JP3782393B2 - 電池パック及び充電式掃除機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒形リチウムイオン二次電池を備える電池パックと、この電池パックを備えた充電式掃除機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
リチウムイオン二次電池は小型で軽量、そして３００回以上の繰り返し充放電が可能であるため、携帯型パーソナルコンピュータや携帯電話を初めとする多くの電子機器に使用されており、需要が増加している。これはリチウムイオン二次電池（ＬＩＢ）の重量エネルギー密度がニッカド二次電池（Ｎｉ−Ｃｄ）やニッケル水素二次電池（Ｎｉ−ＭＨ）に比較して大きいためである。重量エネルギー密度はＮｉ−Ｃｄでは４４［Ｗｈ／ｋｇ］、Ｎｉ−ＭＨでは５４［Ｗｈ／ｋｇ］、ＬＩＢでは１５０［Ｗｈ／ｋｇ］であり、ＬＩＢが圧倒的に優れている。
【０００３】
デジタルカメラなどの各種電子機器、ビデオカメラやコードレスクリーナなどの民生用電気製品、電動アシスト自転車などでは、これまでＮｉ−Ｃｄ電池が用いられてきたが、小型軽量化を図るために電源をＮｉ−ＣｄからＮｉ−ＭＨへ、そしてさらにはＬＩＢへの変更が進んでいる。このようにＬＩＢの需要は大きく増加しているものの、Ｎｉ−Ｃｄ、Ｎｉ−ＭＨを全て置き換えるには至っていない。
【０００４】
現在ＬＩＢが使用されている市場は使用電流が比較的小さい製品である。Ｃレート（単電池の充電容量を１時間で消費する電流値）で表すと約１Ｃ程度、おおよそ１Ａ前後の比較的小さな電流値である。これらの製品としてはパソコン、携帯電話、デジカメ、ウォークマンなどであって、大電流が必要な製品、例えば、モータを駆動させるパワーツール（電動工具）、コードレスクリーナ、無停電電源（ＵＰＳ：Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｄ Ｐｏｗｅｒ Ｓｏｕｒｃｅ）、電動アシスト自転車、ハイブリッドカーなどでは採用されていない。この理由は、ＬＩＢでは、大電流の充放電を繰り返すことにより負極上にＬｉ金属のデンドライト（樹枝状結晶）が析出しやすく、析出したリチウムデンドライトがセパレータを貫通して正極に達して内部短絡を生じる恐れがあり、安全上問題があるためである。
【０００５】
円筒形や角型に限らず、リチウムイオン二次電池の充放電反応は、電極シート全面で均一に起こり難く、中央部に集中する傾向がある。このため、大電流で充放電を施すと、特に負極上にＬｉ金属のデンドライトが短時間で成長しやすい。また、Ｎｉ−ＭＨ二次電池では、内部抵抗が数ｍΩと極めて低いため、ジュール熱による発熱が非常に小さく、大電流での放電を連続して行っても安全を確保することが可能である。一方、リチウムイオン二次電池では、内部インピーダンスが５０〜８０ｍΩとＮｉ−ＭＨの２０倍近く大きくなる。よって、リチウムイオン二次電池にＮｉ−ＭＨ二次電池と同じ条件の大電流放電を施すと、ジュール熱によって電池内部の温度が高くなり、デンドライトの成長がより早く進行するため、内部短絡の発生率が増加する。このことが、大電流放電用途にリチウムイオン二次電池が実用化されず、その結果、コードレスクリーナ、ロボット、ＵＰＳ、電動アシスト自転車などの大電流を必要とする機器に応用できない原因となっている。
【０００６】
一方、特開平１０−２７００９５号公報の請求項１には、複数個の単電池を一列に電気的かつ機械的に直列に接続してなる電池モジュールを、多数本並列配置してホルダーケースに保持させ、このホルダーケース内に一方向に空気を強制的に流動させることにより、ホルダーケース内の多数本の電池モジュールを冷却する装置であって、前記空気の流動方向が電池モジュールの長手方向に直交する方向であることを特徴とする電池電源の冷却装置が記載されている。
【０００７】
前述した冷却装置では、前記公報の段落［０００９］及び［００２４］に記載されている通り、各電池モジュールを構成する単電池相互の冷却が均一になされる。このため、この冷却装置をリチウムイオン二次電池の冷却に使用すると、大電流放電を行う充放電サイクルにおいて長寿命が得られないという問題点を生じる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−２７００９５号公報（特許請求の範囲、段落［０００９］及び［００２４］）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、大電流での放電時のサイクル特性が向上された電池パックと、この電池パックを備える充電式掃除機を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る第１の電池パックは、送風口が開口された第１の面と、前記第１の面の反対側に位置し、排気口が開口された第２の面とを有する外装ケースと、前記外装ケース内に、互いに隙間を開けた状態で、縦にＮ列、横にＭ列の配列（Ｎ列≦Ｍ列）で収納された円筒形リチウムイオン二次電池とを具備し、
縦１列目の前記二次電池は、外周面のうち前記第１の面との距離が最短になる領域が、前記外装ケースの前記送風口と対向し、
前記縦１列目の前記二次電池とその隣の縦２列目の前記二次電池の間に、通気口を備えた均熱板を前記縦１列目及び前記縦２列目の双方の前記二次電池と接触するように介在させ、
前記縦２列目の前記二次電池は、外周面のうち前記第１の面との距離が最短になる領域が、前記縦１列目中の隙間と前記均熱板を介して対向することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明に係る第２の電池パックは、外装ケースと、前記外装ケース内に収納され、円筒形リチウムイオン二次電池を単電池とする組電池とを具備する電池パックであって、
単電池は、長手方向が重力方向に平行で、かつ単電池間に隙間を設けた状態で縦にＮ列、横にＭ列の配列（Ｎ列≦Ｍ列）で前記外装ケース内に収納されており、
前記外装ケースは、縦１列目の単電池の外周面と対向する第１の面に送風口が開口され、かつ前記第１の面の反対側に位置する第２の面に排気口が開口されており、
縦１列目の単電池は、外周面のうち前記第１の面との距離が最短になる領域が、前記外装ケースの前記送風口と対向し、
前記縦１列目の単電池とその隣の縦２列目の単電池の間に、通気口を備えた均熱板を前記縦１列目及び前記縦２列目の双方の単電池と接触するように介在させ、
前記縦２列目の単電池は、外周面のうち前記第１の面との距離が最短になる領域が、前記縦１列目中の隙間と前記均熱板を介して対向することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明に係る第１の充電式掃除機は、電池パックを備え、
前記電池パックは、送風口が開口された第１の面と、前記第１の面の反対側に位置し、排気口が開口された第２の面とを有する外装ケースと、前記外装ケース内に、互いに隙間を開けた状態で、縦にＮ列、横にＭ列の配列（Ｎ列≦Ｍ列）で収納された複数の円筒形リチウムイオン二次電池とを具備し、
縦１列目の各二次電池は、外周面のうち前記第１の面との距離が最短になる領域が、前記外装ケースの前記送風口と対向し、
前記縦１列目の前記二次電池とその隣の縦２列目の前記二次電池の間に、通気口を備えた均熱板を前記縦１列目及び前記縦２列目の双方の前記二次電池と接触するように介在させ、
前記縦２列目の各二次電池は、外周面のうち前記第１の面との距離が最短になる領域が、前記縦１列目中の隙間と前記均熱板を介して対向することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明に係る第２の充電式掃除機は、モータと、前記モータの吸気経路もしくは排気経路内に配置される電池パックとを備え、
前記電池パックは、送風口が開口された第１の面と、前記第１の面の反対側に位置し、排気口が開口された第２の面とを有する外装ケースと、前記外装ケース内に、互いに隙間を開けた状態で、縦にＮ列、横にＭ列の配列（Ｎ列≦Ｍ列）で収納された複数の円筒形リチウムイオン二次電池とを具備し、
縦１列目の各二次電池は、外周面のうち前記第１の面との距離が最短になる領域が、前記外装ケースの前記送風口と対向し、
前記縦１列目の前記二次電池とその隣の縦２列目の前記二次電池の間に、通気口を備えた均熱板を前記縦１列目及び前記縦２列目の双方の前記二次電池と接触するように介在させ、
前記縦２列目の各二次電池は、外周面のうち前記第１の面との距離が最短になる領域が、前記縦１列目中の隙間と前記均熱板を介して対向することを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る電池パックについて説明する。
【００１５】
この電池パックは、外装ケースと、前記外装ケース内に、縦にＮ列、横にＭ列の配列（Ｎ列≦Ｍ列）で収納された円筒形リチウムイオン二次電池とを具備する。
【００１６】
前記外装ケースは、縦１列目の全ての二次電池の外周面と対向する第１の面に送風口が開口され、かつ前記第１の面の反対側に位置する第２の面に排気口が開口されている。
【００１７】
一方、前記二次電池は、互いに隙間を隔てており、
縦１列目の前記二次電池は、それぞれ、外周面のうち前記第１の面との距離が最短になる領域が、前記外装ケースの前記送風口と対向し、
縦２列目の前記二次電池は、それぞれ、外周面のうち前記第１の面との距離が最短になる領域が、前記縦１列目中の隙間を挟んで、前記外装ケースの前記送風口と対向している。
【００１８】
ここで、縦にＮ列、横にＭ列の配列（Ｎ列≦Ｍ列）について説明する。円筒形リチウムイオン二次電池を縦置きの状態で横に並べた列が、横の列で、横にＭ列とは、この横に並んだ列を構成する二次電池個数がＭ個あることを意味する。この横の列を縦方向に複数並べる。横の列が縦方向に並んだ数が縦の列数である。縦にＮ列とは、横の列が縦方向にＮ組並んでいることを意味する。縦のＮ列は、最低２列必要で、横のＭ列と等しいか、もしくは少なくすることが望ましい。なお、縦の列が１列である場合は、リチウムイオン二次電池が縦置きの状態で横一直線に並んでいることを意味するため、本発明に係る電池パックを構成するものではない。
【００１９】
本発明に係る電池パックでは、円筒形リチウムイオン二次電池を縦置きの状態で縦にＮ列、横にＭ列の配列（Ｎ列≦Ｍ列）で配置し、さらにこれら二次電池の軸方向（高さ方向）に二次電池を積み上げても良い。積み上げる段数は、１段以上にすることができる。このようにして積み上げられた二次電池を、二次電池の軸方向（上面）から見た際の二次元的な配列は、縦にＮ列、横にＭ列の配列（Ｎ列≦Ｍ列））を満たしている。
【００２０】
また、本発明に係る電池パックでは、縦１列目中の隙間とは、二次電池間の隙間の他に、列の端に位置する二次電池と外装ケースとの隙間も意味する。
【００２１】
このような電池パックによれば、縦一列目と縦二列目の各々の二次電池について、送風口側を集中して冷却することができるため、二次電池の送風口側の温度を排気口側の温度に比較して低くすることができる。その結果、二次電池中の非水電解質の拡散性を向上することができるため、Ｌｉ金属のデンドライドの析出と成長を抑制することができ、大電流での放電時のサイクル特性（以下、ハイレートサイクル特性と称す）を向上することができる。
【００２２】
本発明に係る電池パックの一例を図１〜図８を参照して説明する。図１は本発明に係る電池パックの一例を示す斜視図で、図２は図１の電池パックにおける二次電池の配置を説明するための模式図で、図３は図１の電池パックと冷却風との位置関係を示す斜視図で、図４は図１の電池パックに組み込まれる円筒形リチウムイオン二次電池の一例を示す斜視図で、図５は図１の電池パックにおける二次電池の配置を説明をするための別の模式図で、図６は図１の電池パックの外装ケース内に均熱板を配置した例を示す模式図で、図７は図６の均熱板を示す平面図で、図８は図１の電池パックの外装ケース内に配置される均熱板の別な例を示す平面図である。
【００２３】
矩形の外装ケース１内には、例えば１２本の円筒形リチウムイオン二次電池（単電池）２₁〜２₁₂が縦置きの状態で収納されている。よって、二次電池の長手方向は、重力方向に平行である。このリチウムイオン二次電池（単電池）を２個並列に接続したものを１単位とし、これを６単位直列に接続し、組電池としている。電池配列は、縦２列（Ｎ列）×横６列（Ｍ列）である。また、二次電池を軸方向（高さ方向）に積み上げていない例である。さらに、組電池中の単電池２₁〜２₁₂は、接しておらず、互いに隙間を隔てている。なお、組電池にするための単電池の接続は、Ｎｉタブの抵抗溶接により行われているが、このＮｉタブによる接続は、単電池２₁〜２₁₂の配列の固定も兼ねている。さらに、組電池全体は、外装ケース１によって一体化されている。
【００２４】
外装ケース１の長手方向側の２つの側面のうち、縦一列目の全ての単電池２₁〜２₆の外周面と対向している側面を第１の面３ａとし、この第１の面３ａの反対側に位置する側面を第２の面３ｂとする。第１の面３ａには、送風口として、矩形のスリット４が縦に１２個形成され、これが横に３列形成されている。一方、第２の面３ｂには、排気口として、矩形のスリット５が縦に１２個形成され、これが横に３列形成されている。
【００２５】
縦一列目の単電池２₁〜２₆は、それぞれ、外周面のうち第１の面３ａと距離が最短になる領域（ｄ₁）が、送風口４と対向している。
【００２６】
一方、縦二列目の単電池２₇〜２₁₂は、それぞれ、外周面のうち第１の面３ａとの距離が最短になる領域（ｄ₂）が、縦一列目に存在する隙間を挟んで送風口４と対向している。縦一列目に存在する隙間には、単電池２₁〜２₆の間に存在する隙間の他に、列の端に位置する単電池２₁または２₆とケース内面との隙間も含まれる。
【００２７】
冷却風の向きは、図３に示すように、単電池２₁〜２₁₂の長手方向と直交する。
【００２８】
単電池内の温度分布を測定するための熱電対６は、単電池２₁〜２₁₂それぞれの外周面のうち上位置、中間位置、下位置の縦３カ所を１組とし、これを３組外周面上に配置することにより単セル全体の温度分布を測定できる。従って送風側と排気側との温度を測定できる。かかる熱電対６には、例えばＫタイプの熱電対を使用することができる。なお、図が煩雑になるため図１，２には全ての熱電対を書いてはいない。
【００２９】
ここで、単電池２₁〜２₁₂の具体的な構成について説明する。
【００３０】
図４に示すように、例えばステンレスからなる有底円筒状の容器１１は、底部に絶縁体１２が配置されている。電極群１３は、前記容器１１内に収納されている。前記電極群１３は、正極１４、セパレータ１５及び負極１６をこの順序で積層した帯状物を渦巻き状に巻回した構造になっている。
【００３１】
前記容器１１内には、非水電解液が収容されている。中央部に孔が開口された絶縁紙１７は、電極体１３の上に配置されている。中央部に孔が開口されたＰＴＣ素子１８と帽子形状の正極端子１９を備える封口部材は、前記容器１１の上部開口部に絶縁ガスケット２０を介してかしめ固定されている。なお、前記正極端子１９には、ガス抜き孔（図示しない）となる安全機構が組み込まれている。正極リ―ド２１の一端は、前記正極１４に、他端は前記ＰＴＣ素子１８にそれぞれ接続されている。前記負極１６は、図示しない負極リ―ドを介して負極端子である前記容器１１に接続されている。
【００３２】
（作用説明）
このような構成を有する電池パックによれば、ケース１の送風口４から取り入れられた風を、縦１列目と縦２列目の全ての単電池２₁〜２₁₂の外周面のうち最も突き出ている部分に当てることができる。その結果、以下の（１）及び（２）に説明する効果を得ることができるため、電池パックのハイレートサイクル特性を向上することができる。
【００３３】
（１）全ての単電池２₁〜２₁₂について、送風口側を集中的に冷却することができ、送風口側と排気口側との間に十分な温度差を設けることができる。その結果、単電池に含まれる非水電解液に対流を生じさせることができるため、この対流により負極表面に生成していたデンドライトの核を溶解消滅させることができる。さらに負極から正極に移動するリチウムイオンは正極活物質中に均一にインターカレートさせることができるため、つぎの充電時にも均一に負極のグラファイト中にインターカレートさせることができ、デンドライトの生成を抑制することができる。
【００３４】
（２）送風口側と排気口側との温度差についての単電池２₁〜２₁₂間でのばらつきを小さくすることができるため、単電池２₁〜２₁₂間の充放電特性の差を小さくすることができる。
【００３５】
従って、単電池自体のハイレートサイクル特性を向上させることができ、同時に、ハイレートサイクル特性についての単電池間のばらつきを小さくすることができるため、ハイレートサイクル特性に優れる電池パックを実現することができる。
【００３６】
ところで、単電池についての送風口側と排気口側との間の温度差は、２〜１０Ｋの範囲内にすることが望ましい。温度差を２Ｋより小さくすると、非水電解液の対流が起こり難くなる。この場合、最初は電極全体で充放電が行われるが、長い円筒形では缶の中央部が電極の膨張により膨れるため、電解液が電極の中央部に集中し、充放電反応が電極の中央部に集中するようになり、充放電サイクル寿命が短くなる。一方、温度差が１０Ｋより大きいと、温度が高い部分での放電が優先的に生じるため、温度が高い部分から過剰にＬｉイオンが抜ける結果、負極は局部的に過放電状態となりやすい。その結果、集電体の銅（Ｃｕ）が溶解析出してＣｕのデンドライトを形成し、これがセパレータを貫通して正極に達することにより内部短絡を引き起こす恐れがある。
【００３７】
（隙間Ｇ１、Ｇ２）
隙間Ｇ１、Ｇ２は、下記（１）〜（２）式を満足することが望ましい。
【００３８】
０．１≦Ｇ１≦５ （１）
０．５Ｇ１≦Ｇ２≦Ｇ１ （２）
但し、Ｇ１は、縦一列目の単電池２₁〜２₆間の隙間の大きさ（ｍｍ）で、Ｇ２は、縦一列目の単電池２₁〜２₆と縦二列目の単電池２₇〜２₁₂との隙間の大きさ（ｍｍ）である。
【００３９】
ここで、隙間Ｇ１は、縦一列目の単電池（例えば、２₆）と、この単電池の隣に位置する単電池（例えば、２₅）との最短距離を意味する。一方、隙間Ｇ２は、縦１列目の単電池（例えば、単電池２₅）と、この単電池と対向する縦２列目の単電池（例えば、単電池２₁₂と２₁₁）との最短距離を意味する。つまり、縦１列目の単電池（例えば、単電池２₅）とこの単電池と対向していない単電池（例えば、単電池２₁₀）との最短距離は、隙間Ｇ２に含まれない。
【００４０】
隙間Ｇ１を前記範囲に規定する理由を説明する。隙間の大きさＧ１が５ｍｍを超えると、電池パック自体のサイズが大きくなり、隙間が小さい場合と比較して、同じ風速を得るために必要な風量が大きくなるため、冷却用モータとして出力の大きなものが必要になり、実用的でない。また、電池パックの容積効率が低下する可能性もある。一方、隙間の大きさＧ１を０．１ｍｍより小さくすると、風が通過するための抵抗が増大するため、電池の冷却に十分な風速と風量を得るために必要なモータの出力が大きくなり、実用的でない。したがって好ましい範囲は、０．５ｍｍ以上、３ｍｍ以下である。隙間Ｇ１の大きさは、縦１列目を構成する全ての単電池間で等しくても、あるいは異なっていても良い。
【００４１】
また、隙間の大きさＧ２を０．５Ｇ１≦Ｇ２≦Ｇ１の範囲内に設定することによって、十分な風速を得ることができるため、縦二列目の単電池の送風口側を十分に冷却することができる。なお、隙間Ｇ２の大きさは、揃っていても、あるいは不揃いでも良い。
【００４２】
隙間の大きさＧ１は、０．１〜５ｍｍの範囲内で、かつ単電池の直径の０．３８〜２８％に相当する大きさにすることが好ましい。このような構成にすることによって、送風口側と排気口側の温度差の単電池間でのばらつきをより低減することができるため、電池パックのハイレートサイクル特性をさらに向上することができる。
【００４３】
（隙間Ｇ３）
縦２列目の単電池２₇〜２₁₂の隙間Ｇ３は、前述した図２に示すように、隙間Ｇ１と等しくしても良いが、異なっていても良い。隙間Ｇ３についての好ましい形態を図５を参照して説明する。縦２列目の端に位置する単電池のうち、少なくとも一方の端部の単電池（例えば、単電池２₇）は、一部が縦１列目から突出しているため、送風口から取り入れられた風が直接当る面積が多い。このため、２列目の他の単電池に比較して過冷却になる。よって、他の単電池に比較して放電特性が悪いため、電池パックとしての充放電特性を悪化させる要因の一つになる可能性がある。
【００４４】
縦２列目の単電池においては、下記（３）式を満足することが望ましい。
【００４５】
０．２Ｇ１≦Ｇ３^*≦０．８Ｇ１ （３）
ここで、Ｇ３^*は、縦２列目の単電池のうち少なくとも一方の端の単電池（例えば、単電池２₇）と、その隣の単電池（例えば、単電池２₈）との隙間の大きさ（ｍｍ）である。
【００４６】
この時、縦２列目の他の単電池（例えば、単電池２₈〜２₁₂）の隙間Ｇ３については、Ｇ１と等しくすることが望ましい。このような構成にすることによって、縦２列目の単電池のうち縦１列目から突出した単電池に風が直接当たる面積を少なくすることができるため、過冷却を緩和することができ、電池パックのサイクル特性をさらに向上することができる。
【００４７】
Ｇ３^*は、下記（４）式を満足することが更に望ましい。
【００４８】
０．２Ｇ１≦Ｇ３^*≦０．５Ｇ１ （４）
なお、図５では、隙間Ｇ３と隙間Ｇ３^*についての説明を明瞭にするため、送風口形成領域、隙間Ｇ２、最短距離ｄ₁、ｄ₂についての表示を省略したが、図５に示す電池パックは、前述した図２に示す電池パックと同様な構成を有するものである。
【００４９】
（均熱板）
縦１列目の単電池２₁〜２₆と縦２列目の単電池２₇〜２₁₂との間に、通気孔を備えた均熱板を配置することが望ましい。この際、均熱板は、縦１列目の単電池２₁〜２₆と、縦２列目の単電池２₇〜２₁₂の双方に接触させることが好ましい。このような構成にすることによって、送風口側と排気口側との温度差の縦２列目の単電池２₇〜２₁₂間でのばらつきを小さくすることができるため、電池パックのハイレートサイクル特性をさらに向上させることができる。また、縦一列目の単電池と縦二列目の単電池の間に均熱板を介装させることにより、均熱板がない場合に比較して単電池の振動を大幅に抑制することができる。振動を抑制することにより、電極からの活物質の剥離・脱離を防ぐことができる。
【００５０】
均熱板は、例えば、金属から形成することができる。均熱板の質量が大きい方が単電池の振動を抑制する効果が大きい。しかしながら、あまり質量が大きくなると電池パックの重量が重くなるため好ましくない。中でも、アルミニウムは、密度がおよそ２．７ｇ／ｍ³であるため、縦二列目の単電池の冷却と単電池の振動の抑制と電池パックの軽量化とを両立することができ、好ましい。
【００５１】
均熱板には、平板を使用しても良いが、波板形状にすることが望ましい。波板形状の均熱板を使用した一例を図６，７に示す。すなわち、縦１列目の単電池２₁〜２₆と縦２列目の単電池２₇〜２₁₂との間に、単電池の外周形状に沿った波板形状を有する均熱板３１が配置されている。この均熱板３１には、通気孔として矩形のスリット３２が縦に２つ形成され、これが横に３列並べられている。
【００５２】
また、前述した図６，７に示すように均熱板に通気口を開口する代わりに、２枚以上の均熱板を用い、これら均熱板の隙間を通気口として利用することも可能である。この一例を図８に示す。
【００５３】
この均熱板は、上部均熱板３３と、下部均熱板３４とを備える。縦１列目の単電池２₁〜２₆の上部と縦２列目の単電池２₇〜２₁₂の上部との間には、単電池の外周形状に沿った波板形状を持つ上部均熱板３３が配置されている。一方、縦１列目の単電池２₁〜２₆の下部と縦２列目の単電池２₇〜２₁₂の下部との間には、単電池の外周形状に沿った波板形状を持つ下部均熱板３４が配置されている。上部均熱板３３と下部均熱板３４との間には、隙間が設けられており、この隙間が通気口として機能する。
【００５４】
（外装ケース）
外装ケースは、例えば、プラスチック、金属、熱可塑性樹脂フィルムから形成することができる。また、射出成形のような樹脂モールド加工により外装ケースを形成することができる。
【００５５】
（送風口と排気口）
送風口の開口部の総面積は、外装ケースの第１の面の１０〜８０％に相当する大きさであることが望ましい。送風口の開口部の総面積を外装ケースの第１の面の１０％よりも小さくすると、二次電池の冷却が不十分となって電池パックのハイレートサイクル特性を向上させることが困難になる恐れがある。一方、送風口の開口部の総面積が第１の面の８０％よりも大きくなると、複数電池の一体化が難しくなるだけでなく、電極や電極同士を結ぶ接続端子に接触する感電や短絡の危険性があるため好ましくない。送風口の総面積のさらに好ましい範囲は、第１の面の１５〜８０％、最も好ましい範囲は２０〜８０％である。個々の送風口の開口部の面積は、互いに等しくても、あるいは異なっていても良い。
【００５６】
排気口の開口部の総面積は、送風口の場合と同様な理由により、外装ケースの第２の面の少なくとも１０〜８０％に相当する大きさであることが望ましい。排気口の総面積のさらに好ましい範囲は、第２の面の１５〜８０％、最も好ましい範囲は２０〜８０％である。個々の排気口の開口部の面積は、互いに等しくても、あるいは異なっていても良い。
【００５７】
前述した図１では、送風口と排気口の形状を矩形にしたが、送風口および排気口の形状は、矩形に限らず、単電池の冷却を十分に行うことが可能であればどのような形状であっても良い。例えば、円形、楕円、三角などを挙げることができる。また、送風口の開口部の形状は、同じ形に揃えても、あるいは異なる形状のものを組合わせても良い。排気口の形状についても、同様のことが言える。
【００５８】
前述した図１では、外装ケースの長手方向に平行にスリット（横スリット）を形成したが、外装ケースの短手方向に平行にスリット（縦スリット）を形成しても構わない。
【００５９】
前述した図１では、送風口及び排気口のスリットの数をそれぞれ３６個としたが、スリットの数はこれに限らず、外装ケースの大きさ、単電池のサイズと本数、冷却速度、安全性等を考慮して最適なスリット数に設定することが望ましい。
【００６０】
（内面に凹部が形成された外装ケース）
外装ケースの上板の内面に単電池の上端部が収納される第１の凹部を形成し、かつ底板の内面に単電池の下端部が収納される第２の凹部を形成することが望ましい。このような外装ケースは、下記（５）式を満足することが望ましい。
【００６１】
ｄ＜Ｄ （５）
但し、ｄは、前記第１の凹部の深さ（ｍｍ）であり、Ｄは、前記第２の凹部の深さ（ｍｍ）である。
【００６２】
前述した（５）式を満足する外装ケースによれば、第２の凹部の深さＤが第１の凹部の深さｄに比べて深いため、単電池の下端部に当る風量を上端部に比較して少なくすることができる。その結果、単電池の下端部はあまり冷却されず、単電池の下端部の温度を上端部の温度よりも高くすることができるため、非水電解液の対流がより起き易くなる。このため、Ｌｉ金属のデンドライトの生成と成長を抑制できる結果、電池パックのハイレートサイクル特性をさらに向上することができる。
【００６３】
前述した（５）式を満足する外装ケースの一例を図９〜図１１に示す。図９は、外装ケースの収納部の一例を示す斜視図で、図１０は、外装ケースの蓋体の一例を示す斜視図で、図１１は、図９及び図１０に示す外装ケースを備える電池パックに冷却風を当てた状態を模式的に示す斜視図である。なお、前述した図１〜図２と同様な部材については同符号を付して説明を省略する。
【００６４】
図９に示すように、長箱型の収納部７１の第１の面３ａには、矩形のスリット４が送風口として形成されている。一方、第２の面３ｂには、矩形のスリット５が排気口として形成されている。収納部７１の底部内面には、単電池２₁〜２₁₂の負極端子部または正極端子部が収納される第２の円形凹部７２ａが形成されている。第２の円形凹部７２ａの間には、単電池間を接続しているリードを収納するための溝部７２ｂが形成されている。
【００６５】
一方、図１０に示すように、収納部７１の開口部に配置される蓋板７３の内面には、単電池２₁〜２₁₂の正極端子部または負極端子部が収納される第１の円形凹部７４ａが形成されている。第１の凹部７４ａの間には、単電池間を接続しているリードを収納するための溝部７４ｂが形成されている。蓋板７３と収納部７１は、例えば、ネジやスナップ留めなどにより一体化される。また、第１の凹部７４ａの深さｄと第２の円形凹部７２ａの深さＤは、前述した（５）式を満足する。
【００６６】
図１１に示すように、単電池の長手方向と直交する方向から風を電池パックに当てると、前述した図１で説明した場合と同様に単電池の送風口側と排気口側とで温度差を生じるため、非水電解液の対流が起きる。単電池の直径方向におけるセル内部の温度分布の一例を図１２に示す。図１２から、単電池の送風口側の外周面の温度が、セル内部よりも低くなっていることを理解することができる。また、第２の凹部７２ａ内に収納された単電池の端子部には、風がほとんど当らないため、冷却度を小さくすることができる。したがって、図１３に示すように収納部７１の底部の凹部７２ａに近くなるほどセル内部温度が高くなるため、図１４に示すように、単電池２において矢印７５で示す方向にも非水電解液を対流させることができる。その結果、非水電解液を絶えず流動させることができるため、リチウム金属のデンドライト析出のための核が生成し難く、たとえ核生成が生じても流動している電解液のなかに溶解してしまうのですぐに消滅する、あるいは非常に成長しにくい環境を形成することができる。よって、電池パックのハイレートサイクル特性をさらに向上することができる。
【００６７】
また、第２の凹部７２ａと第１の凹部７４ａによって、単電池を外装ケース内に固定することができるため、電池パックが振動した場合に接続端子と電池セルの接続部に無理な力が加わるのを回避することができる。その結果、接続端子が電池セルから外れる故障が起き難くなる。
【００６８】
なお、前述した図９〜図１１では、収納部７１の底部内面と蓋板７３の内面の双方に凹部を形成する例を説明したが、収納部７１の底部内面の第２の凹部７２ａの深さＤを十分な大きさにすれば、蓋体７３の内面に凹部を形成しなくても、単電池の固定と冷却を行うことが可能である。
【００６９】
（送風口非形成の箇所を設けた外装ケース）
前述した図９〜図１１に示すような凹部を形成しなくても、例えば図１５に示すような外装ケースを用いて同様な効果が得られる。このためには、外装ケース１の第１の面３ａの下端Ｈ₀から外装ケースの高さ（Ｈ₁）までを送風口非形成領域とすることが望ましい。送風口非形成領域の高さ（Ｈ₁）は、外装ケースの高さの２５％以下にすることが望ましい。このような構成にすることによって、単電池の下部側が冷却され難くなり、上部側ほど冷却度が高くなるため、前述した図１３に示すような温度分布を形成することができる。その結果、前述した図１４に示すような非水電解液の対流を生じさせることができるため、電池パックのハイレート特性をさらに向上することができる。送風口非形成領域のより好ましい高さ（Ｈ₁）は、外装ケースの高さの２０％以下の範囲内である。
【００７０】
（通風口が形成された外装ケース）
外装ケースの上板か、底板もしくは上板と底板の両方に通風口を形成しても良い。これにより、単電池の端部の冷却度を大きくすることができる。その結果、前述した図１４に示すような非水電解液の対流を生じさせることができるため、電池パックのハイレート特性をさらに向上することができる。このような外装ケースの一例を図１６に示す。
【００７１】
図１６に示すように、外装ケース１の上面に第１の通風口として矩形のスリット７６ａを形成し、底面に第２の通風口として矩形のスリット７６ｂ（図示しない）を形成することによって、上面側に近い電池セル２₁〜２₁₂の部分はそれぞれよく冷却されるが、底面に近い電池セル２₁〜２₁₂の部分では風が電池パックを通過する際に温まっているために冷却度が小さくなる。したがって、図１７に示すように、外装ケースの上面側に近いセル部分の温度が低く、かつ外装ケースの底面側に近いセル部分の温度が高い温度分布が形成される。その結果、図１８に示すように、単電池２中の非水電解液を矢印７７の方向にも対流させることができる。したがって、非水電解液が絶えず流動しているため、リチウム金属のデンドライト析出のための核が生成し難く、たとえ核生成が生じても流動している電解液のなかに溶解してしまうのですぐに消滅する、あるいは非常に成長しにくい環境を形成することができる。よって、電池パックのハイレートサイクル特性をさらに向上することができる。
【００７２】
（複合材料からなる外装ケース）
外装ケースの胴部、すなわち、縦１列目〜縦Ｎ列目の二次電池の外周面と対向する第３の面と、この第３の面の反対側に位置する第４の面と、前記第１の面と、前記第２の面とを、それぞれ、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、チタン、チタン合金、鉄、鉄合金及びステンレス鋼よりなる群から選択される少なくとも１種類の金属から形成することによって、外装ケースの胴部の熱伝導率を高くすることができるため、単電池の中央部分を十分に冷却することができ、単電池の上端部と下端部の温度を中央部分よりも高くすることができる。その結果、非水電解液をセルの長手方向にも対流させることができるため、電池パックのハイレートサイクル特性をさらに向上することができる。また、セル間の温度分布の均一性を向上させることができるため、セル間の特性の均一性も向上する。
【００７３】
この外装ケースの上板と底板を樹脂から形成すると、単電池の上、下端部と中央部分との温度差を十分に大きくすることができるため、電池パックのハイレートサイクル特性をさらに向上することができる。
【００７４】
上述したような複合材料から形成された外装ケースを備える電池パックの一例を図１９に示す。外装ケースの胴部、すなわち、第１の面７８ａと、第２の面７８ｂと、縦１〜２列目の単電池の外周面と対向する第３の面７８ｃと、縦１〜２列目の単電池の外周面と対向する第４の面７８ｄとは、それぞれ、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、チタン、チタン合金、鉄、鉄合金及びステンレス鋼よりなる群から選択される少なくとも１種類の金属から形成されている。一方、底板７９と、蓋板８０は、それぞれ、樹脂から形成されている。
【００７５】
（波形加工が施されている外装ケース）
外装ケースのうち少なくとも第１の面が波形の面であることが好ましい。この場合、第１の面全体が波形でも、電池と接する内側の面のみが波形でもいずれの場合でも構わない。これにより、第１の面の内面に縦１列目の単電池を固定することができるため、単電池の送風口側の面を十分に冷却することができる。また、第２の面の少なくとも内面も波形面にすると、第２の面の内面に縦Ｎ列目の単電池を固定することができるため、単電池の冷却効率をさらに高くすることができる。波形加工の施された外装ケースの一例を図２０、図２１に示す。なお、前述した図１で説明したのと同様な部材については、同符号を付して説明を省略する。図２０は、第１の面３ａと第２の面３ｂそれぞれの面全体が波形面である例である。この波形面では、波の進行方向が外装ケースの長手方向に平行である。縦１列目の単電池２₁〜２₆は、第１の面３ａの波形の凹部にそれぞれ固定されている。また、縦２列目の単電池２₇〜２₁₂は、第２の面３ｂの波形の凹部にそれぞれ固定されている。一方、図２１は、第１の面３ａのうち電池と接する内側の面と第２の面３ｂのうち電池と接する内側の面それぞれが波形面である例である。縦１列目の単電池２₁〜２₆は、第１の面３ａの内面の波形の凹部にそれぞれ固定されている。また、縦２列目の単電池２₇〜２₁₂は、第２の面３ｂの内面の波形の凹部にそれぞれ固定されている。
【００７６】
なお、前述した図２０，図２１では、単電池の長手方向を重力方向に平行して単電池を外装ケース内に収納した例を説明したが、単電池の長手方向を重力方向に直交させて単電池を外装ケース内に収納する場合、波形面の波の進行方向を外装ケースの高さ方向に平行にすることが望ましい。
【００７７】
（制振材料で被覆された外装ケース）
外装ケースの表面及び内面のうちの少なくとも一部を、振動を減衰させる制振材料で被覆することが望ましい。これにより、単電池の容量低下を抑制することが可能になる。制振材料としては、例えば、ウレタンゴム、天然ゴム、ゲル状シリコン等を挙げることができる。
【００７８】
すなわち、正極及び負極は、それぞれ、金属箔のような集電体に電極合剤を担持させたものから実質的になる。電極合剤は、これに含まれる結着剤で集電体に接着されている。しかしながら、単電池に大きな衝撃が加わったり、あるいは小さな振動が長時間に亘って加わると、電極合剤が集電体から剥離するため、単電池容量が低下する。外装ケースの表面及び内面のうちの少なくとも一部を、振動を減衰させる制振材料で被覆することによって、単電池に加わる振動を軽減することができるため、単電池容量の低下を抑えることができる。制振材料が用いられた外装ケースの一例を図２２〜図２６に示す。図２２は、外装ケース１の上面、底面及び第３，第４の面を振動吸収材８１で被覆した例である。図２３は、外装ケース１の第３，第４の面それぞれを振動吸収材８２ａ，８２ｂで被覆した例である。図２４は、外装ケース１の８つのコーナそれぞれを振動吸収材８３ａ，８３ｂ，８３ｃ（図示しない），８３ｄ，８３ｅ，８３ｆ，８３ｇ，８３ｈで被覆した例である。図２５は、外装ケース１の短辺方向の角部を内側から振動吸収材８４で被覆した例である。図２６は外装ケース１の上部内面と底部内面それぞれを振動吸収材８５ａ，８５ｂで被覆した例である。
【００７９】
（温度分布）
縦１列目の単電池２₁〜２₆は、それぞれ、温度差が２Ｋ〜１０Ｋである温度分布を有することが望ましい。温度差を２Ｋより小さくすると、非水電解液の対流が起こり難くなる。この場合、最初は電極全体で充放電が行われるが、縦長の円筒形リチウムイオン二次電池では缶の中央部が電極の膨張により膨れるため、電解液が電極の中央部に偏在しやすく、充放電反応が電極の中央部に集中するようになり、充放電サイクル寿命が短くなる恐れがある。一方、温度差が１０Ｋより大きいと、温度が高い部分での放電が優先的に生じるため、温度が高い部分から過剰にＬｉイオンが抜ける結果、負極は局部的に過放電状態となりやすい。その結果、集電体の銅（Ｃｕ）が溶解析出してＣｕのデンドライトを形成し、これがセパレータを貫通して正極に達することにより内部短絡を引き起こす恐れがある。温度差のより好ましい範囲は、２Ｋ〜７Ｋであり、さらに好ましい範囲は３Ｋ〜７Ｋである。
【００８０】
縦１列目の単電池が温度差が２Ｋ〜１０Ｋの温度分布を持っている電池パックによれば、非水電解液の対流速度の単電池間でのばらつきを小さくすることができるため、単電池毎の性能ばらつきを少なくすることができ、電池パックのハイレートサイクル特性をさらに向上することができる。電池パックのハイレートサイクル特性をより高くする観点から、縦２列目の単電池についても、温度差が２Ｋ〜１０Ｋの温度分布を持っていることが望ましい。特に、電池パックを構成する全ての単電池が、温度差が２Ｋ〜１０Ｋの温度分布を持っていることがより望ましい。
【００８１】
単電池の温度分布の測定方法について説明する。
【００８２】
単電池２₁〜２₆それぞれについて、図４及び図２７に示すように、正極端子１９の鍔部の下面からＸｍｍの地点に第１の上部熱電対６₁を固定し、第１の上部熱電対６₁から１２０°離れた位置に第２の上部熱電対６₂を固定する。さらに、第２の上部熱電対６₂から１２０°離れた位置に第３の上部熱電対６₃を固定する。また、前述した図４に示すように、容器１１の底面からＹｍｍ離れ、かつ第１の上部熱電対と同角度の地点に第１の下部熱電対を固定する。この第１の下部熱電対から１２０°離れた地点に第２の下部熱電対を固定し、さらに２４０°離れた地点に第３の下部熱電対を固定する。一方、前述した図４に示すように、各単電池の総高さＨの半分の位置（Ｈ／２）で、かつ第１の上部熱電対と同角度の地点に中間熱電対を固定する。この第１の中間熱電対から１２０°離れた地点に第２の中間熱電対を固定し、さらに２４０°離れた地点に第３の中間熱電対を固定する。距離Ｘと距離Ｙは、電池パックの大きさに応じて変更することが望ましい。充電式掃除機及び電動アシスト自転車に用いられる電池パックにおいては、距離Ｘと距離Ｙは、５ｍｍに設定することが望ましい。一方、電気自動車及びハイブリッドカーに用いられる電池パックにおいては、距離Ｘと距離Ｙは、１０ｍｍに設定することが望ましい。なお、熱電対には、例えばＫタイプの熱電対を使用することができる。
【００８３】
各単電池２₁〜２₆に設けられた９箇所の熱電対の温度を測定し、そのうちの任意の一つを基準熱電対とし、これ以外の８つの熱電対それぞれについて基準熱電対との温度差を求める。得られた８つの温度差データが２Ｋ〜１０Ｋの範囲内にある時、単電池が温度差が２Ｋ〜１０Ｋの温度分布を持っているとする。
【００８４】
（組電池のサイズ）
組電池の大きさは、用途や仕様により異なる。例えば容量が1.6Ahで18650サイズの単電池を使用した場合、入力160Wのコードレスクリーナでは、単電池を２つ並列に接続したものを１単位とし、これを６単位直列に接続するため、組電池の大きさは幅135mm×高さ65mm×奥行き33mmとなる。さらにパワーをあげて入力300Wとすると、単電池を２つ並列に接続したものを１単位とし、これを１０単位直列に接続するため、組電池の大きさはおおよそ幅225mm×高さ65mm×奥行き33mmである。よって、充電式掃除機に電池パックを使用する場合、組電池の大きさ（占有体積）は、長辺方向の幅が１３５ｍｍ〜２５０ｍｍの範囲内で、短辺方向の幅が３３ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内で、かつ高さが６５ｍｍ〜１３０ｍｍの範囲内であることが望ましい。
【００８５】
また、定格出力235Wの直流モータを使用した電動アシスト自転車では、単電池を３つ並列に接続したものを１単位とし、これを７単位直列に接続した組電池を用いる場合、組電池のサイズはおおよそ幅175mm×高さ65mm×奥行き50mmである。よって、電動アシスト自転車に電池パックを使用する場合、組電池の大きさ（占有体積）は、長辺方向の幅が１７５ｍｍ〜３５０ｍｍの範囲内で、短辺方向の幅が３３ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内で、かつ高さが６５ｍｍ〜１３０ｍｍの範囲内であることが望ましい。
【００８６】
さらに、例えば30kWのモータを用いたハイブリッドカーでは、直径35mm、長さ200mmで電池容量14Ahの単電池を５つ並列に接続したものを１単位とし、これを９６単位直列に接続した組電池を使用する場合、組電池のおおよそのサイズは600mm×700mm×280mmとなる。よって、電気自動車及びハイブリッドタイプの自動車に電池パックを搭載する場合、組電池の大きさ（占有体積）は、長辺方向の幅が６００ｍｍ〜７００ｍｍの範囲内で、短辺方向の幅が２８０ｍｍ〜４００ｍｍの範囲内で、かつ高さが７００ｍｍ〜８００ｍｍの範囲内であることが望ましい。
【００８７】
（単電池の外周面と第１の面との最短距離ｄ₁、ｄ₂）
充電式掃除機及び電動アシスト自転車に用いられる電池パックにおいては、縦一列目の単電池２₁〜２₆の外周面と第１の面３ａとの最短距離（ｄ₁）を０〜５ｍｍの範囲内にし、かつ縦二列目の単電池２₇〜２₁₂の外周面と第１の面３ａとの最短距離（ｄ₂）を１７ｍｍ〜２３ｍｍの範囲内にすることが望ましい。これは、最短距離（ｄ₁）が５ｍｍを超えたり、あるいは最短距離（ｄ₂）が１７ｍｍ〜２３ｍｍの範囲から外れると、単電池の送風口側の冷却が不十分になるため、単電池内に十分な温度差を設けることができず、高いハイレートサイクル特性を得られない恐れがあるからである。
【００８８】
電気自動車及びハイブリッドカーに用いられる電池パックにおいては、縦一列目の単電池２₁〜２₆の外周面と第１の面３ａとの最短距離（ｄ₁）を０〜５ｍｍの範囲内にし、かつ縦二列目の単電池２₇〜２₁₂の外周面と第１の面３ａとの最短距離（ｄ₂）を３２ｍｍ〜４０ｍｍの範囲内にすることが望ましい。これは、最短距離（ｄ₁）が５ｍｍを超えたり、あるいは最短距離（ｄ₂）が３２ｍｍ〜４０ｍｍの範囲から外れると、単電池の送風口側の冷却が不十分になるため、単電池内に十分な温度差を設けることができず、高いハイレートサイクル特性を得られない恐れがあるからである。
【００８９】
前述した図１〜図２７では、単電池の配列が、縦に２列、横に６列の例を説明したが、縦の列は３列以上にすることができる。例えば３列の場合、縦３列目の単電池は、互いに隙間を設けて並べ、かつ縦２列目から離し、さらに単電池それぞれの外周面のうち第１の面との距離が最短になる領域（外周面のうち最も突き出ている部分）を、縦２列目の単電池間の隙間に位置させることが望ましい。また、横の列数については、縦の列数よりも多ければ、いくつであっても構わない。
【００９０】
なお、前述した図１においては、二次電池を軸方向（高さ方向）に積み上げていない例を説明したが、本発明に係る電池パックは、二次電池を軸方向（高さ方向）に積み上げることを許容する。この一例を図２８に示す。
【００９１】
矩形の外装ケース１内には、例えば８本の円筒形リチウムイオン二次電池（単電池）６２が縦置きの状態で収納されている。このリチウムイオン二次電池（単電池）を２個並列に接続したものを１単位とし、これを４単位直列に接続したものからなる組電池である。この組電池を軸方向（上面）から見た二次元的な電池配列は、縦２列（Ｎ列）×横２列（Ｍ列）である。また、この組電池においては、二次電池が軸方向（高さ方向）に積み上げられており、軸方向（高さ方向）の段数が２段の例である。
【００９２】
外装ケース１の長手方向側の２つの側面のうち、縦一列目の全ての単電池２の外周面と対向している側面を第１の面３ａとし、この第１の面３ａの反対側に位置する側面を第２の面３ｂとする。第１の面３ａには、送風口として、縦長のスリット６４が横に６個形成され、これが縦に２列形成されている。一方、第２の面３ｂには、排気口として、縦長のスリットが横に６個形成され、これが縦に２列形成されている（図示せず）。
【００９３】
縦一列目の単電池６２は、それぞれ、外周面のうち第１の面３ａと距離が最短になる領域（ｄ₁）が、送風口６４と対向している。
【００９４】
一方、縦二列目の単電池６２は、それぞれ、外周面のうち第１の面３ａとの距離が最短になる領域（ｄ₂）が、縦一列目に存在する隙間を挟んで送風口６４と対向している。ここで、縦一列目に存在する隙間とは、単電池６２の間に存在する隙間と、列の端に位置する単電池とケース内面との隙間とを意味する。
【００９５】
単電池内の温度分布を測定するための熱電対は、前述した図１において説明したのと同様に設置されることが望ましい。特に、前述した温度分布形成の項目で説明したのと同様な配置に設置することが望ましい。図が煩雑になるため、図２８には熱電対を書いてはいない。
【００９６】
外装ケース１の蓋板３ｃの内面には、単電池６２の上端部が収納される第１の円形凹部６５が形成されている。また、外装ケース１の底面３ｄの内面には、単電池６２の下端部が収納される第２の円形凹部６６が形成されている。第１の凹部６５と第２の凹部６６は、前述した（５）式を満足する。
【００９７】
ｄ＜Ｄ （５）
但し、ｄは、前記第１の凹部６５の深さ（ｍｍ）であり、Ｄは、前記第２の凹部６６の深さ（ｍｍ）である。
【００９８】
また、環状の支持部材６７は、高さ１列目の単電池６２の上端部と高さ２列目の単電池６２の下端部とに跨って形成されている。これにより、高さ１列目の単電池に高さ２列目の単電池が固定される。環状の支持部材６７による被覆率を、高さ１列目の単電池６２の上端部よりも、高さ２列目の単電池６２の下端部の方を多くすることが望ましい。前述した（５）式を満足すると共に、高さ２列目の単電池の下端部に支持部材６７を多く被せると、図２８に示すように単電池の長手方向と重力方向を一致させ、かつ単電池の長手方向と直交する方向から風を単電池に当てる場合に、単電池の下端部の温度を単電池の上端部に比較して高くすることができるため、前述した図１４に示すような非水電解液の対流を生じさせることができる。
【００９９】
環状の支持部材６７は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のようなフッ素樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等から形成することができる。また、支持部材６７の厚さは、０．５〜１ｍｍ程度にすることができる。
【０１００】
（充電式掃除機）
以下に、本発明に係る充電式掃除機について説明する。
【０１０１】
充電式掃除機は、掃除機の筐体内に電池パックを収容し、掃除機の駆動中は、使用後に充電するものである。本発明に係る充電式掃除機は、モータと、前述した本発明に係る電池パックとを備えるものである。電池パックは、モータの吸気あるいは排気の経路内に、吸気あるいは排気が外装ケースの送風口からケース内に取り入れられるように配置することが望ましい。
【０１０２】
本発明に係る充電式掃除機の一例を図２９〜図３１を参照して説明する。図２９は、本発明に係る充電式掃除機の一例の概略構成を示す模式図で、図３０は、本発明に係る充電式電気掃除機の一例の概略構成を示す部分断面図で、図３１は、図３０の掃除機本体のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【０１０３】
掃除機本体４０は、置き台兼用の充電器４１に載置されている。掃除機本体４０の底面には、前輪４２と、１対の後輪４３とが設けられている。掃除機本体４０は、ホース４４と、ケーシング４５と、集塵収納部としてのダストカップ４６と、ホース４４から塵や埃等のゴミをダストカップ４６に吸引するための吸気を行う駆動手段とを具備する。ダストカップ４６と駆動手段は、ケーシング４５内に収納されている。駆動手段は、吸引機としてのファン４７と、ファン４７を駆動するためのモータ４８とを備える。吸引ダクト４９は、一端がホース４４の出口に接続され、かつ他端がダストカップ４６の入口４６ａに接続されている。吸気ダクト５０は、ダストカップ４６とファン４７の間に介装されている。第１のフィルタ５１は、ダストカップ４６の出口に配置され、第２のフィルタ５２は、吸気ダクト５０内に配置され、さらに第３のフィルタ５３は、吸気ダクト５０とファン４７の間に配置されている。
【０１０４】
ファン４７からの排気の通路となる排気ダクト５４内に、電池パック５５が、ケースの第１面の送風口からケース内に排気が取り込まれるように配置されている。ファン４７からの排気を外部に放出するための排気口５６は、ケーシング４５の両側面に開口されている。
【０１０５】
この掃除機本体４０の使用中の動作について説明する。
【０１０６】
電池パック５５を放電させてモータ４８を駆動し、ファン４７の羽根車を回転させると、ホース４４から空気と共に塵や埃等のゴミが吸引される。吸引された空気とゴミは、吸引ダクト４９を通過して入口４６ａからゴミパック４６内に入り、大部分のゴミはゴミパック４６に捕集される。ゴミパック４６により捕集できなかったサブミクロンサイズのゴミは、ゴミパック４６を通過する空気に含まれる。この空気は、第１のフィルタ５１、第２のフィルタ５２、吸気ダクト５０及び第３のフィルタ５３を通過した後、ファン４７の外部に排出され、排気ダクト５４を通過する。
【０１０７】
電池パック５５の単電池は、放電により発熱するが、排気ダクト５４内を通過する排気が外装ケースの第１の面の送風口から取り込まれるため、この排気によって縦１、２列目の単電池の送風口側を冷却することができる。その結果、単電池それぞれについて、送風口側と排気口側との間に十分な温度差を設けることができるため、リチウムデンドライトの析出を抑制することができ、ハイレートサイクル特性を向上することができる。
【０１０８】
なお、前述した図２９〜図３１では、排気経路としての排気ダクト５４内に電池パック５５を配置した例を説明したが、吸気経路である吸気ダクト５０内に電池パック５５を配置し、モータへの吸気を、外装ケースの送風口から取り入れて冷却しても良い。
【０１０９】
（ハイブリッドタイプの自動車・電気自動車）
本発明に係る電池パックは、ハイブリッドタイプの自動車および電気自動車に搭載することができる。図３２は、内燃機関と電池駆動モータとを組合わせて走行駆動源としたハイブリッドタイプの自動車を示している。このハイブリッドタイプの自動車は、内燃機関を最適条件で稼動させ、走行条件によって出力不足が生じる時、その出力不足を電池駆動モータの出力で補い、また減速時に回生電力吸収を行うことによって、通常の内燃機関単独走行の自動車に比較して、単位燃料当りの走行距離を飛躍的に増大させたものである。電池駆動モータの電力源には、本発明に係る電池パック９１が用いられている。この電池パック９１は、後部座席９２の後方に位置するトランクルーム９３内に配置されている。
【０１１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を前述した図面を参照して詳細に説明する。
【０１１１】
（実施例１）
１８６５０サイズで、直径が１８ｍｍで、長さが６５ｍｍで、容量が１．５Ａｈの円筒形リチウムイオン二次電池２₁〜２₁₂を１２個用意した。このリチウムイオン二次電池を２個並列にＮｉタブの抵抗溶接により接続したものを１単位とし、これを６単位直列にＮｉタブにより接続し、組電池にした。電池配列は、縦２列×横６列とした。なお、Ｎｉタブによる接続は、１２本の単電池が互いに隙間を設けた状態で配置されるように行った。得られた組電池の寸法は、幅（長辺方向の幅）が１３５ｍｍで、奥行き（短辺方向の幅）が３３ｍｍで、高さが６５ｍｍであった。
【０１１２】
この組電池の周囲に、エポキシ樹脂の射出成形によって外装ケース１を形成することで、組電池を外装ケース１内に収納し、前述した図１及び図２に示す構造を有し、寸法が１４０ｍｍ×７０ｍｍ×３８ｍｍの電池パックを作製した。
【０１１３】
外装ケース１の長手方向側の２つの側面のうち、第1の面３ａには、縦が２ｍｍで、横が３５ｍｍの長方形の横スリット４を等間隔で縦に１２個並べ、これを横に３列並べ、合計３６個の送風口を形成した。一方、第２の面３ｂには、縦が２ｍｍで、横が３５ｍｍの長方形の横スリット５を等間隔で縦に１２個並べ、これを横に３列並べ、合計３６個の排気口を形成した。送風口の総面積の第１の面に対する割合と、排気口の総面積の第２の面に対する割合は、それぞれ、２７％であった。
【０１１４】
ここで、外装ケース１内の単電池２₁〜２₁₂の配置について詳しく説明する。
【０１１５】
前述したように単電池は、縦に２列並んでいるが、外装ケース１の第１の面３ａと対向する方の列を縦１列目とする。縦１列目の単電池２₁〜２₆は、それぞれ、外周面のうち第１の面３ａとの距離が最も短い領域（ｄ₁）が、送風口４と対向している。縦１列目の単電池２₁〜２₆の間の隙間Ｇ１は、０．５ｍｍに設定され、電池直径に対して２．８％に相当する大きさである。なお、最短距離ｄ₁は、２ｍｍであった。
【０１１６】
一方、縦２列目の単電池２₇〜２₁₂は、それぞれ、外周面のうち第１の面３ａとの距離が最短になる領域（ｄ₂）が、縦1列目に存在する隙間を挟んで送風口４と対向している。なお、最短距離ｄ₂は、２ｍｍであった。縦１列目の単電池２₁〜２₆と縦２列目の単電池２₇〜２₁₂との隙間Ｇ２は、１．０×Ｇ１に相当する大きさに設定されている。ここで、縦1列目に存在する隙間とは、単電池間の隙間と、単電池２₁と外装ケース１の間の隙間と、単電池２₆と外装ケース１の間の隙間とを意味する。
【０１１７】
縦２列目の端の単電池２₇とその隣の単電池２₈との隙間の大きさＧ３^*と、縦２列目の単電池２₈〜２₁₂の隙間Ｇ３は、隙間Ｇ１とそれぞれ等しい。
【０１１８】
（実施例２〜８）
縦１列目の単電池間の隙間Ｇ１か、あるいは縦１列目の単電池と縦２列目の単電池との隙間Ｇ２を、下記表１に示すように変更すること以外は、前述した実施例１で説明したのと同様な構成の電池パックを組み立てた。
【０１１９】
（実施例９）
縦１列目の単電池２₁〜２₆と縦２列目の単電池２₇〜２₁₂との間に均熱板を介在させること以外は、前述した実施例１で説明したのと同様な構成の電池パックを組み立てた。
【０１２０】
なお、均熱板としては、前述した図６及び図７に示すような、単電池の外周形状に沿った波板形状のものを用意した。均熱板の材質は、アルミニウムで、縦が６０ｍｍで、横が１１９ｍｍで、板厚は１．０ｍｍとした。均熱板には、縦が１０ｍｍで、横が２５ｍｍの長方形の横スリットを１０ｍｍ間隔で縦に２個並べ、これを横に３列並べ、通気口とした。
【０１２１】
（実施例１０）
２６６５０サイズで、直径が２６ｍｍで、長さが６５ｍｍで、容量が３．０Ａｈの円筒形リチウムイオン二次電池を６本用意した。このリチウムイオン二次電池を６本直列にリードにより接続し、組電池にした。電池配列は、縦２列×横３列とした。なお、リードによる接続は、６本の単電池が互いに隙間を設けた状態で配置されるように行った。得られた組電池の寸法は、幅（長辺方向の幅）が９５ｍｍで、奥行き（短辺方向の幅）が５０ｍｍで、高さが６５ｍｍであった。
【０１２２】
この組電池の周囲に、エポキシ樹脂の射出成形によって外装ケースを形成することで、組電池を外装ケース内に収納し、寸法が１１０ｍｍ×７０ｍｍ×５６ｍｍの電池パックを作製した。
【０１２３】
外装ケースの長手方向側の２つの側面のうち、第1の面には、縦が３ｍｍで、横が３０ｍｍの長方形の横スリットを等間隔で縦に１２個並べ、これを横に３列並べ、合計３６個の送風口を形成した。一方、第２の面には、縦が３ｍｍで、横が３０ｍｍの長方形の横スリットを等間隔で縦に１２個並べ、これを横に３列並べ、合計３６個の排気口を形成した。送風口の総面積の第１の面に対する割合と、排気口の総面積の第２の面に対する割合は、それぞれ、４２％であった。
【０１２４】
ここで、外装ケース内の単電池の配置について詳しく説明する。
【０１２５】
前述したように単電池は、縦に２列並んでいるが、外装ケースの第１の面と対向する方の列を縦１列目とする。縦１列目の単電池は、それぞれ、外周面のうち第１の面との距離が最短になる領域が、送風口と対向している。縦１列目の単電池の間の隙間Ｇ１は、１ｍｍに設定され、電池直径に対して３．８％に相当する大きさである。なお、最短距離ｄ₁は、２ｍｍであった。
【０１２６】
一方、縦２列目の単電池は、それぞれ、外周面のうち第１の面との距離が最短になる領域が、縦1列目に存在する隙間を挟んで送風口と対向している。なお、最短距離ｄ₂は、２ｍｍであった。縦１列目の単電池と縦２列目の単電池との隙間Ｇ２は、１×Ｇ１に相当する大きさに設定されている。ここで、縦1列目に存在する隙間とは、単電池間の隙間と、単電池と外装ケースの間の隙間を意味する。
【０１２７】
（比較例１）
単電池の間に隙間を設けずに接触させると共に、縦１列目の単電池と縦２列目の単電池との間に均熱板を介在させること以外は、前述した実施例１で説明したのと同様な構成の電池パックを組み立てた。但し、均熱板としては、前述した実施例９で説明したのと同様なものを使用した。
【０１２８】
得られた実施例１〜１０及び比較例１の電池パックについて、以下に説明する条件で充放電を２００回繰り返し、電池容量を測定した。充電は、定電流定電圧方式で電流２Ａで電圧２４．９Ｖまで２時間で行った。放電は、外装ケースの第１の面に風速１ｍ／ｓの風を当てることにより冷却しながら、１０Ａの定電流を終止電圧１８Ｖまで流した。初期容量を１００％とした際の２００回使用後の電池容量をハイレートサイクル特性として下記表１に示す。また、放電時、単電池の送風口側の表面と排気口側の表面との温度差をＫタイプの熱電対６により測定し、最大温度差の分布（最大温度差の最小値と最大値で規制される範囲）を下記表１に示す。
【０１２９】
【表１】

【０１３０】
表１から明らかなように、実施例１〜１０の電池パックは、比較例１の電池パックに比較してハイレート放電特性に優れていることがわかる。
【０１３１】
これに対し、比較例１の電池パックは、１６回目の充電時に内部短絡を生じ、内圧が異常上昇したために電流遮断装置が作動した。電池を分解して負極電極表面を観察したところ、多量のデンドライトが生成していた。
【０１３２】
（比較例２）
円筒形リチウムイオン二次電池の代わりに、４／３Ａサイズで、直径が１７．２ｍｍで、容量が２．９Ａｈの円筒形ニッケル水素二次電池を使用し、１６本直列（縦２列×横８列）に接続すること以外は、前述した比較例１で説明したのと同様な構成の電池パックを組み立てた。
【０１３３】
（比較例３）
円筒形リチウムイオン二次電池の代わりに、前述した比較例２で説明したのと同様な種類の円筒形ニッケル水素二次電池を使用すること以外は、前述した実施例１で説明したのと同様な構成の電池パックを組み立てた。
【０１３４】
比較例２及び３の電池パックについて、以下に説明する条件で充放電を２００回繰り返し、電池容量を測定した。
【０１３５】
充電は、定電流方式で電流２Ａで２時間で行った。ただし、２時間以内に満充電になり、セル温度が所定の温度に達した場合は充電を停止した。放電は、外装ケースの第１の面に風速１ｍ／ｓの風を当てることにより冷却しながら、１０Ａの定電流を終止電圧１５Ｖまで流した。初期容量を１００％とした際の２００回使用後の電池容量を比較したところ、比較例２が３６％で、比較例３が４５％であった。この結果から、ニッケル水素二次電池の組電池パックにおいては、単電池の送風口側と排気口側とで温度差を設けても、サイクル寿命の十分な改善を望めないことがわかった。
【０１３６】
（実施例１１）
縦２列目の端の単電池２₇とその隣の単電池２₈との隙間の大きさＧ３^*を、０．８×Ｇ１にすること以外は、前述した実施例３と説明したのと同様な構成の電池パックを組み立てた。
【０１３７】
（実施例１２）
縦２列目の端の単電池２₇とその隣の単電池２₈との隙間の大きさＧ３^*を、０．５×Ｇ１にすること以外は、前述した実施例３と説明したのと同様な構成の電池パックを組み立てた。
【０１３８】
（実施例１３）
縦２列目の単電池２₇とその隣の単電池２₈との隙間の大きさＧ３^*を、０．１×Ｇ１にすること以外は、前述した実施例３と説明したのと同様な構成の電池パックを組み立てた。
【０１３９】
（比較例４）
縦２列目の単電池２₇とその隣の単電池２₈との隙間の大きさＧ３^*を設けないこと以外は、前述した実施例３と説明したのと同様な構成の電池パックを組み立てた。
【０１４０】
実施例１１〜１３及び比較例４の電池パックについて、前述した実施例1で説明したのと同様にしてハイレートサイクル特性と最大温度差の分布を測定したところ、実施例１１の電池パックについては、温度分布差は３〜５Ｋ、２００回使用後の電池容量は８６％で、実施例１２の電池パックについては、温度分布差は３〜４Ｋ、２００回使用後の電池容量は８９％であった。
【０１４１】
これに対し、実施例１３の電池パックは、温度分布差が４〜７Ｋ、２００回使用後の電池容量は７８％で、比較例４の電池パックは、温度分布差が４〜１１Ｋ、２００回使用後の電池容量は４８％であった。
【０１４２】
次いで、実施例１の電池パックを、前述した図７〜図９に示すコードレスクリーナ用電源に使用した。電池パックは、放電時にファンモータの排気による風で冷却できるように排気ダクト５４内に配置した。排気の風速は１ｍ／ｓとした。
【０１４３】
経路の電池パックの充電は、定電流定電圧方式で電流２Ａで電圧２４．９Ｖまで２時間で行った。放電は、平均８．３Ａの電流で終止電圧１８Ｖまで行った。この充放電を２００回繰り返して電池容量を測定したところ、２００回使用後の電池容量は、初期容量の８６％にあたることがわかった。
【０１４４】
（実施例１４）
１８６５０サイズで、直径が１８ｍｍで、長さが６５ｍｍで、容量が１．５Ａｈの円筒形リチウムイオン二次電池２₁〜２₁₂を１２個用意した。このリチウムイオン二次電池を２個をNi接続端子を用いて抵抗溶接により並列接続したものを１単位とし、これを６単位直列にNi接続端子を用いて抵抗溶接により接続し、組電池にした。電池配列は、縦２列×横６列とした。なお、接続端子による抵抗溶接接続は、１２本の単電池が互いに隙間を設けた状態で配置されるように行った。得られた組電池の寸法は、幅（長辺方向の幅）が１３５ｍｍで、奥行き（短辺方向の幅）が３３ｍｍで、高さが６５ｍｍであった。
【０１４５】
この組電池の周囲に、エポキシ樹脂の射出成形によって前述した図９，１０に示す構造の外装ケースを形成することで、組電池を外装ケース内に収納し、寸法が１４０ｍｍ×７５ｍｍ×３８ｍｍの電池パックを作製した。
【０１４６】
外装ケースの収納部７１の長手方向側の２つの側面のうち、第1の面３ａには、縦が２ｍｍで、横が３５ｍｍの長方形の横スリット４を第１の面３ａの下端から５ｍｍの位置から上端から５ｍｍの位置までの間に等間隔で縦に１０個並べ、これを横に３列並べ、合計３０個の送風口を形成した。第１の面３ａの下端から５ｍｍの位置は、第１の面３ａの下端から外装ケース高さの６．７％に相当する位置となるため、送風口非形成領域は、第１の面３ａの下端から外装ケース高さの６．７％に相当する位置までである。
【０１４７】
一方、第２の面３ｂには、縦が２ｍｍで、横が３５ｍｍの長方形の横スリット５を面３ｂの下端から５ｍｍの位置から上端から５ｍｍの位置までの間に等間隔で縦に１０個並べ、これを横に３列並べ、合計３０個の排気口を形成した。送風口の総面積の第１の面に対する割合と、排気口の総面積の第２の面に対する割合は、それぞれ、２０％であった。
【０１４８】
外装ケースの収納部７１の底部内面に形成された第２の円形凹部の深さＤは７ｍｍにした。一方、外装ケースの蓋板７３の内面に形成された第１の円形凹部の深さｄは２ｍｍとした。よって、これら凹部の深さは、前述した（５）式の関係を満足する。
【０１４９】
ここで、外装ケース１内の単電池２₁〜２₁₂の配置について詳しく説明する。
【０１５０】
前述したように単電池は、縦に２列並んでいるが、外装ケース１の第１の面３ａと対向する方の列を縦１列目とする。縦１列目の単電池２₁〜２₆は、それぞれ、外周面のうち第１の面３ａとの距離が最も短い領域（ｄ₁）が、送風口４と対向している。最短距離ｄ₁は、２ｍｍであった。縦１列目の単電池２₁〜２₆の間の隙間Ｇ１は、１ｍｍに設定され、電池直径に対して２．８％に相当する大きさである。
【０１５１】
一方、縦２列目の単電池２₇〜２₁₂は、それぞれ、外周面のうち第１の面３ａとの距離が最短になる領域（ｄ₂）が、縦1列目に存在する隙間を挟んで送風口４と対向している。最短距離ｄ₂は、２ｍｍであった。縦１列目の単電池２₁〜２₆と縦２列目の単電池２₇〜２₁₂との隙間Ｇ２は、１ｍｍに設定されている。ここで、縦1列目に存在する隙間とは、単電池間の隙間と、単電池２₁と外装ケース１の間の隙間と、単電池２₆と外装ケース１の間の隙間とを意味する。
【０１５２】
縦２列目の端の単電池２₇とその隣の単電池２₈との隙間の大きさＧ３^*と、縦２列目の単電池２₈〜２₁₂の隙間Ｇ３は、１ｍｍであった。
【０１５３】
（実施例１５）
２６６５０サイズで、直径が２６ｍｍで、長さが６５ｍｍで、容量が３．０Ａｈの円筒形リチウムイオン二次電池を６本用意した。このリチウムイオン二次電池を６本直列にＮｉタブの抵抗溶接により接続し、組電池にした。電池配列は、縦２列×横３列とした。なお、Ｎｉタブによる接続は、６本の単電池が互いに隙間を設けた状態で配置されるように行った。得られた組電池の寸法は、幅（長辺方向の幅）が９５ｍｍで、奥行き（短辺方向の幅）が５０ｍｍで、高さが６５ｍｍであった。
【０１５４】
この組電池の周囲に、エポキシ樹脂の射出成形によって外装ケースを形成することで、組電池を外装ケース内に収納し、寸法が１１０ｍｍ×７５ｍｍ×５６ｍｍの電池パックを作製した。
【０１５５】
外装ケースの長手方向側の２つの側面のうち、第1の面には、面３ａの下端から５ｍｍの位置から上端から５ｍｍの位置までの間に等間隔で縦が２ｍｍで、横が３０ｍｍの長方形の横スリットを等間隔で縦に１０個並べ、これを横に３列並べ、合計３０個の送風口を形成した。一方、第２の面には、面３ｂの下端から５ｍｍの位置から上端から５ｍｍの位置までの間に等間隔で縦が２ｍｍで、横が３０ｍｍの長方形の横スリットを等間隔で縦に１０個並べ、これを横に３列並べ、合計３０個の排気口を形成した。送風口の総面積の第１の面に対する割合と、排気口の総面積の第２の面に対する割合は、それぞれ、２２％であった。
【０１５６】
外装ケースの収納部の底部内面に形成された第２の円形凹部の深さＤは３ｍｍにした。一方、外装ケースの蓋板の内面には凹部を形成しなかった。
【０１５７】
ここで、外装ケース内の単電池の配置について詳しく説明する。
【０１５８】
前述したように単電池は、縦に２列並んでいるが、外装ケースの第１の面と対向する方の列を縦１列目とする。縦１列目の単電池は、それぞれ、外周面のうち第１の面との距離が最短になる領域が、送風口と対向している。最短距離ｄ₁は、２ｍｍであった。縦１列目の単電池の間の隙間Ｇ１は、１ｍｍに設定され、電池直径に対して３．８％に相当する大きさである。
【０１５９】
一方、縦２列目の単電池は、それぞれ、外周面のうち第１の面との距離が最短になる領域が、縦1列目に存在する隙間を挟んで送風口と対向している。最短距離ｄ₂は、２ｍｍであった。縦１列目の単電池と縦２列目の単電池との隙間Ｇ２は、１×Ｇ１に相当する大きさに設定されている。ここで、縦1列目に存在する隙間とは、単電池間の隙間と、単電池と外装ケースの間の隙間を意味する。
【０１６０】
縦２列目の端の単電池２₇とその隣の単電池２₈との隙間の大きさＧ３^*と、縦２列目の単電池２₈〜２₁₂の隙間Ｇ３は、１ｍｍであった。
【０１６１】
（実施例１６）
容器を胴体と底蓋に分解できる構造とし、胴体のみをアルミニウムにしたこと以外は、前述した実施例１４で説明したのと同様な構成の電池パックを組み立てた。
【０１６２】
（実施例１７）
送風口と排気口の配置を下記に説明するように変更すること以外は、前述した実施例１４で説明したのと同様な構成の電池パックを組み立てた。
【０１６３】
第1の面３ａには、縦が２ｍｍで、横が３５ｍｍの長方形の横スリット４を面３ａの下端から１０ｍｍの位置から上端から５ｍｍの位置までの間に等間隔で縦に１０個並べ、これを横に３列並べ、合計３０個の送風口を形成した。一方、第２の面３ｂには、縦が２ｍｍで、横が３５ｍｍの長方形の横スリット５を面３ｂの下端から５ｍｍの位置から上端から５ｍｍの位置までの間に等間隔で縦に１０個並べ、これを横に３列並べ、合計３０個の排気口を形成した。
【０１６４】
第１の面３ａの下端から１０ｍｍの位置は、第１の面３ａの下端から外装ケース高さの１３％に相当する位置となるため、送風口非形成領域は、第１の面３ａの下端から外装ケース高さの１３％に相当する位置までである。
【０１６５】
（実施例１８）
送風口と排気口の配置を下記に説明するように変更すること以外は、前述した実施例１４で説明したのと同様な構成の電池パックを組み立てた。
【０１６６】
第1の面３ａには、縦が２ｍｍで、横が３５ｍｍの長方形の横スリット４を面３ａの下端から１８．７５ｍｍの位置から上端から５ｍｍの位置までの間に等間隔で縦に１０個並べ、これを横に３列並べ、合計３０個の送風口を形成した。一方、第２の面３ｂには、縦が２ｍｍで、横が３５ｍｍの長方形の横スリット５を面３ｂの下端から５ｍｍの位置から上端から５ｍｍの位置までの間に等間隔で縦に１０個並べ、これを横に３列並べ、合計３０個の排気口を形成した。
【０１６７】
第１の面３ａの下端から１８．７５ｍｍの位置は、第１の面３ａの下端から外装ケース高さの２５％に相当する位置となるため、送風口非形成領域は、第１の面３ａの下端から外装ケース高さの２５％に相当する位置までである。
【０１６８】
（実施例１９）
送風口と排気口の配置を下記に説明するように変更すること以外は、前述した実施例１４で説明したのと同様な構成の電池パックを組み立てた。
【０１６９】
外装ケース１の長手方向側の２つの側面のうち、第1の面３ａには、縦が２ｍｍで、横が３５ｍｍの長方形の横スリット４を面３ａの下端から３５ｍｍの位置から上端から５ｍｍの位置までの間に等間隔で縦に５個並べ、これを横に３列並べ、合計１５個の送風口を形成した。一方、第２の面３ｂには、縦が２ｍｍで、横が３５ｍｍの長方形の横スリット５を面３ｂの下端から３５ｍｍの位置から上端から５ｍｍの位置までの間に等間隔で縦に５個並べ、これを横に３列並べ、合計１５個の排気口を形成した。
【０１７０】
第１の面３ａの下端から３５ｍｍの位置は、第１の面３ａの下端から外装ケース高さの４７％に相当する位置となるため、送風口非形成領域は、第１の面３ａの下端から外装ケース高さの４７％に相当する位置までである。
【０１７１】
セルの長手方向が重力方向に一致するように実施例１４〜１９の電池パックを立てた。実施例１４〜１９の電池パックには、風を外装ケースの第１の面３ａに垂直に当てた。第１の面３ａのスリットに入る前の風速は、１ｍ／ｓであった。
【０１７２】
得られた実施例１４〜１９及び実施例１の電池パックについて、以下に説明する条件で充放電を３００回繰り返し、電池容量を測定した。充電は、定電流定電圧方式で電流２Ａで電圧２４．９Ｖまで２時間で行った。放電は、上述した条件で風を当てる冷却を行ないながら、８Ａの定電流を終止電圧１８Ｖまで流した。初期容量を１００％とした際の３００回使用後の電池容量をハイレートサイクル特性として下記表２に示す。また、電池パックを構成する単電池各々の温度分布を前述した温度分布形成の項目で説明したのと同様な方法で測定し、その結果を下記表２に併記する。なお、熱電対には、Ｋタイプの熱電対を使用した。
【０１７３】
【表２】

【０１７４】
表２から明らかなように、実施例１４〜１９の電池パックは、実施例１の電池パックに比較してハイレート放電特性に優れていることがわかる。
【０１７５】
（実施例２０）
実施例１４の電池パックを、前述した図２９〜図３１に示すコードレスクリーナ用電源に使用した。電池パックは、放電時にファンモータの排気による風で冷却できるように排気ダクト５４内に配置した。排気の風速は１ｍ／ｓとした。
【０１７６】
経路の電池パックの充電は、定電流定電圧方式で電流１．５Ａで電圧２４．９Ｖまで５時間で行った。放電は、８．３Ａの電流で終止電圧１８Ｖまで行った。この充放電を３００回繰り返して電池容量を測定したところ、３００回使用後の電池容量は、初期容量の８３％にあたることがわかった。
【０１７７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、ハイレートサイクル特性に優れる電池パックと、この電池パックを備える充電式掃除機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る電池パックの一例を示す斜視図。
【図２】 図１の電池パックにおける二次電池の配置を説明するための模式図。
【図３】 図１の電池パックに冷却風が当る状態を模式的に示した斜視図。
【図４】 図１の電池パックに組み込まれる円筒形リチウムイオン二次電池の一例を示す斜視図。
【図５】 図１の電池パックにおける二次電池の配置を説明をするための別の模式図。
【図６】 図１の電池パックの外装ケース内に均熱板を配置した例を示す模式図。
【図７】 図６の均熱板を示す平面図。
【図８】 図１の電池パックの外装ケース内に配置される均熱板の別な例を示す平面図。
【図９】 本発明に係る電池パックで用いられる外装ケースの収納部の一例を示す斜視図。
【図１０】 図９の収納部に配置される蓋板の一例を示す斜視図。
【図１１】 図９の収納部と図１０の蓋体を備える電池パックに冷却風が当る状態を模式的に示した斜視図。
【図１２】 単電池の直径方向におけるセル内部温度の分布の一例を示す特性図。
【図１３】 単電池の長手方向におけるセル内部温度の分布の一例を示す特性図。
【図１４】 円筒形リチウムイオン二次電池中の非水電解液が対流する様子の一例を示す模式図。
【図１５】 本発明の別な実施形態に係る電池パックに冷却風が当る状態を模式的に示した斜視図。
【図１６】 本発明のさらに別な実施形態に係る電池パックに冷却風が当る状態を模式的に示した斜視図。
【図１７】 単電池の長手方向におけるセル内部温度の分布の別な例を示す特性図。
【図１８】 円筒形リチウムイオン二次電池中の非水電解液が対流する様子の別な例を示す模式図。
【図１９】 本発明に係る電池パックのさらに別な実施形態を示す模式的な斜視図。
【図２０】 本発明に係る電池パックのさらに別な実施形態を示す模式的な斜視図。
【図２１】 本発明に係る電池パックのさらに別な実施形態を示す模式的な斜視図。
【図２２】 本発明に係る電池パックのさらに別な実施形態を示す模式的な斜視図。
【図２３】 本発明に係る電池パックのさらに別な実施形態を示す模式的な斜視図。
【図２４】 本発明に係る電池パックのさらに別な実施形態を示す模式的な斜視図。
【図２５】 本発明に係る電池パックのさらに別な実施形態を示す模式的な斜視図。
【図２６】 本発明に係る電池パックのさらに別な実施形態を示す模式的な斜視図。
【図２７】 熱電対が取り付けられた円筒形リチウムイオン二次電池を模式的に示した上面図。
【図２８】 本発明に係る電池パックのさらに別な実施形態を示す模式的な斜視図。
【図２９】 本発明に係る充電式掃除機の一例の概略構成を示す模式図。
【図３０】 本発明に係る充電式電気掃除機の一例の概略構成を示す部分断面図。
【図３１】 図３０の掃除機本体のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３２】 本発明に係る電池パックが搭載された自動車の一例を示す模式図。
【符号の説明】
１…外装ケース、２₁〜２₁₂…単電池、３ａ…第１の面、３ｂ…第２の面、４…送風口、５…排気口、６，６₁〜６₃…熱電対、３１…均熱板、３２…通気口、３３…上部均熱板、３４…下部均熱板、７１…収納部（外装ケース本体）、６５，７２ａ…第２の凹部、６６，７４ａ…第１の凹部、６７…環状部材、７３…蓋体、７６ａ，７６ｂ…通風口、７８ａ…第１の面、７８ｂ…第２の面、７８ｃ…第３の面、７８ｄ…第４の面。

Claims (10)

1. 送風口が開口された第１の面と、前記第１の面の反対側に位置し、排気口が開口された第２の面とを有する外装ケースと、
   前記外装ケース内に、互いに隙間を開けた状態で、縦にＮ列、横にＭ列の配列（Ｎ列≦Ｍ列）で収納された円筒形リチウムイオン二次電池とを具備し、
   縦１列目の前記二次電池は、外周面のうち前記第１の面との距離が最短になる領域が、前記外装ケースの前記送風口と対向し、
   前記縦１列目の前記二次電池とその隣の縦２列目の前記二次電池の間に、通気口を備えた均熱板を前記縦１列目及び前記縦２列目の双方の前記二次電池と接触するように介在させ、
   前記縦２列目の前記二次電池は、外周面のうち前記第１の面との距離が最短になる領域が、前記縦１列目中の隙間と前記均熱板を介して対向することを特徴とする電池パック。
2. 前記均熱板は、前記二次電池の外周形状に沿った波板形状を有することを特徴とする請求項１記載の電池パック。
3. 前記均熱板は、前記縦１列目の前記二次電池の上部と前記縦２列目の前記二次電池の上部の間に介在される上部均熱板と、前記縦１列目の前記二次電池の下部と前記縦２列目の前記二次電池の下部の間に介在される下部均熱板とを備え、前記通気口は前記上部均熱板及び前記下部均熱板の間に存在する隙間であることを特徴とする請求項１〜２いずれか１項記載の電池パック。
4. 前記二次電池は長手方向が重力方向に平行な状態で前記外装ケース内に収納されており、前記第１の面の下端部は送風口非形成領域で、前記送風口非形成領域の高さは、外装ケースの高さの２５％以下であることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の電池パック。
5. 前記送風口非形成領域の高さは、外装ケースの高さの６．７％〜２５％であることを特徴とする請求項４記載の電池パック。
6. 前記外装ケースの前記第１の面の内面は、波形面であり、前記縦１列目の前記二次電池は、前記波形面の凹部に収納されていることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の電池パック。
7. 前記二次電池は長手方向が重力方向に平行な状態で前記外装ケース内に収納されており、前記外装ケースの上部内面には、前記二次電池の上端部が収納される第１の凹部が形成され、前記外装ケースの底部内面には、前記二次電池の下端部が収納される第２の凹部が形成され、前記第１の凹部と前記第２の凹部は、下記（５）式を満足することを特徴とする請求項１記載の電池パック。
   ｄ＜Ｄ （５）
   但し、ｄは、前記第１の凹部の深さ（ｍｍ）であり、Ｄは、前記第２の凹部の深さ（ｍｍ）である。
8. 前記縦１列目の前記二次電池は、温度差が２Ｋ〜１０Ｋの範囲内の温度分布を有することを特徴とする請求項１〜７いずれか１項記載の電池パック。
9. 請求項１〜８いずれか１項記載の電池パックを備えることを特徴とする充電式掃除機。
10. 前記電池パックは、前記外装ケースの前記第１の面の前記送風口にモータの吸気もしくは排気が取り入れられるように、前記モータの吸気経路内もしくは排気経路内に配置されることを特徴とする請求項９記載の充電式掃除機。

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