JP2012243689A - 電源装置、電源装置を備える車両並びにバスバー - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成としつつ電池セルの膨張等に起因する電極端子の位置ずれの変化を吸収可能とする。
【解決手段】電極端子１ａを有する複数の電池セル１と、電池セル１同士を積層した状態で、該電池セル１の電極端子１ａ同士を電気的に接続するため、複数の接続穴６ａを開口した金属製のバスバー６と、を備える電源装置であって、バスバー６は、接続穴６ａを開口した面を同一平面としつつ、平面視を波状に形成することができる。これにより、バスバーの形状をほぼ平板状として高さ方向への突出を抑えて小型化を維持しつつ、波形の部分を変形させることで、電池セルの電極端子が水平方向に位置ずれしても、この変化分をバスバーの波形部分の変形によって吸収でき、安定的に電池セルの接続状態を保持できる利点が得られる。
【選択図】図５

Description

本発明は、複数の電池セルをバスバーで接続している電源装置及び電源装置を備える車両並びにバスバーに関し、特にハイブリッド車、燃料電池自動車、電気自動車、電動オートバイ等の電動車両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に最適な電源装置及び電源装置を備える車両並びにバスバーに関する。

電源装置は、多数の電池セルを直列に接続して出力電圧を高く、また並列に接続して充放電電流を大きくできる。したがって、自動車を走行させるモータの電源等に使用される大電流、大出力用の電源装置は、複数の電池セルを直列に接続して出力電圧を高くしている。この種の用途に使用される電源装置は、大きな電流で充放電されるので、複数の電池セルを電気抵抗の小さい金属プレート製のバスバーで接続している。

バスバーは、電池セルの電極端子同士を接続している。一般には、複数の電池セルを積層した状態でバインドバー等により締結して電池積層体とし、隣接する電池セルの電極端子をバスバーに開口された丸穴に挿入して、溶接によって固定される。

しかしながら、電池積層体は大電流での充放電によって電池セルが膨張することがあり、この結果電極端子の位置がずれることが生じる。この結果、電極端子とバインドバーとの接続が外れたり、あるいは電極端子と電池セルの外装缶や封口板との取付位置に負荷がかかり、この部分で破損する可能性があった。特に電池セルを角形電池とする場合、電極端子の取り付け部分は必ずしも強度が十分と言えず、電極端子に強い応力が働くと外装缶内部で破損が生じる可能性がある。このため、電極端子をリジッドなバスバーで強固に固定すると、電池セルの変形に電極端子が追従できず、電極端子の電気接続が損なわれる可能性がある。また、電池セルの変形のみならず、外装缶の製造時の公差等によって、バスバーを電池セルの電極端子に取り付ける際の取り付け位置の誤差の吸収も問題となる。

一方で、電池積層体の変形や外力に対応したバインドバーが提案されている（特許文献１参照）。この蓄電モジュールは、図１５の分解斜視図に示すように波形のバインドバーを用いることで、電極端子が位置ずれしてもバインドバー自体の変形によって変化分を吸収できる。具体的には、蓄電モジュール１５１に設けられたフランジ部１５２を支持台部１５３に押圧する押圧手段として、Ｘ軸方向に延びるバネ性を有する波形座金１５４と、この波形座金１５４をフランジ部１５２の上面に押し付けるＸ軸方向に延びる押さえ板１５５とを用いている。この結果、電池積層体が振動や外力等で上下動し、一部の電池セルが電池積層体の中間で突出しても、上下動分をバインドバーの変形によって吸収できる。

しかしながら、この構成ではバスバーとして波形座金１５４と押さえ板１５５の２枚の金属板を用いる必要があり、バスバーの部品点数が増え構成が複雑化して組み立て工数が増え、コストも上昇する。また、波形とした分、バインドバー構成部分の厚さが大きくなるため、取り付け位置が高くなって電池モジュールのサイズが大きくなるという問題もある。特に近年は電源装置の設置スペースが限られていることから、装置の小型化が強く求められている。

特開２００９−２８３１９３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、簡単な構成としつつ電池セルの膨張等に起因する電極端子の位置ずれの変化を吸収可能とした電源装置及び電源装置を備える車両並びにバスバー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、電極端子１ａを有する複数の電池セル１と、前記電池セル１同士を積層した状態で、該電池セル１の電極端子１ａ同士を電気的に接続するため、複数の接続穴６ａを開口した金属製のバスバー６と、を備える電源装置であって、前記バスバー６は、前記接続穴６ａを開口した面を同一平面としつつ、平面視を波状に形成することができる。これにより、バスバーの形状をほぼ平板状として高さ方向への突出を抑えて小型化を維持しつつ、波形の部分を変形させることで、電池セルの電極端子が水平方向に位置ずれしても、この変化分をバスバーの波形部分の変形によって吸収でき、安定的に電池セルの接続状態を保持できる利点が得られる。

また、第２の側面に係る電源装置によれば、前記バスバー６の波形部分を、前記バスバー６の長手方向において等間隔で形成できる。

さらに、第３の側面に係る電源装置によれば、前記バスバー６の波形部分を、Ｕ字状Ｕに形成できる。

さらにまた、第４の側面に係る電源装置によれば、前記バスバー６が、前記バスバー６の長手方向に沿った側面において、前記接続穴６ａ同士の間に切り込みＣを形成できる。これにより、切り込み部分が折曲され易くなることで、バスバーの水平面内における接続穴同士の間隔を切り込み部分の変形によって調整できる。

さらにまた、第５の側面に係る電源装置によれば、前記バスバー６の長手方向に沿った側面において、前記切り込みＣを設けた部位と対向する側面に、突出部Ｐを設けることができる。これにより、切り込みを設けた部位が幅狭になることを回避し、この部位でバスバーの抵抗値が上がることを抑制できる。

さらにまた、第６の側面に係る電源装置によれば、前記切り込みＣを、前記バスバー６の長手方向に沿った側面において、交互に形成することができる。これにより、切り込み部分の折曲が左右に分散されて、バスバーの変形が偏ることを回避できる。

さらにまた、第７の側面に係る電源装置によれば、前記バスバー６が、前記接続穴６ａを開口した平板状部分６ｂと、前記平板状部分６ｂ同士を接続する接続部分６ｃとで構成され、前記接続部分６ｃの幅は、前記平板状部分６ｂの幅よりも狭く形成することができる。これにより、接続部分を変形させることで接続穴の位置の変化を吸収できる。

さらにまた、第８の側面に係る電源装置によれば、前記接続部分６ｃの厚さを、前記平板状部分６ｂの厚さよりも厚く形成することができる。これにより、幅の狭い接続部分で抵抗値が上昇することを、厚さを厚くすることで回避できる。

さらにまた第９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。

さらにまた、第１０の側面に係るバスバーによれば、電極端子１ａを有する複数の電池セル１同士を積層した状態で、該電池セル１の電極端子１ａ同士を電気的に接続するため、複数の接続穴６ａを開口した金属製のバスバーであって、前記接続穴６ａを開口した面を同一平面としつつ、平面視を波状に形成できる。これにより、バスバーの形状をほぼ平板状として高さ方向への突出を抑えて小型化を維持しつつ、波形の部分を変形させることで、電池セルの電極端子が水平方向に位置ずれしても、この変化分をバスバーの波形部分の変形によって吸収でき、安定的に電池セルの接続状態を保持できる利点が得られる。

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の電池積層体から冷却プレートを外した状態を示す分解斜視図である。 図３の電池積層体からカバー部を外した状態を示す分解斜視図である。 図３の電池積層体の分解斜視図である。 図５に示すバスバーを示す斜視図である。 変形例に係るバスバーを示す斜視図である。 図８（ａ）は実施例２に係るバスバーを示す平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のバスバーを変形させた状態を示す平面図である。 他の変形例に係るバスバーを示す斜視図である。 さらに他の変形例に係るバスバーを示す斜視図である。 さらに他の変形例に係るバスバーを示す斜視図である。 エンジンとモータで走行するハイブリッド車に電源装置を搭載する例を示すブロック図である。 モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示すブロック図である。 蓄電用の電源装置に適用する例を示すブロック図である。 従来の蓄電モジュールを示す分解斜視図である。

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、電源装置を備える車両並びにバスバーを例示するものであって、本発明は電源装置、電源装置を備える車両並びにバスバー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５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から冷却プレート６１を外した分解斜視図、図４は図３の電池積層体５からカバー部２４を外した状態を示す分解斜視図、図５は図３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１に示す例では、４つの電池積層体５で構成される。すなわち、角形電池セル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、このような連結状態にある電池積層連続体１０Ｂを２つ平行に並べて、組電池１０を構成している。

組電池１０を構成する各電池積層体５の斜視図を図２〜図５に示す。電池積層体５は、図５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、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、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を収納する被覆ケース１６とを備えている。
（電池積層体５）

電池積層体５は、図５に示すように複数の角形電池セル１を、絶縁性のセパレータ２を介して積層している。さらに、この電池積層体５の両端面に一対のエンドプレート３を配置している。このように、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。

各電池積層体５は、それぞれ被覆ケース１６で被覆される。また被覆ケース１６は、図３に示すように、これを冷却するための冷却プレート６１上に固定されている。電池積層体５を冷却プレート６１上に固定するための連結構造を備えている。
（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１ａを設けると共に、電極端子１ａ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、リチウムイオン二次電池、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、本発明で用いる電池セルは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５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１ａ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、或いは、直列と並列を組み合わせて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、図５に示すよう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で電池積層体５を挟持している。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。なお、エンドプレートは、樹脂製の材質で製作、或いは、樹脂製からなるエンドプレートを金属製の部材で補強して製作することもできる。
（被覆ケース１６）

この電池積層体５は、図５に示すように、被覆ケース１６に圧入される。ここでは電池セル１を積層状態に維持したまま、すなわち電池積層体５を積層方向に一定以下の厚さとなるよう拘束した状態で、被覆ケース１６内に挿入する。実施例１において被覆ケース１６は、図５の分解斜視図に示すように、上面を開口した有底箱形に形成される。この被覆ケース１６は、金属製として放熱性を高め、また冷却プレート６１との接合面での熱伝導を高めている。その一方で、被覆ケース１６の内面を絶縁して、積層された角形電池セル１間の絶縁を図っている。また必要に応じて、絶縁性を備えつつ熱伝導性を有する熱伝導シート１２を、被覆ケース１６の底面に配置することもできる。このようにして電池積層体５を被覆ケース１６で覆うことで、密閉構造が実現される。なお、この例では被覆ケースを金属製としているが、十分な強度が維持できる場合は、樹脂製等とすることもできる。また、樹脂製の被覆ケースにおいて金属板をインサート成形することで、熱伝導性を向上させることもできる。また樹脂には、ファイバーシートやマイカシート等が好適に利用できる。

実施例１の例では、緩衝部材として電池積層体５の周囲を樹脂で被覆している。ここでは、電池積層体５の表面に樹脂を保持するため、電池積層体５の周囲を被覆ケース１６で囲むことにより、電池積層体５と被覆ケース１６との間に樹脂を注入している。これによって電池積層体５と被覆ケース１６との間の隙間を無くし、電池積層体５の表面が結露して悪影響を与える事態を回避できる。実施例１では、エンドプレート３と被覆ケース１６で防水構造を実現するため、被覆ケース１６で囲まれた領域内で、電池積層体５との隙間に、緩衝部材（図示せず）として充填材を充填している。これによって、電池積層体５の周囲を防水した防水構造が得られる。充填材にはウレタン系樹脂が好適に利用できる。このように充填材でポッティングすることで、隙間を無くし、角形電池セル１の表面を保護し、結露による導通や腐食を回避できる。なお充填材を隙間に行き渡らせ、気泡の発生を回避するよう、充填材の充填時には被覆ケース内を減圧又は負圧とすることが好ましい。あるいは逆に、樹脂を加圧して注入することもできる。樹脂の充填後、樹脂が完全に硬化するまで乾燥させる。
（カバー部２４）

充填材の充填後に、図４に示すようにカバー部２４で上面を閉塞する。ここでは、パッキン等を介して、被覆ケース１６の上面に固定される。カバー部２４の内面には、角形電池セル１の安全弁と連通されたガスダクト２６を設けている。ガスダクト２６を各角形電池セル１の安全弁と連結し、さらにガスダクト２６を外部に配管することで、角形電池セル１の内圧が上昇した際に排出されるガスを、安全に外部に排出できる。またカバー部２４に、バスバー６をインサート成形することもでき、これによってカバー部２４を電池積層体５の天面に接合することによって、各角形電池セル１の電極端子１ａを纏めて結線することが可能となる。またカバー部２４の上面には、電源装置１００を制御するための制御回路を実装した回路基板が配置される。またカバー部に回路基板を一体的に設けてもよい。

このようにして被覆ケース１６で電池積層体５を収納する。被覆ケース１６は、各面を構成する部材を嵌合構造として、嵌合部分を気密に封止することもできる。このような嵌合構造としては、パッキン、Ｏリング、ガスケット等が利用でき、被覆ケース１６を封止できる。
（連結構造）

一方で、電池積層体５及び冷却プレート６１は、電池積層体５を冷却プレート６１上に固定するための連結構造を備えている。連結構造は、図３に示す例では、連結バー５０Ｂで構成される。連結バー５０Ｂは、カバー部２４の側面において垂直方向に延長された断面視コ字状の金属板であり、被覆ケース１６の上面に係止されると共に、冷却プレート６１の底面に係止され、ねじ止めなどにより固定される。この連結バー５０Ｂによって冷却プレート６１を被覆ケース１６の底面に固定する。
（連結バー５０Ｂ）

連結バー５０Ｂは、図３の分解斜視図に示すように、ストリップ条を断面視コ字状に折曲した形状としている。ストリップ条は、十分な強度を発揮できるよう、例えば金属板で構成する。好ましくは、ストリップ条の表面に段差を形成して強度を向上させる。この連結バー５０Ｂの長さは、コ字状の折曲部分で、被覆ケース１６の上面にカバー部２４を、底面に冷却プレート６１を重ねた高さを挟み込める大きさとする。このようにして、連結バー５０Ｂを用いることで冷却プレート６１に容易にプレート連結部を付加できる。特に、冷媒循環機能等を備える冷却プレート６１の形状を複雑化することなく連結機構を追加できる。
（バスバー６）

図５に示すバスバー６の外形を図６の斜視図に示す。この図に示すバスバー６は、平板状の金属板で、複数の接続穴６ａを開口している。この接続穴６ａに角形電池セル１の電極端子１ａを挿入して固定することで、電極端子１ａ同士を電気的に接続する。図６の例ではバスバー６は４個の接続穴６ａを開口しており、４個積層された角形電池セル１を、２個ずつ並列に接続すると共に、これらを直列に接続している。

またバスバー６は、全体を板状としつつ、平面視において波形に形成している。波形は、バスバー６の長手方向においてほぼ等間隔に形成される。このような波形部分は、例えばバスバー６の長手方向に沿った側面において、接続穴６ａ同士の間に切り込みＣを設けることで形成される。切り込み部分を設けることで、この部位でバスバー６が折曲され易くなり、バスバー６の水平面内における接続穴６ａ同士の間隔を切り込み部分の変形によって調整できる。切り込みＣは、バスバー６の長手方向に沿った側面において同一面に設けず、交互に形成する。これによって、切り込み部分の折曲が左右に分散されて、バスバー６の変形が偏ることを回避できる。図６の例では４個の接続穴６ａ同士の間で、図においてバスバー６の上側では中央に１箇所、バスバー６の下側では左右に２箇所、計３箇所に切り込みＣを設けている。
（変形例）

また、切り込みＣが設けられた位置と対向する側に、突出部Ｐを設けてもよい。このような例を変形例として図７の斜視図に示す。ここでは、バスバー６Ｂの長手方向に沿った側面において、切り込みＣを設けた部位と対向する側面に、それぞれ突出部Ｐを設けている。突出部Ｐは、好ましくは切り込みＣの窪み形状と対応する形状に突出される。いいかえると、バスバーに切り欠きの断面とほぼ同じ面積の突出部Ｐを設ける。このようにすることで、バスバーの幅を切り込み部分においてもほぼ一定に維持することができ、板状のバスバーが部分的に幅狭になることで抵抗値が上昇することを回避できる。
（実施例２）

以上の例では、一個のバスバーに４個の接続穴を開口した例を説明したが、接続穴の数はこれに限定されず、３個以下又は５個以上としてもよい。バスバーの接続穴の数や長さは、角形電池セルの直列／並列等の接続形態や角形電池セルの厚さなどに応じて、適宜選択される。図８（ａ）に実施例２として、接続穴６ａの数を２個としたバスバー６Ｃの斜視図を示す。この図に示すバスバー６Ｃは、波形の形状の一形態として、接続穴６ａ同士の間に切り込みとしてスリットＳＬを設けている。このバスバー６Ｃは、図８（ｂ）に示すようにスリットＳＬが狭くなるように変形させることで、接続穴６ａ同士の距離を折曲前のＤから折曲後のＤ’に短くでき、また逆にスリットＳＬが広くなるようにバスバー６Ｃを変形させることで、接続穴６ａ同士の距離を長くできる。このバスバー６Ｃは、接続穴６ａを開口した平板状部分６ｂと、平板状部分６ｂ同士を接続する接続部分６ｃとで構成される。接続部分６ｃは、平板状部分６ｂよりも平面視の幅を狭く形成しているため、この部分でバスバー６Ｃを変形し易くできる。その反面、幅狭となった接続部分６ｃの抵抗値が相対的に高くなる。そこで、図９の変形例に示すバスバー６Ｄのように、接続部分６ｃの厚さを、平板状部分６ｂよりも厚く形成することが好ましい。このようにして厚みを増したことで、相対的に抵抗値を低減できるため、幅狭としたことで上昇する抵抗分を相殺でき、全体としての抵抗値の上昇を抑制できる。このようなバスバー６Ｄは、例えば丸棒の両端を叩いて平板状部分６ｂを構成できる。
（変形例）

また他の例として、波形部分をＵ字状に形成してもよい。例えば図１０の変形例に示すバスバー６Ｅのように接続部分６ｃを、スリットＳＬから連続するように突出させたＵ字状Ｕにすることで、一層変形し易い接続部分６ｃを構成できる。これにより接続部分６ｃの変形によって接続穴６ａの位置の変化を吸収できる。

このようなバスバーは、導電率に優れた材質で構成される。例えば銅やアルミニウム等の金属板が利用できる。またバスバーは、弾性変形し易い素材で構成することが好ましい。例えば、図１１に示すバスバー６Ｆのように金属板の薄板を積層した積層体として、折曲させ易くできる。また板状に限らず、メッシュ状としてもよい。このように弾性変形し易いバスバーは、接続穴の位置の変化を吸収し易くできる。また接続穴に固定された接続端子への負荷を軽減できるので、接続端子や角形電池セルの保護にも有利となる。バスバーと電極端子とは、ねじ止めの他、半田付けや溶接、かしめ等により固定される。

このように、バスバーを弾性変形し易い構成とすることで、バスバーが角形電池セルの積層方向に弾性を持つようになり、角形電池セルの厚さ方向の変化に対応できる。すなわち、バスバーが収縮自在に変形して、角形電池セルの電極端子間距離のばらつきを吸収することが可能となる。特に、バスバーの形状をほぼ平板状として高さ方向への突出を抑えて小型化を維持しつつ、波形の部分を変形させることで、角形電池セルの電極端子が水平方向に位置ずれしても、この変化分をバスバーの波形部分の変形によって吸収でき、安定的に角形電池セルの接続状態を保持できる利点が得られる。

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。なお、電源装置１００は、図示しない外部充電装置を用いて充電することも可能である。
（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。なお、電源装置１００は、図示しない外部充電装置を用いて充電することも可能である。
（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、太陽光発電の電力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発電の電力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、複数の角形電池セル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。

本発明に係る電源装置、電源装置を備える車両並びにバスバーは、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…電源装置
１…角形電池セル；１ａ…電極端子
２…セパレータ
３…エンドプレート
５…電池積層体
６、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆ…バスバー
６ａ…接続穴；６ｂ…平板状部分；６ｃ…接続部分
１０…組電池
１０Ｂ…電池積層連続体
１２…熱伝導シート
１６…被覆ケース
２４…カバー部
２６…ガスダクト
５０Ｂ…連結バー
６１…冷却プレート
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
１５１…蓄電モジュール
１５２…フランジ部
１５３…支持台部
１５４…波形座金
１５５…押さえ板
Ｃ…切り込み；ＳＬ…スリット
Ｐ…突出部；Ｕ…Ｕ字状
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

Claims (10)

1. 電極端子(1a)を有する複数の電池セル(1)と、
   前記電池セル(1)同士を積層した状態で、該電池セル(1)の電極端子(1a)同士を電気的に接続するため、複数の接続穴(6a)を開口した金属製のバスバー(6)と、
   を備える電源装置であって、
   前記バスバー(6)は、前記接続穴(6a)を開口した面を同一平面としつつ、平面視を波状に形成され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、
   前記バスバー(6)の波形部分が、前記バスバー(6)の長手方向において等間隔で形成されてなることを特徴とする電源装置。
3. 請求項１に記載の電源装置であって、
   前記バスバー(6)の波形部分が、Ｕ字状(U)に形成されてな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、
   前記バスバー(6)が、前記バスバー(6)の長手方向に沿った側面において、前記接続穴(6a)同士の間に切り込み(C)を形成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、
   前記バスバー(6)の長手方向に沿った側面において、前記切り込み(C)を設けた部位と対向する側面に、突出部(P)を設けてなることを特徴とする電源装置。
6. 請求項４又は５に記載の電源装置であって、
   前記切り込み(C)が、前記バスバー(6)の長手方向に沿った側面において、交互に形成され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、
   前記バスバー(6)が、
   前記接続穴(6a)を開口した平板状部分と、
   前記平板状部分(6b)同士を接続する接続部分(6c)とで構成され、
   前記接続部分(6c)の幅は、前記平板状部分(6b)の幅よりも狭く形成し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、
   前記接続部分(6c)の厚さが、前記平板状部分(6b)の厚さよりも厚く形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を搭載してなる車両。
10. 電極端子(1a)を有する複数の電池セル(1)同士を積層した状態で、該電池セル(1)の電極端子(1a)同士を電気的に接続するため、複数の接続穴(6a)を開口した金属製のバスバーであって、
    前記接続穴(6a)を開口した面を同一平面としつつ、平面視を波状に形成してなることを特徴とするバスバー。

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