JP2015187912A - Method for manufacturing power supply device, power supply device, and electrically driven vehicle and power storage device having the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池を複数接続した電源装置、及びこの電源装置を備える電動車両及び蓄電装置並びに電源装置の製造方法に関し、特にハイブリッド車、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に搭載されて車両を走行させるモータの電源装置、あるいは家庭用、工場用の蓄電用途等に使用される大電流用の電源に電力を供給する電源装置、及び電源装置を備える電動車両並びに蓄電装置、及び電源装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a power supply device in which a plurality of batteries are connected, and an electric vehicle and a power storage device including the power supply device, and a method of manufacturing the power supply device, and particularly, mounted on an electric vehicle such as a hybrid vehicle, a fuel cell vehicle, an electric vehicle, and an electric motorcycle. Power supply device for the motor that is driven to drive the vehicle, or a power supply device that supplies power to a power source for large current used for household or factory power storage applications, and an electric vehicle and power storage device including the power supply device, and The present invention relates to a method for manufacturing a power supply device.
複数の電池セルを備える電源装置は、ハイブリッド自動車や電気自動車など車両用の電源装置や、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。このような電源装置では、出力を向上させるため多数の電池セルを直列及び/又は並列に接続している(例えば特許文献1参照)。 A power supply device including a plurality of battery cells is used for a power supply device for a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, or a power source for a power storage system for a factory or a home. In such a power supply device, a large number of battery cells are connected in series and / or in parallel to improve output (see, for example, Patent Document 1).
これらの電池セルは、図20に示すように、電池セル201同士の間にスペーサ205を介在させて積層させ、電池積層体を構成する。さらに電池積層体の両側端面を、エンドプレート203で被覆し、エンドプレート203同士をバインドバー204で締結して電源装置を構成している。
As shown in FIG. 20, these battery cells are stacked by interposing a
このような電源装置を、例えば冷却用の冷却プレート上に載置して固定したり、また車載用の場合は車両のシャーシに固定する。この際、安定的に電源装置を固定し、また電源装置の接触面において熱伝導性を高めて放熱性を良くするためには、電源装置の底面が同一平面上に揃うように予め位置決めしておく必要がある。このため、電源装置の組み立て時においては、複数枚の電池セルを積層する際、各電池セルが同一平面となるように位置合わせする必要がある。 Such a power supply device is mounted and fixed on, for example, a cooling plate for cooling, or is fixed to a vehicle chassis in the case of in-vehicle use. At this time, in order to stably fix the power supply device and improve the heat conductivity at the contact surface of the power supply device to improve the heat dissipation, the power supply device is positioned in advance so that the bottom surfaces of the power supply devices are aligned on the same plane. It is necessary to keep. For this reason, when assembling the power supply apparatus, when stacking a plurality of battery cells, it is necessary to align the battery cells so that they are on the same plane.
しかしながら、従来はこのような位置合わせするための機構が無いため、複数枚の電池セルを同一平面上に揃うように整列させることは容易でなく、製造工程において手間がかかっていた。特に、バインドバーによる電池積層体の締結作業は、電池積層体の上面に絶縁性のバスバーホルダなどを固定した後に行う必要があった。これは、金属製のバスバーと電池セルとを絶縁するため、電池セルとバスバーとの間に絶縁性のバスバーホルダを介在させる必要がある。この構成を得るためには、先にバスバーホルダを電池積層体に固定した上で、バインドバーによる締結を行うこととなる。ここで、バインドバーによりエンドプレート同士を締結するためには、図21に示す電源装置210のように、予め治具JGなどによりエンドプレート213を押圧して、エンドプレート213同士の距離が、バインドバー214による締結時よりも若干(図21において距離d分だけ)短くなる状態に保持する必要がある。
However, conventionally, since there is no mechanism for such alignment, it is not easy to align a plurality of battery cells so as to be aligned on the same plane, and it takes time and effort in the manufacturing process. In particular, the fastening operation of the battery stack with the bind bar has to be performed after fixing an insulating bus bar holder or the like on the upper surface of the battery stack. In order to insulate the metal bus bar from the battery cell, it is necessary to interpose an insulating bus bar holder between the battery cell and the bus bar. In order to obtain this configuration, the bus bar holder is first fixed to the battery stack and then fastened with the bind bar. Here, in order to fasten the end plates with the bind bar, as in the
しかしながら、この状態では既に電池セル211及びスペーサ215は治具JGによって強固に押圧されているため、電池セル211同士の間に位置ずれがあっても修正できない。このため、電源装置の組み立て工程においては、早い段階で電池セル及びエンドプレートの位置決めを行う必要があるところ、このような位置決めを行うための機構が従来用意されていなかったため、手作業で行わざるを得ず、作業性が極めて悪いという問題があった。
However, in this state, since the
本発明は、従来のこのような問題点を解決すべくなされたものである。本発明の主な目的は、電源装置の組み立て時において、電池セルの位置合わせ作業を容易にした電源装置の製造方法、電源装置及びこれを備える電動車両並びに蓄電装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve such conventional problems. A main object of the present invention is to provide a method of manufacturing a power supply device, a power supply device, an electric vehicle including the power supply device, and a power storage device that facilitate battery cell alignment when assembling the power supply device.
上記の目的を達成するために、本発明の電源装置の製造方法によれば、外形を角形とした複数の電池セルと、前記複数の電池セルを積層した電池積層体の各端面をそれぞれ被覆するエンドプレートと、前記エンドプレート同士を締結するための締結手段とを備える電源装置の製造方法であって、前記電池積層体に前記エンドプレートを被覆させた状態で、前記エンドプレートの少なくとも一部に設けられた位置決め部が、前記各電池セルの少なくとも一面と同一平面となるように位置決めさせる工程と、前記エンドプレートを、前記電池積層体の積層方向の厚さが、前記締結手段で締結された状態よりも若干狭くなるように治具で押圧する工程と、前記エンドプレートに前記締結手段を固定する工程と、前記エンドプレートから治具を開放する工程とを含むことができる。これにより、電池積層体を締結手段で締結する前に、位置決め部を基準として複数の電池セルが同一平面に並ぶように位置合わせすることができ、組み立ての作業性を向上できる。 In order to achieve the above object, according to the method of manufacturing a power supply device of the present invention, a plurality of battery cells having a rectangular outer shape and each end surface of a battery stack in which the plurality of battery cells are stacked are respectively covered. A method of manufacturing a power supply device comprising an end plate and a fastening means for fastening the end plates together, wherein at least part of the end plate is covered with the end plate on the battery stack. The step of positioning the provided positioning portion so as to be flush with at least one surface of each battery cell, and the thickness of the battery stack in the stacking direction are fastened by the fastening means. Pressing with a jig so as to be slightly narrower than the state, fixing the fastening means to the end plate, and releasing the jig from the end plate It may include a process. Thereby, before fastening a battery laminated body with a fastening means, it can align so that several battery cells may be located in a line with respect to a positioning part, and can improve the workability | operativity of an assembly.
また、本発明の電源装置によれば、外形を角形とした複数の電池セルと、前記複数の電池セルを積層した電池積層体の各端面をそれぞれ被覆するエンドプレートと、前記エンドプレート同士を締結するための締結手段とを備える電源装置であって、前記エンドプレートの少なくとも一部に、前記各電池セルの少なくとも一面と同一平面となる位置決め部を設けることができる。上記構成により、エンドプレートの位置決め部を利用して複数の電池セルを同一面に揃えることができ、各電池セルの放熱性などを一定に維持できる利点が得られる。 According to the power supply device of the present invention, a plurality of battery cells having a rectangular outer shape, an end plate covering each end surface of the battery stack in which the plurality of battery cells are stacked, and the end plates are fastened together. In the power supply apparatus, a positioning unit that is flush with at least one surface of each battery cell can be provided on at least a part of the end plate. With the above-described configuration, it is possible to align the plurality of battery cells on the same surface using the positioning portion of the end plate, and it is possible to obtain an advantage that the heat dissipation and the like of each battery cell can be maintained constant.
さらに、本発明の他の電源装置によれば、前記位置決め部が、前記エンドプレートの側面に形成されており、前記位置決め部が前記電池セルの側面と同一平面となるように構成できる。上記構成により、電池積層体の側面を利用して、積層、締結時の位置決めを容易に行える。 Furthermore, according to another power supply device of the present invention, the positioning portion is formed on a side surface of the end plate, and the positioning portion can be configured to be flush with the side surface of the battery cell. With the above configuration, positioning at the time of stacking and fastening can be easily performed using the side surface of the battery stack.
さらにまた、本発明の他の電源装置によれば、前記電池セルは、表面を絶縁性のシートで被覆しており、前記位置決め部と同一となる前記電池セルの一面を、前記絶縁カバーで被覆された電池セルの表面とできる。上記構成により、実際の電池セルの外形に応じた位置決めが図られ、製造時の柔軟性を高めることができる。 Furthermore, according to another power supply device of the present invention, the battery cell has a surface covered with an insulating sheet, and one surface of the battery cell that is the same as the positioning portion is covered with the insulating cover. It can be the surface of the battery cell made. With the above configuration, positioning according to the actual outer shape of the battery cell can be achieved, and the flexibility at the time of manufacturing can be increased.
さらにまた、本発明の他の電源装置によれば、前記絶縁カバーを、熱収縮チューブとできる。 Furthermore, according to another power supply device of the present invention, the insulating cover can be a heat shrinkable tube.
さらにまた、本発明の他の電源装置によれば、さらに前記電池積層体を構成する電池セル同士の間に介在される絶縁性のスペーサを備えることができる。 Furthermore, according to another power supply device of the present invention, it is possible to further include an insulating spacer interposed between the battery cells constituting the battery stack.
さらに、本発明に係る電動車両によれば、上記の電源装置を備えることができる。この車両は、前記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。 Furthermore, according to the electric vehicle which concerns on this invention, said power supply device can be provided. The vehicle includes a traveling motor that is supplied with power from the power supply device, a vehicle main body on which the power supply device and the motor are mounted, and wheels that are driven by the motor and cause the vehicle main body to travel.
さらに、本発明に係る蓄電装置によれば、上記の電源装置を備えることができる。この蓄電装置は、前記電源装置への充放電を制御する電源コントローラを備えており、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源装置への充電を可能とすると共に、前記電源装置に対し充電を行うよう制御することができる。 Furthermore, according to the power storage device of the present invention, the power supply device described above can be provided. The power storage device includes a power supply controller that controls charging / discharging of the power supply device, and the power supply controller enables charging of the power supply device with electric power from the outside. It can be controlled to charge.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置の製造方法、電源装置及びこれを備える電動車両並びに蓄電装置を例示するものであって、本発明は電源装置の製造方法、電源装置及びこれを備える電動車両並びに蓄電装置を以下のものに特定しない。なお、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の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。
(実施の形態1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a method for manufacturing a power supply device, a power supply device, an electric vehicle including the power supply device, and a power storage device for embodying the technical idea of the present invention. The manufacturing method of the device, the power supply device, the electric vehicle including the same, and the power storage device are not specified as follows. In addition, the member shown by the claim is not what specifies the member of embodiment. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the constituent members described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention only to the description unless otherwise specified. It is just an example. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same name and symbol indicate the same or the same members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing. In addition, the contents described in some examples and embodiments may be used in other examples and embodiments.
(Embodiment 1)
本発明の実施の形態1に係る電源装置100の模式斜視図を図1に、図1の電源装置100のII−II線における水平断面図を図2に、それぞれ示す。これらの図に示す電源装置100は、複数枚の電池セル1を積層して電池積層体2としている。各電池セル1は、角形の外装缶で構成され、外装缶は幅よりも厚さを薄くした薄型に形成されている。さらに外装缶の表面は、絶縁カバー32が被覆されて絶縁されている。なお、絶縁カバーは必ずしも必須でなく、これを省略することもできる。電池積層体2は、このような電池セル1を複数枚、スペーサ15を介して積層し、さらに端面にエンドプレート3を配置して、エンドプレート3同士を締結手段4で締結している。スペーサ15は、電池セル1同士を絶縁するため、絶縁性の部材で構成される。またエンドプレート3は、電池積層体2を積層した状態で締結するため、金属製等の剛性の高い部材で構成される。さらに締結手段4は、同様に剛性の高い金属板などで構成される。ここでは、金属板を断面視コ字状に折曲して、端部をエンドプレート3にねじ止め等により固定している。
(位置決め部30)
FIG. 1 is a schematic perspective view of a
(Positioning part 30)
またエンドプレート3の少なくとも一部には、各電池セル1の少なくとも一面の、少なくとも一部とほぼ同一平面となる位置決め部30を設けている。図2の例では、エンドプレート3の側面を位置決め部30として、この面を基準として、各電池セル1の側面がほぼ同一平面に揃うように構成している。この構成によって、エンドプレート3の側面を基準として電池積層体2の側面を同一面に揃えやすくなり、積層、締結時の位置決めを容易に行える。特に従来のエンドプレートは、図21に示したように電池セル211よりも大きく形成されていたため、電池セル211の側面よりもエンドプレート213の側面が突出する結果、側面での位置決めが行い難いという問題があった。これに対して本実施の形態によれば、エンドプレート3の側面を電池セル1の側面と同一面としたことで、例えば図3の水平断面図に示すように、電池積層体2の左右の側面から、平板状の治具FTなどを押圧して挟持させることで、左右方向の位置決めを容易にかつ確実に行える。
Further, at least a part of the
また、位置決め部を設ける部位は、エンドプレートの側面に限られず、例えば底面に設けることもできる。このような例を図4の電池積層体2を斜め下方から見た斜視図に示す。この図に示すように、エンドプレート3の底面も位置決め部30Bとして、各電池セル1の底面とそれぞれ一致させる。この場合は、エンドプレート3を積層した電池積層体2を平板FP上に載置するだけで、エンドプレート3や電池セル1の自重によって底面を容易に一致させることができる。これによって、電池積層体2の高さ方向における位置決めを、極めて容易に行える。
Moreover, the site | part which provides a positioning part is not restricted to the side surface of an end plate, For example, it can also provide in a bottom face. Such an example is shown in a perspective view of the
好ましくは、このような位置決め部を複数設ける。特に複数の位置決め部を、互いに交差する方向に設けることが好ましい。すなわち、図3に示したような水平方向での位置決めと、図4に示したような垂直方向での位置決めを共に行うことで、各電池セル1とエンドプレート3とを2次元方向に位置決めでき、締結部材による締結前に電池積層体2の位置合わせを確実に行うことが可能となる。
(実施の形態2)
Preferably, a plurality of such positioning portions are provided. In particular, it is preferable to provide a plurality of positioning portions in directions intersecting each other. That is, by performing both the horizontal positioning as shown in FIG. 3 and the vertical positioning as shown in FIG. 4, each
(Embodiment 2)
また、位置決め部はエンドプレートの一面の全面を用いる構成に限られず、エンドプレートの一部に設けることもできる。例えば図5に示す実施の形態2に係る電源装置200においては、エンドプレート3Cの一部を突出させて、電池セル1の側面と同一となる面を形成して、この面を位置決め部30Cとしている。この構成においても、同様に電池積層体2の側面全体に平板状の治具等を押圧して、容易に水平方向の位置決めを行える。このように、エンドプレートの側面の全体を位置決め部とする必要は必ずしもなく、エンドプレートの一部のみを位置決め部とすることもできる。本明細書においてエンドプレートの一面とは、全面のみを意味するものでなく、このような面の一部のみを位置決め部として利用する形態も含む意味で使用する。
(実施の形態3)
Further, the positioning portion is not limited to the configuration using the entire surface of one end plate, and may be provided on a part of the end plate. For example, in the
(Embodiment 3)
あるいは逆に、図6に示す実施の形態3に係る電源装置300においては、エンドプレート3Dの一部を窪ませて、電池セル1の側面と同一となる面を形成して、この面を位置決め部30Dとしている。この場合は、エンドプレート3Dの位置決め部30Dと接触しつつ、エンドプレート3Dの他の部分と接触しない形状とした治具が必要になる。例えば、エンドプレート3Dの側面から突出する部分に応じた凹部や開口窓を形成した平板状の治具を用意することで、同様に水平面内における電池積層体2の位置決めを図ることができる。
(実施の形態4)
Or, conversely, in
(Embodiment 4)
以上の例では、各電池セル1は外装缶を絶縁カバー32で被覆している。このため位置決め部は、電池セル1の絶縁カバー32の表面高さを基準として、同一面となるように規定している。これにより、電池セルの実際の外形に即した位置合わせが可能となる。
In the above example, each
いいかえると、各電池セルが外装缶を絶縁カバーで被覆されない場合は、外装缶の表面を基準として位置合わせを行う。このような電源装置の例を実施の形態4として図7に示す。この図に示す電源装置400では、各電池セル1Bは外装缶の表面を絶縁カバーで被覆しておらず、よって電池セル1Bの外装缶の側面を基準面として、エンドプレート3Eに設けた位置決め部30Eとの間で位置決めを行っている。このような電池セル1Bは、例えば外装缶を絶縁性の部材で構成した場合、あるいは金属製の外装缶としつつ、表面に絶縁性の塗装を行うなどの表面処理によって絶縁性を達成した場合、あるいは金属製の外装缶を使用しつつ、セパレータの絶縁によって絶縁性を図る場合等が挙げられる。
(電源装置の製造方法)
In other words, when each battery cell does not cover the outer can with an insulating cover, alignment is performed with reference to the surface of the outer can. An example of such a power supply device is shown in FIG. 7 as a fourth embodiment. In the
(Method for manufacturing power supply device)
次に、電源装置の製造方法を図8のフローチャートに基づいて説明する。まず、ステップS1において、電池積層体2を治具JGで押圧する。具体的には、複数枚の電池セル1を、セパレータを介在させて積層し、さらに端面にエンドプレート3を被覆させて電池積層体2を得る。この状態で、図9等に示したように、エンドプレート3に設けられた位置決め部30でもって、各電池セル1の一面がほぼ同一平面に揃うように位置決めさせる。
Next, the manufacturing method of a power supply device is demonstrated based on the flowchart of FIG. First, in step S1, the
次にステップS2において、エンドプレート3を治具JGで押圧して電池積層体2を挟持する。ここでは、図9に示すように、電池積層体2の積層方向の厚さが、締結手段4で締結された状態よりも若干狭くなるように、両側のエンドプレート3の各外側から、それぞれ治具JGでエンドプレート3を挟持するように押圧する。例えば図2の例では、金属板を断面視コ字状に折曲したバインドバーを締結手段4として利用している。この場合、バインドバーのコ字状の内径よりも電池積層体2の積層長さが短くなるように、治具JGで押圧する。これにより、後述する締結手段4の固定作業を容易に行える。
Next, in step S2, the
次にステップS3において、エンドプレート3に締結手段4を固定する。ここでは、治具JGによる挟持によって、エンドプレート3同士の間隔が、締結状態で締結された状態よりも若干狭くなる状態に維持されているため、比較的容易に締結手段4を各エンドプレート3にセットできる。
Next, the fastening means 4 is fixed to the
エンドプレート3に締結部材を固定した後、ステップS4に進み、エンドプレート3から治具JGを開放する。このようにして、電池積層体2が締結手段4で締結された電源装置が得られる。この方法であれば、エンドプレート3を締結手段4で締結する前に、位置決め部30でもって複数の電池セルを同一面に位置決めできるので、組み立て時の作業性を向上できる。また、得られた電源装置では電池セルが同一面に揃えられた状態となるため、例えば放熱板と固定させた際の、放熱板との接触面を各電池セルで均一な状態とでき、放熱の信頼性を高めることが期待できる。
(実施例1)
After fixing the fastening member to the
(Example 1)
以下、本発明の実施例1に係る電源装置として車載用の電源装置に適用した例を、図10〜図16に基づいて説明する。これらの図において、図10は電源装置1000の斜視図、図11は図10の電源装置1000のXI−XI線断面図、図12は図10の電源装置1000のXII−XII線断面に相当する一部拡大断面図、図13は図10の電源装置1000を斜め下方から見た斜視図、図14は図10の電源装置1000の分解斜視図、図15は電池積層体2の分解斜視図、図16は電池セル1の斜視図を、それぞれ示している。これらの図に示す電源装置1000は、主として、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド車や、モータのみで走行する電気自動車などの電動車両の電源に好適である。ただ、本発明の電源装置は、ハイブリッド車や電気自動車以外の車両に使用したり、あるいは電動車両以外の大出力が要求される用途にも使用できる。
Hereinafter, the example applied to the vehicle-mounted power supply device as a power supply device which concerns on Example 1 of this invention is demonstrated based on FIGS. In these drawings, FIG. 10 is a perspective view of the
図10〜図16に示す電源装置1000は、ガス排出弁11を有するガス排出口12を封口板10に設けている複数の電池セル1と、これらの電池セル1を積層してなる電池積層体2と、この電池積層体2の一面に、各電池セル1のガス排出口12と連結するように固定されたガスダクト6とを備えている。さらに電源装置1000は、電池積層体2の両端面に配置されたエンドプレート3と、エンドプレート3に固定されて、このエンドプレート3を介して電池積層体2を積層方向に締結する締結手段4を備える。締結手段4はさらに、電池積層体2の一面であって、ガスダクト6が固定される面に対向して配置されるようにエンドプレート3に固定されると共に、このエンドプレート3を介して電池積層体2を積層方向に締結する第二締結手段5を備えている。図14の電源装置1000は、この第二締結手段5を介して、ガスダクト6を電池積層体2の定位置に配置している。
(電池積層体2)
A
(Battery stack 2)
図10〜図16に示す電源装置1000は、外形を角形とする複数の電池セル1を積層して電池積層体2としている。各電池セル1は、角形の外装缶を有しており、この外装缶の内部で発生したガスを排出するためのガス排出弁11を備えている。電池セル1は、ガス排出弁11からガスを排出するためのガス排出口12を外装缶の表面に設けている。図15に示す電池積層体2は、複数の電池セル1を、封口板10を略同一面に配置する姿勢で積層して、複数のガス排出口12を第1の表面2Aに配置している。また電池積層体2は、ガス排出弁11を設けている封口板10を上面とする姿勢で、複数の電池セル1を積層している。
(電池セル1)
A
(Battery cell 1)
電池セル1は、図15及び図16の斜視図に示すように、厚さに比べて幅が広い、言い換えると幅よりも薄い角形の電池としている。この電池セル1を複数枚、厚さ方向に積層して電池積層体2とする。各電池セル1は、リチウムイオン二次電池である。ただし、電池セルは、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の二次電池とすることもできる。図15の電池セル1は、幅の広い両表面を四角形とする電池で、両表面を対向するように積層して電池積層体2としている。各電池セル1は、上面である封口板10の両端部に正負の電極端子13を突出して設けて、中央部にはガス排出弁11のガス排出口12を設けている。角形の電池セル1は、底を閉塞する筒状に金属板をプレス加工している外装缶の開口部を、封口板10で閉塞して密閉している。封口板10は平面状の金属板で、その外形を外装缶の開口部の形状としている。この封口板10はレーザ溶接して外装缶の外周縁に固定されて外装缶の開口部を気密に閉塞している。外装缶に固定される封口板10は、その両端部に正負の電極端子13を固定しており、さらに正負の電極端子13の中間にはガス排出口12を設けている。ガス排出口12の内部にはガス排出弁11を設けている。
(絶縁カバー32)
As shown in the perspective views of FIGS. 15 and 16, the
(Insulation cover 32)
外装缶の表面は、絶縁カバー32で被覆される。絶縁カバー32は、絶縁性の樹脂シート等で構成できる。このような材質としては、絶縁性に優れた安価なPET樹脂等が利用できる。好ましくは、熱収縮チューブとすることで、熱収縮を利用して外装缶の表面を容易に被覆できる。
The surface of the outer can is covered with an insulating
積層される複数の電池セル1は、正負の電極端子13を接続して互いに直列及び/又は並列に接続される。電源装置は、隣接する電池セル1の正負の電極端子13を、バスバー14を介して互いに直列及び/又は並列に接続する。隣接する電池セルを互いに直列に接続する電源装置は、出力電圧を高くして出力を大きくでき、隣接する電池セルを並列に接続して、充放電の電流を大きくできる。
The plurality of
図14と図15に示す電池積層体2は、12個の電池セル1を、スペーサ15を介して互いに積層しており、これらの電池セル1を直列に接続している。図の電池積層体2は、互いに隣接する電池セル1同士を逆向きに並べており、その両側において隣接する電極端子13同士をバスバー14で連結して、隣り合う2個の電池セル1を直列に接続して、すべての電池セル1を直列に接続している。ただ、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。
(スペーサ15)
In the
(Spacer 15)
電池積層体2は、図15に示すように、積層している電池セル1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を絶縁する。図に示すスペーサ15は絶縁シートである。この絶縁シートには、例えば変性PPE製等のプラスチックシートが使用できる。プラスチック製の絶縁シートからなるスペーサ15は、厚さを薄くできるので、電池積層体2の全長を短くして全体をコンパクトにできる特徴がある。ただ、スペーサには、プラスチックを板状に成形したものも使用できる。このスペーサは、電池セルを嵌着して定位置に配置する形状として、隣接する電池セルを位置ずれしないように積層できる。また、プラスチックで成形されるスペーサは、空気などの冷却気体を通過させる冷却隙間を表面に設けて、電池セルを冷却することもできる。この構造は、冷却隙間に空気を強制送風させて、電池セルの外装缶を直接に効率よく冷却できる。さらに、熱伝導率の小さい材質のプラスチックで成形されるスペーサは、隣接する電池セルの熱暴走を効果的に防止できる効果もある。
As shown in FIG. 15, the
以上のように、スペーサ15で絶縁して積層される電池セル1は、外装缶をアルミニウムなどの金属製にできる。ただ、電池積層体は、必ずしも電池セルの間にスペーサを介在させる必要はない。例えば、電池セルの外装缶を絶縁材で成形し、あるいは電池セルの外装缶の外周を上述した絶縁カバー32で被覆したり、あるいは絶縁塗料等で被覆する等の方法で、互いに隣接する電池セル同士を絶縁することによって、スペーサを不要とできるからである。さらに、電池セルの間にスペーサを介在させない電池積層体は、電池セルの間に冷却風を強制送風して電池セルを冷却する空冷式を採用することなく、冷媒等を用いて直接冷却する方式を採用して電池セルを冷却できる。
(エンドプレート3)
As described above, the
(End plate 3)
電池積層体2の両端面には一対のエンドプレート3を配置して、一対のエンドプレート3で両端から挟着して電池積層体2を締結している。エンドプレート3は、電池セル1の外形と同じ形状と寸法の四角形として、積層している電池積層体2を両端面から挟着している。図14のエンドプレート3は、全体を金属で製作している。金属製のエンドプレートは、全体を強固にして安定して電池積層体を両端から挟持できる。ただ、エンドプレートは、全体をプラスチック製とすることも、あるいはプラスチック製の本体部に補強金具を固定して補強する構造とすることもできる。
A pair of
図に示すエンドプレート3は、締結手段4や第二締結手段5を定位置に固定できるように、外側表面に締結手段4と第二締結手段5の嵌着凹部3A、3Bを設けている。図のエンドプレート3は、締結手段4を定位置に配置して固定するために、外側表面の四隅のコーナー部に、締結手段4の両端に設けた連結部4Bを嵌着する連結凹部3Aを設けている。図に示すエンドプレート3は、この嵌着凹部3Aの形状を締結手段4の連結部4Bを嵌着できる形状としている。さらに、エンドプレート3は、第二締結手段5を定位置に配置して固定するために、外側表面の上端部に、第二締結手段5の両端に設けた連結部5Bを嵌合させる嵌着凹部3Bも設けている。図に示すエンドプレート3は、この嵌着凹部3Bの形状を第二締結手段5の連結部5Bを嵌合できる形状としている。
The
さらに、図に示すエンドプレート3は、締結手段4と第二締結手段5の両端部を固定する止ネジ18、19をねじ込む雌ネジ孔3a、3bを外周面に設けている。図に示すエンドプレート3は、電池積層体2の両側面2Bの上端部に配置される一対の締結手段4を固定する止ネジ18を挿通する雌ネジ孔3aを、エンドプレート3の上面の左右の両端部に設けている。また、エンドプレート3は、電池積層体2の両側面2Bの下端部に配置される一対の締結手段4を固定する止ネジ18を挿通する雌ネジ孔3bを、エンドプレート3の両側面の下端部に設けている。さらに、エンドプレート3は、電池積層体2の第1の表面2Aに配置される第二締結手段5を固定する止ネジ19を挿通する雌ネジ孔3bを、エンドプレート3の上面の中央部に設けている。以上の構造は、エンドプレート3にねじ込まれる止ネジ18、19の軸方向と電池積層体2の積層方向とが交差する方向となる。このため、電源装置が外部から力を受けて振動する状態において、エンドプレート3にねじ込まれる止ネジ18、19の軸部に作用するせん断力を低減して、止ネジ18、19を保護しながら、より強固な連結強度を実現できる。また、止ネジ18、19の全長をエンドプレート3の厚さよりも大きくして、すなわち、止ネジ18、19の全長を長くして、より強固に連結できる特徴もある。
(締結手段4)
Further, the
(Fastening means 4)
締結手段4は、図10と図13に示すように、電池積層体2の積層方向に延長されており、両端がエンドプレート3に固定されて、電池積層体2を積層方向に締結する。図に示す締結手段4は、電池積層体2の第1の表面2Aと異なる両側面2Bに対向して配置されている。このように、締結手段4を電池積層体2の両側面2Bに配置して締結する構造は、複数の電池セル1をより確実に積層方向に締結できる。ただ、締結手段は、必ずしも電池積層体の両側面に配置する必要はない。締結手段は、電池積層体の両側面に加えて上面や底面に配置することも、両側面に配置することなく、上面や底面にのみ配置することもできる。
As shown in FIGS. 10 and 13, the fastening means 4 extends in the stacking direction of the
締結手段4は、電池積層体2の表面に沿う所定の幅と所定の厚さを有する金属板である。この締結手段4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手段4は、バインド部4Aの両端に、エンドプレート3に連結する連結部4Bを設けている。図の締結手段4は、その両端部を、エンドプレート3の外側面に沿うようにほぼ直角に折曲加工して、連結部4Bを設けている。この締結手段4は、両端の連結部4Bをエンドプレート3に連結することにより、締結手段4の連結部4Bが電池積層体2の両端に配置された一対のエンドプレート3に係止され、一対のエンドプレート3が所定の間隔となるようにして、電池積層体2を両端から挟着している。図14の締結手段4は、エンドプレート3の四隅部に設けた嵌着凹部3Aに連結部4Bを連結して、4本の締結手段4で一対のエンドプレート3を連結している。したがって、締結手段4の連結部4Bは、エンドプレート3の嵌着凹部3Aに沿うように折曲加工されている。さらに、締結手段4は、その両端部を止ネジ18でエンドプレート3に固定している。図の締結手段4は、バインド部4Aの両端部に、止ネジ18を挿入する貫通孔を開口して設けている。締結手段4は、両端の連結部4Bをエンドプレート3の嵌着凹部3Aに連結する状態で、貫通孔に止ネジ18を挿入し、この止ネジ18をエンドプレート3の外周面に設けた雌ネジ孔3aにねじ込んで一対のエンドプレート3に固定している。
The fastening means 4 is a metal plate having a predetermined width and a predetermined thickness along the surface of the
この構成によると、上述の通り、エンドプレート3にねじ込まれる止ネジ18、19の軸方向と電池積層体2の積層方向とが交差する方向となり、止ネジ18、19を保護しながら、より強固な連結強度を実現できるが、これに加え、締結手段4の連結部4Bがエンドプレート3に係止される構成とすることで、電池積層体2の積層方向に対しても、強固な連結強度を実現することができる。また、この構成では、止ネジ18、19が電池積層体2の積層方向に位置しないので、電源装置の大型化を抑制することができる。具体的には、エンドプレート3の寸法は、電池セル1の外装缶の大きさと同程度であるため、エンドプレート3の上下方向には、電池セル1の電極端子13の寸法分だけ余裕があり、上記構成とすることで、電源装置の大型化を抑制することができる。
According to this configuration, as described above, the axial direction of the
さらに、図11と図14に示す締結手段4は、バインド部4Aの横断面形状をL字状として、電池積層体2の四隅のコーナー部に配置している。この形状のバインド部4Aは、内面を電池積層体2のコーナー部に沿う状態で配置して、互いに積層される電池セル1の上下左右の振動を抑制できる。それは、電池積層体2の側面2Bに沿う垂直部で電池セル1の左右方向の振動を防止し、電池積層体2の上面と底面に沿う水平部で電池セル1の上下方向の振動を防止できるからである。さらに、横断面形状をL字状とすることで、バインド部4Aの曲げ強度を強くできる特徴もある。ただ、締結手段は、必ずしもすべてのバインド部の横断面形状をL字状とする必要はなく、上側の締結手段のみ横断面形状をL字状として、電池積層体の上側のコーナー部に配置することも、下側の締結手段のみ横断面形状をL字状として、電池積層体の下側のコーナー部に配置することもできる。また、締結手段は、必ずしも電池積層体のコーナー部に沿って配置する必要はなく、電池積層体の両側面に沿って配置することも、両側面と底面に沿って配置することもできる。さらにまた、締結手段は、電池積層体の側面に沿う板状とすることもできる。板状のメイン固定具は、開口部を開口することもできる。
(ガスダクト6)
Furthermore, the fastening means 4 shown in FIG. 11 and FIG. 14 is arranged at the corners of the four corners of the
(Gas duct 6)
ガスダクト6は、ガス排出弁11から放出されるガスを電源装置の外部に案内するように、各電池セル1のガス排出口12と対向する姿勢で、電池積層体2の上面である第1の表面2Aに配置されている。ガスダクト6は、高圧、高温のガスが排出された際に破壊されない十分な強度に設計され、好ましくは耐熱性、耐薬品製に優れたプラスチック製、例えば、ポリブチレンテレフタラート製とすることができる。ただ、ガスダクトは、ナイロン樹脂、エポキシ樹脂などのプラスチック製とすることもできる。なお、ガスダクトを樹脂で成形する構成には、加工性に優れ、設計上の制約が少ないという利点がある。
The
図11と図12に示すガスダクト6は、中空状に形成されており、電池積層体2との対向面であって、各電池セル1のガス排出口12と対向する位置に、ガス排出口12に連結される連結開口6bを設けている。図に示すガスダクト6は、内部に柱状のガス経路46を設けており、電池セル1のガス排出口12から排出されるガスを、連結開口6bを通過させてガス経路46に流入するようにしている。
(ダクト排出部6x)
The
(Duct discharge
さらに、ガスダクト6は、図12ないし図14に示すように、一方の端部に、ガスダクト6の内部のガスを外部に排出するダクト排出部6xを設けている。図に示すガスダクト6は、上面から突出する中空の凸部に、内部のガス経路46に連通してなる筒状のパイプを連結してダクト排出部6xとしている。図12に示すガスダクト6は、このダクト排出部6xに外部のガス排出路36を連結して、ガスダクト6から流入されるガスを外部に排出するようにしている。
(バスバーホルダ)
Furthermore, as shown in FIGS. 12 to 14, the
(Bus bar holder)
さらに、図11、図12及び図14に示す電源装置は、電池積層体2の第1の表面2Aにバスバーホルダ8を配置しており、このバスバーホルダ8で互いに積層される電池セル1の封口板10をカバーしている。このバスバーホルダ8は、電池積層体2の上面に沿う外形に成形している。ここで、図に示す電源装置は、このバスバーホルダ8を、ガスダクト6の第2のダクト6Bに兼用している。すなわち、図に示すバスバーホルダ8は、電池積層体2の中央部に配置された複数のガス排出口12と対向する部分を第2のダクト6Bに兼用して複数の連結開口6bを設けている。したがって、このバスバーホルダ8は、ナイロン樹脂、エポキシ樹脂などの絶縁性のプラスチックで成形している。
Furthermore, in the power supply device shown in FIGS. 11, 12, and 14, the
さらに、バスバーホルダ8は、図11と図14に示すように、電池セル1の電極端子13と対向する位置にバスバー14を配置するための開口窓24を開口して設けている。図のバスバーホルダ8は、第2ダクト6Bを構成する中央部の両側であって、電池積層体2の両側部に沿って、複数の開口窓24を設けている。開口窓24は、バスバー14を定位置に案内しながら電極端子13に接続できるように、バスバー14の外形に沿う大きさと形状している。バスバーホルダ8の開口窓24に配置されるバスバー14は、電池セル1の電極端子13にレーザ溶接等の溶着によって固定されて、複数の電池セル1を所定の接続状態に接続する。ただ、電源装置は、必ずしも電池積層体の第1の表面にバスバーホルダを配置する必要はない。以上のバスバーホルダ8は、ガスダクト6を電池積層体2に連結する第二締結手段5を介して電池積層体2の第1の表面に固定される。
Furthermore, as shown in FIGS. 11 and 14, the
以上のように、電池積層体2の第1の表面2Aに配置されるバスバーホルダ8をガスダクト6に兼用する構造は、部品点数を低減して簡単かつ低コストにガスダクト6を配設できる。さらに、バスバーホルダ8を第2ガスダクト6Bに兼用する構造は、電源装置の組立工程において、締結手段4を介して、電池積層体2を予め締結した状態で、第1ガスダクト6Aを連結させることができるので、第1ガスダクト6Aをより確実に、第2ガスダクト6Bと気密状態に連結させることができる。ただ、本発明の電源装置は、バスバーホルダをガスダクトに兼用することなく、ガスダクトを別部材として電池積層体の第1の表面に配置することもできる。
(第二締結手段5)
As described above, the structure in which the
(Second fastening means 5)
以上のガスダクト6は、電池積層体2のガス排出口12に対向して配置されて、電池積層体2の第1の表面2Aに配置される第二締結手段5を介して定位置に固定される。第二締結手段5は、図14に示すように、電池積層体2の第1の表面2Aに対向して配置されて、ガスダクト6を電池積層体2の定位置に配置している。この第二締結手段5も、両端がエンドプレート3に固定されて電池積層体2を第1の表面2Aで締結する。第二締結手段5は、所定の幅と厚さを有する金属板で、鉄などの金属板、好ましくは、鋼板が使用できる。金属板からなる第二締結手段5は、バインド部5Aの両端に、エンドプレート3の外側表面に連結する連結部5Bを設けている。
The
図に示す第二締結手段5は、2列のバインド部5Aと、これらのバインド部5Aの両端を連結してなる連結部5Bとを備えている。2列のバインド部5Aは、ガスダクト6の両側に沿って配置されている。2列のバインド部5Aは、ガスダクト6の両側に設けられた鍔部6aを押圧できるように、所定の間隔で配置されている。第二締結手段5は、2列のバインド部5Aの間にガスダクト6を配置する状態でエンドプレート3に固定されて、2列のバインド部5Aで鍔部6aを押圧している。2列のバインド部5Aは両端を連結部5Bで連結しており、この連結部5Bをほぼ直角に折曲して、エンドプレート2に連結している。第二締結手段5は、両端の連結部5Bをエンドプレート3に設けた嵌着凹部3Bに連結することにより、一対のエンドプレート3を所定の間隔として、電池積層体2を両端から挟着する。さらに、第二締結手段5は、その両端部を止ネジ19でエンドプレート3に固定している。図の第二締結手段5は、バインド部5Aの両端部に、止ネジ19を挿入する貫通孔を開口して設けている。第二締結手段5は、両端の連結部5Bをエンドプレート3の嵌着凹部3Bに連結する状態で、貫通孔に止ネジ19を挿入し、この止ネジ19をエンドプレート3の外周面に設けた雌ネジ孔3bにねじ込んで一対のエンドプレート3に固定している。
The second fastening means 5 shown in the figure includes two rows of binding
図に示す第二締結手段5は、2列のバインド部5Aと両端の連結部5Bとを一体的に成形しているが、第二締結手段は、2本に分割することもできる。2本に分割される第二締結手段は、図示しないが、各々をガスダクトの両側に沿って配置して、各々のバインド部でガスダクトの両側から突出する鍔部を沿う敦手を押圧することができる。
The second fastening means 5 shown in the figure integrally forms the two rows of binding
さらに、第二締結手段は、図示しないが、2列のバインド部を、中間に設けた橋渡し部で連結し、この橋渡し部をガスダクトの上面に配置することもできる。この第二締結手段は、橋渡し部でガスダクトの上面を押圧して、ガスダクトを電池積層体の第1の表面の定位置に配置できる。さらに、第二締結手段は、図示しないが、1列のバインド部を備えて、このバインド部でガスダクトの上面を押圧して、ガスダクトを電池積層体の第1の表面の定位置に配置することもできる。
(回路基板)
Furthermore, although not shown, the second fastening means can connect two rows of binding portions with a bridging portion provided in the middle, and this bridging portion can be disposed on the upper surface of the gas duct. This 2nd fastening means can press the upper surface of a gas duct in a bridge part, and can arrange | position a gas duct in the fixed position of the 1st surface of a battery laminated body. Furthermore, although not shown, the second fastening means is provided with a row of binding portions, and the upper surface of the gas duct is pressed by this binding portion, and the gas duct is disposed at a fixed position on the first surface of the battery stack. You can also.
(Circuit board)
さらに、図11と図14に示す電源装置は、電池積層体2に接続している回路基板9を備えており、この回路基板9をガスダクト6の上方であって、トップカバー20との間に配置している。図に示すトップカバー20は、上面側に回路基板9を収納する収納凹部21を設けており、この収納凹部21に回路基板9を収納している。回路基板9は、電池セル1の保護回路を実現する電子部品(図示せず)等を実装している。この回路基板9は、各々の電池セル1に接続されてセル電圧を検出する電圧検出回路、電池セル1の温度を検出する温度検出回路等を実装しており、セル電圧を検出して電池セル1の過充電や過放電を防止するように制御し、あるいは電池セル1の異常な温度上昇を防止するように充放電を制御する。これらの回路を実現する電子部品は、回路基板9に配置されて、収納凹部21に収納される。
Furthermore, the power supply device shown in FIGS. 11 and 14 includes a
図に示す回路基板9は、第二締結手段5を介してガスダクト6の上面の定位置に配置している。図11、図12、及び図14に示す第二締結手段5は、回路基板9を固定するために、バインド部5Aの上面に複数のナット26を固定している。図の電源装置は、回路基板9を貫通する止ネジ25を第二締結手段5に設けたナット26にねじ込んで、回路基板9をガスダクト6の上面の定位置に配置している。この電源装置は、回路基板9と電池積層体2との間に金属板からなる第二締結手段5を配置するので、第二締結手段5の金属板でもって、回路基板9を電池積層体2からシールドできる。さらに、この電源装置は、ガスダクト6の内面に金属層17を設けているので、この金属層17によっても回路基板9を電池積層体2からシールドできる。電池積層体2は大電流で充放電され、とくに大きなパルス電流で充放電されることから、パルス性のノイズが放射される。第二締結手段5の金属板やガスダクト6の金属層17は、回路基板9と電池積層体2との間にあって、電池積層体2から放射されるパルス性の誘導ノイズから回路基板9をシールドして、回路基板9の誘導ノイズによる誤動作を防止できる特徴がある。特に、金属板である第二締結手段をアースラインに接続することで、電池積層体2からの誘導ノイズをより効果的にシールドできる。
(トップカバー)
The
(Top cover)
さらに、図11と図12の電源装置は、上面にトップカバー20を配置している。このトップカバー20は、バスバーホルダ8の上面をカバーして、電池積層体2に接続されたバスバー14や回路基板9をカバーして保護する。したがって、トップカバー20は、バスバーホルダ8の上面をカバーできる外形であって、内部に回路基板9を収納できる空間を有する形状にプラスチックで成形している。図11のトップカバー20は、全体を下側開口の浅い容器形状に成形しており、中央部を周囲よりも一段深く成形して、回路基板9を収納するための収納凹部21を設けている。
Furthermore, the power supply apparatus of FIGS. 11 and 12 has a
さらに、トップカバー20は、図10に示すように、一方の端部に、ガスダクト6のダクト排出部6xを外部に突出させるための切欠部22を設けている。このトップカバー20は、図10に示すように、電池積層体2の上面に連結される状態で、この切欠部22からダクト排出部6xを外部に表出させる。さらにまた、図10に示すトップカバー20は、両端部に出力用の端子窓23を開口している。電池積層体2は、両端に配置される電池セル1の電極端子13に出力用端子板16を接続している。トップカバーは、これらの出力用端子板16を外部に表出させるための端子窓23を両端に開口して設けている。
Further, as shown in FIG. 10, the
以上のトップカバー20は、止ネジ27を介してガスダクト6に固定している。図14に示すガスダクト6は、トップカバー20を定位置に固定するために、上面に連結ボス28を一体成形して設けている。図14の連結ボス28は、ガスダクト6の両端部の上面に突出して設けられている。トップカバー20は、連結ボス28と対向する位置に貫通孔29を開口しており、この貫通孔29に挿通される止ネジ27がガスダクト6の連結ボス28にねじ込まれて電池積層体2の定位置に固定されている。トップカバー20を備えた電源装置は、高電圧となる電池セル1同士の接続部分や、回路基板9等が露出することを防止することができ、例えば、メンテナンスの際などに、不用意に電池セル1同士の接続部分や、回路基板9等に接触し、回路が短絡したりすることを防止できる。また、簡易的な防水効果も得られる。
The above
以上の実施形態の電源装置は、ガスダクト6を、第二締結手段5を介して電池積層体2の第1の表面2Aに固定している。ただ、ガスダクトは、必ずしも第二締結手段を介して電池積層体に固定する必要はなく、他の連結構造を介して電池積層体に固定することもできる。
In the power supply device of the above embodiment, the
電源装置の冷却は、例えば電池積層体の底面に冷却プレートを配置して、冷却プレートに伝熱させることで行われる。冷却プレートの内部に冷媒を循環させるなどして、冷却プレートを強制的に冷却して、熱交換により効率よく冷却できる。また、冷却プレートに代えて、例えば車載用の電源装置であれば、車のシャーシに電池積層体を固定し、シャーシとの熱交換で自然放熱させてもよい。また、このような冷却プレート等の固定位置は、必ずしも電池積層体の底面とする必要はなく、側面など他の面とすることもできる。あるいはまた、電池セルに冷却空気を流す空冷式としてもよい。例えば、電池セル同士の間に配置されたスペーサに、上述の通り冷却空気の流路を設けて、ここに冷却空気を流すことで電池セルを効果的に空冷できる。 The power supply device is cooled, for example, by arranging a cooling plate on the bottom surface of the battery stack and transferring heat to the cooling plate. The cooling plate can be forcibly cooled by circulating a coolant inside the cooling plate, and can be efficiently cooled by heat exchange. Further, instead of the cooling plate, for example, in the case of an in-vehicle power supply device, the battery stack may be fixed to the chassis of the car and naturally radiated by heat exchange with the chassis. Moreover, the fixing position of such a cooling plate etc. does not necessarily need to be made into the bottom face of a battery laminated body, and can also be made into other surfaces, such as a side surface. Alternatively, it may be an air-cooling type in which cooling air is supplied to the battery cell. For example, the battery cell can be effectively air-cooled by providing the cooling air flow path in the spacer disposed between the battery cells as described above and flowing the cooling air therethrough.
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。
(ハイブリッド車用電源装置)
The above power supply apparatus can be used as a vehicle-mounted power supply. As a vehicle equipped with a power supply device, an electric vehicle such as a hybrid vehicle or a plug-in hybrid vehicle that runs with both an engine and a motor, or an electric vehicle that runs only with a motor can be used, and is used as a power source for these vehicles. .
(Power supply for hybrid vehicles)
図17に、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1000と、電源装置1000の電池を充電する発電機94とを備えている。電源装置1000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1000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1000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1000の電池を充電する。
(電気自動車用電源装置)
FIG. 17 shows an example in which a power supply device is mounted on a hybrid vehicle that runs with both an engine and a motor. A vehicle HV equipped with the power supply device shown in this figure includes an
(Power supply for electric vehicles)
また、図18に、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1000と、この電源装置1000の電池を充電する発電機94とを備えている。電源装置1000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1000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1000の電池を充電する。
(蓄電用電源装置)
FIG. 18 shows an example in which a power supply device is mounted on an electric vehicle that runs only with a motor. A vehicle EV equipped with the power supply device shown in FIG. 1 is a
(Power storage device for power storage)
さらに、この電源装置は、移動体用の動力源としてのみならず、定置型の蓄電用設備としても利用できる。例えば家庭用、工場用の電源として、太陽光や深夜電力等で充電し、必要時に放電する電源システム、あるいは日中の太陽光を充電して夜間に放電する街路灯用の電源や、停電時に駆動する信号機用のバックアップ電源等にも利用できる。このような例を図19に示す。この図に示す電源装置1000は、複数の電池パック81をユニット状に接続して電池ユニット82を構成している。各電池パック81は、複数の電池セルが直列及び/又は並列に接続されている。各電池パック81は、電源コントローラ84により制御される。この電源装置1000は、電池ユニット82を充電用電源CPで充電した後、負荷LDを駆動する。このため電源装置1000は、充電モードと放電モードを備える。負荷LDと充電用電源CPはそれぞれ、放電スイッチDS及び充電スイッチCSを介して電源装置1000と接続されている。放電スイッチDS及び充電スイッチCSのON/OFFは、電源装置1000の電源コントローラ84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84は充電スイッチCSをONに、放電スイッチDSをOFFに切り替えて、充電用電源CPから電源装置1000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負荷LDからの要求に応じて、電源コントローラ84は充電スイッチCSをOFFに、放電スイッチDSをONにして放電モードに切り替え、電源装置1000から負荷LDへの放電を許可する。また、必要に応じて、充電スイッチCSをONに、放電スイッチDSをONにして、負荷LDの電力供給と、電源装置1000への充電を同時に行うこともできる。
Furthermore, this power supply apparatus can be used not only as a power source for a moving body but also as a stationary power storage facility. For example, as a power source for home and factory use, a power supply system that is charged with sunlight or midnight power and discharged when necessary, or a streetlight power supply that charges sunlight during the day and discharges at night, or during a power outage It can also be used as a backup power source for driving signals. Such an example is shown in FIG. The
電源装置1000で駆動される負荷LDは、放電スイッチDSを介して電源装置1000と接続されている。電源装置1000の放電モードにおいては、電源コントローラ84が放電スイッチDSをONに切り替えて、負荷LDに接続し、電源装置1000からの電力で負荷LDを駆動する。放電スイッチDSはFET等のスイッチング素子が利用できる。放電スイッチDSのON/OFFは、電源装置1000の電源コントローラ84によって制御される。また電源コントローラ84は、外部機器と通信するための通信インターフェースを備えている。図19の例では、UARTやRS−232C等の既存の通信プロトコルに従い、ホスト機器HTと接続されている。また必要に応じて、電源システムに対してユーザが操作を行うためのユーザインターフェースを設けることもできる。
A load LD driven by the
各電池パック81は、信号端子と電源端子を備える。信号端子は、パック入出力端子DIと、パック異常出力端子DAと、パック接続端子DOとを含む。パック入出力端子DIは、他のパック電池や電源コントローラ84からの信号を入出力するための端子であり、パック接続端子DOは子パックである他のパック電池に対して信号を入出力するための端子である。またパック異常出力端子DAは、パック電池の異常を外部に出力するための端子である。さらに電源端子は、電池パック81同士を直列、並列に接続するための端子である。
Each
本発明に係る電源装置の製造方法、電源装置及びこれを備える電動車両並びに蓄電装置は、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として好適に利用できる。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、街路灯の電源等の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。 A method of manufacturing a power supply device, a power supply device, an electric vehicle including the power supply device, and a power storage device according to the present invention include a plug-in hybrid electric vehicle, a hybrid electric vehicle, an electric vehicle, and the like that can switch between an EV traveling mode and an HEV traveling mode. It can be suitably used as a power supply device. In addition, a backup power supply that can be mounted on a rack of a computer server, a backup power supply for a wireless base station such as a mobile phone, a power supply for home use, a power supply for a factory, a power supply for a street light, etc. It can also be used as appropriate for applications such as backup power supplies for devices and traffic lights.
100、200、210、300、400、1000…電源装置
1、1B…電池セル
2…電池積層体;2A…第1の表面;2B…側面
3、3C、3D、3E…エンドプレート;3A…嵌着凹部;3B…嵌着凹部
3a…雌ネジ孔;3b…雌ネジ孔
4…締結手段;4A…バインド部;4B…連結部
5…第二締結手段;5A…バインド部;5B…連結部
6…ガスダクト;6A…第1のダクト;6B…第2のダクト
6a…鍔部;6b…連結開口;6c…段差凹部;6d…溝形凹部
6e…リブ;6t…天面;6x…ダクト排出部
7…パッキン;7b…貫通孔
8…バスバーホルダ
9…回路基板
10…封口板
11…ガス排出弁
12…ガス排出口;12A…トラック状破断部;12B…第二破断部
13…電極端子
14…バスバー
15…スペーサ
16…出力用端子板
17…金属層;17A…金属シート
18…止ネジ
19…止ネジ
20…トップカバー
21…収納凹部
22…切欠部
23…端子窓
24…開口窓
25…ナット
26…止ネジ
27…止ネジ
28…連結ボス
29…貫通孔
30、30B、30C、30D、30E…位置決め部
32…絶縁カバー
36…ガス排出路
46…ガス経路
81…電池パック
82…電池ユニット
84…電源コントローラ
85…並列接続スイッチ
93…モータ
94…発電機
95…DC/ACインバータ
96…エンジン
201、211…電池セル
203、213…エンドプレート
204、214…バインドバー
205、215…スペーサ
JG、FT…治具
FP…平板
EV、HV…車両
LD…負荷
CP…充電用電源
DS…放電スイッチ
CS…充電スイッチ
OL…出力ライン
HT…ホスト機器
DI…パック入出力端子
DA…パック異常出力端子
DO…パック接続端子
d…ガス排出口の内径
100, 200, 210, 300, 400, 1000 ...
Claims (8)
前記複数の電池セルを積層した電池積層体の各端面をそれぞれ被覆するエンドプレートと、
前記エンドプレート同士を締結するための締結手段と
を備える電源装置の製造方法であって、
前記電池積層体に前記エンドプレートを被覆させた状態で、前記エンドプレートの少なくとも一部に設けられた位置決め部が、前記各電池セルの少なくとも一面と同一平面となるように位置決めさせる工程と、
前記エンドプレートを、前記電池積層体の積層方向の厚さが、前記締結手段で締結された状態よりも若干狭くなるように治具で押圧する工程と、
前記エンドプレートに前記締結手段を固定する工程と、
前記エンドプレートから治具を開放する工程と
を含むことを特徴とする電源装置の製造方法。 A plurality of battery cells having a rectangular outer shape;
An end plate for covering each end face of the battery stack in which the plurality of battery cells are stacked;
A method of manufacturing a power supply device comprising fastening means for fastening the end plates together,
In a state where the end plate is covered on the battery stack, a positioning portion provided on at least a part of the end plate is positioned so as to be flush with at least one surface of each battery cell;
Pressing the end plate with a jig so that the thickness in the stacking direction of the battery stack is slightly narrower than the state fastened by the fastening means;
Fixing the fastening means to the end plate;
And a step of releasing the jig from the end plate.
前記複数の電池セルを積層した電池積層体の各端面をそれぞれ被覆するエンドプレートと、
前記エンドプレート同士を締結するための締結手段と
を備える電源装置であって、
前記エンドプレートの少なくとも一部に、前記各電池セルの少なくとも一面と同一平面となる位置決め部を設けてなることを特徴とする電源装置。 A plurality of battery cells having a rectangular outer shape;
An end plate for covering each end face of the battery stack in which the plurality of battery cells are stacked;
A power supply device comprising fastening means for fastening the end plates together,
A power supply apparatus comprising: a positioning portion that is coplanar with at least one surface of each battery cell on at least a part of the end plate.
前記位置決め部が、前記エンドプレートの側面に形成されており、前記位置決め部が前記電池セルの側面と同一平面となるように構成されてなることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 2,
The power supply device, wherein the positioning portion is formed on a side surface of the end plate, and the positioning portion is configured to be flush with a side surface of the battery cell.
前記電池セルは、表面を絶縁性のシートで被覆しており、
前記位置決め部と同一となる前記電池セルの一面が、前記絶縁カバーで被覆された電池セルの表面であることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 2 or 3,
The battery cell has a surface coated with an insulating sheet,
One surface of the said battery cell used as the said positioning part is the surface of the battery cell coat | covered with the said insulating cover, The power supply device characterized by the above-mentioned.
前記絶縁カバーが、熱収縮チューブであることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to any one of claims 2 to 4,
The power supply apparatus, wherein the insulating cover is a heat shrinkable tube.
前記電池積層体を構成する電池セル同士の間に介在される絶縁性のスペーサを備えることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
A power supply apparatus comprising an insulating spacer interposed between battery cells constituting the battery stack.
前記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
を備えることを特徴とする電動車両。 An electric vehicle comprising the power supply device according to any one of claims 1 to 6,
A traveling motor powered by the power supply device;
A vehicle body on which the power supply device and the motor are mounted;
An electric vehicle comprising: wheels driven by the motor to cause the vehicle body to travel.
前記電源装置への充放電を制御する電源コントローラを備えており、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源装置への充電を可能とすると共に、前記電源装置に対し充電を行うよう制御可能としてなることを特徴とする蓄電装置。 A power storage device comprising the power supply device according to any one of claims 1 to 6,
A power supply controller for controlling charging / discharging of the power supply device is provided, and the power supply controller is capable of charging the power supply device with electric power from outside and controlling the power supply device to be charged. A power storage device that is made possible.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019003729A (en) * | 2017-06-12 | 2019-01-10 | 矢崎総業株式会社 | Battery pack |
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Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN102308433B (en) * | 2009-03-31 | 2014-04-16 | 三洋电机株式会社 | Battery module, battery system and electric vehicle |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10797289B2 (en) | 2015-10-23 | 2020-10-06 | Autonetworks Technologies, Ltd. | Wiring module |
JP2019003729A (en) * | 2017-06-12 | 2019-01-10 | 矢崎総業株式会社 | Battery pack |
US10770700B2 (en) | 2017-06-12 | 2020-09-08 | Yazaki Corporation | Battery pack |
JP2022055798A (en) * | 2020-09-29 | 2022-04-08 | プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 | Power storage module and manufacturing method thereof |
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