CN107210398B - 电源装置以及具有该电源装置的车辆 - Google Patents

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Abstract

为了提供提高刚性且实现了轻量化的电源装置，电源装置(100)具有：一个以上的电池层叠体，该电池层叠体是层叠二次电池单元而成的；电路基板，其安装有与电池层叠体电连接的控制电路；树脂制的电池壳体(20)，其收纳电池层叠体和电路基板(42)；金属制的下框架(35)，其覆盖电池壳体(20)的底面；金属制的上框架(34)，其覆盖电池壳体(20)的上表面。电池壳体(20)具有防水构造，上框架(34)和下框架(35)相连结并夹持电池壳体(20)。

Description

电源装置以及具有该电源装置的车辆
技术领域
本发明涉及电源装置以及具有电源装置的车辆，例如涉及安装于混合动力车、电动汽车、电动摩托车等电动车辆来使车辆行驶的电动机的电源装置。
背景技术
将多个二次电池单元串联或者并联连接而成的电源装置应用在车载用途等中。对于这样的电源装置而言，主要采用了将二次电池单元等的组件、电路基板等的高电压部件收纳于金属框架、金属壳体并固定的结构。特别是，对于车辆用的电源装置而言，在保持作为重量物的组件、高电压部件的同时，谋求获得耐振动、耐冲击的强度，在谋求这样的高刚性的状况下，通常利用金属制的构件构成框架、壳体。
然而，在使用金属框架、壳体部件的情况下重量变重，在燃料消耗、行驶性能等方面变得不利。此外，还存在金属制的壳体无法形成复杂的形状、难以实现防水性这样的问题。
另一方面，考虑采用树脂制的壳体。然而，对于树脂制的壳体而言，虽然实现了轻量化，但是存在强度变弱而无法获得足够的耐性这样的问题。
专利文献1：(日本)特开2015-8161号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明是为了解决以往这样的问题而做成的。本发明的目的之一在于提供一种在提高刚性的同时实现轻量化的电源装置。
用于解决问题的方案
采用本发明的第一技术方案的电源装置，其具有：一个以上电池层叠体，该电池层叠体是层叠二次电池单元而成的；电路基板，其安装有与所述电池层叠体电连接的控制电路；树脂制的电池壳体，其收纳所述电池层叠体和电路基板；金属制的下框架，其覆盖所述电池壳体的底面；以及金属制的上框架，其覆盖所述电池壳体的上表面，所述电池壳体具有防水构造，所述上框架和下框架相连结并夹持所述电池壳体。根据上述结构，采用即使是比较复杂的形状也能够容易地成型的树脂制的电池壳体，从而容易实现防水构造，同时通过利用金属制的框架覆盖上下表面，能够确保强度。此外，通过利用金属制的框架覆盖四周，在提高散热性的同时，也能够利用金属板的屏蔽效果提高电磁(EMC)抗扰度。
此外，采用第二技术方案的电源装置，可以是，所述上框架包含第一框架和第二框架，所述第一框架和第二框架分开配置，设有使所述电池壳体的一部分在该第一框架和第二框架之间显露出来的显露区域。根据上述结构，通过使第一框架和第二框架分开，能够使这些框架的散热性提高。特别是，在各框架上设置了作为热源的部件的情况下，利用一侧的框架侧完成散热，能够减少给另一侧的部件带来热影响的情况。
此外，采用第三技术方案的电源装置，可以是，所述电源装置的外形为俯视时向一个方向延长的矩形形状，所述显露区域设置在长度方向的中央。
此外，采用第四技术方案的电源装置，可以是，还具有用于将所述电池层叠体的输出转换为规定的电压的DC/DC变换器，所述DC/DC变换器配置在所述电池壳体内的、被所述第一框架覆盖的区域。利用上述结构，能够在将DC/DC变换器内置于电池壳体内而构成紧凑的结构的同时，利用第一框架来保护DC/DC变换器，并且还能够提高借助第一框架将DC/DC变换器产生的热量向电源装置的外部散热的散热性能。特别是，能够将电池层叠体的冷却构造兼用于DC/DC变换器的冷却，从而进一步实现结构的紧凑化。
此外，采用第五技术方案的电源装置，可以是，在所述电池壳体的、被所述第二框架覆盖的区域配置有所述电路基板。利用上述结构，能够利用金属制的第二框架屏蔽电路基板，还能够借助第二框架提高散热性。
此外，采用第六技术方案的电源装置，可以是，所述电池壳体开设有用于将冷却气体导入内部的吸气口和用于将热交换后的冷却气体排出的排气口，所述吸气口和排气口中的至少一者设置于所述显露区域。利用上述结构，利用金属制的框架覆盖电池壳体，并且，利用没有第一框架、第二框架的区域开口，从而可实现电池壳体内部和外部的冷却气体的连通。
此外，采用第七技术方案的电源装置，可以是，设置于所述显露区域的所述吸气口和排气口中的至少一者自所述电池壳体的表面突出地形成开口。利用上述结构，由于自设置有开口的部分排除金属制的框架，从而可将开口部分形成得较大，能够增加通过开口部分的冷却气体的风量，提高冷却能力。
此外，采用第八技术方案的电源装置，可以是，在所述电池壳体的侧面开设所述吸气口和排气口中的另一者。
此外，采用第九技术方案的电源装置，可以是，所述排气口设置于所述显露区域。
此外，采用第十技术方案的电源装置，可以是，在所述下框架和上框架中，用于固定电源装置的固定片突出。
此外，采用第十一技术方案的电源装置，可以是，所述电池壳体被分割为上壳体和下壳体，并且，在所述上壳体和下壳体的接合面处配置有弹性部件。利用上述结构，能够容易地构造出树脂制的电池壳体的防水构造。
此外，采用第十二技术方案的电源装置，可以是，所述电池壳体在显露区域中形成有一个以上的使表面凹陷而成的凹部。利用上述结构，能够将凹部用于定位、固定。
此外，采用第十三技术方案的电源装置，可以是，所述凹部在所述电池壳体的显露区域中包含设置于该电池壳体的上表面侧的第一凹部和设置于该电池壳体的下表面侧的第二凹部。利用上述结构，通过将凹部设置于电池壳体的上下表面，能够实现比从两侧对电池壳体进行定位等更稳定的固定。
此外，采用第十四技术方案的电源装置，可以是，所述电池壳体收纳有多个所述电池层叠体，并且，沿着该电池壳体的长度方向排列配置所述电池层叠体，在沿着该电池壳体的长度方向排列配置的所述电池层叠体彼此之间形成有所述凹部。
此外，采用第十五技术方案的电源装置，可以是，所述下框架是将多个金属板焊接在一起而构成的。
此外，采用第十六技术方案的车辆，可以是，该车辆能够具有上述电源装置。
附图说明
图1是从前方的斜上方观察本发明的实施方式1的电源装置而得到的立体图。
图2是从背面侧观察图1的电源装置而得到的立体图。
图3是从前方的斜下方观察图1的电源装置而得到的立体图。
图4是从后方的斜下方观察图1的电源装置而得到的立体图。
图5是图1的电源装置的后视图。
图6是从图1的电源装置拆下了金属框架的分解立体图。
图7是表示自图6将电池壳体分解后的状态的分解立体图。
图8是表示图7的背面侧的电池壳体的分解立体图。
图9是表示自图7将电池集合体分解后的状态的分解立体图。
图10是表示将电源装置配置在车辆内的情况的立体图。
图11是表示将冷却气体导入电源装置内部、自电源装置内部排出的路径的水平示意剖视图。
图12是表示将冷却气体导入电源装置内部、自电源装置内部排出的路径的垂直示意剖视图。
图13是表示二次电池单元和分隔件的分解立体图。
图14是表示在利用发动机和电动机行驶的混合动力车中安装电源装置的例子的框图。
图15是表示在只利用电动机行驶的电动汽车中安装电源装置的例子的框图。
具体实施方式
在图1～图9中示出了本发明的实施方式1的电源装置100。这些图所示的电源装置100示出了车载用电源装置的例子。具体而言，该电源装置100主要安装于混合动力车、电动汽车等电动车辆，用作向车辆的行驶用电动机供给电力而使车辆行驶的电源。不过，本发明的电源装置也能够应用于混合动力车、电动汽车以外的电动车辆，还能够应用在电动车辆以外的要求大输出的用途中。
(电源装置100)
如图1～图6所示，电源装置100的外观形成为向一个方向延长的大致箱形。如图6的分解立体图所示，该电源装置100形成为利用金属制的框架30覆盖树脂制的电池壳体20的上方和下方的构造。金属框架30具有：金属制的下框架35，其用于覆盖电池壳体20的底面；金属制的上框架34，其用于覆盖电池壳体20的上表面。另一方面，如图7、图8、图9的分解立体图所示，树脂制的电池壳体20在其内部收纳有电池集合体10。电池集合体10由层叠二次电池单元1而成的电池层叠体11、电路基板42等构成。
如此，通过采用树脂制的电池壳体20，能够成型为各种各样的形状，因此，能够容易实现防水构造。另一方面，通过利用金属框架30覆盖上下表面，可确保机械性强度。此外，通过利用金属制的框架30覆盖四周，能够提高散热性，并且也能够利用金属板的屏蔽效果提高电池壳体内的电子电路的抗扰度。
(金属框架30)
电池壳体20的上下表面被上框架34和下框架35夹持着。因此，上框架34和下框架35借助侧面的固定片36利用螺纹构件等相连结。上框架34和下框架35是将金属板弯折而形成的。此外，为了提高刚性，也能够形成局部弯折而成的凹凸、肋。该金属板能够使用刚性和热传递出色的高抗张力钢、普通钢、不锈钢、铝合金、镁合金等或者它们的组合。此外，下框架35是将多个金属板焊接而构成的。此外，下框架35不一定是将多个金属板焊接而成，也可以是利用冲压加工通过一体成型而加工成的。
此外，希望金属框架30不是将电池壳体20的四周完全覆盖，而是只覆盖必要的部分的结构。在图6、图7的结构中，金属框架30的下框架35形成为上表面敞开的有底箱形状，另一方面，上框架34形成为使电池壳体20的上表面的一部分暴露出来的形状。此外，也可以是，电池壳体20的侧面未被金属框架30覆盖而敞开。如此，通过利用金属框架30局部覆盖电池壳体20，并且在要求强度的部分配置金属板而在不要求强度的区域省略金属板，从而能够减少金属板的所需面积，有助于轻量化、低成本化。进而，对于未覆盖金属板的显露区域而言，也能够实现与金属板的厚度相当的程度的薄型化。
在图6、图7的例子中，将上框架34分割为第一框架31和第二框架32，并且将该第一框架31和第二框架32分离开配置。由此，在第一框架31和第二框架32之间，形成使电池壳体20的一部分显露出来的显露区域23。在显露区域23中实现薄型化。特别是，如图10的立体图所示，在以横跨车辆的相邻的两个座椅ST的下表面的方式配置电源装置100这样的结构中，在与要求强度的座椅ST的下表面相当的部分分别配置第一框架31、第二框架32，另一方面，这些框架之间的部分省略金属框架，从而能够确保所需部件的配置空间，更有效地利用车内空间。
此外，因为利用金属框架30至少局部覆盖电池壳体20的表面，所以也能够获得提高电池壳体20的散热性的效果。特别是，在采用树脂制的电池壳体的情况下，热传递性相对较低。由此，将热传递性出色的金属框架30配置在树脂制的电池壳体20的表面，能够作为散热板发挥作用。特别是，通过在第一框架31、第二框架32的正下方配置发热的部件，借助这些金属框架30能够有效地对电池壳体20内的发热进行散热，除了提高机械性的强度以外，散热性也得到改善，从而能够进一步提高可靠性。
而且，通过使第一框架31和第二框架32分离开，也能够获得将这些金属框架30之间热分离的优点。例如，在电池壳体20的内部存在有多个成为热源的部件的情况下，需要降低各热源的发热带给其他部件的影响。在作为电池壳体20内的热源存在有第一热源和第二热源的情况下，将这些热源分离开配置，从而确保各热源的散热性。除此以外，在第一热源、第二热源的位置分别配置第一框架31、第二框架32，利用各金属框架30承担各热源的散热。由此，对于各热源的散热而言，与向电池壳体20的内部传递相比，将会更多地借助电池壳体20向金属框架30侧传递，能够保护电池壳体20内部的部件免受发热的影响。特别是，在第一热源、第二热源的发热量不同的情况下，例如在第一热源的发热量较大的情况下，考虑第一热源的发热也会向第二热源侧传递而给第二热源带来影响，或者阻碍第二热源的散热，因此，通过将两者热分离，单独进行发热量较大的部件的散热，能够改善散热性。在图6、图7等的例子中，在将第一框架31、第二框架32配置在电池壳体20的表面之际，通过使两者在长度方向分离开，从而在第一框架31和第二框架32之间形成使电池壳体20的一部分显露出来的显露区域23，进行热截断。而且，通过在第一框架31和第二框架32的下表面分别设置第一热源、第二热源，利用各框架承担各热源的散热，从而降低彼此的发热发生干扰的影响。
第一框架31和第二框架32在电池壳体20的长度方向上分别配置在端部，此外，将显露区域23设置在长度方向的中央。由此，能够在有限大小的电池壳体20内使第一热源和第二热源尽量分开配置，并且，能够有效地将两者热分离。
(固定片36)
此外，金属框架30具有向外侧突出的固定片36，利用在该固定片36开设的螺纹孔，通过螺栓和螺母将上框架34和下框架35固定起来。在图1的例子中，俯视时，在上下左右四处位置设置有固定片36。而且，固定片36的螺纹孔也能够应用于电源装置100的固定。例如，在固定电源装置100的车辆上，利用螺纹孔进行螺纹固定。
(电池壳体20)
如图7～图8的分解立体图所示，电池壳体20被分割为上壳体21和下壳体22这两部分。由于电池壳体20是树脂制的，能够获得即使是比较复杂的形状也能够通过树脂成型而容易地构成这样的优点。此外，还能够获得如下优点，轻量且便宜，在绝缘性方面也出色。作为这样的树脂材料，能够使用PP(聚丙烯)、PBT(聚对苯二甲酸丁二酯)、PA(聚酰胺/尼龙(注册商标))或者这些树脂和玻璃纤维、玻璃珠等的复合材料，此外，也能够使用碳纤维树脂。此外，为了进一步提高电磁抗扰度，在树脂成型时，也能够使用利用树脂夹入金属网、金属板等而一体成型的树脂-金属复合材料等。
在上壳体21和下壳体22相接合的接合界面设置嵌合构造。由此，提高密闭性。而且，通过在嵌合构造中配置弹性部件24，能够实现进一步的防水性。在图7的例子中，在上壳体21和下壳体22的接合界面夹设有作为弹性部件24的密封件。这样一来，使电池壳体20防水，并且保护电池壳体20内部的二次电池单元1、电子电路不会发生意外的短路等。
在电池壳体20内收纳有电池层叠体11、电路基板42和DC/DC变换器41。电池层叠体11是由多个二次电池单元1隔着绝缘性的分隔件层叠起来而成的。利用端板覆盖层叠体的两侧端面，并且利用结合棒将端板彼此固定连结。电路基板42安装有控制电池层叠体11的充放电的控制电路、保护电路等电子电路。
(DC/DC变换器41)
DC/DC变换器41是用于将电池层叠体11的输出转换为规定的电压的部件。在这里，在用于向车辆的电气部件供电时，利用DC/DC变换器41将电池层叠体11的输出转换为12V、24V等。如此，通过将DC/DC变换器41内置于电池壳体20内，不需要以往作为其他部件来配置的DC/DC变换器41的配置空间，有助于省空间化。此外，如后述那样，也能够将电池壳体20内的电池层叠体11等的冷却机构兼用于DC/DC变换器41的冷却，因此，也能够省略以往另外需要的DC/DC变换器用的冷却机构，在这方面，也能够实现构造的简单化、小型化、低成本化。
优选的是，DC/DC变换器41以与电池壳体20内的、被第一框架31覆盖的区域重叠的方式配置。在图7等所示的例子中，为了将DC/DC变换器41设置于第一框架31的正下方，预先设计第一框架31的形状、电池壳体20的内部构造、DC/DC变换器41的大小、DC/DC变换器41的配置等。如此一来，在利用第一框架31机械性地保护DC/DC变换器41的同时，能够使DC/DC变换器41产生的热量借助第一框架31向电源装置的外部有效地散热。此外，虽然优选的是，以将DC/DC变换器41完全收纳在被第一框架31覆盖的区域内的方式配置，但是，只要DC/DC变换器的发热源被第一框架覆盖就能使散热性提高，因此，只要以在俯视电池壳体时第一框架和DC/DC变换器重叠的方式配置即可，也可以使DC/DC变换器的一部分局部地自第一框架伸出。
此外，在由第二框架32覆盖的区域配置有电路基板42。由此，能够借助第二框架32对安装于电路基板42的电路组的发热进行散热。此外，通过利用金属制的第二框架32覆盖电路基板42，能够获得针对安装于电路基板42的电子电路的屏蔽效果，也能够提高抗扰度。
此外，在上述例子中，以在第一框架31侧配置了DC/DC变换器41，在第二框架32侧配置了电路基板42的例子进行了说明，但是本发明并不限于该结构，例如当然也可以成为在第一框架侧配置电路基板，在第二框架侧配置DC/DC变换器的结构。
(冷却构造)
而且，电池壳体20具有用于使内部的部件散热的冷却机构。在图7的例子中，采用自外部吸入冷却气体，且在电池壳体20内进行热交换并排出的气冷式。具体而言，在电池壳体20的局部开设用于将冷却气体导入内部的吸气口51和用于将热交换后的冷却气体排出的排气口52。
优选的是，这些吸气口51和排气口52的至少一者设置于显露区域23。由此，虽然利用金属制的框架30覆盖电池壳体20的表面，但能够确保设置用于对电池壳体20内部进行气冷的开口部54的区域。而且，由于该开口部54没有金属制框架，所以能够使该开口部54自电池壳体20的表面突出地形成。其结果是，能够增加开口部54的开口面积增大冷却气体的风量，能够提高冷却能力。在图2、图5等的例子中，在电池壳体20的背面侧开设开口部54，并且，自电池壳体20的上表面向上方突出了高度d地形成了开口部54。这样的开口部54与电池壳体20的上壳体21一体成型。此外，如图1等所示，在电池壳体20的上表面，以朝向开口部54逐渐变大的方式在突出部分设置梯度。
如此，在将第一框架31和第二框架32配置在电池壳体20的长度方向的左侧和右侧的结构中，能够采用通过在长度方向的中间设置吸气或者排气用的开口，而使冷却气体的路径向第一框架31侧、第二框架32侧分支的结构，从而能够高效地向电池壳体20内部导入、排出冷却气体。
此外，在电池壳体20的侧面侧开设有吸气口和排气口中的另一者。在该例子中，将电池壳体20的侧面侧的开口作为吸气口51，将形成于显露区域23的背面侧的开口作为排气口52。因此，对于下框架35而言，在与各吸气口51相对应的角部分别开设开口。其结果是，供冷却气体流入电池壳体20内并进行排气的气体路径如图11的水平示意剖视图所示。在该例子中，在电池壳体20内的上下左右配置四个电池层叠体11，图中左右侧面的上下分别吸入的冷却气体沿着上下方向折曲并经过电池层叠体11进行热交换，并且，该冷却气体被进一步向长度方向的中央引导。而且，自左右集中到中央的冷却气体从开设在上方(背面侧)的排气口52向电池壳体20的外部排出。为了引导冷却气体，在电池壳体20的内部适当地设置送风导管等。此外，在排气口52附近设置有送风扇56。送风扇56能够将吸入到电池壳体20内部的冷却气体强制地自排气口52向外部排出。在该结构中，特别是通过设置多个吸气口51而将冷却空气向多个部位供给，另一方面使排气口52共通化，能够减少送风扇56的数量。特别是能够利用一个送风扇56使多个电池层叠体11的冷却气体向电池壳体20内吸气、自电池壳体20内排气。
而且，冷却气体的一部分用于冷却电池壳体20内的其他部件。特别是，也能够应用于冷却作为第一热源的DC/DC变换器41、作为第二热源的安装在电路基板42的电路组。在图2、图8等所示的例子中，在电池壳体20的侧面中的、配置有DC/DC变换器41一侧的侧面开设第一热源用吸气口53。第一热源用吸气口53与DC/DC变换器41相连通，由此，能够从第一热源用吸气口53将冷却气体吸入到电池壳体20内，从而能够与DC/DC变换器41进行热交换而对DC/DC变换器41进行冷却。此外，利用送风扇56将热交换后的冷却气体向电池壳体20的外部排出。冷却气体的排出路径能够如上所述地与冷却电池层叠体11后的冷却气体的排出路径合并。因此，在电池壳体20内部，设置有用于划分出电池层叠体11用的冷却气体路径和DC/DC变换器41用的冷却气体路径的划分壁。例如，在图12的垂直示意剖视图所示的例子中，形成有用于划分出电池壳体20内的下段侧的电池层叠体11用的冷却气体路径和电池壳体20内的上段侧的DC/DC变换器41用的冷却气体路径的上下划分壁58。利用这样的结构，能够避免在电池壳体20内热交换之前的冷却气体上下混合在一起，并且将电池层叠体11用的冷却气体路径和DC/DC变换器41用的冷却气体路径分离开，能够避免破坏风量的平衡。在图12的结构中，冷却配置在电池壳体20内部的下段侧的电池层叠体11后的冷却气体在电池壳体20的长度方向中央向上方输送。另一方面，冷却配置在电池壳体20内部的上段侧的DC/DC变换器41后的冷却气体也被输送到电池壳体20内的中央，并且与从下方送出的电池层叠体11用的冷却气体合流，一起从设置于图12的背面侧的排气口52排出。如此，电池单元的冷却用的送风扇56也兼用于电路等发热源的冷却，能够实现结构的简单化、小型化，减少成本。此外，在图12等的例子中，设置有DC/DC变换器41的冷却机构，另一方面，未设置用于冷却电路基板侧的吸气口，但是，当然也可以设置第二热源用吸气口等作为用于冷却电路基板侧的冷却机构。
此外，在上述的例子中，说明了将电池壳体20的侧面侧的开口作为吸气口51，将形成于显露区域23的背面侧的开口作为排气口52的结构，但是本发明并不限于该结构，例如能够将电池壳体的侧面侧的开口作为排气口，将形成于显露区域的背面侧的开口作为吸气口。在该情况下，送风扇成为吸气口侧，用于强制地将冷却气体向各部位输送。
冷却气体能够优选使用空气。但是，并不限于空气，也能够使用冷却介质气体进行气冷。而且，本发明的电源装置的冷却方式并不限于气冷式，也能够使用制冷剂冷却、采用了珀耳帖元件等的冷却机构来代替气冷式或者与气冷式并用。
(凹部25)
而且，电池壳体20在显露区域23中形成有一个以上的使表面凹陷而成的凹部25。利用这样的凹部25，能够用于电源装置100的定位、固定。凹部25包含设置于电池壳体20的上表面侧的第一凹部26和设置于电池壳体20的下表面侧的第二凹部27。如此，通过将凹部25设置于电池壳体20的上下表面，在两侧对电池壳体20进行定位，从而能够实现固定的稳定性、作业的效率化。此外，在沿电池壳体20的长度方向排列配置电池层叠体11的结构中，通过在长度方向上的电池层叠体11彼此之间形成有凹部25、例如第二凹部27，能够在确保电池壳体20内的电池层叠体11的配置空间的同时设置凹部。如图10所示，该电源装置100在车辆的车室内配置于座椅ST的下部。在设置于上表面的第一凹部26配置有座椅ST的轨道。如此一来，通过将结构所需的第一凹部26设置于DC/DC变换器41和电路基板42之间，从而成为在使DC/DC变换器41和电路基板42分离开而实现热分离的同时，在该空间设置凹部25来承受其他部件的结构，从而能够更有效地利用有限的空间。
(电池集合体10)
电池集合体10由电池层叠体11、电路基板42等构成。在图9中示出了电池集合体10的分解立体图。在该例子中，电池集合体10具有四个电池层叠体11。对于电池层叠体11而言，将以使长度方向相邻的方式排列的两个电池层叠体11在电池壳体20的长度方向配置两组。但是，电池层叠体的个数、布局并不限于该例子。
如上所述，保留用于确保强度的最低限度的金属框架30构造，并且在金属框架30的内侧配置树脂制的电池壳体20，从而在实现强度与轻量化的平衡的同时，也能够实现防水构造。即、通过采用树脂制的电池壳体20，可容易实现密闭构造，提高防尘、防水功能。此外，电源装置的底面侧、侧面侧的绝缘性提高，结果是，可采用使二次电池单元1的表面露出的构造。而且，也有助于电源装置的轻量化。
(电池层叠体11)
各电池层叠体11具有：多个二次电池单元1；分隔件2，其夹设于多个二次电池单元1彼此层叠的主面之间，用于使二次电池单元1之间绝缘；一对端板3，其配置在多个二次电池单元1和分隔件2交替层叠的层叠方向的端面；金属制的多个固定连结部件4，其配置在电池层叠体11的两侧的侧面，用于将端板3彼此固定连结在一起。
该二次电池单元1使外装缶(日文：外装缶)暴露出来。如上所述，利用将电池层叠体11收纳于树脂制的电池壳体20内的结构，能够提高绝缘性。但是，也能够利用绝缘材料覆盖二次电池单元的表面。例如，也可以利用PET树脂等收缩管使除二次电池单元的电极部分以外的外装缶的表面热焊接。
(固定连结部件4)
如图9所示，固定连结部件4配置于两端层叠有端板3而成的电池层叠体11的侧面侧，并且固定于一对端板3，将电池层叠体11固定连结在一起。该固定连结部件4形成为覆盖电池层叠体11的侧面的大致整个面的大小。此外，为了能够将冷却气体向二次电池单元1彼此之间送风而设置开口部分。此外，固定连结部件也能够形成其他的形状。例如，也可以形成为将呈带状延长的金属板的两端弯折成剖视观察为日文假名コ状的形状。此外，设置固定连结部件的位置除了电池层叠体11的侧面以外，也能够设置于上表面。此外，将固定连结部件固定于端板的构造也不限于螺纹固定，能够适当地利用铆钉、铆接、焊接、粘接等已知的固定构造。
(二次电池单元1)
如图13的分解立体图所示，二次电池单元1的构成其外形的外装缶形成为厚度比宽度薄的方形。外装缶形成为上方开口的有底筒状，利用封口板封闭开口部分。电极组装体收纳于外装缶。在封口板设置有正负电极端子，在该电极端子之间设置气体排出阀。
(分隔件2)
如图13的分解立体图所示，分隔件2夹设在相邻的二次电池单元1的、相对的主面彼此之间，使该相邻的二次电池单元1彼此绝缘。该分隔件2形成为能够覆盖二次电池单元1的主面的整个面或者大部分的大小。此外，分隔件设置有供冷却气体在二次电池单元1彼此之间通过的冷却间隙。各分隔件弯折为垂直剖视时的凹凸状，以使得形成为能够与二次电池单元1之间形成冷却间隙2b的形状。由此，电池层叠体11是将多个二次电池单元1在能够形成有冷却间隙2b的状态下层叠而成的。冷却间隙与用于将空气、冷却气体等冷却气体强制送风来进行冷却的冷却机构相连结。而且，该分隔件2在两个面以嵌入安装的构造与二次电池单元1相连结。通过使用以嵌入安装的构造与二次电池单元1相连结的分隔件2，能够阻止相邻的二次电池单元1的错位地进行层叠。
分隔件的材质具有绝缘性。例如，通过形成为塑料等树脂制，能够轻量且便宜地构成。此外，除了形成硬质的部件以外，也可以形成具有挠性的部件。特别是，对于未设置冷却间隙的方式的分隔件，能够是形成为带状等具有挠性的薄质材料。如果使用作为带状的、在单面涂敷了粘接面的分隔件，则可容易地粘贴在二次电池单元1的主面、侧面的一部分这样的需要绝缘的区域。此外，通过制造成带状，容易实现分隔件的薄型化，也能够抑制电池层叠体11的厚度、重量增加。
通过形成具有以上结构的电源装置，在利用树脂制的电池壳体20确保密闭性的同时，通过局部地保留金属框架30来承担强度，能够维持强度且发挥防水性，实现轻量化。
以上的电源装置能够用作车载用的电源。作为安装有电源装置的车辆，能够利用通过发动机和电动机这两者来行驶的混合动力车、插电式混合动力车或者只通过电动机来行驶的电动汽车等电动车辆，该电源装置作为这些车辆的电源来使用。
(混合动力车用电源装置)
在图14中示出了在通过发动机和电动机这两者来行驶的混合动力车中安装电源装置的例子。该图所示的安装有电源装置的车辆HV具有：使车辆HV行驶的发动机96和行驶用的电动机93；用于向电动机93供给电力的电源装置100；用于对电源装置100的电池进行充电的发电机94。电源装置100借助DC/AC逆变器95与电动机93和发电机94相连接。车辆HV一边对电源装置100的电池进行充放电，一边利用电动机93和发动机96这两者来行驶。电动机93在发动机效率差的区域、例如加速时、低速行驶时被驱动而使车辆行驶。通过自电源装置100供给电力，电动机93进行驱动。发电机94被发动机96驱动，或者被刹车时的再生制动驱动，从而对电源装置100的电池进行充电。
(电动汽车用电源装置)
此外，在图15中示出了在只通过电动机来行驶的电动汽车中安装电源装置的例子。该图所示的安装有电源装置的车辆EV具有：使车辆EV行驶的行驶用电动机93；用于向该电动机93供给电力的电源装置100；用于对该电源装置100的电池进行充电的发电机94。通过自电源装置100供给电力，电动机93进行驱动。发电机94被对车辆EV进行再生制动时的能量驱动，对电源装置100的电池进行充电。
以上，基于附图说明了本发明的实施方式和实施例。但是，上述的实施方式和实施例是用于将本发明的技术思想具体化的例示，本发明并不限于上述的实施方式和实施例。此外，本说明书绝不是将权利要求书的范围所示的部件限定为实施方式的部件。特别是，对于实施方式中记载的结构部件的尺寸、材质、形状以及与其相对应的配置等而言，只要没有特别地进行特定的记载，就不表示将本发明的范围仅限定于实施方式中记载的内容，其只不过是单纯的说明例而已。此外，各附图所示的部材的大小、位置关系等，有时为了明确的说明而进行了夸大。而且，在以上的说明中，相同的名称、附图标记表示相同或者同质的部件，适当地省略详细说明。而且，对于构成本发明的各要素而言，既可以是利用相同的部件构成多个要素即利用一个部件兼用做多个要素的方式，也可以与之相反，利用多个部件分担一个部件的功能来实现。
产业上的可利用性
对于本发明的电源装置以及具有该电源装置的车辆而言，该电源装置能够适当地用作可切换EV行驶模式和HEV行驶模式的插电式混合动力电动汽车、混合动力式电动汽车、电动汽车等的电源装置。此外，也能够适当地应用于可安装于计算机服务器的架子的备用电源装置、手机等无线基地局用的备用电源装置、家庭内用、工厂用蓄电池电源、路灯的电源等、与太阳能电池组合而成的蓄电装置、信号机等的备用电源用等的用途中。
附图标记说明
1…二次电池单元、2…分隔件、2b…冷却间隙、3…端板、4…固定连结部件、10…电池集合体、11…电池层叠体、20…电池壳体、21…上壳体、22…下壳体、23…显露区域、24…弹性部件、25…凹部、26…第一凹部、27…第二凹部、30…金属框架、31…第一框架、32…第二框架、34…上框架、35…下框架、36…固定片、41…DC/DC变换器、42…电路基板、51…吸气口、52…排气口、53…第一热源用吸气口、54…开口部、56…送风扇、58…上下划分壁、93…电动机、94…发电机、95…DC/AC逆变器、96…发动机、100…电源装置、d…高度、ST…座椅、HV…混合动力汽车、EV…电动汽车

Claims (10)

1.一种电源装置，其中，具有：
一个以上的电池层叠体，该电池层叠体是层叠二次电池单元而成的；
电路基板，其安装有与所述电池层叠体电连接的控制电路；
树脂制的电池壳体，其收纳所述电池层叠体和电路基板；
金属制的下框架，其覆盖所述电池壳体的底面；
金属制的上框架，其覆盖所述电池壳体的上表面，
所述电池壳体具有防水构造，
所述上框架和下框架相连结并夹持所述电池壳体，
所述上框架包含第一框架和第二框架，
所述第一框架和第二框架分开配置，设有使所述电池壳体的一部分在该第一框架和第二框架之间显露出来的显露区域，
该电源装置还具有DC/DC变换器，该DC/DC变换器用于将所述电池层叠体的输出转换为规定的电压，
所述DC/DC变换器配置在所述电池壳体内的、被所述第一框架覆盖的区域，
所述电池壳体在被所述第二框架覆盖的区域配置有所述电路基板，
所述电池壳体开设有用于将冷却气体导入内部的吸气口和用于将热交换后的冷却气体排出的排气口，
所述吸气口和排气口中的至少一者设置于所述显露区域，
设置于所述显露区域的所述吸气口和排气口中的至少一者自所述电池壳体的表面突出而形成开口，
在所述电池壳体的靠所述DC/DC变换器侧的侧面和靠所述电路基板侧的侧面分别开设有所述吸气口和排气口中的另一者。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其中，
所述排气口设置于所述显露区域。
3.一种电源装置，其中，具有：
一个以上的电池层叠体，该电池层叠体是层叠二次电池单元而成的；
电路基板，其安装有与所述电池层叠体电连接的控制电路；
树脂制的电池壳体，其收纳所述电池层叠体和电路基板；
金属制的下框架，其覆盖所述电池壳体的底面；
金属制的上框架，其覆盖所述电池壳体的上表面，
所述电池壳体具有防水构造，
所述上框架和下框架相连结并夹持所述电池壳体，
所述上框架包含第一框架和第二框架，
所述第一框架和第二框架分开配置，设有使所述电池壳体的一部分在该第一框架和第二框架之间显露出来的显露区域，
该电源装置还具有DC/DC变换器，该DC/DC变换器用于将所述电池层叠体的输出转换为规定的电压，
所述DC/DC变换器配置在所述电池壳体内的、被所述第一框架覆盖的区域，
所述电池壳体在被所述第二框架覆盖的区域配置有所述电路基板，
所述电源装置在车辆的车室内配置于座椅的下部，所述电池壳体在所述显露区域中形成有一个以上的使表面凹陷而成的凹部，一个以上的所述凹部包含第一凹部，所述第一凹部位于所述DC/DC变换器和所述电路基板之间，在所述第一凹部配置有所述座椅的轨道。
4.根据权利要求1或3所述的电源装置，其中，
所述电源装置的外形为俯视时向一个方向延长的矩形形状，
所述显露区域设置在长度方向的中央。
5.根据权利要求1或3所述的电源装置，其中，
在所述下框架和上框架中，用于固定电源装置的固定片突出。
6.根据权利要求1或3所述的电源装置，其中，
所述电池壳体被分割为上壳体和下壳体，并且，
在所述上壳体和下壳体的接合面处配置有弹性部件。
7.根据权利要求3所述的电源装置，其中，
所述凹部在所述电池壳体的显露区域中包含设置于该电池壳体的上表面侧的所述第一凹部和设置于该电池壳体的下表面侧的第二凹部。
8.根据权利要求3所述的电源装置，其中，
所述电池壳体收纳有多个所述电池层叠体，并且，
沿着该电池壳体的长度方向排列配置有所述电池层叠体，
在沿着该电池壳体的长度方向排列配置的所述电池层叠体彼此之间形成有所述凹部。
9.根据权利要求1或3所述的电源装置，其中，
所述下框架是将多个金属板焊接在一起而构成的。
10.一种车辆，其中，
具有权利要求1～9中任一项所述的电源装置。
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