(57)【要約】【課題】放熱プレートを理想的な状態で円筒形電池の表面に熱結合させて電池の温度差を少なくする。円筒形電池を多段多列に配置する構造においても、放熱プレートによる電池の短絡を有効に防止して安全性を高める。【解決手段】バッテリパックは、充電できる複数の円筒形電池１Ａを電池ホルダー２の挿入部２１にセットして、多段多列に配置してなる電池ブロック１０を有する。バッテリパックは、電池ホルダー２に、円筒形電池１Ａの表面に熱結合してなる放熱プレート８を連結している。この放熱プレート８は、円筒形電池１Ａを嵌着するＵ溝８Ａを交互に反対面に設けてなる波形に金属プレートを成形している。バッテリパックは、波形金属プレートからなる放熱プレート８の両面のＵ溝８Ａに、互いに隣接して配置してなる円筒形電池１Ａを交互に嵌入して、円筒形電池１Ａの外周面をＵ溝８Ａの内面に熱結合している。【選択図】図１１
2011049013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電できる複数の円筒形電池(1A)が電池ホルダー(2)の挿入部(21)にセットされて、多段多列に配置されてなる電池ブロック(10)を有するバッテリパックであって、
前記電池ホルダー(2)に、前記円筒形電池(1A)の表面に熱結合してなる放熱プレート(8)を連結しており、この放熱プレート(8)が、円筒形電池(1A)を嵌着するＵ溝(8A)を交互に反対面に設けてなる波形に金属プレートを成形したもので、波形金属プレートからなる放熱プレート(8)両面のＵ溝(8A)に、互いに隣接して配置してなる円筒形電池(1A)が交互に嵌入されて、円筒形電池(1A)の外周面をＵ溝(8A)の内面に熱結合してなることを特徴とするバッテリパック。
【請求項２】
前記電池ホルダー(2)に複数枚の放熱プレート(8)が連結されると共に、電池ホルダー(2)に多段多列に収納してなる円筒形電池(1A)をリード板(4)で直列と並列に接続しており、各々の放熱プレート(8)が、互いに並列接続してなる円筒形電池(1A)をＵ溝(8A)に配置して熱結合してなる請求項１に記載されるバッテリパック。
【請求項３】
前記電池ホルダー(2)が絶縁材で成形されると共に、前記放熱プレート(8)を定位置に配置するスリット(20)を有し、このスリット(20)に放熱プレート(8)を挿入して、定位置に配置してなる請求項２に記載されるバッテリパック。
【請求項４】
前記電池ホルダー(2)が、２分割された一対のホルダーユニット(2A)からなり、各々の円筒形電池(1A)はその端部を分離された別々のホルダーユニット(2A)の挿入部(21)に挿入して定位置に配置され、
各々のホルダーユニット(2A)が、対向面に開口するスリット(20)を有し、このスリット(20)に放熱プレート(8)を挿入して、電池ホルダー(2)に放熱プレート(8)を連結してなる請求項３に記載されるバッテリパック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数の電池を多段多列に配列してなるバッテリパックに関し、とくに電動バイク等の電動車両に搭載している走行モータに大きな電力を供給する電源として最適なバッテリパックに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動バイクなどの大出力な用途に使用されるバッテリパックは、多数の電池を多段多列に配列して、直列や並列に接続している。このバッテリパックは、複数の電池を直列に接続して出力電圧を高く、並列に接続して出力電流を大きくしている。大出力な用途に使用されるバッテリパックは、大電流で充放電されて電池の温度が上昇する。電池は温度で電気特性が変化する。したがって、多数の電池を内蔵するバッテリパックは、各々の電池に温度差ができると、温度差によって電気特性がアンバランスとなる。電池のアンバランスは、特定の電池の劣化を促進してバッテリパック全体の寿命を短くする。それは、電気特性のアンバランスによって残容量に差ができ、残容量の差によって特定の電池が過充電や過放電されやすくなるからである。電池は過充電や過放電によって劣化が促進されるので、特定の電池がこの状態になると電池が劣化してバッテリパック全体の寿命を短くする。とくに、多数の電池を内蔵するバッテリパックは、複数の電池をブロック状に連結して電池ブロックとして、複数の電池ブロックを電池ケースに収納している。この構造は、電池ブロックでの温度差が発生しやすく、とくに電池ケースの中心部に配置される電池ブロックの電池温度が高くなる欠点がある。
【０００３】
この欠点を解消するために、電池の表面に放熱プレートを熱結合状態に配置するバッテリパックが開発されている。（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２００５−２８５４５６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のバッテリパックは、図１に示すように、同一水平面に平行に並べている円筒形電池９１の両面に、各々の電池の表面に沿う形状の放熱プレート９８を配置している。放熱プレート９８は、電池ホルダー９２に連結されて、円筒形電池９１の表面に熱結合される位置に配置される。このバッテリパックは、放熱プレート９８を複数の円筒形電池９１に好ましい状態に熱結合して電池の温度差を少なくできる。しかしながら、この構造のバッテリパックは、長期間にわたって、放熱プレート９８を円筒形電池９１の表面に理想的な状態で熱結合するのが難しい欠点がある。それは、電池ホルダー９２でもって、放熱プレート９８を常に電池表面に密着して配置するのが難しいからである。また、このバッテリパックは、円筒形電池の両面に放熱プレートを配置するので、円筒形電池が多段多列に配置される構造にあっては、金属プレートからなる放熱プレートを介して、隣接する電池がショートする確率が高くなる欠点がある。
【０００６】
本発明は、以上のバッテリパックの欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、放熱プレートを理想的な状態で円筒形電池の表面に熱結合して電池の温度差を少なくできるバッテリパックを提供することにある。
また、本発明の他の大切な目的は、円筒形電池を多段多列に配置する構造においても、放熱プレートによる電池の短絡を有効に防止して安全性を高くできるバッテリ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】
【０００７】
本発明のバッテリパックは、充電できる複数の円筒形電池１Ａを電池ホルダー２の挿入部２１にセットして、多段多列に配置してなる電池ブロック１０を有する。バッテリパックは、電池ホルダー２に、円筒形電池１Ａの表面に熱結合してなる放熱プレート８を連結している。この放熱プレート８は、円筒形電池１Ａを嵌着するＵ溝８Ａを交互に反対面に設けてなる波形に金属プレートを成形している。バッテリパックは、波形金属プレートからなる放熱プレート８の両面のＵ溝８Ａに、互いに隣接して配置してなる円筒形電池１Ａを交互に嵌入して、円筒形電池１Ａの外周面をＵ溝８Ａの内面に熱結合している。
【０００８】
以上のバッテリパックは、放熱プレートを理想的な状態で円筒形電池の表面に熱結合して電池の温度差を少なくできる特徴がある。それは、放熱プレートを金属プレートとして、この金属プレートを交互に反対面にＵ溝のある波形として、その両面のＵ溝に交互に隣接する円筒形電池を入れて配置するからである。この放熱プレートは、波形に加工している金属板の復元力でもって、あるいは経時的に復元することで、その表面を円筒形電池の表面に密着して理想的な熱結合状態にできる。
また、以上のバッテリパックは、１列に配置している隣接する円筒形電池の両側に交互に放熱プレートを熱結合して、円筒形電池の両面に放熱プレートが配置されないので、円筒形電池が多段多列に配置されるバッテリパックにおいても、放熱プレートによる電池の短絡を有効に防止して安全性を高くできる特徴がある。
【０００９】
本発明のバッテリパックは、電池ホルダー２に複数枚の放熱プレート８を連結すると共に、電池ホルダー２に多段多列に収納してなる円筒形電池１Ａをリード板４で直列と並列に接続して、各々の放熱プレート８が、互いに並列接続してなる円筒形電池１ＡをＵ溝８Ａに配置して熱結合することができる。
このバッテリパックは、放熱プレートに熱結合している円筒形電池の外装缶が放熱プレートに接触しても、この放熱プレートによって円筒形電池がショートされることがない。それは、放熱プレートを熱結合している円筒形電池が並列に接続されて、外装缶を同電位としているからである。
【００１０】
本発明のバッテリパックは、電池ホルダー２を絶縁材で成形すると共に、放熱プレート８を定位置に配置するスリット２０を設けて、このスリット２０に放熱プレート８を挿入して、定位置に配置することができる。
このバッテリパックは、放熱プレートを電池ホルダーのスリットに挿入することで、簡単かつ容易に、しかも位置ずれしないように、電池ホルダーに配置できる。
【００１１】
本発明のバッテリパックは、電池ホルダー２を、２分割された一対のホルダーユニット２Ａで構成し、各々の円筒形電池１Ａの端部を、分離された別々のホルダーユニット２Ａの挿入部２１に挿入して定位置に配置することができる。さらに、バッテリパックは、各々のホルダーユニット２Ａが、対向面に開口するスリット２０を有して、このスリット２０に放熱プレート８を挿入して、電池ホルダー２に放熱プレート８を連結することができる。
このバッテリパックは、ホルダーユニットを連結することで、放熱プレートを電池ホルダーから外れないように連結できる。このため、放熱プレートを簡単に電池ホルダーに外れないように連結できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来のバッテリパックの斜視図である。
【図２】本発明の一実施例にかかるバッテリパックの斜視図である。
【図３】図２に示すバッテリパックのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図２に示すバッテリパックのＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図２に示すバッテリパックの分解斜視図である。
【図６】図５に示すバッテリパックの底面斜視図である。
【図７】図２に示すバッテリパックの電池ケースと電池ブロックと連結プレートの分解斜視図である。
【図８】電池ブロックの斜視図である。
【図９】図８に示す電池ブロックの垂直縦断面図である。
【図１０】図８に示す電池ブロックの分解斜視図である。
【図１１】図１０に示す電池ブロックの電池ホルダーの分解斜視図である。
【図１２】ホルダーユニットと放熱プレートと電池の連結構造を示す分解斜視図である。
【図１３】図９に示す電池ブロックのＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。
【図１４】図１１に示す電池ホルダーのホルダーユニットを内側から見た正面図である。
【図１５】電池ケースの斜視図である。
【図１６】連結プレートの底面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのバッテリパックを例示するものであって、本発明はバッテリパックを以下のものに特定しない。
【００１４】
さらに、この明細書は、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。
【００１５】
本発明のバッテリパックは、主として電動バイクに装着されて、走行用のモーターに電力を供給する。とくに、本発明は、多数の電池を多段多列に配置して、出力を大きくしているので、電動車両のように大出力な用途に最適である。したがって、本発明のバッテリパックは、電動バイク、アシスト自転車、電動車椅子、電動三輪車、電動カート等の電動車両用の電源として最適である。以下、電動バイクに使用されるバッテリパックを実施例として詳述するが、本発明はバッテリパックの用途を電動バイクに特定するものではない。
【００１６】
図２ないし図７のバッテリパックは、複数の電池１を電池ホルダー２で多段多列に配置して電池ブロック１０とし、複数の電池ブロック１０を電池ケース３に収納している。図のバッテリパックは、３組の電池ブロック１０を３列に並べて平行な姿勢で電池ケース３に収納している。
【００１７】
電池ブロック１０は、図８ないし図１３に示すように、充電できる複数の電池１と、各々の電池１を平行な姿勢で多段多列に配置している電池ホルダー２とを備える。さらに、図に示す電池ブロック１０は、電池１にリード板４を介して接続している回路基板５を備え、この回路基板５を電池ホルダー２の定位置に配置している。
【００１８】
電池１は充電できる二次電池で、リチウムイオン二次電池である。ただし、電池は、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池とすることもできる。さらに、図のバッテリパックは、電池１を円筒型電池１Ａとしている。図の電池ブロック１０は、各々の電池１を平行な姿勢で多段多列に配置して、各々の電池１の端面を同一面に位置させるように電池ホルダー２で定位置に保持している。図の電池ブロック１０は、複数の電池１を平行な姿勢として１段に１０本の電池１を平行な姿勢で１０列に並べて、これを６段に配置して、全体で６０本の電池１を配列している。すなわち、この電池ブロック１０は、電池１を６段１０列に配置している。図の電池ブロック１０は、上下に隣接する電池１を互いに谷間に配置して、各列の電池１をジグザグ状に配置している。図の電池ブロック１０は、電池１を６段１０列に配置しているが、本発明は、電池ブロックが備える電池の本数や配列を図に示すものに特定するものではない。
【００１９】
さらに、図３ないし図５、及び図７のバッテリパックは、３組の電池ブロック１０を電池ケース３に収納している。したがって、このバッテリパックは、全体で１８０本の電池１を備える。ただ、本発明のバッテリパックは、電池ケースに収納する電池ブロックの個数を特定するものでなく、これ等は用途に最適な個数に設定される。
【００２０】
複数の電池１は、端面にリード板４を溶着して、互いに直列と並列とに接続している。リード板４は、同じ段の電池１を直列に接続して、ジグザグ状に配置している同列の電池１を並列に接続している。リード板４は金属板で、電池１の端部電極に溶接されて、同列の電池１を並列に接続している。図８ないし図１１の電池ブロック１０は、同列の電池１をジグザグ状に配置するので、リード板４もジグザグ状としている。隣の列の電池１を直列に接続するリード板４は、ジグザグ状で、その横幅を２列の電池１に接続される幅としている。図１０の電池ブロック１０は、リード板４でもって、１０本の電池１を直列に接続して、６本の電池１を並列に接続している。すなわち、６０本の電池１は、リード板４で１０直６並に接続される。バッテリパックは、直列接続する電池１の数で出力電圧を調整でき、また、並列接続する電池１の数で出力電流を調整できる。図の電池ブロック１０は、１０本の電池１を直列に接続するので、出力電圧は電池電圧の１０倍となる。したがって、定格電圧を３．７Ｖとするリチウムイオン電池を使用する電池ブロック１０の出力電圧は３７Ｖとなる。
【００２１】
図の電池ブロック１０は、各々のリード板４を、電池ホルダー２に固定している回路基板５に接続している。回路基板５に実装している保護回路（図示せず）が、各々の電池１の電圧を検出するためである。リード板４は、回路基板５に接続する接続部４Ａを端部から突出して設けている。リード板４は、接続部４Ａに、リード線６を接続しており、これらを介して回路基板５の保護回路に接続される。
【００２２】
電池ホルダー２は、図９、図１１、図１２、及び図１４に示すように、電池１を挿入して定位置に配置する挿入部２１を隔壁２２で区画して設けている。図の電池ブロック１０は、電池１を円筒形電池１Ａとするので、電池ホルダー２の挿入部２１を電池１の表面に沿う円柱状としている。電池ホルダー２は、電池１を挿入部２１に挿入して定位置に配置している。この電池ホルダー２は、絶縁材のプラスチックを成形して製作される。図に示す電池ブロック１０は６０本の電池１を備えるので、電池ホルダー２は６０個の挿入部２１を隔壁２２で区画して設ける形状として、全体をプラスチックで一体的に成形している。挿入部２１は、ここに挿入される電池１の端部電極を外部に露出できるように、その両端を開口している。
【００２３】
さらに、図９と図１４の電池ホルダー２は、隔壁２２の肉厚を表面部よりも中央部で厚くしている。この電池ホルダー２は、隔壁２２の厚さが部位によって変化し、隣接する円筒形電池１Ａの表面が最も接近する部位で隔壁２２の肉厚が最も薄くなる。この電池ホルダー２は、肉厚が最も薄くなる薄肉部２２ａの肉厚を、電池ホルダー２の中央部において表面部よりも厚くしている。図１４の電池ホルダー２は、表面から中央部に向かって、隔壁２２の薄肉部２２ａを次第に厚く、ｔ１＝１．５ｍｍ、ｔ２＝２．０ｍｍ、ｔ３＝２．５ｍｍ、ｔ４＝３．０ｍｍと変化させている。この電池ブロック１０は、多段に配置している電池１の中央の段に向かって隔壁２２の薄肉部２２ａを厚くしているが、同じ段の隔壁２２の薄肉部２２ｂは同じ厚さとしている。ただし、バッテリパックは、電池ホルダーの同じ段の隔壁も、両端部よりも中央部を厚くすることもできる。
【００２４】
電池ホルダー２の中央部の隔壁２２の肉厚を表面部よりも厚くする電池ホルダー２は、中央部に配置している電池１に熱結合される隔壁２２の熱容量を、電池ホルダー２の表面部に配置している電池１に熱結合してなる隔壁２２よりも大きくできる。熱容量が隔壁２２の体積と比熱の積で特定されるからである。熱容量の大きい隔壁２２は、電池１から吸収する熱エネルギに対する温度上昇を小さくできる。したがって、中央部に配置している電池１に熱結合される隔壁２２の熱容量を、表面部に配置している電池１に熱結合している隔壁２２よりも大きくすることで、電池ホルダー２の中央部に配置している電池１の温度上昇をより小さくできる。電池ホルダー２は表面から外部に放熱するので、表面部の電池１の温度が低くなる傾向がある。いいかえると、中央部の電池温度が高くなる傾向がある。しかしながら、中央部の隔壁２２の熱容量を大きくしている電池ホルダー２は、中央部の隔壁２２が電池１から吸収する熱エネルギを大きくして、中央部の電池１の温度上昇を少なくできる。このため、電池ホルダー２の表面部と中央部に配置している電池１の温度差を少なくできる。ただ、本発明のバッテリパックは、必ずしも電池ホルダーの隔壁の肉厚を、表面部よりも中央部で厚くする必要はない。電池ホルダーは、全ての隔壁の厚さを等しくすることもできる。
【００２５】
さらに、図の電池ホルダー２は、多数の電池１を挿入部２１に隙間なくスムーズに挿入するために、一対のホルダーユニット２Ａに２分割している。この電池ホルダー２は、各々の電池１の端部を分離された別々のホルダーユニット２Ａの挿入部２１に挿入して定位置に配置している。各々のホルダーユニット２Ａは、電池１のほぼ半分を挿入できる挿入部２１を設けており、１本の電池１を一対のホルダーユニット２Ａに挿入して、定位置に配置している。
【００２６】
さらに、電池ブロック１０は、電池ホルダー２に、円筒形電池１Ａの表面に熱結合してなる放熱プレート８を連結している。この放熱プレート８は、図９、図１１、及び図１２に示すように、円筒形電池１Ａを嵌着するＵ溝８Ａを交互に反対面に設けてなる波形に金属プレートを成形している。この電池ブロック１０は、波形金属プレートからなる放熱プレート８の両面のＵ溝８Ａに、互いに隣接して配置してなる円筒形電池１Ａを交互に嵌入して、円筒形電池１Ａの外周面をＵ溝８Ａの内面に熱結合している。
【００２７】
放熱プレート８は、図９と図１２に示すように、円筒形電池１Ａの外周に沿う形状に湾曲してなる複数のＵ溝８Ａを直線状の連結部８Ｂで連結してなる波形に金属プレートを成形している。図の放熱プレート８は、連結部８Ｂの両面に配置されて互いに隣接する円筒形電池１Ａを、反対面に設けたＵ溝８Ａに嵌着させる状態で定位置に配置している。図９の放熱プレート８は、各々のＵ溝８Ａの形状を半円形として、その内面が円筒形電池１Ａの外周の約５０％の領域に対向するようにしている。この放熱プレート８は、Ｕ溝８Ａの内面を、円筒形電池１Ａの表面に広い面積で接触する状態で熱結合させて、効率よく円筒形電池１Ａの熱を伝導して電池１の温度差を少なくできる。さらに、図１１の放熱プレート８は、円筒形電池１Ａの軸方向の幅を、円筒形電池１Ａの全長の約半分として、円筒形電池１Ａの中央部に配置している。ただ、放熱プレートの幅は、円筒形電池の全長の２０％ないし９０％、好ましくは３０％ないし８０％とすることができる。放熱プレートは、幅を広くすると、円筒形電池と接触する面積が大きくなるので、電池の発熱を効率よく熱伝導して速やかに電池温度を均一にできるが、製造コストが高くなる。反対に、放熱プレートの幅を狭くすると、製造コストを低減できるが、円筒形電池と接触する面積が小さくなって、電池の発熱を伝導する効率が低下する。したがって、放熱プレートの幅は、これらのことを考慮して前述の範囲とする。以上の放熱プレート８は、金属プレートを湾曲加工して所定の形状に成形している。この金属プレートには、アルミニウム板を使用する。ただし、金属プレートには、鉄板、銅板、シンチュウ板なども使用できる。この放熱プレート８は、波形に加工している金属プレートの復元力でもって、あるいは経時的に復元することで、その表面を円筒形電池１Ａの表面に密着させて理想的な熱結合状態にできる。
【００２８】
図９ないし図１１の電池ブロック１０は、電池ホルダー２に複数枚の放熱プレート８を連結している。各々の放熱プレート８は、リード板４で互いに並列接続してなる円筒形電池１ＡをＵ溝８Ａに配置して熱結合している。図の電池ブロック１０は、６０本の電池１をリード板４で１０直６並に接続している。したがって、図において上下に隣接して配列されて、互いに並列に接続される６本の円筒形電池１Ａを１枚の放熱プレート８のＵ溝８Ａに配置して熱結合している。この電池ブロック１０は、互いに並列に接続されて外装缶を同電位とする円筒形電池１Ａを放熱プレート８に熱結合させるので、この放熱プレート８によって円筒形電池１Ａがショートすることがない。さらに、互いに隣接する列に配置される円筒形電池１Ａと放熱プレート８の間には、隔壁２２が配置されて互いに絶縁されているので、これらが直接に接触してショートすることがない。
【００２９】
さらに、電池ホルダー３は、放熱プレート８を定位置に配置するスリット２０を設けている。図９と図１２の電池ホルダー３は、互いに並列接続される円筒形電池１Ａの間に位置する隔壁２２にスリット２０を設けている。図に示す電池ホルダー３は、隔壁２２に設けたスリット２０で、互いに隣接する挿入部２１を連通しており、このスリット２０に放熱プレート８の連結部８Ｂを挿入して、隣接する挿入部２１に放熱プレート８のＵ溝８Ａを挿入している。一対のホルダーユニット２Ａからなる電池ホルダー２は、各々のホルダーユニット２Ａの対向面に開口するスリット２０を設けている。この電池ホルダー２は、スリット２０と挿入部２１に放熱プレート８を挿入して、電池ホルダー２の定位置に配置している。
【００３０】
電池ホルダー２は、図１２に示すように、円筒形電池１Ａの中央部に放熱プレート８を配置すると共に、その両端部を、一対のホルダーユニット２Ａの対向する挿入部２１とスリット２０に挿入して、放熱プレート８を定位置に配置している。ホルダーユニット２Ａは、放熱プレート８の両端部を嵌入できる挿入凹部２１Ａを挿入部２１の内面の片側に設けている。この挿入凹部２１Ａは、その幅を放熱プレート８の全長のほぼ半分とすると共に、凹部の深さを放熱プレート８の厚みとほぼ等しくしている。また、隔壁２２に設けたスリット２０の深さも、放熱プレート８の全長のほぼ半分の深さとしている。これにより、放熱プレート８は、一対のホルダーユニット２Ａの対向する挿入部２１とスリット２０に、両端部をほぼ半分ずつ挿入できるようにしている。この電池ホルダー２は、一対のホルダーユニット２Ａを連結することで、放熱プレート８を電池ホルダー２から外れないように連結できる。このため、放熱プレート８を簡単に電池ホルダー２に外れないように連結できる。
【００３１】
以上の電池ブロック１０は、各々の放熱プレート８の両端部を、分離された一対のホルダーユニット２Ａの挿入部２１とスリット２０に挿入して定位置に配置すると共に、各々の円筒形電池１Ａの両端部を、分離された一対のホルダーユニット２Ａの挿入部２１に挿入して、円筒形電池１Ａを放熱プレート８のＵ溝８Ａに嵌入する。この状態で、各々の円筒形電池１Ａは、外周面を放熱プレート８のＵ溝８Ａの内面に熱結合される。電池ホルダー２の挿入部２１に挿入されて、放熱プレート８のＵ溝８Ａの内面に熱結合される円筒形電池１Ａは、直接に、あるいは放熱プレート８を介して隔壁２２に熱結合される。この電池ホルダー２は、電池１の発熱を、直接に隔壁２２に伝導して放熱し、あるいは放熱プレート８から隔壁２２に伝導して放熱する。
【００３２】
図３と図４のバッテリパックは、電池ブロック１０を電池ケース３に入れて、ポッティング樹脂７に電池ブロック１０を埋設している。ポッティング樹脂７は、全ての電池１を完全に埋設して、各々の電池１を理想的な状態で電池ケース３に熱結合できる。ただ、ポッティング樹脂７は、全ての電池１を完全に埋設する必要はなく、たとえば、最上段の電池の一部をポッティング樹脂に接触する状態とすることもできる。ポッティング樹脂７を充填しているバッテリパックは、電池ホルダー２の挿入部２１と電池１との間に、また、挿入部２１と放熱プレート８との間にポッティング樹脂７を充填して、電池１及び放熱プレート８と電池ホルダー２との熱結合をより理想的な状態とし、さらに、電池１と電池ケース３との熱結合状態も理想的な状態にできる。電池ホルダー２の挿入部２１に隙間なくスムーズにペースト状のポッティング樹脂７を充填するために、図８、図１０、及び図１１に示す電池ホルダー２は、一対のホルダーユニット２Ａの相対的な連結位置を特定する隙間連結具２３を設けている。
【００３３】
隙間連結具２３は、一対のホルダーユニット２Ａを、その対向面にポッティング樹脂７を通過させる流入隙間２４を設けて連結する構造としている。隙間連結具２３は、一対のホルダーユニット２Ａの対向面に、たとえば１ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは２ｍｍ〜８ｍｍ、さらに好ましくは３ｍｍ〜６ｍｍの流入隙間２４を設けて、ホルダーユニット２Ａを連結する。図１３に示す隙間連結具２３は、一対のホルダーユニット２Ａの対向面に突出して設けられた連結ボス２３Ｘである。連結ボス２３Ｘである隙間連結具２３は、プラスチック製のホルダーユニット２Ａに一体的に成形して設けられる。一方の連結ボス２３Ｘは、先端に円筒状の連結凸部２３ａを有し、他方の連結ボス２３Ｘは、先端に連結凸部２３ａを挿入する連結筒部２３ｂを設けている。この隙間連結具２３は、一方の連結ボス２３Ｘの連結凸部２３ａを他方の連結ボス２３Ｘの連結筒部２３ｂに挿入して、一対のホルダーユニット２Ａに流入隙間２４を設けて連結する。ホルダーユニット２Ａは、対向面の四隅部に連結ボス２３Ｘを設けている。連結ボス２３Ｘは、ホルダーユニット２Ａの複数カ所に設けられて、ホルダーユニット２Ａを流入隙間２４を設けて連結する。流入隙間２４の間隔は、連結ボス２３Ｘがホルダーユニット２Ａの対向面から突出する突出量で特定できる。すなわち、連結ボス２３Ｘの突出量は、連結凸部２３ａを連結筒部２３ｂに入れて、所定の流入隙間２４ができる高さとしている。
【００３４】
以上の隙間連結具２３を介して連結される一対のホルダーユニット２Ａは、電池ケース３に充填されるポッティング樹脂７を、流入隙間２４から挿入部２１にスムーズに隙間なく充填できる。とくに、細長い電池１を挿入部２１に入れる状態で、電池１と挿入部２１との間に隙間なくポッティング樹脂７を充填できる。
【００３５】
さらに、ホルダーユニット２Ａは、図１３の点線で電池１の外形が示されて確認できるように、挿入部２１の内形を、流入隙間２４を設けている対向面側から端部に向かって、すなわち電池ホルダー２の挿入部２１の中央部から両端部に向かって内形を小さくするテーパー状とすることで、流入隙間２４から流入されるポッティング樹脂７をよりスムーズに挿入部２１に充填できる。円筒形電池１を定位置に配置する挿入部２１は内形を円柱状とし、かつ挿入部２１の中央部から両端に向かって内径を小さくして、両端の内径を電池１の外径にほぼ等しくして、電池１を正確に定位置に保持する。この挿入部２１は、ポッティング樹脂７をスムーズに充填できることに加えて、各々のホルダーユニット２Ａの挿入部２１に電池１をスムーズに挿入できる。また、電池１を挿入する状態では、電池１の両端部を挿入部２１の内面に接触して、電池１を定位置に保持できる。
【００３６】
さらに、挿入部２１にポッティング樹脂７を充填する電池ホルダー２は、図９に示すように、挿入部２１の内面に、電池１の長手方向に伸びる充填溝２５を設けることができる。充填溝２５は、挿入部２１の内面に複数列に設けられる。この電池ホルダー２は、ホルダーユニット２Ａ間の流入隙間２４から充填されるペースト状のポッティング樹脂７を充填溝２５に流し込んで、挿入部２１の内面と電池１との隙間に、よりスムーズに充填できる。
【００３７】
さらに、電池ホルダー２は、挿入部２１の両端に設けている開口部に位置して、リード板４を配置している。リード板４は、挿入部２１の外側において、挿入部２１の開口部から露出する電池端面に溶接して固定される。図９と図１１の電池ホルダー２は、リード板４を嵌入する位置決凹部２６を挿入部２１の開口端部に設けており、この位置決凹部２６にリード板４を入れて定位置に配置している。位置決凹部２６は、リード板４の外形よりもわずかに大きい外形として、ここにリード板４を入れて定位置に配置している。
【００３８】
分割して成形される電池ホルダー２は、図１３に示すように、一体的に成形された連結ボス２３Ｘに止ネジ１９をねじ込んで互いに連結される。図１１の電池ホルダー２は、外周部に、連結ボス２３Ｘを一体的に成形して設けている。連結ボス２３Ｘは筒状で、内部に止ネジ１９を挿通している。ただ、図示しないが、分割された電池ホルダーは、係止構造で連結し、あるいは接着して連結し、あるいはまた、これらを組み合わせて連結することもできる。
【００３９】
以上の電池ホルダー２は、２分割してプラスチックで成形しているが、本発明のバッテリパックは、電池ホルダーを以上の構造に特定しない。電池ホルダーは、複数の電池と放熱プレートを挿入部に入れて定位置に配置できる他の全ての構造とすることができる。電池ホルダーは、たとえば、分割することなく全体を一体構造とすることも、また、ふたつ以上に分割する構造とすることもできる。また、本発明のバッテリパックは、電池を必ずしもポッティング樹脂に埋設する必要はない。
【００４０】
図８と図９の電池ブロック１０は、上面に回路基板５を連結している。図に示すように電池１を水平姿勢とする電池ブロック１０は、電池ホルダー２の上面に、回路基板５を水平姿勢に配置している。図に示す電池ホルダー２は、回路基板５を定位置に案内するホルダー部２７を設けている。図に示す電池ホルダー２は、上面の外周に沿って上方に突出する位置決リブ２８を一体的に成形してホルダー部２７を設けている。図の電池ホルダー２は、一対のホルダーユニット２Ａを連結する状態で、上面に回路基板５を配置できるように、各々のホルダーユニット２Ａの上面であって、互いに対向する辺を除く外周縁に沿って位置決リブ２８を設けている。ホルダー部２７は、回路基板５を位置決リブ２８の内側に案内して定位置に配置できるように、位置決リブ２８の平面形状を、回路基板５の外周に沿う形状としている。さらに、図に示す電池ホルダー２は、上面から突出する連結ボス２９を一体成形して設けており、この連結ボス２９に止ネジ１８を介して回路基板５を固定して、回路基板５を電池ホルダー２の上面から離れた位置に配置している。この回路基板５は、電池ホルダー２との対向面に保護回路等を実現する電子部品（図示せず）を配置できる。ただ、回路基板は、図示しないが、係止構造で電池ホルダーに固定することもできる。
【００４１】
さらに、図に示す電池ホルダー２は、回路基板５の両側縁と対向する位置決リブ２８に、回路基板５に固定されたリード線６を回路基板５の外側に引き出す切欠部２８Ａを設けている。切欠部２８Ａは、回路基板５に固定されたリード線６と対向する位置に設けている。この電池ホルダー２は、回路基板５の両側から外側に引き出されるリード線６を切欠部２８Ａに案内することにより、リード線６の上端を位置決リブ２９の上端より上方に突出させることなく配置している。切欠部２８Ａにおいて回路基板５の外側に引き出されるリード線６がリード板４の接続部４Ａに接続されて、リード板４が回路基板５に接続される。
【００４２】
回路基板５は、リード線６とリード板４を介して電池１に接続される。回路基板５は、各々の電池電圧を検出して、複数の電池１の充放電をコントロールする回路（図示せず）や、充放電の電流を遮断する保護回路（図示せず）を実装している。保護回路は、いずれかの電池電圧が最低電圧よりも低くなると、放電電流を遮断するスイッチング素子をオフに切り換えて、放電電流を遮断する。また、いずれかの電池電圧が最高電圧よりも高くなると、充電を停止するスイッチング素子をオフに切り換えて、充電を停止する。このように、各々の電池電圧を検出して、充放電をコントロールする保護回路を実装するバッテリパックは、電池１を保護しながら安全に使用できる。さらに、回路基板５は、電池１の温度異常を検出する温度検出回路も実装している。回路基板５の温度検出回路は、電池１が異常な温度に上昇したことを検出して、電池１の放電と充電の電流を制御し、あるいは充放電を停止する等の制御をする。
【００４３】
電池ケース３は、プラスチックを成形して製作される。図３ないし図７、及び図１５の電池ケース３は、上方を開口している箱形に成形している。この電池ケース３は、隣接する電池ブロック１０の間に、内部を中空状として中空部３３を電池ケース３の表面に開口している中空区画壁３２を設けて、この中空区画壁３２に電池ブロック１０を熱結合状態に配置している。中空区画壁３２は、電池ブロック１０の高さにほぼ等しく、たとえば、電池ブロック１０の高さの８０％よりも高く、電池ブロック１０の側面のほぼ全面に熱結合されて、電池ブロック１０を側面から放熱している。中空区画壁３２は、その両端を電池ケース３の内面に連結して、電池ケース３の対向する側壁３４に連結している。この中空区画壁３２は、図３ないし図６に示すように、中空部３３の下縁と両端縁を開口する形状として、中空部３３により効果的に外気が流れて効率よく放熱する。図の電池ケース３は、３組の電池ブロック１０を平行に並べて収納し、３組の電池ブロック１０の間に、各々の電池ブロック１０に熱結合するように中空区画壁３２を設けている。図のバッテリパックは、電池ケース３に複数の電池ブロック１０を平行な姿勢で収納して、隣接する電池ブロック１０の間に板状の中空区画壁３２を設けている。
【００４４】
さらに、図３の電池ケース３は、電池ケース３の底面３１に連結して中空区画壁３２を設けている。この中空区画壁３２は、電池ケース３の底板３１から上に伸びるように設けられて、下方に開口する中空部３３を内部に設けている。この中空区画壁３２は、両側に配置される電池ブロック１０に接近して、電池ブロック１０に熱結合されて、電池ブロック１０の熱を電池ケース３の外部に放熱する。とくに、内部を中空状とする中空区画壁３２は、外気に接触する放熱面積を大きくして電池１の発熱を効率よく外部に放熱する。また、中空区画壁３２は、中空部３３の断熱性によって、中空区画壁３２の両側に配置している電池ブロック１０の熱暴走の誘発を阻止することもできる。一方の電池ブロック１０の異常な温度上昇が、中空区画壁３２の中空部３３で遮断されるからである。
【００４５】
さらに、図に示すバッテリパックは、複数の電池ブロック１０を連結する連結プレート４０を備えている。連結プレート４０は、図３と図７に示すように、複数の電池ブロック１０の上面に配置しており、止ネジ１６を介して各々の電池ブロック１０に固定されて、複数の電池ブロック１０を一体構造に連結している。電池ブロック１０の電池ホルダー２は、図７に示すように、連結プレート４０を貫通する止ネジ１６をねじ込む連結ボス１７を上面の両端部に突出して設けている。この連結プレート４０は、貫通孔４４に挿入される止ネジ１６を電池ホルダー２の連結ボス１７にねじ込んで、複数の電池ブロック１０を一体構造で連結している。さらに、図に示す電池ブロック１０は、上面に回路基板５を備えているので、この回路基板５を連結プレート４０との間に配設して、連結プレート４０で保護することができる。このバッテリパックは、連結プレート４０でもって複数の電池ブロック１０を一体構造に連結して、各々の電池ブロック１０に接続している回路基板５を連結プレート４０で保護しながら電池ケース３に収納できる。
【００４６】
連結プレート４０は、プラスチックを成形して製作している。図１６の連結プレート４０は、複数の電池ブロック１０の上面に対向して配置されるベースプレート４１の外周に沿って、下と上に突出する周壁４２を一体成形している。周壁４２は、電池ケース３の開口縁部に嵌合するように、電池ケース３の側壁３４の内面に沿う外形としている。図１５に示す電池ケース３は、側壁３４の内面に、上下方向に延びる位置決めリブ３５と、電池ケース３の開口部を閉塞する蓋ケース３０を連結する連結ボス３６とを一体成形して設けている。図１６に示す連結プレート４０の周壁４２は、位置決めリブ３５を案内するスリット４５を下方に開口すると共に、連結ボス３６を案内する外周凹部４６を外周面に設けている。
【００４７】
さらに、連結プレート４０は、ベースプレート４１の下面から突出して、電池ケース３の中空区画壁３２に連結される連結壁４３を一体成形して設けている。図１５の電池ケース３は内部に２列の中空区画壁３２を備えているので、連結プレート４０は、これらの中空区画壁３２と対向する位置に２列の連結壁４３を設けている。この連結プレート４０は、連結壁４３を嵌合構造で中間区画壁３２に連結して、電池ケース３の定位置に配置している。図１５に示す電池ケース３の中空区画壁３２は、上面から突出する嵌入凸条３７を、中空区画壁３２に沿って設けると共に、この嵌入凸条３７に連結して、連結プレート４０を貫通する止ネジ１５をねじ込む中間連結ボス３８を一体的に成形して設けている。また、連結プレート４０の連結壁４３は、図１６に示すように、下端に沿って、中空区画壁３２の嵌入凸条３７を嵌入する嵌入溝４７を設けている。さらに、連結壁４３は、中空区画壁３２の中間連結ボス３８と対向する位置において、連結溝４７を切除して、中間連結ボス３８を嵌合状態で案内する嵌合凹部４８を設けると共に、この嵌合凹部４８の中心に位置して、止ネジ１５を挿通する貫通孔４９を開口している。
【００４８】
以上の連結プレート４０は、周壁４２の外周凹部４６に電池ケース３の連結ボス３６を案内しながら電池ケース３の開口部に挿入されると共に、周壁４２のスリット４５に電池ケース３の位置決めリブ３５が挿入されて、電池ケース３の開口縁部の定位置に配置される。さらに、連結プレート４０は、連結壁４３の嵌合凹部４８に中空区画壁３２の中間連結ボス３８を案内しながら、連結壁４３の嵌入溝４７に中空区画壁３２の嵌入凸条３７を嵌入して、連結壁４３が嵌合構造で中空区画壁３２に連結される。さらに、連結プレート４０は、図７に示すように、中央部において、貫通孔４９を貫通する止ネジ１５が中空区画壁３２の中間連結ボス３８にねじ込まれると共に、端部において、貫通孔５０を貫通する止ネジ１５が側壁３４の内面に設けた端部連結ボス３９にねじ込まれて、電池ケース３に固定される。
【００４９】
さらに、連結プレート４０は、図３、図５、及び図７に示すように、上面にメインの回路基板６０を固定している。メインの回路基板６０は、リード線（図示せず）を介して、各々の電池ブロック１０に設けた回路基板５に接続している。メインの回路基板６０は、各々の回路基板５から入力される信号で、電池１の充放電をコントロールする保護回路（図示せず）を実装している。メインの回路基板６０は、回路基板５から入力される信号で、放電電流を制御するスイッチング素子、さらに電池１の電流を制御するリレーの制御回路などを実現する電子部品（図示せず）を実装している。複数の回路基板５をリード線（図示せず）でメインの回路基板６０に接続しているバッテリパックは、いずれかの電池１の電圧が最高電圧よりも高く、あるいは最低電圧よりも低くなり、あるいは電池１の温度が最高温度よりも高く、あるいは最低温度よりも低くなると、スイッチング素子をオフに切り換えて電池１の電流を遮断する。このように、各々の電池１の電圧や温度を検出して、電池１の電流をコントロールするバッテリパックは、電池１を保護しながら安全に使用できる。
【００５０】
複数の電池ブロック１０は、連結プレート４０を介して一体的に連結されて、電池ケース３に収納される。中空区画壁３２で区画された電池ケース３は、各々の区画に電池ブロック１０が収納される。さらに、複数の電池ブロック１０が連結された連結プレート４０が電池ケース３の開口部に嵌入されて、止ネジ１５を介して定位置に固定される。
【００５１】
さらに、バッテリパックは、電池ケース３に収納された電池ブロック１０を埋設するように、すなわち電池１を埋設するように、ポッティング樹脂７を充填している。ポッティング樹脂７は、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などで、未硬化なペースト状で充填されて、電池１と電池ホルダー２とを埋設する。電池ブロック１０を入れた電池ケース３にポッティング樹脂７が充填されたバッテリパックは、ポッティング樹脂７を電池ケース３の内面に隙間なく密着して、ポッティング樹脂７と電池ケース３との熱結合を理想的な状態にできる。ただし、電池をポッティング樹脂に埋設しているバッテリパックは、電池ブロックを成形用の容器に入れてポッティング樹脂を充填し、ポッティング樹脂が硬化した状態で、成形容器から取り出して電池ケースに収納することもできる。この構造は、成形容器の内形を電池ケースの内形として、ポッティング樹脂を電池ケースの内面に密着できる。このバッテリパックは、ポッティング樹脂に埋設する電池ブロックを電池ケースから取り出すことができるので、電池ブロックの交換などのメンテナンスができる特徴がある。
【００５２】
以上のバッテリパックは、以下のようにして組み立てられる。
（１）図１２に示すように、２分割されたホルダーユニット２Ａの挿入部２１とスリット２０に放熱プレート８を挿入すると共に、挿入部２１に全ての円筒形電池１Ａを挿入して、円筒形電池１Ａを放熱プレートのＵ溝８Ａに嵌入する状態として、一対のホルダーユニットを連結して電池ホルダー２とする。ホルダーユニット２Ａは、隙間連結具２３で対向面に流入隙間２４を設けて連結される。さらに、図１０に示すように、各々の電池１の端面電極に、リード板４を溶着して固定する。
（２）図１０に示すように、電池ホルダー２の上面に回路基板５を固定する。回路基板５は、これを貫通する止ネジ１８を介して電池ホルダー２に固定する。
（３）リード板４の接続部４Ａをリード線６を介して回路基板５に接続する。
以上の工程で、電池ブロック１０が組み立てられる。
【００５３】
（４）図７に示すように、複数の電池ブロック１０を連結プレート４０に連結する。複数の電池ブロック１０は、各々の電池ホルダー２の連結ボス１７に、連結プレート４０を貫通する止ネジ１６がねじ込まれて一体構造で連結される。
（５）連結プレート４０で連結された複数の電池ブロック１０を、電池ケース３に収納する。各電池ブロック１０は、中空区画壁３２で区画された各々の区画に収納される。連結プレート４０は、嵌合構造で電池ケース３の定位置に配置されると共に、止ネジ１５を介して電池ケース３の定位置に固定される。
以上の工程では、複数の電池ブロック１０を連結プレート４０で一体構造に連結した後、電池ブロック１０を電池ケース３に収納しているが、複数の電池ブロックを電池ケースに収納した後、連結プレートを電池ケースに嵌入して、連結プレートを各々の電池ブロックに連結することもできる。
（６）図３に示すように、電池ケース３にペースト状で未硬化なポッティング樹脂７を充填する。
（７）ポッティング樹脂７が硬化した後、電池ケース３の開口部に蓋ケース３０を連結して閉塞する。蓋ケース３０は、外周部を貫通する止ネジ１４を、電池ケース３の開口部に設けた連結ボス３６にねじ込んで固定する。
【符号の説明】
【００５４】
１…電池                        １Ａ…円筒形電池
２…電池ホルダー                ２Ａ…ホルダーユニット
３…電池ケース
４…リード板                    ４Ａ…接続部
５…回路基板
６…リード線
７…ポッティング樹脂
８…放熱プレート                ８Ａ…Ｕ溝
８Ｂ…連結部
１０…電池ブロック
１４…止ネジ
１５…止ネジ
１６…止ネジ
１７…連結ボス
１８…止ネジ
１９…止ネジ
２０…スリット
２１…挿入部                    ２１Ａ…挿入凹部
２２…隔壁                      ２２ａ…薄肉部
２２ｂ…薄肉部
２３…隙間連結具                ２３Ｘ…連結ボス
２３ａ…連結凸部
２３ｂ…連結筒部
２４…流入隙間
２５…充填溝
２６…位置決凹部
２７…ホルダー部
２８…位置決リブ                ２８Ａ…切欠部
２９…連結ボス
３０…蓋ケース
３１…底面
３２…中空区画壁
３３…中空部
３４…側壁
３５…位置決めリブ
３６…連結ボス
３７…嵌入凸条
３８…中間連結ボス
３９…端部連結ボス
４０…連結プレート
４１…ベースプレート
４２…周壁
４３…連結壁
４４…貫通孔
４５…スリット
４６…外周凹部
４７…嵌入溝
４８…嵌合凹部
４９…貫通孔
５０…貫通孔
６０…メインの回路基板
９１…円筒形電池
９２…電池ホルダー
９８…放熱プレート
【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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【図８】
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【図９】
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【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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