(57)【要約】【課題】外部の湿気や電池の液漏れによる電解液、さらに外部ノイズや静電気から電池保護回路を保護し、安全性に優れかつ電池保護回路の高インピーダンス化、すなわち低消費電力化が可能な電池保護回路を提供する。【解決手段】保護回路本体１００をアルミラミネートフィルム２００で包装し、電池を保護する電池保護回路であって、アルミラミネートフィルム２００は、保護回路本体１００を被覆し耐水性と熱可塑性を併せ持つ樹脂からなる内層２０６と、この内層上に積層され導電性の薄膜からなる中間層２０４と、この中間層上に積層され耐熱性の絶縁物からなる外層２０２とを有する。さらに一端が保護回路本体１００に接続され他端がアルミラミネートフィルム２００の外部に露出する電力線４００及び電圧計測線５００を備え、アルミラミネートフィルム２００は、電力線４００及び電圧計測線５００の一部と保護回路本体１００の全部とを被覆し、熱溶着により密封する熱溶着部２０８を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
保護回路本体を包装体で包装し、電池を保護する電池保護回路であって、
前記包装体は、前記保護回路本体を被覆し耐水性と熱可塑性を併せ持つ樹脂からなる内層と、この内層上に積層され導電性の薄膜からなる中間層と、この中間層上に積層され耐熱性の絶縁物からなる外層とを有することを特徴とする電池保護回路。
【請求項２】
前記包装体は、前記保護回路本体のみを包装し、前記電池と前記保護回路本体とを空間的に分離することを特徴とする請求項１記載の電池保護回路。
【請求項３】
一端が前記保護回路本体に接続され他端が前記包装体の外部に露出する信号線を備え、
前記包装体は、前記信号線の一部と前記保護回路本体の全部とを被覆し、熱溶着により密封する熱溶着手段を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電池保護回路。
【請求項４】
前記包装体は、アルミラミネートフィルムであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の電池保護回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池保護回路に関し、特に、包装体で保護回路本体を被覆して、外部からの静電気や湿気から回路を保護する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯型電子機器等に用いられているリチウムイオン電池パックには何らかの保護回路が装備されている。通常行われている保護回路の保護の内容は主に、過充電時の充電の停止、過放電時の放電の停止、外部短絡等の大電流放電の停止、の３項目である。保護回路設置の理由として、リチウム系の電池は過充電による発熱や破裂の危険性があることが挙げられる。また、過放電により、回復できない電池セルの劣化が発生し、電池の機能を失ってしまうこともあり得る。
【０００３】
リチウムイオン電池セルの電圧が0.6V以下になると、負極の塗布基材である銅箔の銅がイオンとなって電解液中に溶出し、 次の充電の際にはこの銅イオンが銅となって析出する。析出する場所は元の基材ではなく、セル内部のいたるところに析出することとなる。特に容量低下に影響するのは正極に析出し、正極の機能を落としてしまうことである。
【０００４】
また、銅イオンが電解液中に溶出した状態では、銅よりも鉄のほうがイオンになりやすい（イオン化傾向が大きい）ため、銅が金属として析出し、鉄がイオンとなって電解液中に溶出することがある。これは鉄缶の鉄が溶け出し、缶に穴が開くことを示す。すなわち、過放電電池を放置すると、鉄缶の電池に穴が開き、電解液が出てくることがある。電解液は導電性があり、これがプリント板上に付着した状態で充電すると、充電電流が電解液内を流れ、プリント板が発熱、発煙、発火することもあり得る。
【０００５】
したがって、保護回路の役割は非常に重要であり、通常は保護回路基板を電池セルの側面等に設置している。
【０００６】
しかしながら、保護回路は電池の電力を消費しながら動作させるため、非常に高インピーダンスの回路とする必要がある。回路のインピーダンスを高くすることにより電池電力の消費を抑えることができるからである。そのため、外部からのノイズの影響を受けやすく、ときには静電気により破壊してしまうという問題があり、従来の電池保護回路の高インピーダンス化、すなわち回路の低消費電力化には限界があった。
【０００７】
この問題を解決するため、外装ラベルによりノイズをシールドする方法が提案されている（特許文献１参照）。図４はこの方法の形態における電池パック、外装ラベルの説明図であり、図４（ａ）は、コアパックの平面図、図４（ｂ）は、外装ラベルの平面図である。図５は、この電池パックの保護回路の構成を示す図であり、図５（ａ）は、外装ラベルを貼り付ける前の状態を示す図、図５（ｂ）は、外装ラベルを貼り付けた後の状態を示す図である。
【０００８】
図４（ａ）に示すように、この電池パックに用いられるコアパックは、角型の電池セル１５と、保護素子２と、保護回路基板４を具備する。
【０００９】
図４（ｂ）に示すように、この電池パックに用いられる外装ラベル６は、コアパックの両平面と、それらと連続する４つの側面とを覆うことができる大きさであり、０．０５〜０．２ｍｍ程度の厚さである。
【００１０】
この外装ラベル６のコアパックとの接着箇所に塗布する導電性粘着剤６ａは、公知のアクリル系粘着剤又はゴム系粘着剤等に公知の有機又は無機の導電性化合物を混合することにより形成するもので、導電性化合物の混合量により、表面電気抵抗値又は体積電気抵抗値を、１０７Ω〜１０１０Ωの範囲内に維持する。
【００１１】
このような構成の外装ラベル６と導電性粘着剤６ａを用い、外装ラベルの接着箇所に粘着剤を塗布して、図４（ａ）のコアパックに貼り付けることにより電池パックが得られる。
【００１２】
この電池パックにおける保護回路基板の外部ノイズから保護は、次のようにして行われる。図５（ａ）に示すように、電池パックにおける保護回路は、リチウム二次電池等の二次電池１と、温度の保護、電流遮断機能を有し、温度が上昇すると電流を遮断するＰＴＣ素子、温度ヒューズ等の保護素子２と、過電流や過放電の保護を行う制御ＩＣ３と、特定方向の電流である放電電流をオン／オフする放電制御スイッチＳＷ１と、充電電流をオン／オフする充電制御スイッチＳＷ２とから構成される。制御ＩＣ３は、過充電や過放電の保護を行うため電池セル電圧及び制御スイッチ素子間の電圧の検出を行い、また、この検出した電圧に基づき放電電流スイッチＳＷ１、充電制御スイッチＳＷ２をオン／オフ制御する回路等を含む。なお、外装ラベルに非導電性の粘着剤を塗布して用いた場合もこのような構成となる。
【００１３】
外装ラベルをコアパックに貼り付けると、図５（ｂ）に示すように、電池セルの表面と外装ラベルの導電性粘着剤の電位が同じになる。したがって、図５（ａ）の場合には、外部からのノイズを矢印２０のように進入させてしまうが、図５（ｂ）の場合には、外装ラベルの導電性粘着剤を電池セルの表面と同電位とすることで、矢印３０のように伝搬し、外部からのノイズより保護回路基板をシールドすることができる。
【００１４】
このように導電性のある粘着剤を塗布した外装ラベルをセルに貼り付けることにより、電池パック全体が電池セルの表面電位（アルミニウム缶の場合は正極、スチール缶の場合は負極）でシールドされため、電池パックの保護回路を外部ノイズから保護し、その誤動作を防止することができる。
【特許文献１】特開２００５−３２７５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上述した電池パックであっても、万一電解液が電池から漏れた場合に、短絡等の悪影響を保護回路に及ぼす危険性が考えられる。また、単に外装ラベルを貼り付けただけでは外部からの湿気による保護回路の低インピーダンス化といった問題も考えられる。
【００１６】
そこで、本発明は、外部の湿気や電池の液漏れによる電解液、さらに外部ノイズや静電気から電池保護回路を保護し、安全性に優れかつ電池保護回路の高インピーダンス化、すなわち低消費電力化が可能な電池保護回路を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る電池保護回路は、上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、保護回路本体を包装体で包装し、電池を保護する電池保護回路であって、前記包装体は、前記保護回路本体を被覆し耐水性と熱可塑性を併せ持つ樹脂からなる内層と、この内層上に積層され導電性の薄膜からなる中間層と、この中間層上に積層され耐熱性の絶縁物からなる外層とを有することを特徴とする。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１において、前記包装体は、前記保護回路本体のみを包装し、前記電池と前記保護回路本体とを空間的に分離することを特徴とする。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２において、一端が前記保護回路本体に接続され他端が前記包装体の外部に露出する信号線を備え、前記包装体は、前記信号線の一部と前記保護回路本体の全部とを被覆し、熱溶着により密封する熱溶着手段を有することを特徴とする。
【００２０】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項において、前記包装体は、アルミラミネートフィルムであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
第１の発明に係る電池保護回路によれば、耐熱性の絶縁物からなる外層と、導電性の薄膜からなる中間層と、耐水性と熱可塑性を併せ持つ樹脂からなる内層の３層構造を有する包装体で保護回路本体を包装するので、保護回路本体を電池の液漏れや外部の湿気、静電気等から保護することができる。
【００２２】
具体的には耐熱性の絶縁物を外層に用いることにより、内層の熱可塑性樹脂を熱から保護することができる。また、電池保護回路周辺には別の電子回路等が配置されている場合があるため、外層に絶縁物を用いることで短絡故障等を防ぐことができる。
【００２３】
中間層に導電性の薄膜を用いることにより、静電気やノイズが電池保護回路に悪影響を与えるのを防ぐことができる。静電気は面積の広い導電体である中間層に帯電し、その後放散する。内層よりも内側に影響を与えることはない。
【００２４】
また、内層に耐水性と熱可塑性を併せ持つ樹脂を用いることにより、電池の液漏れによる電解液や、湿気が保護回路本体に浸透するのを防ぐことができる。熱可塑性とは、加熱すると軟化し、外力を加えて変形あるいは流動させることができる性質であり、温度を下げると硬くなる。この性質を用いて電池保護回路に合うように最小限度の面積でしかも漏れの無いように被覆することができる。
【００２５】
さらに液漏れによる電解液や湿気から護る機能と、静電気やノイズから護る機能とを、一つの包装体に３層構造という形で一体化することにより、部品点数を少なく簡単な構造とすることができる。
【００２６】
このようにして、外部の湿気や電池の液漏れ、さらに静電気から電池保護回路を保護することで、安全性に優れかつ電池保護回路の高インピーダンス化、すなわち低消費電力化が可能な電池保護回路を提供することができる。
【００２７】
第２の発明に係る電池保護回路によれば、保護回路本体のみを包装体で包装し、電池と保護回路本体を空間的に分離するので、万一電池からの液漏れがあったとしても液を透過しない包装体により、電解液が保護回路本体まで浸透するのを防ぐことができる。仮に電解液が保護回路本体まで浸透するとすると、短絡等様々な不具合が発生することが予想される。本発明はそういった不具合を回避するためのものである。
【００２８】
第３の発明に係る電池保護回路によれば、保護回路本体の全部を包装体で被覆し、熱溶着により密封するので、より強固に湿気や電池の液漏れによる電解液から保護回路本体を保護することができる。よって、湿気による低インピーダンス化や電解液による短絡等を防ぎ、保護回路の高インピーダンス化、低消費電力化を実現することができる。
【００２９】
第４の発明に係る電池保護回路によれば、アルミラミネートフィルムが理想の３層構造を有しているので、電池の液漏れや湿気、静電気から保護回路本体を保護することができる。具体的には、アルミラミネートフィルムの外層にはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やナイロン等の耐熱性の絶縁物が用いられ、中間層には導電性の薄膜であるアルミ箔が用いられ、内層には耐水性と熱可塑性を併せ持つポリエチレンが用いられている。また中間層に用いられているアルミは水分を全く透過しないため、より強固に湿気や液漏れから保護回路本体を保護することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の電池保護回路の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００３１】
図１は本発明の実施例１に係る電池保護回路の構成を示す断面図である。この電池保護回路は、保護回路本体１００、アルミラミネートフィルム２００、熱溶着部２０８から構成されている。ここでアルミラミネートフィルム２００は、本発明の包装体に対応し、熱溶着部２０８は本発明の熱溶着手段に対応する。
【００３２】
また、この実施例１では、保護回路本体１００は保護回路基板１０８と回路素子１１０からなり、アルミラミネートフィルム２００は外層２０２、中間層２０４、内層２０６からなる三層構造を持つ。
【００３３】
内層２０６は、保護回路本体１００を被覆し、材質はポリエチレンである。ここで用いられる材質はポリエチレンに限られるわけではなく、耐水性と熱可塑性を併せ持つ樹脂であればよく、例としてはＰＰ（ポリプロピレン）、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）、ＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）等が挙げられる。
【００３４】
中間層２０４は内層２０６に積層し、材質はアルミ箔である。ここでも同様に、用いられる材質はアルミ箔に限らない。導電性の薄膜であればよく、水分を透過しないものが理想的である。例としてはステンレス、鉄、ニッケル等が挙げられる。銅も用いることが可能であるが、実際にはリチウムイオン電池からの液漏れが起きた場合に銅が溶解してしまう可能性があるため、現実的ではない。
【００３５】
外層２０２は中間層２０４に積層し、材質はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）である。ここでも同様に、用いられる材質はＰＥＴに限らない。耐熱性の絶縁物であればよく、水分を透過しないのが理想的である。例としては、ポリスチレン、ナイロン、ポリカーボネート、トリアセテート等が挙げられる。
【００３６】
熱溶着部２０８は、例えばポリエチレン溶着テープである。電力線４００や電圧計測線５００は、本発明の信号線に対応し、一端が保護回路本体１００に接続され、他端はアルミラミネートフィルム２００の外部に露出している。熱溶着部２０８は、電力線４００や電圧計測線５００を挟み込んで外部から熱を加え、内層２０６のポリエチレンフィルムと一緒に溶かして熱溶着させる。よって、アルミラミネートフィルム２００は、電力線４００や電圧計測線５００等の信号線の一部と、保護回路本体１００の全部を包装して密封する。アルミラミネートフィルム２００と保護回路本体１００の関係を図２に示す。本発明である電池保護回路５０は、保護回路本体１００と、その保護回路本体１００の全体を包装し密封するアルミラミネートフィルム２００とで構成される。
【００３７】
ここで、アルミラミネートフィルム２００は、保護回路本体１００のみを包装体で包装し、電池と保護回路本体１００を空間的に分離する。こうすることにより、万一電池からの液漏れがあったとしてもアルミラミネートフィルム２００により、電解液が保護回路本体１００まで浸透するのを防ぐことができる。仮に電解液が保護回路本体１００まで浸透すると、誤作動や短絡等、様々な不具合が発生することが予想される。本発明はそういった不具合を回避するためのものである
次に、本発明の電池保護回路における保護回路本体に対する外部ノイズ、静電気、湿気及び液漏れ等からの保護について説明する。図３は、実施例１に係る電池保護回路をリチウムイオン電池に使用した場合の回路構成図である。保護回路本体１００は、電池測定回路１０２、スイッチ制御回路１０４、スイッチ１０６を有する。電力線４００は保護回路本体１００の内部にあるスイッチ１０６を介してリチウムイオン電池３００に接続されている。
【００３８】
電圧測定回路１０２は、電圧計測線５００を介してリチウムイオン電池３００の電圧を測定・監視している。スイッチ制御回路１０４は、電圧測定回路１０２からリチウムイオン電池３００の電圧測定結果を受け取り、受け取った情報に基づいて、スイッチ１０６のオン／オフ制御を行う。この制御により、リチウムイオン電池３００に過大電圧が印加され、あるいはリチウムイオン電池３００の最低電池電圧以下になるのを防ぐ。
【００３９】
保護回路本体１００は、上述したようにアルミラミネートフィルム２００で全体を包装されているうえ、ポリエチレン溶着テープで熱溶着、密封されている。したがって、仮にリチウムイオン電池３００が液漏れを起こしたとしても、中間層２０４のアルミ箔や内層２０６のポリエチレンが電解液の浸透を防ぎ、保護回路本体の短絡や低インピーダンス化を防ぐことができる。
【００４０】
また中間層２０４のアルミ箔は、面積の広い導電体であるため、外部からのノイズや静電気を防ぎ、回路の誤動作や破壊を防ぐことができる。
【００４１】
以上説明したように、本発明の実施例１に係る電池保護回路によれば、耐熱性の絶縁物であるＰＥＴによる外層２０２と、導電性の薄膜であるアルミ箔による中間層２０４と、耐水性と熱可塑性を併せ持つ樹脂であるポリエチレンによる内層２０６の３層構造を有するアルミラミネートフィルム２００は、保護回路本体１００のみを包装し、リチウムイオン電池３００とは空間的に分離するので、保護回路本体を電池の液漏れや外部の湿気、静電気等から保護することができる。
【００４２】
具体的にはＰＥＴを外層２０２に用いることにより、内層２０６のポリエチレンを熱から保護することができる。また、電池保護回路周辺には別の電子回路等が配置されている場合があるため、外層２０２に絶縁物であるＰＥＴを用いることで短絡故障等を防ぐことができる。
【００４３】
中間層２０４にアルミ箔を用いることにより、静電気やノイズが電池保護回路に悪影響を与えるのを防ぐことができる。静電気は面積の広い導電体であるアルミ箔に帯電し、その後放散する。内層２０６よりも内側に影響を与えることはない。また、アルミ箔は水分を透過しないので、湿気や液漏れによる電解液が浸透するのを防ぐ役割もある。
【００４４】
また、内層２０６にポリエチレンを用いることにより、電池の液漏れによる電解液や、湿気が保護回路本体に浸透するのを防ぐことができる。またポリエチレンが熱可塑性であるため、電池保護回路に合うように最小限度の面積でしかも漏れの無いように被覆することができる。
【００４５】
さらに液漏れによる電解液や湿気から保護する機能と、静電気やノイズから保護する機能とを、アルミラミネートフィルム２００に３層構造という形で一体化することにより、部品点数を少なく簡単な構造とすることができる。
【００４６】
また上記のような構造を有するアルミラミネートフィルムを用いることにより、本発明を実施するためだけに開発する必要が無く、入手、利用が可能という利点もある。
【００４７】
このようにして、外部の湿気や電池の液漏れ、さらに静電気から電池保護回路を保護することで、安全性に優れかつ電池保護回路の高インピーダンス化、すなわち低消費電力化が可能な電池保護回路を提供することができる。
【００４８】
またポリエチレン溶着テープである熱溶着部２０８は、保護回路本体１００の全部をアルミラミネートフィルム２００で被覆し、熱溶着により密封するので、より強固に湿気や電池の液漏れによる電解液から保護回路本体を護ることができる。よって、湿気による低インピーダンス化や電解液による短絡等を防ぎ、保護回路の高インピーダンス化、低消費電力化を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、携帯電子機器等に用いられる二次電池を保護する保護回路に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施例１に係る電池保護回路の内部構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る電池保護回路の保護回路本体とアルミラミネートフィルムの関係を示す図である。
【図３】本発明の実施例１に係る電池保護回路をリチウムイオン電池に使用した場合の回路構成図である。
【図４】従来の電池パックに用いられるコアパック、外装ラベルの説明図である。
【図５】従来の電池パックの保護回路の構成図である。
【符号の説明】
【００５１】
１      二次電池
２      保護素子
３      制御ＩＣ
４      保護回路基板
５ａ    正極
５ｂ    負極
６      外装ラベル
６ａ    （導電性）粘着剤
１０    コアパック
１５    電池セル
２０、３０  （ノイズ伝搬方向を示す）矢印
５０    電池保護回路
１００  保護回路本体
１０２  電圧測定回路
１０４  スイッチ制御回路
１０６  スイッチ
１０８  保護回路基板
１１０  回路素子
２００  アルミラミネートフィルム
２０２  外層
２０４  中間層
２０６  内層
２０８  熱溶着部
２１０  保護回路本体
３００  リチウムイオン電池
４００  電力線
５００  電圧計測線
【図１】
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【図２】
2007273221.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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