CN113767512B - 电源装置和具有该电源装置的电动车辆以及蓄电装置、电源装置的制造方法 - Google Patents

Abstract

为了防止对电池层叠体进行紧固的紧固构件的变形、破损，并且提高与端板的连结强度，电源装置具有层叠多个二次电池单体而成的电池层叠体、将电池层叠体的两端面覆盖的一对端板、以及配置于电池层叠体的侧面并对端板彼此进行紧固的多个紧固构件(4)。紧固构件(4)具有沿二次电池单体的层叠方向延长的板状杆(6)、以及固定于板状杆(6)的两端的卡定块(5)。卡定块(5)形成为比板状杆(6)壁厚，并与板状杆(6)的端面接合，朝向端板的外周面突出。端板在引导卡定块(5)的嵌合部的电池层叠体侧设有与卡定块(5)抵接的止挡部，卡定块(5)卡定于止挡部，利用紧固构件(4)对端板进行紧固。

Description

电源装置和具有该电源装置的电动车辆以及蓄电装置、电源 装置的制造方法

技术领域

本发明涉及电源装置和具有该电源装置的电动车辆以及蓄电装置、电源装置的制造方法，在该电源装置中，利用紧固构件将在层叠有多个二次电池单体的电池层叠体的两端配置的端板连结。

背景技术

典型的电源装置具有由多个方形电池单体构成的电池层叠体、配置于电池层叠体的两端面的一对端板、以及将一对端板连结的束紧条等紧固构件(参照专利文献1)。在该电源装置中，利用端板和束紧条对电池层叠体进行约束，从而能够将由多个方形电池单体构成的电池层叠体集成化。

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

在上述专利文献1的电源装置中，由于借助束紧条、端板将由多个方形电池单体构成的电池层叠体集成化，因此能够抑制构成电池层叠体的多个方形电池单体的膨胀。即，由于是借助束紧条、端板对方形电池单体的膨胀进行抑制，因此会对束紧条、端板施加较大的力。

另一方面，对于方形电池单体而言，若要提高每单位体积的能量密度、每单位重量的能量密度，则存在与充放电、劣化相伴的尺寸变化变大的倾向。由于施加于束紧条、端板的负载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，方形电池单体膨胀时会对端板、束紧条施加较强的负载。其结果，存在较强的剪切应力作用于束紧条和端板的接合部分而导致断裂的危险。

本发明是以解决以上缺点为目的而开发的，本发明的目的之一在于提供能够防止对层叠多个二次电池单体而成的电池层叠体进行紧固的紧固构件的变形、破损，并且能够提高紧固构件与端板的连结强度的技术。

用于解决问题的方案

本发明的一个方式的电源装置具有：电池层叠体10，其是层叠外装罐1a设为方形的多个二次电池单体1而成的；一对端板3，该一对端板将电池层叠体10的层叠方向上的两端面覆盖；以及多个紧固构件4，该多个紧固构件分别配置于电池层叠体10的相对的侧面从而对端板3彼此进行紧固。多个紧固构件4的各紧固构件具有沿二次电池单体1的层叠方向延长的板状杆6、以及固定于板状杆6的长度方向上的两端的卡定块5。卡定块5形成为比板状杆6壁厚并与板状杆6的端面接合，该卡定块5比板状杆6的内侧面朝向端板3的外周面突出。端板3在外周面具有引导卡定块5的嵌合部3a，再者，在嵌合部3a的电池层叠体10侧设有与卡定块5抵接的止挡部3b。在电源装置中，卡定块5卡定于止挡部3b，利用紧固构件4对端板3进行紧固。

本发明的一个方式的电动车辆具有上述电源装置100、自电源装置100被供给电力的行驶用的电动机93、搭载电源装置100和电动机93的车辆主体91、以及由电动机93驱动而使车辆主体91行驶的车轮97。

本发明的一个方式的蓄电装置具有上述电源装置100、以及对向电源装置100的充放电进行控制的电源控制器88，利用电源控制器88能够利用来自外部的电力向二次电池单体1充电，并且利用该电源控制器88进行控制从而对二次电池单体1进行充电。

针对本发明的一个方式的电源装置的制造方法而言，该电源装置具备：电池层叠体10，其是层叠外装罐1a设为方形的多个二次电池单体1而成的；一对端板3，该一对端板将电池层叠体10的层叠方向上的两端面覆盖；以及多个紧固构件4，该多个紧固构件分别配置于电池层叠体10的相对的侧面从而对端板3彼此进行紧固，其中，该电源装置的制造方法包括如下工序：在沿二次电池单体1的层叠方向延长的板状杆6的长度方向上的两端面将形成为比板状杆6壁厚的卡定块5呈线状地接合从而得到紧固构件4的工序；以及利用形成有用于卡定卡定块5的止挡部3b的一对端板3覆盖电池层叠体10的两端面并且利用紧固构件4对端板3彼此进行紧固的工序。

发明的效果

根据上述结构，设为能够通过将设于紧固构件的两端的卡定块卡定于端板的止挡部从而可靠地对一对端板进行紧固的构造，并且能够将构成紧固构件的板状杆和卡定块牢固地连结从而有效地防止紧固构件的变形、破损。

附图说明

图1是表示实施方式1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是图1的电源装置的III-III线的水平剖视图。

图4是表示图3所示的端板和紧固构件的连结构造的主要部分放大剖视图。

图5是表示端板的另一例的主要部分放大剖视图。

图6是表示图2的紧固构件的立体图。

图7是从背面观察图5的紧固构件而观察到的立体图。

图8是表示制造紧固构件的工序的示意图。

图9是表示在利用发动机和电动机进行行驶的混合动力车搭载电源装置的例子的框图。

图10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11是表示应用于蓄电用的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。层叠有多个电池单体的电源装置构成为，利用束紧条等紧固构件将配置于由多个电池单体构成的电池层叠体的两端的端板连结，从而对多个电池单体进行约束。借助具有较高的刚度的端板、束紧条来约束多个电池单体，从而能够抑制由与充放电、劣化相伴的电池单体的膨胀、变形、相对移动、振动引起的故障等。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，有时会因抑制电池单体的膨胀而对端板作用1吨以上(例如几吨)的较强的力。因此，极强的拉伸力会借助端板而作用于在端板固定的束紧条。

在利用端板对电池层叠体的两端进行固定的以往的电源装置中，在端板的外侧面固定有使束紧条的端部向内侧弯折而成的弯折片。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形成弯折片，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相同厚度的金属板。束紧条能使用对在电池单体的膨胀力的作用下产生的拉伸力进行承受的拉伸强度的金属板。与金属板的弯曲强度相比，金属板的拉伸强度相当强，束紧条能使用例如1mm～2mm左右的金属板。固定于端板的外侧表面的弯折片在束紧条的拉伸力的作用下作用弯曲应力，但与端板所使用的金属板的拉伸应力相比，弯曲应力相当弱，弯折片的弯曲加工部会在作用于弯折片的弯曲应力的作用下超出屈服强度、断裂强度从而变形、破坏。若在弯折片的弯曲加工部与端板之间没有间隙，则弯曲加工部的内侧面会与端板的角部接触，无法进行组装。

如上所述，在对端部进行弯折加工而设有弯折片的束紧条中，由于施加于束紧条的拉伸力的增加，在束紧条的弯曲加工部内侧和端板角部会进一步局部地集中强大的应力，这会导致束紧条、端板变形或损伤。

因此，申请人开发出如下构造的电源装置：设为利用紧固构件对配置于电池层叠体的层叠方向上的两端部的一对端板进行紧固的构造，使用包括沿电池层叠体的层叠方向延长的平板状的紧固主表面、以及设于该紧固主表面并朝向与端板的外周面相对的相对面突出的卡定块在内的紧固构件，将该卡定块卡定并紧固于端板的台阶部。在该构造的电源装置中，由于是将卡定块卡定并固定于端板，因此不会像以往的紧固构件的字母L形部分那样因弯曲应力而变形，能够利用卡定块和端板的台阶部将紧固构件不变形地固定于端板。特别是，由于是将卡定块卡定于端板的台阶部而阻止位置偏移，因此，能够防止由作用于紧固构件的较强的拉伸力引起的紧固构件和端板的变形，能够抑制端板的移动。

另一方面，在由紧固主表面和卡定块构成的紧固构件中，需要对紧固主表面和卡定块进行固定。针对由金属板构成的紧固主表面和卡定块的接合而言利用了点焊。不过，在点焊中，由于紧固主表面和卡定块被局部地接合，因此存在在电池单体膨胀时强大的剪切应力会集中于该接合部分的问题。因此，要求一种提高卡定块和紧固主表面的连结强度并且能承受由电池单体的膨胀力产生的拉伸力的紧固构件。

本发明的一个方式的电源装置也可以由以下结构限定。电源装置具有：电池层叠体，其是层叠外装罐设为方形的多个二次电池单体而成的；一对端板，该一对端板将电池层叠体的层叠方向上的两端面覆盖；以及多个紧固构件，该多个紧固构件分别配置于电池层叠体的相对的侧面从而对端板彼此进行紧固，多个紧固构件的各紧固构件具有沿二次电池单体的层叠方向延长的板状杆、以及固定于板状杆的长度方向上的两端的卡定块，卡定块形成为比板状杆壁厚并且与板状杆的端面接合，该卡定块比板状杆的内侧面朝向端板的外周面突出，端板在外周面具有引导卡定块的嵌合部，再者，在嵌合部的电池层叠体侧设置有与卡定块抵接的止挡部，卡定块卡定于止挡部，利用紧固构件对端板进行紧固。

根据上述结构，使对一对端板进行紧固的紧固构件由沿二次电池单体的层叠方向延长的板状杆和固定于板状杆的两端的卡定块构成，形成为比板状杆壁厚的卡定块接合于板状杆的两端面，由此设为能够使卡定块朝向端板的外周面突出而卡定于端板的构造，并且能够将厚度不同的板状杆和卡定块可靠地连结从而实现优异的连结强度。特别是，在该紧固构件中，能够将板状杆设为薄壁而确保拉伸性从而使板状杆能追随二次电池单体的膨胀，并且将卡定于端板的止挡部的卡定块设为厚壁从而提高对于剪切应力的阻力。

在本发明的另一方式的电源装置中，卡定块和板状杆的端面呈连续的线状地进行接合。根据上述结构，通过呈连续的线状地进行接合，与点焊那样的点状的接合相比，能够得到更高强度且可靠性较高的接合强度。

在本发明的另一方式的电源装置中，通过激光焊接或MIG焊接将卡定块和板状杆的端面接合。根据上述结构，通过对卡定块和板状杆的接合部呈连续的线状地进行焊接，能够以更高的连结强度将厚度不同的金属彼此接合。

在本发明的另一方式的电源装置中，在紧固构件的外侧表面，卡定块和板状杆的接合部分形成为同一平面状。根据上述结构，能够在紧固构件的外侧表面使卡定块和板状杆的接合部分形成为平面状的美的外观，并且能够在紧固构件的内侧表面使卡定块相对于板状杆以预定的突出量突出。

在本发明的另一方式的电源装置中，借助多个螺栓将卡定块固定于端板的外周面。

在本发明的另一方式的电源装置中，卡定块的相对于板状杆的内侧面的突出量(d)比止挡部的高度(h)大，在止挡部的顶端面与板状杆的内侧面之间形成有间隙。根据上述结构，具有这样的特征，能够使卡定块的端板侧的相对面与嵌合部的底面即端板的侧面紧密贴合，从而能够将卡定块可靠地卡定于止挡部。

在本发明的另一方式的电源装置中，板状杆和卡定块设为铁、铁合金、SUS、铝、铝合金中的任一者。

在本发明的另一方式的电源装置中，对板状杆的上下的端缘部中的任一者或两者向内侧进行弯折加工从而形成将电池层叠体的上下表面覆盖的弯折片。

在本发明的另一方式的电源装置中，构成为，卡定块的刚度比板状杆的刚度高，板状杆的拉伸性比卡定块的拉伸性高。

再者，本发明的一个方式的电源装置的制造方法也可以由以下方法限定。针对电源装置的制造方法而言，电源装置具备：电池层叠体，其是层叠外装罐设为方形的多个二次电池单体而成的；一对端板，该一对端板将电池层叠体的层叠方向上的两端面覆盖；以及多个紧固构件，该多个紧固构件分别配置于电池层叠体的相对的侧面从而对端板彼此进行紧固，其中，所述电源装置的制造方法包括如下工序：在沿二次电池单体的层叠方向延长的板状杆的长度方向上的两端将形成为比板状杆壁厚的卡定块呈线状地接合从而得到紧固构件的工序；以及利用形成有用于卡定卡定块的止挡部的一对端板覆盖电池层叠体的两端面并且利用紧固构件对端板彼此进行紧固的工序。

由此，能够利用在沿二次电池单体的层叠方向延长的板状杆的两端固定有卡定块而成的紧固构件来可靠地对设有用于卡定卡定块的止挡部的一对端板彼此进行紧固。另外，在得到紧固构件的工序中，将形成为比板状杆壁厚的卡定块呈线状地接合于板状杆的两端，由此，能够将厚度不同的板状杆和卡定块可靠地连结从而实现优异的连结强度。特别是，通过呈连续的线状地进行接合，与点焊那样的点状的接合相比，能够得到更高强度且可靠性较高的接合强度。

在本发明的另一方式的电源装置的制造方法中，得到紧固构件的工序包括通过焊接将卡定块接合于板状杆的端面的工序。根据上述结构，与点焊等相比，能够以较高的可靠性将厚度不同的金属彼此接合。

以下，基于附图说明本发明的实施方式。不过，以下所示的实施方式是用于使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，本说明书绝不是将权利要求书所示的构件限定为实施方式的构件。特别是，对于实施方式中记载的构成构件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，只要没有特别限定的记载，就并非旨在将本发明的范围仅限定于此，而只是说明例。此外，存在为了明确说明而对各附图所示的构件的大小、位置关系等进行夸张的情况。再者，在以下的说明中，相同的名称、附图标记表示相同或者实质相同的构件，对其适当省略详细说明。再者，构成本发明的各要素既可以设为由同一个构件构成多个要素而由一个构件兼用作多个要素的方式，也能够反之由多个构件分担并实现一个构件的功能。另外，在一部分实施例、实施方式中已说明的内容中也存在能够用于其他实施例、实施方式等的内容。

实施方式的电源装置用于搭载于混合动力车、电动汽车等电动车辆并向行驶用电动机供给电力的电源、对太阳能发电、风力发电等的自然能源的发电电力进行蓄积的电源、或者对深夜电力进行蓄积的电源等各种用途，特别是能够用作适合于大电力、大电流的用途的电源。在以下的例子中，对应用于电动车辆的驱动用的电源装置的实施方式进行说明。

[实施方式1]

图1示出了本发明的实施方式1的电源装置100的立体图，图2示出了其分解立体图，图3示出了图1的电源装置100的III-III线的水平剖视图，图4示出了图3的主要部分放大图，图5示出了表示图2的紧固构件4的立体图，图6示出了从背面观察图5的紧固构件4而观察到的立体图，图7示出了表示图5的紧固构件4的制造工序的示意图。这些图所示的电源装置100具有层叠多个二次电池单体1而成的电池层叠体10、将该电池层叠体10的层叠方向上的两端面覆盖的一对端板3、以及对端板3彼此进行紧固的多个紧固构件4。

电池层叠体10具有：多个二次电池单体1，其具有正负的电极端子2；以及汇流条(未图示)，其与这些多个二次电池单体1的电极端子2连接而将多个二次电池单体1并联且串联地连接。借助这些汇流条将多个二次电池单体1并联、串联地连接。二次电池单体1是能够充放电的二次电池。在电源装置100中，多个二次电池单体1被并联地连接而构成并联电池组，并且，多个并联电池组被串联地连接，从而将多个二次电池单体1并联且串联地连接。在图1～图3所示的电源装置100中，层叠多个二次电池单体1而形成电池层叠体10。另外，在电池层叠体10的两端面配置有一对端板3。将紧固构件4的端部固定于该端板3彼此，从而将层叠状态下的二次电池单体1固定为加压状态。

(二次电池单体1)

二次电池单体1是将宽幅面即主表面的外形设为四边形的方形电池，其厚度比宽度薄。再者，二次电池单体1是能够充放电的二次电池，设为锂离子二次电池。不过，本发明不将二次电池单体限定为方形电池，也不限定为锂离子二次电池。二次电池单体也能够使用可充电的所有电池，例如锂离子二次电池以外的非水系电解液二次电池、镍氢二次电池单体等。

如图2所示，在二次电池单体1中，将层叠正负的电极板而成的电极体收纳于外装罐1a，填充电解液并气密地密闭。外装罐1a成形为底部封闭的四方筒状，其上方的开口部由金属板即封口板1b气密地封闭。外装罐1a是通过对铝、铝合金等的金属板进行深拉深加工而制成的。封口板1b与外装罐1a同样地由铝、铝合金等的金属板制成。封口板1b插入于外装罐1a的开口部，对封口板1b的外周和外装罐1a的内周的分界照射激光束，将封口板1b激光焊接于外装罐1a从而气密地进行固定。

(电极端子2)

在二次电池单体1中，将作为顶面的封口板1b设为端子面1X，在该端子面1X的两端部固定有正负的电极端子2。电极端子2的突出部设为圆柱状。不过，突出部不一定必须设为圆柱状，也能够设为多棱柱状或椭圆柱状。

在二次电池单体1的封口板1b固定的正负的电极端子2的位置设为正极和负极成为左右对称的位置。由此，通过将二次电池单体1左右反转地层叠并利用汇流条将相邻地靠近的正极和负极的电极端子2连接，从而能够将相邻的二次电池单体1彼此串联地连接。

(电池层叠体10)

多个二次电池单体1以各二次电池单体1的厚度方向成为层叠方向的方式进行层叠而构成电池层叠体10。在电池层叠体10中，以设有正负的电极端子2的端子面1X也就是图2中的封口板1b成为同一平面的方式对多个二次电池单体1进行层叠。

在电池层叠体10中，也可以在相邻地层叠的二次电池单体1彼此之间夹设绝缘隔板11。绝缘隔板11由树脂等绝缘材料制作成较薄的板状或片状。绝缘隔板11设为与二次电池单体1的相对面大致相等大小的板状。将该绝缘隔板11层叠于彼此相邻的二次电池单体1之间，从而能够使相邻的二次电池单体1彼此绝缘。此外，作为配置于相邻的二次电池单体1之间的隔板，也能够使用在二次电池单体1与隔板之间形成有冷却气体的流路的形状的隔板。另外，也能够利用绝缘材料覆盖二次电池单体1的表面。例如，也可以利用PET树脂等的收缩软管对二次电池单体的外装罐的表面的除了电极部分以外的部分进行热熔接。在该情况下，也可以省略绝缘隔板。另外，在将多个二次电池单体并联多个、串联多个地连接的电源装置中，在相互串联地连接的二次电池单体彼此之间夹着绝缘隔板从而彼此绝缘，另一方面，针对相互并联地连接的二次电池单体彼此而言，相邻的外装罐彼此不会产生电压差，因此也能够省略这些二次电池单体之间的绝缘隔板。

再者，在图2所示的电源装置100中，在电池层叠体10的两端面配置有端板3。此外，也可以在端板3与电池层叠体10之间夹着端面隔板12，从而使它们绝缘。端面隔板12也是，能够由树脂等绝缘材料制作成较薄的板状或片状。

在电池层叠体10中，在相邻的二次电池单体1的正负的电极端子2连接有金属制的汇流条，借助该汇流条将多个二次电池单体1并联且串联地连接。在电池层叠体10中，针对相互并联地连接而构成并联电池组的多个二次电池单体1而言，以设于端子面1X的两端部的正负的电极端子2成为左右同向的方式进行层叠，针对相互串联地连接的构成并联电池组的二次电池单体1彼此而言，以设于端子面1X的两端部的正负的电极端子2成为左右反向的方式对多个二次电池单体1进行层叠。不过，本发明不限定构成电池层叠体的二次电池单体的个数及其连接状态。也能够还包括后述的其他实施方式在内地对构成电池层叠体的二次电池单体的个数及其连接状态进行各种变更。

在实施方式的电源装置100中，在多个二次电池单体1相互层叠的电池层叠体10中，利用汇流条将彼此相邻的多个二次电池单体1的电极端子2彼此连接，从而将多个二次电池单体1并联且串联地连接。另外，也可以在电池层叠体10与汇流条之间配置汇流条保持件。通过使用汇流条保持件，能够使多个汇流条相互绝缘并且使二次电池单体的端子面与汇流条绝缘，并且能够将多个汇流条配置于电池层叠体的上表面的固定位置。

(汇流条)

通过对金属板进行裁切、加工而将汇流条制造成预定的形状。构成汇流条的金属板能够使用电阻较小且轻量的金属，例如，铝板、铜板或者它们的合金。不过，汇流条的金属板也能够使用电阻较小且轻量的其他金属、它们的合金。

(端板3)

如图1～图3所示，端板3配置于电池层叠体10的两端，并且被沿着电池层叠体10的两侧面配置的左右一对紧固构件4紧固。端板3的外形与二次电池单体1的外形大致相同，或者比二次电池单体1的外形稍大，该端板3是在两侧的外周面对紧固构件4进行固定并抑制电池层叠体10的膨胀的四边形的板材。该端板3整体由铝、铝合金、SUS、铁等金属制成。不过，虽未图示，但也可以是，端板是将金属板层叠于塑料的构造，或者是整体埋设有加强纤维的纤维强化树脂成形板。

端板3隔着端面隔板12以面接触状态与二次电池单体1的表面紧密贴合，并对二次电池单体1进行保持。在电源装置100中，在组装工序中，在电池层叠体10的两端部配置端板3，利用压力机(未图示)对两端的端板3进行加压，将二次电池单体1保持为在层叠方向上被加压的状态，在该状态下将紧固构件4固定于端板3。在将端板3固定于紧固构件4之后，解除压力机的加压状态。

端板3固定于紧固构件4，承受电池层叠体10的膨胀力P并对二次电池单体1进行保持。如图4的放大剖视图所示，为了可靠地对在所固定的紧固构件4设置的卡定块5进行连结，端板3在两侧的外周面设有对设于紧固构件4的卡定块5进行引导的嵌合部3a。再者，端板3在嵌合部3a的电池层叠体10侧设有与卡定块5抵接的止挡部3b。换言之，在端板3的两侧面分别设有从电池层叠体10侧的端部朝向紧固构件4突出的止挡部3b并且设有台阶形状的嵌合部3a。另外，如图2～图4所示，端板3在嵌合部3a的底面3x设有多个内螺纹孔3c。

端板3自电池层叠体10承受由二次电池单体1的膨胀产生的欲在电池层叠方向上扩展的膨胀力P。此时，连结于端板3的紧固构件4的卡定块5在与止挡部3b接触的接触部分处承受向电池层叠方向上的外侧方向按压的按压力R。由此，作为作用于卡定块5的按压力R的反作用，较强的拉伸力F作用于紧固构件4。端板3的止挡部3b和卡定块5接触，由此，抑制卡定块5在紧固构件4的拉伸力F的作用下移动，从而能承受二次电池单体1的膨胀力P并且保持为紧固的状态。止挡部3b设为不会在作用于与卡定块5接触的接触部的紧固构件4的拉伸力F的作用下变形的横向宽度。止挡部3b的横向宽度(w)通过考虑紧固构件4的拉伸力F而设定为最佳值，例如，将端板3整体设为铝制，横向宽度(w)设为3mm以上，优选设为4mm以上，更优选设为5mm以上，最优选设为8mm以上。与材料承受的最大弯曲力相比，材料承受的最大剪切力相当强，通过将止挡部3b的横向宽度(w)设为以上的范围，从而能利用止挡部3b的剪切应力支承紧固构件4的拉伸力F，防止止挡部3b的变形。

再者，使图4所示的端板3的止挡部3b的高度(h)比卡定块的突出量(d)小，在止挡部3b的顶端面与紧固构件4的内表面之间设有间隙14。在该构造中，能够使卡定块5的顶端面5a与成为嵌合部3a的底面3x的端板3的侧面紧密贴合，能够使卡定块5的卡定面5b可靠地与止挡部3b的支承面3y抵接。不过，也能够如图5所示使端板3的止挡部3b的高度(h)与卡定块5的突出量(d)相等。在该情况下，能够将止挡部3b的顶端面与紧固构件4的内表面靠近地配置。此外，在图5所示的端板3的止挡部3b中，将顶端侧的角部即与卡定块5相对的角部切除而设有间隙15。该构造具有这样的特征：通过在与卡定块5的后端侧的角部相对的位置设置间隙15，能够将板状杆6和卡定块5的接合部分相对于止挡部3b配置为非接触状态。如上所述，止挡部3b的高度(h)通过考虑卡定块5的突出量(d)和止挡部3b的顶端面与紧固构件4的内表面之间形成的间隙的间隔来确定。

(紧固构件4)

紧固构件4的两端固定于在电池层叠体10的两端面配置的端板3。利用多个紧固构件4对一对端板3进行固定，从而在层叠方向上对电池层叠体10进行紧固。如图6和图7所示，紧固构件4具有沿电池层叠体10的层叠方向延长的板状杆6、以及固定于该板状杆6的长度方向上的两端的卡定块5。板状杆6与电池层叠体10的两侧面相对地配置，卡定块5被设于端板3的外周面的嵌合部3a引导并被固定。

(板状杆6)

板状杆6是具有沿着电池层叠体10的侧面的预定宽度和预定厚度的金属板。板状杆6能够使用承受较强的拉伸力F的金属板。板状杆6例如通过将厚度设为1mm～2mm而形成为薄壁，从而能够实现对作用于紧固构件4的拉伸力F进行承受的强度，并且能够实现拉伸性。在图2的紧固构件4中，将配置于电池层叠体10的单侧的板状杆6设为对电池层叠体10的侧面进行覆盖的上下宽度的金属板。

(卡定块5)

如图6和图7所示，卡定块5是具有预定厚度的板状或棱柱状的金属制的构件，与板状杆6的长度方向上的两端面相对地配置。卡定块5形成为比板状杆6壁厚，接合并固定于板状杆6的端面。形成为比板状杆6壁厚的卡定块5在固定于板状杆6的两端的状态下以比板状杆6的内侧面朝向端板3的外周面突出的方式接合于板状杆6的端面。固定于板状杆6的两端的一对卡定块5沿着端板3的外侧面设置，并形成为被设于端板3的外侧面的嵌合部3a引导而卡定于止挡部3b的大小和形状。在将紧固构件4连结于端板3的状态下，该卡定块5被设于端板3的嵌合部3a引导而卡定于止挡部3b，从而将紧固构件4配置于电池层叠体10的两侧的固定位置。

卡定块5的厚度(t2)设为能够使止挡部3b侧的卡定面5b可靠地与止挡部3b抵接并进行支承的厚度。如图4的剖视图所示，在紧固构件4中，相对于板状杆6的厚度(t1)而使卡定块5的厚度(t2)较厚，从而使卡定块5向板状杆6的内表面侧突出。特别是，在图4所示的紧固构件4中，在外侧面使板状杆6和卡定块5的接合部分成为同一平面状，并且在内侧面使卡定块5b突出。由此，使卡定块5b被端板3的嵌合部3a引导，并使该卡定块5b卡定于止挡部3b，从而提高了对于剪切应力的抵抗性。特别是，通过将卡定块5和板状杆6的接合部分设为同一平面状，从而将卡定块5b的突出量(d)限定为卡定块5的厚度(t2)和板状杆6的厚度(t1)之差。

另外，卡定块5的电池层叠方向上的横向宽度(H)设定为不会在作用于板状杆6的拉伸力F的作用下变形的宽度，例如设定为10mm以上。卡定块5的横向宽度(H)设为大致比10mm厚，从而能够将作用于板状杆6的拉伸力F以剪切力支承。由此，将卡定块5的横向宽度(H)设为10mm以上，将作用于板状杆6的拉伸力F以剪切力支承，从而能够实现充分的强度。

(差厚材料)

在以上的紧固构件4中，由厚度不同的差厚材料构成板状杆6和卡定块5。差厚材料是指形成为局部厚度不同的形状的材料。具体而言，是将不同板厚的多个金属构件(坯料)接合而得到的材料。作为接合方法，能够采用激光焊接、MIG焊接等焊接、摩擦压接、电磁压接、超声波接合等压接、激光钎焊、MIG钎焊等钎焊等各种方法。由此，能够由不同构件构成板状杆6和卡定块5，对板状杆6分配较薄且拉伸性较高的构件，对卡定块5分配较厚且刚度较高的构件，从而能得到一体地接合而成的紧固构件4。在图中所示的紧固构件4中，将板状杆6设为比卡定块5薄的金属板，将卡定块5设为比板状杆6厚的金属板。根据该结构，能提高卡定块5的刚度并提高与端板3的连结强度，并且能针对板状杆6提高拉伸性而在二次电池单体1膨胀时易于变形。

以下，以对不同板厚的多个金属板(坯料)进行激光焊接而形成紧固构件4的结构为例进行说明。图8示出了通过激光焊接对板状杆6和卡定块5的接合分界面进行接合而形成紧固构件4的工序。如图8A所示，针对紧固构件4而言，对材料厚度一定的金属板(坯料)也就是展开图的状态下的板状杆6和卡定块5在如图8B所示结合的状态下进行焊接，如图8C所示得到紧固构件4。在这些焊接中，特别是如图8B所示，优选呈连续的线状地进行焊接。具体而言，在使板状杆6的端面和卡定块5的侧面结合的状态下对接合分界面进行焊接，将卡定块5接合于板状杆6。这样，在沿着板状杆6的端面对卡定块5进行焊接并固定的构造中，利用呈线状地焊接的接合部4b来使卡定块5和板状杆6成为一体构造，因此能够以较强的连结强度对接合部分进行接合。

另外，在图6～图8所示的紧固构件4中，将卡定块5的与板状杆6的端面相对的1个侧面在长度方向整体的范围焊接并接合于板状杆6的端面。该构造是在板状杆6的端面和卡定块5的侧面的接合分界面处在连续的线状且是大致直线上进行焊接。这样，在卡定块5的侧面的全长的范围对板状杆6的端面呈连续的线状地进行焊接的构造具有如下特征：能够进一步提高卡定块5和板状杆6的连结强度，能够可靠且均匀地进行接合。通过这样的焊接，与点焊等相比，能够以较高的可靠性对金属彼此进行接合。

以上的紧固构件4的板状杆6和卡定块5能够使用铁等的金属板，优选能够使用钢板、铁、铁合金、SUS、铝、铝合金等。卡定块5和板状杆6优选设为同种金属。由此，能够易于进行卡定块5和板状杆6的焊接，并且能够提高连结强度。

不过，紧固构件4的板状杆6和卡定块5也能够由异种金属形成。即，在紧固构件4中，也能够将由异种金属构成的差厚材料即卡定块6和板状杆5相互接合而一体地连结。在该情况下，例如，也能够对卡定块使用铁系的金属来提高强度并且对板状杆使用铝系的金属板来提高拉伸性。另外，在由异种金属构成的板状杆和卡定块的接合中，也可以采用搅拌摩擦焊等能够抑制热影响的接合方法来代替焊接。

另外，如图4所示，优选的是，在紧固构件4中，在板状杆6和卡定块5的接合部分处外侧面形成为同一平面状。由此，即使由多个构件构成紧固构件4，也能够将厚度不同的板状杆6和卡定块5的接合部分设为平面状而形成没有凹凸的美观的外观。另外，如图4所示，在紧固构件4的内侧面，能够使卡定块5相对于板状杆6的内侧面以成为预定的突出量的方式突出。

再者，如图8B所示，针对紧固构件4而言，在将板状杆6和卡定块5接合的工序中进行焊接之后，在冲压工序中将板状杆6冲压成型为预定的形状。具体而言，在图8C所示的紧固构件4中，通过对上下的端缘部进行弯折加工而形成弯折片4a。上下的弯折片4a设为在电池层叠体10的左右的两侧面自角部覆盖电池层叠体10的上下表面的形状。不过，针对紧固构件而言，也可以在对板状杆的上下的端缘部进行弯折加工而形成弯折片之后，在板状杆的两端面接合卡定块。

如图3和图4所示，以上的紧固构件4在卡定块5被端板3的嵌合部3a引导而将卡定块5卡定于止挡部3b的状态下固定于固定位置。再者，卡定块5借助螺栓8而固定于端板3，利用紧固构件4连结一对端板3。

卡定块5设有供螺栓8的螺纹部8b贯穿的贯通孔5c。螺栓8贯穿卡定块5并拧入端板3，从而将卡定块5固定于端板3。在该固定构造的电源装置100中，能够可靠地将卡定块5固定于端板3，并且能够利用螺栓8和止挡部3b这两者可靠地阻止卡定块5的位置偏移。这是因为，螺栓8将卡定块5向嵌合部3a的底面3x按压并固定从而能够利用止挡部3b可靠地阻止位置偏移，并且利用螺栓8的轴力也能够阻止位置偏移。

该卡定块5通过使螺栓8的螺纹部8a贯穿贯通孔5c并拧入设于端板3的内螺纹孔3c而固定于端板3。图中所示的卡定块5以在紧固了端板3的状态下与设于端板3的内螺纹孔3c一致的方式开设有贯通孔5c。图6的卡定块5在长度方向且是图中的上下方向上以预定间隔开设有多个贯通孔5c。与此相应地，沿着端板3的侧面也形成有多个端板3的内螺纹孔3c。在卡定块5开设的多个贯通孔5c与在端板3的嵌合部3a的底面3x开设的多个内螺纹孔3c相对地设置。如图2所示，以上的卡定块5借助多个螺栓7而固定于端板3的外周面。

虽未图示，但卡定块5也可以设有对螺栓8的头部进行引导的凹部，使得螺栓8的头部不自表面突出。该凹部能够设为使螺栓8的头部不自卡定块5的表面突出的深度，或者，也能够设为使螺栓的头部稍稍突出的深度。

如上所述，在层叠有多个二次电池单体1的电源装置中，构成为，利用紧固构件4将配置于由多个二次电池单体1构成的电池层叠体10的两端的端板3连结，由此对多个二次电池单体1进行约束。通过借助具有较高的刚度的端板3、紧固构件4对多个二次电池单体1进行约束，从而能够抑制由与充放电、劣化相伴的二次电池单体1的膨胀、变形、相对移动、振动引起的故障等。

(绝缘片13)

另外，在紧固构件4与电池层叠体10之间夹设有绝缘片13。绝缘片13由具有绝缘性的材料例如树脂等构成，使金属制的紧固构件4与二次电池单体1之间绝缘。图2等所示的绝缘片13由将电池层叠体10的侧面覆盖的平板部13a、以及分别设于该平板部13a的上下的弯折覆盖部13b、13c构成。上端侧的弯折覆盖部13b以覆盖紧固构件4的弯折片4a的方式自平板部13a呈字母L形地弯折之后进一步折回。由此，弯折片4a自上表面至侧面以及下表面地被绝缘性的弯折覆盖部13b覆盖，从而能够避免二次电池单体1和紧固构件4的意外导通。

以上的电源装置100通过以下工序组装。

(1)将预定个数的二次电池单体1以在其间夹设绝缘隔板11的状态沿着二次电池单体1的厚度方向层叠而形成电池层叠体10。

(2)在电池层叠体10的两端配置端板3，利用压力机(未图示)自两侧对一对端板3进行按压，使用端板3以预定压力对电池层叠体10进行加压，将二次电池单体1压缩并保持为加压状态。

(3)在利用端板3对电池层叠体10进行加压的状态下，将紧固构件4连结并固定于一对端板3。在该紧固构件4中，在沿着电池层叠体10的侧面的板状杆6的长度方向上的两端面，形成为比板状杆6壁厚的卡定块5呈线状地接合，从而在紧固构件4的内侧面使卡定块5形成为比板状杆6突出的形状。紧固构件4配置为使两端的卡定块5被一对端板3的嵌合部3a引导，并且通过将贯穿卡定块5的螺栓8拧入端板3的内螺纹孔3c而对紧固构件4进行固定。固定后解除加压状态。由此，在作用于紧固构件4的拉伸力的作用下将卡定块5保持为卡定于端板3的止挡部3b的状态。

(4)在电池层叠体10的两侧部，利用汇流条(未图示)将彼此相邻的二次电池单体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并将电池单体1串联地连接或者串联和并联地连接。将汇流条焊接于电极端子2，或者将汇流条螺纹固定地固定于电极端子2。

以上的电源装置能够用作向使电动车辆行驶的电动机供给电力的车辆用的电源。作为搭载电源装置的电动车辆，能够使用利用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、或者仅利用电动机进行行驶的电动汽车等电动车辆，以上的电源装置能用作上述车辆的电源。此外，对构筑了电源装置100的例子进行说明，该电源装置100是为了获得驱动车辆的电力而将上述的电源装置串联、并联地连接许多个并且还附加了必要的控制电路而得到的大容量、高输出的电源装置。

(混合动力车用电源装置)

图9示出了在利用发动机和电动机这两者进行行驶的混合动力汽车搭载电源装置的例子。该图所示的搭载有电源装置的车辆HV具有车辆主体91、使该车辆主体91行驶的发动机96和行驶用的电动机93、由这些发动机96和行驶用的电动机93驱动的车轮97、向电动机93供给电力的电源装置100、以及对电源装置100的电池进行充电的发电机94。电源装置100借助DC/AC逆变器95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、低速行驶时被驱动而使车辆行驶。自电源装置100向电动机93供给电力而驱动电动机93。发电机94由发动机96驱动，或者由对车辆施加制动时的再生制动驱动，从而对电源装置100的电池进行充电。此外，如图9所示，车辆HV也可以具有用于对电源装置100进行充电的充电插头98。能够通过将该充电插头98与外部电源连接从而对电源装置100进行充电。

(电动汽车用电源装置)

另外，图10示出了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。该图所示的搭载有电源装置的车辆EV具有车辆主体91、使该车辆主体91行驶的行驶用的电动机93、由该电动机93驱动的车轮97、向该电动机93供给电力的电源装置100、以及对该电源装置100的电池进行充电的发电机94。电源装置100借助DC/AC逆变器95连接于电动机93和发电机94。自电源装置100向电动机93供给电力而驱动电动机93。发电机94由对车辆EV进行再生制动时的能量驱动，对电源装置100的电池进行充电。另外，车辆EV具有充电插头98，能够将该充电插头98与外部电源连接而对电源装置100进行充电。

(蓄电装置用的电源装置)

再者，本发明不将电源装置的用途限定为使车辆行驶的电动机的电源。实施方式的电源装置也能够用作利用由太阳能发电、风力发电等产生的电力对电池进行充电并蓄电的蓄电装置的电源。图11示出了利用太阳能电池82对电源装置100的电池进行充电并蓄电的蓄电装置。

图11所示的蓄电装置利用由配置于住宅、工厂等建筑物81的屋顶、屋顶平台等的太阳能电池82产生的电力对电源装置100的电池进行充电。在该蓄电装置中，在将太阳能电池82作为充电用电源并利用充电电路83对电源装置100的电池进行了充电之后，借助DC/AC逆变器85向负载86供给电力。因此，该蓄电装置具有充电模式和放电模式。在图中所示的蓄电装置中，将DC/AC逆变器85和充电电路83分别借助放电开关87和充电开关84而与电源装置100连接。放电开关87和充电开关84的接通/断开由蓄电装置的电源控制器88进行切换。在充电模式中，电源控制器88将充电开关84切换为接通，将放电开关87切换为断开，允许自充电电路83向电源装置100进行充电。另外，当充电完成而成为满电状态时，或者在已充电预定值以上的容量的状态下，电源控制器88使充电开关84断开并使放电开关87接通从而切换到放电模式，允许自电源装置100向负载86进行放电。另外，也能够根据需要，将充电开关84设为接通并将放电开关87设为接通，同时进行向负载86的电力供给和向电源装置100的充电。

再者，虽未图示，但电源装置也能够用作利用夜间的深夜电力对电池进行充电并蓄电的蓄电装置的电源。由深夜电力充电的电源装置能够利用发电站的剩余电力即深夜电力进行充电，并在电力负载较大的昼间输出电力，将昼间的峰值电力限制为较小。再者，电源装置也能够用作利用太阳能电池的输出和深夜电力这两者进行充电的电源。该电源装置能够有效地利用由太阳能电池产生的电力和深夜电力这两者，能够在考虑天气、消耗电力的同时高效地蓄电。

以上那样的蓄电装置能够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、家庭内用或工厂用的蓄电用电源、路灯的电源等、与太阳能电池组合而成的蓄电装置、信号设备、道路用的交通显示器等的备用电源等用途。

产业上的可利用性

本发明的电源装置和使用该电源装置的电动车辆以及蓄电装置、电源装置用紧固构件、电源装置的制造方法、电源装置用紧固构件的制造方法能够恰当地用作对混合动力汽车、燃料电池汽车、电动汽车、电动摩托车等电动车辆进行驱动的电动机的电源等所使用的大电流用的电源。例如，可以举出能够切换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、电动汽车等的电源装置。另外，也能够恰当地利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、与太阳能电池组合而成的蓄电装置、信号设备等的备用电源等用途。

附图标记说明

100、电源装置；1、电池单体；1X、端子面；1a、外装罐；1b、封口板；2、电极端子；3、端板；3a、嵌合部；3x、底面；3y、支承面；3b、止挡部；3c、内螺纹孔；4、紧固构件；4a、弯折片；4b、接合部；5、卡定块；5a、顶端面；5b、卡定面；5c、贯通孔；6、板状杆；8、螺栓；8a、螺纹部；10、电池层叠体；11、绝缘隔板；12、端面隔板；13、绝缘片；13a、平板部；13b、13c、弯折覆盖部；14、间隙；15、间隙；81、建筑物；82、太阳能电池；83、充电电路；84、充电开关；85、DC/AC逆变器；86、负载；87、放电开关；88、电源控制器；91、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；98、充电插头；HV、EV、车辆。

Claims (12)

1.一种电源装置，其具有：电池层叠体，其是层叠外装罐设为方形的多个二次电池单体而成的；一对端板，该一对端板将所述电池层叠体的层叠方向上的两端面覆盖；以及多个紧固构件，该多个紧固构件分别配置于所述电池层叠体的相对的侧面从而对所述端板彼此进行紧固，其特征在于，

所述多个紧固构件的各紧固构件具有：

板状杆，其沿所述二次电池单体的层叠方向延长；以及

卡定块，其固定于所述板状杆的长度方向上的两端，

所述卡定块形成为比所述板状杆壁厚并且与所述板状杆的端面接合，该卡定块比所述板状杆的内侧面朝向所述端板的外周面突出，

所述端板在外周面具有引导所述卡定块的嵌合部，并且，在所述嵌合部的所述电池层叠体侧设置有与所述卡定块抵接的止挡部，

所述卡定块卡定于所述止挡部，利用所述紧固构件对所述端板进行紧固，

在所述卡定块的侧面的全长的范围，所述卡定块和所述板状杆的端面呈连续的线状地进行接合。

2.根据权利要求1所述的电源装置，其中，

通过激光焊接或MIG焊接将所述卡定块和所述板状杆的端面接合。

3.根据权利要求1或2所述的电源装置，其中，

在所述紧固构件的外侧表面，所述卡定块和所述板状杆的接合部分形成为同一平面状。

4.根据权利要求1或2所述的电源装置，其中，

借助多个螺栓将所述卡定块固定于所述端板的外周面。

5.根据权利要求1或2所述的电源装置，其中，

所述卡定块的相对于所述板状杆的内侧面的突出量(d)比所述止挡部的高度(h)大，

在所述止挡部的顶端面与所述板状杆的内侧面之间形成有间隙。

6.根据权利要求1或2所述的电源装置，其中，

所述板状杆和所述卡定块为铁、铁合金、SUS、铝、铝合金中的任一者。

7.根据权利要求1或2所述的电源装置，其中，

对所述板状杆的上下的端缘部中的任一者或两者向内侧进行弯折加工从而形成将所述电池层叠体的上下表面覆盖的弯折片。

8.根据权利要求1或2所述的电源装置，其中，

所述电源装置构成为，

所述卡定块的刚度比所述板状杆的刚度高，

所述板状杆的拉伸性比所述卡定块的拉伸性高。

9.一种电动车辆，其具有权利要求1至8中任一项所述的电源装置，其特征在于，

所述电动车辆具有：

所述电源装置；

行驶用的电动机，其自该电源装置被供给电力；

车辆主体，其搭载所述电源装置和所述电动机；以及

车轮，其由所述电动机驱动而使所述车辆主体行驶。

10.一种蓄电装置，其具有权利要求1至8中任一项所述的电源装置，其特征在于，

所述蓄电装置具有：

所述电源装置；以及

电源控制器，其对向该电源装置的充放电进行控制，

利用所述电源控制器能够利用来自外部的电力向所述二次电池单体充电，并且利用该电源控制器进行控制从而对该二次电池单体进行充电。

11.一种电源装置的制造方法，该电源装置具备：电池层叠体，其是层叠外装罐设为方形的多个二次电池单体而成的；一对端板，该一对端板将所述电池层叠体的层叠方向上的两端面覆盖；以及多个紧固构件，该多个紧固构件分别配置于所述电池层叠体的相对的侧面从而对所述端板彼此进行紧固，其中，

所述电源装置的制造方法包括如下工序：

在沿所述二次电池单体的层叠方向延长的板状杆的长度方向上的两端将形成为比板状杆壁厚的卡定块在该卡定块的侧面的全长的范围呈线状地接合于所述板状杆的端面从而得到所述紧固构件的工序；以及

利用形成有用于卡定所述卡定块的止挡部的一对端板将所述电池层叠体的两端面覆盖并且利用所述紧固构件对该端板彼此进行紧固的工序。

12.根据权利要求11所述的电源装置的制造方法，其中，

得到所述紧固构件的工序包括通过焊接将卡定块接合于所述板状杆的端面的工序。