特許 7379664 充電池の放電制御方法、充電制御方法及び充電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-06

(45)【発行日】2023-11-14

(54)【発明の名称】充電池の放電制御方法、充電制御方法及び充電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/44 20060101AFI20231107BHJP

   H02J 7/10 20060101ALI20231107BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20231107BHJP

   H01M 50/284 20210101ALI20231107BHJP

   H01M 50/50 20210101ALI20231107BHJP

   H01M 50/296 20210101ALI20231107BHJP

   H01M 50/202 20210101ALI20231107BHJP

   H01M 50/224 20210101ALI20231107BHJP

【ＦＩ】

H01M10/44 P

H02J7/10 H

H02J7/10 B

H01M10/48 P

H01M50/284

H01M50/50 101

H01M50/50

H01M50/296

H01M50/202 501P

H01M50/224

H01M50/202 501C

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2022509145

(86)(22)【出願日】2020-08-12

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-10-24

(86)【国際出願番号】 CN2020108651

(87)【国際公開番号】W WO2021027838

(87)【国際公開日】2021-02-18

【審査請求日】2022-02-10

(31)【優先権主張番号】201910741671.6

(32)【優先日】2019-08-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】522055957

【氏名又は名称】深▲セン▼市麦格松▲電▼▲気▼科技有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】李 松

(72)【発明者】

【氏名】▲デン▼ ▲愛▼▲ウェン▼

(72)【発明者】

【氏名】▲ジン▼ 体航

【審査官】辻丸 詔

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１２１５８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５３７７９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２０－５１４９５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００２－５１０８５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／４４

Ｈ０２Ｊ ７／１０

Ｈ０１Ｍ １０／４８

Ｈ０１Ｍ ５０／２８４

Ｈ０１Ｍ ５０／５０

Ｈ０１Ｍ ５０／２９６

Ｈ０１Ｍ ５０／２０２

Ｈ０１Ｍ ５０／２２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

充電池の電気システムに適用される充電池の放電制御方法であって、前記電気システムは、リチウムイオンセルと、放電制御回路と、を含み、
前記放電制御方法は、
リチウムイオンセルの正極を放電制御回路の共通接地端に電気的に接続し、前記共通接地端を充電池の放電出力の正極とするステップと、
リチウムイオンセルの負極を放電制御回路の入力端に電気的に接続し、前記放電制御回路を介してリチウムイオンセルの負極放電電圧を設定された負極放電電圧に変換するとともに出力電極を介して外部へ出力し、前記出力電極を充電池の放電出力の負極とするステップと、
を含むことを特徴とする充電池の放電制御方法。

【請求項2】

放電制御回路が外部充電電源が充電池に接続されていないことを検出した場合又は外部充電電源と充電池との電気的接続が遮断されることを検出した場合に、放電制御回路は、充電池が放電状態に入るように制御し、
充電池の放電状態では、リチウムイオンセルの電圧の絶対値が設定された放電終止電圧より高い場合、放電制御回路は、リチウムイオンセルの負極放電電圧を設定された負極放電電圧に変換することにより、外部へ放電し、
充電池の放電状態では、リチウムイオンセルの電圧の絶対値が放電終止電圧以下である場合、放電制御回路は、リチウムイオンセルの負極に接続される放電回路をオフにすることにより、充電池が外部へ放電することを停止させる
ことを特徴とする請求項１に記載の充電池の放電制御方法。

【請求項3】

充電池自体又は充電池と独立した外部の電気システムに適用される充電池の充電制御方法であって、前記電気システムは、充電制御回路を含み、前記充電池は、リチウムイオンセルを含み、
前記充電制御方法は、
リチウムイオンセルの正極を充電制御回路の共通接地端に電気的に接続するとともに、前記共通接地端を充電池の充電入力の正極とするステップと、
充電池の充電入力の負極を前記充電制御回路の入力端に電気的に接続することにより、前記充電制御回路は、前記充電池に接続される負極の入力電圧及び／又は電流を制御するとともにリチウムイオンセルの負極へ出力して、リチウムイオンセルに対して充電するステップと、
を含むことを特徴とする充電池の充電制御方法。

【請求項4】

充電制御回路が外部充電電源が充電池に接続されることを検出した場合、充電制御回路は、充電池が充電状態に入るように制御し、
充電池の充電状態では、充電制御回路は、リチウムイオンセルの電圧を検出するとともに、リチウムイオンセルの電圧状態に応じて、リチウムイオンセルの負極の入力電圧及び／又は電流を制御することにより、リチウムイオンセルに対する充電を制御し、リチウムイオンセルが満充電となることを検出した場合又は充電池が外部充電電源から離脱することを検出した場合に、リチウムイオンセルに対する充電をオフにする
ことを特徴とする請求項３に記載の充電池の充電制御方法。

【請求項5】

外部充電電源が充電池に接続される状態では、前記充電制御回路は、外部電源の電圧を検出し、外部電源の電圧が充電条件を満たす場合、前記充電制御回路は、リチウムイオンセルに対する充電をオンにし、
外部充電電源の電圧が充電条件を満たさない場合、前記充電制御回路は、リチウムイオンセルに対する充電を停止する
ことを特徴とする請求項３に記載の充電池の充電制御方法。

【請求項6】

リチウムイオンセルと、前記リチウムイオンセルの負極端に取り付けられるコントローラと、を含む充電池であって、前記コントローラは、放電制御回路及び負極端蓋が配置される回路基板を含み、
前記放電制御回路の共通接地端は、リチウムイオンセルの正極に電気的に接続され、
前記負極端蓋は、前記回路基板に溶接されるとともに、溶接により前記放電制御回路の放電出力端に電気的に接続され、
前記放電制御回路は、放電入力端を有し、前記リチウムイオンセルの負極は、前記放電入力端に溶接されて電気的に接続され、
前記リチウムイオンセルの正極は、充電池の正極とし、前記負極端蓋は、充電池の負極とすることを特徴とする充電池。

【請求項7】

前記回路基板には、内部電極がさらに溶接され、前記負極端蓋と前記内部電極は、それぞれ前記回路基板の対向する第１表面と第２表面に設けられ、前記内部電極は、溶接により前記放電制御回路の放電入力端に電気的に接続されることにより、内部電極は、リチウムイオンセルの負極が前記コントローラに接続される接続電極となることを特徴とする請求項６に記載の充電池。

【請求項8】

前記コントローラの外周には、コントローラハウジングが設けられ、前記回路基板は、前記コントローラハウジング内に位置し、前記コントローラハウジングは、溶接により前記放電制御回路の共通接地端に電気的に接続されることを特徴とする請求項７に記載の充電池。

【請求項9】

前記リチウムイオンセルの外壁は、導電性材料から作製された電池ハウジングを有し、且つ、前記電池ハウジングは、前記リチウムイオンセルの正極に電気的に接続され、
前記電池ハウジングの一端は、溶接により前記コントローラハウジングに電気的に接続されることにより、電池ハウジングは、リチウムイオンセルの正極、コントローラハウジング及び放電制御回路の共通接地端に電気的に接続されることを特徴とする請求項８に記載の充電池。

【請求項10】

前記リチウムイオンセルは、導電性材料から作製された電池ハウジング内に配置され、且つ、前記電池ハウジングは、一端が開口され且つ他端が閉塞された構造であり、且つ、閉塞端には、正極キャップが設けられ、前記電池ハウジングは、前記リチウムイオンセルの正極に電気的に接続され、
前記電池ハウジングの開口端には、セルキャップハウジングが設けられ、前記コントローラハウジングは、前記セルキャップハウジングを介して前記電池ハウジングに溶接及び固定されて電気的に接続されることを特徴とする請求項８に記載の充電池。

【請求項11】

前記リチウムイオンセルは、導電性材料から作製された電池ハウジング内に配置され、前記電池ハウジングは、一端が開口され且つ他端が閉塞された構造であり、閉塞端には、正極キャップが設けられ、前記電池ハウジングは、前記リチウムイオンセルの正極に電気的に接続され、
前記コントローラは、前記電池ハウジングの開口端に設けられ、且つ、前記コントローラハウジングは、前記電池ハウジングに溶接されて電気的に接続されることを特徴とする請求項８に記載の充電池。

【請求項12】

前記リチウムイオンセルの正極は、負極端へ折り曲げられて前記電池ハウジングの開口端まで延長されるとともに、開口端で電池ハウジングに溶接及び固定されて電気的接続を確立し、前記リチウムイオンセルの負極は、前記内部電極に電気的に接続される
ことを特徴とする請求項１１に記載の充電池。

【請求項13】

前記回路基板には、充電制御回路がさらに配置され、
前記充電制御回路の共通接地端は、前記放電制御回路の共通接地端に電気的に接続され、
前記充電制御回路の充電入力端は、前記放電制御回路の放電出力端に電気的に接続され、さらに前記負極端蓋に電気的に接続され、
前記充電制御回路の充電出力端は、前記放電制御回路の放電入力端に電気的に接続され、さらに前記リチウムイオンセルの負極に電気的に接続されることを特徴とする請求項６に記載の充電池。

【請求項14】

前記コントローラハウジングは、筒状の側壁と、側壁の軸方向一端に形成され且つ側壁に垂直する底壁と、を含み、前記回路基板は、前記側壁により囲まれた内部キャビティに架設されることを特徴とする請求項８に記載の充電池。

【請求項15】

前記側壁の内面には、導電性を有する金属材質で構成される位置制限ボスが突設され、前記位置制限ボスは、前記側壁の内面に一体に突出して成形された環状台であり、前記環状台は、前記側壁の内面に突出して前記回路基板を支持するための環状の支持平面を有し、前記支持平面と前記側壁は、軸方向の断面がＬ字状の環状内部位置決め溝を構成し、
前記回路基板のエッジの周りには、複数の第１パッドが設けられ、前記回路基板が前記位置制限ボスに架設される場合、前記回路基板の前記第１表面は、前記コントローラハウジングの開放端の端面と面一をなし、前記回路基板の第２表面は、前記第１パッドを介して前記位置制限ボスに接触して溶接され、さらに前記コントローラハウジングとの電気的接続を確立し、前記第１パッドは、前記放電制御回路の共通接地端に電気的に接続されることを特徴とする請求項１４に記載の充電池。

【請求項16】

前記コントローラハウジングには、内部キャビティが設けられ、前記回路基板は、前記内部キャビティ内に収容され、前記コントローラハウジングは、前記回路基板に電気的に接続され、前記回路基板の第１表面は、前記コントローラハウジングの頂部に向き、前記負極端蓋は、コントローラハウジングの頂部の開口から突出し、前記回路基板の第２表面は、前記コントローラハウジングの底部に向き、前記コントローラハウジングの底部には、貫通孔が開設され、前記内部電極は、前記貫通孔から外部に露出することを特徴とする請求項８に記載の充電池。

【請求項17】

前記内部電極は、前記回路基板に平行する内部電極接触台と、前記内部電極接触台に接続される内部電極溶接位置決めピンと、を含み、前記内部電極溶接位置決めピンは、前記回路基板に固定されるとともに前記回路基板に電気的に接続され、前記回路基板には、前記第１表面及び前記第２表面を貫通する内部電極位置決め孔が設けられ、前記回路基板の第２表面には、第３パッドが前記内部電極位置決め孔を周回して設けられ、前記内部電極は、内部電極溶接位置決めピンが前記内部電極位置決め孔に挿入されることにより位置決めを実現するとともに、前記第３パッドを介して前記内部電極溶接位置決めピンと前記回路基板とを溶接して電気的接続を確立し、前記内部電極は、回路基板の前記第３パッドに溶接されて電気的接続を確立し、前記内部電極接触台は、前記貫通孔から外部に露出することにより、前記リチウムイオンセルの負極に電気的に接続され、前記内部電極接触台のエッジと前記貫通孔のエッジとの間に隙間を有することを特徴とする請求項１６に記載の充電池。

【請求項18】

前記内部電極溶接位置決めピンと内部電極接触台は、条状構造を形成し、前記内部電極接触台と内部電極溶接位置決めピンは、一体に成形され、内部電極接触台は、内部電極溶接位置決めピンに対して弾性的に折り曲げられることができることを特徴とする請求項１７に記載の充電池。

【請求項19】

前記負極端蓋は、金属導電性材質であり、前記回路基板に電気的に接続されるとともに前記回路基板の第１表面に設けられ、前記負極端蓋は、一端が開口された円形の中空のキャップ本体と、前記キャップ本体から一体に延出して形成された負極端蓋溶接位置決めピンと、を含み、前記回路基板には、第１表面及び第２表面を貫通する位置決め溝が設けられ、前記回路基板の第２表面には、第２パッドが位置決め溝を周回して設けられ、前記負極端蓋は、前記負極端蓋溶接位置決めピンが前記位置決め溝に挿入されることにより位置決めを実現するとともに、前記第２パッドを介して前記負極端蓋溶接位置決めピンと前記回路基板とを溶接して電気的接続を確立し、前記第２パッドは、放電制御回路の放電出力の負極に電気的に接続されることを特徴とする請求項８に記載の充電池。

【請求項20】

前記コントローラは、コントローラカバー板をさらに含み、前記コントローラカバー板は、前記負極端蓋の外周を囲むように設けられるとともに前記回路基板の第１表面を覆い、且つ、前記コントローラカバー板は、絶縁材質であることを特徴とする請求項８に記載の充電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、２０１９年８月１２日に中国特許庁に出願され、出願番号がＣＮ２０１９１０７４１６７１６であり、発明の名称が「充放電コントローラ及び充電可能な電池」である中国特許出願の優先権を主張し、その内容全体が本願に参考として援用される。

【0002】

本願は、二次電池の技術分野に関し、特に、充電池の放電制御方法、充電制御方法及び充電池に関する。

【背景技術】

【0003】

ＧＢ／Ｔ ８８９７．２（ＩＥＣ ６００８６－２）にて規格化された円筒形一次電池は、ハンドヘルド又はポータブル電子や電気製品分野で広く適用されている。一次電池は、再利用が不可能であり、且つ電池の使用コストが高く、廃棄された電池が環境を汚染するなどの問題が存在するので、ＧＢ／Ｔ ８８９７．２（ＩＥＣ ６００８６－２）にて規格化された一次電池を代替可能な二次電池製品に対する消費市場の需要はますます高まっている。ＧＢ／Ｔ ８８９７．２（ＩＥＣ ６００８６－２）にて規格化された一次電池と互換性がある充電池製品の分野では、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などの製品は、次々と誕生している。しかし、これらの二次電池製品は、放電電圧の互換性、メモリー効果、充電レート、乱用耐性、サイクル寿命などの面で消費者を満足させることができないという技術的問題が存在する。

【0004】

充電可能なリチウムイオン電池は、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などの二次電池に比べて、比エネルギー、充放電のメモリー効果、充電レート、サイクル寿命などの性能がいずれも大幅に優れており、例えば電子機器電源、エネルギー蓄積電源、動力電源などの製品分野で他の二次電池を代替している。しかし、リチウムイオン電池は、その放電電圧がＧＢ／Ｔ ８８９７．２（ＩＥＣ ６００８６－２）規格で定義された一次電池の公称電圧と互換性がなく、充放電制御管理回路の制御下によって充放電しなければならない。

【0005】

このため、従来のＧＢ／Ｔ ８８９７．２（ＩＥＣ ６００８６－２）規格と互換性がある充放電制御回路を組み込んだ電気制御型リチウムイオン充電池は、基本的にリチウムイオンセル及びコントローラの２つの部分を含む。コントローラ内に放電制御回路を有し、前記放電制御回路の主な役割は、電気制御型リチウムイオン充電池の放電電圧がＧＢ／Ｔ ８８９７．２（ＩＥＣ ６００８６－２）規格で定義された一次電池の公称電圧と互換性があるようにリチウムイオンセルの放電電圧を制御することである。一部の電気制御型リチウムイオン充電池は、充電制御回路をコントローラ内に集積することにより、各電気制御型リチウムイオン充電池は、いずれも独立した充放電回路を持つ。

【0006】

しかしながら、従来の電気制御型リチウムイオン充電池のコントローラは、いずれも正レベルにより充電及び／又は放電を制御し、即ち、充電及び／又は放電回路の接地端をリチウムイオンセルの負極に電気的に接続して充電池の共通接地端を構成するとともに、充電池の放電出力及び／又は充電入力の共通電極とするという制御方式を使用するので、従来の充電池のコントローラがリチウムイオンセルの正極端に配置される場合が多く、そうではない場合には、電気制御型リチウムイオン充電池の構造が複雑になり、リチウムイオンセルを取り付けるための空間を低減し、電池の蓄積電気量を低下させ、電池の性能が低下させてしまう。

【発明の概要】

【0007】

本願は、上記の問題点に対して、充電池の電気システムに適用される充電池（「電気制御型リチウムイオン電池」ともいう）の放電制御方法を提供し、前記電気システムは、リチウムイオンセルと、放電制御回路と、を含み、
前記放電制御方法は、
リチウムイオンセルの正極を放電制御回路の共通接地端に電気的に接続し、前記共通接地端を充電池の放電出力の正極とするステップと、
リチウムイオンセルの負極を放電制御回路の入力端に電気的に接続し、前記放電制御回路を介してリチウムイオンセルの負極放電電圧を設定された負極放電電圧に変換するとともに出力電極を介して外部へ出力し、前記出力電極を充電池の放電出力の負極とするステップと、を含む。

【0008】

前記充電池の放電制御方法において、
放電制御回路が外部充電電源が充電池に接続されていないことを検出した場合又は外部充電電源と充電池との電気的接続が遮断されることを検出した場合に、放電制御回路は、充電池が放電状態に入るように制御し、
充電池の放電状態では、リチウムイオンセルの電圧の絶対値が設定された放電終止電圧より高い場合、放電制御回路は、リチウムイオンセルの負極放電電圧を設定された負極放電電圧に変換することにより、外部へ放電し、
充電池の放電状態では、リチウムイオンセルの電圧の絶対値が放電終止電圧以下である場合、放電制御回路は、リチウムイオンセルの負極に接続される放電回路を遮断にすることにより、充電池が外部へ放電することを停止させる。

【0009】

本願は、上記の問題点に対して、充電池自体又は充電池と独立した外部の電気システムに適用される充電池の充電制御方法をさらに提供し、前記電気システムは、充電制御回路を含み、前記充電池は、リチウムイオンセルを含み、
前記充電制御方法は、
リチウムイオンセルの正極を充電制御回路の共通接地端に電気的に接続するとともに、前記共通接地端を充電池の充電入力の正極とするステップと、
充電池の充電入力の負極を前記充電制御回路の入力端に電気的に接続することにより、前記充電制御回路は、前記充電池に接続される負極の入力電圧及び／又は電流を制御するとともにリチウムイオンセルの負極へ出力して、リチウムイオンセルに対して充電するステップと、を含む。

【0010】

前記充電池の充電制御方法において、
充電制御回路が外部充電電源が充電池に接続されることを検出した場合、充電制御回路は、充電池が充電状態に入るように制御し、
充電池の充電状態では、充電制御回路は、リチウムイオンセルの電圧を検出するとともに、リチウムイオンセルの電圧状態に応じて、リチウムイオンセルの負極の入力電圧及び／又は電流を制御することにより、リチウムイオンセルに対する充電を制御し、リチウムイオンセルが満充電となることを検出した場合又は充電池が外部充電電源から離脱することを検出した場合に、リチウムイオンセルに対する充電をオフにする。

【0011】

前記充電池の充電制御方法において、
外部充電電源が充電池に接続される状態では、前記充電制御回路は、外部電源の電圧を検出し、外部電源の電圧が充電条件を満たす場合、前記充電制御回路は、リチウムイオンセルに対する充電をオンにし、
外部充電電源の電圧が充電条件を満たさない場合、前記充電制御回路は、リチウムイオンセルに対する充電を停止する。

【0012】

本願は、上記の問題点に対して、リチウムイオンセルと、前記リチウムイオンセルの負極端に取り付けられるコントローラと、を含む充電池をさらに提供し、前記コントローラは、放電制御回路及び負極端蓋が配置される回路基板を含み、
前記放電制御回路の共通接地端は、リチウムイオンセルの正極に電気的に接続され、
前記負極端蓋は、前記回路基板に溶接されるとともに、溶接により前記放電制御回路の放電出力端に電気的に接続され、
前記放電制御回路は、放電入力端を有し、前記リチウムイオンセルの負極は、前記放電入力端に溶接されて電気的に接続され、
前記リチウムイオンセルの正極は、充電池の正極とし、前記負極端蓋は、充電池の負極とする。

【0013】

選択的に、前記回路基板には、内部電極がさらに溶接され、前記負極端蓋と前記内部電極は、それぞれ前記回路基板の対向する第１表面と第２表面に設けられ、前記内部電極は、溶接により前記放電制御回路の放電入力端に電気的に接続されることにより、内部電極は、リチウムイオンセルの負極が前記コントローラに接続される接続電極となる。

【0014】

選択的に、前記コントローラの外周には、コントローラハウジングが設けられ、前記回路基板は、前記コントローラハウジング内に位置し、前記コントローラハウジングは、溶接により前記放電制御回路の共通接地端に電気的に接続される。

【0015】

選択的に、前記リチウムイオンセルの外壁は、導電性材料から作製された電池ハウジングを有し、且つ、前記電池ハウジングは、前記リチウムイオンセルの正極に電気的に接続され、前記電池ハウジングの一端は、溶接により前記コントローラハウジングに電気的に接続されることにより、電池ハウジングは、リチウムイオンセルの正極、コントローラハウジング及び放電制御回路の共通接地端に電気的に接続される。

【0016】

選択的に、前記リチウムイオンセルは、導電性材料から作製された電池ハウジング内に配置され、且つ、前記電池ハウジングは、一端が開口され且つ他端が閉塞された構造であり、且つ、閉塞端には、正極キャップが設けられ、前記電池ハウジングは、前記リチウムイオンセルの正極に電気的に接続され、前記電池ハウジングの開口端には、セルキャップハウジングが設けられ、前記コントローラハウジングは、前記セルキャップハウジングを介して前記電池ハウジングに溶接及び固定されて電気的に接続される。

【0017】

選択的に、前記リチウムイオンセルは、導電性材料から作製された電池ハウジング内に配置され、前記電池ハウジングは、一端が開口され且つ他端が閉塞された構造であり、閉塞端には、正極キャップが設けられ、前記電池ハウジングは、前記リチウムイオンセルの正極に電気的に接続され、前記コントローラは、前記電池ハウジングの開口端に設けられ、且つ、前記コントローラハウジングは、前記電池ハウジングに溶接されて電気的に接続される。

【0018】

選択的に、前記回路基板には、充電制御回路がさらに配置され、前記充電制御回路の共通接地端は、前記放電制御回路の共通接地端に電気的に接続され、前記充電制御回路の充電入力端は、前記放電制御回路の放電出力端に電気的に接続され、さらに前記負極端蓋に電気的に接続され、前記充電制御回路の充電出力端は、前記放電制御回路の放電入力端に電気的に接続され、さらに前記リチウムイオンセルの負極に電気的に接続される。

【0019】

本発明に係る充電池の充放電制御方法は、リチウムイオンセルの正極を充電池の充電及び／又は放電制御回路の共通接地端に電気的に接続するとともに、リチウムイオンセルの負極電圧を変換して外部へ放電し、又は、充電池の負極の電圧又は電流を制御してリチウムイオンセルに対して充電することにより、充電池の充放電制御のためにもう一つの方法を提供し、リチウムイオン電池の構造設計の多様化により多くの方式を提供する。

【0020】

本発明に係る充電池の充放電制御方法に基づいて設計された充電池によれば、コントローラは、リチウムイオンセルの負極端に配置され、且つ、コントローラ内の充放電制御回路は、リチウムイオンセルの負極又は充電池の負極から直接に電気を取得するとともに負電圧又は電流を制御し、リチウムイオンセルとコントローラとの間の接続構造を簡略化し、リチウムイオンセルのためにより大きな空間を提供し、リチウムイオンセルの体積を増大させ、充電池の比エネルギーを向上させる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】実施例１の充電池の正極端の外形の模式図である。

【図2】実施例１の充電池の負極端の外形の模式図である。

【図3】実施例１の充電池の断面構造の模式図である。

【図4】実施例１の充電池の構造の分解図である。

【図5】実施例１の充電池のソフトパッケージリチウムイオンセルの正極の溶接延長構造の模式図である。

【図6】実施例１の充電池のソフトパッケージリチウムイオンセルの正負極が折り曲げられた構造の模式図である。

【図7】実施例１の充電池のソフトパッケージリチウムイオンセルのハウジング及び正極が電池ハウジングに溶接される構造の模式図である。

【図8】実施例１の充電池のソフトパッケージリチウムイオンセルの負極がコントローラの内部電極に溶接される構造の模式図である。

【図9】実施例２の充電池の正極端の外形の模式図である。

【図10】実施例２の充電池の負極端の外形の模式図である。

【図11】実施例２の充電池の断面構造の模式図である。

【図12】実施例２の充電池の構造の分解図である。

【図13】実施例２の充電池のアルミハウジングリチウムイオンセルの断面構造の模式図である。

【図14】実施例２の充電池のアルミハウジングリチウムイオンセルの構造の分解図である。

【図15】実施例２の充電池のアルミハウジングリチウムイオンセル及び絶縁層の分解図である。

【図16】実施例２の充電池のコントローラ及び絶縁層の分解図である。

【図17】実施例２の充電池の内部電極がアルミハウジングリチウムイオンセルの負極に溶接される構造の模式図である。

【図18】実施例３の充電池の正極端の外形の模式図である。

【図19】実施例３の充電池の負極端の外形の模式図である。

【図20】実施例３の充電池の内部構造の断面模式図である。

【図21】実施例３の充電池の構造の分解図である。

【図22】実施例３の充電池の直接封止リチウムイオンセルの負極とコントローラの内部電極との溶接を示す模式図である。

【図23a】実施例４の充電池の外形の模式図である。

【図23b】実施例４の充電池の構造の分解図である。

【図23c】実施例４の充電池のＣＩＤリチウムイオンセルの負極とコントローラの内部電極との溶接を示す模式図である。

【図24a】充電池の回路原理のブロック図である。

【図24b】充電池の充放電原理のブロック図である。

【図25】実施例１の充電池の回路基板の第１表面の構造の模式図である。

【図26】実施例１の充電池の回路基板の第２表面の構造の模式図である。

【図27】実施例１の充電池のコントローラの内部電極が回路基板に溶接される構造の模式図である。

【図28】実施例１の充電池のコントローラの負極端蓋が回路基板に溶接される構造の模式図である。

【図29】実施例１の充電池のコントローラの組立を完了させた断面模式図である。

【図30】実施例１の充電池のコントローラの組立の分解図である。

【図31】実施例２の充電池のコントローラの内部電極が回路基板に溶接される構造の模式図である。

【図32】実施例２の充電池のコントローラの負極端蓋が回路基板に溶接される構造の模式図である。

【図33】実施例２の充電池のコントローラのコントローラハウジングが回路基板に溶接される構造の模式図である。

【図34】実施例２の充電池のコントローラの組立を完了させた断面図である。

【図35】実施例２の充電池のコントローラの組立の分解図である。

【図36】実施例３の充電池のコントローラの内部電極と回路基板との溶接を示す模式図である。

【図37】実施例３の充電池のコントローラの負極端蓋と回路基板とが溶接により組み立てられる構造の模式図である。

【図38】実施例３の充電池のコントローラのコントローラハウジングユニットが溶接される模式図である。

【図39】実施例３の充電池のコントローラの溶接を完了させた断面模式図である。

【図40】実施例３の充電池のコントローラの組立の分解図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本願は、異なる形態の実施形態として容易に表現できるが、図面で図示され且つ本明細書において詳細に説明されるのは、そのうちのいくつかの具体的な実施形態に過ぎず、また、本明細書は、本発明の原理に対する例示的な説明として見なされるが、本願をここで説明されるように制限することを意図するものではないことを理解することができる。

【0023】

これにより、本明細書で指摘された特徴は、本発明に係る一実施形態の特徴のうちの一つを説明するためのものであるが、本願の各実施形態が説明される特徴を有しなければならないことを示唆するものではない。なお、本明細書で多くの特徴が記載されていることに留意されたい。一部の特徴は、可能なシステム設計を示すために組み合わせられてもよいが、これらの特徴は、明確に説明されていない他の組み合わせにも使用されてもよい。したがって、特に断らない限り、説明されている組み合わせは、限定を意図するものではない。

【0024】

図面で示される実施形態において、方向の指示（例えば上、下、左、右、前及び后）は、本願の各部品の構造及び運動が絶対的なものではなく、相対的なものであることを解釈するために使用される。これらの部品が図面で示される位置にある場合、これらの説明は、適切である。これらの部品の位置に対する説明が変化する場合、それに応じてこれらの方向の指示も変化する。

【0025】

以下、添付の図面を参照しながら、例示的な実施形態をより完全に説明する。ただし、例示的な実施形態は複数種類の形態で実施することができ、ここに記述する実施形態に限定されない。逆に、これらの実施形態を提供して、本発明を全面で完全に、かつ、例示的な実施形態の思想を全面で当業者に伝達する。なお、図面は本発明の模式的な図示に過ぎず、必ずしも縮尺通りに描かれてはいない。図面における同じ図面符号は、同じ又は類似する要素を示すため、それらの重複する記述が省略される。

【0026】

以下、本明細書の図面を組み合わせて、本願の好ましい実施形態についてさらに詳しく説明する。

【0027】

本願は、４つの充電池の具体的な構造の実施例及び１つの充電池の充放電制御方法を例として、充電池の一体化されたシステムインテグレーションの構造及び充電池の充電及び放電の制御方法を説明する。

【0028】

実施例１：ソフトパッケージリチウムイオン電池（即ち、ソフトパッケージリチウムイオンセル充電池）の実施例
ソフトパッケージリチウムイオンセルから構成される充電池１００ａを例として、本発明の電池の構造的特徴を説明し、この実施形態は、ソフトパッケージリチウムイオンセルから構成される型番が異なる充電池、例えばＲ６電池、Ｒ０３電池、ＣＲ１７３４５電池などに適用される。

【0029】

図１～図８を参照すると、この充電池１００ａは、ソフトパッケージリチウムイオンセル２００ａ及び充放電を制御するコントローラ４００ａを含む。

【0030】

具体的には、この充電池１００ａは、円筒状の電池ハウジング１１０ａと、前記電池ハウジング１１０ａ内に装設されるソフトパッケージリチウムイオンセル２００ａと、電池ハウジング１１０ａの一端に設けられる正極キャップと、前記電池ハウジングの正極キャップに対向する他端に設けられるコントローラ４００ａと、を含む。ここで、前記正極キャップは、電池ハウジング１１０ａの一端部に成形された閉塞端ボス１１２ａである。

【0031】

前記ソフトパッケージリチウムイオンセル２００ａの内部には、電解液が充填されてもよく、表面には絶縁膜が封止される。ソフトパッケージリチウムイオンセル２００ａの対向する両端は、それぞれセルパッケージ本体の外部に露出する正極２１０ａ及び負極２２０ａを有する。

【0032】

本実施例におけるソフトパッケージリチウムイオンセル２００ａの正極は、負極端へ折り曲げられて電池ハウジング１１０ａの開口端まで延長されるとともに、開口端で電池ハウジング１１０ａに溶接及び固定されて電気的接続を確立する。ソフトパッケージリチウムイオンセル２００ａの正極を延長させる目的は、ソフトパッケージリチウムイオンセル２００ａの正極と電池ハウジング１１０ａとの溶接及び固定を容易にすることである。

【0033】

図６に示すように、正極２１０ａは、ソフトパッケージリチウムイオンセル２００ａに寄り掛かってソフトパッケージリチウムイオンセル２００ａの負極方向へ折り曲げられ、正極２１０ａは、折り曲げられた場合にソフトパッケージリチウムイオンセル２００ａの負極２２０ａが位置する一端に到達できるまで延長される。ソフトパッケージリチウムイオンセル２００ａの負極２２０ａは、ソフトパッケージリチウムイオンセル２００ａの負極端面へ折り曲げられる。前記正極２１０ａは、ソフトパッケージリチウムイオンセル２００ａから直接に延びる元の部分及び延長部を含む。延長部は、元の部分と同じ材質の金属シートを使用し、且つ、超音波溶接又は抵抗溶接又はレーザー溶接により元の部分に溶接される。

【0034】

なお、他の実施例において、ソフトパッケージリチウムイオンセル２００ａの正極を延長させることなく、他の接続方式によりソフトパッケージリチウムイオンセル２００ａの正極を電池ハウジング１１０ａ又は正極キャップに固定して電気的接続を確立し、又は、他の方式によりソフトパッケージリチウムイオンセル２００ａの正極をコントローラ４００ａの充放電制御回路の共通接地端に導入するという構成としてもよい。

【0035】

コントローラ４００ａの具体的な構造は、図２５～図３０を参照する。

【0036】

図２９及び図３０を参照すると、コントローラ４００ａの外周には、コントローラハウジング４１０ａが設けられ、コントローラ４００ａの軸方向一端には、内部電極３４０ａが設けられ、他端には、負極端蓋３３０ａが設けられ、コントローラ４００ａの内部には、回路基板３００ａが設けられ、内部電極３４０ａは、回路基板３００ａの第２表面に溶接されるとともに回路基板３００ａに電気的に接続され、負極端蓋３３０ａは、回路基板３００ａの第１表面に溶接されるとともに回路基板３００ａに電気的に接続される。

【0037】

図２５及び図２６を参照すると、回路基板３００ａは、対向する第１表面及び第２表面を有する。図２５は、回路基板３００ａの第１表面を示し、図２６は、回路基板３００ａの第２表面を示す。図２５、図２６に示すように、回路基板３００ａの第１表面及び第２表面には、充放電制御回路を構成する電子部品がそれぞれ溶接される。前記回路基板３００ａの第２表面には、第１パッド３２１ａ（即ち、コントローラハウジングパッド）、第２パッド３２２ａ（即ち、負極端蓋パッド）及び第３パッド３２３ａ（即ち、内部電極パッド）が設けられる。第１パッド３２１ａは、充放電制御回路の共通接地端及び充放電制御回路の充電入力及び放電出力の正極Ｐに電気的に接続され、第２パッド３２２ａは、充放電制御回路の充電入力及び放電出力の負極Ｎに電気的に接続され、第３パッド３２３ａは、充放電制御回路のソフトパッケージリチウムイオンセル２００ａの負極２２０ａの接続電極とする。

【0038】

図２６及び図２７に示すように、内部電極３４０ａは、回路基板３００ａの第２表面に設けられ、内部電極３４０ａは、回路基板３００ａに電気的に接続される。内部電極３４０は、回路基板に平行する内部電極接触台３４２ａと、内部電極接触台３４２ａに接続される内部電極溶接位置決めピン３４１ａと、を含む。内部電極溶接位置決めピン３４１ａは、回路基板３００ａに固定されるとともに回路基板３００ａに電気的に接続される。具体的には、回路基板３００ａには、第１表面及び第２表面を貫通する内部電極位置決め孔３０５ａが設けられ、回路基板３００ａの第２表面には、第３パッド３２３ａが内部電極位置決め孔３０５ａを周回して設けられ、内部電極３４０ａは、内部電極溶接位置決めピン３４１ａが内部電極位置決め孔３０５ａに挿入されることにより位置決めを実現するとともに、第３パッド３２３ａを介して内部電極溶接位置決めピン３４１ａと回路基板３００ａとを溶接して電気的接続を確立する。

【0039】

図２５及び図２８に示すように、負極端蓋３３０ａは、金属導電性材質であり、回路基板３００ａに電気的に接続されるとともに回路基板３００ａの第１表面に設けられる。負極端蓋３３０ａは、一端が開口された円形の中空のキャップ本体と、キャップ本体から一体に延出して形成された負極端蓋溶接位置決めピン３３１ａと、を含む。負極端蓋溶接位置決めピン３３１ａは、回路基板３００ａに固定されるとともに回路基板３００ａに電気的に接続される。具体的には、回路基板３００ａには、第１表面及び第２表面を貫通する位置決め溝３０４ａが設けられ、回路基板３００ａの第２表面には、第２パッド３２２ａが位置決め溝３０４ａを周回して設けられ、負極端蓋３３０ａは、負極端蓋溶接位置決めピン３３１ａが位置決め溝３０４ａに挿入されることにより位置決めを実現するとともに、第２パッド３２２ａを介して負極端蓋溶接位置決めピン３３１ａと回路基板３００ａとを溶接して電気的接続を確立する。

【0040】

図３０に示すように、コントローラハウジング４１０ａには、内部キャビティが設けられる。回路基板３００ａは、前記内部キャビティ内に収容され、コントローラハウジング４１０ａは、回路基板３００ａに電気的に接続される。回路基板３００ａの第１表面は、コントローラハウジング４１０ａの頂部に向き、負極端蓋３３０ａは、コントローラハウジング４１０ａの頂部の開口から突出する。回路基板３００ａの第２表面は、コントローラハウジング４１０ａの底部に向き、コントローラハウジング４１０ａの底部には、貫通孔が開設され、内部電極３４０ａは、前記貫通孔から外部に露出することにより、ソフトパッケージリチウムイオンセル２００ａの負極２２０ａに電気的に接続される。

【0041】

コントローラハウジング４１０ａは、筒状の側壁４１３ａと、側壁４１３ａの軸方向一端に形成され且つ側壁４１３ａに垂直する底壁４１４ａと、を含み、回路基板３００ａは、側壁４１３ａにより囲まれた内部キャビティに架設される。側壁４１３ａの内面には、導電性を有する金属材質で構成される位置制限ボスが突設され、前記位置制限ボスは、側壁４１３ａの内面に一体に突出して成形された環状台であり、前記環状台は、側壁４１３ａの内面に突出して回路基板を支持するための環状の支持平面を有し、前記支持平面と側壁４１３ａは、軸方向の断面がＬ字状の環状内部位置決め溝４１２ａを構成する。底壁４１４ａの中心には、貫通孔が設けられ、内部電極３４０ａの内部電極接触台３４２ａは、この貫通孔を介してコントローラハウジング４１０ａの外部に露出し、内部電極接触台３４２ａのエッジと前記貫通孔のエッジとの間に隙間を有する。コントローラハウジング４１０ａの底壁４１４ａに対向する他端は、筒状の開放端である。

【0042】

図２６及び図３０に示すように、回路基板３００ａのエッジの周りには、複数の第１パッド３２１ａが設けられ、回路基板３００ａが位置制限ボスに架設される場合、回路基板３００ａの第１表面は、コントローラハウジング４１０ａの開放端の端面と面一をなし、回路基板３００ａの第２表面は、第１パッド３２１ａを介して位置制限ボス４１５ａに接触して溶接され、さらにコントローラハウジング４１０ａとの電気的接続を確立する。

【0043】

図２９及び図３０に示すように、コントローラ４００ａは、コントローラカバー板４６０ａをさらに有し、コントローラカバー板４６０ａは、負極端蓋３３０ａの外周を囲むように設けられるとともに回路基板３００ａの第１表面を覆い、且つ、コントローラカバー板４６０ａは、回路基板３００ａの第１表面が負極端蓋３３０ａの外に露出する回路部品を絶縁及び保護するための絶縁材質である。

【0044】

回路基板３００ａの第１パッド３２１ａは、充放電制御回路の共通接地端ＧＮＤに電気的に接続され、回路基板３００ａの第１パッド３２１ａは、溶接によりコントローラハウジング４１０ａと電気的接続を確立することにより、コントローラハウジング４１０ａは、充放電制御回路の共通接地端ＧＮＤに電気的に接続される。

【0045】

回路基板３００ａの第２パッド３２２ａは、充放電制御回路の充電入力及び放電出力の負極Ｎに電気的に接続され、負極端蓋３３０ａは、回路基板３００ａの第２パッド３２２ａに溶接されるとともに電気的接続を確立することにより、負極端蓋３３０ａは、充放電制御回路の充電入力及び放電出力の負極Ｎとする。

【0046】

回路基板３００ａの第３パッド３２３ａは、充放電制御回路のソフトパッケージリチウムイオンセル２００ａの負極２２０ａの接続電極とし、内部電極３４０ａは、回路基板３００ａの第３パッド３２３ａに溶接されるとともに電気的接続を確立することにより、内部電極３４０ａは、充放電制御回路のソフトパッケージリチウムイオンセル２００ａの負極２２０ａの接続電極とする。

【0047】

このため、負極端蓋３３０ａ、内部電極３４０ａ及びコントローラハウジング４１０ａは、コントローラ４００ａの３つの構造電極を構成する。

【0048】

図７、図８は、充電池１００ａの組立を示す図である。ここで、図７は、ソフトパッケージリチウムイオンセル２００ａ及び電池ハウジング１１０ａの組立を示す図であり、図８は、コントローラ４００ａとソフトパッケージリチウムイオンセル２００ａ及び電池ハウジング１１０ａの組立を示す図である。

【0049】

図７に示すように、ソフトパッケージリチウムイオンセル２００ａは、正極２１０ａが電池ハウジング１１０ａの閉塞端に向くように電池ハウジング１１０ａに組み込まれた後、正極２１０ａは、溶接により電池ハウジング１１０ａに接続されることにより、電池ハウジング１１０ａを充電池１００ａの充電入力及び放電出力の正極とする。

【0050】

図８に示すように、コントローラ４００ａは、電池ハウジング１１０ａの開口端に取り付けられ、コントローラ４００ａのコントローラハウジング４１０ａは、電池ハウジング１１０ａに溶接されるとともに電気的に接続され、コントローラ４００ａの内部電極３４０ａは、ソフトパッケージリチウムイオンセルの負極２２０ａに電気的に接続される。
充電池１００ａの溶接を完了させた後、内部電極３４０ａは、ソフトパッケージリチウムイオンセル２００ａの負極がコントローラ４００ａに接続される接続電極とし、負極端蓋３３０ａは、充電池１００ａの充電入力及び放電出力の負極とする。電池ハウジング１１０ａは、充電池１００ａの充電入力及び放電出力の正極及び充放電制御回路の共通接地端となる。

【0051】

実施例２：アルミハウジングリチウムイオン電池の実施例
アルミハウジングリチウムイオンセルから構成される充電池１００ｂの実施形態を例として、本発明のアルミハウジングリチウムイオン電池の構造的特徴を説明し、この実施形態は、アルミハウジングリチウムイオンセルから構成される型番が異なる充電池、例えばＲ６電池、Ｒ０３電池、ＣＲ１７３４５電池などに適用される。

【0052】

図９及び図１０に示すように、充電池１００ｂは、コントローラ４００ｂ及びアルミハウジングリチウムイオンセル２００ｂから構成され、充電池１００ｂの内部構造を図１１に示し、組立関係を図１２に示す。

【0053】

図１３及び図１４に示すように、充電池１００ｂは、円筒状の電池ハウジング１１０ｂと、電池ハウジング１１０ｂ内に装設されるアルミハウジングリチウムイオンセル２００ｂと、電池ハウジング１１０ｂの一端に接続される正極キャップ１２０ｂと、前記電池ハウジングの正極キャップ１２０ｂに対向する他端に設けられるコントローラ４００ｂと、を含む。

【0054】

電池ハウジング１１０ｂは、アルミ材質から作製され、前記電池ハウジング１１０ｂの一端は、閉塞端ボス１１２ｂを形成し、前記閉塞端ボス１１２ｂは、正極キャップ１２０ｂに接続される。正極キャップ１２０ｂの形状は、閉塞端ボス１１２ｂの形状に対応することにより、この正極キャップ１２０ｂが前記閉塞端ボス１１２ｂに外嵌されることを可能にする。締まり嵌めによる押圧により正極キャップ１２０ｂを電池ハウジング１１０ｂの閉塞端ボス１１２ｂに組み立てて固定することにより、正極キャップ１２０ｂと電池ハウジング１１０ｂとを組み立てて固定するとともに電気的接続を確立する。正極キャップ１２０ｂは、充電入力及び放電出力の正極とし、コントローラ４００ｂの負極端蓋３３０ｂは、充電入力及び放電出力の負極とする。

【0055】

図１４及び図１５に示すように、アルミハウジングリチウムイオンセル２００ｂは、リチウムイオンセル巻芯２０１ｂと、セルキャップ２３０ｂと、を含み、アルミハウジングリチウムイオンセル巻芯２０１ｂの内部には、電解液が充填されてもよい。アルミハウジングリチウムイオンセル巻芯２０１ｂは、電池ハウジング１１０ｂ内に溶接され、電池ハウジング１１０ｂ及びセルキャップ２３０ｂにより共にリチウムイオンセル巻芯２０１ｂに対する封止を完了させることにより、アルミハウジングリチウムイオンセル２００ｂを構成する。

【0056】

リチウムイオンセル巻芯２０１ｂの対向する両端は、それぞれセルパッケージ本体の外部に露出する正極２１０ｂ及び負極２２０ｂを有する。
セルキャップ２３０ｂは、電池ハウジング１１０ｂの開口端に設けられるとともに電池ハウジング１１０ｂの開口を閉塞する。セルキャップ２３０ｂは、平底蓋状の円形のセルキャップハウジング２３１ｂと、セルキャップハウジング２３１ｂにかしめられる導電性材料から作製された引き出し電極２３２ｂと、を含む。

【0057】

このセルキャップハウジング２３１ｂは、円形のカバー底部２３１１ｂと、このカバー底部２３１１ｂの周方向を囲むように設けられるカバーエッジ２３１２ｂと、を含む。この引き出し電極２３２ｂは、カバー底部２３１１ｂの中心にかしめられるとともにこのカバー底部２３１１ｂを貫通する。前記電池ハウジング１１０ｂは、アルミ材質であり、前記セルキャップハウジング２３１ｂのカバー底部２３１１ｂは、絶縁材質であり、カバーエッジ２３１２ｂは、導電性材質であり、カバーエッジ２３１２ｂは、電池ハウジング１１０ｂ及びコントローラ４００ｂのコントローラハウジング４１０ｂに接続される。引き出し電極２３２ｂは、セルキャップハウジング２３１ｂの一方側に露出するとともにアルミハウジングリチウムイオンセル巻芯２０１ｂの負極に電気的に接続される。

【0058】

セルキャップハウジング２３１ｂには、コントローラ４００ｂとの組立に使用されるフランジ構造が設けられ、このフランジ構造によりコントローラ４００ｂとセルキャップ２３０ｂとを嵌合する。

【0059】

セルキャップ２３０ｂは、電池ハウジング１１０ｂの開口端に取り付けられ、セルキャップハウジング２３１ｂと電池ハウジング１１０ｂは、一体に溶接されるとともに電気的に接続され、アルミハウジングリチウムイオンセル２００ｂの溶接を完了させた後、セルキャップハウジング２３１ｂは、電池ハウジング１１０ｂの構成部分となり、セルキャップハウジング２３１ｂの引き出し電極２３２ｂは、アルミハウジングリチウムイオンセル２００ｂの負極２２０ｂとなる。

【0060】

コントローラ４００ｂの具体的な構造は、図３１～図３５を参照する。

【0061】

図３４及び図３５を参照すると、コントローラ４００ｂの外周には、コントローラハウジング４１０ｂが設けられ、コントローラ４００ｂの軸方向一端には、内部電極３４０ｂが設けられ、他端には、負極端蓋３３０ｂが設けられ、コントローラ４００ｂの内部には、回路基板３００ｂが設けられ、内部電極３４０ｂは、回路基板３００ｂの第２表面に溶接されるとともに回路基板３００ｂに電気的に接続され、負極端蓋３３０ｂは、回路基板３００ｂの第１表面に溶接されるとともに回路基板３００ｂに電気的に接続される。
図３１、図３２に示すように、回路基板３００ｂの第１表面及び第２表面には、充放電制御回路を構成する電子部品がそれぞれ溶接される。前記回路基板３００ｂの第２表面には、第１パッド３２１ｂ（即ち、コントローラハウジングパッド）、第２パッド３２２ｂ（即ち、負極端蓋パッド）及び第３パッド３２３ｂ（即ち、内部電極パッド）が設けられる。第１パッド３２１ｂは、充放電制御回路の共通接地端及び充放電制御回路の充電入力及び放電出力の正極Ｐに電気的に接続され、第２パッド３２２ｂは、充放電制御回路の充電入力及び放電出力の負極Ｎに電気的に接続され、第３パッド３２３ｂは、充放電制御回路のアルミハウジングリチウムイオンセル２００ｂの負極２２０ｂの接続電極とする。

【0062】

図３１及び図３２に示すように、内部電極３４０ｂは、回路基板３００ｂの第２表面に設けられ、内部電極３４０ｂは、回路基板３００ｂに電気的に接続される。前記内部電極３４０ｂは、内部電極溶接位置決めピン３４１ｂと、内部電極接触台３４２ｂと、を含み、前記内部電極溶接位置決めピン３４１ｂと内部電極接触台３４２ｂは、条状構造を形成する。この内部電極接触台３４２ｂと内部電極溶接位置決めピン３４１ｂは、一体に成形され、内部電極接触台３４２ｂは、内部電極溶接位置決めピン３４１ｂに対して弾性的に折り曲げられることができる。

【0063】

回路基板３００ｂには、第１表面及び第２表面を貫通する内部電極位置決め孔３０５ｂが設けられ、且つ、回路基板３００ｂの第２表面には、第３パッド３２３ｂが内部電極位置決め孔３０５ｂを周回して設けられる。内部電極溶接位置決めピン３４１ｂは、内部電極位置決め孔３０５ｂに挿入されるとともに、第３パッド３２３ｂを介して回路基板に溶接されるとともに電気的接続を確立する。

【0064】

図３３及び図３４に示すように、前記内部電極３４０ｂは、長尺状をなし、このコントローラ４００ｂの組立過程において、前記内部電極３４０ｂは、折り畳まれることなく伸長状態を呈する。コントローラ４００ｂの封止を完了させた場合、内部電極３４０ｂの内部電極接触台３４２ｂは、回路基板３００ｂに平行する状態に折り畳まれ、且つ内部電極接触台３４２ｂの終端は、回路基板３００ｂに対して浮遊する。

【0065】

図３２及び図３３に示すように、負極端蓋３３０ｂは、金属導電性材質であり、回路基板３００ｂに電気的に接続されるとともに回路基板３００ｂの第１表面に設けられる。負極端蓋３３０ｂは、一端が開口された円形の中空のキャップ本体と、キャップ本体から一体に延出して形成された負極端蓋溶接位置決めピン３３１ｂと、を含む。負極端蓋溶接位置決めピン３３１ｂは、回路基板３００ｂに固定されるとともに回路基板３００ｂに電気的に接続される。具体的には、回路基板３００ｂには、第１表面及び第２表面を貫通する位置決め溝３０４ｂが設けられ、回路基板３００ｂの第２表面には、第２パッド３２２ｂが位置決め溝３０４ｂを周回して設けられ、負極端蓋３３０ｂは、負極端蓋溶接位置決めピン３３１ｂが位置決め溝３０４ｂに挿入されることにより位置決めを実現するとともに、第２パッド３２２ｂを介して負極端蓋溶接位置決めピン３３１ｂと回路基板３００ｂとを溶接して電気的接続を確立し、さらに負極端蓋３３０ｂと回路基板とを溶接して電気的接続を確立する。

【0066】

図３３、図３４及び図３５に示すように、コントローラハウジング４１０ｂは、筒状の側壁４１３ｂと、側壁４１３ｂの軸方向一端に形成され且つ側壁４１３ｂに垂直する底壁４１４ｂと、を含み、側壁４１３ｂと底壁４１４ｂは、内部キャビティを構成する。底壁４１４ｂの中心には、貫通孔が開設され、コントローラハウジング４１０ｂの底壁４１４ｂに対向する他端は、筒状の開放端である。側壁４１３ｂの内面には、導電性を有する金属材質で構成される位置制限ボスが突設され、前記位置制限ボスは、側壁４１３ｂの内面に一体に突出して成形された環状台であり、前記環状台は、側壁４１３ｂの内面に突出して回路基板を支持するための環状の支持平面を有し、前記支持平面と側壁４１３ｂは、軸方向の断面がＬ字状の環状内部位置決め溝４１２ｂを構成する。

【0067】

回路基板３００ｂは、コントローラハウジング４１０ｂの内部キャビティに収容され、回路基板３００ｂの外周は、内部位置決め溝４１２ｂにより位置決めされてコントローラハウジング４１０ｂの位置制限ボスに架設される。

【0068】

図３１、図３３及び図３４に示すように、回路基板３００ｂのエッジの周りには、複数の第１パッド３２１ｂが設けられ、回路基板３００ｂが位置制限ボスに架設される場合、回路基板３００ｂの第１表面は、コントローラハウジング４１０ｂの開放端の端面と面一をなし、回路基板３００ｂの第２表面は、第１パッド３２１ｂを介して位置制限ボス４１２ｂに接触して溶接され、さらにコントローラハウジング４１０ｂとの電気的接続を確立する。

【0069】

回路基板３００ｂの第１表面は、コントローラハウジング４１０ｂの開放端に向き、負極端蓋３３０ｂは、コントローラハウジング４１０ｂの頂部の開口から突出する。回路基板３００ｂの第２表面は、コントローラハウジング４１０ｂの底部に向き、内部電極３４０ｂの内部電極接触台３４２ｂは、底壁４１４ｂの中心の貫通孔から外部に露出することにより、アルミハウジングリチウムイオンセル２００ｂの負極２２０ｂに電気的に接続される。内部電極接触台３４２ｂのエッジとこの貫通孔のエッジとの間に隙間を有することにより、内部電極３４０ｂとコントローラハウジング４１０ｂとの絶縁を確保する。

【0070】

図３４及び図３５に示すように、コントローラ４００ｂは、コントローラカバー板４６０ｂをさらに有し、コントローラカバー板４６０ｂは、負極端蓋３３０ｂの外周を囲むように設けられるとともに回路基板３００ｂの第１表面を覆い、且つ、コントローラカバー板４６０ｂは、回路基板３００ｂの第１表面が負極端蓋３００ｂの外に露出する回路部品を絶縁及び保護するための絶縁材質である。

【0071】

回路基板３００ｂの第１パッド３２１ｂは、充放電制御回路の共通接地端ＧＮＤに電気的に接続され、回路基板３００ｂの第１パッド３２１ｂは、溶接によりコントローラハウジング４１０ｂと電気的接続を確立することにより、コントローラハウジング４１０ｂは、充放電制御回路の共通接地端ＧＮＤに電気的に接続される。

【0072】

回路基板３００ｂの第２パッド３２２ｂは、充放電制御回路の充電入力及び放電出力の負極Ｎに電気的に接続され、負極端蓋３３０ｂは、回路基板３００ｂの第２パッド３２２ｂに溶接されるとともに電気的接続を確立することにより、負極端蓋３３０ｂは、充放電制御回路の充電入力及び放電出力の負極Ｎとする。

【0073】

回路基板３００ｂの第３パッド３２３ｂは、充放電制御回路のアルミハウジングリチウムイオンセル２００ｂの負極２２０ｂの接続電極とし、内部電極３４０ｂは、回路基板３００ｂの第３パッド３２３ｂに溶接されるとともに電気的接続を確立することにより、内部電極３４０ｂは、充放電制御回路のアルミハウジングリチウムイオンセル２００ｂの負極２２０ｂの接続電極とする。

【0074】

このため、負極端蓋３３０ｂ、内部電極３４０ｂ及びコントローラハウジング４１０ｂは、コントローラ４００ｂの３つの構造電極を構成する。

【0075】

図１７は、コントローラ４００ｂとアルミハウジングリチウムイオンセル２００ｂとの組立を示す図である。

【0076】

図１７に示すように、組立の場合、まず、コントローラ４００ｂの内部電極３４０ｂをアルミハウジングリチウムイオンセル２００ｂの負極２２０ｂに溶接し、内部電極３４０ｂとアルミハウジングリチウムイオンセル２００ｂの負極２２０ｂとを電気的に接続する。その後、アルミハウジングリチウムイオンセル２００ｂのセルキャップハウジング２３１ｂの開口端とコントローラハウジング４１０ｂとを同軸に突き合わせ接続するとともに、両者を溶接して電気的接続を確立し、セルキャップハウジング２３１ｂを介してコントローラハウジング４１０ｂと電池ハウジング１１０ｂとを電気的に接続する。

【0077】

図１５、図１６及び図１７に示すように、アルミハウジングリチウムイオンセル２００ｂのセルキャップハウジング２３１ｂの表面には、セルキャップハウジング２３１ｂとコントローラ４００ｂの内部電極３４０ｂとの間に電気的絶縁を確立するための絶縁層４７０ｂが設けられる。コントローラ４００ｂのセルキャップ２３０ｂに向く面にも、コントローラハウジング４１０ｂとコントローラ４００ｂの内部電極３４０ｂとの間に電気的絶縁を確立するための絶縁層４７０ｂが設けられる。

【0078】

前記充電池１００ｂの溶接を完了させた後、内部電極３４０ｂは、アルミハウジングリチウムイオンセル２００ｂの負極がコントローラ４００ｂに接続される接続電極とし、負極端蓋３３０ｂは、充電池１００ｂの充電入力及び放電出力の負極とし、電池ハウジング１１０ｂは、充電池１００ｂの充電入力及び放電出力の正極及び充放電制御回路の共通接地端とする。

【0079】

実施例３：直接封止リチウムイオン電池の実施例

【0080】

図１８、図１９に示すように、充電池１００ｃは、直接封止リチウムイオンセル２００ｃを使用し、充電池１００ｃの内部構造を図２０に示し、充電池１００ｃの構造の組立関係を図２１及び図２２に示す。

【0081】

図１８、図１９及び図２２に示すように、充電池１００ｃは、円筒状の電池ハウジング１１０ｃと、電池ハウジング１１０ｃ内に装設される直接封止リチウムイオンセル２００ｃと、電池ハウジング１１０ｃの一端に設けられる正極キャップ１２０ｃと、直接封止リチウムイオンセル２００ｃの負極端に取り付けられるコントローラ４００ｃと、を含む。

【0082】

直接封止リチウムイオンセル２００ｃの内部には、電解液が充填されてもよく、且つ、電池ハウジング１１０ｃ、コントローラ４００ｃは、その内部の電解液を直接に閉塞する。

【0083】

電池ハウジング１１０ｃは、アルミ材質から作製されてもよく、前記電池ハウジング１１０ｃの一端には、閉塞端ボス１１２ｃが形成され、前記閉塞端ボス１１２ｃは、正極キャップ１２０ｃに接続される。正極キャップ１２０ｃの形状は、閉塞端ボス１１２ｃの形状に対応することにより、前記正極キャップ１２０ｃが前記閉塞端ボス１１２ｃに外嵌されることを可能にする。締まり嵌めによる押圧により正極キャップ１２０ｃを電池ハウジング１１０ｃの閉塞端ボス１１２ｃに組み立てて固定するとともに電気的接続を確立することができる。

【0084】

図２１、図２２及び図２３に示すように、直接封止リチウムイオンセル２００ｃの対向する両端は、それぞれ正極２１０ｃ及び負極２２０ｃを有する。コントローラ４００ｃは、電池ハウジング１１０ｃの開口端に設けられるとともに直接封止リチウムイオンセル２００ｃの負極に溶接されて電気的接続を確立することにより、コントローラ４００ｃは、電池ハウジング１１０ｃの開口を直接に閉塞する。

【0085】

コントローラ４００ｃの具体的な構造図は、図３６～図４０を参照する。

【0086】

図３９及び図４０に示すように、コントローラ４００ｃの外周には、コントローラハウジングユニットが設けられ、コントローラ４００ｃの軸方向一端には、内部電極３４０ｃが設けられ、他端には、負極端蓋３３０ｃが設けられ、コントローラ４００ｃの内部には、回路基板３００ｃが設けられ、内部電極３４０ｃは、回路基板３００ｃの第２表面に溶接されるとともに回路基板３００ｃに電気的に接続され、負極端蓋３３０ｃは、回路基板３００ｃの第１表面に溶接されるとともに回路基板３００ｃに電気的に接続される。

【0087】

図３６及び図３７に示すように、上記の２つの実施例における回路基板構造と同様に、本実施例の回路基板３００ｃの第２表面には、第１パッド３２１ｃ（即ち、コントローラハウジングパッド）、第２パッド３２２ｃ（即ち、負極端蓋パッド）及び第３パッド３２３ｃ（即ち、内部電極パッド）が設けられる。第１パッド３２１ｃは、充放電制御回路の共通接地端及び充放電制御回路の充電入力及び放電出力の正極Ｐに電気的に接続され、第２パッド３２２ｃは、充放電制御回路の充電入力及び放電出力の負極Ｎに電気的に接続され、第３パッド３２３ｃは、充放電制御回路の直接封止リチウムイオンセル２００ｃの負極２２０ｂの接続電極とする。

【0088】

図３６に示すように、内部電極３４０ｃは、回路基板３００ｃの第２表面に設けられる。内部電極３４０は、回路基板に平行する内部電極接触台３４２ｃと、内部電極接触台３４２ｃに接続される内部電極溶接位置決めピン３４１ｃと、を含む。回路基板３００ｃには、第１表面及び第２表面を貫通する内部電極位置決め孔３０５ｃが設けられ、回路基板３００ｃの第２表面には、第３パッド３２３ｃが内部電極位置決め孔３０５ｃを周回して設けられ、内部電極３４０ｃは、内部電極溶接位置決めピン３４１ｃが内部電極位置決め孔３０５ｃに挿入されることにより位置決めを実現するとともに、第３パッド３２３ｃを介して内部電極溶接位置決めピン３４１ｃと回路基板３００ｃとを溶接して電気的接続を確立する。

【0089】

図３７に示すように、負極端蓋３３０ｃは、金属導電性材質であり、回路基板３００ｃに電気的に接続されるとともに回路基板３００ｃの第１表面に設けられる。負極端蓋３３０ｃには、負極端蓋溶接位置決めピン３３１ｃが設けられる。回路基板３００ｃには、位置決め溝３０４ｃ及び位置決め溝３０４ｃを周回して設けられる第２パッド３２２ｃが設けられ、負極端蓋３３０ｃは、負極端蓋溶接位置決めピン３３１ｃが位置決め溝３０４ｃに挿入されることにより位置決めを実現するとともに、第２パッド３２２ｃを介して負極端蓋溶接位置決めピン３３１ｃと回路基板３００ｃとを溶接して電気的接続を確立する。

【0090】

図３６、図３８及び図３９に示すように、コントローラハウジングユニットは、コントローラハウジング４１０ｃ及び回路基板ブラケット４２０ｃを含む。回路基板ブラケット４２０ｃは、コントローラハウジング４１０ｃ内に溶接されるとともに、コントローラハウジング４１０ｃ内には、回路基板３００ｃを架設するための位置制限ボスが形成される。回路基板３００ｃの第２表面の周縁には、第１パッド３２１ｃが設けられ、回路基板は、前記第１パッド３２１ｃを介して回路基板ブラケット４２０ｃに固定されるとともに、回路基板ブラケット４２０ｃを介してコントローラハウジング４１０ｃに溶接及び固定されて電気的接続を確立する。コントローラハウジング４１０ｃの底部には、貫通孔が開設され、内部電極３４０ｃの内部電極接触台３４２ｃは、貫通孔から外部に露出することにより、直接封止リチウムイオンセル２００ｃの負極２２０ｃに電気的に接続される。内部電極接触台３４２ｃのエッジと前記貫通孔のエッジとの間に隙間を有することにより、内部電極３４０ｃとコントローラハウジング４１０ｃとの絶縁を確保する。

【0091】

図３９及び図４０に示すように、さらに、コントローラ４００ｃの負極端蓋３３０ｃが取り付けられる端面には、コントローラカバー板４６０ｃ及びカバー板遮光リング４９０ｃがさらに設けられる。コントローラカバー板４６０ｃは、透明又は半透明の導光絶縁材料から作製されてもよく、コントローラ４００ｃの内部の表示灯により放出される光線を伝導するためのものである。前記カバー板遮光リング４９０ｃは、前記コントローラカバー板４６０ｃの上方に覆われ、コントローラ４００ｃの内部の表示灯により放出される光を遮蔽するためのものであり、光線がコントローラカバー板４６０ｃの側面から放出されるようにする。

【0092】

回路基板３００ｃの第１パッド３２１ｃは、充放電制御回路の共通接地端ＧＮＤに電気的に接続され、回路基板３００ｃの第１パッド３２１ｃは、回路基板ブラケット４２０ｃに溶接されるとともに電気的接続を確立し、回路基板ブラケット４２０は、また溶接によりコントローラハウジング４１０ｃと電気的接続を確立することにより、コントローラハウジング４１０ｃは、充放電制御回路の共通接地端ＧＮＤに電気的に接続される。

【0093】

回路基板３００ｃの第２パッド３２２ｃは、充放電制御回路の充電入力及び放電出力の負極Ｎに電気的に接続され、負極端蓋３３０ｃは、回路基板３００ｃの第２パッド３２２ｃに溶接されるとともに電気的接続を確立することにより、負極端蓋３３０ｃは、充放電制御回路の充電入力及び放電出力の負極Ｎとする。

【0094】

回路基板３００ｃの第３パッド３２３ｃは、充放電制御回路の直接封止リチウムイオンセル２００ｃの負極２２０ｃの接続電極とし、内部電極３４０ｃは、回路基板３００ｃの第３パッド３２３ｃに溶接されるとともに電気的接続を確立することにより、内部電極３４０ｃは、充放電制御回路の直接封止リチウムイオンセル２００ｃの負極２２０ｃの接続電極とする。

【0095】

このため、負極端蓋３３０ｃ、内部電極３４０ｃ及びコントローラハウジング４１０ｃは、コントローラ４００ｃの３つの構造電極を構成する。

【0096】

図２１及び図２２は、充電池１００ｃの組立関係を示す図である。

【0097】

組立の場合、まず、正極２１０ｃが電池ハウジング１１０ｃの閉塞端に向くように直接封止リチウムイオンセル２００ｃを電池ハウジング１１０ｃに組み込み、直接封止リチウムイオンセル２００ｃの正極２１０ｃを電池ハウジング１１０ｃの閉塞端に溶接し、その後、絶縁層４７０ｃをコントローラ４００ｃのコントローラハウジング４１０ｃの直接封止リチウムイオンセルに面する軸方向底面に貼り付ける。前記絶縁層４７０ｃは、一面に非乾燥接着剤が付けられるポリイミド薄膜から構成されてもよく、直接封止リチウムイオンセル２００ｃの負極２２０ｃとコントローラハウジング４１０ｃとの間に電気的絶縁を確立するためのものである。その後、直接封止リチウムイオンセル２００ｃの負極２２０ｃをコントローラ４００ｃの内部電極３４０ｃに溶接することにより、直接封止リチウムイオンセル２００ｃの負極２２０ｃと内部電極３４０ｃは、溶接により固定されるとともに電気的接続を確立する。その後、電池ハウジング１１０ｃの開口端で直接封止リチウムイオンセル２００ｃが溶接された電池ハウジング１１０ｃのキャビティ内へ電解液を注入する。最後、コントローラ４００ｃを電池ハウジング１１０ｃと同じ軸心方向に配置し、コントローラハウジング４１０ｃと電池ハウジング１１０ｃとを溶接するとともに電気的接続を確立する。

【0098】

前記充電池１００ｃの溶接を完了させた後、内部電極３４０ｃは、直接封止リチウムイオンセル２００ｃの負極がコントローラ４００ｃに接続される接続電極とし、負極端蓋３３０ｃは、充電池１００ｃの充電入力及び放電出力の負極とし、電池ハウジング１１０ｃは、充電池１００ｃの充電入力及び放電出力の正極及び充放電制御回路の共通接地端とする。

【0099】

実施例４：ＣＩＤセル充電池の実施例
充電池１００ｄの外形の構造を図２３ａに示し、充電池１００ｄの構造の組立関係を図２３ｂ及び図２３ｃに示す。

【0100】

充電池１００ｄは、ＣＩＤリチウムイオンセル２００ｄと、コントローラ４００ｄと、を含む。

【0101】

図２３ａ、図２３ｂ及び図２３ｃに示すように、充電池１００ｄは、ＣＩＤリチウムイオンセル２００ｄを使用する。ここで、ＣＩＤは、ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ ｄｅｖｉｃｅの略語であり、即ち、電流遮断装置である。ＣＩＤリチウムイオンセル２００ｄが失効した場合（例えば、過熱、短絡、過充電など）、内部に多くのガスが発生し、圧力が高くなると、セルの内部の放圧シートが反転して、セルの内部短絡を起こし、保護の役割を果たす。

【0102】

前記ＣＩＤリチウムイオンセル２００ｄの内部には、電解液が充填され、両端には、負極２２０ｄ及び正極１２０ｄが設けられ、ＣＩＤリチウムイオンセル２００ｄの外壁は、電池ハウジング１１０ｄであり、前記電池ハウジング１１０ｄとＣＩＤリチウムイオンセル２００ｄの正極１２０ｄは、一体に接続されるとともに電気的接続を確立し、ＣＩＤリチウムイオンセル２００ｄの負極には、セル放圧孔２３４ｄが設けられ、ＣＩＤリチウムイオンセル２００ｄで発生した气体は、このセル放圧孔２３４ｄを介して放圧されることができる。

【0103】

コントローラ４００ｄは、ＣＩＤリチウムイオンセル２００ｄの負極端に取り付けられる。コントローラ４００ｄの内部構造は、上記のアルミハウジングリチウムイオンセル充電池１００ｂのコントローラ４００ｂの構造と略同じであり、即ち、コントローラ４００ｄの外周には、コントローラハウジング４１０ｄが設けられ、コントローラ４００ｄの軸方向一端には、内部電極３４０ｄが設けられ、他端には、負極端蓋３３０ｄが設けられ、コントローラ４００ｄの内部には、回路基板（図示せず）が設けられる。回路基板には、充放電制御回路が配置され、負極端蓋３３０ｄは、充放電制御回路の充電入力及び放電出力の負極Ｎとし、コントローラハウジング４１０ｄは、充放電制御回路の共通接地端ＧＮＤに電気的に接続されることにより、内部電極３４０ｄは、充放電制御回路のＣＩＤリチウムイオンセル２００ｄの負極２２０ｄの接続電極とする。

【0104】

コントローラ４００ｄの内部電極３４０ｄとＣＩＤリチウムイオンセル２００ｄの負極２２０ｄは、溶接及び固定されるとともに電気的接続を確立することにより、内部電極３４０ｄは、リチウムイオンセルの負極の接続電極を構成する。

【0105】

ＣＩＤリチウムイオンセル２００ｄの負極２２０ｄの外周には、コントローラハウジング４１０ｄとコントローラ４００ｄの内部電極３４０ｄとの間に電気的絶縁を確立するための絶縁層４７０ｄが設けられる。

【0106】

電池ハウジング１１０ｄの一端とコントローラ４００ｄのコントローラハウジング４１０ｄは、溶接及び固定されるとともに電気的接続を確立し、また、ＣＩＤリチウムイオンセル２００ｄの正極１２０ｄは、電池ハウジング１１０ｄに電気的に接続され、コントローラハウジング４１０ｄは、充放電制御回路の共通接地端ＧＮＤに電気的に接続されるので、電池ハウジング１１０ｄは、充電池１００ｄの正極及び充放電制御回路の共通接地端ＧＮＤを構成する。

【0107】

負極端蓋３３０ｄは、充電池１００ｄの負極及び充放電制御回路の充電入力及び放電出力の負極Ｎとする。

【0108】

本実施例のＣＩＤリチウムイオンセル２００ｄは、その内部に電流遮断保護装置及び放圧シートなどの構造を有するので、電流遮断保護機能を有する。他の実施例において、放圧保護機能が不要であれば、本実施例のＣＩＤリチウムイオンセル２００ｄにおける電流遮断保護装置、放圧シート及び放圧孔２３４ｄなどの構造を省略することもできる。

【0109】

以上は、４つの具体的な実施例により充電池の具体的な構造を詳しく説明し、各実施例は内部電極構造、コントローラハウジング構造、リチウムイオンセル構造及びリチウムイオンセルとコントローラの封止構造で相違するものの、上記の４つの実施例の回路原理はいずれも同じである。

【0110】

以下、図２４ａ及び図２４ｂにより上記の４つの充電池の実施例の動作原理を詳しく説明する。

【0111】

図２４ａは、充電池の回路原理のブロック図であり、図２４ｂは、充電池の充放電原理のブロック図である。

【0112】

充電池の回路原理は、以下の通りである。

【0113】

図２４ａを参照すると、リチウムイオンセル２００の正極２１０は、電池ハウジング１１０に電気的に接続され、電池ハウジング１１０は、コントローラハウジング４１０に電気的に接続され、コントローラハウジング４１０は、回路基板３００に設けられる第１パッド３２１を介して回路基板３００に電気的に接続されるとともに、第１パッド３２１を介して回路基板３００における充放電制御回路の共通接地端ＧＮＤに電気的に接続される。これにより、電池ハウジング１１０は、充電池１００の正極Ｐ及び充放電制御回路の共通接地端ＧＮＤとする。

【0114】

コントローラ４００の負極端蓋３３０は、第２パッド３２２を介して回路基板３００に電気的に接続され、第２パッド３２２は、回路基板における充放電制御回路の充電入力端及び放電出力端に電気的に接続されるので、負極端蓋３３０は、充電池１００の負極Ｎとする。

【0115】

コントローラ４００の内部電極３４０は、第３パッド３２３を介して回路基板３００に電気的に接続されるとともに、リチウムイオンセルの負極２２０にも電気的に接続されることにより、内部電極３４０を介してリチウムイオンセルの負極２２０を回路基板３００の充放電制御回路に接続する。

【0116】

図２４ｂを参照すると、回路基板３００には、充放電制御回路３１０が設けられ、具体的には、充電制御回路３１１及び放電制御回路３１２の２つの部分の回路を含む。充電制御回路３１１の充電入力端は、放電制御回路３１２の放電出力端に電気的に接続されるとともに、両者は、第２パッド３２２に電気的に接続され、且つ、第２パッド３２２を介して負極端蓋３３０に電気的に接続される。充電制御回路３１１の充電出力端は、放電制御回路３１２の放電入力端に電気的に接続されるとともに、両者は、第３パッド３２３に電気的に接続され、且つ、第３パッド３２３を介してリチウムイオンセル２００の負極２２０に電気的に接続される。充電制御回路３１１の共通接地端ＧＮＤは、放電制御回路３１２の共通接地端ＧＮＤに電気的に接続されるとともに、両者は、第１パッド３２１に電気的に接続され、且つ、第１パッド３２１を介してコントローラハウジング４１０及び電池ハウジング１１０に電気的に接続される。

【0117】

放電制御回路３１２が、外部充電電源が充電池に接続されていないことを検出した場合又は外部充電電源と充電池との電気的接続が遮断されることを検出した場合に、放電制御回路３１２は、充電池１００が放電状態になるように制御する。

【0118】

放電状態では、リチウムイオンセル２００の電圧の絶対値が設定された放電終止電圧よりも高い場合、放電制御回路３１２は、リチウムイオンセル２００の負極放電電圧を変換することにより、それを設定された負極放電電圧に変換するとともに、充電池負極Ｎ（即ち、負極端蓋３３０）を介して外部へ出力し、これにより、リチウムイオンセル２００は、外部へ放電する。リチウムイオンセル２００の電圧の絶対値が放電終止電圧以下である場合、放電制御回路３１２は、リチウムイオンセルの負極に接続される放電回路を遮断することにより、充電池１００が外部へ放電することを停止させる。

【0119】

充電制御回路３１１が外部充電電源が充電池に接続されることを検出し且つ外部電源の電圧が充電条件を満たす場合、充電制御回路３１１は、リチウムイオンセルに対する充電をオンにし、外部充電電源の電圧が充電条件を満たさない場合、充電制御回路３１１は、リチウムイオンセルに対する充電を停止する。

【0120】

充電状態では、充電制御回路３１１は、リチウムイオンセル２００の電圧を検出するとともに、リチウムイオンセルの電圧状態に応じて、充電池の負極Ｎ（即ち、負極端蓋３３０）の入力電圧及び／又は電流を制御してリチウムイオンセルの負極へ出力して、リチウムイオンセルに対して充電し、且つ、リチウムイオンセルが満充電となることを検出した場合又は充電池が外部充電電源から離脱することを検出した場合に、充電制御回路３１１を遮断し、リチウムイオンセルに対する充電をオフにする。

【0121】

リチウムイオンセルに対する充電の制御方法は、トリクル充電、定電流充電又は定電圧充電を使用したり、トリクル充電、定電流充電又は定電圧充電を組み合わせて使用したりすることができる。例えば、リチウムイオンセルの電圧の絶対値が設定された放電終止電圧よりも低い場合、リチウムイオンセルの負極の充電電流を制御することにより、リチウムイオンセルに対してトリクル充電を行う。リチウムイオンセルの電圧の絶対値が設定された放電終止電圧以上であり且つ設定された充電上限電圧未満である場合、リチウムイオンセルの負極の充電電流を制御することにより、リチウムイオンセルに対して定電流充電を行う。リチウムイオンセルの電圧の絶対値が設定された充電上限電圧と等しい場合、リチウムイオンセルの負極の充電電圧を制御することにより、リチウムイオンセルに対して定電圧充電を行う。定電圧充電時にリチウムイオンセルの充電電流が設定された充電終止電流以下であるまで低下する場合、リチウムイオンセルが満充電になったと判定し、充電制御回路３１１は、リチウムイオンセルに対する充電をオフにする。

【0122】

放電制御回路３１２は、リニア降圧又は升圧制御回路であってもよく、ＤＣ－ＤＣ降圧又は升圧制御回路であってもよい。

【0123】

放電制御回路３１２がリチウムイオンセル２００の負極放電電圧を変換することを容易にするために、負レベルにより放電制御回路３１２を制御し、リチウムイオンセルの負極放電電圧を設定された放電電圧に変換するとともに外部へ出力することができる。

【0124】

充電制御回路は、リニア降圧又は升圧制御回路であってもよく、ＤＣ－ＤＣ降圧又は升圧制御回路であってもよい。

【0125】

充電制御回路３１１が充電池の負極の入力電圧及び／又は電流を制御するとともにリチウムイオンセルの負極へ出力することを容易にするために、負レベルにより充電制御回路３１１を制御し、さらに充電池の負極の入力電圧及び／又は電流を制御し、リチウムイオンセルに対してトリクル充電、定電流充電又は定電圧充電を行うことができる。

【0126】

充放電制御回路を具体的に実現する場合、充電制御回路及び放電制御回路の主回路を１つのチップに集積してもよく、それぞれ集積してもよい。

【0127】

他の実施例において、充電池のコントローラにおける充電制御回路を省略し、前記充電制御回路を前記充電池に用いられる充電スタンドに内臓することもできる。

【0128】

他の実施例において、コントローラのコントローラハウジング４１０を省略し、回路基板３００、内部電極３４０及び負極端蓋３３０から構成される制御回路ユニットを電池ハウジング１１０内に直接に収容するとともに、電池ハウジング１１０と回路基板３００の共通接地端とを電気的に接続することもできる。

【0129】

他の実施例において、内部電極３４０を省略し、リード線又は他の方式によりリチウムイオンセルの負極２２０と回路基板３００との電気的接続を確立したり、リチウムイオンセルの負極２２０を回路基板３００における第３パッド３２３に直接に溶接したりすることもできる。

【0130】

充電池の放電制御方法
本実施例の充電池の放電制御方法は、充電池の電気システムに適用され、具体的には、
リチウムイオンセルの正極を放電制御回路の共通接地端に電気的に接続し、共通接地端を充電池の放電出力の正極とするステップと、
リチウムイオンセルの負極を放電制御回路の入力端に電気的に接続し、放電制御回路を介して設定された負極放電電圧に変換するとともに出力電極を介して外部へ出力し、出力電極を充電池の放電出力の負極とするステップとを含む。

【0131】

ここで、「リチウムイオンセルの正極を放電制御回路の共通接地端に電気的に接続する」の具体的な実現方案は、上記の４つの充電池の実施例と同様に、放電制御回路をコントローラ内に配置し、コントローラのコントローラハウジングを介して放電制御回路の共通接地端に電気的に接続するとともに、コントローラハウジングを介してリチウムイオンセルの正極及び電池ハウジングにそれぞれ電気的に接続し、リチウムイオンセルの正極が放電制御回路の共通接地端に電気的に接続されることを実現することがきる。上記の４つの充電池の実施例における具体的な方案を使用しなくてもよく、例えば、コントローラハウジングを省略し、電池ハウジングと放電制御回路の共通接地端とを直接に電気的に接続するとともに、電池ハウジングとリチウムイオンセルの正極とを電気的に接続する。

【0132】

ここで、「リチウムイオンセルの負極を放電制御回路の入力端に電気的に接続する」の具体的な実現方案は、上記の４つの充電池の実施例と同様に、放電制御回路をコントローラ内に配置するとともに、コントローラ内に内部電極を配置し、内部電極を放電制御回路の入力端に電気的に接続し、且つ、リチウムイオンセルの負極と内部電極とを溶接することにより、放電制御回路の入力端との電気的接続を確立することを実現することができる。上記の４つの充電池の実施例における具体的な方案を使用しなくてもよく、例えば、内部電極を省略し、リード線又は他の導電性構造を介してリチウムイオンセルの負極とコントローラ内の放電制御回路の入力端との電気的接続を直接に確立したり、リチウムイオンセルの負極を回路基板に直接に溶接したりすることもできる。

【0133】

具体的には、放電制御方法は、
放電制御回路が外部充電電源が充電池に接続されていないことを検出した場合又は外部充電電源と充電池との電気的接続が遮断されることを検出した場合に、放電制御回路は、充電池が放電状態に入るように制御するステップと、
充電池の放電状態では、リチウムイオンセルの電圧の絶対値が設定された放電終止電圧より高い場合、放電制御回路は、リチウムイオンセルの負極放電電圧を設定された負極放電電圧に変換した後、外部へ放電するステップと、
充電池の放電状態では、リチウムイオンセルの電圧の絶対値が放電終止電圧以下である場合、放電制御回路は、リチウムイオンセルの負極に接続される放電回路をオフにすることにより、充電池が外部へ放電することを停止させるステップと、を含む。

【0134】

ここで、充放電制御回路が、外部充電電源に接続されていないことを検出した場合又は外部充電電源が遮断されることを検出した場合に、充放電制御回路は、放電制御回路をオンにするとともに、リチウムイオンセルの負極の放電電圧によりそれを設定された負極放電電圧に変換した後、外部へ放電する。リチウムイオンセルの電圧の絶対値が放電終止電圧以下である場合、放電制御回路は、リチウムイオンセルに接続される放電回路をオフにし、外部へ放電することを停止にする。

【0135】

充電池の充電制御方法
本実施例の充電池の充電制御方法は、充電池自体の電気システム又は充電池の外部と独立した電気システム（例えば、充電池に用いられる充電スタンドの電気システム）、前記充電制御方法は、具体的には、
充電池の充電入力の正極を充電制御回路の共通接地端に電気的に接続するとともに、共通接地端を充電池の充電入力の正極とするステップと、
充電池の充電入力の負極を充電制御回路の入力端とし、充電制御回路は、負極の入力電圧及び／又は電流を制御するとともにリチウムイオンセルの負極へ出力して、リチウムイオンセルに対して充電するステップと、を含む。

【0136】

ここで、「充電池の充電入力の正極を充電制御回路の共通接地端に電気的に接続する」の具体的な実現方案は、上記の４つの充電池の実施例と同様に、リチウムイオンセルの正極を充電池の充電入力の正極とし、充電制御回路をコントローラ内に配置し、コントローラのコントローラハウジングを介して充電制御回路の共通接地端に電気的に接続されるとともに、コントローラハウジングを介してリチウムイオンセルの正極及び電池ハウジングにそれぞれ電気的に接続し、充電池の正極が放電制御回路の共通接地端に電気的に接続されることを実現することができる。上記の４つの充電池の実施例における具体的な方案を使用しなくてもよく、例えば、コントローラハウジングを省略し、電池ハウジングと充電制御回路の共通接地端とを直接に電気的に接続するとともに、電池ハウジングとリチウムイオンセルの正極とを電気的に接続する。

【0137】

ここで、「充電制御回路は、負極の入力電圧及び／又は電流を制御する」の具体的な制御方法は、
リチウムイオンセルの電圧の絶対値が設定された放電終止電圧よりも低い場合、リチウムイオンセルの負極の充電電流を制御することにより、リチウムイオンセルに対してトリクル充電を行うステップと、
リチウムイオンセルの電圧の絶対値が設定された放電終止電圧以上であり且つ設定された充電上限電圧未満である場合、リチウムイオンセルの負極の充電電流を制御することにより、リチウムイオンセルに対して定電流充電を行うステップと、
リチウムイオンセルの電圧の絶対値が設定された充電上限電圧と等しい場合、リチウムイオンセルの負極の充電電圧を制御することにより、リチウムイオンセルに対して定電圧充電を行うステップと、
定電圧充電時にリチウムイオンセルの充電電流が設定された充電終止電流以下に低下する場合、リチウムイオンセルが満充電になったと判定し、充電制御回路は、リチウムイオンセルに対する充電をオフにするステップと、を含む。

【0138】

他の実施例において、トリクル充電、定電流充電又は定電圧充電のうちの１つ又は２つを選択することもできる。

【0139】

さらに、上記の充電制御方法において、充電池が充電状態になる前に、充電電源を検出する必要もある。

【0140】

充電制御回路が外部充電電源が充電池に接続されることを検出した場合、充電制御回路は、充電池が充電状態に入るように制御し、充電池の充電状態では、充電制御回路は、リチウムイオンセルの電圧を検出するとともに、リチウムイオンセルの電圧状態に応じて、リチウムイオンセルの負極の入力電圧及び／又は電流を制御することにより、リチウムイオンセルに対する充電を制御する。

【0141】

充電制御回路が、リチウムイオンセルが満充電となることを検出した場合又は充電池が外部充電電源から離脱することを検出した場合に、リチウムイオンセルに対する充電をオフにする。

【0142】

さらに、上記の充電制御方法において、充電池が充電状態になる前に、充電条件を検出する必要もある。

【0143】

外部充電電源が充電池に接続される状態では、充電制御回路は、外部電源の電圧を検出し、外部電源の電圧が充電条件を満たす場合、充電制御回路は、リチウムイオンセルに対する充電をオンにする。

【0144】

外部充電電源の電圧が充電条件を満たさない場合、充電制御回路は、リチウムイオンセルに対する充電を停止する。

【0145】

いくつかの典型的な実施例を参照して本発明を説明したが、使用される用語は、説明するための例示的なものであり、限定するものではない。本発明は、発明の精神又は範囲から逸脱しない場合、様々な形態で具体的に実施することができる。上記の実施形態は、上記の詳細のいずれかに限定されるものではない、添付されている特許請求の範囲により限定される精神及び範囲に広く解釈されるべきである。したがって、特許請求の範囲またはそれと等価的な範囲内に入るすべての変更および修正は、いずれも当該特許請求の範囲に含まれるべきである。

【符号の説明】

【0146】

１００ 充電池、アルミハウジングリチウムイオンセル充電池
１１０ 電池ハウジング
１１２ 閉塞端ボス
１２０ 正極
２００ ＣＩＤリチウムイオンセル。直接封止リチウムイオンセル、ソフトパッケージリチウムイオンセル、アルミハウジングリチウムイオンセル
２０１ アルミハウジングリチウムイオンセル巻芯
２１０ 正極
２２０ 負極
２３０ セルキャップ
２３１ セルキャップハウジング
２３２ 電極
２３４ セル放圧孔
３０４ 溝
３０５ 孔
３１０ 充放電制御回路
３１１ 充電制御回路
３１２ 放電制御回路
３２１ 第１パッド
３２２ 第２パッド
３２３ 第３パッド
３３０ 負極端蓋
３３１ ピン
３４０ 内部電極
３４１ ピン
３４２ 内部電極接触台
４００ コントローラ
４１２ 溝
４１３ 側壁
４１４ 底壁
４１５ 位置制限ボス
４２０ 回路基板ブラケット
４３０ コントローラハウジングユニット
４６０ コントローラカバー板
４７０ 絶縁層
４９０ カバー板遮光リング
２３１１ カバー底部
２３１２ カバーエッジ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23a】

【図23b】

【図23c】

【図24a】

【図24b】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】

【図40】