CN111684618A - 电源装置以及具备该电源装置的电动车辆和蓄电装置 - Google Patents

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Abstract

为了在吸收电池单元的膨胀的同时、切断电池单元之间的热传导来防止热失控的诱发，电源装置具备将多个电池单元(1)层叠形成的电池层叠体、配置于各电池单元(1)彼此之间的隔膜(2)以及用于将电池层叠体在层叠方向上紧固的固定构件。隔膜(2)包括外周框(3)和设置于外周框(3)的开口部(3X)形成的绝热基材(4)。外周框(3)配置于电池单元(1)的层叠面(1A)的外周部，外周框(3)在内侧设置有开口部(3X)，绝热基材(4)具有被电池单元(1)的膨胀的层叠面(1A)加压而发生变形的挠性。外周框(3)具有比绝热基材(4)的刚性高的刚性，外周框(3)用于确定层叠形成的邻接的电池单元(1)之间的间隔，具有挠性的绝热基材(4)设为用于吸收电池单元(1)的层叠面(1A)的膨胀的构造。

Description

电源装置以及具备该电源装置的电动车辆和蓄电装置
技术领域
本发明涉及一种将多个电池单元层叠得到的电源装置，特别是涉及一种搭载于混合动力汽车、燃料电池汽车、电动汽车、电动摩托车等电动车辆中来使车辆行驶的电动机的电源装置或者在家庭用、工厂用的蓄电用途等中使用的大电流用的电源装置、以及具备该电源装置的电动车辆和蓄电装置。
背景技术
在各种用途中采用了将多个电池单元层叠形成的电源装置。这种电源装置优选是高容量的，近年在研究电池单元的高容量化。特别是，将提高单位体积的能量密度作为目的。当电池单元的容量变大时，平均一个电池单元所具有的能量增加，因此防止热失控连锁的技术的重要性提高。
另外，为一般所知的是，在充放电时、或劣化、短路等异常时等，电池单元的包装罐会发生膨胀，如果单位体积的能量密度高，则膨胀量会存在变大的倾向。因此，在构成由多个电池单元构成的电池组时，存在对用于防止电池单元膨胀的约束构造要求的强度变高的问题。因而，寻求一种降低对电池组的约束构造施加的负荷的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-10983号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明是为了解决以往的这种问题点而完成的。本发明的目的之一在于提供一种能够在吸收电池单元的膨胀的同时、切断电池单元之间的热传导来防止热失控的诱发的技术。
用于解决问题的方案
本发明的某个方式的电源装置具备：电池层叠体，其是将多个电池单元层叠形成的；隔膜，其配置于各电池单元彼此之间；以及固定构件，其用于将所述电池层叠体在层叠方向上紧固。所述隔膜包括外周框和设置于所述外周框的开口部形成的绝热基材。所述外周框配置于所述电池单元的层叠面的外周部，所述外周框在内侧设置有开口部，所述绝热基材具有被所述电池单元的膨胀的层叠面加压而发生变形的挠性。所述外周框具有比所述绝热基材的刚性高的刚性，所述外周框用于确定层叠形成的邻接的所述电池单元之间的间隔，具有挠性的所述绝热基材设为用于吸收所述电池单元的层叠面的膨胀的构造。
并且，具备包括以上方式的构成要素的电源装置的电动车辆具备：所述电源装置；行驶用的电动机，其被所述电源装置供给电力；车辆主体，其搭载所述电源装置和所述电动机形成；以及车轮，其由所述电动机驱动来使所述车辆主体行驶。
并且，具备包括以上方式的构成要素的电源装置的蓄电装置具备：所述电源装置；以及电源控制器，其控制针对所述电源装置的充放电，其中，所述电源控制器进行控制，使得能够利用来自外部的电力针对所述方形电池单元进行充电，并且对所述电池单元进行充电。
发明的效果
本发明的电源装置具有能够在吸收电池单元的膨胀的同时、切断电池单元之间的热传导来有效地防止热失控的诱发的特征。这是因为以上的电源装置设为如下构造：使层叠于电池单元之间的隔膜由外周框和绝热基材来构成，将外周框配置于电池单元的层叠面的外周部，并将外周框设为在内侧设置开口部的形状，将绝热基材设为具有被电池单元的膨胀的层叠面加压而发生变形的挠性的基材，将外周框设为比绝热基材的刚性高的刚性，通过外周框来确定层叠的邻接电池单元之间的间隔，通过具有挠性的绝热基材来吸收电池单元层叠面的膨胀。
特别是，在本发明的电源装置中，将配置于外周框的开口部的绝热基材设为因电池单元的膨胀而发生变形的基材，因此在使绝热基材与电池单元的表面紧贴的状态下能够吸收电池单元的膨胀。该构造具有如下特征：能够在电池单元与隔膜之间不设置空气层地进行绝热，另外能够将绝热基材加厚来吸收电池单元的膨胀，因此能够在提高隔膜的绝热特性的同时，也防止因电池单元的膨胀而引起的各种弊端，例如电池块鼓起导致尺寸精度降低、较强地按压两端的端板而使其发生变形、或者对将两端的端板连结起来的捆绑件作用强的拉力而使其变形、损坏等弊端。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式所涉及的电源装置的立体图。
图2是图1的电源装置的分解立体图。
图3是电池单元和隔膜的分解立体图。
图4是示出电池单元与隔膜的层叠构造的分解截面图。
图5是示出绝热基材的一例的分解立体图。
图6是示出隔膜的另一例的分解截面图，是示出电池单元与隔膜的层叠构造的图。
图7是示出隔膜的另一例的分解截面图，是示出电池单元与隔膜的层叠构造的图。
图8是示出在通过发动机和电动机来行驶的混合动力车中搭载电源装置的例子的框图。
图9是示出在仅通过电动机来行驶的电动汽车中搭载电源装置的例子的框图。
图10是示出在蓄电装置中使用电源装置的例子的框图。
具体实施方式
首先，对本发明的一个着眼点进行说明。根据专利文献1中公开的电源装置，在层叠于邻接的电池单元之间的隔膜的中央部设置有孔部，因此能够通过该孔部来吸收电池单元的膨胀。但是，在该隔膜中，由于在中央部形成比较大的空间，因此无法抑制空气的对流，从而存在难以抑制邻接的电池单元之间的传热的问题。因而，重要的是研究如下的构造：能够不在邻接的电池单元之间设置间隙地吸收电池单元的膨胀，而且能够切断电池单元之间的热传导来防止热失控的诱发。
本发明的某个方式的电源装置可以由下面的结构来确定。电源装置具备：电池层叠体9，其是将多个电池单元1层叠形成的；隔膜2，其配置于各电池单元1彼此之间；以及固定构件6，其用于将电池层叠体9在层叠方向上紧固。隔膜2包括外周框3和设置于该外周框3的开口部3X形成的绝热基材4。外周框3配置于电池单元1的层叠面1A的外周部，外周框3在内侧设置有开口部3X。绝热基材4具有被电池单元1的膨胀的层叠面1A加压而发生变形的挠性。外周框3具有比绝热基材4的刚性高的刚性，外周框3用于确定层叠形成的邻接的电池单元1之间的间隔，具有挠性的绝热基材4设为用于吸收电池单元1的层叠面1A的膨胀的构造。
外周框3优选设为塑料制。绝热基材4可以包括具有无数空隙的绝缘基材和被填充于该绝缘基材的空隙形成的绝缘凝胶。绝缘基材可以设为将难燃纤维无方向性且立体地集合在一起、并在难燃纤维之间设置无数的间隙形成的纤维集合基材。绝缘基材可以设为具有连续气泡的发泡体。绝缘凝胶可以设为气凝胶。气凝胶优选设为二氧化硅气凝胶。外周框3可以设为沿着电池单元1的层叠面1A的四条边的框形状。
下面，基于附图来说明本发明的实施方式。但是，下面所示的实施方式是用于将本发明的技术思想具体化的例示，本发明并不特定为下面的方式。另外，本说明书绝不是将权利要求书中所示的构件特定为实施方式的构件。特别是对于实施方式中记载的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对的配置等，只要没有特别特定性的记载，就不是旨在将本发明的范围仅限定于此，而只是单纯的说明例。此外，对于各附图所示的构件的大小、位置关系等，有时为了使说明明确而进行了夸大。并且，在下面的说明中，同一名称、标记表示同一或同质的构件，适当地省略详细说明。并且，对于构成本发明的各要素，可以设为将多个要素用同一构件构成从而由一个构件兼用作多个要素的方式，相反，也能够将一个构件的功能由多个构件分担来实现。
图1～图4示出本发明的实施方式所涉及的电源装置。在这些图中，图1示出电源装置的立体图，图2示出图1的电源装置的分解立体图，图3示出电池单元和隔膜的分解立体图，图4示出表示电池单元与隔膜的层叠构造的分解截面图。该电源装置100主要搭载于混合动力汽车、电动汽车等电动车辆，用作向车辆的行驶电动机供给电力来使车辆行驶的电源。但是，本发明的电源装置能够使用于除混合动力汽车、电动汽车以外的电动车辆，另外，还能够用于除电动车辆以外的要求大输出的用途，例如用作蓄电装置用的电源。
图1～图4所示的电源装置100具备：电池层叠体9，其是将多个电池单元1层叠形成的；隔膜2，其配置于各电池单元1彼此之间，具有绝缘性；以及固定构件6，其用于在层叠方向上对电池层叠体9进行紧固。在图示的电源装置100中，用固定构件6将电池层叠体9紧固来形成电池块10。
(电池单元1)
如图3所示，电池单元1将构成其外形的包装罐1x设为宽度比厚度宽、换言之设为比宽度薄的方形。并且，电池单元1用封口板1a来堵塞方形且有底的包装罐1x的开口部。在此，将包装罐1x的外形设为方形的电池单元1具备：底面1D，其为有底的包装罐1x的底侧的面；层叠面1A，其为彼此层叠的电池单元1之间的相向面，沿宽度方向扩展；侧面1B，其为构成电池层叠体9的两侧面的面，沿电池单元1的厚度方向扩展；以及顶面1C，其为由用于堵塞包装罐1x的开口部的封口板1a构成的面。方形的电池单元1在厚度方向上被层叠多个而构成电池层叠体9。
此外，在本说明书中，将电池单元1的上下方向设为图中所示的方向，即将包装罐1x的底侧设为下方向，将封口板1a侧设为上方向。
电池单元1是锂离子电池。但是，电池单元1也能够设为镍氢电池、镍镉电池等可充电的二次电池。将锂离子二次电池用作电池单元1的电源装置具有能够增大相对于电池单元整体的体积或质量的充电容量的特点。
并且，电池单元1在用于堵塞包装罐1x的封口板1a的两端部设置正负的电极端子1b，并且在一对电极端子1b之间设置有安全阀1c。安全阀1c构成为在包装罐1x的内压上升到规定值以上时开阀，从而能够释放出内部的气体。该电池单元1能够通过安全阀1c的开阀来使包装罐1x的内压上升停止。
在此，使电池单元1的包装罐为金属制罐。因此，在各电池单元1之间插入绝缘性的隔膜2，以防止邻接的电池单元1的包装罐彼此接触而发生短路。能够使像这样用隔膜2绝缘地层叠的电池单元1的包装罐为铝等金属制罐。另外，也可以设为用绝缘膜覆盖包装罐、或者对包装罐进行绝缘涂覆以防止因结露等引起的短路的结构。在该情况下，能够进一步提高电池单元的绝缘性，从而实现高的可靠性。
(隔膜2)
隔膜2层叠于电池单元1之间，用于使邻接的电池单元1之间绝热，另外使层叠的电池单元1之间的间隙保持固定。隔膜2层叠于邻接的电池单元1之间，用于将邻接的电池单元1绝缘。该隔膜2由绝缘材料制成。但是，层叠于并联连接的电池单元1之间的隔膜2无需一定要将邻接电池单元1绝缘，从而该隔膜2也能够设为具有导电性的隔膜，但是也能够在并联连接的电池单元1之间层叠绝缘性的隔膜2。电源装置将所有的电池单元1串联连接来提高输出电压，另外，将邻接的多个电池单元1并联连接、并将进行了并联连接的电池单元1串联连接来提高输出电流和输出电压。
隔膜2包括外周框3和绝热基材4，在外周框3的开口部3X配置绝热基材4。该隔膜2通过外周框3来确定邻接的电池单元1之间的间隔，通过绝热基材4来使电池单元1之间绝热，并吸收电池单元1的膨胀。使外周框3的开口部3X与绝热基材4的外形相等，从而能够用绝热基材4来堵塞开口部3X。但是，也能够使外周框3的开口部3X略大于绝热基材4的外形，在绝热基材4的外侧少许设置间隙，另外，也能够使开口部3X小于绝热基材4，将绝热基材4与表面重叠地配置。
(外周框3)
外周框3配置于电池单元1的层叠面1A的外周部，外周框3在内侧设置有开口部3X。外周框3由具有耐热性和绝缘性的硬质塑料、陶瓷制成。能够用聚碳酸酯、PBT树脂等工程塑料(engineering plastic)来廉价地大量生产外周框3。但是，外周框3由耐热特性优良的树脂、例如PPS、聚丙烯、尼龙、PET、聚偏二氯乙烯、聚偏氟乙烯等热塑性树脂、或者聚酰亚胺、氟系树脂、PDAP、硅树脂、环氧树脂等热固性树脂制成。图3的外周框3形成为沿着电池单元1的作为四边形的层叠面1A的四条边的框形状。外周框3是用具有刚性的绝缘材料成型得到的，被夹在层叠的电池单元1之间，用于确定电池单元1之间的间隔。隔膜2使配置在外周框3的内侧的绝热基材4变形来吸收电池单元1的层叠面1A的膨胀，并用外周框3来确定电池单元1之间的间隔，因此外周框3用具有比绝热基材4的刚性高的刚性的绝缘材料制成。刚性比绝热基材4的刚性高的外周框3被夹在电池单元1之间，使将多个电池单元1层叠的电池块10在层叠方向上的尺寸固定。
关于电池块10，将电池单元1与隔膜2层叠来形成电池层叠体9，在电池层叠体9的两端面配置端板7，用捆绑件8将两端面的端板7连结，从而电池块10层叠地被固定为对电池单元1进行加压的状态。捆绑件8以对电池层叠体9进行加压的状态固定于端板7，从而将电池单元1固定为加压状态。外周框3的厚度(t)、即在层叠方向上的尺寸例如设为1mm以上，优选设为2mm以上，更优选设为2.5mm以上，使得绝热基材4能够向被挤压的方向变形来吸收电池单元1的层叠面1A的膨胀。如果外周框3厚，则电池块10在层叠方向上的尺寸变大，因此考虑电池块10的尺寸，将外周框3的厚度(t)例如设为5mm以下，优选设为4.5mm以下，最佳为约3mm～4mm。
外周框3的宽度(h)用于确定与电池单元1的层叠面1A的接触面积，接触面积用于确定以加压状态被层叠的电池单元1的层叠面1A的单位面积的加压力、即压力。当作用于层叠面1A的压力过大时，导致电池单元1的层叠面1A以局部强的压力被按压而发生变形，因此考虑与电池单元1的层叠面1A的接触面积，将外周框3的宽度(h)例如设为3mm以上，优选设为4mm以上，更优选设为5mm以上。当外周框3的宽度(h)过宽时，配置于开口部3X的绝热基材4的外形变小，从而绝热基材4用于吸收层叠面1A的变形的面积变小，因此外周框3的宽度(h)优选设为5mm～30mm以下，更优选设为8mm～20mm，以能够在防止电池单元1的层叠面因压力而发生变形的同时，能够由绝热基材4高效地吸收层叠面1A的膨胀。
(绝热基材4)
绝热基材4是如下的基材：除了具有绝热性以外，还具有被膨胀的电池单元1的层叠面1A加压而发生变形的挠性。绝热基材4被膨胀的电池单元1按压而发生变形，从而吸收电池单元1的膨胀。隔膜2通过具有挠性的绝热基材4来吸收电池单元1的膨胀，通过被电池单元1按压而不发生变形的外周框3来使电池单元1的间隔保持固定。因而，外周框3具有比绝热基材4的刚性高的刚性，通过外周框3来使电池单元1之间的尺寸保持固定。隔膜2通过外周框3来实现电池块10的尺寸稳定性，并通过绝热基材4来吸收电池单元1的膨胀。
绝热基材4能够使用具有绝热性和被膨胀的电池单元1按压而发生变形的挠性的所有基材，绝热性用于切断发生了热失控的电池单元1的热能。另外，具有难燃性和耐热性的绝热基材4能够在电池单元1发生热失控从而被加热为高温的状态下稳定地切断电池单元1的热传导。绝热基材4能够包括具有无数空隙的绝缘基材和被填充于绝缘基材的空隙形成的绝缘凝胶。最佳的绝热基材4是如下的基材：设为将难燃纤维无方向性且立体地集合在一起、并在纤维之间设置无数空隙而得到的纤维集合基材，并在该纤维集合基材的空隙中填充了二氧化硅气凝胶。二氧化硅气凝胶极为优良，90％～98％为空气，热传导率为0.017W/(m·K)，并且融点高达1200℃，因此即使电池单元1发生热失控而被加热为高温，也能够稳定地切断热能的传导，从而阻止热失控的诱发。特别是，二氧化硅气凝胶通过微细的中空二氧化硅来进行绝热，因此切断对流、传导、辐射的大部分，从而实现极为优良的绝热特性。另外，在立体地集合在一起的难燃纤维的空隙中填充有二氧化硅气凝胶的绝热基材4呈现被膨胀的电池单元1按压而发生变形的挠性，从而实现能够在将电池单元1绝热的同时吸收膨胀的优良的特性。
但是，绝热基材4也能够使用在纤维集合基材的空隙中填充氧化铝气凝胶等其它绝缘凝胶来代替二氧化硅气凝胶而得到的基材。并且，绝热基材4也能够使用如下的基材：用具有连续气泡的发泡体替代将纤维立体地集合得到的纤维集合基材，来作为绝缘基材，并在该绝缘基材的空隙中填充了二氧化硅气凝胶等绝缘凝胶，该发泡体具有无数的空隙，且具有挠性。
图5的绝热基材4为在绝缘基材的空隙中填充绝缘凝胶形成的基材主体4A的两面层叠保护片4B并进行粘接的层叠基材。保护片4B为纺织布或无纺织布。该绝热基材4具有能够通过粘接于两面的保护片4B来防止绝缘凝胶泄漏的特征。另外，在纤维集合基材的空隙中填充有二氧化硅气凝胶的高性能的基材主体4A是缺乏力学强度且脆性大的物质，因此难以限制电池单元1的位移，但是通过在两面粘接保护片4B，能够防止该弊端。刚性低从而要保持为平面状的保形性弱的绝热基材4存在如下问题：当被夹在电池单元1之间使用时，有可能发生位置偏移、起皱，从而作业性显著地降低，但是该绝热基材4将层叠并粘接于基材主体4A的表面的保护片4B作为刚性比绝热基材4的刚性高的具有形状维持性的保形片，从而能够消除问题。该保形片有效地防止二氧化硅气凝胶从绝缘基材脱离。另外，绝热基材4被层叠刚性比基材主体4A的刚性高的具有形状维持性的保形片而形成为层叠基材，由此能够不损害层叠基材的绝热性能地提高刚性，因此能够进一步提高作业性。
保形片例如使用塑料片。塑料片能够通过厚度来调整保形性，因此保形片例如使用厚度为0.1mm的硬质塑料片。绝热基材4在基材主体4A的两面粘接保形片，从而能够进一步提高保形性。但是，保形片也能够仅粘接于基材主体4A的单侧面。
并且，通过对绝热基材4的表面进行防水处理，来减少吸湿性，由此能够防止在表面附着结露水的漏电等弊端。另外，绝热基材4还具有能够通过层叠多个基材主体4A进行加厚来进一步提高绝热特性的特征。多个基材主体4A能够经由粘接剂、粘合剂进行粘接，或者将纤维集合基材的纤维部分地熔融来进行粘接。
如以上那样，包括外周框3和绝热基材4的隔膜2以绝热基材4配置于外周框3的开口部3X的状态配置在邻接的电池单元1彼此之间。图4所示的隔膜2设为，使绝热基材4的外形与外周框3的开口部3X的内形大致相等、或者稍小于外周框3的开口部3X的内形，从而能够将绝热基材4配置在开口部3X的内侧。并且，图4所示的隔膜2一体成型地设置有固定肋3a，固定肋3a沿着外周框3的单侧的表面向开口部3X的内侧方向突出，以将绝热基材4固定于外周框3的开口部3X。该外周框3通过将配置于开口部3X的绝热基材4的外周缘部粘接于固定肋3a的表面，来将绝热基材4固定于固定位置。固定肋3a设为，相对于外周框3的厚度(t)形成得薄，能够使配置于开口部3X的绝热基材4的两面与层叠于隔膜2的两侧的电池单元1的层叠面1A接触。
该隔膜2经由在开口部3X固定了绝热基材4的外周框3来确定邻接的电池单元1之间的间隔，并且该隔膜2以配置在外周框3的开口部3X的绝热基材4的两面接近相向的电池单元1的层叠面1A的状态、换言之无间隙地配置。并且，该隔膜2在通过会变形的绝热基材4来吸收膨胀的电池单元1的层叠面1A的鼓起的同时，通过绝热基材4将邻接的电池单元1之间绝热。
并且，如图6所示，隔膜2也能够通过粘合带15来固定配置于外周框3的开口部3X的绝热基材4。该隔膜2通过跨越配置于开口部3X的内侧的绝热基材4的外周缘部和外周框3的表面地粘贴粘合带15，来将绝热基材4固定于外周框3的内侧。绝热基材4能够经由粘合带15至少将相向的周缘部固定于外周框。但是，绝热基材4也能够经由粘合带15将外周缘的四条边固定于外周框3。
以上的隔膜2通过将绝热基材4固定于外周框3，来将绝热基材4配置于外周框3的固定位置，但是绝热基材4也能够不固定于外周框3而固定于电池单元1的层叠面1A。如图7所示，在该构造中，在将绝热基材4粘接于电池单元1的层叠面1A的中央部的固定位置之后，将该电池单元1与外周框3层叠，由此将绝热基材4配置于外周框3的开口部3X。像这样，关于将绝热基材4粘接于电池单元1的层叠面1A的构造，在将绝热基材4粘贴于电池单元1后进行组装，由此能够防止在将多个电池单元1集合化来形成电池块10时，绝热基材4相对于电池单元1发生位置偏移、或者起皱。图示的绝热基材4经由双面粘合带16粘贴于电池单元1的层叠面1A，但是绝热基材4也能够经由粘接剂固定于电池单元1的层叠面1A。
(电池层叠体9)
电池层叠体9将多个电池单元1与隔膜2交替地层叠。该电池层叠体9以在彼此邻接的电池单元1之间插入隔膜2的状态层叠，从而通过隔膜2来确定邻接的电池单元1之间的间隔。被层叠来构成电池层叠体9的多个电池单元1将正负的电极端子1b连接来彼此串联和/或并联地连接。电池层叠体9经由汇流条(未图示)将邻接的电池单元1的正负的电极端子1b彼此串联和/或并联地连接。
在图3所示的电池块10中，将18个电池单元1以3个电池单元1彼此并联、得到的6个并联的电池单元组彼此串联的方式连接。将邻接的电池单元1彼此并联地连接、并将并联地连接的电池单元1彼此串联地连接的电池块10能够在增大输出电流的同时提高输出电压来增大输出。但是，本发明并不特定构成电池层叠体的电池单元1的个数及其连接状态。电池块能够对并联及串联地连接的电池单元1的个数进行各种变更，或者既能够将所有的电池单元1串联地连接也能够将所有的电池单元1并联地连接。
并且，图中的电源装置在配置于电池层叠体9的两端的电池单元1的外侧经由端隔膜14配置有构成固定构件6的端板7。在该构造中，虽然端板7为金属制，但能够利用具有绝缘性的端隔膜14将包装罐1x为金属制的电池单元1绝缘地层叠。根据该结构，能够可靠地将层叠的多个电池单元1绝缘，从而能够提供可靠性更高的电源装置。
(固定构件6)
将多个电池单元1与隔膜2层叠形成的电池层叠体9经由固定构件6在层叠方向上被紧固。图1和图2所示的固定构件6包括捆绑件8和配置于电池层叠体9的两端的端板7，该捆绑件8被固定于该端板7，经由端板7将电池层叠体9在层叠方向上紧固。但是，固定构件不一定特定为端板7和捆绑件8。固定构件能够使用能够将电池层叠体在层叠方向上紧固的其它的所有构造。
(端板7)
如图2所示，端板7配置于电池块10的两端且端隔膜14的外侧。端板7设为形状及尺寸与电池单元1的外形大致相同的四边形，用于将层叠的电池层叠体9从两端面进行夹持。端板7整体由金属制成。金属制的端板7能够实现优良的强度和耐久性。如图1和图2所示，配置于电池块10的两端的一对端板7经由配置于电池层叠体9的两侧面的一对捆绑件8进行紧固。
(捆绑件8)
捆绑件8被固定于配置在电池层叠体9的两端面的端板7，经由该端板7来将电池层叠体9在层叠方向上紧固。捆绑件8是沿着电池层叠体9的表面的具有规定宽度和规定厚度的金属板。该捆绑件8能够使用铁等金属板、优选使用钢板。如图1和图2所示，由金属板形成的捆绑件8沿着电池层叠体9的侧面配置，两端被固定于一对端板7，从而将电池层叠体9在层叠方向上紧固。
以上的电源装置最适合于向用于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，能够利用通过发动机和电动机这两方行驶的混合动力汽车、插电式混合动力汽车、或者仅通过电动机行驶的电动汽车等电动车辆，被用作这些电动车辆的电源。
(混合动力车用电源装置)
图8示出将电源装置搭载于通过发动机和电动机这两方来行驶的混合动力车的例子。该图示的搭载有电源装置的车辆HV具备：车辆主体90；用于使车辆主体90行驶的发动机96和行驶用的电动机93；电源装置100，其用于向电动机93供给电力；发电机94，其对电源装置100的电池进行充电；以及车轮97，其被电动机93和发动机96驱动来使车辆主体90行驶。电源装置100经由DC/AC逆变器95来与电动机93及发电机94连接。车辆HV一边对电源装置100的电池进行充放电一边通过电动机93和发动机96这两方来行驶。电动机93在发动机效率差的区域、例如在加速时、低速行驶时被驱动来使车辆行驶。电动机93被供电源装置100供给电力来进行驱动。发电机94由发动机96来驱动，或者通过对车辆施加制动时的再生制动来驱动，对电源装置100的电池进行充电。
(电动汽车用电源装置)
另外，图9示出将电源装置搭载于仅通过电动机来行驶的电动汽车的例子。该图示的搭载有电源装置的车辆EV具备：车辆主体90；行驶用的电动机93，其用于使车辆主体90行驶；电源装置100，其向该电动机93供给电力；发电机94，其对该电源装置100的电池进行充电；以及车轮97，其被电动机93驱动来使车辆主体90行驶。电动机93被电源装置100供给电力来驱动。发电机94通过对车辆EV进行再生制动时的能量来驱动，对电源装置100的电池进行充电。
(蓄电用电源装置)
并且，本发明不将电源装置的用途特定为搭载于电动车辆的电源装置，例如能够用作对太阳能发电、风力发电等自然能量进行蓄电的蓄电装置用的电源装置，另外，能够使用于如对深夜电力进行蓄电的蓄电装置用的电源装置那样、对大电力进行蓄电的所有用途。例如，作为家庭用、工厂用的电源，也能够利用于利用太阳能、深夜电力等进行充电并在需要时放电的电源系统，或者对白天的太阳能进行充电并在夜晚放电的路灯用的电源，在停电时驱动的信号机用的备用电源等。图10示出这样的例子。此外，在图10所示的作为蓄电装置的使用例中，设为构建了大容量、高输出的蓄电装置80以获得期望的电力的例子进行说明，该蓄电装置80是以串联或并联的方式连接大量上述的电源装置、并进一步附加了必要的控制电路而成的。
在图10所示的蓄电装置80中，将多个电源装置100以单元状连接来构成电源单元82。各电源装置100将多个电池单元以串联和/或并联的方式连接。各电源装置100由电源控制器84来控制。该蓄电装置80在利用充电用电源CP对电源单元82进行了充电之后，对负载LD进行驱动。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分别经由放电开关DS及充电开关CS来与蓄电装置80连接。放电开关DS和充电开关CS的接通/断开由蓄电装置80的电源控制器84来切换。在充电模式中，电源控制器84将充电开关CS切换为接通，将放电开关DS切换为断开，从而允许由充电用电源CP针对蓄电装置80的充电。另外，当充电完成并达到满充电时，或者在充入了规定值以上的容量的状态下根据来自负载LD的请求，电源控制器84使充电开关CS断开并使放电开关DS接通，来切换为放电模式，从而允许从蓄电装置80向负载LD的放电。另外，也能够根据需要，使充电开关CS接通，并使放电开关DS接通，来同时进行负载LD的电力供给以及针对蓄电装置80的充电。
由蓄电装置80驱动的负载LD经由放电开关DS来与蓄电装置80连接。在蓄电装置80的放电模式中，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，利用来自蓄电装置80的电力对负载LD进行驱动。放电开关DS能够利用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来控制。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9的例子中，按照UART、RS-232C等现有的通信协议，来与主机设备HT连接。另外，也能够根据需要针对电源系统设置用于用户进行操作的用户接口。
各电源装置100具备信号端子和电源端子。信号端子包括输入输出端子DI、异常输出端子DA以及连接端子DO。输入输出端子DI是用于输入和输出来自其它的电源装置100、电源控制器84的信号的端子，连接端子DO是用于与其它的电源装置100之间输入和输出信号的端子。另外，异常输出端子DA是用于将电源装置100的异常输出到外部的端子。并且，电源端子是用于将电源装置100彼此进行串联连接、并联连接的端子。另外，电源单元82经由并联连接开关85来与输出线OL连接，从而彼此并联地连接。
产业上的可利用性
本发明所涉及的电源装置能够优选用作能够在EV行驶模式与HEV行驶模式之间切换的插电式混合动力电动汽车、混合动力式电动汽车、电动汽车等的电源装置。另外，也能够适当地利用于能够搭载于计算机服务器的机架上的备用电源、移动电话等的无线基站用的备用电源、家庭内用、工厂用的蓄电用电源、路灯的电源等、与太阳能电池组合的蓄电装置、信号机等的备用电源用等的用途。
附图标记说明
100：电源装置；1：电池单元；1A：层叠面；1B：侧面；1C：顶面；1D：底面；1a：封口板；1b：电极端子；1c：安全阀；1x：包装罐；2：隔膜；3：外周框；3X：开口部；3a：固定肋；4：绝热基材；4A：基材主体；4B：保护片；6：固定构件；7：端板；8：捆绑件；9：电池层叠体；10：电池块；14：端隔膜；15：粘合带；16：双面粘合带；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；93：电动机；94：发电机；95：DC/AC逆变器；96：发动机；97：车轮；HV：车辆；EV：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 (10)

1.一种电源装置，具备：
电池层叠体，其是将多个电池单元层叠形成的；
隔膜，其配置于各电池单元彼此之间；以及
固定构件，其用于将所述电池层叠体在层叠方向上紧固，
所述电源装置的特征在于，
所述隔膜包括外周框和设置于所述外周框的开口部形成的绝热基材，
所述外周框配置于所述电池单元的层叠面的外周部，所述外周框在内侧设置有开口部，
所述绝热基材具有被所述电池单元的膨胀的层叠面加压而发生变形的挠性，
所述外周框具有比所述绝热基材的刚性高的刚性，
所述外周框用于确定层叠形成的邻接的所述电池单元之间的间隔，
具有挠性的所述绝热基材设为用于吸收所述电池单元层叠面的膨胀的构造。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，
所述外周框为塑料制。
3.根据权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于，
所述绝热基材包括具有无数空隙的绝缘基材和被填充于所述绝缘基材的空隙形成的绝缘凝胶。
4.根据权利要求3所述的电源装置，其特征在于，
所述绝缘基材是将难燃纤维无方向性且立体地集合在一起、并在难燃纤维之间设置无数的间隙形成的纤维集合基材。
5.根据权利要求3所述的电源装置，其特征在于，
所述绝缘基材是具有连续气泡的发泡体。
6.根据权利要求3至5中的任一项所述的电源装置，其特征在于，
所述绝缘凝胶为气凝胶。
7.根据权利要求6所述的电源装置，其特征在于，
所述气凝胶为二氧化硅气凝胶。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的电源装置，其特征在于，
所述外周框作为沿着所述电池单元的层叠面的四条边的框形状形成。
9.一种具备电源装置的电动车辆，所述电源装置是根据权利要求1至8中的任一项所述的电源装置，所述电动车辆的特征在于，具备：
所述电源装置；
行驶用的电动机，其被所述电源装置供给电力；
车辆主体，其搭载所述电源装置和所述电动机形成；以及
车轮，其由所述电动机驱动来使所述车辆主体行驶。
10.一种具备电源装置的蓄电装置，所述电源装置是根据权利要求1至8中的任一项所述的电源装置，所述蓄电装置的特征在于，具备：
所述电源装置；以及
电源控制器，其控制针对所述电源装置的充放电，
其中，通过所述电源控制器进行控制，使得能够利用来自外部的电力针对所述电池单元进行充电，并且对所述电池单元进行充电。
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