JP2012221572A - Battery module and portable terminal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電池モジュール及び携帯端末に関する。 The present invention relates to a battery module and a portable terminal.
非接触式の電力の伝送技術が知られている。非接触式の電力の伝送技術としては、電磁誘導の原理を利用するものに加えて、近年、磁界・電界共鳴の原理を利用するものも開発されている。電磁誘導の原理を利用する伝送技術においては、電力を送信する一次側コイルアンテナと、電力を受信する二次側コイルアンテナと、が用いられる。 Non-contact power transmission technology is known. In recent years, non-contact power transmission techniques that use the principle of magnetic field / electric field resonance have been developed in addition to those that use the principle of electromagnetic induction. In a transmission technique using the principle of electromagnetic induction, a primary side coil antenna that transmits power and a secondary side coil antenna that receives power are used.
携帯端末が非接触で電力の供給を受ける場合、当該携帯端末に二次側コイルアンテナを配置する必要がある。二次側コイルアンテナの配置位置は、一次側コイルアンテナと位置合わせが可能な場所であれば、特に制限されない。ただし、二次側コイルアンテナは、電力受信時のエネルギーロスにより発熱するため、他の部品に対する熱の影響を考慮して配置位置を決める必要がある。 When the portable terminal is supplied with electric power in a non-contact manner, it is necessary to arrange a secondary coil antenna on the portable terminal. The arrangement position of the secondary coil antenna is not particularly limited as long as it can be aligned with the primary coil antenna. However, since the secondary coil antenna generates heat due to energy loss during power reception, it is necessary to determine the arrangement position in consideration of the influence of heat on other components.
なお、特許文献1には、電池の表面に接触し、熱伝導性が良好な材料からなる伝熱板と、電池及び伝熱板を収容し、熱伝導性が良好な材料からなる筐体と、を備える電池パックが開示されている(特許文献1の図2参照)。
ここで、携帯端末から電池モジュールを外した状態においても電池モジュールを充電する場合について考える。コアパックの外周面上に二次側コイルアンテナを配置した電池モジュールの参考例を図8に示す。 Here, a case where the battery module is charged even when the battery module is removed from the portable terminal will be considered. FIG. 8 shows a reference example of a battery module in which a secondary coil antenna is arranged on the outer peripheral surface of the core pack.
図8は、電池モジュール9の外観斜視図である。図8に示した電池モジュール9においては、コアパック91の外周面上に二次側コイルアンテナ92を配置し、トップケース93及びボトムケース94をコアパック91に嵌め合わせ、全体をラベル95で巻いて固定する。これにより、電池モジュール9単体であっても、二次側コイルアンテナ92が、一次側コイルアンテナ(図示省略)から電力を受けることが可能となる。そして、二次側コイルアンテナ92から供給される電力によりコアパック91内の二次電池が充電される。
FIG. 8 is an external perspective view of the
上記したように、二次側コイルアンテナ92は、電力受信時のエネルギーロスにより発熱する(例えば、コイルに電流が流れることによる導体発熱等)。ラベル95は、二次側コイルアンテナ92をコアパック91に対して位置固定するための部材であるため、放熱性については何ら考慮されておらず、熱伝導性が悪い。そのため、図8に示したように、二次側コイルアンテナ92をコアパック91の外周面上に配置すると、コアパック91内の二次電池が、二次側コイルアンテナ92から発生した熱の影響を受ける。その結果、二次電池の電池容量が低下するという問題が生じる。
As described above, the
なお、図8に記載の電池モジュール9は、本願発明者が上記の問題点を説明するために独自に考えたものであり、あくまで参考例である。したがって、図8を含む上述の説明は、何ら先行技術を構成するものではない。
Note that the
また、特許文献1に記載された電池パックは、電池の発熱による熱を放熱する技術について記載しており、二次側コイルアンテナの発熱対策については、記載も示唆もされていない。
In addition, the battery pack described in
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、非接触給電を採用する場合であっても、熱影響による電池容量の低下を抑制することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to suppress a decrease in battery capacity due to thermal effects even when non-contact power feeding is employed.
本発明にかかる電池モジュールは、電池を内蔵する電池収容部材と、前記電気収容部材の外周面上に配置され、非接触で電力の供給を受け、前記電力を前記電池に供給する電力供給部材と、前記電力供給部材に対して塗布され、前記電力供給部材を被覆し、前記電力供給部材から生じる熱を外部に放熱する放熱性樹脂と、を備え、前記放熱性樹脂には、当該放熱性樹脂よりも熱伝導性の高い絶縁体フィラーが分散されているものである。 A battery module according to the present invention includes a battery housing member that houses a battery, a power supply member that is disposed on an outer peripheral surface of the electrical housing member, receives power supplied in a non-contact manner, and supplies the power to the battery. A heat-dissipating resin that is applied to the power supply member, covers the power supply member, and dissipates heat generated from the power supply member to the outside. Insulator filler having higher thermal conductivity than that is dispersed.
本発明により、非接触給電を採用する場合であっても、熱影響による電池容量の低下を抑制することができる。 According to the present invention, even when non-contact power feeding is employed, it is possible to suppress a decrease in battery capacity due to thermal effects.
<実施の形態1>
本発明にかかる実施の形態1について説明する。本実施の形態にかかる電池モジュール1の外観斜視図を図1、2に示す。電池モジュール1は、コアパック11と、二次側コイルアンテナ12と、放熱性樹脂13と、磁性体シート14と、制御基板15と、接続部16と、トップケース17と、を備える。図1に示す電池モジュール1は、放熱性樹脂13を塗布する前の状態である。図2に示す電池モジュール1は、トップケース17をコアパック11に固定し、放熱性樹脂13を塗布した後の状態である。なお、電池モジュール1は、二次側コイルアンテナ12が受信した電力をコアパック11内の二次電池に供給することにより充電を行う。
<
A first embodiment according to the present invention will be described. 1 and 2 are external perspective views of the
ここで、説明の便宜上、図において、「x軸方向」、「y軸方向」、「z軸方向」を定義する。「x軸方向」は、電池モジュール1の幅方向であり、電池モジュール1の主面111a方向及び上面111b方向に対して平行である。また、「x軸方向」は、電池モジュール1の高さ方向及び厚み方向と直交する方向である。「y軸方向」は、電池モジュール1の高さ方向であり、電池モジュール1の主面111a方向及び側面111c方向に対して平行である。また、「y軸方向」は、電池モジュール1の幅方向及び厚み方向と直交する方向である。「z軸方向」は、電池モジュール1の厚み方向であり、電池モジュール1の上面111b方向及び側面111c方向に対して平行である。また、「z軸方向」は、電池モジュール1の幅方向及び高さ方向と直交する方向である。つまり、「x軸方向」と、「y軸方向」と、「z軸方向」とは、互いに直交する。
Here, for convenience of explanation, “x-axis direction”, “y-axis direction”, and “z-axis direction” are defined in the figure. The “x-axis direction” is the width direction of the
コアパック11(電池収容部材)は、二次電池を内蔵する筐体である。コアパック11は、平板形状であり、主面111a上に二次側コイルアンテナ12が積層配置されている。
The core pack 11 (battery housing member) is a housing that houses a secondary battery. The
二次側コイルアンテナ12(電力供給部材)は、巻線からなる受電部121と、電力を送電する配線部122と、を有する。受電部121は、図示しない一次側コイルアンテナから非接触で電力の供給を受ける。非接触式の電力の送受信には、電磁誘導の原理を利用するものや、磁界・電界共鳴の原理を利用するものがあるが、いずれも周知技術であるため、非接触式を用いた電力の送受信の原理の詳細説明は省略する。配線部122は、受電部121が受信した電力をコアパック11内の二次電池に送る。
The secondary coil antenna 12 (power supply member) includes a
放熱性樹脂13(図2のハッチング部分)は、二次側コイルアンテナ12に塗布され、二次側コイルアンテナ12を被覆する。そして、放熱性樹脂13は、二次側コイルアンテナ12から生じる熱を外部に放熱する。なお、外部とは、電池モジュール1単体で充電している場合は、周囲の空気のことを意味する。一方、携帯端末に電池モジュール1を収容した状態で充電している場合、外部とは、携帯端末のモジュール収容部のことを意味する。
The heat dissipating resin 13 (hatched portion in FIG. 2) is applied to the
放熱性樹脂13には、放熱性樹脂13の構成樹脂よりも熱伝導率の高いフィラーが分散されている。当該フィラーが分散している放熱性樹脂13の熱伝導率は、例えば、0.8(W/(m・K))以上であることが好ましい。具体的には、放熱性樹脂13は、アルミナ等の熱伝導率の高い絶縁体のフィラーを樹脂に混ぜることにより生成される。これにより、放熱性を確保しつつ、二次側コイルアンテナ12と放熱性樹脂13とが電気的に接続されることを防止できる。その結果、二次側コイルアンテナ12と他の電子部品とが放熱性樹脂13を介して電気的に接続されることを防止できる。
In the
磁性体シート14は、コアパック11と二次側コイルアンテナ12との間に配置される。つまり、二次側コイルアンテナ12は、磁性体シート14を介して、コアパック11の主面111a上に配置される。磁性体シート14は、一辺が受電部121の直径よりも大きい矩形状のシートである。磁性体シート14を設けることにより、電磁誘導に利用される磁束が、コアパック11から受ける影響を軽減することができる。そのため、通信品質の低下を防止することができる。
The
制御基板15(保護基板)は、コアパック11内部の電池において生じる過電流や過電圧、過充電、過放電等を防止するための保護回路が実装された基板である。制御基板15は、y軸方向に延在する平板部材であり、コアパック11の上面111b上に設けられている。制御基板15とコアパック11とは接続部16(例えば、導電性の樹脂バンプ等)により接続されている。また、制御基板15の上面には、電池モジュール1を収容する携帯端末と接続するための端子151が設けられている。
The control board 15 (protective board) is a board on which a protection circuit for preventing overcurrent, overvoltage, overcharge, overdischarge and the like generated in the battery inside the
トップケース17は、平板部材171と、爪部172と、を有する。平板部材171の大きさは、コアパック11の上面111bの大きさと略同一である。平板部材171のx軸方向の両端部には、爪部172がコアパック11に向けて立設されている。爪部172とコアパック11の上端部とを嵌め合わせることにより、トップケース17がコアパック11の上端部に固定される。トップケース17を制御基板15上に固定することにより、制御基板15が外力から保護される。なお、平板部材171には、制御基板15の端子151と対応する位置に矩形状の開口部173が設けられている。当該開口部173により制御基板15の端子151と携帯端末100との接続が確保される。
The
次に、図2に示した電池モジュール1の断面図を図3及び図4に示す。図3は、図2に示した電池モジュール1のIII−III線矢視断面図である。つまり、図3は、z軸方向の断面図である。更に、図4は、図2に示した電池モジュール1のIV−IV線矢視断面図である。つまり、図4は、x軸方向の断面図である。なお、図3及び図4において、コアパック11の内部の詳細(二次電池の構成等)については省略する。
Next, sectional views of the
図3及び図4に示すように、放熱性樹脂13は、トップケース17を除き、電池モジュール1の外周面全域に塗布されている。つまり、コアパック11と、二次側コイルアンテナ12と、磁性体シート14と、が一体として放熱性樹脂13を用いて封止されている。言い換えると、コアパック11、磁性体シート14、及び二次側コイルアンテナ12が積層した積層体が、放熱性樹脂13によって覆われている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
放熱性樹脂13は、コアパック11と制御基板15との間にも充填されている。具体的には、接続部16が配置されることによりコアパック11と制御基板15との間に生じた隙間20に、放熱性樹脂13が充填されている。更に、放熱性樹脂13は、トップケース17の爪部172と制御基板15との間にも充填されている。
The
ここで、本実施の形態にかかる電池モジュール1を携帯端末に収容した状態で充電する構成について説明する。図5は、充電台200の上面に、携帯端末100が置かれている状態を示す概略断面図である。携帯端末100は、ヒンジ101を備えており、折り畳み可能な携帯電話である。図5においては、携帯端末100は、折り畳まれた状態である。充電台200に設けられた一次側コイルアンテナ201と、電池モジュール1の二次側コイルアンテナ12との位置を合わせるように、携帯端末100を充電台200上面に乗せる。そして、充電台200に設けられた充電制御基板202の制御に応じて、一次側コイルアンテナ201に電流が流れ、電磁誘導により二次側コイルアンテナ12に電力が発生する。発生した電力を用いてコアパック11内の二次電池が充電される。
Here, the structure which charges the
以上のように、本実施の形態にかかる電池モジュール1の構成によれば、放熱性樹脂13が、二次側コイルアンテナ12に対して塗布され、二次側コイルアンテナ12を被覆している。これにより、充電により二次側コイルアンテナ12が発熱した場合、発生した熱は、放熱性樹脂13へと伝わる。つまり、放熱性樹脂13は、二次側コイルアンテナ12から生じる熱を外部に放熱する。その結果、発生した熱がコアパック11へと伝わることを抑制することができる。したがって、非接触給電を採用する場合であっても、コアパック11が熱の影響を受けることを防止でき、電池容量の低下を抑制することができる。
As described above, according to the configuration of the
更に、放熱性樹脂13は、二次側コイルアンテナ12に加えて、コアパック11の外周面の略全体を被覆している。そのため、二次側コイルアンテナ12により生じる熱に加えて、コアパック11から生じる熱も放熱することができる。したがって、コアパック11が熱の影響を受けることを防止でき、電池容量の低下を更に抑制することができる。なお、トップケース17の材料も放熱性樹脂とすることにより、放熱効果を高めることができる。
Further, the
加えて、コアパック11と制御基板15との間にも、放熱性樹脂13が充填されている。そのため、制御基板15の発熱部品に対しても放熱効果が得られると共に、コアパック11に対して制御基板15を位置固定することができる。
In addition, a
なお、コアパック11と、二次側コイルアンテナ12と、磁性体シート14と、が放熱性樹脂13により一体として封止されている。そのため、二次側コイルアンテナ12と、磁性体シート14と、をコアパック11に対して位置固定することができる。つまり、電池モジュール1は、二次側コイルアンテナ12及び磁性体シート14をコアパック11に位置固定するためのラベルや筐体を別途備える必要がない。その結果、電池モジュール1の薄化を図ることができる。また、ラベルの巻きつけによる位置固定ではないため、放熱性樹脂13に密着強度があればよく、引っ張り強度は要求されない。
The
ただし、本実施の形態においては、放熱性樹脂13がコアパック11の外周面の略全体に塗布されていたが、これに限られるものではない。つまり、放熱性樹脂13が、二次側コイルアンテナ12の受電部121の少なくとも一部を被覆していれば、放熱効果を得ることができる。また、放熱性樹脂13が、コアパック11から受電部121に亘って塗布されていれば、受電部121をコアパック11に対して位置固定できる。
However, in the present embodiment, the heat-dissipating
ここで、本実施の形態にかかる電池モジュール1の製造方法について、図6に示すフローチャートを参照して説明する。まず、コアパック11内部の電池と制御基板15とを接続する(ステップS101)。そして、両面テープ等を用いてコアパック11の主面に磁性体シート14を貼り付け、磁性体シート14の表面に二次側コイルアンテナ12を貼り付ける(ステップS102)。更に、コアパック11の上部にトップケース17を嵌め込む(ステップS103)。
Here, the manufacturing method of the
次に、樹脂と、アルミナ等の熱伝導率の高い絶縁体のフィラーと、を混練し、放熱性樹脂13を生成する(ステップS104)。なお、放熱性樹脂13は、生成してから時間が経つと、フィラーが沈殿し、フィラーの濃度にばらつきが生じる。そのため、使用直前に放熱性樹脂13を生成するか、放熱性樹脂13を予め生成しておき、使用直前に再度混練することが好ましい。
Next, the resin and an insulating filler having a high thermal conductivity such as alumina are kneaded to generate the heat-dissipating resin 13 (step S104). In addition, when
次に、コアパック11に対して放熱性樹脂13を塗布する(ステップS105)。塗布方法としては、放熱性樹脂13にコアパック11を浸けるディップ方式や、型にコアパック11を配置し、放熱性樹脂13を流し込むモールディング方式が用いられる。勿論、塗布方法は上記の方法に限られず、任意である。例えば、図8に示すように、シート状の放熱性樹脂13を用意し、コアパック11、二次側コイルアンテナ12及び磁性体シート14からなる積層体の外周を、当該シート状の放熱性樹脂13によって被覆してもよい。その後、加熱、もしくはUV(Ultraviolet)照射を行い、放熱性樹脂13を乾燥・硬化させる(ステップS106)。以上の工程によって、電池モジュール1が製造できる。
Next, the
<実施の形態2>
本発明にかかる実施の形態2について説明する。本実施の形態においては、上述の実施の形態1において説明した電池モジュール1を収容する携帯端末100の構成について説明する。
<Embodiment 2>
A second embodiment according to the present invention will be described. In the present embodiment, the configuration of
本実施の形態にかかる携帯端末100の外観斜視図を図7に示す。携帯端末100は、電池モジュール1を収容するモジュール収容部110を備えている。なお、携帯端末100は、ディスプレイや操作ボタン等の一般的な構成も備えるが、これらの構成についての説明は省略する。また、図5に示した携帯端末100と同様に、図7における携帯端末100も折り畳み式の携帯電話である。
FIG. 7 shows an external perspective view of the
モジュール収容部110は、携帯端末100の裏面に設けられ、電池モジュール1を収容可能な矩形状の凹部からなる。具体的には、矩形の形状は、電池モジュール1の主面111aと略同一の形状である。また、モジュール収容部110の高さ(深さ)は、電池モジュール1の厚さと略同一である。
The
モジュール収容部110の底面1101(斜線部分)は、金属や放熱性樹脂13等、一般的な携帯端末100の筐体を構成する材料(樹脂)よりも熱伝導率が高い材料により形成されている。モジュール収容部110に電池モジュール1を収容すると、電池モジュール1の周面を覆う放熱性樹脂13と底面1101とが接触する。そのため、コアパック11または二次側コイルアンテナ12から発生した熱は、電池モジュール1を被覆する放熱性樹脂13に伝わり、放熱性樹脂13からモジュール収容部110の底面1101に伝わる。これにより、電池モジュール1の放熱効果を更に高めることができる。勿論、モジュール収容部110における電池モジュール1と接する面のうち、少なくとも1つの面が金属や放熱性樹脂13により形成されていれば、放熱効果を得ることができる。
The bottom surface 1101 (shaded portion) of the
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更及び組み合わせをすることが可能である。例えば、上述した実施の形態1、2においては、非接触による電力の受信部材として、コイルアンテナを用いていたが、これに限られるものではない。電界共鳴を利用する電力伝送方式の場合は、電池モジュールに設ける受信部材は電極でもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed and combined without departing from the spirit of the present invention. For example, in
1、9 電池モジュール
11、91 コアパック
12、92 二次側コイルアンテナ
13 放熱性樹脂
14 磁性体シート
15 制御基板
16 接続部
17、93 トップケース
18 端子
94 ボトムケース
95 ラベル
100 携帯端末
101 ヒンジ
110 モジュール収容部
121 受電部
122 配線部
171 平板部材
172 爪部
173 開口部
200 充電台
201 一次側コイルアンテナ
202 充電制御基板
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記電気収容部材の外周面上に配置され、非接触で電力の供給を受け、前記電力を前記電池に供給する電力供給部材と、
前記電力供給部材を被覆し、前記電力供給部材から生じる熱を外部に放熱する放熱性樹脂と、を備え、
前記放熱性樹脂には、当該放熱性樹脂よりも熱伝導性の高い絶縁体フィラーが分散されている電池モジュール。 A battery housing member containing the battery;
A power supply member that is disposed on the outer peripheral surface of the electrical housing member, receives power supply in a non-contact manner, and supplies the power to the battery;
A heat-dissipating resin that covers the power supply member and dissipates heat generated from the power supply member to the outside;
A battery module in which an insulating filler having higher thermal conductivity than the heat dissipating resin is dispersed in the heat dissipating resin.
前記放熱性樹脂は、前記受電部を被覆することにより、当該受電部を前記電池収容部材に対して位置固定している請求項1に記載の電池モジュール。 The power supply member includes a power receiving unit that receives power supply in a contactless manner, and a wiring unit that intervenes power supply from the power receiving unit to the battery,
The battery module according to claim 1, wherein the heat-dissipating resin covers the power receiving unit to fix the power receiving unit with respect to the battery housing member.
前記電力供給部材は、前記電池収容部材の主面上に配置されている請求項1乃至4のいずれか一項に記載の電池モジュール。 The battery housing member has a flat plate shape,
The battery module according to claim 1, wherein the power supply member is disposed on a main surface of the battery housing member.
前記電池収容部材と前記保護基板との間に、前記放熱性樹脂が充填されている請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電池モジュール。 A protective substrate disposed on the outer peripheral surface of the electrical housing member;
The battery module according to any one of claims 1 to 5, wherein the heat-dissipating resin is filled between the battery housing member and the protective substrate.
前記放熱性樹脂は、前記コイルアンテナ及び前記磁性体を被覆し、前記コイルアンテナ及び前記磁性体を前記電池収容部材に対して位置固定している請求項1乃至7のいずれか一項に記載の電池モジュール。 The power supply member is a coil antenna, and is disposed on the outer peripheral surface of the battery housing member via a magnetic body.
The heat-dissipating resin covers the coil antenna and the magnetic body, and positions the coil antenna and the magnetic body with respect to the battery housing member. Battery module.
前記電池モジュールを収容し、当該電池モジュールの外周面と接する面のうち、少なくとも1つの面が、金属で形成されているモジュール収容部と、
を備える携帯端末。 The battery module according to any one of claims 1 to 8,
A module housing portion in which the battery module is housed and at least one of the surfaces in contact with the outer peripheral surface of the battery module is formed of metal,
A mobile terminal comprising:
前記電池モジュールを収容し、当該電池モジュールの外周面と接する面のうち、少なくとも1つの面が、前記放熱性樹脂で形成されているモジュール収容部と、
を備える携帯端末。 The battery module according to any one of claims 1 to 8,
A module housing portion in which the battery module is housed and at least one of the surfaces in contact with the outer peripheral surface of the battery module is formed of the heat-dissipating resin;
A mobile terminal comprising:
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