(57)【要約】【課題】外部からの異物や金属片などが入り込んで、ショートや故障を発生することもなく、液漏れや浸水に対処しつつ、従来に比べて内包する回路素子の放熱性を高めることができる電池パックを提供することを目的とする。【解決手段】電池コネクタ３１の両端に外装体３０の内部と連通する一対の通風孔３１ａ，３１ｂを設ける。ここで、一方の通風孔３１ａから吸引することにより、通風孔３１ｂから空気が外装体３０内部に流れ込み、その風によって回路素子３４２の発生するジュール熱が奪われるので、回路素子３４２を積極的に冷却することができる。また、通風孔３１ａ，３１ｂが、外気に露出する外装体３０ではなく、電池コネクタ３１に設けられているため、一定限度において液漏れや浸水にも対処することができる。【選択図】　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外装体内部に二次電池および回路素子が包含され、前記外装体に給電対象機器の機器コネクタと嵌合する電池コネクタがその端面を外部に臨むように配設された電池パックであって、
前記電池コネクタは、前記外装体内部における回路素子が配された回路空間と外部とを連通する通風孔が一対穿設されており、
前記通風孔における一方から流入された空気が前記回路空間を強制的に循環され、他方を通じて送出される
ことを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記外装体は、その内部に前記通風孔を介して強制的に換気する換気手段を備える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】
前記外装体は、その内部において、前記二次電池の配されている電池空間と前記回路素子の配された回路空間とを隔離する隔壁を備えることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の電池パック。
【請求項４】
前記二次電池の配されている電池空間には、前記二次電池と熱的に結合する通風管が配設され、当該通風管の両端部が前記回路素子が配されている空間に向けて開放され、前記通風孔から流入した空気が、前記通風管の一端から流入し、他端から送出されることを特徴とする請求項３に記載の電池パック。
【請求項５】
前記回路素子は、前記二次電池からの電力供給線路中に挿入された電界効果トランジスタもしくは電流検出用の抵抗素子であり、前記通風孔から流入してくる空気の流通によって、前記回路素子を強制空冷することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外装体内部において、充放電時に発熱する回路素子を内包する電池パックに関し、特に、その素子を冷却する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯型プリンタ、携帯型ＤＶＤ、およびノートブック型の携帯型パーソナルコンピュータ（以下、「ノートパソコン」という。）などの比較的小型な携帯機器用電源として、あるいは電動アシスト自転車、無停電電源などの比較的大型の電源としても、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池を、成型されたプラスチックなどの外装体によってパックした電池パックが多く用いられている。電池パックおよび上記給電対象機器には互いに嵌合するコネクタが設けられており、このコネクタを介して電力が供給される。
【０００３】
この電池パックにおいては、二次電池が外装体によってパックされているので、一定の限度内において、電池の液漏れ発生に伴う外部への漏液を抑制することができるとともに、使用者が水をこぼしたとしても内部への浸水を防止し、電池パックにおけるショート発生を防ぐことができる。
ところで、この電池パックにおいては、使用される二次電池の過充電や過放電を防止するための電界効果トランジスタ（ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ　ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下、「ＦＥＴ」という。）や、電流検出のために用いられる抵抗素子などの回路素子（以下、これらをまとめて「回路素子」という。）が配されたプリント基板が内包されている。
【０００４】
この回路素子は、一般に放電負荷の増大に伴ってジュール熱を発生し、特にノートパソコンのような大電流が流れる機器に用いられる場合には、１００℃以上の高温になることも多い。このような高熱となれば、回路素子が破壊されたり、外装体が変形したり、その熱が二次電池に伝わって電池の劣化が進行しやすくなったりする可能性もある。
【０００５】
そのため、現在のところ、回路素子とプリント基板とを、シリコン樹脂などの熱伝導性に優れる媒体を介して熱的に結合することによって、回路素子の発熱を放熱面積の大きなプリント基板に分散してそこから放熱させて対処している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記で述べたような機器においては、その性能向上の要望を受けて消費電力が次第に高まってきている。たとえば、ノートパソコンにおいては、その消費電力が８０Ｗを超えるものもあり、使用される電池パックに対しても放電負荷が非常に大きくなりつつある。そのため、回路素子における発熱量も著しく増大してきている。
【０００７】
ここで、発熱量の大きな回路素子から放熱を促進させるために、電池パックの外装体における外気に触れる部分に多数の孔を穿孔し、当該孔を介して外気をその内部に流入させることにより放熱させることも考えられる。
しかしながら、このような方法においては、液漏れや浸水に対処することができず、また外部からの異物や金属片などが入り込んで、ショートや故障の原因となる。そこで、液漏れや浸水に対処しつつ、ショートや故障を招くことがない、外装体に内包された回路素子の放熱効率の高い電池パックが望まれている。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑み、液漏れや浸水に対処しつつ、従来に比べて回路素子の放熱効率を高めることができる電池パックを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る電池パックは、外装体内部に二次電池および回路素子が包含され、外装体に給電対象機器の機器コネクタと嵌合する電池コネクタがその端面を外部に臨むように配設された電池パックであって、記電池コネクタは、外装体内部における回路素子が配された回路空間と外部とを連通する通風孔が一対穿設されており、通風孔における一方から流入された空気が回路空間を強制的に循環され、他方を通じて送出されることを特徴とする。
【００１０】
このような電池パックによれば、電池コネクタに穿設された一対の通風孔を介して、空気がその一方から流入されるとともに他方から送出され、回路空間の空気が強制的に一方向に循環されるので、その回路空間の空気を効率よく換気することができる。すなわち、電池パック内部に配された回路素子は、その風の循環によって積極的に冷却される。さらに、電池コネクタに通風孔を穿設することにより、外装体に孔を穿設することも不要となるので、一定限度において防水や電池の液漏れの特性も維持することができるうえ、外部からの異物や金属片などが入り込んで、ショートや故障を発生することもなくなる。
【００１１】
また、電池コネクタに通風孔が穿設されているため、大電流を通電する時におけるコネクタ同士の接触抵抗によって生ずる発熱をも冷却することができる。さらに、電池コネクタは、位置決め機能を有するため、給電対象機器に接続されたときにおける電池コネクタに穿設された通風孔の位置決めも行いやすい。
また、外装体が、その内部に通風孔を介して強制的に換気する換気手段を備えるようにすれば、給電対象機器の設計自由度を妨げることがなく、回路素子の冷却を行うことができる。
【００１２】
また、外装体が、その内部において、二次電池の配されている電池空間と回路素子の配された回路空間とを隔離する隔壁を備えるようにすれば、回路素子の発する熱を二次電池に伝えにくくなるので、二次電池の劣化を抑制することができるとともに、二次電池が漏液したとしても、その液が通風孔を通して給電対象機器内部に漏れにくくなる。
【００１３】
また、二次電池の配されている電池空間に、二次電池と熱的に結合する通風管が配設され、通風管の両端部が回路素子が配されている空間に向けて開放され、通風孔から流入した空気が、通風管の一端から流入し、他端から送出されるようにすれば、二次電池が発生する熱をも積極的に冷却することができるので、昇温に起因する二次電池の劣化を抑制することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電池パックを、ノートパソコン用の電池パックに適用した場合の各実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（第１の実施の形態）
＜ノートパソコンの全体構成＞
図１は、本実施の形態に係る電池パックを適用するノートパソコンの構成を示す斜視図である。
【００１５】
同図に示すように、ノートパソコンは、本体部１と、表示部２と、電池パック３とからなる。
本体部１は、マザーボード１５（図３）などを収納する筐体１０と、筐体１０の上面に配され、使用者が情報の入力に使用するキーボードやタッチパッドなどを有する入力部１１とを備える。
【００１６】
表示部２は、本体部１の入力情報に応じてその内容を表示する液晶パネルからなり、筺体１０の端部においてその表示面を表示できるように開閉自在に固定されている。
電池パック３は、プラスチックからなる外装体に円筒型リチウムイオン電池などの二次電池を複数本収納したものであり、筺体１０に収納され、本体部１に電力を供給する。
【００１７】
図２は、電池パック３および筺体１０を裏面から見た展開斜視図である。
同図に示すように、電池パック３は、プラスチックからなる板状の外装体３０において、その正面に電池コネクタ３１が露出するように形成されるとともに、その側面に凹部３０ａが形成されている。
一方、筺体１０には、その裏面に電池パック３を収納する凹部１２が形成されている。この凹部１２は、電池パック３をスライドしながら収納することができるようになっており、収納時に電池パック３における雌型の電池コネクタ３１と嵌合して電気的に結合される雄型の機器コネクタ１３が配されているとともに、電池パック３の側面に設けられた凹部３０ａに弾発付勢されて係合し、電池パック３を筺体１０に掛止する掛止部１４が形成されている。ここで、電池パック３は、筺体１０の凹部１２に挿入されたときに、その外装体３０が本体部１の筺体として機能するようになっている。
【００１８】
図３は、図１の本体部１における筺体１０から入力部１１を取り外した概略平面図である。なお、電池パック３の位置を説明するため、凹部１２（図２）における底面も取り除いている。
同図に示すように、筺体１０の内部には、プリント基板に種々の素子が積載されたマザーボード１５が収納されている。
【００１９】
マザーボード１５には、機器コネクタ１３が半田付けされ、当該機器コネクタ１３は、電池パック３の電池コネクタ３１と嵌合している。これにより、電池パック３から電池コネクタ３１および機器コネクタ１３を介して本体部１に電力を供給することができる。
また、マザーボード１５には、図示しないＣＰＵの上に取り付けられた冷却フィンの上に積載された冷却ファン１６が配されている。
【００２０】
冷却ファン１６は、その下に配された冷却フィン（不図示）の側方から供給される空気を吸い上げることによって、ＣＰＵから発生する熱を奪って冷却する、いわゆる吸い上げ方式のファンである。
この冷却ファン１６と、電池パック３における電池コネクタ３１との間には、直線状の円管からなる吸引管１７が配されている。この吸引管１７の一端は、冷却ファン１６の吸い上げ箇所、すなわち冷却フィンの側方に配されるとともに、他端は、電池パック３における電池コネクタ３１の通風孔３１ａと対向するように配されている。
【００２１】
（電池パック３の構成）
図４は、電池パック３の天板を取り除くとともに、一部を切り欠いた斜視図であり、図５は、図４に示す電池パック３の平面図である。
両図に示すように、電池パック３は、角皿状の外装体３０の内部空間が仕切り板３２によって電池部３３と、回路部３４とに仕切られた状態となっている。
【００２２】
電池部３３には、６本の二次電池３３０を正極板３３１と負極板３３２とによって、いわゆる３直２並の状態で結合したものが配設されている。ここで、正極板３３１と負極板３３２とは、図示しないリード線によって回路部３４におけるプリント基板３４０の端子と電気的に結合されている。
回路部３４には、その底面に敷設されるプリント基板３４０と、プリント基板３４０の上に平面視Ｔ字型の整流板３４１が配されている
プリント基板３４０は、基板上に所定の配線パターンがプリントされ、その上に二次電池３３０に対する過充電や過放電を防止するための種々の素子が実装されたプリント基板であり、電池コネクタ３１近傍には、ＦＥＴなどの回路素子３４２が所定の半田ランドに半田付けされている。また、プリント基板３４０には、電池コネクタ３１も半田付けされており、これが外装体３０の端面に設けられた孔（不図示）を通して外部に突設された状態で固定される。
【００２３】
電池コネクタ３１は、雌型の端子が櫛歯状に並設されたコネクタであり、その突設方向における端面両端には、回路部３４と外装体３０外部とを連通する一対の通風孔３１ａ，３１ｂが穿設されている。なお、この通風孔３１ａ，３１ｂは、ノートパソコンの機器コネクタと嵌合したときにおいても解放された状態を維持する。
【００２４】
整流板３４１は、平板状の足部３４１０と水平部３４１１とを備え、足部３４１０が水平部の中央にＴ字状に接合された形状をしており、足部３４１０が、通風孔３１ａ，３１ｂとの間における電池コネクタ３１側に向けられて当該電池コネクタ３１と当接するとともに、水平部３４１１が外装体３０の内部とは当接しない状態でプリント基板３４０に接着固定される。
【００２５】
（回路素子３４２の冷却方法）
次に、回路素子３４２の冷却方法について説明する。
電池パック３は、図３に示すように、本体部１に収納されたときに電池コネクタ３１における通風孔３１ａが吸引管１７と当接するようになっている。通常、コネクタ同士は、位置決めの働きも有するので、通風孔３１ａと吸引管１７との位置決めは精度よく行われる。
【００２６】
この吸引管１７は、冷却ファン１６によって吸引されるので、図５に示すように通風孔３１ａも吸引される。これによって、整流板３４１によって仕切られた回路部３４内部において、図５中矢印で示すような風の流れが生じる。
ここで、回路部３４内部において、整流板３４１によって区切られた領域を３つの領域、すなわち、通風孔３１ａ近傍の領域を領域Ａ、水平部３４１１の背面領域を領域Ｂ，通風孔３１ｂ近傍の領域を領域Ｃとすると、空気は、ノートパソコンの筺体１０内部から通風孔３１ｂを通じて領域Ｃに供給されて、領域Ｂおよび領域Ａを通過した後、他方の通風孔３１ａを通過して排出される。
【００２７】
領域Ｃに配される回路素子３４２は、この空気の流れによって積極的に冷却される。したがって、電池パック３の放電負荷が上昇し回路素子３４２の発熱量が増大したとしても、従来よりも回路素子の放熱量を向上させることができ、携帯機器の高性能化にも対応することができる。なお、整流板３４１は、無くてもよいが、これがあることによって、新鮮な空気が一番始めに回路素子３４２に触れるようになるので、回路素子３４２に対する冷却効率を高めることができる。
【００２８】
また、電池部３３は、仕切り板３２によって回路部３４と仕切られており、回路素子の発する熱が二次電池３３０に伝わりにくくなっている。これにより、二次電池３３０の劣化促進を抑制することができる。さらに、二次電池３３０が液漏れしたとしても、電池パック３からは、漏液しにくくなる。
また、電池コネクタ３１がノートパソコンの機器コネクタ１３と嵌合し、大電流を供給する時には、コネクタ同士の接触抵抗によって両コネクタ１３，３１とも温度が非常に高まる。しかし、本発明においては、通風孔３１ａ，３１ｂが電池コネクタ３１に設けられているので、これらの冷却も兼ねることができる。
【００２９】
（変形例）
本第１の実施の形態においては、電池パック３内部の空気を循環させるために、ノートパソコンの冷却ファン１６（図２）を利用するようにしていたが、電池パック内部に排気ファンを備えるようにしてもよい。
図６は、本変形例に係る電池パックの天板を取り除いた平面図である。なお、同図における電池パックは、第１の実施の形態における図５の電池パックと排気ファン３５を備える以外は同じ構成であるので、同じ構成のものについては詳細な説明を省略する。
【００３０】
同図に示すように、排気ファン３５は、プリント基板３４０における通風孔３１ａと対応する位置に配されている。この排気ファン３５は、正面から吸引した空気を側面から排気するタイプのマイクロファンであり、その排気口が通風孔３１ａと連通するように配され、二次電池３３０からプリント基板３４０を通して給電される電力によって駆動する。このような電池パックによれば、排気ファン３５の駆動によって電池パック内部の空気を通風孔３１ａを通じて排出することができるので、ノートパソコン側に吸引管を設ける必要もなくなり、ノートパソコン側の設計自由度を妨げることがなく、回路素子３４２を冷却することができる。なお、この排気ファン３５の駆動は、回路素子３４２が発熱するとき、すなわちノートパソコンに電力を供給する際に常時駆動するようにしてもよいが、プリント基板３４０に温度センサを配しておき、そのセンサの検知温度が所定の温度以上となったときに駆動するように設定しておけば、過剰に発熱したときのみ回路素子を冷却することができるので、常時駆動する場合に比べて排気ファン３５の消費電力を抑制することができる。
【００３１】
（第２の実施の形態）
次に、本発明に係る電池パックの第２の実施の形態について説明する。なお、本第２の実施の形態に係る電池パックは、第１の実施の形態における電池パックと仕切り板の配置などが若干異なるのみであり、第１の実施の形態において図１〜図３を用いて説明した電池パックとノートパソコンとの取り付け状態については、本第２の実施の形態においても同じであるので、これらについては詳細な説明を省略する。
【００３２】
図７は、本第２の実施の形態に係る電池パック４の天板を取り除いた斜視図であり、図８は、図７の電池パック４の平面図である。
両図に示すように、電池パック４の内部は、平面視コの字状の仕切り板４３２によって電池部４３と、回路部４４とに仕切られた状態となっている。また、回路部４４においては、電池コネクタ４１の中心部において配された整流板４４１によってさらに半分に仕切られた状態となっている。
【００３３】
ここで、電池部４３においては、その両端が平面視コの字型の仕切り板４３２における対向する面を貫通し、その両端が回路部４４に向けて開放されているとともに、並列配置された二次電池４３０同士の谷間に当該電池と当接するように、熱伝導性に優れる金属パイプ４３３が架設されている。
このような構成を有する電池パック４がノートパソコンに取り付けられた場合には、図８に矢印を示すように、まず、通風孔４１ｂから流れてくる新鮮な空気によって回路素子４４２が冷却される。その空気は、両端が回路部４４に向けて開放されている金属パイプ４３３の一端側からその内部に導入される。ここで、金属パイプ４３３は、熱伝導性に優れる材質からなるため、これと当接する二次電池４３０から放電時に発生する熱が伝導されている。そのため、金属パイプ４３３内部を通過する空気がその熱を奪って金属パイプ４３３を冷却する。すなわち、金属パイプ４３３を介して二次電池４３０の冷却も行うことができるようなる。この金属パイプ４３３を通過した後の空気は、冷却ファンの吸引によって最終的に通風孔４１ａを通過して、ノートパソコン側に排出される。
【００３４】
このような構成によれば、第１の実施の形態の効果に加え、二次電池４３０をも積極的に冷却することができる。そのため、二次電池４３０の温度上昇に伴う劣化の抑制効果を高めることができるようになる。
なお、第１の実施の形態における変形例と同様の効果を得るため、図９に示すように、通風孔４１ａと対向する部分に排気ファン４５を設けるようにしてもよい。
【００３５】
また、上記第１および第２の実施の形態においては、風の流れを一方向にし、効率よく冷却するために通風孔を一対設けていたが、電池パック内部の換気ができればよいため必ずしも一対ではなくてもよい。たとえば、冷却効率は悪くなると考えられるが、一つの通風孔のみであっても、その孔の開口部における一部分から吸引し、残りの部分から排出するような構成としても、電池パック内部を換気することができるので、回路素子を冷却することができる。
【００３６】
なお、上記各実施の形態においては、本発明を適用する電池パックの給電対象機器として、ノートパソコンを例に挙げたが、外装体内部に回路素子を備える電池パックを使用する給電対象機器であれば、携帯型プリンタ、携帯型ＤＶＤ、電動アシスト自転車、および無停電電源などに用いる電池パックにおいても、本発明に係る電池パックを適用することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明に係る電池パックは、電池コネクタに一対の通風孔が空けられているので、当該通風孔を介してノートパソコンから電池パック内部を吸引したり、電池パック内部に換気手段を設けたりすることによって、その電池パック内部の空気を通風孔を介して強制的に循環することができる。そのため、電池パック内部に配される回路素子から熱が発生したとしても、その熱が電池パック外部に排出されるので、従来よりも回路素子の放熱特性を向上することができる。また、通風孔が、外装体ではなく、電池コネクタ部分に開けられているので、二次電池から漏液が生じたとしても、その液が外部に漏れにくくなる上、コネクタの接触抵抗による発熱をも冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電池パックを取り付けるノートパソコンの斜視図である。
【図２】ノートパソコンを裏側から見た斜視図である。
【図３】入力部を取り除いたノートパソコンの概略平面図である。
【図４】天板を取り除いた電池パックの斜視図である。
【図５】天板を取り除いた電池パックの平面図である。
【図６】変形例に係る天板を取り除いた電池パックの平面図である。
【図７】第２の実施の形態に係る天板を取り除いた電池パックの斜視図である。
【図８】第２の実施の形態に係る天板を取り除いた電池パックの平面図である。
【図９】第２の実施の形態の変形例に係る天板を取り除いた電池パックの平面図である。
【符号の説明】
１　　本体部
２　　表示部
３　　電池パック
１２　　凹部
１３　　機器コネクタ
１６　　冷却ファン
１７　　吸引管
３０　　外装体
３１　　電池コネクタ
３１ａ，３１ｂ　通風孔
３２　　仕切り板
３３　　電池部
３４　　回路部
３５　　排気ファン
３３０　　二次電池
３４０　　プリント基板
３４１　　整流板
３４２　　回路素子
【図１】
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【図２】
2004087368.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】
2004087368.tif 000011