JP6162459B2 - 電池パック - Google Patents
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Description
図9に示すように、従来技術に係るコアパックの一例は、4つのセルモジュール901〜904と回路基板905を主な要素として構成されている。各セルモジュール901〜904は、角形の外観形状を有する素電池と、各外装体の底壁外面9011d,9021d,9031d,9041dに接合されたクラッド板9013,9023,9033,9043と、封口体側に取り付けられたホルダ(図示を省略。)とを有し構成されている。セルモジュール902,904は、封口体から突出した負極端子9021c,9041cが回路基板905の方を向くように配置され、セルモジュール901,903は、外装体における底壁外面9011d,9031dが回路基板905の方を向くように配置されている。
本発明は、上記のような問題の解決を図ろうとなされたものであって、素電池間および素電池と回路基板との間の接続のためのリードの引き回しが簡易であり、小型・薄型のパッケージを有するとともに、内部抵抗の低い電池パックを提供することを目的とする。
本発明に係る電池パックは、複数の素電池と、当該複数の素電池に電気接続された回路基板とを備える。
複数の素電池の各々は、有底筒状の外装体と、外装体の開口を封口する封口体とを有する。
回路基板における上記1の外辺を臨む縁部には、複数の端子が設けられており、回路基板における複数の端子と複数の素電池との電気接続は、複数の素電池の各々における素電池外面に設けられた極端子を用いなされている。
(1−1) 本発明に係る電池パックは、上記複数の素電池の各々において、封口体から当該封口体外方に突出する第1極端子が設けられており、複数の素電池には、互いの外装体における側壁外面同士が対向するように隣接し、且つ、互いの外装体底壁外面が上記1の外辺あるいは上記仮想線の方(以下、「基板外辺側」と記載する。)を向くように配置された第1素電池および第2素電池が含まれている。そして、第1素電池では、封口体外面において、第1極端子と間隔をあけて第2極端子が設けられており、第2素電池に対して、第2極端子を用い電気接続がなされており、第1素電池および第2素電池の各々における外装体底壁外面には、第2極端子と同極性の第3極端子が設けられている。
なお、上記において、第1極端子とは、素電池における正極端子または負極端子の一方であり、第2極端子および第3極端子とは、互いに同極性であって、第1極端子が正極端子である場合には、負極端子であり、逆に、第1極端子が負極端子である場合には、正極端子である。
(1−4) 本発明に係る電池パックは、上記(1−3)の構成において、第3素電池は、上記複数の素電池の配列における一方の端部に配置されている。このように、第3素電池が配列の一方の端部に配置されていても、図9に示す従来技術のようにパワーライン(電力入出力線)を素電池側壁外面に沿って引き回す必要がなく、パッケージの簡易化および低コスト化、さらには内部抵抗の低減を図ることが可能となる。
本発明に係る電池パックは、上記(1−1)〜(1−4)および上記(2)の構成において、封口体がアルミニウム(Al)またはアルミニウム合金(Al合金)から構成されており、第1極端子が封口体とは電気的絶縁が図られており、第2極端子が封口体外面に接合されたクラッド板である。これにより、簡易に第2極端子を設けることができ、部材コストなどの製造コストの上昇を抑えながら上記効果を得ることができる。
[実施の形態1]
1.電池パック1の外観構成
本発明の実施の形態1に係る電池パック1の外観構成について、図1を用い説明する。
パック本体10は、X軸方向長さがY軸方向高さに比べて長い長方形状の平面形状を有し、紙面に直交する方向の厚みがこれらの4辺に比べて薄い扁平形状を有する。接続ケーブル20は、複数本のリード線が束ねられており(例えば、10本)、先に接続されたコネクタ21を介して機器本体(例えば、パソコン)に接続される。
電池パック1の内部構成について、図2を用い説明する。
図2に示すように、電池パック1は、コアパック100と、当該コアパック100のZ軸方向上側に配されるケース150、下側に配される絶縁板151、さらにはケース150の天面と、絶縁板151の一部とを覆う外装ラベル152とを有し構成されている。
なお、図2では、外装ラベル152について、縁辺部分の一部が折り曲げられた形態を以って図示しているが、実際には、ケース150および絶縁板151への貼着に際して折り曲げられるものである。
コアパック100の構成に含まれるセルモジュール101〜104の構成について、図3を用い説明する。なお、図3では、セルモジュール101についてだけ図示をし、それ以外のセルモジュール102〜104については、図示を省略する。
図3に示すように、セルモジュール101は、素電池1011とクラッド板1012,1013、およびホルダ1014との組み合わせを以って構成されている。素電池1011は、有底筒状の外装体1011aと、その開口を塞ぐ封口体1011bとで外装が構成され、封口体1011bのX軸方向中央部分からは、Y軸方向手前に向けて負極端子1011cが突設されている。外装体1011aおよび封口体1011bは、Alまたはその合金から構成されており、その外表面が当該素電池における正極端子となっている。そして、負極端子1011cは、封口体1011bとは電気的に絶縁されている。
ホルダ1014は、封口体1011bのX軸方向右半分を覆うように配され、負極端子1011cに対応した箇所に窓部1014aが開設されている。
なお、本実施の形態では、素電池1011を含め、セルモジュール101〜104の素電池はリチウムイオン二次電池である。
4.セルモジュール101〜104からなるモジュール群の構成
コアパック100の構成の内、セルモジュール101〜104で構成されたモジュール群(コアパック100から仮に回路基板105を外したもの。)について、図4および図5を用い説明する。
リード114は、セルモジュール101における素電池の封口体1011bに対し、クラッド板1012(図3を参照。)を介して接続されている。なお、リード114については、回路基板105の端子との接続部分を除き、絶縁シートで上部が覆われている。
次に、図5(b)に示すように、セルモジュール102〜104における各素電池の負極端子に対しては、ブレーカ素子122〜124が接続されている。そして、各ブレーカ素子122〜124の他方の素子リードに対しては、リード116〜118が接続されている。
他方、リード118は、セルモジュール101における素電池の外装体底壁外面1011dに対して、クラッド板1013(図3を参照。)を介して接続されている。
セルモジュール101〜104相互の接続形態、およびセルモジュール101〜104と回路基板105との接続形態について、図6を用い説明する。
図6に示すように、コアパック100においては、セルモジュール101〜104が、互いの素電池における外装体側壁外面同士が対向するように、並設されており、回路基板105が、セルモジュール101における素電池の封口体1011b、およびセルモジュール102における素電池の外装体底壁外面1021dに対して1の外辺(図6におけるセルモジュール101,102に対向する下側の外辺)が対向するように配されている。
上記のように、回路基板105における端子LP1に対しては、セルモジュール101における素電池の外装体底壁外面1041dに対して、クラッド板1043およびリード111を介して接続されている。同様に、端子LP2に対しては、セルモジュール103における素電池の外装体底壁外面1031dに対して、クラッド板1033およびリード112を介して接続され、端子LP3に対しては、セルモジュール102における素電池の外装体底壁外面1021dに対して、クラッド板1023およびリード113を介して接続されている。
セルモジュール102の素電池における封口体1021bに接続されたクラッド板1022と、セルモジュール103における素電池の負極端子1031cとの間は、ブレーカ素子123およびリード117を介して接続されている。同様に、セルモジュール103の素電池における封口体1031bに接続されたクラッド板1032と、セルモジュール104における素電池の負極端子1041cとの間は、ブレーカ素子124およびリード116を介して接続されている。
また、図6に示すように、本実施の形態に係る電池パック1のコアパック100においては、セルモジュール101における素電池の封口体1011b、およびセルモジュール102〜104における素電池の外装体底壁外面1021d〜1041dが、回路基板105における下側外辺(端子LP1〜LP5が設けられた側の外辺)、あるいはその延長線(仮想線)の方を向くように配置されている。そして、コアパック100においては、セルモジュール101〜104と回路基板105における端子LP1〜LP5との接続が、セルモジュール101〜104の回路基板105の下側外辺の方を向いた側の封口体1011b(負極端子1011cおよびクラッド板1012)および外装体底壁外面1021d〜1041d(クラッド板1023〜1043)を用いなされている。
次に、本発明の実施の形態2に係る電池パックの構成について、図面を参酌しながら説明する。なお、本実施の形態に係る電池パックの構成の内、主な特徴部分であるコアパック200の構成に絞って説明する。
1.コアパック200の概略構成
本実施の形態に係る電池パックは、コアパック200を有する。
ここで、コアパック200においては、セルモジュール201〜204の各素電池における封口体外面側が回路基板205の下側外辺に向くように揃えて配置されている。そして、セルモジュール201〜204と回路基板205とは、リード211〜215により接続されている。
セルモジュール201〜204相互の接続形態、およびセルモジュール201〜204と回路基板205との接続形態について、図8を用い説明する。
図8に示すように、本実施の形態に係るコアパック200では、セルモジュール201〜204の各素電池において、封口体2011b〜2041bにおける負極端子2011c〜2041cと間隔をあけた部分にクラッド板2012〜2042が接続されている。
コアパック200では、上述の通り、セルモジュール201〜204の素電池における各封口体2011b〜2041cの外面が回路基板205の下側外辺の方を向くように揃えて配置されている。セルモジュール201の素電池における負極端子2011cと、回路基板205の端子LP5とは、ブレーカ素子221およびリード215を介して接続されている。セルモジュール204の素電池における封口体2042に接続されたクラッド板2042と、回路基板205の端子LP1とは、リード211を介して接続されている。
セルモジュール202の素電池における封口体2021bに接続されたクラッド板2022と、セルモジュール203の素電池における負極端子2031cとの間は、ブレーカ素子223を介して接続されている。また、セルモジュール202のクラッド板2022と、回路基板205の端子LP3との間は、リード213を介して接続されている。
以上のように、本実施の形態に係るコアパック200においても、4つのセルモジュール201〜204が直列接続されており、電力の入出力経路、および中間電圧測定用のために、各セルモジュール201〜204が回路基板205の端子LP1〜LP5に接続されている。そして、本実施の形態に係るコアパック200では、セルモジュール201〜204について、各素電池の封口体2011b〜2041bが回路基板205の下側外辺の方に向くように配置し、封口体2011b〜2041bにクラッド板2012〜2042を接続することで、セルモジュール201〜204同士の接続、およびセルモジュール201〜204と回路基板205との接続について、素電池の外装体側壁に沿った引き回しを行う必要がなく、製造コストの低減を図ることができる。また、これにより、パッケージの小型化・軽量化を図ることができるとともに、内部抵抗の低減を図ることができる。
上記実施の形態1,2では、コアパック100,200に各4つのセルモジュール101〜104,201〜204を備える構成を一例としたが、コアパックの構成に含まれる素電池の数については、これに限定を受けるものではない。例えば、3つの素電池を備える構成とすることもできるし、5つ以上の構成とすることもできる。5つ以上の素電池を含む構成とする場合において、回路基板に対する素電池の配置を、上記実施の形態1,2と同様とすることで上記同様の効果を得ることができる。
また、上記実施の形態1,2では、4つのセルモジュール101〜104,201〜204の各素電池について、扁平角形のリチウムイオン電池としたが、電池種類や外観形状などについては、これに限定されるものではない。例えば、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池などのアルカリ電池を素電池として採用することもできる。また、外観形状については、例えば、円筒形やガム形などのものを採用することもできる。
また、上記実施の形態1,2では、コアパック100,200において、全てのセルモジュール101〜104,201〜204が外装体の側壁外面同士が対向するように平面配置されることとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、一部のセルモジュールが、素電池厚み方向に積層された配置形態を採用することもできる。図4に示すようなモジュール群を2つあるいは3つ準備し、これらをZ軸方向に積層することもできる。
また、図2に示すように、上記実施の形態1では、コアパック100を、ケース150と絶縁板151とで構成される内部に収納する構成を一例として採用したが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、コアパック100に対して、X−Y方向に外壁を有する枠状のケースで側周を取り囲み、残りの露出部分について、外装ラベルで被覆するという構成を採用することもできる。
また、上記実施の形態1,2では、隣接するセルモジュール101〜104,201〜204間にブレーカ素子122〜124,222〜224を介挿することとしたが、これらのブレーカ素子については、素電池の種類などによっては必ずしも必要ではない。
10.パック本体
20.接続ケーブル
21.コネクタ
100,200.コアパック
101〜104,201〜204.セルモジュール
105,205.回路基板
111〜118,211〜215.リード
121〜124,221〜224.ブレーカ素子
132.絶縁シート
136〜138.PEテープ
139.PPテープ
150.ケース
151.絶縁板
152.外装ラベル
1011.素電池
1012,1013.クラッド板
1014.ホルダ
Claims (5)
- 複数の素電池と、当該複数の素電池に電気接続された回路基板とを備える電池パックであって、
前記複数の素電池の各々は、有底筒状の外装体と、当該外装体の開口を封口する封口体とを有し、
前記複数の素電池は、各々における前記封口体外面あるいは前記外装体底壁外面の何れかの素電池外面が、前記回路基板における1の外辺あるいは当該外辺を延長した仮想線の方を向くように、且つ、互いの外装体における側壁外面同士が対向するように隣接配置されており、
前記回路基板における前記1の外辺を臨む縁部には、複数の端子が設けられており、
前記回路基板における複数の端子と前記複数の素電池との電気接続は、前記複数の素電池の各々における前記素電池外面に設けられた極端子を用いなされており、
前記複数の素電池の各々においては、前記封口体から当該封口体外方に突出する第1極端子が設けられており、
前記複数の素電池には、互いの外装体における側壁外面同士が対向するように隣接し、且つ、互いの前記外装体底壁外面が前記1の外辺あるいは前記仮想線の方を向くように配置された第1素電池および第2素電池が含まれており、
前記第1素電池では、前記封口体外面において、前記第1極端子と間隔をあけて第2極端子が設けられており、前記第2素電池に対して、前記第2極端子を用い電気接続がなされており、
前記第1素電池および前記第2素電池の各々における前記外装体底壁外面には、前記第2極端子と同極性の第3極端子が設けられており、
前記第1素電池および前記第2素電池の各々における前記第3極端子は、リードを介して前記回路基板における前記複数の端子に含まれる第1端子および第2端子に電気接続されている
ことを特徴とする電池パック。
- 前記第2素電池にも、前記封口体外面において、前記第1極端子と間隔をあけて第2極端子が設けられており、
前記第1素電池の前記第2極端子と、前記第2素電池の前記第1極端子とが、リードを介して電気接続されることにより、前記第1素電池と前記第2素電池とが直列接続されている
ことを特徴とする請求項1に記載の電池パック。 - 前記複数の素電池には、前記第1素電池に対して、前記第2素電池とは反対側に隣接し、且つ、前記封口体外面が前記1の外辺あるいは前記仮想線の方を向くように配置された第3素電池が含まれており、
前記第3素電池にも、前記封口体外面において、前記第1極端子と間隔をあけて第2極端子が設けられているとともに、前記外装体底壁外面に前記第2極端子と同極性の第3極端子が設けられており、
前記第1素電池の前記第1極端子と前記第3素電池の前記第3極端子とが、リードを介して電気接続されており、
前記第3素電池の前記第1極端子および前記第2極端子の各々が、リードを介して前記回路基板における前記複数の端子に含まれる第3端子および第4端子に電気接続されている
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電池パック。 - 前記第3素電池は、前記複数の素電池の配列における一方の端部に配置されている
ことを特徴とする請求項3に記載の電池パック。 - 前記封口体は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から構成されており、
前記第1極端子は、前記封口体とは電気的絶縁が図られており、
前記第2極端子は、前記封口体外面に接合されたクラッド板である
ことを特徴とする請求項1に記載の電池パック。
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