特許 7531611 バッテリー装置及びその製造方法

(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】2024-08-01

(45)【発行日】2024-08-09

(54)【発明の名称】バッテリー装置及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/284 20210101AFI20240802BHJP

   H01M 10/42 20060101ALI20240802BHJP

   H01M 50/298 20210101ALI20240802BHJP

   H01M 50/569 20210101ALI20240802BHJP

   H01M 50/588 20210101ALI20240802BHJP

   H01M 50/591 20210101ALI20240802BHJP

【ＦＩ】

H01M50/284

H01M10/42 P

H01M50/298

H01M50/569

H01M50/588

H01M50/591 101

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2022567852

(86)(22)【出願日】2021-08-02

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-06-15

(86)【国際出願番号】 KR2021010081

(87)【国際公開番号】W WO2022035108

(87)【国際公開日】2022-02-17

【審査請求日】2022-11-08

(31)【優先権主張番号】10-2020-0100658

(32)【優先日】2020-08-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】521065355

【氏名又は名称】エルジー エナジー ソリューション リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100188558

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅人

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】ジェ・ヒュン・キム

(72)【発明者】

【氏名】ジン・ヒュン・イ

【審査官】上野 文城

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１２７４１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０６４９１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１６３９３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２４２９５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／２８４

Ｈ０１Ｍ １０／４２

Ｈ０１Ｍ ５０／２９８

Ｈ０１Ｍ ５０／５６９

Ｈ０１Ｍ ５０／５８４ － ５９７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のバッテリーセルをそれぞれ備える少なくとも一つのバッテリーパックと、
前記複数のバッテリーセルを管理するバッテリー管理システム（ＢＭＳ）と、
前記バッテリー管理システム（ＢＭＳ）が実装され、それぞれ少なくとも一つの絶縁層と導電層が積層された基板と、
前記バッテリーセルから前記基板の上に延びた複数本のワイヤーと、
前記基板に形成され、前記複数本のワイヤーがそれぞれ挿入されている複数の貫通孔と、
前記貫通孔の周りの少なくとも一領域に形成された非導電性領域と、
前記ワイヤーが挿入されている前記貫通孔の上に形成された半田付け部と、を備え、
前記非導電性領域は、前記貫通孔の内側面に形成された非導電層を備える、バッテリー装置。

【請求項2】

前記基板の上に形成されて前記バッテリー管理システム（ＢＭＳ）と接続され、前記半田付け部により前記ワイヤーと接続される導電パターンをさらに備える請求項１に記載のバッテリー装置。

【請求項3】

前記非導電層は、前記基板の絶縁層とは異種の物質から形成されている、請求項１または２に記載のバッテリー装置。

【請求項4】

複数のバッテリーセルをそれぞれ備える少なくとも一つのバッテリーパックと、
前記複数のバッテリーセルを管理するバッテリー管理システム（ＢＭＳ）と、
前記バッテリー管理システム（ＢＭＳ）が実装され、それぞれ少なくとも一つの絶縁層と導電層が積層された基板と、
前記バッテリーセルから前記基板の上に延びた複数本のワイヤーと、
前記基板に形成され、前記複数本のワイヤーがそれぞれ挿入されている複数の貫通孔と、
前記貫通孔の周りの少なくとも一領域に形成された非導電性領域と、
前記ワイヤーが挿入されている前記貫通孔の上に形成された半田付け部と、を備え、
前記基板は、前記貫通孔の外周から所定の間隔だけ離れて形成された導電パターンを備える、バッテリー装置。

【請求項5】

前記導電パターンは、前記貫通孔の外周から０．３ｍｍ乃至１ｍｍだけ離れた領域に形成されている、請求項４に記載のバッテリー装置。

【請求項6】

少なくとも一つの絶縁層及び導電層が積層されて形成された基板の上に貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔の周りの基板の上に導電パターンを形成する工程と、
前記貫通孔の内側面に非導電層を形成する工程と、
前記貫通孔の非導電層の内側に複数のバッテリーセルから延びたワイヤーを挿入する工程と、
前記貫通孔の上に前記ワイヤーと前記導電パターンとを接続する半田付け部を形成する工程と、を含むバッテリー装置の製造方法。

【請求項7】

前記非導電層を形成してから前記ワイヤーを挿入する前に、前記基板の上にバッテリー管理システム（ＢＭＳ）を実装する工程をさらに含む請求項６に記載のバッテリー装置の製造方法。

【請求項8】

前記導電パターンは、前記貫通孔の外周から前記基板の上に形成される、請求項６または７に記載のバッテリー装置の製造方法。

【請求項9】

前記非導電層は、前記基板の絶縁層とは異種の物質から形成される、請求項６から８のいずれか一項に記載のバッテリー装置の製造方法。

【請求項10】

基板の上に複数の貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔の周りの基板の上に前記貫通孔の外周から所定の間隔だけ離して導電パターンを形成し、前記貫通孔の周りに非導電性領域を形成する工程と、
前記貫通孔の内側に複数のバッテリーセルから延びたワイヤーを挿入する工程と、
前記貫通孔の上にワイヤーと導電パターンとを接続する半田付け部を形成する工程と、を含む、バッテリー装置の製造方法。

【請求項11】

前記導電パターンは、前記貫通孔の外周から０．３ｍｍ乃至１ｍｍだけ離れた領域に形成される、請求項１０に記載のバッテリー装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バッテリー装置及びその製造方法に係り、特に、バッテリーセルとバッテリー管理システム（ＢＭＳ：Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）とを接続するためにバッテリーセルから延びたワイヤーを基板の上に半田付け（ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）するときにＢＭＳの電気的なダメージを防ぐことのできるバッテリー装置及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

充放電可能な二次電池、すなわち、バッテリー（ｂａｔｔｅｒｙ）は、スマートフォンなどのモバイル機器のエネルギー源として広く用いられている。また、バッテリーは、化石燃料を用いるガソリン車両、ディーゼル車両などによる大気汚染などを解決するための方案として提示される電気自動車、ハイブリッド電気自動車などのエネルギー源としても用いられている。

【0003】

バッテリーを用いる応用の種類は、バッテリーの利点により著しく多様になっており、今後は、今よりもさらに多くの分野と製品にバッテリーが適用される見込みである。

【0004】

バッテリーは、電極と電解液の構成に応じて、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、リチウムポリマー電池などに分類されたりし、これらのうち、電解液の漏液の可能性が低く、しかも、製造し易いリチウムイオンポリマー電池の使用量が増えつつある一方である。

【0005】

このように、バッテリーは、多種多様な製品のエネルギー源として広く用いられているものの、各種の可燃性物質が内蔵されているが故に、過充電、過電流、その他の物理的な外部の衝撃などにより発熱、爆発などが起きるリスクがある。かような不都合を防ぐために、過充電、過放電、過電流が起きたときに電流を遮断する保護回路、温度が上昇したときに抵抗が格段に増加して電流を遮断する正の温度係数素子（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｅｌｅｍｅｎｔ）、ガスの発生に伴って圧力が上昇したときに電流を遮断したりガスを排気したりする安全ベントなどの安全システムが備えられており、多数の電池モジュールが組み合わせられた構造からなるマルチセル構造の中大型電池パックには、過放電、過充電、過電流などから電池セルを保護するためのヒューズ、バイメタル、バッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）などの安全システムが備えられている。

【0006】

安全システムのうち、ＢＭＳは、バッテリーパックを構成する複数のバッテリーセルと電気的に接続されている。ここで、少なくとも二つのバッテリーセルが並列に接続されて一つのバッテリーバンクを構成し、少なくとも二つのバッテリーバンクがバッテリーパックを構成し得る。

【0007】

ＢＭＳをバッテリーセルと接続するために、バッテリーセルから延びたワイヤーがＢＭＳの実装された基板の上に延び、基板の上に半田付けされてバッテリーセルとＢＭＳとを接続する。基板には貫通孔が形成されてワイヤーが貫通孔に挿入され、貫通孔上のワイヤーが半田付けされることにより、ワイヤーを介して基板に実装されたＢＭＳとバッテリーセルとが接続される。このとき、ＢＭＳを構成する複数のＩＣ（集積回路）のうちの少なくとも一つのＩＣに電気的なダメージ（ｄａｍａｇｅ）を与えないために、低いバンクのバッテリーセルから高いバンクのバッテリーセルまで順番にＢＭＳに接続することを余儀なくされる。例えば、上から下へと第１番乃至第８番のバッテリーバンクから構成され、各バッテリーバンクが第１番乃至第ｎ番のバッテリーセルが並べられてなる場合を想定すると、第８番のバッテリーバンクの第ｎ番のバッテリーセルから第１番のバッテリーセルまで順番にＢＭＳに接続され、このような方式により第８番のバッテリーバンクから第１番のバッテリーバンクまでのバッテリーセルが順番にＢＭＳに接続されなければならない。

【0008】

しかしながら、低いバッテリーバンクから順番に半田付けされない場合、ランダムにＢＭＳのＩＣにセル電源が供給されてＩＣに電気的なダメージが生じてしまうことが懸念される。すなわち、ＩＣの動作のための電源はバッテリーセルから供給されるが、グランドを先に接続しないか、あるいは、例えば、第１番乃至第ｎ番のバッテリーセルのうち、途中から接続してしまうと、ＩＣの入力ピンに４．２Ｖ以上の電圧が印加されてはならないにも拘わらず、二つ以上のバッテリーセルが接続されて許容電圧以上の電圧がＩＣに印加されて電気的なダメージを受けてしまう。電気的なダメージは、電流または電圧が許容値以上に印加されてＩＣに故障を引き起こしてしまう。

【0009】

本発明の背景となる技術は、下記の特許文献に掲載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【文献】韓国登録特許第１０－１５７２６５０号公報

【文献】韓国公開特許第２０１８－０１１８９２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明は、バッテリーセルとＢＭＳとを接続するためにバッテリーセルから延びたワイヤーを基板の上に半田付けするときにＢＭＳの電気的なダメージを防ぐことのできるバッテリー装置及びその製造方法を提供する。

【0012】

本発明は、たとえ低いバッテリーバンクのバッテリーセルからＢＭＳを順番に接続しない場合であっても、ＢＭＳに電気的なダメージが生じないバッテリー装置及びその製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の一態様に係るバッテリー装置は、複数のバッテリーセルをそれぞれ備える少なくとも一つのバッテリーパックと、前記複数のバッテリーセルを管理するバッテリー管理システム（ＢＭＳ）と、前記バッテリー管理システム（ＢＭＳ）が実装され、それぞれ少なくとも一つの絶縁層と導電層が積層された基板と、前記バッテリーセルから前記基板の上に延びた複数本のワイヤーと、前記基板に形成され、前記複数本のワイヤーがそれぞれ挿入される複数の貫通孔と、前記貫通孔の周りの少なくとも一領域に形成された非導電性領域と、前記ワイヤーが挿入された貫通孔の上に形成された半田付け部と、を備える。

【0014】

前記バッテリー装置は、前記基板の上に形成されて前記バッテリー管理システム（ＢＭＳ）と接続され、前記半田付け部により前記ワイヤーと接続される導電パターンをさらに備える。

【0015】

前記非導電性領域は、前記貫通孔の内側面に形成された非導電層を備える。

【0016】

前記非導電層は、前記基板の絶縁層とは異種の物質から形成される。

【0017】

前記基板は、前記貫通孔の外周から所定の間隔だけ離れて形成された導電パターンを備える。

【0018】

前記導電パターンは、前記貫通孔の外周から０．３ｍｍ乃至１ｍｍだけ離れた領域から形成される。

【0019】

本発明の他の態様に係るバッテリー装置の製造方法は、少なくとも一つの絶縁層及び導電層が積層されて形成された基板の上に貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔の周りの基板の上に導電パターンを形成する工程と、前記貫通孔の内側面に非導電層を形成する工程と、前記貫通孔の非導電層の内側に複数のバッテリーセルから延びたワイヤーを挿入する工程と、前記貫通孔の上にワイヤーと導電パターンとを接続する半田付け部を形成する工程と、を含む。

【0020】

前記バッテリー装置の製造方法は、前記非導電層を形成してからワイヤーを挿入する前に、前記基板の上にバッテリー管理システム（ＢＭＳ）を実装する工程をさらに含む。

【0021】

前記導電パターンは、前記貫通孔の外周から基板の上に形成される。

【0022】

前記非導電層は、前記基板の絶縁層とは異種の物質から形成される。

【0023】

本発明のさらに他の態様に係るバッテリー装置の製造方法は、基板の上に複数の貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔の周りの基板の上に導電パターンを形成する工程と、前記貫通孔の内側に複数のバッテリーセルから延びたワイヤーを挿入する工程と、前記貫通孔の上にワイヤーと導電パターンとを接続する半田付け部を形成する工程と、を含み、前記導電パターンは、前記貫通孔の外周から所定の間隔だけ離れて形成される。

【0024】

前記導電パターンは、前記貫通孔の外周から０．３ｍｍ乃至１ｍｍだけ離れた領域に形成される。

【発明の効果】

【0025】

本発明は、貫通孔にワイヤーが挿入され、半田付けされる前にワイヤーが基板上の導電パターンと電気的に接続しないようにすることができる。すなわち、貫通孔の内側面に絶縁層を形成することにより、貫通孔に挿入されるワイヤーが貫通孔の内側に晒された導電パターンまたは基板上の導電パターンと接続しないようにすることができ、基板上の導電パターンを貫通孔から所定の間隔だけ離れるように形成することにより、ワイヤーが貫通孔に挿入されるときに基板上の導電パターンと接続しないようにすることができる。

【0026】

したがって、本発明は、バッテリーセルとＢＭＳとを接続するためにバッテリーセルから延びたワイヤーを基板の上に半田付けするとき、ＢＭＳの電気的なダメージを防ぐことができる。すなわち、たとえ低いバッテリーバンクのバッテリーセルからＢＭＳを順番に接続しない場合であっても、ＢＭＳに電気的なダメージが生じないようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の実施形態に係るバッテリー装置の構成を説明するためのブロック図である。

【図2】本発明の一実施形態に係るバッテリー装置の一部の断面図である。

【図3】本発明の他の実施形態に係るバッテリー装置の一部の断面図である。

【図4】本発明の一実施形態に係るバッテリー装置の製造方法を説明するための断面図である。

【図5】本発明の一実施形態に係るバッテリー装置の製造方法を説明するための断面図である。

【図6】本発明の一実施形態に係るバッテリー装置の製造方法を説明するための断面図である。

【図7】本発明の他の実施形態に係るバッテリー装置の製造方法を説明するための断面図である。

【図8】本発明の他の実施形態に係るバッテリー装置の製造方法を説明するための断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態をより詳しく説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施形態に何ら限定されるものではなく、互いに異なる様々な形態に具体化されるものであり、単にこれらの実施形態は本発明の開示を完全にし、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。図面において、色々な層及び各領域を明確に表現するために厚さを拡大して表現しており、図中、同じ符号は、同じ構成要素を指し示すようにしている。

【0029】

図１は、本発明の実施形態に係るバッテリー装置の構成を説明するためのブロック図である。また、図２及び図３は、本発明の一実施形態及び他の実施形態に係るバッテリー装置の一部の断面図である。すなわち、図２及び図３は、本発明の実施形態に係る基板に形成された貫通孔に挿入されたワイヤーが半田付けされたバッテリー装置の部分断面図である。

【0030】

図１を参照すると、本発明の実施形態に係るバッテリー装置は、複数のバッテリーバンク１１０～１５０を備えるバッテリーパック１００と、バッテリーパック１００を管理するＢＭＳ２００と、ＢＭＳが実装された基板３００と、バッテリーパック１００から延びて基板３００上においてバッテリーパック１００のバッテリーセルとＢＭＳ２００とを接続するワイヤー４００と、ワイヤー４００を基板１００の上に固定し、電気的な接続のための半田付け部５００と、を備えていてもよい。このような本発明の一実施形態に係るバッテリー装置の構成についてさらに詳しく説明すれば、次の通りである。

【0031】

バッテリーパック１００は、スマートフォン、電気自動車などの応用に電気エネルギーを提供する。このようなバッテリーパック１００は、ＢＭＳ２００により管理されて外部の電源により充電されてもよい。ここで、バッテリーパック１００は、複数のバッテリーバンク１１０～１５０を備えていてもよい。また、バッテリーバンク１１０～１５０のそれぞれは、充放電可能な複数のバッテリーセル１１１、１１２を備えていてもよい。図面には、一つのバッテリーバンク１１０～１５０のそれぞれが二つのバッテリーセル１１１、１１２を備える場合を想定して示しているが、バッテリーバンク１１０～１５０は、二つ以上のバッテリーセル１１１、１１２を備えていてもよい。一方、図１には、一つのバッテリーバンク、すなわち、第１のバッテリーバンク１１０のバッテリーセル１１１、１１２にのみ図面符号を付しているが、残りのバッテリーバンク１２０～１５０にも同数で同じ接続関係をもった複数のバッテリーセルがそれぞれ配備されるため、バッテリーバンク１２０～１５０のバッテリーセルには図面符号を付していない。以下、たとえバッテリーセル１１１、１１２と称したとしても、すべてのバッテリーバンク１１０～１５０のバッテリーセルを指し示すということに留意されたい。また、各バッテリーバンク１１０～１５０のバッテリーセル１１１、１１２は、並列に接続されてもよい。例えば、第１のバッテリーバンク１１０のバッテリーセル１１１、１１２は並列に接続されてもよく、第２乃至第５のバッテリーバンク１２０～１５０のそれぞれのバッテリーセル１１１、１１２もまた並列に接続されてもよい。しかしながら、バッテリーセル１１１、１１２は、並列だけではなく、直列にまたは直並列に接続されてもよい。ここで、バッテリーセル１１１、１１２の種類は特に限定されず、例えば、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、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から構成してもよい。一方、バッテリーセル１１１、１１２は、ケースの形状に応じて、電極組み立て体が円筒状または角形状の金属缶に組み込まれている円筒状のセル及び角形状セルと、電極組み立て体がアルミニウムラミネートシートのポーチ状のケースに組み込まれているポーチ状のセルと、に分類される。ここで、本発明の実施形態においては、円筒状のセルを例にとって説明する。

【0032】

ＢＭＳ２００は、バッテリーパック１００の状態を推定し、推定した状態情報を用いて、バッテリーパック１００を管理する。例えば、バッテリーパック１００のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ，充電状態）、寿命（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ；ＳＯＨ）、最大入出力電力許容量、出力電圧などバッテリーパック１００の状態情報を推定しかつ管理する。そして、このような状態情報を用いて、バッテリーパック１００の充電または放電を制御する。本発明に係るＢＭＳ２００は、バッテリーパック１００のＳＯＣを推定するためのＳＯＣ推定装置を備える。また、ＢＭＳ２００は、各バッテリーセルの充電状態のバランスを取るためのセルバランシングを制御する。すなわち、充電状態が比較的に高いバッテリーセルは放電し、充電状態が比較的に低いバッテリーセル１１１、１１２は充電してもよい。一方、ＢＭＳ２００を用いてバッテリーパック１００を管理するために、バッテリーパック１００の状態をセンシングするセンシング部をさらに備えていてもよい。センシング部はバッテリーパック１００電流をセンシングする電流センサー、電圧をセンシングする電圧センサー、温度をセンシングする温度センサーを備えていてもよい。このとき、電流センサー、電圧センサー及び温度センサーは、それぞれ少なくとも一つ設けられてもよい。このように様々な機能を行うＢＭＳ２００は、様々な部品から構成されて基板３００の上に実装されてもよい。すなわち、基板３００の上にＳＯＣ推定のための複数の部品、セルバランシングのための複数の部品、センシング部を構成する複数の部品、その他に受動素子などが実装されてもよい。一方、図示はしないが、バッテリーパック１００の充放電を制御してバッテリーパック１００を保護する充放電保護回路がさらに配備されてもよい。すなわち、充放電保護回路がＢＭＳ２００とは別途の部品として基板３００の上に実装されてもよい。

【0033】

基板３００は、絶縁層の上に回路パターンが形成されたプリント回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ；ＰＣＢ）を備えていてもよい。プリント回路基板は、一般に、フェノール樹脂絶縁層またはエポキシ樹脂絶縁層などの表面に銅張り薄板を取り付けた後、所定のパターンに従って銅張り薄板をエッチングして所要の回路パターンを構成するが、このようなプリント回路基板を基板３００として用いることができる。一方、プリント回路基板としては、回路層及び絶縁層の数に応じて、片面基板、両面基板、多層基板などを用いることができ、層数が多くなれば多くなるほど、電子部品の実装力に優れていて高精細の製品に用いられるため、プリント回路基板の上に実装される部品の数及び集積度に応じて層数が選ばれてもよい。このような基板３００の上にＢＭＳ２００を構成する複数の部品をはじめとしてキャパシター、インダクター、抵抗などの受動素子が実装されてもよい。また、基板３００には複数の貫通孔３１０が形成されてもよい。そして、基板３００の上面には、所定の導電パターン３２０が形成されてもよい。ここで、導電パターン３２０は、基板３００上の貫通孔３１０の周辺に形成されてもよい。導電パターン３２０は、基板３００の上に実装された少なくとも一つの部品と接続されてもよい。すなわち、導電パターン３２０は、ＢＭＳ２００の少なくとも一部と接続されてもよい。

【0034】

ワイヤー４００は、バッテリーバンク１１０～１５０をなすバッテリーセル１１１、１１２とＢＭＳ２００とを接続するために設けられてもよい。すなわち、バッテリーセル１１１、１１２からワイヤー４００が基板３００の上に延びてＢＭＳ２００と接続されてもよい。ここで、ワイヤー４００は、例えば、銅、アルミニウムまたはこれらのうちのいずれか一つの合金から形成されてもよい。ワイヤー４００は、バッテリーセル１１１、１１２から基板３００の上に延びて基板３００の貫通孔３１０に挿入されてもよい。そして、ワイヤー４００が貫通孔３１０に挿入された後、貫通孔３１０の上側に半田付け（ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）による半田付け部４１０が形成されてワイヤー４００と基板３００上の導電パターン３２０とが接続することが可能になり、これにより、バッテリーパック１００とＢＭＳ２００とが電気的に接続することが可能になる。

【0035】

ここで、本発明の一実施形態においては、ワイヤー４００が挿入される貫通孔３１０の内側がめっきされないようにすることで、半田付け部４１０が形成される前にバッテリーセル１１１、１１２とＢＭＳ２００とが電気的に接続しないようにすることができる。すなわち、本発明の一実施形態においては、図２に示すように、貫通孔３１０の内側面に非導電層３３０が形成され、非導電層３３０の内側にワイヤー４００が挿入された後、基板３００の上側のワイヤー４００が半田付けされて半田付け部４１０が形成されてもよい。貫通孔３１０の内側面に非導電層３３０が形成されているため、貫通孔３１０内にワイヤー４００が挿入される工程においてワイヤー４００と導電物質、例えば、基板３００上の導電パターン３２０とが接触しないので、半田付け部４１０が形成される前にバッテリーセルとＢＭＳ２００とが電気的に接続しないようにすることが可能になる。ここで、非導電層３３０は、基板３００とは異種の物質から形成されてもよい。すなわち、非導電層３３０は、基板３００を構成する絶縁層とは異なる物質から形成されてもよい。勿論、非導電層３３０は、基板３００の絶縁層と同じ物質から形成されてもよいが、非導電層３３０は、基板３００の絶縁層及び導電層を形成した後、後続工程により形成されてもよい。すなわち、貫通孔３１０内の非導電層３３０は、基板３００が複数の絶縁層及び導電パターンが積層され、貫通孔３１０が形成されたＰＣＢから作製された後、後続工程により貫通孔３１０の内側面に形成されてもよい。

【0036】

また、本発明の他の実施形態においては、貫通孔３１０の上側の周辺部に導電パターン３２０が形成されないことにより、ワイヤー４００が貫通孔３１０内に挿入され、半田付けされた後、電気的に接続するようにすることができる。すなわち、本発明の他の実施形態においては、図３に示すように、基板３００上の導電パターン３２０が貫通孔３１０から所定の間隔だけ離れて形成されるため、貫通孔３１０内にワイヤー４００が挿入される工程においてワイヤー４００と基板３００上の導電パターン３２０とが接触されないので、半田付け部４１０が形成される前にバッテリーセルとＢＭＳ２００とが電気的に接続しないようにすることが可能になる。

【0037】

前述したように、本発明の実施形態においては、貫通孔にワイヤーが挿入され、半田付けされる前にワイヤーが基板上の導電パターンと電気的に接続しないようにすることができる。すなわち、貫通孔の内側面に非導電層を形成することにより、貫通孔に挿入されるワイヤーが貫通孔の内側に晒された導電パターンまたは基板上の導電パターンと接続しないようにすることができ、基板上の導電パターンを貫通孔から所定の間隔だけ離れるように形成することにより、ワイヤーが貫通孔に挿入されるときに基板上の導電パターンと接続しないようにすることができる。したがって、本発明は、バッテリーセルとＢＭＳとを接続するためにバッテリーセルから延びたワイヤーを基板の上に半田付けするとき、ＢＭＳの電気的なダメージを防ぐことができる。すなわち、たとえ低いバッテリーバンクのバッテリーセルからＢＭＳを順番に接続しない場合であっても、ＢＭＳに電気的なダメージが生じないようにすることができる。

【0038】

このような本発明の実施形態に係るバッテリー装置の製造方法について図面に基づいて説明すれば、下記の通りである。ここで、本発明の実施形態においては、基板に形成された貫通孔に重点をおいて製造方法について説明する。

【0039】

図４乃至図６は、本発明の一実施形態に係るバッテリー装置の製造方法を説明するための断面図である。

【0040】

図４を参照すると、基板３００の所定の領域に貫通孔３１０を形成する。

【0041】

基板３００は、所定の導電パターンが形成されたＰＣＢであってもよい。すなわち、基板３００は、少なくとも一つの絶縁層が形成され、絶縁層の上に所定の導電パターンが形成されたＰＣＢであってもよい。例えば、基板３００は、絶縁層が複数積層され、絶縁層同士の間に所定の導電パターンが形成されてもよい。このような基板３００の所定の領域に複数の貫通孔３１０を形成する。貫通孔３１０は、様々な方法により形成してもよいが、例えば、プレス機を用いて形成してもよく、バッテリーセルから延びた複数本のワイヤーが挿入される位置に複数形成されてもよい。このとき、貫通孔３１０は、バッテリーセルから延びるワイヤー４００の直径よりも大きな直径を有するように形成されてもよいが、例えば、ワイヤー４００の直径よりも２倍～５倍ほど大きな直径に形成されてもよい。また、基板３００の上には導電パターン３２０が形成されてもよい。このとき、導電パターン３２０は、貫通孔３１０を除いた領域に所定のパターンに形成されてもよい。すなわち、導電パターン３２０は、貫通孔３１０の内側面と垂直に延びる延長線から所定のパターンに形成されてもよい。換言すれば、導電パターン３２０は、貫通孔３１０の内側面と垂直方向に一致する領域から貫通孔３１０の周りに形成されてもよい。

【0042】

図５を参照すると、貫通孔３１０の内側面に非導電層３３０を形成する。

【0043】

貫通孔３１０の内側面に絶縁物質が塗布されて非導電層３３０が形成され、それにより、貫通孔３１０の直径は、最初に形成された直径よりも小さく形成されてもよい。すなわち、貫通孔３１０が第１の直径に形成され、貫通孔３１０の内側面に非導電層３３０が形成されるので、非導電層３３０を形成した後、貫通孔３１０は、第１の直径よりも小さな第２の直径を有することができる。このとき、非導電層３３０を形成した後の貫通孔３１０の直径もまた、ワイヤー４００の直径よりも大きくてもよい。例えば、貫通孔３１０は、ワイヤー４００の直径の１．５倍～３倍の直径を有することができる。貫通孔３１０の内側面に非導電層３３０を形成するために様々な工程が用いられてもよい。例えば、貫通孔３１０が埋め込まれるように絶縁物質を塗布した後、基板上の絶縁層を取り除き、貫通孔３１０を再び貫通するようにして貫通孔３１０の内側面に絶縁層が残留するようにしてもよい。

【0044】

図６を参照すると、貫通孔３１０の内側にワイヤー４００を挿入された後、ワイヤー４００の上側を半田付けして半田付け部４１０を形成する。したがって、半田付け部４１０によりワイヤー４００と導電パターン３２０とが電気的に接続することが可能になる。

【0045】

すなわち、本発明の一実施形態に係るバッテリー装置の製造方法は、複数のバッテリーセル１１１、１１２を備える少なくとも一つのバッテリーパック１００を設ける工程と、複数のバッテリーセル１１１、１１２と接続された複数本のワイヤー４００を形成する工程と、少なくとも一つの絶縁層及び導電層が積層されて形成された基板３００が与えられ、貫通孔３１０を形成する工程と、貫通孔３１０の周りの基板３００の上に導電パターン３２０を形成する工程と、貫通孔３１０の内側面に非導電層３３０を形成する工程と、貫通孔３１０の非導電層３３０の内側にワイヤー４００を挿入する工程と、基板３００上のワイヤー４００を半田付けしてワイヤー４００と導電パターン３２０とを接続する半田付け部４１０を形成する工程と、をこの順に含んでいてもよい。ここで、ＢＭＳ２００は、貫通孔３１０の内側に非導電層３３０を形成してからワイヤー４００を挿入する前に基板３００の上に実装されてもよい。

【0046】

一方、図４乃至図６を用いて説明された本発明の一実施形態は、様々な方法によりさらに変形されてもよい。例えば、導電パターン３２０を形成する前に貫通孔３１０を形成し、貫通孔３１０の内側面に非導電層３３０を形成した後、基板３００上の貫通孔３１０の周りに導電パターン３２０を形成してもよい。すなわち、本発明の一実施形態に係るバッテリー装置の製造方法の変形例は、基板３００の上に貫通孔３１０を形成する工程と、貫通孔３１０の内側面に非導電層３３０を形成する工程と、貫通孔３１０の周りの基板３００の上に導電パターン３２０を形成する工程と、貫通孔３１０の非導電層３３０の内側にワイヤー４００を挿入する工程と、基板３００上のワイヤー４００を半田付けしてワイヤー４００と導電パターン３２０とを接続する半田付け部４１０を形成する工程と、を含んでいてもよい。

【0047】

前述したように、本発明の一実施形態においては、貫通孔３１０の内側面に非導電層３３０が形成され、非導電層３３０の内側にワイヤー４００が挿入された後、基板３００の上側のワイヤー４００が半田付けされて半田付け部４１０が形成されてもよい。貫通孔３１０の内側面に非導電層３３０が形成されているため、貫通孔３１０内にワイヤー４００が挿入される工程においてワイヤー４００と基板３００上の導電パターン３２０とが接触しないので、半田付け部４１０が形成される前にバッテリーセルとＢＭＳ２００とが電気的に接続しないようにすることが可能になる。すなわち、本発明の一実施形態においては、ワイヤー４００が挿入される貫通孔３１０の内側がめっきされないようにすることで、半田付け部４１０が形成される前にバッテリーセルとＢＭＳ２００とが電気的に接続しないようにすることができる。

【0048】

図７及び図８は、本発明の他の実施形態に係るバッテリー装置の製造方法を説明するための断面図である。ここで、本発明の他の実施形態についての説明に際しては、一実施形態の説明と重複する内容は省略し、本発明の他の実施形態についての説明に際して述べていない内容は、本発明の一実施形態と同様である。

【0049】

図７を参照すると、基板３００の所定の領域に貫通孔３１０を形成する。

【0050】

基板３００は、所定の導電パターンが形成されたＰＣＢであってもよい。このような基板３００の所定の領域に複数の貫通孔３１０を形成する。貫通孔３１０は、様々な方法により形成してもよいが、例えば、プレス機を用いて形成してもよく、バッテリーセルから延びた複数本のワイヤーが挿入される位置に複数形成されてもよい。ここで、貫通孔３１０は、バッテリーセルから延びるワイヤー４００の直径よりも大きな直径を有するように形成されてもよい。また、基板３００の上には導電パターン３２０が形成されてもよい。このとき、導電パターン３２０は、貫通孔３１０を除いた領域に所定のパターンで形成されてもよい。また、導電パターン３２０は、貫通孔３１０と所定の間隔だけ離して形成する。例えば、導電パターン３２０は、貫通孔３１０の外周、すなわち、外側に沿った周りから約０．３ｍｍほど離して形成される。ここで、導電パターン３２０と貫通孔３１０との離隔間隔は、ワイヤー４００が貫通孔３１０に挿入されるときに導電パターン３２０と接触されないような間隔を保持することが好ましい。また、導電パターン３２０と貫通孔３１０との離隔間隔が大き過ぎると、半田付け部４１０の大きさが大きくならなければならないため、半田付け部４１０の大きさが大きくなり過ぎないような間隔を保持することが好ましい。したがって、導電パターン３２０の貫通孔３１０との離隔距離は、貫通孔３１０の孔径、ワイヤー４００の太さ、半田付け部４１０の大きさなどを考慮して、０．３ｍｍ～１ｍｍに保持されてもよい。

【0051】

図８を参照すると、貫通孔３１０の内側にワイヤー４００を挿入した後、ワイヤー４００の上側を半田付けして半田付け部４１０を形成する。したがって、半田付け部４１０によりワイヤー４００と導電パターン３２０とを電気的に接続することが可能になる。

【0052】

すなわち、本発明の一実施形態に係るバッテリー装置の製造方法は、複数のバッテリーセル１１１、１１２を備える少なくとも一つのバッテリーパック１００を設ける工程と、複数のバッテリーセル１１１、１１２と接続された複数本のワイヤー４００を形成する工程と、少なくとも一つの絶縁層及び導電層が積層されて形成され、ＢＭＳ２００が実装された基板３００を設ける工程と、基板３００の上に貫通孔３１０を形成する工程と、貫通孔３１０の周りの基板３００の上に導電パターン３２０を形成する工程と、貫通孔３１０の内側にワイヤー４００を挿入する工程と、基板３００上のワイヤー４００を半田付けしてワイヤー４００と導電パターン３２０とを接続する半田付け部４１０を形成する工程と、をこの順に含んでいてもよい。

【0053】

一方、本発明の他の実施形態は、様々な方法によりさらに変形されてもよい。例えば、貫通孔３１０が形成された領域を考慮して導電パターン３２０を先に形成した後、導電パターン３２０と離れるように貫通孔３１０を形成してもよい。すなわち、本発明の他の実施形態に係るバッテリー装置の製造方法の変形例は、基板３００の上に導電パターン３２０を形成する工程と、導電パターン３２０の内側に貫通孔３１０を形成する工程と、貫通孔３１０の内側にワイヤー４００を挿入する工程と、基板３００上のワイヤー４００を半田付けしてワイヤー４００と導電パターン３２０とを接続する半田付け部４１０を形成する工程と、を含んでいてもよい。

【0054】

前述したように、本発明の他の実施形態においては、貫通孔３１０と離れるように基板３００の上に導電パターン３２０が形成され、貫通孔３１０にワイヤー４００が挿入された後、基板３００の上側のワイヤー４００が半田付けされて半田付け部４１０が形成されてもよい。貫通孔３１０と離れて基板３００の上に導電パターン３２０が形成されているため、貫通孔３１０内にワイヤー４００が挿入される工程においてワイヤー４００と基板３００上の導電パターン３２０とが接触されないので、半田付け部４１０が形成される前にバッテリーセルとＢＭＳ２００とが電気的に接続しないようにすることが可能になる。

【0055】

前述したような本発明の技術的思想は、上記の実施形態に基づいて具体的に記述されたが、本発明の技術的思想を開示する上記の実施形態はその説明のためのものであり、その限定のためのものではないということに留意すべきである。なお、本発明の技術分野における当業者は、本発明の技術思想の範囲内において種々の実施形態が可能であるということが理解できるものである。

【符号の説明】

【0056】

１００：バッテリーパック
２００：ＢＭＳ
３００：基板
４００：ワイヤー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】