JP5373465B2 - パック電池 - Google Patents

Description

本発明は、複数の角型素電池を有するパック電池に関し、特に中間電圧の取り出しに係る構成に関する。

近年、ノートブック型パーソナルコンピュータ（以下では、単に「ノートパソコン」と記載する。）の電源として、複数の素電池を備えるパック電池が広く普及している。従来、ノートパソコン用のパック電池には、複数の円筒型電池を備えるものが用いられてきた。
しかし、無駄なスペースを減らすことができる角型素電池を備えるパック電池が開発されている（例えば、特許文献１，２を参照）。角型素電池を備えるパック電池の形態の一例を、図１６を用い説明する。

図１６に示すように、従来技術の一例に係るパック電池では、６つの角型の素電池９２１〜９２６を構成要素として有するコアパックを備える。コアパックには、素電池９２１〜９２６の他に、各素電池９２１〜９２６の電気的な制御を行う回路基板９２７を備える。回路基板９２７には、外部コネクタ９２８が取り付けられている。なお、回路基板９２７における実装部品および配線については、図示を省略している。

従来技術に係るパック電池のコアパックでは、６つの素電池９２１〜９２６が、３並２直の形態を以って接続されている。具体的には、素電池９２１〜９２３は、それぞれの正極端子９２１ｄ〜９２３ｄが配線リード９５１により接続され、それぞれの負極端子９２１ｃ〜９２３ｃが配線リード９５２により接続されている。同様に、素電池９２４〜９２６は、それぞれの正極端子９２４ｄ〜９２６ｄおよび負極端子９２４ｃ〜９２６ｃが、配線リード９５３および９５４により接続されることにより並列接続されている。

なお、素電池９２１〜９２６は、例えば角型の外観形状を有するリチウムイオン二次電池であって、正極端子９２１ｄ〜９２６ｄあるいは負極端子９２１ｃ〜９２６ｃと各配線リード９５１〜９５４との間には、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子などが介挿されている。
ここで、回路基板９２７には、配線リード９５１が接続される正極回路端子９２７ａ、および配線リード９５４が接続される負極回路端子９２７ｂの他に、並列接続された素電池９２１〜９２３のグループと、同じく並列接続された素電池９２４〜９２６のグループとの間からブロック電圧をモニタリングするための信号回路端子９２７ｃが設けられている。信号回路端子９２７ｃには、配線リード９５３の一部が分岐あるいは延長されて接続されている。配線リード９５３における信号回路端子９２７ｃへの接続部分は、素電池９５３と素電池９５４との間を通っており、当該配線リード９５３と素電池９２３の外装缶との間の絶縁を図るために、絶縁体９６１が介挿されている。

次に、素電池と配線リードとの接続について、図１７を用い説明する。
図１７に示すように、素電池９２４は、対向する２端面と筒状の周面９２４ｂを有する扁平角型の外装缶を備えている。そして、負極端子９２４ｃは、一方（Ｙ軸方向左手前）の端面（封口板）９２４ａから突設されており、外装缶との間が絶縁されている。正極端子９２４ｄは、もう一方（Ｙ軸方向奥側）の端面が相当し、クラッド板９４２が予め接続されている。クラッド板９４２は、外装缶がアルミニウム（Ａｌ）合金から形成されていることに起因し、配線リード９５３と外装缶との接続性を確保するために接合されている。

配線リード９５３は、外装缶の底面である正極端子９２４ｄに対し、クラッド板９４２を介して接続され、配線リード９５４は、負極端子９２４ｃに接続されている。

特開２００２−０５０３２９号公報 特開２００４−３５６０２７号公報

しかしながら、上記従来技術に係るパック電池では、素電池９２１〜９２６の各正極端子９２１ｄ〜９２６ｄを、各外装缶の底面としているので、多直多並あるいは多並多直とする接続形態でのグループ間の接続のための配線リードの引き回しや、モニタリングのための信号回路端子９２７ｃへの配線リード９５３の引き回しが複雑にならざるを得ない、という問題を有する。

また、図１６にも示すように、従来技術に係るパック電池では、上記のように配線リードの引き回しが複雑になることに起因して、素電池９２３と配線リード９５３との間への絶縁体９６１の介挿が必要となり、コストアップの要因ともなっている。
さらに、従来技術に係るパック電池では、配線リード９５１〜９５４の引き回しが複雑になることに起因して、各配線リード９５１〜９５４の配線長が長くなることがあり、その場合には、内部抵抗が高くなるという問題も有する。

本発明は、上記問題の解決を図るべくなされたものであって、複数の角型素電池を有しながら、配線の引き回しを簡易なものとすることができ、配線長の短縮により、内部抵抗の低減が図られたパック電池を提供することを目的とする。

そこで、本発明に係るパック電池は、複数の角型素電池と、当該複数の角型素電池と外部機器との接続端である外部コネクタと、前記複数の角型素電池と前記外部コネクタとの間の電力流通路中に介挿される回路基板とを有するパック電池であって、次の特徴を備える。
本発明に係るパック電池では、複数の角型素電池の各々が、導電材料からなる外装缶を有するとともに、その一の端面に外装缶に対し電気的な絶縁が図られた第１の極端子（正極端子または負極端子）が設けられており、外装缶における前記一の端面に対向する端面が第２の極端子に相当する。そして、本発明に係るパック電池では、複数の角型素電池が直並列接続されており、複数の角型素電池の内の少なくとも一の角型素電池には、回路基板との間に電圧モニタリング用の配線（電圧モニタリング配線）が接続されている。

本発明に係るパック電池では、上記一の角型素電池において、第１の極端子に対して第１の電力入出力配線が接続され、且つ、第２の極端子および外装缶における第１の極端子に隣接する箇所（隣接箇所）の一方に、電圧モニタリング配線が接続され、他方に第２の電力入出力配線が接続されている、ことを特徴とする。

本発明に係るパック電池では、複数の角型素電池の内に含まれる少なくとも一の角型素電池と、回路基板との間に、電圧モニタリング配線が接続されている。そして、本発明に係るパック電池では、外装缶の一の端面に対し絶縁された状態で設けられた第１の極端子に対して第１の電力入出力配線が接続され、且つ、外装缶における対向端面である第２の極端子および外装缶における第１の極端子に隣接する箇所の一方に、電圧モニタリング配線が接続され、他方に第２の電力入出力配線が接続されている。このように、本発明に係るパック電池では、少なくとも電圧モニタリング配線を接続する角型素電池において、外装缶に対する第２の電力入出力配線と電圧モニタリング配線との接続箇所を分けているので、配線の引き回し形態に応じて前記接続箇所を、上記２箇所の内から選択的に決定することができる。

具体的には、電圧モニタリング配線を接続する角型素電池が、回路基板に対して上記隣接箇所が第２の極端子よりも引き回しにかかる距離が短い場合には、電圧モニタリング配線を上記隣接箇所に接続し、逆に、回路基板に対して上記隣接箇所が第２の極端子よりも引き回しに係る距離が長い場合には、電圧モニタリング配線を第２の極端子に接続することで、上記従来技術に係るパック電池よりも、配線距離の短縮および配線の引き回し形態の簡易化を図ることができる。

また、本発明に係るパック電池では、上記のように選択的に電圧モニタリング配線および第２の電力入出力配線と外装缶との接続箇所を決定できるので、総合的に配線長の短縮により内部抵抗の低減を図ることも可能となる。また、本発明に係るパック電池では、複数の角型素電池および回路基板の間での配線長を総合的に短くできるので、配線に係るコストの低減を図ることもできる。

従って、本発明に係るパック電池では、複数の角型素電池を有しながら、配線の引き回しを簡易なものとすることができ、配線長の短縮により、内部抵抗の低減を図ることができる。
本発明に係るパック電池では、一例として次のようなバリエーションを採用することができる。

上記本発明に係るパック電池では、上記一の角型素電池において、外装缶における上記隣接箇所に電圧モニタリング配線が接続されている、という構成を採用することができる。この場合には、第２の極端子に第２の電力入出力配線が接続されることになり、上記隣接箇所に第２の電力入出力配線を接続する場合に比べて、電池容量の効率的な利用という観点から優れている。

また、上記本発明に係るパック電池では、外装缶がアルミニウム（Ａｌ）あるいはその合金からなり、第２の極端子と第２の電力入出力配線との間、および、隣接する箇所と電圧モニタリング配線との間に、それぞれクラッド板が介挿されている、という構成を採用することができる。このように外装缶にアルミニウム（Ａｌ）あるいはその合金を用いる場合には、重力の軽減が可能であり、また、角型素電池における外装缶の製造の容易性を確保することができる。そして、各配線と外装缶表面との間にクラッド板（例えば、Ａｌ−Ｎｉのクラッド板）を介挿することにより、確実な接続を図ることができ、機械的強度の確保および電気抵抗の低減を図ることができる。

また、上記本発明に係るパック電池では、第１の電力入出力配線、および、第２の電力入出力配線、および、電圧モニタリング配線が、それぞれ長尺板状のリード板である、という構成を採用することができる。上記本発明に係るパック電池では、“配線”としてリード線を用いることもできるが、複数の角型素電池および回路基板の組み立てにおいて、リード板を用いることにより製造時の煩雑な作業を軽減することができる。

また、上記本発明に係るパック電池では、複数の角型素電池のそれぞれが非水電解質を備えている、という構成を採用することができる。即ち、非水電解質電池を素電池として採用することができる。一般に非水電解質電池を素電池として採用する場合には、ニッケル水素電池などを用いる場合に比べて、電圧モニタリングを行うことが安全性確保という観点から重要であるが、本発明の構成を採用することで上記効果を得ることができる。

実施の形態１に係るパック電池１の外観構成を示す外観斜視図である。 （ａ）は、パック電池１の構成を示す展開斜視図であり、（ｂ）は、パック電池１における外装蓋１１を除いた状態を示す斜視図である。 パック電池１における素電池２４の構成を示す模式斜視図である。 パック電池１におけるコアパック２０内での素電池２１〜２６および回路基板２７の接続形態を模式的に示すブロック回路図である。 実施の形態２に係るパック電池におけるコアパック１２０内での素電池１２１〜１２６および回路基板１２７の接続形態を模式的に示すブロック回路図である。 比較例１に係るパック電池におけるコアパック内での素電池８２１〜８２６および回路基板８２７の接続形態を模式的に示すブロック回路図である。 実施の形態３に係るパック電池におけるコアパック２２０内での素電池２２１〜２２６および回路基板２２７の接続形態を模式的に示すブロック回路図である。 比較例２に係るパック電池におけるコアパック内での素電池７２１〜７２６および回路基板７２７の接続形態を模式的に示すブロック回路図である。 実施の形態４に係るパック電池におけるコアパック３２０内での素電池３２１〜３２４および回路基板３２７の接続形態を模式的に示すブロック回路図である。 比較例３に係るパック電池におけるコアパック内での素電池６２１〜６２４および回路基板６２７の接続形態を模式的に示すブロック回路図である。 実施の形態５に係るパック電池におけるコアパック４２０内での素電池４２１〜４２４および回路基板４２７の接続形態を模式的に示すブロック回路図である。 実施の形態６に係るパック電池におけるコアパック５２０内での素電池５２１〜５３６および回路基板５２７の接続形態を模式的に示すブロック回路図である。 変形例１に係る素電池７４とＰＴＣ素子８２との取り付け構造を示す模式斜視図である。 変形例１に係る素電池７４と素電池７５とを対向配置する際の構成を示す模式側面図である。 変形例２に係る素電池７４とホルダ８５との関係を示す模式斜視図である。 従来技術に係るパック電池におけるコアパック内での素電池９２１〜９２６および回路基板９２７の接続形態を模式的に示すブロック回路図である。 従来技術に係るパック電池における素電池９２３の構成および配線リード９５３，９５４との接続形態を示す模式斜視図である。

以下では、本発明を実施するための形態について、一例を示して説明する。なお、以下の説明で用いる実施の形態は、本発明の構成および作用・効果を分かりやすく説明するために用いる一例であって、 本発明は、その本質的部分以外に以下の形態に何ら限定を受けるものではない。
［実施の形態１］
１．パック電池１の構成
実施の形態１に係るパック電池１の構成について、図１および図２を用い説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係るパック電池１は、外装蓋１１と外装ケース１２との組み合わせを以って外装が形成されている。外装蓋１１には、２枚の外装ラベル３１，３２が貼着されている。そして、パック電池１は、その外装形態が、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の各辺の長さに比べて、Ｚ軸方向の高さが低い扁平角型をしている。
図２（ａ）に示すように、パック電池１では、外装蓋１１と外装ケース１２とで構成される内部空間にコアパック２０が収納されている。なお、外装蓋１１には、外装ラベル３１，３２の貼着領域が開口されている。これは、パック電池１の軽量化およびコスト軽減のためである。

コアパック２０には、外部に露出する外部コネクタ２８が設けられている。
図２（ｂ）に示すように、外装ケース１２の内部に収納されたコアパック２０は、６つの角型素電池（以下では、単に「素電池」と記載する。）２１〜２６と、一枚の回路基板２７と、回路基板２７に取り付けられた外部コネクタ２８とを有する。６つの素電池２１〜２６は、各々の長手方向をＹ軸方向とし、３行×２列で配置されている。回路基板２７は、素電池２３および素電池２４と、素電池２５および素電池２６との間に配置されており、長手方向がＸ軸方向となっている。なお、外部コネクタ２８は、短冊状をした回路基板２７におけるＸ軸方向の端部に取り付けられている。

回路基板２７に対しては、素電池２３，２４，２５などに接続された配線リード５１，５４，５５が接続されている。
２．素電池２４の構成
コアパック２０に含まれている素電池２４の構成について、図３を用い説明する。
図３（ａ）に示すように、素電池２４は、Ｚ軸方向の高さがＸ軸方向およびＹ軸方向の長さに比べて低い、扁平角型の外観形状を有する。素電池２４における外装缶は、アルミニウム（Ａｌ）またはその合金から構成されている。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、素電池２４の外装缶では、２つの端面２４ａ，２４ｄと、周面２４ｂとから構成されている。

図３（ａ）に示すように、Ｙ軸方向左手前（矢印Ａ側）の端面２４ａには、当該端面２４ａとは電気的な絶縁が図られた負極端子２４ｃが、突設されている。また、端面（封口板）２４ａにおける負極端子２４ｃに隣接する箇所（以下では、「肩口部分」と記載する。）に短冊状をしたクラッド板４１が接合されている。肩口部分に接合されたクラッド板４１には、配線リード５５が接続されている。配線リード５５は、クラッド板４１に当接する部分５５ａが、クラッド板４１に略同等の形状を有しており、その上縁辺の一部から、舌状の接続部分５５ｂがＹ軸方向に突設されている。
図３（ｂ）に示すように、素電池２４のもう一方（矢印Ｂ側）の端面２４ｄには、短冊状のクラッド板４２が接合されている。クラッド板４１，４２は、例えば、Ａｌ−Ｎｉからなり板体であり、外装缶の主面にＡｌが当接され、外側の主面にＮｉが露出している。

なお、本実施の形態に係るパック電池１では、他の素電池２１〜２３，２５，２６についても、略同様の形態を備えている。また、素電池２１〜２６は、例えば、非水電解質を内部に備えるリチウムイオン電池である。
なお、図３では、図示を省略しているが、素電池２４における負極端子２４ｃには、ＰＴＣ素子を介した状態で他の素電池との接続に供される配線リードが接続されている。また、素電池２４の端面２４ｄに接合されたクラッド板４２にも他の素電池との接続に供される配線リードが接続されている。

３．コアパック２０内の接続構成
コアパック２０内における素電池２１〜２６および回路基板２７の各接続について、図４を用い説明する。
図４に示すように、素電池２１〜２３は、正極端子２１ｄ〜２３ｄ同士が、配線リード５１により接続されており、負極端子２１ｃ〜２３ｃ同士が、配線リード５２により接続されている。同様に、素電池２４〜２６は、正極端子２４ｄ〜２６ｄ同士が、配線リード５３により接続されており、負極端子２４ｃ〜２６ｃ同士が、配線リード５４により接続されている。そして、配線リード５１は、回路基板２７における正極回路端子２７ａに接続されており、配線リード５４は、回路基板２７における負極回路端子２７ｂに接続されている。なお、回路基板２７における実装電子部品については、図示を省略している。

上記のように、６つの素電池２１〜２６は、互いに並列接続された素電池２１〜２３のグループと、同じく互いに並列接続された素電池２４〜２６のグループとが、直列に接続されている（３並２直）。なお、図４では、図示を省略しているが、各素電池２１〜２６と配線リード５１〜５４との接続に際しては、素電池２１〜２６の一方の極端子、例えば、負極端子２１ｃ〜２６ｃと配線リード５２，５４との間に、ＰＴＣ素子が介挿されている。

図４に示すように、本実施の形態に係るコアパック２０では、素電池２４の正極である外装缶に電圧モニタリング用の配線リード５５が接続されている。配線リード５５の他方の先端は、回路基板２７における信号回路端子２７ｃに接続されている。
ここで、配線リード５５は、素電池２４における外装缶の肩口部分２４ｅに接続されている。この外装缶の肩口部分２４ｅは、図３（ａ）におけるクラッド板４１が接合された箇所に相当する。

４．パック電池１の優位性
本実施の形態に係るパック電池１の優位性について、図１６および図１７に示す従来技術と比較しながら説明する。
図４に示すように、本実施の形態に係るパック電池１のコアパック２０では、ブロック電圧のモニタリングに供される配線リード５５が、素電池２４における肩口部分２４ｅに接続されている。

一方、図１６に示すように、従来技術では、素電池９２４の正極端子９２４ｄに対して接続された配線リード９５３が延長されて信号回路端子９２７ｃに接続されている。
本実施の形態に係るパック電池１と従来技術に係るパック電池とを比較すると、本実施の形態に係るパック電池１では、素電池２４の肩口部分２４ｅに配線リード５５を接続しているので、素電池２４と信号回路端子２７ｃとの接続に供される配線リード５５の配線長を、図１６に示す従来技術のパック電池における配線リード９５３の相当部分に比べて短くすることができる。よって、配線リード５５の引き回しのために要するスペースなどを省略することができ、また、配線長を短くした分だけ材料コストの低減を図ることができる。また、配線長を短くした分だけ、パック電池１の全体における内部抵抗の低減を図ることができる。

また、上記のように、本実施の形態に係るパック電池１では、電圧モニタリング用の配線リード５５の引き回しが簡易化されているので、設計の自由度も高くすることができる。
また、本実施の形態に係るパック電池１では、配線リード５５が素電池２４の外装缶と素電池２３の外装缶との間を通さなくてもよいので、図１６の従来技術に係るパック電池のような絶縁体９６１の介挿が必要ない。よって、本実施の形態に係るパック電池１では、絶縁体９６１を省略できる分だけ、材料コストの低減が図られる。

［実施の形態２］
１．パック電池の構成
実施の形態２に係るパック電池について、図５を用い説明する。図５では、本実施の形態に係るパック電池のコアパック１２０を模式的に示している。なお、本実施の形態に係るパック電池においても、扁平角型のリチウムイオン電池（図３を参照）を素電池１２１〜１２６として備えている。

図５に示すように、本実施の形態に係るパック電池のコアパック１２０は、６つの素電池１２１〜１２６と、回路基板１２７と、回路基板１２７に取り付けられた外部コネクタ１２８とを有する。素電池１２１と素電池１２２とは、負極端子１２１ｃ，１２２ｃ同士が配線リード１５１で接続されており、正極端子１２１ｄ，１２２ｄ同士が配線リード１５２で接続されている。これにより、素電池１２１と素電池１２２とは、並列接続されている。同様に、素電池１２３と素電池１２４とは、配線リード１５２および配線リード１５３により並列接続され、素電池１２５と素電池１２６とは、配線リード１５３と配線リード１５４とにより並列接続されている。

それぞれに並列接続された素電池１２１，１２２のグループと、素電池１２３，１２４のグループと、素電池１２５，１２６のグループとは、互いに直列接続されている。即ち、素電池１２１〜１２６は、２並３直の接続形態を有している。そして、配線リード１５１は、回路基板１２７における負極回路端子１２７ｂに接続されており、配線リード１５４は、回路基板１２７における正極回路端子１２７ａに接続されている。

ここで、図５に示すように、素電池１２２の肩口部分１２２ｅには、配線リード１５５が接続されており、配線リード１５５は、回路基板１２７における第１の信号回路端子１２７ｃに接続されている。同様に、素電池１２３の肩口部分１２３ｅには、配線リード１５６が接続されており、配線リード１５６は、回路基板１２７における第２の信号回路端子１２７ｄに接続されている。これらの信号回路端子１２７ｃ，１２７ｄは、ブロック電圧をモニタリングするための信号を回路基板１２７に入力する入力端である。

なお、各素電池１２１〜１２６の負極端子１２１ｃ〜１２６ｃと、これらに接続される配線リード１５１，１５２，１５３との間には、ＰＴＣ素子が介挿されている（図示を省略）。
２．本実施の形態に係るパック電池の優位性
本実施の形態に係るパック電池の優位性について、図６に示すコアパックを備える比較例１に係るパック電池と比較しながら説明する。

図６に示すように、比較例１に係るパック電池のコアパックでは、上記実施の形態２に係るパック電池と同様に、６つの素電池８２１〜８２６が配線リード８５１〜８５４により２並３直の形態を以って接続されている。配線リード８５１は、回路基板８２７の負極回路端子８２７ｂに接続されており、配線リード８５４は、回路基板８２７の正極回路端子８２７ａに接続されている。

本変形例では、回路基板８２７の第１の信号回路端子８２７ｃに対し、一部が分岐あるいは延長された配線リード８５２が接続され、同様に、第２の信号回路端子８２７ｄに対し、配線リード８５３が接続されている。なお、配線リード８５２と配線リード８５４との間には、電気的な絶縁を図るための絶縁体８６１が介挿されている。
実施の形態２に係るパック電池においては、上記実施の形態１に係るパック電池１と同様に、電圧モニタリング用の配線リード１５５，１５６を、素電池１２２，１２３の各肩口部分１２２ｅ，１２３ｅに接続している。このため、図６に示す比較例１と比較して、電圧モニタリング用の配線リード１５５，１５６の引き回し形態が簡易である。また、配線リード１５５，１５６の配線長は、素電池１２２，１２３の肩口部分１２２ｅ，１２３ｅへの接続を行うことによって、比較例１に比べて、短くすることができる。

以上より、本実施の形態に係るパック電池でも、上記実施の形態１に係るパック電池１と同様に、複数の素電池１２１〜１２６を有しながら、電圧モニタリングのために供される配線リード１５５，１５６の引き回しを簡易なものとすることができ、配線長の短縮により、内部抵抗の低減を図ることができる。
［実施の形態３］
１．パック電池の構成
実施の形態３に係るパック電池について、図７を用い説明する。図７では、本実施の形態に係るパック電池のコアパック２２０を模式的に示している。なお、本実施の形態に係るパック電池においても、扁平角型のリチウムイオン電池を素電池２２１〜２２６として備えている。

図７に示すように、コアパック２２０は、６つの素電池２２１〜２２６と、回路基板２２７と、回路基板２２７に取り付けられた外部コネクタ２２８とを備える。素電池２２１〜２２６は、素電池２２１〜２２３が並列接続され、素電池２２４〜２２６が並列接続されている。そして、素電池２２１〜２２３と素電池２２４〜２２６とは、直列に接続されている。具体的には、配線リード２５１により素電池２２１〜２２３の負極端子２２１ｃ〜２２３ｃが接続され、配線リード２５２により、素電池２２１〜２２３の正極端子２２１ｄ〜２２３ｄと素電池２２４〜２２６の負極端子２２４ｃ〜２２６ｃが接続されている。素電池２２４〜２２６の正極端子２２４ｄ〜２２６ｄ同士は、配線リード２５３により接続されている。配線リード２５１は、回路基板２２７の負極回路端子２２７ｂに接続されており、配線リード２５３は、回路基板２２７の正極回路端子２２７ａに接続されている。

素電池２２１の肩口部分２２１ｅには、配線リード２５４が接続されており、配線リード２５４の他端は、回路基板２２７の信号回路端子２２７ｃに接続されている。
なお、本実施の形態に係るパック電池においても、各素電池２２１〜２２６の負極端子２２１ｃ〜２２６ｃと、これに接続される配線リード２５１，２５２との間には、ＰＴＣ素子が介挿されている（図示を省略）。

２．本実施の形態に係るパック電池の優位性
本実施の形態に係るパック電池の優位性について、図８に示すコアパックを備える比較例２に係るパック電池と比較しながら説明する。
図８に示すように、比較例２に係るパック電池のコアパックでは、上記実施の形態３に係るパック電池と同様に、６つの素電池７２１〜７２６が配線リード７５１〜７５３により３並２直の形態を以って接続されている。配線リード７５１は、回路基板７２７の負極回路端子７２７ｂに接続されており、配線リード７５３は、回路基板７２７の正極回路端子７２７ａに接続されている。本変形例では、回路基板７２７の信号回路端子７２７ｃに対し、一部が分岐あるいは延長された配線リード７５２が接続されている。

実施の形態３に係るパック電池においては、上記実施の形態１に係るパック電池１と同様に、電圧モニタリング用の配線リード２５４を、素電池２２１の各肩口部分２２１ｅに接続している。このため、図８に示す比較例２と比較して、電圧モニタリング用の配線リード２５４の引き回し形態が簡易である。また、配線リード２５４の配線長は、素電池２２１の肩口部分２２１ｅへの接続を行うことによって、比較例２に比べて、短くすることができる（図８に示すＣ部分に相当する長さ分）。

以上より、本実施の形態に係るパック電池でも、上記実施の形態１に係るパック電池１と同様に、複数の素電池２２１〜２２６を有しながら、電圧モニタリングのために供される配線リード２５４の引き回しを簡易なものとすることができ、配線長の短縮により、内部抵抗の低減を図ることができる。
［実施の形態４］
１．パック電池の構成
実施の形態４に係るパック電池について、図９を用い説明する。図９では、本実施の形態に係るパック電池のコアパック３２０を模式的に示している。なお、本実施の形態に係るパック電池においても、扁平角型のリチウムイオン電池を素電池３２１〜３２４として備えている。

図９に示すように、コアパック３２０は、４つの素電池３２１〜３２４と、回路基板３２７と、回路基板３２７に取り付けられた外部コネクタ３２８とを備える。素電池３２１〜３２４は、素電池３２１と素電池３２２とが並列接続され、同様に、素電池３２３と素電池３２４とが並列接続されている。具体的には、素電池３２１および素電池３２２は、負極端子３２１ｃ，３２２ｃ同士が配線リード３５１で接続されており、正極端子３２１ｄ，３２２ｄ同士が配線リード３５２で接続されている。配線リード３５１は、回路基板３２７における負極回路端子３２７ｂに接続されている。また、素電池３２３，３２４は、負極端子３２３ｃ，３２４ｃ同士が配線リード３５４により接続されており、正極端子３２３ｄ，３２４ｄ同士が配線リード３５５により接続されている。

素電池３２１における肩口部分３２１ｅと配線リード３５４とは、回路基板３２７に敷設された配線３２７ｄの両端にそれぞれが接続されている。これにより、素電池３２１，３２２のグループと、素電池３２３，３２４のグループとが直列接続されている。
素電池３２４の肩口部分３２４ｅには、配線リード３５６が接続されており、配線リード３５６の他端は、回路基板３２７における正極回路端子３２７ａに接続されている。また、素電池３２２の肩口部分３２２ｅには、配線リード３５７が接続されており、配線リード３５７の他端は、回路基板３２７における信号回路端子３２７ｃに接続されている。

なお、本実施の形態に係るパック電池においても、各素電池３２１〜３２４の負極端子３２１ｃ〜３２４ｃと、これに接続される配線リード３５１，３５４との間には、ＰＴＣ素子が介挿されている（図示を省略）。
２．本実施の形態に係るパック電池の優位性
本実施の形態に係るパック電池の優位性について、図１０に示すコアパックを備える比較例３に係るパック電池と比較しながら説明する。

図１０に示すように、比較例３に係るパック電池のコアパックでは、上記実施の形態４に係るパック電池と同様に、４つの素電池６２１〜６２４が配線リード６５１，６５２，６５５により２並２直の形態を以って接続されている。配線リード６５１は、回路基板６２７の負極回路端子６２７ｂに接続されており、配線リード６５５は、回路基板６２７の正極回路端子６２７ａに接続されている。本変形例では、回路基板６２７の信号回路端子６２７ｃに対し、一部が分岐あるいは延長された配線リード６５２が接続されている。

実施の形態４に係るパック電池においては、電圧モニタリング用の配線リード３５７を、素電池３２２の肩口部分３２２ｅに接続している。このため、図１０に示す比較例３と比較して、電圧モニタリング用の配線リード３５７の引き回し形態が簡易である。また、配線リード３５２の配線長は、電圧モニタリング用の配線リード３５７を別に設けることにより、比較例３に比べて、短くすることができる（図１０に示すＤ部分に相当する長さ分）。

また、実施の形態４に係るパック電池では、素電池３２１，３２２のグループと素電池３２３，３２４のグループとの直列接続に、回路基板３２７における配線３２７ｄを用い、また、配線３２７ｄと素電池３２１の肩口部分３２１ｅとの間で配線リード３５３の接続を行っている。よって、実施の形態４に係るパック電池では、直列接続に係る配線長が、比較例３に比較して短くすることができる（図１０のＥ部分に相当する長さ分）。よって、実施の形態４に係るパック電池では、比較例３に比較して、内部抵抗の低減を図ることができる。

以上より、本実施の形態に係るパック電池でも、複数の素電池３２１〜３２４を有しながら、電圧モニタリングのために供される配線リード３５７の引き回しを簡易なものとすることができ、配線長の短縮により、内部抵抗の低減を図ることができる。
［実施の形態５］
１．パック電池の構成
実施の形態５に係るパック電池について、図１１を用い説明する。図１１では、本実施の形態に係るパック電池のコアパック４２０を模式的に示している。なお、本実施の形態に係るパック電池においても、扁平角型のリチウムイオン電池を素電池４２１〜４２４として備えている。

図１１に示すように、本実施の形態に係るパック電池のコアパック４２０は、４つの素電池４２１〜４２４と、回路基板４２７と、回路基板４２７に取り付けられた外部コネクタ４２８とを備える。素電池４２１〜４２４は、素電池４２１と素電池４２２とが並列接続され、同様に、素電池４２３と素電池４２４とが並列接続されており、素電池４２１，４２２のグループと素電池４２３，４２４のグループとが直列接続されている。

具体的には、素電池４２１，４２２の負極端子４２１ｃ，４２２ｃ同士は、配線リード４５１により接続されており、配線リード４５１の他端は、回路基板４２７における負極回路端子４２７ｂに接続されている。素電池４２１，４２２の正極端子４２１ｄ，４２２ｄ同士は、配線リード４５２により接続されており、配線リード４５２は、素電池４２３，４２４の負極端子４２３ｃ，４２４ｃにも接続されている。

素電池４２３，４２４の正極端子４２３ｄ，４２４ｄ同士は、配線リード４５３により接続されており、配線リード４５３の他端は、回路基板４２７における正極回路端子４２７ａに接続されている。そして、回路基板４２７における信号回路端子４２７ｃには、素電池４２１の肩口部分４２１ｅに接続された配線リード４５４が接続されている。
２．本実施の形態に係るパック電池の優位性
本実施の形態に係るパック電池においても、上記実施の形態１〜４と同様に、少なくとも一の素電池（素電池４２１）の肩口部分４２１ｅを用いて配線リード４５４を接続しているので、素電池４２１の正極端子４２１ｄから電圧モニタリング用の配線リードを引き回すことを想定する場合に比べて、配線リード４５４の引き回し形態を簡易なものとすることができ、また、配線長を短くすることができる。

従って、本実施の形態に係るパック電池においても、複数の素電池４２１〜４２４を有しながら、電圧モニタリングのために供される配線リード４５４の引き回しを簡易なものとすることができ、配線長の短縮により、内部抵抗の低減を図ることができる。
［実施の形態６］
１．パック電池の構成
実施の形態６に係るパック電池について、図１２を用い説明する。図１２では、本実施の形態に係るパック電池のコアパック５２０を模式的に示している。なお、本実施の形態に係るパック電池においても、扁平角型のリチウムイオン電池を素電池５２１〜５３６として備えている。

図１２に示すように、本実施の形態に係るパック電池のコアパック５２０は、１６個の素電池５２１〜５３６と、回路基板５３７と、回路基板５３７に取り付けられた外部コネクタ５３８とを備える。素電池５２１〜５３６は、素電池５２１〜５２４、素電池５２５〜５２８、素電池５２９〜５３２、素電池５３３〜５３６が、それぞれにおいて直列接続されている。そして、素電池５２１〜５２４、素電池５２５〜５２８、素電池５２９〜５３２、素電池５３３〜５３６は、互いに並列接続されている。即ち、本実施の形態に係るパック電池では、１６個の素電池５２１〜５３６が、４並４直の形態を以って接続されている。

具体的には、素電池５２１〜５２４は、負極端子５２１ｃ〜５２４ｃが配線リード５５１で接続され、正極端子５２１ｄ〜５２４ｄが配線リード５５２で接続されている。配線リード５５２は、素電池５２５〜５２８の負極端子５２５ｃ〜５２８ｃの接続に共用されている。
素電池５２５〜５２８の正極端子５２５ｄ〜５２８ｄは、配線リード５５３で接続されている。配線リード５５３は、素電池５２９〜５３２の負極端子５２９ｃ〜５３２ｃの接続に共用されている。素電池５２９〜５３２の正極端子５２９ｄ〜５３２ｄは、配線リード５５４で接続されている。そして、配線リード５５４は、素電池５３３〜５３６の負極端子５３３ｃ〜５３６ｃの接続に共用されている。素電池５３３〜５３６の正極端子５３３ｄ〜５３６ｄは、配線リード５５５で接続されている。

配線リード５５１は、回路基板５３７における負極回路端子５３７ｂにそのまま接続されている。素電池５３６の肩口部分５３６ｅには、リード線５５６が接続されており、リード線５５６のもう一方の先端は、回路基板５３７における正極回路端子５３７ａに接続されている。
素電池５２４の肩口部分５２４ｅ、素電池５２５の肩口部分５２５ｅ、および素電池５３２の肩口部分５３２ｅには、それぞれ配線リード５５９およびリード線５５７，５５８が接続されている。配線リード５５９は、回路基板５３７における信号回路端子５３７ｃに直接接続されており、リード線５５７，５５８は、それぞれ信号回路端子５３７ｅ，５３７ｄにそれぞれ接続されている。

以上のように、本実施の形態に係るパック電池のコアパック５２０においても、信号回路端子５３７ｃ〜５３７ｅへの配線リード５５７〜５５９の接続に際し、各素電池５２４，５２５，５３２に対し、その肩口部分５２４ｅ，５２５ｅ，５３２ｅを用いることで、これら配線の引き回しを簡易なものとすることができ、また、配線長を短くすることができる。また、本実施の形態では、回路基板５３７の正極回路端子５３７ａへ接続のリード線５５６についても、素電池５３６の肩口部分５３６ｅに接続を図ることによって、その引き回しを簡易なものとし、配線長を短くすることができる。

［変形例１］
変形例１に係る素電池７４とＰＴＣ素子８２との接続に係る構成を、図１３および図１４を用い説明する。
図１３に示すように、本変形例に係る素電池７４に対しては、その封口板７４ａから突設された負極端子７４ｃにＰＴＣ素子８２のリード８２ｂが接続されているが、封口板７４ａとＰＴＣ素子８２ｂの素子本体８２ａとの間に、板状のホルダ８１が介挿されている。

ホルダ８１には、素電池７４の負極端子７４ｃに相当する部分が開口されており（開口部８１ａ）、当該部分を通してＰＴＣ素子８２のリード８２ｂが負極端子７４ｃに接続されている。ＰＴＣ素子８２におけるもう一方のリード８２ｃは、ホルダ８１の表面に沿って配される。
図１３に示すように、ホルダ８１には、開口部８１ａのＺ軸方向の上下に、庇状の突起８１ｂ，８１ｃが形成されている。そして、各突起８１ｂ，８１ｃからは、Ｚ軸方向において対向するように、リブ８１ｄ，８１ｅが設けられている。素電池７４に取り付けられるＰＴＣ素子８２は、ホルダ８１における突起８１ｂ，８１ｃおよびリブ８１ｄ，８１ｅにより、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に動きが拘束され、素電池７４に対して高い位置精度を以って取り付けられる。

図１４に示すように、上記のように、ＰＴＣ素子８２が取り付けられた素電池７４と、同じ構成を以ってＰＴＣ素子８４が取り付けられた素電池７５とを、各素電池７４，７５の負極端子同士が対向するように配置する。このとき、本変形例では、各素電池７４，７５の封口板にホルダ８１，８３を取り付けているので、対向配置において、突起８１ｂ，８１ｃと突起８３ｂ，８３ｃとが突き合わせられる。そして、ＰＴＣ素子８２，８４は、突起８１ｂ，８１ｃ，８３ｂ，８３ｃよりも、各素電池７４，７５の封口板側に配される。

本変形例では、上記構成を採用することにより、パック電池の使用時において、外部から振動などが加わった場合にもＰＴＣ素子８２とＰＴＣ素子８４とが衝突することを防止できる。よって、ＰＴＣ素子８２，８４の保護という観点から優れている。
また、本変形例では、ホルダ８１の突起８１ｂ，８１ｃとホルダ８３の突起８３ｂ，８３ｃとが、その先端同士で突き合わせられているので、素電池７４，７５の肩口部分に配線リードを接続する場合にも、これらにダメージを受け難い。

［変形例２］
変形例２に係るパック電池の素電池７４とホルダ８５との関係について、図１５を用い説明する。
図１５に示すように、本変形例２では、ホルダ８５の形状が上記変形例１との相違点である。即ち、本変形例２に係るホルダ８５では、素電池７４における肩口部分に接合されたクラッド板４１に相当する部分（二点鎖線で囲むＦ部分）が、開けられた状態となっている。ホルダ８５におけるその他の構成については、上記変形例１と同様である。

本変形例に係るホルダ８５を採用する場合には、素電池７４に接合されたクラッド板４１への配線リードの接続が容易となり、製造工程の簡素化を図ることができる。
［その他の事項］
上記実施の形態１〜６および変形例１，２の各パック電池の形態は、本発明の一例を示すものであって、本発明は、これらの形態に限定を受けるものではない。例えば、電動アシスト自転車やハイブリッド自動車などに適用されるパック電池では、高電圧および高容量を得るために、より多くの素電池を備える構成が考えられるが、そのような構成を採用する場合には、上記実施の形態１〜６の各形態を拡張して適用することができる。その場合においても、少なくとも一の角型素電池の肩口部分に対し、電圧モニタリング用の配線、あるいは一の極の電力入出力用の配線を選択的に接続することにより、上記同様の作用・効果を得ることができる。

なお、図９に示すように、素電池の肩口部分に接続する配線は、必ずしも電圧モニタリング用の配線である必要はなく、電力入出力用の配線とすることもできる。この場合には、外装缶の底面である正極端子に電圧モニタリング用の配線を接続することになる。
また、上記実施の形態１〜６および変形例１，２では、素電池２１〜２６，７４，７５，１２１〜１２６，２２１〜２２６，３２１〜３２４，４２１〜４２４，５２１〜５３６としてリチウムイオン電池を採用することとしたが、必ずしも電池種類はこれに限定を受けるものではない。例えば、ニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池などのアルカリ電池を採用することもできる。

また、上記実施の形態１〜６および変形例１，２では、素電池間の接続、および素電池と回路基板との接続に、導電性板体からなる配線リード５１〜５５，１５１〜１５５，２５１〜２５４，３５１〜３５７，４５１〜４５４，５５１〜５５５，５５９を用いることとしたが、設計のし易さなどを考慮してリード線などを用いて接続することもできる。また、リード線とリード板との併用も可能である。

また、上記実施の形態１〜６および変形例１，２では、素電池２１〜２６，７４，７５，１２１〜１２６，２２１〜２２６，３２１〜３２４，４２１〜４２４，５２１〜５３６の外装缶がアルミニウム（Ａｌ）またはその合金からなることとしたが、外装体の構成材料はこれに限定を受けるものではない。例えば、外装体が樹脂材料や金属ラミネートフィルムから構成されていてもよく、この場合には、外装体の一部に正極端子および負極端子と、電圧モニタリング用の端子を外部露出する状態で設ければよい。

また、上記実施の形態１〜６および変形例１，２では、素電池２１〜２６，７４，７５，１２１〜１２６，２２１〜２２６，３２１〜３２４，４２１〜４２４，５２１〜５３６の外装缶がアルミニウム（Ａｌ）またはその合金からなることを前提としたために、配線リードとの間にクラッド板を介挿させることとしたが、外装缶の構成材料によってはクラッド板を介挿させる必要はない。

本発明は、低い製造コストおよび低い内部抵抗のパック電池を実現するのに有効である。

１．パック電池
１１．外装蓋
１２．外装ケース
２０，１２０，２２０，３２０，４２０，５２０．コアパック
２１〜２６，７４，７５，１２１〜１２６，２２１〜２２６，３２１〜３２４，４２１〜４２４，５２１〜５３６．素電池
２７，１２７，２２７，３２７，４２７，５３７．回路基板
２８，１２８，２２８，３２８，４２８，５３８．外部コネクタ
３１，３２．外装ラベル
４１，４２．クラッド板
５１〜５５，１５１〜１５５，２５１〜２５４，３５１〜３５７，４５１〜４５４，５５１〜５５５，５５９．配線リード
８１，８３，８５．ホルダ
８２，８４．ＰＴＣ素子
５５６〜５５８．リード線

Claims (5)

1. 複数の角型素電池と、当該複数の角型素電池と外部機器との接続端である外部コネクタと、前記複数の角型素電池と前記外部コネクタとの間の電力流通路中に介挿される回路基板とを有するパック電池であって、
   前記複数の角型素電池の各々は、外装缶を有するとともに、一の端面に前記外装缶に対し電気的な絶縁が図られた第１の極端子が設けられており、前記外装缶における前記一の端面に対向する端面が第２の極端子に相当し、
   前記複数の角型素電池は、直並列接続されており、
   前記複数の角型素電池の内の少なくとも一の角型素電池には、前記回路基板との間に、電圧モニタリング配線が接続されており、
   前記一の角型素電池では、前記第１の極端子に対し第１の電力入出力配線が接続され、且つ、前記第２の極端子および前記外装缶における前記第１の極端子に隣接する箇所の一方に、前記電圧モニタリング配線が接続され、他方に第２の電力入出力配線が接続されている
   ことを特徴とするパック電池。
2. 前記一の角型素電池では、前記外装缶における前記隣接する箇所に前記電圧モニタリング配線が接続されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のパック電池。
3. 前記外装缶は、アルミニウムあるいはその合金からなり、
   前記第２の極端子と前記第２の電力入出力配線との間、および、前記外装缶における前記隣接する箇所と前記電圧モニタリング配線との間には、それぞれクラッド板が介挿されている
   ことを特徴とする請求項２に記載のパック電池。
4. 前記第１の電力入出力配線、および、前記第２の電力入出力配線、および、前記電圧モニタリング配線は、それぞれが長尺板状のリード板である
   ことを特徴とする請求項２または３に記載のパック電池。
5. 前記複数の角型素電池は、それぞれが非水電解質を備えている
   ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のパック電池。

Images