JP2007012393A

JP2007012393A - パック電池

Info

Publication number: JP2007012393A
Application number: JP2005190765A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Toya; 正一遠矢; Hideyo Morita; 秀世森田; Yasuhiro Ono; 尉浩大野
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2025-06-29
Also published as: JP5099985B2

Abstract

【課題】ケースの外形を小さくしながら、電子部品を効率よく冷却する。
【解決手段】パック電池は、複数の二次電池１と第１の回路基板２とを箱形のインナーケース３に収納しているインナーパック４と、インナーパック４を収納しているアウターケース５と、このアウターケース５とインナーケース３との間に配設している第２の回路基板６とを備える。複数の二次電池１は、互いに平行な姿勢で、インナーケース３の内面と平行な面内に、１列ないし複数列に並べてインナーケース３に収納している。第１の回路基板２は、インナーケース３の内面と平行な姿勢として、インナーケース３の内面と、二次電池１との間に配設している。さらに、インナーケース３は、天板３ａと底板３ｂを中間で両側に分割して、断面形状をコ字状とするケースユニット３Ａに分割して、一対のケースユニット３Ａを連結して、内部に二次電池１と第１の回路基板２を収納している。
【選択図】図２

Description

本発明は、多数の二次電池を収納してケースの外形を小さくし、さらに強靭な構造にできるパック電池に関する。

複数の二次電池をケースに収納するパック電池は、ケースの外形を小さくしながら、充放電できる容量を大きくすることが大切である。さらに、多数の二次電池を収納するパック電池は、電池の残容量や電圧を検出して、充放電をコントロールする制御回路を内蔵している。このパック電池は、安全性を向上できることに加えて、電池の寿命を長くできる。電池が電気特性を低下させる条件では充放電されないようにコントロールできるからである。このように、ケースに回路基板を実装するパック電池は開発されている。（特許文献１参照）

特許文献１のパック電池は、電池の充放電をコントロールする制御回路を回路基板に実装し、これを二次電池と一緒にケース内に収納している。このパック電池は、回路基板と多数の二次電池をケースに収納するので、回路基板に設けている発熱電子部品を効率よく放熱するのが難しい。放熱のためにケース内に空隙を設けると、ケースの外形が大きくなる。また、ケースを薄くすると、強度低下する。発熱する電子部品を効率よく冷却できないで高温になると故障し、あるいは寿命が短くなる等の欠点がある。
特開２００５−５６７２１号公報

本発明は、従来のパック電池が有するこのような欠点を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、ケースの外形を小さくしながら、電子部品を効率よく冷却できるパック電池を提供することにある。

本発明のパック電池は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
パック電池は、複数の二次電池１と第１の回路基板２とを箱形のインナーケース３に収納しているインナーパック４と、インナーパック４を収納しているアウターケース５と、このアウターケース５とインナーケース３との間に配設している第２の回路基板６とを備える。複数の二次電池１は、互いに平行な姿勢で、インナーケース３の内面と平行な面内に並べられ、なおかつ、両端面を同一面に位置させる姿勢として、１列ないし複数列に並べてインナーケース３に収納している。第１の回路基板２は、インナーケース３の内面と平行な姿勢として、インナーケース３の内面と、二次電池１との間に配設している。さらに、インナーケース３は、天板３ａと底板３ｂを中間で両側に分割して、断面形状をコ字状とするケースユニット３Ａに分割して、一対のケースユニット３Ａを連結して、内部に二次電池１と第１の回路基板２を収納している。

本発明のパック電池は、複数の二次電池１を、隣接する二次電池１との間に谷間ができる円筒型電池として、第１の回路基板２を、インナーケース３の内面と、間に谷間のある状態で配設している二次電池１との間に配設することができる。

本発明のパック電池は、アウターケース５の内側であって、インナーパック４の外側に金属シャーシー１６を設けて、この金属シャーシー１６でアウターケース５を補強することができる。金属シャーシー１６は、金属板をコ字状に折曲したものとすることができる。

本発明のパック電池は、第１の回路基板２を、周壁のある第１の基板ホルダー１１の内側に配設して、インナーケース３内に配置することができる。

本発明のパック電池は、ケースユニット３Ａが、天板３ａと底板３ｂの内面を、端縁に向かって内幅を広くするテーパー面とすることができる。

本発明のパック電池は、外形を小さくしながら、電子部品を効率よく冷却できる特徴がある。それは、電池の充放電を制御する回路を実装する回路基板を第１の回路基板と第２の回路基板に分離すると共に、ケースをインナーケースとアウターケースの二重構造として、第１の回路基板をインナーケース内に配設して、第２の回路基板をインナーケースとアウターケースとの間に配設するからである。とくに、本発明の請求項２のパック電池は、インナーケースには円筒型電池からなる二次電池を配設して電池間に谷間を設け、この谷間ができる二次電池とインナーケースとの間に第１の回路基板を配設しているので、円筒型電池を並べてできる谷間を有効に利用して第１の回路基板を配設できる。また、第１の回路基板をインナーケースの内部に配設するので、この回路基板をインナーケースとアウターケースからなる二重ケースで保護できる。このため、第１の回路基板には、薄くて強度の低い回路基板を使用できるので、第１の回路基板を実装するインナーパックを極めて小さくできる。第１の回路基板は充放電で温度が上昇される二次電池に接近して配設されるので、これに実装する電子部品を効果的には冷却できない。ただ、本発明のパック電池は、回路基板を第１の回路基板と第２の回路基板とに分離するので、大電流を制御する発熱電子部品を第１の回路基板に実装しないで、第２の回路基板に実装することができる。このため、第１の回路基板には小電流や小電力の電子部品、たとえば、二次電池の電圧や温度を検出する回路等を実装して、二次電池の熱による弊害を阻止できる。このため、第１の回路基板を薄くして、しかも二次電池に接近して配置して、インナーパックを小さくできる。さらに、本発明のパック電池は、発熱部品をインナーパックの外部に配置する第２の回路基板に実装して、効果的に放熱できる。それは、第２の回路基板の電子部品はアウターケースを介して外部に放熱できるからである。

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パック電池を例示するものであって、本発明はパック電池を以下のものに特定しない。

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。

図１ないし図１１に示すパック電池は、たとえば、電話の中継機等のように屋外に設置される電気機器の電源として使用される。したがって、低温から高温まで、たとえば−３０℃〜８０℃の外部温度で使用される。また、屋外用のパック電池は、優れた耐久性と強度も要求される。

図１ないし図７は第１の実施例のパック電池を示し、図８ないし図１１は第２の実施例のパック電池を示している。これ等の図に示すパック電池は、インナーパック４と、インナーパック４を収納しているアウターケース５と、インナーパック４とアウターケース５との間に配設している第２の回路基板６とを備える。

インナーパック４は、複数の二次電池１と第１の回路基板２とを箱形のインナーケース３に収納している。インナーケース３はプラスチック製で、天板３ａと底板３ｂを中間で分割して、断面形状をコ字状とするケースユニット３Ａに分割している。この明細書で天板３ａと底板３ｂは図面に基づいて特定するものとし、図においてインナーケース３の上の板を天板３ａとして、下の板を底板３ｂとしている。分割して成形された一対のケースユニット３Ａは、連結されて内部に二次電池１と第１の回路基板２を収納する箱形としている。図２ないし図７に示すインナーケース３は、天板３ａと底板３ｂのほぼ中央で左右に２分割する形状に成形している。図９ないし図１１に示すインナーケース３は、天板３ａと底板３ｂを中央でなくて片方に遍在する位置で分割している。このインナーケース３は、図１０において、左側のケースユニット３Ａは天板３ａと底板３ｂの幅を広く、右側のケースユニット３Ａは天板３ａと底板３ｂの幅を狭くしている。これ等の図に示すケースユニット３Ａは、四角形の側面プレート３ｄの上縁に天板３ａを、下縁に底板３ｂを、両端縁に端面板３ｃを一体的に成形して、側部を開口している四角形の箱形に成形している。この形状のケースユニット３Ａは、側面プレート３ｄの周囲に、天板３ａと底板３ｂと端面板３ｃからなる周壁を一体的に成形した形状となる。分割してプラスチックで成形された一対のケースユニット３Ａは、天板３ａと底板３ｂと端面板３ｃからなる周壁の端縁を互いに当接させて、ネジ１７で連結している。

パック電池は、第１の回路基板２と第２の回路基板６を内蔵している。第１の回路基板２はインナーケース３の内部に、第２の回路基板６はインナーケース３の外側でアウターケース５の内側に配設している。第１の回路基板２は、大電流を流して発熱するハイパワー電子部品を備える電子回路を実装しない。たとえば、第１の回路基板２は、各々の電池電圧や電池温度を検出する回路を実装している。大電流を流して発熱するハイパワー電子部品やこれを備える電子回路は第２の回路基板６に実装される。第１の回路基板２はリード線７とリード板８を介して二次電池１の電極に接続され、第２の回路基板６は、リード線９を介して第１の回路基板２に接続され、さらに太いリード線１０を介して二次電池１の出力に接続される。

第１の回路基板２は、インナーケース３の内面、すなわち側面プレート３ｄと平行な姿勢で、側面プレート３ｄの内面と二次電池１の間に配設される。図のパック電池は、第１の回路基板２を第１の基板ホルダー１１に入れてインナーケース３に収納している。第１の基板ホルダー１１は、プラスチックでもって周壁のある箱形に成形したものである。第１の基板ホルダー１１は、周壁の内部に第１の回路基板２を入れ、さらに周壁の内側に絶縁樹脂（図示せず）を充填して、絶縁樹脂で第１の回路基板２を被覆している。この構造は、第１の回路基板２を絶縁して、インナーケース３内に配設できる。このため、インナーケース３内に二次電池１から電解液が漏れ、あるいはガスが放出されても、電解液やガスから回路基板を絶縁して保護できる。

インナーケース３の内部に収納される第１の回路基板２は、インナーケース３で保護される。さらに第１の基板ホルダー１１に入れてインナーケース３に収納する第１の回路基板２は、第１の基板ホルダー１１とインナーケース３の両方で保護される。この構造は、第１の回路基板２と第１の基板ホルダー１１を薄く、軽くできる。それは、これ等に強い強度が要求されないからである。

図のインナーパック４は、第１の基板ホルダー１１の底面側を二次電池１側に配置する。いいかえると第１の基板ホルダー１１の開口部を、インナーケース３の側面プレート３ｄ側に配置する。このインナーパック４は、第１の回路基板２と二次電池１との間に第１の基板ホルダー１１の底板を配置する。インナーパックは、この図とは反対に、第１の基板ホルダーの底板をインナーケースの側面プレートに対向して配置することができる。このインナーパックは、第１の回路基板に固定している電子部品を、二次電池の間にできる谷間に突出するように配置して、第１の回路基板を二次電池に接近し、アウターケースの外形を小さくできる。また、第１の回路基板を第１の基板ホルダーに収納しないで、表面に固定している電子部品を二次電池の間にできる谷間に配置することもできる。さらに、第１の基板ホルダーの底に貫通孔を設け、この貫通孔に第１の回路基板に固定している電子部品を突出させて、二次電池の間の谷間に電子部品を配置することもできる。

第１の回路基板２は、リード線７とリード板８を介して二次電池１に連結される。いいかえると、複数の二次電池１はリード板８で互いに連結され、このリード板８を、リード線７を介して第１の回路基板２に連結している。第１の回路基板２は第１の基板ホルダー１１に固定しているので、第１の回路基板２と第１の基板ホルダー１１の両方がリード線７とリード板８を介して二次電池１に連結される。

二次電池１は、円筒型電池のリチウムイオン二次電池である。ただし、二次電池には、円筒型電池に代わって角型電池も使用できる。また、二次電池はリチウムイオン二次電池に特定せず、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等、他の全ての二次電池も使用できる。図のパック電池は、図６と図１０に示すように、複数の二次電池１を互いに平行な姿勢とし、さらに第１の回路基板２の表面と平行な面内に並べ、さらに、両端面を同一面に位置させる姿勢として、３列に並べてインナーケース３に収納している。３列に配列される二次電池１は、隣の列の二次電池１を谷間に配置している。さらに、二次電池１の間には絶縁材からなるスペーサー１２を配設している。図のインナーパック４は、二次電池１を３列に配置しているが、インナーパックには、１〜２列に二次電池を並べ、あるいは４列以上に並べて収納することもできる。

二次電池１は、端面にリード板８を接続している。リード板８は、二次電池１を並列に接続して直列に接続する。図のリード板８は、６本の二次電池１の電極面にスポット溶接等の方法で接続している。このインナーパック４は、３本の二次電池１を並列に接続して１ブロックとし、並列接続された１３個のブロックを直列に接続している。

第２の回路基板６は、インナーパック４の外側であって、アウターケース５の内側に配置される。第２の回路基板６は、プラスチック製の第２の基板ホルダー１３の内部に固定される。第２の基板ホルダー１３はインナーパック４の上面に固定される。第２の基板ホルダー１３は下方を開口する四角形の箱形で、内部に絶縁樹脂１４を充填して、絶縁樹脂１４で第２の回路基板６を被覆している。図２に示すインナーケース３は、第２の基板ホルダー１３を定位置に固定する連結凸部１５を上面の両側に突出して設けている。この連結凸部１５に挿通される止ネジ（図示せず）が第２の基板ホルダー１３をインナーパック４に固定している。第２の回路基板６は、リード線９を介して第１の回路基板２や二次電池１に接続される。

図のパック電池は、アウターケース５の内面に金属シャーシー１６を設けている。金属シャーシー１６は、アウターケース５とインナーパック４との間に設けられて、ケースを補強している。図２に示すパック電池は、１枚の金属板を断面形状をコ字状に折曲加工して、アウターケース５の片側の側面プレート５ｄと、天板５ａと底板５ｂを補強している。金属シャーシー１６は、第２の回路基板６を固定しているインナーパック４の外側をカバーする形状に折曲加工している。

金属シャーシー１６は、第２の基板ホルダー１３を固定しているインナーパック４を内側に固定し、外側にはアウターケース５を固定している。金属シャーシー１６は、インナーパック４やアウターケース５を固定する止ネジ（図示せず）をねじ込むネジ孔１８を設けており、ここに止ネジをねじ込んで、インナーパック４やアウターケース５を固定している。さらに、金属シャーシー１６には、コネクター１９等も固定している。

図８に示すパック電池は、金属シャーシー１６を２枚の金属板で構成する。２枚の金属シャーシー１６は、アウターケース５の内側であってインナーパック４の両側に配設される。２枚の金属シャーシー１６は、インナーパック４やアウターケース５にネジ止して固定される。ただ、金属シャーシーは、インナーパックと第２の基板ホルダーに固定することもできる。図の金属シャーシー１６は、インナーパック４の突出部３ｅを挿通するために、開口部１６Ａを設けている。この構造は、金属シャーシー１６の開口部１６Ａにインナーパック４の突出部３ｅを入れて、パック電池の横幅を広くしないで、金属シャーシー１６で補強できる。

金属シャーシー１６は、面積が大きいので、ダイオードやＦＥＴ等の大電力電子部品を固定して、電子部品の放熱板に併用できる。

図１、図２及び図８のパック電池のアウターケース５は、天板５ａと底板５ｂを中央で両側に２分割した形状にプラスチックで成形している。このアウターケース５は、両側に２分割するので分割ラインがアウターケース５の長手方向となる。分割された一対のアウターケース５は、側面プレート５ｄを貫通する止ネジで金属シャーシー１６やインナーパック４にネジ止して固定される。互いに連結される一対のアウターケース５は、当接面にゴム状弾性体のパッキン２０を挟着している。パッキン２０は、図５の拡大断面図に示すように、一方の当接面に設けた連結溝２１に入れられる。パッキン２０を入れた連結溝２１は、他方の当接面に設けた凸条２２が圧入される。凸条２２と連結溝２１とでパッキン２０が挟着されて、アウターケース５は当接面を防水構造に連結している。アウターケース５の端面板５ｃは、出力端子となるコネクタ１９の開口部５ｅを設けている。

本発明の一実施例にかかるパック電池の斜視図である。図１に示すパック電池の分解斜視図である。図１に示すパック電池の一部拡大水平断面図である。図１に示すパック電池の垂直縦断面図である。図１に示すパック電池の垂直横断面図である。図２に示すパック電池のインナーパックの分解斜視図である。図２に示すパック電池のインナーパックの水平断面図である。本発明の他の実施例にかかるパック電池の分解斜視図である。図８に示すパック電池の一部拡大垂直横断面図である。図８に示すパック電池のインナーパックの分解斜視図である。図８に示すパック電池のインナーパックの水平断面図である。

符号の説明

１…二次電池
２…第１の回路基板
３…インナーケース３Ａ…ケースユニット
３ａ…天板
３ｂ…底板
３ｃ…端面板
３ｄ…側面プレート
３ｅ…突出部
４…インナーパック
５…アウターケース５ａ…天板
５ｂ…底板
５ｃ…端面板
５ｄ…側面プレート
５ｅ…開口部
６…第２の回路基板
７…リード線
８…リード板
９…リード線
１０…太いリード線
１１…第１の基板ホルダー
１２…スペーサー
１３…第２の基板ホルダー
１４…絶縁樹脂
１５…連結凸部
１６…金属シャーシー１６Ａ…開口部
１７…ネジ
１８…ネジ孔
１９…コネクター
２０…パッキン
２１…連結溝
２２…凸条

Claims

複数の二次電池(1)と第１の回路基板(2)とを箱形のインナーケース(3)に収納しているインナーパック(4)と、インナーパック(4)を収納しているアウターケース(5)と、このアウターケース(5)とインナーケース(3)との間に配設している第２の回路基板(6)とを備え、
複数の二次電池(1)は、互いに平行な姿勢で、インナーケース(3)の内面と平行な面内に並べられ、なおかつ、両端面を同一面に位置させる姿勢として、１列ないし複数列に並べてインナーケース(3)に収納され、
第１の回路基板(2)は、インナーケース(3)の内面と平行な姿勢として、インナーケース(3)の内面と、二次電池(1)との間に配設され、
さらに、インナーケース(3)は、天板(3a)と底板(3b)を中間で両側に分割して、断面形状をコ字状とするケースユニット(3A)に分割して、一対のケースユニット(3A)を連結して、内部に二次電池(1)と第１の回路基板(2)を収納しているパック電池。
複数の二次電池(1)は隣接する二次電池(1)との間に谷間ができる円筒型電池であって、第１の回路基板(2)を、インナーケース(3)の内面と、二次電池(1)の間に谷間のある状態で配設している二次電池(1)との間に配設している請求項１に記載されるパック電池。
アウターケース(5)の内側であって、インナーパック(4)の外側に金属シャーシー(16)を設けており、この金属シャーシー(16)でアウターケース(5)を補強している請求項１に記載されるパック電池。
金属シャーシー(16)が、金属板をコ字状に折曲したものである請求項３に記載されるパック電池。
第１の回路基板(2)を、周壁のある第１の基板ホルダー(11)の内側に配設して、インナーケース(3)内に配置している請求項１に記載されるパック電池。
ケースユニット(3A)が、天板(3a)と底板(3b)の内面を、端縁に向かって内幅を広くするテーパー面としている請求項１に記載されるパック電池。