JP3702211B2 - Pack battery - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチックケースに二次電池と基板室を内蔵しているパック電池に関する。
【0002】
【従来の技術】
パック電池は、外形を小さく、容量を大きく、軽くすることが大切である。このことを実現するために、二次電池の容量を大きくするための種々の開発がなされて、その容量は急激に増加している。二次電池の容量を大きくすることは、パック電池全体の容量を大きくすることに効果がある。ただ、パック電池全体の容量は、二次電池の容量のみでは特定されない。たとえば、大きなケースに二次電池を収納すると、体積に対する容量は少なくなってしまう。このため、パック電池を小さく、軽く、大容量にするには、ケースをできるかぎり小さくて軽くすることが大切である。しかしながら、ケースを小さく軽くすると、充分な強度にできなくなる欠点がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来のプラスチックケースに二次電池を収納しているパック電池は、周壁のある下ケースの開口部に上ケースを連結して閉塞された箱型としているケースに二次電池を収納している。この構造のパック電池は、ケースを厚くして、二次電池の重量に耐える強靭な特性が要求される。パック電池を軽くて小さくするために、プラスチックケースを薄く成形すると、充分な強度にできなくなる。このため、相当な厚さにする必要がある。厚いケースのパック電池は、頑丈であるが二次電池の冷却が悪くなる欠点もある。厚いケースは熱伝導が悪く、二次電池を効果的に放熱できなくなるからである。このことは、二次電池の発熱で電池特性に悪い影響を与えて、電池の寿命を短くするなどの弊害がある。二次電池を有効に冷却するには、ケースを薄くする必要があるが、薄いケースは強度が低下する欠点がある。
【0004】
とくに、ラップトップ型のコンピュータ、DVD等の電源に使用されるパック電池等は、出力を大きくするために、多数の二次電池を内蔵するので、電池が重くなる。ところが、大きさが極めて制約されるので、できるかぎりコンパクトに設計することが要求される。さらに、大きいラップトップ型のコンピュータ等の消費電力の大きい機器の電源に使用されるパック電池は負荷電流も大きく、さらに短時間で急速充電される特性も要求されるので、電池の発熱も大きく、いかにして有効に放熱できるかが大切である。パック電池は、小さく、軽く、効率よく放熱するためにケースを薄くすると頑丈な構造にできず、頑丈な構造にすると、大きく、重く、放熱が悪くなる。すなわち、これ等の特性は、互いに相反するする特性であって、両方を満足することは極めて難しい。
【0005】
本発明は、この難しい問題を解消することを目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、小さくて軽く、しかも有効に放熱しながら、頑丈な構造にできるパック電池を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明のパック電池は、プラスチック製の下ケース1Bと上ケース1Aとを連結して、内部に二次電池2と基板3とを収納している。下ケース1Bは、隔壁6を一体的に成形して設けて、隔壁6で基板3を収納する基板室4を区画して設けている。この隔壁6は、係合孔7を開口している。上ケース1Aは、内面に突出して、係合孔7に引っかけて隔壁6に連結されるフック9を先端に有する係合アーム8を一体的に成形して設けている。パック電池は、上ケース1Aの係合アーム8のフック9を下ケース1Bの係合孔7に連結して、上ケース1Aの係合アーム8を下ケース1Bの隔壁6に連結している。
【0007】
さらに、本発明の請求項2のパック電池は、プラスチック製の下ケース1Bと上ケース1Aを連結して、内部に二次電池2と基板3とを収納している。下ケース1Bは、隔壁6を一体的に成形して設けて、隔壁6で基板3を収納する基板室4を区画して設けている。この隔壁6は、係合凸部10を設けている。上ケース1Aは、内面に突出して、係合凸部10に引っかけて連結される係合孔7のある係合アーム8を一体的に成形して設けている。このパック電池は、係合アーム8の係合孔7に下ケース1Bの係合凸部10を連結して、上ケース1Aの係合アーム8を下ケース1Bの隔壁6に連結している。
【0008】
下ケース1Bは、周囲に周壁5を設けると共に、この周壁5に連結して隔壁6を設けて、周壁5と隔壁6とで基板室4を設けることができる。さらに、パック電池は、周壁5と隔壁6とで下ケース1Bのコーナー部に四角形の基板室4を設けて、隔壁6のコーナー部の近傍に係合アーム8を連結することができる。このパック電池は、係合アーム8と隔壁6との連結部分を、ケース1の中央部分に接近できるので、上ケース1Aの中央部分の変形を有効に防止できる。
【0009】
上ケース1Aは、複数のスリット11を有する格子状とすることができる。上ケース1Aが格子状であるパック電池は、上ケース1Aのスリット11に円筒型電池を嵌入することができる。このパック電池は、上ケース1Aを薄くできると共に、二次電池2の熱をスリット11から効率よく放熱できる特長がある。
【0010】
さらに、パック電池は、下ケース1Bの周壁5に複数の連結孔12を開口すると共に、上ケース1Aの周縁であって、複数の連結孔12に引っかけられる位置に複数の係合フック13を一体的に成形して設けて、係合フック13を連結孔12に連結して、上ケース1Aの周縁と下ケース1Bの周壁5を複数カ所で連結することができる。このパック電池は、係合フック13を連結孔12に案内して、上ケース1Aの周縁を下ケース1Bの周壁5に確実に連結できる特長がある。
【0011】
【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パック電池を例示するものであって、本発明はパック電池を以下のものに特定しない。
【0012】
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。
【0013】
図1は、上ケース1Aを下ケース1Bから分離しているパック電池を示す。このパック電池は、ラップトップ型のコンピュータの電源として使用されるもので、コンピュータに脱着できるように装着される。このパック電池は、プラスチック製のケース1に二次電池2と基板3を収納している。二次電池2は、円筒型のニッケル−水素電池である。ただし、二次電池2は、リチウムイオン二次電池やニッケル−カドミウム電池とすることもできる。このパック電池は、9本の円筒型電池を収納している。円筒型電池は、7本を平行に横並べに収納して、残りの2本を横並べの二次電池2に対して直交する姿勢で、基板室4の隣に平行に収納している。パック電池は、全ての二次電池2を同一平面に並べてケース1に収納している。このパック電池は、全体を薄くできる。このため、ラップトップ型のコンピュータの本体に脱着できるように装着するパック電池として理想的な形状となる。
【0014】
ケース1は、図2と図3に示すように、下ケース1Bと上ケース1Aからなり、下ケース1Bの周壁5に上ケース1Aの周縁を連結している。下ケース1Bと上ケース1Aは、全体をプラスチックで一体的に成形している。下ケース1Bに二次電池2と基板3を装着して、下ケース1Bの周壁5に上ケース1Aを連結して製作される。図の下ケース1Bは、全体の平面形状を四角形としている。ただ、ひとつのコーナーには突出部1aを設けている。下ケース1Bは、その周縁に沿って周壁5を一体的に成形して設けている。さらに、下ケース1Bは、基板3を収納する基板室4を区画するために、隔壁6を一体的に成形して設けている。隔壁6は、周壁5の内面に連結するように成形して設けられ、周壁5と隔壁6で、下ケース1Bのコーナー部に平面形状が四角形の基板室4を設けている。四角形の基板室4は、隣接する2辺を周壁5とし、さらに隣接する2辺を隔壁6としている。2辺の隔壁6は、互いに直角に交差するように、下ケース1Bの内面に垂直に突出して設けられる。この図に示すように、互いに直交するように連結している隔壁6は、各々が補強するリブの作用をして、互いに変形するのを有効に防止する。互いに直角に連結している隔壁6が、倒れるのをしっかりと阻止するからである。さらに、下ケース1Bと隔壁6を倒れない構造とするために、周壁5と隔壁6には、部分的に補強リブ14を連結して設けている。この構造の周壁5と隔壁6は、薄く成形して変形しにくい頑丈な構造にできる。補強リブ14の構造は、後に詳述する。
【0015】
隔壁6は、周壁5の高さに等しくして、基板室4を電池室から区画している。周壁5と隔壁6の高さは、円筒型電池の外径にほぼ等しい。隔壁6と周壁5で区画される基板室4は、内形を収納するプリント基板3の外形にほぼ等しく、正確にはわずかに大きくしている。内部にプリント基板3を装着するためである。プリント基板3は、保護回路等を実現する電子部品(図示せず)と、出力コネクター15を半田付けして固定している。さらに、保護回路として、プリント基板3には、電池の温度を検出する温度センサー16のリード線17を半田付けして固定している。この温度センサー16は、隔壁6を越えて二次電池2の表面に接近し、あるいは二次電池2の表面に接触して電池温度を検出する。電池温度が設定温度よりも高くなると、プリント基板3の保護回路は電流を遮断する。プリント基板3に固定している出力コネクター15は、周壁5に設けた電極窓18からパック電池の外部に表出している。
【0016】
隔壁6は、上ケース1Aに連結されて上ケース1Aの変形を防止する。このことを実現するために、隔壁6には係合孔7を設けて、上ケース1Aには係合アーム8を一体的に成形して設けている。図2は、隔壁6に係合孔7を設けている下ケース1Bを示し、図3は、係合アーム8を設けている上ケース1Aを示している。係合孔7は、隔壁6のコーナー部に設けられる。係合アーム8と隔壁6との連結部分を、できるかぎりケース1の中央部分に接近させるためである。
【0017】
種々の電子回路を実装する必要がある基板3であるプリント基板は、外形をあまり小さくはできない。電池の充放電を保護して、電池の寿命を長くし、あるいは電池を安全に状態で使用できるように、種々の保護回路を実現する電子部品を実装する必要があるからである。この基板3を収納するために、基板室4も所定の大きさとする必要がある。図の下ケース1Bは、周壁5と隔壁6で区画している基板室4の縦横の長さ(A1×A2)を、下ケース1B全体の縦横の長さ(B1×B2)の約30〜40%としている。この下ケース1Bは、互いに交差する隔壁6のコーナー部が、下ケース1Bの中央部分に接近する位置に配設される。したがって、隔壁6のコーナー部を上ケース1Aに連結すると、上ケース1Aの中央部分の変形を有効に防止できる。したがって、隔壁6の係合孔7は、できるかぎり下ケース1Bの中央部分に接近する位置に設けられる。
【0018】
係合アーム8は、上ケース1Aの内面に突出して、いいかえると、隔壁6の方向に突出するように設けられて、先端部には、係合孔7に引っかけて隔壁6に連結されるフック9を設けている。係合アーム8は、上ケース1Aを下ケース1Bに連結すると、図4の断面図に示すように、フック9を係合孔7に案内して、上ケース1Aを下ケース1Bの隔壁6にしっかりと連結する。とくに、上ケース1Aが膨れるように変形しようとして、係合アーム8が引っ張られると、フック9が係合孔7に引っかけられて、膨れるのを確実に阻止する。したがって、係合アーム8は、薄い上ケース1Aが膨れるように変形するのを確実に阻止できる。上ケース1Aは、内部に二次電池2を収納しているので、押しつぶされる方向に変形するのは二次電池2で阻止できる。したがって、膨れるように変形するのをしっかりと阻止することが大切であるが、フック9と係合孔7で連結される係合アーム8と隔壁6は、この変形をしっかりと阻止する。
【0019】
以上のケース1は、隔壁6に係合孔7を設け、上ケース1Aの係合アーム8にフック9を設けて、係合アーム8を隔壁6に連結する。本発明のパック電池は、図5の断面図に示すように、隔壁6に係合凸部10を設けて、この係合凸部10を引っかける係合孔7を係合アーム8に設け、係合アーム8の係合孔7に下ケース1Bの係合凸部10を引っかけて係合アーム8を隔壁6に連結することもできる。
【0020】
さらに、以上のパック電池は、上ケース1Aに設けたひとつの係合アーム8を隔壁6に連結しているが、隔壁に複数の係合孔や係合凸部を設け、これ等に連結する係合アームを上ケースに複数設けて、上ケースの係合アームを隔壁の複数カ所に連結することもできる。
【0021】
図2と図6に示す上ケース1Aは、パック電池全体をできるかぎり薄くするために、円筒型二次電池2を案内するスリット11を設けて格子状としている。スリット11は、二次電池2を配設する位置に対向して設けられる。さらに、このスリット11は、図7の断面図に示すように、円筒型電池を嵌入できる形状、いいかえると、上ケース1Aのスリット両側内面を円筒型電池の表面に沿う形状としている。このパック電池は、上ケース1Aの上面を円筒型電池の上面にほぼ等しくして薄くできる。また、二次電池2の一部をスリット11から外部に表出させるので、二次電池2の熱を効率よく放熱できる特長もある。
【0022】
スリット11を開口して格子状にしている上ケース1Aは、変形しやすく強靭な構造とするのが難しい。しかしながら、本発明のパック電池は、上ケース1Aの変形、とくに膨れる方向への変形をしっかりと阻止するために、係合アーム8で上ケース1Aを下ケース1Bの隔壁6に連結している。格子状の上ケース1Aは、図1と図6のP点で示すように、上ケース1Aの格子19を連結している中間バー20の一部を係合アーム8で隔壁6に連結している。各々の格子19を連結している中間バー20の変形を阻止して、格子19の変形を少なくしている。
【0023】
さらに、図2と図3に示すケース1は、下ケース1Bの周壁5に複数の連結孔12を開口すると共に、上ケース1Aの周縁に複数の係合フック13を設けており、下ケース1Bの連結孔12に上ケース1Aの係合フック13を案内して下ケース1Bと上ケース1Aを連結している。図に示す下ケース1Bは、周壁5の内側に、周壁5の高さ方向に突出する複数の連結壁23を一体的に成形しており、この連結壁23に連結孔12を開口している。さらに、上ケース1Aは、上ケース1Aの周縁であって、複数の連結孔12に引っかけられる位置に複数の係合フック13を一体的に成形して設けている。この構造のケース1は、係合フック13を連結孔12に案内して、上ケース1Aの周縁を下ケース1Bの周壁5にしっかりと連結する。このように連結孔12と係合フック13を介して互いに連結される上ケース1Aと下ケース1Bは、より確実に連結できる特長がある。
【0024】
補強リブ14は、図7ないし図9に示すように、周壁5と隔壁6の側面に連結して設けられる。周壁5の補強リブ14は、下ケース1Bをプラスチックで成形するときに成形される。この補強リブ14は、下ケース1Bの底面のコーナー部と周壁5の内面に連結して、垂直な姿勢で設けられる。隔壁6の補強リブ14も、下ケース1Bをプラスチックで成形するときに成形される。隔壁6は、内側と外側に補強リブ14を設けている。隔壁6の内側に設けている補強リブ14は、プリント基板3を定位置に支持する支持具21に併用される。図の下ケース1Bは、周壁5の内面で基板室4に設けている補強リブ14も、プリント基板3の支持具21に併用している。支持具21に併用される補強リブ14は、プリント基板3の下面を支持して、プリント基板3を定位置に支持する位置に設けられる。さらに、図の隔壁6と周壁5は、基板室4の定位置に装着したプリント基板3が浮き上がるのを阻止するストッパ凸部22も内面に設けている。このストッパ凸部22は、プリント基板3の上面に接触して、プリント基板3が基板室4から浮き上がるのを阻止する。
【0025】
【発明の効果】
本発明のパック電池は、小さくして軽くできると共に、有効に放熱しながら頑丈な構造にできる特長がある。それは、本発明のパック電池が、下ケースに一体成形された隔壁で基板室を区画して設けており、さらに、この隔壁に設けた係合孔に、上ケースの内面に突出して設けた係合アームのフックを連結して、あるいは隔壁に設けた係合凸部を係合アームの係合孔に連結して、上ケースの係合アームを下ケースの隔壁に連結しているからである。この構造のパック電池は、下ケースに一体成形した隔壁と、上ケースの内面に設けた係合アームとを連結するので、ケースを薄く成形してもパック電池の強度が低下するのを有効に防止できる。したがって、本発明のパック電池は、ケースを薄く成形して、パック電池を小さく、軽く、効率よく放熱させるにも関わらず、パック電池全体を頑丈な構造にできる理想的な特長が実現できる。しかも、本発明のパック電池は、隔壁と係合アームとを、係合孔とフック、あるいは係合凸部と係合孔を介して連結するので、極めて簡単な構造として確実に連結できる特長がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例にかかるパック電池の内部構造を示す平面図
【図2】本発明の一実施例にかかるパック電池のケースを上側から見た分解斜視図
【図3】図2に示すケースを下側から見た分解斜視図
【図4】隔壁と係合アームの連結構造を示す拡大断面図
【図5】隔壁と係合アームの連結構造の他の一例を示拡大断面図
【図6】図2に示す上ケースの平面図
【図7】本発明の一実施例にかかるパック電池の断面図
【図8】下ケースの基板室を示す斜視図
【図9】下ケースの基板室に基板を配設した状態を示す斜視図
【符号の説明】
1…ケース 1A…上ケース 1B…下ケース
1a…突出部
2…二次電池
3…基板
4…基板室
5…周壁
6…隔壁
7…係合孔
8…係合アーム
9…フック
10…係合凸部
11…スリット
12…連結孔
13…係合フック
14…補強リブ
15…出力コネクター
16…温度センサー
17…リード線
18…電極窓
19…格子
20…中間バー
21…支持具
22…ストッパ凸部
23…連結壁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery pack in which a secondary battery and a substrate chamber are built in a plastic case.
[0002]
[Prior art]
It is important that the battery pack has a small outer shape, a large capacity, and a light weight. In order to realize this, various developments have been made to increase the capacity of the secondary battery, and the capacity has increased rapidly. Increasing the capacity of the secondary battery is effective for increasing the capacity of the entire battery pack. However, the capacity of the whole battery pack is not specified only by the capacity of the secondary battery. For example, when the secondary battery is stored in a large case, the capacity with respect to the volume decreases. Therefore, in order to make the battery pack small, light, and large in capacity, it is important to make the case as small and light as possible. However, there is a drawback that if the case is made small and light, it cannot be made sufficiently strong.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
A battery pack in which a secondary battery is stored in a conventional plastic case stores the secondary battery in a box-shaped case closed by connecting the upper case to the opening of the lower case having a peripheral wall. The battery pack having this structure is required to have strong characteristics that can withstand the weight of the secondary battery by increasing the thickness of the case. If the plastic case is made thin to make the battery pack lighter and smaller, it will not be able to have sufficient strength. For this reason, it is necessary to make it considerable thickness. A thick case battery pack is strong, but has a drawback that cooling of the secondary battery is poor. This is because the thick case has poor heat conduction and cannot effectively dissipate the secondary battery. This adversely affects the battery characteristics due to the heat generated by the secondary battery and shortens the battery life. In order to effectively cool the secondary battery, it is necessary to make the case thinner. However, the thin case has a disadvantage that the strength is lowered.
[0004]
In particular, a battery pack used for a power source of a laptop computer, a DVD or the like incorporates a large number of secondary batteries in order to increase the output, so that the battery becomes heavy. However, since the size is extremely limited, it is required to design as compact as possible. Furthermore, the battery pack used for the power supply of devices with high power consumption, such as a large laptop computer, has a large load current and is also required to be charged quickly in a short time. It is important how to effectively dissipate heat. The battery pack is small, light, and in order to efficiently dissipate heat, the case cannot be made strong if the case is thinned. If the case is made strong, the battery is large, heavy, and heat dissipation is poor. That is, these characteristics are mutually contradictory characteristics, and it is extremely difficult to satisfy both.
[0005]
The present invention was developed to solve this difficult problem, and an important object of the present invention is to provide a battery pack that can be made to be a sturdy structure while being small and light and effectively dissipating heat. It is in.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In the battery pack of the present invention, a plastic lower case 1B and an upper case 1A are connected, and a
[0007]
Further, in the battery pack of
[0008]
The
[0009]
The
[0010]
Further, the battery pack has a plurality of
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the example shown below illustrates the battery pack for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the battery pack as follows.
[0012]
Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, the numbers corresponding to the members shown in the examples are referred to as “the scope of claims” and “the means for solving the problems”. It is added to the member shown by. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.
[0013]
FIG. 1 shows a battery pack in which the upper case 1A is separated from the lower case 1B. This battery pack is used as a power source for a laptop computer, and is mounted so as to be detachable from the computer. In this battery pack, a
[0014]
As shown in FIGS. 2 and 3, the
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
A printed circuit board, which is a
[0018]
The
[0019]
In the
[0020]
Further, in the above battery pack, one
[0021]
The upper case 1A shown in FIG. 2 and FIG. 6 has a lattice shape with
[0022]
The upper case 1A in which the
[0023]
Further, the
[0024]
As shown in FIGS. 7 to 9, the reinforcing
[0025]
【The invention's effect】
The battery pack according to the present invention is characterized in that it can be made small and light, and can have a sturdy structure while effectively dissipating heat. This is because the battery pack of the present invention is provided by partitioning the substrate chamber with a partition wall formed integrally with the lower case, and further, an engagement hole provided in the partition wall protruding from the inner surface of the upper case. This is because the hooks of the joint arms are connected, or the engaging projections provided on the partition walls are connected to the engagement holes of the engagement arms, and the engagement arms of the upper case are connected to the partition walls of the lower case. . The battery pack with this structure connects the partition wall integrally formed with the lower case and the engagement arm provided on the inner surface of the upper case, so that it is effective to reduce the strength of the battery pack even if the case is formed thin. Can be prevented. Therefore, the battery pack of the present invention can realize an ideal feature that allows the battery pack to have a sturdy structure despite the fact that the case is formed thin and the battery pack is small, light, and efficiently dissipates heat. Moreover, the battery pack according to the present invention connects the partition wall and the engagement arm via the engagement hole and the hook or the engagement protrusion and the engagement hole, so that the battery can be reliably connected as an extremely simple structure. is there.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing the internal structure of a battery pack according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an exploded perspective view of the case of the battery pack according to an embodiment of the present invention as viewed from above. Fig. 4 is an exploded perspective view of the case shown in Fig. 2 as viewed from below. Fig. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a connecting structure between a partition wall and an engaging arm. Fig. 5 is an enlarged cross-sectional view showing another example of a connecting structure between a partition wall and an engaging arm. 6 is a plan view of the upper case shown in FIG. 2. FIG. 7 is a cross-sectional view of a battery pack according to an embodiment of the present invention. FIG. 8 is a perspective view showing a substrate chamber of the lower case. Is a perspective view showing a state in which the substrate is disposed in the substrate chamber
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