JP2010157451A - 車両用の電源装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】電池の内圧の異常な上昇で電流を遮断する電流遮断機構が車両の振動でオフ状態になるのを有効に防止する。
【解決手段】車両用の電源装置は、内圧が設定圧力よりも高くなると電流を遮断する電流遮断機構３０をケース２０に内蔵している複数の電池セル１を接続してなる高電圧バッテリ９を備えている。ケース２０は、外形を四角形とする一対の対向平面２０Ａを有すると共に、一対の対向平面２０Ａの間に、正負の電極板１０Ａをセパレータ１０Ｃを介して積層してなる電極１０と、電流遮断機構３０とを配設している。複数の電池セル１は、対向平面２０Ａを互いに対向させる姿勢で積層して電池ブロック２を構成している。電源装置は、電池ブロック２の両端面に、一対のエンドプレート４を配設し、一対のエンドプレート４を連結具５に連結して、一対のエンドプレート４でもって積層状態の電池セル１を対向平面２０Ａに直交する方向に加圧して固定している。
【選択図】図７

Description

本発明は、車両を走行させるモータに電力を供給する車両用の電源装置に関する。
車両用の電源装置は、車両を走行させるモータに供給する電力を大きくするために、多数の充電できる電池セルを直列に接続して電池ブロックとして、電池ブロックの出力電圧を高くしている。この電源装置は、車両を走行させる状態でモータに電力を供給して放電され、また、車両の回生制動においては発電機で充電される。電池の放電電流はモータの駆動トルクを特定し、電池の充電電流は回生制動する制動力を特定する。したがって、車両を加速するモータの駆動トルクを大きくするためには、電池の放電電流を大きくする必要があり、また、車両の回生制動を大きくするために、大電流で充電する必要がある。このことから、車両用の電源装置の電池は、大電流で放電され、また、充電される。電池を大きな電流で充放電して、安全性を向上するために、電池の内圧が異常に高くなると電流を遮断する機構、すなわち電流遮断機構（Current Interrupt Device）を内蔵する電池が開発されている。（特許文献１参照）
特開２００６−１２８１０４号公報
以上の電池は、内圧が異常に高くなる状態で電流を遮断して安全性を向上できる。しかしながら、この電池は、振動で電流遮断機構が破損して電流を遮断して使用できなくなる欠点がある。それは、車両が走行する振動で電極がケースの内部で動いて、電流遮断機構の接続部に負荷がかかるからである。電流遮断機構の接続部は、電池の内圧が異常に上昇する状態で外れて電流を遮断する接続強度に設計される。接続部の接続強度が強すぎると、異常に上昇する内圧で外れて電流を遮断できなくなる。したがって、接続部は接続強度に制約を受け、振動で外れやすい欠点がある。とくに、車両に搭載される電池は、車両の走行による振動を皆無にはできず、この振動で電流遮断機構がオフ状態となって電流が遮断されることがある。車両用の電源装置は、走行中に電池の電流遮断機構がオフ状態となって電流が遮断されると、モータが急停止してスムーズな走行ができなくなる。また、電気自動車にあっては、全く走行できなくなる欠点がある。
本発明は、以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、電池の内圧の異常な上昇で電流を遮断する電流遮断機構を内蔵して電池の安全性を向上しながら、この電流遮断機構が車両の振動でオフ状態になるのを有効に防止できる車両用の電源装置を提供することにある。
課題を解決するための手段及び発明の効果
本発明の車両用の電源装置は、電池セル１の内圧が設定圧力よりも高くなると接続点を分離するように変形して電流を遮断する電流遮断機構（Current Interrupt Device）３０、４０をケース２０に内蔵しており、さらに、この電流遮断機構３０、４０を電極端子３２に接続している複数の電池セル１を直列又は並列に接続してなる高電圧バッテリ９を備えている。ケース２０は、外形を四角形とする一対の対向平面２０Ａを有すると共に、一対の対向平面２０Ａの間に、正負の電極板１０Ａをセパレータ１０Ｃを介して積層してなる電極１０と、電流遮断機構３０、４０とを配設している。さらに、複数の電池セル１は、対向平面２０Ａを互いに対向させる姿勢で積層して電池ブロック２を構成している。電源装置は、この電池ブロック２の両端面に、一対のエンドプレート４を配設し、一対のエンドプレート４を連結具５に連結して、一対のエンドプレート４でもって積層状態の電池セル１を対向平面２０Ａに直交する方向に加圧して固定している。なる車両用の電源装置。
以上の車両用の電源装置は、電池セルの内圧の異常な上昇で電流を遮断する電流遮断機構を内蔵して電池セルの安全性を向上しながら、この電流遮断機構が車両の振動でオフ状態になるのを有効に防止できるという、車両用の電源装置にとって極めて大切な特徴を実現する。それは、電流遮断機構を内蔵している電池セルのケースが、外形を四角形とする一対の対向平面を有すると共に、この一対の対向平面の間に、正負の電極板をセパレータを介して積層してなる電極と、電流遮断機構とを配設して、電池セルの対向平面を互いに対向させる姿勢で複数の電池セルを積層して電池ブロックとし、この電池ブロックの両端面に一対のエンドプレートを配設して、一対のエンドプレートを連結具に連結して、エンドプレートでもって積層状態の電池セルを対向平面と直交する方向に加圧して固定しているからである。この電源装置は、ケースの対向平面の間に電極と電流遮断機構とを配設し、さらに、この電池セルを積層状態として電池ブロックとし、この電池ブロックの両端面をエンドプレートで押圧してケースの対向平面を加圧して固定することから、電極と電流遮断機構とはケースの対向平面に押圧される状態で保持される。したがって、振動で電極と電流遮断機構とが運動することがなく、両者が相対運動して接続部が外れてオフ状態になるのが防止される。
本発明の車両用の電源装置は、電流遮断機構３０、４０が、電池セル１の内圧で変形する変形金属板３３と、この変形金属板３３の局部を電気接続してなる接続金属３４とを備えて、電池セル１の内圧が設定圧力よりも高くなると変形金属板３３が圧力で変形して、接続金属３４から分離されて電流を遮断することができる。
以上の車両用の電源装置は、電流遮断機構を簡単な構造としながら、電池セルの内圧が設定圧力に上昇すると確実に電流を遮断できる。
本発明の車両用の電源装置は、変形金属板３３を、アーチ状に湾曲するように加工してなるダイアフラム３５として、ダイアフラム３５の先端部分を接続金属３４に溶接して電気接続することができる。
以上の車両用の電源装置は、電池セルの内圧でアーチ状のダイアフラムを変形して電流を遮断するので、内圧の異常な上昇で確実に電流を遮断して、遮断状態に保持できる特徴がある。
本発明の車両用の電源装置は、ダイアフラム３５を電極端子３２に接続して、接続金属３４を、電極板１０Ａに接続してなる電極タブ３１に接続することができる。
以上の電源装置は、ケースに収納している電池セルを一対の対向平面で挟着して動かないように保持することで、ダイアフラムの接続端子からの外れを確実に防止できる特徴がある。それは、ダイアフラムを電極端子で保持し、電極をケースの対向平面で挟着して保持することで、ダイアフラムと電極タブに接続している接続金属との相対運動を阻止できるからである。
本発明の車両用の電源装置は、正負の電極板１０Ａを、セパレータ１０Ｃを挟んで、積層状態の平面部１０ＸとＵ曲部１０Ｙとからなる渦巻き状に巻回して電極１０とし、この電極１０を、平面部１０Ｘをケース２０の対向平面２０Ａと平行として、ケース２０に収納することができる。
以上の車両用の電源装置は、電極を渦巻き状に巻回して能率よく製造しながら、ケースの対向平面で、電極の平面部を積層方向に加圧して動かないように保持できる。このため、車両の振動で電流遮断機構の接続部が分離するのを確実に防止できる。
本発明の車両用の電源装置は、ケース２０を金属ケース２０Ｘとして、ケース２０の内面と電流遮断機構３０、４０の導電部３８、４８との間に絶縁材３９、４９を設けることができる。
本発明の車両用の電源装置は、ケース２０の内面と電極１０の導電部との間に絶縁材２９を設けることができる。
本発明の車両用の電源装置は、ケース２０の内面に絶縁層を設けることができる。
この電源装置は、ケースの対向平面を加圧状態に保持して、電極と電流遮断機構を動かないように保持しながら、ケースが電流遮断機構や電極に電気的に接触するのを防止できる。このため、ケースの対向平面を加圧状態に固定して、電池セルの内部ショート等を弊害を防止できる。
本発明の車両用の電源装置は、電池セル１が、電流遮断機構３０、４０をケース２０の上部に収納して、さらに、連結具５をエンドプレート４の上部と下部とに連結して、連結具５でもって一対のエンドプレート４の上部を互いに接近する方向に牽引して、電池セル１の上部を加圧状態に固定することができる。
以上の車両用の電源装置は、上部の連結具でもって、電流遮断機構を内蔵しているケースの上部をエンドプレートで加圧状態に保持し、さらに、下部の連結具でもって、電極を内蔵しているケースの下部を加圧状態に保持することで、電流遮断機構と電極の両方をケース内に動かないように保持できる。このため、車両の振動で電流遮断機構の接続部が外れるのをより確実に防止できる特徴がある。
本発明の車両用の電源装置は、電流遮断機構３０、４０を、電極１０に接続してなる電極タブ３１と、電極端子３２との間に接続することができる。
以上の車両用の電源装置は、電極と電流遮断機構とをケースの対向平面で押圧して確実に保持することで、電極タブの振動による動きを防止できる。このため、電極タブに接続している電流遮断機構の接続部が振動で外れるのを効果的に防止できる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための車両用の電源装置を例示するものであって、本発明は車両用の電源装置を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
本発明の車両用の電源装置は、主として、ハイブリッドカーや電気自動車などの電動車両に搭載されて、車両の走行モータに電力を供給して、車両を走行させる電源装置に適している。
図１ないし図６の車両用の電源装置は、複数の充電できる電池セル１を直列に接続して出力電圧を高くしている高電圧バッテリ９を備えている。図１と図２の電源装置は、４組の高電圧バッテリ９を備えている。高電圧バッテリ９は、好ましくは全ての電池セル１を直列に接続して出力電圧を高くする。ただし、高電圧バッテリは、複数の電池セルを並列に接続して、これを直列に接続することもできる。
充電できる電池セル１はリチウムイオン電池である。ただし、電池セルには、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池などの充電できる全ての電池を使用できる。電池セル１は、図７と図８に示すように、正負の電極板１０Ａを、セパレータ１０Ｃを介して積層している電極１０をケース２０に収納して電解液を充填したものである。さらに、電池セル１は、ケース２０に電流遮断機構３０（Current Interrupt Device）を内蔵している。電流遮断機構３０は、電池セル１の内圧が設定圧力よりも高くなると接続点を分離するように変形して電流を遮断する。図９と図１０は電流遮断機構３０の具体例を示す概略断面図である。これらの図の電池セル１は、電流遮断機構３０を、電極１０に接続している電極タブ３１と、封口板２２に固定している電極端子３２との間に接続している。オン状態の電流遮断機構３０は、電極タブ３１を電極端子３２に接続する。電流遮断機構３０がオフ状態になると、電極タブ３１が電極端子３２に接続されない状態となって、電池セル１の電流は遮断される。
図９は電流遮断機構３０が電流を遮断しない状態を示し、図１０は電流を遮断する状態を示している。これ等の図に示す電流遮断機構３０は、電池セル１の内圧で変形する変形金属板３３と、変形金属板３３の局部を溶接して電気接続してなる接続金属３４とを備えている。この電流遮断機構３０は、電池セル１の内圧が設定圧力よりも高くなると、図９から図１０に示すように、変形金属板３３を圧力で変形させて、変形金属板３３を接続金属３４から分離して電流を遮断する。
図の電流遮断機構３０の変形金属板３３は、アーチ状に湾曲するように加工してなるダイアフラム３５である。このダイアフラム３５は、封口板２２に固定している電極端子３２の下端に外周部を連結して、その先端部分を接続金属３４に溶接して電気接続している。接続金属３４は、電極タブ３１に連結している。この電流遮断機構３０は、ダイアフラム３５を接続金属３４に接続する状態でオン状態となる。さらに、図の電流遮断機構３０は、ダイアフラム３５と接続金属３４を、プラスチックなどの絶縁材からなるインナーケース３６に収納している。
インナーケース３６は、図９と図１０においてダイアフラム３５の下面を電池セル１の内部に連通して、ダイアフラム３５の上面を気密に密閉している。気密に密閉しているダイアフラム３５の上面は、電池セル１の内圧が作用しない。この構造の電流遮断機構３０は、電池セル１の内圧をダイアフラム３５の下面に作用させて、内圧でダイアフラム３５を押し上げる。ダイアフラム３５の押し上げ力は、電池セル１の内圧に比例して大きくなる。したがって、電池セル１の内圧が上昇すると、ダイアフラム３５は、上方に押し上げられて、図９に示す状態から図１０に示すように変形する。図１０の状態に変形するダイアフラム３５は、接続金属３４から分離されて電池セル１の電流を遮断する。図１０に示す状態に変形したダイアフラム３５は、この形状に保持されて、電流を遮断する状態、すなわちオフ状態に保持されて、オン状態には復帰しない。したがって、電流遮断機構３０は、電池セル１の内圧が設定圧力よりも高くなると電流を遮断し、その後、電流を遮断する状態に保持する。
電流遮断機構４０は、図１１の断面図に示すように、密閉プレート４７の下面に気密に、変形金属板３３であるダイアフラム３５を固定して、ダイアフラム３５の上面を密閉することができる。この構造の電流遮断機構４０は、密閉プレート４７とダイアフラム３５とを円板状として、両者を外周縁で溶接して気密に固定し、あるいはカシメ加工して気密に固定している。図の密閉プレート４７は、外周縁をダイアフラム３５に向かって突出する段差面４７Ａを設けて、この段差面４７Ａにダイアフラム３５の外周縁を固定している。ダイアフラム３５は、突出部を接続金属３４に溶接して接続している。この電流遮断機構４０は、電池セル１の内圧が設定圧力よりも低い状態で、ダイアフラム３５を接続金属３４に接続して、オン状態、すなわち電池の電流を流すことができる状態とする。電池セル１の内圧が異常に上昇して設定圧力よりも高くなると、ダイアフラム３５が鎖線の位置に変形して、接続金属３４から分離されて電流を遮断する状態となる。この状態で、ダイアフラム３５は上方に湾曲される状態に保持される。図１１に示すように、ダイアフラム３５の片面を密閉プレート４７で気密に密閉している電流遮断機構４０は、インナーケース４６でダイアフラム３５の上面を気密に密閉する必要がなく、インナーケース４６の構造を簡単にできる。
電流遮断機構３０、４０は、電池セル１の封口板２２に固定している電極端子３２と、ケース２０に内蔵している電極１０との間に接続される。したがって、振動などで電流遮断機構３０、４０や電極１０がケース２０の内部で動くと、変形金属板３３のダイアフラム３５と接続金属３４との接続部に無理な力が作用して、この部分の溶接が外れる弊害が発生する。
この弊害を防止するために、電池セル１は、ケース２０を、図６と図８に示すように、外形を四角形とする一対の対向平面２０Ａを有する形状として、一対の対向平面２０Ａの間に、電池セル１と電流遮断機構３０とを収納して角形の電池セル１としている。さらに、この複数の電池セル１が、対向平面２０Ａを互いに対向させる姿勢で積層されて電池ブロック２とされ、電池ブロック２の両端面をエンドプレート５で加圧状態に固定している。この状態で固定される電池セル１は、一対の対向平面２０Ａを互いに接近させる方向に押圧して、内蔵している電極１０と電流遮断機構３０を振動しないように保持する。
電池セル１のケース２０は、金属製、あるいは硬質のプラスチックを成形して製作される。金属製のケース２０は、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄や鉄合金で製作される。この金属ケース２０Ｘは、変形金属板を底の閉塞された筒状にプレス加工して外装缶２１を製作し、この外装缶２１の開口部を封口板２２で気密に閉塞して製作される。封口板２２は、レーザー溶接等の方法で外装缶２１に固定される。外装缶２１は、四角形の対向平面２０Ａを両側に有する四角い筒状に加工され、あるいは対向平面の両側をＵ曲面で連結する筒状に加工して製作される。金属製の封口板２２は、正負の電極端子３２を絶縁状態で気密に貫通するように固定している。
電池セル１のケース２０は、厚さ（Ｄ）／横幅（Ｗ）の比率を小さくすることで、内部に収納する電極１０と電流遮断機構３０を、両側の対向平面２０Ａで押圧して、より動き難いように保持できる。したがって、ケース２０は、厚さ（Ｄ）／横幅（Ｗ）の比率を、たとえば１／２以下、好ましくは１／３以下、さらに好ましくは１／４以下とする。ただ、ケース２０は、厚さ（Ｄ）／横幅（Ｗ）の比率が小さ過ぎると、ケース２０が薄くなって容積効率が悪くなるので、厚さ（Ｄ）／横幅（Ｗ）の比率は、たとえば１／５０以上、好ましくは１／４０以上、さらに好ましくは１／３０以上とする。
金属ケース２０Ｘは、図７ないし図１１に示すように、その内面と電流遮断機構３０、４０の導電部３８、４８との間に絶縁材３９、４９を設けて、金属ケース２０Ｘが電流遮断機構３０、４０の導電部３８、４８に接触しない構造としている。図の電池セル１は、電流遮断機構３０、４０を絶縁材のプラスチックからなるインナーケース３６、４６に収納して、インナーケース３６、４６を絶縁材３９、４９として、電流遮断機構３０、４０の導電部３８、４８を金属ケース２０Ｘから絶縁している。また、金属ケース２０Ｘは、内面と電極１０の導電部との間に絶縁材２９を設けて、電極１０の導電部である電極板１０Ａが金属ケース２０Ｘに接触しない構造としている。電極１０の絶縁材２９は、電極１０に積層しているセパレータ１０Ｃとし、あるいはケース２０の内面に積層し、あるいはコーティングしている絶縁層２８で実現できる。
電極１０は、図８に示すように、正負の電極板１０Ａをセパレータ１０Ｃを挟んで渦巻き状に巻回し、これを両面から平面状にプレスして製作される。この電極１０は、積層状態の平面部１０Ｘの両側をＵ曲部１０Ｙで連結して渦巻き状に巻回された構造となる。この電極１０は、平面部１０Ｘをケース２０の対向平面２０Ａと平行としてケース２０に挿入される。この電極１０は、ケース２０に収納された状態で、渦巻き状に巻回されて元の形状に復元する力でケース２０の対向平面２０Ａに押圧される。したがって、この電極１０は、復元力で平面部１０Ｘをケース２０の対向平面２０Ａの内面に押圧できる。このため、ケース２０の対向平面２０Ａを押圧して電極１０を保持する構造によって、電極１０をより動かないようにケース２０に収納できる。ただし、本発明の電源装置は、電池セルの電極を渦巻き状に巻回したものには特定しない。電極は、対向平面の四角形に裁断された複数枚の正負の電極板を、セパレータを介して積層してケースに収納することもできるからである。この電極は、電極板を対向平面と平行な姿勢として、ケースに収納される。
電極１０は、正負の電極板１０Ａに電極タブ３１を接続している。電極タブ３１は、正負の電極端子３２に接続される。図７の電池セル１は、一方の電極タブ３１を電流遮断機構３０に接続し、電流遮断機構３０を介して電極端子３２に接続している。さらに、正負の電極端子３２は、図６に示すように、封口板２２の上面において、正負の出力端子１３に接続している。封口板２２は、上面の両端部に、絶縁材１４を介して正負の出力端子１３を固定している。したがって、正負の出力端子１３は、内蔵する正負の電極板１０Ａにそれぞれ接続される。
さらに、外装缶２１の開口部を閉塞する封口板２２は、安全弁１１の開口部１２を設けている。安全弁１１は、ケース２０の内圧が設定値よりも高くなると開弁して、ケース２０が破損するのを防止する。この電池セル１は、電池の内圧が上昇して安全弁１１を開弁する開弁圧を、電流遮断機構３０が電流を遮断する電流遮断圧よりも大きくしている。すなわち、電池セル１の内圧が上昇して、電流遮断圧よりも大きくなると、電流遮断機構３０の変形金属板３３が電池の内圧で変形して接続金属３４から分離されて、電池セル１の電流を遮断する。この状態で、電池セル１は、電流が遮断されて安全性が確保される。さらに、電流遮断機構３０が電流を遮断する状態から電池の内圧が上昇して、安全弁１１の開弁圧よりも大きくなると、安全弁１１が開弁される。安全弁１１が開弁すると内部のガスが封口板２２の開口部１２から外部に排出される。図の電池セル１は、封口板２２に安全弁１１の開口部１２を設けている。この外装缶２１は、開弁する安全弁１１の開口部１２からガスを排出できる。それは、ケース２０内部にはガスが溜まっているからである。電池セルは、外装缶の底部や側部に安全弁の開口部を設けることもできる。ただ、この電池セルは、安全弁が開口するときに電解液が排出される。電解液は導電性の液体で、これが排出されると、接触部をショートさせることがある。ケース２０の封口板２２に安全弁１１を設ける電池セル１は、開口する安全弁１１からガスを排出して内圧を低下できる。このため、安全弁１１が開口するときに、電解液の排出を制限して、電解液による弊害を少なくできる。
図１の電源装置は、安全弁１１から排出されるガスを外部に排気するために、車両用の電源装置の上にガス抜きダクト１８を設けている。このガス抜きダクト１８は、下方の開口部を、安全弁１１の開口部１２に連結して、安全弁１１から排出されるガスを外部に排気する。この構造は、安全弁１１が開弁して電池セル１から排出されるガスを速やかに外部に排気できる。
複数の電池セル１は、対向平面２０Ａを互いに対向させる姿勢で積層されて電池ブロック２を構成している。積層される電池セル１は、隣接する出力端子１３を連結具（図示せず）で連結して、互いに直列に接続される。さらに、各々の電池セル１の出力端子１３にはリード線（図示せず）が接続される。このリード線は、電池セル１の電圧を検出する保護回路を実装する回路基板（図示せず）に接続される。図示しないが、回路基板は、図１と図２において、車両用の電源装置の上方に配設される。
電池セル１は、その間にスペーサ１５を挟着している。スペーサ１５は、隣接する電池セル１の外装缶２１を絶縁すると共に、電池セル１の間に、電池セル１を冷却する送風ダクト１６を設ける。したがって、スペーサ１５は、プラスチック等の絶縁材を成形して制作される。スペーサ１５は、両面に送風溝１５Ａを設けて、電池セル１の間に送風ダクト１６を設ける。スペーサ１５は、水平方向、いいかえると電池セル１の両側に連結するように送風溝１５Ａを設けている。このスペーサ１５で設けられる送風ダクト１６は、空気を水平方向に送風して電池セル１を冷却する。
スペーサ１５を介して積層される電池セル１は、固定部品３で定位置に固定される。固定部品３は、積層している電池セル１の両端面に配置される一対のエンドプレート４と、このエンドプレート４に、端部を連結して積層状態の電池セル１を加圧状態に固定してなる連結具５とからなる。電池ブロック２は、その両端面に配置される一対のエンドプレート４が連結具５で連結されて、積層状態の電池セル１を対向平面２０Ａと直交する方向に加圧して固定している。
エンドプレート４は、アルミニウムやその合金などの金属で成形され、あるいは硬質プラスチックを成形して制作される。図３と図４のエンドプレート４は、外側面に縦横に伸びる補強リブ４Ａを一体的に成形して設けている。このエンドプレート４は、補強リブ４Ａで曲げ強度を強くできる。曲げ強度の優れたエンドプレート４は、角形電池の中央部分の膨張を有効に阻止できる。連結具５に連結されるエンドプレート４が変形しないかぎり、角形電池の中央部分は膨張しないからである。エンドプレート４は、広い面積で角形電池を挟着するために、その外形を電池セル１の角形電池と同じ四角形としている。四角形のエンドプレート４は、角形電池と同じ大きさに、あるいは角形電池よりもわずかに大きくしている。さらに、図のエンドプレート４は、電池セル１との対向面に送風溝を設けて、角形電池との間に送風ダクト１６を設けている。ただ、エンドプレートは、電池セルとの対向面を平面状として、角形電池又はスペーサと面接触状態に接触させることもできる。プラスチック製のエンドプレート４は、直接に角形電池に積層され、金属製のエンドプレートは積層材を介して角形電池に積層される。
エンドプレート４には、連結具５の端部が連結される。連結具５は、止ネジ６を介してエンドプレート４に連結され、あるいは端部を内側に折曲してエンドプレートに連結され、あるいはまた、連結具の端部にナットをねじ込んで、あるいは、連結具の端部をカシメてエンドプレートに連結する。止ネジ６で連結具５を連結するエンドプレート４は、止ネジ６をねじ込む雌ネジ孔４ａを設けている。雌ネジ孔４ａは、エンドプレート４の外側表面に設けられて、連結具５の折曲部５Ａを貫通する止ネジ６をねじ込んで連結具５を連結する。
図３と図４の高電圧バッテリ９は、角形電池である電池セル１の上端部に沿って配置される第１の連結具５と、角形電池の下端部に沿って配設される第２の連結具５をエンドプレート４に連結している。この高電圧バッテリ９は、エンドプレート４の上端と下端であって、外側表面の両側部に雌ネジ孔４ａを設けている。この高電圧バッテリ９は、角形の電池セル１の上下を連結具５で固定する。連結具５の端部を止ネジ６で固定するエンドプレート４は、雌ネジ孔４ａを連結具５の連結位置に設けている。
連結具５は、所定の厚さの金属板を所定の幅に加工して製作される。連結具５は、端部をエンドプレート４に連結して、一対のエンドプレート４を連結して、その間に電池セル１を圧縮状態に保持する。連結具５は、一対のエンドプレート４を所定の寸法に固定して、その間に積層される電池セル１を所定の圧縮状態に固定する。電池セル１の膨張圧力で連結具５が伸びると、電池セル１の膨張を阻止できない。したがって、連結具５には、電池セル１の膨張圧で伸びない強度の金属板、たとえばＳＵＳ３０４等のステンレス板や鋼板等の金属板を十分な強度を有する幅と厚さに加工して製作される。さらに、連結具は、金属板を溝形に加工することもできる。この形状の連結具は、曲げ強度を強くできるので、幅を狭くしながら、積層する角形電池をしっかりと所定の圧縮状態に固定できる特長がある。
連結具５は、端部に折曲部５Ａを設けて、折曲部５Ａをエンドプレート４に連結する。折曲部５Ａは、止ネジ６の貫通孔を設けて、ここに挿入される止ネジ６を介してエンドプレート４に固定される。
連結具は、図示しないが、中間を折り返すように折曲し、折り返し部分を一方のエンドプレートの外側表面に当てて連結し、その両端を他方のエンドプレートに連結することもできる。この連結具は、中間の折り返し部分を一方のエンドプレートにしっかりと連結できる。さらに、連結具は、エンドプレートと一体構造に固定することもできる。この連結具は、最も強固に一方のエンドプレートに連結できる。
以上の車両用の電源装置は、以下の工程で組み立てられる。
図３ないし図５の高電圧バッテリ９は、以下の工程で組み立てられる。
［電池ブロックの圧縮工程］
角形電池である電池セル１の間にスペーサ１５を配設し、スペーサ１５と電池セル１を積層して電池ブロック２とし、電池ブロック２の両側にエンドプレート４を配置する。この状態で両側のエンドプレート４を治具で押圧し、エンドプレート４の間隔が所定の寸法となるまで圧縮して、この状態に保持する。
［連結具の連結工程］
電池ブロック２を圧縮状態に保持して、連結具５の両端をエンドプレート４に固定する。図の連結具５は、両端に貫通孔のある折曲部５Ａを設けている。この連結具５は、折曲部５Ａの貫通孔に挿通する止ネジ６をエンドプレート４の雌ネジ孔４ａにねじ込んでエンドプレート４に固定される。
［治具から外す工程］
全ての連結具５をエンドプレート４に固定した後、治具から外す。
以上の工程で、積層される角形電池である電池セル１は一対のエンドプレート４で圧縮状態に保持される。したがって、電池セル１が過充電などで膨張しようとしても、両エンドプレート４間の間隔は変化せず、エンドプレート４で電池セル１の膨張は阻止される。この高電圧バッテリ９は、連結具５の両端をエンドプレート４に止ネジ６で固定するので、連結具５を強固にエンドプレート４に固定して、連結具５でエンドプレート４を所定の寸法に保持できる。さらに、この状態において、電極１０と電流遮断機構３０とは、ケース２０の対向平面２０Ａに押圧される状態で保持される。したがって、振動で電極１０と電流遮断機構３０とが運動することがなく、両者が相対運動して接続部が外れてオフ状態になるのが防止される。
本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置の斜視図である。 図１に示す車両用の電源装置の高電圧バッテリの配列を示す斜視図である。 図２に示す高電圧バッテリの斜視図である。 図３に示す高電圧バッテリの分解斜視図である。 図３に示す高電圧バッテリの側面図である。 電池セルの斜視図である。 図６に示す電池セルの垂直縦断面図である。 図６に示す電池セルの垂直横断面図である。 電流遮断機構の一例を示す概略断面図である。 図９に示す電流遮断機構が電流を遮断する状態を示す断面図である。 電流遮断機構の他の一例を示す概略断面図である。
符号の説明
１…電池セル
２…電池ブロック
３…固定部品
４…エンドプレート ４Ａ…補強リブ
４ａ…雌ネジ孔
５…連結具 ５Ａ…折曲部
６…止ネジ
９…高電圧バッテリ
１０…電極 １０Ａ…電極板
１０Ｃ…セパレータ
１０Ｘ…平面部
１０Ｙ…Ｕ曲部
１１…安全弁
１２…開口部
１３…出力端子
１４…絶縁材
１５…スペーサ １５Ａ…送風溝
１６…送風ダクト
１８…ガス抜きダクト
２０…ケース ２０Ａ…対向平面
２０Ｘ…金属ケース
２１…外装缶
２２…封口板
２８…絶縁層
２９…絶縁材
３０…電流遮断機構
３１…電極タブ
３２…電極端子
３３…変形金属板
３４…接続金属
３５…ダイアフラム
３６…インナーケース
３８…導電部
３９…絶縁材
４０…電流遮断機構
４６…インナーケース
４７…密閉プレート ４７Ａ…段差面
４８…導電部
４９…絶縁材

Claims (9)

  1. 電池セル(1)の内圧が設定圧力よりも高くなると接続点を分離するように変形して電流を遮断する電流遮断機構（Current Interrupt Device）(30)、(40)をケース(20)に内蔵しており、さらにこの電流遮断機構(30)、(40)を電極端子(32)に接続している複数の電池セル(1)を直列又は並列に接続してなる高電圧バッテリ(9)を備える車両用の電源装置であって、
    前記ケース(20)が、外形を四角形とする一対の対向平面(20A)を有すると共に、前記一対の対向平面(20A)の間に、正負の電極板(10A)をセパレータ(10C)を介して積層してなる電極(10)と、前記電流遮断機構(30)、(40)とを配設しており、
    さらに、前記複数の電池セル(1)は、対向平面(20A)を互いに対向させる姿勢で積層されて電池ブロック(2)を構成しており、この電池ブロック(2)の両端面に一対のエンドプレート(4)が配設され、一対のエンドプレート(4)は連結具(5)に連結されて、一対のエンドプレート(4)でもって積層状態の電池セル(1)を対向平面(20A)に直交する方向に加圧して固定してなる車両用の電源装置。
  2. 前記電流遮断機構(30)、(40)が、電池セル(1)の内圧で変形する変形金属板(33)と、この変形金属板(33)の局部を電気接続してなる接続金属(34)とを備えており、電池セル(1)の内圧が設定圧力よりも高くなると変形金属板(33)が圧力で変形して、前記接続金属(34)から分離されて電流を遮断するようにしてなる請求項１に記載される車両用の電源装置。
  3. 前記変形金属板(33)が、アーチ状に湾曲するように加工してなるダイアフラム(35)で、ダイアフラム(35)の先端部分を接続金属(34)に溶接して電気接続してなる請求項２に記載される車両用の電源装置。
  4. 前記ダイアフラム(35)が電極端子(32)に接続されて、前記接続金属(34)が電極板(10A)に接続してなる電極タブ(31)に接続されてなる請求項３に記載される車両用の電源装置。
  5. 前記電極(10)が、正負の電極板(10A)をセパレータ(10C)を挟んで、積層状態の平面部(10X)とＵ曲部(10Y)とからなる渦巻き状に巻回されており、平面部(10X)をケース(20)の対向平面(20A)と平行としてケース(20)に収納している請求項１に記載される車両用の電源装置。
  6. 前記ケース(20)が金属ケース(20X)で、ケース(20)の内面と前記電流遮断機構(30)、(40)の導電部(38)、(48)との間に絶縁材(39)、(49)を設けてなる請求項１に記載される車両用の電源装置。
  7. 前記ケース(20)の内面と前記電極(10)の導電部との間に絶縁材(29)を設けてなる請求項１に記載される車両用の電源装置。
  8. 前記電池セル(1)が、前記電流遮断機構(30)、(40)をケース(20)の上部に収納しており、さらに前記連結具(5)がエンドプレート(4)の上部と下部とに連結されて、連結具(5)でもって一対のエンドプレート(4)の上部を互いに接近する方向に牽引して、電池セル(1)の上部を加圧状態に固定してなる請求項１に記載される車両用の電源装置。
  9. 前記電流遮断機構(30)、(40)が、前記電極(10)に接続してなる電極タブ(31)と、前記電極端子(32)との間に接続してなる請求項１に記載される車両用の電源装置。
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