CN114207912B - 电源装置和使用该电源装置的电动车辆以及蓄电装置 - Google Patents

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Abstract

为了即使在电池单体的层叠数量较多的情况下也能利用传热片适当地实现热耦合状态并确保散热性，电源装置(100)具有：多个电池单体(1)，其外装罐设为方形；一对端板(20)，其具有按压面，该按压面对层叠多个电池单体(1)而成的电池层叠体(10)的两侧端面进行按压；多个紧固构件，其是沿着多个电池单体(1)的层叠方向延伸的板状并且分别配置于电池层叠体(10)的相对的侧面，对端板(20)彼此进行紧固；散热板(50)，其在上表面侧载置有电池层叠体(10)，用于对该电池层叠体(10)进行散热；以及传热片(40)，其介于散热板(50)的上表面与电池层叠体(10)的下表面之间，使散热板(50)和电池层叠体(10)成为热耦合状态。端板(20)的下表面的与传热片(40)相对的部位配置于与传热片(40)的上表面相同高度的位置、或比该传热片(40)的上表面靠上方的位置。

Description

电源装置和使用该电源装置的电动车辆以及蓄电装置
技术领域
本发明涉及电源装置和使用该电源装置的电动车辆以及蓄电装置。
背景技术
电源装置被用于电动车辆的驱动用的电源装置、蓄电用的电源装置等。在这样的电源装置中层叠有多片能够充放电的多个电池单体。另外，已知电池单体的外装罐会由于充放电而膨胀。因此，对层叠多片电池单体而成的电池层叠体以压缩的状态进行紧固并保持。一般而言，如图14的立体图所示，在电源装置900中，在将方形的外装罐的电池单体901和绝缘性的间隔件902交替地层叠而成的电池层叠体的两侧的端面分别配置有端板903，利用金属制的束紧条904对端板903彼此进行紧固。
另外，在这样的电源装置中，电池层叠体会由于充放电而发热，因此设有散热机构。作为散热机构，可以考虑在电池层叠体的下表面隔着传热片而设置散热板。
另一方面，伴随着近年来对高容量化的要求，构成电池层叠体的电池单体的层叠数量倾向于增多。在这样的结构中，为了在传热片上以热耦合状态载置电池层叠体，而将多个电池单体在层叠的状态下压缩。然而，若电池单体的层叠数量较多，则在进行由束紧条等紧固构件实现的紧固的过程中进行压缩时，在压缩的前后电池层叠体全长的变化较大。其结果是，如图15所示，有可能发生如下情况：在最初对电池单体进行层叠的阶段，特别是位于端部的电池单体未载置于传热片550上。为了防止该情况，考虑使用较长的传热片，但在该情况下，如图16所示，会想到如下情况：在对层叠电池单体601而成的电池层叠体610进行紧固并压缩时，端板620会和传热片640发生干扰，从而在传热片640产生褶皱而对热耦合状态产生不良影响。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-84331号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的之一在于提供一种电源装置和使用该电源装置的电动车辆以及蓄电装置，该电源装置即使在电池单体的层叠数量较多的情况下也能利用传热片适当地实现热耦合状态并确保散热性。
用于解决问题的方案
本发明的一个方案的电源装置具有：多个电池单体，其外装罐设为方形；一对端板，其具有按压面，该按压面对层叠所述多个电池单体而成的电池层叠体的两侧端面进行按压；多个紧固构件，其为沿着所述多个电池单体的层叠方向延伸的板状并且分别配置于所述电池层叠体的相对的侧面，对所述端板彼此进行紧固；散热板，其在上表面侧载置有所述电池层叠体，用于对该电池层叠体进行散热；以及传热片，其介于所述散热板的上表面与所述电池层叠体的下表面之间，使所述散热板和电池层叠体成为热耦合状态，其中，所述端板的下表面的与所述传热片相对的部位配置于与所述传热片的上表面相同高度的位置、或比该传热片的上表面靠上方的位置。
发明的效果
根据以上的电源装置，通过将端板的按压面配置于传热片的上侧，从而能够避免在利用紧固构件对电池层叠体进行紧固时利用按压面对电池层叠体的两端面进行压缩的作业被该传热片阻碍的情况。
附图说明
图1是表示实施方式1的电源装置的立体图。
图2是图1的电源装置的分解立体图。
图3是图1的电源装置的示意主视图。
图4是表示对电池层叠体进行压缩的状态的图3的沿IV-IV线的示意剖视图。
图5是表示变形例的传热片的放大剖视图。
图6是表示实施方式2的电源装置的立体图。
图7是图6的电源装置的分解立体图。
图8是表示在对图7的电池层叠体进行紧固时进行压缩的情形的示意剖视图。
图9是表示变形例的电源装置的垂直剖视图。
图10是表示另一变形例的电源装置的垂直剖视图。
图11是表示在利用发动机和电动机行驶的混合动力车搭载电源装置的例子的框图。
图12是表示在仅利用电动机行驶的电动汽车搭载电源装置的例子的框图。
图13是表示应用于蓄电用的电源装置的例子的框图。
图14是表示以往的电源装置的分解立体图。
图15是表示在对多个电池单体进行紧固时进行压缩的情形的示意剖视图。
图16是表示在对多个电池单体进行紧固时压缩被传热片阻碍的情形的示意剖视图。
图17A～图17B是表示传热片的端面的形状的例子的俯视图。
具体实施方式
本发明的实施方式也可以通过以下的结构来确定。
在本发明的一实施方式的电源装置中，所述端板在所述按压面的两侧分别形成有以所述传热片的厚度的量突出的间隔部。根据上述结构，能够利用间隔部使按压面浮起传热片的厚度的量地配置于散热片上。
在本发明的另一实施方式的电源装置中，在所述端板中所述按压面和间隔部一体地形成。
另外，在本发明的另一实施方式的电源装置中，在所述端板的下表面由所述按压面和间隔部形成有凹部。另外，在所述凹部与所述传热片之间形成有间隙。根据上述结构，即使端板的位置由于电池层叠体的膨胀、收缩而发生位移，也能够避免因端板的位移而对传热片施加干扰、负荷的情况。
再者，在本发明的另一实施方式的电源装置中，所述端板的下表面自所述传热片的端面分离开。
此外，在本发明的另一实施方式的电源装置中，还具有中间板，该中间板介于所述电池层叠体的中间，由该中间板的两侧面分别对电池层叠体自中间进行按压。
此外，在本发明的另一实施方式的电源装置中，所述散热板在所述中间板的位置被分割。
此外，在本发明的另一实施方式的电源装置中，在所述传热片的上表面设有低摩擦阻力区域，在该低摩擦阻力区域处减小与所述电池层叠体的摩擦阻力。
此外，在本发明的另一实施方式的电源装置中，所述低摩擦阻力区域是滑动片，该滑动片介于传热片与电池层叠体之间并且摩擦阻力比所述传热片的摩擦阻力小。根据上述结构，即使构成电池层叠体的电池单体在传热片的上表面膨胀、收缩，也能够通过使摩擦阻力较小的滑动片介于该传热片与电池层叠体之间来避免传热片的表面变皱的情况，从而维持电池层叠体和传热片的热耦合状态。
此外，在本发明的另一实施方式的电源装置中，所述传热片由具有弹性的绝缘性的构件构成。
此外，在本发明的另一实施方式的电源装置中，所述散热板在内部具有制冷剂的循环路径。根据上述结构，能够通过制冷剂冷却来高效地对电池层叠体进行散热、冷却，并且能够利用传热片来适当地维持电池层叠体和散热板的热耦合状态。
此外，本发明的另一实施方式的车辆具有上述任一方式的电源装置。该车辆具有所述电源装置、自该电源装置被供给电力的行驶用的电动机、搭载所述电源装置和所述电动机的车辆主体、以及由所述电动机驱动而使所述车辆主体行驶的车轮。
此外，本发明的另一实施方式的蓄电装置具有上述任一方式的电源装置。该蓄电装置具有所述电源装置、以及对向该电源装置的充放电进行控制的电源控制器。利用所述电源控制器能够利用来自外部的电力向所述电池单体充电，并且利用该电源控制器进行控制从而对该电池单体进行充电。
此外，在本发明的另一实施方式的电源装置的制造方法中，该电源装置具有：多个电池单体，其外装罐设为方形；一对端板，其具有按压面，该按压面对层叠所述多个电池单体而成的电池层叠体的两侧端面进行按压；多个紧固构件，其为沿着所述多个电池单体的层叠方向延伸的板状并且分别配置于所述电池层叠体的相对的侧面，对所述端板彼此进行紧固；散热板，其在上表面侧载置有所述电池层叠体，用于对该电池层叠体进行散热；以及传热片，其介于所述散热板的上表面与所述电池层叠体的下表面之间，使所述散热板和电池层叠体成为热耦合状态。该电源装置的制造方法包括如下工序：在将所述传热片载置于所述散热板的上表面进而将所述电池层叠体载置于所述传热片的上表面的状态下，利用所述按压面的下边界配置于与所述传热片的上表面相同高度的位置或比该传热片的上表面靠上方的位置的所述端板分别对所述电池层叠体的各端面进行按压的工序；以及在对所述电池层叠体进行按压的状态下利用所述紧固构件进行紧固的工序。由此，通过将端板的按压面配置于传热片的上侧，从而能够避免在利用紧固构件对电池层叠体进行紧固时利用按压面对电池层叠体的两端面进行压缩的作业被该传热片阻碍的情况。
此外，在本发明的另一实施方式的电源装置的制造方法中，在所述按压工序中，利用夹具使所述端板自所述散热板的上表面浮起所述传热片的厚度的量而进行保持。由此，能够利用夹具使按压面浮起传热片的厚度的量地配置于散热片上。
以下，基于附图说明本发明的实施方式。不过，以下所示的实施方式是用于将本发明的技术思想具体化的例示，本发明并不限定于以下的实施方式。另外，本说明书绝非将权利要求书所示的构件限定为实施方式的构件。特别是，对于实施方式中记载的构成构件的尺寸、材质、形状、其相对的配置等，只要没有特别限定的记载，就并非旨在将本发明的范围仅限定于此，而仅是说明例。此外，存在为了明确说明而对各附图所示的构件的大小、位置关系等进行夸张的情况。再者，在以下的说明中，相同的名称、附图标记表示相同或者实质相同的构件，适当省略详细说明。再者，构成本发明的各要素既可以设为由同一构件构成多个要素从而以一个构件兼用作多个要素的形态，也能够相反地由多个构件分担实现一个构件的功能。另外，在一部分实施例、实施方式中说明的内容也能够用于其他实施例、实施方式等。
实施方式的电源装置用于搭载于混合动力车、电动汽车等电动车辆而向行驶用电动机供给电力的电源、对太阳能发电、风力发电等的自然能源的发电电力进行蓄电的电源、或者对深夜电力进行蓄电的电源等各种用途，特别是能用作适合于大电力、大电流的用途的电源。在以下的例子中，对应用于电动车辆的驱动用的电源装置的实施方式进行说明。
[实施方式1]
图1～图4分别表示本发明的实施方式1的电源装置100。在这些图中，图1示出了表示实施方式1的电源装置100的立体图，图2示出了图1的电源装置100的分解立体图，图3示出了图1的电源装置100的示意主视图，图4示出了对压缩电池层叠体的状态进行表示的图3的沿IV-IV线的示意剖视图。这些图所示的电源装置100具有：电池层叠体10，其是层叠多个电池单体1而成的；一对端板20，其将该电池层叠体10的两侧端面覆盖；多个紧固构件15，其对端板20彼此进行紧固；传热片40，其配置于电池层叠体10的下表面；以及散热板50，其配置于传热片40的下表面。散热板50对隔着传热片40载置在其上表面的电池层叠体10进行冷却。另外，传热片40介于散热板50的上表面与电池层叠体10的下表面之间，使散热板50和电池层叠体10的热耦合状态稳定。由此，即使电池层叠体10由于电池单体1的充放电而发热，也会经由传热片40向散热板50进行导热从而进行散热。
另一方面，电池单体1的外装罐会由于充放电而膨胀、收缩，从而导致该电池单体1的厚度变化。因此，层叠多个电池单体1而成的电池层叠体10的全长会发生变化。特别是伴随着近年来对电源装置的高容量化的要求，构成电池层叠体的电池单体的层叠数量倾向于增大，随之电池层叠体的位移也倾向于变大。这样，即使电池单体由于膨胀、收缩而在散热板50的上表面稍微移动，也需要维持热耦合状态。
在进行电源装置的组装时，在利用端板分别对层叠多个电池单体而成的电池层叠体的两端面进行按压的状态下，利用紧固构件对端板彼此进行紧固。此时，为了发挥电池层叠体和散热板的热耦合状态，在散热板的上表面配置传热片并进一步在该传热片上载置电池层叠体，设为将电池层叠体向散热板侧按压的状态，并利用紧固构件对端板进行紧固。然而，如上所述，电池层叠体的全长会由于电池单体的膨胀、收缩而变化，另一方面，传热片几乎不存在这样的由热引起的全长的变化。此外，还存在电池单体的厚度的制造公差、传热片的全长的偏差，难以使传热片与电池层叠体的全长相匹配。例如，如图16的剖视图所示，当传热片比电池层叠体长时，在利用端板620对载置于散热板650的上表面的电池层叠体610的端面进行按压时，传热片640会在电池层叠体610的下部突出从而发生干扰。例如，传热片640被端板620压入而变皱，难以发挥电池层叠体610和散热板650的热耦合状态。
另一方面，考虑到如下情况：若为了避免这样的干扰而将传热片设计为较短，则如图15的剖视图所示，虽然能够避免端板520和传热片540的干扰，但是位于电池层叠体510的端部的电池单体501的下表面不与传热片540接触，会导致该电池单体501的散热性能下降，一部分电池单体容易老化。然而，对传热片的尺寸准确地进行设计也是困难的，由于电池单体的膨胀程度、制造公差、或者传热片自身的偏差等主要原因，因此并不现实。
因此，在本实施方式的电源装置中，将端板20的下表面的与传热片40相对的部位设计成与传热片40的上表面相同的高度、或者比该传热片40的上表面靠上方。根据这样的结构，在进行电源装置的组装时，在利用端板20的按压面21对电池层叠体的两端面进行压缩时，通过使端板20的下表面处于与传热片40的上表面相同的位置、或自该上表面浮起的位置，从而能够避免端板20和传热片40发生干扰的情况，能够提高由传热片40实现的电池层叠体和散热板50的热耦合状态的可靠性。以下进行详细叙述。
(电池层叠体10)
如图1～图2等所示，电池层叠体10具有汇流条(未图示)和多个电池单体1，该多个电池单体1具有正负的电极端子2，该汇流条与上述多个电池单体1的电极端子2连接从而将多个电池单体1并联且串联地连接。借助上述汇流条将多个电池单体1并联、串联地连接。电池单体1是能够充放电的二次电池。在电源装置100中，将多个电池单体1并联地连接而构成并联电池组并且将多个并联电池组串联地连接，从而将多个电池单体1并联且串联地连接。在图1～图2所示的电源装置100中，层叠多个电池单体1而形成电池层叠体10。另外，在电池层叠体10的两端面配置有一对端板20。在该端板20彼此固定有紧固构件15的端部，从而将层叠状态的电池单体1固定为被按压的状态。
(电池单体1)
电池单体1是将作为宽幅面的主表面的外形设为四边形并且具有一定的单体厚度的方形电池，其形成为厚度比宽度薄。再者，电池单体1是能够充放电的二次电池，设为锂离子二次电池。不过，本发明并不将电池单体限定为方形电池，此外也不限定为锂离子二次电池。电池单体也能够使用能够充电的所有电池，例如锂离子二次电池以外的非水系电解液二次电池、镍氢电池单体等。
在电池单体1中，将层叠正负的电极板而成的电极体收纳于外装罐1a，填充电解液并气密地密闭。外装罐1a成形为底部封闭的四棱筒状，其上方的开口部由金属板的封口板1b气密地封闭。通过对铝、铝合金等的金属板进行深拉深加工而制作外装罐1a。封口板1b与外装罐1a同样地由铝、铝合金等的金属板制作。将封口板1b***于外装罐1a的开口部，对封口板1b的外周和外装罐1a的内周的分界照射激光，将封口板1b激光焊接于外装罐1a从而气密地进行固定。
(电极端子2)
如图2等所示，在电池单体1中，将作为顶面的封口板1b设为端子面1X，在该端子面1X的两端部固定有正负的电极端子2。电极端子2的突出部设为圆柱状。不过，突出部不一定必须设为圆柱状，也能够设为多棱柱状或椭圆柱状。
固定于电池单体1的封口板1b的正负的电极端子2的位置设为正极和负极成为左右对称的位置。由此，如图2等所示，能够通过使电池单体1左右反转并层叠，且利用汇流条将相邻地靠近的正极和负极的电极端子2连接，从而将相邻的电池单体1彼此串联地连接。此外，本发明不限定构成电池层叠体的电池单体的个数及其连接状态。还包括后述的其他实施方式在内，也能够对构成电池层叠体的电池单体的个数及其连接状态进行各种变更。
多个电池单体1以各电池单体1的厚度方向成为层叠方向的方式进行层叠，从而构成电池层叠体10。在电池层叠体10中，以设有正负的电极端子2的端子面1X也就是图1～图2中的封口板1b成为同一平面的方式对多个电池单体1进行层叠。
在电池层叠体10中，也可以使绝缘间隔件16介于相邻地层叠的电池单体1彼此之间。绝缘间隔件16由树脂等绝缘材料制作成较薄的板状或片状。绝缘间隔件16形成为与电池单体1的相对面大致相等大小的板状。将该绝缘间隔件16层叠于彼此相邻的电池单体1之间，能够使相邻的电池单体1彼此绝缘。此外，作为配置于相邻的电池单体之间的间隔件，也能够使用在电池单体与间隔件之间形成有冷却气体的流路的形状的间隔件。另外，也能够利用绝缘材料包覆电池单体的表面。例如，也可以利用PET树脂等的收缩管或收缩膜对电池单体的除了电极部分以外的外装罐的表面进行热熔接。在该情况下也可以省略绝缘间隔件。另外，在将多个电池单体并联多个、串联多个地连接的电源装置中，使绝缘间隔件介于相互串联连接的电池单体彼此之间来进行绝缘，另一方面，针对相互并联连接的电池单体彼此而言，相邻的外装罐彼此不产生电压差，因此也能够省略上述电池单体之间的绝缘间隔件。
再者，在图2所示的电源装置100中，在电池层叠体10的两端面配置有端板20。此外，也可以使端面间隔件介于端板20与电池层叠体10之间，从而使该端板20和电池层叠体10绝缘。端面间隔件也能够由树脂等绝缘材料制作成较薄的板状或片状。
在实施方式1的电源装置100中，在将多个电池单体1相互层叠而成的电池层叠体10中，利用汇流条将彼此相邻的多个电池单体1的电极端子2彼此连接，从而将多个电池单体1并联且串联地连接。另外，也可以在电池层叠体10与汇流条之间配置汇流条保持架。通过使用汇流条保持架，从而能够使多个汇流条相互绝缘并且使电池单体的端子面和汇流条绝缘，并且能够将多个汇流条配置于电池层叠体的上表面的固定位置。
通过对金属板进行裁切、加工而将汇流条制造成预定的形状。构成汇流条的金属板能够使用电阻较小且轻量的金属，例如铝板、铜板、或者它们的合金。不过，汇流条的金属板也能够使用电阻较小且轻量的其他金属、它们的合金。
(端板20)
如图1～图3所示，端板20配置于电池层叠体10的两端，并且借助沿着电池层叠体10的两侧面配置的左右一对紧固构件15紧固。端板20配置于电池层叠体10的电池单体1的层叠方向上的两端且是端面间隔件的外侧的位置，自两端夹着电池层叠体10。
(紧固构件15)
紧固构件15的两端固定于在电池层叠体10的两端面配置的端板20。利用多个紧固构件15对端板20进行固定，从而在层叠方向上对电池层叠体10进行紧固。如图2等所示，各紧固构件15沿着电池层叠体10的侧面并且具有预定的宽度和预定的厚度且为金属制，与电池层叠体10的两侧面相对地配置。该紧固构件15能够使用铁等的金属板，优选能够使用钢板。由金属板构成的紧固构件15通过冲压成形等被弯折加工从而形成为预定的形状。
该紧固构件15在电池层叠体10的层叠方向上的两端设有呈字母L形地弯折而成的弯折片。通过将该弯折片螺纹结合于端板20等，从而对端板20彼此进行固定。此外，紧固构件15的形状、与端板20的紧固构造能够适当地使用已知的构造。例如也可以构成为，不使紧固构件的两端呈字母L形地弯折而是设为平板状并使其与端板的侧面螺纹结合。或者也可以构成为，将紧固构件与端板的侧面相对的部分设为呈台阶状地卡合的卡合构造，在利用卡合构造将紧固构件卡合于端板的侧面的状态下进一步进行螺纹结合。
层叠多个电池单体1而成的电源装置100构成为，利用紧固构件15将配置于由多个电池单体1构成的电池层叠体10的两端的端板20连结，从而对多个电池单体1进行约束。借助具有较高的刚度的端板20、紧固构件15对多个电池单体1进行约束，由此能够抑制与充放电、老化相伴的电池单体1的膨胀、变形、相对移动、振动所引起的误动作等。
另外，绝缘片30介于紧固构件15与电池层叠体10之间。绝缘片30由具有绝缘性的材质例如树脂等构成，使金属制的紧固构件15与电池单体1之间绝缘
此外，在电池层叠体、电池层叠体的表面已绝缘的情况、例如电池单体被收纳于绝缘性的壳体或被树脂制的热收缩性管或热收缩性膜覆盖的情况下、或者在对紧固构件的表面施加了绝缘性的涂料、涂层的情况下、或者在紧固构件由绝缘性的材质构成的情况等情况下，能够不需要绝缘片。另外，绝缘片也可以构成为兼用作上述的对汇流条进行保持的汇流条保持架。
(传热片40)
传热片40由具有绝缘性且导热性优异的材质构成。另外，传热片40具有弹性或挠性，其在散热板50与电池层叠体10之间被按压而变形，并在散热板50与电池层叠体10之间的界面处无间隙地紧密贴合，形成热耦合状态。作为这样的传热片40，能够优选地使用硅酮树脂等。另外，也可以添加氧化铝等填料来增加导热性。
(低摩擦阻力区域42)
另外，优选的是，在传热片40的上表面设有低摩擦阻力区域42，在该低摩擦阻力区域42处减小与电池层叠体10的摩擦阻力。作为这样的低摩擦阻力区域42，例如，如图5的剖视图所示，也可以将作为独立构件的滑动片配置于传热片40的上表面。滑动片采用摩擦阻力比传热片40的摩擦阻力小的材质。由此，当电池层叠体10在传热片40的上表面由于膨胀、收缩而发生位移时，能够使该电池层叠体10在传热片40的上表面滑动从而避免褶皱的产生，维持热耦合状态。作为这样的滑动片，例如优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜，特别优选为双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜。
另外，也可以在传热片40的表面设置限定摩擦阻力的区域。例如，通过对传热片40的表面实施氟树脂涂敷等表面处理、加工来减小摩擦阻力。或者也可以对传热片40的表面涂布润滑脂、油等。
(散热板50)
散热板50能够使用导热性优异的金属制的散热板等。另外，散热板50也可以具有冷却机构，例如在内部具有制冷剂的循环路径等。由此，能够通过制冷剂冷却从而高效地对电池层叠体10进行散热、冷却，并且能够利用传热片40来适当地维持电池层叠体10和散热板50的热耦合状态。
(间隔部22)
端板20具有对电池层叠体10的两侧端面进行按压的按压面21。再者，如图3的主视图所示，端板20在按压面21的两侧分别形成有向下表面侧以传热片40的厚度的量突出的间隔部22。间隔部22自端板20的按压面21的左右端部分别向下方突出。另外，间隔部22彼此的间隔WS比传热片40的宽度WT宽。通过设有这样的间隔部22，从而能够使按压面21浮起传热片40的厚度的量，即使传热片40比电池层叠体10的长度长，也能够避免传热片40的端部和端板20发生干扰的情况。
另外优选的是，在端板20中按压面21和间隔部22一体地形成。在图3的例子中，在设为金属板的端板20的下表面形成有凹部23，将凹部23的左右设为划分出该凹部23的间隔部22。由此，利用按压面21和间隔部22而在端板20形成凹部23。
再者优选的是，在凹部23与传热片40之间形成有间隙。由此，即使端板20的位置由于电池层叠体10的膨胀、收缩而发生位移，也能够利用间隙使端板20和传热片40分离开，从而避免由于端板20的位移而对传热片40施加干扰、负荷的情况，能够维持由传热片40实现的散热板50和电池层叠体10的热耦合状态。
另外，如图17A的俯视图所示，传热片40的中间部分的宽度WT1优选设为与电池单体1的宽度相同的程度。由此，能够在各电池单体1的底面可靠地发挥与散热板50的热耦合状态。另一方面，若要将与电池单体1的宽度相同程度的传热片40的端缘向端板20的凹部23***，则需要使端板20的宽度比电池单体1的宽度大出两个间隔部22的量。该情况会导致利用端板20保持端面的电池层叠体10的大型化。为了避免上述情况，也可以将传热片的端缘的形状设为宽度较窄。例如，在图17B所示的变形例的传热片40B中，将端缘形成为在中间部分呈凸条地突出的形状，将该凸条部分的宽度设为WT。由此，能够在不增大端板20的宽度的情况下使传热片40B的端缘通过凹部23。另外也可以是，如图17C所示的变形例的传热片40C那样，将端缘部分形成为顶端渐细的形状。在该结构中也是，能够将突出部分设为宽度较窄，从而能够在不增大端板20的宽度的情况下使传热片40C的端缘通过凹部23。
此外，在图1的立体图的例子中，为了图示传热片40而夸张为使传热片40较大程度地自凹部23突出的状态，但传热片40并不一定必须自凹部23突出，例如也可以形成为使传热片40的端缘止于凹部23的内部的状态。
[实施方式2]
在以上的例子中，示出了利用间隔部22将端板20的按压面21保持于比传热片40高的位置的结构。不过，本发明不限于该结构，也能够采用对由于电池层叠体的膨胀、收缩而引起的端板和传热片的干扰的产生进行避免的其他结构。例如，也可以使端板物理性地自散热板50的上表面分离开地配置。将这样的例子作为实施方式2的电源装置200示于图6～图8。在这些图中，图6示出了表示实施方式2的电源装置200的立体图，图7示出了图6的电源装置200的分解立体图，图8示出了图6的电源装置200的垂直剖视图。这些图所示的电源装置200具有电池层叠体10、传热片40和散热板50。此外，对与上述的实施方式1的电源装置100相同的构件标注相同的附图标记并适当省略详细说明。
如图8的示意垂直剖视图所示，在该电源装置200中，使端板20B的下表面自散热板50的上表面浮起。再者，使端板20B的下表面也自传热片40的端面分离开。根据这样的结构也是，在组装电源装置200时在利用端板20B对电池层叠体10进行按压并利用紧固构件15进行紧固时，能避免如图16所示传热片40的端面和端板620发生干扰的情况，使端板20B不会阻碍由传热片40实现的散热板50和电池层叠体10的热耦合状态。这样，为了使端板20B自散热板50的上表面浮起，例如使用夹具、间隔件将端板20B固定为与散热板50的上表面分离开预定间隔。在图7的例子中，使间隔件SP介于端板20B和散热板50的分界面。根据该结构，能够在不使端板20B的形状变形的情况下，使用与以往相同形状的端板来避免与传热片40的干扰从而维持电池层叠体10的散热性能的可靠性。
作为用于将端板20B保持为在散热板50的上表面浮起的状态的构造，能够适当使用已知的构造。例如，使用将端板保持为自散热板50分离开的状态的夹具。或者使用顶板等对端板的上表面进行悬吊。另外也可以构成为，在组装电源装置200时，使用夹具保持端板20B直至将端板20B固定于紧固构件15，并且在组装结束后卸下夹具，利用电池层叠体10将端板20B维持为分离开的姿势。
[变形例]
另外，在以上的电源装置中说明了仅利用端板进行对电池层叠体的按压的结构。不过，本发明也可以利用端板以外的构件来按压电池层叠体。例如也可以构成为，在电池层叠体层叠的过程中夹设中间板，借助中间板在该中间板与端板之间对电池层叠体的局部进行按压。将这样的结构作为变形例的电源装置300示于图9。该图所示的电源装置300在电池层叠体10的中间具有中间板60。
(中间板60)
中间板60介于电池层叠体10的中间，由中间板60的两侧面分别在该中间板60与端板20C之间对电池层叠体10的局部进行按压。在图9的例子中，在电池层叠体10的中央将该电池层叠体10一分为二为局部电池层叠体10a、10b，利用中间板60分别对分割出的局部电池层叠体10a、10b进行按压。另外，中间板60和一个端板20C、中间板60和另一个端板20C分别被紧固构件15紧固。该构造近似于在将两个电池层叠体沿层叠方向在一条直线上排列的结构中将在中间相对的端板设为共用的中间板而得到的结构。与排列两个电池层叠体的结构相比，能够获得这样的优点：能够使全长缩短用一个中间板60置换两个端板而缩短的量。在这样的结构中也是，同样在利用端板20C和中间板60对局部电池层叠体10a、10b进行按压时会产生和传热片发生干扰的问题。因此，与上述的实施方式相同，采用将中间板60、端板20C的下表面配置为与传热片40的上表面相同高度或比该传热片40的上表面高的结构，从而能够避免与传热片40的干扰，将分割出的各局部电池层叠体10a、10b和散热板50的热耦合状态维持为良好的状态。在图9的例子中，传热片40被中间板60一分为二为局部传热片40a、40b。此外，中间板60的形状能够适当采用与上述的图3相同的形状、与图8相同的分离构造。
另外，在图9的例子中说明了在共用的较长的散热板50的上表面配置分割出的各局部电池层叠体10a、10b的例子，但本发明不限于该结构，也可以对散热板进行分割。将这样的例子作为另一变形例的电源装置400示于图10的示意剖视图。在这样采用将散热板50分割成局部散热板50a、50b的结构的情况下也是，同样地能够利用端板20D和中间板60B对局部电池层叠体10a、10b进行按压，并且能够利用各局部传热片40a、40b来良好地维持各局部散热板50a、50b和局部电池层叠体10a、10b的热耦合状态。在图10的例子中，散热板50在中间板60B的位置被分割成局部散热板50a、50b。特别是在电池单体的层叠数量较多的情况等难以构成长条的散热板的情况下、利用长条的散热板无法发挥均匀的散热性能、冷却能力的情况下等，能够通过对散热板进行分割来进行应对。另外，在图10的例子中，示出了将中间板60B设为一片来将电池层叠体10一分为二的例子，但不限于该例，当然也可以使用两片以上的中间板来将电池层叠体分割成3部分以上。
(电源装置的制造方法)
接下来，对电源装置的制造方法进行说明。首先，在将传热片40载置于散热板50的上表面进而将电池层叠体10载置于传热片40的上表面的状态下，利用一对端板20对电池层叠体10的各端面进行按压。此时，成为端板20的按压面21的下边界配置于与传热片40的上表面相同高度的位置或比该传热片40的上表面靠上方的位置的状态。在这样对电池层叠体10进行按压的状态下，利用紧固构件15对端板20彼此进行紧固。由此，通过将端板20的按压面21配置于传热片40的上侧，从而能够避免在利用紧固构件15对电池层叠体10进行紧固时利用按压面21对电池层叠体10的两端面进行压缩的作业被该传热片40阻碍的情况。
另外，在由端板20实现的按压工序中，能够利用夹具使端板20自散热板50的上表面浮起传热片40的厚度的量而进行保持。由此，能够利用夹具使按压面21浮起传热片40的厚度的量地配置于散热片上。
以上的电源装置100能够用作向使电动车辆行驶的电动机供给电力的车辆用的电源。作为搭载电源装置100的电动车辆，能够使用利用发动机和电动机这两者行驶的混合动力汽车、插电式混合动力汽车、或者仅利用电动机行驶的电动汽车等电动车辆，以上的电源装置100能用作上述车辆的电源。此外，对构筑了电源装置的例子进行说明，该电源装置是为了获得驱动电动车辆的电力而将上述的电源装置100串联、并联地连接许多个并且还附加了必要的控制电路而得到的大容量、高输出的电源装置。
(混合动力车用电源装置)
图11示出了在利用发动机和电动机这两者行驶的混合动力汽车搭载电源装置100的例子。该图所示的搭载有电源装置100的车辆HV具有车辆主体91、使该车辆主体91行驶的发动机96和行驶用的电动机93、由这些发动机96和行驶用的电动机93驱动的车轮97、向电动机93供给电力的电源装置100、以及对电源装置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连接于电动机93和发电机94。在对电源装置100的电池进行充放电的同时，车辆HV利用电动机93和发动机96这两者而行驶。电动机93在发动机效率较差的区域例如加速时、低速行驶时被驱动而使车辆行驶。自电源装置100向电动机93供给电力而驱动电动机93。发电机94由发动机96驱动，或者由对车辆施加制动时的再生制动驱动，从而对电源装置100的电池进行充电。此外，如图11所示，车辆HV也可以具有用于对电源装置100进行充电的充电插头98。能够通过将该充电插头98与外部电源连接从而对电源装置100进行充电。
(电动汽车用电源装置)
另外，图12示出了在仅利用电动机行驶的电动汽车搭载电源装置100的例子。该图所示的搭载有电源装置100的车辆EV具有车辆主体91、使该车辆主体91行驶的行驶用的电动机93、由该电动机93驱动的车轮97、向该电动机93供给电力的电源装置100、以及对该电源装置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连接于电动机93和发电机94。自电源装置100向电动机93供给电力而驱动电动机93。发电机94由对车辆EV进行再生制动时的能量驱动，对电源装置100的电池进行充电。另外，车辆EV具有充电插头98，能够将该充电插头98与外部电源连接而对电源装置100进行充电。
(蓄电装置用的电源装置)
再者，本发明不将电源装置的用途限定为使车辆行驶的电动机的电源。实施方式的电源装置也能够用作利用由太阳能发电、风力发电等产生的电力对电池进行充电并蓄电的蓄电装置的电源。图13示出了利用太阳能电池82对电源装置100的电池进行充电并蓄电的蓄电装置
图13所示的蓄电装置利用由配置于住宅、工厂等建筑物81的屋顶、屋顶平台等的太阳能电池82产生的电力对电源装置100的电池进行充电。在该蓄电装置中，在将太阳能电池82作为充电用电源并利用充电电路83对电源装置100的电池进行了充电之后，借助DC/AC逆变器85向负载86供给电力。因此，该蓄电装置具有充电模式和放电模式。在图中所示的蓄电装置中，将DC/AC逆变器85和充电电路83分别借助放电开关87和充电开关84而与电源装置100连接。放电开关87和充电开关84的接通/断开由蓄电装置的电源控制器88进行切换。在充电模式中，电源控制器88将充电开关84切换为接通，将放电开关87切换为断开，允许自充电电路83向电源装置100进行充电。另外，当充电完成而成为满电状态时，或者在已充电预定值以上的容量的状态下，电源控制器88使充电开关84断开并使放电开关87接通从而切换到放电模式，允许自电源装置100向负载86进行放电。另外，也能够根据需要，将充电开关84设为接通并将放电开关87设为接通，同时进行向负载86的电力供给和向电源装置100的充电。
再者，虽未图示，但电源装置也能够用作利用夜间的深夜电力对电池进行充电并蓄电的蓄电装置的电源。由深夜电力充电的电源装置能够利用发电站的剩余电力即深夜电力进行充电，并在电力负载较大的昼间输出电力，将昼间的峰值电力限制为较小。再者，电源装置也能够用作利用太阳能电池的输出和深夜电力这两者进行充电的电源。该电源装置能够有效地利用由太阳能电池产生的电力和深夜电力这两者，能够在考虑天气、消耗电力的同时高效地蓄电。
以上那样的蓄电***能够恰当地用于能够搭载于计算机服务器的机架的备用电源装置、手机等无线基站用的备用电源装置、家庭内用或工厂用的蓄电用电源、路灯的电源等、与太阳能电池组合而成的蓄电装置、信号设备、道路用的交通显示器等的备用电源等用途。
产业上的可利用性
本发明的电源装置和具有该电源装置的车辆能够恰当地用作对混合动力车、燃料电池汽车、电动汽车、电动摩托车等电动车辆进行驱动的电动机的电源等所使用的大电流用的电源。例如，可以举出能够切换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。另外，也能够恰当地用于能够搭载于计算机服务器的机架的备用电源装置、手机等无线基站用的备用电源装置、家庭内用、工厂用的蓄电用电源、路灯的电源等、与太阳能电池组合而成的蓄电装置、信号设备等的备用电源等用途。
附图标记说明
100、200、300、400、电源装置；1、501、601、电池单体；1X、端子面；1a、外装罐；1b、封口板；2、电极端子；10、510、610、电池层叠体；10a、10b、局部电池层叠体；15、紧固构件；16、绝缘间隔件；20、20B、20C、20D、520、620、端板；21、按压面；22、间隔部；23、凹部；30、绝缘片；40、40B、40C、540、640、传热片；40a、40b、局部传热片；42、低摩擦阻力区域；50、550、650、散热板；50a、50b、局部散热板；60、60B、中间板；81、建筑物；82、太阳能电池；83、充电电路；84、充电开关；85、DC/AC逆变器；86、负载；87、放电开关；88、电源控制器；91、车辆主体；93、电动机；94、发电机；95、DC/AC逆变器；96、发动机；97、车轮；98、充电插头；900、电源装置；901、电池单体；902、间隔件；903、端板；904、束紧条；WS、间隔部彼此的间隔；WT、传热片的宽度；SP、间隔件；HV、EV、车辆。

Claims (15)

1.一种电源装置，其具有：多个电池单体，其外装罐设为方形；一对端板，其具有按压面，该按压面对层叠所述多个电池单体而成的电池层叠体的两侧端面进行按压；多个紧固构件，其为沿着所述多个电池单体的层叠方向延伸的板状并且分别配置于所述电池层叠体的相对的侧面，对所述端板彼此进行紧固；散热板，其在上表面侧载置有所述电池层叠体，用于对该电池层叠体进行散热；以及传热片，其介于所述散热板的上表面与所述电池层叠体的下表面之间，使所述散热板和电池层叠体成为热耦合状态，其中，
所述端板的下表面的与所述传热片相对的部位配置于与所述传热片的上表面相同高度的位置、或比该传热片的上表面靠上方的位置，
所述端板在所述按压面的两侧分别形成有以所述传热片的厚度的量突出的间隔部。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其中，
在所述端板中所述按压面和间隔部一体地形成。
3.根据权利要求1或2所述的电源装置，其中，
在所述端板的下表面由所述按压面和间隔部形成有凹部，
在所述凹部与所述传热片之间形成有间隙。
4.一种电源装置，其具有：多个电池单体，其外装罐设为方形；一对端板，其具有按压面，该按压面对层叠所述多个电池单体而成的电池层叠体的两侧端面进行按压；多个紧固构件，其为沿着所述多个电池单体的层叠方向延伸的板状并且分别配置于所述电池层叠体的相对的侧面，对所述端板彼此进行紧固；散热板，其在上表面侧载置有所述电池层叠体，用于对该电池层叠体进行散热；以及传热片，其介于所述散热板的上表面与所述电池层叠体的下表面之间，使所述散热板和电池层叠体成为热耦合状态，其中，
所述端板的下表面的与所述传热片相对的部位配置于与所述传热片的上表面相同高度的位置、或比该传热片的上表面靠上方的位置，
所述端板的下表面自所述传热片的端面分离开。
5.根据权利要求1或4所述的电源装置，其中，
所述电源装置还具有中间板，
该中间板介于所述电池层叠体的中间，由该中间板的两侧面分别对电池层叠体自中间进行按压。
6.根据权利要求5所述的电源装置，其中，
所述散热板在所述中间板的位置被分割。
7.根据权利要求1或4所述的电源装置，其中，
在所述传热片的上表面设有低摩擦阻力区域，在该低摩擦阻力区域处减小与所述电池层叠体的摩擦阻力。
8.根据权利要求7所述的电源装置，其中，
所述低摩擦阻力区域是滑动片，该滑动片介于传热片与电池层叠体之间并且摩擦阻力比所述传热片的摩擦阻力小。
9.根据权利要求1或4所述的电源装置，其中，
所述传热片由具有弹性的绝缘性的构件构成。
10.根据权利要求1或4所述的电源装置，其中，
所述散热板在内部具有制冷剂的循环路径。
11.一种车辆，其具有权利要求1～10中任一项所述的电源装置，其中，
所述车辆具有所述电源装置、自该电源装置被供给电力的行驶用的电动机、搭载所述电源装置和所述电动机的车辆主体、以及由所述电动机驱动而使所述车辆主体行驶的车轮。
12.一种蓄电装置，其具有权利要求1～10中任一项所述的电源装置，其中，
所述蓄电装置具有所述电源装置、以及对向该电源装置的充放电进行控制的电源控制器，利用所述电源控制器能够利用来自外部的电力向所述电池单体充电，并且利用该电源控制器进行控制从而对该电池单体进行充电。
13.一种电源装置的制造方法，该电源装置具有：多个电池单体，其外装罐设为方形；一对端板，其具有按压面，该按压面对层叠所述多个电池单体而成的电池层叠体的两侧端面进行按压；多个紧固构件，其为沿着所述多个电池单体的层叠方向延伸的板状并且分别配置于所述电池层叠体的相对的侧面，对所述端板彼此进行紧固；散热板，其在上表面侧载置有所述电池层叠体，用于对该电池层叠体进行散热；以及传热片，其介于所述散热板的上表面与所述电池层叠体的下表面之间，使所述散热板和电池层叠体成为热耦合状态，其中，
所述电源装置的制造方法包括如下工序：
在将所述传热片载置于所述散热板的上表面进而将所述电池层叠体载置于所述传热片的上表面的状态下，利用所述按压面的下边界配置于与所述传热片的上表面相同高度的位置或比该传热片的上表面靠上方的位置的所述端板分别对所述电池层叠体的各端面进行按压的工序；以及
在对所述电池层叠体进行按压的状态下利用所述紧固构件进行紧固的工序，
所述端板在所述按压面的两侧分别形成有以所述传热片的厚度的量突出的间隔部。
14.一种电源装置的制造方法，该电源装置具有：多个电池单体，其外装罐设为方形；一对端板，其具有按压面，该按压面对层叠所述多个电池单体而成的电池层叠体的两侧端面进行按压；多个紧固构件，其为沿着所述多个电池单体的层叠方向延伸的板状并且分别配置于所述电池层叠体的相对的侧面，对所述端板彼此进行紧固；散热板，其在上表面侧载置有所述电池层叠体，用于对该电池层叠体进行散热；以及传热片，其介于所述散热板的上表面与所述电池层叠体的下表面之间，使所述散热板和电池层叠体成为热耦合状态，其中，
所述电源装置的制造方法包括如下工序：
在将所述传热片载置于所述散热板的上表面进而将所述电池层叠体载置于所述传热片的上表面的状态下，利用所述按压面的下边界配置于与所述传热片的上表面相同高度的位置或比该传热片的上表面靠上方的位置的所述端板分别对所述电池层叠体的各端面进行按压的工序；以及
在对所述电池层叠体进行按压的状态下利用所述紧固构件进行紧固的工序，
所述端板的下表面自所述传热片的端面分离开。
15.根据权利要求13或14所述的电源装置的制造方法，其中，
在所述按压工序中，利用夹具使所述端板自所述散热板的上表面浮起所述传热片的厚度的量而进行保持。
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