JP5626852B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気的に接続された複数のラミネート電池を有する電池ユニットを備える電源装置に関する。

近年、環境問題から、戸建住宅等の家庭用途や、輸送機器、建設機器等の産業用途に用いることが可能な、風力発電、太陽光発電等から得られるクリーンエネルギが注目されている。しかし、クリーンエネルギは状況に応じた出力の変動が大きいという問題を有している。例えば、太陽光発電によるエネルギは、太陽が昇っている日中には得られるが、太陽が沈んだ後の夜間には得られない。

クリーンエネルギの出力を安定化するために、クリーンエネルギを一時的に電池に蓄える技術が用いられる。例えば、電池に蓄えられた太陽光エネルギは、太陽が沈んだ後の夜間にも利用可能となる。このようなクリーンエネルギを蓄えるための電池としては、一般的に鉛蓄電池が使用される。しかし、鉛蓄電池は一般的に大型であり、エネルギ密度が低いという欠点がある。

この鉛蓄電池に代わる電池としてはＮＡＳ電池（ナトリウム硫黄電池：ｓｏｄｉｕｍ−ｓｕｌｆｕｒ ｂａｔｔｅｒｙ）がある。ＮＡＳ電池は鉛蓄電池よりもコンパクトでエネルギ密度が高い。しかし、ＮＡＳ電池は、作動温度域が３００℃程度と高く、作動させるために加熱用のヒータ等を含む大規模な付帯設備が必要である。また、ＮＡＳ電池は、適正に作動するために作動温度域まで加熱される必要があるため、作動するのに時間がかかる。

近年では、ＮＡＳ電池に代わる電池としてリチウムイオン二次電池が注目されている。リチウムイオン二次電池は、常温で作動可能であり、エネルギ密度が高い。また、リチウムイオン二次電池は、インピーダンスが低いため応答性に優れている。

リチウムイオン二次電池としては、缶状の容器に電池要素が封入された円筒型や平板状の角型の電池、可撓性のフィルムの内部に電池要素が封入されているラミネート電池等がある。ラミネート電池は、一般的に平板状であり、正極および負極が可撓性のフィルムの外部に引き出されている。

リチウムイオン二次電池は、缶状の容器に電池要素が封入された円筒型や平板状の角型の電池、可撓性のフィルムの内部に電池要素が封入されているラミネート電池等があり、ラミネート電池は一般的に平板状であり、正極および負極が可撓性フィルムの外部に引き出されている。

特許文献１にはラミネート電池が適用された電源装置が記載されている。特許文献１に記載された電源装置では、複数のラミネート電池が水平方向および鉛直方向に並べられている。この電源装置では、各ラミネート電池がケーシングに収容されている。

特許第３９７１６８４号

ところで、特許文献１に記載の電源装置では、複数のラミネート電池のうちの１つのラミネート電池が機能しなくなった場合、不具合を生じることがある。特に、複数のラミネート電池が全て直列接続されている場合には、電源装置自体が使用不能となる。このような場合などに、電源装置のメンテナンスを行う必要がある。

しかし、特許文献１に記載の電源装置では、ケーシングが金属で形成されているので、各ラミネート電池をケーシングから絶縁するための部品点数が多い。そのため、ケーシングに対してラミネート電池の着脱作業等が煩雑になり、メンテナンスに多くの手間がかかる。

そこで、本発明の目的は、ラミネート電池を容易にメンテナンスが可能な電池ユニットを備える電源装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る電源装置は、電気的に接続された複数のラミネート電池と、複数のラミネート電池が載せられるトレイとを有し、トレイが、複数のラミネート電池が載せられた別のトレイに積層可能に構成された電池ユニットを複数備える。また、電源装置は、積層された複数のトレイの積層方向に互いに隣接する電池ユニットを電気的に接続する接続部材と、積層された複数の電池ユニットのそれぞれを支持する支持装置と、を備える。支持装置は、複数の電池ユニットが積層されたときに複数のトレイを固定する複数の固定軸と、複数の固定軸が設けられた支持台と、複数の固定軸の外周部に設けられて複数の電池ユニットをそれぞれ支持するとともにトレイの積層方向と交差する方向に対するトレイの位置を規制する複数のトレイ支持部材と、を有する。トレイには、固定軸及びトレイ支持部材がそれぞれ挿通される挿通穴が複数設けられる。トレイ支持部材は、固定軸が挿通される軸穴と、軸穴の外側に設けられ、径方向に延びてトレイを支持するフランジ部と、を有する。複数のトレイ支持部材が複数の電池ユニットをそれぞれ支持した状態で、トレイの積層方向に隣接するトレイ支持部材は、挿通穴の深さ方向における途中の位置で互いに当接され、かつ、トレイの積層方向に隣接するトレイ支持部材のフランジ部の間にトレイを挟持し、最下層の電池ユニットを支持するトレイ支持部材は支持台に当接される。

本発明によれば、トレイに載せられたラミネート電池のメンテナンスを容易に行うことができる。

第１の実施形態に係る電池ユニットを示す斜視図である。 図１Ａに示した電池ユニットを示す斜視図である。 図１Ａに示したトレイを示す斜視図である。 図１Ａに示したトレイを示す斜視図である。 図１Ａに示したトレイを示す上面図である。 図１Ａに示したトレイを示す下面図である。 図１に示した電池ユニットの積層状態を示す斜視図である。 図４ＡのＡ−Ａ’面に沿って示す断面図である。 第１の実施形態に係る電源装置を示す斜視図である。 図５ＡのＢ−Ｂ’面に沿って示す断面図である。 第１の実施形態に係る電源装置を示す斜視図である。 図５Ａに示した電源装置のイオン伝導パスを示した概略図である。 図７に示した電源装置の変形例としてラミネート電池の接続パスを示した概略図である。 図７に示した電源装置の変形例としてラミネート電池の接続パスを示した概略図である。 第２の実施形態に係る電源装置を示す側断面図である。 図９に示した電源装置の比較例を示す側断面図である。 第３の実施形態に係る電源装置を示す斜視図である。 第４の実施形態に係る電池装置を示す斜視図である。 第４の実施形態に係る電池装置を示す断面図である。 第４の実施形態に係る電池装置が備える支持装置の要部を示す断面図である。 第４の実施形態における支持装置が備えるトレイ支持リングを示す斜視図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１Ａおよび図１Ｂは、第１の実施形態に係る電池ユニット１の上方から示した斜視図である。図１Ｂは電池ユニット１を図１Ａとは水平方向の反対側から示している。

本実施形態に係る電池ユニット１は、平板状の３つのラミネート電池２ａ，２ｂ，２ｃと、ラミネート電池２ａ，２ｂ，２ｃが取り付けられたトレイ３と、を有している。

本実施形態では、ラミネート電池２ａ，２ｂ，２ｃとして、リチウムイオン二次電池を用いている。しかし、ラミネート電池はリチウムイオン二次電池に限らず、ニッケル水素電池等の他のラミネート電池であってもよい。

３つのラミネート電池２ａ，２ｂ，２ｃはトレイ３にその正極と負極とが互いに反対側に向くように並べて配置されている。すなわち、ラミネート電池１ａ，１ｃの正極および負極は同方向を向いており、ラミネート電池１ａとラミネート電池１ｃとの間に配置されたラミネート電池１ｂの正極および負極はラミネート電池１ａ，１ｃの正極および負極とは逆方向を向いている。

そして、ラミネート電池１ａの正極とラミネート電池１ｂの負極とがバスバー４ａで電気的に接続され、ラミネート電池２ｂの正極とラミネート電池２ｃの負極とがバスバー４ｂで電気的に接続されている。これにより、ラミネート電池２ａ，２ｂ，２ｃが直列接続されている。さらに、ラミネート１ａの負極にはバスバー４ｃが設けられており、ラミネート１ｃの正極にはバスバー４ｄが設けられている。すなわち、バスバー４ｃは電池ユニット１の正極端子であり、バスバー４ｄは電池ユニット１の負極端子である。

バスバー４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは電気伝導率が比較的高く比較的安価である銅や銅系化合物で形成されている。しかし、バスバー４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは高電気伝導率の素材で形成されていることが望ましく、例えば銀や銀系化合物で形成されていてもよい。また、バスバー４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、製造コストの低減を図るために安価な鉄などで形成されていてもよい。

バスバー４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、各ラミネート電池２ａ，２ｂ，２ｃの正極や負極を挟んでトレイ３にねじ止めされている。これにより、バスバー４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、それぞれ対応するラミネート電池２ａ，２ｂ，２ｃの正極や負極に電気的に接続されているとともに、トレイ３にラミネート電池２ａ，２ｂ，２ｃを機械的に固定している。

そのため、ラミネート電池２ａ，２ｂ，２ｃは、バスバー４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを取り外すことによってトレイ３から取り外すことが可能であり、逆に、バスバー４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄによってトレイ３に取り付け可能である。このように、ラミネート電池２ａ，２ｂ，２ｃは、バスバー４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄによって非常に容易に着脱可能である。換言すると、本実施形態に係る電池ユニット１では、ラミネート電池２ａ，２ｂ，２ｃを着脱する際の部品点数が少ない。

図２Ａおよび図２Ｂは、トレイ３のみを上方から示した斜視図である。図２Ａおよび図２Ｂを参照してトレイ３について詳細に説明する。

トレイ３は、耐熱性および絶縁性を有する材料で形成される。本実施形態におけるトレイ３は、ポリカーボネート樹脂で形成されている。しかし、トレイ３を形成する材料としては、例えばポリプロピレンポリエチレン、ナイロン、ＰＥＴなどの絶縁性を有するものであればよい。

トレイ３には、ラミネート電池２ａが積載される積載部９ａと、ラミネート電池２ｂが積載される積載部９ｂと、ラミネート電池２ｃが積載される積載部９ｃと、が形成されている。積載部９ａ，９ｂ，９ｃは、ラミネート電池２ａ，２ｂ，２ｃがそれぞれ収容される凹状に形成されている。トレイ３の、積載部９ａ側の端部には上方に突出した２つの突起部５ａが形成され、積載部９ｃ側の端部には上方に突出した２つの突起部５ｂが形成されている。突起部５ａは、突起部５ｂに比べて広い間隔で形成されている。

トレイ３は、絶縁性を有するので、トレイ３の積載部９ａ，９ｂ，９ｃに積載されるラミネート電池２ａ，２ｂ，２ｃ間を絶縁する部品が不要になる。したがって、本実施形態に係る電池ユニット１では、部品点数を削減し、簡素な構成を実現できる。

図３Ａはトレイ３の上面図であり、図３Ｂはトレイ３の下面図である。図３Ｂに示すように、トレイ３の裏面には、突起部５ａに対応する穴部６ａと、突起部５ｂに対応する穴部６ａと、が形成されている。トレイ３は、２つの突起部５ａと２つの穴部６ａとが嵌合し、２つの突起部５ｂと２つの穴部６ｂとが嵌合するように、電池ユニット１の上面にこの電池ユニット１とは異なる別の電池ユニット１の裏面を重ね合わせることにより、正常な積層状態を形成することができる。

すなわち、トレイ３は、このトレイ３とは別のトレイ３に対して、上面および下面に直交する中心軸を中心に１８０°回転させられることにより、別のトレイ３に重ね合わせることが可能な構成となっている。

突起部５ａ，５ｂおよび穴部６ａ，６ｂが、トレイ３が互いに積層されたときに互いに嵌合して、トレイ３の積層方向とは異なる方向への移動を規制する規制部として機能する。そのため、多数のトレイ３が積層された場合にも、各トレイ３がずれたり積層されたトレイ３が崩れたりすることが防止される。

各トレイ３が積層されたとき、積層方向に互いに隣接するトレイ３は、積載部９ａ側の端部を互いに反対方向に向けている。すなわち、各トレイ３が積層されたとき、積層方向に互いに隣接するトレイ３は、積載部９ａと積載部９ｃとが積層方向に互いに隣接し、積載部９ｂが積層方向に連なっている。仮に、積層方向に互いに隣接するトレイ３が互いに同方向に積層された場合には、突起部５ａと穴部６ａが嵌合せず、正常な積層状態とはならない。

トレイ３は、ラミネート電池２ａ，２ｂ，２ｃがバスバー４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄバスバー４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄによってトレイ３に取り付けられた状態であっても互いに積層可能である。すなわち、電池ユニット１は互いに積層可能である。

図４Ａは互いに積層された本実施形態に係る７枚の電池ユニット１の斜視図であり、図４Ｂは図４ＡのＡ−Ａ’線に沿った断面図である。図４Ｂに示すように、電池ユニット１が互いに積層されると、ラミネート電池２ａとラミネート電池２ｃとがトレイ３の積層方向に交互に配列されている。

本実施形態の電池ユニット１は、上面および下面に直交する中心軸を中心に１８０°回転させたときに、正極であるバスバー４ｃと負極であるバスバー４ｄとが反転する。したがって、図４Ａに示すように、互いに隣接する電池ユニット１のバスバー４ｃとバスバー４ｄとは互いに隣接している。

次に、図１Ａ〜図３Ｂを参照すると、トレイ３には絶縁部７が形成されている。絶縁部７はトレイ３と同様の材料で形成されており、トレイ３の、バスバー４ｃが取り付けられる位置の下側に隣接している。一方、トレイ３の、バスバー４ｄが取り付けられる位置の下側には絶縁部７が形成されていない。

図４Ｂに示すように、バスバー４ｃとこのバスバー４ｃの下側に隣接するバスバー４ｄとの間には絶縁部７がある。絶縁性を有する絶縁部７は、バスバー４ｃとこのバスバー４ｃの下側に隣接するバスバー４ｄとが電気的に接続されることを防止する役割をする。一方、バスバー４ｃとこのバスバー４ｃの上側に隣接するバスバー４ｄとの間には絶縁部７は形成されていない。なお、図４Ａとは反対側から見た場合、換言すると、最上層の電池ユニット１のバスバー４ｄ側から見た場合にも、同様に、バスバー４ｄとこのバスバー４ｄの下側に隣接するバスバー４ｃとの間には絶縁部７があり、バスバー４ｄの上側に隣接するバスバー４ｃとの間には絶縁部７がない。

図５Ａは、本実施形態に係る７枚の電池ユニット１を互いに積層して形成された電源装置１０の斜視図であり、図５Ｂは図５Ａ中のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。電源装置１０は、図５Ａに示した各電池ユニット１が接続部材８によって電気的に接続されたものである。接続部材８は、バスバー４ｄとこのバスバー４ｄの下側に隣接するバスバー４ｃとにねじ止め等によって取り付けられている。これにより、バスバー４ｄとこのバスバー４ｄの下側に隣接するバスバー４ｃとを電気的に接続されるとともに機械的に接続される。

電源装置１０では、上述したように、互いに隣接する電池ユニット１の正極であるバスバー４ｃと負極であるバスバー４ｄとが隣接しているため、互いに隣接する電池ユニットを接続部材８によって簡単に接続することが可能である。

なお、本実施形態では、電池ユニット１が直列接続された３つのラミネート電池２ａ，２ｂ，２ｃを備えているが、電池ユニット１が備えるラミネート電池の個数は奇数であればよい。これは、電池ユニット１が備えるラミネート電池の個数が奇数であれば、上面および下面に直交する中心軸を中心に１８０°回転させたときに、正極であるバスバーと負極であるバスバーとが反転する構成となるからである。一方、電池ユニットが備えるラミネート電池の個数が偶数の場合には、上面および下面に直交する中心軸を中心に１８０°回転させられても、正極であるバスバーと負極であるバスバーとが反転する構成とはならない。

接続部材８は、バスバー４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと同様に、電気伝導率が高く比較的安価である銅や銅系化合物で形成されている。しかし、接続部材８は電気伝導率が高い素材で形成されていることが望ましく、例えば銀や銀系化合物で形成されていてもよい。また、接続部材８は、製造コストの低減を図るために安価な鉄などで形成されていてもよい。

なお、絶縁部７は、トレイ３の、バスバー４ｄが取り付けられる位置の下側に隣接し手形成されていてもよい。この場合、トレイ３の、バスバー４ｃが取り付けられる位置の下側に絶縁部７が形成されず、接続部材８は、バスバー４ｃとこのバスバー４ｃに下側に隣接するバスバー４ｄとにねじ止め等によって取り付けられる。

図５Ａに示すように、電源装置１０の鉛直方向に互いに隣接する７つの各電池ユニット１は、接続部材８によって電気的に接続されることで直列接続されている。すなわち、電源装置１０では、各電池ユニット１の３つのラミネート電池２ａ，２ｂ，２ｃが直列接続されているので、合計２１個のラミネート電池１が直列接続されている。また、電源装置１０では、最下層の電池ユニット１のバスバー４ｄが正極端子となり、最上層の電池ユニット１のバスバー４ｃが負極端子となっている。

図５Ａに示した電源装置１０は、リチウムイオン電池を安全に作動させるために、複数の電池ユニット１による出力電力を制御し、過充電や過放電を防止する制御基板が設けられる必要がある。図６は制御基板１１が最上部に積載された電源装置１０の斜視図である。制御基板１１は、電池ユニット１と同様の外形を有し、電池ユニット１の上に積載されたときに、電池ユニット１の積層方向とは異なる方向に大きく突出することがないように形成されている。制御基板１１には電源装置１０の正極端子である最下層の電池ユニット１のバスバー４ｄと、電源装置１０の負極端子である最上層の電池ユニット１のバスバー４ｃと、が電気的に接続されている。制御基板１１には電気回路（不図示）等が設けられており、制御基板１１が電源装置１０から電力の安全な入出力を可能としている。

なお、電源装置１０では、互いに積層される電池ユニット１の個数を変更することによって、出力電圧を容易に変更することが可能である。すなわち、電源装置１０で、互いに積層される電池ユニット１の個数を増やした場合、電源装置１０の出力電圧が上昇し、互いに積層される電池ユニット１の個数を減らした場合、電源装置１０の出力電圧が低下する。

さらに、電池ユニット１のトレイ３を形成するポリカーボネート樹脂などの絶縁材料は比較的軽量であるので、多数の電池ユニット１を積層する場合にも、下層側の電池ユニット１のトレイ３にかかる荷重が小さく抑えられ、下層側の電池ユニット１が損傷を受けにくい。そのため、電源装置１０では、多数の電源ユニット１を積層することが可能である。

各電池ユニット１はバスバー４ｃ，４ｄからそれぞれ接続部材８を取り外すことによって上下にそれぞれ隣接する電池ユニットから取り外し可能となる。したがって、本実施形態に係る電源装置１０では、複数の電池ユニット１のうちの１つに不具合が生じた場合にも、その電池ユニット１を取り外して新しい電池ユニット１に容易に交換することが可能である。

また、上述したとおり、電池ユニット１に設けられた３つのラミネート電池２ａ，２ｂ，２ｃはそれぞれ着脱可能であるため、３つのラミネート電池２ａ，２ｂ，２ｃのうち不具合が生じた任意のラミネート電池２のみを交換することが可能である。したがって、電源装置１０では、複数の電池ユニット１のうちの１つに不具合が生じた場合に、新しい電池ユニット１を用意しなくても、電源装置１０から取り外した電池ユニット１のうち不具合が生じた任意のラミネート電池２のみを交換した後に再び電源装置１０の同じ位置に戻すことで修復可能である。

このように、本実施形態に係る電源装置は、任意の電池ユニット１のラミネート電池２を容易にメンテナンス可能である。

図７は、図６に示した電源装置１０のイオン伝導パスＰを示した概略図である。正極端子である、最下層の電池ユニット１のバスバー４ｄが、制御基板１１にリード線１２を介して接続され、負極端子である、最上層の電池ユニット１のバスバー４ｃが、直接制御基板１１に電気的に接続されている。

本実施形態の変形例として、バスバーおよび接続部材の形状や配置を変更することにより、図８Ａに示す電源装置１０ａのようにラミネート電池の接続パスＰを変更することが可能である。この場合にも、電源装置１０ａにおける全てのラミネート電池２ａ，２ｂ，２ｃが直列接続されており、図７に示した電源装置１０と同等の出力電圧を得ることができる。電源装置１０ａでも、最下層の電池ユニット１ａのバスバー４ｄが正極端子となり、最上層の電池ユニット１ａのバスバー４ｃが負極端子となる。

また、本実施形態の変形例として、トレイの構成を変更することにより、１つの電池ユニットのトレイに積載するラミネート電池の個数を適宜変更することが可能である。これにより、１つの電池ユニットの総容量を変更可能である。

図８Ｂに、１つの電池ユニットのトレイに積載するラミネート電池の個数を変更した電源装置１０ｂを示す。図８Ｂに示した電源装置１０ｂの各トレイ３ｂは、４つのラミネート電池２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを備えている。電源装置１０ｂでは、最上層の電池ユニット１ｂのバスバー４ｄが正極端子となり、最上層の電池ユニット１ｂのバスバー４ｃが負極端子となる。そのため、図７および図８Ａに示した電源装置１０，１０ａのリード線１２が設けられなくても、正極端子および負極端子は直接制御基板１１に電気的に接続されることが可能である。これにより、電源装置の内部抵抗の低下や、製造工程の削減および製造コストの低減が可能である。なお、図８Ｂには、各電池ユニット１ｂのラミネート電池の個数が４つである場合を示したが、ラミネート電池の個数は偶数であれば同様の効果が得られる。

なお、本実施形態に係る電源装置では、各電池ユニットの各ラミネート電池が全て直列接続されている。しかし、電源装置は、トレイの構成を変更し、それに合わせてバスバーや接続部材の構成を変更することにより、適宜、各ラミネート電池を全て並列に接続することや、ラミネート電池の一部を直列接続し、他のラミネート電池を並列接続することが可能であることは当然である。

また、本実施形態に係る電源装置ではラミネート電池を用いているが、平板状の電池であれば必ずしもラミネート電池に限定されないことはいうまでもない。

（第２の実施形態）
図９は第２の実施形態に係る電源装置２０の側断面図である。電源装置２０では、４つの電池ユニット１ｃが互いに積層されている。本実施形態に係る電源装置２０は、以下に説明する構成以外が第１の実施形態に係る電源装置１０と同様に構成されている。

本実施形態に係る電池ユニット１ｃのトレイ１３には、ラミネート電池２ａ，２ｂ，２ｃのそれぞれの外周を包囲する隔壁が設けられている。そして、電池ユニット１ｃが互いに積層され、トレイ１３とこのトレイ１３に上側に隣接するトレイ１３の下面とによって、ラミネート電池１ａ，１ｂ，１ｃをそれぞれ覆う個室が形成されている。最上層の電池ユニット１ｃのみトレイ１３の上には隣接するトレイ１３が無いが、最上層の電池ユニット１ｃ上にはトレイ１３と同様の材料で形成された蓋１４が設けられている。なお、蓋１４は、図６に示すような制御基板１１によって代用されることも可能である。

第１の実施形態で述べたように、トレイ１３は低熱伝導率の材料で形成されている。そのため、各ラミネート電池２ａ，２ｂ，２ｃが発する熱はトレイ１３から放出されにくい。

図９は本実施形態に係る電源装置２０の比較例の側断面図である。電源装置２０ａでは、４つの電池ユニット１ｄが互いに積層されている。電源装置２０ａは、図８に示した電源装置２０のようにラミネート電池２ａ，２ｂ，２ｃがトレイによって覆われていない。そのため、各ラミネート電池２ａ，２ｂ，２ｃが発する熱は周囲に拡散しやすい。したがって、電源装置２０ａでは、周囲のラミネート電池から熱が加わりやすい一点鎖線で囲んだ中央領域が高温となってしまう。そのため、電源装置２０ａでは、中央領域にあるラミネート電池と、外周部にあるラミネート電池の温度環境が不均一となり、電源装置として不具合が生じる可能性が高い。

一方、図１０に示した電源装置２０では、各ラミネート電池２ａ，２ｂ，２ｃが発する熱がトレイ１３の各個室内に留まりやすいので、トレイ１３のいずれの個室もほぼ一定の温度となる。換言すると、各ラミネート電池２ａ，２ｂ，２ｃ間で周囲温度の分布が生じにくい。そのため、本実施形態に係る電源装置２０では各ラミネート電池２ａ，２ｂ，２ｃが不具合を起こしにくい。

また、１つのラミネート電池が熱暴走に至った場合、発生した熱により隣接するラミネート電池も次々に熱暴走に至るいわゆる誘爆の現象が発生するおそれがある。一方、図１０に示した電源装置２０では、各個室の外に熱が伝わりにくいので、１つのラミネート電池が熱暴走に至った場合であっても誘爆に至りにくい。

（第３の実施形態）
図１１は第３の実施形態に係る電源装置３０の斜視図である。電源装置３０では、複数の電池ユニット１ｅが互いに積層されている。本実施形態に係る電源装置３０は、以下に説明する構成以外が第１の実施形態に係る電源装置１０と同様に構成されている。図面の便宜上、各電池ユニット１ｅのトレイ２３を破線で示す。

本実施形態に係る電源装置３０の各電池ユニット１ｅでは、ラミネート電池２２ａ，２２ｂ，２２ｃの各正極および負極が同方向に引き出されている。電源装置３０は、ラミネート電池２２ａの負極とラミネート電池２２ｂの正極とがバスバー２４ａで電気的に接続され、ラミネート電池２２ｂの負極とラミネート電池２２ｃの正極とがバスバー２４ｂで電気的に接続されている。これにより、ラミネート電池２２ａ，２２ｂ，２２ｃは直列接続されている。さらに、ラミネート電池２２ｃの負極が、この電池ユニット１ｅに下側に隣接する電池ユニット１ｅのラミネート電池２２ａの正極と電気的に接続されている。

このように、電源装置３０では、各電池ユニット１ｅのラミネート電池２２ａ，２２ｂ，２２ｃが直列接続され、さらに各電池ユニット１ｅ同士が直列接続されている。したがって、電源装置３０では、最上層の電池ユニット１ｅのラミネート電池２２ａの正極が正極端子となり、最下層の電池ユニット１ｅのラミネート電池２２ｃの負極が負極端子となる。

（第４の実施形態）
本実施形態に係る電源装置は、積層された複数の電池ユニットをそれぞれ支持する支持装置を備えている点が上述した実施形態に係る電源装置と異なっており、支持装置以外の構成が第１の実施形態に係る電源装置１０と同様に構成されている。このため、本実施形態では電池ユニットを支持する支持装置についてのみ説明する。図１２は第４の実施形態に係る電源装置を示す斜視図である。図１３は第４の実施形態に係る電源装置を示す断面図である。図１４は第４の実施形態に係る電源装置が備える支持装置の要部を示す断面図である。

上述した実施形態の電源装置では、積層された複数の電池ユニット１における最下層に配置された電池ユニット１のトレイ３に、この電池ユニット１に積層された上方の電池ユニット１全体の荷重が集中してかかってしまう。またこのため、トレイ３の機械的強度の向上を図るとともに、荷重を低減するために電池ユニット１の軽量化を図る必要がある。また、上述した実施形態の電源装置のように、複数の電池ユニット１を積層した構成では、例えば地震などで外部から比較的大きな振動がトレイ３に加わったときに、積層されたトレイ３の位置が積層方向と交差する方向にずれて、接続部材８による電気的な接続状態が損なわれるおそれがある。

そこで、図１２及び図１３に示すように、第４の実施形態に係る電源装置４０は、積層された複数の電池ユニット４１のそれぞれを支持する支持装置４５を備えている。また、本実施形態に係る電池ユニット４１は、ラミネート電池２が載せられるトレイ４３の一部を除いて、上述した実施形態に係る電池ユニット１の構成と同様であるので、トレイ４３の構成についてのみ簡単に説明する。

支持装置４５は、電池ユニット４１を規制するトレイ支持リング４８と、積層された複数のトレイ支持リング４８をまとめて固定する固定軸としての固定ボルト４７と、複数の固定ボルト４７が設けられた支持台４６とを有している。

また、電池ユニット４１のトレイ４３の四隅近傍には、図１４に示すように、固定ボルト４７及びトレイ支持リング４８が挿通される挿通穴５１がそれぞれ設けられている。挿通穴５１の周囲には、トレイ支持リング４８が当接される当接面が形成されている。また、固定ボルト４７は、トレイ支持リング４８に当接する外周部にネジ部が形成されておらず、支持台４６に固定される下端部のみにネジ部（不図示）が形成されている。

図１５は、第４の実施形態における支持装置４５が備えるトレイ支持リング４８を示す斜視図である。図１４及び図１５に示すように、トレイ支持リング４８は、例えばアルミニウムによって形成されており、軽量化が図られている。トレイ支持リング４８は、固定ボルト４７が挿通される軸穴５２と、トレイ４３を支持する支持部としてのフランジ部５３を有している。固定ボルト４７に取り付けられたトレイ支持リング４８によってトレイ４３に振動が生じるのが抑えられている。

図１４に示すように、複数のトレイ支持リング４８は、複数の電池ユニット４１をそれぞれ支持した状態で、トレイ４３の積層方向に互いに隣接するトレイ支持リング４８が互いに当接され、かつ、最下層の電池ユニット４１を支持するトレイ支持リング４８が支持台４６に当接されている。また、積層された複数のトレイ支持リング４８は、固定ボルト４７によって、まとめて固定されている。したがって、積層された各電池ユニット４１の荷重は、各電池ユニット４１を支持する各トレイ支持リング４８にそれぞれかかることになる。また、固定ボルト４７による締め付け軸力も同様に、トレイ支持リング４８にかかることになる。このため、本実施形態では、最下層の電池ユニット４１のトレイ４３に、この電池ユニット４１の上方に積層された電池ユニット４１全体の荷重及び固定ボルト４７の締め付け軸力がかかることが避けられている。

図１４に示すように、トレイ支持リング４８は、積層方向に隣接するトレイ４３の間に配置されており、複数の電池ユニット４１が積層された状態で、積層方向に隣接するトレイ４３のそれぞれにフランジ部５３が当接されている。このため、積層方向に隣接するトレイ支持リング４８のフランジ部５３の間にトレイ４３が挟み込まれており、トレイ４３に振動が生じるのを防いでいる。

また、第４の実施形態においても、上述した実施形態の電源装置と同様に、積層方向に隣接する電池ユニット４１のバスバーは、接続部材８によって電気的に接続されるが、便宜上、図１２において接続部材の図示を省略している。

また、電源装置４０は、図１３に示すように、複数の電池ユニット４１による出力電力を制御する制御基板５５ａ，５５ｂを有する制御ユニット５５が、最上層の電池ユニット４１の上に配置されている。制御ユニット５５の制御基板５５ａは、最上層の電池ユニット４１のトレイ４３の上方に積載されている。

以上のように構成された電源装置４０において、支持装置４５によって複数の電池ユニット４１がそれぞれ支持される状態を説明する。

まず、トレイ支持リング４８が支持台４６の上に取り付けられ、トレイ支持リング４８が支持台４６上に当接される。続いて、支持台４６上に当接された各トレイ支持リング４８のフランジ部５３の上に、最下層の電池ユニット４１のトレイ４３が載せられる。

引き続き、次のトレイ支持リング４８が、最下層の電池ユニット４１を支持するトレイ支持リング４８に当接される。同様に、次の電池ユニット４１のトレイ４３が、トレイ支持リング４８のフランジ部５３の上に当接される。

以降、上述と同様に、トレイ支持リング４８と電池ユニット４１が交互に取り付けられ、複数の電池ユニット４１が積層される。このように積層された複数のトレイ支持リング４８の軸穴５２に固定ボルト４７を挿通させ、積層されたトレイ４３をまとめて固定する。これにより電池ユニット４１は、トレイ支持リング４８によって積層方向に直交する方向の位置が規制されるとともにそれぞれ支持される。

上述したように、第４の実施形態に係る電源装置４０によれば、積層された各電池ユニット４１のそれぞれが支持される支持装置４５を備えることで、電池ユニット４１の積層方向の下層側、特に最下層のトレイ４３に、この最下層のトレイ４３の上方に積層された電池ユニット４１全体の荷重が集中してかかることを避けることができる。また、固定ボルト４７による締め付け軸力が電池ユニット４１にかかることも避けられる。したがって、電源装置４０は、最下層の電池ユニット４１のトレイ４３が荷重によって破損することを防ぐことが可能になり、電池ユニット４１及び電源装置４０の信頼性を向上することができる。また、本実施形態によれば、トレイ４３にかかる荷重が減少するので、トレイ４３に要求される機械的強度が小さくなり、樹脂材料で形成されたトレイ４３であっても充分な信頼性を得ることが可能になる。

また、本実施形態では、積層された複数の電池ユニット４１のそれぞれが複数の固定ボルト４７に取り付けられたトレイ支持リング４８で規制されているので、外力や振動によってトレイ４３が積層方向と直交する方向にずれて、積層された複数のトレイ４３が崩れることを防ぐことができる。

また、本実施形態では、積層方向に隣接するトレイ４３のそれぞれにフランジ部５３が当接されている。このように積層方向に隣接するトレイ支持リング４８のフランジ部５３の間にトレイ４３が挟み込まれることで、このトレイ４３が振動するのを防ぐことができる。したがって、電池ユニット４１及び電源装置４０の信頼性を更に向上することができる。

２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ） ラミネート電池
８ 接続部材
４０ 電源装置
４１ 電池ユニット
４３ トレイ
４５ 支持装置
４６ 支持台
４７ 固定ボルト
４８ トレイ支持リング
５１ 挿通穴
５２ 軸穴
５３ フランジ部

Claims (2)

1. 電気的に接続された複数のラミネート電池と、前記複数のラミネート電池が載せられるトレイとを有し、前記トレイが、前記複数のラミネート電池が載せられた別のトレイに積層可能に構成された、複数の電池ユニットと、
   積層された複数の前記トレイの積層方向に互いに隣接する前記電池ユニットを電気的に接続する接続部材と、
   積層された前記複数の電池ユニットのそれぞれを支持する支持装置と、を備え、
   前記支持装置は、前記複数の電池ユニットが積層されたときに複数の前記トレイを固定する複数の固定軸と、前記複数の固定軸が設けられた支持台と、前記複数の固定軸の外周部に設けられて前記複数の電池ユニットをそれぞれ支持するとともに前記トレイの積層方向と交差する方向に対する前記トレイの位置を規制する複数のトレイ支持部材と、を有し、
   前記トレイには、前記固定軸及び前記トレイ支持部材がそれぞれ挿通される挿通穴が複数設けられ、
   前記トレイ支持部材は、前記固定軸が挿通される軸穴と、前記軸穴の外側に設けられ、径方向に延びて前記トレイを支持するフランジ部と、を有し、
   前記複数のトレイ支持部材が前記複数の電池ユニットをそれぞれ支持した状態で、前記トレイの積層方向に隣接する前記トレイ支持部材は、前記挿通穴の深さ方向における途中の位置で互いに当接され、かつ、前記トレイの積層方向に隣接する前記トレイ支持部材の前記フランジ部の間に前記トレイを挟持し、最下層の前記電池ユニットを支持する前記トレイ支持部材は前記支持台に当接される、電源装置。
2. 前記トレイに積層可能に構成され、前記複数の電池ユニットによる出力電力を制御する制御基板を備える、請求項１に記載の電源装置。

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