JP2002124225A

JP2002124225A - 電池パック

Info

Publication number: JP2002124225A
Application number: JP2000315180A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Kouta; 豊高多; Masakazu Nakamura; 雅一中村; Haruhiko Tanaka; 晴彦田中
Original assignee: Toshiba Battery Co Ltd; Toshiba Digital Media Engineering Corp
Current assignee: Toshiba Development and Engineering Corp; FDK Twicell Co Ltd
Priority date: 2000-10-16
Filing date: 2000-10-16
Publication date: 2002-04-26

Abstract

(57)【要約】【課題】二次電池における熱的な問題を解消してその
コンパクト化を図り、各種電子機器のバックアップ電源
として用いるに好適な電池パックを提供する。【解決手段】複数の円筒形二次電池１ａを直列および
／または並列に接続すると共に、これらの二次電池を横
並びに平面的に配列して扁平なブロック体とした二次電
池群１と、この二次電池群の充電を制御する電子回路と
を具備し、各二次電池の配列面を２枚の放熱板５により
その両側から挟み込んで各放熱板を二次電池の周面にそ
れぞれ当接させて設け、二次電池の配列方向の端部に電
子回路を位置付けて該電子回路を二次電池群とをその周
囲から囲んで一体に収納するケース４にて、前記各放熱
板を外部に露出させて支持する構造とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種電子機器の駆
動源やバックアップ電源として用いるに好適な電池パッ
クに関する。

【０００２】

【関連する背景技術】近時、各種の電子機器の駆動源
や、そのバックアップ電源としてニッケル・水素蓄電池
やリチウムイオン電池等の充電可能な二次電池が用いら
れている。また最近では、複数の二次電池を直列および
／または並列に接続して所定の電池電圧と電池容量を持
たせた二次電池群と、この二次電池群の充電を制御する
充電制御回路等の電子回路とを一体化した電池パックも
開発されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで二次電池の電
池特性は、電池温度によって変化する。しかも二次電池
自体、その充電や放熱時に発熱することも否めない。こ
の為、電池パック自体に熱的な対策を講じることが必要
である。また電池パック（二次電池）を電子機器のバッ
クアップ電源装置として該電子機器に装着する場合、そ
の装着場所によっては、電子機器が発する熱が電池パッ
クに直接加わることがある。これ故、電子機器における
電池パックの組み込み場所を熱的に配慮して設定するこ
とが必要である。

【０００４】しかしながら電子機器の小型化と高密度実
装化に伴い、電池パックの組み込み場所が大きく制限さ
れることも否めない。そこで電子機器を組み込んでなる
所定の筐体に予め準備された外部機器（補助機器）装着
用のドライブベイを利用して電池パックを組み込むこと
が考えられる。しかしこの場合、前述した熱的な対策を
講じながら電池パックを如何にしてコンパクトに構成す
るかと言う点で幾つかの課題が残される。

【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、二次電池の発熱や外部から受け
る熱的な問題を効果的に解消してそのコンパクト化を図
り、各種電子機器の駆動源やバックアップ電源として用
いるに好適な電池パックを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係る電池パックは、複数の二次電池を直列
および／または並列に接続すると共に、これらの二次電
池を横並びに平面的に配列して扁平なブロック体とした
二次電池群と、この二次電池群の充電を制御する電子回
路とを具備し、前記二次電池群をなす扁平なブロック体
を形成した前記各二次電池の配列面を２枚の放熱板によ
りその両側から挟み込んで各放熱板を前記各二次電池の
周面にそれぞれ当接させ、更に前記二次電池の配列方向
の端部に前記電子回路を位置付けて該電子回路を前記二
次電池群と一体に収納するケースにより、前記各放熱板
を外部に露出させて支持するようにしたことを特徴とし
ている。

【０００７】好ましくは請求項２に記載するように前記
複数の二次電池は、例えば２列に亘って横並びに平面的
に配列されて直列に接続された円筒形のニッケル・水素
蓄電池からなる。また請求項３に記載するように前記放
熱板としては、前記二次電池に当接する側の面に前記各
二次電池の周面に沿う円弧状の凹部を形成してなり、前
記ケースの外側に露出する面を平面とした形状を有する
ものが用いられる。更に好ましくは請求項４に記載する
ように、前記放熱板の前記ケースの外側に露出する面
の、前記横並びに配列された隣接する二次電池間に位置
する部位に、前記二次電池の配列方向に沿って複数条の
溝を設け、これらの溝間を放熱フィンとして機能させる
ことを特徴としている。

【０００８】この際、請求項５に記載するように前記ケ
ースの前記電子回路を組み込んだ側の端部から、前記二
次電池の充放電を担う電源線、および該電子回路から引
き出される信号線をそれぞれ導出することが好ましい。
また請求項６に記載するように前記電子回路としては、
前記二次電池の充電を制御する機能に加えて、前記二次
電池の温度を検出する機能、および前記二次電池の充電
量を検出する機能を備えることが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態について、電子機器のバックアップ電源装置と
して好適な電池パックを例に説明する。図１はこの実施
形態に係る電池パックの分解斜視図で、１は複数の円筒
形二次電池１ａを直列に接続すると共に、これらの二次
電池１ａを横並びに平面的に配列して扁平なブロック体
とした二次電池群である。具体的には上記各二次電池１
ａは、例えばＡＡサイズのニッケル・水素蓄電池からな
る。そしてこれらの二次電池１ａは、その向き（電極の
向き）を交互に異ならせて６個ずつ横方向に並べて２列
の電池列を形成し、各電池列において隣接する二次電池
１ａ間の電極に電極接続体１ｂを順次スポット溶接する
ことでそれぞれ直列に接続される。その上で２列の電池
列をその向きを揃えて平面的に並べて配置し、電池列の
一端部においてコ字状をなす長尺の電極接続体１ｃを用
いてその電極間を直列に接続して構成される。尚、２列
の電池列の間には絶縁体が設けられて、互いに対向する
電極間での短絡が防止される。この結果、二次電池群１
は、直列に接続された１２個の二次電池１ａを横方向に
６個ずつ２列に並べた扁平なブロック体として構成され
ている。

【００１０】一方、図中２は、前記二次電池群１と一体
にパック化される電子回路を搭載した回路基板である。
この回路基板２に搭載される電子回路は、例えば前記二
次電池群１の充電を制御する充電制御回路２ａや二次電
池群１の温度を検出する電池温度検出回路２ｂ、更には
二次電池群１における充電量を求める充電量検出回路２
ｃ等からなる。ちなみにこの回路基板２は、上述した扁
平なブロック体をなす二次電池群１の端部に対向させて
配置されるもので、該二次電池群１の端部の大きさと略
等しい大きさの長方形状の印刷配線基板からなる。具体
的には上記回路基板２は、前記二次電池１ａの径の略等
しい長さの短辺と、前記二次電池１ａの長さの略２倍の
長さの長辺を有する大きさのものからなる。

【００１１】しかしてこの回路基板２は、前記二次電池
群１の端部に配置されて該二次電池群１の電極に接続さ
れる。そしてこの回路基板２から、前記二次電池群１の
充放電を担う電源線３ａや、前記電子回路にて検出され
た二次電池群１の状態を示す信号を外部出力する為の信
号線３ｂ,３ｃがそれぞれ引き出される。尚、上記二次
電池群１の状態を示す信号は、前記電池温度検出回路２
ｂにて検出された電池温度の情報、また電池温度に応じ
て後述する冷却ファンを作動させるための制御信号、前
記充電量検出回路２ｃにて検出された二次電池群１の充
電量を示す情報等からなる。

【００１２】さてこのような回路基板２は、前述した二
次電池群１と次のようにして一体にパック化される。こ
のパック化は、基本的には所定の電池ケース４に上記二
次電池群１と回路基板２とを一体に収容することによっ
てなされる。しかしながらこの電池パックにおいては、
扁平なブロック体をなす前記二次電池群１を形成した複
数の二次電池１ａの配列面をその両側（上下）から挟み
込み、前記各二次電池１ａの周面にそれぞれ当接する２
枚の放熱板５を備えており、前記電池ケース４において
は上記各放熱板５を外部に露出させた状態で、その内部
に前記二次電池群１と回路基板２とを一体に収納するよ
うに構成されている。

【００１３】即ち、放熱板５は、熱伝導性の良好なアル
ミニウム板等からなり、前記二次電池１ａに当接する側
の内側面に前記各二次電池１ａの周面にそれぞれ沿う円
弧面を備えた凹部５ａ,５ｂを形成し、外部に露出する
外側面を平面とした形状を有する。また放熱板５の外部
に露出する外側面には、前記各凹部５ａ,５ｂの間に位
置し、前述した如く横並びに配列された隣接する二次電
池１ａ間に位置付けられる肉厚部位に位置して、前記二
次電池１ａの配列方向に沿って複数条の溝５ｃが平行に
穿たれている。これらの複数の溝５ｃは、図２に詳しく
示すように該溝５ｃ間に挟まれた壁状の部位を、その表
面積を広くした放熱フィン５ｄとして機能させるもので
ある。

【００１４】尚、放熱板５の内側面における中央の凹部
５ｂは、２個の二次電池１ａを一括して跨ぐように、凹
部５ａの２倍の幅を持つように形成されている。この幅
広の凹部５ｂは、その平坦な中央部と二次電池１ａの周
面との間に隙間を形成することで、後述するように複数
の二次電池１ａの配列面の中央部に装着される温度セン
サ６の設置空間を確保する役割を担っている。

【００１５】しかしてこのような形状をなす２枚の放熱
板５は、前述したように前記二次電池群１をなす複数の
二次電池１ａの配列面をその両側（上下）から挟み込ん
で設けられ、その内側面が前記各二次電池１ａの周面に
それぞれ当接される。この状態で前記電池ケース４は前
記放熱板５の外側面を外部に露出させ、その内部に二次
電池群１と回路基板２とを収容することになる。

【００１６】ちなみに電池ケース４は、二次電池群１の
側部から嵌め込まれて該二次電池群１の一端部側と側部
側との周辺部を覆い、且つ前記放熱板５を支持する断面
コの字型形状を有する一対のＬ字型の電池ホルダ４ａ
と、前記二次電池群１の他端部に回路基板２を位置付け
て前記電池ホルダ４ａに連結されて前記回路基板２を覆
う基板ホルダ４ｂ,４ｃとからなる。特に上下に２分割
した構造の基板ホルダ４ｂ,４ｃは、その連結部に設け
られた切欠き部を通して前記回路基板２から導出された
前記電源線３ａと信号線３ｂ,３ｃとを引き出して一体
化されて前記電池ホルダ４ａに連結される。

【００１７】かくしてこのような組み立て構造を有する
電池パックによれば、図２にその一部を破断して示す平
面構成を、また図３にその横断面構造を示すように、１
２個の二次電池１ａを横並びに平面的に配列して扁平な
ブロック体とした二次電池群１の配列面を覆って、且つ
その内側面を各二次電池１ａの周面に接触させて設けた
上下一対の放熱板５が、その外側面を外部に露出させて
設けられているので、二次電池１ａが発する熱を外部に
効果的に放出することができる。しかも放熱板５の外側
面には、複数の放熱フィン５ｃが形成されているいるの
で、その放熱効率が非常に良好である。

【００１８】またこの電池パックは、その上下面を一対
の放熱板５にて覆い、その周辺部を電池ケース４にて覆
って全体的には扁平な直方体形状をなすので、その取り
扱いが容易なコンパクトなものとすることができる。し
かも前記回路基板２から導出された前記電源線３ａおよ
び信号線３ｂ,３ｃが、その一端部である電池ケース４
の基板ホルダ４ｂ,４ｃ側からまとめて引き出されてい
るので、その取り扱いが非常に容易である。

【００１９】特に二次電池群１に対する電力の充放電に
用いられる電源線３ａの一方を、図２に示すように電池
ケース４の内部において反対側の側部まで引き回して、
他方の電源線３ａと１つに束ねて外部に引き出すように
しているので、その取り扱いが非常に容易である。ちな
みに電源線３ａとしては、大電流に対応するべく心線の
太いものが用いられるが、この電源線３ａを電池ケース
４の内部に突設したボス４ｄをガイドとして引き回すの
でその敷設作業が容易であり、しかもその引っ張り強度
を高めて電源線３ａを安定に保持することが可能であ
る。

【００２０】尚、回路基板２に電源線３ａを半田付けす
るに際しては、例えば図４に示すように回路基板２に別
ピースのタブ２ｅをはめ込み、回路基板２に設けた孔部
を通して電源線３ａを該回路基板２の裏面側のタブ２ｅ
まで導いて該タブ２ｅに半田付けするようにすれば良
い。このようにすれば、回路基板２にて電源線３ａを保
持することができるので、電源線３ａが太くて硬いよう
な場合であっても、その接合強度を十分に高めることが
可能となる。また半田付に際して大きな熱量を加える場
合であっても、その半田付けを安定に行うことが可能と
なる等の利点がある。

【００２１】ところで上述した如く構成された電池パッ
クＢＰは、例えば図５に示すように箱形のケース１１に
組み込まれてバックアップ電源装置として用いられる。
このケース１１は、例えば図６に示すように、電子機器
２１が組み込まれるミニタワー形の筐体２２に予め準備
された周辺機器装着用の３.５インチ用ドライブベイに
適合した大きさのものからなる。尚、図６において２３
は電子機器２１に電力を供給する電源部であり、ドライ
ブベイに装着されたバックアップ電源装置２４は上記電
源部２３から電力供給されて前述した二次電池群１を充
電し、上記電源部２３が停電等によってその機能を停止
した際、該電源部２３に代わって前記電子機器２１に対
して電力を供給する役割を担う。

【００２２】このバックアップ電源装置２４について簡
単に説明すると、バックアップ電源装置２４は、図５に
示すようにドライブベイに適合した大きさの箱形のケー
ス１１に前述した電池パックＢＰを収納して構成され
る。尚、図中１２は、ケース１１の蓋体である。しかし
てケース１１の背面部には、該ケース１１内に空気を通
流させる冷却ファン１３が設けられており、またケース
１１の後部には上記冷却ファン１２を選択的に駆動する
ファン制御基板１４が組み込まれている。このファン制
御基板１４には前記電池パックＢＰから引き出された信
号線３ｃがコネクタを介して連結され、二次電池群１の
電池温度の情報が入力されるようになっている。そして
電池温度が上昇したとき、ファン制御基板１４は冷却フ
ァン１２を駆動して前記電池パックＢＰ（二次電池群
１）を冷却する。

【００２３】またケース１１の前面パネル１５には、表
示器（図示せず）とその駆動回路（図示せず）が組み込
まれており、この駆動回路には前記電池パックＢＰから
引き出された信号線３ｂがコネクタを介して連結されて
いる。そして駆動回路は、電池パックＢＰから与えられ
る二次電池群１の状態を示す信号に従って表示器を選択
的に駆動し、例えば二次電池群１の充電量や、二次電池
群１の充電／放電の状態、更にはその異常状態等を表示
するものとなっている。

【００２４】このように筐体２２のドライブベイに装着
可能なケース１１に電池パックＢＰを収納して構成され
るバックアップ電源装置２４によれば、筐体２２に装着
し、その電源線３ａを電源部２３に接続するだけで、停
電時等に電子機器２１の動作を保証するバックアップ電
源として有効に機能させることができるので、その取り
扱いが非常に容易である。しかも筐体２２に収納し、電
子機器２１と一体に用いることができるので、従来の鉛
蓄電池を用いた大型の無停電電源装置のように、その設
置場所に困るようなことがない等の効果が奏せられる。

【００２５】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではない。例えば実施形態においては、ＡＡタイ
プのニッケル・水素電池を横並びにして扁平でコンパク
トな電池パックを構成したが、３Ａタイプのニッケル・
水素電池を用いることで、更にその薄型化を図ることも
可能である。この場合には、電池パックを１Ｕサイズの
大きさとし、標準ラックに組み込み可能な大きさのもの
とすることが可能である。更には実施形態においては、
１２個の二次電池１ａを直列に接続して二次電池群１を
構成したが、要求される電池仕様（電池電圧や電池容
量）に応じて複数の二次電池１ａを直並列に接続して二
次電池群１を構成することも可能である。また放熱板５
の形状や電子回路が備える機能についても、その仕様に
応じて適宜変形可能である。その他、本発明はその要旨
を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができ
る。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、扁
平でコンパクトな形状の電池パックを実現することがで
き、しかも放熱特性に優れた構造とすることができる。
従って二次電池の電池特性を十分に発揮させ得ることが
でき、またその取り扱いの容易化を図り得る等の実用上
多大なる効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る電池パックの概略構
成を示す分解斜視図。

【図２】図１に示す電池パックを、その一部を破断して
示す平面構成図。

【図３】図１に示す電池パックの横断面構造を示す図。

【図４】図１に示す電池パックにおける電源線と回路基
板との接続構造を示す図。

【図５】電池パックを用いて構成されるバックアップ電
源装置の構成例を示す分解斜視図。

【図６】パックアップ電源装置が組み込まれる電子機器
の例を示す図。

【符号の説明】

１二次電池群１ａ二次電池２電池回路を搭載した回路基板３ａ電源線３ｂ,３ｃ信号線４電池ケース５放熱板５ｃ放熱フィン６温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村雅一東京都品川区南品川３丁目４番10号東芝電池株式会社内 (72)発明者田中晴彦東京都品川区南品川３丁目４番10号東芝電池株式会社内Ｆターム(参考） 5H030 BB00 FF22 FF41 5H031 KK01 KK06 5H040 AA01 AA06 AA28 AS11 AT01 AY04 CC34 DD08 DD26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の二次電池を直列および／または並
列に接続すると共に、これらの二次電池を横並びに平面
的に配列して扁平なブロック体とした二次電池群と、この二次電池群の充電を制御する電子回路と、前記二次電池群をなす扁平なブロック体を形成した前記
各二次電池の配列面をその両側から挟み込み、前記各二
次電池の周面にそれぞれ当接させて設けられた２枚の放
熱板と、これらの放熱板を外部に露出させて支持すると共に、前
記二次電池の配列方向の端部に前記電子回路を位置付け
て該電子回路を前記二次電池群と一体に収納したケース
とを具備したことを特徴とする電池パック。
【請求項２】前記複数の二次電池は、２列に亘って横
並びに平面的に配列されて直列に接続された円筒形のニ
ッケル・水素蓄電池からなる請求項１に記載の電池パッ
ク。
【請求項３】前記放熱板は、円筒型の前記二次電池に
当接する側の面に前記各二次電池の周面に沿う円弧状の
凹部を形成してなり、前記ケースの外側に露出する面を
平面とした形状を有するものである請求項１に記載の電
池パック。
【請求項４】前記放熱板は、横並びに配列された隣接
する二次電池間に位置する部位の前記ケースの外側に露
出する面に、前記二次電池の配列方向に沿って穿たれた
複数条の溝を有し、これらの溝間を放熱フィンとした形
状を有する請求項３に記載の電池パック。
【請求項５】前記ケースは、前記電子回路を組み込ん
だ側の端部から前記二次電池の充放電を担う電源線、お
よび該電子回路から引き出される信号線をそれぞれ導出
してなる請求項１に記載の電池パック。
【請求項６】前記電子回路は、前記二次電池の充電を
制御する機能に加えて、前記二次電池の温度を検出する
機能、および前記二次電池の充電量を検出する機能を備
えることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。