(57)【要約】【課題】非接触給電を採用する場合であっても、熱影響による電池容量の低下を抑制すること。【解決手段】本発明にかかる電池モジュール１は、コアパック１１と、二次側コイルアンテナ１２と、放熱性樹脂１３と、を備える。コアパック１１は、電池を内蔵する。二次側コイルアンテナ１２は、コアパック１１の外周面上に配置され、非接触で電力の供給を受け、当該電力を電池に供給する。放熱性樹脂１３は、二次側コイルアンテナ１２を被覆し、二次側コイルアンテナ１２から生じる熱を外部に放熱する。放熱性樹脂１３には、当該放熱性樹脂よりも熱伝導性の高い絶縁体フィラーが分散されている。【選択図】図２
2012221572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池を内蔵する電池収容部材と、
前記電気収容部材の外周面上に配置され、非接触で電力の供給を受け、前記電力を前記電池に供給する電力供給部材と、
前記電力供給部材を被覆し、前記電力供給部材から生じる熱を外部に放熱する放熱性樹脂と、を備え、
前記放熱性樹脂には、当該放熱性樹脂よりも熱伝導性の高い絶縁体フィラーが分散されている電池モジュール。
【請求項２】
前記電力供給部材は、非接触で電力の供給を受ける受電部と、前記受電部から前記電池への電力供給を介在する配線部と、を有し、
前記放熱性樹脂は、前記受電部を被覆することにより、当該受電部を前記電池収容部材に対して位置固定している請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記放熱性樹脂は、前記電池収容部材及び前記電力供給部材を、一体として封止する請求項１又は２に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記放熱性樹脂の熱伝導率は、０．８Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記電池収容部材は、平板形状であり、
前記電力供給部材は、前記電池収容部材の主面上に配置されている請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項６】
前記電気収容部材の外周面上に配置された保護基板を更に備え、
前記電池収容部材と前記保護基板との間に、前記放熱性樹脂が充填されている請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項７】
前記放熱性樹脂によって、前記電池収容部材に対して、前記電力供給部材及び前記保護基板が位置固定されている請求項６に記載の電池モジュール。
【請求項８】
前記電力供給部材は、コイルアンテナであり、磁性体を介して、前記電池収容部材の外周面上に配置され、
前記放熱性樹脂は、前記コイルアンテナ及び前記磁性体を被覆し、前記コイルアンテナ及び前記磁性体を前記電池収容部材に対して位置固定している請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電池モジュールと、
前記電池モジュールを収容し、当該電池モジュールの外周面と接する面のうち、少なくとも１つの面が、金属で形成されているモジュール収容部と、
を備える携帯端末。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電池モジュールと、
前記電池モジュールを収容し、当該電池モジュールの外周面と接する面のうち、少なくとも１つの面が、前記放熱性樹脂で形成されているモジュール収容部と、
を備える携帯端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池モジュール及び携帯端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触式の電力の伝送技術が知られている。非接触式の電力の伝送技術としては、電磁誘導の原理を利用するものに加えて、近年、磁界・電界共鳴の原理を利用するものも開発されている。電磁誘導の原理を利用する伝送技術においては、電力を送信する一次側コイルアンテナと、電力を受信する二次側コイルアンテナと、が用いられる。
【０００３】
携帯端末が非接触で電力の供給を受ける場合、当該携帯端末に二次側コイルアンテナを配置する必要がある。二次側コイルアンテナの配置位置は、一次側コイルアンテナと位置合わせが可能な場所であれば、特に制限されない。ただし、二次側コイルアンテナは、電力受信時のエネルギーロスにより発熱するため、他の部品に対する熱の影響を考慮して配置位置を決める必要がある。
【０００４】
なお、特許文献１には、電池の表面に接触し、熱伝導性が良好な材料からなる伝熱板と、電池及び伝熱板を収容し、熱伝導性が良好な材料からなる筐体と、を備える電池パックが開示されている（特許文献１の図２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３１３０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、携帯端末から電池モジュールを外した状態においても電池モジュールを充電する場合について考える。コアパックの外周面上に二次側コイルアンテナを配置した電池モジュールの参考例を図８に示す。
【０００７】
図８は、電池モジュール９の外観斜視図である。図８に示した電池モジュール９においては、コアパック９１の外周面上に二次側コイルアンテナ９２を配置し、トップケース９３及びボトムケース９４をコアパック９１に嵌め合わせ、全体をラベル９５で巻いて固定する。これにより、電池モジュール９単体であっても、二次側コイルアンテナ９２が、一次側コイルアンテナ（図示省略）から電力を受けることが可能となる。そして、二次側コイルアンテナ９２から供給される電力によりコアパック９１内の二次電池が充電される。
【０００８】
上記したように、二次側コイルアンテナ９２は、電力受信時のエネルギーロスにより発熱する（例えば、コイルに電流が流れることによる導体発熱等）。ラベル９５は、二次側コイルアンテナ９２をコアパック９１に対して位置固定するための部材であるため、放熱性については何ら考慮されておらず、熱伝導性が悪い。そのため、図８に示したように、二次側コイルアンテナ９２をコアパック９１の外周面上に配置すると、コアパック９１内の二次電池が、二次側コイルアンテナ９２から発生した熱の影響を受ける。その結果、二次電池の電池容量が低下するという問題が生じる。
【０００９】
なお、図８に記載の電池モジュール９は、本願発明者が上記の問題点を説明するために独自に考えたものであり、あくまで参考例である。したがって、図８を含む上述の説明は、何ら先行技術を構成するものではない。
【００１０】
また、特許文献１に記載された電池パックは、電池の発熱による熱を放熱する技術について記載しており、二次側コイルアンテナの発熱対策については、記載も示唆もされていない。
【００１１】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、非接触給電を採用する場合であっても、熱影響による電池容量の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明にかかる電池モジュールは、電池を内蔵する電池収容部材と、前記電気収容部材の外周面上に配置され、非接触で電力の供給を受け、前記電力を前記電池に供給する電力供給部材と、前記電力供給部材に対して塗布され、前記電力供給部材を被覆し、前記電力供給部材から生じる熱を外部に放熱する放熱性樹脂と、を備え、前記放熱性樹脂には、当該放熱性樹脂よりも熱伝導性の高い絶縁体フィラーが分散されているものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、非接触給電を採用する場合であっても、熱影響による電池容量の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１にかかる電池モジュールの外観斜視図である。
【図２】実施の形態１にかかる電池モジュールの外観斜視図である。
【図３】実施の形態１にかかる電池モジュールの断面図である。
【図４】実施の形態１にかかる電池モジュールの断面図である。
【図５】実施の形態１にかかる電池モジュールの充電状態を説明するための図である。
【図６】実施の形態１にかかる電池モジュールの製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図７】実施の形態２にかかる携帯端末の外観斜視図である。
【図８】参考例にかかる電池モジュールの外観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜実施の形態１＞
本発明にかかる実施の形態１について説明する。本実施の形態にかかる電池モジュール１の外観斜視図を図１、２に示す。電池モジュール１は、コアパック１１と、二次側コイルアンテナ１２と、放熱性樹脂１３と、磁性体シート１４と、制御基板１５と、接続部１６と、トップケース１７と、を備える。図１に示す電池モジュール１は、放熱性樹脂１３を塗布する前の状態である。図２に示す電池モジュール１は、トップケース１７をコアパック１１に固定し、放熱性樹脂１３を塗布した後の状態である。なお、電池モジュール１は、二次側コイルアンテナ１２が受信した電力をコアパック１１内の二次電池に供給することにより充電を行う。
【００１６】
ここで、説明の便宜上、図において、「ｘ軸方向」、「ｙ軸方向」、「ｚ軸方向」を定義する。「ｘ軸方向」は、電池モジュール１の幅方向であり、電池モジュール１の主面１１１ａ方向及び上面１１１ｂ方向に対して平行である。また、「ｘ軸方向」は、電池モジュール１の高さ方向及び厚み方向と直交する方向である。「ｙ軸方向」は、電池モジュール１の高さ方向であり、電池モジュール１の主面１１１ａ方向及び側面１１１ｃ方向に対して平行である。また、「ｙ軸方向」は、電池モジュール１の幅方向及び厚み方向と直交する方向である。「ｚ軸方向」は、電池モジュール１の厚み方向であり、電池モジュール１の上面１１１ｂ方向及び側面１１１ｃ方向に対して平行である。また、「ｚ軸方向」は、電池モジュール１の幅方向及び高さ方向と直交する方向である。つまり、「ｘ軸方向」と、「ｙ軸方向」と、「ｚ軸方向」とは、互いに直交する。
【００１７】
コアパック１１（電池収容部材）は、二次電池を内蔵する筐体である。コアパック１１は、平板形状であり、主面１１１ａ上に二次側コイルアンテナ１２が積層配置されている。
【００１８】
二次側コイルアンテナ１２（電力供給部材）は、巻線からなる受電部１２１と、電力を送電する配線部１２２と、を有する。受電部１２１は、図示しない一次側コイルアンテナから非接触で電力の供給を受ける。非接触式の電力の送受信には、電磁誘導の原理を利用するものや、磁界・電界共鳴の原理を利用するものがあるが、いずれも周知技術であるため、非接触式を用いた電力の送受信の原理の詳細説明は省略する。配線部１２２は、受電部１２１が受信した電力をコアパック１１内の二次電池に送る。
【００１９】
放熱性樹脂１３（図２のハッチング部分）は、二次側コイルアンテナ１２に塗布され、二次側コイルアンテナ１２を被覆する。そして、放熱性樹脂１３は、二次側コイルアンテナ１２から生じる熱を外部に放熱する。なお、外部とは、電池モジュール１単体で充電している場合は、周囲の空気のことを意味する。一方、携帯端末に電池モジュール１を収容した状態で充電している場合、外部とは、携帯端末のモジュール収容部のことを意味する。
【００２０】
放熱性樹脂１３には、放熱性樹脂１３の構成樹脂よりも熱伝導率の高いフィラーが分散されている。当該フィラーが分散している放熱性樹脂１３の熱伝導率は、例えば、０．８（Ｗ／（ｍ・Ｋ））以上であることが好ましい。具体的には、放熱性樹脂１３は、アルミナ等の熱伝導率の高い絶縁体のフィラーを樹脂に混ぜることにより生成される。これにより、放熱性を確保しつつ、二次側コイルアンテナ１２と放熱性樹脂１３とが電気的に接続されることを防止できる。その結果、二次側コイルアンテナ１２と他の電子部品とが放熱性樹脂１３を介して電気的に接続されることを防止できる。
【００２１】
磁性体シート１４は、コアパック１１と二次側コイルアンテナ１２との間に配置される。つまり、二次側コイルアンテナ１２は、磁性体シート１４を介して、コアパック１１の主面１１１ａ上に配置される。磁性体シート１４は、一辺が受電部１２１の直径よりも大きい矩形状のシートである。磁性体シート１４を設けることにより、電磁誘導に利用される磁束が、コアパック１１から受ける影響を軽減することができる。そのため、通信品質の低下を防止することができる。
【００２２】
制御基板１５（保護基板）は、コアパック１１内部の電池において生じる過電流や過電圧、過充電、過放電等を防止するための保護回路が実装された基板である。制御基板１５は、ｙ軸方向に延在する平板部材であり、コアパック１１の上面１１１ｂ上に設けられている。制御基板１５とコアパック１１とは接続部１６（例えば、導電性の樹脂バンプ等）により接続されている。また、制御基板１５の上面には、電池モジュール１を収容する携帯端末と接続するための端子１５１が設けられている。
【００２３】
トップケース１７は、平板部材１７１と、爪部１７２と、を有する。平板部材１７１の大きさは、コアパック１１の上面１１１ｂの大きさと略同一である。平板部材１７１のｘ軸方向の両端部には、爪部１７２がコアパック１１に向けて立設されている。爪部１７２とコアパック１１の上端部とを嵌め合わせることにより、トップケース１７がコアパック１１の上端部に固定される。トップケース１７を制御基板１５上に固定することにより、制御基板１５が外力から保護される。なお、平板部材１７１には、制御基板１５の端子１５１と対応する位置に矩形状の開口部１７３が設けられている。当該開口部１７３により制御基板１５の端子１５１と携帯端末１００との接続が確保される。
【００２４】
次に、図２に示した電池モジュール１の断面図を図３及び図４に示す。図３は、図２に示した電池モジュール１のIII−III線矢視断面図である。つまり、図３は、ｚ軸方向の断面図である。更に、図４は、図２に示した電池モジュール１のIV−IV線矢視断面図である。つまり、図４は、ｘ軸方向の断面図である。なお、図３及び図４において、コアパック１１の内部の詳細（二次電池の構成等）については省略する。
【００２５】
図３及び図４に示すように、放熱性樹脂１３は、トップケース１７を除き、電池モジュール１の外周面全域に塗布されている。つまり、コアパック１１と、二次側コイルアンテナ１２と、磁性体シート１４と、が一体として放熱性樹脂１３を用いて封止されている。言い換えると、コアパック１１、磁性体シート１４、及び二次側コイルアンテナ１２が積層した積層体が、放熱性樹脂１３によって覆われている。
【００２６】
放熱性樹脂１３は、コアパック１１と制御基板１５との間にも充填されている。具体的には、接続部１６が配置されることによりコアパック１１と制御基板１５との間に生じた隙間２０に、放熱性樹脂１３が充填されている。更に、放熱性樹脂１３は、トップケース１７の爪部１７２と制御基板１５との間にも充填されている。
【００２７】
ここで、本実施の形態にかかる電池モジュール１を携帯端末に収容した状態で充電する構成について説明する。図５は、充電台２００の上面に、携帯端末１００が置かれている状態を示す概略断面図である。携帯端末１００は、ヒンジ１０１を備えており、折り畳み可能な携帯電話である。図５においては、携帯端末１００は、折り畳まれた状態である。充電台２００に設けられた一次側コイルアンテナ２０１と、電池モジュール１の二次側コイルアンテナ１２との位置を合わせるように、携帯端末１００を充電台２００上面に乗せる。そして、充電台２００に設けられた充電制御基板２０２の制御に応じて、一次側コイルアンテナ２０１に電流が流れ、電磁誘導により二次側コイルアンテナ１２に電力が発生する。発生した電力を用いてコアパック１１内の二次電池が充電される。
【００２８】
以上のように、本実施の形態にかかる電池モジュール１の構成によれば、放熱性樹脂１３が、二次側コイルアンテナ１２に対して塗布され、二次側コイルアンテナ１２を被覆している。これにより、充電により二次側コイルアンテナ１２が発熱した場合、発生した熱は、放熱性樹脂１３へと伝わる。つまり、放熱性樹脂１３は、二次側コイルアンテナ１２から生じる熱を外部に放熱する。その結果、発生した熱がコアパック１１へと伝わることを抑制することができる。したがって、非接触給電を採用する場合であっても、コアパック１１が熱の影響を受けることを防止でき、電池容量の低下を抑制することができる。
【００２９】
更に、放熱性樹脂１３は、二次側コイルアンテナ１２に加えて、コアパック１１の外周面の略全体を被覆している。そのため、二次側コイルアンテナ１２により生じる熱に加えて、コアパック１１から生じる熱も放熱することができる。したがって、コアパック１１が熱の影響を受けることを防止でき、電池容量の低下を更に抑制することができる。なお、トップケース１７の材料も放熱性樹脂とすることにより、放熱効果を高めることができる。
【００３０】
加えて、コアパック１１と制御基板１５との間にも、放熱性樹脂１３が充填されている。そのため、制御基板１５の発熱部品に対しても放熱効果が得られると共に、コアパック１１に対して制御基板１５を位置固定することができる。
【００３１】
なお、コアパック１１と、二次側コイルアンテナ１２と、磁性体シート１４と、が放熱性樹脂１３により一体として封止されている。そのため、二次側コイルアンテナ１２と、磁性体シート１４と、をコアパック１１に対して位置固定することができる。つまり、電池モジュール１は、二次側コイルアンテナ１２及び磁性体シート１４をコアパック１１に位置固定するためのラベルや筐体を別途備える必要がない。その結果、電池モジュール１の薄化を図ることができる。また、ラベルの巻きつけによる位置固定ではないため、放熱性樹脂１３に密着強度があればよく、引っ張り強度は要求されない。
【００３２】
ただし、本実施の形態においては、放熱性樹脂１３がコアパック１１の外周面の略全体に塗布されていたが、これに限られるものではない。つまり、放熱性樹脂１３が、二次側コイルアンテナ１２の受電部１２１の少なくとも一部を被覆していれば、放熱効果を得ることができる。また、放熱性樹脂１３が、コアパック１１から受電部１２１に亘って塗布されていれば、受電部１２１をコアパック１１に対して位置固定できる。
【００３３】
ここで、本実施の形態にかかる電池モジュール１の製造方法について、図６に示すフローチャートを参照して説明する。まず、コアパック１１内部の電池と制御基板１５とを接続する（ステップＳ１０１）。そして、両面テープ等を用いてコアパック１１の主面に磁性体シート１４を貼り付け、磁性体シート１４の表面に二次側コイルアンテナ１２を貼り付ける（ステップＳ１０２）。更に、コアパック１１の上部にトップケース１７を嵌め込む（ステップＳ１０３）。
【００３４】
次に、樹脂と、アルミナ等の熱伝導率の高い絶縁体のフィラーと、を混練し、放熱性樹脂１３を生成する（ステップＳ１０４）。なお、放熱性樹脂１３は、生成してから時間が経つと、フィラーが沈殿し、フィラーの濃度にばらつきが生じる。そのため、使用直前に放熱性樹脂１３を生成するか、放熱性樹脂１３を予め生成しておき、使用直前に再度混練することが好ましい。
【００３５】
次に、コアパック１１に対して放熱性樹脂１３を塗布する（ステップＳ１０５）。塗布方法としては、放熱性樹脂１３にコアパック１１を浸けるディップ方式や、型にコアパック１１を配置し、放熱性樹脂１３を流し込むモールディング方式が用いられる。勿論、塗布方法は上記の方法に限られず、任意である。例えば、図８に示すように、シート状の放熱性樹脂１３を用意し、コアパック１１、二次側コイルアンテナ１２及び磁性体シート１４からなる積層体の外周を、当該シート状の放熱性樹脂１３によって被覆してもよい。その後、加熱、もしくはＵＶ（Ultraviolet）照射を行い、放熱性樹脂１３を乾燥・硬化させる（ステップＳ１０６）。以上の工程によって、電池モジュール１が製造できる。
【００３６】
＜実施の形態２＞
本発明にかかる実施の形態２について説明する。本実施の形態においては、上述の実施の形態１において説明した電池モジュール１を収容する携帯端末１００の構成について説明する。
【００３７】
本実施の形態にかかる携帯端末１００の外観斜視図を図７に示す。携帯端末１００は、電池モジュール１を収容するモジュール収容部１１０を備えている。なお、携帯端末１００は、ディスプレイや操作ボタン等の一般的な構成も備えるが、これらの構成についての説明は省略する。また、図５に示した携帯端末１００と同様に、図７における携帯端末１００も折り畳み式の携帯電話である。
【００３８】
モジュール収容部１１０は、携帯端末１００の裏面に設けられ、電池モジュール１を収容可能な矩形状の凹部からなる。具体的には、矩形の形状は、電池モジュール１の主面１１１ａと略同一の形状である。また、モジュール収容部１１０の高さ（深さ）は、電池モジュール１の厚さと略同一である。
【００３９】
モジュール収容部１１０の底面１１０１（斜線部分）は、金属や放熱性樹脂１３等、一般的な携帯端末１００の筐体を構成する材料（樹脂）よりも熱伝導率が高い材料により形成されている。モジュール収容部１１０に電池モジュール１を収容すると、電池モジュール１の周面を覆う放熱性樹脂１３と底面１１０１とが接触する。そのため、コアパック１１または二次側コイルアンテナ１２から発生した熱は、電池モジュール１を被覆する放熱性樹脂１３に伝わり、放熱性樹脂１３からモジュール収容部１１０の底面１１０１に伝わる。これにより、電池モジュール１の放熱効果を更に高めることができる。勿論、モジュール収容部１１０における電池モジュール１と接する面のうち、少なくとも１つの面が金属や放熱性樹脂１３により形成されていれば、放熱効果を得ることができる。
【００４０】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更及び組み合わせをすることが可能である。例えば、上述した実施の形態１、２においては、非接触による電力の受信部材として、コイルアンテナを用いていたが、これに限られるものではない。電界共鳴を利用する電力伝送方式の場合は、電池モジュールに設ける受信部材は電極でもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１、９  電池モジュール
１１、９１  コアパック
１２、９２  二次側コイルアンテナ
１３  放熱性樹脂
１４  磁性体シート
１５  制御基板
１６  接続部
１７、９３  トップケース
１８  端子
９４  ボトムケース
９５  ラベル
１００  携帯端末
１０１  ヒンジ
１１０  モジュール収容部
１２１  受電部
１２２  配線部
１７１  平板部材
１７２  爪部
１７３  開口部
２００  充電台
２０１  一次側コイルアンテナ
２０２  充電制御基板
【図１】
2012221572.tif 000003
【図２】
2012221572.tif 000004
【図３】
2012221572.tif 000005
【図４】
2012221572.tif 000006
【図５】
2012221572.tif 000007
【図６】
2012221572.tif 000008
【図７】
2012221572.tif 000009
【図８】
2012221572.tif 000010