WO2014184993A1 - 電池パックと電池パックの製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a battery stored in a waterproof bag and a battery pack that dissipates heat by evenly placing a potting resin on the surface of the battery holder and a method for manufacturing the battery pack.
- Battery packs are widely used as power sources for electric tools, electric assist bicycles, electric motorcycles, hybrid electric vehicles, electric vehicles, etc., and for power storage in homes and stores.
- the internal battery When the battery pack is mounted on a device for use or charging, the internal battery generates heat. Dissipating this heat to the outside is important from the viewpoint of the charge / discharge characteristics and life characteristics of the battery pack.
- the battery pack disclosed in Patent Document 1 the battery is housed by the battery case and the lid, and the gap in the battery case is filled with potting resin, and is generated in the internal battery. The heat can be radiated to the case side through the potting resin.
- the battery pack in which the battery is stored in the battery case in the structure in which the battery and the inner surface of the battery case are thermally coupled by the potting resin, it is necessary to fill the potting resin so as to fill the gap between the battery and the inner surface of the battery case. Since the outer shape of the battery case is increased and the capacity of the gap between the battery and the inner surface of the battery case is increased, there is a problem that the amount of potting resin to be filled is increased and the weight of the battery pack is increased.
- An object of the present invention is to provide a battery pack that can dissipate heat and a method for manufacturing the battery pack.
- the battery pack of the present invention is a battery pack comprising a battery, a battery holder for holding the battery, a waterproof bag for storing the battery holder holding the battery as a waterproof structure, and a potting resin injected into the waterproof bag.
- the waterproof bag is provided with a check valve that opens only when the internal air is exhausted.
- the battery pack of the present invention is a battery pack comprising: a battery holder that holds a battery; a waterproof bag that houses the battery holder that holds the battery as a waterproof structure; and a potting resin that is injected into the waterproof bag.
- a check valve that allows air to flow while having a waterproof structure.
- the check valve is provided so as to face the side surface of the battery holder on which the lead plate is disposed so as to be orthogonal to the extending direction of the battery.
- the check valve is provided so as to face the center of the side surface of the battery holder on which the lead plate is disposed.
- the potting resin injected into the waterproof bag is sucked from the check valve, and is arranged in close contact with the surface of the battery. pack.
- the battery pack manufacturing method of the present invention includes a battery, a battery holder for holding the battery, a waterproof bag for storing the battery holder holding the battery as a waterproof structure, a potting resin injected into the waterproof bag, and a waterproof bag
- the battery pack is provided with a check valve that opens only when the air inside the waterproof bag is exhausted, and the circuit board is disposed on the upper surface of the battery holder holding the battery.
- the method includes a filling step of filling a waterproof bag containing the battery holder with an uncured paste-like or liquid potting resin.
- the filling step in the filling step, a part of the waterproof bag is pressed from the outside, and the potting resin can be filled in the waterproof bag in this state.
- the waterproof bag can be pressed in a predetermined area via the elastic body in the filling step.
- LEDs can be arranged on a circuit board.
- the waterproof bag is provided with a check valve that opens only when the air inside is exhausted, so that the potting resin is injected into the waterproof bag from the check valve.
- the potting resin is arranged to be in close contact with the surfaces of the battery and the battery holder, so that the heat of the battery can be efficiently radiated. Therefore, it is not necessary to fill the potting resin so as to fill the gap between the battery and the battery case inner surface as in the prior art, and the battery can be radiated while minimizing the amount of the potting resin.
- the battery pack of the present invention is provided with a check valve that allows air to flow while having a waterproof structure, so that the battery safety valve operates when the battery runs out of heat, and the generated gas is contained in the waterproof bag. Even when the tank is full, the gas can be appropriately discharged out of the waterproof bag.
- the check valve is provided so as to face the side surface of the battery holder on which the lead plate is disposed, so that the check valve can be used with the potting resin injected into the waterproof bag.
- the check valve is provided so as to face the center of the side surface of the battery holder on which the lead plate is arranged, so that the potting resin is evenly bonded to the surfaces of the plurality of batteries.
- the heat dissipation of a plurality of batteries can be made uniform.
- the potting resin injected into the waterproof bag is in close contact with the surface of the battery by being sucked from the check valve.
- the intake work can be easily performed, and the potting resin can be appropriately adhered to the surface of the battery so as to be directed upward from the lower side in the battery extending direction.
- the circuit board is placed on the upper surface of the battery holder, and the waterproof bag containing the battery holder is filled with uncured paste-like or liquid potting resin.
- the potting resin can be poured into the waterproof bag while preventing the substrate from being covered with the potting resin. For this reason, the bad effect resulting from potting resin adhering to the surface of a circuit board can be prevented effectively.
- the potting resin in the battery pack manufacturing method of the present invention, is controlled depending on the shape of the battery holder or the waterproof bag by pressing a part of the waterproof bag from the outside and controlling the flow of the potting resin.
- the potting resin is controlled depending on the shape of the battery holder or the waterproof bag by pressing a part of the waterproof bag from the outside and controlling the flow of the potting resin.
- Potting resin filled in a state where a part of the waterproof bag is pressed from the outside becomes a state where the potting resin is blocked and collected by the pressing part, but in this state, the stored potting resin is surely flowed to an area where filling is difficult.
- the potting resin By filling the potting resin accumulated after releasing the pressed state, the potting resin can be surely flowed and filled in a region where filling is difficult.
- the potting resin is securely filled while reducing the amount of potting resin, and the potting resin is in close contact with the battery to accurately dissipate the heat of the battery. can do.
- the waterproof bag in the filling step, by pressing the waterproof bag with a predetermined area via the elastic body, the waterproof bag is securely adhered to the surface of the battery core pack without a gap, It can be filled while minimizing the amount of potting resin.
- FIG. 1 It is a perspective view of the battery pack in the present invention. It is a disassembled perspective view of the battery pack in this invention. It is a perspective view which shows the state which the battery core pack is accommodated in the waterproof bag, and the opening part of the waterproof bag is not sealed. It is a perspective view which shows the state by which the battery core pack was accommodated in the waterproof bag, and the opening part of the waterproof bag was sealed. It is a perspective view which shows the state which the battery core pack was accommodated in the waterproof bag, the opening part of the waterproof bag was sealed, and was further inhaled from the non-return valve. It is sectional drawing of the battery holder which showed the state before the intake in the Example of this invention.
- the battery pack 1 of the present invention is mainly mounted on an electric vehicle and supplies power to a driving motor.
- the present invention is used, for example, as a power source for assist bicycles, electric motorcycles, electric wheelchairs, electric tricycles, electric carts and the like.
- the present invention does not specify the use of the battery pack 1 and can be used as a power source for various electric devices used outdoors such as electric tools.
- the battery pack 1 of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 is mainly mounted on an electronic device body and supplies power to the electronic device body.
- the battery pack 1 used for such a purpose has a plurality of batteries arranged in parallel to each other and provided with positive and negative electrode terminals at both ends of the battery. And a lead plate 7 which is connected to the electrode terminals of the batteries housed in the battery holder 6 and connects adjacent batteries in series and in parallel.
- the battery is a rechargeable lithium ion secondary battery, but is not limited to a lithium ion battery, and may be a rechargeable battery such as a nickel metal hydride battery or a nickel cadmium battery.
- a cylindrical battery is used in the battery pack 1 of the present embodiment.
- the battery core pack 2 stores the batteries in a battery holder 6 in a multistage multi-row arrangement with the batteries in a parallel posture.
- the battery pack 1 of the present embodiment uses 50 cylindrical batteries and is electrically connected in 10 series and 5 parallel.
- a plurality of batteries are arranged and stored in the battery holder 6 in such a manner that the electrode terminals at both ends are arranged on the same surface and are parallel to each other.
- the battery holder 6 is configured by fitting a pair of battery holder units, and one battery holder unit is provided with a holding cylinder for inserting the end of the battery and storing the battery. .
- the battery holder 6 is formed of a thermoplastic resin such as plastic that is an insulating material.
- the other battery holder unit is arranged and connected to form a battery storage portion that covers a side surface other than the end face of the battery.
- a plurality of batteries are stored and held by a pair of battery holder units.
- the waterproof bag is not shown for convenience.
- the battery holder 6 has a plurality of batteries arranged in multiple rows and columns and held in place. Further, the electrode terminals of the battery are connected to the lead plate 7 in a state of being exposed from an opening provided on the end surface of the battery holder 6. Lead plates 7 are respectively disposed on opposite side surfaces of the battery holder 6. Further, the battery is connected to the circuit board 5 through the lead plate 7.
- the circuit board 5 is disposed on the upper surface of the battery holder 6 located between the end faces of the battery holder 6. Further, the circuit board 5 shown in FIG. 2 has an LED 13 serving as a display unit for displaying the remaining capacity of the battery on the upper surface.
- the circuit board 5 shown in FIG. 2 has an LED holder 14 disposed on the upper surface, and a plurality of LEDs 13 are disposed inside the LED holder 14 so as to face a plurality of display windows provided in the LED holder 14. is doing.
- the plurality of batteries are held at predetermined positions by the battery holder 6, the circuit board 5 is fixed to the upper surface of the board holder, and the electrode terminals of each battery are connected to the lead plate 7.
- a battery core pack is formed by connecting to the circuit board 5 via the lead plate 7.
- the battery core pack 2 is stored in a waterproof bag 8 and stored in a battery case 4.
- the battery core pack 2 has a watertight structure with improved waterproofness. Therefore, the battery core pack 2 is stored in a waterproof bag 8. The lead wire 51 is pulled out from the waterproof bag 8 in the temporarily fixed state. Further, the potting resin 9 is filled with the battery core pack 2 placed in the waterproof bag 8.
- the waterproof bag 8 shown in FIG. 3 is a flexible sheet formed into a bag shape.
- a plastic sheet can be used as the flexible sheet of the waterproof bag 8.
- polyimide (PI), polyethylene imide (PEI), polyethylene terephthalate (PET) or the like can be used. These plastic sheets are characterized by excellent flexibility and heat resistance. Moreover, the electrolyte discharged when the battery safety valve is opened does not melt and cause a chemical reaction. However, as the flexible sheet used for the waterproof bag 8, other plastic sheets than those described above can be used. Further, since the waterproof bag 8 is a permeable sheet, FIG. 3 shows that the waterproof bag 8 is partially permeable.
- the waterproof bag 8 shown in FIG. 3 has a bag shape with an opening at one end, and the battery core pack 2 is accommodated from the opening. Further, the opening at one end is configured to lead out the lead wire 51.
- the lead wire 51 is connected to a connector having charge / discharge terminals and signal wires. Therefore, the waterproof bag 8 houses the battery core pack 2 and draws the lead wire 51 from the waterproof bag 8 to the outside through the opening of the waterproof bag 8. As shown in FIGS. 4 and 5, the lead wire 51 is drawn out from the opening of the waterproof bag 8 as a waterproof structure.
- FIG. 3 shows a state in which the battery core pack 2 is housed in the waterproof bag 8 and the potting resin 9 is injected from the opening of the waterproof bag 8.
- the battery core pack 2 is disposed in the waterproof bag 8 so that both side surfaces of the battery holder 6 on which the lead plate 7 is disposed are the bottom surface and the top surface, respectively, and the injected potting resin 9 Is accumulated in the bottom of the waterproof bag 8.
- the battery core pack 2 is housed in a waterproof bag 8 with the circuit board 5 disposed on the upper surface of the battery holder 6 and filled with a potting resin 9.
- the uncured paste-like or liquid potting resin 9 injected into the waterproof bag 8 is applied to the circuit board 5. It is possible to effectively prevent unexpected adhesion.
- the potting resin 9 injected into the waterproof bag 8 is accumulated in the bottom of the waterproof bag 8 and is connected to each battery stored in the battery holder 6 in a thermally coupled state.
- the lead wire 51 is pulled out from the insertion gap of the opening of the waterproof bag 8, and a sealing agent is applied to the insertion gap.
- the lead wire 51 is drawn out as a watertight structure from the insertion gap.
- the battery core pack 2 shown in FIG. 4 has a lead wire from the opening of the waterproof bag 8 from the state where the battery core pack 2 shown in FIG. The state where 51 is pulled out and sealed in a waterproof structure is shown.
- the waterproof bag 8 is provided with a check valve 10 that opens only when the air inside is exhausted.
- the check valve 10 is formed so that the lead plate 7 is orthogonal to the extending direction of the battery housed in the battery holder 6.
- the battery holder 6 is disposed so as to face the side surface.
- the check valve 10 has a structure that opens only when the internal air is exhausted. Therefore, the air inside the waterproof bag 8 can be taken in by arranging the intake port of the air intake device in the check valve 10 and taking in the air.
- the potting resin 9 accumulated on the side surface of the one battery holder 6 serving as the bottom surface of the waterproof bag 8 in FIGS. It flows into the gap 61 with the holder 6.
- the battery is brought into close contact with the potting resin 9 having a higher thermal conductivity than air so that the heat transfer and heat dissipation can be improved. .
- FIG. 6 shows a cross section of the battery holder 6 in a state where the battery core pack 2 is housed in the waterproof bag 8 of FIG. 4 and the potting resin 9 is injected.
- a gap 61 is provided between the battery 3 and the battery holder 6.
- the gap 61 is a certain clearance for allowing a dimensional tolerance of the battery 3 and the battery holder 6.
- the gap 61 causes the battery 3 and the battery holder 6 to pass through the air layer, so that the heat transfer property is lowered, and the heat of the generated battery cannot be radiated appropriately.
- the cycle characteristics, the battery capacity, and the like change for each battery, and there is a problem that the life of the battery pack 1 is shortened.
- the battery core pack 2 is housed in the waterproof bag 8 of FIG. 5, and an air intake port of the air intake device is disposed in the check valve 10 provided in the waterproof bag 8 to inhale the air inside the waterproof bag 8.
- the cross section of the battery holder 6 in a state is shown.
- the potting resin 9 is filled in the gap 61 provided between the battery 3 and the battery holder 6 by being sucked from the check valve 10. This is because the air in the waterproof bag 8 is sucked from the check valve 10, so that the air existing in the gap 61 between the battery 3 and the battery holder 6 is sucked and the gap between the battery 3 and the battery holder 6 is taken.
- the battery core pack 2 shown in FIG. 4 is housed in the waterproof bag 8 and the lead wire 51 is further pulled out from the opening of the waterproof bag 8 from the state where the potting resin 9 is injected, and sealed in a waterproof structure.
- the stopped state is shown.
- the battery core pack 2 shown in FIG. 5 of the present embodiment is accommodated in the waterproof bag 8, the opening of the waterproof bag 8 is sealed, and further, the waterproof bag 8 is sucked from the check valve 10.
- the waterproof bag 8 When the molten potting resin 9 accumulated at the bottom of the battery is filled in a gap 61 provided between the battery and the battery holder 6 or the potting resin 9 comes into close contact with the surface of the battery holder 6, the waterproof bag 8 The molten potting resin 9 accumulated at the bottom of the waterproof bag 8 is dispersed to prevent the outer shape of the bottom of the waterproof bag 8 from becoming large. Therefore, the outer shape of the bottom of the waterproof bag 8 is substantially the same as the outer shape of the waterproof bag 8 on the side where the check valve 10 is provided.
- the check valve 10 provided in the waterproof bag 8 is provided so as to face the center of the side surface of the battery holder 6 on which the lead plate 7 is disposed.
- an air inlet (not shown) of an air intake tool (not shown) is arranged in the check valve 10 and the air inside the waterproof bag 8 is taken in, the gap 61 between the plurality of batteries and the battery holder 6 is taken. Since the force for sucking the potting resin 9 is evenly applied, the variation in the amount of resin flowing into the gap 61 between the battery and the battery holder 6 can be reduced, and the temperature difference between the batteries can be reduced. .
- the check valve 10 used in this embodiment has a structure that opens only when the internal air is exhausted. However, as another embodiment, the check valve 10 allows air to flow while having a waterproof structure. It may be 10. In the check valve 10 in other embodiments, the battery safety valve is activated when the battery is thermally runaway, and even when the generated gas is filled in the waterproof bag 8, the gas is appropriately discharged to the outside of the waterproof bag 8. It has the effect that it can be discharged.
- the above structure can exhaust the air in the waterproof bag and fill the potting resin between the battery, the battery holder and the waterproof bag.
- an LED or the like is arranged inside, for example, as shown in FIGS. 2 to 5, the LED 13 is arranged on the circuit board 5 and the LED 13 emits the light of the LED 13 to the outside.
- the potting resin 9 attenuates the light of the LED 13, which causes a problem that it cannot be emitted brightly to the outside.
- the filling of the potting resin causes not only the shape of the battery and the battery holder, but also the lead wires arranged inside. This is because the flow of the potting resin is prevented and an area that cannot be filled is formed.
- FIG. 8 shows a method of reliably filling the potting resin 9 in a region where filling is difficult.
- This figure shows that when the potting resin 9 is supplied to the waterproof bag 8, a part of the waterproof bag 8 is pressed from the outside to control the flow of the potting resin 9 to fill the potting resin 9 in a preferable state. Fill.
- the potting resin 9 is filled while pressing the lower part of the area A. .
- the waterproof bag 8 that is pressed from the outside and is in close contact with the surface of the battery core pack 2 is in a state in which the gap with the battery core pack 2 is narrowed to block the potting resin 9. Therefore, if the waterproof bag 8 is filled with the uncured paste-like or liquid potting resin 9 in this state, the potting resin 9 is blocked by the pressing portion 11 and is accumulated in the region A above it. Therefore, it is possible to reliably fill the A region with the potting resin 9 by pressing below the region where the filling of the potting resin 9 is difficult. Thereafter, when the pressing is released, the extra potting resin 9 accumulated in the area A flows down and is also filled in the lower part of the area A.
- the potting resin 9 is blocked and stored in a part, and the potting resin 9 is flowed down and filled downward, so that the potting resin 9 can be reliably filled below the pressed portion. Therefore, the potting resin 9 is surely filled below the pressing portion 11 by pressing on the portion where it is difficult to reliably fill the potting resin 9 and storing the potting resin 9 on the pressing portion 11 to flow down. You can also However, the pressing portion is not necessarily below the portion where it is difficult to fill the potting resin. Because the potting resin can be accumulated by pressing upward from the area where it is difficult to fill the potting resin, and the potting resin collected by releasing the pressure can be surely filled by flowing down at once. is there.
- the pressing part 11 of the waterproof bag 8 is used as the elastic body 12, and the waterproof bag 8 is pressed by the elastic body 12 from the outside.
- the elastic body 12 is a plastic foam or rubber-like elastic body that is elastically deformed.
- the method of pressing the waterproof bag 8 with the pressing portion 11 of the elastic body 12 can securely attach the flexible waterproof bag 8 to the surface of the battery core pack 2 without a gap.
- the pressing portion can be a flat plate material, or the surface facing the waterproof bag can be shaped along the outer surface of the battery core pack.
- the position and area where the pressing portion 11 presses a part of the waterproof bag 8 from the outside is filled with the potting resin 9 filled with the potting resin 9 while the waterproof bag 8 is pressed. It is designed to be optimal in consideration of the shape of the battery and battery holder so that difficult parts can be filled.
- the method of supplying the potting resin 9 to the waterproof bag 8 through the above steps can fill the potting resin 9 even in a region where it is difficult to fill the potting resin 9 by vacuuming.
- the potting resin 9 is uncured and is filled in the waterproof bag 8 in a paste or liquid form.
- the potting resin 9 filled in a predetermined region is cured inside the waterproof bag 8.
- the potting resin 9 needs to be filled in a predetermined position before being cured. This is because when cured, the fluidity is lost and the film cannot move.
- the curing time can be lengthened to fill the potting resin 9 in a more preferable position, but the curing time cannot be made longer than necessary in consideration of handling and workability after filling.
- the two-part potting resin 9 controls the curing time by the addition amount of the curing agent.
- the potting resin 9 is filled in an area that is difficult to be filled by evacuation by controlling the flow of the potting resin 9 in the step of supplying the waterproof bag 8. Since the above method fills the waterproofing bag 8 with the potting resin 9 in a preferable state, the potting resin 9 can be filled in an ideal state without increasing the curing time of the potting resin 9.
- the battery core pack 2 including the LEDs 13 is stored in the waterproof bag 8 on the circuit board 5 arranged on the upper surface of the battery holder 6 and the potting resin 9 is filled.
- the potting resin 9 is prevented from adhering to the surface of the LED 13.
- one surface of the double-sided tape 15 is attached to the upper surface of the LED holder 14, and the inner surface of the waterproof bag 8 is attached to the other surface of the double-sided tape 15.
- the waterproof bag 8 is adhered to the upper surface of the LED holder 14 without any gap.
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Abstract
電池と、電池を保持する電池ホルダと、電池を保持した電池ホルダを防水構造として収納する防水袋と、防水袋内に注入されるポッティング樹脂とを備える電池パックにおいて、防水袋には、内部の空気を排気する場合にのみ開弁する逆止弁が設けられていることで、防水袋内にポッティング樹脂を注入した状態で、逆止弁より防水袋内の空気を排気することによって、電池及び電池ホルダの表面に均等にポッティング樹脂が密着するように配置される特徴を備えている。
Description
本発明は、防水袋に収納された電池及び電池ホルダの表面にポッティング樹脂を均等に配置することで放熱を行う電池パックとこの電池パックの製造方法に関する。
電池パックは、電動工具、電動アシスト自転車、電動バイク、ハイブリッド電気自動車、電気自動車などの電源として、さらには家庭や店舗などでの蓄電用として幅広く用いられている。電池パックを機器に装着して使用する際や充電を行う際などには、内部の電池が熱を発する。この熱を外部に放熱することが、電池パックの充放電特性および寿命特性などの観点から重要となる。特許文献1に開示された電池パックでは、電池が電池ケースと蓋体とによって収納されており、さらに、電池ケース内の間隙には、ポッティング樹脂が充填されていることによって内部の電池で発生した熱がポッティング樹脂を介して、ケース側に放熱されることができるという効果を備えている。
また、電動工具、電動アシスト自転車、電動バイク、ハイブリッド電気自動車、電気自動車等は屋外で使用されるため、電池パックは、電池及び回路基板等の電池コアパックを防水構造としてケースに収納する必要がある。そこで、特許文献2で示す電池パックでは、複数の電池を収納してなる電池コアパックが、可撓性の防水袋に収納されているため、電池パックを防水構造とすることができる。
電池を電池ケースに収納した電池パックにおいて、電池と電池ケースの内面とをポッティング樹脂によって熱結合させる構造では、電池と電池ケース内面との間隙を満たすようにポッティング樹脂を充填する必要があるため、電池ケースの外形が大型化し、電池と電池ケース内面との間隙の容量が増加するため、充填されるポッティング樹脂の量が増加し、電池パックの重量が増加するという課題がある。
そこで、本発明は、このような問題点を解決するために成されたものであり、充填されるポッティング樹脂の量を最小限としながら、電池にポッティング樹脂を密着させて、電池の熱を的確に放熱することができる電池パックとこの電池パックの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の電池パックは、電池と、電池を保持する電池ホルダと、電池を保持した電池ホルダを防水構造として収納する防水袋と、防水袋内に注入されるポッティング樹脂とを備える電池パックにおいて、防水袋には、内部の空気を排気する場合にのみ開弁する逆止弁が設けられている。
本発明の電池パックは、電池を保持する電池ホルダと、電池を保持した電池ホルダを防水構造として収納する防水袋と、防水袋内に注入されるポッティング樹脂とを備える電池パックにおいて、防水袋には、防水構造としながら空気の流通を可能とした逆止弁が設けられている。本発明の電池パックは、逆止弁は、電池の延在方向に直交するようにリード板が配置された電池ホルダの側面に対向するように設けられている。
本発明の電池パックは、逆止弁は、リード板が配置された電池ホルダの側面の中央に対向するように設けられている。
本発明の電池パックにおいて、電池ホルダの側面が上面となる姿勢において、防水袋内に注入されたポッティング樹脂が、逆止弁より吸気されることによって、電池の表面に密着して配置される電池パック。
本発明の電池パックの製造方法は、電池と、電池を保持する電池ホルダと、電池を保持した電池ホルダを防水構造として収納する防水袋と、防水袋内に注入されるポッティング樹脂と、防水袋に設けられて、防水袋内部の空気を排気する場合にのみ開弁する逆止弁とを備える電池パックを製造する方法であって、電池を保持した電池ホルダの上面に回路基板を配置した状態で、電池ホルダを収納してなる防水袋に、未硬化でペースト状ないし液状のポッティング樹脂を充填する充填工程を含むことを特徴とする。
本発明の電池パックの製造方法は、充填工程において、防水袋の一部を外部から押圧し、この状態でポッティング樹脂を防水袋に充填することができる。
本発明の電池パックの製造方法は、充填工程において、防水袋を弾性体を介して所定の面積で押圧することができる。
本発明の電池パックの製造方法は、回路基板上にLEDを配置することができる。
本発明の電池パックでは、防水袋には、内部の空気を排気する場合にのみ開口する逆止弁が設けられている構成によって、防水袋内にポッティング樹脂を注入した状態で、逆止弁より防水袋内の空気を排気することによって、電池及び電池ホルダの表面に均等にポッティング樹脂が密着するように配置されるため、効率よく電池の熱を放熱することができる。したがって、従来のように電池と電池ケース内面との間隙を満たすようにポッティング樹脂を充填する必要が無く、ポッティング樹脂の量を最小限としながら、電池の放熱を行うことができる。
また、本発明の電池パックは、防水構造としながら空気の流通を可能とした逆止弁を設けることで、電池が熱暴走した際に電池の安全弁が作動し、発生したガスが防水袋内に充満した場合においても、適切に防水袋の外へガスを排出することができるという効果を備えている。
また、本発明の電池パックは、逆止弁が、リード板が配置される電池ホルダの側面に対向するように設けられていることで、防水袋内にポッティング樹脂を注入した状態で、逆止弁より防水袋内の空気を排気することによって、電池の延在方向に沿うようにしてポッティング樹脂が電池の表面に効率よく密着させることができ、電池とポッティング樹脂との接着面積を増加させることで、放熱性を向上させることができる。
また、本発明の電池パックでは、逆止弁が、リード板が配置された電池ホルダの側面の中央に対向するように設けられていることによって、ポッティング樹脂を複数の電池の表面に均等に接着させることができ、複数の電池の放熱性を均等にすることができる。
さらに、本発明の電池パックでは、電池ホルダの側面が上面となる姿勢において、防水袋内に注入されたポッティング樹脂が、逆止弁より吸気されることによって、電池の表面に密着して配置されることで簡易に吸気作業を行うことができ、電池の延在方向の下側から上に向かうように適切に電池の表面にポッティング樹脂を密着させることができる。
本発明の電池パックの製造方法では、電池ホルダの上面に回路基板を配置した状態で、電池ホルダを収納してなる防水袋に、未硬化でペースト状ないし液状のポッティング樹脂を充填するので、回路基板にポッティング樹脂が被るのを防止しながら、ポッティング樹脂を防水袋に注入できる。このため、回路基板の表面にポッティング樹脂が付着することに起因する弊害を有効に防止できる。
また、本発明の電池パックの製造方法では、ポッティング樹脂の充填工程において、防水袋の一部を外部から押圧して、ポッティング樹脂の流れをコントロールするにより、電池ホルダや防水袋の形状によってポッティング樹脂を充填するのが難しい領域であっても確実に充填できる特徴がある。防水袋の一部を外部から押圧する状態で充填されるポッティング樹脂は押圧部で堰き止められて溜まる状態となるが、この状態で、貯溜されたポッティング樹脂を充填が難しい領域に確実に流動させて充填でき、あるいは、押圧状態を解除して溜まったポッティング樹脂を一度に流動させることで、充填が難しい領域に確実にポッティング樹脂を流動させて充填できる。このため、電池ホルダや防水袋の形状によって充填が難しい領域であっても、ポッティング樹脂の量を少なくしながら確実に充填して、電池にポッティング樹脂を密着させて、電池の熱を的確に放熱することができる。
さらに、本発明の電池パックの製造方法では、充填工程において、防水袋を弾性体を介して所定の面積で押圧することで、防水袋を電池コアパックの表面により隙間なく確実に密着させて、ポッティング樹脂の量を最小限としながら充填できる。
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電池パック1と電池パックの製造方法を例示するものであって、本発明の電池パック1とその製造方法を以下のものや方法に特定するものではない。
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電池パック1と電池パックの製造方法を例示するものであって、部材の名称や形状、寸法、材質等を記載しているが、本発明は電池パック1とその製造方法を以下のものや方法に特定しない。
本発明の電池パック1は、主として電動の乗り物に装着されて、駆動用のモータに電力を供給する。本発明は、たとえば、アシスト自転車、電動バイク、電動車椅子、電動三輪車、電動カート等の電源として使用される。ただし、本発明は電池パック1の用途を特定するものではなく、電動工具等の屋外で使用される種々の電気機器用の電源として使用することもできる。
図1及び図2に示される本発明の電池パック1は、主として電子機器本体に装着されて、電子機器本体に電力を供給する。このような目的で使用される電池パック1には、複数の電池を互いに平行な姿勢とし、かつ電池の両端に正負の異なる電極端子を備え、この電極端子を同一面に配置して多段多列に配置している電池ホルダ6と、この電池ホルダ6に収納している電池の電極端子に接続されて、隣接する電池を直列と並列に接続してなるリード板7とを備えている。
電池は、充電できるリチウムイオン二次電池であるが、リチウムイオン電池に限定されず、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の充電できる電池であってもよい。さらに、本実施例の電池パック1では、円筒型電池が使用されているが、これに限定されず、角型電池や扁平形電池とすることもできる。電池コアパック2は、電池を平行な姿勢として、多段多列に並べて電池ホルダ6に収納している。本実施例の電池パック1は、円筒形電池が50本使用されており、10直列5並列で電気接続されている。
図2の電池パック1の分解斜視図が示すように、複数の電池が両端部の電極端子を同一面に配置し、互いに平行な姿勢として、電池ホルダ6に配置され収納保持されている。また、この電池ホルダ6は、一対の電池ホルダユニットが嵌合されることで構成されており、一方の電池ホルダユニットは、電池の端部を挿入し、電池を収納する保持筒を備えている。電池ホルダ6は、絶縁材料であるプラスチック等の熱可塑性樹脂によって形成されている。さらに、一方の電池ホルダの保持筒に電池を収納した状態で、他方の電池ホルダユニットを配置し、連結させることで、電池の端面以外の側面を覆うような電池収納部が形成されている。一対の電池ホルダユニットによって複数の電池が収納保持されている。図2では便宜上、防水袋は図示していない。
図2に示すように、電池ホルダ6は、複数の電池を多段多列に配置し、定位置に保持している。また、電池の電極端子は、電池ホルダ6の端面に設けられた開口部より露出した状態でリード板7に接続されている。電池ホルダ6の対向する両側面にそれぞれリード板7が配置されている。さらに、電池は、このリード板7を介して、回路基板5に接続されている。この回路基板5は、電池ホルダ6の端面同士の間に位置している電池ホルダ6の上面に配置されている。さらに、図2に示す回路基板5は、電池の残容量等を表示するための表示部であるLED13を上面に配置している。図2に示す回路基板5は、上面にLEDホルダ14を配置しており、このLEDホルダ14の内部であって、LEDホルダ14に設けた複数の表示窓に対向して、複数のLED13を配置している。
以上のように、複数の電池を電池ホルダ6で所定の位置に保持すると共に、回路基板5を基板ホルダの上面に固定し、さらに、各々の電池の電極端子がリード板7と接続され、このリード板7を介して、回路基板5に接続して電池コアパックとしている。図1及び図2で示すようにこの電池コアパック2を防水袋8に収納し、電池ケース4に収納している。
図3に示すように電池コアパック2は、防水性を向上させて水密構造とするため、防水袋8に電池コアパック2を収納しており、とくに、電池コアパック2を防水袋8内で仮固定した状態で、防水袋8からリード線51を引き出している。さらに、防水袋8に電池コアパック2を配置した状態で、ポッティング樹脂9を充填している。
図3に示す防水袋8は、可撓性シートを袋状に成形したものである。防水袋8の可撓性シートには、プラスチックシートが使用できる。プラスチックシートには、ポリイミド(PI)、ポリエチレンイミド(PEI)、ポリエチレンテレフタレート(PET)等が使用できる。これらのプラスチックシートは、可撓性と耐熱性に優れている特長がある。また、電池の安全弁が開弁されたときに排出される電解液によって、溶融し化学反応を起こすこともない。ただ、防水袋8に使用される可撓性シートには、上述したもの以外の他のプラスチックシートも使用することができる。また、防水袋8は、透過性のシートであるため図3では、防水袋8の一部が透過するように記載している。
図3に示す防水袋8は、一端に開口部を備えた袋状であり、この開口部から電池コアパック2を収納している。また、一端の開口部が、リード線51を引き出している構成となっている。このリード線51は、充放電端子や信号線を備えたコネクタに接続される。したがって、防水袋8は、電池コアパック2を収納すると共に、防水袋8の開口からリード線51を防水袋8から外部へ引き出している。また、図4、5に示すように、防水袋8の開口部から防水構造として、リード線51を引き出している。
図3は、電池コアパック2が防水袋8に収納され、防水袋8の開口部よりポッティング樹脂9が注入された状態を示している。図3に示すように、電池コアパック2は、リード板7が配置された電池ホルダ6の両側面がそれぞれ底面及び上面となるように防水袋8に配置されており、注入されたポッティング樹脂9は、防水袋8の底に溜まった状態となっている。さらに、電池コアパック2は、図3に示すように、電池ホルダ6の上面に回路基板5が配置された状態で防水袋8に収納されて、ポッティング樹脂9が充填されている。このように、電池ホルダ6の上面に回路基板5を配置した状態でポッティング樹脂9を充填することで、防水袋8に注入される未硬化でペースト状ないし液状のポッティング樹脂9が回路基板5に不意に付着するのを有効に防止できる。防水袋8に注入されるポッティング樹脂9は、防水袋8の底部に溜まった状態となって、電池ホルダ6に収納された各電池に熱結合状態で連結される。また、本実施例の電池パックでは、図示はしないが、防水袋8にポッティング樹脂9を充填した後に、防水袋8の開口部の挿通隙間からリード線51を引き出して、挿通隙間にシール剤を充填し、リード線51を挿通隙間から水密構造として引き出している。
図4に示す電池コアパック2は、図3で示された電池コアパック2が防水袋8に収納され、さらにポッティング樹脂9が注入された状態から、さらに、防水袋8の開口部よりリード線51を引き出し、防水構造に封止した状態を示している。図4に示すように、防水袋8には、内部の空気を排気する場合にのみ開口する逆止弁10が設けられている。本実施例では、防水袋8の開口部が防水構造に封止された状態において、この逆止弁10は、電池ホルダ6に収納された電池の延在方向に直交するようにリード板7が配置された電池ホルダ6の側面に対向するように設けられている。
逆止弁10は、内部の空気を排気する場合にのみ開弁する構造となっている。したがって、逆止弁10に吸気具の吸気口を配置し、吸気することで防水袋8内部の空気を吸気することができる。この吸気具によって、防水袋8内部の空気を吸気する際に、図3及び図4において、防水袋8の底面となる一方の電池ホルダ6の側面側に溜まったポッティング樹脂9が、電池と電池ホルダ6との間隙61に流入する。この電池と電池ホルダ6との間隙61にポッティング樹脂9が流入することで、電池が空気よりもより熱伝導率の高いポッティング樹脂9と密接することで伝熱性及び放熱性を向上させることができる。
図6は、図4の防水袋8に電池コアパック2を収納し、ポッティング樹脂9を注入した状態における電池ホルダ6の断面を示したものである。図6に示すように、電池3と電池ホルダ6との間には、間隙61が設けられている。この間隙61は、電池3や電池ホルダ6の寸法公差を許容するための一定のクリアランスである。しかし、この間隙61によって、電池3と電池ホルダ6とが空気層を介することで、伝熱性が低くなり、発熱した電池の熱を適切に放熱することができず、結果として、電池毎に温度のバラツキが生じることで、電池毎にサイクル特性や電池容量等が変化し、電池パック1の寿命を短期化するという課題があった。
図7は、図5の防水袋8に電池コアパック2を収納し、防水袋8に設けられた逆止弁10に吸気具の吸気口を配置して、防水袋8内部の空気を吸気した状態における電池ホルダ6の断面を示したものである。図7に示すように、逆止弁10より吸気されたことによって、電池3と電池ホルダ6との間に設けられた間隙61にポッティング樹脂9が充填されている。これは、逆止弁10から防水袋8内部の空気が吸気されることで、電池3と電池ホルダ6との間隙61に存在していた空気が吸気され、電池3と電池ホルダ6との間隙61に防水袋8の底面に溜まっていた溶融した状態のポッティング樹脂9が流入することに起因する。この構成によって、電池コアパック2が収納された防水袋8内の全体にポッティング樹脂9を充填する必要が無く、充填されるポッティング樹脂9の量を削減しながら電池3と電池ホルダ6との間に設けられた間隙61にポッティング樹脂9を充填することができる。したがって、電池と電池ホルダ6とを確実に熱結合させることができ、電池3の放熱性を向上させることができる。
また、図4で示した電池コアパック2は、防水袋8に収納され、さらにポッティング樹脂9が注入された状態から、さらに、防水袋8の開口部よりリード線51を引き出し、防水構造に封止した状態を示している。この状態では、注入されたポッティング樹脂9は、防水袋8の底に溜まった状態となっているため、防水袋8の底部の外形が大きくなるという課題があった。しかし、本実施例の図5で示す電池コアパック2は、防水袋8に収納され、防水袋8の開口部が封止され、さらに、逆止弁10より吸気されることによって、防水袋8の底部に溜まった溶融したポッティング樹脂9が電池と電池ホルダ6との間に設けられた間隙61に充填されるか、又は電池ホルダ6の表面にポッティング樹脂9が密着することによって、防水袋8の底部に溜まった溶融したポッティング樹脂9が分散され、防水袋8の底部の外形が大きくなることを防止している。
よって、防水袋8の底部における外形は、逆止弁10が設けられている側の防水袋8の外形とほぼ等しい大きさである。
よって、防水袋8の底部における外形は、逆止弁10が設けられている側の防水袋8の外形とほぼ等しい大きさである。
本実施例では、図4で示すように、防水袋8に設けられた逆止弁10は、リード板7が配置された電池ホルダ6の側面の中央に対向するように設けられていることで、逆止弁10に吸気具(図示せず)の吸気口(図示せず)を配置して、防水袋8内部の空気を吸気した場合、複数の電池と電池ホルダ6との間隙61に対してポッティング樹脂9を吸引する力が均等にかかるため、電池と電池ホルダ6との間隙61に流入する樹脂の量のバラツキを低減することができるため、電池毎の温度差を低減することができる。
本実施例で使用された逆止弁10は、内部の空気を排気する場合にのみ開弁する構造であるが、その他の実施例として、防水構造としながら空気の流通を可能とした逆止弁10であってもよい。その他の実施例における逆止弁10では、電池が熱暴走した際に電池の安全弁が作動し、発生したガスが防水袋8内に充満した場合においても、適切に防水袋8の外へガスを排出することができるという効果を備えている。
以上の構造は、防水袋内の空気を排気して、ポッティング樹脂を電池と電池ホルダと防水袋との間に充填できる。ただ、電池ホルダや防水袋の形状によっては、ポッティング樹脂を理想的な状態で充填するのが難しいことがある。ポッティング樹脂を好ましい状態で充填できないと、ポッティング樹脂が接触しない電池の熱伝導が悪くなって電池温度が上昇する等の弊害が発生する。さらに、内部にLED等を配置し、例えば、図2ないし図5に示すように、回路基板5上にLED13を配置して、このLED13の光を外部に照射する電池パックは、LED13がポッティング樹脂9に深く埋設されると、ポッティング樹脂9がLED13の光を減衰させて外部に明るく放射できなくなる弊害も発生する。ポッティング樹脂の充填は、電池や電池ホルダの形状のみでなく、内部に配置しているリード線なども阻害する原因となる。これ等がポッティング樹脂の流れを阻止して、充填できない領域ができるからである。
ポッティング樹脂が防水袋に供給される充填工程をコントロールして、真空引きする工程で、充填するのが難しい領域に確実に充填することができる。図8は、充填の難しい領域にポッティング樹脂9を確実に充填する方法を示している。この図は、防水袋8にポッティング樹脂9を供給するときに、防水袋8の一部を外部から押圧して、充填されるポッティング樹脂9の流れをコントロールして、好ましい状態でポッティング樹脂9を充填する。この図において、たとえばリード線51等があって、A領域に、ポッティング樹脂9をスムーズに充填できないとすれば、図に示すように、A領域の下部を押圧する状態でポッティング樹脂9を充填する。外部から押圧されて電池コアパック2の表面に密着する防水袋8は、電池コアパック2との隙間が狭くなってポッティング樹脂9をせき止める状態となる。したがって、この状態で未硬化でペースト状や液状のポッティング樹脂9を防水袋8に充填すると、ポッティング樹脂9は押圧部11でせき止められて、その上のA領域に溜まる状態となる。したがって、ポッティング樹脂9の充填が難しい領域の下方を押圧して、A領域に確実にポッティング樹脂9を充填できる。その後、押圧を解除するとA領域に溜まった余分のポッティング樹脂9は流れ落ちて、A領域の下部にも充填される。以上の方法は、ポッティング樹脂9をせき止めて一部に蓄え、これを流れ落として下方に充填するので、押圧する部分の下方にも確実にポッティング樹脂9を充填できる。したがって、ポッティング樹脂9を確実に充填するのが難しい部分の上を押圧し、押圧部11の上にポッティング樹脂9を蓄えて流れ落とすことで、押圧部11の下方にポッティング樹脂9を確実に充填することもできる。ただ、押圧部は必ずしもポッティング樹脂の充填が難しい部分の下方には限らない。ポッティング樹脂が充填され難い領域よりも上方を押圧してポッティング樹脂を溜め、押圧を解除して溜まったポッティング樹脂を一度に流れ落として充填するのが難しい領域に確実に充填することもできるからである。
図8は、防水袋8の押圧部11を弾性体12として、弾性体12で防水袋8を外部から押圧している。弾性体12は、弾性変形するプラスチック発泡体やゴム状弾性体などである。弾性体12の押圧部11で防水袋8を押圧する方法は、可撓性の防水袋8を電池コアパック2の表面により隙間なく確実に密着できる。ただ、押圧部は、平面状の板材とし、あるいは防水袋との対向面を、電池コアパックの外面に沿う形状とすることもできる。押圧部11が防水袋8の一部を外部から押圧する位置や面積は、防水袋8を押圧する状態で、ポッティング樹脂9を充填して押圧部11の上にポッティング樹脂9を蓄えて充填の難しい部位に充填できるように、電池や電池ホルダの形状を考慮して最適なように設計される。
以上の工程で防水袋8にポッティング樹脂9を供給する方法は、ポッティング樹脂9を真空引きで充填するのが難しい領域にも充填できる。ポッティング樹脂9は、未硬化であってペースト状や液状で防水袋8に充填される。所定の領域に充填されたポッティング樹脂9は、防水袋8の内部で硬化する。ポッティング樹脂9は、硬化するまでに所定の位置に充填する必要がある。硬化すると流動性がなくなって移動できなくなるからである。硬化時間を長くして、ポッティング樹脂9をより好ましい位置に充填できるが、硬化時間は、充填後のハンドリングや作業性を考慮すると必要以上に長くできない。ポッティング樹脂9が硬化するまで、次の工程に移送できないからである。2液性のポッティング樹脂9は、硬化剤の添加量で硬化する時間をコントロールしている。以上の方法は、防水袋8に供給する工程で、ポッティング樹脂9の流れをコントロールして、真空引きで充填するのが難しい領域にポッティング樹脂9を充填する。以上の方法は、防水袋8に好ましい状態でポッティング樹脂9を充填するので、ポッティング樹脂9の硬化時間を長くすることなく、理想的な状態でポッティング樹脂9を充填できる。
さらに、図2ないし図5に示すように、電池ホルダ6の上面に配置される回路基板5上にLED13を備える電池コアパック2を防水袋8に収納してポッティング樹脂9を充填する場合には、好ましくは、LED13の表面にポッティング樹脂9が付着するのを防止する。このことを実現するために、例えば、図9に示すように、LEDホルダ14の上面に両面テープ15の一方の面を貼着し、この両面テープ15の他方の面に防水袋8の内面を貼り付けて、LEDホルダ14の上面に隙間なく防水袋8を密着させる。これにより、防水袋8に注入されるポッティング樹脂9がLED13の照射側に流動するのを阻止して、LED13の表面にポッティング樹脂9が付着するのを確実に防止できる。このような両面テープ15には、LED13の光を透過できる透光性を有するテープが使用される。以上の方法は、簡単かつ容易に、LED13の表面にポッティング樹脂9が付着するのを防止しながら、LED13の発光を確実に外部に照射できる。
1 …電池パック
2 …電池コアパック
3 …電池
4 …電池ケース
5 …回路基板
51…リード線
6 …電池ホルダ
61…間隙
7 …リード板
8 …防水袋
9 …ポッティング樹脂
10…逆止弁
11…押圧部
12…弾性体
13…LED
14…LEDホルダ
15…両面テープ
2 …電池コアパック
3 …電池
4 …電池ケース
5 …回路基板
51…リード線
6 …電池ホルダ
61…間隙
7 …リード板
8 …防水袋
9 …ポッティング樹脂
10…逆止弁
11…押圧部
12…弾性体
13…LED
14…LEDホルダ
15…両面テープ
Claims (9)
- 電池と、
前記電池を保持する電池ホルダと、
前記電池を保持した電池ホルダを防水構造として収納する防水袋と、
前記防水袋内に注入されるポッティング樹脂とを備える電池パックにおいて、
前記防水袋には、内部の空気を排気する場合にのみ開弁する逆止弁が設けられていることを特徴とする電池パック。 - 電池と、
前記電池を保持する電池ホルダと、
前記電池を保持した電池ホルダを防水構造として収納する防水袋と、
前記防水袋内に注入されるポッティング樹脂とを備える電池パックにおいて、
前記防水袋には、防水構造としながら空気の流通を可能とした逆止弁が設けられていることを特徴とする電池パック。 - 前記逆止弁は、前記電池の延在方向に直交するようにリード板が配置された前記電池ホルダの側面に対向するように設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の電池パック。
- 前記逆止弁は、リード板が配置された電池ホルダの側面の中央に対向するように設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の電池パック。
- 前記電池ホルダの側面が上面となる姿勢において、前記防水袋内に注入された前記ポッティング樹脂が、前記逆止弁より吸気されることによって、前記電池の表面に密着して配置されることを特徴とする請求項1又は2に記載の電池パック。
- 電池と、
前記電池を保持する電池ホルダと、
前記電池を保持した電池ホルダを防水構造として収納する防水袋と、
前記防水袋内に注入されるポッティング樹脂と、
前記防水袋に設けられて、防水袋内部の空気を排気する場合にのみ開弁する逆止弁とを備える電池パックの製造方法であって、
前記電池を保持した電池ホルダの上面に回路基板を配置した状態で、該電池ホルダを収納してなる前記防水袋に、未硬化でペースト状ないし液状のポッティング樹脂を充填する充填工程を含むことを特徴とする電池パックの製造方法。 - 前記充填工程において、前記防水袋の一部を外部から押圧し、この状態でポッティング樹脂を前記防水袋に充填する請求項6に記載される電池パックの製造方法。
- 前記充填工程において、前記防水袋を弾性体を介して所定の面積で押圧する請求項7に記載される電池パックの製造方法。
- 前記回路基板上に電池の残容量を表示する表示部が配置されてなる請求項6ないし8のいずれかに記載される電池パックの製造方法。
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