JP2004185819A

JP2004185819A - 薄型バッテリパック

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Publication number: JP2004185819A
Application number: JP2002347659A
Authority: JP
Inventors: Hideyo Morita; 秀世森田; Hisashi Iwakuma; 久岩隈
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2004-07-02
Anticipated expiration: 2022-11-29
Also published as: JP3813574B2

Abstract

【課題】回路基板を損傷することなく、第２リードを薄型電池の第２の端面に確実に連結する。
【解決手段】薄型バッテリパックは、充電できる薄型電池１と、この薄型電池１の第１の端面１Ａに対向して配設してなる回路基板２と、この回路基板２を薄型電池１の第１の端面１Ａに連結している第１リード３と、回路基板２を第１の端面１Ａの反対側の端面である第２の端面１Ｂに連結している第２リード４と、回路基板２と薄型電池１を収納しているケース１０とを備える。薄型バッテリパックは、第２リード４の端部をスポット溶接して薄型電池１の第２の端面１Ｂに接続すると共に、回路基板２の幅を薄型電池１の第１の端面１Ａよりも狭くして、回路基板２と対向しない治具２０の当接面６を第１の端面１Ａの側部に沿って設けている。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケースに薄型電池と回路基板を収納している薄型バッテリパックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
充電できる二次電池を内蔵するバッテリパックは、保護回路を内蔵して電池が異常な状態で使用されないように制御できる。このバッテリパックは、保護回路を実装する回路基板を内蔵している。回路基板は、バッテリパックのケース内で二次電池と一緒に収納されて、リード板等で二次電池の正負の電極に電気接続される。この構造のバッテリパックとして以下のものが開発されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２４２９４９号公報（図１）
【特許文献２】
特開２０００−３１１６６７号公報（図１１、図１３）
【０００４】
特許文献１に記載されるバッテリパックは、保護回路を実装している回路基板をホルダーを介して電池端面の所定の位置に配置している。回路基板の両端にはリード片を突出して設けており、これらのリード片を電池の両側面に沿って折曲している。二次電池の正負の電極には予めリード板がスポット溶着されており、これらのリード板を二次電池の両側面に配置している。これらのリード片とリード板とを、二次電池の両側面においてそれぞれスポット溶接して、回路基板を二次電池に電気接続している。
【０００５】
また、特許文献２に記載されるバッテリパックも、保護回路を実装している回路基板をホルダーを介して電池端面の所定の位置に配置している。このホルダーは内側に凹部を有し、この凹部に回路基板を配設している。回路基板は、両端にリード片を有し、一方のリード片を二次電池の一方の電極にスポット溶接すると共に、他方のリード片をホルダーにスポット溶接して電極端子に電気接続している。さらに、二次電池の他方の電極にはリード板をスポット溶接しており、このリード板をホルダーにスポット溶接して電源端子に電気接続している。
【０００６】
これらの文献に記載されるバッテリパックは、回路基板を二次電池に電気接続して、回路基板に実装される保護回路で電池を保護しながら安全に使用できる。しかしながら、これらのバッテリパックは、ホルダーを介して回路基板を二次電池の電池端面に配設しているので、製造コストが高くなる欠点がある。さらに、回路基板に設けたリード片を、電池の正負の電極に接続しているリード板にスポット溶接し、あるいは、回路基板に設けたリード片や電池の電極に接続しているリード板をホルダーケースにスポット溶接する工程を必要とするので、製造に手間がかかる欠点もある。したがって、バッテリパックは、ホルダーを内蔵することなく、しかも、スポット溶接する回数を少なくしながら回路基板を二次電池に接続して安価に効率よく多量製造できる。このことを実現するバッテリパックを図１に示す。
【０００７】
図１は、薄型電池３１と回路基板３２をケース３０に収納している薄型バッテリパックを示している。この薄型バッテリパックは、回路基板３２を第１リード３３と第２リード３４を介して薄型電池３１の正負の電極に接続している。第１リード３３は薄型電池３１の第１の端面３１Ａに設けている凸部電極３１ａに接続され、第２リード３４は第１の端面３１Ａと反対側にある薄型電池３１の後端面である第２の端面３１Ｂに接続している。この構造の薄型バッテリパックは、以下のようにして薄型バッテリパックに回路基板３２を接続する。
【０００８】
（１）第１リード３３と第２リード３４の一端を回路基板３２に半田付け等の方法で連結する。
（２）第１リード３３を薄型バッテリパックの凸部電極３１ａにスポット溶接して連結する。このとき、回路基板３２が邪魔にならないように、第１リード３３を折曲して、回路基板３２を第１の端面３１Ａに対して直角な姿勢とする。第１リード３３をスポット溶接した後、第１リード３３を折曲して、回路基板３２を第１の端面３１Ａと対向する姿勢、すなわち第１の端面３１Ａと平行となるようにする。
（３）第２リード３４を薄型電池３１の表面に沿って第２の端面３１Ｂまで延長し、下端部を折曲して、先端を第２の端面３１Ｂにスポット溶接して連結する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上の工程で回路基板３２が薄型電池３１に連結されて電池のコアパック３５となる。コアパック３５はケース３０に収納され、ケース３０を閉塞して薄型バッテリパックが完成する。以上の工程で製作される薄型バッテリパックは、回路基板３２を損傷しないように、第２リード３４を薄型電池３１の第２の端面３１Ｂにスポット溶接するのが難しい。それは、第２リード３４を第２の端面３１Ｂにスポット溶接するとき、図２に示すように、回路基板３２が下に位置する姿勢で治具３６に載せ、薄型電池３１の上面にある第２の端面３１Ｂに溶接電極３７を押し付けて第２リード３４を第２の端面３１Ｂにスポット溶接するからである。このとき、薄型電池３１は回路基板３２を介して治具３６で支持されるので、溶接電極３７の押圧力が回路基板３２を押圧する。この押圧力は、回路基板３２を損傷したり、あるいは故障させる等の悪い影響を与えて、製造工程における信頼性を低下させる。回路基板の損傷を防止するために、溶接電極の押圧力を弱くすると、第２リードを第２の端面に確実にスポット溶接できなくなって、リードが外れやすくなる。
【００１０】
本発明は、このような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、回路基板を損傷することなく、第２リードを薄型電池の第２の端面に確実に連結できる薄型バッテリパックを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の薄型バッテリパックは、充電できる薄型電池１と、この薄型電池１の第１の端面１Ａに対向して配設してなる回路基板２と、この回路基板２を薄型電池１の第１の端面１Ａに連結している第１リード３と、回路基板２を第１の端面１Ａの反対側の端面である第２の端面１Ｂに連結している第２リード４と、回路基板２と薄型電池１を収納しているケース１０とを備える。薄型バッテリパックは、第２リード４の端部をスポット溶接して薄型電池１の第２の端面１Ｂに接続すると共に、回路基板２の幅を薄型電池１の第１の端面１Ａよりも狭くして、回路基板２と対向しない治具２０の当接面６を第１の端面１Ａの側部に沿って設けている。
【００１２】
本発明の薄型バッテリパックは、回路基板２の幅を第１の端面１Ａの幅の約１／２として、第１の端面１Ａの側部の半分に当接面６を設けることができる。さらに、本発明の薄型バッテリパックは、回路基板２に出力端子７を固定すると共に、この出力端子７を外部に表出する電極窓１３をケース１０に開口することができる。さらに、本発明の薄型バッテリパックは、回路基板２が電池の保護回路を実装することができる。
【００１３】
ケース１０は、端面を段差形状に成形して、内部に回路基板２を入れる嵌入部１１と、薄型電池１の当接面６に対向する段差面１２を設けることができる。薄型電池１は、第１の端面１Ａに凸部電極１ａを有し、第１の端面１Ａの当接面６と対向するケース１０の段差面１２が、中央部分よりも内面に突出してなる突出部１４を両端部に設けることができる。
【００１４】
【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薄型バッテリパックを例示するものであって、本発明は薄型バッテリパックを以下のものに特定しない。薄型バッテリパックは特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変更を加えることができる。
【００１５】
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。
【００１６】
図３に示す薄型バッテリパックと、図４に示す電池のコアパック５は、充電できる薄型電池１と、この薄型電池１の第１の端面１Ａに対向して配設している回路基板２と、この回路基板２を薄型電池１の第１の端面１Ａに連結している第１リード３と、回路基板２を第１の端面１Ａの反対側の端面である第２の端面１Ｂに連結している第２リード４と、回路基板２と薄型電池１を収納しているケース１０とを備える。
【００１７】
薄型電池１はリチウムイオン二次電池である。ただ、薄型電池１は、ニッケル−水素電池やニッケル−カドミウム電池等の充電できる全ての電池とすることがができる。図の薄型バッテリパックは、ケース１０にひとつの薄型電池１を収納しているが、ケースには複数の薄型電池を並べて収納することもできる。
【００１８】
回路基板２は、電池の保護回路を実装し、さらに出力端子７を固定しているプリント基板である。回路基板２に保護回路を実装する薄型バッテリパックは、電池の過充電や過放電を保護回路で監視しながら充放電して、電池を保護できる。ただし、回路基板２には必ずしも保護回路を実装する必要はない。回路基板２に出力端子７を固定している薄型バッテリパックは、出力端子７を端子ホルダー等に固定する必要がなく、構造を簡単にできる。
【００１９】
回路基板２は、図５に示すように第１リード３と第２リード４を接続している。図の回路基板２は、一端に第１リード３を接続して、他端に第２リード４を接続している。これ等のリードは折曲できる金属板で、半田付けし、あるいはスポット溶接して回路基板２に接続している。図の回路基板２は、第１リード３を電池の保護素子８としている。この保護素子８はＰＴＣである。ただ、保護素子８はブレーカやヒューズも使用できる。リードを保護素子とする薄型バッテリパックは、保護素子で電池の過電流や加熱を防止できる。
【００２０】
第１リード３と第２リード４は、無効電流を少なくして効率よくスポット溶接できるように、スポット溶接する先端を分岐している。第１リード３の先端は、薄型電池１の第１の端面１Ａの中央に設けている凸部電極１ａにスポット溶接して接続され、第２リード４の先端は、薄型電池１の第２の端面１Ｂにスポット溶接して接続している。この薄型電池１は、凸部電極１ａを負極、外装缶を正極としているので、図の薄型バッテリパックは、第１リード３を負極に、第２リード４を正極に接続している。ただし、本発明の薄型バッテリパックは、第１リードを正極に接続して、第２リードを負極に接続することもできる。
【００２１】
第１リード３は折り返すように折曲されて、回路基板２を第１の端面１Ａと平行な姿勢で連結する。第２リード４は、回路基板２の端部に直角に連結され、回路基板２の側縁で直角に折曲されて、薄型電池１の表面に沿って第２の端面１Ｂまで延長され、さらに第２の端面１Ｂの境界で直角に折曲されて、その先端を第２の端面１Ｂにスポット溶接している。第２リード４は、第２の端面１Ｂで縦方向に延長されるように、Ｌ字状に曲がった形状に金属板を裁断している。第２リード４は、図６の底面図に示すように、その先端をクラッド材９を介して第２の端面１Ｂにスポット溶接している。クラッド材９は、複数の金属を積層した金属板である。外装缶をアルミニウムとする薄型電池１は、クラッド材９を介して第２リード４を確実に第２の端面１Ｂにスポット溶接できる。このクラッド材９は、アルミニウムとニッケルを積層している金属板で、アルミニウム面を薄型電池１の第２の端面１Ｂにスポット溶接して、ニッケル面を第２リード４にスポット溶接する。このクラッド材９は、予め薄型電池１の第２の端面１Ｂにスポット溶接して連結されている。
【００２２】
回路基板２は、第２リード４をスポット溶接するときに、薄型電池１を支持する治具２０の当接面６を、薄型電池１の第１の端面１Ａに設けるために、図３の断面図と図７の平面図とに示すように、その幅を薄型電池１の第１の端面１Ａの幅よりも狭くして、回路基板２と対向しない部分を当接面６としている。これらの図の回路基板２は、その幅を薄型電池１の第１の端面１Ａの幅の約１／２として、第１の端面１Ａの側部半分を当接面６としている。この薄型電池１は、当接面６の幅を広くして、第２リード４をスポット溶接するときに薄型電池１を治具２０にしっかりと支持できる。ただし、回路基板２の幅は、第１の端面１Ａの幅の１／３〜２／３とすることができる。当接面６の幅が広過ぎると、回路基板２の幅が狭くなって保護回路等の実装が難しくなり、反対に回路基板２の幅が広くなると、当接面６の幅が狭くなって、第２リード４をスポット溶接するときに薄型電池１をしっかりと治具２０に支持できなくなる。このため、回路基板２の幅は、電子部品を実装しながら、当接面６を治具２０に当接してスポット溶接するときにしっかりと支持できる幅とする。
【００２３】
図の薄型バッテリパックは、回路基板２を第１の端面１Ａの片側の側部に配設して、回路基板２の反対側の側部に当接面６を設けている。ただし、本発明の薄型バッテリパックは、図示しないが、回路基板を薄型電池の第１の端面の中央部に配設して、回路基板の両側に当接面を設けることもできる。
【００２４】
図８ないし図１０は、回路基板２を薄型電池１に連結しているコアパック５を支持して、第２リード４をスポット溶接するときに使用される治具２０を示している。この治具２０は、電池のコアパック５を入れる嵌入凹部２０Ａを側面に設けている。治具２０は、嵌入凹部２０Ａに入れられたコアパック５の薄型電池１に設けている当接面６に当接する支持面２０Ｂを嵌入凹部２０Ａの下面に設けている。支持面２０Ｂは、薄型電池１の当接面６に面接触して、コアパック５を支持する。さらに、嵌入凹部２０Ａにコアパック５を入れた状態で、回路基板２が接触しないように、回路基板２と対向する部分に切欠部２０Ｃを設けている。さらに、嵌入凹部２０Ａは、嵌入凹部２０Ａに入れた薄型電池１の第２の端面１Ｂに溶接電極２１を押圧できるように、上方を開口して開口部２０Ｄを設けている。さらに、図の治具２０は、嵌入凹部２０Ａの両側に取り出し用の凹部２０Ｅを設けて、ここにコアパック５を挟着するロボットハンドや手を入れることができるようにしている。
【００２５】
以上の薄型バッテリパックは、以下のようにして製作される。
前述したように、第１リード３を第１の端面１Ａの凸部電極１ａにスポット溶接して回路基板２を薄型電池１に連結した後、第１リード３を折曲して第１の端面１Ａと平行な姿勢とする。その後、第２リード４を薄型電池１の表面に沿って折曲して、その先端を第２の端面１Ｂに沿わせた後、回路基板２を連結している薄型電池１を治具２０の嵌入凹部２０Ａに入れて定位置にセットする。この状態で薄型電池１は、第１の端面１Ａを下に、第２の端面１Ｂを上面とする姿勢で治具２０にセットされる。治具２０に設けている上方の開口部２０Ｄから溶接電極２１を挿入して、第２リード４の先端を第２の端面１Ｂに押圧してスポット溶接する。このとき、薄型電池１は溶接電極２１に加圧される。加圧される薄型電池１は、第１の端面１Ａの当接面６を治具２０の支持面２０Ｂに面接触させており、回路基板２に荷重が作用することなく、治具２０にしっかりと支持される。このため、溶接電極２１は、第２リード４をしっかりと押圧して、これを薄型電池１の第２の端面１Ｂに確実にスポット溶接する。
【００２６】
以上の工程で製作されたコアパック５は、ケース１０に収納される。ケース１０は、第１ケース１０Ａと第２ケース１０Ｂからなる。コアパック５は、第１ケース１０Ａに収納され、この第１ケース１０Ａに第２ケース１０Ｂを連結して、第１ケース１０Ａの開口部を第２ケース１０Ｂで閉塞する。第１ケース１０Ａは、コアパック５を嵌入できる箱形にプラスチックを成形している。この第１ケース１０Ａは、薄型電池１の第１の端面１Ａ及び回路基板２に対向する端面を段差形状に成形して、内部に回路基板２を入れる嵌入部１１と、薄型電池１の当接面６に対向する段差面１２を設けている。
【００２７】
第１ケース１０Ａの嵌入部１１は、薄型電池１の第１の端面１Ａに装着された回路基板２を嵌入して定位置に保持できる形状に成形している。嵌入部１１は、ケース５の端面側に、回路基板２に設けた出力端子７を外部に表出する電極窓１３を開口している。さらに、嵌入部１１は、ここに嵌入される回路基板２と薄型電池１の第１の端面１Ａとの間に挿入されて、回路基板２の背面を支持する支持凸部１５を備える。支持凸部１５は、第２ケース１０Ｂの内面であって、第１ケース１０Ａの嵌入部１１に設けた支持凸部１５と対向する位置にも設けている。これらの支持凸部１５は、回路基板２の両側縁部を背面から支持して、回路基板２が薄型電池１の第１の端面１Ａに向かって位置ずれするのを阻止する。このように、回路基板２の背面を支持凸部１５で支持する構造は、電極窓１３から表出する出力端子７に機器側の接続端子を押圧状態で接触させて確実に電機接続できると共に、回路基板２に設けた保護回路等の電子部品を有効に保護できる特長がある。
【００２８】
第１ケース１０Ａの段差面１２は、図１１に示すように、中央部分よりも内面に突出してなる突出部１４を両端部に設けている。この図は、第１ケース１０Ａにコアパック５を収納した状態を示している。ただし、この図は、段差面１２の形状、及び薄型電池１と突出部１４の位置関係をわかりやすくするために、回路基板、第１リード及び第２リードを図示していない。この構造のケース１０は、第１の端面１Ａを下にして薄型バッテリパックが落下するとき、第１ケース１０Ａに設けている突出部１４で衝撃を受けることができる。このため、薄型電池１の凸部電極１ａに強い衝撃が加わるのを防止して、薄型電池１や回路基板２の損傷を少なくできる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の薄型バッテリパックは、回路基板を損傷することなく、第２リードを薄型電池の第２の端面に確実に連結できる特長がある。それは本発明の薄型バッテリパックが、第２リードの端部をスポット溶接して薄型電池の第２の端面に接続すると共に、回路基板の幅を薄型電池の第１の端面よりも狭くして、回路基板と対向しない治具の当接面を第１の端面の側部に沿って設けているからである。この構造の薄型バッテリパックは、薄型電池の第１の端面に設けている当接面を治具の支持面に面接触させて支持して、第２の端面に第２リードを押圧してスポット溶接して連結できる。スポット溶接する電極は薄型電池の第２の端面を押圧するが、この状態で薄型電池は当接面を治具で支持して、回路基板には押圧力が作用しないようにしているので、溶接電極で第２リードをしっかりと押圧して、これを薄型電池の第２の端面に確実にスポット溶接できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の薄型バッテリパックのコアパックを示す正面図
【図２】図１に示すコアパックの第２の端面に第２リードをスポット溶接する状態を示す断面図
【図３】本発明の一実施例にかかる薄型バッテリパックの一部拡大縦断面図
【図４】図３に示す薄型バッテリパックのコアパックを示す正面図
【図５】図４に示すコアパックの回路基板と第１リードと第２リードを示す展開図
【図６】薄型電池の第２の端面に第２リードをスポット溶接した状態を示す平面図
【図７】薄型電池の第１の端面に回路基板を装着した状態を示す平面図
【図８】図４に示すコアパックを治具に装着した状態を示す正面図
【図９】図８に示す治具のＡ−Ａ線断面図
【図１０】図８に示す治具の平面図
【図１１】図３に示す薄型バッテリパックの第１ケースの正面図
【符号の説明】
１…薄型電池１Ａ…第１の端面１Ｂ…第２の端面
１ａ…凸部電極
２…回路基板
３…第１リード
４…第２リード
５…コアパック
６…当接面
７…出力端子
８…保護素子
９…クラッド材
１０…ケース１０Ａ…第１ケース１０Ｂ…第２ケース
１１…嵌入部
１２…段差面
１３…電極窓
１４…突出部
１５…支持凸部
２０…治具２０Ａ…嵌入凹部２０Ｂ…支持面
２０Ｃ…切欠部２０Ｄ…開口部
２０Ｅ…取り出し用の凹部
２１…溶接電極
３０…ケース
３１…薄型電池３１Ａ…第１の端面３１Ｂ…第２の端面
３１ａ…凸部電極
３２…回路基板
３３…第１リード
３４…第２リード
３５…コアパック
３６…治具
３７…溶接電極

Claims

充電できる薄型電池（１）と、この薄型電池（１）の第１の端面（１Ａ）に対向して配設してなる回路基板（２）と、この回路基板（２）を薄型電池（１）の第１の端面（１Ａ）に連結している第１リード（３）と、回路基板（２）を第１の端面（１Ａ）の反対側の端面である第２の端面（１Ｂ）に連結している第２リード（４）と、回路基板（２）と薄型電池（１）を収納しているケース（１０）とを備える薄型バッテリパックであって、
第２リード（４）の端部をスポット溶接して薄型電池（１）の第２の端面（１Ｂ）に接続すると共に、回路基板（２）の幅を薄型電池（１）の第１の端面（１Ａ）よりも狭くして、回路基板（２）と対向しない治具（２０）の当接面（６）を第１の端面（１Ａ）の側部に沿って設けている薄型バッテリパック。
回路基板（２）の幅が第１の端面（１Ａ）の幅の約１／２で、第１の端面（１Ａ）の側部の半分に当接面（６）を設けている請求項１に記載される薄型バッテリパック。
回路基板（２）に出力端子（７）を固定しており、ケース（１０）がこの出力端子（７）を外部に表出する電極窓（１３）を開口している請求項１に記載される薄型バッテリパック。
回路基板（２）が電池の保護回路を実装している請求項１に記載される薄型バッテリパック。
ケース（１０）が端面を段差形状に成形して、内部に回路基板（２）を入れる嵌入部（１１）と、薄型電池（１）の当接面（６）に対向する段差面（１２）を設けている請求項１に記載される薄型バッテリパック。
薄型電池（１）が第１の端面（１Ａ）に凸部電極（１ａ）を有し、第１の端面（１Ａ）の当接面（６）と対向するケース（１０）の段差面（１２）が、中央部分よりも内面に突出してなる突出部（１４）を両端部に設けている請求項１に記載される薄型バッテリパック。