JP2013033668A - 電源装置及び電源装置を備える車両 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電源装置は、角形の外装缶11を絶縁フィルム2で被覆してなる複数の角形電池セル1を積層状態に固定している。絶縁フィルム2は、一対の主面被覆部21の間に底面被覆部22を設けて、主面被覆部21と底面被覆部22の両側から側面被覆部23を突出させた絶縁性のフィルムである。側面被覆部23は、主面被覆部21の側縁から突出する第1の側面被覆部23Aと、底面被覆部22から外側に突出する第2の側面被覆部23Bとを切り離すことなく連結部24で連続している。絶縁フィルム2は、第1の側面被覆部23Aと第2の側面被覆部23Bとを外装缶11の側面11Dで折り畳んで、積層部25を水密構造に溶着して外装缶11の側面11Dを被覆している。電源装置は、複数の角形電池セル1の底面11Bが同一平面上に並ぶ姿勢として積層状態に締結している。
【選択図】図5
Description
以上の電源装置は、折曲ラインが上方に向かう姿勢となるので、折曲ラインに沿って水が絶縁フィルムの外部から内部に侵入するのをより確実に阻止できる特徴がある。
以上の電源装置は、絶縁フィルムを無駄なく有効に利用して、角形電池セルを絶縁フィルムで水密構造に被覆できる特徴がある。それは、角形電池セルの側面を被覆する第1の側面被覆部を底面被覆部から長く突出させることなく、突出幅の小さい細長い第1の側面被覆部で外装缶の側面を被覆できるからである。
以上の電源装置は、角形電池セルを被覆する絶縁フィルムを簡単な形状に裁断して、かつ絶縁フィルムを無駄なく使用して、外装缶を被覆できる特徴がある。それは、幅狭の側面被覆部と第2の側面被覆部とを直線状に裁断して、外装缶の側面を被覆できるからである。
以上の電源装置は、折り畳んで積層している絶縁フィルムの積層部の最大積層数を3層として、積層部をより安定して確実に水密構造に溶着できる特徴がある。
以上の電源装置は、絶縁フィルムを外装缶の表面に密着して、外装缶と絶縁フィルムとの間に発生する結露を少なくできる特徴がある。それは、絶縁フィルムと外装缶との間に侵入する空気量を少なくして、この空気層に含まれる水分量を少なくできるからである。
以上の電源装置は、角形電池セルを防水構造に被覆しながら、冷却プレートでもって各々の角形電池セルをより効率よく冷却できる特徴がある。それは、各々の角形電池セルの外装缶の底面をより熱抵抗の少ない状態で冷却プレートに熱結合できるからである。
(電池積層体9)
(セパレータ3)
(冷却プレート7)
(角形電池セル1)
(絶縁フィルム2)
(1)図7に示すように、外装缶11の底面11Bを絶縁フィルムの底面被覆部22に対向させる状態で、主面被覆部21と底面被覆部22の境界線L1を内折りして、底面被覆部22で外装缶11の底面11Bを、主面被覆部21で外装缶11の主面11Cを被覆する。
(2)図8の(1)で示すように、第2の側面被覆部23Bを底面被覆部22との境界線L2で内折りし、第2の側面被覆部23Bで外装缶11の側面11Dの底部を被覆する。
(3)図8の(2)で示すように、連結部24において、折返し部26の1辺である折曲線S1を内折りし、折返し部26を第1の側面被覆部23Aの裏面に積層する。
(4)図8の(3)及び(4)で示すように、第1の側面被覆部23Aを主面被覆部21との境界線L3で内折りすると共に、折返し部26の1辺である境界線L4を外折りして、第1の側面被覆部23Aで外装缶11の側面11Dを被覆する。
(5)外装缶11の側面11Dに折り畳まれた第1の側面被覆部23Aと第2の側面被覆部23Bの積層部25を水密構造に溶着して、第1の側面被覆部23Aと第2の側面被覆部23Bとで外装缶11の側面11Dを被覆する。
第1の側面被覆部23Aと第2の側面被覆部23Bの積層部25は、例えば、加熱器(図示せず)の溶着プレートが押圧されて溶着される。
(1)図14に示すように、外装缶11の底面11Bを絶縁フィルム2の底面被覆部22に対向させる状態で、主面被覆部21と底面被覆部22の境界線L1を内折りして、底面被覆部22で外装缶11の底面11Bを、主面被覆部21で外装缶11の主面11Cを被覆する。
(2)図15に示すように、一方(図において右側)の第1の側面被覆部23Aを主面被覆部21との境界線L3で内折りして外装缶11の側面を被覆する。
(3)第2の側面被覆部23Bを底面被覆部22との境界線L2で内折りし、第2の側面被覆部23Bで外装缶11の側面11Dの底部を被覆する。このとき、一方(図において右側)の連結部24において、折返し部26の1辺である折曲線S1を外折りし、さらに、折返し部26の他の1辺である折曲線S2を内折りして、折返し部26を第1の側面被覆部23Aの表面と第2の側面被覆部23Bの裏面との間に積層する。
(3)さらに、図16に示すように、他方(図において左側)の第1の側面被覆部23Aを主面被覆部21との境界線L3で内折りして外装缶11の側面を被覆する。このとき、他方(図において左側)の連結部24において、折返し部26の1辺である折曲線S1を内折りし、さらに、折返し部26の他の1辺である折曲線S2を外折りして、折返し部26を第2の側面被覆部23Bの表面と第1の側面被覆部23Aの裏面との間に積層する。
(5)外装缶11の側面11Dに折り畳まれた第1の側面被覆部23Aと第2の側面被覆部23Bの積層部25を水密構造に溶着して、第1の側面被覆部23Aと第2の側面被覆部23Bとで外装缶11の側面11Dを被覆する。
第1の側面被覆部23Aと第2の側面被覆部23Bの積層部25は、例えば、加熱器(図示せず)の溶着プレートが押圧されて溶着される。
(1)図18に示すように、外装缶11の底面11Bを絶縁フィルム2の底面被覆部22に対向させる状態で、主面被覆部21と底面被覆部22の境界線L1を内折りして、底面被覆部22で外装缶11の底面11Bを、主面被覆部21で外装缶11の主面11Cを被覆する。
(2)図19に示すように、幅狭の側面被覆部23bを主面被覆部21との境界線L3で内折りして、外装缶11の側面11Dの側縁部を被覆する。
(3)第2の側面被覆部23Bを底面被覆部22との境界線L2で内折りし、第2の側面被覆部23Bで外装缶11の側面11Dの底部を被覆する。このとき、幅狭の側面被覆部23bとの連結部24において、折返し部26の1辺である折曲線S1を内折りし、さらに、折返し部26の他の1辺である境界線L4を外折りして、折返し部26を第1の側面被覆部23Aの表面と第2の側面被覆部23Bの裏面との間に積層する。
(3)さらに、図20に示すように、幅広の側面被覆部23aを主面被覆部21との境界線L3で内折りして、外装缶11の側面11Dを被覆する。このとき、幅広の側面被覆部23aとの連結部24において、折返し部26の1辺である折曲線S1を外折りし、さらに、折返し部26の他の1辺である境界線L4を内折りして、折返し部26を第2の側面被覆部23Bの表面と第1の側面被覆部23Aの裏面との間に積層する。
(4)外装缶11の側面11Dに折り畳まれた幅狭の側面被覆部23bと第2の側面被覆部23Bと幅広の側面被覆部23aの積層部25を水密構造に溶着して、幅狭の側面被覆部23bと第2の側面被覆部23Bと幅広の側面被覆部23aとで外装缶11の側面11Dを被覆する。
幅狭の側面被覆部23bと第2の側面被覆部23Bと幅広の側面被覆部23aの積層部25は、例えば、加熱器(図示せず)の溶着プレートが押圧されて溶着される。
(1)図22に示すように、外装缶11の底面11Bを絶縁フィルムの底面被覆部22に対向させる状態で、主面被覆部21と底面被覆部22の境界線L1を内折りして、底面被覆部22で外装缶11の底面11Bを、主面被覆部21で外装缶11の主面11Cを被覆する。
(2)第2の側面被覆部23Bを底面被覆部22との境界線L2で内折りし、第2の側面被覆部23Bで外装缶11の側面11Dを被覆する。
(3)図23に示すように、第1の側面被覆部23Aを、主面側の被覆部23xと側面側の被覆部23yとの境界線である折曲線S1で内折りし、主面側の被覆部23xと側面側の被覆部23yとを互いに積層する。
(4)図24に示すように、主面側の被覆部23xを主面被覆部21との境界線L3で内折りすると共に、側面側の被覆部23yを第2の側面被覆部23Bとの境界線L4で外折りして、互いに積層された主面側の被覆部23xと側面側の被覆部23yとを、第2の側面被覆部23Bの表面に折り畳む。
(5)外装缶11の側面11Dに折り畳まれた第2の側面被覆部23Bと主面側の被覆部23xと側面側の被覆部23yとの積層部25を水密構造に溶着して、第1の側面被覆部23Aと第2の側面被覆部23Bとで外装缶11の側面11Dを被覆する。
第1の側面被覆部23Aと第2の側面被覆部23Bの積層部25は、例えば、加熱器(図示せず)の溶着プレートが押圧されて溶着される。
(1)図26に示すように、メイン側面被覆部23mを設けた主面被覆部21と底面被覆部22との境界線L1を内折りし、メイン側面被覆部23mと主面被覆部21との境界線L3を内折りする。
(2)図27に示すように、メイン側面被覆部23mと第2の側面被覆部23Bとの連結部24において、折返し部26の1辺である折曲線S1を外折りし、さらに、折返し部26の他の1辺である折曲線S2を内折りして、折返し部26をメイン側面被覆部23mの表面と第2の側面被覆部23Bの裏面との間に積層する。
(3)図27の矢印で示すように、折返し部26を介して積層されたメイン側面被覆部23mと第2の側面被覆部23Bの積層部25を、加熱器(図示せず)の溶着プレートで両面から挟着して熱溶着する。
(4)図28に示すように、サブ側面被覆部23sを設けた主面被覆部21と底面被覆部22との境界線L1を内折りすると共に、サブ側面被覆部23sと第2の側面被覆部23Bとの連結部24において、折返し部26の1辺である折曲線S3を内折りし、さらに、折返し部26の他の1辺である境界線L4を外折りし、さらに、メイン側面被覆部23mの折曲線S4を外折りして、メイン側面被覆部23mの積層連結部28をサブ側面被覆部23sに積層する。このとき、メイン側面被覆部23mの折曲線S4が、サブ側面被覆部23sと主面被覆部21との境界線L3に重なるように積層する。
(5)図28の矢印で示すように、メイン側面被覆部23mの積層連結部28とサブ側面被覆部23sとの積層部25を、加熱器(図示せず)の溶着プレートで両面から挟着して熱溶着する。
(6)図29の鎖線で示すように、サブ側面被覆部23sの先端部を、熱溶着された積層部25の側縁に沿ってカットして除去する。
(7)図29の矢印で示すように、サブ側面被覆部23sの先端部がカットされた積層部25を折り畳んでメイン側面被覆部23mの表面に積層する。折り畳まれた積層部25は、メイン側面被覆部23mの表面に溶着され、あるいは接着される。
図31は、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置90を搭載した車両HVは、車両HVを走行させるエンジン96及び走行用のモータ93と、モータ93に電力を供給する電源装置90と、電源装置90の電池を充電する発電機94とを備えている。電源装置90は、DC/ACインバータ95を介してモータ93と発電機94に接続している。車両HVは、電源装置90の電池を充放電しながらモータ93とエンジン96の両方で走行する。モータ93は、エンジン効率の悪い領域、たとえば加速時や低速走行時に駆動されて車両を走行させる。モータ93は、電源装置90から電力が供給されて駆動する。発電機94は、エンジン96で駆動され、あるいは車両にブレーキをかけるときの回生制動で駆動されて、電源装置90の電池を充電する。
また、図32は、モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置90を搭載した車両EVは、車両EVを走行させる走行用のモータ93と、このモータ93に電力を供給する電源装置90と、この電源装置90の電池を充電する発電機94とを備えている。電源装置90は、DC/ACインバータ95を介してモータ93と発電機94に接続している。モータ93は、電源装置90から電力が供給されて駆動する。発電機94は、車両EVを回生制動する時のエネルギーで駆動されて、電源装置90の電池を充電する。
さらに、本発明は、電源装置の用途を、車両を走行させるモータの電源には特定しない。本発明の電源装置は、太陽光発電や風力発電等で発電された電力で電池を充電して蓄電する蓄電装置用の電源として使用することができ、あるいは、夜間の深夜電力を利用して電池を充電して蓄電する蓄電装置用の電源として使用することもできる。深夜電力で充電される電源装置は、発電所の余剰電力である深夜電力で充電して、電力負荷の大きくなる昼間に電力を出力して、昼間のピーク電力を小さく制限することができる。さらに、電源装置は、太陽電池の出力と深夜電力の両方で充電する電源としても使用できる。この電源装置は、太陽電池で発電される電力と深夜電力の両方を有効に利用して、天候や消費電力を考慮しながら効率よく蓄電できる。
2…絶縁フィルム
3…セパレータ
4…エンドプレート
5…バインドバー 5A…折曲部
6…締結手段
7…冷却プレート
8…冷却機構
9…電池積層体
10…電池ブロック
11…外装缶 11A…天面
11B…底面
11C…主面
11D…側面
13…電極端子
15…安全弁
16…開口部
17…バスバー
19…止ネジ
21…主面被覆部
22…底面被覆部
23…側面被覆部 23A…第1の側面被覆部
23B…第2の側面被覆部
23a…幅広の側面被覆部
23b…幅狭の側面被覆部
23m…メイン側面被覆部
23s…サブ側面被覆部
23x…主面側の被覆部
23y…側面側の被覆部
24…連結部
25…積層部 25A…積層部
26…折返し部
27…折曲ライン
28…積層連結部
31…冷媒路
32…コンプレッサ
33…冷却熱交換器
34…膨張弁
35…絶縁性熱伝導シート
50…電池ブロック
53…セパレータ 53A…送風溝
56…送風ダクト
57…送風隙間
58…冷却機構 58A…強制送風機構
59…電池積層体
80…電源装置
81…負荷
82…DC/ACインバータ
83…電気機器
84…放電スイッチ
85…充電用電源
86…充電スイッチ
87…制御回路
90…電源装置
93…モータ
94…発電機
95…DC/ACインバータ
96…エンジン
101…角形電池セル
102…熱収縮シート 102X…熱溶着部
110…電池ブロック
111…外装缶 111B…底面
113…電極端子
201…角形電池セル
211…外装缶 211B…底面
211D…側面
202…熱収縮フィルム 202X…熱溶着部
EV…車両
HV…車両
L1…境界線
L2…境界線
L3…境界線
L4…境界線
S1…折曲線
S2…折曲線
S3…折曲線
S4…折曲線
K…交点
Claims (13)
- 複数の角形電池セル(1)と、
複数の角形電池セル(1)を積層状態に固定している締結手段(6)と、
を備える電源装置であって、
角形電池セル(1)は、
天面(11A)と底面(11B)と、一対の主面(11C)と側面(11D)からなる角形の外装缶(11)と、
外装缶(11)の主面(11C)と側面(11D)と底面(11B)を被覆している絶縁フィルム(2)と、
を備え、
絶縁フィルム(2)は、外装缶(11)の主面(11C)を被覆する主面被覆部(21)と、外装缶(11)の底面(11B)を被覆する底面被覆部(22)と、外装缶(11)の側面(11D)を被覆する側面被覆部(23)とを連続して設けてなる1枚の絶縁性のフィルムからなり、
この絶縁フィルム(2)は、一対の主面被覆部(21)の間に底面被覆部(22)を設けて、連続する主面被覆部(21)と底面被覆部(22)の両側から側面被覆部(23)を突出させる形状としており、
さらに、側面被覆部(23)は、主面被覆部(21)の側縁から突出している第1の側面被覆部(23A)と、底面被覆部(22)から外側に突出している第2の側面被覆部(23B)とからなり、
第1の側面被覆部(23A)と第2の側面被覆部(23B)は、主面被覆部(21)と底面被覆部(22)の両側縁部で切り離されることなく連結部(24)で連続しており、
底面被覆部(22)と主面被覆部(21)との境界線(L1)が内折りされて底面被覆部(22)で外装缶(11)の底面(11B)を、主面被覆部(21)で外装缶(11)の主面(11C)を被覆しており、
さらに、第2の側面被覆部(23B)と底面被覆部(22)との境界線(L2)が内折りされ、かつ第1の側面被覆部(23A)と主面被覆部(21)との境界線(L3)が内折りされ、なおかつ、第1の側面被覆部(23A)と第2の側面被覆部(23B)との連結部(24)の近傍が折曲されて、第1の側面被覆部(23A)と第2の側面被覆部(23B)とが外装缶(11)の側面(11D)で折り畳まれて積層部(25)が水密構造に溶着されて、第1の側面被覆部(23A)と第2の側面被覆部(23B)とで外装缶(11)の側面(11D)を被覆しており、
複数の角形電池セル(1)の底面(11B)が同一平面上に並ぶ姿勢として、締結手段(6)により積層状態に締結されてなることを特徴とする電源装置。 - 前記第1の側面被覆部(23A)と第2の側面被覆部(23B)との連結部(24)の近傍で折曲される折曲ライン(27)が、外装缶(11)の底面(11B)から上方に向かう方向となる請求項1に記載される電源装置。
- 前記第1の側面被覆部(23A)が、前記主面被覆部(21)からの突出幅の広い幅広の側面被覆部(23a)と、突出幅の狭い幅狭の側面被覆部(23b)とからなり、前記幅広の側面被覆部(23a)は、その一部を前記幅狭の側面被覆部(23b)と前記第2の側面被覆部(23B)とに積層して、積層部(25)が水密構造に溶着されており、
前記幅広の側面被覆部(23a)と前記幅狭の側面被覆部(23b)と前記底面被覆部(22)とで外前記装缶(11)の側面(11D)を被覆している請求項1または2に記載される電源装置。 - 前記幅狭の側面被覆部(23b)の突出幅(W4)が前記底面被覆部(22)の突出幅(W5)に等しく、かつ、前記幅広の側面被覆部(23a)の突出幅(W3)が前記外装缶(11)の側面(11D)の横幅(D)にほぼ等しく、
前記幅狭の側面被覆部(23b)と前記底面被覆部(22)とが同じ突出幅で連続している請求項3に記載される電源装置。 - 前記幅狭の側面被覆部(23b)と前記第2の側面被覆部(23B)とがその境界部分で折曲されて、前記外装缶(11)の表面で積層され、さらに、前記幅広の側面被覆部(23a)と前記第2の側面被覆部(23B)とがその境界部分で折曲されて、前記外装缶(11)の表面で積層され、前記積層部(25)が水密構造に溶着されてなる請求項4に記載される電源装置。
- 前記第2の側面被覆部(23B)の突出幅(W5)が、前記第1の側面被覆部(23A)の長さ(L)に等しく、
前記第1の側面被覆部(23A)と前記第2の側面被覆部(23B)とが前記外装缶(11)の側面(11D)で水密構造に積層されてなる請求項1に記載される電源装置。 - 前記第1の側面被覆部(23A)が、前記主面被覆部(21)の側縁から突出している主面側の被覆部(23x)と、前記第2の側面被覆部(23B)との連結部(24)において、前記第2の側面被覆部(23B)の側縁から突出している側面側の被覆部(23y)とを備え、
前記主面側の被覆部(23x)の突出幅(W6)と前記側面側の被覆部(23y)の突出幅(W7)が外装缶(11)の側面(11D)の横幅(D)よりも狭く、
前記主面側の被覆部(23x)と前記側面側の被覆部(23y)とがその境界部分で折曲されて互いに積層されてなる請求項6に記載される電源装置。 - 前記主面側の被覆部(23x)の突出幅(W6)と前記側面側の被覆部(23y)の突出幅(W7)が等しい請求項7に記載される電源装置。
- 前記絶縁フィルム(2)が熱収縮フィルムである請求項1ないし8のいずれかに記載される電源装置。
- 各々の角形電池セル(1)の底面(11B)に熱結合状態に固定してなる冷却プレート(7)を備え、冷却プレート(7)でもって角形電池セル(1)を強制冷却するようにしてなる請求項1ないし9のいずれかに記載される電源装置。
- 前記電源装置が、車両用の電源装置である請求項1ないし10のいずれかに記載の電源装置。
- 前記電源装置が、蓄電用の電源装置である請求項1ないし10のいずれかに記載の電源装置。
- 請求項1ないし11のいずれかに記載される電源装置を備える車両。
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