電池パック
【課題】半田が失われても電気接続状態を維持可能とする。
【解決手段】回路基板１２は、リード板１１を半田付けする位置に基板穴１３を開口しており、前記基板穴１３の周縁に、前記リード板１１と導通させる導通パターン１５を形成しており、電池ホルダ２３は、前記基板穴１３と対応する位置に、前記リード板１１を保持するための位置決め機構と、前記位置決め機構で電池ホルダ２３上に位置決めされたリード板１１上に、前記導通パターン１５を接触させた状態で前記回路基板１２を配置し、この状態で前記リード板１１を前記電池ホルダ２３に固定するための固定機構と、を備えており、前記リード板１１を前記回路基板１２で押圧した状態で、前記固定機構で前記回路基板１２を前記電池ホルダ２３に固定し、この状態で前記基板穴１３を通じて、前記回路基板１２に前記リード板１１を半田付けすることができる。
【解決手段】回路基板１２は、リード板１１を半田付けする位置に基板穴１３を開口しており、前記基板穴１３の周縁に、前記リード板１１と導通させる導通パターン１５を形成しており、電池ホルダ２３は、前記基板穴１３と対応する位置に、前記リード板１１を保持するための位置決め機構と、前記位置決め機構で電池ホルダ２３上に位置決めされたリード板１１上に、前記導通パターン１５を接触させた状態で前記回路基板１２を配置し、この状態で前記リード板１１を前記電池ホルダ２３に固定するための固定機構と、を備えており、前記リード板１１を前記回路基板１２で押圧した状態で、前記固定機構で前記回路基板１２を前記電池ホルダ２３に固定し、この状態で前記基板穴１３を通じて、前記回路基板１２に前記リード板１１を半田付けすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として電動バイクや電動自転車等の大電流の放電に適している電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
電池パックは、電池セルを複数並列又は直列に接続して、出力電圧を調整している。このような電池パックは、各電池セルのセル電圧を検出して、セル電圧の異常を検出する保護回路等を実装した回路基板を接続している。
【０００３】
このような電池パックにおいては、電気接続を長期に渡って安定的に確保する必要がある。従来より、リード板と回路基板との電気接続等においては半田付けが多用されているところ、経年変化や外力、衝撃等の応力によって半田が割れる等することも考えられる。そこで、半田が失われても、リード板と回路基板との電気接続を維持するメカニカル半田構造が提案させている。例えば、回路基板に穴を開口しておき、リード板を穴に貫通させ、リード板を先端を折曲させた上で半田接続する。これによれば、仮に半田が失われても、折曲されたリード板の先端を回路基板と導通させた状態に維持することが期待できる。
【０００４】
しかしながら、この方法によればリード板を基板の穴から突出する分のスペースが必要となり、またリード板の折り曲げ加工も必要となる上、折り曲げた折曲片のスペースを確保する必要もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−２４６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来のこのような問題に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、半田が失われても電気接続状態を維持可能な電池パックを提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の第１の電池パックによれば、端面に電極を備えた一以上の電池セル１０と、前記電池セル１０の端面電極と接続される一以上のリード板１１と、前記リード板１１と半田付けによって接続された回路基板１２と、前記リード板１１及び電池セル１０を保持する電池ホルダ２３と、を備える電池パックであって、前記回路基板１２は、前記リード板１１を半田付けする位置に基板穴１３を開口しており、前記基板穴１３の周縁に、前記リード板１１と導通させる導通パターン１５を形成しており、前記電池ホルダ２３は、前記基板穴１３と対応する位置に、前記リード板１１を保持するための位置決め機構と、前記位置決め機構で電池ホルダ２３上に位置決めされたリード板１１上に、前記導通パターン１５を接触させた状態で前記回路基板１２を配置し、この状態で前記リード板１１を前記電池ホルダ２３に固定するための固定機構と、を備えており、前記リード板１１を前記回路基板１２で押圧した状態で、前記固定機構で前記回路基板１２を前記電池ホルダ２３に固定し、この状態で前記基板穴１３を通じて、前記回路基板１２に前記リード板１１を半田付けすることができる。
これにより、リード板の回路基板に対する相対移動が、水平方向においては位置決め機構で規制され、垂直方向においては固定機構で規制されるため、仮に半田が失われてもリード板と回路基板の相対移動が規制されて、導通状態が維持され、信頼性を高めた電気接続が達成される。また従来のようにリード板の先端を回路基板に開口したスリットに手作業にて挿入した後折り曲げ加工する必要性がなく、メカニカル半田にて接続できるので、突出部分をなくし無駄なスペースを省くことができる。
【０００８】
また第２の側面に係る電池パックは、前記リード板１１は、前記回路基板１２を半田付けするための、折曲されたリード端面１１Ａを有し、前記基板穴１３の開口面積が前記リード端面１１Ａの面積と略同等かそれよりも小さな面積を形成してなることができる。
これにより、折曲されたリード端面が基板穴に確実に露出させることができ、半田付けを容易に行うことができる。さらに、回路基板をリード端面に一致させるだけで、リード板に折り曲げ加工などの後加工をすることなく半田付けすることができる。
【０００９】
さらにまた第３の側面に係る電池パックは、前記位置決め機構として、前記リード端面１１Ａに、前記電池ホルダ２３への位置決めするためのリード孔１１Ｂを形成し、前記電池ホルダ２３に、前記リード孔１１Ｂと対応する位置に突起部２３Ｂを設け、前記リード孔１１Ｂへ前記突起部２３Ｂを挿入することにより前記リード端面１１Ａが位置決めされてなることができる。
これにより、電池ホルダの突起部をリード端面のリード孔に挿入させることにより、水平方向の位置ずれを抑制することができる。
【００１０】
さらにまた第４の側面に係る電池パックは、前記位置決め機構として、前記リード端面１１Ａの周囲を保持する固定リブを前記電池ホルダ２３に設けていることができる。
これにより、リード端面は、電池ホルダの固定リブにより水平方向の位置ずれを抑制することができる。
【００１１】
さらにまた第５の側面に係る電池パックは、前記電池ホルダ２３は、前記電池セル１０を収納するセル収納空間を一以上有しており、前記セル収納空間は前記電池ホルダ２３を貫通しており、該セル収納空間に前記電池セル１０を収納した状態で、該電池ホルダ２３の端面に前記リード板１１を固定して、各電池セル１０の端面電極とリード板１１とを接続していることができる。
これにより、電池ホルダの端面においてリード板と電池セルとを溶接等により固定でき、固定作業を効率よく行える利点が得られる。
【００１２】
さらにまた第６の側面に係る電池パックは、前記電池ホルダ２３は、複数を連結可能に構成しており、前記電池ホルダ２３を複数連結して、一の連結ホルダ２０を形成してなることができる。
これにより、任意の数の電池ホルダを連結することで、電池ホルダに収納される電池セルの数を調整でき、所望の出力値に合致させることができる。
【００１３】
さらにまた第７の側面に係る電池パックは、前記電池ホルダ２３同士を連結する一面を、該リード板１１を固定した端面としており、前記連結ホルダ２０の他の一面に、前記回路基板１２を載置可能な平坦面を有する載置面２３Ａを設けており、前記載置面２３Ａにおいて、前記電池ホルダ２３同士の連結面から前記リード端面１１Ａを突出させることで、該載置面２３Ａに前記回路基板１２を載置した状態で、該回路基板１２と前記連結ホルダ２０との間で該リード端面１１Ａを狭持してなることができる。
これにより、リード板と回路基板とを近接させることで、リード線などの部材を用いることなくこれらの接続を行うことが可能となり、電気接続を簡素化できる利点が得られる。
【００１４】
さらにまた第８の側面に係る電池パックは、前記電池ホルダ２３は、前記載置面２３Ａの両側に、さらに第二セル収納空間を設けており、前記第二セル収納空間同士の間に、前記回路基板１２が配置されるように構成されてなることができる。
これにより、回路基板の両側をセル収納空間すなわち電池ホルダで囲み、回路基板上に実装された電子回路を保護できる。また、セル収納空間を多く配置して二次電池セルの収納数を増やしつつ、電池ホルダのデッドスペースを回路基板の配置スペースに利用して、限られた空間の有効利用を図ることができる。
【００１５】
さらにまた第９の側面に係る電池パックは、前記固定機構として、前記回路基板１２に、前記電池ホルダ２３との位置決めのための複数の固定孔１４を形成し、各電池ホルダ２３に、前記固定孔１４と対応する位置に一以上の筒状突起２３Ｄを設けており、前記固定孔１４の少なくとも一以上を、前記電池ホルダ２３の連結方向に延長された長穴とすることで、該固定孔１４に前記筒状突起２３Ｄを挿入して、連結された該電池ホルダ２３上に前記回路基板１２を、位置調整して固定でき、さらに、前記基板穴１３から前記リード端面１１Ａが露出するように前記電池ホルダ２３の連結方向に位置を調整可能に構成してなることができる。
これにより、電池ホルダの連結による寸法誤差を固定孔の長穴にて補正することができ、さらに電池ホルダと回路基板の間にリード端面を基板穴の位置で確実に挟み込むことができ、電気的接続を保持させることができる。
【００１６】
さらにまた第１０の側面に係る電池パックは、前記基板穴１３が、前記電池ホルダ２３の連結方向に延長された長穴であることができる。
これにより、基板穴とリード端面が多少の位置ズレをおこしても、基板穴の長穴により確実に半田付けすることができる。
【００１７】
さらにまた第１１の側面に係る電池パックは、前記回路基板１２には、前記基板穴１３の周縁に形成された前記導通パターン１５と分離された電子回路との接続部１６を形成しており、前記導通パターン１５と前記接続部１６を半田付けすることにより、前記回路基板１２上に実装される電子回路へ通電可能に構成してなることができる。
これにより、回路基板上に実装されている電子回路には、導通パターンと接続部とが半田付けされることにより始めて、電池セルと通電することができる。この結果、接続される電池セルの電圧が低い順序にて電池セルと電子回路とを導通させることが可能となり、装着時の電子回路への負荷を軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例に係る外箱を外した電池パックの外観を示す斜視図である。
【図２】図１の電池パックを回路基板の上面からの平面図である。
【図３】図１の電池パックを示す分解斜視図である。
【図４】図１における電池ホルダに設置された回路基板の基板穴部分の拡大斜視図である。
【図５】図５（ａ）は図４のＶ−Ｖ線における基板穴の部分を示す拡大模式断面図、図５（ｂ）は図４のＶ−Ｖ線における基板穴の部分の異なる例を示す拡大模式断面図である。
【図６】図４の状態から回路基板を外した状態の電池ホルダの拡大斜視図である。
【図７】図２のＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図及び一部の拡大断面図である。
【図８】図６に示す位置決め機構の変形例を示す拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電池パックを例示するものであって、本発明は電池パックを以下のものに特定しない。さらに、本明細書においては、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」及び「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、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
（実施例）
【００２０】
以下、本発明の実施例に係る電池パックの例として、図１から図７に基づいて説明する。これらの図において、図１は外箱を外した電池パック１００の外観の斜視図、図２は図１の電池パック１００を回路基板１２の上面からの平面図、図３は図１の電池パック１００の分解斜視図を示している。また、図４は図１における電池ホルダ２３に設置された回路基板１２の基板穴１３部分の拡大斜視図、図５（ａ）は図４のＶ−Ｖ線における基板穴の部分を示す拡大模式断面図、図５（ｂ）は図４のＶ−Ｖ線における基板穴の部分の異なる例を示す拡大模式断面図、図６は図４の状態から回路基板１２を取り外した電池ホルダ２３の拡大斜視図、図７は図２のＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図及び一部の拡大断面図を示している。
【００２１】
まず図１の斜視図及び図２の平面図に示す電池パック１００は、電池ホルダ２３を三段に連結し、さらに第二電池ホルダ２３’が連結されて、連結ホルダ２０を形成している。各電池ホルダ２３及び第二電池ホルダ２３’の連結面には、図３の分解斜視図に示されるようにリード板１１が狭持されている。さらにこの連結ホルダ２０の両端面においても、リード板１１を配置している。またこの電池ホルダ２３には、各リード板１１と電気的に接続される回路基板１２が固定される固定機構を有している。回路基板１２は、第一固定孔１４’及び固定孔１４を介して電池ホルダ２３へねじ止めまたはリベット等（図示せず）で固定されている。
【００２２】
さらに、リード板１１の折曲面であるリード端面１１Ａは、回路基板１２と電池ホルダ２３に狭持され、回路基板１２に設けた基板穴１３の位置で露出している。この基板穴１３は、リード端面１１Ａを露出する位置に調整するため、電池ホルダ２３の連結方向に対し長穴としている。さらに図４の拡大斜視図に示すようにこの基板穴１３には、周縁に導通パターン１５を形成している。図示していないが、リード端面１１Ａと導通パターン１５は、基板穴１３より半田付けし電気的な接続を行っている。この構成によれば、仮にこの半田付けが外れたとしても、リード端面１１Ａは、回路基板１２と電池ホルダ２３とで狭持され固定されているため、電気的接続を維持することができるので、メカニカル半田としての機能を実現できる。ここでメカニカル半田とは、仮に半田付けが外れても回路基板１２とリード端面１１Ａとの相対移動が阻止され、電気的接続が維持される構造を示している。さらにこの構成であれば、従来のようにリード板の先端を回路基板に開口したスリットに手作業にて挿入した後折り曲げ加工する必要性がないため、作業工程を簡素化することができ、さらに、半田付け作業の時間短縮が可能となる。
【００２３】
次に図２の平面図で示される基板穴１３は、９箇所に形成されている。リード端面１１Ａは、基板穴１３の規定した位置に露出できるよう位置決め機構により配置されている。これにより、回路基板１２の上面側から基板穴１３を通じてリード端面１１Ａを回路基板１２の導通パターン１５と半田付けすることができるため、作業効率を向上させることができる。なお、回路基板１２に設ける基板穴１３の数は、図２の平面図の例では９個としているが、この例に限られず、電池ホルダ２３の連結数や求められる電気接続の信頼性等に応じて調整できる。
【００２４】
さらに回路基板１２には、電池ホルダ２３へ固定する穴が４箇所に形成されている。この回路基板１２の固定のための穴は、図上部の第一固定孔１４’を起点とし、電池ホルダ２３の連結方向へ３箇所の固定孔１４を長穴に形成し、取付位置の調整を可能としている。これにより、回路基板１２は、電池ホルダ２３の連結方向への寸法ズレの誤差を長穴で吸収することができ、確実に電池ホルダ２３へ固定することができる。ただ、回路基板１２の固定孔１４の数は、電池ホルダ２３の連結数により変更することを可能としている。
【００２５】
図３の分解斜視図に示す電池パック１００は、３つの電池ホルダ２３と１つの第二電池ホルダ２３’とを連結している。各電池ホルダ２３には、９本の電池セル１０を収納している。一方の第二電池ホルダ２３’には、３本の電池セル１０が収納されている。これらの複数の電池セル１０を収納した各電池ホルダ２３及び第二電池ホルダ２３’の間には、互いに形状が異なる複数のリード板１１が挟み込まれている。この実施例では、３つの電池ホルダ２３と１つの第二電池ホルダ２３’に電池セル１０が全体で３０本収納されている。この電池パック１００では、各リード板１１により電池セル１０を１０直列で３並列に接続している。ただ、電池ホルダに収納される電池セルの数及び電池ホルダの連結段数は、これに限るものではなく、電池駆動機器側の需要電力仕様により変更することができる。なお、電池ホルダに設けられたすべての電池収納空間に電池セルを収納する必要は無く、幾つかの電池収納空間を空としてもよい。これにより、同型の電池ホルダを使用しつつ、電池セルの本数を変更することで出力電力仕様を調整できる。この結果、電池セルの本数に応じて専用の電池ホルダを設計する事態を避け、共通の電池ホルダを使用しながら出力電力仕様の異なる電池パックを構成できる。
【００２６】
また、図１の斜視図に示すように、連結ホルダ２０の両端面に配置されるリード板１１には、接続孔１１Ｄが開口され、ここにリード線１９が接続されている。このリード線１９は、図３の分解斜視図に示すように、回路基板１２から引き出されたそれぞれ別の二本の配線により、図において上下に示されている二箇所のリード板１１の接続孔１１Ｄにそれぞれ接続される。さらにこの回路基板１２には、外部への電力の入出力線として二本の入出力リード線１９Ａが接続されており、そのうちの一本にはヒューズボックス１８を介して電力入出力用のコネクタ１７へ接続されている。これにより、電池パック１００は、コネクタ１７を介して外部への電力供給と外部からの電力受電を可能とすることができる。
【００２７】
一方で、図３の分解斜視図に示すように、電池ホルダ２３の連結面には、連結凸部２３Ｅと連結凹部２３Ｆを複数設けている。電池ホルダ２３同士を連結させる際には、連結凸部２３Ｅと連結凹部２３Ｆを嵌合させることにより、連結方向と直交する方向への位置ズレを抑制し、正確に連結させることができる。これにより、電池ホルダ２３の位置ズレが無く、収納された電池セル１０の端面電極とリード板１１は、確実に接合させることができる。ただ、電池ホルダの連結構造としては、連結凸部や連結凹部を備える嵌合構造に限らず、ねじ止め等の方法を利用することもできる。
（電池セル１０）
【００２８】
ここで実施例の電池セル１０は、円柱状のリチウムイオン二次電池（Ｌｉ−ｉｏｎ）としいる。ただ、電池セル１０は、リチウムイオン二次電池には特定しない。例えば電池セルには、ニッケル水素電池（Ｎｉ−ＭＨ）やニッケルカドミウム電池（ＮｉＣｄ）等の充電できる全ての電池を利用することができる。またこの例では、電池セルの外装缶を円筒形とする円筒形電池を用いているが、角形電池を使用してもよいことは言うまでもない。
（回路基板１２）
【００２９】
図４は、図１において上から一番目の電池ホルダ２３と二番目の電池ホルダ２３との連結部における基板穴１３部分の拡大斜視図を示している。この回路基板１２上には、基板穴１３と固定孔１４が形成されている。さらに、基板穴１３の直下には、折曲されたリード端面１１Ａが配置されている。この基板穴１３の開口面積は、リード端面１１Ａの面積に対し略同等かそれよりも小さく形成されている。
（固定孔１４）
【００３０】
まず、回路基板１２の固定孔１４には、電池ホルダ２３に設けられた筒状突起２３Ｄが挿入されている。この固定孔１４は、電池ホルダ２３の連結方向に対して長穴としている。回路基板１２は、この長穴を利用し筒状突起２３Ｄへの位置調整を行い、図示しないがねじ止めまたはリベット等で電池ホルダ２３に固定される。
（基板穴１３）
【００３１】
さらに、回路基板１２には、基板穴１３に形成された導通パターン１５と電気的に絶縁し、且つ近接した位置に接続部１６を形成している。この接続部１６は、回路基板１２の両面に実装されている電子回路と電気的に接続されている。これにより、組立時においてリード板と回路基板とを接続する際に、回路基板に実装された電子回路への不用意な導通を避けて、電子回路を保護できる利点が得られる。
【００３２】
従来の電池パックでは、リード板と回路基板とが接触した時点で、回路基板内の電子回路へ通電される。この結果、電子回路が、意図しない高電圧や過渡的な電流によって電子部品の破損を引き起こす可能性があった。これに対し、この実施例ではリード端面１１Ａが回路基板１２と設置されただけでは、回路基板１２上に配置されている電子回路への通電は行われない。電子回路との通電が、接続部１６と導通パターン１５の離間によって電気的に遮断されているためである。このため、回路基板１２に実装された電子回路には、過渡的な通電がなされないため、内部の電子部品への過電流を防ぐことができる。電子回路への通電は、導通パターン１５と接続部１６が半田付けされることにより開始される。これにより、接続される電池セル１０の電圧が低い順序で導通パターン１５と接続部１６とを半田付けすることにより、回路基板１２の上に実装された電子回路を保護することができる。
【００３３】
また、図５（ａ）及び（ｂ）の拡大模式断面図に示す基板穴１３は、回路基板１２に開口された半田実装箇所となっている。回路基板１２は、電池ホルダ２３の後述する載置面２３Ａに載置されている。さらに、この回路基板１２には、基板穴１３の周縁に導通パターン１５と、電子回路と接続された接続部１６を形成している。さらにまた、回路基板１２と載置面２３Ａの間には、リード端面１１Ａが狭持されている。この図に示すリード端面１１Ａは、回路基板１２の導通パターン１５と半田４０にて電気的に接続されている。さらに、導通パターン１５は、接続部１６と半田４０にて電気的に接続されている。これにより、リード端面１１Ａは、導通パターン１５を介して接続部１６と導通させることができる。このようにして接続部１６に接続された電子回路を通電させることができる。これにより電子回路は、電池セル１０の電圧、電流及び電池温度等の監視といった所期の動作を行うことができる。
【００３４】
さらに、回路基板１２への半田付けは、図５（ａ）及び（ｂ）の拡大模式断面図に示すように、リード端面１１Ａと導通パターン１５、及び導通パターン１５と接続部１６とを半田４０により繋ぐことで行われる。図５（ａ）に示す例では、リード端面１１Ａと導通パターン１５を半田付けした後に、接続部１６を半田付けしている。このように、導通パターン１５と接続部１６との半田付けを、リード端面１１Ａと導通パターン１５との半田付けと分けることで、リード端面１１Ａと導通パターン１５との半田付けの順序を、任意の順番で行うことが可能となる。一方で、導通パターン１５と接続部１６との半田付けは、電池セルの低電圧側から順に行うことにより、回路基板に実装された電子回路への過負荷を回避できる。
【００３５】
さらにまた、このような半田付けを分離する方法に限らず、図５（ｂ）に示すように、リード端面１１Ａと導通パターン１５及び接続部１６を同時に纏めて半田付けすることもできる。これにより、三点同時に半田付けすることができるため、組立工程を短縮することができる。
（位置決め機構）
【００３６】
次に図６の拡大斜視図に示すように、電池ホルダ２３の上面には、リード端面１１Ａを配置できる平坦面とした載置面２３Ａを設けている。さらに、その載置面２３Ａには、リード端面１１Ａの位置決めのための突起部２３Ｂを設けている。この突起部２３Ｂの高さは、リード端面１１Ａの厚みと略同等か少し低く形成されている。これに対しリード端面１１Ａにも位置決めのためのリード孔１１Ｂを形成している。これにより、位置決め機構としては、電池ホルダ２３の突起部２３Ｂをリード孔１１Ｂに挿入させることにより、リード端面１１Ａと電池ホルダ２３の水平方向への相対移動を規制し、位置ズレを抑制することができる。
【００３７】
また、位置決め機構は上記構成に限らず、リード端面１１Ａと電池ホルダ２３との水平方向での位置ズレを抑制できる他の構成を適宜利用できる。例えば変形例として図８に示すように、電池ホルダ２３の載置面２３Ａにリード端面１１Ａの水平方向への位置ズレを抑制するための固定リブ２３Ｂ’を設けることもできる。この固定リブ２３Ｂ’は、リード端面１１Ａの設置された周囲で、載置面２３Ａに周壁を設けている。この周壁の高さは、リード端面１１Ａの厚みと略同等か少し低く形成されている。
【００３８】
さらに、別の変形例に係る位置決め機構としては、同じく図示はしないが、載置面２３Ａに凹部を形成し、リード端面１１Ａに凸部を設け、凹部に凸部を挿入させることにより、リード端面１１Ａの水平方向への位置ズレを抑制することもできる。
【００３９】
ここでリード端面１１Ａは、連結された電池ホルダ２３間に配置されたリード板１１と直交した回路基板１２を平行に接合させるための折曲線１１Ｃを形成している。この拡大図でのリード板１１は、折曲線１１Ｃを二箇所に有している。一方他の場所のリード板１１では、折曲線１１Ｃを一箇所に有したリード端面１１Ａを配置している箇所もある。これらのリード端面１１Ａは、電池ホルダ２３の載置面２３Ａに平行に載置され、その上部に回路基板１２が配置されることにより固定される。これにより、固定機構としては、リード端面１１Ａを回路基板１２と電池ホルダ２３とで狭持しているため、リード端面１１Ａの垂直方向への移動を抑制することができる。またこれで、回路基板１２とリード端面１１Ａとの接続は、メカニカル半田としての機能を持たせることができ、振動等による耐久性を向上させることができる。
（載置面２３Ａ）
【００４０】
ここで、載置面２３Ａの平坦面には、リード端面１１Ａを平行に保持できると共に、その上部から回路基板１２を平行に配置し固定することができる。これにより、リード端面１１Ａは、回路基板１２と載置面２３Ａとの間に確実に固定することができる。
【００４１】
さらに、この実施例の載置面２３Ａの平坦面は、図７の断面図に示すように電池ホルダ２３に収納された電池セル１０の上部で挿入方向に形成し、電池セル１０毎に分離して配置されている。この分離された載置面２３Ａの間には、回路基板１２の裏面に実装され突出した電子回路を収納可能な配置空間２３Ｇを形成している。これにより、配置空間２３Ｇのスペースには、回路基板１２の裏面に実装される電子回路の配置が可能となり、回路基板１２の両面で電子回路の実装を可能とし、電子回路の配置の自由度を向上させることができる。
【００４２】
また、この図６の拡大斜視図に示す電池ホルダ２３は、回路基板１２を載置し固定する設置孔として載置部２３Ｃを、配置空間２３Ｇの両端部に２箇所設けている。この載置部２３Ｃは、載置面２３Ａと同一面になるような高さで設けられている。さらに、この載置部２３Ｃの一方には、回路基板１２の固定孔１４に挿入できる筒状突起２３Ｄを設けている。これにより、回路基板１２は、電池ホルダ２３への配置する位置を確定することができる。
【００４３】
図７の断面図及び拡大断面図に示す電池ホルダ２３の両側には、電池セル１０を双方に収納できる第二電池収納空間が設けられている。さらに、第二電池収納空間同士の間には、回路基板１２が配置されている。この回路基板１２は、リード端面１１Ａを挟み込んで電池ホルダ２３の載置面２３Ａに載置されている。これにより、回路基板１２の両側を第二電池収納空間で囲み、回路基板１２上に実装された電子回路を保護できる。
【００４４】
また、この回路基板１２には、上述の通り基板穴１３が形成されており、その直下にリード端面１１Ａが配置されている。このリード端面１１Ａには、リード孔１１Ｂが形成され、載置面２３Ａに設けている突起部２３Ｂに挿入されて配置されている。これにより、リード端面１１Ａは、突起部２３Ｂをリード孔１１Ｂに挿入することにより水平方向への位置ズレを抑制することができる。
【００４５】
さらに、この回路基板１２には、固定孔１４が形成されており、電池ホルダ２３に設けられた載置部２３Ｃ上の筒状突起２３Ｄが固定孔１４へ挿入されている。この図の回路基板１２は、固定孔１４の上部からねじ３０により、電池ホルダ２３の載置面２３Ａに固定されている。これにより、リード端面１１Ａは、載置面２３Ａと回路基板１２により狭持され確実に圧着される。
【００４６】
さらにまた、セル収納空間を有する電池ホルダ２３は、収納される電池セル１０の形状に沿った外形としている。これにより、電池ホルダ２３は、収納される電池セル１０を保持できる強度を保ちつつ、軽量化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明に係る電池パックは、アシスト自転車やその他の電動自転車、電動バイク、電動工具用の電源装置として好適に利用できる。
【符号の説明】
【００４８】
１００…電池パック
１０…電池セル
１１…リード板
１１Ａ…リード端面
１１Ｂ…リード孔
１１Ｃ…折曲線
１１Ｄ…接続孔
１２…回路基板
１３…基板穴
１４…固定孔 １４’…第一固定孔
１５…導通パターン
１６…接続部
１７…コネクタ
１８…ヒューズボックス
１９…リード線 １９Ａ…入出力リード線
２０…連結ホルダ
２３…電池ホルダ ２３’…第二電池ホルダ
２３Ａ…載置面
２３Ｂ…突起部 ２３Ｂ’…固定リブ
２３Ｃ…載置部
２３Ｄ…筒状突起
２３Ｅ…連結凸部
２３Ｆ…連結凹部
２３Ｇ…配置空間
３０…ねじ
４０…半田
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として電動バイクや電動自転車等の大電流の放電に適している電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
電池パックは、電池セルを複数並列又は直列に接続して、出力電圧を調整している。このような電池パックは、各電池セルのセル電圧を検出して、セル電圧の異常を検出する保護回路等を実装した回路基板を接続している。
【０００３】
このような電池パックにおいては、電気接続を長期に渡って安定的に確保する必要がある。従来より、リード板と回路基板との電気接続等においては半田付けが多用されているところ、経年変化や外力、衝撃等の応力によって半田が割れる等することも考えられる。そこで、半田が失われても、リード板と回路基板との電気接続を維持するメカニカル半田構造が提案させている。例えば、回路基板に穴を開口しておき、リード板を穴に貫通させ、リード板を先端を折曲させた上で半田接続する。これによれば、仮に半田が失われても、折曲されたリード板の先端を回路基板と導通させた状態に維持することが期待できる。
【０００４】
しかしながら、この方法によればリード板を基板の穴から突出する分のスペースが必要となり、またリード板の折り曲げ加工も必要となる上、折り曲げた折曲片のスペースを確保する必要もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−２４６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来のこのような問題に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、半田が失われても電気接続状態を維持可能な電池パックを提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の第１の電池パックによれば、端面に電極を備えた一以上の電池セル１０と、前記電池セル１０の端面電極と接続される一以上のリード板１１と、前記リード板１１と半田付けによって接続された回路基板１２と、前記リード板１１及び電池セル１０を保持する電池ホルダ２３と、を備える電池パックであって、前記回路基板１２は、前記リード板１１を半田付けする位置に基板穴１３を開口しており、前記基板穴１３の周縁に、前記リード板１１と導通させる導通パターン１５を形成しており、前記電池ホルダ２３は、前記基板穴１３と対応する位置に、前記リード板１１を保持するための位置決め機構と、前記位置決め機構で電池ホルダ２３上に位置決めされたリード板１１上に、前記導通パターン１５を接触させた状態で前記回路基板１２を配置し、この状態で前記リード板１１を前記電池ホルダ２３に固定するための固定機構と、を備えており、前記リード板１１を前記回路基板１２で押圧した状態で、前記固定機構で前記回路基板１２を前記電池ホルダ２３に固定し、この状態で前記基板穴１３を通じて、前記回路基板１２に前記リード板１１を半田付けすることができる。
これにより、リード板の回路基板に対する相対移動が、水平方向においては位置決め機構で規制され、垂直方向においては固定機構で規制されるため、仮に半田が失われてもリード板と回路基板の相対移動が規制されて、導通状態が維持され、信頼性を高めた電気接続が達成される。また従来のようにリード板の先端を回路基板に開口したスリットに手作業にて挿入した後折り曲げ加工する必要性がなく、メカニカル半田にて接続できるので、突出部分をなくし無駄なスペースを省くことができる。
【０００８】
また第２の側面に係る電池パックは、前記リード板１１は、前記回路基板１２を半田付けするための、折曲されたリード端面１１Ａを有し、前記基板穴１３の開口面積が前記リード端面１１Ａの面積と略同等かそれよりも小さな面積を形成してなることができる。
これにより、折曲されたリード端面が基板穴に確実に露出させることができ、半田付けを容易に行うことができる。さらに、回路基板をリード端面に一致させるだけで、リード板に折り曲げ加工などの後加工をすることなく半田付けすることができる。
【０００９】
さらにまた第３の側面に係る電池パックは、前記位置決め機構として、前記リード端面１１Ａに、前記電池ホルダ２３への位置決めするためのリード孔１１Ｂを形成し、前記電池ホルダ２３に、前記リード孔１１Ｂと対応する位置に突起部２３Ｂを設け、前記リード孔１１Ｂへ前記突起部２３Ｂを挿入することにより前記リード端面１１Ａが位置決めされてなることができる。
これにより、電池ホルダの突起部をリード端面のリード孔に挿入させることにより、水平方向の位置ずれを抑制することができる。
【００１０】
さらにまた第４の側面に係る電池パックは、前記位置決め機構として、前記リード端面１１Ａの周囲を保持する固定リブを前記電池ホルダ２３に設けていることができる。
これにより、リード端面は、電池ホルダの固定リブにより水平方向の位置ずれを抑制することができる。
【００１１】
さらにまた第５の側面に係る電池パックは、前記電池ホルダ２３は、前記電池セル１０を収納するセル収納空間を一以上有しており、前記セル収納空間は前記電池ホルダ２３を貫通しており、該セル収納空間に前記電池セル１０を収納した状態で、該電池ホルダ２３の端面に前記リード板１１を固定して、各電池セル１０の端面電極とリード板１１とを接続していることができる。
これにより、電池ホルダの端面においてリード板と電池セルとを溶接等により固定でき、固定作業を効率よく行える利点が得られる。
【００１２】
さらにまた第６の側面に係る電池パックは、前記電池ホルダ２３は、複数を連結可能に構成しており、前記電池ホルダ２３を複数連結して、一の連結ホルダ２０を形成してなることができる。
これにより、任意の数の電池ホルダを連結することで、電池ホルダに収納される電池セルの数を調整でき、所望の出力値に合致させることができる。
【００１３】
さらにまた第７の側面に係る電池パックは、前記電池ホルダ２３同士を連結する一面を、該リード板１１を固定した端面としており、前記連結ホルダ２０の他の一面に、前記回路基板１２を載置可能な平坦面を有する載置面２３Ａを設けており、前記載置面２３Ａにおいて、前記電池ホルダ２３同士の連結面から前記リード端面１１Ａを突出させることで、該載置面２３Ａに前記回路基板１２を載置した状態で、該回路基板１２と前記連結ホルダ２０との間で該リード端面１１Ａを狭持してなることができる。
これにより、リード板と回路基板とを近接させることで、リード線などの部材を用いることなくこれらの接続を行うことが可能となり、電気接続を簡素化できる利点が得られる。
【００１４】
さらにまた第８の側面に係る電池パックは、前記電池ホルダ２３は、前記載置面２３Ａの両側に、さらに第二セル収納空間を設けており、前記第二セル収納空間同士の間に、前記回路基板１２が配置されるように構成されてなることができる。
これにより、回路基板の両側をセル収納空間すなわち電池ホルダで囲み、回路基板上に実装された電子回路を保護できる。また、セル収納空間を多く配置して二次電池セルの収納数を増やしつつ、電池ホルダのデッドスペースを回路基板の配置スペースに利用して、限られた空間の有効利用を図ることができる。
【００１５】
さらにまた第９の側面に係る電池パックは、前記固定機構として、前記回路基板１２に、前記電池ホルダ２３との位置決めのための複数の固定孔１４を形成し、各電池ホルダ２３に、前記固定孔１４と対応する位置に一以上の筒状突起２３Ｄを設けており、前記固定孔１４の少なくとも一以上を、前記電池ホルダ２３の連結方向に延長された長穴とすることで、該固定孔１４に前記筒状突起２３Ｄを挿入して、連結された該電池ホルダ２３上に前記回路基板１２を、位置調整して固定でき、さらに、前記基板穴１３から前記リード端面１１Ａが露出するように前記電池ホルダ２３の連結方向に位置を調整可能に構成してなることができる。
これにより、電池ホルダの連結による寸法誤差を固定孔の長穴にて補正することができ、さらに電池ホルダと回路基板の間にリード端面を基板穴の位置で確実に挟み込むことができ、電気的接続を保持させることができる。
【００１６】
さらにまた第１０の側面に係る電池パックは、前記基板穴１３が、前記電池ホルダ２３の連結方向に延長された長穴であることができる。
これにより、基板穴とリード端面が多少の位置ズレをおこしても、基板穴の長穴により確実に半田付けすることができる。
【００１７】
さらにまた第１１の側面に係る電池パックは、前記回路基板１２には、前記基板穴１３の周縁に形成された前記導通パターン１５と分離された電子回路との接続部１６を形成しており、前記導通パターン１５と前記接続部１６を半田付けすることにより、前記回路基板１２上に実装される電子回路へ通電可能に構成してなることができる。
これにより、回路基板上に実装されている電子回路には、導通パターンと接続部とが半田付けされることにより始めて、電池セルと通電することができる。この結果、接続される電池セルの電圧が低い順序にて電池セルと電子回路とを導通させることが可能となり、装着時の電子回路への負荷を軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例に係る外箱を外した電池パックの外観を示す斜視図である。
【図２】図１の電池パックを回路基板の上面からの平面図である。
【図３】図１の電池パックを示す分解斜視図である。
【図４】図１における電池ホルダに設置された回路基板の基板穴部分の拡大斜視図である。
【図５】図５（ａ）は図４のＶ−Ｖ線における基板穴の部分を示す拡大模式断面図、図５（ｂ）は図４のＶ−Ｖ線における基板穴の部分の異なる例を示す拡大模式断面図である。
【図６】図４の状態から回路基板を外した状態の電池ホルダの拡大斜視図である。
【図７】図２のＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図及び一部の拡大断面図である。
【図８】図６に示す位置決め機構の変形例を示す拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電池パックを例示するものであって、本発明は電池パックを以下のものに特定しない。さらに、本明細書においては、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」及び「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、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
（実施例）
【００２０】
以下、本発明の実施例に係る電池パックの例として、図１から図７に基づいて説明する。これらの図において、図１は外箱を外した電池パック１００の外観の斜視図、図２は図１の電池パック１００を回路基板１２の上面からの平面図、図３は図１の電池パック１００の分解斜視図を示している。また、図４は図１における電池ホルダ２３に設置された回路基板１２の基板穴１３部分の拡大斜視図、図５（ａ）は図４のＶ−Ｖ線における基板穴の部分を示す拡大模式断面図、図５（ｂ）は図４のＶ−Ｖ線における基板穴の部分の異なる例を示す拡大模式断面図、図６は図４の状態から回路基板１２を取り外した電池ホルダ２３の拡大斜視図、図７は図２のＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図及び一部の拡大断面図を示している。
【００２１】
まず図１の斜視図及び図２の平面図に示す電池パック１００は、電池ホルダ２３を三段に連結し、さらに第二電池ホルダ２３’が連結されて、連結ホルダ２０を形成している。各電池ホルダ２３及び第二電池ホルダ２３’の連結面には、図３の分解斜視図に示されるようにリード板１１が狭持されている。さらにこの連結ホルダ２０の両端面においても、リード板１１を配置している。またこの電池ホルダ２３には、各リード板１１と電気的に接続される回路基板１２が固定される固定機構を有している。回路基板１２は、第一固定孔１４’及び固定孔１４を介して電池ホルダ２３へねじ止めまたはリベット等（図示せず）で固定されている。
【００２２】
さらに、リード板１１の折曲面であるリード端面１１Ａは、回路基板１２と電池ホルダ２３に狭持され、回路基板１２に設けた基板穴１３の位置で露出している。この基板穴１３は、リード端面１１Ａを露出する位置に調整するため、電池ホルダ２３の連結方向に対し長穴としている。さらに図４の拡大斜視図に示すようにこの基板穴１３には、周縁に導通パターン１５を形成している。図示していないが、リード端面１１Ａと導通パターン１５は、基板穴１３より半田付けし電気的な接続を行っている。この構成によれば、仮にこの半田付けが外れたとしても、リード端面１１Ａは、回路基板１２と電池ホルダ２３とで狭持され固定されているため、電気的接続を維持することができるので、メカニカル半田としての機能を実現できる。ここでメカニカル半田とは、仮に半田付けが外れても回路基板１２とリード端面１１Ａとの相対移動が阻止され、電気的接続が維持される構造を示している。さらにこの構成であれば、従来のようにリード板の先端を回路基板に開口したスリットに手作業にて挿入した後折り曲げ加工する必要性がないため、作業工程を簡素化することができ、さらに、半田付け作業の時間短縮が可能となる。
【００２３】
次に図２の平面図で示される基板穴１３は、９箇所に形成されている。リード端面１１Ａは、基板穴１３の規定した位置に露出できるよう位置決め機構により配置されている。これにより、回路基板１２の上面側から基板穴１３を通じてリード端面１１Ａを回路基板１２の導通パターン１５と半田付けすることができるため、作業効率を向上させることができる。なお、回路基板１２に設ける基板穴１３の数は、図２の平面図の例では９個としているが、この例に限られず、電池ホルダ２３の連結数や求められる電気接続の信頼性等に応じて調整できる。
【００２４】
さらに回路基板１２には、電池ホルダ２３へ固定する穴が４箇所に形成されている。この回路基板１２の固定のための穴は、図上部の第一固定孔１４’を起点とし、電池ホルダ２３の連結方向へ３箇所の固定孔１４を長穴に形成し、取付位置の調整を可能としている。これにより、回路基板１２は、電池ホルダ２３の連結方向への寸法ズレの誤差を長穴で吸収することができ、確実に電池ホルダ２３へ固定することができる。ただ、回路基板１２の固定孔１４の数は、電池ホルダ２３の連結数により変更することを可能としている。
【００２５】
図３の分解斜視図に示す電池パック１００は、３つの電池ホルダ２３と１つの第二電池ホルダ２３’とを連結している。各電池ホルダ２３には、９本の電池セル１０を収納している。一方の第二電池ホルダ２３’には、３本の電池セル１０が収納されている。これらの複数の電池セル１０を収納した各電池ホルダ２３及び第二電池ホルダ２３’の間には、互いに形状が異なる複数のリード板１１が挟み込まれている。この実施例では、３つの電池ホルダ２３と１つの第二電池ホルダ２３’に電池セル１０が全体で３０本収納されている。この電池パック１００では、各リード板１１により電池セル１０を１０直列で３並列に接続している。ただ、電池ホルダに収納される電池セルの数及び電池ホルダの連結段数は、これに限るものではなく、電池駆動機器側の需要電力仕様により変更することができる。なお、電池ホルダに設けられたすべての電池収納空間に電池セルを収納する必要は無く、幾つかの電池収納空間を空としてもよい。これにより、同型の電池ホルダを使用しつつ、電池セルの本数を変更することで出力電力仕様を調整できる。この結果、電池セルの本数に応じて専用の電池ホルダを設計する事態を避け、共通の電池ホルダを使用しながら出力電力仕様の異なる電池パックを構成できる。
【００２６】
また、図１の斜視図に示すように、連結ホルダ２０の両端面に配置されるリード板１１には、接続孔１１Ｄが開口され、ここにリード線１９が接続されている。このリード線１９は、図３の分解斜視図に示すように、回路基板１２から引き出されたそれぞれ別の二本の配線により、図において上下に示されている二箇所のリード板１１の接続孔１１Ｄにそれぞれ接続される。さらにこの回路基板１２には、外部への電力の入出力線として二本の入出力リード線１９Ａが接続されており、そのうちの一本にはヒューズボックス１８を介して電力入出力用のコネクタ１７へ接続されている。これにより、電池パック１００は、コネクタ１７を介して外部への電力供給と外部からの電力受電を可能とすることができる。
【００２７】
一方で、図３の分解斜視図に示すように、電池ホルダ２３の連結面には、連結凸部２３Ｅと連結凹部２３Ｆを複数設けている。電池ホルダ２３同士を連結させる際には、連結凸部２３Ｅと連結凹部２３Ｆを嵌合させることにより、連結方向と直交する方向への位置ズレを抑制し、正確に連結させることができる。これにより、電池ホルダ２３の位置ズレが無く、収納された電池セル１０の端面電極とリード板１１は、確実に接合させることができる。ただ、電池ホルダの連結構造としては、連結凸部や連結凹部を備える嵌合構造に限らず、ねじ止め等の方法を利用することもできる。
（電池セル１０）
【００２８】
ここで実施例の電池セル１０は、円柱状のリチウムイオン二次電池（Ｌｉ−ｉｏｎ）としいる。ただ、電池セル１０は、リチウムイオン二次電池には特定しない。例えば電池セルには、ニッケル水素電池（Ｎｉ−ＭＨ）やニッケルカドミウム電池（ＮｉＣｄ）等の充電できる全ての電池を利用することができる。またこの例では、電池セルの外装缶を円筒形とする円筒形電池を用いているが、角形電池を使用してもよいことは言うまでもない。
（回路基板１２）
【００２９】
図４は、図１において上から一番目の電池ホルダ２３と二番目の電池ホルダ２３との連結部における基板穴１３部分の拡大斜視図を示している。この回路基板１２上には、基板穴１３と固定孔１４が形成されている。さらに、基板穴１３の直下には、折曲されたリード端面１１Ａが配置されている。この基板穴１３の開口面積は、リード端面１１Ａの面積に対し略同等かそれよりも小さく形成されている。
（固定孔１４）
【００３０】
まず、回路基板１２の固定孔１４には、電池ホルダ２３に設けられた筒状突起２３Ｄが挿入されている。この固定孔１４は、電池ホルダ２３の連結方向に対して長穴としている。回路基板１２は、この長穴を利用し筒状突起２３Ｄへの位置調整を行い、図示しないがねじ止めまたはリベット等で電池ホルダ２３に固定される。
（基板穴１３）
【００３１】
さらに、回路基板１２には、基板穴１３に形成された導通パターン１５と電気的に絶縁し、且つ近接した位置に接続部１６を形成している。この接続部１６は、回路基板１２の両面に実装されている電子回路と電気的に接続されている。これにより、組立時においてリード板と回路基板とを接続する際に、回路基板に実装された電子回路への不用意な導通を避けて、電子回路を保護できる利点が得られる。
【００３２】
従来の電池パックでは、リード板と回路基板とが接触した時点で、回路基板内の電子回路へ通電される。この結果、電子回路が、意図しない高電圧や過渡的な電流によって電子部品の破損を引き起こす可能性があった。これに対し、この実施例ではリード端面１１Ａが回路基板１２と設置されただけでは、回路基板１２上に配置されている電子回路への通電は行われない。電子回路との通電が、接続部１６と導通パターン１５の離間によって電気的に遮断されているためである。このため、回路基板１２に実装された電子回路には、過渡的な通電がなされないため、内部の電子部品への過電流を防ぐことができる。電子回路への通電は、導通パターン１５と接続部１６が半田付けされることにより開始される。これにより、接続される電池セル１０の電圧が低い順序で導通パターン１５と接続部１６とを半田付けすることにより、回路基板１２の上に実装された電子回路を保護することができる。
【００３３】
また、図５（ａ）及び（ｂ）の拡大模式断面図に示す基板穴１３は、回路基板１２に開口された半田実装箇所となっている。回路基板１２は、電池ホルダ２３の後述する載置面２３Ａに載置されている。さらに、この回路基板１２には、基板穴１３の周縁に導通パターン１５と、電子回路と接続された接続部１６を形成している。さらにまた、回路基板１２と載置面２３Ａの間には、リード端面１１Ａが狭持されている。この図に示すリード端面１１Ａは、回路基板１２の導通パターン１５と半田４０にて電気的に接続されている。さらに、導通パターン１５は、接続部１６と半田４０にて電気的に接続されている。これにより、リード端面１１Ａは、導通パターン１５を介して接続部１６と導通させることができる。このようにして接続部１６に接続された電子回路を通電させることができる。これにより電子回路は、電池セル１０の電圧、電流及び電池温度等の監視といった所期の動作を行うことができる。
【００３４】
さらに、回路基板１２への半田付けは、図５（ａ）及び（ｂ）の拡大模式断面図に示すように、リード端面１１Ａと導通パターン１５、及び導通パターン１５と接続部１６とを半田４０により繋ぐことで行われる。図５（ａ）に示す例では、リード端面１１Ａと導通パターン１５を半田付けした後に、接続部１６を半田付けしている。このように、導通パターン１５と接続部１６との半田付けを、リード端面１１Ａと導通パターン１５との半田付けと分けることで、リード端面１１Ａと導通パターン１５との半田付けの順序を、任意の順番で行うことが可能となる。一方で、導通パターン１５と接続部１６との半田付けは、電池セルの低電圧側から順に行うことにより、回路基板に実装された電子回路への過負荷を回避できる。
【００３５】
さらにまた、このような半田付けを分離する方法に限らず、図５（ｂ）に示すように、リード端面１１Ａと導通パターン１５及び接続部１６を同時に纏めて半田付けすることもできる。これにより、三点同時に半田付けすることができるため、組立工程を短縮することができる。
（位置決め機構）
【００３６】
次に図６の拡大斜視図に示すように、電池ホルダ２３の上面には、リード端面１１Ａを配置できる平坦面とした載置面２３Ａを設けている。さらに、その載置面２３Ａには、リード端面１１Ａの位置決めのための突起部２３Ｂを設けている。この突起部２３Ｂの高さは、リード端面１１Ａの厚みと略同等か少し低く形成されている。これに対しリード端面１１Ａにも位置決めのためのリード孔１１Ｂを形成している。これにより、位置決め機構としては、電池ホルダ２３の突起部２３Ｂをリード孔１１Ｂに挿入させることにより、リード端面１１Ａと電池ホルダ２３の水平方向への相対移動を規制し、位置ズレを抑制することができる。
【００３７】
また、位置決め機構は上記構成に限らず、リード端面１１Ａと電池ホルダ２３との水平方向での位置ズレを抑制できる他の構成を適宜利用できる。例えば変形例として図８に示すように、電池ホルダ２３の載置面２３Ａにリード端面１１Ａの水平方向への位置ズレを抑制するための固定リブ２３Ｂ’を設けることもできる。この固定リブ２３Ｂ’は、リード端面１１Ａの設置された周囲で、載置面２３Ａに周壁を設けている。この周壁の高さは、リード端面１１Ａの厚みと略同等か少し低く形成されている。
【００３８】
さらに、別の変形例に係る位置決め機構としては、同じく図示はしないが、載置面２３Ａに凹部を形成し、リード端面１１Ａに凸部を設け、凹部に凸部を挿入させることにより、リード端面１１Ａの水平方向への位置ズレを抑制することもできる。
【００３９】
ここでリード端面１１Ａは、連結された電池ホルダ２３間に配置されたリード板１１と直交した回路基板１２を平行に接合させるための折曲線１１Ｃを形成している。この拡大図でのリード板１１は、折曲線１１Ｃを二箇所に有している。一方他の場所のリード板１１では、折曲線１１Ｃを一箇所に有したリード端面１１Ａを配置している箇所もある。これらのリード端面１１Ａは、電池ホルダ２３の載置面２３Ａに平行に載置され、その上部に回路基板１２が配置されることにより固定される。これにより、固定機構としては、リード端面１１Ａを回路基板１２と電池ホルダ２３とで狭持しているため、リード端面１１Ａの垂直方向への移動を抑制することができる。またこれで、回路基板１２とリード端面１１Ａとの接続は、メカニカル半田としての機能を持たせることができ、振動等による耐久性を向上させることができる。
（載置面２３Ａ）
【００４０】
ここで、載置面２３Ａの平坦面には、リード端面１１Ａを平行に保持できると共に、その上部から回路基板１２を平行に配置し固定することができる。これにより、リード端面１１Ａは、回路基板１２と載置面２３Ａとの間に確実に固定することができる。
【００４１】
さらに、この実施例の載置面２３Ａの平坦面は、図７の断面図に示すように電池ホルダ２３に収納された電池セル１０の上部で挿入方向に形成し、電池セル１０毎に分離して配置されている。この分離された載置面２３Ａの間には、回路基板１２の裏面に実装され突出した電子回路を収納可能な配置空間２３Ｇを形成している。これにより、配置空間２３Ｇのスペースには、回路基板１２の裏面に実装される電子回路の配置が可能となり、回路基板１２の両面で電子回路の実装を可能とし、電子回路の配置の自由度を向上させることができる。
【００４２】
また、この図６の拡大斜視図に示す電池ホルダ２３は、回路基板１２を載置し固定する設置孔として載置部２３Ｃを、配置空間２３Ｇの両端部に２箇所設けている。この載置部２３Ｃは、載置面２３Ａと同一面になるような高さで設けられている。さらに、この載置部２３Ｃの一方には、回路基板１２の固定孔１４に挿入できる筒状突起２３Ｄを設けている。これにより、回路基板１２は、電池ホルダ２３への配置する位置を確定することができる。
【００４３】
図７の断面図及び拡大断面図に示す電池ホルダ２３の両側には、電池セル１０を双方に収納できる第二電池収納空間が設けられている。さらに、第二電池収納空間同士の間には、回路基板１２が配置されている。この回路基板１２は、リード端面１１Ａを挟み込んで電池ホルダ２３の載置面２３Ａに載置されている。これにより、回路基板１２の両側を第二電池収納空間で囲み、回路基板１２上に実装された電子回路を保護できる。
【００４４】
また、この回路基板１２には、上述の通り基板穴１３が形成されており、その直下にリード端面１１Ａが配置されている。このリード端面１１Ａには、リード孔１１Ｂが形成され、載置面２３Ａに設けている突起部２３Ｂに挿入されて配置されている。これにより、リード端面１１Ａは、突起部２３Ｂをリード孔１１Ｂに挿入することにより水平方向への位置ズレを抑制することができる。
【００４５】
さらに、この回路基板１２には、固定孔１４が形成されており、電池ホルダ２３に設けられた載置部２３Ｃ上の筒状突起２３Ｄが固定孔１４へ挿入されている。この図の回路基板１２は、固定孔１４の上部からねじ３０により、電池ホルダ２３の載置面２３Ａに固定されている。これにより、リード端面１１Ａは、載置面２３Ａと回路基板１２により狭持され確実に圧着される。
【００４６】
さらにまた、セル収納空間を有する電池ホルダ２３は、収納される電池セル１０の形状に沿った外形としている。これにより、電池ホルダ２３は、収納される電池セル１０を保持できる強度を保ちつつ、軽量化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明に係る電池パックは、アシスト自転車やその他の電動自転車、電動バイク、電動工具用の電源装置として好適に利用できる。
【符号の説明】
【００４８】
１００…電池パック
１０…電池セル
１１…リード板
１１Ａ…リード端面
１１Ｂ…リード孔
１１Ｃ…折曲線
１１Ｄ…接続孔
１２…回路基板
１３…基板穴
１４…固定孔 １４’…第一固定孔
１５…導通パターン
１６…接続部
１７…コネクタ
１８…ヒューズボックス
１９…リード線 １９Ａ…入出力リード線
２０…連結ホルダ
２３…電池ホルダ ２３’…第二電池ホルダ
２３Ａ…載置面
２３Ｂ…突起部 ２３Ｂ’…固定リブ
２３Ｃ…載置部
２３Ｄ…筒状突起
２３Ｅ…連結凸部
２３Ｆ…連結凹部
２３Ｇ…配置空間
３０…ねじ
４０…半田
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端面に電極を備えた一以上の電池セル(10)と、
前記電池セル(10)の端面電極と接続される一以上のリード板(11)と、
前記リード板(11)と半田付けによって接続された回路基板(12)と、
前記リード板(11)及び電池セル(10)を保持する電池ホルダ(23)と、
を備える電池パックであって、
前記回路基板(12)は、前記リード板(11)を半田付けする位置に基板穴(13)を開口しており、
前記基板穴(13)の周縁に、前記リード板(11)と導通させる導通パターン(15)を形成しており、
前記電池ホルダ(23)は、
前記基板穴(13)と対応する位置に、前記リード板(11)を保持するための位置決め機構と、
前記位置決め機構で電池ホルダ(23)上に位置決めされたリード板(11)上に、前記導通パターン(15)を接触させた状態で前記回路基板(12)を配置し、この状態で前記リード板(11)を前記電池ホルダ(23)に固定するための固定機構と、
を備えており、
前記リード板(11)を前記回路基板(12)で押圧した状態で、前記固定機構で前記回路基板(12)を前記電池ホルダ(23)に固定し、この状態で前記基板穴(13)を通じて、前記回路基板(12)に前記リード板(11)を半田付けしてな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であって、
前記リード板(11)は、前記回路基板(12)を半田付けするための、折曲されたリード端面(11A)を有し、
前記基板穴(13)の開口面積が前記リード端面(11A)の面積と略同等かそれよりも小さな面積を形成してなることを特徴とする電池パック。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電池パックであって、
前記位置決め機構として、
前記リード端面(11A)に、前記電池ホルダ(23)への位置決めするためのリード孔(11B)を形成し、
前記電池ホルダ(23)に、前記リード孔(11B)と対応する位置に突起部(23B)を設け、
前記リード孔(11B)へ前記突起部(23B)を挿入することにより前記リード端面(11A)が位置決めされてなることを特徴とする電池パック。
【請求項４】
請求項１または２に記載の電池パックであって、
前記位置決め機構として、前記リード端面(11A)の周囲を保持する固定リブを前記電池ホルダ(23)に設けていることを特徴とする電池パック。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか一に記載の電池パックであって、
前記電池ホルダ(23)は、前記電池セル(10)を収納するセル収納空間を一以上有しており、
前記セル収納空間は前記電池ホルダ(23)を貫通しており、該セル収納空間に前記電池セル(10)を収納した状態で、該電池ホルダ(23)の端面に前記リード板(11)を固定して、各電池セル(10)の端面電極とリード板(11)とを接続していることを特徴とする電池パック。
【請求項６】
請求項５に記載の電池パックであって、
前記電池ホルダ(23)は、複数を連結可能に構成しており、
前記電池ホルダ(23)を複数連結して、一の連結ホルダ(20)を形成してなることを特徴とする電池パック。
【請求項７】
請求項６に記載の電池パックであって、
前記電池ホルダ(23)同士を連結する一面を、該リード板(11)を固定した端面としており、
前記連結ホルダ(20)の他の一面に、前記回路基板(12)を載置可能な平坦面を有する載置面(23A)を設けており、
前記載置面(23A)において、前記電池ホルダ(23)同士の連結面から前記リード端面(11A)を突出させることで、該載置面(23A)に前記回路基板(12)を載置した状態で、該回路基板(12)と前記連結ホルダ(20)との間で該リード端面(11A)を狭持してなることを特徴とする電池パック。
【請求項８】
請求項７に記載の電池パックであって、
前記電池ホルダ(23)は、前記載置面(23A)の両側に、さらに第二セル収納空間を設けており、
前記第二セル収納空間同士の間に、前記回路基板(12)が配置されるように構成されてなることを特徴とする電池パック。
【請求項９】
請求項６から８のいずれか一に記載の電池パックであって、
前記固定機構として、
前記回路基板(12)に、前記電池ホルダ(23)との位置決めのための複数の固定孔(14)を形成し、
各電池ホルダ(23)に、前記固定孔(14)と対応する位置に一以上の筒状突起(23D)を設けており、
前記固定孔(14)の少なくとも一以上を、前記電池ホルダ(23)の連結方向に延長された長穴とすることで、該固定孔(14)に前記筒状突起(23D)を挿入して、連結された該電池ホルダ(23)上に前記回路基板(12)を、位置調整して固定でき、さらに、
前記基板穴(13)から前記リード端面(11A)が露出するように前記電池ホルダ(23)の連結方向に位置を調整可能に構成してなることを特徴とする電池パック。
【請求項１０】
請求項６から９のいずれか一に記載の電池パックであって、
前記基板穴(13)が、前記電池ホルダ(23)の連結方向に延長された長穴であることを特徴とした電池パック。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一に記載の電池パックであって、
前記回路基板(12)には、
前記基板穴(13)の周縁に形成された前記導通パターン(15)と分離された電子回路との接続部(16)を形成しており、
前記導通パターン(15)と前記接続部(16)を半田付けすることにより、前記回路基板(12)上に実装される電子回路へ通電可能に構成してなることを特徴とする電池パック。
【請求項１】
端面に電極を備えた一以上の電池セル(10)と、
前記電池セル(10)の端面電極と接続される一以上のリード板(11)と、
前記リード板(11)と半田付けによって接続された回路基板(12)と、
前記リード板(11)及び電池セル(10)を保持する電池ホルダ(23)と、
を備える電池パックであって、
前記回路基板(12)は、前記リード板(11)を半田付けする位置に基板穴(13)を開口しており、
前記基板穴(13)の周縁に、前記リード板(11)と導通させる導通パターン(15)を形成しており、
前記電池ホルダ(23)は、
前記基板穴(13)と対応する位置に、前記リード板(11)を保持するための位置決め機構と、
前記位置決め機構で電池ホルダ(23)上に位置決めされたリード板(11)上に、前記導通パターン(15)を接触させた状態で前記回路基板(12)を配置し、この状態で前記リード板(11)を前記電池ホルダ(23)に固定するための固定機構と、
を備えており、
前記リード板(11)を前記回路基板(12)で押圧した状態で、前記固定機構で前記回路基板(12)を前記電池ホルダ(23)に固定し、この状態で前記基板穴(13)を通じて、前記回路基板(12)に前記リード板(11)を半田付けしてな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であって、
前記リード板(11)は、前記回路基板(12)を半田付けするための、折曲されたリード端面(11A)を有し、
前記基板穴(13)の開口面積が前記リード端面(11A)の面積と略同等かそれよりも小さな面積を形成してなることを特徴とする電池パック。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電池パックであって、
前記位置決め機構として、
前記リード端面(11A)に、前記電池ホルダ(23)への位置決めするためのリード孔(11B)を形成し、
前記電池ホルダ(23)に、前記リード孔(11B)と対応する位置に突起部(23B)を設け、
前記リード孔(11B)へ前記突起部(23B)を挿入することにより前記リード端面(11A)が位置決めされてなることを特徴とする電池パック。
【請求項４】
請求項１または２に記載の電池パックであって、
前記位置決め機構として、前記リード端面(11A)の周囲を保持する固定リブを前記電池ホルダ(23)に設けていることを特徴とする電池パック。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか一に記載の電池パックであって、
前記電池ホルダ(23)は、前記電池セル(10)を収納するセル収納空間を一以上有しており、
前記セル収納空間は前記電池ホルダ(23)を貫通しており、該セル収納空間に前記電池セル(10)を収納した状態で、該電池ホルダ(23)の端面に前記リード板(11)を固定して、各電池セル(10)の端面電極とリード板(11)とを接続していることを特徴とする電池パック。
【請求項６】
請求項５に記載の電池パックであって、
前記電池ホルダ(23)は、複数を連結可能に構成しており、
前記電池ホルダ(23)を複数連結して、一の連結ホルダ(20)を形成してなることを特徴とする電池パック。
【請求項７】
請求項６に記載の電池パックであって、
前記電池ホルダ(23)同士を連結する一面を、該リード板(11)を固定した端面としており、
前記連結ホルダ(20)の他の一面に、前記回路基板(12)を載置可能な平坦面を有する載置面(23A)を設けており、
前記載置面(23A)において、前記電池ホルダ(23)同士の連結面から前記リード端面(11A)を突出させることで、該載置面(23A)に前記回路基板(12)を載置した状態で、該回路基板(12)と前記連結ホルダ(20)との間で該リード端面(11A)を狭持してなることを特徴とする電池パック。
【請求項８】
請求項７に記載の電池パックであって、
前記電池ホルダ(23)は、前記載置面(23A)の両側に、さらに第二セル収納空間を設けており、
前記第二セル収納空間同士の間に、前記回路基板(12)が配置されるように構成されてなることを特徴とする電池パック。
【請求項９】
請求項６から８のいずれか一に記載の電池パックであって、
前記固定機構として、
前記回路基板(12)に、前記電池ホルダ(23)との位置決めのための複数の固定孔(14)を形成し、
各電池ホルダ(23)に、前記固定孔(14)と対応する位置に一以上の筒状突起(23D)を設けており、
前記固定孔(14)の少なくとも一以上を、前記電池ホルダ(23)の連結方向に延長された長穴とすることで、該固定孔(14)に前記筒状突起(23D)を挿入して、連結された該電池ホルダ(23)上に前記回路基板(12)を、位置調整して固定でき、さらに、
前記基板穴(13)から前記リード端面(11A)が露出するように前記電池ホルダ(23)の連結方向に位置を調整可能に構成してなることを特徴とする電池パック。
【請求項１０】
請求項６から９のいずれか一に記載の電池パックであって、
前記基板穴(13)が、前記電池ホルダ(23)の連結方向に延長された長穴であることを特徴とした電池パック。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一に記載の電池パックであって、
前記回路基板(12)には、
前記基板穴(13)の周縁に形成された前記導通パターン(15)と分離された電子回路との接続部(16)を形成しており、
前記導通パターン(15)と前記接続部(16)を半田付けすることにより、前記回路基板(12)上に実装される電子回路へ通電可能に構成してなることを特徴とする電池パック。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−８９３８２（Ｐ２０１３−８９３８２Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２７２７９（Ｐ２０１１−２２７２７９）
【出願日】平成２３年１０月１４日（２０１１．１０．１４）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１４日（２０１１．１０．１４）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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