JP5291322B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本発明は、素電池に保護回路及び保護素子を取り付け、これらがカバー内に収納されている電池パックに関する。

近年の電池パックは、小型化が進み電池パックの外装部品として樹脂製カバー、樹脂製フレーム型ケースを使用した電池パックが多くなっている。電池パックには、過充電・過電流・過放電等を防止する保護回路が搭載される。この保護回路を支持するために、樹脂製の内部フレームが用いられる。

図７は、従来の電池パックの一例を示す斜視図である。（ａ）図は電池パック全体の斜視図、（ｂ）図は（ａ）図のＣ部の拡大図である。素電池１００に樹脂製の内部フレーム１０１が取り付けられている。内部フレーム１０１の内部には保護素子（図示せず）が収納され、内部フレーム１０１は保護回路１０２を支持している。

内部フレーム１０１には固定爪１０３が設けられており、カバー１０４には孔１０５が設けられている。カバー１０４の孔１０５に、内部フレーム１０２の固定爪１０３を係合させることにより、カバー１０４が内部フレーム１０１に固定されることになる。

また、下記特許文献１−３には、内部フレームに相当する部品に、カバーを取り付ける各種構成が記載されている。特許文献１には、素電池を囲むフレーム部に設けた係止爪を、キャップ部（カバー）に設けた係合孔に係合させて、カバーをフレーム部に取り付ける構造が記載されている。特許文献２には、外装ケース（カバー）に設けた嵌着凹部に、基板ホルダーに設けた嵌着凸部に係合させて、外装ケースを基板ホルダーに取り付ける構造が記載されている。特許文献３には、カバーに設けた孔にねじを挿通させ、このねじを素電池の端子部に設けたナット部に螺合させて、カバーを素電池に取り付ける構造が記載されている。

他方、カバーと素電池との取付け構造には、電池パックの機械的強度を高めるために、カバーを係合により素電池に取り付けるのではなく、カバーを一体成形により素電池に取り付けるものもある。
特開２００５−１４２１５３号公報 特開２００６−１６４６０１号公報 特開２００６−３０２６６２号公報

しかしながら、前記の図７、特許文献１、２に記載されているような、カバーに設けられた嵌合用の凹部（又は孔）に、内部フレームに設けられた嵌合用の凸部を係合させる（スナップフィット）構造は、電池パックが落下等の衝撃を受けた際、この係合が外れカバーが脱落する可能性があり、耐衝撃性を高めるには不利な構造であった。

また、特許文献３に記載されているような、ねじの螺合によりカバーを素電池に取り付ける構造や、カバーを一体成形により素電池に取り付ける構造は、部品点数、製造工程が増加し、コスト面で不利な構造であった。

本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、簡単な構造で強固にカバーを固定することができ、耐衝撃性に優れた電池パックを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の電池パックは、素電池に保護回路及び保護素子を取り付け、前記保護回路及び前記保護素子がカバー内に収納されている電池パックであって、前記カバー内に内部フレームを備えており、前記内部フレームは、前記素電池に固定され、かつ前記保護回路を支持しており、前記内部フレームから突出したボスが、前記カバーに設けた孔を挿通しており、前記カバーに設けた孔は、前記カバーの表面から窪んだ位置にあり、かつ、前記孔の周縁から延びた傾斜面であって前記孔の周縁から遠ざかるにしたがって前記カバーの前記表面に近づくように傾斜した傾斜面で囲まれており、前記ボスの溶融変形により、前記カバーが前記内部フレームに固定されていることを特徴とする。

本発明の電池パックは、簡単な構造で強固にカバーを固定することができ、耐衝撃性に優れている。

本発明の電池パックによれば、カバーと内部フレームとは、内部フレームと一体のボスの溶融変形により固定されている。このため、簡単な構造でありながら、カバーと内部フレームとが強固に固定され、耐衝撃性にも優れている。また、本発明の電池パックは、取付けねじを用いたり、カバーを素電池に一体成形するものと比べると、部品点数の削減や、製造工程の簡素化を図ることができ、コスト面でも有利になる。

前記本発明の電池パックにおいては、前記カバーの融点は、前記内部フレームの融点より高く、前記カバーの融点と前記内部フレームの融点との差が１０℃以上であることが好ましい。この構成によれば、内部フレームのボスの溶融時に、外観部品であるカバーを溶融させることを防止でき、良好な外観を得ることができる。

また、前記カバーに設けた孔は、前記カバーの表面から窪んだ位置にあり、かつ、前記孔の周縁から延びた傾斜面であって前記孔の周縁から遠ざかるにしたがって前記カバーの前記表面に近づくように傾斜した傾斜面で囲まれている。この構成によれば、溶融変形したボスの厚さを大きくすることができる。このことにより、ボスのせん断力に対する強度が増すので、より強固にカバーを固定することができる。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態に係る電池パックの分解斜視図である。まず、図１を参照しながら、電池パックの概略構成を説明する。図１は、電池パック１、及びこれに取り付ける各種付属部品を示している。素電池２は、厚さの薄い角形の外装缶内に、発電要素を内蔵したものである。素電池２は、例えば、角形リチウムイオン電池であり、携帯電話やモバイル機器等に用いられる。

素電池２の下部には、両面テープ３を介して缶底カバー４が取り付けられる。素電池２の上部には、両面テープ５を介して内部フレーム６が取り付けられる。保護素子７の一端は素電池２の端子８に溶接により接合され、リード９の一端は素電池２の端子１０に溶接により接合される。樹脂製の内部フレーム６は保護回路１０を支持し、保護回路１０は内部フレーム６に形成されたスリットを挿通したリード９に、溶接により接合される。保護素子７及び保護回路１０は、過充電・過電流・過放電等を防止するための保護手段である。

樹脂製のカバー１１には、孔１２が形成されている。この孔１２に、内部フレーム６から突出したボス１３が挿通する。孔１２を挿通したボス１３の先端部を溶融変形させて、カバー１１は、内部フレーム６に固定される。このことにより、素電池２の上部全体がカバー１１により覆われることになる。カバー１１を取り付けた後に、素電池２の外周面には、ラベル１４が巻き付けられる。

以下、図２−６を参照しながら、本実施の形態に係る電池パックについて、より具体的に説明する。図２−５は、本実施の形態に係る電池パックを製造工程順に図示したものである。図２は、素電池２に内部フレーム６を固定するまでの工程を示している。図２（ａ）は、両面テープ貼り付け工程を示しており、素電池２の上部の端子８、１０部を除いた部分に、両面テープ５が貼り付けられる。

図２（ｂ）は、リード９の溶接工程及び内部フレーム６の取り付け工程を示している。素電池１の端子１０に、リード９の一端が溶接される。さらに、内部フレーム６に形成されたスリットにリード９を挿通させた後、素電池１の上部に貼り付けている両面テープ５の片面に、内部フレーム６を接着する。図２（ｃ）は、保護素子７の溶接工程を示している。内部フレーム６の開口に露出している端子８に、保護素子７の一端が溶接される。

図３は、保護回路１０の取り付け工程を示している。図３（ｄ）は保護回路１０を取り付ける直前の状態の斜視図を示している。図３（ｅ）は保護回路１０を取り付けた状態の斜視図を示している。保護回路１０を内部フレーム６上に設置した後、リード９を保護回路１０側に折り曲げる。この状態で、保護回路７の一端と保護回路１０の一端とを溶接し（図３（ｄ）のａ部）、リード９の一端と保護回路１０の他端とを溶接する（図３（ｄ）のｂ部）。

図３（ｅ）の状態では、内部フレーム６は両面テープ５を介して素電池１に取り付けられている（図２（ｃ）参照）。一方、保護回路１０は、a部において、素電池１に溶接された保護素子７に溶接されている。したがって、内部フレーム６は、素電池１の上部に保護素子７を介して強固に固定された保護回路１０を支持していることになる。

一方、保護回路１０は、内部フレーム６のスリットを挿通し一端が素電池１の端子８に溶接されたリード９に溶接されている。このため、内部フレーム６は、リード９を介して素電池１の上部に強固に固定された保護回路１０の下部にあることになる。したがって、内部フレーム６は、保護回路１０、リード９、及び両面テープ５を介して素電池１に強固に固定されていることになる。

図４は、カバーの取り付け工程を示している。図４（ｆ）の状態において、カバー１１の孔１２に内部フレーム６のボス１３を挿通させる。図４（ｇ）は、カバー１１の孔１２にボス１３を挿通させた後の状態を示している。この状態で金属製の加熱ロッド１５をボス１３に押し当てる。このことにより、ボス１３を溶融させながら加圧し、ボス１３を溶融変形させる。図４（ｈ）は、ボス１３を溶融変形させた後の斜視図を示している。

図６は、図４（ｈ）のＡ−Ａ線における断面図を示している。図６（ａ）に示したように、溶融変形後のボス１３の先端は外径が広がっており、ボス１３全体としては、略Ｔ字状になっている。外径の広がったボス１３の先端部が、ストッパーの機能を果たし、カバー１１は内部フレーム６に強固に固定されることになる。

図６（ｂ）は、断面形状の別の例を示している。カバー１１の表面から窪んだ位置にある孔１２を傾斜面１６で囲むことにより、ボス１３の先端部のボス１３の軸方向の厚さが、図６（ａ）のボス１３に比べて大きくなっている。このことにより、カバー１１を外す方向（矢印Ｂ方向）に力が加わった際のせん断力に対する強度が増すことになる。この構成は、より強固なカバーの固定が必要な場合に有効である。

ここで、内部フレーム６を形成する樹脂を低融点のものとし、カバー１１を形成する樹脂を高融点のものとすることにより、内部フレーム６のボス１３の溶融時に、外観部品であるカバー１１が溶融することを防止でき、良好な外観を得ることができる。より具体的には、カバー１１を形成する樹脂の融点は、内部フレーム６を形成する樹脂の融点に比べ、１０℃以上高いことが好ましい。

内部フレーム６とカバー１１の材料の組み合わせの例として、内部フレーム６をＰＰ（融点１７０℃）、カバー１１をＰＣ（融点２４０℃）とすることが挙げられる。また、内部フレーム６をＰＣ（融点２４０℃）、カバー１１をＰＥＴ（融点２６０℃）としてもよい。

図５は、缶底カバーの取り付けから電池パック完成までを示している。図５（ｉ）に示したように、缶底カバー４を両面テープ３を介して素電池１の下部に貼り付ける。図５（ｊ）は、素電池１の全周にラベル１４（図１参照）を貼り付け、電池パック１が完成した状態を示している。

本実施の形態の電池パックによれば、カバーと内部フレームとは、内部フレームと一体のボスの溶融変形により固定されている。このため、簡単な構造でありながら、カバーと内部フレームとが強固に固定され、耐衝撃性にも優れている。また、本実施の形態の電池パックは、取付けねじを用いたり、カバーを素電池に一体成形するものと比べると、部品点数の削減や、製造工程の簡素化を図ることができ、コスト面でも有利になる。

なお、前記実施の形態では、カバー１１は、素電池２の上部のみを覆う形状の例で説明したが、カバー１１は、少なくとも素電池２の上部を覆う形状であればよく、素電池２全体を覆うケース状のものであってもよい。

以上のように、本発明の電池パックは、簡単な構造で強固にカバーを固定することができ、耐衝撃性に優れているので、例えば、携帯電話やモバイル機器に用いる電池パックとして有用である。

本発明の一実施の形態に係る電池パックの分解斜視図。 本発明の一実施の形態に係る素電池２に内部フレーム６を固定するまでの工程を示す斜視図であり、（ａ）図は両面テープ貼り付け工程、（ｂ）図は保護素子７及びリード９の溶接工程、（ｃ）図は内部フレーム６の取り付け工程を示している。 本発明の一実施の形態に係る保護回路１０の取り付け工程を示す斜視図であり、（ｄ）図は保護回路１０を取り付ける直前の状態の斜視図、（ｅ）図は保護回路１０を取り付けた状態の斜視図。 本発明の一実施の形態に係るカバーの取り付け工程を示す斜視図であり、（ｆ）図は孔１２にボス１３を挿通させる直前の斜視図、（ｇ）図はカバー１１の孔１２にボス１３を挿通させた後の状態を示す斜視図、（ｈ）図は、ボス１３を溶融変形させた後の斜視図。 本発明の一実施の形態に係る缶底カバー取り付けから電池パック完成までを示す斜視図であり、（ｉ）図は缶底カバー４の貼り付け工程を示す斜視図、（ｊ）図は電池パック１が完成した状態を示す斜視図。 （ａ）図は図４（ｈ）のＡ−Ａ線における断面図、（ｂ）図は別の例に係る断面形状。 従来の電池パックの一例を示す斜視図であり、（ａ）図は電池パック全体の斜視図、（ｂ）図は（ａ）図のＣ部の拡大図。

符号の説明

１ 電池パック
２ 素電池
６ 内部フレーム
７ 保護素子
１０ 保護回路
１１ カバー
１２ 孔
１３ ボス
１５ 加熱ロッド
１６ 傾斜面

Claims (2)

1. 素電池に保護回路及び保護素子を取り付け、前記保護回路及び前記保護素子がカバー内に収納されている電池パックであって、
   前記カバー内に内部フレームを備えており、
   前記内部フレームは、前記素電池に固定され、かつ前記保護回路を支持しており、
   前記内部フレームから突出したボスが、前記カバーに設けた孔を挿通しており、
   前記カバーに設けた孔は、前記カバーの表面から窪んだ位置にあり、かつ、前記孔の周縁から延びた傾斜面であって前記孔の周縁から遠ざかるにしたがって前記カバーの前記表面に近づくように傾斜した傾斜面で囲まれており、
   前記ボスの溶融変形により、前記カバーが前記内部フレームに固定されていることを特徴とする電池パック。
2. 前記カバーの融点は、前記内部フレームの融点より高く、前記カバーの融点と前記内部フレームの融点との差が１０℃以上である請求項１に記載の電池パック。

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