專利名稱：車輛用電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及給使車輛行駛的電機(jī)提供電力的車輛用電源裝置。
背景技術(shù)：
為了將提供給使車輛行駛的電機(jī)的電力增大，車輛用電源裝置將多個(gè)能夠充電的 電池單元串聯(lián)連接而構(gòu)成電池組，以提高電池組的輸出電壓。該電源裝置在使車輛行駛的 狀態(tài)下將電力提供給電機(jī)而放電，此外，在車輛的再生制動(dòng)中由發(fā)電機(jī)充電。電池的放電電 流限定了電機(jī)的驅(qū)動(dòng)扭矩，電池的充電電流限定了再生制動(dòng)的制動(dòng)力。因此，為了增大將車 輛加速的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)扭矩，需要增大電池的放電電流，此外，為了增大車輛的再生制動(dòng)，需 要以大電流進(jìn)行充電。因此，車輛用電源裝置的電池以大電流放電和充電。為了以大電流 對(duì)電池充放電，并提高安全性，研發(fā)了嵌入了在電池內(nèi)壓異常提高時(shí)阻斷電流的機(jī)構(gòu)，即電 流阻斷機(jī)構(gòu)(Current InterruptDevice)的電池。(參考專利文獻(xiàn)1)專利文獻(xiàn)1日本特開2006-128104號(hào)公報(bào)
以上的電池可以在內(nèi)壓異常增高的狀態(tài)下阻斷電流，從而提高安全性。但是，該電 池存在電流阻斷機(jī)構(gòu)由振動(dòng)而破損而不能用于阻斷電流的缺點(diǎn)。這是由于在車輛行駛的振 動(dòng)時(shí)電極在殼體內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，從而對(duì)電流阻斷機(jī)構(gòu)的連接部產(chǎn)生負(fù)荷。電流阻斷機(jī)構(gòu)的連接 部的連接強(qiáng)度設(shè)計(jì)為在電池內(nèi)壓異常上升的狀態(tài)下偏移而阻斷電流。當(dāng)連接部的連接強(qiáng)度 過強(qiáng)時(shí)，不能由異常上升的內(nèi)壓而偏移并阻斷電流。因此，連接部受到連接強(qiáng)度的限制，存 在容易由振動(dòng)偏移的缺點(diǎn)。特別是，搭載在車輛上的電池不可能沒有由車輛行駛導(dǎo)致的振 動(dòng)，由于該振動(dòng)電流阻斷機(jī)構(gòu)會(huì)構(gòu)成斷開狀態(tài)而阻斷電流。在行駛中車輛用電源裝置在電 池的電流阻斷機(jī)構(gòu)變成斷開狀態(tài)而阻斷電流時(shí)，電機(jī)突然停止而不能平滑地行駛。此外，如 果是電動(dòng)汽車，存在變得完全不能行駛的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
基于解決以上缺點(diǎn)的目的而研發(fā)了本發(fā)明。本發(fā)明的重要目的是提供一種內(nèi)置當(dāng) 電池內(nèi)壓異常上升時(shí)阻斷電流的電流阻斷機(jī)構(gòu)而提高電池的安全性，同時(shí)能夠有效地防止 該電流阻斷機(jī)構(gòu)由于車輛的振動(dòng)而變成斷開狀態(tài)的車輛用電源裝置。本發(fā)明的車輛用電源裝置，包括高電壓電池9，該高電壓電池9串聯(lián)或并聯(lián)連接 多個(gè)電池單元1而成，所述電池單元1在殼體20中內(nèi)置有當(dāng)電池單元1的內(nèi)壓比設(shè)定 壓力高時(shí)以使連接點(diǎn)分離的方式變形而阻斷電流的電流阻斷機(jī)構(gòu)(Current Interrupt Device) 30、40，且該電流阻斷機(jī)構(gòu)30、40連接到電極端子32上。殼體20具有外形為四邊 形的一對(duì)對(duì)置平面20A，并且在一對(duì)對(duì)置平面20A之間配置有隔著隔板IOC層疊正負(fù)電極 板IOA而構(gòu)成的電極10和電流阻斷機(jī)構(gòu)30、40。進(jìn)一步地，多個(gè)電池單元1以使對(duì)置平面 20A相互對(duì)置的姿勢(shì)層疊而構(gòu)成電池組2。電源裝置在該電池組2的兩端面上設(shè)置一對(duì)端 板4，一對(duì)端板4連接到連接件5上，由一對(duì)端板4將層疊狀態(tài)的電池單元1沿與對(duì)置平面 20A垂直的方向加壓而固定。從而構(gòu)成車輛用電源裝置。
以上的車輛用電源裝置得到了內(nèi)置有當(dāng)電池單元的內(nèi)壓異常上升時(shí)阻斷電流的 電流阻斷機(jī)構(gòu)而提高電池單元的安全性，同時(shí)能夠有效地防止該電流阻斷機(jī)構(gòu)由于車輛的 振動(dòng)而變成斷開狀態(tài)的車輛用電源裝置，實(shí)現(xiàn)了極其重大的特征。這是由于內(nèi)置有電流阻 斷機(jī)構(gòu)的電池單元的殼體具有外形構(gòu)成四邊形的一對(duì)對(duì)置平面，同時(shí)在該一對(duì)對(duì)置平面之 間配置隔著隔板層疊正負(fù)電極板而構(gòu)成的電極和電流阻斷機(jī)構(gòu)，將多個(gè)電池單元以使電池 單元的對(duì)置平面相互對(duì)置的狀態(tài)層疊而構(gòu)成電池組，在該電池組的兩端面上設(shè)置一對(duì)端 板，該一對(duì)端板連接到連接件上，并且由該端板將層疊狀態(tài)的電池單元沿與對(duì)置平面垂直 的方向加壓而固定。該電源裝置，在殼體的對(duì)置平面之間配置電極和電流阻斷機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步 地，使該電池單元構(gòu)成層疊狀態(tài)而構(gòu)成電池組，并由端板加壓該電池組的兩個(gè)端面而將殼 體的對(duì)置平面加壓而固定，從而將電極和電流阻斷機(jī)構(gòu)保持在加壓到殼體的對(duì)置平面上的 狀態(tài)。因此，電極和電流阻斷機(jī)構(gòu)不會(huì)由于振動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，防止了由于兩者相對(duì)運(yùn)動(dòng)而使連接 部脫落構(gòu)成斷開狀態(tài)。在本發(fā)明的車輛用電源裝置中，電流阻斷機(jī)構(gòu)30、40包括在電池單元1的內(nèi)壓作 用下變形的變形金屬板33和電連接該變形金屬板33的局部的連接金屬34，當(dāng)電池單元1 的內(nèi)壓比設(shè)定壓力高時(shí)，變形金屬板33在壓力作用下變形，從所述連接金屬34分離而阻斷 電流。以上的車輛用電源裝置的電流阻斷機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且在 電池單元的內(nèi)壓上升 到設(shè)定壓力時(shí)能夠確實(shí)地阻斷電流。在本發(fā)明的車輛用電源裝置中，變形金屬板33是加工彎曲為拱形的膜片35，膜片 35的頂端部分焊接到連接金屬34上而電連接。以上的車輛用電源裝置通過在電池單元的內(nèi)壓下使拱形的膜片變形而阻斷電流， 具有能夠在內(nèi)壓異常上升時(shí)確實(shí)地阻斷電流而保持在阻斷狀態(tài)的特征。在本發(fā)明的車輛用電源裝置中，膜片35連接到電極端子32上，連接金屬34連接 到與電極板IOA連接的電極片31上。以上的電源裝置通過將收納在殼體中的電池單元由一對(duì)對(duì)置平面夾著而不能活 動(dòng)地保持，具有確實(shí)地防止膜片從連接端子脫落的特征。這是由于通過由電極端子保持膜 片，由殼體的對(duì)置平面夾著電極而保持，能夠防止膜片和連接到電極片的連接金屬的相對(duì) 運(yùn)動(dòng)。在本發(fā)明的車輛用電源裝置中，電極10使正負(fù)電極板IOA夾持隔板IOC卷繞為由 層疊狀態(tài)的平面部IOX和U形彎曲部IOY構(gòu)成的渦旋狀，平面部IOX與殼體20的對(duì)置平面 20A平行地收納在殼體20中。以上的車輛用電源裝置卷繞成渦旋狀而高效地制造電極，并且在殼體的對(duì)置平面 上，將電極的平面部沿層疊方向加壓而可以將其不能運(yùn)動(dòng)地保持。因此，可以確實(shí)地防止電 流阻斷機(jī)構(gòu)的連接部由于車輛的振動(dòng)而分離。在本發(fā)明的車輛用電源裝置中，殼體20是金屬殼體20X，在殼體20的內(nèi)面和電流 阻斷機(jī)構(gòu)30、40的導(dǎo)電部38、48之間設(shè)置絕緣材料39、49。在本發(fā)明的車輛用電源裝置中，在殼體20的內(nèi)面和電極10的導(dǎo)電部之間設(shè)置絕 緣材料29。在本發(fā)明的車輛用電源裝置中，可以在殼體20的內(nèi)面上設(shè)置絕緣層。
該電源裝置將殼體的對(duì)置平面保持在加壓狀態(tài)，將電極和電流阻斷機(jī)構(gòu)保持為不 能運(yùn)動(dòng)，并且可以防止殼體與電流阻斷機(jī)構(gòu)和電極電接觸。因此，將殼體的對(duì)置平面固定為 加壓狀態(tài)，可以防止電池單元的內(nèi)部短路等危害。在本發(fā)明的車輛用電源裝置中，電池單元1將電流阻斷機(jī)構(gòu)30、40收納在殼體20 的上部，連接件5連接到端板4的上部和下部，由連接件5將一對(duì)端板4的上部向相互接近 的方向牽引，從而將電池單元1的上部固定為加壓狀態(tài)。以上的車輛用電源裝置通過上部的連接件，由端板將內(nèi)置有電流阻斷機(jī)構(gòu)的殼體 的上部保持在加壓狀態(tài)，進(jìn)一步地，通過下部的連接件，將內(nèi)置有電極的殼體的下部保持在 加壓狀態(tài)，從而可以將電流阻斷機(jī)構(gòu)和電極都保持在殼體內(nèi)而不能運(yùn)動(dòng)。因此，具有能夠更 確實(shí)地防止電流阻斷機(jī)構(gòu)的連接部由于車輛的振動(dòng)而脫落的特征。在本發(fā)明的車輛用電源裝置中，電流阻斷機(jī)構(gòu)30、40連接在與電極10連接的電極 片31和電極端子32之間。以上的車輛用電源裝置通過由殼體的對(duì)置平面加壓電極和電流阻斷機(jī)構(gòu)而將其 確實(shí)地保持，可以防止電極片由于振動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。因此，能夠有效地防止連接在電極片上的電 流阻斷機(jī)構(gòu)的連接部由于振動(dòng)而脫落。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的車輛用電源裝置的立體圖。圖2是示出在圖1中示出的車輛用電源裝置的高電壓電池的排列的立體圖。圖3是在圖2中示出的高電壓電池的立體圖。圖4是在圖3中示出的高電壓電池的分解立體圖。圖5是在圖3中示出的高電壓電池的側(cè)視圖。圖6是電池單元的立體圖。圖7是在圖6中示出的電池單元的垂直縱向截面圖。圖8是在圖6中示出的電池單元的垂直橫向截面圖。圖9是示出電流阻斷機(jī)構(gòu)的一個(gè)例子的簡(jiǎn)要截面圖。圖10是示出在圖9中示出的電流阻斷機(jī)構(gòu)阻斷電流的狀態(tài)的截面圖。圖11是示出電流阻斷機(jī)構(gòu)的另一例子的簡(jiǎn)要截面圖。符號(hào)說明1...電池單元2···電池組3...固定部件4···端板4A··.加強(qiáng)肋4a···內(nèi)螺紋孔5···連接件5A···彎曲部6···止動(dòng)螺釘9···高電壓電池10...電極 10A...電極板 10C...隔板 10X...平面部 10Y. . . U形彎曲部11···安全閥12···開口部
13...輸出端子14...絕緣材料15···間隔件 15A...送風(fēng)槽
16...送風(fēng)管道18...抽氣管道20...殼體 20A...對(duì)置平面 20X...金屬殼體21...外裝罐22···封口板28···絕緣層29...絕緣材料30...電流阻斷機(jī)構(gòu)31···電極片32···電極端子33...變形金屬板34...連接金屬35···膜片36···內(nèi)殼體38···導(dǎo)電部39...絕緣材料40...電流阻斷機(jī)構(gòu)46···內(nèi)殼體47...密封板47A...階梯面48···導(dǎo)電部49...絕緣材料
具體實(shí)施例方式下面，基于

本發(fā)明的實(shí)施例。其中，在下面示出的實(shí)施例示例了用于將 本發(fā)明的技術(shù)思想具體化的車輛用電源裝置，本發(fā)明的車輛用電源裝置不限定為以下實(shí)施 例。進(jìn)一步地，本說明書決不是將在權(quán)利要求的范圍內(nèi)示出的部件限定為實(shí)施例的部件。
本發(fā)明的車輛用電源裝置主要搭載于混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車等電動(dòng)車輛中，給 車輛的行駛電機(jī)提供電力，適用于使車輛行駛的電源裝置。圖1至圖6的車輛用電源裝置包括將多個(gè)能夠充電的電池單元1串聯(lián)連接而提高 輸出電壓的高電壓電池9。圖1和圖2的電源裝置包括四組高電壓電池9。高電壓電池9 優(yōu)選地串聯(lián)連接所有的電池單元1而提高輸出電壓。其中，高電壓電池也可以并聯(lián)連接多 個(gè)電池單元，再將其串聯(lián)連接。能夠充電的電池單元1是鋰離子電池。其中，電池單元可以使用鎳氫電池和鎳鎘 電池等能夠充電的所有電池。電池單元1如圖7和圖8所示是將隔著隔板IOC層疊正負(fù)電 極板IOA而構(gòu)成的電極10收納在殼體20中并填充電解液的電池單元。進(jìn)一步地，電池單 元1在殼體20中內(nèi)置有電流阻斷機(jī)構(gòu)30 (Current Interrupt Device)。電流阻斷機(jī)構(gòu)30在電池單元1的內(nèi)壓高于設(shè)定壓力時(shí)以分離連接點(diǎn)的方式變形而阻斷電流。圖9和圖10 是示出電流阻斷機(jī)構(gòu)30的具體例子的簡(jiǎn)要截面圖。在這些圖中的電池單元1中，在連接到 電極10上的電極片31和固定在封口板22上的電極端子32之間連接電流阻斷機(jī)構(gòu)30。接 通狀態(tài)的電流阻斷機(jī)構(gòu)30將電極片31連接到電極端子32上。當(dāng)電流阻斷機(jī)構(gòu)30變成斷 開狀態(tài)時(shí)，構(gòu)成電極片31不連接到電極端子32上的狀態(tài)，從而將電池單元1的電流阻斷。圖9示出電流阻斷機(jī)構(gòu)30沒有阻斷電流的狀態(tài)，圖10示出阻斷電流的狀態(tài)。在 這些圖中示出的電流阻斷機(jī)構(gòu)30包括由電池單元1的內(nèi)壓而變形的變形金屬板33，和焊接 變形金屬板33的局部而形成電連接的連接金屬34。該電流阻斷機(jī)構(gòu)30在電池單元1的內(nèi) 壓比設(shè)定壓力高時(shí)，如圖9至圖10所示，通過壓力使變形金屬板33變形，從而將變形金屬 板33從連接金屬34分離而阻斷電流。圖中的電流阻斷機(jī)構(gòu)30的變形金屬板33是加工為彎曲成拱形的膜片35。該膜片 35的外周部連接到固定在封口板22上的電極端子32的下端上，其頂端部分焊接到連接金 屬34上而電連接。連接金屬34連接到電極片31上。該電流阻斷機(jī)構(gòu)30在膜片35連接 到連接金屬34上的狀態(tài)下構(gòu)成接通狀態(tài)。進(jìn)一步地，圖中的電流阻斷機(jī)構(gòu)30將膜片35和 連接金屬34收納在由塑料等絕緣材料構(gòu)成的內(nèi)殼體36中。在圖9和圖10中，內(nèi)殼體36將膜片35的下表面連通到電池單元1的內(nèi)部，并氣 密性地密封膜片35的上表面。電池單元1的內(nèi)壓不作用于氣密性地密封的膜片35的上表 面。該結(jié)構(gòu)的電流阻斷機(jī)構(gòu)30，使電池單元1的內(nèi)壓作 用于膜片35的下表面上，由內(nèi)壓將 膜片35向上壓。膜片35的向上的壓力與電池單元1的內(nèi)壓成比例地變大。因此，當(dāng)電池 單元1的內(nèi)壓上升時(shí)，膜片35被向上方加壓，從圖9中示出的狀態(tài)變形為圖10中示出的狀 態(tài)。變形為圖10的狀態(tài)的膜片35從連接金屬34分離而阻斷電池單元1的電流。變形為 圖10中示出的狀態(tài)的膜片35保持在該形狀，保持為阻斷電流的狀態(tài)，即斷開狀態(tài)，不恢復(fù) 到接通狀態(tài)。因此，電流阻斷機(jī)構(gòu)30在電池單元1的內(nèi)壓變得比設(shè)定壓力高時(shí)阻斷電流， 之后保持在阻斷電流的狀態(tài)。如圖11的截面圖所示，在電流阻斷機(jī)構(gòu)40中，將作為變形金屬板33的膜片35氣 密性地固定在密封板47的下表面上，從而能夠密封膜片35的上表面。該結(jié)構(gòu)的電流阻斷 機(jī)構(gòu)40將密封板47和膜片35構(gòu)成為圓盤狀，將兩者的外周邊緣焊接而氣密性地固定，或 者進(jìn)行壓接加工而氣密性地固定。圖中的密封板47設(shè)有外周邊緣朝向膜片35突出的階梯 面47A，在該階梯面47A上固定膜片35的外周邊緣。膜片35的突出部焊接連接在連接金屬 34上。該電流阻斷機(jī)構(gòu)40在電池單元1的內(nèi)壓比設(shè)定壓力低的狀態(tài)下使膜片35連接到連 接金屬34上，構(gòu)成接通狀態(tài)，即能夠使電池電流流動(dòng)的狀態(tài)。在電池單元1的內(nèi)壓異常上 升而變得高于設(shè)定壓力時(shí)，膜片35變形到點(diǎn)劃線的位置上，從連接金屬34分離而構(gòu)成阻斷 電流的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，膜片35保持在向上方彎曲的狀態(tài)。如圖11所示，膜片35的一 個(gè)表面由密封板47氣密性地密封的電流阻斷機(jī)構(gòu)40不需要由內(nèi)殼體46氣密性地密封膜 片35的上表面，能夠使內(nèi)殼體46的結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單。電流阻斷機(jī)構(gòu)30、40連接在固定于電池單元1的封口板22上的電極端子32和內(nèi) 置在殼體20中的電極10之間。因此，電流阻斷機(jī)構(gòu)30、40和電極10由于振動(dòng)等而在殼體 20內(nèi)部活動(dòng)時(shí)，在變形金屬板33的膜片35和連接金屬34的連接部上作用不當(dāng)?shù)牧?，從?發(fā)生該部分焊接脫落的危害。
為了防止該損害，如圖6和圖8所示，電池單元1的殼體20構(gòu)成為具有外形為四 邊形的一對(duì)對(duì)置平面20A的形狀，在一對(duì)對(duì)置平面20A之間，收納電池單元1和電流阻斷機(jī) 構(gòu)30而構(gòu)成方形的電池單元1。進(jìn)一步地，將該多個(gè)電池單元1以使對(duì)置平面20A相互對(duì) 置的狀態(tài)層疊而構(gòu)成電池組2，并由端板5將電池組2的兩端面固定至加壓狀態(tài)。在該狀態(tài) 下固定的電池單元1可沿使一對(duì)對(duì)置平面20A相互接近的方向加壓，從而被保持為不會(huì)使 內(nèi)置的電極10和電流阻斷機(jī)構(gòu)30振動(dòng)。電池單元1的殼體20通過金屬制造或由硬質(zhì)塑料成型而制造。金屬制的殼體20 由鋁、鋁合金、鐵或鐵合金制造。在該金屬殼體20X中，將變形金屬板壓制加工為底部密封 的筒狀而制造外裝罐21，該外裝罐21的開口部由封口板22氣密性地密封而制造。封口板 22由激光焊接等方法固定在外裝罐21上。外裝罐21被加工為在兩側(cè)具有四邊形的對(duì)置平 面20A的四邊形筒狀，或者被加工制造為將對(duì)置平面的兩側(cè)由U形曲面連接的筒狀。金屬 制的封口板22固定為在絕緣的狀態(tài)下氣密性地貫通正負(fù)電極端子32。電池單元1的殼體20通過使厚度(D)/橫向?qū)挾?W)的比率變小，由兩側(cè)的對(duì)置 平面20A對(duì)收納在內(nèi)部中的電極10和電流阻斷機(jī)構(gòu)30加壓，而能夠更難活動(dòng)地保持。因 此，殼體20的厚度(D)/橫向?qū)挾?W)比率例如為1/2以下，優(yōu)選地為1/3以下，更優(yōu)選地 為1/4以下。但是，當(dāng)殼體20的厚度(D)/橫向?qū)挾?W)比率過小時(shí)，殼體20變薄，容積效 率變差，所以厚度(D)/橫向?qū)挾?W)的比率例如在1/50以上，優(yōu)選地在1/40以上，更優(yōu)選 地在1/30以上。如圖7至圖11所示，金屬殼體20X構(gòu)造為在其內(nèi)面和電流阻斷機(jī)構(gòu)30、40的導(dǎo)電 部38、48之間設(shè)置絕緣材料39、49，從而金屬殼體20X不與電流阻斷機(jī)構(gòu)30、40的導(dǎo)電部 38,48接觸。圖中的電池單元1將電流阻斷機(jī)構(gòu)30、40收納在由絕緣材料的塑料構(gòu)成的內(nèi) 殼體36、46中，將內(nèi)殼體36、46作為絕緣材料39、49，使電流阻斷機(jī)構(gòu)30、40的導(dǎo)電部38、 48與金屬殼體20X絕緣。此外，金屬殼體20X構(gòu)成為在內(nèi)面和電極10的導(dǎo)電部之間設(shè)置絕 緣材料29，從而使作為電極10的導(dǎo)電部的電極板IOA不與金屬殼體20X接觸。電極10的 絕緣材料29可以為層疊在電極10上的隔板10C，或者由層疊或涂布在殼體20的內(nèi)面上的 絕緣層28實(shí)現(xiàn)。如圖8所示，電極10通過夾持隔板IOC地將正負(fù)電極板IOA卷繞為渦旋狀，并從 兩個(gè)表面將其壓制為平面狀而制造。該電極10構(gòu)造為將層疊狀態(tài)的平面部IOX的兩側(cè)由U 形彎曲部IOY連接而卷繞為渦旋狀。使平面部IOX與殼體20的對(duì)置平面20A平行地將該 電極10插入殼體20中。該電極10在收納在殼體20中的狀態(tài)下，由渦旋狀卷繞而恢復(fù)到 原始形狀的力壓在殼體20的對(duì)置平面20A上。因此，該電極10可以由恢復(fù)力將平面部IOX 壓在殼體20的對(duì)置平面20A的內(nèi)面上。因此，通過加壓殼體20的對(duì)置平面20A而保持電 極10的結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)一步地使電極10不活動(dòng)地收納在殼體20中。但是，本發(fā)明的電源裝 置不限定為將電池單元的電極卷繞為渦旋狀的結(jié)構(gòu)。因?yàn)殡姌O也可以是隔著隔板將截?cái)酁?對(duì)置平面的四邊形的多個(gè)正負(fù)電極板層疊而收納在殼體中的結(jié)構(gòu)。在電極板與對(duì)置平面平 行的狀態(tài)下，將該電極收納在殼體中。電極10將電極片31連接在正負(fù)電極板IOA上。電極片31連接在正負(fù)電極端子 32上。在圖7中的電池單元1中，將一個(gè)電極片31連接在電流阻斷機(jī)構(gòu)30上，通過電流 阻斷機(jī)構(gòu)30連接到電極端子32上。進(jìn)一步地，如圖6所示，正負(fù)電極端子32在封口板22的上表面上連接到正負(fù)輸出端子13上。在封口板22的上表面的兩端部上通過絕緣材料14 固定正負(fù)輸出端子13。因此，正負(fù)輸出端子13分別連接到內(nèi)置的正負(fù)電極板IOA上。進(jìn)一步地，密封外裝罐21開口部的封口板22設(shè)有安全閥11的開口部12。安全閥 11在殼體20的內(nèi)壓變得比設(shè)定值高時(shí)開閥，防止殼體20破損。在該電池單元1中，電池 的內(nèi)壓上升而使安全閥11開閥的開閥壓比電流阻斷機(jī)構(gòu)30阻斷電流的電流阻斷壓更大。 艮口，電池單元1的內(nèi)壓上升而比電流阻斷壓大時(shí)，電流阻斷機(jī)構(gòu)30的變形金屬板33由電池 的內(nèi)壓變形而從連接金屬34分離，阻斷電池單元1的電流。在這種狀態(tài)下，電池單元1的 電流被阻斷，從而確保了安全性。進(jìn)一步地，當(dāng)電池內(nèi)壓從電流阻斷機(jī)構(gòu)30阻斷電流的狀 態(tài)上升到比安全閥11的開閥壓大時(shí)，使安全閥11開閥。當(dāng)安全閥11開閥時(shí)，內(nèi)部的氣體 從封口板22的開口部12排出到外部。圖中的電池單元1在封口板22上設(shè)置安全閥11的 開口部12。該外裝罐21可以從開閥的安全閥11的開口部12排出氣體。這是由于在殼體 20內(nèi)部聚集了氣體。電池單元也可以在外裝罐的底部或側(cè)部上設(shè)置安全閥的開口部。但 是，該電池單元在安全閥開口時(shí)排出電解液。電解液是導(dǎo)電性液體，在其被排出時(shí)，會(huì)使接 觸部短路。在殼體20的封口板22上設(shè)置安全閥11的電池單元1能夠從開口的安全閥11 排出氣體而降低內(nèi)壓。因此，當(dāng)安全閥11開口時(shí)，能夠限制電解液的排出，減少由電解液造 成的危害。為了將從安全閥11排出的氣體排出到外部，圖1的電源裝置在車輛用電源裝置上 設(shè)置抽氣管道18。該抽氣管道18的下方的開口部連接到安全閥11的開口部12上，將從安 全閥11排出的氣體排出到外部。該結(jié)構(gòu)可以將安全閥11開閥而從電池單元1排出的氣體 快速地排出到外部。在使對(duì)置平面20A相互對(duì)置的狀態(tài)下層疊多個(gè)電池單元1而構(gòu)成電池組2。層疊 的電池單元1通過由連接件(未圖示)連接相鄰的輸出端子13而相互串聯(lián)連接。進(jìn)一步 地，在各電池單元1的輸出端子13上連接導(dǎo)線(未圖示)。該導(dǎo)線連接到安裝有檢測(cè)電池 單元1的電壓的保護(hù)電路的電路基板(未圖示)上。雖然沒有圖示，但是在圖1和圖2中， 電路基板配置在車輛用電源裝置的上方。在電池單元1之間夾著間隔件15。間隔件15將相鄰的電池單元1的外裝罐21絕 緣，同時(shí)在電池單元1之間，設(shè)置冷卻電池單元1的送風(fēng)管道16。因此，間隔件15通過由塑 料等絕緣材料成形而制造。間隔件15在兩個(gè)表面上設(shè)置送風(fēng)槽15A，在電池單元1之間設(shè) 置送風(fēng)管道16。間隔件15沿水平方向設(shè)有送風(fēng)槽15A，即設(shè)置的送風(fēng)槽15A連接到電池單 元1的兩側(cè)。由該間隔件15設(shè)置的送風(fēng)管道16沿水平方向送風(fēng)，從而冷卻電池單元1。隔著間隔件15層疊的電池單元1由固定部件3固定在固定位置上。固定部件3 包括配置在層疊的電池單元1的兩個(gè)端面上的一對(duì)端板4和通過將端部連接到該端板4上 而將層疊狀態(tài)的電池單元1固定為加壓狀態(tài)的連接件5。配置在電池組2的兩個(gè)端面上的 一對(duì)端板4由連接件5連接，將層疊狀態(tài)的電池單元1沿與對(duì)置平面20A垂直的方向加壓 固定。端板4由鋁或其合金等金屬形成，或者由硬質(zhì)塑料成形而制造。圖3和圖4中的 端板4 一體化成形地設(shè)置有在外側(cè)面上縱橫延伸的加強(qiáng)肋4A。該端板4可以由加強(qiáng)肋4A 增強(qiáng)彎曲強(qiáng)度。彎曲強(qiáng)度優(yōu)良的端板4能夠有效地阻止方形電池的中央部分的膨脹。這是 由于只要由連接件5連接的端板4不變形，方形電池的中央部分就不會(huì)膨脹。為了使端板4大面積地夾持方形電池，而將其外形構(gòu)成為與電池單元1的方形電池相同的四邊形。四邊 形的端板4與方形電池的大小相同，或者比方形電池稍大。進(jìn)一步地，圖中的端板4在與電 池單元1相對(duì)的表面上設(shè)置送風(fēng)槽，在與方形電池之間設(shè)置送風(fēng)管道16。但是，端板的與 電池單元相對(duì)的表面還可以構(gòu)成為平面狀，從而與方形電池或間隔件以表面接觸的狀態(tài)接 觸。塑料制造的端板4直接層疊到方形電池上，金屬制造的端板隔著層疊材料層疊到方形 電池上。連接件5的端部連接在端板4上。連接件5通過止動(dòng)螺釘6連接到端板4上，或 者端部向內(nèi)側(cè)彎曲而連接到端板上，或者在連接件的端部上擰入螺母，或者通過壓接將連 接件的端部連接到端板上。由止動(dòng)螺釘6連接連接件5的端板4設(shè)有擰入止動(dòng)螺釘6的內(nèi) 螺紋孔4a。內(nèi)螺紋孔4a設(shè)置在端板4的外側(cè)表面上，通過擰入貫通連接件5的彎曲部5A 的止動(dòng)螺釘6而連接連接件5。圖3和圖4中的高電壓電池9將沿作為方形電池的電池單元1的上端部配 置的第 一連接件5，和沿方形電池的下端部配置的第二連接件5連接到端板4上。該高電壓電池9 在端板4的上端和下端的外側(cè)表面的兩側(cè)部上設(shè)置內(nèi)螺紋孔4a。在該高電壓電池9中，方 形電池單元1上下由連接件5固定。由止動(dòng)螺釘6固定連接件5的端部的端板4將內(nèi)螺紋 孔4a設(shè)置在連接件5的連接位置上。連接件5通過將規(guī)定厚度的金屬板加工為規(guī)定寬度而制造。連接件5將端部連接 到端板4上，連接一對(duì)端板4，在它們之間將電池單元1保持為壓縮狀態(tài)。連接件5以規(guī)定 的尺寸固定一對(duì)端板4，將它們之間層疊的電池單元1固定為規(guī)定的壓縮狀態(tài)。若在電池單 元1的膨脹壓力下連接件5伸展，則不能阻止電池單元1的膨脹。因此，連接件5通過將具 有在電池單元1的膨脹壓力下不伸展的強(qiáng)度的金屬板例如SUS304等不銹鋼板或鋼板等金 屬板加工為具有足夠強(qiáng)度的寬度和厚度而制造。進(jìn)一步地，關(guān)于連接件，也可以將金屬板加 工為槽形。由于該形狀的連接件能夠增強(qiáng)彎曲強(qiáng)度，所以具有可以將寬度變窄，并且能夠?qū)?層疊的方形電池緊密地固定為規(guī)定的壓縮狀態(tài)的特點(diǎn)。連接件5在端部上設(shè)有彎曲部5A，將彎曲部5A連接到端板4上。彎曲部5A設(shè)有 止動(dòng)螺釘6的貫通孔，通過插入其中的止動(dòng)螺釘6固定到端板4上。雖然在圖中沒示出，但是也可以將連接件的中間折疊地彎曲，將折疊的部分接觸 連接到一個(gè)端板的外側(cè)表面上，將其兩端連接到另一個(gè)端板上。該連接件也可以將中間折 疊的部分緊密地連接到一個(gè)端板上。進(jìn)一步地，連接件也可以與端板一體化構(gòu)造地固定。該 連接件可以最牢固地連接到一個(gè)端板上。以上的車輛用電源裝置通過以下的步驟組裝。圖3至圖5的高電壓電池9通過以下的步驟組裝。[電池組的壓縮步驟]在作為方形電池的電池單元1之間配置間隔件15，層疊間隔件15和電池單元1而 構(gòu)成電池組2，在電池組2的兩側(cè)上配置端板4。在此狀態(tài)下，由夾具加壓兩側(cè)的端板4，壓 縮到端板4的間隔成為規(guī)定的尺寸，并且保持該狀態(tài)。[連接件的連接步驟]將電池組2保持在壓縮狀態(tài)，將連接件5的兩端固定到端板4上。圖中的連接件 5在兩端設(shè)有具有貫通孔的彎曲部5A。該連接件5通過將貫通插入彎曲部5A的貫通孔中的止動(dòng)螺釘6擰入端板4的內(nèi)螺紋孔4a中，而固定到端板4上。[從夾具移除的步驟]在將所有的連接件5固定到端板4上之后，從夾具移除。在以上步驟中，層疊的作為方形電池的電池單元1由一對(duì)端板4保持為壓縮狀態(tài)。 因此，即使電池單元1在過充電等情況下想要膨脹，兩端板4之間的間隔也不會(huì)變化，由端 板4阻止了電池單元1的膨脹。該高電壓電池9通過將連接件5的兩端由止動(dòng)螺釘6固定 到端板4上，而將連接件5牢固地固定到端板4上，從而可以由連接件5將端板4保持為規(guī) 定的尺寸。進(jìn)一步地，在該狀態(tài)下，電極10和電流阻斷機(jī)構(gòu)30被保持在由殼體20的對(duì)置 平面20A擠壓的狀態(tài)。因此，電極10和電流阻斷機(jī)構(gòu)30不會(huì)由于振動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，防止了由于 兩者相對(duì)運(yùn)動(dòng)而使 連接部脫落構(gòu)成斷開狀態(tài)。
權(quán)利要求
一種車輛用電源裝置，包括高電壓電池(9)，該高電壓電池(9)串聯(lián)或并聯(lián)連接多個(gè)電池單元(1)而成，所述電池單元(1)在殼體(20)中內(nèi)置有當(dāng)電池單元(1)的內(nèi)壓比設(shè)定壓力高時(shí)以使連接點(diǎn)分離的方式變形而阻斷電流的電流阻斷機(jī)構(gòu)(30、40)，且該電流阻斷機(jī)構(gòu)(30、40)連接到電極端子(32)上，所述車輛用電源裝置的特征在于，所述殼體(20)具有外形為四邊形的一對(duì)對(duì)置平面(20A)，并且在所述一對(duì)對(duì)置平面(20A)之間配置有隔著隔板(10C)層疊正負(fù)電極板(10A)而構(gòu)成的電極(10)和所述電流阻斷機(jī)構(gòu)(30、40)，所述多個(gè)電池單元(1)以使對(duì)置平面(20A)相互對(duì)置的姿勢(shì)層疊而構(gòu)成電池組(2)，在該電池組(2)的兩端面上設(shè)置一對(duì)端板(4)，一對(duì)端板(4)連接到連接件(5)上，由一對(duì)端板(4)將層疊狀態(tài)的電池單元(1)沿與對(duì)置平面(20A)垂直的方向加壓而固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛用電源裝置，其特征在于，所述電流阻斷機(jī)構(gòu)(30、40)包括在電池單元(1)的內(nèi)壓作用下變形的變形金屬板(33) 和電連接該變形金屬板(33)的局部的連接金屬(34)，當(dāng)電池單元(1)的內(nèi)壓比設(shè)定壓力高 時(shí)，變形金屬板(33)在壓力作用下變形，從所述連接金屬(34)分離而阻斷電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛用電源裝置，其特征在于，所述變形金屬板(33)是加工彎曲為拱形的膜片(35)，膜片(35)的頂端部分焊接到連 接金屬(34)上而電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車輛用電源裝置，其特征在于，所述膜片(35)連接到電極端子(32)上，所述連接金屬(34)連接到與電極板(10A)連 接的電極片(31)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛用電源裝置，其特征在于，所述電極(10)使正負(fù)電極板(10A)夾持隔板(10C)卷繞為由層疊狀態(tài)的平面部(10X) 和U形彎曲部(10Y)構(gòu)成的渦旋狀，平面部(10X)與殼體(20)的對(duì)置平面(20A)平行地收 納在殼體(20)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛用電源裝置，其特征在于，所述殼體(20)是金屬殼體(20X)，在殼體(20)的內(nèi)面和所述電流阻斷機(jī)構(gòu)(30、40)的 導(dǎo)電部(38,48)之間設(shè)置絕緣材料(39,49)
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛用電源裝置，其特征在于，在所述殼體(20)的內(nèi)面和所述電極(10)的導(dǎo)電部之間設(shè)置絕緣材料(29)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛用電源裝置，其特征在于，所述電池單元(1)將所述電流阻斷機(jī)構(gòu)(30、40)收納在殼體(20)的上部，所述連接件 (5)連接到端板(4)的上部和下部，由連接件(5)將一對(duì)端板(4)的上部向相互接近的方向 牽引，從而將電池單元(1)的上部固定為加壓狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛用電源裝置，其特征在于，所述電流阻斷機(jī)構(gòu)(30、40)連接在與所述電極(10)連接的電極片(31)和所述電極端 子(32)之間。
全文摘要
一種車輛用電源裝置，包括將在殼體(20)中內(nèi)置有當(dāng)內(nèi)壓比設(shè)定壓力高時(shí)阻斷電流的電流阻斷機(jī)構(gòu)(30)的多個(gè)電池單元(1)連接而構(gòu)成的高電壓電池(9)。殼體(20)具有外形構(gòu)成四邊形的一對(duì)對(duì)置平面(20A)，同時(shí)在一對(duì)對(duì)置平面(20A)之間配置隔著隔板(10C)層疊正負(fù)電極板(10A)而構(gòu)成的電極(10)和電流阻斷機(jī)構(gòu)(30)。將多個(gè)電池單元(1)以使對(duì)置平面(20A)相互對(duì)置的姿勢(shì)層疊而構(gòu)成電池組(2)。電源裝置在電池組(2)的兩端面上設(shè)置一對(duì)端板(4)，一對(duì)端板(4)連接到連接件(5)上，并且由一對(duì)端板(4)將層疊狀態(tài)的電池單元(1)沿與對(duì)置平面(20A)垂直的方向加壓而固定。
文檔編號(hào)H01M10/00GK101834303SQ20091100023
公開日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2009年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月27日
發(fā)明者岡田涉 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社