電源装置及び電源装置を備える車両
【課題】各々の角形電池を冷却プレートに理想的な熱結合状態に固定して、角形電池と冷却プレートとの間の熱抵抗を長期間にわたって小さく、かつ均一にする。
【解決手段】電源装置は、複数の角形電池１を積層してなる電池積層体３で構成される電池ブロック１０と、この電池ブロック１０の表面に固定されて、各々の角形電池１に熱結合状態に連結される冷却プレート６と、この冷却プレート６を冷却する冷却機構７とを備えている。角形電池１は、冷却プレート６の両側縁に連結される一対の連結片４を備えている。この連結片４は、冷却プレート６に熱結合される熱結合面１Ａから突出する形状であって、その対向面には、冷却プレート６の両側縁を挿入する連結溝５を備えている。電源装置は、冷却プレート６が連結溝５に挿入されて、各々の角形電池１の熱結合面１Ａに冷却プレート６を熱結合状態に連結している。
【解決手段】電源装置は、複数の角形電池１を積層してなる電池積層体３で構成される電池ブロック１０と、この電池ブロック１０の表面に固定されて、各々の角形電池１に熱結合状態に連結される冷却プレート６と、この冷却プレート６を冷却する冷却機構７とを備えている。角形電池１は、冷却プレート６の両側縁に連結される一対の連結片４を備えている。この連結片４は、冷却プレート６に熱結合される熱結合面１Ａから突出する形状であって、その対向面には、冷却プレート６の両側縁を挿入する連結溝５を備えている。電源装置は、冷却プレート６が連結溝５に挿入されて、各々の角形電池１の熱結合面１Ａに冷却プレート６を熱結合状態に連結している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてハイブリッド自動車や電気自動車等の自動車を駆動するモータの電源用等に使用される大電力用の電源装置、あるいは太陽電池等の自然エネルギーの発電電力を蓄え、あるいはまた、深夜電力などを蓄電するのに最適な大電力用の電源装置に関し、とくに、複数の角形電池を積層している電池ブロックを構成する各々の角形電池を冷却プレートで強制冷却する電源装置及び電源装置を備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッドカーや電気自動車や太陽電池で充電される大電力の電源装置は、充放電されて温度上昇する電池を冷却する必要がある。電池の温度上昇が電池の電気特性を低下させるばかりでなく、電池の寿命を短くし、さらに安全性を阻害する原因となるからである。電池の温度上昇を防止するために、電池を空気で冷却する電源装置（特許文献１参照）と、電池を冷却プレートで冷却する電源装置（特許文献２参照）が開発されている。
【０００３】
特許文献１の電源装置は、電池の表面に空気を強制送風して冷却する。この電源装置は、空気を介して電池を冷却するので、積層している電池の間に冷却用の隙間を設ける必要がある。このため、複数の電池を積層している電池積層体からなる電池ブロックが大きくなる欠点がある。また、空気を介して電池を冷却するので、速やかに、しかも電池に温度差ができないように冷却するのが難しい。
【０００４】
特許文献２に記載される電源装置は、冷却プレートを電池に熱結合状態に連結して、電池を速やかに冷却する。冷却プレートで積層している各々の電池を冷却する構造は、冷却プレートを低温に冷却し、この冷却プレートを各々の電池に熱結合状態に連結して速やかに冷却できる。とくに、冷却プレートを低温に冷却することで、電池を速やかに冷却できる。この冷却構造は、電池と冷却プレートとを熱結合状態に連結して、電池の発熱を冷却プレートに熱伝導して速やかに冷却する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２５２８４７号公報
【特許文献２】実用新案登録第２５５９７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
積層している電池を冷却プレートで冷却する構造は、各々の電池と冷却プレートとの間の熱抵抗をいかに小さくできるかが大切である。熱抵抗が電池から冷却プレートへの熱伝導が悪化させるからである。複数の角形電池を積層して電池積層体で構成される電池ブロックは、電池の積層面である表面に冷却プレートを固定して、各々の電池を冷却プレートで冷却する。電池積層体の電池ブロックは、角形電池を積層方向にプレスして固定される。電池積層体をプレスする圧力は、角形電池の大きさにより最適値に設定されるが、例えば車両に搭載される電源装置の電池ブロックにあっては、１トン〜数トンと相当に大きな圧力で押圧して固定される。多数の角形電池を積層している電池ブロックは、全ての角形電池を冷却プレートに理想的な状態で均一な熱結合状態に固定するのは難しい。また、仮に、組み立て時に角形電池が冷却プレートに理想的な熱結合状態にあっても、使用時の振動等が原因で熱結合状態が悪化することがある。何れかの角形電池が冷却プレートから離れて熱結合状態が悪化すると、この角形電池の熱結合状態は熱抵抗が大きな状態に保持される。それは、電池ブロックが、角形電池を積層方向にプレスして固定しているので、角形電池が冷却プレートに向かって接近するように移動しないからである。したがって、多数の角形電池を積層して電池ブロックとする電源装置は、全ての角形電池をいかに冷却プレートに接近して固定でき、かつ、この固定状態を保持できるかが大切である。
【０００７】
本発明は、このことを実現すことを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、各々の角形電池を冷却プレートに理想的な熱結合状態に固定して、角形電池と冷却プレートとの間の熱抵抗を小さく、かつ均一にでき、しかもこの状態を長期間にわたって保持できる電源装置とこの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】
【０００８】
本発明の電源装置は、複数の角形電池１、４１、５１、６１、７１を積層してなる電池積層体３で構成される電池ブロック１０と、この電池ブロック１０の表面に固定されて、各々の角形電池１、４１、５１、６１、７１に熱結合状態に連結される冷却プレート６と、この冷却プレート６を冷却する冷却機構７とを備えている。角形電池１、４１、５１、６１、７１は、冷却プレート６の両側縁に連結される一対の連結片４、４４、５４、６４、７４を備えている。この連結片４、４４、５４、６４、７４は、冷却プレート６に熱結合される熱結合面１Ａ、４１Ａ、５１Ａ、６１Ａ、７１Ａから突出する形状であって、その対向面には、冷却プレート６の両側縁を挿入する連結溝５、４５、５５、６５、７５を備えている。電源装置は、冷却プレート６が連結溝５、４５、５５、６５、７５に挿入されて、各々の角形電池１、４１、５１、６１、７１の熱結合面１Ａ、４１Ａ、５１Ａ、６１Ａ、７１Ａに冷却プレート６を熱結合状態に連結している。
【０００９】
以上の電源装置は、各々の角形電池を冷却プレートに理想的な熱結合状態に固定して、角形電池と冷却プレートとの間の熱抵抗を小さく、かつ均一にでき、しかもこの状態を長期間にわたって保持できる特徴がある。それは、以上の電源装置が、冷却プレートの両側縁に連結される一対の連結片を角形電池に設けており、これらの連結片の対向面に設けた連結溝に冷却プレートの両側縁を挿入して、各々の角形電池の熱結合面に冷却プレートを熱結合状態に連結するからである。この電源装置は、角形電池に設けた一対の連結片を介して熱結合面に冷却プレートを熱結合させるので、各々の角形電池を連結片で冷却プレートに熱結合状態に連結して、冷却プレートで角形電池を理想的に冷却できる。
【００１０】
本発明の電源装置は、角形電池１、６１、７１を、電池セル１１と、電池セル１１に嵌合構造で連結してなる連結具２、６２、７２とで構成して、この連結具２、６２、７２に連結片４、６４、７４を設けることができる。
以上の電源装置は、角形電池を電池セルと連結具で構成し、この連結具に連結片を設けるので、簡単な構造で角形電池に連結片を設けることができる。
【００１１】
本発明の電源装置は、連結具２を絶縁材として、各々の電池セル１１の間に挟着されて隣接する電池セル１１を絶縁する絶縁シート部２１と、この絶縁シート部２１に一体構造であって、電池セル１１に嵌合構造で連結してなる嵌合部２２とを有するセパレータとすることができる。
以上の電源装置は、連結具を絶縁材からなるセパレータとして、各々の電池セルの間に絶縁シート部を挟着して隣接する電池セルを絶縁することができる。
【００１２】
本発明の電源装置は、連結具２を、プラスチックでもって、絶縁シート部２１と嵌合部２２とを一体的に成形することができる。
以上の電源装置は、絶縁シート部と嵌合部とを有する連結具を簡単に成形できる。
【００１３】
本発明の電源装置は、電池ブロック１０を、電池積層体３の積層方向にプレスする押圧状態で固定することができる。
以上の電源装置は、電池ブロックを、角形電池を積層方向にプレスして固定する構造としながら、角形電池の熱結合面と冷却プレートとを理想的に熱結合できる。
【００１４】
本発明の電源装置は、電池ブロック１０が、電池積層体３の両端面に配置してなる一対のエンドプレート８と、このエンドプレート８を連結してなるバインド具９とを備えて、バインド具９でエンドプレート８を固定して、一対のエンドプレート８の間に電池積層体３を配置して角形電池１を押圧状態に固定することができる。
以上の電源装置は、電池積層体の両端面に配置したエンドプレートにバインド具を固定することで、電池積層体の角形電池を押圧状態に固定しながら、角形電池の熱結合面と冷却プレートとを理想的に熱結合できる。
【００１５】
本発明の電源装置は、冷却機構７が、冷却プレート６から排出される気体状の冷媒を加圧するコンプレッサ３２と、このコンプレッサ３２で加圧された冷媒を冷却して液化させるコンデンサ３３と、このコンデンサ３３で液化された液体の冷媒を蓄えるレシーバータンク３４と、このレシーバータンク３４の冷媒を冷却プレート６に供給する流量調整弁又はキャピラリーチューブ３５Ａからなる膨張弁３５とを備えて、膨張弁３５から供給される冷媒を冷却プレート６の内部で気化させる気化熱で冷却プレート６を冷却することができる。
【００１６】
本発明の電源装置は、車両用の電源装置とすることができる。
以上の電源装置は、車両の振動等によって、角形電池が冷却プレートから離れて熱結合状態が悪化するのを有効に防止して、長期間にわたって角形電池の熱結合面と冷却プレートとを理想的に熱結合できる。
【００１７】
本発明の電源装置は、蓄電用の電源装置とすることができる。
以上の電源装置は、長期間にわたって角形電池の熱結合面と冷却プレートとを理想的に熱結合できる。
【００１８】
本発明の車両は、以上のいずれかに記載の電源装置を備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例にかかる電源装置の斜視図である。
【図２】図１に示す電源装置の分解斜視図である。
【図３】図２に示す電池ブロックの分解斜視図である。
【図４】図３に示す電池ブロックの電池積層体の分解斜視図である。
【図５】電池積層体に冷却プレートを連結する状態を示す底面斜視図である。
【図６】電池積層体と冷却プレートの連結構造を示す一部拡大垂直横断面図である。
【図７】電池積層体と冷却プレートの連結構造を示す一部拡大垂直縦断面図である。
【図８】図４に示す角形電池の分解斜視図である。
【図９】角形電池の他の一例を示す斜視図である。
【図１０】角形電池の他の一例を示す分解斜視図である。
【図１１】角形電池の他の一例を示す分解斜視図である。
【図１２】図１１に示す角形電池を積層する状態を示す斜視図である。
【図１３】角形電池の他の一例を示す一部拡大断面図である。
【図１４】エンジンとモータ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ブロック図である。
【図１５】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。
【図１６】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。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置及び電源装置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電源装置を備える車両を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２１】
本発明の電源装置は、多数の電池セルを積層することで出力を大きくしている電源、とくに、ハイブリッドカーや電気自動車など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装置、あるいは、太陽電池等の自然エネルギーや深夜電力で充電される電源装置、あるいはまた、停電のバックアップ電源などの電源装置として使用される。
【００２２】
図１ないし図７の電源装置は、複数の角形電池１を積層してなる電池積層体３で構成される電池ブロック１０と、この電池ブロック１０の表面に固定されて、各々の角形電池１に熱結合状態に連結される冷却プレート６と、この冷却プレート６を冷却する冷却機構７とを備えている。図の電源装置は、冷却プレート６を電池ブロック１０の底面に配置しており、各々の角形電池１を底面から強制的に冷却している。
【００２３】
電池ブロック１０は、図２と図３に示すように、複数の角形電池１を積層してなる電池積層体３と、この電池積層体３の両端面に配置してなる一対のエンドプレート８と、このエンドプレート８を連結してなるバインド具９とを備えている。電池ブロック１０は、一対のエンドプレート８の間に電池積層体３を配置すると共に、バインド具９でエンドプレート８を固定して、角形電池１を押圧状態に固定している。電池ブロック１０は、電池積層体３の積層方向にプレスする押圧状態で複数の角形電池１を固定している。
【００２４】
電池積層体３は、外形を角形とする複数の角形電池１を積層している。図４の分解斜視図に示す電池積層体３は、複数の角形電池１を、垂直姿勢で水平方向に積層するように並べて底面を平面状としている。図の角形電池１は、角形の電池セル１１と、この電池セル１１に嵌合構造で連結してなる連結具２とを備えている。
【００２５】
電池セル１１は、図８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で、厚さ方向に積層されて電池積層体３を構成している。図４の電池セル１１は、幅の広い両表面である積層面１１Ａを四角形とする電池で、この積層面１１Ａに連結具２を積層する状態で連結して角形電池１としている。この電池セル１１は、リチウムイオン二次電池である。ただし、電池セルは、リチウムイオン二次電池には特定されず、ニッケル水素電池などの充電できる全ての電池とすることができる。
【００２６】
電池セル１１は、正負の電極板を積層している電極体（図示せず）を外装缶１２に収納して電解液を充填して気密に密閉したものである。外装缶１２は、図８に示すように、上面の開口部を封口板１３で気密に閉塞している。外装缶１２は、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属板を深絞り加工したもので、表面が導電性を有する。この外装缶１２は、横幅よりも薄くて対向する両面を四角形とする筒状で、底面を閉塞している。金属製の外装缶１２は熱伝導がよく、底面を熱結合面１Ａとして冷却プレート６の表面に熱結合状態で固定して、底面から全体を均一に冷却できる。封口板１３もアルミニウムやアルミニウム合金などの金属板で製作される。
【００２７】
電池セル１１は、封口板１３の両端部に、正負の電極端子１５を固定している。正負の電極端子１５は、内蔵する正負の電極板に接続されており、絶縁材１４を介して封口板１３に固定している。さらに、電池セル１１は、封口板１３の中央部に、安全弁１６の開口部１７を設けている。安全弁１６は、外装缶１２の内圧が設定値よりも高くなると開弁して、内圧の上昇を防止する。安全弁１６が開弁すると内部のガスが封口板１３の開口部１７から外部に排出される。
【００２８】
連結具２は、プラスチック等の絶縁材で成形しており、互いに積層される電池セル１１同士を絶縁状態に積層している。この連結具２は、各々の電池セル１１の間に挟着されて、隣接する電池セル１１を絶縁する絶縁シート部２１と、この絶縁シート部２１に連結されて、電池セル１１を嵌合構造で連結する嵌合部２２とを備えるセパレータである。セパレータである連結具２は、絶縁シート部２１と嵌合部２２とを、プラスチックで一体的に成形している。図４ないし図８の連結具２は、電池セル１１の積層面１１Ａと対向する絶縁シート部２１の両側に連結されて、電池セル１１の側面をカバーする側壁部２２Ａと、絶縁シート部２１の上端に連結されて、電池セル１１の上面を部分的にカバーするカバー部２２Ｂとを設けている。カバー部２２Ｂは、電池セル１１の電極端子１５と安全弁１６の開口部１７を表出させる切欠部を設けている。以上の連結具２は、側壁部２２Ａとカバー部２２Ｂとで形成される嵌合部２２に電池セル１１を嵌合させて、電池セル１１に嵌合構造で連結している。さらに、図６と図８に示す連結具２は、側壁部２２Ａの下端に位置して、電池セル１１の側面の下端のコーナー部を保持する保持部２２Ｃも設けている。
【００２９】
以上の角形電池１は、互いに積層されて電池積層体３を構成する。さらに、互いに積層される角形電池１は正負の電極端子１５を接続して互いに直列又は並列に接続される。電池ブロック１０は、隣接する電池セル１１の正負の電極端子１５を、バスバー１８を介して互いに直列又は並列に接続する。電源装置は、隣接する電池セル１１を互いに直列に接続して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。
【００３０】
図に示す電池ブロック１０は、１２個の電池セル１１を互いに積層しており、これらの電池セル１１を直列と並列に接続している。図の電池ブロック１０は、１２個の電池セル１１を６直２並に接続している。図の電池ブロック１０は、隣接する２個ずつの電池セル１１を同方向に並べると共に、これらの２個ずつの電池セル１１同士を逆向きに並べて、その両側において隣接する電極端子１５同士をバスバー１８で連結している。バスバー１８は、隣接する４個の電池セル１１を２直２並に接続している。すなわち、１つのバスバー１８は、隣接する４個の電池セル１１のうち、同方向に並べた２個の電池セル１１を並列に接続すると共に、これに隣接して逆方向に並べた２個ずつの電池セル１１同士を互いに直列に接続している。ただ、本発明は、電池ブロック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。電池ブロックは、積層される全ての電池セルを直列に接続することもできる。
【００３１】
さらに、角形電池１は、熱結合面１Ａに冷却プレート６を熱結合状態で連結するために、冷却プレート６の両側縁に連結される一対の連結片４を備えている。図６と図８の角形電池１は、電池セル１１の底面を熱結合面１Ａとするので、一対の連結片４を角形電池１の下方に突出して設けている。一対の連結片４は、冷却プレート６が熱結合される熱結合面１Ａから突出する形状であって、その対向面には、冷却プレート６の両側縁を挿入する連結溝５を備えている。
【００３２】
図４ないし図８の角形電池１は、電池セル１１に連結される連結具２に連結片４を設けている。図の連結具２は、絶縁シート部２１の両端に設けた側壁部２２Ａの下端に、断面形状をＬ字状とする連結片４を互いに対向する姿勢で連結して設けている。Ｌ字状の連結片４は、垂直部４Ａと水平部４Ｂとを直角に連結した形状で、垂直部４Ａの上端を側壁部２２Ａの下端に連結すると共に、水平部４Ｂを熱結合面１Ａと平行な姿勢として、冷却プレート６の底面に位置するように設けている。この連結片４は、連結具２に一体成形して設けている。ただ、連結片は、連結具と別部材として、連結具に固定することもできる。
【００３３】
角形電池１は、図６と図８に示すように、Ｌ字状に折曲された連結片４の内側に、すなわち、電池セル１１の底面と、連結片４の水平部４Ｂとの間に、冷却プレート６の側縁部を挿入する連結溝５を設けている。断面形状をＬ字状とする連結片４は、連結溝５に挿入される冷却プレート６の側面と底面をカバーして保持する。この連結片４は、垂直部４Ａで電池ブロック１０の側面をカバーし、水平部４Ｂで冷却プレート６の底面の側部をカバーする。連結溝５は、その溝幅（Ｄ）を冷却プレート６の厚さ（ｄ）とほぼ等しく、あるいはやや大きくしている。正確には、連結溝５は、連結具２に嵌合される電池セル１１の熱結合面１Ａと、連結片４の水平部４Ｂとの間隔が、冷却プレート６の厚さ（ｄ）とほぼ等しくなり、あるいはやや大きくなるようにしている。それは、冷却プレート６をスムーズに連結溝５に挿入しながら、連結溝５に挿入される冷却プレート６の上面を電池セル１１の熱結合面１Ａに接近させて熱結合状態とするためである。連結溝５に挿入される冷却プレート６は、好ましくは、その上面が電池セル１１の底面である熱結合面１Ａに接触する状態で連結される。
【００３４】
角形電池１は、連結溝５の溝幅（Ｄ）を狭くして冷却プレート６の厚さ（ｄ）と等しくすることで、冷却プレート６の上面を電池セル１１の底面に密着状態で熱結合できる。ただ、溝幅（Ｄ）を狭くすると、冷却プレート６を挿入する時の摺動抵抗が大きくなる。したがって、電源装置は、角形電池１の連結溝５の溝幅（Ｄ）を冷却プレート６の厚さ（ｄ）とほぼ等しくしながら、冷却プレート６の表面に熱伝導率に優れた絶縁性のグリスやオイル等を塗布して、熱結合面１Ａや連結溝５との摺動抵抗を小さくして冷却プレート６を連結溝５に挿入しやすくしている。
【００３５】
さらに、図６ないし図８に示す角形電池１は、冷却プレート６を低抵抗な状態で連結溝５に挿入できるように、連結片４の内面に、摺動機構２３を備えている。図に示す連結片４は、水平部４Ｂの内面にボールベアリング２４からなる摺動機構２３を備えている。この摺動機構２３は、ボールベアリング２４を冷却プレート６の挿入方向に並べて配列して、冷却プレート６を低抵抗な状態でスムーズにスライドできるようにしている。図の水平部４Ｂは、冷却プレート６の挿入方向に延びる摺動溝２５を備えており、この摺動溝２５に複数のボールベアリング２４を配置して、摺動溝２５の両端を閉塞している。摺動溝２５は、ボールベアリング２４の上端部を外部に表出させるスリット状の開口部２６を設けており、この開口部２６の開口幅（ｔ）をボールベアリング２４の直径（Ｌ）よりも小さくして、ボールベアリング２４が外側にこぼれ出ないようにしている。さらに、摺動溝２５は、ボールベアリング２４の上端部が開口部２６から外部に突出する深さに成形しており、ボールベアリング２４の上端を冷却プレート６の底面に接触させて、冷却プレート６をスムーズにスライドできるようにしている。冷却プレートは、図示しないが、ボールベアリングを摺動させるレールを、側縁に沿って設けることもできる。以上の摺動機構２３は、冷却プレート６の摺動抵抗を小さくして、冷却プレート６を連結溝５にスムーズに挿入できる。さらに、これらの摺動機構２３も、グリスやオイルを塗布して摺動抵抗を小さくすることができる。ただ、摺動機構には、ボールベアリングにかわってローラーベアリングも使用できる。
【００３６】
以上のように、角形電池１の連結片４に摺動機構２３を備える電源装置は、冷却プレート６をスムーズに連結溝５に挿入できる。ただ、摺動機構は、冷却プレート側に設けることもできる。この冷却プレートは、図示しないが、底面の両側部であって、連結片の水平部と接触する部分に、ボールベアリングやローラーベアリングからなる摺動機構を備えることができる。この冷却プレートが挿入される角形電池は、連結溝の対向面を平滑面とし、あるいは、摺動機構を摺動させるレールを設けることができる。
【００３７】
さらに、図６と図８に示す連結片４は、水平部４Ｂの先端に弾性押圧片２７を一体成形して設けている。この弾性押圧片２７は、連結溝５に挿入される冷却プレート６の底面を電池セル１１に向かって押圧する押圧部２８を先端部に設けており、この押圧部２８で冷却プレート６の底面を押圧して、各々の電池セル１１の熱結合面１Ａを冷却プレート６の上面に接近させる。図に示す弾性押圧片２７は、押圧部２８の形状を、冷却プレート６の底面に向かって突出する山形としており、この押圧部２８の先端縁で冷却プレート６の底面を押圧する構造としている。このように、押圧部２８を山形とする弾性押圧片２７は、連結溝５に挿入される冷却プレート６との接触面積を小さくして、低抵抗な状態で冷却プレート６をスムーズにスライドできる。さらに、弾性押圧片２７の押圧部２８と冷却プレート６との接触部に、グリスやオイルを塗布して摺動抵抗を小さくすることもできる。ただ、弾性押圧片２７は、押圧部２８が冷却プレート６に非接触状態となるように弾性変形させた状態で、連結溝５に冷却プレート６を挿入し、その後、弾性押圧片２７の弾性変形を解除して押圧部２８で冷却プレート６の底面を弾性的に押圧することもできる。この弾性押圧片は、押圧部の先端の形状を、冷却プレートの底面を面接触状態で押圧する形状とすることもできる。
【００３８】
さらに、図６と図８に示す連結具２は、連結片４の垂直部４Ａの内面を、側壁部２２Ａの内面よりも内側に突出させており、側壁部２２Ａと連結片４との境界部分で、電池セル１１の下側コーナー部を保持する保持部２２Ｃを形成している。この連結具２は、電池セル１１の四隅を含む外周縁を嵌合状態で保持して、電池セル１１を連結具２の定位置に連結できる。
【００３９】
以上の角形電池１は、電池セル１１に連結してなる連結具２に、連結片４を設けているが、角形電池は、電池セルに連結片を設けることもできる。この角形電池の一例を図９に示す。図９に示す角形電池４１は、電池セル１１の外装缶１２の両側面に、下方に突出する連結片４４を設けている。この角形電池４１は、電池セル１１の金属製の外装缶１２の両側面に、垂直部４４Ａと水平部４４ＢとからなるＬ字状の連結片４４を固定して設けている。角形電池４１は、Ｌ字状に折曲された連結片４４の内側に、すなわち、電池セル１１の底面である熱結合面４１Ａと、連結片４４の水平部４４Ｂとの間に、冷却プレート６の側縁部を挿入する連結溝４５を設けている。図に示す連結片４４は、水平部４４Ｂの内面を平滑面としている。ただ、水平部には、前述の摺動機構や弾性押圧片を設けることもできる。以上の連結片４４は、例えば、垂直部４４Ａを、外装缶１２の側面に固定して設けることができる。この連結片４４は、例えば金属製として、金属製の外装缶に溶着して強固に固定できる。さらに、外装缶をプラスチック製とする電池セルにおいては、外装缶に連結片を一体成形して設けることができる。以上の角形電池４１は、図示しないが、絶縁材からなるセパレータを介して積層されて電池積層体とすることができる。
【００４０】
さらに、図１０に示す角形電池５１は、電池セル１１に固定する連結片５４を、上端を電池セル１１の上端面まで延長して、電池セル１１の上端縁に係止して連結する構造としている。この連結片５４は、電池セル１１の側面に沿って、上下方向に延びる垂直部５４Ａを設けると共に、上端部を電池セル１１の上面側に折曲して係止部５４Ｃとし、下端部を電池セル１１の底面側に折曲して水平部５４Ｂとしている。この角形電池５１も、Ｌ字状に折曲された連結片５４の内側に、すなわち、電池セル１１の底面である熱結合面５１Ａと、連結片５４の水平部５４Ｂとの間に、冷却プレート６の側縁部を挿入する連結溝５５を設けている。この連結片５４は、水平部５４Ｂが冷却プレート６から下向きに力を受けても、上端の係止部５４Ｃが電池セル１１の上端に係止されるので、冷却プレート６を確実に保持できる。また、連結片５４の水平部５４Ｂを正確な位置に配置できる特徴もある。それは、電池セル１１の上端縁からの位置で水平部５４Ｂを位置決めできるからである。図に示す連結片５４は、水平部５４Ｂの内面に前述の摺動機構２３を設けると共に、水平部５４Ｂの先端部には弾性押圧片２７を設けている。ただ、連結片は、水平部の内面を平滑面として摺動機構や弾性押圧片を省略することもできる。以上の連結片５４は、金属製とし、あるいは硬質のプラスチック製とすることができる。この連結片５４は、溶着して、あるいは接着して電池セル１１の外装缶の側面に固定できる。この角形電池５１も、図示しないが、絶縁材からなるセパレータを介して積層されて電池積層体とすることができる。
【００４１】
さらに、図１１に示す角形電池６１は、電池セル１１の両側部に連結具６２を固定すると共に、この連結具６２に連結片６４を設けている。図に示す連結具６２は、電池セル１１の側部に連結する装着部６３と、この装着部６３に連結された連結片６４とをプラスチックで一体成形している。装着部６３は、電池セル１１の側面に対向する側壁部６３Ｘを備えており、この側壁部６３Ｘの両側に電池セル１１の積層面１１Ａをカバーする絶縁部６３Ａを連結すると共に、側壁部６３Ｘの上端には電池セル１１の上面をカバーするカバー部６３Ｂを連結している。この装着部６３は、絶縁部６３Ａとカバー部６３Ｂとを互いに連結して、電池セル１１の側部を嵌合する嵌合部６３Ｙとしている。図に示す絶縁部６３Ａは、電池セル１１の積層面１１Ａの側部のみをカバーする形状としているが、絶縁部は、電池セルの積層面の全体をカバーする形状とすることもできる。この連結部は、たとえば、電池セルの両側に連結された状態で、各々の絶縁部で積層面の全体をカバーする形状とすることができる。
【００４２】
さらに、連結具６２は、側壁部６３Ｘの下端に、断面形状をＬ字状とする連結片６４を連結して設けている。Ｌ字状の連結片６４は、垂直部６４Ａと水平部６４Ｂとを直角に連結した形状で、垂直部６４Ａの上端を側壁部６３Ｘの下端に連結すると共に、水平部６４Ｂを熱結合面１Ａと平行な姿勢として、冷却プレート６の底面に位置するように設けている。この角形電池６１も、Ｌ字状に折曲された連結片６４の内側に、すなわち、電池セル１１の底面である熱結合面６１Ａと、連結片６４の水平部６４Ｂとの間に、冷却プレート６の側縁部を挿入する連結溝６５を設けている。この連結片６４も、水平部６４Ｂの内面に前述の摺動機構２３を設けると共に、水平部６４Ｂの先端部には弾性押圧片２７を設けている。ただ、連結片は、水平部の内面を平滑面として摺動機構や弾性押圧片を省略することもできる。以上の連結具６２は、図１１に示すように、電池セル１１の両側部に装着部６３を装着する状態で、電池セル１１の下方に一対の連結片６４を突出させて、一対の連結溝６５が互いに対向する姿勢で配置される。
【００４３】
この角形電池６１は、図１２に示すように、複数の角形電池６１を互いに積層して電池積層体６０とする。複数の角形電池６１は、各々の電池セル１１の積層面１１Ａが互いに対向する姿勢で積層される。この電池積層体６０は、対向する電池セル１１の両側部の間に連結具６２の絶縁部６３Ａが配置されることによって、互いに隣接する電池セル１１同士が絶縁される。図に示す角形電池６１は、電池セル１１の両側部に絶縁部６３Ａを設けているので、互いに隣接する角形電池６１同士の対向する電池セル１１の間には、絶縁部６３Ａの厚さ分の隙間６９が形成される。すなわち、この電池積層体６０は、互いに隣接する電池セル１１の積層面１１Ａの間に隙間６９を形成することにより、隣接する電池セル１１同士を互いに絶縁している。この隙間６９は、各々の電池セル１１を冷却する放熱隙間としても機能する。さらに、図示しないが、絶縁部が、電池セルの積層面の全体をカバーする形状の連結具を備える角形電池は、複数の角形電池を互いに積層する状態では、互いに隣接する電池セルの積層面全体を絶縁部で絶縁する。
【００４４】
さらに、図１１に示す連結具６２は、複数の角形電池６１を互いに積層する状態で、隣接する角形電池６１同士を正確に位置決めできるように、装着部６３の側壁部６３Ｘにガイド片６３Ｄを設けている。この角形電池６１は、図１２に示すように、互いに隣接する角形電池６１同士を、ガイド片６３Ｄを介して位置決めしながら互いに積層する。図に示す連結具６３Ｄは、側壁部６３Ｘの上下に位置して、角形電池６１の積層方向に突出するガイド片６３Ｄを一体成形して設けている。図の側壁部６３Ｘは、互いに逆方向に突出するガイド片６３Ｄを上下に隣接して設けている。これにより、互いに積層される角形電池同士６１は、上下に位置して対向するガイド片６３Ｄ同士を互いに当接させることで上下の位置ずれが防止されると共に、角形電池６１の両側面において同方向に突出するガイド片６３Ｄに挟着される状態で位置決めされて、左右方向の位置ずれが防止される。この構造は、同じ形状の連結具６２を多量生産しながら、電池セル１１の両側に装着して、多数の角形電池６１を位置決めしながら積層できる。ただ、連結具は、側壁部にガイド片と、このガイド片を案内するガイド凹部とを設けて、互いに隣接する連結具同士を位置決めしながら連結することもできる。
【００４５】
ここで、図１２では、１つの電池セル１１の両端部を連結具６２に挿入して角形電池６１とし、複数の角形電池６１を互いに積層して電池積層体６０としている。ただ、電源装置は、図示しないが、複数の電池セルを、前述のセパレータを介して積層して電池積層体とした後、この電池積層体の両側部を連結具に挿入する構造とすることもできる。この連結具は、熱結合面の下方に突出する連結片を有する構造として、電池積層体の下方に連結片で形成される連結溝を設けることができる。
【００４６】
さらに、角形電池は、連結具に対して連結片の上下位置を調整できる構造とすることもできる。図１３に示す角形電池７１は、連結具７２の下端に、連結片７４を、上下位置を調整できる構造で連結している。図の連結片７４は、垂直部７４Ａと水平部７４ＢとをＬ字状に連結した形状としており、水平部７４Ｂを冷却プレート６の底面側に配置して、垂直部７４Ａを連結具７２の下端部に連結している。図に示す連結具７２と連結片７４は、係止機構７３を介して互いの連結位置を調整できるように連結している。図に示す係止機構７３は、係止フック７３Ａと、この係止フック７３Ａを係止構造で連結する係止部７３Ｂとで構成している。図の係止機構７３は、連結片７４の垂直部７４Ａの上端に係止フック７３Ａを設けると共に、連結具７２の側壁部７２Ａの下端部に、この係止フック７３Ａを連結する係止部７３Ｂを設けている。ただ、係止機構は、連結具の側壁部の下端から突出する係止フックを設けて、連結片の上端部にこの係止フックを係止する係止部を設けることもできる。
【００４７】
図１３に示す係止機構７３は、連結具７２の側壁部７２Ａの下端部の内部に、連結片７４の垂直部７４Ａを挿入する挿入部７２Ｄを設けると共に、この挿入部７２Ｄの内面に、複数の係止部７３Ｂを上下に並べて設けている。この係止機構７３は、係止フック７３Ａの連結位置を変更して、連結片７４と連結具７２との相対位置を調整できるように、すなわち、電池セル１１の底面と連結片７４の水平部７４Ｂとで形成される連結溝７５の溝幅（Ｄ）を最適な間隔に調整できるようにしている。図に示す係止部７３Ｂは、下方から挿入される係止フック７３Ａを上方に移動させるが、下方には移動できない構造としている。図に示す係止機構７３は、係止部７３Ｂの上面を水平面として、下面側を傾斜面としており、この傾斜面に沿って係止フック７３Ａを上方に移動できるようにしている。また、係止フック７３Ａは、係止部７３Ｂの水平部に係止される水平部を下面に有すると共に、上面側を傾斜面として、この傾斜面を係止部７３Ｂの傾斜面に沿って移動できるようにしている。この係止機構７３は、連結片７４を上向きに移動させる状態では、係止フック７３Ａの傾斜面を係止部７３Ｂの傾斜面に沿って移動させるが、係止フック７３Ａを下向きに移動させようとすると、係止フック７３Ａの下面の水平部が係止部７３Ｂの上面の水平部に当接して移動が阻止される。したがって、係止フック７３Ａは、係止部７３Ｂに対して上方向には移動できるが下方向には移動できない構造で互いに連結される。この係止機構７３を介して互いに連結される連結具７２と連結片７４は、連結具７２に対する連結片７４の相対位置を節度のある状態で調整できる。したがって、連結溝７５に冷却プレート６を挿入した状態で、連結片７４を連結具７２に向かって押圧して、水平部７４Ｂを介して冷却プレート６を熱結合面７１Ａにより接近する状態で連結して、連結片７４でもって冷却プレート６を押圧状態に保持しながら固定できる。
【００４８】
この構造は、角形電池７１の連結溝７５に冷却プレート６を挿入した状態で連結片７４を上方向に押圧して冷却プレート６の上面を角形電池７１の熱結合面７１Ａに接近できるので、冷却プレート６を理想的に角形電池７１に熱結合できる。とくに、この構造は、連結片７４を連結具７２に対して浅く挿入して連結溝７５の溝幅（Ｄ）を広くする状態で冷却プレート６を連結溝７５に挿入し、角形電池７１の底面側に冷却プレート６を配置した状態で、連結片７４を上方向に押圧して連結溝７５の溝幅（Ｄ）を狭くする方向に押圧できる。このため、図１３に示す角形電池７１は、熱結合面７１Ａと冷却プレート６との間に絶縁性熱伝導シート７６を配設している。この絶縁性熱伝導シート７６は、角形電池７１と冷却プレート６の間で圧縮されて変形して、角形電池７１の底面である熱結合面７１Ａと冷却プレート６の表面に面接触状態で密着する。この角形電池７１は、絶縁性熱伝導シート７６が圧縮される状態で角形電池７１と冷却プレート６に挟着されるように、連結片７４を連結具７２に押圧状態で連結する。さらに、この角形電池は、連結片を連結しない状態の連結具と電池セルとを積層して電池積層体とする状態で、底面に冷却プレートを配置した後、各々の連結具に連結片を連結して、冷却プレートを固定することもできる。
【００４９】
角形電池１を積層した電池積層体３は、図６と図７に示すように、底面に冷却プレート６が配置される。冷却プレート６は、各々角形電池１に設けた連結片４で形成される連結溝５に挿入されて電池積層体３の底面に配置される。電池積層体３の底面に配置される冷却プレート６は、各々の角形電池１の熱結合面１Ａに熱結合状態で連結されて各電池セル１１を冷却する。冷却プレート６は、内部に冷媒を循環させる冷媒路３１を設けている。冷媒路３１は、フレオンや炭酸ガスなどの冷媒が液化された状態で供給され、内部で冷媒を気化させて気化熱で冷却プレート６を冷却する。冷却プレート６の冷媒路３１は、開閉弁３６を介して冷却機構７に連結される。
【００５０】
冷却プレート６を冷媒の気化熱で強制冷却する冷却機構７は、図１に示すように、冷却プレート６から排出される気体状の冷媒を加圧するコンプレッサ３２と、このコンプレッサ３２で加圧された冷媒を冷却して液化させるコンデンサ３３と、このコンデンサ３３で液化された液体を蓄えるレシーバータンク３４と、このレシーバータンク３４の冷媒を冷却プレート６に供給する流量調整弁又はキャピラリーチューブ３５Ａからなる膨張弁３５とを備えている。この冷却機構７は、膨張弁３５を介して液化された冷媒を冷却プレート６に供給し、供給された冷媒を冷媒路３１の内部で気化させて気化熱で冷却プレート６を冷媒する。
【００５１】
図１に示す冷却機構７の膨張弁３５は、冷媒の流量を絞る細い管からなるキャピラリーチューブ３５Ａで、冷媒路３１に供給する冷媒量を制限して冷媒を断熱膨張させる。キャピラリーチューブ３５Ａの膨張弁３５は、冷媒の供給量を、冷却プレート６の冷媒路３１で、冷媒を完全に気化させてガスの状態で排出する量に制限する。コンデンサ３３は、コンプレッサ３２から供給される気体状の冷媒を冷却して液化させる。コンデンサ３３は、冷媒の熱を放熱して液化させるので、車両に設けたラジエータの前に配設される。コンプレッサ３２は、車両のエンジンで駆動され、あるいはモータに駆動されて、冷媒路３１から排出される気体状の冷媒を加圧してコンデンサ３３に供給する。この冷却機構７は、コンプレッサ３２で加圧された冷媒をコンデンサ３３で冷却して液化し、液化された冷媒をレシーバータンク３４に蓄え、レシーバータンク３４の冷媒を冷却プレート６に供給し、冷却プレート６の冷媒路３１の内部で冷媒を気化させて気化熱で冷却プレート６を冷却する。
【００５２】
図１の冷却機構７は、車両に搭載している車内冷房用のコンプレッサ３２とコンデンサ３３とレシーバータンク３４を電源装置の冷却機構７に併用している。この構造は、電池ブロック１０を冷却するために専用の冷却機構を設けることなく、車両に搭載する電源装置を効率よく冷却できる。とくに、電源装置を冷却するための冷却カロリーは、車両の冷房に要する冷却カロリーに比較して極めて小さい。このため、車両の冷房用の冷却機構を電源装置の冷却に併用しても、車両の冷房能力をほとんど低下させることなく、電源装置を効果的に冷却できる。
【００５３】
さらに、冷却機構７は、冷却プレート６の冷却をコントロールする制御回路３７を備えており、電池セル１１の温度を温度センサ（図示せず）で検出して、冷却プレート６の冷却状態をコントロールしている。制御回路３７は、冷却プレート６の流入側をレシーバータンク３４に連結している開閉弁３６を制御する。開閉弁３６は、制御回路３７で開閉されて、冷却プレート６の冷却状態をコントロールする。開閉弁３６が開弁されて、冷却プレート６は冷却状態となる。開閉弁３６が開弁されると、レシーバータンク３４の冷媒が膨張弁３５を介して冷却プレート６に供給される。冷却プレート６に供給された冷媒は、内部で気化されて気化熱で冷却プレート６を冷却する。冷却プレート６を冷却して気化された冷媒は、コンプレッサ３２に吸入されて、コンデンサ３３からレシーバータンク３４に循環される。開閉弁３６が閉弁されると、冷媒が冷却プレート６に循環されず、冷却プレート６は非冷却状態となる。冷却機構７は、電池セル１１の温度があらかじめ設定している冷却開始温度よりも高くなると、冷却プレート６に冷媒を供給して冷却し、電池セル１１が冷却停止温度よりも低くなると、冷却プレート６への冷媒の供給を停止して、電池セル１１をあらかじめ設定している温度範囲にコントロールする。
【００５４】
以上の冷却プレート６は、冷媒の気化熱で低温に冷却するが、冷却プレートは、気化熱によらず冷却することもできる。この冷却プレートは、冷媒路に、低温に冷却されたブラインなどの冷媒を供給して、冷媒の気化熱でなくて、低温の冷媒で直接に冷却プレートを冷却する。冷媒としてブラインを循環させる冷却機構は、ブラインを冷媒の気化熱で冷却する構成としてもよい。とくに、車両に搭載される電源装置においては、車内冷房用に用いる既存の冷却機構をブラインの冷却に利用できる。また、冷却プレートは、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することもできる。
【００５５】
底面に冷却プレート６が配置された電池積層体３は、図７に示すように、両端面に一対のエンドプレート８を配置すると共に、一対のエンドプレート８にバインド具９を連結して電池ブロック１０とする。電池積層体３は、一対のエンドプレート８で両端から挟着される押圧状態でバインド具９が連結されて固定される。したがって、電池ブロック１０は、エンドプレート８とバインド具９とを介して電池積層体３の積層方向にプレスする押圧状態で固定される。
【００５６】
エンドプレート８は、角形電池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３を両端面から挟着して固定している。図３のエンドプレート８は、プラスチック製としている。エンドプレート８は、補強金具を固定して補強することもできる。この構造は、エンドプレート８を補強金具で補強して強固な構造にでき、また、補強金具にバインド具を強固に連結できる特徴がある。ただ、エンドプレートは、全体を金属製とすることもできる。
【００５７】
バインド具９は、図２と図３に示すように、両端にエンドプレート８が積層された電池積層体３の両側面に配置されて、一対のエンドプレート８に固定されて電池積層体３を締結する。バインド具９は、鉄などの金属製で、その両端を折曲すると共に、この折曲部９Ｂを貫通する止ネジ１９でエンドプレート８に固定している。図のバインド具９は、電池積層体３の側面を覆う本体部９Ａと、本体部９Ａの両端で折曲され、エンドプレート８と固定される折曲部９Ｂと、上方で折曲されて電池積層体３の上面を保持する上面保持部９Ｃとを備えている。このバインド具は、上面保持部９Ｃで電池積層体３の上面を保持するので、各々の角形電池１の上下の位置ずれを防止して、角形電池１の熱結合面１Ａを冷却プレート６に熱結合した状態に保持できる。図に示すバインド具９は、電池積層体３の側面に沿う板状とすると共に、開口部９Ｄを開口して全体を軽量化している。ただ、バインド具は、両端のエンドプレートを連結する他の構造、例えば、複数のバーとすることもできる。なお、エンドプレートとバインド具との固定は、止ネジ等で固定する構造のものに限定しない。
【００５８】
さらに、図１と図２に示す電池ブロック１０は、上面を上面プレート３９でカバーしている。上面プレート３９は、絶縁性のプラスチックで成形している。絶縁性のプラスチックは、ナイロン樹脂、エポキシ樹脂などのプラスチックである。図の上面プレート３９は、内部に排出ダクト（図示せず）を設けており、電池セル１１の内圧が上昇して安全弁１６から排出されるガスを、排出ダクトを介して外部に排出する。図の上面プレート３９は、排出ダクトの内部のガスを外部に排出する排出部３９Ａを設けている。
【００５９】
さらに、プラスチック製の上面プレート３９は、図２に示すように、電池ブロック１０の両側部に沿って、各々の電池セル１の両端部に配置される電極端子１５を直列又は並列に接続する複数のバスバー１８を埋設している。これらのバスバー１８は、上面プレート３９をプラスチックで成形する工程でインサートして埋設される。図の上面プレート３９は、電極端子１５との接続部であるバスバー１８の中央部分を表面に露出させるように、バスバー１８の外周部をインサート成形して、複数のバスバー１８を定位置に配置している。上面プレート３９に固定されるバスバー１８は、露出部を電極端子１５に接続して、複数の電池セル１１を所定の接続状態に接続する。上面プレート３９に埋設させるバスバー１８は、上面プレート３９の定位置に強固に固定されて、上面プレート３９を補強する。このように、バスバー１８をインサート成形している上面プレート３９は、バスバー１８が電池セル１１の電極端子１５にレーザー溶接等の溶着によって固定されることにより、バスバー１８を介して電池ブロック１０の上面の定位置に固定される。ただ、上面プレート３９は、必ずしもバスバーを埋設する必要はなく、電池ブロックを構成する複数の電池セルをバスバーで所定の状態に接続した後、電池ブロックの上面に固定することができ、あるいは、電池セルの電極端子と対向する位置にバスバーを配置する貫通孔を設けた上面プレートを電池ブロックの上面に固定した後、電池セルの電極端子にバスバーを接続することもできる。
【００６０】
図１に示す電源装置は、以下の工程で組み立てられる。
（１）図８に示すように、電池セル１１に連結具２を連結して角形電池１とする。
（２）図４に示すように、複数の角形電池１を積層して電池積層体３とする。複数の角形電池１は、互いに隣接する電池セル１１の間に連結具２が介在するように積層される。
（３）図５に示すように、複数の角形電池１が積層された電池積層体３の底面に冷却プレート６を配置する。このとき、冷却プレート６は、図６に示すように、各々の角形電池１の底面側に形成される一対の連結溝５の間に挿入される。連結溝５に挿入される冷却プレート６を、図７に示すように、全ての角形電池１の底面に沿う状態で配置して、熱結合面１Ａに熱結合させる。
（４）図７に示すように、電池積層体３の両端にエンドプレート８を配置する。この状態で、両端のエンドプレート８を電池積層体３の積層方向に治具で押圧し、エンドプレート８の間隔が所定の寸法となるまで圧縮して、この状態に保持する。
（５）電池積層体３を圧縮状態に保持して、バインド具９の両端をエンドプレート８に固定して電池ブロック１０とする。図３のバインド具９は、両端に貫通孔のある折曲部９Ｂを設けている。このバインド具９は、折曲部９Ｂの貫通孔に挿通する止ネジ１９をエンドプレート８の雌ネジ孔にねじ込んでエンドプレート８に固定される。さらに、バインド具９は、図２に示すように、上端の上面保持部９Ｃで電池積層体３の上面を保持する状態で固定される。
（６）バインド具９をエンドプレート８に固定した後、電池ブロック１０を治具から外す。
（７）図２に示すように、電池ブロック１０の上面にトップカバー３９を配置し、互いに積層された角形電池１の電極端子１５をバスバー１８で所定の接続状態に接続する。
【００６１】
以上の工程で、積層される角形電池１は一対のエンドプレート８で圧縮状態に保持される。したがって、電池セル１１が過充電などで膨張しようとしても、両エンドプレート８間の間隔は変化せず、エンドプレート８で電池セル１１の膨張は阻止される。この電池ブロック１０は、バインド具９の両端をエンドプレート８に止ネジ１９で固定するので、バインド具９を強固にエンドプレート８に固定して、バインド具９でエンドプレート８を所定の寸法に保持できる。さらに、この状態において、各々の角形電池１の底面である熱結合面１Ａは、冷却プレート６の上面に接触状態で配置される。したがって、振動等で角形電池１と冷却プレート６が相対的に移動することなく、冷却プレート６に角形電池１の熱結合面１Ａが面接触して熱結合される状態に保持される。
【００６２】
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。
【００６３】
（ハイブリッド車用電源装置）
図１４は、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置９０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９０と、電源装置９０の電池を充電する発電機９４とを備えている。電源装置９０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９０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、たと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９０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９０の電池を充電する。
【００６４】
（電気自動車用電源装置）
また、図１５は、モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置９０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９０と、この電源装置９０の電池を充電する発電機９４とを備えている。電源装置９０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９０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９０の電池を充電する。
【００６５】
（蓄電用電源装置）
さらに、本発明は、電源装置の用途を、車両を走行させるモータの電源には特定しない。本発明の電源装置は、太陽光発電や風力発電等で発電された電力で電池を充電して蓄電する蓄電装置用の電源として使用することができ、あるいは、夜間の深夜電力を利用して電池を充電して蓄電する蓄電装置用の電源として使用することもできる。深夜電力で充電される電源装置は、発電所の余剰電力である深夜電力で充電して、電力負荷の大きくなる昼間に電力を出力して、昼間のピーク電力を小さく制限することができる。さらに、電源装置は、太陽電池の出力と深夜電力の両方で充電する電源としても使用できる。この電源装置は、太陽電池で発電される電力と深夜電力の両方を有効に利用して、天候や消費電力を考慮しながら効率よく蓄電できる。
【００６６】
図１６に示す蓄電装置は、商用電源の深夜電力や太陽電池等の充電用電源８５で電源装置８０の電池を充電し、電源装置８０の電池を放電して負荷８１のＤＣ／ＡＣインバータ８２に電力を供給する。このため、図の蓄電装置は、充電モードと放電モードを備える。充電用電源８５は、充電スイッチ８６を介して電源装置８０に接続されており、ＤＣ／ＡＣインバータ８２は、放電スイッチ８４を介して電源装置８０に接続されている。放電スイッチ８４及び充電スイッチ８６のＯＮ／ＯＦＦは、電源装置８０の制御回路８７によって切り替えられる。充電モードにおいて、制御回路８７は充電スイッチ８６をＯＮに、放電スイッチ８４をＯＦＦに切り替えて、充電用電源８５から供給される電力で電源装置８０の電池を充電する。電源装置８０は、充電が完了して満充電になり、あるいは所定値以上の容量が充電されると、制御回路８７が充電スイッチ８６をＯＦＦに切り換えて充電を停止する。また、放電モードにおいて、制御回路８７は、放電スイッチ８４をＯＮに、充電スイッチ８６をＯＦＦに切り替えて、電源装置８０から負荷８１へ電力を供給する。電源装置８０から電力が供給される負荷８１は、ＤＣ／ＡＣインバータ８２を介して電源装置８０からの電力を電気機器８３に供給する。電源装置８０は、電池の残容量が所定の容量まで低下すると、制御回路８７が放電スイッチ８４をＯＦＦに切り換えて放電を停止する。さらに、蓄電装置は、必要に応じて、充電スイッチ８６と放電スイッチ８４の両方をＯＮにして、負荷８１への電力供給と、電源装置８０への充電を同時に行うこともできる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明に係る電源装置は、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、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。
【符号の説明】
【００６８】
１…角形電池 １Ａ…熱結合面
２…連結具
３…電池積層体
４…連結片 ４Ａ…垂直部
４Ｂ…水平部
５…連結溝
６…冷却プレート
７…冷却機構
８…エンドプレート
９…バインド具 ９Ａ…本体部
９Ｂ…折曲部
９Ｃ…上面保持部
９Ｄ…開口部
１０…電池ブロック
１１…電池セル
１２…外装缶 １１Ａ…積層面
１３…封口板
１４…絶縁材
１５…電極端子
１６…安全弁
１７…開口部
１８…バスバー
１９…止ネジ
２１…絶縁シート部
２２…嵌合部 ２２Ａ…側壁部
２２Ｂ…カバー部
２２Ｃ…保持部
２３…摺動機構
２４…ボールベアリング
２５…摺動溝
２６…開口部
２７…弾性押圧片
２８…押圧部
３１…冷媒路
３２…コンプレッサ
３３…コンデンサ
３４…レシーバータンク
３５…膨張弁 ３５Ａ…キャピラリーチューブ
３６…開閉弁
３７…制御回路
３９…上面プレート ３９Ａ…排出部
４１…角形電池 ４１Ａ…熱結合面
４４…連結片 ４４Ａ…垂直部
４４Ｂ…水平部
４５…連結溝
５１…角形電池 ５１Ａ…熱結合面
５４…連結片 ５４Ａ…垂直部
５４Ｂ…水平部
５４Ｃ…係止部
５５…連結溝
６０…電池積層体
６１…角形電池 ６１Ａ…熱結合面
６２…連結具
６３…装着部 ６３Ｘ…側壁部
６３Ｙ…嵌合部
６３Ａ…絶縁部
６３Ｂ…カバー部
６３Ｄ…ガイド片
６４…連結片 ６４Ａ…垂直部
６４Ｂ…水平部
６５…連結溝
６９…隙間
７１…角形電池 ７１Ａ…熱結合面
７２…連結具 ７２Ａ…側壁部
７２Ｄ…挿入部
７３…係止機構 ７３Ａ…係止フック
７３Ｂ…係止部
７４…連結片 ７４Ａ…垂直部
７４Ｂ…水平部
７５…連結溝
７６…絶縁性熱伝導シート
８０…電源装置
８１…負荷
８２…ＤＣ／ＡＣインバータ
８３…電気機器
８４…放電スイッチ
８５…充電用電源
８６…充電スイッチ
８７…制御回路
９０…電源装置
９３…モータ
９４…発電機
９５…ＤＣ／ＡＣインバータ
９６…エンジン
ＥＶ…車両
ＨＶ…車両
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてハイブリッド自動車や電気自動車等の自動車を駆動するモータの電源用等に使用される大電力用の電源装置、あるいは太陽電池等の自然エネルギーの発電電力を蓄え、あるいはまた、深夜電力などを蓄電するのに最適な大電力用の電源装置に関し、とくに、複数の角形電池を積層している電池ブロックを構成する各々の角形電池を冷却プレートで強制冷却する電源装置及び電源装置を備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッドカーや電気自動車や太陽電池で充電される大電力の電源装置は、充放電されて温度上昇する電池を冷却する必要がある。電池の温度上昇が電池の電気特性を低下させるばかりでなく、電池の寿命を短くし、さらに安全性を阻害する原因となるからである。電池の温度上昇を防止するために、電池を空気で冷却する電源装置（特許文献１参照）と、電池を冷却プレートで冷却する電源装置（特許文献２参照）が開発されている。
【０００３】
特許文献１の電源装置は、電池の表面に空気を強制送風して冷却する。この電源装置は、空気を介して電池を冷却するので、積層している電池の間に冷却用の隙間を設ける必要がある。このため、複数の電池を積層している電池積層体からなる電池ブロックが大きくなる欠点がある。また、空気を介して電池を冷却するので、速やかに、しかも電池に温度差ができないように冷却するのが難しい。
【０００４】
特許文献２に記載される電源装置は、冷却プレートを電池に熱結合状態に連結して、電池を速やかに冷却する。冷却プレートで積層している各々の電池を冷却する構造は、冷却プレートを低温に冷却し、この冷却プレートを各々の電池に熱結合状態に連結して速やかに冷却できる。とくに、冷却プレートを低温に冷却することで、電池を速やかに冷却できる。この冷却構造は、電池と冷却プレートとを熱結合状態に連結して、電池の発熱を冷却プレートに熱伝導して速やかに冷却する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２５２８４７号公報
【特許文献２】実用新案登録第２５５９７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
積層している電池を冷却プレートで冷却する構造は、各々の電池と冷却プレートとの間の熱抵抗をいかに小さくできるかが大切である。熱抵抗が電池から冷却プレートへの熱伝導が悪化させるからである。複数の角形電池を積層して電池積層体で構成される電池ブロックは、電池の積層面である表面に冷却プレートを固定して、各々の電池を冷却プレートで冷却する。電池積層体の電池ブロックは、角形電池を積層方向にプレスして固定される。電池積層体をプレスする圧力は、角形電池の大きさにより最適値に設定されるが、例えば車両に搭載される電源装置の電池ブロックにあっては、１トン〜数トンと相当に大きな圧力で押圧して固定される。多数の角形電池を積層している電池ブロックは、全ての角形電池を冷却プレートに理想的な状態で均一な熱結合状態に固定するのは難しい。また、仮に、組み立て時に角形電池が冷却プレートに理想的な熱結合状態にあっても、使用時の振動等が原因で熱結合状態が悪化することがある。何れかの角形電池が冷却プレートから離れて熱結合状態が悪化すると、この角形電池の熱結合状態は熱抵抗が大きな状態に保持される。それは、電池ブロックが、角形電池を積層方向にプレスして固定しているので、角形電池が冷却プレートに向かって接近するように移動しないからである。したがって、多数の角形電池を積層して電池ブロックとする電源装置は、全ての角形電池をいかに冷却プレートに接近して固定でき、かつ、この固定状態を保持できるかが大切である。
【０００７】
本発明は、このことを実現すことを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、各々の角形電池を冷却プレートに理想的な熱結合状態に固定して、角形電池と冷却プレートとの間の熱抵抗を小さく、かつ均一にでき、しかもこの状態を長期間にわたって保持できる電源装置とこの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】
【０００８】
本発明の電源装置は、複数の角形電池１、４１、５１、６１、７１を積層してなる電池積層体３で構成される電池ブロック１０と、この電池ブロック１０の表面に固定されて、各々の角形電池１、４１、５１、６１、７１に熱結合状態に連結される冷却プレート６と、この冷却プレート６を冷却する冷却機構７とを備えている。角形電池１、４１、５１、６１、７１は、冷却プレート６の両側縁に連結される一対の連結片４、４４、５４、６４、７４を備えている。この連結片４、４４、５４、６４、７４は、冷却プレート６に熱結合される熱結合面１Ａ、４１Ａ、５１Ａ、６１Ａ、７１Ａから突出する形状であって、その対向面には、冷却プレート６の両側縁を挿入する連結溝５、４５、５５、６５、７５を備えている。電源装置は、冷却プレート６が連結溝５、４５、５５、６５、７５に挿入されて、各々の角形電池１、４１、５１、６１、７１の熱結合面１Ａ、４１Ａ、５１Ａ、６１Ａ、７１Ａに冷却プレート６を熱結合状態に連結している。
【０００９】
以上の電源装置は、各々の角形電池を冷却プレートに理想的な熱結合状態に固定して、角形電池と冷却プレートとの間の熱抵抗を小さく、かつ均一にでき、しかもこの状態を長期間にわたって保持できる特徴がある。それは、以上の電源装置が、冷却プレートの両側縁に連結される一対の連結片を角形電池に設けており、これらの連結片の対向面に設けた連結溝に冷却プレートの両側縁を挿入して、各々の角形電池の熱結合面に冷却プレートを熱結合状態に連結するからである。この電源装置は、角形電池に設けた一対の連結片を介して熱結合面に冷却プレートを熱結合させるので、各々の角形電池を連結片で冷却プレートに熱結合状態に連結して、冷却プレートで角形電池を理想的に冷却できる。
【００１０】
本発明の電源装置は、角形電池１、６１、７１を、電池セル１１と、電池セル１１に嵌合構造で連結してなる連結具２、６２、７２とで構成して、この連結具２、６２、７２に連結片４、６４、７４を設けることができる。
以上の電源装置は、角形電池を電池セルと連結具で構成し、この連結具に連結片を設けるので、簡単な構造で角形電池に連結片を設けることができる。
【００１１】
本発明の電源装置は、連結具２を絶縁材として、各々の電池セル１１の間に挟着されて隣接する電池セル１１を絶縁する絶縁シート部２１と、この絶縁シート部２１に一体構造であって、電池セル１１に嵌合構造で連結してなる嵌合部２２とを有するセパレータとすることができる。
以上の電源装置は、連結具を絶縁材からなるセパレータとして、各々の電池セルの間に絶縁シート部を挟着して隣接する電池セルを絶縁することができる。
【００１２】
本発明の電源装置は、連結具２を、プラスチックでもって、絶縁シート部２１と嵌合部２２とを一体的に成形することができる。
以上の電源装置は、絶縁シート部と嵌合部とを有する連結具を簡単に成形できる。
【００１３】
本発明の電源装置は、電池ブロック１０を、電池積層体３の積層方向にプレスする押圧状態で固定することができる。
以上の電源装置は、電池ブロックを、角形電池を積層方向にプレスして固定する構造としながら、角形電池の熱結合面と冷却プレートとを理想的に熱結合できる。
【００１４】
本発明の電源装置は、電池ブロック１０が、電池積層体３の両端面に配置してなる一対のエンドプレート８と、このエンドプレート８を連結してなるバインド具９とを備えて、バインド具９でエンドプレート８を固定して、一対のエンドプレート８の間に電池積層体３を配置して角形電池１を押圧状態に固定することができる。
以上の電源装置は、電池積層体の両端面に配置したエンドプレートにバインド具を固定することで、電池積層体の角形電池を押圧状態に固定しながら、角形電池の熱結合面と冷却プレートとを理想的に熱結合できる。
【００１５】
本発明の電源装置は、冷却機構７が、冷却プレート６から排出される気体状の冷媒を加圧するコンプレッサ３２と、このコンプレッサ３２で加圧された冷媒を冷却して液化させるコンデンサ３３と、このコンデンサ３３で液化された液体の冷媒を蓄えるレシーバータンク３４と、このレシーバータンク３４の冷媒を冷却プレート６に供給する流量調整弁又はキャピラリーチューブ３５Ａからなる膨張弁３５とを備えて、膨張弁３５から供給される冷媒を冷却プレート６の内部で気化させる気化熱で冷却プレート６を冷却することができる。
【００１６】
本発明の電源装置は、車両用の電源装置とすることができる。
以上の電源装置は、車両の振動等によって、角形電池が冷却プレートから離れて熱結合状態が悪化するのを有効に防止して、長期間にわたって角形電池の熱結合面と冷却プレートとを理想的に熱結合できる。
【００１７】
本発明の電源装置は、蓄電用の電源装置とすることができる。
以上の電源装置は、長期間にわたって角形電池の熱結合面と冷却プレートとを理想的に熱結合できる。
【００１８】
本発明の車両は、以上のいずれかに記載の電源装置を備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例にかかる電源装置の斜視図である。
【図２】図１に示す電源装置の分解斜視図である。
【図３】図２に示す電池ブロックの分解斜視図である。
【図４】図３に示す電池ブロックの電池積層体の分解斜視図である。
【図５】電池積層体に冷却プレートを連結する状態を示す底面斜視図である。
【図６】電池積層体と冷却プレートの連結構造を示す一部拡大垂直横断面図である。
【図７】電池積層体と冷却プレートの連結構造を示す一部拡大垂直縦断面図である。
【図８】図４に示す角形電池の分解斜視図である。
【図９】角形電池の他の一例を示す斜視図である。
【図１０】角形電池の他の一例を示す分解斜視図である。
【図１１】角形電池の他の一例を示す分解斜視図である。
【図１２】図１１に示す角形電池を積層する状態を示す斜視図である。
【図１３】角形電池の他の一例を示す一部拡大断面図である。
【図１４】エンジンとモータ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ブロック図である。
【図１５】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。
【図１６】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。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置及び電源装置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電源装置を備える車両を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２１】
本発明の電源装置は、多数の電池セルを積層することで出力を大きくしている電源、とくに、ハイブリッドカーや電気自動車など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装置、あるいは、太陽電池等の自然エネルギーや深夜電力で充電される電源装置、あるいはまた、停電のバックアップ電源などの電源装置として使用される。
【００２２】
図１ないし図７の電源装置は、複数の角形電池１を積層してなる電池積層体３で構成される電池ブロック１０と、この電池ブロック１０の表面に固定されて、各々の角形電池１に熱結合状態に連結される冷却プレート６と、この冷却プレート６を冷却する冷却機構７とを備えている。図の電源装置は、冷却プレート６を電池ブロック１０の底面に配置しており、各々の角形電池１を底面から強制的に冷却している。
【００２３】
電池ブロック１０は、図２と図３に示すように、複数の角形電池１を積層してなる電池積層体３と、この電池積層体３の両端面に配置してなる一対のエンドプレート８と、このエンドプレート８を連結してなるバインド具９とを備えている。電池ブロック１０は、一対のエンドプレート８の間に電池積層体３を配置すると共に、バインド具９でエンドプレート８を固定して、角形電池１を押圧状態に固定している。電池ブロック１０は、電池積層体３の積層方向にプレスする押圧状態で複数の角形電池１を固定している。
【００２４】
電池積層体３は、外形を角形とする複数の角形電池１を積層している。図４の分解斜視図に示す電池積層体３は、複数の角形電池１を、垂直姿勢で水平方向に積層するように並べて底面を平面状としている。図の角形電池１は、角形の電池セル１１と、この電池セル１１に嵌合構造で連結してなる連結具２とを備えている。
【００２５】
電池セル１１は、図８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で、厚さ方向に積層されて電池積層体３を構成している。図４の電池セル１１は、幅の広い両表面である積層面１１Ａを四角形とする電池で、この積層面１１Ａに連結具２を積層する状態で連結して角形電池１としている。この電池セル１１は、リチウムイオン二次電池である。ただし、電池セルは、リチウムイオン二次電池には特定されず、ニッケル水素電池などの充電できる全ての電池とすることができる。
【００２６】
電池セル１１は、正負の電極板を積層している電極体（図示せず）を外装缶１２に収納して電解液を充填して気密に密閉したものである。外装缶１２は、図８に示すように、上面の開口部を封口板１３で気密に閉塞している。外装缶１２は、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属板を深絞り加工したもので、表面が導電性を有する。この外装缶１２は、横幅よりも薄くて対向する両面を四角形とする筒状で、底面を閉塞している。金属製の外装缶１２は熱伝導がよく、底面を熱結合面１Ａとして冷却プレート６の表面に熱結合状態で固定して、底面から全体を均一に冷却できる。封口板１３もアルミニウムやアルミニウム合金などの金属板で製作される。
【００２７】
電池セル１１は、封口板１３の両端部に、正負の電極端子１５を固定している。正負の電極端子１５は、内蔵する正負の電極板に接続されており、絶縁材１４を介して封口板１３に固定している。さらに、電池セル１１は、封口板１３の中央部に、安全弁１６の開口部１７を設けている。安全弁１６は、外装缶１２の内圧が設定値よりも高くなると開弁して、内圧の上昇を防止する。安全弁１６が開弁すると内部のガスが封口板１３の開口部１７から外部に排出される。
【００２８】
連結具２は、プラスチック等の絶縁材で成形しており、互いに積層される電池セル１１同士を絶縁状態に積層している。この連結具２は、各々の電池セル１１の間に挟着されて、隣接する電池セル１１を絶縁する絶縁シート部２１と、この絶縁シート部２１に連結されて、電池セル１１を嵌合構造で連結する嵌合部２２とを備えるセパレータである。セパレータである連結具２は、絶縁シート部２１と嵌合部２２とを、プラスチックで一体的に成形している。図４ないし図８の連結具２は、電池セル１１の積層面１１Ａと対向する絶縁シート部２１の両側に連結されて、電池セル１１の側面をカバーする側壁部２２Ａと、絶縁シート部２１の上端に連結されて、電池セル１１の上面を部分的にカバーするカバー部２２Ｂとを設けている。カバー部２２Ｂは、電池セル１１の電極端子１５と安全弁１６の開口部１７を表出させる切欠部を設けている。以上の連結具２は、側壁部２２Ａとカバー部２２Ｂとで形成される嵌合部２２に電池セル１１を嵌合させて、電池セル１１に嵌合構造で連結している。さらに、図６と図８に示す連結具２は、側壁部２２Ａの下端に位置して、電池セル１１の側面の下端のコーナー部を保持する保持部２２Ｃも設けている。
【００２９】
以上の角形電池１は、互いに積層されて電池積層体３を構成する。さらに、互いに積層される角形電池１は正負の電極端子１５を接続して互いに直列又は並列に接続される。電池ブロック１０は、隣接する電池セル１１の正負の電極端子１５を、バスバー１８を介して互いに直列又は並列に接続する。電源装置は、隣接する電池セル１１を互いに直列に接続して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。
【００３０】
図に示す電池ブロック１０は、１２個の電池セル１１を互いに積層しており、これらの電池セル１１を直列と並列に接続している。図の電池ブロック１０は、１２個の電池セル１１を６直２並に接続している。図の電池ブロック１０は、隣接する２個ずつの電池セル１１を同方向に並べると共に、これらの２個ずつの電池セル１１同士を逆向きに並べて、その両側において隣接する電極端子１５同士をバスバー１８で連結している。バスバー１８は、隣接する４個の電池セル１１を２直２並に接続している。すなわち、１つのバスバー１８は、隣接する４個の電池セル１１のうち、同方向に並べた２個の電池セル１１を並列に接続すると共に、これに隣接して逆方向に並べた２個ずつの電池セル１１同士を互いに直列に接続している。ただ、本発明は、電池ブロック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。電池ブロックは、積層される全ての電池セルを直列に接続することもできる。
【００３１】
さらに、角形電池１は、熱結合面１Ａに冷却プレート６を熱結合状態で連結するために、冷却プレート６の両側縁に連結される一対の連結片４を備えている。図６と図８の角形電池１は、電池セル１１の底面を熱結合面１Ａとするので、一対の連結片４を角形電池１の下方に突出して設けている。一対の連結片４は、冷却プレート６が熱結合される熱結合面１Ａから突出する形状であって、その対向面には、冷却プレート６の両側縁を挿入する連結溝５を備えている。
【００３２】
図４ないし図８の角形電池１は、電池セル１１に連結される連結具２に連結片４を設けている。図の連結具２は、絶縁シート部２１の両端に設けた側壁部２２Ａの下端に、断面形状をＬ字状とする連結片４を互いに対向する姿勢で連結して設けている。Ｌ字状の連結片４は、垂直部４Ａと水平部４Ｂとを直角に連結した形状で、垂直部４Ａの上端を側壁部２２Ａの下端に連結すると共に、水平部４Ｂを熱結合面１Ａと平行な姿勢として、冷却プレート６の底面に位置するように設けている。この連結片４は、連結具２に一体成形して設けている。ただ、連結片は、連結具と別部材として、連結具に固定することもできる。
【００３３】
角形電池１は、図６と図８に示すように、Ｌ字状に折曲された連結片４の内側に、すなわち、電池セル１１の底面と、連結片４の水平部４Ｂとの間に、冷却プレート６の側縁部を挿入する連結溝５を設けている。断面形状をＬ字状とする連結片４は、連結溝５に挿入される冷却プレート６の側面と底面をカバーして保持する。この連結片４は、垂直部４Ａで電池ブロック１０の側面をカバーし、水平部４Ｂで冷却プレート６の底面の側部をカバーする。連結溝５は、その溝幅（Ｄ）を冷却プレート６の厚さ（ｄ）とほぼ等しく、あるいはやや大きくしている。正確には、連結溝５は、連結具２に嵌合される電池セル１１の熱結合面１Ａと、連結片４の水平部４Ｂとの間隔が、冷却プレート６の厚さ（ｄ）とほぼ等しくなり、あるいはやや大きくなるようにしている。それは、冷却プレート６をスムーズに連結溝５に挿入しながら、連結溝５に挿入される冷却プレート６の上面を電池セル１１の熱結合面１Ａに接近させて熱結合状態とするためである。連結溝５に挿入される冷却プレート６は、好ましくは、その上面が電池セル１１の底面である熱結合面１Ａに接触する状態で連結される。
【００３４】
角形電池１は、連結溝５の溝幅（Ｄ）を狭くして冷却プレート６の厚さ（ｄ）と等しくすることで、冷却プレート６の上面を電池セル１１の底面に密着状態で熱結合できる。ただ、溝幅（Ｄ）を狭くすると、冷却プレート６を挿入する時の摺動抵抗が大きくなる。したがって、電源装置は、角形電池１の連結溝５の溝幅（Ｄ）を冷却プレート６の厚さ（ｄ）とほぼ等しくしながら、冷却プレート６の表面に熱伝導率に優れた絶縁性のグリスやオイル等を塗布して、熱結合面１Ａや連結溝５との摺動抵抗を小さくして冷却プレート６を連結溝５に挿入しやすくしている。
【００３５】
さらに、図６ないし図８に示す角形電池１は、冷却プレート６を低抵抗な状態で連結溝５に挿入できるように、連結片４の内面に、摺動機構２３を備えている。図に示す連結片４は、水平部４Ｂの内面にボールベアリング２４からなる摺動機構２３を備えている。この摺動機構２３は、ボールベアリング２４を冷却プレート６の挿入方向に並べて配列して、冷却プレート６を低抵抗な状態でスムーズにスライドできるようにしている。図の水平部４Ｂは、冷却プレート６の挿入方向に延びる摺動溝２５を備えており、この摺動溝２５に複数のボールベアリング２４を配置して、摺動溝２５の両端を閉塞している。摺動溝２５は、ボールベアリング２４の上端部を外部に表出させるスリット状の開口部２６を設けており、この開口部２６の開口幅（ｔ）をボールベアリング２４の直径（Ｌ）よりも小さくして、ボールベアリング２４が外側にこぼれ出ないようにしている。さらに、摺動溝２５は、ボールベアリング２４の上端部が開口部２６から外部に突出する深さに成形しており、ボールベアリング２４の上端を冷却プレート６の底面に接触させて、冷却プレート６をスムーズにスライドできるようにしている。冷却プレートは、図示しないが、ボールベアリングを摺動させるレールを、側縁に沿って設けることもできる。以上の摺動機構２３は、冷却プレート６の摺動抵抗を小さくして、冷却プレート６を連結溝５にスムーズに挿入できる。さらに、これらの摺動機構２３も、グリスやオイルを塗布して摺動抵抗を小さくすることができる。ただ、摺動機構には、ボールベアリングにかわってローラーベアリングも使用できる。
【００３６】
以上のように、角形電池１の連結片４に摺動機構２３を備える電源装置は、冷却プレート６をスムーズに連結溝５に挿入できる。ただ、摺動機構は、冷却プレート側に設けることもできる。この冷却プレートは、図示しないが、底面の両側部であって、連結片の水平部と接触する部分に、ボールベアリングやローラーベアリングからなる摺動機構を備えることができる。この冷却プレートが挿入される角形電池は、連結溝の対向面を平滑面とし、あるいは、摺動機構を摺動させるレールを設けることができる。
【００３７】
さらに、図６と図８に示す連結片４は、水平部４Ｂの先端に弾性押圧片２７を一体成形して設けている。この弾性押圧片２７は、連結溝５に挿入される冷却プレート６の底面を電池セル１１に向かって押圧する押圧部２８を先端部に設けており、この押圧部２８で冷却プレート６の底面を押圧して、各々の電池セル１１の熱結合面１Ａを冷却プレート６の上面に接近させる。図に示す弾性押圧片２７は、押圧部２８の形状を、冷却プレート６の底面に向かって突出する山形としており、この押圧部２８の先端縁で冷却プレート６の底面を押圧する構造としている。このように、押圧部２８を山形とする弾性押圧片２７は、連結溝５に挿入される冷却プレート６との接触面積を小さくして、低抵抗な状態で冷却プレート６をスムーズにスライドできる。さらに、弾性押圧片２７の押圧部２８と冷却プレート６との接触部に、グリスやオイルを塗布して摺動抵抗を小さくすることもできる。ただ、弾性押圧片２７は、押圧部２８が冷却プレート６に非接触状態となるように弾性変形させた状態で、連結溝５に冷却プレート６を挿入し、その後、弾性押圧片２７の弾性変形を解除して押圧部２８で冷却プレート６の底面を弾性的に押圧することもできる。この弾性押圧片は、押圧部の先端の形状を、冷却プレートの底面を面接触状態で押圧する形状とすることもできる。
【００３８】
さらに、図６と図８に示す連結具２は、連結片４の垂直部４Ａの内面を、側壁部２２Ａの内面よりも内側に突出させており、側壁部２２Ａと連結片４との境界部分で、電池セル１１の下側コーナー部を保持する保持部２２Ｃを形成している。この連結具２は、電池セル１１の四隅を含む外周縁を嵌合状態で保持して、電池セル１１を連結具２の定位置に連結できる。
【００３９】
以上の角形電池１は、電池セル１１に連結してなる連結具２に、連結片４を設けているが、角形電池は、電池セルに連結片を設けることもできる。この角形電池の一例を図９に示す。図９に示す角形電池４１は、電池セル１１の外装缶１２の両側面に、下方に突出する連結片４４を設けている。この角形電池４１は、電池セル１１の金属製の外装缶１２の両側面に、垂直部４４Ａと水平部４４ＢとからなるＬ字状の連結片４４を固定して設けている。角形電池４１は、Ｌ字状に折曲された連結片４４の内側に、すなわち、電池セル１１の底面である熱結合面４１Ａと、連結片４４の水平部４４Ｂとの間に、冷却プレート６の側縁部を挿入する連結溝４５を設けている。図に示す連結片４４は、水平部４４Ｂの内面を平滑面としている。ただ、水平部には、前述の摺動機構や弾性押圧片を設けることもできる。以上の連結片４４は、例えば、垂直部４４Ａを、外装缶１２の側面に固定して設けることができる。この連結片４４は、例えば金属製として、金属製の外装缶に溶着して強固に固定できる。さらに、外装缶をプラスチック製とする電池セルにおいては、外装缶に連結片を一体成形して設けることができる。以上の角形電池４１は、図示しないが、絶縁材からなるセパレータを介して積層されて電池積層体とすることができる。
【００４０】
さらに、図１０に示す角形電池５１は、電池セル１１に固定する連結片５４を、上端を電池セル１１の上端面まで延長して、電池セル１１の上端縁に係止して連結する構造としている。この連結片５４は、電池セル１１の側面に沿って、上下方向に延びる垂直部５４Ａを設けると共に、上端部を電池セル１１の上面側に折曲して係止部５４Ｃとし、下端部を電池セル１１の底面側に折曲して水平部５４Ｂとしている。この角形電池５１も、Ｌ字状に折曲された連結片５４の内側に、すなわち、電池セル１１の底面である熱結合面５１Ａと、連結片５４の水平部５４Ｂとの間に、冷却プレート６の側縁部を挿入する連結溝５５を設けている。この連結片５４は、水平部５４Ｂが冷却プレート６から下向きに力を受けても、上端の係止部５４Ｃが電池セル１１の上端に係止されるので、冷却プレート６を確実に保持できる。また、連結片５４の水平部５４Ｂを正確な位置に配置できる特徴もある。それは、電池セル１１の上端縁からの位置で水平部５４Ｂを位置決めできるからである。図に示す連結片５４は、水平部５４Ｂの内面に前述の摺動機構２３を設けると共に、水平部５４Ｂの先端部には弾性押圧片２７を設けている。ただ、連結片は、水平部の内面を平滑面として摺動機構や弾性押圧片を省略することもできる。以上の連結片５４は、金属製とし、あるいは硬質のプラスチック製とすることができる。この連結片５４は、溶着して、あるいは接着して電池セル１１の外装缶の側面に固定できる。この角形電池５１も、図示しないが、絶縁材からなるセパレータを介して積層されて電池積層体とすることができる。
【００４１】
さらに、図１１に示す角形電池６１は、電池セル１１の両側部に連結具６２を固定すると共に、この連結具６２に連結片６４を設けている。図に示す連結具６２は、電池セル１１の側部に連結する装着部６３と、この装着部６３に連結された連結片６４とをプラスチックで一体成形している。装着部６３は、電池セル１１の側面に対向する側壁部６３Ｘを備えており、この側壁部６３Ｘの両側に電池セル１１の積層面１１Ａをカバーする絶縁部６３Ａを連結すると共に、側壁部６３Ｘの上端には電池セル１１の上面をカバーするカバー部６３Ｂを連結している。この装着部６３は、絶縁部６３Ａとカバー部６３Ｂとを互いに連結して、電池セル１１の側部を嵌合する嵌合部６３Ｙとしている。図に示す絶縁部６３Ａは、電池セル１１の積層面１１Ａの側部のみをカバーする形状としているが、絶縁部は、電池セルの積層面の全体をカバーする形状とすることもできる。この連結部は、たとえば、電池セルの両側に連結された状態で、各々の絶縁部で積層面の全体をカバーする形状とすることができる。
【００４２】
さらに、連結具６２は、側壁部６３Ｘの下端に、断面形状をＬ字状とする連結片６４を連結して設けている。Ｌ字状の連結片６４は、垂直部６４Ａと水平部６４Ｂとを直角に連結した形状で、垂直部６４Ａの上端を側壁部６３Ｘの下端に連結すると共に、水平部６４Ｂを熱結合面１Ａと平行な姿勢として、冷却プレート６の底面に位置するように設けている。この角形電池６１も、Ｌ字状に折曲された連結片６４の内側に、すなわち、電池セル１１の底面である熱結合面６１Ａと、連結片６４の水平部６４Ｂとの間に、冷却プレート６の側縁部を挿入する連結溝６５を設けている。この連結片６４も、水平部６４Ｂの内面に前述の摺動機構２３を設けると共に、水平部６４Ｂの先端部には弾性押圧片２７を設けている。ただ、連結片は、水平部の内面を平滑面として摺動機構や弾性押圧片を省略することもできる。以上の連結具６２は、図１１に示すように、電池セル１１の両側部に装着部６３を装着する状態で、電池セル１１の下方に一対の連結片６４を突出させて、一対の連結溝６５が互いに対向する姿勢で配置される。
【００４３】
この角形電池６１は、図１２に示すように、複数の角形電池６１を互いに積層して電池積層体６０とする。複数の角形電池６１は、各々の電池セル１１の積層面１１Ａが互いに対向する姿勢で積層される。この電池積層体６０は、対向する電池セル１１の両側部の間に連結具６２の絶縁部６３Ａが配置されることによって、互いに隣接する電池セル１１同士が絶縁される。図に示す角形電池６１は、電池セル１１の両側部に絶縁部６３Ａを設けているので、互いに隣接する角形電池６１同士の対向する電池セル１１の間には、絶縁部６３Ａの厚さ分の隙間６９が形成される。すなわち、この電池積層体６０は、互いに隣接する電池セル１１の積層面１１Ａの間に隙間６９を形成することにより、隣接する電池セル１１同士を互いに絶縁している。この隙間６９は、各々の電池セル１１を冷却する放熱隙間としても機能する。さらに、図示しないが、絶縁部が、電池セルの積層面の全体をカバーする形状の連結具を備える角形電池は、複数の角形電池を互いに積層する状態では、互いに隣接する電池セルの積層面全体を絶縁部で絶縁する。
【００４４】
さらに、図１１に示す連結具６２は、複数の角形電池６１を互いに積層する状態で、隣接する角形電池６１同士を正確に位置決めできるように、装着部６３の側壁部６３Ｘにガイド片６３Ｄを設けている。この角形電池６１は、図１２に示すように、互いに隣接する角形電池６１同士を、ガイド片６３Ｄを介して位置決めしながら互いに積層する。図に示す連結具６３Ｄは、側壁部６３Ｘの上下に位置して、角形電池６１の積層方向に突出するガイド片６３Ｄを一体成形して設けている。図の側壁部６３Ｘは、互いに逆方向に突出するガイド片６３Ｄを上下に隣接して設けている。これにより、互いに積層される角形電池同士６１は、上下に位置して対向するガイド片６３Ｄ同士を互いに当接させることで上下の位置ずれが防止されると共に、角形電池６１の両側面において同方向に突出するガイド片６３Ｄに挟着される状態で位置決めされて、左右方向の位置ずれが防止される。この構造は、同じ形状の連結具６２を多量生産しながら、電池セル１１の両側に装着して、多数の角形電池６１を位置決めしながら積層できる。ただ、連結具は、側壁部にガイド片と、このガイド片を案内するガイド凹部とを設けて、互いに隣接する連結具同士を位置決めしながら連結することもできる。
【００４５】
ここで、図１２では、１つの電池セル１１の両端部を連結具６２に挿入して角形電池６１とし、複数の角形電池６１を互いに積層して電池積層体６０としている。ただ、電源装置は、図示しないが、複数の電池セルを、前述のセパレータを介して積層して電池積層体とした後、この電池積層体の両側部を連結具に挿入する構造とすることもできる。この連結具は、熱結合面の下方に突出する連結片を有する構造として、電池積層体の下方に連結片で形成される連結溝を設けることができる。
【００４６】
さらに、角形電池は、連結具に対して連結片の上下位置を調整できる構造とすることもできる。図１３に示す角形電池７１は、連結具７２の下端に、連結片７４を、上下位置を調整できる構造で連結している。図の連結片７４は、垂直部７４Ａと水平部７４ＢとをＬ字状に連結した形状としており、水平部７４Ｂを冷却プレート６の底面側に配置して、垂直部７４Ａを連結具７２の下端部に連結している。図に示す連結具７２と連結片７４は、係止機構７３を介して互いの連結位置を調整できるように連結している。図に示す係止機構７３は、係止フック７３Ａと、この係止フック７３Ａを係止構造で連結する係止部７３Ｂとで構成している。図の係止機構７３は、連結片７４の垂直部７４Ａの上端に係止フック７３Ａを設けると共に、連結具７２の側壁部７２Ａの下端部に、この係止フック７３Ａを連結する係止部７３Ｂを設けている。ただ、係止機構は、連結具の側壁部の下端から突出する係止フックを設けて、連結片の上端部にこの係止フックを係止する係止部を設けることもできる。
【００４７】
図１３に示す係止機構７３は、連結具７２の側壁部７２Ａの下端部の内部に、連結片７４の垂直部７４Ａを挿入する挿入部７２Ｄを設けると共に、この挿入部７２Ｄの内面に、複数の係止部７３Ｂを上下に並べて設けている。この係止機構７３は、係止フック７３Ａの連結位置を変更して、連結片７４と連結具７２との相対位置を調整できるように、すなわち、電池セル１１の底面と連結片７４の水平部７４Ｂとで形成される連結溝７５の溝幅（Ｄ）を最適な間隔に調整できるようにしている。図に示す係止部７３Ｂは、下方から挿入される係止フック７３Ａを上方に移動させるが、下方には移動できない構造としている。図に示す係止機構７３は、係止部７３Ｂの上面を水平面として、下面側を傾斜面としており、この傾斜面に沿って係止フック７３Ａを上方に移動できるようにしている。また、係止フック７３Ａは、係止部７３Ｂの水平部に係止される水平部を下面に有すると共に、上面側を傾斜面として、この傾斜面を係止部７３Ｂの傾斜面に沿って移動できるようにしている。この係止機構７３は、連結片７４を上向きに移動させる状態では、係止フック７３Ａの傾斜面を係止部７３Ｂの傾斜面に沿って移動させるが、係止フック７３Ａを下向きに移動させようとすると、係止フック７３Ａの下面の水平部が係止部７３Ｂの上面の水平部に当接して移動が阻止される。したがって、係止フック７３Ａは、係止部７３Ｂに対して上方向には移動できるが下方向には移動できない構造で互いに連結される。この係止機構７３を介して互いに連結される連結具７２と連結片７４は、連結具７２に対する連結片７４の相対位置を節度のある状態で調整できる。したがって、連結溝７５に冷却プレート６を挿入した状態で、連結片７４を連結具７２に向かって押圧して、水平部７４Ｂを介して冷却プレート６を熱結合面７１Ａにより接近する状態で連結して、連結片７４でもって冷却プレート６を押圧状態に保持しながら固定できる。
【００４８】
この構造は、角形電池７１の連結溝７５に冷却プレート６を挿入した状態で連結片７４を上方向に押圧して冷却プレート６の上面を角形電池７１の熱結合面７１Ａに接近できるので、冷却プレート６を理想的に角形電池７１に熱結合できる。とくに、この構造は、連結片７４を連結具７２に対して浅く挿入して連結溝７５の溝幅（Ｄ）を広くする状態で冷却プレート６を連結溝７５に挿入し、角形電池７１の底面側に冷却プレート６を配置した状態で、連結片７４を上方向に押圧して連結溝７５の溝幅（Ｄ）を狭くする方向に押圧できる。このため、図１３に示す角形電池７１は、熱結合面７１Ａと冷却プレート６との間に絶縁性熱伝導シート７６を配設している。この絶縁性熱伝導シート７６は、角形電池７１と冷却プレート６の間で圧縮されて変形して、角形電池７１の底面である熱結合面７１Ａと冷却プレート６の表面に面接触状態で密着する。この角形電池７１は、絶縁性熱伝導シート７６が圧縮される状態で角形電池７１と冷却プレート６に挟着されるように、連結片７４を連結具７２に押圧状態で連結する。さらに、この角形電池は、連結片を連結しない状態の連結具と電池セルとを積層して電池積層体とする状態で、底面に冷却プレートを配置した後、各々の連結具に連結片を連結して、冷却プレートを固定することもできる。
【００４９】
角形電池１を積層した電池積層体３は、図６と図７に示すように、底面に冷却プレート６が配置される。冷却プレート６は、各々角形電池１に設けた連結片４で形成される連結溝５に挿入されて電池積層体３の底面に配置される。電池積層体３の底面に配置される冷却プレート６は、各々の角形電池１の熱結合面１Ａに熱結合状態で連結されて各電池セル１１を冷却する。冷却プレート６は、内部に冷媒を循環させる冷媒路３１を設けている。冷媒路３１は、フレオンや炭酸ガスなどの冷媒が液化された状態で供給され、内部で冷媒を気化させて気化熱で冷却プレート６を冷却する。冷却プレート６の冷媒路３１は、開閉弁３６を介して冷却機構７に連結される。
【００５０】
冷却プレート６を冷媒の気化熱で強制冷却する冷却機構７は、図１に示すように、冷却プレート６から排出される気体状の冷媒を加圧するコンプレッサ３２と、このコンプレッサ３２で加圧された冷媒を冷却して液化させるコンデンサ３３と、このコンデンサ３３で液化された液体を蓄えるレシーバータンク３４と、このレシーバータンク３４の冷媒を冷却プレート６に供給する流量調整弁又はキャピラリーチューブ３５Ａからなる膨張弁３５とを備えている。この冷却機構７は、膨張弁３５を介して液化された冷媒を冷却プレート６に供給し、供給された冷媒を冷媒路３１の内部で気化させて気化熱で冷却プレート６を冷媒する。
【００５１】
図１に示す冷却機構７の膨張弁３５は、冷媒の流量を絞る細い管からなるキャピラリーチューブ３５Ａで、冷媒路３１に供給する冷媒量を制限して冷媒を断熱膨張させる。キャピラリーチューブ３５Ａの膨張弁３５は、冷媒の供給量を、冷却プレート６の冷媒路３１で、冷媒を完全に気化させてガスの状態で排出する量に制限する。コンデンサ３３は、コンプレッサ３２から供給される気体状の冷媒を冷却して液化させる。コンデンサ３３は、冷媒の熱を放熱して液化させるので、車両に設けたラジエータの前に配設される。コンプレッサ３２は、車両のエンジンで駆動され、あるいはモータに駆動されて、冷媒路３１から排出される気体状の冷媒を加圧してコンデンサ３３に供給する。この冷却機構７は、コンプレッサ３２で加圧された冷媒をコンデンサ３３で冷却して液化し、液化された冷媒をレシーバータンク３４に蓄え、レシーバータンク３４の冷媒を冷却プレート６に供給し、冷却プレート６の冷媒路３１の内部で冷媒を気化させて気化熱で冷却プレート６を冷却する。
【００５２】
図１の冷却機構７は、車両に搭載している車内冷房用のコンプレッサ３２とコンデンサ３３とレシーバータンク３４を電源装置の冷却機構７に併用している。この構造は、電池ブロック１０を冷却するために専用の冷却機構を設けることなく、車両に搭載する電源装置を効率よく冷却できる。とくに、電源装置を冷却するための冷却カロリーは、車両の冷房に要する冷却カロリーに比較して極めて小さい。このため、車両の冷房用の冷却機構を電源装置の冷却に併用しても、車両の冷房能力をほとんど低下させることなく、電源装置を効果的に冷却できる。
【００５３】
さらに、冷却機構７は、冷却プレート６の冷却をコントロールする制御回路３７を備えており、電池セル１１の温度を温度センサ（図示せず）で検出して、冷却プレート６の冷却状態をコントロールしている。制御回路３７は、冷却プレート６の流入側をレシーバータンク３４に連結している開閉弁３６を制御する。開閉弁３６は、制御回路３７で開閉されて、冷却プレート６の冷却状態をコントロールする。開閉弁３６が開弁されて、冷却プレート６は冷却状態となる。開閉弁３６が開弁されると、レシーバータンク３４の冷媒が膨張弁３５を介して冷却プレート６に供給される。冷却プレート６に供給された冷媒は、内部で気化されて気化熱で冷却プレート６を冷却する。冷却プレート６を冷却して気化された冷媒は、コンプレッサ３２に吸入されて、コンデンサ３３からレシーバータンク３４に循環される。開閉弁３６が閉弁されると、冷媒が冷却プレート６に循環されず、冷却プレート６は非冷却状態となる。冷却機構７は、電池セル１１の温度があらかじめ設定している冷却開始温度よりも高くなると、冷却プレート６に冷媒を供給して冷却し、電池セル１１が冷却停止温度よりも低くなると、冷却プレート６への冷媒の供給を停止して、電池セル１１をあらかじめ設定している温度範囲にコントロールする。
【００５４】
以上の冷却プレート６は、冷媒の気化熱で低温に冷却するが、冷却プレートは、気化熱によらず冷却することもできる。この冷却プレートは、冷媒路に、低温に冷却されたブラインなどの冷媒を供給して、冷媒の気化熱でなくて、低温の冷媒で直接に冷却プレートを冷却する。冷媒としてブラインを循環させる冷却機構は、ブラインを冷媒の気化熱で冷却する構成としてもよい。とくに、車両に搭載される電源装置においては、車内冷房用に用いる既存の冷却機構をブラインの冷却に利用できる。また、冷却プレートは、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することもできる。
【００５５】
底面に冷却プレート６が配置された電池積層体３は、図７に示すように、両端面に一対のエンドプレート８を配置すると共に、一対のエンドプレート８にバインド具９を連結して電池ブロック１０とする。電池積層体３は、一対のエンドプレート８で両端から挟着される押圧状態でバインド具９が連結されて固定される。したがって、電池ブロック１０は、エンドプレート８とバインド具９とを介して電池積層体３の積層方向にプレスする押圧状態で固定される。
【００５６】
エンドプレート８は、角形電池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３を両端面から挟着して固定している。図３のエンドプレート８は、プラスチック製としている。エンドプレート８は、補強金具を固定して補強することもできる。この構造は、エンドプレート８を補強金具で補強して強固な構造にでき、また、補強金具にバインド具を強固に連結できる特徴がある。ただ、エンドプレートは、全体を金属製とすることもできる。
【００５７】
バインド具９は、図２と図３に示すように、両端にエンドプレート８が積層された電池積層体３の両側面に配置されて、一対のエンドプレート８に固定されて電池積層体３を締結する。バインド具９は、鉄などの金属製で、その両端を折曲すると共に、この折曲部９Ｂを貫通する止ネジ１９でエンドプレート８に固定している。図のバインド具９は、電池積層体３の側面を覆う本体部９Ａと、本体部９Ａの両端で折曲され、エンドプレート８と固定される折曲部９Ｂと、上方で折曲されて電池積層体３の上面を保持する上面保持部９Ｃとを備えている。このバインド具は、上面保持部９Ｃで電池積層体３の上面を保持するので、各々の角形電池１の上下の位置ずれを防止して、角形電池１の熱結合面１Ａを冷却プレート６に熱結合した状態に保持できる。図に示すバインド具９は、電池積層体３の側面に沿う板状とすると共に、開口部９Ｄを開口して全体を軽量化している。ただ、バインド具は、両端のエンドプレートを連結する他の構造、例えば、複数のバーとすることもできる。なお、エンドプレートとバインド具との固定は、止ネジ等で固定する構造のものに限定しない。
【００５８】
さらに、図１と図２に示す電池ブロック１０は、上面を上面プレート３９でカバーしている。上面プレート３９は、絶縁性のプラスチックで成形している。絶縁性のプラスチックは、ナイロン樹脂、エポキシ樹脂などのプラスチックである。図の上面プレート３９は、内部に排出ダクト（図示せず）を設けており、電池セル１１の内圧が上昇して安全弁１６から排出されるガスを、排出ダクトを介して外部に排出する。図の上面プレート３９は、排出ダクトの内部のガスを外部に排出する排出部３９Ａを設けている。
【００５９】
さらに、プラスチック製の上面プレート３９は、図２に示すように、電池ブロック１０の両側部に沿って、各々の電池セル１の両端部に配置される電極端子１５を直列又は並列に接続する複数のバスバー１８を埋設している。これらのバスバー１８は、上面プレート３９をプラスチックで成形する工程でインサートして埋設される。図の上面プレート３９は、電極端子１５との接続部であるバスバー１８の中央部分を表面に露出させるように、バスバー１８の外周部をインサート成形して、複数のバスバー１８を定位置に配置している。上面プレート３９に固定されるバスバー１８は、露出部を電極端子１５に接続して、複数の電池セル１１を所定の接続状態に接続する。上面プレート３９に埋設させるバスバー１８は、上面プレート３９の定位置に強固に固定されて、上面プレート３９を補強する。このように、バスバー１８をインサート成形している上面プレート３９は、バスバー１８が電池セル１１の電極端子１５にレーザー溶接等の溶着によって固定されることにより、バスバー１８を介して電池ブロック１０の上面の定位置に固定される。ただ、上面プレート３９は、必ずしもバスバーを埋設する必要はなく、電池ブロックを構成する複数の電池セルをバスバーで所定の状態に接続した後、電池ブロックの上面に固定することができ、あるいは、電池セルの電極端子と対向する位置にバスバーを配置する貫通孔を設けた上面プレートを電池ブロックの上面に固定した後、電池セルの電極端子にバスバーを接続することもできる。
【００６０】
図１に示す電源装置は、以下の工程で組み立てられる。
（１）図８に示すように、電池セル１１に連結具２を連結して角形電池１とする。
（２）図４に示すように、複数の角形電池１を積層して電池積層体３とする。複数の角形電池１は、互いに隣接する電池セル１１の間に連結具２が介在するように積層される。
（３）図５に示すように、複数の角形電池１が積層された電池積層体３の底面に冷却プレート６を配置する。このとき、冷却プレート６は、図６に示すように、各々の角形電池１の底面側に形成される一対の連結溝５の間に挿入される。連結溝５に挿入される冷却プレート６を、図７に示すように、全ての角形電池１の底面に沿う状態で配置して、熱結合面１Ａに熱結合させる。
（４）図７に示すように、電池積層体３の両端にエンドプレート８を配置する。この状態で、両端のエンドプレート８を電池積層体３の積層方向に治具で押圧し、エンドプレート８の間隔が所定の寸法となるまで圧縮して、この状態に保持する。
（５）電池積層体３を圧縮状態に保持して、バインド具９の両端をエンドプレート８に固定して電池ブロック１０とする。図３のバインド具９は、両端に貫通孔のある折曲部９Ｂを設けている。このバインド具９は、折曲部９Ｂの貫通孔に挿通する止ネジ１９をエンドプレート８の雌ネジ孔にねじ込んでエンドプレート８に固定される。さらに、バインド具９は、図２に示すように、上端の上面保持部９Ｃで電池積層体３の上面を保持する状態で固定される。
（６）バインド具９をエンドプレート８に固定した後、電池ブロック１０を治具から外す。
（７）図２に示すように、電池ブロック１０の上面にトップカバー３９を配置し、互いに積層された角形電池１の電極端子１５をバスバー１８で所定の接続状態に接続する。
【００６１】
以上の工程で、積層される角形電池１は一対のエンドプレート８で圧縮状態に保持される。したがって、電池セル１１が過充電などで膨張しようとしても、両エンドプレート８間の間隔は変化せず、エンドプレート８で電池セル１１の膨張は阻止される。この電池ブロック１０は、バインド具９の両端をエンドプレート８に止ネジ１９で固定するので、バインド具９を強固にエンドプレート８に固定して、バインド具９でエンドプレート８を所定の寸法に保持できる。さらに、この状態において、各々の角形電池１の底面である熱結合面１Ａは、冷却プレート６の上面に接触状態で配置される。したがって、振動等で角形電池１と冷却プレート６が相対的に移動することなく、冷却プレート６に角形電池１の熱結合面１Ａが面接触して熱結合される状態に保持される。
【００６２】
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。
【００６３】
（ハイブリッド車用電源装置）
図１４は、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置９０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９０と、電源装置９０の電池を充電する発電機９４とを備えている。電源装置９０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９０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、たと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９０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９０の電池を充電する。
【００６４】
（電気自動車用電源装置）
また、図１５は、モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置９０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９０と、この電源装置９０の電池を充電する発電機９４とを備えている。電源装置９０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９０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９０の電池を充電する。
【００６５】
（蓄電用電源装置）
さらに、本発明は、電源装置の用途を、車両を走行させるモータの電源には特定しない。本発明の電源装置は、太陽光発電や風力発電等で発電された電力で電池を充電して蓄電する蓄電装置用の電源として使用することができ、あるいは、夜間の深夜電力を利用して電池を充電して蓄電する蓄電装置用の電源として使用することもできる。深夜電力で充電される電源装置は、発電所の余剰電力である深夜電力で充電して、電力負荷の大きくなる昼間に電力を出力して、昼間のピーク電力を小さく制限することができる。さらに、電源装置は、太陽電池の出力と深夜電力の両方で充電する電源としても使用できる。この電源装置は、太陽電池で発電される電力と深夜電力の両方を有効に利用して、天候や消費電力を考慮しながら効率よく蓄電できる。
【００６６】
図１６に示す蓄電装置は、商用電源の深夜電力や太陽電池等の充電用電源８５で電源装置８０の電池を充電し、電源装置８０の電池を放電して負荷８１のＤＣ／ＡＣインバータ８２に電力を供給する。このため、図の蓄電装置は、充電モードと放電モードを備える。充電用電源８５は、充電スイッチ８６を介して電源装置８０に接続されており、ＤＣ／ＡＣインバータ８２は、放電スイッチ８４を介して電源装置８０に接続されている。放電スイッチ８４及び充電スイッチ８６のＯＮ／ＯＦＦは、電源装置８０の制御回路８７によって切り替えられる。充電モードにおいて、制御回路８７は充電スイッチ８６をＯＮに、放電スイッチ８４をＯＦＦに切り替えて、充電用電源８５から供給される電力で電源装置８０の電池を充電する。電源装置８０は、充電が完了して満充電になり、あるいは所定値以上の容量が充電されると、制御回路８７が充電スイッチ８６をＯＦＦに切り換えて充電を停止する。また、放電モードにおいて、制御回路８７は、放電スイッチ８４をＯＮに、充電スイッチ８６をＯＦＦに切り替えて、電源装置８０から負荷８１へ電力を供給する。電源装置８０から電力が供給される負荷８１は、ＤＣ／ＡＣインバータ８２を介して電源装置８０からの電力を電気機器８３に供給する。電源装置８０は、電池の残容量が所定の容量まで低下すると、制御回路８７が放電スイッチ８４をＯＦＦに切り換えて放電を停止する。さらに、蓄電装置は、必要に応じて、充電スイッチ８６と放電スイッチ８４の両方をＯＮにして、負荷８１への電力供給と、電源装置８０への充電を同時に行うこともできる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明に係る電源装置は、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、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。
【符号の説明】
【００６８】
１…角形電池 １Ａ…熱結合面
２…連結具
３…電池積層体
４…連結片 ４Ａ…垂直部
４Ｂ…水平部
５…連結溝
６…冷却プレート
７…冷却機構
８…エンドプレート
９…バインド具 ９Ａ…本体部
９Ｂ…折曲部
９Ｃ…上面保持部
９Ｄ…開口部
１０…電池ブロック
１１…電池セル
１２…外装缶 １１Ａ…積層面
１３…封口板
１４…絶縁材
１５…電極端子
１６…安全弁
１７…開口部
１８…バスバー
１９…止ネジ
２１…絶縁シート部
２２…嵌合部 ２２Ａ…側壁部
２２Ｂ…カバー部
２２Ｃ…保持部
２３…摺動機構
２４…ボールベアリング
２５…摺動溝
２６…開口部
２７…弾性押圧片
２８…押圧部
３１…冷媒路
３２…コンプレッサ
３３…コンデンサ
３４…レシーバータンク
３５…膨張弁 ３５Ａ…キャピラリーチューブ
３６…開閉弁
３７…制御回路
３９…上面プレート ３９Ａ…排出部
４１…角形電池 ４１Ａ…熱結合面
４４…連結片 ４４Ａ…垂直部
４４Ｂ…水平部
４５…連結溝
５１…角形電池 ５１Ａ…熱結合面
５４…連結片 ５４Ａ…垂直部
５４Ｂ…水平部
５４Ｃ…係止部
５５…連結溝
６０…電池積層体
６１…角形電池 ６１Ａ…熱結合面
６２…連結具
６３…装着部 ６３Ｘ…側壁部
６３Ｙ…嵌合部
６３Ａ…絶縁部
６３Ｂ…カバー部
６３Ｄ…ガイド片
６４…連結片 ６４Ａ…垂直部
６４Ｂ…水平部
６５…連結溝
６９…隙間
７１…角形電池 ７１Ａ…熱結合面
７２…連結具 ７２Ａ…側壁部
７２Ｄ…挿入部
７３…係止機構 ７３Ａ…係止フック
７３Ｂ…係止部
７４…連結片 ７４Ａ…垂直部
７４Ｂ…水平部
７５…連結溝
７６…絶縁性熱伝導シート
８０…電源装置
８１…負荷
８２…ＤＣ／ＡＣインバータ
８３…電気機器
８４…放電スイッチ
８５…充電用電源
８６…充電スイッチ
８７…制御回路
９０…電源装置
９３…モータ
９４…発電機
９５…ＤＣ／ＡＣインバータ
９６…エンジン
ＥＶ…車両
ＨＶ…車両
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の角形電池を積層してなる電池積層体で構成される電池ブロックと、この電池ブロックの表面に固定されて、各々の角形電池に熱結合状態に連結される冷却プレートと、この冷却プレートを冷却する冷却機構とを備える電源装置であって、
前記角形電池が、冷却プレートの両側縁に連結される一対の連結片を備えており、
この連結片は、冷却プレートに熱結合される熱結合面から突出する形状であって、その対向面には、前記冷却プレートの両側縁を挿入する連結溝を備え、
前記冷却プレートが連結溝に挿入されて、各々の角形電池の熱結合面に冷却プレートを熱結合状態に連結してなる電源装置。
【請求項２】
前記角形電池が、電池セルと、電池セルに嵌合構造で連結してなる連結具とを備え、この連結具に連結片を設けてなる請求項１に記載される電源装置。
【請求項３】
前記連結具が絶縁材で、各々の電池セルの間に挟着されて隣接する電池セルを絶縁する絶縁シート部と、この絶縁シート部に一体構造であって前記電池セルに嵌合構造で連結してなる嵌合部と有するセパレータである請求項２に記載される電源装置。
【請求項４】
前記連結具がプラスチックでもって、絶縁シート部と嵌合部とを一体的に成形してなるセパレータである請求項３に記載される電源装置。
【請求項５】
前記電池ブロックが、前記電池積層体の積層方向にプレスする押圧状態で固定してなる請求項１ないし４のいずれかに記載される電源装置。
【請求項６】
前記電池ブロックが、前記電池積層体の両端面に配置してなる一対のエンドプレートと、このエンドプレートを連結してなるバインド具とを備え、
前記バインド具でエンドプレートを固定して、一対のエンドプレートの間に電池積層体を配置して角形電池を押圧状態に固定してなる請求項５に記載される電源装置。
【請求項７】
前記冷却機構が、前記冷却プレートから排出される気体状の冷媒を加圧するコンプレッサと、このコンプレッサで加圧された冷媒を冷却して液化させるコンデンサと、このコンデンサで液化された液体の冷媒を蓄えるレシーバータンクと、このレシーバータンクの冷媒を冷却プレートに供給する流量調整弁又はキャピラリーチューブからなる膨張弁とを備え、膨張弁から供給される冷媒を冷却プレートの内部で気化させる気化熱で冷却プレートを冷却するようにしてなる請求項１ないし６のいずれかに記載される電源装置。
【請求項８】
前記電源装置が、車両用の電源装置である請求項１ないし７のいずれかに記載の電源装置。
【請求項９】
前記電源装置が、蓄電用の電源装置である請求項１ないし７のいずれかに記載の電源装置。
【請求項１０】
請求項１ないし８のいずれかに記載される電源装置を備える車両。
【請求項１】
複数の角形電池を積層してなる電池積層体で構成される電池ブロックと、この電池ブロックの表面に固定されて、各々の角形電池に熱結合状態に連結される冷却プレートと、この冷却プレートを冷却する冷却機構とを備える電源装置であって、
前記角形電池が、冷却プレートの両側縁に連結される一対の連結片を備えており、
この連結片は、冷却プレートに熱結合される熱結合面から突出する形状であって、その対向面には、前記冷却プレートの両側縁を挿入する連結溝を備え、
前記冷却プレートが連結溝に挿入されて、各々の角形電池の熱結合面に冷却プレートを熱結合状態に連結してなる電源装置。
【請求項２】
前記角形電池が、電池セルと、電池セルに嵌合構造で連結してなる連結具とを備え、この連結具に連結片を設けてなる請求項１に記載される電源装置。
【請求項３】
前記連結具が絶縁材で、各々の電池セルの間に挟着されて隣接する電池セルを絶縁する絶縁シート部と、この絶縁シート部に一体構造であって前記電池セルに嵌合構造で連結してなる嵌合部と有するセパレータである請求項２に記載される電源装置。
【請求項４】
前記連結具がプラスチックでもって、絶縁シート部と嵌合部とを一体的に成形してなるセパレータである請求項３に記載される電源装置。
【請求項５】
前記電池ブロックが、前記電池積層体の積層方向にプレスする押圧状態で固定してなる請求項１ないし４のいずれかに記載される電源装置。
【請求項６】
前記電池ブロックが、前記電池積層体の両端面に配置してなる一対のエンドプレートと、このエンドプレートを連結してなるバインド具とを備え、
前記バインド具でエンドプレートを固定して、一対のエンドプレートの間に電池積層体を配置して角形電池を押圧状態に固定してなる請求項５に記載される電源装置。
【請求項７】
前記冷却機構が、前記冷却プレートから排出される気体状の冷媒を加圧するコンプレッサと、このコンプレッサで加圧された冷媒を冷却して液化させるコンデンサと、このコンデンサで液化された液体の冷媒を蓄えるレシーバータンクと、このレシーバータンクの冷媒を冷却プレートに供給する流量調整弁又はキャピラリーチューブからなる膨張弁とを備え、膨張弁から供給される冷媒を冷却プレートの内部で気化させる気化熱で冷却プレートを冷却するようにしてなる請求項１ないし６のいずれかに記載される電源装置。
【請求項８】
前記電源装置が、車両用の電源装置である請求項１ないし７のいずれかに記載の電源装置。
【請求項９】
前記電源装置が、蓄電用の電源装置である請求項１ないし７のいずれかに記載の電源装置。
【請求項１０】
請求項１ないし８のいずれかに記載される電源装置を備える車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１３−２５９８２（Ｐ２０１３−２５９８２Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５８８２６（Ｐ２０１１−１５８８２６）
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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