JP5243810B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本発明は、過充電や過放電等の誘因が検知されたときに、熱暴走や内部短絡の発生を阻止すべく回路を制御する安全部材を搭載した電池パックに関するものである。

一般に、電池と、前記電池の熱暴走や内部短絡等の発生を阻止するための安全部材とを備えた電池パックが知られている。前記安全部材は、電池の極に電気的に接続される回路基板と、過充電や過放電等の誘因が検知されたときに前記回路基板の回路を制御する制御部材とを備えている。

例えば、特許文献１には、二次電池等の取付対象物の取付面に取り付けられた保護装置が開示されている。具体的に、取付対象物の取付面には、鉤状部が形成された複数の突起片が立設されており、これら突起片が保護装置の受入部に圧入されることによって、受入部の段差部と各突起片の鉤状部とが係止されて、取付対象物に保護装置が取り付けられる。
特開２００６−４７８３号公報

近年では、電池パックの薄型化が進められているため、前記安全部材を取り付ける位置は、電池の厚み方向と直交する方向に向く小面積の端面に限られるという事情がある。

ここで、前記特許文献１の保護装置の取付面が小面積となると、保護装置に含まれる部材（回路基板や制御部材）を前記取付面内の限られたスペースにレイアウトすることが必要となるため、この取付面内に前記突起片を立設するためのスペースを確保するのは困難である。

また、前記特許文献１では、取付面に各突起片を立設することとしているため、これら突起片に係止するための受入部の段差部は、各突起片に対し前記取付面と直交する方向に並ぶこととなり、電池パック全体が厚み方向と直交する方向に必要以上に大きくなってしまうおそれもある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電池の小面積の端面に対して安全部材を確実に取り付けることができる電池パックを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、厚み方向と直交する方向に向く端面に電極が形成された電池と、前記電池の端面に搭載された安全部材とを有する電池パックであって、前記安全部材は、前記電極を露出させた状態で前記電池の端面を覆うとともに前記電池の厚み方向に突出する係止爪を有するベース部材と、前記電極と電気的に接続された回路を構成するための回路構成部材と、所定の誘因が検知されたときに前記回路を制御する制御部材と、前記回路構成部材及び前記制御部材を覆った状態で前記ベース部材の係止爪と係止可能な被覆部材と、前記被覆部材に設けられ、前記回路構成部材及び制御部材を覆った状態で前記電池の厚み方向の側面まで延びる延出部とを備え、前記電池の側面に巻きつけられるように前記電池の側面及び前記被覆部材の延出部に貼着される貼着部材をさらに備えていることを特徴とする電池パックを提供する。

本発明によれば、係止爪によりベース部材と被覆部材とが互いに係止されるとともに、貼着部材が電池の側面に巻きつけられることにより、延出部と電池とが固定されることになる。つまり、貼着部材によって電池に固定されたベース部材に対して被覆部材が係止されているため、これらベース部材及び被覆部材を電池に固定することが可能となる。

そして、本発明においては、電池の厚み方向と直交する方向に向く端面に設けられるベース部材から前記厚み方向に係止爪を突出させているため、前記端面上のスペースを回路構成部材及び制御部材のために有効に活用しながら、当該端面の外側に係止爪を設けることができる。そして、この係止爪及び貼着部材を利用して安全部材と電池とを固定することができるので、電池の小面積の端面に対しても安全部材を確実に取り付けることができる。

また、本発明では、係止爪を厚み方向に突出させているため、この係止爪と係止するための構成が電池の厚み方向と直交する方向に並ぶのを抑制することができるため、同方向に電池パック全体が大きくなるのを抑制することができる。

前記電池パックにおいて、前記延出部には、前記ベース部材の係止爪と係止可能な係止部が形成されていることが好ましい。

この構成によれば、係止爪に係止した延出部が前記貼着部材によって電池の側面に固定されることにより、係止を解除する方向の延出部の移動が拘束されて、延出部と係止爪との係止状態をより確実に保持することが可能となる。

具体的に、前記延出部に前記係止爪が挿入される孔を前記係止部として形成した場合には、前記係止爪を孔に挿入した状態で、前記延出部の移動を貼着部材によって拘束することができるので、延出部と係止爪との係止状態を確実に保持することができる。

前記電池パックにおいて、前記回路構成部材は、基板と、前記基板と前記電池の電極とを電気的に接続するための導電部材とを備え、前記ベース部材は、前記電池の端面から所定の間隔を空けて前記基板を保持するように構成されているとともに、前記導電部材は、前記基板と電池との間に設けられていることが好ましい。

この構成によれば、係止爪を設けるためのベース部材を利用して、導電部材の配置のためのスペースを確保しながら、基板を保持することができる。

前記電池パックにおいて、前記導電部材は、前記電池の電極に固定された固定部材を備え、前記固定部材を介して前記ベース部材と電池とが互いに固定されていることが好ましい。

この構成によれば、前記貼着部材だけでなく、固定部材を介してベース部材を電池に固定することができるので、電池と安全部材との取り付け強度をより強くすることが可能となる。

具体的に、前記固定部材を、前記電池の端面との間で前記ベース部材の一部を挟んだ状態で前記電極に固定することができる。

このようにすれば、固定部材と電池の端面との間にベース部材を挟持させることができる。

また、前記ベース部材に前記固定部材を通すための貫通孔を形成し、前記固定部材を前記貫通孔に圧入することにより、前記ベース部材を電池に固定する構成とすることもできる。

このようにすれば、貫通孔に対する固定部材の摺動抵抗によってベース部材を電池に固定することができる。

前記電池パックにおいて、前記ベース部材と前記被覆部材とを両者の係止状態を解除することなく分解したときに前記ベース部材、前記被覆部材の少なくとも一方が破壊するように、前記ベース部材及び被覆部材の強度が設定されていることが好ましい。

この構成によれば、ベース部材と被覆部材とを無理に分解したときに、これら部材の少なくとも一方が破壊されるため、安全部材が他の電池に再利用されるのを抑制することができる。

前記電池パックにおいて、前記ベース部材を前記電池の端面に仮止めするための仮止め部材をさらに備えていることが好ましい。

この構成によれば、ベース部材を電池に仮止めした状態で回路構成部材及び制御部材を組み付けることができるため、これらの部材をベース部材が移動可能な状態で組み付ける場合と比較して、作業性を向上することができる。

前記電池パックにおいて、前記ベース部材と前記被覆部材とは、両者が予め設定された向きとされた状態で互いに係止可能に構成されている一方、前記向き以外の向きとされた状態おいては係止不能とされていることが好ましい。

この構成によれば、ベース部材と被覆部材とが間違った向きで係止されるのを抑制することができる。

本発明によれば、電池の小面積の端面に対して安全部材を確実に取り付けることができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る電池パック１の全体構成を示す斜視図である。図２は、図１の電池パック１の分解斜視図である。

図１及び図２を参照して、電池パック１は、電池２と、電池２の端面に搭載された安全部材３と、前記安全部材３と反対側の電池２の端面に取り付けられた底部材４と、前記電池２の側面に巻き付けられたラベル（貼着部材）５とを備えている。

電池２は、薄板状に形成されたリチウムイオン電池である。この電池２は、厚み方向（以下、前後方向と称す）と直交する方向に向く端面（以下、上端面と称す）６に形成された正極７及び負極８を有している。これら正極７及び負極８は、それぞれ電池２の幅方向（以下、正極７側を左、負極８側を右とする）に並んで配置されている。

安全部材３は、前記電池２の上端面６を覆うように設けられたベース部材９と、前記正極７及び負極８に電気的に接続された回路を構成するための回路構成部材１０と、所定の温度（誘因）が検知されたときに前記回路を遮断するサーモスタット１１と、前記回路構成部材１０及びサーモスタット１１を覆う被覆部材１２とを備えている。

図３は、図２のベース部材９及び回路構成部材１０を電池２に組み付けた状態を示す斜視図である。図４は、図１のIV−IV線断面図である。

図２〜図４を参照して、ベース部材９は、合成樹脂からなる成形品である。このベース部材９は、電池２の上端面６よりも若干小さな面積とされたベース本体１４と、このベース本体１４の前後の端面からそれぞれ突出する左右一対の係止爪１５、１６と、これら係止爪１５と係止爪１６との間でベース本体１４上に立設する前後一対の支持板１７とを備えている。

ベース本体１４は、両面テープ３２によって前記電池２の上端面６に貼り付けられている。また、ベース本体１４には、前記正極７及び負極８をそれぞれ上に露出させるための貫通孔１８及び１９が設けられている。

係止爪１５、１６は、前記ベース本体１４の前端面から前にそれぞれ突出しているとともに、前記ベース本体１４の後端面からそれぞれ後ろに突出してしている。これら係止爪１５、１６は、図４に詳しく示すように、それぞれの下面が電池２の上端面６と略平行とされているとともに、それぞれの上面は先端に向かうに従い下がる傾斜面とされている。これにより、被覆部材１２を被せる際における被覆部材１２と係止爪１５、１６との間の摺動抵抗を少なくすることができ、係止爪１５、１６の変形を小さなものとすることができる。

各支持板１７は、それぞれの上端面によって後述する基板２３の前後縁部を下から支持するようになっている。これにより、基板２３と電池２の上端面６との間には、サーモスタット１１及び後述するリード板２０〜２２を配置するためのスペースが確保される。

図２〜図４を参照して、回路構成部材１０は、正極７に溶接された第１リード板２０と、この第１リード板２０上に溶接された第２リード板２１と、前記ベース本体１４上の右端に固定された第３リード板２２と、前記第２リード板２１及び第３リード板２２と電気的に接続された基板２３とを備えている。

第１リード板２０は、前記貫通孔１８内に圧入された状態で正極７に溶接されている。したがって、第１リード板２０の外側面と貫通孔１８の内側面との間の摺動抵抗によって、ベース部材９が電池２から外れ難くなっている。これに加えて、第２リード板２１は、電池２の上端面６とによってベース本体１４の左端部分を上下に挟むように第１リード板２０に溶接されているため、この第２リード板２１によってもベース部材９が電池２に固定されることになる。

また、第２リード板２１は、上下に板片２１ａ、２１ｂが平行するコの字型の部分を有し、上の板片２１ａが基板２３に形成された回路パターンに電気的に接続されている。第３リード板２２は、上下に板片２２ａ、２２ｂが平行するコの字型に形成され、上の板片２２ａが基板２３の回路パターンに電気的に接続されている。

サーモスタット１１は、前記負極８に溶接されたリード部２４と、このリード部２４と電気的に接続された機能素子２５とを備えている。機能素子２５は、例えば、バイメタル等からなる変位板２５ａを有している。前記変位板２５ａは、安全部材３内部の温度が所定の温度となったときに変形して、前記第３リード板２２の下の板片２２ｂに接触し、又は板片２２ｂから離間することにより、電池２の熱暴走や内部短絡の発生を抑制する方向に前記基板２３の回路を制御するようになっている。なお、前記ベース本体１４に形成された孔１４ａは、サーモスタット１１に対して電池２の熱が伝わり易くするための連通孔として機能する。

被覆部材１２は、前記ベース部材９及び回路構成部材１０を上方及び側方から覆うように有底容器状に形成された合成樹脂からなる成形品である。具体的に、被覆部材１２は、天板２６と、この天板２６の周縁から下方に延びる側壁２７と、この側壁２７から下方に延びる前後一対の延出部２８とを有している。

天板２６は、前記電池２の上端面６よりも若干大きな面積に設定され、前記基板２３を上から覆うようになっている。この天板２６には、３つの開口２６ａが形成され、これら開口２６ａによって前記基板２３上に形成されたパッド２３ａが上に露出するようになっている。

側壁２７は、被覆部材１２が正規に取り付けられた状態において、その下端が電池２の上端面６と略同等の位置、又はこれより若干上の位置となる深さ寸法とされている（図４参照）。

各延出部２８は、前記側壁２７のうちの前後の長辺部からそれぞれ下方に延びて形成されている。これら延出部２８は、図４に示すように、それぞれ電池２の上端面６の高さ位置から電池２の高さ寸法の５％〜２０％、すなわち、１ｍｍ〜８ｍｍ、好ましくは２ｍｍ〜６ｍｍ下の位置までの範囲Ｅ１にわたり、電池２の側面にオーバーラップする深さ寸法とされている。また、延出部２８には、前後方向に貫通する左右一対の係止孔２８ａ、２８ｂが前記各係止爪１５、１６に対応する位置に設けられている。これら係止孔２８ａ、２８ｂ内にそれぞれ係止爪１５、１６が挿入することにより、ベース部材９と被覆部材１２とが係止されることとなる。

底部材４は、両面テープ２９を介して電池２の下端面に固定されている。この底部材４は、電池２の前後の側面を挟むように配置された前後一対の立設板３０、３１を備えている。

ラベル５は、前記電池２の前後左右の側面に巻き付けられている。より具体的に、ラベル５は、前記各延出部２８の上端部から前記底部材４の立設板３０、３１の下端部までの範囲Ｅ２（図６参照）にわたり電池２の外側に巻きつけられている。このラベル５の貼着により、被覆部材１２と底部材４と電池２とが一体に保持されることになる。

以下、図１、図３、図５及び図６を参照して、前記電池パック１の製造方法について説明する。

まず、図１に示すように、ベース部材９を両面テープ３２によって電池２の上端面６に仮止めする。この状態で、図３に示すように、ベース本体１４の貫通孔１８に第１リード板２０を圧入するとともに、この第１リード板２０を正極７に溶接する。これにより、ベース部材９が電池２に固定される。

そして、前記第１リード板２０に対して第２リード板２１を溶接するとともに、貫通孔１９を通してサーモスタット１１のリード部２４を負極８に溶接し、さらに、第３リード板２２をベース本体１４上に取り付ける。

次いで、図５に示すように、前記ベース部材９の支持板１７の上に基板２３を載置するとともに、この基板２３の上から被覆部材１２を被せることにより、図６に示すように、ベース部材９の各係止爪１５、１６を係止孔２８ａ、２８ｂに挿入して、被覆部材１２とベース部材９とを係止させる。

そして、図６に示す範囲Ｅ２にわたりラベル５を電池２の側面に巻きつけるように貼着する。つまり、前記電池２の側面の上部にオーバーラップして配置された延出部２８と、電池２の側面とに跨るようにして、電池２及び安全部材３の双方を側方からラベル５によって巻きつける。これにより、安全部材３が電池２に対して固定される。

以上説明したように、前記電池パック１によれば、係止爪１５、１６によりベース部材９と被覆部材１２とが互いに係止されるとともに、ラベル５が電池２の側面に巻きつけられることにより、延出部２８と電池２とが固定されることになる。つまり、ラベル５によって電池２に固定されたベース部材９に対して被覆部材１２が係止されているため、これらベース部材９及び被覆部材１２を電池２に固定することが可能となる。

そして、前記電池パック１においては、電池２の厚み方向（前後方向）と直交する方向（上）に向く上端面６に設けられるベース部材９から前後方向に係止爪１５、１６を突出させているため、前記端面６上のスペースを回路構成部材１０及びサーモスタット１１のために有効に活用しながら、当該上端面６の外側に係止爪１５、１６を設けることができる。そして、この係止爪１５、１６及びラベル５を利用して安全部材３と電池２とを固定することができるので、電池２の小面積の上端面６に対しても安全部材３を確実に取り付けることができる。

また、前記電池パック１では、係止爪１５、１６を前後方向に突出させているため、この係止爪１５、１６と係止するための構成が電池２の厚み方向と直交する上下方向に並ぶのを抑制することができるため、同方向に電池パック１全体が大きくなるのを抑制することができる。

前記実施形態のように、延出部２８に形成された係止孔２８ａ、２８ｂに係止爪１５、１６を挿入させる構成によれば、延出部２８がラベル５によって電池２の側面に固定されることにより、係止を解除する方向の延出部２８の移動が拘束されて、延出部２８と係止爪１５、１６との係止状態をより確実に保持することができる。

なお、前記実施形態では、延出部２８を前後に貫通する係止孔２８ａ、２８ｂを例に挙げて説明しているが、延出部２８を必ずしも貫通している必要はなく、例えば、延出部２８の内側面に係止爪１５、１６と係止可能な鉤形状を施しておけば、延出部２８と係止爪１５、１６とを係止することができる。

前記電池パック１のように、ベース部材９が電池２の上端面６から所定の間隔を空けて基板２３を保持するように構成され、これら基板２３と電池２の上端面６との間に第１〜第３リード板２０〜２２を配置するようにした構成によれば、係止爪１５、１６を設けるためのベース部材９を利用して、第１〜第３リード板２０〜２２の配置のためのスペースを確保しながら、基板２３を保持することができる。

前記電池パック１のように、ベース部材９の貫通孔１８に対し、正極７に溶接された第１リード板２０を圧入することにより、ベース部材９と電池２とを固定する構成とすれば、貫通孔１８に対する第１リード板２０の摺動抵抗によってベース部材９を電池に固定することができる。

また、前記第１リード板２０に溶接された第２リード板２１と電池２との間でベース部材９の一部を挟むようにした構成とすれば、第２リード板２１と電池２の上端面６との間にベース部材９を挟持させることができる。

前記電池パック１のように、ベース部材９を両面テープ３２によって電池２の上端面６に仮止めするようにした構成によれば、ベース部材９を電池２に仮止めした状態で回路構成部材１０及びサーモスタット１１を組み付けることができるため、作業性を向上することができる。

なお、前記電池パック１において、ベース部材９と被覆部材１２とを両者の係止状態を解除することなく分解したときに、ベース部材９、被覆部材１２の少なくとも一方が破壊するように、ベース部材９及び被覆部材１２の強度を設定することが好ましい。

このようにすれば、ベース部材９と被覆部材１２とを無理に分解したときに、これら部材の少なくとも一方が破壊されるため、安全部材３が他の電池２に再利用されるのを抑制することができる。

具体的に、例えば、被覆部材１２を無理やりベース部材９から取り外そうとしたときに、前記各係止爪１５、１６が潰れるように、ベース部材９の材質を被覆部材１２の材質よりもやわらかいものとすることができる。また、強度の調整は、材質を異なるものとするだけでなく肉厚寸法の調整によっても行うことができる。

また、前記電池パック１では、前後に等間隔で係止爪１５、１６を設けているが、例えば、これら係止爪１５、１６の間隔を前後で異なるものとし、これに応じて被覆部材１２の係止孔２８ａ、２８ｂの間隔を設定することにより、ベース部材９に対して被覆部材１２を係止するための向きを一の向きに規制することができる。このようにすれば、被覆部材１２を正規の位置から左右に１８０°反転した状態で、ベース部材９に取り付けられるのを抑制することができる。

なお、ベース部材９と被覆部材１２との係止のための向きを規制することは、係止爪１５、１６の間隔の調整だけでなく、例えば、係止爪１５、１６及び係止孔２８ａ、２８ｂの数を前後で異なるものとすることや、ベース部材９及び被覆部材１２の上から見たときの形状が点対象とならない形状とすることによっても行うことができる。

本発明の実施形態に係る電池パックの全体構成を示す斜視図である。 図１の電池パックの分解斜視図である。 図２のベース部材及び回路構成部材を電池に組み付けた状態を示す斜視図である。 図１のIV−IV線断面図である。 図２の電池パックについてベース部材及び回路構成部材を組み付けた状態を示す斜視図である。 図５の電池パックについて被覆部材を組み付けた状態を示す斜視図である。

符号の説明

１ 電池パック
２ 電池
３ 安全部材
５ ラベル（仮止め部材）
７ 正極
８ 負極
９ ベース部材
１０ 回路構成部材
１１ サーモスタット（制御部材）
１２ 被覆部材
１５、１６ 係止爪
２０〜２２ リード板（導電部材）
２３ 基板
２８ 延出部
２８ａ 係止孔

Claims (6)

1. 厚み方向と直交する方向に向く端面に電極が形成された電池と、前記電池の端面に搭載された安全部材とを有する電池パックであって、
   前記安全部材は、前記電極を露出させた状態で前記電池の端面を覆うとともに前記電池の厚み方向に突出する係止爪を有するベース部材と、前記電極と電気的に接続された回路を構成するための回路構成部材と、所定の誘因が検知されたときに前記回路を制御する制御部材と、前記回路構成部材及び前記制御部材を覆った状態で前記ベース部材の係止爪と係止可能な被覆部材と、前記被覆部材に設けられ、前記回路構成部材及び制御部材を覆った状態で前記電池の厚み方向の側面まで延びる延出部とを備え、
   前記電池の側面に巻きつけられるように前記電池の側面及び前記被覆部材の延出部に貼着される貼着部材をさらに備え、
   前記回路構成部材は、基板と、前記基板と前記電池の電極とを電気的に接続するための導電部材とを備え、前記ベース部材は、前記電池の端面から所定の間隔を空けて前記基板を保持するように構成されているとともに、
   前記導電部材は、前記基板と電池との間に設けられており、前記電池の電極に固定された固定部材を備え、
   前記ベース部材には、前記固定部材を通すための貫通孔が形成されており、前記固定部材が前記貫通孔に圧入されて前記電池の電極に溶接されることにより、前記ベース部材が電池に固定されていることを特徴とする電池パック。
2. 前記延出部には、前記ベース部材の係止爪と係止可能な係止部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
3. 前記延出部には、前記係止爪が挿入される孔が前記係止部として形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電池パック。
4. 前記ベース部材と前記被覆部材とを両者の係止状態を解除することなく分解したときに前記ベース部材、前記被覆部材の少なくとも一方が破壊するように、前記ベース部材及び被覆部材の強度が設定されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の電池パック。
5. 前記ベース部材を前記電池の端面に仮止めするための両面テープをさらに備えていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の電池パック。
6. 前記ベース部材と前記被覆部材とは、両者が予め設定された向きとされた状態で互いに係止可能に構成されている一方、前記向き以外の向きとされた状態おいては係止不能とされていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の電池パック。

Images