(57)【要約】【課題】電池パックに用いる回路基板に設けられたＦＥＴ素子の放熱を促進させる。【解決手段】基板３ａに孔３ｂおよび３ｃを設け、充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５の底面がそれぞれ孔３ｂおよび３ｃに対向するようにして充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５を基板３ａ上に配設し、充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５の各端子を基板３ａの表面に設けられたランド９ａないし９ｉに電気的に接続して回路基板３とする。この後、回路基板３を上ケース７および下ケース８からなる外装ケースに収容する際、充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５の上面と上ケースとを高熱伝導性接着剤で接着し、充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５の底面と下ケースとを、孔３ａおよび３ｂを通じて高熱伝導性接着剤で接着する。高熱伝導性接着剤の熱伝導率は、０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。【選択図】図４
2009129841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１または複数の電池セルと、
上記電池セルと電気的に接続された回路基板と、
上記電池セルと上記回路基板とを収納する外装ケースと
を備え、
上記回路基板が、
第１の孔および第２の孔が設けられた基板と、
上記第１の孔を覆うように設けられた充電制御素子と、
上記第２の孔を覆うように設けられた放電制御素子と
を有し、
上記充電制御素子および上記放電制御素子の上面と上記外装ケースとが、それぞれ絶縁性を有する高熱伝導性接着剤により接着され、
上記充電制御素子および上記放電制御素子の底面と上記外装ケースとが、それぞれ上記第１の孔および上記第２の孔を通じて絶縁性を有する高熱伝導性接着剤により接着される
ことを特徴とする電池パック。
【請求項２】
上記高熱伝導性接着剤の熱伝導率が、０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上である
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】
上記高熱伝導性接着剤が、シリコーン樹脂もしくはエポキシ樹脂である
ことを特徴とする請求項２に記載の電池パック。
【請求項４】
上記外装ケースの内側表面に、金属薄膜層が設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
【請求項５】
上記外装ケースが、金属片が混合された樹脂材料からなる
ことを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
【請求項６】
上記外装ケースの外側表面が凹凸を有する放熱構造である
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】
この発明は、電池パックに関し、特に電池パック内に設けられた充放電制御素子の放熱を促進する電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラ一体型ＶＴＲ（Videotape recorder：ビデオテープレコーダ）、携帯電話あるいはラップトップコンピュータなどのポータブル電子機器が多く登場し、それらの小型化および軽量化が図られている。それに伴い、ポータブル電子機器の電源として用いられる電池の需要が急速に伸びており、機器の小型軽量化実現のために、電池設計も軽く、薄型であり、かつ機器内の収納スペースを効率的に使うことが求められている。このような要求を満たす電池として、エネルギー密度および出力密度の大きいリチウムイオン二次電池が最も好適である。
【０００３】
このようなリチウムイオン二次電池を用いた電池パックでは、例えば図１１Ａおよび図１１Ｂに示すようなＦＥＴ（Field Effect Transistor；電界効果トランジスタ）素子５４および５５などのリチウムイオン二次電池の充放電制御を行う素子が基板５３ａ上に設けられた回路基板５３が、リチウムイオン二次電池と接続されて電池パックに収容されている。なお、図１１Ａは回路基板５３の上面図であり、図１１Ｂは、図１１Ａの回路基板５３のｂ−ｂ’部分の断面図である。
【０００４】
図１１Ｃに、基板５３ａの上面図を示す。基板５３ａは、矩形状の絶縁性材料からなり、この両面または内部（内層）に銅箔が貼着された銅張積層材が多く用いられている。このような基板５３ａとしては、紙基材フェノール樹脂、紙基材エポキシ樹脂、合成繊維布基材エポキシ樹脂、ガラス布・紙複合基材エポキシ樹脂、ガラス布・紙複合基材エポキシ樹脂、ガラス布・ガラス不織布複合基材エポキシ樹脂、ガラス布基材エポキシ樹脂等が用いられ、中でもガラス布基材エポキシ樹脂が広く用いられている。
【０００５】
基板５３ａの一方の面には、図１１Ｃに示すようにＦＥＴ素子５４および５５の端子を接続するためのランド５６と、ランド５６と電気的に接続され、表面を絶縁被膜により覆われた導電性パターン５７とが形成されている。また、他の電子部品（図示せず）が基板５３ａの片面または両面に接続されている。
【０００６】
リチウムイオン二次電池は、充電制御を行う充放電制御ＦＥＴと、放電制御を行う放電制御ＦＥＴとが、例えば制御回路等に設けられたＦＥＴスイッチドライブから入力されるドライブ信号に応じてＯＮ、ＯＦＦされることにより充放電が制御される。例えば、電池電圧が過充電検出電圧以上となった場合、充電制御ＦＥＴがＯＦＦとなるように制御されることにより、リチウムイオン二次電池に充電電流が流れないようになされる。また、電池電圧が過放電検出電圧以下となったときは、放電制御ＦＥＴがＯＦＦとなるように制御されることにより、リチウムイオン二次電池に放電電流が流れないようになされる。
【０００７】
ところが、このようなＦＥＴ素子は、ＦＥＴ素子を流れる電流量、導通時間に応じて発熱量が増加してしまう。充電制御ＦＥＴおよび放電制御ＦＥＴは、検出した電池電圧によって電流を制御するのみでなく、充電制御ＦＥＴおよび放電制御ＦＥＴの温度が高くなりすぎた場合にも電流の制御を行う。そこで、ＦＥＴ素子の放熱を促進するために、以下の特許文献１および特許文献２には、ヒートシンク部材をＦＥＴ素子のような発熱素子に隣接して設けることにより、発熱部材の放熱効果を高める構成が記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１４２５２０号公報
【特許文献２】特開２００６−０６０１４０号公報
【０００９】
特許文献１のパワーモジュールでは、互いに同一な平面上にない複数の面を有するヒートシンクを備えており、このヒートシンクの互いに同一な平面上にない複数の面にＦＥＴ素子等の発熱素子をそれぞれ配置している。これにより、十分な放熱性能を確保しつつパワーモジュールの小面積化を可能としている。
【００１０】
また、特許文献２の電気部品制御基板では、プリント基板上に、ダイオードブリッジやスイッチング素子等の電気部品とヒートシンクとを設け、電気部品の放熱部側がヒートシンクに面接触された状態で電気部品をプリント基板にはんだ付けしている。これにより、発熱量の多い電気部品の放熱効果を向上させている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述の特許文献１および特許文献２のようなヒートシンクは、電池パック内に収容する回路基板に用いるには規模が大きいため、電池パックに適用することは困難である。また、電池パック用の回路基板に用いた場合、電池パックの体積効率の低下を招いてしまう。
【００１２】
したがって、この発明は、上述の問題点に鑑み、小さなスペースで充放電制御素子の放熱の促進を可能にし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】
【００１３】
上記課題を解決するために、この発明は、１または複数の電池セルと、電池セルと電気的に接続された回路基板と、電池セルと回路基板とを収納する外装ケースとを備え、回路基板が、第１の孔および第２の孔が設けられた基板と、第１の孔を覆うように設けられた充電制御素子と、第２の孔を覆うように設けられた放電制御素子とを有し、充電制御素子および放電制御素子の上面と外装ケースとが、それぞれ絶縁性を有する高熱伝導性接着剤により接着され、充電制御素子および放電制御素子の底面と外装ケースとが、それぞれ第１の孔および第２の孔を通じて絶縁性を有する高熱伝導性接着剤により接着されることを特徴とする電池パックである。
【００１４】
なお、この発明では、高熱伝導性接着剤の熱伝導率が、０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。
【００１５】
また、この発明では、高熱伝導性接着剤がシリコーン樹脂もしくはエポキシ樹脂であることが好ましい。
【００１６】
また、この発明では、外装ケースの内側表面に金属薄膜層が設けられるようにしてもよい。
【００１７】
また、この発明では、外装ケースが、金属片が混合された樹脂材料からなるようにしてもよい。
【００１８】
また、この発明では、外装ケースの外側表面が、凹凸を有する放熱構造であるようにしてもよい。
【００１９】
この発明では、抵抗が高く、発熱しやすい充電制御素子および放電制御素子を、基板に設けた孔部を覆うように配設し、絶縁性を有する高熱伝導性接着剤を用いて充電制御素子および放電制御素子と外装ケースとを接着することにより、充電制御素子および放電制御素子の熱を外装ケースに放熱し易くすることができる。
【００２０】
また、この発明では、外装ケースの内側表面に金属薄膜層を設けたり、金属片が混合された樹脂材料からなる外装ケースを用いることにより、高熱伝導性接着剤を通じて充電制御素子および放電制御素子の熱をさらにすばやく外装ケースに放熱できる。さらに、外装ケースの外側表面を、凹凸形状として外表面積を増大させることにより、外装ケースの熱を電池パック外部に対してより放熱し易くすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、電池パックの体積効率を低下させることなく充電制御素子および放電制御素子の放熱の促進が可能な電池パックを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照しながら説明するが、開示される発明と一実施形態との対応関係を例示すると、次のようになる。
【００２３】
請求項１に記載の電池パックは、１または複数の電池セル（例えば、図１の二次電池２ａ、２ｂおよび２ｃ）と、電池セルと電気的に接続された回路基板（例えば、図１の回路基板３）と、電池セルと回路基板とを収納する外装ケース（例えば、図１の上ケース７および下ケース８）とを備え、回路基板が、第１の孔（例えば、図１の孔３ｂ）および第２の孔（例えば、図１の孔３ｂ）が設けられた基板（例えば、図１の基板３ａ）と、第１の孔を覆うように設けられた充電制御素子（例えば、図１の充電制御ＦＥＴ４）と、第２の孔を覆うように設けられた放電制御素子（例えば、図１の放電制御ＦＥＴ５）とを有し、充電制御素子および上記放電制御素子の上面と外装ケースとが、それぞれ絶縁性を有する高熱伝導性接着剤（例えば、図４の高熱伝導性接着剤１０）により接着され、充電制御素子および上記放電制御素子の底面と外装ケースとが、それぞれ第１の孔および第２の孔を通じて絶縁性を有する高熱伝導性接着剤により接着されることを特徴とする。
【００２４】
以下、この発明の実施の一形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の一形態による電池パック１の一例の構成を示す分解斜視図である。電池パック１は、組電池２と回路基板３とが接続され、上ケース７および下ケース８からなる外装ケースに収容される構成となっている。
【００２５】
組電池２は、例えば、３本のリチウムイオンポリマー二次電池である扁平型の二次電池２ａ、２ｂおよび２ｃからなり、この二次電池２ａ、２ｂおよび２ｃがそれぞれ回路基板３に接続されている。二次電池２ａ、２ｂおよび２ｃは、例えば、アルミラミネートフィルムなどの外装フィルムで被覆され、一方の端面から正極端子および負極端子の電極タブが導出されている。これらの電極タブが溶接などによって回路基板３に設けられた接続部に接続されている。
【００２６】
回路基板３は、基板３ａ上に温度ヒューズ（図示せず）、充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５などの二次電池２ａ、２ｂおよび２ｃの充放電を制御するための保護回路、保護回路の動作を制御するためのＭＰＵ（Micro Processing Unit）などがマウントされている。充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５は、その上面および底面が絶縁性を有する高熱伝導性接着剤により上ケース７および下ケース８と接着されており、充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５の放熱性を向上させている。基板３ａと充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５との接続部分の詳細な構造については後述する。
【００２７】
また、回路基板３は、二次電池２ａ、２ｂおよび２ｃと接続するための接点部（図示せず）が設けられており、二次電池２ａの負極端子と二次電池２ｂの正極端子とが接続され、二次電池２ｂの負極端子と二次電池２ｃの正極端子とが接続されることにより、二次電池２ａ、２ｂおよび２ｃが直列接続される。
【００２８】
さらに、回路基板３には、コネクタ６が電池パック１の外部に露出するようにして設けられており、このコネクタ６が外部の電子機器に設けられたコネクタ６と嵌合することにより、電池パック１と電子機器とが電気的に接続される。
【００２９】
上ケース７および下ケース８は、例えば樹脂モールドケースからなる。上ケース７は、例えば、二次電池２ａ、２ｂ、２ｃおよび回路基板３が収容された際に、二次電池２ａ、２ｂ、２ｃが収容されている部分と、回路基板３が収容されている部分との厚さが異なるように形成された形状となっている。
【００３０】
次に、基板３ａと充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５との接続部分の構造について、図２Ａないし図２Ｃ、および図３Ａないし図３Ｃを参照して説明する。
【００３１】
図２Ａに、充電制御ＦＥＴ４の上面図を、図２Ｂに、図２Ａの充電制御ＦＥＴ４のａ−ａ’部分の断面図を、図２Ｃに、図２Ａの充電制御ＦＥＴ４の底面図を示す。なお、充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５は、基板３ａに対向する面を底面とし、上ケース７に対向する面を上面とする。
【００３２】
充電制御ＦＥＴ４は、ソース端子４ａ、４ｂおよび４ｃ、ゲート端子４ｄならびにドレイン端子４ｅが設けられた構成とされている。また、放電制御ＦＥＴ５は、充電制御ＦＥＴ４と同様の構成とされており、ソース端子５ａ、５ｂおよび５ｃ、ゲート端子５ｄならびにドレイン端子５ｅが設けられている。ドレイン端子４ｅおよび５ｅは、例えば、他の端子と比較して大面積の構成とされ、充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５の底面部に露出するように設けられている。
【００３３】
基板３ａは、図３Ａに示すように、基板３ａの一方の面から他方の面に向けて貫通するように形成された孔３ｂおよび３ｃを有している。基板３ａの一方の面には、充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５を接続するためのランド９ａないし９ｉと、ランド９ａないし９ｉと電気的に接続された導電性パターン上にソルダレジストが塗布されることにより絶縁処理を行ったレジスト付きパターン９ｊないし９ｍが形成されている。ランド９ａないし９ｉ、およびレジスト付きパターン９ｊないし９ｍの導電性パターンは、例えば電解金めっきにより形成されている。
【００３４】
そして、図３Ｂに示すように、基板３ａの一方の面には、孔３ｂを覆うように充電制御ＦＥＴ４が配設される。そして、充電制御ＦＥＴ４のソース端子４ａ、４ｂおよび４ｃ、ゲート端子４ｄならびにドレイン端子４ｅは、ランド９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄおよび９ｉにそれぞれはんだ付け等により接続されている。また、同様に、孔３ｃを覆うように放電制御ＦＥＴ５が配設され、ソース端子５ａ、５ｂおよび５ｃ、ゲート端子５ｄならびにドレイン端子５ｅは、ランド９ｅ、９ｆ、９ｇ、９ｈおよび９ｉにそれぞれ接続されている。
【００３５】
ゲート端子４ｄおよび５ｄがそれぞれ接続されたランド９ｄおよび９ｈは、回路基板３上にマウントされたＭＰＵと電気的に接続されている。また、充電制御ＦＥＴ４のソース端子４ａ、４ｂおよび４ｃがそれぞれ接続されたランド９ａ、９ｂおよび９ｃは、電子機器と接続されるコネクタ６の正極端子と電気的に接続されている。また、放電制御ＦＥＴ５のソース端子５ａ、５ｂおよび５ｃがそれぞれ接続されたランド９ｅ、９ｆおよび９ｇは、組電池２の正極側と電気的に接続されている。
【００３６】
なお、孔３ｂおよび３ｃの対向する２組の辺のうちいずれか１組の辺（例えば長辺）は、この１組の辺と平行な充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５の１組の辺よりも長くなっていることが好ましい。すなわち、充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５を接続した状態において孔３ｂおよび３ｃが完全に覆われることなく、孔３ｂおよび３ｃのそれぞれの一部が露出するようにする。これにより、充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５の放熱性を向上させることができる。また、孔３ｂおよび３ｃを大きくしすぎると、基板３ａの強度が極度に低下してしまうとともに、他の電子部品を実装するスペースが減少して高密度実装が必要となり、他の電子部品が発熱しやすくなってしまため、好ましくない。
【００３７】
また、図３Ｃに図３Ｂの裏面から見た構成を示すように、ドレイン端子４ｅおよび５ｅはその面積の大部分が孔３ｂおよび３ｃに対向する。これにより、ドレイン端子４ｅおよび５ｅからの放熱性をより向上させることができる。
【００３８】
このように、基板３ａに孔３ｂおよび３ｃを設けることにより、基板３ａ自体の強度は孔を設けない基板よりも低下する。しかしながら、電池パック１は、基板強度を除外した状態で必要な強度が得られるように設計を行うため、基板３ａの強度の強弱による電池パック１の強度の変化は考慮しなくてもよい。なお、電池パック１内部の構成については、回路基板３に無理な外力がかからないように設計する必要がある。
【００３９】
上述のような構成の回路基板３は、上ケース７および下ケース８からなる外装ケースに収容される際、基板３ａ上の充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５と、上ケース７および下ケース８とが絶縁性を有する高熱伝導性接着剤により接着される。
【００４０】
図４に、電池パック１の回路基板３が収容されている部分の断面図を示す。充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５の上面と上ケース７との間隙には高熱伝導性接着剤１０が設けられて、充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５の上面と上ケース７とが接着される。また、充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５の底面と下ケース８との間隙には孔３ｂまたは３ｃを通じて高熱伝導性接着剤１０が設けられ、充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５の底面と下ケース８とが接着される。
【００４１】
高熱伝導性接着剤としては、回路基板３にマウントされた他の電子部品と充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５との短絡を防止するために絶縁性を有し、かつ充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５の熱を上ケース７および下ケース８に伝えるために、高い熱伝導率（例えば０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上）を有する材料が用いられる。なお、熱伝導率が高いほど放熱効果が高まるため、熱伝導率については特に上限は設ける必要はないと考えられる。
【００４２】
このような材料としては、例えば、シリコーン樹脂もしくはエポキシ樹脂からなる接着剤が用いられ、具体的には、「ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社製、ＳＣ９０１」、「３Ｍ Ｓｃｏｔｃｈ Ｗｅｌｄ社製、ＥＷ２０７０」および「Ｅｐｏｘｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製、Ｅ２１０１」等が好適に用いられる。
【００４３】
なお、空気の熱伝導率は０．０２〜０．０３Ｗ／ｍ・Ｋ程度と非常に低く、基板３ａに孔３ｂおよび３ｃを設けただけでは充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５の放熱性はむしろ低下してしまう。この発明の実施の一形態による電池パック１では、上ケース７および下ケース８に熱を伝えやすい材料として高熱伝導性接着剤を用いるようにしたことで、充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５の熱を大きい面積を有する外装ケースに逃がしやすくすることができる。また、外装ケースからさらに電池パック外に放熱することができるため、放熱効果がより高くなる
【００４４】
なお、図５に示すように、上ケース７および下ケース８の内側表面に、例えば金属薄膜層７ａおよび７ｂが設けられていてもよい。充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５の熱が、高熱伝導性接着剤および金属薄膜層を介して上ケース７および下ケース８に放熱されるため、より放熱性を向上させることができる。この場合、金属薄膜層は、少なくとも充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５に対向する領域に設けられることが好ましい。金属薄膜層は、例えばアルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム（Ａｌ）合金、銅（Ｃｕ）、銅（Ｃｕ）合金、金（Ａｕ）および銀（Ａｇ）等の金属材料からなる金属箔を上ケース７および下ケース８の内側表面に貼着して形成される。また、上述のような金属材料を用いて化学蒸着法（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）または真空蒸着法等の蒸着を施すことにより、上ケース７および下ケース８の内側表面に金属薄膜層を形成してもよい。
【００４５】
また、上ケース７および下ケース８が、金属片が混合された樹脂材料からなるようにしてもよい。この場合も、充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５の熱を上ケース７および下ケース８に対して効果的に放熱することが可能となる。
【００４６】
さらに、図６に示すように、上ケース７および下ケース８の外側表面が、凹凸形状を有する放熱構造であるようにしてもよい。上ケース７および下ケース８の外表面積を増大させることにより、上ケース７および下ケース８の放熱性を促進することができる。なお、上ケース７および下ケース８の材料および構造は組み合わせて用いることにより、電池パックの放熱性をより向上させることができるため好ましい。
【００４７】
次に、この発明の実施の一形態による電池パック１の一例の回路構成について、図７を参照して説明する。電池パック１は、主に、組電池２、制御部としてのＭＰＵ１１、充電制御ＦＥＴ４、放電制御ＦＥＴ５、正極端子１５、負極端子１６、通信端子１７および１８を備え、正極端子１５および負極端子１６がそれぞれ外部の電子機器や充電器の正極端子および負極端子に接続され、組電池２に対する充放電が行われる。
【００４８】
組電池２は、リチウムイオン二次電池等の二次電池を直列および／または並列接続した組電池である。この例では、３個の二次電池２ａ、２ｂおよび２ｃが直列に接続された場合を示す。
【００４９】
ＭＰＵ１１は、図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）に予め格納されたプログラムに従い、図示しないＲＡＭ（Random Access Memory）をワークメモリとして各部を制御する。ＭＰＵ１１は、組電池２および組電池２内の二次電池２ａ、２ｂおよび２ｃのそれぞれの電圧を所定時間毎に測定するとともに、電流検出抵抗１９を流れる電流の大きさおよび向きを所定時間毎に測定する。
【００５０】
そして、ＭＰＵ１１は、測定した電圧値および電流値に基づき、組電池２のいずれかの二次電池２ａ、２ｂおよび２ｃの電圧が過充電検出電圧になったときに充電制御ＦＥＴ４をＯＦＦし、組電池２の電圧が過放電検出電圧以下になったときに放電制御ＦＥＴ５をＯＦＦし、過充電や過放電を防止する。ここで、リチウムイオン電池の場合、過充電検出電圧が例えば４．２５Ｖ±０．０５Ｖと定められ、過放電検出電圧が２．５Ｖ±０．１Ｖと定められる。
【００５１】
充電制御ＦＥＴ４は、電池電圧が過充電検出電圧となった場合にＯＦＦとなり、組電池２の電流経路に充電電流が流れないように、ＭＰＵ１１によって制御される。充電制御ＦＥＴ４のＯＦＦ後は、寄生ダイオード１４ａを介することによって放電のみが可能となる。放電制御ＦＥＴ５は、電池電圧が過放電検出電圧となった場合にＯＦＦとなり、組電池２の電流経路に放電電流が流れないように、ＭＰＵ１１によって制御される。放電制御ＦＥＴ５のＯＦＦ後は、寄生ダイオード１４ｂを介することによって充電のみが可能となる。
【００５２】
この発明の実施の一形態による電池パック１では、電流量に応じて発熱する充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５の上面および底面と、上ケース７および下ケース８とをそれぞれ高熱伝導性接着剤によって接着することにより、充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５の熱を上ケース７および下ケース８に拡散させ、充電制御ＦＥＴ４および放電制御ＦＥＴ５の異常発熱を抑制するようにしている。
【実施例】
【００５３】
以下、実施例によりこの発明を具体的に説明するが、この発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００５４】
以下の実施例では、ＦＥＴ素子がマウントされた回路基板を樹脂モールドケース内に収容し、ＦＥＴ素子に電流を流した際のＦＥＴ素子の発熱温度を測定し比較する。なお、この実施例では回路基板に二次電池を接続せず、外部から回路基板に直接電流を流す方法により、発熱温度を測定する。
【００５５】
＜サンプル１＞
図２に示すような構成のＦＥＴ素子（Ｒｅｎｅｓａｓ社製、ＨＡＴ２１６６Ｈ）を用い、孔を設けた基板（材質；ガラス布基材エポキシ樹脂（ＦＲ−４）、厚み；０．８ｍｍ）上のランドにＦＥＴ素子を接続して回路基板を作製した。このとき、ＦＥＴ素子は、ＦＥＴ素子の底面が基板の孔と対向するようにして接続した。続いて、ＦＥＴ素子に電流を流すことが可能なように回路基板の導電性パターン上に回路を接続した後、回路基板を下ケース（材質；ポリプロピレン（ＰＰ）、厚み；０．８ｍｍ）内に収容した。このとき、基板の孔を通じて下ケースとＦＥＴ素子の底面との空隙に高熱伝導性接着剤（ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社製、ＳＣ９０１）を設け、下ケースとＦＥＴ素子とが接着されるようにした。
【００５６】
次に、ＦＥＴ素子の上面に温度検出素子（サーミスタ）を配設した後、上述の高熱伝導性接着剤を塗布し、上ケース（材質；ポリプロピレン（ＰＰ）、厚み；０．８ｍｍ）を下ケースに嵌合することにより、ＦＥＴ素子上面と上ケースとを接着させ、樹脂モールドケース入り回路基板を作製した。
【００５７】
なお、上ケースとＦＥＴ素子上面、および下ケースと下ケースに対向する基板表面との間隔は０．３ｍｍとなるようにした。
【００５８】
＜サンプル２＞
基板に孔を設けない以外はサンプル１と同様にして樹脂モールドケース入り回路基板を作製した。
【００５９】
［発熱温度の測定］
サンプル１およびサンプル２のそれぞれのＦＥＴ素子に２Ａ、４Ａ、８Ａの電流を２０分間流し、導通開始直後から導通開始２０分後までのＦＥＴ素子上面の温度を温度検出素子により検出した。
【００６０】
図８ないし図１０に、測定結果を示す。図８は、２Ａの電流をＦＥＴ素子に流した場合のＦＥＴ素子の発熱温度の推移を示すグラフである。また、図９は、４Ａの電流をＦＥＴ素子に流した場合のＦＥＴ素子の発熱温度の推移を示すグラフである。また、図１０は、８Ａの電流をＦＥＴ素子に流した場合のＦＥＴ素子の発熱温度の推移を示すグラフである。なお、各グラフにおいて、実線（実線２１、３１および４１）で示すのは本願の構成を用いたサンプル１の結果である。また、点線（点線２２、３２および４２）で示すのは基板に孔を設けなかったサンプル２の結果である。
【００６１】
図８ないし図１０から分かるように、ＦＥＴ素子に流す電流量および導通時間に関わらず、本願の構成を用いたサンプル１の方がサンプル２よりも温度上昇が低かった。また、開始２０分後までのＦＥＴ素子の最大温度差は、電流が２Ａの場合で１．３℃、４Ａの場合で３℃、８Ａの場合で９．２℃と、負荷が大きくなるにつれて放熱効果の差が大きくなった。
【００６２】
以上の結果から、高熱伝導性接着剤を用いてＦＥＴ素子の熱を外装ケースに拡散させる場合、ＦＥＴ素子の底面に対向する基板の一部分に孔を設けることで、ＦＥＴ素子の温度上昇を抑制できることが分かった。基板に孔を設けることにより、ＦＥＴ素子の底面から下ケースに熱を拡散させることができるためであると考えられ、孔を設けた基板を用いることによる放熱効果がより高くなることが分かった。
【００６３】
以上、この発明の実施の一形態について説明したが、この発明は、上述したこの発明の実施の一形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。この発明の実施の一形態では、電源として二次電池を用いた電池パックについて説明したが、これに限られず、例えば一次電池や太陽電池、燃料電池などの各種電池を用いてもよい。さらに、二次電池としては、リチウムイオンポリマー二次電池に限らず、ニッケルカドミウム蓄電池などの二次電池を用いてもよい。
【００６４】
また、電池パックのケースの形状は、この例に限られない。例えば、回路基板のＦＥＴ素子の上面および底面の両方に外装ケースが位置する構成でない場合であっても、孔を有する基板と高熱伝導性接着剤とを用いる本願の構成を用いることにより、放熱効果を高めることが可能となる。
【００６５】
また、扁平型の二次電池に限らず、例えば円筒型や角型の二次電池を用いた電池パックに対しても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】この発明の実施の一形態による電池パックの一例の構成を示す分解斜視図である。
【図２】この発明の実施の一形態による電池パックに用いるＦＥＴ素子の一例の構成を示す略線図である。
【図３】この発明の実施の一形態による電池パックに用いる回路基板の一例の構成を示す略線図である。
【図４】この発明の実施の一形態による電池パックの回路基板収容部分の一例の構成を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の一形態による電池パックの回路基板収容部分の他の構成を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の一形態による電池パックの回路基板収容部分の他の構成を示す断面図である。
【図７】この発明の実施の一形態による電池パックの一例の構成を示すブロック図である。
【図８】２Ａの電流を流した場合のＦＥＴ素子の温度を示すグラフである。
【図９】４Ａの電流を流した場合のＦＥＴ素子の温度を示すグラフである。
【図１０】８Ａの電流を流した場合のＦＥＴ素子の温度を示すグラフである。
【図１１】従来の回路基板の一例の構成を示す略線図である。
【符号の説明】
【００６７】
１・・・電池パック
２・・・組電池
２ａ、２ｂ、２ｃ・・・二次電池
３・・・回路基板
３ａ・・・基板
３ｂ、３ｃ・・・孔
４・・・充電制御ＦＥＴ
５・・・放電制御ＦＥＴ
４ａ、４ｂ、４ｃ、５ａ、５ｂ、５ｃ・・・ソース端子
４ｄ、５ｄ・・・ゲート端子
４ｅ、５ｅ・・・ドレイン端子
６・・・コネクタ
７・・・上ケース
８・・・下ケース
９ａ〜９ｉ・・・ランド
９ｊ〜９ｍ・・・レジスト付きパターン
１０・・・高熱伝導性接着剤
１１・・・ＭＰＵ
１４、１４ｂ・・・寄生ダイオード
１５・・・正極端子
１６・・・負極端子
１７、１８・・・通信端子
１９・・・電流検出抵抗
【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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