JP5384156B2 - Battery pack - Google Patents
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Description
本発明は、主として、電動バイクやモータでアシストするアシスト自転車などの高出力な電源に使用されるバッテリパックに関する。 The present invention mainly relates to a battery pack used for a high-output power source such as an electric bike or an assist bicycle assisted by a motor.
高出力なバッテリパックは、多数の電池を直列に接続して出力電圧を高く、また並列に接続して出力電流を大きくしている。多数の電池を直列と並列に接続してなるバッテリパックは、多数の電池を内蔵するので、各々の電池を効率よく冷却して温度上昇を少なくすることが大切である。さらに、各々の電池の温度差を少なくすることも大切である。温度差が電池の電気特性をアンバランスとして、特定の電池を急激に劣化させてバッテリパック全体の寿命を短くするからである。 A high-power battery pack has a large output voltage by connecting a large number of batteries in series, and a large output current by connecting them in parallel. A battery pack formed by connecting a large number of batteries in series and in parallel incorporates a large number of batteries. Therefore, it is important to cool each battery efficiently to reduce the temperature rise. It is also important to reduce the temperature difference between the batteries. This is because the temperature difference causes the electric characteristics of the battery to be unbalanced, and the specific battery is rapidly deteriorated to shorten the life of the entire battery pack.
収納している複数の電池を効率よく冷却するために、外装ケースをアルミニウムとし、また、電池の表面に沿う形状とするバッテリパックは開発されている。(特許文献1及び2参照)
In order to efficiently cool a plurality of batteries stored therein, a battery pack having an outer case made of aluminum and having a shape along the surface of the battery has been developed. (See
外装ケースをアルミニウム製として、これを電池の表面に沿う形状とするバッテリパックは、電池の熱を外装ケースから外部に効率よく放熱できる。しかしながら、特許文献2に記載するように、外装ケースに回路基板を収納し、さらに、電池を複数の電池セルを直線状に連結している電池モジュールとし、複数の電池モジュールを外装ケースに収納しているバッテリパックにあっては、全ての電池セルの温度差を少なくすることが難しい。たとえば、回路基板に対向する電池セルは回路基板に対向しない電池セルよりも放熱が悪くなる。また、多数の電池セルを直線状に連結して電池モジュールとして外装ケースに収納するバッテリパックにあっては、各々の電池セルの温度差を少なくするのが難しい。両側に配設される電池セルが効率よく冷却されて、中央部の電池セルの冷却が悪くなるからである。 A battery pack having an outer case made of aluminum and having a shape along the surface of the battery can efficiently dissipate the heat of the battery from the outer case to the outside. However, as described in Patent Document 2, a circuit board is housed in an outer case, a battery is a battery module in which a plurality of battery cells are linearly connected, and a plurality of battery modules are housed in the outer case. However, it is difficult to reduce the temperature difference between all the battery cells. For example, a battery cell facing the circuit board has a worse heat dissipation than a battery cell not facing the circuit board. Further, in a battery pack in which a large number of battery cells are connected in a straight line and stored as a battery module in an outer case, it is difficult to reduce the temperature difference between the battery cells. This is because the battery cells disposed on both sides are efficiently cooled, and the cooling of the battery cells in the center is deteriorated.
さらに、多数の電池セルを直列や並列に接続しているバッテリパックは、各々の電池セルを均等に充放電することも大切である。それは、充放電のアンバランスが電池の寿命を短くするからである。各々の電池セルのアンバランスを解消するために、各々の電池電圧を検出して、充放電を制御するバッテリパックは特定の電池セルが劣化するのを防止して、バッテリパックとしての寿命を長くできる。このことを実現するバッテリパックは、全ての電池セルの電圧を検出する電圧検出回路を実装する回路基板を外装ケースに収納している。このバッテリパックは、各々の電池セルの正負の電極をリード板で回路基板に接続している。このバッテリパックは、特定の電池セルの劣化を防止できる特徴はあるが、全ての電池セルの正負の電極を回路基板に接続するためにリード線の配線が複雑になる欠点がある。 Further, in a battery pack in which a large number of battery cells are connected in series or in parallel, it is important to charge and discharge each battery cell equally. This is because the imbalance between charging and discharging shortens the battery life. In order to eliminate the unbalance of each battery cell, the battery pack that detects the voltage of each battery and controls charge / discharge prevents the specific battery cell from deteriorating and prolongs the life of the battery pack. it can. In a battery pack that realizes this, a circuit board on which a voltage detection circuit that detects the voltages of all battery cells is mounted is housed in an outer case. In this battery pack, positive and negative electrodes of each battery cell are connected to a circuit board by a lead plate. Although this battery pack has a feature capable of preventing the deterioration of a specific battery cell, there is a drawback that the wiring of the lead wire is complicated because the positive and negative electrodes of all the battery cells are connected to the circuit board.
本発明は、以上の全ての欠点を一挙に解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、多数の電池セルを直列と並列に接続して回路基板と共に外装ケースに収納しながら、各々の電池セルの温度差を少なくして、全体としての寿命を長くでき、しかも、全ての電池セルの電圧を検出するための配線を簡単にできるバッテリパックを提供することにある。 The present invention has been developed for the purpose of solving all the above drawbacks at once. An important object of the present invention is to connect a large number of battery cells in series and in parallel and store them in an outer case together with a circuit board, while reducing the temperature difference of each battery cell and extending the overall life, And it is providing the battery pack which can simplify the wiring for detecting the voltage of all the battery cells.
本発明のバッテリパックは、複数の円筒形電池からなる電池セル1を直線状に連結してなる複数の電池モジュール2と、電池セル1を直列と並列に接続してなるリード板3と、このリード板3を介して各々の電池セル1の正負の電極に接続されて各々の電池セル1の電圧を検出する電圧検出回路を実装する回路基板40と、電池モジュール2と回路基板40を収納してなる外装ケース50とを備えている。各々の電池モジュール2は、直線状に連結してなる電池セル1の個数を同じとして、互いに平行な姿勢で複数列2段に配設されて、複数列2段の電池モジュール2の間にセパレータ60を配設している。外装ケース50は、金属製であって、セパレータ60に平行な対向面を複数列2段の電池モジュール2の表面に沿う湾曲形状として、電池モジュール2の表面に接触させている。さらに、回路基板40は、セパレータ60の側縁に位置し、かつセパレータ60の両面に直交し、なおかつ電池モジュール2の長手方向に伸びる姿勢であって、セパレータ60の両面に突出するように外装ケース50に収納している。さらに、リード板3は、各々の電池モジュール2の両端を並列に接続して回路基板40に接続するメインリード板9と、直線状に連結している複数の電池セル1の接続部を回路基板40に接続してなるサブリード板30とからなる。メインリード板9は、同じ段に配設している全ての電池モジュール2の一端に接続してなる正負の出力リード板10と、全ての電池モジュール2の反対側の端部に接続してなる1枚の中間リード板32とからなる。サブリード板30は、メインリード板9と平行な姿勢であって、同じ段に配設している全ての電池モジュール2の接続点に接続されている。バッテリパックは、メインリード板9とサブリード板30とで全ての電池セル1の電極を回路基板40に接続している。
The battery pack according to the present invention includes a plurality of battery modules 2 formed by linearly connecting
以上のバッテリパックは、多数の電池セルを直列と並列に接続して回路基板と共に外装ケースに収納しながら、各々の電池セルの温度差を少なくして、全体としての寿命を長くでき、しかも、全ての電池セルの電圧を検出するための配線を簡単にできる特徴がある。それは、以上のバッテリパックが、複数の電池セルを直線状に連結している複数の電池モジュールの間にセパレータを挟んで複数列2段に並べて外装ケースに収納すると共に、外装ケースを金属製として対向面を電池モジュールの表面に沿う湾曲形状として電池モジュールの表面に接触し、さらに、回路基板を独特の姿勢でセパレータの片側に配置して、さらに、この回路基板には、電池モジュールの両端を接続するメインリード板と、複数の電池セルの接続部を接続するサブリード板とで各々の電池セルを接続し、メインリード板は、電池モジュールの一端に接続される一対の出力リード板とし、電池モジュールの反対側に接続している1枚の中間リード板とで構成し、さらに、サブリード板は、メインリード板と並列な姿勢で、同列に配設している全ての電池モジュールの接続点に接続して、メインリード板とサブリード板とで全ての電池セルの電極を回路基板に接続しているからである。この構造のバッテリパックは、各々の電池セルを外装ケースで効果的に放熱する。ただ、外装ケースのみでは全ての電池セルを温度差ができないように放熱できないが、各々の電池セルの温度差は、電池セルの電圧を検出するために全ての電池セルに接続しているリード板の熱伝導で少なくできる。すなわち、リード板を独特の構造で配置することで、各々の電池セルの電圧を検出しながら、温度差も少なくできる特徴を実現する。 The above battery pack can be connected to a large number of battery cells in series and in parallel with the circuit board and housed in the outer case, reducing the temperature difference between the battery cells and extending the overall life, There is a feature that wiring for detecting the voltage of all battery cells can be simplified. That is, the battery pack described above is arranged in a plurality of rows and two stages with a separator between a plurality of battery modules connecting a plurality of battery cells in a straight line, and the exterior case is made of metal. The opposite surface is in a curved shape along the surface of the battery module and contacts the surface of the battery module. Further, the circuit board is arranged on one side of the separator in a unique posture. Further, both ends of the battery module are attached to the circuit board. Each battery cell is connected by a main lead plate to be connected and a sub lead plate for connecting a plurality of battery cell connecting portions, and the main lead plate is a pair of output lead plates connected to one end of the battery module, and the battery It is composed of one intermediate lead plate connected to the opposite side of the module, and the sub lead plate is arranged in the same row in a posture parallel to the main lead plate. Connected to the connection point of all the battery modules you are, because connecting the electrodes of all the battery cells in the circuit board in the main lead plate and sub-lead plate. In the battery pack having this structure, each battery cell effectively dissipates heat in the exterior case. However, the outer case alone cannot radiate heat so that all the battery cells do not have a temperature difference, but the temperature difference of each battery cell is the lead plate connected to all the battery cells in order to detect the voltage of the battery cells. Can be reduced by heat conduction. That is, by arranging the lead plate with a unique structure, it is possible to realize a feature that can reduce the temperature difference while detecting the voltage of each battery cell.
本発明のバッテリパックは、各段に複数の電池モジュール2を配設して電池ブロック4とし、出力リード板10を電池ブロック4を構成する電池モジュール2の端部に接続すると共に、中間リード板32を2段の電池ブロック4を構成する電池モジュール2の端部に接続し、さらにサブリード板30を電池ブロック4を構成する複数の電池セル1に接続することができる。
以上のバッテリパックは、外装ケースとリード板とで全ての電池セルの温度差を少なくしながら、電池モジュールを効率よく冷却できる。
In the battery pack of the present invention, a plurality of battery modules 2 are arranged at each stage to form a
The above battery pack can cool the battery module efficiently while reducing the temperature difference between all the battery cells between the outer case and the lead plate.
本発明のバッテリパックは、外装ケース50の表面に放熱フィン53を設けることができる。
このバッテリパックは、放熱フィンでもって外装ケースをより効率よく放熱して、内蔵する電池モジュールの温度上昇を少なくできる。
In the battery pack of the present invention, the
This battery pack can radiate heat from the outer case more efficiently with the radiation fins, and the temperature rise of the built-in battery module can be reduced.
本発明のバッテリパックは、回路基板40を基板ホルダ42を介して外装ケース50の内部に収納することができる。
このバッテリパックは、基板ホルダでもって回路基板を外装ケースの正確な位置に配置できる。
The battery pack of the present invention can accommodate the
In this battery pack, the circuit board can be arranged at an accurate position of the outer case with the board holder.
本発明のバッテリパックは、電池セルをリチウムイオン電池とすることができる。
このバッテリパックは、リチウムイオン電池のアンバランスを少なくしながら、充放電できる特徴がある。
In the battery pack of the present invention, the battery cell can be a lithium ion battery.
This battery pack is characterized by being able to charge and discharge while reducing the unbalance of the lithium ion battery.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのバッテリパックを例示するものであって、本発明はバッテリパックを以下のものに特定しない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a battery pack for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the battery pack as follows.
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。 Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, numbers corresponding to the members shown in the examples are indicated in the “claims” and “means for solving problems” sections. It is added to the members. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.
図1ないし図3に示すバッテリパック100は、複数の円筒形電池からなる電池セル1を直線状に連結してなる複数の電池モジュール2と、電池セル1を直列と並列に接続してなるリード板3と、このリード板3を介して各々の電池セル1の正負の電極に接続されて各々の電池セル1の電圧を検出する電圧検出回路を実装する回路基板40と、電池モジュール2と回路基板40を収納してなる外装ケース50とを備える。各々の電池モジュール2は、直線状に連結してなる電池セル1の個数を同じとして、互いに平行な姿勢で複数列2段に配設されて、複数列2段の電池モジュール2の間にセパレータ60を配設している。また、リード板3は、各々の電池モジュール2の両端を並列に接続して回路基板40に接続するメインリード板9と、直線状に連結している複数の電池セル1の接続部を回路基板40に接続してなるサブリード板30とを備える。
A
図2の電池モジュール2は、5個の電池セル1を直列に直線状に連結している。電池セル1は円筒形電池であるリチウムイオン電池である。電池モジュール2は、複数の電池セル1の間の接続点にサブリード板30を配設し、このサブリード板30を隣接する電池セル1の正負の電極に溶接して製作される。電池セル1は円筒形電池であるから、電池モジュール2は、電池セル1の整数倍の長さの円筒形電池となる。電池モジュール2は5個よりも少なく、あるいは5個よりも多数の電池セル1を直線状に連結することができる。電池モジュール2は、直線状に接続する電池セル1の個数で電圧を調整する。本発明のバッテリパックは、2段に配列している2組の電池モジュール2を直列に接続するので、出力電圧は電池モジュール2の電圧の2倍となる。したがって、電池モジュール2を5個の電池セル1で構成するバッテリパックにあっては、10個の電池セル1が直列に接続される。このことから、電池セル1に定格電圧を3.6Vとするリチウムイオン電池を使用し、電池モジュール2に5個の電池セル1を直線状に連結するバッテリパックにあっては、出力電圧が36Vとなる。電池セル1をリチウムイオン電池とするバッテリパック100は、充放電容量を大きくできる。ただ、電池セル1は、リチウムイオン電池に代わって、ニッケル水素電池などの充電できる他の全ての円筒形電池を使用することができる。
The battery module 2 in FIG. 2 has five
サブリード板30は、平面板をU字状に折り曲げた状態のU曲された金属板で、U曲された両側の金属板に、直線状に連結される電池セル1の電極を溶接して接続している。サブリード板30は、同じ列の電池セル1を並列に接続し、かつ、直線状に連結する電池セル1を直列に接続する。図のバッテリパックは1段に6本の電池モジュール2を配設している。したがって、サブリード板30は、両側に各々6本ずつ、全体で12本の電池セル1を溶接した後、中央をU曲して、6本の電池セル1を並列に接続しながら、直線状に連結する電池セル1を直列に接続する。さらに、サブリード板30は、回路基板40に接続するための接続タブ31を一端に突出して設けている。接続タブ31は、回路基板40の電圧検出回路に接続される。
The
サブリード板30は、同じ段の電池セル1を並列に接続し、さらに直線状に連結される電池セル1を直列に接続するので、サブリード板30で直線状に連結されて同じ段に配設される複数の電池モジュール2は、サブリード板30を介して互いに連結される。したがって、サブリード板30で接続された電池モジュール2は、互いに連結された電池ブロック4となる。図2の電池ブロック4は、サブリード板30でもって6本の電池セル1を並列に接続している。各々の電池モジュール2は、5本の電池セル1を直線状に直列に接続しており、6本の電池モジュール2で電池ブロック4を構成している。さらに、バッテリパック100は、2組の電池ブロック4をセパレータ60の両面に配設して、電池モジュール2を2段に配設している。
Since the
2段に配設される電池ブロック4は、その両端にメインリード板9を接続している。メインリード板9は、各々の電池モジュール2の両端を並列に接続して回路基板40に接続する。このメインリード板9は、同じ段に配設している全ての電池モジュール2、すなわち同じ電池ブロック4を構成する電池モジュール2の一端に接続している正負の出力リード板10と、全ての電池モジュール2の反対側の端部に接続している中間リード板32とからなる。
Battery blocks 4 arranged in two stages have
出力リード板10は、図4ないし図8に示すように、電池セル1の電極に直接に溶接して接続される薄い金属板の接続リード板11と、この接続リード板11を接続してなる厚い金属板の金属プレート20とからなる。
As shown in FIGS. 4 to 8, the
接続リード板11は、図6ないし図8に示すように、金属プレート20よりも薄い金属板であって、電池セル1の電極に溶接される溶接面12の周囲に筒状周壁13を設けた形状に成形している。接続リード板11は、好ましくはニッケル又はニッケル合金の金属板、あるいは表面をニッケルメッキをしている金属板が使用される。また、この接続リード板11に使用される金属板は、0.2mmよりも厚く0.8mmよりも薄い金属板が使用される。厚すぎる金属板は、電池の電極に安定して確実に溶接できないからである。
As shown in FIGS. 6 to 8, the
図の接続リード板11は、溶接面12を円板状として、筒状周壁13を円筒状としている。また溶接面12にはスリット14を設けている。この溶接面12は、スリット14の両側にスポット溶接の電極を押圧して、無効電流を少なくして抵抗溶接できる。溶接面12はスポット溶接などの方法で抵抗溶接され、あるいはレーザ溶接することもできるので、必ずしもスリットを設ける必要はない。レーザ溶接はスリットを設けない溶接面12を電極に溶接できるからである。
The connecting
図の接続リード板11は、筒状周壁13の先端部が細くなるテーパー状としている。この筒状周壁13は、金属板プレート20に開口した貫通孔21にスムーズに挿入できる。とくに、筒状周壁13の外径を貫通孔21の内径よりも小さくして、筒状周壁13を貫通孔21に圧入して接続リード板11を金属プレート20に電気接続する構造は、先端部をテーパー状として貫通孔21にスムーズに挿入できる。筒状周壁13を貫通孔21に圧入して電気接続する接続リード板11は、最も簡単に接続リード板11を金属プレート20に接続しながら固定できる。また、テーパー状を実現するために、先端に向かうに従い内径を狭くしたり、先端部分の周縁を面取りすることができる。
The connecting
さらに、図の接続リード板11は、筒状周壁13の開口端縁に、外側に突出するツバ15を設けている。図の接続リード板11は、筒状周壁13を円筒状として、ツバ15を円盤状としている。この接続リード板11は、ツバ15を金属プレート20の表面に密着させるまで、筒状周壁13を貫通孔21に挿入する。いいかえると、ツバ15が筒状周壁13を貫通孔21に挿入するストッパとなるので、筒状周壁13を簡単に貫通孔21の定位置に挿入できる。また、ツバ15が金属プレート20の表面に接触するので、ツバ15を金属プレート20の表面にスポット溶接し、あるいはハンダ付けし、あるいはまたロウ付けすることができる。
Further, the connecting
金属プレート20は接続リード板11より厚い金属板であって、電気抵抗が小さく、かつ熱伝導に優れた金属板が使用される。金属プレート20には銅や銅合金が使用される。また、金属プレート20の厚さは1mmよりも厚く、5mmよりも薄い金属板が使用される。金属プレート20を厚くすることで電気抵抗を小さくし、さらに熱伝導を良くできる。ただ、厚すぎる金属プレート20は重くなるので、接続リード板11を貫通孔21に挿入して確実に固定しながら、最大電流における電圧降下を小さくできる厚さに設定される。
The
金属プレート20は、接続リード板11を接続する位置に貫通孔21を設けている。貫通孔21は、接続リード板11の筒状周壁13を挿入できる内形で、筒状周壁13を圧入して電気接続して固定する貫通孔21は、筒状周壁13の外径よりもわずかに小さく、たとえば筒状周壁13の外径よりも0.1mm〜0.3mm小さい内径とする。この貫通孔21は、筒状周壁13を圧入して抜けない状態で固定でき、また筒状周壁13を貫通孔21の内面に弾性的に押圧して、小さい接触抵抗で電気接続できる。接続リード板11のツバ15を溶接、ハンダ付け、ロウ付け等の方法で電気接続する金属板は、貫通孔21の内形を筒状周壁13の外形に等しく、あるいはこれよりもわずかに大きくして、スムーズに挿入できる形状とすることができる。
The
以上の構成を備える出力リード板10は、接続リード板11を金属プレート20に圧入し、あるいは溶接、ハンダ付け、ロウ付け等の方法で固定した後、接続リード板11を電池セル1の電極に溶接して固定する。ただ、接続リード板を先に電池セルの電極に溶接した後、接続リード板を金属プレートの貫通孔に挿入して連結することもできる。
In the
接続リード板11と金属プレート20からなる出力リード板10は、各々の電池モジュール2の端縁を並列に接続して回路基板40に接続する。図5の出力リード板10は、金属プレート20の一端をL字状に折曲しており、回路基板40と接続するための接続タブ22を設けている。金属プレート20は、電池モジュール2に接続される部分から突出して接続タブ22を設けている。出力リード板10は、同じ段に配設している全ての電池モジュール2、すなわち同じ電池ブロック4を構成する電池モジュール2の一端に接続している。さらに、出力リード板10は、同じ段の電池モジュール2を並列に接続して出力端子となり、かつ電池モジュール2の端部を回路基板40に接続する。2組の電池ブロック4に接続している一対の出力リード板10は、一方がプラス側の出力端子となり、他方がマイナス側の出力端子となる。
The
中間リード板32は、各段に配設している電池ブロック4を構成する電池モジュール2を並列に接続して、2段に配設している2組の電池ブロック4を直列に接続する。中間リード板32は1枚の金属板からなり、出力リード板10と反対側にあって、全ての電池モジュール2の端部に接続されて、2組の電池ブロック4を直列に接続し、かつ同じ段の電池モジュール2を並列に接続する。この中間リード板32も、電池セル1の電圧を回路基板40に入力するために接続タブ33を突出して設けており、接続タブ33を回路基板40の電圧検出回路に接続している。中間リード板32は1枚の金属板であって、2組の電池ブロック4を連結するので、中間リード板32を接続する状態で、2組の電池ブロック4はセパレータ60を挟んで互いに連結された状態となる。
The
セパレータ60は、絶縁材のプラスチックからなり、複数列2段に配設される電池モジュール2間に配設されて、2段の電池ブロック4を絶縁する。セパレータ60は2段の電池ブロック4を絶縁するので、その外形を電池ブロック4の外形とする四角形としている。すなわち、セパレータ60は、長さと幅を電池ブロック4に等しくしている。図2のセパレータ60は、全体を平面状としている。ただ、セパレータは、図示しないが、円筒形電池に沿う嵌着溝(又は湾曲溝)を両面に設けることもできる。このセパレータは、電池モジュールを嵌着溝に案内して定位置に配置できる。たとえば、6列の電池モジュールを同一平面に平行に連結している電池ブロックを配置するセパレータは、両面に6列の嵌着溝を設けて、各々の電池モジュールを定位置に配置できる。このセパレータは、たとえば、両面接着テープ(図示せず)を介して電池モジュールを接着して、2段の電池ブロックを定位置に配置して互いに連結できる。
The
セパレータ60の側縁には回路基板40を配設している。回路基板40は、基板ホルダ42を介してセパレータ60の側縁の定位置に配設される。基板ホルダ42は、プラスチック等の絶縁材を成形して製作している。図3の基板ホルダ42は、電池ブロック4との対向面に、2段に配設される電池モジュール2を案内する案内溝44を2列に設けている。この基板ホルダ42は、案内溝44に2段の電池モジュール2を案内して、2段の電池ブロック4に対して位置ずれしないように配置できる。さらに、基板ホルダ42は、電池モジュール2との対向面の反対側の外側面には、回路基板40を定位置に配置する周壁46を設けている。回路基板40は周壁46の内側に入れて、定位置に配設される。さらに、図2と図3の基板ホルダ42は、電池ブロック4との対向面の両側に、サブリード板30の接続タブ31と中間リード板32の接続タブ33を挿通する貫通孔45を開口して設けている。図の基板ホルダ42は、案内溝44の側縁部であって周壁46に接近して貫通孔45を開口している。回路基板40は、基板ホルダ42の貫通孔45と対向する外周に、接続タブ31、33を案内する連結凹部41を設けている。サブリード板30の接続タブ31と中間リード板32の接続タブ33は、基板ホルダ42の貫通孔45に挿入されると共に、回路基板40の連結凹部41に案内されて、回路基板40にハンダ付けして接続される。さらに、図の基板ホルダ42は、周壁46の内側に配置される回路基板40の外周を支持する支持リブ48を周壁46の内面に突出して設けている。図の支持リブ48は、貫通孔45の両側に位置して設けている。この支持リブ48は、連結凹部41において接続タブ31、33に接続される回路基板40を定位置に支持する。
A
基板ホルダ42は、回路基板40をセパレータ60の両面に直交する姿勢とし、かつ電池モジュール2の長手方向に伸びる姿勢であって、セパレータ60の両面に突出するように回路基板40を配置して、外装ケース50の定位置に収納する。
The
回路基板40は、好ましくは電池モジュール2の長さに略等しく、かつ2段に配設される2組の電池ブロック4に接続しているサブリード板30とメインリード板9の接続タブ31、22、33を接続できる幅としている。図2の回路基板40は、2段の電池ブロック4の幅にほぼ等しくしている。回路基板40は、全ての電池セル1の電圧を検出して、電池の充放電を制御する電圧検出回路と保護回路とを実装している。図2のバッテリパック100は、1本の電池モジュール2に5本の電池セル1を直列に接続し、さらに、上下段の電池モジュール2を中間リード板32で直列に接続することで、全体で10本の電池セル1を直列に接続している。したがって、電圧検出回路は、互いに直列に接続している10本の電池セル1の電圧を検出する。互いに直列に接続される10本の電池セル1は、各々の電池セル1が6本ずつ並列に接続されるが、並列に接続している電池セル1の電圧は同じ電圧となるので、10本の電池セル1の電圧を検出して、電圧検出回路は全ての電池セル1の電圧を検出できる。各々の電池セル1の電圧は、サブリード板30とメインリード板9を介して電圧検出回路に入力される。
The
メインリード板9とサブリード板30からなるリード板3は、互いに平行に配設されて、回路基板40に接続される。メインリード板9は、電池モジュール2の両端の電圧を電圧検出回路に入力し、サブリード板30は、電池モジュール2を構成する電池セル1同士の接続点の電圧を電圧検出回路に入力する。各々の電池セル1の電圧は、メインリード板9とサブリード板30を介して電圧検出回路に入力される。したがって、メインリード板9とサブリード板30は、各々の電池セル1の電圧を電圧検出回路に入力すると共に、全ての電池セル1を並列と直列に接続する。メインリード板9とサブリード板30からなるリード板3は、熱伝導に優れた金属板である。リード板3は、同じ段に配設される全ての電池セル1の両端に連結されて、同じ段にある電池セル1を並列に接続し、さらに、同じ段にある電池セル1を熱結合状態として、電池セル1の温度差を少なくする。
The
一方、電池ブロック4を収納する外装ケース50は、金属製であり、アルミニウム製で、セパレータ60に平行な対向面を複数列2段の電池モジュール2の表面に沿う湾曲形状として、内面を電池セル1の表面に熱結合状態に接触させている。外装ケース50は、表面を湾曲形状とする有底筒状の本体ケース51と、この本体ケース51の一端開口部を閉塞する蓋ケース52とからなる。この本体ケース51は、アルミニウムを鍛造して製作される。また、本体ケースは、両端を開口することもでき、この場合、蓋ケースは、両端の開口部を閉塞するように本体ケースに固定される。この本体ケースは、アルミニウムを押し出し成形して製作される。図2の本体ケース51は、対向面を円筒形電池セルに沿う湾曲形状とし、さらに、一方の側面を円筒形電池セルに沿う湾曲形状としつつ、反対側の側面であって回路基板40との対向面は平面状に形成している。これにより、基板ホルダ42を配置しやすい形状とできる。なお、外装ケース50は、図9の変形例に示すように、その表面に放熱フィン53を設けて、より効果的に放熱することもできる。
On the other hand, the
外装ケース50は、蓋ケース52の内面とメインリード板9との間に絶縁プレート55を配設している。絶縁プレート55は、メインリード板9が外装ケース50に接触してショートするのを防止する。
In the
以上のバッテリパック100は、以下の工程で組み立てられる。
(1)サブリード板30を介して複数の電池セル1を並列と直列に接続して電池ブロック4とする。
(2)2組の電池ブロック4をセパレータ60の両面に配設して、電池ブロック4にメインリード板9を接続する。
(3)基板ホルダ42を介して、2段に連結している電池ブロック4に回路基板40を連結して電池組立体とする。
(4)電池組立体を外装ケース50の本体ケース51に挿入する。このとき、電池組立体の外周面を絶縁シートで被覆して複数の電池セル1とリード板3を外装ケース50から絶縁する。この絶縁シートには熱伝導に優れたシートが使用できる。ただ、外装ケース50は、内面に絶縁塗料を塗布して電池組立から絶縁することもできる。本体ケース51に挿入された電池組立体のメインリード板9の外側に絶縁プレート55を配設して、蓋ケース52を本体ケース51の開口部に固定する。メインリード板9の出力リード板10は、外装ケース50から外部に引き出されて正負の出力端子となる。
The
(1) A plurality of
(2) Two sets of
(3) The
(4) The battery assembly is inserted into the
本発明のバッテリパックは、屋外で使用される電気機器、とくに、電動自転車や電動オートバイの電源として好適に使用される。 The battery pack of the present invention is suitably used as a power source for electric equipment used outdoors, particularly electric bicycles and electric motorcycles.
1…電池セル
2…電池モジュール
3…リード板
4…電池ブロック
9…メインリード板
10…出力リード板
11…接続リード板
12…溶接面
13…筒状周壁
14…スリット
15…ツバ
20…金属プレート
21…貫通孔
22…接続タブ
30…サブリード板
31…接続タブ
32…中間リード板
33…接続タブ
40…回路基板
41…連結凹部
42…基板ホルダ
44…案内溝
45…貫通孔
46…周壁
48…支持リブ
50…外装ケース
51…本体ケース
52…蓋ケース
53…放熱フィン
55…絶縁プレート
60…セパレータ
100…バッテリパック
DESCRIPTION OF
Claims (5)
各々の電池モジュール(2)は、直線状に連結してなる電池セル(1)の個数を同じとして、互いに平行な姿勢で複数列2段に配設されて、複数列2段の電池モジュール(2)の間にセパレータ(60)を配設しており、
前記外装ケース(50)は、金属製であって、前記セパレータ(60)に平行な対向面を複数列2段の電池モジュール(2)の表面に沿う湾曲形状として、電池モジュール(2)の表面に接触しており、
さらに、前記回路基板(40)は、前記セパレータ(60)の側縁に位置し、かつ前記セパレータ(60)の両面に直交し、なおかつ電池モジュール(2)の長手方向に伸びる姿勢であって、前記セパレータ(60)の両面に突出するように外装ケース(50)に収納しており、
さらにまた、前記リード板(3)は、各々の電池モジュール(2)の両端を並列に接続して回路基板(40)に接続するメインリード板(9)と、直線状に連結している複数の電池セル(1)の接続部を回路基板(40)に接続してなるサブリード板(30)とからなり、メインリード板(9)は、同じ段に配設している全ての電池モジュール(2)の一端に接続してなる正負の出力リード板(10)と、全ての電池モジュール(2)の反対側の端部に接続してなる1枚の中間リード板(32)とからなり、
前記サブリード板(30)は、メインリード板(9)と平行な姿勢であって、同じ段に配設している全ての電池モジュール(2)の接続点に接続されて、前記メインリード板(9)とサブリード板(30)とで全ての電池セル(1)の電極を回路基板(40)に接続してなるバッテリパック。 A plurality of battery modules (2) formed by linearly connecting battery cells (1) made of a plurality of cylindrical batteries, a lead plate (3) formed by connecting battery cells (1) in series and in parallel, A circuit board (40) mounted with a voltage detection circuit that detects the voltage of each battery cell (1) connected to the positive and negative electrodes of each battery cell (1) via the lead plate (3), and a battery A battery pack comprising a module (2) and an outer case (50) containing a circuit board (40),
Each battery module (2) has the same number of battery cells (1) connected in a straight line, and is arranged in a plurality of rows and two stages in a posture parallel to each other. A separator (60) is arranged between 2)
The outer case (50) is made of metal, and the surface of the battery module (2) is formed such that the facing surface parallel to the separator (60) is curved along the surface of the battery modules (2) in a plurality of rows and two stages. In contact with
Further, the circuit board (40) is positioned on the side edge of the separator (60), orthogonal to both surfaces of the separator (60), and extending in the longitudinal direction of the battery module (2), It is housed in the outer case (50) so as to protrude on both sides of the separator (60),
Furthermore, the lead plate (3) is connected to the main lead plate (9) connected to the circuit board (40) by connecting both ends of each battery module (2) in parallel, and a plurality of the lead plates (3) linearly connected. The sub lead plate (30) is formed by connecting the connection portion of the battery cell (1) to the circuit board (40), and the main lead plate (9) is connected to all the battery modules ( 2) It consists of positive and negative output lead plates (10) connected to one end of the battery and one intermediate lead plate (32) connected to the opposite end of all battery modules (2).
The sub lead plate (30) is in a posture parallel to the main lead plate (9) and connected to connection points of all the battery modules (2) arranged on the same stage, and the main lead plate ( 9) A battery pack in which the electrodes of all the battery cells (1) are connected to the circuit board (40) by the sub lead plate (30).
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