JP2005190814A - パック電池 - Google Patents

Abstract

【課題】成形不良などを生じることなく薄型化がなされたパック電池を提供する。
【解決手段】素電池８と制御基板３を収納する外装体２の主表面に凹部４を有し、直接あるいは前記制御基板を介した状態で、一端が前記素電池と電気的に接続されてなるリード板５が前記凹部に敷設され、かつ当該リード板の一部が露出された状態で残部が被覆材６により被覆される構成である。なお、前記凹部の底面には溝部と孔部が設けられ、前記リード板は前記溝部にはめ込まれ、前記孔部を通って前記素電池に接続される。また、素電池と制御基板を収納する外装体の主表面に、窓部が形成されるものもある。当該窓部の大きさに合わせた絶縁材が装備され、前記リード板と同様にして接続されるリード板が当該絶縁材に配設され、かつ当該リード板の一部が露出された状態で残部が被覆材により被覆される構成もある。
【選択図】図１

Description

本発明は、外装体に外部端子を備えたパック電池に関する。

携帯型電子機器の電源として、繰り返し充放電可能な二次電池を素電池として内蔵する小型化されたパック電池が広く利用されている。パック電池は、機器の装着面の形状に応じた外形に形成されると共に、機器の接点に接続可能な位置に外部端子が形成される。パック電池の外部端子は、パック電池の外表面に露出して設けられるが、装着対象機器の接点位置によっては、パック電池の主表面に設けられることがある（例えば特許文献１）。

一方、近年では、パック電池に内蔵される素電池の充放電を制御したり、また、素電池の充電状態や残存容量、温度等の情報を機器側へ出力するために、制御回路を構成した制御基板を内蔵するものも知られている（例えば特許文献２）。
実公平7-19087号公報 特開平11-162423号公報

パック電池の主表面に外部端子を設ける場合、特許文献１のように、素電池端面の端子から素電池の主表面上までリード板を引き回すと共に、ケースの主表面に出力用窓を開口して、この窓から出力端子を露出させることによって、パック電池の主表面に外部端子を設けることができる。
しかしながら、この場合、素電池外装缶の主表面上にリード板を配置しているので、素電池外装缶とリード板とが電気的に接触してショートしてしまう問題がある。

一方、特許文献２のように制御基板を設けたパック電池において、パック電池の主表面に外部端子を設ける場合、内蔵する素電池の主表面上に制御基板を配置し、制御基板に形成された外部端子をケースの主表面から露出させることによって、パック電池の主表面に外部端子を設けることができる。
しかしながら、この場合、パック電池全体の厚みは、素電池の厚みやケースの肉厚に、制御基板の厚みが加わるため、パック電池を薄くできない問題がある。

また、制御基板を素電池の主表面上ではなく側面に沿って配置し、この制御基板と、パック電池の主表面に設けられる外部端子との間をリード板で連結し、例えば、リード板をパック電池の樹脂ケースの中にインサート成形することも考えられる。
しかしながら、この場合、樹脂ケースの樹脂をインサートに必要な厚さに成形しなければならず、やはり、パック電池を薄くできない問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、パック電池の主表面に外部端子を設ける場合でも、ショートなどの問題もなく、また、薄型にできるパック電池を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のパック電池は、素電池と制御基板を収納する外装体の主表面に凹部を有し、直接あるいは前記制御基板を介した状態で、一端が前記素電池と電気的に接続されてなるリード板が前記凹部に敷設されているとともに、当該リード板の一部が露出された状態で残部が被覆材により被覆されている構成となることを特徴とする。ここで、前記被覆材の大きさは前記凹部の寸法と同等以下、かつ当該リード板を全体的に被覆できる寸法とすることが望ましい。

なお、前記凹部の底面には溝部と孔部が設けられており、前記リード板は前記溝部にはめ込まれ、前記孔部を通って前記素電池に接続されている。
また、本発明のパック電池には、素電池と、制御基板を収納する外装体の主表面には、窓部が形成されるものもある。そして、当該窓部の大きさに合わせた絶縁材が装備され、直接あるいは前記制御基板を介した状態で、一端が前記素電池と電気的に接続されてなるリード板が当該絶縁材に配設されているとともに、当該リード板の一部が露出された状態で残部が被覆材により被覆されている構成となる特徴もある。ここで、前記被覆材の大きさは前記窓部の寸法と同等以下、かつ当該リード板を全体的に被覆できる寸法とすることが望ましい。

前記外装体は上蓋と下蓋からなる内部空間に前記素電池と前記制御基板を収納する構成を有しており、前記素電池は角形であり、前記制御基板を前記素電池の主面以外の部分に近接または密接して配すことが望ましい。それは、制御基板と素電池の主表面が近接または密接しているのでリード板との接続がしやすく、かつ当該素電池の両主面に前記上蓋と前記下蓋が密接されることで当該パック電池の薄型化を図ることができるからである。

上述する当該リード板の一部の露出部分は、電池装着機器の給電端子の位置に応じて設定される。

上記パック電池は、外装体の蓋体の主表面にリード板が敷設され、リード板は一部露出した状態で被覆材に被覆されているので、当該パック電池の主表面に位置する当該リード板の露出部分を外部端子とすることができる。また、外装体と素電池との間隙にはリード板が収納されないので、その分パック電池内の空間を縮小化することができ、かつリード板と素電池の間に、外装体または被覆材が介在しているので、リード板と素電池とが接触してショート等が発生することもない。また、リード板が外装体の凹部に配されているので被覆材が外装体の表面から突出することもない。これらにより素電池表面から被覆材表面までの距離を、従来のパック電池の当該距離よりも縮めることができるので、その分薄型化できる。

また、素電池として角形電池の使用や、制御基板を素電池の主面以外の部分に近接又は密接して配することで、パック電池の薄型化にさらに効果を得ることができる。
そして、電池装着機器の種類・用途などに合わせて、当該リード板の一部の露出部分を調節することで、パック電池の外部端子の設置箇所を設定できる。また、パック電池の表面に被覆材が露出される構成となっているので、パック電池に商品名・ロゴ等を明示することが容易となる。

（実施の形態１）
以下、本発明に係るパック電池の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
（パック電池の全体構成）
図1は、実施の形態１に係るパック電池1の全体構成である。
まず、本発明のパック電池1は主にPDA（Personal Digital Assistant）を対象装着機器としており、制御基板3と素電池8とが、上蓋2aと下蓋2bからなる外装体2の内部空間に収納された構成を有している。素電池8には薄型でかつ角形形状を有するポリマー電池が用いられている。ポリマー電池は、従来から表面が絶縁されたものであり、その材質は薄くて軟らかいアルミラミネートフィルムによるものである。制御基板3は、素電池8の主面以外の部分に近接または密接して配設され、それに伴って外装体の内部空間をできるだけ小さくしている。ここでは素電池8の端部で、アルミラミネートフィルムを折り曲げて形成されるテラス部に制御基板3が埋め込まれている。
制御基板３には、電池の充放電を制御したり、電池の残存容量や電池の温度情報を機器へ出力するための制御回路を構成する素子等が実装されている。

外装体2の上蓋2aの第1主表面20aには、厚み方向内方に向けて形成された凹部4に6本のリード板51、52、53、54、55、56（以下、6本のリード板を総称する場合は「5」の符号を付ける）が敷設されており、6本の当該リード板5は、凹部4の大きさに合わせた大きさの被覆材6によって絶縁被覆されている。
6本のリード板5は上蓋2aに敷設された状態で、各々の一端が制御基板3の接合パッド部31、32、33、34、35、36に接合されている。具体的には、上蓋2aの凹部4の底面には、当該凹部4の面方向に6つの溝91、92、93、94、95、96が形成されており、6本のリード板5は、6つの溝91、92、93、94、95、96に形成されている6つの孔部91a、92a、93a、94a、95a、96aを通してそれぞれ延出するとともに、6つの溝91、92、93、94、95、96に各々はめ込まれた状態で敷設されている。

そして、素電池8の第1主面80aは、凹部4が被覆材6によって被覆されている上蓋2aの第2主表面20bと密接され、さらに素電池8の第2表面80bは下蓋2bと密接されている。ここで、第1主表面20aと第2主表面20bとは上蓋2aの表裏の関係を有している。
上記被覆材6には6つの開口部71、72、73、74、75、76（以下、6つの開口部を総称する場合は「7」の符号を付ける）が、6本のリード板5が被覆される経路上の一部分に形成されている。これによって、リード板5の一部分が開口部7から露出する。従って、パック電池を対象装着機器に装着したときに、当該開口部7を通して対象装着機器の端子が6本のリード板5と接触することで、パック電池からの情報が制御基板3を介して対象装着機器へ出力される。

ここで、被覆材６は、開口部７の位置を変更して形成することができるので、リード板５を開口部７から露出させる位置を変更することができる。その結果、リード板の長さを変更することなく、機器の接点と接続される外部端子の位置を容易に変更することができるので、機種が異なっても、外装体２やリード板５を共通に使用できる。
（リード板と制御基板の接合部分）
図2はパック電池1が形成された状態の上面図である。図3は制御基板3とリード板5を含む箇所（境界線A-A）の断面図であり、リード板5と上蓋2aおよび被覆材6との接着状態、そしてリード板5と制御基板3の各接合パッド31、32、33、34、35、36との接合状態を示し、図4は6本のリード板5の各機能部分を示している。

6本のリード板5の各基端部分51a、52a、53a、54a、55a、56aが6つの孔部91a、92a、93a、94a、95a、96aを通って制御基板3の接合パッド部31、32、33、34、35、36にそれぞれ接合されている。また、6本のリード板5の基端部分51a、52a、53a、54a、55a、56a近傍は、制御基板3との接合範囲および素電池8の厚みを考慮し、素電池8と接触することなく上蓋2aの凹部4の底面に形成されている6つの溝91、92、93、94、95、96にはめ込まれるように屈曲している。

ただし、凹部4と当該凹部4の底面に形成されている6つの溝91、92、93、94、95、96の深さは、6本のリード板5が6つの溝91、92、93、94、95、96にはめ込まれて被覆材6で被覆された状態にあるとき、上蓋2aの第1表面20aと被覆材6の上面が略面一となるように設定されている。
6本のリード板5の先端部分51b、52b、53b、54b、55b、56bは、6本のリード板5が被覆材6で被覆された状態にあるとき、被覆材6の開口部71、72、73、74、75、76を通して外部に露出される。上記先端部分51b、52b、53b、54b、55b、56bは、PDAとの間で電力の入出力、あるいは各種情報の入出力をするためのパック電池1の外部端子となっている。

図3に示すように、6本のリード板5は上蓋2aの凹部4と被覆材6によって被覆されるとともに上蓋2aの第1表面、第2表面が略面一状態となっており、素電池8や制御基板3は、上記構成の上蓋2aと下蓋2bによって密接して収納されている。上述のような当該パック電池1の構成によれば、上述した従来技術にあるような外部端子に繋がるリード板5を取り回すために要する外装体と素電池との間の空間を省略することができるとともに、リード板5が凹部4内に収納されているのでパック電池の厚みを小さくできる。また、本発明で素電池8に用いられているポリマー電池は、アルミニウムを樹脂でサンドイッチして積層したアルミラミネートによって被覆されているが、その表面層である樹脂の材質は薄くて軟らかいため衝撃によって表面層の一部が損傷する恐れがある。表面層が損傷して一部が剥がれたりすると、アルミラミネートのアルミニウム層が露出されてしまう。しかし、本発明の構成のように、リード板5と素電池8の間に外装体2が挿設されていることで、リード板5のエッジ等でアルミラミネートの表面層を損傷することがなく、アルミニウム層を露出させなくできる。また、仮にアルミニウム層が露出した場合でも、外装体２が介在することによって、リード板５とアルミニウム層との接触を防止してショート等の発生も防止することができる。
（パック電池のデータ出力）
6本のリード板5の中で、電池装着機器に用いているのはGROUND接地用とする最長のリード板51、電池装着機器へ電力供給するリード板56、制御基板3内に装備されている感熱素子等の熱保護素子からの情報を電池装着機器に送信するためのリード板52の3本である。そのため、上記3本のリード板51、56、52の一部分51b、56b、52bは、被覆材6の開口部71、76、72を介してパック電池1の外部端子として利用される。他の3本のリード板53、54、55の利用については、電池装着機器の種類・用途などに応じたパック電池の仕様によって異なる。
（実施の形態２）
実施の形態２に係るパック電池の構成について、図5を用いて説明する。
（パック電池の全体構成）
図5は、当該パック電池10の一適用例である全体構成である。

このパック電池10は、上蓋の主表面に窓部が形成される外装体を有するものである。以下では（実施の形態１）と異なる範囲について説明する。
当該パック電池10も主にPDAを対象装着機器としており、制御基板3と素電池とが上蓋200a、下蓋200bとからなる外装体200の内部空間に収納された構成を有している。
上蓋200aの主表面には、厚み方向内方に向けて窓部40が形成されており、6本のリード板5は前述の（実施の形態１）と同様、制御基板3に電気的に接続されている。窓部40にはそれと同等の大きさを有する絶縁体910が配設され、制御基板3に接続されて延出している6本のリード板5は、絶縁材910に設けられている6つの孔部901、902、903、904、905、906を通して絶縁体910に配設され、窓部40の大きさに合わせた大きさの被覆材6によって被覆される。

上述のようにリード板5、被覆材6、絶縁体910が窓部40に配設された状態で、被覆材6は上蓋200aの第1表面2000aが略面一となり、絶縁体910は上蓋200aの第2表面2000bが略面一となる。そして、上蓋200aの第2表面2000bは素電池8の第1主面80aと密接され、素電池8の第2主面80bは、外装体200の下蓋200bと密接される。なお、（リード板5と制御基板との接合状態）、（パック電池のデータ出力）については前述（実施の形態１）と同様である。本実施形態のパック電池10の構成についても前述（実施の形態１）と同様、外装体2と素電池8との間の空間を省略して薄型化することができるとともに、リード板5と素電池8の間に絶縁材910が介在していることで、実施の形態１と同様に、リード板5と素電池8によるショート等の発生を防止することができる。
（その他の事項）
なお、本発明において、外装体2、200の上蓋2a、200aに敷設されるリード板5は様々な数に適用可能であり、つまりパック電池1、10における外部端子も様々な数に適用可能である。素電池の種類としてはポリマー電池やリチウムイオン電池等でも適用可能である。ただし、リチウムイオン電池等のように外装体にアルミニウム合金などの金属を使用している場合は、リード板5と素電池8によるショート等の発生を防止するために必ず絶縁材910の使用が必要となる。また、その電池の数も1個に限定されず、2個以上でも適用され、その接続形態も直列・並列等に適用可能である。素電池の形状についても角形に限定されるものではなく他の形状でも適用可能である。

また、上記外部端子は装着対象機器の給電端子の位置によって、被覆材6の開口部7の位置を適宜変更し、それに応じてリード板5の長さ・形状を調節することができる。

本発明は、パック電池における厚みの縮小化に繋げることで、PDAに強く求められるパック電池の軽量化・縮小化・薄型化に対して大変有効となるものである。

本実施の形態に係るパック電池1を示す展開斜視図である。 パック電池1の上面図である。 パック電池1のA-A断面図である。 リード線5の詳細構成図である。 本実施の形態に係るパック電池1を示す展開斜視図である。

符号の説明

1：パック電池
2：外装体
3：制御基板
4：外装体の凹部
5：リード板
6：被覆材
7：開口部
8：素電池
40：外装体の窓部
910：絶縁体

Claims (5)

1. 素電池と、当該素電池と電池装着機器との間における電力流通を制御する制御基板とが外装体に収納されてなるパック電池であって、
   前記外装体の主表面には、凹部が形成され、
   直接あるいは前記制御基板を介した状態で、一端が前記素電池と電気的に接続されてなるリード板が、前記凹部に敷設されているとともに、当該リード板の一部が露出された状態で残部が被覆材により被覆されている構成である
   ことを特徴とするパック電池。
2. 素電池と、当該素電池と電池装着機器との間における電力流通を制御する制御基板とが外装体に収納されてなるパック電池であって、
   前記外装体の主表面には、窓部が形成されるとともに当該窓部の大きさに合わせた絶縁材が装備され、
   直接あるいは前記制御基板を介した状態で、一端が前記素電池と電気的に接続されてなるリード板が、前記絶縁材に配設されているとともに、当該リード板の一部が露出された状態で残部が被覆材により被覆されている構成である
   ことを特徴とするパック電池。
3. 前記凹部の底面には溝部と孔部が設けられており、
   前記リード板は前記溝部にはめ込まれ、前記孔部を通って前記素電池に接続されている
   ことを特徴とする請求項1に記載のパック電池。
4. 前記外装体は上蓋と下蓋からなる内部空間に前記素電池と前記制御基板を収納する構成を有しており、
   当該素電池は角形であり、
   当該制御基板は、当該素電池の主面以外の部分に近接または密接して配され、
   当該素電池の両主面に前記上蓋と前記下蓋が密接されている
   ことを特徴とする請求項1または2に記載のパック電池。
5. 前記リード板の一部の露出部分は、電池装着機器の給電端子の位置に応じて設定されている
   ことを特徴とする請求項1または2に記載のパック電池。
   

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