JP2016110926A - 電池ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】電池ユニットの小型化を図りつつ、発熱素子の熱を適正に放熱する。【解決手段】電池ユニットは、組電池モジュール１１と、スイッチング素子が実装された制御基板と、組電池モジュール１１及び制御基板を収容する収容ケースと、収容ケース内に設けられ、スイッチング素子を放熱するヒートシンク６０と、を備えている。ヒートシンク６０は、制御基板に重なる受熱面を有する受熱部６２と、該受熱部６２で受熱した熱を収容ケースの側に伝える伝熱部６３とを有し、受熱部６２と伝熱部６３とが互いに異なる方向に延び庇形状をなしている。【選択図】 図１２

Description

本発明は、例えば自動車等の車両に搭載され、電池モジュールと制御基板とを収容ケース内に収容してなる電池ユニットに関するものである。

従来、複数の単電池を備えてなる蓄電池（組電池モジュール）を制御基板等と一体化して電池ユニットを構成する技術が知られている。また、こうした電池ユニットにおいては、制御基板に半導体スイッチング素子等の発熱素子が実装されており、発熱素子で生じた熱をユニット外部に逃がすための放熱構造が各種提案されている。

例えば特許文献１の電池ユニットでは、収容ケース内に組電池モジュールと制御基板とを互いに対向させて収容しており、収容ケースを構成するベースにおいて組電池モジュールの横並びとなる位置に放熱部が設けられている。そして、この放熱部により、制御基板に実装されたスイッチング素子の熱がユニット外部に放出されるようになっている。

特開２０１４−１６５１００号公報

上記従来の電池ユニットでは、収容ケースのベースにおいて組電池モジュールの横並びとなる位置にスイッチング素子用の放熱部が設けられており、換言すれば、制御基板の平面視においてスイッチング素子の実装領域と組電池モジュールとが重複しないように配置されている。しかしながらかかる構成では、制御基板において組電池モジュールに重複しない領域にしか放熱対象のスイッチング素子を実装できないといった制約が生じる。したがって、仮にスイッチング素子の数を増やしたりする場合には、電池ユニットの体格の大型化が強いられる等の不都合が懸念される。そのため、放熱構造に関して、改善の余地があると考えられる。

本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、小型化を図りつつ、発熱素子の熱を適正に放熱することができる電池ユニットを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。

本発明の電池ユニットは、電池モジュール（１１）と、発熱素子（Ｐ）が実装された基板（１２）と、前記電池モジュール及び前記基板を収容する収容ケース（１３）と、前記収容ケース内に設けられ、前記発熱素子の熱を放熱するヒートシンク（６０）と、を備えている。そして、前記ヒートシンクは、前記基板に重なる受熱面を有する受熱部（６２）と、該受熱部で受熱した熱を前記収容ケースの側に伝える伝熱部（６３）とを有し、前記受熱部と前記伝熱部とが互いに異なる方向に延び庇形状をなしている。

上記構成によれば、収容ケース内に庇形状をなすヒートシンクが設けられており、そのヒートシンクでは、発熱素子で生じた熱が、基板に重なる受熱面を有する受熱部に伝わり、さらにその受熱部に対して交差する方向に延びる伝熱部を介して収容ケースの側に伝わる。この場合、発熱素子の熱を逃がす放熱経路を好適に設けることができる。また特に、ヒートシンクが庇形状をなしていることから、庇内側となる部分を利用して電池モジュールやその他部品を配置することが可能となる。その結果、電池ユニットの小型化を図りつつ、発熱素子の熱を適正に放熱することができる。

電池ユニットの全体構成を示す斜視図。 電池ユニットの主要な構成を分解して示す分解斜視図。 ベースの斜視図。 ベースの平面図。 組電池モジュールの斜視図。 組電池モジュールがベースに組み付けられた状態を示す平面図。 制御基板の平面図。 制御基板がベースに組み付けられた状態を示す平面図。 ヒートシンクの斜視図。 ヒートシンクの横断面図。 組電池モジュール及びヒートシンクがベースに組み付けられた状態を示す平面図。 図１１のXII−XII線断面図。 電源システムの電気的な構成を示す回路図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、車両に搭載される電源システムに具体化した場合を想定しており、本電源システムは、車載の各種電気負荷に電力を供給するための蓄電部（電源部）において充電や放電を逐次制御するものとなっている。車両は、内燃機関であるエンジンと、エンジンやその他各部を制御する車載ＥＣＵと、エンジンにより駆動されて発電する発電機（オルタネータ）と、発電機の発電電力により充電される蓄電部とを備えるものであり、特に蓄電部として、鉛蓄電池とリチウムイオン蓄電池とを用いる構成としている。本実施形態では、リチウムイオン蓄電池として機能するＬｉ電池ユニット（以下、単に電池ユニットという）について詳しく説明する。

まずは、電池ユニットの具体的な構成の説明に先立って、本電池ユニットが適用される電源システムについて概要を図１３を用いて説明する。

図１３に示すように、本電源システムは、鉛蓄電池１０１、リチウムイオン蓄電池１０２、電動発電機である回転機１０３、各種の電気負荷１０４，１０５、半導体スイッチ１１１〜１１４、及び制御部１１５を備えている。このうち、リチウムイオン蓄電池１０２と各スイッチ１１１〜１１４と制御部１１５とは筐体（収容ケース）に収容されることで一体化され、電池ユニット１０として構成されている。電池ユニット１０では、各スイッチ１１１〜１１４と制御部１１５とが同一の回路基板に実装された状態で筐体内に収容されている。制御部１１５は、各スイッチ１１１〜１１４のオン（閉鎖）とオフ（開放）との切替を実施し、これにより各蓄電池１０１，１０２の充放電を制御する。

電池ユニット１０には外部端子として第１端子Ｐ１、第２端子Ｐ２及び第３端子Ｐ３が設けられており、第１端子Ｐ１には鉛蓄電池１０１と電気負荷１０４とが接続され、第２端子Ｐ２には回転機１０３が接続され、第３端子Ｐ３には電気負荷１０５が接続されるようになっている。

回転機１０３は、エンジンのクランク軸の回転により発電（回生発電）を行う発電機能と、クランク軸に回転力を付与する動力出力機能とを備え、ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）を構成するものとなっている。鉛蓄電池１０１とリチウムイオン蓄電池１０２とは回転機１０３に対して並列に電気接続されており、回転機１０３からの電力供給により各蓄電池１０１，１０２が充電される。回転機１０３から各蓄電池１０１，１０２への充電量や、各蓄電池１０１，１０２から回転機１０３等への放電量は、各蓄電池１０１，１０２のＳＯＣ（State of charge）等に基づいて制御される。

鉛蓄電池１０１は周知の汎用蓄電池である。これに対し、リチウムイオン蓄電池１０２は、鉛蓄電池１０１に比べて、充放電における電力損失が少なく、出力密度、及びエネルギ密度の高い高密度蓄電池である。リチウムイオン蓄電池１０２は、複数の電池セルを直列に接続してなる組電池により構成されている。

電池ユニット１０内には、ユニット内電気経路として、各端子Ｐ１〜Ｐ３及びリチウムイオン蓄電池１０２を相互に接続する複数の接続経路Ｌ１〜Ｌ４が設けられている。このうち、
・第１接続経路Ｌ１は、第１端子Ｐ１と第２端子Ｐ２とを接続する電気経路であり、
・第２接続経路Ｌ２は、第１接続経路Ｌ１上の接続点Ｎ２とリチウムイオン蓄電池１０２とを接続する電気経路であり、
・第３接続経路Ｌ３は、第１接続経路Ｌ１上の接続点Ｎ１と第３端子Ｐ３とを接続する電気経路であり、
・第４接続経路Ｌ４は、第２接続経路Ｌ２の接続点Ｎ３と第３接続経路Ｌ３の接続点Ｎ４とを接続する電気経路である。

そして、
・第１接続経路Ｌ１（詳しくはＮ１−Ｎ２の間）にスイッチ１１１が設けられ、
・第２接続経路Ｌ２（詳しくはＮ２−Ｎ３の間）にスイッチ１１２が設けられ、
・第３接続経路Ｌ３（詳しくはＮ１−Ｎ４の間）にスイッチ１１３が設けられ、
・第４接続経路Ｌ４（詳しくはＮ３−Ｎ４の間）にスイッチ１１４が設けられている。
なお、第１端子Ｐ１及び第２端子Ｐ２が電力入出力端子に相当し、スイッチ１１１が第１スイッチング素子に相当し、スイッチ１１２が第２スイッチング素子に相当する。

各スイッチ１１１〜１１４は、いずれも２×ｎ個のＭＯＳＦＥＴ（電力用半導体スイッチング素子）を備え、その２つ一組のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードが互いに逆向きになるように直列に接続されている。この寄生ダイオードによって、各スイッチ１１１〜１１４をオフ状態とした場合にそのスイッチが設けられた経路に流れる電流が完全に遮断されるようになっている。

また、電気負荷１０５は、供給電力の電圧が概ね一定であるか、又は、電圧変動が所定範囲内であり安定していることが要求される定電圧要求電気負荷であり、各蓄電池１０１，１０２のいずれかからの給電が行われる。電気負荷１０５の具体例としては車載ナビゲーション装置や車載オーディオ装置が挙げられる。電気負荷１０４は、電気負荷１０５（定電圧要求電気負荷）以外の一般的な電気負荷であり、具体例としてはヘッドライト、フロントウインドシールド等のワイパ、空調装置の送風ファン、リヤウインドシールドのデフロスタ用ヒータ等が挙げられる。

次に、電池ユニット１０の全体構成について図１及び図２を用いて説明する。なお、以下の説明では便宜上、電池ユニット１０を水平面に設置した状態である図１を基準に、電池ユニット１０の上下方向を規定することとしている。

電池ユニット１０は、主要な構成として、複数のラミネート型単電池を有してなる組電池モジュール１１と、組電池モジュール１１における充放電の制御等を制御する制御基板１２と、これら組電池モジュール１１及び制御基板１２を収容する収容ケース１３とを備えている。収容ケース１３は、本電池ユニット１０の搭載場所に固定されるベース１４と、ベース１４の上方に取り付けられるカバー１５と、ベース１４及びカバー１５の間に設けられる中間ケース１６とを備えている。組電池モジュール１１と制御基板１２とは、組電池モジュール１１が下、制御基板１２が上になるように互いに上下に対向配置され、それぞれベース１４に対して固定されている。カバー１５及び中間ケース１６も同様に、それぞれベース１４に対して固定されている。

また、電池ユニット１０は、電力の入出力が行われる端子台ユニット１７と、車載ＥＣＵ等に対して電気的に接続されるコネクタ部１８とを有している。端子台ユニット１７は、Ｐｂ接続用のＰｂ端子台ユニット１７Ａと、ＩＳＧ接続用のＩＳＧ端子台ユニット１７Ｂとからなる。Ｐｂ端子台ユニット１７Ａは、図１３における第１端子Ｐ１を構成するＰｂ端子電極１９Ａを有し、ＩＳＧ端子台ユニット１７Ｂは、図１３における第２端子Ｐ２を構成するＩＳＧ端子電極１９Ｂを有している。各端子台ユニット１７Ａ，１７Ｂは互いに横並びとなる位置に設けられている。

コネクタ部１８には、制御部１１５との通信が可能な車載ＥＣＵが接続されるとともに、本電池ユニット１０からの電力供給対象となる各種の電気負荷にも接続可能となっている。コネクタ部１８は、信号線コネクタとパワーラインコネクタとを有する。コネクタ部１８により図１３の第３端子Ｐ３が構成されている。端子台ユニット１７及びコネクタ部１８は、収容ケース１３の一側面において電池ユニット１０の外部に露出した状態で設けられている。

次に、電池ユニット１０の各部構成について詳しく説明する。

＜収容ケース１３のベース１４＞
まずは収容ケース１３のベース１４について説明する。図３はベース１４の斜視図であり、図４はベース１４の平面図である。

ベース１４は、例えばアルミニウム等の金属材料により形成されており、底板部２１と、その底板部２１から起立して設けられる立ち壁部２２とを有している。底板部２１は略四角形状をなしており、その周縁部又は周縁部付近を取り囲んで立ち壁部２２が設けられている。底板部２１は、組電池モジュール１１が載置されるモジュール載置部となっており、底板部２１上に組電池モジュール１１が載置された状態ではその組電池モジュール１１が立ち壁部２２により取り囲まれるようになっている。

図４において、符号２３で示す底板部２１の中央部分が、組電池モジュール１１が当接した状態で載置されるモジュール載置面である。このモジュール載置面２３はその外側の部分よりも若干突出して設けられ、その上面は研磨加工等が施された平坦面となっている。立ち壁部２２は、組電池モジュール１１を囲むように連続して環状に設けられている。

ベース１４には、組電池モジュール１１、制御基板１２、カバー１５及び中間ケース１６がそれぞれ固定されるようになっており、これら各部材を固定するための複数の固定部２４（２４ａ〜２４ｄ）が設けられている。このうち、固定部２４ａは、制御基板１２を固定するための固定部であり、固定部２４ｂは中間ケース１６を固定するための固定部である。これらの固定部２４ａ，２４ｂは、立ち壁部２２の内側に、上方に延びる複数の支柱部として設けられている。固定部２４ａ，２４ｂは、立ち壁部２２の上端部よりも上方に（すなわち反底板部側に）延びるように設けられており、この固定部２４ａ，２４ｂの上端部にて制御基板１２や中間ケース１６がそれぞれ固定されるようになっている。

また、固定部２４ｃは、組電池モジュール１１を固定するための固定部であり、これは立ち壁部２２の内側に設けられている。固定部２４ｃは、立ち壁部２２の上端よりも背の低い支柱部として設けられている。さらに、固定部２４ｄは、カバー１５を固定するための固定部であり、これは立ち壁部２２の外側に設けられている。

各固定部２４ａ〜２４ｄは、その上端面が底板部２１の底面と同方向に延びる平坦面となっており、各固定部２４ａ〜２４ｄの上端部にはネジ孔がそれぞれ形成されている。各固定部２４ａ〜２４ｄには、その上端面に、組電池モジュール１１や制御基板１２、カバー１５、中間ケース１６のそれぞれの被固定部が当接した状態とされ、その状態で固定ネジＮによってこれら各部材が固定されるようになっている。なお、各固定部２４ａ〜２４ｄは、組電池モジュール１１や制御基板１２、カバー１５、中間ケース１６をそれぞれ固定できる構成であれば、任意に変更可能である。例えばこれらの各固定部２４ａ〜２４ｄは立ち壁部２２の内側及び外側のいずれに設けられていてもよい。

ベース１４には、組電池モジュール１１や制御基板１２にて生じた熱を外部に放出する放熱手段が設けられている。この放熱手段として、立ち壁部２２の内側には、立ち壁部２２よりも低位の位置に平坦面を有するベース放熱部２５が設けられている。ベース放熱部２５は、ベース１４の２辺の立ち壁部２２に沿う略Ｌ字状をなしており（図４参照）、その背面側（ケース外側）には放熱用のリブ２６が形成されている。ベース放熱部２５は、図９に示すヒートシンク６０と共に放熱手段を構成するものであるが、詳細は後述する。

なお、ベース１４には、端子台ユニット１７を固定するための端子台固定部２７が設けられている。ベース放熱部２５と端子台固定部２７とは、ベース１４の一頂点の付近に集約して配置されている。

＜カバー１５、中間ケース１６＞
収容ケース１３を構成するカバー１５と中間ケース１６とについては、図２に示される範囲で簡単に説明する。カバー１５は、ベース１４と同様に例えばアルミニウム等の金属材料により形成されている。カバー１５は、略四角形状をなしており、平面視においてベース１４とほぼ同じ大きさを有している。

また、中間ケース１６は、ベース１４及びカバー１５に比べて低剛性な構成となっており、具体的には合成樹脂材料により形成されている。中間ケース１６は、ベース１４に組み付けられることで、立ち壁部２２に連続してその上方に延び、さらにその上にカバー１５が組み付けられる中間部材である。中間ケース１６は、平面視で略四角形の環状をなす中間壁部３１を有しており、その中間壁部３１の下端部の環状溝（図示略）が、ベース１４の立ち壁部２２の上端部に対して組み付けられるようになっている。

中間ケース１６には、中間壁部３１よりも下方に延びるようにして一対の絶縁壁部３２が設けられている。この場合、中間ケース１６がベース１４に取り付けられた状態では、絶縁壁部３２は、中間壁部３１からベース１４の底板部２１に向けて延びて立ち壁部２２の内側に重なるようになっている。絶縁壁部３２は、組電池モジュール１１の電極部（後述の電極タブ４４）と立ち壁部２２との電気的な接続（接触）を抑制するものであり、その組電池モジュール１１の電極部と立ち壁部２２との間に介在するようにして二カ所に設けられている。

＜組電池モジュール１１＞
次に、組電池モジュール１１について説明する。図５は、組電池モジュール１１の斜視図である。組電池モジュール１１が、図１３のリチウムイオン蓄電池１０２に相当する。

組電池モジュール１１は、複数（本実施形態では４つ）の単電池４３を有してなる電池アッシー４１と、その電池アッシー４１に組み付けられる電池ホルダ４２とを有している。電池アッシー４１は、ラミネート型電池よりなる複数の単電池４３を有し、各単電池４３が上下に積層されて構成されている。単電池４３は、板状をなし電池本体から外方へ引き出された一対の電極タブ４４を有している。一対の電極タブ４４は、電池本体の相対向する２辺側にそれぞれ設けられており、一方が正極タブ、他方が負極タブとなっている。

上下に積層される各単電池４３は、上下に隣り合う単電池同士で正極タブと負極タブとが互い違いになる向きで配置されており、上下に隣り合う単電池同士で、正極タブと負極タブとが互いに結合されることにより、各単電池４３が直列に接続されるようになっている。なお、４層の単電池４３のうち最上の単電池４３の上には、例えば鉄板よりなる剛性プレート４５が取り付けられている。

一方、電池ホルダ４２は、各単電池４３の電極タブ４４に電気的に接続される複数のバスバー４６を有している。各バスバー４６は、その先端が制御基板１２に接続されるようになっており、接続状態において単電池４３ごとの端子電圧の検出等が可能となっている。

図６は、組電池モジュール１１がベース１４に組み付けられた状態を示す平面図である。図６に示すように、組電池モジュール１１は、端子台固定部２７の側から見て、電池本体を挟んで一対の電極タブ４４が左右に並ぶ向きで配置されている。また、組電池モジュール１１は、ベース１４においてベース放熱部２５に横並びになる位置に配置されている。

＜制御基板１２＞
次に、制御基板１２について説明する。図７は、制御基板１２の構成を示す平面図であり、図８は、制御基板１２がベース１４に組み付けられた状態を示す平面図である。なお図８には、説明の便宜上、組電池モジュール１１の設置場所（詳しくは剛性プレート４５）を破線にて示している。

制御基板１２は、基板面に回路パターンが形成されたプリント基板よりなり、その基板面には各種の電子部品が実装されている。電子部品には、組電池モジュール１１の充放電制御の処理等を実行するＣＰＵ（制御演算素子）や、発熱素子である複数のスイッチング素子Ｐが含まれている。スイッチング素子Ｐの開閉（オン／オフ）により、組電池モジュール１１に対する電力の入出力（すなわち組電池モジュール１１の充放電）や、基板上の各電力経路を通じての導通の状態が適宜制御される。

制御基板１２に実装されるスイッチング素子Ｐは、図７に示すように、４つのスイッチ部ＳＷ１〜ＳＷ４に分けて設けられている。これら４つのスイッチ部ＳＷ１〜ＳＷ４は、図１３の各スイッチ１１１〜１１４に相当するものであり、
・スイッチ部ＳＷ１によりスイッチ１１１が構成され、
・スイッチ部ＳＷ２によりスイッチ１１２が構成され、
・スイッチ部ＳＷ３によりスイッチ１１３が構成され、
・スイッチ部ＳＷ４によりスイッチ１１４が構成されている。

各スイッチ部ＳＷ１〜ＳＷ４のうちスイッチ部ＳＷ１，ＳＷ２（スイッチ１１１，１１２）は、比較的大きな電流の通電及び遮断を行うものであり、図示の構成では各々６個、４個のスイッチング素子Ｐにより構成されている。これらスイッチ部ＳＷ１，ＳＷ２は、制御基板１２において４つの頂点部のうち１つに近づけて設けられている。

図８に示すように、制御基板１２は、その一部が組電池モジュール１１の側方にはみ出るように配置され、組電池モジュール１１に対向する対向部分及び対向しない非対向部分にそれぞれスイッチング素子Ｐが実装されている。

制御基板１２の略中央部には、開口部４８が形成されている。開口部４８は、組電池モジュール１１を押圧保持する押圧バネ５１（図２参照）を挿通させるための挿通孔である。収容ケース１３内に組電池モジュール１１を収容する際には、筒状のホルダ５２（図２参照）に収容した状態で、圧縮状態で押圧バネ５１を組電池モジュール１１の上面とカバー１５との間に介在させる。これにより、押圧バネ５１のバネ力により組電池モジュール１１がベース１４側に押圧される。

＜放熱構造＞
次に、スイッチング素子Ｐにより生じた熱をケース外部に放出するための放熱構造について詳しく説明する。図９は、放熱手段を構成するヒートシンク６０の斜視図であり、図１０は、ヒートシンク６０の横断面の構成を示す横断面図である。また、図１１は、組電池モジュール１１及びヒートシンク６０がベース１４に組み付けられた状態を示す平面図である。図１２は、図１１のXII−XII線断面図である。

ヒートシンク６０は、ベース１４に設けられたベース放熱部２５の上に載置され、ネジ等により固定されるものであり、スイッチング素子Ｐの熱をベース１４側に伝達する役目を有する。具体的には、ヒートシンク６０は、放熱性の良い材料により構成され、本実施形態ではベース１４と同様、アルミニウム等の金属材料により構成されている。また、ヒートシンク６０は、ベース放熱部２５に対して固定される鍔状の被固定部６１を有するとともに、その上方に受熱部６２と伝熱部６３とを有している。受熱部６２は、制御基板１２の裏面側に対向しこれに重なる平坦な受熱面６２ａを有し、スイッチング素子Ｐの熱を受け取る部分であり、伝熱部６３は、受熱部６２で受熱した熱をベース１４の側に伝える部分である。

ヒートシンク６０は、受熱部６２と伝熱部６３とが互いに異なる方向に延びことで庇形状をなすものとなっている。本実施形態では、受熱部６２と伝熱部６３とは互いに直交する向きに延びている。伝熱部６３は、組電池モジュール１１の側方に配置され、受熱部６２は、伝熱部６３から、組電池モジュール１１と制御基板１２との間の隙間部分に延びるように配置されている。この場合、受熱部６２の下方空間、すなわち庇内側となる空間部を利用して、組電池モジュール１１が配置されている。すなわち、図１２に示すように、組電池モジュール１１はベース１４の底板部２１上に固定されており、その組電池モジュール１１に対して片側から覆い被さるようにしてヒートシンク６０が設けられている。

受熱部６２の平面視形状は、ベース放熱部２５と同様に略Ｌ字状をなしている。また、受熱部６２は、制御基板１２においてスイッチング素子Ｐの実装部分に対向するように設けられており、受熱部６２とスイッチング素子Ｐ（スイッチ部ＳＷ１，ＳＷ２）との位置を照合すると、図８に示すとおりである。この場合、制御基板１２においては組電池モジュール１１の位置にかかわらずスイッチング素子Ｐの実装領域が拡張されている。つまり、制御基板１２においては放熱可能領域が拡張されており、スイッチング素子Ｐの実装領域を、組電池モジュール１１に対向する部分にまで拡張しても、同スイッチング素子Ｐの放熱を適正に実施できるようになっている。

また、制御基板１２には、基板面の直交方向から見て、組電池モジュール１１において２辺が交差する頂部付近となる位置にスイッチング素子Ｐが実装されており（図８参照）、伝熱部６３は、組電池モジュール１１の頂部を挟んで一方及び他方の２辺に沿って設けられている。

ヒートシンク６０の受熱部６２には、制御基板１２を固定する基板固定部としての複数のネジ孔部６４が設けられている。つまり、受熱部６２は、組電池モジュール１１に対向して設けられているため、組電池モジュール１１に対向する対向部分にネジ孔部６４が設けられるようになっている。この場合、組電池モジュール１１の周囲よりも内側で制御基板１２の固定が可能となり、組電池モジュール１１を囲う位置でのみ基板固定する構成に比べて、制御基板１２の安定保持が可能となっている。

なお、受熱部６２の受熱面６２ａと制御基板１２との間には絶縁シート６７が挟み込まれており（図２参照）、絶縁シート６７によって受熱部６２と制御基板１２とが電気的に絶縁されている。

また、ヒートシンク６０の伝熱部６３には、組電池モジュール１１の電極タブ４４との干渉避けのための切欠部６５が形成されている。この切欠部６５を設けることにより、ヒートシンク６０が邪魔になることなく、組電池モジュール１１をベース１４の立ち壁部２２に近接して配置できる。

電池ユニット１０の動作時には、スイッチング素子Ｐのスイッチング動作により熱が生じる。この熱は、受熱部６２に伝わり、さらに伝熱部６３を介してベース放熱部２５に伝わる。そして、ベース１４からユニット外部に放出される。この場合、スイッチング素子Ｐの熱を逃がす放熱経路が好適に形成される。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

上記構成の電池ユニット１０では、収容ケース１３内において庇形状をなすヒートシンク６０が設けられていることから、庇内側となる部分を利用して組電池モジュール１１を配置することが可能となる。その結果、電池ユニット１０の小型化を図りつつ、スイッチング素子Ｐの熱を適正に放熱することができる。

組電池モジュール１１と制御基板１２との間のスペースにヒートシンク６０の受熱部６２を配置したため、制御基板１２においてスイッチング素子Ｐの放熱性能を確保した上で、同スイッチング素子Ｐの実装エリアを拡張できる。これにより、組電池モジュール１１に対して収容ケース１３の体格を過剰に大きくしなくても、各スイッチ部ＳＷ１，ＳＷ２における所望の放熱性能を実現できる。

ヒートシンク６０を庇形状で形成する場合、受熱部６２を保持する上での安定感（強度）が損なわれるおそれがあるが、伝熱部６３を二方に延びるように平面視Ｌ字状に設けたため、受熱部６２を保持する上での安定感を高めることが可能となる。

ヒートシンク６０の伝熱部６３に切欠部６５を設けたことにより、組電池モジュール１１の電極タブ４４に対してヒートシンク６０が干渉することを抑制できる。これにより、組電池モジュール１１の漏電を抑制できる。

組電池モジュール１１に対向させて制御基板１２を設ける場合には、組電池モジュール１１との対向部分での基板固定が困難になるため、制御基板１２を固定する固定部同士の離間距離が大きくなることが想定されるが、ヒートシンク６０の受熱部６２での基板固定を行う構成とすることで、固定部同士を近づけることができ、制御基板１２の安定化を図ることができる。

電力経路である第１接続経路Ｌ１及び第２接続経路Ｌ２を有し、それら各接続経路Ｌ１，Ｌ２にそれぞれスイッチ１１１，１１２が設けられる構成では、電池ユニット１０における放熱対象の素子が多くなる。特にスイッチ部ＳＷ１，ＳＷ２は、他のスイッチ部ＳＷ３，ＳＷ４よりも素子数が多いため、放熱対象のエリアが広くなる。この点、ヒートシンク６０を庇形状とし、組電池モジュール１１に覆い被せるようにしてヒートシンク６０を配置したため、放熱対象の素子数が多くても好適なる放熱を実施できる。

（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。

・上記実施形態では、ベース１４に対してヒートシンク６０を別体で構成したが、これを変更し、ベース１４とヒートシンク６０とを一体で構成することも可能である。また、これ以外に、ヒートシンク６０の受熱部６２と伝熱部６３とのうち伝熱部６３をベース１４に一体で設けるとともに、別体の受熱部６２を伝熱部６３に対してネジ等により組み付ける構成でもよい。

・収容ケース１３内において、ヒートシンク６０の受熱部６２の下方空間には、組電池モジュール１１以外の部品が配置される構成であってもよい。例えば、リレー部品等が配置されるとよい。

・上記実施形態では、４つのスイッチ部ＳＷ１〜ＳＷ４のうち大電流の通電及び遮断を行うスイッチＳＷ１，ＳＷ２についてのみヒートシンク６０による放電を行う構成としたが、これを変更し、４つ全てのスイッチ部ＳＷ１〜ＳＷ４についてヒートシンク６０による放電を行う構成としてもよい。

・上記実施形態では、縦断面が略Ｌ字状の庇形状をなすようにしてヒートシンク６０を構成したが（図１２参照）、これを変更し、縦断面が略Ｔ字状の庇形状をなすようにしてヒートシンク６０を構成してもよい。要するに、ヒートシンク６０において組電池モジュール１１とは反対側にも庇を設ける構成としてもよい。

・上記実施形態では、収容ケース１３を、ベース１４、カバー１５及び中間ケース１６からなる構成としたが、これを変更してもよい。例えば、中間ケース１６を無くし、ベース１４及びカバー１５により収容ケース１３を構成する。

・上記実施形態では、単電池としてラミネート型電池を用いたが、これに代えて缶型の単電池を用いてもよい。また、単電池としてリチウムイオン蓄電池を用いる構成としたが、これを変更し、単電池としてニカド蓄電池や複数のニッケル水素蓄電池など、他の二次電池を用いる構成としてもよい。

・上記実施形態の電池ユニット１０を、内燃機関とモータとの両方を車両走行の駆動源とするハイブリッド車両に適用してもよいし、内燃機関を持たず、モータのみを車両走行の駆動源とする電気車両に適用してもよい。

１０…電池ユニット、１１…組電池モジュール、１２…制御基板、１３…収容ケース、６０…ヒートシンク、６２…受熱部、６３…伝熱部、Ｐ…スイッチング素子（発熱素子）。

Claims (6)

1. 電池モジュール（１１）と、
   発熱素子（Ｐ）が実装された基板（１２）と、
   前記電池モジュール及び前記基板を収容する収容ケース（１３）と、
   前記収容ケース内に設けられ、前記発熱素子の熱を放熱するヒートシンク（６０）と、
   を備える電池ユニット（１０）であって、
   前記ヒートシンクは、前記基板に重なる受熱面を有する受熱部（６２）と、該受熱部で受熱した熱を前記収容ケースの側に伝える伝熱部（６３）とを有し、前記受熱部と前記伝熱部とが互いに異なる方向に延び庇形状をなしていることを特徴とする電池ユニット。
2. 前記収容ケース内において、基板面が前記電池モジュールに対向するようにして前記基板が配置され、前記基板において前記電池モジュールに対向する対向部分に前記発熱素子が実装されており、
   前記ヒートシンクの前記伝熱部は、前記電池モジュールの側方に配置され、前記受熱部は、前記伝熱部から、前記電池モジュールと前記基板との間の隙間部分に延びるように配置されている請求項１に記載の電池ユニット。
3. 前記基板には、基板面の直交方向から見て、前記電池モジュールにおいて２辺が交差する頂部付近となる位置に前記発熱素子が実装されており、
   前記ヒートシンクの前記伝熱部は、前記電池モジュールの前記頂部を挟んで一方及び他方の２辺に沿って設けられている請求項２に記載の電池ユニット。
4. 前記電池モジュールは、側方に延びる電極部（４４）を有しており、
   前記ヒートシンクの前記伝熱部には、前記電極部との干渉避けのための切欠部（６５）が形成されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電池ユニット。
5. 前記ヒートシンクの前記受熱部には、前記電池モジュールに対向する対向部分に、前記基板を固定する基板固定部（６４）が設けられている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電池ユニット。
6. 電力の入出力端子である第１端子（Ｐ１）と第２端子（Ｐ２）とを接続する第１接続経路（Ｌ１）に設けられ、該第１接続経路を開閉する前記発熱素子としての第１スイッチング素子（１１１）と、
   前記第１接続経路の途中位置と前記電池モジュールとを接続する第２接続経路（Ｌ２）に設けられ、該第２接続経路を開閉する前記発熱素子としての第２スイッチング素子（１１２）と、
   を備え、
   前記ヒートシンクの前記受熱部は、前記基板において前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の実装領域に対向して配置されている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電池ユニット。