JP2004362874A

JP2004362874A - 電池パック

Info

Publication number: JP2004362874A
Application number: JP2003157998A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sumida; 孝志隅田
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 2003-06-03
Filing date: 2003-06-03
Publication date: 2004-12-24

Abstract

【課題】素電池の外周側面に回路基板を樹脂モールドで一体化した電池パックにおいて、樹脂モールドを成形する時に高温溶融樹脂が回路基板上の電子部品に直接に接触することを防止する。
【解決手段】扁平角箱状の素電池１と、この素電池１の外周側面に付設される回路基板１３と、素電池１に回路基板１３を固定する樹脂モールド２とを含む。保護ケース１４に回路基板１３を収容する。保護ケース１４は、回路基板１３に接続した接続リード１５・１６を外部に導出した状態で、樹脂モールド２で素電池１に固定する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、角箱状の素電池と、素電池の外周側面に付設される回路基板と、素電池に回路基板を固定する樹脂モールドとを含む電池パックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来例としては、角箱状の素電池の外周側面に回路基板を付設した電池パックが公知である（特許文献１−４参照）。更に特許文献４では、回路基板を樹脂モールドで覆う形態が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２１３７２号公報（段落番号００１１、図１）
【特許文献２】
特開２０００−３１１６６７号公報（段落番号００２９、図２）
【特許文献３】
特開２００２−１１０１２１号公報（段落番号００１２−００１６、図２）
【特許文献４】
特開２００２−１３４０７７号公報（段落番号００２１−００２２、図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献４では、樹脂モールドを成形する際に、高温溶融樹脂が回路基板上のＩＣチップなどの電子部品に直接に接触するため、溶融樹脂の熱で電子部品に故障や破損などを生じるおそれがあった。これに対し、特許文献２・３では、回路基板を常温で硬化するエポキシ樹脂などで予め被覆しており、これを特許文献４に適用することで、高温溶融樹脂と電子部品との直接の接触は防止できる。
【０００５】
回路基板をエポキシ樹脂などで被覆する場合には、回路基板を型に装着したのち、前記型内にエポキシ樹脂などを流し込んで被覆を成形する必要があるが、この被覆を成形する工程分だけ電池パックの製造に手間が掛かる。
【０００６】
また、特許文献４では、電池パックに外部から衝撃が加わった場合に、この外部衝撃が被覆を介して電子部品に直接に伝わり、電子部品の破損などを招きやすい。
【０００７】
本発明の目的は、高温溶融樹脂が回路基板上の電子部品に対して直接に接触することを防止するにあり、そのための製造手間を低減化できる電池パックを得ることにある。本発明の目的は、電池パックの部品点数を少なくすることにある。本発明の目的は、外部衝撃による回路基板上の電子部品の破損などを防止することにある。本発明の目的は、電池パックの信頼性の向上を図ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、図１に示すごとく角箱状の素電池１と、この素電池１の外周側面に付設される回路基板１３と、素電池１に回路基板１３を固定するための樹脂モールド２とを含み、図３と図４とに示すごとく回路基板１３を密封状に収容する保護ケース１４を備えており、保護ケース１４が、回路基板１３に接続された接続リード１５・１６を導出した状態で、樹脂モールド２で素電池１に固定されていることを特徴とする。ここでの密封状には、保護ケース１４に０．１ｍｍ以下の隙間がある場合も含まれる。０．１ｍｍ以下の隙間であれば、保護ケース１４内への溶融樹脂の侵入を抑えて密封性が保持されるからである。
【０００９】
回路基板１３には、外部出力端子１８・１９が前面に配置されており、保護ケース１４は、素電池１の前面側に配置されるとともに、外部出力端子１８・１９を外部に臨ませるための窓２４・２５を貫通状に設けてあり、樹脂モールド２は、保護ケース１４の窓２４・２５が露出するよう形成されている。
【００１０】
回路基板１３の後面には、電子部品１７を配置してあり、この電子部品１７が、保護ケース１４の内面から離れた位置に配置されていてもよい。
【００１１】
保護ケース１４は、回路基板１３を収容するケース本体２２と、回路基板１３の前側を覆う帯状の蓋２３とを含んでおり、蓋２３の左右両端部２３ａ・２３ａはそれぞれ後ろ側に延出しているとともに、左右両端部２３ａ・２３ａの各後端が横外側方に突出して樹脂モールド２で覆われていてもよい。
【００１２】
【発明の作用効果】
本発明によれば、保護ケース１４に回路基板１３を密封状に収容して、この保護ケース１４を樹脂モールド２で素電池１に固定するので、樹脂モールド２の成形用の高温溶融樹脂が、回路基板１３の電子部品１７に対して直接に接触することを保護ケース１４で防止できる。従って、電子部品１７に溶融樹脂の熱で故障や破損などを生じることが確実に防止できる。保護ケース１４からは接続リード１５・１６が予め導出されているので、保護ケース１４内の回路基板１３と素電池１などとは容易に接続できる。
【００１３】
保護ケース１４の窓２４・２５を介して回路基板１３の外部出力端子１８・１９が露出していると、外部機器に回路基板１３を接続するためのリード線などを別途設ける必要がなく、電池パックＰの部品点数を少なくできて、電池パックＰの製造が容易になるうえ、製造コストの上昇を抑えることができる。
【００１４】
電子部品１７が、保護ケース１４の内面から離れた位置に配されていると、電子部品１７と保護ケース１４との間の間隙によって、外部衝撃が電子部品１７に直接に伝わることを防止して、外部衝撃で電子部品に破損などを招くことが低減される。
【００１５】
蓋２３の左右両端部２３ａ・２３ａの各後端が左右横外側方に突出して、樹脂モールド２で覆われていると、左右両端部２３ａ・２３ａの各後端が樹脂モールド２に係止されて、蓋２３をケース本体２２に接着剤などで固定しなくても、蓋２３が樹脂モールド２から抜け落ちることを防止できる。つまり、蓋２３をケース本体２２に固定しなくても済む分だけ電池パックＰの製造が容易になり、電池パックＰの信頼性が向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明が対象とする電池パックＰを示しており、扁平角箱状の素電池１と、この素電池１の外周側面に付設される電装品と、素電池１に電装品を固定して一体化する樹脂モールド２とからなる。
【００１７】
素電池１は、上下面が実質的に平坦面に形成されており、上下厚み寸法が小さくて前後方向に長い長方形の扁平角箱状になっている。樹脂モールド２は、前記電装品と素電池１の上下面を除く外周側面とを覆っている。樹脂モールド２は、ポリアミド樹脂、スチレン系エラストマ樹脂およびエチレン・酢酸ビニル（ＥＶＡ）系やポリウレタン（ＰＵＲ）系のホットメルト樹脂などの熱可塑性樹脂で成形される。
【００１８】
図２において素電池１は、外装缶４の内部に電極体と電解液とを封入した充放電が可能な２次電池、例えばリチウムイオン電池からなり、外装缶４の前面を塞ぐ封口板５の中央に正極端子６を備えている。外装缶４はニッケル板やアルミニウム板などを深絞り加工して形成してあり、それ自体が負極側の出力端子を兼ねる。前記電極体はＬｉＣｏＯ_２を活物質とする正極シートと、黒鉛を活物質とする負極シートとをセパレーターを挟んで渦巻状に巻回し、全体を偏平に押し潰し形成してある。
【００１９】
電装品は、素電池１の前面側に配置される保護回路モジュール７と、素電池１の後面側に配置されるポリスイッチ８と、これら両者７・８、および先の正極端子６と保護回路モジュール７とをそれぞれ接続する長短２種のリード線９・１０とを有する。
【００２０】
保護回路モジュール７は、図３および図４に示すごとく、保護回路などを配置した回路基板１３と、この回路基板１３を密封状に収容する保護ケース１４と、帯状の接続リード１５・１６とを含む。保護ケース１４は、左右方向に長い長方形の角箱状になっており、素電池１の前側面に配される。回路基板１３に先の保護回路を設けることにより、素電池１の過放電や過充電を防止する。
【００２１】
回路基板１３の後ろ側（図４の上側）には、ＩＣチップなどの電子部品１７が配置されており、回路基板１３の前側（図４の下側）には、正極側の外部出力端子１８と、負極側の外部出力端子１９とがそれぞれ配設されている。接続リード１５・１６は、回路基板１３の左右両端にそれぞれ接続されていて、保護ケース１４から後ろ向きに導出されている。
【００２２】
保護ケース１４は、ポリカーボネート樹脂やアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）樹脂などのプラスチック成形品からなり、開口前面側に回路基板１３を収容するケース本体２２と、左右方向に長い帯板状の蓋２３とからなる。蓋２３は、ケース本体２２の開口前面を覆う。
【００２３】
蓋２３の前壁には、回路基板１３側の外部出力端子１８・１９を外部に臨ませるための窓２４・２５を貫通状に設けてある。蓋２３の左右両端部２３ａ・２３ａはそれぞれ後ろ側に延出形成されており、左右両端部２３ａ・２３ａの各後端が横外側方に突出している。
【００２４】
蓋２３の左右両端部２３ａ・２３ａの前後寸法は、ケース本体２２の前後寸法に等しい。蓋２３の左右両端部２３ａ・２３ａの各後端を横外側方に突出形成したことで、樹脂モールド２の成形後には、図７に示すごとく蓋２３の左右両端部２３ａ・２３ａが、樹脂モールド２に対して抜け止め状に係止する。
【００２５】
ケース本体２２は、図３に示すごとく、回路基板１３の電子部品１７が収容される収容空間２６を有し、ケース本体２２の前面に回路基板１３の周縁部を受け止める基板受け面２７が段付き状に形成され、この基板受け面２７の前側の外周囲に蓋２３を受け止める蓋受け面２８が形成されている。
【００２６】
蓋２３は、ケース本体２２の上下壁２９・２９間に嵌合した状態で、蓋受け面２８で受け止められ、収容空間２６の前面を閉じる。基板受け面２７と蓋受け面２８との段差は、回路基板１３の厚みに等しく、あるいは回路基板１３の厚みよりも大きく形成されており、これによって蓋２３は、回路基板１３と干渉することなく蓋受け面２８にほぼ密着する。
【００２７】
蓋２３はケース本体２２に固定する必要はない。ケース本体２２内への溶融樹脂の侵入を防ぐ観点から蓋２３とケース本体２２との間の隙間は、小さい方がよく、少なくとも０．１ｍｍ以下になる精度で蓋２３およびケース本体２２が形成される。
【００２８】
電子部品１７は、収容空間２６の内面に接触しないように配する。蓋２３の外側前面は、ケース本体２２の外側前面よりも０．１ｍｍ程度だけ前方に突出している。
【００２９】
ポリスイッチ８は、素電池１の温度が設定値を越えた場合に素電池１の電流を遮断するために設けてあり、図２に示すごとくその一端に接続リード３１を有する。保護回路モジュール７およびポリスイッチ８の上下厚み寸法は、素電池１の厚み寸法よりわずかに小さく設定してある。リード線９・１０および接続リード１５・１６・３１は、それぞれ銅あるいはアルミニウムなどの導電性金属の薄シートを帯状に切断して形成してあり、その上下幅寸法は保護回路モジュール７の上下厚み寸法より小さく設定してある。
【００３０】
保護回路モジュール７は、以下の手順で組み立てる。まず図５に示すごとく、回路基板１３の電子部品１７側をケース本体２２内に向けて、回路基板１３の周縁を基板受け面２７に載せ、回路基板１３の接続リード１５・１６を後ろ側（図４の上側）に折り曲げる。次いで蓋２３の左右両端部２３ａ・２３ａを回路基板１３側に向けて、蓋２３をケース本体２２に嵌合装着する。この際、回路基板１３の外部出力端子１８・１９を各窓２４・２５にそれぞれ嵌め込む。
【００３１】
図５において蓋２３の前壁には、後ろ側内面の左右端に浅底の溝３２・３２をそれぞれ形成してあり、蓋２３をケース本体２２に嵌合したとき、左右の接続リード１５・１６を前記溝３２・３２を通って外部に導出することができる。溝３２は、接続リード１５・１６との隙間が０．１ｍｍ以下になるよう形成してある。
【００３２】
素電池１の外周側面に前記電装品を仮組み付設して、図６に示す中間組立品３３を得る。詳しくは、電装品を素電池１に組み付け、さらに保護回路モジュール７の左右の接続リード１５・１６に、それぞれ短いリード線１０と長いリード線９とをスポット溶接し、さらに長いリード線９の後端にポリスイッチ８の接続リード３１をスポット溶接して、電装品をひとつながりにする。
【００３３】
次に、短いリード線１０を封口板５に絶縁性の両面テープを介して貼り付けたのち、正極端子６にスポット溶接する。同様に、長いリード線９を絶縁性の両面テープを介して素電池１の横側面に貼り付け、さらにポリスイッチ８を素電池１の後側面に絶縁性の両面テープを介して貼り付け、その貼着面を外装缶４にスポット溶接する。
【００３４】
これにより、前記中間組立品３３が完成する。この中間組立品３３を射出成形装置によってインサート成形することで、素電池１と電装品とが樹脂モールド２で覆われる。
【００３５】
樹脂モールド２を成形する金型は、固定金型と可動金型とを含み、図６に示すごとく、両金型の内側に形成したキャビティ３４に中間組立品３３を位置決め装着したのち、キャビティ３４に樹脂注入ゲート３５から溶融樹脂を注入する。樹脂注入ゲート３５は、キャビティ３４にセットした中間組立品３３の後側面の中央に対向する位置に配される。
【００３６】
成形金型には、溶融樹脂が供給されるスプルー３６と、このスプルー３６と樹脂注入ゲート３５とを接続するランナ３７とが設けられており、溶融樹脂は、スプルー３６、ランナ３７、樹脂注入ゲート３５を介してキャビティ３４に流れる。溶融樹脂の注入圧力は、１〜１０ＭＰａ、より好ましくは、１〜５ＭＰａの範囲に設定する。前記溶融樹脂の温度は２００℃程度に設定する。
【００３７】
前記中間組立品３３を成形金型のキャビティ３４に装着した状態においては、中間組立品３３は、キャビティ３４に設けたピン３８で左右横側面および後側面が位置決めされる。
【００３８】
樹脂注入ゲート３５からキャビティ３４に溶融樹脂を注入すると、溶融樹脂の注入圧力で中間組立品３３が前方に向けて押し動かされ、蓋２３の外側前面がキャビティ３４の内壁面に押し付けられる。この状態において、溶融樹脂は、中間組立品３３の後側方の隙間から左右側方の隙間に流れ込み、図７に示すごとく溶融樹脂の一部が最終的に保護回路モジュール７の外側まで回り込む。
【００３９】
この際、蓋２３の外側前面とキャビティ３４の内壁面との間に溶面樹脂が入り込むことがない。従って、保護回路モジュール７の窓２４・２５は、溶融樹脂で塞がれることが防止される。なお、蓋２３の前面が、ケース本体２２の前面よりも前方に出ているので、ケース本体２２の外側前面が、キャビティ３４の内壁面に先当たりすることがない。溶融樹脂が固化したのち、電池パックＰを成形金型からノックアウトする。
【００４０】
先の保護回路は実施例で説明した機能を持つものに限定されず、電池パックＰの用途に応じて必要な回路に構成することができる。ケース本体２２と蓋２３とは、接着剤や超音波接着などで接合してあってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】電池パックの斜視図
【図２】素電池と電装品との分解斜視図
【図３】図４におけるＡ−Ａ線断面図
【図４】保護回路モジュールの横断平面図
【図５】保護回路モジュールの分解斜視図
【図６】中間組立品を金型に装填した状態の横断平面図
【図７】樹脂モールドで覆われた電池パックの要部を示す横断平面図
【符号の説明】
１素電池
２樹脂モールド
１３回路基板
１４保護ケース
１５・１６接続リード
１７電子部品
１８・１９外部出力端子
２４・２５窓
２２ケース本体
２３蓋
２３ａ蓋の左右の端部
Ｐ電池パック

Claims

角箱状の素電池と、前記素電池の外周側面に付設される回路基板と、前記素電池に前記回路基板を固定するための樹脂モールドとを含み、
前記回路基板を密封状に収容する保護ケースを備えており、
前記保護ケースが、前記回路基板に接続された接続リードを導出した状態で、前記樹脂モールドで前記素電池に固定されていることを特徴とする電池パック。
前記回路基板には、外部出力端子が前面に配置されており、
前記保護ケースは、前記素電池の前面側に配置されるとともに、前記外部出力端子を外部に臨ませるための窓を貫通状に設けてあり、
前記樹脂モールドは、前記保護ケースの前記窓が露出するよう形成されている請求項１記載の電池パック。
前記回路基板の後面に電子部品を配置してあり、
前記電子部品が、前記保護ケースの内面から離れた位置に配置されている請求項２記載の電池パック。
前記保護ケースは、前記回路基板を収容するケース本体と、前記回路基板の前側を覆う帯状の蓋とを含んでおり、
蓋の左右両端部はそれぞれ後ろ側に延出しているとともに、前記左右両端部の各後端が横外側方に突出して前記樹脂モールドで覆われている請求項３記載の電池パック。