CN115023849A - 电源装置和使用该电源装置的电动车辆以及蓄电装置 - Google Patents

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Abstract

一种电源装置(100)，其具有：多个二次电池单体(1)，该多个二次电池单体(1)的外装罐设为方形；多个隔板(16)，该多个隔板(16)夹设于多个二次电池单体(1)彼此之间；一对端板(20)，该一对端板(20)将隔着隔板(16)层叠多个二次电池单体(1)而成的电池层叠体(10)的两侧端面覆盖；以及多个紧固构件(15)，该多个紧固构件(15)是沿着多个二次电池单体(1)的层叠方向延长的板状，并且分别配置于电池层叠体(10)的相对的侧面从而对端板(20)彼此进行紧固。隔板(16)的弹簧常数为500kN/mm以下。

Description

电源装置和使用该电源装置的电动车辆以及蓄电装置
技术领域
本发明涉及电源装置和使用该电源装置的电动车辆以及蓄电装置。
背景技术
电源装置用于电动车辆的驱动用的电源装置、蓄电用的电源装置等。在这样的电源装置中层叠有多片能够充放电的多个二次电池单体。通常，如图19的立体图所示，电源装置900在将方形的外装罐的二次电池单体901与绝缘性的间隔件902交替层叠而成的电池层叠体的两侧的端面分别配置有端板903，并且利用金属制的束紧条904对端板903彼此进行紧固。
二次电池单体在反复进行充放电时外装罐会膨胀、收缩。特别是，随着近年来的高容量化的要求，单片二次电池单体的高容量化不断发展，其结果，膨胀量也倾向于变大。在层叠并紧固有多片这样的二次电池单体的电池层叠体中，二次电池单体的膨胀力变高，膨胀量也会与二次电池单体的数量相应地变大。为了应对这样的二次电池单体的膨胀，必须增加构成电源装置的各构件的强度、点焊部的疲劳强度。另一方面，要求即使在膨胀后收缩的状态下也能发挥充分的紧固力。
另外，另一方面，还要求电源装置的轻量化。特别是在车载用的电源装置中，强烈要求提高燃料效率，为了轻量化还需要降低各构件的厚度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平9－120808号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的之一在于，提供提高了对于二次电池单体的膨胀、收缩这样的变形的追随性的电源装置和使用该电源装置的电动车辆以及蓄电装置。
用于解决问题的方案
在本发明的一技术方案的电源装置中，其具有：多个二次电池单体，该多个二次电池单体的外装罐设为方形；多个隔板，该多个隔板夹设于所述多个二次电池单体彼此之间；一对端板，该一对端板将隔着所述隔板层叠所述多个二次电池单体而成的电池层叠体的两侧端面覆盖；以及多个紧固构件，该多个紧固构件是沿着所述多个二次电池单体的层叠方向延长的板状，并且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，所述隔板的弹簧常数为100kN/mm～200kN/mm。
发明的效果
根据以上的电源装置，能够使二次电池单体的膨胀力有效地分散，并且在较大的范围应对分散后的膨胀力，能够应对因二次电池单体的高容量化而产生的膨胀力的变动。
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的电源装置的俯视图。
图4是图1的电源装置的IV－IV线的水平剖视图。
图5是图1的电源装置的V－V线的垂直剖视图。
图6是表示隔板的弹簧常数和电池单体的弹簧常数的情况下的、单体膨胀量与单体膨张力之间的关系的图表。
图7是表示在利用不同隔板弹簧常数的隔板对单体弹簧常数100kN/mm的二次电池单体进行紧固的情况下的单体膨胀量与单体膨胀力之间的关系的图表。
图8是表示在利用不同隔板弹簧常数的隔板对单体弹簧常数50kN/mm的二次电池单体进行紧固的情况下的单体膨胀量与单体膨胀力之间的关系的图表。
图9是表示在利用隔板对单体弹簧常数为100kN/mm且膨胀力不同的二次电池单体进行紧固的情况下的隔板弹簧常数与单体膨胀力之间的关系的图表。
图10是表示在利用隔板对单体弹簧常数为50kN/mm且膨胀力不同的二次电池单体进行紧固的情况下的隔板弹簧常数与单体膨胀力之间的关系的图表。
图11是表示承载能力相对于束紧条的板厚的关系的图表。
图12是表示承载能力相对于端板的板厚的关系的图表。
图13是表示单体膨胀力相对于隔板弹簧常数的关系的图表。
图14是表示实施方式2的电源装置的示意放大剖视图。
图15是表示二次电池单体膨胀的情形的示意剖视图。
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是表示应用于蓄电用的电源装置的例子的框图。
图19是表示以往的电源装置的分解立体图。
具体实施方式
本发明的实施方式也可以由以下结构来限定。
在本发明的一个实施方式的电源装置中，所述二次电池单体的膨胀力为200kN以下。
另外，在本发明的其他实施方式的电源装置中，所述二次电池单体的弹簧常数为50kN/mm～100kN/mm。
并且，在本发明的其他实施方式的电源装置中，所述隔板由弹性体构成。
此外，在本发明的其他实施方式的电源装置中，所述隔板为橡胶状弹性体或弹簧状弹性体。
此外，在本发明的其他实施方式的电源装置中，所述隔板为弹性聚合物(日文：エラストマ)。
此外，在本发明的其他实施方式的电源装置中，所述隔板为聚氨酯制或有机硅制。根据上述结构，在发挥隔热性、耐热性的同时也易于调整弹簧常数。
此外，在本发明的其他实施方式的电源装置中，所述隔板的厚度为10mm以下。
此外，在本发明的其他实施方式的电源装置中，所述紧固构件的板厚为2.8mm以下。
此外，在本发明的其他实施方式的电源装置中，所述多个二次电池单体中的各二次电池单体具备一侧开口的外装罐和封闭所述外装罐的开口的封口板，所述隔板的与所述二次电池单体的封口板侧相面对的区域的硬度高于其他区域的硬度。根据上述结构，在使隔板具有弹性的同时提高与封口板接触的区域的硬度而抑制变形量，由此能够抑制在单体膨胀时外装罐变形而导致与封口板之间的焊接脱落的情况。
此外，在本发明的其他实施方式的车辆中，具有上述电源装置，其中，所述车辆具有所述电源装置、自该电源装置被供给电力的行驶用的电动机、搭载所述电源装置和所述电动机的车辆主体、以及由所述电动机驱动而使所述车辆主体行驶的车轮。
此外，在本发明的其他实施方式的蓄电装置中，具备上述电源装置，其中，所述蓄电装置具有所述电源装置、以及对相对于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。
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～图5分别示出了本发明的实施方式1的电源装置100。在这些图中，图1示出了表示实施方式1的电源装置100的立体图，图2示出了图1的电源装置100的分解立体图，图3示出了图1的电源装置100的俯视图，图4示出了图1的电源装置100的IV－IV线的水平剖视图，图5示出了图1的电源装置100的V－V线的垂直剖视图。这些图所示的电源装置100具备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的两侧端面覆盖的一对端板20、对端板20彼此进行紧固的多个紧固构件15、以及介于多个紧固构件15的各紧固构件15与电池层叠体10之间的绝缘性的绝缘片30。
(电池层叠体10)
如图1～图2等所示，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2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20。将紧固构件15的端部固定于该端板20彼此，从而将层叠状态下的二次电池单体1固定为被按压的状态。
(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并且具有一定的单体厚度CD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～图5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，如图2等所示，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，如图2～图3等所示，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。此外，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。
(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1～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。
(隔板16)
在电池层叠体10中，在相邻地层叠的二次电池单体1彼此之间夹设隔板16。隔板16由树脂等绝缘材料制作成较薄的板状或片状。隔板16设为与二次电池单体1的相对面大致相等大小的板状。将该隔板16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之间的隔板，也能够使用在二次电池单体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。
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20。此外，也可以在端板20与电池层叠体10之间夹设端面隔板17，从而使它们绝缘。端面隔板17也是，能够由树脂等绝缘材料制作成较薄的板状或片状。
在实施方式1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。
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20)
如图1～图4所示，端板20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15紧固。端板20配置于电池层叠体10的二次电池单体1的层叠方向上的两端且是端面隔板17的外侧，从而自两端夹着电池层叠体10。
(紧固构件15)
紧固构件15的两端固定于在电池层叠体10的两端面配置的端板20。利用多个紧固构件15对端板20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2等所示，各紧固构件15具有沿着电池层叠体10的侧面的预定宽度和预定厚度且为金属制，与电池层叠体10的两侧面相对地配置。该紧固构件15能够使用铁等的金属板，优选使用钢板。由金属板构成的紧固构件15通过压制成形等而被弯折加工，形成为预定的形状。
对于紧固构件15，将板状的紧固主表面15a的上下弯折成日文コ字形而形成弯折片15d。上下的弯折片15d在电池层叠体10的左右侧面从角部覆盖电池层叠体10的上下表面。将螺栓15f分别螺纹结合于在紧固主表面15a开口的多个螺纹孔，从而将该紧固构件15固定于端板20的外周面。此外，紧固主表面15a与端板20的固定不一定限于使用螺栓而实现的螺纹结合，也可以采用销、铆钉等。
在层叠有多个二次电池单体1的电源装置100中，构成为，利用紧固构件15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20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20、紧固构件15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30)
另外，在紧固构件15与电池层叠体10之间夹设有绝缘片30。绝缘片30由具有绝缘性的材质例如树脂等构成，使金属制的紧固构件15与电池单体之间绝缘。图2等所示的绝缘片30由将电池层叠体10的侧面覆盖的平板31、以及分别设于该平板31的上下的弯折覆盖部32构成。弯折覆盖部32以覆盖紧固构件15的弯折片15d的方式从平板31弯折成日文コ字形，之后进一步进行折回。由此，利用绝缘性的弯折覆盖部来覆盖弯折片15d的从上表面到侧面和下表面的范围，从而能够避免二次电池单体1与紧固构件15的意外的导通。
另外，弯折片15d隔着弯折覆盖部对电池层叠体10的二次电池单体1的上表面和下表面进行按压。由此，利用弯折片15d自上下方向按压各二次电池单体1从而在高度方向上对该各二次电池单体1进行保持，即使振动、冲击等施加于电池层叠体10也能够维持为使各二次电池单体1在上下方向上不发生位置偏移。
此外，在使电池层叠体、电池层叠体的表面绝缘了的情况下，例如在二次电池单体收纳于绝缘性的壳体、或被树脂制的热收缩性薄膜覆盖的情况下，或在紧固构件的表面施加了绝缘性的涂料、涂层的情况下，或者在紧固构件由绝缘性的材质构成的情况下等，可以不需要绝缘片。另外，绝缘片30也是，当在电池层叠体10的下表面侧可以不考虑与紧固构件15的弯折片15d之间的绝缘的情况下，也可以使弯折覆盖部32仅形成在上端侧。例如二次电池单体1由热收缩性薄膜覆盖的情况等情况属于上述情形。另外，绝缘片30也可以构成为兼用作上述的对汇流条进行保持的汇流条保持件。
(单体膨胀力分散功能)
隔板具备使二次电池单体膨胀时产生的膨胀力分散的单体膨胀力分散功能。由于近年来的电源的高输出化的要求，二次电池单体的膨胀量变大。换言之，各二次电池单体欲膨胀的单体膨胀力存在增大的倾向。层叠有多片这样的二次电池单体的电池层叠体整体的膨胀量也存在与之成正比地增大的倾向。另一方面，在利用紧固构件紧固电池层叠体的结构中，无论是在二次电池单体膨胀的状态下，还是在从膨胀状态收缩而恢复到原来的厚度的状态下，都必须维持将二次电池单体层叠并紧固的状态。另外，为了不因二次电池单体的膨胀、收缩而产生破损、断裂，还要求各构件的强度、点焊部的疲劳强度。如此，成为难以应对二次电池单体的高输出化、高容量化的状况。
另一方面，为了发挥高强度而增大紧固构件、端板、隔板等的厚度的做法会增加重量，因此要求避免。特别是在车载用途中，为了提高燃料效率，强烈要求轻量化。
为了应对这样的相反的要求，发明人进行了深入研究，结果想到使隔板具有单体的膨胀力分散功能，从而完成了本发明。具体而言，得到了如下见解：利用弹性体构成隔板，并且将该弹性体的弹簧常数抑制为500kN/mm以下，从而能够实现可不取决于单体膨胀力地使膨胀力分散的隔板。
发明人根据构造构件和二次电池单体、隔板的刚度导出了单体膨胀力被分散后的载荷。在此，作为前提，考虑利用刚体按住二次电池单体时所设想的膨胀力为200kN以下。另外，以二次电池单体的弹簧常数(称作“单体弹簧常数”)为50kN～100kN的范围进行分析。将以该条件使用弹簧常数KS的隔板和单体弹簧常数KC的二次电池单体的情况下的单体膨胀量与单体膨胀力之间的关系示于图6的图表。在该图中，二次电池单体的单体弹簧常数KC和隔板的弹簧常数(称作“隔板弹簧常数”。)KS相交的交点成为单体的膨胀力F，由下方的数学式1求出。
[数学式1]
F＝KSΔx＝KC(x-Δx)
在此，作为二次电池单体，考虑单体弹簧常数KC＝50kN/mm～100kN/mm、单体膨胀力为200kN以下的情况。
接下来，在图6的图表的基础上，将使用隔板弹簧常数KS＝10000kN/mm、500kN/mm、100kN/mm的隔板对单体弹簧常数KC＝100kN/mm的二次电池单体进行紧固的情况下的、单体膨胀量与单体膨胀力之间的关系示于图7。另外，将使用同样的隔板对单体弹簧常数KC＝100kN/mm的二次电池单体进行紧固的情况下的、单体膨胀量与单体膨胀力之间的关系示于图8。
如图7所示，在单体弹簧常数KC＝100kN/mm的二次电池单体的情况下，若使用隔板弹簧常数KS＝500kN/mm的隔板，则即使单体膨胀力为200kN，也能够降低至160kN。即，能够使单体膨胀力降低20％。此外，若使用隔板弹簧常数KS＝100kN/mm的隔板，则能够使单体膨胀力从200kN降低50％而成为100kN。
另一方面，如图8所示，在单体弹簧常数KC＝50kN/mm的二次电池单体的情况下，若使用隔板弹簧常数KS＝500kN/mm的隔板，则即使单体膨胀力为200kN，也能够降低10％而成为180kN。并且，若使用隔板弹簧常数KS＝100kN/mm的隔板，则能够使单体膨胀力从200kN降低30％而成为140kN。
如此，在单体弹簧常数KC降低时，单体膨胀力提高。在图9～图10中研究了其影响为何种程度。在此，将利用隔板对单体膨胀力为200kN、150kN、100kN的二次电池单体进行紧固的情况下的、隔板弹簧常数KS与单体膨胀力之间的关系示于图9～图10的图表。在图9中使用单体弹簧常数KC＝100kN/mm的二次电池单体，在图10中使用单体弹簧常数KC＝100kN/mm的二次电池单体。此外，在以往的隔板中，由于隔板弹簧常数KS＝10000kN/mm以上，因此基本上无法发挥使紧固二次电池单体时的反作用力分散的单体膨胀力的分散效果。
在图9的例子中，在隔板弹簧常数KS＝1000kN/mm时，单体膨胀力降低10％左右，在隔板弹簧常数KS比这小的范围单体膨胀力大幅降低，可知发挥了单体膨胀力的分散效果。另一方面，在图10的例子中，在隔板弹簧常数KS＝500kN/mm时，单体膨胀力降低10％左右，在隔板弹簧常数KS比这小的范围单体膨胀力大幅降低，可知发挥了单体膨胀力的分散效果。如此可知，单体膨胀力的分散率为10％的线是拐点。因此，确认到该线以下的隔板弹簧常数KS是非常有效的。另外，根据图9和图10，在单体膨胀力为100kN、150kN、200kN中的任一者时分散率都大致相同，推测在除此以外的单体膨胀率下结果也相同，确认到单体反作用力的分散率不取决于刚体约束时的单体膨胀力。另外，根据图9～图10可知，在隔板弹簧常数KS较低的情况下分散率较低。因而，可以说，对于任意的二次电池单体而言，能够有助于单体膨胀力分散的隔板的隔板弹簧常数KS均优选为500kN/mm以下。
[隔板的膨胀力分散弹簧常数]
在此，为了实现电源装置的轻量化、小型化，对束紧条和端板的板厚以及隔板的弹簧常数进行研究。首先，将承载能力相对于束紧条的板厚的关系示于图11的图表。在此，将束紧条的材料设为SPFC980Y，将高度尺寸设为80mm，作为弹性极限应力设想为490MPa。根据该图可知，在束紧条的板厚为1mm的情况下，承载能力约为78kN。
接下来，将承载能力相对于端板的板厚的关系示于图12的图表。在此，将端板的材料设为A6061-T6，将高度尺寸设为80mm，将宽度尺寸设为150mm，作为弹性极限应力设想为275MPa。根据该图可知，在端板的板厚为20mm的情况下，承载能力约为78kN。
根据以上可知，在将束紧条设为1mm、将端板设为20mm的情况下，即使在该状态下也能够实现78kN的承载能力。由此，针对必要的反作用力降低而言，例如在将二次电池单体的膨胀力设想为100kN时，由于在束紧条为1mm、端板为20mm的条件下承载能力为78kN，因此利用隔板的弹性使其降低22kN即可。另外，在设想单体膨胀力为150kN的情况下，降低72kN即可，在设想单体膨胀力为200kN的情况下，降低122kN即可。由此，计算隔板所需的弹簧常数。
在此，将二次电池单体的单体膨胀力设为100kN、150kN、200kN的情况下的、单体膨胀力相对于隔板弹簧常数的关系示于图13的图表。如上所述，能够通过束紧条1mm、端板20mm实现78kN的承载能力，因此，只要在图13的图表的纵轴上是比78kN靠下的范围就能够应对单体膨胀力。
因而，对于隔板所需的弹簧常数而言，在单体膨胀力为100kN的情况下，能够以200kN/mm以下来实现应对。另外，在单体膨胀力为150kN的情况下，能够以50kN/mm以下的隔板弹簧常数来实现应对，在单体膨胀力为200kN的情况下，能够以33kN/mm以下的隔板弹簧常数来实现应对。
由以上可知，通过将使单体的膨胀力分散的隔板的弹簧常数(膨胀力分散弹簧常数)设为200kN/mm以下，从而能够应对100kN～200kN这样的各种单体膨胀力。
实现这样的弹簧常数的隔板优选为橡胶状弹性体或弹簧状弹性体。另外，隔板的厚度优选为10mm以下。由此，能够压缩的量较大，能够应对单体的膨胀量的增大。更优选将隔板的厚度设为4mm～6mm。
作为实现这样的弹簧常数的隔板的材质，能够使用弹性聚合物。由此，在发挥隔热性、耐热性的同时，也易于调整弹簧常数。具体而言，能够较佳地使用发泡聚氨酯、弹性聚合物等。特别是聚氨酯易于调整强度，因而优选。另外，也可以为有机硅制。
如上所述，通过将隔板的弹簧常数设为500kN/mm以下，从而使二次电池单体的膨胀力有效地分散，能够在较大的范围应对分散后的膨胀力，能够实现可应对因二次电池单体的高容量化而产生的膨胀力的变动的电源装置。另外，能够得到与隔板的板厚也就是强度相称的膨胀力分散。
另外，通过容许二次电池单体在某种程度上膨胀，能改善在单体内部电解液遍布整个电极的电解液流转，有助于提高单体性能和防止劣化。即，若电解液没有均匀地遍布整个电极，则离子的移动变得不均匀，会导致Li析出、电阻上升等。特别是在用较硬的隔板来压制单体膨胀的情况下，电解液无法顺利地遍布整个电极，变得不均匀，从单体的性能观点来看是不利的。对此，利用本实施方式的具有挠性的柔软的隔板来约束二次电池单体，能够避免阻碍电解液遍及整体的情况，能够实现提高单体性能和防止劣化。并且，由于利用隔板来吸收二次电池单体的膨胀，因此能够防止应力集中于单体间的紧固构件。此外，由于膨胀力减小，因此端板的变形量变小，能够防止应力集中于电池层叠体的固定点。另外，由于二次电池单体的膨胀力和构造构件的需要的重量(截面积)成正比关系，因此，通过设为能够应对200kN以下的单体膨胀力，从而能够大大有助于提高重量能量密度。
如上所述，通过容许二次电池单体的膨胀，从而使单体内部的电解液流转较佳，有助于提高单体性能和防止劣化。另外，由于隔板吸收单体膨胀，因此能够防止应力集中于将单体彼此连接的汇流条。并且，由于膨胀力减小，因此端板的变形量变小，能够防止应力集中于固定电池层叠体的固定点。
[实施方式2]
另外，针对隔板的刚度、弹簧常数而言，除了在与二次电池单体接触的主表面的整个面上设为均匀之外，也可以局部地变化。将这样的例子作为实施方式2的电源装置200示于图14的示意放大剖视图。该图所示的电源装置200除了隔板16B以外与实施方式1同样，对相同的构件标注相同的附图标记并省略详细说明。
如图15的示意剖视图所示，二次电池单体1通常具备一侧开口的外装罐1a和封闭该外装罐1a的开口的封口板1b。封口板1b利用激光束等焊接于外装罐1a的开口端。另外，在外装罐1a的内部设有将正极和负极隔着微多孔膜卷绕而成的电极体1c。对于这样的结构的二次电池单体1而言，在快速地进行充放电等而导致内部的电极体1c膨胀时，如图15中虚线所示，外装罐1a会膨胀。其结果，能够想到，外装罐1a的开口端以扩张的方式变形，图中单点划线所示的外装罐1a的开口端与封口板1b之间的焊接部分断裂。
因此，在实施方式2的电源装置200中，没有使隔板16B的刚度均匀，如上所述，以使二次电池单体1的一侧具体而言是封口板1b侧的硬度比另一端侧的硬度高的方式设为不均匀。换言之，在封口板1b侧抑制了隔板弹簧常数。通过如此设置，在使隔板16B具有弹性的同时提高与封口板1b接触的区域的硬度而抑制变形量，由此能够抑制在单体膨胀时外装罐1a变形而导致与封口板1b之间的焊接脱落的情况。
在图14的例子中，在隔板16B的上端侧即封口板1b侧设置高硬度区域16b。高硬度区域16b的硬度高于其他区域16c的硬度。例如，高强度区域16b的弹簧常数比其他区域16c的弹簧常数在每单位面积高7倍以上。高硬度区域16b和其他区域16c可以一体地形成，也可以设为独立的构件。另外，除了明确高硬度区域16b与其他区域16c的分界之外，特别是在一体成型的情况下，也可以使硬度差以逐渐变化的方式逐渐减小。高硬度区域16b的宽度例如从隔板16B的上端起设为隔板16B的全长的5％～15％左右。另外，如图14所示，也可以与二次电池单体1的外装罐1a的内部的存在电极体1c的区域对应地进行设置。即，通过在与电极体1c的上端对应的位置设置高硬度区域16b，能够容易地发挥对抗电极体1c的膨胀的应力。
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，对构筑了电源装置的例子进行说明，该电源装置是为了获得驱动电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16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100的例子。该图所示的搭载有电源装置100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16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17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100的例子。该图所示的搭载有电源装置100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18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18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。
以上那样的蓄电系统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具有该电源装置的车辆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、200、电源装置；1、1B、二次电池单体；1X、端子面；1a、外装罐；1b、封口板；1c、电极体；2、电极端子；10、电池层叠体；15、紧固构件；15a、紧固主表面；15d、弯折片；15f、螺栓；16、16B、隔板；16b、高硬度区域；16c、其他区域；17、端面隔板；20、端板；30、绝缘片；31、平板；32、弯折覆盖部；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；900、电源装置；901、二次电池单体；902、间隔件；903、端板；904、束紧条；HV、EV、车辆。

Claims (12)

1.一种电源装置，其具有：
多个二次电池单体，该多个二次电池单体的外装罐设为方形；
多个隔板，该多个隔板夹设于所述多个二次电池单体彼此之间；
一对端板，该一对端板将隔着所述隔板层叠所述多个二次电池单体而成的电池层叠体的两侧端面覆盖；以及
多个紧固构件，该多个紧固构件是沿着所述多个二次电池单体的层叠方向延长的板状，并且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，
所述隔板的弹簧常数为500kN/mm以下。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其中，
所述二次电池单体的膨胀力为100kN/mm～200kN/mm。
3.根据权利要求1或2所述的电源装置，其中，
所述二次电池单体的弹簧常数为50kN/mm～100kN/mm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电源装置，其中，
所述隔板由弹性体构成。
5.根据权利要求4所述的电源装置，其中，
所述隔板为橡胶状弹性体或弹簧状弹性体。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的电源装置，其中，
所述隔板为弹性聚合物。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的电源装置，其中，
所述隔板为聚氨酯制或有机硅制。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的电源装置，其中，
所述隔板的厚度为10mm以下。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电源装置，其中，
所述紧固构件的板厚为2.8mm以下。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的电源装置，其中，
所述多个二次电池单体中的各二次电池单体具备一侧开口的外装罐和封闭所述外装罐的开口的封口板，
所述隔板的与所述二次电池单体的封口板侧相面对的区域的硬度高于其他区域的硬度。
11.一种车辆，其具备权利要求1至10中任一项所述的电源装置，其中，
所述车辆具有所述电源装置、自该电源装置被供给电力的行驶用的电动机、搭载所述电源装置和所述电动机的车辆主体、以及由所述电动机驱动而使所述车辆主体行驶的车轮。
12.一种蓄电装置，其具备权利要求1至10中任一项所述的电源装置，其中，
所述蓄电装置具有所述电源装置、以及对相对于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。
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