JP3573259B2 - バッテリーパックとそのハウジング部、およびバッテリーパックの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯機器に使用されるようなバッテリーパックの提供に関し、特に、落下時の衝撃に耐え得るバッテリーパックの提供に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話やラップトップ型コンピュータなどの携帯機器には、外付けのバッテリーパックが使用されることが多い。特に、そのようなバッテリーパックは、その携帯機器の他の部分から分離可能なハウジング内に収納された一つ以上のバッテリーセルを含む。このような携帯機器から分離可能なハウジング内に収納されたバッテリーセルを含むバッテリーパックを使用することにより、操作中の携帯機器と接続せずにそのバッテリーセルを容易に充電できると共に、一つのバッテリーパック、例えば、放電したバッテリーパックと、別のバッテリーパック、例えば、充電したバッテリーパックとの交換が容易になる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
携帯機器の分野で周知の問題の一つは、携帯機器が落下した際に、そのハウジングの損傷を生じ易いことである。一般的に、ハウジングは、飛散し、変形し、あるいはそのジョイントで分離し易い。そのような携帯機器に使用されるバッテリーパックのハウジングも同様である。実際、バッテリーパックハウジングの損傷は、そのバッテリーパックのみが落下した場合、あるいは、そのバッテリーパックが携帯機器に装着されてなる連結物が落下した場合に生じ易い。また、バッテリーパックが携帯機器に装着されてなる連結物が落下した場合には、そのバッテリーパックはその携帯機器から分離し易い。
【０００４】
バッテリーパックハウジングは、多くの場合、２つのハウジング部から形成され、その一方のハウジング部は他方より機械的に弱いのが通常である。このような構造は、携帯機器に接続した場合にその携帯機器の一部を構成するようなタイプのバッテリーパックに用いられる。したがって、余分なシームの出現を避けるために、一つのハウジング部、一般的には強度が高い方のハウジング部は、バッテリーパックハウジングの目に見える部分の全てを形成する。他のハウジング部は、一般的には、より小さく、より強度が低く、かつ、機器内に隠れる部分であり、例えば、強度が高い方のハウジング部に取り付けるための凹部を設けたプレートである。バッテリーパックの重量を軽減し、それによってその携帯機器全体の重量を軽減するために、バッテリーパックのより小さく、より強度が低く、かつ、機器内に隠れるハウジング部には、多くの場合、その表面を貫通する孔が形成され、それによってこのハウジング部の強度がさらに低下する傾向がある。
【０００５】
バッテリーパックが落下した場合に、一般的には、一連の複合的な衝撃が加わる。例えば、バッテリーパックは、数回に亘って地面に衝突し、バッテリーセルは、数回に亘ってバッテリーパックハウジングに衝突すると共に、数回に亘ってバッテリーセル同士で衝突する。バッテリーパックの地面との各種の衝突は、「クラッタリング（ｃｌａｔｔｅｒｉｎｇ）」と総称され、ハウジング内におけるバッテリーセルの各種の衝突は、「ラトリング（ｒａｔｔｌｉｎｇ）」と総称される。このようなクラッタリングやラトリングの結果、バッテリーパックが地面に最初に衝突した場合に、バッテリーセルは、バッテリーパックの速度よりかなり速い速度でその強度の低い方のハウジング部に衝突する可能性がある。その結果、その強度の低い方のハウジング部が飛散したり、あるいは、強度の高い側と低い方のハウジング部がこれらの間のジョイントで分離する可能性がある。いずれの場合にも、バッテリーパックを使用不能にするような壊滅的な損傷を与えてしまう。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、落下時の衝撃に対しても使用不能となるような損傷を受けることのない、機械的耐久性の高いバッテリーパックを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、バッテリーパックハウジング部のうちの強度の高い側のハウジング部とバッテリーセルとの間の相対移動を阻止することによって、従来技術に係るバッテリーパックが落下した際におけるこのバッテリーパックの壊滅的な損傷を低減でき、あるいは回避できることを見い出した。バッテリーパックハウジング部のうちの強度の高い側の高強度ハウジング部とバッテリーセルとの間の相対移動は、バッテリーセルをその高強度側のハウジング部に付着することによってほぼ阻止することができる。このような接合は、例えば、バッテリーセルをその高強度ハウジング部に対して接着剤で接着したり、両面接着テープや片面接着テープを用いてバッテリーセルをその強度の高い側のハウジング部に取り付けたり、その高強度ハウジング部にこのハウジング部に対してバッテリーセルを移動不可能に固定する形状部を形成したり、その高強度ハウジング部にネジ孔を設けてバッテリーセルまたはその付属部材をネジ係合したり、あるいは、Ｖｅｌｃｒｏ（ベルクロ：登録商標）などの面状ファスナーによって実現できる。さらに、バッテリーパックのハウジング部の強度が等しい場合には、バッテリーセルは、そのハウジング部のいずれか一方に取り付けられる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、典型的な従来技術のバッテリーパック１０１を示す展開斜視図である。図１は、バッテリーパックの電気的接続構造を省略し、その機械的構造全体を示すことだけを目的として描かれている。バッテリーパック１０１は、高強度外部ハウジング部１０３、低強度内部ハウジング部１０５、およびバッテリーセル１０７を含む。バッテリーセル１０７は、高強度外部ハウジング部１０３の内部に単に配置されており、低強度内部ハウジング部１０５は、高強度外部ハウジング部１０３に対して超音波溶接されている。当業者であれば、以下の説明から、本発明の原理に従うバッテリーパック１０１の各種の変形例を容易に想起することができる。
【０００９】
図２〜図１１は、本発明の原理に従って、バッテリーセルを高強度側のハウジング部に接合することにより、バッテリーセルと高強度側のハウジング部との間の相対移動を素子するように構成したバッテリーパックの多様な実施の形態を示している。一般的に、バッテリーパックは、携帯機器の大きな部分を占めるため、携帯機器の他の部分に対向する内部ハウジング部は低強度側のハウジング部であり、その一方で、より大きな可視表面領域を持つ外部ハウジング部は高強度ハウジング部である。
【００１０】
図２は、本発明に係るバッテリーパック２０１を示す断面図である。このバッテリーパック２０１は、高強度外部ハウジング部２０３、低強度内部ハウジング部２０５、およびバッテリーセル２０７を含む。本発明に係るこの実施の形態においては、バッテリーセル２０７を高強度外部ハウジング部２０３に固定するために、接着剤層２０９が使用されている。使用される接着剤は、望ましくは、ａ）バッテリーセル２０７と外部ハウジング部２０３との間にほどよい硬直結合を提供し、ｂ）バッテリー材料やハウジング材料に壊滅的な化学的作用すなわち腐食や溶解を生じさせることなく、ｃ）バッテリーセル２０７を完備・収納した場合のバッテリーパック２０１の動作温度範囲において有効に機能する、という特徴を持つ。例えば、ニッケルメッキ鋼の外部層からなるそれ自身のハウジング内に収納されて、その周囲には収縮前に０．１ｍｍ厚さを持つポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）チューブが熱収縮されたニッケル金属水素化物（ＮｉＭＨｘ）バッテリーセルを、「Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ＳＰ６４００Ｒポリカーボネート」からなる高強度外部ハウジング部と共に使用した場合に、良好な結果が得られた接着剤は、「Ａｄｈｅｓｉｖｅ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｐａｒｔ ｎｕｍｂｅｒ（ｐ／ｎｏ．）＃１７０２」のホットメルト接着剤である。なお、接着剤は、あらゆる種類の化学接着物質を意味する。
【００１１】
図３は、本発明に係る他のバッテリーパック３０１を示す断面図である。このバッテリーパック３０１は、図２のバッテリーパック２０１と構造的に類似しており、高強度外部ハウジング部３０３、低強度内部ハウジング部３０５、およびバッテリーセル３０７を含む。本発明に係るこの実施の形態においては、バッテリーセル３０７を高強度外部ハウジング部３０３に固定するために、両面接着テープ３０９が使用されている。使用される接着テープは、望ましくは、ａ）バッテリーセル３０７と外部ハウジング部３０３との間にほどよい硬直結合部を提供し、ｂ）バッテリー材料やハウジング材料に壊滅的な化学的作用すなわち腐食や溶解を生じさせることなく、ｃ）バッテリーセル３０７を完備・収納した場合のバッテリーパック３０１の動作温度範囲において有効に機能する、という特徴を持つ。さらに、両面接着テープは、バッテリーパックの組立の際に、このバッテリーパック内でバッテリーセルをより柔軟に動かして適切に配置することができるという点で、接着剤よりも優れている。また、両面接着テープは、一般的に、組立ラインにおいて接着剤よりも容易に使用可能であり、汚れを低減することができる。例えば、ニッケルメッキ鋼の外部層からなるそれ自身のハウジング内に収納されて、その周囲には収縮前に０．１ｍｍ厚さを持つポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）チューブが熱収縮されたニッケル金属水素化物（ＮｉＭＨｘ）バッテリーセルを、「Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ＳＰ６４００Ｒポリカーボネート」からなる高強度外部ハウジング部と共に使用した場合に、良好な結果が得られた代表的な両面接着テープは、その各面に接着剤「Ｂｅｐｈｅｍ＃２５１５Ｄ」をコーティングしてなる「Ｅｎｓｏｌｉｔｅネオプレン」製のテープである。
【００１２】
図４は、本発明に係る他のバッテリーパック４０１を示す断面図である。このバッテリーパック４０１において、バッテリーセル４０７は、接着層４０９によって高強度外部ハウジング部４０３に固定されている。接着層４０９としては、接着剤や両面接着テープ等を使用できる。図４において、高強度外部ハウジング部４０３には、本発明に従って、バッテリーセル４０７用のレセプタクル４１１が形成されている。このレセプタクル４１１によって、バッテリーセル４０７の曲面とレセプタクル４１１の間に、バッテリーセル４０７の曲面を高強度外部ハウジング部４０３の平面部分に接着した場合よりも高い接着用表面領域を与えることができる。
【００１３】
図４に示す形態に類似する他の形態において、レセプタクル４１１は、高強度外部ハウジング部４０３の一部として形成される必要はない。その代わりに、レセプタクル４１１を別に形成して、これが、高強度外部ハウジング部４０３に対して、接着剤、両面接着テープ、スナップ止め動作やねじ込み動作等によって固定される。また、当業者であれば、高強度外部ハウジング部４０３を構成する材料とは異なる材料によってレセプタクル４１１を形成することも容易に想起できる。例えば、レセプタクル４１１を金属製とし、高強度外部ハウジング部４０３をプラスチック製とすることができる。特定のバッテリーセルに対して、２以上のレセプタクルを使用してもよい。
【００１４】
あるいはまた、接着剤を使用せず、その代わりに、バッテリーセルをレセプタクルに圧接して、バッテリーセルとレセプタクルとの間の相対移動、したがって、バッテリーセルと高強度外部ハウジング部との間の相対移動をほぼ阻止するようにしてもよい。
【００１５】
図５は、本発明に係る他のバッテリーパック５０１を示す断面図である。このバッテリーパック５０１において、バッテリーセル５０７は、クリップ５０９によって高強度外部ハウジング部５０３に固定されている。図５に示すように、クリップ５０９は、高強度外部ハウジング部５０３から突出するように形成されている。本発明において、少なくとも一つのクリップを用いた別の形態として、バッテリーセルを高強度外部ハウジング部内に収納した後に、この高強度外部ハウジング部内のレセプタクルに対してクリップをはめ込み、このクリップを、接着剤、スナップ、ネジ等により選択的に固定してもよい。図６と図７は、少なくとも一つのはめ込みクリップを用いた形態を示している。なお、図６と図７に示すように、例えば、各バッテリーセルに対してただ一つのクリップを用いることができる。また、図７において、バッテリーセル７０７の軸方向に沿ってクリップ７０９を互い違いに配置することにより、対向するクリップ７０９間のギャップ７１３をなくすことができる。当業者であれば、本発明の原理にしたがって、他の各種のクリップを用いることができる。当業者であれば、高強度外部ハウジング部を構成する材料とは異なる材料によってクリップを形成することも容易に想起できる。例えば、クリップを金属製とし、高強度外部ハウジング部をプラスチック製とすることができる。
【００１６】
図８は、本発明に係る他のバッテリーパック８０１を示す断面図である。このバッテリーパック８０１において、バッテリーセル８０７は、保持器８０９によって高強度外部ハウジング部８０３に固定されている。保持器８０９は、１以上の締め具８１５によって高強度外部ハウジング部８０３に結合されている。締め具８１５としては、ネジや、ピンのスナップ、あるいは他の各種の形態の締め具を用いることができる。さらに、保持器８０９は、高強度外部ハウジング部８０３に対して、接着剤や両面接着テープによって接着してもよい。低強度内部ハウジング部８０５が、保持器８０９の上方に取り付けられる。保持器８０９は、高強度外部ハウジング部８０３を構成する材料とは異なる材料によって構成してもよい。さらに、締め具８１５もまた、高強度外部ハウジング部８０３を構成する材料や保持器８０９を構成する材料と異なる材料によって構成してもよい。単一のバッテリーパック内あるいは単一のバッテリーセルに対して２以上の保持器を使用してもよい。
【００１７】
図９は、図３のバッテリーパック３０１と類似するバッテリーパック９０１を示す断面図であり、図３のバッテリーパック３０１における両面接着テープの代わりに、ベルクロ（登録商標）片９０９が使用されており、その一方はバッテリーセル９０７に接着され、他方は高強度外部ハウジング部９０３に接着されている。ベルクロ片９０９のどれがベルクロのフックタイプでどれがベルクロのループタイプであるかは重要ではない。あるいはまた、図１０に示すように、バッテリーセル１００７の一部あるいは全てを、ベルクロ片１００９の一方によって囲み、高強度外部ハウジング部１００３に取り付けられたベルクロ片１００９の他方と組み合わせてもよい。
【００１８】
図１１は、本発明に係るさらに別の形態を示しており、この形態は、図８のバッテリーパック８０１に類似しているが、ａ）保持器８０９の代わりにベルクロ片１１０９を使用する点、およびｂ）高強度外部ハウジング部１１０３に取り付けるために締め具８１５の代わりにベルクロ片１１１５を使用する点で異なる。ベルクロ片１１１５は、高強度外部ハウジング部１１０３に対して、自己接着力、接着剤、クリップ式ファスナー、ネジ等、任意の手法で結合することができる。ベルクロ片１１０９とベルクロ片１１１５のどれがベルクロのフックタイプでどれがベルクロのループタイプであるかは重要ではない。また、２つの分離片の代わりに、ベルクロ片１１１５を合わせて単一のストラップとしてもよい。
【００１９】
本発明に係る別の形態によれば、片面接着テープも、バッテリーセルにその接着面を向けることで使用可能である。この片面接着テープは、接着剤やそのテープを突き抜けて高強度外部ハウジング部に押し込まれたピン等の所望の手段で、高強度外部ハウジング部に固定される。
【００２０】
なお、ねじ込みやねじ込み動作等の「ネジ」という単語に基づく用語は、分離したネジやナットあるいはその両者を用いる構成や、例えば、レセプタクル、スナップ、あるいは高強度外部ハウジング部等の、バッテリーパックの構成要素の一部にネジ溝を形成し、バッテリーパックの他の構成要素の一部として設けられたネジ溝や、分離したネジやナット等と組み合わせる構成等の、本発明に係る多様な形態を含む。
【００２１】
本発明に係るさらに別の形態によれば、バッテリーセル自身を、高強度外部ハウジング部に対して直接ねじ込む。上記のようなねじ込みの拡張的な定義により、本発明に係るこの形態は、バッテリーセルにネジ溝を形成すると共に、高強度外部ハウジング部にそれに整合するネジ溝を形成することによって達成される。バッテリーセルのそのネジ溝は、高強度外部ハウジング部のねじ切られた凹部に整合するように形成される。あるいはまた、高強度外部ハウジング部にねじ切られた突起部を形成し、バッテリーセル側にそれに整合するねじ切られた凹部を形成してもよい。この場合、ねじ切られた突起部は、ａ）高強度外部ハウジング部に絶対必要であり、ｂ）高強度外部ハウジング部に対して結合されるか、あるいは、ｃ）高強度外部ハウジング部を貫通する。
【００２２】
本発明に係るネジに係る別の形態においては、２以上のバッテリーセルが、バッテリーパック内に挿入されるのに先だって、例えば、テープ状プラスチックで互いに縛られるか包まれることによって互いに保持されるならば、全てのセルに対して、単一のネジで十分対応できる。実際に、そのセルを一体に保持する材料中には、高強度外部ハウジング部から突出するネジに整合するための一つの孔を設ければ十分である。あるいはまた、多数のセルを一体に保持するその材料は、上記の各種の手法のいずれかを用いて高強度外部ハウジング部に接着してもよい。
【００２３】
なお、必要な場合には、バッテリーセルを高強度外部ハウジング部に固定するのに加えて、低強度内部ハウジング部に固定してもよい。また、高強度外部ハウジング部に対するバッテリーセルの固定は、そのバッテリーパックの寿命に関して完全に永久的に維持できる必要はなく、少なくとも半永久的に維持できれば十分である。なぜなら、一般的に、バッテリーパックの寿命の間は、このバッテリーパックの交換が必要にならない限り、バッテリーセルが交換されたり除去されることはない。その代わりに、バッテリーセルが放電した場合には、バッテリーバックは再充電される。バッテリーセルが、十分な時間にわたってその携帯機器に電力を供給するのに十分な充電を保持できなくなった場合には、このバッテリーセルは、廃棄あるいはリサイクルされる。
【００２４】
ここで、「バッテリーパック」という単語は、電力供給のために結合される携帯機器から独立した分離ユニットとして存在可能なタイプのバッテリーパックに限定してもよい。もちろん、携帯機器をバッテリーパックに結合するためには、何らかの技術を使用しなければならないが、バッテリーパックはその携帯機器に対して外部に残る。
【００２５】
上記の記載は、本発明の原理を説明するにすぎない。当業者であれば、本発明の原理を具体化する各種の変形例を容易に想起可能であり、それらは、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲に包含される。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、落下時の衝撃に対しても使用不能となるような損傷を受けることのない、機械的耐久性の高いバッテリーパックを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】典型的な従来技術に係るバッテリーパックを示す展開斜視図である。
【図２】本発明の原理に従って設計されたバッテリーパックの一つの形態を示す断面図である。
【図３】本発明の原理に従って設計されたバッテリーパックの一つの形態を示す断面図である。
【図４】本発明の原理に従って設計されたバッテリーパックの一つの形態を示す断面図である。
【図５】本発明の原理に従って設計されたバッテリーパックの一つの形態を示す断面図である。
【図６】本発明の原理に従って設計されたバッテリーパックの一つの形態を示す斜視図である。
【図７】本発明の原理に従って設計されたバッテリーパックの一つの形態を示す断面図である。
【図８】本発明の原理に従って設計されたバッテリーパックの一つの形態を示す断面図である。
【図９】本発明の原理に従って設計されたバッテリーパックの一つの形態を示す断面図である。
【図１０】本発明の原理に従って設計されたバッテリーパックの一つの形態を示す断面図である。
【図１１】本発明の原理に従って設計されたバッテリーパックの一つの形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、７０１、８０１、９０１、１００１…バッテリーパック
１０３、２０３、３０３、４０３、５０３、６０３、７０３、８０３、９０３、１００３、１１０３…高強度外部ハウジング部
１０５、２０５、３０５、５０５、７０５、８０５、９０５、１００５…低強度内部ハウジング部
１０７、２０７、３０７、４０７、５０７、６０７、７０７、８０７、９０７、１００７、１１０７…バッテリーセル
２０９…接着剤層
３０９…両面接着テープ
４０９…接着層
４１１…レセプタクル
５０９、６０９、７０９…クリップ
７１３…ギャップ
８０９…保持器
８１５…締め具
９０９、１００９、１１０９、１１１５…ベルクロ片
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯機器に使用されるようなバッテリーパックの提供に関し、特に、落下時の衝撃に耐え得るバッテリーパックの提供に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話やラップトップ型コンピュータなどの携帯機器には、外付けのバッテリーパックが使用されることが多い。特に、そのようなバッテリーパックは、その携帯機器の他の部分から分離可能なハウジング内に収納された一つ以上のバッテリーセルを含む。このような携帯機器から分離可能なハウジング内に収納されたバッテリーセルを含むバッテリーパックを使用することにより、操作中の携帯機器と接続せずにそのバッテリーセルを容易に充電できると共に、一つのバッテリーパック、例えば、放電したバッテリーパックと、別のバッテリーパック、例えば、充電したバッテリーパックとの交換が容易になる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
携帯機器の分野で周知の問題の一つは、携帯機器が落下した際に、そのハウジングの損傷を生じ易いことである。一般的に、ハウジングは、飛散し、変形し、あるいはそのジョイントで分離し易い。そのような携帯機器に使用されるバッテリーパックのハウジングも同様である。実際、バッテリーパックハウジングの損傷は、そのバッテリーパックのみが落下した場合、あるいは、そのバッテリーパックが携帯機器に装着されてなる連結物が落下した場合に生じ易い。また、バッテリーパックが携帯機器に装着されてなる連結物が落下した場合には、そのバッテリーパックはその携帯機器から分離し易い。
【０００４】
バッテリーパックハウジングは、多くの場合、２つのハウジング部から形成され、その一方のハウジング部は他方より機械的に弱いのが通常である。このような構造は、携帯機器に接続した場合にその携帯機器の一部を構成するようなタイプのバッテリーパックに用いられる。したがって、余分なシームの出現を避けるために、一つのハウジング部、一般的には強度が高い方のハウジング部は、バッテリーパックハウジングの目に見える部分の全てを形成する。他のハウジング部は、一般的には、より小さく、より強度が低く、かつ、機器内に隠れる部分であり、例えば、強度が高い方のハウジング部に取り付けるための凹部を設けたプレートである。バッテリーパックの重量を軽減し、それによってその携帯機器全体の重量を軽減するために、バッテリーパックのより小さく、より強度が低く、かつ、機器内に隠れるハウジング部には、多くの場合、その表面を貫通する孔が形成され、それによってこのハウジング部の強度がさらに低下する傾向がある。
【０００５】
バッテリーパックが落下した場合に、一般的には、一連の複合的な衝撃が加わる。例えば、バッテリーパックは、数回に亘って地面に衝突し、バッテリーセルは、数回に亘ってバッテリーパックハウジングに衝突すると共に、数回に亘ってバッテリーセル同士で衝突する。バッテリーパックの地面との各種の衝突は、「クラッタリング（ｃｌａｔｔｅｒｉｎｇ）」と総称され、ハウジング内におけるバッテリーセルの各種の衝突は、「ラトリング（ｒａｔｔｌｉｎｇ）」と総称される。このようなクラッタリングやラトリングの結果、バッテリーパックが地面に最初に衝突した場合に、バッテリーセルは、バッテリーパックの速度よりかなり速い速度でその強度の低い方のハウジング部に衝突する可能性がある。その結果、その強度の低い方のハウジング部が飛散したり、あるいは、強度の高い側と低い方のハウジング部がこれらの間のジョイントで分離する可能性がある。いずれの場合にも、バッテリーパックを使用不能にするような壊滅的な損傷を与えてしまう。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、落下時の衝撃に対しても使用不能となるような損傷を受けることのない、機械的耐久性の高いバッテリーパックを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、バッテリーパックハウジング部のうちの強度の高い側のハウジング部とバッテリーセルとの間の相対移動を阻止することによって、従来技術に係るバッテリーパックが落下した際におけるこのバッテリーパックの壊滅的な損傷を低減でき、あるいは回避できることを見い出した。バッテリーパックハウジング部のうちの強度の高い側の高強度ハウジング部とバッテリーセルとの間の相対移動は、バッテリーセルをその高強度側のハウジング部に付着することによってほぼ阻止することができる。このような接合は、例えば、バッテリーセルをその高強度ハウジング部に対して接着剤で接着したり、両面接着テープや片面接着テープを用いてバッテリーセルをその強度の高い側のハウジング部に取り付けたり、その高強度ハウジング部にこのハウジング部に対してバッテリーセルを移動不可能に固定する形状部を形成したり、その高強度ハウジング部にネジ孔を設けてバッテリーセルまたはその付属部材をネジ係合したり、あるいは、Ｖｅｌｃｒｏ（ベルクロ：登録商標）などの面状ファスナーによって実現できる。さらに、バッテリーパックのハウジング部の強度が等しい場合には、バッテリーセルは、そのハウジング部のいずれか一方に取り付けられる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、典型的な従来技術のバッテリーパック１０１を示す展開斜視図である。図１は、バッテリーパックの電気的接続構造を省略し、その機械的構造全体を示すことだけを目的として描かれている。バッテリーパック１０１は、高強度外部ハウジング部１０３、低強度内部ハウジング部１０５、およびバッテリーセル１０７を含む。バッテリーセル１０７は、高強度外部ハウジング部１０３の内部に単に配置されており、低強度内部ハウジング部１０５は、高強度外部ハウジング部１０３に対して超音波溶接されている。当業者であれば、以下の説明から、本発明の原理に従うバッテリーパック１０１の各種の変形例を容易に想起することができる。
【０００９】
図２〜図１１は、本発明の原理に従って、バッテリーセルを高強度側のハウジング部に接合することにより、バッテリーセルと高強度側のハウジング部との間の相対移動を素子するように構成したバッテリーパックの多様な実施の形態を示している。一般的に、バッテリーパックは、携帯機器の大きな部分を占めるため、携帯機器の他の部分に対向する内部ハウジング部は低強度側のハウジング部であり、その一方で、より大きな可視表面領域を持つ外部ハウジング部は高強度ハウジング部である。
【００１０】
図２は、本発明に係るバッテリーパック２０１を示す断面図である。このバッテリーパック２０１は、高強度外部ハウジング部２０３、低強度内部ハウジング部２０５、およびバッテリーセル２０７を含む。本発明に係るこの実施の形態においては、バッテリーセル２０７を高強度外部ハウジング部２０３に固定するために、接着剤層２０９が使用されている。使用される接着剤は、望ましくは、ａ）バッテリーセル２０７と外部ハウジング部２０３との間にほどよい硬直結合を提供し、ｂ）バッテリー材料やハウジング材料に壊滅的な化学的作用すなわち腐食や溶解を生じさせることなく、ｃ）バッテリーセル２０７を完備・収納した場合のバッテリーパック２０１の動作温度範囲において有効に機能する、という特徴を持つ。例えば、ニッケルメッキ鋼の外部層からなるそれ自身のハウジング内に収納されて、その周囲には収縮前に０．１ｍｍ厚さを持つポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）チューブが熱収縮されたニッケル金属水素化物（ＮｉＭＨｘ）バッテリーセルを、「Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ＳＰ６４００Ｒポリカーボネート」からなる高強度外部ハウジング部と共に使用した場合に、良好な結果が得られた接着剤は、「Ａｄｈｅｓｉｖｅ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｐａｒｔ ｎｕｍｂｅｒ（ｐ／ｎｏ．）＃１７０２」のホットメルト接着剤である。なお、接着剤は、あらゆる種類の化学接着物質を意味する。
【００１１】
図３は、本発明に係る他のバッテリーパック３０１を示す断面図である。このバッテリーパック３０１は、図２のバッテリーパック２０１と構造的に類似しており、高強度外部ハウジング部３０３、低強度内部ハウジング部３０５、およびバッテリーセル３０７を含む。本発明に係るこの実施の形態においては、バッテリーセル３０７を高強度外部ハウジング部３０３に固定するために、両面接着テープ３０９が使用されている。使用される接着テープは、望ましくは、ａ）バッテリーセル３０７と外部ハウジング部３０３との間にほどよい硬直結合部を提供し、ｂ）バッテリー材料やハウジング材料に壊滅的な化学的作用すなわち腐食や溶解を生じさせることなく、ｃ）バッテリーセル３０７を完備・収納した場合のバッテリーパック３０１の動作温度範囲において有効に機能する、という特徴を持つ。さらに、両面接着テープは、バッテリーパックの組立の際に、このバッテリーパック内でバッテリーセルをより柔軟に動かして適切に配置することができるという点で、接着剤よりも優れている。また、両面接着テープは、一般的に、組立ラインにおいて接着剤よりも容易に使用可能であり、汚れを低減することができる。例えば、ニッケルメッキ鋼の外部層からなるそれ自身のハウジング内に収納されて、その周囲には収縮前に０．１ｍｍ厚さを持つポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）チューブが熱収縮されたニッケル金属水素化物（ＮｉＭＨｘ）バッテリーセルを、「Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ＳＰ６４００Ｒポリカーボネート」からなる高強度外部ハウジング部と共に使用した場合に、良好な結果が得られた代表的な両面接着テープは、その各面に接着剤「Ｂｅｐｈｅｍ＃２５１５Ｄ」をコーティングしてなる「Ｅｎｓｏｌｉｔｅネオプレン」製のテープである。
【００１２】
図４は、本発明に係る他のバッテリーパック４０１を示す断面図である。このバッテリーパック４０１において、バッテリーセル４０７は、接着層４０９によって高強度外部ハウジング部４０３に固定されている。接着層４０９としては、接着剤や両面接着テープ等を使用できる。図４において、高強度外部ハウジング部４０３には、本発明に従って、バッテリーセル４０７用のレセプタクル４１１が形成されている。このレセプタクル４１１によって、バッテリーセル４０７の曲面とレセプタクル４１１の間に、バッテリーセル４０７の曲面を高強度外部ハウジング部４０３の平面部分に接着した場合よりも高い接着用表面領域を与えることができる。
【００１３】
図４に示す形態に類似する他の形態において、レセプタクル４１１は、高強度外部ハウジング部４０３の一部として形成される必要はない。その代わりに、レセプタクル４１１を別に形成して、これが、高強度外部ハウジング部４０３に対して、接着剤、両面接着テープ、スナップ止め動作やねじ込み動作等によって固定される。また、当業者であれば、高強度外部ハウジング部４０３を構成する材料とは異なる材料によってレセプタクル４１１を形成することも容易に想起できる。例えば、レセプタクル４１１を金属製とし、高強度外部ハウジング部４０３をプラスチック製とすることができる。特定のバッテリーセルに対して、２以上のレセプタクルを使用してもよい。
【００１４】
あるいはまた、接着剤を使用せず、その代わりに、バッテリーセルをレセプタクルに圧接して、バッテリーセルとレセプタクルとの間の相対移動、したがって、バッテリーセルと高強度外部ハウジング部との間の相対移動をほぼ阻止するようにしてもよい。
【００１５】
図５は、本発明に係る他のバッテリーパック５０１を示す断面図である。このバッテリーパック５０１において、バッテリーセル５０７は、クリップ５０９によって高強度外部ハウジング部５０３に固定されている。図５に示すように、クリップ５０９は、高強度外部ハウジング部５０３から突出するように形成されている。本発明において、少なくとも一つのクリップを用いた別の形態として、バッテリーセルを高強度外部ハウジング部内に収納した後に、この高強度外部ハウジング部内のレセプタクルに対してクリップをはめ込み、このクリップを、接着剤、スナップ、ネジ等により選択的に固定してもよい。図６と図７は、少なくとも一つのはめ込みクリップを用いた形態を示している。なお、図６と図７に示すように、例えば、各バッテリーセルに対してただ一つのクリップを用いることができる。また、図７において、バッテリーセル７０７の軸方向に沿ってクリップ７０９を互い違いに配置することにより、対向するクリップ７０９間のギャップ７１３をなくすことができる。当業者であれば、本発明の原理にしたがって、他の各種のクリップを用いることができる。当業者であれば、高強度外部ハウジング部を構成する材料とは異なる材料によってクリップを形成することも容易に想起できる。例えば、クリップを金属製とし、高強度外部ハウジング部をプラスチック製とすることができる。
【００１６】
図８は、本発明に係る他のバッテリーパック８０１を示す断面図である。このバッテリーパック８０１において、バッテリーセル８０７は、保持器８０９によって高強度外部ハウジング部８０３に固定されている。保持器８０９は、１以上の締め具８１５によって高強度外部ハウジング部８０３に結合されている。締め具８１５としては、ネジや、ピンのスナップ、あるいは他の各種の形態の締め具を用いることができる。さらに、保持器８０９は、高強度外部ハウジング部８０３に対して、接着剤や両面接着テープによって接着してもよい。低強度内部ハウジング部８０５が、保持器８０９の上方に取り付けられる。保持器８０９は、高強度外部ハウジング部８０３を構成する材料とは異なる材料によって構成してもよい。さらに、締め具８１５もまた、高強度外部ハウジング部８０３を構成する材料や保持器８０９を構成する材料と異なる材料によって構成してもよい。単一のバッテリーパック内あるいは単一のバッテリーセルに対して２以上の保持器を使用してもよい。
【００１７】
図９は、図３のバッテリーパック３０１と類似するバッテリーパック９０１を示す断面図であり、図３のバッテリーパック３０１における両面接着テープの代わりに、ベルクロ（登録商標）片９０９が使用されており、その一方はバッテリーセル９０７に接着され、他方は高強度外部ハウジング部９０３に接着されている。ベルクロ片９０９のどれがベルクロのフックタイプでどれがベルクロのループタイプであるかは重要ではない。あるいはまた、図１０に示すように、バッテリーセル１００７の一部あるいは全てを、ベルクロ片１００９の一方によって囲み、高強度外部ハウジング部１００３に取り付けられたベルクロ片１００９の他方と組み合わせてもよい。
【００１８】
図１１は、本発明に係るさらに別の形態を示しており、この形態は、図８のバッテリーパック８０１に類似しているが、ａ）保持器８０９の代わりにベルクロ片１１０９を使用する点、およびｂ）高強度外部ハウジング部１１０３に取り付けるために締め具８１５の代わりにベルクロ片１１１５を使用する点で異なる。ベルクロ片１１１５は、高強度外部ハウジング部１１０３に対して、自己接着力、接着剤、クリップ式ファスナー、ネジ等、任意の手法で結合することができる。ベルクロ片１１０９とベルクロ片１１１５のどれがベルクロのフックタイプでどれがベルクロのループタイプであるかは重要ではない。また、２つの分離片の代わりに、ベルクロ片１１１５を合わせて単一のストラップとしてもよい。
【００１９】
本発明に係る別の形態によれば、片面接着テープも、バッテリーセルにその接着面を向けることで使用可能である。この片面接着テープは、接着剤やそのテープを突き抜けて高強度外部ハウジング部に押し込まれたピン等の所望の手段で、高強度外部ハウジング部に固定される。
【００２０】
なお、ねじ込みやねじ込み動作等の「ネジ」という単語に基づく用語は、分離したネジやナットあるいはその両者を用いる構成や、例えば、レセプタクル、スナップ、あるいは高強度外部ハウジング部等の、バッテリーパックの構成要素の一部にネジ溝を形成し、バッテリーパックの他の構成要素の一部として設けられたネジ溝や、分離したネジやナット等と組み合わせる構成等の、本発明に係る多様な形態を含む。
【００２１】
本発明に係るさらに別の形態によれば、バッテリーセル自身を、高強度外部ハウジング部に対して直接ねじ込む。上記のようなねじ込みの拡張的な定義により、本発明に係るこの形態は、バッテリーセルにネジ溝を形成すると共に、高強度外部ハウジング部にそれに整合するネジ溝を形成することによって達成される。バッテリーセルのそのネジ溝は、高強度外部ハウジング部のねじ切られた凹部に整合するように形成される。あるいはまた、高強度外部ハウジング部にねじ切られた突起部を形成し、バッテリーセル側にそれに整合するねじ切られた凹部を形成してもよい。この場合、ねじ切られた突起部は、ａ）高強度外部ハウジング部に絶対必要であり、ｂ）高強度外部ハウジング部に対して結合されるか、あるいは、ｃ）高強度外部ハウジング部を貫通する。
【００２２】
本発明に係るネジに係る別の形態においては、２以上のバッテリーセルが、バッテリーパック内に挿入されるのに先だって、例えば、テープ状プラスチックで互いに縛られるか包まれることによって互いに保持されるならば、全てのセルに対して、単一のネジで十分対応できる。実際に、そのセルを一体に保持する材料中には、高強度外部ハウジング部から突出するネジに整合するための一つの孔を設ければ十分である。あるいはまた、多数のセルを一体に保持するその材料は、上記の各種の手法のいずれかを用いて高強度外部ハウジング部に接着してもよい。
【００２３】
なお、必要な場合には、バッテリーセルを高強度外部ハウジング部に固定するのに加えて、低強度内部ハウジング部に固定してもよい。また、高強度外部ハウジング部に対するバッテリーセルの固定は、そのバッテリーパックの寿命に関して完全に永久的に維持できる必要はなく、少なくとも半永久的に維持できれば十分である。なぜなら、一般的に、バッテリーパックの寿命の間は、このバッテリーパックの交換が必要にならない限り、バッテリーセルが交換されたり除去されることはない。その代わりに、バッテリーセルが放電した場合には、バッテリーバックは再充電される。バッテリーセルが、十分な時間にわたってその携帯機器に電力を供給するのに十分な充電を保持できなくなった場合には、このバッテリーセルは、廃棄あるいはリサイクルされる。
【００２４】
ここで、「バッテリーパック」という単語は、電力供給のために結合される携帯機器から独立した分離ユニットとして存在可能なタイプのバッテリーパックに限定してもよい。もちろん、携帯機器をバッテリーパックに結合するためには、何らかの技術を使用しなければならないが、バッテリーパックはその携帯機器に対して外部に残る。
【００２５】
上記の記載は、本発明の原理を説明するにすぎない。当業者であれば、本発明の原理を具体化する各種の変形例を容易に想起可能であり、それらは、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲に包含される。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、落下時の衝撃に対しても使用不能となるような損傷を受けることのない、機械的耐久性の高いバッテリーパックを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】典型的な従来技術に係るバッテリーパックを示す展開斜視図である。
【図２】本発明の原理に従って設計されたバッテリーパックの一つの形態を示す断面図である。
【図３】本発明の原理に従って設計されたバッテリーパックの一つの形態を示す断面図である。
【図４】本発明の原理に従って設計されたバッテリーパックの一つの形態を示す断面図である。
【図５】本発明の原理に従って設計されたバッテリーパックの一つの形態を示す断面図である。
【図６】本発明の原理に従って設計されたバッテリーパックの一つの形態を示す斜視図である。
【図７】本発明の原理に従って設計されたバッテリーパックの一つの形態を示す断面図である。
【図８】本発明の原理に従って設計されたバッテリーパックの一つの形態を示す断面図である。
【図９】本発明の原理に従って設計されたバッテリーパックの一つの形態を示す断面図である。
【図１０】本発明の原理に従って設計されたバッテリーパックの一つの形態を示す断面図である。
【図１１】本発明の原理に従って設計されたバッテリーパックの一つの形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、７０１、８０１、９０１、１００１…バッテリーパック
１０３、２０３、３０３、４０３、５０３、６０３、７０３、８０３、９０３、１００３、１１０３…高強度外部ハウジング部
１０５、２０５、３０５、５０５、７０５、８０５、９０５、１００５…低強度内部ハウジング部
１０７、２０７、３０７、４０７、５０７、６０７、７０７、８０７、９０７、１００７、１１０７…バッテリーセル
２０９…接着剤層
３０９…両面接着テープ
４０９…接着層
４１１…レセプタクル
５０９、６０９、７０９…クリップ
７１３…ギャップ
８０９…保持器
８１５…締め具
９０９、１００９、１１０９、１１１５…ベルクロ片
Claims (8)
- ジョイントで結合された少なくとも第１のハウジング部分および第２のハウジング部分からなるハウジング内に少なくとも１つのバッテリーセルを収納してなるバッテリーパックにおいて、
該少なくとも１つのバッテリーセルは、該第１と第２にハウジング部分のうちより強度の低い側のハウジング部分の方向にほとんど相対移動しないように、該第１と第２のハウジング部分のうちより強度の高い側のハウジング部分に対して結合されるバッテリーパック。 - 請求項１に記載のバッテリーパックにおいて、該少なくとも一つのバッテリーセルは、該第１と第２のハウジング部分のうちより強度の高い側のハウジング部分に対して、少なくとも、接着剤、フック、ループテープ、面状ファスナー、ネジ、保持器、片面接着テープ、両面接着テープ、表面を持つレセプタクル、及びクリップからなるグループの中から選択された手段を用いて結合され、該表面を持つレセプタクルは、該第１と第２のハウジング部分のうち強度の高い側のハウジング部分に対して、少なくとも、このバッテリーセルの非平面状の表面に適合するように形成され、該クリップは、該第１と第２のハウジング部分のうちより強度の高い側のハウジング部分に対して、このハウジング部分の一部として成形され、該クリップは、該第１と第２のハウジング部のうちより強度の高い側のハウジング部に対して、はめ込み、ネジ止め、スナップ止め、及び接着剤止めの中から選択された手法により取り付けられ、該クリップは、該より強度の高い部分よりも実質的に小さな部分を覆っており、該第１と第２のハウジング部のうちのより強度低い部分は、該より強度の高い部分を覆っており、底面が該第１と第２のハウジング部分のうちより強度の高いハウジング部分の方向に定義され、上面が該第１と第２のハウジング部分のうちのより強度の低い部分の方向に定義された場合に、該より強度の高い部分は、該少なくとも１つのバッテリーセルの重心よりも低い位置にあるバッテリーパック。
- 請求項１に記載のバッテリーパックにおいて、該第１と第２のハウジング部分のうちのより強度の高い部分に該少なくとも１つのバッテリーセルを接着する接着手段をさらに含むバッテリーパック。
- 請求項１に記載のバッテリーパックにおいて、該少なくとも１つのバッテリーセルが、該第１と第２のハウジング部分のうちのより強度の高いハウジング部分に機械的に非弾性的な方法で固定されるバッテリーパック。
- 請求項１に記載のバッテリーパックにおいて、該第１と該第２のハウジング部分のうちのより強度の高いハウジング部分を該少なくとも１つのバッテリーセルの重心よりも低い位置にあるようにして該少なくとも１つのバッテリーセルを該より強度の高い部分に結合することによりその結合強度を少なくとも部分的に発生させる機械的な結合方法を使用して、該少なくとも１つのバッテリーセルを該より強度の高いハウジング部分に接着し、該第１と第２のハウジング部分のうちのより強度の高い部分を底面として定義し、該第１と第２のハウジング部分のうちより強度の低い部分を上面として定義するバッテリーパック。
- 少なくとも１つのバッテリーセルと第１のハウジング部分と該第１のハウジング部分に結合される第２のハウジング部分とを含むバッテリーパックを製造する方法であって、
該第１と第２のハウジング部分のうちのより強度の高いハウジング部分に該少なくとも１つのバッテリーセルを接着するステップを含み、
該第１と第２にハウジング部分のうちより強度の低い側のハウジング部分の方向にほとんど相対移動しないように、該第１と第２のハウジング部分のうちより強度の高い側のハウジング部分と該少なくとも１つのバッテリーセルとを結合する方法。 - 請求項６に記載の方法において、該少なくとも一つのバッテリーセルは、該第１と第２のハウジング部分のうちより強度の高い側のハウジング部分に対して、少なくとも、接着剤、フック、ループテープ、面状ファスナー、ネジ、保持器、片面接着テープ、両面接着テープ、表面を持つレセプタクル、及びクリップからなるグループの中 から選択された手段を用いて結合され、該表面を持つレセプタクルは、該第１と第２のハウジング部分のうち強度の高い側のハウジング部分に対して、少なくとも、このバッテリーセルの非平面状の表面に適合するように形成され、該クリップは、該第１と第２のハウジング部分のうちより強度の高い側のハウジング部分に対して、このハウジング部分の一部として成形され、該クリップは、該第１と第２のハウジング部のうちより強度の高い側のハウジング部に対して、はめ込み、ネジ止め、スナップ止め、及び接着剤止めの中から選択された手法により取り付けられ、該クリップは、該より強度の高い部分よりも実質的に小さな部分を覆っており、該第１と第２のハウジング部のうちのより強度低い部分は、該より強度の高い部分を覆っており、底面が該第１と第２のハウジング部分のうちより強度の高いハウジング部分の方向に定義され、上面が該第１と第２のハウジング部分のうちのより強度の低い部分の方向に定義された場合に、該より強度の高い部分は、該少なくとも１つのバッテリーセルの重心よりも低い位置にある方法。
- 請求項６に記載の方法において、該第１と該第２のハウジング部分のうちのより強度の高いハウジング部分を該少なくとも１つのバッテリーセルの重心よりも低い位置にあるようにして該少なくとも１つのバッテリーセルを該より強度の高い部分に結合することによりその結合強度を少なくとも部分的に発生させる機械的な結合方法を使用して、該少なくとも１つのバッテリーセルを該より強度の高いハウジング部分に接着し、該第１と第２のハウジング部分のうちのより強度の高い部分を底面として定義し、該第１と第２のハウジング部分のうちより強度の低い部分を上面として定義する方法。
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