专利名称：电力用的电源装置及具备电源装置的车辆的制作方法
电力用的电源装置及具备电源装置的车辆
技术 领域本发明主要涉及用于驱动混合动力机动车、燃料电池机动车、电动机动车等机动车的电机的电源用途、或者蓄积太阳能电池电力的电力用电源装置及具备该电源装置的车辆。
背景技术：
对于驱动使机动车行驶的电机的电源装置或由太阳能电池充电而在夜间供给电力、或者在白天电力需求大时供给电力的电源装置而言，要求有很大的输出。该电源装置将多个电池串联来提高输出电压。作为用于该种用途的电源装置，开发出具有如下结构的电源装置，即，将多个方形电池层叠起来，将邻接的方形电池串联来提高输出电压。(参照专利文献I)专利文献I日本特开2010-153141号公报对于专利文献I的电源装置而言，在多个方形电池之间配置绝缘间隔件，用绝缘间隔件将相邻的方形电池绝缘地层叠。将多个方形电池层叠而形成电池块的结构可以在与相邻的方形电池的外包装罐之间产生电位差。所以，需要将相邻的方形电池绝缘地层叠。为了将相邻的方形电池绝缘，在方形电池之间配置用塑料等绝缘材料成形的绝缘间隔件。即，电池块是将方形电池与绝缘间隔件交替地层叠而形成电池块。这种结构的电池块需要将方形电池和绝缘间隔件配置于指定位置，将方形电池固定为层叠状态。若绝缘间隔件与方形电池的相对位置发生错位而相邻的方形电池的外包装罐发生接触，则会流过大的短路电流而无法安全地使用，另外还存在对电池本身造成明显损伤的弊端。由此，需要将绝缘间隔件准确且无错位地配置在方形电池之间。所以，层叠了多个方形电池的电池块在组装时花费时间和精力，另外部件数目增多，具有装配成本升高的缺点。另外，当因长时间使用或因振动等而使绝缘间隔件与方形电池的相对位置错位时，还会产生在方形电池中流过大的短路电流的弊端。
发明内容
本发明是以解决以上的缺点为目的开发的。本发明的重要的目的在于，提供可以在减少装配成本的同时确保高安全性的电力用的电源装置及具备电源装置的车辆。本发明的电力用的电源装置具备电池块3，其通过利用绝缘层2、42、52、62将具备带有导电性的外包装罐11的多个方形电池I绝缘地以层叠状态配置而成；冷却板4，其在该电池块3的底面配置成与各个方形电池I热结合的状态，从底面将各方形电池I强制性冷却；冷却机构5，其将该冷却板4冷却。绝缘层2、42、52、62形成为以相互嵌合的嵌合结构层叠在指定位置的形状，且与外包装罐11 一体化地形成。电池块3通过对多个绝缘层
2、42、52、62与方形电池I成为一体化结构的电池组件10进行层叠而构成。以上的电源装置具有可以减少装配成本且同时确保高安全性的特征。这是因为，通过将具有嵌合结构的绝缘层与外包装罐一体化地形成，将方形电池与绝缘层设为一体化结构的电池组件，即使是不具备以往的绝缘间隔件的结构，也可以使邻接的方形电池可靠地绝缘，并且能够防止方形电池的相对位置的偏移。本发明的电力用的电源装置可以将绝缘层2、42、52、62设为至少覆盖外包装罐11的主面IB的形状。在本说明书中，所谓外包装罐的主面是指成为相互层叠的方形电池彼此的对置面的面。对于以上的电源装置而言，由于外包装罐的主面由绝缘层覆盖，因此可以将层叠了的方形电池彼此可靠地绝缘。另外，即使在方形电池中产生结露，由于方形电池的主面由绝缘层覆盖，因此能够抑制结露的水流到设于方形电池的上表面上的输出端子。
对于本发明的电力用的电源装置而言，可以将方形电池I向绝缘层2、42、52、62中插入成形，将方形电池I与绝缘层2、42、52、62设为一体化结构的电池组件10。以上的电源装置可以简单并且容易地在方形电池的表面上设置绝缘层，将邻接的方形电池可靠地绝缘。本发明的电力用的电源装置的电池块3相互层叠而成的多个电池组件10由一对端板7从两侧沿层叠方向夹持，且一对端板7由连结件8连结，从而可以用一对端板7将多个电池组件10固定为层叠状态。以上的电力用的电源装置通过将电池组件安放在冷却板上，将电池块用端板和连结件连结两端，从而可以将电池组件与冷却板以热结合状态可靠地固定。本发明的电力用的电源装置可以由嵌合结构将电池组件10和端板7层叠在指定位置。以上的电源装置可以将电池组件和端板以没有错位的状态可靠地固定。本发明的电力用的电源装置可以将电池组件10的绝缘层2、42、52、62成形得中央部比外周部厚。对于以上的电源装置而言，在电池组件的层叠状态下，绝缘层的中央部以面接触状态接触，可以防止方形电池的外周部受到强烈的挤压。由此，可以防止方形电池的外周部广生变形等弊端。本发明的电力用的电源装置可以在电池块3与冷却板4之间配置受到压缩而变形的热传导片6。以上的电源装置可以借助热传导片将各个方形电池可靠地与冷却板稳定地连结成热结合状态。由此，可以可靠地以使温差减小的方式将各个方形电池冷却。本发明的电力用的电源装置的电池组件10的绝缘层2、42、52、62在作为与冷却板4的对置面的底面具有使外包装罐11露出的开口部22，在该开口部22配置由绝缘材料构成的热传导片6，可以将外包装罐11隔着热传导片6与冷却板4连结成热结合状态。以上的电源装置将热传导片没有错位地配置在绝缘层的指定位置，这样就可以将方形电池的外包装罐的底面与冷却板可靠地连结成热结合状态。由此，就可以用冷却板将各个方形电池稳定地以使温差减小的方式冷却。本发明的电力用的电源装置的电池组件10的绝缘层2、42、52、62具有包覆外包装罐11的底面IA的两个端部的包覆部23，在该包覆部23之间设置开口部22，可以将位于该包覆部23与开口部22的交界的交界面24形成为以开口面积从方形电池I的底面IA朝向冷却板4的接触面增大的方式倾斜而成的倾斜面。以上的电源装置通过将配置于绝缘层的开口部的热传导片用方形电池的底面和冷却板夹持，从而在拓宽热传导片的同时，利用冷却板以更大的面积密合成热结合状态，从而能够利用冷却板有效地以使温差减小的方式来冷却各个方形电池。本 发明的电力用的电源装置可以设为向使车辆行驶的电机供给电力的装置。以上的电源装置可以作为增大输出而向电机供给大电力的结构，且能够将多个方形电池作为电池组件可靠地固定在指定位置而使用。特别是，具有如下的特征，即，可以在防止因车辆的振动等而产生方形电池或绝缘层的错位，且同时能够将多个方形电池长时间地固定在指定位置而稳定地使用。本发明的电力用的电源装置可以为以太阳能电池的电力充电而蓄积太阳能电池的发电电力的装置。以上的电源装置可以作为增大输出而对太阳能电池的大的输出充电的结构，且同时能够将多个方形电池作为电池组件可靠地固定在指定位置上使用。此外，具有可以将多个方形电池长时间地固定在指定位置而稳定地使用的特征。本发明的车辆可以具备上述的任意一个电源装置。
图I是本发明的一个实施例的电力用的电源装置的立体图。图2是图I所示的电源装置的分解立体图。图3是从背面下侧观察图I所示的电源装置而得到的分解立体图。图4是图I所示的电源装置的水平剖视图。图5是图I所示的电源装置的垂直纵向剖视图。图6是图I所示的电源装置的局部放大垂直横向剖视图。图7是图4所示的电源装置的要部放大剖视图。图8是图5所示的电源装置的要部放大剖视图。图9是电池组件的放大立体图。图10是表示将多个电池组件层叠的嵌合结构的分解剖视图。图11是表示将多个电池组件层叠的嵌合结构的另一个例子的分解剖视图。图12是表示将多个电池组件层叠的嵌合结构的又一个例子的分解剖视图。图13是表示将多个电池组件层叠的嵌合结构的其他例子的分解立体图。图14是表示将本发明的一个实施例的电源装置搭载于利用发动机和电机行驶的混合动力车中的例子的框图。图15是表示将本发明的一个实施例的电源装置搭载于仅利用电机行驶的电动机动车中的例子的框图。图16是表示将本发明的一个实施例的电源装置适用于蓄电装置中的例子的框图。符号说明I…方形电池IA…底面IB…主面
2…绝缘层3…电池块4…冷却板5…冷却机构6…热传导片7…端板7a…内螺纹孔8…连结件8A…金属带 8a…折弯部8B…止动螺钉10…电池组件11…外包装罐12…封口板13…电极端子14…绝缘材料15…安全阀16…开口部17…层叠面21…厚壁部22…开口部23…包覆部24…交界面25…嵌装凸部26…嵌入凹部27…导引片28…导引凹部31…循环路36…压缩机37…冷却热交换器38…膨胀阀42…绝缘层52…绝缘层62…绝缘层80…电源装置81…负载82…DC/AC 转换器83…电气设备84…放电开关85…充电用电源86…充电开关
87…控制电路90…电源装置93…电机94…发电机%…DC/AC转换器 96…发动机EV…车辆HV…车辆
具体实施例方式下面，根据附图对本发明的实施例进行说明。但是，以下所示的实施例仅为对用于将本发明的技术思想具体化的电力用的电源装置及具备电源装置的车辆进行例示的例子，本发明并非将电源装置及车辆特定为以下的例子。此外，本说明书为了使技术方案的范围易于理解，将与实施例中所示的构件对应的编号附加给“权利要求书”及“用于解决问题的途径一栏”中所示的构件。然而，绝非将权利要求书中所示的构件特定为实施例的构件。本发明的电力用的电源装置主要用于如下的电源装置中，S卩，其搭载在混合动力机动车或电动机动车等电动车辆中，向使车辆行驶的电机供给电力，从而使车辆行驶，或者其蓄积太阳能电池的电力，在夜间或白天的峰值电力时进行输出。图I至图8所示的电源装置具备电池块3，其通过将具备具有导电性的外包装罐11的多个方形电池I用绝缘层2绝缘地以层叠状态配置而成；冷却板4，其从底面IA将构成该电池块3的方形电池I的外包装罐11冷却；冷却机构5，其将该冷却板4冷却。以上的电源装置的冷却机构5在冷却板4中循环制冷剂而将冷却板4冷却，将该冷却板4与外包装罐11连结成热结合状态，从而将方形电池I强制性地冷却。冷却机构5检测方形电池I的温度并控制冷却板4的温度。若方形电池I的温度比设定温度高，则冷却机构5使制冷剂在冷却板4中循环而借助冷却板4来冷却方形电池I。若方形电池I的温度比设定温度低，则冷却机构5会停止制冷剂向冷却板4中的循环。方形电池I是锂离子二次电池。但是，方形电池并不特定为锂离子二次电池，可以使用能够充电的所有电池，例如镍氢电池等。方形电池I将层叠有正负电极板的电极体(未图示)收纳在外包装罐11中，并且填充电解液而实现气密性的密闭。如图6所示，外包装罐11成形为将底部封堵的四角筒状，将上方的开口部由封口板12气密性地封堵。外包装罐11通过将铝或铝合金等金属板拉深加工而成，表面具有导电性。所层叠的方形电池I被制成薄的方形。封口板12也由铝或铝合金等金属板制成。该封口板12在两个端部隔着绝缘材料14固定有正负的电极端子13。正负的电极端子13与内置的正负的电极板(未图示)连接。锂离子二次电池未使外包装罐11与电极连接。然而，由于外包装罐11经由电解液与电极板连接，因此处于正负的电极板的中间电位。但是，方形电池也可以利用引线使一方的电极端子与外包装罐连接。该方形电池可以使与外包装罐连接的电极端子非绝缘地固定于封口板。此外，封口板12设有安全阀15的开口部16。当外包装罐11的内压高于设定值时安全阀15开阀，从而防止外包装罐11发生破损。当安全阀15开阀时，就会将内部的气体从封口板12的开口部16向外部排出。图6和图9的方形电池I在封口板12中设有安全阀15的开口部16。该方形电池I可以从开阀的安全阀15的开口部16中排出气体。这是因为，在外包装罐11的内部存留有气体。方形电池也可以在外包装罐的底部或侧部设置安全阀的开口部。然而，该方形电池在安全阀开口时排出电解液。电解液是导电性的液体，一旦将其排出，就会出现使接触部短路的情况。在封口板12中设置安全阀15的方形电池I可以从开口的安全阀15排出气体而降低内压。由此，在安全阀15开口时，可以限制电解液的排出，减少由电解液造成的弊端。虽然未图示，层叠成的方形电池I通过连接邻接的电极端子13而相互串联或并联。并联的方形电池I在外包装罐11不产生电位差。然而，使输出增大的电源装置不是将所有的方形电池I并联，而是串联以提高输出电压。串联的方形电池I与相邻的方形电池I的外包装罐11之间产生电位差。所以，电源装置在相邻的方形电池I的外包装罐11之间夹隔设缘层2，将相邻的方形电池I以绝缘状态层叠。此外，夹设于各个方形电池I之间的绝缘层2还有如下的作用，即，通过将相邻的方形电池I以热阻断的方式层叠，即使某个方形电池I的温度异常地升高而变为热失控的状态，也可以防止热失控诱发相邻的方形电池I出现热失控。所以，在并联的方形电池之间也配置有绝缘层的电池块可以防止热失控 的诱发，从而提高安全性。此外，虽然未图示，在各个方形电池I的电极端子13处连接有引线(未图示)。该引线与安装检测方形电池I的电压的保护电路的电路基板(未图示)连接。虽然未图示，然而电路基板在图I中配设于电源装置的上方。电池块3在相互邻接的方形电池在之间配置有绝缘层2。绝缘层2设为至少将成为相互邻接的方形电池I的对置面的外包装罐11的主面IB的大致整体覆盖的形状。绝缘层2使相邻的方形电池I的外包装罐11绝缘，并且将邻接的方形电池I热阻断。所以，绝缘层2是将塑料成形而制作的。但是，绝缘层也可以不用塑料，而是通过将橡胶等绝缘材料成形来制作。绝缘层2通过对方形电池I进行插入成形而将绝缘层2和方形电池I设为一体化结构的电池组件10。该电池组件10是通过如下方式制成的，即，在成形绝缘层2的模具的成形室内临时固定方形电池1，向成形室内注入塑料。如图6至图9所示，绝缘层2被制成如下的形状，即，将方形电池I的外周面整体和底面IA的两个端部包覆，而使方形电池I的上表面整体和底面IA的除去两个端部以外的区域露出。此外，虽然未图示，绝缘层2也可以由将软质的塑料或橡胶等橡胶状弹性体以沿着方形电池外形的形状成形的成形体来构成，将该成形体安装设置于方形电池的表面。该绝缘层例如设置成由橡胶状弹性体成形的成形体的内腔形拓宽的状态而在内侧插入方形电池，从而以弹性密合的状态安装在外包装罐的表面而覆盖方形电池。这样，就可以将绝缘层与外包装罐一体地形成，将绝缘层与方形电池设为一体化结构的电池组件。该绝缘层也可以设为如下的形状，即，将方形电池的外周面整体和底面的两个端部包覆，使方形电池的上表面整体和底面的除去两个端部以外的区域露出。图6和图9的绝缘层2使设置方形电池I的电极端子13的上表面露出。方形电池I在上表面的封口板12中设有电极端子13、安全阀15的开口部16。露出封口板12的表面的电池组件10可以将电极端子13的连接简化。另外，由于未封堵安全阀15的开口部16，因此可以在安全阀15的开口部16处连结排出导管(未图示)。
绝缘层2将包覆电池组件10的层叠面17的中央部的区域成形得比层叠面17的外周部更厚而设置厚壁部21。该电池组件10将层叠面17以相互密合的状态层叠，设于绝缘层2的层叠面17的中央部的厚壁部21以面接触状态接触，可以防止方形电池I的对置面的外周部受到强烈的挤压。此外，将绝缘层2和方形电池I设为一体化结构的电池组件10将绝缘层2设为嵌合结构，从而形成层叠在指定位置的形状。绝缘层2的嵌合结构由嵌装凸部25和嵌入凹部26构成，该嵌装凸部25和嵌入凹部26与相互邻接地层叠的电池组件10的相面对的层叠面17对置设置。该嵌合结构通过将从层叠面17中突出的嵌装凸部25向对置的嵌入凹部26中引导而以嵌合状态连结。然而，嵌合结构也可以替代对嵌装凸部的嵌入进行引导的凹部而设置嵌合孔。图2和图3所示的电池组件10的绝缘层2在一方的层叠面17上设置嵌装凸部25，在另一方的层叠面17上设置引导嵌装凸部25的嵌入凹部26。S卩，在图2和图3中，相互邻接地层叠的电池组件10的绝缘层2在相对置的层叠面17的一方上设置嵌装凸部25，在另一方上设置引导该嵌装凸部25的嵌入凹部26。图中的绝缘层2在一方的层叠面17上 设有多个嵌装凸部25，并且在与该层叠面17对置的层叠面17上设有引导这些嵌装凸部25的多个嵌入凹部26，从而能够特定相互层叠的电池组件10的位置和姿势。图中的绝缘层2在相互对置的层叠面17上的厚壁部21的四个角部的位置设置有嵌装凸部5和嵌入凹部26。图中所示的绝缘层2将嵌装凸部25的外形设为圆形，将引导该圆形的嵌装凸部25的嵌入凹部26的内腔形设为沿着嵌装凸部25的外形的圆形。嵌入凹部26的内腔形与嵌装凸部25的外形几乎相等或略大，从而可以将嵌装凸部25以嵌合状态与嵌入凹部26连结。这样，对于将圆形的嵌装凸部25向嵌入凹部26引导而定位的嵌合结构而言，通过在层叠面17上设置多个嵌装凸部25和嵌入凹部26，所述嵌合结构就能够特定电池组件10的位置和姿势地层叠在指定位置。然而，嵌装凸部和嵌入凹部不一定需要设为圆形，也可以设为多边形。即，也可以将嵌装凸部的外形设为多边形，将嵌入凹部的内腔形设为沿着该嵌装凸部的外形的多边形。这样，对于将多边形的嵌装凸部向嵌入凹部引导而定位的嵌合结构而言，在层叠面上设置一个或多个嵌装凸部和嵌入凹部，则所述嵌合结构可以特定电池组件的位置和姿势地层叠在指定位置。此外，绝缘层的嵌合结构也可以将嵌装凸部设为凸条，将引导该凸条的嵌装凸部的嵌入凹部设为槽状。该嵌合结构也可以在特定电池组件的位置和姿势的同时层叠在指定位置上。如图10所示，以上的嵌合结构以如下方式层叠，S卩，将设于邻接的电池组件10彼此的相互对置的层叠面17的一方上的嵌装凸部25向设于另一方上的嵌入凹部26引导，在将多个电池组件10定位在指定位置的同时进行层叠。此外，如图10所示，相互层叠的电池组件10为了将相互邻接的电池单元I之间串联，以使相邻的电池单元I的正负的输出端子13反向的方式，将电池单元I以交替地左右反转的姿势层叠。所以，对于图10中位于上下位置的电池组件10和位于中间位置的电池组件10而言，相对于电池单元I的正负的输出端子13的配置而言，设于绝缘层2上的嵌装凸部25和嵌入凹部26的排列被逆转。此外，绝缘层的嵌合结构也可以设为图11所示的结构。图11所示的嵌合结构采用如下的结构，即，在一方的层叠面17的两侧而设置嵌装凸部25和嵌入凹部26，并且在与该层叠面17层叠的另一方的层叠面17的两侧的对置位置上设置嵌入凹部26和嵌装凸部25，将相互对置的嵌装凸部25向嵌入凹部26引导而实现嵌合。对于图11所示的电池组件10而言，将设于绝缘层42的对置的层叠面17上的嵌装凸部25和嵌入凹部26分别配置成俯视时为点对称的排列方式。对于该结构而言，即使为了将相互邻接的电池单元I彼此串联而将邻接的电池单元I交替地左右反转，使正负的输出端子13反向配置，也可以使配置于层叠面17的对置位置上的嵌装凸部25和嵌入凹部26成为相同的排列。所以，可以制造相同结构的电池组件，从而可以将多个电池单元I以串联的姿势即在交替地左右反转的同时层叠。此外，绝缘层的嵌合结构并不特定为由嵌装凸部和嵌入凹部构成的以上的结构，例如，也可以如图12所示，在绝缘层52的两侧设置导引片27，设置为对与该导引片27的内侧邻接的电池组件10进行引导的形状。图12所示的绝缘层52位于电池组件10的两个侧面，一体化成形地设有向电池组件10的层叠方向突出的导引片27。图中的绝缘层52使两 侧的导引片27向一个方向突出，在两侧的导引片27之间对相邻的电池组件10进行引导，防止所层叠的电池组件10彼此在左右方向上出现错位。此外，对于图中所示的绝缘层52而言，为了将邻接的电池组件10的导引片27在指定位置连结，与导引片27对置地设有对导引片27进行引导的导引凹部28。在该导引凹部28中引导左右的导引片27，防止所层叠的电池组件10彼此在上下方向出现错位。此外，在图12中，相互层叠的电池组件10为了将相互邻接的电池单元I彼此串联，以使邻接的电池单元I的正负的输出端子13反向的方式将电池单元I以交替地左右反转的姿势层叠。所以，在图12中位于上下位置的电池组件10与位于中间位置的电池组件10中，相对于电池单元I的正负的输出端子13的配置而言，设于绝缘层52上的导引片27和导引凹部28的排列被逆转。此外，设于绝缘层上的导引片也可以采用图13所示的结构。图13所示的绝缘层62在电池组件10的各侧面上下邻接地设有彼此沿相反方向突出的导引片27，并且将设于电池组件10的两个侧面的导引片27彼此分别配置成俯视时为点对称的姿势。由此，相互层叠的电池组件10彼此通过使处于上下位置而对置的导引片27彼此抵接来防止上下的位置出现错位，并且所述电池组件10在由电池组件10的两个侧面上向同向突出的导引片27夹持的状态下被定位，从而防止在左右方向上出现错位。此外，就该结构而言，即使是为了将相互邻接的电池单元I彼此串联，配置成使邻接的电池单元I交替地左右反转而使正负的输出端子13反向的方式，也可以使配置于电池组件10的两个侧面的对置位置的导引片27成为相同的排列。所以，可以制造相同结构的电池组件，从而可以将多个电池单元I以串联的姿势即在交替地左右反转的同时层叠。此外，本发明的电源装置并不将绝缘层的嵌合结构特定为以上的结构。绝缘层的嵌合结构可以为能够将相互邻接层叠的电池单元设置成在不发生错位的情况下嵌合的其他所有形状。如图3和图6所示，对于绝缘层2而言，在作为与冷却板4的对置面的底面中，设有使外包装罐11露出的开口部22。在该开口部22上配置绝缘性的热传导片6，借助热传导片6将外包装罐11与冷却板4连结成热结合状态。图3和图6的绝缘层2具有包覆外包装罐11的底面IA的两个端部的包覆部23，在该包覆部23之间设置开口部22。包覆部23的厚度与热传导片6的厚度相等，使包覆部23和热传导片6双方与冷却板4的表面密合。该结构可减薄包覆部23即减薄热传导片6，增厚包覆部23即增厚热传导片6。通过减薄热传导片6，可以用冷却板4将方形电池I更为有效地冷却。然而，当热传导片过薄时，则难以实现足够的强度，因此热传导片的厚度优选设为0. 5mm I. 5mm左右。此外，如图6的局部放大剖视图所示，对于包覆部23而言，位于与开口部22的交界位置的交界面24形成为以开口面积从方形电池I的底面IA朝向与冷却板4的接触面增大的方式倾斜而成倾斜面。该结构将配置于绝缘层2的开口部22的热传导片6用方形电池I的底面IA和冷却板4夹持，可以将能够因挤压而变形的热传导片6在沿着冷却板4的表面展开的同时密合。由此，可以将热传导片6以更大的面积与冷却板4可靠地密合，形成更为理想的热结合状态。所以，就可以用冷却板4将各个方形电池I有效地以使温差变小的方式冷却。
热传导片6在电池块3的方形电池I与冷却板4之间被压缩而变形，以面接触状态与方形电池I的底面IA和冷却板4这两个面密合。热传导片6也可以通过在其表面涂布硅油等绝热性的热传导膏剂而更为可靠且稳定地以面接触状态与方形电池I的底面IA和冷却板4的表面密合。另外，虽然未图示，也可以向使方形电池的底面露出的开口部中填充热传导膏剂，借助热传导膏剂将方形电池的底面与冷却板连结成热结合状态。该结构不一定使用热传导片，可以仅用热传导膏剂将方形电池与冷却板的表面连结成热结合状态。以上的电源装置可以借助热传导片6或热传导膏剂将各个方形电池I的底面IA可靠且稳定地与冷却板4连结成热结合状态，从而可以将各个方形电池I以使温差变小的方式有效地冷却。但是，本发明的电源装置也可以不使方形电池的底面露出而用绝缘层包覆，与冷却板的表面连结成热结合状态。如图I至图6所示，所层叠的多个电池组件10由配置在层叠的电池组件10的两个端面的一对端板7和将端部与该端板7连结的连结件8固定为层叠状态。端板7由硬质的塑料成形，或者由铝或其合金等金属制成。为了使端板7以大面积夹持电池组件10，将其外形设置为与电池组件10相同的四边形。将四边形的端板7制成与电池组件10相同的大小，或者比电池组件10略大。此外，通过将端板7的与电池组件10的层叠面17设为嵌合结构，可以不发生错位地与电池组件10连结。该嵌合结构可以设为与前述的电池组件10的嵌合结构相同的结构。图2和图3所示的端板7在与设于电池组件10的层叠面17的嵌装凸部25相面对的位置设有引导该嵌装凸部25的嵌入凹部26，并且在与设于电池组件10的层叠面17的嵌入凹部26相面对的位置设有由该嵌入凹部26引导的嵌装凸部25。以上的电源装置通过使与电池组件10和端板7的层叠面17对置设置的嵌装凸部25和嵌入凹部26嵌合而将它们以不发生错位的状态固定。此外，虽然未图示，电池组件与端板的嵌合结构也可以由设于两侧的导引片来构成。但是，不一定需要设为与电池组件的嵌合结构相同的结构，也可以设为能够将电池组件与端板以不发生错位的方式嵌合的所有形状。在端板7处连结有由金属带8A构成的连结件8的端部。金属带8A借助止动螺钉SB与端板7连结。利用止动螺钉SB连结金属带8A的端板7设有供止动螺钉SB旋入的内螺纹孔7a。内螺纹孔7a设于端板7的外侧表面，通过旋入贯穿设于金属带8A的两端的折弯部8a的止动螺钉8B而将金属带8A连结。虽然图中的金属带8A用止动螺钉8B固定于端板7中，然而也可以将金属带的端部向内侧折弯而与端板连结，或者将端部铆接而与端板连结。图I至图3的电源装置将沿着电池组件10的上端部配置的金属带8A和沿着电池组件10的下端部配设的金属带8A与端板7连结。该电源装置在端板7的上端和下端，且在外侧表面的两个侧部设有内螺纹孔7a。该电源装置用金属带8A将电池组件10的上下固定。虽然未图示，电源装置也可以将金属带配设于上下的中间，也就是配设于中央部的上下处。利用止动螺钉8B来固定金属带8A的端板7在金属带8A的连结位置设置内螺纹孔7a。金属带8A通过将给定的厚度的金属板加工为给定的宽度而制成。金属带8A将端 部与端板7连结，通过连结一对端板7而在其间将多个电池组件10保持为压缩状态。金属带8A将一对端板7固定为给定的尺寸，将层叠在其间的方形电池I和绝缘层2固定为给定的压缩状态。如果金属带8A因方形电池I的膨胀压力而伸长，则无法阻止方形电池I的膨胀。所以，作为金属带8A而言，是通过将不会因方形电池I的膨胀压力而伸长的这种强度的金属板例如SUS304等不锈钢板或钢板等金属板加工为具有足够的强度的宽度和厚度而制成的。此外，作为金属带，也可以将金属板加工成槽形。该形状的金属带由于可以增强弯曲强度，因此具有可以在减小宽度的同时将层叠的方形电池牢靠地固定为给定的压缩状态的优点。金属带8A在端部设有折弯部8a，将折弯部8a与端板7连结。折弯部8a设有止动螺钉8B的贯穿孔，借助插入其中的止动螺钉SB而固定于端板7上。如图I至图3以及图6所示，冷却板4在内部设有使制冷剂循环的制冷剂路31。制冷剂路31被供给液状的氟利昂或二氧化碳气体等制冷剂，使制冷剂在内部气化利用气化热将冷却板4冷却。将该冷却板4的制冷剂路31与冷却机构5连结。如图I所示，冷却机构5具备将在制冷剂路31中气化了的气体状的制冷剂加压的压缩机36、将由该压缩机36压缩了的制冷剂冷却而使其液化的冷却热交换器37、将由该冷却热交换器37液化了的制冷剂向制冷剂路31供给的膨胀阀38。经由膨胀阀38供给的液状的制冷剂在冷却板4内的制冷剂路31中被气化，利用气化热将冷却板4冷却后向冷却机构5排出。所以，制冷剂在冷却板4的制冷剂路31和冷却机构5中循环，将冷却板4冷却。虽然该冷却机构5利用制冷剂的气化热将冷却板4冷却到低温，然而也可以不借助气化热地将冷却板冷却。该冷却板向制冷剂路供给冷却到低温的盐水等制冷剂，不是利用制冷剂的气化热，而是利用低温的制冷剂直接将冷却板冷却。冷却机构5利用检测方形电池I的温度的温度传感器(未图示)来控制冷却板4的冷却状态。S卩，当方形电池I的温度比预先设定的冷却开始温度高时，即向冷却板4供给制冷剂而进行冷却，当方形电池I比冷却停止温度低时，即停止对冷却板4供给制冷剂，将方形电池I控制在预先设定的温度范围内。以上的电源装置可以用作车载用途的电源。作为搭载电源装置的车辆，可以包括以发动机和电机双方来行驶的混合动力机动车、插电式混合动力机动车、或者仅以电机来行驶的电动机动车等电动车辆，所述电源装置作为这些车辆的电源使用。图14表示在以发动机和电机双方来行驶的混合动力机动车中搭载电源装置的例子。该图中所示的搭载有电源装置90的车辆HV具备使车辆HV行驶的发动机96及行驶用的电机93、向电机93供给电力的电源装置90、对电源装置90的电池充电的发电机94。电源装置90借助DC/AC转换器95与电机93和发电机94连接。车辆HV在对电源装置90的电池进行充放电的同时利用电机93和发动机96双方来行驶。电机93在发动机效率差的阶段例如在加速时或低速行驶时被驱动而使车辆行驶。电机93由电源装置90供给电力而进行驱动。发电机94由发动机96驱动，或者由对车辆施加制动时的再生制动驱动，对电源装置90的电池进行充电。
另外，图15表示在仅以电机来行驶的电动机动车中搭载电源装置的例子。该图中所示的搭载有电源装置90的车辆EV具备使车辆EV行驶的行驶用的电机93、向该电机93供给电力的电源装置90、对该电源装置90的电池充电的发电机94。电源装置90借助DC/AC转换器95与电机93和发电机94连接。电机93由电源装置90供给电力而驱动。发电机94由对车辆EV进行再生制动时的能量驱动，对电源装置90的电池进行充电。此外，本发明并不将电源装置的用途特定为使车辆行驶的电机的电源。本发明的电源装置可以作为利用以太阳光发电或风力发电等产生的电力对电池充电而蓄电的蓄电装置用的电源使用，或者也可以作为利用夜间的深夜电力对电池充电而蓄电的蓄电装置用的电源使用。以深夜电力充电的电源装置利用作为发电所的剩余电力的深夜电力来充电，在电力负载大的白天输出电力，可以将白天的峰值电力限制得很小。此外，电源装置还可以作为利用太阳能电池的输出和深夜电力双方来充电的电源使用。该电源装置有效地利用由太阳能电池产生的电力和深夜电力双方，可以在考虑天气或耗电的同时有效地蓄电。图16所示的蓄电装置用商用电源的深夜电力或太阳能电池等充电用电源85对电源装置80的电池充电，将电源装置80的电池放电而向负载81的DC/AC转换器82供给电力。由此，图中的蓄电装置具备充电模式和放电模式。充电用电源85借助充电开关86与电源装置80连接，DC/AC转换器82借助放电开关84与电源装置80连接。放电开关84及充电开关86的0N/0FF由电源装置80的控制电路87切换。在充电模式下，控制电路87将充电开关86切换为0N，将放电开关84切换为0FF，利用由充电用电源85供给的电力对电源装置80的电池充电。电源装置80当充电结束而达到充满电，或者充电到给定值以上的容量时，控制电路87就会将充电开关86切换为OFF而停止充电。另外，在放电模式下，控制电路87将放电开关84切换为0N，将充电开关86切换为0FF，从电源装置80向负载81供给电力。由电源装置80供给电力的负载81经由DC/AC转换器82将来自电源装置80的电力向电气设备83供给。在电源装置80中，当电池的残留容量降低到给定的容量时，控制电路87就会将放电开关84切换为OFF而停止放电。此外，蓄电装置根据需要还可以将充电开关86和放电开关84双方设为0N，同时进行对负载81的电力供给和对电源装置80的充电。如上所述的蓄电装置可以适用于能够搭载在计算机服务器的机架中的备份电源、携带电话等的无线基站用的备份电源、家用或工厂用的蓄电用电源、路灯的电源、信号机或道路用的交通显示器等的电源等用途中。
权利要求
1.一种电力用的电源装置，具备电池块(3)，其通过利用绝缘层(2、42、52、62)将具备带有导电性的外包装罐(11)的多个方形电池(I)绝缘地以层叠状态配置而成；冷却板(4)，其在该电池块(3)的底面配置成与各个方形电池(I)热结合的状态，从底面将各方形电池⑴强制性冷却；冷却机构(5)，其将该冷却板(4)冷却，该电力用的电源装置的特征在于， 所述绝缘层(2、42、52、62)形成为通过相互嵌合的嵌合结构而层叠在指定位置的形状，并且与所述外包装罐(11) 一体化地形成， 所述电池块(3)通过对多个所述绝缘层(2、42、52、62)与所述方形电池(I)成为一体化结构的电池组件(10)进行层叠而构成。
2.根据权利要求I所述的电力用的电源装置，其特征在于， 所述绝缘层(2、42、52、62)形成为至少覆盖所述外包装罐(11)的主面(IB)的形状。
3.根据权利要求I或2所述的电力用的电源装置，其特征在于， 所述方形电池(I)向所述绝缘层(2、42、52、62)中插入成形，所述方形电池(I)与所述绝缘层(2、42、52、62)形成为一体化结构的电池组件(10)。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的电力用的电源装置，其特征在于， 所述电池块(3)将相互层叠而成的多个电池组件(10)从两侧用一对端板(7)沿层叠方向夹持，且一对端板(7)由连结件(8)连结，通过一对端板(7)将多个电池组件(10)固定为层叠状态。
5.根据权利要求4所述的电力用的电源装置，其特征在于， 所述电池组件(10)和端板(7)为嵌合结构。
6.根据权利要求I至5中任一项所述的电力用的电源装置，其特征在于， 将所述电池组件(10)的绝缘层(2、42、52、62)成形得中央部比外周部厚。
7.根据权利要求I至6中任一项所述的电力用的电源装置，其特征在于， 在所述电池块⑶与冷却板⑷之间配置受到压缩而变形的热传导片(6)。
8.根据权利要求7所述的电力用的电源装置，其特征在于， 所述电池组件(10)的绝缘层(2、42、52、62)在作为与冷却板(4)对置的对置面的底面具有使外包装罐(11)露出的开口部(22)，在该开口部(22)配置由绝缘材料构成的热传导片(6)，外包装罐(11)隔着热传导片(6)与冷却板(4)连结成热结合状态。
9.根据权利要求8所述的电力用的电源装置，其特征在于， 所述电池组件(10)的绝缘层(2、42、52、62)具有包覆外包装罐(11)的底面(IA)的两个端部的包覆部(23)，在该包覆部(23)之间设置有开口部(22)，位于该包覆部(23)与开口部(22)的交界的交界面(24)形成为以开口面积从方形电池(I)的底面(IA)朝向冷却板(4)的接触面增大的方式倾斜而成的倾斜面。
10.根据权利要求I至9中任一项所述的电力用的电源装置，其特征在于， 电源装置是向使车辆行驶的电机供给电力的装置。
11.根据权利要求I至9中任一项所述的电力用的电源装置，其特征在于， 电源装置利用太阳能电池的电力充电而蓄积太阳能电池的发电电力。
12.—种车辆，其特征在于，具备权利要求I至10中任一项所述的电源装置。
全文摘要
本发明提供一种在减少装配成本的同时确保高安全性的电力用的电源装置。电力用的电源装置具备电池块(3)，其通过利用绝缘层(2)将具备带有导电性的外包装罐(11)的多个方形电池(1)绝缘地以层叠状态配置而成；冷却板(4)，其在该电池块(3)的底面配置成与各个方形电池(1)热结合的状态，从底面将各方形电池(1)强制性冷却；冷却机构(5)，其将该冷却板(4)冷却。绝缘层(2)形成为利用相互嵌合的嵌合结构层叠在指定位置的形状，且与外包装罐(11)一体化地形成。电池块(3)通过对多个由绝缘层(2)与方形电池(1)成为一体化结构的电池组件(10)进行层叠而构成。
文档编号H01M10/50GK102800825SQ201210152309
公开日2012年11月28日 申请日期2012年5月16日 优先权日2011年5月25日
发明者冈田涉, 西藤正雄 申请人:三洋电机株式会社