JP4562458B2 - パック電池及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、接続端子を備えるパック電池に関し、特に、コスト低減化と誤組み付け防止とを両立実施する技術に関する。

近年、２次電池等をパッケージングしたパック電池が広く普及しており、携帯電話やデジタルカメラなどにも用いられている。
これらの機器に使用されるパック電池は、もともと機器本体のサイズが小さく、余剰スペースがないので、電池容量と体積エネルギー密度とが同じ場合には、いずれも同じ体積に近づき、その外形寸法も同様の値となり易い。

一般にパック電池は、多種少量生産であるので、コスト低減化の要請が強く、部品をできるだけ共用化してパック電池の製造コストを低減することが望しい。
そのため、上述のようにパック電池の外形寸法が同様となることは、部品共用化を図る上では都合がよい。
通常、このパック電池には、機器側に設けられた外部端子と接続するためのコネクタが設けられているので、共用部品化を促進するために、例えば、図５に示すように、９０度の広範囲で外部端子を受け入れ接続可能なコネクタ２３０をパック電池に適用することも考えられる。（例えば、特許文献１参照）
このコネクタ２３０は、ｚ軸及びｙ軸に挟まれる９０度の範囲から外部端子４０を受け入れ可能な接続端子２３２を内包しており、前記外部端子４０が挿入される部分が切り欠かれたカバー部２３１で覆われている。

このように外形寸法が同様となる多種のパック電池においては、共用部品化を図ることにより、コストの低減化が実現される。
特開２００２−１３４１９６号公報

しかしながら、異なる仕様のパック電池間において、このような部品共用化を図ると、各仕様を判別する特徴が乏しくなり、市場においてユーザが電池交換を行う際、間違って仕様違いのパック電池を取り付ける、いわゆる誤組み付けが生じる場合がある。
このように誤組み付けを行うと、以下のような不都合が生じる。
パック電池は、装着する機器側の充放電状況や負荷に応じて、要求性能を十分に発揮できるように、活物質の種類、電池の種類などが選定されており、さらに、電池の種類に応じて、保護回路が必要なものや不要のものがある。

例えば、リチウムイオン電池の場合、充放電を制御する保護回路が必要なものもあるが、活物質に特定の物質を添加することによって安全性が高まり、保護回路を不要にした電池も開発されている。また、充電電圧を高くして電池容量を増加させたものも開発されている。従って、同じ外形のリチウムイオン電池でも、内蔵する活物質等の違いによって特性が異なる場合があり、これらの特性に応じて仕様が定められている。

このため、上述のような誤組み付けが生じると、パック電池本来の性能が発揮できないだけでなく、電池の寿命を短縮し、さらには、故障の原因にもなりかねない。
特に、特許文献１に記載のコネクタをパック電池に適用すると、外部端子の受け入れ方向の自由度が増し、却って誤組み付けの可能性が高まってしまう。
このように、誤組み付けの問題を考慮すると、パック電池は、仕様が異なる他のパック電池との混同を避けるために、その形状を各仕様毎に異ならせることが望ましい。

このように、パック電池の外形形状については、相反する要請があり、多種少量生産という条件の下、コスト低減化と誤組み付け防止とを両立させることが難しいという問題がある。
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、パック電池が多種少量生産されても、コスト低減化と誤組み付け防止とを両立実施可能なパック電池及びパック電池の製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係るパック電池は、外部の端子と接続して使用するパック電池であって、前記外部の端子を複数の方向から受け入れ接続可能な接続端子と、前記接続端子の一部を覆い、前記複数の受け入れ方向のうちいずれか一方向のみに前記接続を制限するカバー部とを備えることを特徴とする。
また、上記の目的を達成するために、本発明に係るパック電池の製造方法は、外部の端子と接続して使用し、互いに構造が共通又は類似する本体部を備える第１仕様及び第２仕様のパック電池それぞれを製造する方法であって、前記外部の端子を複数の方向から受け入れ接続可能な接続端子を前記本体部に配設する第１配設ステップに加え、前記第１仕様のパック電池を製造する場合には、前記複数の受け入れ方向のうち、前記第１仕様に対応する第１の方向のみに前記接続を制限する第１カバー部を前記本体部に配設し、前記第２仕様のパック電池を製造する場合には、前記複数の受け入れ方向のうち、前記第２仕様に対応する第２の方向のみに前記接続を制限する第２カバー部を前記本体部に配設する第２配設ステップを有することを特徴とする。

本発明のパック電池は、外部の端子と接続して使用するパック電池であって、前記外部の端子を複数の方向から受け入れ接続可能な接続端子と、前記接続端子の一部を覆い、前記複数の受け入れ方向のうちいずれか一方向のみに前記接続を制限するカバー部とを備える。
通常、パック電池に設けられた接続端子と接続する外部の端子の位置は、当該パック電池を内包する機器毎に異なっているため、各機器に応じて外部の端子の受け入れ方向が複数存在する。

上記構成により、接続端子は、複数の方向から外部の端子を受け入れて接続可能であるため、それ自体汎用性が高い。
また、カバー部は、前記複数の受け入れ方向のうちいずれか一方向のみに接続を制限する。
このため、外部端子の受け入れ方向とパック電池の仕様とを対応させることにより、誤組み付けの発生が抑制されると共に、同じ接続端子を用いながらカバー部だけを変更することによって、受け入れ方向を変更できるので、複数のパック電池の仕様に対して、接続端子が共用化され易く、コストが低減され易い。

つまり、コスト低減化と誤組み付け防止とが両立実施可能となる。
また、前記カバー部は、前記接続端子が部分的に露出する開口部を有するとしてもよい。
通常、接続端子を覆うカバー部は、絶縁材である樹脂が広く用いられ、樹脂成型品の開口部の位置のみが異なる別パターン品を作成することは、樹脂成型技術上、容易に実施可能であって、より一層のコスト低減化が図られる、
また、前記接続端子は、互いに近接して対向する１対の狭窄部と、前記狭窄部を弾性的に支持する支持部とを有し、前記接続に際し、前記外部端子が前記１対の狭窄部の間隙に挿入されることにより、当該狭窄部が外方へと押し広げられるのに伴なって生じる前記支持部の復元力により、前記外部端子が挟持されることが望ましい。

これにより、外部端子と接続端子の接続度合が高められる。
また、前記接続端子は、複数の平面部を有する部材であって、前記カバー部において、前記開口部は、前記複数の平面部のうち、１つの平面部のみが露出する位置に配設されているとしてもよい。
上記複数の平面部を形成することは、例えば、平板を多面的に屈曲させることで容易に実現可能であるため、接続端子の構造が簡略化され、コスト低減化がより図られやすい。

また、平板をコの字状に屈曲させることで、３つの平面を確保することができ、さらに多くの箇所を屈曲させることで、３つを超えるの平面数も確保可能であるので、外部端子の受け入れ方向を多く設定することが可能となる。
また、前記複数の受け入れ方向は、いずれも略同一平面内に属し、前記１対の狭窄部の間隙を通過するものであり、前記複数の受け入れ方向のそれぞれは、他の方向と略直交し又は略背反しているとしてもよい。

これにより、受け入れ方向が選択的に複数設定される場合、選択された受け入れ方向同士の方向が、略直交又は略背反しているため、即ち、受け入れ方向が大きく異なるため、誤組み付けされ難い。
また、本発明のパック電池の製造方法は、外部の端子と接続して使用し、互いに構造が共通又は類似する本体部を備える第１仕様及び第２仕様のパック電池それぞれを製造する方法であって、前記外部の端子を複数の方向から受け入れ接続可能な接続端子を前記本体部に配設する第１配設ステップに加え、前記第１仕様のパック電池を製造する場合には、前記複数の受け入れ方向のうち、前記第１仕様に対応する第１の方向のみに前記接続を制限する第１カバー部を前記本体部に配設し、前記第２仕様のパック電池を製造する場合には、前記複数の受け入れ方向のうち、前記第２仕様に対応する第２の方向のみに前記接続を制限する第２カバー部を前記本体部に配設する第２配設ステップを有することを特徴とする。

これにより、接続端子は、複数の方向から外部の端子を受け入れて接続可能であるため、それ自体汎用性が高いために共用化され易く、コストが低減され易い。
また、カバー部は、第１仕様のパック電池を製造する場合には、前記第１仕様に対応する第１の方向のみに前記接続を制限する第１カバー部が前記本体部に配設され、第２仕様のパック電池を製造する場合には、前記複数の受け入れ方向のうち、前記第２仕様に対応する第２の方向のみに前記接続を制限する第２カバー部が前記本体部に配設されるので、仕様毎に、外部の端子の受け入れ方向が異なるため誤組み付け防止が図られる。

つまり、コスト低減化と誤組み付け防止とが両立実施可能となる。

（実施の形態）
１．構成
図１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本発明の実施の形態におけるパック電池１０及びパック電池２０の外観図である。
パック電池１０は、リチウム二次電池を内包し、図１（ｃ）及び（ｄ）に示すように、略角筒形状の本体部１１における一方の端面をカバー部１２が覆うように装着されてなる。

このパック電池１０は、外部端子４０と接合する際、図のｙ軸方向からのみ外部端子４０を受け入れ可能である。
また、パック電池２０は、パック電池１０と同様にリチウム二次電池を内包し、図１（ｃ）及び（ｅ）に示すように、略角筒形状の本体部２１における一方の端面をカバー部２２が覆うように装着されてなる。

このパック電池２０は、外部端子４０と接合する際、図のＺ軸方向からのみ外部端子４０を受け入れ可能である。
パック電池１０の本体部１１及びパック電池２０の本体部２１は、図１（ｃ）に示すように、電極体に充填される活物質の種類が異なるセルＡ及びセルＢをそれぞれ内包している以外は、同じ構成であるため、本体部１１と本体部２１とでは、形状的な差異はない。

さらに、パック電池１０のカバー部１２とパック電池２０のカバー部２２とでは、図（ｄ）及び（ｅ）に示すように、３つの開口部１２ａ及び１２ｂの配設位置がそれぞれ異なる以外は、形状的な差異はない。
より具体的には、カバー部１２においては、３つの開口部１２ａが図のｘｚ平面と平行する１面に設けられており、また、カバー部２２においては、３つの開口部２２ａが図のｘｙ平面に平行する１面に設けられている。

これらの開口部から、本体部１１及び本体部２１に設けられた後述する３つの接続端子が露出している。
ここで、本体部１１及び２１について具体的に説明する。
本体部１１は、非水電解液が含浸された発電素体（未図示）、即ち、電極体（未図示）などが有底角筒状の外装缶に収容されて封口板（未図示）によって封口されてなる電池部１３の端面に、電池部１３の発電素体と後述の接続端子とを結ぶ電力供給路上にあって、チッブ実装された基板や絶縁シートなどからなる保護回路組立部１４が配設され、さらに、この保護回路組立部14上に樹脂性の接続端子ホルダー３１が配設され、この接続端子ホルダー３１に３つの接続端子３２が配設されてなる。

また、本体部２１は、電池部１３とは異なる活物質が電極体に充填されている電池部２３が、電池部１３と置き換わったことを除き、本体部１１と同一の構成である。
接続端子３２は、図２（ａ）に示すように、複雑に折り曲がった形状となっている。
より具体的には、接続端子３２は、導電性及び弾性に優れる金属板をプレス及び折り曲げ加工したものであり、Ｕの字状に折れ曲がった帯状の挟持部１０１の両端には、互いに対向し合い、それぞれ対向方向に凸形状となっている１対の狭窄部１０３が存在し、挟持部１０１における狭窄部１０３の近傍それぞれから帯状の支持部１０２がＪ字状に延出され、その支持部１０２の先端には、この支持部１０２が外方に略９０度に折り曲げられてなる固定部１０４が存在する。

この固定部１０４は、図２（ｂ）に示すように、接続端子ホルダー３１に設けられた溝部１１１に嵌合することにより、接続端子ホルダー３１に固定される。
そして、この接続端子ホルダー３１が、保護回路組立部１４に固定されていると共に、この接続端子ホルダー３１に固定されている接続端子３２の挟持部１０１における底部１０５が保護回路組立部１４上の配線パターンと半田接合されている。

本体部１１及び本体部２１には、それぞれ３つの接続端子３２が、本体部１１及び本体部２１の同じ位置、即ち、本体部の端部に配設されている。
これら３つの接続端子３２は、図２のｘ軸方向における一方の側、即ち、図２においては、本体部１１及び本体部２１の一方の端面部における左側にオフセットしたエリアに等間隔で配設されている。

なお、３つの接続端子３２のうち、間に挟まれている接続端子が、温度などを示す信号入出力用の接続端子あり、また、当該接続端子の左側、即ち、本体部１１及び２１の端面外縁における短辺部近傍に位置するものが正極端子であり、残りの接続端子が負極端子となっている。
以上の構成により、接続端子３２は、y軸及びｚ軸に挟まれる９０度の範囲の方向からの外部端子４０を受け入れ可能とし、この方向から外部端子４０が受け入れられた場合、外部端子４０が1対の狭窄部１０３の間隙に入り込み、狭窄部１０３が外側へと押し広げられることにより、上記弾性による復元力が働き、外部端子４０が挟持される。

図３は、図１（ａ）に示したパック電池１０における接続端子３２周囲の概略断面図である。
より具体的には、図３は、接続端子３２に中央部を通るｚｙ平面により切断される断面を模式的に示しており、本体部１１は、発電素体１５を収容する外装缶３３の開口部が封口板３４により封口されており、この封口板３４の外表面に保護回路組立部１４が配設され、その上に接続端子ホルダー３１及び３つの接続端子３２が接合されている。

カバー部１２は、接続端子ホルダー３１がある側の外装缶３３の端部に冠設されており、冠設状態において、外装缶３３の周面の一部と当該カバー部１２とがオーバーラップしている。
上記オーバーラップが生じているカバー部１２の内面には、爪部１２ｂが設けられており、この爪部１２ｂが、外装缶３３の周面におけるこの爪部１２ｂと対応する位置に設けられた凹部３３ａと嵌合している。

この嵌合によって、本体部１１とカバー部１２とが固定される。
なお、本体部２１とカバー部２２との固定も、本体部１１とカバー部１２との場合と同様である。
なお、カバー部１２と本体部１１とをより一層強固に固定するために、外装缶３３の周面とカバー部１２の周面とに跨るように、熱収縮性の環状シート１６で覆った後、熱収縮させてもよい。

以上のように、パック電池１０及びパック電池２０を構成することにより、パック電池１０とパック電池２０との構成を略同一に保つつ、外部端子の受け入れ方向を異ならせることができる。
つまり、本体部１１及び本体部２１の構成上の差異は、電極体に充填する活物質の種類の差のみであるため、本体部１１及び本体部２１を製造する上で、略同一の製造設備を用いて製造することができので、コストの低減化が図られる。

また、パック電池１０とパック電池２０とでは、外部端子の受け入れ方向が異なっているので、誤組み付けされ難い。
以上のような設計思想で多種のパック電池を作成することにより、多種少量生産されても、コスト低減化と誤組み付け防止とを両立実施可能なパック電池の提供が可能となる。
なお、本実施の形態では、保護回路組立部１４がパック電池１０及びパック電池２０で共通であるとしたが、これに限らず、部品仕様が異なっていてもよい。

その場合、同じ製造設備で作成可能なように、パック電池１０及びパック電池２０の保護回路組立部同士が、できるだけ形状を異ならせないようにすることが望ましい。
また、パック電池１０及びパック電池２０は、いずれもリチウム二次電池が内包されるとしたが、これに限らず、例えば、一方がリチウム二次電池であって、他方が水素ニッケル２次電池であってもよい。
（変形例）
本実施の形態では、接続端子が外部端子を挟持する構造としたが、これは一例に過ぎず、接続端子はこのような構造に限るものではない。

例えば、図４に示す接続端子１３２のように、導電性を有し、Ｌ字状に折り曲げられた２平面を有する板状の部材であってもよく、その場合、外部端子１４０は、接続の際、接続端子１３２と接触状態を保てる構成が必要となる。
この図４では、外部端子１４０は、接続端子１３２との接点を突出させ、この突出した部分が、接続時に接続端子１３２側へと付勢されるように、弾性を有する金属板をＬ字に折り曲げる構成とした。

また、上記接続端子１３２は、Ｌ字状に折り曲げられた導電性を有する板状の部材としたが、Ｌ字状でなく、コの字状であってもよい。
このように、接続端子をコの字状に形成することにより、接続端子自体は、３方からの外部端子の受け入れを可能とする。
したがって、本発明を適用する場合、図４において、ｙ軸方向手前側にのみ開口部が存在するカバー部１２及びｚ軸方向上方側にのみ開口部が存在するカバー部２２の他に、ｚ軸方向下方側にのみ開口部を有するカバー部があってもよい。

また、上記説明では、接続端子１３２は、板状の部材としたが、板状ではなく、多面体であってもよい。
なお、本実施の形態のパック電池は、携帯電話やデジタルカメラのような小型の機器だけでなく、大きな機器に用いても構わず、さらに、パック電池の大きさは、小型のものに限らず、大型のものであっても構わない。

本発明にかかるパック電池は、携帯電話、デジタルカメラ及びパソコンなどのバッテリー駆動される機器に利用することが可能である。

本発明の実施の形態におけるパック電池の外観図である。 本発明の実施の形態における接続端子の詳細形状を示す図である。 本発明の実施の形態におけるパック電池の部分的な概略断面図である。 本発明の実施の形態におけるパック電池の変形例を説明する図である。 従来のコネクタの外観図である。

符号の説明

１０ パック電池
１１ 本体部
１２ カバー部
１２ａ 開口部
１２ｂ 爪部
１３ 電池部
１４ 保護回路組立部
１５ 発電素体
１６ 環状シート
２０ パック電池
２１ 本体部
２２ カバー部
２２ａ 開口部
２３ 電池部
３１ 接続端子ホルダー
３２ 接続端子
３３ 外装缶
３３ａ 凹部
３４ 封口板
４０ 外部端子
１０１ 挟持部
１０２ 支持部
１０３ 狭窄部
１０４ 固定部
１０５ 底部
１１１ 溝部
１３２ 接続端子
１４０ 外部端子

Claims (6)

1. 外部の端子と接続して使用するパック電池であって、
   前記外部の端子を複数の方向から受け入れ接続可能な接続端子と、
   前記接続端子の一部を覆い、前記複数の受け入れ方向のうちいずれか一方向のみに前記接続を制限するカバー部と
   を備えることを特徴とするパック電池。
2. 前記カバー部は、前記接続端子が部分的に露出する開口部を有していることを特徴とする請求項１に記載のパック電池。
3. 前記接続端子は、
   互いに近接して対向する１対の狭窄部と、
   前記狭窄部を弾性的に支持する支持部とを有し、
   前記接続に際し、前記外部端子が前記１対の狭窄部の間隙に挿入されることにより、当該狭窄部が外方へと押し広げられるのに伴なって生じる前記支持部の復元力により、前記外部端子が挟持されることを特徴とする請求項２に記載のパック電池。
4. 前記接続端子は、複数の平面部を有する部材であって、
   前記カバー部において、前記開口部は、前記複数の平面部のうち、１つの平面部のみが露出する位置に配設されていることを特徴とする請求項２に記載のパック電池。
5. 前記複数の受け入れ方向は、いずれも略同一平面内に属し、前記１対の狭窄部の間隙を通過するものであり、
   前記複数の受け入れ方向のそれぞれは、他の方向と略直交し又は略背反していることを特徴とする請求項１に記載のパック電池。
6. 外部の端子と接続して使用し、互いに構造が共通又は類似する本体部を備える第１仕様及び第２仕様のパック電池それぞれを製造する方法であって、
   前記外部の端子を複数の方向から受け入れ接続可能な接続端子を前記本体部に配設する第１配設ステップに加え、
   前記第１仕様のパック電池を製造する場合には、
   前記複数の受け入れ方向のうち、前記第１仕様に対応する第１の方向のみに前記接続を制限する第１カバー部を前記本体部に配設し、
   前記第２仕様のパック電池を製造する場合には、
   前記複数の受け入れ方向のうち、前記第２仕様に対応する第２の方向のみに前記接続を制限する第２カバー部を前記本体部に配設する第２配設ステップを有することを特徴とするパック電池の製造方法。

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