JP2013175472A - 圧入タイプのリベットを用いる無溶接タイプのバッテリパック - Google Patents

Abstract

【課題】溶接あるいは半田付けなしに保護回路モジュール（ＰＣＭ）をバッテリセルに電気的に接続することができるキャップ組立体の提供。
【解決手段】キャップ組立体１００は、バッテリケースの開放している上端部に取り付けられる基板１１０と、基板１１０に取り付けられる保護回路モジュール（ＰＣＭ）１２０と、バッテリの上端部に連結されてＰＣＭ１２０をカバーする上部キャップ１３０とを備える。上部キャップ１３０は、絶縁性の材料から製造される。ＰＣＭ１２０と基板１１０との間の電気的な接続および機械的な連結は、１つ若しくは複数の圧入タイプのリベット１４０、１５０によって達成される。このキャップ組立体はバッテリパックに含まれる。
【選択図】図１

Description

本発明は、１つ若しくは複数の圧入タイプのリベットを用いる無溶接タイプのバッテリパックに関する。より詳しくは、本発明は、バッテリケースの開放している上端部に取り付けられる基板と、この基板に取り付けられた保護回路モジュール（ＰＣＭ）と、バッテリケースの上端部に接続されてＰＣＭをカバーする絶縁性の材料から製造された上部キャップとを備え、ＰＣＭと基板との間の電気的な接続および機械的な連結が１つ若しくは複数の圧入タイプのリベットによって達成されているキャップ組立体、およびそれを備えるバッテリパックに関する。

モバイル装置がますます発達して、そのようなモバイル装置の需要が増加したため、二次電池の需要もまた急激に増加してきた。二次電池の一つは、高いエネルギー密度、高い作動電圧、および優れた貯蔵性および有効寿命という特性を有するリチウム二次電池であるが、それは様々な種類のモバイル装置ばかりでなく様々なエレクトロニクス製品のためのエネルギー源として広く用いられている。

しかしながら、リチウム二次電池の内部には様々な可燃性物質が含まれている。その結果、リチウム二次電池には、過充電、過電流、あるいは他の外部からの物理的な影響によって過熱しあるいは爆発する危険の可能性がある。言い換えると、リチウム二次電池の安全性は低い。その結果、過充電といったバッテリの異常を効果的に制御するための保護回路モジュール（ＰＣＭ）がリチウム二次電池に取り付けられるが、このＰＣＭはリチウム二次電池のバッテリセルに接続されている。

ＰＣＭは、電流を制御するためのスイッチング素子、電圧検出器、抵抗およびコンデンサのような受動素子の役割を果たす電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有している。このＰＣＭは、バッテリの過充電、過放電、過電流、短絡および逆電圧を妨げてバッテリの爆発あるいは過熱、バッテリから液体の漏れ、およびバッテリの充電および放電特性の劣化を防止するとともに、バッテリの電気効率の低下およびバッテリの物理化学的な挙動の異常を抑制し、それによって危険な要因をバッテリから取り除いてバッテリの有効寿命を増加させる。

一般的に、このＰＣＭは、溶接あるいは半田付けより、ニッケル板のような導電材料を介してバッテリセルに接続されている。具体的には、溶接あるいは半田付けによってＰＣＭの電極タップにニッケル板が接続され、次いでこのニッケル板が溶接あるいは半田付けによってバッテリセルの電極端子に接続される。このようにして、ＰＣＭがバッテリセルに接続されてバッテリパックが製造されている。

この場合、バッテリパックを組み立てるためにいくつかの溶接あるいはハンダ付けの工程が必要であるが、二次電池のサイズが小さいので、溶接あるいはハンダ付けの工程は高い精度で実施されなければならない。その結果、欠陥の可能性が高くなる。さらにまた、溶接あるいはハンダ付けの工程の追加はバッテリパックの製造原価を高める。

その結果、スポット溶接あるいは半田付けなしにＰＣＭをバッテリセルに組み付ける方法が強く求められている。

本発明は、上述した課題およびまだ解決していない他の技術的な問題を解決するためになされた。

具体的には、本発明の目的は、かなりの時間および熟練した技術を必要とする溶接あるいは半田付けなしに保護回路モジュール（ＰＣＭ）をバッテリセルに電気的に接続することができるキャップ組立体を提供し、それによってバッテリパックの組立工程を簡単にするとともにバッテリパックの製造時間を減少させ、したがってバッテリパックの製造原価を減少させつつ組立工程の自動化を達成することにある。

本発明の他の目的は、キャップ組立体を有したバッテリパックを提供し、それによってバッテリパックの構造安定性を高めることにある。

本発明の一つの態様によると、バッテリケースの開放している上端部に取り付けられる基板と、この基板に取り付けられるＰＣＭと、バッテリケースの上端部に接続されてＰＣＭをカバーする絶縁性の材料から製造された上部キャップと、を備え、ＰＣＭと基板との間の電気的な接続および機械的な連結が１つ若しくは複数の圧入タイプのリベットによって達成されるキャップ組立体を提供することにより、上述のおよび他の目的を達成することができる。

したがって、本発明のキャップ組立体により、ＰＣＭおよび基板との間の電気的な接続および機械的な連結を、リベット用いて達成することができる。その結果、バッテリパックの製造原価が減少し、バッテリパックの組立工程は簡単になり、溶接あるいは半田付けによって生じる問題が取り除かれる。

本発明において、圧入タイプの接続とは、円柱状の突出端子がその上に形成されている第１の板に強い外力を負荷し、第２の板に形成されている円形の貫通孔に第１の板の突出端子を圧入することによって達成される接続を意味しており、第２の板の貫通孔の内径は第１の板の突出端子の外径と実質的に等しいかあるいはわずかに小さくなっている。

好ましい実施形態においては、ＰＣＭおよび基板にはバッテリの正極および負極に接続された２つの貫通孔が設けられており、ＰＣＭを基板上に配置する間にリベットが対応する貫通孔に挿入され、それによってＰＣＭと基板との間の電気的な接続および機械的な連結が達成される。

リベットの一つ（リベット（Ａ））は、円柱状の本体と、この円柱状の本体の中央に形成された所定の厚みを有している板状の本体とを有して、ＰＣＭと基板を互いに所定の間隔を空けて配置する役割を果たすとともに基板上に配置される突出端子を構成し、かつ他のリベット（リベット（Ｂ））は板状の上端部と円柱状の本体とを有している。

好ましくは、キャップ組立体は基板のリベット（Ａ）を挿入する貫通孔（ａ）に取り付けられるガスケットをさらに備え、このガスケットは、貫通孔（ａ）の上端面、下端面および内周面をカバーするとともに、絶縁性の材料から製造される。また、好ましくは、キャップ組立体はガスケットの下端に取り付けられる導電プレートをさらに備え、この導電プレートはリベット（Ａ）の下端が挿入される、バッテリセルの電極端子に接続される開口を有している。キャップ組立体の上述した構造により、リベット（Ａ）は、基板とＰＣＭの間に配置されたときに、導電プレートおよびＰＣＭの特定の領域を除いてガスケットによって電気的に絶縁される。具体的には、リベット（Ａ）は、正極あるいは負極端子としての役割を果たす上方に突出する端子を基板上に構成しつつ、ガスケットによって絶縁される。上方に突出する端子は、基板に対向しつつ電極、すなわち負極あるいは正極端子としての役割を果たす。

上述した構造においては、リベット（Ａ）は、ＰＣＭ、基板、ガスケットおよび導電プレートに順に挿入されるとともにＰＣＭの上端面および導電プレートの下端面が押圧されるのに十分な長さを有している。

好ましくは、基板には、リベット（Ａ）の板状の本体を配置するための凹部がリベット（Ａ）を挿入する貫通孔（ａ）の周囲に設けられ、かつＰＣＭには、リベット（Ｂ）の板状の上端部を配置するための凹部がリベット（Ｂ）を挿入する貫通孔（ｂ）の周囲に設けられる。好ましくは、凹部（ａ）は、リベット（Ａ）の板状の本体をガスケットを介してこの凹部（ａ）内に配置することができるように、ガスケットの凹部に対応した寸法を有している。

ガスケットは、基板の上下の端面に接続される２つの部材を有することもできるし、インサート射出成形によって一体構造に形成することもできる。

状況によっては、ＰＣＭと基板との間の電気的な接続および機械的な連結を達成するために、ＰＣＭが基板上に配置されている間に、３つのリベットを貫通孔に挿入することができる。第１のリベットはＰＣＭの貫通孔（Ｐａ）および基板の貫通孔（Ｂａ）に挿入され、かつ第３のリベットはＰＣＭの貫通孔（Ｐｂ）を介して第２のリベットの上端部に接続することができる。第１のリベットは板状の上端部と円柱状の本体を有し、第２のリベットは板状の上端部と円柱状の本体を有し、第３のリベットは板状の上端部および円柱状の本体を有している。第２のリベットの上端部には第３のリベットの円柱状の本体に対応する連結孔が形成されていて、第３のリベットを圧入して第２のリベットの上端部に接続することができるようになっている。

別の好ましい実施形態において、ＰＣＭはバッテリの正極および負極に接続された２つの貫通孔（ｂ）をそれぞれ有し、かつ基板には連結部材およびＰＣＭの貫通孔に対応する貫通孔（ｃ）がそれぞれ設けられている。ＰＣＭが基板上に配置されるときに、連結部材が貫通孔（ａ）に挿入され、かつリベットが貫通孔（ｂ）および貫通孔（ｃ）に挿入され、それによってＰＣＭと基板との間の電気的な接続および機械的な連結が達成される。

リベットは、円柱状の本体と、円柱状の本体の中央に形成されて所定の厚みを具備している板状の本体とを有し、ＰＣＭと基板を互いに所定の間隔を空けて配置する役割を果たすとともに、基板上に配置される突出端子を構成する。連結部材は、リベットがＰＣＭの貫通孔（ｂ）および基板の貫通孔（ｃ）に挿入されているときに、ＰＣＭと基板との間の間隔に対応する長さで基板から突出する円柱状の部材である。

本発明の別の態様によると、上述した構成のキャップ組立体を備えるバッテリパックが提供される。このバッテリパックは、正極／セパレータ／負極の構造で組み立てられた電極集合体を含んでいるバッテリケースの開放上端部にキャップ組立体を連結することによって製造される。好ましくは、バッテリパックは、角柱状の金属製バッテリケース内に取り付けられた電極集合体を有する角柱状のバッテリを備える。

本発明の、上述した目的および他の目的、特徴、および他の利点は、添付図面と併せて、後述する詳細な説明により更に明確に理解されるであろう。
本発明の好ましい態様
〔１〕バッテリケースの開放している上端部に取り付けられる基板と、
前記基板に取り付けられる保護回路モジュール（ＰＣＭ）と、
前記バッテリケースの上端部に連結されてＰＣＭをカバーする、絶縁性の材料から製造された上部キャップと、
を備え、
前記ＰＣＭと前記基板との間の電気的な接続および機械的な連結が１つ若しくは複数の圧入タイプのリベットによって達成されることを特徴とするキャップ組み立て体。
〔２〕前記ＰＣＭおよび前記基板には、バッテリの正極および負極に接続される２つの貫通孔が設けられ、かつ前記ＰＣＭを前記基板上に配置するときに前記リベットが対応する貫通孔に挿入されることを特徴とする〔１〕に記載したキャップ組立体。
〔３〕前記リベットの一つ（リベット（Ａ））は、円柱状の本体と、この円柱状の本体の中央部に形成されて所定の厚みを具備する板状の本体とを有し、
前記リベット（Ａ）は、前記ＰＣＭと前記基板とを互いに所定の間隔を空けて配置する役割を果たすとともに、前記基板上に配置された突出端子を構成していることを特徴とする〔１〕に記載したキャップ組立体。
〔４〕前記リベットの一つ（リベット（Ｂ））が、板状の上端部および円柱状の本体を有していることを特徴とする〔１〕に記載したキャップ組立体。
〔５〕前記リベット（Ａ）が挿入される前記基板の貫通孔（ａ）に取り付けられるガスケットをさらに備え、
前記ガスケットは、前記貫通孔（ａ）の上端面、下端面および内周面をカバーし、かつ絶縁性の材料から製造されることを特徴とする〔３〕に記載したキャップ組立体。
〔６〕前記ガスケットの下端に取り付けられる導電プレートをさらに備え、
前記導電プレートは、前記リベット（Ａ）の下端部が挿入される、バッテリセルの電極端子に接続された開口を有していることを特徴とする〔５〕に記載したキャップ組立体。
〔７〕前記リベット（Ａ）は、前記ＰＣＭ、前記基板、前記ガスケットおよび前記導電プレートに順次挿入されるとともに、前記ＰＣＭの上端面および前記導電プレートの下端面が押圧されるのに充分な長さを有していることを特徴とする〔６〕に記載したキャップ組立体。
〔８〕前記基板は、前記リベット（Ａ）が挿入される貫通孔（ａ）の周囲に凹部を有し、前記リベットの板状の本体がそこに配置されることを特徴とする〔３〕に記載したキャップ組立体。
〔９〕前記ガスケットは前記基板の上下の端面に連結される２つの部材を有し、あるいは前記ガスケットはインサート射出成形によって一体化された構造に形成されることを特徴とする〔５〕に記載したキャップ組立体。
〔１０〕前記ＰＣＭと前記基板との間の電気的な接続および機械的な連結を達成するために３つのリベットが前記貫通孔に挿入され、
第１のリベットが前記ＰＣＭの貫通孔（Ｐａ）および前記基板の貫通孔（Ｂａ）に挿入され、かつ第３のリベットが前記ＰＣＭの貫通孔（Ｐｂ）を介して第２のリベットの上端部に連結されることを特徴とする〔２〕に記載したキャップ組立体。
〔１１〕前記第２のリベットは、板状の上端部および円柱状の本体を有しており、
かつ前記第３のリベットは、前記第２のリベットの上端部に圧入する方法で連結されることを特徴とする〔１０〕に記載したキャップ組立体。
〔１２〕前記第２のリベットには、前記第３のリベットの円柱状の本体の外径と実質的に等しいかあるいはわずかに小さい内径を具備した連結孔がその上端部に設けられており、
前記第３のリベットの円柱状の本体の下端が前記第２のリベットの連結孔に配置されているときに、前記第３のリベットに強い外力を付加することによって、前記第３のリベットの円柱状の本体の下端を前記第２リベットの連結孔に圧入し、
それによって前記第２のリベットと前記第３のリベットとの間の接続が達成されることを特徴とする〔１０〕に記載したキャップ組立体。
〔１３〕前記ＰＣＭは、バッテリの正極および負極にそれぞれ接続された２つの貫通孔（ａ、ｂ）を有しており、
前記基板には連結部材と前記ＰＣＭの貫通孔に対応する貫通孔（ｃ）とがそれぞれ設けられ、
前記ＰＣＭが前記基板上に配置されているときに、前記連結部材が前記貫通孔（ａ）に挿入されて、前記リベットが前記貫通孔（ｂ）および前記貫通孔（ｃ）に挿入されることを特徴とする〔１〕に記載したキャップ組立体。
〔１４〕前記連結部材は、前記リベットが前記基板の貫通孔（ａ）に挿入されているときに、前記ＰＣＭと前記基板との間の間隔に対応する長さで前記基板から突出していることを特徴とする〔１３〕に記載したキャップ組立体。
〔１５〕〔１〕〜〔１４〕のいずれか一項に記載したキャップ組立体が、電極集合体を含んでいるバッテリケースの開放している上端部に連結される構造で組み立てられていることを特徴とするバッテリパック。
〔１６〕前記バッテリケースが角柱状の金属容器であることを特徴とする〔１５〕に記載したバッテリパック。

ここで、本発明の好ましい実施形態について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
しかしながら、本発明の範囲が例示の実施形態によって限定されないことは留意されるべきである。

図１は、本発明のキャップ組立体の好ましい第１実施形態を示す斜視図である。

図１を参照すると、キャップ組立体１００は、バッテリケース（図示せず）の開放している上端部に取り付けられる基板１１０、基板１１０に取り付けられる保護回路モジュール（ＰＣＭ）１２０、およびバッテリケースの上端部に連結されてＰＣＭ１２０をカバーする上部キャップ１３０を備えている。上部キャップ１３０は、絶縁性の材料から製造されている。

基板１１０およびＰＣＭ１２０には、リベット１４０が挿入される貫通孔１１４，１２４がその中央部にそれぞれ設けられている。リベット１４０はバッテリの負極（アノード）に接続される。基板１１０およびＰＣＭ１２０には、リベット１５０が挿入される貫通孔１１５，１２５がその一端部にそれぞれ設けられている。リベット１５０はバッテリの正極（カソード）に接続される。したがって、ＰＣＭ１２０が基板１１０上に配置されると、リベット１４０が対応する貫通孔１１４，１２４に挿入されるとともにリベット１５０が対応する貫通孔１１５，１２５に挿入され、それによって基板１１０とＰＣＭ１２０との間の機械的な連結および電気的な接続が達成される。

バッテリの負極に接続されるリベット１４０は、基板１１０とＰＣＭ１２０の間隔を空ける役割を果たしている。また、リベット１４０は、基板１１０上に配置される突出端子を構成する。リベット１４０は、円柱状本体１４１ａ，１４１ｂと、円柱状本体１４１ａ，１４１ｂの間に介装されて所定の厚みを有する板状本体１４２とを有している。リベット１４０の上側の円柱状本体１４１ａは貫通孔１２４に挿入され、かつリベット１４０の下側の円柱状本体１４１ｂは貫通孔１１４に挿入される。

他方、バッテリの正極に接続されるリベット１５０は、円柱状の本体１５１および板状の上端部１５２とを具備している。このリベット１５０の円柱状の本体１５１は、貫通孔１２５，１１５に順に挿入される。

リベット１４０を基板１１０の貫通孔１１４に挿入する前に、絶縁性のガスケットを貫通孔１１４に取り付ける。このガスケットは、上側ガスケット１６１と下側ガスケット１６２を有している。上下のガスケット１６１，１６２は、貫通孔１１４の上端面、下端面および内周面をカバーするように貫通孔１１４に取り付けられる。

下側ガスケット１６２の下端部には導電プレート１７０が取り付けられている。この導電プレート１７０は、バッテリセル（図示せず）の負極端子が溶接によって接続される領域である。この導電プレート１７０には開口１７４が設けられて、リベット１４０の下端部が挿入されるようになっている。

基板１１０の貫通孔１１４の周囲には凹部１１２が形成されて、上下のガスケット１６１，１６２を介してリベット１４０を貫通孔１１４に挿入されるときにリベット１４０の板状本体１４２が配置されるようになっている。ＰＣＭ１２０のうちリベット１５０が挿入される貫通孔１２５の周囲にも凹部１２２が形成されて、リベット１５０の板状の上端部１５２が配置されるようになっている。

次に、図１および図２を参照し、キャップ組立体１００の組立工程について説明する。

上側ガスケット１６１および下側ガスケット１６２は、基板１１０の中央の貫通孔１１４に嵌合している。導電プレート１７０が下側ガスケット１６２の下端に配置され、リベット１４０の下側の円柱状本体１４１ｂが上下のガスケット１６１，１６２の貫通孔および導電プレート１７０の開口１７４に挿入される。リベット１４０の下側の円柱状本体１４１ｂは、上述したように挿入されたときに、導電プレート１７０の開口１７４から部分的に突出するのに十分な長さを有している。したがって、リベット１４０の突出している下端部を押圧（打鋲）し、それによってリベット１４０と基板１１０と間の接続を達成することができる。

続いて、リベット１４０の上側の円柱状本体１４１ａは、ＰＣＭ１２０の中央の貫通孔１２４に挿入される。リベット１４０の上側の円柱状本体１４１ａもまた、上述したように挿入されたときに、ＰＣＭ１２０の貫通孔１２４から部分的に突出するのに十分な長さを有している。したがって、リベット１４０の突出している上端部を押圧し、それによってリベット１４０とＰＣＭ１２０との間の接続を達成することができる。

最後に、リベット１５０の円柱状の本体１５１が、ＰＣＭ１２０の側方の貫通孔１２５および基板１１０の側方の貫通孔１１５に順次挿入される。リベット１５０の円柱状の本体１５１は、上述したように挿入されたときに、基板１１０の貫通孔１１５から部分的に突出するのに十分な長さを有している。したがって、リベット１５０の突出している下端部を押圧し、それによってリベット１５０と基板１１０との間の接続を達成することができる。

ＰＣＭ１２０と基板１１０との間の機械的な接続が達成されると、基板１１０はバッテリケース（図示せず）の開放している上端部に配置され、次いで基板１１０は溶接によってバッテリケースに接続される。その後、上部キャップ１３０がバッテリケースの上端部に取り付けられる。しかしながら、ＰＣＭ１２０と基板１１０との間のリベット１４０，１５０を用いた機械的な接続は、上述した接続工程には限定されない。言い換えると、ＰＣＭ１２０と基板１１０との間の機械的な接続は、様々な方法で実施することができる。

上述した組立工程によって基板１１０とＰＣＭ１２０とは互いに機械的に連結されるが、基板１１０とＰＣＭ１２０はその間に介装されるリベット１４０の板状本体１４２によって互いに所定の間隔を空けて配置され、かつ基板１１０とＰＣＭ１２０との間の電気的な接続がリベット１４０，１５０によって達成される。

図３は、本発明のキャップ組立体の好ましい第２実施形態を示す分解斜視図である。

図３を参照すると、キャップ組立体２００は、バッテリケース（図示せず）の開放している上端部に取り付けられる基板２１０と、この基板２１０に取り付けられるＰＣＭ２２０と、バッテリケースの上端部に連結されてＰＣＭ２２０をカバーする上部キャップ２３０とを備えている。上部キャップ２３０は、絶縁性の材料から製造される。

基板２１０およびＰＣＭ２２０には、その中央部に貫通孔２１７，２２６がそれぞれ設けられている。また、基板２１０およびＰＣＭ２２０には、貫通孔２１４，２２４がその一端部にそれぞれ設けられている。３つのリベット２４０，２５０，２６０が対応する貫通孔２１４，２１７，２２４，２２６に挿入され、それによって基板２１０とＰＣＭ２２０との間の電気的な接続および機械的な連結が達成される。

リベット２４０，２５０，２６０の構造および連結について、以下に詳述する。

第１のリベット２４０は、板状の上端部２４１および円柱状の本体２４２を有している。第１のリベット２４０は、ＰＣＭ２２０の貫通孔（Ｐａ）２２４、および基板２１０の貫通孔（Ｂａ）２１４に挿入される。したがって、第１のリベット２４０が基板２１０に電気的に接続されることにより、第１のリベット２４０は、バッテリセルの正極端子を構成しているバッテリセルの正極（カソード）に接続される。第１のリベット２４０が挿入されるＰＣＭ２２０の貫通孔２２４の周囲には、第１のリベット２４０の上端部２４１に対応する凹部２２４ａが形成され、それによって第１のリベット２４０はＰＣＭ２２０に安定して取り付けられる。

第２のリベット２５０は、板状の上端部２５１および円柱状の本体２５２を有している。第２のリベット２５０は、基板２１０の貫通孔（Ｂｂ）２１７およびバッテリセルの負極（アノード）に接続された導電プレート２８０の開口２８６に挿入される。このとき、上側ガスケット２７０は、貫通孔２１７の上端面および内周面をカバーするように基板２１０の貫通孔２１７に取り付けられ、かつ下側ガスケット２７３は、貫通孔２１７の下側端面をカバーするように基板２１０の貫通孔２１７に取り付けられ、それによって第２のリベット２５０を基板２１０から電気的に絶縁する。

上側ガスケット２７０は、上端部２７１と、第２のリベット２５０の円柱状本体２５２が挿入される挿入孔（Ｂ）２７５を有する円柱状の本体２７２とを有している。挿入孔２７５は、上端部２７１に連通している。上側ガスケット２７０の上端部には、第２のリベット２５０の上端部２５１に対応する凹部２７５ａが形成されており、それによってより安定した電気的な分離が確保されている。下側ガスケット２７３は、基板２１０と導電プレート２８０を互いに絶縁する役割を果たしている。そのため、下側ガスケット２７３は、導電プレート２８０より大きい寸法を有している。上下のガスケット２７０および２７３は、上側ガスケット２７０の円柱状本体２７２の下端が下側ガスケット２７３の挿入孔２７４に挿入される構造で互いに連結される。

また、第３のリベット２６０の円柱状の本体２６２の外径に実質的に等しいかあるいはわずかに小さい内径の連結孔２５６が第２のリベット２５０の上端部２５１に形成されており、第２のリベット２５０は圧入によって第３のリベット２６０に連結される。その結果、第３のリベット２６０が第２のリベット２５０の上端部に配置されているときに第３のリベット２６０を打撃すると、第３のリベット２６０の円柱状の本体２６２の下端が第２のリベット２５０の連結孔２５６に圧入され、それによって第２のリベット２５０と第３のリベット２６０との間の接続が達成される。

第３のリベット２６０は、板状の上端部２６１および円柱状の本体２６２を有している。第３のリベット２６０は、第２のリベット２５０を介してバッテリセルの負極に接続される。第３のリベット２６０は、ＰＣＭ２２０の貫通孔（Ｐｂ）２２６に挿入され、上述したように第２のリベット２５０の連結孔２５６に圧入される。第３のリベット２６０を挿入するＰＣＭ２２０の貫通孔２２６の周囲には、第３のリベット２６０の上端部２６１に対応する凹部２２６ａが形成されており、それによって第３のリベット２６０はＰＣＭ２２０安定して取り付けられる。

次に、図３および図４を参照し、キャップ組立体２００の組立工程について説明する。

上側ガスケット２７０および下側ガスケット２７３は、基板２１０の中央の貫通孔２１７に嵌め込まれる。導電プレート２８０が下側ガスケット２７３の下端に配置されると、第２のリベット２５０の円柱状の本体２５２は、上下のガスケット２７０，２７３の挿入孔２７５，２７４および導電プレート２８０の開口２８６に挿入される。第１のリベット２４０の円柱状の本体２４２は、上述したように挿入されたときに、導電プレート２８０の開口２８６から部分的に突出するのに十分な長さを有している。その結果、第１のリベット２４０の突出している下端部を押圧（打鋲）し、それによって第１のリベット２４０と基板２１０との間の連結を達成することができる。

その後、ＰＣＭ２２０の中央の貫通孔２２６が第２のリベット２５０の連結孔２５６と連通するようにＰＣＭ２２０を基板２１０上に配置し、次いで、第３のリベット２６０の円柱状の本体２６２を第２のリベット２５０の連結孔２５６に圧入する。

最後に、第１のリベット２４０の円柱状の本体２４２を、ＰＣＭ２２０の側方の貫通孔２２４および基板２１０の側方の貫通孔２１４に順次挿入する。第１のリベット２４０の円柱状の本体２４２は、上述したように挿入されたときに、基板２１０の一端側の貫通孔２１４から部分的に突出するのに十分な長さを有している。その結果、第１のリベット２４０の突出している下端部を押圧し、それによって第１のリベット２４０と基板２１０との間の連結を達成することができる。

ＰＣＭ２２０と基板２１０との間の機械的な連結が達成されると、基板２１０はバッテリケース（図示せず）の開放している上端部に配置され、次いで基板２１０は溶接によってバッテリケースに連結される。その後、上部キャップ２３０がバッテリケースの上端部に取り付けられる。しかしながら、３つのリベット２４０，２５０，２６０を用いたＰＣＭ２２０と基板２１０との間の機械的な連結は、上述した連結工程には限定されない。言い換えると、ＰＣＭ２２０と基板２１０との間の機械的な連結は様々な方法で達成することができる。

上述した組立工程により、基板２１０とＰＣＭ２２０は互いに機械的に連結されるが、基板２１０とＰＣＭ２２０との間に介装される第２のリベット２５０の板状の上端部２５１によって基板２１０とＰＣＭ２２０は互いに所定の間隔を空けて配置され、かつ基板２１０とＰＣＭ２２０との間の電気的な接続がリベット２４０，２５０，２６０によって達成される。

図５は、本発明のキャップ組立体の好ましい第３実施形態を示す分解斜視図である。

図５を参照すると、このキャップ組立体３００は、バッテリケース（図示せず）の開放している上端部に取り付けられる基板３１０と、この基板３１０に取り付けられるＰＣＭ３２０と、バッテリケースの上端部に連結されてＰＣＭ３２０をカバーする上部キャップ３３０とを備えている。上部キャップ３３０は、絶縁性の材料から製造される。

基板３１０には、リベット３４０を挿入する貫通孔（ｃ）３１４がその中央部に設けられている。リベット３４０はバッテリの負極（アノード）に接続される。基板３１０には、ＰＣＭ３２０が取り付けられている方向に突出する連結部材３１２がその一端部に設けられている。連結部材３１２はバッテリの正極（カソード）に接続される。

ＰＣＭ３２０には、基板３１０の貫通孔３１４に対応する貫通孔（ｂ）３２４がその中央部に設けられていて、リベット３４０がこの貫通孔３２４に挿入されるようになっている。ＰＣＭ３２０には、基板３１０の連結部材３１２が挿入される貫通孔（ａ）３２２がその一端に設けられている。

したがって、ＰＣＭ３２０が基板３１０上に配置されているときに、連結部材３１２を貫通孔３２２に挿入し、かつリベット３４０を貫通孔３２４，３１４に挿入すると、それによって基板３１０とＰＣＭ３２０との間の機械的な連結および電気的な接続が達成される。

バッテリの負極、具体的には電極集合体（図示せず）に接続されているリベット３４０は、基板３１０とＰＣＭ３２０とを互いに間隔を空けて配置する役割を果たしている。また、リベット３４０は、基板３１０上に配置される突出端子を構成する。リベット３４０は、円柱状の本体３４１ａ，３４１ｂと、これらの円柱状の本体３４１ａ，３４１ｂの間に配置されて所定の厚みを具備している板状の本体３４２とを有している。リベット３４０の上側の円柱状本体３４１ａはＰＣＭ３２０の貫通孔３２４に挿入され、かつリベット３４０の下側の円柱状本体３４１ｂは基板３１０の貫通孔３１４に挿入される。

他方、電極集合体の正極に接続されている基板３１０の連結部材３１２は、リベット３４０の板状本体３４２によって定められているＰＣＭ３２０と基板３１０との間の間隔に対応する長さで突出している。基板３１０の連結部材３１２は、ＰＣＭ３２０の貫通孔３２２に対応するように円柱状の形に形成されている。

リベット３４０を基板３１０の貫通孔３１４に挿入する前に、絶縁性のガスケットを貫通孔３１４に取り付ける。このガスケットは、上側ガスケット３５０および下側ガスケット３５３を有している。上側ガスケット３５０は、基板３１０の上端に配置されると貫通孔３１４の内周面をカバーするように基板３１０の貫通孔３１４に挿入される円柱状の本体３５２と、板状の構造に形成されて貫通孔３１４の上端面をカバーする上端部３５１とを有している。他方、下側ガスケット３５３は基板３１０の下端に配置されている。下側ガスケット３５３は、板状の構造に形成されて貫通孔（ｃ）３１４の下側の端面をカバーする。上側ガスケット３５０の円柱状の本体３５２および上端部３５１には、リベット３４０の下側の円柱状本体３４１ｂを挿入する挿入孔３５４が垂直に形成されている。

下側ガスケット３５３の下端には、導電プレート３６０が取り付けられている。この導電プレート３６０は、電極集合体の負極端子が溶接によって接続される領域である。導電プレート３６０には、リベット３４０の下端が挿入される開口３６４が設けられている。
基板３１０の下端に取り付けられた下側ガスケット３５３は、導電プレート３６０のサイズより大きいサイズを有していて、導電プレート３６０と基板３１０との間の接触を防止している。あるいは、下側ガスケット３５３は、導電プレート３６０の上端面および側面をカバーする構造に形成することができる。

基板３１０の貫通孔３１４の周囲には凹部３１５が形成されおり、リベット３４０を貫通孔３１４に挿入すると、リベット３４０の板状本体３４２がそこに配置されるようになっている。リベット３４０は、上側ガスケット３５０を介して基板３１０の貫通孔３１４に挿入される。このため、基板３１０の凹部３１５は、上側ガスケット３５０に対応する寸法を有している。上側ガスケット３５０の上端部には凹部３５５が形成され、そこにリベット３４０の板状本体３４２が配置されるようになっている。

以下に、図５および図６参照し、キャップ組立体３００の組立工程について説明する。

上側ガスケット３５０および下側ガスケット３５３は、基板３１０の中央の貫通孔３１４に取り付けられる。導電プレート３６０が下側ガスケット３５３の下端に配置されると、リベット３４０の下側の円柱状本体３４１ｂは、上下のガスケット３５０，３５３の挿入孔３５４および導電プレート３６０の開口３６４に挿入される。リベット３４０の下側の円柱状本体３４１ｂは、上述したように挿入されたときに、導電プレート３６０の開口３６４から部分的に突出するのに充分な長さを有している。その結果、リベット３４０の突出している下端部を押圧（打鋲）し、それによってリベット３４０と基板３１０との間の連結を達成することができる。

続いて、リベット３４０の上側の円柱状本体３１４ａは、ＰＣＭ３２０の中央の貫通孔３２４に挿入される。リベット３４０の上側の円柱状本体３４１ａもまた、上述したように挿入されたときに、ＰＣＭ３２０の貫通孔３２４から部分的に突出するのに充分な長さを有している。その結果、リベット３４０の突出している上端部を押圧し、それによってリベット３４０とＰＣＭ３２０との間の連結を達成することができる。

上述したように、リベット３４０をＰＣＭ３２０の中央の貫通孔３２４および基板３１０の中央の貫通孔３１４に挿入すると、基板３１０の一端部から突出している連結部材３１２はＰＣＭ３２０の端部の貫通孔３２２に挿入される。

基板３１０の連結部材３１２は、上述したように貫通孔３２２で挿入されたときに、ＰＣＭ３２０の貫通孔３２２から部分的に突出するのに充分な長さを有している。その結果、リベット１５０の突出している下端部を押圧し、それによって連結部材３１２とＰＣＭ３２０との間の連結を達成することができる。

ＰＣＭ３２０と基板３１０との間の機械的な連結が達成されると、基板３１０は、バッテリケース（図示せず）の開放している上端部に配置され、次いで溶接によってバッテリケースに連結される。その後、上部キャップ３３０がバッテリケースの上端部に取り付けられる。しかしながら、リベット３４０および連結部材３１２を用いたＰＣＭ３２０と基板３１０との間の機械的な連結は、上述した連結工程には限定されない。言い換えると、ＰＣＭ３２０と基板３１０との間の機械的な連結は、様々な方法で実施することができる。

上述した組立工程により、基板３１０とＰＣＭ３２０は互いに機械的に連結されるが、基板３１０とＰＣＭ３２０との間に配置されるリベット３４０の板状本体３４２によって基板３１０とＰＣＭ３２０は互いに所定の間隔を空けて配置され、かつ基板３１０とＰＣＭ３２０との間の電気的な接続はリベット３４０および基板３１０から突出している連結部材３１２によって達成される。

本発明の好ましい実施形態について例示を目的として開示してきたが、添付の請求の範囲に開示されている本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく様々な修正、追加および置換をなし得ることを当業者は認識するであろう。

上記の説明から明らかなように、バッテリセルとＰＣＭとの間の電気的な接続の間にかなりの時間および熟練した技術を必要とする溶接あるいは半田付けなしに、１つ若しくは複数の圧入タイプのリベットを用いて無溶接タイプのバッテリパックを製造することができる。その結果、バッテリパックの組立工程が簡単となり、したがってバッテリパックの製造時間が減少する。したがって、バッテリパックの製造原価が減少し、組立工程の自動化が達成され、かつバッテリパックの構造安定性が高まる。

本発明のキャップ組立体の好ましい第１実施形態を示す分解斜視図。 リベットを用いて保護回路モジュール（ＰＣＭ）を基板に接続した後であって連結部材を上部キャップに取り付ける前の状態の、図１のキャップ組立体を示す斜視図。 本発明のキャップ組立体の好ましい第２実施形態を示す分解斜視図。 リベットを用いてＰＣＭを基板に接続した後であって連結部材を上部キャップに取り付ける前の状態の、図３のキャップ組立体を示す斜視図。 本発明のキャップ組立体の好ましい第３実施形態を示す分解斜視図。 リベットと基板の連結部材を用いてＰＣＭを基板に接続した後であって連結部材を上部キャップに取り付ける前の状態の、図５のキャップ組立体を示す斜視図。

Claims (2)

1. キャップ組み立て体であって、
   バッテリケースの開放している上端部に取り付けられる基板と、
   前記基板に取り付けられる保護回路モジュール（ＰＣＭ）と、
   前記バッテリケースの上端部に連結されてＰＣＭをカバーする、絶縁性の材料から製造された上部キャップとを備えてなり、
   前記ＰＣＭと前記基板との間の電気的な接続および機械的な連結が１つ若しくは複数の圧入タイプのリベットによって達成されてなり、
   前記ＰＣＭが、バッテリの正極および負極にそれぞれ接続された２つの貫通孔（ａ、ｂ）を有しており、
   前記基板には連結部材と前記ＰＣＭの貫通孔に対応する貫通孔（ｃ）とがそれぞれ設けられ、
   前記ＰＣＭが前記基板上に配置されているときに、前記連結部材が前記貫通孔（ａ）に挿入されて、前記リベットが前記貫通孔（ｂ）および前記貫通孔（ｃ）に挿入されることを特徴とする、キャップ組立体。
2. 前記連結部材が、前記リベットが前記基板の貫通孔（ｃ）に挿入されているときに、前記ＰＣＭと前記基板との間の間隔に対応する長さで前記基板から突出していることを特徴とする、請求項１に記載した、キャップ組立体。

Images