JP3609662B2 - パック電池 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板を内蔵しているパック電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板を内蔵するパック電池は、プリント基板に保護回路等を装備できる。プリント基板に保護回路を装着しているパック電池は、電池の過充電や過放電を防止しながら充放電できるので電池を理想的な環境で使用できる。保護回路に限らず、プリント基板には、電池の残存容量等を演算して表示する回路等を装着することもできる。
【０００３】
種々の回路を実装しているプリント基板は、ケースの定位置に固定する必要がある。ホルダーでプリント基板をケースの定位置に固定するパック電池は開発されている（特開平８−２１２９９２号公報）。この公報に記載されるパック電池は、図１に示すように、対向面に平行なガイド溝２１を有するホルダー２０でプリント基板３を保持している。平面状に並べた円筒電池２２の表面にホルダー２０を配設し、ホルダー２０のガイド溝２１にプリント基板３を挿入している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１に示すパック電池は、ホルダーでプリント基板を定位置に固定できる。しかしながら、この構造のパック電池は、二次電池をプリント基板に対向して配設するので、二次電池から漏れた電解液がプリント基板を故障させる原因となる。電解液がプリント基板を故障させないようにするには、プリント基板と二次電池の間に隔離プレート等を配設して、プリント基板を二次電池から隔離する必要がある。この構造のパック電池は、プリント基板と隔離プレートの両方をケースの定位置に固定する必要がある。隔離プレートは、プラスチック等の絶縁材を成形したものであるから、ケースの定位置に嵌合できる形状に成形して、簡単に固定することができる。しかしながら、隔離プレートを二次電池とプリント基板の間に配設すると、プリント基板を二次電池に簡単に電気接続するのが難しくなる。
【０００５】
本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、隔離プレートを二次電池とプリント基板との間の決められた位置に配設して、しかも二次電池とプリント基板を簡単に電気接続でき、さらに隔離プレートでもってプリント基板を電解液から保護できるパック電池を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のパック電池は、ケース１と、このケース１内に平面状に並べて収納されてなる複数の二次電池２と、二次電池２とケース１内面との間に配設されてなるプリント基板３と、このプリント基板３と二次電池２との間に配設されてプリント基板３を二次電池２から隔離している絶縁材で成形してなる隔離プレート４とを備える。パック電池は、複数の二次電池２の電極に複数の電極端子９を固定しており、各々の電極端子９は、隔離プレート４に設けている複数の端子開口１４を貫通して、先端をプリント基板３に固定している。二次電池２とプリント基板３に端部を固定している電極端子９は、端子開口１４を貫通して、二次電池２とプリント基板３の間の決められた位置に隔離プレート４を固定している。
【０００７】
本発明の請求項２のパック電池は、隔離プレート４とケース１が、隔離プレート４をケース１に逆方向に装着するのを阻止する逆装着防止嵌着部７を有する。
【０００８】
本発明の請求項３のパック電池は、隔離プレート４が、プリント基板３から突出するパーツを嵌入する凹部１６を有する。凹部１６は、プリント基板３との対向面に設けている。
【０００９】
本発明の請求項４のパック電池は、プリント基板３が、電極端子９を固定する近傍に貫通孔１２を有する。二次電池２に一端を固定している電極端子９は、隔離プレート４の端子開口１４と貫通孔１２とを通過して、プリント基板３の表面に固定している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
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パック電池を例示するものであって、本発明はパック電池を以下のものに特定しない。
【００１１】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、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。
【００１２】
図２の分解斜視図に示すパック電池は、プラスチック製のケース１に平面状に並べて複数の二次電池２を収納している。この図のパック電池は、二次電池２の下面にプリント基板を配設して、二次電池２とケース１との間にプリント基板を配設している。さらに、プリント基板と二次電池２との間には、プリント基板３を二次電池２から隔離する隔離プレートを配設している。二次電池２の片面に積層して固定される隔離プレート４と、プリント基板３の分解斜視図を図３に示している。ただし、図３は、図２に示すパック電池に収納している二次電池２を上下に反転した状態を示している。
【００１３】
ケース１は、周囲に低い周壁８を設けて、薄い箱型に成形している第１ケース１Ａと、この第１ケース１Ａの開口部を閉塞できる板状に成形している第２ケース１Ｂとからなる。第１ケース１Ａは、パック電池の出力端子を表出させる電極窓６を開口している。さらに、第１ケース１Ａは、一方の端部内面に、隔離プレート４をケース１に逆方向に装着するのを阻止する逆装着防止嵌着部７となる嵌着凸部７Ａを設けている。第１ケース１Ａには、二次電池２と隔離プレート４とプリント基板３を連結している連結ユニット５を収納する。連結ユニット５を動かない状態で収納できるように、第１ケース１Ａは、周壁８の内面形状を隔離プレート４の外形にほぼ等しく成形している。
【００１４】
二次電池２は、薄型のリチウムイオン二次電池である。ただ、ケースに内蔵する二次電池には、リチウムイオン二次電池以外の二次電池、たとえば、ニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池も使用できる。図のパック電池は、薄型の二次電池２を、縦横に平面状に並べてケース１に収納している。図のパック電池は、２×４列に、薄型のリチウムイオン二次電池を並べて収納している。薄型のリチウムイオン二次電池は、図において上下に位置する広い両面を同一平面として、板状に並べている。
【００１５】
複数の二次電池２は、全てが直列または並列に接続され、あるいは、直列と並列に接続されて、出力電圧を用途に適した電圧としている。二次電池２の電極には、複数の電極端子９を、スポット溶接等の方法で電気的に接続する状態で固定している。電極端子９は、プリント基板３を積層して固定する方向、図３において上方に突出して設けている。図３の二次電池２は、８個の電極端子９を固定している。
【００１６】
プリント基板３は、保護回路、残存容量積算回路、パック電池を特定するＩＤ等を記憶している回路等を実現する電子部品を実装している。図のプリント基板３は、各々の電池温度を検出する温度センサー１０も実装している。温度センサー１０は電池温度を検出し、電池温度が設定温度よりも高くなったときに二次電池２の充電と放電を遮断して二次電池２を保護する。温度センサー１０は、プリント基板３を貫通して設けた切欠部１１に装着している。切欠部１１に装着している温度センサー１０は、プリント基板３の下面から突出している。
【００１７】
プリント基板３は、平面状に並べている二次電池２の外形にほぼ等しい大きさで、二次電池２に固定している電極端子９を固定する近傍に貫通孔１２を開口している。貫通孔１２は、金属板を所定の幅に裁断している電極端子９を通過できる大きさに開口している。貫通孔１２が大きすぎると、電極端子９が貫通孔１２内で自由に移動するので、電極端子９とプリント基板３との相対位置を正確に特定できなくなる。したがって、貫通孔１２の内形は、電極端子９を横に切断した断面形状よりも多少に大きく、電極端子９をスムーズに挿通できるが、挿通している電極端子９が貫通孔１２内で自由に移動しない大きさに開口される。貫通孔１２に挿通された電極端子９は、プリント基板３の表面で直角に折曲され、あるいは折曲することなく、プリント基板３の表面に半田付して固定される。図３のプリント基板３は、パック電池の出力端子に接続するリード板１３も接続している。
【００１８】
プリント基板３は、隔離プレート４を挟着する状態で二次電池２に連結される。隔離プレート４は、プリント基板３を二次電池２から隔離して、二次電池２から漏れる電解液によるプリント基板３の故障を防止する。隔離プレート４は、プラスチック等の絶縁材で成形される。隔離プレート４は、電極端子９を貫通させるために、複数の端子開口１４を開口している。隔離プレート４は、端子開口１４に挿通する電極端子９でもって、プリント基板３および二次電池２に対して相対的に位置がずれないように連結される。したがって、端子開口１４は、電極端子９を通過させる位置に開口される。図３の隔離プレート４は、二次電池２に固定している８個の電極端子９を挿通するために、８個の端子開口１４を開口している。
【００１９】
端子開口１４の大きさも、プリント基板３の貫通孔１２と同じように、ここに挿通する電極端子９が自由に移動できない大きさとする。端子開口１４が大きすぎると、電極端子９が端子開口１４内で自由に移動して、電極端子９と隔離プレート４との相対位置を正確に特定できなくなるからである。端子開口１４の内形も、貫通孔１２と同じように、電極端子９を横に切断した断面形状よりも多少に大きく、電極端子９をスムーズに挿通できるが、挿通している電極端子９が端子開口１４内で自由に移動しない大きさに開口される。
【００２０】
ただ、隔離プレートは、図４に示す構造とすることもできる。この隔離プレート４は、隣接する二次電池２の接続部に固定している６個の電極端子９を挿通するために、６個の端子開口１４を開口している。さらに、連結された二次電池２の先端に位置する２個の電極端子９は、隔離プレート４を貫通することなく隔離プレート４の端縁に位置させている。先端に位置する電極端子９は、内側に折曲されて隔離プレート４とプリント基板３とを挟着する状態でプリント基板３に連結される。この隔離プレート４は、端部の隔壁１５に、先端の電極端子９を案内する切欠を設けて端子開口１４としている。これらの端子開口１４は、電極端子９を折曲させる位置に設けている。この構造の隔離プレート４も、複数の端子開口１４と、これ等の端子開口１４に挿通される電極端子９によって、プリント基板３および二次電池２に対して相対的に位置ずれしないように連結できる。
【００２１】
隔離プレート４は、平面状に並べている二次電池２のほぼ全面に対向する大きさ、すなわち、平面状に並べている複数の二次電池２の外形にほぼ等しい大きさに成形される。図２と図３に示す隔離プレート４は、縦４列に並べている二次電池２の全長に等しい長さであって、横２列に並べている二次電池２の横幅よりも多少小さい長方形としている。
【００２２】
二次電池２のほぼ全面に対向する大きさの隔離プレート４は、外周とケース１の内面との間にシール材を塗布して、隔離プレート４の全周とケース１内面との間の隙間を水密構造にできる。この構造の隔離プレートは、二次電池から漏れた電解液がプリント基板に移行しないように隔離できる。さらに、隔離プレートの端子開口にもシール材を充填して、端子開口と電極端子との隙間を水密構造に閉塞することより、プリント基板を二次電池から理想的な状態で隔離できる。シール材には、シリコンゴム等が使用できる。
【００２３】
図３の隔離プレート４は、周囲に隔壁１５を設けて、隔壁１５の内側にプリント基板３を配設している。隔壁１５は、内側にプリント基板３を嵌着できる形状、いいかえると、プリント基板３の外形を、隔壁１５の内側形状にほぼ等しくしている。さらに、隔離プレート４は、これを逆方向にケース１に装着するのを阻止するための逆装着防止嵌着部７として、ケース１の嵌着凸部７Ａを案内する嵌着凹部７Ｂを設けている。嵌着凸部７Ａは、ケース１の一方の端部に設けているので、この嵌着凸部７Ａを案内する位置に、嵌着凹部７Ｂを設けている。
【００２４】
隔離プレート４が正常な姿勢でケース１に装着されると、図５の断面図に示すように、隔離プレート４の嵌着凹部７Ｂにケース１の嵌着凸部７Ａが案内される。しかしながら、隔離プレート４を逆向きにしてケース１に装着すると、図６の断面図に示すように、ケース１の嵌着凸部７Ａが隔離プレート４の隔壁１５に衝突して、定位置に装着できなくなる。隔離プレート４は、二次電池２とプリント基板３とを連結する連結ユニット５の状態でケース１に装着される。図５と図６は、隔離プレート４とケース１の相対位置を示すものであって、実際に隔離プレート４をケース１に装着する状態を示すものではない。
【００２５】
さらに、図３に示す隔離プレート４は、プリント基板３から二次電池２の方向に突出している電子部品を嵌入するための凹部１６を、プリント基板３との対向面に設けている。図のプリント基板３は、切欠部１１に電子部品である温度センサー１０を配設して、この温度センサー１０をプリント基板３から隔離プレート４の方向に突出させている。突出する温度センサー１０を案内する位置に、隔離プレート４は凹部１６を設けている。隔離プレート４は、凹部１６を設けている部分が薄くなっている。したがって、この構造は、プリント基板３に切欠部１１に固定している温度センサー１０を、隔離プレート４の薄く成形された部分を介して二次電池２の表面に接近できる。このため、温度センサー１０が電池温度を正確に検出できる状態として、定位置に固定できる特長がある。とくに、電極端子９を介して、プリント基板３を二次電池２に接近しているので、温度センサー１０を常に二次電池２の表面に接近できる特長がある。
【００２６】
この構造のパック電池は、以下の工程で組み立てられる。
▲１▼ 複数の二次電池２を同一平面に連結する。二次電池２は、図３に示すように、表面にテープ１７を付着して連結し、さらに、電極に電極端子９をスポット溶接等の方法で連結して連結される。互いに連結された二次電池２は、図３に示すように、複数の電極端子９をプリント基板３の方向に突出させて固定する。
【００２７】
▲２▼ 連結された二次電池２の上に隔離プレート４を重ね、さらにその上に図３の矢印で示すようにプリント基板３を積層する。このとき、一端を二次電池２に固定している電極端子９を、隔離プレート４の端子開口１４と、プリント基板３の貫通孔１２に通過させる。
【００２８】
▲３▼ 電極端子９の先端を、プリント基板３の表面で直角に折曲し、あるいは折曲することなく、プリント基板３の表面に半田付等の方法で固定する。このとき、隔離プレート４を二次電池２に密着し、プリント基板３を隔離プレート４に密着させる。この状態で、二次電池２と隔離プレート４とプリント基板３とが決められた位置で連結された連結ユニット５となる。
【００２９】
▲４▼ 図２に示すように、連結ユニット５を第１ケース１Ａの周壁８内に装着し、その後、この図の矢印で示すように、第２ケース１Ｂを移動して、第１ケース１Ａの開口部を閉塞する。第２ケース１Ｂと第１ケース１Ａとは、超音波で溶着し、あるいは熱溶着し、あるいはまた接着剤を介して連結する。
【００３０】
【発明の効果】
本発明のパック電池は、二次電池とプリント基板との間の決められた位置に隔離プレートを配設して、しかも二次電池とプリント基板を簡単に電気接続できる特長がある。それは、本発明のパック電池が、二次電池の電極に連結している複数の電極端子を、隔離プレートの端子開口に貫通させて先端をプリント基板に固定しているからである。この構造のパック電池は、二次電池をプリント基板に連結する電極端子が、隔離プレートを定位置に挟着して固定する。
【００３１】
この構造のパック電池は、二次電池に接続している電極端子を、隔離プレートの端子開口に貫通してプリント基板に半田付け等の方法で連結することにより、隔離プレートとプリント基板を定位置に配設して、電極端子を簡単かつ容易に、しかも能率よくプリント基板に連結できる特長がある。
【００３２】
さらに、本発明のパック電池は、二次電池をプリント基板に連結する電極端子を最短距離に配線できるので、電極端子の抵抗に起因する電圧降下を少なくして、二次電池の電圧を有効に出力できる特長も実現する。
【００３３】
さらに、本発明のパック電池は、プリント基板と二次電池との間に隔離プレートを配設し、この隔離プレートでもってプリント基板を二次電池から隔離しているので、二次電池から漏れた電解液によるプリント基板の故障を極減できる特長がある。とくに、本発明のパック電池は、隔離プレートの全周と端子開口を、シリコン等で完全にシールすることが可能で、この構造によって、二次電池の電解液に起因するプリント基板の故障を解消できる特長がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のパック電池の分解斜視図
【図２】本発明の実施例のパック電池の分解斜視図
【図３】図２に示すパック電池の連結ユニットの分解斜視図
【図４】本発明の他の実施例のパック電池の連結ユニットの分解斜視図
【図５】隔離プレートを正常な姿勢でケースに装着する状態を示す一部拡大断面図
【図６】隔離プレートを逆向きにしてケースに装着する状態を示す一部拡大断面図
【符号の説明】
１…ケース １Ａ…第１ケース １Ｂ…第２ケース
２…二次電池
３…プリント基板
４…隔離プレート
５…連結ユニット
６…電極窓
７…逆装着防止嵌着部 ７Ａ…嵌着凸部 ７Ｂ…嵌着凹部
８…周壁
９…電極端子
１０…温度センサー
１１…切欠部
１２…貫通孔
１３…リード板
１４…端子開口
１５…隔壁
１６…凹部
１７…テープ
２０…ホルダー
２１…ガイド溝
２２…円筒電池

Claims (4)

1. ケース（１）と、このケース（１）内に平面状に並べて収納されてなる複数の二次電池（２）と、二次電池（２）とケース（１）内面との間に配設されてなるプリント基板（３）と、このプリント基板（３）と二次電池（２）との間に配設されてプリント基板（３）を二次電池（２）から隔離している絶縁材で成形してなる隔離プレート（４）とを備え、
   複数の二次電池（２）の電極に複数の電極端子（９）を固定しており、各々の電極端子（９）は、隔離プレート（４）に設けている複数の端子開口（１４）を貫通して、先端をプリント基板（３）に固定しており、二次電池（２）とプリント基板（３）に端部を固定している電極端子（９）が、端子開口（１４）を貫通して、二次電池（２）とプリント基板（３）の間の決められた位置に隔離プレート（４）を固定しているパック電池。
2. 隔離プレート（４）とケース（１）とが、隔離プレート（４）をケース（１）に逆方向に装着するのを阻止する逆装着防止嵌着部（７）を有する請求項１に記載されるパック電池。
3. 隔離プレート（４）がプリント基板（３）から突出するパーツを嵌入する凹部（１６）をプリント基板（３）との対向面に有する請求項１に記載されるパック電池。
4. プリント基板（３）が、電極端子（９）を固定する近傍に貫通孔（１２）を有し、二次電池（２）に一端を固定している電極端子（９）が、隔離プレート（４）の端子開口（１４）と貫通孔（１２）とを通過して、プリント基板（３）の表面に固定されてなる請求項１に記載されるパック電池。

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