特開 2023-24203 電池パック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023024203

(43)【公開日】2023-02-16

(54)【発明の名称】電池パック

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/296 20210101AFI20230209BHJP

   H01M 50/284 20210101ALI20230209BHJP

   H01M 50/50 20210101ALI20230209BHJP

   H01M 50/227 20210101ALI20230209BHJP

【ＦＩ】

H01M50/296

H01M50/284

H01M50/50 101

H01M50/227

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021130380

(22)【出願日】2021-08-06

(71)【出願人】

【識別番号】000005810

【氏名又は名称】マクセル株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】504163612

【氏名又は名称】株式会社ＬＩＸＩＬ

(74)【代理人】

【識別番号】100104444

【弁理士】

【氏名又は名称】上羽 秀敏

(74)【代理人】

【識別番号】100194777

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 憲治

(72)【発明者】

【氏名】長田 利昭

(72)【発明者】

【氏名】春日 孝俊

(72)【発明者】

【氏名】井上 幸宏

(72)【発明者】

【氏名】小牧 秀征

【テーマコード（参考）】

5H040

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H040AA31

5H040AT01

5H040AY04

5H040AY10

5H040DD02

5H040DD08

5H040LL06

5H043AA19

5H043BA19

5H043CA03

5H043FA06

(57)【要約】      （修正有）

【課題】内部空間への塵等の異物の侵入を抑制することができる電池パックを提供する。
【解決手段】電池パックは、電池セルと、外部接続端子４と、電池セルと外部接続端子４とを収容するケースとを有する。ケースは、上ケース２１と下ケース２２とを含む。ケースの内部空間は、電池セルを収容する収容領域と、外部接続端子４を収容する収容領域２２２とを有する。下ケース２２は、収容領域２２１の下方を被覆する被覆層Ｘと、上ケースの上部内面から被覆層Ｘに向かって延び、電池セルと外部接続端子４との間に配置される隔壁２１２とを有する。隔壁２１２の先端は、被覆層Ｘに接触するように位置付けられている。外部接続端子４は、少なくとも隔壁２１２の下方において被覆層Ｘに埋め込まれた回路基板５を介して電池セルに接続されている。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電池セルと、外部接続端子と、前記電池セルと前記外部接続端子とを収容するケースとを有する電池パックであって、
前記ケースの内部空間は、前記電池セルを収容する第１収容領域と、前記外部接続端子を収容する第２収容領域とを有し、
前記ケースは、前記第２収容領域の下方を被覆する第１被覆層と、前記ケースの内部空間の上方から前記第１被覆層に向かって延び、前記電池セルと前記外部接続端子との間に配置される第１隔壁とを有し、
前記第１隔壁の先端は、前記第１被覆層に接触するように位置付けられており、
前記外部接続端子は、前記第１被覆層に埋め込まれた接続部を介して前記電池セルに接続されている、電池パック。

【請求項2】

請求項１に記載の電池パックであって、
前記接続部は、回路基板を含み、
前記第１被覆層は、前記回路基板を被覆するポッティング材により形成されている、電池パック。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の電池パックであって、
前記ケースは、前記外部接続端子を外部に接続するためのスリットを有し、
前記第１隔壁は、前記スリット及び下方を除く前記外部接続端子の周囲を囲むように配置されている、電池パック。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の電池パックであって、
前記第１隔壁は、その先端から下方に延びる脚部を有する、電池パック。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載の電池パックであって、
前記ケースは、さらに、前記第１収容領域の外周の下方を被覆する第２被覆層と、前記ケースの内部空間の上方から第２被覆層に向かって延び、前記第１隔壁から延設されて前記ケースの内部空間の外周に沿って配置される第２隔壁とを有し、
前記第２隔壁の先端は、第２被覆層に接触するように位置付けられている、電池パック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電池セルをケースに収容した電池パックに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電池パックは、防水又は防塵構造を有するケースに複数の電池セルを収容している。外部から電池パックの内部空間へ塵等の異物が侵入すると、電池パックの性能が低下し得るためである。

【0003】

特開号公報（特許文献１）は、複数の電池を含む電池コアパックを防水シート内に防水構造に密閉して収納した電池パックを開示している。電池パックは、リード線を介して電池コアパックに接続された充電端子及び放電端子を備えている。防水シートは、両端に開口部を備えた筒状であり、両端の開口部がそれぞれ充電端子又は放電端子のいずれか一方を引き出している。防水シートの一端の開口部には、防水シートを溶着して防水シートに配置される電池コアパックが一端の開口部より抜け落ちることを防止する保持溶着部が備えられており、充電端子及び放電端子を引き出す挿通隙間にはシール剤が備えられている。この防水シートは、防水シート内への塵等の異物の侵入も防止していると考えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６０９８２５４号公報

【特許文献2】特開平８－１５３５０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１の電池パックは、電池パックの使用又は運搬時等の振動、及び、経年劣化によりシール剤が防水シートから剥離するおそれがあり、その剥離した隙間から塵等の異物が侵入し得る。また、防水シートに収容された電池コアパック自体は防塵構造ではないため、防水シート内に侵入した塵等の異物が電池コアパックの電池性能に悪影響を及ぼすおそれがある。

【0006】

そこで、本開示は、内部空間への塵等の異物の侵入を抑制することができる電池パックを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本開示は次のように構成した。すなわち、本開示に係る電池パックは、電池セルと、外部接続端子と、電池セルと外部接続端子とを収容するケースとを有する電池パックであってよい。ケースの内部空間は、電池セルを収容する第１収容領域と、外部接続端子を収容する第２収容領域とを有してよい。ケースは、第２収容領域の下方を被覆する第１被覆層と、ケースの内部空間の上方から第１被覆層に向かって延び、電池セルと外部接続端子との間に配置される第１隔壁とを有してよい。第１隔壁の先端は、第１被覆層に接触するように位置付けられてよい。外部接続端子は、第１被覆層に埋め込まれた接続部を介して電池セルに接続されてよい。

【0008】

接続部は、回路基板を含んでよい。第１被覆層は、回路基板を被覆するポッティング材により形成されてよい。

【0009】

ケースは、外部接続端子を外部に接続するためのスリットを有してよい。第１隔壁は、スリット及び下方を除く外部接続端子の周囲を囲むように配置されてよい。

【0010】

第１隔壁は、その先端から下方に延びる脚部を有してよい。

【0011】

ケースは、さらに、第１収容領域の外周の下方を被覆する第２被覆層と、ケースの内部空間の上方から第２被覆層に向かって延び、第１隔壁から延設されてケースの内部空間の外周に沿って配置される第２隔壁とを有してよい。第２隔壁の先端は、第２被覆層に接触するように位置付けられてよい。

【発明の効果】

【0012】

本開示に係る電池パックによれば、内部空間への塵等の異物の侵入を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本開示に係る第１実施形態の電池パックを示す斜視図である。

【図2】図２は、図１に示す電池パックの構造を示す部品展開図である。

【図3】図３は、図１に示す上ケースを下方から視た斜視図である。

【図4】図４は、図１に示す電池パックの断面図である。

【図5】図５は、図１に示す電池パックの変形例を示す斜視図である。

【図6】図６は、本開示に係る第２実施形態の電池パックの上ケースを示す斜視図である。

【図7】図７は、第２実施形態の電池パックの下ケースを示す平面図である。

【図8】図８は、第２実施形態の電池パックを示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

（第１実施形態）
以下、本開示に係る第１実施形態の電池パック１について、図１～５を用いて具体的に説明する。図１に示すように、電池パック１は、ケース２を備える。ケース２は、上ケース２１及び下ケース２２を含む。

【0015】

上ケース２１は、合成樹脂製であり、逆皿形状に形成されている。上ケース２１は、図２に示すように、平面視において、大四角形状と小四角形状との２つの四角形状を連ねた形状をしている。上ケース２１は、外部接続端子４を外部に接続するためのスリット２１１を有している。スリット２１１は、上ケース２１のうち小四角形状に形成された部分に形成されている。なお、ケース２の形状はこれに限られず、平面視において全体を四角形状としてもよく、その他多角形状、円形状又は楕円形状であってもよく、ケース２の内部空間に後述する収容領域２２１と収容領域２２２を形成できればよい。

【0016】

下ケース２２は、合成樹脂製であり、皿形状に形成されている。下ケース２２は、平面視において、大四角形状と小四角形状との２つの四角形状を連ねた形状をしている。上ケース２１及び下ケース２２は、互いの外周端部を合わせたのち、図２に示すねじαによって固定される。これにより、ケース２の内部空間が形成される。

【0017】

ケース２の内部空間は、電池セル３を収容する収容領域２２１と、外部接続端子４及び回路基板５を収容する収容領域２２２とを有する。収容領域２２１は、主に上述の上ケース２１及び下ケース２２の大四角形状で形成された部分によって囲まれた領域である。収容領域２２２は、主に上述の上ケース２１及び下ケース２２の小四角形状で形成された部分によって囲まれた領域である。下ケース２２は、収容領域２２１と収容領域２２２との間において、両領域の下方を仕切るための仕切板２２３を有する。

【0018】

収容領域２２２の下方、すなわち、下ケース２２の小四角形状で形成された部分の下面は、被覆層Ｘによって被覆されている。なお、後述するように（図４を参照。）、回路基板５は、被覆層Ｘに埋め込まれる。被覆層Ｘは、例えば、回路基板５を被覆するポッティング材である。

【0019】

図２に示すように、ケース２の内部空間には、電池セル３、外部接続端子４、回路基板５及び被覆層Ｘとともに、リード線６が収容される。リード線６は、電池セル３と回路基板５とを接続する。回路基板５及びリード線６は、電池セル３と外部接続端子４とを接続する。したがって、回路基板５及びリード線６は、接続部として機能する。リード線６は、仕切板２２３の上方を越えて回路基板５に接続される。なお、電池セル３と外部接続端子４とは、リード線６のみを用いて接続してもよい。したがって、接続部は、回路基板５を設けずに、リード線６のみで構成されてもよい。すなわち、電池セル３、リード線６及び外部接続端子４の順番で接続してもよい。なお、ケース２の内部空間には、金属製の接続片７が収容されるが、ここでは詳細な説明は省略する。

【0020】

電池セル３は、充放電可能なリチウムイオン電池である。なお、電池セル３は、充放電可能な二次電池であれば特に限定されるものではない。

【0021】

外部接続端子４は、電池パック１に対して電力の入出力を行う。外部接続端子４は、スリット２１１を介して外部と接続することができる。

【0022】

回路基板５は、保護回路を有する。保護回路は、電池セル３の過充電及び過放電を抑制している。回路基板５には、外部接続端子４及びリード線６が接続されている。

【0023】

図３に示すように、上ケース２１は、隔壁２１２を有する。隔壁２１２は、ケース２の内部空間において、電池セル３と外部接続端子４の間に配置される。なお、図３は上ケース２１を下方から視た斜視図であるため、図３の以下の説明においては上下が逆になる。すなわち、図３において、図中下方は、上ケース２１の上方であり、図中上方は、上ケース２１の下方である。隔壁２１２は、ケース２の内部空間において、上ケース２１の上方から下方に向かって、すなわち、上ケース２１の上部内面から被覆層Ｘの表面に向かって配置される。隔壁２１２は、ケース２の内部空間において、スリット２１１及び複数の外部接続端子４の下方を除く複数の外部接続端子４の周囲を囲むように配置されている。また、隔壁２１２及び上ケース２１によって囲まれた空間には、複数の外部接続端子４の各々を仕切るように配置された端子仕切板２１３が形成されている。このように複数の外部接続端子４を囲むように、電池セル３と外部接続端子４との間に隔壁２１２を配置したことにより、ケース２の内部空間のうち外部に接続するために外部接続端子４が配置された空間と、外部からの塵等の異物の侵入を抑制する密閉された空間とをより的確に分離することができる。また、端子仕切板２１３を設けたことにより、各々の外部接続端子４同士が接触して生じる短絡を抑制することができる。さらに、隔壁２１２は、その先端から下方に向かって延びる脚部２１４を有する。脚部２１４は、隔壁２１２の先端に一つ又は複数設けられている。

【0024】

図４に示すように、断面視において、外部接続端子４を収容する収容領域２２２は、仕切板２２３よりも図中右側に形成されている。なお、仕切板２２３よりも図示左側には、電池セル３を収容する収容領域２２１（特に図示せず。）が形成されている。隔壁２１２は、収容領域２２２において、上ケース２１の上部内面から下方、すなわち、被覆層Ｘに向かって延びている。被覆層Ｘは、収容領域２２１の下方を被覆するように配置されている。被覆層Ｘは、回路基板５を保護するポッティング材である。隔壁２１２の先端は、被覆層Ｘに接触している。これにより、スリット２１１から侵入した塵等の異物が隔壁２１２よりも内側（図中左側）の内部空間に侵入することを抑制することができる。すなわち、収容領域２２２は、隔壁２１２及び被覆層Ｘによって、外部接続端子４が配置された外部との接続を可能にする空間と、外部からの塵等の異物の侵入を抑制した密閉された空間とに分離されている。そして、少なくとも隔壁２１２の下方において被覆層Ｘに埋め込まれた接続部（回路基板５）によって電池セル３と外部接続端子４とが接続されている。なお、上述のように、電池セル３と外部接続端子４とを回路基板５を設けずにリード線６によって接続する場合、少なくとも隔壁２１２の下方において接続部（リード線６）を被覆層Ｘに埋め込めばよい。ここで、隔壁２１２の先端が被覆層Ｘに接触しているとは、隔壁２１２の先端面が被覆層Ｘの表面に当接している状態、及び、図示のように隔壁２１２の先端部が被覆層Ｘに埋め込まれている状態、すなわち、隔壁２１２の先端が被覆層Ｘの表面よりも下方に位置付けられている状態をいう。塵等の異物の侵入をより安定的に抑制するという観点からすれば、隔壁２１２の先端は被覆層Ｘの表面よりも少なくとも１ｍｍ以上下方に位置付けられている方が好ましい。また、回路基板５を保護するポッティング材をケース２の内部空間を密閉するための部材としても併用することができ、効率的に塵等の異物の侵入を抑制することができる。

【0025】

図４に示す回路基板５に実装される回路部品の高さは、図３に示す脚部２１４の高さよりも小さくてもよい。実装される回路部品の高さは、回路基板５の上面から最も高さのある回路部品の上面までの高さであり、脚部２１４の高さは、図３に示すように隔壁２１２の先端面から脚部２１４の先端面までの高さである。これにより、脚部２１４の先端が回路基板５の上面に当接した状態においても隔壁２１２の先端と回路基板５の上面との間に形成された隙間に回路部品を収容することができる。また、この隙間により、隔壁２１２によって分離された各空間を連通させることができる。これにより、電池パック１の製造工程において、各空間における被覆層Ｘのポッティング材のムラの発生を抑制することができる。なお、電池パック１の製造工程については、後述する。

【0026】

隔壁２１２は、電池セル３と外部接続端子４との間に配置され、かつ、その先端が被覆層Ｘの表面よりも下方に位置付けられていれば、ケース２の内部空間のいずれに配置されてもよい。例えば、図５に示す変形例のように、外部接続端子４の周囲を隔壁２１２によって囲わずに、ケース２内に収容された状態で電池セル３と外部接続端子４とを結ぶ線と交差する方向に隔壁２１２を設けてもよい。このような隔壁２１２を設けた場合であっても隔壁２１２よりも内側の内部空間への塵等の侵入を抑制することができる。なお、図５において、スリット２１１の図示は省略されている。

【0027】

このように、電池パック１は、ケース２の内部空間において、電池セル３と外部接続端子４との間に隔壁２１２を配置し、かつ、隔壁２１２の先端を被覆層Ｘに接触させたことにより、隔壁２１２よりも内側の空間に塵等の異物が侵入することを抑制することができる。その結果、電池パック１の電池性能の低下を抑制することができる。また、従来技術のような防水シートを設ける必要がなくコスト削減にも貢献できる。

【0028】

ここで、電池パック１の製造工程について図２及び図４を参照しながら簡単に説明する。まず、下ケース２２に電池セル３、電池セル３にリード線６を介して接続された回路基板５、回路基板５に配置された外部接続端子４を収容する。次に、下ケース２２の収容領域２２２に溶融樹脂（ポッティング材）を充填する。このとき、回路基板５、回路基板５近傍に位置するリード線６の一部及び外部接続端子４の下部は、溶融樹脂の内部に沈み込んだ状態になる。さらに、溶融樹脂が硬化する前に、下ケース２２に上ケース２１を固定し、図４に示すように、隔壁２１２の先端を溶融樹脂に挿し込む。このとき、隔壁２１２の脚部２１４の先端が回路基板５に当接して下方に押圧することにより、回路基板５の浮上を抑制し、その位置決めをしてもよい。そして、この溶融樹脂が硬化することによって被覆層Ｘが形成されるとともに、回路基板５が被覆層Ｘに埋め込まれる。このようにして、電池パック１を製造することができる。なお、工程順は、特に限定されるものではなく、例えば、下ケース２２の収容領域２２２に溶融樹脂を充填してから、溶融樹脂が硬化する前に回路基板５を収容してもよい。

【0029】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の電池パック１について、図６～８を用いて具体的に説明する。なお、ここでは、第１実施形態の電池パック１と異なる点について説明し、第１実施形態の電池パック１と同じ点については説明を省略する。

【0030】

図６に示すように、上ケース２１は、その上面から下方に向かって延びる隔壁２１５を有する。隔壁２１５は、隔壁２１２から延設されて上ケース２１の外周に配置されている。より具体的には、隔壁２１５は、隔壁２１２のうち図示の左右から上ケース２１の内周面に沿って、上ケース２１の内周面と略平行に配置されている。

【0031】

図７に示すように、下ケース２２は、仕切板２２３を有する。仕切板２２３は、平面視において、図示しない電池セル３の周囲を囲むように形成されている。収容領域２２１において、下ケース２２の内周面と仕切板２２３との間に形成された溝部には、被覆層Ｙが形成される。すなわち、ケース２の内部空間には、収容領域２２１の外周の下方を被覆する被覆層Ｙが形成される。被覆層Ｙの素材は、上述の被覆層Ｘと同様であるが、熱可塑性樹脂のように経時的に硬化する素材であればよい。この収容領域２２１における下ケース２２の内周面と仕切板２２３の外周面との間の幅は、図６に示す上ケース２１の内周面と隔壁２１５の外周面との間の幅よりも大きい。なお、収容領域２２２には、第１実施形態の電池パック１と同様に、被覆層Ｘが形成される。

【0032】

図８に示すように、上ケース２１と下ケース２２を組み立てた状態において、隔壁２１５は、上ケース２１の上部内面から被覆層Ｙに向かって、すなわち、ケース２の内部空間の上方から被覆層Ｙに向かって延びている。隔壁２１５の先端は、収容領域２２１において被覆層Ｙに接触しており、収容領域２２２において被覆層Ｘに接触している。ここで、隔壁２１５の先端が被覆層Ｙ及び被覆層Ｘに接触しているとは、隔壁２１５の先端面が被覆層Ｙ及び被覆層Ｘの表面に当接している状態、及び、隔壁２１５の先端部が被覆層Ｙ及び被覆層Ｘに埋め込まれている状態、すなわち、隔壁２１５の先端が被覆層Ｙ及び被覆層Ｘの表面よりも下方に位置付けられている状態をいう。なお、本実施形態では、隔壁２１５の先端は、被覆層Ｙ及び被覆層Ｘの両方に接触する。ただし、隔壁２１２の構成によっては、隔壁２１５の先端は、被覆層Ｙにのみ接触することもあり得る。例えば、第１実施形態における図５に示す変形例の電池パック１のように、隔壁２１２がケース２の内部空間において左右の幅全体に延びるような場合は、隔壁２１５がその隔壁２１２の両端から延びるように形成される。そのため、隔壁２１５の先端は、被覆層Ｙにのみ接触することがある。

【0033】

このように、第２実施形態の電池パック１は、隔壁２１２だけでなく、ケース２の内部空間の外周に配置される隔壁２１５を形成し、かつ、隔壁２１５の先端を被覆層Ｙ及び被覆層Ｘに接触させたことにより、電池パック１の内部空間に塵等の異物が侵入することをより確実に抑制することができる。

【0034】

なお、第２実施形態の電池パック１の製造方法も基本的は実施形態１の電池パック１と同様である。すなわち、下ケース２２の下方に被覆層Ｘ及び被覆層Ｙとなる溶融樹脂を充填し、溶融樹脂が硬化する前に上ケース２１と下ケース２２とを固定する。第２実施形態の電池パック１では、被覆層Ｙ及び被覆層Ｘを形成する溶融樹脂が硬化する前に隔壁２１５の先端を溶融樹脂に挿し込む。

【0035】

以上、実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

【符号の説明】

【0036】

１ 電池パック、２ ケース、２１ 上ケース、２１１ スリット、２１２ 隔壁、２１３ 端子仕切板、２１４ 脚部、２１５ 隔壁、２２ 下ケース、２２１ 収容領域、２２２ 収容領域、２２３ 仕切り板、３ 電池セル、４ 外部接続端子、５ 回路基板、６ リード線、Ｘ 被覆層、Ｙ 被覆層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】