JPH11233086A - 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
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Info
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Abstract
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。 【解決手段】 高強度外部ハウジング部203と低強度
内部ハウジング部205から形成されるハウジング内に
バッテリーセル207を収納してなるバッテリーパック
201において、例えば、接着剤209や、両面接着テ
ープ、片面接着テープを用いたり、高強度外部ハウジン
グ部に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、高強度外部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すること
によって、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。バッテリーセル207と高強度
外部ハウジング部203との間の相対移動を阻止するこ
とにより、バッテリーパックが落下した際におけるバッ
テリーパックの壊滅的な損傷を回避できる。
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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1
03、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。
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。
01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 Electr
ic 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。
ク301を示す断面図である。このバッテリーパック3
01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、「Genera
l 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。
ク401を示す断面図である。このバッテリーパック4
01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。
て、レセプタクル411は、高強度外部ハウジング部4
03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。
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。
ク501を示す断面図である。このバッテリーパック5
01において、バッテリーセル507は、クリップ50
9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。
ク801を示す断面図である。このバッテリーパック8
01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。
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。
示しており、この形態は、図8のバッテリーパック80
1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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
す展開斜視図である。
ックの一つの形態を示す断面図である。
ックの一つの形態を示す断面図である。
ックの一つの形態を示す断面図である。
ックの一つの形態を示す断面図である。
ックの一つの形態を示す斜視図である。
ックの一つの形態を示す断面図である。
ックの一つの形態を示す断面図である。
ックの一つの形態を示す断面図である。
パックの一つの形態を示す断面図である。
パックの一つの形態を示す斜視図である。
01、901、1001…バッテリーパック 103、203、303、403、503、603、7
03、803、903、1003、1103…高強度外
部ハウジング部 105、205、305、505、705、805、9
05、1005…低強度内部ハウジング部 107、207、307、407、507、607、7
07、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 (14)
- 【請求項1】 ジョイントで結合された少なくとも第1
のハウジング部および第2のハウジング部からなるハウ
ジング内に少なくとも一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、 前記少なくとも一つのバッテリーセルは、前記第1と第
2のハウジング部のうち強度の高い側のハウジング部に
対して、ほとんど相対移動しないように結合されること
を特徴とするバッテリーパック。 - 【請求項2】 前記少なくとも一つのバッテリーセル
は、前記第1と第2のハウジング部のうち強度の高い側
のハウジング部に対して、少なくとも、接着剤、面状フ
ァスナー、ネジ、保持器、片面接着テープ、および両面
接着テープからなるグループの中から選択された手段を
用いて結合されることを特徴とする請求項1のバッテリ
ーパック。 - 【請求項3】 前記少なくとも一つのバッテリーセル
は、前記第1と第2のハウジング部のうち強度の高い側
のハウジング部に対して、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た表面
を持つレセプタクルを用いて結合されることを特徴とす
る請求項1のバッテリーパック。 - 【請求項4】 前記少なくとも一つのバッテリーセル
は、前記第1と第2のハウジング部のうち強度の高い側
のハウジング部に対して、少なくとも一つのクリップを
用いて結合されることを特徴とする請求項1のバッテリ
ーパック。 - 【請求項5】 前記クリップは、前記第1と第2のハウ
ジング部のうち強度の高い側のハウジング部に対して、
このハウジング部の一部として成形されることを特徴と
する請求項4のバッテリーパック。 - 【請求項6】 前記クリップは、前記第1と第2のハウ
ジング部のうち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、および接着剤止めの中から選択さ
れた手法により、取り付けられることを特徴とする請求
項4のバッテリーパック。 - 【請求項7】 第1のハウジング部と、 第2のハウジング部と、 少なくとも一つのバッテリーセルと、 前記少なくとも一つのバッテリーセルを、前記第1と第
2のハウジング部のうち強度の高い側のハウジング部に
対して、ほとんど相対移動しないように固定する固定手
段を有することを特徴とするバッテリーパック。 - 【請求項8】 前記固定手段は、少なくとも、接着剤、
両面接着テープ、片面接着テープ、クリップ、ネジ、保
持器、および面状ファスナー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ることを特徴とする請
求項7のバッテリーパック。 - 【請求項9】 第1のハウジング部と、 第2のハウジング部と、 前記第1と第2のハウジング部のうち強度の高い側のハ
ウジング部に対して固定された少なくとも一つのバッテ
リーセルを有することを特徴とするバッテリーパック。 - 【請求項10】 前記少なくとも一つのバッテリーセル
は、前記第1と第2のハウジング部のうち強度の高い側
のハウジング部に対して、少なくとも、接着剤、両面接
着テープ、片面接着テープ、クリップ、保持器、面状フ
ァスナー、およびネジからなるグループの中から選択さ
れた手段を用いて固定されることを特徴とする請求項9
のバッテリーパック。 - 【請求項11】 少なくとも一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使用されるハウジング部
において、 第2のハウジング部と共に前記バッテリーパックのハウ
ジングを形成するように構成され、 前記第2のハウジング部より高い強度を持ち、 前記少なくとも一つのバッテリーセルが、ほとんど相対
移動しないように固定されることを特徴とするハウジン
グ部。 - 【請求項12】 前記少なくとも一つのバッテリーセル
が、接着剤、両面接着テープ、片面接着テープ、クリッ
プ、ネジ、保持器、および面状ファスナーからなるグル
ープの中から選択された手段を用いて固定されることを
特徴とする請求項11のハウジング部。 - 【請求項13】 第1のハウジング部と、第2のハウジ
ング部と、少なくとも一つのバッテリーセルを含むバッ
テリーパックを製造する方法において、前記少なくとも
一つのバッテリーセルを、前記第1と第2のハウジング
部のうち強度の高い側のハウジング部に対して、ほとん
ど相対移動しないように固定する固定ステップを有する
ことを特徴とするバッテリーパックの製造方法。 - 【請求項14】 前記固定ステップにおいて、前記少な
くとも一つのバッテリーセルは、前記第1と第2のハウ
ジング部のうち強度の高い側のハウジング部に対して、
少なくとも、接着剤、両面接着テープ、片面接着テー
プ、クリップ、ネジ、保持器、および面状ファスナーか
らなるグループの中から選択された手段を用いて固定さ
れることを特徴とする請求項13のバッテリーパックの
製造方法。
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