(57)【要約】【課題】  本発明は、組電池の電池パックにおいて、組電池の電池パック内の単電池相互間の温度のバラツキが軽減された電池パックを提供することを目的とする。【解決手段】  複数の単電池１０を鉛直方向に積層してなる組電池１と、前記組電池を収納するケース２と、ケース２の上部に設けられる蓋部材５と、ケース２の下部に設けられる底部材６と、単電池１０を置載し、各単電池１０の間に設けられるトレイ１ａと、蓋部材５と積層された最上部の単電池１０との間、及び底部材６と積層された最下部の単電池１０との間に設けられるトレイ１ｂと、単電池１０を並列もしくは直列に接続し、ケース２の外部と接続する組電池１の正極端子４ａ及び負極端子４ｂと、組電池を押圧し、予め設定される圧力位置で蓋部材５をケース２に固定する固定する固定手段２ａとを備える。【選択図】  図１
2006339032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電要素をラミネートフィルムで封止して扁平状に形成された複数の単電池と、
前記単電池をその厚さ方向に積層して収納し、少なくとも一端に開口部を有するケースと、
前記ケースの開口部に固定され、積層された前記単電池をその積層方向に押圧する蓋部材と、
積層された前記単電池の前記ケースの開口部と反対側の端に位置する前記単電池と前記ケースとの間に設けられた底部材と、
前記単電池の間に設けられ、且つ、前記ケースと接触する第１のトレイと、
前記蓋部材と前記単電池との間設けられ、且つ、前記ケースと接触する第２のトレイと、
前記底部材と前記単電池の間に設けられ、且つ、前記ケースと接触する第３のトレイとを備え、
前記蓋部材及び前記底部材は、前記第１のトレイ、前記第２のトレイ及び前記第３のトレイのいずれよりも小さい熱伝導率を有する材料で構成した
ことを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記第１のトレイは、前記第２のトレイ及び前記第３のトレイのいずれの熱伝導率より大きい熱伝導率を有する材料で構成したことを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
前記第１のトレイは、前記第２のトレイ及び前記第３のトレイのいずれの熱抵抗値よりも小さい熱抵抗値を有するように、前記トレイの厚さ、または厚さの断面形状を変えるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の電池パック。
【請求項４】
前記ケースの側壁または底部にネジ穴を設けたことを特徴とする請求項1に記載の電池パック。
【請求項５】
前記第１のトレイ乃至前記第３のトレイは、少なくとも前記単電池の置載位置を案内し、及び前記ケースの対向する内側壁面に圧接する接触部位を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
【請求項６】
前記第１のトレイ乃至前記第３のトレイの前記ケースとの接触部位は、前記ケースの内側壁面と線接触もしくは面接触する複数の薄板ばねで成形され、前記ケースの開口部側に曲げて圧接するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の電池パック。
【請求項７】
前記第１のトレイ乃至前記第３のトレイの接触部位は、前記ケースの内側壁面と線接触もしくは面接触する複数の薄板ばねで成形され、前記ケース内側壁面に圧接するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の電池パック。
【請求項８】
前記第１のトレイ乃至前記第３のトレイの接触部位は、前記単電池を積層方向と直交する方向において、異なる方向に曲げた複数の薄板ばねで構成したことを特徴とする請求項５に記載の電池パック。
【請求項９】
前記第１のトレイ乃至前記第３のトレイの接触部位には、積層位置が少なくとも一方向で嵌合する嵌合部位を備えたことを特徴とする請求項５に記載の電池パック。
【請求項１０】
前記第１のトレイ乃至前記第３トレイは、前記単電池を積層する厚さ方向に湾曲させた、曲面形状で成形されたことを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラミネートフィルムで外装された単電池を複数積層してなる組電池の電池パックに係り、特に、電池パック内の単電池相互間の温度のバラツキを軽減した組電池の電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電池パックは、１つの単電池からなり、小容量で、振動や衝撃の少ない用途に限定して使用されることが多かった。近年、携帯型のコードレス機器、自動車などを対象として、複数の単電池からなる軽量小型、且つ、大容量のリチウム電池などの組電池が開発されている。
【０００３】
このような大容量のリチウム電池などの組電池においては、薄い扁平状の単電池を複数積層して、所定の出力が得られるように構成されている。
【０００４】
この組電池においては、充放電時の単電池内部でのジュール熱及び化学反応熱によって温度変化が生じ、過放電電位や過充電電位が変わることが知られている。
【０００５】
また、こうした単電池を複数使用してなる組電池の場合、各単電池が異なった温度状態にあると、夫々が異なった過放電電位及び過充電電位を有することになる。
【０００６】
その結果、充電時には過充電電位が低い単電池１０によって充電量が制限され、これよりも高い単電池１０には十分な容量の電力を蓄えることができなくなる。また、放電時には、過放電電位が高い単電池１０によって放電量が制限され、これよりも過放電電位が低い単電池１０に出力されない電力が残存したままになってしまう。
【０００７】
したがって、組電池の電力備蓄量の絶対量が低下するだけでなく、組電池に備蓄された電力量のすべてを有効に取り出すことも出来なくなる。
【０００８】
そのため、従来の組電池においては、正極端子及び負極端子を、封止された前記外周縁部から少なくとも３方向へ導出させ、発熱が生じる端子を分散させて当該単電池内部における温度ムラを防止するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−４７２３９号公報（図１、第１頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特開２００４−４７２３９号公報に開示された温度ムラ発生防止手段は、個々の単電池において、発熱が生じる端子を分散させて、当該電池内部の温度分布を均一化することを目的とするもので、多数の単電池からなる組電池において、単電池相互間の温度のバラツキを改善にする課題については、示唆する技術が開示されていない。
【００１０】
本発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたもので、組電池の電池パックにおいて、組電池の電池パック内の各単電池相互間の温度のバラツキが軽減された電池パックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明による請求項１に係る電池パックは、発電要素をラミネートフィルムで封止して扁平状に形成された複数の単電池と、前記単電池をその厚さ方向に積層して収納し、少なくとも一端に開口部を有するケースと、前記ケースの開口部に固定され、積層された前記単電池をその積層方向に押圧する蓋部材と、積層された前記単電池の前記ケースの開口部と反対側の端に位置する前記単電池と前記ケースとの間に設けられた底部材と、前記単電池の間に設けられ、且つ、前記ケースと接触する第１のトレイと、前記蓋部材と前記単電池との間設けられ、且つ、前記ケースと接触する第２のトレイと、前記底部材と前期単電池の間に設けられ、且つ、前記ケースと接触する第３のトレイとを備え、前記蓋部材及び前記底部材は、前記第１のトレイ、前記第２のトレイ及び前記第３のトレイのいずれよりも小さい熱伝導率を有する材料で構成したことを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明による請求項２に係る電池パックは、前記第１のトレイは、前記第２のトレイ及び前記第３のトレイのいずれの熱伝導率より大きい熱伝導率を有する材料で構成したことを特徴とする。
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明による請求項３に係る電池パックは、前記第１のトレイは、前記第２のトレイ及び前記第３のトレイのいずれの熱抵抗値よりも小さい熱抵抗値を有するように、前記トレイの厚さ、または厚さの断面形状を変えるようにしたことを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明による請求項５に係る電池パックは、前記第１のトレイ乃至前記第３のトレイは、少なくとも前記単電池の置載位置を案内し、及び前記ケースの対向する内側壁面に圧接する接触部位を備えたことを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明による請求項１０に係る電池パックは、前記第１のトレイ乃至前記第３トレイは、前記単電池を積層する厚さ方向に湾曲させた、曲面形状で成形されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明によれば、トレイに置載された単電池を積層してなる組電池において、各単電池の熱をトレイに伝導し、このトレイをケース内壁側面に圧接して、各単電池の熱をケースに伝導し、各単電池の熱をケースの外壁から大気に放熱するように熱抵抗路を形成して、積層された単電池の積層位置によってトレイとケースで構成される熱抵抗路の熱抵抗を変えるようにして、各単電池からの単位時間当たりの放熱量が同一となるようにしたので、電池パック内の各単電池相互間の温度のバラツキが軽減された組電池の電池パックを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１８】
以下、本発明の実施例１について、図１乃至図５及び図７を参照して説明する。図１は、例えば、携帯型のコードレス機器及び自動車などに使用される組電池の電池パックのケース２の一側面を破断し、また、そのケース２のカバー３を浮かした状態で取り外した時の分解斜視図である。
【００１９】
本発明による組電池の電池パックは、平板状の複数の単電池１０を単電池１０の厚さ方向（ｚ軸方向）に積層した組電池１と、組電池１を収納するケース２と、ケース２のカバー３と、組電池１を構成したときの各単電池１０の一方の正電極端子１２ａと他方の負電極端子１２ｂとを接続してケース２外に取り出す電池端子４ａ及び電池端子４ｂと、ケース２に内接して組電池１の最上部の単電池１０の表面を押圧する蓋部材５と、ケース２の底部に設けられる底部材６とから成る。
【００２０】
更に、各単電池１０を置載して、単電池１０間で積層される第１のトレイ１ａ（以後、トレイ１ａと称す）、最上部の単電池１０に置冠する第２のトレイ１ｂ（以後、トレイ１ｂと称す）、及び最下部の単電池１０を置載する第３のトレイ１ｃ（以後、トレイ１ｃと称す）とから成る。
【００２１】
次に、各部の構成について説明する。リチウム電池（正極、負極の一対の電極端子を備え、組電池の最小出力単位を構成する電池を、ここでは単電池と呼ぶことにする）等の単電池１０の構造は、図７に示すように上部ラミネートフィルム１４ａと下部ラミネートフィルム１４ｂとからなるシート状の密封封止手段によって外周縁部Ｂを融着接合して、その内部においてｚ軸方向に複数の積層された発電要素端子１１ａ、発電要素端子１１ｂ及び図示しない電解質を含む発電要素１１を封止すると共に、この発電要素１１に接続された正電極端子１２ａ及び負電極端子１２ｂが外周縁部Ｂの対向するｘ軸方向の両端部から導出するように構成されている。
【００２２】
上部ラミネートフィルム１４a及び下部ラミネートフィルム１４ｂは、最内層に位置する熱融着性樹脂フィルム、アルミニウム箔のような金属箔および剛性を有する有機樹脂フィルムをこの順序で積層した複合フィルム材から構成されている。
【００２３】
この熱融着性樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）フィルム、ポリプロピレン（ＰＰ）フィルム、ポリプロピレン−ポリエチレン共重合体フィルム、アイオノマーフィルム、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）フィルム等を用いることができる。また、この剛性を有する有機樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ナイロンフィルム等を用いることができる。
【００２４】
このような単電池１０の電極端子部Ａは、封止性を維持するラミネートフィルム１４ａ及び下部ラミネートフィルム１４ｂとの間にポリエチレンなどのシール材１６を挟んで、他の外周縁部と合わせて熱融着させて、電解質が漏れないように封止している。
【００２５】
このようなシール材１６としては、電極端子に対向する面と、上部ラミネートフィルム１４ａ及び下部ラミネートフィルム１４ｂに対向する面で異なる特性を持った多層構造の絶縁樹脂フィルムであることが好ましい。
【００２６】
例えば、２層構造の絶縁樹脂フィルムにおいては、（ａ）酸変性ポリエチレン層とポリエチレン層とからなり、電極端子と接する側に酸変性ポリエチレン層を配置するか、（ｂ）酸変性ポリプロピレン層とポリプロピレン層とからなり、電極端子と接する側に酸変性ポリプロピレン層を配置することが好ましい。
【００２７】
例えば、３層構造の絶縁樹脂フィルムにおいては、（ａ）中間にポリエチレン層を配置し、このポリエチレン層の両面に酸変性ポリエチレン層をそれぞれ配置するか、または（ｂ）中間にポリプロピレン層を配置し、このポリプロピレン層の両面に酸変性ポリプロピレン層をそれぞれ配置することが好ましい。
【００２８】
前記酸変性ポリエチレンとしては、例えば酸変性低密度直鎖状ポリエチレンまたは酸変性直鎖状ポリエチレンであることが好ましい。
【００２９】
またポリエチレンとしては、例えば中密度または高密度ポリエチレンであることが好ましい。
【００３０】
また、ポリプロピレンとして、例えばはホモポリマーベースのポリプロピレンであることが好ましい。
【００３１】
また酸変性ポリプロピレンとしては、例えばランダムコポリマーベースのポリプロピレンであることが好ましい。
【００３２】
この単電池１０は、組電池１を構成する場合は、要求される電気容量及び電圧から、その数と直列か並列かの接続方法が予め設定される。
【００３３】
また、扁平状の薄型形状の単電池１０は、電解質を含む発電要素１１を、金属層や合成樹脂層等の補強材を挟んで一体成形されたポリマー系の封止体であるラミネートフィルム１４ａ及びラミネートフィルム１４ｂで密封される。
【００３４】
また、ケース２は、通常、アルミ等の熱伝導性の良い金属で作られる。
【００３５】
次に、図２乃至図４を参照して、各単電池１０を置載するトレイ１ａと、トレイ１ｂ、及びトレイ１ｃについて説明する。ここで、組電池１の最上部の単電池１０に置冠するトレイ１ｂと、組電池１の最下部の単電池１０を置載するトレイ１ｃとは、単電池１０を置載するか置冠するかが異なるのみで、熱抵抗路の放熱作用については同様に見なせるので、以後の説明では、いずれか一方のトレイ１ｂまたはトレイ１ｃで説明する。
【００３６】
図２は、トレイ１ａの外観図で、図３は複数の単電池１０を積層したときの単電池１０と３個のトレイ１ａと一個の第３のトレイ１ｃの外観図である。また図４は、図３をｘ-ｚ平面で切断して見たときの第１のトレイ１ａの位置決め部位Ａ及び接触部位Ｂの部分断面図である。
【００３７】
接触部位Ｂは、トレイ１ａの両端部に対向して複数設けられる。また、接触部位Ｂは、図４に示すように、ケース２の対向する内壁側面に接触する接触部分Ｂ１と折り曲げ部分Ｂ２とからなり、図２及び図３においては、この接触部位ＢがＬ型形状で図示されているが、詳細には、丸印で囲んだ接触部位Ｂは矢印で示すような接触部分Ｂ１と折り曲げ部分Ｂ２とからなる斜視図のような形状となる。
【００３８】
このような接触部位Ｂを備えるトレイ１ａ及びトレイ１ｃを使用した本発明の電池パックの熱伝導作用の原理について説明する。
【００３９】
トレイ１ａ及びトレイ１ｃは、単電池１０の熱をケース２に伝達する熱抵抗路を形成するもので、この熱抵抗路の熱抵抗は、これらのトレイ１ａ及びトレイ１ｃの材質及び熱伝導路の形状で決まる熱抵抗と、後述するトレイ１ａ及びトレイ１ｃに備えるケース２との接触部位Ｂの接触熱抵抗とで形成される。
【００４０】
そこで、異なる位置に積層される各単電池１０を置載するトレイ１ａ及びトレイ１ｃが形成する熱抵抗路の熱抵抗を、各単電池１０からの単位時間当たりの放熱量が同じになるように変えることによって、各単電池１０の温度のバラツキが均一になるようにすることを原理とするものである。
【００４１】
次に、トレイ１ａ及びトレイ１ｃの詳細構造について説明する。トレイ１ａ及びトレイ１ｃは、金属等の熱伝導率の大きい材料で成形され、その平板状の端部には、単電池１０を置載する位置を決める位置決め部位Ａと、ケース２の内側壁に圧接して単電池１０からの熱を伝導する接触部位Ｂとを備える。
【００４２】
先ず、図２（ａ）に示すように、トレイ１ａ及びトレイ１ｃ自身の平板形状の設定について説明する。トレイ１ａ及びトレイ１ｃ平板形状Ｗｘｔ×Ｗｙｔは、単電池１０の平板形状Ｗｘｂ×Ｗｙｂを置載するために、Ｗｘｔ＞Ｗｘｂ、Ｗｙｔ≧Ｗｙｂとする。
【００４３】
即ち、ｘ軸方向のトレイ寸法Ｗｘｔは、正電極端子１２ａ及び負電極端子１２ｂの端子接続のための余裕を見込んだ分トレイ寸法Ｗｘｔの方を大きくし、ｙ軸方向の寸法Ｗｙｔは、単電池１０のｙ軸方向の寸法Ｗｙｂと合わせておき、単電池１０の置載位置が容易に決まるようにしておく。
【００４４】
また、トレイ１ａからケース２に伝達される熱抵抗路の熱抵抗δｒａは、平板状のトレイ１ａ自身の接触部位Ｂを除く部分の熱抵抗をδｔａ、トレイ１ａの両端部の接触部位Ｂの接触熱抵抗をδｃａとすると、次式で示される。  
δｒａ＝δｔａ＋δｃａ    （１）
同様に、トレイ１ｃの熱抵抗路の熱抵抗δｒａは、次式で示される。  
δｒｃ＝δｔｃ＋δｃｃ    （２）
また、熱抵抗δｔａ、熱抵抗δｔｃは、夫々のトレイの熱伝導率をλトレイの厚さｔとして同じにすると、
δｔａ（＝δｔｃ）∝λ×１／ｔ    （３）
ここで、積層される中央部のトレイ１ａは単電池１０の両表面からの熱を輸送し、積層端部のトレイ１ｃは単電池１０の一方の表面から、トレイ１ａの半分の熱を輸送するので、夫々のトレイからの単位時間当たりの熱輸送量が同じになるようにするには、トレイ１ａの熱輸送量を２倍にする必要がある。  
したがって、δｒａ×２≒δｒｃ    （４）
となるように、トレイ１ｃに比べて、トレイ１ａの厚さｔを厚くして熱抵抗δｔａを小さく、または接触熱抵抗δｃａを小さくてする。
【００４５】
熱抵抗δｔａ、または接触熱抵抗δｃａのいずれを変えても良いが、通常、トレイ１ａとトレイ１ｃの厚さを同じ（δｔａ＝δｔｃ）にし、詳細を後述する接触部位Ｂの接触熱抵抗δｃａ及び接触熱抵抗δｃｃを変えて、所定の熱抵抗が予め設定される。
【００４６】
次に、位置決め部位Ａについて説明する。位置決め部位Ａは、例えば、図２（ａ）に示すように平板の両端部の一部、２箇所を対向する方向に折り曲げ、上述したように、両端の内寸法Ｗｘｔが平板状の単電池１０のｘ軸方向寸法Ｗｘｂと所定の寸法公差で合うように成形し、図２（ｂ）に示すように単電池１０の置載位置が容易に決められるようにしておく。
【００４７】
そして、更に、図３に示すように、その複数の単電池１０を積層して、組電池１を形成する。
【００４８】
次に、接触部位Ｂの詳細構造について説明する。再び、図４に示すように、接触部位Ｂは、ケース２の対向する内壁側面に接触する接触部分Ｂ１と圧接させるための折り曲げ部分Ｂ２とからなる。
【００４９】
この接触部位Ｂは、例えば、ＳＵＳ等の薄板バネ材で成形し、ケース２の内側壁面に所定の接触圧で圧接して、振動等によるトレイ１ａ及びトレイ１ｂの位置変動に対しても単電池１０からケース２への接触熱抵抗が変わらないようにしておく。
【００５０】
接触熱抵抗の設定は、例えば、トレイ１ａの接触部位Ｂの接触熱抵抗δｃａは、接触部分Ｂ１の接触面積ｓとその圧接力ｐの積に比例するので、接触熱抵抗の設定は、接触部分Ｂ１の接触面積ｓ（または、接触部分Ｂ１の個数を変えることによって接触面積ｓ）を変えて設定するのが容易であるが、いずれを変えて設定しても良い。
【００５１】
また、この接触部位Ｂの接触熱抵抗を小さく、安定させるためには、接触部位Ｂやトレイ１ａ及びトレイ１ｂの全体に熱伝導性の良いグリースを塗布して、接触熱抵抗を小さくするようにしておく。
【００５２】
また、接触部Ｂ１は、接触面積の小さい線状接触とすることでも安定した接触熱抵抗を得ることができる。
【００５３】
さらに、トレイ１ａとトレイ１ｃの相対的な接触熱抵抗を変えるには、図４(ｂ)に示すように、熱伝導率の異なるシール剤やシート材１ｄを接触部分Ｂ１に貼り付け、トレイ１ａ及びトレイ１ｃの熱抵抗を相対的に調整することもできる。
【００５４】
以上述べたように、レイ１ａ及びトレイ１ｃの接触熱抵抗の設定は、単電池１０表面の中央部のトレイ１ａの接触部分Ｂ１の接触面積ｓを大きくする、接触圧力を強くする、及びその個数を増す等の少なくともいずれか１つによって接触熱抵抗を小さくし、単電池１０表面の周辺部のトレイ１ｃの接触部分Ｂ１の接触面積ｓを小さする、圧接力ｐを弱くする、及びその個数を減す等の少なくともいずれか１つによって接触熱抵抗を大きくして、夫々の接触熱抵抗の相対的な値を変えることによって、各単電池１０からの放熱量を均一にすることで、その温度のバラツキを抑制する。
【００５５】
また、このようなトレイ１ａ及びトレイ１ｃを使用することで、熱抵抗路の設定が容易に行え、且つ、単電池１０を組み立てる場合の位置決めの作業性も容易に行える。
【００５６】
次に、図１を参照して、組電池１の上下を挟み込むように対向して設けられる蓋部材５と底部材６とについて説明する。
【００５７】
蓋部材５及び底部材６は、ケース２内の内寸法と嵌合する様に成形され、その材質は、例えば、熱伝導率の小さい硬質ウレタンフォーム等の断熱材で構成し、積層された単電池１０の熱が、トレイ１ａ及びトレイ１ｃを介してケース２の側壁面からのみ放熱されるようにしておく。
【００５８】
また蓋部材５は、積層された単電池１０の表面を押圧し、ケース２内で各単電池１０が位置ズレしないように、予め定められた所定の押圧力の位置で、例えば、図５に示すケース２の変形部位２ａ設け、これを折り曲げて固定する。
【００５９】
次に、正電極端子１２ａ及び負電極端子１２ｂ、電池端子４ａ及び電池端子４ｂは、アルミまたは銅などの高導電性の金属で、所定の形状に成形され、ケース２から絶縁してケース２に固定される。
【００６０】
また、これらの単電池１０の正電極端子１２ａと負電極端子１２ｂとの接合部、電池端子４ａ及び電池端子４ｂと組電池１の正電極端子１２ａ及び負電極端子１２ｂとの接合部とは、例えば、溶接等で溶着する。
【００６１】
次に、このように構成された、ケース２内の各単電池１０相互間の温度のバラツキを抑制する熱伝導作用ついて図５を参照して説明する。
【００６２】
図５は、電池パックのケース２の中央部位置でのｘ-ｚ平面の断面図で、積層された各単電池１０の中央部及び端部からの熱がケース２の側壁から放出される様子を説明するためのモデル図で、トレイ１ａ、トレイ１ｂ及びトレイ１ｃの破線の矢印はその熱の伝導方向を示し、破線の太さはその熱量の大小を示す。
【００６３】
５層に積層された各単電池１０は、底部から積層順に単電池１０（ｚ１）乃至単電池１０（ｚ５）で示し、各単電池１０のジュール熱及び化学反応による熱は、破線矢印で示すように、その単電池１０の表裏面からトレイ１ａ、トレイ１ｂ及びトレイ１ｃに伝達され、トレイ１ａ、トレイ１ｂ、及びトレイ１ｃの端部の接触部位Ｂを介してケース２の内壁に伝達され、ケース２の外壁表面から大気に放熱される。
【００６４】
各単電池１０のｚ方向での熱伝導は、単電池１０（ｚ１）の下方向へは底部材６で、また、単電池１０ｚ（５）上方向へは蓋部材５で、夫々断熱されているので、上下夫々の方向の熱は、トレイ１ｂおよびトレイ１ｃを介してケース２に伝達される。
【００６５】
この熱伝導は、単電池１０の中心からｘ軸方向及びｙ軸方向には、単電池１０の中心から軸対称に同じ熱抵抗路が形成されるが、ｚ方向においては、ケース２の中央部に置かれるトレイ１ａによって熱伝導される熱量と、トレイ１ｂ及びトレイ１ｃを介して熱伝導される熱量とは異なるように形成される。
【００６６】
即ち、トレイ１ａは単電池１０の上下の両表面からの熱を伝導するのに対し、トレイ１ｂ及びトレイ１ｃは、単電池１０の一方の表面または裏面からの熱を伝導するので、トレイ１ａの熱伝導量の方がトレイ１ｂ及びトレイ１ｃの熱伝導量に比べて大きくなるように、所定の熱抵抗路の熱抵抗値が予め設定される。
【００６７】
即ち、本実施例の構成では、単電池１０の中心部からケース２の内壁側面に伝達するトレイ１ａ、トレイ１ｂ、及びトレイ１ｃの熱伝導作用は、以下に説明するように作用する。
【００６８】
例えば、単電池１０（ｚ５）中央部でのトレイ１ｂの中央部Ｐｃｚ５での温度θｃ５とし、トレイ１ｂのケース２の内壁側面の接触部の温度θｗとすると、単位時間にトレイ１ｂで伝導する熱量Ｑｃｚ５は、下記式で示される。  
Ｑｃｚ５∝（θｃ５−θｗ）／δｒｂ（＝δｔｂ＋δｃｂ）    （５）
ここで、δｒｂは、トレイ１ｂからケース２に伝達される熱抵抗路の熱抵抗で、トレイ１ｂの接触部部位Ｂを除く部分の熱抵抗δｔｂ、トレイ１ｂの両端部の接触部位Ｂの接触熱抵抗をδｃｂとする。
【００６９】
また、単電池１０（ｚ４）の中央部でのトレイ１ａの中央部Ｐｃｚ４の温度θｃ４とし、トレイ１ａでケース２の内壁側面の接触部の温度θｗとすると、単位時間にトレイ１ａで伝導する熱量Ｑｃｚ４は、下記式で示される。  
Ｑｃｚ４∝（θｃ４−θｗ）／δｒａ（＝δｔａ＋δｃａ）    （６）
ここで、δｒａは、トレイ１ａからケース２に伝達される熱抵抗路の熱抵抗で、トレイ１ａの接触部部位Ｂを除く部分の熱抵抗δｔａ、トレイ１ａの両端部の接触部位Ｂの接触熱抵抗をδｃａとする。
【００７０】
ここで、トレイ１ａとトレイ１ｂとで輸送される熱量は、
Ｑｃｚ４＞Ｑｃｚ５      （７）
であるので、トレイ１ｂの中央部Ｐｃｚ５の温度とトレイ１ａの中央部Ｐｃｚ４の温度とを等しくする、即ち、θｃ５＝θｃ４とするために、
Ｑｃｚ５／Ｑｃｚ４∝δｒａ／δｒｃ      （８）
とする。
【００７１】
即ち、トレイ１ｂ及びトレイ１ａの接触部位Ｂ以外の形状を同一にして、δｔｂ=δｔａとし、夫々のトレイが伝導する単位時間当たりの熱輸送量（熱量）が等しくなるように、予め接触部位Ｂの接触熱抵抗δｃｂ及び接触熱抵抗δｃａが設定されているので、各単電池の温度が同じになるように作用する。
【００７２】
以上説明したように、各単電池１０の熱がケース２の表面から放出されるまでの各トレイの熱伝導経路の熱伝導率（＝１／熱抵抗）の比が同じになるように、トレイ１ａの熱抵抗を小さくし、トレイ１ｂの熱抵抗を大きくして、単電池１０（ｚ５）の中央部Ｐｃｚ５と単電池１０（ｚ４）の中央部Ｐｃｚ４との温度のバラツキが軽減されるように作用する。
【００７３】
次に、本実施例の電池パックの固定方法について、再び、図１を参照して説明する。図１に示すように、電池パックを固定する場合には、ケース２の側面Ｃ部、または底部Ｄ部に取付け穴２ｈを設け、直接ネジで固定するようにする。
【００７４】
即ち、本発明による電池パックは、ケース２内の各単電池１０相互間の温度のバラツキを極力抑制する構成としたので、ケース２の各部の温度ムラが小さくなるため、電池パックのケース２をネジで固定することが可能となる。
【００７５】
また、本実施例の電池パックは、ケース２が放熱部であるため放熱性に優れ電池パックの線膨張による寸法変化が極めて小さいので、ケース２のネジ固定部に対する応力集中を避けることが可能となり、その結果、電池パックのネジ固定が可能となる。
【００７６】
また、ケース２が放熱部になっていることから、空気を介した熱伝達よりも、金属等の部材にネジ締結により密着固定されることで熱伝達と放熱特性を高めることができる。
【００７７】
したがって、携帯型のコードレス機器、自動車などの放熱構造物に直接固定することが可能となる組電池の電池パックを提供することができる。
【実施例２】
【００７８】
以下、本発明の実施例２について、図６を参照して説明する。図６の各部について、図１乃至図５に示した実施例１の電池パックの各部と同一部は、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００７９】
実施例２が実施例１と異なる点は、実施例１においてはトレイ１ａ、トレイ１ｂ及びトレイ１ｃの各形状は、接触部位Ｂを除き、単電池１０を置載する部分は同じ平板状の形状としたが、実施例２においては、単電池１０を置載する部分の平板を曲げて曲面形状としたことにある。
【００８０】
図６（ａ）は、電池パックの蓋部材５を除き、その上部からみた平面図、図６（ｂ）は、同図（ｂ）のｘ-ｘ断面図、また、図６（ｃ）は、同図（ｃ）のｙ-ｙ断面図である。
【００８１】
例えば、本実施例２のトレイ１ａは、ｙ軸方向の対向するケース２の内壁側面に圧接する接触部位Ｂを８個備える。接触熱抵抗は、面接触する場合に比較して線接触する場合の方が安定した値が得られる。本実施例においては、接触部位Ｂの数を増やすことにより必要な接触熱抵抗とすることができるため、接触部位Ｂを線接触とすることができる。また、接触部位Ｂは、折り曲げて形成されているため、バネとしても機能し、ケース２との接触部位Ｂの接触圧力の変動も少なくできる。
【００８２】
このように本実施例２のトレイ１ａは、接触熱抵抗の変動を少なくできるため、熱接触抵抗の変動により各トレイ１ａの温度に不均一の発生を抑制することができる。その結果、各段電池１０間に温度不均一が生じることによる性能の劣化を防ぐことができる。
【００８３】
尚、本発明は上述したような各実施例に何ら限定されるものでなく、単電池を置載するトレイは、単電池の位置決め部と接触部位を備えたもので、あればよく、単電池表面とトレイとの接触部位、トレイ、及びトレイとケースとの接触部位からなる熱抵抗路を変えて、積層される各単電池の温度が同じになるように構成されるものであれば良く、本主旨を逸脱しない範囲で単電池の形状に合わせて、トレイの形状、材質、及びトレイとケースとの接触部位の構造を種々変形して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の電池パックの実施例１の分解斜視図。
【図２】本発明の実施例１の単電池を置載するトレイの外観図。
【図３】本発明の実施例１の複数の単電池を置載するトレイの外観図。
【図４】本発明の実施例１のトレイの構造を説明する断面図。
【図５】本発明の実施例１の熱伝導作用を説明するための電池パックの断面図。
【図６】本発明の実施例２の電池パックのトレイの構造の説明図。
【図７】従来の平板状のリチウム単電池の構造図。
【符号の説明】
【００８５】
１  組電池
１ａ  トレイ（第１のトレイ）
１ｂ  トレイ（第２のトレイ）
１ｃ  トレイ（第３のトレイ）
Ａ  位置決め部位
Ｂ  接触部位
２  ケース
２ａ  固定金具
２ｈ  取付け穴
Ｃ、Ｄ  取付け穴
３  ケースのカバー
４ａ、４ｂ  電池端子
５  蓋部材
６  底部材
１０  単電池
１１  発電要素
１１ａ、１１ｂ  発電要素端子
１２ａ  正電極端子
１２ｂ  負電極端子
１４ａ  上部ラミネートフィルム
１４ｂ  下部ラミネートフィルム
１６  シールフイルム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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