(57)【要約】  電位差のある電池セルが金型に接触してショート電流が流れるのを防止して、電池セルを樹脂モールド部にインサート成形している電池パックとする。  複数の電池セルを直列スイッチ（６）で直列に接続して、電池セルを樹脂モールド部にインサート成形しており、直列スイッチ（６）は、電池セルを樹脂モールド部にインサート成形する状態ではオフ、電池セルを樹脂モールド部にインサート成形した状態でオン状態に保持するラッチ式スイッチである。
2016152025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルと、前記電池セルを直列に接続する直列スイッチと、前記複数の電池セルをインサート成形して定位置に連結してなる樹脂モールド部とを備え、
前記直列スイッチが、前記電池セルを樹脂モールド部にインサート成形する状態でオフ状態に保持でき、かつ前記電池セルが樹脂モールド部にインサート成形された状態でオン状態に切り換えて保持できるラッチ式スイッチであることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
請求項１に記載される電池パックであって、
前記ラッチ式スイッチがスイッチング素子と、外部から入力される制御信号で前記スイッチング素子をオン状態に切り換えて保持する切換回路とを備えることを特徴とする電池パック。
【請求項３】
請求項２に記載される電池パックであって、
前記スイッチング素子と前記切換回路を前記樹脂モールド部に埋設してなることを特徴とする電池パック。
【請求項４】
請求項１に記載される電池パックであって、
前記ラッチ式スイッチが前記樹脂モールド部から露出する一対の対向接点を備え、
前記対向接点が接続されて前記ラッチ式スイッチをオン状態に切り換えて保持するようにしてなることを特徴とする電池パック。
【請求項５】
請求項４に記載される電池パックであって、
前記対向接点をハンダ付け又は溶接をして前記ラッチ式スイッチをオン状態に保持してなることを特徴とする電池パック。
【請求項６】
請求項４又は５に記載される電池パックであって、
前記樹脂モールド部に一部を埋設してなる回路基板を備え、この回路基板の露出部に前記対向接点を配置してなることを特徴とする電池パック。
【請求項７】
互いに直列に接続してなる複数の電池セルをインサート成形して固定してなる電池パックの樹脂モールド部を成形する電池パックの製造装置であって、
直列に接続される各電池セルを仮止めする複数の金型に分割された分割金型と、各電池セルを仮止めする前記分割金型の間に配置されて、隣接する前記分割金型を絶縁してなる絶縁金型とを備え、
前記分割金型の間に前記絶縁金型が配置されて、前記分割金型と前記絶縁金型とで前記樹脂モールド部を成形する閉鎖された成形室が形成され、
各電池セルが各分割金型の成形室に仮止めされて、前記成形室に溶融樹脂が注入されて前記樹脂モールド部を成形する電池パックの製造装置。
【請求項８】
請求項７に記載される電池パックの製造装置であって、
隣接する前記分割金型と、前記分割金型の間に配置してなる前記絶縁金型とを一体構造に連結してなる金型を移動させて前記成形室を形成する電池パックの製造装置。
【請求項９】
請求項７に記載される電池パックの製造装置であって、
前記絶縁金型を、前記絶縁金型に接触してなる一方の前記分割金型に固定して、各分割金型を別々に移動させて前記成形室を形成する電池パックの製造装置。
【請求項１０】
互いに直列に接続してなる複数の電池セルをインサート成形して固定してなる電池パックの樹脂モールド部を成形する電池パックの製造装置であって、  直列に接続される各電池セルを仮止めする仮止部と、前記樹脂モールド部を成形する閉鎖された成形室を形成する成形部とを有する金型を備えており、
前記金型は、全体が絶縁材料で形成されており、
各電池セルが前記仮止部に仮止めされて、前記成形部で形成される前記成形室に溶融樹脂が注入されて前記樹脂モールド部を成形する電池パックの製造装置。
【請求項１１】
請求項７ないし１０のいずれかに記載される電池パックの製造装置であって、
前記成形室が、複数の前記電池セルを同一平面に配置するようにしてなる電池パックの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池セルを樹脂モールド部にインサート成形して固定してなる電池パックとその製造装置に関し、とくに樹脂モールド部にインサート成形して固定してなる複数の電池セルを直列に接続してなる電池パックとその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池パックは、複数の電池を直列に接続して出力電圧を高くでき、並列に接続して出力電流や充電容量を大きくできる。電池パックは、使用される電気機器に最適な電圧や容量とするために、複数の薄型電池を直列や並列に接続している。電池パックは保護回路などを実装する回路基板を電池セルに接続して電池を安全に充放電でき、また電池の劣化を少なくして寿命を長くできる。この電池パックは、回路基板をインサート成形する樹脂モールド部に電池セルをインサート成形して、能率よく多量生産できる。樹脂モールド部を成形して、複数の電池セルと回路基板とを定位置に配置して連結できるからである。回路基板などをインサート成形している樹脂モールド部に電池セルを固定している電池パックは開発されている（特許文献１及び２参照）。この電池パックは、金型の成形室に電池セルや回路基板を仮止めし、成形室に溶融樹脂を注入した後、溶融樹脂を成形室で冷却硬化して樹脂モールド部を成形し、硬化した樹脂モールド部を金型から取り出して、樹脂モールド部に回路基板と電池セルをインサート成形して定位置に固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２６０６２１号公報
【特許文献２】特開２０１１−９６４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数の電池セルを直列に接続している電池パックは、樹脂モールド部を成形する金型と電池セルとを絶縁して仮止めする必要がある。それは、直列に接続している電池セルに電位差があるので、電池セル表面の金属が金型に接触すると、金型を介してショート電流が流れるからである。電池セルは、外装缶を金属製とする角形電池や円筒形電池と、両面をラミネートフィルムとするラミネート電池とがある。外装缶を金属製とする電池セルは、表面に金属が露出し、ラミネート電池はラミネートフィルムの内部にアルミニウム箔などの金属箔を積層しているので、表面のフィルムが破損すると表面に金属箔が露出する。このように、表面に金属が露出する電池セルは、絶縁して金型の成形室に仮止めする必要がある。電池セルと金型とは、成形室の内面に絶縁層を設け、あるいは、電池セルの表面に絶縁層を設けて絶縁できる。しかしながら、この構造は、成形を繰り返して絶縁層が破損されると、電池セルが金型を介してショートする弊害がある。例えば、プラスチック製の絶縁層では優れた耐熱性を実現できず、樹脂モールド部を高い精度で正確に成形するのが難しく、さらに耐久性に欠ける等の欠点がある。【０００５】
本発明は、以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、電位差のある電池セルが金型に接触してショート電流が流れるのを確実に安定して阻止しながら、繰り返し樹脂モールド部を成型して、電池セルをインサート成形して正確に定位置に固定できる電池パックとその製造装置とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電池パックは、複数の電池セル１と、電池セル１を直列に接続する直列スイッチ６と、複数の電池セル１をインサート成形して定位置に連結してなる樹脂モールド部２とを備え、直列スイッチ６を、電池セル１を樹脂モールド部２にインサート成形する状態でオフ状態に保持でき、かつ電池セル１が樹脂モールド部２にインサート成形された状態でオン状態に切り換えて保持できるラッチ式スイッチとしている。【０００７】
本発明の電池パックは、ラッチ式スイッチがスイッチング素子６Ａと、外部から入力される制御信号でスイッチング素子６Ａをオン状態に切り換えて保持する切換回路６Ｂとを備えることができる。【０００８】
本発明の電池パックは、スイッチング素子６Ａと切換回路６Ｂを樹脂モールド部２に埋設することができる。【０００９】
本発明の電池パックは、ラッチ式スイッチが樹脂モールド部２から露出する一対の対向接点６ａを備えて、対向接点６ａを接続してラッチ式スイッチをオン状態に切り換えて保持することができる。【００１０】
本発明の電池パックは、対向接点６ａをハンダ付け又は溶接をしてラッチ式スイッチをオン状態に保持することができる。【００１１】
本発明の電池パックは、樹脂モールド部２に一部を埋設してなる回路基板３を備えて、この回路基板３の露出部に対向接点６ａを配置することができる。【００１２】
本発明の電池パックの製造装置は、互いに直列に接続してなる複数の電池セル１をインサート成形して固定してなる電池パックの樹脂モールド部２を成形する電池パックの製造装置であって、直列に接続される各電池セル１を仮止めする複数の金型２０に分割された分割金型２１と、各電池セル１を仮止めする分割金型２１の間に配置されて、隣接する分割金型２１を絶縁してなる絶縁金型２２とを備えている。製造装置は、分割金型２１の間に絶縁金型２２が配置されて、分割金型２１と絶縁金型２２とで樹脂モールド部２を成形する閉鎖された成形室２３を形成し、各電池セル１を各分割金型２１の成形室２３に仮止めして、成形室２３に溶融樹脂を注入して樹脂モールド部２を成形する。【００１３】
本発明の電池パックの製造装置は、隣接する分割金型２１と、これらの分割金型２１の間に配置してなる絶縁金型２２とを一体構造に連結してなる金型２０を移動させて成形室２３を形成することができる。【００１４】
本発明の電池パックの製造装置は、絶縁金型２２を、絶縁金型２２に接触してなる一方の分割金型２１に固定し、各分割金型２１を別々に移動させて成形室２３を形成することができる。【００１５】
本発明の電池パックの製造装置は、互いに直列に接続してなる複数の電池セル１をインサート成形して固定してなる電池パックの樹脂モールド部２を成形する電池パックの製造装置であって、直列に接続される各電池セル１を仮止めする仮止部３１と、樹脂モールド部２を成形する閉鎖された成形室３３を形成する成形部３２とを有する金型３０を備えている。金型３０は、全体が絶縁材料で形成されており、各電池セル１が仮止部３１に仮止めされて、成形部３２で形成される成形室３３に溶融樹脂が注入されて樹脂モールド部２を成形する。【００１６】
本発明の電池パックの製造装置は、成形室２３が、複数の電池セル１を同一平面に配置することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の電池パックは、直列に接続される複数の電池セルを金型に接触する状態で仮止めして樹脂モールド部を成形でき、電位差のある電池セルの金型によるショート電流を防止しながら樹脂モールド部を成形して、この樹脂モールド部の正確な位置に複数の電池セルをインサート成形して固定できる特徴がある。また、直列に接続される状態では、電位差が発生する複数の電池セルを備えるにもかかわらず、電池セルを金型の成形室に接触する状態で仮止めして樹脂モールド部を成形できるので、複数の電池セルを備える電池パックを能率よく多量生産できる特徴も実現する。【００１８】
本発明の電池パックの製造装置は、直列に接続される複数の電池セルが金型に接触する状態で仮止めしながら、金型によるショート電流を防止して、樹脂モールド部を成形するので、金型によるショート電流を確実に阻止しながら樹脂モールド部を成形して、この樹脂モールド部に複数の電池セルを定位置にインサート成形して固定できる特徴がある。とくに、以上の製造装置は、電池セルと成形室内面とに絶縁層を設けるのではなく、金型を複数に分割して分割金型とし、各分割金型を絶縁金型で絶縁して配置して、樹脂モールド部を成形し、あるいは、全体を絶縁材で形成してなる金型を使用して、電池セルをインサートする樹脂モールド部を成形するので、電池セルを各金型の成形室の内面に接触させる状態で定位置に仮止めできる。したがって、分割金型で複数の電池セルを正確な位置に配置し、あるいは絶縁材からなる金型の仮止部で複数の電池セルを正確な位置に配置して、樹脂モールド部を成形して、電池セルを正確な位置に配置して、樹脂モールド部で定位置に固定できる。また、金型の成形室の内面と電池セルとの間に絶縁層を設ける必要がなく、電池セルを金型の成形室に接触させて、電位差のある電池セルを絶縁できるので、長期間にわたって安定して確実に電位差のある電池セルを金型の定位置に配置して樹脂モールド部を成形できる。このため、電池セルを正確に定位置に配置しながら、繰り返し樹脂モールド部を成型して、電位差のある電池セルのショート電流を確実に阻止しながら、複数の電池セルを樹脂モールド部にインサート成形して正確に定位置に固定できる特徴も実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例にかかる電池パックの斜視図である。
【図２】図１に示す電池パックの分解斜視図である。
【図３】図１に示す電池パックの要部拡大断面図である。
【図４】本発明の一実施例にかかる電池パックの回路図である。
【図５】本発明の他の実施例にかかる電池パックの回路図である。
【図６】本発明の一実施例にかかる電池パックの製造装置の概略断面図である。
【図７】本発明の他の実施例にかかる電池パックの製造装置の概略断面図である。
【図８】本発明の他の実施例にかかる電池パックの水平断面図である。
【図９】図８に示す電池パックの製造装置を示す概略断面図である。
【図１０】本発明の他の実施例にかかる電池パックの製造装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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とその製造装置を例示するものであって、本発明は電池パックと製造装置を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２１】
図１の斜視図と、図２の分解斜視図と、図３の要部拡大断面図に示す電池パックは、複数の電池セル１と、各々の電池セル１に電気接続している回路基板３と、回路基板３を埋設している金型成形の樹脂モールド部２とを備える。これ等の図に示す電池パックは２個の電池セル１の端子面１Ａを回路基板３と対向する位置に配置して、回路基板３を埋設している樹脂モールド部２でもって同一平面に配置している２個の電池セル１を連結している。図の電池パックは２個の電池セル１を備えるが、電池パックは３個以上の電池セルを備えることもできる。３個以上の電池セルを備える電池パックは、電池セルを直列に接続し、あるいは複数の電池セルを並列に接続して直列に接続することもできる。
【００２２】
電池セル１は、金属製の外装缶１１の開口部を封口板１２で気密に閉塞している角形電池である。ただし、電池セルには角形電池のみでなく、プラスチック製の外装フィルムの内部に電極を配置しているラミネート電池も使用できる。電池セル１はリチウムイオン電池である。ただし、電池セルはリチウムイオン二次電池以外の非水系電解液二次電池や、ニッケル−水素電池等の充電できる他の全ての二次電池とすることができる。図に示す角形電池は、外装缶１１の両側を湾曲面としている。電池セル１をリチウムイオン電池とする電池パックは、全体の容量に対する充電容量を大きくできる。電池セル１は、電極端子１３を設けている端子面１Ａの封口板１２に安全弁（図示せず）を設けている。安全弁は、内圧が設定圧力よりも高くなるときに開弁して、内部のガス等を排出して、内圧上昇を防止する。
【００２３】
電池セル１は、樹脂モールド部２に埋設される端子面１Ａにアンカー凹凸部４を設けている。図２の分解斜視図と図３の断面図に示す電池セル１は、外装缶１１の開口縁を封口板１２の表面から突出させて、封口板１２の外周にループ状のリブを設けてアンカー凹凸部４を設けている。この電池セル１は、外装缶１１の開口縁をアンカー凹凸部４として樹脂モールド部２に埋設して、電池セル１を樹脂モールド部２に強固に連結している。さらに、図３に示す電池セル１は、電極端子１３である凸部電極１３Ａに溶着するリード板１４をアンカー凹凸部４として、樹脂モールド部２に埋設している。リード板１４はＬ字状に折曲されて、一端を電池セル１の凸部電極１３Ａに固定して、他端を回路基板３に固定している。Ｌ字状のリード板１４は、凸部電極１３Ａから回路基板３に向かって突出する部分を樹脂モールド部２に埋設して樹脂モールド部２に抜けないように連結される。さらに、図３の断面図に示すリード板１４は凸部電極１３Ａの外周に突出する突出部１４ａを設けて、この突出部１４ａを樹脂モールド部２に埋設してより強固に樹脂モールド部２に連結している。図３のリード板１４は、リード板１４を長くして突出部１４ａを設けているが、リード板の横幅を凸部電極１３Ａよりも広くして、凸部電極１３Ａの両側に突出部を設けて、これを樹脂モールド部２に埋設することもできる。
【００２４】
リード板１４を連結している回路基板３は、図４に示すように、電池セル１を直列に接続する直列スイッチ６と、電池セル１の充放電を制御する保護回路（図示せず）とを実装している。直列スイッチ６は、電池セル１を樹脂モールド部２にインサート成形する状態でオフ状態に保持され、電池セル１を樹脂モールド部２にインサート成形した状態でオン状態に切り換えて、オン状態に保持できるラッチ式スイッチである。電池セル１をインサート成形して定位置に固定している樹脂モールド部２は、これを成形する金型の成形室に電池セル１を仮止めし、成形室に溶融樹脂を注入して電池セル１に接合して成形される。成形室の内部で電池セル１に接合された溶融樹脂は、冷却され、硬化されて、金型から取り出される。この樹脂モールド部２に電池セル１はインサート成形で固定される。
【００２５】
図４の回路図に示す電池パックの直列スイッチ６は、スイッチング素子６Ａと、このスイッチング素子６Ａをオン状態に切り換えて保持する切換回路６Ｂとからなるラッチ式スイッチである。スイッチング素子６ＡはＦＥＴである。ただ、ＦＥＴに代わってバイポーラトランジスタなどのスイッチング素子も使用できる。切換回路６Ｂは、入力端子１０から入力されるオン信号で、スイッチング素子６Ａをオン状態に保持する信号をスイッチング素子６Ａに出力する。スイッチング素子６ＡをＦＥＴとするラッチ式スイッチの切換回路６Ｂは、入力端子１０からパルス信号のオン信号が入力されると、スイッチング素子６ＡであるＦＥＴのゲートに、ＦＥＴをオン状態に保持するゲート電圧を入力して、スイッチング素子６Ａをオン状態に保持する。この切換回路６Ｂは、オン信号が入力された後、オン信号が入力されなくなっても、スイッチング素子６Ａをオン状態に保持するゲート電圧をＦＥＴに入力する。入力端子１０は、温度センサを接続している温度端子を併用できる。
【００２６】
直列スイッチ６のラッチ式スイッチは、スイッチング素子６ＡをＦＥＴに代わって、バイポーラトランジスタ、ラッチングリレー、温度でオンオフに切り換えられる温度リレーも使用できる。スイッチング素子６Ａをバイポーラトランジスタとするラッチ式スイッチの切換回路６Ｂは、オン信号が入力されると、バイポーラトランジスタをオン状態に保持するベース電圧をベースに入力してオン状態に保持する。また、スイッチング素子６Ａをラッチングリレーとするラッチ式スイッチの切換回路６Ｂは、オン信号が入力されると、オフ状態にあるラッチングリレーをオン状態に切り換える切換信号をラッチングリレーに出力して、ラッチングリレーをオン状態に保持する。温度リレーのスイッチング素子６Ａは、設定温度よりも高い状態でオフ状態となるリレーである。温度リレーは、樹脂モールド部２にインサート成形する工程で設定温度よりも高く加熱してオフ状態に保持し、樹脂モールド部２の成形工程の後、樹脂モールド部２が冷却されるとオン状態に切り換えられるリレーである。温度リレーは、電池セル１が金型の成形室に仮止めされる状態でオフ状態に保持する必要があるので、金型に仮止めする前工程で設定温度よりも高く加熱されてオフ状態に保持し、成形工程では注入される溶融樹脂で加熱されてオフ状態に保持し、成形後、脱型して冷却されてオン状態に切り換えられる。温度リレーは、電池パックを使用する状態で、電池温度が設定温度よりも高くなる状態でオフ状態に切り換えられて、電池を異常な温度上昇から保護する保護回路にも併用できる。
【００２７】
以上の直列スイッチ６は、外部から入力する信号、あるいは温度でスイッチング素子６Ａをオン状態に切り換えるので、回路基板３に実装されて樹脂モールド部２に埋設される。
【００２８】
図５の回路図に示す直列スイッチ６のラッチ式スイッチは、樹脂モールド部２から露出するように回路基板３の表面に設けている一対の対向接点６ａを備える。対向接点６ａは、回路基板３の表面に、互いに接近するが離れて配置されてオフ状態に保持される。電池セル１と回路基板３を金型に仮止めする状態で、対向接点６ａは接続されずにオフ状態に保持される。樹脂モールド部２を成形して、電池セル１と回路基板３をインサート成形して定位置に固定した後、対向接点６ａはハンダ付けして接続され、あるいはレーザー溶接して接続されて、オン状態に保持される。このラッチ式スイッチは、樹脂モールド部２を成形した後、対向接点６ａを接続するので、対向接点６ａを樹脂モールド部２から外部に露出するように設けられる。
【００２９】
さらに、回路基板３は、電池セル１の保護回路などを実現する電子部品を実装している。保護回路は、電池セル１の温度や電圧を検出して、充放電の電流をコントロールする。このことを実現するために、回路基板３は、電池セル１の電圧を検出する電圧検出回路（図示せず）と、電池セル１の温度を検出する温度センサ１５と、電池セル１の電流をコントロールするＦＥＴなどの半導体スイッチング素子（図示せず）を実装している。温度センサ１５は全ての電池セル１の温度を検出して、何れかの電池セル１の温度が設定温度よりも高くなると、スイッチング素子をオフに切り換えて電流を遮断する。図３の断面図に示す電池パックは、両側に電池セル１を配置している回路基板３の中央部に温度センサ１５を配置して、ひとつの温度センサ１５で両側の電池セル１の温度を検出する。温度センサ１５は樹脂モールド部２に埋設されて、樹脂モールド部２を介して両側の電池セル１に熱結合状態に配置される。この電池パックは、ひとつの温度センサ１５で両側の電池セル１の温度を検出できるので、温度センサ１５の数を少なくできる特徴がある。また、温度センサ１５を回路基板３に実装するので、温度センサ１５をリード線で電池セル１に接続する必要がなく、組み立て工程を簡単にできる特徴がある。
【００３０】
図３の断面図に示すように、電池パックは回路基板３を樹脂モールド部２に埋設しているので、保護回路のＦＥＴなどの半導体スイッチング素子も樹脂モールド部２に埋設される。この構造は、半導体スイッチング素子の発熱を樹脂モールド部２に伝導して放熱できる。したがって、樹脂モールド部２は、半導体スイッチング素子の発熱を吸収して温度上昇を少なくし、さらに吸収した熱エネルギを表面から放熱して、半導体スイッチング素子の温度上昇を小さくする。また、図３の電池パックは、回路基板３と電池セル１の端子面１Ａを樹脂モールド部２に埋設しているので、回路基板３と電池セル１の端子面１Ａとを防水構造にできる特徴もある。
【００３１】
回路基板３は、ガラス繊維で補強されたエポキシ樹脂であって、樹脂モールド部２に比較して充分な強度を有する。この回路基板３は樹脂モールド部２に埋設されて、樹脂モールド部２を補強する。とくに、回路基板３は電池セル１の配列方向に延びる姿勢で樹脂モールド部２に埋設されて、樹脂モールド部２の曲げ強度を補強する。電池セル１の配列方向に延びる姿勢で樹脂モールド部２に埋設される回路基板３は、理想的には図３で示すように、電池セル１の両面と平行であるが、必ずしも電池セル１の両面と平行な姿勢とはかぎらず、電池セル１の両面に対してたとえば、３０度以下の角度で傾斜する姿勢で埋設することもできる。回路基板３で補強された樹脂モールド部２は、各々の電池セル１を同一平面に配置して一体構造に連結する。この電池パックは、複数の電池セル１を樹脂モールド部２を介して一体構造に連結するので、樹脂モールド部２の強度、とくに曲げ強度が大切である。
【００３２】
以上の実施の形態にかかる電池パックは、複数の電池セル１をラッチ式スイッチである直列スイッチ６を介して直列接続し、電池セル１を樹脂モールド部２にインサート成形する状態では、この直列スイッチ６をオフ状態に保持するので、直列に接続される複数の電池セル１を金型に接触する状態で仮止めしながら、金型によるショート電流を阻止して樹脂モールド部２を成形できる。このため、この構造の電池パックは、従来の金型を使用して、樹脂モールド部２を成形して、直列接続される複数の電池セル１の電位差に起因して発生する、金型によるショート電流を確実に防止できる。
【００３３】
さらに、本発明の製造装置は、以下に示す構造により、直列に接続される複数の電池セルを金型に接触する状態で仮止めしながら、金型によるショート電流を防止して、樹脂モールド部を成形する。この製造装置は、複数の電池セルを直列スイッチを介することなく直列に接続して、電位差のある複数の電池セルを、絶縁された金型に仮止めしながら樹脂モールド部を成形する。
【００３４】
互いに直列に接続される複数の電池セル１をインサート成形して固定してなる電池パックは、直列に接続される電池セル１の表面に電位差がある。外装缶１１を金属ケースとする電池セル１を直列に接続する電池パックは、直列に接続される電池セル１の外装缶１１に電位差が発生する。アルミニウム箔などを積層している外装フィルムに電極を内蔵するラミネート電池を直列に接続する電池パックは、外装フィルムのアルミニウム箔に電位差が発生する。ラミネート電池は、アルミニウム箔の表面にプラスチックフィルムを積層しているが、表面のプラスチックフィルムが破損するとアルミニウム箔が表面に露出する。隣に配置されるラミネート電池は、表面に露出するアルミニウム箔が露出すると電位差があるのでショート電流が流れる。
【００３５】
表面に電位差が発生する直列接続の電池セル１のショート電流を防止して、樹脂モールド部２を成形するために、樹脂モールド部２を成形する金型は以下の独特の構成を備える。図６に示す金型２０は、直列に接続されて電位差のある各電池セル１を仮止めするように複数に分割している分割金型２１と、隣接する分割金型２１の間に配置されて、隣の分割金型２１を絶縁している絶縁金型２２とを備える。図６の金型２０は、直列に接続する２つの電池セル１の一端部を樹脂モールド部２にインサート成形して固定するので、各々の電池セル１を絶縁状態で仮止めする２個の分割金型２１と、分割金型２１の間に配置している１個の絶縁金型２２とからなる。
【００３６】
金型２０は、樹脂モールド部２を成形する成形室２３を内部に設けている。成形室２３で成形された樹脂モールド部２を脱型して金型２０から取り出すために、金型２０は、図６において、上下に配置している一対の金型２０であって、すなわち上金型２０Ａと下金型２０Ｂとで構成される。上金型２０Ａと下金型２０Ｂとの間に、電池セル１を仮止めして、樹脂モールド部２を成形する成形室２３を設けている。上金型２０Ａは分割金型２１と絶縁金型２２に分割され、下金型２０Ｂも分割金型２１と絶縁金型２２とに分割される。絶縁金型２２を挟んで絶縁状態で分離している分割金型２１は、電位差のある電池セル１を絶縁して仮止めする。
【００３７】
図６の金型２０は、絶縁金型２２の両面に配置される分割金型２１との境界面２４を、樹脂モールド部２の表面に配置する。この金型２０は、分割金型２１に設けている成形室２３の一部で樹脂モールド部２を成形する。絶縁金型２２の両面に配置される分割金型２１との境界面２４は、図６の鎖線で示すように、電池セル１の表面とすることもできる。この金型２０は、樹脂モールド部２の表面全体を絶縁金型２２で成形する。ただ、絶縁金型の両面に配置される分割金型との境界面は、一方を樹脂モールド部の表面として、他方を電池セルの表面とすることもできる。この金型は、樹脂モールド部の表面を一方の分割金型と絶縁金型とで成形する。絶縁金型２２は、電位差のある隣の電池セル１を分割金型２１で成形室２３に仮止めする状態で、電位差のある電池セル１がひとつの分割金型２１に接触しないように、分割金型２１の間に配置される。
【００３８】
図６の金型２０は、上金型２０Ａを構成する分割金型２１と絶縁金型２２を一体構造に連結して、下金型２０Ｂを構成する分割金型２１と絶縁金型２２とを一体構造に連結している。上金型２０Ａの分割金型２１と絶縁金型２２は、絶縁プレート部２５を介して往復運動する駆動機構２７に連結され、下金型２０Ｂは絶縁ベース２６に固定している。
【００３９】
図６の金型２０は、上金型２０Ａを上昇して成形室２３を開放して、下金型２０Ｂの成形室２３に電池セル１と回路基板３とを仮止めする。下金型２０Ｂの成形室２３に仮止めされる回路基板３は、リード板１４を介して電池セル１に連結され、電池セル１を成形室２３に嵌合して成形室２３の定位置に仮止めされる。下金型２０Ｂの成形室２３に電池セル１と回路基板３とを仮止めする状態で、上金型２０Ａを降下して成形室２３を密閉する。密閉された成形室２３に加熱して溶融状態となった樹脂を注入して、樹脂モールド部２を成形する。樹脂モールド部２を成形して溶融樹脂を冷却して硬化させた後、上金型２０Ａを上昇して成形室２３を開き、成形室２３から樹脂モールド部２を取り出す。成形室２３から取り出された樹脂モールド部２は、電池セル１と回路基板３をインサート成形して定位置に固定している。
【００４０】
図６に示すように、分割金型２１と絶縁金型２２とを一体構造として、上金型２０Ａと下金型２０Ｂとする金型２０は、上金型２０Ａ全体を一緒に上下に移動して樹脂モールド部２を成形できる。ただ、図７に示すように、絶縁金型２２を一方の分割金型２１に固定して、分割金型２１を別々の駆動機構２７で往復運動して成形室２３を密閉し、また開放することができる。また、２個の分割金型２１と絶縁金型２２を別々の駆動機構２７で往復運動して成形室２３を密閉し、また開放することもできる。
【００４１】
以上の電池パックは、２個の電池セル１を対向するように配置して、電池セル１の間に回路基板３を配置する。電池パックは、図８に示すように、横並びに複数の電池セル１を配置して、電池セル１の並び方向に延びるように回路基板３を配置することができる。この電池パックは、樹脂モールド部２を各電池セル１の片側に設けて、回路基板３と電池セル１とをインサート成形して固定する。この電池パックの樹脂モールド部２を成形する金型２０は、図８の鎖線と、図９の断面図に示すように、各々の電池セル１を仮止めする分割金型２１と、分割金型２１の間に設けている絶縁金型２２とを備える。この金型２０は上金型２０Ａと下金型２０Ｂとを、３個の分割金型２１と、分割金型２１の間に配置している２個の絶縁金型２２とで構成して、図９において、上金型２０Ａと下金型２０Ｂとを右から左に向かって、分割金型２１、絶縁金型２２、分割金型２１、絶縁金型２２、分割金型２１の順に配置している。上金型２０Ａと下金型２０Ｂは、図６の金型２０と同じように、分割金型２１と絶縁金型２２を一体構造に連結して、上金型２０Ａを駆動機構（図示せず）で上下に移動させて、樹脂モールド部２を成形する。ただ、この金型２０も、図７と同様に、絶縁金型２２を何れかの分割金型２１に固定して、分割金型２１を別々の駆動機構で上下に往復運動して樹脂モールド部２を成形することができる。また、全ての分割金型２１と絶縁金型２２を分離して、それぞれを駆動機構で上下に移動して樹脂モールド部２を成形することもできる。
【００４２】
さらに、図１０に示す金型３０は、金型全体を絶縁部材で形成している。この金型３０は、絶縁部材として、例えば、セラミックやガラスエポキシ等の絶縁性と耐熱性に優れた材料で形成される。図に示す金型３０は、直列に接続される各電池セル１を仮止めする仮止部３１と、樹脂モールド部２を成形する閉鎖された成形室３３を形成する成形部３２とを有している。仮止部３１は、各電池セル１を内面に接触させる状態で定位置に仮止めする。成形部３２は、金型３０が閉塞される状態で内側に閉鎖された成形室３３を形成して、成形室３３に注入される溶融樹脂により樹脂モールド部２を成形する。
【００４３】
図１０の金型３０は、直列に接続する２つの電池セル１の一端部を樹脂モールド部２にインサート成形して固定するので、各々の電池セル１を絶縁状態で仮止めする仮止部３１を金型３０の両側に設けて、これ等の仮止部３１の間に、樹脂モールド部２を成形する閉鎖された成形室３３を形成する成形部３２を設けている。図１０に示す金型３０は、両側に仮止部３１を備えて、その間に成形部３２を備える上金型２０Ａ及び下金型２０Ｂとで構成されている。この製造装置は、上金型３０Ａを駆動機構２７で上下に移動させて、上金型３０Ａと下金型３０Ｂの内部に形成される成形室３３で樹脂モールド部２を成形する。
【００４４】
さらに、絶縁材料からなる金型は、図示しないが、横並びに複数の電池セルを配置して、回路基板を各電池セルの片側に配置し、樹脂モールド部を各電池セルの間と片側に設けて、回路基板と電池セルとをインサート成形して固定することもできる。この金型は、各々の電池セルを仮止めする仮止部を横並びに設けると共に、各仮止部の間と各電池セルの片側には成形部を設けて、金型の内部に樹脂モールド部を成形する閉鎖された成形室を形成する。この金型も、上金型を駆動機構で上下に移動させて、内部に形成される成形室で樹脂モールド部を成形する。
【００４５】
樹脂モールド部２は、回路基板３と電池セル１とを金型２０、３０の定位置に仮止めし、金型２０、３０の成形室２３、３３に溶融樹脂を注入して成形される。樹脂モールド部２は、回路基板３を埋設し、回路基板３と各々の電池セル１とをインサート成形して定位置に連結して固定する。樹脂モールド部２は、熱可塑性樹脂を過熱し溶融状態で金型２０、３０の成形室２３、３３に注入して成形される。樹脂モールド部２の熱可塑性樹脂は、低温に加熱して、低圧で成形室２３、３３に注入して成形できる樹脂、たとえば、ポリアミド樹脂やポリオレフィン系の熱可塑性樹脂を使用する。低温低圧で成形室２３に注入される樹脂は、電池セル１や回路基板３の実装部品に熱による悪影響を及ぼさない特徴がある。ポリオレフィン系の樹脂はポリアミド樹脂に比較して機械的強度が高いので、電池セル１をより強固に連結できる特徴がある。金型２０、３０の成形室２３、３３に注入される溶融樹脂は、回路基板３を埋設して、電池セル１の端子面１Ａを埋設してこれらをインサート成形して定位置に固定する。
【００４６】
図３の断面図に示す樹脂モールド部２は、電池セル１の両面に延びるラップ部２ａを一体的に成形して設けている。ラップ部２ａは、電池セル１の両面に密着されて樹脂モールド部２を強固に電池セル１に連結する。ラップ部２ａは、電池セル１の端子面１Ａの近傍に設けられて、樹脂モールド部２に連結される。ラップ部２ａは、電池セル１の表面からの突出量を少なくして、電池セル１を強固に連結できるように、たとえば厚さ（ｄ）を０．１ｍｍ以上であって０．３ｍｍ以下とし、横幅（ｗ）を１ｍｍ以上であって１０ｍｍ以下としている。この電池パックは、一対のラップ部２ａの間に電池セル１を配置し、ラップ部２ａを電池セル１に密着して電池セル１を樹脂モールド部２にインサート成形して固定している。すなわち、電池セル１の両面に密着される一対のラップ部２ａが電池セル１を両面から保持する状態で、樹脂モールド部２に連結される。図３の電池パックは、樹脂モールド部２と電池セル１の両面を同一平面に配置している。ラップ部２ａは電池セル１の表面からわずかに突出するが、電池セル１は使用するにしたがって膨れるので、ラップ部２ａの厚さ（ｄ）を、前述のように０．３ｍｍ以下と薄くして、電池セル１に膨れに吸収される厚さとする。この電池パックは、ラップ部２ａで樹脂モールド部２に強固に連結しながら、実質的には厚さを増加することはない。
【００４７】
図１ないし図３の電池パックは、電池セル１を回路基板３の両側に配設して、電池セル１の間の回路基板３を樹脂モールド部２に埋設して、樹脂モールド部２でもって、同一平面に配置している各々の電池セル１を連結する。この電池パックは、回路基板３の両側に電池セル１を連結するので、全長がひとつの電池セル１の２倍となるが、両側の電池セル１を連結する樹脂モールド部２が充分な曲げ強度を有することからすぐれた強度にできる。また、図８の電池パックは、回路基板３を細長い長方形として、複数の電池セル１を回路基板３の片側に沿って、その長手方向に並べて配設して、回路基板３を埋設する樹脂モールド部２でもって、同一平面に配置している各々の電池セル１を連結する。この電池パックは、回路基板３の長手方向に複数の電池セル１を並べるのでこの方向に長くなるが、埋設する回路基板３が樹脂モールド部２の曲げ強度を向上するので、樹脂モールド部２でもって電池パック全体を強靭な構造にできる。
【００４８】
さらに、図示しないが、電池パックは、電池セルの周囲を外装フィルムで被覆している。外装フィルムは、電池セルと樹脂モールド部との境界部分にわたって被覆することで、電池セルと樹脂モールド部との連結強度を強くできる。
【００４９】
回路基板３は、図１と図２に示すように、複数の引き出し線５を接続してこれを外部に引き出している。引き出し線５は、正負の電力ライン５Ａと温度端子等に接続している信号ライン５Ｂからなり、電池パックをセットする機器のコネクタに直接に接続される。引き出し線５のある電池パックは、電池パックにコネクタを設けて、このコネクタにリード線を接続する必要がない。したがって、電池パックとリード線とをコネクタで接続する必要がなく、コネクタの接触不良などの弊害を防止できる。
【００５０】
以上の電池パックは、以下の工程で組み立てられる。
１．電池セル１と、回路基板３を金型２０、３０の定位置に仮止めして、成形室２３、３３を型締めする。この状態で、図６〜図９に示す金型２０は、各電池セル１が分割金型２１に仮止めされる。分割金型２１は絶縁金型２２で絶縁しているので、電池セル１をショートすることなく仮止めできる。また、図１０に示す金型３０は、各電池セル１が仮止部３１に仮止めされる。この金型３０は、絶縁部材で形成されているので、電池セル１をショートすることなく仮止めできる。型締めされた金型２０、３０の成形室２３、３３に加熱された溶融樹脂を注入する。
２．成形室２３、３３に注入された溶融樹脂を冷却して硬化させた後、上金型２０Ａ、３０Ａを上昇して成形室２３、３３から電池パックを取り出す。取り出された電池パックは、電池セル１を樹脂モールド部２にインサート成形して定位置に固定し、さらに、回路基板３も樹脂モールド部２にインサート成形して定位置に配置される。
【００５１】
樹脂モールド部２を成形する工程で、回路基板３と電池セル１は定位置に配置して固定される。図６ないし図１０の金型２０、３０で製造される電池パックは、複数の電池セル１を同一平面に位置するように配置される。樹脂モールド部２は金型２０、３０に仮止めしている回路基板３と電池セル１とをインサート成形して定位置に配置して固定する。とくに、以上の電池パックは、複数の電池セル１を金型２０、３０でもって同一平面に仮止めして樹脂モールド部２を成形して、樹脂モールド部２で電池セル１を強固に連結するので、複数の電池セル１は反りなく同一平面に配置して固定される。
【００５２】
樹脂モールド部２は、回路基板３と電池セル１とを金型２０、３０の定位置に仮止めし、金型２０、３０の成形室２３、３３に溶融樹脂を注入して成形される。溶融樹脂は、低温に加熱して、低圧で成形室２３、３３に注入して成形できる樹脂、たとえば、ポリアミド樹脂やポリオレフィン系の熱可塑性樹脂を使用する。低温低圧で成形室２３、３３に注入される樹脂は、電池セル１や回路基板３の実装部品に熱による悪影響を及ぼさない特徴がある。ポリオレフィン系の樹脂はポリアミド樹脂に比較して機械的強度が高いので、電池セル１をより強固に連結できる特徴がある。金型２０、３０の成形室２３、３３に注入される溶融樹脂は、回路基板３を埋設して、電池セル１の端子面１Ａを埋設してこれらをインサート成形して定位置に固定する。
【００５３】
なお、本実施の形態の製造装置においては、分割金型２１および絶縁金型２２を有する金型２０を使用し、あるいは絶縁部材からなる金型３０を使用して、直列スイッチ６を有さない電池パックをインサート成形するとしたが、本発明の製造装置では、分割金型２１および絶縁金型２２を有する金型２０を使用し、あるいは絶縁部材からなる金型３０を使用して、直列スイッチ６を有する電池パックをインサート成形するとしてもよい。この電池パックは、絶縁された金型２０、３０による成形と、直列スイッチ６との二重保護によって、金型によるショート電流を確実に阻止できる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の電池パックは、出力電圧を高くすることが要求される要求される全ての用途に好適に使用される。
【符号の説明】
【００５５】
１…電池セル
１Ａ…端子面
２…樹脂モールド部
２ａ…ラップ部
３…回路基板
４…アンカー凹凸部
５…引き出し線
５Ａ…電力ライン
５Ｂ…信号ライン
６…直列スイッチ
６Ａ…スイッチング素子
６Ｂ…切換回路  ６ａ…対向接点
１０…入力端子
１１…外装缶
１２…封口板
１３…電極端子
１３Ａ…凸部電極
１４…リード板
１４ａ…突出部
１５…温度センサ
２０…金型
２０Ａ…上金型
２０Ｂ…下金型
２１…分割金型
２２…絶縁金型
２３…成形室
２４…境界面
２５…絶縁プレート部
２６…絶縁ベース
２７…駆動機構
３０…金型
３０Ａ…上金型
３０Ｂ…下金型
３１…仮止部
３２…成形部
３３…成形室
【図１】
2016152025.tif 000003
【図２】
2016152025.tif 000004
【図３】
2016152025.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2016152025.tif 000009
【図８】
2016152025.tif 000010
【図９】
2016152025.tif 000011
【図１０】
2016152025.tif 000012
【国際調査報告】
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2016152025.tif 000014
2016152025.tif 000015
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