CN102725881A - 电池封装体 - Google Patents

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Abstract

构成效率良好地冷却发热部件的结构且简化电池封装体的组装作业。电池封装体具备：与电池块(10)的单电池(11)连接的主电路基板(40)；将发热部件(41)以热结合状态固定的平板状的散热块(42)，其中，外装壳体(30)包括对置的两片表面板(33)和闭塞该表面板(33)的外周的侧壁，且形成为宽度比厚度大的箱形，散热块(42)在外装壳体(30)的内侧与电池块(10)不重叠而分离，且散热块(42)在外装壳体(30)的内侧以与表面板(33)平行的姿势且使与表面板(33)的对置面成为热结合状态而配置，将发热部件(41)的发热利用散热块(42)吸引而从表面板(33)散出。

Description

电池封装体
技术领域
本发明涉及通过将电池块与发热部件收容于外装壳体而成的电池封装体，尤其涉及能够使发热部件效率良好地散热的电池封装体，其中所述电池块通过将能够充电的多个单电池收容于电池保持架而成，所述发热部件与该电池块的电池连接。
背景技术
电池封装体能够通过将多个电池串联连接来提高输出电压，或者通过将多个电池并联连接来增大输出电流。该电池封装体中收容有FET等晶体管或二极管等发热部件，因此使这些发热部件效率良好地散热是尤为重要的。这是由于，发热部件的异常的温度上升不仅会导致元件的故障，还无法保证正常的动作。
开发有为了冷却发热部件而在外装壳体的内部设置金属架且在该金属架上固定发热部件的电池封装体(参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-12394号公报
发明内容
专利文献1所记载的电池封装体如图14和图15所示，将二次电池91和电路基板92收容于塑料制的内壳体93而构成内封装体94，用金属架96来覆盖该内封装体94的外侧，在该金属架96上固定发热部件，并且将由金属架96增强了的内壳体93收容于塑料制的外壳体95。在金属架96的内侧设置塑料制的内壳体93，利用内壳体93使二次电池91绝缘、隔热，并且利用塑料制的外壳体95来覆盖金属架96的外侧，通过外壳体95使金属架96的外侧隔热。
该结构的电池封装体中，发热部件直接固定在金属架上，因此存在内壳体的组装耗费工时的缺点。这是由于，在将二次电池收容于内封装体的状态下，将连接引线的二极管或FET等发热部件固定在覆盖内封装体的金属架上。即，由于无法将发热部件与内封装体连结成一体结构，因此需要将固定在金属架上的发热部件经由引线与内封装体连接，存在该配线耗费工时的缺点。
本发明人为了解决该缺点，开发出图16所示的电池封装体(日本特愿2008-320270)。该电池封装体具备：将多个单电池配置在电池保持架97的固定位置上的电池块98；与该电池块98的单电池连接的发热部件99；安装发热部件99的主电路基板86；安装单电池的保护电路的辅助电路基板87；将发热部件99以热结合状态固定的散热板90；将该散热板90和电池块98收容在内部的外装壳体89。外装壳体89上设有层叠于内表面的金属板88，且将散热板90以热结合状态与该金属板88连结。该电池封装体将发热部件99的发热向散热板90导热，将散热板90的热量向金属板88导热，进而从金属板88而从外装壳体89向外部散热，由此冷却发热部件。
以上的电池封装体中，为了将散热板的热量向外部放射，而需要将大面积的金属板层叠配置在外装壳体的内表面上。该电池封装体除了结构复杂且组装耗费工时的缺点外，由于金属板被发热部件加热，因此还存在无法效率良好地冷却配置在该金属板内侧的单电池这样的缺点。并且，在与外装壳体的内表面对置地配置引线板的结构中，需要使引线板与金属板的绝缘可靠，进而存在结构变得复杂的缺点。此外，由于将辅助电路基板87与主电路基板86重叠配置，因此安装在各基板上的发热部件彼此接近而发热变得容易集中，其结果是，还存在不提高导热效率的话就无法充分地实现散热这样的问题。
本发明为了进一步解决该缺点而提出，本发明的重要目的在于提供一种能够在效率良好地冷却发热部件的同时，简单、容易且效率良好地进行组装的电池封装体。
为了达成以上的目的，根据本发明的第一电池封装体，可以具备：电池块10，其包括多个单电池11、设有将所述多个单电池11分别收容的电池收容部13的电池保持架12；主电路基板40，其与所述电池块10的单电池11连接；发热部件41，其与所述主电路基板40连接；平板状的散热块42，其以与所述发热部件41成为热结合状态的方式固定所述发热部件41；外装壳体30，其将所述散热块42和所述电池块10收容在内部，所述电池封装体的特征在于，所述外装壳体30为由对置的两片表面板33和闭塞该表面板33的外周的侧壁构成的宽度比厚度大的箱形，所述散热块42在所述外装壳体30的内侧与所述电池块10不重叠而分离，所述散热块42在所述外装壳体30的内侧以与所述表面板33平行的姿势且与所述表面板33的对置面成为热结合状态配置，将所述发热部件41的发热利用所述散热块42吸引而从所述表面板33散出。由此，通过将散热块与构成外装壳体的表面板直接热结合，从而能够将外装壳体自身用于散热，获得能够简化用于散热的机构的优点。
另外，根据第二电池封装体，可以构成为，在所述多个电池块10的延伸方向的端部配置散热块42。
并且，根据第三电池封装体，可以构成为，所述散热块42为厚度5mm以上的金属块，在所述散热块42的表面设置块内凹部44，将所述发热部件41以热结合状态配置在该块内凹部44中。由此，能够增厚散热块而提高热容量，并且在块内凹部内将发热部件包围，能够实现从发热部件的周围三方效率良好地散热。
并且，根据第四电池封装体，可以构成为，所述主电路基板40以与所述散热块42的设有块内凹部44的凹部面侧对置的姿势固定，所述主电路基板40以固定有所述发热部件41的面与所述散热块42的凹部面侧对置的姿势配置。由此，能够将固定在主电路基板上的发热部件配置在散热块的块内凹部而成为热结合状态。
此外，根据第四电池封装体，可以构成为，在所述散热块42的块内凹部44填充有导热膏剂45。由此，能够利用导热膏剂填充来排除发热部件与块内凹部之间的空气层，排除绝缘层而成为热结合状态。
另外，根据第五电池封装体，可以构成为，所述发热部件41包括与所述单电池11串联连接的二极管，该二极管配置在所述散热块42的块内凹部44中。由此，能够将发热量多的二极管配置在散热块的块内凹部而实现有效地散热。
并且，根据第六电池封装体，可以构成为，所述发热部件41包括晶体管，该晶体管固定在所述主电路基板40上，所述主电路基板40以固定有所述晶体管的面与所述散热块42的块内凹部44面对置的方式配置，所述晶体管配置在主电路基板40与散热块42之间，在主电路基板40与散热块42之间填充有导热膏剂45，将晶体管与散热块42和主电路基板40以热结合状态配置。
并且，根据第七电池封装体，可以构成为，所述外装壳体30的表面板33将内表面与所述散热块42热结合的热结合区域的表面侧作为散热块接触凹部47，在该散热块接触凹部47中设置多个块散热片48，所述块散热片48的突出面配置成与在所述散热块接触凹部47的周围设置的非凹部面的表面为同一面或配置在该非凹部面的表面内侧。由此，通过在热结合区域的背面上向外表面突出的块散热片来扩大表面积，从而提高散热性，且块散热片的高度等于或低于散热块接触凹部的周围，从而能够避免块散热片从外装壳体表面突出的事态，获得能够维持外装壳体的小型化这样的优点。
此外，根据第八电池封装体，可以构成为，所述电池块10中与所述外装壳体30的表面板33的内表面对置的位置处配置与单电池11的端部电极连接的引线板20，所述引线板20与表面板33的内表面以热结合状态配置，经由引线板20将单电池11的发热向表面板33散出。由此，能够将引线板和外装壳体30的表面板兼用作散热构件，能够小型化或省略散热器等多余的散热构件。
并且，根据第九电池封装体，可以构成为，所述表面板33将内表面与引线板20成为热结合状态的引线散热区域作为引线接触凸部24，在该引线接触凸部24的背面侧且在所述表面板33的表面侧设置引线散热片35，而且，所述引线散热片35的突出面配置成与在所述引线接触凸部24的周围设置的非凸部面的背面侧的表面为同一面或配置在该非凸部面的背面侧的表面内侧。由此，通过在引线散热区域的背面设置向外表面突出的引线散热片来扩大表面积，从而提高散热性，且引线散热片的高度等于或低于引线接触凸部的周围，从而能够避免引线散热片从外装壳体表面突出的事态，获得能够维持外装壳体的小型化这样的优点。
并且，根据第十电池封装体，可以构成为，所述电池保持架12具备用于确定所述引线板20的固定位置的框状的引线引导部22，所述引线引导部22以相对于所述多个电池收容部13内的至少一部分的电池收容部13的开口面局部伸出的方式设置。由此，能够将进行引线板的定位的引线引导部兼用作将单电池临时固定于电池保持架上的临时固定部，有助于电池保持架的简化。
另外，根据第十一电池封装体，可以构成为，所述电池保持架12还具备临时固定部14，该临时固定部14在所述引线引导部22的框内以相对于电池收容部13的该引线引导部22没有局部伸出的开口面局部伸出的方式设置，所述引线板20在与所述临时固定部14对应的位置处开设有临时固定开口23，该临时固定部开口23的尺寸形成为能够插入该临时固定部14。由此，通过向临时固定开口插入临时固定部，由此能够避免临时固定部对引线板的干涉，从而维持引线板与单电池的密接性，还能够利用临时固定部来实现引线板的定位，获得能够提高电池封装体组装时的作业性及引线板定位精度这样的优点。
另外，根据第十二电池封装体，可以构成为，在所述表面板33的与电池块10对置的面上形成有相对于所述电池块10突出的多个引线接触凸部24，所述引线接触凸部24形成为能够嵌入到所述引线引导部22的框内的高度及形状，且在与所述临时固定部14对置的位置处开设有临时固定插入口26。由此，能够将引线接触凸部嵌入引线引导部来定位，且使配置在引线引导部的框内的引线板与引线接触凸部密接，将单电池的发热经由引线板向表面板传导而从表面板效率良好地散出。这样，能够将引线板及外装壳体兼用作导热构件，因此即使不设置专用的散热器等也能够提高散热性，有助于装置的小型化、简化及低成本化。
并且，根据第十三电池封装体，可以构成为，在所述对置的两片表面板33内，在一方的表面板33上设置所述块散热片48，在另一方的表面板33上设置所述引线散热片35。由此，能够将外装壳体的表面侧和背面侧分别作为电池块用和散热块用，分开散热区域以防发热的集中，且将外装壳体的两面效率良好地利用，实现有效的发热。
并且，根据第十四电池封装体，可以构成为，所述多个电池块10分别具备与各电池块10的单电池11连接的辅助电路基板17，所述辅助电路基板17位于所述电池块10彼此之间，另一方面，所述主电路基板40以与所述辅助电路基板17交叉的姿势配置在电池块10的端面上。由此，能够将安装有发热部件的主电路基板与辅助电路基板不重叠而分离配置，因此能够防止发热的集中，获得效率良好地散热的优点。
并且，根据第十五电池封装体，可以构成为，所述外装壳体30包括在四方形的表面板33的周围设有侧壁4b的成形为箱形的第一壳体31和第二壳体32，所述第一壳体31与第二壳体32连结而在内部收容电池块10、主电路基板40和发热部件41。
另外，根据第十六电池封装体，可以构成为，所述外装壳体30由绝缘性的树脂制成。由此，能够使外装壳体在绝缘的同时轻量且廉价地构成，即使是导热性比金属板的导热性差的树脂制外装壳体，通过与散热块直接热结合，也能够排除空气层等隔热层而发挥散热性。
并且，本发明的电池封装体，可以构成为，具备：多个电池块10，它们包括多个单电池11、设有将所述多个单电池11分别收容的电池收容部13的电池保持架12；主电路基板40，其与所述电池块10的单电池11连接；外装壳体30，其在内部收容所述电池块10，所述电池封装体的特征在于，所述外装壳体30形成为由对置的两片表面板33和闭塞该表面板33的外周的侧壁构成的箱形，所述多个电池块10分别具备与各电池块10的单电池11连接的辅助电路基板17，所述主电路基板40沿着所述多个电池块10的排列方向配置，且以与所述辅助电路基板17交叉的姿势配置在电池块10的端面上。由此，能够将主电路基板与辅助电路基板不重叠地配置，因此能够效率良好地散热。
附图说明
图1是从正面观察到的实施方式涉及的电池封装体的外观立体图。
图2是从背面观察到的图1的电池封装体的立体图。
图3是图1的电池封装体的分解立体图。
图4是从图3的电池封装体取下第一壳体后的主视图。
图5是图4的V-V线处的纵向剖视图。
图6是表示图3的电池封装体内部的收容构件的分解立体图。
图7是电池块的立体图。
图8是图7的电池块的分解立体图。
图9是表示表面板的内表面侧的立体图。
图10是主电路基板及散热块的分解立体图。
图11是图2的XI-XI线处的剖视立体图。
图12是图9的XII-XII线处的横向剖视图。
图13是图2的XIII-XIII线处的横向剖视图。
图14是表示现有的电池封装体的分解立体图。
图15是图14的电池封装体的内封装体的分解立体图。
图16是表示其它的电池封装体的分解立体图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。其中，以下所示的实施方式例示出用于将本发明的技术思想具体化的电池封装体，本发明的电池封装体并不局限于以下的实施方式。而且，在本说明书中，为了容易理解权利要求书，对“权利要求书”及“发明内容”所示的构件标注与实施例所示的构件对应的符号。然而，权利要求书所示的构件绝不限定于实施例的构件。尤其是实施方式所记载的结构构件的尺寸、材质、形状、相对配置等只要没有特别特定的记载，就不意味着将本发明的范围局限于此，仅仅是说明例而已。需要说明的是，有时为了明确说明而将各图所示的构件的大小或位置关系等夸张示出。并且，在以下的说明中，同一名称、符号表示同一或同质的构件，适当省略详细说明。而且，构成本发明的各要素可以采用由同一构件构成多个要素而将一个构件兼用作多个要素的方式，反之也可以将一个构件的功能由多个构件分担来实现。另外，在一部分的实施例、实施方式中说明的内容也可以利用于其它实施例、实施方式等。
(实施方式1)
参照图1～图13对将本发明的实施方式1涉及的电池封装体100适用于备用的电源装置的例子进行说明。在上述图中，图1是从正面观察到的电池封装体100的外观立体图，图2是从背面观察到的图1的电池封装体100的立体图，图3是图1的电池封装体100的分解立体图，图4是从图3的电池封装体100取下第一壳体31后的主视图，图5是图4的V-V线处的纵向剖视图，图6是表示图3的电池封装体100内部的收容构件的分解立体图，图7是电池块10的立体图，图8是图7的电池块10的分解立体图，图9是表示表面板33的内表面侧的立体图，图10是主电路基板40及散热块42的分解立体图，图11是图2的XI-XI线处的剖视立体图，图12是图9的XII-XII线处的横向剖视图，图13是图2的XIII-XIII线处的横向剖视图。
上述图所示的电池封装体100具备：将多个单电池11配置在电池保持架12的固定位置上的电池块10；与电池块10电连接的主电路基板40；安装在主电路基板40上的发热部件41；将发热部件41以热结合状态固定的散热块42；将上述构件收容在内部的外装壳体30。
在图3的例子中，将三组电池块10平行排列而收容在外装壳体30中。如图8所示，各电池块10在电池保持架12上收容有圆筒形的作为二次电池的单电池11。电池保持架12在图中将单电池11以水平维持的姿势收容。该电池封装体100在使外装壳体30直立的姿势下，将各单电池11以水平姿势沿上下方向层叠收容。三组电池块10并联或串联连接并与输出端子连接。将各电池块10并联连接而成的电池封装体100能够增大输出电流，另外，将电池块10串联连接而成的电池封装体100能够提高输出电压。
在图4、图8等所示的例子中，一组电池块10通过将串联连接13个单电池11而成的结构并联8个而构成，将三组电池块10并联连接来输出。并且，如图1、图2等所示，各种端子类配置在外装壳体30的上表面上。正负的电源输出端子A、A配置在外装壳体30上表面的左右。并且，在中央配置有通信用的端子B、B，由此分别具备输出用、输入用的端子。
作为通常的设置例，将图1纸面中的表面板33作为下表面，将图2纸面中的表面板33作为上表面，即散热块接触凹部47以面向上侧的姿势设置。另外，根据需要，将多个电池封装体100沿上下方向、优选彼此隔开适当的间隔来设置。另外，通过将外装壳体30设计成能够设置在计算机服务器业界的标准尺寸即现有的19英寸机架上的大小及形状，由此提高通用性，获得能够适用于现有的设置形式的优点，尤其能够用作服务器用的备用电源。
(外装壳体30)
如图1～图3所示，外装壳体30由对置的两片表面板33和闭塞该表面板33的外周的侧壁构成。该外装壳体30形成为宽度比厚度大的箱形。外装壳体30优选为绝缘性构件，适合为树脂制。由此，能够廉价地实现绝缘性和轻量化。另外，若考虑到耐久性和导热性，则也可以利用铝等金属制的外装壳体。这种情况下，可以利用于不要求外装壳体的绝缘性的用途，或者可以用层压膜或乙烯类树脂等绝缘性构件来覆盖金属制的外装壳体的表面。然而，即使是导热性比金属板的导热性差的树脂制外装壳体，通过采用后述那样的与散热块42直接热结合的结构，也能够排除空气层等隔热层而发挥充分的散热性。
如图2及其XIII-XIII线处的横向剖视图13所示，在外装壳体30的表面平行地形成有多个局部呈凹状凹陷的狭缝状的凹部29。该凹部29的狭缝不从外装壳体30的表面突出。即，位于狭缝彼此之间的壁部以其上表面与外装壳体30的表面成为大致同一平面的方式构成。由此，不存在从外装壳体30的表面突出的构件，能够容易地进行设置或搬运等操作。
凹部29根据在内部收容的电池块10所配置的位置来设置。在图2的例子中，根据三个电池块10，而将三组凹部29相互平行地形成。通过这样形成凹部29，由此能够增大外装壳体30的表面积而提高散热效果。尤其是通过使多个狭缝状的凹部29平行，由此能够容易使风沿狭缝状的延长方向流动，还获得提高冷却效果的优点。而且，如图2所示，在将外装壳体30以立式的姿势保持的情况下，通过外装壳体30表面的散热引起的自然对流，容易使表面的空气沿着狭缝上升，还能够期待通过空气的移动来提高散热性的效果。
(电池块10)
如图3及图4所示，在外装壳体30的内部收容多个电池块10。如图8所示，各电池块10由收容多个单电池11的电池保持架12构成。各电池块10通过将多个单电池11平行地层叠而除圆筒形单电池11的圆筒形侧面之外构成为大致块状。另外，各单电池11仅在电池收容部13中收容一根，因此将电池保持架12的厚度抑制为圆筒形单电池11的长度加上引线板20等若干构件的厚度这种程度。
(单电池11)
图中的电池块10将锂离子电池的单电池作为单电池11而收容在电池保持架12的电池收容部13中。以锂离子电池为单电池的电池封装体能够增大相对于容积和重量的输出。然而，单电池也可以使用锂聚合物电池或镍氢单电池来取代锂离子电池。从而，本发明的单电池并不局限于锂离子电池。单电池可以使用能够充电的所有电池。另外，图中的电池封装体中，单电池形成为圆筒形单电池，但电池也可以使用方形电池。并且，在单电池11上设有用于温度检测的温度传感器。温度传感器除了按各单电池设置外，还可以仅对位于代表性位置的单电池进行监视。上述温度传感器的输出与辅助电路基板17连接而被监视。
(电池保持架12)
电池保持架12由绝缘性优越的构件、优选树脂构成。在此，由于单电池11使用了圆筒形的二次电池，因此电池保持架12中设有多个内部中空的圆筒状的电池收容部13以能够收容圆筒形单电池11。电池收容部13闭塞圆筒形单电池11的周围的整面。在该例中，电池收容部13形成为将圆筒形单电池1在错开中心地偏置的状态下层叠。
(临时固定部14)
此外，各电池收容部13上设有对收容在内部的圆筒形单电池11进行临时固定以防脱落的临时固定部14。临时固定部14为向中空的电池收容部13的端面局部突出的突起，收容在电池收容部13中的圆筒形单电池11的端面与该突起抵接。由此，能够将收容在电池收容部13中的圆筒形单电池11临时固定，并通过焊接等固定引线板20。需要说明的是，临时固定部14优选设置在向电池保持架12的左右开口的电池收容部13的两侧。由此，即使将电池块10向左右任一方倾斜，也能够暂时保持插入到电池收容部13中的单电池11以防其轻易地脱离。
图8的电池保持架12由图8中向左右二分割的第一保持架壳体15和第二保持架壳体16构成，从而能够向圆筒形单电池11的两端分割。第一保持架壳体15和第二保持架壳体16由塑料等树脂分别成形。第一保持架壳体15和第二保持架壳体16供圆筒形单电池11插入且相互连结。并且，第一保持架壳体15和第二保持架壳体16通过将彼此接触的对置面形成为嵌合结构(未图示)而彼此在固定位置处连结。在将第一保持架壳体15与第二保持架壳体16连结的状态下，向电池保持架12的电池收容部13插入圆筒形单电池11，从而将圆筒形单电池11保持在固定位置处，并且，收容的圆筒形单电池11成为芯部而第一保持架壳体15与第二保持架壳体16在固定位置处连结。
电池块10通过电池保持架12将全部的单电池11以平行的姿势、在图3、图4、图6中以水平姿势排列配置在同一面上。电池块10在由电池保持架12配置到固定位置处的单电池11的两端的端部电极利用点焊等方法连结引线板20，而将单电池11并联和串联连接。引线板20在设置于电池保持架12上的圆柱状的电池收容部13的开口部处与配置于电池收容部13中的圆筒形单电池11的端部电极连结。电池保持架12上成形设置有能够将引线板20嵌入且配置在固定位置处的引线引导部22。引线板20配置在引线引导部22上，与插入到电池保持架12的电池收容部13中的单电池11的端部电极点焊连接。电池块10通过调整引线板20的形状、收容在电池保持架12中的单电池11的方向来成为使并联和串联连接的单电池11的个数最佳的状态。利用将单电池11串联连接的个数能够调整输出电压，利用将单电池11并联连接的个数能够调整输出电流。引线板20具备与辅助电路基板17连接的连接端子21，如后所述，在辅助电路基板17上，金属线27设置在两侧，利用钎焊等方法将金属线27与连接端子21连接。由此，将各并联连接的电池11的电位(中间电位)向辅助电路基板17输入来进行测定，能够进行适当的保护。
电池块10利用电池保持架12将所有的单电池11以平行的姿势、在图3、图4、图6中以水平姿势排列配置在同一面上。电池块10中，在由电池保持架12配置到固定位置处的单电池11的两端的端部电极利用点焊等方法连接引线板20，从而将单电池11并联和串联连接。引线板20在设置于电池保持架12上的圆柱状的电池收容部13的开口部处与配置于电池收容部13中的圆筒形单电池11的端部电极连结。电池保持架12上成形设置有能够将引线板20嵌入且配置在固定位置处的引线引导部22。引线板20配置在引线引导部22上，与插入到电池保持架12的电池收容部13中的单电池11的端部电极点焊连接。电池块10通过调整引线板20的形状和收容在电池保持架12中的单电池11的方向来成为使并联和串联连接的单电池11的个数最佳的状态。利用将单电池11串联连接的个数能够调整输出电压，利用将单电池11并联连接的个数能够调整输出电流。引线板20具备与辅助电路基板17连接的连接端子21，如后所述，在辅助电路基板17上，金属线27设置在两侧，利用钎焊等方法将金属线27与连接端子21连接，由此，将各并联连接的单电池11的电位(中间电位)向辅助电路基板17输入来进行测定，能够进行适当的保护。
(辅助电路基板17)
在各电池保持架12的侧面分别固定有辅助电路基板17，对各电池块10进行电池温度的检测、监视。因此，在辅助电路基板17上安装有接收固定在单电池11上的温度传感器的输出的温度检测电路。并且，根据需要，可以设置对各电池块10的充放电电流进行检测的电流传感器或电压传感器、或者充放电控制电路等。需要说明的是，在该例中，辅助电路基板17配置在电池块10彼此之间，因此在辅助电路基板17上安装发热量比较少的元件，反之将发热量大的元件安装在后述的主电路基板40上。这里，在辅助电路基板17安装有电子部件，该电子部件实现对单电池11的充放电进行控制的保护电路。
在图6、图8的例子中，在电池保持架12的左侧配置有辅助电路基板17。辅助电路基板17经由金属线27与各单电池11的正负的电极连接。安装在辅助电路基板17上的保护电路对各单电池11的电压进行检测，将单电池11的电压控制在设定范围内，从而防止单电池11的过充电或过放电。
电池块10的电源输出如图7、图8等所示，一端侧在电池块10的上部经由引线板18、熔丝28与引线连接，另一端侧在电池块10的下部经由引线板18B与引线(未图示)连接。并且，该电源输出被向主电路基板40供给，将各电池块10以并联的方式电连接来输出电池封装体的电源输出。
这里，如上所述，在各电池块10中的电源输出经由二极管输出后，将各电池块10的输出并联连接而由输出端子A、A输出。然而，当然也可以将各电池块10的输出串联连接来输出。
进而，第一保持架壳体15和第二保持架壳体16上由塑料一体成形地设有对辅助电路基板17进行保持的引导肋19。引导肋19在壁面上开设有用于固定辅助电路基板17的螺纹孔，通过将固定螺钉螺合于螺纹孔来固定辅助电路基板17，其中所述壁面在电池保持架12的侧面上向左右交替地突出。
(引线板20)
引线板20在将圆筒形单电池11分别插入到电池保持架12的电池收容部13中的状态下，固定于在各单电池11的端面露出的端部电极。该引线板20是将收容在电池保持架12中的单电池11并联及/或串联连接的构件，使用薄膜的金属板。在图8的例子中，通过将一电池保持架12上的每16个单电池11与引线板20连接，由此将两组通过并联连接8个单电池11而成的并联组串联连接。并且，通过将12个这样的具有并联组(8根)两组(计16根)的电池保持架12A及1个具有并联组一组(计8根)的电池保持架12B(在图7中位于上部)串联连接，由此合计将13个单电池11串联连接。即，在各电池块10中，串联连接13个通过并联连接8个单电池11而成的并联组。
(引线引导部22)
并且，在电池保持架12的侧面设有对引线板20的配置位置进行引导的引线引导部22。引线引导部22形成为与引线板20的外形大致相同的框状，通过在引线引导部22的框内分别配置引线板20，由此能够容易地进行将引线板20固定于各单电池11时的定位。优选的是，将引线引导部22兼用作防止单电池11的脱落的临时固定部。即，引线引导部22以向电池收容部13的开口面局部突出或伸出的方式配置，由此伸出的引线引导部22的一部分与插入到电池收容部13中的单电池11的端面抵接，从而能够防止脱落。由此，能够减少向电池保持架12的外部突出的构件，从而简化形状。引线引导部22例如构成为方材状。
另外，不需要将引线引导部22兼用作所有的临时固定部，对没有配置引线引导部的电池收容部13而言，可以另行设置临时固定部14。这种情况下，临时固定部14在没有设置引线引导部的相邻的电池收容部13之间设置一个，一个临时固定部14分别向相邻的电池收容部13突出或伸出地配置，由此能够通过一个临时固定部14兼顾两个电池收容部13的临时固定。这样的临时固定部14例如以圆盘状配置在相邻的两个电池收容部13的接触点附近，由此圆盘状的临时固定部14分别向左右的电池收容部13伸出而能够有效地阻止单电池11的脱落。
需要说明的是，临时固定部14的高度比引线板20的厚度大，且优选等于或小于引线引导部22的高度。优选这样的引线引导部22或临时固定部14与电池保持架12一体地成型。由此，能够简化制造工序，降低成本。然而，也可以与电池保持架形成为不同构件而在电池保持架的侧面上利用粘接剂等固定方材状的引线引导部22或圆盘状的临时固定部14。
并且，临时固定部14配置在由引线引导部22划分出的区域内。即，位于沿着引线引导部22的周边的电池收容部13在引线外部兼用作临时固定部14，因此在不面向引线引导部22的电池收容部13、即不在位于引线板20周围而在位于引线板20内侧的单电池11处设置临时固定部14。
(临时固定开口23)
另外，在引线板20上的与临时固定部14对应的位置处形成临时固定开口23，以防在固定引线板20时位于其内侧配置的临时固定部14与引线板20发生干涉。这样，避免临时固定部14的干涉而使引线板20与单电池11的端面密接，维持导电及导热，且通过向临时固定开口23插入临时固定部14，由此获得能够将该临时固定部14还兼用作定位用的引导件这样的优点。
(引线接触凸部24)
另一方面，在内置电池块的外装壳体30的内表面侧、即在表面板33的里侧与电池块10抵接的面不仅仅形成为平坦面，还形成有多个向内侧突出的引线接触凸部24。如图9所示，引线接触凸部24具备朝向电池块10突出的接触平面25，该平面形成为与各引线板20一致的形状，且设计成从引线引导部22的高度减去引线板20的厚度这样的厚度。并且，在接触平面25上的与设置于引线引导部22的框内的临时固定部14对应的位置处开设有临时固定插入口26。由此，能够避免临时固定部14与接触平面25的干涉，将引线接触凸部24嵌入到引线引导部22的框内而使接触平面25与引线板20抵接，形成使表面板33与引线板20成为热结合状态的引线散热区域。能够将电池块10的单电池11或辅助电路基板17的发热从该引线散热区域传导而经由表面板33散出。
并且，外装壳体30二分割成第一壳体31和第二壳体32，各第一壳体31、第二壳体32分别具有表面板33，通过使第一壳体31与第二壳体32对合而使表面板33对置。另外，各第一壳体31、第二壳体32分别在表面板33的内表面上形成有引线接触凸部24。通过该结构，例如以形成在第一壳体31内表面上的引线接触凸部24嵌入引线引导部22的框内的方式将各电池块10定位配置在第一壳体31上，并且，将形成在第二壳体32的内表面上的引线接触凸部24嵌入电池块10的相反侧的引线引导部22的框内，从而闭塞第二壳体32与第一壳体31。其结果是，能够将电池保持架12准确地定位，且能够从电池保持架12的两侧利用引线接触凸部24夹持而可靠地保持，还能够确保机械稳定性。此外，通过使引线板20与引线接触凸部24密接，由此减少引线板20与引线接触凸部24之间的空间即空气层那样的隔热层的形成，经由引线板20将单电池的发热直接向表面板33传导，能够从表面板33效率良好地散热。该结构能够将引线板20及外装壳体30兼用作导热构件，因此在不设置专用的散热器等的情况下能够提高散热性，有助于装置的小型化或简化、低成本化。
并且，在设有引线接触凸部24的部分的相反侧、即外装壳体30的表面侧，如图12的剖视图所示，优选将与引线接触凸部24对应的位置形成为凹状。由此，不会使外装壳体30的表面板33的厚度增厚与设有引线接触凸部24的部分对应的量，能够维持均匀的壁厚，能够避免树脂材料的增大，从而避免制造成本上升和重量的增大。
(引线散热片35)
另外，如图1、图3、图12所示，也可以在与引线接触凸部24对应形成的凹状区域34设置引线散热片35。引线散热片35在凹状区域34内多片均匀地分开，从表面板33的表面向垂直方向突出。通过这样将多片散热片设置在引线接触凸部24的里侧，由此能够扩大引线散热区域的背面的表面积，从而进一步提高散热效果。另外，引线散热片35在图1、图3中以沿垂直方向排列的姿势设置。通过以该姿势配置外装壳体30，由此引线散热片35向铅垂方向开口，因此在外装壳体30散热时能够通过自然对流使表面的空气容易向上方移动，产生空气的移动而改善散热性。通过这样的散热结构的改善，由此实现在不将冷却风扇等强制冷风机构内置在外装壳体的情况下能够确保充分的散热性，且能够避免散热构件引起的大型化和成本上升的电池封装体。尤其在要求防水性的电池封装体中，难以设置利用冷却风扇强制地输送冷却风来进行冷却的强制冷却机构，即使不设置风扇也能够发挥充分的冷却能力的电池封装体是有用的。
并且，如图12的剖视图所示，优选该引线散热片35的突出高度形成为收容在凹状区域34内的高度，而不比表面板33的其它部分多余地突出。即，形成为与在引线接触凸部24的周围设置的非凸部面的背面侧的表面相同或收容在内侧的高度。通过这样抑制引线散热片35的高度，使其不从外装壳体30表面突出，由此能够避免外装壳体30的大型化，维持电池封装体的配置容易度。
收容在该外装壳体30中的各电池块10的单电池11以其端面与外装壳体30的表面板33平行的姿势保持。由此，各单电池11的两端面分别面向外装壳体30的对置的表面板33，能够构成为容易经由单电池11的端面而从外装壳体30的两面散热的结构。尤其是由于各单电池11的两端面与引线板20连结，金属制的引线板20的导热性也优越，因此热量从单电池11的两端面经由引线板20传导，并且，引线板20的热量向面向其表面的外装壳体30传导，而从外装壳体30表面散出。
该电池块10多个排列收容在外装壳体30中。在图3及图4所示的例子中，将三个电池块10以直立且横向排列的状态收容在外装壳体30中。并且，在外装壳体30内部，在三个电池块10的上部设有空间，在该空间中配置主电路基板40和散热块42。如图5的剖视图及图10的分解立体图所示，主电路基板40和散热块42以彼此对置的姿势固定，并且，在直立的状态下散热块42在内部与外装壳体30的一侧的表面板33接触而被固定。
(主电路基板40)
主电路基板40是安装有对各电池块10的充放电电流进行控制的充放电电路或保护电路等电源装置的驱动所需的电路及其结构部件、元件等的基板，可以利用玻璃环氧基板等。在图10的例子中，在主电路基板40上安装有与外部通信的通信用接口或连接器、二极管等。安装部件中包括发热量大的发热部件41。作为这样的发热部件41，例举有与单电池11串联连接的逆元件二极管或进行用于单电池11的充放电的转换的晶体管等。上述发热部件41通过散热而使温度低于设定温度，由此稳定地动作。为了将由上述发热部件41产生的发热效率良好地向外部散出，而固定散热块42。在图10所示的例子中，散热块42隔着间隔件43以对置姿势离开而固定在主电路基板40的背面上。并且，发热部件41以位于该主电路基板40与散热块42之间的姿势固定。换言之，在图10的例子中，在主电路基板40的背面安装发热部件41，发热部件41以与发热块对置的姿势固定。
(散热块42)
散热块42由导热优越的构件构成，优选由平板状的金属制块构成。金属制块优选为厚度5mm以上，具备充分的热容量和热导电性的材质，例如铝制。这样将散热块42形成得比主电路基板40厚得多，从而将从主电路基板40导出的热量效率良好地散出。
(块内凹部44)
该散热块42将安装在主电路基板40上的发热部件41以热结合状态固定。因此，在散热块42的表面上形成块内凹部44，在该块内凹部44配置发热部件41。由此，在块内凹部44内将发热部件41从三方包围，能够从发热部件41的周围效率良好地吸热、导热而散热。因此，固定有主电路基板40的发热部件41的面以与散热块42的凹部面侧对置的姿势配置。在图10的例子中，将逆元件二极管配置在块内凹部44。另外，FET没有配置在块内凹部44内，而直接安装在主电路基板40上。
(导热膏剂45)
进而，为了使散热块42与发热部件41成为热结合状态，在块内凹部44填充导热膏剂45。由此，能够使导热膏剂45夹在发热部件41与块内凹部44之间而排出隔热性高的空气层，能够可靠地维持热结合状态。作为导热膏剂45，可以优选利用硅酮树脂等。硅酮树脂以完全覆盖在块内凹部44内配置的发热部件41的方式填充。或者，也可以经由具备绝缘性且导热优越的云母或塑料制的绝缘导热片而将发热部件41以热结合状态固定在散热块42的表面上。在图10的例子中，在配置有逆元件晶体管的各块内凹部44中注入硅酮树脂，根据需要也对配置在块内凹部44以外的FET等构件另行涂敷硅酮树脂46，从而将这些构件覆盖。
另外，如图3及图10所示，主电路基板40沿着横向排列配置的电池块10的排列方向横向地延长，缩短了用于与各电池块10电连接的配线的距离。并且，优选在主电路基板40上将与各电池块10的控制有关的电路或部件尽量分开。例如，作为发热部件41的逆元件二极管分离配置。因此，设置多个块内凹部44，在各块内凹部44中仅配置一个逆元件二极管。由此，将发热量大的发热部件41独立分开，从而减少对其它发热部件41的热方面的影响。
散热块42及主电路基板40在外装壳体30的内侧与电池块10不重叠而分离。即，如图5所示，在散热块42上以垂直姿势配置，能够极力减少散热块42与电池块10的接触区域，从而抑制从散热块42向电池块10传导的热量，减少对单电池11的热方面的影响。
尤其是散热块42在外装壳体30的内侧以与表面板33平行的姿势且使与表面板33的对置面成为热结合状态而配置。通过这样配置，能够将发热部件41的发热利用散热块42吸引而从表面板33散出。其结果是，能够使散热块42与构成外装壳体30的表面板33直接热结合，而将外装壳体30自身用于散热，因此获得能够简化、小型化、或者省略用于散热的散热器等的优点。
另外，主电路基板40与设置在各电池块上的辅助电路基板17不重叠而分离。具体而言，如图6等所示，将辅助电路基板17配置在各电池块10的侧面，由此辅助电路基板17以垂直姿势配置在电池块10彼此之间或侧面上。其结果是，辅助电路基板17成为与外装壳体30的侧壁平行的姿势。另一方面，主电路基板40如上所述以与表面板33对置的姿势配置。其结果是，主电路基板40与辅助电路基板17成为交叉的姿势，物理上分离配置，因此能够避免主电路基板40的发热向辅助电路基板17传导而对安装在辅助电路基板17上的电子部件造成恶劣影响的事态，获得能够稳定地动作这样的优点。
(散热块接触凹部47)
进而，优选的是，如图11所示，在外装壳体30的表面板33内，将使其内表面与散热块42热结合的热结合区域作为散热块接触凹部47，在该散热块接触凹部47设置多个块散热片48。该块散热片48的突出面配置成与在散热块接触凹部47的周围设置的非凹部面的表面为同一面或配置在该非凹部面的表面内侧。由此，通过在热结合区域的背面向外表面突出的块散热片48来扩大表面积，从而提高散热性，且块散热片48的高度等于或低于散热块接触凹部47的周围，由此能够避免块散热片48从外装壳体30表面突出的事态，获得能够维持外装壳体30的小型化这样的优点。
该块散热片48优选设置在与设有引线散热片35的表面板33不同的表面板33上。即，在对置的两片表面板33中，在一方的表面板33上设置块散热片48，在另一方的表面板33上设置引线散热片35，由此能够将散热区域分离为电池块用和散热块用。由此，能够防止发热的集中，且能够将外装壳体30的两面作为各自的散热区域而效率良好地利用，从而实现有效的发热。换言之，在图2的例子中，并没有在背面侧的表面板33上设置凹状区域或引线散热片，将设有块散热片48的一侧主要用作散热块用的块散热区域。然而，也可以根据所要求的散热性能等，而在各表面板上设置引线散热片。
通过具备如上所述的散热结构，由此实现如下述的电池封装体，该电池封装体即使不提高散热能力也能够效率良好地散热，无需设置大型的散热器等，能够稳定地用作高输出的电源装置。即使外装壳体30使用导热性比金属制的壳体的导热性差的树脂制的壳体，通过对散热结构下功夫也能够发挥充分的散热性，这从成本方面来说是一大优点。
工业实用性
本发明涉及的电池封装体能够适用作可搭载于计算机服务器的机架上的备用电源装置、便携式电话等的无线基站用的备用电源装置、与太阳能电池组合起来的蓄电装置等。
符号说明
100…电池封装体
10…电池块
11…单电池
12、12A、12B…电池保持架
13…电池收容部
14…临时固定部
15…第一保持架壳体
16…第二保持架壳体
17…辅助电路基板
18、18B…引线板
19…引导肋
20…引线板
21…连接端子
22…引线引导部
23…临时固定开口
24…引线接触凸部
25…接触平面
26…临时固定插入口
27…金属线
28…熔丝
29…凹部
29B…凸条区域
30…外装壳体
31…第一壳体
32…第二壳体
33…表面板
34…凹状区域
35…引线散热片
40…主电路基板
41…发热部件
42…散热块
43…间隔件
44…块内凹部
45…导热膏剂
46…硅酮树脂
47…散热块接触凹部
48…块散热片
86…主电路基板
87…辅助电路基板
88…金属板
89…外装壳体
90…散热板
91…二次电池
92…电路基板
93…内壳体
94…内封装体
95…外壳体
96…金属架
97…电池保持架
98…电池块
99…发热部件
A、A…正负的电源输出端子
B、B…通信用端子

Claims (18)

1.一种电池封装体，其具备：
电池块(10)，其包括多个单电池(11)、设有将所述多个单电池(11)分别收容的电池收容部(13)的电池保持架(12)；
主电路基板(40)，其与所述电池块(10)的单电池(11)连接；
发热部件(41)，其与所述主电路基板(40)连接；
平板状的散热块(42)，其以与所述发热部件(41)成为热结合状态的方式固定所述发热部件(41)；
外装壳体(30)，其将所述散热块(42)和所述电池块(10)收容在内部，所述电池封装体的特征在于，
所述外装壳体(30)为由对置的两片表面板(33)和闭塞该表面板(33)的外周的侧壁构成的宽度比厚度大的箱形，
所述散热块(42)在所述外装壳体(30)的内侧与所述电池块(10)不重叠而分离，
所述散热块(42)在所述外装壳体(30)的内侧以与所述表面板(33)平行的姿势且与所述表面板(33)的对置面成为热结合状态配置，将所述发热部件(41)的发热利用所述散热块(42)吸引而从所述表面板(33)散出。
2.根据权利要求1所述的电池封装体，其特征在于，
在所述多个电池块(10)的延伸方向的端部配置散热块(42)。
3.根据权利要求1或2所述的电池封装体，其特征在于，
所述散热块(42)为厚度5mm以上的金属块，
在所述散热块(42)的表面设置块内凹部(44)，将所述发热部件(41)以热结合状态配置在该块内凹部(44)中。
4.根据权利要求3所述的电池封装体，其特征在于，
所述主电路基板(40)以与所述散热块(42)的设有块内凹部(44)的凹部面侧对置的姿势固定，
所述主电路基板(40)以固定有所述发热部件(41)的面与所述散热块(42)的凹部面侧对置的姿势配置。
5.根据权利要求3或4所述的电池封装体，其特征在于，
在所述散热块(42)的块内凹部(44)填充有导热膏剂(45)。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的电池封装体，其特征在于，
所述发热部件(41)包括与所述单电池(11)串联连接的二极管，该二极管配置在所述散热块(42)的块内凹部(44)中。
7.根据权利要求3～6中任一项所述的电池封装体，其特征在于，
所述发热部件(41)包括晶体管，该晶体管固定在所述主电路基板(40)上，
所述主电路基板(40)以固定有所述晶体管的面与所述散热块(42)的块内凹部(44)面对置的方式配置，
所述晶体管配置在主电路基板(40)与散热块(42)之间，在主电路基板(40)与散热块(42)之间填充有导热膏剂(45)，将晶体管与散热块(42)和主电路基板(40)以热结合状态配置。
8.根据权利要求3～7中任一项所述的电池封装体，其特征在于，
所述外装壳体(30)的表面板(33)将内表面与所述散热块(42)热结合的热结合区域的表面侧作为散热块接触凹部(47)，在该散热块接触凹部(47)中设置多个块散热片(48)，
所述块散热片(48)的突出面配置成与在所述散热块接触凹部(47)的周围设置的非凹部面的表面为同一面或配置在该非凹部面的表面内侧。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的电池封装体，其特征在于，
所述电池块(10)中与所述外装壳体(30)的表面板(33)的内表面对置的位置处配置与单电池(11)的端部电极连接的引线板(20)，
所述引线板(20)与表面板(33)的内表面以热结合状态配置，经由引线板(20)将单电池(11)的发热向表面板(33)散出。
10.根据权利要求9所述的电池封装体，其特征在于，
所述表面板(33)将内表面与引线板(20)成为热结合状态的引线散热区域作为引线接触凸部(24)，在该引线接触凸部(24)的背面侧且在所述表面板(33)的表面侧设置引线散热片(35)，
而且，所述引线散热片(35)的突出面配置成与在所述引线接触凸部(24)的周围设置的非凸部面的背面侧的表面为同一面或配置在该非凸部面的背面侧的表面内侧。
11.根据权利要求10所述的电池封装体，其特征在于，
所述电池保持架(12)具备用于确定所述引线板(20)的固定位置的框状的引线引导部(22)，
所述引线引导部(22)以相对于所述多个电池收容部(13)内的至少一部分的电池收容部(13)的开口面局部伸出的方式设置。
12.根据权利要求11所述的电池封装体，其特征在于，
所述电池保持架(12)还具备临时固定部(14)，该临时固定部(14)在所述引线引导部(22)的框内以相对于电池收容部(13)的该引线引导部(22)没有局部伸出的开口面局部伸出的方式设置，
所述引线板(20)在与所述临时固定部(14)对应的位置处开设有临时固定开口(23)，该临时固定部开口(23)的尺寸形成为能够插入该临时固定部(14)。
13.根据权利要求12所述的电池封装体，其特征在于，
在所述表面板(33)的与电池块(10)对置的面上形成有相对于所述电池块(10)突出的多个引线接触凸部(24)，
所述引线接触凸部(24)形成为能够嵌入到所述引线引导部(22)的框内的高度及形状，且在与所述临时固定部(14)对置的位置处开设有临时固定插入口(26)。
14.根据权利要求13所述的电池封装体，其特征在于，
在所述对置的两片表面板(33)内，在一方的表面板(33)上设置所述块散热片(48)，在另一方的表面板(33)上设置所述引线散热片(35)。
15.根据权利要求1～14中任一项所述的电池封装体，其特征在于，
所述多个电池块(10)分别具备与各电池块(10)的单电池(11)连接的辅助电路基板(17)，
所述辅助电路基板(17)位于所述电池块(10)彼此之间，另一方面，所述主电路基板(40)以与所述辅助电路基板(17)交叉的姿势配置在电池块(10)的端面上。
16.根据权利要求1～15中任一项所述的电池封装体，其特征在于，
所述外装壳体(30)包括在四方形的表面板(33)(4a)的周围设有侧壁(4b)的成形为箱形的第一壳体(31)和第二壳体(32)，所述第一壳体(31)与第二壳体(32)连结而在内部收容电池块(10)、主电路基板(40)和发热部件(41)。
17.根据权利要求1～16中任一项所述的电池封装体，其特征在于，
所述外装壳体(30)由绝缘性的树脂制成。
18.一种电池封装体，其具备：
多个电池块(10)，它们包括多个单电池(11)、设有将所述多个单电池(11)分别收容的电池收容部(13)的电池保持架(12)；
主电路基板(40)，其与所述电池块(10)的单电池(11)连接；
外装壳体(30)，其在内部收容所述电池块(10)，所述电池封装体的特征在于，
所述外装壳体(30)形成为由对置的两片表面板(33)和闭塞该表面板(33)的外周的侧壁构成的箱形，
所述多个电池块(10)分别具备与各电池块(10)的单电池(11)连接的辅助电路基板(17)，
所述主电路基板(40)沿着所述多个电池块(10)的排列方向配置，且以与所述辅助电路基板(17)交叉的姿势配置在电池块(10)的端面上。
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