JPWO2016121357A1 - 電池パック - Google Patents
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Abstract
Description
(1)2個の角形電池91を、図20に示すように、端子面91Xが逆方向となる姿勢で積層して電池ブロック98とする。このとき、積層される角形電池91の間には絶縁プレート92を配置して互いに絶縁する。さらに、図21に示すように、積層された角形電池91の周囲に固定テープ87を巻き付けて、2個の角形電池91を所定の姿勢で固定する。
(2)電池ブロック98の第1の端面98Xに2個の保護素子95を配置する。各保護素子95は、図20に示すように、角形電池91の端面に対向して配置される。第1の保護素子95Aは、絶縁シート88を介して端子面91Xの端部に配置されると共に、一方の接続リード板96が第1の角形電池91Aの凸部電極83にスポット溶接される。第2の保護素子95Bは、絶縁シート88を介して第2の角形電池91Bの外装缶81の底面81Aの端部に配置されると共に、一方の接続リード板96が第2の角形電池91Bの外装缶81の底面81Aにスポット溶接して接続される。第1の保護素子95Aと第2の保護素子95Bは互いに隣接して配置される。さらに、第1の保護素子95Aと第2の保護素子95Bの表面、及び電極80との接続部に固定テープ89を付着してこれ等を電池ブロック98の定位置に固定しながら表面を被覆して保護する。
(3)図21に示すように、第1の保護素子95A及び第2の保護素子95Bの他方の接続リード板96をそれぞれ回路基板94の短辺側の端部に半田付け等により接続する。さらに、回路基板94の反対側の端部において、長辺側の側縁部であって第1の角形電池91A側の側部にリード板93の一端を半田付け等により接続する。
(4)回路基板94と保護素子95との間において2本の接続リード板96を折り返して、回路基板94を電池ブロック98の第1の端面98Xに対向する姿勢で配置する。
(5)回路基板94の長辺側に接続されたリード板93を回路基板94の近傍の折曲部93aで折曲して、リード板93の延長部93Aを第1の角形電池91Aの外装缶81の表面に沿って配置すると共に、第1の角形電池91Aの底面側において折曲部93bで折曲して、先端に設けた接続部93Bを電池ブロック98の第2の端面98Yに対向する姿勢で配置する。
(6)電池ブロック98の第2の端面98Yにおいて、リード板93の接続部93Bを第1の角形電池91Aの外装缶81の底面81Aと第2の角形電池91Bの端子面91Xの凸部電極83にスポット溶接して接続し、第1の角形電池91Aと第2の角形電池91Bを直列に接続する。
角形電池1は、充放電できる二次電池である。図の電池パックは、二次電池としてリチウムイオン二次電池を使用している。リチウムイオン二次電池は、容量と重量に対する充放電容量が大きく、電池パックの外形を小さく、また軽量にして充放電容量を大きくできる。ただし、本発明の電池パックは、リチウムイオン二次電池に代わって、他の充放電できる全ての二次電池も使用できる。
保護素子5は、角形電池1に過電流が流れると電流を遮断し、あるいは角形電池1が異常な温度に加熱されると電流を遮断する素子であって、ブレーカやヒューズ、PTC等である。図の保護素子5はブレーカ5Aで、隣接する角形電池1を直列に接続するリード3に接続されている。ブレーカ5Aである保護素子5は、図6に示すように、互いに直列に接続される角形電池1の中間電位の位置に接続されており、角形電池1の温度が異常に高くなる状態で電流を遮断して角形電池1を保護する。
電池パック100は、複数の角形電池1を互い絶縁された状態で厚さ方向に積層して電池ブロック8Aを形成している。電池ブロック8Aは、複数の角形電池1を、図3に示すように、端子面1Xが同一方向及び同一平面に位置する姿勢で積層している。さらに、図3の電池パック100は、保護素子5を角形電池1の端子面1Xに対向して配置しており、隣接して積層してなる角形電池1を直列に接続してなるリード3の接続リード板3Bに保護素子5を接続している。図の電池パック100は、互いに直列に接続される角形電池1の中間電位の位置に保護素子5を接続している。この位置に接続される保護素子5は、接続リード板3Bに接続された角形電池1が異常な温度に加熱されると、接続リード板3Bを介して角形電池1の発熱が効率よく伝導されて、電流を速やかに遮断できる。
電池ホルダ2は、全体を絶縁材のプラスチックで成形している。図3の電池ホルダ2Aは、隣接する角形電池1の間に配置されて、隣接する角形電池1を絶縁する絶縁プレート部21と、角形電池1の端子面1Xに配置されて、端子面1Xをカバーするカバープレート部22と、カバープレート部22と対向する端部に位置して、複数の角形電池1の底面11Aと対向する端面プレート部23とを備えている。図3に示す電池ホルダ2Aは、絶縁プレート部21とカバープレート部22と端面プレート部23とをプラスチックで一体成形している。
さらに、電池パック100は、図2に示すように、電池ブロック8Aの一方の端面であって、角形電池1の端子面1Xが配置された第1の端面8Xに対向して回路基板4を配置している。回路基板4は、ガラスエポキシ基板などの絶縁基板で、電池ブロック8Aの端面の外形にほぼ等しい四角形としている。この回路基板4は、角形電池1を過充電・過放電から保護するための保護回路を実現する電子部品(図示せず)を実装している。保護回路は、角形電池1を過充電や過放電から防止するために、直列に接続された角形電池1の中間接続点3aから入力される電圧を検出している。この保護回路は、放電している電池の電圧が最低電圧よりも低下すると放電電流を遮断し、また充電している電池の電圧が最高電圧よりも高くなると充電電流を抑制して電池を保護する。回路基板4に保護回路を実装する電池パックは、保護回路で角形電池1を保護しながら充放電できる。
さらに、電池パック100は、図3ないし図5に示すように、隣接する角形電池1を直列に接続し、あるいは角形電池1の電極10を回路基板4に接続するためのリード3を備えている。リード3は、図3ないし図6に示すように、電池ブロック8Aの出力側を回路基板4に接続する出力リード板3Aと、隣接する角形電池1を直列に接続する接続リード板3Bとを備えている。リード3は、金属板を所定の形状に裁断して製作される。なお、図5においては、角形電池1の電極10と保護素子5と回路基板4とを接続するリード3を簡略化して太線で示している。
以上の電池パック100は、電池ブロック8Aの外周を外装体6で被覆している。図1に示す外装体6は、電池ブロック8Aの第1の端面8Xに配置されたキャップ部61と、電池ブロック8Aの第2の端面8Yに配置された端面プレート部23と、電池ブロック8Aの外周面を被覆する外装シート62とを備えている。この電池パック100は、電池ホルダ2Aの端面プレート部23を外装体6の一部に兼用している。すなわち、図1の電池パック100は、一端に配置されたキャップ部61で回路基板4を被覆し、他端に配置された電池ホルダ2の端面プレート部23で角形電池1の外装缶11の底面11Aを被覆している。
キャップ部61は、電池ブロック8Aの第1の端面8X側に配置されて、回路基板4を収納する。回路基板4を収納するキャップ部61は、回路基板4の外側面と対向する端面壁と、この端面壁の外周に沿って形成された周壁とからなる浅い容器状に形成されており、その内部を、回路基板4を収納する収納部としている。端面壁は、端子窓61Aを開口しており、収納部に収納される回路基板4の表面に設けた出力端子41及び信号端子42を表出させている。
外装シート62は、片面に接着層を設けたラベルシートとしている。この外装シート62は、両側縁をキャップ部61の外周と端面プレート部23の外周にラップさせる状態で、付着されて電池ブロック8Aの外周を被覆する。図2の外装シート62は、角形電池1の外周面を被覆する本体シート部62Xの両側縁から電池ブロック8Aの第1の端面8X側に突出する突出片62Aと第2の端面8Y側に突出する突出片62Bとを有している。この外装シート62は、本体シート部62Xの中央部分で電池ブロック8Aの片側面を被覆すると共に、第1の端面8X側の突出片62Aでキャップ部61の表面を被覆し、第2の端面8Y側の突出片62Bで端面プレート部23の表面を被覆し、さらに、電池ブロック8Aの裏側面において各々の突出片62A、62Bの先端部に本体シート部62Xの先端部をラップさせて電池ブロック8Aの外周を被覆している。
1…角形電池
1A…第1の角形電池
1B…第2の角形電池
1C…第3の角形電池
1D…第4の角形電池
1X…端子面
2、2A、2B…電池ホルダ
3…リード
3A…出力リード板
3B…接続リード板
3a…中間接続点
3b…検出リード部
4、4’…回路基板
4a…切欠部
5…保護素子
5A…ブレーカ
6…外装体
7…外装ケース
8、8A、8B、8C、8D、8E、8F、8G…電池ブロック
8X…第1の端面
8Y…第2の端面
9…電池組立
10…電極
10A…第1の電極
10B…第2の電極
11…外装缶
11A…底面
12…封口板
13…凸部電極
14…安全弁
15…排出口
16…注液部
19…クラッド板
21…絶縁プレート部
22…カバープレート部23…端面プレート部
24…電極窓
25…支持リブ
26…外周リブ
27…係止凸部
31…並列ユニット
31A…第1の並列ユニット
31B…第2の並列ユニット
32…直列ユニット
32A…第1の直列ユニット
32B…第2の直列ユニット
41…出力端子
42…信号端子
61…キャップ部
61A…端子窓
61B…係止部
62…外装シート
62X…本体シート部
62A、62B…突出片
63…絶縁シート
64…絶縁部材
71…本体ケース
71A…端子窓
72…蓋ケース
Claims (11)
- 積層状態に配置されて互いに直列に接続されてなる複数の角形電池と、前記角形電池の温度を検出して電流を遮断する保護素子とを備える電池パックであって、
前記複数の角形電池が端子面を同一方向に配置する姿勢で積層され、
前記保護素子が前記角形電池の前記端子面に対向して配置されて、隣接して積層してなる前記角形電池を直列に接続してなるリードに接続されてなることを特徴とする電池パック。 - 請求項1に記載される電池パックであって、
前記角形電池は、一面を開口した有底筒状の外装缶と、前記外装缶の開口を閉塞する封口板とを備えており、前記封口板を前記端子面として、凸部電極である第1の電極と、第2の電極を設け、前記端子面に正負の電極を配置してなることを特徴とする電池パック。 - 請求項2に記載される電池パックであって、
前記角形電池は、前記封口板にクラッド板を固定して前記第2の電極を形成しており、互いに隣接する前記角形電池は、前記第2の電極が非対向位置に配置されてなることを特徴とする電池パック。 - 請求項2又は3に記載される電池パックであって、
前記角形電池は幅(w)よりも厚さ(t)の小さい角形電池であって、前記複数の角形電池が互い絶縁された状態で厚さ方向に積層されて電池ブロックが形成されており、
さらに、前記電池ブロックの一方の端面であって、前記角形電池の前記端子面が配置された第1の端面に対向して回路基板が配置されており、
前記第1の端面において、隣接する前記角形電池が前記リードを介して直列に接続されると共に、前記電池ブロックの正負の出力側と、直列接続された前記角形電池の中間接続点の各々が、前記回路基板に接続されてなることを特徴とする電池パック。 - 請求項4に記載される電池パックであって、
前記電池ブロックの前記第1の端面において、前記電池ブロックの正負の出力側に接続される一対のリードと、前記中間接続点に接続されるリードが、前記第1の端面の一辺から同方向に引き出されて前記回路基板に接続されてなることを特徴とする電池パック。 - 請求項2ないし5のいずれかに記載される電池パックであって、さらに、
前記複数の角形電池を定位置に配置する電池ホルダを備えており、
前記電池ホルダは、隣接する前記角形電池の間に配置されて、隣接する前記角形電池を絶縁する絶縁プレート部と、前記角形電池の前記端子面に配置されて、前記端子面をカバーするカバープレート部とを備えており、
前記カバープレート部は、前記角形電池の前記第1の電極及び前記第2の電極と対向する位置に、前記電極を露出させる電極窓を開口してなることを特徴とする電池パック。 - 請求項6に記載される電池パックであって、
前記電池ホルダが、前記カバープレート部と対向する端部に位置して、前記複数の角形電池の底面と対向する端面プレート部を備えてなることを特徴とする電池パック。 - 請求項7に記載される電池パックであって、さらに、
前記電池ブロックの第1の端面に配置されて前記回路基板を収納するキャップ部と、
前記電池ブロックの外周面を被覆する外装シートと
を備えており、
前記キャップ部は、前記回路基板が収納される収納部の開口縁が前記電池ホルダの前記カバープレート部の外周縁に沿って連結されており、
前記外装シートが、前記端面プレート部及び前記キャップ部の外周面まで延長されて被覆してなることを特徴とする電池パック。 - 請求項6に記載される電池パックであって、さらに、
前記電池ブロック及び前記回路基板を収納する外装ケースを備えることを特徴とする電池パック。 - 請求項1ないし9のいずれかに記載される電池パックであって、
3又は4個の前記角形電池を備えることを特徴とする電池パック。 - 請求項1ないし9のいずれかに記載される電池パックであって、
4個の前記角形電池を積層して2直列を2並列に、又は、2並列を2直列に接続してなることを特徴とする電池パック。
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