JP2014203582A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】厚みのあるリード板同士を省スペース且つ十分な接着強度をもって接続する構造を提供する。
【解決手段】本発明の電池パックは、電池と、電池に電気的に接続される第一リード板と、第一リード板に中継リード板を介して接続される第二リード板とを備える電池パックにおいて、中継リード板は、第一リード板及び第二リード板とそれぞれスポット溶接によって接続されており、さらに、中継リード板の厚みは、第一リード板及び第二リード板の厚みよりも薄く形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、電池と電気的に接続された導電部材を備えた電池パックに関する。

複数の電池をケースに収納する電池パックは、ケースの外形を小さくしながら、充放電できる容量を大きくすることが大切である。さらに、多数の電池を収納する電池パックは、電池の電流や電圧を検出して、充放電を制御する保護回路を実装している保護回路を内蔵していることによって、この電池パックは、安全性を向上させることができる。また、この回路基板は、電気特性を低下させる条件では、電池の充放電を制御することによって、電池の寿命を長くできる。

たとえば、特許文献１の電池パックに用いられる保護回路基板は、電池に流れる電流を検出して、閾値以上の過電流が流れることを防止する機能及び充放電された電流の積算値を処理して残容量を演算する機能を備えている。電池パックは、電池の電流を検出するため電流検出抵抗器を内蔵しており、電流検出抵抗器の両端に誘導される電圧から電池の充電電流及び放電電流を検出している。特許文献１の電池パックは、保護回路基板に電流検出抵抗器を固定しており、複数の電池と保護回路基板と電流検出抵抗器とを備えた電池パックが開発されている。

特開２００９−２１８０１１

電流検出抵抗器とリード板との接続構造は、電流検出抵抗器に設けられた貫通孔とリード板に設けられた貫通孔とが、ネジによって貫通され、ネジとナットによる締結によって電気接続が図られており、このネジとナットの締結による電気接続は、電流検出抵抗器の厚み方向における寸法が大きくなるという課題があった。

さらに、高出力の電池パックにおいては、出力ラインにおける電気抵抗を低減するためリード板の厚みが厚くなり、電流検出抵抗器とリード板とのスポット溶接を行う場合、スポット電流による熱がリード板によって分散されるため、電流検出抵抗器とリード板とが当接する溶接箇所における溶接熱の温度が低下し、電流検出抵抗器とリード板との溶接強度が低下するという課題があった。

そこで、本発明は、このような問題点を解決するために成されたものであり、電流検出抵抗器とリード板との接続を省スペースで行いながら、溶接強度の低下を抑制する電池パックを提供することを目的とする。

本発明の電池パックは、電池と、電池に接続される第一リード板と、中継リード板と、第一リード板に中継リード板を介して接続される第二リード板とを備える電池パックにおいて、前記第一リード板及び前記第二リード板は、前記中継リード板のそれぞれ異なる位置でスポット溶接によって接続されており、さらに、中継リード板の厚みは、第一リード板及び第二リード板の厚みよりも薄く形成されている。

また、本発明の電池パックは、第一リード板及び第二リード板の厚みは、１．０ｍｍ〜２．０ｍｍであり、中継リード板の厚みは、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍである。

さらに、本発明の電池パックは、第一リード板には、第一リード板の表面から突出する凸部が形成されており、凸部上に中継リード板が配置され、スポット溶接によって接続されている。

本発明の電池パックでは、第一リード板及び第二リード板よりも厚みが薄く形成された中継リード板が、それぞれ第一リード板と第二リード板と中継リード板の異なる位置でスポット溶接され、中継リード板を介して第一リード板と第二リード板とが接続されることによって、第一リード板と第二リード板との接続を省スペースな構造で、十分な溶接強度を得ることができる。

また、本発明の電池パックでは、第一リード板及び第二リード板の厚みは、１．０ｍｍ〜２．０ｍｍであり、中継リード板の厚みは、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍであることによって、出力ラインにおける電気抵抗を低減しつつ、また、第一リード板と中継リード板とを並びに第二リード板と中継リード板とをスポット溶接を行うことで、適切な溶接強度を確保することができる。

さらに、第一リード板の端部に設けられた凸部は、中継リード板との接触面積を小さくすることで、スポット電流が通電する際の抵抗が大きくなり、発熱量が大きくなるため第一リード板と中継リード板とが確実に接着される。

本発明の実施例における電池パックの斜視図である。 本発明の実施例における電池パックの分解斜視図ある。 本発明の実施例における電池コアパックの斜視図である。 本発明の実施例における電流検出抵抗器と電流検出抵抗器に接続される部材を示した斜視図である。 本発明の実施例における電流検出抵抗器と電流検出抵抗器に接続される部材との断面図である。 本発明の他の実施例における電流検出抵抗器と電流検出抵抗器に接続される部材との断面図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電池パックを例示するものであって、本発明の電池パックを以下のものに特定するものではない。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電池パックを例示するものであって、部材の名称や形状、寸法、材質等を記載しているが、本発明は電池パックを以下のものに特定しない。特に、以下の記載においては、第一リード板及び第二リード板の名称は使用せず本実施例においては、第一リード板は電流検出抵抗器であり、第二リード板は入力端子であるため、発明を実施するための形態の説明においては、電流検出抵抗器及び入力端子の名称を使用するが、第一リード板を電流検出抵抗器及び第二リード板を入力端子として限定するものでは無い。第一リード板がヒューズ素子やブレーカの接続リード板であっても良く、第二リード板がリード板であっても良い。

＜電池パック１の構成＞
本発明の電池パック１は、主としてサーバー等に装着されて、非常時におけるサーバーへのバックアップ用の電源として利用される。ただし、本発明は、電池パック１の用途を特定するものではなく、高出力が要求される用途としてあるアシスト自転車、電動バイク、電動車椅子等の動力用や電動工具等の種々の電気機器用の電源として使用することもできる。

図１及び図２に示される本発明の電池パック１は、主としてサーバーの機器本体に装着されて、非常時におけるバックアップ用の電源として電力を供給する。本発明の電池パック１は、電池２と、複数の電池２を収納する電池ホルダ５と、複数の電池２を多直列多並列に接続してなる複数の端子リード板６と、端子リード板６にリードピン４１を介して接続される回路基板４と、入力側となる端子リード板６に接続される電流検出抵抗器７と、中継リード板８を介して電流検出抵抗器７に接続される入力端子９とを備えた電池コアパック１Ａが一対のケース３に収納されて構成されている。

図２に示すように、電池２は、両端にそれぞれ異なる電極を設けた円筒形のリチウムイオン二次電池としているが、例えば角形形状のリチウムイオン二次電池とすることもできる。また、電池２はリチウムイオン二次電池を用いているが、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の充電できる全ての電池とすることができる。

図２に示すように、一対の電池ホルダ５からなる電池ホルダ５ユニットによって電池保持筒が形成され、この電池保持筒に複数の電池２が互いに平行な姿勢で配置されている。また、電池ホルダ５には、１６本の電池２が２段８列となるように配置されている。さらに、電池ホルダ５は、配置された電池２の両端に設けられた電極を表出させており、この電池２の電極に端子リード板６が接続され、電池ホルダ５に１６本の電池２を８直列２並列となるように構成されている。端子リード板６は、９枚使用されている。また、電池２の電極に接続された端子リード板６は、リードピン４１を介して保護回路を実装する回路基板４に接続されている。また、回路基板４には、電流検出抵抗器７のシャント抵抗７３に接続された一対の電圧検出配線７５が接続されている。回路基板４は、電池コアパック１Ａの側面に絶縁紙４２を介して配置されている。

図２及び図３に示すように、１６本の電池２を８直列２並列となるように接続して構成された電池コアパック１Ａにおける入力側の端子リード板６の一端部に設けられた端子リード板入力部６１が、電池コアパック１Ａの一側面に配置されている。さらに、端子リード板入力部６１が、電流検出抵抗器一端部７１上に配置されて、スポット溶接によって、端子リード板入力部６１と電流検出抵抗器一端部７１とが接続されている。さらに、電流検出抵抗器他端部７２と中継リード板８の一端部とがスポット溶接によって接続され、中継リード板８の他端部が入力端子入力部９１と接続されている。すなわち、電流検出抵抗器７及び入力端子９は、中継リード板のそれぞれ異なる位置でスポット溶接によって接続されている。また、電池コアパック１Ａがケース３に収納された状態で、入力端子９に設けられた外部入力端子９２がケース３より表出するように配置された構成によって、外部入力端子９２が外部機器との接続を行うことができる機能を備えている。

また、図３に示すように、電池コアパック１Ａにおける出力側の端子リード板の一端部に設けられた端子リード板出力部６２が、電池コアパック１Ａの一側面に配置されている。さらに、端子リード板出力部６２が、ヒューズ素子１１の入力側端子に配置されて、スポット溶接によって、端子リード板出力部６２とヒューズ素子１１の入力側端子とが接続されている。また、ヒューズ素子１１の出力側端子は、出力端子１０に接続されている。また、電池コアパック１Ａがケース３に収納された状態で、出力端子１０に設けられた外部出力端子１０１がケース３より表出するように配置された構成によって、外部出力端子
１０１が外部機器との接続を行うことができる機能を備えている。

図４に示すように電流検出抵抗器７は、長尺状をしており、実施例においては、縦寸法がおよそ１５ｍｍ、横寸法がおよそ５５ｍｍ、厚みがおよそ１．５ｍｍである。また、材料としては、本実施例においては、ニッケル・銅合金を含んだ材料を用いているが、他にマンガン・銅合金を含んだ材料やニッケル・クロム合金を含んだ材料等を電流検出抵抗器７の抵抗体とすることも可能である。また、電流検出抵抗器７は、電流検出抵抗器７の内部に設けられたシャント抵抗７３の両端に一対の検出用孔７４が設けられており、一対の検出用孔７４にそれぞれ電圧検出配線７５を配置し、シャント抵抗７３を接続している。

また、図４に示すように電流検出抵抗器一端部７１上には、入力側の端子リード板６の一端部に設けられた端子リード板入力部６１が配置されて、スポット溶接によって電流検出抵抗器一端部７１と入力側の端子リード板入力部６１とが接続されている。

図４及び図５に示す中継リード板８は、実施例においては、縦寸法がおよそ１１.
０ｍｍ、横寸法がおよそ８.０ｍｍ、厚み寸法がおよそ０．１５ｍｍの平面視四角形状の薄板の銅板である。入力端子９は、厚み寸法が１．０ｍｍの銅板であり、入力端子９は、中継リード板８と接続される平面視四角形の形状をした入力端子入力部９１を備えており、この入力端子入力部９１の端部から入力部表面に直交するように起立した長尺状の外部入力端子９２が形成されている。図５に示す入力端子９は、縦がおよそ１．４ｍｍ、横がおよそ１．０ｍｍの四角形状の入力端子入力部９１と、縦がおよそ１０.０ｍｍ、横がおよそ３０．０ｍｍの外部入力端子とからなる。

図６に示す他の実施例として、電流検出抵抗器他端部７２には、電流検出抵抗器７の表面より突出した上面視円形状（図示せず）の凸部７６が設けられえており、この電流検出抵抗器７の凸部７６上に中継リード板８の一端部が配置されて、スポット溶接によって電流検出抵抗器７の凸部７６と中継リード板８の一端部とが接続されている。この電流検出抵抗器７の凸部７６は、中継リード板８との接触面積を小さくすることで、スポット電流が通電する際の抵抗が大きくなり、発熱量が大きくなるため電流検出抵抗器７と中継リード板８とが確実に接着される。また、中継リード板８の他端部が入力端子入力部９１上に配置されて、スポット溶接によって中継リード板８の他端部と入力端子入力部９１とが接続されている。他の実施例においては、電流検出抵抗器７の凸部７６が１つ設けられているが、複数であっても良い。

従来の中継リード板８を用いない構成においては、電流検出抵抗器７と入力端子９との接続構造について、電流検出抵抗器他端部７２上に入力端子９の入力端子入力部９１を配置し、入力端子入力部９１上に電極棒を配置しスポット溶接を行う場合、入力端子入力部９１の厚みがおよそ１．０ｍｍと厚いため、無効電流が大きくなる。また、スポット電流による熱が、厚い入力端子入力部９１によって分散されるため、電流検出抵抗器７と入力端子入力部９１とが当接する溶接箇所における溶接熱の温度が低下し、電流検出抵抗器７と入力端子入力部９１との溶接強度が低下する。また、従来のネジとナットを使用した接続では、電流検出抵抗器７の厚み又は入力端子入力部９１の厚みに対して、さらに、ネジとナットとの厚みが合わせられた寸法となるため、電流検出抵抗器７の厚み方向における寸法が大きくなる。中継リード板８を介して電流検出抵抗器７と入力端子９との接続を行うことで、このような課題を解決することができる。

さらに、図５及び図６に示すように、本実施例の構造では、電流検出抵抗器７及び入力端子９は、中継リード板８のそれぞれ異なる位置でスポット溶接によって接続されているため、電流検出抵抗器７の厚みと中継リード板８の厚みとが加算された寸法が導電部材における最大厚みとなる。中継リード板８の厚みは、電流検出抵抗器７及び入力端子９の厚
みよりも薄く形成されているため、電流検出抵抗器７と入力端子９とを積層した構成における最大厚みよりも薄くなるという効果を備えている。

なお、本実施例の電池パックの端子入力部６１、端子出力部６２、入力端子９、入力端子入力部９１、外部入力端子９２、出力端子１０、外部出力端子１０１は、放電時における出力側、入力側を意図して名称を明記した。よって、充電時においては、電池パックの端子入力部６１、端子出力部６２、入力端子９、入力端子入力部９１、外部入力端子９２、出力端子１０、外部出力端子１０１は、出力側が入力側に、入力側が出力側に入れ替わることとなる。

１…電池パック
１Ａ…電池コアパック
２…電池
３…ケース
４…回路基板
４１…リードピン
４２…絶縁紙
５…電池ホルダ
６…端子リード板
６１…端子リード板入力部
６２…端子リード板出力部
７…電流検出抵抗器
７１…電流検出抵抗器の一端部
７２…電流検出抵抗器の他端部
７３…シャント抵抗
７４…検出用孔
７５…電圧検出配線
７６…凸部
８…中継リード板
９…入力端子
９１…入力端子入力部
９２…外部入力端子
１０…出力端子
１０１…外部出力端子
１１…ヒューズ素子

Claims (3)

1. 電池と、
   前記電池に接続される第一リード板と、
   中継リード板と、
   前記第一リード板に前記中継リード板を介して接続される第二リード板とを備える電池パックにおいて、
   前記第一リード板及び前記第二リード板は、前記中継リード板のそれぞれ異なる位置でスポット溶接によって接続されており、さらに、前記中継リード板の厚みは、前記第一リード板及び前記第二リード板の厚みよりも薄く形成されていることを特徴とする電池パック。
2. 前記第一リード板及び前記第二リード板の厚みは、１．０ｍｍ〜２．０ｍｍであり、前記中継リード板の厚みは、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
3. 前記第一リード板には、前記第一リード板の表面から突出する凸部が形成されており、前記凸部上に前記中継リード板が配置され、スポット溶接によって接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。