JP2014164859A - Battery unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、リチウムイオン二次電池セル等を基板に実装した電池ユニットに関する。 The present invention relates to a battery unit in which, for example, a lithium ion secondary battery cell or the like is mounted on a substrate.
デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ、スマートフォン等の電子機器の小型化に伴い、その駆動電源として使用されるリチウムイオン二次電池セル等を使用した電池ユニットにもさらなる小型化が求められている。 As electronic devices such as digital still cameras, digital video cameras, and smartphones become smaller, battery units using lithium ion secondary battery cells or the like used as driving power sources are also required to be further miniaturized.
従来、電池セルと保護回路基板とを電気的に接続した電池ユニットを金型内に固定し、金型内に溶融した合成樹脂を注入して、電池ユニットの外装を形成する技術が知られている。しかし、このように、金型内に高温の溶融した合成樹脂を注入すると、電池セルが熱劣化するおそれがある。 Conventionally, a technique is known in which a battery unit in which a battery cell and a protection circuit board are electrically connected is fixed in a mold, and a molten synthetic resin is injected into the mold to form an exterior of the battery unit. Yes. However, if high-temperature molten synthetic resin is injected into the mold as described above, the battery cell may be thermally deteriorated.
そこで、電池セルを予め所定の温度に冷却した後、金型内に固定し、溶融した合成樹脂を金型内に注入する技術が提案されている(特許文献1)。この提案では、金型内に溶融樹脂を注入する前に、電池セルを予め所定の温度に冷却しているので、電池セルの熱劣化を軽減することが可能になる。 Thus, a technique has been proposed in which a battery cell is cooled in advance to a predetermined temperature, fixed in a mold, and molten synthetic resin is injected into the mold (Patent Document 1). In this proposal, since the battery cell is cooled in advance to a predetermined temperature before the molten resin is injected into the mold, it is possible to reduce the thermal deterioration of the battery cell.
しかし、上記特許文献1では、保護回路基板を被覆するとともに外装を形成する合成樹脂材料として、熱硬化性樹脂を使用しているので、熱硬化時に電池セルに熱が伝わってしまう。このため、電池セルの温度が上昇して電池セルの熱劣化を十分に軽減することが難しい。 However, in Patent Document 1, since a thermosetting resin is used as a synthetic resin material that covers the protective circuit board and forms the exterior, heat is transmitted to the battery cell during thermosetting. For this reason, it is difficult to sufficiently reduce the thermal deterioration of the battery cell due to an increase in the temperature of the battery cell.
そこで、本発明は、保護回路基板を封止する合成樹脂材料として、熱硬化性樹脂を用いる場合であっても、電池セルの熱劣化を軽減する仕組みを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a mechanism for reducing thermal deterioration of battery cells even when a thermosetting resin is used as a synthetic resin material for sealing a protective circuit board.
上記目的を達成するために、本発明の電池ユニットは、電池セルと、セル実装部及び部品実装部が表面側に設けられ、前記セル実装部に前記電池セルが固定されるとともに、前記部品実装部に前記電池セルを保護する保護回路が実装され、前記電池セルと前記保護回路とが接続部材を介して電気的に接続される保護回路基板と、前記セル実装部に固定された前記電池セルを覆うカバー部材と、前記保護回路、前記接続部材、及び前記カバー部材の一部を封止する封止部と、を備え、前記カバー部材は、前記電池セルに比べて熱伝導率の低い材料で形成され、前記封止部と前記電池セルとは、前記カバー部材により隔離されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the battery unit of the present invention includes a battery cell, a cell mounting portion and a component mounting portion provided on the front side, the battery cell being fixed to the cell mounting portion, and the component mounting. A protection circuit that protects the battery cell is mounted on the part, the battery cell and the protection circuit are electrically connected via a connection member, and the battery cell fixed to the cell mounting part A cover member that covers the protective circuit, the connection member, and a sealing portion that seals a part of the cover member, wherein the cover member is a material having a lower thermal conductivity than the battery cell. The sealing part and the battery cell are separated by the cover member.
本発明によれば、保護回路基板を封止する合成樹脂として、熱硬化性樹脂を用いる場合であっても、電池セルの熱劣化を軽減することができる。 According to the present invention, even when a thermosetting resin is used as the synthetic resin for sealing the protective circuit board, the thermal deterioration of the battery cell can be reduced.
以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を説明する。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の実施形態の一例である電池ユニットの斜視図、図2は図1に示す電池ユニットを裏面から見た斜視図である。図3は図1に示す電池ユニットの封止前の状態を示す斜視図、図4は図3の分解斜視図、図5は図1のA−A線断面図である。 FIG. 1 is a perspective view of a battery unit as an example of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of the battery unit shown in FIG. 3 is a perspective view showing a state before the battery unit shown in FIG. 1 is sealed, FIG. 4 is an exploded perspective view of FIG. 3, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
図1乃至図5に示すように、本実施形態の電池ユニット100は、保護回路基板110と、保護回路基板110に電気的に接続される電池セル101とを有する。
As shown in FIGS. 1 to 5, the
電池セル101は、リチウムイオン二次電池セル等で構成され、熱伝導性を有する例えばシリコン系シートで形成されたスペーサ103を介して保護回路基板110のセル実装部130に接着固定される。
The
スペーサ103は、充放電の繰り返しによる電池セル101の熱膨張により電池ユニット100の厚みを増加させないために、電池セル101の中央部を避けて配置される。
The
電池セル101の側面には、正極101aおよび負極101bが設けられている。電池セル101の正極101aには、正極リード板102aの一端がスポット溶接等により電気的に接続され、正極リード板102aの他端は、保護回路基板110の正極接続部122aにはんだ付け等により電気的に接続される。
On the side surface of the
また、電池セル101の負極101bには、負極リード板102bの一端がスポット溶接等により電気的に接続され、負極リード板102bの他端は、保護回路基板110の負極接続部122bにはんだ付け等により電気的に接続される。ここで、正極リード板102a、及び負極リード板102bは、本発明の接続部材の一例に相当する。
Further, one end of the negative
保護回路基板110は、表面側に部品実装部120、及びセル実装部130が互いに隣接して配置される。セル実装部130には、熱伝導用パターン131aが配置され、この熱伝導用パターン131a上に、上述したスペーサ103を介して電池セル101が接着固定される。
In the
部品実装部120には、電池セル101の過充電および過放電等を保護するための保護回路121が例えばCOB(Chip On Board)実装されるとともに、正極接続部122a、及び負極接続部122bが設けられる。正極接続部122a、及び負極接続部122bには、上述したように、それぞれ正極リード板102aの他端、及び負極リード板102bの他端がはんだ付け等により電気的に接続される。
The
保護回路基板110の部品実装部120の裏面側には、電池セル101の充放電を行うための+端子140、−端子142、および−端子142との間にサーミスタが接続された温度端子141が配置されている。
On the back surface side of the
また、保護回路基板110のセル実装部130の裏面側には、熱伝導用パターン131bが配置されている。保護回路基板110の裏面側の熱伝導用パターン131bと表面側の熱伝導用パターン131aとは、スルーホール132を介して接続されている。これにより、後述する封止部105を形成する工程で、スペーサ103を介して電池セル101を効率的に冷却することができる。ここで、熱伝導用パターン131a,131bは、本発明の熱伝導部の一例に相当する。
Further, a
カバー部材104は、電池セル101に比べて熱伝導率の低い例えばセラミック等の材料で形成され、電池セル101を覆うように配置されて、保護回路基板110に接着等により固定される。カバー部材104を比較的熱伝導率の低い材料で形成することにより、後述する封止部105を形成する工程で、ヒータ312(図6参照)の熱が電池セル101に伝わり難くすると共に、後述する熱硬化性樹脂の熱硬化温度を十分に確保するようにしている。
The
封止部105は、封止材として、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いて形成され、部品実装部120の保護回路121、正極接続部122a、負極接続部122b、およびカバー部材104の一部を被覆する。封止部105は、カバー部材104により電池セル101と隔離されている。
The
次に、図6を参照して、封止部105の形成工程の一例について説明する。図6は、治具300に設置された電池ユニット100に封止部105が形成された状態を示す要部断面図である。
Next, an example of a process for forming the
図6に示すように、治具300は、下側ユニット301及び上側ユニット311を有する。下側ユニット301には、電池ユニット100の保護回路基板110を位置決めするストッパ302,303、及び冷却部304が設けられている。冷却部304には、冷却回路305が内蔵されている。また、上側ユニット311には、ヒータ312が設けられている。
As shown in FIG. 6, the
下側ユニット301のストッパ302,303の間に、封止部105を形成する前の電池ユニット100の保護回路基板110が載置されて位置決めされる。この状態では、保護回路基板110の裏面側の熱伝導用パターン131bが下側ユニット301の冷却部304に当接する。
Between the
そして、保護回路基板110の部品実装部120の保護回路121、正極接続部122a、負極接続部122b、およびカバー部材104の一部を溶融状態のエポキシ樹脂で被覆する。
Then, the
その後、上側ユニット311を下側ユニット301に嵌合させ、ヒータ312によりエポキシ樹脂を加熱して硬化させるとともに、冷却部304に内蔵された冷却回路305に冷却水を循環させる。
Thereafter, the
これにより、封止部105が形成されると共に、保護回路基板110の裏面側の熱伝導用パターン131bから表面側の熱伝導用パターン131a、及びスペーサ103を介して電池セル101が冷却される。
Thereby, the
以上説明したように、本実施形態では、カバー部材104により、電池セル101と封止部105とを隔離することによって、ヒータ312で加熱されたエポキシ樹脂の熱が電池セル101へ伝わりにくくすることができる。これにより、保護回路基板110を被覆するとともに外装を形成する樹脂の種類の選択自由度を制限することなく、封止部105の形成工程での電池セル101の熱劣化を軽減することができる。
As described above, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、ヒータ312でエポキシ樹脂を加熱中に冷却部304の冷却回路305に冷却水を循環させて電池セル101を冷却している。このため、ヒータ312の熱により電池セル101が高温になるのを防止することができ、封止部105の形成工程での電池セル101の熱劣化をより効果的に軽減することができる。
In the present embodiment, while the epoxy resin is heated by the
なお、本発明の構成は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。 The configuration of the present invention is not limited to that exemplified in the above embodiment, and the material, shape, dimensions, form, number, arrangement location, and the like can be changed as appropriate without departing from the scope of the present invention. It is.
例えば、上記実施形態では、保護回路基板110の裏面側に+端子140、−端子142、及び温度端子141のパターンを配置した場合を例示したが、これらのパターンを保護回路基板110の表面側に配置してもよい。また、+端子140、−端子142、及び温度端子141がパターンではなく、コネクタを実装してケーブルで接続する形態であってもよい。
For example, in the above-described embodiment, the case where the patterns of the +
また、上記実施形態では、保護回路基板110の部品実装部120の保護回路121等を溶融状態の熱硬化性樹脂で被覆した後、ヒータ312で熱硬化性樹脂を加熱硬化させる場合を例示したが、これに限定されない。例えば、冷却回路を内蔵した冷却部を有する金型内に保護回路基板110を裏面側の熱伝導用パターン131bが冷却部に当接するように固定し、その後、溶融樹脂を金型内に注入して固化させることで、封止部105を一体成形するようにしてもよい。
In the above embodiment, the case where the thermosetting resin is heated and cured by the
100 電池ユニット
101 電池セル
102a 正極リード板
102b 負極リード板
103 スペーサ
104 カバー部材
105 封止部
110 保護回路基板
120 部品実装部
121 保護回路
130 セル実装部
131a,131b 熱伝導用パターン
132 スルーホール
DESCRIPTION OF
Claims (3)
セル実装部及び部品実装部が表面側に設けられ、前記セル実装部に前記電池セルが固定されるとともに、前記部品実装部に前記電池セルを保護する保護回路が実装され、前記電池セルと前記保護回路とが接続部材を介して電気的に接続される保護回路基板と、
前記セル実装部に固定された前記電池セルを覆うカバー部材と、
前記保護回路、前記接続部材、及び前記カバー部材の一部を封止する封止部と、を備え、
前記カバー部材は、前記電池セルに比べて熱伝導率の低い材料で形成され、
前記封止部と前記電池セルとは、前記カバー部材により隔離されていることを特徴とする電池ユニット。 A battery cell;
A cell mounting part and a component mounting part are provided on the surface side, the battery cell is fixed to the cell mounting part, and a protection circuit for protecting the battery cell is mounted on the component mounting part, and the battery cell and the A protective circuit board to which the protective circuit is electrically connected via the connection member;
A cover member that covers the battery cell fixed to the cell mounting portion;
A sealing portion that seals a part of the protection circuit, the connection member, and the cover member;
The cover member is formed of a material having a lower thermal conductivity than the battery cell,
The battery unit, wherein the sealing portion and the battery cell are separated by the cover member.
前記電池セルは、前記セル実装部に設けられた前記熱伝導部に熱伝導性を有するスペーサを介して固定され、
前記セル実装部の裏面側に設けられた前記熱伝導部は、前記電池セルを前記セル実装部に固定した後、前記封止部を形成する工程で冷却されることを特徴とする請求項1に記載の電池ユニット。 On the back surface side of the cell mounting portion of the protection circuit board and the cell mounting portion, heat conduction portions connected to each other by through holes are provided, respectively.
The battery cell is fixed to the heat conducting portion provided in the cell mounting portion via a spacer having thermal conductivity,
The heat conduction part provided on the back side of the cell mounting part is cooled in a step of forming the sealing part after fixing the battery cell to the cell mounting part. The battery unit described in 1.
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