JP5185241B2 - バッテリパック - Google Patents
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Description
本発明は、バッテリパック（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｐａｃｋ）に関するものであり、より詳しくは、ベアセルと保護回路基板を含むコアパックにコネクタハウジングを組み立てることによって、組立強度を向上させるバッテリパックに関するものである。
近年、携帯電話、ノート型パソコン、ビデオカメラなどの小型化・軽量化された携帯用電気／電子装置が活発に開発および生産されている。従って、携帯用電気／電子装置は、別途の電源が備わっていない場所でも作動できるように電池パックを内蔵している。前記電池パックには、経済的な面を考慮して最近は充放電が可能な二次電池を採用している。代表的な二次電池としては、ニッケル−カドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）電池、ニッケル−水素（Ｎｉ−ＭＨ）電池およびリチウム（Ｌｉ）電池とリチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）二次電池などがある。特に、リチウムイオン二次電池は、携帯用電子装備の電源として多く用いられているニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池より作動電圧が約３倍も高い。また、単位重量当たりのエネルギー密度が高いという面から広く用いられている。
二次電池は、主に正極活物質としてリチウム系酸化物、負極活物質としては炭素材が用いられている。一般的には、電解質の種類によって液体電解質電池と高分子電解質電池に分けられ、液体電解質を使用する電池をリチウムイオン電池といい、高分子電解質を使用する電池をリチウムポリマー電池という。
このような二次電池は、電極組立体と電解質が収納された状態のベアセルと、保護回路基板とが電気的に接続されて形成される。前記ベアセルは化学反応に応じて電気を充放電し、前記保護回路基板はベアセルの過充放電を防止してベアセルを保護する。前記ベアセルと保護回路基板が組み立てられた状態をコアパック（ｃｏｒｅ−ｐａｃｋ）とする。前記コアパックの前記保護回路基板にはコネクタが設けられる。前記コネクタは、放電時にベアセルから発生する電流を外部に伝達し、充電時には電流が充電される通路となる。
また、前記コアパックは、ベアセルが保護回路基板に対して絶縁され、ベアセルを外部衝撃から保護するために樹脂を用いてモールディングしたり、絶縁フレームを結合させる。
ここで樹脂を用いてモールディングする場合は、成形作業性が低いという欠点がある。したがって、前記コアパックに絶縁フレームを組み立てる工程が主に行われているが、絶縁フレームは外部衝撃に弱いという欠点がある。
これにより、前記コアパックが絶縁フレームと結合される時、外部衝撃によって前記コネクタが保護回路基板から分離される場合がある。また、外部衝撃によって前記絶縁フレームが前記コアパックから分離される場合がある。
本発明の目的は、コネクタが設けられるコネクタハウジングを他の部品と分離した状態で組み立てることにある。
本発明の他の目的は、コネクタハウジングが保護回路基板に先に嵌合され、カバーフレームと後で係合されるように組み立てることにある。
本発明のまた他の目的は、コネクタハウジングを保護回路基板に強度が補強された状態で実装することにある。
本発明のまた他の目的は、コネクタハウジングがカバーフレームと係合された構造を提供することにある。
本発明に係るバッテリパックは、電流が充放電されるベアセルと、前記ベアセルと電気的に接続されてベアセルを過充放電から保護する保護回路基板と、前記ベアセルと外部の電流伝達通路となるコネクタと、前記保護回路基板を覆うように前記ベアセルに設けられるカバーフレームと、前記コネクタが設けられ、前記カバーフレームの外部に露出するコネクタハウジングと、を含み、前記コネクタハウジングは、他の部品と分離した状態で組み立てられることを特徴とする。
前記コネクタは、外部端子と接続される外部接点部と、前記保護回路基板の接続端子に実装される基板実装部とを含むことが望ましい。
前記コネクタは、タビー（ｔａｂｂｙ）タイプに形成されることが望ましい。
前記コネクタハウジングは、前記保護回路基板に先に嵌合され、前記カバーフレームと後で係合されることが望ましい。
前記コネクタハウジングは、両側の突片が前記保護回路基板の貫通孔に挿入されて、強度が補強されることが望ましい。
前記保護回路基板の貫通孔は、半田が注入されて固定されることが望ましい。
前記突片は、前記保護回路基板の表面に実装されるマウント部を含むことが望ましい。
前記コネクタハウジングと前記カバーフレームとはフックタイプで係合されることが望ましい。
前記コネクタハウジングと前記カバーフレームとはフックタイプで係合されることが望ましい。
前記コネクタハウジングにはフック孔が形成され、前記カバーフレームには固定フックが形成されることが望ましい。
前記コネクタハウジングのフック孔は、前記固定フックをガイドする構造であることが望ましい。そして前記固定フックは、前記コネクタハウジングの両側をロックして固定する構造であることが望ましい。
前記カバーフレームは、前記コネクタハウジングが設けられたハウジング設置孔が形成されることが望ましい。前記ハウジング設置孔の縁部に少なくとも１つ以上の固定フックが形成されることが望ましい。
前記コネクタハウジングは、前記カバーフレームと異なる材質で形成されることが望ましい。前記コネクタハウジングは、前記カバーフレームに比べて耐熱性に優れた熱硬化性樹脂材質で形成されることが望ましい。
前記コネクタは、前記保護回路基板に電気回路的に接続されることが望ましい。前記コネクタは、前記保護回路基板の接続端子にクリーム半田が塗布され、リフロー半田付けされることが望ましい。
前記ベアセルは外面を覆うラベルをさらに含むことが望ましい。
前記ベアセルは角形タイプであることが望ましい。
前記ベアセルは単一セルであることが望ましい。
本発明は、保護回路基板にコネクタハウジングが堅固に実装され、バッテリパックの組立強度を向上させる。
本発明は、コネクタハウジングがカバーフレームから分離しないように係合され、バッテリパックの組立強度を向上させる。
以下、上述のような本発明の望ましい実施例を添付の図面に基づいて説明する。但し、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
図１は本発明の一実施例に係るバッテリパックの分解斜視図であり、図２は本発明の一実施例に係るバッテリパックの外観斜視図であり、図３は本発明の一実施例に係るコネクタハウジングと保護回路基板との組立状態図であり、図４は本発明の一実施例に係るコネクタハウジングの斜視図であり、図５は本発明の一実施例に係るカバーフレームの要部斜視図であり、図６は本発明の一実施例に係るコネクタハウジングとカバーフレームとの係合状態を示す図２のＡ−Ａ’線の断面図である。
図１〜図６に示すように、本発明の一実施例によるバッテリパック１００は、電流を発生させるベアセル１１０、前記ベアセル１１０と電気的に接続されてベアセル１１０の充放電を制御する保護回路基板１２０、前記ベアセル１１０から発生する電流を電池の外部に伝達するためのコネクタ１３０、前記保護回路基板１２０を保護するように設けられるカバーフレーム１４０、前記コネクタ１３０が設けられ前記カバーフレーム１４０と係合されて前記コネクタの接点部が前記カバーフレーム１４０の外部に露出するコネクタハウジング１５０を含む。
前記ベアセル１１０において、前記保護回路基板１２０が設けられる部位に保護回路基板１２０を支持して設けられるホルダーケース１６０と、前記ベアセル１１０の外面を覆うラベル１７０をさらに含む。
前記ベアセル１１０は、正極板、負極板およびこれらの間に介するセパレータが巻回されて形成された電極組立体（図示せず）と、前記電極組立体および電解質（図示せず）が収納される缶または外装材とを含んでなる。前記電極組立体および電解質は缶または外装材に収納された状態であるので、外観上、前記ベアセル１１０は直六面体の形状を有する。したがって、前記ベアセル１１０は、幅が広い長側面の第１、２面１１１、１１２と、第１、２面１１１、１１２に繋がって形成された幅が長細く形成された短側面の第３、４面１１３、１１４と、前記第１、２、３、４面１１１、１１２、１１３、１１４の上下端部に該当する上面および下面の第５、６面１１５、１１６からなる。前記ベアセル１１０の上面１１５には電極端子１１７が引き出される。前記電極端子１１７は正極または負極中の１つであり、一般的に負極端子であることが望ましい。前記電極端子が負極端子の場合、前記ベアセル１１０の外面は正極の極性を有する。前記ベアセル１１０は図示したように角形のセルであることが望ましい。しかし円筒形のセルであっても構わない。前記ベアセル１１０は単一セルを用いる。しかし、必要に応じて２つ以上の複数セルを用いることもできる。
前記保護回路基板１２０は、プレート形状の基板ボディー１２１と、前記基板ボディー１２１の一側面に過充放電時にベアセル１１０を保護する保護回路部品１２２とが設けられる。また、ベアセル１１０から伝達される電流をコネクタ１３０に伝達するために複数の接続端子１２３が形成される。前記接続端子１２３の左右側に貫通孔１２４が形成される。前記基板ボディー１２１の両側辺には固定溝１２１ａが形成される。
前記保護回路基板１２０は、前記ベアセルの正極および負極と電気的に接続される第１、２リードプレート１２５、１２６を含む。前記保護回路基板１２０と第２リードプレート１２６との間にはＰＴＣなどのような２次保護素子１２７が備えられる。
前記コネクタ１３０は、外部端子と接続される外部接点部１３１と、前記保護回路基板１２０の接続端子１２３に実装される基板実装部１３２とを含む。前記コネクタ１３０は、互いに対向する３対の外部接点部１３１と基板実装部１３２からなる３組のコネクタターミナルで構成される。このコネクタ１３０は、それぞれタビー（ｔａｂｂｙ）タイプのコネクタ端子で形成される。前記コネクタ１３０は、前記保護回路基板１２０上に実装される前に前記コネクタハウジング１５０の内部に予め組み立てられる。
前記カバーフレーム１４０は、前記保護回路基板１２０を覆う主カバー１４１と、前記主カバー１４１の両端に一体に形成され、前記保護回路基板１２０の第１、２リードプレート１２５、１２６をそれぞれ覆う第１、２補助カバー１４２、１４３とを含む。
前記主カバー１４１は、前記保護回路基板１２０における基板ボディー１２１の上面と対応する第１面１４１ａと、前記基板ボディー１２１の両側面と対応する第２、３面１４１ｂ、１４１ｃとを含む。前記第１面１４１ａおよび第２面１４１ｂには、前記コネクタハウジング１５０が設けられるハウジング設置孔１４１ｄが形成される。前記ハウジング設置孔１４１ｄの両側辺には固定フック１４１ｅが形成される。前記第３面１４１ｃには固定孔１４１ｆが形成される。
前記第１、２補助カバー１４２、１４３は前記主カバー１４１の両端部にそれぞれ一体に形成される。前記第１、２補助カバー１４２、１４３は、両側辺にそれぞれガイドリブ１４２ａ、１４３ａが形成される。
前記コネクタハウジング１５０は、ハウジングボディー１５１と、前記ハウジングボディー１５１の両側に形成された結合部１５２とを含む。
前記コネクタハウジング１５０は前記カバーフレーム１４０と異なる材質で形成されることが望ましい。すなわち、前記カバーフレーム１４０は、一般的なプラスチック樹脂材質で形成しても構わないが、前記コネクタハウジング１５０は、熱硬化性樹脂材質で形成されることが望ましい。
前記ハウジングボディー１５１は、内部空間を有する略長方形状に形成される。前記ハウジングボディー１５１は３つの貫通孔１５１ａが形成される。前記貫通孔１５１ａによって前記コネクタ１３０の１対の外部接点部１３１がそれぞれ外部に露出する。
前記結合部１５２の上端中央部には前記カバーフレームの固定フック１４１ｅが挿入されるフック孔１５２ａが形成される。前記フック孔１５２ａは、前記固定フック１４１ｅがガイドされて係止されるように形成される。
前記結合部１５２には、前記保護回路基板１２０の貫通孔１２４に挿入される突片１５３が組み立てられる。前記突片１５３は、保護回路基板１２０に挿入され、コネクタハウジング１５０の実装状態における強度を補強させる。前記突片１５３は黄銅材質で形成され、前記突片１５３の表面にはニッケルがメッキされる。しかし、前記突片１５３の材質またはメッキする金属の材質を限定するのではない。
前記ホルダーケース１６０はプレート形状に形成される。前記ホルダーケース１６０の上面１６１は、扁平な面に形成され、下面１６２は曲面に形成される。前記ホルダーケース１６０の上面１６１の左右側辺には、前記保護回路基板１２０の固定溝１２１ａに嵌る固定突起１６４が形成される。また、側面１６３には前記カバーフレーム１４０の固定孔１４１ｆに嵌合される固定突起１６５が形成される。
前記ラベル１７０は前記ベアセル１１０の外面を覆う。前記ラベル１７０は、前記保護回路基板１２０が設けられるベアセル１１０の一面１１４を除き、他の面全体を覆う状態で貼付する。したがって、前記ラベル１７０の接着力によって前記保護回路基板１２０の第１、２リードプレート１２５、１２６と前記カバーフレーム１４０の第１、２補助カバー１４２、１４３とがベアセル１１０に固定された状態を維持することができる。
このように構成される本発明の一実施例に係る機能を説明する。
まず、正極板、負極板およびセパレータが巻回された電極組立体と電解質とが収納されてベアセル１１０が製造される。
前記ベアセル１１０の一側面１１４に保護回路基板１２０が安着する。電池形状によって、前記保護回路基板１２０はベアセル１１０において電極端子１１７が引き出された面に設けることができる。前記保護回路基板１２０が安着するベアセルの一側面１１４は曲面であるため、ホルダーケース１６０を用いることができる。前記ホルダーケース１６０によって前記保護回路基板１２０が前記ベアセル１１０の一側面１１４に安定的に設けられる。
前記保護回路基板１２０が前記ベアセル１１０に安着された後、前記保護回路基板１２０の第１リードプレート１２５は、前記ベアセル１１０の電極端子１１７と電気的に接続される。これにより、前記保護回路基板１２０はベアセル１１０の負極と接続される。そして、第２リードプレート１２６は前記ベアセル１１０の第６面１１６に電気的に接続される。これにより、前記保護回路基板１２０はベアセル１１０の正極と接続される。
前記保護回路基板１２０にはコネクタ１３０が設けられる。すなわち、保護回路基板１２０の上面に形成された接続端子１２３に、前記コネクタ１３０の基板実装部１３２が接続される。この時、前記保護回路基板１２０の接続端子１２３にクリーム半田を塗布した後にコネクタ１３０を載置してから、半田付け機器を通過させ、クリーム半田を溶かして固定するリフロー（Ｒｅｆｌｏｗｅｒ）工法を用いる。前記コネクタ１３０は、コネクタハウジング１５０に設けられた状態で設けられる。したがって、前記コネクタ１３０が前記保護回路基板１２０上に実装される時、前記コネクタハウジング１５０も前記保護回路基板１２０の上面に設けられる。前記コネクタハウジング１５０は、前記保護回路基板１２０の接続端子１２３の両側に形成された貫通孔１２４に突片１５３が挿入される。そして、前記貫通孔１２４を通じて半田を流し、突片１５３を保護回路基板１２０に固定させる。
前記コネクタ１３０およびコネクタハウジング１５０は、前記保護回路基板１２０上に予め組み立てられた状態で、前記保護回路基板１２０をベアセル１１０に組み立てる。前記コネクタハウジング１５０の材質は、熱硬化性樹脂材質であるため、表面実装時に最高２６０℃まで温度が上昇しても変形せず、耐熱性能を発揮する。
次は前記保護回路基板１２０の上部にカバーフレーム１４０を組み立てる。前記カバーフレーム１４０は、前記ベアセル１１０の第４面１１４に主カバー１４１が設けられる。そして、ベアセルの第５面１１５と第６面１１６に第１、２補助カバー１４２、１４３が設けられる。
前記主カバー１４１の設置時、ハウジング設置孔１４１ｄによって前記コネクタハウジング１５０が外部に露出する。この時、ハウジング設置孔１４１ｄの両辺に形成された固定フック１４１ｅが、コネクタハウジング１５０の両側結合部１５２に形成されたフック孔１５２ａに挿入される。前記フック孔１５２ａに挿入された前記固定フック１４１ｅは、固定フック１４１ｅの係止突起がフック孔１５２ａの内側に係止される位置まで正確にガイドされる。これにより、前記コネクタハウジング１５０は、両側の固定フック１４１ｅがロックして固定することになる。したがって、コネクタハウジング１５０は、前記カバーフレーム１４０から分離せずに固定される。
最後に前記ベアセル１１０の外面をラベル１７０で覆う。前記ラベル１７０は、前記ベアセル１１０において、保護回路基板１２０が設けられた第４面１１４を除いた他の第１、２面１１１、１１２と第３面１１３および第５、６面１１５、１１６を覆う。これにより、前記ラベル１７０によって前記保護回路基板１２０の第１、２リードプレート１２５、１２６が外部と絶縁される状態でベアセル１１０に固定される。加えて、前記ラベル１７０によって前記カバーフレーム１４０の第１、２補助カバー１４２、１４３がベアセル１１０に固定される。
次は本発明の他の実施例に係るバッテリパックを説明する。
図７は、本発明の他の実施例に係るコネクタハウジングと保護回路基板の組立状態図であり、図８は本発明の一実施例に係るコネクタハウジングの斜視図である。
図１、図７および図８に示すように、本発明の他の実施例に係るバッテリパック２００は、ベアセル１１０、保護回路基板１２０、コネクタ１３０、カバーフレーム１４０、ホルダーケース１６０と、ラベル１７０の構成が本発明の一実施例と同一である。したがって、本発明の一実施例と同一の構成に対しては同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本発明の他の実施例に係るバッテリパック２００は、前記コネクタ１３０が設けられるコネクタハウジング２５０の構成が、本発明の一実施例と異なる構成を有する。
前記コネクタハウジング２５０は、ハウジングボディー２５１と、前記ハウジングボディー２５１の両端に形成された結合部２５２とを含む。
前記ハウジングボディー２５１は、内部空間を有する略長方形状に形成される。前記ハウジングボディー２５１は３つの貫通孔２５１ａが形成される。これにより、前記貫通孔２５１ａによってコネクタ１３０の外部接点部１３１がコネクタハウジング２５０の外部に露出する。
前記結合部２５２の上端中央部には、前記カバーフレームの固定フック１４１ｅが挿入されるフック孔２５２ａが形成される。そして前記結合部２５２は前記保護回路基板１２０の貫通孔１２４に挿入される突片２５３が組み立てられる。前記突片２５３は、保護回路基板１２０に挿入され、コネクタハウジング２５０の実装状態における強度を補強させる。前記突片２５３は一側にマウント部２５３ａが一体に形成される。前記突片２５３に対して前記マウント部２５３ａは垂直に形成される。これにより、前記マウント部２５３ａは保護回路基板１２０の上面に実装される。前記突片２５３は、黄銅材質で形成され、前記突片２５３の表面にはニッケルがメッキされる。しかし、前記突片２５３の材質またはメッキする金属の材質を限定するのではない。
このように構成される本発明の他の実施例に係るバッテリパックにおいて、コネクタハウジング２５０の保護回路基板１２０への実装について説明する。
本発明の他の実施例に係るコネクタハウジング２５０は、保護回路基板１２０に実装される時に突片２５３が貫通孔１２４に挿入される。そして、前記貫通孔１２４を通じて半田を注入することにより、突片２５３が保護回路基板１２０に固定される。この時、前記突片２５３のマウント部２５３ａは、前記突片２５３が固定されると共に保護回路基板１２０の上面に実装される。これにより、保護回路基板１２０の上面に実装されるコネクタハウジング２５０は、両側が突片２５３とマウント部２５３ａとにより固定されるため、実装された状態における強度を顕著に向上させることができる。
１００ バッテリパック
１１０ ベアセル
１２０ 保護回路基板
１３０ コネクタ
１４０ カバーフレーム
１５０、２５０ コネクタハウジング
１６０ ホルダーケース
１７０ ラベル
１１０ ベアセル
１２０ 保護回路基板
１３０ コネクタ
１４０ カバーフレーム
１５０、２５０ コネクタハウジング
１６０ ホルダーケース
１７０ ラベル
Claims (15)
- 電流が充放電されるベアセルと、
前記ベアセルと電気的に接続されて前記ベアセルを過充放電から保護する保護回路基板と、
前記ベアセルと外部の電流伝達通路となるコネクタと、
前記保護回路基板を覆うように前記ベアセルに設けられたカバーフレームと、
前記コネクタが設けられ、前記カバーフレームの外部に露出するコネクタハウジングと、を含み、
前記コネクタハウジングは、他の部品と分離した状態で組み立てられ、
前記コネクタハウジングと前記カバーフレームとは、フックタイプで係合されたことを特徴とするバッテリパック。 - 前記コネクタは、外部端子と接続された外部接点部と、前記保護回路基板の接続端子に実装された基板実装部とを含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
- 前記コネクタハウジングは、前記保護回路基板に先に嵌合され、前記カバーフレームと後で係合されたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
- 前記コネクタハウジングにはフック孔が形成され、前記カバーフレームには固定フックが形成されたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
- 前記コネクタハウジングのフック孔は、前記固定フックをガイドする構造であることを特徴とする請求項４に記載のバッテリパック。
- 前記固定フックは、前記コネクタハウジングの両側をロックして固定する構造であることを特徴とする請求項４に記載のバッテリパック。
- 前記カバーフレームは、前記コネクタハウジングが設けられたハウジング設置孔が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
- 前記ハウジング設置孔の縁部に少なくとも１つ以上の固定フックが形成されたことを特徴とする請求項７に記載のバッテリパック。
- 前記コネクタハウジングは、前記カバーフレームと異なる材質で形成されたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
- 前記コネクタハウジングは、前記カバーフレームに比べて耐熱性に優れた熱硬化性樹脂材質で形成されたことを特徴とする請求項９に記載のバッテリパック。
- 前記コネクタは、前記保護回路基板に電気回路的に接続されたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
- 前記コネクタは、前記保護回路基板の接続端子にクリーム半田が塗布され、リフロー半田付けされたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
- 前記ベアセルは、外面を覆うラベルをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
- 前記ベアセルは角形タイプであることを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
- 前記ベアセルは単一セルであることを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
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