JP7649295B2 - 電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置 - Google Patents

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Description

本開示は、電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置に関する。
電源装置は、電動車両の駆動用の電源装置や蓄電用の電源装置等に利用されている。このような電源装置は、充放電可能な複数の電池セルを複数枚積層して、これら複数の電池セルを直列や並列に接続して総出力端子から電力を取り出すように構成している。
電源装置は、様々な環境下で使用されることから、電源装置の内部に水が浸入することがある。仮に密閉性の高い外装ケースを用いたとしても、温度差によって外装ケース内に結露水が生じることがある。電源装置の内部で水が溜まると、水を介して電位差のある電池セル間で短絡が生じるおそれがある。
このような電源装置においては、結露や外部から浸入した水等による意図しない導通を防ぐ必要がある。特に、多数の電池セルを積層する電池積層体を構成する電源装置においては、安全性を高めるため液絡を回避する構造が必要である。
国際公開第２０１３／１７９７９６号
本発明の一態様の目的の一は、結露が発生しても意図しない導通を生じ難くした電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置を提供することにある。
本発明のある態様に係る電源装置は、電極端子を上面に形成した電池セルを、複数積層した電池積層体と、前記電池積層体の積層方向の各端面をそれぞれ覆う一対のエンドプレートと、前記一対のエンドプレート同士を締結する締結部材と、前記電池積層体の側面と、前記締結部材との間に介在させる絶縁部材とを備える電源装置であって、前記絶縁部材は、電池積層体と対向する面に、前記電池積層体の積層方向に延びる溝を有している。
本発明のある態様に係る電源装置によれば、結露水が発生しても、絶縁部材に設けられた溝により排水を促すことができる。
本発明の実施形態１に係る電源装置を示す斜視図である。 図１に示す電源装置の分解斜視図である。 実施形態１に係る電源装置の電池積層体と絶縁部材の界面を示す拡大模式断面図である。 実施形態２に係る電源装置の電池積層体と絶縁部材の界面を示す拡大模式断面図である。 実施形態３に係る電源装置の絶縁部材に形成された溝状を示す拡大模式断面斜視図である。 実施形態４に係る電源装置の電池積層体と絶縁部材の界面を示す拡大模式断面図である。 実施形態５に係る電源装置の絶縁部材に形成された溝状を示す拡大模式断面図である。 実施形態６に係る電源装置の絶縁部材に形成された溝状を示す拡大模式断面図である。 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。
本発明の実施形態は、以下の構成によって特定されてもよい。
本発明の一実施形態に係る電源装置は、上記構成に加えて、前記溝が毛細管現象による結露水の吸い込みが生じる幅の溝である。上記構成により、結露水が生じた際に、毛細管現象により、結露水が溝に誘導され、結露水の排水を促すことができる。
本発明の他の実施形態に係る電源装置は、上記いずれかの構成に加えて、前記溝は、０．０１ｍｍ～１．０ｍｍの幅の溝である。
本発明の他の実施形態に係る電源装置は、上記いずれかの構成に加えて、前記絶縁部材は、その表面の一部又は全面に、撥水性の被膜を有する。
本発明の他の実施形態に係る電源装置は、上記いずれかの構成に加えて、前記溝は、該溝状の延長方向に直交する断面視において、該溝状の開口面に向かって段差を形成してなる。
本発明の他の実施形態に係る電源装置は、上記いずれかの構成に加えて、前記溝は、両端の少なくとも一方が排出方向に向かって末広がり形状となっている。
本発明の他の実施形態に係る電源装置は、上記いずれかの構成に加えて、前記絶縁部材は、前記電池積層体の側面を被覆する平板と、前記電池積層体の底面を被覆する被覆部とを含んでおり、かつ、前記平板および前記被覆部は、前記電池積層体の積層方向に延在しており、前記溝は、前記被覆部の前記電池積層体と対向する面に設けられている。
本発明の他の実施形態に係る電源装置は、上記いずれかの構成に加えて、前記絶縁部材は、前記電池積層体の側面を被覆する平板と、前記電池積層体の底面を被覆する被覆部とを含んでおり、かつ、前記平板および前記被覆部は、前記電池積層体の積層方向に延在しており、前記溝は、前記平板の前記電池積層体と対向する面に設けられている。
本発明の他の実施形態に係る電源装置は、上記いずれかの構成に加えて、前記溝は、前記平板の延長方向に対して傾斜された線状に形成されてなる。
本発明の他の実施形態に係る車両は、上記いずれかの電源装置と、前記電源装置と、該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車両である。
本発明の他の実施形態に係る蓄電装置は、上記いずれかの電源装置と、前記電源装置と、該電源装置への充放電を制御する電源コントローラとを備えており、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池セルへの充電を可能とすると共に、該電池セルに対し充電を行うよう制御する蓄電装置である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに特定されない。また、本明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施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。
実施形態に係る電源装置は、ハイブリッド車や電気自動車などの電動車両に搭載されて走行用モータに電力を供給する電源、太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーの発電電力を蓄電する電源、あるいは深夜電力を蓄電する電源など、種々の用途に使用され、とくに大電力、大電流の用途に好適な電源として使用される。以下の例では、電動車両の駆動用の電源装置に適用した実施形態について、説明する。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに特定されない。また、本明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施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。
実施形態に係る電源装置は、ハイブリッド車や電気自動車などの電動車両に搭載されて走行用モータに電力を供給する電源、太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーの発電電力を蓄電する電源、あるいは深夜電力を蓄電する電源など、種々の用途に使用され、とくに大電力、大電流の用途に好適な電源として使用される。以下の例では、電動車両の駆動用の電源装置に適用した実施形態について、説明する。
［実施形態１］
本発明の実施形態１に係る電源装置１００を、図１～図２にそれぞれ示す。これらの図において、図１は実施形態１に係る電源装置１００の分解斜視図、図２は図１に示す電源装置１００の分解斜視図を、それぞれ示している。
これらの図に示す電源装置１００は、複数の電池セル１を積層した電池積層体１０と、この電池積層体１０の両側端面を覆う一対のエンドプレート２０と、エンドプレート２０同士を締結する複数の締結部材１５と、電池積層体１０の上面に設けられたカバー集合体４０と、絶縁部材３０を備える。
締結部材１５は、複数の電池セル１の積層方向に沿って延長された板状に形成される。この締結部材１５は、電池積層体１０の対向する側面にそれぞれ配置されて、エンドプレート２０同士を締結する。
（電池積層体１０）
電池積層体１０は、図２に示すように、正負の電極端子２を備える複数の電池セル１と、これら複数の電池セル１の電極端子２に接続されて、複数の電池セル１を並列かつ直列に接続するバスバーを備える。これらのバスバーを介して複数の電池セル１を並列や直列に接続している。電池セル１は、充放電可能な二次電池である。電源装置１００は、複数の電池セル１が並列に接続されて並列電池グループを構成すると共に、複数の並列電池グループが直列に接続されて、多数の電池セル１が並列かつ直列に接続される。図２に示す電源装置１００は、複数の電池セル１を積層して電池積層体１０を形成している。また電池積層体１０の両端面には一対のエンドプレート２０が配置される。このエンドプレート２０同士に、締結部材１５の端部を固定して、積層状態の電池セル１を押圧した状態に固定する。
（電池セル１）
電池セル１は、図２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電池で、厚さ方向に積層されて電池積層体１０としている。電池セル１は、例えば、リチウムイオン二次電池とすることができる。また、電池セルは、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等、充電できる全ての二次電池とすることもできる。電池セル１は、密閉構造の外装缶１ａに正負の電極板を電解液と共に収容している。外装缶１ａは、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属板を角形にプレス成形され、開口部を封口板１ｂで気密に密閉している。封口板１ｂは、角型の外装缶１ａと同じアルミニウムやアルミニウム合金で、両端部に正負の電極端子２を固定している。さらに、封口板１ｂは、正負の電極端子２の間に、電池セル１のそれぞれ内部の圧力変化に応じて開弁する安全弁であるガス排出弁１ｃを設けている。
複数の電池セル１は、各電池セル１の厚み方向が積層方向となるように積層されて電池積層体１０を構成している。この際、積層数を通常よりも多めにすることで、電池積層体１０の高出力化を図ることができる。斯かる場合、電池積層体１０は積層方向に延長された長尺のものとなる。電池セル１は、正負の電極端子２を設けている端子面１Ｘを同一平面に配置して、複数の電池セル１を積層して電池積層体１０としている。そして、電池積層体１０の上面を、複数の電池セル１のガス排出弁１ｃを設けた面としている。
（電極端子２）
電池セル１は、図２等に示すように天面である封口板１ｂを端子面１Ｘとして、この端子面１Ｘの両端部に正負の電極端子２を固定している。電極端子２は、突出部を円柱状としている。ただ、突出部は、必ずしも円柱状とする必要はなく、多角柱状又は楕円柱状とすることもできる。
電池セル１の封口板１ｂに固定される正負の電極端子２の位置は、正極と負極が左右対称となる位置としている。これにより、図２に示すように、電池セル１を左右反転させて積層し、隣接して接近する正極と負極の電極端子２をバスバーで接続することで、隣接する電池セル１同士を直列に接続できるようにしている。なお、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。後述する他の実施形態も含めて、電池積層体を構成する電池セルの個数、及びその接続状態を種々に変更することもできる。
複数の電池セル１は、各電池セル１の厚さ方向が積層方向となるように積層されて、電池積層体１０を構成している。電池積層体１０は、正負の電極端子２を設けている端子面１Ｘ、図２においては封口板１ｂが同一平面となるように、複数の電池セル１を積層している。
電池積層体１０は、隣接して積層される電池セル１同士の間に、絶縁スペーサ１６を介在させてもよい。絶縁スペーサ１６は、樹脂等の絶縁材で薄いプレート状又はシート状に製作されている。絶縁スペーサ１６は、電池セル１の対向面とほぼ等しい大きさのプレート状とする。この絶縁スペーサ１６を互いに隣接する電池セル１の間に積層して、隣接する電池セル１同士を絶縁できる。なお、隣接する電池セル間に配置されるスペーサとしては、電池セルとスペーサの間に冷却気体の流路が形成される形状のスペーサを用いることもできる。また、電池セルの表面を絶縁材で被覆することもできる。例えばＰＥＴ樹脂等のシュリンクフィルムで電池セルの電極端子部分を除く外装缶の表面を覆ってもよい。この場合は、絶縁スペーサを省略してもよい。また、複数の電池セルを多並列、多直列に接続する電源装置においては、互いに直列に接続される電池セル同士の間に絶縁スペーサを介在させて絶縁する一方、互いに並列に接続される電池セル同士においては、隣接する外装缶同士に電圧差が生じないので、これらの電池セルの間の絶縁スペーサを省略することもできる。
さらに、図２に示す電源装置１００は、電池積層体１０の両端面にエンドプレート２０を配置している。なおエンドプレート２０と電池積層体１０の間に端面スペーサ１７を介在させて、これらを絶縁してもよい。端面スペーサ１７も、樹脂等の絶縁材で薄いプレート状又はシート状に製作できる。
実施形態１に係る電源装置１００は、複数の電池セル１が互いに積層される電池積層体１０において、互いに隣接する複数の電池セル１の電極端子２同士をバスバーで接続して、複数の電池セル１を並列かつ直列に接続する。また、電池積層体１０とバスバーとの間にバスバーホルダを配置してもよい。バスバーホルダを用いることで、複数のバスバーを互いに絶縁し、かつ電池セルの端子面とバスバーとを絶縁しながら、複数のバスバーを電池積層体の上面の定位置に配置できる。また、後述するカバー集合体４０をバスバーホルダと統合してもよい。
バスバーは、金属板を裁断、加工して所定の形状に製造される。バスバーを構成する金属板には、電気抵抗が小さく、軽量である金属、例えばアルミニウム板や銅板、あるいはこれらの合金が使用できる。ただ、バスバーの金属板は、電気抵抗が小さくて軽量である他の金属やこれらの合金も使用できる。
（エンドプレート２０）
エンドプレート２０は、図２に示すように、電池積層体１０の両端に配置されると共に、電池積層体１０の両側面に沿って配置される左右一対の締結部材１５を介して締結される。エンドプレート２０は、電池積層体１０の電池セル１の積層方向における両端であって、端面スペーサ１７の外側に配置されて電池積層体１０を両端から挟着している。
（締結部材１５）
締結部材１５は、両端を電池積層体１０の両端面に配置されたエンドプレート２０に固定される。各締結部材１５は、図２等に示すように、電池積層体１０の側面に沿う所定の幅と所定の厚さを有する金属製で、電池積層体１０の両側面に対向して配置されている。この締結部材１５には、鉄などの金属板、好ましくは、鋼板が使用できる。金属板からなる締結部材１５は、プレス成形等により折曲加工されて所定の形状に形成される。
締結部材１５は、板状の締結主面１５ａの上下をコ字状に折曲して、折曲片１５ｄを形成している。上下の折曲片１５ｄは、電池積層体１０の左右側面において、電池積層体１０の上下面を隅部から覆う。この締結部材１５は、締結主面１５ａに開口された複数の締結ねじ穴にそれぞれボルト１５ｆを螺合し、エンドプレート２０の外周面に固定している。なお、締結主面１５ａとエンドプレート２０との固定は、必ずしもボルトを用いた螺合に限られず、ピンやリベット等としてもよい。
多数の電池セル１を積層している電源装置１００は、複数の電池セル１からなる電池積層体１０の両端に配置されるエンドプレート２０を締結部材１５で連結することで、複数の電池セル１を拘束するように構成されている。複数の電池セル１を、高い剛性をもつエンドプレート２０や締結部材１５を介して拘束することで、充放電や劣化に伴う電池セル１の膨張、変形、相対移動、振動による誤動作などを抑制できる。
（カバー集合体４０）
電源装置１００は、電池積層体１０の上面にカバー集合体４０を設けている。カバー集合体４０は、電池積層体１０を構成する電池セル１のいずれかから、高温高圧のガスが排出された場合に、このガスを電源装置１００の外部に排出するガス排出経路を構成する。なお、カバー集合体４０を、バスバーを保持するバスバーホルダと兼用するように構成してもよい。
（絶縁部材３０）
また締結部材１５と電池積層体１０の間には、絶縁部材３０が介在される。絶縁部材３０は、電池積層体１０の側面から底面の一部にかけて覆うように折曲させている。この絶縁部材３０は絶縁性を備える材質、例えば樹脂などで構成され、金属製の締結部材１５と電池セル１との間を絶縁している。図２等に示す絶縁部材３０は、電池積層体１０の側面を覆う平板３１と、この平板３１の上下にそれぞれ設けられた被覆部３２とで構成される。平板３１は、電池積層体１０の積層方向に延長された板状である。また被覆部３２は、平板３１から折曲されて、電池積層体１０の底面側の一部を覆う。
絶縁部材３０は、電池積層体１０と締結部材１５の間に介在する構成としているが、必ずしも、電池積層体１０や締結部材１５と密着しているとは限らない。組立性を考慮した寸法公差を設定すると、絶縁部材３０と電池積層体１０の間に隙間が生じる。この状態では、温度差によって隙間に介在する空気中に含まれる水分が結露する可能性がある。特に電池積層体１０と締結部材１５の間に結露水が生じると、電源装置の外部に排水できないと電源装置内に結露水が溜まることになる。この部分に溜まる結露水は、電池積層体と絶縁部材との間の僅かな隙間を伝って、上面側に至り、電池セルの上面に設けられた電極端子を、他の導電部材等と導通させる、いわゆる液絡の発生する可能性が高くなる。
（溝３３）
そこで本実施形態に係る電源装置１００では、結露水が発生されること自体の阻止でなく、発生した結露水を電源装置の外部へ効率的に排水させるための構造に着目した。すなわち、結露水が生成される速度よりも、発生した結露水を速く排出することができれば、液絡のリスクを低減できる。ここでは、電池積層体１０の側面と締結部材１５との間に介在させる絶縁性の絶縁部材３０に、電池積層体１０と締結部材１５の間に生じる結露水を電源装置の外部へ排出するための溝３３を設けた。
一般に、完全に密着させることができれば隙間は生じないが、締結部材１５や絶縁部材３０は平板状であるため、寸法公差や組立性の関係で、完全に密着させることは難しい。特に、わずかな隙間が空いている場合には、毛細管現象により、絶縁部材３０を伝って上面の電極端子２に至るおそれがある。そこで本実施形態に係る電源装置１００では、絶縁部材３０が、電池積層体１０と接する面の一部に、溝３３を形成することで、結露水の排水を促すように構成されている。本実施形態に係る電源装置１００は、結露水を誘導する経路として溝３３を有しているため、意図しない経路を伝わって電池セルの上面の電極端子２に至ることを防止できるようになっている。特に、溝３３の幅は、毛細管現象が生じる幅とすることが好ましい。細い幅の溝３３は、毛細管現象による結露水の吸い込みの効果も期待できる。例えば、溝の幅を０．０１ｍｍ～１．０ｍｍとする。なお、溝３３は、結露水が伝わっても問題ない経路となるように設けられており、誘導された結露水が電源装置の外部へ排水されるように構成されている。
図３の模式断面図に示す例では、被覆部３２に溝３３を形成している。溝３３は、被覆部３２の長さ方向に沿って形成される。上述のように、絶縁部材３０が、平板３１と被覆部３２を含む構成の場合、電池積層体１０の側面から底面の一部にかけて覆うように折曲する形状となり、被覆部３２に結露水が溜まりやすくなるが、図３に例示する構成を備えることで、被覆部３２近傍で発生した結露水が電源装置の外部へ排水され、被覆部３２に結露水が溜まらないようにすることができる。これにより、被覆部３２近傍に溜まった結露水が電池積層体の側面と絶縁部材３０との隙間によって吸い上げられて電池セル１の上面側に伝搬される事態を抑制できる。この結果、電池セル１の上面に設けられた電極端子２が、結露水によって他の導電部分と液絡を生じる事態を回避できる。
［実施形態２］
また本発明は凹凸の溝状３５を、図３の構成に限定しない。例えば実施形態２に係る電源装置２００においては、図４の模式断面図に示すように、絶縁部材３０Ｂの平板３１Ｂでなく被覆部３２Ｂに形成した溝状を、開口面に向かって段差３６を形成させた凹凸としている。このように凹凸を階段状に形成することで、電池積層体の側面と絶縁部材３０との隙間から離間した位置に結露水を貯留する空間を確保することができ、電池積層体の側面と絶縁部材３０との間の毛細管現象による結露水の吸い上げをより効果的に阻止できる。
［実施形態３］
さらに凹凸は、水平に形成する構成に限らず、傾斜させてもよい。例えば、平板３１の延長方向に対して傾斜された線状に形成してもよい。これによって、下り勾配が形成され、結露水を下り勾配で規定される方向に案内して、安全に電源装置から排出できるようになる。例えば実施形態３に係る電源装置３００では、図５の模式断面斜視図に示すように、絶縁部材３０Ｃの平板３１Ｃでなく被覆部３２Ｃに形成した凹凸の溝状３５Ｃを、図において右方向に下り勾配に形成している。これによって溝状３５Ｃで毛細管現象による這い上がりを阻止しながら、溜まった結露水を溝状３５ｃの下り勾配に沿って絶縁部材３０から排出することが可能となる。
［実施形態４］
さらに以上の例では溝３３を被覆部３２に設けた例を説明したが、本発明は毛細管現象遮断構造を設ける部位を被覆部に限定するものでなく、結露水が毛細管現象により意図しない導通を引き起こす可能性のある経路上の任意の位置に設けることができる。例えば、実施形態４に係る電源装置４００では、図６の模式断面図に示すように絶縁部材３０Ｄの被覆部３２Ｄでなく平板３１Ｄの一部に毛細管現象遮断構造として溝状３５Ｄを設けている。これにより、結露水が平板３１Ｄを伝って電池積層体１０の側面を這い上がる事態を阻止できる。
溝状３５は、平板３１の下方側に設けることが好ましい。これにより、結露水の這い上がりを平板３１の下方で抑制して、結露水の拡散を抑制して安全性をより高められる。
［実施形態５］
凹凸等の毛細管現象遮断構造に傾斜面を形成できることは上述の通りである。ここで傾斜面は、直線状に一方向に傾斜させたものに限らず、複数の傾斜面を設けてもよい。例えば実施形態５に係る電源装置５００として、図７の模式断面図に示す絶縁部材３０Ｅでは、被覆部３２Ｅでなく平板３１Ｅに形成した溝状３５Ｅを、山状に左右に下り勾配の傾斜面をそれぞれ設けている。これにより、結露水を図において絶縁部材３０Ｅの左右に排出することができ、排出のための行路長を短くして、よりスムーズな排出が期待できる。
［実施形態６］
さらに、溝は、一定幅で延長させる構成に限らず、部分的に幅広の部分を設けてもよい。例えば、実施形態７に係る電源装置７００として図８の模式断面図に示す例では、絶縁部材３０Ｇの被覆部３２Ｇにおいて、溝状３５Ｇを、排出方向に向かって末広がりに形成している。これにより、結露水を絶縁部材３０Ｇの平板３１Ｇと電池積層体の隙間からより排出し易くできる。
また絶縁部材３０は、その表面の一部又は全面に、撥水性の被膜を形成してもよい。一般に毛細管現象は、液体が管を濡らす、つまり付着力が大きい場合にその影響が大きいとされているので、撥水性を高めることで毛細管現象を抑制できる。
このような構成とすることで、結露水の排水のための排水路が小さい場合、例えば溝の深さが低い、幅が狭いような場合でも、排水の速度を促進することが可能となる。またこれによって効率よく排水できるため、電源装置の小型化が可能となる。さらに結露水は表面張力によりある一定量たまらないと、排水できず電源装置の内部に留まることがあるところ、毛細管現象を逆に利用して排出を促進することが可能となり、結露水が少ない状態から早めに排水ができる利点が得られる。
以上の電源装置１００は、電動車両を走行させるモータに電力を供給する車両用の電源として利用できる。電源装置１００を搭載する電動車両としては、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。なお、電動車両を駆動する電力を得るために、上述した電源装置１００を直列や並列に多数接続して、さらに必要な制御回路を付加した大容量、高出力の電源装置を構築した例として説明する。
（ハイブリッド車用電源装置）
図９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１００を搭載する例を示す。この図に示す電源装置１００を搭載した車両ＨＶは、車両本体９１と、この車両本体９１を走行させるエンジン９６及び走行用のモータ９３と、これらのエンジン９６及び走行用のモータ９３で駆動される車輪９７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、車両ＨＶは、図９に示すように、電源装置１００を充電するための充電プラグ９８を備えてもよい。この充電プラグ９８を外部電源と接続することで、電源装置１００を充電できる。
（電気自動車用電源装置）
また、図１０は、モータのみで走行する電気自動車に電源装置１００を搭載する例を示す。この図に示す電源装置１００を搭載した車両ＥＶは、車両本体９１と、この車両本体９１を走行させる走行用のモータ９３と、このモータ９３で駆動される車輪９７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。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。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。また車両ＥＶは充電プラグ９８を備えており、この充電プラグ９８を外部電源と接続して電源装置１００を充電できる。
（蓄電装置用の電源装置）
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。実施形態に係る電源装置は、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の電源として使用することもできる。図１１は、電源装置１００の電池を太陽電池８２で充電して蓄電する蓄電装置を示す。
図１１に示す蓄電装置は、家屋や工場等の建物８１の屋根や屋上等に配置された太陽電池８２で発電される電力で電源装置１００の電池を充電する。この蓄電装置は、太陽電池８２を充電用電源として充電回路８３で電源装置１００の電池を充電した後、ＤＣ／ＡＣインバータ８５を介して負荷８６に電力を供給する。このため、この蓄電装置は、充電モードと放電モードを備えている。図に示す蓄電装置は、ＤＣ／ＡＣインバータ８５と充電回路８３を、それぞれ放電スイッチ８７と充電スイッチ８４を介して電源装置１００と接続している。放電スイッチ８７と充電スイッチ８４のＯＮ／ＯＦＦは、蓄電装置の電源コントローラ８８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８８は充電スイッチ８４をＯＮに、放電スイッチ８７をＯＦＦに切り替えて、充電回路８３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、電源コントローラ８８は充電スイッチ８４をＯＦＦに、放電スイッチ８７をＯＮにして放電モードに切り替え、電源装置１００から負荷８６への放電を許可する。また、必要に応じて、充電スイッチ８４をＯＮに、放電スイッチ８７をＯＮにして、負荷８６への電力供給と、電源装置１００への充電を同時に行うこともできる。
さらに、電源装置は、図示しないが、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。
以上のような蓄電システムは、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、家庭内用または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、信号機や道路用の交通表示器などのバックアップ電源用などの用途に好適に利用できる。
本発明に係る電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置は、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等に使用される大電流用の電源として好適に利用できる。例えば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が挙げられる。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、４００、５００、７００…電源装置
１…電池セル
１Ｘ…端子面
１ａ…外装缶
１ｂ…封口板
１ｃ…ガス排出弁
２…電極端子
１０…電池積層体
１５…締結部材；１５ａ…締結主面；１５ｄ…折曲片
１５ｆ…ボルト
１６…絶縁スペーサ
１７…端面スペーサ
２０…エンドプレート
３０、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ、３０Ｇ…絶縁部材
３１、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ、３１Ｅ、３１Ｇ…平板
３２、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅ、３２Ｇ…被覆部
３３…溝
３５、３５Ｃ、３５Ｄ、３５Ｅ、３５Ｇ…溝状
３６…段差
４０…カバー集合体
８１…建物
８２…太陽電池
８３…充電回路
８４…充電スイッチ
８５…ＤＣ／ＡＣインバータ
８６…負荷
８７…放電スイッチ
８８…電源コントローラ
９１…車両本体
９３…モータ
９４…発電機
９５…ＤＣ／ＡＣインバータ
９６…エンジン
９７…車輪
９８…充電プラグ
ＨＶ、ＥＶ…車両

Claims (10)

  1. 電極端子を上面に形成した電池セルを、複数積層した電池積層体と、
    前記電池積層体の積層方向の各端面をそれぞれ覆う一対のエンドプレートと、
    前記一対のエンドプレート同士を締結する締結部材と、
    前記電池積層体の側面と、前記締結部材との間に介在させる絶縁部材と、
    を備える電源装置であって、
    前記絶縁部材は、前記電池積層体と対向する面に、前記電池積層体の積層方向に延びる溝を有しており、
    前記溝は、毛細管現象による結露水の吸い込みが生じる幅の溝である電源装置。
  2. 請求項１に記載の電源装置であって、
    前記溝は、０．０１ｍｍ～１．０ｍｍの幅の溝である電源装置。
  3. 請求項１又は２に記載の電源装置であって、
    前記絶縁部材は、その表面の一部又は全面に、撥水性の被膜を有する電源装置。
  4. 請求項１から３のいずれか一つに記載の電源装置であって、
    前記溝は、該溝の延長方向に直交する断面視において、該溝の開口面に向かって段差を形成してなる電源装置。
  5. 請求項１から３のいずれか一つに記載の電源装置であって、
    前記溝は、両端の少なくとも一方が排出方向に向かって末広がり形状となっている電源装置。
  6. 請求項１から５のいずれか一つに記載の電源装置であって、
    前記絶縁部材は、前記電池積層体の側面を被覆する平板と、前記電池積層体の底面を被覆する被覆部とを含んでおり、かつ、前記平板および前記被覆部は、前記電池積層体の積層方向に延在しており、
    前記溝は、前記被覆部の前記電池積層体と対向する面に設けられている電源装置。
  7. 請求項１から５のいずれか一つに記載の電源装置であって、
    前記絶縁部材は、前記電池積層体の側面を被覆する平板と、前記電池積層体の底面を被覆する被覆部とを含んでおり、かつ、前記平板および前記被覆部は、前記電池積層体の積層方向に延在しており、
    前記溝は、前記平板の前記電池積層体と対向する面に設けられている電源装置。
  8. 請求項６または７に記載の電源装置であって、
    前記溝は、前記平板の延長方向に対して傾斜された線状に形成されてなる電源装置。
  9. 請求項１から８のいずれか一つに記載の電源装置を備える車両であって、
    前記電源装置と、該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車両。
  10. 請求項１から８のいずれか一つに記載の電源装置を備える蓄電装置であって、
    前記電源装置と、該電源装置への充放電を制御する電源コントローラとを備えており、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池セルへの充電を可能とすると共に、該電池セルに対し充電を行うよう制御する蓄電装置。
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