JP7731345B2 - 電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置 - Google Patents

Description

本開示は、電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置に関する。

複数の電池セルを備える電池モジュールや電池パックなどの電源装置は、ハイブリッド自動車や電気自動車など車両用の電源や、工場用、家庭用などの蓄電システムの電源などに利用されている（例えば特許文献１参照）。

このような電源装置を構成する電池セルは、異常時に外装缶の内部が高圧になると、開弁してガスを放出するガス排出弁が設けられている。いずれかの電池セルが熱暴走など、何らかの理由で内部が高圧になると、ガス排出弁から高温、高圧のガスが放出される。よって電源装置は、このようなガスを外部に放出するためのガスダクトを設けている。電源装置の外部にガスが高温のまま多く放出されると、発火することがある。しかしながら、電源装置の外部に高温のガスを放出させないようにして、ガスダクト内に高温のガスが留まると、他の電池セルを加熱して熱暴走が拡大することも考えられる。よって、いずれの状態をも回避できる構成が求められるところ、その実現は容易でなかった。

国際公開第２０１４／０２４４５２号

本発明の一態様の目的の一は、電池セルからガスが排出された場合に、安全に外部に排出可能とした電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置を提供することにある。

本発明のある態様に係る電源装置は、外装缶の内圧上昇時に開弁するガス排出弁を上面に設けた電池セルを、複数積層した電池積層体と、前記電池積層体の上面に設けられ、前記ガス排出弁と連通する第一ガスダクトを画成する第一カバーと、前記第一カバーの上面に設けられ、前記第一ガスダクトの上面に第二ガスダクトを画成する第二カバーとを備える電源装置であって、前記第一カバーの上面に、前記第一ガスダクトと第二ガスダクトとを連通する連通孔を複数形成している。

上記構成により、電池セルからガスが排出された場合、第一ガスダクトと第二ガスダクトに分岐させて、ガスを分散して排出することにより、ガスが電源装置内部に滞留することを避けつつ、外部に排出されたガスが発火する事態を抑制できる。

本発明の実施形態１に係る電源装置を示す斜視図である。 図１に示す電源装置の分解斜視図である。 比較例に係る電源装置のガスダクト部分を示す拡大模式断面図である。 実施形態１に係る電源装置のガスダクト部分を示す拡大模式断面図である。 図２のカバー集合体から補強カバーを外した状態を示す分解斜視図である。 図５の分解斜視図である。 図６を斜め下方から見た分解斜視図である。 図１の電源装置から補強カバーを外した状態を示す分解斜視図である。 図１の電源装置で補強カバーを透視状態とした平面図である。 図９のＸ－Ｘ線における要部拡大図付き断面図である。 連通用リブを設けない電源装置のガスダクト部分を示す拡大模式断面図である。 連通用リブを設けた電源装置のガスダクト部分を示す拡大模式断面図である。 エンジンとモータで走行するハイブリッド車に電源装置を搭載する例を示すブロック図である。 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ブロック図である。 蓄電用の電源装置に適用する例を示すブロック図である。

本発明の実施形態は、以下の構成によって特定されてもよい。

本発明の一実施形態に係る電源装置は、上記構成に加えて、前記第一カバーが、前記電池セルの前記ガス排出弁とオフセットさせた位置に、前記連通孔を開口させている。

本発明の他の実施形態に係る電源装置は、上記いずれかの構成に加えて、前記第一カバーが、前記連通孔の周囲に、前記第二カバー側に突出させた連通用リブを設けている。上記構成により、第一カバーがガスの圧力で押圧されて第二ガスダクトへの開口部分が塞がれるように変形する事態を、連通用リブでもって阻止できる。

また、本発明の他の実施形態に係る電源装置は、上記いずれかの構成に加えて、前記第一カバーが、前記複数の連通孔が隣接する間を区画する区画用リブを設けることができる。上記構成により、連通孔から第二ガスダクトに導入された高圧ガスが一箇所に集中して排出されないようにできる。

さらに、本発明の他の実施形態に係る電源装置は、上記いずれかの構成に加えて、前記連通孔が、スリット状に形成されている。

さらにまた、本発明の他の実施形態に係る電源装置は、上記いずれかの構成に加えて、前記第一カバーが樹脂製である。

さらにまた、本発明の他の実施形態に係る電源装置は、上記いずれかの構成に加えて、前記第二カバーが金属製である。

さらにまた、本発明の他の実施形態に係る電源装置は、上記いずれかの構成に加えて、前記電池セルが、上方を開口した角形の外装缶と、前記外装缶の開口を閉塞する封口板とを備えており、前記封口板の中央部分に、前記ガス排出弁を設けており、前記第一ガスダクトは、前記電池セルの積層方向、及び該積層方向と直交する側面方向にガスを排出するよう構成している。上記構成により、電池セルの積層方向に加えて、これと交差する方向にもガスを排出するようにして、ガスの排出を効率的に行うことができる。

さらにまた、本発明の他の実施形態に係る電動車両は、上記何れかの電源装置と、該電源装置から電力供給される走行用のモータと、前記電源装置及び前記モータを搭載してなる車両本体と、前記モータで駆動されて前記車両本体を走行させる車輪とを備える。

さらにまた、本発明の他の実施形態に係る蓄電装置は、上記何れかの電源装置と、該電源装置への充放電を制御する電源コントローラと備えて、前記電源コントローラでもって、外部からの電力により前記電池セルへの充電を可能とすると共に、該電池セルに対し充電を行うよう制御する。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに特定されない。また、本明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。

実施形態に係る電源装置は、ハイブリッド車や電気自動車などの電動車両に搭載されて走行用モータに電力を供給する電源、太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーの発電電力を蓄電する電源、あるいは深夜電力を蓄電する電源など、種々の用途に使用され、とくに大電力、大電流の用途に好適な電源として使用される。以下の例では、電動車両の駆動用の電源装置に適用した実施形態について、説明する。
［実施形態１］

本発明の実施形態１に係る電源装置１００を、図１～図２にそれぞれ示す。これらの図において、図１は実施形態１に係る電源装置１００の分解斜視図、図２は図１に示す電源装置１００の分解斜視図を、それぞれ示している。

これらの図に示す電源装置１００は、複数の電池セル１を積層した電池積層体１０と、この電池積層体１０の両側端面を覆う一対のエンドプレート２０と、エンドプレート２０同士を締結する複数の締結部材１５と、電池積層体１０の上面に設けられたカバー集合体４０を備える。

締結部材１５は、複数の電池セル１の積層方向に沿って延長された板状に形成される。この締結部材１５は、電池積層体１０の対向する側面にそれぞれ配置されて、エンドプレート２０同士を締結する。
（電池積層体１０）

電池積層体１０は、図２に示すように、正負の電極端子２を備える複数の電池セル１と、これら複数の電池セル１の電極端子２に接続されて、複数の電池セル１を並列かつ直列に接続するバスバーを備える。これらのバスバーを介して複数の電池セル１を並列や直列に接続している。電池セル１は、充放電可能な二次電池である。電源装置１００は、複数の電池セル１が並列に接続されて並列電池グループを構成すると共に、複数の並列電池グループが直列に接続されて、多数の電池セル１が並列かつ直列に接続される。図２に示す電源装置１００は、複数の電池セル１を積層して電池積層体１０を形成している。また電池積層体１０の両端面には一対のエンドプレート２０が配置される。このエンドプレート２０同士に、締結部材１５の端部を固定して、積層状態の電池セル１を押圧した状態に固定する。
（電池セル１）

電池セル１は、図２に示すように、厚さに比べて幅が広い、言い換えると幅よりも薄い角形電池で、厚さ方向に積層されて電池積層体１０としている。電池セル１は、例えば、リチウムイオン二次電池とすることができる。また、電池セルは、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等、充電できる全ての二次電池とすることもできる。電池セル１は、密閉構造の外装缶１ａに正負の電極板を電解液と共に収容している。外装缶１ａは、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属板を角形にプレス成形され、開口部を封口板１ｂで気密に密閉している。封口板１ｂは、角型の外装缶１ａと同じアルミニウムやアルミニウム合金で、両端部に正負の電極端子２を固定している。さらに、封口板１ｂは、正負の電極端子２の間に、電池セル１のそれぞれ内部の圧力変化に応じて開弁する安全弁であるガス排出弁１ｃを設けている。

複数の電池セル１は、各電池セル１の厚み方向が積層方向となるように積層されて電池積層体１０を構成している。この際、積層数を通常よりも多めにすることで、電池積層体１０の高出力化を図ることができる。斯かる場合、電池積層体１０は積層方向に延長された長尺のものとなる。電池セル１は、正負の電極端子２を設けている端子面１Ｘを同一平面に配置して、複数の電池セル１を積層して電池積層体１０としている。そして、電池積層体１０の上面を、複数の電池セル１のガス排出弁１ｃを設けた面としている。
（電極端子２）

電池セル１は、図２等に示すように天面である封口板１ｂを端子面１Ｘとして、この端子面１Ｘの両端部に正負の電極端子２を固定している。電極端子２は、突出部を円柱状としている。ただ、突出部は、必ずしも円柱状とする必要はなく、多角柱状又は楕円柱状とすることもできる。

電池セル１の封口板１ｂに固定される正負の電極端子２の位置は、正極と負極が左右対称となる位置としている。これにより、図２に示すように、電池セル１を左右反転させて積層し、隣接して接近する正極と負極の電極端子２をバスバーで接続することで、隣接する電池セル１同士を直列に接続できるようにしている。なお、本発明は、電池積層体を構成する電池セルの個数とその接続状態を特定しない。後述する他の実施形態も含めて、電池積層体を構成する電池セルの個数、及びその接続状態を種々に変更することもできる。

複数の電池セル１は、各電池セル１の厚さ方向が積層方向となるように積層されて、電池積層体１０を構成している。電池積層体１０は、正負の電極端子２を設けている端子面１Ｘ、図２においては封口板１ｂが同一平面となるように、複数の電池セル１を積層している。

電池積層体１０は、隣接して積層される電池セル１同士の間に、絶縁スペーサ１６を介在させてもよい。絶縁スペーサ１６は、樹脂等の絶縁材で薄いプレート状又はシート状に製作されている。絶縁スペーサ１６は、電池セル１の対向面とほぼ等しい大きさのプレート状とする。この絶縁スペーサ１６を互いに隣接する電池セル１の間に積層して、隣接する電池セル１同士を絶縁できる。なお、隣接する電池セル間に配置されるスペーサとしては、電池セルとスペーサの間に冷却気体の流路が形成される形状のスペーサを用いることもできる。また、電池セルの表面を絶縁材で被覆することもできる。例えばＰＥＴ樹脂等のシュリンクフィルムで電池セルの電極部分を除く外装缶の表面を覆ってもよい。この場合は、絶縁スペーサを省略してもよい。また、複数の電池セルを多並列、多直列に接続する電源装置においては、互いに直列に接続される電池セル同士の間に絶縁スペーサを介在させて絶縁する一方、互いに並列に接続される電池セル同士においては、隣接する外装缶同士に電圧差が生じないので、これらの電池セルの間の絶縁スペーサを省略することもできる。

さらに、図２に示す電源装置１００は、電池積層体１０の両端面にエンドプレート２０を配置している。なおエンドプレート２０と電池積層体１０の間に端面スペーサ１７を介在させて、これらを絶縁してもよい。端面スペーサ１７も、樹脂等の絶縁材で薄いプレート状又はシート状に製作できる。

実施形態１に係る電源装置１００は、複数の電池セル１が互いに積層される電池積層体１０において、互いに隣接する複数の電池セル１の電極端子２同士をバスバーで接続して、複数の電池セル１を並列かつ直列に接続する。また、電池積層体１０とバスバーとの間にバスバーホルダを配置してもよい。バスバーホルダを用いることで、複数のバスバーを互いに絶縁し、かつ電池セルの端子面１Ｘとバスバーとを絶縁しながら、複数のバスバーを電池積層体の上面の定位置に配置できる。また、後述するカバー集合体４０をバスバーホルダと統合してもよい。

バスバーは、金属板を裁断、加工して所定の形状に製造される。バスバーを構成する金属板には、電気抵抗が小さく、軽量である金属、例えばアルミニウム板や銅板、あるいはこれらの合金が使用できる。ただ、バスバーの金属板は、電気抵抗が小さくて軽量である他の金属やこれらの合金も使用できる。
（エンドプレート２０）

エンドプレート２０は、図２に示すように、電池積層体１０の両端に配置されると共に、電池積層体１０の両側面に沿って配置される左右一対の締結部材１５を介して締結される。エンドプレート２０は、電池積層体１０の電池セル１の積層方向における両端であって、端面スペーサ１７の外側に配置されて電池積層体１０を両端から挟着している。
（締結部材１５）

締結部材１５は、両端を電池積層体１０の両端面に配置されたエンドプレート２０に固定される。複数の締結部材１５でもってエンドプレート２０を固定し、もって電池積層体１０を積層方向に締結している。各締結部材１５は、図２等に示すように、電池積層体１０の側面に沿う所定の幅と所定の厚さを有する金属製で、電池積層体１０の両側面に対向して配置されている。この締結部材１５には、鉄などの金属板、好ましくは、鋼板が使用できる。金属板からなる締結部材１５は、プレス成形等により折曲加工されて所定の形状に形成される。

締結部材１５は、板状の締結主面１５ａの上下をコ字状に折曲して、折曲片１５ｄを形成している。上下の折曲片１５ｄは、電池積層体１０の左右側面において、電池積層体１０の上下面を隅部から覆う。この締結部材１５は、締結主面１５ａに開口された複数のねじ穴にそれぞれボルト１５ｆを螺合し、エンドプレート２０の外周面に固定している。なお、締結主面１５ａとエンドプレート２０との固定は、必ずしもボルトを用いた螺合に限られず、ピンやリベット等としてもよい。

多数の電池セル１を積層している電源装置１００は、複数の電池セル１からなる電池積層体１０の両端に配置されるエンドプレート２０を締結部材１５で連結することで、複数の電池セル１を拘束するように構成されている。複数の電池セル１を、高い剛性をもつエンドプレート２０や締結部材１５を介して拘束することで、充放電や劣化に伴う電池セル１の膨張、変形、相対移動、振動による誤動作などを抑制できる。
（絶縁シート３０）

また締結部材１５と電池積層体１０の間には、絶縁シート３０が介在される。絶縁シート３０は絶縁性を備える材質、例えば樹脂などで構成され、金属製の締結部材１５と電池セルとの間を絶縁している。図２等に示す絶縁シート３０は、電池積層体１０の側面を覆う平板３１と、この平板３１の上下にそれぞれ設けられた折曲被覆部３２とで構成される。折曲被覆部３２は、締結部材１５の折曲片１５ｄを覆うように、平板３１からコ字状に折曲した後、さらに折り返している。これにより折曲片１５ｄは、上面から側面及び下面にかけて絶縁性の折曲被覆部で覆うことにより、電池セル１と締結部材１５の意図しない導通を回避することができる。

また折曲片１５ｄは、折曲被覆部３２を介して、電池積層体１０の電池セル１の上面及び下面を押圧する。これにより、各電池セル１を上下方向から折曲片１５ｄで押圧して高さ方向に保持し、振動や衝撃等が電池積層体１０に印加されても、各電池セル１が上下方向に位置ずれしないように維持できる。

なお、電池積層体や電池積層体の表面が絶縁されている場合、例えば電池セルが絶縁性のケースに収納されていたり、樹脂製の熱収縮性フィルムで覆われている場合、又は締結部材の表面に絶縁性の塗料やコーティングが施されている場合、あるいは締結部材が絶縁性の材質で構成されている場合等は、絶縁シートを不要とできる。また絶縁シート３０も、電池積層体１０の下面側で締結部材１５の折曲片１５ｄとの絶縁を考慮しなくてよい場合は、折曲被覆部３２を上端側にのみ形成してもよい。例えば電池セル１を熱収縮性フィルムで被覆している場合等が該当する。
（カバー集合体４０）

電源装置１００は、電池積層体１０の上面にカバー集合体４０を設けている。カバー集合体４０は、電池積層体１０を構成する電池セル１のいずれかから、高温高圧のガスが排出された場合に、このガスを電源装置１００の外部に排出するガス排出経路を構成する。なお、カバー集合体４０を、バスバーを保持するバスバーホルダと兼用するように構成してもよい。

カバー集合体４０は、図４の模式断面図に示すように、第一カバー４１と第二カバー４２を備える。第一カバー４１は、電池積層体１０の上面に設けられており、電池積層体１０を構成する電池セル１のガス排出弁１ｃと連通する第一ガスダクト４３を画成する。また第二カバー４２は、第一カバー４１の上面に設けられており、第一ガスダクト４３の上面に第二ガスダクト４４を画成する。さらに第一カバー４１の上面には、第一ガスダクト４３と第二ガスダクト４４とを連通する連通孔５１を複数形成している。この第一カバー４１は、電池セル１のガス排出弁１ｃからオフセットさせた位置に、連通孔５１を開口させている。

このような構成とすることで、電池セル１からガスＧＳが排出された場合、連通孔５１を通じて第一ガスダクト４３と第二ガスダクト４４に分岐させて、ガスを分散して排出することができる。これにより、ガスＧＳが電源装置内部に滞留することを避けつつ、外部に排出されたガスが発火する事態を抑制できる。また、ガス排出用の排出口を複数設けたことで、一つあたりの排出口の開口面積を小さくでき、万一高温ガスが排出された場合でも発火の虞を低減できる。

図３の模式断面図に示す比較例に係る電源装置８００のように、ガスダクトを単体とする構成においては、一の電池セル１から高温高圧のガスＧＳがガス排出弁１ｃから噴出された場合、電源装置８００の外部に排出されずにガスダクト内に滞留してしまうと、この電池セル１に隣接する他の電池セルが加熱されて、熱暴走が連鎖することが考えられる。特に、ガスの排出口が一つの場合、ガスがこの排出口に集中してしまい、排出がスムーズに行えなくなる。また多量のガスが一箇所から排出されると、発火する可能性が高くなることが、本発明者らの試験により判明した。しかしながら、排出口の開口面積を小さくすると、ガスが外部に排出され難くなって電源装置８００に内部に滞留するおそれが生じる。

そこで本実施形態においては、ガスを排出する排出口４５ａ、４５ｂを複数形成することで、ガスの排出量を確保しつつ、排出口一つあたりの開口面積を小さくすることで発火の可能性を低減させたものである。具体的には、図４の模式断面図に示すように、ガスダクトを第一ガスダクト４３と第二ガスダクト４４の二段として、それぞれにガス排出口４５ａ、４５ｂを設けて、ガスを分散させて排出している。この構成であれば、トータルの開口面積を同じとしながらも各ガス排出口あたりの開口面積を小さくすることが可能となり、電源装置の大型化を避けながらも安全性を向上できる。

以下、カバー集合体４０の具体的な構成を、図５～図１０に基づいて説明する。これらの図において、図５は図２のカバー集合体４０から補強カバー６０を外した状態を示す分解斜視図、図６は図５の分解斜視図、図７は図６を斜め下方から見た分解斜視図、図８は図１の電源装置１００から補強カバー６０を外した状態を示す分解斜視図、図９は図１の電源装置１００で補強カバーを透視状態とした平面図、図１０は図９のＸ－Ｘ線における要部拡大図付き断面図を、それぞれ示している。これらの図に示すカバー集合体４０は、下カバー４６と、上カバー５０と、補強カバー６０を備える。上カバー５０が、上述した第一カバー４１に、補強カバー６０が第二カバー４２に、それぞれ対応する。
（下カバー４６）

下カバー４６は、電池積層体１０の上面に設けられており、ガス排出弁１ｃと連通する第一ガスダクト４３を画成している。下カバー４６は、図６～図７に示すように、電池セル１のガス排出弁１ｃと対応する位置に、ガス導入口４７を開口している。また下カバー４６は、図６～図７、図１０等に示すように、多数の邪魔板４８を形成しており、高温高圧のガスが排出されるまでの間に邪魔板４８で進行方向を変更されることにより、勢いを低減させ、温度を低下させる。またガスの排出経路は、電池セル１の積層方向のみならず、これと交差する方向にも設けている。この下カバー４６は、絶縁性に優れた樹脂製、例えばポリカーボネート製とする。
（中間プレート４９）

また下カバー４６の上面には、中間プレート４９を設けている。中間プレート４９は、電池積層体１０の幅方向の中央に設けられ、ガス排出弁１ｃと対向するよう配置されている。また中間プレート４９は、強度に優れた材質、例えば金属製とする。これにより、高温高圧のガスがガス排出経路から排出されたとしても、樹脂製のカバーよりも高強度の金属製の中間プレート４９で受けることにより、ガスが電源装置１００を貫いて直接噴出される事態を回避する。
（上カバー５０）

上カバー５０は、下カバー４６の上面に設けられ、第一ガスダクト４３の上面に第二ガスダクト４４を画成している。この上カバー５０は樹脂製とする。また上カバー５０の上面に、第一ガスダクト４３と第二ガスダクト４４とを連通する連通孔５１を複数形成している。このようにガスダクトを第一ガスダクト４３と第二ガスダクト４４の二層構造とすることで、万一電池セルからガスが排出された場合でも、ガスを第一ガスダクト４３と第二ガスダクト４４に分岐させて、分散して排出することにより、ガスが電源装置内部に滞留することを避けつつ、外部に排出されたガスが発火する事態を抑制できる。また、ガス排出用の排出口を複数設けたことで、一つあたりの断面積を小さくでき、万一高温ガスが排出された場合でも発火の虞を低減できる。
（連通孔５１）

連通孔５１は、すべての電池セルに対応してそれぞれ開口するのでなく、複数の電池セルを受け持つように、離散的に開口することが好ましい。図６等の例では、１２セルの電池セル１を積層した電池積層体１０に対し、積層方向に３箇所、連通孔５１を開口している。

また連通孔５１は、ガス排出弁１ｃと対向する位置でなく、オフセットさせた位置に設けることが好ましい。連通孔５１をガス排出弁１ｃに対して直接開口させないことで、ガスを分散させ易くすることができる。ガス排出弁１ｃは、図２に示す例では電池セル１の封口板１ｂの中央に設けられている。一方、連通孔５１は図６等に示すように、電池セル１の封口板１ｂの左右にあたる位置にそれぞれ開口されている。

連通孔５１は、スリット状に形成することが好ましい。スリットの幅や長さ、また第二ガスダクト４４の高さなどを調整して第二ガスダクト４４の経路面積を設定し、排出されるガスの量を制御することができる。なお図１０等の例では、後述する連通用リブ５２の高さでもって、第二ガスダクト４４の高さを規定している。
（連通用リブ５２）

上カバー５０は、連通孔５１の周囲に、補強カバー６０側に突出させた連通用リブ５２を設けている。このようにすることで、第二ガスダクト４４にガスを導入する経路が阻害される事態を阻止できる。連通用リブを設けない構成においては、図１１の模式断面図に示す電源装置７００のように、高圧のガスがガス排出弁１ｃから排出された際、ガスの圧力で上カバー５０に開口された連通孔５１の周囲が変形して、ガスの排出経路を塞いでしまうことが考えられる。この状態では、ガスが第二ガスダクト４４に案内されず、第二ガスダクト４４を通じてガスを分散させて排出することができなくなる。これに対して、図１２の模式断面図に示すように、連通孔５１の周囲に連通用リブ５２を設けることで、連通孔５１周囲の変形を阻止して、第二ガスダクト４４への開口端が確保され、高圧のガスを第二ガスダクト４４に案内できるようになる。

また連通用リブ５２は、ガスの第二ガスダクト４４への流入を阻害しないよう、連通孔５１の全周でなく一部に設けられる。好ましくは、図９の平面図に示すように、一対の連通用リブ５２を、連通孔５１の両側に対向するように設ける。スリット状の連通孔５１の場合は、スリットの長手方向に交差させるように、一対の連通用リブ５２を配置することが好ましい。またこの例では、樹脂製の上カバー５０に連通用リブ５２を一体に成形している。この構成であれば連通孔５１の周囲に連通用リブ５２を位置決めして簡単に形成できる。ただ、補強カバー側に連通用リブを設けてもよいことはいうまでもない。特に金属製の補強カバーに連通用リブをパンチング加工等で突出させることで、より強固で変形し難い連通用リブを形成できる。
（区画用リブ５３）

さらに上カバー５０は、複数の連通孔５１が隣接する間を区画する区画用リブ５３を設けている。これにより、第二ガスダクト４４を連通孔５１毎に区画することができ、連通孔５１から第二ガスダクト４４に導入された高圧ガスが一箇所に集中して排出されないようにできる。

図６等の例では、１２セルの電池セル１を積層した電池積層体１０に対し、４セル毎に３つに区画し、さらにこれを電池セル１の左右に２分割し、計６区画に分割している。また図６の例では、上カバー５０の上面に区画リブを突出させているが、本発明はこの構成に限らず、例えば補強カバー側から区画リブを突出させてもよいことはいうまでもない。

さらにガス排出経路は、電池セル１の積層方向のみならず、これと交差方向にも設けることが好ましい。このようにガスの排出を交差させた方向からも行うことで、効率良く電源装置の外部に排出して安全性を高めることができる。図９の例では、図において上下方向にもガスが排出されるようにガス排出経路が、第一ガスダクト４３と第二ガスダクト４４にそれぞれ形成されている。
（補強カバー６０）

補強カバー６０は、上カバー５０の上面に設けられる。補強カバー６０と上カバー５０の間で、第二ガスダクト４４が形成される。また補強カバー６０は第二カバーの上面を、連通用リブ５２を介して当接している。このような構成により、万一ガス排出弁から高温高圧のガスが排出されても、上カバー５０の上面を金属製の補強で補強することで、上カバー５０の変形を抑制できる。特に、上カバー５０が変形されると、邪魔板４８を避けた意図しないガスの排出経路が形成される虞があるところ、補強カバー６０で上カバー５０の変形阻止することで、このような事態を回避できる。

以上の電源装置１００は、電動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として利用できる。電源装置１００を搭載する電動車両としては、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やプラグインハイブリッド自動車、あるいはモータのみで走行する電気自動車等の電動車両が利用でき、これらの車両の電源として使用される。なお、電動車両を駆動する電力を得るために、上述した電源装置１００を直列や並列に多数接続して、さらに必要な制御回路を付加した大容量、高出力の電源装置を構築した例として説明する。
（ハイブリッド車用電源装置）

図１３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１００を搭載する例を示す。この図に示す電源装置１００を搭載した車両ＨＶは、車両本体９１と、この車両本体９１を走行させるエンジン９６及び走行用のモータ９３と、これらのエンジン９６及び走行用のモータ９３で駆動される車輪９７と、モータ９３に電力を供給する電源装置１００と、電源装置１００の電池を充電する発電機９４とを備えている。電源装置１００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１００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、例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１００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１００の電池を充電する。なお、車両ＨＶは、図１３に示すように、電源装置１００を充電するための充電プラグ９８を備えてもよい。この充電プラグ９８を外部電源と接続することで、電源装置１００を充電できる。
（電気自動車用電源装置）

また、図１４は、モータのみで走行する電気自動車に電源装置１００を搭載する例を示す。この図に示す電源装置１００を搭載した車両ＥＶは、車両本体９１と、この車両本体９１を走行させる走行用のモータ９３と、このモータ９３で駆動される車輪９７と、このモータ９３に電力を供給する電源装置１００と、この電源装置１００の電池を充電する発電機９４とを備えている。電源装置１００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１００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１００の電池を充電する。また車両ＥＶは充電プラグ９８を備えており、この充電プラグ９８を外部電源と接続して電源装置１００を充電できる。
（蓄電装置用の電源装置）

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。実施形態に係る電源装置は、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の電源として使用することもできる。図１５は、電源装置１００の電池を太陽電池８２で充電して蓄電する蓄電装置を示す。

図１５に示す蓄電装置は、家屋や工場等の建物８１の屋根や屋上等に配置された太陽電池８２で発電される電力で電源装置１００の電池を充電する。この蓄電装置は、太陽電池８２を充電用電源として充電回路８３で電源装置１００の電池を充電した後、ＤＣ／ＡＣインバータ８５を介して負荷８６に電力を供給する。このため、この蓄電装置は、充電モードと放電モードを備えている。図に示す蓄電装置は、ＤＣ／ＡＣインバータ８５と充電回路８３を、それぞれ放電スイッチ８７と充電スイッチ８４を介して電源装置１００と接続している。放電スイッチ８７と充電スイッチ８４のＯＮ／ＯＦＦは、蓄電装置の電源コントローラ８８によって切り替えられる。充電モードにおいては、電源コントローラ８８は充電スイッチ８４をＯＮに、放電スイッチ８７をＯＦＦに切り替えて、充電回路８３から電源装置１００への充電を許可する。また、充電が完了し満充電になると、あるいは所定値以上の容量が充電された状態で、電源コントローラ８８は充電スイッチ８４をＯＦＦに、放電スイッチ８７をＯＮにして放電モードに切り替え、電源装置１００から負荷８６への放電を許可する。また、必要に応じて、充電スイッチ８４をＯＮに、放電スイッチ８７をＯＮにして、負荷８６への電力供給と、電源装置１００への充電を同時に行うこともできる。

さらに、電源装置は、図示しないが、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。

以上のような蓄電システムは、コンピュータサーバのラックに搭載可能なバックアップ電源装置、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源装置、家庭内用または工場用の蓄電用電源、街路灯の電源等、太陽電池と組み合わせた蓄電装置、信号機や道路用の交通表示器などのバックアップ電源用などの用途に好適に利用できる。

本発明に係る電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置は、ハイブリッド車、燃料電池自動車、電気自動車、電動オートバイ等の電動車両を駆動するモータの電源用等に使用される大電流用の電源として好適に利用できる。例えばＥＶ走行モードとＨＥＶ走行モードとを切り替え可能なプラグイン式ハイブリッド電気自動車やハイブリッド式電気自動車、電気自動車等の電源装置が挙げられる。またコンピュータサーバのラックに搭載可能なバックアップ電源装置、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源装置、家庭内用、工場用の蓄電用電源、街路灯の電源等、太陽電池と組み合わせた蓄電装置、信号機等のバックアップ電源用等の用途にも適宜利用できる。

１００、７００、８００…電源装置
１…電池セル
１Ｘ…端子面
１ａ…外装缶
１ｂ…封口板
１ｃ…ガス排出弁
２…電極端子
１０…電池積層体
１５…締結部材；１５ａ…締結主面；１５ｄ…折曲片
１５ｆ…ボルト
１６…絶縁スペーサ
１７…端面スペーサ
２０…エンドプレート
３０…絶縁シート；３１…平板；３２…折曲被覆部
４０…カバー集合体
４１…第一カバー
４２…第二カバー
４３…第一ガスダクト
４４…第二ガスダクト
４５ａ、４５ｂ…ガス排出口
４６…下カバー
４７…ガス導入口
４８…邪魔板
４９…中間プレート
５０…上カバー
５１…連通孔
５２…連通用リブ
５３…区画用リブ
６０…補強カバー
８１…建物
８２…太陽電池
８３…充電回路
８４…充電スイッチ
８５…ＤＣ／ＡＣインバータ
８６…負荷
８７…放電スイッチ
８８…電源コントローラ
９１…車両本体
９３…モータ
９４…発電機
９５…ＤＣ／ＡＣインバータ
９６…エンジン
９７…車輪
９８…充電プラグ
ＧＳ…ガス
ＨＶ、ＥＶ…車両

Claims (10)

1. 外装缶の内圧上昇時に開弁するガス排出弁を上面に設けた電池セルを、複数積層した電池積層体と、
   前記電池積層体の上面に設けられ、前記ガス排出弁と連通する第一ガスダクトを画成する第一カバーと、
   前記第一カバーの上面に設けられ、前記第一ガスダクトの上面に第二ガスダクトを画成する第二カバーと、
   を備える電源装置であって、
   前記第一カバーの上面に、前記第一ガスダクトと第二ガスダクトとを連通する連通孔を複数形成しており、
   前記第一カバーは、前記複数の連通孔が隣接する間を区画する区画用リブを設けてなる電源装置。
2. 請求項１に記載の電源装置であって、
   前記第二カバーが金属製である電源装置。
3. 外装缶の内圧上昇時に開弁するガス排出弁を上面に設けた電池セルを、複数積層した電池積層体と、
   前記電池積層体の上面に設けられ、前記ガス排出弁と連通する第一ガスダクトを画成する第一カバーと、
   前記第一カバーの上面に設けられ、前記第一ガスダクトの上面に第二ガスダクトを画成する第二カバーと、
   を備える電源装置であって、
   前記第一カバーの上面に、前記第一ガスダクトと第二ガスダクトとを連通する連通孔を複数形成しており、
   前記第二カバーが金属製である電源装置。
4. 請求項１～３のいずれか一項に記載の電源装置であって、
   前記第一カバーは、前記電池セルの前記ガス排出弁とオフセットさせた位置に、前記連通孔を開口させてなる電源装置。
5. 請求項１～４のいずれか一項に記載の電源装置であって、
   前記第一カバーは、前記連通孔の周囲に、前記第二カバー側に突出させた連通用リブを設けてなる電源装置。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の電源装置であって、
   前記連通孔が、スリット状に形成されてなる電源装置。
7. 請求項１～６のいずれか一項に記載の電源装置であって、
   前記第一カバーが樹脂製である電源装置。
8. 請求項１～７のいずれか一項に記載の電源装置であって、
   前記電池セルは、
   上方を開口した角形の外装缶と、
   前記外装缶の開口を閉塞する封口板と、
   を備えており、
   前記封口板の中央部分に、前記ガス排出弁を設けており、
   前記第一ガスダクトは、前記電池セルの積層方向、及び該積層方向と直交する側面方向にガスを排出するよう構成してなる電源装置。
9. 請求項１～８のいずれか一に記載の電源装置を備える車両であって、
   前記電源装置と、該電源装置から電力供給される走行用のモータと、前記電源装置及び前記モータを搭載してなる車両本体と、前記モータで駆動されて前記車両本体を走行させる車輪とを備える車両。
10. 請求項１～８のいずれか一に記載の電源装置を備える蓄電装置であって、
    前記電源装置と、該電源装置への充放電を制御する電源コントローラとを備えており、前記電源コントローラでもって、外部からの電力により前記電池セルへの充電を可能とすると共に、該電池セルに対し充電を行うよう制御する蓄電装置。