(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリム電池(1)と、このスリム電池(1)の温度を検出して、電池温度が設定温度よりも高くなると電流を遮断する温度センサー(2)を有するパック電池において、
温度センサー(2)が、安全弁(3)を装備する封口板(4)の上方に配設され、
さらに、温度センサー(2)は温度センサー(2)の嵌着穴(7)を有する絶縁キャップ(5)を介してスリム電池(1)の上に配設されると共に、この温度センサー(2)は、嵌着穴(7)に入れられて、封口板(4)の上面に配設され、この絶縁キャップ(5)が、安全弁(3)から排出される排出ガスを温度センサー(2)に導くガス排出路(6)を有する温度センサーを有するパック電池。
【請求項２】
絶縁キャップ(5)の外形は封口板(4)の外形にほぼ等しい請求項１に記載される温度センサーを有するパック電池。
【請求項３】
絶縁キャップ(5)の上面に、温度センサー(2)に接続される電極端子(8)が配設されてなる請求項１に記載される温度センサーを有するパック電池。
【請求項４】
絶縁キャップ(5)は、下面に突出して、スリム電池(1)の上面に設けられた凹部(11)に嵌着される位置決凸部(10)が設けられている請求項１に記載される温度センサーを有するパック電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池温度が異常な高温に上昇すると電流を遮断する温度センサーを内蔵しているパック電池に関する。
本明細書において、温度センサーは、電池温度を検出して電流を直接に遮断する温度ヒューズと、電池温度を検出して検出した信号を制御回路に入力して制御回路で電池電流を遮断するためのセンサーの両方の意味に使用する。
【０００２】
【従来の技術】
パック電池は、電池温度が異常な高温に上昇すると電流を遮断するために、温度センサーを内蔵している。温度センサーは、電池温度を正確に検出するために、電池に接触して配設される。温度センサーを温度ヒューズとし、これを電池と直列に接続しているパック電池は、電池温度が異常に高くなると、温度ヒューズがオフになって電流を遮断する。電池温度が低下すると温度ヒューズはオンになって、再び使用できる状態となる。
【０００３】
このように、電池の温度を検出して、電流を遮断する温度センサーは、スリム電池を内蔵する従来のパック電池においては、電池の底面に配設される。複数の円筒電池を平行に並べているパック電池は、電池の間にできる谷間に温度センサーを配設している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
スリム電池の底面に配設され、あるいは、円筒電池の谷間に配設される温度センサーは、電池温度を検出して、電池温度が異常に高くなったときに、電池電流を遮断できる。ただ、この構造のパック電池は、電池が異常な状態で使用されて、安全弁が開弁して、ガスが排出されるときに、排出ガスの温度を検出できない。電池が異常な状態、たとえば、大電流で放電したり、あるいは過充電したりすると、電池の内部でガスが発生して、電池の内圧が異常に高くなることがある。この状態になると、安全弁を開弁してガスを排出し、異常な内圧で電池ケースが破壊されるのを防止している。安全弁が開弁される状態は、極めて異常な使用状態であって、ほとんど例外なく、電池の温度も異常に高くなる。このため、開弁した安全弁から排出されるガスの温度を検出して、電流が遮断できるなら、より安全な状態でパック電池を使用できる。ただ、このことを実現するためには、従来のパック電池では、安全弁から排出されるガス温度を検出するための温度センサーを設ける必要があり、部品コストが高くなって、単価が高くなる欠点がある。
【０００５】
本発明は、電池温度を検出する温度センサーを、安全弁から排出されるガス温度を検出するセンサーに併用することによって、極めて簡単な構造で、部品コストを高くすることなく、極めて安全に使用できるパック電池を実現することを目的に開発されたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のパック電池は、スリム電池１と、このスリム電池１の温度を検出して、電池温度が設定温度よりも高くなると電流を遮断する温度センサー２を有する。温度センサー２は、安全弁３を装備する封口板４の上方に配設されている。この構造のパック電池は、スリム電池１の安全弁３が開弁して高温のガスが排出されるとき、ガスが温度センサー２を加熱する。このため、温度センサー２は、電池温度を検出して電流を遮断すると共に、安全弁３が開弁したときには、排出されるガスの温度を検出して電流を遮断する。
【０００７】
さらに本発明のパック電池は、温度センサー２は、温度センサー２の嵌着穴７を有する絶縁キャップ５を介してスリム電池１の上に配設されると共に、この温度センサー２は、嵌着穴７に入れられて、封口板４の上面に配設されている。絶縁キャップ５は、安全弁３から排出されるガスを温度センサー２に導くガス排出路６を有する。したがって、安全弁３から排出されるガスは、ガス排出路６を通過して、温度センサー２を加熱する。
【０００８】
【０００９】
本発明の請求項２のパック電池は、絶縁キャップ５の外形を、封口板４の外形にほぼ等しくしている。この構造のパック電池は、絶縁キャップ５をかさばらずに配設できると共に、温度センサー２を定位置に配設できる。
【００１０】
さらに、本発明の請求項３のパック電池は、絶縁キャップ５の上面に、温度センサー２に接続してなる電極端子８を配設している。
【００１１】
最後に、本発明の請求項４のパック電池は、絶縁キャップ５には、下面に突出して、スリム電池１の上面に設けられた凹部１１に嵌着される位置決凸部１０を設けている。この絶縁キャップ５は、位置決凸部１０とスリム電池１の凹部１１で定位置に配設される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのパック電池を例示するものであって、本発明はパック電池を下記のものに特定しない。
【００１３】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１４】
図１の断面図に示すパック電池は、外装ケース１２に、リチウムイオン二次電池であるスリム電池１と、このスリム電池１の温度を検出して、電池の温度が設定温度よりも高くなると電流を遮断する温度センサー２を内蔵している。
【００１５】
ただ、本発明のパック電池は、外装ケース１２に収納するスリム電池１を、リチウムイオン二次電池に特定しない。スリム電池には、ニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池を使用することもできる。
【００１６】
外装ケース１２はプラスチックを角型に成形したもので、上面の２カ所に、電極端子８、９を表出させる電極窓１３を開口している。
【００１７】
温度センサー２は、検出温度が設定温度よりも高くなると、電流を遮断する温度ヒューズが使用できる。温度ヒューズは、スリム電池に直列に連結されて、検出温度が設定温度よりも高くなると、オフ状態に切り換えられて電流を遮断する。温度センサーは、温度ヒューズに代わって、温度を検出して内部抵抗が変化するセンサー等も使用できる。このセンサーは、制御回路に接続されて、電池の電流を遮断する。
【００１８】
温度センサー２は、図１と図２に示すように円筒状で、両端にリード線２Ａ、２Ｂを突出させている。温度センサー２は、スリム電池１の上に、スリム電池１と平行に配設されて、スリム電池１の外側に突出しないように、その外径を、スリム電池１の幅よりも小さくしている。
【００１９】
温度センサー２は、絶縁キャップ５を介してスリム電池１の上に配設される。絶縁キャップ５は、ＡＢＳなどのプラスチックを全体の形状を板状に成形したものである。絶縁キャップ５は、外形を、スリム電池１の封口板４の外形にほぼ等しい形状、いいかえると、スリム電池１の上面形状にほぼ等しい形状に成形している。スリム電池１の上に載せて、スリム電池１から突出しないようにするためである。
【００２０】
．  さらに、絶縁キャップ５は、温度センサー２を定位置に保持するために、温度センサー２を嵌入する嵌着穴７を上下に貫通して設けている。温度センサー２は、図１の断面図に示すように、嵌着穴７に入れられて、封口板４の上面に接触し、あるいは、封口板４の上面にほとんど隙間のない状態まで接近して配設される。
【００２１】
嵌着穴７に入れられた温度センサー２は、一端のリード線２Ａをスリム電池１の側面に溶着して、スリム電池１の上に配設される。図の温度センサー２は、リード線２Ａを、Ｎｉ−Ａｌクラッド板１４を介して、スリム電池１の側面に溶着している。クラッド板１４をスリム電池１に溶着し、このクラッド板１４にリード線２Ａを溶着している。スリム電池１に溶着されたリード線２Ａは、スリム電池１の上に沿って直角に折曲されて、温度センサー２の円筒部分を嵌着穴７に入れて定位置に配設している。リード線２Ａをスリム電池１に連結している温度センサー２は、絶縁キャップ５の嵌着穴７に入れられて、絶縁キャップ５を定位置に保持する。
【００２２】
温度センサー２を介して、絶縁キャップ５をスリム電池１の定位置に配設するために、絶縁キャップ５は、両端の下面から突出して、位置決凸部１０を一体成形している。位置決凸部１０は、スリム電池１の上面に設けられた凹部１１に嵌入されて、絶縁キャップ５をスリム電池１の定位置に配設する。この構造の絶縁キャップ５は、スリム電池１の上面に載せて、温度センサー２で正確な位置に配設できる。また、定位置に配設される絶縁キャップ５を介して、温度センサー２も定位置に配設される。このため、図に示す構造の絶縁キャップ５と温度センサー２は、接着材等を使用することなく、スリム電池１の上に絶縁キャップ５と温度センサー２とを定位置に配設できる。ただ、絶縁キャップと温度センサーは、接着材を使用して接着して固定することもできる。
【００２３】
絶縁キャップ５は、開弁した安全弁３から排出されるガスを、嵌着穴７に配設している温度センサー２の周囲に流動させるために、ガス排出路６を設けている。図１に示す絶縁キャップ５は、封口板４との間に隙間を設けて、ここをガス排出路６としている。さらに、この図の絶縁キャップ５は、封口板４に設けられた安全弁３の近傍に位置して嵌着穴７を開口している。この構造の絶縁キャップ５は、安全弁３から排出されるガスを温度センサー２の周囲に流動させて、排出ガスで温度センサー２を有効に加熱できる特長がある。
【００２４】
さらに、図１と図２に示す絶縁キャップ５は、温度センサー２のリード線２Ｂに溶着される電極端子８を定位置に配設する嵌着凹部１５を上面に成形している。嵌着凹部１５には、図２に示すように、金属板の電極端子８を嵌入して定位置に配設する。嵌着凹部１５に配設される電極端子８は、下面に温度センサー２のリード線２Ｂを溶接して固定している。電極端子８に溶着されるリード線２Ｂは、絶縁キャップ５の下面に設けた溝に嵌入されて、嵌着穴７から嵌着凹部１５まで延長される。嵌着凹部１５は、一部を上下に貫通する上下穴を設け、上下穴の部分でリード線２Ｂを電極端子８の下面に溶着している。この連結構造は、温度センサー２のリード線２Ｂと電極端子８で絶縁キャップ５の上下を挟着する。このため、電極端子８を抜けないように絶縁キャップ５に装着できる特長がある。
【００２５】
さらに、絶縁キャップ５は、封口板４に絶縁して固定している電極端子９を表出させる貫通孔１６を開口している。図に示すパック電池は、一方の電極端子９を、絶縁キャップ５の貫通孔１６から表出させ、他方の電極端子８を絶縁キャップ５の嵌着凹部１５に嵌着している。
【００２６】
スリム電池の封口板４は、図１の断面図の示すように、絶縁して電極端子９を固定している。この電極端子９は、封口板４の下面で電極体１７の電極タブ１８に連結されている。電極体１７に設けられた他方の電極タブ１８は、封口板４に直接に固定されている封口体タブ１９に連結している。したがって、このスリム電池１は、電池ケースを一方の電極とし、他方の電極を封口板４に絶縁して設けた電極端子９で構成している。
【００２７】
封口板４は、電池ケースの開口に、レーザー溶接などの方法で気密に固定されている。この封口板４は、電池ケースの内圧が異常に高くなると開弁する安全弁３を内蔵している。図のスリム電池１は、安全弁３を、金属リング３Ａと金属箔３Ｂで構成している。金属箔３Ｂは、金属リング３Ａの下端に、クラッド加工等の方法で気密に密着されている。金属箔３Ｂは、電池の内圧が、たとえば、１０〜２０ｋｇ／ｃｍ２である設定圧力よりも高くなると、破断されるアルミニウム箔等の金属箔である。
【００２８】
金属リング３Ａは、封口板４に開口された連結穴にレーザー溶接などの方法で気密に固定されている。この構造の安全弁３は、電池の内圧が設定圧力よりも高くなると、金属箔３Ｂが破断されて、電池内のガスを排出する。ただ、本発明のパック電池は、安全弁３を前述の構造に特定しない。安全弁には、現在の電池に採用され、あるいは、これから開発される全ての機構のもの、たとえば、弁体を電池の内圧で開弁させる自己復帰式のものも使用できる。
【００２９】
以上のパック電池は、温度センサー２を、所定の形状に成形された絶縁キャップ５を介して、スリム電池１の上方の定位置に配設している。ただ、本発明のパック電池は、必ずしも絶縁キャップを使用して温度センサーをスリム電池の上方に配設する必要はない。たとえば、絶縁キャップを使用することなく、温度センサーを封口板に直接に接着して、スリム電池の上方に配設し、あるいは、温度センサーのリード線を電池ケースに連結して、絶縁キャップを使用することなく、定位置に配設することもできる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明のパック電池は、温度センサーを、安全弁を装備しているスリム電池の封口板の上方に配設しているので、電池の温度を検出する温度センサーでもって、安全弁から排出されるガスの温度も検出できる。このため、極めて簡単な構造であるにもかかわらず、温度センサーでもって、電池自体の温度と、安全弁から排出されるガスの温度の両方を検出して、電池の電流を遮断できる。したがって、本発明のパック電池は、部品コストを低減して、異常な使用状態において確実に電流を遮断して、極めて安全に使用できる優れた特長を実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のパック電池を示す概略断面図
【図２】図１に示すパック電池に内蔵される絶縁キャップの平面図
【符号の説明】
１…スリム電池
２…温度センサー    ２Ａ…リード線      ２Ｂ…リード線
３…安全弁          ３Ａ…金属リング    ３Ｂ…金属箔
４…封口板
５…絶縁キャップ
６…ガス排出路
７…嵌着穴
８…電極端子
９…電極端子
１０…位置決凸部
１１…凹部
１２…外装ケース
１３…電極窓
１４…クラッド板
１５…嵌着凹部
１６…貫通孔
１７…電極体
１８…電極タブ
１９…封口体タブ
【図１】
0003573919.tif 000002
【図２】
0003573919.tif 000003