CN111527621A - 电源装置以及具备电源装置的车辆和蓄电装置 - Google Patents

Abstract

为了防止端板、束紧条的破损，电源装置在电池层叠体的层叠方向的两端部配置有端板(3)，使束紧条(4)连结于端板(3)从而固定电池单体(1)。束紧条(4)具有沿电池层叠体的层叠方向延伸的板状条(6)以及固定于板状条(6)并向与端板(3)的外周面相对的相对面突出的卡定块(5)。端板(3)在外周面具有引导卡定块(5)的嵌合部(3a)，而且在嵌合部(3a)的电池层叠体侧设有与卡定块(5)抵接的止挡部(3b)。

Description

电源装置以及具备电源装置的车辆和蓄电装置

技术领域

本发明涉及将多个电池单体层叠而设为电池层叠体并用端板保持该电池层叠体的两端的电源装置以及具备电源装置的车辆和蓄电装置。

背景技术

典型的电源装置包括由多个方形电池单体形成的电池层叠体、配置于电池层叠体的两端面的一对端板以及连结一对端板的束紧条(参照专利文献1)。在该电源装置中利用端板和束紧条来约束电池层叠体，从而能使由多个方形电池单体形成的电池层叠体集合化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-220117号公报

发明内容

发明要解决的问题

上述专利文献1的电源装置借助束紧条、端板而使由多个方形电池单体形成的电池层叠体集合化，因此抑制了构成电池层叠体的多个方形电池单体的膨胀。也就是说，借助束紧条、端板来抑制方形电池单体的膨胀，因此会对束紧条、端板施加较大的力。

另一方面，针对方形电池单体而言，在欲提高每单位体积的能量密度、每单位重量的能量密度时，与充放电、老化相伴的尺寸变化有增大的倾向。由于作用于束紧条、端板的负荷起因于方形电池单体的膨胀量，因此在使用与膨胀量相伴的尺寸变化较大的方形电池单体的情况下，在上述专利文献1的电源装置的结构中会对端板、束紧条作用较大的负荷，存在端板、束紧条变形或破损的隐患。

本发明是以解决以上的缺陷为目的而开发的，本发明的重要的目的在于提供一种设为借助端板和束紧条而使多个电池单体集合化的结构并且能够防止端板和束紧条的变形、破损的技术。

用于解决问题的方案

本发明的一技术方案的电源装置包括：电池层叠体，层叠多个电池单体而形成该电池层叠体；端板，其为一对，配置于所述电池层叠体的层叠方向的两端部；以及束紧条，其两端部连结于一对所述端板。所述束紧条具有沿所述电池层叠体的层叠方向延伸的板状条以及固定于所述板状条并且向与所述端板的外周面相对的相对面突出的卡定块。所述端板在外周面具有引导所述卡定块的嵌合部，而且在所述嵌合部的电池层叠体侧设有与所述卡定块抵接的止挡部。

此外，在具备包括以上的技术方案的构成要素在内的电源装置的电动车辆中，该电动车辆包括所述电源装置、自该电源装置被供给电力的行驶用的电动机、搭载有该电源装置以及所述电动机的车辆主体以及被该电动机驱动而使所述车辆主体行驶的车轮。

此外，在具备包括以上的技术方案的构成要素在内的电源装置的蓄电装置中，该蓄电装置包括所述电源装置以及对向该电源装置的充放电进行控制的电源控制器，所述电源控制器能够利用来自外部的电力向所述电池单体充电，并且该电源控制器进行控制从而对该电池单体进行充电。

发明的效果

采用以上的电源装置，具有以下特征，即，能够设为简单的构造并且即使在作用有比较大的负荷的情况下也能防止端板与束紧条的变形、破损。其原因在于，在以上的电源装置中，利用板状条和固定于该板状条的卡定块来构成束紧条，将卡定块设为朝向与端板外周面相对的相对面突出的形状，而且在端板设有引导卡定块的嵌合部，并在该嵌合部的电池层叠侧设有与卡定块抵接的止挡部，能将束紧条的卡定块向嵌合部引导并利用止挡部来阻止由束紧条的拉拽力导致的卡定块的错位。该束紧条与端板的连结构造不会像以往的束紧条的弯折片那样使束紧条因弯曲应力而变形，能够利用卡定块、嵌合部和止挡部将束紧条牢固地固定于端板。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的电源装置的立体图。

图2是图1所示的电源装置的分解立体图。

图3是图1所示的电源装置的水平剖视图。

图4是图3所示的电源装置的主要部分放大剖视图。

图5是表示端板的另一个例子的放大剖视图。

图6是表示端板和束紧条的另一个例子的放大剖视图。

图7是表示束紧条的另一个例子的放大剖视图。

图8是表示端板和束紧条的另一个例子的立体图。

图9是图8所示的端板和束紧条的放大剖视图。

图10是表示端板和束紧条的另一个例子的立体图。

图11是图10所示的端板和束紧条的放大剖视图。

图12是表示端板和束紧条的另一个例子的放大剖视图。

图13是表示端板和束紧条的另一个例子的立体图。

图14是图13所示的端板和束紧条的放大剖视图。

图15是表示束紧条的另一个例子的放大剖视图。

图16是表示在利用发动机和电动机进行行驶的混合动力汽车搭载电源装置的例子的框图。

图17是表示在仅利用电动机进行行驶的电动汽车搭载电源装置的例子的框图。

图18是表示在蓄电装置使用电源装置的例子的框图。

图19是表示以往的电源装置的束紧条的弯曲加工部的放大剖视图。

具体实施方式

首先，说明本发明的一个着眼点。层叠有许多个电池单体的电源装置构成为利用束紧条将在由多个电池单体形成的电池层叠体的两端配置的端板连结从而约束多个电池单体。借助具有较高的刚度的端板、束紧条来约束多个电池单体，从而能抑制与充放电、老化相伴的电池单体的膨胀、变形、相对移动以及振动所导致的误动作等。在以上的电源装置中将电池单体的层叠面的面积设为约100平方厘米，也存在因抑制电池单体的膨胀而导致1吨以上的较强的力作用于端板的情况。因此，很强的拉拽力会经由端板而作用于在端板固定的束紧条。

在利用端板固定电池层叠体的两端的以往的电源装置中，将使束紧条的端部向内侧弯折而形成的弯折片固定于端板的外侧面。在以上的构造中，对金属板的束紧条的端部进行弯折加工而设为弯折片并将该弯折片固定于端板的外侧表面，因此弯折片成为与束紧条厚度相同的金属板。束紧条使用能承受因电池层叠体的膨胀而产生的拉拽力的抗拉强度的金属板。为了能承受拉拽力而对束紧条使用例如1mm～2mm左右的金属板。在将弯折片固定于端板的外侧表面的束紧条中，在沿电池层叠体的层叠方向延伸的部分作用有因对电池层叠体进行加压的反作用力而产生的拉伸应力，从而对弯折片作用有弯曲应力。在图19中如点划线所示，弯曲应力使弯折片104b的弯曲加工部104c在端板103的角部以填入空间的方式变形。即使是在拉伸应力的作用下不会伸长的束紧条，在弯曲应力下也容易变形，当弯折片104b如图中点划线所示地变形时，束紧条104可能会超出承受极限而断裂。

如上所述，作用于束紧条的拉拽力的增加会导致强大的应力进一步局部性地集中于束紧条的弯曲加工部的内侧和端板角部，成为导致束紧条、端板变形或损伤的原因。鉴于以上的实际情况，重要的是研究一种谋求束紧条和端板的最佳化并且使束紧条和端板的应力为承受极限以内的构造。

可以利用以下的结构来限定本发明的一形态的电源装置。电源装置包括：电池层叠体2，层叠多个电池单体1而形成该电池层叠体2；端板3，其为一对，配置于电池层叠体2的层叠方向的两端部；以及束紧条4，其两端部连结于一对端板3。束紧条4具有沿电池层叠体2的层叠方向延伸的板状条6以及固定于板状条6并且向与端板3的外周面相对的相对面突出的卡定块5。端板3在外周面具有引导卡定块5的嵌合部3a，而且在嵌合部3a的电池层叠体2侧设有与卡定块5抵接的止挡部3b。

采用以上的结构，将束紧条的卡定块向端板的嵌合部引导并利用止挡部阻止错位，从而能够防止由作用于束紧条的较强的拉拽力导致的束紧条和端板的变形。电池单体的膨胀力会推动端板从而使拉拽力借助止挡部作用于束紧条，但在以往的电源装置中，存在束紧条的拉拽力在弯折片的弯曲加工部处作为弯曲应力进行作用而导致束紧条变形的隐患。当束紧条因弯曲应力发生变形时，如图19的点划线所示，使弯曲加工部104c的内侧面与端板103的拐角部103a紧密接触从而使弯曲加工部104c成为实质伸长的状态。当成为该状态时，也存在束紧条超过承受极限而断裂的隐患。

相对于此，在以上的电源装置中，将设于束紧条的卡定块向端板的嵌合部引导，进一步利用止挡部阻止被引导到嵌合部的卡定块的错位。针对利用该构造固定于端板的束紧条而言，即使在卡定块与端板之间存在间隙也不会像以往那样作为弯折片的弯曲应力进行支承，而是利用将卡定块向嵌合部引导并利用止挡部将其配置于固定位置的构造来作为束紧条的剪切应力进行支承。与束紧条的相对于弯曲应力的强度相比，束紧条的相对于剪切应力的强度是相当强的，能在不会因作用于束紧条的较强的拉拽力而超过承受极限的前提下保持电池单体。

也可以构成为，束紧条4进一步地在两端部具有固定于端板3的表面的固定片20。采用以上的结构，束紧条借助设于两端部的固定片可靠地固定于端板而不会脱离端板。

也可以是，固定片20由板状条6的弯折片6b形成。此外，也可以构成为，固定片20在由板状条6构成的弯折片6b的角部设有U形弯部6c从而在固定片20与端板3之间设有非按压间隙19。

另外，也可以是，固定片20与卡定块5设为一体构造并且将卡定块5的端部弯折而构成固定片20。此外，也可以构成为，与卡定块5构成为一体构造的固定片20在角部设有U形弯部5c从而在固定片20与端板3之间设有非按压间隙19。

也可以构成为，固定片20借助螺栓8而固定于端板3的外侧表面。此外，也可以构成为，电源装置在固定片20的角部内侧与端板3之间设有非按压间隙19。也可以构成为，端板3在与固定片20的角部内侧相对的拐角部设有缺口部3e从而在端板3与束紧条4之间设有非按压间隙19。

此外，也可以构成为，固定片20设为随着朝向固定于端板3的其顶端的固定部去而实质的横宽变窄的形状。

也可以构成为，卡定块5利用焊接构造固定于板状条6。另外，优选是，板状条6和卡定块5设为铁、铁合金、SUS、铝和铝合金中的任一者。

优选是，将卡定块5的厚度(t)设为1mm以上。另外，优选是，将卡定块5的电池层叠方向的横宽(K)设为3mm以上。优选是，将止挡部3b的电池层叠方向的横宽(h)设为3mm以上。

以下，基于附图说明本发明的实施方式。其中，以下示出的实施方式是用于将本发明的技术思想具体化的例示，本发明不限定于以下的实施方式。另外，本说明书绝没有将权利要求书所示的构件限定于实施方式的构件。特别是，针对在实施方式中记载的构成构件的尺寸、材质、形状以及其相对的配置情况等而言，只要没有特别限定性的记载，则并非旨在将本发明的范围仅限定于此，其只不过仅为说明例。另外，各图所示的构件的大小、位置关系等有时是夸张的，以便使说明清楚。此外，在以下的说明中，同一名称和同一附图标记表示同一或实质相同的构件，恰当地省略其详细说明。此外，针对构成本发明的各要素而言，既可以设为用同一构件构成多个要素从而以一个构件兼用作多个要素的形态，也能反之用多个构件来分担实现一个构件的功能。另外，在一部分的实施例和实施方式中说明的内容有时也能应用于其他的实施例和实施方式等。

(实施方式1)

图1～图3所示的电源装置100包括：电池层叠体2，其层叠有多个电池单体1；端板3，其为一对，配置于该电池层叠体2的层叠方向的两端部；以及束紧条4，其两端部连结于一对端板3而沿层叠方向保持多个电池单体1。

(电池单体1)

如图2所示，电池单体1是宽度比厚度大、也就是厚度比宽度小的方形的电池，沿厚度方向层叠而设为电池层叠体2。电池单体1是将电池壳体10设为金属壳体的非水系电解液电池。作为非水系电解液电池的电池单体1是锂离子二次电池。但电池单体也能设为镍氢电池、镍镉电池等二次电池。图中的电池单体1是将宽度较宽的两表面设为四边形的电池，以使两表面相对的方式层叠而设为电池层叠体2。

电池单体1在外形设为方形的金属制的电池壳体10收纳有电极体(未图示)并填充有电解液。能够利用铝、铝合金来制造由金属壳体形成的电池壳体10。电池壳体10包括：外壳罐10A，将金属板压制加工成底部封闭的筒状而形成该外壳罐10A；以及封口板10B，其气密地封闭该外壳罐10A的开口部。封口板10B为平面状的金属板，其外形设为外壳罐10A的开口部的形状。通过激光焊接将该封口板10B固定于外壳罐10A的外周缘从而气密地封闭外壳罐10A的开口部。固定于外壳罐10A的封口板10B在其两端部固定有正负的电极端子13，此外在正负的电极端子13的中间设有气体排出口12。在气体排出口12的内侧设有在预定的内压下开阀的排出阀11。在图2所示的电池层叠体2中，将多个电池单体1以设有排出阀11的面位于大致同一面的姿势层叠从而将各电池单体1的排出阀11配置于同一平面上。在图中的电池层叠体2中，将多个电池单体1以设有排出阀11的封口板10B设为上表面的姿势层叠。

将相互层叠的多个电池单体1的正负的电极端子13连接从而使多个电池单体1相互串联以及/或者并联地连接。在电源装置100中，使相邻的电池单体1的正负的电极端子13借助汇流条(未图示)而相互串联以及/或者并联地连接。使相邻的电池单体相互串联地连接的电源装置能够提高输出电压而增大输出，使相邻的电池单体并联地连接从而能够增大充放电的电流。

(电池层叠体2)

在图2和图3所示的电池层叠体2中，使多个电池单体1隔着间隔件7相互层叠并将这些电池单体1串联地连接。图中的电池层叠体2使彼此相邻的电池单体1彼此朝向相反方向地排列，在电池层叠体2的两侧利用汇流条将相邻的电极端子13彼此连结从而将彼此相邻的两个电池单体1串联地连接，从而使所有的电池单体1串联地连接。其中，本发明不限定构成电池层叠体的电池单体的个数及其连接状态。

如图2和图3所示，在电池层叠体2中，在层叠的电池单体1间夹着间隔件7。间隔件7使相邻的电池单体1彼此绝缘。图中示出的间隔件7是将塑料成形为板状而得到的绝缘板。特别是，利用导热系数较小的材质的塑料而成形的间隔件7也有能够有效地防止相邻的电池单体1的热失控的效果。该间隔件7设为将电池单体1嵌装而将电池单体1配置于固定位置的形状，从而能将相邻的电池单体1层叠为不错位。

如以上那样，利用间隔件7而绝缘地层叠的电池单体1能够将外壳罐设为铝等金属制。但电池层叠体不必一定使间隔件介于电池单体之间。其原因在于，例如能够通过以绝缘材料成形电池单体的外壳罐或者以绝缘片、绝缘涂料等覆盖电池单体的外壳罐的外周等方法，使彼此相邻的电池单体彼此绝缘，从而不需要间隔件。此外，针对没有间隔件介于电池单体之间的电池层叠体而言，能够不采用向电池单体之间强制吹送冷却风而对电池单体进行冷却的空冷式，而是采用使用制冷剂等直接进行冷却的方式从而对电池单体进行冷却。

(端板3)

端板3连结于束紧条4从而自两端面夹着电池层叠体2而沿层叠方向固定电池单体1。端板3的外形与电池单体1的外形大致相同或比电池单体1的外形稍大，是在两侧的外周面固定束紧条4从而抑制电池层叠体2的膨胀的四边形的板材。将该端板3的整体设为铝、铝合金、SUS以及铁等金属制。但是，虽然未图示，但端板也可以设为将金属板层叠于塑料的构造或者整体设为埋设有加强纤维的纤维强化树脂成形板。

端板3直接或隔着间隔件地以面接触状态与电池单体1的表面紧密接触从而保持电池单体1。在电源装置100的组装工序中，在电池层叠体2的两端部配置端板3并利用压力机(未图示)对两端的端板3进行加压从而保持为沿层叠方向对电池单体1进行加压的状态，在该状态下将束紧条4固定于端板3。在将端板3固定于束紧条4后解除压力机的加压状态。

端板3固定于束紧条4而承受电池层叠体2的膨胀力从而保持电池单体1。为了将在被固定的束紧条4设置的卡定块5可靠地连结，在端板3两侧的外周面设有对设于束紧条4的卡定块5进行引导的嵌合部3a。此外，端板3在嵌合部3a的电池层叠体2侧设有与卡定块5抵接的止挡部3b。换言之，在端板3的两侧面分别设有自电池层叠体2侧的端部朝向束紧条4突出的止挡部3b。针对端板3而言，通过使止挡部3b与卡定块5接触而使用束紧条4的拉拽力来承受电池单体1的膨胀力从而进行保持。止挡部3b设为不会在作用于与卡定块5接触的接触部的束紧条4的拉拽力的作用下变形的横宽。考虑束紧条4的拉拽力而将止挡部3b的横宽(h)设定为最佳值，例如将端板3整体设为铝制并将止挡部3b的横宽设为3mm以上、优选4mm以上、进一步优选5mm以上、最佳为8mm以上。

图4是卡定块5被引导于嵌合部3a的部分的概略放大剖视图。在该图的端板3中，在嵌合部3a与止挡部3b之间的角部内侧设有间隙18。在此设有间隙18的端板3的止挡部3b的横宽(h)相对于间隙18的宽度(W)足够大，例如大于10倍。横宽(h)相对于间隙18的宽度(W)足够大的止挡部3b利用剪切应力来支承束紧条4的拉拽力而不是利用弯曲应力进行支承。与材料所能承受的最大弯曲力相比，材料所能承受的最大剪切力是相当强的，使止挡部3b的横宽(h)比间隙18的宽度(W)大从而能够可靠地阻止止挡部3b的变形。因而，针对在嵌合部3a与止挡部3b之间的角部内侧设有间隙18的端板3而言，使止挡部3b的横宽(h)大于间隙18的宽度(W)的10倍从而利用止挡部3b的剪切应力来支承束紧条4的拉拽力。

此外，优选是，止挡部3b的高度(d)优选比卡定块5的厚度(t)大从而使在止挡部3b的顶端面与束紧条4的内表面之间形成的间隙较小。但也可以设为使止挡部3b的高度(d)比卡定块的厚度(t)小而在止挡部3b的顶端面与束紧条4的内表面之间设有间隙的结构。因而，考虑卡定块5的厚度(t)、在止挡部3b的顶端面与束紧条4的内表面之间形成的间隙的间隔、在嵌合部3a与止挡部3b之间的角部内侧形成的间隙18的宽度(W)来确定止挡部3b的高度(d)。例如相对于卡定块5的厚度(t[mm])而言，止挡部3b的高度(d)能够设为(t-1)mm～(t+1)mm。

(束紧条4)

束紧条4包括沿电池层叠体2的层叠方向延伸的板状条6和固定于该板状条6并向与端板3的外周面相对的相对面突出的卡定块5，在束紧条4的两端部设有固定于端板3的固定片20。板状条6配置于与电池层叠体2相对的相对面，卡定块5被引导于端板3的嵌合部3a，固定片20固定于端板3的外侧表面。

(板状条6)

板状条6使用能承受较强的拉拽力的金属板、例如抗拉强度为400MPa以上的高张力钢等的金属板。高张力钢的板状条6例如将厚度设为1mm～2mm从而能够实现能承受作用于束紧条4的拉拽力的强度。在图2的束紧条4中，将配置于电池层叠体2的单侧的板状条6设为上缘配置于电池层叠体2的上部并且下缘配置于电池层叠体2的下部的上下宽度的金属板。该电源装置100在电池层叠体2的单侧面配置有由1片金属板形成的板状条6。虽然未图示，但电源装置也能在电池层叠体的单侧面配置由上下分开的两片金属板形成的板状条。

(卡定块5)

图1～图3的束紧条4在板状条6的两端部固定有卡定块5。该束紧条4在板状条6的两端部的内侧面且是与设于端板3的外侧面的嵌合部3a相对的区域固定有卡定块5。图中示出的卡定块5形成为沿端板3的外侧面延伸的板状或四棱柱状，以朝向设于端板3的嵌合部3a突出的姿势被固定。卡定块5为金属制，优选由铁或铁合金、SUS、铝制造。利用焊接构造将金属制的卡定块5固定于板状条6的内侧。在焊接的情况下优选使用与束紧条4相同的材料。该束紧条4能够以低成本大量生产。卡定块5例如能够通过点焊而固定于板状条。这样将卡定块5点焊于板状条6的构造能够使卡定块5和板状条6在分界面处焊接，因此具有以下特征，即，能将分界边缘设为没有台阶的状态，并且能够将被引导于嵌合部3a的卡定块5以与止挡部3b紧密接触的状态配置。但卡定块也能借助铆钉等连结件固定于板状条或者兼用连结件和焊接构造而固定于板状条。

卡定块5的电池层叠方向的横宽(K)设定为不会在作用于板状条6的拉拽力的作用下变形的宽度，例如为3mm以上。图4是将束紧条4连结于端板3的部分的放大剖视图，示出了在卡定块5的角部内侧没有间隙的状态，换言之示出了卡定块5的止挡部3b侧的相对面整体与止挡部3b抵接并紧密接触并且止挡部3b的顶端面与板状条6的内表面紧密接触的状态。这样，针对束紧条4与端板3的位置关系而言，优选是在卡定块5的角部内侧没有间隙并且止挡部3b的顶端面与板状条6的内表面紧密接触的状态。但在止挡部3b的顶端面与板状条6的内表面之间也可以存在些许间隙。在该情况下，使卡定块5的横宽(K)相对于该间隙的间隔足够大，例如大于10倍，从而能将束紧条4的拉拽力F作为剪切应力而支承。

另外，卡定块5的厚度(t)设为能使止挡部3b侧的相对面可靠地与止挡部3b抵接而进行支承的厚度。例如如图4所示，针对在卡定块5的角部内侧没有间隙并且止挡部3b的顶端面与板状条6的内表面紧密接触的结构而言，通过将卡定块5的厚度(t)设为1mm以上从而能够使相对面可靠地与止挡部3b抵接而进行按压。但如上述那样，在止挡部3b的顶端面与板状条6的内表面之间也可以存在些许的间隙，在该情况下，相对于该间隙的间隔而言使卡定块5的横宽(K)足够大，例如大于10倍，从而能够利用卡定块5将束紧条4的拉拽力F作为剪切应力而支承。如以上那样，根据卡定块5与止挡部3b的位置关系将卡定块5的横宽(K)设计为最佳的横宽。

(固定片20)

如图1～图4所示，固定片20设于束紧条4的两端部并借助螺栓8而固定于端板3的外侧表面。在图中的束紧条4中，将板状条6的两端部向内侧弯折加工90度从而设置弯折片6b，将该弯折片6b设为固定片20。固定片20将束紧条4的端部固定于端板3的外侧表面，但固定片20不要求较高的强度。其原因在于，作用于束紧条4的较大的拉拽力会被卡定块5和止挡部3b支承而不会作用于固定片20。在图1以及图2所示的束紧条4中，随着朝向固定于端板3的其顶端的固定部去而实质的横宽变窄的形状且是主视为大致三角形的固定片20上下各设有两个。这样，通过将不要求较高的强度的固定片20设为顶端变细的形状，从而能使束紧条4轻型化且低成本化，并且减少用螺栓8进行固定的固定部位，从而能够减少部件件数而实现低成本化。此外，针对束紧条4而言，虽然未图示，但也能设为在两端分别各设置1个顶端变细形状的固定片20的构造从而进一步实现低成本化。此外，虽然未图示，但也能在束紧条4的板状条6的与电池层叠体2的侧面相对的区域、弯折片6b设置开口部从而进一步实现轻型化。

固定片20借助贯穿该固定片20的螺栓8而固定于端板3。由弯折片6b构成的固定片20在其顶端部设有供螺栓8的螺纹部8b贯穿的通孔6d。将贯穿于通孔6d的螺纹部8b拧入设于端板3的内螺纹孔3c从而将固定片20以被螺栓8的头部8a和端板3夹着的状态固定于端板3的外侧表面。在该固定构造的电源装置中，将卡定块5向端板3的嵌合部3a引导并利用止挡部3b来支承束紧条4的拉拽力，并且将设于束紧条4的两端的固定片20固定于端板3，从而能够利用束紧条4将一对端板3稳定地保持于固定位置。

此外，在图4所示的电源装置中，为了在卡定块5卡定于止挡部3b而将固定片20固定于端板3的状态下使板状条6不碰到端板3的角部，在固定片20的角部内侧与端板3之间设有非按压间隙19。在图4所示的端板3中，使供卡定块5配置的嵌合部3a的一端且是与止挡部3b所在侧相反的那一侧的端部开放，从而在板状条6的弯曲加工部即固定片20的角部内侧设置非按压间隙19。但在电源装置中，如图5所示，也能在端板3的与固定片20的角部内侧相对的拐角部设置缺口部3e从而在端板3与束紧条4之间设置非按压间隙19。该构造能够利用简单的构造在固定片20的角部内侧设置充分的非按压间隙19，能够有效地防止较强的力作用于固定片20、端板3。

(端板的另一个例子)

以上的端板3设有台阶形状的嵌合部3a并且在该嵌合部3a的电池层叠体2侧设有止挡部3b。但如图6所示，端板也能够设有卡定块5能插入的槽状的嵌合部3a。在图6的端板3中，沿外侧面的中央部设有沿上下方向延伸的槽部3f来作为嵌合部3a。在图中的端板3中，使成为嵌合部3a的槽部3f的横宽(H)比卡定块5的横宽(K)宽，另外使槽部3f的深度即止挡部3b的高度(d)比卡定块5的厚度(t)大。该端板3也是在插入于嵌合部3a的卡定块5对止挡部3b进行按压的状态下进行连结。此外，图6所示的端板3在与固定片20的角部内侧相对的拐角部设有倾斜状的缺口部3e，从而在端板3与束紧条4之间设有非按压间隙19。由此，能将束紧条4的固定片20恰当地配置并固定于端板3的外侧面。

(卡定块与板状条的固定构造的另一个例子)

以上的束紧条4在板状条6的内侧面固定有卡定块5，但如图7所示，束紧条4也能在板状条6的两端部设置有固定孔6a，将卡定块5插入并固定于该固定孔6a。在图7所示的束紧条4中，将插入于贯通板状条6地设置的固定孔6a的卡定块5的外周面与固定孔6a的内周面焊接，从而将卡定块5固定于板状条6。该束紧条4在板状条6设有具有比卡定块5的外形稍大的内部形状的固定孔6a，将卡定块5插入该固定孔6a并将固定孔6a的内周缘与卡定块5的外周面焊接从而固定卡定块5。图7所示的卡定块5以自板状条6的表面稍微突出的状态插入于固定孔6a，在卡定块5的突出部的外周面与板状条6之间焊接有焊接材料15。将卡定块5的整周焊接固定于固定孔6a。该构造能够将卡定块5和板状条6可靠并且以较强的焊接强度固定。在卡定块5焊接固定于板状条6的固定孔6a的束紧条4中，利用焊接构造和嵌合构造使卡定块5与板状条6成为一体构造，因此能在不降低设有固定孔6a的部分的强度的前提下牢固地进行连结。

(板状条的另一个例子)

此外，在图8和图9所示的束紧条4中，利用将板状条6的两端部弯折加工而形成的弯折片6b来构成固定片20，并且在弯折片6b的角部设有U形弯部6c。在图中示出的板状条6中，将比固定卡定块5的固定部靠端部侧的部分且是与端板3的拐角部相对的部分弯曲成在俯视时呈U字形从而设置U形弯部6c，将比该U形弯部6c靠顶端侧的部分设为固定片20并借助螺栓8固定于端板3。利用弯曲成U字形的U形弯部6c在该束紧条4与端板3之间设置非按压间隙19。这样在固定片20的角部设有U形弯部6c的构造利用该U形弯部6c来吸收应力，从而能够有效地防止较强的力作用于固定片20、固定片20与端板3之间的紧固点。此外，通过沿端板3的拐角部形成上下延伸的U形弯部6c，从而能在不增大端板3的尺寸以及不增加重量的前提下将横宽(K)设为较长，也具有能够加强卡定块5的效果。此外，如图中的点划线所示，也能在与U形弯部6c相对的拐角部设置缺口部3e从而使在端板3与束紧条4之间形成的非按压间隙19较宽。

此外，束紧条4也能设为图10和图11所示的构造。在这些图中示出的束紧条4中，利用将板状条6的两端部弯折加工而形成的弯折片6b来构成固定片20，并且在板状条6的内侧面且是与设于端板3的外侧面的嵌合部3a相对的区域固定有卡定块5。图中示出的束紧条4在板状条6设有固定孔6a，将卡定块5的一部分插入该固定孔6a而利用嵌合构造来固定卡定块5和板状条6。板状条6在与端板3的嵌合部3a相对的两端部处上下分离开地贯通设有两个固定孔6a。图10所示的固定孔6a设为沿上下方向延伸的腰圆形状。

如图11所示，卡定块5配置于板状条6的内侧且是包含固定孔6a的区域，并且卡定块5设置为在与固定孔6a相对的部分形成有向外侧方向(卡定块5的厚度方向)突出的嵌合凸部5f。嵌合凸部5f形成为与固定孔6a的内部形状相匹配的外形。针对该嵌合凸部5f而言，例如在设有通孔即固定孔6a的板状条6的内侧面配置有卡定块5的状态下对与固定孔6a相对的区域从内侧进行冲压等压制加工，从而使卡定块5的一部分向外侧方向突出而形成为与固定孔6a相匹配的形状。将通过冲压而形成的嵌合凸部5f无间隙地压入固定孔6a，从而以嵌合构造将卡定块5连结于板状条6。但也能通过将预先形成为预定的形状的嵌合凸部5f插入于固定孔6a从而将卡定块5以嵌合状态连结于板状条6。此外，针对卡定块5而言，也能不采用压制加工而是通过切削、铸造来形成嵌合凸部5f。

此外，在图10所示的束紧条4中，在以嵌合构造进行连结的嵌合部的上下即固定孔6a的上下通过点焊来将板状条6和卡定块5焊接。在图10中，用交叉阴影线来表示由该点焊形成的焊接痕迹26。这样，兼用嵌合构造和焊接构造来将卡定块5固定于板状条6的构造能够将卡定块5进一步牢固地固定于板状条6。在该束紧条4和端板3中，通过将卡定块5的横宽(K)以及厚度(t)设为上述的范围并将止挡部3b的横宽(h)以及高度(d)设为上述的范围，从而能够利用剪切力对作用于板状条6的拉拽力F进行支承而实现充分的强度。

此外，在图10和图11的束紧条4中，将板状条6的弯折片6b的角部弯曲成在俯视时呈U字形从而设置U形弯部6c，将比U形弯部6c靠顶端侧的部分设为固定片20，借助螺栓8将该固定片20固定于端板3。在U形弯部6c与端板3之间设有非按压间隙19。特别是，在图11的端板3中将嵌合部3a形成为较深并且在与U形弯部6c相对的拐角部设有缺口部3e，从而使在端板3与束紧条4之间形成的非按压间隙19较宽，并且使整体轻型化。

此外，针对束紧条4而言，如图12所示，也能利用卡定构造来连结卡定块5和端板3的止挡部3b。图12所示的端板3设为在止挡部3b的顶端部且是与卡定块5相对的相对面形成有下挖形状的切割面3h。另外，卡定块5在电池层叠体2侧形成有嵌入于嵌合部3a与止挡部3b的角部的卡定凸部5g。在该卡定凸部5g中将与止挡部3b相对的相对面设为与切割面3h相匹配的卡定面5h。采用该卡定构造，能够有效地防止束紧条4向电池层叠体2的侧面方向脱离，并且能够加强在束紧条4的两端部固定的卡定块5与止挡部3b的连结强度从而稳定地进行紧固。但是，针对束紧条4与端板3的卡定构造而言，也能设为在卡定块5与止挡部3b的相对面处在任一者设有凸部并在另一者设有凹部而使上述凸部与凹部嵌合的构造，也能设为在任一者设有沿上下方向延伸的凸条并在另一者设有沿上下方向延伸的凹部或槽部而使上述凸条与凹部或槽部嵌合的构造。

针对图12的束紧条4而言，在电源装置的组装工序中，利用压力机(未图示)对配置于电池层叠体2的两端部的端板3进行加压，从而在沿层叠方向对电池单体1进行加压的状态下将卡定凸部5g向端板3的嵌合部3a引导，在将两端的卡定块5卡定于一对端板3后解除压力机的加压状态而以预定的压力将电池层叠体2保持为加压状态。另外，通过使束紧条4相对于被压力机加压的电池层叠体2沿上下方向滑动从而能在不对电池单体1过度加压的前提下进行连结。但束紧条4也能在沿层叠方向对电池层叠体2稍微过度加压而使两端的端板3的间隔缩短了卡定凸部5g的突出量的量的状态将卡定凸部5g向嵌合部3a引导，之后解除压力机的加压状态而以预定的加压状态进行保持。

(束紧条的另一个例子)

在以上的束紧条4中，在板状条6的两端部固定卡定块5并且对比该卡定块5靠外侧的端部进行弯折加工从而形成固定片20。即，利用将板状条6的两端部弯折而形成的弯折片6b来构成固定片20。但如图13～图15所示，束紧条4也能将固定片20设为与卡定块5一体的构造。在上述图中示出的束紧条4中，将固定于板状条6的两端部的卡定块5的端部弯折而设置固定片20。

图13以及图14所示的卡定块5的横截面形状设为L字形，将一弯折部作为固定部5a而固定于板状条6的端部的内侧面，并且将另一弯折部即弯折片5b作为固定片20而固定于端板3的外侧表面。卡定块5的固定部5a例如利用焊接构造而固定于板状条6。该卡定块5如图14所示，固定部5a配置于端板3的嵌合部3a，使固定部5a的端面与止挡部3b抵接从而利用卡定块5和止挡部3b来支承束紧条4的拉拽力F。此外，针对图14的端板3而言，在弯折片5b的角部内侧处，在端板3的拐角部设有倾斜状的缺口部3e，从而在端板3与束紧条4之间设有非按压间隙19。

图中的卡定块5由比板状条6厚的板材形成，能使固定于板状条6的固定部5a自板状条6突出从而可靠地配置于嵌合部3a并抵接于止挡部。在图14中，在止挡部3b的顶端面与束紧条4之间形成有间隙17，相对于该间隙17的间隔(S)而言使卡定块5的厚度(t)足够大，例如大于10倍，从而能将束紧条4的拉拽力F作为剪切应力而支承。例如在将该间隙的间隔(S)设为0.3mm时，卡定块5的固定部5a的横宽(K)(到弯曲部的距离)成为3mm。

由卡定块5的弯折片5b构成的固定片20借助贯通该固定片20的螺栓8而固定于端板3。弯折片5b在顶端部设有供螺栓8的螺纹部8b贯穿的通孔5d。图13的固定片20如上述那样设为随着朝向固定于端板3的其顶端的固定部去而实质的横宽变窄的形状。此外，图13所示的固定片20设有多个开口部5e而设为省料构造。这样，设为顶端变细形状且设有开口部5e的构造能够使卡定块5轻型化而低成本化，并且能够阻止较强的力向由螺栓8固定的固定部位输入。图中的卡定块5设有上下两个固定片20，但卡定块也能在中央部设有一个固定片。

此外，图15所示的束紧条4利用卡定块5的弯折片5b来构成固定片20，并且在弯折片5b的角部设有U形弯部5c。在图中示出的卡定块5中，使比固定于板状条6的固定部5a靠端部侧的部分且是与端板3的拐角部相对的部分弯曲成在俯视时呈U字形从而设置U形弯部5c，将比该U形弯部5c靠顶端侧的部分设为固定片20并借助螺栓8固定于端板3。该电源装置在形成于弯折片5b的角部的U形弯部5c与端板3之间设有非按压间隙19。针对这样利用固定于板状条6的卡定块5的弯折片5b构成固定片20并且在弯折片5b的角部设有U形弯部5c的构造而言，在较强的力作用于卡定块5的状态下也能有效地防止卡定块5的变形而将端板3稳定地保持于固定位置。此外，针对端板3而言，如图中的点划线所示，也能在与U形弯部5c相对的拐角部设置缺口部3e而使在端板3与束紧条4之间形成的非按压间隙19较宽。

图1和图2所示的电源装置100具备供电池层叠体2载置的底板9。该底板9用于固定端板3。为了将端板3固定于底板9，在端板3的两侧设有沿与电池单体1平行的方向延伸的、在图中沿上下方向延伸的通孔3d。在该通孔3d插入有固定螺钉23并将固定螺钉23的顶端部固定于底板9从而将端板3固定于底板9。固定螺钉23拧入设于底板9的内螺纹孔9a而固定于底板9，或者拧入设于底板的底面的螺母而固定于底板。另外，在以上的实施方式中，束紧条设为利用螺栓将设于其两端部的固定片固定于端板的表面的结构，但束紧条也可以设为借助螺栓而紧固于底板的结构。

如图16所示，在搭载于车辆而向使车辆行驶的电动机93供给电力的电源装置100中，能将底板9设为车辆的底盘92。该电源装置100载置在车辆的底盘92之上，将固定螺钉23贯穿于在端板3设置的通孔3d并将固定螺钉23拧入设于底盘92的内螺纹孔(未图示)从而将电源装置100固定于车辆的底盘92。以上的电源装置100将底板9设为车辆的底盘92，但底板不一定限定为车辆的底盘。例如如图17所示，能够利用金属板来制作底板9而在该底板9之上固定电源装置100。该电源装置100能够将底板9固定在车辆的底盘92之上而搭载于车辆。

利用以下的工序来组装以上的电源装置100。

(1)以在预定的个数的电池单体1之间隔着间隔件7的状态沿电池单体1的厚度方向层叠上述电池单体1而设为电池层叠体2。

(2)在电池层叠体2的两端配置端板3并利用压力机(未图示)从两侧按压一对端板3从而利用端板3以预定的压力对电池层叠体2进行加压，将电池单体1压缩而保持为加压状态。

(3)在利用端板3对电池层叠体2进行加压的状态下将束紧条4连结固定于一对端板3。束紧条4配置为其两端部的卡定块5被引导于一对端板3的嵌合部3a，并且借助螺栓8将其两端的固定片20固定于端板3的外侧表面。在固定后解除加压状态。

(4)在电池层叠体2的两侧部处利用汇流条(未图示)将彼此相邻的电池单体1的相对的电极端子13彼此连结。汇流条固定于电极端子13而将电池单体1串联地连接或串联且并联地连接。汇流条焊接或螺纹固定于电极端子13而固定于电极端子13。

(5)将电池层叠体2配置并固定于底板9的上表面。

以上的电源装置最适于向使电动车辆行驶的电动机供给电力的车辆用的电源装置。作为搭载电源装置的电动车辆，能够利用以发动机和电动机这两者进行行驶的混合动力汽车、插电式混合动力汽车或者仅以电动机进行行驶的电动汽车等电动车辆，能将以上的电源装置用作以上的电动车辆的电源。

(混合动力汽车用电源装置)

在图16中示出了将电源装置搭载于利用发动机和电动机这两者进行行驶的混合动力汽车的例子。该图所示的搭载有电源装置的车辆HV包括车辆主体90、使车辆主体90行驶的发动机96以及行驶用的电动机93、向电动机93供给电力的电源装置100、对电源装置100的电池进行充电的发电机94以及被电动机93和发动机96驱动而使车辆主体90行驶的车轮97。电源装置100借助DC/AC逆变器95而连接于电动机93和发电机94。在车辆HV中对电源装置100的电池进行充放电并且利用电动机93和发动机96这两者进行行驶。电动机93在发动机效率较差的区域、例如加速时、低速行驶时进行驱动而使车辆行驶。电动机93自电源装置100被供给电力而进行驱动。发电机94被发动机96驱动或者在对车辆施加制动时的再生制动的作用下进行驱动而对电源装置100的电池进行充电。

(电动汽车用电源装置)

另外，在图17中示出了将电源装置搭载于仅利用电动机进行行驶的电动汽车的例子。该图所示的搭载有电源装置的车辆EV包括车辆主体90、使车辆主体90行驶的行驶用的电动机93、向该电动机93供给电力的电源装置100、对该电源装置100的电池进行充电的发电机94以及被电动机93驱动而使车辆主体90行驶的车轮97。电动机93自电源装置100被供给电力而进行驱动。发电机94利用对车辆EV进行再生制动时的能量驱动而对电源装置100的电池进行充电。

(蓄电用电源装置)

此外，本发明没有将电源装置的用途限定于在电动车辆搭载的电源装置，例如能够用作对太阳能发电、风力发电等的自然能源进行蓄积的蓄电装置用的电源装置，另外能够使用于像蓄积深夜电力的蓄电装置用的电源装置那样蓄积大电力的所有用途中。例如也能用作家庭用、工厂用的电源，用于利用太阳能、深夜电力等进行充电并在需要时进行放电的电源系统、或者利用昼间的太阳能进行充电并在夜间进行放电的路灯用的电源、在停电时进行驱动的信号设备用的备用电源等。在图18中示出了上述这样的例子。另外，在图18所示的作为蓄电装置的使用例中，对为了获得期望的电力而构筑了将上述的电源装置串联、并联地连接许多个并且进一步附加有所需的控制电路的大容量、高输出的蓄电装置80的例子进行说明。

图18所示的蓄电装置80将多个电源装置100连接为单元状而构成电源单元82。各电源装置100的多个电池单体串联以及/或者并联地连接。各电源装置100被电源控制器84控制。该蓄电装置80在利用充电用电源CP对电源单元82进行充电后驱动负载LD。因此，蓄电装置80具备充电模式和放电模式。负载LD和充电用电源CP分别借助放电开关DS以及充电开关CS而连接于蓄电装置80。放电开关DS以及充电开关CS的接通/断开利用蓄电装置80的电源控制器84进行切换。在充电模式下，电源控制器84将充电开关CS切换为接通并将放电开关DS切换为断开，从而允许自充电用电源CP向蓄电装置80的充电。另外，当充电完成且充满电时或者在进行了预定值以上的容量的充电的状态下，根据来自负载LD的要求，电源控制器84将充电开关CS设为断开并将放电开关DS设为接通从而切换为放电模式，允许自蓄电装置80向负载LD的放电。另外，根据需要，也能将充电开关CS设为接通并将放电开关DS设为接通从而同时进行负载LD的电力供给以及向蓄电装置80的充电。

被蓄电装置80驱动的负载LD借助放电开关DS而连接于蓄电装置80。在蓄电装置80的放电模式下，电源控制器84将放电开关DS切换为接通，从而与负载LD连接并且利用来自蓄电装置80的电力来驱动负载LD。放电开关DS能够使用FET等开关元件。放电开关DS的接通/断开由蓄电装置80的电源控制器84控制。另外，电源控制器84具备用于与外部设备进行通信的通信接口。在图18的例子中，按照UART、RS-232C等现有的通信协议连接于主机设备HT。另外，根据需要，也能将供用户进行操作的用户界面设置于电源系统。

各电源装置100具备信号端子和电源端子。信号端子包含输入输出端子DI、异常输出端子DA和连接端子DO。输入输出端子DI是用于对来自其他的电源装置100、电源控制器84的信号进行输入输出的端子，连接端子DO是用于对其他的电源装置100输入输出信号的端子。另外，异常输出端子DA是用于向外部输出电源装置100的异常的端子。此外，电源端子是用于将电源装置100彼此串联、并联地连接的端子。另外，电源单元82借助并联连接开关85而连接于输出线OL从而彼此并联地连接。

产业上的可利用性

本发明的电源装置以及具备该电源装置的车辆和蓄电装置能够较佳地用作能够切换EV行驶模式和HEV行驶模式的插电式混合动力电动汽车、混合动力式电动汽车和电动汽车等的电源装置。另外，也能恰当地用于能够搭载于计算机服务器的机架的备用电源装置、手机等无线基站用的备用电源装置、家庭用、工厂用的蓄电用电源、路灯的电源等、与太阳电池组合而成的蓄电装置、信号设备等的备用电源用等用途。

附图标记说明

100、电源装置；1、电池单体；2、电池层叠体；3、端板；3a、嵌合部；3b、止挡部；3c、内螺纹孔；3d、通孔；3e、缺口部；3f、槽部；3h、切割面；4、束紧条；5、卡定块，5a、固定部；5b、弯折片；5c、U形弯部；5d、通孔；5e、开口部；5f、嵌合凸部；5g、卡定凸部；5h、卡定面；6、板状条；6a、固定孔；6b、弯折片；6c、U形弯部；6d、通孔；7、间隔件；8、螺栓；8a、头部；8b、螺纹部；9、底板；9a、内螺纹孔；10、电池壳体；10A、外壳罐；10B、封口板；11、排出阀；12、气体排出口；13、电极端子；15、焊接材料；17、间隙；18、间隙；19、非按压间隙；20、固定片；23、固定螺钉；26、焊接痕迹；80、蓄电装置；82、电源单元；84、电源控制器；85、并联连接开关；90、车辆主体；92、底盘；93、电动机；94、发电机、95、DC/AC逆变器；96、发动机；97、车轮；103、端板；103a、拐角部；104、束紧条；104b、弯折片；104c、弯曲加工部；EV、车辆；HV、车辆；LD、负载；CP、充电用电源；DS、放电开关；CS、充电开关；OL、输出线；HT、主机设备；DI、输入输出端子；DA、异常输出端子；DO、连接端子。

Claims (17)

1.一种电源装置，其包括：

电池层叠体，层叠多个电池单体而形成该电池层叠体；

端板，其为一对，配置于所述电池层叠体的层叠方向的两端部；以及

束紧条，其两端部连结于一对所述端板，

该电源装置的特征在于，

所述束紧条具有沿所述电池层叠体的层叠方向延伸的板状条以及固定于所述板状条并且向与所述端板的外周面相对的相对面突出的卡定块，

所述端板在外周面具有引导所述卡定块的嵌合部，

而且在所述嵌合部的电池层叠体侧设有与所述卡定块抵接的止挡部。

2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，

所述束紧条进一步地在两端部具有固定于所述端板的表面的固定片。

3.根据权利要求2所述的电源装置，其特征在于，

所述固定片是所述板状条的弯折片。

4.根据权利要求3所述的电源装置，其特征在于，

利用所述板状条的弯折片来构成所述固定片，在所述弯折片的角部设有U形弯部从而在所述固定片与所述端板之间设有非按压间隙。

5.根据权利要求2所述的电源装置，其特征在于，

所述固定片与所述卡定块设为一体构造，所述卡定块的端部被弯折而设为固定片。

6.根据权利要求5所述的电源装置，其特征在于，

所述固定片与所述卡定块为一体构造，在所述固定片的角部设有U形弯部从而在所述固定片与所述端板之间设有非按压间隙。

7.根据权利要求2～6中任一项所述的电源装置，其特征在于，

所述固定片借助螺栓而固定于所述端板的外侧表面。

8.根据权利要求2～7中任一项所述的电源装置，其特征在于，

在所述固定片的角部内侧与所述端板之间设有非按压间隙。

9.根据权利要求8所述的电源装置，其特征在于，

所述端板在与所述固定片的角部内侧相对的拐角部设有缺口部，从而在所述端板与所述束紧条之间设有所述非按压间隙。

10.根据权利要求2～9中任一项所述的电源装置，其特征在于，

所述固定片是随着朝向固定于所述端板的其顶端的固定部去而实质的横宽变窄的形状。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的电源装置，其特征在于，

所述卡定块利用焊接构造而固定于所述板状条。

12.根据权利要求1～11中任一项所述的电源装置，其特征在于，

所述板状条和所述卡定块是铁、铁合金、SUS、铝和铝合金中的任一者。

13.根据权利要求1～12中任一项所述的电源装置，其特征在于，

所述卡定块的厚度(t)为1mm以上。

14.根据权利要求1～13中任一项所述的电源装置，其特征在于，

所述卡定块的电池层叠方向的横宽(K)为3mm以上。

15.根据权利要求1～14中任一项所述的电源装置，其特征在于，

所述止挡部的电池层叠方向的横宽(h)设为3mm以上。

16.一种电动车辆，其具备权利要求1～15中任一项所述的电源装置，该电动车辆的特征在于，

所述电动车辆包括所述电源装置、自该电源装置被供给电力的行驶用的电动机、搭载有该电源装置及所述电动机的车辆主体以及被该电动机驱动而使所述车辆主体行驶的车轮。

17.一种蓄电装置，其具备权利要求1～15中任一项所述的电源装置，该蓄电装置的特征在于，

所述蓄电装置包括所述电源装置以及对向该电源装置的充放电进行控制的电源控制器，利用所述电源控制器能够利用来自外部的电力向所述电池单体充电，并且利用该电源控制器进行控制从而对该电池单体进行充电。

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