JP2010521046A - バッテリーパック - Google Patents

Abstract

本発明はバッテリーパックを公開する。該バッテリーパックは複数の単体バッテリー（１）を含み、前記単体バッテリーは、二つの電極端子（２及び３）を含み、一つの電極端子（２又は３）と、隣接する単体バッテリー（１）の電極端子（２又は３）を介して各単体バッテリーが互いに直列または並列接続される。そのうち、電極端子（２及び３）は板状であり、電極端子（２及び３）の接続は貼り合わせ接続である。本発明によるバッテリーパックは、内部抵抗が小さく、質量が軽く、接続が確実である。

Description

本発明は、バッテリーパックに関する。

環境保護の意識が高まっていくにつれ、電動自動車やハイブリッドカーが現行の燃料自動車に取って代わることは、未来の一つの発展方向である。電動自動車の核心の動力エネルギーとして、動力バッテリーパックの重要性は特に突出して顕著であり、複数の単体バッテリーを直列又は並列することにより、動力バッテリーパックを形成可能である。

ＣＮ１７６７２４５Ａには、バッテリーモジュールが公開されており、該バッテリーモジュールは、シェルの中に配置された複数のユニットバッテリー１を含む。それぞれのユニットバッテリーは、各ユニットバッテリーから伸びた正極端子２、負極端子３、及び隣接配置された積層ユニットバッテリーの正極端子２と負極端子３を接続する接続部材２０を含む。接続部材はさらに固定部材２１を含み、正極端子２と負極端子３に雄ねじが形成され、固定部材２１に雌ネジが形成され、固定部材２１を堅く締め付けることにより、接続部材を正極端子２及び負極端子３に固定する。前記バッテリーモジュールでは、正極端子及び/又は負極端子と接続部材との固定部材はネジ接続であり、接触内部抵抗は大きい。これらの間に緩みが生ずると、接触内部抵抗はさらに大きくなる。これにより、バッテリーモジュールの内部抵抗は大きくなる。また、それぞれの単体バッテリーはいずれも、雄ねじを有する正負極端子を導電素子及び直列接続用の接続部材として用いる必要があるので、バッテリーパックの重量及び体積が大きくなってしまう。

本発明の目的は、従来のバッテリーパックの内部抵抗が大きいという欠点を克服するために、内部抵抗が小さいバッテリーパックを提供することである。

本発明はバッテリーパックを提供する。該バッテリーパックは、複数の単体バッテリーを含み、前記単体バッテリーは、バッテリーシェルと、コアと、電極端子とを含み、前記コアはバッテリーシェルに設置され、コアは正極板と、負極板と、正極板と負極板との間に位置する隔膜とを含み、前記電極端子は正極端子と負極端子とを含み、正極端子は正極板と電気的に接続され、負極端子は負極板と電気的に接続され、単体バッテリー間は電極端子の直列又は並列により接続されている。ここで、前記電極端子は板状体であり、電極端子間の接続様態は貼り合わせ接続である。

本発明が提供するバッテリーパックによれば、単体バッテリーの電極端子即ち正極端子と負極端子は板状体であり、単体バッテリーの電極端子を貼り合わせることにより、複数の単体バッテリーが電気的に接続され、単体バッテリーの間に接触内部抵抗はほとんど存在しない。そして、貼り合わされた電極端子は緩む可能性が無いので、従来の単体バッテリーの間がネジ接続により接続されたバッテリーパックと比べて、本発明のバッテリーパックの内部抵抗は小さく、確実に接続できる。

また、本発明のバッテリーパックは、電極端子として板状体を採用しており、別の接続部材を必要とせず、電極端子を直接に張り合わせるので、バッテリーパックの重量と体積を減少可能である。

従来技術のバッテリーパックを示す図である。 本発明のバッテリーパックを示す図である。 本発明のバッテリーパックの側断面図である。 本発明のバッテリーパックの単体バッテリーの側断面図である。 本発明のバッテリーパックの単体バッテリーの蓋板と電極端子との間が密封部材により密封されたことを示す図である。 本発明のバッテリーパックの単体バッテリーの蓋板と電極端子との間が密封部材により密封されたことを示す図である。

具体的な実施の形態

該バッテリーパックは複数の単体バッテリー（１）を含み、前記単体バッテリーは、二つの電極端子（２及び３）を含み、各単体バッテリーが、一電極端子（２又は３）を隣接の単体バッテリー（１）の電極端子（２又は３）に接続させることにより、互いに直接または並列接続される。ここで、電極端子（２及び３）は板状であり、電極端子（２及び３）の接続は貼り合わせ接続である。

本発明において、単体バッテリーは、例えば角柱形や円柱形のバッテリーなど従来の適切ないかなる様態であってもよい。

図３及び図４に示すように、それぞれの単体バッテリーは、通常、バッテリーシェル４と、バッテリーシェル４の中に含まれるコアとを含んでいる。コアは正極板５と、負極板６と、正極板５及び負極板６との間に位置する隔膜１３とを含む。バッテリーシェル４は、通常、一端に蓋板７を含む、蓋板７には貫通孔が設けられている。電極端子（正極端子２と負極端子３を含む）は該貫通孔を介して、バッテリー単体の電流を出力する。また、電極端子と貫通孔との間の隙間は通常、バッテリーシェル４の電解質の漏洩を防止するように密封部材により密封されている。

単体バッテリーでは、正負極バッテリー端子は、直接にバッテリー正負極板と接続してもよい。例えば、正極端子と正極板を溶接により接続して、負極端子と負極板を溶接により接続してもよい。好ましくは、正極板５に、正極板と正極端子２を接続するための正極タグ１０があり、負極板６に、負極板と負極端子３を接続するための負極タグ１１がある。

正負極タグは種々の導電材料であってもよく、好ましくは、銅、ニッケル及びアルミニウムの一種又は複数種からなる導電材料であってもよい。電極タグと正負極板とは溶接で接続されている。例えば、超音波溶接、冷間圧接、レザー溶接、半田付け、フラッシュ溶接、摩擦溶接、抵抗溶接などが挙げられる。

負極タグ１１と負極端子３との溶接箇所及び正極タグ１０と正極端子２との溶接箇所には、それぞれ絶縁リング１２が設けられている。絶縁リング１２は二段式構成であり、組み立てる際に、二段式の絶縁リングで前記溶接箇所の周囲を囲み、絶縁、衝撃吸収の作用を生起させ、バッテリーの安全性能を向上することができる。絶縁リングは、プラスチックやゴムなど従来の各絶縁材料で作成してもよい。

複数の単体バッテリーが接続された後、従来の方法でバッテリーパックを固定してもよい。例えば、隣接する単体バッテリー間に放熱機構を設けて、締付構造で接続後の単体バッテリーを一緒に固定することにより、単体バッテリー間の位置のずれが生ずることを防止する。

本発明において、板状の電極端子の取り付け及びバッテリーパックの組立の便宜のために、単体バッテリーとして、四角形のバッテリーが好ましい。板状の電極端子の幅は、単体バッテリーの幅の５−４０％であり、好ましくは10-25％である。電極端子の厚さは単体バッテリーの厚さの１−２０、好ましくは3-１５％である。

図２に示すように、単体バッテリー１は直列接続でバッテリーパックを形成する。即ち、一つのバッテリーの電極端子は、隣接するバッテリーの反対の極性の電極端子と接続されている。バッテリーパックの電流を出力するために、バッテリーパックの両端の二つの単体バッテリーにおいて、一つのバッテリーの一つの電極端子と、もう一つのバッテリーの反対の極性のもう一つの電極端子とは、外部電気設備への接続に用いることができる。

さらに具体的には、バッテリーパックの一端の単体バッテリーの負極端子３は隣接する正極端子２と接続され、残りの正極端子２は、外部電気設備と接続するために用いられる。バッテリーパックの他端の単体バッテリーの正極端子２は、隣接する負極端子３と接続され、残りの負極端子３は外部電気設備と接続される。その他の隣接の二つの単体バッテリー間において、正極端子２と負極端子３とは接続されることにより、直列接続のバッテリーパックが構成される。複数の単体バッテリーは並列方式で接続可能であり、公知技術であるので、ここでそれに対する説明は省略する。

本発明において、電極端子は板状であり、電極端子の接続は貼り合わせ接続である。板状の電極端子の接続は例えば溶接、接着或いはクランプによる接続などの各種の方式であってもよい。又は、以上の任意の組み合わせであってもよい。例えば、溶接或いは接着の後さらにクランプを用いる方式である。図2に示す好ましい実施形態では、２つの板状の端子を対向に曲げて貼り合わせて接続することにより、組立及び両電極端子の接続を容易にしている。

本発明において、二つの板状の電極端子は溶接により接続されることが好ましい。例えば、超音波溶接、冷間圧接、レザー溶接、半田付け、フラッシュ溶接、摩擦溶接、抵抗溶接などが挙げられる。好ましくは、冷間圧接を採用する。冷間圧接については、十分な静圧を提供するだけで確実な溶接を実現することができ、且つ、溶接過程において、溶接対象の発熱量が小さく、振動が無く、相対的な変位が無い。

図５と図６に示すように、前記蓋板と電極端子との間の密封部材は、絶縁弾性部材９とリベット８とを含んでもよい。板状の電極端子の外部は、絶縁弾性部材９によりクランプされ、リベット８は絶縁弾性部材９に締め付けられる。前記絶縁弾性部材９は、弾性を有する絶縁材料であってもよく、例えば、プラスチック、ゴムなどである。図５は、リベットが締付けられる前の状態を示す。図６では、リベットが締付けられた後の状態を示す。図６に示すように、リベット８が締付けられると、絶縁弾性部材９は弾性変形が生じて、絶縁弾性部材は板状の電極端子とリベットの内壁にしっかり締付けられるので、電極端子を密封する目的が達成される。該密封形式を採用すると、蓋板と電極端子との間の密封をさらに緊密にすることができ、バッテリー内部への外部からの水分などの不純物の侵入を有効に防止する。

さらに好ましくは、前記リベット８と、絶縁弾性部材９と電極端子とは、射出成形による一体の構成である。即ち、リベット８と、絶縁弾性部材９と、電極端子は、射出成形で一体に構成され、さらにその全体構成を、蓋板の貫通孔と組み合わせる。また、図６に示すように、リベットを締め付け、電極端子を密封させる。与えられた好ましい実施形態では、しっかり締付ける密封効果をより容易に実現できる。

また、他の好ましい実施形態では、図５と図６の破線で示したように、板状の電極端子に、絶縁弾性部材９により締付けられた部分に、一つ又は複数の貫通孔１４を形成可能である。射出成形時に、貫通孔１４により、絶縁弾性部材９を板状の電極端子をより密着に且つ一体に構成するので、その強度を増加でき、構成の安定性を保証することができる。

以上の説明により分かるように、本発明によるバッテリーパックにおいて、単体バッテリーの電極端子即ち正極端子と負極端子は板状体であり、隣接する単体バッテリーの板状の電極端子を接続することにより、複数の単体バッテリーの電気的な接続を実現することができる。単体バッテリー間に接触内部抵抗はほとんど存在せず、溶接後の電極端子が緩む可能性はない。従って、従来の、単体バッテリー間にネジ接続を採用するバッテリーパックと比べて、バッテリーパックの内部抵抗を著しく低減できる。

また、本発明によるバッテリーパックは、電極端子として、板状体を採用したので、別の接続部材を必要なく、直接に電極端子を溶接することができる。従って、バッテリーパックの重量と体積を減少することができる。

Claims (8)

1. 複数の単体バッテリー（１）を含み、前記単体バッテリーは、二つの電極端子（２及び３）を含み、各単体バッテリーが、一電極端子（２又は３）を隣接の単体バッテリー（１）の電極端子（２又は３）に接続させることにより、互いに直接または並列接続されるバッテリーパックであって、前記電極端子（２及び３）は板状であり、電極端子（２及び３）の接続は貼り合わせ接続であることを特徴とする、バッテリーパック。
2. 互いに接続された板状の電極端子の端部は、対向して曲げられて貼り合わされていることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーパック。
3. 前記板状の電極端子の端部の貼り合わせ接続は、溶接及び/又は接着及び/又はクランプにより接続されることを特徴とする、請求項２に記載のバッテリーパック。
4. 前記単体バッテリー（１）は四角形の電池であり、電極端子の幅は、単体バッテリーの幅の５−４０％であり、電極端子の厚さは単体バッテリーの厚さの１−２０％であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
5. 前記単体バッテリー（１）は蓋板（７）を含み、該蓋板（７）には貫通孔があり、電極端子の一端は該貫通孔によりバッテリーの外部まで通じており、蓋板（７）と電極端子との間が密封部材により密封されていることを特徴とする、請求項４に記載のバッテリーパック。
6. 前記密封部材は、電極端子の外部をクランプする絶縁弾性部材（９）と、絶縁弾性部材（９）に締め付けられているリベット（８）とを含むことを特徴とする、請求項５に記載のバッテリーパック。
7. 前記リベット（８）と、絶縁弾性部材（９）と、電極端子とは、射出成形による一体の構成であることを特徴とする、請求項６に記載のバッテリーパック。
8. 前記板状の電極端子において、絶縁弾性部材（９）で締付けられた箇所に貫通孔（１４）が設けられていることを特徴とする、請求項６に記載のバッテリーパック。

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