(57)【要約】【課題】外部コネクター付近を落下させても、耐衝撃性に優れ、良好な電池特性の発揮を期待できる電池パックを提供する。【解決手段】  電池パック１の内部において、素電池４の上面に基板ホルダー５を配設し、その上に保護回路基板６を位置決めして配設する。保護回路基板６の第一主面６０Ａに立設した外部コネクター６１の位置に相当する基板本体６０の裏面（第二主面６０Ｂ）に当接するように、突出部５１を基板ホルダー５に設ける。突出部５１は複数のリブ５１０、５１１、・・・を井桁状に交差させた形状とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直方体状の素電池と、当該素電池に接続され、第一主面に外部コネクターが立設された回路基板とが、前記外部コネクターの一部を外部に突設させた状態で外装ケースに収納されてなる電池パックであって、
前記素電池の一側面と回路基板の間には、絶縁部材からなる基板ホルダーが配設され、
少なくとも第一主面の前記外部コネクターの立設位置に対応する第二主面の所定領域において、前記回路基板が前記基板ホルダーと当接することにより、前記回路基板が前記基板ホルダーを介して前記素電池に支持されている
ことを特徴とする、電池パック。
【請求項２】
前記基板ホルダーには突出部が形成され、当該突出部が回路基板における前記第二主面の所定領域と当接している
ことを特徴とする、請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
前記突出部は、交差状に配されたリブで構成され、当該リブの頂部が前記第二主面の所定領域と当接している
ことを特徴とする、請求項２に記載の電池パック。
【請求項４】
前記外装ケースは第一ケース及び第二ケースを互いに超音波溶着してなる
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の電池パック。
【請求項５】
前記外装ケースの内面には、回路基板の第一主面と接することで、当該回路基板を位置決めするための位置決め用リブが形成されている
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池パックに関し、特に、外装ケースの外方に外部コネクターが突設されてなる電池パックの耐落下構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、繰り返し充電して使用可能な二次電池を素電池に用いた電池パックが広く普及している。電池パックは比較的高いエネルギー密度を有しており、ノートブック型パーソナルコンピュータ（ノートＰＣ）や携帯電話、ＰＤＡ、その他各種電子機器の主電源またはバックアップ電源等として広く用いられている。
代表的な電池パックは、直方体状の扁平な角型二次電池（リチウムイオン電池）を素電池とし、当該素電池に保護回路基板を電気的に接続した構成を持つ。保護回路基板は素電池の一側面上に配置され、当該基板上の外部接続端子を露出させる。そして、素電池及び保護回路基板を、一対のケースからなる外装ケース内部に収納し、一対のケース同士の合わせ目を超音波溶着法等で溶着する。保護回路基板は、一対のケースの内面に形成された位置決め用リブによって位置決めされる（たとえば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１７９２１２号公報
【特許文献２】特開２０１０−２７４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記構成を持つ従来の電池パックでは、落下等の衝撃により外部コネクターに外部から力が加わると、外部コネクターが保護回路基板を急激に押圧し、基板が屈曲して損傷する（折れや割れ等を生じる）おそれがある。また、このような外部コネクターの急激な押圧に伴う基板の変形で、保護回路基板に実装されているセラミックコンデンサ等の電気素子も破壊されうる。
【０００５】
特に近年では、電池パックの小型化・軽量化等の要望に応えるため、外装ケース部材や基板部材の薄肉化が図られることがあるが、この場合、上記した問題は一層顕著になる。
本発明は以上の課題に鑑みてなされたものであって、外部コネクター付近を落下させても、耐衝撃性に優れ、良好な電池特性の発揮を期待できる電池パックの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明は、直方体状の素電池と、当該素電池に接続され、第一主面に外部コネクターが立設された回路基板とが、前記外部コネクターの一部を外部に突設させた状態で外装ケースに収納されてなる電池パックであって、前記素電池の一側面と回路基板の間には、絶縁部材からなる基板ホルダーが配設され、少なくとも第一主面の前記外部コネクターの立設位置に対応する第二主面の所定領域において、前記回路基板が前記基板ホルダーと当接することにより、前記回路基板が前記基板ホルダーを介して前記素電池に支持されている構成とした。
【０００７】
ここで、前記基板ホルダーには突出部が形成され、当該突出部が回路基板における前記第二主面の所定領域と当接している構成とすることもできる。
この場合、前記突出部は、交差状に配されたリブで構成され、当該リブの頂部が前記第二主面の所定領域と当接している構成にすることもできる。
また、前記外装ケースは第一ケース及び第二ケースを互いに超音波溶着してなる構成とすることも可能である。
【０００８】
また、前記外装ケースの内面には、回路基板の第一主面と接することで、当該回路基板を位置決めするための位置決め用リブが形成されていることも可能である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る電池パックでは、回路基板のうち、少なくとも第一主面上の外部コネクターの立設位置に対応する第二主面の所定領域（すなわち前記立設位置の裏面が、素電池の上面に配された基板ホルダーの突出部と当接する。これにより回路基板のうち、外部コネクターの立設位置付近は、基板ホルダーを介して素電池の上面に確実に支持されることとなる。
【００１０】
従って、ユーザーが電池パックを誤って落下させた場合、外部コネクターに対して急激な衝撃（押圧力）が及んでも、回路基板を介して前記衝撃を突出部が受け止め、反作用の力で外部コネクターを押し返す。これにより、外部コネクターの陥没が効果的に抑制され、特に外部コネクターの立設位置に対応する領域の回路基板や実装されている電気素子の損傷が防止される。その結果、電池パックの信頼性を格段に向上させることが可能である。
【００１１】
さらに、本発明では上記構成の基板ホルダーを用いることで、電池パックの内部において、外部コネクターや回路基板をケース内面のリブ等に係止させる必要がない。従って、外部コネクターが受けた衝撃により、ケースが大きく変形する問題も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１における電池パックの外観を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１の電池パックの内部構成を示す展開図（組図）である。
【図３】保護回路基板の上面付近の構成を示す、電池パックの部分的な斜視図である。
【図４】基板ホルダーの構成を示す斜視図である。
【図５】基板ホルダー及び保護回路基板の周辺構成を示す、部分的な断面図である。
【図６】基板ホルダーの変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
なお、当然ながら本発明は以下の各構成に限定されず、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。
＜実施の形態１＞
（電池パック１の外観構成）
実施の形態に係る電池パック１の外観構成について、図１を用いて説明する。図１は電池パック１の外観図である。
【００１４】
図１に示すように電池パック１は、下ケース２及び上ケース３を超音波溶着してなる外装ケースを有し、Ｘ方向を厚み方向、Ｙ方向を幅方向、Ｚ方向を高さ方向とする、扁平な直方体状の外観形状を持つ。電池パック１のＺ方向上面には、不図示の金属端子を内包する外部コネクター６１がＺ方向に沿って外部に突設されている。
なお、２４はテストポイント端子を覆うラベルである。
【００１５】
（電池パック１の内部構成）
次に、電池パック１の内部構成について図２を用い説明する。図２は、電池パック１の内部構成を示す展開斜視図である。
図２に示すように電池パック１は、素電池４を主な構成要素とし、基板ホルダー５、保護回路基板６等を外装ケース（下ケース２及び上ケース３）の内部に収納して構成されている。
【００１６】
（素電池４）
素電池４は、直方体状の扁平な角型の有底外装缶４２の内部に、正負両極板をセパレータを介して積層した電極体（不図示）と、これに含浸させる電解液が収納され、外装缶４２の開口部に封口板４１を嵌合した状態で、封口板４１の周縁を外装缶４２の開口部とレーザー溶接し、内部封止してなる。素電池４の一側面（上面）を構成する封口板４１の表面には、その中央部に正極端子４３、一方の端にＮｉ／Ａｌ材を積層したクラッド板４７（負極端子）、他方の端に安全弁４４がそれぞれ配されている。
【００１７】
外装缶４２及び封口板４１は、アルミニウム（Ａｌ）の合金材料からなるので、クラッド板４７はＡｌ側の面が封口板４１側と対向するように接合されている。
正極端子４３は、図示しない絶縁性のガスケットを用いて封口板４１側と絶縁され、配されている。
安全弁４４は金属薄膜で構成され、素電池４の異常内圧上昇時に破れて外部に圧力解放を行い、素電池４及びその周辺構成の破損抑制を図る。
【００１８】
ここで、素電池４としては充電容量に優れる角型リチウムイオン二次電池を利用している。素電池４の種類はこれに限定されず、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等、その他の角型二次電池を使用できる。
なお、外装缶４２の両主面には両面テープ４８が貼着される（図２では手前主面の両面テープ４８のみ図示）。これは外装ケース（上ケース３、下ケース２）の内面と貼着してケース内部で素電池４を固定する手段である。
【００１９】
（保護回路基板６等）
次に図３は電池パック１内部の保護回路基板６付近の構成を示す斜視図である。
当図に示すように、保護回路基板６は、ガラスやエポキシ樹脂等を含むコンポジット材料からなり、Ｙ方向を長手方向とする短冊状の基板本体６０を主体とし、両主面（第一主面６０Ａ及び第二主面６０Ｂ）に各種電気素子が実装されて構成される。そして封口板４１の上面に対して基板本体６０の主面が平行になるように、封口板４１近傍に配置される。保護回路基板６の上面（第一主面６０Ａ）には、セラミックコンデンサ等の所定の電気素子が実装されるとともに、その中央付近において外部コネクター６１が立設されている。
【００２０】
なお、保護回路基板６の下面（不図示の第二主面６０Ｂ）には、基板本体６０の長手（Ｙ）方向両端部付近に図示しない導電ランドが形成され、図１のように、各導電ランドにリード板６５、６６がそれぞれシリーズスポット溶接で電気接続されている。
リード板６５、６６は、通電性及び溶接特性に優れる板状の金属材料（ＮｉＰまたはＮｉ−Ｆｅ−Ｎｉクラッド材）からなり、展開時には長尺状の金属部材を折り曲げて構成されている。それぞれリード端子４６３、クラッド材４７とシリーズスポット溶接で電気接続される。
【００２１】
正極端子４３及びリード板６６には、リード端子４６１、４６３を介して安全素子（ＰＴＣ本体４６２）がダイレクトスポット溶接で電気接続され、ＰＴＣ素子４６が構成されている。
ＰＴＣ素子４６は、電池パック１の充放電時において、万一、素電池４が過度に温度上昇した際に通電を遮断する。素電池４にＰＴＣ素子４６を取り付ける際には、リード端子４６１、４６３等が封口板４１側と接触して短絡を起こしたり、安全弁４４が基板６側に閉塞されて作動不良を起こさないように、封口板４１との間に絶縁板４５を配設して一定間隔を確保し、この上にＰＴＣ素子４６を載置している。
【００２２】
絶縁板４５は各種樹脂材料で構成できるが、耐熱性があり、樹脂モールディング１０の成形時に変形しない程度の強度を持つことが望ましく、好適な材料としてポリカーボネート（ＰＣ）樹脂等が挙げられる。
なお、絶縁板４５は図示しない絶縁テープを用いて素電池４側に固定することもできる。
【００２３】
（基板ホルダー５）
図４は、本発明の主たる特徴部分である、基板ホルダー５の具体的な構成を示す斜視図である。
当図に示す基板ホルダー５は、Ｙ方向を長手とする短冊状の基板ホルダー本体５５を主体とし、その一方の主面（上面）の中央に突出部５１を形成し、長手（Ｙ）方向一端側に開口部５２、同方向他端側に平板部５４を形成した構成を持つ。ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂等の絶縁部材を射出成形して形成されている。突出部５１は、電池パック１の内部において、外部コネクター６１が配された基板本体６１の第一主面６０Ａの立設位置と重なる、第二主面６０Ｂの所定領域（電池パック１では、ほぼ中央領域）と当接する位置に合わせて形成されたものである。
【００２４】
突出部５１は、互いにほぼ井桁状をなすように交差方向に延設された、高さ（Ｚ方向高さ）が同じの複数のリブ５１０、５１１、５１２、５１３、５１４、５１５で構成される。当該突出部５１は、保護回路基板６を第二主面６０Ｂ側から支持する目的で配設される。
リブ５１０、５１１の頂部には、保護回路基板６の基板本体６０の側面に形成された嵌合溝６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃ（図３参照）と嵌合して、当該基板６を位置決めするための３つの嵌合爪５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃが配設される。
【００２５】
開口部５２は、基板ホルダー５とＰＴＣ本体４６２の干渉を避けるために形成された孔である。平板部５４は、保護回路基板６上に実装された電気素子及びリード板６６の形状に合わせた平坦領域として形成されている。
なお、電池パック１の内部において、保護回路基板６はリード板６５、６６により素電池４側と接続されており、基板ホルダー５は保護回路基板６と素電池４との間に挟まれている。従って、保護回路基板６は基板ホルダー５に対して良好に保持され、一旦組み立てた後は容易に外れることなく固定される。
【００２６】
（外観ケース）
図２に戻って、上ケース３及び下ケース３は、ともに絶縁部材（一例としてポリカーボネート製）で構成された矩形状底面を持つ皿状体である。下ケース３は素電池４、基板ホルダー５及び保護回路基板６を収納できるよう、Ｘ方向深さを深く形成されており、且つ、外部コネクター６１の上部側面を部分的に外部露出させるため、外部コネクター６１を周囲より覆う外囲部２２が形成されている。また、保護回路基板６上のテストポイント６２に外部から通電するための開口部２３が設けられている。当該開口部２３はテスト後にラベル２４で覆われる（図１参照）。
【００２７】
上ケース３及び下ケース２には、互いの開口部周囲に沿って、それぞれ溶着リブ３１、溶着溝２１が形成されている。
また、各ケース２、３のＺ方向（すなわち外部コネクター６１の突出方向）に沿った上部の内面には、保護回路基板６に対して上面（第一主面６０Ａ）で当接し、当該基板６を位置決めするための複数のリブ２５、３２が立設される（図５参照）。このリブ２５、３２は電池パック１においては必須ではないが、当該リブ２５、３２を利用することで、一層確実に保護回路基板６を位置決めできる。
【００２８】
上ケース２及び下ケース３は、製造工程時には保護回路基板６、基板ホルダー５及び素電池４等を収納した後、互いの主面部２０、３０を対向させつつ溶着リブ３１を溶着溝２１に嵌合させた状態とし、溶着リブ３１と溶着溝２１を互いに超音波溶着することにより、内部封止が図られる。
（電池パック１における基板ホルダー５の効果について）
図５は、図１における電池パック１のＡ−Ａ’矢視断面図を示す。図中、素電池４内部の構成は省略している。
【００２９】
上記構成を持つ保護回路基板６は、図３、４に示したように、基板本体６０の嵌合溝６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃを基板ホルダー５の嵌合爪５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃと嵌合される。そして図５に示すように、基板本体６０はその背面において、突設部５１の各リブ５１０〜５１３の頂部により支持される。基板ホルダー５は、素電池４の一側面（封口板４１の上面）に背面リブ５７において当接して配される、この状態で、保護回路基板６、基板ホルダー５、素電池４は一対のケース２、３の内部に収納され、内部封止される。
【００３０】
電池パック１の内部では、保護回路基板６のうち、少なくとも外部コネクター６１の立設位置に対応する基板本体６０の下面（第二主面６０Ｂ）の領域は、素電池４の上面に配された基板ホルダー５の突出部５１で支持される。素電池４は底面が外観ケースの底と当接しており、素電池４の両主面もテープ４８で外観ケースの内面と固定されている。
従って、ユーザーが電池パック１を落下させ、図５に示すように外部コネクター６１に逆Ｚ方向から急激な衝撃（押圧力）が及んでも、保護回路基板６を介して前記衝撃を突出部５１が受け止め、反作用の力でＺ方向に外部コネクター６１を押し返す。これにより、外部コネクター６１が電池パック内部に陥没する問題が防止されるので、保護回路基板６の過度な変形（撓み）を生じることがなく、基板本体６０や当該基板本体６０上に実装されたセラミックコンデンサ等の電気素子の損傷を効果的に防止できる。従って、電池パック１の信頼性を飛躍的に向上させることができる。
【００３１】
また電池パック１では、ケース２、３内面のリブ２５、３２は保護回路基板６の上面（第一主面６０Ａ）に接し、Ｚ方向への当該基板６の浮き上がりを規制するものであり、当該基板６を第二主面６０Ｂ側から支持したり、係止するものではない。従って、上記のように外部コネクター６１が衝撃を受けても、その衝撃力は直接、リブ２５、３２に及ばないため、リブ２５、３２を介してケースが大きく変形する問題を防止できる。
【００３２】
さらに、このような電池パック１は、射出成形された基板ホルダー５を用いて比較的低コストで実施できる。従って本発明は、実現性の面においても非常に優れている。
（基板ホルダーに設ける突出部の形状について）
本発明の電池パックにおいて、上記した各効果を効率よく得るためには、少なくとも第一主面６０Ａの外部コネクター６１の立設位置に対応する（重なる）第二主面６０Ｂの所定領域において、突出部５１を第二主面６０Ｂに確実に当接させるように留意する。
【００３３】
また、この場合、保護回路基板６と当接する基板ホルダー５の突出部５１の当接面積が広いほど、保護回路基板６の損傷を防止する効果が高い。よって、たとえばリブ５１０、５１１、・・・の幅を太くして、頂部の面積をできるだけ広く確保したり、リブ５１０、５１１、・・・の本数や各リブ５１０、５１１、・・・の交差位置を増加させる工夫が有効である。このようにすれば、突出部５１自体の剛性も向上するため、電池パック１の耐久性の飛躍的な改善を期待できる。
【００３４】
リブ５１０、５１１、・・・は図４に示すように、連続する帯状のパターンに限定されない。
ここで図６は、基板ホルダーの変形例を示す斜視図である。例えば図６（ａ）のホルダー５Ａに示すように、平板な台形状の突出部５１Ａを設けることもできる。
或いは図６（ｂ）のホルダー５Ｂのように、円柱状の突出部５１ＢをＸＹ各方向に断続的に複数にわたって設けることもできる。また、図４に示すリブについても、互いに交差させる必要はなく、たとえばＹ方向（またはＸ方向）を長手としてＸ方向（またはＹ方向）に並設してもよい。
【００３５】
＜その他の事項＞
実施の形態１に係る電池パック１では、一つの素電池４を内蔵する構成を例示したが、複数の素電池を内蔵する電池パックにも本発明を適用することができる。
また、保護回路基板６及び基板ホルダー５を取り付ける素電池４の側面は、封口板４１が配された側面（すなわち封口板４１の上面）に限定されず、これ以外の素電池４の側面（例えばＸＺ平面に沿った２側面のいずれか）であってもよい。
【００３６】
また、安全素子はＰＴＣ素子４６に限定されず、これ以外の安全素子を用いてもよい。例えばＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子や温度ヒューズ素子などの感熱素子、さらには他の電池制御に用いられる種々の電気素子が挙げられる。
基板ホルダー５に配設する回路基板として、保護回路基板６を用いる構成例を示したが、当然ながら回路基板は保護回路基板６以外のものを用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明に係る電池パックは、例えばノート型コンピュータ、ＰＤＡのほか、ポータブルＤＶＤプレーヤー、携帯型ＧＰＳ、トランシーバー等の小型電子機器の主電源として幅広く利用できる。或いはパワーアシスト自転車や電動工具等、比較的大きな機器にも適応できる。
本発明は、いずれの用途においても、高い外観品質を有する電池パックを実現するのに有効である。
【符号の説明】
【００３８】
１    電池パック
２    下ケース
３    上ケース
４    素電池
５、５Ａ、５Ｂ    基板ホルダー
６    保護回路基板
２０、３０    主面部
２１    溶着溝
２２    外囲部
３１    溶着リブ
４２    外装缶
４５    絶縁板
４６    ＰＴＣ素子
４７    クラッド板
５１、５１Ａ、５１Ｂ    突出部
５２    開口部
５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ    嵌合爪
５６    底部
５７    背面リブ
６０    基板本体
６０Ａ    第一主面（基板本体上面）
６０Ｂ    第二主面（基板本体下面）
６１    外部コネクター
６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃ    嵌合溝
６５、６６    リード板
５１０、５１１、５１２、５１３    リブ
【図１】
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【図２】
2012079536.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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