JP3609662B2 - Pack battery - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板を内蔵しているパック電池に関する。
【0002】
【従来の技術】
プリント基板を内蔵するパック電池は、プリント基板に保護回路等を装備できる。プリント基板に保護回路を装着しているパック電池は、電池の過充電や過放電を防止しながら充放電できるので電池を理想的な環境で使用できる。保護回路に限らず、プリント基板には、電池の残存容量等を演算して表示する回路等を装着することもできる。
【0003】
種々の回路を実装しているプリント基板は、ケースの定位置に固定する必要がある。ホルダーでプリント基板をケースの定位置に固定するパック電池は開発されている(特開平8−212992号公報)。この公報に記載されるパック電池は、図1に示すように、対向面に平行なガイド溝21を有するホルダー20でプリント基板3を保持している。平面状に並べた円筒電池22の表面にホルダー20を配設し、ホルダー20のガイド溝21にプリント基板3を挿入している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
図1に示すパック電池は、ホルダーでプリント基板を定位置に固定できる。しかしながら、この構造のパック電池は、二次電池をプリント基板に対向して配設するので、二次電池から漏れた電解液がプリント基板を故障させる原因となる。電解液がプリント基板を故障させないようにするには、プリント基板と二次電池の間に隔離プレート等を配設して、プリント基板を二次電池から隔離する必要がある。この構造のパック電池は、プリント基板と隔離プレートの両方をケースの定位置に固定する必要がある。隔離プレートは、プラスチック等の絶縁材を成形したものであるから、ケースの定位置に嵌合できる形状に成形して、簡単に固定することができる。しかしながら、隔離プレートを二次電池とプリント基板の間に配設すると、プリント基板を二次電池に簡単に電気接続するのが難しくなる。
【0005】
本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、隔離プレートを二次電池とプリント基板との間の決められた位置に配設して、しかも二次電池とプリント基板を簡単に電気接続でき、さらに隔離プレートでもってプリント基板を電解液から保護できるパック電池を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明のパック電池は、ケース1と、このケース1内に平面状に並べて収納されてなる複数の二次電池2と、二次電池2とケース1内面との間に配設されてなるプリント基板3と、このプリント基板3と二次電池2との間に配設されてプリント基板3を二次電池2から隔離している絶縁材で成形してなる隔離プレート4とを備える。パック電池は、複数の二次電池2の電極に複数の電極端子9を固定しており、各々の電極端子9は、隔離プレート4に設けている複数の端子開口14を貫通して、先端をプリント基板3に固定している。二次電池2とプリント基板3に端部を固定している電極端子9は、端子開口14を貫通して、二次電池2とプリント基板3の間の決められた位置に隔離プレート4を固定している。
【0007】
本発明の請求項2のパック電池は、隔離プレート4とケース1が、隔離プレート4をケース1に逆方向に装着するのを阻止する逆装着防止嵌着部7を有する。
【0008】
本発明の請求項3のパック電池は、隔離プレート4が、プリント基板3から突出するパーツを嵌入する凹部16を有する。凹部16は、プリント基板3との対向面に設けている。
【0009】
本発明の請求項4のパック電池は、プリント基板3が、電極端子9を固定する近傍に貫通孔12を有する。二次電池2に一端を固定している電極端子9は、隔離プレート4の端子開口14と貫通孔12とを通過して、プリント基板3の表面に固定している。
【0010】
【発明の実施の形態】
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パック電池を例示するものであって、本発明はパック電池を以下のものに特定しない。
【0011】
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、「特許請求の範囲の欄」、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。
【0012】
図2の分解斜視図に示すパック電池は、プラスチック製のケース1に平面状に並べて複数の二次電池2を収納している。この図のパック電池は、二次電池2の下面にプリント基板を配設して、二次電池2とケース1との間にプリント基板を配設している。さらに、プリント基板と二次電池2との間には、プリント基板3を二次電池2から隔離する隔離プレートを配設している。二次電池2の片面に積層して固定される隔離プレート4と、プリント基板3の分解斜視図を図3に示している。ただし、図3は、図2に示すパック電池に収納している二次電池2を上下に反転した状態を示している。
【0013】
ケース1は、周囲に低い周壁8を設けて、薄い箱型に成形している第1ケース1Aと、この第1ケース1Aの開口部を閉塞できる板状に成形している第2ケース1Bとからなる。第1ケース1Aは、パック電池の出力端子を表出させる電極窓6を開口している。さらに、第1ケース1Aは、一方の端部内面に、隔離プレート4をケース1に逆方向に装着するのを阻止する逆装着防止嵌着部7となる嵌着凸部7Aを設けている。第1ケース1Aには、二次電池2と隔離プレート4とプリント基板3を連結している連結ユニット5を収納する。連結ユニット5を動かない状態で収納できるように、第1ケース1Aは、周壁8の内面形状を隔離プレート4の外形にほぼ等しく成形している。
【0014】
二次電池2は、薄型のリチウムイオン二次電池である。ただ、ケースに内蔵する二次電池には、リチウムイオン二次電池以外の二次電池、たとえば、ニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池も使用できる。図のパック電池は、薄型の二次電池2を、縦横に平面状に並べてケース1に収納している。図のパック電池は、2×4列に、薄型のリチウムイオン二次電池を並べて収納している。薄型のリチウムイオン二次電池は、図において上下に位置する広い両面を同一平面として、板状に並べている。
【0015】
複数の二次電池2は、全てが直列または並列に接続され、あるいは、直列と並列に接続されて、出力電圧を用途に適した電圧としている。二次電池2の電極には、複数の電極端子9を、スポット溶接等の方法で電気的に接続する状態で固定している。電極端子9は、プリント基板3を積層して固定する方向、図3において上方に突出して設けている。図3の二次電池2は、8個の電極端子9を固定している。
【0016】
プリント基板3は、保護回路、残存容量積算回路、パック電池を特定するID等を記憶している回路等を実現する電子部品を実装している。図のプリント基板3は、各々の電池温度を検出する温度センサー10も実装している。温度センサー10は電池温度を検出し、電池温度が設定温度よりも高くなったときに二次電池2の充電と放電を遮断して二次電池2を保護する。温度センサー10は、プリント基板3を貫通して設けた切欠部11に装着している。切欠部11に装着している温度センサー10は、プリント基板3の下面から突出している。
【0017】
プリント基板3は、平面状に並べている二次電池2の外形にほぼ等しい大きさで、二次電池2に固定している電極端子9を固定する近傍に貫通孔12を開口している。貫通孔12は、金属板を所定の幅に裁断している電極端子9を通過できる大きさに開口している。貫通孔12が大きすぎると、電極端子9が貫通孔12内で自由に移動するので、電極端子9とプリント基板3との相対位置を正確に特定できなくなる。したがって、貫通孔12の内形は、電極端子9を横に切断した断面形状よりも多少に大きく、電極端子9をスムーズに挿通できるが、挿通している電極端子9が貫通孔12内で自由に移動しない大きさに開口される。貫通孔12に挿通された電極端子9は、プリント基板3の表面で直角に折曲され、あるいは折曲することなく、プリント基板3の表面に半田付して固定される。図3のプリント基板3は、パック電池の出力端子に接続するリード板13も接続している。
【0018】
プリント基板3は、隔離プレート4を挟着する状態で二次電池2に連結される。隔離プレート4は、プリント基板3を二次電池2から隔離して、二次電池2から漏れる電解液によるプリント基板3の故障を防止する。隔離プレート4は、プラスチック等の絶縁材で成形される。隔離プレート4は、電極端子9を貫通させるために、複数の端子開口14を開口している。隔離プレート4は、端子開口14に挿通する電極端子9でもって、プリント基板3および二次電池2に対して相対的に位置がずれないように連結される。したがって、端子開口14は、電極端子9を通過させる位置に開口される。図3の隔離プレート4は、二次電池2に固定している8個の電極端子9を挿通するために、8個の端子開口14を開口している。
【0019】
端子開口14の大きさも、プリント基板3の貫通孔12と同じように、ここに挿通する電極端子9が自由に移動できない大きさとする。端子開口14が大きすぎると、電極端子9が端子開口14内で自由に移動して、電極端子9と隔離プレート4との相対位置を正確に特定できなくなるからである。端子開口14の内形も、貫通孔12と同じように、電極端子9を横に切断した断面形状よりも多少に大きく、電極端子9をスムーズに挿通できるが、挿通している電極端子9が端子開口14内で自由に移動しない大きさに開口される。
【0020】
ただ、隔離プレートは、図4に示す構造とすることもできる。この隔離プレート4は、隣接する二次電池2の接続部に固定している6個の電極端子9を挿通するために、6個の端子開口14を開口している。さらに、連結された二次電池2の先端に位置する2個の電極端子9は、隔離プレート4を貫通することなく隔離プレート4の端縁に位置させている。先端に位置する電極端子9は、内側に折曲されて隔離プレート4とプリント基板3とを挟着する状態でプリント基板3に連結される。この隔離プレート4は、端部の隔壁15に、先端の電極端子9を案内する切欠を設けて端子開口14としている。これらの端子開口14は、電極端子9を折曲させる位置に設けている。この構造の隔離プレート4も、複数の端子開口14と、これ等の端子開口14に挿通される電極端子9によって、プリント基板3および二次電池2に対して相対的に位置ずれしないように連結できる。
【0021】
隔離プレート4は、平面状に並べている二次電池2のほぼ全面に対向する大きさ、すなわち、平面状に並べている複数の二次電池2の外形にほぼ等しい大きさに成形される。図2と図3に示す隔離プレート4は、縦4列に並べている二次電池2の全長に等しい長さであって、横2列に並べている二次電池2の横幅よりも多少小さい長方形としている。
【0022】
二次電池2のほぼ全面に対向する大きさの隔離プレート4は、外周とケース1の内面との間にシール材を塗布して、隔離プレート4の全周とケース1内面との間の隙間を水密構造にできる。この構造の隔離プレートは、二次電池から漏れた電解液がプリント基板に移行しないように隔離できる。さらに、隔離プレートの端子開口にもシール材を充填して、端子開口と電極端子との隙間を水密構造に閉塞することより、プリント基板を二次電池から理想的な状態で隔離できる。シール材には、シリコンゴム等が使用できる。
【0023】
図3の隔離プレート4は、周囲に隔壁15を設けて、隔壁15の内側にプリント基板3を配設している。隔壁15は、内側にプリント基板3を嵌着できる形状、いいかえると、プリント基板3の外形を、隔壁15の内側形状にほぼ等しくしている。さらに、隔離プレート4は、これを逆方向にケース1に装着するのを阻止するための逆装着防止嵌着部7として、ケース1の嵌着凸部7Aを案内する嵌着凹部7Bを設けている。嵌着凸部7Aは、ケース1の一方の端部に設けているので、この嵌着凸部7Aを案内する位置に、嵌着凹部7Bを設けている。
【0024】
隔離プレート4が正常な姿勢でケース1に装着されると、図5の断面図に示すように、隔離プレート4の嵌着凹部7Bにケース1の嵌着凸部7Aが案内される。しかしながら、隔離プレート4を逆向きにしてケース1に装着すると、図6の断面図に示すように、ケース1の嵌着凸部7Aが隔離プレート4の隔壁15に衝突して、定位置に装着できなくなる。隔離プレート4は、二次電池2とプリント基板3とを連結する連結ユニット5の状態でケース1に装着される。図5と図6は、隔離プレート4とケース1の相対位置を示すものであって、実際に隔離プレート4をケース1に装着する状態を示すものではない。
【0025】
さらに、図3に示す隔離プレート4は、プリント基板3から二次電池2の方向に突出している電子部品を嵌入するための凹部16を、プリント基板3との対向面に設けている。図のプリント基板3は、切欠部11に電子部品である温度センサー10を配設して、この温度センサー10をプリント基板3から隔離プレート4の方向に突出させている。突出する温度センサー10を案内する位置に、隔離プレート4は凹部16を設けている。隔離プレート4は、凹部16を設けている部分が薄くなっている。したがって、この構造は、プリント基板3に切欠部11に固定している温度センサー10を、隔離プレート4の薄く成形された部分を介して二次電池2の表面に接近できる。このため、温度センサー10が電池温度を正確に検出できる状態として、定位置に固定できる特長がある。とくに、電極端子9を介して、プリント基板3を二次電池2に接近しているので、温度センサー10を常に二次電池2の表面に接近できる特長がある。
【0026】
この構造のパック電池は、以下の工程で組み立てられる。
▲1▼ 複数の二次電池2を同一平面に連結する。二次電池2は、図3に示すように、表面にテープ17を付着して連結し、さらに、電極に電極端子9をスポット溶接等の方法で連結して連結される。互いに連結された二次電池2は、図3に示すように、複数の電極端子9をプリント基板3の方向に突出させて固定する。
【0027】
▲2▼ 連結された二次電池2の上に隔離プレート4を重ね、さらにその上に図3の矢印で示すようにプリント基板3を積層する。このとき、一端を二次電池2に固定している電極端子9を、隔離プレート4の端子開口14と、プリント基板3の貫通孔12に通過させる。
【0028】
▲3▼ 電極端子9の先端を、プリント基板3の表面で直角に折曲し、あるいは折曲することなく、プリント基板3の表面に半田付等の方法で固定する。このとき、隔離プレート4を二次電池2に密着し、プリント基板3を隔離プレート4に密着させる。この状態で、二次電池2と隔離プレート4とプリント基板3とが決められた位置で連結された連結ユニット5となる。
【0029】
▲4▼ 図2に示すように、連結ユニット5を第1ケース1Aの周壁8内に装着し、その後、この図の矢印で示すように、第2ケース1Bを移動して、第1ケース1Aの開口部を閉塞する。第2ケース1Bと第1ケース1Aとは、超音波で溶着し、あるいは熱溶着し、あるいはまた接着剤を介して連結する。
【0030】
【発明の効果】
本発明のパック電池は、二次電池とプリント基板との間の決められた位置に隔離プレートを配設して、しかも二次電池とプリント基板を簡単に電気接続できる特長がある。それは、本発明のパック電池が、二次電池の電極に連結している複数の電極端子を、隔離プレートの端子開口に貫通させて先端をプリント基板に固定しているからである。この構造のパック電池は、二次電池をプリント基板に連結する電極端子が、隔離プレートを定位置に挟着して固定する。
【0031】
この構造のパック電池は、二次電池に接続している電極端子を、隔離プレートの端子開口に貫通してプリント基板に半田付け等の方法で連結することにより、隔離プレートとプリント基板を定位置に配設して、電極端子を簡単かつ容易に、しかも能率よくプリント基板に連結できる特長がある。
【0032】
さらに、本発明のパック電池は、二次電池をプリント基板に連結する電極端子を最短距離に配線できるので、電極端子の抵抗に起因する電圧降下を少なくして、二次電池の電圧を有効に出力できる特長も実現する。
【0033】
さらに、本発明のパック電池は、プリント基板と二次電池との間に隔離プレートを配設し、この隔離プレートでもってプリント基板を二次電池から隔離しているので、二次電池から漏れた電解液によるプリント基板の故障を極減できる特長がある。とくに、本発明のパック電池は、隔離プレートの全周と端子開口を、シリコン等で完全にシールすることが可能で、この構造によって、二次電池の電解液に起因するプリント基板の故障を解消できる特長がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のパック電池の分解斜視図
【図2】本発明の実施例のパック電池の分解斜視図
【図3】図2に示すパック電池の連結ユニットの分解斜視図
【図4】本発明の他の実施例のパック電池の連結ユニットの分解斜視図
【図5】隔離プレートを正常な姿勢でケースに装着する状態を示す一部拡大断面図
【図6】隔離プレートを逆向きにしてケースに装着する状態を示す一部拡大断面図
【符号の説明】
1…ケース 1A…第1ケース 1B…第2ケース
2…二次電池
3…プリント基板
4…隔離プレート
5…連結ユニット
6…電極窓
7…逆装着防止嵌着部 7A…嵌着凸部 7B…嵌着凹部
8…周壁
9…電極端子
10…温度センサー
11…切欠部
12…貫通孔
13…リード板
14…端子開口
15…隔壁
16…凹部
17…テープ
20…ホルダー
21…ガイド溝
22…円筒電池[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery pack incorporating a printed circuit board.
[0002]
[Prior art]
A battery pack incorporating a printed circuit board can be equipped with a protection circuit or the like on the printed circuit board. A battery pack with a protective circuit mounted on a printed circuit board can be charged and discharged while preventing overcharging and overdischarging of the battery, so that the battery can be used in an ideal environment. Not only the protection circuit but also a circuit for calculating and displaying the remaining capacity of the battery can be mounted on the printed circuit board.
[0003]
A printed circuit board on which various circuits are mounted needs to be fixed at a fixed position of the case. A battery pack for fixing a printed circuit board to a fixed position of a case with a holder has been developed (JP-A-8-212992). In the battery pack described in this publication, as shown in FIG. 1, the printed
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The battery pack shown in FIG. 1 can fix the printed circuit board in place with a holder. However, in the battery pack having this structure, since the secondary battery is disposed to face the printed board, the electrolyte solution leaking from the secondary battery causes the printed board to fail. In order to prevent the electrolytic solution from damaging the printed board, it is necessary to provide an isolation plate or the like between the printed board and the secondary battery to isolate the printed board from the secondary battery. In the battery pack having this structure, it is necessary to fix both the printed circuit board and the isolation plate in a fixed position of the case. Since the isolation plate is formed by molding an insulating material such as plastic, it can be easily fixed by being molded into a shape that can be fitted into a fixed position of the case. However, when the isolation plate is disposed between the secondary battery and the printed board, it is difficult to easily electrically connect the printed board to the secondary battery.
[0005]
The present invention was developed to solve this drawback, and an important object of the present invention is to arrange an isolation plate at a predetermined position between the secondary battery and the printed circuit board. In addition, it is an object of the present invention to provide a battery pack in which a secondary battery and a printed circuit board can be easily electrically connected, and further, the printed circuit board can be protected from the electrolytic solution with an isolation plate.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The battery pack according to the present invention includes a
[0007]
The battery pack according to
[0008]
In the battery pack of
[0009]
The battery pack according to
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
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.
[0011]
Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, the numbers corresponding to the members shown in the examples are referred to as “the scope of claims” and “the means for solving the problems”. It is added to the member shown by. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.
[0012]
The battery pack shown in the exploded perspective view of FIG. 2 accommodates a plurality of
[0013]
The
[0014]
The
[0015]
The plurality of
[0016]
The printed
[0017]
The printed
[0018]
The printed
[0019]
Similarly to the through
[0020]
However, the isolation plate can also have the structure shown in FIG. The
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
When the
[0025]
Further, the
[0026]
The battery pack having this structure is assembled in the following steps.
(1) A plurality of
[0027]
{Circle around (2)} The
[0028]
(3) The tip of the
[0029]
(4) As shown in FIG. 2, the connecting unit 5 is mounted in the
[0030]
【The invention's effect】
The battery pack of the present invention has an advantage that an isolation plate is disposed at a predetermined position between the secondary battery and the printed board, and the secondary battery and the printed board can be easily electrically connected. This is because the battery pack of the present invention has a plurality of electrode terminals connected to the electrodes of the secondary battery passing through the terminal openings of the isolation plate and fixing the tips to the printed circuit board. In the battery pack having this structure, the electrode terminal for connecting the secondary battery to the printed circuit board fixes the separator plate in place.
[0031]
The battery pack with this structure has an electrode terminal connected to the secondary battery that passes through the terminal opening of the isolation plate and is connected to the printed circuit board by soldering or the like, thereby connecting the isolation plate and the printed circuit board in place. The electrode terminal can be easily and easily connected to the printed board efficiently.
[0032]
Furthermore, since the battery pack of the present invention can wire the electrode terminal connecting the secondary battery to the printed circuit board at the shortest distance, the voltage drop due to the resistance of the electrode terminal is reduced and the voltage of the secondary battery is effectively used. Features that can be output are also realized.
[0033]
Furthermore, the battery pack according to the present invention has an isolation plate disposed between the printed circuit board and the secondary battery, and the printed circuit board is isolated from the secondary battery by this isolation plate, so that the battery leaks from the secondary battery. There is a feature that can minimize the failure of the printed circuit board due to the electrolyte. In particular, the battery pack of the present invention can completely seal the entire circumference of the isolation plate and the terminal opening with silicon or the like, and this structure eliminates the failure of the printed circuit board caused by the electrolyte of the secondary battery. There is a feature that can be.
[Brief description of the drawings]
1 is an exploded perspective view of a conventional battery pack. FIG. 2 is an exploded perspective view of a battery pack according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is an exploded perspective view of a connecting unit of the battery pack shown in FIG. FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view showing a state in which the isolation plate is attached to the case in a normal posture. FIG. 6 is an illustration in which the isolation plate is reversed. Partially enlarged sectional view showing the state of mounting on the case 【Explanation of symbols】
DESCRIPTION OF
Claims (4)
複数の二次電池(2)の電極に複数の電極端子(9)を固定しており、各々の電極端子(9)は、隔離プレート(4)に設けている複数の端子開口(14)を貫通して、先端をプリント基板(3)に固定しており、二次電池(2)とプリント基板(3)に端部を固定している電極端子(9)が、端子開口(14)を貫通して、二次電池(2)とプリント基板(3)の間の決められた位置に隔離プレート(4)を固定しているパック電池。The case (1), a plurality of secondary batteries (2) arranged in a plane in the case (1), and the secondary battery (2) and the inner surface of the case (1) are disposed. And an insulating material disposed between the printed circuit board (3) and the secondary battery (2) to isolate the printed circuit board (3) from the secondary battery (2). A molded isolation plate (4),
A plurality of electrode terminals (9) are fixed to the electrodes of the plurality of secondary batteries (2), and each electrode terminal (9) has a plurality of terminal openings (14) provided in the isolation plate (4). The electrode terminal (9) passing through and fixing the tip to the printed circuit board (3) and fixing the end to the secondary battery (2) and the printed circuit board (3) has a terminal opening (14). A battery pack penetrating and fixing a separating plate (4) at a predetermined position between the secondary battery (2) and the printed circuit board (3).
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