JP5734704B2 - Power supply device and vehicle equipped with power supply device - Google Patents

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Description

本発明は、主として、ハイブリッド車や電気自動車等の自動車を駆動するモータの電源用、あるいは家庭用、工場用の蓄電用途等に使用される大電流用の電源装置及びこのような電源装置を備える車両に関する。   The present invention mainly includes a power source device for a motor for driving a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, or a large current power source device used for power storage for home use or factory use, and such a power source device. Regarding vehicles.

車両用の組電池等、出力を高くした電源装置が求められている。このような電源装置では、多数の電池セルを直列に接続して出力電圧を高く、出力電力を大きくしている。電池セルは、大電流で充放電されると発熱する。特に、使用する電池セルの数が増えるに従い、発熱量も増大する。よって、効率よく電池セルの放熱を熱伝導して発散させる放熱機構が求められる。このような放熱機構を備える電源装置は開発されている（例えば特許文献１参照）。この電源装置は、図１６に示すように、内部に冷媒を循環して冷媒の気化熱で強制冷却する熱交換器１０４を内蔵した冷却プレート１０３と、この冷却プレート１０３の上に固定されると共に、複数の電池１０１を接続した電池ブロック１０２と、冷却プレート１０３を固定しているフレーム構造体１０５とを備え、冷却プレート１０３で電池ブロック１０２を強制冷却している。   There is a demand for a power supply device with high output, such as an assembled battery for vehicles. In such a power supply device, a large number of battery cells are connected in series to increase the output voltage and increase the output power. The battery cell generates heat when charged and discharged with a large current. In particular, the amount of heat generation increases as the number of battery cells used increases. Therefore, there is a need for a heat dissipation mechanism that efficiently conducts and dissipates heat dissipation from battery cells. A power supply device having such a heat dissipation mechanism has been developed (see, for example, Patent Document 1). As shown in FIG. 16, this power supply device is fixed on the cooling plate 103 having a built-in heat exchanger 104 that circulates the refrigerant inside and forcibly cools it with the heat of vaporization of the refrigerant. The battery block 102 to which the plurality of batteries 101 are connected and the frame structure 105 to which the cooling plate 103 is fixed are provided, and the battery block 102 is forcibly cooled by the cooling plate 103.

特開２００９−２３８３８９号公報JP 2009-238389 A 特開２０１０−１２３４１２号公報JP 2010-123812 A

このように、冷却プレートの内部に冷媒を循環して冷媒の気化熱で強制冷却する構成においては、電池ブロックの発熱を冷却プレート側に確実に熱伝導できるよう、冷却プレートと電池ブロックとを熱接続状態とすることが肝要となる。しかしながら、電池ブロックと冷却プレートとが確実に接触状態となるような固定状態を維持することは容易でない。特に従来の電源装置では、電池セルを積層した電池積層体の端面の両側にエンドプレートを設け、エンドプレートで狭持した電池ブロックを構成しており、このエンドプレートでもって冷却プレートに固定する構成が採られている。この構成では、電池ブロックの中間部分を冷却プレートと固定する構造が無いため、冷却プレートとの接触状態が不十分となるおそれがあった。特に、車載用の電源装置のような、振動や衝撃に晒される環境では、外力を受けて中間部分の電池セルが振動や衝撃で浮き上がり、冷却プレートとの接触が損なわれることが考えられる。この結果、冷媒による冷却能力が十分に発揮されず、電池セルの放熱が十分になされない事態が生じ、電源装置の信頼性や安定性が低下するという問題があった。   As described above, in the configuration in which the refrigerant is circulated inside the cooling plate and forcedly cooled by the heat of vaporization of the refrigerant, the cooling plate and the battery block are heated so that the heat generated by the battery block can be reliably conducted to the cooling plate side. It is important to establish a connection state. However, it is not easy to maintain a fixed state in which the battery block and the cooling plate are reliably brought into contact with each other. In particular, in the conventional power supply device, an end plate is provided on both sides of the end surface of the battery stack in which battery cells are stacked, and a battery block sandwiched by the end plate is configured, and the end plate is fixed to the cooling plate. Has been adopted. In this configuration, since there is no structure for fixing the middle part of the battery block to the cooling plate, the contact state with the cooling plate may be insufficient. In particular, in an environment exposed to vibration or impact, such as an in-vehicle power supply device, it is conceivable that the battery cell in the middle part is lifted by vibration or impact due to external force, and contact with the cooling plate is impaired. As a result, there has been a problem that the cooling capacity by the refrigerant is not sufficiently exhibited, the battery cell is not sufficiently radiated, and the reliability and stability of the power supply device are lowered.

本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、電池積層体と冷却プレートとの接触状態を安定的に維持しもって冷却能力を十分に発揮させることが可能な電源装置及び電源装置を備える車両を提供することにある。   The present invention has been made to solve such conventional problems. A main object of the present invention is to provide a power supply device that can stably maintain a contact state between a battery stack and a cooling plate and sufficiently exhibit cooling capacity, and a vehicle including the power supply device. .

課題を解決するための手段及び発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面に係る電源装置によれば、複数の角形電池セルを積層してなる電池積層体と、電池積層体を側面で締結するための締結部材と、前記締結部材で締結された電池積層体を上面に載置し、前記電池積層体で発生する熱を熱伝導するための冷却プレートと、を備える電源装置であって、前記締結部材は、前記電池積層体の中間における複数箇所で前記冷却プレートと連結するための締結連結部を備えており、さらに前記冷却プレートは、前記締結連結部と連結するためのプレート連結部を備えており、前記締結連結部とプレート連結部とを連結することで、前記電池積層体を前記冷却プレートと熱結合状態に連結可能に構成できる。これにより、締結連結部とプレート連結部とを連結することで、電池積層体を中間部位の複数箇所で冷却プレートと連結でき、中間部分の浮き上がり等を回避して、冷却プレートで角形電池セルの放熱を効率よく放熱できる利点が得られる。   In order to achieve the above object, according to the power supply device of the first aspect of the present invention, a battery laminate formed by laminating a plurality of rectangular battery cells, and fastening for fastening the battery laminate on the side face A power supply device comprising: a member; and a cooling plate for placing the battery laminate fastened by the fastening member on an upper surface and conducting heat generated in the battery laminate, wherein the fastening member is , Provided with a fastening connection part for connecting with the cooling plate at a plurality of locations in the middle of the battery stack, and further, the cooling plate has a plate connection part for connecting with the fastening connection part, By connecting the fastening connection part and the plate connection part, the battery stack can be connected to the cooling plate in a thermally coupled state. Accordingly, by connecting the fastening connection portion and the plate connection portion, the battery stack can be connected to the cooling plate at a plurality of locations in the intermediate portion, avoiding lifting of the intermediate portion, and the like. The advantage that heat can be efficiently dissipated is obtained.

また、第２の側面に係る電源装置によれば、前記締結連結部が、先端を鉤状に形成した係止片を備えており、前記プレート連結部が、前記係止片を係止可能な係止孔に形成することができる。これにより、係止孔に係止片を挿入して容易に締結部材を冷却プレートに固定できる。   Moreover, according to the power supply device which concerns on a 2nd side surface, the said fastening connection part is provided with the locking piece which formed the front end in hook shape, and the said plate connection part can lock the said locking piece It can be formed in the locking hole. Accordingly, the fastening member can be easily fixed to the cooling plate by inserting the locking piece into the locking hole.

さらに、第３の側面に係る電源装置によれば、前記係止孔を貫通孔に形成できる。これにより、係止孔を容易に形成できる。   Furthermore, according to the power supply device according to the third aspect, the locking hole can be formed in the through hole. Thereby, a locking hole can be formed easily.

さらにまた、第４の側面に係る電源装置によれば、さらに断面視略コ字状に折曲されたストリップ状の連結バーを備え、前記連結バーの端面に、前記プレート連結部として第二係止孔が開口されてなり、前記連結バーを前記冷却プレートの底面に配置すると共に、該冷却プレートの側面に前記第二係止孔を開口できる。これにより、冷却プレートに容易にプレート連結部を付加でき、冷媒循環機能等を備える冷却プレートの形状を複雑化することなく連結機構を追加できる利点が得られる。   Furthermore, the power supply device according to the fourth aspect further comprises a strip-like connecting bar bent in a substantially U shape in cross section, and the second engaging member as the plate connecting portion on the end surface of the connecting bar. A stop hole is opened, and the connection bar is disposed on the bottom surface of the cooling plate, and the second locking hole can be opened on the side surface of the cooling plate. Thereby, a plate connection part can be easily added to a cooling plate, and the advantage that a connection mechanism can be added, without complicating the shape of a cooling plate provided with a refrigerant | coolant circulation function etc. is acquired.

さらにまた、第５の側面に係る電源装置によれば、前記係止孔が、冷却プレートの中間で開口される一方、前記第二係止孔を、冷却プレートの側面に開口することができる。これにより、冷却プレート上に２つの電池積層体を並べた状態で、一の連結バーにて２つの電池積層体を連結できる利点が得られる。   Furthermore, according to the power supply device which concerns on a 5th side surface, while the said locking hole is opened in the middle of a cooling plate, said 2nd locking hole can be opened in the side surface of a cooling plate. Thereby, in the state which arranged the two battery laminated bodies on the cooling plate, the advantage which can connect two battery laminated bodies with one connection bar is acquired.

さらにまた、第６の側面に係る電源装置によれば、前記連結バーを、前記冷却プレートに向かって突出する方向に湾曲させることができる。これにより、連結バーで冷却プレートと電池積層体を連結した状態で、湾曲部分を押圧する反作用によって冷却プレートを電池積層体側に押圧でき、より密着力を発揮できる。   Furthermore, according to the power supply device which concerns on a 6th side surface, the said connection bar can be curved in the direction which protrudes toward the said cooling plate. Thereby, in the state which connected the cooling plate and the battery laminated body with the connection bar, a cooling plate can be pressed to the battery laminated body side by the reaction which presses a curved part, and adhesive force can be exhibited more.

さらにまた、第７の側面に係る電源装置によれば、前記係止片の鉤状の突出方向を、前記電池積層体に対して内向きに形成することができる。これにより、複数の電池積層体を隣接させても、係止片が互いに干渉する事態を回避でき、密接させて配置でき省スペースへの配置が実現される。   Furthermore, according to the power supply device according to the seventh aspect, the hook-like protruding direction of the locking piece can be formed inward with respect to the battery stack. As a result, even when a plurality of battery stacks are adjacent to each other, it is possible to avoid the situation where the locking pieces interfere with each other, and the battery stacks can be arranged in close contact with each other, thereby realizing space saving arrangement.

さらにまた、第８の側面に係る電源装置によれば、さらに前記電池積層体の長手方向における端面を狭持するためのエンドプレートを備え、前記締結部材で、前記エンドプレート同士を締結できる。これにより、エンドプレートを利用して電気積層体を狭持できる。   Furthermore, according to the power supply device which concerns on an 8th side surface, it is further provided with the end plate for pinching the end surface in the longitudinal direction of the said battery laminated body, and the said end plates can be fastened with the said fastening member. Thereby, an electric laminated body can be pinched using an end plate.

さらにまた、第９の側面に係る車両によれば、上記いずれかの電源装置を備えることができる。   Furthermore, according to the vehicle according to the ninth aspect, any one of the power supply devices described above can be provided.

本発明の実施例１に係る電源装置を備える電源装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a power supply device provided with the power supply device which concerns on Example 1 of this invention. 図１の組電池を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the assembled battery of FIG. 図２の組電池を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the assembled battery of FIG. 図２を斜め下方から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at FIG. 2 from diagonally downward. 図４の分解斜視図である。FIG. 5 is an exploded perspective view of FIG. 4. 図２の組電池を冷却プレートに固定する様子を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows a mode that the assembled battery of FIG. 2 is fixed to a cooling plate. 図６の組電池を冷却プレートに固定する様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a mode that the assembled battery of FIG. 6 is fixed to a cooling plate. 図７の組電池を冷却プレートに固定した様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a mode that the assembled battery of FIG. 7 was fixed to the cooling plate. 図８の固定部分を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the fixing | fixed part of FIG. 冷却プレートの左右に貫通孔を設けた場合の構造を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the structure at the time of providing a through-hole in the right and left of a cooling plate. 変形例に係る冷却プレートを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cooling plate which concerns on a modification. 冷媒循環機構を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a refrigerant | coolant circulation mechanism. 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。It is a block diagram which shows the example which mounts a power supply device in the hybrid vehicle which drive | works with 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。It is a block diagram which shows the example which mounts a power supply device in the electric vehicle which drive | works only with 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。It is a block diagram which shows the example applied to the power supply device for electrical storage. 従来の電源装置を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the conventional power supply device. 他の変形例に係る冷却プレートを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the cooling plate which concerns on another modification. 電池積層体の両端部のみを連結する構造を示す模式底面図である。It is a model bottom view which shows the structure which connects only the both ends of a battery laminated body. 図１９（ａ）は変形例に係る連結バーを用いて冷却プレートと電池積層体を連結する様子を示す分解断面図であり、図１９（ｂ）は図１９（ａ）で連結した状態を示す模式断面図である。FIG. 19A is an exploded cross-sectional view showing a state where the cooling plate and the battery stack are connected using the connection bar according to the modification, and FIG. 19B shows the state connected in FIG. 19A. It is a schematic cross section.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置及びこれを備える車両を例示するものであって、本発明は電源装置及びこれを備える車両を以下のものに特定しない。また、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a power supply device for embodying the technical idea of the present invention and a vehicle including the power supply device, and the present invention includes the following power supply device and a vehicle including the power supply device. Not specified. Moreover, the member shown by the claim is not what specifies the member of embodiment. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the constituent members described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention only to the description unless otherwise specified. It is just an example. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same name and symbol indicate the same or the same members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing. In addition, the contents described in some examples and embodiments may be used in other examples and embodiments.

図１〜図１２に基づいて、実施例１に係る電源装置１００として、車載用の電源装置１００に適用した例を説明する。これらの図に示す電源装置１００は、主として、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド車や、モータのみで走行する電気自動車等の電動車両の電源に最適である。ただ、本発明の電源装置は、ハイブリッド車や電気自動車以外の車両に使用し、また、電動車両以外の大出力が要求される用途にも使用できる。
（電源装置１００） Based on FIGS. 1-12, the example applied to the vehicle-mounted power supply device 100 as the power supply device 100 which concerns on Example 1 is demonstrated. The power supply apparatus 100 shown in these drawings is most suitable for the power source of an electric vehicle such as a hybrid vehicle that travels by both an engine and a motor and an electric vehicle that travels by only a motor. However, the power supply device of the present invention can be used for vehicles other than hybrid vehicles and electric vehicles, and can also be used for applications requiring high output other than electric vehicles.
(Power supply device 100)

電源装置１００の外観は、図１の分解斜視図に示すように、上面を長方形状とする箱形である。この電源装置１００は、箱形の外装ケース７０を二分割して、内部に複数の組電池１０を収納している。外装ケース７０は、下ケース７１と、上ケース７２と、これらの下ケース７１、上ケース７２の両端に連結している端面プレート７３とを備えている。上ケース７２と下ケース７１は、外側に突出する鍔部７４を有し、この鍔部７４をボルトとナットで固定している。外装ケース７０は、鍔部７４を外装ケース７０の側面に配置している。また図１に示す例では、組電池１０を長手方向に２つ、横方向に２列、計４個下ケース７１に収納している。なお、図２等に示す例では、組電池１０を２つ、積層方向に並べた状態で、側面を締結部材で連結している。各組電池１０は、外装ケース７０内部の定位置に固定している。端面プレート７３は、下ケース７１と上ケース７２の両端に連結されて、外装ケース７０の両端を閉塞している。
（組電池１０） As shown in the exploded perspective view of FIG. 1, the external appearance of the power supply device 100 is a box shape whose upper surface is rectangular. In the power supply device 100, a box-shaped outer case 70 is divided into two, and a plurality of assembled batteries 10 are accommodated therein. The exterior case 70 includes a lower case 71, an upper case 72, and end plates 73 connected to both ends of the lower case 71 and the upper case 72. The upper case 72 and the lower case 71 have a flange portion 74 protruding outward, and the flange portion 74 is fixed with a bolt and a nut. The outer case 70 has a flange 74 disposed on the side surface of the outer case 70. Moreover, in the example shown in FIG. 1, the assembled battery 10 is accommodated in the lower case 71 in total, two in the longitudinal direction and two in the lateral direction. In the example shown in FIG. 2 and the like, the side surfaces are connected by fastening members in a state where two assembled batteries 10 are arranged in the stacking direction. Each assembled battery 10 is fixed at a fixed position inside the outer case 70. The end surface plate 73 is connected to both ends of the lower case 71 and the upper case 72 and closes both ends of the exterior case 70.
(Battery 10)

組電池１０は、図２〜図６に示すように、複数の角形電池セル１と、複数の角形電池セル１同士を積層する面に介在させて、角形電池セル１間を絶縁するセパレータ２と、複数の角形電池セル１とセパレータ２を交互に積層した電池積層体５の積層方向の端面に配置された一対のエンドプレート３と、電池積層体５の両端面でエンドプレート３同士を締結する金属製の複数の締結部材４とを備えている。さらに電池積層体５は、これを冷却するための冷却プレート６０上に固定されている。冷却プレート６０は、電池積層体５で発生する熱を熱伝導して放熱させるための部材であり、冷却プレート６０の内部に冷媒を循環させている（詳細は後述）。また、冷却プレート６０を電池積層体５よりも大きく形成することで、一枚の冷却プレート６０上に複数の電池積層体５を載置して冷却できる。図４〜図６等の例では、各冷却プレート６０上に２つの電池積層体５を並列に載置している。上述の通り、電池積層体５は長さ方向に２つの電池積層体５が直列に連結されており、このような連結状態にある電池積層体２本を、２枚の冷却プレート６０で支持している。ただ、この例に限られず、例えば一枚の冷却プレート上に４つの電池積層体すべてを載置して、冷却プレートを共通化することもできる。あるいは、電池積層体の底面とほぼ同じ大きさの冷却プレートを用意し、各電池積層体５を冷却プレートで個別に冷却する構成としてもよい。
（電池積層体５） As shown in FIGS. 2 to 6, the assembled battery 10 includes a plurality of prismatic battery cells 1, and a separator 2 that interposes the plurality of prismatic battery cells 1 on a surface where the plurality of prismatic battery cells 1 are stacked to insulate the prismatic battery cells 1. A pair of end plates 3 disposed on the end surface in the stacking direction of the battery stack 5 in which the plurality of prismatic battery cells 1 and separators 2 are alternately stacked, and the end plates 3 are fastened to each other at both end surfaces of the battery stack 5. And a plurality of metal fastening members 4. Further, the battery stack 5 is fixed on a cooling plate 60 for cooling it. The cooling plate 60 is a member that conducts heat generated in the battery stack 5 and dissipates it, and circulates a refrigerant inside the cooling plate 60 (details will be described later). Further, by forming the cooling plate 60 larger than the battery stack 5, the plurality of battery stacks 5 can be placed on the single cooling plate 60 and cooled. In the example of FIGS. 4 to 6 and the like, two battery stacks 5 are placed in parallel on each cooling plate 60. As described above, the battery stack 5 has two battery stacks 5 connected in series in the length direction, and the two battery stacks in such a connected state are supported by the two cooling plates 60. ing. However, the present invention is not limited to this example. For example, all four battery stacks can be mounted on a single cooling plate, and the cooling plate can be shared. Or it is good also as a structure which prepares the cooling plate of the substantially same magnitude | size as the bottom face of a battery laminated body, and cools each battery laminated body 5 separately with a cooling plate.
(Battery laminate 5)

組電池１０は、複数の角形電池セル１を、絶縁性のセパレータ２を介して積層して電池積層体５とし、この電池積層体５の両端面に一対のエンドプレート３を配置して、一対のエンドプレート３を締結部材４で連結している。以上の図に示す組電池１０は、互いに隣接する角形電池セル１を絶縁するセパレータ２を角形電池セル１同士の積層面に介在させて、複数の角形電池セル１とセパレータ２とを交互に積層した電池積層体５としている。   The assembled battery 10 includes a plurality of rectangular battery cells 1 stacked via an insulating separator 2 to form a battery stack 5, and a pair of end plates 3 disposed on both end faces of the battery stack 5. These end plates 3 are connected by a fastening member 4. The assembled battery 10 shown in the above figure is formed by alternately laminating a plurality of prismatic battery cells 1 and separators 2 by interposing separators 2 that insulate the adjacent prismatic battery cells 1 on the lamination surface of the prismatic battery cells 1. The battery stack 5 is obtained.

なお組電池は、必ずしも角形電池セルの間にセパレータを介在させる必要はない。例えば角形電池セルの外装缶を絶縁材で成形し、あるいは角形電池セルの外装缶の外周を絶縁シートや絶縁塗料等で被覆する等の方法で、互いに隣接する角形電池セル同士を絶縁することによって、セパレータを不要とできる。特に、角形電池セルの間に冷却風を強制送風して角形電池セルを冷却する空冷式によらず、冷媒等を用いて冷却させた冷却プレートを介して電池積層体を冷却する方式を採用する構成においては、角形電池セルの間にセパレータを介在させる必要は必ずしも無い。
（角形電池セル１） In the assembled battery, it is not always necessary to interpose a separator between the square battery cells. For example, by forming rectangular battery cell outer cans with an insulating material, or by insulating the rectangular battery cells adjacent to each other by a method such as covering the outer periphery of the rectangular battery cell outer can with an insulating sheet or insulating paint. A separator can be dispensed with. In particular, a method of cooling the battery stack through a cooling plate cooled by using a refrigerant or the like is employed, instead of an air cooling method in which cooling air is forced between the rectangular battery cells to cool the rectangular battery cells. In the configuration, it is not always necessary to interpose a separator between the rectangular battery cells.
(Square battery cell 1)

角形電池セル１は、その外形を構成する外装缶を、幅よりも厚さを薄くした角形としている。この外装缶を閉塞する封口板に正負の電極端子を設けると共に、電極端子の間に安全弁を設けている。安全弁は、外装缶の内圧が所定値以上に上昇した際に開弁して、内部のガスを放出できるように構成される。安全弁の開弁により、外装缶の内圧上昇を停止することができる。この角形電池セル１を構成する素電池は、リチウムイオン電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池等の充電可能な二次電池である。特に、角形電池セル１にリチウムイオン電池を使用すると、パック電池全体の体積や質量に対する充電容量を大きくできる特長がある。   In the rectangular battery cell 1, the outer can constituting the outer shape thereof is a rectangular shape having a thickness smaller than a width. Positive and negative electrode terminals are provided on the sealing plate for closing the outer can, and a safety valve is provided between the electrode terminals. The safety valve is configured to open when the internal pressure of the outer can rises to a predetermined value or more, and to release the internal gas. The increase in the internal pressure of the outer can can be stopped by opening the safety valve. The unit cell constituting the rectangular battery cell 1 is a rechargeable secondary battery such as a lithium ion battery, a nickel-hydrogen battery, or a nickel-cadmium battery. In particular, when a lithium ion battery is used for the prismatic battery cell 1, there is an advantage that the charge capacity with respect to the volume and mass of the whole battery pack can be increased.

角形電池セル１は、所定の厚さを有する四角形で、上面の両端部には正負の電極端子を突出して設けており、上面の中央部には安全弁の開口部を設けている。積層される角形電池セル１は、隣接する正負の電極端子をバスバー６で連結して互いに直列に接続している。隣接する角形電池セル１を互いに直列に接続する組電池１０は、出力電圧を高くして出力を大きくできる。ただ、組電池は、隣接する角形電池セルを並列に接続することもできる。また角形電池セル１は、金属製の外装缶で製作している。この角形電池セル１１は、隣接する角形電池セル１の外装缶のショートを防止するために絶縁材のセパレータ２を挟着している。なお、角形電池セルの外装缶は、プラスチック等の絶縁材で製作することもできる。この場合、角形電池セルは外装缶を絶縁して積層する必要がないので、セパレータを金属製とすることもできる。
（セパレータ２） The rectangular battery cell 1 is a quadrangle having a predetermined thickness, positive and negative electrode terminals projecting from both ends of the upper surface, and an opening of a safety valve is provided at the center of the upper surface. The stacked rectangular battery cells 1 are connected in series by connecting adjacent positive and negative electrode terminals with a bus bar 6. The assembled battery 10 in which the adjacent rectangular battery cells 1 are connected in series can increase the output voltage and increase the output. However, the battery pack can also connect adjacent rectangular battery cells in parallel. The rectangular battery cell 1 is manufactured with a metal outer can. In this rectangular battery cell 11, an insulating separator 2 is sandwiched in order to prevent a short of an outer can of the adjacent rectangular battery cell 1. Note that the outer can of the rectangular battery cell can also be made of an insulating material such as plastic. In this case, the prismatic battery cell does not need to be laminated by insulating the outer can, so that the separator can be made of metal.
(Separator 2)

セパレータ２は、隣接する角形電池セル１を電気的、熱的に絶縁して積層するスペーサである。このセパレータ２はプラスチック等の絶縁材で製作しており、互いに隣接する角形電池セル１同士の間に配置されて、隣接する角形電池セル１を絶縁している。
（エンドプレート３） The separator 2 is a spacer for laminating adjacent rectangular battery cells 1 electrically and thermally. The separator 2 is made of an insulating material such as plastic, and is disposed between the adjacent rectangular battery cells 1 to insulate the adjacent rectangular battery cells 1.
(End plate 3)

角形電池セル１とセパレータ２とを交互に積層した電池積層体５の両端面には一対のエンドプレート３を配置して、一対のエンドプレート３で電池積層体５を締結している。エンドプレート３は、十分な強度を発揮する材質、例えば金属製とする。このエンドプレート３は、図１に示す下ケース７１と固定するための固定構造を備えている。この例では、エンドプレート３の下端から突出させたケース固定部３ａを設けており、下ケース７１と螺合等により固定される。図４などに示すように、組電池１０の底面で冷却プレート６０の端面からケース固定部３ａを突出させており、この状態で下ケース７１とエンドプレート３とを固定することで、冷却プレート６０は電池積層体５と下ケース７１とで上下方向から狭持されるようにして固定される。   A pair of end plates 3 are arranged on both end faces of the battery stack 5 in which the rectangular battery cells 1 and the separators 2 are alternately stacked, and the battery stack 5 is fastened by the pair of end plates 3. The end plate 3 is made of a material that exhibits sufficient strength, for example, metal. The end plate 3 has a fixing structure for fixing to the lower case 71 shown in FIG. In this example, a case fixing portion 3a protruding from the lower end of the end plate 3 is provided and fixed to the lower case 71 by screwing or the like. As shown in FIG. 4 and the like, the case fixing portion 3a is protruded from the end surface of the cooling plate 60 on the bottom surface of the assembled battery 10, and the lower case 71 and the end plate 3 are fixed in this state, whereby the cooling plate 60 Is fixed between the battery stack 5 and the lower case 71 so as to be sandwiched from above and below.

また、冷却プレート側にエンドプレートを固定する構造を設けることもできる。図１７に示す変形例では、冷却プレート６０Ｄを一枚で構成すると共に、冷却プレート６０Ｄに、エンドプレート３のケース固定部３ａを挿入する固定孔３ｂを形成している。これにより、ケース固定部３ａを固定孔３ｂに圧入して、エンドプレート３を介して電池積層体５を冷却プレート６０Ｄに固定できる。
（締結部材４） Further, it is possible to provide a structure for fixing the end plate on the cooling plate side. In the modification shown in FIG. 17, the cooling plate 60D is constituted by a single piece, and the fixing hole 3b for inserting the case fixing portion 3a of the end plate 3 is formed in the cooling plate 60D. Thereby, case fixing part 3a can be press-fitted into fixing hole 3b, and battery stack 5 can be fixed to cooling plate 60D via end plate 3.
(Fastening member 4)

締結部材４は、図２〜図６に示すように、両端にエンドプレート３が積層された電池積層体５の両側面に配置されて、一対のエンドプレート３に固定されて電池積層体５を締結する。この締結部材４は、図３の斜視図に示すように、電池積層体５の側面を覆う本体部４１と、本体部４１の両端で折曲され、エンドプレート３と固定される折曲片４２と、上方で折曲されて電池積層体５の上面を保持する上面保持部４３と、下方に突出される締結連結部４４を備える。このような締結部材４は、十分な強度を有する材質、例えば金属製で構成される。なお図２等に示す例では、上述の通り２つの電池積層体５を積層方向に並べた状態で、両側側面を締結部材４で一体的に連結している。この構成では、締結部材４を電池積層体５同士を連結するための部材としても利用している。ここでは、端面に位置するエンドプレート３同士を締結部材４で固定すると共に、２つの電池積層体５の間で対向するエンドプレート３には、締結部材は固定されない。なお、各電池積層体にそれぞれ締結部材を設けることもでき、この場合は各電池積層体にそれぞれの端面の位置するエンドプレート同士を、締結部材で固定する。
（折曲片４２） As shown in FIGS. 2 to 6, the fastening members 4 are arranged on both side surfaces of the battery stack 5 in which the end plates 3 are stacked at both ends, and are fixed to the pair of end plates 3 to fix the battery stack 5. Conclude. As shown in the perspective view of FIG. 3, the fastening member 4 includes a main body 41 that covers the side surface of the battery stack 5, and a bent piece 42 that is bent at both ends of the main body 41 and fixed to the end plate 3. And an upper surface holding portion 43 that is bent upward to hold the upper surface of the battery stack 5 and a fastening connecting portion 44 that protrudes downward. Such a fastening member 4 is made of a material having sufficient strength, for example, metal. In the example shown in FIG. 2 and the like, both side surfaces are integrally connected by the fastening members 4 in a state where the two battery stacks 5 are arranged in the stacking direction as described above. In this configuration, the fastening member 4 is also used as a member for connecting the battery stacks 5 to each other. Here, the end plates 3 positioned on the end surfaces are fixed to each other by the fastening members 4, and the fastening members are not fixed to the end plates 3 facing each other between the two battery stacks 5. In addition, a fastening member can also be provided for each battery stack, and in this case, end plates positioned at the respective end surfaces are fixed to each battery stack by a fastening member.
(Folded piece 42)

折曲片４２は、エンドプレート３を側面から背面にかけて覆うようにして、エンドプレート３が電池積層体５の積層方向に拡張しないよう、押圧する。ここでは、図３の分解斜視図に示すように折曲片４２の上下にねじ穴をそれぞれ開口し、さらにエンドプレート３側にもねじ穴を開口することで、ねじ止めによって締結部材４をエンドプレート３に固定している。
（上面保持部４３） The bent piece 42 covers the end plate 3 from the side surface to the back surface, and presses the end plate 3 so as not to expand in the stacking direction of the battery stack 5. Here, as shown in the exploded perspective view of FIG. 3, screw holes are opened on the upper and lower sides of the bent piece 42, and further, screw holes are also opened on the end plate 3 side, so that the fastening member 4 is fixed by screwing. It is fixed to the plate 3.
(Upper surface holding part 43)

上面保持部４３は、図３の分解斜視図及び図７、図８の断面図に示すように、本体部４１の上面をＬ字状に折曲して角形電池セルの上面の係止する。これによって角形電池セル１が浮き上がる事態を阻止し、電池積層体５を冷却プレート６０側に押圧した状態を維持でき、熱結合状態の維持に寄与する。また、このような上面保持部４３を受けるため、角形電池セル１を狭持又は被覆するセパレータ２、あるいはセパレータを使用しない場合には角形電池セル１に直接、上面保持部４３と係合される段差面を設けている。
（本体部４１） As shown in the exploded perspective view of FIG. 3 and the cross-sectional views of FIGS. 7 and 8, the upper surface holding part 43 bends the upper surface of the main body part 41 into an L shape and locks the upper surface of the prismatic battery cell. As a result, the prismatic battery cell 1 can be prevented from being lifted, and the state where the battery stack 5 is pressed toward the cooling plate 60 can be maintained, which contributes to the maintenance of the thermal coupling state. Moreover, in order to receive such an upper surface holding part 43, when not using the separator 2 which clamps or covers the rectangular battery cell 1, or when the separator is not used, the upper surface holding part 43 is directly engaged with the rectangular battery cell 1. A step surface is provided.
(Main body 41)

また本体部４１は、図３に示すように上下にほぼ平行に渡されたバインドバー本体４１ａと、２本のバインドバー本体４１ａ同士の間を連結するように交差された複数の連結体４１ｂとで構成される。これにより、本体部４１には部分的な開口が複数設けられる。このように複数の開口部分を設けて電池積層体５を露出させることで、電池積層体５を外気に触れさせて放熱し易くできる。   Further, the main body 41 includes a bind bar main body 41a passed substantially vertically as shown in FIG. 3 and a plurality of connecting bodies 41b crossed so as to connect the two bind bar main bodies 41a. Consists of. As a result, the body portion 41 is provided with a plurality of partial openings. Thus, by providing a plurality of openings and exposing the battery stack 5, the battery stack 5 can be exposed to the outside air to easily dissipate heat.

さらに、この開口部分から冷却風を角形電池セルの間に冷却風を強制的に送風して、角形電池セルを冷却する空冷機構を付加しても良い。この場合は、セパレータは角形電池セル１との間に、空気等の冷却気体を通過させる送風隙間を設ける。例えばセパレータの、角形電池セルとの対向面に、両側縁まで延びる溝を設けて、角形電池セルとの間に送風隙間を設けている。また、セパレータの両面に溝を設けることで、互いに隣接する角形電池セルとセパレータとの間に送風隙間を設けることができる。このように後述する冷媒による冷却と空冷による冷却を組み合わせることで、角形電池セルの熱暴走を有効に阻止しながら、角形電池セルを効率よく冷却でき、また一方の冷却機能では不十分な場合や機能しない場合の予備としても利用できる。ただ、このような空冷を採用しない構成としてもよいことはいうまでもない。
（締結連結部４４） Further, an air cooling mechanism for cooling the rectangular battery cells by forcibly sending the cooling air between the rectangular battery cells from the opening may be added. In this case, the separator is provided with a blast gap for allowing a cooling gas such as air to pass between the separator and the rectangular battery cell 1. For example, a groove extending to both side edges is provided on the surface of the separator facing the square battery cell, and a ventilation gap is provided between the separator and the square battery cell. In addition, by providing grooves on both sides of the separator, it is possible to provide a ventilation gap between the rectangular battery cells and the separator that are adjacent to each other. In this way, by combining cooling by refrigerant and cooling by air cooling, which will be described later, the prismatic battery cell can be efficiently cooled while effectively preventing thermal runaway of the prismatic battery cell, and one of the cooling functions is insufficient. It can also be used as a backup when it does not function. However, it goes without saying that such a configuration that does not employ air cooling may be adopted.
(Fastening connection part 44)

以上のように、本体部４１の両端に設けられた折曲片４２により、締結部材４はエンドプレート３と固定される。そしてこのエンドプレート３によって、電池積層体５は冷却プレート６０と固定されている。ただ、これのみでは、電池積層体の両端で冷却プレートと固定された構造となって、電池積層体の中間部分が冷却プレートと十分な熱結合状態に接触されるよう維持するには、特に車載用途のような振動や衝撃に晒される環境では、信頼性が不十分であった。そこで、上述した上面保持部で電池積層体の上面から押圧する構成に加え、電池積層体の中間部分を冷却プレートと直接連結する構造を付加することで、一層接触状態が確実に発揮され、信頼性を向上できる。このような連結構造として、締結連結部４４を本体部４１の中間に設けている。締結連結部４４は、図５、図６等に示すように、複数を互いに離間して設けることが好ましい。本発明では、２本のバインドバー本体４１ａのうち、冷却プレートに近い側の本体部４１ａに締結連結部４４を設けているが、冷却プレートに遠い側の本体部４１ａに締結連結部４４を設けても良く、締結連結部４４を設ける箇所は特に限定しない。
（係止片４５） As described above, the fastening member 4 is fixed to the end plate 3 by the bent pieces 42 provided at both ends of the main body 41. The battery stack 5 is fixed to the cooling plate 60 by the end plate 3. However, with this alone, it is a structure that is fixed to the cooling plate at both ends of the battery stack, and in order to maintain the middle part of the battery stack in sufficient thermal coupling with the cooling plate, especially in-vehicle In an environment exposed to vibration and impact, such as usage, the reliability was insufficient. Therefore, in addition to the structure in which the upper surface holding portion is pressed from the upper surface of the battery stack, a structure in which the intermediate portion of the battery stack is directly connected to the cooling plate is added, so that the contact state is more reliably exhibited and the reliability is improved. Can be improved. As such a connection structure, the fastening connection portion 44 is provided in the middle of the main body portion 41. As shown in FIGS. 5, 6, and the like, it is preferable that a plurality of fastening connecting portions 44 be provided apart from each other. In the present invention, of the two bind bar main bodies 41a, the fastening connection portion 44 is provided in the main body portion 41a on the side close to the cooling plate, but the fastening connection portion 44 is provided on the main body portion 41a on the side far from the cooling plate. The location where the fastening connection portion 44 is provided is not particularly limited.
(Locking piece 45)

締結連結部４４は、図６等の例では、先端を鉤状に形成した係止片４５としている。この係止片４５は、好ましくは図８、図９等に示すように、鉤状の突出方向が、電池積層体５に対して内向きに形成する。これにより、電池積層体５から外向きに突出しないので、電池積層体５同士を隣接させても、隣接する鉤状同士が互いに干渉しない。よって、電池積層体５同士を近接して並べて配置でき、冷却プレート６０上に効率よく電池積層体５を配置し、また大型化も回避できる。
（プレート連結部） In the example of FIG. 6 or the like, the fastening connection portion 44 is a locking piece 45 having a tip formed in a hook shape. As shown in FIGS. 8, 9, etc., the locking piece 45 is preferably formed so that the hook-like protruding direction is inward with respect to the battery stack 5. Thereby, since it does not protrude outward from the battery laminated body 5, even if battery laminated bodies 5 are made to adjoin, the adjacent saddle shape does not mutually interfere. Therefore, the battery stacks 5 can be arranged close to each other, the battery stacks 5 can be efficiently arranged on the cooling plate 60, and an increase in size can be avoided.
(Plate connecting part)

一方で冷却プレート６０側には、この締結連結部４４と連結するための連結機構としてプレート連結部を設けている。プレート連結部は、締結連結部４４を設けた位置と対応する位置に設けられる。このようなプレート連結部として、例えば係止片４５を係止可能な係止孔４６が形成される。これにより、この係止孔４６に鉤状の係止片４５を挿入して係止することで、締結部材４を容易に冷却プレート６０に固定できる。   On the other hand, on the cooling plate 60 side, a plate connecting portion is provided as a connecting mechanism for connecting to the fastening connecting portion 44. The plate connecting portion is provided at a position corresponding to the position where the fastening connecting portion 44 is provided. As such a plate coupling portion, for example, a locking hole 46 capable of locking the locking piece 45 is formed. Accordingly, the fastening member 4 can be easily fixed to the cooling plate 60 by inserting and locking the hook-shaped locking pieces 45 into the locking holes 46.

図６の例では、上述の通り一の冷却プレート６０に２つの電池積層体５を横に並べて固定している。各電池積層体５は、左右の側面に係止片４５を設けている。このため、冷却プレート６０の中央側では、係止孔４６を貫通孔として形成している。図７、図８の断面図に示す例では、各締結部材４の係止片４５を互いに内向きに形成しているため、一の係止孔４６を２つの隣接する電池積層体５で共有できる。すなわち、一の係止孔４６に、２つの係止片４５を挿入して、係止孔４６の左右でそれぞれ係止させている。   In the example of FIG. 6, two battery stacks 5 are fixed side by side on one cooling plate 60 as described above. Each battery stack 5 is provided with locking pieces 45 on the left and right side surfaces. For this reason, the locking hole 46 is formed as a through hole on the center side of the cooling plate 60. In the example shown in the cross-sectional views of FIGS. 7 and 8, the locking pieces 45 of the respective fastening members 4 are formed inward from each other, so that one locking hole 46 is shared by two adjacent battery stacks 5. it can. That is, two locking pieces 45 are inserted into one locking hole 46 and are locked on the left and right of the locking hole 46, respectively.

一方で、冷却プレートの側面側でも、仮に貫通孔を冷却プレートに形成しようとすれば、図１０に示すようにその分だけ冷却プレート６０Ｂが大型化して電池積層体５の端面よりも幅ｔだけ突出する。一方で、このような突出を抑制しようとすれば、係止孔を形成する部分の強度が不十分となるおそれがある。そこで図６等に示す例では、別部材である連結バー５０を用いて、第二係止孔５２を付加している。
（連結バー５０） On the other hand, on the side surface of the cooling plate, if a through-hole is to be formed in the cooling plate, the cooling plate 60B becomes larger by that amount as shown in FIG. Protruding. On the other hand, if it is going to suppress such protrusion, there exists a possibility that the intensity | strength of the part which forms a locking hole may become inadequate. Therefore, in the example shown in FIG. 6 and the like, the second locking hole 52 is added using a connecting bar 50 which is a separate member.
(Connection bar 50)

連結バー５０は、図３等の分解斜視図に示すように、ストリップ条を断面視略コ字状に折曲した形状としている。ストリップ条は、十分な強度を発揮できるよう金属板で構成する。図１の例では、ストリップ条の表面に段差を形成して強度を向上させている。この連結バー５０の長さは、略コ字状の折曲部分で冷却プレートの底面を挟み込める大きさとする。この連結バー５０の端面に、プレート連結部として第二係止孔５２を開口している。図６等の例では、２つの電池積層体５を並べて固定しているので、各電池積層体５の、冷却プレート端面側に位置する係止片４５が、第二係止孔５２と係止され、また電池積層体５同士が互いに隣接した側に位置する係止片４５は、冷却プレートの中央に開口された係止孔４６と係止される。また係止孔４６を連結バーで閉塞しないよう、ストリップ条の係止孔４６と対応する位置には、係止孔５１が開口される。このようにして、連結バー５０を用いることで冷却プレートに容易にプレート連結部を付加できる。特に、冷媒循環機能等を備える冷却プレートの形状を複雑化することなく連結機構を追加できる。   As shown in the exploded perspective view of FIG. 3 etc., the connection bar 50 is made into the shape which bent the strip at the cross-sectional view substantially U shape. The strip strip is made of a metal plate so as to exhibit sufficient strength. In the example of FIG. 1, the strength is improved by forming a step on the surface of the strip strip. The length of the connecting bar 50 is set such that the bottom surface of the cooling plate can be sandwiched between the substantially U-shaped bent portions. A second locking hole 52 is opened at the end face of the connecting bar 50 as a plate connecting portion. In the example of FIG. 6 and the like, since the two battery stacks 5 are fixed side by side, the locking piece 45 located on the cooling plate end surface side of each battery stack 5 is locked with the second locking hole 52. In addition, the locking piece 45 positioned on the side where the battery stacks 5 are adjacent to each other is locked with a locking hole 46 opened in the center of the cooling plate. Further, a locking hole 51 is opened at a position corresponding to the locking hole 46 of the strip strip so that the locking hole 46 is not blocked by the connecting bar. In this way, the plate connecting portion can be easily added to the cooling plate by using the connecting bar 50. In particular, a coupling mechanism can be added without complicating the shape of a cooling plate having a refrigerant circulation function or the like.

また、上記構成は一例であり、例えば各電池積層体にそれぞれ冷却プレートを設ける構成においては、図１１に示すように連結バー５０の第二係止孔５２のみで係止片４５を固定できる。この構成であれば、冷却プレート６０Ｃに係止孔を設ける必要がないので、冷却プレートの構成を簡素化できる利点が得られる。
（連結バーの変形例） Moreover, the said structure is an example, for example, in the structure which provides a cooling plate in each battery laminated body, as shown in FIG. 11, the securing piece 45 can be fixed only by the 2nd securing hole 52 of the connection bar 50. As shown in FIG. With this configuration, there is no need to provide a locking hole in the cooling plate 60C, so that an advantage of simplifying the configuration of the cooling plate can be obtained.
(Modification of connecting bar)

さらに連結バーに、電池積層体を冷却プレートに安定的に連結する構造を付加することもできる。締結連結部４４を係止孔５１及び第二係止孔５２に係止する構造によれば、このような連結構造を設けた部分、すなわち電池積層体の両側部分では、図１８に示すように電池積層体と冷却プレートとの接触が発揮されるものの、電池積層体の中間部分（図１８において破線の斜線で囲む領域）では、連結構造が無いため、振動や衝撃などの外力を受けて接触状態が不安定となる可能性がある。そこで、電池積層体の中間部分を冷却プレート側に押圧する機構を、連結バーに付加することで、より安定的な接触状態を維持できる。このような例を、図１９（ａ）、（ｂ）の断面図に示す。この図に示す連結バー５０Ｂは、係止孔５１及び第二係止孔５２を設けた位置で挟まれる領域を、断面視において、中間部分が突出するように湾曲させている。連結バーを金属板などの弾性を有する部材で構成することで、湾曲された山形部分が冷却プレート６０に押圧されて変形されると、反発力が働いて、冷却プレート６０を押し返す力が働く。図１９（ａ）では、連結バー５０Ｂの中間に係止孔５１を設けているため、係止孔５１の左右でそれぞれ連結バー５０Ｂが湾曲されて、２つの山形を形成している。これによって、係止孔５１及び第二係止孔５２にそれぞれ係止片４５を係止することで、山形に湾曲された部分が冷却プレートを押し上げ、電池積層体５の中間部分が冷却プレートに押圧される。これによって電池積層体と冷却プレートの密着性が高まり、熱伝導性が発揮されて冷却による信頼性の向上が図られる。
（冷媒循環機構） Furthermore, a structure for stably connecting the battery stack to the cooling plate can be added to the connection bar. According to the structure in which the fastening connecting portion 44 is locked to the locking hole 51 and the second locking hole 52, as shown in FIG. 18, in the portion provided with such a connecting structure, that is, on both sides of the battery stack. Although the contact between the battery stack and the cooling plate is exerted, the intermediate portion of the battery stack (the area surrounded by the hatched area in FIG. 18) has no connection structure, and therefore receives contact due to external forces such as vibration and impact. The state may become unstable. Therefore, a more stable contact state can be maintained by adding a mechanism for pressing the intermediate portion of the battery stack to the cooling plate side to the connection bar. Such an example is shown in the cross-sectional views of FIGS. 19 (a) and 19 (b). In the connecting bar 50B shown in this figure, a region sandwiched at the position where the locking hole 51 and the second locking hole 52 are provided is curved so that an intermediate portion protrudes in a cross-sectional view. By configuring the connecting bar with an elastic member such as a metal plate, when the curved chevron is pressed and deformed by the cooling plate 60, a repulsive force acts and a force that pushes back the cooling plate 60 acts. In FIG. 19A, since the locking hole 51 is provided in the middle of the connecting bar 50B, the connecting bar 50B is curved on the left and right sides of the locking hole 51 to form two chevron shapes. Thus, by locking the locking pieces 45 in the locking holes 51 and the second locking holes 52, the portions curved in a mountain shape push up the cooling plate, and the middle part of the battery stack 5 becomes the cooling plate. Pressed. As a result, the adhesion between the battery stack and the cooling plate is enhanced, the thermal conductivity is exhibited, and the reliability by cooling is improved.
(Refrigerant circulation mechanism)

冷却プレートは、その内部に冷媒循環機構を設けている。図１２に、このような冷媒循環機構を一例を示す。図１２に示す組電池１０は、複数の角形電池セル１を積層している電池積層体５を、冷却プレート６０の上面に配置している。この冷却プレート６０は、電池積層体５を構成する角形電池セル１に熱結合状態に配置している。冷却プレート６０は、冷媒配管６１を配設しており、この冷媒配管６１を冷却機構６９に連結している。この組電池１０は、電池積層体５を冷却プレート６０に接触させて直接、効果的に冷却できる。また、電池積層体のみならず、例えば電池積層体の端面に配置した各部材等も併せて冷却することもできる
（冷却プレート６０） The cooling plate is provided with a refrigerant circulation mechanism therein. FIG. 12 shows an example of such a refrigerant circulation mechanism. In the battery pack 10 shown in FIG. 12, the battery stack 5 in which a plurality of rectangular battery cells 1 are stacked is arranged on the upper surface of the cooling plate 60. The cooling plate 60 is disposed in a thermally coupled state to the rectangular battery cells 1 constituting the battery stack 5. The cooling plate 60 is provided with a refrigerant pipe 61, and the refrigerant pipe 61 is connected to a cooling mechanism 69. The assembled battery 10 can be effectively cooled directly by bringing the battery stack 5 into contact with the cooling plate 60. In addition to the battery stack, for example, each member disposed on the end face of the battery stack can also be cooled together (cooling plate 60).

冷却プレート６０は、角形電池セル１の熱を熱伝導して外部に放熱するための放熱体であり、図の例では冷媒配管６１を配設している。冷却プレート６０は、熱交換器として、冷却液である液化された冷媒を循環させる銅やアルミ等の冷媒配管６１の冷却パイプを内蔵している。冷却パイプは、図示しないが、冷却プレート６０の上面板に熱結合されており、底板との間には断熱材を配設して、底板との間を断熱している。また、冷却プレート６０にはこのような冷媒による冷却機能を付加する他、金属板のみで構成することもできる。例えば放熱フィンを設けた金属体等、放熱、伝熱性に優れた形状とする。または金属製に限らず、絶縁性を有する伝熱シートを利用しても良い。   The cooling plate 60 is a heat radiating body for conducting heat of the rectangular battery cell 1 to dissipate it to the outside, and in the example shown in the figure, a refrigerant pipe 61 is provided. The cooling plate 60 incorporates a cooling pipe of a refrigerant pipe 61 such as copper or aluminum that circulates a liquefied refrigerant that is a cooling liquid as a heat exchanger. Although not shown, the cooling pipe is thermally coupled to the top plate of the cooling plate 60, and a heat insulating material is disposed between the bottom plate and the bottom plate to insulate the cooling pipe. Further, in addition to the cooling function by the refrigerant, the cooling plate 60 can be composed of only a metal plate. For example, it is made into the shape excellent in heat dissipation and heat transfer property, such as a metal body provided with a radiation fin. Or you may utilize not only metal but the heat-transfer sheet | seat which has insulation.

冷却プレート６０は、内部に配管された冷媒配管６１に、冷却機構６９から冷却液が供給されて冷却される。冷却プレート６０は、冷却機構６９から供給される冷却液を、冷媒配管６１の内部で気化する気化熱で冷却プレート６０を冷却する冷媒としてより効率よく冷却できる。   The cooling plate 60 is cooled by supplying a cooling liquid from a cooling mechanism 69 to a refrigerant pipe 61 piped inside. The cooling plate 60 can cool the cooling liquid supplied from the cooling mechanism 69 more efficiently as a refrigerant that cools the cooling plate 60 with heat of vaporization that evaporates inside the refrigerant pipe 61.

さらに冷却プレート６０は、複数の角形電池セル１の温度を均等化する均熱化手段としても機能する。すなわち、冷却プレート６０が角形電池セル１から吸収する熱エネルギーを調整して、温度が高くなる角形電池セル、例えば中央部の角形電池セルを効率よく冷却して、温度が低くなる領域、例えば両端部の角形電池セルの冷却を少なくして、角形電池セルの温度差を少なくする。これによって、角形電池セルの温度むらを低減して、一部の角形電池セルの劣化が進み過充電、過放電となる事態を回避できる。   Further, the cooling plate 60 also functions as a soaking means for equalizing the temperatures of the plurality of rectangular battery cells 1. That is, by adjusting the thermal energy absorbed by the cooling plate 60 from the rectangular battery cell 1, the rectangular battery cell whose temperature is increased, for example, the rectangular battery cell in the central portion is efficiently cooled to decrease the temperature, for example, both ends. The cooling of the rectangular battery cells is reduced, and the temperature difference between the rectangular battery cells is reduced. As a result, the temperature unevenness of the prismatic battery cells can be reduced, and a situation in which some of the prismatic battery cells are deteriorated and overcharge and overdischarge can be avoided.

なお、図１２では、電池積層体５の底面に冷却プレート６０を配置する例を示したが、この構成に限られるものでない。例えば冷却プレートを電池セルの側面に配置することもできる。   In addition, although the example which arrange | positions the cooling plate 60 in the bottom face of the battery laminated body 5 was shown in FIG. 12, it is not restricted to this structure. For example, the cooling plate can be disposed on the side surface of the battery cell.

以上の電源装置は、車載用の電源として利用できる。電源装置を搭載する車両としては、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド車やプラグインハイブリッド車、あるいはモータのみで走行する電気自動車等の電動車両が利用でき、これらの車両の電源として使用される。
（ハイブリッド車用電源装置） The above power supply apparatus can be used as a vehicle-mounted power supply. As a vehicle equipped with a power supply device, an electric vehicle such as a hybrid vehicle or a plug-in hybrid vehicle that runs with both an engine and a motor, or an electric vehicle that runs only with a motor can be used, and it is used as a power source for these vehicles. .
(Power supply for hybrid vehicles)

図１３に、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両ＨＶは、車両ＨＶを走行させるエンジン９６及び走行用のモータ９３と、モータ９３に電力を供給する電源装置１００と、電源装置１００の電池を充電する発電機９４とを備えている。電源装置１００は、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４に接続している。車両ＨＶは、電源装置１００の電池を充放電しながらモータ９３とエンジン９６の両方で走行する。モータ９３は、エンジン効率の悪い領域、例えば加速時や低速走行時に駆動されて車両を走行させる。モータ９３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、エンジン９６で駆動され、あるいは車両にブレーキをかけるときの回生制動で駆動されて、電源装置１００の電池を充電する。
（電気自動車用電源装置） FIG. 13 shows an example in which a power supply device is mounted on a hybrid vehicle that runs with both an engine and a motor. A vehicle HV equipped with the power supply device shown in this figure includes an engine 96 and a travel motor 93 that travel the vehicle HV, a power supply device 100 that supplies power to the motor 93, and a generator that charges a battery of the power supply device 100. 94. The power supply apparatus 100 is connected to a motor 93 and a generator 94 via a DC / AC inverter 95. The vehicle HV travels by both the motor 93 and the engine 96 while charging / discharging the battery of the power supply device 100. The motor 93 is driven to drive the vehicle when the engine efficiency is low, for example, during acceleration or low-speed driving. The motor 93 is driven by power supplied from the power supply device 100. The generator 94 is driven by the engine 96 or is driven by regenerative braking when the vehicle is braked to charge the battery of the power supply device 100.
(Power supply for electric vehicles)

また図１４に、モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両ＥＶは、車両ＥＶを走行させる走行用のモータ９３と、このモータ９３に電力を供給する電源装置１００と、この電源装置１００の電池を充電する発電機９４とを備えている。モータ９３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、車両ＥＶを回生制動する時のエネルギーで駆動されて、電源装置１００の電池を充電する。
（蓄電用電源装置） FIG. 14 shows an example in which a power supply device is mounted on an electric vehicle that runs only with a motor. A vehicle EV equipped with the power supply device shown in this figure includes a traveling motor 93 for traveling the vehicle EV, a power supply device 100 that supplies power to the motor 93, and a generator 94 that charges a battery of the power supply device 100. And. The motor 93 is driven by power supplied from the power supply device 100. The generator 94 is driven by energy when regeneratively braking the vehicle EV and charges the battery of the power supply device 100.
(Power storage device for power storage)

さらに、この電源装置は、移動体用の動力源としてのみならず、載置型の蓄電用設備としても利用できる。例えば家庭用、工場用の電源として、太陽光や深夜電力等で充電し、必要時に放電する電源システム、あるいは日中の太陽光を充電して夜間に放電する街路灯用の電源や、停電時に駆動する信号機用のバックアップ電源等にも利用できる。このような例を図１５に示す。この図に示す電源装置１００は、複数の電池パック８１をユニット状に接続して電池ユニット８２を構成している。各電池パック８１は、複数の電池セルが直列及び／又は並列に接続されている。各電池パック８１は、電源コントローラ８４により制御される。この電源装置１００は、電池ユニット８２を充電用電源ＣＰで充電した後、負荷ＬＤを駆動する。このため電源装置１００は、充電モードと放電モードを備える。負荷ＬＤと充電用電源ＣＰはそれぞれ、放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳを介して電源装置１００と接続されている。放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳのＯＮ／ＯＦＦは、電源装置１００の電源コントローラ８４によって切り替えられる。充電モードにおいては、電源コントローラ８４は充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＦＦに切り替えて、充電用電源ＣＰから電源装置１００への充電を許可する。また充電が完了し満充電になると、あるいは所定値以上の容量が充電された状態で負荷ＬＤからの要求に応じて、電源コントローラ８４は充電スイッチＣＳをＯＦＦに、放電スイッチＤＳをＯＮにして放電モードに切り替え、電源装置１００から負荷ＬＤへの放電を許可する。また、必要に応じて、充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＮにして、負荷ＬＤの電力供給と、電源装置１００への充電を同時に行うこともできる。   Furthermore, this power supply apparatus can be used not only as a power source for a moving body but also as a stationary power storage facility. For example, as a power source for home and factory use, a power supply system that is charged with sunlight or midnight power and discharged when necessary, or a streetlight power supply that charges sunlight during the day and discharges at night, or during a power outage It can also be used as a backup power source for driving signals. Such an example is shown in FIG. The power supply apparatus 100 shown in this figure forms a battery unit 82 by connecting a plurality of battery packs 81 in a unit shape. Each battery pack 81 has a plurality of battery cells connected in series and / or in parallel. Each battery pack 81 is controlled by a power controller 84. The power supply apparatus 100 drives the load LD after charging the battery unit 82 with the charging power supply CP. For this reason, the power supply apparatus 100 includes a charging mode and a discharging mode. The load LD and the charging power source CP are connected to the power supply device 100 via the discharging switch DS and the charging switch CS, respectively. ON / OFF of the discharge switch DS and the charge switch CS is switched by the power supply controller 84 of the power supply apparatus 100. In the charging mode, the power supply controller 84 switches the charging switch CS to ON and the discharging switch DS to OFF to permit charging from the charging power supply CP to the power supply apparatus 100. Further, when the charging is completed and the battery is fully charged, or in response to a request from the load LD in a state where a capacity of a predetermined value or more is charged, the power controller 84 turns off the charging switch CS and turns on the discharging switch DS to discharge. The mode is switched to permit discharge from the power supply apparatus 100 to the load LD. Further, if necessary, the charge switch CS can be turned on and the discharge switch DS can be turned on to supply power to the load LD and charge the power supply device 100 at the same time.

電源装置１００で駆動される負荷ＬＤは、放電スイッチＤＳを介して電源装置１００と接続されている。電源装置１００の放電モードにおいては、電源コントローラ８４が放電スイッチＤＳをＯＮに切り替えて、負荷ＬＤに接続し、電源装置１００からの電力で負荷ＬＤを駆動する。放電スイッチＤＳはＦＥＴ等のスイッチング素子が利用できる。放電スイッチＤＳのＯＮ／ＯＦＦは、電源装置１００の電源コントローラ８４によって制御される。また電源コントローラ８４は、外部機器と通信するための通信インターフェースを備えている。図１５の例では、ＵＡＲＴやＲＳ−２３２Ｃ等の既存の通信プロトコルに従い、ホスト機器ＨＴと接続されている。また必要に応じて、電源システムに対してユーザが操作を行うためのユーザインターフェースを設けることもできる。   A load LD driven by the power supply apparatus 100 is connected to the power supply apparatus 100 via a discharge switch DS. In the discharge mode of the power supply apparatus 100, the power supply controller 84 switches the discharge switch DS to ON, connects to the load LD, and drives the load LD with the power from the power supply apparatus 100. As the discharge switch DS, a switching element such as an FET can be used. ON / OFF of the discharge switch DS is controlled by the power supply controller 84 of the power supply apparatus 100. The power controller 84 also includes a communication interface for communicating with external devices. In the example of FIG. 15, it is connected to the host device HT according to an existing communication protocol such as UART or RS-232C. Further, if necessary, a user interface for the user to operate the power supply system can be provided.

各電池パック８１は、信号端子と電源端子を備える。信号端子は、パック入出力端子ＤＩと、パック異常出力端子ＤＡと、パック接続端子ＤＯとを含む。パック入出力端子ＤＩは、他のパック電池や電源コントローラ８４からの信号を入出力するための端子であり、パック接続端子ＤＯは子パックである他のパック電池に対して信号を入出力するための端子である。またパック異常出力端子ＤＡは、パック電池の異常を外部に出力するための端子である。さらに電源端子は、電池パック８１同士を直列、並列に接続するための端子である。   Each battery pack 81 includes a signal terminal and a power supply terminal. The signal terminals include a pack input / output terminal DI, a pack abnormality output terminal DA, and a pack connection terminal DO. The pack input / output terminal DI is a terminal for inputting / outputting signals from other pack batteries and the power supply controller 84, and the pack connection terminal DO is for inputting / outputting signals to / from other pack batteries which are child packs. Terminal. The pack abnormality output terminal DA is a terminal for outputting the abnormality of the battery pack to the outside. Furthermore, the power supply terminal is a terminal for connecting the battery packs 81 in series and in parallel.

さらにこの電源装置１００は、電池ユニット８２の均等化のための均等化モードを備える。電池ユニット８２は並列接続スイッチ８５を介して出力ラインＯＬに接続されて互いに並列に接続されている。このため電源コントローラ８４に制御される均等化回路８６を備えている。均等化回路８６によって、複数の電池ユニット８２間の電池残存容量のばらつきを抑制される。   Further, the power supply device 100 includes an equalization mode for equalizing the battery units 82. The battery units 82 are connected to the output line OL via the parallel connection switch 85 and connected in parallel to each other. For this purpose, an equalizing circuit 86 controlled by the power supply controller 84 is provided. The equalization circuit 86 suppresses variations in the remaining battery capacity among the plurality of battery units 82.

本発明に係る電源装置及びこれを備える車両は、ＥＶ走行モードとＨＥＶ走行モードとを切り替え可能なプラグイン式ハイブリッド電気自動車やハイブリッド式電気自動車、電気自動車等の電源装置として好適に利用できる。またコンピュータサーバのラックに搭載可能なバックアップ電源装置、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源装置、家庭内用、工場用の蓄電用電源、街路灯の電源等、太陽電池と組み合わせた蓄電装置、信号機等のバックアップ電源用等の用途にも適宜利用できる。   The power supply device according to the present invention and the vehicle including the power supply device can be suitably used as a power supply device for a plug-in hybrid electric vehicle, a hybrid electric vehicle, an electric vehicle, or the like that can switch between the EV traveling mode and the HEV traveling mode. Also, a backup power supply device that can be mounted on a rack of a computer server, a backup power supply device for a wireless base station such as a mobile phone, a power storage device for home use and a factory, a power supply for a street light, etc. Also, it can be used as appropriate for applications such as a backup power source such as a traffic light.

１００…電源装置
１…角形電池セル
２…セパレータ
３…エンドプレート；３ａ…ケース固定部；３ｂ…固定孔
４…締結部材
５…電池積層体
６…バスバー
１０…組電池
４１…本体部；４１ａ…バインドバー本体；４１ｂ…連結体
４２…折曲片
４３…上面保持部
４４…締結連結部
４５…係止片
４６…係止孔
５０、５０Ｂ…連結バー
５１…係止孔
５２…第二係止孔
６０、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄ…冷却プレート
６１…冷媒配管
６９…冷却機構
７０…外装ケース
７１…下ケース
７２…上ケース
７３…端面プレート
７４…鍔部
８１…電池パック
８２…電池ユニット
８４…電源コントローラ
８５…並列接続スイッチ
８６…均等化回路
９３…モータ
９４…発電機
９５…ＤＣ／ＡＣインバータ
９６…エンジン
１０１…電池；１０２…電池ブロック；１０３…冷却プレート；１０４…熱交換器；１０５…フレーム構造体
ｔ…幅；ＥＶ、ＨＶ…車両
ＬＤ…負荷；ＣＰ…充電用電源；ＤＳ…放電スイッチ；ＣＳ…充電スイッチ
ＯＬ…出力ライン；ＨＴ…ホスト機器
ＤＩ…パック入出力端子；ＤＡ…パック異常出力端子；ＤＯ…パック接続端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Power supply device 1 ... Square battery cell 2 ... Separator 3 ... End plate; 3a ... Case fixing | fixed part; 3b ... Fixing hole 4 ... Fastening member 5 ... Battery laminated body 6 ... Bus bar 10 ... Battery assembly 41 ... Main-body part; Bind bar main body; 41b ... connecting body 42 ... bending piece 43 ... upper surface holding portion 44 ... fastening connecting portion 45 ... locking piece 46 ... locking holes 50, 50B ... connecting bar 51 ... locking hole 52 ... second locking Holes 60, 60B, 60C, 60D ... Cooling plate 61 ... Refrigerant piping 69 ... Cooling mechanism 70 ... Exterior case 71 ... Lower case 72 ... Upper case 73 ... End plate 74 ... Hook 81 ... Battery pack 82 ... Battery unit 84 ... Power supply Controller 85 ... Parallel connection switch 86 ... Equalization circuit 93 ... Motor 94 ... Generator 95 ... DC / AC inverter 96 ... Engine 101 ... Battery; 102 ... Battery block; 103 ... Cold 104 ... Heat exchanger; 105 ... Frame structure t ... Width; EV, HV ... Vehicle LD ... Load; CP ... Power supply for charging; DS ... Discharge switch; CS ... Charge switch OL ... Output line; DI ... Pack input / output terminal; DA ... Pack abnormal output terminal; DO ... Pack connection terminal

Claims (8)

複数の角形電池セルを積層してなる電池積層体と、
前記電池積層体を側面で締結するための締結部材と、
前記締結部材で締結された前記電池積層体を上面に載置し、前記電池積層体で発生する熱を熱伝導するための冷却プレートと、を備える電源装置であって、
前記締結部材は、前記電池積層体の中間における複数箇所で前記冷却プレートと連結するための締結連結部を備えており、
さらに前記冷却プレートは、前記締結連結部と連結するためのプレート連結部を備えており、
前記締結連結部と前記プレート連結部が連結され、前記電池積層体と前記冷却プレートが熱結合状態に連結され、
前記角形電池セルは、
外装缶と、
前記外装缶の開口を閉塞する封口板と、
前記封口板に設けられた正極端子及び負極端子と、を備え、
各前記角形電池セルの前記正極端子と前記負極端子は、前記電池積層体の上面に配置され、
前記電池積層体の前記角形電池セルの積層方向における両端には一対のエンドプレートが配置され、
前記締結部材は、前記一対のエンドプレートが前記電池積層体を両側から挟持するように、前記一対のエンドプレート同士を連結する電源装置。 A battery laminate formed by laminating a plurality of rectangular battery cells;
A fastening member for fastening the battery stack on the side surface;
A battery plate that is mounted on the upper surface of the battery laminate fastened by the fastening member, and a cooling plate for conducting heat generated in the battery laminate,
The fastening member includes fastening connection portions for connecting to the cooling plate at a plurality of locations in the middle of the battery stack,
Furthermore, the cooling plate includes a plate connecting portion for connecting with the fastening connecting portion,
The fastening connection portion and the plate connection portion are connected, and the battery stack and the cooling plate are connected in a thermally coupled state,
The rectangular battery cell is
An outer can,
A sealing plate for closing the opening of the outer can;
A positive electrode terminal and a negative electrode terminal provided on the sealing plate,
The positive electrode terminal and the negative electrode terminal of each of the rectangular battery cells are arranged on the upper surface of the battery stack,
A pair of end plates are disposed at both ends in the stacking direction of the rectangular battery cells of the battery stack,
The fastening member is a power supply device that couples the pair of end plates so that the pair of end plates sandwich the battery stack from both sides . 請求項１に記載の電源装置であって、
前記締結部材は、前記電池積層体の側面に配置される本体部と、
前記本体部の両端で折曲され前記エンドプレートと固定される折曲片と、を備え、
前記折曲片は、前記エンドプレートの前記角形電池セルの積層方向における外面に配置される電源装置。 The power supply device according to claim 1,
The fastening member includes a main body disposed on a side surface of the battery stack,
A bent piece that is bent at both ends of the main body and fixed to the end plate,
The said bending piece is a power supply device arrange | positioned in the outer surface in the lamination direction of the said square battery cell of the said end plate . 請求項２に記載の電源装置であって、
前記締結部材は、前記本体部の上端で折曲されて前記電池積層体の上面を保持する上面
保持部を備える電源装置。 The power supply device according to claim 2,
The upper surface of the fastening member is bent at the upper end of the main body to hold the upper surface of the battery stack.
A power supply device including a holding unit . 請求項１ないし３のいずれかに記載の電源装置であって、
前記締結部材は金属製であり、
前記締結部材は、前記エンドプレートにネジ止めされている電源装置。 The power supply device according to any one of claims 1 to 3,
The fastening member is Ri metal der,
The power supply device , wherein the fastening member is screwed to the end plate . 請求項１ないし４のいずれかに記載の電源装置であって、
前記締結連結部が、先端を鉤状に形成した係止片を備えており、
前記プレート連結部が、前記係止片を係止可能な係止孔に形成されてなることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to any one of claims 1 to 4,
The fastening connecting portion includes a locking piece having a hook-shaped tip.
The power supply apparatus, wherein the plate connecting portion is formed in a locking hole capable of locking the locking piece. 請求項５に記載の電源装置であって、
前記係止孔が、貫通孔に形成されてなることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 5,
The power supply device, wherein the locking hole is formed in a through hole. 請求項５又は６に記載の電源装置であって、
前記係止片の鉤状の突出方向が、前記電池積層体に対して内向きに形成されてなることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 5 or 6,
A power supply device, wherein a hook-like protruding direction of the locking piece is formed inward with respect to the battery stack. 請求項１ないし７のいずれかに記載の電源装置を搭載してなる車両。
A vehicle comprising the power supply device according to any one of claims 1 to 7.
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