JP6189301B2 - 電源装置及びこれを備える電動車両並びに蓄電装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電池を複数接続した電源装置、及びこの電源装置を備える電動車両及び蓄電装置に関し、特にハイブリッド車、燃料電池自動車、電気自動車、電動オートバイ等の電動車両に搭載されて車両を走行させるモータの電源装置、あるいは家庭用、工場用の蓄電用途等に使用される大電流用の電源に電力を供給する電源装置、及び電源装置を備える電動車両並びに蓄電装置に関する。
複数の電池セルを備える電源装置は、ハイブリッド自動車や電気自動車等、車両用の電源装置や、工場用、家庭用等の蓄電システムの電源等に利用されている（例えば特許文献１参照）。このような電源装置の一例を図１５の斜視図に示す。この図に示す電源装置は、図１６の分解斜視図に示すように、多数の電池セル１５０１を、絶縁性のスペーサ１５１５を介して積層した電池積層体１５０２の端面に、それぞれエンドプレート１５０３を配置し、エンドプレート１５０３同士をバインドバー１５０４で締結している。各電池セル１５０１は、内部の圧力が上昇した際に開弁して内部のガスを排出するためのガス排出弁を、上面に設けている。さらに電池積層体１５０２の上面には、このようにして排出されたガスを案内するためのガスダクト１５０６を配置している。ガスダクト１５０６の下面には、各電池セル１５０１のガス排出弁と対応する位置にそれぞれ、連結開口を開口している。加えて、ガスダクト１５０６の上面には、電池セル１５０１の電圧等を監視するための保護回路や制御回路等の電子回路を実装した回路基板１５０９が配置されている。このような回路基板は、実装効率を高めるため両面基板が利用されることも多い。さらにその上面は、トップカバーで被覆される。
以上の電源装置は、図１７の垂直断面図に示すように、電池積層体１５０２の上面に、ガスダクト１５０６と、回路基板１５０９と、カバーが積層される状態となる。一方、電源装置は設置のための占有スペースを極力小さくする観点から、外観を極力小型化することが求められている。例えば車載用途においては、車両内の限られたスペースに効率よく電源装置を配置する必要があることから、基板サイズや配置させる姿勢等の制約を受ける。
しかしながら、回路基板１５０９に実装される電子部品１５５１には、背の高い素子もある。この結果、回路基板１５０９に実装された電子部品１５５１が、その下面に配置されるガスダクト１５０６と干渉する虞が生じる。これを回避するためには、ガスダクト１５０６の上面と回路基板１５０９との間ｄxを離間させる必要が生じ、このため回路基板１５０９の固定位置が高くなり、結果として電源装置の高さが大きくなるという問題があった。
特開２０１１−１５４９８５号公報
本発明は、従来のこのような問題点を解決すべくなされたものである。本発明の主な目的は、必要な電子部品を回路基板に実装させつつも、電源装置の高さを極力小さくした電源装置及びこれを備える電動車両並びに蓄電装置を提供することにある。
 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、本発明の電源装置によれば、外装缶の内部が高圧になったことに反応して開弁可能なガス排出弁を備える複数枚の電池セルと、前記電池セルを複数枚積層した電池積層体の、前記ガス排出弁を設けた面に配置される、前記電池セルの積層方向に延長されたガスダクトと、前記ガスダクトの上面に固定され、前記電池セルの積層方向と交差する方向における幅が該ガスダクトよりも広い回路基板とを備える電源装置であって、前記回路基板は、電子回路を構成する第一部品と、前記第一部品よりも高さの低い第二部品を実装しており、前記回路基板は、該回路基板上で前記ガスダクトと対向する領域である第二領域と、該回路基板上で前記第二領域以外の領域である第一領域とを有しており、前記第一領域に、前記第一部品を実装すると共に、前記第二領域に、前記第二部品を実装することができる。上記構成により、電源装置の高さが高くなるガスダクトと回路基板との重複領域において、高さの高い電子部品を排除することで、ガスダクトと回路基板とを必要以上に離間させる必要をなくし、もって電源装置が高くなることを回避できる。
また、他の電源装置によれば、前記第一領域及び前記第二領域を、前記回路基板の、前記電池セルの積層方向に沿って平行に配置することができる。
さらに、他の電源装置によれば、前記第二領域が、前記回路基板の、前記電池セルの積層方向と垂直な幅方向における中心に配置され、前記第二領域の両側に前記第一領域をそれぞれ配置することができる。
さらにまた、他の電源装置によれば、前記回路基板が、前記ガスダクトと、距離ｄを隔てて離間されており、前記第一部品の高さａ1と、前記第二部品の高さａ2との間で、ａ2＜ｄ＜ａ1の関係が成立する。
さらにまた、他の電源装置によれば、前記ガスダクトの延長方向における断面を、横長の矩形状に形成できる。
さらにまた、他の電源装置によれば、前記回路基板が、両面基板であって、前記ガスダクトとの対向面の裏面側にも、電子回路を構成する第三部品を実装することができる。
さらにまた、他の電源装置によれば、前記第一部品を、コイル又はパワー系素子とできる。
さらにまた、他の電源装置によれば、さらに前記電池積層体の端面にそれぞれ配置されるエンドプレートと、前記エンドプレート同士を締結する締結手段とを備えており、前記締結手段を、前記電池積層体の上面において、前記ガスダクトの固定に兼用することもできる。
さらに、本発明に係る車両によれば、上記の電源装置を備えることができる。この車両は、前記電源装置から電力供給される走行用のモータと、前記電源装置及び前記モータを搭載してなる車両本体と、前記モータで駆動されて前記車両本体を走行させる車輪とを備える。
さらに、本発明に係る蓄電装置によれば、上記の電源装置を備えることができる。この蓄電装置は、前記電源装置への充放電を制御する電源コントローラを備えており、前記電源コントローラでもって、外部からの電力により前記電源装置への充電を可能とすると共に、前記電源装置に対し充電を行うよう制御することができる。
本発明の実施の形態１に係る電源装置を示す分解斜視図である。 図１の電源装置の垂直断面図である。 図１の電源装置の平面図である。 本発明の実施の形態２に係る電源装置を示す垂直断面図である。 本発明の実施例１に係る電源装置の斜視図である。 図５に示す電源装置のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 図５に示す電源装置のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面に相当する一部拡大断面図である。 図５の電源装置を斜め下方から見た斜視図である。 図５に示す電源装置の分解斜視図である。 図９に示す電源装置の電気積層体の分解斜視図である。 電池セルを示す斜視図である。 図１１Ａの電池セルのガス排出弁が開弁した状態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。 蓄電装置に電源装置を使用する例を示すブロック図である。 従来の電源装置を示す斜視図である。 図１５の電源装置の分解斜視図である。 図１５の電源装置の垂直断面図である。
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電動車両並びに蓄電装置を例示するものであって、本発明は電源装置及びこれを備える電動車両並びに蓄電装置を以下のものに特定しない。なお、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る電源装置１００の分解斜視図を図１に、図１の電源装置１００の垂直断面図を図２に、図１の電源装置１００の平面図を図３に、それぞれ示す。図１に示す電源装置１００は、複数枚の電池セル１と、電池セル１同士の間に介在されるスペーサ１５と、電池セル１とスペーサ１５とを交互に積層した電池積層体２の各端面にそれぞれ配置されるエンドプレート３と、エンドプレート３同士を締結する締結手段と、電池積層体２の上面に配置されるガスダクト６と、ガスダクト６の上面に配置される回路基板９とを備える。
スペーサ１５は、電池セル１同士を絶縁するため、絶縁性の部材で構成される。またエンドプレート３は、電池積層体２を積層した状態で締結するため、金属製等の剛性の高い部材で構成される。さらに締結手段４は、同様に剛性の高い金属板等で構成される。ここでは、金属板を断面視コ字状に折曲して、端部をエンドプレート３にねじ止め等により固定している。また締結手段は、電池積層体２の締結のみならず、電池積層体２の上面にガスダクト６を固定する部材として兼用することもできる。ここでは、電池積層体２を側面で締結する締結手段４に加えて、電池積層体２の上面に第二締結手段５を設けている。
（電池セル１）
また各電池セル１は、角形の外装缶１ａを有している。外装缶１ａの上面にガス排出口１２を開口し、さらにガス排出口１２をガス排出弁１１で閉塞している。ガス排出弁１１は、外装缶１ａの内圧が高くなったことに反応して、開弁するよう構成される。
（ガスダクト６）
ガスダクト６は、電池セル１の積層方向に延長された中空状の筒体であり、端部にダクト排出部６ｘを開口している。ガスダクト６の底面側には、各電池セル１のガス排出弁１１と対応する位置に、連結開口が開口されている。連結開口はそれぞれ、ガス排出弁１１が開弁された状態でガス排出口１２と連通され、電池セル１から排出される高圧のガスが、ガスダクト６内に案内されるよう構成されている。さらにガスダクト６の内部は、一方の端部を閉塞し、他方の端部にダクト排出部６ｘを開口させている。ダクト排出部６ｘは、ガス排出路３６と連結されて、ガスを安全に外部に排出する。このガスダクトは、各連結開口がガス排出弁と連通するように位置決めして、電池積層体２の上面に固定されている。図２の例では、ガスダクト６の延長方向における断面を、横長の矩形状に形成している。ただガスダクトの内部形状は、管状、あるいは逆Ｕ字状やＵ字状等、任意の形状とできる。
（回路基板９）
さらにガスダクト６の上面には、電子回路を実装した回路基板９が固定されている。回路基板９に実装される電子回路は、電池セルの電圧等を監視するための保護回路や制御回路等とできる。回路基板９は、ガスダクト６の長手方向の長さよりも短く、かつ長手方向と交差するガスダクト６の幅方向においては、ガスダクト６よりも幅広に形成されている。また回路基板９は、図２に示すようにガスダクト６の上面から距離ｄを隔てて離間して固定されている。
（第一部品５１、第二部品５２）
この回路基板９には、電子回路を構成する第一部品５１と第二部品５２とを実装している。第二部品５２は、第一部品５１よりも背の高さを低くした電子部品である。また回路基板９は、図３の平面図に示すように、ガスダクト６と対向する面において、このガスダクト６と重複しない第一領域９ａと、ガスダクト６と重複する第二領域９ｂとを有している。この第一領域９ａに、第一部品５１を実装すると共に、第二領域９ｂに、第二部品５２を実装している。このようにすることで、図２の断面図に示すように、電源装置の高さが高くなるガスダクト６と回路基板９との重複領域において、高さの高い電子部品を排除することで、ガスダクト６と回路基板９とを必要以上に離間させる必要をなくし、もって電源装置が高くなることを回避できる。
図２の例において、回路基板９とガスダクト６との離間距離をｄとし、第一部品５１の高さａ1、第二部品５２の高さａ2とすると、ａ2＜ｄ＜ａ1の関係が成立する。
第一部品５１は、背の高い電子部品、例えばコイルを含む素子やＤＣ／ＡＣコンバータを構成するのパワー系素子、電解コンデンサ等とする。これにより、このような嵩高い電子部品も、電源装置内に外形の大型化を回避しつつ効率よく配置できる。また、パワー系素子は発熱量も大きいため、放熱性の点からもスペースに余裕のある空間に配置することは有利となる。
また図３の例では、第一領域９ａと第二領域９ｂは、回路基板９の、電池セル１の積層方向に沿って平行に配置されている。ここでは、第二領域９ｂを、回路基板９の、電池セル１の積層方向と垂直な幅方向における中心に配置している。さらに第二領域９ｂの両側に、第一領域９ａがそれぞれ配置されている。このようにすることで、回路基板９をバランスよくガスダクト６上に配置して固定できる。
（実施の形態２）
また、上記の例では回路基板９の一面（図２において回路基板９の下面側）にのみ、電子部品を実装する例を示したが、この例に限られず、回路基板をその両面に電子部品を実装可能な両面基板とすることもできる。このような例を実施の形態２として図４に示す。この図に示す電源装置２００の例では、回路基板９’の上面側にも、電子部品である第三部品５３を実装している。第三部品５３を実装する回路基板９’の上面側は、ガスダクト６等による制約がないため、任意の位置に実装することが可能である。ただ、余り高い部材を実装すると、回路基板を閉塞するトップカバーと回路基板との間隔が広くなって、電源装置の大型化を招くため、この点に配慮して第三部品の許容高さを設計する。
このようにして、回路基板上のガスダクトと干渉する位置には、高さの低い電子部品を実装し、干渉しない位置には、より背の高い電子部品を実装することで、空間を有効に利用した部品配置が可能となり、ガスダクトと回路基板との離間距離を抑制できるので、全体として電源装置の高さを低く抑えることが可能となる。また、第二領域に配置する第二部品として、発熱量の大きい電子部品を選択することで、より上部空間に余裕のある第二領域にて発熱させることで、放熱性を高められる効果も得られる。
（実施例１）
以下、本発明の実施例１に係る電源装置として車載用の電源装置に適用した例を、図５〜図１１Ｂに基づいて説明する。これらの図において、図５は電源装置１０００の斜視図、図６は図５の電源装置１０００のＶＩ−ＶＩ線断面図、図７は図５の電源装置１０００のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面に相当する一部拡大断面図、図８は図５の電源装置１０００を斜め下方から見た斜視図、図９は図５の電源装置１０００の分解斜視図、図１０は電池積層体２の分解斜視図、図１１Ａは電池セル１の斜視図、図１１Ｂは図１１Ａの電池セル１のガス排出弁１１が開弁した状態を示す斜視図を、それぞれ示している。これらの図に示す電源装置１０００は、主として、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド車や、モータのみで走行する電気自動車等の電動車両の電源に好適である。ただ、本発明の電源装置は、ハイブリッド車や電気自動車以外の車両に使用したり、あるいは電動車両以外の大出力が要求される用途にも使用できる。
図５〜図１１Ｂに示す電源装置１０００は、ガス排出弁１１を有するガス排出口１２を封口板１０に設けている複数の電池セル１と、これらの電池セル１を積層してなる電池積層体２と、この電池積層体２の一面に、各電池セル１のガス排出口１２と連結するように固定されたガスダクト６とを備えている。さらに電源装置１０００は、電池積層体２の両端面に配置されたエンドプレート３と、エンドプレート３に固定されて、このエンドプレート３を介して電池積層体２を積層方向に締結する締結手段４を備える。締結手段４はさらに、電池積層体２の一面であって、ガスダクト６が固定される面に対向して配置されるようにエンドプレート３に固定されると共に、このエンドプレート３を介して電池積層体２を積層方向に締結する第二締結手段５を備えている。図９の電源装置１０００は、この第二締結手段５を介して、ガスダクト６を電池積層体２の定位置に配置している。
（電池積層体２）
図５〜図１１Ｂに示す電源装置１０００は、外形を角形とする複数の電池セル１を積層して電池積層体２としている。各電池セル１は、角形の外装缶１ａを有しており、この外装缶１ａの内部で発生したガスを排出するためのガス排出弁１１を備えている。電池セル１は、ガス排出弁１１からガスを排出するためのガス排出口１２を外装缶１ａの表面に設けている。図１０に示す電池積層体２は、複数の電池セル１を、封口板１０を略同一面に配置する姿勢で積層して、複数のガス排出口１２を第１の表面２Ａに配置している。また電池積層体２は、ガス排出弁１１を設けている封口板１０を上面とする姿勢で、複数の電池セル１を積層している。
（電池セル１）
電池セル１は、図１０及び図１１Ａの斜視図に示すように、厚さに比べて幅が広い、言い換えると幅よりも薄い角形の電池としている。この電池セル１を複数枚、厚さ方向に積層して電池積層体２とする。各電池セル１は、リチウムイオン二次電池である。ただし、電池セルは、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の二次電池とすることもできる。図１０の電池セル１は、幅の広い両表面を四角形とする電池で、両表面を対向するように積層して電池積層体２としている。各電池セル１は、上面である封口板１０の両端部に正負の電極端子１３を突出して設けて、中央部にはガス排出弁１１のガス排出口１２を設けている。角形の電池セル１は、底を閉塞する筒状に金属板をプレス加工している外装缶１ａの開口部を、封口板１０で閉塞して密閉している。封口板１０は平面状の金属板で、その外形を外装缶１ａの開口部の形状としている。この封口板１０はレーザ溶接して外装缶１ａの外周縁に固定されて外装缶１ａの開口部を気密に閉塞している。外装缶１ａに固定される封口板１０は、その両端部に正負の電極端子１３を固定しており、さらに正負の電極端子１３の中間にはガス排出口１２を設けている。ガス排出口１２の内部にはガス排出弁１１を設けている。
（ガス排出弁１１）
ガス排出弁１１は、通常時では図６の断面図に示すようにガス排出口１２を閉塞している。一方、電池セル１の内圧が設定圧力よりも高くなると、ガス排出弁１１が開弁される。すなわち、外装缶１ａの内圧が所定の圧力に達すると、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すようにガス排出弁１１が破断されて、ガス排出口１２を開放させる。ガス排出弁１１が開弁されると、ガス排出口１２を介して電池セル１の内部が外部に開放され、内部のガスを放出して内圧の上昇が防止される。
図１１Ａの例では、封口板１０の長手方向の中心に、トラック状に破断部１２Ａを形成してガス排出弁１１としている。このガス排出弁１１は、設定圧力で破断部１２Ａが破断されてトラック状のガス排出口１２を開弁させる。トラック状のガス排出口１２は、その長手方向が、封口板１０の長手方向と一致する姿勢に形成される。
さらにガス排出口１２の長手方向の中心にも、第二破断部１２Ｂを設けている。そして、第二破断部１２Ｂを、トラック状破断部１２Ａよりも破断し易くしている。具体的には、封口板１０の厚さを肉薄にすることでトラック状破断部１２Ａ及び第二破断部１２Ｂを形成しつつ、第二破断部１２Ｂの厚さを、トラック状破断部１２Ａよりも薄くなるように構成する。これによって、肉薄とすることで強度を弱くした第二破断部１２Ｂが、トラック状破断部１２Ａよりも先に破断される。この結果、図１１Ｂに示すように第二破断部１２Ｂで破断されたガス排出弁１１は、中央部分から裂けるようにして観音開き状に開弁される。この構成は、ガス排出弁１１の開弁動作を無理なく確実に行える利点が得られる。
また、破断されたガス排出弁１１は、封口板１０から分離しないままとすることが好ましい。このため、トラック状破断部１２Ａは、その端縁部分を他の部分よりも肉厚とすることが好ましい。これにより、ガス排出弁１１とガス排出口１２との連結は、ガス排出弁１１の端縁部分で破断され難くなって、ガス排出弁１１を構成する金属片がガスダクト６内に侵入する可能性を低減できる。すなわち、破断部を構成する薄肉部を、中央の第二破断部１２Ｂで薄く、周囲のトラック状破断部１２Ａで厚くし、特にガス排出弁１１の付け根の部分で厚くする。これにより、高圧時にガス排出口１２の中央で破断して開弁し易くすると共に、付け根の部分を残して、ガス排出弁１１が外装缶１ａから引き千切られる可能性を低減できる。
なお図１１Ａの例では、ガス排出弁１１を封口板１０と一体的に形成しているが、ガス排出弁を別部材とし、溶接や接着等により封口板に予め開口されたガス排出口に固定することも可能であることはいうまでもない。
積層される複数の電池セル１は、正負の電極端子１３を接続して互いに直列及び／又は並列に接続される。電源装置は、隣接する電池セル１の正負の電極端子１３を、バスバー１４を介して互いに直列及び／又は並列に接続する。隣接する電池セルを互いに直列に接続する電源装置は、出力電圧を高くして出力を大きくでき、隣接する電池セルを並列に接続して、充放電の電流を大きくできる。
図９と図１０に示す電池積層体２は、１２個の電池セル１を、スペーサ１５を介して互いに積層しており、これらの電池セル１を直列に接続している。図の電池積層体２は、互いに隣接する電池セル１同士を逆向きに並べており、その両側において隣接する電極端子１３同士をバスバー１４で連結して、隣り合う２個の電池セル１を直列に接続して、すべての電池セル１を直列に接続している。ただ、本発明は、電池積層体を構成する電池セルの個数とその接続状態を特定しない。
（スペーサ１５）
電池積層体２は、図１０に示すように、積層している電池セル１の間にスペーサ１５を挟着している。スペーサ１５は、隣接する電池セル１を絶縁する。図に示すスペーサ１５は絶縁シートである。この絶縁シートには、例えば、プラスチックシートが使用できる。プラスチック製の絶縁シートからなるスペーサ１５は、厚さを薄くできるので、電池積層体２の全長を短くして全体をコンパクトにできる特徴がある。ただ、スペーサには、プラスチックを板状に成形したものも使用できる。このスペーサは、電池セルを嵌着して定位置に配置する形状として、隣接する電池セルを位置ずれしないように積層できる。また、プラスチックで成形されるスペーサは、空気等の冷却気体を通過させる冷却隙間を表面に設けて、電池セルを冷却することもできる。この構造は、冷却隙間に空気を強制送風させて、電池セルの外装缶１ａを直接に効率よく冷却できる。さらに、熱伝導率の小さい材質のプラスチックで成形されるスペーサは、隣接する電池セルの熱暴走を効果的に防止できる効果もある。
以上のように、スペーサ１５で絶縁して積層される電池セル１は、外装缶１ａをアルミニウム等の金属製にできる。ただ、電池積層体は、必ずしも電池セルの間にスペーサを介在させる必要はない。例えば、電池セルの外装缶１ａを絶縁材で成形し、あるいは電池セルの外装缶１ａの外周を絶縁カバーや絶縁塗料等で被覆する等の方法で、互いに隣接する電池セル同士を絶縁することによって、スペーサを不要とできるからである。さらに、電池セルの間にスペーサを介在させない電池積層体は、電池セルの間に冷却風を強制送風して電池セルを冷却する空冷式を採用することなく、冷媒等を用いて直接冷却する方式を採用して電池セルを冷却できる。
（エンドプレート３）
電池積層体２の両端面には一対のエンドプレート３を配置して、一対のエンドプレート３で両端から挟着して電池積層体２を締結している。エンドプレート３は、電池セル１の外形と同じ形状と寸法の四角形として、積層している電池積層体２を両端面から挟着している。図９のエンドプレート３は、全体を金属で製作している。金属製のエンドプレートは、全体を強固にして安定して電池積層体を両端から挟持できる。ただ、エンドプレートは、全体をプラスチック製とすることも、あるいはプラスチック製の本体部に補強金具を固定して補強する構造とすることもできる。
図に示すエンドプレート３は、締結手段４や第二締結手段５を定位置に固定できるように、外側表面に締結手段４と第二締結手段５の嵌着凹部３Ａ、３Ｂを設けている。図のエンドプレート３は、締結手段４を定位置に配置して固定するために、外側表面の四隅のコーナー部に、締結手段４の両端に設けた連結部４Ｂを嵌着する連結凹部３Ａを設けている。図に示すエンドプレート３は、この嵌着凹部３Ａの形状を締結手段４の連結部４Ｂを嵌着できる形状としている。さらに、エンドプレート３は、第二締結手段５を定位置に配置して固定するために、外側表面の上端部に、第二締結手段５の両端に設けた連結部５Ｂを嵌合させる嵌着凹部３Ｂも設けている。図に示すエンドプレート３は、この嵌着凹部３Ｂの形状を第二締結手段５の連結部５Ｂを嵌合できる形状としている。
さらに、図に示すエンドプレート３は、締結手段４と第二締結手段５の両端部を固定する止ネジ１８、１９をねじ込む雌ネジ孔３ａ、３ｂを外周面に設けている。図に示すエンドプレート３は、電池積層体２の両側面２Ｂの上端部に配置される一対の締結手段４を固定する止ネジ１８を挿通する雌ネジ孔３ａを、エンドプレート３の上面の左右の両端部に設けている。また、エンドプレート３は、電池積層体２の両側面２Ｂの下端部に配置される一対の締結手段４を固定する止ネジ１８を挿通する雌ネジ孔３ｂを、エンドプレート３の両側面の下端部に設けている。さらに、エンドプレート３は、電池積層体２の第１の表面２Ａに配置される第二締結手段５を固定する止ネジ１９を挿通する雌ネジ孔３ｂを、エンドプレート３の上面の中央部に設けている。以上の構造は、エンドプレート３にねじ込まれる止ネジ１８、１９の軸方向と電池積層体２の積層方向とが交差する方向となる。このため、電源装置が外部から力を受けて振動する状態において、エンドプレート３にねじ込まれる止ネジ１８、１９の軸部に作用するせん断力を低減して、止ネジ１８、１９を保護しながら、より強固な連結強度を実現できる。また、止ネジ１８、１９の全長をエンドプレート３の厚さよりも大きくして、すなわち、止ネジ１８、１９の全長を長くして、より強固に連結できる特徴もある。
（締結手段４）
締結手段４は、図５と図８に示すように、電池積層体２の積層方向に延長されており、両端がエンドプレート３に固定されて、電池積層体２を積層方向に締結する。図に示す締結手段４は、電池積層体２の第１の表面２Ａと異なる両側面２Ｂに対向して配置されている。このように、締結手段４を電池積層体２の両側面２Ｂに配置して締結する構造は、複数の電池セル１をより確実に積層方向に締結できる。ただ、締結手段は、必ずしも電池積層体の両側面に配置する必要はない。締結手段は、電池積層体の両側面に加えて上面や底面に配置することも、両側面に配置することなく、上面や底面にのみ配置することもできる。
締結手段４は、電池積層体２の表面に沿う所定の幅と所定の厚さを有する金属板である。この締結手段４には、鉄等の金属板、好ましくは、鋼板が使用できる。金属板からなる締結手段４は、バインド部４Ａの両端に、エンドプレート３に連結する連結部４Ｂを設けている。図の締結手段４は、その両端部を、エンドプレート３の外側面に沿うようにほぼ直角に折曲加工して、連結部４Ｂを設けている。この締結手段４は、両端の連結部４Ｂをエンドプレート３に連結することにより、締結手段４の連結部４Ｂが電池積層体２の両端に配置された一対のエンドプレート３に係止され、一対のエンドプレート３が所定の間隔となるようにして、電池積層体２を両端から挟着している。図９の締結手段４は、エンドプレート３の四隅部に設けた嵌着凹部３Ａに連結部４Ｂを連結して、４本の締結手段４で一対のエンドプレート３を連結している。したがって、締結手段４の連結部４Ｂは、エンドプレート３の嵌着凹部３Ａに沿うように折曲加工されている。さらに、締結手段４は、その両端部を止ネジ１８でエンドプレート３に固定している。図の締結手段４は、バインド部４Ａの両端部に、止ネジ１８を挿入する貫通孔を開口して設けている。締結手段４は、両端の連結部４Ｂをエンドプレート３の嵌着凹部３Ａに連結する状態で、貫通孔に止ネジ１８を挿入し、この止ネジ１８をエンドプレート３の外周面に設けた雌ネジ孔３ａにねじ込んで一対のエンドプレート３に固定している。
この構成によると、上述の通り、エンドプレート３にねじ込まれる止ネジ１８、１９の軸方向と電池積層体２の積層方向とが交差する方向となり、止ネジ１８、１９を保護しながら、より強固な連結強度を実現できるが、これに加え、締結手段４の連結部４Ｂがエンドプレート３に係止される構成とすることで、電池積層体２の積層方向に対しても、強固な連結強度を実現することができる。また、この構成では、止ネジ１８、１９が電池積層体２の積層方向に位置しないので、電源装置の大型化を抑制することができる。具体的には、エンドプレート３の寸法は、電池セル１の外装缶１ａの大きさと同程度であるため、エンドプレート３の上下方向には、電池セル１の電極端子１３の寸法分だけ余裕があり、上記構成とすることで、電源装置の大型化を抑制することができる。
さらに、図６と図９に示す締結手段４は、バインド部４Ａの横断面形状をＬ字状として、電池積層体２の四隅のコーナー部に配置している。この形状のバインド部４Ａは、内面を電池積層体２のコーナー部に沿う状態で配置して、互いに積層される電池セル１の上下左右の振動を抑制できる。それは、電池積層体２の側面２Ｂに沿う垂直部で電池セル１の左右方向の振動を防止し、電池積層体２の上面と底面に沿う水平部で電池セル１の上下方向の振動を防止できるからである。さらに、横断面形状をＬ字状とすることで、バインド部４Ａの曲げ強度を強くできる特徴もある。ただ、締結手段は、必ずしもすべてのバインド部の横断面形状をＬ字状とする必要はなく、上側の締結手段のみ横断面形状をＬ字状として、電池積層体の上側のコーナー部に配置することも、下側の締結手段のみ横断面形状をＬ字状として、電池積層体の下側のコーナー部に配置することもできる。また、締結手段は、必ずしも電池積層体のコーナー部に沿って配置する必要はなく、電池積層体の両側面に沿って配置することも、両側面と底面に沿って配置することもできる。さらにまた、締結手段は、電池積層体の側面に沿う板状とすることもできる。板状のメイン固定具は、開口部を開口することもできる。
（ガスダクト６）
ガスダクト６は、ガス排出弁１１から放出されるガスを電源装置の外部に案内するように、各電池セル１のガス排出口１２と対向する姿勢で、電池積層体２の上面である第１の表面２Ａに配置されている。ガスダクト６は、高圧、高温のガスが排出された際に破壊されない十分な強度に設計され、好ましくは耐熱性、耐薬品製に優れたプラスチック製、例えば、ポリブチレンテレフタラート製とすることができる。ただ、ガスダクトは、ナイロン樹脂、エポキシ樹脂等のプラスチック製とすることもできる。なお、ガスダクトを樹脂で成形する構成には、加工性に優れ、設計上の制約が少ないという利点がある。
図６と図７に示すガスダクト６は、中空状に形成されており、電池積層体２との対向面であって、各電池セル１のガス排出口１２と対向する位置に、ガス排出口１２に連結される連結開口６ｂを設けている。図に示すガスダクト６は、内部に柱状のガス経路４６を設けており、電池セル１のガス排出口１２から排出されるガスを、連結開口６ｂを通過させてガス経路４６に流入するようにしている。
（ダクト排出部６ｘ）
さらに、ガスダクト６は、図７ないし図９に示すように、一方の端部に、ガスダクト６の内部のガスを外部に排出するダクト排出部６ｘを設けている。図に示すガスダクト６は、上面から突出する中空の凸部に、内部のガス経路４６に連通してなる筒状のパイプを連結してダクト排出部６ｘとしている。図７に示すガスダクト６は、このダクト排出部６ｘに外部のガス排出路３６を連結して、ガスダクト６から流入されるガスを外部に排出するようにしている。
ダクト排出部６ｘは、その内径が、ガス排出弁１１である金属片の外径よりも小さくなるように形成されている。これによって、高圧ガスによって破断されたガス排出弁１１の破片がガスダクト６内に侵入した場合でも、ガス排出路まで送出される事態を回避できる。このため、例えばゴム製のチューブでガス排出路を構成した場合でも、ガス排出弁１１の破片によってガス排出経路が破断される事態を回避できる。
さらに、ガスダクト６は、ガス排出口１２から排出される高温のガスに対して耐性を向上するために、内面に金属層１７を設けている。ガスダクト６は、その内面であって、ガス排出口１２との対向面に、すなわち連結開口６ｂを設けた面と対向する内面に金属層１７を設けている。図６〜図７に示すガスダクト６は、内部に角柱状のガス経路４６を設けており、このガス経路４６の天面６ｔであって、連結開口６ｂを設けた底面と対向する内面にのみ金属層１７を設けて、他の面は金属層１７を設けることなくガスダクト６の内面を露出させている。この構造は、ガス排出口１２から排出される高温のガスを、直接に金属層１７に衝突させて、ガスダクト６の天面６ｔを確実に保護できる。ガス排出口１２から噴射される高温のガスは、通常、電池セル１の封口板１０に対して垂直方向に噴射されるので、高温のガスが直接噴射される天面６ｔ側が最も熱による影響を受けやすくなる。したがって、この部分にのみに金属層１７を設けることで、必要最小限の部位にのみ金属層１７を設けて、その耐性を維持することができる。ただ、ガスダクトは、連結開口と対向する内面以外の面、例えば、側壁の内面にも金属層を設けることもできる。
図６〜図７に示すガスダクト６は、金属シート１７Ａをガスダクト６の内面に固定して金属層１７を設けている。ただ、金属層は、金属シートに替えて、薄い金属板をガスダクトの内面に固定して設けることもできる。金属シート１７Ａや薄い金属板からなる金属層１７は、片側の面に接着層を設けて、この接着層を介してガスダクト６の内面に貼付し、あるいは、接着材や両面テープ等を介してガスダクト６の内面に貼付することができる。
図９に示すガスダクト６は、第１のダクト６Ａと第２のダクト６Ｂとに分割して製作している。第１のダクト６Ａと第２のダクト６Ｂは、電池セル１の封口板１０に垂直な方向に分割されており、第２のダクト６Ｂを第１のダクト６Ａと電池積層体２との間に配置している。このガスダクト６は、第１のダクト６Ａと第２のダクト６Ｂを互いに連結して内部に柱状のガス経路４６を形成している。図６に示す第１のダクト６Ａは、内側に溝形凹部６ｄを有する形状に成形しており、この溝形凹部６ｄの開口部を、電池セル１のガス排出口１２に対向する姿勢として配置している。また第１のダクト６Ａは、溝形凹部６ｄの内面であって、ガス経路４６の天面６ｔに金属層１７を設けている。さらに、図６に示す第１のダクト６Ａは、後述する第二締結手段５を介して電池積層体２に固定するために、この溝形凹部６ｄの開口縁に沿って、外側に突出する鍔部６ａを一体成形して設けている。
第２のダクト６Ｂは、電池積層体２の第１の表面２Ａに沿って配置される板状で、第１のダクト６Ａの鍔部６ａを嵌着する段差凹部６ｃを表面に設けている。第２のダクト６Ｂは、この段差凹部６ｃに、第１のダクト６Ａの鍔部６ａを嵌着させて、第１のダクト６Ａと第２のダクト６Ｂとを連結して中空状のガスダクト６としている。このガスダクト６は、第１のダクト６Ａと第２のダクト６Ｂを振動溶着し、あるいは超音波溶着し、あるいはまた接着して気密に固定することができる。ただ、第１のダクトと第２のダクトは、必ずしも溶着や接着して固定する必要はなく、段差凹部と鍔部との境界にパッキン（図示せず）を配置し、このパッキンを挟着する状態で連結して、第１のダクトと第２のダクトとを気密に連結することもできる。
さらに、第２のダクト６Ｂは、各々の電池セル１のガス排出口１２に連結される連結開口６ｂを設けており、この連結開口６ｂをガス排出口１２に連結している。図６の第２のダクト６Ｂは、電池セル１のガス排出口１２と対向する位置に、角形の連結開口６ｂを開口して設けている。ただ、連結開口は、電池セルのガス排出口に沿う長円形状や楕円形状とすることもできる。
以上のように、ガスダクト６を第１のダクト６Ａと第２のダクト６Ｂに分割する構造は、第１のダクト６Ａと第２のダクト６Ｂを異なる材質のプラスチックとすることができる。このガスダクト６は、第１のダクト６Ａを耐熱性に優れたプラスチックで成形して、第２のダクト６Ｂを絶縁性に優れたプラスチックで成形することができる。この第１のダクト６Ａは、ポリブチレンテレフタラートや、ガラス繊維やカーボン繊維を埋設して補強しているナイロン樹脂やエポキシ樹脂等のプラスチックで製作し、第２のダクト６Ｂは、ナイロン樹脂やエポキシ樹脂等の絶縁性のプラスチックで製作することができる。絶縁性のプラスチックで成形してなる第２のダクトは、電池セルの表面に接触しても、電池セルの外装缶１ａをショートすることはない。
（バスバーホルダ）
さらに、図６、図７及び図９に示す電源装置は、電池積層体２の第１の表面２Ａにバスバーホルダ８を配置しており、このバスバーホルダ８で互いに積層される電池セル１の封口板１０をカバーしている。このバスバーホルダ８は、電池積層体２の上面に沿う外形に成形している。ここで、図に示す電源装置は、このバスバーホルダ８を、ガスダクト６の第２のダクト６Ｂに兼用している。すなわち、図に示すバスバーホルダ８は、電池積層体２の中央部に配置された複数のガス排出口１２と対向する部分を第２のダクト６Ｂに兼用して複数の連結開口６ｂを設けている。したがって、このバスバーホルダ８は、ナイロン樹脂、エポキシ樹脂等の絶縁性のプラスチックで成形している。
さらに、バスバーホルダ８は、図６と図９に示すように、電池セル１の電極端子１３と対向する位置にバスバー１４を配置するための開口窓２４を開口して設けている。図のバスバーホルダ８は、第２ダクト６Ｂを構成する中央部の両側であって、電池積層体２の両側部に沿って、複数の開口窓２４を設けている。開口窓２４は、バスバー１４を定位置に案内しながら電極端子１３に接続できるように、バスバー１４の外形に沿う大きさと形状している。バスバーホルダ８の開口窓２４に配置されるバスバー１４は、電池セル１の電極端子１３にレーザ溶接等の溶着によって固定されて、複数の電池セル１を所定の接続状態に接続する。ただ、電源装置は、必ずしも電池積層体の第１の表面にバスバーホルダを配置する必要はない。以上のバスバーホルダ８は、ガスダクト６を電池積層体２に連結する第二締結手段５を介して電池積層体２の第１の表面に固定される。
以上のように、電池積層体２の第１の表面２Ａに配置されるバスバーホルダ８をガスダクト６に兼用する構造は、部品点数を低減して簡単かつ低コストにガスダクト６を配設できる。さらに、バスバーホルダ８を第２ガスダクト６Ｂに兼用する構造は、電源装置の組立工程において、締結手段４を介して、電池積層体２を予め締結した状態で、第１ガスダクト６Ａを連結させることができるので、第１ガスダクト６Ａをより確実に、第２ガスダクト６Ｂと気密状態に連結させることができる。ただ、本発明の電源装置は、バスバーホルダをガスダクトに兼用することなく、ガスダクトを別部材として電池積層体の第１の表面に配置することもできる。
（第二締結手段５）
以上のガスダクト６は、電池積層体２のガス排出口１２に対向して配置されて、電池積層体２の第１の表面２Ａに配置される第二締結手段５を介して定位置に固定される。第二締結手段５は、図９に示すように、電池積層体２の第１の表面２Ａに対向して配置されて、ガスダクト６を電池積層体２の定位置に配置している。この第二締結手段５も、両端がエンドプレート３に固定されて電池積層体２を第１の表面２Ａで締結する。第二締結手段５は、所定の幅と厚さを有する金属板で、鉄等の金属板、好ましくは、鋼板が使用できる。金属板からなる第二締結手段５は、バインド部５Ａの両端に、エンドプレート３の外側表面に連結する連結部５Ｂを設けている。
図に示す第二締結手段５は、２列のバインド部５Ａと、これらのバインド部５Ａの両端を連結してなる連結部５Ｂとを備えている。２列のバインド部５Ａは、ガスダクト６の両側に沿って配置されている。２列のバインド部５Ａは、ガスダクト６の両側に設けられた鍔部６ａを押圧できるように、所定の間隔で配置されている。第二締結手段５は、２列のバインド部５Ａの間にガスダクト６を配置する状態でエンドプレート３に固定されて、２列のバインド部５Ａで鍔部６ａを押圧している。２列のバインド部５Ａは両端を連結部５Ｂで連結しており、この連結部５Ｂをほぼ直角に折曲して、エンドプレート２に連結している。第二締結手段５は、両端の連結部５Ｂをエンドプレート３に設けた嵌着凹部３Ｂに連結することにより、一対のエンドプレート３を所定の間隔として、電池積層体２を両端から挟着する。さらに、第二締結手段５は、その両端部を止ネジ１９でエンドプレート３に固定している。図の第二締結手段５は、バインド部５Ａの両端部に、止ネジ１９を挿入する貫通孔を開口して設けている。第二締結手段５は、両端の連結部５Ｂをエンドプレート３の嵌着凹部３Ｂに連結する状態で、貫通孔に止ネジ１９を挿入し、この止ネジ１９をエンドプレート３の外周面に設けた雌ネジ孔３ｂにねじ込んで一対のエンドプレート３に固定している。
図に示す第二締結手段５は、２列のバインド部５Ａと両端の連結部５Ｂとを一体的に成形しているが、第二締結手段は、２本に分割することもできる。２本に分割される第二締結手段は、図示しないが、各々をガスダクトの両側に沿って配置して、各々のバインド部でガスダクトの両側から突出する鍔部を沿う敦手を押圧することができる。
さらに、第二締結手段は、図示しないが、２列のバインド部を、中間に設けた橋渡し部で連結し、この橋渡し部をガスダクトの上面に配置することもできる。この第二締結手段は、橋渡し部でガスダクトの上面を押圧して、ガスダクトを電池積層体の第１の表面の定位置に配置できる。さらに、第二締結手段は、図示しないが、１列のバインド部を備えて、このバインド部でガスダクトの上面を押圧して、ガスダクトを電池積層体の第１の表面の定位置に配置することもできる。
（回路基板９）
さらに、図６と図９に示す電源装置は、電池積層体２に接続している回路基板９を備えており、この回路基板９をガスダクト６の上方であって、トップカバー２０との間に配置している。図に示すトップカバー２０は、上面側に回路基板９を収納する収納凹部２１を設けており、この収納凹部２１に回路基板９を収納している。回路基板９は、電池セル１の保護回路を実現する電子部品（図示せず）等を実装している。この回路基板９は、各々の電池セル１に接続されてセル電圧を検出する電圧検出回路、電池セル１の温度を検出する温度検出回路等を実装しており、セル電圧を検出して電池セル１の過充電や過放電を防止するように制御し、あるいは電池セル１の異常な温度上昇を防止するように充放電を制御する。これらの回路を実現する電子部品は、回路基板９に配置されて、収納凹部２１に収納される。
図に示す回路基板９は、第二締結手段５を介してガスダクト６の上面の定位置に配置している。図６、図７、及び図９に示す第二締結手段５は、回路基板９を固定するために、バインド部５Ａの上面に複数のナット２６を固定している。図の電源装置は、回路基板９を貫通する止ネジ２５を第二締結手段５に設けたナット２６にねじ込んで、回路基板９をガスダクト６の上面の定位置に配置している。この電源装置は、回路基板９と電池積層体２との間に金属板からなる第二締結手段５を配置するので、第二締結手段５の金属板でもって、回路基板９を電池積層体２からシールドできる。さらに、この電源装置は、ガスダクト６の内面に金属層１７を設けているので、この金属層１７によっても回路基板９を電池積層体２からシールドできる。電池積層体２は大電流で充放電され、とくに大きなパルス電流で充放電されることから、パルス性のノイズが放射される。第二締結手段５の金属板やガスダクト６の金属層１７は、回路基板９と電池積層体２との間にあって、電池積層体２から放射されるパルス性の誘導ノイズから回路基板９をシールドして、回路基板９の誘導ノイズによる誤動作を防止できる特徴がある。特に、金属板である第二締結手段をアースラインに接続することで、電池積層体２からの誘導ノイズをより効果的にシールドできる。
（トップカバー）
さらに、図６と図７の電源装置は、上面にトップカバー２０を配置している。このトップカバー２０は、バスバーホルダ８の上面をカバーして、電池積層体２に接続されたバスバー１４や回路基板９をカバーして保護する。したがって、トップカバー２０は、バスバーホルダ８の上面をカバーできる外形であって、内部に回路基板９を収納できる空間を有する形状にプラスチックで成形している。図６のトップカバー２０は、全体を下側開口の浅い容器形状に成形しており、中央部を周囲よりも一段深く成形して、回路基板９を収納するための収納凹部２１を設けている。
さらに、トップカバー２０は、図５に示すように、一方の端部に、ガスダクト６のダクト排出部６ｘを外部に突出させるための切欠部２２を設けている。このトップカバー２０は、図５に示すように、電池積層体２の上面に連結される状態で、この切欠部２２からダクト排出部６ｘを外部に表出させる。さらにまた、図５に示すトップカバー２０は、両端部に出力用の端子窓２３を開口している。電池積層体２は、両端に配置される電池セル１の電極端子１３に出力用端子板１６を接続している。トップカバーは、これらの出力用端子板１６を外部に表出させるための端子窓２３を両端に開口して設けている。
以上のトップカバー２０は、止ネジ２７を介してガスダクト６に固定している。図９に示すガスダクト６は、トップカバー２０を定位置に固定するために、上面に連結ボス２８を一体成形して設けている。図９の連結ボス２８は、ガスダクト６の両端部の上面に突出して設けられている。トップカバー２０は、連結ボス２８と対向する位置に貫通孔２９を開口しており、この貫通孔２９に挿通される止ネジ２７がガスダクト６の連結ボス２８にねじ込まれて電池積層体２の定位置に固定されている。トップカバー２０を備えた電源装置は、高電圧となる電池セル１同士の接続部分や、回路基板９等が露出することを防止することができ、例えば、メンテナンスの際等に、不用意に電池セル１同士の接続部分や、回路基板９等に接触し、回路が短絡したりすることを防止できる。また、簡易的な防水効果も得られる。
以上の実施形態の電源装置は、ガスダクト６を、第二締結手段５を介して電池積層体２の第１の表面２Ａに固定している。ただ、ガスダクトは、必ずしも第二締結手段を介して電池積層体に固定する必要はなく、他の連結構造を介して電池積層体に固定することもできる。
電源装置の冷却は、例えば電池積層体の底面に冷却プレートを配置して、冷却プレートに伝熱させることで行われる。冷却プレートの内部に冷媒を循環させる等して、冷却プレートを強制的に冷却して、熱交換により効率よく冷却できる。また、冷却プレートに代えて、例えば車載用の電源装置であれば、車のシャーシに電池積層体を固定し、シャーシとの熱交換で自然放熱させてもよい。また、このような冷却プレート等の固定位置は、必ずしも電池積層体の底面とする必要はなく、側面等他の面とすることもできる。あるいはまた、電池セルに冷却空気を流す空冷式としてもよい。例えば、電池セル同士の間に配置されたスペーサに、上述の通り冷却空気の流路を設けて、ここに冷却空気を流すことで電池セルを効果的に空冷できる。
以上の電源装置は、車載用の電源として利用できる。電源装置を搭載する車両としては、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車やプラグインハイブリッド自動車、あるいはモータのみで走行する電気自動車等の電動車両が利用でき、これらの車両の電源として使用される。
（ハイブリッド車用電源装置）
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自動車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両ＨＶは、車両ＨＶを走行させるエンジン９６及び走行用のモータ９３と、モータ９３に電力を供給する電源装置１０００と、電源装置１０００の電池を充電する発電機９４とを備えている。電源装置１０００は、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４に接続している。車両ＨＶは、電源装置１０００の電池を充放電しながらモータ９３とエンジン９６の両方で走行する。モータ９３は、エンジン効率の悪い領域、例えば加速時や低速走行時に駆動されて車両を走行させる。モータ９３は、電源装置１０００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、エンジン９６で駆動され、あるいは車両にブレーキをかけるときの回生制動で駆動されて、電源装置１０００の電池を充電する。
（電気自動車用電源装置）
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１０００と、この電源装置１０００の電池を充電する発電機９４とを備えている。電源装置１０００は、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４に接続している。モータ９３は、電源装置１０００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、車両ＥＶを回生制動する時のエネルギーで駆動されて、電源装置１０００の電池を充電する。
（蓄電用電源装置）
さらに、この電源装置は、移動体用の動力源としてのみならず、定置型の蓄電用設備としても利用できる。例えば家庭用、工場用の電源として、太陽光や深夜電力等で充電し、必要時に放電する電源システム、あるいは日中の太陽光を充電して夜間に放電する街路灯用の電源や、停電時に駆動する信号機用のバックアップ電源等にも利用できる。このような例を図１４に示す。この図に示す電源装置１０００は、複数の電池パック８１をユニット状に接続して電池ユニット８２を構成している。各電池パック８１は、複数の電池セルが直列及び／又は並列に接続されている。各電池パック８１は、電源コントローラ８４により制御される。この電源装置１０００は、電池ユニット８２を充電用電源ＣＰで充電した後、負荷ＬＤを駆動する。このため電源装置１０００は、充電モードと放電モードを備える。負荷ＬＤと充電用電源ＣＰはそれぞれ、放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳを介して電源装置１０００と接続されている。放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳのＯＮ／ＯＦＦは、電源装置１０００の電源コントローラ８４によって切り替えられる。充電モードにおいては、電源コントローラ８４は充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＦＦに切り替えて、充電用電源ＣＰから電源装置１０００への充電を許可する。また充電が完了し満充電になると、あるいは所定値以上の容量が充電された状態で負荷ＬＤからの要求に応じて、電源コントローラ８４は充電スイッチＣＳをＯＦＦに、放電スイッチＤＳをＯＮにして放電モードに切り替え、電源装置１０００から負荷ＬＤへの放電を許可する。また、必要に応じて、充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＮにして、負荷ＬＤの電力供給と、電源装置１０００への充電を同時に行うこともできる。
電源装置１０００で駆動される負荷ＬＤは、放電スイッチＤＳを介して電源装置１０００と接続されている。電源装置１０００の放電モードにおいては、電源コントローラ８４が放電スイッチＤＳをＯＮに切り替えて、負荷ＬＤに接続し、電源装置１０００からの電力で負荷ＬＤを駆動する。放電スイッチＤＳはＦＥＴ等のスイッチング素子が利用できる。放電スイッチＤＳのＯＮ／ＯＦＦは、電源装置１０００の電源コントローラ８４によって制御される。また電源コントローラ８４は、外部機器と通信するための通信インターフェースを備えている。図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及びこれを備える電動車両並びに蓄電装置は、ＥＶ走行モードとＨＥＶ走行モードとを切り替え可能なプラグイン式ハイブリッド電気自動車やハイブリッド式電気自動車、電気自動車等の電源装置として好適に利用できる。また、コンピュータサーバのラックに搭載可能なバックアップ電源装置、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源装置、家庭内用、工場用の蓄電用電源、街路灯の電源等の太陽電池と組み合わせた蓄電装置、信号機等のバックアップ電源用等の用途にも適宜利用できる。
１００、２００、１０００…電源装置
１…電池セル；１ａ…外装缶
２…電池積層体；２Ａ…第１の表面；２Ｂ…側面
３…エンドプレート；３Ａ…嵌着凹部；３Ｂ…嵌着凹部
３ａ…雌ネジ孔；３ｂ…雌ネジ孔
４…締結手段；４Ａ…バインド部；４Ｂ…連結部
５…第二締結手段；５Ａ…バインド部；５Ｂ…連結部
６…ガスダクト；６Ａ…第１のダクト；６Ｂ…第２のダクト
６ａ…鍔部；６ｂ…連結開口；６ｃ…段差凹部；６ｄ…溝形凹部
６ｅ…リブ；６ｔ…天面；６ｘ…ダクト排出部
７…パッキン；７ｂ…貫通孔
８…バスバーホルダ
９、９’…回路基板；９ａ…第一領域；９ｂ…第二領域
１０…封口板
１１…ガス排出弁
１２…ガス排出口；１２Ａ…トラック状破断部；１２Ｂ…第二破断部
１３…電極端子
１４…バスバー
１５…スペーサ
１６…出力用端子板
１７…金属層；１７Ａ…金属シート
１８…止ネジ
１９…止ネジ
２０…トップカバー
２１…収納凹部
２２…切欠部
２３…端子窓
２４…開口窓
２５…ナット
２６…止ネジ
２７…止ネジ
２８…連結ボス
２９…貫通孔
３６…ガス排出路
４６…ガス経路
５１…第一部品
５２…第二部品
５３…第三部品
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
１５０１…電池セル
１５０２…電池積層体
１５０３…エンドプレート
１５０４…バインドバー
１５０６…ガスダクト
１５０９…回路基板
１５１５…スペーサ
１５５１…電子部品
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 (9)

  1. 外装缶の内部が高圧になったことに反応して開弁可能なガス排出弁を備える複数枚の電池セルと、
    前記電池セルを複数枚積層した電池積層体の、前記ガス排出弁を設けた面に配置される、前記電池セルの積層方向に延長されたガスダクトと、
    前記ガスダクトの上面に固定され、前記電池セルの積層方向と交差する方向における幅が該ガスダクトよりも広い回路基板とを備える電源装置であって、
    前記回路基板は、電子回路を構成する第一部品と、前記第一部品よりも高さの低い第二部品を実装しており、
    前記回路基板は、該回路基板上で前記ガスダクトと対向する領域である第二領域と、該回路基板上で前記第二領域以外の領域である第一領域とを有しており、
    前記第一領域に、前記第一部品を実装すると共に、
    前記第二領域に、前記第二部品を実装してなり、
    前記回路基板が、前記ガスダクトと、距離ｄを隔てて離間されており、
    前記第一部品の高さａ1と、前記第二部品の高さａ2との間で、ａ2＜ｄ＜ａ1の関係が成立することを特徴とす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、
    前記第一領域及び前記第二領域が、前記回路基板の、前記電池セルの積層方向に沿って平行に配置されてなることを特徴とする電源装置。
  3. 請求項２に記載の電源装置であって、
    前記第二領域が、前記回路基板の、前記電池セルの積層方向と垂直な幅方向における中心に配置され、
    前記第二領域の両側に前記第一領域がそれぞれ配置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、
    前記ガスダクトが、その延長方向における断面を、横長の矩形状に形成してなることを特徴とする電源装置。
  5. 請求項１から４のいずれか一に記載の電源装置であって、
    前記回路基板が、両面基板であって、前記ガスダクトとの対向面の裏面側にも、電子回路を構成する第三部品を実装してなることを特徴とする電源装置。
  6. 請求項１から５のいずれか一に記載の電源装置であって、
    前記第一部品が、コイル又はパワー系素子であ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、さらに、
    前記電池積層体の端面にそれぞれ配置されるエンドプレートと、
    前記エンドプレート同士を締結する締結手段とを備えており、
    前記締結手段は、前記電池積層体の上面において、前記ガスダクトの固定にも兼用されてなることを特徴とする電源装置。
  8. 請求項１から７のいずれか一に記載の電源装置を備える電動車両であって、
    前記電源装置から電力供給される走行用のモータと、
    前記電源装置及び前記モータを搭載してなる車両本体と、
    前記モータで駆動されて前記車両本体を走行させる車輪とを備えることを特徴とする電動車両。
  9. 請求項１から７のいずれか一に記載の電源装置を備える蓄電装置であって、
    前記電源装置への充放電を制御する電源コントローラを備えており、
    前記電源コントローラでもって、外部からの電力により前記電源装置への充電を可能とすると共に、前記電源装置に対し充電を行うよう制御可能としてなることを特徴とする蓄電装置。
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