JP2014127418A - Battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直列に接続してなる複数の素電池に、電圧検出回路などの電子回路を実装する回路基板をリードを介して接続してなる電池パックに関し、とくに電動自転車や電動スクータ等の電源に最適な電池パックに関する。 The present invention relates to a battery pack in which a circuit board on which an electronic circuit such as a voltage detection circuit is mounted via a lead to a plurality of unit cells connected in series, and in particular, a power source such as an electric bicycle or an electric scooter. The battery pack is most suitable for
電動スクータや電動自転車等、電池パックから電力を得て駆動される電気機器の普及に伴い、電池パックの高出力化が求められている。このような電池パックでは、大出力を得るために、複数の素電池を直列に接続して出力電圧を高くしている。また、素電池として体積あたりの容量が大きいリチウムイオン二次素電池等が用いられている。 With the widespread use of electric devices such as electric scooters and electric bicycles that are driven by obtaining electric power from battery packs, higher output of battery packs is required. In such a battery pack, in order to obtain a large output, a plurality of unit cells are connected in series to increase the output voltage. Moreover, a lithium ion secondary unit battery having a large capacity per unit is used as the unit cell.
複数の素電池を使用した電池パックでは、各素電池を長期にわたって安定的に使用し、また、劣化を少なくするために、各素電池の管理が重要となる。この電池パックは、例えば素電池の電圧を、電圧検出回路等の電子回路で検出して監視し、電圧が一定の範囲を超えると充放電の電流値を制限したり、充放電を停止して電池を保護している。この電池パックは、電子回路を実装する回路基板を、リード板やリード線のリードを介して各素電池に接続する必要がある。この電池パックは、図1に示すように、互いに直列に接続している各素電池101の電極端子をリード103を介して回路基板102に接続している。さらに、回路基板102に実装する電子回路111に動作電力を供給するために、電子回路111の電源ライン115のプラス側とマイナス側とを、直列に接続している素電池101のプラス側とマイナス側とに接続している。
In a battery pack using a plurality of unit cells, management of each unit cell is important in order to use each unit cell stably over a long period of time and to reduce deterioration. This battery pack detects, for example, the voltage of a unit cell with an electronic circuit such as a voltage detection circuit, and limits the charge / discharge current value when the voltage exceeds a certain range or stops charge / discharge. The battery is protected. In this battery pack, it is necessary to connect a circuit board on which an electronic circuit is mounted to each unit cell via a lead plate or lead of a lead wire. In this battery pack, as shown in FIG. 1, electrode terminals of the
以上の電池パックは、複数の素電池101を直列に接続して電池ブロック110とし、この電池ブロック110を構成する素電池101の電極端子にリード103を介して回路基板102を接続して組み立てられる。組み立て工程においては、電池ブロック110に接続しているリード103を回路基板102にハンダ付けして接続される。各リード103は、特定の順番で回路基板102に接続する必要があり、接続順によっては、回路基板102に実装する電子回路111に規定よりも高い電圧が印加されて、電池パックに設けているヒューズ113を溶断したり、電子回路111に耐圧よりも高い電圧が入力されて故障する等の弊害が発生する。たとえば、図1において、リード103がA、B、C・・・・の順番で接続されず、アースラインのAとプラス側の電源ライン115のFとが接続されて電子回路111が動作状態となって、Eのリード103が接続されると、電子回路111が素電池101の電圧を正確に検出できなくなって、素電池101が異常な電圧に上昇したと判定して、スイッチング素子114がオンされ、ヒューズ113、113とスイッチング素子114との間に設けられた加熱抵抗Rに電流が流れ、ヒューズ113を溶断する等の弊害が発生する。また、Dのリード103が接続されずにEのリード103が接続されると、入力端子の電圧差が異常に大きくなって、電子回路111の入力側に耐圧を越える電圧が入力されて故障する等の弊害が発生する。電子回路は、ひとつの素電池の電圧検出を想定して選定されているため、多数の素電池の直列接続による高電圧に対する耐性は、設計時に考慮されておらず、この結果、定格以上の高電圧が印加されることで素子が破壊されるおそれがある。
The above battery pack is assembled by connecting a plurality of
以上の弊害を防止するために、特別な構造のコネクタを使用して、電池ブロックと回路基板とを接続する電池パックが開発されている。(特許文献1参照) In order to prevent the above disadvantages, battery packs have been developed that connect a battery block and a circuit board using a connector having a special structure. (See Patent Document 1)
特定のコネクタを使用する電池パックは、簡単に電池ブロックと回路基板とを接続できる。ただ、コネクタを使用する電池パックは、部品コストが高くなることに加えて、接点の接触不良を皆無にできない欠点がある。とくに、専用設計されたコネクタは、コストが高くなって、部品コストが高くなる欠点がある。この欠点は、素電池に接続しているリードを回路基板に特定の順番でハンダ付けすることで解消できる。このことを実現するには、専用の回路基板、とくにリードを接続する導電部のランドを特定の形状とする必要がある。図2は、ハンダ付けしてリード203を特定の順番で回路基板202の電子回路に接続できる回路基板202を示している。この回路基板202は、リード203を回路基板202の接続孔218に挿入する状態では、電子回路に接続している導電部205のランド206には接続されず、リード203をランド206にハンダ付けしてランド206に接続される。リードを接続孔に挿入して、電子回路に接続される回路基板は、リードを接続孔に挿入する順番を特定する必要があるが、電池ブロックと回路基板とを特定位置に連結して、全てのリードを特定の順番で接続孔に挿入することはできない。また、仮に特定の順番で接続孔に挿入できるとしても、接続孔に挿入されたリードは、確実に電子回路のランドには接続されない。したがって、リードを特定の順番で接続するランドは、ハンダ付けしてリードに接続される構造とする必要がある。図2の回路基板202は、このことを実現するために、接続孔218の周囲には導電部を設けないランド206を表面に設けている。このランド206は、接続孔218に挿入されたリード203をハンダ付けして、ハンダでリード203に接続される。したがって、リード203を順番にランド206にハンダ付けすることで、ハンダ付けの順番でリード203をランド206に接続できる。
A battery pack using a specific connector can easily connect a battery block and a circuit board. However, battery packs that use connectors have the disadvantages of not being able to eliminate contact failures at all, in addition to high component costs. In particular, the specially designed connector has a drawback that the cost is increased and the component cost is increased. This drawback can be eliminated by soldering leads connected to the unit cells to the circuit board in a specific order. In order to realize this, it is necessary to make a dedicated circuit board, in particular, a land of a conductive portion connecting leads, to have a specific shape. FIG. 2 shows a
しかしながら、図2の回路基板202は、絶縁基材204の表面に付着しているランド206にリード203をハンダ付けして固定するので、振動や衝撃などでランド206が絶縁基材204から剥がれやすい欠点がある。この欠点は、図3に示す回路基板302のように、電子回路に接続しているランド306を、絶縁基材304に設けたスルーホール308に接続し、このスルーホール308にリード303を挿入してハンダ付けする構造で解消できる。ただ、この構造は、リード303を接続孔318に挿入する状態で、ランド306に接続されるので、リード303を特定の順番でランド306に接続できず、前述したように、電池パックのヒューズが溶断され、あるいは回路基板に実装している電子回路が故障する等の弊害が発生する。
However, since the
本発明は、さらに以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、ハンダ付けの順番でリードを理想的な順番で回路基板のランドに接続できると共に、リードを接続するランドの剥離を有効に阻止できる電池パックを提供することにある。 The present invention has been developed for the purpose of solving the above-mentioned drawbacks. An important object of the present invention is to provide a battery pack that can connect leads to lands on a circuit board in an ideal order in the order of soldering and can effectively prevent peeling of lands connecting the leads.
本発明の電池パックは、互いに直列に接続してなる複数の素電池1と、この素電池1の電極端子にリード板3A又はリード線からなるリード3を介して接続してなる回路基板2とを備えている。回路基板2は、絶縁基材4の表面に導電部5を設けて、導電部5に電子回路11を実装している。さらに、回路基板2は、電子回路11に接続され、かつリード3を介して素電池1に接続される導電部5である複数のランド6を絶縁基材4の表面に設けている。複数のランド6の少なくともひとつは、電子回路11に接続してなる第1のランド部6Aと、リード3がハンダ付けして接続される第2のランド部6Bとからなる分割ランド6Xとしている。分割ランド6Xは、第1のランド部6Aと第2のランド部6Bとが非接続状態で絶縁基材4の表面に配置され、かつ、第1のランド部6Aと第2のランド部6Bとの間には、リード3がハンダ付けされるハンダ30で互いに接続されるハンダ付隙間7を設けている。さらに、回路基板2は、第2のランド部6Bに接続され、かつリード3が挿入されるスルーホール8を有し、このスルーホール8に挿入されるリード3が第2のランド部6Bにハンダ付けして接続され、かつ、リード3を第2のランド部6Bにハンダ付けしてなるハンダ30でもって、ハンダ付隙間7の両側にある第1のランド部6Aと第2のランド部6Bとを接続して、リード3を第1のランド部6Aと第2のランド部6Bとを介して回路基板2の電子回路11に接続している。
The battery pack of the present invention includes a plurality of
以上の電池パックは、ハンダ付けする順番でリードを回路基板のランドに接続しながら、リードがハンダ付けされるランドの剥離を有効に阻止できる特徴がある。それは、以上の電池パックの回路基板が、電子回路に接続してなる第1のランド部と、リードがハンダ付けして接続される第2のランド部とからなる分割ランドを備えており、電子回路に接続している第1のランド部と、リードを接続するスルーホールのある第2のランド部の間にハンダ付隙間を設けるので、スルーホールにリードを接続する状態では、リードが第2のランド部と第1のランド部とを介して電子回路には接続されず、第2のランド部のスルーホールに挿入しているリードを第2のランド部にハンダ付けして、第1のランド部と第2のランド部とがハンダで接続されて、リードが電子回路に接続されるからである。 The battery pack described above has a feature that it is possible to effectively prevent peeling of the lands on which the leads are soldered while connecting the leads to the lands of the circuit board in the soldering order. The circuit board of the above battery pack includes a divided land composed of a first land portion connected to an electronic circuit and a second land portion to which a lead is soldered and connected. Since a soldered gap is provided between the first land portion connected to the circuit and the second land portion having a through hole for connecting the lead, the lead is second when the lead is connected to the through hole. The first land portion is not connected to the electronic circuit via the first land portion, and the lead inserted into the through hole of the second land portion is soldered to the second land portion, This is because the land portion and the second land portion are connected by solder and the lead is connected to the electronic circuit.
本発明の電池パックは、互いに直列に接続してなる複数の素電池1で電池ブロック10を構成し、この電池ブロック10の最高電位の出力側に接続されたリード3が接続されるランド6のみを分割ランド6Xとすることができる。
以上の電池パックは、回路基板に設ける複数のランドのうち、電池ブロックの最高電位の出力側に接続されたリードが接続されるランドのみを分割ランドとする簡単な構造としながら、複数のリードを理想的な順番で回路基板のランドにハンダ付けして接続して、組み立て工程における電子回路の故障やヒューズの溶断等の弊害を有効に防止できる。
In the battery pack of the present invention, a
The above battery pack has a simple structure in which only the land connected to the output side of the highest potential of the battery block among the plurality of lands provided on the circuit board is a divided land, and the plurality of leads are arranged. By soldering and connecting to the lands of the circuit board in an ideal order, it is possible to effectively prevent problems such as electronic circuit failures and fuse blows in the assembly process.
本発明の電池パックは、互いに直列に接続してなる複数の素電池1で電池ブロック10を構成し、複数の素電池1の接続点16に接続されたリード3が接続されるランド6を分割ランド6Xとすることができる。
以上の電池パックは、回路基板に設ける複数のランドのうち、複数の電池の接続点に接続されたリードが接続されるランドを分割ランドとすることで、複数のリードを理想的な順番で回路基板のランドにハンダ付けして接続して、組み立て工程における電子回路の故障やヒューズの溶断等の弊害を確実に防止できる。
In the battery pack of the present invention, a plurality of
In the above battery pack, among the plurality of lands provided on the circuit board, the lands to which the leads connected to the connection points of the plurality of batteries are connected are divided lands, so that the plurality of leads are arranged in an ideal order. By soldering and connecting to the lands of the board, it is possible to reliably prevent problems such as failure of the electronic circuit and fusing of the fuse in the assembly process.
本発明の電池パックは、ハンダ付隙間7をスリット状として、スリットの内幅を0.01mm以上であって、0.5mm以下とすることができる。
この電池パックは、リードを第2のランド部にハンダ付けするとで、リードを確実に安定して電子回路に接続できる。それは、ハンダ付けして第1のランド部と第2のランド部とを確実に接続できるからである。
In the battery pack of the present invention, the soldered
In this battery pack, the lead can be reliably and stably connected to the electronic circuit by soldering the lead to the second land portion. This is because the first land portion and the second land portion can be reliably connected by soldering.
本発明の電池パックは、第2のランド部6Bを、スルーホール8の周囲に設けてなるループ状として、第2のランド部6Bの外側に第1のランド部6Aを設けて、第1のランド部6Aと第2のランド部6Bとの間にハンダ付隙間7を設けることができる。
以上の電池パックは、リードを第2のランド部にハンダ付けして、第1のランド部と第2のランド部とを確実に接続できる。それは、第2のランド部にハンダ付けされるハンダが周囲に流れて、第1のランド部に接続されるからである。
In the battery pack of the present invention, the
In the above battery pack, the lead can be soldered to the second land portion to reliably connect the first land portion and the second land portion. This is because the solder to be soldered to the second land portion flows around and is connected to the first land portion.
本発明の電池パックは、第2のランド部6Bを、絶縁基材4を貫通するスルーホール8を介して絶縁基材4の裏面に設けてなる導電部5に接続することができる。
この電池パックは、耐振動強度をより向上できる特徴がある。それは、第2のランド部がスルーホールを介して絶縁基材の両面に付着している導電部に接続されるからである。
In the battery pack of the present invention, the
This battery pack has a feature that vibration resistance strength can be further improved. This is because the second land portion is connected to the conductive portion attached to both surfaces of the insulating base material through the through hole.
本発明の電池パックは、第2のランド部6Bを、複数のサブスルーホール9を介して絶縁基材4の裏面に設けてなる導電部5に接続することができる。
この電池パックは、第2のランド部をより確実に絶縁基材に固定できる。
In the battery pack of the present invention, the
In this battery pack, the second land portion can be more reliably fixed to the insulating base material.
本発明の電池パックは、回路基板2に実装される電子回路11が、各素電池1の電圧を検出する電圧検出回路19を備えることができる。
この電池パックは、回路基板に実装される電圧検出回路で素電池の電圧を検出することで、素電池の電圧をコントロールしながら充放電できる。
In the battery pack of the present invention, the
This battery pack can be charged and discharged while controlling the voltage of the unit cell by detecting the voltage of the unit cell with a voltage detection circuit mounted on the circuit board.
本発明の電池パックは、回路基板2に実装される電子回路11が、各素電池1の電圧を検出する電圧検出回路19を備え、この電圧検出回路19に動作電力を供給する電源ライン15のプラス側とマイナス側の何れか又は両方に接続しているランド6を分割ランド6Xとして、電源ライン15を第1のランド部6Aと第2のランド部6Bとリード3を介して素電池1に接続することができる。
この電池パックは、素電池から電子回路に電力供給するタイミングをコントロールできるので、電子回路の故障やヒューズの溶断を確実に防止できる。
In the battery pack of the present invention, the
Since this battery pack can control the timing of supplying power from the unit cell to the electronic circuit, it is possible to reliably prevent the failure of the electronic circuit and the fusing of the fuse.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電池パックを例示するものであって、本発明は電池パックを以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the example shown below illustrates the battery pack for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the battery pack as follows. Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, numbers corresponding to the members shown in the examples are indicated in the “claims” and “means for solving problems” sections. It is added to the members. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.
以下、本発明の実施の形態に係る電池パックとして、アシスト自転車用の電源装置に適用した例を説明する。図4と図5に示す電池パックは、複数の素電池1を接続した電池ブロック10と、素電池1に接続された回路基板2と、これらを内部に収納する外装ケース20とで構成される。この電池パックの電池ブロック10は、5個の素電池1を直列に接続し、これを2列に配置して並列に接続して、10個の素電池1を5直2並に接続している。電池ブロック10は、直列に接続する素電池1の個数で出力電圧を調整し、並列に接続する素電池1の個数で出力電流を調整して、用途に最適な電圧と電流に設定する。したがって、本発明の電池パックは、直列や並列に接続する素電池1の個数を特定するものではない。
Hereinafter, an example in which the battery pack according to the embodiment of the present invention is applied to a power supply device for an assist bicycle will be described. The battery pack shown in FIGS. 4 and 5 includes a
素電池1はリチウムイオン電池である。素電池1をリチウムイオン電池とする電池パックは、容積と重量に対する出力を大きくできる。ただし、素電池には、リチウムイオン電池に代わって、リチウムポリマー電池やニッケル水素電池等も使用できる。したがって、本発明は、素電池をリチウムイオン電池に特定せず、素電池には充電できる全ての電池を使用できる。さらに、素電池1には、温度検出のための温度センサ(図示せず)が設けられている。温度センサは、素電池毎に設け、あるいは代表的な位置にある素電池のみの監視用として設けることもできる。温度センサは、回路基板2に接続されて回路基板2に実装する電子回路11でもって、素電池1の温度で電池パックの充放電の電流をコントロールする。
The
電池パックは、電池ブロック10を構成する各素電池1の異常な電圧での充放電を防止して、電池の劣化を少なくし、また安全性を保障するための電子回路11を備える。この電子回路11は、回路基板2に実装されて素電池1に接続される。電子回路11は、素電池1の電圧を検出して充放電の電流をコントロールするために電圧検出回路19を備える。回路基板2の電子回路11は、素電池1の電極端子に接続されて、素電池1の電圧を検出する。図4と図5の電池パックは、全ての素電池1の電圧を検出するために、全ての素電池1の電極端子を回路基板2に接続している。この電池パックは、全ての素電池1を過電圧から防止できる。ただ、電池パックは、必ずしも全ての素電池の電極端子を回路基板に接続する必要はない。たとえば、直列に接続している2個あるいは3個以上の素電池を電池ユニットとして、各電池ユニットの電圧を検出して、電池ユニットを構成する素電池の電圧を検出することもできる。
The battery pack includes an
さらに、図4の電池パックは、出力端子12との間に接続されるヒューズ13と、ヒューズ13、13間に接続された加熱抵抗Rと、異常時にオンに切り換えられて、加熱抵抗Rに電流を流してヒューズ13を溶断するスイッチング素子14とを備える。ヒューズ13とスイッチング素子14は、回路基板2に実装される。スイッチング素子14は、回路基板2に実装している電子回路11でもって、素電池1の異常な状態を検出してオン状態に切り換えられてヒューズ13を溶断する。たとえば、何れかの素電池1の電圧が異常な電圧まで上昇すると、スイッチング素子14がオンに切り換えられてヒューズ13を溶断する。図4のスイッチング素子14は、電池側と出力側に設けたヒューズ13の中間に接続される。このスイッチング素子14は、オン状態において、素電池1の電流で電池側のヒューズ13を溶断し、出力側から入力される電流で出力側のヒューズ13を溶断することができる。
Further, the battery pack of FIG. 4 has a
さらに、回路基板2は、素電池1の電圧のみでなく、各種の電池情報(例えば電流、温度、異常状態)等を検出して充放電の電流をコントロールし、また、電池パックが接続される機器に電池情報を伝送することもできる。このことを実現する回路基板2は、電池情報を検出する検出回路やセンサと、検出回路やセンサで検出される信号を処理するマイクロコンピュータと、外部の機器に通信する通信回路(図示せず)などの実装している。さらに、回路基板2は、出力端子12の間に、MOSFETなどの出力スイッチを設けて、電池の異常な状態で出力スイッチをオフに切り換えて、電流を遮断することもできる。
Furthermore, the
回路基板2は、リード3を介して電池ブロック10に接続される。リード3は各素電池1の電極端子に溶接して接続され、回路基板2にハンダ付けして接続される。図5の電池パックは、素電池1を並列に接続するリード3を延長して、回路基板2に接続している。リード3は金属板からなるリード板3Aである。リード板3Aは薄くして電流容量を大きくできる。ただ、リードはリード線とすることもできる。リード3は、回路基板2に設けたスルーホール8に挿入され、ハンダ付けして回路基板2に接続される。
The
回路基板2は、絶縁基材4の表面に、銅箔などの金属箔を設けて導電部5とし、この導電部5に電子回路11を実現する電子部品の端子をハンダ付けして接続している。さらに、回路基板2は、リード3をハンダ付けして接続するために、導電部5からなるランド6を絶縁基材4の表面に設けている。このランド6にはリード3がハンダ付けして接続され、この状態でリード3を電子回路11に接続する。回路基板2は、電池ブロック10に接続された複数のリード3を接続するために複数のランド6を備えており、これらのランド6のうち、少なくともひとつを、電子回路11に接続してなる第1のランド部6Aと、リード3がハンダ付けして接続される第2のランド部6Bとからなる分割ランド6Xとしている。
The
分割ランド6Xの平面図を図6に示す。この分割ランド6Xは、第1のランド部6Aと、第1のランド部6Aに接近して配置している第2のランド部6Bとからなり、第1のランド部6Aは電子回路11に接続している。第2のランド部6Bは、リード3がハンダ付けして接続される。第1のランド部6Aと第2のランド部6Bは非接続状態で絶縁基材4の表面に互いに接近して配置されて、第1のランド部6Aと第2のランド部6Bとの間には、リード3がハンダ付けされるハンダで互いに接続されるハンダ付隙間7を設けている。ハンダ付隙間7は、図7の断面図に示すように、リード3を第2のランド部6Bにハンダ付けして接続する溶融状態のハンダ30を第2のランド部6Bから第1のランド部6Aに流して、第2のランド部6Bと第1のランド部6Aとを接続する隙間である。
A plan view of the divided
図6の分割ランド6Xは、ハンダ付隙間7をスリット状としている。ハンダ付隙間7をスリット状とする分割ランド6Xは、溶融状態のハンダ30でもって、第1のランド部6Aと第2のランド部6Bとを安定して確実に電気接続できる。ハンダ付隙間7の間隔、スリットでは内幅を、たとえば0.01mm以上であって、0.5mm以下、好ましくは0.1mm以上であって、0.4mm以下とする。ハンダ付隙間7は、狭くして溶融状態のハンダ30でもって、第1のランド部6Aと第2のランド部6Bとを確実に安定して電気接続でき、反対に広くして、ハンダ付けしない状態において、第1のランド部6Aと第2のランド部6Bとを確実に非接続状態にできる。ただ、狭すぎると、ハンダ付けしない状態で第1のランド部6Aと第2のランド部6Bとが接触しやすく、また、広すぎると溶融状態のハンダ30で第1のランド部6Aと第2のランド部6Bとを確実に電気接続するのが難しくなる。したがって、ハンダ付隙間7は、その形状や、溶融状態のハンダ30の粘度等を考慮して用途に最適や形状や隙間とする。
In the divided
さらに、回路基板2は、リード3を挿入するスルーホール8を設けている。スルーホール8は、絶縁基材4に設けた貫通孔18の内面に導電部5を設けて、導電部5を絶縁基材4の表面に設けた第2のランド部6Bの導電部5に接続している。スルーホール8は、第2のランド部6Bには接続されるが、第1のランド部6Aには接続されない。
Further, the
分割ランド6Xの第1のランド部6Aと第2のランド部6Bは、ハンダ付隙間7を介して互いに接続されない状態にあるので、第2のランド部6Bのスルーホール8に挿入されてハンダ付けされないリード3は、第1のランド部6Aに電気接続されない。したがって、リード3をスルーホール8に挿入してハンダ付けしない状態では、リード3は第1のランド部6A、すなわち電子回路11には接続されない。ハンダ付隙間7によって、第2のランド部6Bが第1のランド部6Aに接続されないからである。リード3が第2のランド部6Bにハンダ付けして接続されると、第2のランド部6Bと第1のランド部6Aとが接続される。溶融したハンダ30が第2のランド部6Bから第1のランド部6Aに流れて、ハンダ付隙間7で離された第1のランド部6Aを第2のランド部6Bに接続するからである。この状態において、リード3は第2のランド部6Bと第1のランド部6Aとを介して電子回路11に接続される。この構造の分割ランド6Xは、回路基板2のスルーホール8にリード3を挿入して電子回路11には接続せず、ハンダ付けして電子回路11に接続する。この構造は、リード3をスルーホール8に挿入する順番でなく、ハンダ付けする順番で電子回路11に接続できる。したがって、ハンダ付けする順番を特定することで、リード3を特定の順番で電子回路11に接続できる。
Since the
図6に示す第2のランド部6Bは、スルーホール8の周囲に設けたループ状で、第2のランド部6Bの外側に第1のランド部6Aを設けて、第1のランド部6Aと第2のランド部6Bとの間にハンダ付隙間7を設けている。スルーホール8は、スリット状でリード板3Aを挿入できる形状としている。図示しないが、リード線を挿通するスルーホールは円形とする。スリット状のスルーホール8の周囲に設けた第2のランド部6Bは、長手方向の両端部の外側に第1のランド部6Aを設けている。両側に設けている一対の第1のランド部6Aは、導電部5で互いに接続され、導電部5を介して電子回路11に接続される。図6の分割ランド6Xは、第2のランド部6Bの両端部の幅を狭くして、その外側に第1のランド部6Aを設けて、第2のランド部6Bと第1のランド部6Aとの外周縁を同一ライン状に配置している。この分割ランド6Xは、第2のランド部6Bの両側に複数の第1のランド部6Aを設けている。この分割ランド6Xは、ハンダ付けされて、複数の第1のランド部6Aを第2のランド部6Bに接続する。したがって、リード3は第2のランド部6Bと第1のランド部6Aとを介してより確実に安定して電子回路11に接続される。
The
さらに、回路基板2は、図7の断面図で示すように、第2のランド部6Bを、絶縁基材4を貫通するスルーホール8を介して絶縁基材4の裏面に設けている導電部5に接続している。この構造はスルーホール8の両端を、絶縁基材4の両面に配置している導電部5に接続する。すなわち、両面の導電部5をスルーホール8で連結する構造となる。この構造の第2のランド部6Bは、スルーホール8に挿入してハンダ付けされるリード3をより確実に回路基板2に固定できる。スルーホール8がより強固に絶縁基材4に固定されるからである。このため、この回路基板2の電池パックは、耐振動強度をより向上できる特徴がある。
Further, as shown in the cross-sectional view of FIG. 7, the
さらに、図6の平面図と図8の断面図に示す回路基板2は、第2のランド部6Bの複数点を複数のサブスルーホール9を介して絶縁基材4の裏面に設けてなる導電部5に接続している。サブスルーホール9は、リード3を挿入するスルーホール8よりも小さく、第2のランド部6Bの複数点を導電部5に接続する。
Furthermore, the
図4の回路構成の電池パックは、回路基板2に実装される電子回路11に、各素電池1の電圧を検出する電圧検出回路19を設けて、電子回路11に電池ブロック10から動作電力を供給している。したがって、電子回路11の電源ライン15には、電池ブロック10のプラス側とマイナス側をリード3を介して接続している。この回路構成の電池パックは、組み立て工程において、リード3を、図においてA、B、C、D、E、Fの順番で回路基板2に接続して、電子回路11の故障やヒューズ13の溶断を防止できる。電子回路11は、動作状態となって、電池の電圧を検出して、電圧が異常な状態にあるとスイッチング素子14をオンに切り換えてヒューズ13を溶断するので、電子回路11のプラス側、またはマイナス側を最後に回路基板2に接続することで、組み立て工程におけるヒューズ13の溶断は防止できる。動作状態になる電子回路11がスイッチング素子14をオンに切り換えないからである。したがって、リード3の接続順でヒューズ13が溶断される電池パックは、電子回路11のプラス側、又はマイナス側のリード3を最後に接続して、ヒューズ13の溶断を防止できる。このため、電子回路11のプラス側又はマイナス側に接続しているランド6であって、図4において、A、Fのいずれか又は両方のリード3を接続するランド6のみを、図6に示すように、第1のランド部6Aと第2のランド部6Bとに分割する構造の分割ランド6Xとすることで、図4において、B、C、D、Eで示すリード3を接続するランド6を、図2で示す従来の構造としても、ランド6とリード3の電気的接触がなく、ヒューズ13の溶断は防止でき、高電圧の印加を防止できる。また、電子回路11の電源を最高電位側のリード3より得ることより、最高電位側のリード3が分割ランド6Xによって電気的に接続されていないことで、B、C、D、Eで示すリード3を接続するランド6を、図3の断面図に示す従来の構造としても、組み立て工程におけるヒューズ13の溶断は防止できる。
たとえば、図4において、電池ブロック10の最高電位側のFで示すリード3を接続するランド6のみを、図6に示すように、第1のランド部6Aと第2のランド部6Bとに分割する構造の分割ランド6Xとしてもよい。電池ブロック10の最低電位側のAで示すリード3を接続するランド6、及びその他のリード3を接続するランド6は、図3に示す構造であってもよい。
In the battery pack having the circuit configuration of FIG. 4, a
For example, in FIG. 4, only the
また、電子回路11の電源ライン15を電池ブロック10に接続する状態で、素電池1の接続点16に接続されたリード3を、図4において、B、C、D、Eの順番で電子回路11に接続しても、電子回路11は素電池1の異常な電圧を検出せず、電子回路11が電池の異常な電圧を検出してスイッチング素子14をオンに切り換えてヒューズ13を溶断することはない。したがって、図4において、B、C、D、Eを接続するランド6のみを、第1のランド部6Aと第2のランド部6Bに分割する構造の分割ランド6Xとし、A、Fを接続するランド6を、図3に示す従来の構造として、組み立て工程におけるヒューズ13の溶断を防止できる。
Further, in a state where the
したがって、本発明の電池パックは、必ずしもリード3を回路基板2に接続するすべてのランド6を、第1のランド部6Aと第2のランド部6Bとに分離する構造の分割ランド6Xとする必要はない。最も簡単な回路基板2は、電子回路11のプラス側の電源ライン15に接続しているランド6のみを、第1のランド部6Aと第2のランド部6Bとに分割する構造の分割ランド6Xとして、他のランド6を図3に示す従来の構造とするものである。
Therefore, the battery pack according to the present invention needs to be divided
本発明に係る電池パックは、電動自転車や電動スクータ用の電源として好適に利用できる。 The battery pack according to the present invention can be suitably used as a power source for electric bicycles and electric scooters.
1…素電池
2…回路基板
3…リード 3A…リード板
4…絶縁基材
5…導電部
6…ランド 6X…分割ランド
6A…第1のランド部
6B…第2のランド部
7…ハンダ付隙間
8…スルーホール
9…サブスルーホール
10…電池ブロック
11…電子回路
12…出力端子
13…ヒューズ
14…スイッチング素子
15…電源ライン
16…接続点
18…貫通孔
19…電圧検出回路
20…外装ケース
30…ハンダ
101…素電池
102…回路基板
103…リード
110…電池ブロック
111…電子回路
113…ヒューズ
114…スイッチング素子
115…電源ライン
202…回路基板
203…リード
204…絶縁基材
205…導電部
206…ランド
218…貫通孔
302…回路基板
303…リード
304…絶縁基材
306…ランド
308…スルーホール
318…接続孔
R…加熱抵抗
DESCRIPTION OF
6A ... 1st land part
6B ...
Claims (9)
前記回路基板(2)は、絶縁基材(4)の表面に導電部(5)を設けて、導電部(5)に電子回路(11)を実装しており、さらに、回路基板(2)は、前記電子回路(11)に接続され、かつ前記リード(3)を介して前記素電池(1)に接続される導電部(5)である複数のランド(6)を絶縁基材(4)の表面に設けており、
前記複数のランド(6)の少なくともひとつを、前記電子回路(11)に接続してなる第1のランド部(6A)と、リード(3)がハンダ付けして接続される第2のランド部(6B)とからなる分割ランド(6X)としており、
前記分割ランド(6X)は、前記第1のランド部(6A)と前記第2のランド部(6B)とが非接続状態で絶縁基材(4)の表面に配置され、かつ、第1のランド部(6A)と第2のランド部(6B)との間には、リード(3)がハンダ付けされるハンダ(30)で互いに接続されるハンダ付隙間(7)を設けており、
さらに、前記回路基板(2)は、前記第2のランド部(6B)に接続され、かつ前記リード(3)が挿入されるスルーホール(8)を有し、このスルーホール(8)に挿入されるリード(3)が第2のランド部(6B)にハンダ付けして接続され、かつ、前記リード(3)を第2のランド部(6B)にハンダ付けしてなるハンダ(30)でもって、ハンダ付隙間(7)の両側にある前記第1のランド部(6A)と前記第2のランド部(6B)とを接続して、前記リード(3)が第1のランド部(6A)と第2のランド部(6B)とを介して前記回路基板(2)の電子回路(11)に接続してなる電池パック。 A plurality of unit cells (1) connected in series with each other, and a circuit board connected to the electrode terminals of the unit cells (1) via lead plates (3A) or leads (3) made of lead wires ( 2) a battery pack comprising:
The circuit board (2) is provided with a conductive part (5) on the surface of the insulating base (4), and an electronic circuit (11) is mounted on the conductive part (5). A plurality of lands (6), which are conductive parts (5) connected to the electronic circuit (11) and connected to the unit cell (1) via the leads (3), are insulated base materials (4 )
A first land portion (6A) formed by connecting at least one of the plurality of lands (6) to the electronic circuit (11), and a second land portion connected by soldering the leads (3). (6B) and divided land (6X)
The divided land (6X) is disposed on the surface of the insulating base (4) in a state where the first land portion (6A) and the second land portion (6B) are not connected, and the first land portion (6X) Between the land portion (6A) and the second land portion (6B), there is provided a soldered gap (7) where the leads (3) are connected to each other by solder (30) to be soldered,
Further, the circuit board (2) has a through hole (8) connected to the second land portion (6B) and into which the lead (3) is inserted, and is inserted into the through hole (8). The lead (3) to be soldered is connected to the second land portion (6B) by soldering, and the lead (3) is soldered to the second land portion (6B) by solder (30) Accordingly, the first land portion (6A) and the second land portion (6B) on both sides of the soldered gap (7) are connected, and the lead (3) is connected to the first land portion (6A). ) And the second land portion (6B) and connected to the electronic circuit (11) of the circuit board (2).
前記電源ライン(15)が前記第1のランド部(6A)と前記第2のランド部(6B)と前記リード(3)を介して素電池(1)に接続されてなる請求項1ないし8のいずれかに記載される電池パック。 The electronic circuit (11) mounted on the circuit board (2) includes a voltage detection circuit (19) for detecting the voltage of each unit cell (1), and supplies operating power to the voltage detection circuit (19). The land (6) connected to either or both of the plus side and the minus side of the power line (15) is the divided land (6X),
The power supply line (15) is connected to the unit cell (1) through the first land portion (6A), the second land portion (6B), and the lead (3). The battery pack described in any one of.
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