JP2004335387A - Battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池とこの電池を過充電や過放電から保護するための電池保護回路が実装された回路基板とが一体的にパッケージ化されてなる電池パックに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年では、エレクトロニクス技術の進歩に伴い、電子機器の高機能化とともに、小型化、薄型化および軽量化が可能となった。その結果、各種民生用ポータブル機器が開発、実用化され、それらの市場規模が急速に拡大しつつある。それらの代表例としては、携帯電話機やノート型パソコンなどがあげられる。これらの携帯型電子機器の駆動用内蔵電源となる電池には、使用環境が一定でなく、移動を伴うことから、小型化、薄型化および軽量化が要求されると同時に防塵および防滴構造が要求される。また、単電池のみでは実現し難い高電圧化および高容量化が必要となる用途に対しては、所要個数の単電池を電気的に直列または並列に接続し、且つ機械的に連結してなる組電池をパックケース内に収容してなる電池パックが実用化されている。この電池パックとしては、組電池を過充電や過放電から保護するための電池保護回路が実装された回路基板を内蔵して一体的にパッケージ化することによって携帯型電子機器の電源としての要求に応える構造としたものが数多く採用されている。
【0003】
このように回路基板を一体化した電池パックとしては、図3および図4にそれぞれ示すような製造工程を経て得られる構造を備えたものが知られている。図3(a)〜(c)は製造過程の平面図を示したもので、この電池パックの製造に際しては、先ず、(a)に示すように、組電池としての電池セル1の正極端子(図示せず)および負極端子(図示せず)に、正極接続板2および負極接続板3を電気的接続状態に固着し、両接続板2,3から切り起こしにより形成された正極リード2aおよび負極リード3aを、所要の電子部品4を実装して電池セル1を過充電および過放電などから保護する電池保護回路が構成された回路基板7の正極端子部(図示せず)および負極端子部(図示せず)に電気的に接続する。なお、正極接続板2にはPCT素子のような安全素子8が取り付けられている。
【0004】
つぎに、同図(b)に示すように、回路基板7が上述のように取り付けられた電池セル1を、合成樹脂製の下ケース9内に挿入して、この下ケース9の周壁から内方に突出した複数の仕切片9a〜9cによって下ケース9内に仮固定する。続いて、下ケース9とほぼ同様の形状となった上ケース10を下ケース9に被せるように突き合わせると、上ケース10の各仕切片10a〜10cが下ケース9の対応する仕切片9a〜9cに突き合わされて仕切壁が形成され、この仕切壁によって電池セル1および回路基板7が動かないように固定される。最後に、同図(c)に示すように、両ケース9,10の互いに突き合わされた周端面を超音波接合することにより、両ケース9,10を互いに合体してパックケースを構成する。
【0005】
この電池パックでは、電池セル1を下ケース9に挿入したときに、下ケース9内に予め取り付けられている接続板(図示せず)に電池セル1が電気的接続され、接続板がパックケースの外部接続端子(図示せず)に電気的接続されている。この電池パックは、下ケース9と上ケース10とが超音波接合されてなるパックケース内に電池セル1および回路基板7が封入されていることにより、使用環境が一定でない携帯型電子機器の駆動電源としての要求に応えられる防塵および防滴構造を有している。
【0006】
一方、図4の電池パックの製造に際しては、(a)に示すように、組電池としての電池セル1の正極端子(図示せず)および負極端子(図示せず)に、正極接続板2および負極接続板3を電気的接続状態に固着し、両接続板2,3から切り起こしにより形成された正極リード2aおよび負極リード3aを、所要の電子部品4を実装して電池セル1を過充電および過放電などから保護する電池保護回路が構成された回路基板7の正極端子部(図示せず)および負極端子部(図示せず)に貫通させた状態で電気的に接続する。なお、正極接続板2にはPCT素子のような安全素子8が取り付けられている。
【0007】
つぎに、同図(b)に示すように、回路基板7と電池セル1との間の空間を覆うように型組みした成形金型(図示せず)内に形成されたキャビティ(図示せず)に溶融状態の樹脂を充填して、その充填した樹脂が硬化することによって樹脂封止部11が形成される。最後に、回路基板7の外側、樹脂封止部11の外側および電池セル1の外側の一部を覆うように型組みした成形金型(図示せず)の内部に形成されたキャビティ(図示せず)内に溶融状態の樹脂を充填して、その充填した樹脂が硬化することにより、同図(c)に示すように、正極端子窓12aおよび負極端子窓12bを有する樹脂外装部12が形成される。なお、上記樹脂封止部11および樹脂外装部12の形成素材としては、一般にホットメルト系接着剤が用いられている。この電池パックは、電池セル1および回路基板7が樹脂封止部11および樹脂外装部12により外部から封止されて、使用環境が一定でない携帯型電子機器の駆動電源としての要求に応えられる防塵および防滴構造を有している。
【0008】
【特許文献1】
特開2003−86159号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図3の電池パックでは、電池セル1および回路基板7を内部に収容するための樹脂製のパックケースを必要とするので、小型化を図ることができない。また、パックケースが下ケース9と上ケース10とで構成されていることから、部品点数が多く、しかも、回路基板7を取り付けた電池セル1を、下ケース9内にこれらの仕切片9a〜9cで仮固定する配置で挿入したのち、下ケース9とこれに被せた上ケース10とを超音波接合するので、組立性の悪い工程を経ることから、工数が多くなり、これらがコストアップの要因になっている。
【0010】
一方、図4の電池パックは、図3の電池パックに比較してパックケースが不要となる分だけ小型化および薄型化できる利点があるが、樹脂封止部11と樹脂外装部12とを形成するために、2回の樹脂モールド成形工程を要し、しかも、樹脂封止部11は金属製の電池セル1の端面に接合するように樹脂モールド成形を行うので、溶融樹脂の温度設定などに精密性を要して工程管理が難しく、これらに起因して相当のコストアップを招いている。また、この電池パックでは、樹脂封止部11および樹脂外装部12を樹脂モールド成形工程を経て形成したときに、ホットメルト系接着剤などの樹脂と金属製の電池セル1との密着性が悪いので、電池セル1と回路基板7との接続部分を確実に封止できないおそれがあり、これが歩留りの低下の一因になっている。
【0011】
そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたもので、小型化および薄型化を図りながらも安価で、且つ歩留り良く製造できる構成を備えた回路基板一体型の電池パックを提供することを目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る電池パックは、電池セルと、この電池セルの充放電の制御を行う電池保護回路が実装された回路基板とが一体的にパッケージされてなるものにおいて、前記回路基板の外面を覆う配置で樹脂被覆部が前記回路基板に一体形成された回路基板ブロックを有し、前記樹脂被覆部の連通孔に挿通された金属製の棒状連結部材の先端部が前記電池セルの金属製端面に固着されて、前記回路基板ブロックが、前記連結部材によって前記電池セルの端面に圧接状態に固定されていることを特徴としている。
【0013】
この電池パックでは、予め形成された回路基板ブロックが、金属製の電池セルの端面に先端を連結された棒状連結部材により電池セルに圧接状態に一体化された構成を有しているので、パックケースを用いる場合に比較して部品点数が少なく、且つ金属製の電池セルに樹脂モールド成形する場合のような精密な工程管理が不要となって工数が低減するから、相当のコストダウンを達成することができる。しかも、回路基板ブロックの電池セルへの固定およびこれらの間の封止は、共に金属製の連結部材と電池セルの端面とを固着することにより行うので、金属製の電池セルに樹脂モールド成形する場合に比較して確実な固定および封止となり、歩留りが向上する。また、この電池パックでは、パックケースが不要となる分だけ小型化および薄型化できる。
【0014】
上記発明において、回路基板ブロックの樹脂被覆部に、凹部または段差部と、この凹部または段差部からこれの反対面まで貫通する連通孔とが形成され、連結部材が、これの頭部が前記凹部または前記段差部の底面に当接した状態で連結軸部が前記連通孔に挿通されている構成とすることが好ましい。この構成によれば、連結部材を樹脂被覆部から突出しない配置で設けることができ、好ましい外形を有する電池パックを得ることができる。
【0015】
上記発明において、連結部材と電池セルの端面とが抵抗溶接により相互に連結されている構成とすることが好ましい。この構成によれば、簡単な工程により電池セルの端面に強固に連結できる連結部材により回路基板ブロックを電池セルの端面に圧接状態で確実に一体化できるので、歩留りが向上する。
【0016】
上記発明において、回路基板ブロックの外面と電池セルの端面に近接する側面の一部とを覆う樹脂外装部が前記回路基板ブロックおよび電池セルに一体形成されている構成とすることが好ましい。この構成によれば、電池セルと回路基板との間を一層確実に密封することができ、高い防塵性および防滴性を有したものとなる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は、本発明の一実施の形態に係る電池パックの製造過程を順に示した断面図であり、図3および図4と同一若しくは同等のものには同一の符号を付してある。この電池パックの製造に際しては、先ず、同図(a)に示すように、組電池としての電池セル1の正極端子(図示せず)および負極端子(図示せず)に、正極接続板2および負極接続板3を電気的接続状態に固着する。両接続板2,3には、切り起こしにより正極リード2aおよび負極リード3aがそれぞれ形成されており、正極接続板2にはPCT素子のような安全素子8が取り付けられている。
【0018】
一方、所要の電子部品4を実装して電池セル1を過充電および過放電などから保護する電池保護回路が構成された回路基板7は、同図(b)に示すように、電子部品4の実装面(図の下面)を除く全面が樹脂で予め被覆されて、回路基板ブロック13に形成されている。すなわち、回路基板ブロック13は、開放部が形成され、回路基板7の周囲を囲むように形成された樹脂被覆部14の内部に、開放部から回路基板7を挿入配置して一体的に形成されている。樹脂被覆部14は、電池セル1の外形に対応する外形に形成されて、幅方向(図の左右方向)の両端部に、凹部17とこの凹部17に連通して下面に貫通する連通孔18とが形成されているとともに、回路基板7の2つの接続孔7a,7bに対応する位置に挿通孔19,20が形成されている。
【0019】
上記回路基板ブロック13は、同図(b)に示すように、回路基板7の接続孔7a,7bに正極リード2aおよび負極リード3aをそれぞれ貫通させて電気的接続された配置で電池セル1の端面に押し付けられ、この状態で、両側の凹部17および連通孔18に、矢印で示すように金属製のリベット21が挿入される。このリベット21は、同図(c)に示すように、頭部21aが凹部17に、且つ連結軸部21bが連通孔18に挿入されて、連結軸部21bの先端部が電池セル1の端面に接触する。このように、リベット21は、回路基板ブロック13内に埋入されて、外部に突出しない状態となる。
【0020】
つぎに、同図(c)に示すように、抵抗溶接機22の一対の電極22a,22bをリベット21の頭部21aおよび電池セル1の側面にそれぞれ押し当てるとともに、一方の電極22aから頭部21aに圧力を加えて連結軸部21bの先端部を電池セル1の端面に押し付ける状態で抵抗溶接機22から両電極22a,22b間に通電することにより、リベット21の連結軸部21bの先端部を電池セル1の端面に抵抗溶接する。図の右方においても、同様にしてリベット21の連結軸部21bの先端部を電池セル1の端面に抵抗溶接する。これにより、回路基板ブロック13は、共に金属からなるリベット21と電池セル1との抵抗溶接による強固な連結により、両リベット21の各頭部21aによって電池セル1の端面に押し付けられた状態で電池セル1に一体的に結合される。
【0021】
最後に、回路基板ブロック13の外面および電池セル1における一部側面を覆うように型組みした成形金型(図示せず)の内部に形成されたキャビティ(図示せず)に溶融状態の樹脂を充填して、その充填した樹脂が硬化することにより、同図(d)に示すように、正極リード2aに対向した正極端子窓23aおよび負極リード3aに対向した負極端子窓23bを有する樹脂外装部23が形成される。なお、樹脂外装部23の形成素材としては、ホットメルト系接着剤等が用いられる。
【0022】
このようにして製造された電池パックは、予め形成された回路基板ブロック13が、金属製の電池セル1の端面に抵抗溶接で連結したリベット21の頭部21aにより電池セル1に圧接状態に一体化された構成を有しているので、パックケースを用いる場合に比較して部品点数が少なく、且つ金属製の電池セル1に樹脂モールド成形する場合のような精密な工程管理が不要であり、さらに、樹脂モールド成形工程は樹脂外装部23を形成するために1回行うだけであるから、相当のコストダウンを達成することができる。しかも、回路基板ブロック13の電池セル1への固定およびこれらの間の封止は、リベット21と電池セル1との抵抗溶接により行うので、金属製の電池セル1に樹脂モールド成形する場合に比較して確実に行うことができ、これにより歩留りが向上する。
【0023】
また、上記電池パックでは、図3の電池パックのようなパックケースが無い分だけ小型化および薄型化できる。さらに、上記電池パックは、電池セル1の端面に溶接されたリベット21の頭部21aによって回路基板ブロック13の樹脂被覆部14が電池セル1の端面に圧接され、さらに樹脂被覆部14とこれに隣接する電池セル1の一部とが樹脂外装部23で覆われていることにより、電池セル1と回路基板7の間が完全に密封されており、高い防塵性および防滴性を有している。
【0024】
なお、回路基板ブロック13は、成形金型(図示せず)を回路基板7の周囲を囲むように型組みして内部に形成されたキャビテイ(図示せず)内に溶融樹脂を充填し、その充填樹脂が硬化して形成された樹脂被覆部14と回路基板7とが一体化されて形成してもよい。充填樹脂としては、ホットメルト系接着剤等が用いられる。
【0025】
図2は本発明の他の実施の形態に係る電池パックの製造工程の一部を順に示したものであり、図1と相違するのは、回路基板ブロック27の幅方向(図の左右方向)の両側部に、段差部29と、この段差部29上面から樹脂被覆部28の下面まで貫通する連通孔30が設けられている構成のみである。
【0026】
この電池パックにおいても、一実施の形態と同様に、一対のリベット21を電池セル1の端面に抵抗溶接により連結されるが、その場合、リベット21の連結軸部21bを回路基板ブロック27の連通孔に挿通したときに、リベット21の頭部21aが段差部29の上面に露出しているので、抵抗溶接を容易に行えるとともに、リベット21の頭部21aを介して回路基板ブロック27を電池セル1の端面に押圧するのが容易となる利点がある。そして、外部露出していたリベット21の頭部21aは、同図(b)に示すように、樹脂外装部23が成形されたときに、この樹脂外装部23内に埋没されて、突出状態になることがない。
【0027】
【発明の効果】
以上のように本発明の電池パックによれば、予め形成された回路基板ブロックが、金属製の電池セルの端面に先端を連結された棒状連結部材により電池セルに圧接状態に一体化された構成を有しているので、パックケースを用いる場合に比較して部品点数が少なく、且つ金属製の電池セルに樹脂モールド成形する場合のような精密な工程管理が不要となって工数が低減するから、相当のコストダウンを達成することができる。しかも、回路基板ブロックの電池セルへの固定およびこれらの間の封止は、共に金属製の連結部材と電池セルの端面とを固着することにより行うので、金属製の電池セルに樹脂モールド成形する場合に比較して確実な固定および封止となり、歩留りが向上する。また、この電池パックでは、パックケースが不要となる分だけ小型化および薄型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(d)は本発明の一実施の形態に係る電池パックの製造工程を順に示した断面図。
【図2】(a),(b)は本発明の他の実施の形態に係る電池バックの製造工程を順に示した断面図。
【図3】(a)〜(c)は従来の電池パックの製造過程を順に示した平面図および切断平面図。
【図4】(a)〜(c)は従来の他の電池パックの製造過程を順に示した断面図。
【符号の説明】
1 電池セル
7 回路基板
13,27 回路基板ブロック
14,28 樹脂被覆部
17 凹部
18,30 連通孔
21 リベット(棒状連結部材)
22 抵抗溶接機
23 樹脂外装部
29 段差部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery pack in which a battery and a circuit board on which a battery protection circuit for protecting the battery from overcharging and overdischarging are mounted are integrally packaged.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with advances in electronics technology, electronic devices have become more sophisticated and smaller, thinner and lighter. As a result, various consumer portable devices have been developed and put into practical use, and their market scale is rapidly expanding. Representative examples thereof include a mobile phone and a notebook computer. Batteries, which are built-in power supplies for driving these portable electronic devices, are required to be miniaturized, thinned and lightened because of their uncertain use environment and accompanying movement. Required. For applications requiring high voltage and high capacity, which are difficult to realize with single cells alone, a required number of single cells are electrically connected in series or parallel, and mechanically connected. A battery pack in which an assembled battery is housed in a pack case has been put to practical use. This battery pack has a built-in circuit board with a built-in battery protection circuit to protect the assembled battery from overcharge and overdischarge, and is packaged together to meet the demand as a power source for portable electronic devices. Many that have a structure that responds have been adopted.
[0003]
As such a battery pack having an integrated circuit board, a battery pack having a structure obtained through a manufacturing process as shown in FIGS. 3 and 4 is known. FIGS. 3A to 3C are plan views showing the manufacturing process. In manufacturing the battery pack, first, as shown in FIG. 3A, as shown in FIG. A positive
[0004]
Next, as shown in FIG. 3B, the
[0005]
In this battery pack, when the
[0006]
On the other hand, when the battery pack shown in FIG. 4 is manufactured, as shown in FIG. 4A, the positive
[0007]
Next, as shown in FIG. 3B, a cavity (not shown) formed in a molding die (not shown) assembled so as to cover the space between the
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2003-86159 A
[Problems to be solved by the invention]
However, the battery pack of FIG. 3 requires a pack case made of resin for accommodating the
[0010]
On the other hand, the battery pack of FIG. 4 has an advantage that it can be made smaller and thinner as compared with the battery pack of FIG. This requires two resin molding steps, and the resin molding is performed so that the
[0011]
Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and provides a circuit board-integrated battery pack having a configuration that is inexpensive and can be manufactured with high yield while reducing the size and thickness. The purpose is.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a battery pack according to the present invention is a battery pack in which a battery cell and a circuit board on which a battery protection circuit for controlling charging and discharging of the battery cell is mounted are integrally packaged. The resin covering portion has a circuit board block integrally formed on the circuit board in an arrangement covering the outer surface of the circuit board, and a tip end portion of a metal rod-shaped connecting member inserted into a communication hole of the resin covering portion is provided. The circuit board block is fixed to a metal end face of the battery cell, and is fixed to the end face of the battery cell by the connecting member in a press-contact state.
[0013]
In this battery pack, the previously formed circuit board block has a configuration in which the rod-shaped connecting member whose tip is connected to the end face of the metal battery cell is integrated with the battery cell in a pressure-contact state. Compared to the case where a case is used, the number of parts is small, and precise process control such as when resin molding is performed on a metal battery cell is not required, thereby reducing man-hours, thereby achieving considerable cost reduction. be able to. In addition, since the fixing of the circuit board block to the battery cells and the sealing therebetween are performed by fixing both the metal connecting members and the end faces of the battery cells, resin molding is performed on the metal battery cells. As compared with the case, secure fixing and sealing are achieved, and the yield is improved. Further, in this battery pack, the size and thickness can be reduced by the amount that the pack case is not required.
[0014]
In the above invention, a concave portion or a step portion, and a communication hole penetrating from the concave portion or the step portion to an opposite surface thereof are formed in the resin coating portion of the circuit board block, and a connecting member has a head portion having the concave portion. Alternatively, it is preferable that the connecting shaft portion is inserted into the communication hole in a state of being in contact with the bottom surface of the step portion. According to this configuration, the connecting member can be provided so as not to protrude from the resin coating portion, and a battery pack having a preferable outer shape can be obtained.
[0015]
In the above invention, it is preferable that the connection member and the end face of the battery cell are connected to each other by resistance welding. According to this configuration, the circuit board block can be surely integrated into the end face of the battery cell in a press-contact state by the connecting member that can be firmly connected to the end face of the battery cell by a simple process, so that the yield is improved.
[0016]
In the above invention, it is preferable that a resin exterior part covering an outer surface of the circuit board block and a part of a side surface close to an end face of the battery cell is formed integrally with the circuit board block and the battery cell. According to this configuration, the space between the battery cell and the circuit board can be more securely sealed, and high dustproofness and dripproofness can be obtained.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view sequentially showing a process of manufacturing a battery pack according to an embodiment of the present invention, and the same or equivalent components as those in FIGS. 3 and 4 are denoted by the same reference numerals. In manufacturing this battery pack, first, as shown in FIG. 1A, a positive
[0018]
On the other hand, a
[0019]
The
[0020]
Next, as shown in FIG. 3C, the pair of
[0021]
Finally, molten resin is poured into a cavity (not shown) formed inside a molding die (not shown) formed so as to cover the outer surface of the
[0022]
In the battery pack manufactured in this manner, the
[0023]
Further, in the above battery pack, the size and thickness can be reduced by the absence of the pack case as in the battery pack of FIG. Further, in the battery pack, the
[0024]
The
[0025]
FIG. 2 shows a part of a manufacturing process of a battery pack according to another embodiment of the present invention in order, and is different from FIG. 1 in the width direction of the circuit board block 27 (horizontal direction in the figure). Is provided with a stepped
[0026]
Also in this battery pack, a pair of
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the battery pack of the present invention, a configuration in which the pre-formed circuit board block is integrally pressed into contact with the battery cell by the rod-shaped connecting member having the tip connected to the end face of the metal battery cell. The number of parts is smaller than in the case of using a pack case, and precise process control such as the case of resin molding on a metal battery cell is not required, and the number of steps is reduced. , A considerable cost reduction can be achieved. In addition, since the fixing of the circuit board block to the battery cells and the sealing therebetween are performed by fixing both the metal connecting members and the end faces of the battery cells, resin molding is performed on the metal battery cells. As compared with the case, secure fixing and sealing are achieved, and the yield is improved. Further, in this battery pack, the size and thickness can be reduced by the amount that the pack case is not required.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1D are cross-sectional views sequentially showing a manufacturing process of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views sequentially illustrating a manufacturing process of a battery bag according to another embodiment of the present invention.
3 (a) to 3 (c) are a plan view and a cut-away plan view sequentially showing a manufacturing process of a conventional battery pack.
FIGS. 4A to 4C are cross-sectional views sequentially showing a process of manufacturing another conventional battery pack.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS
22
Claims (4)
前記回路基板の外面を覆う配置で樹脂被覆部が前記回路基板に一体形成された回路基板ブロックを有し、
前記樹脂被覆部の連通孔に挿通された金属製の棒状連結部材の先端部が前記電池セルの金属製端面に固着されて、前記回路基板ブロックが、前記連結部材によって前記電池セルの端面に圧接状態に固定されていることを特徴とする電池パック。In a battery pack in which a battery cell and a circuit board on which a battery protection circuit for controlling charging and discharging of the battery cell is mounted are integrally packaged,
A resin-coated portion having a circuit board block integrally formed on the circuit board in an arrangement covering an outer surface of the circuit board,
The distal end of a metal rod-shaped connecting member inserted into the communication hole of the resin coating portion is fixed to the metal end surface of the battery cell, and the circuit board block is pressed against the end surface of the battery cell by the connecting member. A battery pack fixed in a state.
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