JP4408027B2 - 電池パック - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池とこの電池を過充電や過放電から保護するための電池保護回路が実装された回路基板とが一体的にパッケージ化されてなる電池パックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、エレクトロニクス技術の進歩に伴い、電子機器の高機能化とともに、小型化、薄型化および軽量化が可能となった。その結果、各種民生用ポータブル機器が開発、実用化され、それらの市場規模が急速に拡大しつつある。それらの代表例としては、携帯電話機やノート型パソコンなどがあげられる。これらの携帯型電子機器の駆動用内蔵電源となる電池には、使用環境が一定でなく、移動を伴うことから、小型化、薄型化および軽量化が要求されると同時に防塵および防滴構造が要求される。また、単電池のみでは実現し難い高電圧化および高容量化が必要となる用途に対しては、所要個数の単電池を電気的に直列または並列に接続し、且つ機械的に連結してなる組電池をパックケース内に収容してなる電池パックが実用化されている。この電池パックとしては、組電池を過充電や過放電から保護するための電池保護回路が実装された回路基板を内蔵して一体的にパッケージ化することによって携帯型電子機器の電源としての要求に応える構造としたものが数多く採用されている。
【０００３】
このように回路基板を一体化した電池パックとしては、図３および図４にそれぞれ示すような製造工程を経て得られる構造を備えたものが知られている。図３（ａ）〜（ｃ）は製造過程の平面図を示したもので、この電池パックの製造に際しては、先ず、（ａ）に示すように、組電池としての電池セル１の正極端子（図示せず）および負極端子（図示せず）に、正極接続板２および負極接続板３を電気的接続状態に固着し、両接続板２，３から切り起こしにより形成された正極リード２ａおよび負極リード３ａを、所要の電子部品４を実装して電池セル１を過充電および過放電などから保護する電池保護回路が構成された回路基板７の正極端子部（図示せず）および負極端子部（図示せず）に電気的に接続する。なお、正極接続板２にはＰＣＴ素子のような安全素子８が取り付けられている。
【０００４】
つぎに、同図（ｂ）に示すように、回路基板７が上述のように取り付けられた電池セル１を、合成樹脂製の下ケース９内に挿入して、この下ケース９の周壁から内方に突出した複数の仕切片９ａ〜９ｃによって下ケース９内に仮固定する。続いて、下ケース９とほぼ同様の形状となった上ケース１０を下ケース９に被せるように突き合わせると、上ケース１０の各仕切片１０ａ〜１０ｃが下ケース９の対応する仕切片９ａ〜９ｃに突き合わされて仕切壁が形成され、この仕切壁によって電池セル１および回路基板７が動かないように固定される。最後に、同図（ｃ）に示すように、両ケース９，１０の互いに突き合わされた周端面を超音波接合することにより、両ケース９，１０を互いに合体してパックケースを構成する。
【０００５】
この電池パックでは、電池セル１を下ケース９に挿入したときに、下ケース９内に予め取り付けられている接続板（図示せず）に電池セル１が電気的接続され、接続板がパックケースの外部接続端子（図示せず）に電気的接続されている。この電池パックは、下ケース９と上ケース１０とが超音波接合されてなるパックケース内に電池セル１および回路基板７が封入されていることにより、使用環境が一定でない携帯型電子機器の駆動電源としての要求に応えられる防塵および防滴構造を有している。
【０００６】
一方、図４の電池パックの製造に際しては、（ａ）に示すように、組電池としての電池セル１の正極端子（図示せず）および負極端子（図示せず）に、正極接続板２および負極接続板３を電気的接続状態に固着し、両接続板２，３から切り起こしにより形成された正極リード２ａおよび負極リード３ａを、所要の電子部品４を実装して電池セル１を過充電および過放電などから保護する電池保護回路が構成された回路基板７の正極端子部（図示せず）および負極端子部（図示せず）に貫通させた状態で電気的に接続する。なお、正極接続板２にはＰＣＴ素子のような安全素子８が取り付けられている。
【０００７】
つぎに、同図（ｂ）に示すように、回路基板７と電池セル１との間の空間を覆うように型組みした成形金型（図示せず）内に形成されたキャビティ（図示せず）に溶融状態の樹脂を充填して、その充填した樹脂が硬化することによって樹脂封止部１１が形成される。最後に、回路基板７の外側、樹脂封止部１１の外側および電池セル１の外側の一部を覆うように型組みした成形金型（図示せず）の内部に形成されたキャビティ（図示せず）内に溶融状態の樹脂を充填して、その充填した樹脂が硬化することにより、同図（ｃ）に示すように、正極端子窓１２ａおよび負極端子窓１２ｂを有する樹脂外装部１２が形成される。なお、上記樹脂封止部１１および樹脂外装部１２の形成素材としては、一般にホットメルト系接着剤が用いられている。この電池パックは、電池セル１および回路基板７が樹脂封止部１１および樹脂外装部１２により外部から封止されて、使用環境が一定でない携帯型電子機器の駆動電源としての要求に応えられる防塵および防滴構造を有している。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００３−８６１５９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３の電池パックでは、電池セル１および回路基板７を内部に収容するための樹脂製のパックケースを必要とするので、小型化を図ることができない。また、パックケースが下ケース９と上ケース１０とで構成されていることから、部品点数が多く、しかも、回路基板７を取り付けた電池セル１を、下ケース９内にこれらの仕切片９ａ〜９ｃで仮固定する配置で挿入したのち、下ケース９とこれに被せた上ケース１０とを超音波接合するので、組立性の悪い工程を経ることから、工数が多くなり、これらがコストアップの要因になっている。
【００１０】
一方、図４の電池パックは、図３の電池パックに比較してパックケースが不要となる分だけ小型化および薄型化できる利点があるが、樹脂封止部１１と樹脂外装部１２とを形成するために、２回の樹脂モールド成形工程を要し、しかも、樹脂封止部１１は金属製の電池セル１の端面に接合するように樹脂モールド成形を行うので、溶融樹脂の温度設定などに精密性を要して工程管理が難しく、これらに起因して相当のコストアップを招いている。また、この電池パックでは、樹脂封止部１１および樹脂外装部１２を樹脂モールド成形工程を経て形成したときに、ホットメルト系接着剤などの樹脂と金属製の電池セル１との密着性が悪いので、電池セル１と回路基板７との接続部分を確実に封止できないおそれがあり、これが歩留りの低下の一因になっている。
【００１１】
そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたもので、小型化および薄型化を図りながらも安価で、且つ歩留り良く製造できる構成を備えた回路基板一体型の電池パックを提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る電池パックは、電池セルと、この電池セルの充放電の制御を行う電池保護回路が実装された回路基板とが一体的にパッケージされてなるものにおいて、前記回路基板の周囲を取り囲むように形成された樹脂被覆部が、この樹脂被覆部の開放部から挿入配置された前記回路基板の外面を覆う配置で、前記回路基板に一体形成された回路基板ブロックを有し、前記樹脂被覆部の開放部の外まわりにある連通孔に挿通された金属製の棒状連結部材の先端部が前記電池セルの金属製端面に抵抗溶接で固着されて、前記回路基板ブロックが、前記連結部材によって前記電池セルの端面に圧接状態に固定されていることを特徴としている。
【００１３】
この電池パックでは、予め形成された回路基板ブロックが、金属製の電池セルの端面に先端を連結された棒状連結部材により電池セルに圧接状態に一体化された構成を有しているので、パックケースを用いる場合に比較して部品点数が少なく、且つ金属製の電池セルに樹脂モールド成形する場合のような精密な工程管理が不要となって工数が低減するから、相当のコストダウンを達成することができる。しかも、回路基板ブロックの電池セルへの固定およびこれらの間の封止は、共に樹脂被覆部の連通孔に挿通された金属製の連結部材と電池セルの端面とを抵抗溶接で固着することにより圧接させて行うので、金属製の電池セルに樹脂モールド成形する場合に比較して確実な固定および封止となり、歩留りが向上する。また、この電池パックでは、パックケースが不要となる分だけ小型化および薄型化できる。
【００１４】
上記発明において、回路基板ブロックの樹脂被覆部に、凹部または段差部と、この凹部または段差部からこれの反対面まで貫通する連通孔とが形成され、連結部材が、これの頭部が前記凹部または前記段差部の底面に当接した状態で連結軸部が前記連通孔に挿通されている構成とすることが好ましい。この構成によれば、連結部材を樹脂被覆部から突出しない配置で設けることができ、好ましい外形を有する電池パックを得ることができる。
【００１５】
上記発明において、連結部材と電池セルの端面とが抵抗溶接により相互に連結されている構成とすることが好ましい。この構成によれば、簡単な工程により電池セルの端面に強固に連結できる連結部材により回路基板ブロックを電池セルの端面に圧接状態で確実に一体化できるので、歩留りが向上する。
【００１６】
上記発明において、回路基板ブロックの外面と電池セルの端面に近接する側面の一部とを覆う樹脂外装部が前記回路基板ブロックおよび電池セルに一体形成されている構成とすることが好ましい。この構成によれば、電池セルと回路基板との間を一層確実に密封することができ、高い防塵性および防滴性を有したものとなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る電池パックの製造過程を順に示した断面図であり、図３および図４と同一若しくは同等のものには同一の符号を付してある。この電池パックの製造に際しては、先ず、同図（ａ）に示すように、組電池としての電池セル１の正極端子（図示せず）および負極端子（図示せず）に、正極接続板２および負極接続板３を電気的接続状態に固着する。両接続板２，３には、切り起こしにより正極リード２ａおよび負極リード３ａがそれぞれ形成されており、正極接続板２にはＰＣＴ素子のような安全素子８が取り付けられている。
【００１８】
一方、所要の電子部品４を実装して電池セル１を過充電および過放電などから保護する電池保護回路が構成された回路基板７は、同図（ｂ）に示すように、電子部品４の実装面（図の下面）を除く全面が樹脂で予め被覆されて、回路基板ブロック１３に形成されている。すなわち、回路基板ブロック１３は、開放部が形成され、回路基板７の周囲を囲むように形成された樹脂被覆部１４の内部に、開放部から回路基板７を挿入配置して一体的に形成されている。樹脂被覆部１４は、電池セル１の外形に対応する外形に形成されて、幅方向（図の左右方向）の両端部に、凹部１７とこの凹部１７に連通して下面に貫通する連通孔１８とが形成されているとともに、回路基板７の２つの接続孔７ａ，７ｂに対応する位置に挿通孔１９，２０が形成されている。
【００１９】
上記回路基板ブロック１３は、同図（ｂ）に示すように、回路基板７の接続孔７ａ，７ｂに正極リード２ａおよび負極リード３ａをそれぞれ貫通させて電気的接続された配置で電池セル１の端面に押し付けられ、この状態で、両側の凹部１７および連通孔１８に、矢印で示すように金属製のリベット２１が挿入される。このリベット２１は、同図（ｃ）に示すように、頭部２１ａが凹部１７に、且つ連結軸部２１ｂが連通孔１８に挿入されて、連結軸部２１ｂの先端部が電池セル１の端面に接触する。このように、リベット２１は、回路基板ブロック１３内に埋入されて、外部に突出しない状態となる。
【００２０】
つぎに、同図（ｃ）に示すように、抵抗溶接機２２の一対の電極２２ａ，２２ｂをリベット２１の頭部２１ａおよび電池セル１の側面にそれぞれ押し当てるとともに、一方の電極２２ａから頭部２１ａに圧力を加えて連結軸部２１ｂの先端部を電池セル１の端面に押し付ける状態で抵抗溶接機２２から両電極２２ａ，２２ｂ間に通電することにより、リベット２１の連結軸部２１ｂの先端部を電池セル１の端面に抵抗溶接する。図の右方においても、同様にしてリベット２１の連結軸部２１ｂの先端部を電池セル１の端面に抵抗溶接する。これにより、回路基板ブロック１３は、共に金属からなるリベット２１と電池セル１との抵抗溶接による強固な連結により、両リベット２１の各頭部２１ａによって電池セル１の端面に押し付けられた状態で電池セル１に一体的に結合される。
【００２１】
最後に、回路基板ブロック１３の外面および電池セル１における一部側面を覆うように型組みした成形金型（図示せず）の内部に形成されたキャビティ（図示せず）に溶融状態の樹脂を充填して、その充填した樹脂が硬化することにより、同図（ｄ）に示すように、正極リード２ａに対向した正極端子窓２３ａおよび負極リード３ａに対向した負極端子窓２３ｂを有する樹脂外装部２３が形成される。なお、樹脂外装部２３の形成素材としては、ホットメルト系接着剤等が用いられる。
【００２２】
このようにして製造された電池パックは、予め形成された回路基板ブロック１３が、金属製の電池セル１の端面に抵抗溶接で連結したリベット２１の頭部２１ａにより電池セル１に圧接状態に一体化された構成を有しているので、パックケースを用いる場合に比較して部品点数が少なく、且つ金属製の電池セル１に樹脂モールド成形する場合のような精密な工程管理が不要であり、さらに、樹脂モールド成形工程は樹脂外装部２３を形成するために１回行うだけであるから、相当のコストダウンを達成することができる。しかも、回路基板ブロック１３の電池セル１への固定およびこれらの間の封止は、リベット２１と電池セル１との抵抗溶接により行うので、金属製の電池セル１に樹脂モールド成形する場合に比較して確実に行うことができ、これにより歩留りが向上する。
【００２３】
また、上記電池パックでは、図３の電池パックのようなパックケースが無い分だけ小型化および薄型化できる。さらに、上記電池パックは、電池セル１の端面に溶接されたリベット２１の頭部２１ａによって回路基板ブロック１３の樹脂被覆部１４が電池セル１の端面に圧接され、さらに樹脂被覆部１４とこれに隣接する電池セル１の一部とが樹脂外装部２３で覆われていることにより、電池セル１と回路基板７の間が完全に密封されており、高い防塵性および防滴性を有している。
【００２４】
なお、回路基板ブロック１３は、成形金型（図示せず）を回路基板７の周囲を囲むように型組みして内部に形成されたキャビテイ（図示せず）内に溶融樹脂を充填し、その充填樹脂が硬化して形成された樹脂被覆部１４と回路基板７とが一体化されて形成してもよい。充填樹脂としては、ホットメルト系接着剤等が用いられる。
【００２５】
図２は本発明の他の実施の形態に係る電池パックの製造工程の一部を順に示したものであり、図１と相違するのは、回路基板ブロック２７の幅方向（図の左右方向）の両側部に、段差部２９と、この段差部２９上面から樹脂被覆部２８の下面まで貫通する連通孔３０が設けられている構成のみである。
【００２６】
この電池パックにおいても、一実施の形態と同様に、一対のリベット２１を電池セル１の端面に抵抗溶接により連結されるが、その場合、リベット２１の連結軸部２１ｂを回路基板ブロック２７の連通孔に挿通したときに、リベット２１の頭部２１ａが段差部２９の上面に露出しているので、抵抗溶接を容易に行えるとともに、リベット２１の頭部２１ａを介して回路基板ブロック２７を電池セル１の端面に押圧するのが容易となる利点がある。そして、外部露出していたリベット２１の頭部２１ａは、同図（ｂ）に示すように、樹脂外装部２３が成形されたときに、この樹脂外装部２３内に埋没されて、突出状態になることがない。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本発明の電池パックによれば、予め形成された回路基板ブロックが、金属製の電池セルの端面に先端を連結された棒状連結部材により電池セルに圧接状態に一体化された構成を有しているので、パックケースを用いる場合に比較して部品点数が少なく、且つ金属製の電池セルに樹脂モールド成形する場合のような精密な工程管理が不要となって工数が低減するから、相当のコストダウンを達成することができる。しかも、回路基板ブロックの電池セルへの固定およびこれらの間の封止は、共に樹脂被覆部の連通孔に挿通された金属製の連結部材と電池セルの端面とを抵抗溶接で固着することにより圧接させて行うので、金属製の電池セルに樹脂モールド成形する場合に比較して確実な固定および封止となり、歩留りが向上する。また、この電池パックでは、パックケースが不要となる分だけ小型化および薄型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施の形態に係る電池パックの製造工程を順に示した断面図。
【図２】（ａ），（ｂ）は本発明の他の実施の形態に係る電池バックの製造工程を順に示した断面図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は従来の電池パックの製造過程を順に示した平面図および切断平面図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は従来の他の電池パックの製造過程を順に示した断面図。
【符号の説明】
１ 電池セル
７ 回路基板
１３，２７ 回路基板ブロック
１４，２８ 樹脂被覆部
１７ 凹部
１８，３０ 連通孔
２１ リベット（棒状連結部材）
２２ 抵抗溶接機
２３ 樹脂外装部
２９ 段差部

Claims (4)

1. 電池セルと、この電池セルの充放電の制御を行う電池保護回路が実装された回路基板とが一体的にパッケージされてなる電池パックにおいて、
   前記回路基板の周囲を取り囲むように形成された樹脂被覆部が、この樹脂被覆部の開放部から挿入配置された前記回路基板の外面を覆う配置で、前記回路基板に一体形成された回路基板ブロックを有し、
   前記樹脂被覆部の開放部の外まわりにある連通孔に挿通された金属製の棒状連結部材の先端部が前記電池セルの金属製端面に抵抗溶接で固着されて、前記回路基板ブロックが、前記連結部材によって前記電池セルの端面に圧接状態に固定されていることを特徴とする電池パック。
2. 回路基板ブロックの樹脂被覆部に、凹部または段差部と、この凹部または段差部からこれの反対面まで貫通する連通孔とが形成され、連結部材が、これの頭部が前記凹部または前記段差部の底面に当接した状態で連結軸部が前記連通孔に挿通されている請求項１に記載の電池パック。
3. 連結部材と電池セルの端面とが抵抗溶接により相互に連結されている請求項１または２に記載の電池パック。
4. 回路基板ブロックの外面と電池セルの端面に近接する側面の一部とを覆う樹脂外装部が前記回路基板ブロックおよび電池セルに一体形成されている請求項１ないし３の何れかに記載の電池パック。

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