JP2005216632A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】 側板の厚さを低減して電池ケースを小型軽量化することができる電池パックを提供する。
【解決手段】 第１底板１７及び該第１底板１７外周に形成された第１側板１６を有し、該第１側板１６の先端部に突起状の溶着リブが形成された第１ケース半体１と、第２底板２６及び該第２底板２６外周に形成された第２側板２３を有し、該第２側板２３の先端部に前記溶着リブが溶着される溶着面が形成された第２ケース半体２と、前記溶着リブ及び前記溶着面を溶着した第１ケース半体１及び第２ケース半体２に収納される電池３とを備える電池パックにおいて、前記溶着面を、第２底板２６に対して第２側板２３外面側よりも第２側板２３内面側が高くなるように傾斜させた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、底板及び該底板外周に形成された側板を有する第１ケース半体及び第２ケース半体の側板先端部どうしを溶着した電池ケースに電池が収納されている電池パックに関する。

小型電子機器又は携帯電子機器などの駆動用電源として、電池及び回路基板などを電池ケースに収納した電池パックが用いられている。前記電池ケースは、第１底板外周に形成された第１側板の先端部に突起状の溶着リブが形成された第１ケース半体と、第２底板外周に形成された第２側板の先端部に前記溶着リブが溶着される溶着面が形成された第２ケース半体とを備えており、超音波溶着などで溶着リブを溶着面に溶着して、第１ケース半体及び第２ケース半体を一体化している。

溶着リブを溶着面に溶着する場合、超音波溶着時に発生する振動の影響で、溶着リブの位置がずれることがあるため、溶着リブが溶着面から落ちないように、第２側板の厚さを大きくしたり、溶着面の外縁部に脱落防止リブを設けたり、溶着リブの先端をＶ字形にすると共に溶着面にＶ字溝を形成することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２４５９９３号公報

近年では、小型電子機器又は携帯電子機器などの軽薄短小化に伴って、前記電子機器に内蔵する電池パックの小型軽量化が強く望まれている。小型軽量化のためには、電池及び回路基板の小型化のみならず、電池ケースの小型軽量化が必要になる。電池ケースを小型軽量化する方法として、ケース半体の側板の肉厚を薄くすることが考えられるが、ケース半体の側板の肉厚を薄くする場合、側板先端部の溶着面が減少するため、溶着リブが溶着される位置精度が低下したり、溶着の強度が低下する可能性が高い。

また、溶着面の外縁部に脱落防止リブを設けた場合、超音波溶着時の振動によって溶着リブが脱落防止リブ側に移動することにより、溶着リブを有する第１側板と脱落防止リブとが接触し、第１側板と脱落防止リブとが溶融することがある。そして、溶融した樹脂がケース内部に流れた場合、電池又は回路基板などの内蔵部品と干渉し、ケース半体の側板が変形するなどの外観不良が生じることがある。また、小型化のためにケース内面と電池との間隙はわずかであり、ケース内側に流れた溶融樹脂が内蔵部品からの圧力でケース外部に流れ出し、外観不良が生じることもある。

第２側板先端部の溶着面にＶ字溝を形成する場合は、第２側板の厚さを薄くするほどＶ字溝の形成は困難になる。厚さを薄くした第２側板先端部に細かなＶ字溝を形成する場合、電池ケースの製造コストが上昇したり、Ｖ字溝の形成不良が生じて電池ケースの不良率が上昇する可能性が高い。また、Ｖ字溝の形成精度が均一に保たれていない場合は、溶着リブ先端がＶ字溝に位置するように調整を行う必要などが生じ、電池パックの製造に手間がかかる可能性が高い。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、側板の厚さを減少して電池ケースを小型軽量化することができる電池パックを提供することを目的とする。

また、本発明は、溶着リブと溶着面との溶着が適切に行え、溶着不良により生じる外観不良、又は、溶着強度の低下を低減できる電池パックを提供することを他の目的とする。

また、本発明は、溶着強度を保ちながら電池ケースの小型軽量化を実現できる電池パックを提供することを他の目的とする。

第１発明に係る電池パックは、第１底板及び該第１底板外周に形成された第１側板を有し、該第１側板の先端部に突起状の溶着リブが形成された第１ケース半体と、第２底板及び該第２底板外周に形成された第２側板を有し、該第２側板の先端部に前記溶着リブが溶着される溶着面が形成された第２ケース半体と、前記溶着リブ及び前記溶着面を溶着した第１ケース半体及び第２ケース半体に収納される電池とを備える電池パックにおいて、前記溶着面は、第２底板に対して第２側板外面側よりも第２側板内面側が高くなるように傾斜していることを特徴とする。

第１発明においては、第１底板外周に形成された第１側板先端部に突起状の溶着リブが形成された第１ケース半体と、第２底板外周に形成された第２側板先端部に前記溶着リブが溶着される溶着面が形成された第２ケース半体とを、溶着により一体化して電池を収納する電池パックにおいて、第２側板先端部の溶着面は、第２底板に対して第２側板外面側よりも第２側板内面側が高くなるように傾斜している。第２側板内面側が高くなるように溶着面が傾斜しているため、超音波溶着などの溶着実行時、溶着リブが溶着面を上ってケース内側に移動して溶着面から落ちる可能性が低下する。溶着リブのケース内側方向への移動が溶着面の傾斜によって抑制されるため、脱落防止リブが不要になるなど、第２側板の厚さを低減できる。なお、溶着面の第２側板外面側には、通常、溶着部分が外部から見えないように、外側板が形成されており、溶着リブがケース外側に落ちることは防止されている。

第２発明に係る電池パックは、第１発明において、前記溶着面の第２底板に対する傾斜角は５°から１０°であることを特徴とする。

第２発明においては、前記溶着面の第２底板に対する傾斜角は５°から１０°である。溶着面の傾斜角度が小さい場合は、溶着リブのケース内側方向への移動に対する抑制力が小さくなり、超音波溶着などの溶着実行時に、溶着リブが溶着面を上ってケース内側に移動して溶着面から落ちる可能性がある。また、溶着面の傾斜角が大きい場合は、溶着リブがケース外側に移動しやすくなるため、溶着面の傾斜角は５°から１０°が好ましい。

第３発明に係る電池パックは、第１又は第２発明において、前記溶着面の第２側板厚さ方向の長さは、溶着リブの厚さの１．０倍以上、１．７倍以下であることを特徴とする。

第３発明においては、前記溶着面の第２側板厚さ方向の長さは、溶着リブの厚さの１．０倍以上、１．７倍以下である。ただし、溶着リブが先細の場合は、根元部分の厚さを基準にする。溶着面は第２側板の先端部に形成されるため、溶着面の第２側板厚さ方向の長さは第２側板の厚さの影響を受ける。第２側板の厚さが小さい場合は、溶着面の第２側板厚さ方向の長さも小さくなり、溶着面の面積及び溶着リブの位置精度が低下するなど、溶着強度が低下する可能性がある。前記溶着面の第２側板厚さ方向の長さは、溶着リブの厚さ（先細の場合は根元部分の厚さ）の１．０倍以上が好ましい。また、第２側板の厚さが大きい場合は、溶着面の第２側板厚さ方向の長さも大きくなり、脱落防止リブの設置が可能になるが、電池ケースの小型軽量化に反する。前記溶着面の第２側板厚さ方向の長さは、溶着リブの厚さ（先細の場合は根元部分の厚さ）の１．７倍以下が好ましい。

第１発明によれば、溶着リブが溶着される溶着面をケース内側が高くなるように傾斜させることにより、溶着リブがケース内側に移動して溶着面から落ちる可能性が低下するため、脱落防止リブが不要になるなど、第２側板の厚さを低減し、電池ケースを小型軽量化することができる。また、脱落防止リブが不要になることにより、脱落防止リブを設けたことによって生じる従来の問題を解決できる。さらに、従来のＶ字溝と比較して、溶着面の形状が単純な傾斜平面であるため、側板をより薄くできると共に、ケース半体の製造及び電池パックの製造を容易に行える。

第２発明によれば、第２底板に対する溶着面の傾斜角を５°から１０°にすることにより、溶着リブのケース内側方向への移動に対する抑制力が最適化され、溶着リブと溶着面との溶着が適切に行えるため、溶着不良により生じる外観不良、又は、溶着強度の低下を低減できる。

第３発明によれば、前記溶着面の第２側板厚さ方向の長さを、溶着リブの厚さ（先細の場合は根元部分の厚さ）の１．０倍以上、１．７倍以下にすることにより、溶着リブの厚さに対し、溶着面の第２側板厚さ方向の長さが最適化され、溶着リブと溶着面との十分な溶着を行えるため、溶着強度を保ちながら電池ケースの小型軽量化を実現できる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
図１は溶着前の電池パックの例を示す分解斜視図である。電池パックは、四角形状の第１底板１７及び第１底板１７の外周に形成された第１側板１６を有する第１ケース半体１と、四角形状の底板２６及び底板２６の外周に形成された第２側板２３を有する第２ケース半体２と、角型の電池３とを備え、第１側板１６及び第２側板２３の先端部を溶着させた電池ケース（第１ケース半体１及び第２ケース半体２）内に電池３が収納される。

電池３には、電極板４と接続され、外部接続端子４ａ、及び、過充電及び過放電を防止する保護回路を有する基板５が取付けられている。第２ケース半体２の第２側板２３には、電池ケース外部から基板５の外部接続端子４ａへ接続を行うための貫通孔４ｂなどが形成されている。また、第１ケース半体１及び第２ケース半体２は合成樹脂製であり、例えばポリカーボネート及び／又はＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）が用いられている。

図１の例では、第２底板２６を下側にした第２ケース半体２に電池３を収め、第１底板１７を上側にした第１ケース半体１で蓋をし、第１側板１６及び第２側板２３の先端部を溶着することにより、第１ケース半体１及び第２ケース半体２を一体化した電池ケースに電池３が収納される。

図２は、電池ケース内側から見た溶着前の第１ケース半体１及び第２ケース半体２の側板先端部の拡大斜視図である。第１ケース半体１の第１側板１６先端部には、ケース内面側に内側板１３が周設されている。また、前記内側板１３の先端部分には、厚さが先細の溶着リブ１１が間隔を空けて周設されている。本実施の形態では、第１側板１６の厚さａは０．７５ｍｍであり、第１側板１６先端部のケース内側に形成された内側板１３の厚さｂは０．３５ｍｍであり、先端部の溶着リブ１１を含めた内側板１３の高さｃは０．９５ｍｍである。

第２ケース半体２の第２側板２３先端部には、溶着リブ１１が溶着される溶着面２２が形成されている。溶着面２２は、第２底板２６に対してケース外面側よりもケース内面側が高くなるように傾斜している。また、第２側板２３先端部のケース外面側には外側板２４が周設されている。よって、第２側板２３先端部には、ケース外側に外側板２４が形成され、外側板２４からケース内側に向かって傾斜した溶着面２２が形成されている。本実施の形態では、第２側板２３の厚さｄは０．７５ｍｍであり、第２側板２３先端部のケース外側に形成された外側板２４の厚さｅは０．３５ｍｍ、高さｆは０．４０ｍｍである。また、第２底板２６に対する溶着面２２の傾斜角θは７°である。

次に超音波溶着時の動作について説明する。図３は溶着後の第１ケース半体１及び第２ケース半体２の側板先端部の拡大斜視図である。第２底板２６を下側にした第２ケース半体２に電池３を収め、第１底板１７を上側にした第１ケース半体１で蓋をし、第２側板２３先端部の溶着面２２に、第１側板１６先端部の溶着リブ１１が接触した状態にする。そして、超音波溶着用治具を第１ケース半体１の所要位置に配置し、所要の高周波を印加することにより、第１ケース半体１に振動が加えられ、溶着リブ１１と溶着面２２とが振動による摩擦熱により加熱され、溶着リブ１１及び溶着面２２が溶融する。高周波の印加を終了すると、溶融した部分の温度は徐々に低下し、第１ケース半体１の溶着リブ１１と第２ケース半体２の溶着面２２とが溶着して一体化される。溶着部分は、外側板２４があるため、電池ケース外部からは見えない。

溶着の過程において、溶着面２２は、第２底面２６に対してケース外側よりもケース内側が高くなるように傾斜しているため、溶着リブ１１がケース内側へ移動して溶着面２２から落ちる可能性は低い。溶着面２２の傾斜により、溶着リブ１１のケース内側への移動は抑制されるため、従来の脱落防止リブは不要となる。脱落防止リブが不要となることにより、第２側板２３の厚さを薄くすることができる。また、脱落防止リブが不要となることにより、脱落防止リブを設けた際に生じる従来の問題を解決することができる。

上述した実施の形態では、第２底板２６に対する溶着面２２の傾斜角θを７°としたが、傾斜角θは７°に限定はされない。ただし、傾斜角θが５°よりも小さい場合は、溶着面２２の傾斜による溶着リブ１１のケース内側への移動に対する抑制力は小さくなり、超音波溶着時に溶着リブ１１がケース内側に移動して溶着面２２から落ちる可能性がある。また、傾斜角θが１０°よりも大きい場合は、溶着リブ１１がケース外側へ移動し易くなり、ケース外側の外側板２４と内側板１３とが接触し、内側板１３と外側板２４との溶融が起こり、従来の脱落防止リブと側板との溶融と同様な問題が生じる可能性がある。よって、第２底板２６に対する溶着面２２の傾斜角θは５°から１０°にすることが好ましい。

また、上述した実施の形態では、溶着面２２の第２側板厚さ方向の長さ（＝ｄ−ｅ）を０．４ｍｍ（＝０．７５ｍｍ−０．３５ｍｍ）としたが、溶着面２２の第２側板厚さ方向の長さは０．４ｍｍに限定はされない。適切な溶着を行うために、溶着面２２の第２側板厚さ方向の長さは、溶着リブ１１（内側板１３）の厚さｂの１．０倍以上にすることが好ましい。また、溶着面２２の第２側板厚さ方向の長さが、溶着リブ１１の厚さｂの１．７倍よりも大きければ、溶着面２２の厚さ方向の長さは十分広く、脱落防止リブの形成が可能になるが、電池ケースの小型軽量化に反するため、溶着面２２の第２側板厚さ方向の長さは、溶着リブ１１（内側板１３）の厚さｂの１．７倍以下にすることが好ましい。例えば溶着リブ１１の厚さｂが０．３ｍｍの場合、溶着面２２の第２側板厚さ方向の長さ（＝ｄ−ｅ）は０．３ｍｍから０．５ｍｍにするのが好ましい。

上述した実施の形態では、第２側板２３先端部のケース外側に高さｅ＝０．３５ｍｍの外側板２４を設け、また、第１側板１６先端部のケース内側に高さｃ＝０．９５ｍｍの内側板１３（先端の溶着リブ１１を含む）を設けたが、内側板１３（溶着リブ１１も含む）及び外側板２４の高さは夫々所要の高さにすることが可能である。また、溶着リブ１１の形状又は間隔も所要の形状又は間隔にすることが可能である。

溶着前の電池パックの例を示す分解斜視図である。 電池ケース内側から見た溶着前の第１ケース半体及び第２ケース半体の側板先端部の拡大斜視図である。 溶着後の第１ケース半体及び第２ケース半体の側板先端部の拡大斜視図である。

符号の説明

１ 第１ケース半体
２ 第２ケース半体
３ 電池
１６ 第１側板
１７ 第１底板
２３ 第２側板
２６ 第２底板
１１ 溶着リブ
２２ 溶着面

Claims (3)

1. 第１底板及び該第１底板外周に形成された第１側板を有し、該第１側板の先端部に突起状の溶着リブが形成された第１ケース半体と、第２底板及び該第２底板外周に形成された第２側板を有し、該第２側板の先端部に前記溶着リブが溶着される溶着面が形成された第２ケース半体と、前記溶着リブ及び前記溶着面を溶着した第１ケース半体及び第２ケース半体に収納される電池とを備える電池パックにおいて、
   前記溶着面は、第２底板に対して第２側板外面側よりも第２側板内面側が高くなるように傾斜していることを特徴とする電池パック。
2. 前記溶着面の第２底板に対する傾斜角は５°から１０°であることを特徴とする請求項１記載の電池パック。
3. 前記溶着面の第２側板厚さ方向の長さは、溶着リブの厚さの１．０倍以上、１．７倍以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の電池パック。

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