JP6017539B2 - 電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両などの電源装置、及び電源装置を搭載した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など車両用の電源装置や工場、家庭用の蓄電装置などに利用されている。このような電源装置に用いられる電池セルは、外装缶を金属ケースとしている。金属ケースの外装缶で構成された電池セルは、間にセパレータを介在させて積層して電池積層体とし、端面にそれぞれエンドプレートを配置して、エンドプレートで挟着するように固定している。

また各電池セルは、高温時などに内圧が上昇した際、内部のガスを外部に排出できるよう安全弁を設けている。このようなガスを安全に誘導して排出するため、安全弁はガスダクトに連通されている（例えば特許文献１参照）。このガスダクトは、図２２の分解斜視図に示すように、電池積層体２１０の上面に、各安全弁と気密にシールさせるようにして固定している。このようなガスダクト２１２は樹脂製とし、両端に固定用のねじ穴２１３を開口している。一方エンドプレート２１４側にも、ねじ穴２１５を開口しており、固定ねじ２１６を用いてエンドプレート２１４にねじ止めして固定している。

一方で電池セルは、急速に充放電するなどしたときや高温時など、何らかの異常によって内圧が上昇することがある。この場合には電池セルの外装缶が膨らむため、電池積層体の積層方向の長さが一時的に増大する。このため図２３（ａ）、（ｂ）に示すようにエンドプレート２１４も膨張方向に拡散されるが、その一方でガスダクト２１２は硬質部材であるためその全長が変化しないことから、結果としてエンドプレート２１４に固定されたガスダクト２１２の端縁で、エンドプレート２１４の膨張によって固定ねじ２１６とねじ穴２１５が干渉して、引き裂かれるようにして破損することが考えられる。この状態では、ガスダクト２１２と電池積層体との固定が損なわれるため、ガスダクト２１２が安全弁から外れてしまい、安全弁から放出されるガスが漏れる事態となって好ましくない。

特に近年は電源装置の小型化のため、ガスダクトをできるだけ小さくする傾向にあるため、ガスダクトの固定構造も簡素化される方向にある結果、連結の強度も弱くなることから、このような連結の破損に対する対策が求められているところ、有効な解決策が提案されていなかった。

特開２０１０−２７７７３６号公報

本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、ガスダクトと電池積層体との連結の破損を回避して、安全弁作動時のガス漏れを阻止可能な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。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記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、ガス排出のための安全弁を有する二次電池セルを積層してなる電池積層体と、前記電池積層体の積層方向の両端面に配置されるエンドプレートと、前記安全弁から放出されるガスを所定のガス排出路に案内するガスダクトと、前記ガスダクトを前記安全弁と対向する姿勢で、該ガスダクトの両端を前記エンドプレートに固定する固定手段とを備える電源装置であって、前記固定手段の少なくとも一方は、前記ガスダクトを前記エンドプレートに固定した状態で、前記二次電池セルの積層方向に平行な方向に延長されたスリット状に形成される固定穴と、前記固定穴に挿通される固定部材とで構成できる。上記構成により、電池積層体が積層方向に膨張しても、固定手段におけるねじの固定位置をスリット状に沿って滑らせることができるので、固定手段の破損を回避して、ガスダクトが電池積層体から外れる事態を回避できる。

また、第２の側面に係る電源装置によれば、前記固定穴のスリット状を、前記ガスダクトの両端に設けることができる。上記構成により、ガスダクトの両端で電池積層体の膨張による破損を回避でき、膨張が電池積層体のいずれの端縁で生じても対応できる利点が得られる。

さらに、第３の側面に係る電源装置によれば、前記固定穴のスリット状を、前記ガスダクトの少なくとも一方の端部において、複数を平行姿勢に設けることができる。上記構成により、複数箇所でガスダクトの端部を固定でき、より信頼性の高い連結が得られる。

さらにまた、第４の側面に係る電源装置によれば、固定穴のスリット状を、端縁を開放した平面視Ｕ字状に形成することができる。上記構成により、開放端としたスリット状によって膨張方向への移動が制限されず、固定手段の破損を有効に回避できる。
さらにまた、第５の側面に係る電源装置によれば、外装缶と、前記外装缶を閉塞する封口板と、前記封口板に開弁可能に設けられ、前記外装缶の内圧上昇時に開弁して、該外装缶内部のガスを放出するための安全弁とを備える複数の二次電池セルと、前記二次電池セルを積層した電池積層体の両端面に配置されるエンドプレートと、前記安全弁から放出されるガスを所定のガス排出路に案内するよう、各二次電池セルの安全弁と対向する姿勢に、前記電池積層体の面上に配置されてなるガスダクトと、前記ガスダクトの両端を、それぞれ前記エンドプレートに固定するための固定手段と、を備える電源装置であって、前記固定手段の少なくとも一方が、前記ガスダクトを前記エンドプレートに固定した状態で、前記二次電池セルの積層方向に平行な方向に延長されたスリット状に形成される固定穴と、前記固定穴に挿通される固定部材とで構成できる。上記構成により、電池積層体が積層方向に膨張しても、固定手段におけるねじの固定位置をスリット状に沿って滑らせることができるので、固定手段の破損を回避して、ガスダクトが電池積層体から外れる事態を回避できる。

さらにまた、第５の側面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。

さらにまた、第６の側面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。

本発明の一実施の形態に係る電源装置を示す斜視図である。 図１の電源装置を背面から見た斜視図である。 図１の電源装置からガスダクトを外した状態を示す分解斜視図である。 図３の電源装置を背面から見た分解斜視図である。 図３の電源装置をさらに分解した状態を示す分解斜視図である。 図５の二次電池セルを示す斜視図である。 図５のガスダクトを示す斜視図である。 図７のガスダクトを底面側から見た斜視図である。 図１の電源装置の平面図である。 図９の電源装置のＸ−Ｘ線における垂直断面図である。 図１１（ａ）は図９の電源装置の模式平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の状態から電池積層体が膨張した状態を示す模式平面図である。 図１１（ａ）のガスダクトの固定手段の拡大平面図である。 図１１（ｂ）のガスダクトの固定手段の拡大平面図である。 変形例に係るガスダクトの固定手段を示す平面図である。 他の変形例に係るガスダクトの固定手段を示す平面図である。 さらに他の変形例に係るガスダクトの固定手段を示す平面図である。 さらにまた他の変形例に係るガスダクトの固定手段を示す平面図である。 さらにまた他の変形例に係るガスダクトの固定手段を示す平面図である。 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。 従来の電源装置からガスダクトを外した状態を示す分解斜視図である。 図２３（ａ）は図２２に示すガスダクトと電池積層体との連結部分を示す模式拡大平面図であり、図２３（ｂ）は図２３（ａ）の電池積層体が膨張してガスダクトとの連結が破壊される状態を示す模式平面図である。

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車両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車両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。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。

以下、電源装置の一実施の形態として車両用電源装置に適用した例を、図１〜図５に基づいて説明する。これらの図において、図１は本発明の一実施の形態に係る電源装置１００を示す斜視図、図２は図１の電源装置１００を背面から見た斜視図、図３は図１の電源装置１００からガスダクトを外した状態を示す分解斜視図、図４は図３の電源装置１００を背面から見た分解斜視図、図５は図３の電源装置１００をさらに分解した状態を示す分解斜視図を、それぞれ示している。この電源装置１００は、図１〜図２の斜視図に示すように箱形としている。この電源装置１００を複数、直列又は並列に接続して、より大容量、大出力の電源装置を構成できる。各電源装置１００は、図３〜図４の分解斜視図に示すように、複数の二次電池セル１を積層した電池積層体１０と、ガスダクト３０とを備えている。ガスダクト３０は、各二次電池セル１の安全弁３と連通されている。
（電池積層体１０）

電池積層体１０は、図５の分解斜視図に示すように、複数枚の二次電池セル１を、絶縁性のセパレータ６を介して積層し、両側の端面にエンドプレート２０を配置して締結したブロック体である。セパレータ６は、隣接する二次電池セル１の外装缶２同士が導通することを阻止するため、絶縁性に優れた樹脂製とする。また必要に応じて、二次電池セル同士の間に、冷却空気を流すための空気路を設けるよう、セパレータの表面に凹凸を設けることもできる。
（バインドバー１２）

両端面のエンドプレート２０同士は、バインドバー１２で締結される。バインドバー１２は、電池積層体１０の側面に配置されており、エンドプレート２０とねじ止めされる。この例では、電池積層体１０の左右にそれぞれ２本のバインドバー１２が設けられており、上下に離間して配置され、４箇所でエンドプレート２０と締結される。なお、バインドバー１２の配置位置は電池積層体１０の側面に限られず、上面等とすることもできる。このバインドバー１２は、金属製の板材を折曲して構成される。このようにしてバインドバー１２で締結されたエンドプレート２０同士の間に二次電池セル１の積層体を挟持することによって、電池積層体１０を強固に保持できる。隣接する二次電池セル１同士は、バスバー１４を介して電気的に接続される。また電池積層体１０の上面には、バスバー１４を覆うカバー１５が装着されている。さらに電池積層体１０の下面には、必要に応じて冷却用の冷却プレートが配置される。冷却プレートと電池積層体は、例えばエンドプレートを貫通させたボルトなどによって固定される。
（二次電池セル１）

二次電池セル１は、図６の斜視図に示すように、その厚さを上辺の横幅よりも薄くした薄型の外装缶２を利用している。換言すれば、外装缶２は厚みのある矩形の板状の形状としている。この外装缶２は、外装缶２の四隅を面取りした略箱形形状としている。また外装缶２の上面で外装缶２を封止する封口板４には、一対の電極端子５を突出させると共に、電極端子５の間に安全弁３を設けている。安全弁３は、外装缶２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３の開弁により、外装缶２の内圧上昇を停止することができる。なお、ここでは一般的に安全弁３から排出される排出ガスを効率よく誘導するために、安全弁３が電池積層体１０の一面（本実施形態では上面）に並ぶように、二次電池セル１は積層される。

二次電池セル１を構成する素電池は、リチウムイオン電池、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。特に薄型電池にリチウムイオン電池を使用すると、パック電池全体の容量に対する充電容量を大きくできる特長がある。

このような二次電池は、大電流での充放電によって内部のガス圧が上昇することがある。このため二次電池を内蔵する電源装置１００には、安全弁３を開弁してガスを放出した際に、このガスが意図しない部位から漏れ出さないよう、所定の経路に案内するためのガス排出路が設けられる。具体的には、電池積層体１０の上面には、ガス排出路の一部を構成するガスダクト３０が配置される。
（ガスダクト３０）

ガスダクト３０は、安全弁３から放出されるガスを所定のガス排出路に案内するよう、各二次電池セル１の安全弁３と対向する姿勢に、電池セル積層体の上面に固定ねじ５０によって固定されている。ガスダクト３０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、耐薬品製に優れた樹脂製とする。この例ではポリブチレンテレフタラート製としている。ただ、ガスダクトを剛性に優れたステンレスなどの金属製とすることもできる。図７及び図８の斜視図に示すガスダクト３０は、中空の箱形に形成され、一端に連結口３１を設けている。さらにガスダクト３０の底面には、電池積層体１０の各安全弁３と連通させるための連通口３２を開口している。連通口３２と安全弁３とは、シール部材（図示せず）等を介して気密に接続される。シール部材には、弾性を有するシート状の部材としたシリコーン系樹脂等が利用できる。また連結口３１は、図示しないガス排出経路と気密に連通されており、ガス排出経路でもって安全弁３から排出されるガスを外部に安全に排出する。
なお、上記実施形態では、ガスを外部へ排出するように構成しているが、本発明のガスダクトは、ガスを外部へ排出する構成に限定するものではない。ガスダクトは、意図しない場所へガスが流出することを防ぐためのものであり、電源装置の構成によっては、短絡等を防止するために基板へガスが吹き付けることを防止する構成とするのみであっても良い。具体的には、電源装置が車両の外に設けられる構成や、電源装置をさらに密閉ケースで覆う構成等の場合は、基板へのガスの吹きつけを防止するのみでよい場合もある。すなわち、ガス排出流路は、明確な配管の形態であることを必ずしも要さず、ガスの流路を規制するガイドのような部材も含む。
また、上記実施形態では、ガスダクトは、電池積層体の上面に配置されているが、安全弁の位置によっては、側面側等、電池積層体の上面以外の位置に配置される構成とすることもできる。つまり、ガスダクトは、各二次電池セル１の安全弁３と対向する姿勢に、電池セル積層体の面上に配置されるようになっている。

またガスダクト３０の中間部分を電池積層体１０と固定するために、セパレータ６の上端には、爪部７が設けられている。一方、ガスダクト３０の側面には、図５、図７等に示すようにダクト係止片３３が複数、互いに離間されて設けられる。ダクト係止片３３は、爪部７と対応する位置に設けられている。ダクト係止片３３を爪部７と係合させることで、ガスダクト３０は中間部分においても電池積層体１０と固定される。これによって、安全弁３から排出されるガスの圧力で、ガスダクト３０が上方に押し上げられて外れる事態を回避できる。

なお、この例では一部のセパレータ６とガスダクト３０とを係合構造で固定しているが、本発明はこの構造に限らず、例えばすべてのセパレータとガスダクトとを固定することもできる。また固定構造も係合構造に限らず、接着や溶接など他の構造も適宜利用できる。また、上記実施形態の樹脂製のガスダクト３０は、成形が容易であり、例えばガスダクト３０と、連結口３１を備える排出管とを一体に成形することもできる。さらに、爪部７とダクト係止片３３による嵌合構造でガスダクト３０を押さえ、ガスダクトとシール部材とを密着させる構造とすることで、ガスダクトを樹脂製として爪部７とダクト係止片３３との嵌合を容易に行うことができ、電源装置の組み立て作業を効率よく行える。
（エンドプレート２０）

エンドプレート２０は、樹脂製のエンドセパレータ２２と金属製の金属プレート２１とで構成される。これによって、樹脂製のエンドセパレータ２２で端縁の二次電池セル１と絶縁を図りつつ、金属プレート２１でバインドバー１２と締結する際の機械強度を高めることができる。ただ、エンドプレートは必ずしも分割して構成する構成に限られず、適切な絶縁性と機械強度が達成されるのであれば一体の樹脂製又は金属製としてもよい。

エンドセパレータ２２の上面には、ガスダクト３０を連結するための固定ねじ５０を螺合するためのエンド側ねじ穴２３が開口されている。図３及び図４の分解斜視図に示す例では、各エンドプレート２０のほぼ中央に、２つのエンド側ねじ穴２３が開口され、内部にはねじ溝が切られている。またエンド側ねじ穴として、インサートナットなどを利用することもできる。
（固定手段３４）

一方、ガスダクト３０の両端には、エンドプレート２０と固定するための固定手段３４が設けられる。このようにガスダクト３０の中間部位をセパレータ６と固定するのみならず、両端をエンドプレート２０と固定することで、より強固な連結が図られ、例えば安全弁３からの高圧ガス排出時の圧力で、ガスダクト３０が浮き上がって電池積層体１０から外れる事態を回避できる。特にセパレータ６は樹脂製である上、爪部７による係合であるため、連結強度が限られてしまうことから、ガスダクト３０端部での螺合によって、より強固な固定構造を付加して、信頼性を高めることができる。なお本明細書において、ねじや螺合には、リベットやこれを用いた固定構造も含む意味で使用する。またリベットを用いる固定構造は、リベットを別体で用いる構成に限られない。例えばエンドプレートに突起を設けて、この突起をガスダクトの固定穴に挿通して、先端をかしめて固定する構造も包含する。
（スリット状３５）

固定手段３４は、電池セルの積層方向に平行に延長されたスリット状に形成される。スリット状３５を、エンド側ねじ穴２３に重ねた状態で、図９の平面図に示すように固定ねじ５０を上方から螺合することで、ガスダクト３０を電池積層体１０に固定する。スリット状３５の固定手段３４は、図９の平面図及び図１０の断面図に示すように、エンドプレート２０の長さ方向における中心軸に対してほぼ対称に、左右に設けられている。なお図９の例では、右側の端部では２つのスリット状３５が、左側の端部では１つのスリット状３５が、それぞれ設けられている。さらに各スリット状３５の幅は、固定ねじ５０の軸５２を挿入できるよう、軸５２の外径よりも広く、かつ固定ねじ５０のねじ頭５１の外径よりも狭くしている。この様子を、図９の一点鎖線で囲んだ固定ねじ５０の固定部分の拡大平面図である図１２に示す。

さらにスリット状３５は、その端縁を開放した平面視Ｕ字状に形成している。これによって、図１３に示すように開放端としたスリット状３５によって膨張方向への移動が制限されず、固定手段３４の破損を回避できる。すなわち、図１０及び図１１に示すように、二次電池セル１のいずれかが急速充電や放電によって加熱され、外装缶２内部の圧力が高くなると、外装缶２が膨張する方向に変形する。この結果、電池積層体１０の端面を挟持するエンドプレート２０は、外装缶２に強い力で押し出される結果、外側に広がるように移動することとなる。ここで、図２２の分解斜視図及び図２３（ａ）の平面図に示すように、仮にガスダクト３０とセパレータの固定が、ガスダクト３０の端面に貫通された丸穴に固定ねじ５０をねじ止めしている構造であるとすれば、外装缶２が膨張すると、図２３（ｂ）に示すようにエンドプレート２０が押し出されることで、固定ねじ５０もこれにつれて移動される結果、丸穴の部分が破壊されてガスダクト３０とエンドプレート２０の連結が損なわれ、安全弁３から排出されたガスがガスダクト３０との連結部分で漏れて、外部に排出されない状態となってしまうことが考えられる。

そこで本実施の形態においては、上述の通り、開放端としたスリット状３５に固定ねじ５０を固定することで、図１１（ｂ）に示すように、固定ねじ５０との固定部分が移動しても、スリットに沿って滑るように移動することで変位が吸収され、固定手段３４の破損を回避できる。この結果、ガスダクト３０とエンドプレート２０との連結が維持されて、安全弁３から放出されるガスをガスダクト３０に案内する機能を奏することが可能となる。

このようにスリット状３５をガスダクト３０の端部で、ガスダクト３０を跨ぐように両側に離間させて設けることで、ガスダクト３０の左右でそれぞれエンドプレート２０と固定し、連結強度を高めることができる。なお上記実施形態では、ガスダクト３０を強固に固定するために、ガスダクト３０の両端をエンドプレート２０にネジ止めする構成となっているが、強度的に問題なければ、ガスダクト３０の両端をエンドセパレータ２２にネジ止めする構成としても良い。

図７等の例では、ガスダクト３０の一方の端部に、スリット状３５の固定手段３４を２つ、他方の端部にはスリット状３５を１つ設けている。ただ、この構成に限らず、図１４の変形例に示すように、ガスダクト３０Ｂの両側にそれぞれ２つのスリット状３５Ｂの固定手段３４Ｂを設けることも可能であることは言うまでもない。この構成であれば、ガスダクト３０Ｂが左右対称となるため、ガスダクト３０Ｂの取り付け時に姿勢を気にすることなく装着でき、作業性を高めることができる。

なお固定手段は、スリット状を２つ設ける例に限らず、図１５に示すガスダクト３０Ｃのように１つのみのスリット状３５Ｃとしてもよいし、または３つ以上とすることもできる。このようにスリット状の数は、要求される強度やスペースなどに応じて適宜変更できる。

さらに図１６に示すガスダクト３０Ｄのように、一方の固定手段３４Ｄのみをスリット状３５Ｄとし、他方の固定手段３４’はねじ穴とする構成とすることもできる。この構成では、片側のスリット状３５Ｄのみが固定部分のずれを吸収できるので、膨張に対する吸収力が半減するものの、スリット状３５Ｄの固定手段３４Ｄ側で電池積層体の膨張を吸収することができるため、ある程度の膨張には対応できる。このため、使用する二次電池セルの数や予想される膨張に応じて、スリット状を両側に設けるか、片側のみで足りるかなどについても、適宜選択できる。

加えて、以上の例ではスリット状３５は、端縁をオープンさせたＵ字状としているが、図１８に示すように、ガスダクト３０Ｅのスリット状を長穴３６とすることもできる。この場合は、膨張による固定ねじ５０の移動によって長穴３６の端縁が破損されないよう、長穴３６の長手方向を十分な長さとする。
さらに上記の例では、固定手段を、ガスダクト側に形成した固定穴と、エンドプレートあるいはエンドセパレータ側に固定するねじ、リベットなどの固定部材で構成した例を説明したが、固定穴と固定部材を入れ替えても同様の効果が得られることはいうまでもない。例えば、図１７に示すように、ガスダクト３０Ｆの端縁にねじやリベット等の固定部材５０Ｆを固定し、エンドプレート２０Ｆ側にこの固定部材５０Ｆを挿入するスリット状の固定穴３５Ｆを形成することでも、電池積層体の膨張を吸収できる。

以上のように、固定手段をスリット状としたことによって、エンドプレートにガスダクトを螺合によって強固に固定でき、かつ電池積層体の膨張にも対応できるため、固定構造の信頼性を高めることができる。

以上の電池セルを積層して構成した電源装置は、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１９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。
（電気自動車用電源装置）

また図２０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。
（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２１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、複数の二次電池セル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２１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。また電池ユニット８２は並列接続スイッチ８５を介して出力ラインＯＬに接続されて互いに並列に接続されている。

本発明に係る電源装置及び電源装置を備える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、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…二次電池セル
２…外装缶
３…安全弁
４…封口板
５…電極端子
６…セパレータ
７…爪部
１０…電池積層体
１２…バインドバー
１４…バスバー
１５…カバー
２０、２０Ｆ…エンドプレート
２１…金属プレート
２２…エンドセパレータ
２３…エンド側ねじ穴
３０、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ、３０Ｆ…ガスダクト
３１…連結口
３２…連通口
３３…ダクト係止片
３４、３４Ｂ、３４Ｄ…固定手段
３５、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ…スリット状；３５Ｆ…固定穴
３６…長穴
５０…固定ねじ；５０Ｆ…固定部材
５１…ねじ頭
５２…軸
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…インバータ
９６…エンジン
２１０…電池積層体
２１２…ガスダクト
２１３…ねじ穴
２１４…エンドプレート
２１５…ねじ穴
２１６…固定ねじ
ＨＶ、ＥＶ…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 (7)

1. ガス排出のための安全弁を有する二次電池セルを積層してなる電池積層体と、
   前記電池積層体の積層方向の両端面に配置されるエンドプレートと、
   前記安全弁から放出されるガスを所定のガス排出路に案内するガスダクトと、
   前記ガスダクトを前記安全弁と対向する姿勢で、該ガスダクトの両端を前記エンドプレートに固定する固定手段と
   を備える電源装置であって、
   前記固定手段の少なくとも一方は、
   前記ガスダクトを前記エンドプレートに固定した状態で、前記二次電池セルの積層方向に平行な方向に延長されたスリット状に形成される固定穴と、
   前記固定穴に挿通される固定部材と
   で構成され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、
   前記固定穴のスリット状が、前記ガスダクトの両端に設けられてなることを特徴とする電源装置。
3. 請求項１又は２に記載の電源装置であって、
   前記固定穴のスリット状が、前記ガスダクトの少なくとも一方の端部において、複数を平行姿勢に設けら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、
   前記固定穴のスリット状が、端縁を開放した平面視Ｕ字状に形成してなることを特徴とする電源装置。
5. 外装缶と、
   前記外装缶を閉塞する封口板と、
   前記封口板に開弁可能に設けられ、前記外装缶の内圧上昇時に開弁して、該外装缶内部のガスを放出するための安全弁と
   を備える複数の二次電池セルと、
   前記二次電池セルを積層した電池積層体の両端面に配置されるエンドプレートと、
   前記安全弁から放出されるガスを所定のガス排出路に案内するよう、各二次電池セルの安全弁と対向する姿勢に、前記電池積層体の面上に配置されてなるガスダクトと、
   前記ガスダクトの両端を、それぞれ前記エンドプレートに固定するための固定手段と、を備える電源装置であって、
   前記固定手段の少なくとも一方が、
   前記ガスダクトを前記エンドプレートに固定した状態で、前記二次電池セルの積層方向に平行な方向に延長されたスリット状に形成される固定穴と、
   前記固定穴に挿通される固定部材とで構成されることを特徴とする電源装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一に記載の電源装置を備える車両。
7. 請求項１〜５のいずれか一に記載の電源装置を備える蓄電装置。