CN101399326A - 电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池组。本发明的课题是不受连接器本身的零部件精度和端子间的相对间隔精度等的影响，可靠地电连接干电池和电路基板之间。解决方法是：形成于干电池(1)上表面的正负极端子(8、9)和形成于电路基板(3)与干电池(1)的相对面上的正负极端子(18、19)之间由连接器(23)电连接。连接器(23)是把弹性原料成形为多面体状而成的弹性体(24)，至少弹性体(24)的上下表面之间被电连接。通过弹性体(24)的弹性复原力，连接器(23)的上下表面被压接在干电池(1)及电路基板(3)相对正负极端子(8、9、18、19)之间。连接器(23)包含缠绕在弹性体(24)外表面的多根导电性条材(25)。

Description

电池组
技术领域
本发明涉及在配置于干电池的上端的外包装盖内部配置有安装了控制充放电电流的保护电路的电路基板的电池组。
背景技术
在这种电池组中，在干电池的封口面侧集中配置电路基板和保护元件、或者正极引线和负极引线等电子零部件的形态仍为主流。作为这种电池组中的干电池和电路基板的电连接的结构，提出了变成点焊接的若干方式的方案。例如，专利文献1(特开2006-114468号公报)中的电池组是把干电池的正负极端子和电路基板的正负端子之间用镀金处理过的压缩线圈形的连接器、或板簧形的连接器电连接起来。具备压缩线圈形的连接器的连接结构还见于专利文献2(特开2003-197270号公报)。
在具有压缩线圈形连接器的连接结构中，在配置于相对位置上的干电池和电路基板的端子间分别以压缩状态配置连接器，通过线圈的弹性复原力，把连接器的上下端压接到端子上。因此，线圈的上下端和端子之间的接点实际上少至一点，在受到机械振动时会发生震颤，端子间的电连接容易变得不稳定。
板簧状的连接器容易使正负极端子的接点数变多，与压缩线圈型的连接器相比，发生震颤的可能性要小。但是，板簧状的连接器的弹性变形范围小，易于受到板簧自身的零部件精度和端子间的相对间隔精度、或组装精度等的影响，难以确保端子间的稳定的电连接。
发明内容
本发明的目的是提供不受连接器自身的零部件精度和端子间的相对间隔精度等的影响，能够可靠地电连接干电池和电路基板之间的电池组。
本发明以在配置于干电池1上端的外包装盖2内部配置有安装了控制充放电电流的保护电路的电路基板3的电池组为对象。其特征在于，形成于干电池1上表面的正负极端子8、9和形成于电路基板3与干电池1的相对面上的正负极端子18、19之间由连接器23电连接。连接器23是把弹性原料成形为多面体状而成的弹性体24，至少弹性体24的上下表面之间被电连接。并且，通过弹性体24的弹性复原力，连接器23的上下表面被压接在干电池1及电路基板3相对正负极端子8、9、18、19之间。
连接器23较好是包含缠绕在弹性体24外表面的多根导电性条材25。条材25的根数可考虑数根到数十根。
具体地说，在外包装盖2和干电池1之间配置有支架4，在支架4的上表面配置有电路基板3，在支架4上设有不能浮动地保持连接器23的安装部28、和用于嵌入电路基板3来安装的安装凹部27。
可将树脂制的外包装盖2用超声波焊接相对于树脂制的支架4接合固定。具体地说，在外包装盖2与支架4的相对面上设有凸状的接合部14，通过用超声波焊接把接合部14和支架4的外表面一体化，外包装盖2相对于支架4被接合固定。
详细地说，在干电池1的上端部设有用于固定外包装盖2以及支架4的支撑部件33。支撑部件33是具有在垂直方向上延伸的脚片34和在脚片34的自由端(遊端)连续而向水平方向折弯曲形成的水平片35的L字形的冲压(press)金属零件。在水平片35上形成有容许接合部14的插入的通孔36。在干电池1的上表面和水平片35之间配置有支架4和电路基板3。并且，通过用超声波焊接把插入通孔36的接合部14的前端部和支架4的外表面一体化，外包装盖2和支架4相对于支撑部件33被固定。
本发明的效果如下。
在本发明的电池组中，由于把电连接干电池1和电路基板3的正负极端子8、9、18、19之间的连接器23以把弹性原料成形为多面体状而成的弹性体24为基体，从而在把该连接器23组装到干电池1上时，通过该弹性体24的弹性恢复力，把连接器23压接到干电池1和电路基板3的两端子间，能够使连接器23的相对面(上下面)强力地接触这些端子8、9、18、19。通过这样，提高了干电池1以及电路基板3的正负极端子8、9、18、19与连接器23的相对面的接触性，由于能够提高两者1、3间的电连接性，从而能够抑制震颤的发生，得到可靠性优良的电池组。不需要连接器23与正负极端子8、9、18、19的焊接作业，不用担心焊接不良引起的连接不良的产生。
由于弹性体本身是弹性变形的形态，与板簧状的连接器相比，容易使连接器本身小尺寸化，同时得到大的弹性变性范围。因此，难以受到连接器本身的零部件精度或端子间的相对间隔精度、组装精度等的影响，能够得到端子间的稳定的电连接状态。
对于压缩线圈形或板簧形的连接器，在搬运时等，连接器之间易于缠在一起，从缠在一起的状态解开到分开的状态比什么都困难，难以实现电池组组装作业的全自动化。对此，如本申请发明那样，用以弹性原料成形为多面体形状而成的弹性体24形成连接器23的话，在搬运时等，连接器23之间不会缠在一起，一个个地拾起该连接器23，容易组装到规定位置。因此，能够使电池组的组装作业全自动化而能够对降低电池组的制造成本作贡献。
把连接器23做成包含缠绕在弹性体24的外表面的多根导电性条材25的结构的话，由于能够在多个接触点使干电池1以及电路基板3的正负极端子8、9、18、19接触，接触状态稳定，从而能够有效地抑制震颤的发生。特别地，使用金属细线作为导电性的条材25的话，由于能够以低电阻电连接端子之间，从而能够应付电池组的电流容量的高容量化。
在支撑电路基板3的支架4上，设有用于安装连接器23的安装部28的话，通过防止连接器23的位置偏离，能够使连接器23一直以适当的姿势紧密接触干电池1以及电路基板3的端子8、9、18、19。因此，能够提高干电池1以及电路基板3的端子8、9、18、19与连接器23的接触性，提高两者1、3之间的电连接性。
还有，使安装部28通孔化的话，通过仅使连接器23落入安装部28，就能够把连接器23组装到两端子间的适当位置。因此，容易对应电池组的组装作业的全自动化。
用超声波焊接把树脂制的外包装盖2相对于树脂制的支架4接合固定的话，与机械地配合固定外包装盖2和支架4的方式相比，能够消除两者2、4之间的组装状态的起伏，使两者一直适当地紧密固定，能够得到形状以及功能稳定的电池组。
通过在外包装盖2的与支架4的相对面上设置凸状的接合部14，将该接合部14和支架4的外表面用超声波焊接而一体化，使外包装盖2相对于支架4接合固定的话，能够使外包装盖2的接合部14和支架4的相对面适当地相对滑动，可靠地摩擦焊接。由于能够使焊接条件不变，从而还可以抑制接合部14与支架4的焊接面积和焊接图形的起伏。
在干电池1的上端部设置由具备脚片34和水平片35的L字形的冲压金属零件构成的支撑部件33，在将外包装盖2的接合部14插入设于该水平片35的通孔36的状态下，通过用超声波焊接使接合部14的前端部和支架4的外表面一体化，能够采用外包装盖2和支架4固定在干电池1上的方式。这样的话，由于能够通过支撑部件33使外包装盖2、支架4以及干电池1三者一体化，从而在受到落下冲击或冲突冲击等之类的场合也能够可靠地防止外包装盖2或支架4从干电池1分离而脱落。
此外，在干电池1的上表面和水平片35之间放置支架4后，把连接器23安装到该支架4的安装部28上，接着，在支架4上放置电路基板3后，仅把外包装盖2超声焊接到支架4上，就能够组装好电池组。因此，电池组的组装作业变得容易，可对应全自动化。
附图说明
图1是第1实施方式的电池组的主要部分的纵向截断正视图。
图2是第1实施方式的电池组的分解立体图。
图3是表示从第1实施方式的电池组分离了外包装盖和电路基板的状态的立体图。
图4是放大了图1的局部来表示的图。
图5是表示第1实施方式的电池组的整体构成的正视图。
图6是图1的A-A线剖视图。
图7是图1的B-B线剖视图。
图8是截断第2实施方式的电池组的局部的分解立体图。
图9是第2实施方式的电池组的主要部分的纵向截断正视图。
图10是截断第3实施方式的电池组的局部的分解立体图。
图11是第3实施方式的电池组的主要部分的纵向截断正视图。
图中：
1-干电池；2-外包装盖；3-电路基板；4-支架；8-干电池的负极端子；9-块片(干电池的正极端子)；14-接合部；18-电路基板的正极端子；19-电路基板的负极端子；23-连接器；24-弹性体；25-导电性条材；27-安装凹部；28-安装部(安装孔)；33-支撑部件；35—水平片；36—通孔。
具体实施方式
第1实施方式
图1至图7中表示的是本发明的电池组的第1实施方式。在图2中，电池组由作为可充放电的锂电池等二次电池的干电池1、在干电池1的上表面侧配置的外包装盖2、在干电池1和外包装盖2之间配置的电路基板3、配置在干电池1的上部并保持电路基板3的支架4、以及覆盖这些构成部件的外侧面的装裱标签5(参照图5)等构成。
干电池1以有底扁平筒状的外包装罐6为基体，在其内部收放电极体和电解液，用封口板7封住外包装罐6的上方开口而构成。外包装罐6由以铝、铝合金、或者不锈钢为原料的深拉深成型品构成。同样地，封口板7由以铝或铝合金为原料的冲压成形品构成，以嵌入外包装罐6的开口内表面的状态用激光焊接固定。
如图2所示，在封口板7的上表面中央鼓出形成有负极端子8，在封口板7的左右方向的一侧端部(图示例中为右侧端)，起正极端子作用的块片9设置成鼓出状。以下，把该块片9称为正极端子。负极端子8和正极端子9的上表面高度设置成相等。此外，在封口板7上设有防爆用的开裂排放口11和电解液注入用的注液口12。开裂排放口11在干电池1的内压超过一定值时破裂而释放干电池1内的气体。注液口12在电解液注入后被密封栓密封。
外包装盖2由以热可塑性塑料材料如聚碳酸脂为原料的平板状的射出成型品构成。三个电极窗13在左右方向以固定的间隔设置。如图3所示，在外包装盖2的下表面的左右端部分别设有超声波焊接用的凸状的接合部14，在下表面的前后周缘同样设有超声波焊接用的肋状的接合部15。
电路基板3由左右横向长的长方形的印刷基板构成，在其下表面侧安装有构成保护电路的电子零部件，被树脂模制件覆盖。用符号17表示该模制件部分。在模制件部分17的两侧分别设有正极端子18和负极端子19。在电路基板3的上表面形成有三个外部输出电极20。使外部输出电极20的形成位置与前面的电极窗13的形成位置对应。外部输出电极20之中，相邻的两个是正极侧以及负极侧的输出端子，剩下的一个是用于把控制信号送到前面的保护电路的输入端子。通过借助于该输入端子把外部控制信号送到保护电路，能够把充电电流以及放电电流控制到适当的状态而保护干电池1。
干电池1的正负极端子8、9与电路基板3的正负极端子18、19之间组装有连接器23、23。连接器23如图4、图6以及图7所示那样，是以绝缘性的硅橡胶等弹性原料成型成立方体状而成的弹性体24为基体，在该弹性体24的外表面缠绕多根金属细线(导电性的条材)25而成。在本实施方式中，各金属细线25的直径尺寸设定为0.04mm(40μm)、缠绕间距设定为0.1mm。连接器23的左右尺寸设定为3mm，在弹性体24上缠绕有30根金属细线25(附图上示出了7根金属细线)。尤其是，用于一个连接器23的金属细线25的根数是根据适当地设定的金属细线25的直径尺寸以及缠绕间距和连接器23的左右尺寸而变动的值，并不限定于上述根数。
使弹性体24的上下表面为水平面，各金属细线25在纵向缠绕在包含上下表面的四个面上。连接器23的前面做成向前方突出的突弧面。通过该突弧面，金属细线25在弹性体24的拐角部弯曲，能够有效地防止破裂。
在图2中，支架4以由热可塑性塑料材料例如聚碳酸脂为原料的左右横向长的四角柱状块体构成，在支架4的上表面台阶状地形成有用于嵌入安装电路基板3的安装凹部27。在该安装凹部27的左右两个地方上下贯通状地形成有用于保持连接器23、23不能浮动的安装孔(安装部)28、28。在该安装孔28、28之间形成有与电路基板3的模制件部分17对应的凹部29。此外，在各安装孔28的下端，形成有用于接受干电池1的正极端子9或负极端子8的凹欠部30、31，在安装到封口板7上的状态，除去该凹欠部30、31的支架4的下表面密着在封口板7的上表面。
把以上那样构成的电路基板3、支架4以及连接器23、23安装到干电池1上的话，电路基板3的正极端子18通过保持在一个安装孔28内的连接器23，与位于凹欠部30内的干电池1的正极端子9连接。此外，电路基板3的负极端子19通过保持在另一个安装孔28内的连接器23，与位于凹欠部31内的干电池1的负极端子8连接。
在外包装罐6的左右端面的上端部设有用于把外包装罐2以及支架4固定在干电池1上的支撑部件33、33。支撑部件33是具备基端激光焊接在外包装罐6的左右端面上并向上方延伸的脚片34和在脚片34的自由端连续并向内侧的水平方向折弯形成的水平片35的L字状的冲压金属零件。在各水平片35上上下贯通状地形成有容许形成于外包装罐2上的接合部14的插入的通孔36。
如上那样构成的本实施方式的电池组能够按例如以下的顺序的组装。在干电池1上预先固定有正极端子9以及支撑部件33。
首先，在干电池1的上表面和水平片35之间放置支架4之后，把连接器23掉入该支架4的安装孔28中。此时的各连接器23的下表面与干电池1的正极端子9或负极端子8的上表面接触，同时，上半部从安装孔28的上部边缘突出(参照图3)。
其次，把电路基板3嵌入安装支架4的安装凹部27。这样，各连接器23在上下方向被弹性压缩。通过此时的弹性体24的弹性复原力，一个连接器23的上下表面与干电池1的正极端子9的上表面和电路基板3的正极端子18压接，另一个连接器23的上下表面与干电池1的负极端子8的上表面和电路基板3的负极端子19压接(参照图4)。并且，缠绕在弹性体24上的各金属细线25与干电池1以及电路基板3的正极端子9、18或负极端子8、19接触(参照图6以及图7)。
安装了电路基板3之后，用超声波焊接把覆盖它的外包装盖2与支架4一体化。详细地说，把外包装盖2的左右两端的接合部14从上方插入支撑部件33的通孔36，把外包装盖2放置到支架4上后，用超声波焊接接合固定外包装盖2的接合部14、15的前端部和支架4的外表面。这样，外包装盖2和支架4相对于一对支撑部件33、33被固定。最后，粘贴装裱标签5，完成电池组的组装。
如上所述，在本实施方式中，由于使连接器23以弹性原料成形为大致立方体形状而成的弹性体24为基体，所以把该连接器23组装到干电池1上时，通过该弹性体24的弹性复原力，能够使连接器23压接在干电池1以及电路基板3的正极端子9、18或负极端子8、19之间，能够使连接器23的上下表面强力地与这些端子8、9、18、19接触。这样，由于提高了干电池1以及电路基板3的正负极端子8、9、18、19与连接器23的相对面的接触性，提高两者1、3间的电连接性，从而能够得到抑制了震颤的发生，且可靠性优良的电池组。不需要连接器23与正负极端子8、9、18、19的焊接作业，不用担心焊接不良导致的连接不良。
由于弹性体本身是弹性变形的形态，与板簧状的连接器相比，容易使连接器本身小尺寸化，同时得到大的弹性变性范围。因此，难以受到连接器本身的零部件精度或端子间的相对间隔精度、组装精度等的影响，能够得到端子间的稳定的电连接状态。
对于压缩线圈形或板簧形的连接器，在搬运时等，连接器之间易于缠在一起，从缠在一起状态解除到分开的状态比什么都困难，难以实现电池组组装作业的全自动化。对此，在本实施方式中，用将弹性原料形成为大致立方体形状而成的弹性体24形成连接器23的话，在搬运时等，连接器23之间不会缠在一起，一个个地拾起该连接器23，容易组装到所定位置。因此，能够使电池组的组装作业全自动化而能够为降低电池组的制造成本作贡献。
第2实施方式
图8以及图9所示的是本发明的电池组的第2实施方式。在此，使两个连接器23a、23b的上下高度(上下尺寸)不同这一点与前面的第1实施方式不同。具体地说，在第1实施方式中，排列以对齐干电池1的正负极端子的高度位置为目的而配置的块片9，同时，使连接干电池1和电路基板3的正极端子之间的连接器23a的上下尺寸比连接负极端子之间的连接器23b更大。此外，省略支架4的安装孔28的下端的凹欠部30。此外都与前面的第1实施方式相同，同样的部件给与相同的符号，省略其说明。此外，由该第2实施方式也可得到与前面的第1实施方式相同的作用效果。
第3实施方式
图10以及图11所示的是本发明的电池组的第3实施方式。在此，从前面的第1实施方式排列支撑部件33、33，用双面胶带40把支架4固定在干电池1的上表面(封口板7的上表面)。双面胶带40的前后左右尺寸设定成比干电池1的上表面的相应尺寸稍小，在双面胶带40的中央和左右方向的一侧端部(图示例中为右侧端)分别设有用于使负极端子8或块片(正极端子)9露出于上方的开口41、42。此外都与前面的第1实施方式相同，同样的部件给与相同的符号，省略其说明。此外，由该第3实施方式也可得到与前面的第1实施方式相同的作用效果。
此外，作为第3实施方式的变形例，对于支架4相对于干电池1的上表面的固定，可以采用例如激光焊接等任意的接合方法。第1以及第3实施方式中的块片9也可以固定在电路基板3一侧。

Claims (6)

1.一种电池组，在配置于干电池上端的外包装盖内部配置有安装了控制充放电电流的保护电路的电路基板，其特征在于，
形成于上述干电池上表面的正·负极端子和形成于上述电路基板的与干电池的相对面的正·负极端子之间由连接器电连接，
上述连接器是将弹性原料成形为多面体状而成的弹性体，至少该弹性体的上下表面之间被电连接，
通过上述弹性体的弹性复原力，上述连接器的上下表面被压接在上述干电池及上述电路基板相对的正负极端子之间。
2.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，
上述连接器包含缠绕在上述弹性体外表面的多根导电性条材。
3.根据权利要求1或2所述的电池组，其特征在于，
在上述外包装盖和上述干电池之间配置有支架，在该支架的上表面配置有上述电路基板，
在上述支架上设有不能浮动地保持上述连接器的安装部、和用于嵌入上述电路基板来安装的安装凹部。
4.根据权利要求3所述的电池组，其特征在于，
树脂制的外包装盖用超声波焊接相对于树脂制的支架接合固定。
5.根据权利要求4所述的电池组，其特征在于，
在上述外包装盖的与上述支架的相对面上设有凸状的接合部，
通过用超声波焊接将上述接合部和上述支架的外表面一体化，上述外包装盖相对于上述支架被接合固定。
6.根据权利要求5所述的电池组，其特征在于，
在上述干电池的上端部设有用于固定上述外包装盖以及上述支架的支撑部件，
上述支撑部件是L字形的冲压金属零件，该L字形的冲压金属零件具备在垂直方向上延伸的脚片、和在该脚片的自由端连续并向水平方向折弯而形成的水平片，
在上述水平片上形成有容许上述接合部的插入的通孔，
在上述干电池的上表面和上述水平片之间配置有上述支架和上述电路基板，
通过用超声波焊接将插入上述通孔的上述接合部的前端部和上述支架的外表面一体化，上述外包装盖和上述支架相对于上述支撑部件被固定。
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