JP2011243426A - Battery pack and battery pack connector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、充電可能な複数の素電池を内蔵する電池パック及び該電池パックで使用するコネクタに関する。 The present invention relates to a battery pack containing a plurality of rechargeable cells and a connector used in the battery pack.
電動スクータやアシスト自転車等、電池パックから電力を得て駆動される電気機器の普及に伴い、電池パックの高出力化が求められている。このような電池パックでは、大電流を得るために、複数の素電池を直列に接続して出力電圧を高くし、かつ並列に接続して出力電流を高くしている。また、素電池として体積あたりの容量が大きいリチウムイオン二次電池等が用いられている。 With the widespread use of electric devices such as electric scooters and assist bicycles that are driven by obtaining electric power from battery packs, higher output of battery packs is required. In such a battery pack, in order to obtain a large current, a plurality of unit cells are connected in series to increase the output voltage, and connected in parallel to increase the output current. Moreover, a lithium ion secondary battery having a large capacity per volume is used as the unit cell.
高容量の素電池を使用した電池パックでは、素電池を長期に渡って安定的に使用するため、各素電池の管理が重要となる。例えば素電池のセル電圧やセル温度を測定して監視し、これらが一定以上になると充放電の電流値を制限したり、充放電を停止する等の機能を備えた保護回路を設ける。このような保護回路を設ける電池パックにおいては、素電池と保護回路とを電気的に接続する必要がある。例えば、素電池を直列に接続して構成された電池集合体の中間電位を測定するには、図34に示すように、複数の素電池11を並列に接続したリード板の電位を、それぞれ保護回路基板上に固定された電圧検出IC42Bに、リード線等を介して接続している。このような配線作業は、素電池数が増えるほど煩雑になる。特に、近年の高出力化の要求に伴い、使用する素電池数は増加する傾向にあり、一方で低コスト化も求められている。
In a battery pack using a high-capacity unit cell, since the unit cell is used stably over a long period of time, management of each unit cell is important. For example, a protection circuit having functions such as measuring and monitoring the cell voltage and cell temperature of the unit cell and limiting the charge / discharge current value or stopping the charge / discharge when these values exceed a certain level is provided. In a battery pack provided with such a protection circuit, it is necessary to electrically connect the unit cell and the protection circuit. For example, in order to measure the intermediate potential of a battery assembly configured by connecting unit cells in series, as shown in FIG. 34, the potential of a lead plate in which a plurality of
このような配線作業を簡略化する方法としては、コネクタを利用して纏めて接続を行う方式が考えられる。この方式では、図35に示すように、多数のピンを有する電池側コネクタの各ピンを、リード板と各々接続し、この電池側コネクタを、電圧検出IC42Bと接続された基板側コネクタに接続することで、このような接続作業を簡素化する。電池側コネクタと基板側コネクタは、一方のピンを他方のピン穴に挿入することによって電気接続が行われるため、コネクタの連結によって多数の電気接続を同時に達成できる。電圧検出IC42Bは、隣接するピン間の電位差を検出して、中間電位を検出する。
As a method for simplifying such wiring work, a method of connecting together using a connector is conceivable. In this method, as shown in FIG. 35, each pin of a battery-side connector having a large number of pins is connected to a lead plate, and this battery-side connector is connected to a board-side connector connected to the
しかしながら、このようなコネクタによる接続では、ピン同士の接続順が一定しないことがあり、この結果、電圧検出IC42Bに高い電圧が印加されて、電圧検出IC42Bが故障するおそれがあった。すなわち、図36に示すように、多数の素電池11を直列接続した電池集合体の各中間電位を纏めて引き出し、コネクタ同士のピンとピン穴との接続を設ける構成においては、ピンとピン穴の接続がなされてない箇所では電圧が0Vとなる。そして電圧検出IC42Bは、隣接するピン間の電位差を検出する構成であるため、あるピンの電圧が0Vであれば、その隣のピンとの電位差がその分だけ高く検出される。例えば図36に示す例において、コネクタ同士の接続の際、AとDの位置でピンとピン穴が先に接続される一方で、CとBの位置での接続が僅かに遅れて接続されるとすると、仮に一瞬の遅れであっても、瞬間的にAとDの位置での接続によって、この間の素電池11の直列電圧が電圧検出IC42Bに印加されることとなる。電圧検出IC42Bは本来、素電池11一個分の電圧を想定して選定されているため、多数の素電池11の直列接続による高電圧に対する耐性は、設計時に考慮されておらず、この結果、定格以上の高電圧が印加されることで素子が破壊されるおそれがある。仮にコネクタ同士の接続において、各ピンが同時に接触するように接続されるのであれば、このような問題は生じない。しかしながら、現実には各ピンの長さには製造公差が生じる上、コネクタ同士を常に垂直姿勢で接続するとも限らず、斜めにコネクタを接続しようとすれば、ピン同士の接続順序が異なることも生じる。この結果、上述の通り、意図しないピンの接続順序となる結果、その順序によっては意図しない高い電圧が電圧検出IC42Bに印加されることとなって、電圧検出IC42Bに定格電圧以上の電圧が印加されて故障することが考えられる。また電圧検出IC42Bの故障によって、保護回路基板上に実装された他の素子類にも悪影響を及ぼすおそれがあり、最悪の場合は保護基板全体を交換する必要が生じてしまう。また同様の理由で、コネクタを外す場合においても、高電圧側から低電圧側へ素電池11ごとに解除する必要がある。特に保護回路では、一般にマルチプレクサ等を用いた接続切り替え等のスイッチングを行わず、素電池11と常時接続して電圧を監視する構成であるため、配線時や分解時の意図しない高電圧印加の問題を本来的に回避できないという問題があった。
However, in the connection using such a connector, the connection order of pins may not be constant. As a result, a high voltage is applied to the
このような事情から、従来からコネクタによる接続は不可能と考えられており、リード線による個別配線が行われてきた。具体的には、素電池11の中間電位部分であるリード板と、保護回路基板から延長されたリード線とを半田付けにて低電圧側から順に配線し、あるいは高電圧側から分解している。しかしながらこの方法では、上述の通り個別の配線作業が必要となって、極めて煩雑となり、製造コストも高騰する。
Under such circumstances, it has been conventionally considered that connection by a connector is impossible, and individual wiring using lead wires has been performed. Specifically, the lead plate which is the intermediate potential portion of the
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、中間電位の検出を行うための配線作業を、回路に過負荷を与えることなく安全に行うことのできる電池パック及び電池パック用コネクタを提供することにある。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and its main purpose is to perform wiring work for detecting an intermediate potential safely without overloading the circuit. An object of the present invention is to provide a battery pack and a battery pack connector that can be used.
上記目的を達成するために、本発明の第1の側面に係る電池パックによれば、複数の素電池11が直列に接続された電池集合体1と、素電池11同士の直列接続の界面に各々配置された、複数のリード板20と、前記複数のリード板20と、それぞれ電気的に接続された電池側コネクタピン52を、複数平行に並べた電池側コネクタ51と、前記電池集合体1の、素電池11間の中間電位を検出するための入力端子を複数備える電圧検出回路42と、前記電圧検出回路42の複数の入力端子と個別に接続された基板側コネクタピン57を、複数平行に並べた基板側コネクタ56と、を備え、前記電池側コネクタ51と基板側コネクタ56とを連結することで、前記電池側コネクタ51及び基板側コネクタ56の対応する電池側コネクタピン52同士を電気接続させて、前記電池集合体1の複数の中間電位を、それぞれ前記電圧検出回路42に入力可能としてなる電池パックであって、さらに、前記電池側コネクタ51と基板側コネクタ56との連結に際して、中間電位が低電圧のコネクタピンを、高電圧のコネクタピンよりも先に接続させるための接続遅延手段を備えることができる。これにより、電池側コネクタと基板側コネクタとを連結する際、接続遅延手段で各電池側コネクタピンが基板側コネクタ側の基板側コネクタピンと接続されるタイミングに時間差を設けることができ、さらに低電圧側のコネクタピンから順に接続されていくこととして、電圧検出回路に過大な電圧が印加されることを回避し、回路への過負荷や故障を解消して、電池パックの信頼性を高めることができる。
In order to achieve the above object, according to the battery pack of the first aspect of the present invention, a
また、本発明の第2の側面に係る電池パックによれば、前記接続遅延手段が、前記電池側コネクタ51を、前記電池集合体1の中間電位の内、低電圧側のものほど電池側コネクタピン52が短く、高電圧側のものほど電池側コネクタピン52が長くなるよう、各電池側コネクタピン52の長さを変化させて構成することができる。これにより、電池側コネクタと基板側コネクタとを連結する際、電池側コネクタ側のコネクタピンの長さを変えることで、各電池側コネクタピンが基板側コネクタ側の基板側コネクタピンと接続されるタイミングに時間差を設けることができ、さらに低電圧側のコネクタピンから順に接続されていくこととして、電圧検出回路に過大な電圧が印加されることを回避し、回路への過負荷や故障を解消して、電池パックの信頼性を高めることができる。
Also, according to the battery pack of the second aspect of the present invention, the connection delaying unit is configured such that the battery-
さらに、本発明の第3の側面に係る電池パックによれば、さらに前記電池側コネクタ51は、前記電圧検出回路42に駆動電力を供給するための電力供給用ピン58を設けると共に、前記電力供給用ピン58は、最も高い中間電位の電池側コネクタピン52と同じか、これよりも長く形成できる。これにより、先に電圧検出回路に駆動電力を供給するための電力供給用ピンを接続することができ、電圧検出回路の起動を早い段階から行え、回路動作上有利となる。
Further, according to the battery pack of the third aspect of the present invention, the battery-
さらにまた、本発明の第4の側面に係る電池パックによれば、前記接続遅延手段が、前記基板側コネクタ56を、前記電池集合体1の中間電位と対応するよう設けられた基板側コネクタピン57の内、低電圧側のものほど基板側コネクタピン57が短く、高電圧側のものほど基板側コネクタピン57が長くなるよう、各基板側コネクタピン57の長さを変化させて構成することができる。これにより、電池側コネクタと基板側コネクタとを連結する際、基板側コネクタ側のコネクタピンの長さを変えることで、各基板側コネクタピンが電池側コネクタコネクタピンと接続されるタイミングに時間差を設けることができ、さらに低電圧側の基板側コネクタピンから順に接続されていくこととして、電圧検出回路に過大な電圧が印加されることを回避し、回路への過負荷や故障を解消して、電池パックの信頼性を高めることができる。
Still further, according to the battery pack of the fourth aspect of the present invention, the connection delay means includes the board-side connector pin provided so that the board-
さらにまた、本発明の第5の側面に係る電池パックによれば、さらに、前記基板側コネクタ56は、前記電圧検出回路42に駆動電力を供給するための電力供給用ピン58を設けると共に、前記電力供給用ピン58は、最も高い中間電位の基板側コネクタピン57と同じか、これよりも長く形成することができる。これにより、先に電圧検出回路に駆動電力を供給するための電力供給用ピンを接続することができ、電圧検出回路の起動を早い段階から行え、回路動作上有利となる。
Furthermore, according to the battery pack of the fifth aspect of the present invention, the board-
さらにまた、本発明の第6の側面に係る電池パックによれば、前記電力供給用ピン58は、最も短いコネクタピンに隣接する位置に設けることができる。これにより、コネクタの端面両側に、長いコネクタピンを設けることができ、コネクタ同士の接続に際してこれらの長いコネクタピンがガイドの役割を果たすことができ、機械的な接続上も好ましい。
Furthermore, according to the battery pack of the sixth aspect of the present invention, the
さらにまた、本発明の第7の側面に係る電池パックによれば、さらに長さを変化させたコネクタピンを収納するよう、階段状に形成されたピンカバー体と、該コネクタピンと接続される他方のコネクタピンを収納すると共に、前記ピンカバー体と係合するように、階段状に形成された第二ピンカバー体と、を備えることができる。これにより、階段状に形成されたピンカバー体と第二ピンカバー体を係合させることで、ピン長さを変化させたコネクタの連結を容易に行える。 Furthermore, according to the battery pack of the seventh aspect of the present invention, a pin cover body formed in a step shape so as to accommodate a connector pin having a further changed length, and the other connected to the connector pin And a second pin cover body formed in a step shape so as to be engaged with the pin cover body. Thereby, by connecting the pin cover body and the second pin cover body formed in a step shape, it is possible to easily connect the connectors with different pin lengths.
さらにまた、本発明の第8の側面に係る電池パックによれば、前記接続遅延手段が、前記電池側コネクタ51と基板側コネクタ56とをピボット軸60を回転軸として旋回式に連結すると共に、前記ピボット軸60と近い側のコネクタピンほど中間電位が低く、前記ピボット軸60と遠い側のコネクタピンほど中間電位が高くなるように配置して構成することができる。これにより、旋回式のピボット軸で電池側コネクタと基板側コネクタを接続するという簡単な構成の接続遅延手段で、中間電位が低電圧のコネクタピンを、高電圧のコネクタピンよりも先に接続して、安全な接続が実現できる。
Furthermore, according to the battery pack of the eighth aspect of the present invention, the connection delay means pivotally connects the
さらにまた、本発明の第9の側面に係る電池パックによれば、前記電池側コネクタ51及び基板側コネクタ56のコネクタピン同士を接続する構成として、いずれか一方のコネクタピンが、他方のコネクタピンを挿入可能な円筒状に形成できる。これにより、コネクタピンと円筒状のピン穴との接続によって、簡単な電気接続構造が実現される。
Furthermore, according to the battery pack of the ninth aspect of the present invention, as a configuration for connecting the connector pins of the
さらにまた、本発明の第10の側面に係る電池パック用コネクタによれば、電池パックの内部における電気接続に使用されるコネクタであって、電池集合体1に収納される、複数の素電池11が直列に接続された電池集合体1の、素電池11同士の直列接続の界面に各々配置された、複数のリード板20と、それぞれ電気的に接続するための電池側コネクタピン52を、複数平行に並べた電池側コネクタ51と、前記電池集合体1の、素電池11間の中間電位を検出するための入力端子を複数備える電圧検出回路42の複数の入力端子と個別に接続された基板側コネクタピン57を、複数平行に並べた基板側コネクタ56と、を備え、前記電池側コネクタ51と基板側コネクタ56とを連結することで、前記電池側コネクタ51及び基板側コネクタ56の対応するコネクタピン同士を電気接続させて、前記電池集合体1の複数の中間電位を、それぞれ前記電圧検出回路42に入力可能とすると共に、前記電池側コネクタ51は、前記電池集合体1の中間電位の内、低電圧側のものほど電池側コネクタピン52が短く、高電圧側のものほど電池側コネクタピン52が長くなるよう、各電池側コネクタピン52の長さを変化させることができる。これにより、電池側コネクタと基板側コネクタとを連結する際、電池側コネクタ側のコネクタピンの長さを変えることで、各コネクタピンが基板側コネクタ側のコネクタピンと接続されるタイミングに時間差を設けることができ、さらに低電圧側のコネクタピンから順に接続されていくこととして、電圧検出回路に過大な電圧が印加されることを回避し、回路への過負荷や故障を解消して、電池パックの信頼性を高めることができる。
Furthermore, according to the battery pack connector of the tenth aspect of the present invention, a plurality of
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電池パック及び電池パック用コネクタを例示するものであって、本発明は電池パック及び電池パック用コネクタを以下のものに特定しない。特に本明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施の形態に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記しているが、これらは特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
(実施の形態1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a battery pack and a battery pack connector for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention includes the following battery pack and battery pack connector. Not specified. In particular, in this specification, in order to facilitate understanding of the claims, the numbers corresponding to the members shown in the embodiments are referred to as “claims” and “means for solving the problems”. However, these members are not intended to specify the members shown in the claims as the members of the embodiments. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the constituent members described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention only to the description unless otherwise specified. It's just an example. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same name and symbol indicate the same or the same members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing. In addition, the contents described in some examples and embodiments may be used in other examples and embodiments.
(Embodiment 1)
図1〜図22に基づいて、本発明の実施の形態に係る電池パックとして、アシスト自転車用の電源装置に適用した例を説明する。これらの図において、図1は実施の形態に係る電池パック100を示す斜視図、図2は図1の電池パック100の平面図、図3は図2のIII−III線における縦断面図、図4は図2のIV−IV線における横断面図、図5は図2の電池パック100から外装ケース30を外した状態を示す平面図、図6は図1の電池パック100から第一端面表面板31Hを外した状態を示す分解斜視図、図7は図1の電池パック100の分解斜視図、図8は図7の電池パック100を背面側から見た分解斜視図、図9は図7の電池集合体1の端面のリード板20を示す分解斜視図、図10は電池ブロック段2にリード板20を接続する状態を示す分解斜視図、図11は図9の電池集合体1の電池ブロック段2を接続する状態を示す分解斜視図、図12は別の角度から見た電池集合体1の電池ブロック段2を接続する状態を示す分解斜視図、図13はリード接続部25で電池ブロック段2を接続する状態を示す分解斜視図、図14は貫通ねじ50で電池ブロック段2を固定する状態を示す断面図、図15は貫通ねじ50を締結する第一端面カバー31の部分を示す斜視図、図16は貫通ねじ50を締結する第二端面カバー32の部分を示す斜視図、図17は図9の電池集合体1を構成する素電池11の接続状態を示す模式図、図18は電池ブロック10の斜視図、図19は電池スペーサ12の斜視図、図20は電池スペーサ12同士を連結する状態を示す斜視図、図21は電池スペーサ12同士を連結した状態を示す断面図、図22は変形例に係るリード接続部25を示す斜視図を、それぞれ示している。
Based on FIGS. 1-22, the example applied to the power supply apparatus for assist bicycles as a battery pack which concerns on embodiment of this invention is demonstrated. In these drawings, FIG. 1 is a perspective view showing a
これらの図に示す電池パック100は、複数の素電池11を接続した電池集合体1と、素電池11と接続された回路基板40と、これらを内部に収納する外装ケース30とで構成される。実施の形態1に係る電池パック100は、複数の素電池11を電池スペーサ12で水平姿勢に保持して電池ブロック10を構成し、さらに電池ブロック10同士を横方向に連結して電池ブロック段2を構成し、さらに電池ブロック段2を縦方向に連結して電池集合体1を構成している。図7、図8、図9、図17等の例では、3つの電池ブロック10を横方向に接続して電池ブロック段2を構成し、さらに5つの電池ブロック段2を接続して電池集合体1を構成している。ただし、図5、図7において最左側の電池ブロック段2のみは、電池ブロック10を2つ連結しており、他より電池ブロックを一個分少なくした分だけ、空き空間BSを形成している。また各電池ブロック10は、3本の素電池11を縦に2列積層して計6本の素電池11を並列に接続している。この結果、電池集合体全体では14本の素電池11を直列接続して、出力電圧を48Vに調整している。48Vの出力電圧は多くの用途で利用されているため、幅広い用途にそのまま適用できる利点が得られる。
(外装ケース30)
A
(Exterior case 30)
外装ケース30は、図1〜図5に示すように、厚さよりも幅を広くした薄型箱形に形成されている。また図6〜図8に示すように両側の端面を開口した箱状とし、開口部から内部に電池集合体1や回路基板40等を挿入可能としている。外装ケース30は、対向する2枚の主面を広い面積として、内部の電池集合体1や回路基板40で発生した熱を外部に放出する放熱面とする。また主面の表面に凹凸30F(図1〜図2、図4参照)やフィン等を設けてさらに表面積を広くすることで、放熱性を高めてもよい。この外装ケース30は、放熱性、強度に優れたアルミニウム製としている。なおアルミニウム等金属製の外装ケースを絶縁するため、表面をラミネートフィルムやビニール等で被覆してもよい。
(断面カバー)
As shown in FIGS. 1 to 5, the
(Cross section cover)
また外装ケース30の両側端面は、端面表面板で閉塞される。図7の例では、左側の開口端面を第一端面表面板31Hで、右側の開口端面を第二端面表面板32Hで、それぞれ閉塞し、ねじ等により端面表面板を外装ケース30に固定する。
(電池集合体1)
Further, both end surfaces of the
(Battery assembly 1)
図7〜図8等に示すように、外装ケース30には、電池集合体1が挿入される。また電池集合体1の一方の側面には、回路基板40が配置される。回路基板40には、素電池11を過放電や過充電から保護するための保護回路、あるいは充放電回路等が必要に応じて実装されている。
As shown in FIGS. 7 to 8 and the like, the
この電池集合体1は、図3の縦断面図、図4の横断面図に示すように、素電池11を上下に2本積層している。このような構成によって、各素電池11はすべて、その円筒形の外装缶の側面を、外装ケース30の2枚のいずれかの主面に面させることができるため、直接外装ケース30に熱伝導して放熱しやすいという利点を備える。いいかえると、素電池を3本以上積層しないことで、外装ケースに面しない内部に籠もった素電池をなくし、各素電池を均一に冷却できる利点が得られる。
As shown in the longitudinal sectional view of FIG. 3 and the transverse sectional view of FIG. 4, the
この例では、素電池11は電池スペーサ12によって水平姿勢として、さらに外装缶の長さ方向に沿うように素電池11を並べて、水平に並ぶ素電池11間の谷間を連続させることができる。すなわち、図3等に示すように、電池ブロック10を、横方向のみならず、素電池11の長さ方向にも連結した電池ブロック列3として、電池集合体1の一体性を増すことができる。このことは、該空間の有効利用にも繋がる。また、上下の素電池11間においても、円筒形の素電池11を中心軸を一致させたマトリックス状の配置としている。いいかえると、円筒形の素電池を中心軸が一致しないように偏心させたオフセット状あるいは千鳥状の配置としないことで、意図的に素電池間に空間を生じさせている。
(スペーサ貫通孔14)
In this example, the
(Spacer through hole 14)
そして、特にこのマトリックス配置によって生じたデッドスペースを、図21の断面図に示すように、電池集合体1の全体を貫く貫通ねじ50のスペーサ貫通孔14として利用することで、スペースの有効利用を図ると共に、電池集合体1自体の強度向上をも実現できる。
(貫通ねじ50)
In particular, the dead space generated by this matrix arrangement is used as the spacer through
(Through screw 50)
貫通ねじ50は、外装ケース30の長さ方向に、電池集合体1を平行に貫通するよう、複数設けられる。図9〜図16の例では、3つの電池ブロック10が横方向に連結された電池ブロック段2において、各電池ブロック10を貫通するよう、3本の貫通ねじ50が電池集合体1を貫通するよう配置されている。すなわち、電池ブロック列3ごとに貫通ねじ50で貫通することになるため、すべての電池ブロック10が確実に固定され、電池集合体1を一体的に強固に固定できる。貫通ねじ50は強度及び熱伝導に優れた金属製とする。またその長さは、外装ケース30の長さ方向に、電池集合体1を平行に貫通するよう設計される。図14の例では、下2本の第一貫通ねじ50Aは、5つの電池ブロック列3を貫通できる長さ、上1本の第二貫通ねじ50Bは4つの電池ブロック列3を貫通できる長さとする。
A plurality of through
電池集合体1は、各々の素電池11を水平姿勢として上下方向に積層するよう構成している。各々の電池ブロック10を並列に接続している電池パック100は出力電流を大きくでき、また、電池ブロック10を直列に接続している電池パック100は出力電圧を高くできる。図17の例では、素電池11を上下2段に積層し、各電池ブロック10は6本の素電池11を並列に接続し、14組の電池ブロック10は、直列に接続して出力端子33に接続される。出力端子33はコネクタであり、通信及び充電用の端子として機能する。さらに図6、図15、図17に示すように、第一端面カバー31には、正極の放電用出力端子33+、負極の放電用出力端子33−が配置され、端面表面板31Hに開口された開口窓を介して外部に表出される。
(電池ブロック10)
The
(Battery block 10)
各電池ブロック10は、図18に示すように、電池スペーサ12で円筒形の二次電池である素電池11を6本保持している。電池スペーサ12は、絶縁性に優れた部材で構成され、例えばプラスチック等の樹脂製とする。特に、多少弾性変形するような材質が好ましい。電池スペーサ12は、上下及び左右対称に形成される。
(電池スペーサ12)
As shown in FIG. 18, each
(Battery spacer 12)
図18に示す電池スペーサ12の例では、素電池11を3本、上下2段に重ねて、互いに平行な姿勢に保持するための電池保持面13を6つ有している。各電池保持面13は、その断面を素電池11の円筒面に沿うように湾曲させたほぼ半円状とし、上の3つを上向きに開口させ、下の3つを下向きに開口させている。
In the example of the
このように素電池11を電池ブロック単位に分け、電池ブロック単位で接続することで、電池ブロックが大型化して重くなることを回避し、電池ブロックを小さく維持することで電池パックの組み立ての作業性を向上できる利点が得られる。
(電池ブロック段2)
Thus, by dividing the
(Battery block stage 2)
電池ブロック10同士は、横方向に接続されて電池ブロック段2を構成する。このため図11〜図12及び図19〜図20に示すように、電池スペーサ12は側面に他の電池スペーサ12を連結するためのスペーサ連結部16を設けている。
(スペーサ連結部16)
The battery blocks 10 are connected in the lateral direction to constitute the
(Spacer connecting part 16)
スペーサ連結部16は、図20に示すように、上下の電池保持面13の間に開口された連結溝17に挿入されている。
(素電池11)
As shown in FIG. 20, the
(Unit cell 11)
このようにして図19に示すような電池ブロック段2を構成し、素電池11を電池装着面に保持する。図の電池ブロック10は、素電池11をリチウムイオン電池の素電池としている。リチウムイオン電池を使用する電池パックは、容積と重量に対する出力を大きくできる。ただし、素電池にはリチウムイオン電池に代わって、リチウムポリマー電池やニッケル水素電池も使用できる。したがって、本発明は素電池をリチウムイオン電池に特定せず、素電池には充電できる全ての電池を使用できる。さらに素電池11には、温度検出のための温度センサが設けられている。温度センサは素電池毎に設ける他、代表的な位置にある素電池のみの監視としてもよい。
(リード板20)
In this way, the
(Lead plate 20)
電池ブロック10は、電池スペーサ12に保持された素電池11の両端の端部電極に、リード板20をスポット溶接等で固定して、素電池11を並列及び直列に接続している。具体的には、図17に示すように、リード板20は、各電池ブロック10について、素電池11の端面を接続して素電池11同士を並列に接続すると共に、隣接する電池ブロック10同士を直列に接続する。このように電池ブロック10を横方向に並べた電池ブロック段2では、図10に示すように、素電池11の端面がほぼ同一平面に並び、端部電極が同一面に面するため、電池ブロック段2の両端面からリード板20を固定するスポット溶接を行うことができ、作業効率上好ましい。電池ブロック10は、リード板20の形状と、電池スペーサ12に保持する素電池11の方向とを調整して、並列と直列に接続する素電池11の個数を最適な状態とする。素電池11を直列に接続する個数で出力電圧を、並列に接続する個数で出力電流を調整できる。またリード板20は、図9〜図12に示すように、中間電位検出等のため接続端子21を設けている。回路基板40においては、接続端子21からの電圧、電流をリード線54及びコネクタ51、56を介して、入力している(詳細は後述)。さらにリード板20には、貫通ねじ50を挿入するためのリード板貫通孔24を開口している。
In the
リード板20は、導電性に優れた薄膜の金属板で構成される。図10の例では、一電池ブロック10に含まれる6本の素電池11を並列に接続するための第一リード板20Aと、同じく一電池ブロック10に含まれる6本の素電池11を並列に、かつ隣接する電池ブロック10の6本の素電池11と直列に接続するため、12本の素電池11の端部電極を接続する第二リード板20Bとを使用している。また第一リード板20Aは、端部を延長させて、電池ブロック段2の側面に沿うように、L字状に折曲されてリード接続用端子22を形成している。このリード接続用端子22は、後述するリード接続部25と接続するための接続端子ねじ穴23を開口している。
The
電池集合体1のマイナス側出力は、図9のマイナス側リード板20E−に、図16に開示されるように、リード線20Lの一端を固定し、さらに金属製の第一貫通ねじ50A−の一端にネジ止めされる。またリード線20Lの他端は、充電用のため、後述する回路基板40に電気接続される。さらに第一貫通ねじ50A−の他端は、図15に開示されるように、第一端面カバー31表面側に表れ、放電用出力端子33−における金属製端子板33−Pにネジ止めされる。このように、貫通ねじの一部は、導電用のリードとしても兼用することができる。特に導電用リードとして利用する貫通ねじは、電気導電性を考慮して、銅材料にニッケルメッキした材料が好適に利用できる。また、導電用リードとして利用しないその他の貫通ねじは、鉄、ステンレス等の材料を利用できる。このようにして、電池集合体1のマイナス側出力は、金属製端子板33−Pに接続されるマイナス側凸部33−Tより出力される。また、金属製端子板33−Pにおいては、一体的に設けられたシャント抵抗部33−Sを備え、この部分の電圧降下をリード線等を介して、回路基板40に接続して、電圧降下に相当する電流値を測定している。
As shown in FIG. 16, one end of the
一方、電池集合体1のプラス側出力は、図11に開示されるようにプラス側リード板20E+から出力される。さらに充電用のため、リード線を介して、後述する回路基板40に電気接続される。またプラス側リード板20E+からの出力が、図15に開示されるように第一端面カバー31表面側に表れ、放電用出力端子33+における金属製端子板33+Pにネジ止めされる。さらに、金属製端子板33+Pに接続されるプラス側凸部33+Tより、出力される。
(リード接続部25)
On the other hand, the plus side output of the
(Lead connection part 25)
このようにして得られた電池ブロック段2同士を、さらに素電池11の長さ方向にも連結して、電池集合体1を構成する。このため、リード板20同士をリード接続部25で連結する。リード接続部25は図11〜図13に示すように、めがね状の金属製の平板であり、一対の固定片26を連結している。各固定片26には、それぞれねじ穴27を開口している。各固定片26は、リード接続用端子22とほぼ同じ大きさに形成される。さらにリード接続部25を構成する金属板は、リード板20よりも厚くし、機械的な強度を増している。
The battery block stages 2 thus obtained are further connected in the length direction of the
一方、上述の通り接続すべきリード板20には、各々接続端子ねじ穴23を開口したリード接続用端子22が設けられている。また電池スペーサ12の側面には、ねじ受け部を開口している。この構成により、リード接続部25をリード接続用端子22にリード接続ねじ28で螺合することができる。同時に、リード接続ねじ28で電池スペーサ12に対しても固定できる。これにより、リード板20同士を電気的に接続すると共に、リード板20よりも厚い金属板のリード接続部25で電池スペーサ12同士を機械的に連結して、物理的な連結強度も増すことができる。図9及び図17に示すように、リード接続部25は電池集合体1の両側面で、交互に、上下の電池ブロック段2同士を接続している。これによって、電池ブロック10はジグザグに直列接続でき、限られたスペース内で直列接続数を増やし、高出力化を図ることができる。
(絶縁シート35)
On the other hand, the
(Insulation sheet 35)
以上のようにして電池ブロック段2同士を接続する際は、図13等に示すように、対向する電池ブロック段2同士の界面で、リード板20がショートしないよう、絶縁シート35を介在させる。絶縁シート35には、絶縁性に優れた紙やプラスチックフィルム等が利用できる。また絶縁シート35には、貫通ねじ50を挿入するためのシート貫通孔36を開口している。これにより、シート貫通孔36及びリード板29に開口された接続端子貫通孔24を開口して貫通ねじ50を通すことで、絶縁シート35の位置決めと保持を実現することができる。
(回路基板40)
When the battery block stages 2 are connected as described above, as shown in FIG. 13 and the like, the insulating
(Circuit board 40)
以上のようにして構成された電池集合体1は、図17に示すようにほぼ対角線上に表れる。このため、正負の出力はリード板20やリード線を介して、回路基板40に接続され、回路基板40に実装された保護回路を介して、出力端子33に接続される。回路基板40は、各電池ブロック10の充放電電流を制御する充放電回路や保護回路等、電源装置の駆動に必要な回路及びその構成部品、素子等を実装する基板であり、ガラスエポキシ基板等が利用できる。図17では、回路基板40は電池集合体1の側面側で、収納枠40Wに挿入された状態(図7等参照)で、外装ケース30の長辺側の側面に面するように配置されている。回路基板40は、電池集合体1の出力を出力端子33に接続している。また、中間電位や素電池の温度を検出する温度センサ等の出力も、リード線54及びコネクタ51、56等を介して適宜接続されている。
The
一方、各種の電池情報(例えば電池電圧、電流、温度、異常情態)については、出力端子33を介して、回路基板40に搭載されたマイクロコンピュータの機能により、外部電子機器に通信される。そして充電時には、出力端子33を介して、回路基板40に搭載された充電用FET素子を通って充電され、異常が発生した際には、充電用FET素子をOFFにして、充電を遮断する。上述の構造で開示されるように、放電時は、回路基板40を介さず、正極の放電用出力端子33+、負極の放電用出力端子33−より、放電されることになる。なお、充電時、放電時において、ヒューズ等を介して放電できるように、ヒューズ等を追加することもできる。
(コネクタ)
On the other hand, various battery information (for example, battery voltage, current, temperature, abnormal condition) is communicated to an external electronic device via the
(connector)
次に、回路基板40に電池集合体1を接続するためのコネクタの構造について、図23〜図nに基づいて説明する。これらの図において、図23は電池側コネクタ51を基板側コネクタ56に連結する状態を示す斜視図、図24は図23を背面から見た斜視図、図25は図23の電池側コネクタ51を基板側コネクタ56に連結した状態を示す斜視図、図26(a)は図23の平面図、図26(b)は図26(a)の側面図、図27(a)は図26(a)で電池側コネクタ51を基板側コネクタ56に一部接触させた状態を示す斜視図、図27(b)は図26(a)の側面図、図28(a)は図25の平面図、図28(b)は図25の側面図を、それぞれ示している。
(コネクタピン)
Next, the structure of the connector for connecting the
(Connector pin)
電池側コネクタ51及び基板側コネクタ56は、それぞれが複数のコネクタピン(電池側コネクタピン52及び基板側コネクタピン57)を備えており、コネクタピン同士を接触させることで、導通させている。コネクタピンの形状は、例えば図24に示すように、一方のコネクタピンを円柱状とし、他方のコネクタピンを、円柱状ピンが挿入可能な円筒状として、円柱状ピンを円筒状ピンに挿入することで、両者を電気的に接続できる。また、他の構造として、一対の板材の間にコネクタピンを挿入し、コネクタピンの側面を狭持するように構成したものも利用できる。このように、コネクタピン同士の接続構造は、既知の構成が適宜利用できる。なお、このような既知の接続構造も、本明細書ではコネクタピンを用いた構造と呼ぶことにする。したがって、本明細書においてコネクタピンとは、円柱状のコネクタピンに限られず、コネクタピンを挿入するパイプやキャップ、コネクタピンを挟み込む板材等、導通状態に連結できる部材を含む意味で使用する。
Each of the battery-
電池側コネクタ51及び基板側コネクタ56は、それぞれ複数のコネクタピンを互いに平行な姿勢で離間させて固定するカバー体を備えている。さらにこの電池パックは、電池側コネクタ51と基板側コネクタ56との連結に際して、中間電位が低電圧のコネクタピンを、高電圧のコネクタピンよりも先に接続させるための接続遅延手段を備えている。接続遅延手段の一例としては、いずれか一方のコネクタピンの長さを互いに変化させる構成が採用できる。具体的に、図26の例では、電池側コネクタピン52の長さを一定としつつ、基板側コネクタピン57の長さを、階段状に変化させている。
(電池側コネクタ51)
The battery-
(Battery side connector 51)
電池側コネクタ51は、図23、図24に示すように、外形を箱形の電池側ピンカバー体としている。電池側ピンカバー体は絶縁性に優れたプラスチック等で形成し、基板側コネクタ56と連結する端面に、基板側コネクタピン57を挿入するピン穴を開口している。ピン穴の内部には、それぞれ、基板側コネクタピン57の外周に当接する電池側コネクタピン52を備えている。これらのコネクタピンは、電気伝導率に優れた銅等の金属で構成される。図26の例では、各電池側コネクタピン52の長さは同じとしている。ただ、基板側コネクタピン57の長さに応じて、電池側コネクタピン52の長さも段階的に変化させてもよい。また、各電池側コネクタピン52には、リード線54が接続されている。リード線54は、基板側コネクタ56と連結する端面と反対側の端面から引き出され、それぞれがリード板20の接続端子21と接続されている。
As shown in FIGS. 23 and 24, the battery-
さらに電池側ピンカバー体の上面には、基板側コネクタ56と接続するための係止片53を設けている。この係止片53は、好ましくは電池側ピンカバー体と一体成型により設けられる。係止片53は、図25〜図28等に示すように、電池側ピンカバー体の上面から全面に張り出し、先端に矢尻状の係止面を突出させている。突出した係止面は、基板側コネクタ56と連結する端面との間の距離を、基板側コネクタ56の厚さとほぼ等しく形成している。また係止面の前方には、傾斜面を設けている。この係止片53は、図26、図27、図28に示すように、電池側コネクタ51を基板側コネクタ56に押し出すことで、傾斜面が基板側コネクタ56と当接して弾性変形し、係止面が基板側コネクタ56の背面に係止されて、電池側コネクタ51を基板側コネクタ56に係止する。
(基板側コネクタ56)
Further, a locking
(Board side connector 56)
一方基板側コネクタ56は、図26等に示すように、基板側ピンカバー体でもって、複数の基板側コネクタピン57を互いに平行に離間させて保持している。各基板側コネクタピン57は、基板側ピンカバー体を貫通して、先端を下方に折曲して回路基板40と半田付けされる。さらに基板側ピンカバー体は、電圧検出回路42の入力端子に配線されている。電圧検出回路42は、例えばIC等で構成される。
On the other hand, as shown in FIG. 26 and the like, the board-
また各基板側コネクタピン57の長さは、段階的に変化させている。具体的には、接続先である電池側コネクタピン52の中間電位に応じて、中間電位の低いものほど長く形成されている。これにより、電池側コネクタ51を基板側コネクタ56に連結しようとする際、中間電位の低いものほど突出していることから、他のコネクタピンよりも先に接続されるため、基板側コネクタ56の入力側に印加される電位差を小さくできる。この結果、従来問題となっていた、素電池11を直列接続した電圧が直接電圧検出回路42に印加される事態を回避でき、電圧検出回路42を高電圧から保護できる。基板側コネクタピン57の最も突出したものは、グランド(=マイナス)端子とすることもできる。そして、図26等の例においては、基板側コネクタピン57の最も突出したものと、電力供給用ピン58は、同等の長さを備えているが、グランド端子である基板側コネクタピン57の最も突出したものを、電力供給用ピン58よりも長くして、不所望な接続、スパーク等を防止するために、先に接続することもできる。
(電力供給用ピン58)
Moreover, the length of each board | substrate
(Power supply pin 58)
さらに基板側コネクタ56は、基板側コネクタピン57に、電力供給用ピン58を追加できる。電力供給用ピン58は、電圧検出回路42を駆動するための駆動電力を供給するための電圧線であり、電池集合体1から得られる電圧の内、電圧検出回路42の駆動に適した電圧が印加されている。ここで電力供給用ピン58は、基板側コネクタピン57の内最も長いコネクタピンとほぼ同じ長さとする。この結果、電力供給用ピン58は他のコネクタピンに先駆けて、最も早く接続されることとなる。これにより、電圧検出回路42を早い段階から起動できるため、回路動作上有利となる。また、長くした電力供給用ピン58を、コネクタの端面であって、最も短いコネクタピンと隣接する側に配置することで、コネクタの端面両側に長いコネクタピンを配置することができる。これにより、高電圧の電源ラインを両側に離間させて安全性を高めると共に、コネクタ同士の接続に際してこれらの長いコネクタピンがガイドの役割を果たすことができ、機械的な接続上も好ましい。特に、階段状のコネクタピンだと、形状がいびつになることから、長い側から、すなわちコネクタの一方側から接続しなければならず、接続し難くなる。これに対して、両側から長いコネクタピンを突出させることで、これらの長く突出したコネクタピンを先に接続する要領でコネクタ同士を接続できることから、コネクタ同士の連結作業もスムーズとなる。
Further, the board-
一方で、コネクタの両端に位置させたコネクタピンを、電気を通電させずに絶縁状態として、単に機械的な接続のためとしてもよい。同様に、中間においてもコネクタピンの一部を利用しないことで、機械的強度アップやショート防止等に有効となる。 On the other hand, the connector pins positioned at both ends of the connector may be in an insulated state without energizing electricity and simply for mechanical connection. Similarly, by not using a part of the connector pin even in the middle, it is effective for increasing mechanical strength and preventing short circuit.
なお上記の構成は接続遅延手段を実現する一例であって、コネクタピンの長さや配置は、相対的に中間電位の低いものほど先に接続されるように形成されればよい。例えば、上記と逆に基板側コネクタピン57の長さを一定とし、電池側コネクタピン52の長さを段階的に変化させても、同様の効果を得ることができる。
The above configuration is an example for realizing the connection delay means, and the length and arrangement of the connector pins may be formed so that the one with a relatively low intermediate potential is connected earlier. For example, the same effect can be obtained even if the length of the board-
また上記の例では、コネクタピンの長さを異ならせて突出させているが、コネクタピンの受け側を階段状に形成することもできる。例えば図29に示す例では、コネクタピンを挿入するピン穴を設けたピンカバー体59を階段状に形成することによって、図30に示すように、同じ長さのコネクタピンに対して、階段状に突出させたピン穴から順に接続するよう構成できる。
Further, in the above example, the connector pins are protruded with different lengths. However, the receiving side of the connector pins can be formed in a step shape. For example, in the example shown in FIG. 29, by forming the
さらにコネクタピンを突出させず、ピンカバー体59に収納するよう構成してもよい。例えば図29の、ピン穴を設けたピンカバー体59の階段状接触面と対応する階段状に第二ピンカバー体を形成すると共に、この第二ピンカバー体にコネクタピンを収納して、ピンカバー体59と第二ピンカバー体とを係合させることで、ピン穴にコネクタピンが挿入されるよう構成してもよい。
Further, the connector pins may be accommodated in the
さらに接続遅延手段の別の変形例として、電池側コネクタと基板側コネクタとが円弧状に連結させる構成としてもよい。例えば図31に示す例では、電池側コネクタ51Bと基板側コネクタ56Bとを、一端側においてピボット式に連結しており、コネクタ同士を旋回させるようにして連結する。この方式であれば、コネクタピンはピボット軸60に近い側から接続されることとなるため、ピボット軸60に近い側ほど中間電位が低いコネクタピンとなるように、コネクタピンの配置を設定する。この方式であれば、コネクタピンの長さを変化させることなく、コネクタピンの接続に時間差を設けることが可能となる。なお図示しないが、電力供給用ピンについては、例えば最もピボット軸60に近い側の2本のコネクタピンに、正負の電力供給用ピンを配置することで、先に電圧検出回路42に電力供給することが可能となる。あるいは、これらのコネクタとは別に、電力供給用ラインを用意して、コネクタの連結に先立ち、この電力供給用ラインを接続させてもよい。この方法であれば、ピンの長さを変更せずとも安全に接続できる。
Furthermore, as another modification of the connection delay means, the battery side connector and the board side connector may be connected in an arc shape. For example, in the example shown in FIG. 31, the battery-
あるいは、コネクタを複数のコネクタピンの集合体とせず、逆に各コネクタピン毎に分解可能とし、一個ずつ連結可能としてもよい。例えば図32及び図33に示す例では、基板側コネクタ56Cに接続する電池側コネクタを、一のリード板20の中間電位のみをリード線54等により引き出したコネクタブロック61とし、さらに他のコネクタブロック61と接続するための連結構造を設けている。図の例では、コネクタブロック61の一面に、蟻溝を設け、さら対向する面には、この蟻溝に挿入可能な突起を形成している。これによって、コネクタブロック同士の連結が可能となる。この構成では、コネクタブロック61の連結によって一個ずつ中間電位を電圧検出回路42に入力していくことが可能なる。このため、低電位のものから順に、コネクタブロック61を接続していくことで、高電圧が電圧検出回路42に印加されることを確実に阻止できる利点が得られる。またこの構成では、分解時においても逆に高電圧のものから順にコネクタブロック61を外していくことで、電圧検出回路42に高電圧が印加されることなく安全に電池集合体1を分離可能とできる。この方法によれば、ピンの長さを変更せずとも安全に接続できる半面、コネクタにより纏めて接続することができない。
Alternatively, the connector may not be an assembly of a plurality of connector pins, but may be disassembled for each connector pin and connected one by one. For example, in the example shown in FIGS. 32 and 33, the battery-side connector connected to the board-
以上のようにして、中間電位を安全に電圧検出回路42に接続、分断できるので、電圧検出回路42及びこの電圧検出回路42に接続された素子類の、意図しない故障を回避して、信頼性高く電池パックを利用できる。
As described above, the intermediate potential can be safely connected to and disconnected from the
本発明に係る電池パック及び電池パック用コネクタは、電動スクータやアシスト自転車用の電源装置等として好適に利用できる。 The battery pack and the battery pack connector according to the present invention can be suitably used as an electric scooter, a power supply device for an assist bicycle, or the like.
100…電池パック
1、1’…電池集合体
2…電池ブロック段
2A…第一電池ブロック段
2B…第二電池ブロック段
3…電池ブロック列
10…電池ブロック
11…素電池
12…電池スペーサ
13…電池保持面
14…スペーサ貫通孔
15…カバー体
16…スペーサ連結部
17…連結溝
20、20’…リード板
20A…第一リード板
20B…第二リード板
20E−…マイナス側リード板
20E+…プラス側リード板
20L…リード線
21…接続端子
22…リード接続用端子
23…接続端子ねじ穴
24…接続端子貫通孔
25…リード接続部
26…固定片
27…ねじ穴
28…リード接続ねじ
29…折曲片
30…外装ケース
30F…凹凸
31…第一端面カバー
31H…第一端面表面板
32…第二端面カバー
32H…第二端面表面板
33…出力端子
33+…正極の放電用出力端子
33−…負極の放電用出力端子
33−P…金属製端子板
33−T…マイナス側凸部
33−S…シャント抵抗部
33+P…金属製端子板
33+T…プラス側凸部
35…絶縁シート
36…シート貫通孔
40…回路基板
40W…収納枠
42…電圧検出回路
42B…電圧検出IC
50…貫通ねじ
50A、50A−…第一貫通ねじ
50B…第二貫通ねじ
51、51B…電池側コネクタ
52…電池側コネクタピン
53…係止片
54…リード線
56、56B、56C…基板側コネクタ
57…基板側コネクタピン
58…電力供給用ピン
59…ピンカバー体
60…ピボット軸
61…コネクタブロック
BS…空き空間
DESCRIPTION OF
50 ... through
Claims (10)
素電池(11)同士の直列接続の界面に各々配置された、複数のリード板(20)と、
前記複数のリード板(20)と、それぞれ電気的に接続された電池側コネクタピン(52)を、複数平行に並べた電池側コネクタ(51)と、
前記電池集合体(1)の、素電池(11)間の中間電位を検出するための入力端子を複数備える電圧検出回路(42)と、
前記電圧検出回路(42)の複数の入力端子と個別に接続された基板側コネクタピン(57)を、複数平行に並べた基板側コネクタ(56)と、
を備え、
前記電池側コネクタ(51)と基板側コネクタ(56)とを連結することで、前記電池側コネクタ(51)及び基板側コネクタ(56)の対応するコネクタピン同士を電気接続させて、前記電池集合体(1)の複数の中間電位を、それぞれ前記電圧検出回路(42)に入力可能としてなる電池パックであって、さらに、
前記電池側コネクタ(51)と基板側コネクタ(56)との連結に際して、中間電位が低電圧のコネクタピンを、高電圧のコネクタピンよりも先に接続させるための接続遅延手段を備えてなることを特徴とする電池パック。 A battery assembly (1) in which a plurality of unit cells (11) are connected in series;
A plurality of lead plates (20), each disposed at a serial connection interface between the unit cells (11), and
The plurality of lead plates (20) and battery side connector pins (52) electrically connected to each other, a plurality of parallel battery side connectors (51), and
A voltage detection circuit (42) comprising a plurality of input terminals for detecting an intermediate potential between the unit cells (11) of the battery assembly (1);
A board-side connector (56) in which a plurality of board-side connector pins (57) individually connected to a plurality of input terminals of the voltage detection circuit (42) are arranged in parallel, and
With
By connecting the battery side connector (51) and the board side connector (56), the corresponding connector pins of the battery side connector (51) and the board side connector (56) are electrically connected, and the battery assembly A battery pack capable of inputting a plurality of intermediate potentials of the body (1) to the voltage detection circuit (42), respectively,
When connecting the battery side connector (51) and the board side connector (56), it is provided with a connection delay means for connecting a connector pin having a low intermediate potential before a connector pin having a high voltage. A battery pack characterized by
前記接続遅延手段が、前記電池側コネクタ(51)を、前記電池集合体(1)の中間電位の内、低電圧側のものほど電池側コネクタピン(52)が短く、高電圧側のものほど電池側コネクタピン(52)が長くなるよう、各電池側コネクタピン(52)の長さを変化させて構成されてなることを特徴とする電池パック。 The battery pack according to claim 1,
In the connection delay means, the battery-side connector (51), the battery-side connector pin (52) is shorter as the low-voltage side of the intermediate potential of the battery assembly (1), the high-voltage side A battery pack characterized by being configured by changing the length of each battery-side connector pin (52) so that the battery-side connector pin (52) becomes longer.
前記電池側コネクタ(51)は、前記電圧検出回路(42)に駆動電力を供給するための電力供給用ピン(58)を設けると共に、
前記電力供給用ピン(58)は、最も高い中間電位の電池側コネクタピン(52)と同じか、これよりも長く形成してなることを特徴とする電池パック。 The battery pack according to claim 2, further comprising:
The battery side connector (51) is provided with a power supply pin (58) for supplying driving power to the voltage detection circuit (42), and
The battery pack is characterized in that the power supply pin (58) is formed to be the same as or longer than the battery-side connector pin (52) having the highest intermediate potential.
前記接続遅延手段が、前記基板側コネクタ(56)を、前記電池集合体(1)の中間電位と対応するよう設けられた基板側コネクタピン(57)の内、低電圧側のものほど基板側コネクタピン(57)が短く、高電圧側のものほど基板側コネクタピン(57)が長くなるよう、各基板側コネクタピン(57)の長さを変化させて構成されてなることを特徴とする電池パック。 The battery pack according to claim 1,
Among the board-side connector pins (57) provided so that the connection delay means corresponds to the intermediate potential of the battery assembly (1) for the board-side connector (56), the lower voltage side is the board side. The length of each connector pin (57) is changed so that the connector pin (57) is shorter and the connector pin (57) on the higher voltage side is longer. Battery pack.
前記基板側コネクタ(56)は、前記電圧検出回路(42)に駆動電力を供給するための電力供給用ピン(58)を設けると共に、
前記電力供給用ピン(58)は、最も高い中間電位の基板側コネクタピン(57)と同じか、これよりも長く形成してなることを特徴とする電池パック。 The battery pack according to claim 4, further comprising:
The board-side connector (56) is provided with a power supply pin (58) for supplying driving power to the voltage detection circuit (42), and
The battery pack is characterized in that the power supply pin (58) is formed to be the same as or longer than the board connector pin (57) having the highest intermediate potential.
前記電力供給用ピン(58)は、最も短いコネクタピンに隣接する位置に設けられてなることを特徴とする電池パック。 The battery pack according to claim 5,
The battery pack according to claim 1, wherein the power supply pin (58) is provided at a position adjacent to the shortest connector pin.
長さを変化させたコネクタピンを収納するよう、階段状に形成されたピンカバー体(59)と、
該コネクタピンと接続される他方のコネクタピンを収納すると共に、前記ピンカバー体(59)と係合するように、階段状に形成された第二ピンカバー体と、
を備えることを特徴とする電池パック。 The battery pack according to any one of claims 1 to 6, further comprising:
A pin cover body (59) formed in a step shape so as to accommodate the connector pins whose length has been changed,
A second pin cover body formed in a step shape so as to accommodate the other connector pin connected to the connector pin and engage with the pin cover body (59),
A battery pack comprising:
前記接続遅延手段が、前記電池側コネクタ(51)と基板側コネクタ(56)とをピボット軸(60)を回転軸として旋回式に連結すると共に、前記ピボット軸(60)と近い側のコネクタピンほど中間電位が低く、前記ピボット軸(60)と遠い側のコネクタピンほど中間電位が高くなるように配置して構成されてなることを特徴とする電池パック。 The battery pack according to claim 1,
The connection delay means connects the battery side connector (51) and the board side connector (56) in a pivotal manner with a pivot shaft (60) as a rotation axis, and a connector pin on the side close to the pivot shaft (60). The battery pack is characterized in that the intermediate potential is lower as the intermediate potential is lower, and the connector pin on the side farther from the pivot shaft (60) is higher in intermediate potential.
前記電池側コネクタ(51)及び基板側コネクタ(56)のコネクタピン同士を接続する構成として、いずれか一方のコネクタピンが、他方のコネクタピンを挿入可能な円筒状に形成されてなることを電池パック。 The battery pack according to any one of claims 1 to 8,
As a configuration for connecting the connector pins of the battery side connector (51) and the board side connector (56), one of the connector pins is formed in a cylindrical shape into which the other connector pin can be inserted. pack.
電池集合体(1)に収納される、複数の素電池(11)が直列に接続された電池集合体(1)の、素電池(11)同士の直列接続の界面に各々配置された、複数のリード板(20)と、それぞれ電気的に接続するための電池側コネクタピン(52)を、複数平行に並べた電池側コネクタ(51)と、
前記電池集合体(1)の、素電池(11)間の中間電位を検出するための入力端子を複数備える電圧検出回路(42)の複数の入力端子と個別に接続された基板側コネクタピン(57)を、複数平行に並べた基板側コネクタ(56)と、
を備え、
前記電池側コネクタ(51)と基板側コネクタ(56)とを連結することで、前記電池側コネクタ(51)及び基板側コネクタ(56)の対応するコネクタピン同士を電気接続させて、前記電池集合体(1)の複数の中間電位を、それぞれ前記電圧検出回路(42)に入力可能とすると共に、
前記電池側コネクタ(51)は、前記電池集合体(1)の中間電位の内、低電圧側のものほど電池側コネクタピン(52)が短く、高電圧側のものほど電池側コネクタピン(52)が長くなるよう、各電池側コネクタピン(52)の長さを変化させていることを特徴とする電池パック用コネクタ。 A connector used for electrical connection inside the battery pack,
A battery assembly (1) housed in the battery assembly (1), in which a plurality of unit cells (11) are connected in series, each arranged at the interface of the series connection between the unit cells (11). A battery side connector (51) in which a plurality of lead plates (20) and a plurality of battery side connector pins (52) for electrical connection are arranged in parallel,
Board-side connector pins individually connected to a plurality of input terminals of a voltage detection circuit (42) including a plurality of input terminals for detecting an intermediate potential between unit cells (11) of the battery assembly (1). 57), a plurality of board-side connectors (56) arranged in parallel,
With
By connecting the battery side connector (51) and the board side connector (56), the corresponding connector pins of the battery side connector (51) and the board side connector (56) are electrically connected, and the battery assembly A plurality of intermediate potentials of the body (1) can be input to the voltage detection circuit (42), respectively.
Among the intermediate potentials of the battery assembly (1), the battery side connector (51) has a shorter battery side connector pin (52) for a low voltage side and a battery side connector pin (52 for a high voltage side). The battery pack connector is characterized in that the length of each battery-side connector pin (52) is changed so that the length of the connector is longer.
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Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014024435A1 (en) * | 2012-08-09 | 2014-02-13 | 三洋電機株式会社 | Power supply device, and electric vehicle and power storage device provided with same |
WO2014049654A1 (en) * | 2012-09-27 | 2014-04-03 | 三洋電機株式会社 | Connector, and battery block |
WO2014064900A1 (en) | 2012-10-22 | 2014-05-01 | 三洋電機株式会社 | Assembled battery and manufacturing method thereof |
JP2014102968A (en) * | 2012-11-20 | 2014-06-05 | Sanyo Electric Co Ltd | Battery pack and manufacturing method therefor |
WO2015187888A1 (en) * | 2014-06-03 | 2015-12-10 | Traxxas Lp | Battery connection method and apparatus |
JP2016139778A (en) * | 2015-01-22 | 2016-08-04 | カルソニックカンセイ株式会社 | Capacitor structure |
EP3082174A1 (en) * | 2015-04-14 | 2016-10-19 | EsprlTschmiede GbR | Energy storage device and cell holder for an energy storage device |
CN106374292A (en) * | 2016-09-28 | 2017-02-01 | 广东虹勤通讯技术有限公司 | Auxiliary positioning mechanism of connector, connector seat body and terminal equipment |
US10396568B2 (en) | 2014-06-03 | 2019-08-27 | Traxxas Lp | Battery charger with user interface |
US10431992B2 (en) | 2014-06-03 | 2019-10-01 | Traxxas Lp | Battery charger with user interface |
JP2021064506A (en) * | 2019-10-11 | 2021-04-22 | 株式会社デンソー | Battery pack |
WO2022163477A1 (en) | 2021-01-29 | 2022-08-04 | 三洋電機株式会社 | Power supply device and method for producing same |
-
2010
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Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014024435A1 (en) * | 2012-08-09 | 2014-02-13 | 三洋電機株式会社 | Power supply device, and electric vehicle and power storage device provided with same |
WO2014049654A1 (en) * | 2012-09-27 | 2014-04-03 | 三洋電機株式会社 | Connector, and battery block |
JPWO2014064900A1 (en) * | 2012-10-22 | 2016-09-08 | 三洋電機株式会社 | Pack battery and manufacturing method thereof |
WO2014064900A1 (en) | 2012-10-22 | 2014-05-01 | 三洋電機株式会社 | Assembled battery and manufacturing method thereof |
CN104205413A (en) * | 2012-10-22 | 2014-12-10 | 三洋电机株式会社 | Assembled battery and manufacturing method thereof |
JP2014102968A (en) * | 2012-11-20 | 2014-06-05 | Sanyo Electric Co Ltd | Battery pack and manufacturing method therefor |
US10396568B2 (en) | 2014-06-03 | 2019-08-27 | Traxxas Lp | Battery charger with user interface |
US10027146B2 (en) | 2014-06-03 | 2018-07-17 | Traxxas, LP | Battery connection method and apparatus |
US10075001B2 (en) | 2014-06-03 | 2018-09-11 | Traxxas, LP | Battery connection method and apparatus |
WO2015187888A1 (en) * | 2014-06-03 | 2015-12-10 | Traxxas Lp | Battery connection method and apparatus |
US10431992B2 (en) | 2014-06-03 | 2019-10-01 | Traxxas Lp | Battery charger with user interface |
US11309724B2 (en) | 2014-06-03 | 2022-04-19 | Traxxas, L.P. | Battery connection method and apparatus |
JP2016139778A (en) * | 2015-01-22 | 2016-08-04 | カルソニックカンセイ株式会社 | Capacitor structure |
EP3082174A1 (en) * | 2015-04-14 | 2016-10-19 | EsprlTschmiede GbR | Energy storage device and cell holder for an energy storage device |
CN106374292A (en) * | 2016-09-28 | 2017-02-01 | 广东虹勤通讯技术有限公司 | Auxiliary positioning mechanism of connector, connector seat body and terminal equipment |
CN106374292B (en) * | 2016-09-28 | 2020-07-28 | 广东虹勤通讯技术有限公司 | Auxiliary positioning mechanism of connector, connector base and terminal equipment |
JP2021064506A (en) * | 2019-10-11 | 2021-04-22 | 株式会社デンソー | Battery pack |
JP7226236B2 (en) | 2019-10-11 | 2023-02-21 | 株式会社デンソー | battery pack |
WO2022163477A1 (en) | 2021-01-29 | 2022-08-04 | 三洋電機株式会社 | Power supply device and method for producing same |
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