JPWO2020026962A1 - 電源装置及びこれを備える車両 - Google Patents

Abstract

複数枚の二次電池セルを積層した電池積層体の締結を安定的に維持させるために、電源装置（１００）は、扁平な直方体形状の複数の二次電池セル（１）と、複数の二次電池セル（１）を積層した電池積層体（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（３０）とを備える。複数の締結部材（３０）の各々は、複数の二次電池セル（１）の積層方向に沿って延長された板状で、電池積層体（１０）の対向する面にそれぞれ配置されて、板状の両端にそれぞれ貫通孔（３２）を開口している。一対のエンドプレート（２０）の各々は、複数の締結部材（３０）のうち電池積層体（１０）の対向する面に配置されている一対の締結部材（３０）の貫通孔に挿入されるパイプ部（２１）を備えている。

Description

本発明は、電源装置及びこれを備える車両に関する。

電源装置は、車両の駆動用の電源装置や蓄電用の電源装置等に利用されている。このような電源装置は、充放電可能な複数の二次電池セルを複数枚積層している。一般的には、図１５の斜視図に示すように、電源装置９００は角型の外装缶の二次電池セル９０１を積層した電池積層体の両側の端面にそれぞれエンドプレート９２０を配置し、エンドプレート９２０同士を金属製のバインドバー９３０で締結している。

二次電池セルは、充放電を繰り返すと外装缶が膨張、収縮する。特に近年の高容量化の要求に伴い、二次電池セル一枚あたりの高容量化が進んでおり、この結果、膨張量も大きくなる傾向にある。このような二次電池セルを多数枚積層して締結している電池積層体においては、膨張時に強い負荷が印加される。この結果、バインドバーを固定しているネジが破断することが考えられる。

特開平９−１２０８０８号公報

本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、その目的の一は、複数枚の二次電池セルを積層した電池積層体の締結を安定的に維持可能な電源装置及びこれを備える車両を提供することにある。

本発明のある側面に係る電源装置は、扁平な直方体形状の複数の二次電池セルと、前記複数の二次電池セルを積層した電池積層体の両側端面を覆う一対のエンドプレートと、前記エンドプレート同士を締結する複数の締結部材とを備える。前記複数の締結部材の各々は、前記複数の二次電池セルの積層方向に沿って延長された板状で、前記電池積層体の対向する面にそれぞれ配置されて、板状の両端にそれぞれ貫通孔を開口している。前記一対のエンドプレートの各々は、前記複数の締結部材のうち前記電池積層体の対向する面に配置されている一対の締結部材の貫通孔に挿入されるパイプ部を備えている。

上記構成によると、パイプ部で広い面積で応力を受けることで応力の集中を避けて分散させることで、耐久性を向上させ長期に渡って安定的に電池積層体の締結力を保持できる。

実施形態１に係る電源装置を示す斜視図である。 図１の電源装置の分解斜視図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における水平断面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線における垂直断面図である。 図１のエンドプレートの分解斜視図である。 実施形態２に係る電源装置の斜視図である。 実施形態３に係る電源装置のエンドプレートの分解斜視図である。 実施形態４に係る電源装置のエンドプレートの分解水平断面図である。 実施形態５に係るエンドプレートの分解平面図である。 実施形態６に係るエンドプレートの分解平面図である。 実施形態７に係る電源装置の斜視図である。 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。 従来の電源装置を示す斜視図である。

まず、本発明の一つの着目点について説明する。上記特許文献１に例示される電源装置が備えるバインドバーには、比較的強い荷重に耐えられるように金属が用いられる。金属は、曲げ強度や引っ張り強度等、荷重の受け方によって強度が異なる。バインドバーの材料として用いられる典型的な金属は、引っ張り強度に優れており、バインドバーの変形を抑制できる特徴がある。しかしながら、バインドバーを固定しているネジには、剪断方向の負荷がかかり、ネジが破断するおそれがある。一方、近年、二次電池セルの高性能化に伴い、膨張量が増加傾向にある。そのため、特許文献１に例示される構成では、バインドバーの変形を防止できたとしても、ネジの破断を防止することができないおそれがあり、近年は、このような構成が採用されることが少なくなっている。このような実情に鑑み、本発明者らは、バインドバーの引っ張り強度を有効に活用できる構成の電源装置を検討した結果、バインドバーを固定する締結部材に負荷がかかりにくくすることのできる新しい構成の電源装置を着想するに至った。

本発明の一実施形態に係る電源装置は、扁平な直方体形状の複数の二次電池セルと、前記複数の二次電池セルを積層した電池積層体の両側端面を覆う一対のエンドプレートと、前記エンドプレート同士を締結する複数の締結部材とを備える。前記複数の締結部材の各々は、前記複数の二次電池セルの積層方向に沿って延長された板状で、前記電池積層体の対向する面にそれぞれ配置されて、板状の両端にそれぞれ貫通孔を開口している。前記一対のエンドプレートの各々は、前記複数の締結部材のうち前記電池積層体の対向する面に配置されている一対の締結部材の貫通孔に挿入されるパイプ部を備えている。

また本発明の他の実施形態に係る電源装置は、前記一対のエンドプレートの各々が、さらに前記パイプ部を受ける凹部を有するプレート部を備えている。

本発明の一実施形態に係る電源装置は、前記複数の二次電池セルの各々が、開口を有する外装缶と、前記外装缶の開口を封止する封口板とを備えており、前記複数の締結部材のうちの少なくとも一つが、前記電池積層体を構成する面の内、前記封口板の面に配置されている。上記構成により、締結部材で封口板を押圧することができる。

また本発明の他の実施形態に係る電源装置は、前記パイプ部が、両端縁にそれぞれパイプ穴を開口しており、電源装置はさらに前記貫通孔と前記パイプ穴とに挿通されるフランジボルトを備えており、該フランジボルトが前記貫通孔よりも大きい径のフランジを有している。上記構成により、螺合により容易に締結力を調整しながら締結部材をエンドプレートに固定できる。

さらに本発明の他の実施形態に係る電源装置は、前記パイプ部は、両端縁にそれぞれパイプ穴を開口しており、電源装置はさらに前記貫通孔と前記パイプ穴とに挿通され、前記パイプ穴に圧入される圧入ピンを備えており、該圧入ピンが前記貫通孔よりも大きい径のフランジを有している。上記構成により、ねじを用いることなく容易に締結部材をエンドプレートに固定できる利点が得られる。

前記パイプ部は、外形を円柱状として、前記凹部が、前記パイプ部の側面に応じて湾曲形状に形成されていてもよい。上記構成により、締結部材に印加される応力を、パイプ部とプレート部との曲面を介して受けることで応力集中を緩和させ、プレート部に分散させることで安定的に保持して信頼性を高めることができる。

また前記プレート部が、前記二次電池セルを被覆できる大きさに形成され、前記凹部を、前記プレート部の左右の対称な位置に形成してもよい。

さらに前記プレート部とパイプ部とを溶接してもよい。

さらにまた本発明の他の実施形態に係る車両は、上記の電源装置と、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。

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品の寸法、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若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。

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。
［実施形態１］

本発明の実施形態１に係る電源装置１００の斜視図を図１に、その分解斜視図を図２に、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における水平断面図を図３に、図１のＩＶ−ＩＶ線における垂直断面図を図４に、それぞれ示す。これらの図に示す電源装置１００は、正負の電極端子２を備える複数の二次電池セル１と、これら複数の二次電池セル１の電極端子２に接続されて、複数の二次電池セル１を並列かつ直列に接続するバスバー３を備える。複数の二次電池セル１は、バスバー３を介して並列や直列に接続される。二次電池セル１は、充放電可能な二次電池である。電源装置１００は、複数の二次電池セル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、多数の二次電池セル１が並列かつ直列に接続される。図１及び図２に示す電源装置１００は、複数の二次電池セル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３０の端部を固定して、積層状態の二次電池セル１を加圧状態に固定する。
（二次電池セル１）

二次電池セル１は、幅広面である主面の外形を四角形とする角形電池であって、幅よりも厚さを薄くしている。さらに、二次電池セル１は、充放電できる二次電池であって、リチウムイオン二次電池としている。ただし、本発明は、二次電池セルを角形電池には特定せず、またリチウムイオン二次電池にも特定しない。二次電池セルには、充電できる全ての電池、たとえばリチウムイオン二次電池以外の非水系電解液二次電池やニッケル水二次電池セルなども使用できる。

二次電池セル１は、図２に示すように、正負の電極板を積層した電極体を外装缶１ａに収納して、電解液を充填して気密に密閉している。外装缶１ａは、底を閉塞する四角い筒状に成形しており、この上方の開口部を金属板の封口板１ｂで気密に閉塞している。外装缶１ａは、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属板を深絞り加工して形成される。封口板１ｂは、外装缶１ａと同じように、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属板で形成される。封口板１ｂは、外装缶１ａの開口部に挿入され、封口板１ｂの外周と外装缶１ａの内周との境界にレーザー光を照射して、封口板１ｂを外装缶１ａにレーザー溶接して気密に固定している。
（電極端子２）

二次電池セル１は、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。

二次電池セル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、二次電池セル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３で接続することで、隣接する二次電池セル１同士を直列に接続できるようにしている。
（電池積層体１０）

複数の二次電池セル１は、各二次電池セル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、複数の二次電池セル１を積層している。

電池積層体１０は、隣接して積層される二次電池セル同士の間に、絶縁スペーサを介在させてもよい。絶縁スペーサは、樹脂等の絶縁材で薄いプレート状またはシート状に形成されている。絶縁スペーサは、二次電池セルの対向面とほぼ等しい大きさのプレート状とする。この絶縁スペーサを互いに隣接する二次電池セルの間に積層して、隣接する二次電池セル同士を絶縁できる。

なお、隣接する二次電池セル間に配置されるスペーサとしては、二次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、二次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チューブで二次電池セルの電極部分を除く外装缶の表面を熱溶着させてもよい。この場合は、絶縁スペーサを省略してもよい。また、複数の二次電池セルを多並列、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二次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二次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、これらの二次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と電池積層体の間に端面スペーサを介在させて、これらを絶縁してもよい。端面スペーサも、樹脂等の絶縁材で薄いプレート状またはシート状に形成できる。

電池積層体１０は、隣接する二次電池セル１の正負の電極端子２に金属製のバスバー３が接続されて、このバスバー３を介して複数の二次電池セル１が並列かつ直列に接続される。電池積層体１０は、互いに並列に接続されて並列電池グループを構成する複数の二次電池セル１においては、端子面１Ｘの両端部に設けた正負の電極端子２が左右同じ向きとなるように積層され、互いに直列に接続される並列電池グループを構成する二次電池セル１同士においては、端子面１Ｘの両端部に設けた正負の電極端子２が左右逆向きとなるように複数の二次電池セル１が積層されている。ここで、図１〜図２に示す実施形態１に係る電源装置１００では、１２個の二次電池セル１を厚さ方向に積層して電池積層体１０としており、４個の二次電池セル１を並列に接続して並列電池グループとすると共に、３組の並列電池グループを直列に接続して１２個の二次電池セル１を４並列３直列に接続している。したがって、図２に示す電池積層体１０は、並列電池グループを構成する４個の二次電池セル１を正負の電極端子２が左右同じ向きとなるように積層すると共に、同じ向きに積層された４個ずつの二次電池セル１からなる３組の並列電池グループを、正負の電極端子２が交互に左右逆向きとなるように積層している。ただ、本発明は、電池積層体を構成する二次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二次電池セルの個数、及びその接続状態を種々に変更することもできる。
（バスバー３）

実施形態１に係る電源装置１００は、複数の二次電池セル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二次電池セル１の電極端子２同士をバスバー３で接続して、複数の二次電池セル１を並列かつ直列に接続する。

バスバー３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３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。ただし、バスバー３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。また、電池積層体１０とバスバー３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によって複数のバスバーを互いに絶縁し、かつ二次電池セルの端子面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。
（エンドプレート２０）

エンドプレート２０は、図１〜図４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締結部材３０を介して締結される。エンドプレート２０は、電池積層体１０の二次電池セル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３０）

締結部材３０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３０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。締結部材３０は、電池積層体１０の上面に沿う所定の幅と所定の厚さを有する金属板で、電池積層体１０の上下面に対向して配置されている。この締結部材３０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３０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。

この締結部材３０は、図１〜図４に示すように、電池積層体１０の積層方向に延長された板状に形成される。いいかえると、端縁を折曲してない平板状に形成されている。このような構成の締結部材３０を用いて、端縁をエンドプレート２０に固定することで、二次電池セル１の膨張時に生じる剪断応力に対する耐性を増すことができる。すなわち、図１５に示す従来の電源装置９００で用いているコ字状に折曲したバインドバー９３０では、折曲部分に剪断応力が集中し易くなり、この部分で破断が生じることが考えられる。そこで、このような折曲部分を設けない、平板状に締結部材３０を構成することで、応力が集中し易くなる部位の発生を回避して、締結部材３０の全体で応力を受けるようにして、耐性を向上させることが可能となる。
（貫通孔３２）

板状の締結部材３０の両端には、それぞれ貫通孔３２が開口されている。締結部材３０は、電池積層体１０の対向する面にそれぞれ配置されて、貫通孔３２を同軸上に配置している。

以上の構成の締結部材は、曲げ加工等、寸法公差が大きくなるような加工部分がないため、高い寸法精度で成形することができる。そのため、電源装置の組み立ての際、所定の圧力で加圧された状態の電池積層体の寸法に合わせて、貫通孔３２を形成するための穴空けを施すことで、締結部材による圧縮力のバラツキを抑制することができる。

一方、エンドプレート２０は、パイプ部２１とプレート部２３で構成される。パイプ部２１は、端縁にパイプ穴２２を開口している。パイプ穴２２は図４の垂直断面図に示すように、パイプ部２１を貫通する貫通孔とすることができる。これにより、パイプ部２１を中空のパイプとして軽量化とコスト低減が図られる。あるいはパイプ部を中実の円柱状として、端面にそれぞれ、一定深さでパイプ穴を形成してもよい。中実のパイプ部とすることで、パイプ部の強度を増して応力に対する剛性を高めることができる。
（プレート部２３）

またプレート部２３は、図３の水平断面図に示すように、パイプ部２１を受ける凹部２６を左右に形成している。このプレート部２３は、一対のパイプ部２１を左右の凹部２６にそれぞれ連結する。この状態で、パイプ部２１のパイプ穴２２を、締結部材３０の貫通孔３２と一致させて固定される。この構成によって、パイプ部２１で受けた応力をプレート部２３に伝達することで、応力を広い面積で受けることにより分散させることができる。すなわち応力の集中を避けることで剛性を高め、耐久性を向上させて長期に渡って安定的に電池積層体１０の締結力を保持できる。特に、上述の通り締結部材３０を板状として折曲部分をなくしたことで、締結部材３０の折曲部分といった特定の部位に応力が集中する自体を避けたことと相俟って、締結部材３０と固定するエンドプレート２０側でも、パイプ部２１で応力を受ける構成としたことで、剪断応力の発生を避けて長期に渡って安定的に電池積層体１０の締結力を維持できる。

締結部材３０は、電池積層体１０の対向する面にそれぞれ配置される。図１〜図４の例では、電池積層体１０の上下面にそれぞれ、締結部材３０が配置される。ここで、図１等に示すように、各二次電池セル１の電極端子２が表出されるように、締結部材３０は電極端子２の位置とずらして配置される。またこの構成では、二次電池セル１の封口板１ｂの面に締結部材３０を配置することで、締結部材３０で封口板１ｂの上面を押圧することができる。

エンドプレート２０のプレート部２３は、外形を四角形としており、電池積層体１０の端面に対向して配置されている。図１〜図４に示すプレート部２３は、二次電池セル１の外形とほぼ等しい外形としている。ずなわち、図に示すプレート部２３は、左右方向の幅を二次電池セル１の幅とほぼ等しくすると共に、上下方向の高さを二次電池セル１の高さとほぼ等しくしている。なお、本明細書において、上下方向とは図における上下方向とし、左右方向は、図における左右方向であって、電池の積層方向と直交する水平方向を意味するものとする。
（パイプ部２１）

一方、パイプ部２１は、プレート部２３の高さとほぼ等しい長さ、又はこれよりも若干大きい高さに設計される。これにより、パイプ部２１の端面のパイプ穴２２をプレート部２３の上端と一致させるか、ここから若干突出させて、締結部材３０と固定できる。なお、締結部材の貫通孔をパイプ部の外形よりも大きくすると、貫通孔にパイプ部を挿通しやすくなるが、強度の観点では、パイプ部の外形と締結部材の貫通孔の大きさは、同程度とすることが好ましい。

パイプ部２１は、外形を円柱状とすることが好ましい。またプレート部２３の凹部２６は、パイプ部２１の円柱状の側面に応じて湾曲形状に形成する。凹部２６を湾曲部とすることで、締結部材３０に印加される応力を、パイプ部２１とプレート部２３との曲面を介して受けることで応力集中を緩和させる効果がさらに発揮される。逆にパイプ部２１を角柱状とすると、これを受けるプレート部２３の凹部２６の折曲部分に応力が集中して破断が生じる懸念がある。これに対して曲面状で受けることにより、このような応力の集中箇所の発生を避けて分散効果を高め、もって信頼性の向上が見込まれる。
（パイプ穴２２）

パイプ部２１の端面に開口されたパイプ穴２２は、内面にねじ溝を切ったねじ穴とできる。図５の例では、貫通孔３２とパイプ穴２２とを螺合するフランジボルト４０でもって、締結部材３０とパイプ部２１とを螺合している。このように螺合を採用することで、容易に締結力を調整しながら締結部材３０をエンドプレート２０に固定できる。
［実施形態２］

ただ本発明は、締結部材とパイプ部２１の固定構造を螺合に限定しない。例えばピンやリベットの圧入やかしめ、溶接等とすることもできる。例えば実施形態２として図６に示す電源装置においては、圧入ピン４２を貫通孔３２とパイプ穴２２とに打ち込んで固定している。これにより、螺合よりも簡単な工程で締結部材３０をエンドプレート２０Ｂに固定できる利点が得られる。

貫通孔３２は、円柱状のパイプ部２１の外径と同じ大きさとしてもよい。この場合、貫通孔３２にパイプ部２１を挿入した状態で締結部材３０とパイプ部２１の上面とが同一平面となるように設計される。例えばパイプ部２１の長さを、プレート部２３の高さよりも締結部材３０の厚さ２枚分に設計する。これにより、パイプ部２１の上下を貫通孔３２に挿入してパイプ部２１の端面を締結部材３０と同一平面とし、パイプ穴２２にフランジボルト４０や圧入ピン４２を固定して、パイプ部２１と締結部材３０とを強固に固定できる。

プレート部２３とパイプ部２１とは、予め固定することが好ましい。図５の例では、プレート部２３とパイプ部２１とを溶接している。溶接にはＭＩＧ溶接等が利用できる。
［実施形態３］

ただ、必ずしもプレート部２３とパイプ部とを固定する必要はない。例えば実施形態３として図７の分解斜視図に示す電源装置のエンドプレート２０Ｃのように、凹部２６にパイプ部２１を連結する構成としてもよい。パイプ部２１を締結部材３０と固定することで、必然的に電池積層体の左右両面からパイプ部２１でプレート部２３が挟持され押圧されて、パイプ部２１とプレート部２３が強固に結合されることとなる。
［実施形態４］

またプレート部２３は、金属板を折曲した第一プレート２４と、第一プレート２４よりも厚い平板状で一面に凹部２６を形成した第二プレート２５とを組み合わせて構成される。第一プレート２４と第二プレート２５は、いずれもプレス成型等によって形成できる。あるいは第二プレート２５は切削や鋳型などによって成形してもよい。これら第一プレート２４や第二プレート２５は、ＳＵＳや鉄等の剛性の高い金属性とする。また第一プレート２４と第二プレート２５は、予め接合されて固定されていることが好ましい。ただ、第一プレート２４と第二プレート２５を固定せず、図８に示す実施形態４に係るエンドプレート２０Ｄのように、上述の通り締結部材３０との固定によって結合する構成としてもよい。
［実施形態５］

さらにプレート部は、第一プレートと第二プレートに分割せず、予め一体に形成することもできる。このような例を実施形態５に係る電源装置のプレート部２３’として、図９に示す。このエンドプレート２０Ｅのプレート部２３’は一枚物の金属板で構成され、第一プレートと第二プレートの接合の手間を省ける利点が得られる。
［実施形態６］

さらにプレート部は、一枚の金属板を折曲して形成してもよい。このような例を実施形態６に係る電源装置用のエンドプレートとして、図１０の断面図に示す。このプレート部２３Ｅは、実施形態１等と比較してエンドプレート２０Ｆの重量を大幅に軽量化でき、また部材コストを低減できる。さらにエンドプレート２０Ｆを変形し易くできるので、二次電池セルの膨張時にエンドプレート２０Ｆ自体を変形させて膨張による変位を吸収できる効果も得られる。

上述したエンドプレートは、パイプ部２１を複数、上下に渡して締結部材３０と固定している。図１等の例では、プレート部２３の左右にそれぞれパイプ部２１を配置し、一対のパイプ部２１をそれぞれ、締結部材３０と固定している。これによって左右のパイプ部２１で二次電池セル膨張時の応力を分散して受け、プレート部２３に伝達して広い面積にて対抗することが可能となる。好ましくは、凹部２６をプレート部２３の左右の対称な位置に形成する。これによって左右のパイプ部２１で受ける応力をプレート部２３で均等に分散して、バランスよく耐性を発揮させることができる。
［実施形態７］

以上の例では、各エンドプレート２０にパイプ部２１を２本設けて、電池積層体１０の上面及び下面にそれぞれ２本の締結部材３０で締結する構成を示した。ただ本発明はこの構成に限らず、パイプ部や締結部材を３本以上配置してもよい。一例として、実施形態７に係る電源装置７００を、図１１の斜視図に示す。この図に示すエンドプレート２０Ｇは、プレート部２３Ｇにパイプ部２１と締結部材３０をそれぞれ３本配置している。このように締結部材を増やすことで、電池積層体の締結力をさらに高めることができる。また締結部材の数を増やす他、締結部材の幅を変化させることでも締結力を調整できる。ただ、締結部材を増やしたり幅を広くすると、二次電池セルの封口板を覆う面積が増えるため、封口板に設けられた電極端子を表出させる妨げとなることが考えられる。よって、二次電池セルの容量や予想される膨張量、求められる締結力や電極端子の位置に応じて、締結部材３０の数や幅、配置位置を調整する。

以上の電源装置は、車載用の電源として利用できる。電源装置を搭載する車両としては、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド車やプラグインハイブリッド車、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、車両を駆動する電力を得るために、上述した電源装置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１００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１２は、エンジンとモータの両方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。この図に示す電源装置を搭載した車両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１２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１３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。
（蓄電システム）

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。各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システムの電源として使用することもできる。図１４は、電源装置１００の電池を太陽電池で充電して蓄電する蓄電システムを示す。この図に示す蓄電システムは、図に示すように、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。さらに、この蓄電システムは、電源装置１００に蓄電した電力を、ＤＣ／ＡＣインバータ８５を介して負荷８３に供給する。

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システム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…電源装置、１…二次電池セル、１Ｘ…端子面、１ａ…外装缶、１ｂ…封口板、２…電極端子、３…バスバー、１０…電池積層体、２０、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆ、２０Ｇ…エンドプレート、２１…パイプ部、２２…パイプ穴、２３、２３’、２３Ｅ、２３Ｇ…プレート部、２４…第一プレート、２５…第二プレート、２６…凹部、３０…締結部材、３２…貫通孔、４０…フランジボルト、４２…圧入ピン、８１…建物、８２…太陽電池、８３…負荷、８５…ＤＣ／ＡＣインバータ、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、９００…電源装置、９０１…二次電池セル、９２０…エンドプレート、９３０…バインドバー、ＨＶ…車両、ＥＶ…車両。

Claims (9)

1. 扁平な直方体形状の複数の二次電池セルと、
   前記複数の二次電池セルを積層した電池積層体の両側端面を覆う一対のエンドプレートと、
   前記エンドプレート同士を締結する複数の締結部材と、を備える電源装置であって、
   前記複数の締結部材の各々は、前記複数の二次電池セルの積層方向に沿って延長された板状で、前記電池積層体の対向する面にそれぞれ配置されて、板状の両端にそれぞれ貫通孔を開口しており、
   前記一対のエンドプレートの各々は、前記複数の締結部材のうち前記電池積層体の対向する面に配置されている一対の締結部材の貫通孔に挿入されるパイプ部を備えてなる電源装置。
2. 前記一対のエンドプレートの各々は、さらに、前記パイプ部を受ける凹部を有するプレート部を備えてなる電源装置。
3. 請求項１又は２に記載の電源装置であって、
   前記複数の二次電池セルの各々は、開口を有する外装缶と、前記外装缶の開口を封止する封口板とを備えており、
   前記複数の締結部材のうちの少なくとも一つが、前記電池積層体を構成する面の内、前記封口板の面に配置されてなる電源装置。
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、
   前記パイプ部は、両端縁にそれぞれパイプ穴を開口しており、
   電源装置はさらに、前記貫通孔と前記パイプ穴とに挿通されるフランジボルトを備えており、該フランジボルトが前記貫通孔よりも大きい径のフランジを有している電源装置。
5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の電源装置であって、
   前記パイプ部は、両端縁にそれぞれパイプ穴を開口しており、
   電源装置はさらに、前記貫通孔と前記パイプ穴とに挿通され、前記パイプ穴に圧入される圧入ピンを備えており、該圧入ピンが前記貫通孔よりも大きい径のフランジを有している電源装置。
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、
   前記パイプ部が、外形を円柱状として、
   前記凹部が、前記パイプ部の側面に応じて湾曲形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、
   前記プレート部が、前記二次電池セルを被覆できる大きさに形成され、
   前記凹部を、前記プレート部の左右の対称な位置に形成してなる電源装置。
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、
   前記プレート部とパイプ部とを溶接してなる電源装置。
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。

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