JP2001307693A - 電池パック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 二次電池を収容したパックケースに取り付け
られた外部入出力端子の防水構造を簡易に構成した電池
パックを提供する。 【解決手段】 パックケース２を構成する下ケース２ｂ
に、その外面側から内面に向かって取付け穴６０が形成
され、その内面側で樹脂成形により取付け穴６０を閉じ
る封止膜６０ａが形成されている。外部入出力端子２５
ａの挿入片６２を外面側から圧入すると、封止膜６０ａ
は破断して挿入片６２に密着するので、雨滴、水滴等が
パックケース２内に侵入することが防止される。挿入片
６２に形成された抜け止めが取付け穴６０の内面縁に係
止して端子は固定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池によって
構成した電池パックに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話機、モバイルコンピュータ等の
携帯情報機器や携帯型音響機器などは、その携帯性を向
上させるべく小型軽量化、薄型化の要求が高まってい
る。その鍵を握っているのが電池電源装置であると言っ
ても過言ではなく、特に二次電池を用いた電池電源装置
の軽量化、薄型化の要求が高い。

【０００３】二次電池を用いた電池電源装置（電池パッ
ク）の軽量化、薄型化は、取りも直さず二次電池の軽量
化、薄型化を達成することにあり、これを目的として金
属層の両面を複数の樹脂層で被覆したラミネートシート
を外装ケースとして、これに発電要素を封入した二次電
池が実用化されている。このラミネートシートを外装ケ
ースとした二次電池を用いることにより、軽量化、薄型
化された電池パックを構成することができる。特に、電
池容量を大きくするために複数の二次電池を並列接続す
る場合、あるいは、比較的高い電圧を得るために複数の
二次電池を直列接続する場合などでは軽量化がより促進
され、板状の薄い電池パックが構成でき、携帯機器の軽
量化、薄型化の要求に応えることができる。

【０００４】このように電池パックを構成するとき、パ
ックケース内には水が侵入しないように少なくとも生活
防水程度には防水対策を施す必要がある。この防水対策
を施す上で問題となるのは、電池パックの外部入出力端
子の処理であって、パックケースの外部に露出する接触
面から内部に向けて延出する電気的接続部があり、ここ
が水の侵入路となる。

【０００５】この対策として従来技術においては、図１
２に示すように、パックケース５０の端子取付け凹部５
２に形成されたスリット穴５１、５１に外部から挿入さ
れた外部入出力端子５５の挿入片５５ａ、５５ａには、
パックケース５０の内面側に端子取付け凹部５２を埋め
るように挿入片５５ａ、５５ａに被さるゴム質部材５３
が配設され、挿入片５５ａ、５５ａとスリット穴５１、
５１との間の隙間からの水の侵入を防いでいる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来構
成では、外部入出力端子からの水の侵入を防ぐためにゴ
ム質部材５３が必要となり、構成部材の増加に伴って、
その取付け作業も必要となり、電池パックのコストアッ
プにつながる。また、小型軽量化、薄型化された電池パ
ックではゴム質部材５３の取付け作業は困難を伴い、軽
量化を損なうものとなる。

【０００７】本発明が目的とするところは、外部入出力
端子の取付け部位の防水対策を簡易に且つ安価に構成し
た電池パックを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、樹脂成形によって形成されたパックケース
内に二次電池を収容し、この二次電池に接続される外部
入出力端子がパックケースの所定位置に外部に接触面を
露出させて取り付けられた電池パックであって、前記パ
ックケースの所定位置に、外面側はスリット状に開口
し、内面側は開口を薄肉成形された封止膜で閉じた取付
け穴が形成され、前記外部入出力端子は、前記接触面か
ら直角に立ち上げ、その幅方向の両側に取付け穴の長さ
以上に突出する戻り止めを設けた挿入片が形成されてな
り、前記取付け穴の外面側から前記挿入片を挿入して外
部入出力端子を圧入することにより、挿入片の先端によ
って前記封止膜が破断され、前記戻り止めが取付け面の
内面縁に係止され、外部入出力端子がパックケースに取
り付けられるように構成されてなることを特徴とするも
のである。

【０００９】上記構成によれば、外部入出力端子をパッ
クケースに取り付けるとき、挿入片の先端が取付け穴の
封止膜を破断させてパックケース内に侵入するので、挿
入片には破断された封止膜が密着して挿入片と取付け穴
との隙間を閉じ、外部から隙間を通じて水がパックケー
ス内に侵入することが防止される。また、挿入片が取付
け穴に挿入端まで挿入されたとき、挿入片に形成された
抜け止めが取付け穴の周囲面に係止されるので、外部入
出力端子は挿入動作のみでパックケースに固定すること
ができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。
尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であ
って、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

【００１１】本発明の実施形態は、ラミネートシートに
よって形成された外装ケース内に発電要素を収容した二
次電池１を３個並列接続した電池パックの構成を示すも
ので、図１（ｂ）に示すように、パックケース２を構成
する下ケース２ｂ内に３個の二次電池１と回路基板３と
を収容し、下ケース２ｂに上ケース２ａを接合すること
によって、図１（ａ）の外観図に示すように偏平な二次
電池パックに形成したものである。

【００１２】前記二次電池１は、リチウムポリマ二次電
池として構成されたもので、金属層の両面を複数の樹脂
層で被覆したラミネートシートを２つ折りにして、図２
（ｂ）に示すように、２つ折りするラミネートシートの
一方面側に形成された凹部２９内に発電要素を収容し、
図２（ａ）に示すように、３方のシール辺Ｐ１、Ｐ２、
Ｐ３を熱シールして外装ケース４を形成し、発電要素を
構成する積層極板３０の正極極板に接続された正極リー
ド１１及び負極極板に接続された負極リード１２は、外
装ケース４の同一のシール辺Ｐ３から外部に引き出され
ている。外装ケース４を形成した両側のシール辺Ｐ１、
Ｐ２は、図２（ｃ）に示すように、折り曲げて平板面上
に粘着テープ３１で固定され、幅寸法の縮小を図ってい
る。

【００１３】この二次電池１は、図３に示すように、樹
脂成形によって半殻体に形成された下ケース２ｂ内に配
設される。図示するように下ケース２ｂには、複数の二
次電池１それぞれを個別に位置決めする電池位置決めリ
ブ６ａ、６ｂ、６ｃが形成され、下ケース２ｂの内周壁
２８と共に各二次電池１を囲んで収容位置を規制する位
置規制壁を構成し、二次電池１はその４辺で位置決め保
持される。この下ケース２ｂの底面にはプラス入出力端
子２５ａ、マイナス入出力端子２５ｂ、温度検出端子２
５ｃからなる外部入出力端子２５が取り付けられ、それ
ぞれにプラスリード板２２ａ、マイナスリード板２２
ｂ、温度検出リード板２２ｃからなるリード板２２が接
合され、それぞれの一端が回路基板３の配設位置の下に
位置している。回路基板３は基板位置決めリブ７ａ、７
ｂと内周壁２８とによって位置決めされ、下ケース２ｂ
上に回路基板３が配置されたとき、回路基板３に形成さ
れたプラス接続端子２０ａ、マイナス接続端子２０ｂ、
温度検出接続端子２０ｃからなる接続端子２０それぞれ
の孔に対応するリード板２２がそれぞれ入るので、リー
ド板２２と接続端子２０とをハンダ付けして両者が接続
され、回路基板３が外部入出力端子２５に接続された状
態が得られる。この接続構成により外部入出力端子２５
から回路基板３を通じて二次電池１に対する充放電を行
うことができる。

【００１４】前記外部入出力端子２５は、図４に示すよ
うに、下ケース２ｂの外面側に膨出し、内面側に凹部を
形成した端子取付け凹部６１に取り付けられる。図５、
図６、図７は、前記外部入出力端子２５の取り付け構造
を示すものである。図５（ａ）に示すように、下ケース
２ｂに形成された端子取付け凹部６１には、外部入出力
端子２５を構成するプラス入出力端子２５ａ、マイナス
入出力端子２５ｂ、温度検出端子２５ｃ毎に、その挿入
片６２の幅と厚さとに対応するスリット状に外部側に向
けて開口する取付け穴６０、６０が形成され、その内部
側は樹脂成形時に薄膜状に形成された封止膜６０ａ、６
０ａによって閉じられている。図６は、プラス入出力端
子２５ａの形状を示すもので、下ケース２ｂから外部に
露出して機器側プローブが接触する接触面６５の両側か
ら一対の挿入片６２、６２が直角に立ち上げ形成され、
その先端両側には抜け止め６３がそれぞれ形成されてい
る。また、一方の挿入片６２にはリード片６４が延出形
成され、回路基板３に接続するためのリード板２２が接
合される。尚、マイナス入出力端子２５ｂも同一形状に
形成されており、温度検出端子２５ｃは幅が狭く形成さ
れているのみで、構造上は同様のものであり、ここでは
プラス入出力端子２５ａの取り付けについて説明する
が、他の端子についても同様に取り付けられる。

【００１５】図６に示すプラス入出力端子２５ａはリー
ド片６４から取付け穴６０に圧入すると封止膜６０ａは
破断してリード片６４は下ケース２ｂの内部に挿入さ
れ、引き続き挿入片６２、６２をそれぞれ取付け穴６
０、６０に圧入すると封止膜６０ａは全体的に破断し、
挿入端で図７に示すように抜け止め６３が取付け穴６０
の内面縁に係止されて、プラス入出力端子２５ａは下ケ
ース２ｂに固定される。また、破断した封止膜６０ａは
挿入片６２に密着するので、取付け穴６０と挿入片６２
との間の間隙から下ケース２ｂ内に水が侵入することは
防止される。この防水効果は生活防水程度であるが、雨
滴、水滴からの防御は可能で、電池パックとして充分に
機能する。

【００１６】外部入出力端子２５及びリード板２２を取
付け、回路基板３が配設された下ケース２ｂ上に３個の
二次電池１を位置決め配置すると、図８に示すように、
各二次電池１それぞれの正極リード１１及び負極リード
１２は、その先端が回路基板３に形成されたハンダ付け
ランド２１上に位置するようになる。正極リード１１及
び負極リード１２それぞれには、予めその先端にニッケ
ル板によって形成された接続部材１９が超音波溶接さ
れ、この接続部材１９を基板１０上に導体パターンによ
り形成されたハンダ付けランド２１にハンダ付けするこ
とにより、３個の二次電池１の回路基板３への接続がな
される。このように接続部材１９を用いるのは、正極リ
ード１１がアルミニウムであり、ハンダ付けができない
ため、容易なハンダ付けを可能とするものである。

【００１７】回路基板３は両面基板として形成され、裏
面に各ハンダ付けランド２１を接続して各二次電池１を
並列接続する導体パターン９が形成され、表裏の導体パ
ターン９は要所でスルーホール１３によって接続され、
電池保護装置を構成する過電流保護素子８及び保護回路
５の回路パターンが形成されている。

【００１８】各二次電池１を回路基板３に接続すること
によって、図９の回路図に示すように、各二次電池１は
それぞれ過電流保護素子８を直列接続した状態にして並
列接続され、並列接続された３個の二次電池が保護回路
５を通じて接続端子２０に接続された回路構成が得られ
る。過電流保護素子８は、各二次電池１それぞれに過大
な充放電電流が流れたときに溶断して二次電池１個々の
破損を防止するものである。また、保護回路５は、ＩＣ
部品を含む複数の電子部品を基板１０上の所定位置に集
中的に実装し、樹脂モールド２６により被覆して構成さ
れたもので、過充電、過放電等の二次電池パックとして
の異常状態を検出したとき、入出力回路を遮断して二次
電池１を異常状態から保護するものである。これら過電
流保護素子８及び保護回路５によって電池保護装置が構
成されており、この二次電池パックに接続される機器の
故障や誤動作、あるいは間違った使用などによる二次電
池の破損を防止することができる。

【００１９】このように下ケース２ｂ内に全ての構成要
素が収容された後、図１に示すように、下ケース２ｂに
上ケース２ａが超音波接合され、複数の二次電池１をパ
ックケース２内に封じた電池パックが完成される。

【００２０】上ケース２ａには、図１０に示すように、
下ケース２ｂの内周壁２８と外周壁２７との間に形成さ
れた側周溝３４に嵌入する側周リブ３３と、下ケース２
ｂに形成された電池位置決めリブ６ｂ、６ｂの間の電池
保持溝３５に嵌入する電池保持リブ３６と、下ケース２
ｂに形成された電池位置決めリブ６ａと基板位置決めリ
ブ７ａとの間に嵌入するリード辺保持リブ３７と、回路
基板３の厚さ方向の位置を規制する基板押さえリブ３８
とが形成されている。また、位置決めリブ３９が３ヵ所
の隅に形成され、下ケース２ｂに形成された位置決め部
４０に嵌合できるように構成されている。

【００２１】前記位置決めリブ３９を下ケース２ｂの位
置決め部４０に挿入して上ケース２ａを下ケース２ｂに
位置決めし、上ケース２ａを下ケース２ｂ側に加圧する
と、側周リブ３３は側周溝３４に、電池保持リブ３６は
電池保持溝３５に、リード辺保持リブ３７は電池位置決
めリブ６ａと基板位置決めリブ７ａとの間に嵌入し、そ
れぞれリブ先端に形成されたＶ字リブは溝の底に形成さ
れたＶ字溝に嵌まり合う。この状態で上ケース２ａと下
ケース２ｂとを超音波溶接装置のホーンと受け治具とに
より挟圧し、ホーンから超音波加振すると、上ケース２
ａと下ケース２ｂとはＶ字リブ４２とＶ字溝４３との間
で溶着される。このように上ケース２ａと下ケース２ｂ
とを凹部に凸部が嵌まり合う構造に嵌合させることによ
って確実な位置決めがなされると同時にパックケース２
の剛性を高めることができる。また、凹部の底で凸部の
先端を超音波接合することによって、接合部が外部に露
出せず、これが周辺部だけでなく複数の二次電池１を囲
む位置でもなされるので、パックケース２の捻じりや曲
げに対する強度を向上させることができる。

【００２２】図１１は、二次電池１のパックケース２内
への収容状態を示すもので、（ａ）は二次電池１の短手
方向、（ｂ）は二次電池１の長手方向の断面図である。
図示するように、下ケース２ｂの二次電池１の平板面と
接する部位は薄肉成形された弾性変形面４４に形成され
ている。弾性変形面４４は、その周囲から段差Ｈだけ低
い位置に薄肉成形され、二次電池１が膨張によりその厚
さが変化した場合に平面状態を保って弾性変形する。図
４に示すように、この弾性変形面４４には薄肉成形され
ているので、刃物等による突き刺しにより二次電池１が
損傷を受けることを防止するため、ステンレス薄板４５
が貼着されている。このステンレス薄板４５はその角部
には突出部４５ａが形成されて貼着時の位置決めを容易
にし、４辺には弾性変形面４４を被覆しない部分を設け
て、弾性変形面４４の弾性変形する部分の変形を阻害し
ないようにしている。尚、外部入出力端子２５が設けら
れた位置に配設される二次電池１に対しては、薄肉成形
された弾性変形溝４６を設け、同様に二次電池１の厚さ
変化に対応できるようにしている。

【００２３】充放電の繰り返しや経年変化により極板が
膨張したとき、この二次電池１のように外装ケース４が
ラミネートシートのような軟質のもので形成されている
場合に、二次電池１の厚さが平均的に増加し、弾性変形
面４４を押し上げる。弾性変形面４４はその周辺部で変
形するので、弾性変形面４４の中央部は平面状態を保っ
て段差Ｈの中で浮き上がる。従って、段差Ｈを二次電池
１の厚さ変化量に対応して設定することにより、二次電
池１の厚さ変化によって電池パックの厚さに変化を来す
ことがなく、電池パックを装着する機器に影響を与える
ことがない。

【００２４】また、図１０、図１１（ａ）に示すよう
に、上ケース２ａの内面に二次電池１の長手方向に膨出
部４７が形成され、二次電池１をパックケース２内に収
容したとき、二次電池１を弾性変形面４４との間で挟み
込む。弾性変形面４４はその弾性により二次電池１に圧
縮方向の力を加えるので、二次電池１には常時緊迫力が
加わって極板の膨張が抑制される。また、ラミネートシ
ートのような軟質材料によって外装ケース４を形成した
二次電池１は、積層された極板群を拘束する力が弱く、
衝撃や振動が加わった場合に積層された極板に位置ずれ
が生じやすくなるが、側面が４辺で囲まれ、厚さ方向に
は緊迫力が加えられていることにより、極板の移動が規
制される。

【００２５】以上説明した実施形態の構成は、３個の二
次電池１をパックケース２内に収容した場合であるが、
３個以下、３個以上の場合にも同様に構成することがで
きる。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば、外部
入出力端子の挿入片を取付け穴に圧入することにより破
断した封止膜が挿入片に密着するので、挿入片と取付け
穴との間の隙間が埋められ、パックケース内への水の侵
入を防ぐことができる。この防水のために部材を用意す
る必要がなく、電池パックのコストダウンと作業工数の
削減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る二次電池パックの（ａ）は外観
図、（ｂ）はパックケースを開いた状態の斜視図であ
る。

【図２】二次電池の構成を示す（ａ）は外装ケースのシ
ール状態を示す平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は完成
状態の平面図である。

【図３】下ケースの内面側の構成を示す平面図である。

【図４】下ケースの外面側の構成を示す平面図である。

【図５】外部入出力端子の取付け構造を示す（ａ）は取
付け前、（ｂ）は取付け後のＢ−Ｂ線矢視断面図であ
る。

【図６】プラス入出力端子の構成を示す斜視図である。

【図７】外部入出力端子が取り付けられた状態を示すＣ
−Ｃ線矢視断面図である。

【図８】下ケース上に回路基板と二次電池とを収容した
状態を示す平面図である。

【図９】二次電池パックの電気的接続を示す回路図であ
る。

【図１０】上ケースの内面側の構成を示す平面図であ
る。

【図１１】パックケース内への二次電池の収容状態を示
す（ａ）は二次電池短手方向、（ｂ）は二次電池長手方
向の断面図である。

【図１２】従来技術に係る防水構造を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 二次電池 ２ パックケース ２ａ 上ケース ２ｂ 下ケース ２５ 外部入出力端子 ６０ 取付け穴 ６０ａ 封止膜 ６２ 挿入片 ６３ 抜け止め ６４ リード片 ６５ 接触面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 潤司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 青木 滋夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H040 AA32 AS13 AS14 AT04 AY04 AY08 DD13 DD22 JJ01 JJ02

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂成形によって形成されたパックケー
   ス内に二次電池を収容し、この二次電池に接続される外
   部入出力端子がパックケースの所定位置に外部に接触面
   を露出させて取り付けられた電池パックであって、 前記パックケースの所定位置に、外面側はスリット状に
   開口し、内面側は開口を薄肉成形された封止膜で閉じた
   取付け穴が形成され、 前記外部入出力端子は、前記接触面から直角に立ち上
   げ、その幅方向の両側に取付け穴の長さ以上に突出する
   戻り止めを設けた挿入片が形成されてなり、 前記取付け穴の外面側から前記挿入片を挿入して外部入
   出力端子を圧入することにより、挿入片の先端によって
   前記封止膜が破断され、前記戻り止めが取付け穴の内面
   縁に係止され、外部入出力端子がパックケースに取り付
   けられように構成されてなることを特徴とする電池パッ
   ク。