JP2012506108A - コアパック製造用の電極端子接続部材 - Google Patents

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Abstract

2個以上のバッテリーセルを互いに直列及び/又は並列に接続し、バッテリーセルコアパックを製造するための電極端子接続部材であって、該電極端子接続部材が、少なくとも２×２マトリックスに配列されたバッテリーセルの電極端子を互いに接続するのに十分なサイズを有するプレート本体を包含し、該バッテリーセルの該電極端子が該プレート本体に、該プレート本体が屈曲していない状態で直接連結される、電極端子接続部材に関する。

Description

本発明は、コアパックの製造に使用する電極端子接続部材に関し、より詳しくは、2個以上のバッテリーセルを互いに直列及び/又は並列に接続し、バッテリーセルコアパックを製造するための電極端子接続部材であって、該電極端子接続部材が、少なくとも２×２マトリックスに配列された該バッテリーセルの電極端子を互いに接続するのに十分なサイズを有するプレート本体を包含し、該バッテリーセルの該電極端子が該プレート本体に、該プレート本体が屈曲していない状態で直接連結される、電極端子接続部材に関する。
可動装置が益々多く開発され、そのような可動装置の需要が増加するにつれて、二次バッテリーの需要も急速に増加している。そのような二次バッテリーの中で、高いエネルギー密度及び作動電圧及び優れた保存及び耐用寿命特性を示すリチウム二次バッテリーが、様々な電子製品ならびに可動装置用のエネルギー供給源として広く使用されている。
二次バッテリーが使用される外部装置の種類に応じて、二次バッテリーは、単一バッテリーの形態で、又は複数の単位電池が互いに電気的に接続されているバッテリーパックの形態で使用される。例えば、小型の装置、例えば携帯電話、は、予め決められた期間、1個のバッテリーの電力及び容量で操作することができる。他方、中又は大型装置、例えばラップトップコンピュータ、携帯用デジタル汎用ディスク(DVD)プレーヤー、小型パーソナルコンピュータ(PC)、電気自動車及びハイブリッド電気自動車には、高出力及び大容量が中又は大型装置に必要なので、バッテリーパックを使用する必要がある。
バッテリーパックは、保護回路を、複数の単位電池が互いに直列及び/又は並列に接続されているコアパックに接続することにより、製造される。プリズム形バッテリー又は小袋形バッテリーが単位電池として使用される場合、プリズム形バッテリー又は小袋形バッテリーは、プリズム形バッテリー又は小袋形バッテリーの大きなサイズを有する表面が互いに向き合うように積み重ねられ、プリズム形バッテリー又は小袋形バッテリーの電極端子が接続部材、例えば母線、により互いに接続される。従って、六面体構造を有する三次元的バッテリーパックを製造する場合、プリズム形バッテリー又は小袋形バッテリーを単位電池として使用するのが好ましい。
他方、円筒形バッテリーは、一般的にプリズム形バッテリー又は小袋形バッテリーよりも大きな電気的容量を有する。しかし、円筒形バッテリーの外部形状のために、円筒形バッテリーを積重構造に配置することは困難である。しかし、バッテリーパックを一般的に線型構造又は平面型構造に配置する場合、円筒形バッテリーは、プリズム形バッテリー又は小袋形バッテリーより有利である。
従って、複数の円筒形バッテリーが互いに並列及び直列に接続されているバッテリーパックが、ラップトップコンピュータ、携帯用DVDプレーヤー、及び携帯用PCに広く使用されている。バッテリーパックは、様々なコアパック構造に形成することができる。例えば、コアパックは、2P(並列)-3S(直列)線型構造、2P-3S平面型構造、2P-4S線型構造又は2P-4S平面型構造に配列することができる。
並列接続構造は、2個以上の円筒形バッテリーを、それらの横方向で、円筒形バッテリーの電極端子が同じ方向に向いた状態で、円筒形バッテリーが互いに隣接するように配置し、円筒形バッテリーの電極端子を、接続部材を介して、溶接により互いに接続することにより、達成される。互いに並列に接続された円筒形バッテリーは、「バンク」と呼ぶことができる。
直列接続構造は、2個以上の円筒形バッテリーを、それらの縦方向で、円筒形バッテリーの対向する極性を有する電極端子同士が順に重なるように配置するか、又は2個以上の円筒形バッテリーを、それらの横方向で、円筒形バッテリーの電極端子が反対方向を向いた状態で、円筒形バッテリー同士が互いに隣接するように配置し、円筒形バッテリーの電極端子を、接続部材を介して、溶接により互いに接続することにより、達成される。
円筒形バッテリー同士の間の電気的接続は、一般的に薄い平面型接続部材、例えばニッケル板、を使用し、スポット溶接により達成される。また、円筒形バッテリーを互いに並列及び/又は直列に接続することにより製造されたコアパックに保護回路を接続し、バッテリーパックを製造する。
図1〜3は、従来の平面型接続部材を使用して2P-3S平面型構造に配列されたコアパックを製造するための一連の工程を典型的に示す。
先ず図1及び2に関して、2P-3S平面型構造に配列されたコアパック50を製造するために、単位電池として合計6個の円筒形バッテリー10をそれらの横方向に配列し、3個のバンク11、12及び13を形成する。
コアパック50を製造するには、先ず、第一バンク11及び第三バンク13を、第一バンク11及び第三バンク13のカソード端子が前方を向くように配置し、第二バンク12を、第一バンク11及び第三バンク13が配置されている方向と反対の方向に、第二バンク12のアノード端子が前方を向くように、配置する。
続いて、スポット溶接を、単位電池10の前面(図1参照)で、第一接続部材16が第一バンク11のカソード端子に配置され、第二接続部材17が第二バンク12のアノード端子及び第三バンク13のカソード端子の上に配置された状態で行い、それによって、接続部材16及び17と単位電池10の前面にある電極端子との間の連結を達成する。
続いて、スポット溶接を、単位電池10の後面(図2参照)で、第三接続部材18が第一バンク11のアノード端子及び第二バンク12のカソード端子上に配置され、第四接続部材19が第三バンク13のアノード端子に配置された状態で行い、それによって、接続部材18及び19と単位電池10の後面にある電極端子との間の連結を達成する。
図3と共に図1及び2に関して、第三バンク13を、第二接続部材17の中央から前方に直角に曲げ、第一バンク11を、第三接続部材18の中央から後に直角に曲げ、それによって、2P-3S平面型構造に形成されたコアパックを製造する。参考までに、P(並列)は、電気的並列接続を意味し、S(直列)は、電気的直列接続を意味する。
しかし、平面型接続部材は、一般的に長いバー形構造に形成される。円筒形バッテリーが互いに隣接するように横方向で配置された複数の円筒形バッテリーが、そのような平面型接続部材を介して接続される場合、円筒形バッテリーの上部及び底部に配置された電極端子に平面型接続部材が正しく配置されている状態で溶接を行うことは困難である。
また、2個以上の円筒形バッテリーを、それらの横方向で、円筒形バッテリーの電極端子が反対方向に向いた状態で互いに隣接するように配列し、円筒形バッテリーの電極端子を一般的に長いバー形接続部材を介して互いに接続し、接続部分を屈曲させ、円筒形バッテリーを互いに直列接続する場合、円筒形バッテリーを正確に、安定して直線的な直列構造に屈曲させることは困難であり、屈曲部分における接続部材の幅及び厚さが小さいので、屈曲部分が壊れることがある。
すなわち、複数の円筒形バッテリーを、一般的な平面型接続部材を使用して互いに接続する場合、円筒形バッテリーの接続が困難で複雑になり、それによって、バッテリーパックの製造効率が大きく低下する。
この場合に関連して、バッテリーパックの組立効率を改良するための技術が研究されている。例えば、日本国特許出願公開第2001−325931号明細書は、アセンブリーバッテリーの構造を開示しているが、そこでは、複数の円筒形バッテリーセルを固定し、互いに電気的に接続し、それぞれの内径が各バッテリーセルの外径より僅かに大きい円形溝がバッテリーセルの数に基づいて形成され、バッテリーセルの対向する末端が垂直に取り付けられ、電気的に絶縁性の樹脂材料から製造された2個のホルダーケースにより固定され、バッテリーセルを互いに電気的に接続するための金属接続部材が埋め込まれ、バッテリーセルが互いに直列接続されている。
しかし、このアセンブリーバッテリーの構造では、電気的絶縁性の樹脂材料中に金属接続部材が埋め込まれる結果、バッテリーパックの体積及び重量が増加する。従って、バッテリーパックのバッテリーセルを受け入れる空間が減少し、バッテリーパックの単位体積あたりのエネルギー密度が低下する。
また、日本国特許出願公開第2001−325931号明細書は、2個の円筒形バッテリーの接続に使用するバッテリー用接続部材を開示しているが、この接続部材は、その半径方向で、円筒形バッテリーが対向する方向に互いに直列に配置された状態で互いに平行に配置され、平面形状に形成された接続部材が、1個のバッテリーセルの底部に接合された第一平面接続部分及び第一接続部分から伸びる第二接続部分を包含し、第二接続部分が、他の単位電池のカソード端子が中を介して突き出ている開口部、及び他の単位電池の密封プレートに接合された円形溝底部、又は平面部分を包含し、その平面部分は、平面部分と第一接続部分との間に形成された段差を有する。
しかし、3個以上の円筒形バッテリーが互いに直列接続されている場合、バッテリー用の接続部材を使用することは困難である。また、接続部材は、第一接続部分及び第二接続部分を包含する。従って、接続部材の製造工程が複雑になり、バッテリーパックの生産性が低下する。
従って、上に記載した従来の問題を解決しながら、バッテリーセル間の電気的接続を容易に、効率的に達成し、それによって、バッテリーパックの製造効率及び生産性を改良するための技術が強く求められている。
技術的問題
従って、本発明は、上記の問題及び他の未解決の技術的問題を解決するためになされたものである。
上記の問題を解決するための、様々な広範囲で集中的な研究及び実験の結果、本発明者らは、少なくとも２×２マトリックスに配置されたバッテリーセルの電極端子を互いに接続するのに十分なサイズを有するプレート本体を包含し、その際、バッテリーセルの電極端子がプレート本体に。プレート本体が屈曲していない状態で直接連結し、それによって、バッテリーセル間の接続を簡単に、容易に達成する電極端子接続部材を開発し、そのような電極端子接続部材の使用により、バッテリーパックの製造効率及び生産性を改良できることを見出した。
従って、本発明の目的は、2個以上のバッテリーセルを互いに直列及び/又は並列に簡単に、容易に接続し、それによって、コアパック及びバッテリーパックの生産性を改良する電極端子接続部材を提供することである。
技術的解決策
本発明の一態様により、上記の、及び他の目的は、2個以上のバッテリーセルを互いに直列及び/又は並列に接続し、バッテリーセルコアパックを製造するための電極端子接続部材であって、該電極端子接続部材が、少なくとも２×２マトリックスに配列されたバッテリーセルの電極端子を互いに接続するのに十分なサイズを有するプレート本体を包含し、該バッテリーセルの該電極端子が該プレート本体に、該プレート本体が屈曲していない状態で直接連結される、電極端子接続部材を提供することにより、達成される。
すなわち、本発明の電極端子接続部材は、プレート形構造に形成されており、少なくとも２×２マトリックスに配列されたバッテリーセルの電極端子が、電極端子接続部材が屈曲していない状態で互いに接続される。従って、複数のバッテリーセルが互いに電気的に接続される場合、電極端子接続部材をバッテリーセルの電極端子に、電極端子接続部材がバッテリーセルの電極端子に正しく配置された状態で安定して連結し、それによって、バッテリーセル間に電気的接続を効率的に達成することができる。
また、多数の接続されたバッテリーセルをそれぞれ包含するコアパックを大量生産する場合、コアパックの自動製造が可能であり、それによって、バッテリーパックの製造効率及び生産性が大きく改良される。例えば、接続部材をバッテリーセルの電極端子に溶接により連結する場合、溶接装置のサイズを縮小し、複数の溶接操作を同時に行うことができる。
コアパックは、プレート本体が各バッテリーセルの電極端子に連結された状態で、バッテリーセルの列及び行(column)が維持される構造に形成することができる。必要に応じてコアパックは、プレート本体が各バッテリーセルの電極端子に連結された状態で、バッテリーセルの列及び行が変化する構造に形成することもできる。
好ましい例では、電極端子接続部材は、プレート本体がその縁部に内側に窪んだ屈曲案内溝を備え、それによって、バッテリーセルの電極端子がプレート本体に連結された後、プレート本体がバッテリーセルの列又は行の方向に屈曲するように形成することができる。
屈曲案内溝は、電極端子接続部材のプレート本体の縁部に形成されているので、プレート本体がバッテリーセル又はバンクの電極端子に溶接された状態で、プレート本体を屈曲させる場合、小さな力を使用しても、プレート本体を、所望のバッテリーセル又はバンクの列又は行の方向に容易に屈曲させることができる。
プレート本体の形状には、プレート本体が、少なくとも２×２マトリックスに配列されたバッテリーセルの電極端子を互いに容易に接続できる限り、特に制限は無い。好ましくは、プレート本体は、平らな四角形（square：正方形）又は矩形（rectangular:長方形）形状に形成する。
電極端子接続部材とバッテリーセル又はバンクとの間の接続は、主として溶接により達成する。例えば、電極端子接続部材とバッテリーセル又はバンクとの間の接続は、抵抗溶接により達成できるが、本発明はこれに制限されない。この場合、電極端子接続部材のプレート本体は、好ましくはスリットをさらに備え、そのスリットを介してプレート本体をバッテリーセル又はバンクの電極端子に容易に抵抗溶接することができる。例えば、スリットは、狭く、長い通し孔でよい。
上記のようなプレート本体の縁部に形成された屈曲案内溝を有する電極端子接続部材の構造では、一例として、プレート本体が、プレート本体を容易に屈曲させるための構造をさらに備えることができる。例えば、プレート本体は、それぞれの屈曲案内溝を垂直及び/又は水平に接続する仮想線上に形成されたノッチ（切欠）をさらに備えることができる。
ノッチ（切欠）は、電極端子接続部材を容易に屈曲させ、同時に、電極端子接続部材が正しく、安定して屈曲し得るように、電極端子接続部材を案内するのに役立つ。
上記構造の別の例として、屈曲案内溝が形成されているプレート本体は、その中央に、通し孔をさらに備え、その通し孔によりプレート本体を容易に屈曲させることができる。通し孔の形状には、プレート本体が通し孔により容易に屈曲し得る限り、特に制限は無い。好ましくは、通し孔は、平らな円形又は菱形に形成する。
従って、プレート本体を、バッテリーセル又はバンクがプレート本体に溶接された状態で、屈曲案内溝の近くでプレート本体にさらに形成されたノッチ（切欠）及び/又は通し孔により、バッテリーセル又はバンクの列又は行の方向に、より容易に屈曲させることができる。
一方、バッテリーパックは、互いに並列及び/又は直列に接続されたバッテリーセルを包含するコアパックに保護回路を接続することにより、製造される。従って、好ましくは、バッテリーパックを構成するコアパックは、コアパックがバッテリーセルに接続され、同時に、保護回路基板に接続される回路構造に形成する。
従って、そのような回路配置を達成するために、電極端子接続部材のプレート本体は、その縁部に、一方向に突き出た保護回路基板(PCB)接続部分を備えることができる。
プレート本体は、導電性を示すニッケルから製造されたニッケル板から形成することができるが、本発明はそれに限定されない。
様々な形態のバッテリーをバッテリーセルとして使用することができる。例えば、バッテリーのそれぞれは、円筒形バッテリー又はプリズム形バッテリーでよい。好ましくは、各バッテリーは円筒形バッテリーである。
一般的に、円筒形バッテリーは、カソード端子が円筒形バッテリーの一端から突き出し、バッテリーケース全体が、バッテリーケースがカソード端子から絶縁された状態で、アノード端子を形成する構造に形成される。従って、横方向に配置された単位電池、すなわち、バンク、のカソード端子では、カソード端子だけが外側に露出されるように、バンクの上部を覆うように絶縁シートを配置した状態で、金属板をバンクのカソード端子に溶接するのが好ましい。
本発明の別の態様により、上記の構造を有する電極端子接続部材がPCBに接続されているバッテリーセルコアパックを提供する。
好ましい例では、バッテリーセルコアパックは、バッテリーセルの電極端子を接続する電極端子接続部材が保護回路基板に直接接続される構造に形成することができる。これによって自動化が容易に達成されるので、ワイヤを使用してバッテリーセルの電極端子と保護回路基板との間の電気的接続を達成する従来の方法と比較して、生産性及び品質を大きく改良することができる。
具体的な例では、電極端子接続部材のプレート本体は、その縁部に、一方向に突き出たPCB接続部分を備えることができ、PCBが接続連結部分を備え、その中に接続部分を挿入し、連結することができる。
接続連結部分の構造には、接続部分が接続連結部分の中に容易に挿入される限り、特に制限は無い。好ましくは、接続連結部分は、接続部分を挿入するための挿入孔、及び挿入された接続部分の一端が連結される連結部分を包含し、連結部分は、挿入孔の外周に沿って形成され、予め決められた幅を有する。
上記の構造で、挿入孔の形状には、電極端子接続部材の接続部分を挿入孔の中に容易に挿入できる限り、特に制限は無い。例えば、挿入孔はスリット形状の通し孔でよいか、又は上部が開いたＵ形状に形成することができる。
挿入孔がそのようなＵ形状に形成される場合、Ｕ形状挿入孔は、その対向する角部を面取りするか、又は丸め、電極端子接続部材の接続部分を上から挿入孔の中に容易に挿入できるようにすることができる。
一方、電極端子接続部材の接続部分と保護回路基板との間の連結は、様々な様式で行うことができる。例えば、電極端子接続部材の接続部分と保護回路基板との間の連結は、はんだ付け又は溶接により達成することができる。
溶接には、バッテリーセル及び保護回路基板を損傷又は変形させずに、バッテリーセルと保護回路基板との間の安定した連結を達成するレーザー溶接又は抵抗溶接が挙げられる。好ましくは、溶接はスポット溶接又はシーム溶接を包含する。
一般的に、自動化は、はんだ付けと比較して、レーザー溶接及び抵抗溶接を使用することにより、容易に達成される。参考までに、レーザー溶接は、レーザー光線を使用して金属を融解させ、溶接を達成する方法であり、抵抗溶接は、溶接ベース材料に電流を供給し、接合部における接触抵抗により発生した熱を利用して溶接ベース材料を加熱し、溶接ベース材料を溶融させ、機械的圧力を加えて溶接を達成する方法である。
本発明の別の態様により、パックケース中に取り付けた、上記の構造を有するバッテリーセルコアパックを包含するバッテリーパックを提供する。
バッテリーパックを電力供給源として使用する装置の種類には、特に制限は無い。好ましくは、バッテリーパックは、ラップトップコンピュータ用電力供給源として使用する。
本発明の別の態様により、2個以上のバッテリーセルを互いに直列及び/又は並列に接続することにより、バッテリーセルコアパックを製造する方法を提供する。
具体的には、この製造方法は、(a) 少なくとも２×２マトリックスに配列されたバッテリーセルの電極端子を互いに接続するのに十分なサイズを有するプレート本体と、及び該プレート本体の縁部に形成された内側に窪んだ屈曲案内溝とを包含する電極端子接続部材を、該バッテリーセルの該電極端子に溶接すること、(b)該電極端子接続部材を該屈曲案内溝に沿って屈曲させ、該バッテリーセルを一列に整列させること、(c)該プレート本体の縁部から一方向に突き出ている接続部分を、該接続部分に対応する形状に形成された保護回路基板の接続連結部分の中に挿入すること、(d)該保護回路基板の該接続連結部分から外向きに突き出ている該接続部分の一端を屈曲させること、及び(e)該接続部分の該屈曲末端を該保護回路基板の連結部分にはんだ付け又は溶接することを包含する。
本発明によるバッテリーセルコアパックの製造方法では、上記のように、少なくとも２×２マトリックスに配列されたバッテリーセルの電極端子を互いに接続するのに十分なサイズを有するプレート本体、及び該プレート本体の縁部に形成された内側に窪んだ屈曲案内溝を包含する電極端子接続部材を、バッテリーセルの電極端子に溶接し、次いで屈曲させる。従って、バッテリーセルが互いに直列及び/又は並列している構造に形成されたコアパックを様々な様式でより簡単に、容易に製造することができる。
また、プレート本体の接続部分の末端を保護回路基板の接続連結部分の中に挿入した後、プレート本体の接続部分間の連結は、保護回路基板の接続連結部分に簡単に連結され、それによって、バッテリーセルと保護回路基板との間の連結が達成される。従って、自動化を容易に達成することができ、それによって、ワイヤを使用してバッテリーセルと保護回路基板との間の接続を達成する従来方法と比較して、生産性が大きく改良される。
本発明の上記の、及び他の目的、特徴及び利点は、添付の図面を参照しながら記載する下記の詳細な説明により、より深く理解される。
図1は、従来の平面型接続部材を使用して2P-3S平面型構造に配列されたバッテリーセルコアパックを製造するための一連の工程を典型的に示す。 図2は、従来の平面型接続部材を使用して2P-3S平面型構造に配列されたバッテリーセルコアパックを製造するための一連の工程を典型的に示す。 図3は、従来の平面型接続部材を使用して2P-3S平面型構造に配列されたバッテリーセルコアパックを製造するための一連の工程を典型的に示す。 図4は、本発明の一実施態様により、2P-3S平面型構造に配列されたバッテリーセルコアパックを製造する方法を例示する典型的な図である。 図5は、本発明の様々な実施態様による電極端子接続部材を典型的に例示する平面図である。 図6は、本発明の様々な実施態様による電極端子接続部材を典型的に例示する平面図である。 図7は、本発明の様々な実施態様による電極端子接続部材を典型的に例示する平面図である。 図8は、本発明の様々な実施態様による電極端子接続部材を典型的に例示する平面図である。 図9は、本発明の様々な実施態様による電極端子接続部材を典型的に例示する平面図である。 図10は、本発明の別の実施態様により、2P-4S平面型構造に配列されたバッテリーセルコアパックを例示する典型的な図である。 図11は、本発明の別の実施態様により、3P-3S平面型構造に配列されたバッテリーセルコアパックを例示する典型的な図である。 図12は、本発明の別の実施態様による、それぞれの保護回路基板(PCB)接続部分が一方向に突き出ている電極端子接続部材を例示する典型的な図である。 図13は、本発明の別の実施態様による、それぞれの保護回路基板(PCB)接続部分が一方向に突き出ている電極端子接続部材を例示する典型的な図である。 図14は、電極端子接続部材、その一つを図13に示す、がPCBに取り付けられているバッテリーセルコアパックを例示する典型的な図である。 図15は、電極端子接続部材、その一つを図13に示す、がPCBにはんだ付けされているバッテリーセルコアパックを例示する典型的な部分図である。 図16は、電極端子接続部材、その一つを図13に示す、がPCBに抵抗溶接されているバッテリーセルコアパックを例示する典型的な部分図である。 図17は、本発明の様々な実施態様によりPCBに形成された接続連結部分を例示する典型的な部分図である。 図18は、本発明の様々な実施態様によりPCBに形成された接続連結部分を例示する典型的な部分図である。 図19は、本発明の様々な実施態様によりPCBに形成された接続連結部分を例示する典型的な部分図である。 図20は、本発明の様々な実施態様によりPCBに形成された接続連結部分を例示する典型的な部分図である。
最良の様式
ここで、添付の図面を参照しながら、本発明の好ましい実施態様を詳細に説明する。しかし、本発明の範囲は、例示する実施態様に限定されるものではない。理解し易くするために、図面の幾つかは、部分的な透視図として示す。
図4は、本発明の一実施態様により、2P-3S平面型構造に配列されたバッテリーセルコアパックを製造する方法を例示する典型的な図である。
図4に関して、バッテリーセルコアパック100は、それぞれ2個の垂直に積み重ねた円筒形バッテリーを包含する3バンク110、120及び130がそれらの横方向に互いに隣接して配置される構造に配列されている。すなわち、バッテリーセルコアパック100は、2x3マトリックスカソード端子バッテリーセル構造に配列されている。
第一バンク110及び第三バンク130は、第一バンク110及び第三バンク130のカソード端子が前方を向くように直立しており、第二バンク120は、第二バンク120のアノード端子が前方を向くように、第一バンク110及び第三バンク130が直立している方向と反対方向に直立している。第一接続部材162及び第二接続部材70は、バンク110、120及び130の前面電極端子に取り付けられている。
平らな四角形に形成された第一接続部材162は、第一バンク110のカソード端子及び第二バンク120のアノード端子を互いに並列に電気的に接続する。また、第一接続部材162は、第一バンク110のカソード端子及び第二バンク120のアノード端子を互いに直列に電気的に接続する。平らな四角形に形成された第二接続部材170は、第三バンク130のカソード端子同士を互いに並列に電気的に接続する。
また、バッテリーセル構造の後面(図には示していない)では、第一接続部材162と同じ形状に形成された第三接続部材(図には示していない)が、第三バンク130のアノード端子及び第二バンク120のカソード端子を互いに直列に電気的に接続し、第二接続部材170と同じ形状に形成された第四接続部材(図には示していない)が、第一バンク110のアノード端子同士を互いに並列に電気的に接続する。
この連結された状態で、第一バンク110は、第一接続部材162の中央から直角に前方に曲げられ、第三接続部材(図には示していない)の中央から直角に後方に曲げられ、それによって、2P-3S平面型構造に配列されたバッテリーセルコアパックが製造される。
また、第一接続部材162及び第三接続部材(図には示していない)は、前に説明したように、平らな正方形形状に形成されているので、第一接続部材162及び第三接続部材は、２×２マトリックスに配置されたバッテリーセルの電極端子に容易に連結することができる。
さらに、第一接続部材162の構造により、スポット溶接を安定して行うことができ、限られた空間で対応する区域に溶接を同時に行うことができる。また、接続部材の屈曲区域のサイズが大きいので、接続部材を曲げる際に、接続部材の破損が防止される。
図5〜9は、本発明の様々な実施態様による電極端子接続部材を典型的に例示する平面図である。
図5に関して、電極端子接続部材160は、平らな正方形形状に形成され、２×２マトリックスに配列されたバッテリーセルの電極端子を互いに同時に接続するプレート本体、及びプレート本体の各側部の中央から内側に窪んだ屈曲案内溝160aを包含する。
図6の電極端子接続部材161は、プレート本体の各側部の中央に形成された屈曲案内溝161a及びプレート本体の、対応する屈曲案内溝161a同士を水平に接続する仮想線上に形成されたノッチ（切欠）161bを包含する。ノッチ（切欠）161bは、プレート本体に微細に形成された線状溝でよい。この溝は、単一の連続線でも、複数の不連続線でもよい。
図7の電極端子接続部材162は、プレート本体の各側部の中央に形成された屈曲案内溝162a及びプレート本体の各角部に形成されたスリット162cを包含し、スリット162cにより、対応する電極端子に対する抵抗溶接を容易に行うことができる。
図8の電極端子接続部材163は、電極端子接続部材163を容易に屈曲させるための円形通し孔163dがプレート本体の中央に形成されていることを除いて、図7の電極端子接続部材162と構造が等しい。図9電極端子接続部材164は、電極端子接続部材163を容易に屈曲させるための菱形通し孔164dがプレート本体の中央に形成されていることを除いて、図7の電極端子接続部材162と構造が等しい。通し孔163d及び164dにより、屈曲させる各プレート本体のサイズが小さくなり、従って、それぞれのプレート本体を容易に屈曲させることができる。
図10は、本発明の別の実施態様により、2P-4S平面型構造に配列されたバッテリーセルコアパックを例示する典型的な図である。
図10に関して、バッテリーセルコアパック200は、それぞれ2個の円筒形バッテリーを包含する4バンク210、220、230及び240がそれらの横方向に配置され、電極端子接続部材260及び262がそれぞれのバンク210、220、230及び240の電極端子の上部にスポット溶接により連結されている。
第一バンク210及び第三バンク230は、第一バンク210及び第三バンク230のカソード端子が前方を向くように直立し、第二バンク220及び第四バンク240は、第二バンク220及び第四バンク240のアノード端子が前方を向くように、第一バンク210及び第三バンク230が直立している方向と反対方向に直立している。
バンク210、220、230及び240の前面で、第一接続部材260が、第一バンク210のカソード端子の上部に、及び第二バンク220のアノード端子の上部に連結されている。また、第一接続部材260と同じ形状に形成された第二接続部材262は、第三バンク230のカソード端子の上部に、及び第四バンク240のアノード端子の上部に連結されている。
他方、そのようなバッテリーセル構造の後面(図には示していない)では、長方形形状に形成された第三接続部材(図には示していない)が第四バンク240のカソード端子の上部に連結され、第一接続部材260と同じ形状に形成された第四接続部材(図には示していない)が、第二バンク220のカソード端子の上部に、及び第三バンク230のアノード端子の上部に連結されている。また、長方形形状に形成された第五接続部材(図には示していない)は、第一バンクのアノード端子の上部に連結されている。
従って、上記の構造では、バンク210、220、230及び240は、2P-4S構造に互いに電気的に接続されている。
図11は、本発明の別の実施態様により、3P-3S平面型構造に配列されたバッテリーセルコアパックを例示する典型的な図である。
図11に関して、バッテリーセルコアパック300は、それぞれ3個の円筒形バッテリーを包含する3バンク310、320及び330がそれらの横方向に配置され、電極端子接続部材360及び370がそれぞれのバンク310、320及び330の電極端子の上部にスポット溶接により連結されている。図11の構造は、図11の構造が3P-3S平面型構造であること以外は、図11の構造と等しいので、詳細な説明は行わない。
図12及び13は、本発明の別の実施態様による、それぞれの保護回路基板(PCB)接続部分が一方向に突き出ている電極端子接続部材を例示する典型的な図である。
先ず、図12に関して、円筒形バッテリー400は、２×２マトリックスに配置され、電極端子接続部材が、正方形プレート本体440と、プレート本体は、その各側部の中央に形成された屈曲案内溝442を有する、及びプレート本体440の片側の下側末端から突き出たPCB接続部分440aとを包含する。
従って、電極端子接続部材は、円筒形バッテリー400の電極端子同士を互いに電気的に接続し、同時に、円筒形バッテリー400の電極端子をPCB(図には示していない)に電気的に接続する。
図13の電極端子接続部材は、PCB接続部分540aが、正方形プレート本体540、その各側部の中央には屈曲案内溝542形成されている、の片側の上側末端から水平に、右側に突き出ていることを除いて、図12の電極端子接続部材と等しいので、詳細な説明は行わない。
図10〜13のコアパック200、300、400及び500は、必要に応じて、接続部材を図3と同じ様式で屈曲させることにより、予め決められた形態に変形することができる。
図14は、電極端子接続部材、その一つを図13に示す、がPCBに取り付けられているバッテリーセルコアパックを例示する典型的な図である。
図14に関して、バッテリーセルコアパック600は、3バンク610、620及び630が3S−2P構造に互いに電気的に接続され、電極接続部材(図には示していない)が各バンク610、620及び630間に配置されるように形成される。一方向に突き出た接続部分が、PCB680の各接続連結部分682を介して挿入される。
図15は、電極端子接続部材、その一つを図13に示す、がPCBにはんだ付けされているバッテリーセルコアパックを例示する典型的な部分図である。
図15に関して、電極端子接続部材の接続部分660をPCB680の挿入孔682を介して挿入し、各接続部分660の末端をPCB680の連結部分684にはんだ付けにより連結する。
図16は、電極端子接続部材、その一つを図13に示す、がPCBに抵抗溶接されているバッテリーセルコアパックを例示する典型的な部分図である。
図16に関して、電極端子接続部材の接続部分660をPCB680の挿入孔682を介して挿入し、各接続部分660の末端686をPCB680に対して直角に曲げ、末端686を連結部分684にスポット溶接により連結する。
図17〜20は、本発明の様々な実施態様によりPCBに形成された接続連結部分を例示する典型的な部分図である。
先ず、図17に関して、接続連結部分700は、スリット形状の通し孔701と、その中を介して電極端子接続部材の接続部分(図には示していない)が挿入され、通し孔701の外周部に形成された、予め決められた幅を有する連結部分702とを包含し、電極端子接続部材の接続部分の末端にスポット溶接により連結される。
図18に関して、接続連結部分710は、上部が開いているＵ形状に形成された挿入孔711と、挿入孔711を介して挿入された電極端子接続部材の接続部分(図には示していない)の末端に連結されるように形成された連結部分712とを包含する。
図19及び20に関して、接続連結部分720及び730の挿入孔722及び732は、その対向する角部が面取り(721)されて、又は丸め(731)られているので、電極端子接続部材の接続部分(図には示していない)を挿入孔の中に、より容易に挿入することができる。
連結部分702、712、722及び732は、PCBの保護回路に電気的に接続される。例えば、連結部分702、712、722及び732は、金属材料から製造することができる。
上記の説明から明らかなように、本発明の電極端子接続部材は、少なくとも２×２マトリックスに配置されたバッテリーセルの電極端子が、電極端子接続部材が屈曲していない状態で互いに接続されるプレート型構造に形成される。従って、電極端子接続部材をバッテリーセルの電極端子に、電極端子接続部材がバッテリーセルの電極端子に正しく配置された状態で安定して連結し、それによって、バッテリーセル間に電気的接続を容易に達成することができる。
また、多数の様々に接続されたバッテリーをそれぞれ包含するコアパックを大量生産する場合、自動化が可能であり、それによって、バッテリーパックの製造効率及び生産性が大きく改良される。
本発明の好ましい実施態様を例示のために開示したが、当業者には明らかなように、請求項に記載する本発明の範囲及び精神から離れることなく、様々な修正、追加、及び置き換えが可能である。

Claims (20)

  1. 電極端子接続部材であって、
    二以上のバッテリーセルを互いに直列及び/又は並列に接続し、バッテリーセルコアパックを製造するためのものであり、
    前記電極端子接続部材が、少なくとも２×２マトリックスに配列された前記バッテリーセルの電極端子を互いに接続するのに十分なサイズを有するプレート本体を備えてなるものであり、
    前記バッテリーセルの前記電極端子が、前記プレート本体が屈曲していない状態で、前記プレート本体に直接連結されてなる、電極端子接続部材。
  2. 前記プレート本体が、その縁部に内側に窪んだ屈曲案内溝を備えてなり、
    前記バッテリーセルの前記電極端子が前記プレート本体に連結された後、前記屈曲案内溝より、前記プレート本体が前記バッテリーセルの列又は行の方向に屈曲してなる、請求項１に記載の電極端子接続部材。
  3. 前記プレート本体が、平らな四角形又は矩形の形状に形成されてなる、請求項１に記載の電極端子接続部材。
  4. 前記プレート本体がスリットをさらに備えてなり、
    前記スリットを介して、前記プレート本体が前記バッテリーセルの前記電極端子に容易に抵抗溶接される、請求項１に記載の電極端子接続部材。
  5. 前記プレート本体が、ノッチをさらに備えてなるものであり、
    前記ノッチが、前記それぞれの屈曲案内溝に、垂直及び/又は水平に接続する仮想線上に形成され、前記ノッチにより、前記プレート本体が容易に屈曲するものである、請求項２に記載の電極端子接続部材。
  6. 前記プレート本体が、前記プレート本体の中央に通し孔をさらに備え、前記通し孔により、前記プレート本体が容易に屈曲するものである、請求項２に記載の電極端子接続部材。
  7. 前記通し孔が、平らな円形又は菱形に形成されてなる、請求項６に記載の電極端子接続部材。
  8. 前記プレート本体が、前記プレート本体の縁部に、一方向に突き出た保護回路基板(PCB)接続部分を備えてなる、請求項１に記載の電極端子接続部材。
  9. 前記プレート本体がニッケル板から形成されてなる、請求項１に記載の電極端子接続部材。
  10. 前記バッテリーのそれぞれが円筒形バッテリーである、請求項１に記載の電極端子接続部材。
  11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電極端子接続部材がPCBに接続されてなる、バッテリーセルコアパック。
  12. 前記電極端子接続部材のプレート本体が、前記プレート本体の縁部に、一方向に突き出たPCB接続部分を備えてなり、
    前記PCBが接続連結部分を備え、前記接続連結部分の中に前記接続部分が挿入され、かつ、連結されてなるものである、請求項１１に記載のバッテリーセルコアパック。
  13. 前記接続連結部分が、挿入孔と、連結部分とを備えてなり、
    前記挿入孔を介して前記接続部分が挿入されてなり、及び
    前記挿入された接続部分の一端部が前記連結部分に連結されてなり、
    前記連結部分が前記挿入孔の外周に沿って形成され、予め決められた幅を有してなるものである、請求項１２に記載のバッテリーセルコアパック。
  14. 前記挿入孔が、スリット形状の通し孔であるか、又は上部が開口したＵ形状に形成されてなる、請求項１３に記載のバッテリーセルコアパック。
  15. 前記Ｕ形状挿入孔が、前記Ｕ形状挿入孔の対向する角部で面取り又は丸められてなり、前記電極端子接続部材の接続部分が、上から前記挿入孔を介して容易に挿入可能とされてなるものである、請求項１４に記載のバッテリーセルコアパック。
  16. 前記電極端子接続部材の前記接続部分と前記PCBとの間における前記連結が、はんだ付け又は溶接により達成される、請求項１１に記載のバッテリーセルコアパック。
  17. 前記溶接が、スポット溶接又はシーム溶接を包含するものである、請求項１６に記載のバッテリーセルコアパック。
  18. パックケース中に取り付けられた、請求項１１に記載のバッテリーセルコアパックを備えてなる、バッテリーパック。
  19. 前記バッテリーパックが、ラップトップコンピュータ用電力供給源として使用される、請求項１８に記載のバッテリーパック。
  20. 二以上のバッテリーセルを互いに直列及び/又は並列に接続することにより、バッテリーセルコアパックを製造する方法であって、
    前記製造方法が、
    (a) 電極端子接続部材を、バッテリーセルの電極端子に溶接し、
    前記電極端子接続部材が、少なくとも２×２マトリックスに配列された前記バッテリーセルの電極端子を互いに接続するのに十分なサイズを有するプレート本体と、及び前記バッテリーセルにおける電極端子に対して、前記プレート本体の縁部に形成された内側に窪んだ屈曲案内溝とを備えてなり、
    (b)前記電極端子接続部材を前記屈曲案内溝に沿って屈曲させ、前記バッテリーセルを一列に整列させ、
    (c)前記プレート本体の前記縁部から一方向に突き出ている接続部分を、前記接続部分に対応する形状に形成された保護回路基板の接続連結部分を介して挿入し、
    (d)前記保護回路基板の前記接続連結部分から外向きに突き出ている前記接続部分の一端を屈曲させ、及び
    (e)前記接続部分の前記屈曲末端を前記保護回路基板の連結部分にはんだ付け又は溶接することを含んでなる、製造方法。
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