WO2011114625A1 - 電池パック - Google Patents

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WO2011114625A1
WO2011114625A1 PCT/JP2011/000980 JP2011000980W WO2011114625A1 WO 2011114625 A1 WO2011114625 A1 WO 2011114625A1 JP 2011000980 W JP2011000980 W JP 2011000980W WO 2011114625 A1 WO2011114625 A1 WO 2011114625A1
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battery pack
coupling portion
case
coupling
plate
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PCT/JP2011/000980
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知章 中口
龍次 橋本
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パナソニック株式会社
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    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
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    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
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    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery pack including a battery and a case for storing the battery, and in particular, includes a plurality of secondary batteries that are electrically connected to each other, and an outer case made of synthetic resin for storing these. It relates to a battery pack.
  • the battery pack includes a battery and an outer case that houses the battery so that electric power can be supplied to the outside.
  • the battery pack is required to have high quality.
  • a battery pack is incorporated in an electronic device such as a notebook computer, high dimensional accuracy is required.
  • the exterior case generally includes a top plate, a bottom plate, and a side plate that defines a space between the top plate and the bottom plate.
  • the first case includes a top plate and a part of a side plate and has an opening
  • the second case includes the bottom plate and the remainder of the side plate and closes the opening of the first case.
  • an exterior case is comprised.
  • These cases are generally obtained by injection molding a synthetic resin.
  • the thickness of the top plate (or bottom plate) and the side plate is usually formed to be equal. Such a case is likely to be deformed such as warpage due to resin shrinkage during molding.
  • JP 2008-135342 A JP-A-6-254929 JP 2003-245937
  • the present invention suppresses warping by improving the structure of the molded product. Is focused on.
  • the present invention is a battery pack including a battery and a case for storing the battery, wherein the case includes a top plate, a bottom plate, and a space between the top plate and the bottom plate.
  • a first coupling portion that couples the top plate and the side plate, a second coupling portion that couples the bottom plate and the side plate, and the first coupling portion and
  • the battery pack includes at least one of the second coupling portions having a thick portion or a thin portion.
  • the thick portion is formed by making a corner of the inner surface of the first coupling portion or the second coupling portion into an arc shape.
  • the thick portion is formed by providing a protrusion along a corner of the inner surface of the first coupling portion or the second coupling portion.
  • the thick portion may be the thickness of the top plate and the side plate, or the thickness of the bottom plate and the side plate, and may be the first coupling portion or the second coupling. It is formed by gradually increasing the thickness toward the corner of the inner surface of the part.
  • the thin portion is formed by providing a groove along a corner of the inner surface of the first coupling portion or the second coupling portion.
  • the thin-walled portion may be configured such that the thickness of the top plate and the side plate or the thickness of the bottom plate and the side plate is the first coupling unit or the second coupling unit. It is formed by gradually thinning it toward the corners of the inner surface.
  • the thick portion or the thin portion is provided over the entire edge line of the first coupling portion or the second coupling portion.
  • the thick portion or the thin portion is partially provided on a ridge line of the first coupling portion or the second coupling portion.
  • the thick portion or the thin portion is provided intermittently on the ridge line of the first coupling portion or the second coupling portion.
  • the present invention it is possible to provide a battery pack in which deformation such as warping of the case is suppressed regardless of whether or not various conditions during molding are controlled. Therefore, the dimensional accuracy of the battery pack is improved, and the mounting property to the electronic device is improved. Further, since the residual stress of the case can be reduced, it is easy to ensure the mechanical strength of the battery pack. By ensuring the mechanical strength of the battery pack, the safety of the battery pack can be expected to improve when the device is used.
  • the present invention relates to a battery pack including a battery and a case (hereinafter referred to as an exterior case) that stores the battery so that electric power can be supplied to the outside.
  • the exterior case includes a top plate, a bottom plate, and a side plate that defines a space between the top plate and the bottom plate.
  • the shape of the top plate and the bottom plate is not particularly limited, but usually has two main pairs of parallel sides perpendicular to each other and has a rectangular shape or a shape close thereto.
  • the side plate normally defines a space between the top plate and the bottom plate so that the distance between the top plate and the bottom plate is constant.
  • the exterior case includes, for example, a first case having a top plate and a part of a side plate (hereinafter referred to as a first side portion), an opening, and a remaining portion of the bottom plate and the side plate (hereinafter referred to as a second side portion). And a second case for closing the opening of the first case.
  • the end portion of the first side surface portion that defines the outline of the opening of the first case is joined to the end portion of the second side surface portion of the second case.
  • the joining method is not particularly limited, but the exterior case is usually made of resin, and thus is joined by welding or an adhesive.
  • the top plate and the first side surface portion are usually formed integrally.
  • a boundary portion between the bent top plate and the first side surface portion is referred to as a first coupling portion.
  • the bottom plate and the second side surface portion are usually formed integrally.
  • a boundary portion between the bent bottom plate and the second side surface portion is referred to as a second coupling portion.
  • the top plate and the first side surface portion, or the bottom plate and the second side surface portion may not be molded integrally.
  • only the first case may have a side plate, and the second case may be configured with only a bottom plate.
  • the top plate, the side plate, and the bottom plate are separately formed, and these are joined by welding or an adhesive.
  • the first coupling portion and the second coupling portion are joint portions by welding or an adhesive, respectively.
  • At least one of the first coupling portion and the second coupling portion has a thick portion or a thin portion. It is desirable that the thick portion or the thin portion is formed in both the first coupling portion and the second coupling portion in that the effect of suppressing deformation of the exterior case is enhanced. However, even if a thick portion or a thin portion is provided in only one of the first coupling portion and the second coupling portion, the effect of suppressing deformation of the exterior case can be obtained to some extent.
  • a thick part can be provided in one of the first coupling part and the second coupling part, and a thin part can be provided in the other.
  • the thick part or the thin part can be provided so as to extend from the top plate to the side plate or from the bottom plate to the side plate.
  • a thick part or a thin part may be provided near the side plate at the boundary between the top plate or the bottom plate and the side plate, or a thick part or near the top plate or the bottom plate at the boundary. You may provide a thin part.
  • the shrinkage balance of the resin is improved, and deformation such as warpage is suppressed.
  • deformation such as warpage
  • the deformation of the outer case is suppressed, the impact resistance of the battery pack is increased, and the safety can be improved. For example, since the residual stress generated at the joint portion between the first case and the second case is reduced, the tearing of the joint portion is suppressed when the battery pack is dropped.
  • the thick or thin part is preferably provided on the inner surface side of the outer case. This is because unnecessary irregularities are not formed on the outer surface of the outer case, and the appearance of the outer case is not impaired, and the mounting property to the device is not impaired.
  • the thick portion is formed, for example, by making the corner of the inner surface of the first coupling portion or the second coupling portion into an arc shape.
  • the corner of the outer surface of the first coupling portion or the second coupling portion may be an arc shape or a pointed shape with a tip having an acute angle or an obtuse angle of 90 degrees.
  • the radius of curvature (Rout) of the corners of the outer surface is made smaller (increase the curvature) than the radius of curvature (Rin) of the corners of the inner surface.
  • the radius of curvature (Rin) of the arc at the corner of the inner surface is, for example, 0.3 to 1.2 mm.
  • the radius of curvature (Rout) is, for example, 0.2 to 0.3 mm.
  • the ratio of Rin / Rout is preferably 2.5 or more, more preferably 2.5 to 4.
  • an arc corresponding to the radius of the cylindrical battery stored in the outer case can be formed at the corner of the inner surface. By forming such an arc, the gap in the outer case can be reduced.
  • the battery can be stored in the outer case with the peripheral surface of the cylindrical battery supported by the inner surface of the thick portion.
  • the circular arc refers to an arc formed in a cross section (hereinafter, a main cross section) obtained by cutting the first coupling portion or the second coupling portion perpendicularly to the top plate (or bottom plate) and perpendicular to the side plate. .
  • a main cross section obtained by cutting the first coupling portion or the second coupling portion perpendicularly to the top plate (or bottom plate) and perpendicular to the side plate.
  • the inner surface of the coupling portion draws a monotonous curve from the top plate (or bottom plate) to the side plate.
  • the case where the top plate (or bottom plate) and the side plate have a uniform thickness and the outer surface draws an arc having a dimension obtained by adding the thickness to the radius of the battery to be mounted is excluded.
  • the thickness T1 of the top plate and the bottom plate is not particularly limited, but is generally about 0.5 to 1.5 mm from the viewpoint of reducing the size and weight of the battery pack. Further, the thickness T2 of the side plate is generally 0.3 to 1.5 mm.
  • the thick portion can also be formed by providing a protrusion along the corner of the inner surface of the first coupling portion or the second coupling portion.
  • the cross sectional shape of the protrusion at the corner of the inner surface is not particularly limited. For example, it has a sharp shape that is convex on the inner surface side and the tip is 90 degrees, an acute angle or an obtuse angle, or an arc shape that is convex on the inner surface side.
  • the relationship between the distance (Tcs) from the corner of the outer surface to the tip of the ridge, the thickness T1 of the top plate (or bottom plate), and the thickness T2 of the side plate is, for example, 1.5 ⁇ T1 ⁇ Tcs ⁇ 2 ⁇ T1 and 1.5 ⁇ T2 ⁇ Tcs ⁇ 2 ⁇ T2.
  • Tcs distance from the corner of the outer surface to the tip of the ridge
  • T1 of the top plate (or bottom plate) the thickness T2 of the side plate
  • the thickness of the top plate and the side plate, or the thickness of the bottom plate and the side plate is gradually increased toward the corner of the inner surface of the first coupling part or the second coupling part.
  • the thickness of the thickest portion of the first coupling portion or the second coupling portion (tmax: distance from the corner of the outer surface to the corner of the inner surface) is 1.5. It is preferable to satisfy ⁇ T1 ⁇ tmax ⁇ 2 ⁇ T1 and 1.5 ⁇ T2 ⁇ tmax ⁇ 2 ⁇ T2.
  • the thin portion is formed, for example, by providing a groove along the corner of the inner surface of the first coupling portion or the second coupling portion.
  • the cross-sectional shape of the groove is not particularly limited, but, for example, a convex shape on the outer surface side and an acute or obtuse tip shape, a convex arc shape on the outer surface side, a bottom surface parallel to the top plate (or bottom plate) Or a shape having a bottom surface parallel to the side plate.
  • the thickness T1 of the top plate (or bottom plate), and the thickness T2 of the side plate is, for example, 0 .5 ⁇ T1 ⁇ D ⁇ 0.8 ⁇ T1 and 0.5 ⁇ T2 ⁇ D ⁇ 0.8 ⁇ T2. If it is this range, in addition to becoming easy to form the thin part sufficient to suppress the curvature of an exterior case, sufficient intensity
  • strength of an exterior case can be ensured.
  • the thin-walled portion is also formed by gradually reducing the thickness of the top plate and the side plate or the thickness of the bottom plate and the side plate toward the corner of the inner surface of the first coupling portion or the second coupling portion. It can also be formed. For example, it is preferable to change the thickness at a rate of 30 to 160 ⁇ m per mm in a range where the distance L from the corner of the outer surface is within 3 mm. Thus, it is thought that the effect of the stress relaxation which suppresses the curvature of an exterior case is heightened by changing thickness gradually.
  • the thickness (tmin) of the thinnest portion of the first coupling portion or the second coupling portion is 0.5 ⁇ T1 ⁇ tmin ⁇ 0.8 ⁇ T1, and 0 It is preferable to satisfy .5 ⁇ T2 ⁇ tmin ⁇ 0.8 ⁇ T2.
  • the thick part and the thin part as described above can be provided in the first case and the second case in any combination.
  • an arc-shaped thick part is provided in the first case
  • a thick part of a protrusion is provided in the second case
  • a thin part including a groove having a bottom surface parallel to the top plate is provided in the first case. It is also possible to provide a thick part of the ridge on the two cases.
  • the thick portion or the thin portion may be provided over the entire ridge line of the first coupling portion or the second coupling portion, or may be partially provided. However, it is preferable that the partial thick portion or the thin portion is provided at a target position of parallel sides (ridge lines) facing each other. In particular, the thick or thin portion is preferably provided intermittently along the ridge line of the first coupling portion or the second coupling portion. At this time, it is preferable that the interval between adjacent thick portions or thin portions be equal intervals within one side (ridge line). Thus, it is thought that the effect which relieve
  • the length per one of the thick or thin portions provided intermittently (Ln) ) Preferably satisfies 0.04 ⁇ L0 ⁇ Ln ⁇ 0.2 ⁇ L0, for example.
  • the total length (LN) of the portion where the thick portion or the thin portion is provided is preferably 60 to 70% of L0.
  • the battery pack of the present invention is not limited to a notebook personal computer, and the structure is not limited by the following drawings.
  • the present invention can be applied to battery packs for various uses such as digital still cameras, portable music players, small devices such as mobile phones, electric tools, electric bicycles, electric vehicles, and hybrid vehicles.
  • the battery pack 10 includes a first case 101 having a rectangular top plate 11 and a first side surface portion 13a extending perpendicularly from the four sides thereof, and a second case having a bottom plate 15 and a second side surface portion 13b extending from the four sides thereof. 103.
  • the end portion of the first side surface portion 13a defines the outline of the opening of the first case 101.
  • the end portion of the second side surface portion 13b that defines the contour of the opening of the second case 103 is mated and joined. .
  • the 1st side part 13a and the 2nd side part 13b are united, and comprise the side plate 13 which prescribes
  • a plurality of batteries 12 are housed in the exterior case so that power can be supplied to the outside. Specifically, a group of three batteries 12 connected in series is set as one set, and two sets of battery groups are connected in parallel via leads 14a and 14b and arranged side by side.
  • a battery pack composed of a total of six batteries 12 is partitioned by a central partition plate 16a that partitions between two sets of battery groups, and an auxiliary partition plate 16b that partitions the front and rear of the batteries 12 connected in series. By these partition plates, the movement of the battery 12 inside the outer case is suppressed, and the connection between the batteries is stably maintained.
  • the above is merely an example of the battery storage form, and the number of batteries and how to connect the batteries. Is not particularly limited. Further, the central partition plate and the auxiliary partition plate are not essential.
  • the battery 12 may be a primary battery or a secondary battery, but a secondary battery is generally used.
  • the secondary battery include a lithium ion battery, a nickel metal hydride storage battery, and a nickel cadmium storage battery.
  • the use of lithium ion batteries has become the mainstream because high capacity and high output can be obtained.
  • the top plate 11 and the first side surface portion 13a are integrally molded, and these boundary portions of the bent shape become the first coupling portion 17a.
  • the bottom plate 15 and the second side surface portion 13b are formed integrally, and these boundary portions of the bent shape become the second coupling portion 17b.
  • bond part 17b is shown in FIG. 3 in the state which notched a part of case of the battery pack. However, in FIG. 3, illustration of the battery 12 accommodated in the exterior case is omitted.
  • each of the first coupling portion 17a and the second coupling portion 17b has a thick portion 19 formed by making the corners of the inner surfaces arc-shaped (R-shaped).
  • the corners of the outer surface may be pointed as shown in FIG. 3, but may be arcuate.
  • the thick portion 19 is formed by making the corners of the inner surfaces of the first coupling portion 17a and the second coupling portion 17b into arc shapes, a portion protruding to the outer surface side of the exterior case does not occur, The appearance of the battery pack and the mountability to the device are not impaired. Furthermore, the mechanical strength of the first coupling portion 17a and the second coupling portion 17b is also improved.
  • a circuit board (not shown) having a protection circuit for protecting the battery 12 from overcharge and overdischarge can be accommodated in the exterior case.
  • a circuit board has a plurality of internal terminals, and the internal terminals are connected to the leads 14a and 14b.
  • the circuit board is connected to a connector 18 for mounting the battery pack on a device such as a notebook computer. Power supply (discharge) from the battery to the notebook computer and charging of the battery by an external power source are performed via the connector 18.
  • the thick portion may be provided over the entire ridgeline of the first coupling portion 17a and the second coupling portion 17b, and as shown in FIG. 4, a predetermined length (for example, partially provided along the ridgeline) It may be a thick portion 19x having a length of 20 to 40 mm. Also, as shown in FIG. 5, short (for example, 15 to 20 mm long) thick portions 19y may be intermittently provided at a plurality of locations along the ridgeline, for example, at regular intervals.
  • an arc having a radius of curvature (Rin) corresponding to the radius of the battery accommodated in the outer case may be formed at the corner of the inner surface of each coupling portion.
  • the first case and the second case are warped outwardly (case 101A) as shown in FIG. Or reverse warping (case 101B) that protrudes inward may occur as shown in FIG.
  • Such warping is considered to occur because stress due to resin shrinkage or the like remains in the first joint portion between the top plate and the side plate or the second joint portion between the bottom plate and the side plate.
  • the thick part it is considered that the degree of generation of stress due to shrinkage when the molten resin is cooled and solidified tends to be uniform, and such warpage is reduced.
  • the thin portion similarly, it is considered that the degree of generation of stress due to shrinkage when the molten resin is cooled and solidified is likely to be uniform, and warpage is reduced.
  • the warp or reverse warp as described above tends to increase as a case having a shape in which the shrinkage balance of the resin tends to be uneven is formed. For example, when the tensile stress due to the contraction of the side plate becomes larger than the tensile stress due to the contraction of the top surface plate or the bottom surface plate, a warp that protrudes outward is likely to occur. Further, when the tensile stress due to the contraction of the side plate is smaller than the tensile stress due to the contraction of the top surface plate or the bottom surface plate, warping that is convex inward tends to occur.
  • the first case 101 and the second case 103 can be obtained by injection-molding a composition mainly composed of a synthetic resin, for example, a thermoplastic resin, using a predetermined mold.
  • the method of injection molding is not particularly limited, but from the viewpoint of enhancing the effect of suppressing the warping of the outer case, the mold temperature during molding and the pressure in the mold may be controlled as conventionally.
  • thermoplastic resin examples include polyolefins such as polypropylene, polyesters such as polycarbonate, polyethylene terephthalate, and polybutylene terephthalate, polyamides, and liquid crystal polymers.
  • additives such as an inorganic filler and a flame retardant, can be contained in the resin composition.
  • a mold used for injection molding is usually composed of a female mold having a concave portion with a predetermined shape and a male mold having a convex portion fitted with the concave portion at a predetermined interval, and is formed between the concave portion and the convex portion. The interval becomes a cavity for injecting resin.
  • the mold is provided with a sprue, a runner and a gate.
  • the molten resin is injected from the injection nozzle into the closed mold. Resin is introduced into the cavity through the sprue, runner and gate.
  • the mold is opened. Normally, such a series of operations is controlled by a predetermined control device.
  • ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ Take out the molded case from the opened mold. After that, a partition plate, a circuit board, a connector, etc. are attached to the first case or the second case, the batteries and leads are assembled, and the opening ends of the first case and the second case are butted together and joined, A battery pack is obtained.
  • the thick portion 19A of the battery pack 10A of FIG. 8 is formed by providing protrusions 80 along the corners of the inner surfaces of the first coupling portion 17a and the second coupling portion 17b.
  • the cross-sectional shape of the protrusion is convex toward the inner surface, and the tip 83 is a sharp shape with an angle of about 90 degrees.
  • the thick portion 19B of the battery pack 10B in FIG. 9 gradually increases the thickness of the top plate and the side plate toward the corner of the inner surface of the first coupling portion, and the thickness of the bottom plate and the side plate to the second. It is formed by gradually increasing the thickness toward the corner of the inner surface of the coupling portion.
  • the thicknesses of the top plate, the bottom plate, and the side plate increase at a constant rate up to the vicinity of the corners of each coupling portion, and the corner cross-section has an arc shape.
  • the top plate (or bottom plate) and the inner surface of the side plate are more inclined toward the inner surface, and the outer surface of each portion is flat.
  • the height is constant.
  • the thin portion 19C of the battery pack 10C of FIG. 10 is provided by providing a groove 100 having a convex arcuate depth D1 on the outer surface side along the corners of the inner surfaces of the first coupling portion 17a and the second coupling portion 17b. Is formed.
  • the thin-walled portion may be provided over the entire ridgeline of the first coupling portion 17a and the second coupling portion 17b, and as shown in FIG. 11, a predetermined length (for example, a long length) provided partially along the ridgeline. 20 to 40 mm) may be used.
  • a predetermined length for example, a long length
  • 20 to 40 mm may be used.
  • short (for example, 15 to 20 mm long) thin portions 19w may be provided intermittently at a plurality of locations along the ridgeline, for example, at regular intervals.
  • the relationship between the width W of the bottom surface 150 of the groove 130, the top plate (or bottom plate) thickness T1, and the side plate thickness T2 is, for example, 0.5 ⁇ T1 ⁇ W ⁇ 1 ⁇ T1, and 0. 5 ⁇ T2 ⁇ W ⁇ 1 ⁇ T2.
  • a groove having a bottom surface parallel to the top plate or the bottom plate is provided instead of the groove having a bottom surface parallel to the side plate.
  • the thin portion 19E of the battery pack 10E in FIG. 14 gradually reduces the thickness of the top plate and the side plate toward the corner of the inner surface of the first coupling portion, and the second coupling of the thickness of the bottom plate and the side plate. It is formed by gradually thinning toward the corner of the inner surface of the part.
  • the thicknesses of the top plate, the bottom plate, and the side plates are reduced at a constant rate up to the vicinity of the corners of each coupling portion, and the corner cross section has an arc shape with a large curvature.
  • the top plate (or bottom plate) and the inner surface of the side plate are inclined toward the outer surface side, and the outer surface of each portion is flat, so the thickness of the outer shape of the battery pack Is constant.
  • a battery pack having an outer case with outer dimensions as shown in FIGS. 1 to 3 having a length of 200 mm in the longitudinal direction, a length of 40 mm in the width direction and a height of 20 mm was produced.
  • a polycarbonate added with a flame retardant as a thermoplastic resin was used, and injection molding was performed with a predetermined mold to mold a first case and a second case having substantially vertical shapes.
  • a series of injection molding operations were controlled by a predetermined control device.
  • a partition plate, a circuit board, a connector, and the like were attached to the obtained case, and as shown in FIG. 1, two sets of battery groups composed of three batteries connected in series were connected in parallel and incorporated in the case. Thereafter, the opening ends of the first case and the second case were butted together and joined with an adhesive.
  • the thickness of the top and bottom plates of the exterior case was 1 mm, and the thickness of the side plates was 1 mm.
  • the corners of the inner surface of the first coupling part or the second coupling part of each case were arc-shaped, and the corners of the outer surface were arc-shaped with a small radius of curvature to form a thick part.
  • the radius of curvature (Rin) at the corner of the inner surface was 1 mm, and the radius of curvature (Rout) at the corner of the outer surface was 0.3 mm.
  • the thick part was formed along the whole ridgeline (namely, the whole periphery of a top
  • the thick portion is formed along the entire ridgeline of each coupling portion by providing a protrusion along the corner of the inner surface of the first coupling portion or the second coupling portion of each case.
  • a battery pack was produced in the same manner as Example 1 except for the above.
  • the cross-sectional shape of the ridge was a sharp shape that was convex on the inner surface side and the tip formed an angle of 90 degrees.
  • the distance (Tcs) from the corner of the outer surface to the tip of the ridge was 2.8 mm.
  • the thickness of the top plate and the side plate and the thickness of the bottom plate and the side plate are gradually increased toward the corners of the inner surface of the first coupling portion or the second coupling portion.
  • a battery pack was produced in the same manner as in Example 1 except that the thick portion was formed along the entire ridge line of the first coupling portion or the second coupling portion of each case.
  • the thickness (tmax) of the thickest part of each joint was 2.8 mm.
  • the thickness was gradually changed at a constant rate from 1 mm in the range where the distance L from the corner of the outer surface was within 3 mm.
  • Example 1 As shown in FIG. 4, except that the thick-walled portion (20 mm in length) whose inner corner is arc-shaped is partially provided on both end portions of the long side surface along the ridge line of each connecting portion. As in Example 1, a battery pack was produced.
  • a battery pack was produced in the same manner as in Example 1.
  • Comparative Example 2 A battery pack was produced in the same manner as in Comparative Example 1, except that the thickness of the top plate and the bottom plate of the outer case was 1 mm and the thickness of the side plate was 0.3 mm.
  • the amount of warpage of the top plate of the exterior cases of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 was measured using a pick tester. Specifically, the height difference between the uppermost part and the lowermost part of the top plate was defined as the amount of warpage.
  • Examples 4 to 5 show that the effect of suppressing warpage varies depending on the installation method of the thick portion, and that it is possible to significantly suppress warpage compared to Comparative Examples 1 and 2 even by providing a slight thickness portion. Yes.
  • the thickness of the top plate and the bottom plate of the outer case is 1.5 mm, and as shown in FIG. 10, the arcuate depth D1 along the corner of the inner surface of the first coupling portion or the second coupling portion of each case.
  • a battery pack was produced in the same manner as in Example 1 except that a thin-walled portion was formed along the entire ridgeline of each connecting portion by providing a groove of 0.5 mm.
  • a groove having a bottom surface parallel to the side plate and having a depth D2 of 0.2 mm and a width W of 1 mm is formed.
  • the thickness of the top plate and the side plate and the thickness of the bottom plate and the side plate are gradually reduced toward the corner of the inner surface of the first coupling portion or the second coupling portion.
  • a battery pack was produced in the same manner as in Example 6 except that the thin portion was formed along the entire ridge line of the first coupling portion or the second coupling portion of each case.
  • the thickness (tmin) of the thinnest part of each coupling part was 0.3 mm.
  • the thickness was gradually changed from a thickness of 1 mm or 1.5 mm at a constant rate within a range where the distance L from the corner of the outer surface was within 3 mm.
  • a battery pack was produced in the same manner as in Example 6 except that arc-shaped grooves (20 mm in length) were provided on both ends of the long side surface along the ridge line of each coupling portion. did.
  • arc-like grooves (20 mm in length) are the same as those in Example 6 except that the grooves are intermittently provided at a plurality of locations at equal intervals (interval of 25 mm) along the ridgeline of each connecting portion.
  • a battery pack was prepared.
  • Examples 9 to 10 show that the effect of warpage suppression varies depending on the installation method of the thin-walled portion, and also shows that warpage can be remarkably suppressed as compared with Comparative Examples 1 and 2 just by providing a slight thin-walled portion.
  • the present invention it is possible to provide a battery pack in which deformation such as warping of the case is suppressed regardless of whether or not various conditions during molding are controlled. Therefore, it is useful as a battery pack attached to a device that requires high quality, such as a notebook computer.

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Abstract

　電池と、電池を収納するケースと、を備えた電池パックであって、ケースが、天面板と、底面板と、天面板と底面板との間の空間を規定する側面板と、天面板と側面板とを結合する第１結合部と、底面板と側面板とを結合する第２結合部とを具備し、第１結合部および第２結合部の少なくとも一方が、肉厚部または薄肉部を有する、電池パック。肉厚部または薄肉部は、第１結合部または第２結合部の稜線の全体にわたって設けてもよく、稜線に部分的に設けられていてもよく、稜線に間欠的に設けられていてもよい。

Description

電池パック
　本発明は、電池とそれを収納するケースとを備えた電池パックに関し、特に、互いに電気的に接続された複数の二次電池と、これらを収納する合成樹脂製の外装ケースと、を具備する電池パックに関する。
　近年、ノート型パーソナルコンピュータ（以下、ノート型パソコンと称す）や移動体通信機器の高機能化による搭載集積回路の拡大により、搭載部品の小型軽量化が進んでいる。同様に、デジタルスチルカメラの小型軽量化、あるいは携帯用音楽プレーヤの薄型軽量化も進展している。これに伴い、これらの機器に搭載される電池パックの薄型軽量化が強く要望されている。電池パックは、電池と、電池を外部に電力の供給が可能なように収納する外装ケースとを備えている。
　従来のノート型パソコンなどの機器には、厚み３ｍｍ～２０ｍｍの角型の電池パックが用いられている。電池パックを薄型化するとともに、十分な電池容量を確保するには、外装ケースを構成する材料の薄肉化が要求される。このような材料として、例えば、厚さ０．５ｍｍ程度の板材が多く用いられている。
　一方、電池パックは、高品質であることが求められる。例えばノート型パソコンなどの電子機器に電池パックを組み込む場合、高い寸法精度が要求される。また、落下時の衝撃に耐える機械的強度を確保し、安全性を向上させることも強く要望されている。これらの要望に応えるには、外装ケースの反りなどの変形を防ぎ、電池パックの歪を低減するとともに、機器への装着性を高めることが重要である。
　外装ケースは、一般に、天面板と、底面板と、天面板と底面板との間の空間を規定する側面板とを具備する。例えば、特許文献１に示されるように、天面板と側面板の一部からなり、開口を有する第１ケースと、底面板と側面板の残部からなり、第１ケースの開口を塞ぐ第２ケースとで、外装ケースが構成される。これらのケースは、一般に、合成樹脂を射出成形することにより得られる。天面板（または底面板）と側面板の肉厚は、通常、等しくなるように成形される。このようなケースは、成形時の樹脂収縮等により、反りなどの変形を生じやすい。
　外装ケースを成形する際には、所定形状のキャビティを有する金型が用いられる。そこで、外装ケースの反りなどの変形を防ぐ観点から、成形時の樹脂の冷却時間を制御して、樹脂の収縮を抑制することが提案されている（特許文献２参照）。具体的には、金型温度の上昇に応じて冷却時間が長くなるように、キャビティ近くに埋設した温度センサの出力信号を利用して冷却時間が算出される。
　成形品の収縮バランスを取るために、可動金型と固定金型とで規定されるキャビティ内において、溶融樹脂の表面が固化し始めた頃に、可動金型からガスを注入し、キャビティ内の圧力を所定期間、高く保持することなども提案されている（特許文献３参照）。
特開２００８－１３５３４２号公報 特開平６－２５４９２９号公報 特開２００３－２４５９３７号公報
　しかし、特許文献２が提案するように、成形時の冷却時間を制御するとしても、外装ケースの微妙な反りを抑制できるほどの高精度な制御は困難である。
　また、特許文献３が提案するように、キャビティ内の圧力を高く保持する場合、樹脂の肉厚により、印加される圧力に差が生じる。そのため、成形中の樹脂の収縮状態にも差が生じ、結果的に反りの抑制は困難になる。
　上記のように、成形時の諸条件を制御する場合でも、外装ケースの反りの抑制が依然として困難であることに鑑み、本発明は、成形品の構造を改良することにより、反りを抑制することに着眼している。
　すなわち、本発明は、電池と、前記電池を収納するケースと、を備えた電池パックであって、前記ケースが、天面板と、底面板と、前記天面板と前記底面板との間の空間を規定する側面板と、前記天面板と前記側面板とを結合する第１結合部と、前記底面板と前記側面板とを結合する第２結合部とを具備し、前記第１結合部および前記第２結合部の少なくとも一方が、肉厚部または薄肉部を有する、電池パックに関する。
　本発明の一形態において、前記肉厚部は、前記第１結合部または前記第２結合部の内面の隅を、円弧状にすることにより形成される。
　本発明の他の一形態において、前記肉厚部は、前記第１結合部または前記第２結合部の内面の隅に沿って、突条を設けることにより形成される。
　本発明の他の一形態において、前記肉厚部は、前記天面板と前記側面板の厚さ、または、前記底面板と前記側面板の厚さを、前記第１結合部または前記第２結合部の内面の隅に向かって、徐々に厚くすることにより形成される。
　本発明の一形態において、前記薄肉部は、前記第１結合部または前記第２結合部の内面の隅に沿って、溝を設けることにより形成される。
　本発明の他の一形態において、前記薄肉部は、前記天面板と前記側面板の厚さ、または、前記底面板と前記側面板の厚さを、前記第１結合部または前記第２結合部の内面の隅に向かって、徐々に薄くすることにより形成される。
　本発明の一形態において、前記肉厚部または前記薄肉部は、第１結合部または第２結合部の稜線（ｅｄｇｅ-ｌｉｎｅ）の全体にわたって設けられている。
　本発明の他の一形態において、前記肉厚部または前記薄肉部は、第１結合部または第２結合部の稜線に部分的に設けられている。
　本発明の他の一形態において、前記肉厚部または前記薄肉部は、第１結合部または第２結合部の稜線に間欠的に設けられている。
　本発明によれば、成形時の諸条件の制御の有無にかかわらず、ケースの反りなどの変形が抑制された電池パックを提供することが可能である。よって、電池パックの寸法精度が向上し、電子機器への装着性が高められる。また、ケースの残留応力を軽減できるため、電池パックの機械的強度を確保しやすくなる。電池パックの機械的強度の確保により、機器使用時の電池パックの安全性の向上も期待できる。
　本発明の新規な特徴を添付の請求の範囲に記述するが、本発明は、構成および内容の両方に関し、本願の他の目的および特徴と併せ、図面を照合した以下の詳細な説明によりさらによく理解されるであろう。
本発明の一実施形態に係る肉厚部を有する電池パックの構造を示す分解斜視図である。 同電池パックのケースの内部の上面図である。 同電池パックのケースの一部切欠斜視図である。 同電池パックのケースの要部の第１変形例を示す斜視図である。 同電池パックのケースの要部の第２変形例を示す斜視図である。 本発明の比較例の電池パックのケースの反り状態を示す概念図である。 本発明の比較例の電池パックのケースの逆反り状態を示す概念図である。 本発明の他の実施形態に係る肉厚部を有する電池パックのケースの一部切欠斜視図である。 本発明の更に他の実施形態に係る肉厚部を有する電池パックのケースの一部切欠斜視図である。 本発明の一実施形態に係る薄肉部を有する電池パックのケースの一部切欠斜視図である。 同電池パックのケースの要部の第１変形例を示す斜視図である。 同電池パックのケースの要部の第２変形例を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る薄肉部を有する電池パックのケースの一部切欠斜視図である。 本発明の更に他の実施形態に係る薄肉部を有する電池パックのケースの一部切欠斜視図である。 本発明の比較例の電池パックのケースの一部切欠斜視図である。
　本発明は、電池と、電池を外部に電力の供給が可能なように収納するケース（以下、外装ケース）と、を備えた電池パックに関する。ここで、外装ケースは、天面板と、底面板と、天面板と底面板との間の空間を規定する側面板とを具備する。天面板と底面板の形状は、特に限定されないが、通常は、互いに直角に交わる、主要な二対の平行な辺を有し、矩形またはこれに近い形状を有する。側面板は、通常、天面板と底面板との距離が一定になるように、天面板と底面板との間の空間を規定している。
　外装ケースは、例えば、天面板と側面板の一部（以下、第１側面部）を有し、開口を有する第１ケースと、底面板と側面板の残部（以下、第２側面部）を有し、第１ケースの開口を塞ぐ第２ケースと、を具備する。第１ケースの開口の輪郭を定める第１側面部の端部は、第２ケースの第２側面部の端部と接合される。接合の方法は、特に限定されないが、外装ケースは、通常は、樹脂製であるため、溶着または接着剤により接合される。
　上記のような第１ケースと第２ケースとを具備する外装ケースの場合、天面板と第１側面部は、通常、一体に成形されている。ここでは、屈曲した形状の天面板と第１側面部との境界部を第１結合部と称する。同様に、底面板と第２側面部は、通常、一体に成形されている。ここでは、屈曲した形状の底面板と第２側面部との境界部を第２結合部と称する。ただし、天面板と第１側面部、または、底面板と第２側面部が一体に成形されていない場合もある。例えば、第１ケースだけが側面板を有し、第２ケースは底面板だけで構成することもできる。また、天面板と、側面板と、底面板とを、別々に成形し、これらを溶着または接着剤により接合する場合もある。この場合、第１結合部および第２結合部は、それぞれ溶着または接着剤による接合部となる。
　本発明において、第１結合部および第２結合部の少なくとも一方は、肉厚部または薄肉部を有する。肉厚部または薄肉部は、第１結合部および第２結合部の両方に形成することが、外装ケースの変形を抑制する効果が高められる点で望ましい。ただし、第１結合部および第２結合部の一方だけに肉厚部または薄肉部を設けても、外装ケースの変形を抑制する効果を、ある程度は得ることができる。なお、第１結合部および第２結合部の一方に肉厚部を設け、他方に薄肉部を設けることもできる。
　肉厚部または薄肉部は、天面板から側面板に跨るように、または、底面板から側面板に跨るように設けることができる。ただし、天面板または底面板と側面板との境界部の側面板側寄りに肉厚部または薄肉部を設けてもよいし、境界部の天面板側寄りまたは底面板側寄りに肉厚部または薄肉部を設けてもよい。
　上記のような肉厚部または薄肉部を設けることで、樹脂の収縮バランスが良くなり、反りなどの変形が抑制される。例えば、矩形の天面板または底面板の収縮による影響と、その四方を囲む側面部の収縮による影響とが、肉厚部または薄肉部の存在により低減されると考えられる。外装ケースの変形が抑制されることにより、電池パックの寸法制度が高くなり、機器への装着性が高くなる。
　外装ケースの変形が抑制されると、電池パックの耐衝撃性も高くなり、安全性の向上を図ることが可能となる。例えば、第１ケースと第２ケースとの接合部に発生する残留応力が軽減されるため、電池パックの落下時に、接合部の開裂が抑制される。
　肉厚部または薄肉部は、外装ケースの内面側に設けることが好ましい。このようにすれば、外装ケースの外面に不要な凹凸が形成されることがなく、外装ケースの外観を損なったり、機器への装着性を損なったりすることがないからである。
　肉厚部は、例えば、第１結合部または第２結合部の内面の隅を、円弧状にすることにより形成される。第１結合部または第２結合部の外面の隅は、円弧状でも、先端が９０度、鋭角または鈍角を成す尖った形状でもよい。外面の隅が円弧状である場合、内面の隅の曲率半径（Ｒｉｎ）よりも、外面の隅の曲率半径（Ｒｏｕｔ）を小さく（曲率を大きく）する。具体的には、内面の隅の円弧の曲率半径（Ｒｉｎ）は、例えば０．３～１．２ｍｍである。
　外面の隅が円弧状である場合、その曲率半径（Ｒｏｕｔ）は、例えば０．２～０．３ｍｍである。Ｒｉｎ／Ｒｏｕｔの比は２．５以上、更には２．５～４であることが好ましい。このようにすることで、ケースの反りを抑制するのに十分な肉厚部を形成することが容易となる。
　内面の隅には、更に、外装ケース内に収納される円筒型電池の半径に対応させた円弧を形成することもできる。このような円弧を形成することにより、外装ケース内の隙間を低減することができる。この場合、円筒型電池の周面を肉厚部の内面で支持させた状態で外装ケース内に当該電池を収納できる。
　ここで、円弧とは、第１結合部または第２結合部を、天面板（または底面板）に垂直かつ側面板に垂直に切断した断面（以下、要部断面）に形成される円弧をいう。要部断面において、天面板（または底面版）から側面板にわたって結合部の内面は単調なカーブを描く。ただし、天面板（または底面板）および側面板が均一な肉厚であり、外面が、搭載される電池の半径に前記肉厚を加えた寸法の円弧を描く場合は除外される。
　天面板および底面板の厚さＴ１は、特に限定されないが、電池パックの小型化および軽量化の観点から、一般に０．５～１．５ｍｍ程度である。また、側面板の厚さＴ２は、一般に０．３～１．５ｍｍである。
　肉厚部は、第１結合部または第２結合部の内面の隅に沿って、突条を設けることにより形成することもできる。要部断面において、内面の隅における突条の断面形状は、特に限定されない。例えば、内面側に凸で、先端が９０度、鋭角または鈍角を成す尖った形状か、内面側に凸の円弧状である。要部断面において、外面の隅から突条の先端までの距離（Ｔｃｓ）と、天面板（または底面板）の厚さＴ１と、側面板の厚さＴ２との関係は、例えば１．５×Ｔ１≦Ｔｃｓ≦２×Ｔ１、かつ１．５×Ｔ２≦Ｔｃｓ≦２×Ｔ２である。この範囲であれば、ケースの反りを抑制するのに十分な肉厚部を形成することが容易となることに加え、外装ケース内に電池の収納空間を十分に確保することができる。
　肉厚部は、また、天面板と側面板の厚さ、または、底面板と側面板の厚さを、第１結合部または第２結合部の内面の隅に向かって、徐々に厚くすることにより形成することもできる。例えば、外面の隅からの距離Ｌが３ｍｍ以内の範囲において、１ｍｍあたり３０～１６０μｍの割合で厚さを変化させることが好ましい。このように、厚さを徐々に変化させることで、外装ケースの反りを抑制する応力緩和の効果が高められると考えられる。ただし、外装ケース内の空間を十分に確保する観点から、第１結合部または第２結合部の最も厚い部分の厚さ（ｔｍａｘ：外面の隅から内面の隅までの距離）は、１．５×Ｔ１≦ｔｍａｘ≦２×Ｔ１、かつ１．５×Ｔ２≦ｔｍａｘ≦２×Ｔ２を満たすことが好ましい。
　一方、薄肉部は、例えば、第１結合部または第２結合部の内面の隅に沿って、溝を設けることにより形成される。要部断面において、溝の断面形状は、特に限定されないが、例えば、外面側に凸で先端が鋭角または鈍角の形状、外面側に凸の円弧状、天面板（または底面板）に平行な底面を有する形状、または側面板に平行な底面を有する形状である。溝の最大深さＤ（図１０のＤ１および図１３のＤ２がこれに該当する）と、天面板（または底面板）の厚さＴ１と、側面板の厚さＴ２との関係は、例えば０．５×Ｔ１≦Ｄ≦０．８×Ｔ１、かつ０．５×Ｔ２≦Ｄ≦０．８×Ｔ２である。この範囲であれば、外装ケースの反りを抑制するのに十分な薄肉部を形成することが容易となることに加え、外装ケースの十分な強度を確保することができる。
　薄肉部は、また、天面板と側面板の厚さ、または、底面板と側面板の厚さを、第１結合部または第２結合部の内面の隅に向かって、徐々に薄くすることにより形成することもできる。例えば、外面の隅からの距離Ｌが３ｍｍ以内の範囲において、１ｍｍあたり３０～１６０μｍの割合で厚さを変化させることが好ましい。このように、厚さを徐々に変化させることで、外装ケースの反りを抑制する応力緩和の効果が高められると考えられる。ただし、外装ケースの強度を十分に確保する観点から、第１結合部または第２結合部の最も薄い部分の厚さ（ｔｍｉｎ）は０．５×Ｔ１≦ｔｍｉｎ≦０．８×Ｔ１、かつ０．５×Ｔ２≦ｔｍｉｎ≦０．８×Ｔ２を満たすことが好ましい。
　上記のような肉厚部および薄肉部は、任意の組み合わせで、第１ケースと第２ケースに設けることができる。例えば、第１ケースに円弧状の肉厚部を設けるとともに第２ケースに突条の肉厚部を設けたり、第１ケースに天面板に平行な底面を有する溝からなる薄肉部を設けるとともに第２ケースに突条の肉厚部を設けたりすることもできる。
　肉厚部または薄肉部は、第１結合部または第２結合部の稜線の全体にわたって設けられていてもよく、部分的に設けられていてもよい。ただし、部分的な肉厚部または薄肉部は、互いに対向する平行な辺（稜線）の対象な位置に、それぞれ設けることが好ましい。肉厚部または薄肉部は、特に、第１結合部または第２結合部の稜線に沿って間欠的に設けることが好ましい。このとき、隣り合う肉厚部または薄肉部同士の間隔は、一つの辺（稜線）の中では等間隔にすることが好ましい。このように、肉厚部または薄肉部を間欠的に設けることで、外装ケースに生じる応力を緩和する効果が高められると考えられる。
　なお、第１結合部または第２結合部の全長（すなわち、天面板および底面板の周囲長）をＬ０とするとき、間欠的に設ける肉厚部または薄肉部の１つあたりの長さ（Ｌn）は、例えば０．０４×Ｌ０≦Ｌn≦０．２×Ｌ０を満たすことが好ましい。このように、短い肉厚部または薄肉部を複数個所にわたって設けることで、外装ケースに生じる応力を緩和する効果が高められるだけでなく、外装ケースの強度も高められる。このような効果を、より確実に得る観点から、肉厚部または薄肉部が設けられている部分の合計長さ（ＬN）は、Ｌ０の６０～７０％であることが好ましい。
　以下、図面を参照しながら、代表例としてノート型パソコン用電池パックについて説明する。ただし、本発明の電池パックは、ノート型パソコン用に限定されるものではなく、また、その構造は以下の図面により限定されるものではない。例えば、デジタルスチルカメラ、携帯用音楽プレーヤ、携帯電話などの小型機器、電動工具、電動自転車、電気自動車、ハイブリッド自動車など、様々な用途の電池パックに本発明を適用できる。
　図１および図２に、本発明の一実施形態に係る、肉厚部を有する電池パックの構造を示す。電池パック１０は、矩形の天面板１１とその四辺から垂直に延びる第１側面部１３ａとを有する第１ケース１０１、および、底面板１５とその四辺から延びる第２側面部１３ｂを有する第２ケース１０３を具備する。第１側面部１３ａの端部は、第１ケース１０１の開口の輪郭を定めており、同じく、第２ケース１０３の開口の輪郭を定める第２側面部１３ｂの端部とつき合わされ、接合される。第１側面部１３ａと第２側面部１３ｂは、一体となって、天面板と底面板の間の空間を規定する側面板１３を構成している。
　外装ケース内には、複数の電池１２が、外部に電力の供給が可能なように収納されている。具体的には、直列に接続された３個の電池１２の群を１セットとし、２セットの電池群がリード１４ａ、１４ｂを介して並列に接続され、互いに横並びに配置されている。合計６個の電池１２からなる組電池は、２セットの電池群の間を仕切る中央仕切板１６ａと、直列接続された電池１２の前後を仕切る補助仕切板１６ｂにより、仕切られている。これらの仕切板により、外装ケース内部での電池１２の動きが抑制され、電池同士の接続が安定に維持される
　なお、上記は電池の収納形態の一例に過ぎず、電池の数や接続の仕方は特に限定されない。また、中央仕切板および補助仕切板は、必須ではない。
　電池１２は、一次電池でも、二次電池でも良いが、二次電池を用いることが一般的である。二次電池としては、リチウムイオン電池、ニッケル水素蓄電池、ニッケルカドミウム蓄電池などが挙げられる。これらの中でも、高容量かつ高出力が得られる点で、特にリチウムイオン電池を用いることが主流となっている。
　天面板１１と第１側面部１３ａは一体に成形されており、屈曲した形状のこれらの境界部が第１結合部１７ａとなる。同様に、底面板１５と第２側面部１３ｂは一体に成形されており、屈曲した形状のこれらの境界部が第２結合部１７ｂとなる。第１結合部１７ａおよび第２結合部１７ｂの状態を、電池パックのケースの一部を切欠した状態で図３に示す。ただし、図３において、外装ケース内部に収納される電池１２の図示は省略されている。
　図３に示すように、第１結合部１７ａおよび第２結合部１７ｂは、それらの内面の隅をそれぞれ円弧状（Ｒ形状）にすることにより形成された肉厚部１９を有する。外面の隅は、図３に示すように尖った形状でもよいが、円弧状でもよい。肉厚部１９を設けることにより、成形時の諸条件の制御の有無にかかわらず、第１ケース１０１および第２ケース１０３の収縮バランスを良くする所定の効果が得られ、ソリなどの変形を抑制することが可能となる。また、肉厚部１９は、第１結合部１７ａおよび第２結合部１７ｂの内面の隅をそれぞれ円弧状にすることにより形成されているため、外装ケースの外面側に突出した部分が生じず、電池パックの外観や機器への装着性が損なわれることがない。更に、第１結合部１７ａおよび第２結合部１７ｂの機械的強度も向上する。
　なお、外装ケース内部には、電池１２を過充電や過放電から保護するための保護回路を具備する回路基板（図示せず）を収納することができる。このような回路基板は、複数の内部端子を有しており、内部端子はリード１４ａ、１４ｂと接続される。そして、回路基板は、電池パックをノート型パソコン等の機器に装着するためのコネクタ１８に接続される。電池からノート型パソコンへの電力供給（放電）や、外部電源による電池への充電は、コネクタ１８を介して行われる。
　肉厚部は、第１結合部１７ａおよび第２結合部１７ｂの稜線の全体にわたって設けられていてもよく、図４に示すように、稜線に沿って部分的に設けられた所定長さ（例えば長さ２０～４０ｍｍ）の肉厚部１９ｘでもよい。また、図５に示すように、短い（例えば長さ１５～２０ｍｍ）肉厚部１９ｙを、稜線に沿って複数箇所に、例えば等間隔で、間欠的に設けてもよい。
　各結合部の内面の隅には、更に、曲率半径（Ｒｉｎ）を、外装ケース内に収納される電池の半径に対応させた円弧を形成してもよい。上記のような肉厚部を、内部に収納される電池の状態に応じて設計することにより、電池パック内に隙間無く電池を収納することもできる。その結果、電池パックの強度が向上するとともに、外装ケース内部で電池が安定に支持される。
　第１結合部および第２結合部に肉厚部または薄肉部を設けない場合、第１ケースおよび第２ケースには、図６に示すように、外側に凸となる反り（ケース１０１Ａ）が発生したり、図７に示すように、内側に凸となる逆反り（ケース１０１Ｂ）が発生したりする場合がある。このような反りは、天面板と側面板との第１結合部または底面板と側面板との第２結合部において、樹脂の収縮等による応力が残留するために起ると考えられる。一方、肉厚部を設ける場合、溶融樹脂が冷却固化する際の収縮による応力の発生具合が均等になりやすく、このような反りが低減されると考えられる。また、薄肉部を設ける場合も、同様に、溶融樹脂が冷却固化する際の収縮による応力の発生具合が均等になりやすく、反りが低減されると考えられる。
　上記のような反りまたは逆反りは、樹脂の収縮バランスが不均一になりやすい形状のケースを成形するときほど、大きくなる傾向がある。例えば、天面板または底面板の収縮による引っ張り応力よりも、側面板の収縮による引っ張り応力が大きくなると、外側に凸となる反りが発生しやすい。また、天面板または底面板の収縮による引っ張り応力よりも、側面板の収縮による引っ張り応力が小さくなると、内側に凸となる反りが発生しやすい。
　次に、外装ケースの製造方法について説明する。
　第１ケース１０１および第２ケース１０３は、それぞれ合成樹脂、例えば熱可塑性樹脂を主成分とする組成物を、所定の金型を用いて射出成形することにより得ることができる。射出成形の方法は、特に限定されないが、外装ケースの反りを抑制する効果を高める観点から、従来のように、成形時の金型温度や金型内の圧力を制御してもよい。
　熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリアミド、液晶ポリマー等が挙げられる。樹脂組成物には、無機フィラー、難燃剤など、様々な添加剤を含有させることができる。
　射出成形に用いる金型は、通常、所定形状の凹部を有する雌型と、前記凹部と所定間隔をおいて嵌合する凸部を有する雄型からなり、凹部と凸部の間に形成される間隔が、樹脂を注入するキャビティとなる。金型には、スプルー、ランナーおよびゲートが設けられている。射出用ノズルから型閉めされた金型に溶融状態の樹脂が注入される。樹脂は、スプルー、ランナー、ゲートを通ってキャビティに導入される。金型内の溶融樹脂が冷却されて固化すると、金型は型開きされる。通常、このような一連の操作は、所定の制御装置により制御される。
　型開きされた金型から、成形されたケースを取り出す。その後、第１ケースまたは第２ケースに、仕切板、回路基板、コネクタなどを取り付け、電池やリードの組み込みを行い、第１ケースと第２ケースの開口端部同士を突き合わせて接合することにより、電池パックが得られる。
　次に、肉厚部の他の形態について説明する。
　図８の電池パック１０Ａの肉厚部１９Ａは、第１結合部１７ａおよび第２結合部１７ｂの内面の隅に沿って、突条８０を設けることにより形成されている。要部断面において、突条の断面形状は、内面側に凸であり、先端８３が約９０度の角度を成す尖った形状である。このような肉厚部を形成することにより、図３に示した肉厚部と同様の、反りの抑制、外装ケースの機械的強度の向上などの効果を得ることができ、かつ、より高い機械的強度を得ることが可能である。
　図９の電池パック１０Ｂの肉厚部１９Ｂは、天面板と側面板の厚さを第１結合部の内面の隅に向かって徐々に厚くするとともに、底面板と側面板の厚さを第２結合部の内面の隅に向かって徐々に厚くすることにより形成されている。天面板、底面板および側面板の厚さは、各結合部の隅の近傍までは、一定の割合で増加し、隅の断面は円弧状となっている。また、各結合部の隅の近傍では、天面板（または底面板）と側面板の内面がより内面側に向かって傾斜しており、各部の外面は平坦であるため、電池パックの外形の厚さは一定である。このような肉厚部を形成することにより、図３に示した肉厚部と同様の、反りの抑制、外装ケースの機械的強度の向上などの効果を得ることができ、かつ反りの抑制効果を高めることが可能である。
　次に、本発明の一実施形態に係る、薄肉部を有する電池パックの構造を示す。
　図１０の電池パック１０Ｃの薄肉部１９Ｃは、第１結合部１７ａおよび第２結合部１７ｂの内面の隅に沿って、外面側に凸の円弧状の深さＤ１を有する溝１００を設けることにより形成されている。このような薄肉部を形成することにより、図３に示した肉厚部と同様の、反りの抑制、外装ケースの機械的強度の向上などの効果を得ることができる。
　薄肉部は、第１結合部１７ａおよび第２結合部１７ｂの稜線の全体にわたって設けられていてもよく、図１１に示すように、稜線に沿って部分的に設けられた所定長さ（例えば長さ２０～４０ｍｍ）の薄肉部１９ｚでもよい。また、図１２に示すように、短い（例えば長さ１５～２０ｍｍ）薄肉部１９ｗを、稜線に沿って複数箇所に、例えば等間隔で、間欠的に設けてもよい。
　次に、薄肉部の他の形態について説明する。
　図１３の電池パック１０Ｄの薄肉部１９Ｄは、第１結合部および第２結合部の内面の隅に沿って、側面板に平行な底面１５０を有する深さＤ２の溝１３０を設けることにより形成されている。このような薄肉部を形成することにより、図１０に示した薄肉部と同様の、反りの抑制、外装ケースの機械的強度の向上などの効果を得ることが可能である。溝１３０の底面１５０の幅Ｗと、天面板（または底面板）の厚さＴ１と、側面板の厚さＴ２との関係は、例えば０．５×Ｔ１≦Ｗ≦１×Ｔ１、かつ０．５×Ｔ２≦Ｗ≦１×Ｔ２である。このことは、側面板に平行な底面を有する溝の代わりに、天面板または底面板に平行な底面を有する溝を設ける場合についても同様である。
　図１４の電池パック１０Ｅの薄肉部１９Ｅは、天面板と側面板の厚さを第１結合部の内面の隅に向かって徐々に薄くするとともに、底面板と側面板の厚さを第２結合部の内面の隅に向かって徐々に薄くすることにより形成されている。天面板、底面板および側面板の厚さは、各結合部の隅の近傍までは、一定の割合で減少し、隅の断面は曲率の大きい円弧状となっている。また、各結合部の隅の近傍では、天面板（または底面板）と側面板の内面が外面側に向かって傾斜しており、各部の外面は平坦であるため、電池パックの外形の厚さは一定である。このような薄肉部を形成することにより、図１０に示した薄肉部と同様の、反りの抑制、外装ケースの機械的強度の向上などの効果を得ることができ、かつ反りの抑制効果を高めることが可能である。
　以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
　図１～３に示すような外形寸法：長手方向の長さ２００ｍｍ、幅方向の長さ４０ｍｍ、高さ２０ｍｍの外装ケースを有する電池パックを作製した。ここでは、熱可塑性樹脂として難燃剤を添加したポリカーボネートを用い、所定の金型で射出成形して、ほぼ上下対称の形状を有する第１ケースと第２ケースを成形した。射出成形の一連の操作は、所定の制御装置により制御した。得られたケースに、仕切板、回路基板、コネクタなどを取り付け、図１に示すように、直列接続された３個の電池からなる電池群を２セット並列に接続してケース内に組み込んだ。その後、第１ケースと第２ケースの開口端部同士を突き合わせて接着剤で接合した。
　外装ケースの天面板および底面板の厚さを１ｍｍ、側面板の厚さを１ｍｍとした。各ケースの第１結合部または第２結合部の内面の隅は円弧状とし、外面の隅は曲率半径の小さい円弧状とすることで、肉厚部を形成した。内面の隅の曲率半径（Ｒｉｎ）は１ｍｍ、外面の隅の曲率半径（Ｒｏｕｔ）は０．３ｍｍとした。なお、肉厚部は、第１結合部および第２結合部の稜線の全体（すなわち天面板および底面板の周囲全体）に沿って形成した。
　図８に示すように、各ケースの第１結合部または第２結合部の内面の隅に沿って突条を設けることにより、肉厚部を各結合部の稜線の全体に沿って形成したこと以外、実施例１と同様に、電池パックを作製した。突条の断面形状は、内面側に凸で先端が９０度の角度を成す尖った形状とした。外面の隅から突条の先端までの距離（Ｔｃｓ）は、２．８ｍｍとした。
　図９に示すように、天面板と側面板の厚さ、および、底面板と側面板の厚さを、第１結合部または第２結合部の内面の隅に向かって、徐々に厚くすることにより、各ケースの第１結合部または第２結合部の稜線の全体に沿って肉厚部を形成したこと以外、実施例１と同様に、電池パックを作製した。各結合部の最も厚い部分の厚さ（ｔｍａｘ）は、２．８ｍｍとした。ただし、外面の隅からの距離Ｌが３ｍｍ以内の範囲において、厚さ１ｍｍから一定割合で厚さを徐々に変化させた。
　図４に示すように、内面の隅が円弧状の肉厚部（長さ２０ｍｍ）を、各結合部の稜線に沿って、長側面の両端部側に部分的に設けたこと以外、実施例１と同様に、電池パックを作製した。
　図５に示すように、内面の隅が円弧状の肉厚部（長さ２０ｍｍ）を、各結合部の稜線に沿って、複数箇所に等間隔（間隔２５ｍｍ）で間欠的に設けたこと以外、実施例１と同様に、電池パックを作製した。
（比較例１）
　外装ケースの天面板および底面板の厚さを１ｍｍとし、図１５に示すように、内面の隅の曲率半径を外面の隅と同じとし、各ケースの第１結合部または第２結合部に肉厚部を全く設けなかったこと以外、実施例１と同様に、電池パック１０Ｆを作製した。
（比較例２）
　外装ケースの天面板および底面板の厚さを１ｍｍとし、側面板の厚さを０．３ｍｍとしたこと以外、比較例１と同様に、電池パックを作製した。
　実施例１～５および比較例１～２の外装ケースの天面板の反り量を、ピックテスタを用いて測定した。具体的には、天面板の最上位部位と最下位部位との高低差を反り量として定義した。
　実施例１～５および比較例１～２の電池パックについて、それぞれ３０個の反り量を測定し、平均値を求めた。結果を表１に示す。なお、高低差が逆転し、逆反り状態となった場合（図７参照）には、反り量を負の値で示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、実施例１～５は、比較例１～２に比べて反り量が少ないことが確認できた。これは天面板（または底面板）と側面板との結合部に肉厚部を設けたことにより、肉厚差によって各ケースの収縮バランスが釣り合ったためと考えられる。一方、比較例１～２では著しく反り量が増加している。なお、比較例２は、反りの方向が比較例１と逆方向（逆反り状態）である。これは、天面板（または底面板）と側面板の収縮バランスが取れず、天面板（または底面板）の引っ張り応力が、側面板の引っ張り応力を上回ったものと考えられる。
　実施例４～５は、肉厚部の設置方法によって反り抑制の効果が変化することを示すとともに、僅かな肉厚部を設けるだけでも、比較例１～２より著しく反りを抑制できることを示している。
　外装ケースの天面板および底面板の厚さを１．５ｍｍとし、図１０に示すように、各ケースの第１結合部または第２結合部の内面の隅に沿って、円弧状の深さＤ１が０．５ｍｍの溝を設けることにより、薄肉部を各結合部の稜線の全体に沿って形成したこと以外、実施例１と同様に、電池パックを作製した。
　図１３に示すように、各ケースの第１結合部または第２結合部の内面の隅に沿って、側面板に平行な底面を有する深さＤ２が０．２ｍｍ、幅Ｗが１ｍｍの溝を設けることにより、薄肉部を各結合部の稜線の全体に沿って形成したこと以外、実施例６と同様に、電池パックを作製した。
　図１４に示すように、天面板と側面板の厚さ、および、底面板と側面板の厚さを、第１結合部または第２結合部の内面の隅に向かって、徐々に薄くすることにより、各ケースの第１結合部または第２結合部の稜線の全体に沿って薄肉部を形成したこと以外、実施例６と同様に、電池パックを作製した。各結合部の最も薄い部分の厚さ（ｔｍｉｎ）は、０．３ｍｍとした。ただし、外面の隅からの距離Ｌが３ｍｍ以内の範囲において、厚さ１ｍｍまたは１．５ｍｍから一定割合で厚さを徐々に変化させた。
　図１１に示すように、円弧状の溝（長さ２０ｍｍ）を、各結合部の稜線に沿って、長側面の両端部側に設けたこと以外、実施例６と同様に、電池パックを作製した。
　図１２に示すように、円弧状の溝（長さ２０ｍｍ）を、各結合部の稜線に沿って、複数箇所に等間隔（間隔２５ｍｍ）で間欠的に設けたこと以外、実施例６と同様に、電池パックを作製した。
　実施例６～１０の電池パックについて、それぞれ３０個の反り量を測定し、平均値を求めた。結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２に示すように、実施例６～１０は、比較例１～２に比べて反り量が少ないことが確認できた。これは天面板（または底面板）と側面板との結合部に薄肉部を設けたことにより、肉厚差によって各ケースの収縮バランスが釣り合ったためと考えられる。
　実施例９～１０は、薄肉部の設置方法によって反り抑制の効果が変化することを示すとともに、僅かな薄肉部を設けるだけでも、比較例１～２より著しく反りを抑制できることを示している。
　本発明によれば、成形時の諸条件の制御の有無にかかわらず、ケースの反りなどの変形が抑制された電池パックを提供することが可能である。よって、高い品質が求められる機器、例えばノート型パソコンに装着される電池パックとして有用である。
　本発明を現時点での好ましい実施態様に関して説明したが、そのような開示を限定的に解釈してはならない。種々の変形および改変は、上記開示を読むことによって本発明に属する技術分野における当業者には間違いなく明らかになるであろう。したがって、添付の請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、すべての変形および改変を包含する、と解釈されるべきものである。
　１０　電池パック
　１１　天面板
　１２　電池
　１３　側面板
　１３ａ　第１側面部
　１３ｂ　第２側面部
　１５　底面板
　１７ａ　第１結合部
　１７ｂ　第２結合部
　１８　コネクタ
　１９、１９Ａ、１９Ｂ　肉厚部
　１９Ｃ、１９Ｄ、１９Ｅ　薄肉部
　１０１　第１ケース
　１０３　第２ケース                                                              

Claims (9)

  1. 　電池と、前記電池を収納するケースと、を備えた電池パックであって、
    　前記ケースが、天面板と、底面板と、前記天面板と前記底面板との間の空間を規定する側面板と、前記天面板と前記側面板とを結合する第１結合部と、前記底面板と前記側面板とを結合する第２結合部と、を具備し、
    　前記第１結合部および前記第２結合部の少なくとも一方が、肉厚部または薄肉部を有する、電池パック。
  2. 　前記肉厚部が、前記第１結合部または前記第２結合部の内面の隅を、円弧状にすることにより形成される、請求項１記載の電池パック。
  3. 　前記肉厚部が、前記第１結合部または前記第２結合部の内面の隅に沿って、突条を設けることにより形成される、請求項１記載の電池パック。
  4. 　前記肉厚部が、前記天面板と前記側面板の厚さ、または、前記底面板と前記側面板の厚さを、前記第１結合部または前記第２結合部の内面の隅に向かって、徐々に厚くすることにより形成される、請求項１記載の電池パック。
  5. 　前記薄肉部が、前記第１結合部または前記第２結合部の内面の隅に沿って、溝を設けることにより形成される、請求項１記載の電池パック。
  6. 　前記薄肉部が、前記天面板と前記側面板の厚さ、または、前記底面板と前記側面板の厚さを、前記第１結合部または前記第２結合部の内面の隅に向かって、徐々に薄くすることにより形成される、請求項１記載の電池パック。
  7. 　前記肉厚部または前記薄肉部が、第１結合部または第２結合部の稜線の全体にわたって設けられている、請求項１～６のいずれか１項に記載の電池パック。
  8. 　前記肉厚部または前記薄肉部が、第１結合部または第２結合部の稜線に部分的に設けられている、請求項１～６のいずれか１項に記載の電池パック。
  9. 　前記肉厚部または前記薄肉部が、第１結合部または第２結合部の稜線に間欠的に設けられている、請求項１～６のいずれか１項に記載の電池パック。
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