JP3272225B2 - パック電池 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ケースに電池を内
蔵しているパック電池に関する。とくに、本発明は、ケ
ースに保護回路等のプリント基板を内蔵するパック電池
に関する。

【０００２】

【従来の技術】電池の保護回路を内蔵し、あるいは、電
池の残存容量を表示する電子回路を内蔵するパック電池
は、ケース内に、電子回路部品を装着するプリント基板
を内蔵している。たとえば、リチウムイオン二次電池を
内蔵するパック電池は、電池の過充電や過放電を防止す
るために、ケース内に保護回路を内蔵させる必要があ
る。リチウムイオン二次電池は、ニッケル−カドミウム
電池等に比較すると、充電容量が大きい特長はあるが、
過充電や過放電の弊害が大きいからである。さらに、電
池の残存容量を表示するパック電池も、電池の充電量や
放電量から残存容量を演算して表示する電子回路を内蔵
させる必要がある。

【０００３】電子回路を内蔵するパック電池は、電子回
路部品をプリント基板に装着して、プリント基板をケー
スに内蔵している。プリント基板を内蔵するパック電池
は、プリント基板の収納スペースを必要として、ケース
の外形が大きくなる。パック電池は、外形の大きさに対
する充電容量をできる限り大きくすることが極めて大切
である。電池の充電容量が大きくても、これをケースに
収納して、ケースの外形が大きくなってしまうと、実質
的には電池の容積効率は悪くなってしまう。

【０００４】さらに、ケースに電池とプリント基板とを
内蔵させるパック電池は、ケースの外部に表出する表面
電極を設け、この表面電極にプリント基板を電気接続し
ている。表面電極は、パック電池を軽くするために、で
きるかぎり薄い金属板が使用される。ただ、表面電極を
薄い金属板で製造すると、充分な強度にすることが難し
く、変形しやすくなる欠点がある。この弊害は、金属板
の外周にリブのある形状にプレス成形して有効に防止で
きる。外周のリブが薄い金属板を補強するからである。
ただ、金属板の外周にリブを設けた表面電極は、実質的
に厚くなって、パック電池の外形を大きくしてしまう欠
点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、プリント基
板を内蔵する従来のパック電池が有するこのような欠点
を解消することを目的に開発されたもので、本発明の重
要な目的は、電子回路部品を内蔵するプリント基板を内
蔵し、あるいは、表面電極をプリント基板に電気接続す
る接続パーツを内蔵し、さらに、薄い金属板で強靱な表
面電極として、しかも、プリント基板や接続パーツを内
蔵するためのスペース効率を改善して、外形をコンパク
トにできるパック電池を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のパック電池は、
前述の目的を達成するために下記の構成を備える。本発
明の請求項１に記載されるパック電池は、ケース１に、
電池４と、電池４の一端面とほぼ同形状であって、電池
４の一端面に対向近接されたプリント基板３とを内蔵す
る。プリント基板３には、プリント基板３とほぼ同形状
の表面電極５が接続されている。表面電極５はケース１
の外部に表出されて、パック電池が装着される電気機器
に電気接続される。さらに、本発明のパック電池は、金
属板をプレス成形して表面電極５としている。この表面
電極５は、金属板の周縁にリブ５Ａのある形状にプレス
成形しており、ケース１の外部に表出される表出面の反
対面には凹部を設けている。表面電極５の凹部には、プ
リント基板３に装着されている電子回路部品２を収納し
ている。

【０００７】さらに、本発明の請求項２のパック電池
は、金属板をプレス成形して製作してなる表面電極５の
凹部に、表面電極５をプリント基板３に電気接続する接
続パーツ６を収納している。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態
は、本発明の技術思想を具体化するためのパック電池を
例示するものであって、本発明はパック電池を下記のも
のに特定しない。

【０００９】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解し易いように、実施の形態に示される部材に対応す
る番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解
決するための手段の欄」に示される部材に付記してい
る。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形
態の部材に特定するものでは決してない。

【００１０】本発明のパック電池の実施の形態を、図１
の分解斜視図と図２の断面図に示す。これ等の図に示す
パック電池は、凸極４Ａを＋極、非凸極４Ｂを含む外装
缶全面を−極とする電池４を１本、ケース１に内蔵して
いる。電池４の極性は、凸極４Ａを−、非凸極４Ｂを＋
とすることもできるが、一般的には＋を凸極４Ａ、−を
非凸極４Ｂとしている。また、ケース１に内蔵する電池
４は、２本以上を直線上に並べて収納することもでき
る。

【００１１】電池４は、円筒状のリチウム−イオン二次
電池である。ただ、本発明は電池４をリチウム−イオン
二次電池に特定せず、たとえば、ニッケル−カドミウム
電池やニッケル−水素電池等とすることもできる。内蔵
する電池４をリチウム−イオン二次電池とするパック電
池は、起電力を高くすることができ、例えば１本のリチ
ウム−イオン二次電池で、ニッケル−カドミウム電池の
約３本分に相当する３．６Ｖの電圧を生じさせることが
できる。

【００１２】１本の電池４を内蔵するケース１は、円筒
状に成形されており、絶縁性を有するプラスチックの成
形品である。ケース１は、図に示すように縦方向に上下
２つに分割している。ケース１の両端には、電極窓７を
開口している。ケース１の右端に設けた電極窓７は、こ
こから電池４の凸極４Ａを突出させて、外部と電気接続
する。

【００１３】図において、ケース１の左端に設けた電極
窓７には、表面電極５を装着している。表面電極５は電
極窓７からケース１の外部に表出されて、パック電池を
装着する電気機器に電気接続される。

【００１４】表面電極５は、金属板のプレス成形品であ
る。表面電極５は、円盤の外周縁にリブ５Ａを設けた形
状にプレス成形している。表面電極５は、プリント基板
３の外形にほぼ等しい円盤状にプレスされている。表面
電極５は、外周のリブ５Ａによって、ケース１の外部に
表出される表出面の反対面、図において表面電極５の右
面に凹部を形成している。リブ５Ａは表面電極５を補強
して、全体の変形を防止する。表面電極５となる金属板
の厚さは、表面電極５の大きさを考慮して最適値とする
が、単三タイプの電池４を内蔵するもので、たとえば、
０．２〜０．４ｍｍとする。リブ５Ａの高さは、プリン
ト基板３に実装される電子回路部品２を凹部に収納でき
る高さ、たとえば、約２ｍｍ、好ましくは、１〜５ｍｍ
に設計される。

【００１５】表面電極５のリブ５Ａは、一部を突出させ
て、プリント基板３の連結タブ５ａとしている。連結タ
ブ５ａは、プリント基板３に設けられた貫通孔３Ａに挿
入されて、プリント基板３に半田付けして電気接続して
固定される。図に示す表面電極５は、連結タブ５ａを対
向する位置に設けている。連結タブ５ａは、三つ以上を
ほぼ等間隔に設けることもできる。連結タブ５ａがプリ
ント基板３に固定されて、表面電極５はプリント基板３
と確実に固定される。図に示す表面電極５は、リブ５Ａ
の先端縁を外側に折曲して、リブ５Ａに沿って鍔５ｂを
設けている。鍔５ｂは、ケース１に設けられた周壁１Ａ
とプリント基板３との間に配設される。鍔５ｂは、プリ
ント基板３の表面に広い面積で接触すると共に、プリン
ト基板３が直接にケース１の周壁１Ａに接触するのを防
止して、プリント基板３とケース１の周壁１Ａ部分とを
補強する。

【００１６】表面電極５はプリント基板３に電気的に接
続され、プリント基板３はリードタブ８を介して電池４
の非凸極４Ｂに接続される。さらに、プリント基板３
は、リード線９を介して電池４の凸極４Ａに接続されて
いる。プリント基板３と電池４との間には、プリント基
板３と電池４とを絶縁するセパレータ１０を配設してい
る。セパレータ１０には、絶縁性に優れたプラスチック
フィルムやプラスチック板が使用される。

【００１７】電池４は、表面電極５とプリント基板３を
接続した電池アッセンブリとして、ケース１に内蔵され
る。電池アッセンブリは、電池４とプリント基板３と表
面電極５からなる。プリント基板３は、電池４の過充電
過放電を防止するための保護回路を構成する電子回路部
品２を実装している。プリント基板３は、電池４の底面
にほぼ同じ大きさの円盤状で、両面に電子回路部品２を
実装している。プリント基板３に実装される電子回路の
電源は電池４から供給される。したがって、プリント基
板３は、電池４の＋極と−極とに電気接続されている。
図１において、電池４の凸極４Ａはリード線９を介して
プリント基板３と接続され、非凸極４Ｂはリードタブ８
を介してプリント基板３に接続されている。

【００１８】リード線９は、可撓性の絶縁シートに、金
属箔や導電層を密着したフレーキシブルなものが最適で
ある。薄いリード線９は、電池４とケース１との間に配
設される。リード線９は細長い帯状で、両端に接続プレ
ート１１を半田付けして連結している。一方の接続プレ
ート１１は、電池４の凸極４Ａに接続され、他方の接続
プレート１１はプリント基板３に接続される。凸極４Ａ
と接触する接続プレート１１は、凸極４Ａと広い面積で
接触できるように若干大きくし、例えば円盤状とする。
円盤状とした一端を折曲して、リード線９に接続してい
る。

【００１９】図１に示す電池４は、凸極４Ａを＋極、非
凸極４Ｂおよび電池４の外装缶を−極としている。した
がって、＋極に接続されるリード線９が電池４の外装缶
に接触してショートしないように、リード線９は、電池
４と対向する面を絶縁シートとし、ケース１と対向する
面に金属箔や導電層を設けている。

【００２０】プリント基板３と電池４が連結された電池
アッセンブリは、ケース１に内蔵される。電池４の凸極
４Ａは、接続プレート１１に接続され、接続プレート１
１が電極窓７からケース１の外部に表出して、パック電
池の＋電極となる。電池４の非凸極４Ｂはリードタブ８
とプリント基板３を介して表面電極５に接続され、表面
電極５がケース１の電極窓７から外部に表出する。

【００２１】互いに連結された表面電極５とプリント基
板３は、円筒状をしたケース１の周壁１Ａと凸起１Ｂと
の間に挟着されて定位置に配設される。表面電極５とプ
リント基板３を定位置に保持するために、図に示すケー
ス１は、左端縁に沿って中心に突出する周壁１Ａを一体
成形し、さらに、周壁１Ａから離してケース１の内面に
凸起１Ｂを一体成形している。プリント基板３と表面電
極５とは、周壁１Ａと凸起１Ｂの間に挟着されて定位置
に保持される。

【００２２】上下に分割されたケース１は、電池アッセ
ンブリをセットして閉塞し、表面に熱収縮シート１２を
接着して連結する。熱収縮シート１２は、接着剤や粘着
剤を介してケース１の表面に密着される。熱収縮シート
１２は、ケース１の表面に接着された後、加熱、収縮さ
せてケース１を隙間なく連結する。熱収縮シート１２
は、ケース１を外側から確実に連結できる特徴がある。
さらに、この熱収縮シート１２は、分割された２つのケ
ース１間の接合に当って、超音波溶着や接着剤による接
合を不要にすることができる。従って、ケースの組立て
を簡単にすることができるし、また、超音波容着を不要
にできることから、回路部品を実装するリチウムイオン
電池を内蔵したパック電池のケース間の接合に最適であ
る。

【００２３】図３の分解斜視図と、図４の断面図に示す
パック電池は、プリント基板３と表面電極５との間に、
プリント基板３を表面電極５に電気接続するための接続
パーツ６を配設している。接続パーツ６は図に示すよう
に、中央部を電池４の方向に突出させて表面側に凹部を
設けた円板で、導電性を有する金属板でプレスして製作
されている。接続パーツ６は外周部分をプリント基板３
に接触させて電気接続される。接続パーツ６と表面電極
５との間には、接続パーツ６の中心部分に設けられる凹
部に絶縁材１３を配設している。絶縁材１３は円盤状
で、絶縁性を有するプラスチックや紙等で構成される。
絶縁材１３は、図４の断面図に示すように、表面電極５
の中心に設けられた中心孔５Ｂを絶縁する。

【００２４】表面電極５の中心孔５Ｂを絶縁するのは、
パック電池の＋−を逆にして電気機器に装着したとき
に、パック電池の非凸極４Ｂを電気機器に接続しないよ
うにするためである。図４に示すパック電池は、電池４
の凸極４Ａに接続される上端の電極はケース１の中心に
位置し、電池４の非凸極４Ｂに接続される下端の電極
は、ケース１の中心を除く部分に表出させている。した
がって、電気機器の接点を、一方（図のパック電池では
＋極）はパック電池の中心に接続される位置に、他方
（図のパック電池では−極）はパック電池の周囲に接続
される位置に設けると、パック電池を＋−逆に装着した
とき、電気機器の接点に接触しなくなる。

【００２５】図３と図４に示すパック電池の表面電極５
は、周囲に円筒状の側壁を設けた円盤状で、ケース１の
端部に被着されるキャップ状にプレス成形されている。
この表面電極は、金属板をプレス成形して製作される。
表面電極５は、中間プレート９を介してプリント基板３
に電気的に接続され、またケース１の外部に表出されて
パック電池の一方の電極となる。表面電極５の円筒部分
は、上下に分割されたケース１に被着されて、ケース１
の一端を連結する。表面電極５は底面にダボ５ｃを有
し、ここをスポット溶接して、中間プレート９に連結さ
れる。図に示す表面電極５は、平板状ではなくて、側壁
を有するので、これをケース１に被着したパック電池
は、表面電極５を固定した端面のみでなく、図４の断面
図に示すようにパック電池の側面部にも電極を表出させ
て、電気機器の接点に電気接続できる。一端が表面電極
５で連結されたケース１は、図１と図２に示すパック電
池と同じように、外周に熱収縮シート１２を被着して、
連結される。

【００２６】

【発明の効果】本発明の請求項１に記載されるパック電
池は、プリント基板等を内蔵するためのスペース効率を
改善して、パック電池の大きさをコンパクトにすると同
時に、表面電極を薄い金属板で強靱にできる特長を実現
する。それは、本発明のパック電池が、表面電極をプレ
ス成形して凹部を設け、この凹部にプリント基板に装着
される電子回路部品を収納するよう構成しているからで
ある。金属板をプレス形成して、外周にリブを設けた表
面電極とすることで、薄い金属板であっても補強して強
度を上げることができる。また金属板を薄くすること
で、軽量化を図れる効果もある。さらに、リブを設けて
凹部が構成されたスペースに、プリント基板上に実装さ
れる電子回路部品を配することで、スペースを効率よく
利用できる。特に、リチウムイオン電池のように、過充
放電防止回路や残量表示回路を備えるパック電池では、
これらの電子回路を構成するために、プリント基板上に
各種の電子回路部品を実装したものを使用する必要があ
る。このようなプリント基板では、厚みが大きくなるた
め、パック電池に内蔵させるためには収納スペースを設
ける必要があり、ケースの外形を大きくする必要があ
る。本発明のパック電池では、表面電極にリブを設け
て、凹部が形成されている。この凹部に、電子回路部品
が位置するよう、電子回路部品を実装したプリント基板
と表面電極とを接続している。このため、表面電極を補
強してできたスペースを有効利用して、電子回路部品の
専有容積を改善し、パック電池の外形をコンパクトに小
型化できる特長が実現される。

【００２７】さらに、本発明の請求項２に記載されるパ
ック電池でも、上記と同様の構成によって表面電極にで
きる凹部に、表面電極とプリント基板とを電気接続する
接続パーツを収納する。このため、パック電池の容積効
率を改善し、コンパクトに設計できる。さらに表面電極
に薄い金属板が使用できるので、安価に、かつ軽量化を
図ることもでき、また薄い金属板でもリブを設けて補強
することで、強固に安全に使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかるパック電池を示す
分解斜視図

【図２】本発明の実施の形態にかかるパック電池を示す
断面図

【図３】本発明の他の実施の形態にかかるパック電池を
示す分解斜視図

【図４】本発明の他の実施の形態にかかるパック電池を
示す断面図

【符号の説明】

１…ケース １Ａ…周壁 １Ｂ…凸起 ２…電子回路部品 ３…プリント基板 ３Ａ…貫通孔 ４…電池 ４Ａ…凸極 ４Ｂ…非凸
極 ５…表面電極 ５Ａ…リブ ５ａ…連結タブ ５ｂ…鍔 ５Ｂ…中心孔 ５Ｃ…ダボ ６…接続パーツ ７…電極窓 ８…リードタブ ９…リード線 １０…セパレータ １１…接続プレート １２…熱収縮シート １３…絶縁材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−63552（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−129192（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01M 2/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケース（１）に、電池（４）と、電池
   （４）の一端面とほぼ同形状であって、電池（４）の一
   端面に対向近接されたプリント基板（３）とが内蔵され
   ており、プリント基板（３）には、プリント基板（３）
   とほぼ同形状の表面電極（５）が接続されており、表面
   電極（５）はケース（１）の外部に表出されて、パック
   電池が装着される電気機器に電気接続されるように構成
   され、 表面電極（５）が金属板をプレス成形したもので、表面
   電極（５）は金属板の周縁にリブ（５Ａ）が設けられる
   形状にプレス成形されて、ケース（１）の外部に表出さ
   れる表出面の反対面に凹部が設けられており、この凹部
   にプリント基板（３）に装着されている電子回路部品
   （２）が収納されてなることを特徴とするパック電池。
2. 【請求項２】 ケース（１）に、電池（４）と、電池
   （４）の一端面とほぼ同形状であって、電池（４）の一
   端面に対向近接されたプリント基板（３）とが内蔵され
   ており、プリント基板（３）には、プリント基板（３）
   とほぼ同形状の表面電極（５）が接続されており、表面
   電極（５）はケース（１）の外部に表出されて、パック
   電池が装着される電気機器に電気接続されるように構成
   され、 表面電極（５）が金属板をプレス成形したもので、表面
   電極（５）は金属板の周縁にリブ（５Ａ）が設けられる
   形状にプレス成形されて、ケース（１）の外部に表出さ
   れる表出面の反対面に凹部が設けられており、この凹部
   に表面電極（５）をプリント基板（３）に電気接続する
   接続パーツ（６）が収納されてなることを特徴とするパ
   ック電池。