JP5985255B2 - 電源装置及びこの電源装置を備える車両並びに蓄電装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の電池セルを積層してなる電源装置及びこの電源装置を備える車両並びに蓄電装置に関する。

車両用の電源装置は、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。また、体積に対する充電容量を大きくすることから、多数の電池セルを積層状態に配置してなる電源装置が開発されている。この電源装置は、大電流で放電されて車両を加速し、走行させるため、放電電流が１００Ａ以上と極めて大きくなる。さらに車両用の電源装置は、車両の回生制動で充電されることから充電電流も相当に大きくなる。大電流で充放電される電池セルは発熱して、電池を劣化させる原因となる。発熱した電池セルの劣化を防止するために、電源装置は、温度上昇する電池セルの温度上昇を防止する必要がある。電池セルの温度上昇が電池の電気特性を低下させるばかりでなく、電池の寿命を短くし、さらに安全性を阻害する原因となるからである。

電池の温度上昇を防止するために、電池を空気で冷却する電源装置が開発されている（特許文献１参照）。
特許文献１に記載される電源装置は、電池セルの表面に空気を強制送風して冷却する。この電源装置は、空気を介して電池セルを冷却するので、積層している電池セルの間に冷却用の隙間を設ける必要がある。このため、複数の電池セルを積層してなる電池ブロックが大きくなる欠点がある。また、空気を介して電池セルを冷却するので、速やかに、しかも電池セルに温度差ができないように冷却するのが難しい。

一方、冷却能力を高めると共に、電池セルを均一に冷却するため、冷媒を用いた冷却方式も提案されている（特許文献２〜４参照）。
これらの冷却方式は、図３７に示すように、冷却プレート２３０の上に電池ブロック２１０を載置して熱結合すると共に、冷却プレート２３０に冷媒を循環させて冷却している。具体的には、図３７の電源装置は、複数の電池セル２０１を接続した電池ブロック２１０と、電池ブロック２１０に熱結合されて電池セル２０１を冷却する冷媒流路２０３と、冷媒流路２０３に冷媒を供給する冷却機構２０４とを備えている。この電源装置は、冷却機構２０４から冷媒流路２０３に供給される冷媒で、電池ブロック２１０を冷却する。この方式であれば、冷却空気を循環させる方式よりも、より均一に電池セルを冷却できるものと期待されていた。

特開２００６−２５２８４７号公報 特開２０１０−１５７８８号公報 特開平６−３３８３３４号公報 特開平５−１５１９８０号公報

このような冷媒循環式の冷却方式を用いて電池ブロックを冷却するには、電池ブロックを構成する各電池セルを、冷却プレートと均一な状態で接触させる必要がある。しかしながら、電池ブロックは、端面のエンドプレートをバインドバー等で挟着して固定する方式のため、図３８に示すように、中間の電池セル２０１が上下方向に移動することがある。このため、冷却プレート２３０と電池セル２０１との接触状態が均一とならず、冷却プレートとの接触が不十分な電池セルについては、この面における熱交換が他の電池セルよりも劣る結果、冷却能力が相対的に低下して、電池セルの劣化が進み、部分的に劣化が進んだ電池セルが含まれる状態となることが生じていた。

これを防止するため、図３９に示すように冷却プレート３３０と電池ブロック３１０との間に、熱伝導シート３４０を介在させることが提案されている。熱伝導シート３４０はある程度の柔軟性を有し変形可能とすることで、電池ブロック３１０の底面の高さにばらつきがあっても、これを吸収できる。しかしながら、熱伝導シートで高さのばらつきを吸収するにはある程度の厚みが必要となるところ、熱伝導シートが厚くなる程、熱伝導性が低下するため、冷却プレートの冷却能力が阻害されるという問題があった。また熱伝導シートは高価である上、厚さを増す程、コストも上昇してしまう。

本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、互いに積層される複数の電池セルを均一な状態で冷却可能な電源装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記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、複数の電池セル１を積層してなる電池ブロック１０と、前記電池ブロック１０を構成する各電池セル１と熱結合状態として、該電池セル１を冷却する冷却手段３とを備えている。さらに、電源装置は、弾性及び熱伝導性を有する複数の弾性板４を備えており、前記複数の弾性板４は、前記各電池セル１の第一面１Ｘに対向して配置されると共に、前記冷却手段３に熱結合状態に固定されており、さらに、前記弾性板４は、弾性変形する可動部４Ｘを備えており、該可動部４Ｘを前記電池セル１の第一面１Ｘに対して弾性的に押圧させるようにして接触させている。

上記構成により、弾性板を弾性的に電池セルの一面に押圧させて接触させることで、電池セルの相対位置によらず、弾性板を介して各電池セルを冷却手段に熱結合させることが可能となって、複数の電池セルを均一に冷却できる。

本発明の第２の側面に係る電源装置によれば、前記弾性板４が、不動状態とした固定部４Ｙを備えており、該固定部４Ｙを前記冷却手段３に熱結合状態に固定して、前記可動部４Ｘを前記電池セル１の第一面１Ｘに対して弾性変形させることができる。
上記構成により、複数の弾性板を、固定部を介して冷却手段に熱結合状態に固定しながら、可動部を弾性変形させて電池セルの第一面に押圧状態で接触できる。

本発明の第３の側面に係る電源装置によれば、記弾性板４を短冊状に形成して、前記可動部４Ｘを前記短冊状の中央に配置し、前記固定部４Ｙを前記可動部４Ｘの両側に配置することができる。
上記構成によって、弾性板の中央部分を電池セルと接触させて変形し易くすると共に、両側を冷却手段と固定して、この部分での変形を少なくして固定状態を安定化できる。

本発明の第４の側面に係る電源装置によれば、前記弾性板４を短冊状に形成し、前記固定部４Ｙを前記短冊状の中央に配置し、前記可動部４Ｘを、前記固定部４Ｙの両側に配置することができる。
上記構成によって、弾性板の両側部分を電池セルと接触させて変形し易くすると共に、中央を冷却手段と固定して、この部分での変形を少なくして固定状態を安定化できる。

本発明の第５の側面に係る電源装置によれば、前記弾性板４を、前記電池セル１の第一面１Ｘよりも小さく形成することができる。
上記構成により、各弾性板を個別に変形自在とでき、各電池セルの高さの変化に対して効果的に対応できる。

本発明の第６の側面に係る電源装置によれば、前記複数の弾性板４を、弾性板支持体５を介して一体的に連結することができる。
上記構成により、複数の弾性板を所定の間隔としながら弾性板支持体に一体的に連結して、各弾性板を対向する電池セルの第一面に確実に接触できる。

本発明の第７の側面に係る電源装置によれば、弾性と熱伝導性を有する金属板を加工して、前記複数の弾性板４と前記弾性板支持体５とを一体的に成形することができる。
上記構成により、複数の弾性板と弾性板支持体とを金属板で簡単に成形できる。

本発明の第８の側面に係る電源装置によれば、前記複数の弾性板４は、前記電池セル１の積層方向における前記可動部４Ｘの幅を、前記電池ブロック１０の端面側で狭くすることができる。
上記構成によって、電池セルの冷却が進みやすい電池ブロックの端面側で弾性板と冷却板との接触面積を狭くして熱伝導を抑制して、端面側に位置する電池セルが他の電池セルよりも冷却される事態を阻止できる。これにより、冷却手段を用いた冷却方式において、電池ブロックを構成する複数の電池セルを効果的に冷却しながら、電池ブロックの両端に位置する電池セルが他の電池セルよりも冷却されるのを抑制して、複数の電池セルを均一に冷却でき、複数の電池セルの温度分布のばらつきを低減できる。

本発明の第９の側面に係る電源装置によれば、前記電池ブロック１０の端面側に配置される前記弾性板４の熱伝導率を、前記電池ブロック１０の中央側に配置される前記弾性板４の熱伝導率よりも低くすることができる。
上記構成によって、電池セルの冷却が進みやすい電池ブロックの端面側で、弾性板の熱伝導率を低くして熱伝導を抑制し、端面側に位置する電池セルが他の電池セルよりも冷却される事態を阻止できる。これにより、冷却手段を用いた冷却方式において、電池ブロックを構成する複数の電池セルを効果的に冷却しながら、電池ブロックの両端に位置する電池セルが他の電池セルよりも冷却されるのを抑制して、複数の電池セルを均一に冷却でき、複数の電池セルの温度分布のばらつきを低減できる。

本発明の第１０の側面に係る電源装置によれば、前記冷却手段３を、冷媒を循環させる冷却パイプ１３または冷却プレート２３とすることができる。
上記構成により、冷媒で冷却される冷却パイプ又は冷却プレートで複数の弾性板を効率よく冷却して、各弾性板に接触する電池セルを効率よく冷却できる。

本発明の第１１の側面に係る電源装置によれば、前記冷却手段３を、前記弾性板４に設けた放熱フィン２５として、該放熱フィン２５を前記電池セル１の第一面１Ｘと対向する面の反対側に設けることができる。
上記構成により、放熱フィンでもって弾性板の放熱性を向上させて、空冷式で電池ブロックを冷却できる。

本発明の第１２の側面に係る電源装置によれば、前記冷却手段３を前記電池ブロック１０の底面側に配置して、前記電池セル１の底面１Ｄを前記第一面１Ｘとして、前記弾性板４を押圧状態で接触させることができる。
上記構成により、弾性体を電池セルの底面に接触させて効率よく冷却できる。とくに、各電池セルの底面に対して、弾性板を弾性的に押圧させることで電池セルの高さによらず接触させることが可能となって、各電池セルを均一に冷却できる。さらに、弾性板を電池セルの底面に配置することで、各電池セルの自重による上下方向の振動を弾性板で吸収できる特徴がある。これにより、互いに積層された複数の電池セルの上下方向の相対的な位置ずれを防止しながら、各電池セルを冷却手段に熱結合させて効率よく冷却できる特徴がある。とくに、この電源装置を車両に搭載する構造にあっては、車両の走行中において、上下の振動を受けることで、各電池セルが上下方向に移動して、隣接する電池セルの相対位置のずれが生じやすくなるが、以上の電源装置によれば、弾性変形する弾性板を、走行中の振動によって電池セルにはたらく上下方向の荷重を吸収する緩衝部材としても作用させて、上下の振動による電池ブロックへの悪影響を低減できる特徴が実現できる。

本発明の第１３の側面に係る電源装置を備える車両によれば、上記のいずれかに記載される電源装置１００と、該電源装置１００から電力供給される走行用のモータ９３と、前記電源装置１００及び前記モータ９３を搭載してなる車両本体９０と、前記モータ９３で駆動されて前記車両本体９０を走行させる車輪９７とを備えることを特徴とする。

本発明の第１４の側面に係る電源装置を備える蓄電装置によれば、上記のいずれかに記載される電源装置１００を備えている。

本発明の実施例１に係る電源装置を示す斜視図である。 図１に示す電源装置の概略横断面図である。 図１に示す電源装置の電池ブロックの分解斜視図である。 図１に示す電源装置の電池ブロックと冷却手段の熱結合状態を示す概略側面図である。 図４に示す電池ブロックと冷却手段の熱結合状態を示す底面図である。 図２に示す弾性板と冷却手段の連結構造を示す分解斜視図である。 固定具の他の一例を示す断面図である。 変形例に係る弾性板と冷却手段の連結構造を示す断面図である。 本発明の実施例２に係る電源装置の概略横断面図である。 図９に示す弾性板と冷却手段の連結構造を示す分解斜視図である。 本発明の実施例３に係る電源装置の概略横断面図である。 図１１に示す弾性板と冷却手段の連結構造を示す分解斜視図である。 本発明の実施例４に係る電源装置の概略横断面図である。 図１３に示す弾性板と冷却手段の連結構造を示す分解斜視図である。 変形例に係る弾性板の斜視図である。 本発明の実施例５に係る電源装置の概略横断面図である。 図１６に示す弾性板と冷却手段の連結構造を示す分解斜視図である。 変形例に係る弾性板の断面図である。 変形例に係る冷却パイプの拡大側面図である。 本発明の実施例６に係る電源装置の概略横断面図である。 図２０に示す弾性板と冷却手段の連結構造を示す斜視図である。 複数の弾性板を一体構造とする一例を示す斜視図である。 複数の弾性板を一体構造とする他の一例を示す斜視図である。 複数の弾性板を一体構造とする他の一例を示す斜視図である。 冷却手段の他の一例を示す斜視図である。 本発明の実施例７に係る電源装置の概略横断面図である。 図２６に示す電源装置の弾性板と冷却手段を示す底面斜視図である。 本発明の実施例８に係る電源装置の概略横断面図である。 図２８に示す電源装置の弾性板と冷却手段を示す底面斜視図である。 本発明の実施例９に係る電源装置の概略底面図である。 本発明の実施例１０に係る電源装置の概略底面図である。 本発明の実施例１１に係る電源装置の概略横断面図である。 本発明の実施例１２に係る電源装置の概略横断面図である。 エンジンとモータで走行するハイブリッド車に電源装置を搭載する例を示すブロック図である。 モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示すブロック図である。 蓄電用の電源装置に適用する例を示すブロック図である。 従来の冷媒を用いた冷却方式を示す模式図である。 電池ブロックと冷却プレートの接触状態を示す一部拡大した模式断面図である。 電池ブロックと冷却プレートとの間に熱伝導シートを介在させる状態を示す分解斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置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並びに蓄電装置を以下のものに特定しない。また、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。

図１〜図６に基づいて、本発明の一実施の形態に係る電源装置として、車載用の電源装置に適用した例を説明する。これらの図において、図１は電源装置の斜視図、図２は図１の電源装置の概略横断面図、図３は図１の電源装置の電池ブロックの分解斜視図、図４は図１の電源装置の電池ブロックと冷却手段の熱結合状態を示す概略側面図、図５は図４の電池ブロックと冷却手段の底面図、図６は、図２に示す冷却手段と複数の弾性板の分解斜視図をそれぞれ示している。これらの図に示す電源装置は、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など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。

図１〜図６に示す電源装置は、複数の電池セル１を積層してなる電池ブロック１０と、この電池ブロック１０を構成する各電池セル１と熱結合状態として各電池セル１を冷却する冷却手段３と、この冷却手段３と電池ブロック１０との間に介在されて、冷却手段３を各電池セル１に熱結合状態に連結する複数の弾性板４とを備えている。
（電池ブロック）

電池ブロック１０は、複数の電池セル１を積層してなる電池積層体９と、この電池積層体９を積層方向に締結するための固定部材６とを備えている。図の電池積層体９は、複数の電池セル１と絶縁性を有するセパレータ２とを交互に積層している。この電池積層体９は、互いに隣接する電池セル１の間に、絶縁性を有するセパレータ２を介在する状態で積層して、隣接する電池セル１同士をセパレータ２で絶縁している。
（電池セル１）

電池セル１は、図３に示すように、その外形を構成する外装缶１ｘを、厚さに比べて幅が広い、言い換えると幅よりも薄い角形としている。さらに、電池セル１は、角形で有底の外装缶１ｘの開口部を封口板１ａで閉塞している。ここで、外装缶１ｘの外形を角形とする電池セル１は、有底の外装缶１ｘの底側の面となる底面１Ｄと、互いに積層される電池セル１同士の対向面となる、幅方向に広がる主面１Ａと、電池積層体９の両側面を構成する面となる、電池セル１の厚さ方向に広がる外側面１Ｂと、外装缶１ｘの開口部を閉塞する封口板１ａで構成される面となる天面１Ｃとを備えている。角形の電池セル１は、複数個が厚さ方向に積層されて電池積層体９を構成している。
なお、本明細書において、電池セル１の上下方向は、図面で示す方向、すなわち、外装缶１ｘの底側を下方向、封口板１ａ側を上方向とする。

電池セル１は、リチウムイオン電池である。ただし、電池セル１は、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とすることもできる。電池セル１にリチウムイオン二次電池を使用する電源装置は、電池セル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。

さらに、電池セル１は、外装缶１ｘを閉塞する封口板１ａの両端部に正負の電極端子１ｂを設けると共に、一対の電極端子１ｂの間に安全弁１ｃを設けている。安全弁１ｃは、外装缶１ｘ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。この電池セル１は、安全弁１ｃの開弁により、外装缶１ｘの内圧上昇を停止することができる。

ここで、電池セル１は、外装缶を金属製としている。このため、隣接する電池セル１の外装缶同士が接触してショートするのを防止するために、各電池セル１の間に絶縁性のセパレータ２を介在させている。このように、セパレータ２で絶縁して積層される電池セル１は、外装缶をアルミニウムなどの金属製にできる。また、結露等による短絡を防止するために、外装缶を絶縁フィルムで覆ったり、外装缶を絶縁コーティングする構成としても良い。この場合、電池セルの絶縁性をより高めて高い信頼性を実現できる。

互いに積層されて電池積層体９を構成する複数の電池セル１は、正負の電極端子１ｂをバスバー（図示せず）で接続して、互いに直列及び／又は並列に接続される。電池積層体は、隣接する電池セルを互いに直列に接続して出力電圧を高くでき、隣接する電池セルを並列に接続して充放電の電流を大きくできる。ただ、本発明は、電池積層体を構成する電池セルの個数やその接続状態を特定しない。電池ブロックは、並列と直列に接続する電池セルの個数を種々に変更することができ、あるいは全ての電池セルを直列に接続することも並列に接続することもできる。
（セパレータ２）

セパレータ２は、互いに隣接する電池セル１を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されている。セパレータ２は、互いに隣接する電池セル１同士の間に介在されて、隣接する電池セル１を絶縁している。セパレータ２は、好ましくは耐熱性に優れたプラスチック製、例えば、ポリブチレンテレフタラート製とすることができる。ただ、セパレータは、ナイロン樹脂、エポキシ樹脂などのプラスチック製とすることもできる。図３に示すセパレータ２は、電池セル１の主面１Ａとほぼ等しい大きさの本体プレート部２ａを備えており、この本体プレート部２ａを互いに隣接する電池セル１の間に積層して、これらの電池セル１同士を絶縁している。さらに、図に示すセパレータ２は、隣接する電池セル１の天面１Ｃをカバーする天面板２ｃを一体成形して設けており、隣接する電池セル１同士のショートを防止している。また、セパレータ２は、本体プレート部２ａの側面に突出部２ｂを設けて、積層する電池セル１同士を位置決めできるようにしている。

図示しないが、本体プレート部の外周に沿って側壁を設けて、本体プレート部の両面に電池セルを収納する収納部を形成することもできる。このセパレータは、収納部の形状を、電池セルを定位置に嵌着できる形状として、隣接する電池セルの位置ずれを阻止できる。このセパレータは、収納部の底面側に開口部を設けて、電池セルの底面を露出させることができる。このセパレータは、電池セルの底面の両端部を被覆する突出片を側壁の下端に連結して設けることで、一対の突出片の間に開口部を開口しながら、電池セルの下端のコーナー部を定位置に保持できる。ただ、セパレータは、必ずしも側壁や天面板や突出片を設ける必要はなく、全体の形状を本体プレート部からなる板状として、電池セルの間に積層することができる。さらに、セパレータは、プラスチック製の板状とする必要はなく、絶縁シートとすることもできる。
（固定部材６）

複数の電池セル１とセパレータ２とを積層してなる電池積層体９は、固定部材６を介して積層方向に締結されている。図１と図３に示す固定部材６は、電池積層体９の両端に配置されたエンドプレート７と、このエンドプレート７に固定されて、エンドプレート７を介して電池積層体９を積層方向に締結する連結固定具８とからなる。ただ、固定部材は、必ずしもエンドプレートと連結固定具とに特定しない。固定部材は、電池積層体を積層方向に締結できる他の全ての構造が使用できる。
（エンドプレート７）

エンドプレート７は、図３に示すように、電池積層体９の両端に配置されている。エンドプレート７は、電池セル１の外形とほぼ同じ形状と寸法の四角形として、積層している電池積層体９を両端面から挟着している。このエンドプレート７は、全体を金属で製作している。金属製のエンドプレート７は、優れた強度と耐久性を実現できる。ただ、エンドプレートは、プラスチック製とし、あるいはプラスチックと金属の積層構造とすることもできる。電池ブロック１０の両端に配置される一対のエンドプレート７は、図３に示すように、電池積層体９の外周面に沿って配置される連結固定具８を介して締結される。
（連結固定具８）

連結固定具８は、電池積層体９の両端に配置されたエンドプレート７に固定されて、このエンドプレート７を介して電池積層体９を積層方向に締結する。図１と図３の連結固定具８は、電池積層体９の積層方向に延長されており、両端が一対のエンドプレート７に固定されて、電池積層体９を積層方向に締結している。連結固定具８は、その両端部を止ネジ２９を介してエンドプレート７に固定している。図２に示す連結固定具８は、電池ブロック１０の四隅のコーナー部に対向して配置されている。このように、連結固定具８を電池積層体９のコーナー部に配置して締結する構造は、複数の電池セル１の上下方向の相対的な位置ずれを防止しながら、確実に積層方向に締結できる。ただ、連結固定具は、必ずしも電池積層体の四隅に配置する必要はない。連結固定具は、電池積層体の両側面や底面に配置することもできる。

さらに、図２に示す電源装置は、電池ブロック１０の下側のコーナー部に配置される連結固定具８を、複数の弾性板４を電池ブロック１０に連結する固定部材に兼用している。図に示す連結固定具８は、横断面形状をＬ字状としており、Ｌ字状の連結固定具８の水平部を弾性板４の両端部の下面に当接させる状態で配置している。この構造は、電池ブロック１０の下方に配置される複数の弾性板４の両端を一対の連結固定具８で支持して、これらの弾性板４を所定の押圧状態で電池セル１の第一面１Ｘに押圧できる。
（冷却手段）

冷却手段３は、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る。冷却手段３は、電池ブロック１０の一面に対向するように配置されて、電池ブロック１０を構成する各電池セル１の第一面１Ｘに熱結合状態に連結される。図２と図４に示す電源装置は、電池ブロック１０の底面に対向して冷却手段３を配置しており、各電池セル１の底面１Ｄを第一面１Ｘとして冷却手段３に熱結合状態に連結している。

冷却手段３は、図１ないし図６の例では、内部に冷媒を流すための冷却パイプ１３で、電池ブロック１０の一面に対向して配設されている。この冷却パイプ１３は、熱伝導に優れた材質、例えば、金属製のパイプである。図５に示す冷却パイプ１３は、中間部をＵ曲させて、全体の形状をＵ字状としている。この冷却パイプ１３は、互いに平行に配置された一対の直線部１３Ｘを、Ｕ曲部１３Ｙで連結してなる形状に成形している。冷却パイプ１３の直線部１３Ｘは、電池ブロック１０を構成する各電池セル１の第一面１Ｘに対向して配置されている。この冷却パイプ１３は、図１に示すように、冷却機構３０に連結されており、冷却機構３０から冷媒が供給されて冷却される。
（冷却機構３０）

冷却機構３０は、冷却手段３である冷却パイプ１３に冷媒を通過させて冷却パイプ１３を冷却する。図１の冷却機構３０は、フレオンや炭酸ガスなどの冷媒を冷却パイプ１３に循環させて、冷却パイプ１３の内部で気化する気化熱で冷却パイプ１３を冷却する。この冷却機構３０は、図１に示すように、冷却パイプ１３から排出される気体状の冷媒を加圧するコンプレッサ３１と、このコンプレッサ３１で加圧された冷媒を冷却して液化させるコンデンサ３２と、このコンデンサ３２で液化された液体を蓄えるレシーバータンク３３と、このレシーバータンク３３の冷媒を冷却パイプ１３に供給する流量調整弁又はキャピラリーチューブ３４Ａからなる膨張弁３４とを備えている。この冷却機構３０は、膨張弁３４を介して液化された冷媒を冷却パイプ１３に供給し、供給された冷媒を冷却パイプ１３の内部で気化させて気化熱で冷却パイプ１３を冷却する。冷却パイプ１３を冷却して気化された冷媒は、コンプレッサ３１に吸入されて、コンデンサ３２からレシーバータンク３３に循環される。

以上の冷却機構３０として、車両に搭載している車内冷房用のコンプレッサとコンデンサとレシーバータンクを用いることもできる。このような構成とすると、コンプレッサとコンデンサとレシーバータンクで構成される冷却機構に、車内冷房と電源装置の冷却機構とを兼用させることができる。この構造は、電池ブロックを冷却するために専用の冷却機構を設けることなく、車両に搭載する電源装置の電池ブロックを効率よく冷却できる。とくに、電池ブロックを冷却するための冷却カロリーは、車両の冷房に要する冷却カロリーに比較して極めて小さい。このため、車両の冷房用の冷却機構を電池ブロックの冷却に兼用させても、車両の冷房能力をほとんど低下させることなく、電池ブロックを効果的に冷却できる。

さらに、冷却機構３０は、冷却パイプ１３の冷却をコントロールする制御回路（図示せず）を備えて、電池セル１の温度を温度センサ（図示せず）で検出して、冷却パイプ１３の冷却状態をコントロールすることもできる。この制御回路は、冷却パイプ１３の流入側をレシーバータンク３３に連結している開閉弁３５を制御する。開閉弁３５は、制御回路で開閉されて、冷却パイプ１３の冷却状態をコントロールする。開閉弁３５が開弁されると、冷却パイプ１３は冷却状態となり、開閉弁３５が閉弁されると、冷媒が冷却パイプ１３に循環されず、冷却パイプ１３は非冷却状態となる。冷却機構３０は、電池セル１の温度があらかじめ設定している冷却開始温度よりも高くなると、冷却パイプ１３に冷媒を供給して冷却し、電池セル１が冷却停止温度よりも低くなると、冷却パイプ１３への冷媒の供給を停止して、電池セル１をあらかじめ設定している温度範囲にコントロールすることができる。

以上の冷却機構は、冷媒の気化熱で冷却パイプを低温に冷却するが、冷却機構は、気化熱によらず冷却することもできる。この冷却機構は、冷却パイプに、低温に冷却されたブラインなどの冷媒を供給して、冷媒の気化熱でなくて、低温の冷媒で直接に冷却パイプを冷却する。冷媒としてブラインを循環させる冷却機構は、ブラインを冷媒の気化熱で冷却する構成としてもよい。とくに、車両に搭載される電源装置においては、車内冷房用に用いる既存の冷却機構をブラインの冷却に利用できる。
（弾性板）

複数の弾性板４は、電池ブロック１０を構成する各電池セル１と冷却手段３との間に介在されて、冷却手段３を各電池セル１に熱結合状態に連結している。複数の弾性板４は、冷却手段３に熱結合状態に固定されると共に、各電池セル１の第一面１Ｘに対向して配置されている。各弾性板４は、第一面１Ｘの長辺方向に配置された板状であって、弾性変形する可動部４Ｘを備えている。複数の弾性板４は、各電池セル１に対向して個別に設けられており、弾性変形する可動部４Ｘを独立して電池セル１の第一面１Ｘに対して弾性的に押圧させて、電池セル１の第一面１Ｘに接触するようにしている。各弾性板４は、弾性変形する可動部４Ｘが、隣接する電池セル１の第一面１Ｘに跨がって接触しないように、可動部４Ｘの幅（ｄ）を対向する電池セル１の第一面１Ｘの短辺（Ｄ）よりも小さく形成している。ここで、弾性板４の幅（ｄ）とは、電池セル１の積層方向の幅であって、電池セル１の第一面１Ｘの短辺（Ｄ）とは、電池セル１の厚さ方向の幅を意味している。このような弾性板４を電池セル１と冷却手段３との間に介在させることで、複数の電池セル１の第一面１Ｘの位置が不均一であっても、各電池セル１の第一面１Ｘの位置に応じて弾性板４をそれぞれ弾性変形させて、電池セル１の第一面１Ｘに対して押圧状態で接触できる。

各弾性板４は、弾性と熱伝導性に優れた材質、例えば金属板で構成される。金属製の弾性板４は、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金、ステンレス、鉄合金等で製造される。アルミニウムやアルミニウム合金からなる弾性板４は、軽量かつ安価で、しかも加工しやすく、さらに、優れた熱伝導性を有する特徴がある。ただ、弾性板には、上記以外の金属も使用できる。金属製の弾性板は、弾性と熱伝導性とを考慮して、その材質と厚さを決定する。金属板からなる弾性板の厚さは、０．３ｍｍ〜３ｍｍ、好ましくは、０．４ｍｍ〜２ｍｍ、さらに好ましくは、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍとする。

その一方で、弾性板４は、隣接する電池セル１同士の短絡を防止するため、絶縁性が求められる。このため、金属製の弾性板４は、電池セル１の第一面１Ｘとの接合部において絶縁できるように、表面を絶縁性の部材で被覆する。弾性板４は、図示しないが、電池セル１の第一面１Ｘと対向する対向面に絶縁シートを貼着し、あるいは絶縁性の塗料を塗布して絶縁することができる。あるいは、絶縁性のフィルムを弾性板と電池セルとの間に介在させることもできる。ただし、電池セルが外装缶の表面を絶縁している構造においては、必ずしも弾性板の表面を絶縁する必要はない。ただ、この場合においても、弾性板の表面を絶縁することで、より安全性を向上できる。

図５から図１８に示す電源装置は、複数の弾性板４を、冷却手段３である冷却パイプ１３に、各々独立して熱結合状態に固定している。このように、電池ブロック１０を構成する複数の電池セル１に複数の弾性板４を介して冷却手段３を熱結合させる電源装置は、各電池セル１に個別に弾性板４を接触させて、全ての電池セル１を斑なく冷却手段３で冷却できる。複数の弾性板４は、固定具１４を介して冷却パイプ１３に固定し、あるいは、溶接や係止構造で直接に冷却パイプ１３に固定し、あるいはまた、弾性板４に設けた固定片１８を介して冷却パイプ１３に固定することができる。

図５から図１５に示す例では、各弾性板４を細長い短冊状の金属板とし、この金属板を湾曲又は折曲して所定の形状としている。これらの弾性板４は、電池セル１の積層方向の幅を電池セル１の厚さよりも狭くして、可動部４Ｘの幅（ｄ）を、対向する電池セル１の第一面１Ｘの短辺（Ｄ）よりも小さくしている。さらに、弾性板４は、その全長（Ｌ）を、電池セル１の第一面１Ｘの長辺（Ｗ）よりも短く成形して、弾性板４の外形を、対向する電池セル１の第一面１Ｘである底面１Ｄの外形よりも小さくしている。この構造は、弾性板４を電池セル１の第一面１Ｘに個別に接触させながら、弾性板４の両端部が電池ブロック１０の両側から突出するのを防止して、電源装置の外形が大きくなるのを防止できる。

以上のように、複数の金属板からなる弾性板４は、図に示すように、冷却パイプ１３の電池ブロック１０側（図において上面側）に固定される。各弾性板４は、弾性変形する可動部４Ｘが対向する電池セル１の第一面１Ｘに向かって突出するように冷却パイプ１３に固定される。各々の弾性板４は、図５、図６、図１０、図１２、及び図１４に示すように、冷却パイプ１３の直線部１３Ｘに所定の間隔で固定されている。

図２、及び図４〜図６に示す弾性板４Ａは、短冊状に成形された弾性金属板をアーチ状に湾曲しており、湾曲する中央部分が電池セル１に向かって突出する姿勢で冷却パイプ１３に固定している。この弾性板４Ａは、両端部分を固定部４Ｙａとして冷却パイプ１３に熱結合状態に固定することで、中央部分を弾性変形する可動部４Ｘａとして電池セル１の第一面１Ｘに接触させている。図に示す弾性板４Ａは、冷却パイプ１３の上面側に配置されると共に、冷却パイプ１３を下面側から保持する固定具１４を介して冷却パイプ１３に固定されている。図に示す固定具１４Ａは、弾性板４Ａに沿う板状であって、両端部に冷却パイプ１３を保持する湾曲形状の保持部１４Ｙを備えている。この固定具１４Ａは、両端の保持部１４Ｙに冷却パイプ１３の直線部１３Ｘを案内する状態で、中間部である連結部１４Ｘが弾性板４Ａの可動部４Ｘａに固定される。図に示す固定具１４Ａは、リベット１５を介して弾性板４Ａに固定している。ただ、固定具は、溶接や螺合、係止構造等によって弾性板に固定することもできる。

以上の弾性板４Ａと固定具１４Ａは、冷却パイプ１３を上下の両側から挟着する状態で冷却パイプ１３の定位置に固定される。この形状の固定具１４Ａは、中央部分である連結部１４Ｘのみを弾性板４Ａに固定して、両端に設けた保持部１４Ｙで冷却パイプ１３を保持できるので、弾性板４Ａを簡単かつ容易に冷却パイプ１３に固定できる。この固定具１４Ａは、弾性板４の可動部４Ｘに固定される連結部１４Ｘも弾性変形して可動する構造としている。このため、この固定具１４Ａは、連結部１４Ｘを弾性変形できるように、弾性を有する部材で成形される。したがって、この電源装置は、互いに連結される弾性板４Ａと固定具１４Ａの弾性を考慮して、弾性板４Ａ及び固定具１４Ａの材質や厚さを決定する。

ただ、固定具は、必ずしも弾性板の可動部に固定する必要はなく、図７に示すように、弾性板４Ａの固定部４Ｙａに接近して固定することもできる。図に示す固定具１４Ｂは、１本の冷却パイプ１３を弾性板４Ａに固定する構造としている。この固定具１４Ｂは、冷却パイプ１３を保持するＵ曲された保持部１４Ｙの両端に固定片１４Ｚを有しており、この固定片１４Ｚを弾性板４Ａに固定して冷却パイプ１３を定位置に固定している。この構造は、弾性板４Ａの可動部４Ｘａの弾性が、固定具１４Ｂの影響を受けないので、弾性板４Ａの材質や厚さ等により、その弾性を特定できる。

以上のように、固定具１４を介して弾性板４Ａを冷却パイプ１３に固定する構造は、弾性板４Ａの可動部４Ｘａが弾性変形する状態においても、弾性板４Ａと冷却パイプ１３との相対位置のずれを許容できるので、弾性板４Ａと冷却パイプ１３とを長期間にわたって確実に熱結合状態に保持できる特徴がある。ただ、弾性板は、必ずしも以上の構造の固定具で冷却パイプに固定する必要はなく、他の構造の固定具を使用して冷却パイプに固定することもできる。さらに、弾性板は、固定具を使用することなく、溶接して、あるいは係止構造によって直接に冷却パイプに固定することもできる。

さらに、複数の弾性板４Ａは、図６に示すように、隣接する弾性板４Ａ同士の間にスペーサー１２を介在させることで、所定の間隔に位置決めしながら配置できる。図６に示すスペーサー１２Ａは、冷却パイプ１３を挿通できる筒状、あるいは、部分的に切断されたリング状として、隣接する弾性板４Ａを所定の間隔で配置している。ただ、固定具や溶接によって弾性板を冷却パイプの定位置に固定する構造にあっては、必ずしも弾性板同士の間にスペーサーを介在させる必要はない。

、図８に示す弾性板４Ｂは、係止構造で冷却パイプ１３に固定する一例を示している。図に示す弾性板４Ｂと冷却パイプ１３Ａは、ガイド凸条１６とガイド溝１７からなる連結構造で、互いに熱結合状態に連結している。図に示す連結構造は、冷却パイプ１３Ａにガイド凸条１６を設けて、このガイド凸条１６を案内するガイド溝１７を弾性板４Ｂの対向面に設けている。ガイド凸条１６とガイド溝１７は、冷却パイプ１３Ａの直線部１３Ｘの軸方向に延びるように設けている。この連結構造は、冷却パイプ１３Ａの直線部１３Ｘのほぼ全体にわたってガイド凸条１６を設けて、ガイド溝１７を設けた弾性板４Ｂをガイド凸条１６に沿って摺動させて連結できる。この図に示す弾性板４Ｂも、短冊状の弾性金属板をアーチ状に湾曲しており、湾曲する中央部分を弾性変形する可動部４Ｘｂとし、両端部分を固定部４Ｙｂとして冷却パイプ１３に熱結合状態に固定している。

さらに、図９と図１０に示す弾性板４Ｃは、短冊状の金属板の両端部に、冷却パイプ１３を挿通して連結する筒状の固定部４Ｙｃを設けている。図の固定部４Ｙｃは、金属板の両端部を湾曲させて、冷却パイプ１３を挿通できる筒状に成形している。この弾性板４Ｂは、図１０に示すように、両端の固定部４Ｙｃに冷却パイプ１３を挿通する状態で、弾性板４Ｃを冷却パイプ１３の軸方向にスライドさせて、複数の弾性板４Ｃを冷却パイプ１３に連結できる。この構造は、複数の弾性板４Ｃを外れないように冷却パイプ１３に固定できる特徴がある。この弾性板４Ｃも、短冊状の弾性金属板の中央部をアーチ状に湾曲しており、湾曲する中央部分を弾性変形する可動部４Ｘｃとし、両端部分を固定部４Ｙｃとして冷却パイプ１３に熱結合状態に固定している。さらに、以上の弾性板４Ｃは、図１０に示すように、隣接する弾性板４Ｃ同士の間にスペーサー１２を介在させて、所定の間隔に位置決めしながら配置している。図１０に示すスペーサー１２Ｂは、両端部に冷却パイプ１３を挿通できる貫通孔１２ａを設けた板状として、隣接する弾性板４Ｃの間に配置している。このスペーサー１２Ｂは、両端部に設けた貫通孔１２ａに挿通される２本の冷却パイプ１３を所定の間隔に保持できる特徴がある。

さらにまた、図１１〜図１５に示す弾性板４は、短冊状の弾性金属板の中央部分を固定部４Ｙとして冷却パイプ１３に固定すると共に、両端部を可動部４Ｘとして電池セル１に向かって略平行な姿勢で突出する形状に成形している。図１１と図１２に示す弾性板４Ｄは、両端部を湾曲又は折曲して電池セル１の第一面１Ｘに沿う形状に突出させて、第一面１Ｘを弾性的に押圧する可動部４Ｘｄを設けている。また、図１３〜図１５示す弾性板４Ｅ、４Ｆでは、両端部をＵ曲して上面側に折り返す形状として、電池セル１の第一面１Ｘに対向する可動部４Ｘｅを設けている。これらの図に示す弾性板４Ｄ、４Ｅ、４Ｆは、電池セル１の第一面１Ｘに対して広い面積で接触できるように、可動部４Ｘｄ、４Ｘｅを電池セル１の第一面１Ｘに対して略平行な姿勢となるように湾曲又は折曲している。

図１１〜図１５の弾性板４Ｄ、４Ｅは、中央部分を平面状として不動状態とした固定部４Ｙｄ、４Ｙｅとしており、この固定部４Ｙｄ、４Ｙｅに冷却パイプ１３を固定している。図に示す弾性板４Ｄ、４Ｅは、不動状態の固定部４Ｙｄ、４Ｙｅの下面側に冷却パイプ１３を固定している。図示しないが、冷却パイプが固定される固定部は、可動部よりも厚く成形して、より強固に可動部を押圧状態に支持できる。以上の構造によると、弾性板４Ｄ、４Ｅは、固定部４Ｙｄ、４Ｙｅが冷却パイプ１３に固定された状態となって不動状態となると共に、可動部４Ｘｄ、４Ｘｅが弾性変形することで、弾性板４Ｄ、４Ｅと電池セル１とが接触するようになっている。この構造は、電池ブロック９を構成する電池セル１の位置ずれによらず、各弾性板４Ｄ、４Ｅを、対向する電池セル１の底面１Ｄに確実に接触できる。ここで、図１１と図１２に示す弾性板４Ｄは、固定部４Ｙｄの下面に冷却パイプ１３を溶着して固定している。この固定方法によると、複数の弾性板４Ｄを所定の間隔で冷却パイプ１３の定位置に確実に固定できる。

また、図１３から図１５に示す弾性板４Ｅ、４Ｆは、固定部４Ｙｅの両側縁から下方に突出する固定片１８を設けており、この固定片１８に冷却パイプ１３を挿通して、固定部４Ｙｅの下面に冷却パイプ１３を固定している。図の固定片１８は冷却パイプ１３を挿通する貫通孔１８ａを開口して設けている。図１３と図１４に示す弾性板４Ｅは、固定部４Ｙｅの両側であって中央部分を除く両端部に位置して２組の固定片１８Ａを設けており、各々の固定片１８Ａに設けた貫通孔１８ａに冷却パイプ１３を挿通して２本の冷却パイプ１３を定位置に固定している。図１５に示す弾性板４Ｆは、固定部４Ｙｅの両側縁に沿って固定片１８Ｂを設けて、この固定片１８Ｂの両端部に貫通孔１８ａを開口している。この弾性板４Ｆは、固定部４Ｙｅの両側に沿って設けた固定片１８Ｂを補強リブに兼用して固定部４Ｙｅを強固にできると共に、固定片１８Ｂの両端部に設けた貫通孔１８ａに挿通される２本の冷却パイプ１３を所定の間隔に保持できる。以上の弾性板４Ｅ、４Ｆは、金属板を折曲加工して簡単に固定片１８を設けることができる。

以上のように、固定片１８を介して弾性板４Ｅ、４Ｆを冷却パイプ１３に固定する構造は、固定片１８の貫通孔１８ａに冷却パイプ１３を挿通する状態で、弾性板４Ｅ、４Ｆを冷却パイプ１３の軸方向にスライドさせて、複数の弾性板４Ｅ、４Ｆを冷却パイプ１３に連結できる。この構造は、複数の弾性板４Ｅ、４Ｆを外れないように、確実に冷却パイプ１３に固定できる特徴がある。さらに、以上の弾性板４Ｅ、４Ｆは、図１４に示すように、隣接する弾性板４Ｅ同士の間にスペーサー１２を介在させることで、所定の間隔に位置決めしながら配置できる。図１４に示すスペーサー１２Ａは、冷却パイプ１３を挿通できる筒状、あるいは、部分的に切断されたリング状として、隣接する弾性板４Ｅの間に配置している。

さらに、図９、図１１、及び図１３に示す電源装置は、冷却手段３に固定された複数の弾性板４を、固定部４Ｙに配置される連結固定具８Ｂを介して電池ブロック１０の底面側の定位置に配置している。この連結固定具８Ｂは、両端部が電池ブロック１０の両端のエンドプレート７に固定されており、複数の弾性板４を電池ブロック１０の底面側の定位置に固定している。

さらに、図１６〜図１８に示す弾性板４Ｇ、４Ｈは、短冊状の弾性金属板の両側縁に沿って略平行な切断ライン１９を設けて、この切断ライン１９の内側を片側に突出するアーチ状に湾曲させて可動部４Ｘｇ、４Ｘｈを設けている。これらの弾性板４Ｇ、４Ｈは、切断ライン１９の間の部分をプレス成形して、片側に突出する可動部４Ｘｇ、４Ｘｈを簡単に成形できる。これらの弾性板４Ｇ、４Ｈは、アーチ状に湾曲する可動部４Ｘｇ、４Ｘｈの幅（ｄ）を対向する電池セル１の第一面１Ｘの短辺（Ｄ）よりも小さくしている。さらに、弾性板４Ｇ、４Ｈは、可動部４Ｘｇ、４Ｘｈの全長（Ｌ’）を、電池セル１の第一面１Ｘの長辺（Ｗ）よりも短く成形して、可動部４Ｘｇ、４Ｘｈの外形を、対向する電池セル１の第一面１Ｘである底面１Ｄの外形よりも小さくしている。これらの弾性板４Ｇ、４Ｈは、可動部４Ｘｇ、４Ｘｈから離された側縁部を不動状態の固定部４Ｙｇ、４Ｙｈとして冷却パイプ１３に固定している。図の弾性板４Ｇ、４Ｈは、固定部４Ｙｇ、４Ｙｈの下面に冷却パイプ１３を溶着して固定している。ただ、これらの弾性板も、固定具を介して、あるいは、係止構造で、あるいはまた固定片を設けて冷却パイプに固定することができる。

さらに、図１８の弾性板４Ｈは、上方に向かって中央凸に突出する可動部４Ｘｈの中間部分を切断してふたつの可動片４ｘに分割している。この弾性板４Ｈは、各々の可動片４ｘを独立して弾性変形できるので、電池セル１の第一面１Ｘに対して可動片４Ｘｈをより安定して押圧状態に接触できる。

以上のように、複数の弾性板４を独立して冷却パイプ１３に固定する構造は、図１９に示すように、冷却パイプ１３をフレキシブルな構造とすることもできる。図に示す冷却パイプ１３Ｂは、弾性板４が固定される固定部１３ｘを、変形可能なジョイント部１３ｙで連結する構造としている。この構造は、互いに隣接する弾性板４同士の相対位置を、変形するジョイント部１３ｙを介して変化できる。この構造は、弾性変形する弾性板４に加えて相対位置が変化する冷却パイプ１３Ｂを介して、複数の電池セル１の相対位置のずれを吸収して確実に熱結合できる。

以上の実施例では、複数の弾性板４を、冷却手段３である冷却パイプ１３に各々独立して個別に固定している。ただ、複数の弾性板は、弾性板支持体を介して一体的に連結することもできる。例えば、図６〜図１８に示す構造の弾性板４は、電池セル１の積層方向に配置された弾性板支持体（図示せず）を介して複数の弾性板４の固定部４Ｙを連結して、全体を一体構造とすることができる。このような弾性板支持体は、複数の弾性板を、溶接、螺合、リベット、係止構造等の方法で固定部に固定することができる。さらに、このような弾性板支持体は、図２０と図２１に示すように、固定具１４に兼用することもできる。図２０と図２１に示す例では、図１１と図１２に示す構造の弾性板４Ｄを固定具１４Ｃである弾性板支持体５Ｃを介して一体的に連結する状態を示している。図２０と図２１に示す弾性板支持体５Ｃは、両側部に冷却パイプ１３を案内する保持溝５Ｙを設けると共に、中央部分に弾性板４Ｄの固定部４Ｙｄを固定して、複数の弾性板４Ｄを所定の間隔で固定している。

さらに、複数の弾性板４は、図２２から図２４に示すように、弾性と熱伝導性を有する１枚の金属板２０を加工して一体構造とすることもできる。図２２に示す例では、外形を長方形とする金属板２０Ａの中央部に複数列の弾性板４Ｉを突出して設けている。この金属板２０Ａは、中央部に複数列の切断ライン１９を所定の間隔で略平行に設けて、互いに隣接する一対の切断ライン１９の間の部分を片側（図において上面側）に向かって突出させて弾性板４Ｉとしている。この構造は、金属板２０Ａに設けた切断ライン１９の間の部分をプレス成形して、片側に突出する弾性板４Ｉを簡単に成形できる。この金属板２０Ａは、突出する複数の弾性板４Ｉの中央部分を弾性変形する可動部４Ｘｉとして対向する電池セル１の第一面１Ｘを押圧する。さらに、複数の弾性板４Ｉは、両端が金属板２０Ａの両側部２０ａに一体的に連結されており、この金属板２０の両側部２０ａを弾性板支持体５Ｉとしている。以上のようにして複数の弾性板４Ｉを設けてなる金属板２０Ａは、隣接する弾性板４Ｉ同士の間に残存する橋渡部２０ｂを固定部として、その下面に冷却パイプ１３を固定している。この構造の弾性板４Ｉも、図１８に示す弾性板４Ｈと同様に、中央凸に突出する可動部の中間部分を切断してふたつの可動片に分割することもできる。

さらに、図２３と図２４に示す例では、金属板２０Ｂ、２０Ｃの両側部に複数列の弾性板４Ｊ、４Ｋを突出して設けている。図に示す金属板２０Ｂ、２０Ｃは、中央部分を弾性板支持体５Ｊ、５Ｋとして、両側部に複数列の弾性板４Ｊ、４Ｋを櫛状に成形して設けている。複数の弾性板４Ｊ、４Ｋは、電池ブロック１０を構成する複数の電池セル１の第一面１Ｘに対向して設けられると共に、第一面１Ｘを弾性的に押圧できるようにように湾曲又は折曲している。図２３に示す弾性板４Ｊは、電池セル１の第一面１Ｘに沿って突出するように湾曲又は折曲して、弾性変形する可動部４Ｘｊを設けている。また、図２４に示す弾性板４Ｋは、Ｕ曲して弾性板支持体５Ｋの上面側に折り返す形状として、弾性変形する可動部４Ｘｋを設けている。これらの図に示す弾性板４Ｊ、４Ｋも、電池セル１の第一面１Ｘに対して略平行な姿勢となるように湾曲又は折曲している。以上のようにして複数の弾性板４Ｊ、４Ｋを設けてなる金属板２０Ｂ、２０Ｃは、中央部の弾性板支持体５Ｊ、５Ｋを固定部として、その下面に冷却パイプ１３を固定している。

以上の例では、冷却手段３を冷却パイプ１３としたが、冷却手段は、冷却プレートとすることもできる。冷却手段を冷却プレートとする電源装置は、図２５に示すように、複数の弾性板４を一体的に成形して設けてなる金属板２０を上面に配置して、複数の弾性板４を冷却手段３である冷却プレート２３に熱結合できる。

さらに、冷却プレートである冷却手段は、冷却プレートの上面板を弾性板支持体に兼用することもできる。この冷却プレートは、図示しないが、上面板に複数の弾性板の固定部を固定して、複数の弾性板を所定の間隔で固定できる。このような弾性板は、溶接、螺合係止構造等で冷却プレートに固定できる。

冷却プレートである冷却手段は、図２５に示すように、その内部に冷媒配管２４が配設されており、この冷媒配管２４が冷却機構３０に連結されている。冷却プレート２３は、冷媒を通過させる冷媒配管２４として、金属製の冷却パイプを内蔵している。冷却パイプは、冷却プレート２３の上面板２３Ａに熱結合されており、冷却機構３０から供給される冷媒を冷却パイプに通過させて上面板２３Ａを冷却している。

以上の実施の形態では、冷却手段３を冷媒を通過させて冷却する方法としているが、冷却手段は空冷式とすることもできる。空冷式の冷却手段は、複数の弾性板に設けた放熱フィンで構成することができる。図２６〜図２９に示す弾性板４Ｌ、４Ｍは、電池セル１に対向する対向面と反対側の外側面に複数の放熱フィン２５を設けている。複数の放熱フィン２５は、弾性板４Ｌ、４Ｍから外側に向かって突出する姿勢で固定している。図に示す放熱フィン２５は、平面状の金属板としている。ただ、放熱フィンは、放熱性に優れた他の全ての形状、例えば、複数の凸部やリブからなる形状とすることもできる。

図２６と図２７に示す弾性板４Ｌは、短冊状の金属板をアーチ状に湾曲してなる形状として、中央部分を弾性変形する可動部４Ｘｌとして、電池セル１の第一面１Ｘに押圧状態で接触させている。図の弾性板４Ｌは、外側面において、両端部を除くほぼ全体にわたって所定の間隔で複数の放熱フィン２５を設けている。この弾性板４Ｌは、両端部を固定部４Ｙｌとして、直線状に伸びる弾性体支持体５Ｌに固定している。複数の弾性板４Ｌは、図２６に示すように、両端に固定され弾性体支持体５Ｌが連結固定具８を介して電池ブロック１０に連結されて、電池セル１の第一面１Ｘに配置されている。

図２８と図２９に示す弾性板４Ｍは、短冊状の金属板の中央部分を固定部４Ｙｍとして、弾性板支持体５Ｍに固定すると共に、両端部を可動部４Ｘｍとして電池セル１に向かって略平行な姿勢で突出する形状に成形している。図２８と図２９に示す弾性板４Ｍは、両端部を湾曲又は折曲して電池セル１の第一面１Ｘに沿う形状に突出させて、弾性変形する可動部４Ｘｍを設けている。図の弾性板４Ｍは、外側面において、固定部４Ｙｍを除く部分に所定の間隔で複数の放熱フィン２５を設けている。複数の弾性板４Ｍは、図２９に示すように、固定部４Ｙｍに固定される弾性体支持体５Ｍを介して電池セル１の第一面１Ｘに配置されている。図に示す弾性体支持体５Ｍは、電池ブロックを締結する連結固定具８Ｂに兼用されており、両端部が電池ブロック１０の両端のエンドプレート７に固定されて、電池ブロック１０に固定される。

ここで、図４に示すように複数の電池セルを積層してなる電池ブロック１０は、両端の電池セル１に対して中央部の電池セル１の方が温度が上昇しやすく、言い換えると、両端に配置される電池セル１の方が、中央部に比較して冷却されやすい性質がある。このため、電池ブロック１０の中央部と両端部とで、弾性板４の熱抵抗を調整することで、複数の電池セル１を均一に冷却できる。

図３０に示す電源装置は、電池セル１の積層方向に配列される複数の弾性板４のうち、両端に位置する電池セル１に対向して配置される弾性板４Ｎの幅を狭くしている。両端に配置される弾性板４Ｎは、幅を狭くすることで、熱抵抗が大きくなって、冷却手段３による冷却状態が抑制される。図に示す電源装置は、両端に位置する弾性板４Ｎの幅を狭くすることで、特に冷却されやすい両端の電池セル１の冷却を抑制している。これにより、互いに積層される複数の電池セル１を均一に冷却することができる。ただ、電源装置は、両端に向かって弾性板の幅を次第に狭くするようにすることもできる。

さらに、電源装置は、図示しないが、電池ブロックの中央部に積層される電池セルに対向して配置される弾性板の幅を両端部に配置される弾性板の幅よりも広くすることができる。この構造は、中央部に位置する温度上昇しやすい電池セルを効果的に冷却して電池セル間の温度差を少なくできる。

さらに、図３１に示す電源装置は、電池セル１の積層方向に配列される複数の弾性板４のうち、両端に位置する電池セル１に対向して配置される弾性板４Ｑの熱伝導率を、中央部に位置する電池セル１に対向して配置される弾性板４Ｐの熱伝導率よりも低くすることができる。例えば、電池ブロック１０の中央部に配置される電池セル１に対向する弾性板４Ｐを熱伝導率の高いアルミニウムやアルミニウム合金で成形し、電池ブロック１０の両端に対向して配置される弾性板４Ｑを熱伝導率の低いステンレス等の材質で成形することができる。この構造の電源装置も、中央部に配置される弾性板４Ｐに比較して、両端に配置される弾性板４Ｑによる放熱が抑制されるので、互いに積層される複数の電池セルを均一に冷却することができる。

以上の電源装置は、電池ブロック１０の底面に冷却手段３を配置して、各電池セル１の底面１Ｄを第一面１Ｘとして複数の弾性板４を介して冷却手段３に熱結合させている。ただ、電源装置は、必ずしも電池セルの底面を冷却手段に熱結合させる第一面とする必要はなく、図３２に示すように、電池セル１の外側面１Ｂを第一面１Ｘとして冷却手段３に熱結合することもできる。この電源装置は、複数の電池セル１を起立姿勢（図３参照）で互いに積層する構造においては、図３２に示すように、電池ブロック１０の側面に対向して冷却手段３を配置して、すなわち、冷却手段３を垂直姿勢で配置して、電池セル１の外側面１Ｂから冷却することができる。また、電源装置は、図示しないが、冷却手段を水平姿勢で配置して、この上面に、電池積層体を起立姿勢（図３参照）から横倒しの姿勢として、すなわち、正負の電極端子を設けている天面を電池ブロックの側面とする姿勢で配置して、電池セルの外側面から冷却することもできる。

さらに、電源装置は、図３３に示すように、冷却手段３を電池ブロック１０の異なる二面に対向して熱結合状態で配置することもできる。図に示す電源装置は、電池ブロック１０の底面側に第１の冷却手段３Ａとして冷却パイプ１３を配置し、電池ブロック１０の側面側に第２の冷却手段３Ｂとして放熱フィン２５を配置している。この電源装置は、電池セル１の底面１Ｄを第一面１Ｘとして、弾性板４を介して冷却パイプ１３に熱結合させると共に、電池セル１の外側面１Ｂを第二面１Ｙとして、弾性板４を介して放熱フィン２５から放熱させている。このように、電池ブロック１０の異なる二面に対して冷却手段３を配置する構造は、より効果的に複数の電池セル１を冷却できる。さらに、図示しないが、電源装置は、電池ブロックの異なる３面もしくは４面に冷却手段を配置することもできる。

以上の電源装置は、各弾性板４の可動部４Ｘを電池セル１の第一面１Ｘに押圧状態で接触させている。すなわち、弾性変形する可動部４Ｘの復元力で可動部４Ｘを電池セル１の第一面１Ｘに押圧させている。ただ、弾性板は、可動部の対向面を電池セルの第一面に固定することもできる。電池セルに固定される弾性板の可動部は、接着、溶接、係止構造等により、電池セルの第一面に固定することができる。

以上の電源装置は、車載用のバッテリシステムとして利用できる。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カーやプラグインハイブリッドカー、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。
（ハイブリッド自動車用電源装置）

図３４に、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッドカー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の電池セルを充電する発電機９４と、エンジン９６、モータ９３、電源装置１００、及び発電機９４を搭載してなる車両本体９０と、エンジン９６又はモータ９３で駆動されて車両本体９０を走行させる車輪９７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の電池セル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の電池セルを充電する。
（電気自動車用電源装置）

また、図３５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の電池セルを充電する発電機９４と、モータ９３、電源装置１００、及び発電機９４を搭載してなる車両本体９０と、モータ９３で駆動されて車両本体９０を走行させる車輪９７とを備えている。電源装置１００は、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４に接続している。モータ９３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、車両ＥＶを回生制動する時のエネルギーで駆動されて、電源装置１００の電池セルを充電する。
（蓄電用電源装置）

さらに、この電源装置は、移動体用の動力源としてのみならず、定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３６に示す。この図に示す電源装置１００は、複数の電池ブロック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。各電池ブロック８１は、複数の電池セル１が直列及び／又は並列に接続されている。各電池ブロック８１は、電源コントローラ８４により制御される。この電源装置１００は、電池ユニット８２を充電用電源ＣＰで充電した後、負荷ＬＤを駆動する。このため電源装置１００は、充電モードと放電モードを備える。負荷ＬＤと充電用電源ＣＰはそれぞれ、放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳを介して電源装置１００と接続されている。放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳのＯＮ／ＯＦＦは、電源装置１００の電源コントローラ８４によって切り替えられる。充電モードにおいては、電源コントローラ８４は充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＦＦに切り替えて、充電用電源ＣＰから電源装置１００への充電を許可する。また充電が完了し満充電になると、あるいは所定値以上の容量が充電された状態で負荷ＬＤからの要求に応じて、電源コントローラ８４は充電スイッチＣＳをＯＦＦに、放電スイッチＤＳをＯＮにして放電モードに切り替え、電源装置１００から負荷ＬＤへの放電を許可する。また、必要に応じて、充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＮにして、負荷ＬＤの電力供給と、電源装置１００への充電を同時に行うこともできる。

電源装置１００で駆動される負荷ＬＤは、放電スイッチＤＳを介して電源装置１００と接続されている。電源装置１００の放電モードにおいては、電源コントローラ８４が放電スイッチＤＳをＯＮに切り替えて、負荷ＬＤに接続し、電源装置１００からの電力で負荷ＬＤを駆動する。放電スイッチＤＳはＦＥＴ等のスイッチング素子が利用できる。放電スイッチＤＳのＯＮ／ＯＦＦは、電源装置１００の電源コントローラ８４によって制御される。また電源コントローラ８４は、外部機器と通信するための通信インターフェースを備えている。図３６の例では、ＵＡＲＴやＲＳ−２３２ｃ等の既存の通信プロトコルに従い、ホスト機器ＨＴと接続されている。また必要に応じて、電源システムに対してユーザが操作を行うためのユーザインターフェースを設けることもできる。

各電池ブロック８１は、信号端子と電源端子を備える。信号端子は、入出力端子ＤＩと、異常出力端子ＤＡと、接続端子ＤＯとを含む。入出力端子ＤＩは、他の電池ブロック８１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、接続端子ＤＯは他の電池ブロック８１に対して信号を入出力するための端子である。また異常出力端子ＤＡは、電池ブロック８１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、電池ブロック８１同士を直列、並列に接続するための端子である。また電池ユニット８２は並列接続スイッチ８５を介して出力ラインＯＬに接続されて互いに並列に接続されている。

本発明に係る電源装置は、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、電気自動車など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、信号機などのバックアップ電源用などの用途にも適宜利用できる。

１００…電源装置
１…電池セル
１Ｘ…第一面；１Ｙ…第２面
１Ａ…主面；１Ｂ…外側面；１Ｃ…天面；１Ｄ…底面
１ｘ…外装缶
１ａ…封口板；１ｂ…電極端子；１ｃ…安全弁
２…セパレータ
２ａ…本体プレート部；２ｂ…突出部；２ｃ…天面板
３…冷却手段
３Ａ…第１の冷却手段；３Ｂ…第２の冷却手段
４…弾性板
４Ａ…弾性板；４Ｂ…弾性板；４Ｃ…弾性板；４Ｄ…弾性板
４Ｅ…弾性板；４Ｆ…弾性板；４Ｇ…弾性板；４Ｈ…弾性板
４Ｉ…弾性板；４Ｊ…弾性板；４Ｋ…弾性板；４Ｌ…弾性板
４Ｍ…弾性板；４Ｎ…弾性板；４Ｐ…弾性板；４Ｑ…弾性板
４Ｘ…可動部；４ｘ…可動片
４Ｘａ…可動部；４Ｘｂ…可動部；４Ｘｃ…可動部；４Ｘｄ…可動部
４Ｘｅ…可動部；４Ｘｇ…可動部；４Ｘｈ…可動部；４Ｘｉ…可動部
４Ｘｊ…可動部；４Ｘｋ…可動部；４Ｘｌ…可動部；４Ｘｍ…可動部
４Ｙ…固定部
４Ｙａ…固定部；４Ｙｂ…固定部；４Ｙｃ…固定部；４Ｙｄ…固定部
４Ｙｅ…固定部；４Ｙｇ…固定部；４Ｙｈ…固定部；４Ｙｌ…固定部
４Ｙｍ…固定部
５…弾性板支持体
５Ｃ…弾性板支持体；５Ｉ…弾性板支持体；５Ｊ…弾性板支持体
５Ｋ…弾性板支持体；５Ｌ…弾性板支持体；５Ｍ…弾性板支持体
５Ｙ…保持溝
６…固定部材
７…エンドプレート
８…連結固定具
８Ｂ…連結固定具
９…電池積層体
１０…電池ブロック
１２…スペーサー
１２Ａ…スペーサー；１２Ｂ…スペーサー
１２ａ…貫通孔
１３…冷却パイプ
１３Ａ…冷却パイプ；１３Ｂ…冷却パイプ
１３Ｘ…直線部；１３Ｙ…Ｕ曲部
１３ｘ…固定部；１３ｙ…ジョイント部
１４…固定具
１４Ａ…固定具；１４Ｂ…固定具；１４Ｃ…固定具
１４Ｘ…連結部；１４Ｙ…保持部；１４Ｚ…固定片
１５…リベット
１６…ガイド凸条
１７…ガイド溝
１８…固定片
１８Ａ…固定片；１８Ｂ…固定片
１８ａ…貫通孔
１９…切断ライン
２０…金属板
２０Ａ…金属板；２０Ｂ…金属板；２０Ｃ…金属板
２０ａ…両側部；２０ｂ…橋渡部
２３…冷却プレート
２３Ａ…上面板
２４…冷媒配管
２５…冷却フィン
２９…止ネジ
３０…冷却機構
３１…コンプレッサ
３２…コンデンサ
３３…レシーバータンク
３４…膨張弁
３４Ａ…キャピラリーチューブ
３５……開閉弁
８１…電池ブロック
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
９０…車両本体
９３…モータ
９４…発電機
９５…ＤＣ／ＡＣインバータ
９６…エンジン
９７…車輪
２０１…電池セル
２０３…冷媒流路
２０４…冷却機構
２１０…電池ブロック
２３０…冷却プレート
３１０…電池ブロック
３３０…冷却プレート
３４０…熱伝導シート
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…入出力端子；ＤＡ…異常出力端子；ＤＯ…接続端子

Claims (12)

1. 複数の電池セルを積層してなる電池ブロックと、
   前記電池ブロックを構成する各電池セルと熱結合状態として、該電池セルを冷却する冷却手段と、
   弾性及び熱伝導性を有する複数の弾性板と、を備え、
   前記複数の弾性板は、前記各電池セルの第一面に対向して配置されると共に、前記冷却手段に熱結合状態に固定されており、
   さらに、前記弾性板は、弾性変形する可動部と、不動状態とした固定部とを備えており、前記固定部を前記冷却手段に熱結合状態に固定して、前記可動部を前記電池セルの第一面に対して弾性的に押圧させるようにして接触させてなる電源装置であって、
   前記弾性板が短冊状に形成されており、
   前記可動部を前記短冊状の中央に配置し、前記固定部を前記可動部の両側に配置してなることを特徴とする電源装置。
2. 複数の電池セルを積層してなる電池ブロックと、
   前記電池ブロックを構成する各電池セルと熱結合状態として、該電池セルを冷却する冷却手段と、
   弾性及び熱伝導性を有する複数の弾性板と、を備え、
   前記複数の弾性板は、前記各電池セルの第一面に対向して配置されると共に、前記冷却手段に熱結合状態に固定されており、
   さらに、前記弾性板は、弾性変形する可動部と、不動状態とした固定部とを備えており、前記固定部を前記冷却手段に熱結合状態に固定して、前記可動部を前記電池セルの第一面に対して弾性的に押圧させるようにして接触させてなる電源装置であって、
   前記弾性板が短冊状に形成されており、
   前記固定部を前記短冊状の中央に配置し、前記可動部を、前記固定部の両側に配置してなることを特徴とする電源装置。
3. 請求項１または２に記載の電源装置であって、
   前記弾性板が、前記電池セルの第一面よりも小さく形成されてなることを特徴とする電源装置。
4. 請求項１から３のいずれか一に記載の電源装置であって、
   前記複数の弾性板が、弾性板支持体を介して一体的に連結されてなる電源装置。
5. 請求項４に記載の電源装置であって、
   弾性と熱伝導性を有する金属板を加工して、前記複数の弾性板と前記弾性板支持体とを一体的に成形してなる電源装置。
6. 請求項１から５のいずれか一に記載の電源装置であって、
   前記複数の弾性板は、前記電池セルの積層方向における前記可動部の幅を、前記電池ブロックの端面側で狭くしてなることを特徴とする電源装置。
7. 請求項１から４のいずれか一に記載の電源装置であって、
   前記電池ブロックの端面側に配置される前記弾性板の熱伝導率を、前記電池ブロックの中央側に配置される前記弾性板の熱伝導率よりも低くしてなることを特徴とする電源装置。
8. 請求項１から７のいずれか一に記載の電源装置であって、
   前記冷却手段が、内部に冷媒を循環させる冷却パイプ又は冷却プレートであることを特徴とする電源装置。
9. 請求項１から７のいずれか一に記載の電源装置であって、
   前記冷却手段が前記弾性板に設けた放熱フィンで、該放熱フィンが前記電池セルの第一面と対向する面の反対側に設けられてなることを特徴とする電源装置。
10. 請求項１から９のいずれか一に記載の電源装置であって、
    前記冷却手段を前記電池ブロックの底面側に配置しており、前記電池セルの底面を前記第一面として、前記弾性板を押圧状態で接触させてなることを特徴とする電源装置。
11. 請求項１から１０のいずれか一に記載の電源装置を備える車両であって、
    前記電源装置と、該電源装置から電力供給される走行用のモータと、前記電源装置及び前記モータを搭載してなる車両本体と、前記モータで駆動されて前記車両本体を走行させる車輪とを備えることを特徴とする電源装置を備える車両。
12. 請求項１から９のいずれか一に記載の電源装置を備えてなる蓄電装置。

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