JP4139985B2

JP4139985B2 - バッテリパック

Info

Publication number: JP4139985B2
Application number: JP2001393060A
Authority: JP
Inventors: 晃一加藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2021-12-26
Also published as: JP2003197171A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリパックに関し、例えば携帯型のパーソナルコンピュータの電源に適用することができる。本発明は、薄板形状による二次電池セルについて、同一面が向き合うように積層して保持することにより、パーソナルコンピュータ等のバッテリパックにおいて、従来に比して一段と薄型化することができるようにする。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯型のパーソナルコンピュータにおいては、携帯して種々の場所で使用されるようになされ、このため携帯に不便とならないように小型形状により作成され、さらには薄型形状により形成されるようになされている。
【０００３】
またこのためパーソナルコンピュータにおいては、駆動用のバッテリパックを交換可能に保持し、必要に応じてバッテリパックを交換して、電池切れにより使用困難とならないようになされている。またバッテリパックにおいても、薄型により形成して、携帯性を損なわないようになされている。
【０００４】
このためこの種のバッテリパックにおいては、パーソナルコンピュータで必要とする電源電圧、電源容量に応じて、バッテリパックの構成単位である二次電池セルを、直並列に接続して構成される。さらにバッテリパックにおいては、これら二次電池セルが薄板形状により形成され、これら直並列の接続に対応するように、積層され、さらには並列に配置されて構成されるようになされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの種のバッテリパックにおいては、一段と薄型化することが求められるようになされている。
【０００６】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、パーソナルコンピュータ等のバッテリパックにおいて、従来に比して一段と薄型化することができるバッテリパックを提案しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、同一の側に位置する各二次電池セルの正極端子及び負極端子を、端子板により接続するようにし、各組の二次電池セルは、同一の面が向き合うように積層されてなるようにする。
【０００８】
薄板形状による二次電池セルにおいては、厚みに偏りが発生する。これにより同一の向きにより重ね合わせた場合には、この偏りが累積されて、全体の厚みが厚くなるのに対し、同一の面が向き合うように積層すれば、この偏りを打ち消し合うようにして、厚みを薄くすることができる。これにより請求項１の構成によれば、各組の二次電池セルが、同一の面が向き合うように積層されてなることにより、従来に比して薄型のバッテリパックを構成することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。
【００１０】
（１）実施の形態の構成
図２は、本発明の実施の形態に係るバッテリパックを示す分解斜視図である。
このバッテリパック１は、パーソナルコンピュータに装着して、このパーソナルコンピュータに電源を供給し、またこのパーソナルコンピュータにより充電される。
【００１１】
すなわちバッテリパック１は、全体が薄板形状により形成され、パーソナルコンピュータの裏面にスライドさせて装着できるように構成される。バッテリパック１は、このようにスライドさせて奥側となる側の厚みが、これとは逆側より厚くなるように形成される。バッテリパック１は、下ケース２の内側に、二次電池ユニット３を配置した後、上ケース４及び５を順次配置して構成される。
【００１２】
ここで下ケース２は、樹脂材料を射出成形して、周囲に壁面が形成されてなる略長方形形状により形成される。下ケース２は、パーソナルコンピュータに突き当たる側である長辺の壁面の一部に、切り欠き２Ａが形成される。バッテリパック１では、この切り欠き２Ａにより二次電池ユニット３のコネクタ３Ａが露出するように形成され、これによりこのコネクタ３Ａを介してパーソナルコンピュータと電気的に接続されるようになされている。
【００１３】
二次電池ユニット３は、このバッテリパック１に適用される薄板形状による二次電池セル６Ａ〜６Ｆを後述する端子板により接続して形成されたアッセンブリ品である。上ケース４は、樹脂材料を射出成形して形成され、二次電池ユニット３の厚みの厚い側について、下ケース２を覆って二次電池ユニット３を保持する。また上ケース５は、金属板材をプレス加工して作成され、二次電池ユニット３の厚みの薄い側について、下ケース２を覆って二次電池ユニット３を保持する。かくするにつき、バッテリパック１においては、このように厚みの厚い側については樹脂製の上ケース４により下ケース２を覆い、厚みの薄い側については金属板材による上ケース５により下ケース２を覆うことにより、全体の厚みを極力薄くするようになされている。
【００１４】
これらによりこの実施の形態において、下ケース２、上ケース４及び５は、薄板形状による複数の二次電池セル６Ａ〜６Ｆを１つの端子板により接続して形成された二次電池ユニット３について、切り欠き２Ａにより、この二次電池ユニット３の電力を外部機器に供給可能に、この二次電池ユニット３を保持する外装ケースを構成するようになされている。
【００１５】
図１は、二次電池ユニット３を示す分解斜視図である。二次電池ユニット３は、端子板７に二次電池セル６Ａ〜６Ｆを接続した後、配線基板８に、端子板７、温度制御部品９を順次接続し、その後、矢印Ａ及びＢに示すように、端子板７に対して二次電池セル６Ａ〜６Ｆを端子部分より折り曲げて作成される。なおこのようにして組み立てる際に、二次電池ユニット３は、端子板７と配線基板８との間に絶縁テープ１０が配置され、また温度制御部品９と端子板７との間にも絶縁テープ１１が配置され、これらにより安全性を確保するようになされている。
【００１６】
ここで二次電池セル６Ａ〜６Ｆは、同一構成の非水系二次電池セルであり、薄板形状による長方形形状により形成される。二次電池セル６Ａ〜６Ｆは、短辺側の端面に正極端子（根元部分に符号＋が付されてなる端子である）及び負極端子（根元部分に符号−が付されてなる端子である）が配置される。二次電池セル６Ａ〜６Ｆは、これら正極端子及び負極端子のうち、この短辺側、側面の隅部に負極端子が形成され、この短辺側、側面のほぼ中央部分に正極端子が形成されるようになされる。これによりこの側面を正面側より見て、長手方向の一方側に正極端子及び負極端子が偏って配置されるようになされている。
【００１７】
二次電池セル６Ａ〜６Ｆは、正極端子及び負極端子を配置してなる側面が端子板７側となるように、細長く延長する端子板７の長手方向の両側に、それぞれ３個ずつ密接して並ぶように配置され、端子板７に正極端子及び負極端子が半田付けされる。二次電池セル６Ａ〜６Ｆは、このように端子板７の両側に配置した際に、符号＋及び−が付されてなる面が上方に見て取られるように、全ての二次電池セル６Ａ〜６Ｆが同一の向きに配置され、これにより端子板７の両側で、正極端子及び負極端子の偏った方向が逆向きとなるようになされている。これらにより二次電池セル６Ａ〜６Ｆは、このようにして端子板７に配置して、矢印Ａ及びＢに示すように、正極端子及び負極端子をほぼ９０度の角度により折り曲げると、端子板７の長手方向、両側に配置された二次電池セル６Ａ〜６Ｆにおいて、同一の面が向き合うように密着するようになされ、これによりバッテリパック１全体としての厚みを薄くすることができるようになされている。
【００１８】
すなわちこの種の二次電池セル６Ａ〜６Ｆにおいては、セパレータ、電極等によるシート状部材の積層体を巻き固めで作成されることにより、厚みに偏りを避け得ない。むろん、この厚みの偏りにおいては、交差以下の僅かなものではあるが、実際上、二次電池セル６Ａ〜６Ｆを同一方向に積層した場合には、この僅かな厚みの偏りが累積され、その結果、この偏りの分だけ、全体の厚みが厚くなる。これに対してこの実施の形態のように、同一の面が向き合うように積層して保持すると、このような僅かな厚みの偏りを打ち消し合うようにすることができ、その分、同一方向により重ね合わせる場合に比して、全体の厚みを薄くすることができる。
【００１９】
二次電池セル６Ａ〜６Ｆにおいては、端子板７により、このように同一面が向き合うように積層させる二次電池セル６Ａ及び６Ｄ、６Ｂ及び６Ｅ、６Ｃ及び６Ｆがそれぞれ並列に接続され、これにより並列接続による二次電池セル６Ａ及び６Ｄ、６Ｂ及び６Ｅ、６Ｃ及び６Ｆの組が形成される。またこれら並列接続による二次電池セル６Ａ及び６Ｄ、６Ｂ及び６Ｅ、６Ｃ及び６Ｆの組が直列に接続される。
【００２０】
ここで端子板７は、図３に示すように、金属板材による配線パターン１２の両面をポリイミドフィルムによる絶縁シート１３で覆って形成される。端子板７は、細長く延長するように形成され、この長手方向に延長する略中央の部分より２つ折りできるように、この中央部分に細長く延長するスリットＳが断続的に形成されるようになされている。端子板７は、このスリットＳの両側に分離されて、金属板材による配線パターン１２が形成され、またこの長手方向の所定個所にて、配線パターン１２が部分的に途切れるように形成される。
【００２１】
またこの図３における裏面側においては、配線パターン１２のほぼ全面を覆うように、絶縁シート１３が形成されるのに対し、この図３における表面側においては、所定個所に、二次電池セル６Ａ〜６Ｆの端子と配線パターン１２との接続用のランド１４を形成する開口が絶縁シート１３に形成されるようになされている。これにより端子板７は、この開口が形成されてなる側が表側となるように、中央のスリットＳの部分で２つ折りに折り曲げて、いわゆる両面配線基板と同様に、表面側と裏面側とにそれぞれ配線パターン１２が配置され、またこの配線パターン１２に二次電池セル６Ａ〜６Ｆの端子を接続するランド１４が形成されるようになされている。
【００２２】
これにより端子板７は、同一面が向き合うように積層される二次電池セル６Ａ及び６Ｄ、６Ｂ及び６Ｅ、６Ｃ及び６Ｆをそれぞれ並列に接続するようになされている。かくするにつき、このように端子板７を両面基板と同様に使用して、二次電池セル６Ａ及び６Ｄ、６Ｂ及び６Ｅ、６Ｃ及び６Ｆをそれぞれ並列接続する場合、図１においては、端子板７の裏側及び表側に、それぞれ二次電池セル６Ａ〜６Ｆの正極端子及び負極端子を配置してランド１４に半田付けすることにより、これらの並列接続を形成することができ、これにより簡易な組み立て作業により、さらには間違いなく、二次電池セル６Ａ〜６Ｆを端子板７に接続することができるようになされている。
【００２３】
さらに端子板７は、中央のスリットＳにより分離される一方の配線パターン１２において、絶縁シート１３より側方に飛び出す突起１５が形成され、他方の配線パターンにおいては、この突起１５に対応する部位に、ランド１６が配置される。端子板７は、スリットＳの部分で折り曲げ、また突起１５をランド１６側に折り曲げて半田付けすることにより、それぞれ並列接続してなる二次電池セル６Ａ及び６Ｄ、６Ｂ及び６Ｅ、６Ｃ及び６Ｆを直列に接続できるようになされている。これらにより端子板７は、背中合わせに二次電池セル６Ａ〜６Ｆを配置して、簡易な作業によりこれら二次電池セル６Ａ〜６Ｆを直並列に接続できるようになされている。
【００２４】
さらに端子板７は、突起１５が作成されてなる側に、同様の突起１７が作成され、また長手方向の端部に突起１８が形成される。突起１８は、このように直並列に二次電池セル６Ａ〜６Ｆを接続して最も高電位側である二次電池セル６Ｃ、６Ｆの正極端子に接続するように配線パターン１２に形成され、突起１７は、それぞれ二次電池セル６Ａ〜６Ｆの直列回路の各接続点の配線パターン１２に形成されるようになされている。これら突起１７及び１８は、それぞれほぼ直角に折れ曲がって、配線基板８側に突出するように形成される。
【００２５】
配線基板８においては、これらの突起１７及び１８をそれぞれ差し込むスリットが形成され、このスリットに突起１７及び１８を差し込んで半田付けすることにより、それぞれ並列接続されてなる二次電池セル６Ａ及び６Ｄ、６Ｂ及び６Ｅ、６Ｃ及び６Ｆの両端を接続できるようになされている。なお図３においては、このような端子板７による二次電池セル６Ａ〜６Ｆと配線基板８との接続を、破線による電池のシンボルで示す。
【００２６】
配線基板８においては、コネクタ３Ａと、これら二次電池セル６Ａ及び６Ｄ、６Ｂ及び６Ｅ、６Ｃ及び６Ｆの充放電を制御する充放電制御回路２０が配置される。すなわち充放電制御回路２０は、各二次電池セル６Ａ及び６Ｄ、６Ｂ及び６Ｅ、６Ｃ及び６Ｆの端子間電圧の監視により、二次電池セル６Ａ及び６Ｄ、６Ｂ及び６Ｅ、６Ｃ及び６Ｆの過充電、過放電を防止し、さらには充放電電流の監視により充放電を停止制御する。また図示しないサーミスタにより二次電池セル６Ａ〜６Ｆの温度を監視し、異常な放電を防止する。
【００２７】
温度制御部品９は、サーモスタット９Ａ、９Ｂ、温度ヒューズ９Ｃの直列回路により構成され（図１）、充放電制御回路２０とコネクタ３Ａとの間に配置され、これによりバッテリパック１の事故を防止する。かくするにつき温度制御部品９は、これらサーモスタット９Ａ、９Ｂ、温度ヒューズ９Ｃの直列回路が端子板７と二次電池セル６Ａ〜６Ｆの正極端子及び負極端子との間の隙間に配置されるようになされ、これによりこのバッテリパック１では、微小な内部空間を有効に利用して温度制御部品９を配置し、これによっても一段と小型かつ薄型に形成できるようになされている。
【００２８】
（２）実施の形態の動作
以上の構成において、このバッテリパック１は（図３）、端子板７が２つ折りされた後、直列接続に供する突起１５がランド１６側に折り曲げられて半田付けされ、これにより端子板７の加工が完了する。バッテリパック１は、この端子板７の折り曲げにより、表面及び裏面にそれぞれ二次電池セル６Ａ〜６Ｆの正極端子及び負極端子を接続するランド１４を有し、かつ金属板材によるこのランド１４間の配線パターン１２により二次電池セル６Ａ及び６Ｄ、６Ｂ及び６Ｅ、６Ｃ及び６Ｆをそれぞれ並列に接続する配線が形成される。また突起１５とランド１６との接続により、このように並列接続されてなる二次電池セル６Ａ及び６Ｄ、６Ｂ及び６Ｅ、６Ｃ及び６Ｆを直列接続する配線パターン１２の接続が形成される。
【００２９】
このバッテリパック１は、この端子板７の両側に、端子板７側が正極端子及び負極端子となるように、二次電池セル６Ａ〜６Ｆがそれぞれ３個づつ並んで配置され（図２）、各正極端子及び負極端子が、それぞれ端子板７の表側及び裏側のランド１４に半田付けにより接続される。これによりバッテリパック１は、二次電池セル６Ａ〜６Ｆが２個づつ並列に接続され、これらの並列回路が直列に接続される。
【００３０】
バッテリパック１は、別途、コネクタ３Ａ、充放電制御回路２０が配線基板８に実装され、この配線基板８に形成されたスリットに対して、二次電池セル６Ａ〜６Ｆを接続してなる端子板７の突起１７及び１８が差し込まれて半田付けされ、これにより二次電池セル６Ａ〜６Ｆが充放電制御回路２０に接続される。また同様にして、別工程によりアッセンブリされてなるサーモスタット９Ａ、９Ｂ、温度ヒューズ９Ｃの直列回路が、端子板７側より配線基板８に接続され、これにより充放電制御回路２０とコネクタ３Ａとの間の充放電経路が形成される。
【００３１】
バッテリパック１は、このようにして配線基板８に対して二次電池セル６Ａ〜６Ｆ等が接続されると、二次電池セル６Ａ〜６Ｆの端子が折り曲げられ、並列接続されてなる二次電池セル６Ａ及び６Ｄ、６Ｂ及び６Ｅ、６Ｃ及び６Ｆが、それぞれ同一の面が対向するように積層されて保持され（図１）、これら二次電池セル６Ａ及び６Ｄ、６Ｂ及び６Ｅ、６Ｃ及び６Ｆの端子側に配線基板８、端子板７を配置してなる二次電池ユニット３が形成される。
【００３２】
バッテリパック１は、このようにして作成された二次電池ユニット３が下ケース２に収納された後、上ケース４、５が順次配置されて形成される。
【００３３】
このようにして作成されるバッテリパック１においては、並列接続されてなる二次電池セル６Ａ及び６Ｄ、６Ｂ及び６Ｅ、６Ｃ及び６Ｆが、それぞれ同一の面が対向するように積層されて保持されることにより、各二次電池セル６Ａ〜６Ｆにおける厚みの偏りが累積しないように、すなわち積層される二次電池セル６Ａ〜６Ｆ間で厚みの偏りを打ち消し合うことができ、これにより従来に比して全体の厚みを薄くすることができる。
【００３４】
しかしながらこのようにして同一の面が向き合うように二次電池セル６Ａ及び６Ｄ、６Ｂ及び６Ｅ、６Ｃ及び６Ｆを積層すると、これら二次電池セル６Ａ及び６Ｄ、６Ｂ及び６Ｅ、６Ｃ及び６Ｆをそれぞれ組にして並列接続する場合に、同一の向きにより積層する場合に比して、接続が煩雑になる。特に、正極端子と負極端子とを二次電池セルの中心線に対して対称に配置してなる場合には、この積層した二次電池セル間で正極端子及び負極端子との間で、短絡事故が発生する恐れもある。
【００３５】
しかしながらこのバッテリパック１では、これら二次電池セル６Ａ〜６Ｆの正極端子及び負極端子が、これら正極端子及び負極端子の配置してなる側面において、長手方向に偏って配置されることにより、このような短絡事故の発生を防止することができる。またこのように偏って配置して、端子板７の表面と裏面とにそれぞれ正極端子及び負極端子の接続に供する配線パターン１２を形成することにより、単に正極端子及び負極端子を端子板７の裏表に振り分けて、対応するランド１４に半田付けするだけの簡易な作業により、誤接続を有効に回避して、確実に二次電池セル６Ａ〜６Ｆを接続することができる。
【００３６】
またこの端子板７が、金属板材による配線パターンの両面が絶縁シートにより覆って形成されていることにより、このような配線パターンによる電力の損失を極力、低減することができる。
【００３７】
またこのような端子板７に配線基板８が積層されて接続されることにより、バッテリパック１内のスペースを有効に利用して、各組の二次電池セル６Ａ及び６Ｄ、６Ｂ及び６Ｅ、６Ｃ及び６Ｆの充放電をそれぞれ制御する充放電制御回路を配置することができ、これによっても全体形状を薄型化し、また小型化することができる。
【００３８】
（３）実施の形態の効果
以上の構成によれば、薄板形状による二次電池セルについて、同一面が向き合うように積層して保持することにより、パーソナルコンピュータ等のバッテリパックにおいて、従来に比して一段と薄型化することができる。
【００３９】
また二次電池において、長手方向に、正極端子及び負極端子が偏って設けられることにより、積層した二次電池セル間における短絡事故等を有効に防止することができる。
【００４０】
また金属板材による配線パターンの両面を絶縁シートにより覆って端子板を作成したことにより、電力損失を低減することができる。
【００４１】
また端子板に対して、二次電池セルの充放電を制御する充放電制御回路を搭載してなる配線基板を積層して接続し、この配線基板を介して、二次電池セルの電力を外部機器に出力することにより、全体形状を薄型化し、また小型化することができる。
【００４２】
（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、長手方向に延長するスリットにより端子板を２つ折りして使用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、折り曲げる方向については、必要に応じて種々に設定することができる。
【００４３】
また上述の実施の形態においては、２個の二次電池セルを並列接続し、さらにこの並列接続を３個、直列接続する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の個数により並列接続を形成する場合、さらには種々の段数により直列接続する場合に広く適用することができる。
【００４４】
また上述の実施の形態においては、本発明をパーソナルコンピュータのバッテリパックに適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の機器のバッテリパックに広く適用することができる。
【００４５】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、薄板形状による二次電池セルについて、同一面が向き合うように積層して保持することにより、パーソナルコンピュータ等のバッテリパックにおいて、従来に比して一段と薄型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るバッテリパックの二次電池ユニットを示す分解斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るバッテリパックの分解斜視図である。
【図３】図１の二次電池ユニットに適用される端子板の説明に供する平面図である。
【符号の説明】
１……バッテリパック、２……下ケース、２Ａ……コネクタ、３……二次電池ユニット、４、５……上ケース、６Ａ〜６Ｆ……二次電池セル、７……端子板、８……配線基板、２０……充放電制御回路

Claims

薄板形状による複数の二次電池セルを端子板により接続して形成された二次電池ユニットと、
前記二次電池ユニットの電力を外部機器に供給可能に、前記二次電池ユニットを保持する外装ケースとを有し、
前記二次電池セルは、
１つの端面に、長手方向に順次並んで正極端子及び負極端子が設けられ、
前記二次電池ユニットは、
前記正極端子及び負極端子が同一の側に位置するように、複数の前記二次電池セルをそれぞれ積層して複数組の二次電池セルが形成され、
前記正極端子及び負極端子が同一の側に位置するように、前記長手方向に、前記複数組の二次電池セルが順次並んで配置され、
前記同一の側に位置する各二次電池セルの前記正極端子及び負極端子を、前記端子板により接続して形成され、
前記各組の二次電池セルは、
同一の面が向き合うように積層された
ことを特徴とするバッテリパック。
前記二次電池セルは、
前記長手方向に、正極端子及び負極端子が偏って設けられた
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
前記端子板は、
金属板材による配線パターンの両面を絶縁シートにより覆って形成された
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
前記端子板は、
前記二次電池セルの充放電を制御する充放電制御回路を搭載した配線基板が積
層されて接続され、
前記配線基板を介して、前記二次電池セルの電力を前記外部機器に出力する
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。