，能够实现电池装置4的输出提高，成为大容量的电池装置4。
并且，在整体上减小孔径的同时，使孔径渐渐增大，由此能够应对由层叠的方型电池21的膨胀、或方型电池21或组装过程的偏差等产生的与正的电极端子24a的位置错位。据此，向正的电极端子24a的第一母线30的插入能够较为简单，不会由于冲击或振动等使第一母线30受到压力。
在第一实施例中，并联连接5个方型电池21，与以往技术中串联连接相同数目的方型电池21的情况相比，最大5倍的大电流流过第一母线30自身。因此，第一母线30不仅简单地连接以往串联连接中使用的母线，为了提高通电量，还使第一母线30的表面积比以往有所增加，进而使厚度增厚，以采用增大了切断第一母线时的剖面积的形状。该增加了表面积的位置为第一母线的平面部33，该平面部33面对分隔器25的上表面。
在第一母线上设置平面部33以增加表面积，并且使第一母线30的厚度增厚导致剖面积增加，据此能够成倍地降低第一母线30自身的电阻，能够增加因为并联连接而流过大电流的第一母线30中的通电量。进而，伴随着第一母线30自身的电阻的降低，能够抑制流过大电流的第一母线30的发热，能够防止对方型电池21或分隔器25的热影响。进而，通过增加第一母线的表面积，发热的第一母线的热变得易于散热，因此能够防止过度发热。
在图8所示的第一母线30的平面部33上，设置与DC/AC转换器6连接的正极棒37，配置在第一母线30的平面部33的另一端35侧。正极棒37形成为圆柱状，从平面部33垂直突出。并且，配置正极棒37的平面部33周围的表面积与未配置正极棒37的平面部33周围的表面积相比向外侧增加，使第一母线30的剖面积变大。图11是沿A-A线切断第一母线30上设置正极棒37的位置时的剖面图。
第一母线30经由正极棒37与DC/AC转换器6连接，因此虽然大电流流至正极棒37周围的第一母线30，但通过增加设置正极棒37的平面部33周围的表面积，增大剖面积，使第一母线30自身的电阻降低，能够抑制由于第一母线30中流过大电流而使第一母线30发热。另外，通过增加表面积，发热的第一母线的热变得易于散热，因此能够防止过度发热。
接着，第二母线40的俯视图在图13中表示。该第二母线40是配置在图6中内侧右边的母线，从方型电池21的上表面23的中央观察第二母线40时的侧视图在图14中表示。关于第二母线40，仅说明与第一母线30不同的地方。
在图13的第二母线的倾斜部31上，以直线状设置5个用于插入5个负的电极端子24b的插入孔36。关于第二母线中作为基准的5.1mm的第一插入孔36a，与第一母线30中设置在一端34侧相对比，在第二母线40中，设置在最接近另一端35侧的地方。并且，以第二母线40的第一插入孔36a作为基准，随着向一端34侧前进，插入孔36的孔径逐个增大0.1mm。具体而言，从第一母线30的另一端35侧起，依次设置孔径为5.1mm的第一插入孔36a、5.2mm的第二插入孔36b、5.3mm的第三插入孔36c、5.4mm的第四插入孔36d和5.5mm的第五插入孔36e。另外，在第一母线30中，将正极棒37设置在另一端35侧，与此相对，在第二母线中，将负极棒41设置在一端34侧。
利用上述结构，可以期待达到与第一母线相同的效果，负的电极端面24B与第二母线40的接触面积增大，因此接触阻抗降低，从方型电池21流向第二母线40的电流的通电量提高。据此，能够实现电池装置4的输出提高，成为大容量的电池装置4。并且，在整体上减小孔径的同时，使孔径逐渐增大，由此能够应对由层叠的方型电池21的膨胀、或方型电池21或组装过程的偏差等产生的与负的电极端子24b的位置错位。据此，向负的电极端子24b的第二母线40的插入能够较为简单，不会由于冲击或振动等使第二母线40受到压力。
并且，第二母线40经由负极棒41与DC/AC转换器6连接，因此虽然大电流流至负极棒41周围的第二母线40，但通过增加设置负极棒41的平面部33周围的表面积，增大剖面积，使第二母线40自身的电阻降低，能够抑制由于第二母线40中流过大电流而使第二母线40发热。另外，通过增加表面积，发热的第二母线的热变得易于散热，因此能够防止过度发热。
接着，在图15中示出第三母线42的俯视图。该第三母线42是配置在图6中内侧中央处的一片母线和外侧的两片母线，在图14中示出从后述的末端板52的侧面53观察的第三母线42的侧视图。关于第三母线42，仅说明与第一母线30不同的地方。
在第三母线42的倾斜部31上，以直线状设置10个用于插入5个正的电极端子24a和5个负的电极端子24b的插入孔36。因此，第三母线42的朝向方型电池21层叠方向的长度是第一母线30的大致两倍的长度。以下，以图6所示的与第一母线30相邻配置的第三母线42为例进行说明。第三母线42中作为基准的5.1mm的第一插入孔36a采用位于中央部分的两个插入孔36中靠近第二母线40的一者，即，将靠近另一端35侧的插入孔36作为第一插入孔36a。并且，从该第一插入孔36a向两端34、35侧，插入孔36的孔径逐个增大0.1mm。
具体而言，从第三母线42的第一插入孔36a起向另一端35侧，依次设置孔径为5.2mm的第二插入孔36b、5.3mm的第三插入孔36c、5.4mm的第四插入孔36d和5.5mm的第五插入孔36e，从第三母线42的第一插入孔36a起向一端34侧，依次设置5.2mm的第二插入孔36b、5.3mm的第三插入孔36c、5.4mm的第四插入孔36d、5.5mm的第五插入孔36e和孔径为5.6mm的第六插入孔36f。另外，并未设置任何第一母线30中设置正极棒37的位置，因此第三母线42的平面部33采用平板形状。并且，将该第三母线42横向旋转180℃后得到配置在图6的外侧的两片第三母线42。
通过使设置在第三母线42的中央部分的插入孔36为孔径最小的第一插入孔36a，能够在整体上减小第三母线42上设置的插入孔36的孔径。虽然也可以使位于第三母线42中最靠近一端34侧的地方的插入孔36为孔径最小的第一插入孔36a，但在此情况下，位于最靠近另一端35侧的地方的插入孔36的大小增大至6.0mm，接触面积变窄，产生接触阻抗增加的问题，因此并不理想。
根据上述记载，正负的电极端面24A、24B与第三母线42的接触面积增大，因此接触阻抗降低，从方型电池21流向第三母线42的电流的通电量提高。据此，能够实现电池装置4的输出提高，成为大容量的电池装置4。并且，在整体上减小孔径的同时，使孔径逐渐增大，由此能够应对由层叠的方型电池21的膨胀、或方型电池21或组装过程的偏差等产生的与正负的电极端子24a、24b的位置错位。据此，向正负的电极端子24a、24b的第三母线42的插入能够较为简单，不会由于冲击或振动等使第三母线42受到压力。
另外，第三母线42兼备并联块28的并联连接以及并联块28之间的串联连接的功能，形成为一体，因此与使用其他部件使第一母线30与第二母线40串联连接相比，能够减少部件数目。另外，通过使第三母线42形成为一体，能够减少制造或组装的步骤数目，因此能够较佳地用于批量生产。
上述第一至第三母线30、40、42以图6所示的方式向正负的电极端子24a、24b插入，将螺母50旋入该正负的电极端子24a、24b，如图5所示牢固地连接固定。在以此方式电连接的5并4串块20的两端处，经由一对第四分隔器25D配置一对末端板51。该末端板51为铝等金属材料，利用由树脂材料等形成的第四分隔器25D与方型电池21绝缘。另外，利用第四分隔器25D上设置的绝缘板26，末端板51与第一至第三母线30、40、42不接触，因此能够防止短路。
结合板(バインドプレ一ト)52是对5并4串块20与设置在5并4串块20的两端处的一对末端板51施加压力，用较强的束缚力在方型电池21的层叠方向上进行束缚的固定部件。该结合板52以覆盖5并4串块20的两端部分的方式形成，从5并4串块20的两个侧面嵌入。并且，结合板52和末端板51利用螺钉进行螺旋固定。另外，在束缚第一母线30以及第二母线40的结合板52上设置缺口部53。该缺口部53设置为第一母线30的正极棒37以及第二母线40的负极棒41能够从结合板52的上表面54突出。进而，结合板52的侧面55上设置用于流入冷却风的缺口部(未图示)。
在第一实施例中，用于检测各方型电池21的状态的电压检测线(未图示)与插入第一至第三母线30、40、42的第一插入孔36a的正负的电极端子24a、24b分别连接。第一插入孔36a的孔径为最小的5.1mm，各母线30、40、42与电极端面24A、24B的接触面积达到最大，因此能够以低阻抗的状态正确地检测方型电池21的电池状态。另外，接触面积变大后，能够将螺母50有力地固定到各母线30、40、42上。据此，能够长期进行稳定的方型电池的电池状态的检测，能够有效地进行方型电池21的控制等，因此能够以最佳状态维持电池装置4。
以上述方式构成的5并4串块20以图4的方式排列。图4中，配置为第一母线30和第二母线40位于电池装置收纳壳10的中心处，通过连接部件4个5并4串块20串联地进行电连接。此时，也可以将位于电池装置收纳壳10的中心处的两片第一母线30和两片第二母线40改变为两片第三母线42，从而不需要连接部件。另外，将串联连接位于右侧的两个5并4串块20的连接部件与第一母线30和第二母线40形成为一体，也能减少部件数目。
关于设置在第一母线30上的正极棒37以及设置在第二母线40上的负极棒41，在图1的5并4串块20中，正极棒37以及负极棒41设置在靠5并4串块20的中央的位置处。通过这样做，设置在结合板52的上表面54上的缺口部53能够接近5并4串块20的中心部设置，与将缺口部53设置在结合板52的上表面54的拐角(末端板51侧)处相比，能够将结合板52的强度维持得较强。
另外，在图1的5并4串块20中，在与相同的方型电池21连接并相向的母线中，孔径最大的插入孔36与孔径最小的插入孔36相向，孔径第二大的插入孔36与孔径第二小的插入孔36相向。与相同的方型电池21连接的母线中相向的两个插入孔36相加的合计值为10.6mm、10.7mm、10.8mm中的一个，在10.6mm至10.8mm的较小范围内得到平均化。因此，能够将5并4串块中层叠的所有方型电池之间的接触阻抗的偏差抑制得较小，因此能够有效地进行方型电池21的控制。
进而，在各并联块28中层叠的方型电池21中，与相同的方型电池21连接并相向的母线的孔径的合计值在所有方型电池21中达到相等，因此能够使各个方型电池21之间的接触阻抗得到平均化。在并联块28中，认为并联地电连接的方型电池21的状态全部相同，仅检测一个方型电池21的状态以进行控制，因此各方型电池21之间的接触阻抗的偏差越少，能够越有效地进行所有方型电池21的控制，能够以最佳状态维持电池装置4。
接着，说明本发明的第二实施例。另外，对于与第一实施例相同的部件，附加相同编号并省略说明。
第一母线30和第二母线40对第一实施例中设置的插入孔36进行改变。首先，将位于第一母线30的中央部分处的插入孔36作为5.1mm的第一插入孔36a。并且，以第一插入孔36a为基准向两端34、35侧，插入孔36的孔径各增大0.1mm。具体而言，从第一插入孔36a起向一端34侧，依次设置5.2mm的第二插入孔36b、5.3mm的第三插入孔36c，从第一插入孔36a起向另一端35侧，依次设置5.2mm的第二插入孔36b、5.3mm的第三插入孔36c。第二实施例的第二母线40设置与第二实施例的第一母线30相同的插入孔36。
在第二实施例中，除了第一实施例的效果之外，通过将孔径最小的第一插入孔36a设置在母线30、40的中心处，能够在整体上减小母线30、40上设置的插入孔36的孔径。在第一实施例中，母线上设置的孔径为5.1～5.5mm，与此相对，在第二实施例中，能够将孔径进一步减小为5.1～5.3mm。据此，母线30、40与电极端面24A、24B的接触面积进一步变大，能够降低接触阻抗，因此能够增加从方型电池21流向母线30、40的电流的通电量，能够提高电池装置4的输出。
接着，说明本发明的第三实施例。另外，对于与第一实施例相同的部件，附加相同编号并省略说明。在第三实施例中，使第一实施例中均匀的母线30、40、42的厚度与流过的电流的大小相配合而发生改变。母线30、40、42中大电流流过的部分的厚度增厚，以使剖面积增大，因此母线30、40、42自身的电阻降低，能够增加电流的通电量。通过与电流的大小相配合而改变厚度，母线30、40、42中的通电能够更加均匀化，能够提高电池装置的输出，另外，通过使母线30、40、42中的通电能够更加均匀化，还能使母线30、40、42的发热均匀化。
接着，说明本发明的第四实施例。另外，对于与第一实施例相同的部件，附加相同编号并省略说明。在第四实施例中，使第一实施例的母线30、40、42的表面积与流过的电流的大小相配合而发生改变。母线30、40、42中大电流流过的部分的表面积增大，以使剖面积增大。据此，可以期待与第三实施例相同的效果。另外，通过增大表面积，发热的母线30、40、42变得易于散热，因此能使母线30、40、42的温度均匀化。
接着，说明本发明的第五实施例。另外，对于与第一实施例相同的部件，附加相同编号并省略说明。首先，在第一实施例中，与正负的电极端子24a、24b连接的母线30、40、42全部采用相同材料，与此相对，在第五实施例中，使用与连接母线30、40、42的正负的电极端子24a、24b的材料相同材料的母线30、40、42。
例如，与由铝形成的正的电极端子24a连接的第一母线30的材料采用铝，与由铜形成的负的电极端子24b连接的第二母线40的材料采用铜，在第三母线42中，使用由铝和铜形成的覆层(clad)材料。该覆层材料并不是简单地层叠不同种类金属而成的材料，在其接合面上，不同种类的金属相互成为合金状态，从而牢固结合。因此，不会发生覆层材料的接合面上的电蚀。
通过在各个电极端子24a、24b上连接由相同材料形成的母线30、40、42，能够防止由电蚀导致的腐蚀，因此与第一实施例相比，能够长期以低阻抗的状态稳定地电连接母线30、40、42与电极端子24a、24b。
接着，说明本发明的第六实施例。另外，对于与第一实施例相同的部件，附加相同编号并省略说明。在第六实施例中，第一母线30上设置的正极棒37设置在最接近第一母线30的平面部33的一端34侧的插入孔36中，第二母线40上设置的负极棒41设置在最接近第二母线40的平面部的另一端35侧的插入孔36中。据此，能够在第一母线30自身的电阻最小的位置处设置大电流流过的正极棒37，因此能够提高电池装置的输出。另外，能够在第二母线40自身的电阻最小的位置处设置大电流流过的负极棒41，因此能够提高电池装置的输出。
另外，在第六实施例中，图1的5并4串块的母线30、40、42中，大电流流过的插入孔36的孔径最小，在该位置处母线30、40、42自身的电阻变小。另外，随着电流变小，插入孔36的孔径逐渐增大。进而，只流过小电流的插入孔36的孔径最大，在该位置处母线30、40、42自身的电阻变大。因此，母线30、40、42中的通电能够较为平滑，能够提高电池装置4的输出，因此能够最大限度地发挥电池装置4的性能。
在本发明的实施例中，作为冷却电池的冷却机构，使用空冷式的强制送风冷却机构(送风机等)，但冷却机构并不限定于该空冷式。可以使用例如空冷式的强制吸风冷却机构、水冷式、冷媒式等各种冷却机构。另外，本发明的电源装置并不限定于实施方式的冷却结构，可以与包括各种冷却结构的电源装置对应，能够自由地改变流入口或排出口的有无、数目或位置关系等。
电池装置的结构并不限定于实施方式的结构，可以仅通过并联电连接电池的一个并联块构成，也可以通过多串多并连接电池的多串多并块等构成。能够使用各种结构的电池装置，能够自由地改变电池的种类或层叠数、层叠方法或连接方法等。
在实施方式中，电池使用方型的锂离子电池，但也能使用镍氢电池或镍镉电池、燃料电池等各种类型的电池，电池的形状也可以使用圆筒等各种形状。另外，电池的外装罐自身可以采用绝缘材料，相邻的电池可以彼此绝缘地层叠。
母线的固定并不限定于在电极端子上旋入螺母固定的方法，也可以通过熔接等方法进行。另外，母线也可以改变为比纯铜阻抗更低的材料，并不特别限定材质。另外，母线的形状并不限定于实施例的形状，可以考虑各种形状的母线形状。电极棒等的有无或设置位置等、各种连接部件的结构等也不限定于实施例的方式，能够根据电源装置的结构改变为最佳的母线。
母线上设置的插入孔的数目和大小组合等可以改变为最佳方式。例如，第二母线上设置的插入孔为了使各方型电池之间的阻抗均匀地平均化，可以将第一插入孔至第五插入孔的大小改变为第二插入孔至第六插入孔的大小，第三母线上设置的第一插入孔可以设置为位于中央处的两个插入孔中的任意一个，相邻插入孔也可以连续采用相同的大小。母线上设置的插入孔能够采用各种设计改变。
分隔器或末端板、固定部件等能够根据电源装置的结构或冷却方法等进行改变，并不限定于实施例的方式。可以考虑数目或种类、材质或形状等各种改变。另外，固定部件的固定方法等除了螺旋固定之外也可以考虑熔敷固定等各种固定方法。
在第一实施例中，将电压检测线与第一插入孔连接，也可以联合配置连接温度检测线等其他检测线。不限于检测线，也可以安装加热器等其他部件。另外，连接电压检测线的位置并不限定于第一插入孔，也可以连接到最佳位置处。
进而，在实施例中，改变了母线的孔径的大小，但也可相反将母线上设置的孔径全部统一为相同大小，改变电极端子的突出部的大小。进而，分隔器上也可以不设置绝缘板，将绝缘板与母线形成为一体。本实施例中使用的部件能够与电源装置的各种设计改变对应地进行改变。
产业上的可利用性
本发明能够作为混合动力汽车、插电式混合动力汽车、电动汽车等车辆用的电源装置较佳地利用。另外，也能够作为车载用以外的电源装置较佳地利用。

Claims (12)

1.一种电源装置，包括：具有正负电极部分的电池；层叠该电池且进行并联电连接的并联块；将该并联块彼此串联电连接的多并多串块；以及具有多个插入孔，将该插入孔插入所述正负电极部分以电连接所述电池彼此的母线；该电源装置的特征在于：
所述并联块的所述电池以在所述并联块的一端排列所述正的电极部分，在另一端排列所述负的电极部分的方式层叠；
所述多并多串块的所述并联块每次层叠时反转后进行层叠；
所述母线采用能够将所述并联块的所述电池彼此进行并联电连接，并且将所述并联块彼此进行串联电连接的一体型的母线。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于：
所述母线的多个所述插入孔的大小相对于所述电池的层叠方向逐渐增大。
3.根据权利要求2所述的电源装置，其特征在于：
所述母线的一端侧的所述插入孔最小，并且从一端侧向另一端侧逐渐增大所述插入孔。
4.根据权利要求2所述的电源装置，其特征在于：
所述母线的中央部分的所述插入孔最小，从中央部分向两端侧逐渐增大所述插入孔。
5.根据权利要求2所述的电源装置，其特征在于，包括如下两种母线：
一端侧的所述插入孔最小，从一端侧向另一端侧逐渐增大所述插入孔的母线；以及中央部分的所述插入孔最小，从中央部分向两端侧逐渐增大所述插入孔的母线。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电源装置，其特征在于：
所述母线中，流过大电流的部分的厚度比其他部分厚。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的电源装置，其特征在于：
所述母线中，流过大电流的部分的表面积比其他部分大。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电源装置，其特征在于：
所述母线全部由相同素材的材料形成。
9.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于：
形成为一体型的所述母线使用由不同素材形成的覆层材料。
10.根据权利要求2至9中任一项所述的电源装置，其特征在于：
所述母线的最小的所述插入孔上连接检测所述电池的状态的检测线。
11.根据权利要求2至10中任一项所述的电源装置，其特征在于：
多个所述插入孔的孔大小逐个增大0.1mm。
12.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1至权利要求11中任一项所述的电池装置。
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