JP2004063383A

JP2004063383A - バッテリーパック

Info

Publication number: JP2004063383A
Application number: JP2002222836A
Authority: JP
Inventors: Hideyo Morita; 森田　秀世
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2022-07-31
Also published as: JP3773882B2

Abstract

【課題】ケースの外形を大きくすることなく、本体ケースと蓋ケースとをしっかりと連結する。
【解決手段】バッテリーパックは、コーナー湾曲面２Ａを有する素電池２をケース１に収納している。ケース１は、一対の側壁４と端部壁５とを有する本体ケース１Ａと、この本体ケース１Ａの開口部に超音波溶着される蓋ケース１Ｂとを備える。本体ケース１Ａの側壁４は、端縁部分を素電池２のコーナー湾曲面２Ａに向かってケース１の内側に突出させて肉厚溶着部６としており、側壁４を弾性変形させて素電池２を挿入するようにしている。蓋ケース１Ｂは本体ケース１Ａの端部壁５に超音波溶着される垂直壁１５を有し、本体ケース１Ａの端部壁５は両端を側壁４に連結して中間に凹部９を設けている。蓋ケース１Ｂの垂直壁１５を本体ケース１Ａの端部壁５に超音波溶着すると共に、蓋ケース１Ｂを本体ケース１Ａの側壁４の肉厚溶着部６に超音波溶着している。
【選択図】　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、素電池をケースに収納しているバッテリーパックに関し、とくにケースの横幅をできるかぎり小さくして素電池を収納してなるバッテリーパックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
素電池を収納するケースは、しっかりと強靭な構造とする必要がある。このバッテリーパックは、本体ケースと蓋ケースに分離したケースをプラスチック等で成形し、本体ケースに素電池を入れて蓋ケースで本体ケースの開口部を閉塞して製作される。本体ケースは、素電池を収納できるように、側壁と端部壁のある箱形に成形される。側壁と端部壁の内側に素電池を入れ、側壁と端部壁との開口部を蓋ケースで閉塞する。このとき、本体ケースの側壁と端部壁とをしっかりと蓋ケースに連結することが大切である。本体ケースと蓋ケースは、超音波溶着して連結される。この構造で連結されるバッテリーパックは、本体ケースと蓋ケースとをしっかりと超音波溶着するためには、側壁と端部壁を所定の厚さとする必要がある。また、超音波溶着して連結される側壁は、互いに溶着位置がずれないように、一方に連結溝を設け、他方には連結溝に嵌入される凸条を設けている。この構造で超音波溶着される側壁は、たとえば厚さを０．６５〜０．８ｍｍよりも厚くする必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本体ケースの側壁等を厚くして、本体ケースと蓋ケースの連結強度を向上できるが、このことはケースの外形を大きくしてしまう。本発明は、この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、ケースの外形を大きくすることなく、本体ケースと蓋ケースとをしっかりと連結できるバッテリーパックを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明のバッテリーパックは、両側面にコーナー湾曲面２Ａを有する素電池２をケース１に収納している。ケース１は、素電池２を内側に収納する一対の側壁４と端部壁５とを有する本体ケース１Ａと、この本体ケース１Ａの側壁４と端部壁５との開口部に超音波溶着される蓋ケース１Ｂとを備える。本体ケース１Ａの側壁４は、蓋ケース１Ｂに超音波溶着される端縁部分を素電池２のコーナー湾曲面２Ａに向かってケース１の内側に突出させて肉厚溶着部６とし、かつ一対の側壁４に設けている肉厚溶着部６の内幅を素電池２の幅よりも狭くしている。この本体ケース１Ａは、側壁４を弾性変形させて一対の側壁４の間に素電池２を挿入するようにしている。蓋ケース１Ｂは、本体ケース１Ａの端部壁５に超音波溶着される垂直壁１５を有する。本体ケース１Ａの端部壁５は、両端を側壁４に連結して中間に凹部９を設けている。蓋ケース１Ｂの垂直壁１５は、本体ケース１Ａの凹部９に嵌入される突出部１６を有する。ケース１は、蓋ケース１Ｂの垂直壁１５を本体ケース１Ａの端部壁５に超音波溶着すると共に、蓋ケース１Ｂを本体ケース１Ａの側壁４の肉厚溶着部６に超音波溶着して内部に素電池２を収納している。
【０００５】
本体ケース１Ａは、底面と側壁４との境界部分を、素電池２のコーナー湾曲面２Ａに沿って、コーナー湾曲面２Ａよりも大きな曲率半径で湾曲することができる。蓋ケース１Ｂは、垂直壁１５の突出部１６に電極窓１３を開口することができる。
【０００６】
さらに、本体ケース１Ａは、側壁４の一方の端部に連結している端部壁５に凹部９を設けることができる。この本体ケース１Ａは、側壁４の他方の端部には内面溝１０を設けて、内面溝１０によって側壁４を薄くして弾性変形しやすくすることができる。
【０００７】
【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バッテリーパックを例示するものであって、本発明はバッテリーパックを以下のものに特定しない。
【０００８】
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。
【０００９】
図１ないし図６に示すバッテリーパックは、二次電池である素電池２と、この素電池２を収納するケース１とを備える。二次電池である素電池２は、リチウムイオン二次電池である。ただ、素電池２は、ニッケル−水素電池やニッケル−カドミウム電池等の充電できる全ての電池とすることができる。図に示す素電池２は、両側面にコーナー湾曲面２Ａを有する角型電池である。素電池２には、薄型電池や円筒型電池も使用できる。
【００１０】
図５のバッテリーパックは、素電池２に加えて、回路基板３をケース１の定位置に配設している。回路基板３は、素電池２の保護回路を実現する電子部品と、出力端子１７とを固定している。この回路基板３は、リード板（図示せず）を介して素電池２に接続されて、ケース１内の定位置に配置されている。
【００１１】
ケース１は、熱可塑性のプラスチックでもって別々に成形されてなる本体ケース１Ａと蓋ケース１Ｂからなる。蓋ケース１Ｂは、素電池２と回路基板３とを定位置に配置している本体ケース１Ａの開口部に超音波溶着して連結される。
【００１２】
本体ケース１Ａは、素電池２を内側に収納するように、一対の側壁４と端部壁５とを有する箱形に成形されている。側壁４は、図６の断面図に示すように、蓋ケース１Ｂを超音波溶着する部分に肉厚溶着部６を設けている。この肉厚溶着部６は、ケース１の外側には突出することなく、ケース１の内側に突出して設けられる。さらに、肉厚溶着部６は、素電池２のコーナー湾曲面２Ａにできる空隙を有効に利用するために、蓋ケース１Ｂに超音波溶着される端縁部分であって、素電池２のコーナー湾曲面２Ａに向かって突出するように設けられる。図６に示すように、素電池２が本体ケース１Ａに収納されると、素電池２のコーナー湾曲面２Ａは、本体ケース１Ａの底面側と開口部側とに位置する。肉厚溶着部６は、開口部側のコーナー湾曲面２Ａに向かって突出するように設けられる。素電池２が側壁４の内側に入れられるからである。さらに、本体ケース１Ａは、底面と側壁４との境界部分であって、素電池２の底面側のコーナー湾曲面２Ａと対向する部分を、素電池２のコーナー湾曲面２Ａに沿って湾曲させてコーナー湾曲部１２としている。このコーナー湾曲部１２は、素電池２のコーナー湾曲面２Ａよりも大きな曲率半径で湾曲させて、側壁４を弾性変形しやすくすることができる。この本体ケース１Ａは、側壁４を簡単に弾性変形させて、一対の側壁４の間に素電池２を楽に挿入できる。
【００１３】
肉厚溶着部６は、内側に突出して厚く成形される。たとえば、肉厚溶着部６の厚さを１ｍｍとして、肉厚溶着部６でない側壁４の厚さを０．４ｍｍに成形する。ただ、肉厚溶着部６と側壁４の厚さは、素電池２の重さや大きさ、ケース１に使用するプラスチックの強度等により変化させる必要がある。重くて大きい素電池２を収納するバッテリーパックは、肉厚溶着部６と側壁４を厚く成形する。したがって、肉厚溶着部６の厚さは、たとえば０．８〜１．５ｍｍとし、側壁４の厚さは０．３〜０．８ｍｍとする。
【００１４】
図の本体ケース１Ａは、肉厚溶着部６の溶着面に連結溝８を設けている。この連結溝８に蓋ケース１Ｂの凸条７が入れられて、側壁４と蓋ケース１Ｂとを位置ずれしないように連結している。図示しないが、肉厚溶着部の溶着面に凸条を設けて、この凸条を入れる連結溝を蓋ケースに設けることもできる。肉厚溶着部６は、溶着面に向かって次第に厚くなるように、すなわち素電池２のコーナー湾曲面２Ａに沿って次第に厚く成形している。この構造の肉厚溶着部６は、素電池２をスムーズに側壁４の内側に案内すると共に、素電池２のコーナー湾曲面２Ａに広い面積で当接する。このため、肉厚溶着部６が素電池２に局部的に当接して損傷させることがない。
【００１５】
肉厚溶着部６を設けて厚くしている一対の側壁４は、肉厚溶着部６の内幅を素電池２の幅よりも狭くしている。できるかぎりケース１の横幅を小さくするためである。この構造の本体ケース１Ａは、側壁４を弾性変形させて素電池２を入れる。ケース１の横幅をできる限り小さくするために薄くしている側壁４は、両端を端部壁５に連結して、端部壁５を補強リブとして曲げ強度を向上させている。端部壁５は、側壁４を補強して、素電池２を入れるときに側壁４が変形するのを難しくする。端部壁５は、側壁４を補強するが側壁４を変形できるように、その両端を側壁４に連結して、その中間には凹部９を設けている。端部壁５に設けられた凹部９は、端部壁５の上端縁、すなわち垂直壁１５への溶着部を伸びやすくする。凹部９が上端縁を両側に切り離すからである。素電池２を入れるとき、側壁４は肉厚溶着部６の内幅が広がる方向に変形する必要がある。側壁４がこの方向に変形するためには、端部壁５の上端縁を伸長させる必要がある。凹部９のない端部壁５は極めて伸び難く、両端を側壁４に連結して側壁４の変形を阻止する。中間に凹部９を設けて、側壁４に連結している両端部を切り離している端部壁５は、上端縁が伸びやすく、側壁４を変形しやすくする。この構造の端部壁５は、蓋ケース１Ｂの垂直壁１５に超音波溶着して連結される境界であるパートラインを、本体ケース１Ａの底面側に近付けて、中間において端部壁５を低くしている。端部壁５の凹部９は、幅を広くして深くするほど、側壁４を変形しやすくできる。端部壁５は、凹部９を設けて側壁４を素電池２を入れる程度に変形させるが、側壁４を補強する作用もする。したがって、凹部９の幅と深さは、素電池２を入れることができるように側壁４を変形できるように特定される。たとえば、凹部９の幅は、端部壁５の全長の１５〜８０％、好ましくは１５〜５０％、より好ましくは１５〜３０％に特定される。また凹部９の深さは、端部壁５の高さの例えば２０〜１００％、好ましくは３０〜８０％、さらに好ましくは３０〜６０％程度に特定される。
【００１６】
図の本体ケース１Ａは、側壁４の一方の端部、図５において左下の端部に連結している端部壁５にのみ凹部９を設けて、側壁４の他方の端部、図において右上の端部には内面溝１０を設けて、内面溝１０によって側壁４を薄くして弾性変形しやすくしている。内面溝１０は、側壁４を変形しやすくするので、溶着面に肉厚溶着部６を設けていない。ただ、蓋ケース１Ｂを定位置に連結するために、蓋ケース１Ｂの凸条７を位置決めする嵌着形状に成形している。内面溝１０を設けている側壁４は、内面溝１０で変形しやすくしているので、こちら側の端部に連結している端部壁５は、凹部を設けない形状としている。さらに、内面溝１０は、側壁４を変形しやすくするために、所定の幅がある。たとえば内面溝１０は、その幅を約２〜３ｍｍとする。
【００１７】
図５の本体ケース１Ａは、側壁４の内面溝１０を設けている部分に段差１１を設けて、ここに回路基板３を配設している。段差１１は端部壁５で成形されるので、端部壁５は段差１１のある形状に成形している。段差１１のある端部壁５は、側壁４に連結している。端部壁５は、回路基板３に固定している出力端子１７を外部に表出させる電極窓１３を、外部に突出している面に開口している。
【００１８】
以上のバッテリーパックは、凹部９を設けない端部壁５に電極窓１３を開口して、電極窓１３の内側に出力端子１７を配置している。ただ、本発明のバッテリーパックは、図７に示すように、凹部９を設けた端部壁５に配設される垂直壁１５の突出部１６に電極窓１３を開口する構造とすることもできる。このバッテリーパックは、電極窓１３の内側に出力端子１７を配設する。出力端子１７は回路基板（図示せず）に固定されて、電極窓１３を設けている垂直壁１５の内側に固定される。このように、蓋ケース１Ｂの垂直壁１５に電極窓１３を開口する構造は、本体ケース１Ａに素電池２を収納するとき、すなわち側壁４を弾性変形させるときに、電極窓１３やその周辺部が弾性変形する側壁４の影響を受けることがない。このため、側壁４を弾性変形させるときに、電極窓１３やその周辺部に応力が作用してこの部分が損傷したり、変形するのを有効に防止できる。さらに、電極窓１３を開口する垂直壁１５は、側壁４を弾性変形させるための制約を受けないので、充分な厚さとして電極窓１３の周辺部の強度を高くできる特長もある。とくに、垂直壁１５の突出部１６に電極窓１３を設ける構造は、電極窓１３の開口面積を大きくできる特長がある。
【００１９】
以上のバッテリーパックは、側壁４の一方の端に連結している端部壁５に凹部９を設けている。ただ、本発明のバッテリーパックは、側壁の両端に設けている両方の端部壁に凹部を設けて、側壁を変形しやすくすることもできる。このように、両方の端部壁に凹部を設ける構造は、側壁の端部に内面溝を設けることなく、側壁を変形しやすくできる。
【００２０】
端部壁５は、蓋ケース１Ｂの垂直壁１５に超音波溶着して連結される。したがって、端部壁５は、溶着面に連結溝を設けており、蓋ケース１Ｂの垂直壁１５には、この連結溝に入れられる凸条を設けている。ただし、端部壁に凸条を設けて垂直壁に連結溝を設けることもできるのはいうまでもない。
【００２１】
蓋ケース１Ｂは、本体ケース１Ａの端部壁５に超音波溶着される垂直壁１５を一体的に成形して設けている。この垂直壁１５は、本体ケース１Ａの凹部９に嵌入される突出部１６を有する。蓋ケース１Ｂの垂直壁１５は、本体ケース１Ａの端部壁５に超音波溶着される。また、蓋ケース１Ｂは、本体ケース１Ａの側壁４に設けている肉厚溶着部６にも超音波溶着して連結される。蓋ケース１Ｂは、本体ケース１Ａの側壁４に超音波溶着するための連結壁１４を両側に設けている。すなわち、蓋ケース１Ｂは、連結壁１４と垂直壁１５を、本体ケース１Ａの側壁４と端部壁５の開口部に連結できる形状に成形している。図の蓋ケース１Ｂは、連結壁１４を設けてここを側壁４に超音波溶着しているが、かならずしも連結壁を側壁に溶着する必要はない。図示しないが、蓋ケースの両側を側壁に超音波溶着することもできるからである。
【００２２】
以上のバッテリーパックは以下のようにして組み立てられる。
（１）　蓋ケース１Ｂを分離した本体ケース１Ａに、回路基板３を連結している素電池２を入れる。このとき、素電池２の幅が肉厚溶着部６の内幅よりも狭いので、側壁４を弾性的に変形させて側壁４の間に素電池２を入れる。この状態で、素電池２と回路基板３は、本体ケース１Ａの定位置に配置される。
（２）　本体ケース１Ａの開口部に蓋ケース１Ｂを載せる。
（３）　本体ケース１Ａを基台に載せ、蓋ケース１Ｂの上面を超音波ホーンで押圧し、超音波ホーンで蓋ケース１Ｂを超音波振動させて、蓋ケース１Ｂの周縁を本体ケース１Ａに超音波溶着する。超音波溶着された蓋ケース１Ｂと本体ケース１Ａは、蓋ケース１Ｂの連結壁１４を本体ケース１Ａの側壁４に、蓋ケース１Ｂの垂直壁１５を端部壁５に溶着する。
【００２３】
以上にようにして製作されるバッテリーパックは、蓋ケース１Ｂの全周を本体ケース１Ａに超音波溶着するので、極めて強靭な構造にできる。ただ、本発明のバッテリーパックは、必ずしも蓋ケース１Ｂの全周を本体ケース１Ａの開口部に超音波溶着する必要はなく、一部を溶着しないで連結することもできる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明のバッテリーパックは、ケースを必要最小限の大きさとしながら、本体ケースと蓋ケースとをしっかりと連結できる特長がある。それは、本発明のバッテリーパックが、本体ケースの側壁にケースの内側に突出する肉厚溶着部を設けて、その側壁開口部の内幅を素電池よりも狭くし、側壁を弾性変形させて、素電池を側壁の間に挿入するからである。とくに、本発明のバッテリーパックは、本体ケース端部壁の中間に凹部を設けて、側壁を変形しやすくしている。このため、素電池を狭い側壁の間にスムーズに入れることができる。
【００２５】
さらに、本発明のバッテリーパックは、側壁の端部に端部壁を連結しているので、端部壁が側壁の曲げを防止する補強リブの作用する。このため、端部壁が側壁を補強して、側壁の強度、とくに曲げ強度を向上させる。ただ、端部壁が側壁を補強する構造は、側壁を変形させて素電池を入れときには、素電池をスムーズに入れることができないので、端部壁の中間に凹部を設けて、素電池を曲がりやすくしながら、端部壁で側壁を補強する。さらに、この凹部には蓋ケースの垂直壁に設けている突出部を嵌入して超音波溶着するので、組立られた状態では、側壁が端部壁と垂直壁とで補強されてしっかりと強靭な構造となる。
【００２６】
さらに、本発明の請求項２のバッテリーパックは、本体ケースの底面と側壁との境界部分を、素電池のコーナー湾曲面に沿って湾曲しているので、素電池を本体ケースに入れるときに、側壁を変形しやすくしながら、しっかりと強靭な構造にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかるバッテリーパックの底面図
【図２】図１に示すバッテリーパックの正面図
【図３】図１に示すバッテリーパックの背面図
【図４】図１に示すバッテリーパックの側面図
【図５】本体ケースに素電池を挿入する状態を示す一部拡大斜視図
【図６】図１に示すバッテリーパックの横断面図
【図７】本発明の他の実施例にかかるバッテリーパックの背面図
【符号の説明】
１…ケース　　　　　　　１Ａ…本体ケース　　　　１Ｂ…蓋ケース
２…素電池　　　　　　　２Ａ…コーナー湾曲面
３…回路基板
４…側壁
５…端部壁
６…肉厚溶着部
７…凸条
８…連結溝
９…凹部
１０…内面溝
１１…段差
１２…コーナー湾曲部
１３…電極窓
１４…連結壁
１５…垂直壁
１６…突出部
１７…出力端子

Claims

両側面にコーナー湾曲面（２Ａ）を有する素電池（２）をケース（１）に収納しているバッテリーパックであって、ケース（１）は、素電池（２）を内側に収納する一対の側壁（４）と端部壁（５）とを有する本体ケース（１Ａ）と、この本体ケース（１Ａ）の側壁（４）と端部壁（５）との開口部に超音波溶着される蓋ケース（１Ｂ）とを備えており、
本体ケース（１Ａ）の側壁（４）は、蓋ケース（１Ｂ）に超音波溶着される端縁部分であって素電池（２）のコーナー湾曲面（２Ａ）に向かってケース（１）の内側に突出させて肉厚溶着部（６）とし、かつ一対の側壁（４）に設けている肉厚溶着部（６）の内幅を素電池（２）の幅よりも狭くして、側壁（４）を弾性変形させて一対の側壁（４）の間に素電池（２）を挿入するようにしており、
蓋ケース（１Ｂ）は本体ケース（１Ａ）の端部壁（５）に超音波溶着される垂直壁（１５）を有し、本体ケース（１Ａ）の端部壁（５）は両端を側壁（４）に連結して中間に凹部（９）を設けており、蓋ケース（１Ｂ）の垂直壁（１５）は本体ケース（１Ａ）の凹部（９）に嵌入される突出部（１６）を有し、蓋ケース（１Ｂ）の垂直壁（１５）を本体ケース（１Ａ）の端部壁（５）に超音波溶着すると共に、蓋ケース（１Ｂ）を本体ケース（１Ａ）の側壁（４）の肉厚溶着部（６）に超音波溶着して内部に素電池（２）を収納しているバッテリーパック。
本体ケース（１Ａ）の底面と側壁（４）との境界部分を、素電池（２）のコーナー湾曲面（２Ａ）に沿って、コーナー湾曲面（２Ａ）よりも大きな曲率半径で湾曲している請求項１に記載されるバッテリーパック。
蓋ケース（１Ｂ）の垂直壁（１５）の突出部（１６）に電極窓（１３）を開口している請求項１に記載されるバッテリーパック。
側壁（４）の一方の端部に連結している端部壁（５）に凹部（９）を設けている請求項１に記載されるバッテリーパック。
側壁（４）の一方の端部に連結している端部壁（５）に凹部（９）を設け、側壁（４）の他方の端部には内面溝（１０）を設けて内面溝（１０）によって側壁（４）を薄くして弾性変形しやすくしている請求項４に記載されるバッテリーパック。