JPWO2013069609A1 - 電池パック - Google Patents
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Abstract
Description
また、電池パックでは、素電池に対する回路基板の位置決めや、素電池の外装と回路基板との不所望の短絡を防止するなどの目的から、例えば、樹脂材料からなる基板ホルダが、素電池と回路基板との間に介挿されている。
しかし、このように凹部内に突起を挿入して、先端部分を潰す、という構成を用いて素電池に対して基板ホルダを固定する場合には、突起の先端部分を潰すためにある程度の力が必要であって、作業が煩雑なものとなる。また、突起の先端部分を潰すことで固定する方法では、確実性に劣り、外れ易いという問題もある。
しかし、仮の固定のために両面粘着テープを用いる場合には、コストの上昇という問題がある。
本発明は、このような問題の解決を図るべくなされたものであって、製造時における煩雑な作業を必要とせず、素電池に対して確実に基板ホルダを取り付けることができる構成の電池パックを提供することを目的とする。
本発明に係る電池パックでは、次のようなバリエーション構成を採用することができる。
本発明に係る電池パックでは、上記構成において、素電池の端子が、その先端側よりも根元側で幅狭のT字状の断面形状を以って、封口板の表面から外向きに突設されており、基板ホルダにおける複数の突起部の各先端部分が、楔状に先細りとなる断面形状を有する。そして、基板ホルダにおける複数の突起部の少なくとも一部の先端部分では、上記先細りとなる断面形状の部分が端子における庇状にせり出した部分の下面に対して密に接している、ことを特徴とする。
従って、このような構成を採用する場合には、製造時における煩雑な作業を必要とせず、素電池に対して確実に基板ホルダを取り付けることができる。
本発明に係る電池パックでは、上記構成において、素電池の端子が角丸矩形の平面形状を有しており、基板ホルダの窓部が八角形の平面形状を有している。そして、基板ホルダにおける複数の突起部には、素電池の前記端子における角丸部分に当接する部分が含まれている、ことを特徴とする。
本発明に係る電池パックでは、上記構成において、素電池の端子が角丸長方形の平面形状を有しており、基板ホルダにおける複数の突起部に、素電池の端子における2つの短辺に当接する部分も含まれている、ことを特徴とする。このような構成を採用する場合には、素電池に対して基板ホルダを取り付けた後に、外れるという事態が生じることを効果的に防止できる。
このように、基板ホルダにおける錘状あるいは台錐状の複数の突起部の少なくとも一部の先端部分が、素電池における端子の側面に対して密に接することとしても、煩雑な作業を伴わず、素電池に対して確実に基板ホルダを取り付けることができる。
本発明に係る電池パックでは、上記構成において、基板ホルダにおける複数の突起部の少なくとも一部では、素電池の端子における側壁に対して、先端が潰された状態で接している、ことを特徴とする。このような構成とすることにより、端子の側面に対する基板ホルダにおける複数の突起部の接触抵抗を大きくすることができ、その後においても外れ難い。
[実施の形態1]
1.概略構成
本発明の実施の形態1に係る電池パック1の概略構成について、図1を用い説明する。
封口板10bに対しては、その上に基板ホルダ12が配され、基板ホルダ12のさらに上には、PTC(Positive Temperature Coefficient)素子13、およびキャップ15が配される。また、図示を省略しているが、キャップ15内には、短冊状をした回路基板が予め収納されており、キャップ15に開けられた窓部から、回路基板の外部端子14aが露出している。
キャップ15の上面のY軸方向右奥側部分には、ラベル16が貼着される。
一方、素電池10における外装体10aの底面10dには、両面粘着テープ18によりボトムカバ17が取り付けられる。なお、図1では、図示を省略しているが、電池パック1では、キャップ15およびボトムカバ17の一部を露出させた状態で、外装ラベルが被着される。
基板ホルダ12の構成について、図2を用い説明する。図2(a)は、基板ホルダ12を図1の封口板10b側から見た模式斜視図であり、図2(b)は、Y−Z面で切断した基板ホルダ12の模式断面図である。
図2(a)に示すように、基板ホルダ12における窓部12aは、長手方向(Y軸方向)のほぼ中央部分に開けられている。そして、図2(a)の二点鎖線で囲んだ部分に示すように、窓部12aは、各コーナがテーパーカットされた、換言すると、八角形の開口形状を有する。
窓部12aを臨む縁辺の内、Y軸方向に延伸する2つの縁辺を除く、6つの縁辺が楔状に突出した形態となっている(突起部12c1,12c2,12c3,12c4,12c5,12c6)。
次に、素電池10における負極端子10cおよびその周辺構成について、図3を用い説明する。
図3に示すように、素電池10においては、外装体10aの開口を塞ぐ封口板10bから、Z軸方向上向き(外向き)に負極端子10cが突設されている。負極端子10cは、Z軸方向上面が封口板10bに沿った状態で、略水平面となっており、当該水平面を含む板状の部分と封口板10bから延出する部分との間は、ピン状の部位で接続されている(図示を省略)。このため、負極端子10cは、X−Z平面あるいはY−Z平面での断面において、T字状の形状となっている。
なお、図3に示すように、本実施の形態に係る素電池10においては、負極端子10cは、角丸の長方形状の平面形状を有しているが、負極端子10cのY軸方向の長さは、基板ホルダ12における突起部12c3と突起部12c5との先端部分同士の間隔よりも、若干狭くなっている。また、負極端子10cの対向する角丸部分同士の間の長さは、基板ホルダ12における突起部12c1と突起部12c6との先端部分同士の間隔、および突起部12c3と突起部12c4との先端部分同士の間隔よりも、若干狭くなっている。
素電池10に対し基板ホルダ12を取り付けた状態での、相互の関係について、図4および図5を用い説明する。
図4に示すように、素電池10に対して基板ホルダ12を取り付ける際には、素電池10の負極端子10cを基板ホルダ12の窓部12a(図2を参照)に対し挿通させる。そして、基板ホルダ12における窓部12aを臨む縁辺の内、6つの突起部12c1,12c2,12c3,12c4,12c5,12c6の先端部分が、素電池10の負極端子10cにおける下面よりも封口板10b側まで押し込まれることで、互いに係合された関係となる。
ここで、図5の二点鎖線で囲んだ部分に示すように、突起部12c1,12c2,12c3,12c4,12c5,12c6の各先端部分と負極端子10cの下面との掛り代については、特に限定するものではないが、余り大きくすると、基板ホルダ12の取り付け作業の際に大きな力を必要とし、逆に小さすぎると係合という観点から不十分となると考えられる。このため、掛り代は、例えば、0.02[mm]〜0.08[mm]の範囲が最適(例えば、0.05[mm]が更に最適)であると考えられる。
本発明の実施の形態1に係る電池パック1では、上述のように、素電池10における負極端子10cに対し、基板ホルダ12における窓部12aを臨む縁辺の複数個所の突起部12c1,12c2,12c3,12c4,12c5,12c6の各先端部分が、密に接しており、これにより、基板ホルダ12が素電池10に対して位置決めされた状態で係合されている。よって、素電池と回路基板との間に基板ホルダを挟んでいるだけの従来技術に係る構成に比べ、本発明の実施の形態1に係る電池パック1では、素電池10に対して基板ホルダ12を取り付けた後の製造工程において、その都度、基板ホルダ12の位置合わせなどを行う必要がなく、製造時における煩雑な作業を行う必要がない。
また、電池パック1では、上記構成において、素電池10の負極端子10cが、T字状の断面形状を以って、封口板10bの表面から外向きに突設されており、基板ホルダ12における各突起部12c1,12c2,12c3,12c4,12c5,12c6が、素電池10の封口板10b側の面が斜面で、その反対側が平面である、楔状の断面形状を有する。そして、基板ホルダ12における全ての突起部12c1,12c2,12c3,12c4,12c5,12c6では、上記平面の部分が負極端子10cの庇状にせり出した部分の下面に対して密に接している。このような構成を採用することにより、素電池10への基板ホルダ12の取り付けに際して、基板ホルダ12の窓部12aに、素電池10の負極端子10cを挿通させ、楔状に形成された複数の突起部12c1,12c2,12c3,12c4,12c5,12c6の各先端部分が負極端子10cの下面に接するまで、基板ホルダ12を押し込むだけで、素電池10への基板ホルダ12の取り付けが完了する。よって、煩雑な作業を伴わず、素電池10に対して確実に基板ホルダ12を取り付けることができる。
また、電池パック1では、素電池10の負極端子10cが角丸矩形の平面形状を有しており(図3等を参照)、基板ホルダ12の窓部12aが八角形の平面形状を有している(図2などを参照)。そして、基板ホルダ12における複数の突起部12c1,12c2,12c3,12c4,12c5,12c6は、素電池10の負極端子10cにおける角丸部分、および負極端子10cにおける短辺部分のそれぞれに当接するように設けられている。このため、小さな力で、素電池10への基板ホルダ12の取り付けが可能であって、上述のように、一旦取り付けた後においては、外れ難い。
1.概略構成
本発明の実施の形態2に係る電池パック2の概略構成について、図6を用い説明する。
図6に示すように、本実施の形態2に係る電池パック2においても、扁平角形の外観形状を有する素電池20を有し、外装体20aの開口を塞ぐ封口板20bのオモテ面からZ軸方向左手前側に向けて負極端子20cが突設されている。また、封口板20bにおけるY軸方向左奥側の部分には、クラッド板21が接合される。
また、基板ホルダ22と回路基板24との間には、PTC素子23が介挿される。PTC素子23は、上記実施の形態1に係る電池パック1のPTC素子13と同様に、素子本体231が2つの素子リード232,233により挟まれた形態を有する。PTC素子23における一方の素子リード232は、基板ホルダ22の窓部22aを通して露出する素電池20の負極端子20cに接合され、もう一方の素子リード233は、回路基板24のY軸方向右手前側に延出された基板リード24cに接続される。
キャップ25には、窓部が開けられており、各窓部からは回路基板24の外部端子24aが露出するようになっている。また、キャップ25には、水没判定シール29やラベル26などが貼着される。
2.基板ホルダ22の構成
基板ホルダ22の構成について、図7を用い説明する。
3.素電池20に対し基板ホルダ22を取り付けた状態
素電池20に対し基板ホルダ22を取り付けた状態について、図8および図9を用い説明する。図8(a)は、素電池20について、封口板20bおよび負極端子20cを平面視した模式図であり、図8(b)は、素電池20に基板ホルダ22を取り付けた状態での両者を示す模式図であり、図8(c)は、比較例に係る基板ホルダ92を取り付けた状態での両者を示す模式図である。
次に、図8(b)に示すように、負極端子20cの中心線Lcが封口板20bの中心線Lbに対して角度θ傾斜した素電池20に対して、本実施の形態に係る基板ホルダ22を取り付けた場合、窓部22aにおける突起部22d1,22d2,22d3,22d4を除いた内サイズが負極端子20cよりも若干大きいので、基板ホルダ22を回転させて、その中心線を封口板20bの中心線Lbに合致させることができる。そして、図9(a)に示すように、その状態においては、基板ホルダ22の窓部22aを臨む縁辺に設けられた突起部22d1,22d2,22d3,22d4の先端部分が、素電池20の負極端子20cの側面に対して密に接する(図9(a)の丸印B1〜B4)。これより、素電池20に対して取り付けた基板ホルダ22は、その後の工程での作業を行うに際して、その都度、位置合わせを行う必要がなく、作業効率という観点から優れる。
また、図9(b)に示すように、突起部22d1,22d2,22d3,22d4の少なくとも一部については、素電池20の封口板20bの中心線Lbに対して回転させることに伴い、先端部分が潰れた状態となる(圧潰部22d41,22d42)。このような圧潰部22d41,22d42が形成されることにより、負極端子20cの側面に対する突起部22d1,22d2,22d3,22d4の先端部分での接触抵抗が増し、一度、素電池20に基板ホルダ22を取り付けた後に、基板ホルダ22が外れるという事態を回避するのに有効である。
また、本実施の形態では、突起部22d1,22d2,22d3,22d4の突出量については、特に限定されないが、例えば、0.1[mm]〜0.3[mm]程度の範囲、より具体的には0.2[mm]程度とすることが望ましい。
しかし、このような構成とした場合には、上記のように、素電池20に対して基板ホルダを取り付けた後の工程において、作業を行う都度、素電池20に対する基板ホルダの位置合わせを行う必要が生じる。よって、煩雑な作業を廃するという観点から、そのような構成を採用することはできない。
本発明の実施の形態2に係る電池パック2では、素電池20における負極端子20cに対し、基板ホルダ22における窓部22aを臨む縁辺22c1,22c2,22c3,22c4から突出した4つの突起部22d1,22d2,22d3,22d4の各先端部分が、密に接しており、これにより、基板ホルダ22が素電池20に対して位置決めされた状態で係合されている。よって、素電池と回路基板との間に基板ホルダを挟んでいるだけの従来技術に係る構成に比べ、電池パック2では、素電池20に対して基板ホルダ22を取り付けた後の製造工程において、その都度、基板ホルダ22の位置合わせなどを行う必要がなく、製造時における煩雑な作業を行う必要がない。
また、図8(a)に示すように、素電池20の製造の際に、誤差の集積などで素電池20の中心線(封口板20bの中心線Lb)に対して負極端子20cの中心線Lcが若干傾いた状態(図8(a)では角度θだけ傾斜)である場合においても、図8(b)に示すように、素電池20の負極端子20cに対して基板ホルダ22を回転させることにより、素電池20の製造誤差を吸収することができる。このため、素電池20の封口板20bに対して、基板ホルダ22の相対的な位置を適正な範囲とすることができ、製造時における歩留まりの向上を図ることができる。
上記実施の形態1,2では、素電池10,20の一例として扁平角形のリチウムイオン電池を採用したが、本発明は、これに限定されない。例えば、外観形状については、円筒形やガム形、さらには金属ラミネート外装体を備える素電池を採用することもできる。また、電池種類についても、リチウムイオン電池以外にも、例えば、ニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池など種々の電池を素電池として採用することもできる。
また、上記実施の形態1では、基板ホルダ12に6つの突起部12c1,12c2,12c3,12c4,12c5,12c6が形成されている形態を一例として採用したが、本発明は、これに限定されない。例えば、突起部の数を5つ以下とすることもできるし、7つ以上とすることもできる。
また、上記実施の形態1,2では、基板ホルダ12,22における突起部12c1,12c2,12c3,12c4,12c5,12c6,22d1,22d2,22d3,22d4の全ての先端部分が、素電池10,20の負極端子10c,20cに密に接する構成としたが、必ずしも全ての先端部分が密に接する必要はない。一部が接していないような場合においても、上記同様の効果を得ることができる。
10,20.素電池
10b,20b.封口板
10c,20c.負極端子
10e.ガスケット
11,21.クラッド板
12,22.基板ホルダ
12a,22a.窓部
12c1,12c2,12c3,12c4,12c5,12c6,22d1,22d2
,22d3,22d4.突起部
13,23.PTC素子
14a,24a.外部端子
15,25.キャップ
16,26,30.ラベル
17,27.ボトムカバ
18,28.両面粘着テープ
22d41,22d42.圧潰部
24.回路基板
29.水没判定シール
131,231.素子本体
132,133,232,233.素子リード
Claims (7)
- 有底筒状の外装体、および当該外装体の開口を塞ぐ封口板、および前記封口板の表面から外向きに突設された端子を有する素電池と、
前記素電池の前記封口板に対して対向配置される回路基板と、
絶縁材料から構成され、前記素電池の前記封口板と前記回路基板との間に介挿される基板ホルダと、
を備え、
前記基板ホルダには、前記素電池の前記端子の挿通を許す窓部が開けられており、
前記基板ホルダにおける前記窓部を臨む縁辺の複数個所には、他の箇所に対して前記窓部の内側に向けて突起部がそれぞれ突設されており、
前記基板ホルダにおける前記複数の突起部の各先端部分は、根元に比べて先端の断面サイズが小さくなっており、
前記基板ホルダは、前記複数の突起部の少なくとも一部の先端部分において、前記素電池における前記端子の外面に対して密に接することにより、位置決めされた状態で係合されている
ことを特徴とする電池パック。 - 前記素電池の前記端子が、その先端側よりも根元側で幅狭のT字状の断面形状を以って、前記封口板の表面から外向きに突設されており、
前記基板ホルダにおける前記前記複数の突起部の各先端部分は、楔状に先細りとなる断面形状を有し、
前記基板ホルダにおける前記前記複数の突起部の少なくとも一部の先端部分では、前記先細りとなる断面形状の部分で前記端子の庇状にせり出した部分の下面に対して密に接している
ことを特徴とする請求項1に記載の電池パック。 - 前記素電池の前記端子は、角丸矩形の平面形状を有しており、
前記基板ホルダの前記窓部は、八角形の平面形状を有しており、
前記基板ホルダにおける前記複数の突起部には、前記素電池の前記端子における角丸部分に当接する部分が含まれている
ことを特徴とする請求項2に記載の電池パック。 - 前記素電池の前記端子は、角丸長方形の平面形状を有しており、
前記基板ホルダにおける前記複数の突起部には、前記素電池の前記端子における2つの短辺に当接する部分も含まれている
ことを特徴とする請求項3に記載の電池パック。 - 前記素電池では、前記封口板と前記端子の庇状にせり出した部分の下面の一部との間に、ガスケットが介挿されており、
前記ガスケットは、前記端子に比べて弾性率が低い材料から構成されている
ことを特徴とする請求項2から請求項4の何れかに記載の電池パック。 - 前記基板ホルダにおける前記複数の突起部の各先端部分は、錘状あるいは台錐状の形状を有するとともに、互いに分散された状態で配置されており、
前記複数の突起部の少なくとも一部の先端部分は、前記素電池の前記端子における側面に密に接している
ことを特徴とする請求項1に記載の電池パック。 - 前記基板ホルダにおける前記複数の突起部の少なくとも一部では、前記素電池の前記端子における側面に対して、先端が潰された状態で接している
ことを特徴とする請求項6に記載の電池パック。
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