JP2014102989A - 電池パック - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電池パックにおいて、保護回路基板5の第1面5Aを素電池2の表面と対向配置する。保護回路基板5は第1面5Aにおいて、COB実装部と、素電池2と電気接続するための金属ブロック部53Aと、素電池2を温度検知する感熱素子55とを有する。感熱素子55はCOB実装部と離間して配置し、保護回路基板5の厚み方向において、COB実装部及び金属ブロック部53Aの各高さを感熱素子55の高さよりも高くする。
【選択図】図4
Description
代表的な電池パックは、素電池と、素電池に電気接続された保護回路基板とを外装部材で被覆してなる。保護回路基板には、素電池の温度を検知するサーミスタ等の感熱素子や、素電池の充放電時における電流制御を行うスイッチング素子等の発熱素子、及び外部電極端子等が設けられる。
ここで図6(b)は従来の電池パックの内部における保護回路基板と素電池、基板ホルダ周辺の部分断面図である。当図に示すように保護回路基板の表面が素電池の表面に沿って配された電池パックにおいて、COB実装部内で発熱素子と感熱素子とが熱結合されていると、発熱素子の熱が封止樹脂を介して感熱素子に伝熱する。このため、感熱素子が素電池の熱を正確に温度検知できないおそれがある。
本発明は以上の課題に鑑みてなされたものであり、COB基板を有する電池パックにおいて、従来よりも精度よく感熱素子で素電池の温度検知を行うとともに、感熱素子を素電池に近接配置しても感熱素子が素電池側と当接して破損するのを適切に防止することが可能な電池パックを提供することを目的とする。
また本発明の別の態様として、前記第1面の表面に沿った一の方向において、前記一対の金属ブロック部間に前記感熱素子が配置されている構成とすることもできる。
また本発明の別の態様として、前記素電池は、一対の2主面と、前記2主面間に配され、前記2主面よりも面積が小さい4側面を有する扁平角型であり、前記回路基板の前記第1面は前記素電池の前記4側面のうち1側面と前記対向配置され、前記1側面及び前記回路基板の各長手方向が同一方向である構成とすることもできる。
この場合、本発明の別の態様として、前記発熱素子を電流制御用のスイッチング素子とすることもできる。
また本発明の別の態様として、前記感熱素子をPTC、NTC、バリスタの少なくともいずれかとすることもできる。
また本発明の別の態様として、前記ホルダに開口部が存在し、前記開口部を介して前記感熱素子が前記素電池の表面と前記対向配置されている構成とすることもできる。
また本発明の別の態様として、前記素電池をリチウムイオン電池とすることもできる。
<実施の形態>
(電池パック1の外観構成)
本発明の実施の形態に係る電池パック1の外観構成について、図1(a)及び図1(b)を用いて説明する。図1(a)及び図1(b)は、同順に電池パック1を上面側及び下面側からそれぞれ見た外観図である。
キャップ6の表面には水没判定ラベル9が貼着される。さらにキャップ6の表面には複数の端子窓62が設けられ、それぞれより外部電極端子52が露出している。
(電池パック1の内部構成)
電池パック1の全体的な内部構成を図2に基づいて説明する。図2は電池パック1の内部構成を示す展開図(組図)である。
図2に示すように、電池パック1の全体的な構成としては、素電池2の長手(Y)方向上面側に基板ホルダ3を介して保護回路基板5を配置し、保護回路基板5及び基板ホルダ3とをキャップ6で被覆し、素電池2の長手(Y)方向底面2dをボトムカバー7で被覆し、素電池2の周囲を外装ラベル8で被覆してなる。
[キャップ6]
キャップ6はポリカーボネート(PC)等の樹脂材料で構成される。キャップ表面60には、保護回路基板5のテスト用端子51と外部電極端子52とを露出させる複数の開口61、62が存在する。キャップ6の側面には、基板ホルダ3の各嵌合爪3aと嵌合するための嵌合孔6aが複数設けられる(図2)。
[ボトムカバー7]
ボトムカバー7はキャップ6と同じ樹脂材料で構成され、カバー本体70と両面テープ71とを有する。ボトムカバー7は両面テープ71で素電池2の底面2dに被着され、素電池2の底面を外部より絶縁且つ保護する。
[外装ラベル8]
外装ラベル8はPETフィルムで構成され、素電池2の周面と、キャップ6及びボトムカバー7の一部にわたって被着される。外装ラベル8は電池パック1の定格を表示するとともに素電池2を外部より絶縁する。
[水没判定ラベル9]
水没判定ラベル9は紙シートで構成され、キャップ6の開口61を閉塞するように配される。水没判定ラベル9は電池パック1が水に濡れたか否かを判定するために用いられるとともに、開口61内に露出するテスト用端子を外部より絶縁するために用いられる。
[素電池2]
素電池2は、XY方向を平面方向とする一対の2主面と、2主面間に配され、2主面より面積が小さい4側面を有する扁平角型電池のリチウムイオン(Li−ion)電池である。Y方向上方に位置する1側面は封口板2aで構成される(図2)。
[基板ホルダ3]
基板ホルダ3はポリカーボネート(PC)等の樹脂材料で構成される長尺状の板状体であり、その長手方向を素電池2の封口板2aの長手方向と平行に配される。また基板ホルダ3は、保護回路基板5の第1面5Aと素電池2の封口板2aとの間に配される。基板ホルダ3は素電池2の封口板2aとキャップ6との間で保護回路基板5を位置決めするとともに、保護回路基板5と素電池2との不要な接触を防止する目的で配される(図2)。基板ホルダ3の中央には、素電池2の負極端子2bを挿通させるための挿通孔30が設けられている。
[リード部材4]
リード部材4は、複数のリード板4a、4b、4cで構成され、保護回路基板5と素電池2とを電気接続するために用いられる(図2)。
負極端子2bには、リード板4cのリード部44が電気接続される。リード板4cのリード部46には、リード板4bの端子接続部42が電気接続される。リード板4bの基板接続部43は保護回路基板5の金属ブロック部53Bと電気接続される(図3(a))。
正極端子2cには、リード板4aの端子接続部40が電気接続される。リード板4aの基板接続部41は保護回路基板5の金属ブロック部53Aと電気接続される(図3(a))。
[保護回路基板5]
図3(a)は保護回路基板5をその上面である第1面5A側から見た外観図である。図3(b)は保護回路基板5をその下面である第2面5B側から見た外観図である。ここでは便宜上、第1面5Aを保護回路基板5の上面とする。また第2面5Bを保護回路基板5の下面とする。図4は電池パック1の図1(a)におけるA−A矢視断面図であって、電池パック1のCOB実装部54周辺の部分断面図である。
発熱素子56は、駆動熱を生じる電気素子であって、電流制御用のスイッチング素子(FET)や各種ICチップ等で構成される。
また、保護回路基板5の厚み(Y)方向において、COB実装部54の高さH3及び金属ブロック部53A、53Bの高さH2がそれぞれ感熱素子55の高さH1よりも高くなるように設定されている(図4)。一例として、ここではH1、H2、H3の各高さがH3>H2>H1の関係を有するように設定されている。すなわち、金属ブロック部53A、53Bの高さH2はCOB実装部54の高さH3よりも低く、且つ感熱素子55の高さH1よりも高い。これにより図4に示すように、保護回路基板5はCOB実装部54において素電池2と最も近接する。感熱素子55と素電池2の表面との間には基板ホルダ3と空気層10とが介在する。
基板本体50の第2面5Bには、電池パック1の製造時に使用するテスト用端子51と、外部電極端子52とがそれぞれ複数配設されている。
(電池パック1において奏される効果)
図4に示すように電池パック1の内部では、保護回路基板5の感熱素子55が空気層10及び基板ホルダ3を介して素電池2の表面と対向配置される。感熱素子55がCOB実装部54と別個に配置されているため、COB実装部54内に発熱素子56が封止されていても、COB実装部54の封止樹脂を介して発熱素子56と感熱素子55とが熱結合するのが防止される。従って感熱素子55は、従来に比べて発熱素子56の熱が及ぶのを防止しつつ、空気層及び基板ホルダ3を介して良好に素電池2の温度検知を行うことができる。また、感熱素子55が外部露出しているため、従来より感熱性が向上しており、これによっても良好に素電池2の温度を検知することができる。
(電池パック1の製造方法)
以下、電池パック1の製造方法を例示するが、当然ながら電池パック1の製造方法はこれに限定されない。
[素電池2の準備]
封口板2aにAl−Niクラッド材からなる正極端子2cをレーザ溶接で取付け、素電池2を用意する。
[ボトムカバー7の取付]
両面テープ71を用い、素電池2の底面2dにボトムカバー7を取り付ける。正極端子2cにリード板4aの端子接続部40をシリーズスポット溶接で接続する。
[リード部材4の準備]
PTC素子本体45にリード部44、46を接続してなるリード板4cを用意する。リード部46とリード板4bの端子接続部42とをダイレクトスポット溶接にて接続する。
[保護回路基板5の取付]
保護回路基板5を用意し、金属ブロック部53A、53Bにシリーズスポット溶接にて同順にリード板4a、4bの基板接続部41、43を接続する。
[リード部材4の折り曲げ工程]
保護回路基板5と封口板2aの間に基板ホルダ3を介設する。このとき、負極端子2bを挿通孔30に挿通させる。基板接続部41(43)を端子接続部40(42)側に折り曲げ、保護回路基板5の第1面5A、第2面5Bを水平に調整する。
[キャップ6の取付]
保護回路基板5を被覆するようにキャップ6を取り付ける。キャップ6の嵌合孔6aに基板ホルダ3の嵌合爪3aを嵌合させる。
[外装ラベル8の取付]
素電池2の周囲と、キャップ6の嵌合孔6aを被覆するように外装ラベル8を貼着する。
[水没判定ラベル9の取付]
テスト用端子51を用いて素電池2を検査した後、キャップ6の開口61を閉塞するようにキャップ6に水没判定ラベル9を貼着する。
<実施の形態2>
次に、本発明の実施の形態2について、実施の形態1との差異を中心に説明する。図5は、実施の形態2の電池パックの保護回路基板周辺の部分断面図である。
実施の形態1との違いは、図5に示すように、感熱素子55とこれに対向する素電池2の表面との間に位置する基板ホルダ3に、開口部31を設けた点にある。これにより感熱素子55は開口部31を介して素電池2の表面(ここでは封口板2a)と空気層10を介して直接対向配置されている。
<感熱素子55の実装について>
実施の形態1及び2の電池パックは、金属ブロック部53A、53Bの高さH2、COB実装部54の高さH3、感熱素子55の高さH1を上記のように設定することで、感熱素子55が素電池2と当接するのが防止されている(図4)。このため、感熱素子55に対して外部より大きな衝撃が及びにくい構造を有する。従って、感熱素子55をそれほど強固に基板本体50に実装させなくても良い場合がある。この場合、感熱素子55をCOB実装技術により実装する(但し、封止樹脂は省略する)ことも可能である。
感熱素子55はPTCに限定されず、温度変化により電気抵抗が変化する素子であれば良い。例えばトランジスタ、バリスタ、NTC等のいずれかを用いることができる。
上記実施の形態では、保護回路基板5に実装する発熱素子を全て封止樹脂で封止する構成としたが、本発明はこれに限定されず、一部の発熱素子を封止樹脂外に実装してもよい。
本発明の電池パックでは、感熱素子55をCOB実装部54から離間した結果、COB実装部54の配置位置が感熱素子55に制約されない。従って、COB実装部54を保護回路基板5の第2面5B側に設けることも可能である。
電池パック1に収納される素電池は2個以上であってもよい。
保護回路基板5上に配置する感熱素子55は1個に限定されず、2個以上であってもよい。
2 素電池
2a 封口板
3 基板ホルダ
4 リード部材
4c PTC素子
5 保護回路基板(COB基板)
5A 第1面
5B 第2面
6 キャップ
7 ボトムカバー
8 外装ラベル
9 水没判定ラベル
10 空気層
31 開口部
50 基板本体
53A、53B 金属ブロック部(Niブロック部)
54 COB実装部(封止実装部)
55 感熱素子(サーミスタ)
56 発熱素子(電流制御用スイッチング素子)
Claims (11)
- 素電池と、回路基板とを有する電池パックであって、
前記回路基板の第1面が前記素電池の表面と対向配置され、
前記回路基板は前記第1面上において、電気素子が封止樹脂で封止された封止実装部と、前記素電池の温度を検知するための感熱素子とを有し、
前記感熱素子は外部露出した状態で、前記封止実装部と離間した位置に配置され、
前記回路基板の厚み方向において、前記封止実装部の高さが前記感熱素子の高さよりも高い
電池パック。 - 前記回路基板は、前記素電池と電気接続するための一対の金属ブロック部を有し、
前記回路基板の厚み方向における前記各金属ブロック部の高さが、同方向における前記感熱素子の高さよりも高い
請求項1に記載の電池パック。 - 前記第1面の表面に沿った一の方向において、前記一対の金属ブロック部間に前記感熱素子が配置されている
請求項2に記載の電池パック。 - 前記回路基板は長尺状であり、その長手方向の両端に前記一対の金属ブロック部が配置されている
請求項2または3に記載の電池パック。 - 前記素電池は、一対の2主面と、前記2主面間に配され、前記2主面よりも面積が小さい4側面を有する扁平角型であり、
前記回路基板の前記第1面は前記素電池の前記4側面のうち1側面と前記対向配置され、前記1側面及び前記回路基板の各長手方向が同一方向である
請求項4に記載の電池パック。 - 前記電気素子は発熱素子である
請求項1〜5のいずれかに記載の電池パック。 - 前記発熱素子は電流制御用のスイッチング素子である
請求項6に記載の電池パック。 - 前記感熱素子はPTC、NTC、バリスタの少なくともいずれかである
請求項1〜7のいずれかに記載の電池パック。 - 前記回路基板の第1面と前記素電池との間に、前記回路基板を位置決めするためのホルダが介設されている
請求項1〜8のいずれかに記載の電池パック。 - 前記ホルダに開口部が存在し、
前記開口部を介して前記感熱素子が前記素電池の表面と前記対向配置されている
請求項9に記載の電池パック。 - 前記素電池はリチウムイオン電池である
請求項1〜10のいずれかに記載の電池パック。
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