(57)【要約】  【課題】  電池パックに搭載される配線基板を分割し、主要配線基板と付帯配線基板とが接合され、付帯回路を電池パックの仕様にあわせて変更することにより、種々の機能を満たす電池パックを構成する。  【解決手段】  主要配線基板２０に保護回路等の主要回路を実装し、付帯配線基板２１にその他の機能を有する付帯回路を実装する。主要配線基板２０には、ピンコンタクト３０とハウジング部３１とからなる接合用コネクタ２２を取り付ける。主要配線基板２０と付帯配線基板２１とを接合する際に、接合用コネクタ２２のコンタクトピン３０を付帯配線基板２１にハンダ付け等により接着し、コンタクトピン３０を覆うハウジング部３１により、両配線基板が固定される。接合された後の配線基板は、従来の配線基板１００と同等の機能を有し、ほぼ同一の形状となる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板上の回路部と電池セルの正負電極とが接続されて、共通の外装内に収納された電池パックにおいて、
矩形の配線基板を少なくとも２分割した形状の第１の配線基板および第２の配線基板を有し、
上記第１の配線基板に主要回路部が実装され、上記第２の配線基板に付帯回路部が実装され、
上記第１の配線基板および上記第２の配線基板が接続部で接続されることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
請求項１に記載の電池パックにおいて、
上記第１の配線基板は、上記第２の配線基板より厚みが薄いことを特徴とする電池パック。
【請求項３】
請求項１に記載の電池パックにおいて、
上記主要回路部は、電池セルの過充電、過放電および過電流を防止するための保護回路を含むことを特徴とする電池パック。
【請求項４】
請求項１に記載の電池パックにおいて、
上記付帯回路部は、出力端子を含むことを特徴とする電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、２次電池の電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
電池パックには、過充電や過放電等を防止するための保護回路や、電池パックの種類を識別するためのＩＤ（IDentification）識別回路等、種々の機能を有する回路が搭載されている。これらの回路を構成する部品は、通常、同一の配線基板上に実装されている。
【０００３】
図９は、従来から用いられている配線基板の形状の一例を示す。図９Ａは、配線基板１００の正面図であり、図９Ｂは、配線基板１００の背面図である。図９Ａに示すように、配線基板１００は、矩形を成しており、配線基板１００の正面側には、外部の充電器や電子機器等と接続するための出力端子６ａ、６ｂ、６ｃが設けられている。また、図９Ｂに示すように、配線基板１００の背面には、内部の電池セルの正極リードおよび負極リードのそれぞれと接続するための接続端子７ａ、７ｂが設けられている。配線基板１００は、正面側、背面側共に回路部品が実装される。
【０００４】
保護回路等の主要回路は、一般に、電子モジュール部品として形成され、配線基板に実装される。また、その他に、主要回路を実装した配線基板を別に用意し、通常の配線基板に重ねて実装する場合がある。
【０００５】
また、電池パック以外の分野では、複数種類の配線基板を電子機器に搭載する前に接続し、機器への搭載を容易にする技術が下記の特許文献１に記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１１０２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、電池パックは、使用する電子機器等によって大きさや形状が異なり、それに伴って電池パックに搭載される配線基板の大きさや形状も異なる。したがって、新たに電池パックを設計する際に、種々の電池パックに対して新規に配線基板の設計等を行わなければならないため、設計コストや製造コストがかかるという問題点があった。
【０００８】
したがって、この発明の目的は、電池パックに搭載される配線基板を分割し、標準化回路として主要回路が実装された第１の配線基板と、その他の機能を有する付帯回路が実装された第２の配線基板とを同一平面上で接続して、付帯回路を電池パックの仕様にあわせて変更することにより、種々の機能を満たす電池パックを構成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、この発明の態様は、矩形の配線基板を少なくとも２分割した形状の第１の配線基板および第２の配線基板を有し、第１の配線基板に主要回路部が実装され、第２の配線基板に付帯回路部が実装され、第１の配線基板および第２の配線基板が接続部で接続されることを特徴とする電池パックである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明により、配線基板の全体的な形状または大きさは、電池パックの形状または大きさに対応したものとされるが、主要回路が実装された第１の配線基板は、同一の形状および大きさとすることができる。すなわち、第１の配線基板を標準化することができる。
【００１１】
また、この発明は、標準化された主要回路のみを１枚の配線基板に実装するようにしているため、種々の電池パックに対して主要回路を流用することができる。
【００１２】
さらに、この発明は、標準化された主要回路のみを１枚の配線基板に実装するようにしているため、主要回路の設計変更や修正、バージョンアップが容易である。
【００１３】
また、この発明は、主要回路の標準化により、新規設計時には、付帯回路部分についてのみ設計すればよいため、設計期間の短縮を図ることができ、設計コストや製造コストを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の実施の一形態について説明する。この発明は、種々の電池パックに対して、共通に使用することができる主要回路と、それ以外の付帯回路とをそれぞれ異なる配線基板に実装し、コネクタ等の接合用部品を用いて互いに接合することにより、所定の機能を満たす配線基板を形成するようにした。
【００１５】
電池パック１の回路構成について、図１を参照して概略的に説明する。この例では、電池セルが１つの場合を想定して説明する。電池パック１は、主に、リチウムイオン電池等からなる電池セル２、制御用ＩＣ（Integrated Circuit）３、制御スイッチ回路４、ＩＤ（IDentification）抵抗５、出力端子６ａ、６ｂ、６ｃおよび電池セル接続端子７ａ、７ｂで構成されている。
【００１６】
制御用ＩＣ３は、電池セル２の電圧が過充電検出電圧または過放電検出電圧になった場合は、例えば、制御スイッチ回路４に過充電制御信号または過放電制御信号を送ることにより、電池セル２の過充電および過放電を防止する。
【００１７】
制御スイッチ回路４は、例えば、充電制御ＦＥＴ（Field Effect Transistor）８ａと放電制御ＦＥＴ８ｂとから構成されている。電池セル２の電圧が過充電検出電圧となったときは、制御用ＩＣ３から受け取った過充電制御信号により、充電制御ＦＥＴ８ａをＯＦＦとし、充電電流が流れないように制御される。充電制御ＦＥＴ８ａのＯＦＦ後は、寄生ダイオード９ａを介することによって放電のみが可能となる。
【００１８】
また、電池電圧が過放電検出電圧以下となった時は、制御用ＩＣ３から受け取った過放電制御信号により、放電制御ＦＥＴ８ｂをＯＦＦとし、放電電流が流れないように制御される。放電制御ＦＥＴ８ｂのＯＦＦ後は、寄生ダイオード９ｂを介することによって充電のみが可能となる。
【００１９】
ＩＤ抵抗５は、充電器や携帯端末等の機器に接続した場合に、電池パック種類の識別や、電池パックと機器との接続可否を判別するために用いられる。
【００２０】
なお、電池パックの回路構成は、一例であって、この例に限られない。例えば、制御スイッチ回路４は、負極側に設けられているが、これはこの例に限られず、正極側に設けてもよい。また、電圧測定回路や電流測定回路、電圧・電流の測定結果に基づいて電池残容量を計算する回路、電池温度の測定回路、電池パックと機器との間で通信を用いたＩＤ認証回路等を設けてもよい。さらに、通信端子等の外部の機器等と接続される端子をさらに設けてもよい。
【００２１】
図１に示す回路のうち、点線１０で囲まれた主要回路部１０は、過充電や過放電を制御する制御用ＩＣ３および制御スイッチ回路４等による保護回路であり、電池セル２の個数等が同じであれば、種々の電池パックに共通して用いることができる。この主要回路部１０の機能を有する回路が第１の配線基板に実装される。また、点線１１で囲まれた付帯回路部１１は、出力端子６ａ、６ｂ、６ｃ、電池セルとの接続端子７ａ、７ｂ等を有し、第１の配線基板とは別の第２の配線基板に実装される。
【００２２】
図２は、主要回路部１０を搭載する第１の配線基板としての主要配線基板２０と、付帯回路部１１を搭載する第２の配線基板としての付帯配線基板２１とが接続部としての接合用コネクタ２２により接合される様子を示す。図２Ａは、主要配線基板２０および付帯配線基板２１の正面図であり、図２Ｂは、主要配線基板２０および付帯配線基板２１の背面図である。この例は、片面のみ実装が可能な基板を用いた場合である。
【００２３】
主要配線基板２０には、主要回路部１０の部品が実装され、付帯配線基板２１と接合するための接合用コネクタ２２が取り付けられている。付帯配線基板２１には、付帯回路部１１の部品が実装される。主要配線基板２０は、付帯配線基板２１に設けられた切欠に接合される形状とされ、主要配線基板２０と付帯配線基板２１とが接合されることにより、全体としては、図９に示す１枚の配線基板１００の形状と同一の形状とされる。
【００２４】
主要配線基板２０と付帯配線基板２１との接合部分について、図３を参照してより詳細に説明する。図３Ａは、図２に示す線分Ａ−Ａ’の断面を示し、図３Ｂは、その断面の正面図である。主要配線基板２０および付帯配線基板２１の正面側には、それぞれ配線パターン３２および配線パターン３３が設けられ、配線パターン３２と配線パターン３３とが接合用コネクタ２２により互いに接続される。
【００２５】
接合用コネクタ２２は、例えば、コンタクトピン３０とハウジング部３１とが樹脂成型により一体となって構成されている。コンタクトピン３０は、導電性材料が用いられ、配線パターン３２と配線パターン３３とを電気的に接続することができる。コンタクトピン３０は、Ｌ字型の形状を成し、一方の端部は、棒状になっている。また、その根元には円板状の鍔が設けられている。この棒状の端部を配線基板に設けられたスルーホール等に根元まで挿入し、ハンダ付け等をすることにより、コンタクトピン３０と配線基板とが接続される。もう一方の端部には、接続用のパッドが設けられ、このパッドと配線基板の接続面とをハンダ付け等をすることにより、コンタクトピン３０と配線基板とが接続される。また、ハウジング部３１は、樹脂等の絶縁材料で構成され、コンタクトピン３０のほぼ全体を覆うようにモールドされている。
【００２６】
主要配線基板２０を組み立てる際に、主要回路部１０の部品を実装すると共に、接合用コネクタ２２を実装する。配線パターン３２上には、スルーホール等の導電性を有する穴が主要配線基板２０を貫通するように設けられている。このスルーホールに、主要配線基板２０の正面側からコンタクトピン３０を挿入して、例えばハンダ付けすることにより、コンタクトピン３０と配線パターン３２とが接着される。
【００２７】
主要配線基板２０と付帯配線基板２１とを接合する際に、付帯配線基板２１の配線パターン３３上に設けられた接続面に、ハンダ付け等によりコンタクトピン３０を接着する。こうすることにより、主要配線基板２０と付帯配線基板２１とが互いに電気的且つ機械的に接続される。
【００２８】
なお、主要配線基板２０と付帯配線基板２１とを接合する際に、接合用コネクタ２２による固定のみでは強度に不安がある場合には、例えば、主要配線基板２０と付帯配線基板２１とが接する辺同士をさらに接着剤等で接着することによって主要配線基板２０を付帯配線基板２１に対して固定してもよい。
【００２９】
主要配線基板２０に実装される電子モジュール部品は、抵抗等の一般的な部品に比べて部品高さが高く、実装時の高さの制限を受ける場合がある。したがって、図３Ａに示すように主要配線基板２０の厚みは、付帯配線基板２１の基板の厚みよりも薄くするとより好ましい。このようにすることで、部品実装後の基板全体の高さをより低くすることができる。
【００３０】
次に、使用する配線基板が両面実装基板である場合について説明する。図４は、両面実装基板を用いた例において、主要配線基板４０と付帯配線基板４１とが接合される様子を示す。図４Ａは、主要配線基板４０および付帯配線基板４１の正面図であり、図４Ｂは、主要配線基板４０および付帯配線基板４１の背面図である。
【００３１】
両面実装基板を用いた場合についても、主要配線基板４０および付帯配線基板４１の形状は、片面実装基板の場合と同様の形状とすることができ、主要配線基板４０と付帯配線基板４１とが接合用コネクタ４２により接合される。接合後の形状は、図９に示す１枚の配線基板１００の形状と同一の形状となる。
【００３２】
図５は、主要配線基板４０と付帯配線基板４１との接合部分を拡大して示す。図５Ａは、図４に示す線分Ｂ−Ｂ’の断面を示し、図５Ｂは、その断面の正面図である。主要配線基板４０の正面側および背面側には、配線パターン５２が設けられている。また、付帯配線基板４１の正面側および背面側には、配線パターン５３が設けられている。接合用コネクタ４２により、配線パターン５３と配線パターン５４とが互いに接続される。
【００３３】
接合用コネクタ４２は、例えば、コンタクトピン５０とハウジング部５１とが樹脂成型により一体となって構成されている。コンタクトピン５０は、導電性材料が用いられ、配線パターン５２と配線パターン５３とを電気的に接続することができる。また、ハウジング部５１は、樹脂等の絶縁材料が用いられ、コンタクトピン５０のほぼ全体を覆うようにモールドされている。
【００３４】
主要配線基板４０を組み立てる際に、主要回路部１０の部品を実装すると共に、接合用コネクタ４２を実装する。配線パターン５２上には、スルーホール等の導電性を有する穴が主要配線基板４０を貫通するように設けられ、コンタクトピン５０をスルーホールに挿入して例えばハンダ付けすることにより、コンタクトピン５０と配線パターン５２とが接着される。
【００３５】
主要配線基板４０と付帯配線基板４１とを接合する際に、付帯配線基板４１の配線パターン５３上に設けられた接続面に、ハンダ付け等によりコンタクトピン５０を接着する。こうすることにより、主要配線基板４０と付帯配線基板４１とが互いに電気的且つ機械的に接続される。
【００３６】
なお、主要配線基板４０と付帯配線基板４１とを接合する際に、接合用コネクタ４２による固定のみでは強度に不安がある場合には、例えば、主要配線基板４０と付帯配線基板４１とが接する辺同士をさらに接着剤等で接着することによって主要配線基板４０を付帯配線基板４１に対して固定してもよい。
【００３７】
両面実装基板を用いる場合も、片面実装基板の場合と同様に、部品実装時の基板全体の高さを抑えるようにするため、主要配線基板４０の厚みは、付帯配線基板４１の基板の厚みよりも薄くするとより好ましい。このようにすることで、部品実装後の基板全体の高さをより低くすることができる。
【００３８】
図６から図８は、主要配線基板と付帯配線基板とを接合した後の状態を示す。図６に示す例は、付帯配線基板をさらに２つに分割し、付帯配線基板６１と付帯配線基板６２との間に、主要配線基板６０を接続した場合の例である。図６Ａは、片面実装基板を使用した場合の主要配線基板６０、付帯配線基板６１および６２の正面図であり、図６Ｂは、主要配線基板６０、付帯配線基板６１および６２の背面図である。図６Ｃは、両面実装基板を使用した場合の主要配線基板６０、付帯配線基板６１および６２の正面図であり、図６Ｄは、主要配線基板６０、付帯配線基板６１および６２の背面図である。
【００３９】
片面実装基板を使用した場合、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、正面側において主要配線基板６０と付帯配線基板６１とが接合用コネクタ６３ａで接合され、主要配線基板６０と付帯配線基板６２とが接合用コネクタ６３ｂで接合される。
【００４０】
両面実装基板を使用した場合、図６Ｃおよび図６Ｄに示すように、正面側および背面側において、主要配線基板６４と付帯配線基板６５とが接合用コネクタ６７ａで接合され、主要配線基板６４と付帯配線基板６６とが接合用コネクタ６７ｂで接合される。
【００４１】
図７に示す例は、矩形の配線基板を正面から見て中心からやや左に寄った位置において、配線基板の短辺に対して平行した分割線により配線基板を２分割した場合の例である。図７Ａは、片面実装基板を使用した場合の主要配線基板７０および付帯配線基板７１の正面図であり、図７Ｂは、主要配線基板７０および付帯配線基板７１の背面図である。図７Ｃは、両面実装基板を使用した場合の主要配線基板７０および付帯配線基板７１の正面図であり、図７Ｄは、主要配線基板７０および付帯配線基板７１の背面図である。
【００４２】
片面実装基板を使用した場合、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、正面側において主要配線基板７０と付帯配線基板７１とが接合用コネクタ７２で接合される。
【００４３】
両面実装基板を使用した場合、図７Ｃおよび図７Ｄに示すように、正面側および背面側において、主要配線基板７３と付帯配線基板７４とが接合用コネクタ７５で接合される。
【００４４】
図８に示す例は、配線基板の短辺に対して平行な２本の分割線と、それらの分割線をつなぐ長辺に対して平行な分割線とによって、矩形の配線基板を２分割した場合の例である。図８Ａは、片面実装基板を使用した場合の主要配線基板８０および付帯配線基板８１の正面図であり、図８Ｂは、主要配線基板８０および付帯配線基板８１の背面図である。図８Ｃは、両面実装基板を使用した場合の主要配線基板８０および付帯配線基板８１の正面図であり、図８Ｄは、主要配線基板８０および付帯配線基板８１の背面図である。
【００４５】
片面実装基板を使用した場合、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、正面側において主要配線基板８０と付帯配線基板８１とが接合用コネクタ８２で接合される。
【００４６】
両面実装基板を使用した場合、図８Ｃおよび図８Ｄに示すように、正面側および背面側において、主要配線基板８３と付帯配線基板８４とが接合用コネクタ８５で接合される。
【００４７】
図６から図８に示すように、主要配線基板と付帯配線基板とが接合されることにより、全体としては図９に示す配線基板１００とほぼ同一の形状を成す１枚の配線基板が形成される。
【００４８】
なお、主要配線基板の形状は、上述した例に限られず、どのような形状としてもよい。例えば、配線基板に実装される主要回路の規模に応じて、主要配線基板の形状や大きさを決定してもよい。付帯配線基板の形状は、主要配線基板の形状に応じて、接合後の配線基板の形状が従来の配線基板とほぼ同一の矩形となるように決定することができる。
【００４９】
また、主要配線基板と付帯配線基板とを接続する接合用コネクタは、複数用いてもよい。例えば、主要配線基板と付帯配線基板とが互いに接する辺が複数ある場合には、それぞれの辺において、接合用コネクタを用いてもよい。こうすることにより、接合後の配線基板の強度をさらに高めることができる。
【００５０】
以上、この発明の実施の一形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施の一形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】この発明の一実施形態における電池パックの回路構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の一実施形態における片面実装基板の接合の様子を示す略線図である。
【図３】図２に示す線分Ａ−Ａ’に沿って見た断面を示す略線図である。
【図４】この発明の一実施形態における両面実装基板の接合の様子を示す略線図である。
【図５】図４に示す線分Ｂ−Ｂ’に沿って見た断面を示す略線図である。
【図６】主要配線基板と付帯配線基板とを接合した後の配線基板の形状の一例を示す略線図である。
【図７】主要配線基板と付帯配線基板とを接合した後の配線基板の形状の一例を示す略線図である。
【図８】主要配線基板と付帯配線基板とを接合した後の配線基板の形状の一例を示す略線図である。
【図９】従来の配線基板の形状を示す略線図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  電池パック
２  電池セル
３  制御用ＩＣ
４  制御スイッチ回路
５  ＩＤ抵抗
６ａ、６ｂ、６ｃ  出力端子
７ａ、７ｂ  セル接続端子
８ａ  充電制御ＦＥＴ
８ｂ  放電制御ＦＥＴ
１０  主要回路部
１１  付帯回路部
２０  主要配線基板
２１  付帯配線基板
２２  接合用コネクタ
３０  コンタクトピン
３１  ハウジング部
【図１】
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【図２】
2006185814.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006185814.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006185814.tif 000008
【図７】
2006185814.tif 000009
【図８】
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【図９】
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