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JP7532066B2 - Power supply device, vehicle equipped with same, and power storage device - Google Patents
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Power supply device, vehicle equipped with same, and power storage device Download PDF

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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。 This disclosure relates to a power supply device, a vehicle equipped with the same, and a power storage device.

複数の電池セルを備える電池モジュールや電池パックなどの電源装置は、ハイブリッド自動車や電気自動車など車両用の電源や、工場用、家庭用などの蓄電システムの電源などに利用されている(例えば特許文献1参照)。 Power supply devices such as battery modules and battery packs that have multiple battery cells are used as power sources for vehicles such as hybrid cars and electric cars, and as power sources for factory and home power storage systems (see, for example, Patent Document 1).

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いる。例えば図19の模式断面図に示すように、電源装置900は角型の外装缶の電池セル901を積層した電池積層体910の両側の端面に、それぞれエンドプレート903を配置し、エンドプレート903同士をバインドバー904で締結している。また角形の電池セル901は、その上面に正負の電極端子902を離間して設けている。隣接する電池セル901の電極端子902は、バスバー940で接続される。 Such a power supply device has a plurality of stacked battery cells that can be charged and discharged. For example, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 19, a power supply device 900 has end plates 903 arranged on both end faces of a battery stack 910 in which rectangular exterior can battery cells 901 are stacked, and the end plates 903 are fastened together with bind bars 904. In addition, the rectangular battery cells 901 have positive and negative electrode terminals 902 spaced apart on their top surfaces. The electrode terminals 902 of adjacent battery cells 901 are connected by bus bars 940.

電池セルを積層した電池積層体は、製造公差等によって同じ枚数であっても積層厚さが異なる。従来は、電池積層体の積層長さが所定の寸法になるまで、両側端面を押圧して締結していた。また締結後に、電池セルの電極端子を電気接続するため、バスバーと溶接していた。 Battery stacks, which are made by stacking battery cells, have different stacking thicknesses even when the number of cells is the same, due to manufacturing tolerances, etc. Conventionally, the battery stack was fastened by pressing both end faces until the stack length reached a specified dimension. After fastening, the electrode terminals of the battery cells were welded to bus bars to electrically connect them.

この方法では、電池積層体の厚さによって押圧する圧力が異なることになる。一定寸法内で電池積層体を固定できる最小圧力を確保し、かつ電池積層体のばらつきにより過大な圧力に対応するため、電池積層体の端面を覆うエンドプレート等に高強度な部材を用いる必要があり、製品重量大、高コストの要因になっていた。そこで、電池積層体とエンドプレートの間に押し圧力を調整する弾性体を追加することで、押し圧力のばらつきを低減することが考えられる。 With this method, the pressing pressure varies depending on the thickness of the battery stack. In order to ensure the minimum pressure that can fix the battery stack within a certain dimension and to deal with excessive pressure due to variations in the battery stack, it is necessary to use high-strength materials for the end plates that cover the ends of the battery stack, which leads to a heavy product and high costs. Therefore, it is thought that the variation in pressing pressure can be reduced by adding an elastic body that adjusts the pressing pressure between the battery stack and the end plates.

しかしながら、この方法によれば、電池積層体の積層長さにばらつきが生じることになる。この結果、電池セルの電極と溶接するバスバーの溶接位置が、電池積層体毎に異なってしまうという新たな課題が生じた。 However, this method results in variation in the stack length of the battery stack. As a result, a new problem arises in that the welding positions of the bus bars to be welded to the electrodes of the battery cells differ for each battery stack.

特許第6344362号公報Patent No. 6344362

本発明の一態様に係る目的の一は、電池セルを複数枚積層した電池積層体において電極端子をバスバーと溶接する際の位置決めを行えるように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。 One of the objectives of one aspect of the present invention is to provide a power supply device that allows for positioning when welding electrode terminals to bus bars in a battery stack in which multiple battery cells are stacked, and a vehicle and a power storage device that are equipped with the same.

本発明のある態様に係る電源装置は、外装缶の上面に電極端子を有する電池セルを複数積層した電池積層体と、前記複数の電池セル同士の間に介在される、絶縁性を有する複数の絶縁スペーサと、前記電池積層体の端面を覆うエンドプレートと、前記電池積層体を締結する締結部材と、隣接する電池セルの前記電極端子同士を接続する、複数のバスバーとを備え、隣接する電池セル同士の間で、前記電極端子同士を接続するバスバーと、前記バスバーの下面で、前記電池セル同士の間に介在された前記絶縁スペーサとの間に、位置決め機構を設けている。 A power supply device according to one aspect of the present invention includes a battery stack in which multiple battery cells having electrode terminals on the upper surface of an outer can are stacked, multiple insulating spacers having insulating properties interposed between the multiple battery cells, end plates covering the end faces of the battery stack, fastening members for fastening the battery stack, and multiple bus bars connecting the electrode terminals of adjacent battery cells, and a positioning mechanism is provided between the bus bars connecting the electrode terminals between the adjacent battery cells and the insulating spacers interposed between the battery cells on the underside of the bus bars.

本発明のある態様に係る電源装置によれば、絶縁スペーサでもってバスバーの位置決めを行うことが可能となり、バスバーを電池セル毎に電極端子と溶接する溶接位置を規定し易くできる。 In a power supply device according to one aspect of the present invention, the insulating spacer can be used to position the busbar, making it easier to determine the welding positions for welding the busbar to the electrode terminal of each battery cell.

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。1 is a perspective view showing a power supply device according to a first embodiment of the present invention. 図1に示す電源装置の分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of the power supply device shown in FIG. 1 . 図1の電源装置の電極端子部分を示す拡大斜視図である。FIG. 2 is an enlarged perspective view showing an electrode terminal portion of the power supply device of FIG. 1 . 図3の分解斜視図である。FIG. 4 is an exploded perspective view of FIG. 3 . 図5A~図5Cは、厚さに個体差のある電池セルを同じ数だけ積層しても、電源装置の積層長さにばらつきが生じる状態を示す模式断面図である。5A to 5C are schematic cross-sectional views showing a state in which even when the same number of battery cells, each having individual differences in thickness, are stacked, there is variation in the stack length of the power supply device. 厚さの異なる絶縁スペーサを含む電源装置を示す模式断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a power supply device including insulating spacers of different thicknesses. 弾性体を含む電源装置を示す模式断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a power supply device including an elastic body. 電極端子がネジ端子である電源装置で電極端子とバスバーの位置決めを行う様子を示す要部拡大図付き模式断面図である。1 is a schematic cross-sectional view with an enlarged view of a main portion showing how electrode terminals and bus bars are positioned in a power supply device in which the electrode terminals are screw terminals; 変形例に係る位置決め機構を示す分解斜視図である。FIG. 13 is an exploded perspective view showing a positioning mechanism according to a modified example. 他の変形例に係る位置決め機構を示す分解斜視図である。FIG. 13 is an exploded perspective view showing a positioning mechanism according to another modified example. さらに他の変形例に係る位置決め機構を示す分解斜視図である。FIG. 13 is an exploded perspective view showing a positioning mechanism according to still another modified example. 本発明の実施形態2に係る電源装置を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing a power supply device according to a second embodiment of the present invention. 図13に示す電源装置の分解斜視図である。FIG. 14 is an exploded perspective view of the power supply device shown in FIG. 13. 図13の電源装置の電極端子部分を示す拡大斜視図である。FIG. 14 is an enlarged perspective view showing an electrode terminal portion of the power supply device of FIG. 13. 図15の分解斜視図である。FIG. 16 is an exploded perspective view of FIG. 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。1 is a block diagram showing an example of a power supply device mounted on a hybrid vehicle that runs on an engine and a motor. 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。FIG. 1 is a block diagram showing an example in which a power supply device is mounted on an electric vehicle that runs only on a motor. 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。FIG. 11 is a block diagram showing an example of application to a power supply device for power storage. 従来の電源装置を示す分解斜視図である。FIG. 13 is an exploded perspective view showing a conventional power supply device.

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。 An embodiment of the present invention may be characterized by the following configuration:

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、前記位置決め機構が、前記バスバーに開口された開口部と、前記絶縁スペーサに形成された、前記開口部に挿通される突起部とで構成されている。上記構成により、絶縁スペーサの突起部をバスバーの開口部に挿入して、電池セル毎にバスバーの溶接位置を位置決めし易くできる。 In addition to the above configuration, the power supply device according to one embodiment of the present invention has a positioning mechanism that includes an opening in the bus bar and a protrusion formed on the insulating spacer that is inserted into the opening. With the above configuration, the protrusion of the insulating spacer can be inserted into the opening of the bus bar, making it easier to position the welding position of the bus bar for each battery cell.

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、さらに、前記複数のバスバーを保持するバスバーホルダを備え、前記バスバーは、前記バスバーホルダを介して、前記位置決め機構でもって位置決めされている。上記構成により、絶縁スペーサとバスバーホルダでもってバスバーの位置決めを行うことが可能となり、バスバーを電池セル毎に電極端子と溶接する溶接位置を規定し易くできる。 In addition to any of the above configurations, a power supply device according to another embodiment of the present invention further includes a busbar holder that holds the busbars, and the busbars are positioned by the positioning mechanism via the busbar holder. This configuration makes it possible to position the busbars using the insulating spacer and the busbar holder, making it easier to determine the welding positions for welding the busbars to the electrode terminals of each battery cell.

また、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、前記位置決め機構は、前記バスバーホルダに開口された開口部と、前記絶縁スペーサに形成された、前記開口部に挿通される突起部とで構成されている。上記構成により、絶縁スペーサの突起部をバスバーホルダの開口部に挿入して、電池セル毎にバスバーの溶接位置を位置決めし易くできる。 In addition to any of the configurations described above, a power supply device according to another embodiment of the present invention has a positioning mechanism that includes an opening in the bus bar holder and a protrusion formed on the insulating spacer that is inserted into the opening. With the above configuration, the protrusion of the insulating spacer can be inserted into the opening of the bus bar holder, making it easier to position the welding position of the bus bar for each battery cell.

さらにまた、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、さらに、前記エンドプレート同士で押圧する押圧前の押圧厚さを調整する弾性体を備えている。 Furthermore, in addition to any of the above configurations, a power supply device according to another embodiment of the present invention further includes an elastic body that adjusts the thickness of the pressure applied between the end plates before they are pressed together.

さらにまた、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、前記電極端子が、前記外装缶の上面から突出する突出量が5mm以下である。上記構成により、突出量の少ない、電極端子のみでの機械的な位置決めが困難な電池セルに対しても、電極端子の位置決めを行うことが可能となる。 Furthermore, in a power supply device according to another embodiment of the present invention, in addition to any of the above configurations, the electrode terminals protrude from the top surface of the outer casing by 5 mm or less. With the above configuration, it is possible to position the electrode terminals even for battery cells that have a small protrusion amount and are difficult to mechanically position using only the electrode terminals.

さらにまた、本発明の他の実施形態に係る電動車両は、上記何れかの電源装置と、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。 An electric vehicle according to another embodiment of the present invention includes any of the power supply devices described above, a motor for driving that receives power from the power supply device, a vehicle body that is equipped with the power supply device and the motor, and wheels that are driven by the motor to drive the vehicle body.

さらにまた、本発明の他の実施形態に係る蓄電装置は、上記何れかの電源装置と、該電源装置への充放電を制御する電源コントローラと備えて、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。 Furthermore, a power storage device according to another embodiment of the present invention includes any of the power supply devices described above and a power supply controller that controls charging and discharging of the power supply device, and the power supply controller enables charging of the battery cells using external power and controls charging of the battery cells.

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。 The following describes an embodiment of the present invention based on the drawings. However, the following embodiment is an example for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is not limited to the following. In addition, this specification does not specify the members shown in the claims to the members of the embodiment. In particular, the dimensions, materials, shapes, and relative positions of the components described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention, and are merely explanatory examples, unless otherwise specified. Note that the size and positional relationship of the components shown in each drawing may be exaggerated to clarify the explanation. Furthermore, in the following explanation, the same name and symbol indicate the same or similar components, and detailed explanations will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured with the same material so that multiple elements are shared by one material, or conversely, the function of one material can be shared by multiple materials. In addition, the contents described in some examples and embodiments may be applicable to other examples and embodiments.

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]
The power supply device according to the embodiment is used for various purposes, such as a power supply mounted on an electric vehicle such as a hybrid car or an electric car to supply power to a driving motor, a power supply for storing power generated by natural energy such as solar power generation or wind power generation, or a power supply for storing late-night power, and is particularly used as a power supply suitable for large power and large current applications. In the following example, an embodiment applied to a power supply device for driving an electric vehicle will be described.
[Embodiment 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。 A power supply device 100 according to a first embodiment of the present invention is shown in Figs. 1 and 2. In these figures, Fig. 1 shows a perspective view of the power supply device 100 according to the first embodiment, and Fig. 2 shows an exploded perspective view of the power supply device 100 shown in Fig. 1.

これらの図に示す電源装置100は、複数の電池セル1を絶縁スペーサ16を介して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バスバー40を備える。 The power supply device 100 shown in these figures comprises a battery stack 10 in which multiple battery cells 1 are stacked with insulating spacers 16 between them, a pair of end plates 20 covering both side edges of the battery stack 10, multiple fastening members 15 fastening the end plates 20 together, and a bus bar 40 provided on the upper surface of the battery stack 10.

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)
The fastening members 15 are formed in a plate shape that extends along the stacking direction of the multiple battery cells 1. The fastening members 15 are disposed on opposing side surfaces of the battery stack 10 and fasten the end plates 20 together.
(Battery stack 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40を備える。これらのバスバー40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)
As shown in FIG. 2 , the battery stack 10 includes a plurality of battery cells 1 each having positive and negative electrode terminals 2, and bus bars 40 that are connected to the electrode terminals 2 of the plurality of battery cells 1 and connect the plurality of battery cells 1 in parallel and in series. The plurality of battery cells 1 are connected in parallel and in series via these bus bars 40. The battery cells 1 are secondary batteries that can be charged and discharged. In the power supply device 100, a plurality of battery cells 1 are connected in parallel to form parallel battery groups, and a plurality of parallel battery groups are connected in series to connect a large number of battery cells 1 in parallel and in series. The power supply device 100 shown in FIG. 2 stacks a plurality of battery cells 1 to form the battery stack 10. A pair of end plates 20 are also arranged on both end faces of the battery stack 10. Ends of fastening members 15 are fixed to the end plates 20 to fix the stacked battery cells 1 in a pressed state.
(Battery cell 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、開口部分を封口板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。 As shown in FIG. 2, the battery cells 1 are rectangular batteries that are wider than their thickness, in other words thinner than their width, and are stacked in the thickness direction to form a battery stack 10. The battery cells 1 can be, for example, lithium-ion secondary batteries. The battery cells can also be any rechargeable secondary battery, such as nickel-metal hydride batteries or nickel-cadmium batteries. The battery cells 1 contain positive and negative electrode plates together with an electrolyte in an outer can 1a with a sealed structure. The outer can 1a is formed by pressing a metal plate such as aluminum or an aluminum alloy into a rectangular shape, and the opening is airtightly sealed with a sealing plate 1b. The sealing plate 1b is made of the same aluminum or aluminum alloy as the rectangular outer can 1a, and has positive and negative electrode terminals 2 fixed to both ends. Furthermore, the sealing plate 1b has a gas exhaust valve 1c between the positive and negative electrode terminals 2, which is a safety valve that opens in response to pressure changes inside the battery cells 1.

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)
A plurality of battery cells 1 are stacked such that the thickness direction of each battery cell 1 is the stacking direction to form a battery stack 10. In this case, by stacking a larger number of battery cells than usual, it is possible to increase the output of the battery stack 10. In such a case, the battery stack 10 becomes elongated in the stacking direction. The battery cells 1 are stacked to form the battery stack 10 with the terminal surfaces 1X, on which the positive and negative electrode terminals 2 are provided, arranged on the same plane. The upper surface of the battery stack 10 is the surface on which the gas exhaust valves 1c of the plurality of battery cells 1 are provided.
(Electrode terminal 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。 As shown in FIG. 2 etc., the battery cell 1 has a terminal surface 1X formed by the sealing plate 1b, which is the top surface, and positive and negative electrode terminals 2 are fixed to both ends of this terminal surface 1X. The electrode terminals 2 have cylindrical protrusions. However, the protrusions do not necessarily have to be cylindrical, and can also be polygonal or elliptical.

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40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。 The positions of the positive and negative electrode terminals 2 fixed to the sealing plate 1b of the battery cell 1 are such that the positive and negative electrodes are symmetrical. As a result, as shown in FIG. 2, the battery cells 1 are stacked in a reversed state, and adjacent positive and negative electrode terminals 2 that are close to each other are connected by a bus bar 40, so that adjacent battery cells 1 can be connected in series. Note that the present invention does not specify the number of battery cells that make up the battery stack and their connection state. The number of battery cells that make up the battery stack and their connection state can be changed in various ways, including other embodiments described below.

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。また電池積層体10は、図3の拡大斜視図に示すように、電池積層体10の両側において、隣接する電極端子2を金属板のバスバー40で連結して、電池セル1を直列に接続している。
(バスバー40)
Multiple battery cells 1 are stacked such that the thickness direction of each battery cell 1 is the stacking direction to form a battery stack 10. In the battery stack 10, multiple battery cells 1 are stacked such that terminal surfaces 1X on which positive and negative electrode terminals 2 are provided, or sealing plates 1b in Fig. 2, are flush with each other. As shown in the enlarged perspective view of Fig. 3, adjacent electrode terminals 2 on both sides of the battery stack 10 are joined by metal bus bars 40 to connect the battery cells 1 in series.
(Bus bar 40)

バスバー40は、その両端部を正負の電極端子2に接続して、電池セル1を直列に、あるいは並列に接続する。電源装置100は、電池セル1を直列に接続して出力電圧を高くし、電池セル1を直列と並列に接続して、出力電圧と出力電流を大きくできる。 The bus bar 40 has both ends connected to the positive and negative electrode terminals 2, connecting the battery cells 1 in series or in parallel. The power supply device 100 can increase the output voltage by connecting the battery cells 1 in series, and can increase the output voltage and output current by connecting the battery cells 1 in series and in parallel.

電池セル1の正負の電極端子2は、図4の拡大分解斜視図に示すように、接合面2Bを有する端子台と、接合面2Bから突出する突出部2Aとを有している。接合面2Bは、封口板12の表面と平行な平面状としている。また、この接合面2Bの中央部に突出部2Aを設けている。図3に示す電極端子2は、突出部2A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、図示しないが、多角柱状又は楕円柱状とすることもできる。 As shown in the enlarged exploded perspective view of FIG. 4, the positive and negative electrode terminals 2 of the battery cell 1 have a terminal block having a joint surface 2B and a protrusion 2A protruding from the joint surface 2B. The joint surface 2B is flat and parallel to the surface of the sealing plate 12. The protrusion 2A is provided in the center of the joint surface 2B. The electrode terminal 2 shown in FIG. 3 has a cylindrical protrusion 2A. However, the protrusion does not necessarily have to be cylindrical, and can also be a polygonal or elliptical cylinder, although this is not shown.

バスバー40は、電極端子2の上に案内することができるように両端部に開口窓62を設けており、各々の開口窓62に、隣接して配設している電池セル1の電極端子2の突出部2Aを案内している。図3、図4のバスバー40は、開口窓62を貫通孔として、ここに突出部2Aを挿入している。開口窓62は、電極端子2の突出部2Aを案内できる内径としている。なお、バスバーの開口窓は、必ずしも貫通孔でなくてもよく、電極端子2の突出部2Aを利用してバスバーの位置決めを行うことができる形状であればよい。例えば、開口窓をバスバーの一部を切り欠いて形成される切り欠き部とすることもできる。 The busbar 40 has opening windows 62 at both ends so that it can be guided over the electrode terminal 2, and each opening window 62 guides the protruding portion 2A of the electrode terminal 2 of the adjacent battery cell 1. In the busbar 40 of Figs. 3 and 4, the opening windows 62 are through holes into which the protruding portion 2A is inserted. The opening windows 62 have an inner diameter that can guide the protruding portion 2A of the electrode terminal 2. Note that the opening windows of the busbar do not necessarily have to be through holes, and may have any shape that allows the positioning of the busbar using the protruding portion 2A of the electrode terminal 2. For example, the opening windows can be cut out by cutting out a part of the busbar.

バスバー40は、図3、図4に示すように第一接続部41と、第二接続部51と、これらを連結する連結部49を備えている。これらの部材は、金属板を折曲する等して一体に成形される。またバスバー40は、導電性に優れた部材で構成され、好ましくはアルミニウム製や銅製等とする。 As shown in Figs. 3 and 4, the bus bar 40 has a first connection portion 41, a second connection portion 51, and a connection portion 49 that connects them. These members are integrally formed by bending a metal plate or the like. The bus bar 40 is also made of a material with excellent electrical conductivity, preferably made of aluminum, copper, or the like.

第一接続部41は、一方の電池セルの電極端子2(図3等においては左側)に接続される。また第二接続部51は、他方の電池セルの電極端子2(図3等においてはその右側)に接続される。第一接続部41と第二接続部51は、ほぼ平行に隣接される。これにより、封口板がほぼ同一面となるように積層された電池セル集合体の、隣接する電極端子2同士を接続できる。また第一接続部41及び第二接続部51には、開口窓62を形成している。開口窓62を通じて、電極端子2が表出される。 The first connection portion 41 is connected to the electrode terminal 2 of one battery cell (on the left side in FIG. 3, etc.). The second connection portion 51 is connected to the electrode terminal 2 of the other battery cell (on the right side in FIG. 3, etc.). The first connection portion 41 and the second connection portion 51 are adjacent and substantially parallel to each other. This allows the adjacent electrode terminals 2 of the battery cell assembly, which are stacked so that the sealing plates are substantially flush with each other, to be connected to each other. The first connection portion 41 and the second connection portion 51 also have opening windows 62. The electrode terminal 2 is exposed through the opening windows 62.

また、第一接続部41と第二接続部51は、連結部49を介して接続されている。連結部49は、第一折曲部43と、第一中間部45と、第二折曲部53と、第二中間部55と、第三折曲部47を備えている。第一接続部41と第一中間部45は、第一折曲部43を介して接続されている。また第二接続部51と第二中間部55は、第二折曲部53を介して接続されている。さらに第一中間部45と第二中間部55とは、第三折曲部47を介して接続されている。 The first connection portion 41 and the second connection portion 51 are connected via a connecting portion 49. The connecting portion 49 includes a first bent portion 43, a first intermediate portion 45, a second bent portion 53, a second intermediate portion 55, and a third bent portion 47. The first connection portion 41 and the first intermediate portion 45 are connected via the first bent portion 43. The second connection portion 51 and the second intermediate portion 55 are connected via the second bent portion 53. The first intermediate portion 45 and the second intermediate portion 55 are connected via the third bent portion 47.

第一折曲部43は、第一接続部41から第一接続折曲領域42で折曲されており、さらに第一中間部45との間も、第一中間折曲領域44で折曲されている。好ましくは、第一折曲部43と第一接続部41との第一接続折曲領域42も、第一折曲部43と第一中間部45との第一中間折曲領域44も、ほぼ直角に折曲させて、第一接続部41と第一折曲部43と第一中間部45とを階段状に構成する。これらの第一接続部41と第一折曲部43と第一中間部45とを一枚の金属板を折曲して構成し、かつ第一接続部41のみを電池セル1に固定する一方、第一中間部45は固定せずに電池セル1に対して浮かした状態とする。これによって、第一接続部41と第一中間部45との距離が相対的に変化しても、第一折曲部43の第一接続折曲領域42と第一中間折曲領域44が折曲して変形することで、電池セル1の位置ずれを吸収することができる。 The first bent portion 43 is bent from the first connection portion 41 at the first connection bend region 42, and is further bent between the first intermediate portion 45 and the first intermediate bend region 44. Preferably, the first connection bend region 42 between the first bend portion 43 and the first connection portion 41, and the first intermediate bend region 44 between the first bend portion 43 and the first intermediate portion 45 are bent at approximately right angles, so that the first connection portion 41, the first bent portion 43, and the first intermediate portion 45 are configured in a stepped shape. The first connection portion 41, the first bent portion 43, and the first intermediate portion 45 are configured by bending a single metal plate, and only the first connection portion 41 is fixed to the battery cell 1, while the first intermediate portion 45 is not fixed and is floating relative to the battery cell 1. As a result, even if the distance between the first connection portion 41 and the first intermediate portion 45 changes relative to one another, the first connection bending region 42 and the first intermediate bending region 44 of the first bending portion 43 bend and deform, absorbing any misalignment of the battery cell 1.

同様に第二折曲部53も、第二接続部51から第二接続折曲領域52で折曲されており、さらに第二中間部55との間も、第二中間折曲領域54で折曲されている。好ましくは、第二折曲部53と第二接続部51との第二接続折曲領域52も、第二折曲部53と第二中間部55との第二中間折曲領域54も、ほぼ直角に折曲させて、第二接続部51と第二折曲部53と第二中間部55とを階段状に構成する。これらの第二接続部51と第二折曲部53と第二中間部55も一枚の金属板で構成し、かつ第二接続部51側を電池セル1に固定し、第二中間部55を電池セル1に対して固定しないことで、第二接続部51と第二中間部55との相対的な距離の変化を第二折曲部53の第二接続折曲領域52と第二中間折曲領域54で吸収することができる。 Similarly, the second bent portion 53 is bent from the second connection portion 51 at the second connection bend region 52, and is further bent between the second intermediate portion 55 and the second intermediate portion 54. Preferably, the second connection bend region 52 between the second bend portion 53 and the second connection portion 51, and the second intermediate bend region 54 between the second bend portion 53 and the second intermediate portion 55 are bent at approximately right angles, so that the second connection portion 51, the second bend portion 53, and the second intermediate portion 55 are configured in a step-like shape. These second connection portion 51, the second bend portion 53, and the second intermediate portion 55 are also configured from a single metal plate, and the second connection portion 51 side is fixed to the battery cell 1, while the second intermediate portion 55 is not fixed to the battery cell 1, so that the change in the relative distance between the second connection portion 51 and the second intermediate portion 55 can be absorbed by the second connection bend region 52 and the second intermediate bend region 54 of the second bend portion 53.

さらに第一中間部45と第二中間部55との間は、第三折曲部47を介して接続されている。具体的には第一中間部45と第三折曲部47とは、第三中間折曲領域46を介して、また第二中間部55と第三折曲部47とは、第四中間折曲領域56を介して、それぞれ接続されている。第三折曲部47も、好ましくは第一中間部45と第二中間部55と同じ部材、例えば金属板を折曲して構成されている。さらに第三折曲部47は、垂直断面視においてU字状に形成されており、この部分が変形することで、第一中間部45と第二中間部55との間の距離が相対的に変化しても、これを吸収することができる。なお、第三折曲部の垂直断面形状はU字状に限定されず、例えば逆の山形に構成してもよい。 Furthermore, the first intermediate portion 45 and the second intermediate portion 55 are connected via a third bent portion 47. Specifically, the first intermediate portion 45 and the third bent portion 47 are connected via a third intermediate bent region 46, and the second intermediate portion 55 and the third bent portion 47 are connected via a fourth intermediate bent region 56. The third bent portion 47 is also preferably formed by bending the same material as the first intermediate portion 45 and the second intermediate portion 55, for example, a metal plate. Furthermore, the third bent portion 47 is formed in a U-shape in vertical cross section, and deformation of this portion can absorb any relative change in the distance between the first intermediate portion 45 and the second intermediate portion 55. Note that the vertical cross section shape of the third bent portion is not limited to a U-shape, and may be formed, for example, in an inverted mountain shape.

第一中間部45と第一接続部41、第二中間部55と第二接続部51は、それぞれほぼ並行に構成する。また第一中間部45と第二中間部55を、それぞれほぼ並行に、好ましくはほぼ同一平面上に構成する。そして、第一中間部45を平面視においてほぼ矩形状として、第一接続折曲領域42と、第三中間折曲領域46とを、ほぼ直角となるように、隣接する辺に設ける。同様に第二中間部55もほぼ矩形状として、第二接続折曲領域52と、第四中間折曲領域56とを、ほぼ直角となるように、隣接する辺に設ける。この結果、図3等に示すように、第一接続部41と第二接続部51との距離が、X軸方向に相対的に変化しても、第三折曲部47が変形することで、これを吸収できる。またY軸方向への相対的な変化は、第一折曲部43、第二折曲部53が変形することでこれを吸収できる。さらにZ軸方向への相対的な変化も、これら第一折曲部43、第二折曲部53が変形することでこれを吸収できる。このように、第一折曲部43と、第一中間部45と、第二折曲部53と、第二中間部55と、第三折曲部47で構成される連結部49は、第一接続部41と第二接続部51の相対的な距離が、XYZ方向のいずれに変化しても、これを吸収することができる。この結果、第一接続部41と第二接続部51との相対的な変位によって、電極端子2とバスバー40との溶接部分に負荷がかかって溶接部位が破損、破断、剥離するといった問題を回避することができる。 The first intermediate portion 45 and the first connecting portion 41, and the second intermediate portion 55 and the second connecting portion 51 are configured to be approximately parallel to each other. The first intermediate portion 45 and the second intermediate portion 55 are configured to be approximately parallel to each other, preferably on approximately the same plane. The first intermediate portion 45 is approximately rectangular in plan view, and the first connecting bend region 42 and the third intermediate bend region 46 are provided on adjacent sides at approximately right angles. Similarly, the second intermediate portion 55 is also approximately rectangular, and the second connecting bend region 52 and the fourth intermediate bend region 56 are provided on adjacent sides at approximately right angles. As a result, as shown in FIG. 3, etc., even if the distance between the first connecting portion 41 and the second connecting portion 51 changes relatively in the X-axis direction, this can be absorbed by the deformation of the third bend portion 47. Furthermore, the relative change in the Y-axis direction can be absorbed by the deformation of the first bend portion 43 and the second bend portion 53. Furthermore, the first bent portion 43 and the second bent portion 53 can also absorb relative changes in the Z-axis direction by deforming. In this way, the connecting portion 49, which is composed of the first bent portion 43, the first intermediate portion 45, the second bent portion 53, the second intermediate portion 55, and the third bent portion 47, can absorb changes in the relative distance between the first connecting portion 41 and the second connecting portion 51 in any of the X, Y, and Z directions. As a result, problems such as damage, breakage, and peeling of the welded portion between the electrode terminal 2 and the bus bar 40 due to load being applied to the welded portion due to relative displacement between the first connecting portion 41 and the second connecting portion 51 can be avoided.

以上のように、第一接続部41と第二接続部51を連結する連結部49に、XYZ方向に変形可能な緩衝機構を持たせることで、製造時や組立時における電池セルの公差を吸収できる。また電源装置100の使用時においても、電池セルの充放電による膨張や、衝撃や振動等の外力により、第一接続部41と第二接続部51の相対位置にずれが生じても、これを連結部49の緩衝機構でもって吸収することで、第一接続部41や第二接続部51に直接負荷が印加されて破損や破断、剥離が生じる事態を回避でき、電池セル同士の接続の信頼性を高めることができる。 As described above, by providing the connecting portion 49 connecting the first connecting portion 41 and the second connecting portion 51 with a buffer mechanism that is deformable in the XYZ directions, it is possible to absorb the tolerances of the battery cells during manufacturing and assembly. Even when the power supply device 100 is in use, even if the relative positions of the first connecting portion 41 and the second connecting portion 51 are shifted due to expansion caused by charging and discharging the battery cells or external forces such as shock or vibration, this can be absorbed by the buffer mechanism of the connecting portion 49, thereby preventing a situation in which a load is directly applied to the first connecting portion 41 or the second connecting portion 51, causing damage, breakage, or peeling, and improving the reliability of the connection between the battery cells.

また中間部を、中間電位の検出端子として利用することもできる。特にリチウムイオン二次電池を電池セルとして用いる場合等、電池の状態を正確に管理するために中間電位の検出が行われており、このため中間電位を検出するための中間電位検出用端子を接続する必要がある。このため、衝撃吸収機構を有する中間部を、このような中間電位検出用端子を接続するための部材に兼用できる。 The intermediate section can also be used as a detection terminal for the intermediate potential. In particular, when a lithium-ion secondary battery is used as a battery cell, the intermediate potential is detected in order to accurately manage the state of the battery, and therefore it is necessary to connect an intermediate potential detection terminal for detecting the intermediate potential. For this reason, the intermediate section having a shock absorbing mechanism can also be used as a member for connecting such an intermediate potential detection terminal.

さらにバスバー40は、電池セル1の電極端子2とレーザ溶接するための接合領域を設けている。具体的には、第一接続部41と第二接続部51にそれぞれ、他の領域よりも部分的に肉厚を薄くした薄肉領域61を設けている。この薄肉領域61の一部に、部分的に開口された開口窓62を形成している。レーザ溶接する際は、電極端子2の接合面2Bの上に密着させるように重ねて配置された薄肉領域61に対して、上面からレーザ光を照射し、薄肉領域61を貫通させて接合面2Bと一緒に溶かし、溶接させている。この際、バスバー40と電極端子2とを正確に位置決めする必要がある。そこで、開口窓62から電極端子2の突出部2Aを表出させて、これをバスバー40と電極端子2との相対的な位置決め用のガイドとして利用する。また、レーザ光を照射させる溶接位置を制御するための位置決めとしても利用できる。例えば、開口窓62から表出させた電極端子2の突出部2Aを、画像処理によって検出して、この位置を基準としてレーザ光の走査位置を制御する。これにより、バスバー40と電極端子2の端子台との間に接合部が形成される。
(絶縁スペーサ16)
Furthermore, the busbar 40 has a joint area for laser welding with the electrode terminal 2 of the battery cell 1. Specifically, the first connection portion 41 and the second connection portion 51 each have a thin-walled area 61 that is partially thinner than the other areas. A partially opened opening window 62 is formed in a part of the thin-walled area 61. When laser welding, the thin-walled area 61, which is arranged overlapping and in close contact with the joint surface 2B of the electrode terminal 2, is irradiated with laser light from above, penetrating the thin-walled area 61 and melting it together with the joint surface 2B for welding. At this time, it is necessary to accurately position the busbar 40 and the electrode terminal 2. Therefore, the protruding portion 2A of the electrode terminal 2 is exposed from the opening window 62, and this is used as a guide for relative positioning of the busbar 40 and the electrode terminal 2. It can also be used as a positioning device for controlling the welding position to which the laser light is irradiated. For example, the protruding portion 2A of the electrode terminal 2 exposed from the opening window 62 is detected by image processing, and the scanning position of the laser light is controlled based on this position. As a result, a joint is formed between the bus bar 40 and the terminal block of the electrode terminal 2 .
(Insulating spacer 16)

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を介在させている。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。 In the battery stack 10, insulating spacers 16 are interposed between adjacent stacked battery cells 1. The insulating spacers 16 are made of an insulating material such as resin in the form of a thin plate or sheet. The insulating spacers 16 are plate-shaped and have a size approximately equal to the size of the opposing surfaces of the battery cells 1. The insulating spacers 16 are stacked between adjacent battery cells 1 to insulate the adjacent battery cells 1 from each other. Note that as the spacer to be placed between adjacent battery cells, a spacer having a shape that forms a flow path for cooling gas between the battery cell and the spacer can also be used. The surface of the battery cell can also be covered with an insulating material. For example, the surface of the exterior can excluding the electrode terminal portion of the battery cell can be covered with a shrink film such as PET resin.

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。 Furthermore, the power supply device 100 shown in FIG. 2 has end plates 20 arranged on both end faces of the battery stack 10. End surface spacers 17 may be interposed between the end plates 20 and the battery stack 10 to insulate them. The end surface spacers 17 may also be made in the form of thin plates or sheets using an insulating material such as resin.

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40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。
(エンドプレート20)
In the power supply device 100 of the first embodiment, a battery stack 10 is formed in which a plurality of battery cells 1 are stacked on top of each other, and the electrode terminals 2 of adjacent battery cells 1 are connected to each other by bus bars 40, thereby connecting the plurality of battery cells 1 in parallel and in series.
(End plate 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)
2, the end plates 20 are arranged on both ends of the battery stack 10 and are fastened via a pair of left and right fastening members 15 arranged along both side surfaces of the battery stack 10. The end plates 20 are located on the outsides of the end spacers 17, at both ends of the battery stack 10 in the stacking direction of the battery cells 1, and sandwich the battery stack 10 from both ends.
(Fastening member 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。複数の締結部材15でもってエンドプレート20を固定し、もって電池積層体10を積層方向に締結している。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。 Both ends of the fastening member 15 are fixed to the end plates 20 arranged on both end faces of the battery stack 10. The end plates 20 are fixed with a plurality of fastening members 15, thereby fastening the battery stack 10 in the stacking direction. As shown in FIG. 2 etc., each fastening member 15 is made of metal with a predetermined width and thickness that fits along the side of the battery stack 10, and is arranged opposite both side faces of the battery stack 10. The fastening members 15 can be made of a metal plate such as iron, preferably a steel plate. The fastening members 15 made of metal plate are bent by press molding or the like to form a predetermined shape.

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。 The fastening member 15 is formed by bending the top and bottom of the plate-shaped fastening main surface 15a into a U-shape to form bent pieces 15d. The top and bottom bent pieces 15d cover the top and bottom surfaces of the battery stack 10 from the corners on the left and right sides of the battery stack 10. The fastening member 15 is fixed to the outer periphery of the end plate 20 by screwing bolts 15f into multiple fastening screw holes opened in the fastening main surface 15a. Note that the fastening main surface 15a and the end plate 20 are not necessarily fixed to each other by screwing using bolts, but may be fixed by pins, rivets, etc.

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。
(絶縁シート30)
The power supply device 100, in which many battery cells 1 are stacked, is configured to restrain the multiple battery cells 1 by connecting end plates 20 arranged on both ends of a battery stack 10 consisting of the multiple battery cells 1 with fastening members 15. By restraining the multiple battery cells 1 via the end plates 20 and fastening members 15, which have high rigidity, it is possible to suppress the expansion, deformation, relative movement, and malfunction due to vibration of the battery cells 1 that accompanies charging/discharging and deterioration.
(Insulating sheet 30)

また締結部材15と電池積層体10の間には、絶縁シート30が介在される。絶縁シート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等に示す絶縁シート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折曲被覆部32とで構成される。折曲被覆部32は、締結部材15の折曲片15dを覆うように、平板31からコ字状に折曲した後、さらに折り返している。これにより折曲片15dは、上面から側面及び下面にかけて絶縁性の折曲被覆部で覆うことにより、電池セル1と締結部材15の意図しない導通を回避することができる。 An insulating sheet 30 is interposed between the fastening member 15 and the battery stack 10. The insulating sheet 30 is made of an insulating material, such as resin, and insulates the metal fastening member 15 from the battery cell 1. The insulating sheet 30 shown in FIG. 2 and other figures is made of a flat plate 31 that covers the side of the battery stack 10, and folded covering parts 32 provided above and below the flat plate 31. The folded covering part 32 is folded back after being folded from the flat plate 31 into a U-shape so as to cover the folded piece 15d of the fastening member 15. In this way, the folded piece 15d is covered from the top to the side and bottom with the insulating folded covering part, thereby preventing unintended electrical conduction between the battery cell 1 and the fastening member 15.

また折曲片15dは、折曲被覆部32を介して、電池積層体10の電池セル1の上面及び下面を押圧する。これにより、各電池セル1を上下方向から折曲片15dで押圧して高さ方向に保持し、振動や衝撃等が電池積層体10に印加されても、各電池セル1が上下方向に位置ずれしないように維持できる。 The folded pieces 15d also press against the top and bottom surfaces of the battery cells 1 of the battery stack 10 via the folded covering parts 32. This allows each battery cell 1 to be pressed from above and below by the folded pieces 15d, holding it in the height direction, and keeping each battery cell 1 from shifting in position in the vertical direction even if vibrations, shocks, etc. are applied to the battery stack 10.

なお、電池積層体や電池積層体の表面が絶縁されている場合、例えば電池セルが絶縁性のケースに収納されていたり、樹脂製の熱収縮性フィルムで覆われている場合、又は締結部材の表面に絶縁性の塗料やコーティングが施されている場合、あるいは締結部材が絶縁性の材質で構成されている場合等は、絶縁シートを不要とできる。また絶縁シート30も、電池積層体10の下面側で締結部材15の折曲片15dとの絶縁を考慮しなくてよい場合は、折曲被覆部32を上端側にのみ形成してもよい。例えば電池セルを熱収縮性フィルムで被覆している場合等が該当する。
(位置決め機構)
Note that an insulating sheet may be unnecessary if the battery stack or the surface of the battery stack is insulated, for example, if the battery cells are housed in an insulating case or covered with a resin heat-shrinkable film, or if the surfaces of the fastening members are coated with an insulating paint or coating, or if the fastening members are made of an insulating material, etc. Also, for the insulating sheet 30, if there is no need to consider insulation from the folded pieces 15d of the fastening members 15 on the underside of the battery stack 10, the folded covering portion 32 may be formed only on the upper end side. For example, this would be the case when the battery cells are covered with a heat-shrinkable film.
(Positioning mechanism)

また電源装置100は、隣接する電池セル1同士の間で、電極端子2同士を接続するバスバー40と、バスバー40の下面で、電池セル1同士の間に介在された絶縁スペーサ16との間に、位置決め機構を設けている。これによって、絶縁スペーサ16でもってバスバー40の位置決めを行うことが可能となり、バスバー40を電池セル1毎に電極端子2と溶接する溶接位置を規定し易くできる。 The power supply device 100 also has a positioning mechanism between the bus bar 40 that connects the electrode terminals 2 between adjacent battery cells 1 and the insulating spacer 16 that is interposed between the battery cells 1 on the underside of the bus bar 40. This makes it possible to position the bus bar 40 using the insulating spacer 16, making it easier to determine the welding positions for welding the bus bar 40 to the electrode terminal 2 for each battery cell 1.

電池セルを複数積層した電源装置においては、従来、積層した長さが所定の寸法となるように設計していた。すなわち、図19に示すように電池積層体910の両側にエンドプレート903を配置し、バインドバー904で締結することにより電池積層体910を押圧していた。しかしながら、電池セルは製造公差などに起因する寸法差があるため、所定の長さとなるように締結すると、電池セルに作用する押圧力が異なることになる。押圧力に対する電池セルの反力も異なることから、電池セルへの負荷が電源装置毎に個体差を生じることとなり、電源装置の性能や寿命に差を生じる可能性が考えられる。そこで本発明者らは、電池積層体を締結する圧力を一定とすることで、電池セルへの負荷を一定として、押圧力のばらつきに起因する性能差の発生を抑制して、均質で高品質な電源装置を実現することを検討した。 In the past, power supplies with multiple stacked battery cells were designed to have a predetermined stack length. That is, as shown in FIG. 19, end plates 903 were placed on both sides of the battery stack 910, and the battery stack 910 was pressed by fastening with bind bars 904. However, since battery cells have dimensional differences due to manufacturing tolerances, etc., fastening to a predetermined length results in different pressing forces acting on the battery cells. Since the reaction force of the battery cells against the pressing force also differs, the load on the battery cells will vary from one power supply unit to another, which may cause differences in the performance and lifespan of the power supply units. Therefore, the inventors have studied how to realize a homogeneous, high-quality power supply unit by making the pressure for fastening the battery stack constant, thereby making the load on the battery cells constant and suppressing the occurrence of performance differences caused by variations in pressing force.

しかしながら、このように電池積層体への押圧力を一定とすることで、電池セルの個体差に起因して電池積層体の積層長さが一定しなくなる。例えば図5A~図5Cに示すように、厚さに個体差のある電池セル1、1、...を同じ数だけ積層しても、電池積層体10の積層長さBL1、BL2、BL3にばらつきが生じる。そこで、押圧力を一定に維持しつつも、得られる電池積層体の積層長さを一定にするために、電池セル1同士の間に介在させる絶縁スペーサとして、厚さの異なる絶縁スペーサ16Lを複数種類用意して、図6に示すように適切な厚さの絶縁スペーサ16Lを選択することで積層長さを調整することができる。あるいは、図7に示すように、弾性体72を介在させて積層長さを調整してもよい。 However, by applying a constant pressing force to the battery stack in this way, the stack length of the battery stack will not be constant due to individual differences in the battery cells. For example, as shown in Figures 5A to 5C, even if the same number of battery cells 1, 1, ..., which have individual differences in thickness, are stacked, the stack lengths BL1, BL2, and BL3 of the battery stack 10 will vary. In order to make the stack length of the resulting battery stack constant while maintaining a constant pressing force, multiple types of insulating spacers 16L with different thicknesses are prepared as insulating spacers to be interposed between the battery cells 1, and the stack length can be adjusted by selecting an insulating spacer 16L with an appropriate thickness as shown in Figure 6. Alternatively, the stack length may be adjusted by interposing an elastic body 72 as shown in Figure 7.

しかしながら、このような方法で電池積層体10の長さを一定に調整しても、各電池セル1の電極端子2の位置が異なるため、バスバー40’との溶接位置が一定しないという問題は解決できない。従来は、電池積層体の長さを所定とすることを前提に設計していたため、各電池セルの電極端子の位置も概ね一律に定まり、電極端子とバスバーとの溶接のための位置決めも比較的容易であった。これに対して、電池積層体への押圧力を一定とする構成では、図6~図7に示すように、電池積層体10の積層長さを一定に調整しても、各電池セル1の電極端子2の位置が異なるため、バスバー40’の位置が一定しなくなり、バスバー40’と電極端子2の溶接が適切に行えないという新たな課題が生じた。 However, even if the length of the battery stack 10 is adjusted to a constant length using this method, the position of the electrode terminal 2 of each battery cell 1 differs, and the problem of inconsistent welding positions with the busbar 40' cannot be solved. Conventionally, because the battery stack was designed on the assumption that the length of the battery stack was fixed, the positions of the electrode terminals of each battery cell were generally uniform, and positioning for welding the electrode terminals to the busbar was relatively easy. In contrast, in a configuration in which the pressing force on the battery stack is constant, as shown in Figures 6 and 7, even if the stacking length of the battery stack 10 is adjusted to a constant length, the positions of the electrode terminals 2 of each battery cell 1 differ, and the position of the busbar 40' becomes inconsistent, creating a new problem in that welding of the busbar 40' to the electrode terminal 2 cannot be performed properly.

例えば、電極端子がネジ端子のように大きく突出した構造であれば、電極端子を用いた位置決めを利用することが考えられる。一例として、図8の要部拡大図付き断面図に示すように突出型電極端子2X同士を接続する複数のバスバー40Xを保持するバスバーホルダ34に、各バスバー40Xが電池セル1の積層方向に変位することを許容する構造を付加する。この例ではバスバーホルダ34を樹脂製とし、各バスバー40Xを保持するバスバー保持部36同士を連結する部分に、U字状に折曲したヒンジ構造37を設けている。またバスバー保持部36に保持される各バスバー40Xには、電極端子2Xを挿入できる穴58Xを形成しておく。このように、電極端子2Xをバスバー40Xの穴58Xに挿入させる誘い込みとして利用することで、フレキシブル性を持たせたヒンジ構造37によってバスバー40Xと電極端子2Xを位置決めして、螺合や溶接等の固定が可能である。 For example, if the electrode terminals have a structure that protrudes significantly like screw terminals, it is possible to use positioning using the electrode terminals. As an example, as shown in the cross-sectional view with an enlarged view of the main part of FIG. 8, a structure that allows each busbar 40X to be displaced in the stacking direction of the battery cells 1 is added to a busbar holder 34 that holds multiple busbars 40X that connect the protruding electrode terminals 2X together. In this example, the busbar holder 34 is made of resin, and a U-shaped hinge structure 37 is provided at the part that connects the busbar holding parts 36 that hold each busbar 40X together. In addition, each busbar 40X held by the busbar holding part 36 has a hole 58X into which the electrode terminal 2X can be inserted. In this way, by using the flexible hinge structure 37 as a guide for inserting the electrode terminal 2X into the hole 58X of the busbar 40X, the busbar 40X and the electrode terminal 2X can be positioned and fixed by screwing, welding, etc.

しかしながら、電極端子の突出量が少ない場合は、このような電極端子自体を用いた誘い込み構造を採用できない。特に近年は、電源装置の小型化が一層望まれており、電池セルから突出する電極端子も突出量を少なくすることが求められる傾向にある。 However, if the amount of protrusion of the electrode terminal is small, such an induction structure using the electrode terminal itself cannot be adopted. In recent years in particular, there has been an increasing demand for smaller power supply devices, and there is a trend toward requiring electrode terminals that protrude from the battery cell to also protrude less.

そこで本実施形態1に係る電源装置100では、上述の通り、絶縁スペーサ16に、バスバー40と位置決めする位置決め機構を設けている。具体的には、図3の拡大斜視図及び図4の分解斜視図に示すように、バスバー40に開口された開口部58と、絶縁スペーサ16に形成された、開口部58に挿通される突起部28とで位置決め機構を構成することができる。このような構成により、絶縁スペーサ16の突起部28をバスバー40の開口部58に挿入して、電池セル1毎にバスバー40の溶接位置を位置決めし易くできる。 Therefore, in the power supply device 100 according to the first embodiment, as described above, the insulating spacer 16 is provided with a positioning mechanism for positioning the bus bar 40. Specifically, as shown in the enlarged perspective view of FIG. 3 and the exploded perspective view of FIG. 4, the positioning mechanism can be configured with an opening 58 opened in the bus bar 40 and a protrusion 28 formed in the insulating spacer 16 that is inserted into the opening 58. With this configuration, the protrusion 28 of the insulating spacer 16 can be inserted into the opening 58 of the bus bar 40, making it easier to position the welding position of the bus bar 40 for each battery cell 1.

絶縁スペーサ16は、図4に示すように、電池セル1と対向するスペーサ主面26の上部に、電池セル1の封口板側に突出したスペーサ折曲片27を形成している。またスペーサ折曲片27には、ピン状の突起部28を形成している。 As shown in FIG. 4, the insulating spacer 16 has a spacer bent piece 27 formed on the upper part of the spacer main surface 26 that faces the battery cell 1, protruding toward the sealing plate of the battery cell 1. The spacer bent piece 27 also has a pin-shaped protrusion 28 formed thereon.

一方バスバー40には、上述の通り開口部58を開口している。開口部58は、突起部28を挿入できる大きさ及び形状に形成される。図3、図4の例では、突起部28を円柱状とし、開口部58を円形の丸穴としている。 On the other hand, the bus bar 40 has an opening 58 as described above. The opening 58 is formed to a size and shape that allows the protrusion 28 to be inserted. In the example of Figures 3 and 4, the protrusion 28 is cylindrical, and the opening 58 is a circular hole.

この構成であれば、電極端子2の突出量が少ない場合にも適用できる利点が得られる。例えば電極端子が、外装缶の上面から突出する突出量が5mm以下といったタイプであっても、本実施形態によればこのような電極端子のみでは機械的な位置決めが困難な電池セルに対しても、電極端子2とバスバー40の位置決めが可能となり、溶接を適切に行って信頼性を向上できる。 This configuration has the advantage that it can be applied even when the electrode terminal 2 protrudes only a small amount. For example, even if the electrode terminal protrudes 5 mm or less from the top surface of the outer can, this embodiment makes it possible to position the electrode terminal 2 and the bus bar 40 even for battery cells where mechanical positioning is difficult using only the electrode terminal, and welding can be performed appropriately to improve reliability.

また位置決め機構は、上述した丸穴状の開口部58と円柱状の突起部28の組み合わせに限られない。例えば図9に示す変形例に係る電源装置のように、楕円柱状の突起部28Bと、楕円状の開口部58Bの組み合わせとしてもよい。また、図10に示す他の変形例に係る電源装置のように、板状の突起部28Cと、スリット状の開口部58Cの組み合わせとしてもよい。さらに、開口部58は環状に形成される必要はなく、図11に示すさらに他の変形例に係る電源装置のように、切り欠き状の開口部58Dと突起28Dの組み合わせとしてもよい。
[実施形態2]
The positioning mechanism is not limited to the combination of the circular hole-shaped opening 58 and the cylindrical protrusion 28. For example, as in the power supply device according to the modified example shown in Fig. 9, a combination of an elliptical cylindrical protrusion 28B and an elliptical opening 58B may be used. Also, as in the power supply device according to another modified example shown in Fig. 10, a combination of a plate-shaped protrusion 28C and a slit-shaped opening 58C may be used. Furthermore, the opening 58 does not need to be formed in an annular shape, and may be a combination of a notched opening 58D and a protrusion 28D as in the power supply device according to yet another modified example shown in Fig. 11.
[Embodiment 2]

以上の実施形態1では、バスバー40に直接、絶縁スペーサ16との間で位置決め機構を設けた例を説明した。ただ本発明は、位置決め機構をバスバー側に設ける構成に限定せず、他の部材に位置決め機構を設けてもよい。例えば、バスバーを保持するバスバーホルダに、絶縁スペーサとの間で位置決めする位置決め機構を設けてもよい。このような例を実施形態2に係る電源装置200として、図12~図15に示す。これらの図において、図12は本発明の実施形態2に係る電源装置200を示す斜視図、図13は図12に示す電源装置200の分解斜視図、図14は図12の電源装置200の電極端子2の部分を示す拡大斜視図、図15は図14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200は、電池セル1同士の間に絶縁スペーサ16を介在させて複数積層した電池積層体10と、電池積層体10の端面を覆うエンドプレート20と、電池積層体10を締結する締結部材15と、隣接する電池セル1の電極端子2同士を接続するバスバー40と、複数のバスバー40を保持するバスバーホルダ34を備えている。なお上述した実施形態1と同様の部材については、同じ符号を付して詳細説明を適宜省略する。
(バスバーホルダ34)
In the above embodiment 1, an example has been described in which a positioning mechanism is provided directly between the bus bar 40 and the insulating spacer 16. However, the present invention is not limited to a configuration in which the positioning mechanism is provided on the bus bar side, and the positioning mechanism may be provided on another member. For example, a positioning mechanism for positioning the bus bar between the insulating spacer and a bus bar holder that holds the bus bar may be provided. Such an example is shown in Figs. 12 to 15 as a power supply device 200 according to embodiment 2 of the present invention. In these figures, Fig. 12 is a perspective view showing the power supply device 200 according to embodiment 2 of the present invention, Fig. 13 is an exploded perspective view of the power supply device 200 shown in Fig. 12, Fig. 14 is an enlarged perspective view showing a portion of the electrode terminal 2 of the power supply device 200 shown in Fig. 12, and Fig. 15 is an exploded perspective view of Fig. 14. The power supply device 200 shown in these figures comprises a battery stack 10 made up of multiple stacked battery cells 1 with insulating spacers 16 between them, end plates 20 covering the end faces of the battery stack 10, fastening members 15 that fasten the battery stack 10 together, bus bars 40 that connect the electrode terminals 2 of adjacent battery cells 1, and a bus bar holder 34 that holds the multiple bus bars 40. Note that components that are the same as those in the first embodiment described above are given the same reference numerals and detailed descriptions will be omitted where appropriate.
(Bus bar holder 34)

バスバーホルダ34は、複数のバスバー40を保持する部材である。バスバー40は、バスバーホルダ34を介して、位置決め機構でもって位置決めされている。これによって、絶縁スペーサ16とバスバーホルダ34でもってバスバー40の位置決めを行うことが可能となり、バスバー40を電池セル1毎に電極端子2と溶接する溶接位置を規定し易くできる。 The busbar holder 34 is a member that holds multiple busbars 40. The busbars 40 are positioned by a positioning mechanism via the busbar holder 34. This makes it possible to position the busbars 40 using the insulating spacer 16 and the busbar holder 34, making it easier to determine the welding positions for welding the busbars 40 to the electrode terminals 2 for each battery cell 1.

図14、図15に示す例では、位置決め機構は、バスバーホルダ34に開口された開口部38と、絶縁スペーサ16に形成された、開口部38に挿通される突起部28とで構成される。このような構成により、絶縁スペーサ16の突起部28をバスバーホルダ34の開口部38に挿入して、電池セル1毎にバスバー40の溶接位置を位置決めし易くできる。 In the example shown in Figures 14 and 15, the positioning mechanism is composed of an opening 38 in the bus bar holder 34 and a protrusion 28 formed in the insulating spacer 16 that is inserted into the opening 38. With this configuration, the protrusion 28 of the insulating spacer 16 can be inserted into the opening 38 of the bus bar holder 34, making it easier to position the welding position of the bus bar 40 for each battery cell 1.

このバスバーホルダ34は、絶縁性に優れた樹脂製とする。例えばポリブチレンテレフタレート(PBT)製とする。またバスバーホルダ34に、電池セルのガス排出弁から排出されるガスを導入して電源装置200の外部に排出するガス排出経路を規制するガスダクトを形成してもよい。 The bus bar holder 34 is made of a resin with excellent insulating properties. For example, it is made of polybutylene terephthalate (PBT). The bus bar holder 34 may also be formed with a gas duct that introduces gas discharged from the gas exhaust valve of the battery cell and regulates the gas exhaust path that discharges the gas to the outside of the power supply device 200.

バスバー40は、図12~図13に示すバスバーホルダ34で定位置に配置されて、電極端子2の突出部2Aを開口窓62に案内する。バスバーホルダ34は、プラスチック等の絶縁材で成形されて、バスバー40を定位置に配置する。バスバーホルダ34は、電池積層体10に連結されて、バスバー40を定位置に配置する。バスバーホルダ34は、電池セル1の間に積層している絶縁スペーサ16に連結されて定位置に配置され、あるいは電池セル1に連結されて、電池積層体10の定位置に連結される。図13等に示すバスバーホルダ34は、各バスバー40を定位置に配置する枠形状のホルダ枠体35を、バスバー40毎に複数連結した構成としている。ホルダ枠体35は、複数のバスバー40が定位置に配置された状態で電池積層体10の上面に配置されて、各バスバー40の開口窓62が電極端子2の突出部2Aに配置される。この状態で、ホルダ枠体35の上方開口からレーザ光が照射されて、バスバー40が電極端子2に溶着される。またバスバー40が電極端子2に溶着された後、ホルダ枠体35の上方開口を閉塞するカバープレートを設けてもよい。 The busbar 40 is arranged in a fixed position by the busbar holder 34 shown in Figures 12 and 13, and guides the protruding portion 2A of the electrode terminal 2 to the opening window 62. The busbar holder 34 is molded from an insulating material such as plastic and arranges the busbar 40 in a fixed position. The busbar holder 34 is connected to the battery stack 10 to arrange the busbar 40 in a fixed position. The busbar holder 34 is connected to the insulating spacer 16 stacked between the battery cells 1 and arranged in a fixed position, or is connected to the battery cell 1 and connected to a fixed position of the battery stack 10. The busbar holder 34 shown in Figure 13 and other figures is configured by connecting multiple frame-shaped holder frames 35, which arrange each busbar 40 in a fixed position, for each busbar 40. The holder frame 35 is arranged on the upper surface of the battery stack 10 with the multiple busbars 40 arranged in their fixed positions, and the opening window 62 of each busbar 40 is arranged in the protruding portion 2A of the electrode terminal 2. In this state, laser light is irradiated from the upper opening of the holder frame 35, and the bus bar 40 is welded to the electrode terminal 2. After the bus bar 40 is welded to the electrode terminal 2, a cover plate may be provided to close the upper opening of the holder frame 35.

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)
The power supply device 100 described above can be used as a vehicle power source that supplies power to a motor that runs an electric vehicle. Electric vehicles that can be equipped with the power supply device 100 include hybrid cars and plug-in hybrid cars that run on both an engine and a motor, and electric cars that run only on a motor, and the power supply device 100 is used as a power source for these vehicles. Note that an example will be described in which a large-capacity, high-output power supply device is constructed by connecting a large number of the above-mentioned power supply devices 100 in series or parallel to obtain power to drive an electric vehicle, and further adding a necessary control circuit.
(Power supply unit for hybrid vehicles)

図16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16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)
FIG. 16 shows an example of a power supply device 100 mounted on a hybrid vehicle that runs on both an engine and a motor. The vehicle HV mounted with the power supply device 100 shown in this figure includes a vehicle body 91, an engine 96 and a motor 93 for running the vehicle body 91, wheels 97 driven by the engine 96 and the motor 93 for running, a power supply device 100 for supplying power to the motor 93, and a generator 94 for charging the battery of the power supply device 100. The power supply device 100 is connected to the motor 93 and the generator 94 via a DC/AC inverter 95. The vehicle HV runs on both the motor 93 and the engine 96 while charging and discharging the battery of the power supply device 100. The motor 93 is driven in an area where the engine efficiency is poor, such as during acceleration or low-speed running, to run the vehicle. The motor 93 is driven by power supplied from the power supply device 100. The generator 94 is driven by the engine 96 or by regenerative braking when braking the vehicle, and charges the battery of the power supply device 100. 16, the vehicle HV may be provided with a charging plug 98 for charging the power supply device 100. The power supply device 100 can be charged by connecting this charging plug 98 to an external power source.
(Power supply unit for electric vehicles)

また、図17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)
FIG. 17 shows an example in which the power supply device 100 is mounted on an electric vehicle that runs only by a motor. The vehicle EV equipped with the power supply device 100 shown in this figure includes a vehicle body 91, a motor 93 for driving the vehicle body 91, wheels 97 driven by the motor 93, a power supply device 100 that supplies power to the motor 93, and a generator 94 that charges the battery of the power supply device 100. The power supply device 100 is connected to the motor 93 and the generator 94 via a DC/AC inverter 95. The motor 93 is driven by power supplied from the power supply device 100. The generator 94 is driven by energy generated when the vehicle EV is subjected to regenerative braking, and charges the battery of the power supply device 100. The vehicle EV also includes a charging plug 98, which can be connected to an external power source to charge the power supply device 100.
(Power supply device for power storage device)

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18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。 Furthermore, the present invention does not limit the use of the power supply device to a power source for a motor that drives a vehicle. The power supply device according to the embodiment can also be used as a power source for a power storage device that charges a battery with electricity generated by solar power generation, wind power generation, etc. and stores the electricity. Figure 18 shows a power storage device that charges the battery of the power supply device 100 with a solar cell 82 and stores the electricity.

図18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。 The power storage device shown in FIG. 18 charges the battery of the power supply device 100 with power generated by a solar cell 82 arranged on the roof or rooftop of a building 81 such as a house or factory. This power storage device charges the battery of the power supply device 100 with a charging circuit 83 using the solar cell 82 as a charging power source, and then supplies power to a load 86 via a DC/AC inverter 85. For this reason, this power storage device has a charging mode and a discharging mode. The power storage device shown in the figure connects the DC/AC inverter 85 and the charging circuit 83 to the power supply device 100 via a discharge switch 87 and a charge switch 84, respectively. The discharge switch 87 and the charge switch 84 are switched ON/OFF by the power storage device's power supply controller 88. In the charge mode, the power supply controller 88 switches the charge switch 84 to ON and the discharge switch 87 to OFF to allow charging from the charging circuit 83 to the power supply device 100. Furthermore, when charging is completed and the battery is fully charged, or when the battery is charged to a capacity equal to or greater than a predetermined value, the power supply controller 88 switches the charging switch 84 to OFF and the discharging switch 87 to ON to switch to discharging mode, allowing the power supply device 100 to discharge to the load 86. Also, if necessary, the charging switch 84 can be turned ON and the discharging switch 87 can be turned ON to simultaneously supply power to the load 86 and charge the power supply device 100.

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。 Furthermore, although not shown, the power supply device can also be used as a power source for a power storage device that uses late-night power at night to charge and store electricity in a battery. A power supply device that is charged with late-night power is charged with late-night power, which is surplus electricity from power plants, and outputs electricity during the day when the power load is high, making it possible to limit daytime peak power to a low level. Furthermore, the power supply device can also be used as a power source that charges with both the output of solar cells and late-night power. This power supply device makes effective use of both the power generated by solar cells and late-night power, and can store electricity efficiently while taking into account the weather and power consumption.

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。 The above-mentioned energy storage system can be ideally used for a variety of applications, including backup power supplies that can be mounted on computer server racks, backup power supplies for wireless base stations for mobile phones and the like, energy storage power supplies for home or factory use, power supplies for street lights, energy storage devices combined with solar cells, and backup power supplies for traffic lights and road traffic indicators.

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。 The power supply device and the vehicle and power storage device according to the present invention can be suitably used as a large current power source for use in the power supply of motors that drive electric vehicles such as hybrid cars, fuel cell vehicles, electric cars, and electric motorcycles. Examples include power supply devices for plug-in hybrid electric cars, hybrid electric cars, electric cars, etc. that can switch between EV driving mode and HEV driving mode. They can also be used appropriately for applications such as backup power supplies that can be mounted on computer server racks, backup power supplies for wireless base stations for mobile phones, etc., power supplies for home and factory storage, power supplies for street lights, power storage devices combined with solar cells, and backup power supplies for traffic lights, etc.

100、200、900…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
2A…突出部
2B…接合面
2X…突出型電極端子
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、16L…絶縁スペーサ
17…端面スペーサ
20…エンドプレート
26…スペーサ主面
27…スペーサ折曲片
28、28B、28C、28D…突起部
30…絶縁シート;31…平板;32…折曲被覆部
34…バスバーホルダ
35…ホルダ枠体
36…バスバー保持部
37…ヒンジ構造
38…開口部
40、40’、40X…バスバー
41…第一接続部
42…第一接続折曲領域
43…第一折曲部
44…第一中間折曲領域
45…第一中間部
46…第三中間折曲領域
47…第三折曲部
49…連結部
51…第二接続部
52…第二接続折曲領域
53…第二折曲部
54…第二中間折曲領域
55…第二中間部
56…第四中間折曲領域
58、58B、58C、58D…開口部
58X…穴
61…薄肉領域
62…開口窓
72…弾性体
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
901…電池セル
902…電極端子
903…エンドプレート
904…バインドバー
910…電池積層体
940…バスバー
BL1、BL2、BL3…電池積層体の積層長さ
HV、EV…車両
100, 200, 900... Power supply device 1... Battery cell 1X... Terminal surface 1a... Outer can 1b... Sealing plate 1c... Gas exhaust valve 2... Electrode terminal 2A... Protrusion 2B... Joint surface 2X... Protruding electrode terminal 10... Battery stack 15... Fastening member; 15a... Fastening main surface; 15d... Bent piece 15f... Bolt 16, 16L... Insulating spacer 17... End surface spacer 20... End plate 26... Spacer main surface 27... Spacer bent piece 28, 28B, 28C, 28D... Protrusion
30...insulating sheet; 31...flat plate; 32...folded covering portion 34...busbar holder 35...holder frame 36...busbar holding portion 37...hinge structure 38...opening 40, 40', 40X...busbar 41...first connecting portion 42...first connecting bending region 43...first bending portion 44...first intermediate bending region 45...first intermediate portion 46...third intermediate bending region 47...third bending portion 49...connecting portion 51...second connecting portion 52...second connecting bending region 53...second bending portion 54...second intermediate bending region 55...second intermediate portion 56...fourth intermediate bending region 58, 58B, 58C, 58D...opening 58X...hole 61...thin region 62...opening window 72...elastic body 81...building 82...solar cell 83...charging circuit 84...charging switch 85...DC/AC inverter 86...load 87...discharge switch 88...power supply controller 91...vehicle body 93...motor 94...generator 95...DC/AC inverter 96...engine 97...wheels 98...charging plug 901...battery cell 902...electrode terminal 903...end plate 904...bind bar 910...battery stack 940...busbars BL1, BL2, BL3...stacking length of battery stack HV, EV...vehicle

Claims (8)

外装缶の上面に電極端子を有する電池セルを複数積層した電池積層体と、
前記複数の電池セル同士の間に介在される、絶縁性を有する複数の絶縁スペーサと、
前記電池積層体の端面を覆うエンドプレートと、
前記電池積層体を締結する締結部材と、
隣接する電池セルの前記電極端子同士を接続する、複数のバスバーと、
を備え、
隣接する電池セル同士の間で、前記電極端子同士を接続するバスバーと、前記バスバーの下面で、前記電池セル同士の間に介在された前記絶縁スペーサとの間に、位置決め機構を設けており、
前記位置決め機構は、
前記バスバーに開口された環状の開口部と、
前記絶縁スペーサに形成された、前記環状の開口部に挿通される突起部と
で構成されてなる電源装置。
a battery stack formed by stacking a plurality of battery cells each having an electrode terminal on an upper surface of an outer casing;
a plurality of insulating spacers having insulating properties and interposed between the plurality of battery cells;
an end plate covering an end surface of the battery stack;
a fastening member for fastening the battery stack;
a plurality of bus bars connecting the electrode terminals of adjacent battery cells;
Equipped with
a positioning mechanism is provided between a bus bar that connects the electrode terminals of adjacent battery cells and the insulating spacer that is interposed between the battery cells on a lower surface of the bus bar ,
The positioning mechanism includes:
an annular opening formed in the bus bar;
a protrusion formed on the insulating spacer and inserted into the annular opening;
A power supply device comprising :
請求項1に記載の電源装置であって、さらに、
前記複数のバスバーを保持するバスバーホルダ
を備え、
前記バスバーは、前記バスバーホルダを介して、前記位置決め機構でもって位置決めされてなる電源装置。
2. The power supply device of claim 1, further comprising:
a bus bar holder for holding the plurality of bus bars;
The bus bar is positioned by the positioning mechanism via the bus bar holder.
請求項1又は2に記載の電源装置であって、さらに、
前記エンドプレート同士で押圧する押圧前の押圧厚さを調整する弾性体を備えてなる電源装置。
3. The power supply device according to claim 1 or 2 , further comprising:
The power supply device further comprises an elastic body for adjusting a pressure thickness before the end plates are pressed against each other.
請求項1~3のいずれか一項に記載の電源装置であって、The power supply device according to any one of claims 1 to 3,
前記環状の開口部が、丸穴状に開口されてなる電源装置。The power supply device wherein the annular opening is opened in the shape of a circular hole.
請求項1~のいずれか一項に記載の電源装置であって、
前記電極端子が、前記外装缶の上面から突出する突出量が5mm以下である電源装置。
The power supply device according to any one of claims 1 to 4 ,
The electrode terminals may protrude from the top surface of the outer can by 5 mm or less.
外装缶の上面に電極端子を有する電池セルを複数積層した電池積層体と、
前記複数の電池セル同士の間に介在される、絶縁性を有する複数の絶縁スペーサと、
前記電池積層体の端面を覆うエンドプレートと、
前記電池積層体を締結する締結部材と、
隣接する電池セルの前記電極端子同士を接続する、複数のバスバーと、
を備え、
隣接する電池セル同士の間で、前記電極端子同士を接続するバスバーと、前記バスバーの下面で、前記電池セル同士の間に介在された前記絶縁スペーサとの間に、位置決め機構を設けており、
前記位置決め機構は、
前記バスバーに開口された開口部と、
前記絶縁スペーサに形成された、前記開口部に挿通される突起部と
で構成されており、
前記電極端子が、前記外装缶の上面から突出する突出量が5mm以下である電源装置。
a battery stack formed by stacking a plurality of battery cells each having an electrode terminal on an upper surface of an outer casing;
a plurality of insulating spacers having insulating properties and interposed between the plurality of battery cells;
an end plate covering an end surface of the battery stack;
a fastening member for fastening the battery stack;
a plurality of bus bars connecting the electrode terminals of adjacent battery cells;
Equipped with
a positioning mechanism is provided between a bus bar that connects the electrode terminals of adjacent battery cells and the insulating spacer that is interposed between the battery cells on a lower surface of the bus bar,
The positioning mechanism includes:
an opening formed in the bus bar;
a protrusion formed on the insulating spacer and inserted into the opening;
It is composed of
The electrode terminals may protrude from the top surface of the outer can by 5 mm or less.
請求項1~6のいずれか一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。
A vehicle equipped with the power supply device according to any one of claims 1 to 6,
A vehicle comprising the power supply device, a motor for driving supplied with power from the power supply device, a vehicle body mounting the power supply device and the motor, and wheels driven by the motor to drive the vehicle body.
請求項1~6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。
A power storage device comprising the power supply device according to any one of claims 1 to 6,
A power storage device comprising the power supply device and a power supply controller that controls charging and discharging to the power supply device, the power supply controller enabling charging of the battery cells using external power and controlling the charging of the battery cells.
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