(57)【要約】【課題】発熱部品を効率良く冷却する構成としつつ、電池パックの組み立て作業を簡素化する。【解決手段】電池ブロック１０の素電池１１に接続しているメイン回路基板４０と、発熱部品４１を熱結合状態に固定している平板状の放熱ブロック４２とを備える電池パックであって、外装ケース３０は、対向する２枚の表面プレート３３と、該表面プレート３３の外周を閉塞する側壁とで構成された、その厚さよりも幅を広くした箱形に形成されており、放熱ブロック４２は、外装ケース３０の内側において、電池ブロック１０と重ならないように分離されると共に、放熱ブロック４２が、外装ケース３０の内側において、表面プレート３３と平行な姿勢で、かつ表面プレート３３との対向面を熱結合状態として配置されており、発熱部品４１の発熱を放熱ブロック４２で吸引して表面プレート３３から放熱するように構成する。【選択図】図３
2011154986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素電池(11)と、
前記複数の素電池(11)を個別に収納する電池収納部(13)を設けた電池ホルダ(12)と、
で構成される電池ブロック(10)と、
前記電池ブロック(10)の素電池(11)に接続しているメイン回路基板(40)と、
前記メイン回路基板(40)に接続してなる発熱部品(41)と、
前記発熱部品(41)を熱結合状態に固定している平板状の放熱ブロック(42)と、
前記放熱ブロック(42)と前記電池ブロック(10)とを内部に収納している外装ケース(30)と、
を備える電池パックであって、
前記外装ケース(30)は、対向する２枚の表面プレート(33)と、該表面プレート(33)の外周を閉塞する側壁とで構成された、その厚さよりも幅を広くした箱形に形成されており、
前記放熱ブロック(42)は、前記外装ケース(30)の内側において、前記電池ブロック(10)と重ならないように分離されると共に、
前記放熱ブロック(42)が、前記外装ケース(30)の内側において、前記表面プレート(33)と平行な姿勢で、かつ前記表面プレート(33)との対向面を熱結合状態として配置されており、前記発熱部品(41)の発熱を前記放熱ブロック(42)で吸引して前記表面プレート(33)から放熱するように構成してなることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
請求項１に記載の電池パックであって、
前記複数の電池ブロック(10)の延在方向の端部に、放熱ブロック(42)を配置することを特徴とする電池パック。
【請求項３】
請求項１に記載の電池パックであって、
前記放熱ブロック(42)が厚さを５ｍｍ以上とする金属ブロックであり、
前記放熱ブロック(42)の表面にブロック内凹部(44)を設けて、該ブロック内凹部(44)に前記発熱部品(41)を熱結合状態に配置してなることを特徴とする電池パック。
【請求項４】
請求項２に記載の電池パックであって、
前記放熱ブロック(42)のブロック内凹部(44)を設けた凹部面側に対向する姿勢に前記メイン回路基板(40)が固定されると共に、
前記メイン回路基板(40)は、前記発熱部品(41)を固定した面が前記放熱ブロック(42)の凹部面側に対向する姿勢に配置されてなることを特徴とする電池パック。
【請求項５】
請求項２又は３に記載の電池パックであって、
前記放熱ブロック(42)のブロック内凹部(44)に、熱伝導ペースト(45)を充填してなることを特徴とする電池パック。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか一に記載の電池パックであって、
前記発熱部品(41)が前記素電池(11)と直列に接続してなるダイオードを含み、該ダイオードを前記放熱ブロック(42)のブロック内凹部(44)に配置してなることを特徴とする電池パック。
【請求項７】
請求項２から５のいずれか一に記載の電池パックであって、
前記発熱部品(41)がトランジスタを含み、該トランジスタが前記メイン回路基板(40)に固定され、
前記メイン回路基板(40)は前記トランジスタを固定してなる面を前記放熱ブロック(42)のブロック内凹部(44)面と対向して配置され、
前記トランジスタはメイン回路基板(40)と放熱ブロック(42)との間に配置されて、メイン回路基板(40)と放熱ブロック(42)との間に熱伝導ペースト４５が充填されて、トランジスタを放熱ブロック(42)とメイン回路基板(40)に熱結合状態に配置してなることを特徴とする電池パック。
【請求項８】
請求項２から６のいずれか一に記載の電池パックであって、
前記外装ケース(30)の表面プレート(33)が、その内面を前記放熱ブロック(42)に熱結合してなる熱結合領域の表面側を放熱ブロック接触凹部(47)として、該放熱ブロック接触凹部(47)に複数のブロック放熱フィン(48)を設けており、
前記ブロック放熱フィン(48)の突出面を、前記放熱ブロック接触凹部(47)の周囲に設けてなる非凹部面の表面と同一ないし内側に配置してなることを特徴とする電池パック。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか一に記載の電池パックであって、
前記電池ブロック(10)が、前記外装ケース(30)の表面プレート(33)の内面と対向する位置に素電池(11)の端部電極に接続してなるリード板(20)を配置しており、
前記リード板(20)が表面プレート(33)の内面に熱結合状態に配置して、素電池(11)の発熱をリード板(20)を介して表面プレート(33)に放熱してなることを特徴とする電池パック。
【請求項１０】
請求項８に記載の電池パックであって、
前記表面プレート(33)が、内面をリード板(20)に熱結合状態としてなるリード放熱領域をリード接触凸部(24)として、該リード接触凸部(24)の裏面側で前記表面プレート(33)の表面側にリード放熱フィン(35)を設けており、
さらに、前記リード放熱フィン(35)の突出面を、前記リード接触凸部(24)の周囲に設けてなる非凸部面の裏面側の表面と同一ないし内側に配置してなることを特徴とする電池パック。
【請求項１１】
請求項９に記載の電池パックであって、
前記電池ホルダ(12)が、前記リード板(20)の固定位置を決めるための枠状のリードガイド部(22)を備えており、
前記リードガイド部(22)は、前記複数の電池収納部(13)の内、少なくとも一部の電池収納部(13)の開口面に対して部分的に張り出すように設けられてなることを特徴とする電池パック。
【請求項１２】
請求項１０に記載の電池パックであって、
前記電池ホルダ(12)がさらに、前記リードガイド部(22)の枠内で、該リードガイド部(22)の部分的な張り出しのない電池収納部(13)の開口面に対して部分的に張り出すように設けられた仮止め部(14)を備えており、
前記リード板(20)は、前記仮止め部(14)と対応する位置に、該仮止め部(14)を挿入可能な大きさに形成された仮止め開口(23)を開口していることを特徴とする電池パック。
【請求項１３】
請求項１１に記載の電池パックであって、
前記表面プレート(33)の電池ブロック(10)と対向する面に、前記電池ブロック(10)に対して突出させた複数のリード接触凸部(24)を形成しており、
前記リード接触凸部(24)は、前記リードガイド部(22)の枠内に嵌入できる高さ及び形状に形成されており、かつ前記仮止め部(14)と対向する位置に仮止め挿入口(26)を開口してなることを特徴とする電池パック。
【請求項１４】
請求項１２に記載の電池パックであって、
前記対向する２枚の表面プレート(33)の内、一方の表面プレート(33)に前記ブロック放熱フィン(48)が設けられ、他方の表面プレート(33)に前記リード放熱フィン(35)が設けられてなることを特徴とする電池パック。
【請求項１５】
請求項１から１３のいずれか一に記載の電池パックであって、
前記複数の電池ブロック(10)がそれぞれ、各電池ブロック(10)の素電池(11)と接続されたサブ回路基板(17)を備えており、
前記サブ回路基板(17)は、前記電池ブロック(10)同士の間に位置され、一方前記メイン回路基板(40)は、前記サブ回路基板(17)と交差する姿勢で、電池ブロック(10)の端面に配置されてなることを特徴とする電池パック。
【請求項１６】
請求項１から１４のいずれか一に記載の電池パックであって、
前記外装ケース(30)が、四角形の表面プレート(33)(4a)の周囲に側壁(4b)を設けた箱形に成形してなる第一ケース(31)と第二ケース(32)からなり、前記第一ケース(31)と第二ケース(32)とが連結されて、内部に電池ブロック(10)とメイン回路基板(40)と発熱部品(41)とを収納してなることを特徴とする電池パック。
【請求項１７】
請求項１から１５のいずれか一に記載の電池パックであって、
前記外装ケース(30)が絶縁性の樹脂製であることを特徴とする電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電可能な複数の素電池を電池ホルダに収納してなる電池ブロックと、この電池ブロックの電池に接続してなる発熱部品とを外装ケースに収納してなる電池パックに関し、特に、発熱部品を効率よく放熱できる電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
電池パックは、多数の電池を直列に接続して出力電圧を高く、また並列に接続して出力電流を大きくできる。この電池パックは、ＦＥＴなどのトランジスタやダイオードなどの発熱部品を収納することから、これらの発熱部品を効率よく放熱することが大切である。発熱部品の異常な温度上昇が素子の故障の原因となるばかりでなく、正常な動作を保証できなくなるからである。
【０００３】
発熱部品を冷却するために、外装ケースの内部に金属シャーシを設け、この金属シャーシに発熱部品を固定してなる電池パックは開発されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１２３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載される電池パックは、図１４と図１５に示すように、二次電池９１と回路基板９２とをプラスチック製のインナーケース９３に収納してインナーパック９４とし、このインナーパック９４の外側を金属シャーシ９６でカバーし、この金属シャーシ９６に発熱部品を固定し、さらに金属シャーシ９６で補強されたインナーケース９３をプラスチック製のアウターケース９５に収納している。金属シャーシ９６の内側に、プラスチック製のインナーケース９３を設けて、インナーケース９３で二次電池９１を絶縁、断熱し、さらに金属シャーシ９６の外側をプラスチック製のアウターケース９５でカバーして、金属シャーシ９６の外側をアウターケース９５で断熱している。
【０００６】
この構造の電池パックは、発熱部品を金属シャーシに直接に固定するので、インナーケースの組み立てに手間がかかる欠点がある。それは、二次電池をインナーパックに収納する状態で、リード線を接続しているダイオードやＦＥＴなどの発熱部品を、インナーパックをカバーする金属シャーシに固定しているからである。すなわち、発熱部品をインナーパックに一体構造に連結できないことから、金属シャーシに固定している発熱部品をリード線を介してインナーパックに接続する必要があり、この配線に手間がかかる欠点がある。
【０００７】
本発明者は、この欠点を解決することを目的として、図１６に示す電池パックを開発した（特願２００８−３２０２７０）。この電池パックは、複数の素電池を電池ホルダ９７の定位置に配置している電池ブロック９８と、この電池ブロック９８の素電池に接続している発熱部品９９と、発熱部品９９を実装するメイン回路基板８６と、素電池の保護回路を実装するサブ回路基板８７と、発熱部品９９を熱結合状態に固定している放熱板９０と、この放熱板９０と電池ブロック９８とを内部に収納している外装ケース８９とを備えている。外装ケース８９は、内面に積層している金属プレート８８を設けて、この金属プレート８８に放熱板９０を熱結合状態に連結している。この電池パックは、発熱部品９９の発熱を放熱板９０に熱伝導し、放熱板９０の熱を金属プレート８８に熱伝導し、さらに金属プレート８８から外装ケース８９から外部に放熱して、発熱部品を冷却している。
【０００８】
以上の電池パックは、放熱板の熱を外部に放射するために、大面積の金属プレートを外装ケースの内面に積層するように配置する必要がある。この電池パックは、構造が複雑で組み立てに手間がかかる欠点に加えて、金属プレートが発熱部品で加熱されるので、その内側に配置している素電池の冷却を効率よくできない欠点がある。また、外装ケースの内面と対向するようにリード板を配置する構造にあっては、リード板と金属プレートとの絶縁を確実にする必要があって、さらに構造が複雑になる欠点もある。加えて、サブ回路基板８７とメイン回路基板８６とを重ねて配置しているため、各基板に実装された発熱部品同士が近接して発熱が集中し易くなる結果、熱伝導効率を高くしなければ放熱が十分に図られないという問題もあった。
【０００９】
本発明は、さらにこの欠点を解消することを目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、発熱部品を効率良く冷却しながら、簡単かつ容易に、しかも能率よく組み立てできる電池パック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】
【００１０】
以上の目的を達成するため、本発明の第１の電池パックによれば、複数の素電池１１と、前記複数の素電池１１を個別に収納する電池収納部１３を設けた電池ホルダ１２と、で構成される電池ブロック１０と、前記電池ブロック１０の素電池１１に接続しているメイン回路基板４０と、前記メイン回路基板４０に接続してなる発熱部品４１と、前記発熱部品４１を熱結合状態に固定している平板状の放熱ブロック４２と、前記放熱ブロック４２と前記電池ブロック１０とを内部に収納している外装ケース３０と、を備える電池パックであって、前記外装ケース３０は、対向する２枚の表面プレート３３と、該表面プレート３３の外周を閉塞する側壁とで構成された、その厚さよりも幅を広くした箱形に形成されており、前記放熱ブロック４２は、前記外装ケース３０の内側において、前記電池ブロック１０と重ならないように分離されると共に、前記放熱ブロック４２が、前記外装ケース３０の内側において、前記表面プレート３３と平行な姿勢で、かつ前記表面プレート３３との対向面を熱結合状態として配置されており、前記発熱部品４１の発熱を前記放熱ブロック４２で吸引して前記表面プレート３３から放熱するように構成することができる。これにより、放熱ブロックを外装ケースを構成する表面プレートと直接熱結合させて、外装ケース自体を放熱に利用でき、放熱のための機構を簡素化できる利点が得られる。
【００１１】
また第２の電池パックによれば、前記複数の電池ブロック１０の延在方向の端部に、放熱ブロック４２を配置することができる。
【００１２】
さらに第３の電池パックによれば、前記放熱ブロック４２が厚さを５ｍｍ以上とする金属ブロックであり、前記放熱ブロック４２の表面にブロック内凹部４４を設けて、該ブロック内凹部４４に前記発熱部品４１を熱結合状態に配置することができる。これにより、放熱ブロックを厚くして熱容量を高めると共に、ブロック内凹部内で発熱部品を囲み、発熱部品の周囲三方から効率よく放熱を図ることができる。
【００１３】
さらにまた第４の電池パックによれば、前記放熱ブロック４２のブロック内凹部４４を設けた凹部面側に対向する姿勢に前記メイン回路基板４０が固定されると共に、前記メイン回路基板４０は、前記発熱部品４１を固定した面が前記放熱ブロック４２の凹部面側に対向する姿勢に配置することができる。これにより、メイン回路基板に固定された発熱部品を、放熱ブロックのブロック内凹部に配置して熱結合状態とできる。
【００１４】
さらにまた第４の電池パックによれば、前記放熱ブロック４２のブロック内凹部４４に、熱伝導ペースト４５を充填することができる。これにより、熱伝導ペーストで充填して発熱部品とブロック内凹部と間の空気層を排除し、絶縁層を排除して熱結合状態とできる。
【００１５】
さらにまた第５の電池パックによれば、前記発熱部品４１が前記素電池１１と直列に接続してなるダイオードを含み、該ダイオードを前記放熱ブロック４２のブロック内凹部４４に配置することができる。これにより、発熱量の多いダイオードを放熱ブロックのブロック内凹部に配置して効果的に放熱を図ることができる。
【００１６】
さらにまた第６の電池パックによれば、前記発熱部品４１がトランジスタを含み、該トランジスタが前記メイン回路基板４０に固定され、前記メイン回路基板４０は前記トランジスタを固定してなる面を前記放熱ブロック４２のブロック内凹部４４面と対向して配置され、前記トランジスタはメイン回路基板４０と放熱ブロック４２との間に配置されて、メイン回路基板４０と放熱ブロック４２との間に熱伝導ペースト４５が充填されて、トランジスタを放熱ブロック４２とメイン回路基板４０に熱結合状態に配置することができる。
【００１７】
さらにまた第７の電池パックによれば、前記外装ケース３０の表面プレート３３が、その内面を前記放熱ブロック４２に熱結合してなる熱結合領域の表面側を放熱ブロック接触凹部４７として、該放熱ブロック接触凹部４７に複数のブロック放熱フィン４８を設けており、前記ブロック放熱フィン４８の突出面を、前記放熱ブロック接触凹部４７の周囲に設けてなる非凹部面の表面と同一ないし内側に配置することができる。これにより、熱結合領域の背面で外表面に突出されたブロック放熱フィンによって表面積を広くして放熱性を高めると共に、ブロック放熱フィンの高さは放熱ブロック接触凹部の周囲と同一又はこれよりも低くして、ブロック放熱フィンが外装ケース表面から突出する事態を回避し、外装ケースの小型化を維持できる利点が得られる。
【００１８】
さらにまた第８の電池パックによれば、前記電池ブロック１０が、前記外装ケース３０の表面プレート３３の内面と対向する位置に素電池１１の端部電極に接続してなるリード板２０を配置しており、前記リード板２０が表面プレート３３の内面に熱結合状態に配置して、素電池１１の発熱をリード板２０を介して表面プレート３３に放熱することができる。これにより、リード板と外装ケース３０の表面プレートを放熱部材に兼用することができ、ヒートシンクなどの余分な放熱部材を小型化したり、あるいはこれを不要にできる。
【００１９】
さらにまた第９の電池パックによれば、前記表面プレート３３が、内面をリード板２０に熱結合状態としてなるリード放熱領域をリード接触凸部２４として、該リード接触凸部２４の裏面側で前記表面プレート３３の表面側にリード放熱フィン３５を設けており、さらに、前記リード放熱フィン３５の突出面を、前記リード接触凸部２４の周囲に設けてなる非凸部面の裏面側の表面と同一ないし内側に配置することができる。これにより、リード放熱領域の背面で外表面に突出されたリード放熱フィンによって表面積を広くして放熱性を高めると共に、リード放熱フィンの高さはリード接触凸部の周囲と同一又はこれよりも低くして、リード放熱フィンが外装ケース表面から突出する事態を回避し、外装ケースの小型化を維持できる利点が得られる。
【００２０】
さらにまた第１０の電池パックによれば、前記電池ホルダ１２が、前記リード板２０の固定位置を決めるための枠状のリードガイド部２２を備えており、前記リードガイド部２２は、前記複数の電池収納部１３の内、少なくとも一部の電池収納部１３の開口面に対して部分的に張り出すように設けることができる。これにより、リード板の位置決めを行うリードガイド部を、素電池を電池ホルダに仮止めする仮止め部に兼用することができ、電池ホルダの簡素化に寄与しうる。
【００２１】
さらにまた第１１の電池パックによれば、前記電池ホルダ１２がさらに、前記リードガイド部２２の枠内で、該リードガイド部２２の部分的な張り出しのない電池収納部１３の開口面に対して部分的に張り出すように設けられた仮止め部１４を備えており、前記リード板２０は、前記仮止め部１４と対応する位置に、該仮止め部１４を挿入可能な大きさに形成された仮止め開口２３を開口することができる。これにより、仮止め開口に仮止め部を挿入することで、仮止め部によるリード板の干渉を回避してリード板と素電池との密着性を維持できると共に、仮止め部を利用したリード板の位置決めも実現でき、電池パック組み立て時の作業性及びリード板位置決め精度を向上できる利点も得られる。
【００２２】
さらにまた第１２の電池パックによれば、前記表面プレート３３の電池ブロック１０と対向する面に、前記電池ブロック１０に対して突出させた複数のリード接触凸部２４を形成しており、前記リード接触凸部２４は、前記リードガイド部２２の枠内に嵌入できる高さ及び形状に形成されており、かつ前記仮止め部１４と対向する位置に仮止め挿入口２６を開口することができる。これにより、リードガイド部にリード接触凸部を嵌入して位置決めすると共に、リードガイド部の枠内に配置されたリード板をリード接触凸部に密着させ、リード板を介して素電池の発熱を表面プレートに熱伝導し、表面プレートから効率よく放熱させることができる。このように、リード板及び外装ケースを熱伝導部材としても兼用できるので、専用のヒートシンクなどを設けずとも放熱性を高めることが可能となり、装置の小型化や簡素化、低コスト化に寄与できる。
【００２３】
さらにまた第１３の電池パックによれば、前記対向する２枚の表面プレート３３の内、一方の表面プレート３３に前記ブロック放熱フィン４８が設けられ、他方の表面プレート３３に前記リード放熱フィン３５を設けることができる。これにより、外装ケースの表面側と裏面側をそれぞれ電池ブロック用、放熱ブロック用に、放熱領域を分けて発熱の集中を防ぎ、かつ外装ケースの両面を効率よく利用して、効果的な発熱を図ることができる。
【００２４】
さらにまた第１４の電池パックによれば、前記複数の電池ブロック１０がそれぞれ、各電池ブロック１０の素電池１１と接続されたサブ回路基板１７を備えており、前記サブ回路基板１７は、前記電池ブロック１０同士の間に位置され、一方前記メイン回路基板４０は、前記サブ回路基板１７と交差する姿勢で、電池ブロック１０の端面に配置することができる。これにより、発熱部品を実装したメイン回路基板と、サブ回路基板とが重ならないように離間させて配置できるので、発熱の集中を防ぎ、効率よく放熱できる利点が得られる。
【００２５】
さらにまた第１５の電池パックによれば、前記外装ケース３０が、四角形の表面プレート３３の周囲に側壁４ｂを設けた箱形に成形してなる第一ケース３１と第二ケース３２からなり、前記第一ケース３１と第二ケース３２とが連結されて、内部に電池ブロック１０とメイン回路基板４０と発熱部品４１とを収納することができる。
【００２６】
さらにまた第１６の電池パックによれば、前記外装ケース３０が絶縁性の樹脂製とできる。これにより、外装ケースを絶縁性としつつ軽量且つ安価に構成できると共に、金属板に比べて熱伝導性に劣る樹脂製外装ケースでも、放熱ブロックと直接熱結合させることで、空気層などの断熱層を排除して放熱性を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施の形態に係る電池パックを正面から見た外観斜視図である。
【図２】図１の電池パックを背面から見た斜視図である。
【図３】図１の電池パックの分解斜視図である。
【図４】図３の電池パックから第一ケースを外した正面図である、
【図５】図４のＶ−Ｖ線における縦断面図である。
【図６】図３の電池パック内部の収納部材を示す分解斜視図である。
【図７】電池ブロックの斜視図である。
【図８】図７の電池ブロックの分解斜視図である。
【図９】表面プレートの内面側を示す斜視図である。
【図１０】メイン回路基板及び放熱ブロックの分解斜視図である。
【図１１】図２のＸＩ−ＸＩ線における断面斜視図である。
【図１２】図９のＸＩＩ−ＸＩＩ線における横断面図である。
【図１３】図２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線における横断面図である。
【図１４】従来の電池パックを示す分解斜視図である。
【図１５】図１４の電池パックのインナーパックの分解斜視図である。
【図１６】他の電池パックを示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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池パックを例示するものであって、本発明は電池パックを以下のものに特定しない。さらに、本明細書においては、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例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に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。
（実施の形態１）
【００２９】
図１〜図１３に基づいて、本発明の実施の形態１に係る電池パック１００として、バックアップ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は電池パック１００を正面から見た外観斜視図、図２は図１の電池パック１００を背面から見た斜視図、図３は図１の電池パック１００の分解斜視図、図４は図３の電池パック１００から第一ケース３１を外した正面図、図５は図４のＶ−Ｖ線における縦断面図、図６は図３の電池パック１００内部の収納部材を示す分解斜視図、図７は電池ブロック１０の斜視図、図８は図７の電池ブロック１０の分解斜視図、図９は表面プレート３３の内面側を示す斜視図、図１０はメイン回路基板４０及び放熱ブロック４２の分解斜視図、図１１は図２のＸＩ−ＸＩ線における断面斜視図、図１２は図９のＸＩＩ−ＸＩＩ線における横断面図、図１３は図２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線における横断面図を、それぞれ示している。
【００３０】
これらの図に示す電池パック１００は、複数の素電池１１を電池ホルダ１２の定位置に配置している電池ブロック１０と、電池ブロック１０と電気的に接続されたメイン回路基板４０と、メイン回路基板４０に実装された発熱部品４１と、発熱部品４１を熱結合状態に固定している放熱ブロック４２と、これらを内部に収納している外装ケース３０とを備える。
【００３１】
図３の例では、外装ケース３０に３組の電池ブロック１０を平行に並べて収納している。各々の電池ブロック１０は、図８に示すように、電池ホルダ１２に円筒形の二次電池である素電池１１を収納している。電池ホルダ１２は、図において素電池１１を水平に維持する姿勢で収納している。この電池パック１００は、外装ケース３０を直立させた姿勢で、各々の素電池１１を水平姿勢として上下方向に積層するよう収納している。３組の電池ブロック１０は、並列又は直列に接続されて出力端子に接続される。各々の電池ブロック１０を並列に接続している電池パック１００は出力電流を大きくでき、また、電池ブロック１０を直列に接続している電池パック１００は出力電圧を高くできる。
【００３２】
図４、図８等に示す例では、１組の電池ブロック１０を、素電池１１を１３直列、８並列して構成し、３組の電池ブロック１０を並列接続として、出力している。また各種端子類は、図１、図２等に示すように、外装ケース３０の上面に配置されている。正負の電源出力端子Ａ、Ａは外装ケース３０上面の左右に配置される。また中央には通信用の端子Ｂ、Ｂが配置されており、出力用、入力用の端子をそれぞれ備える。
【００３３】
一般的な設置例としては、図１紙面における表面プレート３３を下面とし、図２紙面における表面プレート３３を上面として、すなわち放熱ブロック接触凹部４７が上側に面する姿勢に設置される。また必要に応じて、複数の電池パック１００を上下方向に、望ましくは相互に適切な間隔を設けて、設置される。また外装ケース３０を、コンピュータサーバ業界の標準サイズである既存の１９インチラックに設置できる大きさ及び形状に設計することで、汎用性を高め、既存の設置形態に適用できる利点が得られ、特にサーバ用のバックアップ電源として利用できる。
（外装ケース３０）
【００３４】
外装ケース３０は、図１〜図３に示すように、対向する２枚の表面プレート３３と、該表面プレート３３の外周を閉塞する側壁とで構成される。この外装ケース３０は、厚さよりも幅を広くした箱形に形成されている。外装ケース３０は絶縁性部材とすることが好ましく、好適には樹脂製とする。これにより、絶縁性と軽量化を安価に実現できる。また耐久性と熱伝導性を考慮すれば、アルミニウムなど金属製の外装ケースも利用できる。この場合は、外装ケースの絶縁性が要求されない用途に利用するか、あるいは金属製の外装ケースの表面を、ラミネートフィルムやビニールなどの絶縁性部材で被覆することもできる。ただ、金属板に比べて熱伝導性に劣る樹脂製外装ケースであっても、後述する通り放熱ブロック４２と直接熱結合させる構成を採用することで、空気層などの断熱層を排除して十分な放熱性を発揮できる。
【００３５】
図２及びそのＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線における横断面図である図１３に示すように、外装ケース３０の表面には、部分的に凹状に窪ませたスリット状の凹部２９を複数、平行に形成している。この凹部２９のスリットは、外装ケース３０の表面から突出させない。すなわち、スリット同士の間に位置する壁部は、その上面が外装ケース３０の表面とほぼ同一平面となるように構成する。これにより、外装ケース３０の表面から突出する部材を無くし、設置や運搬などの取り扱いを容易にできる。
【００３６】
凹部２９は、内部に収納する電池ブロック１０が配置される位置に応じて設けられる。図２の例では、３つの電池ブロック１０に応じて、３群の凹部２９が互いに平行となるように形成されている。このように凹部２９を形成することで、外装ケース３０の表面積を増やして放熱効果を高めることができる。特に、複数のスリット状の凹部２９を平行とすることで、スリット状の延長方向に風を流しやすくでき、冷却効果が高められる利点も得られる。さらに、図２に示すように外装ケース３０を縦置きの姿勢で保持する場合は、外装ケース３０表面の放熱による自然対流で、表面の空気をスリット状に沿って上昇させ易くし、空気の移動による放熱性を高める効果も期待できる。
（電池ブロック１０）
【００３７】
外装ケース３０の内部には、図３及び図４に示すように、複数の電池ブロック１０が収納される。各電池ブロック１０は、図８に示すように複数の素電池１１を収納する電池ホルダ１２で構成される。各電池ブロック１０は、複数の素電池１１を平行に積層して、円筒形素電池１１の円筒形側面を除いてほぼブロック状に構成している。また各素電池１１は電池収納部１３に一本だけ収納するため、電池ホルダ１２の厚さは円筒形素電池１１の長さにリード板２０などの若干の部材の厚さを加えた程度に抑えられる。
（素電池１１）
【００３８】
図の電池ブロック１０は、素電池１１をリチウムイオン電池の素電池として、電池ホルダ１２の電池収納部１３に収納している。素電池をリチウムイオン電池とする電池パックは、容積と重量に対する出力を大きくできる。ただし、素電池にはリチウムイオン電池に代わって、リチウムポリマー電池やニッケル水素電池も使用できる。したがって、本発明は素電池をリチウムイオン電池に特定しない。素電池には、充電できる全ての電池を使用できる。また、図の電池パックは素電池を円筒形素電池とするが、電池には角形電池も使用できる。さらに素電池１１には、温度検出のための温度センサが設けられている。温度センサは素電池毎に設ける他、代表的な位置にある素電池のみの監視としてもよい。これら温度センサの出力は、サブ回路基板１７に接続されて監視される。
（電池ホルダ１２）
【００３９】
電池ホルダ１２は絶縁性に優れた部材、好適には樹脂で構成される。ここでは、素電池１１は円筒形の二次電池を使用しているため、円筒形素電池１１を収納できるよう電池ホルダ１２は内部を中空とした円筒状の電池収納部１３を複数設けている。電池収納部１３は、円筒形素電池１１を周囲の全面を閉塞する。この例では、円筒形素電池１を中心をずらすようにオフセット状態で積層して電池収納部１３を形成している。
（仮止め部１４）
【００４０】
また各電池収納部１３は、内部に収納した円筒形素電池１１が脱落しないように仮止めする仮止め部１４を設けている。仮止め部１４は、中空の電池収納部１３の端面に部分的に突出した突起であり、電池収納部１３に収納した円筒形素電池１１の端面が該突起に当接するように構成される。これによって、電池収納部１３に収納された円筒形素電池１１を仮止めして、リード板２０を溶接などにより固定できる。なお仮止め部１４は、好ましくは電池ホルダ１２の左右に開口した電池収納部１３の両側に設けられる。これにより、一旦電池収納部１３に挿入された素電池１１は、電池ブロック１０を左右いずれに傾けても簡単に抜け落ちないように保持できる。
【００４１】
図８の電池ホルダ１２は、円筒形素電池１１の両端に分割できるよう、図８において左右に二分割した第一ホルダケース１５と第二ホルダケース１６からなる。第一ホルダケース１５と第二ホルダケース１６とはプラスチック等の樹脂で別々に成形している。第一ホルダケース１５と第二ホルダケース１６は、円筒形素電池１１を挿入して互いに連結される。また、第一ホルダケース１５と第二ホルダケース１６とは、互いに接触する対向面を嵌合構造（図示せず）として、互いに定位置に連結される。第一ホルダケース１５と第二ホルダケース１６を連結する状態で、電池ホルダ１２は電池収納部１３に円筒形素電池１１を挿入して、円筒形素電池１１を定位置に保持し、さらに収納する円筒形素電池１１がコアとなって第一ホルダケース１５と第二ホルダケース１６とが定位置に連結される。
【００４２】
電池ブロック１０は、電池ホルダ１２でもって全ての素電池１１を平行な姿勢、図３、図４、図６において水平姿勢として、同一面に並べて配置している。電池ブロック１０は、電池ホルダ１２で定位置に配置している素電池１１の両端の端部電極に、リード板２０をスポット溶接等の方法で連結して、素電池１１を並列と直列に接続している。リード板２０は、電池ホルダ１２に設けている円柱状の電池収納部１３の開口部にあって、電池収納部１３に配置している円筒形素電池１１の端部電極に連結される。電池ホルダ１２は、リード板２０を嵌め込んで定位置に配置できるリードガイド部２２を成形して設けている。リード板２０は、リードガイド部２２に配置され、電池ホルダ１２の電池収納部１３に挿入された素電池１１の端部電極にスポット溶接して接続される。電池ブロック１０は、リード板２０の形状と、電池ホルダ１２に収納する素電池１１の方向とを調整して、並列と直列に接続する素電池１１の個数を最適な状態とする。素電池１１を直列に接続する個数で出力電圧を、並列に接続する個数で出力電流を調整できる。リード板２０は、サブ回路基板１７に接続される接続端子２１を備え、後述するように、サブ回路基板１７において、金属線２７が両側に設置され、ハンダ付けなどの方法で、金属線２７と接続端子２１とを接続する。これにより、各並列接続された電池１１の電位（中間電位）を、サブ回路基板１７に入力して測定し、適切な保護をすることができる。
【００４３】
電池ブロック１０は、電池ホルダ１２でもって全ての素電池１１を平行な姿勢、図３、図４、図６において水平姿勢として、同一面に並べて配置している。電池ブロック１０は、電池ホルダ１２で定位置に配置している素電池１１の両端の端部電極に、リード板２０をスポット溶接等の方法で連結して、素電池１１を並列と直列に接続している。リード板２０は、電池ホルダ１２に設けている円柱状の電池収納部１３の開口部にあって、電池収納部１３に配置している円筒形素電池１１の端部電極に連結される。電池ホルダ１２は、リード板２０を嵌め込んで定位置に配置できるリードガイド部２２を成形して設けている。リード板２０は、リードガイド部２２に配置され、電池ホルダ１２の電池収納部１３に挿入された素電池１１の端部電極にスポット溶接して接続される。電池ブロック１０は、リード板２０の形状と、電池ホルダ１２に収納する素電池１１の方向とを調整して、並列と直列に接続する素電池１１の個数を最適な状態とする。素電池１１を直列に接続する個数で出力電圧を、並列に接続する個数で出力電流を調整できる。リード板２０は、サブ回路基板１７に接続される接続端子２１を備え、後述するようにサブ回路基板１７において、金属線２７が両側に設置され、ハンダ付けなどの方法で、金属線２７と接続端子２１とを接続し、これにより、各並列接続された素電池１１の電位（中間電位）を、サブ回路基板１７に入力して測定し、適切な保護をすることができる。
（サブ回路基板１７）
【００４４】
各電池ホルダ１２の側面には、それぞれサブ回路基板１７が固定されており、各電池ブロック１０毎に電池温度の検出、監視を行っている。このためサブ回路基板１７には、素電池１１に固定された温度センサの出力を受ける温度検出回路が実装されている。また必要に応じて、電池ブロック１０毎の充放電電流を検出する電流センサや電圧センサ、あるいは充放電制御回路などを設けてもよい。なおこの例では、サブ回路基板１７は電池ブロック１０同士の間に配置されていることから、発熱量の比較的少ない素子を実装し、逆に発熱量の大きい素子は後述するメイン回路基板４０に実装している。ここでは、サブ回路基板１７に、素電池１１の充放電をコントロールする保護回路を実現する電子部品を実装している。
【００４５】
図６、図８の例では、電池ホルダ１２の左側にサブ回路基板１７を配置している。サブ回路基板１７は、金属線２７を介して各々の素電池１１の正負の電極に接続される。サブ回路基板１７に実装される保護回路は、各々の素電池１１の電圧を検出し、素電池１１の電圧を設定範囲に制御して、素電池１１の過充電や過放電を防止する。
【００４６】
電池ブロック１０の電源出力は、図７、図８等に示すように、一端側は、電池ブロック１０のの上部でリードプレート１８、ヒューズ２８を介して、リード線と結線され、他端側は、電池ブロック１０の下部でリードプレート１８Ｂを介して、リード線（図示せず）に結線される。そして、この電源出力は、メイン回路基板４０に供給され、各電池ブロック１０が並列に電気接続されて、電池パックの電源出力を出力する。
【００４７】
ここで、各電池ブロック１０においての電源出力は、上述のように、ダイオードを介して出力した後、各電池ブロック１０の出力を並列接続して、出力端子Ａ、Ａより出力される。ただ、各電池ブロック１０の出力を直列接続して出力することも可能であることはいうまでもない。
【００４８】
さらに、第一ホルダケース１５と第二ホルダケース１６とは、サブ回路基板１７を保持するガイドリブ１９をプラスチックで一体的に成形して設けている。ガイドリブ１９は、電池ホルダ１２の側面で左右交互に突出させた壁面に、サブ回路基板１７を固定するためのねじ穴を開口しており、固定ねじをねじ穴に螺合することによってサブ回路基板１７を固定する。
（リード板２０）
【００４９】
リード板２０は、電池ホルダ１２の電池収納部１３にそれぞれ円筒形素電池１１を挿入した状態で、各素電池１１の端面に露出された端部電極に固定される。このリード板２０は、電池ホルダ１２に収納された素電池１１を並列及び／又は直列に接続する部材であり、薄膜の金属板が使用される。図８の例では、一電池ホルダ１２当たり１６本の素電池１１をリード板２０に接続することで、８本を並列に接続したものを２組直列に接続している。そして、このような並列組（８本）を２組（計１６本）有する電池ホルダ１２Ａを１２個、及び並列組を１組（計８本）有する電池ホルダ１２Ｂ（図７において上部に位置させている）を１個、直列に接続することで、合わせて素電池１１を１３本直列に接続している。つまり、各電池ブロック１０においては、素電池１１が１３直列８並列に接続されている。
（リードガイド部２２）
【００５０】
また電池ホルダ１２の側面には、リード板２０の配置位置を案内するリードガイド部２２を設けている。リードガイド部２２はリード板２０の外形とほぼ等しくした枠状に形成され、リードガイド部２２の枠内に各々リード板２０を配置することで、リード板２０を各素電池１１に固定する際の位置決めを容易に行うことができる。好ましくは、リードガイド部２２を素電池１１の脱落を防止する仮止め部と兼用する。すなわち、リードガイド部２２が電池収納部１３の開口面に部分的に突出あるいは張り出すように配置することで、張り出したリードガイド部２２の一部が電池収納部１３に挿入された素電池１１の端面に当接して、脱落を防止できる。これにより、電池ホルダ１２の外部に突出する部材を少なくして形状を簡素化できる。リードガイド部２２は、例えば角材状に構成される。
【００５１】
またすべての仮止め部をリードガイド部２２で兼用する必要はなく、リードガイド部が配置されない電池収納部１３については、別途仮止め部１４を設けることができる。この場合、仮止め部１４は、リードガイド部の設けられていない隣接する電池収納部１３の間に一設け、一の仮止め部１４が隣接する電池収納部１３にそれぞれ突出又は張り出すように配置することで、一の仮止め部１４で２つの電池収納部１３の仮止めを兼用できる。このような仮止め部１４は、例えば円盤状として、隣接する２つの電池収納部１３の接点近傍に配置することで、円盤状の仮止め部１４が左右の電池収納部１３にそれぞれ張り出して効果的に素電池１１の抜け落ちを阻止できる。
【００５２】
なお仮止め部１４の高さは、リード板２０の厚さよりも厚くし、好ましくはリードガイド部２２の高さと同じか、これよりも低くする。このようなリードガイド部２２や仮止め部１４は、電池ホルダ１２と一体的に成型することが好ましい。これにより、製造工程を簡素化、低コスト化できる。ただ、電池ホルダと別部材として電池ホルダの側面に接着剤などで角材状のリードガイド部２２や円盤状の仮止め部１４を固定する構成としてもよい。
【００５３】
また、仮止め部１４は、リードガイド部２２で区画された領域内に配置される。すなわち、リードガイド部２２に沿った周辺に位置する電池収納部１３は、リード外部で仮止め部１４を兼用できるので、リードガイド部２２に面しない電池収納部１３、すなわちリード板２０の周囲でなく内側に位置する素電池１１に仮止め部１４が設けられる。
（仮止め開口２３）
【００５４】
また、リード板２０を固定する際、この内側に位置するよう配置された仮止め部１４がリード板２０と干渉しないよう、リード板２０には仮止め部１４と対応する位置に仮止め開口２３が形成される。このようにすることで、仮止め部１４の干渉を回避してリード板２０を素電池１１の端面と密着させ、電気伝導及び熱伝導を維持すると共に、仮止め開口２３に仮止め部１４を挿入することで、この仮止め部１４を位置決め用のガイドとしても兼用できる利点が得られる。
（リード接触凸部２４）
【００５５】
一方で電池ブロックを内蔵する外装ケース３０の内面側、すなわち表面プレート３３の裏側で電池ブロック１０と当接する面は、単なる平坦面とせず、内側に突出させたリード接触凸部２４を複数形成している。リード接触凸部２４は、図９に示すように、電池ブロック１０に向かって突出する接触平面２５を備えており、この平面は、各リード板２０と一致する形状で、かつリードガイド部２２の高さからリード板２０の厚さを引いた厚さに設計されている。また、接触平面２５上の、リードガイド部２２の枠内に設けられた仮止め部１４と対応する位置には、仮止め挿入口２６を開口している。これにより、仮止め部１４と接触平面２５との干渉を避け、リード接触凸部２４を、リードガイド部２２の枠内に嵌入して、接触平面２５をリード板２０に当接させ、表面プレート３３とリード板２０とを熱結合状態としたリード放熱領域を形成できる。このリード放熱領域から、電池ブロック１０の素電池１１やサブ回路基板１７の発熱を熱伝導して、表面プレート３３を介して放熱できる。
【００５６】
さらに外装ケース３０は、第一ケース３１と第二ケース３２とに二分割されており、各第一ケース３１、第二ケース３２がそれぞれ表面プレート３３を有し、第一ケース３１と第二ケース３２を合わせることで表面プレート３３を対向させるよう構成されている。また各第一ケース３１、第二ケース３２はそれぞれ、表面プレート３３の内面にリード接触凸部２４を内面に形成している。この構成により、例えば第一ケース３１上に各電池ブロック１０を、第一ケース３１内面に形成されたリード接触凸部２４がリードガイド部２２の枠内に嵌るように位置決めして配置し、さらに第二ケース３２の内面に形成されたリード接触凸部２４が、電池ブロック１０の反対側のリードガイド部２２の枠内に嵌るようにして、第二ケース３２と第一ケース３１とを閉塞する。この結果、電池ホルダ１２を正確に位置決めできると共に、電池ホルダ１２の両側から、リード接触凸部２４で狭持して確実に保持でき、機械的な安定性も確保できる。さらに加えて、リード板２０をリード接触凸部２４に密着させることで、リード板２０とリード接触凸部２４との間の空間すなわち空気層のような断熱層の形成を低減し、リード板２０を介して素電池の発熱を表面プレート３３に直接熱伝導し、表面プレート３３から効率よく放熱させることができる。この構成は、リード板２０及び外装ケース３０を熱伝導部材としても兼用できるので、専用のヒートシンクなどを設けずとも放熱性を高めることが可能となり、装置の小型化や簡素化、低コスト化に寄与できる。
【００５７】
また、リード接触凸部２４を設けた部分の反対側、すなわち外装ケース３０の表面側では、図１２の断面図に示すように、リード接触凸部２４と対応する位置を凹状に形成することが好ましい。これにより、外装ケース３０の表面プレート３３の厚さを、リード接触凸部２４を設けた部分だけ厚くすることなく、均一の肉厚を維持でき、樹脂材料の増大に製造コスト上昇や重量の増大を回避できる。
（リード放熱フィン３５）
【００５８】
さらに、リード接触凸部２４と対応して形成される凹状領域３４には、図１、図３、図１２に示すようにリード放熱フィン３５を設けることもできる。リード放熱フィン３５は凹状領域３４内で複数枚を均一に離間させて、表面プレート３３の表面から垂直方向に突出させる。このように複数枚の放熱フィンをリード接触凸部２４の裏側に設けることで、リード放熱領域の背面の表面積を広くして、放熱効果をさらに高めることができる。またリード放熱フィン３５は、図１、図３において垂直方向に並ぶ姿勢に設けられている。この姿勢で外装ケース３０を配置することで、リード放熱フィン３５は鉛直方向に開口するため、外装ケース３０の放熱に際して自然対流によって表面の空気が上方に移動されやすくなり、空気の移動を生じさせて放熱性を改善できる。このような放熱構造の改善により、クーリングファン等の強制冷風機構を外装ケースに内蔵させることなく、十分な放熱性を確保でき放熱部材による大型化やコストアップを回避した電池パックを実現できる。特に防水性を求められる電池パックにおいては、クーリングファンで強制的に冷却風を送風して冷却する強制冷却機構を設けることが困難であり、ファンレスでも十分な冷却能力を発揮できる電池パックは有用となる。
【００５９】
またこのリード放熱フィン３５の突出高さは、図１２の断面図に示すように、表面プレート３３の他の部分よりも余分に突出しないよう、凹状領域３４内に収まる高さにすることが好ましい。すなわち、リード接触凸部２４の周囲に設けられた非凸部面の裏面側の表面と同一ないし内側に収まる高さとする。このようにリード放熱フィン３５の高さを抑え、外装ケース３０表面から突出しないようにすることで、外装ケース３０の大型化を避け、電池パックの配置しやすさを維持できる。
【００６０】
この外装ケース３０に収納される各電池ブロック１０の素電池１１は、その端面が外装ケース３０の表面プレート３３と平行となる姿勢で保持される。これにより、各素電池１１の両端面が外装ケース３０の対向する表面プレート３３にそれぞれ面することとなり、素電池１１の端面を介して外装ケース３０の両面から放熱されやすい構成とできる。特に各素電池１１は両端面をリード板２０と連結しており、金属製のリード板２０は熱伝導性にも優れるため、素電池１１の両端面から熱がリード板２０を介して伝導され、さらにリード板２０の熱はその表面で面した外装ケース３０に伝導され、外装ケース３０表面から放熱される。
【００６１】
この電池ブロック１０は、複数並べて外装ケース３０に収納される。図３及び図４に示す例では、３つの電池ブロック１０を直立させて横に並べた状態に、外装ケース３０に収納している。また外装ケース３０内部では、３つの電池ブロック１０の上部に空間を設けており、ここにメイン回路基板４０と放熱ブロック４２が配置される。メイン回路基板４０と放熱ブロック４２は、図５の断面図及び図１０の分解斜視図に示すように、互いに対向する姿勢で固定し、さらに直立させた状態で放熱ブロック４２が外装ケース３０の一方の表面プレート３３と内部で接触するように固定される。
（メイン回路基板４０）
【００６２】
メイン回路基板４０は、各電池ブロック１０の充放電電流を制御する充放電回路や保護回路など、電源装置の駆動に必要な回路及びその構成部品、素子等を実装する基板であり、ガラスエポキシ基板などが利用できる。図１０の例では、メイン回路基板４０上には、外部との通信用インターフェースやコネクタ、ダイオード等を実装している。実装部品の中には、発熱量の大きい発熱部品４１が含まれる。このような発熱部品４１としては、素電池１１と直列に接続された逆素子ダイオードや、素電池１１の充放電のためのスイッチングを行うトランジスタなどが挙げられる。これらの発熱部品４１は、放熱して設定温度よりも低くすることで安定に動作する。これらの発熱部品４１で発生する発熱を効率よく外部に放熱するため、放熱ブロック４２を固定している。図１０に示す例では、放熱ブロック４２はメイン回路基板４０の裏面に、スペーサ４３を介して対向姿勢に離間させて固定されている。また、発熱部品４１は、このメイン回路基板４０と放熱ブロック４２との間に位置する姿勢に固定される。いいかえると、図１０の例ではメイン回路基板４０の裏面に発熱部品４１が実装され、発熱部品４１が発熱ブロックと対向する姿勢に固定されている。
（放熱ブロック４２）
【００６３】
放熱ブロック４２は、熱伝導に優れた部材に構成され、好ましくは平板状の金属製ブロックで構成される。金属製ブロックは、好ましくは厚さを５ｍｍ以上とし、十分な熱容量と熱導電性を備える材質、例えばアルミニウム製とする。このように放熱ブロック４２をメイン回路基板４０に比して十分に厚くして、メイン回路基板４０から熱伝導される熱を効率よく放熱する。
（ブロック内凹部４４）
【００６４】
この放熱ブロック４２は、メイン回路基板４０に実装された発熱部品４１を熱結合状態に固定している。このため、放熱ブロック４２の表面には、ブロック内凹部４４を形成し、このブロック内凹部４４に発熱部品４１を配置している。これによりブロック内凹部４４内で発熱部品４１を三方から囲み、発熱部品４１の周囲から効率よく吸熱、熱伝導させて放熱させることができる。またこのため、メイン回路基板４０の発熱部品４１を固定した面が放熱ブロック４２の凹部面側に対向する姿勢に配置されている。図１０の例では、逆素子ダイオードをブロック内凹部４４に配置している。また、ＦＥＴはブロック内凹部４４に配置されず、そのままメイン回路基板４０上に実装されている。
（熱伝導ペースト４５）
【００６５】
さらに、放熱ブロック４２と発熱部品４１を熱結合状態とするため、ブロック内凹部４４は熱伝導ペースト４５を充填する。これにより、熱伝導ペースト４５を発熱部品４１とブロック内凹部４４との間に介在させて断熱性の高い空気層を排除でき、確実に熱結合状態を維持できる。熱伝導ペースト４５としては、シリコーン樹脂等が好適に利用できる。シリコーン樹脂は、ブロック内凹部４４内に配置された発熱部品４１を完全に被覆するように充填される。あるいは、絶縁性を備えつつ熱伝導に優れたマイカやプラスチック製の絶縁熱伝導シートを介して放熱ブロック４２の表面に熱結合状態で固定することもできる。図１０の例では、逆素子トランジスタを配置した各ブロック内凹部４４にシリコーン樹脂を注入すると共に、ブロック内凹部４４以外に配置されたＦＥＴ等の部材にも必要に応じて別途シリコーン樹脂４６を塗布し、これを被覆している。
【００６６】
また、メイン回路基板４０は図３及び図１０に示すように、横並びに配置された電池ブロック１０の配列方向に沿って横方向に延長されており、各電池ブロック１０と電気接続するための配線の距離を短くしている。また、好ましくはメイン回路基板４０上で、各電池ブロック１０の制御に関する回路や部品を極力分離している。例えば、発熱部品４１である逆素子ダイオードは、離間させて配置している。このため、複数のブロック内凹部４４を設け、各ブロック内凹部４４に逆素子ダイオードを一ずつ配置している。これによって、発熱量の大きい発熱部品４１を個別に分離して、他の発熱部品４１への熱による影響を低減している。
【００６７】
放熱ブロック４２及びメイン回路基板４０は、外装ケース３０の内側において、電池ブロック１０と重ならないように分離されている。すなわち、図５に示すように放熱ブロック４２の上に、垂直姿勢で配置されており、放熱ブロック４２と電池ブロック１０との接触領域を極力低減して、放熱ブロック４２から電池ブロック１０に伝導される熱量を抑制し、素電池１１への熱の影響を低減できる。
【００６８】
特に放熱ブロック４２は、外装ケース３０の内側で、表面プレート３３と平行な姿勢で、かつ表面プレート３３との対向面を熱結合状態として配置される。このような配置により、発熱部品４１の発熱を放熱ブロック４２で吸引して表面プレート３３から放熱することができる。この結果、放熱ブロック４２を外装ケース３０を構成する表面プレート３３と直接熱結合させて、外装ケース３０自体を放熱に利用できるため、放熱のためのヒートシンクなどを簡素化、小型化、あるいは省略できる利点が得られる。
【００６９】
また、メイン回路基板４０は、電池ブロック毎に設けられたサブ回路基板１７と重ならないように分離されている。具体的には、図６等に示すようにサブ回路基板１７を、各電池ブロック１０の側面に配置することで、サブ回路基板１７は垂直姿勢で電池ブロック１０同士の間または側面に配置される。この結果、サブ回路基板１７は外装ケース３０の側壁と平行姿勢となる。一方、メイン回路基板４０は、上述の通り表面プレート３３と対向する姿勢に配置される。この結果、メイン回路基板４０とサブ回路基板１７とは交差する姿勢となって、物理的に離間して配置されるので、メイン回路基板４０の発熱がサブ回路基板１７に伝導して、サブ回路基板１７に実装された電子部品に悪影響を及ぼす事態を回避し、安定して動作できる利点が得られる。
（放熱ブロック接触凹部４７）
【００７０】
さらに好ましくは、図１１に示すように、外装ケース３０の表面プレート３３の内、その内面を放熱ブロック４２に熱結合する熱結合領域を放熱ブロック接触凹部４７として、この放熱ブロック接触凹部４７に複数のブロック放熱フィン４８を設ける。このブロック放熱フィン４８の突出面は、放熱ブロック接触凹部４７の周囲に設けた非凹部面の表面と同一又は内側に配置する。これにより、熱結合領域の背面で外表面に突出されたブロック放熱フィン４８によって表面積を広くして放熱性を高めると共に、ブロック放熱フィン４８の高さは放熱ブロック接触凹部４７の周囲と同一又はこれよりも低くして、ブロック放熱フィン４８が外装ケース３０表面から突出する事態を回避し、外装ケース３０の小型化を維持できる利点が得られる。
【００７１】
このブロック放熱フィン４８は、好ましくはリード放熱フィン３５を設けた表面プレート３３とは異なる表面プレート３３に設ける。すなわち、対向する２枚の表面プレート３３の内、一方の表面プレート３３にブロック放熱フィン４８を設け、他方の表面プレート３３にリード放熱フィン３５を設けることで、放熱領域を電池ブロック用と放熱ブロック用に分離することができる。これによって発熱の集中を防ぎ、また外装ケース３０の両面を各々の放熱領域として効率よく利用して、効果的な発熱を図ることができる。いいかえると、図２の例では、敢えて裏面側の表面プレート３３には凹状領域やリード放熱フィンを設けず、ブロック放熱フィン４８を設けた側は主として放熱ブロック用のブロック放熱領域として利用するように構成している。ただ、要求される放熱性能などによっては、各表面プレートにリード放熱フィンを設けてもよい。
【００７２】
以上のような放熱構造を備えることで、放熱能力を高めなくとも効率のよい放熱が図られ、大型のヒートシンク等を設けることなく安定的に高出力の電源装置として利用できる電池パックが実現される。特に、外装ケース３０を金属製のケースに比べ熱伝導性に劣る樹脂製のケースを使用しても、放熱構造を工夫することで十分な放熱性を発揮できるようにすることは、コスト面からも大きなメリットとなる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明に係る電池パックは、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、太陽電池と組み合わせた蓄電装置等として好適に利用できる。
【符号の説明】
【００７４】
１００…電池パック
１０…電池ブロック
１１…素電池
１２、１２Ａ、１２Ｂ…電池ホルダ
１３…電池収納部
１４…仮止め部
１５…第一ホルダケース
１６…第二ホルダケース
１７…サブ回路基板
１８、１８Ｂ…リードプレート
１９…ガイドリブ
２０…リード板
２１…接続端子
２２…リードガイド部
２３…仮止め開口
２４…リード接触凸部
２５…接触平面
２６…仮止め挿入口
２７…金属線
２８…ヒューズ
２９…凹部；２９Ｂ…凸条領域
３０…外装ケース
３１…第一ケース
３２…第二ケース
３３…表面プレート
３４…凹状領域
３５…リード放熱フィン
４０…メイン回路基板
４１…発熱部品
４２…放熱ブロック
４３…スペーサ
４４…ブロック内凹部
４５…熱伝導ペースト
４６…シリコーン樹脂
４７…放熱ブロック接触凹部
４８…ブロック放熱フィン
８６…メイン回路基板
８７…サブ回路基板
８８…金属プレート
８９…外装ケース
９０…放熱板
９１…二次電池
９２…回路基板
９３…インナーケース
９４…インナーパック
９５…アウターケース
９６…金属シャーシ
９７…電池ホルダ
９８…電池ブロック
９９…発熱部品
Ａ、Ａ…正負の電源出力端子；Ｂ、Ｂ…通信用端子
【図１】
2011154986.tif 000003
【図２】
2011154986.tif 000004
【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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【図８】
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【図９】
2011154986.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年11月24日(2010.11.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素電池(11)と、
前記複数の素電池(11)を個別に収納する電池収納部(13)を設けた電池ホルダ(12)と、で構成される電池ブロック(10)と、
前記電池ブロック(10)の素電池(11)に接続しているメイン回路基板(40)と、
前記メイン回路基板(40)に接続してなる発熱部品(41)と、
前記発熱部品(41)を熱結合状態に固定している平板状の放熱ブロック(42)と、
前記放熱ブロック(42)と前記電池ブロック(10)とを内部に収納している外装ケース(30)と、
を備える電池パックであって、
前記外装ケース(30)は、対向する２枚の表面プレート(33)と、該表面プレート(33)の外周を閉塞する側壁とで構成された、その厚さよりも幅を広くした箱形に形成されており、
前記放熱ブロック(42)は、前記外装ケース(30)の内側において、前記電池ブロック(10)と重ならないように分離されると共に、
前記放熱ブロック(42)が、前記外装ケース(30)の内側において、前記表面プレート(33)と平行な姿勢で、かつ前記表面プレート(33)との対向面を熱結合状態として配置されており、前記発熱部品(41)の発熱を前記放熱ブロック(42)で吸引して前記表面プレート(33)から放熱するように構成してなることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
請求項１に記載の電池パックであって、
前記複数の電池ブロック(10)の延在方向の端部に、放熱ブロック(42)を配置することを特徴とする電池パック。
【請求項３】
請求項１に記載の電池パックであって、
前記放熱ブロック(42)が厚さを５ｍｍ以上とする金属ブロックであり、
前記放熱ブロック(42)の表面にブロック内凹部(44)を設けて、該ブロック内凹部(44)に前記発熱部品(41)を熱結合状態に配置してなることを特徴とする電池パック。
【請求項４】
請求項２に記載の電池パックであって、
前記放熱ブロック(42)のブロック内凹部(44)を設けた凹部面側に対向する姿勢に前記メイン回路基板(40)が固定されると共に、
前記メイン回路基板(40)は、前記発熱部品(41)を固定した面が前記放熱ブロック(42)の凹部面側に対向する姿勢に配置されてなることを特徴とする電池パック。
【請求項５】
請求項２又は３に記載の電池パックであって、
前記放熱ブロック(42)のブロック内凹部(44)に、熱伝導ペースト(45)を充填してなることを特徴とする電池パック。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか一に記載の電池パックであって、
前記発熱部品(41)が前記素電池(11)と直列に接続してなるダイオードを含み、該ダイオードを前記放熱ブロック(42)のブロック内凹部(44)に配置してなることを特徴とする電池パック。
【請求項７】
請求項２から５のいずれか一に記載の電池パックであって、
前記発熱部品(41)がトランジスタを含み、該トランジスタが前記メイン回路基板(40)に固定され、
前記メイン回路基板(40)は前記トランジスタを固定してなる面を前記放熱ブロック(42)のブロック内凹部(44)面と対向して配置され、
前記トランジスタはメイン回路基板(40)と放熱ブロック(42)との間に配置されて、メイン回路基板(40)と放熱ブロック(42)との間に熱伝導ペースト４５が充填されて、トランジスタを放熱ブロック(42)とメイン回路基板(40)に熱結合状態に配置してなることを特徴とする電池パック。
【請求項８】
請求項２から６のいずれか一に記載の電池パックであって、
前記外装ケース(30)の表面プレート(33)が、その内面を前記放熱ブロック(42)に熱結合してなる熱結合領域の表面側を放熱ブロック接触凹部(47)として、該放熱ブロック接触凹部(47)に複数のブロック放熱フィン(48)を設けており、
前記ブロック放熱フィン(48)の突出面を、前記放熱ブロック接触凹部(47)の周囲に設けてなる非凹部面の表面と同一ないし内側に配置してなることを特徴とする電池パック。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか一に記載の電池パックであって、
前記電池ブロック(10)が、前記外装ケース(30)の表面プレート(33)の内面と対向する位置に素電池(11)の端部電極に接続してなるリード板(20)を配置しており、
前記リード板(20)が表面プレート(33)の内面に熱結合状態に配置して、素電池(11)の発熱をリード板(20)を介して表面プレート(33)に放熱してなることを特徴とする電池パック。
【請求項１０】
請求項８に記載の電池パックであって、
前記表面プレート(33)が、内面をリード板(20)に熱結合状態としてなるリード放熱領域をリード接触凸部(24)として、該リード接触凸部(24)の裏面側で前記表面プレート(33)の表面側にリード放熱フィン(35)を設けており、
さらに、前記リード放熱フィン(35)の突出面を、前記リード接触凸部(24)の周囲に設けてなる非凸部面の裏面側の表面と同一ないし内側に配置してなることを特徴とする電池パック。
【請求項１１】
請求項９に記載の電池パックであって、
前記電池ホルダ(12)が、前記リード板(20)の固定位置を決めるための枠状のリードガイド部(22)を備えており、
前記リードガイド部(22)は、前記複数の電池収納部(13)の内、少なくとも一部の電池収納部(13)の開口面に対して部分的に張り出すように設けられてなることを特徴とする電池パック。
【請求項１２】
請求項１０に記載の電池パックであって、
前記電池ホルダ(12)がさらに、前記リードガイド部(22)の枠内で、該リードガイド部(22)の部分的な張り出しのない電池収納部(13)の開口面に対して部分的に張り出すように設けられた仮止め部(14)を備えており、
前記リード板(20)は、前記仮止め部(14)と対応する位置に、該仮止め部(14)を挿入可能な大きさに形成された仮止め開口(23)を開口していることを特徴とする電池パック。
【請求項１３】
請求項１１に記載の電池パックであって、
前記表面プレート(33)の電池ブロック(10)と対向する面に、前記電池ブロック(10)に対して突出させた複数のリード接触凸部(24)を形成しており、
前記リード接触凸部(24)は、前記リードガイド部(22)の枠内に嵌入できる高さ及び形状に形成されており、かつ前記仮止め部(14)と対向する位置に仮止め挿入口(26)を開口してなることを特徴とする電池パック。
【請求項１４】
請求項１２に記載の電池パックであって、
前記対向する２枚の表面プレート(33)の内、一方の表面プレート(33)に前記ブロック放熱フィン(48)が設けられ、他方の表面プレート(33)に前記リード放熱フィン(35)が設けられてなることを特徴とする電池パック。
【請求項１５】
請求項１から１３のいずれか一に記載の電池パックであって、
前記複数の電池ブロック(10)がそれぞれ、各電池ブロック(10)の素電池(11)と接続されたサブ回路基板(17)を備えており、
前記サブ回路基板(17)は、前記電池ブロック(10)同士の間に位置され、一方前記メイン回路基板(40)は、前記サブ回路基板(17)と交差する姿勢で、電池ブロック(10)の端面に配置されてなることを特徴とする電池パック。
【請求項１６】
請求項１から１４のいずれか一に記載の電池パックであって、
前記外装ケース(30)が、四角形の表面プレート(33)(4a)の周囲に側壁(4b)を設けた箱形に成形してなる第一ケース(31)と第二ケース(32)からなり、前記第一ケース(31)と第二ケース(32)とが連結されて、内部に電池ブロック(10)とメイン回路基板(40)と発熱部品(41)とを収納してなることを特徴とする電池パック。
【請求項１７】
請求項１から１５のいずれか一に記載の電池パックであって、
前記外装ケース(30)が絶縁性の樹脂製であることを特徴とする電池パック。
【請求項１８】
複数の素電池(11)と、
前記複数の素電池(11)を個別に収納する電池収納部(13)を設けた電池ホルダ(12)と、で構成される複数の電池ブロック(10)と、
前記電池ブロック(10)の素電池(11)に接続しているメイン回路基板(40)と、
前記電池ブロック(10)を内部に収納している外装ケース(30)と、
を備える電池パックであって、
前記外装ケース(30)は、対向する２枚の表面プレート(33)と、該表面プレート(33)の外周を閉塞する側壁とで構成された箱形に形成されており、
前記複数の電池ブロック(10)がそれぞれ、各電池ブロック(10)の素電池(11)と接続されたサブ回路基板(17)を備えており、
前記メイン回路基板(40)は、前記複数の電池ブロック(10)の配列方向に沿って配置されると共に、前記サブ回路基板(17)と交差する姿勢で、電池ブロック(10)の端面に配置されてなることを特徴とする電池パック。 
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
さらにまた第１６の電池パックによれば、前記外装ケース３０が絶縁性の樹脂製とできる。これにより、外装ケースを絶縁性としつつ軽量且つ安価に構成できると共に、金属板に比べて熱伝導性に劣る樹脂製外装ケースでも、放熱ブロックと直接熱結合させることで、空気層などの断熱層を排除して放熱性を発揮できる。
さらにまた本発明の電池パックによれば、複数の素電池１１と、前記複数の素電池１１を個別に収納する電池収納部１３を設けた電池ホルダ１２と、で構成される複数の電池ブロック１０と、前記電池ブロック１０の素電池１１に接続しているメイン回路基板４０と、  前記電池ブロック１０を内部に収納している外装ケース３０と、を備える電池パックであって、前記外装ケース３０は、対向する２枚の表面プレート３３と、該表面プレート３３の外周を閉塞する側壁とで構成された箱形に形成されており、前記複数の電池ブロック１０がそれぞれ、各電池ブロック１０の素電池１１と接続されたサブ回路基板１７を備えており、前記メイン回路基板４０は、前記複数の電池ブロック１０の配列方向に沿って配置されると共に、前記サブ回路基板１７と交差する姿勢で、電池ブロック１０の端面に配置することができる。これにより、メイン回路基板と、サブ回路基板とが重ならないように配置できるので、効率よく放熱できる。