JP2017004654A - battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の単電池ユニットが積層され並列に接続された積層型のバッテリーパックに関する。 The present invention relates to a stacked battery pack in which a plurality of unit cell units are stacked and connected in parallel.
電動工具、産業用の省力機器、および電気自動車などの各種機器類に、電池電源装置を搭載すると、その機器類の可搬性、利便性、および環境性能などが向上する。このため、電池電源装置を搭載した機器類の需要が高まっている。特に、産業用省力機器(産業用ロボット)は、作業用省力機器、介護、サービスなど様々な用途に適用できるため、需要拡大が著しい。これに伴い、各種機器類に適合した、多種多様な電池電源装置の需要が大きくなっている。 When a battery power supply device is mounted on various devices such as power tools, industrial labor-saving devices, and electric vehicles, the portability, convenience, environmental performance, and the like of the devices are improved. For this reason, the demand for equipment equipped with a battery power supply device is increasing. In particular, industrial labor-saving equipment (industrial robots) can be applied to various uses such as work-saving equipment, nursing care, and services, and therefore, the demand has been significantly increased. Along with this, there is an increasing demand for a wide variety of battery power supply devices suitable for various devices.
例えば、特許文献1には、複数のセル(電池)を並列接続してリード端子から電力を取り出す組電池が開示されている。このような組電池は、セルの並列数および各セルの電池数を変えることによって、高電圧および高容量を実現することができる。
For example,
しかしながら、特許文献1に記載の組電池は、セルの劣化による容量のばらつきを低減するための構成が複雑になるという問題がある。
However, the assembled battery described in
具体的には、特許文献1に記載の組電池は、組電池を構成するセルの温度上昇傾向が、セルの放熱条件、発熱量、および環境温度に依存することに着目し、セルの劣化による容量のばらつきを低減している。例えば、複数のセルを積層した組電池の場合、放熱効率は内側のセルよりも外側のセルの方が良い。すなわち、内側のセルの放熱効率が、外側のセルの放熱効率よりも低くなるため、内側のセルの温度が相対的に高くなる。そのため、内側のセルの劣化速度が、外側のセルの劣化速度よりも大きくなる。その結果、内側のセルと外側のセルとの間の容量のばらつきが大きくなり、組電池の寿命特性が低下する。
Specifically, the assembled battery described in
そこで、特許文献1に記載の組電池では、バスバーを用いて、内側のセルとリード端子との間の接続抵抗を、外側のセルとリード端子との間の接続抵抗よりも大きくしている。また、内側のセルに設けられた正極タブおよび負極タブの長さを、外側のセルの正極タブおよび負極タブの長さよりも長くしている。これにより、充放電の電流値は、内側のセルの方が外側のセルよりも小さくなる。つまり、電流による発熱量は、内側のセルの方が外側のセルよりも小さくなる。その結果、内側のセルの温度上昇を抑えることができるため、内側のセルと外側のセルとの間の温度ばらつきを小さくして劣化による容量ばらつきを抑えている。
Therefore, in the assembled battery described in
しかし、このようにして容量のばらつきを抑制するためには、組電池ごとに、バスバーの形状、材料、厚さなどを変更したり、正極タブおよび負極タブの長さを変更したりして、各セルの抵抗値を所望の値に設定する必要がある。このため、容量のばらつきを低減するための構成が複雑になる。 However, in order to suppress the variation in capacity in this way, for each assembled battery, change the shape, material, thickness, etc. of the bus bar, or change the length of the positive electrode tab and the negative electrode tab, It is necessary to set the resistance value of each cell to a desired value. This complicates the configuration for reducing the variation in capacitance.
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成により、容量のばらつきを低減することのできるバッテリーパックを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a battery pack that can reduce variation in capacity with a simple configuration.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るバッテリーパックは、少なくとも1つの単電池を備えた単電池ユニットが、複数並列に接続された組電池と、上記組電池の各単電池を電気的に接続するためのタブ電極と、上記タブ電極よりも低抵抗である導電部材とを備え、上記導電部材は、上記各単電池ユニットの電流入力側および出力側に配置された上記タブ電極の端部と電気的に接続されており、上記導電部材から上記タブ電極を介して各単電池ユニットに電流が分配されるようになっていることを特徴としている。 In order to solve the above-described problem, a battery pack according to one embodiment of the present invention includes an assembled battery in which a plurality of unit cell units each including at least one unit cell are connected in parallel, and each unit cell of the assembled battery. And a conductive member having a lower resistance than the tab electrode, wherein the conductive member is disposed on the current input side and the output side of each unit cell unit. It is electrically connected to the end portion of the electrode, and current is distributed from the conductive member to each single cell unit via the tab electrode.
本発明の一態様によれば、簡単な構成により、容量のばらつきを低減することのできるバッテリーパックを提供することができるという効果を奏する。 According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a battery pack that can reduce variation in capacity with a simple configuration.
〔実施形態1〕
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態1に係るバッテリーパック1の斜視図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. FIG. 1 is a perspective view of a
図1に示すように、バッテリーパック1は、組電池2と、保護回路3と、タブ電極4と、導電板(導電部材)5と、筐体6a・6bとを備えている。
As shown in FIG. 1, the
組電池2は、同一の形状および構成の単電池ユニット20が複数(図1では7ユニット)積層され、各単電池ユニット20は、互いに並列に接続されている。
In the assembled
単電池ユニット20は、セルケース21に、複数(図1では8個)の単電池22が直列に配列した構成である。セルケース21は、各単電池22を互いに平行に保持している。セルケース21の形状は、単電池22が直列に配置され、保持することができればよく、単電池22の形状に応じて任意に設定することができる。セルケース21は、例えば、ABS樹脂などのプラスチックを成型して形成することができる。
The
単電池22は、円筒状の二次電池(二次電池セル)からなる。単電池22の正極および負極は、組電池2の前面S1側または背面S2側に配置され、セルケース21から露出している。単電池22は、組電池2の前面S1側または背面S2側に露出した正極および負極が直列方向に交互に配置されるように、セルケース21に配列している。
The
本明細書において「二次電池」は、充電することにより電気を蓄えて電池として使用できるようになる電池を意味し、繰り返し使用することができるものであればよい。典型的な単電池22(二次電池)は、リチウムイオン二次電池、ニッケル・カドミウム蓄電池を挙げることができるが。単電池22は、リチウムイオンポリマー二次電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・鉄蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、酸化銀・亜鉛蓄電池などを含む。また、本実施形態では、円筒形の単電池22を用いるが、単電池22の形状は、角形、平形、ボタン形、コイン形などであってもよい。このように、単電池22の種類および形状は、特に限定されるものではない。
In the present specification, the “secondary battery” means a battery that can be used as a battery by storing electricity by being charged, and may be any battery that can be used repeatedly. Typical unit cells 22 (secondary batteries) include lithium ion secondary batteries and nickel-cadmium storage batteries. The
また、本実施形態では、単電池ユニット20の定格セル電圧を3.2V、定格セル容量を3Ahの仕様とするために、リチウムイオン二次電池セルからなる単電池22を、7つ直列接続している。単電池ユニット20に含まれる単電池22の数、および、単電池ユニット20の積層数(並列数)は、セル電圧およびセル容量に応じて設定することができ、特に限定されるものではない。単電池ユニット20の積層数の増減によってバッテリーパック1(組電池2)の容量を増減することができる。また、各単電池ユニット20の単電池22の数を増減することにより、各単電池ユニット20の電圧を増減することができる。
Further, in the present embodiment, in order to set the rated cell voltage of the
組電池2の天面S3側および底面S4側には、それぞれ固定部材23が設けられている。固定部材23には、組電池2の天面S3側または底面S4側に配置された単電池ユニット20が固定される。これにより、組電池2は、単電池ユニット20が固定部材23の間に挟持された構成となる。
なお、本実施形態では、各単電池ユニット20のセルケース21の外側面(組電池2の側面S5)に、第1貫通部24aおよび第2貫通部24bが形成されている第1貫通部24aの開口には、単電池ユニット20の並列方向に棒状の貫通部材25が挿入される。さらに、貫通部材24の両端は、図示しないネジ等によって固定部材23に固定される。これにより、各単電池ユニット20が固定部材23に機械的に固定される。一方、第2貫通部24bの開口には、単電池ユニット20の並列方向に沿って設けられた導電板5が挿入される。このように、組電池2の側面S5には、単電池ユニット20の並列方向に沿って、貫通部材25と導電板5とが互いに平行に設けられている。
In the present embodiment, the first through
保護回路3は、組電池2の天面S3側の固定部材23に配置されており、組電池2と保護回路3とでバッテリーモジュールを構成している。保護回路3を組電池2に取り付ける位置は、天面S3側に限定されるものではなく、組電池2の各単電池22と絶縁され、組電池2の外側であればどこに取り付けてもよい。
The
保護回路3は、各単電池22の電池電圧を監視して各単電池22の充放電を制御する。具体的には、各単電池ユニット20の並列方向において同列に配置された単電池22の群からなる並列ユニットの電圧をモニターしている。例えば、バッテリーパック1は二次電池からなる単電池22を備えるため、保護回路3は、電池残量を規定範囲内に制御する。しかし、電池残量を直接計測することは困難であるため、保護回路3は、電池残量と電池電圧との間に対応関係があることを利用して、電池電圧に基づいて単電池22を制御する。具体的には、保護回路3は、単電池22が過充電または過放電の状態に陥らないように電池電圧を監視し、各単電池22の充放電を制御する。「過充電」とは、充電しすぎて電池残量が規定範囲外になり高電圧になった状態であり、「過放電」とは、放電しすぎて電池残量が規定範囲外になり低電圧になった状態である。
The
タブ電極4は、単電池22の正極または負極が露出した組電池2の前面S1および背面S2に配置される。タブ電極4は、直列または並列に配置された単電池22を電気的に接続する。具体的には、組電池2の前面S1には、2本の端部電極4aと、2つの端部電極4a間に配置された3本の中間電極4bとが設けられている。組電池2の背面S2には、3本の中間電極4bが設けられている。
The
端部電極4aは、各単電池ユニット20の両端(電流の入力側および出力側)の単電池22に対応するように設けられている。端部電極4aは、単電池ユニット20の積層方向に沿って端から端まで延びている。端部電極4aは、各単電池ユニット20の両端部の単電池22の正極または負極と接触し、ねじによる締結、溶接などによって接続されている。これにより、各単電池ユニット20の両端部の単電池22が並列に電気的に接続される。
The
中間電極4bは、各単電池ユニット20の両端以外の単電池22に対応するように設けられている。本実施形態では、各中間電極4bは、単電池ユニット20に直列に配置された隣接する2つの単電池22に対応する幅を有するように設けられ、かつ、単電池ユニット20の積層方向に沿って端から端まで延びている。つまり、中間電極4bは、単電池ユニット20の隣接する2つの単電池22の正極または負極と接触し、ねじによる締結、溶接などによって接続されている。さらに、中間電極4bは、その2つの単電池22と単電池ユニット20の並列方向に同列の対応する単電池22の正極または負極とも接触している。これにより、各単電池ユニット20の両端部以外の単電池22が直列または並列に電気的に接続される。
The
本実施形態では、端部電極4aおよび中間電極4bは、各単電池ユニット20ごとの形状を1つの単位形状(繰り返しユニット)として、この単位形状を単電池ユニット20の積層数分、連続して繰り返した形状となっている。このため、例えば、順送りプレス型等を利用すれば、端部電極4aおよび中間電極4bをそれぞれ簡便に製造することができる。したがって、部品コストを抑えることができる。
In the present embodiment, the
また、単電池ユニット20の積層数を変更する場合、積層数に応じて端部電極4aおよび中間電極4bの長さ(切断位置)を変更するだけでよく、端部電極4aおよび中間電極4bのプレス型を変更する必要はない。したがって、バッテリーパック1の仕様変更(単電池ユニット20の積層数の変更)時の初期投資を大幅に抑えることができる。
In addition, when the number of
なお、本実施形態では、タブ電極4が端部電極4aおよび中間電極4bから構成されているが、これらが一体となった構成であってもよい。
In the present embodiment, the
導電板5は、組電池2の両側面S5に、単電池ユニット20の積層方向に沿って設けられている。つまり、バッテリーパック1は、組電池2の両側面S5に、2本の導電板5を備えている。導電板5は、各単電池ユニット20の電流の入力側および出力側に設けられた端部電極4a、および、保護回路3に電気的に接続されている。これにより、導電板5を介して、各単電池ユニット20に電流が分配して供給される。
The
導電板5は、導電性を有し、タブ電極4よりも低抵抗である材料から構成されていれば、その材料は特に限定されるものではない。例えば、導電板5を構成する材料は、アルミニウム、銅、鉄、金、チタンなどの金属、または、青銅、ステンレス鋼などの合金を挙げることができる。また、導電板5は、そのような金属からなる金属板であることが好ましく、厚さが均一であり、単電池ユニット20の積層方向に幅も均一な金属板であることがより好ましい。特に、タブ電極4が単電池22にスポット溶接される場合、一般的にタブ電極4は通常ニッケルから構成される。この場合、導電板5は、ニッケルよりも抵抗が小さいアルミニウムからなることがより好ましい。このように、導電板5は、安価で電気伝導率の高いアルミニウムからなるアルミ板であることが最も好ましい。
The
導電板5の長さは、各単電池ユニット20に電流を供給できる範囲で任意に設定することができる。しかし、導電板5の長さは、図1に示すように、単電池ユニット20の並列数(並列方向の長さ)に対応する長さになっていることが好ましい。これにより、導電板5の長さが、組電池2の側面S5の長さの範囲内に収まる。
The length of the
筐体6a・6bは、組電池2、保護回路3、タブ電極4、および導電板5を内部に収容するケースである。筐体6aは、組電池2の天面S3および両側面S5を覆い、筐体6bは、組電池2の前面S1、背面S2、および底面S4を覆う。筐体6a・6bは、板金部品等で構成されている。筐体6aには、コネクタ61が形成されており、コネクタ61を介して電流が流入または流出することにより、バッテリーパック1が充電または放電される。
The
次に、図2に基づいて、組電池2と、タブ電極4および導電板5との関係について説明する。図2は、バッテリーパック1における組電池2の斜視図である。
Next, the relationship between the assembled
図2に示すように、組電池2の前面S1には、2本の端部電極4aと、2つの端部電極4a間に配置された3本の中間電極4bとが設けられている。端部電極4aおよび中間電極4bは、いずれも単電池ユニット20の並列方向に沿って伸びている。端部電極4aは、単電池ユニット20の両端(電流入力側および出力側)の単電池22(図1参照)との接触位置から組電池2の側面S5に沿って屈曲した屈曲部4cを有している。導電板5は、単電池ユニット20の並列方向に沿って組電池2の側面S5に設けられていると共に、タブ電極4の屈曲部4cと電気的に接続されている。屈曲部4cと導電板5とは、例えば、ねじによる締結、溶接などによって電気的に接続することができるが、接続方法は特に限定されるものではない。図2では、屈曲部4cおよび導電板5を貫通するねじ51によって、屈曲部4cおよび導電板5が互いに電気的に接続されている。
As shown in FIG. 2, the front surface S1 of the assembled
以上のように、本実施形態によれば、バッテリーパック1が、組電池2の各単電池22を電気的に接続するタブ電極4よりも低抵抗の導電板5を備えている。さらに、この導電板5は、各単電池ユニット20の電流入力側および出力側の位置(両端部)で、タブ電極4と電気的に接続されている。これにより、組電池2(単電池ユニット20)の直前まで抵抗の小さい状態になる。このため、バッテリーパックの充放電時には、導電板5からタブ電極4を介して、各単電池ユニット20に一括して電流が分配される。その結果、各単電池ユニット20にほぼ均一に電流が流れるため、各単電池ユニット20の並列方向に同列に配置された単電池22の群(並列ユニット)の電圧もほぼ均一になる。
As described above, according to the present embodiment, the
したがって、本実施形態のバッテリーパック1は、特許文献1に記載の発明のように、タブ電極4の形状を変更したり、リード線の長さを変更したりする必要がなく、タブ電極4よりも低抵抗の導電板5を設けるという簡単な構成によって、バッテリーパック1の容量ばらつきを低減することができる。それゆえ、充放電を繰り返し継続して使用しても(換言すれば、バッテリーパック1のサイクル数が増えても)、電池の劣化による容量低下を抑制することができる。
Therefore, the
また、本実施形態では、組電池2の側面S5には、導電板5と、タブ電極4の端部電極4aに形成された屈曲部4cとが設けられており、組電池2の側面S5で導電板5と屈曲部4cとが電気的に接続されている。これにより、導電板5とタブ電極4の屈曲部4c以外とは同一面(前面S1)に配置されない。したがって、バッテリーパック1の充放電時のショートを防ぐことができる。また、組電池2の側面S5のスペースを利用して導電板5を配置することができる。
In the present embodiment, the side surface S5 of the assembled
また、本実施形態では、導電板5の長さと、単電池ユニット20の並列数とが対応しているため、導電板5の長さが単電池ユニット20の並列方向の長さを超えない。したがって、単電池ユニット20の並列数が増えても、導電板5が組電池2の外形サイズの範囲内に収まったバッテリーパック1を提供することができる。さらに、単電池ユニット20の並列数が変わっても導電板5の長さを変えるだけでよいため、部材の共通化が可能となり、製造コストを低減することができる。
In this embodiment, since the length of the
また、本実施形態では、導電板5の幅および厚さが、単電池ユニット20の並列方向に沿って均一であるため、導電板5の形状を簡素化することができる。また、導電板5が単一形状であるため、低コストとなるだけでなく、取り付け構造が簡易となり、作業性が向上する。
Moreover, in this embodiment, since the width | variety and thickness of the
また、本実施形態では、導電部材が金属板からなるため、加工等が容易な導電部材を形成することができる。 In the present embodiment, since the conductive member is made of a metal plate, it is possible to form a conductive member that can be easily processed.
また、本実施形態では、保護回路3を備えているため、過充電または過放電の状態に陥らないように充放電を制御することができる。したがって、安全性の高いバッテリーパック1を提供することができる。
In the present embodiment, since the
〔実施形態2〕
本発明の他の実施形態について、図3〜図4に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
[Embodiment 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIGS. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
本実施形態では、実施形態1のバッテリーパック1に対し表1に示す充放電条件で充電および放電を実施した結果について説明する。表1に記載の8直列×7並列(8S7P)は、8個の単電池22が直列接続された単電池ユニット20を7ユニット並列の組電池2を備えたバッテリーパック1(図1参照)を示している。タブ電極4はニッケル板を用い、導電板5として幅20mm×長さ200mm×厚さ3mmのアルミ板を用いた。また、比較のため、バッテリーパック1において導電板5を備えない構成についても同条件で充電および放電を実施した。なお、いずれのバッテリーパックも充電した新品のものを使用した。
In the present embodiment, the results of charging and discharging the
表2および表3は、充放電開始後1時間時点での電圧値、および充放電終了後の容量の測定結果を示しており、表2はバッテリーパック1の結果、表3は導電板5を備えないバッテリーパックの結果を示している。なお、表2および表3中の両端とは、組電池2(単電池ユニット20)の入力側および出力側の単電池22のことである。
Tables 2 and 3 show the measurement results of the voltage value at 1 hour after the start of charge / discharge and the capacity after the end of charge / discharge. Table 2 shows the result of the
一方、図3は、導電板5を備えたバッテリーパック1に対し充電および放電を実施した結果を示すグラフである。図4は、導電板5を備えないバッテリーパックに対し充電および放電を実施した結果を示すグラフである。
On the other hand, FIG. 3 is a graph showing the results of charging and discharging the
表2および図3に示すように、導電板5を備えたバッテリーパック1では、組電池2の各単電池22に均一に電流が流入または流出した。このため、各単電池ユニット20の並列方向において同列に配置された単電池22の群からなる並列ユニットの電圧が均一となった。また、実効容量も公称容量の98%程度になった。
As shown in Table 2 and FIG. 3, in the
これに対し、表3および図4に示すように、導電板5を備えないバッテリーパックでは、組電池2の両端の並列ユニットの充電電圧が両端以外の並列ユニットの充電電圧よりも大きくなった。また、逆に、放電電圧は、両端の並列ユニットが、両端以外の並列ユニットよりも小さくなった。このため、実効容量が公称容量の96%程度に低下した。この状態で充放電を繰り返すと、両端の並列ユニットのみ劣化が促進され、さらなる容量低下が懸念される。
On the other hand, as shown in Table 3 and FIG. 4, in the battery pack that does not include the
このように、導電板5を備えたバッテリーパック1の充放電時には、導電板5からタブ電極4を介して、各単電池ユニット20に一括して電流が分配される。その結果、各単電池ユニット20にほぼ均一に電流が流れるため、各単電池ユニット20の並列方向に同列に配置された単電池22の群(並列ユニット)の電圧もほぼ均一になることが確認された。
As described above, when the
また、本実施形態では、タブ電極4がニッケル板からなるため、薄いタブ電極4を形成できると共に、単電池22の正極または負極に確実に溶接することができる。また、導電板5がアルミニウム板からなるため、安価で電気伝導率の高い導電板5を形成することができる。
Moreover, in this embodiment, since the
なお、導電板5を備えないバッテリーパックでは、端部電極4aに電流を流入させることになる。すなわち、端部電極4aを介して単電池ユニット20の並列方向に電流が流れた後、各単電池ユニット20の直列方向に電流が流れる。このため、流入側の単電池ユニット20から並列方向に離れるほど、配線抵抗が大きくなる。その結果、両端の並列ユニット内の各単電池22に流れる電流バランスが崩れているものと考えられる。
Note that, in a battery pack that does not include the
〔実施形態3〕
本発明の他の実施形態について、図5〜図6に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
[Embodiment 3]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIGS. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
図5は、本発明の実施形態3に係るバッテリーパック1aの概略構成を示す回路図である。図6は、本発明の実施形態3に係る他のバッテリーパック1bの概略構成を示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a battery pack 1a according to
実施形態1のバッテリーパック1では、8個の単電池22を備えた単電池ユニット20が7ユニット並列接続された構成であった。しかし、単電池ユニット20は、単電池22を複数備える構成に限定されるものではなく、1個の単電池22を備える構成であってもよい。また、単電池ユニット20の並列数も、2以上であればよい。
The
例えば、図5に示すように、バッテリーパック1aは、1個の単電池22を備えた単電池ユニット20が、3ユニット並列に接続された構成であってもよい。また、図6に示すように、バッテリーパック1bは、1個の単電池22を備えた単電池ユニット20が、5ユニット並列に接続された構成であってもよい。
For example, as illustrated in FIG. 5, the battery pack 1 a may have a configuration in which three
このようなバッテリーパック1aおよび1bにおいても、バッテリーパック1と同様に、タブ電極4よりも低抵抗の導電板5を設けるという簡単な構成によって、バッテリーパック1aおよび1bの容量ばらつきを低減することができる。
In
また、バッテリーパック1aおよび1bでは、導電板5の長さと、単電池ユニット20の並列数とが対応しているため、導電板5の長さが単電池ユニット20の並列方向の長さを超えない。したがって、単電池ユニット20の並列数が増えても、導電板5が組電池2の外形サイズの範囲内に収まったバッテリーパック1を提供することができる。さらに、単電池ユニット20の並列数が変わっても導電板5の長さを変えるだけでよいため、部材の共通化が可能となり、製造コストを低減することができる。
Further, in the battery packs 1a and 1b, since the length of the
〔実施形態4〕
本発明の他の実施形態について、説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
[Embodiment 4]
Another embodiment of the present invention will be described as follows. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
本実施形態では、実施形態1のバッテリーパック1において、タブ電極4がニッケル板であり、導電板5がアルミニウム板であり、タブ電極4が単電池22にスポット溶接された構成について説明する。
In the present embodiment, a configuration in which the
上述したように、バッテリーパック1において、導電板5は、タブ電極4よりも低抵抗である。導電板5の抵抗値は、タブ電極4の抵抗値よりも小さければよいが、タブ電極4の抵抗値の1/100未満であることが好ましい。幅29.0mm×長さ14.0mm×厚さ0.1mmのニッケル板の抵抗値は1.54mΩであり、幅29.0mm×長さ25.0mm×厚さ3mmのアルミ板の抵抗値は0.01mΩとなった。したがって、タブ電極4がニッケル板であり、導電板5がアルミニウム板である場合、導電板5の抵抗値は、タブ電極4の抵抗値よりも2桁程度小さくなる。これにより、各単電池ユニット20に電流がより均等に分配されて流れるため、各単電池ユニット20の並列方向に同列に配置された単電池22の群(並列ユニット)の電圧もより均一になる。
As described above, in the
なお、バッテリーパック1では、タブ電極4の端部電極4aと導電板5とを電気的に接続するために、端部電極4aの屈曲部4cおよび導電板5を貫通するねじ51が用いられている(図2参照)。ねじ留めによって電気的な接続をする場合、タブ電極4および導電板5を構成する材料は、抵抗値がタブ電極4>導電板5を満たせば特に限定されるものではない。つまり、タブ電極4がニッケル板であり、導電板5がアルミ板に限定されるものではない。一方、端部電極4aと導電板5とをスポット溶接によって電気的に接続する場合、タブ電極4がニッケル板であり、導電板5がアルミ板であると溶接ができない。
In the
また、タブ電極4を単電池22にスポット溶接する場合には、タブ電極4はニッケル板であることが好ましい。スポット溶接は、電気抵抗による発熱を利用する溶接である。このため、タブ電極4は、銅または銀などの良導体から構成するよりも、ある程度の電気抵抗がある(電気伝導率が低い)金属から構成する方が溶接に適している。一方、タブ電極4の熱伝導率が高いと、溶接部分の熱がすぐ逃げてしまう。このため、タブ電極4と単電池22との溶接が困難になる。このような電気伝導率と熱伝導率との関係を考慮した場合、スポット溶接に好適なタブ電極4の構成材料の1つとして、ニッケルが挙げられる。
When the
〔まとめ〕
本発明の態様1に係るバッテリーパック1、1a、1bは、少なくとも1つの単電池22を備えた単電池ユニット20が、複数並列に接続された組電池2と、上記組電池2の各単電池22を電気的に接続するためのタブ電極4(端部電極4a・中間電極4b)と、上記タブ電極4よりも低抵抗である導電部材(導電板5)とを備え、上記導電部材は、上記各単電池ユニット20の電流入力側および出力側に配置された上記タブ電極4の端部(端部電極4a)と電気的に接続されており、上記導電部材から上記タブ電極4を介して各単電池ユニット20に電流が分配されるようになっている。
[Summary]
The battery packs 1, 1 a, and 1 b according to the first aspect of the present invention include a
上記の構成によれば、バッテリーパックが、組電池の各単電池を電気的に接続するタブ電極よりも低抵抗の導電部材を備えている。さらに、この導電部材は、各単電池ユニットの電流入力側および出力側の位置で、タブ電極と電気的に接続されている。これにより、組電池(単電池ユニット)の直前まで抵抗の小さい状態になる。このため、バッテリーパックの充放電時には、導電部材からタブ電極を介して、各単電池ユニットに一括して電流が分配される。その結果、各単電池ユニットにほぼ均一に電流が流れるため、各単電池ユニットの並列方向に同列に配置された単電池群(並列ユニット)の電圧もほぼ均一になる。 According to said structure, the battery pack is equipped with the electroconductive member of low resistance rather than the tab electrode which electrically connects each cell of an assembled battery. Further, this conductive member is electrically connected to the tab electrode at the current input side and output side positions of each unit cell unit. Thereby, it will be in a state with small resistance until just before an assembled battery (single cell unit). For this reason, at the time of charge / discharge of the battery pack, current is distributed from the conductive member to each unit cell unit through the tab electrode. As a result, since current flows through each unit cell unit substantially uniformly, the voltage of the unit cell group (parallel unit) arranged in the same row in the parallel direction of each unit cell unit also becomes substantially uniform.
したがって、本発明のバッテリーパックは、特許文献1に記載の発明のように、タブ電極の形状を変更したり、リード線の長さを変更したりする必要がなく、タブ電極よりも低抵抗の導電部材を設けるという簡単な構成によって、バッテリーパックの容量ばらつきを低減することができる。したがって、充放電を繰り返し継続して使用しても(換言すれば、バッテリーパックのサイクル数が増えても)、電池の劣化による容量低下を抑制することができる。
Therefore, the battery pack of the present invention does not need to change the shape of the tab electrode or the length of the lead wire unlike the invention described in
本発明の態様2に係るバッテリーパック1、1a、1bは、上記態様1において、上記タブ電極4の端部(端部電極4a)は、上記単電池ユニット20の電流入力側および出力側の単電池22との接触位置から上記組電池2の外側面(側面S5)に沿って屈曲した屈曲部4cを有し、上記導電部材(導電板5)は、上記単電池ユニット20の並列方向に沿って上記組電池2の外側面に設けられていると共に、上記タブ電極4の屈曲部4cと電気的に接続されている構成であってもよい。
The battery packs 1, 1 a, 1 b according to
上記の構成によれば、組電池の外側面には、導電部材と、タブ電極の端部に形成された屈曲部とが設けられており、組電池の外側面で導電部材と屈曲部とが電気的に接続されている。これにより、導電部材とタブ電極の屈曲部以外とは同一面に配置されない。したがって、バッテリーパックの充放電時のショートを防ぐことができる。また、組電池の外側面のスペースを利用して導電部材を配置することができる。 According to said structure, the electrically conductive member and the bending part formed in the edge part of a tab electrode are provided in the outer surface of the assembled battery, and an electrically conductive member and a bent part are provided in the outer surface of an assembled battery. Electrically connected. Thus, the conductive member and the tab electrode other than the bent portion are not arranged on the same plane. Therefore, it is possible to prevent a short circuit during charging / discharging of the battery pack. Moreover, a conductive member can be arrange | positioned using the space of the outer surface of an assembled battery.
本発明の態様3に係るバッテリーパック1、1a、1bは、上記態様1または2において、上記導電部材(導電板5)の長さは、上記単電池ユニット20の並列数に対応する長さになっている構成であってもよい。
In the battery packs 1, 1a, 1b according to the third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the length of the conductive member (conductive plate 5) is a length corresponding to the parallel number of the
上記の構成によれば、導電部材の長さと、単電池ユニットの並列数とが対応しているため、導電部材の長さが単電池ユニットの並列方向の長さを超えない。したがって、単電池ユニットの並列数が増えても、導電部材が組電池の外形サイズの範囲内に収まったバッテリーパックを提供することができる。さらに、単電池ユニットの並列数が変わっても導電部材の長さを変えるだけでよいため、部材の共通化が可能となり、製造コストを低減することができる。 According to said structure, since the length of a conductive member and the number of parallel of a single cell unit respond | correspond, the length of a conductive member does not exceed the length of the parallel direction of a single cell unit. Therefore, even if the number of unit cell units is increased, it is possible to provide a battery pack in which the conductive member is within the range of the outer size of the assembled battery. Furthermore, since it is only necessary to change the length of the conductive member even if the number of the unit cell units is changed, it is possible to make the members common and to reduce the manufacturing cost.
本発明の態様4に係るバッテリーパック1、1a、1bは、上記態様1〜3において、上記導電部材(導電板5)は、金属板からなる構成であってもよい。 In the battery packs 1, 1a, and 1b according to the fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects, the conductive member (conductive plate 5) may be formed of a metal plate.
上記の構成によれば、導電部材が金属板からなるため、加工等が容易な導電部材を形成することができる。 According to said structure, since a conductive member consists of a metal plate, a conductive member with easy process etc. can be formed.
本発明の態様5に係るバッテリーパック1、1a、1bは、上記態様1〜4において、上記導電部材(導電板5)は、アルミニウム板からなり、上記タブ電極4(端部電極4a・中間電極4b)は、ニッケル板からなる構成であってもよい。
The battery packs 1, 1a, 1b according to the fifth aspect of the present invention are the first to fourth aspects, wherein the conductive member (conductive plate 5) is made of an aluminum plate, and the tab electrode 4 (end
上記の構成によれば、タブ電極がニッケル板からなるため、薄いタブ電極を形成できると共に、単電池の正極または負極に確実に溶接することができる。また、導電部材がアルミニウム板からなるため、安価で電気伝導率の高い導電部材を形成することができる。 According to said structure, since a tab electrode consists of a nickel plate, while being able to form a thin tab electrode, it can weld reliably to the positive electrode or negative electrode of a cell. Further, since the conductive member is made of an aluminum plate, it is possible to form a conductive member that is inexpensive and has high electrical conductivity.
本発明の態様6に係るバッテリーパック1、1a、1bは、上記態様1〜5において、上記導電部材(導電板5)は、上記単電池ユニット20の並列方向に沿って、幅および厚さが均一である構成であってもよい。
Battery packs 1, 1a, 1b according to aspect 6 of the present invention are the above-described aspects 1-5, wherein the conductive member (conductive plate 5) has a width and thickness along the parallel direction of the
上記の構成によれば、導電部材の幅および厚さが、単電池ユニットの並列方向に沿って均一であるため、導電部材の形状を簡素化することができる。また、導電部材が単一形状であるため、低コストとなるだけでなく、取り付け構造が簡易となり、作業性が向上する。 According to said structure, since the width | variety and thickness of an electroconductive member are uniform along the parallel direction of a cell unit, the shape of an electroconductive member can be simplified. Further, since the conductive member has a single shape, not only the cost is reduced, but also the mounting structure is simplified and the workability is improved.
本発明の態様7に係るバッテリーパック1、1a、1bは、上記態様1〜6において、上記各単電池22の電池電圧を監視して各単電池の充放電を制御する保護回路3を備え、上記導電部材(導電板5)は、上記タブ電極4の端部(端部電極4a)および上記保護回路3と電気的に接続されている構成であってもよい。
The
上記の構成によれば、保護回路を備えているため、過充電または過放電の状態に陥らないように充放電を制御することができる。したがって、安全性の高いバッテリーパックを提供することができる。 According to said structure, since the protective circuit is provided, charging / discharging can be controlled so that it may not fall into an overcharge or overdischarge state. Therefore, a highly safe battery pack can be provided.
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention. Furthermore, a new technical feature can be formed by combining the technical means disclosed in each embodiment.
本発明は、電動工具、産業用の省力機器、および電気自動車などの各種用途に利用することができる。また、電圧、容量、または電流等の電気的仕様が満たされるのであれば、蓄電用途など、他の用途にも利用することができる。 The present invention can be used for various applications such as electric tools, industrial labor-saving equipment, and electric vehicles. In addition, as long as electrical specifications such as voltage, capacity, or current are satisfied, it can be used for other purposes such as power storage.
1 バッテリーパック
1a バッテリーパック
1b バッテリーパック
2 組電池
3 保護回路
4 タブ電極
4a 端部電極
4b 中間電極
4c 屈曲部
5 導電板
20 単電池ユニット
22 単電池
S1 前面
S2 背面
S3 天面
S4 底面
S5 側面
DESCRIPTION OF
Claims (7)
上記組電池の各単電池を電気的に接続するためのタブ電極と、
上記タブ電極よりも低抵抗である導電部材とを備え、
上記導電部材は、上記各単電池ユニットの電流入力側および出力側に配置された上記タブ電極の端部と電気的に接続されており、
上記導電部材から上記タブ電極を介して各単電池ユニットに電流が分配されるようになっていることを特徴とするバッテリーパック。 An assembled battery in which a plurality of cell units each including at least one cell are connected in parallel;
A tab electrode for electrically connecting each unit cell of the assembled battery;
A conductive member having a lower resistance than the tab electrode,
The conductive member is electrically connected to an end portion of the tab electrode arranged on the current input side and the output side of each unit cell unit,
A battery pack characterized in that a current is distributed from the conductive member to each unit cell unit via the tab electrode.
上記導電部材は、上記単電池ユニットの並列方向に沿って上記組電池の外側面に設けられていると共に、上記タブ電極の屈曲部と電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載のバッテリーパック。 The end portion of the tab electrode has a bent portion that is bent along the outer surface of the assembled battery from the position of contact with the current input side and output side cells of the unit cell unit,
The conductive member is provided on an outer surface of the assembled battery along a parallel direction of the unit cell units, and is electrically connected to a bent portion of the tab electrode. The battery pack described in.
上記タブ電極は、ニッケル板からなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のバッテリーパック。 The conductive member is made of an aluminum plate,
The battery pack according to any one of claims 1 to 4, wherein the tab electrode is made of a nickel plate.
上記導電部材は、上記タブ電極の端部および上記保護回路と電気的に接続されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のバッテリーパック。 A protection circuit that monitors the battery voltage of each unit cell and controls charging / discharging of each unit cell,
The battery pack according to claim 1, wherein the conductive member is electrically connected to an end portion of the tab electrode and the protection circuit.
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