JP6449315B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本発明は、複数の薄型電池を同一平面に配置して、一体構造に連結してなる電池パックに関する。

電池パックは、複数の電池を直列に接続して出力電圧を高く、並列に接続して出力電流や電池容量を大きくできる。電池パックは、使用される電気機器に最適な電圧、電流や電池容量とするために、複数の薄型電池を直列や並列に接続している。近年、とくに多用される用途であるスマートフォンやタブレットなどの携帯機器は、薄くて電圧、電流や電池容量の大きな電池パックが要求される。この種の用途に使用される電池パックは、全体を薄くするために複数の薄型電池を同一平面に配置して直列や並列に接続する必要がある。この用途の電池パックは、複数の薄型電池を枠フレームに収納して、ラベルで固定している。この構造の電池パックは、薄型電池をラベルで枠フレームに固定するので、多数の薄型電池を強固に定位置に固定するのが難しい欠点がある。とくに、この電池パックは、薄型電池をラベルで枠フレームに固定するので、多数の薄型電池をしっかりと定位置に枠フレームに固定するのが難しい欠点もある。

さらに、以上の電池パックは、各々の薄型電池を枠フレームの内側に配置できるように回路基板に接続して電池組立とし、この電池組立を枠フレームの内側に配置してラベルで固定するので、電池組立の製作と、これを枠フレームの内側に配置してラベルで固定するのに手間がかかって製造コストが高くなる欠点もある。さらにまた、多数の薄型電池を同一平面に配置する電池パックは、全ての薄型電池を正確に同一平面に連結するのが難しく、反りやすくなる欠点もある。

ところで、回路基板などをインサート成形している樹脂モールド部に薄型電池を固定している電池パックは開発されている（特許文献１及び２参照）。この電池パックは、金型の成形室に薄型電池や回路基板を仮止めし、成形室に溶融樹脂を注入した後、溶融樹脂を成形室で冷却硬化して樹脂モールド部を成形し、硬化した樹脂モールド部を金型から取り出して、樹脂モールド部に回路基板をインサート成形して薄型電池を定位置に固定している。

特開２００２−２６０６２１号公報 特開２０１１−９６４３４号公報

樹脂モールド部で複数の薄型電池を連結して、複数の薄型電池を平面状に配置することは可能と考える。しかしながら、複数の薄型電池を樹脂モールド部のみで連結した電池パックは複数の薄型電池を樹脂モールド部で強固に連結することが難しく、多数の薄型電池を接続してなる薄くて大きな電池パックを実用化できない欠点がある。

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ある。本発明の重要な目的は、複数の薄型電池を樹脂モールド部で強固に連結できると共に、全ての薄型電池を反りなく同一平面に配置して連結できる電池パックを提供することにある。

本発明の電池パックは、複数の薄型電池１、２１、３１と、薄型電池１、２１、３１の各々に電気接続してなるひとつの回路基板３、２３、３３と、回路基板３、２３、３３を埋設してなる樹脂モールド部２、２２、３２とを有する。薄型電池１、２１、３１の少なくとも１つ以上は、端子面１Ａ、２１Ａ、３１Ａが回路基板３、２３、３３と対向する位置に配置されている。さらに、樹脂モールド部２、２２、３２は、薄型電池１、２１、３１の端子面１Ａ、２１Ａ、３１Ａと回路基板３、２３、３３を埋設して、薄型電池１、２１、３１の各々を同一平面に配置すると共に、回路基板３、２３、３３を薄型電池１、２１、３１の両面と平行姿勢で一体構造に連結固定している。
さらに、樹脂モールド部２、２２、３２に、薄型電池１、２１、３１の両面に延びる一対のラップ部２ａを一体的に成形して設けて、薄型電池１、２１、３１を一対のラップ部２ａの間に配置して、薄型電池１、２１、３１を樹脂モールド部２、２２、３２にインサート成形して固定し、ラップ部２ａの厚さ（ｄ）を０．１ｍｍ以上であって０．５ｍｍ以下とし、ラップ部が伸びる方向に、薄型電池と厚み方向に重なる長さを横幅とし、この横幅（ｗ）を１ｍｍ以上であって５ｍｍ以下としている。

なお、本明細書において、回路基板が薄型電池の両面と平行姿勢とは、回路基板と薄型電池両面とが完全に平行な姿勢のみでなく、回路基板と薄型電池両面との角度が３０度以下であって、両者が実質的に平行な姿勢を含む意味に使用する。

本発明の電池パックは、薄型電池１、２１、３１は、樹脂モールド部２、２２、３２に埋設されるアンカー部４を有することができる。

本発明の電池パックは、アンカー部４が薄型電池１、２１、３１の電極端子１３に固定してなるリード板１４とすることができる。

本発明の電池パックは、薄型電池１、３１を回路基板３、３３の長手方向に沿った両側に配設し、薄型電池１、３１の間に配設される回路基板３、３３を樹脂モールド部２、３２に埋設し、回路基板３、３３を埋設してなる樹脂モールド部２、３２が、同一平面に配置してなる薄型電池１、３１の各々を回路基板３、３３の長手方向に沿った両側に固定することができる。

本発明の電池パックは、薄型電池２１の各々が回路基板２３の長手方向に沿った片側に並べて配設し、回路基板２３を埋設してなる樹脂モールド部２２が、同一平面に配置してなる薄型電池２１の各々を回路基板２３の長手方向に沿った片側に固定することができる。

本発明の電池パックは、回路基板３、２３、３３に一端を連結して他端を樹脂モールド部２、２２、３２から外部に引き出してなる複数の引き出し線５と、引き出し線５を定位置に配置してなるリード線ホルダー６とを備え、リード線ホルダー６を樹脂モールド部２、２２、３２にインサート成形して固定し、リード線ホルダー６を、引き出し線５を外部に引き出してなる引き出し面６Ａを樹脂モールド部２、２２、３２の表面に露出する状態で樹脂モールド部２、２２、３２にインサート成形して固定することができる。

本発明の電池パックは、回路基板３、２３、３３に一端を連結して他端を樹脂モールド部２、２２、３２から外部に引き出してなる複数の引き出し線５を備え、樹脂モールド部２、２２、３２が、引き出し線５をインサート成形して回路基板３、２３、３３の定位置に固定してなる第１の樹脂モールド部２Ａと、第１の樹脂モールド部２Ａで引き出し線５を定位置に配置してなる回路基板３、２３、３３をインサート成形して定位置に配置し、かつ、薄型電池１、２１、３１の各々を同一平面に配置して定位置に連結してなる第２の樹脂モールド部２Ｂとを有することができる。

本発明の電池パックは、回路基板３、２３、３３に電子部品を固定して、この電子部品を固定してなる回路基板３、２３、３３を第１の樹脂モールド部２Ａにインサート成形して定位置に配置することができる。

本発明の電池パックは、回路基板３、２３、３３に、隣接する薄型電池１、２１、３１の間に配置してなる安全部品１６又は温度センサ１７を固定して、樹脂モールド部２、２２、３２に温度センサ１７を埋設して、ひとつの安全部品１６又は温度センサ１７で複数の薄型電池１、２１、３１の温度を検出することができる。

本発明の電池パックは、回路基板３に、安全部品１６又は温度センサ１７を固定して、樹脂モールド部２に安全部品１６又は温度センサ１７を埋設して、安全部品１６又は温度センサ１７の周囲に樹脂溝５１、５２を有することを特徴とする電池パック。

本発明の電池パックは、回路基板３に、電池パック５００の温度を測定する感熱素子１６ａと、薄型電池１からの電流を遮断する電流ヒューズ１６ｂと、感熱素子１６ａで異常温度を測定した時に電流ヒューズ１６ｂを遮断させる制御部１６ｃとを備え、
制御部１６ｃと感熱素子１６ａを接続する配線に感熱素子１６ａが短絡する接続点７１を有することを特徴とする電池パック。

本発明の電池パックは、複数の薄型電池を樹脂モールド部で強固に連結でき、さらに全ての薄型電池を反りなく同一平面に配置して連結できる特徴がある。それは、本発明の電池パックが、薄型電池の少なくとも１つ以上は、端子面が回路基板と対向する位置に配置され、樹脂モールド部が、回路基板を薄型電池に平行姿勢で埋設して骨格の中心として埋設し、薄型電池の端子面を強固に外れないように連結しているからである。さらに、本発明の電池パックは、薄型電池にアンカー部を設けることができる。この電池パックは、このアンカー部を樹脂モールド部に埋設して樹脂モールド部に薄型電池を強固に外れないように連結できる。さらに、樹脂モールド部には連結している薄型電池の配列方向に延びる姿勢で回路基板を埋設して、回路基板で樹脂モールド部を補強しているからである。

また、本発明の電池パックは、金型の定位置に複数の薄型電池を仮止めして、各々の薄型電池を同一平面に配置し、この状態で金型の成形室に溶融樹脂を注入して樹脂モールド部を成形して、樹脂モールド部に回路基板と薄型電池とをインサート成形して固定するので、各々の薄型電池を正確に同一平面に配置し、しかも薄型電池を同一平面に配置する状態に保持して樹脂モールド部を成形するので、回路基板を埋設して補強され、薄型電池に外れない状態で連結される樹脂モールド部によって、薄型電池を定位置に連結するので、多数の薄型電池を連結しながら全体を反りなく製作できる特徴を実現する。

さらにまた、複数の薄型電池を同一平面に配置しながら、従来の電池パックのように枠フレームを使用する必要がなく、枠フレームを省略して部品コストを低減できる。また、樹脂モールド部を成形する工程で、薄型電池以外の全ての電子部品を回路基板に実装し、回路基板と薄型電池とからなる全てのパーツを定位置に固定できるので、組み立て手間を簡単にして製造コストを低減できる特徴も実現する。

本発明の一実施例に係る電池パックの斜視図である。 図１に示す電池パックの分解斜視図である。 本発明の他の実施例に係る電池パックの斜視図である。 図１に示す電池パックのＩＶ−ＩＶ線断面図である。 従来の電池パックの製造工程であって、金型が引き出し線を挟んで型締めする状態を示す分解正面図である。 図１に示す電池パックのリード線ホルダーの水平断面図である。 図１に示す電池パックの製造工程であって、金型がリード線ホルダーを挟んで型締めする状態を示す分解正面図である。 本発明の他の実施例に係る電池パックの斜視図である。 図８に示す電池パックの薄型電池と回路基板の接続構造を示す拡大斜視図である。 本発明の他の実施例に係る電池パックの斜視図である。 本発明の他の実施例に係る電池パックの溶融樹脂の流れを示す図である。 図１０に示す電池パックのＸII−ＸII線断面図である。 本発明の他の実施例に係る電池パックの回路図である。

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。

図１ないし図３に示す電池パック１００、２００は、複数の薄型電池１、２１と、薄型電池１、２１の各々に電気接続している回路基板３、２３と、回路基板３、２３を埋設している金型成形の樹脂モールド部２、２２とを有する。これ等の図に示す電池パック１００、２００は、複数の薄型電池１の端子面１Ａ、２１Ａを回路基板３、２３と対向する位置に配置して、回路基板３、２３を埋設している樹脂モールド部２、２２でもって同一平面に配置している複数の薄型電池１、２１を連結している。

薄型電池１は、金属製の外装缶１１の開口部を封口板１２で気密に閉塞している角形電池である。ただし、薄型電池１には角形電池のみでなく、プラスチック製の外装フィルムの内部に電極を配置しているラミネート電池も使用できる。薄型電池１は、厚さ３ｍｍ〜１０ｍｍのリチウムイオン電池である。ただし、薄型電池１はニッケル−水素電池等の充電できる他の全ての二次電池とすることができる。図に示す角形電池は、外装缶１１の両側を湾曲面としている。薄型電池１をリチウムイオン電池とする電池パック１００は、全体の電池容量を大きくできる。薄型電池１は、電極端子１３を設けている端子面１Ａの封口板１２に安全弁（図示せず）を設けている。安全弁は、内圧が設定圧力よりも高くなるときに開弁して、内部のガス等を排出して、内圧上昇を防止する。また、薄型電池１の安全弁は、外装缶１１に設けるとしてもよい。その場合、封口板１２を樹脂モールド部２、２２で埋設している電池パック１００、２００は、内部のガス等の排出を外装缶１１の側面から容易に行うことができる。

薄型電池１は、樹脂モールド部２に埋設される端子面１Ａにアンカー部４を設けている。図２の分解斜視図と図４の断面図に示す薄型電池１は、外装缶１１の開口縁を封口板１２の表面から突出させて、封口板１２の外周にループ状のリブを設けてアンカー部４を設けている。この薄型電池１は、外装缶１１の開口縁をアンカー部４として樹脂モールド部２に埋設して、薄型電池１を樹脂モールド部２に強固に連結している。さらに、図４に示す薄型電池１は、電極端子１３である凸部電極１３Ａに溶着するリード板１４をアンカー部４として、樹脂モールド部２に埋設している。リード板１４はＬ字状に折曲されて、一端を薄型電池１の凸部電極１３Ａに固定して、他端を回路基板３に固定している。Ｌ字状のリード板１４は、凸部電極１３Ａから回路基板３に向かって突出する部分を樹脂モールド部２に埋設して樹脂モールド部２に抜けないように連結される。さらに、図４の断面図に示すリード板１４は凸部電極１３Ａの外周に突出する突出部１４ａを設けて、この突出部１４ａを樹脂モールド部２に埋設してより強固に樹脂モールド部２に連結している。図４のリード板１４は、リード板１４を長くして凸部電極１３Ａの下側に突出部１４ａを設けているが、リード板１４の横幅を凸部電極１３Ａよりも広くして、凸部電極１３Ａの横側に突出部を設けて、これを樹脂モールド部２に埋設することもできる。

また、アンカー部４は、薄型電池１の外装缶１１の開口縁やリード板１４の他に、薄型電池１の端子面１Ａに回路基板３に電気的に絶縁されるアンカー板１５をさらに設けるとしてもよい。その場合、リード板１４がない箇所において、薄型電池１と樹脂モールド部２とをより強固に連結することができる。アンカー板１５は、回路基板３との間に樹脂モールド部２を介在させたり、封口板１２に両面テープで貼り付けられたプラスチック板などの絶縁材で形成されたりすることで絶縁されている。とくに、アンカー板１５をプラスチック板などの絶縁材で形成する場合においては、アンカー板１５の一端を封口板１２に固定すると共に、他端を回路基板３に固定することにより、薄型電池１と回路基板３との連結強度を高めることができ、回路基板３に固定されたアンカー板１５を樹脂モールド部２に埋設することで、薄型電池１と樹脂モールド部２とをより強固に連結できる。

リード板１４を連結している回路基板３は、薄型電池１の保護回路などを実現する電子部品を実装している。保護回路は、薄型電池１の温度や電圧を検出して、充放電の電流をコントロールする。このことを実現するために、回路基板３は、薄型電池１の電圧を検出する電圧検出回路（図示せず）と、薄型電池１を保護するブレーカーやＰＴＣ素子やヒューズなどの安全部品１６と、薄型電池１の温度を検出する温度センサ１７と、安全部品１６の一つで薄型電池１の電流をコントロールするＦＥＴ（Field effect transistor：電界効果トランジスタ）などの半導体スイッチング素子（図示せず）を実装している。安全部品１６は全ての薄型電池１の温度を検出して、何れかの薄型電池１の温度が設定温度よりも高くなると、電流を遮断する。また、温度センサ１７は全ての薄型電池１の温度を検出して、何れかの薄型電池１の温度が設定温度よりも高くなると、スイッチング素子をオフに切り換えて電流を遮断する。

図２に示す電池パック１００は、両側に薄型電池１を配置している回路基板３の端部に安全部品１６を配置して、ひとつの安全部品１６で両側の薄型電池１の温度を検出する。安全部品１６は樹脂モールド部２に埋設されて、樹脂モールド部２を介して両側の薄型電池１に熱結合状態に配置される。また、図４の断面図に示す電池パック１００は、両側に薄型電池１を配置している回路基板３の中央部に温度センサ１７を配置して、ひとつの温度センサ１７で両側の薄型電池１の温度を検出する。温度センサ１７は樹脂モールド部２に埋設されて、樹脂モールド部２を介して両側の薄型電池１に熱結合状態に配置される。この電池パック１００は、ひとつの安全部品１６又はひとつの温度センサ１７で両側の薄型電池１の温度を検出できるので、安全部品１６又は温度センサ１７の数を少なくできる特徴がある。また、安全部品１６又は温度センサ１７を回路基板３に実装するので、安全部品１６又は温度センサ１７をリードで薄型電池１に接続する必要がなく、組み立て工程を簡単にできる特徴がある。

図４の断面図に示すように、電池パック１００は回路基板３を樹脂モールド部２に埋設しているので、ＦＥＴなどの半導体スイッチング素子も樹脂モールド部２に埋設される。この構造は、半導体スイッチング素子の発熱を樹脂モールド部２に伝導して放熱できる。したがって、樹脂モールド部２は、半導体スイッチング素子の発熱を吸収して温度上昇を少なくし、さらに吸収した熱エネルギを表面から放熱して、半導体スイッチング素子の温度上昇を小さくする。また、図４の電池パック１００は、回路基板３と薄型電池１の端子面１Ａを樹脂モールド部２に埋設しているので、回路基板３と薄型電池１の端子面１Ａとを防水構造にできる特徴もある。

回路基板３、２３は、ガラス繊維で補強されたエポキシ樹脂であって、樹脂モールド部２、２２に比較して充分な強度を有する。この回路基板３、２３は樹脂モールド部２、２２に埋設されて、樹脂モールド部２、２２を補強する。とくに、回路基板３、２３は薄型電池１、２１の配列方向に延びる姿勢で樹脂モールド部２、２２に埋設されて、樹脂モールド部２、２２の曲げ強度を補強する。薄型電池１、２１の配列方向に延びる姿勢で樹脂モールド部２、２２に埋設される回路基板３、２３は、理想的には図４及び図３で示すように、薄型電池１、２１の両面と平行姿勢に配置される。ただ、回路基板３、２３は、必ずしも薄型電池１、２１の両面と平行な姿勢とはかぎらず、薄型電池１、２１の両面に対して傾斜する姿勢、たとえば、３０度以下の角度で傾斜する姿勢で埋設することもできる。すなわち、回路基板と薄型電池両面は、完全に平行な姿勢のみでなく、薄型電池の両面に対して回路基板の傾斜角度が３０度以下であって、両者が実質的に平行な姿勢となるように配置することもできる。回路基板３、２３で補強された樹脂モールド部２、２２は、
薄型電池１、２１の各々を同一平面に配置して一体構造に連結する。この電池パック１００、２００は、複数の薄型電池１、２１を樹脂モールド部２、２２を介して一体構造に連結するので、樹脂モールド部２、２２の強度、とくに曲げ強度が大切である。

樹脂モールド部２、２２は、回路基板３、２３と薄型電池１、２１とを金型の定位置に仮止めし、金型の成形室に溶融樹脂を注入して成形される。樹脂モールド部２、２２は、回路基板３、２３を埋設し、回路基板３、２３と各々の薄型電池１、２１とをインサート成形して定位置に連結して固定する。樹脂モールド部２、２２は、熱可塑性樹脂を加熱し溶融状態で金型の成形室に注入して成形される。樹脂モールド部２、２２の熱可塑性樹脂は、低温に加熱して、低圧で成形室に注入して成形できる樹脂、たとえば、ポリアミド樹脂やポリオレフィン系やウレタン系の熱可塑性樹脂を使用する。低温低圧で成形室に注入される樹脂は、薄型電池１、２１や回路基板３、２３の実装部品に熱による悪影響を及ぼさない特徴がある。ポリオレフィン系の樹脂はポリアミド樹脂に比較して機械的強度が高いので、薄型電池１、２１をより強固に連結できる特徴がある。ポリアミド樹脂はポリオレフィン系の樹脂に比較して使用温度範囲が−４０℃〜１５０℃と広いので、薄型電池１、２１が使用中に高温になる場合でも強固に連結できる特徴がある。金型の成形室に注入される溶融樹脂は、回路基板３、２３を埋設して、薄型電池１、２１の端子面１Ａ、２１Ａを埋設してこれらをインサート成形して定位置に固定する。

図４の樹脂モールド部２は、薄型電池１の両面に延びるラップ部２ａを一体的に成形して設けている。ラップ部２ａは、薄型電池１の両面に密着されて樹脂モールド部２を強固に薄型電池１に連結する。ラップ部２ａは、薄型電池１の端子面１Ａの近傍に設けられて、樹脂モールド部２に連結される。ラップ部２ａは、薄型電池１の表面からの突出量を少なくして、薄型電池１を強固に連結できるように、たとえば厚さ（ｄ）を０．１ｍｍ以上であって０．５ｍｍ以下とし、横幅（ｗ）を１ｍｍ以上であって５ｍｍ以下としている。この電池パック１００は、一対のラップ部２ａの間に薄型電池１を配置し、ラップ部２ａを薄型電池１に密着して薄型電池１を樹脂モールド部２にインサート成形して固定している。すなわち、薄型電池１の両面に密着される一対のラップ部２ａが薄型電池１を両面から保持する状態で、樹脂モールド部２に連結される。

図４の電池パック１００は、樹脂モールド部２と薄型電池１の両面を同一平面に配置している。ラップ部２ａは薄型電池１の表面からわずかに突出するが、薄型電池１は充放電を繰り返すにしたがって、中央部が厚みの約５％の割合で片側に膨れるので、ラップ部２ａの厚さ（ｄ）を、前述のように０．５ｍｍ（＝１０ｍｍ×５％）以下と薄くして、薄型電池１の膨れに吸収される厚さとする。また、薄型電池１は、封口板１２から５ｍｍ程度までは膨れないので、ラップ部２ａの横幅（ｗ）を、前述のように５ｍｍ以下として、ラップ部２ａを薄型電池１が膨れない領域に配置するとしている。この電池パック１００は、ラップ部２ａで樹脂モールド部２に強固に連結しながら、実質的には厚さを増加することはない。

図１、図２、及び図４の電池パック１００は、薄型電池１を回路基板３の両側に配設して、薄型電池１の間の回路基板３を樹脂モールド部２に埋設して、樹脂モールド部２でもって、同一平面に配置している薄型電池１の各々を連結する。この電池パック１００は、回路基板３の両側に薄型電池１を連結するので、全長がひとつの薄型電池１の２倍となるが、両側の薄型電池１を連結する樹脂モールド部２が充分な曲げ強度を有することからすぐれた強度になっている。また、図３の電池パック２００は、回路基板２３を細長い長方形として、複数の薄型電池２１を回路基板２３の片側に沿って、その長手方向に並べて配設して、回路基板２３を埋設する樹脂モールド部２２でもって、同一平面に配置している薄型電池２１の各々を連結する。この電池パック２００は、回路基板２３の長手方向に複数の薄型電池２１を並べるのでこの方向に長くなるが、埋設する回路基板２３が樹脂モールド部２２の曲げ強度を向上するので、樹脂モールド部２２でもって電池パック全体を強靭な構造にできる。

さらに、図示しないが、電池パック１００、２００は、薄型電池１、２１の周囲を外装フィルムで被覆している。図１の電池パック１００は、各々の薄型電池１の周囲を外装フィルムで被覆している。図３の電池パック２００は、横方向に並べられた複数の薄型電池２１を一体的に外装フィルムで被覆して連結している。この外装フィルムは、薄型電池１、２１と樹脂モールド部２、２２との境界部分にわたって被覆することで、薄型電池１、２１と樹脂モールド部２、２２との連結強度を強くできる。

回路基板３、２３は、複数の引き出し線５を接続してこれを外部に引き出している。引き出し線５は、正負の電力ライン５Ａと信号ライン５Ｂからなり、電池パック１００、２００をセットする機器のコネクタに直接に接続される。引き出し線のある電池パックは、電池パックにコネクタを設けて、このコネクタにリード線を接続する必要がない。したがって、電池パックとリード線とをコネクタで接続する必要がなく、コネクタの接触不良などの弊害を防止できる。ただ、回路基板に複数の引き出し線を接続してこれを樹脂モールド部から外部に引き出している電池パックは、回路基板をインサート成形する樹脂モールド部の成形が難しく、この工程で不良品が発生する確率が高くなる。それは、回路基板を仮止めして金型を閉じるときに、引き出し線が金型に挟まれて損傷するからである。

図５は、従来の電池パックの製造工程であって、金型４０が引き出し線５を挟んで型締めする状態を示す正面図である。金型４０は、注入される溶融樹脂が漏れないように、上下の金型４０で引き出し線５を挟んで成形室を密閉する必要がある。回路基板に連結している引き出し線５は、金型４０に仮止めされる状態で、成形室の外部に引き出されるので、金型４０と引き出し線５との間に隙間ができないように、型締めする必要がある。このことを実現するために、図５の金型４０は、下型４０Ａに、引き出し線５を案内する複数列の案内溝４１を設けている。案内溝４１は、溝底を引き出し線５に沿う半円状としている。上型４０Ｂは、案内溝４１に挿入する複数列の凸条４２を設けて、凸条４２の先端面を半円状にしている。この金型４０は、引き出し線５を案内溝４１に入れて定位置に配置し、案内溝４１に凸条４２を挿入して、引き出し線５の上下を上型４０Ｂと下型４０Ａとで挟着して、金型４０を引き出し線５の表面に密着している。

図５の金型４０は、引き出し線５を、上面を櫛形とする下型４０Ａの案内溝４１に案内して、上型４０Ｂを下型４０Ａに密閉して、引き出し線５を隙間なく成形室から引き出すが、型締めする状態で、引き出し線５が上型４０Ｂと下型４０Ａとの間に挟まれる損傷することがある。金型４０が引き出し線５を挟んで樹脂モールド部が成形されると、引き出し線５と金型４０との間から溶融樹脂が漏れたり、あるいは、金型４０で挟まれた引き出し線５が損傷して、電池パックが不良品となる。この工程で不良品が発生すると薄型電池を含む全ての部品が使用不可となるので、経済的な損失が極めて大きくなる。

図１と図２の電池パック１００は、以上の弊害を防止するために、引き出し線５を定位置に配置してなるリード線ホルダー６を備える。リード線ホルダー６は、たとえば嵌合構造で回路基板３の定位置に連結して固定される。リード線ホルダー６は、各々の引き出し線５を別々に単独で挿入して定位置に配置する挿入孔７を設けている。挿入孔７は、図６の断面図に示すように、引き出し線５の芯線５ａを挿入する芯線孔７Ａと、引き出し線５の外皮５ｂを隙間なく挿入するガイド孔７Ｂとを設けている。芯線孔７Ａは、芯線５ａを挿通できるが外皮５ｂを挿入できないように、内径をガイド孔７Ｂよりも小さくしている。ガイド孔７Ｂは引き出し線５の外皮５ｂを挿入して密着できるように、内径を引き出し線５の外径にほぼ等しくしている。図６のガイド孔７Ｂは、開口部をテーパー状に拡開して、引き出し線５をスムーズに挿入できる形状としている。

図２のリード線ホルダー６は、上下に２分割された第１ホルダー６ａと第２ホルダー６ｂで構成している。このリード線ホルダー６は、互いに隣接する複数の挿入孔７を軸方向にカットするように２分割されている。第１ホルダー６ａと第２ホルダー６ｂは、図６の断面図に示すように、各々の対向面に、芯線孔７Ａを形成する溝部と、ガイド孔７Ｂを形成する溝部とを設けており、第１ホルダー６ａと第２ホルダー６ｂとを互いに連結する状態で、芯線孔７Ａとガイド孔７Ｂが形成されるようにしている。リード線ホルダー６は、第１ホルダー６ａと第２ホルダー６ｂとを嵌合構造で位置決めしながら連結できるようにしている。第１ホルダー６ａと第２ホルダー６ｂは、一方の対向面に嵌合凸部１８を設けると共に、他方の対向面には、嵌合凸部１８を嵌入する嵌合凹部１９を設けており、この嵌合凹部１９に嵌合凸部１８を嵌入することにより、正確な位置で連結できるようにしている。リード線ホルダー６は、例えば、第１ホルダー６ａの芯線孔７Ａを形成する溝部に引き出し線５の芯線５ａを案内すると共に、ガイド孔７Ｂを形成する溝部に引き出し線５の外皮５ｂを案内する状態で、第２ホルダー６ｂを連結することで、複数の引き出し線５の芯線５ａと外皮５ｂを簡単かつ正確に挿入孔７に配置できる。第１ホルダー６ａと第２ホルダー６ｂは、接着して固定し、あるいは、嵌合凸部１８を嵌合凹部１９に圧入する構造により、外れないように連結できる。

回路基板３にリード線ホルダー６を連結している電池パックは、以下の工程で組み立てられる。
１．リード線ホルダー６の第１ホルダー６ａを回路基板３に連結し、第１ホルダー６ａの挿入孔７に引き出し線５を案内する。その後、第２ホルダー６ｂを第１ホルダー６ａに連結して複数の引き出し線５を回路基板３の定位置に配置する。ただ、リード線ホルダー６は、第１ホルダー６ａの各々の挿入孔７に引き出し線５を案内し、第２ホルダー６ｂを連結して複数の引き出し線５を定位置に配置した後、回路基板３の定位置に連結することもできる。以上の状態で、引き出し線５の芯線５ａは回路基板３にハンダ付けして連結される。さらに、回路基板３は、リード板１４を介して薄型電池１に連結される。
２．薄型電池１と、回路基板３と、リード線ホルダー６とを金型３０の定位置に仮止めして、成形室を型締めする。この状態で、リード線ホルダー６は、引き出し線５を挟むことなく、図７に示すように、上型３０Ｂと下型３０Ａとでリード線ホルダー６を挟んで、引き出し線５を外部に引き出している成形室の開口部を気密に密閉する。金型３０が引き出し線５を挟むことなく、リード線ホルダー６を挟んで型締めするので、金型３０が引き出し線５を挟んで損傷することがなく、また、リード線ホルダー６で成形室を確実に密閉状態で型締めできる。金型３０が引き出し線５を挟んで成形室を気密に密閉することなく、リード線ホルダー６を挟んで成形室を密閉するので、リード線ホルダー６は引き出し線５を外部に引き出している引き出し面６Ａを外部に露出させている。したがって、樹脂モールド部２が成形される工程で、リード線ホルダー６は引き出し面６Ａを外部に露出させる。
３．溶融樹脂が硬化した後、上下の金型３０を開いて電池パックを脱型する。この状態で、薄型電池１は樹脂モールド部２を介して定位置に連結され、樹脂モールド部２には回路基板３がインサート成形され、さらに引き出し線５はリード線ホルダー６から外部に引き出された状態となる。

樹脂モールド部２、２２を成形する工程で、回路基板３、２３と薄型電池１、２１は定位置に配置される。複数の薄型電池１、２１は同一平面に位置するように配置される。樹脂モールド部２、２２は金型に仮止めしている回路基板３、２３と薄型電池１、２１とをインサート成形して定位置に配置して固定する。とくに、本発明の電池パック１００、２００は、複数の薄型電池１、２１を金型でもって同一平面に仮止めして樹脂モールド部２、２２を成形して、樹脂モールド部２、２２で薄型電池１、２１を強固に連結するので、複数の薄型電池１、２１は反りなく同一平面に配置して固定される。

さらに、図１、図２、及び図４に示すように、樹脂モールド部２が、第１の樹脂モールド部２Ａと、第２の樹脂モールド部２Ｂとの２工程で成形される電池パック１００も、引き出し線５の不良による弊害を少なくできる。この電池パック１００は、樹脂モールド部２を、引き出し線５をインサート成形して回路基板３の定位置に固定している第１の樹脂モールド部２Ａと、第１の樹脂モールド部２Ａで引き出し線５を定位置に配置している回路基板３をインサート成形して定位置に配置し、かつ、薄型電池１の各々を同一平面に配置して定位置に連結する第２の樹脂モールド部２Ｂとで構成する。この電池パック１００は、第１の樹脂モールド部２Ａでもって、引き出し線５を回路基板３の定位置に連結し、第２の樹脂モールド部２Ｂでもって、引き出し線５を定位置に連結している回路基板３をインサート成形して定位置に配置する。第２の樹脂モールド部２Ｂを成形する工程で、金型が引き出し線５を挟まないように、第１の樹脂モールド部２Ａは、引き出し線５の引き出し面６Ａを第２の樹脂モールド部２Ｂの表面に露出させている。

この電池パック１００は、第２の樹脂モールド部２Ｂを成形する金型で、第１の樹脂モールド部２Ａを挟着して、第２の樹脂モールド部２Ｂを成形する成形室を気密に密閉する。第１の樹脂モールド部２Ａの成形工程において、上下の金型は、引き出し線５を挟んで第１の樹脂モールド部２Ａを成形する成形室を気密に密閉する。したがって、この工程で金型が引き出し線５を挟んで不良品が発生することはある。ただ、第１の樹脂モールド部２Ａの成形工程は、薄型電池１を連結しない。したがって、この工程で発生する不良品は薄型電池１を含まず、不良品の発生の損失は極めて小さい。第２の樹脂モールド部２Ｂを成形する金型は、引き出し線５を挟むことがなく、第１の樹脂モールド部２Ａを挟んで成形室を気密に密閉する。したがって、第２の樹脂モールド部２Ｂの成形工程において、金型が引き出し線５を挟んで不良品となることはない。

この電池パック１００は、第２の樹脂モールド部２Ｂを成形する金型の定位置に薄型電池１を仮止めして、第２の樹脂モールド部２Ｂを成形する。したがって、第２の樹脂モールド部２Ｂを成形して、第１の樹脂モールド部２Ａで引き出し線５を定位置に配置している回路基板３を埋設し、各々の薄型電池１を定位置に連結できる。第１の樹脂モールド部２Ａは、回路基板３に固定している電子部品を埋設して定位置にインサート成形して固定する。

樹脂モールド部２は、回路基板３と薄型電池１とを金型の定位置に仮止めし、金型の成形室に溶融樹脂を注入して成形される。溶融樹脂は、低温に加熱して、低圧で成形室に注入して成形できる樹脂、たとえば、ポリアミド樹脂やポリオレフィン系やウレタン系の熱可塑性樹脂を使用する。低温低圧で成形室に注入される樹脂は、薄型電池１や回路基板３の実装部品に熱による悪影響を及ぼさない特徴がある。ポリオレフィン系の樹脂はポリアミド樹脂に比較して機械的強度が高いので、薄型電池１をより強固に連結できる特徴がある。金型の成形室に注入される溶融樹脂は、回路基板３を埋設して、薄型電池１の端子面１Ａを埋設してこれらをインサート成形して定位置に固定する。

なお、本実施の形態において、電池パックは、図１のように２個の薄型電池１を回路基板３の両側に配設した電池パック１００や、図３のように複数の薄型電池２１を回路基板２３の片側に沿って、その長手方向に並べて配設した電池パック２００とした。しかし、図８のように、薄型電池３１を回路基板３３の両側に、かつ、回路基板３３の両側に沿って、その長手方向に並べて配設した電池パック３００としてもよい。その場合は、図３のように複数の薄型電池２１を回路基板２３の片側に配置するより、回路基板及び電池パックを薄型電池３１の配列方向に短くすることができる。

なお、本実施の形態において、電池パックは、図３のように薄型電池２１の全てが、端子面２１Ａが回路基板２３と対向する位置に配置されるとしたが、図８のように、薄型電池３１の少なくとも１つ以上（図８では右側の４個）が、端子面３１Ａが回路基板３３と対向する位置に配置され、その他の薄型電池３１（図８では左側の２個）が、端子面３１Ａが回路基板３３と対向せずに、回路基板３３に接続されたリード板１４であるアンカー部４に対向するとしてもよい。その場合、樹脂モールド部３２が、延長されたリード板１４を骨格の中心として埋設し、薄型電池３１の端子面３１Ａを強固に外れないように連結している。なお、端子面３１Ａが回路基板３３と対向しない薄型電池３１の正負の電極端子１３に接続されるリード板１４については、図９に示すように、回路基板３３の両面に沿って配置して接続することで、互いに離した状態で配置でき、これ等の接触を確実に防止しながら樹脂モールド部３２に埋設できる。

なお、本実施の形態において、電池パックは、図４のように第１の樹脂モールド部２Ａを成形する工程と、第２の樹脂モールド部２Ｂを成形する工程の２工程で樹脂モールド部２を成形するとしたが、１工程で樹脂モールド部２を成形するとしてもよい。その場合、安全部品１６の一つである温度ヒューズの定格温度（約１４０℃）が溶融樹脂の温度（約２４０℃）より低いので、溶融樹脂の注入口から温度ヒューズまでの溶融樹脂の流れる距離を長くして、温度ヒューズに到達する溶融樹脂が１４０℃以下になるようにする。

具体的には、図１１のように安全部品１６である温度ヒューズとＦＥＴの周囲を溶融樹脂の注入口（白矢印）と対向する面を除いたコの字形状の金型６１で囲み、注入口から注入された溶融樹脂が点線矢印のように注入口と対向する面で押し返された後にコの字形状の金型６１の内部に流れ込み、溶融樹脂が１４０℃以下に冷えてから安全部品１６である温度ヒューズやＦＥＴに接するようにしている。そのため、図１０のように電池パック４００は、樹脂モールド部２に温度ヒューズ及びＦＥＴの周囲を囲むコの字形状の樹脂溝５１が形成されている。また、電池パック４００において、温度センサ１７が回路基板３の上で薄型電池１に近接して配置され、コの字形状の金型６２に囲まれながら溶融樹脂が温度センサ１７の周囲に注入される。

図１０の電池パック４００のＸIIａ−ＸIIａ線断面図を図１２（ａ）に、ＸIIｂ−ＸIIｂ線断面図を図１２（ｂ）に示す。図１２（ａ）のように、温度センサ１７は薄型電池１との間に樹脂モールド部２を形成し、他の周囲はコの字形状の樹脂溝５２が形成されている。そのため、温度センサ１７は薄型電池１の発熱を樹脂モールド部２経由で感知し、樹脂溝５２で放熱を防ぐことができる。また、図１２（ｂ）のように、安全部品１６である温度ヒューズとＦＥＴは、温度センサ１７や薄型電池１との間に樹脂溝５１が形成されている。そのため、安全部品１６、特に、ＦＥＴが発熱しても、温度センサ１７や薄型電池１や回路基板３でＦＥＴとの間に樹脂溝５２を有する電子部品に対し殆ど温度の影響を与えない。つまり、コの字形状の樹脂溝５１、５２により、温度センサ１７は薄型電池１の温度をより高い精度で測定することができる。樹脂溝５１、５２は、安全部品１６や温度センサ１７の３方向を囲むもので、コの字形状やＵの字形状、Ｃの字形状など周囲の一部を開口した形状であればよい。

なお、本実施の形態において、電池パックは、図４のように第１の樹脂モールド部２Ａを成形する工程と、第２の樹脂モールド部２Ｂを成形する工程の２工程で樹脂モールド部２を成形するとしたが、１工程で樹脂モールド部２を成形するとしてもよい。その場合、図１３のように回路基板３上の安全部品１６として、電池パック５００の温度を測定する感温素子１６ａと、薄型電池１からの電流を遮断する電流ヒューズ１６ｂと、感熱素子１６ａで異常温度を測定した時に電流ヒューズ１６ｂを遮断させる制御部１６ｃを備え、制御部１６ｃと感熱素子１６ａを接続する配線に感熱素子１６ａが短絡する接続点７１を有する構成とする。そして、溶融樹脂の注入時に接続点７１を短絡させる金型８１を用い、感熱素子１６ａが異常温度（例えば、１３０℃以上）を測定したとしても、制御部１６ｃは感熱素子１６ａが短絡しているので通常温度であると判断し、電流ヒューズ１６ｂを遮断させないようにする。そして、溶融樹脂が異常温度より低い温度まで冷却した後、金型８１を電池パック５００から外す。金型８１を外した後は、接続点７１が露出しないように、テープやラベルを貼ったり、接着材や樹脂などを注入したりして覆い隠す。これにより、１工程で樹脂モールド部２を成形することが可能となる。

本発明の電池パックは、複数の薄型電池を同一平面に配置して反りなく強固に連結できるので、薄くて高電圧や高電池容量の電池パックが要求されるスマートフォンやタブレットなどの携帯機器に好適に使用される。

１００、２００、３００、４００、５００…電池パック
１、２１、３１…………………………………薄型電池
１Ａ、２１Ａ、３１Ａ…………………………端子面
２、２２、３２…………………………………樹脂モールド部
２Ａ………………………………………………第１の樹脂モールド部
２Ｂ………………………………………………第２の樹脂モールド部
２ａ………………………………………………ラップ部
３、２３、３３…………………………………回路基板
４…………………………………………………アンカー部
５…………………………………………………引き出し線
５Ａ………………………………………………電力ライン
５Ｂ………………………………………………信号ライン
５ａ………………………………………………芯線
５ｂ………………………………………………外皮
６…………………………………………………リード線ホルダー
６ａ………………………………………………第１ホルダー
６ｂ………………………………………………第２ホルダー
６Ａ………………………………………………引き出し面
７…………………………………………………挿入孔
７Ａ………………………………………………芯線孔
７Ｂ………………………………………………ガイド孔
１１………………………………………………外装缶
１２………………………………………………封口板
１３………………………………………………電極端子
１３Ａ……………………………………………凸部電極
１４………………………………………………リード板
１４ａ……………………………………………突出部
１５………………………………………………アンカー板
１６………………………………………………安全部品
１７………………………………………………温度センサ
１８………………………………………………嵌合凸部
１９………………………………………………嵌合凹部
３０、４０………………………………………金型
３０Ａ、４０Ａ…………………………………下型
３０Ｂ、４０Ｂ…………………………………上型
４１………………………………………………案内溝
４２………………………………………………凸条
５１、５２………………………………………樹脂溝
６１、６２、８１………………………………金型
７１………………………………………………接続点

Claims (11)

1. 複数の薄型電池と、前記薄型電池の各々に電気接続してなるひとつの回路基板と、前記回路基板を埋設してなる樹脂モールド部とを有する電池パックであって、
   前記薄型電池の少なくとも１つ以上は、端子面が前記回路基板と対向する位置に配置され、
   前記樹脂モールド部が、前記薄型電池の端子面と前記回路基板を埋設して、前記薄型電池の各々を同一平面に配置すると共に、前記回路基板を前記薄型電池の両面と平行姿勢で一体構造に連結固定してなり、
   前記樹脂モールド部が前記薄型電池の両面に延びる一対のラップ部を一体的に成形して設けており、前記薄型電池が前記一対のラップ部の間に配置されて、前記薄型電池が前記樹脂モールド部にインサート成形して固定され、
   前記ラップ部が、厚さを０．１ｍｍ以上であって０．５ｍｍ以下とし、
   前記ラップ部が伸びる方向に、前記薄型電池と厚み方向に重なる長さを横幅とし、該横幅を１ｍｍ以上であって５ｍｍ以下としてなることを特徴とする電池パック。
2. 請求項１に記載される電池パックであって、
   前記薄型電池は、前記端子面に前記樹脂モールド部に埋設されるアンカー部を有することを特徴とする電池パック。
3. 請求項２に記載される電池パックであって、
   前記アンカー部が前記薄型電池の電極端子に固定してなるリード板であることを特徴とする電池パック。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載される電池パックであって、
   前記薄型電池が前記回路基板の長手方向に沿った両側に配設され、前記薄型電池の間に配設される前記回路基板が前記樹脂モールド部に埋設され、前記回路基板を埋設してなる前記樹脂モールド部が、同一平面に配置してなる前記薄型電池の各々を前記回路基板の長手方向に沿った両側に固定してなることを特徴とする電池パック。
5. 請求項１ないし３のいずれかに記載される電池パックであって、
   前記薄型電池の各々が前記回路基板の長手方向に沿った片側に並べて配設され、前記回路基板を埋設してなる前記樹脂モールド部が、同一平面に配置してなる前記薄型電池の各々を前記回路基板の長手方向に沿った片側に固定してなることを特徴とする電池パック。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載される電池パックであって、
   前記回路基板に一端を連結して他端を前記樹脂モールド部から外部に引き出してなる複数の引き出し線と、
   前記引き出し線を定位置に配置してなるリード線ホルダーとを備え、
   前記リード線ホルダーが前記樹脂モールド部にインサート成形して固定され、
   さらに、前記リード線ホルダーが、前記引き出し線を外部に引き出してなる引き出し面を前記樹脂モールド部の表面に露出する状態で前記樹脂モールド部にインサート成形して固定されてなることを特徴とする電池パック。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載される電池パックであって、
   前記回路基板に一端を連結して他端を前記樹脂モールド部から外部に引き出してなる複数の引き出し線を備え、
   前記樹脂モールド部が、前記引き出し線をインサート成形して前記回路基板の定位置に固定してなる第１の樹脂モールド部と、
   前記第１の樹脂モールド部で前記引き出し線を定位置に配置してなる回路基板をインサート成形して定位置に配置し、かつ、前記薄型電池の各々を同一平面に配置して定位置に連結してなる第２の樹脂モールド部とを有することを特徴とする電池パック。
8. 請求項７に記載される電池パックであって、
   前記回路基板に電子部品を固定しており、この電子部品を固定してなる前記回路基板を前記第１の樹脂モールド部にインサート成形して定位置に配置してなることを特徴とする電池パック。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載される電池パックであって、
   前記回路基板に、隣接する薄型電池の間に配置してなる安全部品又は温度センサを固定しており、
   前記樹脂モールド部に前記安全部品又は前記温度センサを埋設して、ひとつの前記安全部品又は前記温度センサで複数の薄型電池の温度を検出するようにしてなることを特徴とする電池パック。
10. 請求項１ないし８のいずれかに記載される電池パックであって、
    前記回路基板に、安全部品又は温度センサを固定しており、
    前記樹脂モールド部に前記安全部品又は前記温度センサを埋設して、前記安全部品又は前記温度センサの周囲に樹脂溝を有することを特徴とする電池パック。
11. 請求項１ないし８のいずれかに記載される電池パックであって、
    前記回路基板に、当該電池パックの温度を測定する感熱素子と、前記薄型電池からの電流を遮断する電流ヒューズと、前記感熱素子で異常温度を測定した時に前記電流ヒューズを遮断させる制御部とを備え、
    前記制御部と前記感熱素子を接続する配線に前記感熱素子が短絡する接続点を有することを特徴とする電池パック。
    

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