JP2014512660A - バッテリーセルのセンシング基板 - Google Patents

Abstract

本発明は、バッテリーセルの電圧および温度を検知するためのセンシング基板に関し、より詳細には、バッテリーセルにクリップ結合方法で連結されてバッテリーセルに強固に固定され、且つ着脱が容易なバッテリーセルのセンシング基板に関する。
本発明のセンシング基板によれば、バッテリーセルとセンシング基板との結合工程が単純化し、多段に積層されるセルにセンシング基板が一度に連結されることで製品の作製にかかるコストと時間を削減できる。また、センシング基板の着脱が容易であるため部品を容易に交換できる。さらに、温度センサが取り付けられるブラケットと一体に形成できるため温度センサをバッテリーセルに容易に固定することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、バッテリーセルの電圧および温度を検知するためのセンシング基板に関し、より詳細には、バッテリーセルにクリップ結合方法で連結されてバッテリーセルに強固に固定され、且つ着脱が容易なバッテリーセルのセンシング基板に関する。

通常、二次電池（secondary battery）とは、充電が不可能な一次電池とは異なり、充電および放電が可能な電池を意味し、携帯電話、ＰＤＡ、ノートパソコンなどの小型の先端電子機器の分野において広く用いられている。特に、リチウム二次電池は、作動電圧が３.６Ｖであり、電子機器の電源として広く用いられているニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池より作動電圧が３倍も高く、単位重量当たりのエネルギー密度が高いという面において使用が急速に増加している。

また、かかる二次電池は、電子機器に対する装着方式に応じて内蔵型電池と外装型電池とに分けられ、内蔵型電池は、通常、インナーパック（inner pack）という用語で表されている。したがって、以下では、内蔵型電池に対してインナーパックという用語を用いる。

前記外装型電池は、それ自体が電子機器の外形の一部を形成するものである。すなわち、外装型電池は、片面を露出した状態で電子機器に装着される。これにより、外装型電池は、比較的容易な作業で電子機器に装着および分離できるが、その外形が電子機器の形態と調和する必要があるため、各種の電子機器を個別に作製しなければならない。そのため、外装型電池は、互換性が低く、様々なデザインに設計することに伴う生産コストの増加が発生する。

かかる理由により、近年、インナーパックの使用が増加する傾向にあり、前記インナーパックは、電子機器の内部に装着され、このようにインナーパックが装着される電子機器は、装着されたインナーパックを外部から覆う別のカバーを具備する。したがって、インナーパックは、電子機器に対する装着作業が比較的煩雑になるという難点がある反面、各種の電子機器に互換して適用することができる。かかる特徴により、単純な形態で設計されるだけでなく、これにより、大量生産に有利なだけでなく、生産コスト削減をもたらすという利点がある。

前記インナーパックの構成について簡単に説明すると、インナーパックは、二次電池の核心の構成要素であるパウチ型ベアセルを積層して構成するが、ベアセルを保護し容易に固定するために、セルケースの内部に配置した後、セルケースを積層してインナーパックを構成する。

この際、ベアセルは、動作の際に熱を発生するが、ベアセルの過熱を防止し、安定した電圧を発生させるか否かをモニタリングするために、ベアセルの温度と電圧とをセンシングするセンシング基板がインナーパックに取り付けられる。

従来、センシング基板を各セルに直接溶接して連結するか端子を用いて溶接して連結しているため、組立作業がスムーズに行われなかった。それだけでなく、作業者の溶接強度に応じて溶接が均一でないため、量産の際に溶接強度の基準を提示し、作業工程を追加しなければならないなどの問題点が発生した。

本発明は、前記のような問題点を解決するために導き出されたものであって、本発明の目的は、バッテリーセルの電極タブにセンシング基板が直接挿入されて連結されるようにすることで溶接工程が不要になるバッテリーセルのセンシング基板を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、並列スロット構造を適用することで多段に積層されるバッテリーセルを一度に連結できるバッテリーセルのセンシング基板を提供することにある。

また、本発明のさらに他の目的は、バッテリーセルの温度を検知するための温度センシングブラケットが一体に形成されるバッテリーセルのセンシング基板を提供することにある。

本発明のバッテリーセルのセンシング基板は、一方の側に露出した正極１１および負極１２を有するバッテリーセル１０の電圧および温度を検知するためのセンシング基板２０であって、前記センシング基板２０の底面に前記正極１１および負極１２がそれぞれ挿入されるように一方の側または他方の側が開放されており、前記正極１１および負極１２の長さ方向に対応するように形成されるスロット２１を備えることを特徴とする。

この際、前記センシング基板２０の長さ方向に沿って多数個の前記スロット２１が所定距離離隔して形成されるにあたり、前記スロット２１間の隔離距離と、バッテリーセル１０を積層する際のバッテリーセル１０間の隔離距離とが一致することを特徴とする。

また、前記スロット２１は、前記正極１１に対応するように前記センシング基板２０の底面の一方の側に形成される第１スロット２１ａと、前記負極１２に対応するように前記センシング基板２０の底面の他方の側に形成される第２スロット２１ｂと、を備え、前記第１スロット２１ａと前記第２スロット２１ｂとは、互いに交互に形成されることを特徴とする。

また、前記センシング基板２０は、一端が前記センシング基板２０の内部に固定され、他端が前記スロット２１の上端部に露出するターミナル２２を備え、前記ターミナル２２は、前記正極１１および負極１２が前記スロット２１に挿入されて固定されるにあたり、他端の底面が前記正極１１および負極１２の上端に当接して電気的に連結されることを特徴とする。

なお、前記センシング基板２０と、前記センシング基板２０の底面から下方に延長形成される温度センサブラケット２３とが一体に形成されることを特徴とする。

前記のような構成による本発明のセンシング基板によれば、バッテリーセルとセンシング基板との結合工程が単純化し、多段に積層されるセルにセンシング基板が一度に連結されることで製品の作製にかかるコストと時間を削減できる。また、センシング基板の着脱が容易であるため部品を容易に交換できる。さらに、温度センサが取り付けられるブラケットと一体に形成できるため温度センサをバッテリーセルに容易に固定することができる。

本発明のセンシング基板が装着されたバッテリーセルの斜視図である。 図１の分解斜視図である。 本発明のセンシング基板の斜視図である。 本発明のセンシング基板の部分断面図である。 本発明のセンシング基板の底面図である。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。

本発明のセンシング基板について説明する前に、センシング基板が適用されるバッテリーセルについて説明する。

図１および図２に示された通り、二次電池用バッテリーセル１０は、パウチ型ベアセル１０ａと、前記ベアセル１０ａが載置されるセルケース１０ｂと、からなる。

前記ベアセル１０ａは、薄板アルミニウムで囲まれたパウチ型を有し、外部の衝撃によって簡単に破損する恐れがあるため、プラスチック材質からなる前記セルケース１０ｂに貯蔵して保管する。

一方、前記ベアセル１０ａの先端には、正極１１と負極１２が突出形成されており、前記正極および負極１１、１２は、銅またはアルミニウムなどの金属からなる。

前記セルケース１０ｂは、ナイロンなどを用いて射出成形により作製するが、このようにナイロンを用いる理由は、ナイロンの溶融点が２００℃以上と高いためである。

本発明のセルケースを用いて二次電池を構成した後、二次電池を充電または放電する際、高い電流で充放電する場合には、直列および並列に連結された端子から抵抗による熱が発生する。高い電流であるほど端子部から発生する熱の温度が高くなる。そのため、溶融点の低い材質を用いると端子から発生する熱によってセルケースが変形したり溶融したりするなどの問題が発生するため、前記セルケース１０ｂの材質として耐熱性のある材質を用いることが好ましい。

以下、前記のような本発明の一実施例について図面を参照して詳細に説明する。

図１から図５を参照すると、本発明のセンシング基板２０は、スロット２１と、ターミナル２２と、温度センサブラケット２３と、基板固定レバー２４と、を含んでなる。本発明のセンシング基板２０は、バッテリーセル１０に装着されてバッテリーセル１０の温度と電圧とを検知する通常の基板の構成を適用しており、バッテリーセル１０の構成要素である正極および負極１１、１２との連結部にその特徴があるため、以下では、センシング基板２０の通常の構成については詳細な説明を省略し、連結部を中心に説明する。なお、便宜上、正極と負極とを同時に指す際には、電極端子１１、１２と統一して記載する。

前記センシング基板２０の底面にはスロット２１が形成される。前記スロット２１は、前記バッテリーセルの電極端子１１、１２が挿入されるように構成される。前記スロット２１は、前記センシング基板２０の幅方向、すなわち電極端子１１、１２の長さ方向に対応するように形成される。前記スロット２１は、前記センシング基板２０の底面から上方に向かって凹状に形成される。前記スロット２１が形成される前記センシング基板２０の側端は開放されるように形成されることができる。

前記スロット２１は、少なくとも一つ以上の多数個が所定距離離隔して形成されることができる。これは、多数個のバッテリーセルが積層構成される場合に、それぞれの電極端子１１、１２に複数個のスロット２１が対応するようにして、センシング基板２０と一度に結合できるようにするためである。

そのため、複数個で設けられる前記スロット２１間の隔離距離と、バッテリーセル１０を積層する際のバッテリーセル１０の電極端子１１、１２間の隔離距離とが一致するように構成されることが好ましい。

この際、前記電極端子１１、１２は、正極１１と負極１２とに分けられ、前記正極１１と負極１２とは、バッテリーセル１０の上端の両側にそれぞれ突出するように構成されるにあたり、平面からみて互いに交互に構成されることがほとんどであるため、前記スロット２１は、これに対応するために次のような構成を有する。

図５を参照すると、前記スロット２１は、第１スロット２１ａと第２スロット２１ｂとに分けられる。前記第１スロット２１ａは前記センシング基板２０の底面の一方の側に形成され、第２スロット２１ｂは前記センシング基板２０の底面の他方の側に形成される。この際、前記第１スロット２１ａは正極１１に対応するように構成され、前記第２スロット２１ｂは負極１２に対応するように構成される。これにより、前記第１スロット２１ａは多数個が所定距離離隔して形成されるにあたり、前記第２スロット２１ｂと互いに交互に形成される。第２スロット２１ｂも同様に、多数個が所定距離離隔して形成されるにあたり、前記第１スロット２１ａと互いに交互に形成される。

図４を参照すると、前記ターミナル２２は、前記バッテリーセル１０の電極端子１１、１２との電気的連結のための構成であって、前記ターミナル２２は、センシング基板２０の内部に設けられることができる。より詳細に、前記ターミナル２２は、一端が前記センシング基板２０に固定され、他端が前記スロット２１の上端部に露出するように構成される。前記ターミナル２２は、前記電極端子１１、１２が前記スロット２１に挿入されて固定されたときに、前記ターミナル２２の他端の底面が前記電極端子１１、１２の上端に当接するように構成される。つまり、別の溶接作業を行うことなく、前記電極端子１１、１２の上端が、前記ターミナル２２に加えられる荷重によって連結されるように構成されることを特徴とする。

前記センシング基板２０には温度センサブラケット２３が一体に形成される。前記温度センサブラケット２３に温度センサが装着されることで、別の温度センサの固定作業を行うことなく、前記センシング基板２０をバッテリーセル１０に固定させる作業だけで温度センサの固定作業を同時に行えるという利点がある。

前記温度センサブラケット２３は、前記センシング基板２０の底面から下方に延長形成される。前記温度センサブラケット２３は、上下の長さ方向に形成され、温度センサが収納できる空間を含んでなる。

前記基板固定レバー２４は、前記センシング基板２０に電極端子１１、１２が挿入されたときに固定を強固にするために構成される。前記基板固定レバー２４には、スロットに挿入される電極端子１１、１２を強固に固定するための通常の構成が適用されるため、これに係る詳細な構成に関する説明は省略する。ただし、前記基板固定レバー２４は、前記センシング基板２０の上端に形成され、前記基板固定レバー２４を引いた場合にセンシング基板２０と電極端子１１、１２との分離装着が容易となり、基板固定レバー２４をセンシング基板２０の方に押した場合にセンシング基板２０と電極端子１１、１２との固定が強固になる構成が適用されることができる。

本発明の前記実施例に限定して技術的思想を解釈してはならない。適用範囲が多様であることは言うまでもなく、請求範囲で請求する本発明の要旨から離脱することなく、当業者の水準で様々な変形実施が可能である。したがって、かかる改良および変更は当業者にとって自明なことである限り、本発明の保護範囲に属する。

１０ バッテリーセル
１０ａ ベアセル
１０ｂ セルケース
１１ 正極
１２ 負極
２０ センシング基板
２１ スロット
２１ａ 第１スロット
２２ｂ 第２スロット
２２ ターミナル
２３ 温度センサブラケット
２４ 基板固定レバー

Claims (5)

1. 一方の側に露出した正極および負極を有するバッテリーセルの電圧および温度を検知するためのセンシング基板であって、
   前記センシング基板の底面に前記正極および負極がそれぞれ挿入されるように前記一方の側または他方の側が開放されており、前記正極および負極の長さ方向に対応するように形成されるスロットを備える、バッテリーセルのセンシング基板。
2. 前記センシング基板の長さ方向に沿って多数個の前記スロットが所定距離離隔して形成されるにあたり、前記スロット間の隔離距離と、バッテリーセルを積層する際のバッテリーセル間の隔離距離とが一致することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーセルのセンシング基板。
3. 前記スロットは、
   前記正極に対応するように前記センシング基板の底面の一方の側に形成される第１スロットと、
   前記負極に対応するように前記センシング基板の底面の他方の側に形成される第２スロットと、を備え、
   前記第１スロットと前記第２スロットとは、互いに交互に形成されることを特徴とする、請求項２に記載のバッテリーセルのセンシング基板。
4. 前記センシング基板は、一端が前記センシング基板の内部に固定され、他端が前記スロットの上端部に露出するターミナルを備え、
   前記ターミナルは、前記正極および負極が前記スロットに挿入されて固定されるにあたり、前記他端の底面が前記正極および負極の上端に当接して電気的に連結されることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーセルのセンシング基板。
5. 前記センシング基板と、前記センシング基板の底面から下方に延長形成される温度センサブラケットとが一体に形成されることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーセルのセンシング基板。

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