(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上蓋と、筒状ケースと、下蓋とを備え、絶縁性樹脂からなる電池ケースと、
前記筒状ケース内に並列配置された複数の素電池と、ＰＴＣ特性を有する導電性高分子材料の上下面を一対の金属板の間に挟み込んで構成されると共に前記上面の金属板を前記複数の素電池のうち１本の素電池に接触させた過電流過熱保護素子と、
前記保護素子の下面の金属板と弾性接触した弾性を有する導電性の接続板とを備え、前記過電流過熱保護素子及び前記接続板を介して前記複数の素電池を直列接続したパック電池であって、
前記保護素子が前記筒状ケースの下部に設けられたリブによって支持され、前記保護素子の上面の金属板に接触した素電池が、前記保護素子と上蓋の内面との間に挟持されていることを特徴とするパック電池。
【請求項２】
前記保護素子は前記筒状ケースの下部に設けたリブに固着されることで支持されていることを特徴とする請求項１記載のパック電池。
【請求項３】
前記接続板を前記保護素子の方向に押圧する突起が前記下蓋の内面に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のパック電池。
【請求項４】
上蓋と、筒状ケースと、下蓋とを備え、絶縁性樹脂からなる電池ケースと、前記筒状ケース内に並列配置された複数の素電池と、ＰＴＣ特性を有する導電性高分子材料の上下面を一対の金属板の間に挟み込んで構成される過電流過熱保護素子と、前記保護素子の下面の金属板と弾性接触すると共に前記保護素子の上面の金属板を前記複数の素電池のうち１本の素電池に弾性接触させる弾性を有する導電性の接続板とを備え、前記過電流過熱保護素子及び接続板を介して前記複数の素電池を直列接続し、
前記接続板を前記保護素子の方向に押圧する突起が前記下蓋の内面に形成されているパック電池であって、
前記保護素子の上面の金属板と接触した素電池は、前記上面の金属板と接触する方向において前記筒状ケースに設けられた凸部と前記上蓋の内面によって挟持されていることを特徴とするパック電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、素電池を並列配置で収納したパック電池に関し、詳しくは、ＰＴＣ特性、即ち、温度が上がるにつれて抵抗が大きくなる特性を有する導電性高分子材料の上下面を一対の金属板の間に挟み込んで構成される過電流過熱保護素子を介して素電池間を直列に電気接続したパック電池の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来のパック電池としては、例えば、特開平３−１２７４４６号公報に開示されたものがある。このパック電池は、ＰＴＣ特性を有する導電性高分子材料の上下面が一対の金属板の間に挟み込まれた構成である過電流過熱保護素子を使用して、この金属板にスポット溶接したリード板を更に素電池の電極端子にスポット溶接し、素電池を電気的直列接続している。そして、この金属板とリード板とのスポット溶接は、この金属板の厚さが約６５μｍと薄い為に高度な技術を要するので、高コストになっている。従って、このパック電池には、過電流過熱保護素子に関連するコストが高いという問題点がある。また、この金属板とリード板とのスポット溶接強度が弱いために、パック電池に振動が加わったり、パック電池を落下したような場合には、その溶接が外れる恐れがある。このため、その溶接部にテープを巻いて補強することが行われるが、この場合には更にコストが高くなる。
【０００３】
一方、実開平４−４６３５９号公報では、リード板が溶接されていない過電流過熱保護素子を、圧接により電気接続する状態で、素電池内に組み込むことが提案されている。この構成であると、過電流過熱保護素子にリード板を溶接する必要がないために、過電流過熱保護素子１個に関連したコストは低くなるが、複数の素電池を電気的直列接続してパック電池を構成する場合には、個々の素電池が過電流過熱保護素子を内蔵するために、１個のパック電池に複数の過電流過熱保護素子を使用することになり、無駄な部品コストが生じるという問題点がある。因に、過電流過熱保護素子を内蔵する素電池と過電流過熱保護素子を内蔵しない素電池の２種類を使用して、パック電池を作製する方法もあるが、過電流過熱保護素子を内蔵しない素電池のみのパック電池ができる可能性があるので、この方法を採用することは困難であり、この方法を採用したとすれば製造管理の面で非常に高コストとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、過電流過熱保護素子に関するコストを最低限にして、過電流過熱保護素子を介して素電池間を直列に電気接続しているパック電池の低コスト品を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
［請求項１の発明］
上蓋と、筒状ケースと、下蓋とを備え、絶縁性樹脂からなる電池ケースと、
前記筒状ケース内に並列配置された複数の素電池と、ＰＴＣ特性を有する導電性高分子材料の上下面を一対の金属板の間に挟み込んで構成されると共に前記上面の金属板を前記複数の素電池のうち１本の素電池に接触させた過電流過熱保護素子と、
前記保護素子の下面の金属板と弾性接触した弾性を有する導電性の接続板とを備え、前記過電流過熱保護素子及び前記接続板を介して前記複数の素電池を直列接続したパック電池であって、
前記保護素子が前記筒状ケースの下部に設けられたリブによって支持され、前記保護素子の上面の金属板に接触した素電池が、前記保護素子と上蓋の内面との間に挟持されていることを特徴とする。
【０００６】
また、前記保護素子は前記筒状ケースの下部に設けたリブに固着されることで支持されているのが望ましい。
【０００７】
更に、前記接続板を前記保護素子の方向に押圧する突起が前記下蓋の内面に形成されているのが望ましい。
【０００８】
［請求項４の発明］
上蓋と、筒状ケースと、下蓋とを備え、絶縁性樹脂からなる電池ケースと、前記筒状ケース内に並列配置された複数の素電池と、ＰＴＣ特性を有する導電性高分子材料の上下面を一対の金属板の間に挟み込んで構成される過電流過熱保護素子と、前記保護素子の下面の金属板と弾性接触すると共に前記保護素子の上面の金属板を前記複数の素電池のうち１本の素電池に弾性接触させる弾性を有する導電性の接続板とを備え、前記過電流過熱保護素子及び接続板を介して前記複数の素電池を直列接続し、
前記接続板を前記保護素子の方向に押圧する突起が前記下蓋の内面に形成されているパック電池であって、
前記保護素子の上面の金属板と接触した素電池は、前記上面の金属板と接触する方向において前記筒状ケースに設けられた凸部と前記上蓋の内面によって挟持されていることを特徴とする。
【００１０】
【作用】
請求項１の発明では、筒状ケースの下部に設けられたリブに支持された過電流過熱保護素子と上蓋の内面との間に素電池が挟持されるため、過電流過熱保護素子と素電池の間の電気接続はスポット溶接することなしに接触により行うことができる。また、前記素電池と並列配置された他の素電池と前記保護素子との電気接続についても、前記他の素電池に電気接続した弾性を有する導電性の接続板を保護素子に弾性接触させて行うため、保護素子にリード板をスポット溶接する必要がない。このように、本発明のパック電池では、高度な技術が要求されるため高コストとなっていた保護素子とリード板との間のスポット溶接工程を削減でき、同時に、スポット溶接個所が減少するためパック電池の組立て作業性も向上する。更に、保護素子を内蔵した従来の素電池を複数用いて構成したパック電池と比較しても、本発明のパック電池は、使用する保護素子が１個で良いため保護素子の使用個数を減少でき、素電池内に保護素子を内蔵する必要がないことから素電池自体の組立も容易である。因に、本発明の接続板は、単純なリード板に比べて構造が複雑になるが、フープ状の金属板からプレス加工して製造できるので、この接続板を採用することによるコストの増加は、本発明によって低減されたコストに比較すると僅かなものである。
【００１１】
一方、請求項４の発明においても、筒状ケースの凸部と上蓋の内面との間に素電池が挟持され、接続板の弾性力で過電流過熱保護素子が素電池と接続板に夫々接触するため、過電流過熱保護素子と素電池の間及び過電流過熱保護素子と接続板の間の電気接続はスポット溶接することなしに接触により行うことができる。
【００１２】
また、請求項１の発明では前記保護素子が筒状ケースの下部に設けられたリブによって支持された構成であり、請求項４の発明では前記保護素子に接触した素電池が筒状ケースの凸部と上蓋の内面との間に挟持された構成であるため、パック電池に振動が加わったり、パック電池を落下したような場合においても、素電池の自重が前記リブまたは凸部によって支えられるため保護素子を介して接続板にかかることがなく、これによって、接続板の弾性力が衰退することを防止でき、長期に渡って接続板と保護素子との間の弾性接触による電気接続を良好に維持することが可能である。
【００１３】
更に、下蓋の内面に、前記接続板を前記保護素子の方向に押圧する突起を設けると、保護素子と接続板との間の弾性接触による電気接続は一層確実なものにすることができる。
【００１４】
また、請求項１の発明では、前記保護素子を筒状ケース内に形成したリブに超音波溶着などにより固着することによって前記リブで支持させると、パック電池の組立工程において、筒状ケース内に保護素子のみを挿入して次工程に搬送する際に、保護素子が筒状ケース内で傾いたり、筒状ケース外へ飛び出したりすることがなくなり、パック電池の組立性が良好となると共に、組立後に筒状ケース内で保護素子が移動することを防止することができる。
【００１５】
【実施例】
［請求項１の発明］
請求項１の発明のパック電池の一実施例を図１〜４を用いて、以下に説明する。
【００１６】
これらの図中、１は上蓋、２は筒状ケース、３は下蓋であり、これらは何れも絶縁性の熱可塑性樹脂で形成されており、前記筒状ケース２の上下各開口部を上蓋１及び下蓋３で夫々閉塞することにより電池ケースが構成される。また、前記筒状ケース２には、円筒形リチウム電池からなる素電池４及び５を相互に絶縁した状態で並列配置した状態で収納できるように仕切り壁１１が形成され、この仕切り壁１１によって筒状ケース２の内部は左収納部１２と右収納部１３とに分けられている。６はＰＴＣ特性を有する導電性高分子材料の上下面を一対のニッケル板の間に挟み込んで構成した過電流過熱保護素子、７は弾性及び導電性を有するステンレス板からなる接続板、８はポリプロピレン製の絶縁リング、９及び１０は素電池４及び５の正、負極端子に夫々電気接続されるニッケル板から構成される端子金具である。
【００１７】
この図１〜４に示されるパック電池は以下のようにして組み立てられる。
【００１８】
まず、前記筒状ケース２の右収納部１３に上開口部から過電流過熱保護素子６を挿入し、筒状ケースの下部に形成したリブ１９上に載置する。そして、右収納部１３に上開口部から素電池４を正極端子が下向きの状態で挿入し、同様に、左収納部１２に上開口部から素電池５を正極端子が上向きの状態で挿入する。次いで、筒状ケース２の上開口部に露出する素電池４の負極端子、及び素電池５の正極端子に夫々端子金具９及び１０をスポット溶接し、その後筒状ケース２の上開口部に上蓋１を超音波溶着する。この際、素電池４は、前記筒状ケース２のリブ１９に支持された保護素子６と上蓋１の内面との間で挟持されて固定され、素電池４の正極端子は保護素子６の上面に位置する一方のニッケル板と接触した状態となる。また、素電池５は、リブ２０と上蓋１の内面との間で挟持されて固定される。一方、前記端子金具９及び１０は、上蓋１の切欠１４、１４及び筒状ケース２の凹部１５、１５から電池ケース外に露出し、パック電池の外部出力端子となる。尚、素電池５の正極端子が位置する端面には、中央に正極端子が、そしてその周辺に負極端子を兼用する外装缶が配置されており、前記端子金具１０によりこれら正、負極端子が短絡することのないように、素電池５の正極端子側には絶縁リング８が装着されている。
【００１９】
次いで、筒状電池ケース２の仕切り壁１１の下端部に設けられたボス１７、１７に、接続板７に設けられた透孔１６、１６を嵌め込み、ボス１７、１７を超音波溶融させて接続板７を仕切り壁１１の下端部に固定する。そして、この接続板７の固定によって、接続板７の一端の弾性部分が保護素子６の下面に位置する他方のニッケル板に弾性接触して電気接続が行われる。尚、素電池４は、前述したように筒状ケース２のリブ１９に支持された保護素子６と上蓋１との間に挟持されているため、これらはリブ１９よりも下方に移動することがなく、素電池４の自重が接続板７にかかることによる接続板７の弾性力の衰退を防止することができる。
【００２０】
一方、接続板７の他端は素電池５の負極端子にスポット溶接することよって電気接続され、これによって、保護素子６と接続板７を介して素電池４及び５が直列接続される。そして、最後に筒状ケース２の下開口部に下蓋３を超音波溶着することによって固着し、下蓋３の内面に形成した突起１８で接続板７を保護素子方向に押圧して、接続板７と保護素子６の下面のニッケル板との電気接続を一層確実にしてパック電池が構成される。
【００２１】
次に、図５に他の実施例を示し、説明する。尚、図５では、図１〜４で示した実施例と同一の構成部材については、同一符号を付している。
【００２２】
図５では、筒状ケース２のリブ１９の周辺を超音波溶融することによって、過電流過熱保護素子６をリブ１９に固着しており、他の部分は前記図１〜４に示した実施例と同一である。この他の実施例では、保護素子６を固着してリブ１９に支持させるため、パック電池の組立工程において、保護素子６が筒状ケース２内で傾いたり、筒状ケース２外に飛び出したりすることを考えずに、保護素子６を固着した筒状ケース２を次工程に搬送することができる。
【００２３】
尚、上記実施例では、接続板７を電池ケースの仕切り壁１１の下端に固定し、保護素子６とのみ接触により電気接続したが、接続板７を下蓋３の内面に固定し、保護素子６と素電池５の負極端子の両方に接触により電気接続することも可能である。
【００２４】
［請求項４の発明］
請求項４の発明のパック電池の一実施例を図６に示す。尚、図６では、図１〜５で示した実施例と同一の構成部材については、同一符号を付している。
【００２５】
この図６に示すパック電池と前述した図１〜４で示したパック電池との間の相違点は次のとおりである。
【００２６】
即ち、図６のパック電池ではリブ１９の上方に凸部２１が形成されており、素電池４は筒状ケース２に設けられたこの凸部２１と上蓋１の内面との間で挟持されて固定される。
【００２７】
また、凸部２１の厚みは保護素子６の厚みより厚く、保護素子６がリブ１９の上面に接触した位置にあると、保護素子６と素電池４との間には若干の隙間ができる構成である。そして、保護素子６と素電池４との電気接続は、接続板７の一端の弾性力で保護素子６を上方に押し上げて、保護素子６の上面に位置する一方のニッケル板と素電池４の正極端子を接触させることにより行っている。
【００２８】
【発明の効果】
本発明のパック電池では、過電流過熱保護素子と素電池の間の電気接続を接触により行い、また、保護素子と接続板との間の電気接続も弾性接触により行うため、従来行われていた保護素子とリード板との間のスポット溶接工程を削減でき、同時に、スポット溶接個所が減少するためパック電池の組立て作業性も向上する。
【００２９】
また、パック電池に振動が加わったり、パック電池を落下したような場合においても、素電池の自重が保護素子を介して接続板にかかることがなく、これによって、接続板の弾性力が衰退することを防止でき、長期に渡って接続板と保護素子との間の弾性接触による電気接続を良好に維持することが可能である。
【００３０】
従って、過電流過熱保護素子を介して素電池間を直列に電気接続しているパック電池の低コスト品が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るパック電池の全体構成を示す分解斜視図
【図２】図１の組立後の平面図
【図３】図２の請求項１の発明に係るＸ−Ｘ断面図
【図４】図２のパック電池の下蓋を取り除いた状態の下面図
【図５】図２の請求項２に係るＸ−Ｘ断面図
【図６】図２の請求項４の発明に係るＸ−Ｘ断面図
【符号の説明】
１・・・・上蓋
２・・・・筒状ケース
３・・・・下蓋
４、５・・素電池
６・・・・過電流過熱保護素子
７・・・・接続板
１８・・・・突起
１９・・・・リブ
２１・・・・凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003695811.tif 000005
【図５】
0003695811.tif 000006
【図６】
0003695811.tif 000007