JP2009037900A - パック電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】外装ケースに設けられた窓部に対する外部端子の位置精度を高く維持しながら、組立てに係る作業性に優れる構造のパック電池を提供する。
【解決手段】素電池10aには、基板ホルダー12を間に挟んで、保護回路基板17が取り付けられている。保護回路基板17には、X軸方向左側の主面に外部端子13が設けられている。外装ケース11における側壁11bには、保護回路基板17における外部端子13に対応する箇所に窓部11hが設けられ、その上端辺には、X軸方向右側に向けて張出すひさし部11fが形成されている。
基板ホルダー12は、Y軸方向に向けて突出する係合凸部12a1が設けられている。そして、基板ホルダー12は、その一部(段部12e)がひさし部11fの下方に挿入されるとともに、係合凸部12a1が側壁11cの上端辺11cuに設けられた係合凹部11g1と係合されている。
【選択図】図5

Description

本発明は、パック電池に関し、特に、保護回路基板などを保持する基板ホルダーと外装ケースとの取り付け構造に関する。
パック電池は、携帯電話機、ディジタルカメラ、PDA(Personal Digital Assistant)などのモバイル機器の普及に呼応して、広く用いられている。そして、これら携帯機器の小型化に合わせて、パック電池もその小型化がすすめられている。ここで、パック電池には、上記のように小型化をすすめる上でも、例えば外部接続端子の位置精度の確保やパック自体の強度確保が要求される。このような要求に応えるパック電池が、例えば、特許文献1、2で提案されている。特許文献2で提案されているパック電池について、図7を用い説明する。
図7に示すように、パック電池において、素電池90は、保護回路基板97が組み付けられた状態で外装ケース91の内方凹部に挿入されている。なお、図7では省略しているが、外装ケース91の開口部分は、実際には外装ラベルにより覆い包まれる。素電池90と保護回路基板97とは、その間に基板ホルダー92を挟んだ状態で組み付けられている。
外装ケース91における一の側壁91bの上端部分からは、対向する側壁に向けて(X軸方向右斜めに向けて)ひさし部91fが形成されている。このひさし部91fには、ほぞ穴91gが2ヶ所設けられている。また、外装ケース91の底壁91aにも、ほぞ穴91iが2ヶ所形成されている(図7では、1ヶ所のみ図示)。
一方、ひさし部91fと底壁91aとで挟まれた部分に挿入されることになる基板ホルダー92には、ほぞ穴91gおよびほぞ穴91iに各々対応する箇所に楔状の突起92a、92bが形成されている。基板ホルダー92は、その一部あるいは全部が、外装ケース91におけるひさし部91fと底壁91aとに挟まれた部分に挿入され、このとき基板ホルダー92の突起92a、92bが、外装ケース91のほぞ穴91g、91iに嵌合される。
また、基板ホルダー92には、外装ケース91への組み付け時に挿入端となる面に基板97における外部端子93が露出している。外装ケース91における側壁91bには、外部端子93が外方に向けて露出するように、窓部91hが形成されている。基板ホルダー92が外装ケース91に対し挿入された状態では、突起92a、92bとほぞ穴91g、91iとの係合作用により、外部端子93が外装ケース91の窓部91hに対して高い位置精度で配置されることになる。
特開2004−273371号公報 特開2006−164559号公報
しかしながら、図7に示す従来技術に係るパック電池では、外装ケース91への基板ホルダー92の装着後における外部端子93の高い位置精度を確保することはできるが、パック電池を組み立てる際の作業性が低くなるという問題がある。即ち、図7に示す従来技術に係るパック電池では、外装ケース91のひさし部91fにほぞ穴91fを設けるために、X軸方向におけるひさし部91fの寸法をある程度確保する必要がある。このため、従来技術に係る構成を採用する場合には、基板ホルダー92をひさし部91fの下方に挿入する際に外装ケース91を変形させながら、突起92a、92bがほぞ穴91g、91iに係合されるまで挿入することが必要であり、作業性が犠牲となる。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、外装ケースに設けられた窓部に対する外部端子の位置精度を高く維持しながら、組立てに係る作業性に優れる構造のパック電池を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係るパック電池は、次のような構成を採用することとする。
本発明に係るパック電池は、外装ケースと、1または複数の素電池と、回路基板と、基板ホルダーとを有する。
・外装ケースは、各々が略矩形状した1つの底壁と4つの側壁との組み合わせにより構成され、収納空間を有する。収納空間は、一方が開放され、略直方体あるいは略立方体の空間である。
・素電池は、外装ケースの収納空間に対して収納されている。
・回路基板は、素電池に対し電気的に接続されているとともに、一方の主面に外部端子が設けられており、外装ケースの収納空間に収納されている。
・基板ホルダーは、回路基板を保持するための枠体であり、外装ケースの収納空間に収納されている。
本発明に係るパック電池では、回路基板と基板ホルダーの一部とが、回路基板における外部端子が設けられた側の主面が外装ケースの1の側壁(以下では、「第1側壁」と記載する。)に対向する状態で、当該第1側壁と素電池との間に介挿されている。
外装ケースにおける第1側壁には、上記外部端子を外方に露出させる窓部が形成されており、その上端辺から対向する側壁(以下では、「第2側壁」と記載する。)に向け、且つ、基板ホルダーの上方の一部を覆うようにひさし部が張出し形成されている。また、第1側壁の両側に連続する2つの側壁(以下では、「第3側壁」および「第4側壁」と記載する。)には、その上端辺であって、上記ひさし部の端辺よりも第2側壁の側に凹状または凸状の係合部が各々形成されており、基板ホルダーには、第3側壁および第4側壁の上端辺に形成された係合部の各々に対応する凸状または凹状の被係合部が形成されている。
本発明に係るパック電池では、基板ホルダーは、その一部が外装ケースにおける上記ひさし部と底壁との間に挿入されているとともに、上記被係合部が第3側壁および第4側壁の係合部との間で係合されている。
上記のように、本発明に係るパック電池では、基板ホルダーの被係合部と外装ケースにおける第3側壁および第4側壁の各係合部とが係合する。このため、本発明に係るパック電池では、ひさし部にほぞ穴を設ける必要があった従来技術に係るパック電池(図7を参照。)に比べて、外装ケースにおけるひさし部の張出し量(第1側壁から第2側壁へ向けての突出量)を小さくすることができる。
本発明に係るパック電池では、上述のように、ひさし部の張出し量を小さくした場合にも、第3側壁および第4側壁の係合部を用い、外装ケースと基板ホルダーとを確実に係合することができるので、外装ケースにおける第1側壁の窓部に対する外部端子の位置精度を高く維持することができる。また、本発明に係るパック電池では、従来技術に係るパック電池に比べて、ひさし部の張出し量を小さくすることができるので、組立ての際に外装ケースに対して基板ホルダーをスムーズに収納することができ、高い作業性を確保することができる。
従って、本発明に係るパック電池は、外装ケースに設けられた窓部に対する外部端子の位置精度を高く維持しながら、組立てに係る作業性に優れる。
本発明に係るパック電池では、次のようなバリエーションを採用することができる。
本発明に係るパック電池では、外装ケースにおけるひさし部の張出し量を、0.5[mm]以上1.5[mm]以下の範囲とすることができる。
また、本発明に係るパック電池では、外装ケースの開口部分がフィルム状のラベルで覆われている、という構成を採用することができる。
また、本発明に係るパック電池では、外装ケースが、その底面の縦横辺の何れの寸法よりも側壁(第1側壁、第2側壁、第3側壁、第4側壁)の高さ寸法が小さい浅皿状をしており、素電池が、外装ケースにおける各側壁の内側高さと略同一あるいはそれよりも低い高さを有する扁平タイプである、という構成を採用することができる。
また、本発明に係るパック電池では、特に素電池の種類、形状が限定されるものではなく、非水電解液二次電池とすることもできる。
以下では、本発明を実施するための最良の形態について、一例を示して説明する。なお、以下の説明で用いる実施の形態は、本発明の構成および効果を分かりやすく説明するために用いる一例であって、本発明は、その本質的な技術的特徴部分以外、何ら以下の形態に限定を受けるものではない。
1.パック電池1の概略構成
実施の形態に係るパック電池1の概略構成について、図1を用い説明する。図1は、パック電池1の概略構成を示す展開斜視図である。
図1に示すように、パック電池1では、偏平直方体状(矩形断面の空間を有する浅皿状)の収納空間を有する外装ケース11と、当該収納空間に収納された2つの素電池10a、10bとを備える。外装ケース11内における素電池10a、10bには、基板ホルダー12が取り付けられている。
外装ケース11におけるX軸方向左側の側壁には、窓部が設けられており、当該窓部から外部端子13が露出し、また、同じ側壁には、テスト端子部14の箇所にも2つの窓部が設けられている。パック電池1においては、組み立てられた状態で、上記窓部よりテスター棒を挿入して、窓部の奥側に配置された保護回路基板17のテスト端子より、保護回路基板17の動作確認などのテストを行う。なお、テストの結果、合格したパック電池1では、ラベル16によりテスト端子部14は覆われ、出荷される。
外装ケース11は、素電池10a、10bなどが収納された状態で、Z軸方向上方の開口が外装ラベル15により覆われている。
なお、本実施の形態に係るパック電池1では、素電池10a、10bとして、例えば、偏平タイプのリチウムイオン電池が適用されている。
2.素電池10a、10bと基板ホルダー12および保護回路基板17
次に、外装ケース11の収納空間に収納されている素電池10a、10bおよびこれに付帯する基板ホルダー12および保護回路基板17などの接合関係について、図2を用い説明する。なお、図2に示す組立ての実施によりコアパックが構成され、このコアパックを外装ケース11に収納し、外装ラベル15を貼付することによりパック電池1が完成することになる。
図2に示すように、素電池10aと素電池10bとは、X軸方向に並んで配される。そして、各素電池10a、10bにおけるY軸方向手前の外装缶表面には、クラッド板101a、101bが接合されている。クラッド板101a、101bには、X軸方向に長いL字状のリード板22が接合される。
一方、各素電池10a、10bにおけるY軸方向奥側の端面には、各外装缶と対極となる凸状端子が形成されており(図2では、不図示。)、これらの各々には、安全部品(例えば、PTC素子やNTC素子など)19a、19bのそれぞれから延びる部品リード板192a、192bが接合される。なお、後述するように、素電池10a、10bと部品リード板192a、192bとは、基板ホルダー12に設けられた窓部12c、12dと、絶縁シート18に設けられた窓部18a、18bとを通して接合されている。
安全部品19bから延びる他方の部品リード板191bは、リード板21の端部に接続されている。リード板21は、安全部品19aおよびこれから延びる部品リード板191a、192aに対し、絶縁シート20を間に挟んで、その外方に沿う状態にL字状に曲折加工されている。
リード板21と部品リード板191aとは、保護回路基板17におけるX軸方向裏側の主面に形成された導電ランド(図示を省略。)に対して接続され、また、リード板22は、保護回路基板17における他の導電ランド(図示を省略。)に接続されている。保護回路基板17におけるX軸方向手前側の主面には、外部端子13が形成されている。外部端子13は、保護回路基板17に実装された各電子部品(図示を省略。)を介して、リード板21、部品リード板191aおよびリード板22などと接続されている。
図2に示すように、樹脂製の基板ホルダー12は、上面視略F字状をしており、X軸方向手前においてY軸方向に延伸する部分において、保護回路基板17を保持する。以下では、基板ホルダー12における当該部分を保持部12hと記載する。そして、図2では展開した状態で示しているが、基板ホルダー12は、素電池10a、10bに対して密着あるいは近接した状態で配される。
なお、基板ホルダー12には、X軸方向手前の部分におけるY軸方向両端にほぞ状の係合凸部12a1、12a2がそれぞれ形成されている(図2の拡大部分を参照)。また、基板ホルダー12は、保護回路基板17を保持する部分である保持部12hと、これに直交して(Y軸方向に)延伸する部分(以下では、「延在プレート部12p」と記載する。)と、延在プレート部12pの延伸中間部分からY軸方向に延伸するリブ部12bとを有する。基板ホルダー12の延在プレート部12pには、素電池10a、10bの各凸状端子(不図示。)が通るように、矩形状の窓部12c、12dが設けられている。
素電池10a、10bは、X−Y平面において、端部のコーナー部分がR形状となり、素電池10aと素電池10bとを隣接配置した際には互いの間の上方に空間が空くことになるが、この空間には基板ホルダー12のリブ部12bが配される。このように、素電池10aと素電池10bとの間の空間にリブ部12bを配することにより、素電池10aと素電池10bとは、安定して保持されるとともに、外装ラベル15を貼付した際に、仮にリブ部12bがないと仮定したならば上述の上部空間により外装ラベル15の外側表面が凹状となるが、リブ部12bを設けることにより、このような外装ラベル15の外側表面における凹みの発生を防ぐことができ、略平坦な外側表面とすることができる。
なお、上述のように、基板ホルダー12における延在プレート部12pと素電池10a、10bとの間には、樹脂製であって細長い矩形板状の絶縁シート20が介挿されている。この絶縁シート20には、素電池10a、10bにおける各凸状端子が通るように、矩形状の穴18a、18bが設けられている。
以上のような電気的接続、構造上の配置により、図2に示す各構成要素の組立てを実施してコアパックが完成する。
3.外装ケース11
次に、パック電池1における外装ケース11の構成について、図3を用い説明する。
図3に示すように、外装ケース11は、各々が略矩形状した1つの底壁11aと4つの側壁11b〜11eとの組み合わせにより構成され、偏平な略直方体形状の収納空間を有する。側壁11b〜11eは、底壁11aに比べて長細い長方形状をしており、その内、X軸方向左側の側壁(以下では、「第1側壁」と記載する。)11bには、上述のように、外部端子13を外方に露出させるための窓部11hなどが設けられている。
また、図3の下部拡大部分に示すように、第1側壁11bにおけるZ軸方向上端近傍からは、X軸方向に対向する側壁(以下では、「第2側壁」と記載する。)11dに向けて張出す状態でひさし部11fが形成されている。ひさし部11fは、底壁11aと略平行に形成されており、その張出し量は、例えば、0.5[mm]〜1.5[mm]である。
ここで、パック電池1の全体サイズは、全幅が略40[mm]、全長が略74[mm]、全厚が略6.3[mm]である。
外装ケース11における残りの側壁(以下では、Y軸方向奥側を「第3側壁」と記載し、手前側を「第4側壁」と記載する。)11c、11eには、第1側壁11bに近い部分に、各上端辺11cu、11eu側に開口する溝状の係合凹部11g1、11g2が形成されている。これら係合凹部11g1、11g2は、基板ホルダー12における係合凸部12a1、12a2(図2を参照。)に対応する形状を有する(図3の上部拡大部分を参照)。また、係合凹部11g1、11g2は、ひさし部11fのX軸方向右側の端辺と第3側壁11cおよび第4側壁11eの各上端辺11cu、11euとの接合箇所よりも、第2側壁11d側に若干近い箇所に形成されている。
また、図3の上部拡大部分に示すように、第2側壁11dにおけるZ軸方向上端近傍からも、第1側壁11bの側に向けて張出すひさし部11iが形成されている。図3に示すように、第2側壁11dに形成されたひさし部11iは、第3側壁11bおよび第4側壁11eと連結される両側のコーナー部分に近づくに従い、張出し量が小さくなるように設けられている。このような形状のひさし部11iを設けることにより、両コーナー部分での剛性を低くし、コアパックの収納に際して外装ケース11を容易に変形させることができるようにしている。よって、パック電池1の組立てなどにおいて、容易にコアパックを収納・取外しすることが可能となる。
また、コアパックを外装ケース11に収納した状態において、ひさし部11iにより、コアパックが外装ケース11の外部へ飛び出すことが防止され、安定してコアパックを保持することができる。
4.パック電池1の組立て
本実施の形態に係るパック電池1の組立てについて、図4および図5を用い説明する。
図4に示すように、外装ケース11に対して、コアパックを保護回路基板17の側より収納して行く。即ち、図5に示すように、基板ホルダー12における挿入端側の段部12eを外装ケース11におけるひさし部11fのZ軸方向下側面に対して斜めとなる角度で挿入して行く。
基板ホルダー12は、外装ケース11のひさし部11fの下部への挿入において、若干の無理嵌め状態となるが、外装ケース11および基板ホルダー12がともに樹脂材料からなるため、クラックなどを生じることはない。図4に示すように、外装ケース11への基板ホルダー12の挿入がすすむと、基板ホルダー12の係合凸部12a1、12a2が、側壁11c、11eの係合凹部11g1、11g2に対して各々係合される(図1におけるA部およびB部)。
係合凸部12a1、12a2と係合凹部11g1、11g2との係合により、外装ケース11への素電池10a、10bおよび保護回路基板17および基板ホルダー12の収納が完了する。
そして、この後、外装ケース11の開口に外装ラベル15を貼り付けることによりパック電池1の組立てが完了する。
5.優位性
本実施の形態に係るパック電池1の優位性について、図6を用い説明する。
上述のように、本実施の形態に係るパック電池1では、外装ケース11における第3側壁11cおよび第4側壁11eに係合凹部11g1、11g2を形成してあり(図6では、係合凹部11g1のみを図示。)、この各々に対して基板ホルダー12の係合凸部12a1、12a2を係合させている。そして、本実施の形態においては、外装ケース11におけるひさし部11fに係合のための構成を設けるのではなく、第2側壁11dに近い側の第3側壁11cおよび第4側壁11eの上端辺11cu、11euに係合凹部11g1、11g2を設けている。よって、ひさし部11fの下方への基板ホルダー12の挿入に際して、上記従来技術に係るパック電池(図7に示すパック電池)の構成を採用する場合よりも小さな力しか必要とせず、作業性に優れる。
また、本実施の形態に係るパック電池1の構成を採用すれば、ひさし部11fに係合のための構成を設ける必要がないので、ひさし部11fの張出し量を従来技術に係るパック電池(図7を参照。)よりも小さくすることができる。よって、本実施の形態に係るパック電池1は、より一層の小型化の推進という観点からも優位である。
また、本実施の形態に係るパック電池1では、係合凸部12a1、12a2と係合凹部11g1、11g2との隙間のない係合により、保護回路基板17と外装ケース11との相対的な位置関係が確実に確保され、外装ケース11における窓部11hに対して、保護回路基板17に設けられた外部端子13の位置が高い精度で確保される。特に、モバイル機器の電源として用いられる場合には、外部から振動が加えられるが、上記係合構成により、外装ケース11内での保護回路基板17の動きも規制され、機器側の端子とパック電池1の外部端子13とが外れるということも抑制される。
6.その他の事項
上記実施の形態では、2セルの素電池10a、10bが内蔵されてなるパック電池1を一例に採用したが、本発明は、内蔵する素電池の数、各々の外観形状および電池種類などを上記実施の形態で採用したものに限定されるものではない。
また、パック電池1における素電池10a、10bの配置、および各リード21、22や保護回路基板17の配置などについても、本発明は、これらに限定を受けるものではない。
また、パック電池1では、基板ホルダー12側に係合凸部12a1、12a2を形成し、外装ケース11側に係合凹部11g1、11g2を形成することとしたが、本発明では、逆の関係、具体的には、基板ホルダー側に係合凹部を設け、外装ケース側に係合凸部を設けることとしてもよい。また、係合凸部や係合凹部の各形状は、互いに対応していればよく、必ずしも上記実施の形態で採用した形状に限定されるものではない。
本発明は、携帯電話機やディジタルカメラなどのモバイル機器の電源として用いられるパック電池に対して有用である。
実施の形態に係るパック電池1の構成を示す展開斜視図である。 素電池10a、10bと、基板ホルダー12、保護回路基板17およびリード板21、22などとの接続関係を示す展開斜視図である。 外装ケース11の構成を示す斜視図である。 パック電池1の組立工程の一部を示す斜視図である。 パック電池1の組立工程の一部を示す断面図である。 パック電池1の要部を示す断面図である。 従来技術に係るパック電池の組立工程の一部を示す断面図である。
符号の説明
1.パック電池
10a、10b.素電池
11.外装ケース
11a.底壁
11b.第1側壁
11c.第3側壁
11d.第2側壁
11e.第4側壁
11f、11i.ひさし部
11g1、11g2.係合凹部
12.基板ホルダー
12a1、12a2.係合凸部
12h.保持部
12p.延在プレート部
13.外部端子
14.テスト端子部
15.外装ラベル
16.ラベル
17.保護回路基板
18、20.絶縁シート
19a、19b.安全部品
21、22.リード板

Claims (5)

  1. 各々が略矩形状をした1つの底壁と4つの側壁との組み合わせにより構成され、略直方体あるいは略立方体の収納空間を有する外装ケースと、前記収納空間に対して収納される1または複数の素電池と、前記素電池に電気的に接続されるとともに、一方の主面に外部端子が設けられてなる回路基板と、当該回路基板を保持するための枠体である基板ホルダーとを有するパック電池であって、
    前記回路基板と前記基板ホルダーの一部とは、前記回路基板における前記外部端子が形成された主面が側壁に対向する状態で、当該側壁と前記素電池との間に介挿されており、
    前記外装ケースでは、前記回路基板の主面が対向する側壁に、前記外部端子を外方に露出させる窓部が形成されており、その上端辺から対向する側壁に向け、且つ、前記基板ホルダーの上方の一部を覆うようにひさし部が張出し形成されており、
    前記回路基板の主面が対向する側壁の両側に連続する2つの側壁の各々には、その上端辺であって、前記ひさし部の端辺との接合部よりも前記対向する側壁の側に凹状または凸状の係合部が形成されており、
    前記基板ホルダーには、前記2つの側壁の係合部の各々に対応する凸状または凹状の被係合部が形成されており、
    前記基板ホルダーは、その一部が前記外装ケースにおける前記ひさし部と前記底壁との間に挿入されているとともに、前記被係合部が前記側壁の前記係合部との間で係合されている
    ことを特徴とするパック電池。
  2. 前記外装ケースにおける前記ひさし部は、0.5mm以上1.5mm以下の範囲での張出し量をもって形成されている
    ことを特徴とする請求項1に記載のパック電池。
  3. 前記外装ケースの開口部分は、フィルム状のラベルで覆われている
    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。
  4. 前記外装ケースは、前記底面の縦横辺の何れの寸法よりも前記側壁の高さ寸法が小さい浅皿状をしており、
    前記素電池は、前記外装ケースにおける側壁の内側高さと略同一あるいはそれよりも低い高さを有する扁平タイプである
    ことを特徴とする請求項1から3の何れかに記載のパック電池。
  5. 前記素電池は、非水電解液を有する
    ことを特徴とする請求項1から4の何れかに記載のパック電池。
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