CN113906616B - 电源装置和具有该电源装置的电动车辆以及蓄电装置 - Google Patents

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Abstract

为了在利用隔板吸收电池单体的膨胀的同时防止电池单体的开口部的损伤，电源装置具有隔着隔板(2)沿厚度方向层叠多个电池单体(1)而成的电池块、配置于电池块的两端面的一对端板、以及与一对端板连结并借助端板将电池块固定为加压状态的束紧条。电池单体(1)在底部封闭的电池壳体的开口缘气密地固定有封口板(12)。隔板(2)具有通过使以面接触状态层叠于电池壳体的相对平面(11A)的层叠平面(2A)发生变形来吸收由电池单体(1)的内压上升引起的膨胀的弹性，层叠平面(2A)的外周缘部且是上缘部(2a)的杨氏模量比位于外周缘部的内侧的内部区域(2b)的杨氏模量高。

Description

电源装置和具有该电源装置的电动车辆以及蓄电装置
技术领域
本发明涉及层叠多个电池单体而成的电源装置和具有该电源装置的电动车辆以及蓄电装置。
背景技术
层叠多个电池单体而成的电源装置适合于向搭载于电动车辆而使车辆行驶的电动机供给电力的电源、利用太阳能电池等的自然能源、深夜电力进行充电的电源、停电的备用电源。该构造的电源装置在层叠的电池单体之间夹着隔板。隔板对电池单体间的导热进行绝热，抑制电池单体的热失控的引起。电池单体的热失控是由于正极和负极在内部短接而产生的内部短路、处理不当等而产生的。若电池单体热失控则会产生大量的热，因此，若隔板的绝热性不充分，则会在相邻的电池单体引起热失控。若引起电池单体的热失控，则电源装置整体会释放极大的热能而损害作为装置的安全性。为了防止该弊端而开发出一种在电池单体之间夹着绝热特性优异的隔板的电源装置。
(参照专利文献1)
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-204708号公报
发明内容
发明要解决的问题
在隔着隔板层叠多个电池而成的电源装置中，除了利用隔板使电池单体间绝缘之外，将隔着隔板层叠的各个电池单体配置于固定位置而防止位置偏移也是重要的。在电源装置中，电池单体的膨胀、收缩进而振动、冲击也会成为位置偏移的原因。在使用状态下，电池单体的相对的位置偏移会成为这样的弊端：该电池单体的与固定于相邻的电池单体的电极端子的金属板的汇流条连接的连接部会损伤、或者汇流条自身会损伤、或者因振动而引起故障等。
为了阻止电池单体的位置偏移，在电源装置中，将层叠的电池单体固定为加压状态。在该电源装置中，在层叠多个电池单体而成的电池块的两端面配置有一对端板，并利用束紧条对一对端板进行固定。束紧条和端板以相当强的压力将电池单体保持为加压状态，从而防止电池单体的相对移动、振动引起的故障。在该电源装置中，例如，在将被电池单体夹着的隔板的面积设为约100平方厘米的装置中，以数吨的较强的力对端板进行按压并用束紧条进行固定。在该构造的电源装置中，当内压上升而使电池单体膨胀时，端板会被按压而使束紧条和端板的内部应力增加。束紧条在作用较强的拉伸力的状态下固定于端板，将电池单体固定为加压状态，因此，在因内压上升而使电池单体膨胀时会作用更强的拉伸力。若在该状态下束紧条伸长，则电池单体会发生位置偏移，因此束紧条需要使用能承受极强的拉伸力的强韧的金属板等，从而变厚变重。
以上的弊端能够通过使用具有吸收电池单体的膨胀的弹性的隔板来抑制。然而，在该电源装置中，虽然能够抑制由于电池单体的膨胀而导致束紧条的拉伸力增加的情况，但是由电池单体的经时的疲劳引起的损伤会变大。电池单体的损伤在将电池壳体的开口部气密地封闭的封口板的区域处非常严重。
本发明是以进一步消除以上的缺点为目的而开发的，本发明的目的之一在于提供一种能够在利用隔板吸收电池单体的膨胀的同时防止电池单体的开口部的损伤的技术。
用于解决问题的方案
本发明的一个方案的电源装置具有隔着隔板2沿厚度方向层叠多个电池单体1而成的电池块10、配置于电池块10的两端面的一对端板3、以及与一对端板3连结并借助端板3将电池块10固定为加压状态的束紧条4。电池单体1在底部封闭的电池壳体11的开口缘气密地固定有封口板12。隔板2具有以面接触状态层叠于电池壳体11的相对平面11A的层叠平面2A。层叠平面2A具有通过变形来吸收由电池单体1的内压上升引起的膨胀的弹性，层叠平面2A的外周缘部且是上缘部2a的杨氏模量和位于外周缘部的内侧的内部区域2b的杨氏模量不同，上缘部2a的杨氏模量比内部区域2b的杨氏模量高。
在本说明书中，隔板的“上缘部”在图中确定。在图1和图2所示的电源装置中以将封口板配置于上方的姿势对电池单体进行层叠，因此，隔板的“上缘部”成为沿着电池单体的封口板的外周缘。因此，在本说明书中，隔板的上缘部意为沿着电池单体的封口板的外周缘。
本发明的一个方案的电动车辆具有：上述电源装置100；行驶用的电动机93，自电源装置100向电动机93供给电力；车辆主体91，其搭载电源装置100和电动机93；以及车轮97，其由电动机93驱动而使车辆主体91行驶。
本发明的一个方案的蓄电装置具有：上述电源装置100；以及电源控制器88，其对向电源装置100的充放电进行控制，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。
发明的效果
以上的电源装置能够在利用隔板吸收电池单体的膨胀的同时有效地防止电池单体的开口部的损伤。
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所示的电源装置的垂直剖视图。
图3是图1所示的电源装置的水平剖视图。
图4是隔板和电池单体的分解立体图。
图5是表示隔板的另一例的放大剖视图。
图6是表示隔板的另一例的放大剖视图。
图7是表示隔板的另一例的立体图。
图8是图7所示的隔板的VIII-VIII线剖视图。
图9是表示隔板的另一例的垂直剖视图。
图10是表示隔板的另一例的垂直剖视图。
图11是表示隔板的另一例的局部放大立体图。
图12是表示隔板的另一例的局部放大立体图。
图13是表示在利用发动机和电动机行驶的混合动力车搭载电源装置的例子的框图。
图14是表示在仅利用电动机行驶的电动汽车搭载电源装置的例子的框图。
图15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
以下，基于附图详细地说明本发明。此外，在以下的说明中，根据需要会使用表示特定的方向、位置的用语(例如“上”、“下”、以及包含这些用语的其他用语)，但这些用语的使用是为了易于参照附图理解发明，本发明的保护范围不受这些用语的意思的限制。另外，在多个附图中示出的相同的附图标记的部分表示相同或者等同的部分或构件。
再者，以下所示的实施方式是表示本发明的技术思想的具体例的实施方式，并非将本发明限定于以下的实施方式。另外，对于以下记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，只要没有特定的记载，就并非旨在将本发明的范围仅限定于此，而是意在进行例示。另外，在一个实施方式、实施例中说明的内容也能够应用于其他实施方式、实施例。另外，为了明确说明，存在对附图所示的构件的大小、位置关系等进行夸张的情况。
本发明的第1实施方式的电源装置具有隔着隔板沿厚度方向层叠多个电池单体而成的电池块、配置于电池块的两端面的一对端板、以及与一对端板连结并借助端板将电池块固定为加压状态的束紧条。在电池单体中，在底部封闭的电池壳体的开口缘气密地固定有封口板。隔板具有通过使以面接触状态层叠于电池壳体的相对平面的层叠平面发生变形来吸收由电池单体的内压上升引起的膨胀的弹性，层叠平面的外周缘部且是上缘部的杨氏模量和位于外周缘部的内侧的内部区域的杨氏模量不同，上缘部的杨氏模量比内部区域的杨氏模量高。
在以上的电源装置中，使隔板的层叠平面的外周缘部且是沿着电池单体的封口板的外周缘的上缘部的杨氏模量较高而成为高刚度，并且使层叠平面的内部区域的杨氏模量比上缘部的杨氏模量小而成为低刚度，因此，在电池单体的内压上升而发生膨胀的状态下，能抑制上缘部的变形，并且能使低刚度的隔板变形为较薄而吸收层叠平面的内部区域的膨胀。隔板的层叠平面的上缘部位于沿着电池单体的封口板的外周缘的区域。在电池单体中，在底部封闭的筒状的开口部通过激光焊接等方法而气密地固定有封口板。对于该构造的电池单体，当筒状的电池壳体的开口缘的固定有封口板的部分在内压上升的作用下变形时，疲劳变大而会成为故障的原因。在层叠平面的内部区域处，即使电池单体的中央部分突出地弯曲也能够吸收变形，因此，即使在电池单体的内压上升而膨胀的状态下发生变形，疲劳的损伤也极小。因此，以上的电源装置具有这样的特征：能够使隔板高效地吸收由内压上升引起的电池单体的膨胀，同时能够防止由电池单体的上缘部的疲劳引起的损伤。
再者，在以上特征的基础上，电源装置利用隔板吸收电池单体的膨胀，因此在内压上升而使电池单体膨胀的状态下，能够抑制作用于端板、束紧条的应力增加，并且能够减小最大应力。这对使端板和束紧条较薄且轻量化是有效的。另外，在以上的电源装置中，利用隔板吸收电池单体的膨胀，因此也能够抑制电池单体的内压上升而膨胀的状态下的各个电池单体的相对位置的偏移。相邻的电池单体的相对的位置偏移会成为使固定于电池单体的电极端子的金属板的汇流条和电极端子损伤的原因。在隔板能够阻止由于内压上升而膨胀的电池单体的相对的位置偏移的电源装置中，能够防止由于电池单体的膨胀而导致的电极端子和汇流条的连接部的故障。
此外，在以上的电源装置中，不是将隔板的整个面设为相同的杨氏模量，而是使上缘部的杨氏模量较高并使内部区域的杨氏模量较小，因此，即使电池单体在层叠平面的内部区域膨胀，也能抑制电池单体和隔板的压力上升。在层叠电池单体而成的电池块中，作用于层叠平面整个面的按压力会作用于端板，但对于能够在电池单体膨胀的状态下使层叠平面的内部区域的压力减小的电源装置而言，在电池单体内压上升而膨胀的状态下，能够使电池块按压端板的加压力较低，能够减小作用于端板和汇流条的最大应力。再者，还具有这样的特征：电池单体对隔板施加应力的整个面的按压力也较小，能够抑制因按压力的增加而导致电池单体位置偏移的情况。
在本发明的第2实施方式的电源装置中，隔板设为无机粉末和纤维增强材料的复合材料。另外，在本发明的第3实施方式的电源装置中，无机粉末设为二氧化硅气凝胶。
以上的隔板被夹在相邻的电池单体之间而使相邻的电池单体绝热。复合材料能抑制热失控而高温地发热的电池单体对相邻的电池单体进行加热而引起热失控的情况。再者，隔板还作为使所层叠的电池单体绝缘的绝缘片发挥功能。
在本发明的第4实施方式的电源装置中，隔板设为一片复合材料。另外，在本发明的第5实施方式的电源装置中，复合材料的上缘部的二氧化硅气凝胶的填充密度比内部区域的二氧化硅气凝胶的填充密度高。
在本发明的第6实施方式的电源装置中，隔板包括高刚度片、以及杨氏模量比高刚度片的杨氏模量小的低刚度片，高刚度片和低刚度片这两者是二氧化硅气凝胶和纤维增强材料的复合材料，高刚度片配置于上缘部，低刚度片配置于内部区域。
在本发明的第7实施方式的电源装置中，高刚度片的二氧化硅气凝胶的填充密度比低刚度片的二氧化硅气凝胶的填充密度高。
在本发明的第8实施方式的电源装置中，低刚度片设为复合材料和弹性片的层叠片。另外，在本发明的第9实施方式的电源装置中，弹性片设为橡胶状弹性片。此外，在本发明的第10实施方式的电源装置中，橡胶状弹性片设为合成橡胶片。
在本发明的第11实施方式的电源装置中，隔板的厚度设为0.5mm以上且3mm以下。
(实施方式1)
以下，进一步详述具体的电源装置。
图1的立体图、图2的垂直剖视图以及图3的水平剖视图所示的电源装置100具有隔着隔板2沿厚度方向层叠多个电池单体1而成的电池块10、配置于电池块10的两端面的一对端板3、以及将一对端板3连结并借助端板3将电池块10固定为加压状态的束紧条4。
(电池块10)
如图4所示，电池块10的电池单体1是外形设为四边形的方形电池单体，在底部封闭的电池壳体11的开口部激光焊接有封口板12并气密地进行固定，从而将内部设为密闭构造。正负一对电极端子13突出地设于封口板12的两端部。在电极端子13之间设有安全阀14的开口部15。安全阀14在电池单体1的内压上升至预定值以上时开阀而释放内部的气体。安全阀14能防止电池单体1的内压上升。
(电池单体1)
电池单体1是锂离子二次电池。在将电池单体1设为锂离子二次电池的电源装置100中，具有能够使相对于容量和重量而言的充电容量较大的优点。不过，电池单体1能够设为锂离子二次电池以外的非水系电解液二次电池等其他能够充电的所有电池。
(端板3、束紧条4)
端板3是被电池块10按压而不变形并且与电池单体1的外形大致相等的外形的金属板，在其两侧缘连结有束紧条4。束紧条4将端板3所层叠的电池单体1以加压状态连结，并以预定压力将电池块10固定为加压状态。
(隔板2)
对于隔板2，其被夹在层叠的电池单体1之间，以面接触状态层叠于电池壳体11的相对平面11A，对电池单体1的由内压上升引起的膨胀进行吸收，进而使相邻的电池单体1绝缘，此外还对电池单体1间的热传导进行绝热。在电池块10中，在相邻的电池单体1的电极端子13固定有金属板的汇流条(未图示)，从而将电池单体1串联或并联地连接。在串联地连接的电池单体1中，由于会在电池壳体11产生电位差，因此利用隔板2能绝缘地进行层叠。在并联地连接的电池单体1中，虽然在电池壳体11不会产生电位差，但是为了防止热失控的引起而利用隔板2能绝热地进行层叠。
隔板2整体上设为无机粉末和纤维增强材料的复合材料20，或者在复合材料20层叠有弹性片。无机粉末优选为二氧化硅气凝胶。在该复合材料20中，在纤维的细微间隙填充有导热率较低的细微的二氧化硅气凝胶。二氧化硅气凝胶被承载并且配置于纤维增强材料的间隙。该复合材料20包括纤维增强材料的纤维片、以及纳米尺寸的具有多孔构造的二氧化硅气凝胶，将二氧化硅气凝胶的凝胶原料浸渍于纤维中而制造该复合材料20。在将二氧化硅气凝胶浸渍于纤维片之后，将纤维层叠并使凝胶原料进行反应而形成湿润凝胶，进而对湿润凝胶表面进行疏水化、热风干燥从而进行制造。纤维片的纤维是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。不过，纤维片的纤维也能够使用实施了阻燃处理的氧化聚丙烯腈纤维(日文：酸化アクリル繊維)、玻璃棉等无机纤维。
纤维增强材料优选将纤维直径设为0.1μm～30μm。使纤维增强材料的纤维直径比30μm细，能减小纤维的导热，从而能够提高复合材料20的绝热特性。二氧化硅气凝胶是90％～98％由空气构成的无机的微粒，在由使纳米级的球状体结合而成的团簇形成的骨架间具有细微孔，从而形成三维的细微的多孔构造。
二氧化硅气凝胶和纤维增强材料的复合材料20较薄并且显示出优异的绝热特性。对于由该复合材料20构成的隔板2，考虑到电池单体1热失控而发热的能量，从而将该隔板2设定为能够对电池单体1的热失控的引起进行阻止的厚度。在电池单体1的充电容量较大时，电池单体1热失控而发热的能量较大。因此，隔板2的厚度通过考虑电池单体1的充电容量而设定为最佳值。例如，在将充电容量为5Ah～20Ah的锂离子二次电池设为电池单体1的电源装置中，将复合材料20的厚度设为0.5mm～3mm，最优选设为约1mm～2.5mm。不过，本发明并非将复合材料20的厚度限定于以上的范围，复合材料20的厚度通过考虑由纤维片和二氧化硅气凝胶实现的热失控的绝热特性、以及为了防止电池单体的热失控的引起而要求的绝热特性来设定为最佳值。
隔板2的复合材料20是被因内压上升而膨胀的电池单体1加压而变形为较薄的片材。隔板2在膨胀的电池单体1的加压力的作用下变薄，另外，在膨胀后的电池单体1恢复至原来的状态的状态下，被压扁的状态会恢复至原来的状态，从而吸收电池单体1的膨胀和收缩。
由一片复合材料20构成的隔板2不是具有整个面均匀地变形的弹性的复合材料。在复合材料20的隔板2中，被相邻的电池单体1的电池壳体11的开口部夹着的上缘部2a的杨氏模量与电池单体1的层叠平面2A的内部区域2b的杨氏模量不同。为了抑制电池单体1的上缘部的变形，将沿着封口板12的上缘部2a的杨氏模量设为比层叠平面2A的内部区域2b的杨氏模量高。在隔板2中，将上缘部2a设为与内部区域2b相比为高刚度，从而能在内压上升而使电池单体1膨胀的状态下将上缘部2a的变形抑制为比内部区域2b的变形小。
图4的立体图示出了将上缘部2a设为高刚度并将内部区域2b设为低刚度的隔板2。在该图中的隔板2中，在杨氏模量较高的高刚度片21设有多个贯通孔23，在贯通孔23配置有杨氏模量较低的低刚度片22。在隔板2中，配置于贯通孔23的低刚度片22的外形和高刚度片21的贯通孔23的内部形状相等。通过在该隔板2中无间隙地配置高刚度片21和低刚度片22，从而能够使整个面具有优异的绝热特性。
使高刚度片21的杨氏模量比低刚度片22的杨氏模量高，从而能够在被内压上升的电池单体1加压的状态下抑制上缘部2a的变形，高刚度片21的杨氏模量例如设为低刚度片22的1.5倍以上，优选设为两倍以上。
在隔板2中，为了将设有贯通孔23的区域设为杨氏模量较小的低刚度区域，在隔板2的除了外周缘部以外的区域设置贯通孔23。在设于除了外周缘部以外的区域的贯通孔23配置低刚度片22，因此在隔板2中除了外周缘部以外的区域成为杨氏模量较小的低刚度区域。在图4中的隔板2中，在除了外周缘部以外的区域即外周缘部的内侧具有多个贯通孔23，在相邻的贯通孔23之间、贯通孔23的周围配置有高刚度片21。因此，包括内部区域2b在内的外周缘部的内侧成为高刚度片21和低刚度片22交替混合存在的状态。在该隔板2中，能够通过改变配置高刚度片21和低刚度片22的面积比例来调整内部区域2b的杨氏模量。在隔板2中，通过使低刚度片22的面积比高刚度片21的面积大，从而能够使包括除了外周缘部以外的内部区域2b在内的区域的实质上的杨氏模量较小，反之，通过使低刚度片22的面积比高刚度片21的面积小，从而能够提高包括除了外周缘部以外的内部区域2b在内的区域的实质上的杨氏模量。
在图4中的隔板2中，在除了外周缘部以外的区域设有多个贯通孔23，使内部区域2b的杨氏模量比包括上缘部2a的外周缘部的杨氏模量低，但在隔板2中也能够在内部区域2b设置一个贯通孔23并在该贯通孔23配置低刚度片22等，从而使上缘部2a的杨氏模量较高，并使内部区域2b的杨氏模量较低。
对于在高刚度片21设置贯通孔23并在该贯通孔23配置低刚度片22的隔板2，能够分别制造高刚度片21和低刚度片22，因此具有能够大幅改变高刚度片21的杨氏模量和低刚度片22的杨氏模量并且能够高效地大量生产高刚度片21和低刚度片22的特征。
作为二氧化硅气凝胶和纤维增强材料的复合材料20的隔板2例如能够利用二氧化硅气凝胶的填充密度来调整杨氏模量，因此，能够通过使高刚度片21的二氧化硅气凝胶的填充密度比低刚度片22的二氧化硅气凝胶的填充密度高来提高杨氏模量。
在以上的隔板2中，在高刚度片21的贯通孔23配置低刚度片22，从而将上缘部2a设为高刚度并将内部区域2b设为低刚度，但如图5所示，在隔板2中，也能够将一片复合材料20的上缘部2a设为高刚度并将内部区域2b设为低刚度。针对该构造而言，对于由二氧化硅气凝胶和纤维增强材料的复合材料20实现的隔板2，能够通过在上缘部2a和内部区域2b处改变二氧化硅气凝胶的填充密度来实现该构造。在上缘部2a提高二氧化硅气凝胶的填充密度而设为高刚度，在内部区域2b降低二氧化硅气凝胶的填充密度而设为低刚度。由于该隔板2整体上为一片复合材料20，因此该隔板2能够层叠于电池单体1之间而使层叠平面11A的整个面均匀地绝缘并绝热。
在图6的剖视图所示的隔板2中，内部区域2b的低刚度片22设为复合材料20和弹性片24的层叠片。弹性片24是杨氏模量比高刚度片21的杨氏模量小并且被膨胀的电池单体1加压而易于变形的片。弹性片24能够使用橡胶状弹性片24A或热塑性弹性体。在该隔板2中，两侧的表面层设为复合材料20的高刚度片21，在中间层的外周缘部层叠框状的高刚度片21，在框状的高刚度片21的内侧层叠与框状的高刚度片21相同厚度的弹性片24，将整体形成为相同厚度。
在电源装置100中，为了使电池块10小型化并增大充电容量，重要的是使隔板2较薄并阻止电池单体1的热失控的引起。因此，层叠于高刚度片21的弹性片24例如设为0.1mm以上且1mm以下，进一步优选设为0.2mm以上且0.5mm以下，对电池单体1的在内部区域2b的膨胀进行吸收。橡胶状弹性片24A优选比复合材料20薄，并且对电池单体1的在内部区域2b的膨胀进行吸收而使压缩应力降低。
在图7的立体图和图8的剖视图所示的隔板2中，包括上缘部2a的外周缘部设为高刚度，外周缘部的内侧的区域即内部区域2b设为低刚度。这些图中的隔板2在作为复合材料20的高刚度片21的中央部且是除了外周缘部以外的区域设置有贯通孔23，在该贯通孔23配置有弹性片24而设为低刚度区域。在隔板2中，配置于贯通孔23的弹性片24的外形和高刚度片21的贯通孔23的内部形状相等，并且高刚度片21的厚度和弹性片24的厚度大致相等，从而无间隙地配置高刚度片21和弹性片24。
再者，图9和图10的剖视图所示的隔板2也是，与图7的立体图所示的隔板2同样地，包括上缘部2a的外周缘部设为高刚度，外周缘部的内侧的区域即内部区域2b设为低刚度，但这些隔板2的内部区域2b设为复合材料20和弹性片24的层叠片。图中所示的隔板2在作为复合材料20的高刚度片21的中央部且是除了外周缘部以外的内部区域2b设置有凹部25，在该凹部25配置有弹性片24，从而设为由高刚度片21和弹性片24的层叠片构成的低刚度片22。
图9所示的隔板2在高刚度片21的一个面设有凹部25，在该凹部25配置有弹性片24而设为双层构造的低刚度片22。图10所示的隔板2在高刚度片21的两面设有凹部25，在该凹部25配置有弹性片24而设为三层构造的低刚度片22。在这些图所示的隔板2中，配置于凹部25的弹性片24的外形和高刚度片21的凹部25的内部形状相等，并且配置于该凹部25的弹性片24的厚度和凹部25的深度大致相等，从而无间隙地配置高刚度片21和弹性片24。
再者，在图11的立体图和图12的立体图所示的隔板2中，上缘部2a设为高刚度，并且上缘部2a以外的区域且是比上缘部靠下方的区域设为内部区域2b，该内部区域2b设为低刚度。图中所示的隔板在上缘部2a配置有作为复合材料20的高刚度片21，并且比上缘部2a靠下方的内部区域2b设为复合材料20和弹性片24的层叠片。
在图11所示的隔板2中，在作为复合材料20的高刚度片21的一个面，将比上缘部靠下方的部位切成台阶形状而设置台阶凹部26，在该台阶凹部26配置弹性片24而设为双层构造的低刚度片22。相反侧的面设为高刚度片21的平滑面，从而设为与对应的电池单体抵接的面。另外，在图12所示的隔板2中，在高刚度片21的两面将比上缘部2a靠下方的部位切成台阶形状而设置台阶凹部26，在该台阶凹部25配置弹性片24而设为三层构造的低刚度片22。
以上的构造的隔板2也构成为，能够通过将内部区域2b设为低刚度而吸收由相对的电池单体的膨胀引起的变形，并且将上缘部2a设为高刚度而抑制电池单体的上缘部的变形。
弹性片24是非发泡的橡胶状弹性体、发泡橡胶或热塑性弹性体。对于该弹性片24，在被压缩而体积几乎不变化的非压缩性的作用下，在层叠区域被压缩的橡胶会向非层叠区域被挤出，在层叠区域和非层叠区域的分界部处能缓和形状和压力的变化。弹性片24适合为合成橡胶片。合成橡胶片能够将异戊二烯橡胶、丁苯橡胶、丁二烯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、聚异丁烯橡胶、乙丙橡胶、乙烯醋酸乙烯酯共聚物橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、丙烯酸酯橡胶、氟橡胶、氯醇橡胶、聚氨酯橡胶、硅酮橡胶、热塑性烯烃橡胶、乙烯丙烯二烯橡胶、丁基橡胶、聚醚橡胶中的任一种单独使用或者使用将多个合成橡胶片层叠而成的片。特别是，乙丙橡胶、乙烯醋酸乙烯酯共聚物橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、丙烯酸酯橡胶、氟橡胶、硅酮橡胶具有优异的绝热特性，因此，能够延长热失控而发生热熔融为止的时间，从而能够实现更高的安全性。另外，在由聚氨酯橡胶构成橡胶状弹性片6的情况下，特别优选使用热塑性聚氨酯橡胶、发泡聚氨酯橡胶。
再者，作为热塑性弹性体，热塑性聚酯、热塑性聚醚等是合适的。
图6中的隔板2未在高刚度片21的整个面层叠有橡胶状弹性片24A。在隔板2中，在除了电池单体1的外周缘部以外的区域层叠有橡胶状弹性片24A，对电池单体1的在内部区域2b的膨胀进行吸收。在隔板2中，对电池单体1在内部区域2b以大面积层叠橡胶状弹性片24A，能够高效地吸收电池单体1的膨胀。
在隔板中，也能够在外周缘部层叠杨氏模量较高的高刚度的框状的橡胶状弹性片并在框状的橡胶状弹性片的内侧层叠杨氏模量较低的橡胶状弹性片，来代替在外周缘部层叠橡胶状弹性片。在此，除了杨氏模量较高的高刚度的框状弹性片以外，作为杨氏模量较高的树脂，也能够使用聚丙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等。高刚度的橡胶状弹性片的杨氏模量比低刚度的橡胶状弹性片的杨氏模量高，能抑制电池单体的上缘部的变形。框状的橡胶状弹性片优选使用在电池单体的内压上升的作用下几乎不变形的杨氏模量较高的片。
另外，在将高刚度的弹性片和低刚度的弹性片组合而做成隔板的情况下，具有使用粘接剂、胶带等进行贴合的方法、或者通过二色成型来组合两个片的方法。
隔板借助粘接层、粘合层而层叠于电池单体的固定位置。不过，隔板2也能够配置于以嵌合构造将电池单体1配置于固定位置的电池保持件(未图示)的固定位置。
在以上的电源装置100中，电池单体1设为充电容量为6Ah～80Ah的方形电池单体，隔板2的复合材料20设为作为二氧化硅气凝胶和纤维增强材料的复合材料的“松下制的NASBIS(注册商标)”，使特定的电池单体1强制性地发生热失控，能够防止其引起相邻的电池单体1的热失控。
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13示出了在利用发动机和电动机这两者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。在对电源装置100的电池进行充放电的同时，车辆HV利用电动机93和发动机96这两者而行驶。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13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14示出了在仅利用电动机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15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15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；2、隔板；2A、层叠平面；2a、上缘部；2b、内侧区域；3、端板；4、束紧条；10、电池块；11、电池壳体；11A、相对平面；12、封口板；13、电极端子；14、安全阀；15、开口部；20、复合材料；21、高刚度片；22、低刚度片；23、贯通孔；24、弹性片；24A、橡胶状弹性片；25、凹部；26、台阶凹部；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 (13)

1.一种电源装置，其具有隔着隔板沿厚度方向层叠多个电池单体而成的电池块、配置于所述电池块的两端面的一对端板、以及与所述一对端板连结并借助所述端板将所述电池块固定为加压状态的束紧条，其特征在于，
所述电池单体在底部封闭的电池壳体的开口缘气密地固定有封口板，
所述隔板具有以面接触状态层叠于所述电池壳体的相对平面的层叠平面，
该层叠平面具有通过变形来吸收由所述电池单体的内压上升引起的膨胀的弹性，
所述层叠平面的外周缘部且是上缘部的杨氏模量和所述层叠平面的位于外周缘部的内侧的内部区域的杨氏模量不同，
所述上缘部的杨氏模量比所述内部区域的杨氏模量高，
所述上缘部成为沿着所述电池单体的所述封口板的外周缘。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，
所述隔板是无机粉末和纤维增强材料的复合材料。
3.根据权利要求2所述的电源装置，其特征在于，
所述无机粉末是二氧化硅气凝胶。
4.根据权利要求2或3所述的电源装置，其特征在于，
所述隔板是一片所述复合材料。
5.根据权利要求4所述的电源装置，其特征在于，
所述复合材料的所述上缘部的二氧化硅气凝胶的填充密度比所述内部区域的二氧化硅气凝胶的填充密度高。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的电源装置，其特征在于，
所述隔板包括高刚度片、以及杨氏模量比高刚度片的杨氏模量小的低刚度片，
所述高刚度片和所述低刚度片这两者是二氧化硅气凝胶和纤维增强材料的复合材料，
所述高刚度片配置于所述上缘部，
所述低刚度片配置于所述内部区域。
7.根据权利要求6所述的电源装置，其特征在于，
所述高刚度片的二氧化硅气凝胶的填充密度比所述低刚度片的二氧化硅气凝胶的填充密度高。
8.根据权利要求6所述的电源装置，其特征在于，
所述低刚度片是所述复合材料和弹性片的层叠片。
9.根据权利要求8所述的电源装置，其特征在于，
所述弹性片是橡胶状弹性片。
10.根据权利要求9所述的电源装置，其特征在于，
所述橡胶状弹性片是合成橡胶片。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的电源装置，其特征在于，
所述隔板的厚度为0.5mm以上且3mm以下。
12.一种电动车辆，其具有权利要求1至10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，自该电源装置向该电动机供给电力；
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。
13.一种蓄电装置，其具有权利要求1至10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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