JP2005520313A - Rechargeable battery pack manufacturing method and rechargeable battery pack - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明の目的は、通常の市販電池と交換が可能で、バッテリ・セイフティ・ユニットと、カソードとアノードを持つ少なくとも2個の個別電池と、リチャージ電極中の電流が過充電であった場合に電流を遮断し、ディスチャージ電極の出力電圧が既定電圧を下回った場合にバッテリ・パックのディスチャージを中止するよう設計したバッテリ・セイフティ・ユニットを搭載した回路基板とを有する、充電式バッテリ・パックを提供することである。
【解決手段】 カソード接続コンダクタは、リチャージ電極とディスチャージ電極を個別電池のカソード端子に接続し、アノード接続コンダクタは、リチャージ電極とディスチャージ電極を個別電池のアノード端子に接続する。回路基板を有したカバーは、個別電池と、カソード接続コンダクタと、アノード接続コンダクタと、回路基板とを、個別電池の上部と下部を有する1個のバッテリ・パックとして連結する。カソード接続コンダクタとアノード接続コンダクタの少なくとも一つは、回路基板に電気的に接続される。本発明のバッテリ・パックは、例えばリチウム・イオン電池であったり、デジタル・カメラ等のポータブル電子機器に利用することが可能である。PROBLEM TO BE SOLVED: To replace a normal commercially available battery, and to overcharge the battery safety unit, at least two individual batteries having a cathode and an anode, and a current in a recharge electrode. And a circuit board with a battery safety unit designed to interrupt the discharge of the battery pack when the output voltage of the discharge electrode falls below a predetermined voltage. Is to provide.
A cathode connection conductor connects a recharge electrode and a discharge electrode to a cathode terminal of an individual battery, and an anode connection conductor connects a recharge electrode and a discharge electrode to an anode terminal of the individual battery. The cover having the circuit board connects the individual battery, the cathode connection conductor, the anode connection conductor, and the circuit board as one battery pack having an upper part and a lower part of the individual battery. At least one of the cathode connection conductor and the anode connection conductor is electrically connected to the circuit board. The battery pack of the present invention is, for example, a lithium ion battery or can be used for portable electronic devices such as a digital camera.
Description
本発明は、一般的に蓄電池(以下、充電式電池または蓄電池)の技術に関するものであり、より具体的には、市販の電池と互換性が(交換可能で)あり、バッテリ・セイフティ・ユニット(以降、BSU)を持つ複数の蓄電池を含む、充電式バッテリ・パックに関するものである。 The present invention relates generally to the technology of storage batteries (hereinafter rechargeable batteries or storage batteries), and more specifically, is compatible (replaceable) with commercially available batteries, and includes battery safety units ( Hereinafter, the present invention relates to a rechargeable battery pack including a plurality of storage batteries having BSU).
蓄電池は、例えば、水銀電池、マンガン電池、アルカリ電池、リチウム電池といった、蓄えられたエネルギーを一端使い果たしたら廃棄されなければならない、使い捨て電池とは違い、電池の排出電力を外部電源からリチャージすることによって再使用が可能であり、現在は広く利用されている。 A storage battery, for example a mercury battery, a manganese battery, an alkaline battery, or a lithium battery, must be discarded once it has used up its stored energy. It can be reused and is now widely used.
主に蓄電池は、再利用が可能であり、使い捨て電池よりも大容量であるという理由から、蓄電池の携帯(移動)電話、パーソナル・デジタル・アシスタント(PDA)、ラップトップ・コンピュータ、デジタル・カメラ等の携帯型大衆消費電子製品(家電)分野における要望が増加しつつある。 Mainly because storage batteries are reusable and have a larger capacity than disposable batteries, storage battery mobile (mobile) phones, personal digital assistants (PDAs), laptop computers, digital cameras, etc. There is an increasing demand in the field of portable consumer electronics products (home appliances).
使い捨て電池は、AAA,AA,C,またはDといった規格で製造されるので、蓄電池とは規格が違う。したがって、蓄電池を通常の市販電池と交換することは難しいし、ポータブル電子機器の電圧や電流の規格に適合させるためには、使い捨て電池を利用する必要がある。 Since disposable batteries are manufactured according to standards such as AAA, AA, C, or D, the standards are different from storage batteries. Therefore, it is difficult to replace the storage battery with a normal commercial battery, and it is necessary to use a disposable battery in order to conform to the voltage and current standards of portable electronic devices.
更に、幾つかの蓄電池を充分な容量を得たり、寿命を延ばすといった目的で利用することができるが、蓄電池の充電に要する時間が長いといった問題に直面する。 Furthermore, although some storage batteries can be used for the purpose of obtaining a sufficient capacity or extending their lifetime, they face the problem that the time required for charging the storage batteries is long.
そして、ポータブル電子機器に利用する電池に関しては、複数の使い捨て電池を組み合わせた電池が存在するが、同じ規準に適合した充電式バッテリ・パックは、存在しない状態である。結果として、使い捨て電池と充電式バッテリ・パックは相互交換が不可能であり、したがってポータブル電子機器用の電池の寿命は、短くなり、リチャージが不可能ということになる。 Regarding batteries used in portable electronic devices, there are batteries that combine a plurality of disposable batteries, but there are no rechargeable battery packs that meet the same standards. As a result, disposable batteries and rechargeable battery packs are not interchangeable, so the battery life for portable electronic devices is shortened and cannot be recharged.
本発明の目的は、複数の蓄電池を一つのバッテリ・パックとして構成することによって、ポータブル電子機器に利用可される電池の寿命を延ばし、電池のリチャージを可能とし、したがって電池の再利用を可能とすることにある。 It is an object of the present invention to extend the life of a battery that can be used in a portable electronic device by configuring a plurality of storage batteries as a single battery pack, thereby enabling recharging of the battery and thus enabling reuse of the battery. There is to do.
本発明の他の目的は、より大きな電力容量を持ち、簡単に素早くリチャージが可能で、一般的な市販の電池または使い捨て電池(乾電池)と交換が可能な、充電式バッテリ・パックを提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a rechargeable battery pack that has a larger power capacity, can be easily and quickly recharged, and can be replaced with a common commercially available battery or a disposable battery (dry battery). It is in.
最後に、本発明は、蓄電池と共にBSUを1つのバッテリ・パック内に構成することによって、電池の信頼性の向上を求めるものである。本発明に基づいて製造されたバッテリ・パックは、リチャージおよびディスチャージ(ディスチャージ)が可能であり、カソードとアノード端子を持った2個以上の独立した電池を含むものである。 Finally, the present invention seeks to improve battery reliability by configuring the BSU together with the storage battery in one battery pack. The battery pack manufactured according to the present invention can be recharged and discharged (discharged), and includes two or more independent batteries having a cathode and an anode terminal.
本発明のバッテリ・パックは、リチャージ電極と、ディスチャージ電極と、リチャージ電極における電流が過充電であった場合に電池への電流を遮断し、ディスチャージ電極の出力電圧が規定電圧を下回った時にバッテリ・パックのディスチャージを中止するように設計したバッテリ・セイフティ・ユニットを含む回路基板と、リチャージ電極とディスチャージ電極とを個別電池のカソード端子に接続するカソード接続コンダクタと、リチャージ電極とディスチャージ電極とを個別電池のアノード端子に接続するアノード接続コンダクタと、回路基板を含み、2個以上の電池と、カソード接続コンダクタと、アノード接続コンダクタと、回路基板とを、カソード端子を持つ個別電池上部とアノード端子を持つ個別電池下部とを持った1個のバッテリ・パックという形体で連結するカバーとより構成されている。上述のカソード接続コンダクタとアノード接続コンダクタの少なくとも1つは、前記回路基板に電気的に接続される。
The battery pack of the present invention cuts off the current to the battery when the current at the recharge electrode, the discharge electrode, and the recharge electrode is overcharged, and when the output voltage of the discharge electrode falls below a specified voltage, A circuit board including a battery safety unit designed to stop discharge of the pack, a cathode connection conductor for connecting the recharge electrode and the discharge electrode to the cathode terminal of the individual battery, and the recharge electrode and the discharge electrode for the individual battery. An anode connection conductor for connecting to the anode terminal of the battery, including a circuit board, two or more batteries, a cathode connection conductor, an anode connection conductor, and a circuit board having an individual battery upper part having a cathode terminal and an
本発明の特徴の一つは、リチャージ電極とディスチャージ電極と、リチャージ電極における電流が過充電であった場合、電池への電流を遮断し、ディスチャージ電極の出力電圧が既定電圧を下回った場合、バッテリ・パックのディスチャージを中止する、バッテリ・セイフティ・ユニットを含む回路基板と、
リチャージ電極と個別電池のカソード端子とを直列に配列して、電気的に接続するカソード接続コンダクタと、アノード端子を直列に配列し、電気的に接続し、前記回路基板中のバッテリ・セイフティ・ユニットを通じて電極の充ディスチャージを行う、アノード接続コンダクタと、前記回路基板を保持する、固定キャップと、個別電池と、固定キャップと、カソード接続コンダクタと、アノード接続コンダクタと、回路基板とを、カソード端子を持つ個別電池の上部とアノード端子を持つ個別電池の下部とを有する1個のバッテリ・パック形体として連結する、カバーとより構成する、夫々がカソード端子およびアノード端子を有する、少なくとも2個の個別の電池を含む充電式バッテリ・パックを提供することである。
One of the features of the present invention is that when the recharge electrode, the discharge electrode, and the current in the recharge electrode are overcharged, the current to the battery is cut off, and the output voltage of the discharge electrode falls below a predetermined voltage, the battery A circuit board including a battery safety unit that stops discharging the pack;
A battery safety unit in the circuit board in which the recharge electrode and the cathode terminal of the individual battery are arranged in series and the cathode connection conductor to be electrically connected and the anode terminal are arranged in series and are electrically connected. The anode connection conductor, the circuit board is held, the fixed cap, the individual battery, the fixed cap, the cathode connection conductor, the anode connection conductor, the circuit board, and the cathode terminal. At least two separate pieces, each comprising a cathode terminal and an anode terminal, connected as a battery pack configuration having an upper part of the individual battery having an upper part and a lower part of the individual battery having an anode terminal. A rechargeable battery pack including a battery is provided.
本発明の他の特徴は、リチャージ電極と、ディスチャージ電極と、リチャージ電極における電流が過充電であった場合に電池への電流を遮断し、ディスチャージ電極の出力電圧が規定電圧を下回った場合にバッテリ・パックのディスチャージを中止するよう設計した回路基板とを含む、バッテリ・パックを提供することである。 Another feature of the present invention is that the current to the battery is cut off when the current at the recharge electrode, the discharge electrode, and the recharge electrode is overcharged, and the battery is discharged when the output voltage of the discharge electrode falls below a specified voltage. Providing a battery pack comprising a circuit board designed to stop the discharge of the pack;
本発明のバッテリ・パックはまた、個別電池のカソード端子をリチャージ電極とディスチャージ電極とに電気的に接続するカソード接続コンダクタと、回路基板中にバッテリ・セイフティ・ユニットを通じてアノード端子をリチャージ電極とディスチャージ電極とに電気的に接続するアノード接続コンダクタと、2個以上の個別電池と、カソード接続コンダクタと、アノード接続コンダクタと、回路基板とをカソード端子を持つ個別電池の上部とアノード端子を持つ個別電池の下部とを有する1個のバッテリ・パック形体として連結するカバーとより構成することも可能である。 The battery pack of the present invention also includes a cathode connection conductor for electrically connecting a cathode terminal of an individual battery to a recharge electrode and a discharge electrode, and a recharge electrode and a discharge electrode for the anode terminal through a battery safety unit in the circuit board. An anode connection conductor electrically connected to each other, two or more individual batteries, a cathode connection conductor, an anode connection conductor, and a circuit board; It is also possible to form a cover connected as a single battery pack configuration having a lower part.
カソード接続コンダクタは、個別電池のカソード端子に直接接続される第一板状接続コンダクタと、第一絶縁板に取り付けられ、個別電池のアノード端子に伸長することで第一接続コンダクタと接続される第一線形サブ・コンダクタとを含むものである。 The cathode connection conductor includes a first plate-like connection conductor that is directly connected to the cathode terminal of the individual battery, and a first connection conductor that is attached to the first insulating plate and extends to the anode terminal of the individual battery to be connected to the first connection conductor. A linear sub-conductor.
アノード接続コンダクタは、個別電池のアノード端子に直接接続される第二板状接続コンダクタと第二絶縁板に取り付けられる第二線形サブ・コンダクタとを含み、カソード端子に伸長することで第二接続コンダクタと接続される。 The anode connection conductor includes a second plate-like connection conductor directly connected to the anode terminal of the individual battery and a second linear sub-conductor attached to the second insulating plate, and extends to the cathode terminal to extend the second connection conductor. Connected.
本発明のバッテリ・セイフティ・ユニットは、例えばバッテリ・パックと外部電子機器または外部充電装置との間に接続される遮断スイッチと、バッテリ・パックの出力電圧を検知する電圧検知器と、出力電圧が過充電のために既定電圧を超える場合に遮断スイッチを可動させる第一電圧コンパレータと、電圧が過充電のために既定電圧を下回った場合に遮断スイッチを可動させる第二電圧コンパレータとより構成することが可能である。 The battery safety unit of the present invention includes, for example, a cutoff switch connected between a battery pack and an external electronic device or an external charging device, a voltage detector that detects an output voltage of the battery pack, and an output voltage Consists of a first voltage comparator that moves the cutoff switch when it exceeds a preset voltage due to overcharge, and a second voltage comparator that moves the cutoff switch when the voltage drops below the preset voltage due to overcharge Is possible.
他には、電極と、スイッチと、個別電池と、バッテリ・パックの電圧が過充電のために既定電圧を超える場合に回路コントローラを通じて充電スイッチをオフにする過充電検知器と、電圧が過放電のために既定電圧を下回った場合に回路コントローラを通じてディスチャージ・スイッチをオフにする過放電検知器と、バッテリ・パックの放電電流が既定値を超えた場合にディスチャージ・スイッチをオフにする過電流検知器と、短絡検知器とより構成することが可能である。 Others include an overcharge detector that turns off the charge switch through the circuit controller when the voltage on the electrode, switch, individual battery, and battery pack exceeds a predetermined voltage due to overcharge, and the voltage is overdischarged Overdischarge detector that turns off the discharge switch through the circuit controller when the voltage drops below the preset voltage for overload detection, and overcurrent detection that turns off the discharge switch when the battery pack discharge current exceeds the preset value And a short circuit detector.
バッテリ・セイフティ・ユニットとは別に、バッテリ・パックの定出力電圧を維持する定電圧回路を利用することも可能である。 Apart from the battery safety unit, it is also possible to use a constant voltage circuit that maintains the constant output voltage of the battery pack.
本発明の好適な実施例に関し、以下に図を参照しながら説明していく。図示された実施例は、本発明の構成や効果を説明するものであるが、本発明を定義したり権利の範囲を限定するものではない。図示された構成は、実寸法を示すものでもないし、実寸法を正確な比率で拡大または縮小したものではない。そして、図面における同部材または対応する構成部品に対しては、同じ符号が使用されている。 A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The illustrated embodiments are illustrative of the configuration and effects of the present invention, but do not define the invention or limit the scope of rights. The illustrated configuration does not indicate actual dimensions, and is not intended to scale the actual dimensions at an exact ratio. The same reference numerals are used for the same members or corresponding components in the drawings.
第一実施例
図1は、本発明の第一実施例に対応するバッテリ・パックの透視図である。バッテリ・パック100は、2個の個別電池10a,10bと電気的にこれらの電池を接続する接続コンダクタとを含むものである。
First Embodiment FIG. 1 is a perspective view of a battery pack corresponding to a first embodiment of the present invention. The
個別電池10a,10bは、Ni(OH)2をカソードとして使い、Cdをアノードとして使い、アルカリ水溶液を電極として使うニッケル・カドミウム(Ni−CdO)電池と、Ni(OH)2をカソードとして使い、金属水素化物(MH)をアノードとして使い、アルカリ水溶液を電極として使うニッケル水素(NiMH)電池と、アルカリ水溶液を電極として使い、炭素(C)またはグラファイトをアノードとして使い、LiCoO2をカソードとして使い、リチウム塩有機溶剤を電極として使う、リチウム・イオン(Li−Ion)電池とを含む。
The
しかし、個別電池にはリチウム・イオン(Li−Ion)電池が適していると云えよう。リチウム・イオン(Li−Ion)電池は、ニッケル・カドミウム電池より、40〜50%小さく、ニッケル水素電池より20〜30%小さい。リチウム・イオン電池は、約50%軽量であるにも係わらず、高エネルギー密度で、高出力容量を持ち、カドミウムや、鉛や、水銀といったコンタミネーションを利用しなく、長い寿命を誇るものである。リチウム・イオン電池を利用する他の利点は、メモリ効果が無いことと、充電時間が短くてすむということである。これらの利点があることを考慮にいれると、リチウム・イオン電池は、市販のポータブルな電子機器の電源として適していることが判る。 However, it can be said that a lithium ion (Li-Ion) battery is suitable for the individual battery. Lithium-ion (Li-Ion) batteries are 40-50% smaller than nickel-cadmium batteries and 20-30% smaller than nickel-hydrogen batteries. Despite being about 50% lighter, lithium-ion batteries have high energy density, high output capacity, and long life without using cadmium, lead, or mercury contamination. . Other advantages of using a lithium-ion battery are that it has no memory effect and requires less charging time. Considering these advantages, it can be seen that the lithium ion battery is suitable as a power source for a commercially available portable electronic device.
図1は、円筒状の電池10a,10bを説明しているが、この他の形状の電池を採用することも可能である。接続コンダクタは、個別電池10a,10bを外部で接続し、カソード接続コンダクタ20と、第一アノード接続コンダクタ22と、第二アノード接続コンダクタ24とを含むものである。
Although FIG. 1 illustrates the
図5および図6に示したように、本電池の電気接続構造について以下に説明する。 As shown in FIGS. 5 and 6, the electrical connection structure of the battery will be described below.
個別電池10a,10bの図1に示すカソード端子12a,12bと図4に示すアノード端子14a,14bとは、夫々が上部回路基板50と下部回路基板60とに接続される。上部回路基板50は、ディスチャージ・カソード端子とディスチャージ・アノード端子とを有し、下部回路基板60は、リチャージ・カソード端子62aとリチャージ・アノード端子62bとを有する。
The
そして、個別電池10a,10b中の電力が、コンダクタ20,22,24とディスチャージ端子52a,52bを通じて外部へ排出され、排出されたこれら電池中の電力を、充電端子62a,62bを通じて外部電源よりリチャージ可能となる。
The electric power in the
上部回路基板50は、上部固定キャップ30によって電池10a,10bの上部に取り付けられ、一方下部回路基板60は、下部固定キャップによって電池10a,10bの下部に取り付けられる。尚、上部、下部等の位置を示す用語は、単に図1における上方と下方を意味するだけで、上部が実際のカソードの位置する部分である必要はない。
The
上部キャップ30は、上部回路基板50を保持可能な上部キャップ穴32を有しており、下部キャップ40は、下部キャップ穴42と切り欠き部45とを有するものであり、夫々が下部回路基板60と第二アノード接続コンダクタ24の曲線部とを保持可能なように構成してある。上部回路基板50と連結する上部キャップ30は、上部カバー70によってバッテリ・パック100の上部に取り付けられ、一方下部回路基板60と連結する下部キャップ40は、下部カバー80によってバッテリ・パック100の下部に取り付けられる。
The
図2aおよび図2bに示される上部カバー70と下部カバー80とが連結されることによって、バッテリ・パックの構成部材が一つのユニットなる。上部カバー70は、上部カバー本体72と、上部カバー本体72に形成された上部カバー貫通穴74a,74bと、上部カバー本体72の両側から下向きに突出した上部カバー第一接続脚部76と上部カバー第二接続脚部78とを含む。また、下部カバー80は、下部カバー本体82と、下部カバー貫通穴84a,84bと、下部カバー本体82より下方向に突出した下部カバー第一接続脚部86と下部カバー第二接続脚部88とを含む。
By connecting the
上部カバー70および下部カバー80の前記上部カバー貫通穴74a,74bおよび下部カバー貫通穴84a,84bは、夫々が上部回路基板50のディスチャージ・カソード端子52aと、ディスチャージ・アノード端子52b、充電カソード端子62aと、そして充電アノード端子62bとを外部に露出させるように設計されている。
The upper cover through
一方、上部カバー70の第二接続脚部78の端部には、第二接続脚部88の端部に形成された下部第二脚部穴89に挿入することで上部カバー70と下部カバー80とを連結する上部カバー第二脚部連結リブ79が配置されている。そして、上部カバー70から伸長する第一脚部76の先端に形成された上部カバー第一接続脚部突部77は、下部カバー80の第一脚部86に直接連結されるというよりむしろ下部カバー第一接続脚部86の内側に接触する。上部カバー70の第二接続脚部78を下部カバー80の第一接続脚部86と接続連結する構造は、図7gと図17aに図示されたように、組み立てが完成したバッテリ・パックの片側中央部付近に段差部85が形成されて、電子機器または充電装置に装着される設計となっているので、カソード端子とアノード端子の逆装着の防止対策のためである。前記段差部85は、本発明の構成要件である必要はないので、上部カバー70の第二接続脚部78と下部カバー80の第一接続脚部86とを直接連結させることによって、両部材を固定させることが可能である。
On the other hand, the
図3aと図3bは、第一実施例に利用することが可能な上部回路基板50の底面図である。印刷回路版(以降、PCB)をその回路基板50として利用することが可能である。
3a and 3b are bottom views of the
図3に示すように、上部回路基板50の表面50aには、ディスチャージ・カソード端子52aとディスチャージ・アノード端子とがある。図3に示すように、カソード接続端子55aとアノード接続端子55bは、回路基板50の背面50bに形成される。図3bに示すように、回路基板50の背面50bには、接続電圧回路56が形成される。回路基板50の表面50aと背面50bには、低電圧回路56をディスチャージ端子52a,52bに電気的に接続するコンダクタ・パターンと、接続端子55a,55bを回路または/およびカソード端子52aとアノード端子52bに電気的に接続するコンダクタ・パターンと、定電圧回路56を形成する回路パターンとがあるが、図を簡単にしたために、それらの構成は図示されていない。
As shown in FIG. 3, the
下部回路基板60は、図4aと図4bに図示され、上部回路基板50と同じようにPCBを形成することが可能である。回路基板60の表面60a充電カソード端子62aと、充電アノード端子62bと、P+1端子65bとがある。一方、B端子67は、バッテリ・セイフティ・ユニット66にワイヤ68を介して電気的に接続され、回路基板60の背面60bに形成される。
The
図3と図4に示される回路基板50,60の端子52a,52b,62a,62bは、ニッケルまたは銅で形成されており、表面を金で鍍金し、端子の電気抵抗を減らすことが可能である。表面の金鍍金は、コンダクタ端子65a,65b,67にも使用することが可能である
The
一方、当業者にとっては、カソード端子、アノード端子、接続端子の調整を、本発明の請求の範囲と精神を逸脱しない範囲で変更することは容易に考えられ、したがって図3や図4に示されたものは単なる一例であり、端子の一を変更することは可能である。 On the other hand, those skilled in the art can easily change the adjustment of the cathode terminal, the anode terminal, and the connection terminal without departing from the scope and spirit of the claims of the present invention, and thus are shown in FIGS. This is merely an example, and it is possible to change one of the terminals.
図5は、本発明の第一実施例に基づく、カソード接続コンダクタ20と、個別電池10a,10bと、上部回路基板50および下部回路基板60と、カソード端子52a,62aとに関する電気接続構造を説明する図面である。
FIG. 5 illustrates an electrical connection structure relating to the
略十字に形成されたカソード接続コンダクタ20は、ニッケルから成り、上方リード線23と、左方リード線25と、右方リード線27と、下方リード線29とより構成され、これらの全構成部が、導電性が非常に高い金属で被覆される。リード線を除くカソード接続コンダクタ20のメイン・ボディは、(図7aでは28の)絶縁テープに取り付けられるか(図5で示される)隔離コーティングでもって鍍金が可能である。カソード接続コンダクタ20の上方リード線23は、上部回路基板50の接続端子55aに半田付けされる一方、左方リード線25は、カソード端子12aに半田付けされ、右方リード線27は、電池10bのカソード端子12bに、そして下方リード線29は、下部回路基板60のP+1端子65aに半田付けされる。
The
図6は、第一実施例中のアノード接続端子22,24と、個別電池10a,10bと、上部回路基板50と、下部回路基板60と、アノード端子62bとの接続構造を図示するものである。
FIG. 6 illustrates a connection structure between the
直線状に形成された第一アノード接続コンダクタ22は、上部回路基板50のアノード接続端子55bに、そして下部回路基板60のP−1端子65bに半田付けされる。一方、第二アノード接続コンダクタ24は、電池10a,10bを直列につなぐために、アノード端子14a,14bに半田付けされ、一端が、下部回路基板60のB端子67に半田付けされる。
The first
図5と図6に示された相互電気接続構造によれば、すなわち(出力のような)ディスチャージ・カソード・パワーは、以下の経路を経て外部に供給するこが可能である:
(1)個別電池10a,10bのカソード端子12a,12b;
(2)左右リード線25,27とカソード接続コンダクタ20の上方リード線23;
(3)上部回路基板50の定電圧回路56;
(4)上部回路基板50のディスチャージ・カソード端子52a。
According to the interconnection structure shown in FIGS. 5 and 6, the discharge cathode power (such as output) can be supplied to the outside via the following path:
(1)
(2) The left and
(3) a constant voltage circuit 56 of the
(4) A
一方、ディスチャージアノード・パワーは、以下の経路を経て外部に供給することが可能である:
(1)個別電池10a,10bのアノード端子14a,14b;
(2)第二アノード接続コンダクタ24;
(3)下部回路基板60のB端子67;
(4)下部回路基板60のセイフティ・ユニット66;
(5)下部回路基板60のP1端子65b;
(6)第一アノード接続コンダクタ22;
(7)上部回路基板50のアノード接続端子55b;
(8)上部回路基板50のディスチャージ・アノード端子52b。
Meanwhile, the discharge anode power can be supplied to the outside through the following path:
(1)
(2) a second
(3)
(4)
(5)
(6) first
(7)
(8) Discharge anode terminal 52b of the
図5と図6を参照しながら上に説明したように、個別電池10a,10bのカソード端子は、カソード端子間で接続され、アノード端子がアノード端子間で接続される。したがって、一つのバッテリ・パックを構成する電池10a,10bは、夫々が平行に電気接続される。
As described above with reference to FIGS. 5 and 6, the cathode terminals of the
一方、充電式陽極電源は、リチャージ電力を、以下の経路を経て個別電池10a,10bのカソード電極12a,12bに供給する:
(1)外部充電電源(図11で符号380)
(2)下部回路基板60の充電カソード電極62a;
(3)下部回路基板60のP+1電極65a;
(4)カソード接続コンダクタ20の下方リード線29,右方リード線25,左方リード線27.
On the other hand, the rechargeable anode power supply supplies recharge power to the
(1) External charging power source (
(2) the charging
(3) P + 1
(4) The
充電式陰極電源は、チャージ電力を、以下の経路を経て個別電池10a,10bのアノード電極14a,14bに供給する:
(1)外部チャージ電源:
(2)下部回路基板60のリチャージ・アノード電極62b;
(3)下部回路基板60のB電極67;
(4)第二アノード接続コンダクタ24。
The rechargeable cathode power supply supplies charge power to the
(1) External charge power supply:
(2) Recharge anode electrode 62b of
(3)
(4) The second
バッテリ・パックが、リチウム・イオン電池であった場合、電池のリチャージ用には、固定電流の定電圧チャージャを利用することが望ましい。 When the battery pack is a lithium ion battery, it is desirable to use a constant current constant voltage charger for recharging the battery.
本発明のバッテリ・パックがリチウム・イオン電池であった場合、充電力がバッテリ・パックに供給される時に、リチウム・イオンは、LiCoO2からアノード結晶へと流れる。一方、バッテリ・パックがディスチャージされる時、逆反応が起こり、リチウム・イオンが、電解液にドリフトすることによって、アノードのグラファイト格子構造からカソードの結晶構造へと流れる。すなわち、バッテリ・パックがリチャージまたはディスチャージされる際のリチウム・イオンは、カソードとアノードとの間を行き来することとなる。 When the battery pack of the present invention is a lithium ion battery, the lithium ions flow from LiCoO 2 to the anode crystal when charging power is supplied to the battery pack. On the other hand, when the battery pack is discharged, a reverse reaction occurs and lithium ions flow from the graphite lattice structure of the anode to the crystalline structure of the cathode by drifting into the electrolyte. That is, the lithium ions when the battery pack is recharged or discharged will travel between the cathode and the anode.
実施例1に係わるバッテリ・パックの組み立て工程 Battery pack assembling process according to the first embodiment
本発明が具体的に示す例1に基づいて構成されたバッテリ・パック100の組み立て工程を、図7a〜図7fを参照しながら説明する。
An assembling process of the
図7aに示されるように、カソード接続コンダクタ20は、下部回路基板60のP+1端子65aに、第一アノード接続コンダクタは、P−1端子65bに、そして第二アノード接続コンダクタ24は、B−1端子67に半田付けされる。リード線の端部を除いたカソード接続端子20の本体断面は、絶縁テープ28または絶縁コーティングに付着される。アノード接続コンダクタ22,24とは違い、カソード接続コンダクタ20だけが絶縁処理されている理由は、個別電池10a,10b自体の表面が、接地線、すなわちアノードとして機能し、したがってカソード接続コンダクタ20をバッテリ表面から導通するのを防ぐ必要があるためである。
As shown in FIG. 7a, the
図7に示されるように、第二アノード接続コンダクタ24は、粘着テープ15または接着剤で接続される個別電池10a,10bのアノード端子14a,14bに半田付けされる。そして、下部固定キャップ40が組み立てられ(矢印A方向)、下部回路基板60は、下部固定キャップ40(矢印B方向)に挿入される。下部回路基板60は、オープニング42で受け入れられ、第二アノード接続コンダクタ24が、切り欠き45にそってカーブされている。
As shown in FIG. 7, the second
図7cに示されるように、カソード接続コンダクタ20と第一アノード接続コンダクタ22は、曲げられて下部固定キャップ40に連結される電池10a,10bのメイン・ボディ側の中間部に取り付けられ、アノード端子側の下部カバー80に装着される。
As shown in FIG. 7c, the
図7dに示されるように、カソード接続コンダクタ20の左右リード線25,27は、下部カバー80が固定される電池10a,10bのカソード端子12a,12bに半田付けされる。
As shown in FIG. 7d, the left and
図7eに示されるように、上部固定キャップ30は、カソード接続コンダクタ20の左右リード線25,27が接続されるカソード端子12a,12b側に組み立てられる。カソード接続コンダクタ20の上方リード線23が、上記の(図5に示される)ようにカソード接続端子55aに半田付けされ、第一アノード接続コンダクタ22が上記の(図6に示される)ように上部回路基板50のアノード接続端子55aに半田付けされた後、上部回路基板50は、上部固定キャップ30付近で組み立てられる。上部回路基板50を構成する回路部品は、上部固定キャップ30のオープニング32中に配置される。
As shown in FIG. 7e, the
図7fに示されるように、上部カバー70と下部カバー80とは、上部固定キャップ30と上部回路基板50とが組み付けられる電池のカソード側で、上記の図2aと図2bに示されるように上部カバー70を組み付けることによって連結される。
As shown in FIG. 7f, the
図7gに示されるように、電池の本体を、上部カバー70と下部カバー80とを合わせることによって、完全にカバー(保護)するために、パッキング・ラベル90が、前記本体に貼り付けられる。その時、パッキング・ラベル90は、ラベルがステップ85に貼り付けられないように、段差部85を露出させた状態で貼り付けるようにする。組み立てが完成した電池に対して、一連の電気特性テスト、信頼性テスト、それから裸眼検査が行われる。
As shown in FIG. 7g, a
このような内部構成を持つ本発明のバッテリ・パックは、様々な外部構成のデザインが可能である。例えば、バッテリ・パックは、図17aに示すようにCRV3コンパチブルであることも可能であるし、図17bに示すように6面体であることも可能である。バッテリ・パックの外部構成に関しては、以下の第二実施例と類似している。 The battery pack of the present invention having such an internal configuration can be designed in various external configurations. For example, the battery pack can be CRV3 compatible as shown in FIG. 17a or hexahedral as shown in FIG. 17b. The external configuration of the battery pack is similar to the second embodiment described below.
第二実施例 Second embodiment
図8は、本発明の第二実施例に係わるバッテリ・パック200の分解透視図である。
FIG. 8 is an exploded perspective view of the
個別電池210a,210bのカソード端子およびアノード端子は、夫々がカソード端子とアノード端子間で接続され、電気的に一列に接続されてバッテリ・パック200を形成する。これらの個別電池は、板状の接続コンダクタ212と線状のサブ・コンダクタ216とによって電気的に接続される。サブ・コンダクタ216は、バッテリ・パック200の上下両部分に形成されたカソードとアノード出力端子の両方を保持するために、接続コンダクタ212に接続され、伸長したサブ・コンダクタ216の端部は、夫々バッテリ・パック200の反対側に位置して、バッテリ・パック200の夫々の側に異なった電極を形成するものである。接続コンダクタ212とサブ・コンダクタ216との間には、絶縁板が配置され、接続コンダクタ212とサブ・コンダクタ216の電気短絡を防ぐものである。
The cathode terminals and the anode terminals of the
例えば、図8に示したように、上部回路基板220に形成されたディスチャージ・カソード端子222は、第一サブ・コンダクタ216aに半田付けされ、したがって第一接続コンダクタ212aを通じて、カソード端子(すなわち、図8に示すような個別電池の下側に形成された電池端子)に電気的に接続される。ここで、第一絶縁板214a上に配置された第一サブ接続コンダクタ216aは、電池210a,210bのアノード端子(すなわち、図8に示される個別電池の上側に形成された電池端子)に接続されることはない。一方、上部回路基板部220aのディスチャージ・アノード端子224は、第二接続コンダクタ212bに半田付けされることによって、電池のアノード端子に電気的に接続される。ディスチャージ・アノード端子224と第二接続コンダクタ212bとの接続のために、第一絶縁板214aは、貫通穴217を有している。上部回路基板220aは、上部カバー230aに保存され、固定される。上部カバー230aは、電池の断面に対応した形状とし、回路基板220aを保持可能なスペースを有するものである。上部カバー230a上に設けられた2つの貫通穴234が、ディスチャージ・カソード端子222とディスチャージ・アノード端子とが外部に露出するようにする。
For example, as shown in FIG. 8, the
一方、下部回路基板220bを通じて第二サブ・コンダクタ216bと接続されたディスチャージ・アノード端子232は、第二接続コンダクタ212bを通じて電池210a,210bのアノード端子にリンクされる。ディスチャージ・カソード端子234は、下部回路基板220bと第一接続コンダクタ212aとを通じて電池のカソード端子と接続される。ディスチャージ・カソード端子234と第一接続端子212aとの電気接続のためには、第二絶縁板214bが、貫通穴215を有する。下部回路基板220bは、下部カバー230b中に保存されて、固定される。
On the other hand, the
図9aと図9bとは、夫々が第二実施例に示した構成の電池のディスチャージ端子とリチャージ端子とを示すものである。図10は、パッキング・ラベル290が貼り付けられる、個別電池210a,210bが組み立てられて形成されるバッテリ・パックの形状を示すものである。
FIG. 9a and FIG. 9b show the discharge terminal and the recharge terminal, respectively, of the battery having the structure shown in the second embodiment. FIG. 10 shows a shape of a battery pack formed by assembling
図9に示すように、アノード端子とカソード端子は両方、バッテリ・パック200の上部と下部の両側に形成され、これらの端子が、貫通穴を通じて外部に露出するディスチャージ端子222,224と突起を形成することによって外部に露出するリチャージ端子232,234とを含む。これらの端子の形状や外部の突起構造に関して、図9が示すものと反対の形状や構造や、リチャージ端子やディスチャージ端子を反対構造とし、同様の露出構造や、同様の突起構造を設けることは、当業者にとって自明なものである。
As shown in FIG. 9, both the anode terminal and the cathode terminal are formed on both the upper and lower sides of the
回路基板22は、単体のバッテリ・セイフティ・ユニットかバッテリ・セイフティ・ユニットとディスチャージ定電圧回路の両方の何れかを有する。一般的に、ディスチャージ端子側に組み立てる、回路基板220aに定電圧回路を設けることが好ましく、バッテリ・セイフティ・ユニットをリチャージ端子側に組み立てる回路基板220bに形成することが望ましい。バッテリ・セイフティ・ユニットは、過電流が電池210a,210bに起こった場合に、外部からの電流を遮断する役割を果たす。更に、バッテリ・セイフティ・ユニットは、バッテリ210a,210bが外部に過放電された場合に更なるディスチャージを回避する役割も果たすものである。電池が、バッテリ・パック22に電圧を加えて充電される場合、外部充電器(図11の符号380)からの電流が、バッテリ・セイフティ・ユニットを通じてバッテリ・パックへと流れる。バッテリ・パック200に充電される電流が、(図11における符号370の)外部電子機器にディスチャージされる場合、電池210a,210bに充電される電流が、バッテリ・セイフティ・ユニットを通じて定電圧回路に流れる。この定電圧回路を通じて、定電圧に変換された電圧が、外部電子機器に供給されるのである。
The
第一回路例 First circuit example
図11は、本発明の第一実施例および第二実施例に基づいて構成されたバッテリ・パックに適用が可能なバッテリ・セイフティ・ユニット350と定電圧回路360を示す回路のブロック図である。
FIG. 11 is a block diagram of a circuit showing a
バッテリ・セイフティ・ユニット350は、電圧検知器352と、第一コンパレータ356と、遮断スイッチ358とを含むものである。バッテリ・セイフティ・ユニットは、外部充電器380を用いてバッテリ・パック100,200に電流を送ることによって、バッテリ・パックをリチャージする過程において、充電が完了した後、電流が継続して充電器から供給される場合に起こるバッテリの容量低下問題を排除する役割を果たす。例えば、リチウム・イオン電池が、4.5Vで充電される場合、電池中の電解液は、気化し、バッテリの内部圧力を上昇させ、この圧力を減少させる安全効果を働かせる。このメカニズムには、電解液が漏れるといった問題が伴う可能性がある。したがって、リチウム・イオン電池が、一定の電圧(例えば4.2V)以上で充電されないことを確認する必要がある。
The
本発明において、バッテリ・パックに電力が供給されて定格容量までチャージされた場合、バッテリ・セイフティ・ユニット350の電圧検知器352は、このような充電を検知し、第一コンパレータ354で以って検知された電圧値を認識するものである。電圧検知器352で以って認識された電圧値が、固定基準電圧値よりも高かった場合、第一コンパレータ354が、断続状態にするために、スイッチ358を遮断する信号を発する。このような状態で、一端スイッチ358がオフになったら、バッテリ・パックへの電力供給はされなくなり、したがってバッテリ・パックの過充電を防ぐこととなる。
In the present invention, when power is supplied to the battery pack and the battery pack is charged to the rated capacity, the
一方、リチウム・イオン電池が、規定電圧以下で充電された場合、銅が電解液中に溶解し始め、電池容量を低下させることとなる。本発明において、バッテリ・パックにチャージされた電力が、バッテリ・セイフティ・ユニット350とディスチャージ定電圧回路360とを通じて外部電子機器370に供給される工程において、バッテリ・パックが固定電圧以下でディスチャージされた場合、バッテリ・セイフティ・ユニット350の電圧検知器352は、電池出力電圧を検知し、この出力電圧値を第二コンパレータ356に送る。第二コンパレータ356は、電圧検知器352が送った電圧値と基準の固定電圧値とを比較し、遮断スイッチ358に信号を発し、電池出力電圧が、基準値よりも低い場合に、スイッチ358をオンにして断続状態にする。この過放電セイフティ・ユニットは、電池が、例えば2.7Vを下回ってディスチャージされるのを防ぐものである。
On the other hand, when the lithium ion battery is charged at a specified voltage or lower, copper begins to dissolve in the electrolyte solution, and the battery capacity is reduced. In the present invention, the battery pack is discharged at a fixed voltage or lower in the process in which the power charged in the battery pack is supplied to the external
図11に示すように、ディスチャージ定電圧回路360は、外部電子機器に必要な規定電圧下における出力電圧の維持をするために、バッテリ・パックの出力電圧を制御するものである。リチウム・イオン電池でバッテリ・パックを形成する場合、電池のリチャージ電圧は、3V〜4.2Vの間の範囲であり、したがって電力が外部電子機器370に供給された場合、回路360は、固定電圧がバッテリ・パックからの外部電子機器へ確実に固定電圧を送るために、出力電圧を制御するものである。したがって、バッテリ・パックから生成される固定電圧は、バッテリ・パックに接続された外部電子機器370の作動電圧によって決定される。よって、固定電圧下色360から生成される固定電圧は、固定範囲内の時間に沿って決定される、(例えば3.2V〜2.0Vの)特定の電圧または曲線状電圧と成りうる。定電圧回路60が図11に示されるようにバッテリ・パック中に含まれる一方、定電圧回路360は、利用される電子機器の種類によっては、電子機器内部に構成することが可能である。その場合、ディスチャージ定電圧回路は、バッテリ・パック内部に収納されない。更に、図11に示される回路の構成要素に関しては、バッテリ・セイフティ・ユニット350と定電圧回路360を合わせて1つのICとして1つのチップにすることが可能であり、したがって回路基板上に収納が可能である。この場合、1つのチップをチップ・オン・ボード(COB)構成にパッケージすることが望ましい。
As shown in FIG. 11, the discharge
第二回路例 Second circuit example
図12は、本発明の他の実施例の回路に基づくバッテリ・セイフティ・ユニット400のブロック回路図である。
FIG. 12 is a block circuit diagram of a
本実施例に基づいて構成されたバッテリ・セイフティ・ユニット400は、過充電検知器410と、過放電検知器420と、過電流検知器430と、短絡検知器440と、チャージャー検知器450と、コントローラと、ディスチャージ・スイッチS1,470と、リチャージ・スイッチS2,480とを含むものである。
The
バッテリ・パック中に収納される2つの電池10a,210a,10b,210bは、コントローラ460とスイッチ470,480を通じて、一列にカソード端子(OUT+端子、P+1端子、P+端子)およびアノード端子(OUT−端子、P−1端子、P−端子)に接続される。バッテリ・パックの電圧がODV(過放電検知電圧)より下回るか、OCV(過充電検知)を上回るかして、電圧検知ピンの電圧がCDV(チャージャー検知電圧)の範囲内にあった場合、前記電池のパフォーマンスが通常の状態である。このような通常のパフォーマンス状態にある場合、コントローラ460は、チャージャー接続がチャージャー検知器450で検知されたか否かによって、SIスイッチ470またはS2スイッチ480をオンおよびオフにすることによって、バッテリ・パックのリチャージまたはディスチャージを起こすものである。
The two
過充電検知器410は、バッテリ・パックの電圧が固定時間(例えば0.4〜2秒間)OCVを超える場合、コントローラ460によって、充電スイッチ480を遮断し、バッテリ・パックが通常のパフォーマンス状態でリチャージされる。バッテリ・パックの電圧がOCVを下回った場合、過充電検知器410が、コントローラ460によって、バッテリ・パックを通常のパフォーマンス状態に戻す。一方、過放電検知器420は、バッテリ・パックの電圧が固定時間(例えば0.04〜600秒間)ODVを下回った場合、コントローラ460によってディスチャージ・スイッチ470を遮断し、バッテリ・パックが通常のパフォーマンス状態でディスチャージされる。バッテリ・パックの電圧がODVを上回る場合、バッテリ・パックが通常状態に戻る。
When the voltage of the battery pack exceeds the OCV for a fixed time (for example, 0.4 to 2 seconds), the
過電流検知器430は、ディスチャージ電流が規定基準値を超えた場合(例えば電圧検知ピンがOCVを超えた場合)に、コントローラ460で以ってディスチャージ・スイッチ470を遮断する一方、バッテリ・パックは通常状態にディスチャージされる。このようなインターセプションはまた、カソード端子とアノード端子とが短絡した時に起き、短絡検知器440によって検知される。そのような検知を検知器で行った場合、コントローラ460が稼働し、スイッチをオフにする。
The
リチウム・イオン電池でバッテリ・パックを形成している場合、リチャージ電流が制御されて、バッテリ・パックに含まれる個別電池の電圧が、4.2Vまで上昇可能である。リチウム・イオン電池は、0.1CmAと1.5CmAの電流範囲でリチャージされ、電圧が低下し、最後に0に到達し、したがって電池の過放電を防ぐこととなる。 When the battery pack is formed of a lithium ion battery, the recharge current is controlled, and the voltage of the individual battery included in the battery pack can be increased to 4.2V. Lithium ion batteries are recharged in the current range of 0.1 CmA and 1.5 CmA, the voltage drops and finally reaches 0, thus preventing overdischarge of the battery.
上記の構造のバッテリ・セイフティ・ユニット400の内部回路構成の詳細は、様々な方法で実施が可能である。例えば、株式会社セイコーが販売するS−8421シリーズのICが、上述の内部回路構成要素として利用可能である。バッテリ・セイフティ・ユニットとしては、図11に説明されたように、COB形状にパッケージされた1チップ・モジュールを利用することが望ましい。更に、ディスチャージ定電圧回路360は、バッテリ・パック内にバッテリ・セイフティ・ユニットと共に収納が可能である。
The details of the internal circuit configuration of the
電気特性 Electrical characteristics
図13〜図15は、本発明に基づいて構成されたバッテリ・パックのディスチャージおよびリチャージの特性を説明する図である。 FIGS. 13 to 15 are diagrams for explaining the discharge and recharge characteristics of the battery pack configured according to the present invention.
図13の出力電圧特性を示す図において、特性曲線510は、バッテリ・パックに含まれる(リチウム・イオン電池等の)個別電池の出力電圧特性を示すものである。一方、基準曲線515は、本発明に基づいて構成されたバッテリ・パックの出力電圧を示し、曲線525は、従来のニッケル水素電池の出力電圧を示す。特性曲線530は、電池の出力電圧を説明するものである。図13に示されるように、本発明は、一定の比率で個別電池の出力電圧(曲線51)を減少させることによって、定電圧を生成し、継続して約2時間20分の間通常の電圧を生成することが可能である。
In the graph showing the output voltage characteristic of FIG. 13, a
図14に示した出力電圧の特性を説明する図において、特性曲線535は、4.29Whの容量を持つバッテリ・パックの出力電圧を示すものである。一方、特性曲線540は、従来の構成で4.32Whの容量を持つニッケル水素電池の出力電圧を示すものであり、特質曲線550は、使い捨て電池の出力電圧を説明するものである。基準線560は、平均電気負荷が0.6Aのカメラの移動電圧2.3Vを示すものである。図14の特性曲線540に示されるように、従来のニッケル水素電池は、低出力電圧を持っている。そのため、出力電圧は、電流の過消費時にたちまち基準線を下回ることがあり、したがって(例えば、カメラのせん光電球が光った瞬間)過度の電気負荷を瞬時に引き起こすこととなる。そのような場合、カメラの電力供給の電力停止が起こる。しかしながら、本発明のバッテリ・パックは、既定値分基準電圧より高い出力電圧を維持するようになっている。したがって、たとえ瞬時に過度の電気的負荷が生じたとしても、そのようなカメラの電力供給の妨げとなるようなことがない。言い換えれば、ニッケル水素電池の定格容量が4.32Whであり、したがって本発明(の4.29Wh)より高かったとしても、カメラのような電子機器に利用された場合に、本発明のバッテリ・パックが、従来の電池よりも利用不可能な残量が少ないために、本発明のバッテリ・パックの消費寿命は、実質的に長いものとなる。
In the graph for explaining the characteristics of the output voltage shown in FIG. 14, a
図15は、本発明に基づいて構成されたバッテリ・パックのリチャージ電圧特性カーブを示す図である。図15に示されるように、リチャージ電流が供給された時、バッテリ・パックのリチャージ電流は、直ちに基準出力電圧まで上昇し、基準値を維持する。 FIG. 15 is a diagram showing a recharge voltage characteristic curve of a battery pack configured according to the present invention. As shown in FIG. 15, when the recharge current is supplied, the recharge current of the battery pack immediately rises to the reference output voltage and maintains the reference value.
図16は、本発明に基づいて構成されたバッテリ・パックのリチャージ特性を示す図である。図16において、区よく先570,572,572,276は、夫々1.5CmA(2700mA),1.0CMA(1800mA),0.7CMA(1260mA),0.5CmA(900mA)で充電された電池のリチャージ電圧特性を示す図である。ここで、1.0CmAとは、電池容量が1時間充電またはディスチャージされた時の電流の意味を示す。図15における点線の特性線50,582,584,586は、夫々1.5CmA(2700mA),1.0CMA(1800mA),0.7CMA(1260mA),0.5CmA(900mA)で充電された電池のリチャージ電流特性を示す図である。これらの図に示されるように、リチウム・イオン電池が既定時間リチャージされ、電圧が固定電流環境に達した場合を示すものである。充電電流が、減少し、最終的に0になることによって、電池の過ディスチャージを回避することが可能である。一方、本発明のリチウム・イオン・バッテリ・パックは、1CmA電圧電流でリチャージされる場合、約80分間90%の容量までリチャージされる必要があるだけである。
FIG. 16 is a diagram showing a recharge characteristic of a battery pack configured according to the present invention. In FIG. 16, 570, 572, 572, and 276 are cells of batteries charged at 1.5 CmA (2700 mA), 1.0 CMA (1800 mA), 0.7 CMA (1260 mA), and 0.5 CmA (900 mA), respectively. It is a figure which shows a recharge voltage characteristic. Here, 1.0 CmA means the current when the battery capacity is charged or discharged for 1 hour. The dotted
信頼性テストの結果 Reliability test results
2003年3月17日〜2003年3月27日の間に実施された、3.2±0.05Vの標準出力電圧を持ち最大基準リチャージ電流が900mAである10個のバッテリ・パックに対する滴下試験、衝撃試験、耐久試験、高低温試験に係わる、信頼性テストの結果は以下の表2〜表7に示されている。 Dripping test conducted between March 17, 2003 and March 27, 2003 for 10 battery packs with a standard output voltage of 3.2 ± 0.05 V and a maximum reference recharge current of 900 mA The results of the reliability test relating to the impact test, the durability test, and the high / low temperature test are shown in Tables 2 to 7 below.
上記の信頼性に関する一連のテストに示すように、本発明のバッテリ・パックは、非常に優れた寿命と耐久性を持ち、過酷な状況にあってもその信頼性を期待できるといった特徴をもっている。
効果
As shown in the above-described series of reliability tests, the battery pack of the present invention has a very excellent life and durability, and the reliability can be expected even under severe conditions.
effect
上述のように本発明は、電池の使用時間を延長可能にするものであり、複数の充電式電池を一つのバッテリ・パックとして組み合わせることによって、電子機器用の電池を再利用することが可能なものである。
更に、本発明のバッテリ・パックは、一般の市販電池と交換が可能であり、素早く簡単に充電が可能なものである。
As described above, the present invention makes it possible to extend the usage time of a battery. By combining a plurality of rechargeable batteries as one battery pack, it is possible to reuse batteries for electronic devices. Is.
Furthermore, the battery pack of the present invention can be replaced with a general commercial battery and can be charged quickly and easily.
更に、本発明のバッテリ・パックは、内部バッテリ・セイフティ・ユニットを持ち、リチャージ電極における電流が過充電であった場合に電池への電流を遮断し、ディスチャージ電極の出力電圧が規定電圧を下回った場合にバッテリ・パックの出力電圧を中止することによって、電池の信頼性を工場させるものである。 Furthermore, the battery pack of the present invention has an internal battery safety unit, and when the current at the recharge electrode is overcharged, the current to the battery is cut off, and the output voltage of the discharge electrode falls below the specified voltage. In some cases, battery reliability is factored out by stopping the output voltage of the battery pack.
100,200 バッテリ・パック
10a,10b,210a,210b 個別電池
12a,12b カソード端子
14a,14b アノード端子
20 カソード接続コンダクタ
22 第一アノード接続コンダクタ
23 上方リード線
24 第二アノード接続コンダクタ
25 左方リード線
27 右方リード線
28 絶縁テープ
29 下方リード線
380 外部充電電源
30 上部キャップ
32 上部キャップ穴
40 下部キャップ
42 下部キャップ穴
45 切り欠き部
50 上部回路基板
50a 表面
50b 背面
52a ディスチャージ・カソード端子
52b ディスチャージ・アノード端子
55a カソード接続端子
56 定電圧回路
60 下部回路基板
60a 表面
60b 背面
62a リチャージ・カソード端子
62b リチャージ・アノード端子
65a,65b P+1端子
66,350,400 バッテリ・セイフティ・ユニット
67 B端子
68 ワイヤ
70 上部カバー
72 上部カバー本体
74a,74b 上部カバー貫通穴
76 上部カバー第一接続脚部
78 上部カバー第二接続脚部
79 上部カバー第二脚部連結リブ
80 下部カバー
82 下部カバー本体
84a,84b 下部カバー貫通穴
85 段差部
86 下部カバー第一接続脚部
88 下部カバー第二接続脚部
89 下部第二脚部穴
90 パッキング・ラベル
212 板状接続コンダクタ
212a 第一接続コンダクタ
212b 第二接続コンダクタ
214a 第一絶縁板
216 サブ・コンダクタ
216a 第一サブ・コンダクタ
216b 第二サブ・コンダクタ
220 上部回路基板
220a 上部回路基板部
220b 下部回路基板部
222 ディスチャージ・カソード端子
224,232 ディスチャージ・アノード端子
230a 上部カバー
230b 下部カバー
234 貫通穴
352 電圧検知器
354 第一コンパレータ
356 第二コンパレータ
358 遮断スイッチ
360 定電圧回路
370 外部電子機器
380 外部充電器
410 過充電検知器
420 過放電検知器
430 過電流検知器
440 短絡検知器
450 チャージャー検知器
460 コントローラ
470 ディスチャージ・スイッチ
480 リチャージ・スイッチ
510,530,535,540,550 特性曲線
525 曲線
100, 200 Battery pack 10a, 10b, 210a, 210b Individual battery 12a, 12b Cathode terminal 14a, 14b Anode terminal 20 Cathode connection conductor 22 First anode connection conductor 23 Upper lead wire 24 Second anode connection conductor 25 Left lead wire 27 Right lead wire 28 Insulating tape 29 Lower lead wire 380 External charging power source 30 Upper cap 32 Upper cap hole 40 Lower cap 42 Lower cap hole 45 Notch 50 Upper circuit board 50a Front surface 50b Rear surface 52a Discharge / cathode terminal 52b Discharge / cathode terminal 52b Anode terminal 55a Cathode connection terminal 56 Constant voltage circuit 60 Lower circuit board 60a Front surface 60b Rear surface 62a Recharge / cathode terminal 62b Recharge / anode terminals 65a, 65b P + 1 end Child 66, 350, 400 Battery Safety Unit 67 B Terminal 68 Wire 70 Upper Cover 72 Upper Cover Body 74a, 74b Upper Cover Through Hole 76 Upper Cover First Connection Leg 78 Upper Cover Second Connection Leg 79 Upper Cover Second Biped connecting rib 80 Lower cover 82 Lower cover body 84a, 84b Lower cover through hole 85 Stepped portion 86 Lower cover first connecting leg 88 Lower cover second connecting leg 89 Lower second leg hole 90 Packing label 212 Plate-like connection conductor 212a First connection conductor 212b Second connection conductor 214a First insulating plate 216 Sub-conductor 216a First sub-conductor 216b Second sub-conductor 220 Upper circuit board 220a Upper circuit board part 220b Lower circuit board part 222 Discharge cathode terminal 224, 232 Discharge / anode terminal 230a Upper cover 230b Lower cover 234 Through hole 352 Voltage detector 354 First comparator 356 Second comparator 358 Shut-off switch 360 Constant voltage circuit 370 External electronic device 380 External charger 410 Overcharge detector 420 Excess Discharge detector 430 Overcurrent detector 440 Short circuit detector 450 Charger detector 460 Controller 470 Discharge switch 480 Recharge switch 510, 530, 535, 540, 550 Characteristic curve 525 Curve
Claims (11)
リチャージ電極において電流が過充電された場合に、電流を遮断し、ディスチャージ電極の出力電圧が既定電圧以下に落ち込んだ場合に、前記バッテリ・パックのディスチャージを中止する、バッテリ・セイフティ・ユニットを搭載した、回路基板と、
個別電池のカソード端子にリチャージ電極とディスチャージ電極とを接続する、カソード接続コンダクタと、
個別電池のアノード端子にリチャージ電極とディスチャージ電極とを接続する、アノード接続コンダクタと、
回路基板を持ち、個別電池と、カソード接続コンダクタと、アノード接続コンダクタと、回路基板とを、カソード端子が形成される個別電池の上部と、アノード端子が形成される個別電池の下部とを有する1個のバッテリ・パック形体として連結する、カバーとを有し、
カソード接続コンダクタとアノード接続コンダクタとのうち、少なくとも1つが、回路基板に電気的に接続される、
夫々がカソード端子およびアノード端子を有する、少なくとも2個の個別の電池を有する、充電式バッテリ・パック。 A recharge electrode and a discharge electrode;
Equipped with a battery safety unit that cuts off the current when the current is overcharged at the recharge electrode and stops the discharge of the battery pack when the output voltage of the discharge electrode falls below a predetermined voltage. A circuit board,
A cathode connection conductor connecting the recharge electrode and the discharge electrode to the cathode terminal of the individual battery;
An anode connection conductor connecting the recharge electrode and the discharge electrode to the anode terminal of the individual battery;
1 having a circuit board, and having an individual battery, a cathode connection conductor, an anode connection conductor, and a circuit board, an upper part of the individual battery in which the cathode terminal is formed, and a lower part of the individual battery in which the anode terminal is formed Having a cover that connects as a battery pack shape,
At least one of the cathode connection conductor and the anode connection conductor is electrically connected to the circuit board;
A rechargeable battery pack having at least two separate batteries, each having a cathode terminal and an anode terminal.
前記カソード接続コンダクタは、略十字の接続コンダクタであり、個別電池のカソード端子とアノード端子とを横断し、
前記アノード接続コンダクタは、個別電池のアノード端子に直接接続される第二アノード接続コンダクタと、カソード端子とアノード端子とを横断する略十字の第一アノード接続端子とを含むことを特徴とする、
充電式バッテリ・パック。 The rechargeable battery pack according to claim 1,
The cathode connection conductor is a substantially cross-shaped connection conductor, traversing the cathode terminal and the anode terminal of the individual battery,
The anode connection conductor includes a second anode connection conductor directly connected to an anode terminal of the individual battery, and a substantially cross-shaped first anode connection terminal crossing the cathode terminal and the anode terminal.
Rechargeable battery pack.
前記カソード接続コンダクタは、個別電池のカソード端子に直接接続される第一板状接続コンダクタと、第一絶縁板に取り付けられ、個別電池のアノード端子に伸長する前に第一板状接続コンダクタに接続される第一線形サブ・コンダクタとを含み、
前記アノード接続コンダクタは、個別電池のアノード端子に直接接続される第二板状接続コンダクタと、第二絶縁板に取り付けられ、個別電池のカソード端子に伸長する前に第二板状接続コンダクタに接続される第二線形サブ・コンダクタとを含むことを特徴とする、
充電式バッテリ・パック。 The rechargeable battery pack according to claim 1,
The cathode connection conductor is directly connected to the cathode terminal of the individual battery and the first plate connection conductor attached to the first insulating plate and connected to the first plate connection conductor before extending to the anode terminal of the individual battery. Including a first linear sub-conductor,
The anode connection conductor is directly connected to the anode terminal of the individual battery and the second plate connection conductor attached to the second insulating plate and connected to the second plate connection conductor before extending to the cathode terminal of the individual battery. A second linear sub-conductor, wherein
Rechargeable battery pack.
前記バッテリ・パックと外部電子機器または外部充電装置との間に接続された、遮断スイッチと、
前記バッテリ・パックの出力電圧を検知する、電圧センサと、
前記出力電圧が規定過充電電圧を超えた場合に遮断スイッチを稼動させる、第一電圧コンパレータと、
前記電圧が規定過充電電圧を下回った場合に遮断スイッチを稼動させる、第二電圧コンパレータとを具備することを特徴とする、
充電式バッテリ・パック The rechargeable battery pack according to claim 1, wherein the battery safety unit is
A cut-off switch connected between the battery pack and an external electronic device or an external charging device;
A voltage sensor for detecting an output voltage of the battery pack;
A first voltage comparator that activates a shut-off switch when the output voltage exceeds a specified overcharge voltage; and
A second voltage comparator, which operates a cutoff switch when the voltage falls below a specified overcharge voltage,
Rechargeable battery pack
前記バッテリ・セイフティ・ユニットは、過充電検知器と、過ディスチャージ検知器と、過電流検知器と、短絡検知器と、充電コンパレータと、ディスチャージ・スイッチと、充電スイッチと、サーキット・コントローラとを含み、
前記サーキット・コントローラは、バッテリ・パックの電極と、スイッチと、個別電池とに接続され、
前記過充電検知器は、バッテリ・パックの電圧が、検知した過充電電圧閾値を下回った場合、コントローラを通じて、充電スイッチをオフし、
前記過ディスチャージ検知器は、バッテリ・パックの電圧が、検知した過ディスチャージ電圧閾値を下回った場合、ディスチャージ・スイッチをオフにし、
前記か電流検知器と前記短絡検知器とは、バッテリ・パックのディスチャージ電流が基準値を超えた場合、前記充電スイッチをオフにすることを特徴とする、
充電式バッテリ・パック The rechargeable battery pack according to claim 1,
The battery safety unit includes an overcharge detector, an overdischarge detector, an overcurrent detector, a short circuit detector, a charge comparator, a discharge switch, a charge switch, and a circuit controller. ,
The circuit controller is connected to the battery pack electrodes, switches, and individual batteries;
When the voltage of the battery pack falls below the detected overcharge voltage threshold, the overcharge detector turns off the charge switch through the controller,
The overdischarge detector turns off the discharge switch when the voltage of the battery pack falls below the detected overdischarge voltage threshold,
The current detector and the short-circuit detector are characterized in that when the discharge current of the battery pack exceeds a reference value, the charge switch is turned off.
Rechargeable battery pack
更に、個別電池の出力電圧をコントロールする定電圧回路を含むことを特徴とする、
充電式バッテリ・パック。 The rechargeable battery pack according to claim 4 or 6,
Furthermore, it includes a constant voltage circuit for controlling the output voltage of the individual battery,
Rechargeable battery pack.
リチャージ電極における電流が過充電であった場合、電池への電流を遮断し、ディスチャージ電極の出力電圧が既定電圧を下回った場合、バッテリ・パックのディスチャージを中止する、バッテリ・セイフティ・ユニットを含む回路基板と、
リチャージ電極と個別電池のカソード端子とを直列に配列して、電気的に接続するカソード接続コンダクタと、
アノード端子を直列に配列し、電気的に接続し、前記回路基板中のバッテリ・セイフティ・ユニットを通じて電極の充ディスチャージを行う、アノード接続コンダクタと、
前記回路基板を保持する、固定キャップと、
個別電池と、固定キャップと、カソード接続コンダクタと、アノード接続コンダクタと、回路基板とを、カソード端子を持つ個別電池の上部とアノード端子を持つ個別電池の下部とを有する1個のバッテリ・パック形体として連結する、カバーとより構成する、
夫々がカソード端子およびアノード端子を有する、少なくとも2個の個別の電池を含む充電式バッテリ・パック。 A recharge electrode and a discharge electrode;
A circuit including a battery safety unit that cuts off the current to the battery if the current at the recharge electrode is overcharged and stops discharging the battery pack if the output voltage of the discharge electrode falls below a predetermined voltage A substrate,
A cathode connection conductor for electrically connecting the recharge electrode and the cathode terminal of the individual battery in series;
An anode connection conductor, in which anode terminals are arranged in series, electrically connected, and charging and discharging of electrodes through a battery safety unit in the circuit board;
A fixing cap for holding the circuit board;
One battery pack configuration having an individual battery, a fixed cap, a cathode connection conductor, an anode connection conductor, and a circuit board, an upper part of the individual battery having a cathode terminal, and a lower part of the individual battery having an anode terminal. As connecting, cover and make up,
A rechargeable battery pack comprising at least two individual batteries, each having a cathode terminal and an anode terminal.
リチャージ電極における電流が過充電であった場合、電池への電流を遮断し、ディスチャージ電極の出力電圧が規定電圧を下回った場合、バッテリ・パックのディスチャージを中止する、バッテリ・セイフティ・ユニットを含む回路基板と、
個別電池のカソード端子を電気的に接続し、電極の充ディスチャージを行い、個別電池のカソード端子に直接接続される第一板状接続コンダクタと第一絶縁板に取り付けられ、個別電池のアノード端子に伸長する前に第一板状接続コンダクタに接続される、第一線形接続コンダクタを含む、カソード接続コンダクタと、
個別電池のアノード端子を電気的に接続し、回路基板上のバッテリ・セイフティ・ユニットを通じて電極の充ディスチャージを行い、個別電池のアノード端子に直接接続される第二板状接続コンダクタと第二絶縁板に取り付けられ、カソード端子に伸長する前に第二板状接続コンダクタに接続される、第二線形接続コンダクタを含む、アノード接続コンダクタと、
個別電池と、固定キャップと、カソード接続コンダクタと、アノード接続コンダクタと、回路基板とを、カソード端子を持つ個別電池の上部とアノード端子を持つ個別電池の下部とを有する1個のバッテリ・パック形体として連結する、カバーとより構成する、
夫々がカソード端子およびアノード端子を有する、少なくとも2個の個別の電池を有する、充電式バッテリ・パック。 A recharge electrode and a discharge electrode;
A circuit including a battery safety unit that cuts off the current to the battery if the current at the recharge electrode is overcharged and stops discharging the battery pack if the output voltage of the discharge electrode falls below the specified voltage. A substrate,
The individual battery cathode terminal is electrically connected, the electrode is charged and discharged, and is attached to the first plate connection conductor and the first insulating plate directly connected to the individual battery cathode terminal. A cathode connection conductor, including a first linear connection conductor, connected to the first plate-like connection conductor before stretching;
The second plate connection conductor and the second insulating plate are connected directly to the anode terminal of the individual battery by electrically connecting the anode terminal of the individual battery, charging and discharging the electrodes through the battery safety unit on the circuit board. An anode connection conductor including a second linear connection conductor attached to the second terminal connection conductor before extending to the cathode terminal;
One battery pack configuration having an individual battery, a fixed cap, a cathode connection conductor, an anode connection conductor, and a circuit board, an upper part of the individual battery having a cathode terminal, and a lower part of the individual battery having an anode terminal. As connecting, cover and make up,
A rechargeable battery pack having at least two separate batteries, each having a cathode terminal and an anode terminal.
前記バッテリ・パックと外部電子機器または外部充電装置との間に接続された、遮断スイッチと、
前記バッテリ・パックの出力電圧を検知する、電圧センサと、
前記出力電圧が規定過充電電圧を超えた場合に遮断スイッチを稼動させる、第一電圧コンパレータと、
前記電圧が規定過充電電圧を下回った場合に遮断スイッチを稼動させる、第二電圧コンパレータとを具備することを特徴とする、
充電式バッテリ・パック The rechargeable battery pack according to claim 7 or 8, wherein the battery safety unit is
A cut-off switch connected between the battery pack and an external electronic device or an external charging device;
A voltage sensor for detecting an output voltage of the battery pack;
A first voltage comparator that activates a shut-off switch when the output voltage exceeds a specified overcharge voltage; and
A second voltage comparator, which operates a cutoff switch when the voltage falls below a specified overcharge voltage,
Rechargeable battery pack
前記遮断スイッチは、充電スイッチとディスチャージ・スイッチの両方を含み、
前記バッテリ・セイフティ・ユニットは、ディスチャージ電圧が固定基準値を上回った場合に、ディスチャージ・スイッチをオフにする、過電流検知器と、短絡検知器とを含むことを特徴とする、
充電式バッテリ・パック。 The rechargeable battery pack according to claim 9,
The cutoff switch includes both a charge switch and a discharge switch,
The battery safety unit includes an overcurrent detector and a short-circuit detector that turn off a discharge switch when a discharge voltage exceeds a fixed reference value.
Rechargeable battery pack.
リチャージ電極における電流が過電流であった場合、電池への電流を遮断し、ディスチャージ電極の出力電圧が既定電圧を下回った場合、バッテリ・パックのディスチャージを中止する、バッテリ・セイフティ・ユニットを含む、回路基板を準備し、
カソード接続コンダクタとアノード接続コンダクタとを回路基板に結合し、前記カソード接続コンダクタが、個別電池のカソード端子とリチャージ電極とを電気的に接続し、前記アノード接続コンダクタが、個別電池のアノード端子とリチャージ電極とを電気的に接続し、
個別電池と、カソード接続コンダクタと、アノード接続コンダクタと、回路基板とを、カソード端子を持つ個別電池の上部とアノード端子を持つ個別電池の下部とを有する1個のバッテリ・パック形体として連結する、カバーを組み立てる、
夫々がカソード端子およびアノード端子を有する、少なくとも2個の個別の電池を含む充電式バッテリ・パックの製造方法。
Integrate individual batteries using binding materials,
Including a battery safety unit that cuts off the current to the battery if the current at the recharge electrode is overcurrent and stops discharging the battery pack if the output voltage of the discharge electrode falls below a predetermined voltage, Prepare the circuit board,
A cathode connection conductor and an anode connection conductor are coupled to a circuit board, the cathode connection conductor electrically connects a cathode terminal of the individual battery and a recharge electrode, and the anode connection conductor recharges the anode terminal of the individual battery. Electrically connect the electrodes,
Connecting the individual cells, the cathode connection conductor, the anode connection conductor, and the circuit board as one battery pack configuration having an upper part of the individual battery having a cathode terminal and a lower part of the individual battery having an anode terminal; Assemble the cover,
A method of manufacturing a rechargeable battery pack comprising at least two individual batteries, each having a cathode terminal and an anode terminal.
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