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WO2012133707A1 - 電源装置及び電源装置を備える車両 - Google Patents

電源装置及び電源装置を備える車両 Download PDF

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Publication number
WO2012133707A1
WO2012133707A1 PCT/JP2012/058481 JP2012058481W WO2012133707A1 WO 2012133707 A1 WO2012133707 A1 WO 2012133707A1 JP 2012058481 W JP2012058481 W JP 2012058481W WO 2012133707 A1 WO2012133707 A1 WO 2012133707A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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power supply
supply device
battery
cooling
cooling pipe
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/058481
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
橋本　裕之
土屋　正樹
康広 浅井
高志 瀬戸
貴英 籠谷
Original Assignee
三洋電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三洋電機株式会社 filed Critical 三洋電機株式会社
Priority to JP2013507754A priority Critical patent/JPWO2012133707A1/ja
Priority to US14/005,977 priority patent/US20140011059A1/en
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Definitions

  • the present invention mainly includes a power source device for a motor for driving a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, or a large current power source device used for power storage for home use or factory use, and such a power source device.
  • a power source device for a motor for driving a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle
  • a large current power source device used for power storage for home use or factory use and such a power source device.
  • a cooling pipe 260 for circulating a refrigerant is arranged on the lower surface of the battery stack 205 in which the battery cells 201 are stacked, and is connected to the cooling mechanism 269.
  • the cooling pipe 260 extends and extends in the direction intersecting the stacking direction in which the battery cells 201 are stacked.
  • the cooling pipe 260 is extended in parallel with the stacking direction in which the battery cells 201 are stacked.
  • the cooling plate 261 is disposed on the lower surface of the battery stack 205, and the cooling pipe 260 is provided on the cooling plate 261, so that the cooling is performed by removing heat from the battery stack 205 via the cooling plate 261. I am letting.
  • JP 2009-134901 A JP 2009-134936 A JP 2010-15788 A Japanese Utility Model Publication No. 34-16929
  • a main object of the present invention is to provide a power supply device capable of exhibiting sufficient cooling capacity of a battery cell and a vehicle including the power supply device while simplifying a piping work when a cooling method using a cooling pipe is mounted. It is in.
  • a battery laminate formed by laminating a plurality of battery cells, and disposed in a thermally coupled state on one surface of the battery laminate.
  • a cooling pipe for exchanging heat with the battery stack by flowing a refrigerant therein, wherein the cooling pipe is separated from each other in a plurality of rows on one surface of the battery stack.
  • a resin member can be disposed between the spaced cooling pipes to cover one surface of the battery stack in a sealed state.
  • the cooling pipe is covered with the resin member, and the battery stack is sealed to prevent condensation due to a temperature difference, thereby avoiding unintended conduction and corrosion and improving reliability.
  • the power supply device further includes a covering case for enclosing a surface excluding one surface of the battery stack, and the battery stack includes the covering case and the resin member. ,
  • the surroundings can be sealed.
  • the battery stack is hermetically sealed so as not to be exposed to the outside, the space between the covering case and the battery stack is eliminated, condensation is prevented, and the occurrence of conduction and rust can be opened. it can.
  • the resin member can be a heat insulating member having heat insulating properties.
  • a cooling pipe is coat
  • the resin member can cover the periphery of the cooling pipe by potting.
  • a cooling pipe and one surface of a battery laminated body can be reliably coat
  • the covering case can be provided with a surface covering portion that covers one surface of the battery stack between the spaced cooling pipes.
  • the quantity of the resin member for potting between cooling pipes can be reduced.
  • the area of the heat transfer sheet can be reduced, and the cooling pipe can be positioned at the surface covering portion.
  • the covering case covers the side surface and the top surface of the battery stack, and the resin member is extended from one surface of the battery stack and the one surface.
  • the battery stack including the end surface of the covering case covering the side surface of the battery stack.
  • the cooling pipes can be separated from each other in a posture in which a plurality of rows are substantially parallel on one surface of the battery stack.
  • the plurality of rows of cooling pipes can be configured by meandering one cooling pipe. Therefore, a battery laminated body can be efficiently cooled with one cooling pipe.
  • an insulating heat transfer member interposed between one surface of the battery stack and the cooling pipe can be further provided.
  • bonding state between a battery laminated body and a cooling pipe can be improved favorably.
  • the resin member can be a urethane resin.
  • the cooling pipe can be made of an insulating material.
  • additional members such as a heat-transfer member which insulates between a cooling pipe and a battery laminated body, can be made unnecessary.
  • the cooling pipe can be formed in a flat shape having a flat upper surface. Therefore, the thermal coupling with a battery laminated body can be reliably exhibited on the upper surface of a cooling pipe.
  • the cooling pipe can be made of aluminum. Therefore, since the cooling pipe made from aluminum is comparatively soft, it can improve adhesiveness in a contact interface with a battery laminated body, and can exhibit high thermal conductivity.
  • the above power supply device can be used for a vehicle including the power supply device according to the fourteenth aspect.
  • FIG. 8A is a schematic cross-sectional view of a battery stack according to Example 2, and FIG.
  • FIG. 8B is a schematic cross-sectional view of a battery stack according to a modification.
  • 4 is a schematic cross-sectional view of a battery stack according to Example 3.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a battery stack according to Example 4.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a battery stack according to Example 5.
  • FIG. It is a block diagram which shows the example which mounts a power supply device in the hybrid vehicle which drive
  • the embodiment described below exemplifies a power supply device for embodying the technical idea of the present invention and a vehicle including the power supply device
  • the present invention includes the following power supply device and a vehicle including the power supply device.
  • the member shown by the claim is not what specifies the member of embodiment.
  • 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's 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.
  • 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.
  • the contents described in some examples and embodiments may be used in other examples and embodiments.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of the power supply device 100
  • FIG. 2 is a perspective view showing the battery stack 5 of FIG. 1
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the battery stack 5 of FIG. Yes.
  • This power supply device 100 is mainly mounted on an electric vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, and is used as a power source for supplying electric power to a traveling motor of the vehicle and causing the vehicle to travel.
  • the power supply device of the present invention can be used for an electric vehicle other than a hybrid vehicle or an electric vehicle, and can also be used for an application requiring a high output other than an electric vehicle. (Power supply device 100)
  • the external appearance of the power supply device 100 is a box shape whose upper surface is rectangular.
  • a box-shaped outer case 70 is divided into two, and a plurality of assembled batteries 10 are accommodated therein.
  • the exterior case 70 includes a lower case 71, an upper case 72, and end plates 73 connected to both ends of the lower case 71 and the upper case 72.
  • the upper case 72 and the lower case 71 have a flange portion 74 protruding outward, and the flange portion 74 is fixed with a bolt and a nut.
  • the outer case 70 has a flange 74 disposed on the side surface of the outer case 70. Further, in the example shown in FIG.
  • the assembled battery 10 includes a plurality of prismatic battery cells 1 and a separator 2 that insulates the prismatic battery cells 1 by interposing them on a surface where the plurality of prismatic battery cells 1 are stacked.
  • a plurality of metal fastening members 4 for fastening together.
  • the battery stack 5 is fixed on a cooling pipe 60 for cooling it (details will be described later). (Battery laminate 5)
  • the assembled battery 10 includes a plurality of rectangular battery cells 1 stacked via an insulating separator 2 to form a battery stack 5, and a pair of end plates 3 disposed on both end faces of the battery stack 5. These end plates 3 are connected by a fastening member 4.
  • the assembled battery 10 shown in the above figure is formed by alternately laminating a plurality of prismatic battery cells 1 and separators 2 by interposing separators 2 that insulate the adjacent prismatic battery cells 1 on the lamination surface of the prismatic battery cells 1.
  • the battery stack 5 is obtained.
  • the prismatic battery cell outer cans are molded with an insulating material, or the outer periphery of the prismatic battery cell outer cans are covered with a heat-shrinkable tube, insulating sheet, insulating paint, etc.
  • a separator can be made unnecessary.
  • a method of cooling the battery stack through a cooling pipe cooled by using a refrigerant or the like is employed, instead of an air cooling method in which cooling air is forced between the rectangular battery cells to cool the rectangular battery cells. In the configuration, it is not always necessary to interpose a separator between the rectangular battery cells. (Square battery cell 1)
  • the outer can constituting the outer shape is a rectangular shape whose thickness is smaller than the width.
  • Positive and negative electrode terminals are provided on the sealing plate for closing the outer can, and a safety valve is provided between the electrode terminals.
  • the safety valve is configured to open when the internal pressure of the outer can rises to a predetermined value or more, and to release the internal gas. The increase in the internal pressure of the outer can can be stopped by opening the safety valve.
  • the unit cell constituting the rectangular battery cell 1 is a rechargeable secondary battery such as a lithium ion battery, a nickel-hydrogen battery, or a nickel-cadmium battery.
  • the charge capacity with respect to the volume and mass of the entire battery cell can be increased.
  • it is not limited to a rectangular battery cell, but may be a cylindrical battery cell or a rectangular battery cell in which an exterior body is covered with a laminate material or other shapes.
  • the respective square battery cells 1 that are stacked to form a battery stack are connected in series by connecting adjacent positive and negative electrode terminals with a bus bar 6.
  • the assembled battery 10 in which the adjacent rectangular battery cells 1 are connected in series can increase the output voltage and increase the output.
  • the assembled battery can be connected in parallel with each other by connecting adjacent rectangular battery cells in parallel or by combining series connection and parallel connection.
  • the rectangular battery cell 1 is manufactured with a metal outer can.
  • an insulating separator 2 is sandwiched between the adjacent rectangular battery cells 1 in order to prevent short-circuiting of the outer can of the rectangular battery cell 1.
  • the outer can of the rectangular battery cell can also be made of an insulating material such as plastic. In this case, since it is not necessary for the rectangular battery cell to insulate and laminate the outer can, the separator can be made of metal or the separator can be made unnecessary. (Separator 2)
  • the separator 2 is a spacer for laminating adjacent rectangular battery cells 1 electrically and thermally.
  • the separator 2 is made of an insulating material such as plastic, and is disposed between the adjacent rectangular battery cells 1 to insulate the adjacent rectangular battery cells 1. (End plate 3)
  • a pair of end plates 3 are arranged on both end faces of the battery stack 5 in which the rectangular battery cells 1 and the separators 2 are alternately stacked, and the battery stack 5 is fastened by the pair of end plates 3.
  • the end plate 3 is made of a material that exhibits sufficient strength, for example, metal.
  • the end plate 3 has a fixing structure for fixing to the lower case 71 shown in FIG.
  • the end plate may be made of a resin material, or the resin end plate may be reinforced with a member made of a metal material. (Fastening member 4)
  • the fastening members 4 are arranged on both side surfaces of the battery laminate 5 in which the end plates 3 are laminated at both ends, and are fixed to the pair of end plates 3 to attach the battery laminate 5 to each other.
  • the fastening member 4 includes a main body 41 that covers the side surface of the battery stack 5, and a bent piece 42 that is bent at both ends of the main body 41 and fixed to the end plate 3. And an upper surface holding part 43 that is bent upward and holds the upper surface of the battery stack 5.
  • Such a fastening member 4 is made of a material having sufficient strength, for example, metal.
  • the fastening member is provided in each battery laminated body, respectively,
  • the end plates located in each end surface are fixed to each battery laminated body with a fastening member.
  • both side surfaces can be integrally connected by the fastening members 4 in a state where the two battery stacks 5 are arranged in the stacking direction.
  • the fastening member 4 is also used as a member for connecting the battery stacks 5 to each other.
  • the end plates 3 positioned on the end surfaces are fixed to each other by the fastening members 4, and the fastening members are not fixed to the end plates 3 facing each other between the two battery stacks 5.
  • the end plate 3 which opposes between two battery laminated bodies 5 can also be shared as one component.
  • the fixing of the end plate and the fastening member is not limited to the structure of fixing with the bolts described in the embodiments. (Cooling pipe 60)
  • the cooling pipe 60 is a member that conducts heat generated in the battery stack 5 to dissipate the heat, and circulates a coolant inside the cooling pipe 60.
  • two battery stacks 5 are placed on each cooling pipe 60.
  • two battery stacks 5 are connected in the length direction, that is, the stacking direction of the rectangular battery cells 1 to form one battery stack continuous body 10B, and the two batteries in such a connected state are formed.
  • the laminated body 5 is supported by one cooling pipe 60.
  • two of these battery stack continuous bodies 10 ⁇ / b> B are arranged in parallel to constitute the assembled battery 10.
  • the cooling pipes 60 are extended in the stacking direction of the prismatic battery cells 1 and meandering in such a manner that the cooling pipes 60 are folded back at the edges so that three rows are stacked in the stacking direction of the prismatic battery cells 1.
  • the linear cooling pipe 60 is arranged on the lower surface of the battery stack 5.
  • coolant is made common by connecting the cooling pipes 60 with battery lamination
  • a plurality of cooling pipes can be arranged on the lower surface of the battery stack.
  • a single meandering cooling pipe shown in FIG. 4 can be divided at a folded portion to form a plurality of cooling pipes. it can.
  • the cooling pipes may be directly connected to the cooling mechanism to make the refrigerant paths separate, but on the other hand, the cooling pipes may be connected to share the refrigerant path.
  • the arrangement of the cooling pipe and its arrangement shape can be changed as appropriate.
  • the cooling pipe can be extended in a direction perpendicular to the stacking direction of the rectangular battery cells.
  • FIG. 1 A schematic cross-sectional view of the battery stack 5 is shown in FIG.
  • the cooling pipe 60 is formed in a flat shape having a flat upper surface facing the battery stack.
  • the contact area with the square battery cell 1 can be increased, and the thermal coupling with the battery laminated body 5 can be realized reliably.
  • the flat cooling pipe can be made thinner and thinner than a cylindrical cooling pipe of the same area, the assembled battery can be made thinner by reducing the height direction of the assembled battery.
  • the cooling pipe 60 is made of a material excellent in heat conduction.
  • it is made of metal such as aluminum.
  • the aluminum cooling pipe is relatively soft, the surface can be slightly deformed by pressing at the contact interface with the battery stack 5 to improve the adhesion, and high thermal conductivity can be exhibited. (Thermal conductive sheet 12)
  • a heat transfer member such as the heat conductive sheet 12 is interposed between the cooling pipe 60 and the square battery cell 1.
  • the heat conductive sheet 12 is preferably made of an insulating material having excellent heat conductivity, and more preferably has a certain degree of elasticity. Examples of such a material include silicone. By doing in this way, between the battery laminated body 5 and the cooling pipe 60 is electrically insulated. In particular, when the outer can of the square battery cell 1 is made of metal and the cooling pipe 60 is made of metal, it is necessary to insulate the battery so as not to conduct at the bottom surface of the square battery cell 1.
  • the surface of the outer can is covered and insulated with a heat-shrinkable tube or the like, and in order to further improve the insulation, the insulating heat conductive sheet 12 is interposed to enhance safety and reliability. If the insulation of the surface of the outer can can be maintained with an insulating material such as a heat-shrinkable tube, a heat conductive sheet can be dispensed with.
  • the cooling pipe can be made of an insulating material, and in this case, a heat conductive sheet can be omitted.
  • the surface of the heat conductive sheet 12 is elastically deformed to eliminate the space at the contact surface between the battery stack 5 and the cooling pipe 60, thereby improving the thermal coupling state well. it can. Moreover, it can replace with a heat conductive sheet and can utilize a heat conductive paste etc. for a heat-transfer member. (Insulation member 14)
  • the heat insulating member 14 is disposed as a resin member in the gap between the cooling pipes 60.
  • the heat insulating member 14 is a resin having a heat insulating property, and for example, a urethane-based resin can be suitably used.
  • the periphery of the cooling pipe 60 is covered with a heat insulating resin by potting. By doing so, the cooling pipe 60 and the bottom surface of the battery stack 5 can be reliably covered by potting to prevent the occurrence of condensation and enhance safety.
  • the cooling pipe 60 is in contact with the bottom surface of the battery stack 5 via the heat conductive sheet 12, and a heat insulating member is provided between the cooling pipes 60 and the lower surface of the cooling pipe 60. 14 is filled and coated. However, by filling the upper surface of the cooling pipe 60 with the heat insulating member 14, it is possible to insulate the upper surface of the cooling pipe 60 and to eliminate the need for the heat conductive sheet provided between the prismatic battery cells 1. . (Coating case 16)
  • the battery stack 5 covers the surface except the bottom surface with a covering case 16.
  • the covering case 16 has, for example, a box shape with an open bottom, and is formed in a size that can accommodate the battery stack 5 inside.
  • FIG. 1 a state in which the cooling pipe 60 disposed on the bottom surface of the battery stack 5 is covered with the heat insulating member 14 is illustrated for the sake of explanation.
  • the surface of the battery stack 5 fixed by the fastening member 4 is accommodated in, for example, a resin coating case 16.
  • the covering case is made of metal and the unfastened battery laminated body 5 is press-fitted and stored therein with a fastening member or the like, the battery laminated body 5 can be maintained in the fastening state without using the fastening member. Can be made unnecessary.
  • the configuration in FIG. 6 is merely an example, and for example, as in the modification shown in FIG. 7, the covering case 16F can be disassembled and the top surface and side surfaces can be covered with individual members. In this case, the structure which fastens the battery laminated body 5 by the fastening member 4 separately is needed.
  • the covering case 16 configured in this manner is preferably combined with the heat insulating member 14 to have a sealed structure that seals the periphery of the battery stack 5.
  • the cover case 16 covers a surface other than the bottom surface of the battery stack 5, and the bottom surface can be sealed by the cooling pipe 60 and the heat insulating member 14 filling the space between the cooling pipes 60.
  • the battery stack 5 is hermetically sealed so as not to be exposed to the outside, so that the prismatic battery cell 1 is not exposed to the outside, and the battery stack 5 is cooled from the bottom by the cooling pipe 60.
  • the air layer is eliminated around the cooling pipe, and the cooling pipe is insulated by covering it with a heat insulating member, thereby realizing high-efficiency cooling of the cooling pipe.
  • the cooling pipe for flowing the refrigerant can be directly applied to the battery stack without interposing a metal plate such as a cooling plate, so that also in this respect, it is possible to reduce the thickness, weight and size. .
  • the heat insulating member is not limited to filling with resin or potting, and other configurations such as laying a heat insulating sheet, arranging a heat insulating cushion material, and laminating a plurality of sheet heat insulating materials can be used as appropriate.
  • resin members In the present specification, including such members, they are called resin members.
  • it can replace with a heat insulation member as a resin member, and can also use the heat conductive member excellent in heat conductivity. By using the heat conductive member, not only the joint surface with the cooling pipe but also heat conduction between the battery cells in a wider area can be realized and heat dissipation can be improved.
  • the waterproof structure of the battery stack can be realized by disposing the buffer member 18 in the gap between the battery stack 5 and the covering case 16. That is, it is possible to avoid a situation in which the buffer member 18 is filled in the gap between the battery stack and the covering case, and moisture in the air existing in the gap is condensed to adversely affect the battery stack.
  • a filler can be used for such a buffer member 18.
  • the filler is filled in the gap between the battery stack and the covering case in a state where the battery stack is housed in the covering case.
  • a urethane-based resin can be suitably used for such a filler.
  • a water absorbing sheet can be used as the buffer member 18.
  • the water-absorbing sheet is a sheet material having a hygroscopic property and a water-absorbing property composed of a polymer material or the like, and thus, condensation can be avoided at a low cost with a simple configuration without obtaining a complicated process such as potting.
  • the buffer member 18 is not limited to this, and a structure such as a packing structure, an O-ring, a sealing structure using a gasket, a sheet-like elastic member or other potting material, or a battery stack can be used as appropriate. . (Example 2)
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a power supply apparatus 200 according to the second embodiment.
  • the covering case 16 ⁇ / b> B has a surface covering portion 17 that covers one surface of the battery stack 5 between the cooling pipes 60 that are spaced apart from each other on the bottom surface.
  • the surface covering portion 17 is provided on the bottom surface of the covering case 16B, and the cooling pipe 60 is arranged in a slit-shaped portion between the surface covering portions 17 so that the surface covering is provided between the cooling pipes 60. Part 17 can be inserted.
  • the size of the surface covering portion 17 is formed such that it can be inserted into the gap between the cooling pipes 60. Further, the gap formed between the surface covering portion 17 and the cooling pipe 60 is filled with resin in the same manner as in the first embodiment, thereby preventing the occurrence of condensation by eliminating the space.
  • Example 2 the example in which the surface covering portion 17 that is a part of the covering case 16B is used as the heat insulating member 14 has been described.
  • the heat insulating member is not limited to the covering case, and may be composed of other members.
  • the heat insulating member may be provided by deforming the bottom surface of the separator interposed between the stacked rectangular battery cells.
  • the gap can be filled with resin as another heat insulating member to eliminate the gap.
  • FIG. 8A the configuration in which the entire bottom surface of the covering case 16B is potted with resin has been described.
  • the height of the overhanging portion 16b and the surface covering case 17 can be increased, and the resin can be injected only into the recessed portion where the cooling pipe 60 is disposed.
  • FIG. 8A Such a modification is shown in FIG.
  • the bottom surface of the covering case 16B ′ is raised to expose the surface covering case 17 ′, and the cooling pipe 60 disposed between the surface covering cases 17 ′ is covered with the heat insulating member 14B.
  • Example 3 Example 3
  • the covering case 16B is provided with the protruding portion 16b on the side surface side of the cooling pipe 60 on the bottom surface of the battery stack 5, thereby reducing the amount of resin used. It is good also as a structure which eliminates an overhang
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a power supply device 300 according to the third embodiment.
  • the entire bottom surface of the covering case 16C can be opened to easily store the battery stack 5 in the covering case 16C, and the entire bottom surface can be potted after storage. It has the advantage that it can be coated and the work in the manufacturing process can be simplified.
  • cooling pipe is disposed on the bottom surface of the battery stack.
  • the present invention is not limited to this configuration, and cooling is performed by disposing the cooling pipe on the other surface of the battery stack.
  • a cooling pipe may be disposed on the side surface of the battery stack.
  • the bottom surface of the battery stack can be covered with the covering case 16.
  • a cooling pipe can also be shared by arrange
  • cooling pipes may be arranged on both side surfaces of the battery stack, and the number of surfaces on which the cooling pipes are arranged can be appropriately changed.
  • the cooling pipe 60 is arrange
  • FIG. 10 by bringing the battery stack 5 into contact with both sides of the vertically placed cooling pipe 60, there is an advantage that the two battery stacks 5 or the battery stack continuous body 10B can be cooled by the single cooling pipe 60.
  • the covering case 16 ⁇ / b> D can cover a plurality of battery stacks 5 together, in addition to the configuration of individually covering the battery stacks 5.
  • the covering case 16E is divided into two parts in the vertical direction, and the battery stack 5 or the battery stack continuous body 10B arranged in the horizontal direction are collectively covered to simplify the covering structure. (Cooling mechanism)
  • the cooling pipe 60 is connected to a cooling mechanism.
  • the cooling mechanism includes, for example, a refrigerant circulation mechanism.
  • FIG. 4 shows an example of such a refrigerant circulation mechanism.
  • the cooling pipe 60 is disposed in a thermally coupled state to the rectangular battery cells 1 constituting the battery stack 5.
  • the cooling pipe 60 is a refrigerant pipe through which a refrigerant flows, and the cooling pipe 60 is connected to a cooling mechanism 69.
  • the power supply device can also cool each member such as an electronic circuit disposed on the end face of the battery stack.
  • the cooling pipe 60 is a refrigerant pipe made of copper, aluminum or the like that circulates a liquefied refrigerant that is a coolant as a heat exchanger. Cooling liquid is supplied from the cooling mechanism 69 to the cooling pipe 60 to be cooled. By using the coolant supplied from the cooling mechanism 69 as a coolant that is cooled by the heat of vaporization that evaporates inside the cooling pipe 60, cooling can be performed more efficiently.
  • the cooling pipe 60 also functions as a soaking means for equalizing the temperatures of the plurality of rectangular battery cells 1. That is, the heat energy absorbed by the cooling pipe 60 from the rectangular battery cell 1 is adjusted to efficiently cool the rectangular battery cell whose temperature increases, for example, the rectangular battery cell in the center, and the temperature decreases, for example, both ends. The cooling of the rectangular battery cells is reduced, and the temperature difference between the rectangular battery cells is reduced. As a result, the temperature unevenness of the prismatic battery cells can be reduced, and a situation in which some of the prismatic battery cells are deteriorated and overcharge and overdischarge can be avoided.
  • the cooling mechanism 69 shown in FIG. 4 forcibly cools the cooling pipe 60 with the heat of vaporization of the refrigerant.
  • the cooling mechanism 69 includes a circulation pump P and a radiator 54, and a control circuit CT that controls the operation of the fan 53 of the circulation pump P and the radiator 54.
  • the circulation pump P circulates the liquid refrigerant through the refrigerant path and the radiator 54.
  • the control circuit CT detects the temperature of the battery stack 5 with a temperature sensor, and operates the circulation pump P when the detected temperature becomes higher than the set temperature.
  • the control circuit CT detects the temperature of the refrigerant with a temperature sensor, and operates the fan 53 of the radiator 54 when the temperature of the refrigerant becomes higher than a set value.
  • the refrigerant circulated through the refrigerant path by the circulation pump P is insulating oil or antifreeze. Silicon oil or the like can be used as the insulating oil.
  • the cooling with the refrigerant is used in the meaning including water cooling in which water or a coolant is circulated. (Cooling mechanism 69B according to a modification)
  • the cooling mechanism can supply a refrigerant that is vaporized inside the refrigerant path and cooled by the heat of vaporization to the refrigerant path.
  • a cooling mechanism 69B according to such a modification is shown in FIG. This refrigerant is vaporized inside the refrigerant path to cool the refrigerant path.
  • the cooled refrigerant path cools the battery stack 5 from the bottom surface.
  • the cooling mechanism 69B can cool the battery stack 5 to a low temperature.
  • the cooling mechanism 69B includes a compressor C that pressurizes the vaporized refrigerant, a condenser 57 that cools and liquefies the refrigerant pressurized by the compressor C, and supplies the refrigerant liquefied by the condenser 57 to the refrigerant path. And an inflator 58.
  • the expander 58 is, for example, a capillary tube or an expansion valve. A capillary tube or an expansion valve made of a thin tube is limited to a predetermined flow range of the refrigerant.
  • These expanders 58 are designed to have a flow rate at which all of the refrigerant is vaporized while being discharged from the refrigerant path.
  • the battery cell 1 can also be cooled by supplying the liquefied refrigerant to the refrigerant flow path, evaporating the refrigerant in the refrigerant flow path, and forcibly cooling with the heat of vaporization of the refrigerant.
  • the cooling mechanism 69B that forcibly cools the cooling pipe 60B with the heat of vaporization of the refrigerant supplies the liquefied refrigerant to the cooling pipe 60B via the expansion valve 65, and vaporizes the supplied refrigerant by evaporating inside the cooling pipe 60B.
  • the cooling pipe 60B is cooled with heat.
  • the vaporized refrigerant is pressurized by the compressor C, supplied to the condenser 57, liquefied by the condenser 57, and circulated through the expansion valve 65 to the refrigerant flow path of the cooling pipe 60B to cool the cooling pipe 60B.
  • Cooling mechanism 69C according to a modification
  • the cooling pipe is not necessarily cooled by the heat of vaporization of the refrigerant, and for example, water cooling that circulates and cools the cooled liquid can be adopted. Further, the cooling pipe may be provided with a cooling gas passage in the interior, and the cooled gas may be cooled by forcibly blowing the cooled gas. In addition, when employing water cooling in which water or a coolant is circulated, the coolant used in the water cooling may be cooled with a refrigerant. In particular, in a vehicle power supply device, an existing cooling mechanism used for an indoor air conditioner or the like can be used for cooling the coolant. FIG. 19 shows a cooling mechanism 69C employing such a configuration.
  • the cooling mechanism 69C shown in this figure includes a first cooling mechanism 69a that cools the cooling pipe 60C with a coolant by water cooling, and a second cooling mechanism 69b for cooling the vehicle interior that uses a refrigerant such as an indoor air conditioner, as an intermediate heat exchanger. 67 is connected.
  • a pump P a three-way valve 64, an intermediate heat exchanger 67, a heater 66, and a cooling pipe 60C are arranged in a first circulation path 65 indicated by a thick line.
  • the radiator 54B is also connected through the three-way valve 64.
  • the radiator 54B is air-cooled by outside air, and when the outside air temperature is low, the three-way valve 64 can be switched from the intermediate heat exchanger 67 to the radiator 54B side to suppress energy consumption required for cooling, such as the power of the compressor C.
  • the heater 66 is a member for adjusting the temperature by heating the coolant.
  • the second cooling mechanism 69b is provided with a compressor C, an intermediate heat exchanger 67, an evaporator 56, and a condenser 57B in a second circulation path 55B indicated by a thin line.
  • the intermediate heat exchanger 67 and the evaporator 56 are connected in parallel via expansion valves 58C and 58B, respectively.
  • a fan 53B is in close proximity to the condenser 57B. This fan 53B can also be used for heat dissipation of the radiator 54B.
  • water containing antifreeze is used as the cooling liquid
  • HFC is used as the refrigerant.
  • the coolant can be cooled more efficiently using the existing cooling mechanism, There is an advantage that the battery block can be cooled stably.
  • the temperature variation between the battery cells can be reduced by adjusting the thermal conductance between the battery cell 1 and the cooling pipe 60.
  • a power supply device can be used as an in-vehicle power supply.
  • 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 it is used as a power source for these vehicles. .
  • the above power supply apparatus can be used as a vehicle-mounted power supply.
  • 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)
  • FIG. 12 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 engine 96 and a travel motor 93 that travel the vehicle HV, a power supply device 100 that supplies power to the motor 93, and a generator that charges a battery of the power supply device 100.
  • the power supply apparatus 100 is connected to a motor 93 and a generator 94 via a DC / AC inverter 95.
  • the vehicle HV travels by both the motor 93 and the engine 96 while charging / discharging the battery of the power supply device 100.
  • the motor 93 is driven to drive the vehicle when the engine efficiency is low, for example, during acceleration or low-speed driving.
  • the motor 93 is driven by power supplied from the power supply device 100.
  • the generator 94 is driven by the engine 96 or is driven by regenerative braking when the vehicle is braked to charge the battery of the power supply device 100. (Power
  • FIG. 13 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 motor 93 for running the vehicle EV, a power supply device 100 that supplies power to the motor 93, and a generator 94 that charges a battery of the power supply device 100.
  • the motor 93 is driven by power supplied from the power supply device 100.
  • the generator 94 is driven by energy when regeneratively braking the vehicle EV and charges the battery of the power supply device 100. (Power storage device for power storage)
  • this power supply device can be used not only as a power source for a moving body but also as a stationary power storage facility.
  • 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.
  • FIG. The power supply apparatus 100 shown in this figure forms a battery unit 82 by connecting a plurality of battery packs 81 in a unit shape.
  • Each battery pack 81 has a plurality of prismatic battery cells 1 connected in series and / or in parallel.
  • Each battery pack 81 is controlled by a power controller 84.
  • the power supply apparatus 100 drives the load LD after charging the battery unit 82 with the charging power supply CP. For this reason, the power supply apparatus 100 includes a charging mode and a discharging mode.
  • the load LD and the charging power source CP are connected to the power supply device 100 via the discharging switch DS and the charging switch CS, respectively.
  • ON / OFF of the discharge switch DS and the charge switch CS is switched by the power supply controller 84 of the power supply apparatus 100.
  • the power supply controller 84 switches the charging switch CS to ON and the discharging switch DS to OFF to permit charging from the charging power supply CP to the power supply apparatus 100.
  • the power controller 84 turns off the charging switch CS and turns on the discharging switch DS to discharge.
  • the mode is switched to permit discharge from the power supply apparatus 100 to the load LD.
  • the charge switch CS can be turned on and the discharge switch DS can be turned on to supply power to the load LD and charge the power supply device 100 at the same time.
  • the load LD driven by the power supply device 100 is connected to the power supply device 100 via the discharge switch DS.
  • the power supply controller 84 switches the discharge switch DS to ON, connects to the load LD, and drives the load LD with the power from the power supply apparatus 100.
  • the discharge switch DS a switching element such as an FET can be used. ON / OFF of the discharge switch DS is controlled by the power supply controller 84 of the power supply apparatus 100.
  • the power controller 84 also includes a communication interface for communicating with external devices.
  • the host device HT is connected in accordance with an existing communication protocol such as UART or RS-232C. Further, if necessary, a user interface for the user to operate the power supply system can be provided.
  • Each battery pack 81 includes a signal terminal and a power supply terminal.
  • the signal terminals include a pack input / output terminal DI, a pack abnormality output terminal DA, and a pack connection terminal DO.
  • the pack input / output terminal DI is a terminal for inputting / outputting signals from other pack batteries and the power supply controller 84
  • the pack connection terminal DO is for inputting / outputting signals to / from other pack batteries which are child packs.
  • the pack abnormality output terminal DA is a terminal for outputting the abnormality of the battery pack to the outside.
  • the power supply terminal is a terminal for connecting the battery packs 81 in series and in parallel.
  • the battery units 82 are connected to the output line OL via the parallel connection switch 85 and are connected in parallel to each other.
  • the power supply device according to the present invention and a vehicle including the power supply device can be suitably used as a power supply device for a plug-in hybrid electric vehicle, a hybrid electric vehicle, an electric vehicle, or the like that can switch between the EV traveling mode and the HEV traveling mode.
  • a backup power supply device that can be mounted on a rack of a computer server, a backup power supply device for a wireless base station such as a mobile phone, a power storage device for home use and a factory, a power supply for a street light, etc. Also, it can be used as appropriate for applications such as a backup power source such as a traffic light.
  • Condenser 58 ... Expander; 58B, 58C ... Expansion valve 60, 60B, 60C ... Cooling pipe 64 ... Three-way valve 65 ... First circulation path 66 ... Heater 67 ... Intermediate heat exchangers 69, 69B, 69C ... Cooling mechanism; 69a ... First cooling mechanism; 69b ... Second cooling mechanism 70 ... Exterior case 71 ... Case 72 ... Upper case 73 ... End plate 74 ... Bridge 81 ... Battery pack 82 ... Battery unit 84 ... Power supply controller 85 ... Parallel connection switch 93 ... Motor 94 ... Generator 95 ... DC / AC inverter 96 ... Engine 201 ... Battery cell 205 ... Battery stack 260 ...

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Abstract

【課題】冷却パイプを用いた冷却方式を実装する際の配管作業を簡素化しつつ、電池セルの十分な冷却能力を発揮させる。 【解決手段】複数の角形電池セルを積層してなる電池積層体５と、電池積層体５の一面に熱結合状態に配置され、内部に冷媒を流すことで該電池積層体５と熱交換を行うための冷却パイプ６０とを備え、冷却パイプ６０は、電池積層体５の一面で複数本が互いに離間されてなり、離間された冷却パイプ６０同士の間に、樹脂部材が配置されて、電池積層体５の一面を密閉状態に被覆する。これにより、電池積層体５を冷却パイプ６０で一面から冷却すると共に、電池積層体５を密閉構造として温度差による結露を防止し、意図しない導通や腐食を回避して信頼性を高めることができる。

Description

電源装置及び電源装置を備える車両
　本発明は、主として、ハイブリッド車や電気自動車等の自動車を駆動するモータの電源用、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装置及びこのような電源装置を備える車両に関する。
　車両用の組電池等、出力を高くした電源装置が求められている。このような電源装置では、多数の電池セルを直列に接続して出力電圧を高く、出力電力を大きくしている。電池セルは、大電流で充放電されると発熱する。特に、使用する電池セルの数が増えるに従い、発熱量も増大する。よって、効率よく電池セルの放熱を熱伝導して発散させる放熱機構が求められる。このような放熱機構としては、電池セルに対して冷却風を送風する空冷方式の他、冷媒を供給、循環させた冷却パイプを電池セルに接触させて、熱交換により直接冷却する方式も提案されている（例えば特許文献１、２、３参照）。このようなバッテリシステムにおいては、例えば図１５、図１６に示すように、電池セル２０１を積層した電池積層体２０５の下面に、冷媒を循環させる冷却パイプ２６０を配置し、冷却機構２６９に接続することで、冷却パイプ２６０あるいは冷却プレート２６１を介して、電池積層体２０５から熱を奪い冷却させている。図１５の例では、冷却パイプ２６０が電池セル２０１を積層する積層方向と交差する方向に延長して配管している。また図１６の例では、電池セル２０１を積層する積層方向と平行に冷却パイプ２６０を延長して配管している。さらに図１７の例では、電池積層体２０５の下面に冷却プレート２６１を配置し、冷却プレート２６１に冷却パイプ２６０を配管することで、冷却プレート２６１を介して、電池積層体２０５から熱を奪い冷却させている。
　これらの冷却方式では、隣接する電池セル同士の隙間に冷却空気を送風する空冷式の冷却方式に比べ、冷媒を用いた熱交換によってより効率よく電池セルの熱を奪うことが可能である反面、高い冷却性能のため冷却部分が比較的低温になる結果、温度が結露点以下に低下し、空気中の水分が冷やされて電池セルの表面に結露することがある。このような結露が生じると、意図しない通電が生じたり、腐食が生じたりすることがある。特に、これらの方式では、冷却パイプを電気ブロックの底面において蛇行させているため、冷却パイプ同士の間に隙間が生じ、ここに存在する空気中の水分が結露を生じる。また、空気の存在によって冷却パイプの冷却性能を低下させていることも考えられる。
特開２００９－１３４９０１号公報 特開２００９－１３４９３６号公報 特開２０１０－１５７８８号公報 実公昭３４－１６９２９号公報
　本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、冷却パイプを用いた冷却方式を実装する際の配管作業を簡素化しつつ、電池セルの十分な冷却能力を発揮可能な電源装置及び電源装置を備える車両を提供することにある。
課題を解決するための手段及び発明の効果
　上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面に係る電源装置によれば、複数の電池セルを積層してなる電池積層体と、前記電池積層体の一面に熱結合状態に配置され、内部に冷媒を流すことで該電池積層体と熱交換を行うための冷却パイプと、を備える電源装置であって、前記冷却パイプは、前記電池積層体の一面で複数列が互いに離間されてなり、前記離間された冷却パイプ同士の間に、樹脂部材が配置されて、前記電池積層体の一面を密閉状態に被覆することができる。これにより、冷却パイプを樹脂部材で被覆して電池積層体を密閉構造として温度差による結露を防止し、意図しない導通や腐食を回避して信頼性を高めることができる。
　また第２の側面に係る電源装置によれば、さらに前記電池積層体の一面を除く面を囲むための被覆ケースを備えており、前記電池積層体が、前記被覆ケースと、前記樹脂部材とで、周囲を密閉することができる。これにより、電池積層体を外部に表出しないように気密に密閉して、被覆ケースと電池積層体との間の空間を無くして結露を防止し、導通や錆の発生を開扉することができる。
　さらに第３の側面に係る電源装置によれば、前記樹脂部材を、断熱性を備える断熱性部材とできる。これにより、冷却パイプを樹脂部材で被覆して断熱性を高め、電池積層体を一面から効率よく冷却できる。
　さらに第４の側面に係る電源装置によれば、前記樹脂部材が、前記冷却パイプの周囲をポッティングにより被覆することができる。これにより、ポッティングにより確実に冷却パイプと電池積層体の一面とを被覆して、結露の発生を阻止して安全性を高めることができる。
　さらにまた第５の側面に係る電源装置によれば、前記被覆ケースが、前記離間された冷却パイプ同士の間に、前記電池積層体の一面を覆う面被覆部を設けることができる。これにより、冷却パイプ同士の間でポッティングするための樹脂部材の量を減らすことができる。また、伝熱シートも面積を削減でき、さらに面被覆部で冷却パイプの位置決めも図られる。
　さらにまた第６の側面に係る電源装置によれば、前記被覆ケースが、前記電池積層体の側面及び上面を被覆しており、前記樹脂部材が、前記電池積層体の一面及び該一面から延長されて、前記電池積層体の側面を覆う前記被覆ケースの端面も含めて被覆できる。これにより、被覆ケース内に電池積層体を収納する作業を簡素化できる上、収納後に電池積層体の下面全体をポッティング等により被覆でき、製造時の作業を容易に行える利点が得られる。
　さらにまた第７の側面に係る電源装置によれば、前記冷却パイプを、前記電池積層体の一面で複数列が略平行な姿勢で互いに離間させることができる。
　さらにまた第８の側面に係る電源装置によれば、前記複数列の冷却パイプを、一の冷却パイプを蛇行させて構成できる。これにより、１本の冷却パイプにて電池積層体を効率よく冷却できる。
　さらにまた第９の側面に係る電源装置によれば、さらに前記電池積層体の一面と冷却パイプとの間に介在される絶縁性の伝熱部材を備えることができる。これにより、電池積層体と冷却パイプとの間の熱結合状態を良好に改善できる。
　さらにまた第１０の側面に係る電源装置によれば、前記樹脂部材をウレタン系樹脂とできる。
　さらにまた第１１の側面に係る電源装置によれば、前記冷却パイプを絶縁材質で構成できる。これにより、冷却パイプと電池積層体との間を絶縁する伝熱部材等の追加部材を不要にできる。
　さらにまた第１２の側面に係る電源装置によれば、前記冷却パイプを、上面を平坦とした扁平型に形成できる。これにより、冷却パイプの上面で電池積層体との熱結合を確実に発揮できる。
　さらにまた第１３の側面に係る電源装置によれば、前記冷却パイプを、アルミニウム製とできる。これにより、アルミニウム製の冷却パイプは比較的柔らかいため、電池積層体との接触界面で密着性を向上させることができ、高い熱伝導性を発揮できる。
　さらにまた第１４の側面に係る電源装置を備える車両には、上記電源装置を利用できる。
本発明の実施例１に係る電源装置を備える電源装置の分解斜視図である。 図１の組電池を示す斜視図である。 図２の組電池を示す分解斜視図である。 冷却パイプの配置状態と冷却機構を示す模式平面図である。 図１の電池積層体の模式断面図である。 電池積層体を被覆ケースで被覆する状態を示す模式分解斜視図である。 変形例に係る電池積層体を被覆ケースで被覆する状態を示す模式分解斜視図である。 図８（ａ）は実施例２に係る電池積層体の模式断面図、図８（ｂ）は変形例に係る電池積層体の模式断面図である。 実施例３に係る電池積層体の模式断面図である。 実施例４に係る電池積層体の模式断面図である。 実施例５に係る電池積層体の模式断面図である。 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。 従来の電源装置の冷却機構を示す斜視図である。 従来の他の電源装置の冷却機構を示す斜視図である。 従来のさらに他の電源装置の冷却機構を示す斜視図である。 他の冷却機構を示す模式平面図である。 さらに別の冷却機構を示す模式平面図である。
　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及びこれを備える車両を例示するものであって、本発明は電源装置及びこれを備える車両を以下のものに特定しない。また、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。
（実施例１）
　図１～図３に、本発明の実施例１に係る電源装置１００として、車載用の電源装置に適用した例を説明する。これらの図において、図１は電源装置１００の分解斜視図、図２は図１の電池積層体５を示す斜視図、図３は図２の電池積層体５の分解斜視図を、それぞれ示している。この電源装置１００は、主としてハイブリッド車や電気自動車等の電動車両に搭載されて、車両の走行モータに電力を供給して、車両を走行させる電源に使用される。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電動車両に使用でき、また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。
（電源装置１００）
　電源装置１００の外観は、図１の分解斜視図に示すように、上面を長方形状とする箱形である。この電源装置１００は、箱形の外装ケース７０を二分割して、内部に複数の組電池１０を収納している。外装ケース７０は、下ケース７１と、上ケース７２と、これらの下ケース７１、上ケース７２の両端に連結している端面プレート７３とを備えている。上ケース７２と下ケース７１は、外側に突出する鍔部７４を有し、この鍔部７４をボルトとナットで固定している。外装ケース７０は、鍔部７４を外装ケース７０の側面に配置している。また図１に示す例では、電池積層体５を長手方向に２つ、横方向に２列、計４個下ケース７１に収納している。各電池積層体５は、外装ケース７０内部の定位置に固定している。端面プレート７３は、下ケース７１と上ケース７２の両端に連結されて、外装ケース７０の両端を閉塞している。
（組電池１０）
　組電池１０は、図２～図３に示すように、複数の角形電池セル１と、複数の角形電池セル１同士を積層する面に介在させて、角形電池セル１間を絶縁するセパレータ２と、複数の角形電池セル１とセパレータ２を交互に積層した電池積層体５の積層方向の端面に配置された一対のエンドプレート３と、電池積層体５の両端面に配置されたエンドプレート３同士を締結する金属製の複数の締結部材４とを備えている。さらに電池積層体５は、これを冷却するための冷却パイプ６０上に固定されている（詳細は後述）。
（電池積層体５）
　組電池１０は、複数の角形電池セル１を、絶縁性のセパレータ２を介して積層して電池積層体５とし、この電池積層体５の両端面に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を締結部材４で連結している。以上の図に示す組電池１０は、互いに隣接する角形電池セル１を絶縁するセパレータ２を角形電池セル１同士の積層面に介在させて、複数の角形電池セル１とセパレータ２とを交互に積層した電池積層体５としている。
　なお組電池は、必ずしも角形電池セルの間にセパレータを介在させる必要はない。例えば角形電池セルの外装缶を絶縁材で成形し、あるいは角形電池セルの外装缶の外周を熱収縮チューブや絶縁シート、絶縁塗料等で被覆する等の方法で、互いに隣接する角形電池セル同士を絶縁することによって、セパレータを不要とできる。特に、角形電池セルの間に冷却風を強制送風して角形電池セルを冷却する空冷式によらず、冷媒等を用いて冷却させた冷却パイプを介して電池積層体を冷却する方式を採用する構成においては、角形電池セルの間にセパレータを介在させる必要は必ずしも無い。
（角形電池セル１）
　角形電池セル１は、その外形を構成する外装缶を、幅よりも厚さを薄くした角形としている。この外装缶を閉塞する封口板に正負の電極端子を設けると共に、電極端子の間に安全弁を設けている。安全弁は、外装缶の内圧が所定値以上に上昇した際に開弁して、内部のガスを放出できるように構成される。安全弁の開弁により、外装缶の内圧上昇を停止することができる。この角形電池セル１を構成する素電池は、リチウムイオン電池、ニッケル－水素電池、ニッケル－カドミウム電池等の充電可能な二次電池である。特に、角形電池セル１にリチウムイオン二次電池を使用すると、電池セル全体の体積や質量に対する充電容量を大きくできる特長がある。さらに、角形電池セルに限らず円筒型電池セルや外装体がラミネート材料で被覆された角形やその他の形状のラミネート電池セルであってもよい。
　積層されて電池積層体を構成する各角形電池セル１は、隣接する正負の電極端子をバスバー６で連結して互いに直列に接続している。隣接する角形電池セル１を互いに直列に接続する組電池１０は、出力電圧を高くして出力を大きくできる。ただ、組電池は、隣接する角形電池セルを並列に接続、或いは、直列接続と並列接続とを組み合わせて多直多並に接続することもできる。また角形電池セル１は、金属製の外装缶で製作している。この角形電池セル１は、隣接する角形電池セル１の外装缶のショートを防止するために絶縁材のセパレータ２を挟着している。なお、角形電池セルの外装缶は、プラスチック等の絶縁材で製作することもできる。この場合、角形電池セルは外装缶を絶縁して積層する必要がないので、セパレータを金属製とすることやセパレータを不要とすることもできる。
（セパレータ２）
　セパレータ２は、隣接する角形電池セル１を電気的、熱的に絶縁して積層するスペーサである。このセパレータ２はプラスチック等の絶縁材で製作しており、互いに隣接する角形電池セル１同士の間に配置されて、隣接する角形電池セル１を絶縁している。
（エンドプレート３）
　角形電池セル１とセパレータ２とを交互に積層した電池積層体５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で電池積層体５を締結している。エンドプレート３は、十分な強度を発揮する材質、例えば金属製とする。このエンドプレート３は、図１に示す下ケース７１と固定するための固定構造を備えている。ただ、エンドプレートは、材質を樹脂製とすることや、さらに、この樹脂製のエンドプレートを金属製の材質からなる部材で補強して構成しても良い。
（締結部材４）
　締結部材４は、図２～図３に示すように、両端にエンドプレート３が積層された電池積層体５の両側面に配置されて、一対のエンドプレート３に固定されて電池積層体５を締結する。この締結部材４は、図３の斜視図に示すように、電池積層体５の側面を覆う本体部４１と、本体部４１の両端で折曲され、エンドプレート３と固定される折曲片４２と、上方で折曲されて電池積層体５の上面を保持する上面保持部４３とを備える。このような締結部材４は、十分な強度を有する材質、例えば金属製で構成される。尚、図１に示す例では、各電池積層体にそれぞれ締結部材を設けており、この場合は各電池積層体にそれぞれの端面に位置するエンドプレート同士を、締結部材で固定する。ただ、２つの電池積層体５を積層方向に並べた状態で、両側側面を締結部材４で一体的に連結することもできる。この構成では、締結部材４を、電池積層体５同士を連結するための部材としても利用している。ここでは、端面に位置するエンドプレート３同士を締結部材４で固定すると共に、２つの電池積層体５の間で対向するエンドプレート３には、締結部材は固定されない。さらに、２つの電池積層体５の間で対向するエンドプレート３を一部品として共通化することもできる。尚、エンドプレートと締結部材の固定は、実施例で記載のボルト等で固定する構造のものに限定しない。
（冷却パイプ６０）
　冷却パイプ６０は、電池積層体５で発生する熱を熱伝導して放熱させるための部材であり、冷却パイプ６０の内部に冷媒を循環させている。図４の例では、各冷却パイプ６０上に２つの電池積層体５を載置している。上述の通り、長さ方向すなわち角型電池セル１の積層方向に２つの電池積層体５が連結されて一の電池積層連続体１０Ｂを構成しており、このような連結状態にある２つの電池積層体５を、一の冷却パイプ６０で支持している。そして図４の模式平面図に示すように、これらの電池積層連続体１０Ｂを２つ平行に並べて、組電池１０を構成している。
　図４の例では、冷却パイプ６０を角型電池セル１の積層方向に延長すると共に、端縁で冷却パイプ６０を折り返すようにして蛇行させることで、角型電池セル１の積層方向に３列の直線状冷却パイプ６０が電池積層体５の下面に配置される。そして、電池積層連続体１０Ｂ同士で冷却パイプ６０同士を接続することで、冷媒の循環経路を共通化している。ただ、電池積層体の下面に複数本の冷却パイプを配置することもでき、例えば、図４で示す蛇行した１本の冷却パイプを折り返し部分で分割して、複数本の冷却パイプとすることができる。これにより、蛇行部分を無くすことができるので、軽量化を図ることができる。このとき、各冷却パイプを直接冷却機構に接続して冷媒経路を別々にしても良いが、一方で、各冷却パイプ同士を接続して、冷媒経路を共通化させても良い。さらに、冷却パイプの配置やその配置形状は適宜変更することができ、例えば、冷却パイプを角型電池セルの積層方向と垂直な方向に延長することもできる。
　電池積層体５の模式断面図を、図５に示す。この図に示すように、冷却パイプ６０は電池積層体と対向させる上面を平坦とした扁平型に形成されている。このようにすることで、円筒形の冷却パイプと比べ、角型電池セル１との接触面積を増やして電池積層体５との熱結合を確実に実現できる。さらに、扁平型の冷却パイプは、同面積の円筒形の冷却パイプと比べて高さを低くして薄くできるので、組電池の高さ方向を低くして、組電池の薄型化が可能となる。また冷却パイプ６０は、熱伝導に優れた材質で構成する。ここではアルミニウム等の金属製としている。特に、アルミニウム製の冷却パイプは比較的柔らかいため、電池積層体５との接触界面で押圧させることで表面を多少変形させて密着性を向上でき、高い熱伝導性を発揮できる。
（熱伝導シート１２）
　加えて、冷却パイプ６０と角型電池セル１との間には、熱伝導シート１２等の伝熱部材が介在される。熱伝導シート１２は、絶縁性でかつ熱伝導に優れた材質とし、さらに好ましくはある程度の弾性を有するのが好ましい。このような材質としてはシリコーン等が挙げられる。このようにすることで電池積層体５と冷却パイプ６０との間を電気的に絶縁する。特に、角型電池セル１の外装缶を金属製とし、さらに冷却パイプ６０を金属製とする場合は、角型電池セル１の底面で導通しないよう、絶縁を図る必要がある。上述の通り外装缶の表面を熱収縮チューブ等で被覆して絶縁しつつ、さらに絶縁性を向上させるために絶縁性の熱伝導シート１２を介在させて安全性、信頼性を高めている。なお熱収縮チューブ等の絶縁材で外装缶の表面の絶縁性が保てる場合には、熱伝導シートを不要にできる。また、冷却パイプを絶縁性の材質で構成することもでき、この場合は熱伝導シートを不要にできる。
　一方で、熱伝導シート１２に弾性を持たせることで、熱伝導シート１２の表面を弾性変形させて電池積層体５と冷却パイプ６０との接触面で空間を無くし、熱結合状態を良好に改善できる。また、熱伝導シートに代えて、熱伝導ペースト等を伝熱部材に利用することもできる。
（断熱部材１４）
　さらに図５の電源装置では、冷却パイプ６０同士の間の隙間に樹脂部材として断熱部材１４を配置している。断熱部材１４は、断熱性を有する樹脂であり、例えばウレタン系樹脂等が好適に利用できる。ここでは、図５に示すように冷却パイプ６０の周囲を断熱性樹脂でポッティングにより被覆する。このようにすることで、ポッティングにより確実に冷却パイプ６０と電池積層体５の底面とを被覆して、結露の発生を阻止して安全性を高めることができる。
　なお図５の例では、冷却パイプ６０を電池積層体５の底面に、熱伝導シート１２を介して当接させた状態で、冷却パイプ６０同士の間の隙間や冷却パイプ６０の下面に断熱部材１４を充填して被覆している。ただ、冷却パイプ６０の上面にも断熱部材１４を充填することで、冷却パイプ６０の上面を絶縁することができ、角型電池セル１との間に設ける熱伝導シートを不要とすることもできる。
（被覆ケース１６）
　さらに電池積層体５は、底面を除く面を、被覆ケース１６で覆っている。被覆ケース１６は、例えば底面を開口した箱形とし、電池積層体５を内部に収納できる大きさに形成される。このような例を、図６の模式分解斜視図に示す。この例では、説明のため電池積層体５の底面に配置する冷却パイプ６０を、断熱部材１４で被覆した状態を示している。この構成では、締結部材４で固定した電池積層体５の表面を、例えば樹脂製の被覆ケース１６に収納している。
　なお被覆ケースを金属製として、ここに締結部材等で未締結の電池積層体５を圧入する等して収納すれば、締結部材を用いずとも電池積層体５を締結状態に維持でき、締結部材を不要とできる。
　なお図６の構成は一例であって、例えば図７に示す変形例のように、被覆ケース１６Ｆを分解して、上面や側面を個別の部材で被覆するように構成することもできる。この場合は、別途締結部材４により電池積層体５を締結する構成が必要となる。
　また、このようにして構成される被覆ケース１６は、好ましくは断熱部材１４と組み合わせて、電池積層体５の周囲を密閉する密閉構造とする。特に、被覆ケース１６で電池積層体５の底面以外の面を被覆し、底面は冷却パイプ６０と、冷却パイプ６０の間を充填する断熱部材１４とによって密閉状態とできる。このようにして、電池積層体５を外部に表出しないように気密に密閉することで、角型電池セル１が外部に表出せず、電池積層体５を冷却パイプ６０で底面から冷却しても、角型電池セル１表面への結露を防止し、意図しない導通や腐食を回避して信頼性を高めることができる。すなわち、冷却パイプの周囲で空気層を排除し、断熱部材で覆うことにより断熱して冷却パイプの高効率冷却を実現している。また、このようにして高効率の冷却が実現される結果、従来のように冷却パイプを電池積層体の底面に多数列敷設する必要を無くし、２列や３列といった少ない本数の列でも十分な冷却効果を得て、冷却機構の簡素化と電源装置の軽量化が図られる。またこの方式であれば、冷却プレートのような金属板を介在させることなく、冷媒を流す冷却パイプを直接電池積層体に当てて冷却できるので、この点でも薄型と軽量化、小型化が図られる。
　また、断熱部材は、樹脂による充填やポッティングに限られず、例えば断熱シートを敷き詰める、断熱クッション材を配置する、複数枚のシート状断熱材を積層する等、他の構成も適宜利用でき、このような部材を含めて本明細書では樹脂部材と呼ぶ。また、樹脂部材として、断熱部材に代えて、熱伝導性に優れた熱伝導部材を用いることもできる。熱伝導部材を用いることで、冷却パイプとの接合面のみならず、より広い面積で電池セルとの間の熱伝導が実現されて放熱性を向上できる。また、熱伝導性に優れた樹脂をポッティングした場合は、冷却パイプと電池セルとの間に配置している熱伝導シートをポッティングで兼用することが可能となり、熱伝導シートを不要とできる。また、断熱部材と熱伝導部材とを併用して、冷却パイプの周囲に配置することもできる。
（緩衝部材１８）
　さらに、図５等に示すように、電池積層体５と被覆ケース１６との隙間に緩衝部材１８を配置することで、電池積層体の防水構造を実現することもできる。すなわち、電池積層体と被覆ケースとの間の隙間に緩衝部材１８を詰めて、この隙間に存在する空気中の水分が結露して電池積層体に悪影響を与える事態を回避できる。このような緩衝部材１８には、例えば充填材が利用できる。例えば電池積層体を被覆ケースに収納した状態で、電池積層体と被覆ケースとの隙間に、充填材を充填している。このような充填材には、ウレタン系樹脂が好適に利用できる。このように充填材を充填することで、空間を無くし、電池セルの表面を保護し、結露による導通や腐食を回避できる。
（吸水シート）
　あるいは、緩衝部材１８として吸水シートを使用することもできる。吸水シートは、高分子材料等で構成された吸湿性、吸水性を備えるシート材であり、これによってポッティング等の複雑な工程を得ずとも、簡単な構成で安価に結露を回避できる。また、緩衝部材１８はこれに限らず、パッキンやＯリング、ガスケットによる封止構造、シート状の弾性部材や他のポッティング材、あるいは電池積層体を防水袋に収納する等の構成が適宜利用できる。
（実施例２）
　以上の例では、冷却パイプ６０同士の間に断熱部材１４を充填している。ただ、冷却パイプの間を、被覆ケースで覆うこともできる。このような例を、実施例２として図８（ａ）に示す。この図は、実施例２に係る電源装置２００の模式断面図を示している。この被覆ケース１６Ｂは、底面において、離間された冷却パイプ６０同士の間に、電池積層体５の一面を覆う面被覆部１７を設けている。面被覆部１７は、被覆ケース１６Ｂの底面に設けられ、面被覆部１７同士の間でスリット状に開口された部分に、冷却パイプ６０を配置することで、冷却パイプ６０同士の間に面被覆部１７が挿入できる。このため面被覆部１７の大きさは、冷却パイプ６０同士の隙間に挿入できる大きさに形成される。また面被覆部１７と冷却パイプ６０との間に生じる隙間には、実施例１と同様に樹脂を充填することで、空間を無くして結露が発生するのを防止している。
　この実施例２では被覆ケース１６Ｂの一部である面被覆部１７を断熱部材１４として利用する例を説明した。ただ、断熱部材は被覆ケースに限られず、他の部材で構成することもできる。例えば、積層される角型電池セル間に介在されるセパレータの底面を変形させて断熱部材を設けてもよい。この場合も、隙間には他の断熱部材として樹脂を充填して、隙間を無くすことができる。あるいは、別個の部材で面被覆部を構成して、冷却パイプ同士の間に挿入してもよい。
　このようにして冷却パイプ同士の間を埋めることで、ポッティングするための樹脂の量を減らすことができる。また、熱伝導シートも必要な面積を削減できる。さらに面被覆部で冷却パイプの位置決めも図られる副次的な利点も得られる。
　図８（ａ）の例では、被覆ケース１６Ｂの底面全体を樹脂でポッティングする構成を説明した。ただ、図８（ａ）において張り出し部１６ｂと面被覆ケース１７の高さを高くして、冷却パイプ６０が配置される凹み部分にのみ樹脂を注入することも可能である。このような変形例を図８（ｂ）に示す。ここでは被覆ケース１６Ｂ’の底面を高くして、面被覆ケース１７’を表出させると共に、面被覆ケース１７’同士の間に配置される冷却パイプ６０を断熱部材１４Ｂで被覆している。この構成によれば、冷却パイプ６０を配置した部分のみを断熱部材１４Ｂで被覆すれば足り、ポッティングに必要な樹脂量を低減できる。
（実施例３）
　さらに上記の例では、被覆ケース１６Ｂは電池積層体５の底面で、冷却パイプ６０の側面側に張り出し部１６ｂを設けており、これによって樹脂の使用量を低減しているが、逆にこのような張り出し部を無くして、電池積層体の底面全体を断熱部材で覆う構成としてもよい。このような構成を実施例３として図９に示す。図９は、実施例３に係る電源装置３００の模式断面図である。この構成では、樹脂の使用量が増えるものの、被覆ケース１６Ｃの下面をすべて開口して、被覆ケース１６Ｃ内に電池積層体５を収納する作業を容易に行え、また収納後は下面全体をポッティングで被覆でき、製造工程における作業の簡素化が図られる利点を有する。
（実施例４）
　なお、以上の例では冷却パイプを電池積層体の底面に配置する構成を説明したが、本発明は該配置に限定されず、電池積層体の他の面に冷却パイプを配置して冷却することもできる。例えば、電池積層体の側面に冷却パイプを配置してもよい。この場合は、電池積層体の底面を被覆ケース１６で覆うことができる。このように冷却パイプを電池積層体の側面に配置することで、冷却パイプを共用することもできる。このとき、電池積層体の両側面に冷却パイプを配置してもよく、冷却パイプを配置する面の数は適宜変更できる。図１０に示す実施例４では、角型電池セル１の積層方向に平行に並べた隣接する電池積層体５同士の間に冷却パイプ６０を配置している。この構成では、縦置きした冷却パイプ６０の両面に電池積層体５を接触させることにより、一の冷却パイプ６０で２つの電池積層体５又は電池積層連続体１０Ｂを冷却できる利点が得られる。
　さらに被覆ケース１６Ｄは、電池積層体５を個別に被覆する構成の他、複数の電池積層体５を纏めて被覆することもできる。例えば図１１に示す実施例５では、被覆ケース１６Ｅを上下に２分割して、横方向に並べた電池積層体５又は電池積層連続体１０Ｂを纏めて被覆し、被覆構造を簡素化している。
（冷却機構）
　冷却パイプ６０は、冷却機構に接続されている。冷却機構は、例えば冷媒循環機構を備えている。図４に、このような冷媒循環機構の一例を示す。上述の通り、冷却パイプ６０は、電池積層体５を構成する角形電池セル１に熱結合状態に配置している。冷却パイプ６０は、内部に冷媒を流す冷媒配管であり、この冷却パイプ６０を冷却機構６９に連結している。この電源装置は、電池積層体５を冷却パイプ６０に接触させて直接、効果的に冷却できることに加え、電池積層体の端面に配置した電子回路等の各部材も併せて冷却することもできる。
　冷却パイプ６０は、熱交換器として、冷却液である液化された冷媒を循環させる銅やアルミニウム等の冷媒配管である。冷却パイプ６０には、冷却機構６９から冷却液が供給されて冷却される。冷却機構６９から供給される冷却液を、冷却パイプ６０の内部で気化する気化熱で冷却する冷媒とすることで、より効率よく冷却できる。
　さらに冷却パイプ６０は、複数の角形電池セル１の温度を均等化する均熱化手段としても機能する。すなわち、冷却パイプ６０が角形電池セル１から吸収する熱エネルギーを調整して、温度が高くなる角形電池セル、例えば中央部の角形電池セルを効率よく冷却して、温度が低くなる領域、例えば両端部の角形電池セルの冷却を少なくして、角形電池セルの温度差を少なくする。これによって、角形電池セルの温度むらを低減して、一部の角形電池セルの劣化が進み過充電、過放電となる事態を回避できる。
　図４に示す冷却機構６９は、冷却パイプ６０を冷媒の気化熱で強制冷却する。この冷却機構６９は、循環ポンプＰと放熱器５４と、循環ポンプＰと放熱器５４のファン５３の運転を制御する制御回路ＣＴとを備える。循環ポンプＰは、液状の冷媒を冷媒経路と放熱器５４に循環させる。制御回路ＣＴは、電池積層体５の温度を温度センサで検出して、検出温度が設定温度よりも高くなると循環ポンプＰを運転する。また、制御回路ＣＴは、冷媒の温度を温度センサで検出し、冷媒の温度が設定値よりも高くなると放熱器５４のファン５３を運転する。循環ポンプＰで冷媒経路に循環される冷媒は、絶縁油や不凍液である。絶縁油には、シリコンオイル等が使用できる。なお、本明細書において冷媒による冷却には、水や冷却液を循環させる水冷も含む意味で使用する。
（変形例に係る冷却機構６９Ｂ）
　さらに冷却機構は、冷媒経路の内部で気化して気化熱で冷却する冷媒を冷媒経路に供給することもできる。このような変形例に係る冷却機構６９Ｂを図１８に示す。この冷媒は、冷媒経路の内部で気化されて、冷媒経路を冷却する。冷却された冷媒経路は電池積層体５を底面から冷却する。この冷却機構６９Ｂは、電池積層体５を低温に冷却できる。この冷却機構６９Ｂは、気化した冷媒を加圧するコンプレッサＣと、このコンプレッサＣで加圧された冷媒を冷却して液化させる凝縮器５７と、この凝縮器５７で液化された冷媒を冷媒経路に供給する膨張器５８とを備える。膨張器５８は、例えば、キャピラリチューブ又は膨張弁である。細管からなるキャピラリチューブや膨張弁は、冷媒の流量が所定の範囲に制限される。これらの膨張器５８は、冷媒が冷媒経路から排出される状態ですべて気化される流量に設計される。
　また、液化された冷媒を冷媒流路に供給して、この冷媒を冷媒流路で気化させて、冷媒の気化熱で強制的に冷却して、電池セル１を冷却することもできる。冷却パイプ６０Ｂを冷媒の気化熱で強制冷却する冷却機構６９Ｂは、膨張弁６５を介して液化された冷媒を冷却パイプ６０Ｂに供給し、供給された冷媒を冷却パイプ６０Ｂの内部で気化させて気化熱で冷却パイプ６０Ｂを冷却する。気化された冷媒は、コンプレッサＣで加圧されて凝縮器５７に供給され、凝縮器５７で液化され、膨張弁６５を介して冷却パイプ６０Ｂの冷媒流路に循環されて、冷却パイプ６０Ｂを冷却する。
（変形例に係る冷却機構６９Ｃ）
　なお冷却パイプは、必ずしも冷媒の気化熱で冷却する必要はなく、例えば冷却された液体を内部に循環して冷却する水冷を採用することもできる。また、冷却パイプは、内部に冷却気体の通路を設けて、この通路に冷却された気体を強制送風して冷却してもよい。加えて、水や冷却液を循環させる水冷を採用する場合、水冷で用いる冷却液を、冷媒で冷却する構成としてもよい。特に、車両用電源装置においては、室内エアコン等に用いる既存の冷却機構を、冷却液の冷却に利用できる。このような構成を採用した冷却機構６９Ｃを、図１９に示す。この図に示す冷却機構６９Ｃは、冷却パイプ６０Ｃを冷却液で水冷により冷却する第一冷却機構６９ａと、室内エアコンなど冷媒を用いた車内冷却用の第二冷却機構６９ｂとを、中間熱交換器６７で接続している。第一冷却機構６９ａは、太線で示す第一循環経路６５にポンプＰと三方弁６４、中間熱交換器６７、ヒータ６６及び冷却パイプ６０Ｃを配置している。また三方弁６４を介して、放熱器５４Ｂとも接続される。放熱器５４Ｂは外気により空冷され、外気温が低い場合に三方弁６４を中間熱交換器６７から放熱器５４Ｂ側に切り替えて、コンプレッサＣの動力など、冷却に要するエネルギー消費を抑制できる。またヒータ６６は、冷却液を加熱して温度を調整するための部材である。
　一方で第二冷却機構６９ｂは、細線で示す第二循環経路５５ＢにコンプレッサＣと中間熱交換器６７と蒸発器５６と凝縮器５７Ｂとを設けている。中間熱交換器６７と蒸発器５６とはそれぞれ膨張弁５８Ｃ、５８Ｂを介して並列に接続されている。また凝縮器５７Ｂにはファン５３Ｂが近接されている。このファン５３Ｂは、放熱器５４Ｂの放熱にも併用できる。また図１９の例においては、冷却液として不凍液入りの水を、冷媒にはＨＦＣを使用している。
　このように、冷却パイプ６０Ｃの第一冷却機構６９ａを、中間熱交換器６７を介して第二冷却機構６９ｂと接続することで、既存の冷却機構を用いて冷却液をより効率よく冷却でき、電池ブロックの冷却を安定的に行える利点が得られる。
　以上のようにして、冷却パイプ６０に複数の電池セル１を配置する電源装置において、電池セル１と冷却パイプ６０間の熱コンダクタンスを調整することによって、電池セル間の温度ばらつきを低減することができる。このような電源装置は、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など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。
　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。
（ハイブリッド車用電源装置）
　図１２に、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。
（電気自動車用電源装置）
　また図１３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。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。
（蓄電用電源装置）
　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、載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１４に示す。この図に示す電源装置１００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、複数の角型電池セル１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１００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１００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１００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１００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１００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１００への充電を同時に行うこともできる。
　電源装置１００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１００と接続されている。電源装置１００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１００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１００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１４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。
　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。また電池ユニット８２は並列接続スイッチ８５を介して出力ラインＯＬに接続されて互いに並列に接続されている。
　本発明に係る電源装置及びこれを備える車両は、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、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、２００、３００…電源装置
１…角形電池セル
２…セパレータ
３…エンドプレート
４…締結部材
５…電池積層体
６…バスバー
１０…組電池
１０Ｂ…電池積層連続体
１２…熱伝導シート
１４、１４Ｂ…断熱部材
１６、１６Ｂ、１６Ｂ’、１６Ｃ、１６Ｄ、１６Ｅ、１６Ｆ…被覆ケース
１６ｂ…張り出し部
１７、１７’…面被覆部
１８…緩衝部材
４１…本体部
４２…折曲片
４３…上面保持部
５３、５３Ｂ…ファン
５４、５４Ｂ…放熱器
５５Ｂ…第二循環経路
５６…蒸発器
５７、５７Ｂ…凝縮器
５８…膨張器；５８Ｂ、５８Ｃ…膨張弁
６０、６０Ｂ、６０Ｃ…冷却パイプ
６４…三方弁
６５…第一循環経路
６６…ヒータ
６７…中間熱交換器
６９、６９Ｂ、６９Ｃ…冷却機構；６９ａ…第一冷却機構；６９ｂ…第二冷却機構
７０…外装ケース
７１…下ケース
７２…上ケース
７３…端面プレート
７４…鍔部
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…電池セル
２０５…電池積層体
２６０…冷却パイプ
２６１…冷却プレート
２６９…冷却機構
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
Ｐ…循環ポンプ；Ｃ…コンプレッサ；ＣＴ…制御回路

Claims (14)

  1. 　複数の電池セルを積層してなる電池積層体と、
    　前記電池積層体の一面に熱結合状態に配置され、内部に冷媒を流すことで該電池積層体と熱交換を行うための冷却パイプと、
    　を備える電源装置であって、
    　前記冷却パイプは、前記電池積層体の一面で複数列が互いに離間されてなり、
    　前記離間された冷却パイプ同士の間に、樹脂部材が配置されて、前記電池積層体の一面を密閉状態に被覆してなることを特徴とする電源装置。
  2. 　請求項１に記載の電源装置であって、さらに、
    　前記電池積層体の一面を除く面を囲むための被覆ケースを備えており、
    　前記電池積層体が、前記被覆ケースと、前記冷却パイプと、前記樹脂部材とで、周囲を密閉されてなることを特徴とする電源装置。
  3. 　請求項１又は２に記載の電源装置であって、
    　前記樹脂部材が、断熱性を備える断熱性部材であることを特徴とする電源装置。
  4. 　請求項１から３のいずれか一に記載の電源装置であって、
    　前記樹脂部材が、前記冷却パイプの周囲をポッティングにより被覆してなることを特徴とする電源装置。
  5. 　請求項４に記載の電源装置であって、
    　前記被覆ケースが、前記離間された冷却パイプ同士の間に、前記電池積層体の一面を覆う面被覆部を設けてなることを特徴とする電源装置。
  6. 　請求項２から５のいずれか一に記載の電源装置であって、
    　前記被覆ケースが、前記電池積層体の側面及び上面を被覆しており、
    　前記樹脂部材が、前記電池積層体の一面及び該一面から延長されて、前記電池積層体の側面を覆う前記被覆ケースの端面も含めて被覆してなることを特徴とする電源装置。
  7. 　請求項１から６のいずれか一に記載の電源装置であって、
    　前記冷却パイプは、前記電池積層体の一面で複数列が略平行な姿勢で互いに離間されてなることを特徴とする電源装置。
  8. 　請求項７に記載の電源装置であって、
    　前記複数列の冷却パイプは、一の冷却パイプを蛇行させることで構成されてなることを特徴とする電源装置。
  9. 　請求項１から８のいずれか一に記載の電源装置であって、さらに、
    　前記電池積層体の一面と冷却パイプとの間に介在される絶縁性の伝熱部材を備えることを特徴とする電源装置。
  10. 　請求項１から９のいずれか一に記載の電源装置であって、
    　前記樹脂部材がウレタン系樹脂であることを特徴とする電源装置。
  11. 　請求項１から１０のいずれか一に記載の電源装置であって、
    　前記冷却パイプを絶縁材質で構成してなることを特徴とする電源装置。
  12. 　請求項１から１１のいずれか一に記載の電源装置であって、
    　前記冷却パイプが、電池積層体との対向面を平坦とした扁平型に形成されてなることを特徴とする電源装置。
  13. 　請求項１から１２のいずれか一に記載の電源装置であって、
    　前記冷却パイプが、アルミニウム製であることを特徴とする電源装置。
  14. 　請求項１から１３のいずれか一に記載の電源装置を搭載してなる車両。
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