JP4023989B2 - 電池パック - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電池パックに関し、より特定的には、内部に収納された電池の膨れによる変形を防止する事が可能な電池パックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器、特に携帯電話機や個人情報端末あるいは通信機能を備えたノート型パソコンなどの携帯機器が広く普及してきている。図９は、携帯機器の一例としての携帯電話機の電池パックを収納する部分を示す部分断面模式図である。図９を参照して、従来の携帯電話機を説明する。
【０００３】
図９を参照して、携帯電話機１２０は、筐体１２３と回路基板１２１と電池パック１０１とを備える。電池パック１０１は筐体１２３の後部に取り付け可能となっている。電池パック１０１は凸部１２７を含み、この凸部１２７は筐体１２３の凹部１２８に嵌め込まれている。また、電池パック１０１における凸１２７と反対側に位置する領域には凹部１３１が形成されている。この凹部１３１には筐体１２３のノブロック１２６がバネにより押圧されている。このように、凸部１２７を筐体１２３の凹部１２８に嵌め込み、かつノブロック１２６で凹部１３１を押圧することにより、電池パック１０１は携帯電話機１２０の筐体１２３に固定されている。電池パック１０１の筐体１２３と対向する表面と、筐体１２３の電池パック１０１に対向する面１３２との間の距離（クリアランス）Ｌ１は約０．１ｍｍに設定されている。
【０００４】
電池パック１０１では、パック外装部材１０２の内部に電池１２４が格納されている。電池１２４から電流を電池パック１０１の外部へ供給するための接続線１２９が端子基板１２５に接続されている。端子基板１２５の表面には電極（図示せず）が形成されている。この端子基板１２５の電極に接触するように、携帯電話機１２０の回路基板１２１表面上には電源ピン１２２が形成されている。電池１２４から供給される電流は、導電線１２９、端子基板１２５上の電極、電源ピン１２２を介して回路基板１２１上の回路に供給される。また、電池パック１０１の外周面の一部は、携帯電話機１２０の外周面の一部を構成する。
【０００５】
図１０は、図９に示した電池パックの斜視模式図である。また、図１１は、図１０の線分ＸＩ−ＸＩにおける断面模式図である。図１０は、図９に示した電池パック１０１について、図９中下側となる面（筐体１２３と対向する面）を上に配置した状態を示している。また、図１０においては、端子基板１２５などは図示されていない。
【０００６】
図１０および１１を参照して、電池パック１０１は、電池１２４と、電池１２４を収納する筐体としてのパック外装部材１０２と板金１３０とを備える。パック外装部材１０２と板金１３０とは接続・固定され、電池パック１０１の筐体を構成する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような電池パック１０１を用いた携帯電話機などの携帯機器は、さまざまな環境下で使用される。たとえば、真夏の炎天下において、携帯電話機などの携帯機器を車のダッシュボードの上に放置すれば、携帯機器およびその内部の電池パックの温度は８０℃以上という大変高い温度になることがある。このような苛酷な環境下での機器の健全性を調べるために、８５℃の温度で５時間保持した後、熱による変形などが発生しないかどうかを確認する試験が行なわれる。上記のような温度変化を想定した試験を電池パック１０１に対して行なうと、図１２に示すように、電池パック１０１の内部に保持された電池１２４が、図１２の上下方向において０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度膨らむ場合があった。図１２は、従来の電池パックにおいて電池が膨らんだ状態を示す断面模式図である。図１２は図１１に示した断面に対応する。
【０００８】
図１２に示したように電池１２４が膨らんだとき、その電池１２４により電池パック１０１の筐体であるパック外装部材１０２および板金１３０が塑性変形する。
【０００９】
そして、電池の使用条件の変化や雰囲気温度が低下することにより、電池パック１０１の温度が低下すると、図１２に示したように膨らんでいた電池１２４は、図１３に示すように再び元の大きさに戻る。図１３は、図１２に示した電池パックの電池の膨らみが元に戻った状態を示す電池パックの断面模式図である。図１３に示したように、電池１２４が元の大きさに戻った後も、パック外装部材１０２および板金１３０は変形したままとなっている。そして、このパック外装部材１０２および板金１３０の変形量は、図１２に示した電池１２４の膨らみ量（変形量）に対応するため、図１３における上下方向において０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度電池パック１０１が膨らんだ状態となる場合があった。
【００１０】
このように電池パック１０１が変形すると、電池パック１０１と筐体１２３とのクリアランスＬ１は０．１ｍｍ程度しかないため、図９に示すように携帯電話機１２０に電池パック１０１を組み込む際、電池パック１０１が筐体１２３の電池パック１０１に対向する面１３２に接触することになる。この結果、電池パック１０１を携帯電話機１２０に取り付けることができない、あるいは電池パック１０１の端子基板１２５上に形成された電極と電源ピン１２２との接触不良が起こるなどの問題が発生していた。
【００１１】
この発明は、上記のような課題を解決するために成されたものであり、この発明の目的は、電池が膨らんでも筐体が変形しない電池パックを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明の１の局面における電池パックは、電池と外装部材と蓋体とを備える。外装部材は、電池を内部に格納する。外装部材には、その電池の一部を露出させる開口部が形成されている。蓋体は、開口部上に配置され、外装部材とは分離されて外装部材に対して相対的に移動可能となっている。蓋体は電池に固着されている。
【００１３】
このようにすれば、外装部材の開口部に面する電池の表面、つまり蓋体に面する電池の表面は、蓋体に拘束されることなく電池の膨らみに応じて自由にその位置を変えることができる。したがって、温度変化などにより電池が膨らんだ場合、電池の膨らみに応じて蓋体に面する電池の表面が開口部から外側へと移動できる。このため、電池が膨らむ場合に、外装部材に電池から過剰な応力が加えられることを防止できる。この結果、電池の膨張に起因して、電池パックの外装部材が塑性変形することを防止できる。これにより、電池パックが変形して、携帯機器などに電池パックを組み込めない、あるいは電池パックの電極と携帯機器の電源ピンなどの受電電極とが接触しないといった不良の発生を防止できる。
【００１５】
また、蓋体が電池に固着されているので、電池が膨張して蓋体が移動した後、再び電池が元の大きさに収縮する際に、電池の収縮に伴って蓋体を元の位置に戻すことができる。したがって、電池が膨張と収縮を繰り返すことで、蓋体の位置が所定の位置からずれ、電池の一部が開口部から常時露出するといった問題の発生を防止できる。
【００１６】
上記１の局面における電池パックでは、開口部の壁面は凸部を含み、その凸部は外装部材の外周面側に位置する表面を有していてもよい。さらに、蓋体は、開口部の側壁の上記表面に接する接触面を有していてもよい。
【００１７】
ここで、蓋体と開口部の側壁との間に間隙が常時形成される場合を考える。この場合、上記間隙から水分やごみなどの異物が電池パックの内部に侵入しやすくなる。このような異物の進入は電池の損傷の原因となる。しかし、本発明によれば、蓋体の接触面と開口部の側壁の表面とが接することにより、上記のような間隙の形成を防止できる。つまり、電池パックの内部に電池を密封することができる。したがって、上記のような電池パック内部への異物の侵入に起因する電池の損傷という不良の発生を抑制できる。
【００１８】
上記１の局面における電池パックでは、開口部の側壁が、外装部材の外周面に接続する上部壁面を含んでいてもよく、凸部は上部壁面より外装部材の内側に近い領域に配置されていてもよい。
【００１９】
この場合、開口部の側壁における上部壁面の部分での開口部の幅（第１の幅）より、凸部が形成された部分での開口部の幅（第２の幅）は狭くなっている。そして、蓋体に、第１の幅より狭くかつ第２の幅より広い嵌合部を形成する。この嵌合部を開口部に嵌め合わせる。すると、蓋体の嵌合部は開口部の上部壁面が延在している深さまでは開口部内に進入できるが、開口部の側壁の凸部の表面に接触してそれ以上進入できない。このとき、蓋体の嵌合部は開口部の上部壁面が延在している部分によりその位置が決定されている。この結果、電池パック内部への異物の侵入を防止すると同時に、蓋体の位置を容易に決定できる。
【００２０】
上記１の局面における電池パックでは、蓋体は複数の部材からなっていてもよい。
【００２１】
この場合、蓋体の材質を電池に面する部分と外装部材の外周側に面す部分というように、その部位によって材質を変更することが可能になる。このため、電池パックの設計の自由度を高めることができる。
【００２２】
上記１の局面における電池パックでは、開口部の壁面は外装部材の外周面に対して傾斜した壁面部分を有することが好ましい。蓋体は、この蓋体を外装部材の開口部上に配置した際に開口部の壁面部分と対向する側壁面を有することが好ましい。
【００２３】
この場合、電池が膨らんだ後、再び元の大きさに収縮する際、開口部の傾斜した壁面部分が蓋体に対するガイド部として作用する。つまり、開口部の壁面部分が、外装部材の内周側から外周側へと開口部の幅が徐々に大きくなるように傾斜している場合、蓋体が電池の収縮に伴ってもとの位置に戻るときに、蓋体の側壁面が所定の位置から多少ずれていても、開口部の壁面部分の傾斜に沿って蓋体の側壁面を容易に元に位置に戻すことができる。したがって、電池の膨張・収縮が繰り返される場合に、蓋体の位置がずれるといった不良の発生を防止できる。
【００２４】
上記１の局面における電池パックでは、外装部材の開口部の幅は前記電池の幅より小さくてもよい。
【００２５】
この場合、外装部材の開口部から電池が電池パックの外に出てしまうといった事故の発生を確実に防止できる。
【００２６】
また、開口部のサイズを比較的小さくできるので、外装部材の剛性を高くすることができる。
【００２７】
１の局面における電池パックでは、外装部材の開口部の幅は電池の幅以上であってもよい。
【００２８】
ここで、外装部材の開口部の幅が電池の幅より小さい場合、開口部に隣接する外装部材の内面に電池の表面が接触する。このため、電池表面において、開口部に面して自由に移動可能な部分と、上記開口部に隣接する外装部材の内面に接触する部分という２つの部分が存在することになる。そして、電池が膨張する際には、外装部材の端部（開口部の壁面と外装部材の内面との接続部）が上記２つの部分の境界領域に押圧されることになる。このため、電池が膨張する際には、この境界領域に応力が集中する。この応力集中により電池が損傷を受ける可能性もある。しかし、上記のように外装部材の開口部の幅が電池の幅以上であれば、電池の表面が開口部に隣接する外装部材の内面に接触することはない。したがって、上記のような応力集中に起因する問題の発生を防止できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、本発明による電池パックの実施の形態１を示す斜視模式図であり、図１０に示した従来の電池パックの斜視模式図に対応する。図２は、図１の線分ＩＩ−ＩＩにおける断面模式図である。図３は、図１に示した電池パックの分解組立斜視模式図である。図１〜３を参照して、本発明による電池パックの実施の形態１を説明する。
【００３１】
図１〜３を参照して、電池パック１は、電池４と、電池４を内部に格納する外装部材２と、蓋体３とを備える。外装部材２は複数の部品からなる。外装部材２には、電池４の一部を露出させる開口部１４が形成されている。なお、図示していないが電池パック１には電池４から電池パック１の外部へ電流を供給するための電極が形成されている。
【００３２】
開口部１４の幅は電池４の幅より小さい。蓋体３は、開口部１４上に配置され、外装部材２とは分離された状態、つまり外装部材２に対して相対的に移動可能となっている。蓋体３の材質としては、ＰＥＴなどの樹脂、あるいはＳＵＳなどの金属などを用いることができる。なお、蓋体３の材質としては、電池パック１が使用される雰囲気温度範囲で十分な強度を維持できる材料であれば、上記例示した材料以外のものでもよい。この蓋体３は、電池４が開口部１４において露出することを防止する、保護部材としての機能も有する。蓋体３は貼付テープ５により電池４に接着されている。
【００３３】
開口部１４の壁面は、外装部材２の外周面に接続する上部壁面１９と凸部６とを含む。凸部６は上部壁面１９より外装部材２の内側に近い領域に配置されている。凸部６は外装部材２の外周面側に位置する表面としての上面１７を有する。蓋体３の側壁には、この凸部６に対応するように凹み部７が形成されている。凹み部７の壁面１８は、開口部１４の側壁における凸部６の上面１７に接する接触面となっている。
【００３４】
このようにすれば、図４に示すように、外装部材２の開口部１４に面する電池４の表面、つまり蓋体３に面する電池４の表面は、蓋体３が移動可能であるため、電池４の膨らみに応じて自由に位置を変えることができる。ここで、図４は、図１に示した電池パック１において、電池４が膨らんだ状態を示す断面模式図である。
【００３５】
図４に示すように、温度変化などにより電池４が膨らんだ場合、電池４の膨らみに応じて蓋体３に面する電池４の表面１０は、開口部１４から電池パック１の外側へ向かう方向（矢印８に示した方向）に移動する。このため、電池４が膨らんだ体積増加分を、開口部１４下に位置する電池４の表面１０の変位により吸収できる。したがって、電池４が膨らむ場合に、外装部材２の開口部１４以外の領域に電池４の体積膨張に起因する過剰な応力が加えられることを防止できる。この結果、電池４の膨張に起因して、電池パック１の外装部材２が塑性変形することを防止できる。これにより、電池パック１が変形して、携帯機器などに電池パック１を組み込めない、あるいは電池パック１の電極（図示せず）と携帯機器の電源ピンなどの受電電極とが接触しないといった不良の発生を防止できる。
【００３６】
また、電池４が膨張して蓋体３が矢印８の方向に移動した後、電池４が元の大きさに戻ること（電池４の表面１０が通常時の表面１１の位置に戻ること）に伴って、矢印９で示した方項に電池４の表面１０とともに蓋体３は移動する。蓋体３を貼付テープ５により電池４に固定しているので、再び電池４が元の大きさに収縮する際に、電池４の収縮に伴って蓋体３を元の位置に確実に戻すことができる。
【００３７】
また、図１〜４に示した電池パック１では、蓋体３の接触面１８と開口部１４の側壁の表面としての上面１７とが接することにより、開口部１４における外装部材２と蓋体３との間に間隙が形成されることを防止できる。このため、電池パック１内部へ異物が進入することを防止できるので、このような異物の侵入に起因する電池４の損傷といった不良の発生を抑制できる。
【００３８】
また、蓋体３は開口部１４に嵌め込むことが可能なサイズとなっている。つまり、開口部１４の側壁における上部壁面１９の部分での開口部１４の幅（第１の幅）より、凸部６が形成された部分での開口部１４の幅（第２の幅）は狭くなっている。そして、蓋体３を、第１の幅より狭くかつ第２の幅より広い幅を有するように形成する。この蓋体３を図１および２に示すように開口部１４に嵌め合わせる。すると、蓋体３は開口部１４の側壁の凸部６の上面１７に接触してその位置が固定される。すなわち、開口部１４の上部壁面１９の位置により蓋体３の位置を決定できる。
【００３９】
また、図２に示すように、電池４の幅より開口部１４の幅の方が小さくなっているので、開口部１４から電池４が電池パック１の外に出てしまうといった事故の発生を確実に防止できる。また、開口部１４のサイズを比較的小さくしているので、外装部材２の剛性を高くすることができる。
【００４０】
図５は、図１に示した本発明の実施の形態１による電池パックの変形例を示す断面模式図である。図５を参照して、本発明の実施の形態１による電池パックの変形例を説明する。
【００４１】
図５を参照して、電池パック１は基本的には図１〜４に示した電池パックと同様の構造を備える。ただし、図５に示した電池パック１では蓋体３が電池４に近い領域に位置する基体１２と、その基体１２上に位置するシール材１３という２つの部材からなる。
【００４２】
このようにすれば、蓋体３について、基体１２とシール材１３という部位ごとに異なる材質を用いることができる。このため、電池パック１の設計の自由度を高めることができる。
【００４３】
（実施の形態２）
図６は、本発明による電池パックの実施の形態２を示す断面模式図である。図７は、図６における領域ＶＩＩの拡大断面模式図である。図６および７を参照して、本発明による電池パックの実施の形態２を説明する。
【００４４】
図６および７を参照して、電池パック１は基本的に本発明の実施の形態１による電池パックと同様の構造を備える。ただし、図６および７に示した電池パック１では、開口部１４の壁面は外装部材２の外周面に対して傾斜した壁面部分１５を有する。このため、開口部１４は、電池パック１の内部から外部へと向かうにつれてその幅が広くなっている。蓋体３には、開口部１４の壁面部分１５と対向する側壁面１６を有する。
【００４５】
このようにすれば、本発明の実施の形態１による電池と同様の効果を得ることができると同時に、電池４が膨らんだ後、再び元の大きさに収縮する際、開口部１４の傾斜した壁面部分１５が蓋体３に対するガイド部として作用する。つまり、蓋体３が電池４の収縮に伴ってもとの位置に戻るときに、蓋体３が所定の位置から多少ずれていても、開口部１４の壁面部分１５の傾斜に沿って蓋体を容易に元に位置に戻すことができる。したがって、電池４の膨張・収縮が繰り返される場合に、開口部１４に対する蓋体３の位置がずれることを防止できる。
【００４６】
（実施の形態３）
図８は、本発明による電池パックの実施の形態３を示す断面模式図である。図８を参照して、本発明による電池パックの実施の形態３を説明する。
【００４７】
図８を参照して、電池パック１は、基本的に本発明の実施の形態１による電池パックと同様の構造を備える。ただし、図８に示した電池パック１では、外装部材２の上面全体が開口部１４となっている。開口部１４の幅は、電池４の幅より大きい。この開口部１４には蓋体３が嵌め込まれている。蓋体３は貼付テープ５により電池４に固着されている。電池４は、外装部材２に貼付テープ（図示せず）や接着剤などの固定手段により固定されている。
【００４８】
ここで、本発明の図４に示した実施の形態１による電池パック１のように、外装部材２の開口部１４の幅が電池４の幅より小さい場合、開口部１４に隣接する外装部材２の内面に電池４の表面が接触する。このため、電池４表面において、開口部１４に面して自由に移動可能な部分と、上記開口部１４に隣接する外装部材２の内面に接触して自由に移動できない部分という２つの部分が存在することになる。そして、この２つの部分の境界領域２０（図４参照）には、電池４が膨張する際に外装部材２の端部が押圧されることになるので応力が集中する。この応力集中により電池４が損傷を受ける可能性もある。しかし、図８に示すように、外装部材２の開口部１４の幅が電池４の幅より大きければ、電池４が膨張する際に電池４が外装部材２の内面に拘束されて移動できない部分と開口部１４に面して自由に移動できる部分との境界領域２０に、外装部材２の端部が押し付けられることはない。したがって、図８に示した電池パック１では、図４に示したような応力の集中は発生しない。つまり、本発明の実施の形態１による電池パックと同様の効果を得ることができると同時に、上記のような応力集中に起因する問題の発生を防止できる。
【００４９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００５０】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、電池パックの外装部材に開口部を設け、その開口部上に移動可能な蓋体を配置することにより、電池の膨張による外装部材の変形を防止することが可能な電池パックを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による電池パックの実施の形態１を示す斜視模式図である。
【図２】 図１の線分ＩＩ−ＩＩにおける断面模式図である。
【図３】 図１に示した電池パックの分解組立斜視模式図である。
【図４】 図１に示した電池パックにおいて、電池が膨らんだ状態を示す断面模式図である。
【図５】 図１に示した本発明の実施の形態１による電池パックの変形例を示す断面模式図である。
【図６】 本発明による電池パックの実施の形態２を示す断面模式図である。
【図７】 図６における領域ＶＩＩの拡大断面模式図である。
【図８】 本発明による電池パックの実施の形態３を示す断面模式図である。
【図９】 携帯機器の一例としての携帯電話機の電池パックを収納する部分を示す部分断面模式図である。
【図１０】 図９に示した電池パックの斜視模式図である。
【図１１】 図１０の線分ＸＩ−ＸＩにおける断面模式図である。
【図１２】 従来の電池パックにおいて電池が膨らんだ状態を示す断面模式図である。
【図１３】 図１２に示した電池パックの電池の膨らみが元に戻った状態を示す電池パックの断面模式図である。
【符号の説明】
１ 電池パック、２ 外装部材、３ 蓋体、４ 電池、５ 貼付テープ、６ 凸部、７ 凹み部、８，９ 矢印、１０，１１ 電池表面、１２ 基体、１３ シール材、１４ 開口部、１５ 側壁部分、１６ 側壁面、１７ 上面、１８ 接触面、１９ 上部壁面、２０ 境界領域。

Claims (7)

1. 電池と、
   前記電池を内部に格納し、前記電池の一部を露出させる開口部が形成された外装部材と、
   前記開口部上に配置され、前記外装部材とは分離されて前記外装部材に対して相対的に移動可能な蓋体とを備え、
   前記蓋体は前記電池に固着されている、電池パック。
2. 前記開口部の壁面は凸部を含み、その凸部は前記外装部材の外周面側に位置する表面を有し、さらに、
   前記蓋体は、前記表面に接する接触面を有する、請求項１に記載の電池パック。
3. 前記開口部の側壁は、前記外装部材の外周面に接続する上部壁面を含み、
   前記凸部は前記上部壁面より前記外装部材の内側に近い領域に配置されている、請求項２に記載の電池パック。
4. 前記蓋体は複数の部材からなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池パック。
5. 前記開口部の壁面は、外装部材の外周面に対して傾斜した壁面部分を有し、
   前記蓋体は、前記蓋体を前記外装部材の開口部上に配置した際に前記開口部の壁面部分と対向する側壁面を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池パック。
6. 前記外装部材の開口部の幅は前記電池の幅より小さい、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池パック。
7. 前記外装部材の開口部の幅は前記電池の幅以上である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池パック。

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