JP2000123807A - 電池パック - Google Patents

電池パック

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JP2000123807A
JP2000123807A JP10294089A JP29408998A JP2000123807A JP 2000123807 A JP2000123807 A JP 2000123807A JP 10294089 A JP10294089 A JP 10294089A JP 29408998 A JP29408998 A JP 29408998A JP 2000123807 A JP2000123807 A JP 2000123807A
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fitting
pack container
joined
joining
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Teruji Yamanobe
輝治 山野辺
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 外観やコンパクト化を損なわず量産的にも容
易に実現できる耐落下強度のすぐれた電池パックの提
供。 【解決手段】 被接合部がほぼ同一内径で、かつ互いに
嵌合する嵌合部が段差付き5b,5b′,5c、6b,6b′,6c
に形成された樹脂製電池パック容器片5,6対と、前記
電池パック容器片5,6対の一方の嵌合先端5c面に形成
され、かつ他方の嵌合対向端面6cとの間を超音波溶接で
接合・一体化した溶着リブ5dと、前記接合・一体化して
成る電池パック容器内に装着された素電池8aおよび素電
池8aを電気的に接続する配線回路8bと、前記配線回路8b
に接続し電池パック容器壁部に導出・配置された外部接
続用端子7とを有する電池パックである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電池パックに係り、
さらに詳しくは小形ないし軽量型の電池パックに関す
る。
【0002】
【従来の技術】複数個の電池(素電池)で構成した電源
部品は、電池パック(パック電池)と称されて、広く実
用に供されている。ここで、電池パックは、一般的に、
電気絶縁樹脂製のパック容器内に、複数個の素電池、こ
れらの素電池を電気的に接続する配線回路、安全素子、
接触端子などを内蔵した構造に成っている。このような
電池パックは、従来、一次電池が主体であったが、最近
は、充放電可能な二次電池にその地位が移行し、年々、
その用途が拡大化するとともに、需要も増大化してい
る。また、電池パックについては、電源として使用する
電子機器類、たとえば携帯電話機、ビデオカメラ、パー
ソナルコンピューター(PC)、電動自転車などの小形化に
伴って、小形軽量化が要求されている。
【0003】ところで、電池パックは、一般的に、次の
ような構造を採っている。すなわち、図3に概略構成を
断面的に示すごとく、分割型の樹脂製電池パック容器片
1a,1bと、一方の電池パック容器片1a内に装着・配置さ
れた複数個の素電池2および前記素電池2を電気的に接
続する配線回路3と、配線回路3に接続して電池パック
容器1の壁部に導出・配置された外部接続用端子部4と
を有している。
【0004】ここで、電池パック容器1は、一方の電池
パック容器片1aの段差付き開口部に、他方の電池パック
容器片1bの段差付き開口部を嵌合ないし係合し、この嵌
合(係合)部を接着剤もしくは超音波溶着1c′などによ
り、接合・一体化した構成と成っている。
【0005】なお、被接合部の超音波溶着は、溶着リブ
1cを形設した電池パック容器片1bに、この電池パック容
器片1bに合わせたホーンを当て、このホーンを介して前
記溶着リブ1cに20 kHzの超音波エネルギーを集中させ、
その溶着リブ1cを溶融させることにより、対向する電池
パック容器片1a端面と接合することになる。つまり、電
池パック容器片1bを介して振動が伝えられ、溶着リブ1c
と電池パック容器片1a端面とが振動・摩擦で発熱し、こ
の熱によって対接面が溶融して接合・一体化する。 さ
らに、上記樹脂製の電池パック容器片相互の接合・一体
化は、図4に拡大して断面的に示すように、電池パック
容器片1a,1bの対応する開口端面(被接合部)に溶着リ
ブ1cと、この溶着リブ1cが嵌合する溝1dとをそれぞれ形
設しておき、溶着リブ1cを対向する他方の電池パック容
器片1a(もしくは1b)の開口端面に超音波溶接すること
も行われている(たとえば特開平9-283103号公報)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記構
成の電池パックの場合には、次のような不都合が認めら
れる。先ず、第1に樹脂製電池パック容器片1a,1bの嵌
合ないし係合した被接合面(段差付き部面)部に超音波
エネルギーを加え、被接合面に形設・配置してあった溶
着リブ1cを溶融させて接合・一体化した構成を採ってい
る。
【0007】ところで、前記溶着リブ1cを含む被接合面
(対向端面)の樹脂溶融は、結果的に、対向端面の全域
に及ぶ溶着1c′となる一方、溶融樹脂1c′が被接合面以
外の面に食み出す傾向がある。ここで、溶融樹脂1c′の
食み出しは、接合一体化して成る電池パック容器1の寸
法精度や、外観などを損なうという問題を招来する。特
に、溶融樹脂1c′が電池パック容器1内壁面側に食み出
す現象は、素電池の内装・配置や配線などに影響するの
で、コンパクト化の支障になり易いだけでなく、ときに
は、製品不良を招来することもある。
【0008】次に、携帯型電源として持ち運びする過程
で、誤って落下する恐れもあるため、落下に対する強度
の点が懸念される。つまり、携帯型電子機器の持ち運び
時に、誤って電子機器を落下したり、あるいは電池パッ
クが脱落して衝撃を受けた場合など、電池パック容器片
の接合・一体化が破損され、電池パックとしての機能が
損なわれるという問題がある。
【0009】しかも、電池パックが落下で受ける外力
は、その方向性が一定でないため、その強化対策も多岐
に亘ることになる。たとえば電池パック容器片1aの上面
に落下衝撃が加わり容器内側に変形が起こるケースで
は、電池パック容器片1a上面の肉厚を増して剛性を上
げ、変形量を少なくするか、あるいは電池パック容器片
1bを追随的に変形させ、被接合面に剪断力が加わらない
ようにするなどの手段が挙げられる。しかし、これらの
手段は、電池パックの軽量化や小形化を損なったり、あ
るいは電池パックの外装・デザインが損なわれ易いなど
の問題を新たに提起する。
【0010】本発明者は、上記事情に対処していろいろ
検討を重ねた結果、軽量化やデザインなどを損なわず
に、電池パック容器の被接合面における剪断力を効果的
に低減し、強度の向上を容易に図れる手段を見出した。
すなわち、電池パック容器片の被接合面を段付きの嵌合
型とし、かつ嵌合先端面に溶着リブを介在させて、超音
波溶着を行った構成を採った場合、電池パックの軽量化
や小形化が図られる一方、外装・デザインを損う恐れも
なく、落下時などに最も懸念される電池パック容器の接
合破損が容易に解消されることを見出した。
【0011】本発明は、上記知見に基づいてなされたも
ので、外観やコンパクト化を損なわず量産的にも容易に
実現できる耐落下強度のすぐれた電池パックの提供を目
的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、被接
合部がほぼ同一内径で、かつ互いに嵌合する嵌合部が段
差付きに形成された樹脂製電池パック容器片対と、前記
電池パック容器片対の一方の嵌合先端面に形成され、か
つ他方の嵌合対向端面との間を超音波溶接で接合・一体
化した溶着リブと、前記接合・一体化して成る電池パッ
ク容器内に装着された素電池および素電池を電気的に接
続する配線回路と、前記配線回路に接続し電池パック容
器壁部に導出・配置された外部接続用端子とを有する電
池パックである。
【0013】請求項2の発明は、請求項1記載の電池パ
ックにおいて、電池パック容器片を接合・一体化する被
接合部の嵌合長さをdとしたとき、 d> 5mm であることを特徴とする。
【0014】請求項3の発明は、請求項1もしくは請求
項2記載の電池パックにおいて、電池パック容器片を接
合・一体化する被接合部の嵌合長さをdとし、嵌合溝幅
をgとしたとき、 d> 1.5 0g であることを特徴とする。
【0015】請求項1ないし請求項3の発明に係る電池
パックの容器は、一般的に肉厚 0.8〜 2.0mm程度で、か
つ被接合部がほぼ同一内径面を呈するように、互いに嵌
合・一体化する嵌合部が段差付きに形成された電池パッ
ク容器片対で構成されている。そして、電池パック容器
片は、たとえばポリカーボネート樹脂、 ABS樹脂、ポリ
エチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニリデ
ン樹脂およびポリ塩化ビニル樹脂、あるいは塩化ゴム、
メチルゴム、ポリイソプレン系ゴム、ポリブタジェン系
ゴム、ブチルゴム、 SBRゴム、 NBRゴム、ポリイソブチ
レン系ゴム、クロロプレン系ゴム、ネオプレン系ゴムな
どを素材としている。つまり、加工性、量産性、コスト
などから合成樹脂を素材とした箱型などであり、また、
超音波溶接で、電池パック容器に一体化する操作を考慮
するとたとえば2分割片など、分割片数をなるべく小さ
く設定する。なお、ここでは、これら樹脂およびゴム類
を併せて樹脂とする。
【0016】請求項1ないし請求項3の発明において、
電池パック容器片の嵌合の長さdは、その段差付き嵌合
部の肉厚(もしくは被嵌合溝幅)gとしたとき、嵌合の
長さdは嵌合部の肉厚gの少なくとも 1.5倍、もしくは
嵌合の長さdを少なくとも 5mm程度に設定することが好
ましい。すなわち、相互が嵌合する嵌合部を段付き型と
し、かつ嵌合の長さ(もしくは深さ)dが、嵌合部の肉
厚(もしくは溝幅)gの 1.5倍未満、もしくは嵌合部の
長さdが 5mm程度未満の場合は、溶着リブが主要部を形
成する接合・一体化面の剪断力を、より容易に、かつ十
分に低減し、接合面の耐衝撃性などを向上・強化するの
が困難になる傾向が認められる。
【0017】ここで、電池パック容器片の被接合面に形
成されている嵌合部は、相互の開口端面に連続した環状
の突起状および溝状に形設した構成であってもよいし、
間欠的であってもよい。また、前記被接合面(対向する
開口面)の嵌合部は、突起部を段差付きとし、この突起
部を嵌合する外周壁面部と内周壁面部との高さを変えた
段差付きに構成されている。
【0018】すなわち、一方の被接合面に嵌合用突起部
(凸部)を段差付きで形設する一方、この段差付き嵌合
用突起部に対応して、他方の被接合面に形設した嵌合溝
(凹部)の外周壁面部もしくは内周壁面部のいずれか一
方(より好ましくは内周壁面部)を高く設定する。この
嵌合部の段差付き構造によって、外周壁面部および内周
壁面部間に突起部を嵌合させた場合、側壁面側からの力
に対して効果的に補強作用を呈する。
【0019】さらに、請求項1ないし請求項3の発明に
おいて、電池パック容器片同士の接合・一体化は、嵌合
先端部に形設された溶着リブの溶融・固化のみで行って
もよいが、接着剤の食み出しによる外観損傷を回避する
ため、内側壁面側の段差対接面に接着剤層を介在させ
て、接合・一体化の強度向上を図ってもよい。
【0020】なお、被接合面(被溶着面)同士の位置合
わせ・保持のため、電池パック容器片に位置決め用の係
合部などを設けておくことが好ましい。ここで、位置決
め用の係合部などは、電池パック容器片の開口端面(被
接合面)を中央部を嵌合型、両側面部を係合型の3段差
付きとし、外側係合部を他方の電池パック容器片の外側
係合部に嵌合する手段などが挙げられる。
【0021】請求項1ないし請求項3の発明では、電池
パック容器片同士の接合が、対向端面の嵌合部の溶着リ
ブの部分的な超音波溶着でなされている。すなわち、被
接合面においては、段差付きの嵌合部を構成する側壁面
部によって副木された構造を採る一方、嵌合した対接先
端面部の溶着領域を中心ないし主体として接合・一体化
している。
【0022】したがって、側壁方向の力が電池パック容
器に加わった場合は、側壁面部による副木的な強化作用
などにより、接合溶着領域に対する剪断力も低減され、
接合溶着領域の破損ないし破断など発生は低減ないし解
消される。また、前記嵌合が段差付きの係合部により補
強された形を採ったことにより、電池パック容器片の変
形や位置ズレを起こす恐れも、より効果的に回避ないし
解消される。
【0023】
【発明の実施の形態】以下図1および図2(a) ,(b) ,
(c) を参照して実施例を説明する。
【0024】図1は、パーソナルコンピューター(PC)用
電池パックの構造例を展開して示す斜視図である。図1
において、5は一方の分割型電池パック容器片(上ケー
ス)、6は他方の分割型電池パック容器片(下ケース)
であり、いずれもポリカーボネート樹脂を素材とした成
型体である。
【0025】ここで、上ケース5は、肉厚 1.5mm程度
で、深さ 5mm程度の浅い箱形に形成されている。そし
て、コネクター7装着部領域5aを除く開口端面のほぼ全
周に亘って、図2(a) に拡大して断面的に示すごとく、
係合部5b,5b′および嵌合部5cが段差付きに(端面高さ
位置を異ならせて)形成されており、また、係合部5b′
および嵌合部5c端面(先端面)には、高さ 0.5mm程度の
溶着リブ5dがそれぞれ設けられている。ここで、係合部
5bは厚さ5b1 が0.55mm,長さ5b2 が3.5mm 、係合部5b′
は厚さ5b′1 が0.45mm,長さ5b′2 が1.5mm であり、嵌
合部5cは長さ5c2 が2.0mm、厚さ5c1 が 0.5mmである。
【0026】一方、下ケース6は、肉厚 1.5mm程度で、
深さ15mm程度の箱形に形成されている。また、同じくコ
ネクター7装着部領域6aを除いた開口端面のほぼ全周に
亘って、前記上ケース5の係合部5b,5b′に対応して係
合部6b,6b′段差付きに形成され、かつこれらの係合部
6b,6b′によって上ケース5の嵌合部5cに対応する嵌合
溝6cが形成されている。ここで、係合部6bは高さ6b1
3.0mm,厚さ6b2 が 0.4mm、係合部6b′は高さ6b′1
2.0mm,厚さ6b′2 が 0.5mm、係合部6b,6b′の間隔
(溝幅)6c1 は 0.6mmである。
【0027】さらに、8はPC用電池パックの本体であ
り、4/3Aサイズのニッケル水素電池8a10本、ニッケル水
素電池8a間を電気的に直列接続する配線回路8b、安全素
子8cおよび温度センサ8dなどで構成され、かつ前記配線
回路8b側と接続する端子部にコネクター7を装着してあ
る。
【0028】次に、前記下ケース6内に、PC用電池パッ
クの本体4を位置決め・装着した後、下ケース6の段差
付きの嵌合溝6cが形設された開口端面に、上ケース5の
溶着リブ5dを設けた段差付きの嵌合部が形設された開口
端面を位置合わせ・対向配置する。こうしてPC用電池パ
ック本体8を装着した下ケース6に対し、上ケース5を
位置決め・組み合わせた後、上ケース5の上面に専用ホ
ーン(図示省略)を配置する。そして、前記専用ホーン
を介して、被接合部全体に亘り順次移動的に、たとえば
20 KHzの超音波振動を掛けて超音波溶着を行って、図2
(b) に拡大して断面的に示すごとく、両ケース5,6の
被接合面間を溶着・接合し、一体化し電池パックを製造
する。
【0029】なお、上記において、上ケース5および下
ケース6の段差付き嵌合部の構成で、係合部5b、5b′の
長さ、係合部6b、6b′の高さをそれぞれ逆の関係に設定
した場合は、図2(c) に拡大して断面的に示すような接
合構造を採る。そして、この接合構造を採った場合は、
側壁外方から加わる力に対して、より高い強度を呈す
る。 上記の製造方法で製造(超音波溶着時)してから
24時間経過後、落下強度の試験を行った結果を表1に示
す。この電池パックの落下強度試験は、厚さ30mmの堅木
面上に高さ75cmもしくは 100cmの位置から、あるいは厚
さ50mmのコンクリートに貼合わせたタイル面上に高さ75
cmの位置から、それぞれ 6個の電池パックを試料とし、
6面 1サイクルの落下条件で、電池パック容器(ケー
ス)の超音波溶着部の剥離や割れの発生数で評価した。
【0030】また、比較のため、上下ケース5,6の被
接合面を図3もしくは図4に示すように係合型(従来の
方式)し、超音波溶着で接合・一体化して製造した電池
パックについても同じ条件で落下試験を行った結果を表
1に併せて示す。
【0031】 また、上記落下試験を行った電池パックを分解して観察
したところ、実施例に係る電池パックの超音波溶着接合
面は、比較例の場合に比べて段差付き嵌合であるため、
この違いが落下強度の相違となっているといえる。
【0032】なお、上記では電池パック容器片5,6に
ついて、被接合面の段差付き嵌合部を有する被接合面の
嵌合先端面に溶着リブ5aおよび嵌合溝6bを連続して設け
た例を示したが、それらの形設・配置は不連続(間欠)
的であってもよい。
【0033】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変
形を採ることができる。たとえば、上記では、ニッケル
水素電池を内装(内蔵)したPC用電池パックの製造例を
示したが、他の用途の電池パックの製造、あるいはニッ
ケル水素電池の代りに、リチウムイオン電池やニッケル
カドミウム電池などを内装(内蔵)する電池パックの製
造にも適用できる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1〜3の発
明によれば、電池パック容器片の被接合部は、超音波振
動エネルギーの集中し易さに伴って、溶着リブの溶着作
用が助長され、比較的容易に溶着・接合面が形成される
ので、再現性よく、かつ信頼性の高い接合・一体化がな
される。また、接合面部を構成する嵌合部が段差付き
で、嵌合溶着部が高さの異なる側壁部間に嵌合した(楔
の打ち込み態様)構成を採っており、側壁部によって副
木てきな補強作用をうけるため、より容易に、かつ信頼
性の高い接合・一体性が保持される。
【0035】すなわち、請求項1〜3の発明では、電池
パック容器片の接合・一体化が補強されることになり、
方向性に拘りなく、落下などで破損を起こす恐れも解消
されて、取扱易く、かつ信頼性の高い電池パックを歩留
まりよく提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に係る電池パックの要部構成を展開して
示す斜視図。
【図2】(a) は電池パック容器片の段差付き嵌合部の構
造例を示す拡大断面図、(b) は溶着リブの超音波溶着で
電池パック容器片を一体化したときの段差付き嵌合部の
状態を模式的に示す拡大断面図。
【図3】従来の電池パックの要部構成を示す断面図。
【図4】従来の電池パック容器片の嵌合・接合部の構造
を示す拡大断面。
【符号の説明】
1a,1b,5,6……電池パック容器片 1c,5d……溶着用リブ 2,8a……素電池 3,8b……配線基板 4……外部接続用端子 5b,6b……外側壁係合部 5b′,6b′……内側壁係合部 5c……嵌合部 6c……嵌合溝 7……コネクター 8……電池パック本体

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被接合部がほぼ同一内径で、かつ互いに
    嵌合する嵌合部が段差付きに形成された樹脂製電池パッ
    ク容器片対と、 前記電池パック容器片対の一方の嵌合先端面に形成さ
    れ、かつ他方の嵌合対向端面との間を超音波溶接で接合
    ・一体化した溶着リブと、 前記接合・一体化して成る電池パック容器内に装着され
    た素電池および素電池を電気的に接続する配線回路と、 前記配線回路に接続し電池パック容器壁部に導出・配置
    された外部接続用端子とを有する電池パック。
  2. 【請求項2】 接合嵌合部の嵌合長さをdとしたとき、 d> 5mm であることを特徴とする請求項1記載の電池パック。
  3. 【請求項3】 接合嵌合部の嵌合の長さをdとし、嵌合
    溝幅をgとしたとき 、 d> 1.5 0g であることを特徴とする請求項1もしくは請求項2記載
    の電池パック。
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