JP4593897B2

JP4593897B2 - 電池パック

Info

Publication number: JP4593897B2
Application number: JP2003345931A
Authority: JP
Inventors: 正渡邊
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-10-03
Filing date: 2003-10-03
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2023-10-03
Also published as: JP2005116224A

Description

本発明は、二次電池と制御回路を構成した回路基板とをパックケース内に収容してなる電池パックに関するものである。

携帯電話機や携帯型パソコン等の携帯電子機器の電源として、リチウムイオン二次電池を用いた電池パックが着脱可能に装着される。この種の電池パックでは、二次電池を過充電や過放電等から保護する電池保護回路や二次電池の残容量を演算する残量演算回路などを構成した回路基板が二次電池と共にパックケース内に収容され、パックケースの一端から外部露出させたコネクタにより本体機器に電気的接続がなされる。

携帯電子機器は様々な環境下に曝され、湿度の高い環境下や雨滴に曝される場合が少なくない。電子機器は湿度の影響を受け易く、特に回路基板上に構成された微細な配線回路やＩＣチップ等の電子部品は充分な防水、防湿構造が必要となる。従って、パックケースを密閉構造としてケース内への水分の浸入を遮断した構造や回路基板を樹脂モールドした構造などが採用される（特許文献１参照）。
特開平１１−２８３５９３号公報

しかしながら、パックケースを密閉構造に構成しようとしてもケースの一端から外部露出させて設ける必要があるコネクタ部分に内部に通じる隙間が生じることになる。コネクタは本体機器と電気的接続するために不可欠な構成要素であり、特に、本体機器側に設けられたプラグの差込刃を受ける刃受構造に形成されたコネクタでは、刃受部分にケース内部に通じる隙間ができやすく、コネクタの取付部分にも内部に通じる隙間が発生しやすい問題があった。

このようにコネクタ部分などから内部に通じる隙間が発生する恐れがある場合には、回路基板を樹脂モールドによって被覆する防水、防湿構造の形成が不可欠となる。しかし、樹脂モールドによって製造工数や製造コストが増加することは否めず、電池パックのコストを徒に増加させてしまう課題があった。

本発明が目的とするところは、防水構造を設けたコネクタとその取付構造によりケース内の密閉状態を達成し、回路基板等に対する防水、防湿構造の形成を廃止することを可能にする電池パックを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明は、構成要素を内包する筐体の一端にコネクタが設けられ、前記コネクタは樹脂成形によって形成されたコネクタ本体を有し、本体機器と電気的接続するための外部接続端子部及び前記筐体内に内包された構成要素に電気的接続するための内部接続端子部を両端部として有する端子部材を前記コネクタ本体に挿通して取り付けることにより、前記外部接続端子部を前記コネクタ本体の正面側に外部露出させると共に前記内部接続端子部を前記コネクタ本体の背面側に内部露出させてなる電池パックにおいて、前記コネクタ本体の正面側には、正面側から背面側に貫通する端子溝が形成されていると共に、前記コネクタ本体の背面側には、樹脂充填枠が前記端子溝の貫通箇所を囲むように一体に形成され、前記端子部材は、外部接続端子部がコネクタ本体の正面側に、内部接続端子部がコネクタ本体の背面側にそれぞれ露出するように前記コネクタ本体の背面側から端子溝に挿入された状態で、インサート樹脂を前記樹脂充填枠内に充填することにより、コネクタ本体に封止固定され、前記筐体には、コの字状の切欠部が形成され、かつその切欠端面には、全長にわたって嵌合凹溝部が形成され、一方、前記コネクタ本体の外面には、コの字状の嵌合凸片部が前記嵌合凹溝部に対応するように形成され、前記コネクタ本体は、前記嵌合凸片部を前記筐体の嵌合凹溝部に切欠部の切欠側から嵌入して筐体に取り付けられてなることを特徴とする。

上記構成によれば、外部露出する外部接続端子部から筐体内部に通じる端子部材の周囲はインサート樹脂成形によって封止されるので、外部接続端子部を設けた開口部から筐体内への水分の浸入が防止できる。また、コネクタと筐体との間に生じる隙間は、コネクタ本体の外面に形成された嵌合凸片部を筐体に形成された嵌合凹溝部に嵌入させた取付構造により封止される。従って、筐体内に配設された回路基板や電子部品が水分による影響を受けることがなく、回路基板や電子部品を防水、防湿するために設ける樹脂モールドを廃止することができる。

上記構成において、電池パックの筐体は一般的に本体ケースと蓋ケースとの間の当接部を超音波溶接することにより密閉構造に形成されるので、超音波溶接時にコネクタと筐体との間が嵌合凸片部と嵌合凹溝部との間で接合され、封止構造をより確実なものとすることができる。また、本体ケースと蓋ケースとの間の接合は接着剤による接合でもよい。簡易な密閉でよい場合には、爪嵌合により接合してもよい。

図１は、実施形態に係る電池パック１の外観構成を示すもので、リチウムイオン二次電池を用いてノートパソコン（本体機器）の電池電源として構成されたものである。この電池パック１は、本体ケース１１と蓋ケース１２とを接合してパックケース（筐体）２が形成され、パックケース２内には、複数の二次電池３、充放電制御回路等を構成した回路基板４などが収容され、パックケース２の一端にはノートパソコンに電気的接続するためのコネクタ５が配設されている。

前記コネクタ５は、図２（ａ）に正面図、図２（ｂ）に平面図、図２（ｃ）に背面図として示すように、絶縁性樹脂により形成されたコネクタ本体７の正面側から平面側に連続して開口する６箇所の溝は、その５箇所の端子溝９にノートパソコン側に設けられたコネクタプラグの５本の差込刃をそれぞれ受け入れる刃受部である外部接続端子部６ａが内装され、１箇所は逆接続を防止するために前記コネクタプラグに設けられた逆接続防止突起を嵌入させるための突起受入溝１３に形成されている。

前記外部接続端子部６ａは、金属材料をコの字上に折り曲げ加工して一対の対向する刃受部の間に圧入されるノートパソコン側の差込刃を受け入れることによりコネクタプラグの各差込刃にコネクタ５の各外部接続端子部６ａが電気的接続され、その接続時に前記突起受入溝１３にコネクタプラグの逆接続防止突起が挿入されるので、逆方向に接続がなされることが防止できる。

また、外部接続端子部６ａと、コネクタ本体７の背面側に形成された内部接続端子部６ｂとは、コネクタ本体７内を貫通して一体構造に形成された端子部材６の両端部を形成している。５箇所の前記内部接続端子部６ｂは、前記回路基板４の所定位置に形成された５個の装着穴に挿入されて配線パターンにハンダ付けされることにより内部接続され、所定の外部接続箇所を外部接続端子部６ａに接続して外部露出させることができる。

コネクタ５は、図３に背面側から見た斜視図として示すように、図３（ａ）に示す前記端子部材６をコネクタ本体７に装着する工程においては、コネクタ本体７に形成された外部接続端子部６ａを収容するための５箇所の端子溝９は、正面側から背面側に貫通しており、端子部材６をその外部接続端子部６ａが正面側の端子溝９内に収まるように背面側から挿入することができる。これにより、端子部材６は、外部接続端子部６ａがコネクタ本体７の正面側に、内部接続端子部６ｂがコネクタ本体７の背面側にそれぞれ露出するように装着される。図３（ａ）に示すように、コネクタ本体７の背面側には、樹脂充填枠１４が端子溝９の貫通箇所を囲むように一体に形成されている。５個の端子部材６が装着された後、図３（ｂ）に示すように、コネクタ本体７の背面側に形成された樹脂充填枠１４内に樹脂を充填して５箇所の端子溝９が正面側から背面側に貫通している状態を封止する。

樹脂充填枠１４内への樹脂充填は、インサート樹脂成形の要領で背面側に内部接続端子部６ｂを露出させ、端子溝９の正面側には樹脂が流れ込まないようにして端子部材６をインサートした樹脂充填がなされる。この端子部材６をインサートした樹脂充填によって形成された封止成形部１０により、電池パック１のパックケース２から唯一外部に開口する端子溝９からパックケース２内に通じる水分の浸入路が遮断される。

しかし、パックケース２に対するコネクタ本体７の嵌合状態が不備であると、コネクタ５とパックケース２との間に隙間が生じ、パックケース２内への水分の浸入路が形成されてしまうことになる。そこで、コネクタ本体７の外面にコの字状の嵌合凸片部１５を形成し、図４に示すように、パックケース２にはコの字状の切欠部を形成し、かつその切欠端面には全長にわたって嵌合凹溝部１６を形成する。そして、前記嵌合凸片部１５をパックケース２に形成された嵌合凹溝部１６に切欠部の切欠側から嵌入させてコネクタ５をパックケース２に固定することにより、水分の浸入路となる隙間の形成を排除した取付構造を形成する。

図４は、コネクタ５のパックケース２に対する取付構造を示すもので、本体ケース１１には、コネクタ本体７に形成された嵌合凸片部１５に対応する位置に、嵌合凹溝部１６と接合部１７とが形成されている。同様に蓋ケース１２においても、嵌合凸片部１５に対応する位置に、コネクタ５を囲むように当接部１８が形成されている。

本体ケース１１内に各構成要素を収納するとき、コネクタ５をその嵌合凸片部１５が嵌合凹溝部１６内に挿入すると、コネクタ５が装着固定された回路基板４は所定位置に配置され、ネジ止め固定することができる。全ての構成要素を本体ケース１１内に収容した後、本体ケース１１上に蓋ケース１２を被せると、蓋ケース１２に形成された当接部１８は嵌合凸片部１５に密着する。この取付構造により、パックケース２の外部からコネクタ５の周囲にできる隙間を通じた水分の内部への浸入は阻止できるが、より確実な密閉構造に形成するには、本体ケース１１と蓋ケース１２との接合時にコネクタ５を同時に接合するのが好適なものとなる。

本体ケース１１と蓋ケース１２との間は超音波溶接により接合されるので、当接する嵌合凸片部１５と嵌合凹溝部１６との間、嵌合凸片部１５と接合部１７及び当接部１８との間も超音波接合され、密閉性を向上させると同時にコネクタ５がより強固に固定される。尚、本体ケース１１と蓋ケース１２との間は、接着剤あるいは爪嵌合により接合することもできる。

上記構成により筐体２内は密閉されるので、筐体２内への水分の浸入が防止される。その結果、従来は回路基板４を樹脂モールドによって防水、防湿処理を施していた工数増加、コストアップにつながる構成を廃止することができる。

上記コネクタ５及びその取付構造は電池パックに適用した例を示しているが、コネクタ５により本体機器に電気的接続する電子機器においても同様の構成により、防水、防湿構造に構成することができる。

以上の説明の通り、筐体からその一部を外部露出させて取り付けられるコネクタ部分から筐体内に通じる隙間が閉じられるので、筐体内を密閉状態に構成することが可能となり、筐体内に配置された回路基板や電子部品等を防湿処理するための構成を排除して、製造工数の削減やコストダウンを図ることができる。

実施形態に係る電池パックの外観を示す斜視図。同上電池パックに適用したコネクタの構成を示す（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は背面図。同上コネクタの端子部材封止構造を示す斜視図。同上コネクタの取付構造を示す斜視図。

１電池パック
２パックケース（筐体）
３二次電池
４回路基板
５コネクタ
６端子部材
６ａ外部接続端子部
６ｂ内部接続端子部
７コネクタ本体
１０封止成形部
１１本体ケース
１２蓋ケース
１５嵌合凸片部
１６嵌合凹溝部
１７接合部
１８当接部

Claims

構成要素を内包する筐体の一端にコネクタが設けられ、
前記コネクタは樹脂成形によって形成されたコネクタ本体を有し、
本体機器と電気的接続するための外部接続端子部及び前記筐体内に内包された構成要素に電気的接続するための内部接続端子部を両端部として有する端子部材を前記コネクタ本体に挿通して取り付けることにより、前記外部接続端子部を前記コネクタ本体の正面側に外部露出させると共に前記内部接続端子部を前記コネクタ本体の背面側に内部露出させてなる電池パックにおいて、
前記コネクタ本体の正面側には、正面側から背面側に貫通する端子溝が形成されていると共に、前記コネクタ本体の背面側には、樹脂充填枠が前記端子溝の貫通箇所を囲むように一体に形成され、
前記端子部材は、外部接続端子部がコネクタ本体の正面側に、内部接続端子部がコネクタ本体の背面側にそれぞれ露出するように前記コネクタ本体の背面側から端子溝に挿入された状態で、インサート樹脂を前記樹脂充填枠内に充填することにより、コネクタ本体に封止固定され、
前記筐体には、コの字状の切欠部が形成され、かつその切欠端面には、全長にわたって嵌合凹溝部が形成され、
一方、前記コネクタ本体の外面には、コの字状の嵌合凸片部が前記嵌合凹溝部に対応するように形成され、
前記コネクタ本体は、前記嵌合凸片部を前記筐体の嵌合凹溝部に切欠部の切欠側から嵌入して筐体に取り付けられてなることを特徴とする電池パック。
筐体は、本体ケースと蓋ケースとを備え、これら本体ケースと蓋ケースとの間の当接部を超音波溶接、接着剤接合あるいは爪嵌合のいずれかの接合方法により密閉構造に形成され、接合時にコネクタ本体と筐体との間が接合されてなる請求項１に記載の電池パック。