JP3231814U - セル保護機能を有する接続モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】接続されているセルを保護するための保護機能を有する接続モジュールを提供する。【解決手段】セル保護機能を有する接続モジュールであって、セル１２にそれぞれ接続される複数の導電片２３と、複数の導電片を接続する複数のリード線２５又は網状のリード線と、を含み、導電片に接続されたセルがリード線又は網状のリード線を介して電気的に接続され、リード線又は網状のリード線の導電率は導電片よりも高い。導電片に接続されたセルが故障し、電解液が故障したセルから噴出した場合、或いは、リード線又は網状のリード線の電流が過剰に増大した場合には、リード線又は網状のリード線が溶融することでその他のセルを保護する。【選択図】図２

Description

本考案は、接続されているセルを保護するためのセル保護機能を有する接続モジュールを提供する。
充電式バッテリは、例えば、ノートパソコン、タブレットＰＣ、モバイル通信装置、電動自転車、電動バイク又は電気自動車といった多くの製品に幅広く応用されている。通常は、複数のセル（Ｃｅｌｌ）を接続してセル群を形成し、各セルの直列及び／又は並列を調整することでセル群から製品が要する電圧を出力可能とする。
セルの構造には、主に、正極材、電解液、負極材、セパレータ及びハウジングが含まれる。セパレータは、正極材と負極材を隔離して短絡を回避するためのものである。また、電解液は、多孔質のセパレータ内に設置され、イオンの電荷を伝導する役割を担う。ハウジングは、上記の正極材、セパレータ、電解液及び負極材を覆うために用いられる。一般的に、ハウジングは金属材質からなるのが常である。
セル群の１つのセルが故障して短絡した場合、その他の正常なセルが短絡したセルを大電流で充電することで、短絡したセルの温度が異常に上昇する。そして、温度がセル内部のセパレータの耐熱温度を上回ると、セパレータが溶解してセルの正極及び負極材を短絡させる結果、セルの溶融又は爆発が誘発される。
このほか、電解液が故障又は溶融したセルから噴出又は滲出し、ガス又は液状態でその他のセル又は導電片に伝達されることがある。これにより、導電片及び接続されているセルの温度が異常に上昇するとともに、その他の正常なセルを破損させる恐れがある。
本考案の目的の一つは、複数の導電片及び複数のリード線又は網状のリード線を含むセル保護機能を有する接続モジュールを提供することである。導電片は少なくとも１つのセルに接続され、リード線又は網状のリード線が複数の導電片を接続する。バッテリの液体が故障したセルから噴出した場合には、リード線又は網状のリード線が溶融することで、正常なセルの溶融又は爆発を回避する。また、故障したセルが短絡し、その他の正常なセルが故障したセルを大電流で充電した場合にも、リード線又は網状のリード線が溶融することで、故障したセルの温度が上昇して故障したセルが爆発するとの事態を回避する。
本考案のもう一つの目的は、プレート、少なくとも２つの接続部及び穿孔部を含むセル保護機能を有する接続モジュールを提供することである。接続部は少なくとも１つのセルに接続され、穿孔部は２つの接続部の間に位置する。穿孔部を設置することで、故障したセルの溶融又は爆発を回避可能になるとともに、故障したセルが爆発したときにその他の正常なセルに影響を及ぼし、その他の正常なセルが溶融又は爆発するとの事態も防止可能となる。
本考案は、セル保護機能を有する接続モジュールを提供する。当該接続モジュールは、セルにそれぞれ接続される複数の導電片と、複数の導電片を接続する複数のリード線又は網状のリード線、を含む。導電片に接続されたセルは、リード線又は網状のリード線を介して電気的に接続される。また、リード線又は網状のリード線の導電率は導電片よりも高い。
本考案は、別のセル保護機能を有する接続モジュールを提供する。当該接続モジュールは、２つのセルをそれぞれ直列に接続する複数の導電接続片と、２つの導電接続片を接続する複数のリード線又は網状のリード線、を含む。導電接続片に接続されたセルは、リード線又は網状のリード線を介して並列に接続される。また、リード線又は網状のリード線の導電率は導電接続片よりも高い。
本考案は、別のセル保護機能を有する接続モジュールを提供する。当該接続モジュールは、プレートと、プレートの両端に位置し、それぞれ少なくとも１つのセルに接続される少なくとも２つの接続部、及び２つの接続部を接続する穿孔部、を含む。２つの接続部に接続されたセルは穿孔部を介して電気的に接続される。また、穿孔部は複数の帯状の穿孔を含む。
本考案は、別のセル保護機能を有する接続モジュールを提供する。当該接続モジュールは、２つのセルをそれぞれ直列に接続する複数の導電接続片と、２つの導電接続片を接続する穿孔部、を含む。導電接続片に接続されたセルは穿孔部を介して並列に接続される。また、穿孔部は複数の帯状の穿孔を含む。
上記のセル保護機能を有する接続モジュールは、導電片とリード線又は網状のリード線との間に位置して導電片とリード線又は網状のリード線を接続する共金部を含む。
上記のセル保護機能を有する接続モジュールにおいて、網状のリード線は複数の導電片に接続されたセルを直列及び並列に接続する。
上記のセル保護機能を有する接続モジュールにおいて、網状のリード線は複数の横方向リード線と複数の縦方向リード線を含む。横方向リード線は複数の導電片を接続し、縦方向リード線は各横方向リード線を接続する。
上記のセル保護機能を有する接続モジュールにおいて、穿孔部は帯状の穿孔に隣接する複数の帯状の導電部を更に含む。
図１は、本考案のセル保護機能を有する接続モジュールの一実施例の斜視図である。 図２は、本考案のセル保護機能を有する接続モジュールの別の実施例の斜視図である。 図３は、本考案のセル保護機能を有する接続モジュールの別の実施例の側面図である。 図４は、本考案のセル保護機能を有する接続モジュールの別の実施例の斜視図である。 図５は、本考案のセル保護機能を有する接続モジュールの別の実施例の側面図である。 図６は、本考案のセル保護機能を有する接続モジュールの別の実施例の側面図である。 図７は、本考案のセル保護機能を有する接続モジュールの別の実施例の側面図である。
本考案のセル保護機能を有する接続モジュールの一実施例の斜視図である図１を参照する。図示するように、本考案の実施例で記載する接続モジュール１０は、複数のセル１２を接続するために用いられ、プレート１１、少なくとも２つの接続部１３及び穿孔部１５を含む。２つの接続部１３はそれぞれプレート１１の両端に位置し、穿孔部１５は２つの接続部１３の間に位置して２つの接続部１３を接続する。
接続モジュール１０は、２つのセル１２を直列又は並列に接続するために用いられる。プレート１１の両端に位置する２つの接続部１３はそれぞれセル１２に接続される。これにより、接続部１３に接続された２つのセル１２は穿孔部１５を介して電気的に接続される。
穿孔部１５は、複数の帯状の穿孔１５１と複数の帯状の導電部１５３を含む。帯状の穿孔１５１と帯状の導電部１５３は隣接している。例えば、プレート１１は金属片であり、スタンピング、エッチング又は鋳造によってプレート１１上に複数の帯状の穿孔１５１及び帯状の導電部１５３を形成可能である。具体的に、エッチングの場合には、プレート１１上に多数の帯状の穿孔１５１を形成可能であり、スタンピング又は鋳造の場合には、プレート１１に形成される穿孔１５１の数は少なくなる。
帯状の穿孔１５１を設置することで、穿孔部１５の断面積を小さくすることができる。例えば、穿孔部１５の断面積は接続部１３の断面積よりも小さくなる。本考案の実施例では、穿孔部１５及び接続部１３は同一の材料からなるため、断面積の小さい穿孔部１５の電気抵抗値は接続部１３の電気抵抗値よりも大きくなる。よって、一方のセル１２の電流が接続モジュール１０を経由して他方のセル１２に伝送される際には、電気抵抗値の大きな穿孔部１５の温度が接続部１３よりも高くなる。
具体的に、セル１２の１つが故障した場合には、その他の正常なセル１２が接続モジュール１０を介して故障したセル１２に充電することが考えられる。この場合、接続モジュール１０を通過する電流が増加して、穿孔部１５の温度が上昇する。穿孔部１５の電流が予め定められた電流よりも大きくなると、穿孔部１５は温度上昇によって溶断され、故障したセル１２とこれに接続されているセル１２の間に開回路を形成する。これにより、正常なセル１２が故障したセル１２に充電することがなくなる。
本考案で記載する接続モジュール１０によって複数のセル１２を接続すれば、正常なセル１２が短絡したセル１２に対し常に大電流で充電するとの事態を防止可能となる。これにより、セル１２の溶融又は爆発を効果的に減少させることができ、使用上の安全性を向上させられる。
このほか、故障したセル１２内の高温の電解液が液状又はガス状で噴出する恐れがある。噴出した液状又はガス状の電解液は、四方に飛散してその他のセル１２や接続モジュール１０に接触し、その他のセル１２及び接続モジュール１０の温度を異常に上昇させる。
本考案で記載する接続モジュール１０における穿孔部１５の構造は比較的脆くなっている。そのため、故障したセル１２から噴出した電解液に接触すると、穿孔部１５は温度が上昇して溶融し、故障したセル１２とこれに接続されているセル１２の間に開回路を形成する。これにより、セル１２が異常に充電されるとの事態が回避されるとともに、その他の正常なセル１２が故障したセル１２の影響を受けるとの事態も防止可能となる。
具体的に、接続モジュール１０の穿孔部１５の断面積が大きい場合には、接続モジュール１０の電気抵抗値を低下させることができ、エネルギーロスを低減可能となる。一方、穿孔部１５の断面積が小さい場合には、穿孔部１５が大きな電気抵抗値を有するため、穿孔部１５は通過する電流が小さくても溶断される。
このほか、エッチングによってプレート１１に複数の帯状の穿孔１５１及び帯状の導電部１５３を設置することで、接続モジュール１０上の帯状の穿孔１５１の数を増やすことができ、各帯状の導電部１５３の断面積を縮小可能となる。具体的に、各帯状の導電部１５３の断面積が小さい場合、各帯状の導電部１５３は、故障したセル１２から噴出した電解液と接触すると容易に溶融して開回路を形成するため、接続モジュール１０がいっそう良好な保護効果を有することになる。
本考案の具体的実施例において、接続モジュール１０の材料は銅とすればよい。また、接続モジュール１０の長さＬを２０〜３０ｍｍ、幅Ｗを１０〜１５ｍｍ、厚さＨを０．３ｍｍとする。上記の接続モジュール１０の材料、長さＬ、幅Ｗ及び厚さＨは本考案の一実施例にすぎず、本考案の権利範囲を制限するものではない。実際に応用する際には、必要に応じて接続モジュール１０の材料を選択し、接続モジュール１０の長さＬ、幅Ｗ及び厚さＨを調整するとともに、接続モジュール１０の導電効果及びエネルギー消費に大きく影響しないことを前提に、接続モジュール１０にセル１２を保護する機能を持たせればよい。
本考案のセル保護機能を有する接続モジュールの別の実施例の斜視図である図２を参照する。図示するように、本考案の実施例で記載する接続モジュール２０は、複数のセル１２を接続するために用いられ、少なくとも２つの導電片２３及び複数のリード線２５を含む。２つの導電片２３はそれぞれセル１２に接続され、複数のリード線２５は２つの導電片２３を接続する。これにより、導電片２３に接続されたセル１２はリード線２５を介して電気的に接続される。また、隣り合うリード線２５の間には隙間２５１が備わっている。
具体的に、導電片２３は金属製の導電片とし、リード線２５は金属製のリード線とすればよい。リード線２５と導電片２３は電気溶接により接続可能であり、且つ、リード線２５と導電片２３の間に共金部２６が形成される。共金部２６は、導電片２３とリード線２５の間に位置して導電片２３とリード線２５を接続する。
リード線２５を通過する電流が予め定められた電流よりも大きくなると、リード線２５は温度上昇によって溶断され、故障したセル１２とこれに接続されているセル１２の間に開回路を形成する。これにより、セル１２を保護するとの目的が達成される。
また、リード線２５は、故障したセル１２から噴出した高温の電解液に接触すると温度が上昇して溶融し、故障したセル１２とこれに接続されているセル１２との間に開回路を形成する。これにより、セル１２に異常な充電が発生するとの事態が回避される。
本考案の一実施例において、リード線２５と導電片２３は異なる材質で作製すればよい。また、リード線２５に使用する材質の導電性は導電片２３よりも高ければよい。例えば、リード線２５を銅線とし、導電片２３をニッケルプレートとすればよい。
本考案の別の実施例では、図３に示すように、網状のリード線３５を介して複数の導電片２３を接続可能とする。網状のリード線３５の設置方式及び効果は複数のリード線２５の場合と類似しており、高温の電解液に接触した場合や予め定められた電流を上回った場合に溶融することで、接続モジュール３０に接続されたセル１２を保護するとの目的を達成する。
具体的に、網状のリード線３５は、複数の横方向リード線３５１と複数の縦方向リード線３５３を含む。複数の横方向リード線３５１は２つの導電片２３を接続する。また、複数の縦方向リード線３５３は、各横方向リード線３５１を接続して各横方向リード線３５１間の電位を平衡とし得る。
図３に示すように、横方向リード線３５１と縦方向リード線３５３は直交させればよい。ただし、実際に応用する際には、横方向リード線３５１と縦方向リード線３５３を必ずしも直交させなくともよい。つまり、横方向リード線３５１と縦方向リード線３５３が直交することは本考案の一実施例にすぎず、本考案の権利範囲を制限するものではない。
本考案のセル保護機能を有する接続モジュールの別の実施例の斜視図である図４を参照する。図示するように、本考案の実施例で記載する接続モジュール４０は、複数のセル１２を接続するために用いられ、少なくとも２つの導電接続片４３及び穿孔部１５を含む。導電接続片４３は２つのセル１２を直列に接続するために用いられる。また、穿孔部１５が２つの導電接続片４３を接続することで、導電接続片４３に接続されたセル１２が穿孔部１５を介して並列に接続される。
セル１２の１つが故障した場合には、故障したセル１２から噴出した高温の電解液が穿孔部１５に接触し、穿孔部１５の温度が上昇して溶融することで、故障したセル１２とこれに接続されているセル１２との間に開回路が形成される。これにより、セル１２に異常な充電が発生するとの事態が回避される。
このほか、正常なセル１２が故障したセル１２を異常に受電した場合に、穿孔部１５を通過する大電流によっても穿孔部１５は溶融する。これにより、並列に接続されている故障したセル１２に対し正常なセル１２が充電することがなくなるため、故障したセル１２の爆発が回避される。
本考案の別の実施例では、図５に示すように、複数のリード線２５を用いて２つの導電接続片４３を接続可能とする。これにより、２つの導電接続片４３に接続されたセル１２がリード線２５を介して並列に接続される。また、図６に示すように、網状のリード線３５を介して２つの導電接続片４３を接続してもよい。これにより、２つの導電接続片４３に接続されたセル１２が網状のリード線３５を介して並列に接続される。なお、リード線２５及び網状のリード線３５の導電率は導電接続片４３よりも高い。
本考案のセル保護機能を有する接続モジュールの別の実施例の側面図である図７を参照する。図示するように、本考案の実施例で記載する接続モジュール５０は、複数のセル１２を接続するために用いられ、複数の導電片２３及び網状のリード線５５を含む。網状のリード線５５は、各導電片２３を接続するために用いられる。
具体的に、セル１２及び導電片２３の数は同じであり、４つ又は４つ以上とすればよい。各導電片２３はそれぞれ各セル１２に接続され、網状のリード線５５は各導電片２３を接続する。これにより、導電片２３に接続されたセル１２は網状のリード線５５を介して直列及び並列に接続される。
網状のリード線５５は、高温の電解液に接触するか大電流が通過した場合に溶融し、セル１２を保護するとの目的を達成する。このほか、網状のリード線５５と導電片２３は異なる材質で製造すればよい。また、網状のリード線５５に使用する材質の導電性は導電片２３よりも優れている。例えば、網状のリード線５５を銅線とし、導電片２３をニッケルプレートとすればよい。
以上は本考案の好ましい実施例にすぎず、本考案の実施範囲を限定するものではない。即ち、本考案の実用新案登録請求の範囲に記載する形状、構造、特徴及び精神に基づき行われる等価の変形及び補足は、いずれも本考案の実用新案登録請求の範囲に含まれる。
１０ 接続モジュール
１１ プレート
１２ セル
１３ 接続部
１５ 穿孔部
１５１ 帯状の穿孔
１５３ 帯状の導電部
２０ 接続モジュール
２３ 導電片
２５ リード線
２６ 共金部
３０ 接続モジュール
３５ 網状のリード線
３５１ 横方向リード線
３５３ 縦方向リード線
４０ 接続モジュール
４３ 導電接続片
５０ 接続モジュール
５５ 網状のリード線
Ｗ 幅
Ｌ 長さ
Ｈ 厚さ

Claims (10)

  1. セル保護機能を有する接続モジュールであって、
    セルにそれぞれ接続される複数の導電片と、
    複数の前記導電片を接続する複数のリード線又は網状のリード線と、を含み、
    前記導電片に接続された前記セルが前記リード線又は前記網状のリード線を介して電気的に接続され、前記リード線又は前記網状のリード線の導電率は前記導電片よりも高い、接続モジュール。
  2. 前記導電片と前記リード線又は前記網状のリード線との間に位置して、前記導電片と前記リード線又は前記網状のリード線を接続する共金部を含む、請求項１に記載のセル保護機能を有する接続モジュール。
  3. 前記網状のリード線は、複数の前記導電片に接続された前記セルを直列及び並列に接続する、請求項１に記載のセル保護機能を有する接続モジュール。
  4. 前記網状のリード線は、複数の横方向リード線と複数の縦方向リード線を含み、前記横方向リード線は複数の前記導電片を接続し、前記縦方向リード線は各前記横方向リード線を接続する、請求項１に記載のセル保護機能を有する接続モジュール。
  5. セル保護機能を有する接続モジュールであって、
    ２つのセルをそれぞれ直列に接続する複数の導電接続片と、
    ２つの前記導電接続片を接続する複数のリード線又は網状のリード線、を含み、
    前記導電接続片に接続された前記セルが前記リード線又は前記網状のリード線を介して並列に接続され、前記リード線又は前記網状のリード線の導電率は前記導電接続片よりも高い、接続モジュール。
  6. 前記網状のリード線は、複数の横方向リード線と複数の縦方向リード線を含み、前記横方向リード線は複数の前記導電接続片を接続し、前記縦方向リード線は各前記横方向リード線を接続する、請求項５に記載のセル保護機能を有する接続モジュール。
  7. セル保護機能を有する接続モジュールであって、
    プレート、
    前記プレートの両端に位置し、それぞれ少なくとも１つのセルに接続される少なくとも２つの接続部、及び
    ２つの前記接続部を接続する穿孔部、を含み、
    ２つの前記接続部に接続された前記セルは前記穿孔部を介して電気的に接続され、前記穿孔部は複数の帯状の穿孔を含む、接続モジュール。
  8. 前記穿孔部は、前記帯状の穿孔に隣接する複数の帯状の導電部を更に含む、請求項７に記載のセル保護機能を有する接続モジュール。
  9. セル保護機能を有する接続モジュールであって、
    ２つのセルをそれぞれ直列に接続する複数の導電接続片と、
    ２つの前記導電接続片を接続する穿孔部、を含み、
    前記導電接続片に接続された前記セルは前記穿孔部を介して並列に接続され、前記穿孔部は複数の帯状の穿孔を含む、接続モジュール。
  10. 前記穿孔部は、前記帯状の穿孔に隣接する複数の帯状の導電部を更に含む、請求項９に記載のセル保護機能を有する接続モジュール。
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