專利名稱：電力用的電源裝置及具備電源裝置的車輛的制作方法
電力用的電源裝置及具備電源裝置的車輛
技術 領域本發(fā)明主要涉及用于驅動混合動力機動車、燃料電池機動車、電動機動車等機動車的電機的電源用途、或者蓄積太陽能電池電力的電力用電源裝置及具備該電源裝置的車輛。
背景技術：
對于驅動使機動車行駛的電機的電源裝置或由太陽能電池充電而在夜間供給電力、或者在白天電力需求大時供給電力的電源裝置而言，要求有很大的輸出。該電源裝置將多個電池串聯(lián)來提高輸出電壓。作為用于該種用途的電源裝置，開發(fā)出具有如下結構的電源裝置，即，將多個方形電池層疊起來，將鄰接的方形電池串聯(lián)來提高輸出電壓。(參照專利文獻I)專利文獻I日本特開2010-153141號公報對于專利文獻I的電源裝置而言，在多個方形電池之間配置絕緣間隔件，用絕緣間隔件將相鄰的方形電池絕緣地層疊。將多個方形電池層疊而形成電池塊的結構可以在與相鄰的方形電池的外包裝罐之間產(chǎn)生電位差。所以，需要將相鄰的方形電池絕緣地層疊。為了將相鄰的方形電池絕緣，在方形電池之間配置用塑料等絕緣材料成形的絕緣間隔件。即，電池塊是將方形電池與絕緣間隔件交替地層疊而形成電池塊。這種結構的電池塊需要將方形電池和絕緣間隔件配置于指定位置，將方形電池固定為層疊狀態(tài)。若絕緣間隔件與方形電池的相對位置發(fā)生錯位而相鄰的方形電池的外包裝罐發(fā)生接觸，則會流過大的短路電流而無法安全地使用，另外還存在對電池本身造成明顯損傷的弊端。由此，需要將絕緣間隔件準確且無錯位地配置在方形電池之間。所以，層疊了多個方形電池的電池塊在組裝時花費時間和精力，另外部件數(shù)目增多，具有裝配成本升高的缺點。另外，當因長時間使用或因振動等而使絕緣間隔件與方形電池的相對位置錯位時，還會產(chǎn)生在方形電池中流過大的短路電流的弊端。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是以解決以上的缺點為目的開發(fā)的。本發(fā)明的重要的目的在于，提供可以在減少裝配成本的同時確保高安全性的電力用的電源裝置及具備電源裝置的車輛。本發(fā)明的電力用的電源裝置具備電池塊3，其通過利用絕緣層2、42、52、62將具備帶有導電性的外包裝罐11的多個方形電池I絕緣地以層疊狀態(tài)配置而成；冷卻板4，其在該電池塊3的底面配置成與各個方形電池I熱結合的狀態(tài)，從底面將各方形電池I強制性冷卻；冷卻機構5，其將該冷卻板4冷卻。絕緣層2、42、52、62形成為以相互嵌合的嵌合結構層疊在指定位置的形狀，且與外包裝罐11 一體化地形成。電池塊3通過對多個絕緣層
2、42、52、62與方形電池I成為一體化結構的電池組件10進行層疊而構成。以上的電源裝置具有可以減少裝配成本且同時確保高安全性的特征。這是因為，通過將具有嵌合結構的絕緣層與外包裝罐一體化地形成，將方形電池與絕緣層設為一體化結構的電池組件，即使是不具備以往的絕緣間隔件的結構，也可以使鄰接的方形電池可靠地絕緣，并且能夠防止方形電池的相對位置的偏移。本發(fā)明的電力用的電源裝置可以將絕緣層2、42、52、62設為至少覆蓋外包裝罐11的主面IB的形狀。在本說明書中，所謂外包裝罐的主面是指成為相互層疊的方形電池彼此的對置面的面。對于以上的電源裝置而言，由于外包裝罐的主面由絕緣層覆蓋，因此可以將層疊了的方形電池彼此可靠地絕緣。另外，即使在方形電池中產(chǎn)生結露，由于方形電池的主面由絕緣層覆蓋，因此能夠抑制結露的水流到設于方形電池的上表面上的輸出端子。
對于本發(fā)明的電力用的電源裝置而言，可以將方形電池I向絕緣層2、42、52、62中插入成形，將方形電池I與絕緣層2、42、52、62設為一體化結構的電池組件10。以上的電源裝置可以簡單并且容易地在方形電池的表面上設置絕緣層，將鄰接的方形電池可靠地絕緣。本發(fā)明的電力用的電源裝置的電池塊3相互層疊而成的多個電池組件10由一對端板7從兩側沿層疊方向夾持，且一對端板7由連結件8連結，從而可以用一對端板7將多個電池組件10固定為層疊狀態(tài)。以上的電力用的電源裝置通過將電池組件安放在冷卻板上，將電池塊用端板和連結件連結兩端，從而可以將電池組件與冷卻板以熱結合狀態(tài)可靠地固定。本發(fā)明的電力用的電源裝置可以由嵌合結構將電池組件10和端板7層疊在指定位置。以上的電源裝置可以將電池組件和端板以沒有錯位的狀態(tài)可靠地固定。本發(fā)明的電力用的電源裝置可以將電池組件10的絕緣層2、42、52、62成形得中央部比外周部厚。對于以上的電源裝置而言，在電池組件的層疊狀態(tài)下，絕緣層的中央部以面接觸狀態(tài)接觸，可以防止方形電池的外周部受到強烈的擠壓。由此，可以防止方形電池的外周部廣生變形等弊端。本發(fā)明的電力用的電源裝置可以在電池塊3與冷卻板4之間配置受到壓縮而變形的熱傳導片6。以上的電源裝置可以借助熱傳導片將各個方形電池可靠地與冷卻板穩(wěn)定地連結成熱結合狀態(tài)。由此，可以可靠地以使溫差減小的方式將各個方形電池冷卻。本發(fā)明的電力用的電源裝置的電池組件10的絕緣層2、42、52、62在作為與冷卻板4的對置面的底面具有使外包裝罐11露出的開口部22，在該開口部22配置由絕緣材料構成的熱傳導片6，可以將外包裝罐11隔著熱傳導片6與冷卻板4連結成熱結合狀態(tài)。以上的電源裝置將熱傳導片沒有錯位地配置在絕緣層的指定位置，這樣就可以將方形電池的外包裝罐的底面與冷卻板可靠地連結成熱結合狀態(tài)。由此，就可以用冷卻板將各個方形電池穩(wěn)定地以使溫差減小的方式冷卻。本發(fā)明的電力用的電源裝置的電池組件10的絕緣層2、42、52、62具有包覆外包裝罐11的底面IA的兩個端部的包覆部23，在該包覆部23之間設置開口部22，可以將位于該包覆部23與開口部22的交界的交界面24形成為以開口面積從方形電池I的底面IA朝向冷卻板4的接觸面增大的方式傾斜而成的傾斜面。以上的電源裝置通過將配置于絕緣層的開口部的熱傳導片用方形電池的底面和冷卻板夾持，從而在拓寬熱傳導片的同時，利用冷卻板以更大的面積密合成熱結合狀態(tài)，從而能夠利用冷卻板有效地以使溫差減小的方式來冷卻各個方形電池。本 發(fā)明的電力用的電源裝置可以設為向使車輛行駛的電機供給電力的裝置。以上的電源裝置可以作為增大輸出而向電機供給大電力的結構，且能夠將多個方形電池作為電池組件可靠地固定在指定位置而使用。特別是，具有如下的特征，即，可以在防止因車輛的振動等而產(chǎn)生方形電池或絕緣層的錯位，且同時能夠將多個方形電池長時間地固定在指定位置而穩(wěn)定地使用。本發(fā)明的電力用的電源裝置可以為以太陽能電池的電力充電而蓄積太陽能電池的發(fā)電電力的裝置。以上的電源裝置可以作為增大輸出而對太陽能電池的大的輸出充電的結構，且同時能夠將多個方形電池作為電池組件可靠地固定在指定位置上使用。此外，具有可以將多個方形電池長時間地固定在指定位置而穩(wěn)定地使用的特征。本發(fā)明的車輛可以具備上述的任意一個電源裝置。


圖I是本發(fā)明的一個實施例的電力用的電源裝置的立體圖。圖2是圖I所示的電源裝置的分解立體圖。圖3是從背面下側觀察圖I所示的電源裝置而得到的分解立體圖。圖4是圖I所示的電源裝置的水平剖視圖。圖5是圖I所示的電源裝置的垂直縱向剖視圖。圖6是圖I所示的電源裝置的局部放大垂直橫向剖視圖。圖7是圖4所示的電源裝置的要部放大剖視圖。圖8是圖5所示的電源裝置的要部放大剖視圖。圖9是電池組件的放大立體圖。圖10是表示將多個電池組件層疊的嵌合結構的分解剖視圖。圖11是表示將多個電池組件層疊的嵌合結構的另一個例子的分解剖視圖。圖12是表示將多個電池組件層疊的嵌合結構的又一個例子的分解剖視圖。圖13是表示將多個電池組件層疊的嵌合結構的其他例子的分解立體圖。圖14是表示將本發(fā)明的一個實施例的電源裝置搭載于利用發(fā)動機和電機行駛的混合動力車中的例子的框圖。圖15是表示將本發(fā)明的一個實施例的電源裝置搭載于僅利用電機行駛的電動機動車中的例子的框圖。圖16是表示將本發(fā)明的一個實施例的電源裝置適用于蓄電裝置中的例子的框圖。符號說明I…方形電池IA…底面IB…主面
2…絕緣層3…電池塊4…冷卻板5…冷卻機構6…熱傳導片7…端板7a…內(nèi)螺紋孔8…連結件8A…金屬帶 8a…折彎部8B…止動螺釘10…電池組件11…外包裝罐12…封口板13…電極端子14…絕緣材料15…安全閥16…開口部17…層疊面21…厚壁部22…開口部23…包覆部24…交界面25…嵌裝凸部26…嵌入凹部27…導引片28…導引凹部31…循環(huán)路36…壓縮機37…冷卻熱交換器38…膨脹閥42…絕緣層52…絕緣層62…絕緣層80…電源裝置81…負載82…DC/AC 轉換器83…電氣設備84…放電開關85…充電用電源86…充電開關
87…控制電路90…電源裝置93…電機94…發(fā)電機%…DC/AC轉換器 96…發(fā)動機EV…車輛HV…車輛
具體實施例方式下面，根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施例進行說明。但是，以下所示的實施例僅為對用于將本發(fā)明的技術思想具體化的電力用的電源裝置及具備電源裝置的車輛進行例示的例子，本發(fā)明并非將電源裝置及車輛特定為以下的例子。此外，本說明書為了使技術方案的范圍易于理解，將與實施例中所示的構件對應的編號附加給“權利要求書”及“用于解決問題的途徑一欄”中所示的構件。然而，絕非將權利要求書中所示的構件特定為實施例的構件。本發(fā)明的電力用的電源裝置主要用于如下的電源裝置中，S卩，其搭載在混合動力機動車或電動機動車等電動車輛中，向使車輛行駛的電機供給電力，從而使車輛行駛，或者其蓄積太陽能電池的電力，在夜間或白天的峰值電力時進行輸出。圖I至圖8所示的電源裝置具備電池塊3，其通過將具備具有導電性的外包裝罐11的多個方形電池I用絕緣層2絕緣地以層疊狀態(tài)配置而成；冷卻板4，其從底面IA將構成該電池塊3的方形電池I的外包裝罐11冷卻；冷卻機構5，其將該冷卻板4冷卻。以上的電源裝置的冷卻機構5在冷卻板4中循環(huán)制冷劑而將冷卻板4冷卻，將該冷卻板4與外包裝罐11連結成熱結合狀態(tài)，從而將方形電池I強制性地冷卻。冷卻機構5檢測方形電池I的溫度并控制冷卻板4的溫度。若方形電池I的溫度比設定溫度高，則冷卻機構5使制冷劑在冷卻板4中循環(huán)而借助冷卻板4來冷卻方形電池I。若方形電池I的溫度比設定溫度低，則冷卻機構5會停止制冷劑向冷卻板4中的循環(huán)。方形電池I是鋰離子二次電池。但是，方形電池并不特定為鋰離子二次電池，可以使用能夠充電的所有電池，例如鎳氫電池等。方形電池I將層疊有正負電極板的電極體(未圖示)收納在外包裝罐11中，并且填充電解液而實現(xiàn)氣密性的密閉。如圖6所示，外包裝罐11成形為將底部封堵的四角筒狀，將上方的開口部由封口板12氣密性地封堵。外包裝罐11通過將鋁或鋁合金等金屬板拉深加工而成，表面具有導電性。所層疊的方形電池I被制成薄的方形。封口板12也由鋁或鋁合金等金屬板制成。該封口板12在兩個端部隔著絕緣材料14固定有正負的電極端子13。正負的電極端子13與內(nèi)置的正負的電極板(未圖示)連接。鋰離子二次電池未使外包裝罐11與電極連接。然而，由于外包裝罐11經(jīng)由電解液與電極板連接，因此處于正負的電極板的中間電位。但是，方形電池也可以利用引線使一方的電極端子與外包裝罐連接。該方形電池可以使與外包裝罐連接的電極端子非絕緣地固定于封口板。此外，封口板12設有安全閥15的開口部16。當外包裝罐11的內(nèi)壓高于設定值時安全閥15開閥，從而防止外包裝罐11發(fā)生破損。當安全閥15開閥時，就會將內(nèi)部的氣體從封口板12的開口部16向外部排出。圖6和圖9的方形電池I在封口板12中設有安全閥15的開口部16。該方形電池I可以從開閥的安全閥15的開口部16中排出氣體。這是因為，在外包裝罐11的內(nèi)部存留有氣體。方形電池也可以在外包裝罐的底部或側部設置安全閥的開口部。然而，該方形電池在安全閥開口時排出電解液。電解液是導電性的液體，一旦將其排出，就會出現(xiàn)使接觸部短路的情況。在封口板12中設置安全閥15的方形電池I可以從開口的安全閥15排出氣體而降低內(nèi)壓。由此，在安全閥15開口時，可以限制電解液的排出，減少由電解液造成的弊端。雖然未圖示，層疊成的方形電池I通過連接鄰接的電極端子13而相互串聯(lián)或并聯(lián)。并聯(lián)的方形電池I在外包裝罐11不產(chǎn)生電位差。然而，使輸出增大的電源裝置不是將所有的方形電池I并聯(lián)，而是串聯(lián)以提高輸出電壓。串聯(lián)的方形電池I與相鄰的方形電池I的外包裝罐11之間產(chǎn)生電位差。所以，電源裝置在相鄰的方形電池I的外包裝罐11之間夾隔設緣層2，將相鄰的方形電池I以絕緣狀態(tài)層疊。此外，夾設于各個方形電池I之間的絕緣層2還有如下的作用，即，通過將相鄰的方形電池I以熱阻斷的方式層疊，即使某個方形電池I的溫度異常地升高而變?yōu)闊崾Э氐臓顟B(tài)，也可以防止熱失控誘發(fā)相鄰的方形電池I出現(xiàn)熱失控。所以，在并聯(lián)的方形電池之間也配置有絕緣層的電池塊可以防止熱失控 的誘發(fā)，從而提高安全性。此外，雖然未圖示，在各個方形電池I的電極端子13處連接有引線(未圖示)。該引線與安裝檢測方形電池I的電壓的保護電路的電路基板(未圖示)連接。雖然未圖示，然而電路基板在圖I中配設于電源裝置的上方。電池塊3在相互鄰接的方形電池在之間配置有絕緣層2。絕緣層2設為至少將成為相互鄰接的方形電池I的對置面的外包裝罐11的主面IB的大致整體覆蓋的形狀。絕緣層2使相鄰的方形電池I的外包裝罐11絕緣，并且將鄰接的方形電池I熱阻斷。所以，絕緣層2是將塑料成形而制作的。但是，絕緣層也可以不用塑料，而是通過將橡膠等絕緣材料成形來制作。絕緣層2通過對方形電池I進行插入成形而將絕緣層2和方形電池I設為一體化結構的電池組件10。該電池組件10是通過如下方式制成的，即，在成形絕緣層2的模具的成形室內(nèi)臨時固定方形電池1，向成形室內(nèi)注入塑料。如圖6至圖9所示，絕緣層2被制成如下的形狀，即，將方形電池I的外周面整體和底面IA的兩個端部包覆，而使方形電池I的上表面整體和底面IA的除去兩個端部以外的區(qū)域露出。此外，雖然未圖示，絕緣層2也可以由將軟質的塑料或橡膠等橡膠狀彈性體以沿著方形電池外形的形狀成形的成形體來構成，將該成形體安裝設置于方形電池的表面。該絕緣層例如設置成由橡膠狀彈性體成形的成形體的內(nèi)腔形拓寬的狀態(tài)而在內(nèi)側插入方形電池，從而以彈性密合的狀態(tài)安裝在外包裝罐的表面而覆蓋方形電池。這樣，就可以將絕緣層與外包裝罐一體地形成，將絕緣層與方形電池設為一體化結構的電池組件。該絕緣層也可以設為如下的形狀，即，將方形電池的外周面整體和底面的兩個端部包覆，使方形電池的上表面整體和底面的除去兩個端部以外的區(qū)域露出。圖6和圖9的絕緣層2使設置方形電池I的電極端子13的上表面露出。方形電池I在上表面的封口板12中設有電極端子13、安全閥15的開口部16。露出封口板12的表面的電池組件10可以將電極端子13的連接簡化。另外，由于未封堵安全閥15的開口部16，因此可以在安全閥15的開口部16處連結排出導管(未圖示)。
絕緣層2將包覆電池組件10的層疊面17的中央部的區(qū)域成形得比層疊面17的外周部更厚而設置厚壁部21。該電池組件10將層疊面17以相互密合的狀態(tài)層疊，設于絕緣層2的層疊面17的中央部的厚壁部21以面接觸狀態(tài)接觸，可以防止方形電池I的對置面的外周部受到強烈的擠壓。此外，將絕緣層2和方形電池I設為一體化結構的電池組件10將絕緣層2設為嵌合結構，從而形成層疊在指定位置的形狀。絕緣層2的嵌合結構由嵌裝凸部25和嵌入凹部26構成，該嵌裝凸部25和嵌入凹部26與相互鄰接地層疊的電池組件10的相面對的層疊面17對置設置。該嵌合結構通過將從層疊面17中突出的嵌裝凸部25向對置的嵌入凹部26中引導而以嵌合狀態(tài)連結。然而，嵌合結構也可以替代對嵌裝凸部的嵌入進行引導的凹部而設置嵌合孔。圖2和圖3所示的電池組件10的絕緣層2在一方的層疊面17上設置嵌裝凸部25，在另一方的層疊面17上設置引導嵌裝凸部25的嵌入凹部26。S卩，在圖2和圖3中，相互鄰接地層疊的電池組件10的絕緣層2在相對置的層疊面17的一方上設置嵌裝凸部25，在另一方上設置引導該嵌裝凸部25的嵌入凹部26。圖中的絕緣層2在一方的層疊面17上 設有多個嵌裝凸部25，并且在與該層疊面17對置的層疊面17上設有引導這些嵌裝凸部25的多個嵌入凹部26，從而能夠特定相互層疊的電池組件10的位置和姿勢。圖中的絕緣層2在相互對置的層疊面17上的厚壁部21的四個角部的位置設置有嵌裝凸部5和嵌入凹部26。圖中所示的絕緣層2將嵌裝凸部25的外形設為圓形，將引導該圓形的嵌裝凸部25的嵌入凹部26的內(nèi)腔形設為沿著嵌裝凸部25的外形的圓形。嵌入凹部26的內(nèi)腔形與嵌裝凸部25的外形幾乎相等或略大，從而可以將嵌裝凸部25以嵌合狀態(tài)與嵌入凹部26連結。這樣，對于將圓形的嵌裝凸部25向嵌入凹部26引導而定位的嵌合結構而言，通過在層疊面17上設置多個嵌裝凸部25和嵌入凹部26，所述嵌合結構就能夠特定電池組件10的位置和姿勢地層疊在指定位置。然而，嵌裝凸部和嵌入凹部不一定需要設為圓形，也可以設為多邊形。即，也可以將嵌裝凸部的外形設為多邊形，將嵌入凹部的內(nèi)腔形設為沿著該嵌裝凸部的外形的多邊形。這樣，對于將多邊形的嵌裝凸部向嵌入凹部引導而定位的嵌合結構而言，在層疊面上設置一個或多個嵌裝凸部和嵌入凹部，則所述嵌合結構可以特定電池組件的位置和姿勢地層疊在指定位置。此外，絕緣層的嵌合結構也可以將嵌裝凸部設為凸條，將引導該凸條的嵌裝凸部的嵌入凹部設為槽狀。該嵌合結構也可以在特定電池組件的位置和姿勢的同時層疊在指定位置上。如圖10所示，以上的嵌合結構以如下方式層疊，S卩，將設于鄰接的電池組件10彼此的相互對置的層疊面17的一方上的嵌裝凸部25向設于另一方上的嵌入凹部26引導，在將多個電池組件10定位在指定位置的同時進行層疊。此外，如圖10所示，相互層疊的電池組件10為了將相互鄰接的電池單元I之間串聯(lián)，以使相鄰的電池單元I的正負的輸出端子13反向的方式，將電池單元I以交替地左右反轉的姿勢層疊。所以，對于圖10中位于上下位置的電池組件10和位于中間位置的電池組件10而言，相對于電池單元I的正負的輸出端子13的配置而言，設于絕緣層2上的嵌裝凸部25和嵌入凹部26的排列被逆轉。此外，絕緣層的嵌合結構也可以設為圖11所示的結構。圖11所示的嵌合結構采用如下的結構，即，在一方的層疊面17的兩側而設置嵌裝凸部25和嵌入凹部26，并且在與該層疊面17層疊的另一方的層疊面17的兩側的對置位置上設置嵌入凹部26和嵌裝凸部25，將相互對置的嵌裝凸部25向嵌入凹部26引導而實現(xiàn)嵌合。對于圖11所示的電池組件10而言，將設于絕緣層42的對置的層疊面17上的嵌裝凸部25和嵌入凹部26分別配置成俯視時為點對稱的排列方式。對于該結構而言，即使為了將相互鄰接的電池單元I彼此串聯(lián)而將鄰接的電池單元I交替地左右反轉，使正負的輸出端子13反向配置，也可以使配置于層疊面17的對置位置上的嵌裝凸部25和嵌入凹部26成為相同的排列。所以，可以制造相同結構的電池組件，從而可以將多個電池單元I以串聯(lián)的姿勢即在交替地左右反轉的同時層疊。此外，絕緣層的嵌合結構并不特定為由嵌裝凸部和嵌入凹部構成的以上的結構，例如，也可以如圖12所示，在絕緣層52的兩側設置導引片27，設置為對與該導引片27的內(nèi)側鄰接的電池組件10進行引導的形狀。圖12所示的絕緣層52位于電池組件10的兩個側面，一體化成形地設有向電池組件10的層疊方向突出的導引片27。圖中的絕緣層52使兩 側的導引片27向一個方向突出，在兩側的導引片27之間對相鄰的電池組件10進行引導，防止所層疊的電池組件10彼此在左右方向上出現(xiàn)錯位。此外，對于圖中所示的絕緣層52而言，為了將鄰接的電池組件10的導引片27在指定位置連結，與導引片27對置地設有對導引片27進行引導的導引凹部28。在該導引凹部28中引導左右的導引片27，防止所層疊的電池組件10彼此在上下方向出現(xiàn)錯位。此外，在圖12中，相互層疊的電池組件10為了將相互鄰接的電池單元I彼此串聯(lián)，以使鄰接的電池單元I的正負的輸出端子13反向的方式將電池單元I以交替地左右反轉的姿勢層疊。所以，在圖12中位于上下位置的電池組件10與位于中間位置的電池組件10中，相對于電池單元I的正負的輸出端子13的配置而言，設于絕緣層52上的導引片27和導引凹部28的排列被逆轉。此外，設于絕緣層上的導引片也可以采用圖13所示的結構。圖13所示的絕緣層62在電池組件10的各側面上下鄰接地設有彼此沿相反方向突出的導引片27，并且將設于電池組件10的兩個側面的導引片27彼此分別配置成俯視時為點對稱的姿勢。由此，相互層疊的電池組件10彼此通過使處于上下位置而對置的導引片27彼此抵接來防止上下的位置出現(xiàn)錯位，并且所述電池組件10在由電池組件10的兩個側面上向同向突出的導引片27夾持的狀態(tài)下被定位，從而防止在左右方向上出現(xiàn)錯位。此外，就該結構而言，即使是為了將相互鄰接的電池單元I彼此串聯(lián)，配置成使鄰接的電池單元I交替地左右反轉而使正負的輸出端子13反向的方式，也可以使配置于電池組件10的兩個側面的對置位置的導引片27成為相同的排列。所以，可以制造相同結構的電池組件，從而可以將多個電池單元I以串聯(lián)的姿勢即在交替地左右反轉的同時層疊。此外，本發(fā)明的電源裝置并不將絕緣層的嵌合結構特定為以上的結構。絕緣層的嵌合結構可以為能夠將相互鄰接層疊的電池單元設置成在不發(fā)生錯位的情況下嵌合的其他所有形狀。如圖3和圖6所示，對于絕緣層2而言，在作為與冷卻板4的對置面的底面中，設有使外包裝罐11露出的開口部22。在該開口部22上配置絕緣性的熱傳導片6，借助熱傳導片6將外包裝罐11與冷卻板4連結成熱結合狀態(tài)。圖3和圖6的絕緣層2具有包覆外包裝罐11的底面IA的兩個端部的包覆部23，在該包覆部23之間設置開口部22。包覆部23的厚度與熱傳導片6的厚度相等，使包覆部23和熱傳導片6雙方與冷卻板4的表面密合。該結構可減薄包覆部23即減薄熱傳導片6，增厚包覆部23即增厚熱傳導片6。通過減薄熱傳導片6，可以用冷卻板4將方形電池I更為有效地冷卻。然而，當熱傳導片過薄時，則難以實現(xiàn)足夠的強度，因此熱傳導片的厚度優(yōu)選設為0. 5mm I. 5mm左右。此外，如圖6的局部放大剖視圖所示，對于包覆部23而言，位于與開口部22的交界位置的交界面24形成為以開口面積從方形電池I的底面IA朝向與冷卻板4的接觸面增大的方式傾斜而成傾斜面。該結構將配置于絕緣層2的開口部22的熱傳導片6用方形電池I的底面IA和冷卻板4夾持，可以將能夠因擠壓而變形的熱傳導片6在沿著冷卻板4的表面展開的同時密合。由此，可以將熱傳導片6以更大的面積與冷卻板4可靠地密合，形成更為理想的熱結合狀態(tài)。所以，就可以用冷卻板4將各個方形電池I有效地以使溫差變小的方式冷卻。
熱傳導片6在電池塊3的方形電池I與冷卻板4之間被壓縮而變形，以面接觸狀態(tài)與方形電池I的底面IA和冷卻板4這兩個面密合。熱傳導片6也可以通過在其表面涂布硅油等絕熱性的熱傳導膏劑而更為可靠且穩(wěn)定地以面接觸狀態(tài)與方形電池I的底面IA和冷卻板4的表面密合。另外，雖然未圖示，也可以向使方形電池的底面露出的開口部中填充熱傳導膏劑，借助熱傳導膏劑將方形電池的底面與冷卻板連結成熱結合狀態(tài)。該結構不一定使用熱傳導片，可以僅用熱傳導膏劑將方形電池與冷卻板的表面連結成熱結合狀態(tài)。以上的電源裝置可以借助熱傳導片6或熱傳導膏劑將各個方形電池I的底面IA可靠且穩(wěn)定地與冷卻板4連結成熱結合狀態(tài)，從而可以將各個方形電池I以使溫差變小的方式有效地冷卻。但是，本發(fā)明的電源裝置也可以不使方形電池的底面露出而用絕緣層包覆，與冷卻板的表面連結成熱結合狀態(tài)。如圖I至圖6所示，所層疊的多個電池組件10由配置在層疊的電池組件10的兩個端面的一對端板7和將端部與該端板7連結的連結件8固定為層疊狀態(tài)。端板7由硬質的塑料成形，或者由鋁或其合金等金屬制成。為了使端板7以大面積夾持電池組件10，將其外形設置為與電池組件10相同的四邊形。將四邊形的端板7制成與電池組件10相同的大小，或者比電池組件10略大。此外，通過將端板7的與電池組件10的層疊面17設為嵌合結構，可以不發(fā)生錯位地與電池組件10連結。該嵌合結構可以設為與前述的電池組件10的嵌合結構相同的結構。圖2和圖3所示的端板7在與設于電池組件10的層疊面17的嵌裝凸部25相面對的位置設有引導該嵌裝凸部25的嵌入凹部26，并且在與設于電池組件10的層疊面17的嵌入凹部26相面對的位置設有由該嵌入凹部26引導的嵌裝凸部25。以上的電源裝置通過使與電池組件10和端板7的層疊面17對置設置的嵌裝凸部25和嵌入凹部26嵌合而將它們以不發(fā)生錯位的狀態(tài)固定。此外，雖然未圖示，電池組件與端板的嵌合結構也可以由設于兩側的導引片來構成。但是，不一定需要設為與電池組件的嵌合結構相同的結構，也可以設為能夠將電池組件與端板以不發(fā)生錯位的方式嵌合的所有形狀。在端板7處連結有由金屬帶8A構成的連結件8的端部。金屬帶8A借助止動螺釘SB與端板7連結。利用止動螺釘SB連結金屬帶8A的端板7設有供止動螺釘SB旋入的內(nèi)螺紋孔7a。內(nèi)螺紋孔7a設于端板7的外側表面，通過旋入貫穿設于金屬帶8A的兩端的折彎部8a的止動螺釘8B而將金屬帶8A連結。雖然圖中的金屬帶8A用止動螺釘8B固定于端板7中，然而也可以將金屬帶的端部向內(nèi)側折彎而與端板連結，或者將端部鉚接而與端板連結。圖I至圖3的電源裝置將沿著電池組件10的上端部配置的金屬帶8A和沿著電池組件10的下端部配設的金屬帶8A與端板7連結。該電源裝置在端板7的上端和下端，且在外側表面的兩個側部設有內(nèi)螺紋孔7a。該電源裝置用金屬帶8A將電池組件10的上下固定。雖然未圖示，電源裝置也可以將金屬帶配設于上下的中間，也就是配設于中央部的上下處。利用止動螺釘8B來固定金屬帶8A的端板7在金屬帶8A的連結位置設置內(nèi)螺紋孔7a。金屬帶8A通過將給定的厚度的金屬板加工為給定的寬度而制成。金屬帶8A將端 部與端板7連結，通過連結一對端板7而在其間將多個電池組件10保持為壓縮狀態(tài)。金屬帶8A將一對端板7固定為給定的尺寸，將層疊在其間的方形電池I和絕緣層2固定為給定的壓縮狀態(tài)。如果金屬帶8A因方形電池I的膨脹壓力而伸長，則無法阻止方形電池I的膨脹。所以，作為金屬帶8A而言，是通過將不會因方形電池I的膨脹壓力而伸長的這種強度的金屬板例如SUS304等不銹鋼板或鋼板等金屬板加工為具有足夠的強度的寬度和厚度而制成的。此外，作為金屬帶，也可以將金屬板加工成槽形。該形狀的金屬帶由于可以增強彎曲強度，因此具有可以在減小寬度的同時將層疊的方形電池牢靠地固定為給定的壓縮狀態(tài)的優(yōu)點。金屬帶8A在端部設有折彎部8a，將折彎部8a與端板7連結。折彎部8a設有止動螺釘8B的貫穿孔，借助插入其中的止動螺釘SB而固定于端板7上。如圖I至圖3以及圖6所示，冷卻板4在內(nèi)部設有使制冷劑循環(huán)的制冷劑路31。制冷劑路31被供給液狀的氟利昂或二氧化碳氣體等制冷劑，使制冷劑在內(nèi)部氣化利用氣化熱將冷卻板4冷卻。將該冷卻板4的制冷劑路31與冷卻機構5連結。如圖I所示，冷卻機構5具備將在制冷劑路31中氣化了的氣體狀的制冷劑加壓的壓縮機36、將由該壓縮機36壓縮了的制冷劑冷卻而使其液化的冷卻熱交換器37、將由該冷卻熱交換器37液化了的制冷劑向制冷劑路31供給的膨脹閥38。經(jīng)由膨脹閥38供給的液狀的制冷劑在冷卻板4內(nèi)的制冷劑路31中被氣化，利用氣化熱將冷卻板4冷卻后向冷卻機構5排出。所以，制冷劑在冷卻板4的制冷劑路31和冷卻機構5中循環(huán)，將冷卻板4冷卻。雖然該冷卻機構5利用制冷劑的氣化熱將冷卻板4冷卻到低溫，然而也可以不借助氣化熱地將冷卻板冷卻。該冷卻板向制冷劑路供給冷卻到低溫的鹽水等制冷劑，不是利用制冷劑的氣化熱，而是利用低溫的制冷劑直接將冷卻板冷卻。冷卻機構5利用檢測方形電池I的溫度的溫度傳感器(未圖示)來控制冷卻板4的冷卻狀態(tài)。S卩，當方形電池I的溫度比預先設定的冷卻開始溫度高時，即向冷卻板4供給制冷劑而進行冷卻，當方形電池I比冷卻停止溫度低時，即停止對冷卻板4供給制冷劑，將方形電池I控制在預先設定的溫度范圍內(nèi)。以上的電源裝置可以用作車載用途的電源。作為搭載電源裝置的車輛，可以包括以發(fā)動機和電機雙方來行駛的混合動力機動車、插電式混合動力機動車、或者僅以電機來行駛的電動機動車等電動車輛，所述電源裝置作為這些車輛的電源使用。圖14表示在以發(fā)動機和電機雙方來行駛的混合動力機動車中搭載電源裝置的例子。該圖中所示的搭載有電源裝置90的車輛HV具備使車輛HV行駛的發(fā)動機96及行駛用的電機93、向電機93供給電力的電源裝置90、對電源裝置90的電池充電的發(fā)電機94。電源裝置90借助DC/AC轉換器95與電機93和發(fā)電機94連接。車輛HV在對電源裝置90的電池進行充放電的同時利用電機93和發(fā)動機96雙方來行駛。電機93在發(fā)動機效率差的階段例如在加速時或低速行駛時被驅動而使車輛行駛。電機93由電源裝置90供給電力而進行驅動。發(fā)電機94由發(fā)動機96驅動，或者由對車輛施加制動時的再生制動驅動，對電源裝置90的電池進行充電。
另外，圖15表示在僅以電機來行駛的電動機動車中搭載電源裝置的例子。該圖中所示的搭載有電源裝置90的車輛EV具備使車輛EV行駛的行駛用的電機93、向該電機93供給電力的電源裝置90、對該電源裝置90的電池充電的發(fā)電機94。電源裝置90借助DC/AC轉換器95與電機93和發(fā)電機94連接。電機93由電源裝置90供給電力而驅動。發(fā)電機94由對車輛EV進行再生制動時的能量驅動，對電源裝置90的電池進行充電。此外，本發(fā)明并不將電源裝置的用途特定為使車輛行駛的電機的電源。本發(fā)明的電源裝置可以作為利用以太陽光發(fā)電或風力發(fā)電等產(chǎn)生的電力對電池充電而蓄電的蓄電裝置用的電源使用，或者也可以作為利用夜間的深夜電力對電池充電而蓄電的蓄電裝置用的電源使用。以深夜電力充電的電源裝置利用作為發(fā)電所的剩余電力的深夜電力來充電，在電力負載大的白天輸出電力，可以將白天的峰值電力限制得很小。此外，電源裝置還可以作為利用太陽能電池的輸出和深夜電力雙方來充電的電源使用。該電源裝置有效地利用由太陽能電池產(chǎn)生的電力和深夜電力雙方，可以在考慮天氣或耗電的同時有效地蓄電。圖16所示的蓄電裝置用商用電源的深夜電力或太陽能電池等充電用電源85對電源裝置80的電池充電，將電源裝置80的電池放電而向負載81的DC/AC轉換器82供給電力。由此，圖中的蓄電裝置具備充電模式和放電模式。充電用電源85借助充電開關86與電源裝置80連接，DC/AC轉換器82借助放電開關84與電源裝置80連接。放電開關84及充電開關86的0N/0FF由電源裝置80的控制電路87切換。在充電模式下，控制電路87將充電開關86切換為0N，將放電開關84切換為0FF，利用由充電用電源85供給的電力對電源裝置80的電池充電。電源裝置80當充電結束而達到充滿電，或者充電到給定值以上的容量時，控制電路87就會將充電開關86切換為OFF而停止充電。另外，在放電模式下，控制電路87將放電開關84切換為0N，將充電開關86切換為0FF，從電源裝置80向負載81供給電力。由電源裝置80供給電力的負載81經(jīng)由DC/AC轉換器82將來自電源裝置80的電力向電氣設備83供給。在電源裝置80中，當電池的殘留容量降低到給定的容量時，控制電路87就會將放電開關84切換為OFF而停止放電。此外，蓄電裝置根據(jù)需要還可以將充電開關86和放電開關84雙方設為0N，同時進行對負載81的電力供給和對電源裝置80的充電。如上所述的蓄電裝置可以適用于能夠搭載在計算機服務器的機架中的備份電源、攜帶電話等的無線基站用的備份電源、家用或工廠用的蓄電用電源、路燈的電源、信號機或道路用的交通顯示器等的電源等用途中。
權利要求
1.一種電力用的電源裝置，具備電池塊(3)，其通過利用絕緣層(2、42、52、62)將具備帶有導電性的外包裝罐(11)的多個方形電池(I)絕緣地以層疊狀態(tài)配置而成；冷卻板(4)，其在該電池塊(3)的底面配置成與各個方形電池(I)熱結合的狀態(tài)，從底面將各方形電池⑴強制性冷卻；冷卻機構(5)，其將該冷卻板(4)冷卻，該電力用的電源裝置的特征在于， 所述絕緣層(2、42、52、62)形成為通過相互嵌合的嵌合結構而層疊在指定位置的形狀，并且與所述外包裝罐(11) 一體化地形成， 所述電池塊(3)通過對多個所述絕緣層(2、42、52、62)與所述方形電池(I)成為一體化結構的電池組件(10)進行層疊而構成。
2.根據(jù)權利要求I所述的電力用的電源裝置，其特征在于， 所述絕緣層(2、42、52、62)形成為至少覆蓋所述外包裝罐(11)的主面(IB)的形狀。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的電力用的電源裝置，其特征在于， 所述方形電池(I)向所述絕緣層(2、42、52、62)中插入成形，所述方形電池(I)與所述絕緣層(2、42、52、62)形成為一體化結構的電池組件(10)。
4.根據(jù)權利要求I至3中任一項所述的電力用的電源裝置，其特征在于， 所述電池塊(3)將相互層疊而成的多個電池組件(10)從兩側用一對端板(7)沿層疊方向夾持，且一對端板(7)由連結件(8)連結，通過一對端板(7)將多個電池組件(10)固定為層疊狀態(tài)。
5.根據(jù)權利要求4所述的電力用的電源裝置，其特征在于， 所述電池組件(10)和端板(7)為嵌合結構。
6.根據(jù)權利要求I至5中任一項所述的電力用的電源裝置，其特征在于， 將所述電池組件(10)的絕緣層(2、42、52、62)成形得中央部比外周部厚。
7.根據(jù)權利要求I至6中任一項所述的電力用的電源裝置，其特征在于， 在所述電池塊⑶與冷卻板⑷之間配置受到壓縮而變形的熱傳導片(6)。
8.根據(jù)權利要求7所述的電力用的電源裝置，其特征在于， 所述電池組件(10)的絕緣層(2、42、52、62)在作為與冷卻板(4)對置的對置面的底面具有使外包裝罐(11)露出的開口部(22)，在該開口部(22)配置由絕緣材料構成的熱傳導片(6)，外包裝罐(11)隔著熱傳導片(6)與冷卻板(4)連結成熱結合狀態(tài)。
9.根據(jù)權利要求8所述的電力用的電源裝置，其特征在于， 所述電池組件(10)的絕緣層(2、42、52、62)具有包覆外包裝罐(11)的底面(IA)的兩個端部的包覆部(23)，在該包覆部(23)之間設置有開口部(22)，位于該包覆部(23)與開口部(22)的交界的交界面(24)形成為以開口面積從方形電池(I)的底面(IA)朝向冷卻板(4)的接觸面增大的方式傾斜而成的傾斜面。
10.根據(jù)權利要求I至9中任一項所述的電力用的電源裝置，其特征在于， 電源裝置是向使車輛行駛的電機供給電力的裝置。
11.根據(jù)權利要求I至9中任一項所述的電力用的電源裝置，其特征在于， 電源裝置利用太陽能電池的電力充電而蓄積太陽能電池的發(fā)電電力。
12.—種車輛，其特征在于，具備權利要求I至10中任一項所述的電源裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在減少裝配成本的同時確保高安全性的電力用的電源裝置。電力用的電源裝置具備電池塊(3)，其通過利用絕緣層(2)將具備帶有導電性的外包裝罐(11)的多個方形電池(1)絕緣地以層疊狀態(tài)配置而成；冷卻板(4)，其在該電池塊(3)的底面配置成與各個方形電池(1)熱結合的狀態(tài)，從底面將各方形電池(1)強制性冷卻；冷卻機構(5)，其將該冷卻板(4)冷卻。絕緣層(2)形成為利用相互嵌合的嵌合結構層疊在指定位置的形狀，且與外包裝罐(11)一體化地形成。電池塊(3)通過對多個由絕緣層(2)與方形電池(1)成為一體化結構的電池組件(10)進行層疊而構成。
文檔編號H01M10/50GK102800825SQ201210152309
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月16日 優(yōu)先權日2011年5月25日
發(fā)明者岡田涉, 西藤正雄 申請人:三洋電機株式會社