(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池(2)と、この電池(2)に接続している温度保護素子(6)と、この温度保護素子(6)を定位置に配設しているホルダー(4)と、このホルダー(4)を電池(2)に連結してなる樹脂成形部(1)とを備え、
樹脂成形部(1)がホルダー(4)をインサート成形して電池(2)の定位置に配設して、電池(2)とホルダー(4)と温度保護素子(6)と樹脂成形部(1)を一体的に連結してなるパック電池であって、
ホルダー(4)が、周壁(4A)と、周壁(4A)の開口部を閉塞する樹脂注入阻止壁(4B)とを有しており、この周壁(4A)と樹脂注入阻止壁(4B)とで樹脂侵入阻止室(9)を形成して、この樹脂侵入阻止室(9)内に温度保護素子(6)を配設してなることを特徴とするパック電池。
【請求項２】
温度保護素子(6)が、ＰＴＣまたは温度ヒューズである請求項１に記載されるパック電池。
【請求項３】
樹脂侵入阻止室(9)が、温度保護素子(6)を保持する凸部(16)を有し、この凸部(16)を温度保護素子(6)に局部的に接触させて保持している請求項１に記載されるパック電池。
【請求項４】
電池(2)の表面が樹脂侵入阻止室(9)に露出すると共に、樹脂侵入阻止室(9)に配設される温度保護素子(6)が電池(2)に接近している請求項１に記載されるパック電池。
【請求項５】
樹脂成形部(1)が、プリント基板(5)を定位置に連結しているホルダー(4)をインサート成形して固定している請求項１に記載されるパック電池。
【請求項６】
プリント基板が出力端子を有し、この出力端子を樹脂成形部に設けた電極窓から外部に露出させている請求項１に記載されるパック電池。
【請求項７】
電池(2)に接して樹脂成形部(1)を成形するときに、ホルダー(4)を樹脂成形部(1)にインサート成形して電池(2)に連結するパック電池の製造方法であって、
ホルダー(4)に、周壁(4A)と、周壁(4A)の開口部を閉塞する樹脂注入阻止壁(4B)とを有しており、この周壁(4A)と樹脂注入阻止壁(4B)とで樹脂侵入阻止室(9)を設け、この樹脂侵入阻止室(9)に温度保護素子(6)を配設して、樹脂成形部(1)を成形することを特徴とするパック電池の製造方法。
【請求項８】
電池(2)と、樹脂侵入阻止室(9)に温度保護素子(6)を配設しているホルダー(4)を金型(10)の成形室(11)に仮り止めし、金型(10)の成形室(11)に溶融状態の合成樹脂を注入して、樹脂成形部(1)を成形する請求項７に記載されるパック電池の製造方法。
【請求項９】
金型(10)の成形室(11)に注入される溶融状態の合成樹脂で、ホルダー(4)を電池(2)に押し付けて樹脂成形部(1)を成形する請求項７に記載されるパック電池の製造方法。
【請求項１０】
温度保護素子(6)のリード(6B)、(6A)を電池(2)の電極(2B)とプリント基板(5)に接続し、温度保護素子(6)でプリント基板(5)を電池(2)に連結する状態で、電池(2)とホルダー(4)とプリント基板(5)を金型(10)の成形室(11)に仮止めして樹脂成形部(1)を成形する請求項７に記載されるパック電池の製造方法。
【請求項１１】
プリント基板(5)を温度保護素子(6)のリード(6A)、(6B)と電極リード(7)、(8)の両方で電池(2)に接続して、金型(10)の成形室(11)に仮止めする請求項１０に記載されるパック電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度保護素子を備えるパック電池とその製造方法に関する。とくに、本発明は、電池を金型の成形室に仮り止めして、電池に連結してプラスチック製の樹脂成形部を成形しているパック電池とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パック電池の外装ケースを樹脂成形部とし、これに電池をインサートしてなるパック電池は開発されている。このパック電池は、特開2000-315483号公報に記載される。このパック電池は、図１に示すように、外装ケースとなる樹脂成形部を成形するときに、プリント基板５や電池２をインサートして固定する。このパック電池は、従来のパック電池のように、電池とプリント基板を別に成形しているケースに入れて組み立てる必要がない。ケースとなる樹脂成形部を成形する工程で、プリント基板や電池を定位置に固定して、安価に多量生産できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この構造のパック電池は、電池の温度が異常に高くなるのを防止する温度保護素子を設ける場合、温度保護素子を正常に動作させるのが難しい欠点がある。それは、樹脂成形部を成形する溶融状態の合成樹脂が、温度保護素子を過熱して電気特性に悪い影響を与えるからである。電池の温度保護素子には、たとえばＰＴＣや温度ヒューズが使用される。ＰＴＣが溶融した合成樹脂に過熱されるとトリップして内部抵抗が大きくなる。ＰＴＣの内部抵抗が増加すると、パック電池の出力電圧が低下するばかりでなく、大電流を流すことができなくなって、パック電池の電気性能を著しく低下させる。温度ヒューズは過熱されると断線して再使用できなくなることがある。
【０００４】
また、樹脂成形部にインサート成形して、ここに埋設している温度保護素子は、電池温度を速やかに検出できなくなる欠点もある。それは、温度保護素子と電池との間に、熱伝導の悪い合成樹脂が介在されるからである。温度保護素子が電池温度を速やかに検出できないと、電池温度が異常に高くなったときに、速やかに電流を遮断して電池を有効に保護できなくなる。この弊害を避けるために、温度保護素子が電流を遮断する設定温度を低くすると、電池を正常に使用できる温度範囲が狭くなってしまう。正常な温度範囲で使用しているときに、温度保護素子が電流を遮断するからである。
【０００５】
本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、温度保護素子の正常な動作を保証しながら、樹脂成形部にインサート成形して固定できるパック電池とその製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の大切な目的は、温度保護素子で電池温度を速やかに検出して、電池を保護しながら充放電できるパック電池とその製造方法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、電池２と、この電池２に接続している温度保護素子６と、この温度保護素子６を定位置に配設しているホルダー４と、このホルダー４を電池２に連結してなる樹脂成形部１とを備える。樹脂成形部１は、ホルダー４をインサート成形して電池２の定位置に配設して、電池２とホルダー４と温度保護素子６と樹脂成形部１を一体的に連結している。ホルダー４は、周壁４Ａと、周壁４Ａの開口部を閉塞する樹脂注入阻止壁４Ｂとを有しており、この周壁４Ａと樹脂注入阻止壁４Ｂとで樹脂侵入阻止室９を形成する。パック電池は、この樹脂侵入阻止室９に温度保護素子６を配設して、温度保護素子６が溶融された合成樹脂による悪い影響を受けるのを阻止している。
【０００７】
温度保護素子６は、ＰＴＣまたは温度ヒューズとすることができる。樹脂侵入阻止室９は、温度保護素子６を保持する凸部１６を設けて、この凸部１６を温度保護素子６に局部的に接触させることができる。さらに、パック電池は、電池２の表面を樹脂侵入阻止室９に露出させて、樹脂侵入阻止室９に配設される温度保護素子６を電池２に接近させることができる。樹脂成形部１は、プリント基板５を定位置に連結しているホルダー４をインサート成形して固定することができる。プリント基板は、出力端子を設けて、この出力端子を樹脂成形部に設けた電極窓から外部に露出させることができる。
【０００８】
本発明のパック電池の製造方法は、電池２に接して樹脂成形部１を成形するときに、ホルダー４を樹脂成形部１にインサート成形して電池２に連結させる。さらに、本発明の製造方法は、ホルダー４に、周壁４Ａと、周壁４Ａの開口部を閉塞する樹脂注入阻止壁４Ｂとを有しており、この周壁４Ａと樹脂注入阻止壁４Ｂとで樹脂侵入阻止室９を設け、この樹脂侵入阻止室９に温度保護素子６を配設して樹脂成形部１を成形する。
【０００９】
本発明の製造方法は、電池２と、樹脂侵入阻止室９に温度保護素子６を配設しているホルダー４を金型１０の成形室１１に仮り止めし、金型１０の成形室１１に溶融状態の合成樹脂を注入して、樹脂成形部１を成形することができる。さらに、本発明の製造方法は、金型１０の成形室１１に注入される溶融状態の合成樹脂で、ホルダー４を電池２に押し付けて樹脂成形部１を成形することができる。
【００１０】
さらに、本発明の製造方法は、温度保護素子６のリード６Ｂ、６Ａを電池２の電極２Ｂとプリント基板５に接続し、温度保護素子６でプリント基板５を電池２に連結する状態で、電池２とホルダー４とプリント基板５を金型１０の成形室１に仮止めして樹脂成形部１を成形することができる。さらに、プリント基板５は、温度保護素子６のリード６Ａ、６Ｂと電極リード７、８の両方で電池２に接続することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのパック電池とその製造方法を例示するものであって、本発明はパック電池とその製造方法を以下のものに特定しない。
【００１２】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例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、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１３】
図２ないし図４に示すパック電池は、電池２とホルダー４と温度保護素子６を樹脂成形部１にインサート成形して固定している。図２は、パック電池の全体を示す。このパック電池は、角型電池の３辺に樹脂成形部１を成形して設けている。この樹脂成形部１を成形するときに、電池２とホルダー４と温度保護素子６をインサート成形して固定している。図３は、樹脂成形部１を成形していないパック電池を示し、図４は、パーツを分解した斜視図を示す。
【００１４】
これ等の図に示すパック電池は、電池２と、この電池２に接続される温度保護素子６と、保護回路を実装するプリント基板５と、プリント基板５と温度保護素子６を定位置に固定するホルダー４と、ホルダー４を電池２に連結している樹脂成形部１を備える。
【００１５】
電池２は、リチウムイオン電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池等の充電できる二次電池である。さらに、図の電池２は、薄い角型電池で、外装缶２Ａの両側を湾曲面として、外装缶２Ａの四隅のコーナー部を面取りした形状としている。薄い角型電池にリチウムイオン電池を使用すると、パック電池全体の容量に対する充電容量を大きくできる特長がある。
【００１６】
プリント基板５は、電池２の保護回路を実現する電子部品を実装している。この図のパック電池は、保護回路をプリント基板５に実装するが、保護回路を小さなＩＣとして、樹脂成形部に配設することもできる。このパック電池は、プリント基板を省略できる。さらに、図示しないが、プリント基板には、出力端子を固定して、出力端子を樹脂成形部に設けた電極窓からパック電池の外部に露出させることもできる。
【００１７】
図のパック電池は、温度保護素子６とプリント基板５を金型の正確な位置に仮り止めして樹脂成形部１にインサートするためのホルダー４を備える。ホルダー４は、樹脂成形部１とは別にプラスチックで成形される。このホルダー４は、電池２と共に樹脂成形部１にインサート成形して固定される。すなわち、プラスチック製の樹脂成形部１を成形する金型にホルダー４と電池２を仮り止めし、金型の成形室に溶融状態の合成樹脂を注入して樹脂成形部１が成形される。成形室に仮り止されたホルダー４と電池２は、一部を樹脂成形部１に埋設して固定される。
【００１８】
図のパック電池は、プリント基板５と温度保護素子６を定位置に保持する状態で、ホルダー４を樹脂成形部１にインサート成形している。ホルダー４は、温度保護素子６を配設する樹脂侵入阻止室９を有する。温度保護素子６は、電池２が加熱されて、設定温度よりも高くなると電流を遮断する素子で、ＰＴＣや温度ヒューズである。樹脂侵入阻止室９は、温度保護素子６を配設するスペースであって、樹脂成形部１を成形するときに、溶融した合成樹脂の侵入を阻止する閉鎖室である。図４と図５のホルダー４は、周壁４Ａの開口部を樹脂注入阻止壁４Ｂで閉塞して樹脂侵入阻止室９を形成している。この樹脂侵入阻止室９は、電池２との対向面を開口しているが、この開口部を電池２で閉塞している。開口部を電池２で閉塞するために、周壁４Ａは電池２の側面に隙間なく密着する形状、いいかえると電池２の側面に沿う形状に成形される。開口部を電池２で閉塞する樹脂侵入阻止室９は、ここに配設される温度保護素子６を電池２の表面に接近できる。また、温度保護素子６と電池２との間に温度を遮断するものがない。このため、温度保護素子６は、電池２の異常な温度上昇を速やかに検出して電流を遮断できる。
【００１９】
さらに、図のホルダー４は、樹脂注入阻止壁４Ｂの内面に温度保護素子６を保持する凸部１６を設けている。温度保護素子６は、この凸部１６に局部的に接触して、樹脂侵入阻止室９に配設される。この構造で樹脂侵入阻止室９に配設される温度保護素子６は、電池温度が上昇したときに極めて速やかに電流を遮断できる。温度保護素子６が樹脂注入阻止壁４Ｂに局部的に接触して、樹脂侵入阻止壁４Ｂへの熱伝導を少なくできるからである。
【００２０】
さらに、図のホルダー４は、樹脂注入阻止壁４Ｂの一部に、温度保護素子６のリード６Ａを接続するための接続窓１７を開口している。この接続窓１７は、プリント基板５を密着して閉塞される。接続窓１７を閉塞するプリント基板５は、樹脂侵入阻止室９の内部に露出する。このプリント基板５の露出部は、温度保護素子６の一方のリード６Ａを半田付けして連結する。さらに、温度保護素子６の他方のリード６Ｂを電池２に接続するために、周壁４Ａにも貫通孔１８を開口している。この貫通孔１８は、金属板のリード６Ｂを隙間なく挿通できるスリット状で、ここにリード６Ｂを挿通して閉塞される。貫通孔１８を通過して樹脂侵入阻止室９の外部に引き出されたリード６Ｂは、電極リード７を介して電池２の電極２Ｂにスポット溶接して連結される。
【００２１】
さらに、図のホルダー４は、樹脂侵入阻止室９を構成する周壁４Ａと同じ高さで、プリント基板５を支持する支持壁４Ｃを一体的に成形している。支持壁４Ｃは、プリント基板５の両側を支持する位置に設けられる。この支持壁４Ｃは、プリント基板５を樹脂成形部１に埋設して固定するために、図３に示すように、中間に樹脂注入口１９を開口している。樹脂注入口１９は、プリント基板５の両側に開口して、溶融樹脂をプリント基板５の裏面にも注入させる。さらに、図のホルダー４は、図４において左端部に、電極リード８を保持するリードガイド２０を設けている。このリードガイド２０は、プリント基板５と電池２に連結している電極リード８を保持し、電極リード８を介してプリント基板５をホルダー４の定位置に保持する。図のプリント基板５は、反対側の端部を、温度保護素子６を介して電池２に連結している。このプリント基板５は、電極リード８と温度保護素子６で両端を電池２に連結している。プリント基板５と電池２の間にホルダー４が配設されるので、ホルダー４も電池２の定位置に配設される。ホルダー４は、プリント基板５と電池２との間に挟着されて、プリント基板５を電池２の定位置に配設させる。
【００２２】
樹脂成形部１は、合成樹脂を成形する工程で、ホルダー４と電池２をインサート成形する。ホルダー４には温度保護素子６とプリント基板５を連結しているので、樹脂成形部１は、ホルダー４と温度保護素子６とプリント基板５と電池２を一体的に定位置に連結する。図のパック電池は、電池２の全体を樹脂成形部１に埋設してインサートしない。電池２の３つの辺に樹脂成形部１を成形している。このパック電池は、外形を小さくできる特長がある。ただ、電池は、一部ないしほぼ全体を樹脂成形部に埋設するようにインサートして、しっかりと強靭な構造のパック電池とすることもできる。
【００２３】
樹脂成形部１を成形する合成樹脂は、ポリアミドあるいはポリウレタンを使用する。これらの合成樹脂は、軟化温度が低く、しかも溶融時の粘度も低いので、一般の合成樹脂に比較して、低温、低圧で成形できる。このように、低温、低圧で成形される樹脂成形部１は、成形に要する時間を短縮できると共に、樹脂成形時における熱や射出圧による電子部品等への悪影響を低減できる特長がある。とくに、本発明のパック電池は、樹脂侵入阻止室９に温度保護素子６を配設するので、溶融樹脂による温度保護素子６への熱の影響をさらに少なくできる。
【００２４】
以上のパック電池は、以下のようにして製造される。
(1)  温度保護素子６とプリント基板５をホルダー４の定位置に配設して、温度保護素子６の一方のリード６Ａをプリント基板５に接続する。
(2)  温度保護素子６とプリント基板５を装着しているホルダー４を電池２の定位置に配設して、プリント基板５を電極リード８で電池２の電極２Ｂにスポット溶接して接続し、さらに、温度保護素子６の一方のリード６Ｂも、電極リード７を介して電極２Ｂにスポット溶接して接続する。この状態で、ホルダー４はプリント基板５と電池２の間にあって、プリント基板５と電池２は正確な相対位置に連結される。
以上の工程で、プリント基板５とホルダー４と温度保護素子６と電池２とが一体的に連結されて電池組立１５となる。
【００２５】
(3)  電池組立１５を、図６と図７に示す金型１０の成形室１１にセットした後、金型１０を型締めする。型締めされた金型１０は、樹脂成形部１を成形するための成形室１１が形成される。この成形室１１に、加熱されて溶融された合成樹脂が注入されて樹脂成形部１を成形する。溶融された合成樹脂は、金型１０に開口された注液孔１２から注入される。図８は、図２のパック電池を製造する金型１０の断面図を示す。図８に示す金型１０は、電池組立１５を定位置に仮り止めする中央凸部１４と位置決凸部１３を有する。図８は、金型１０の中央凸部１４と位置決凸部１３が電池２の表面を押圧して、電池２を定位置に仮り止めする状態を示す。中央凸部１４は、電池２の表側面と裏側面とに当接して、電池２を上下の中央凸部１４で挟着して電池２の上下方向の位置ずれを阻止する。位置決凸部１３は、電池２の端面を押圧して電池２の左右方向の位置ずれを阻止する。このように、電池２の端面を押圧する位置決凸部１３は、電池２の端面に位置する電極２Ｂを出力端子３として樹脂成形部１の外部に表出させることができる。
【００２６】
さらに、ホルダー４は、４隅の角隅４Ｄを金型１０の成形室１１のコーナー部の内面に当接させて、ホルダー４とプリント基板５の上下左右方向の位置ずれを阻止する。このように、金型１０は、中央凸部１４と位置決凸部１３とを電池２に当接させると共に、ホルダー４の角隅４Ｄを金型１０の内面に当接させて、電池組立１５を定位置に仮り止めする。ただ、位置決凸部は、ホルダーまたはプリント基板の表面に当接して、電池組立を正確な位置に仮り止めすることもできる。
【００２７】
(4)  成形室１１に加熱して溶融された合成樹脂を圧入する。溶融合成樹脂は、図５に示すように、成形室１１に侵入して樹脂侵入阻止室９には侵入しない。成形室１１で成形された樹脂成形部１は、プリント基板５とホルダー４と電池２を一体構造に連結して固定する。樹脂侵入阻止室９には合成樹脂が注入されず、ここに配設される温度保護素子６は、電池２の側面に対向して配設される。
【００２８】
(5)  以上の工程で、電池組立１５は、プリント基板５とホルダー４と電池２を樹脂成形部１にインサートして定位置に固定される。その後、樹脂成形部１が成形された電池組立１５の表面をチューブで被覆して完成されたパック電池となる。チューブには熱収縮チューブを使用する。熱収縮チューブは、樹脂成形部１が成形された電池組立１５を入れた後、加熱、収縮して表面に密着させる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明のパック電池とその製造方法は、温度保護素子の正常な動作を保証しながら、樹脂成形部にインサート成形して固定できる特長がある。それは、本発明のパック電池とその製造方法が、ホルダーを樹脂成形部にインサート成形して電池に連結しており、このホルダーには溶融した合成樹脂の侵入を阻止する樹脂侵入阻止室を設け、この樹脂侵入阻止室に温度保護素子を配設して樹脂成形部を成形しているからである。このように、ホルダーに樹脂侵入阻止室を設けて温度保護素子を配設するパック電池とその製造方法は、樹脂成形部を成形する溶融状態の合成樹脂が温度保護素子を過熱して、温度保護素子の電気特性に悪い影響を与えるのを有効に防止できる。したがって、温度保護素子を理想的に配設して、温度保護素子の正常な動作を保証できる。さらに、本発明は、樹脂侵入阻止室に配設される温度保護素子と電池との間に熱伝導の悪い合成樹脂が介在するのを阻止できるので、温度保護素子で電池温度を速やかに検出して、電池を保護しながら充放電できる特長もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のパック電池の製造工程を示す斜視図
【図２】本発明の一実施例にかかるパック電池の斜視図
【図３】図２に示すパック電池の樹脂成形部を成形していない電池組立を示す斜視図
【図４】図３に示す電池組立の分解斜視図
【図５】図２に示すパック電池の樹脂成形部を金型で成形する状態を示す断面図
【図６】図３に示す電池組立を金型に仮止めする状態を示す分解斜視図
【図７】図３に示す電池組立を金型に仮止めする状態を示す分解斜視図
【図８】図５に示す金型のＡ−Ａ線断面図
【符号の説明】
１…樹脂成形部
２…電池                ２Ａ…外装缶            ２Ｂ…電極
３…出力端子
４…ホルダー            ４Ａ…周壁              ４Ｂ…樹脂注入阻止壁
４Ｃ…支持壁            ４Ｄ…角隅
５…プリント基板
６…温度保護素子        ６Ａ…リード            ６Ｂ…リード
７…電極リード
８…電極リード
９…樹脂侵入阻止室
１０…金型
１１…成形室
１２…注液孔
１３…位置決凸部
１４…中央凸部
１５…電池組立
１６…凸部
１７…接続窓
１８…貫通孔
１９…樹脂注入口
２０…リードガイド
【図１】
0003877555.tif 000002
【図２】
0003877555.tif 000003
【図３】
0003877555.tif 000004
【図４】
0003877555.tif 000005
【図５】
0003877555.tif 000006
【図６】
0003877555.tif 000007
【図７】
0003877555.tif 000008
【図８】
0003877555.tif 000009