JP2020095777A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】多数の電池を電池ホルダで定位置に配置して、電池の発熱量が大きい状態においいも電池の温度差を小さくする。【解決手段】隔壁５で形成される電池挿入部４を電池ホルダ２に設けて、電池１を電池挿入部４に挿入して平行な姿勢で多段多列に配置して隔壁５に熱結合状態に接触し、電池ホルダ２の内部に配置している隔壁５は、密閉されない空気層６の両側に対向隔壁５Ｂを設けてなる断熱分割隔壁５Ａで、この断熱分割隔壁５Ａでもって電池ホルダ内の電池を両側のブロックに分割しており、対向隔壁５Ｂは一方の表面を電池１に熱結合して、他方の表面を空気層６に露出している。【選択図】図２

Description

本発明は、電池ホルダで複数の電池を定位置に配置してなる電池パックに関し、とくに多数の電池を電池ホルダで定位置に配置しながら電池の温度差を少なくする電池パックに関する。

大出力特性の要求される電池パックは、電池ホルダで多数の電池を定位置に配置して出力を大きくしている。この電池パックは、大出力で放電され、あるいは大電流で充電されるときに電池の温度が上昇する。電池は温度によって電気特性が変化するので、出力を大きくするために多数の電池を直列や並列に接続している電池パックは、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電池パック全体の寿命を短くする。電気特性のアンバランスは各電池の残容量のアンバランスの原因となり、残容量のアンバランスは、特定の電池を過充電や過放電する原因となるからである。電池は過充電や過放電によって劣化が著しく促進される。したがって、電池の残容量のアンバランスによって、特定の電池が過充電され、また過放電されると、これ等の電池が急激に劣化して電池パック全体の寿命を短くする。この弊害を防止するために、電池の温度差を少なくする構造の電池パックが開発されている。（特許文献１参照）

特開２０１１−４９０１１号公報

特許文献１の電池パックの断面図を図５に示す。この電池パックは、複数の電池９１を電池ホルダ９２でもって、平行な姿勢で多段多列に配置する。電池ホルダ９２は、各電池９１を挿入して定位置に配置する電池収納部９４を隔壁９５で区画して設けている。電池９１は隔壁９５に熱結合され、発熱を隔壁９５に伝導して放熱する。さらに、この電池パック９１は、電池ホルダ９２の中央部に配置する隔壁９５ａを、表面部に設けている隔壁９５ｂよりも厚くして熱容量を大きくしている。この電池ホルダ９２は、中央部に配置している電池９１の発熱を、厚くて熱容量の大きい隔壁９５ａに熱伝導して温度上昇を少なくする。

以上の電池パックは、温度の上昇しやすい中央部に配置している電池の熱エネルギーを、厚い隔壁に伝導して、中央部の電池の温度上昇を制限する。この構造の電池パックは、厚くて熱容量の大きい隔壁が電池の発熱を吸収して温度上昇を制限するので、長時間に渡って連続的に発熱する電池の熱エネルギーを厚い隔壁で充分に吸収できず、電池の発熱量が大きくなると温度が上昇する欠点がある。このため、長時間にわたって大電流で充放電する電池パックにおいては、中央部の電池の温度上昇を有効に阻止できず、使用状態によっては電池温度が不均等になって、温度のアンバランスに起因する電池の劣化を阻止できない欠点がある。

本発明は、さらに以上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、多数の電池を電池ホルダで定位置に配置しながら、電池が連続して大電流で充放電されて連続的に発熱量が大きくなる厳しい使用環境においても、中央部の電池の温度上昇を少なくして、電池温度が局部的に高くなることに起因する種々の弊害を防止できる電池パックを提供することにある。

本発明のある態様の電池パックは、充電できる複数の電池と、各々の電池を平行な姿勢で多段多列に配置してなる電池ホルダとを備える。電池ホルダは、電池を定位置に配置する電池挿入部を設けてなる隔壁を有し、電池は電池挿入部にあって、外周面を隔壁に熱結合状態に接触して、発熱する熱エネルギーを隔壁に熱伝導して放熱する。さらに、電池ホルダの内部に配置してなる隔壁は、密閉されない空気層の両側に対向隔壁を設けてなる断熱分割隔壁で、この断熱分割隔壁は電池ホルダ内の電池を両側のブロックに分割しており、対向隔壁は一方の表面を電池に熱結合して、他方の表面を空気層に露出している。

以上の電池パックは、多数の電池を電池ホルダで定位置に配置しながら、連続的に大電流で充放電されて電池の発熱量が大きくなる使用状態においても、温度が高くなる内部の電池温度の上昇を小さくして、電池温度のアンバランスに起因する種々の弊害を防止できる特徴がある。それは、電池ホルダが、電池を定位置に配置している内部の隔壁を、密閉されない空気層の両側に対向隔壁を設けている断熱分割隔壁とし、この断熱分割隔壁でもって、電池ホルダ内の電池を両側のブロックに分割してブロック間における熱の拡散を防止し、また、対向隔壁で内部の電池を効率よく放熱しているからである。断熱分割隔壁は、対向隔壁の片面を電池に熱結合しているので電池からの熱を吸収し、他の表面は密閉されない空気層に露出して、吸収した熱エネルギーを空気中に放熱する。この断熱分割隔壁は、電池を両側のブロックに分割して両側部に配置する電池の発熱を空気層で断熱して放熱して温度上昇を阻止する。密閉されない空気層は、空気が換気されて温度上昇が防止されて、両側に配置している電池の発熱を放熱しながら断熱して分割する。断熱分割隔壁の対向隔壁は、電池から熱エネルギーを吸収して温度上昇しても、吸収した熱エネルギーを空気中に放熱して温度が低下する。また、空気層に放熱される熱エネルギーは、空気が換気されて外部に放出される。したがって、以上の電池パックは、電池が連続的に大電流で充放電されて、連続的に大きな熱エネルギーが発生する状態にあっても、独得の構造の断熱分割隔壁でもって電池温度のアンバランスを解消し、電池の温度差に起因する弊害を効果的に阻止する。

本発明のある態様の電池パックは、断熱分割隔壁を電池ホルダの中央部に配置することができ、また、電池ホルダは、長手方向の中央部に長手方向に交差する方向に延びる断熱分割隔壁を設けることができる。さらにまた、断熱分割隔壁の長さは、電池ホルダの横幅の１／３以上とすることができる。また、本発明のある態様の電池パックは、電池を円筒形電池として、断熱分割隔壁の対向隔壁を円筒形電池の表面に沿う湾曲形状として、対向隔壁を最近接位置で連結する構造とすることができる。さらに、ある態様の電池パックは、バスバーを断熱分割隔壁に設けている空気層の両側に配置して、空気層を密閉しない状態に配置することができる。また、電池を非水電解質二次電池とすることもできる。

本発明の一実施例にかかる電池パックの概略分解斜視図である。 図１に示す電池パックの電池ホルダの断面図である。 図２の鎖線で示す部分の断面図である。 図１に示す電池パックの電池ホルダの正面図である。 従来の電池パックの断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、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。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施形態に記載されている構成部品の寸法、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若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。

本発明の電池パックは、主として動力用の電源として使用される。この電池パックは、例えば、電動工具、電動アシスト自転車、電動バイク、電動車椅子、電動三輪車、電動カート等のモータで駆動される電動機器の電源として使用される。ただし、本発明は、電池パックの用途を特定するものではなく、電動機器以外の電気機器、例えば、クリーナーや無線機、照明装置、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の屋内外で使用される種々の電気機器用の電源として使用することができる。

図１の分解斜視図は、本発明の実施例に係る電池パックを示している。この図の電池パックは、充電できる複数の電池１と、複数の電池１を定位置に配置する電池ホルダ２と、電池ホルダ２で定位置に配置している複数の電池１を直列と並列とに接続しているバスバー３とを備える。電池ホルダ２は、複数の電池１を互いに平行な姿勢として、両端部を同一平面に配置して定位置に配置する。さらに、電池１パックは、複数の電池１を定位置に配置している電池ホルダ２ーを外装ケース１１に収納して組み立てられる。

（電池１）
図の電池パックは電池１を円筒形電池とする。円筒形電池は、円筒状の外装缶に電極体を収納し、電解液を充填して外装缶の開口部を封口板で密閉している。円筒形電池は、両端面である外装缶の底面と、封口板の中央部に設けた凸部電極とを正負の電極端子としている。両端面に正負の電極端子のある円筒形電池は、電池ホルダ２に平行姿勢で配置されて、その両端の電極端子を電池ホルダ２の両面に露出して、バスバー３で直列と並列に接続される。図の電池パックは電池１を円筒形電池とするが、本発明は電池１を円筒形電池に特定せず、たとえば角形電池１とすることもできる。電池１はリチウムイオン電池などの非水電解質二次電池である。ただし、本発明は、電池をリチウムイオン電池に特定するものでなく、他の非水電解質二次電池やニッケル水素電池等、現在使用され、これから開発される全ての二次電池が使用できる。

（電池ホルダ２）
電池ホルダ２は、絶縁材料である熱可塑性樹脂等の樹脂によって所定の形状に成形されている。電池ホルダ２は、好ましくは難燃性に優れた樹脂製とすることができる。このような樹脂として、例えば、ＰＣ（ポリカーボネート）やＰＰ（ポリプロピレン）が使用できる。

電池ホルダ２は、図２の分解斜視図に示すように、複数の電池１を電池挿入部４に挿入して平行な姿勢で定位置に配置する。電池１は、電池挿入部４に挿入されて、両端面に設けている電極端子を同一平面に配置して電池ホルダ２の両面に露出させる。電池ホルダ２は、隔壁５で電池挿入部４を区画して設けている。隔壁５は電池１の外周面に熱結合状態に接触する。電池１に熱結合された隔壁５は、電池１の発熱が伝導されて、電池１の発熱を吸収する。電池挿入部４を区画する隔壁５は、隣接する電池１の間にあって、表面を電池１の表面に接触させて電池１に熱結合し、電池１の表面に接触して電池１を定位置に配置する。隔壁５で区画された電池挿入部４は、内側に電池１を挿入して定位置に配置するので、内面を電池１の外周面に沿う内形としている。図の電池ホルダ２は、円筒形電池を電池挿入部４に挿入して定位置に配置するので、電池挿入部４は内形を円柱状とする。円柱状の電池挿入部４は、内径を円筒形電池の外径よりも僅かに大きくして、円筒形電池に熱結合して定位置に配置する。電池挿入部４は、隔壁５で区画されるので、電池１間に配置される隔壁５は、表面を、円筒形電池の表面に沿う形状とする。

図１と図２に示す電池ホルダ２は、複数の電池挿入部４を平行な姿勢で「俵積み状態」に多列多段に並べた形状としている。電池ホルダ２は、電池間の隔壁５と、この隔壁５に一体成形されて、電池ホルダ２の外周に設けている外周壁９とからなる。この電池ホルダ２は、外周壁９と隔壁５との間に、外周部に配置してなる電池挿入部４を設けて、隔壁５の間に内部に配置する電池挿入部４を設けている。隔壁５と外周壁９は、電池接触面を電池１の表面に沿う形状として、電池１に熱結合して定位置に配置する。

図の電池ホルダ２は、電池挿入部４を俵積み状態に配置する。この電池ホルダ２は、電池１をスペース効率よく配置して、全体をコンパクトにできる特徴がある。また、谷間部分の樹脂を節約することで、使用する樹脂の量を少なくして製造コストを低減して軽量化できる特徴もある。ただ、電池ホルダ２は、多段多列に配置する電池１を縦横に並べて、碁盤格子状の交点に電池１を配置することもできる。

図の電池ホルダ２は、１１２本の電池１を、８段１４列に配置する。図において上下方向に配置する１列の電池１はジグザグ状に配置され、隣の列の電池１をジグザグの谷部に配置して、俵積み状態に配置する。電池ホルダ２は、中央部を除く部分において、多段多列に配置される電池１の間に隔壁５を配置し、いいかえると、隔壁５で電池挿入部４を設けて、隔壁５の間に電池１を配置して電池１の熱を隔壁５に伝導する。

電池ホルダ２は、内部に設けている隔壁を断熱分割隔壁５Ａとする。図の電池ホルダ２は、中央部に断熱分割隔壁５Ａを配置している。中央部に配置する断熱分割隔壁５Ａは、電池ホルダ２内の電池１を、図において左右の２ブロックに分割して、ブロック間における熱の拡散を防止している。図の断熱分割隔壁５Ａは、全体の電池１を２ブロックに分割し、さらに両側に配置している電池１の発熱を吸収して中央部の電池１の温度上昇を小さくする。断熱分割隔壁５Ａは、中央部の電池１（図２においてＡ列とＢ列）の間で全体の電池１を両側の２ブロックに分割する。断熱分割隔壁５Ａは、空気層６の両側に対向隔壁５Ｂを設けているので、隔壁５よりも厚く、両側に配置される電池間距離（Ｓ１）は、隔壁５の両側に配置される電池間距離（Ｓ２）よりも大きくなる。中央部に設けた断熱分割隔壁５Ａは、連続する大電流で電池１の発熱量が大きくなる状態においても、電池全体を両側のブロックに分割して断熱し、ブロック間における熱の拡散を防止し、また断熱しながら放熱して、中央部の電池温度の上昇を有効に阻止する。断熱分割隔壁５Ａは、密閉されない空気層６の両側に対向隔壁５Ｂを設けている。対向隔壁５Ｂは、一方の表面を電池１に熱結合して電池１の熱エネルギーを吸収し、他方の表面を空気層６に露出して吸収した熱エネルギーを空気中に放熱する。以上の電池ホルダは、中央部に１列の断熱分割隔壁を設けて全体の電池を２ブロックに分割するが、相当に長い電池ホルダにあっては、内部に複数列の断熱分割隔壁を設けて、全体の電池を３ブロック以上に分割して、全体の電池温度のアンバランスを少なくすることができる。

図１と図２の電池ホルダ２は、電池１を多段多列に配置して、図においては水平方向に細長いブロック状とする。水平方向に細長い電池ホルダ２は、長手方向の中央部において電池温度が高くなるので、長手方向の中央部に断熱分割隔壁５Ａを配置する。ジグザグに配置される電池１の間に設けられ断熱分割隔壁５Ａは、ジグザグ状として両側に電池１を配置する。図３の拡大断面図に示す対向隔壁５Ｂは、隣接する電池１が最接近する最接近位置５０で連結して、３個の電池１で囲まれる領域で内幅が最も広くしてし内容積を大きくしている。

図１と図２の電池ホルダ２は、長手方向の中央部に断熱分割隔壁５Ａを配置し、断熱分割隔壁５Ａを電池ホルダ２の長手方向に交差する方向に延びる形状とする。一対の対向隔壁５Ｂは、電池ホルダ２の長手方向に離して空気層６を設けている。俵積みに配置される電池１は、図３の拡大断面図に示すように、３個の電池１ａ、ｂ、ｃの中心が三角形の頂点に配置される。図の拡大断面図において、電池ホルダ２の長手方向に配置される電池１ａと１ｂの間で対向隔壁５Ｂを隙間（ｄ）離して、空気層６を設けている。電池１ｂと１ｃとの間で一対の対向隔壁５Ｂは最接近位置５０として連結している。電池１ｃと１ａとの間には空気層のない隔壁５を配置する。

図３の電池ホルダ２は、電池１ｂと１ｃとの間に配置される一対の対向隔壁５Ｂを最接近位置５０として連結する構造、すなわちこの部分の対向隔壁５Ｂを２層構造として厚くして、電池１ａと１ｂの間の対向隔壁５Ｂに隙間（ｄ）を設けて、電池間距離（Ｓ１）を大きくできる。したがって、一対の対向隔壁５Ｂを局部的に連結しながら、対向隔壁５Ｂの間に空気層６を設けることができる。一対の対向隔壁５Ｂを連結する電池ホルダ２は、断熱分割隔壁５Ａを介してその両側に配置される隔壁５を一体構造に連結できるので、中央部の断熱分割隔壁５Ａに空気層６を設けながら、電池ホルダ２の全体を一体構造にできる。このため、中央部に空気層６のある断熱分割隔壁５Ａを設けながら、断熱分割隔壁５Ａの両側で別々に成形された電池ホルダ２を外装ケースなどで連結する必要がない。

図２の電池ホルダ２は、断熱分割隔壁５Ａを対向面（図において上下面）まで延びるように配置する。すなわち、断熱分割隔壁５Ａの全長を電池ホルダ２の厚さにほぼ等しくしている。この電池１パックは、断熱分割隔壁５Ａでもって細長い電池ホルダ２の中央部に配置される電池１の温度上昇を有効に防止できる。ただ、本発明の電池１パックは、必ずしも断熱分割隔壁５Ａを電池ホルダ２の全幅に配置する必要はなく、断熱分割隔壁５Ａの長さを電池ホルダ２の厚さの１／３以上、好ましくは１／２以上として、中央部の電池１の温度上昇を防止することもできる。

図１に示す電池ホルダ２は、中間で分割してなる一対のホルダーユニット２Ａで構成している。このホルダーユニット２Ａは、電池１を挿通して保持する電池挿入部４の両端に、電池１の両端の電極端子を露出させる電極窓７を開口して、この電極窓７から露出する電池１の電極端子にバスバー３接続できる形状とする。電極窓７は、電池１の外形よりも小さく、電池１を電池挿入部４から外に移動しないように配置する。

さらに電池ホルダ２は、一対のホルダーユニット２Ａで形成される電池挿入部４の長さ、すなわち片方のホルダーユニット２Ａの厚さを、電池１の全長のほぼ半分の長さとしている。このホルダーユニット２Ａは、互いに連結する状態で、一対のホルダーユニット２Ａで設けられる電池挿入部４に電池１を挿入して、電池１外周面の全体を被覆する。このように電池１外周面の全体を電池挿入部４で被覆する構造は、隣接する電池間の類焼を有効に防止できる。

（バスバー３）
図１のバスバー３は、多段多列に配置している複数の電池１を直列と並列に接続している。バスバー３は金属板で、スポット溶接して、あるいはレーザー溶接して電池１の電極端子に接続される。電池ホルダ２は、バスバー３を定位置に配置する位置決め凹部８を両面に成形して設けている。図４に示す電池１は、バスバー３（鎖線で示す）を介しては、多段に配置している（図において上下に配置している）電池１を互いに並列に接続して、多列に配置している（図において左右方向に配置している）電池１を直列に接続している。ただし、ただしバスバーは、多段に配置している電池を直列に接続して、多列に配置している電池を並列に接続することもできる。バスバー３は、断熱分割隔壁５Ａに設けている空気層６の両側、すなわち電池ホルダの対向面に配置されて、空気層６を密閉しない状態で電池ホルダ２の両面に配置される。

複数の電池を互いに接近して多段多列に配置し、バスバーで直列と並列に接続する電池パックは、何れかの電池が熱暴走して異常発熱すると、熱暴走した電池の熱エネルギーが隣の電池に伝導されて、隣の電池を熱暴走させる。熱暴走が隣の電池に誘発されると、発生する熱エネルギーが著しく増大して安全性が低下する。熱暴走の誘発は、直列接続された電池間よりも並列接続された電池間において高い確率で発生する。それは、並列接続された電池は熱暴走した電池に加熱され、さらに熱暴走した電池を介して大きなショート電流が流れるからである。電池の熱暴走は内部短絡が大きな原因となるので、内部短絡して熱暴走した電池に並列接続された電池は、大きなショート電流が流れてジュール熱で発熱する。ジュール熱は、電流の二乗に比例して大きくなるので、大きなショート電流は発熱量が極めて大きく、電池温度を急激に上昇させる。

熱暴走して異常発熱した電池の隣にある並列に接続された電池（以下、並列電池という）は、異常発熱した電池からの大きな熱エネルギーが隔壁を介して伝導され、さらに電池自体も過大なショート電流で異常発熱して急激に温度上昇する。これに対して、熱暴走して異常発熱した電池の隣にあって直列に接続された電池（以下、直列電池という）は、異常発熱した電池から熱エネルギーは伝導されても、異常発熱した電池を介してショート電流が流れることがなく、ジュール熱による発熱がない。このため、異常発熱した電池と直列に接続された直列電池は、並列に接続された電池よりも熱暴走の誘発が起こり難く、熱暴走して類焼することがない。

図２と図３に示す電池ホルダ２は、電池１の熱暴走の誘発を防止するため、隔壁５の特定部位に、電池１との間に配置する断熱層１０を設けている。断熱層１０は、隔壁５の特定部位を断熱して、電池１の異常発熱による熱暴走の誘発を防止し、また、熱暴走した電池１の類焼を防止する。断熱層１０は、並列電池１の間の隔壁５であって隣接する並列電池１が互いに接近する接近部５Ｃに設けられた断熱性の空気層で、断熱層１０を設けた接近部５Ｃの断熱層１０で並列電池間の熱暴走の誘発を防止する。断熱層１０は、直列電池１の間の隔壁５には設けられず、直列電池間の隔壁５は熱伝導して異常発熱した電池１の熱エネルギーを放熱して異常発熱した電池１の温度を低下させる。

隔壁５の接近部５Ｃは、断熱層１０の断熱作用で、異常発熱した電池１から隣の並列電池１に伝導される熱エネルギーを小さくして、熱暴走の誘発を防止する。電池１の熱暴走は隣接して配置されて直列に接続された電池１、すなわち直列電池１よりも隣接して配置されて並列に接続された並列電池１に発生しやすいので、並列電池１の間での熱伝導エネルギーを、接近部５Ｃに設けた断熱層１０からなる断熱層１０で遮断する。

熱暴走が誘発され難い、直列に接続されて隣接する直列電池１は、その間に設けた隔壁５を直列電池１に熱結合して、異常発熱した電池１の熱エネルギーを隣の直列電池１に放熱して、異常発熱した電池１の温度を低下させる。直列電池間の隔壁５は、接近部５Ｃのように断熱層１０からなる断熱層１０を設けず、両面を電池１の表面に熱結合状態として異常発熱した電池１の熱エネルギーを隣の直列電池１に熱伝導して放熱する。断熱層１０のない直列電池間の隔壁５は、異常発熱した電池１の熱エネルギーを効率よく隣の直列電池１に熱伝導して放熱するので、異常発熱した電池１の温度を速やかに低下できる特徴がある。

以上の電池ホルダ２は、何れかの電池１が熱暴走して異常発熱するとき、異常発熱した電池１の熱エネルギーを、直列電池間の隔壁５を介して隣の直列電池１に熱伝導して異常発熱電池１の温度を速やか低下し、熱暴走の誘発されやすい隣の並列電池１には隔壁５の接近部５Ｃに設けた断熱層１０で熱伝導する熱エネルギーを遮断して、全ての電池１の熱暴走の誘発を防止する。熱暴走した電池１の熱エネルギーは、隣にある直列電池１と並列電池１の両方に同じようには伝導しない。すなわち、熱暴走して異常発熱した電池１の隣にある直列電池１には異常発熱した電池１の熱エネルギーを直列電池間の隔壁５で放熱して異常発熱した電池１の温度を低下し、並列電池１は、並列電池間の隔壁５の接近部５Ｃで熱伝導する熱エネルギーを制限して熱暴走の誘発を阻止する。

断熱層１０は、接近部５Ｃの表面に凹部を設けて、電池１表面との間に断熱性の気層を設ける。凹部は、電池挿入部４の内面、すなわち隔壁５の内面にあって、電池１の長手方向に延びる細長い形状である。接近部５Ｃの表面に設けた凹部は、電池１表面との間に断熱層１０の断熱層１０を形成し、この断熱層１０の断熱効果で、異常発熱した電池１からの熱伝導を制限する。図の凹部は、底面を電池１の外周面に沿う湾曲面として、電池１の外周面の円弧に沿って均一な厚さの断熱層１０を設けている。

図３の電池ホルダ２は、接近部５Ｃの中央部に断熱層１０を設けている。異常発熱した電池１の熱エネルギーは、隔壁５を介して隣の電池１に熱伝導されるが、最も薄くなる中央部において、熱伝導される熱エネルギーが最も大きくなる。接近部５Ｃの中央部に断熱層１０を配置する構造は、中央部から隣の電池１に熱伝導される熱エネルギーを小さくして、並列接続された電池１の熱暴走の誘発を効果的に阻止できる。さらに断熱層１０は、凹部を深くし、また電池１との対向面積を大きくして断熱特性を向上できる。さらに、接近部５Ｃの中央部に配置された断熱層１０は、電池１の長手方向に延びる細長い形状として断熱特性を向上できる。

電池１の長手方向に延びる断熱層１０は、たとえばその全長を電池１の全長の３０％以上とし、好ましくは５０％以上とし、さらに好ましくは８０％以上とする。また、断熱層１０は、その端部を電池挿入部４の端部に開口して、内部の空気を電池ホルダ２の外部に換気する構造として、断熱特性を向上できる。さらにまた、断熱層１０の断熱特性は、円周方向の開口幅を広くして断熱特性を向上できるので、断熱層１０の開口幅は、たとえば電池１外周の１／２０以上、好ましくは１／１０以上であって、１／４以下、最適には約１／７とする。また、接近部５Ｃの中央部に設けられる断熱層１０は、中央部を中心としてその両側を同じ横幅として開口される。この断熱層１０は、開口幅に対して断熱特性を最良にできる特徴がある。それは、熱伝導の熱エネルギーの最も大きい部分に断熱層１０が配置されるからである。

断熱層１０は、並列電池間での熱伝導を小さく制限して、異常発熱した電池１の熱伝導を理想的な状態にコントロールする。断熱層１０は並列電池間の隔壁５の接近部５Ｃに設けて、直列電池間の隔壁５には設けない。この電池ホルダ２は、熱暴走して異常発熱した電池１の熱エネルギーを、直列電池間の隔壁５を介して直列接続した電池１に放熱して、熱暴走の誘発されやすい並列電池１は接近部５Ｃに設けた断熱層１０でもって熱暴走の誘発を阻止する。隔壁５の接近部５Ｃに設けられる断熱層１０は、何れかの電池１が異常発熱する状態で、並列接続した電池１と、直列接続した電池１の両方の電池１の熱暴走の誘発を最も効率よく阻止できるように、長手方向の長さと、開口幅と、凹部の深さとが調整される。

以上の電池ホルダ２は、直列電池間の隔壁５には断熱層１０を設けることなく、並列電池間の隔壁５の接近部５Ｃに断熱層１０を設けている。これにより、並列電池間の隔壁の接近部５Ｃの熱伝導は、直列電池間の隔壁５よりも少なくなるので、異常発熱した電池１の類焼を阻止することができる。電池ホルダ２は、並列電池間の接近部５Ｃの熱伝導を直列電池間の隔壁５よりも小さく制限して、電池１の類焼を防止することができる。なお、並列電池間の隔壁の接近部５Ｃに設けている断熱層１０の断熱性を、直列電池間の隔壁５の断熱性よりも大きくしても良い。すなわち、並列電池間の隔壁の接近部５Ｃと直列電池間の隔壁５の両方に断熱層１０を設けて、並列電池間の接近部５Ｃに設けている断熱層１０の断熱性を、直列電池間の隔壁５に設けている断熱層１０の断熱性よりも大きくすることもできる。断熱層１０の断熱性は、断熱層１０の横幅を広くて、電池１の長手方向に長くして電池１の対向面積を大きくし、また、凹部の深さ、すなわち断熱層１０の厚さを大きくして大きくできる。したがって、電池ホルダ２は、接近部５Ｃに設けている断熱層１０の電池１の対向面積を直列電池間の隔壁５の断熱層１０よりも大きく、また接近部５Ｃに設けている断熱層１０を直列電池間の隔壁５の断熱層１０よりも厚くして、接近部５Ｃの断熱性を直列電池間の隔壁５の断熱性よりも大きくできる。

（外装ケース１１）
図１に示す外装ケース１１は、複数の円筒形電池１を定位置に配置してなる電池ホルダ２を収納している。図に示す外装ケース１１は、本体ケース１１Ａと蓋ケース１１Ｂに分割されており、内部には電池ホルダ２を収納する挿入部を形成している。図１に示す本体ケース１１Ａは、電池ホルダ２のほぼ全体を収納可能な深さを有する箱形としている。この外装ケース１１は、本体ケース１１Ａと蓋ケース１１Ｂに設けている周壁の端面を超音波溶着し、あるいは接着して連結される。図示しないが、本体ケースと蓋ケースは、一方のケースを貫通する止ネジをして、他方のケースに設けたボスにねじ込んで連結することもできる。

さらに、外装ケース１１は、電池ホルダ２に加えて回路基板を収納することもできる。回路基板は保護回路などの電子部品を実装することができる。保護回路は、各々の円筒形電池の電圧、残容量、温度などを検出する検出回路と、この検出回路で検出される電池１データでオンオフにスイッチングされるスイッチング素子を備えることができる。また、回路基板を収納してなる電池パックは、回路基板に接続している出力コネクタを外装ケース１１に固定することもできる。出力コネクタは出力端子と信号端子とを有し、出力端子を介して充放電され、信号端子を介してセットされる機器と通信することができる。ただ、電池パックは、出力コネクタを設けることなく、出力端子と信号端子からなる接続端子を回路基板に固定し、これらの接続端子を底ケースから表出させて、外部接続する構造とすることもできる。

本発明は、多数の電池１を電池ホルダ２に収納するタイプの電池パックに有効に利用できる。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ…電池
２…電池ホルダ
２Ａ…ホルダーユニット
３…バスバー
４…電池挿入部
５…隔壁
５Ａ…断熱分割隔壁
５Ｂ…対向隔壁
５Ｃ…接近部
５０…最接近位置
６…空気層
７…電極窓
８…位置決め凹部
９…外周壁
１０…断熱層
１１…外装ケース
１１Ａ…本体ケース
１１Ｂ…蓋ケース
９１…電池
９２…電池ホルダ
９４…電池収納部
９５、９５ａ、９５ｂ…隔壁

Claims (7)

1. 充電できる複数の電池と、各々の電池を平行な姿勢で多段多列に配置してなる電池ホルダとを備え、
   前記電池ホルダは、前記電池を定位置に配置する電池挿入部を設けてなる隔壁を有し、
   前記電池は前記電池挿入部にあって、外周面を前記隔壁に熱結合状態に接触して、発熱する熱エネルギーを前記隔壁に熱伝導して放熱する構造の電池パックであって、
   前記電池ホルダの内部に配置してなる前記隔壁が、密閉されない空気層の両側に対向隔壁を設けてなる断熱分割隔壁で、この断熱分割隔壁でもって前記電池ホルダ内の電池を両側のブロックに分割しており、
   前記対向隔壁は、一方の表面を前記電池に熱結合して、他方の表面を前記空気層に露出してなることを特徴とする電池パック。
2. 請求項１に記載される電池パックであって、
   前記断熱分割隔壁が前記電池ホルダの中央部に配置されてなることを特徴とする電池パック。
3. 請求項１又は２に記載される電池パックであって、
   前記電池ホルダが、前記電池ホルダの長手方向に交差する方向に延びる前記断熱分割隔壁を設けてなることを特徴とする電池パック。
4. 請求項３に記載される電池パックであって、
   前記断熱分割隔壁の長さが、前記電池ホルダの横幅の１／３以上であることを特徴とする電池パック。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載される電池パックであって、
   前記電池が円筒形電池で、前記断熱分割隔壁の前記対向隔壁が前記円筒形電池の表面に沿う湾曲形状で、
   前記対向隔壁の最近接位置で連結されてなることをことを特徴とする電池パック。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載される電池パックであって、
   前記断熱分割隔壁に設けてなる前記空気層の両側に、空気層を密閉しない状態でバスバーが配置されてなることを特徴とする電池パック。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載される電池パックであって、
   前記電池が非水電解質二次電池であることを特徴とする電池パック。

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