JP5453013B2 - パック電池 - Google Patents

Description

本発明は、パック電池に関し、特に、回路基板に実装され、駆動時に熱を発する素子の放熱機構に関する。

近年、電動工具や電動アシスト自転車、ハイブリッド自動車あるいは電気自動車などの用途に、パック電池が広く用いられている。パック電池は、１または複数の素電池と、これに接続された回路基板とが、外装ケース内に収納された構造を有する。外装ケースのサイズやその内部における素電池および回路基板の配置などについては、より高いエネルギ密度の実現のため、内部にできるだけ無駄な空間が生じないように設計されている。

ところで、パック電池における回路基板には、ＦＥＴ素子をはじめとする駆動時に発熱量の多い素子も実装されている。パック電池における充放電などの制御を安定させるためには、回路基板における発熱量の多い素子の放熱を良好なものとする必要がある。パック電池における回路基板の素子の放熱については、例えば、特許文献１，２などで提案がなされている。一例として、特許文献２で提案されている従来技術に係る素子の放熱構造について、図９を用い説明する。

図９に示すように、従来技術に係るパック電池では、回路基板９０１において、ＦＥＴ素子９１０１，９１０２の各実装箇所の透孔９０１ａ，９０１ｂが開けられている。そして、各ＦＥＴ素子９１０１，９１０２と上ケース部材９１１，９１２との間は、高熱伝導性接着層９２５ａ，９２５ｂ，９２６ａ，９２６ｂによる熱結合されている。高熱伝導性接着層９２５ａ，９２５ｂ，９２６ａ，９２６ｂは、シリコーン樹脂あるいはエポキシ樹脂などの材料から形成されている。

上記のような構成を採用するパック電池では、ＦＥＴ素子９１０１，９１０２で発生した熱が、高熱伝導性接着層９２５ａ，９２５ｂ，９２６ａ，９２６ｂを介して上下ケース部材９１１，９１２に伝達され、外部に放出される。このため、回路基板におけるＦＥＴ素子９１０１，９１０２で生じた熱を良好に外部に逃がすことができ、安定した動作が確保される。

特開２００４−７９２１９号公報 特開２００９−１２９８４１号公報

しかしながら、上記従来技術に係るパック電池では、回路基板９０１におけるＦＥＴ素子９１０１，９１０２の実装箇所に透孔９０１ａ，９０１ｂをあけているので、当該部分は他の配線を敷設することはできず、回路基板の小型を阻害する要因となる。また、上記従来技術に係るパック電池では、ＦＥＴ素子９１０１，９１０２と上下ケース部材９１１，９１２との間を、高熱伝導性接着層９２５ａ，９２５ｂ，９２６ａ，９２６ｂにより熱結合しているが、回路基板９０１と上下ケース部材９１１，９１２との間隔が広いパック電池に適用しようとする場合には、製造において困難性を伴う。即ち、上記従来技術に係るパック電池では、シリコーン樹脂あるいはエポキシ樹脂などの材料を固化させることにより高熱伝導性接着層９２５ａ，９２５ｂ，９２６ａ，９２６ｂを形成するのであるが、回路基板９０１と上下ケース部材９１１，９１２との間隔がより広いパック電池に対しては、ある程度の断面積を有する高熱伝導性接着層９２５ａ，９２５ｂ，９２６ａ，９２６ｂを形成することは、煩雑な作業とならざるを得ない。

本発明は、上記問題の解決を図るべくなされたものであって、内蔵される回路基板における素子で発生した熱を円滑に外部に放出させることで安定した動作が確保され、且つ、内部の無駄なスペースを排することで高いエネルギ密度を実現しながら、煩雑な作業を伴うことなく製造が可能なパック電池を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、次の構成を採用する。
本発明に係るパック電池は、外装ケースと、当該外装ケース内の空間に収納される１または複数の素電池、およびこれに接続される回路基板とを備える。回路基板には、その一方の主面に実装され、（パック電池の）使用時に流れる電流に起因して熱を発する素子を有し、素子の上に第１の伝熱シートが被着され、回路基板の他方の主面における素子の実装相当域の少なくとも一部を含む領域に第２の伝熱シートが被着されている。そして、本発明に係るパック電池は、第１の伝熱シートと外装ケース、および第２の伝熱シートと外装ケースのそれぞれの間が、金属製の第１および第２の各伝熱板の介挿により熱結合されていることを特徴とする。

なお、上記において、「他方の主面における素子の実装相当域」とは、素子が実装された領域を、回路基板の厚み方向に他方の主面に透過させたと仮定した場合に、回路基板における他方の主面における前記透過された領域のことを指す。
また、上記において、「素子」としては、能動素子および受動素子の限定はないが、上記のように、パック電池の使用時に流れる電流に起因して熱を発する素子であり、例えば、ＦＥＴ素子や抵抗素子などである。

本発明に係るパック電池では、回路基板の素子に対し、第１の伝熱シートおよび第１の伝熱板を介した外装ケースへの経路と、回路基板および第２の伝熱シートおよび第２の伝熱板を介した外装ケースへの経路の２つの放熱経路が形成されている。このため、本発明に係るパック電池では、パック電池の使用時（充放電時）に素子で発生した熱が円滑に外装ケースから外部に放熱され、安定した動作が確保される。

また、本発明に係るパック電池では、第１の伝熱シートと外装ケースとの間、および第２の伝熱シートと外装ケースとの間が、それぞれ金属製の第１および第２の伝熱板により熱的に結合されている。このため、シリコーン樹脂などを固化させて形成した高熱伝導性接着層９２５ａ，９２５ｂ，９２６ａ，９２６ｂを用いる上記従来技術に係るパック電池に比べ、回路基板と外装ケースとの間隔が広い場合にも、煩雑な作業を伴うことなく放熱経路の形成が可能である。

また、本発明に係るパック電池では、回路基板の他方の主面（素子が実装されたのとは反対側の主面）に対しては、素子の実装相当域に第２の伝熱シートを被着することで放熱経路を確保しているので、高熱伝導性接着層９２６ａ，９２６ｂを埋設するために回路基板に透孔９０１ａ，９０１ｂをあけている上記従来技術に係るパック電池に比べて、回路基板における無駄なスペースを無くすことができる。また、本発明に係るパック電池では、素子で発生した熱の放熱経路確保のための透孔９０１ａ，９０１ｂをあける必要がないので、回路基板における配線の制約がなく、設計上の自由度が高い。よって、本発明に係るパック電池は、上記従来技術に係るパック電池に比べ、エネルギ効率という観点から効果を奏する。

以上より、本発明に係るパック電池は、内蔵される回路基板における素子で発生した熱を円滑に外部に放出させることで安定した動作が確保され、且つ、内部の無駄なスペースを無くすことで高いエネルギ密度を実現しながら、煩雑な作業を伴うことなく製造が可能である。
本発明に係るパック電池では、次のようなバリエーションを採用することができる。

本発明に係るパック電池では、第１および第２の伝熱シートにより被着領域を、回路基板の主面における素子が実装された領域よりも広いように設定することができる。このように第１および第２の伝熱シートの被着領域を設定する場合には、素子からの放熱経路を大きくすることができ、放熱性を高くすることができる。
また、本発明に係るパック電池では、外装ケースに把手がネジ止めされており、第１の伝熱板または第２の伝熱板の少なくとも一方が、把手を取り付けるためのネジを兼用して、外装ケースに取り付けられているという構成を採用することができる。このような構成を採用する場合には、外装ケースに対する第１の伝熱板または第２の伝熱板の取り付けのために、新たに専用のネジなどを使用しなくてもよく、部品コストの低減および製造工数の低減などに優位である。

また、本発明に係るパック電池では、外装ケースにおける端面の一部が外方に向けて突出した形状を有し、回路基板が前記突出した部分の内方に収納されているという構成を採用することができる。このような構成を採用する場合には、回路基板と外装ケースの外壁との距離を短くすることができ、より放熱性を高くすることができる。このような形状の外装ケースを採用する場合においては、外装ケースにおける端面の突出していない残余の部分に、把手が取り付けられている構成を採用することができる。この構成の場合には、把手の取り付けに起因する無駄なスペースを必要とすることがなく、高いスペース効率を実現することができる。

また、本発明に係るパック電池では、素子の一例として、ＦＥＴ素子などのスイッチング機能を有する素子であるという構成を採用することができる。
また、本発明に係るパック電池では、外装ケースが、第１のケース部材と第２のケース部材との組み合わせを以って構成されており、第１の伝熱板は第１のケース部材に対し熱結合され、第２の伝熱板は第２のケース部材に対し熱結合されているという構成を採用することができる。

また、本発明に係るパック電池では、回路基板における上記他方の主面（素子が実装されているのとは反対側の主面）に、素子の実装相当域に伝熱用パッドとしての金属膜が形成されており、第２の伝熱シートがこの金属膜に当接されているという構成を採用することができる。

実施の形態に係るパック電池１の外観を示す外観斜視図である。 パック電池１の内部構造を示す展開斜視図である。 パック電池１の上ケース部材１１を開けた状態を示す斜視図である。 伝熱板１９が取り付けられた状態の上ケース部材１１を示す斜視図である。 組電池１００ａを構成する素電池１００１〜１０２８を模式的に示す平面図である。 （ａ）は、回路基板１０１のオモテ面１０１ａを示す斜視図であり、（ｂ）は、回路基板１０１の裏面１０１ｂを示す斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、回路基板１０１の上方に配される伝熱板１９を示す斜視図であり、（ｃ）、（ｄ）は、回路基板１０１の下方に配される伝熱板２０を示す斜視図である。 パック電池１における回路基板１０１およびその周辺部分を模式的に示す断面図である。 従来技術に係るパック電池での、ＦＥＴ素子９１０１，９１０２の放熱構造を模式的に示す断面図である。

以下では、本発明を実施するための形態について、一例を示して説明する。なお、以下の説明で用いる実施の形態は、本発明の構成および作用・効果を分かりやすく説明するために用いる一例であって、 本発明は、その本質的部分以外に以下の形態に何ら限定を受けるものではない。
［実施の形態］
１．パック電池１の外観構成
実施の形態に係るパック電池１の外観構成について、図１を用い説明する。

図１に示すように、パック電池１の外観は、上ケース部材１１と下ケース部材１２とにより構成されている。上ケース部材１１におけるＸ軸方向手前側には、ユーザがパック電池１を把持する際に供される把手１４が取り付けられている。上ケース部材１１と下ケース部材１２との組み合わせを以って構成される外装ケースは、Ｘ軸方向の左側端面の一部（Ｚ軸方向の下部分）が外方に向けて突出している。把手１４は、外装ケースにおける上記端面の突出していない部分（Ｚ軸方向の上部分）に取り付けられている。
また、下ケース部材１２からは、Ｙ軸方向奥側に向けて外部接続リード１３が延出されている。

２．パック電池１の内部構成
パック電池１の内部構成について、図２および図３を用い説明する。図２は、パック電池１の内部構成を示すための展開斜視図であり、図３は、上ケース部材１１を開けた状態を示す斜視図である。
図２に示すように、パック電池１は、上ケース部材１１と下ケース部材１２とで形成される内部空間にコアパック１０が収納されている。コアパック１０は、３つの組電池１００ａ〜１００ｃで構成される電池群１００と回路基板１０１とを主な要素として構成されている。回路基板１０１には、外部接続リード１３の一端が接続されており、外部接続リード１３の他端には、コネクタ１３ａ，１３ｂが取り付けられている。回路基板１０１は、上記のように外装ケース（上ケース部材１１と下ケース部材１２との組み合わせ）における突出した部分の内方に収納されている。

電池群１００の外周面には、上ケース部材１１および下ケース部材１２との間での緩衝部材となるクッション材１５ａ〜１５ｄが接合されている。また、回路基板１０１におけるＺ軸方向上面の一部領域には、伝熱シート１７が取り付けられ、Ｚ軸方向下側にも、伝熱シート１８が伝熱シート１７と対向するように取り付けられている。
回路基板１０１のＺ軸方向上面に取り付けられた伝熱シート１７には、伝熱板１９の一端部分が当接されている。伝熱板１９は、金属板が曲折加工されたものであって、他端部分が上ケース部材１１におけるＸ軸方向手前側の面の内側に当接されている。伝熱板１９は、上ケース部材１１への把手１４の取り付け用のネジ２３ａ，２３ｂを兼用して取り付けられている。

一方、回路基板１０１のＺ軸方向下側には、伝熱シート１８に相当する部分に開口１６ａを有する絶縁板１６が配され、さらに、絶縁板１６および伝熱シート１８と下ケース部材１２の底面との間には、伝熱板２０が介挿されている。伝熱板２０も、伝熱板１９と同様に、金属製であり、回路基板１０１と略同一の面積を有する。
下ケース部材１２の内部空間は、組電池１００ａ〜１００ｃおよび回路基板１０１の各収納領域が仕切られている（収納領域１２ａ〜１２ｄ）。組電池１００ａ〜１００ｃの各側面に対応する箇所には、衝立状のクッション材１５ｅ〜１５ｈが立設されている。クッション材１５ｅ〜１５ｈは、下ケース部材１２の底面に対し、ネジ２２ａ〜２２ｄで取り付けられている。

図３に示すように、パック電池１では、下ケース部材１２の内部において、各組電池１００ａ〜１００ｃおよび回路基板１０１が、互いの間が仕切られた状態で配されている。
なお、図２に示すように、上ケース部材１１と下ケース部材１２とは、ネジ２１ａ〜２１ｇにより取り付けられている。
３．上ケース部材１１と伝熱板１９
上ケース部材１１への伝熱板１９の取り付け構造について、図４を用い説明する。図４は、伝熱板１９が取り付けられた状態の上ケース部材１１を、図２のＺ軸方向下側から見た斜視図である。

図４に示すように、伝熱板１９は、そのＬ字状に曲折された部分が上ケース部材１１の先端部分１１ｂの内面に沿うように当接され、ネジ２３ａ，２３ｂにより取り付けられている。伝熱板１９は、上ケース部材１１の内面に当接されたＬ字状曲折部分からコの字状に曲折された部分が延伸された形状を有し、当該形状に曲折加工された先端部分が伝熱シート１７に当接することになる。

なお、上ケース部材１１の上蓋部分１１ａの内面には、予めクッション材１５ｂ，１５ｄが両面粘着テープなどで貼着されている。
４．組電池１００ａ〜１００ｃの構成
組電池１００ａ〜１００ｃの構成について、組電池１００ａを一例として、図５を用い説明する。図５は、組電池１００ａを、図２のＺ軸方向上側より模式的に見た平面図である。

図５に示すように、組電池１００ａは、２８本の素電池１００１〜１０２８を含み構成されている。各素電池１００１〜１０２８は、円筒型の外観形状を有するニッケル水素二次電池である。２８本の素電池１００１〜１０２８は、直列接続されている。なお、素電池１００１〜１０２８の接続形態については、パック電池１のスペックに応じて、直並列などとすることもできる。

組電池１００ｂおよび組電池１００ｃについても、図５に示す組電池１００ａと同一構成を有する。そして、組電池１００ａ〜１００ｃでは、２８本の素電池１００１〜１０２８を一纏めとするために、熱収縮チューブなどが外側に被着されている。
５．回路基板１０１の構成
回路基板１０１の構成について、図６（ａ），（ｂ）を用い説明する。図６（ａ）は、回路基板１０１の一方の主面（図２におけるＺ軸方向上側主面）を示し、図６（ｂ）は、他方の主面（図２におけるＺ軸方向下側主面）を示す。

図６（ａ）に示すように、回路基板１０１における一方の主面（オモテ面）１０１ａには、一定の領域に伝熱用パッド１０１ｄが形成されている。伝熱用パッド１０１ｄは、回路基板１０１の配線の形成と同じ工程で形成された金属薄膜（銅配線）である。そして、伝熱用パッド１０１ｄには、プリント基板である回路基板１０１の銅配線を、図６（ａ）に示すように、面状であって、且つ、他の回路部分とは電気的に分離された状態で（孤立した状態で）配置できる。この際、銅の腐食を防止するために、プリント基板の配線保護のために用いられるレジスト樹脂を上に被覆させることもできる。

図６（ｂ）に示すように、回路基板１０１における他方の主面（裏面）１０１ｂには、８個のＦＥＴ素子１１０１〜１１０８が実装されている。回路基板１０１への８個のＦＥＴ素子１１０１〜１１０８の実装は、例えば、リフロー半田工程などを経ることでなされる。８個のＦＥＴ素子１１０１〜１１０８は、２行×４列の形態を以って実装されており、オモテ面１０１ａにおける伝熱用パッド１０１ｄが形成された領域の丁度裏側に相当する領域１０１ｃ内に配されている。逆に言うと、伝熱用パッド１０１ｄは、回路基板１０１の裏面１０１ｂにおけるＦＥＴ素子１１０１〜１１０８の実装相当域に設けられている。

なお、伝熱シート１７は、伝熱用パッド１０１ｄと当接されている（図２を参照）。また、伝熱シート１８は、８個のＦＥＴ素子１１０１〜１１０８の素子本体に当接するように被着されている（図２を参照）。少なくとも伝熱シート１７は、電気的絶縁性を有する。
６．伝熱板１９，２０
伝熱板１９，２０の構成について、図７（ａ）〜図７（ｄ）を用い説明する。

図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、伝熱シート１７と上ケース部材１１との間に取り付けられる伝熱板１９は、一枚の金属板が、Ｌ字とコの字を組み合わせた形状に曲折加工され構成されている。図７（ａ）に示すように、伝熱板１９の上ケース部材１１との当接部分１９ａには、把手１４の取り付け用を兼ねるネジ２３ａ，２３ｂを通す孔１９ａ，１９ｂが開けられている（図２を参照）。

一方、図７（ｂ）に示すように、伝熱板１９における伝熱シート１７との当接部分１９ｄには、孔などの加工はされておらず、平面状となっている。
図７（ｃ）および図７（ｄ）に示すように、伝熱板２０は、略平板状の金属板であり、そのサイズは、回路基板１０１と同等となっている。図７（ｃ）に示す伝熱板２０における一方の主面（オモテ面）２０ａは、伝熱シート１８および絶縁板１６を介してＦＥＴ素子１１０１〜１１０８および回路基板１０１と対向する（図２を参照）。一方、図７（ｄ）に示す伝熱板における他方の主面（裏面）２０ｂは、下ケース部材１２の底面に当接される（図２を参照）。

７．ＦＥＴ素子１１０１〜１１０８で発生の熱の放熱経路
回路基板１０１に実装されたＦＥＴ素子１１０１〜１１０８で発生した熱の放熱経路について、図８を用い説明する。図８は、パック電池１における回路基板１０１およびその周辺部分を示す断面図である。
図８に示すように、回路基板１０１におけるオモテ面（Ｚ軸方向の上側主面）には、伝熱シート１７を介して伝熱板１９が隙間をあけることなく当接されている（当接部分１９ｄ）。なお、回路基板１０１における伝熱シート１７が被着されている領域は、上記のように、回路基板１０１の裏面（Ｚ軸方向の下側主面）における８個のＦＥＴ素子１１０１〜１１０８が実装された領域の丁度裏側にあたる。後様な構成により、回路基板１０１と伝熱板１９とは、熱的に結合されていることになる。なお、図８では、回路基板１０１における伝熱用パッド１０１ｄの図示を省略している。

なお、図８に示すように、伝熱シート１７および伝熱シート１８は、回路基板１０１における８個のＦＥＴ素子１１０１〜１１０８の実装相当域を含み、それよりも若干広い領域をそれぞれ覆うように各大きさが設定されている。
伝熱板１９の上方部分は、上ケース部材１１の内面に沿うように加工されており、当接部分１９ａで把手１４の取り付け用のネジ２３ａ，２３ｂ（図８では、図示の便宜上、ネジ２３ｂのみを示す）を兼用して、上ケース部材１１の内面に密着した状態で取り付けられている。

一方、図８の拡大部分に示すように、回路基板１０１に実装されたＦＥＴ素子１１０１〜１１０８（図８では、図示の便宜上、２つのＦＥＴ素子１１０４，１１０８のみを示す）の各下側面は、伝熱シート１８および伝熱板２０を介して下ケース部材１２の底面に当接されている。伝熱板２０は、上記のように、８個のＦＥＴ素子１１０１〜１１０８の実相された領域よりも広い、回路基板１０１と同等のサイズを有する。このため、伝熱シート１８を介して伝達されてくるＦＥＴ素子１１０１〜１１０８の熱は、大きな熱伝達経路の確保により高効率に下ケース部材２０へと逃がされる。

伝熱シート１７，１８は、ともに低粘着性を有し、回路基板１０１における伝熱用パッド１０１ｄ、ＦＥＴ素子１１０１〜１１０８、伝熱板１９，２０などと当該伝熱シート１７，１８の粘着性により貼着されている。
なお、図８に示すように、回路基板１０１と伝熱板２０との間には、伝熱シート１８が被着された領域を除き、絶縁板１６が介挿されているので、回路基板１０１と伝熱板２０との間での電気的な絶縁は確実に確保されている。

ここで、伝熱シート１７，１８および伝熱板１９，２０としては、例えば、次のような材質およびサイズのものを用いることができる。
（１） 伝熱シート１７；低硬度放熱シリコーンゴムから構成され、２．０［ｍｍ］の厚みを有する。
（２） 伝熱シート１８；低硬度放熱シリコーンゴムから構成され、１．０［ｍｍ］の厚みを有する。

（３） 伝熱板１９，２０；銅板を曲折加工することで形成され、１．０［ｍｍ］の厚みを有する。
８．優位性
本実施の形態に係るパック電池１の優位性について、説明する。
本実施の形態に係るパック電池１では、回路基板１０１に実装されたＦＥＴ素子１１０１〜１１０８に対し、伝熱シート１８および伝熱板２０を介した下ケース部材１２への熱伝達経路と、回路基板１０１に設けられた伝熱用パッド１０１ｄおよび伝熱シート１７および伝熱板１７を介した上ケース部材１１への熱伝達経路の２つの経路が設けられている。このため、パック電池１では、駆動時（充放電時）にＦＥＴ素子１１０１〜１１０８で発生した熱が円滑に上ケース部材１１および下ケース部材１２を介して外部に放熱され、安定した動作が確保される。

また、パック電池１では、伝熱シート１８と下ケース部材１２の底面との間、および伝熱シート１７と上ケース部材１１との間が、それぞれ金属製の伝熱板２０，１９により接合されており、熱的に結合されている。このため、シリコーン樹脂などを固化させて形成した高熱伝導性接着層９２５ａ，９２５ｂ，９２６ａ，９２６ｂを用いる上記従来技術に係るパック電池（図９を参照）に比べ、回路基板１０１と上ケース部材１１，下ケース部材１２との間隔に関わらず、煩雑な作業を伴うことなく熱伝達経路（放熱経路）の形成が可能である。

また、パック電池１では、回路基板１０１のオモテ面１０１ａに対しては、ＦＥＴ素子１１０１〜１１０８の実装相当域（ＦＥＴ素子１１０１〜１１０８が実装された領域の丁度裏側に当たる領域）に設けられた伝熱用パッド１０１ｄに伝熱シート１７を被着することで放熱経路を確保しているので、高熱伝導性接着層９２６ａ，９２６ｂを埋設するために回路基板に透孔９０１ａ，９０１ｂをあけている上記従来技術に係るパック電池（図９を参照）に比べて、回路基板１０１における無駄なスペースを無くすことができる。

また、パック電池１では、ＦＥＴ素子１１０１〜１１０８の熱伝達経路確保のための透孔９０１ａ，９０１ｂを開ける必要がないので、回路基板１０１における配線の制約がなく、設計上の自由度が高い。よって、パック電池１は、上記従来技術に係るパック電池（図９を参照）に比べ、エネルギ効率という観点から効果を奏する。
また、図２に示すように、パック電池１では、回路基板１０１を外装ケース（上ケース部材１１と下ケース部材１２との組み合わせ）におけるＸ軸方向の左側の突出部分内方に収納する構成としているので、回路基板１０１と上ケース部材１１および下ケース部材１２の両外壁との距離が短くなっており、回路基板１０１におけるＦＥＴ素子１１０１〜１１０８などの素子の放熱という観点から優位である。

さらに、パック電池１では、回路基板１０１における伝熱用パッド１０１ｄの上に、伝熱シート１７を被着させた上で伝熱板１９をこれに当接させているので、伝熱用パッド１０１ｄを回路構成の一部として用いる場合にも、上ケース部材１１と回路基板１０１との間の電気的な絶縁性を確保することができる。よって、伝熱用パッド１０１ｄを設けるために、回路基板１０１における当該領域を敢えて開けておく必要はなく、スペース効率という観点から優れている。また、図１に示すように、パック電池１では、把手１４を外装ケース（上ケース部材１１と下ケース部材１２との組み合わせ）におけるＸ軸方向の左側端面の突出していない部分に取り付けられているので、スペースの有効利用がなされ、スペース効率という観点から優れている。

以上より、本実施の形態に係るパック電池１は、内蔵される回路基板１０１におけるＦＥＴ素子１１０１〜１１０８で発生した熱を円滑に外部に放出させることで安定した動作が確保され、且つ、内部の無駄なスペースを無くすことで高いエネルギ密度を実現しながら、煩雑な作業を伴うことなく製造が可能である。
［その他の事項］
上記実施の形態に係るパック電池１では、伝熱板１９を上ケース部材１１に熱結合し、伝熱板２０を下ケース部材１２に熱結合しているが、必ずしも、伝熱板１９と伝熱板２０とを別々のケース部材に対し熱結合する必要はない。例えば、伝熱板１９および伝熱板２０を、ともに下ケース部材１２に熱結合させてもよいし、逆に上ケース部材１１に熱結合させてもよい。

また、上記実施の形態に係るパック電池１では、伝熱板１９を把手１４取り付け用のネジ２３ａ，２３ｂを兼用して、上ケース部材１１に接合しているが、必ずしもネジ２３ａ，２３ｂを兼用する必要はなく、また、熱結合おさせることができれば、ネジ止めする必要もない。
また、上記実施の形態に係るパック電池１では、各組電池１００ａ〜１００ｃが２８本の円筒型の素電池１００１〜１０２８を束ねた構成としたが、素電池の形状および構成本数については、これに限定されない。例えば、角型の素電池であってもよいし、構成本数も２８本未満であっても２９本以上であってもよい。

また、上記実施の形態に係るパック電池１では、素電池１００１〜１０２８としてニッケル水素二次電池を採用しているが、リチウムイオン二次電池を採用することも勿論可能である。
また、上記実施の形態に係るパック電池１では、回路基板１０１におけるオモテ面１０１ａに伝熱用パッド１０１ｄを設けた上で、伝熱シート１７を被着させることとしているが、伝熱用パッド１０１ｄを設けることなく直接、伝熱シート１７を被着させることとしてもよい。

また、伝熱シート１７および伝熱シート１８のサイズについては、図８に示すようなＦＥＴ素子１１０１〜１１０８の実装相当域よりも若干広く設定しておくことが放熱経路の確保という観点から望ましいが、サイズは必ずしもこれに限定されるものではない。即ち、伝熱シート１８および伝熱シート１８のサイズについては、８個のＦＥＴ素子１１０１〜１１０８の実装相当域の少なくとも一部を含むようにしておけばよい。

また、上記実施の形態に係るパック電池１では、回路基板１０１に実装された素子の内、スイッチング素子であるＦＥＴ素子１１０１〜１１０８の放熱構造を一例として示したが、ＦＥＴ素子１１０１〜１１０８以外の素子に対して、上記構成を採用することも勿論可能である。例えば、抵抗素子などにも適用が可能である。
また、上記実施の形態に係るパック電池１では、伝熱シート１７，１８として低硬度放熱シリコーンゴムからなるシートを採用したが、放熱性に優れ、電気的な絶縁性を有するシート材あるいは板材などであれば、代わりに採用することもできる。また、伝熱シート１７，１８の厚みなどについても、上記以外とすることも勿論可能である。

また、図１に示すように、パック電池１では、把手１４を外装ケース（上ケース部材１１と下ケース部材１２との組み合わせ）における端面の突出していない部分に取り付ける構成としたが、スペース効率という観点を除けば、必ずしも把手１４の取り付け箇所はこれに限定されず、パック電池１の用途に合わせて上ケース部材１１あるいは下ケース部材１２の外壁の必要箇所に取り付けることができる。また、上ケース部材１１および下ケース部材１２への把手１４の取り付けについては、上記実施の形態ではネジ止めによることとしたが、その他の種々の方法、例えば、スポット溶接やリベットなどによることもできる。

本発明は、電動工具や電動アシスト自転車、ハイブリッド自動車あるいは電気自動車などの電源として、安定した動作が保障され、且つ、高いエネルギ効率を有するパック電池を実現するのに有用である。

１．パック電池
１０．コアパック
１１．上ケース部材
１２．下ケース部材
１３．外部接続リード
１３ａ，１３ｂ．コネクタ
１４．把手
１５ａ〜１５ｈ．クッション材
１６．絶縁板
１７，１８．伝熱シート
１９，２０．伝熱板
２１ａ〜２１ｇ，２２ａ〜２２ｄ，２３ａ，２３ｂ．ネジ
１００．電池群
１００ａ〜１００ｃ．組電池
１０１．回路基板
１０１ｄ．伝熱用パッド
１００１〜１０２８．素電池
１１０１〜１１０８．ＦＥＴ素子

Claims (8)

1. 外装ケースと、当該外装ケース内の空間に収納される１または複数の素電池およびこれに接続される回路基板とを備えるパック電池であって、
   前記回路基板には、その一方の主面に実装され、使用時に流れる電流に起因して熱を発する素子を有し、
   前記素子の上に第１の伝熱シートが被着され、前記回路基板の他方の主面における前記素子の実装相当域の少なくとも一部を含む領域に第２の伝熱シートが被着されており、
   前記第１の伝熱シートと前記外装ケース、および前記第２の伝熱シートと前記外装ケースのそれぞれの間は、金属製の第１および第２の各伝熱板の介挿により熱結合され、
   前記回路基板における前記他方の主面には、前記実装相当域に伝熱用パッドとしての金属膜が形成されており、
   前記第２の伝熱シートは、前記金属膜に当接されている
   ことを特徴とするパック電池。
2. 前記第１および第２の伝熱シートは、前記回路基板の主面における前記素子が実装された領域よりも広い領域を包含するように被着されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のパック電池。
3. 外装ケースには、把手がネジ止めされており、
   前記第１の伝熱板または前記第２の伝熱板の少なくとも一方は、前記把手を取り付けるためのネジを兼用して、前記外装ケースに取り付けられている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のパック電池。
4. 前記外装ケースは、端面の一部が外方に突出した形状を有し、
   前記回路基板は、前記突出した部分の内方に収納されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のパック電池。
5. 前記外装ケースには、前記端面における突出していない残余の部分に、把手が取り付けられている
   ことを特徴とする請求項４に記載のパック電池。
6. 前記素子は、スイッチング機能を有する素子である
   ことを特徴とする請求項１から５の何れかに記載のパック電池。
7. 前記外装ケースは、第１のケース部材と第２のケース部材との組み合わせを以って構成されており、
   前記第１の伝熱板は、前記第１のケース部材に対し熱結合され、
   前記第２の伝熱板は、前記第２のケース部材に対し熱結合されている
   ことを特徴とする請求項１から６の何れかに記載のパック電池。
8. 前記第２の伝熱シートは、電気的絶縁性を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のパック電池。
   

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