JP2015032585A - 充放電システム - Google Patents

Abstract

【課題】電池セルの間の電圧差を減少することができる充放電システムを提供する。
【解決手段】本発明に係る充放電システムは、第一電池セル、第一接続片及び第二接続片を含む第一電池セルアセンブリと、第二電池セル、第三接続片及び第四接続片を含む第二電池セルアセンブリと、正極端、第一接続端、第二接続端及び接地端を含む回路基板と、を備える。第一接続片は、第一電池セルの正極及び回路基板の正極端を直列に接続し、第二接続片は、第一電池セルの負極及び回路基板の第一接続端を直列に接続し、第三接続片は、第二電池セルの正極及び回路基板の第二接続端を直列に接続し、第四接続片は、第二電池セルの負極及び回路基板の接地端を直列に接続し、第三接続片と第四接続片との長さの和は、第一接続片と第二接続片との長さの和より長く、第三接続片と第四接続片との抵抗率の和は、第一接続片と第二接続片との抵抗率の和より小さい。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子システムに関し、特に充放電システムに関するものである。

従来の充放電可能の電池アセンブリにおいて、ニッケル片を介して各電池セルを接続する。しかし、ニッケル片の抵抗は、ニッケル片の長さが長くなるにつれて増大するため、各電池セルと回路基板との間の接続の長さが等しくない場合、各電池セル間に電圧差が発生する可能性がある。これにより、高電圧の電池セルは過電圧を発生し、過電圧保護を引き起こす。この結果、充電が停止されるため、電池セルを十分に充電することができない。

前記課題を解決するために、本発明は、電池セルの間の電圧差を減少することができる充放電システムを提供する。

本発明に係る充放電システムは、第一電池セル、第一接続片及び第二接続片を含む第一電池セルアセンブリと、第二電池セル、第三接続片及び第四接続片を含む第二電池セルアセンブリと、正極端、第一接続端、第二接続端及び接地端を含む回路基板と、を備える。前記第一接続片は、前記第一電池セルの正極及び前記回路基板の正極端を直列に接続し、前記第二接続片は、前記第一電池セルの負極及び前記回路基板の第一接続端を直列に接続し、前記第三接続片は、前記第二電池セルの正極及び前記回路基板の第二接続端を直列に接続し、前記第四接続片は、前記第二電池セルの負極及び前記回路基板の接地端を直列に接続し、前記第三接続片と第四接続片との長さの和は、前記第一接続片と第二接続片との長さの和より長く、前記第三接続片と第四接続片との抵抗率の和は、前記第一接続片と第二接続片との抵抗率の和より小さく、これにより、前記第一接続片及び第二接続片における増加或いは降下する電圧の和は、前記第三接続片及び第四接続片における増加或いは降下する電圧の和に等しく、これにより、前記第一電池セルの両端の電圧は、前記第二電池セルの両端の電圧に等しい。

従来の技術と比べて、本発明の充放電システムにおいて、第三接続片と第四接続片との抵抗率の和は、第一接続片と第二接続片との抵抗率の和より小さいため、第一接続片及び第二接続片における増加或いは降下する電圧の和は、前記第三接続片及び第四接続片における増加或いは降下する電圧の和に等しく、これにより、各電池セルの間の電圧差を減少することができる。

本発明の実施形態に係る充放電システムの構造の概略図である。 図１に示した充放電システムの回路図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１及び図２を参照すると、本発明の実施形態に係る充放電システムは、電池アセンブリ及び該電池アセンブリを電気的に接続するための回路基板１００を備える。電池アセンブリは、回路基板１００によって充電することができる又は回路基板１００上の電子素子（図示せず）に電力を供給することができる。

回路基板１００は、正極端１０１、第一接続端１０３、第二接続端１０５及び接地端１０７を備える。第一接続端１０３は、導線を介して第二接続端１０５に接続される。

電池アセンブリは、第一電池セルアセンブリ１０及び第二電池セルアセンブリ２０を備える。第一電池セルアセンブリ１０は、２つの第一電池セル１１、第一接続片１３及び第二接続片１５を備える。第一接続片１３は、２つの第一電池セル１１の正極を接続し且つ２つの第一電池セル１１の正極を正極端１０１に並列に接続する。第二接続片１５は、２つの第一電池セル１１の負極を接続し且つ２つの第一電池セル１１の負極を第一接続端１０３に並列に接続する。本実施形態において、第一接続片１３及び第二接続片１５は、ニッケル等の導電材料からなり、且つ第一接続片１３の長さは、第二接続片１５の長さに等しい。

第二電池セルアセンブリ２０は、２つの第二電池セル２１、第三接続片２３及び第四接続片２５を備える。第三接続片２３は、２つの第二電池セル２１の正極を接続し且つ２つの第二電池セル２１の正極を第二接続端１０５に並列に接続する。第四接続片２５は、２つの第二電池セル２１の負極を接続し且つ２つの第二電池セル２１の負極を回路基板１００の接地端１０７に並列に接続する。本実施形態において、第三接続片２３及び第四接続片２５は、第一接続片１３及び第二接続片１５より低い抵抗率を有する銅等の金属材料からなり、且つ第三接続片２３の長さは、第四接続片２５の長さに等しい。

回路基板１００は、構造制限区域２００を含む。第三接続片２３及び第四接続片２５は、それぞれ構造制限区域２００を超えて延伸している。第三接続片２３と第四接続片２５との長さの和は、第一接続片１３と第二接続片１５との長さの和より長い。構造制限区域２００は、ハードディスクドライブ等の電子部品を配置するために用いられる。

回路基板１００には、制御チップ３０が設置されている。制御チップ３０は、正極端１０１と第一接続端１０３との間の電圧Ｕ１及び第二接続端１０５と接地端１０７との間の電圧Ｕ２を検出するために用いられる。電圧Ｕ１は、第一接続片１３と第二接続片１５との間の電圧に等しく、電圧Ｕ２は、第三接続片２３と第四接続片２５との間の電圧に等しい。

充放電システムが充電を開始すると、電圧Ｕ１及び電圧Ｕ２は、それぞれ最低電圧Ｕ１００（例えば、３．２Ｖ）から増大を始める。制御チップ３０は、電圧Ｕ１及び電圧Ｕ２を検出し、電圧Ｕ１及び電圧Ｕ２が最高電圧Ｕ２００（例えば、４．２Ｖ）に達すると、制御チップ３０は、第一電池セルアセンブリ１０及び第二電池セルアセンブリ２０の充電を停止するように回路基板１００を制御する。第一電池セル１１の両端の電圧をＵ１０と定義し、第二電池セル２１の両端の電圧をＵ２０と定義し、第一接続片１３の抵抗をＲ１と定義し、第二接続片１５の抵抗をＲ２と定義し、第三接続片２３の抵抗をＲ３と定義し、第四接続片２５の抵抗をＲ４と定義し、充電電流を１Ａとした場合、電圧Ｕ１及び電圧Ｕ２は、以下の式１を満たす。

式１：
Ｕ１＝Ｕ１００＋Ｕ１０＋１Ａ×（Ｒ１＋Ｒ２）
Ｕ２＝Ｕ１００＋Ｕ２０＋１Ａ×（Ｒ３＋Ｒ４）

充放電システムが充電する過程において、第三接続片２３及び第四接続片２５の長さは、第一接続片１３及び第二接続片１５の長さより長いので、第三接続片２３及び第四接続片２５の抵抗率が第一接続片１３及び第二接続片１５の抵抗率に等しい場合、（Ｒ１＋Ｒ２）＜（Ｒ３＋Ｒ４）であり、この際、Ｕ１＜Ｕ２である。このように、電圧Ｕ１は、電圧Ｕ２より先に４．２Ｖに達する。電圧Ｕ１が４．２Ｖに達すると、制御チップ３０は、第一電池セルアセンブリ１０及び第二電池セルアセンブリ２０の充電を停止するため、この際の第二電池セルアセンブリ２０の充電は不十分である。この問題を解決するために、本実施形態における第三接続片２３及び第四接続片２５の抵抗率は、第一接続片１３及び第二接続片１５の抵抗率より小さい。従って、第三接続片２３と第四接続片２５との長さの和が第一接続片１３と第二接続片１５との長さの和より大きくとも、Ｒ１＋Ｒ２をＲ３＋Ｒ４に等しくなるよう調整することができる。これにより、電圧Ｕ１は、電圧Ｕ２に等しく、第一電池セルアセンブリ１０は、第二電池セルアセンブリ２０と同時に完全に充電することができる。

充放電システムが電子部品に放電を開始すると、電圧Ｕ１及び電圧Ｕ２は、それぞれ最高電圧Ｕ２００（例えば、４．２Ｖ）から減少を始める。制御チップ３０は、電圧Ｕ１及び電圧Ｕ２を検出し、電圧Ｕ１及び電圧Ｕ２が最低電圧Ｕ１００（例えば、３．２Ｖ）に達した場合、制御チップ３０は、第一電池セルアセンブリ１０及び第二電池セルアセンブリ２０の放電を停止するように回路基板１００を制御する。例えば、充電電流を１Ａとした場合、電圧Ｕ１及び電圧Ｕ２は、以下の式２を満たす。

式２：
Ｕ１＝Ｕ２００−Ｕ１０−１Ａ×（Ｒ１＋Ｒ２）
Ｕ２＝Ｕ２００−Ｕ２０−１Ａ×（Ｒ３＋Ｒ４）

充放電システムが放電する過程において、第三接続片２３及び第四接続片２５の長さは、第一接続片１３及び第二接続片１５の長さより長いので、第三接続片２３及び第四接続片２５の抵抗率が第一接続片１３及び第二接続片１５の抵抗率に等しい場合、（Ｒ１＋Ｒ２）＜（Ｒ３＋Ｒ４）であり、この際、Ｕ１＞Ｕ２である。このように、電圧Ｕ２は、電圧Ｕ１より先に３．２Ｖまで降下する。電圧Ｕ２が３．２Ｖまで降下すると、制御チップ３０は、第一電池セルアセンブリ１０及び第二電池セルアセンブリ２０の放電を停止するため、この際の第一電池セルアセンブリ１０の放電は不十分であり、一部の電池容量が無駄になる。この問題を解決するために、本実施形態における第三接続片２３及び第四接続片２５の抵抗率は、第一接続片１３及び第二接続片１５の抵抗率より小さい。これにより、第三接続片２３と第四接続片２５との長さの和が第一接続片１３と第二接続片１５との長さの和より大きくとも、Ｒ１＋Ｒ２をＲ３＋Ｒ４に等しくなるように調整することができる。従って、電圧Ｕ１は、電圧Ｕ２に等しく、第一電池セルアセンブリ１０は、第二電池セルアセンブリ２０と同時に完全に放電することができる。これにより、電池容量が無駄になることはない。

１００ 回路基板
１０１ 正極端
１０３ 第一接続端
１０５ 第二接続端
１０７ 接地端
１０ 第一電池セルアセンブリ
１１ 第一電池セル
１３ 第一接続片
１５ 第二接続片
２０ 第二電池セルアセンブリ
２１ 第二電池セル
２３ 第三接続片
２５ 第四接続片
３０ 制御チップ
２００ 構造制限区域

Claims (3)

1. 第一電池セル、第一接続片及び第二接続片を含む第一電池セルアセンブリと、
   第二電池セル、第三接続片及び第四接続片を含む第二電池セルアセンブリと、
   正極端、第一接続端、第二接続端及び接地端を含む回路基板と、を備える充放電システムにおいて、
   前記第一接続片は、前記第一電池セルの正極及び前記回路基板の正極端を直列に接続し、
   前記第二接続片は、前記第一電池セルの負極及び前記回路基板の第一接続端を直列に接続し、
   前記第三接続片は、前記第二電池セルの正極及び前記回路基板の第二接続端を直列に接続し、
   前記第四接続片は、前記第二電池セルの負極及び前記回路基板の接地端を直列に接続し、
   前記第三接続片と第四接続片との長さの和は、前記第一接続片と第二接続片との長さの和より長く、
   前記第三接続片と第四接続片との抵抗率の和は、前記第一接続片と第二接続片との抵抗率の和より小さく、
   これにより、前記第一接続片及び第二接続片における増加或いは降下する電圧の和は、前記第三接続片及び第四接続片における増加或いは降下する電圧の和に等しく、
   これにより、前記第一電池セルの両端の電圧は、前記第二電池セルの両端の電圧に等しいことを特徴とする充放電システム。
2. 前記回路基板には、制御チップが設置され、
   前記制御チップは、前記第一接続片と前記第二接続片との間の電圧Ｕ１を検出し、且つ同時に前記第三接続片と前記第四接続片との間の電圧Ｕ２を検出し、
   前記充放電システムが充電する過程において、前記制御チップは、検出した電圧Ｕ１及び電圧Ｕ２が最高電圧Ｕ２００に達すると、前記第一電池セルアセンブリ及び前記第二電池セルアセンブリの充電を停止し、
   前記充放電システムが放電する過程において、前記制御チップは、検出した電圧Ｕ１及び電圧Ｕ２が最低電圧Ｕ１００に達すると、前記第一電池セルアセンブリ及び前記第二電池セルアセンブリの放電を停止することを特徴とする請求項１に記載の充放電システム。
3. 前記充放電システムが充電する時、前記第一電池セルの両端の電圧をＵ１０と定義し、前記第一接続片の抵抗をＲ１と定義し、前記第二接続片の抵抗をＲ２と定義し、前記第二電池セルの両端の電圧をＵ２０と定義し、前記第三接続片の抵抗をＲ３と定義し、前記第四接続片の抵抗をＲ４と定義し、充電電流をＩ１とする場合、前記電圧Ｕ１及び電圧Ｕ２は、下記の式１を満たし、前記充放電システムが放電する時、充電電流をＩ２とする場合、前記電圧Ｕ１及び電圧Ｕ２は、下記の式２を満たすことを特徴とする請求項２に記載の充放電システム。
   式１：
   Ｕ１＝Ｕ１００＋Ｕ１０＋Ｉ１×（Ｒ１＋Ｒ２）
   Ｕ２＝Ｕ１００＋Ｕ２０＋Ｉ１×（Ｒ３＋Ｒ４）
   式２：
   Ｕ１＝Ｕ２００−Ｕ１０−Ｉ２×（Ｒ１＋Ｒ２）
   Ｕ２＝Ｕ２００−Ｕ２０−Ｉ２×（Ｒ３＋Ｒ４）

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