JP4683855B2 - Pack battery - Google Patents
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Description
本発明は、複数の二次電池の電極に金属プレートを溶接し、この金属プレートでもって、隣接する電池を電気的に直列又は並列に接続し、さらに、この金属プレートでもって電池を連結しているパック電池に関する。 The present invention welds a metal plate to the electrodes of a plurality of secondary batteries, electrically connects adjacent batteries in series or in parallel with the metal plate, and further connects the batteries with the metal plate. It relates to the battery pack.
電池は、リード板を電極にスポット溶接する構造で確実に接続される。このため、機器に内蔵される電池、あるいは複数の電池を直列又は並列に接続するパック電池において、この構造が採用される。 The battery is securely connected with a structure in which the lead plate is spot welded to the electrode. For this reason, this structure is adopted in a battery built in a device or a battery pack in which a plurality of batteries are connected in series or in parallel.
電極にスポット溶接されたリード板は、電極に対して動かないようにしっかりと固定される。スポット溶接は、リード板を電極に接続する電気的な特性、たとえば接触不良を解消することからすれば理想的な特性を示す。ただ、リード板と電池との間に遊びがないために、電池が振動する時に、あるいは電池の相対位置がずれるときに、リード板を介して電池に無理な力が作用することがある。電池の溶接部に作用する無理な力は、電池の封口板のかしめ部やレーザー溶接部に損傷を与えて、隙間を発生させる等の原因となる。この部分に隙間ができると、外装缶に充填している電解液が漏れる等の弊害が発生する。 The lead plate spot welded to the electrode is firmly fixed so as not to move with respect to the electrode. Spot welding exhibits ideal characteristics from the viewpoint of eliminating electrical characteristics that connect the lead plate to the electrodes, for example, poor contact. However, since there is no play between the lead plate and the battery, an excessive force may act on the battery via the lead plate when the battery vibrates or when the relative position of the battery shifts. The unreasonable force acting on the welded part of the battery causes damage to the caulking part of the sealing plate of the battery and the laser welded part, and causes a gap. If there is a gap in this part, there will be a negative effect such as leakage of the electrolyte filled in the outer can.
リード板の無理な力が電池に作用するのを防止するために、リード板の途中を湾曲させて、その先端部を電池に溶接する接続構造が開発されている(特許文献1及び2参照)。
これ等の公報に記載されるパック電池は、細長いリード板の一部をU曲して、その先端を電極に溶接して接続している。この構造のリード板は、U曲部を変形させることで、リード板に作用する無理な力を吸収できる。このため、リード板に作用する力が直接に電池に作用するのを防止できる。ただ、この構造では、隣接する電池を位置がずれないように連結することができない。それは、細長いリード板が変形して、隣接する電池の相対位置がずれるからである。また、U曲したリード板は実質的な厚さが相当に厚くなる。また、自由に変形できるようにU曲部の曲率半径を大きくすると、実質的な厚さは益々厚くなってしまう欠点もある。したがって、この構造は、電気機器に内蔵される電池をリード板で回路基板等に接続する構造には利用できても、複数の電池を位置ずれしないようにブロック状に連結するパック電池には採用できない。とくに車両用のパック電池のように、各々の電池をリード板でしっかりと連結してケースに収納するものには利用できない。 In the battery pack described in these publications, a part of an elongated lead plate is bent in a U shape, and its tip is welded to an electrode. The lead plate having this structure can absorb an unreasonable force acting on the lead plate by deforming the U-curved portion. For this reason, it can prevent that the force which acts on a lead board acts on a battery directly. However, in this structure, it is not possible to connect adjacent batteries so as not to shift their positions. This is because the elongated lead plates are deformed and the relative positions of adjacent batteries are shifted. Also, the U-curved lead plate is substantially thicker. In addition, if the radius of curvature of the U-curved portion is increased so that it can be freely deformed, there is a disadvantage that the substantial thickness becomes increasingly thicker. Therefore, this structure can be used to connect batteries built in electrical equipment to circuit boards, etc. using lead plates, but it is used for battery packs that connect multiple batteries in blocks so that they do not shift their positions. Can not. In particular, such as a battery pack battery, it is not possible to use each battery that is firmly connected with a lead plate and stored in a case.
本発明は、隣の電池をしっかりと連結しながら、電池を連結するリード板のように金属プレートを介して無理な力が作用するのを解消することを目的に開発されたもので、本発明の大切な目的は、金属プレートを介して各々の電池をしっかりと連結すると共に、金属プレートの専有するスペースを増加させることなく、金属プレートを介して電池の連結部分に作用する力を少なくできるパック電池を提供することにある。 The present invention was developed for the purpose of eliminating an excessive force acting through a metal plate like a lead plate connecting batteries while firmly connecting adjacent batteries. The important purpose of the pack is to firmly connect each battery through the metal plate and reduce the force acting on the connection part of the battery through the metal plate without increasing the space occupied by the metal plate To provide a battery.
本発明のパック電池は、隣接する電池1の電極2に金属プレート3を溶接して電池1を連結している。金属プレート3は、隣接する電池1に溶接して固定される本体部4の平面視における内部に内部溶着部5を設けており、この内部溶着部5の外周には、スリットである複数の貫通孔7を設け、該貫通孔7の間の金属プレート3をリード部8として、貫通孔7と貫通孔7の間のリード部8とからなる可撓性周壁部6を設けている。この金属プレート3は、可撓性周壁部6でもって、内部溶着部5を本体部4に対して変位できる状態で電池1の電極2に溶接して固定している。
Packs battery of the present invention, connects the
本発明のパック電池は、リード部8を湾曲するように成形することができる。さらに、さらに、本発明のパック電池は、可撓性周壁部6に複数の貫通孔7と複数のリード部8とを設けて、貫通孔7を内部溶着部5の外周に沿う方向に細長い形状のスリットとすることができる。
The battery pack of the present invention can be formed such that the
さらに、本発明のパック電池は、本体部4に複数の内部溶着部5を設けて、各々の内部溶着部5を電池1の電極2に溶接して、互いに平行な姿勢で隣接している複数の電池1を連結することができる。さらにまた、本発明のパック電池は、車両用のパック電池とすることができる。
Furthermore, the battery pack of the present invention is provided with a plurality of
本発明のパック電池は、金属プレートを介して各々の電池をしっかりと連結すると共に、金属プレートの専有するスペースを増加させることなく、金属プレートを介して電池の連結部分に作用する力を少なくできる特長がある。それは、本発明のパック電池が、独特の構造の金属プレートを介して電池を連結しているからである。電池を連結する金属プレートは、本体部の内部を内部溶着部とし、この内部溶着部の周囲に変形しやすい可撓性周壁部を設けている。可撓性周壁部は、金属プレートをダイヤフラムの周囲のように湾曲して変形しやすくし、または貫通孔の間にリード部を設けて変形しやすくしている。この構造のパック電池は、衝撃で電池が振動し、あるいは何等かの原因で電池の相対位置がずれても、そのずれや衝撃力を可撓性周壁部に吸収できる。このため、衝撃等を受けても電池に無理な力が作用せず、とくに金属プレートに溶接している封口板等に無理な力が作用せず、封口板のかしめ部やレーザー溶接部の損傷や液漏れを有効に阻止できる。 The battery pack according to the present invention can securely connect each battery via the metal plate, and can reduce the force acting on the connecting portion of the battery via the metal plate without increasing the space occupied by the metal plate. There are features. This is because the battery pack of the present invention connects the batteries via a metal plate having a unique structure. The metal plate for connecting the batteries has an inner welded portion inside the main body portion, and a flexible peripheral wall portion that is easily deformed is provided around the inner welded portion. The flexible peripheral wall portion is easily deformed by bending the metal plate like the periphery of the diaphragm or by providing a lead portion between the through holes. In the battery pack having this structure, even if the battery vibrates due to an impact or the relative position of the battery shifts due to some reason, the shift or impact force can be absorbed by the flexible peripheral wall. For this reason, an excessive force does not act on the battery even if it receives an impact, etc. Especially, an excessive force does not act on the sealing plate welded to the metal plate, and damage to the caulking portion of the sealing plate and the laser welded portion. And liquid leakage can be effectively prevented.
とくに、本発明のパック電池は、本体部の内部に内部溶着部を設け、この内部溶着部の周囲を可撓性周壁部として本体部に連結するので、従来の金属プレートに比較して一部がわずかに厚くなるのみで、金属プレートが専有する体積が増加して、パック電池の外形を大きくする等の弊害はない。とくに、金属プレートを封口板の凸部電極に溶接する構造にあっては、凸部電極の周囲に隙間ができ、この隙間に可撓性周壁部を配置することができる。このため、従来のパック電池と外形を全く同じにしながら、電池に受ける衝撃等を可撓性周壁部で緩衝して、これに起因する故障を極減できる。 In particular, the battery pack according to the present invention is provided with an internal weld portion inside the main body portion, and the periphery of the internal weld portion is connected to the main body portion as a flexible peripheral wall portion. However, there is no adverse effect such as increasing the volume of the metal plate and enlarging the outer shape of the battery pack. In particular, in the structure in which the metal plate is welded to the convex electrode of the sealing plate, a gap is formed around the convex electrode, and a flexible peripheral wall portion can be disposed in this gap. For this reason, while making the external shape exactly the same as that of the conventional battery pack, the impact received on the battery is buffered by the flexible peripheral wall portion, and the failure due to this can be minimized.
さらにまた、本発明のパック電池は、金属プレートの本体部の内部に内部溶着部を設けて、内部溶着部を電池に連結している。電池を溶接して固定する内部溶着部は、その全周に本体部があり、この本体部に内部溶着部を連結している。このため、内部溶着部と本体部との連結強度を強く保持しながら、内部溶着部を本体部に対して変位できる状態にできる。したがって、金属プレートが隣の電池をしっかりと連結しながら、衝撃等で電池に作用する無理な力を可撓性周壁部に有効に吸収できる。 Furthermore, in the battery pack of the present invention, an internal weld is provided inside the main body of the metal plate, and the internal weld is connected to the battery. The internal welded part for welding and fixing the battery has a main body part on the entire circumference, and the internal welded part is connected to the main body part. For this reason, it can be made the state which can displace an internal weld part with respect to a main-body part, hold | maintaining strongly the connection strength of an internal weld part and a main-body part. Therefore, an excessive force acting on the battery due to an impact or the like can be effectively absorbed by the flexible peripheral wall portion while the metal plate firmly connects the adjacent batteries.
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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the example shown below illustrates the 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.
本発明のパック電池は、電池が振動し、あるいは電池の相対位置がずれても無理な力が作用しないように金属プレートで連結したものであるから、振動の激しい自動車、電動バイク、自転車等の車両用の電源、または電動工具の電源に適している。 Since the battery pack of the present invention is connected by a metal plate so that an excessive force does not act even if the battery vibrates or the relative position of the battery shifts, the battery such as an automobile, an electric motorcycle, a bicycle, etc. Suitable for power supplies for vehicles or power tools.
図1に示すパック電池は、隣接する電池1の電極2に金属プレート3を溶接して電池1を連結している。パック電池は、金属プレート3で連結している電池1をケース(図示せず)に収納している。この図に示すパック電池は、図2の回路図に示すように、直列に接続している電池1をさらに並列に接続している。したがって、両端の電池1は、金属プレート3で2本が並列に接続され、中間では4本の電池1が金属プレート3で接続される。
In the battery pack shown in FIG. 1, a
図1のパック電池は、複数の電池1を平行な姿勢で横に並べて金属プレート3で連結している。さらに、この図のパック電池は、同一平面に並べている2組の電池ブロック10を、2段に並べて金属プレート3で連結している。上段の電池ブロック10と下段の電池ブロック10は、金属プレート3で互いに並列に接続されている。さらに、各々の電池ブロック10は、金属プレート3を介して電池1を直列に接続している。
In the battery pack of FIG. 1, a plurality of
隣の電池1を連結する金属プレート3は金属板で製作される。図1のパック電池は、2本の電池1を連結する細長い形状の金属プレート3と、4本の電池1を連結する四角形の金属プレート3とが、電池1を連結している。これ等の金属プレート3は、隣接する電池1に溶接して固定される本体部4の内部に内部溶着部5を設けている。図3と図4の金属プレート3は、図5と図6の断面図に示すように、本体部4と内部溶着部5を同一平面に位置させており、内部溶着部5の周囲に可撓性周壁部6を設けて、可撓性周壁部6を介して、内部溶着部5を本体部4に連結している。
The
図の金属プレート3は、内部溶着部5の外周に円形リング状に設けている可撓性周壁部6に、複数の貫通孔7を設け、隣接する貫通孔7の間にリード部8を設けて可撓性周壁部6としている。貫通孔7は、内部溶着部5の外周に沿う方向に細長い形状のスリットである。図の金属プレート3は、可撓性周壁部6を円形リング状としているので、スリットは円形リングに沿う細長い形状としている。さらに、図の金属プレート3は、可撓性周壁部6に4つの貫通孔7を設けて、貫通孔7の間に4つのリード部8を設けている。さらにまた、図の金属プレート3は、リード部8を湾曲する形状にプレス加工している。この構造の金属プレート3は、可撓性周壁部6のリード部8の幅を広くしながら変形しやすくできる。このため、リード部8の電気抵抗を小さくしながら、内部溶着部5を本体部4に対して変位させやすく、内部溶着部5を溶接して固定している電池1に無理な力が作用するのを特に効果的に防止できる。
In the illustrated
ただし、本発明のパック電池は、必ずししも可撓性周壁部にスリットを設ける必要はなく、内部溶着部の周囲を湾曲成形して、湾曲成形された部分を可撓性周壁部とすることもできる。この構造の金属プレートは、内部溶着部の全周に連続して可撓性周壁部を設けることができるので、可撓性周壁部の電気抵抗を最も小さくしながら、内部溶着部と本体部とをしっかりと連結できる。このため、金属プレートを介して隣接する電池を強固に連結できる特長がある。この金属プレートは、湾曲形状で変形しやすくしている可撓性周壁部を変形させて、内部溶着部を本体部に対して変位させる。 However, in the battery pack of the present invention, it is not always necessary to provide a slit in the flexible peripheral wall, and the periphery of the inner welded part is curved and the curved part is used as the flexible peripheral wall. You can also. Since the metal plate having this structure can be provided with a flexible peripheral wall portion continuously around the entire circumference of the internal weld portion, the internal weld portion, the main body portion, Can be firmly connected. For this reason, there exists the feature which can connect the adjacent battery firmly through a metal plate. The metal plate deforms the flexible peripheral wall portion that is easily deformed with a curved shape, and displaces the internal welded portion with respect to the main body portion.
さらに、本発明のパック電池は、貫通孔の間に設けているリード部を湾曲成形することなく、内部溶着部と本体部とリード部を平面状とすることもできる。この金属プレートは、細長いスリット状の貫通孔を長く、リード部の幅を狭くして、リード部を変形しやすくできる。幅が狭くて細いリード部は変形しやすく、内部溶着部を変位できる状態で本体部に連結する。このため、内部溶着部を連結している電池が振動し、あるいは位置がずれるときに、電池に作用する無理な力を少なくできる。 Furthermore, in the battery pack of the present invention, the internal welded portion, the main body portion, and the lead portion can be made flat without bending the lead portion provided between the through holes. This metal plate can be easily deformed by making the elongated slit-like through hole long and narrowing the width of the lead portion. The narrow and narrow lead part is easily deformed and is connected to the main body part in a state where the internal welded part can be displaced. For this reason, when the battery which connected the internal welding part vibrates or a position shifts, the unreasonable force which acts on a battery can be decreased.
図3と図4に示す金属プレート3は、本体部4に複数の内部溶着部5を設け、各々の内部溶着部5を電池1に接続している。この構造の金属プレート3で連結されるパック電池は、全ての電池1を金属プレート3の内部溶着部5に接続しているので、各々の内部溶着部5の外周に設けている可撓性周壁部6を、各々の電池1に作用する無理な力の緩衝部として、電池1に作用する力を少なくできる。とくに、金属プレート3の内部溶着部5を電池1の封口板にスポット溶接しているパック電池は、内部溶着部5の周囲に設けている可撓性周壁部6を各々の電池1に作用する力の緩衝部とすることができる。このため、全ての電池1の封口板に無理な力が作用せず、振動や衝撃で封口板やかしめ部の損傷を有効に防止できる。
The
たた、本発明のパック電池は、図示しないが、本体部を直接に隣の電池に溶接して固定し、内部溶着部を別の電池に溶接して連結する構造とすることもできる。 However, although not shown, the battery pack of the present invention may be structured such that the main body portion is directly welded and fixed to the adjacent battery, and the internal welded portion is welded and connected to another battery.
さらに、図1のパック電池は、電池1の中間に接続される金属プレート3に電圧端子9を設けている。電圧端子9は各々の電池1の電圧を検出するための端子である。この電圧端子9は、図2の回路図に示すように、リード線11を介して電圧検出回路12に接続されて、各々の電池電圧が検出される。電圧検出回路12は、電池電圧を検出して、電池1の過充電や過放電を検出し、電池1の過充電と過放電を防止するように、充放電を制御する。このように各々の電池電圧を検出するパック電池は、電池1をリチウムイオン二次電池とするものに適している。リチウムイオン二次電池は、電池電圧で残容量を検出でき、さらに電圧が高いので、電圧をコントロールしながら充放電させることが大切であるからである。ただし、本発明のパック電池は、電池をリチウムイオン二次電池に特定しない。電池には、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池など、充電できる全ての電池とすることができる。
Further, the battery pack of FIG. 1 is provided with a
図の金属プレート3は、内部溶着部5にスポット溶接の無効電流を少なくする内部スリット13を設けている。内部溶着部5は、この内部スリット13の両側で電池1の電極2にスポット溶接して固定される。
The
1…電池
2…電極
3…金属プレート
4…本体部
5…内部溶着部
6…可撓性周壁部
7…貫通孔
8…リード部
9…電圧端子
10…電池ブロック
11…リード線
12…電圧検出回路
13…内部スリット
DESCRIPTION OF
Claims (5)
金属プレート(3)は、隣接する電池(1)に溶接して固定される本体部(4)の平面視における内部に内部溶着部(5)を設けると共に、この内部溶着部(5)の外周には、スリットである複数の貫通孔(7)を設け、該貫通孔(7)の間の金属プレート(3)をリード部(8)として、貫通孔(7)と貫通孔(7)の間のリード部(8)とからなる可撓性周壁部(6)を設けており、この可撓性周壁部(6)でもって、内部溶着部(5)を本体部(4)に対して変位できる状態で電池(1)の電極(2)に溶接して固定しているパック電池。 A battery pack in which a metal plate (3) is welded to an electrode (2) of an adjacent battery (1) to connect the battery (1),
The metal plate (3) is provided with an internal weld portion (5) in a plan view of the main body portion (4) that is welded and fixed to the adjacent battery (1), and an outer periphery of the internal weld portion (5). Is provided with a plurality of through-holes (7) as slits, and the metal plate (3) between the through-holes (7) is used as a lead portion (8), so that the through-hole (7) A flexible peripheral wall portion (6) consisting of a lead portion (8) is provided between the inner welded portion (5) and the main body portion (4). A battery pack that is welded and fixed to the electrode (2) of the battery (1) in a displaceable state.
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