(57)【要約】【課題】外装部の機械的強度の信頼性を容易に確保できる電池パック及びその製造方法を提供する。【解決手段】素電池２の電極５、６側に付属部品１１、１６、１７が取り付けられた電池パック１であって、素電池２からピン２１が突出しており、ピン２１の一部は、素電池２に形成された凹部２０に埋設しており、ピン２１が付属部品１１、１６、１７の少なくとも一つに係合している。このことにより、ピンが係合した付属部品は、外力が作用した場合の移動を抑えることができる。さらに、ピンの一部を素電池２に形成した凹部２０に埋設して、ピン２１を素電池２に固定できるので、ピン２１の素電池２への取り付けは容易である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素電池の電極側に付属部品が取り付けられた電池パックであって、
前記素電池からピンが突出しており、
前記ピンの一部は、前記素電池に形成された凹部に埋設しており、
前記ピンが前記付属部品の少なくとも一つに係合していることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記ピンの一部は、前記凹部に圧入されている請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
前記ピンに、前記ピンの外周を囲むように、前記ピンの外周から延出したフランジが一体になっている請求項１又は２に記載の電池パック。
【請求項４】
前記フランジと前記素電池との間にスペーサが介在している請求項１から３のいずれかに記載の電池パック。
【請求項５】
前記付属部品は、保護回路及び前記保護回路を支持するフレームを含んでおり、前記素電池に、電気接続用のリードを接合しており、前記リードと前記フレームとが係合しており、前記ピンと前記フレームとが係合している請求項１から４のいずれかに記載の電池パック。
【請求項６】
素電池の電極側に付属部品が取り付けられた電池パックの製造方法であって、
前記素電池に形成された凹部にピンの一部を埋設して、前記素電池から前記ピンを突出させる工程と、
前記ピンを前記付属部品の少なくとも一つに係合させる工程とを備えており、
前記ピンは、前記ピンの外周を囲むように、前記ピンの外周から延出したフランジが一体になっており、
前記フランジと前記素電池との間へのスペーサの介在の有無を選択し、かつ前記スペーサを介在させるときは前記スペーサの厚さを選択して、前記ピンの突出高さを、前記ピンが係合する前記付属部品に応じた高さにすることを特徴とする電池パックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素電池の電極側に付属部品が取り付けられた電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電池パックの薄型化、小型化に伴ない、素電池上部の封口体側から正極リード、負極リードをとり、保護回路及び保護素子を素電池上部に集約させた外装部を備えた電池パックが主流になりつつある。
【０００３】
このような電池パックにおいては、素電池上部に外装カバーを取り付け、外装カバー内に、保護回路及び保護素子を配置していることになる。この場合、保護回路及び保護素子は、例えば樹脂製のフレームに収納されることになる。
【０００４】
この構成では、外装カバー及びフレームは、素電池とは別の構造体である。このため、外装カバーに、外力により捻りであるツイストや曲げが作用した場合、外装カバー内部のフレームが素電池から分離するように力が作用する。この場合、加わる外力が大きくなると、外装部の変形や破損が生じる可能性があった。
【０００５】
このような問題を解決するため、例えば下記特許文献１、２には、カバー部分を素電池にねじ止めすることが提案されている。
【０００６】
また、保護回路を素電池に安定して装着するための各種構造も提案されている。下記特許文献３には、保護回路下面のＵ字状の突出リブを、素電池上部のＵ字状の段差部で挟むことが提案されている。下記特許文献４には、電池部品部の下面に取り付けた機械的結合部材を、素電池上部に形成した接着部材に接着剤を介して結合することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２８７５１４号公報
【特許文献２】特開２００６−３０２６６２号公報
【特許文献３】特開２００６−１２０６３８号公報
【特許文献４】特開２００６−１２８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記特許文献１、２に提案された構造は、ねじの締め付けのトルク管理が難しく、ねじ頭部を塞ぐための部材も必要であった。また、ねじの締め付けの際に発生する金属粉による短絡の危険性もあった。前記特許文献２に提案された構造は、突出リブ及び段差部の形状がＵ字状であり、両者の係合が困難であった。前記特許文献４に提案された構造は、機械的結合部材と接着部材との接合には接着剤が必要であり、製造が容易ではなかった。
【０００９】
本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、外装部の機械的強度の信頼性を容易に確保できる電池パック及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明の電池パックは、素電池の電極側に付属部品が取り付けられた電池パックであって、前記素電池からピンが突出しており、前記ピンの一部は、前記素電池に形成された凹部に埋設しており、前記ピンが前記付属部品の少なくとも一つに係合していることを特徴とする。
【００１１】
本発明の電池パックの製造方法は、素電池の電極側に付属部品が取り付けられた電池パックの製造方法であって、前記素電池に形成された凹部にピンの一部を埋設して、前記素電池から前記ピンを突出させる工程と、前記ピンを前記付属部品の少なくとも一つに係合させる工程とを備えており、前記ピンは、前記ピンの外周を囲むように、前記ピンの外周から延出したフランジが一体になっており、前記フランジと前記素電池との間へのスペーサの介在の有無を選択し、かつ前記スペーサを介在させるときは前記スペーサの厚さを選択して、前記ピンの突出高さを、前記ピンが係合する前記付属部品に応じた高さにすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、外装部の機械的強度の信頼性を容易に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電池パックの分解斜視図。
【図２】本発明の一実施の形態に係るピン及びスペーサの拡大図。
【図３】本発明の一実施の形態において、素電池２にピン２１を取り付けた状態を示す斜視図。
【図４】図３のＡＡ線における断面図。
【図５】（ａ）図はリード１０及びフレーム１１を取り付ける直前の状態を示す斜視図、（ｂ）図は保護素子１５を溶接する直前の状態を示す斜視図。
【図６】（ａ）図は保護回路１６を取り付ける直前の状態を示す斜視図、（ｂ）図は保護回路１６を取り付けた状態の斜視図。
【図７】（ａ）図はカバー１７を取り付ける直前の斜視図、（ｂ）図はカバー１７を取り付けた状態の斜視図。
【図８】本発明の一実施の形態に係る電池パックが完成した状態を示す斜視図。
【図９】図６（ｂ）のＢＢ線における断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の電池パックは、素電池から突出したピンが付属部品に係合している。このため、ピンが係合した付属部品は、外力が作用した場合の移動を抑えることができる。さらに、ピンの一部を素電池に形成した凹部に埋設して、ピンを素電池に固定できるので、ピンの素電池への取り付けは容易である。すなわち、本発明の電池パックによれば、外装部の機械的強度の信頼性を容易に確保することができる。また、ピンの材料として、例えばポリカーボネートや鉄材等の硬い材料を選択すれば、ピンは小さい外径であっても、ピンの強度確保が可能になる。このため、本発明のピンの取り付け構造は、素電池の薄型化にも対応することができる。
【００１５】
本発明の電池パックの製造方法によれば、フランジと素電池との間へのスペーサの介在の有無により、又はフランジと素電池との間に介在させるスペーサを、厚さの異なる各種スペーサから選択することにより、ピンの先端の高さ調節をすることができる。このことにより、ピン及び素電池は共用しつつ、ピンの突出高さを、ピンが係合する付属部品に応じた高さにすることができる。
【００１６】
前記本発明の電池パックにおいては、前記ピンの一部は、前記凹部に圧入されていることが好ましい。この構成によれば、接着剤の塗布や溶接を用いることなく、ピンの素電池への取り付けを強固にすることができる。また、ピン取り付け時の金属粉の発生もなくすことができる。
【００１７】
また、前記ピンに、前記ピンの外周を囲むように、前記ピンの外周から延出したフランジが一体になっていることが好ましい。この構成によれば、ピンの倒れ防止に有利になり、機械的強度の信頼性をより高めることができる。
【００１８】
また、前記フランジと前記素電池との間にスペーサが介在していることが好ましい。この構成によれば、ピンと一体のフランジと素電池との間に介在させるスペーサを、厚さの異なる各種スペーサから選択することにより、ピンの先端の高さ調節をすることができる。このことにより、ピン及び素電池は共用しつつ、ピンの突出高さを、ピンが係合する付属部品に応じた高さにすることができる。
【００１９】
また、前記付属部品は、保護回路及び前記保護回路を支持するフレームを含んでおり、前記素電池に、電気接続用のリードを接合しており、前記リードと前記フレームとが係合しており、前記ピンと前記フレームとが係合していることが好ましい。この構成によれば、リードとフレームとの係合により、フレームが素電池に固定されていることに加えて、ピンとフレームとの係合により、フレームが素電池に固定されていることになる。このため、ピンの追加を最小限に抑えつつ、フレームを素電池に強固に固定することができる。
【００２０】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る電池パック１の分解斜視図である。図１は、素電池２、及びこれに取り付けられる各種付属部品を示している。素電池２は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金又はその他の金属で形成された厚さの薄い角形の外装缶３内に、発電要素を内蔵したものである。素電池２は、例えば、角形リチウムイオン電池であり、携帯電話、ポータブルＡＶ機器、モバイル機器等に用いられる。
【００２１】
外装缶３の開口部は、封口体４により封止されている。封口体４は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金又はその他の金属の板材のプレス成形品である。封口体４側が素電池１の電極側になっており、封口体４に、負極端子５、正極端子６を設けている。
【００２２】
封口体４には、凹部２０が形成されている。凹部２０には、ピン２１の一部が埋設されることになる。図１の例では、ピン２１のフランジ２２と封口体４との間に、スペーサ２３を介在させることになる。
【００２３】
封口体４には、樹脂製のフレーム１１が取り付けられる。詳細は後に説明するが、フレーム１１を封口体４に取り付けた状態では、ピン２１がフレーム１１に形成した穴（図９の穴２５）に係合する。さらに、電気接続用のリード１０がフレーム１１に形成したスリット１３を挿通した状態で、フレーム１１に係合する。
【００２４】
保護素子１５の一端は素電池２の負極端子５に溶接により接合され、リード１０の一端は素電池２の正極端子６に溶接により接合される。フレーム１１は保護回路１６を支持し、保護回路１６はフレーム１１に形成されたスリット１３を挿通したリード１０に、溶接により接合される。保護素子１５及び保護回路１６は、過充電・過電流・過放電等を防止するための保護手段である。
【００２５】
樹脂成形品であるカバー１７の孔１８と、フレーム１１の固定爪１４とを係合させることにより、カバー１７がフレーム１１に固定されることになる。両面テープ８又は接着剤を介して缶底カバー９が取り付けられる。素電池２の全周には、ラベル１９が貼り付けられる。
【００２６】
図２は、ピン２１及びスペーサ２２の拡大図である。ピン２１は円柱状部材であり、フランジ２２が一体に形成されている。フランジ２２は、ピン２１の外周を囲むように、ピン２１の外周から延出している。ピン２１にリング状のスペーサ２３を挿通させた状態で、ピン２１は封口体４に取り付けられる。
【００２７】
ピン２１はポリカーボネート等の樹脂材料で形成してもよく、鉄材等の金属材料で形成してもよい。また、ピン２１は封口体４からの突出部分と封口体４への埋設部分があればよく、図２の例のような円柱状部材に限るものではなく、例えば角柱状部材であってもよい。また、詳細は後に説明するように、スペーサ２３はピン２１の先端位置の高さを調節するものであり、スペーサ２３を用いない場合もある。
【００２８】
図３は、素電池２にピン２１を取り付けた状態を示す斜視図である。素電池２の封口体４の表面から、ピン２１が突出している。本図は、図１において、ピン２１の一部を封口体４の凹部２０に埋設させた状態を示している。
【００２９】
図４は、図３のＡＡ線における断面図である。外装缶３の開口部は、封口体４により封止されている。封口体４には凹部２０を形成している。凹部２０にピン２１の一部が埋設している。封口体４とフランジ２２との間に、スペーサ２２が介在している。
【００３０】
なお、スペーサ２２は、図４に示したような平板状に限るものではない。例えば外周部に壁面を立設させ、この壁面がフランジ２２を囲むようにしてもよい。
【００３１】
ピン２１のうち凹部２０に埋設する部分は、外径を凹部２０の内径と同一又は小さくして、ピン２１が凹部２０に圧入されていることが好ましい。このようにすれば、接着剤の塗布や溶接を用いることなく、ピン２１の封口体４への取り付けを強固にすることができる。また、ピン２１取り付け時の金属粉の発生もなくすことができる。
【００３２】
図５−７は、本実施の形態に係る電池パック１を製造工程順に図示したものである。図５（ａ）は、リード１０及びフレーム１１を取り付ける直前の状態を示す斜視図である。本図における素電池２は、図３の素電池２と同じであり、封口体４にピン２１が取り付けられており、封口体４の表面からピン２１が突出している。
【００３３】
素電池２の正極端子６に、リード１０の一端が溶接される。その後、フレーム１１に形成したスリット１３にリード１０を挿通させ、フレーム１１の裏面側に形成した穴２５（図９）にピン２１を係合させる。
【００３４】
図５（ｂ）は、保護素子１５を溶接する直前の状態を示す斜視図である。フレーム１１の開口に露出している負極端子５に、保護素子１５の一端を溶接する。
【００３５】
図６（ａ）は保護回路１６を取り付ける直前の状態を示す斜視図である。図６（ｂ）は保護回路１６を取り付けた状態の斜視図を示している。保護回路１６をフレーム１１上に設置した後、リード１０を保護回路１６側に折り曲げる。この状態で、保護素子１５の一端と保護回路１６の一端とを溶接し（図６（ｂ）のｃ部）、リード１０の一端と保護回路１６の他端とを溶接する（図６（ｂ）のｄ部）。
【００３６】
図７（ａ）は、カバー１７を取り付ける直前の斜視図を示している。図７（ａ）の状態から、カバー１７の孔１８と、フレーム１１の固定爪１４とを係合させることにより、カバー１７をフレーム１１に固定する。図７（ｂ）は、カバー１７を取り付けた状態の斜視図を示している。また、両面テープ８を介して缶底カバー９が取り付けられる。
【００３７】
図８は、素電池２の全周にラベル１９（図１参照）を貼り付け、電池パック１が完成した状態を示している。図８の状態では、図１に示した各種付属部品がカバー１７内に収納されていることになる。
【００３８】
図９は、図６（ｂ）のＢＢ線における断面図を示している。本図の状態では図４の状態から、ピン２１にフレーム１１に形成した孔２５を係合させている。このことにより、図６（ｂ）において、フレーム１１のうちピン２１と係合させた側は、素電池２の厚み方向（Ｘ方向）、幅方向（Ｙ方向）の位置移動が抑えられ、矢印ａで示した回転方向の移動が抑えられることになる。
【００３９】
一方、図６（ｂ）に示したように、リード１０はフレーム１１のスリット１３を挿通しており、リード１０は、幅方向の両端が、スリット１３の両端の壁部２０に挟まれている。また、リード１０の一端は、保護素子１５を介して素電池２に固定された保護回路１６に接合している。
【００４０】
このことにより、フレーム１１のうちリード１０を係合させた側においても、素電池２の厚み方向（Ｘ方向）、幅方向（Ｙ方向）の位置移動が抑えられ、図６（ｂ）の矢印ｂで示した回転方向の移動が抑えられることになる。
【００４１】
また、図６（ｂ）に示したように、リード１０の一端は、保護回路１６の上側に接合している。このことにより、フレーム１１のうちリード１０を係合させた側においては、素電池２の高さ方向（Ｚ方向）の位置移動が抑えられることになる。
【００４２】
図９において、ピン２１を穴２５に圧入するようにすれば、フレーム１１のうちピン２１と係合させた側においても、高さ方向（Ｚ方向）の位置移動防止に有利になる。この場合、フレーム１１は、図９の矢印ｅ、ｆで示した方向の位置移動防止に有利になることになる。また、図９の例では、ピン２１はフランジ２２と一体になっており、ピン２１の倒れ防止に有利になっている。このことも、フレーム１１の矢印ｅ、ｆで示した方向の位置移動防止に有利になっている。
【００４３】
ここで、図８に示したように、電池パック１の完成品状態では、素電池２の上部にはカバー１７が取り付けられている。カバー１７内にフレーム１１が収納されており、カバー１７はフレーム１１に取り付けられている。このため、カバー１７に、外力により捻りであるツイストＴや曲げＭが作用した場合、カバー１７が素電池２から分離するように力が作用する。この場合、カバー１７に固定されたフレーム１１も一体になって変位することになる。
【００４４】
一方、前記の通り、図６（ｂ）において、フレーム１６は、矢印ａ、ｂで示した回転方向の移動が抑えられている。このため、カバー１８に、図８に示したツイストＴが作用しても、カバー１７の変位は抑えられることになる。
【００４５】
次に、図８において、カバー１７に、曲げＭが作用した場合は、カバー１７には、カバー１７を素電池２の上部から浮き上がらせる力が作用することになる。この場合、カバー１７に固定されたフレーム１１も一体になって変位することになる。
【００４６】
一方、前記の通り、フレーム１１のうちリード１０を係合させた側においては、素電池２の高さ方向（Ｚ方向）の位置移動が抑えられ、フレーム１１のうち突起１２を形成した側においては、図９の矢印ｅ、ｆで示した方向の位置移動防止を図ることができる。このため、カバー１７に、図８に示した曲げＭが作用しても、カバー１７の変位は抑えられることになる。
【００４７】
したがって、本実施の形態の構成は、カバー１７に、ツイストＴや曲げＭが作用しても、カバー１７の変位は抑えられ、外装部の機械的強度の信頼性を確保することができる。
【００４８】
また、ピン２１の材料として、例えばポリカーボネートや鉄材等の硬い材料を選択すれば、ピン２１は小さい外径であっても強度確保が可能になる。このため、本実施の形態に係るピン２１の取り付け構造は、素電池の薄型化にも対応することができる。
【００４９】
ここで、図９の例では、フランジ２２と封口体４との間に、スペーサ２３が介在している。スペーサ２３を取り外すことにより、ピン２１の先端の高さは低くなる。この場合は、より薄型のフレーム１１を取り付ける場合に適している。すなわち、ピン２１及び素電池２は共用しつつ、スペーサ２３の有無により、厚さの異なるのフレーム１１に対応することができる。また、厚さの異なる各種スペーサに交換することによっても、ピン２１の先端の高さ調節をすることができる。
【００５０】
さらに、高さの異なるピン２１に交換することによっても、ピン２１の先端の高さ調節をすることができる。この場合は、ピン２１を共用することはできないが、素電池２側の形状変更は不要であり、素電池２は共用することができる。
【００５１】
なお、前記実施の形態においては、ピン２１とフレーム１１とを係合させる例で説明したが、他の付属部品と係合させてもよい。例えば、図１の例において、ピン２１がフレーム１１に設けた孔を挿通し、ピン２１の先端側がカバー１７に設けた穴（凹部）に係合するようにしてもよい。
【００５２】
また、前記実施の形態における素電池２上部の仕様は一例であり、保護回路１６及びフレーム１１の仕様は、図１の仕様に限らず各種仕様が考えられる。例えば、保護回路１６が封口体４の端部にまで延びている仕様であれば、ピン２１が保護回路１６に設けた孔に係合するようにしてもよい。この場合、さらにピン２１の先端側がカバー１７に設けた穴（凹部）に係合するようにしてもよい。
【００５３】
また、本実施の形態では、ピン２１が１箇所の例を示したが、ピン２１を複数設け、各ピン２１と外装部における付属部品とを係合させ、機械的強度をより向上させるようにしてもよい。
【００５４】
また、スペーサ２３の外径は、図９の例に限るものではなく、スペーサ２３の外径をフランジ２２の外径と異なるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上のように、本発明によれば、簡単な構造で外装部の機械的強度の信頼性を確保することができるので、本発明は、例えば携帯電話、ポータブルＡＶ機器、モバイル機器等に用いる電池パック及びその製造方法して有用である。
【符号の説明】
【００５６】
１  電池パック
２  素電池
１１  フレーム
１６  保護回路
１７  カバー
２０  凹部
２１  ピン
２２  フランジ
２３  スペーサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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