(57)【要約】  【課題】電池から外部にリード端子を導出して保護回路を接続することを不要とし、既存の電池に変更を殆ど加えずに、電池容器内に保護回路を収納する。  【解決手段】安全装置は、ディスク１１２、安全弁１１４等から構成される。突出部１１３以外では、ディスク１１２と安全弁１１４とが絶縁される。プリント配線基板１１５は、中央に開口を有し、下面の導電パターンが安全弁１１４と電気的に接続され、この導電パターンと上面に形成された導電パターンとが電気的に接続される。プリント配線基板１１５上には、発電要素の正極側（安全弁１１４）と電池の正極出力端子（電池蓋１１６）との間の電流路をオン／オフするＰチャンネル形ＦＥＴ素子１３１と、ＦＥＴ素子１３１のゲートに対して制御信号を供給する制御回路ＩＣ１３２と、電流路と直列に挿入されたヒューズ１３３と、その他の回路素子からなる保護回路がマウントされている。【選択図】図１
2007305323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端面が閉塞された円筒形であって、発電要素が収納され、上記発電要素の負極側と接続された金属材料からなる容器と、
上記容器の他端面側に配され、上記容器の他端面を閉塞する安全弁装置と、
複数の脚部によって上記安全弁装置の上部に位置するように設けられた金属材料からなる電池蓋とを備え、
上記安全弁装置は、電池内圧の上昇により変形を生じる金属材料からなる板状の安全弁と、上記安全弁の変形によって、上記発電要素の正極側と上記電池蓋との間の電気的接続を遮断する遮断部とを有し、
中心に開口が形成されたプリント配線基板が上記安全弁と上記電池蓋との間に介在され、
上記プリント配線基板上に、上記安全弁と上記電池蓋との間の電流路をスイッチングするＰチャンネルＦＥＴと、
上記ＰチャンネルＦＥＴを制御すると共に、接地側が上記容器と接続された制御回路からなる保護回路が設けられた電池。
【請求項２】
上記容器の上部エッジの一部が上記制御回路の接地側まで延長された請求項１記載の電池。
【請求項３】
上記電流路に対して、所定の電流または所定の温度にて溶断するヒューズが直列に挿入される請求項１記載の電池。
【請求項４】
上記電池蓋の上記脚部間の開口部の位置に上記ＰチャンネルＦＥＴおよび上記制御回路が上記プリント配線基板の上面に取り付けられた請求項１記載の電池。
【請求項５】
上記安全弁と上記電池蓋との間に介在されていたＰＴＣ素子の代わりに、上記プリント配線基板が配置される請求項１記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、円筒形リチウムイオン二次電池に適用される電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、ノートブック型パソコンなどをはじめとする電子機器のコードレス化、ポータブル化が進み、薄型、小型、軽量の携帯電子機器が次々と開発されている。また、機器や機能の多様化によって電力使用量が増加しており、それら電子機器のエネルギー源である電池の高容量化・軽量化に対する要求が高まっている。
【０００３】
そこで、この要求に応える二次電池として、リチウムイオンのドープ・脱ドープを利用したリチウムイオン二次電池（以下、リチウムイオン電池と適宜称する）が提案されている。
【０００４】
リチウムイオン電池は例えば、ＬｉＣｏＯ2 やＬｉＮｉＯ2 等のリチウム複合酸化物を用いた正極活物質層が正極集電体上に形成された正極と、リチウムをドープ・脱ドープ可能な例えばグラファイトや難黒鉛化性炭素材料等の炭素系材料を用いた負極活物質層が負極集電体上に形成された負極とを有している。この正極および負極はセパレータを介して積層され、屈曲または巻回されて電池素子とされる。この電池素子は、リチウム塩を非プロトン性有機溶媒に溶解させてなる非水電解液とともに、例えば金属缶やラミネートフィルムに収容されて電池が構成されている。
【０００５】
リチウムイオン電池は、通常の使用条件下において十分な安全性を確保する電池設計がなされている。例えば、電池内部の温度上昇時に電流を制限する熱感抵抗素子（Positive Temperature Coefficient：ＰＴＣ素子）や、内部電圧上昇時に電池内部で電気的接続を切断する安全弁などが設けられている。
【０００６】
また、リチウムイオン電池は、過充電や過放電に弱いことから、電池セルと、保護回路とが一体化された電池パックの構成とされるのが普通である。保護回路の機能は、過充電保護、過放電保護および過電流保護の３つの機能がある。簡単にこれらの保護機能について説明する。
【０００７】
過充電保護機能について説明する。リチウムイオン電池を充電していくと、満充電を過ぎても電池電圧が上昇を続ける。この過充電状態になると危険な状態となる可能性が生じる。したがって、充電は、定電流定電圧で行い、充電制御電圧が電池の定格（例えば４．２Ｖ）以下が行う必要がある。しかしながら、充電器の故障や、異機種用充電器の使用によって、過充電の危険性がある。過充電され、電池電圧がある電圧値以上になった場合、保護回路が充電制御ＦＥＴ（Field Effect Transistor ）をオフし、充電電流を遮断する。この機能が過充電保護機能である。
【０００８】
過放電保護機能について説明する。定格放電終止電圧以下まで放電し、電池電圧が例えば２Ｖ〜１．５Ｖ以下の過放電状態になった場合は、電池が故障する場合がある。放電され、電池電圧がある電圧値以下になった場合、保護回路は、放電制御ＦＥＴをオフし、放電電流を遮断する。この機能が過放電機能である。
【０００９】
過電流保護機能について説明する。電池の＋−端子間が短絡された場合には、大電流がながれてしまい、異常発熱する危険性がある。放電電流がある電流値以上流れた場合には、保護回路は、放電制御ＦＥＴをオフし、放電電流を遮断する。この機能が過電流保護機能である。放電電流を遮断する点において、過放電保護機能と過電流保護機能とが同様の機能といえる。
【００１０】
上述した保護回路を構成する場合、スイッチング素子としてＦＥＴが使用される。ＦＥＴとしては、図４Ａに示すＮチャンネルＦＥＴＱNと図４Ｂに示すＰチャンネルＦＥＴＱPとが存在する。ＮチャンネルＦＥＴＱNは、ゲートＧおよびソースＳ間の電圧ＶGSが正の
しきい値以上で場合に、ＦＥＴがオンし、ドレインＤおよびソースＳ間をドレイン電流ＩDが流れる。 ＰチャンネルＦＥＴＱPは、ゲートＧおよびソースＳ間の電圧ＶGSが負のし
きい値以下で場合に、ＦＥＴがオンし、ドレインＤおよびソースＳ間をドレイン電流ＩD
が流れる。ＦＥＴのドレインおよびソース間には、オン時に流れるドレイン電流ＩDと逆
方向が順方向の寄生ダイオードｄが存在する。
【００１１】
リチウムイオン電池ＢＴに対する過充電保護回路をＦＥＴを使用して構成する場合について説明する。ＮチャンネルＦＥＴＱNを使用すると、図４Ｃに示すように、電池ＢＴの
負極側の電源ラインを過充電検出時に切断する構成となる。すなわち、電池ＢＴの負極とＦＥＴＱNのドレインＤが接続され、ＦＥＴＱNのソースＳが負側出力端子と接続される。ＦＥＴＱNのゲートＧに対して制御回路（ＩＣ(Integrated Circuit)の構成）ＩＣNの充電制御信号が供給される。
【００１２】
制御回路ＩＣNによってＦＥＴＱNのオン／オフが制御され、過充電保護がなされる。電池電圧が設定電圧範囲内の通常状態であれば、充電制御信号（ＶGS）が正のしきい値以上とされ、ＦＥＴＱNがオン状態とされ、電池ＢＴが図示しない充電器からの充電電流ＩCH
によって充電される。設定電圧範囲より電池電圧が高いと、充電制御信号が正のしきい値より小となり、ＦＥＴＱNがオフとされ、充電が禁止される。負荷への放電は、ダイオー
ドｄを介して行われる。
【００１３】
ＰチャンネルＦＥＴＱPを使用する場合には、図４Ｄに示すように、電池ＢＴの正極側
の電源ラインを過充電検出時に切断する構成となる。すなわち、ＦＥＴＱPが２次電池Ｂ
Ｔの正極側に配置される。電池ＢＴの正極とＦＥＴＱPのソースＳが接続され、ＦＥＴＱPのドレインＤが正極出力端子と接続される。ＦＥＴＱPのゲートＧに対して制御回路（Ｉ
Ｃの構成）ＩＣPの充電制御信号が供給される。
【００１４】
電池電圧が設定電圧範囲内の通常状態であれば、充電制御信号（ＶGS）が負のしきい値以下とされ、ＦＥＴＱPがオン状態とされ、電池ＢＴが図示しない充電器からの充電電流
ＩCHによって充電される。設定電圧範囲より電池電圧が高いと、充電制御信号が負のしきい値より大きくなり、ＦＥＴＱPがオフとされ、充電が禁止される。負荷への放電は、ダ
イオードｄを介して行われる。
【００１５】
下記の特許文献１に、１次電池の過放電保護回路を構成するＦＥＴとＰＴＣ素子とをケーシング材料内に備えることが記載されている。
【００１６】
【特許文献１】特表２００２−５２５８０６号公報
【００１７】
図５を参照してこの発明を適用できる従来の円筒形リチウムイオン電池の一例について説明する。発電要素１０が円筒状の電池容器２０の内部に収納されている。
【００１８】
発電要素１０は、帯状の正極１１と負極１２とがセパレータ１３を介してセンターピン１５を中心として巻回され、セパレータ１３に液状の電解質である電解液が含浸されたものである。正極１１は、例えばアルミニウム箔等からなる正極集電体１１ａの両面（または片面）に正極活物質としてリチウム（Ｌｉ）をドープおよび脱ドープが可能な正極材料を含む正極合剤層１１ｂが設けられた構造を有している。正極集電体１１ａには、アルミニウム等からなる正極リード１４が取り付けられ、発電要素１０の外部に導出されている。
【００１９】
負極１２は、例えば銅箔からなる負極集電体１２ａの両面（または片面）に負極活物質としてリチウムをドープおよび脱ドープが可能な負極材料を含む負極合剤層１２ｂが設けられた構造を有している。負極集電体１２ａには、銅からなる負極リード１６が取り付けられ、発電要素１０の外部に導出されている。
【００２０】
セパレータ１３は、例えば合成樹脂製あるいはセラミック製の多孔質膜から構成されている。電解液は、例えば有機溶剤等の溶媒と、この溶媒に溶解された電解質塩であるリチウム塩とを含んでいる。発電要素１０の巻回周面には、一対の絶縁板３１，３２が配置されている。
【００２１】
電池容器２０は、例えばニッケル（Ｎｉ）のめっきがされた鉄（Ｆｅ）あるいはステンレス鋼から構成され、一端面（負極）側が閉塞され、他端面（正極）側が開放されている。電池容器２０は、負極と接続されており、負極端子として機能するようになされている。また、電池容器２０の開放端面部には、安全機構４０と電池蓋５０とがガスケット６０を介してかしめられることによって取り付けられており、電池容器２０の内部が密閉されている。
【００２２】
安全機構４０の一例を半部の斜視図である図６を参照して説明する。アルミニウム等からなる金属材料からなる安全弁４１と、アルミニウム等の金属材料からなる支持ホルダ４２とが絶縁ホルダ４３を介して嵌合されている。安全弁４１は、底部の中心に発電要素１０側に突出した突出部４１ａを有しており、突出部４１ａが支持ホルダ４２の底部の中心に形成された開口４２ａに挿入される。安全弁４１の外周には、ＰＴＣ４４素子を介在させて電池蓋５０との電気的接続を確保するためのフランジ部４１ｂが設けられ、支持ホルダ４２には、側壁に複数の通気孔としての開口が形成されている。安全弁４１の突出部４１ａに対して正極リード１４が溶接されている。
【００２３】
安全機構４０では、内部短絡あるいは外部などの加熱等によって電池の内圧が上昇して所定値に達すると、支持ホルダ４２の開口４２ｂを通じて上昇した内圧が安全弁４１に伝えられる。安全弁４１は、その内圧により電池蓋５０側に変形する。その結果、電池内圧が緩和されると共に、安全弁４１と正極リード１４との電気的接続が遮断され、電池蓋５０と発電要素１０との電気的接続が断たれる。
【００２４】
電池蓋５０は、電池の正極端子として機能し、例えば電池容器２０と同様にニッケルめっきがされたステンレス鋼により構成され、周囲にフランジ部５１を有し、上部に複数の切欠きを有する。電池蓋５０のフランジ部５１は、安全弁４１のフランジ部４１ｂとＰＴＣ素子４４を介して電気的に接続されている。ＰＴＣ素子４４は、温度が上昇すると抵抗値が増大し、大電流による異常な発熱を防止する。
【００２５】
上述した２次電池は、例えば以下のように製造される。
【００２６】
まず、リチウムをドープおよび脱ドープ可能な正極材料と導電剤と結着剤とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤を混合溶媒に分散させて正極合剤スラリーとする。次に、正極合剤スラリーを正極集電体１１ａに塗布して乾燥させた後圧縮成型して正極合剤層１１ｂを形成し、正極１１を作製する。その後、正極集電体１１ａに超音波溶接あるいはスポット溶接等により正極リード１４を接続する。
【００２７】
また、リチウムをドープおよび脱ドープ可能な負極材料と結着剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤を混合溶媒に分散させて負極合剤スラリーとする。次に、負極合剤スラリーを負極集電体１２ａに塗布して乾燥させた後圧縮成型して負極合剤層１２ｂを形成し、負極１２を作製する。その後、負極集電体１１ａに超音波溶接あるいはスポット溶接等により負極リード１６を接続する。
【００２８】
そして、正極１１と負極１２とをセパレータ１３を介して多数回巻回し、巻回電極体を作製する。その後、巻回電極体を一対の絶縁板３１，３２で挟み、電池容器２０の内部に収納し、正極リード１４を安全機構４０の安全弁４１に溶接すると共に、負極リード１６を電池容器２０に溶接する。
【００２９】
また、溶媒に電解質塩を溶解させて電解液を調製する。その後、電解液を電池容器２０の内部に注入し、セパレータ１３に含浸させる。続いて、電池容器２０の開放部に安全機構４０および電池蓋５０をガスケット６０を介してかしめることによって固定する。このようにしてリチウムイオン電池が完成する。なお、上述した説明では省略したが、実際には、電池蓋５０に対して樹脂製のリングワッシャが装着され、そして、電池全体が樹脂チューブで被覆される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
従来のリチウムイオン電池では、保護回路を電池セルの外部に設けるために、乾電池のように単体で使用することができず、電池セルと保護回路を樹脂ケース等でパッケージングしなければならず、形状が大きくなったり、コストが上昇する問題があった。
【００３１】
さらに、リチウムイオン電池セルを複数個直列に接続した時には、保護回路のＦＥＴとして直列接続した電池の電圧に耐えうる素子を使用することが必要とされ、パックとして構成される電池セルの直列数に限界があった。また、リチウムイオン電池セルを複数個並列に接続した時には、一つの電池セルが短絡した場合に他の電池セルから流れ込む電流が生じることを考慮して安全性を確保する必要があるために、並列接続数にも限界があった。また、複数セルで構成された電池パックの保護回路を設計する場合には、電池パック全体のエネルギーを考慮した保護素子を選定する必要があり、かなり大きな素子が使用され、保護素子の配置のためのスペースが大きくなる問題があった。リチウムイオン電池を使用する利点は、軽量であることにあるが、上述したように、電池パックとして構成するために、樹脂ケース、保護回路、電池セルと保護回路間の接続リード等によって、その利点が充分発揮されない問題があった。例えば電池セルから外部に接続リードを導出する際には、内部の気密性を維持する必要があった。
【００３２】
上述した特許文献１には、過放電対策のために、ＦＥＴ素子と過電流保護用素子とを円筒形電池の正極側または負極側の空間内に配置することが記載されている。しかしながら、既存の円筒形リチウムイオン電池の負極側の空きスペースは狭く、ＦＥＴ素子および保護回路の制御用ＩＣの両方を負極側に収納するためには、負極側の空きスペースを広くすることが必要となる。また、既存の電池では、正極側が電池容器の上部から外部へ導出される構成のために、負極側にＦＥＴ素子を収納した場合には、正極側（上部）からＦＥＴ素子（下部）への接続のためのリード、タブ等が必要とされる問題が生じる。充電・放電電流を流すために、リード、タブ等は、比較的大きなものとなる問題があった。
【００３３】
さらに、上記特許文献１には、ＦＥＴ素子およびＰＴＣ素子を使用する例が記載されているにすぎず、保護回路を構成する制御回路をどのように配置するかについては、何ら記載されておらず、制御回路の接地のための方法についての開示がない。
【００３４】
したがって、この発明の目的は、電池セルから正負のリードを導出して外部の保護回路に接続することを不要とし、また、保護回路のＦＥＴ素子および制御回路を既存の電池に存在するスペースに設けることを可能とした電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
上述した課題を解決するために、この発明は、一端面が閉塞された円筒形であって、発電要素が収納され、発電要素の負極側と接続された金属材料からなる容器と、
容器の他端面側に配され、容器の他端面を閉塞する安全弁装置と、
複数の脚部によって安全弁装置の上部に位置するように設けられた金属材料からなる電池蓋とを備え、
安全弁装置は、電池内圧の上昇により変形を生じる金属材料からなる板状の安全弁と、安全弁の変形によって、発電要素の正極側と電池蓋との間の電気的接続を遮断する遮断部とを有し、
中心に開口が形成されたプリント配線基板が安全弁と電池蓋との間に介在され、
プリント配線基板上に、安全弁と電池蓋との間の電流路をスイッチングするＰチャンネルＦＥＴと、
ＰチャンネルＦＥＴを制御すると共に、接地側が容器と接続された制御回路からなる保護回路が設けられた電池である。
【発明の効果】
【００３６】
この発明によれば、電池単体が保護回路を含んでいるために、複数の電池の直列接続または並列接続が容易となり、また、電池の外部にリードを引き出して保護回路を接続することが不要となる。この発明では、ＰチャンネルＦＥＴを使用して正側のラインをオン／オフするので、正側の安全装置の上側のスペースに保護回路を配することができ、また、接続のために長いリードを設けることを不要とできる。さらに、制御回路の接地端子を電池容器の一部を延長したタブに接続することによって、配線パターンの簡略化を達成でき、部品点数の増大を防止することができる。また、ＰＴＣ素子の代わりにプリント配線基板を配置することによって、既存の電池の構成に加える変更が殆どない利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の一実施の形態の主要部の断面図であり、図２が主要部の平面図である。図２に示す破線の位置の断面図が図１である。これらの図では、発電要素等については、図５を参照して説明した従来の円筒形リチウムイオン電池と同様であるため、正極側の部分のみが示されている。
【００３８】
安全装置は、アルミニウム等の金属材料からなるディスク１１２、アルミニウム等の金属材料からなる板状の安全弁１１４等から構成されている。安全弁１１４は、開裂弁としての機能を有するように、肉薄部を有している。正極集電体に取り付けられた正極リード１１１がディスク１１２と溶接される。ディスク１１２は、その中心部に遮断部としての突出部１１３が形成されている。また、ディスク１１２には、通気用の複数の開口が形成されている。突出部１１３が上部の安全弁１１４と接触または溶接されている。なお、図示を省略したリング状の絶縁体であるディスクホルダによって、突出部１１３以外では、ディスク１１２と安全弁１１４とが絶縁される。また、安全装置は、図１に示す構成に限らず、図６に示される従来の構成であっても良く、また、他の既知の構成であっても良い。
【００３９】
安全弁１１４と電池蓋１１６との間には、従来では、ＰＴＣ素子が配置されていたが、この発明の一実施の形態では、プリント配線基板１１５が配置される。したがって、プリント配線基板１１５の厚みは、ＰＴＣ素子とほぼ等しいことが好ましい。プリント配線基板１１５は、中央に開口を有するリング状のもので、両面に配線パターンが形成可能なものである。
【００４０】
プリント配線基板１１５の下側の面には、安全弁１１４と電気的に接続可能なパターンが形成されている。このパターンには、比較的大きな電流が流れるので、安全弁１１４とある程度大きな面積でもって面接触するものが好ましい。例えばリング状の導電パターンが形成される。この導電パターンとプリント配線基板１１５の上側の面に形成された導電パターンの所定の位置とがスルーホール等を介して電気的に接続されている。
【００４１】
電池容器１２０は、発電要素の負極集電体と接続されており、負極端子として機能する。また、電池容器１２０の開放部では、安全弁１１４、プリント配線基板１１５および電池蓋１１６のフランジ部がガスケット１２１を介してかしめられており、電池容器１２０が密閉されている。
【００４２】
電池蓋１１６は、平坦なフランジ部から中央の平坦な端子面に向かって立ち上がる３本の脚部１１７ａ，１１７ｂおよび１１７ｃとを一体に有している。これらの脚部１１７ａ，１１７ｂおよび１１７ｃは、ほぼ１２０°の角間隔で位置し、互いの脚部の間に開口が形成されている。図示しないが、電池蓋１１６の上には、樹脂製のリングワッシャが嵌合され、さらに、電池全体が樹脂チューブで被覆される。
【００４３】
安全装置は、従来の電池が備えるものと同様に動作する。すなわち、電池容器１２０内でガスが発生して内圧が増加した場合に、ディスク１１２の開口を通じて安全弁１１４が上側に押し上げられて、内圧を緩和すると共に、突出部１１３と安全弁１１４の溶接部が剥離して発電要素の正極側と電池蓋１１６との間の電気的接続が遮断される。さらに、内圧が増大すると、安全弁１１４自体がその肉薄部で破壊され、プリント配線基板１１５の中央の開口１１８と電池蓋１１６の脚部間の開口を通じて外部にガスを放出するようになされる。
【００４４】
プリント配線基板１１５上には、リチウムイオン電池の保護回路が構成されている。すなわち、発電要素の正極側（安全弁１１４）と電池の正極出力端子（電池蓋１１６）との間の電流路をオン／オフする、スイッチング素子としてのＰチャンネル形ＦＥＴ素子１３１と、ＦＥＴ素子１３１のゲートに対して制御信号を供給する制御回路ＩＣ１３２と、上述した電流路と直列に挿入されたヒューズ１３３と、その他の回路素子からなる保護回路がプリント配線基板１１５上にマウントされている。プリント配線基板１１５上にマウントされる回路部品の中で、比較的サイズが大きい部品である、ＦＥＴ素子１３１および制御回路ＩＣ１３２は、部品の上部が電池蓋１１６と当たることがないように、電池蓋１１６の脚部同士の間の開口の下側に位置するようになされる（図２参照）。
【００４５】
ヒューズ１３３は、所定値以上の電流が流れると溶断し、または所定値以上の温度まで上昇する溶断するものである。ヒューズ１３３の一端がＦＥＴ素子１３１接続され、その他端が導電パターンを介して電池蓋１１６のフランジ部と接続（例えば溶接）されている。ＦＥＴ素子１３１およびヒューズ１３３を含む導電パターンは、充電電流および放電電流を流すのに必要なサイズ（幅または体積）とされている。
【００４６】
プリント配線基板１１５上に取り付けられた主要な回路部品としてのＦＥＴ素子１３１およびヒューズ１３３の付近をシールするコーティング材（一点鎖線で示す）１３４と、制御回路ＩＣ１３２の付近をシールするコーティング材（一点鎖線で示す）１３５とが設けられる。なお、プリント配線基板１１５の全体をコーティングしても良い。
【００４７】
制御回路ＩＣ１３２の接地側端子と接続された導電パターンに対して、電池容器１２０の一部が突出されて形成されたタブ１２０ａが溶接等によって接続される。制御回路ＩＣ１３２を流れる電流は、充電電流、または放電電流に比して小さいので、タブ１２０ａが小さいものであっても良い。
【００４８】
図３は、この発明の一実施の形態の保護回路の回路構成を示す。電池（発電要素）ＢＴの正極がＰチャンネルＦＥＴＱP１のソースと接続され、ＦＥＴＱP１のドレインとＰチャンネルＦＥＴＱP２のドレインとが接続され、ＦＥＴＱP２のソースがヒューズ１３３を介して正側出力端子（電池蓋１１６）と接続される。ＦＥＴＱP１が充電制御用のＦＥＴで
あり、そのゲートに対して制御回路ＩＣ１３２から充電制御信号Ｓ１が抵抗を介して供給される。ＦＥＴＱP２が放電制御用のＦＥＴであり、そのゲートに対して制御回路ＩＣ１
３２から放電制御信号Ｓ２が抵抗を介して供給される。各ＦＥＴのドレイン・ソース間には、寄生ダイオードｄが存在している。
【００４９】
制御回路ＩＣ１３２の電源端子が電池ＢＴの正極側とＦＥＴＱP２のソースとそれぞれ
接続されると共に、その接地端子（ＧＮＤ）が電池ＢＴの負極側と接続される。この接続は、上述したように、電池容器１２０と一体のタブ１２０ａを介してなされる。
【００５０】
上述した保護回路は、電池ＢＴの電圧が過充電検出電圧になったときや、電池ＢＴの電圧が過放電検出電圧以下になったとき、制御回路ＩＣ１３２がＦＥＴのゲートに制御信号を送ることにより、過充電、過放電を防止する。ここで、リチウムイオン電池の場合、過充電検出電圧が例えば４．２Ｖ±０．５Ｖと定められ、過放電検出電圧が２．４Ｖ±０．１Ｖと定められる。
【００５１】
電池電圧が過充電検出電圧となったときは、制御回路ＩＣ１３２からの充電制御信号Ｓ１によって充電制御ＦＥＴＱP１がオフされ、充電電流が流れないように制御される。な
お、充電制御ＦＥＴＱP１のオフ後は、寄生ダイオードｄ１および放電制御ＦＥＴＱP２を介することによって放電のみが可能となる。
【００５２】
また、電池電圧が過放電検出電圧となったときは、制御回路ＩＣ１３２からの放電制御信号Ｓ２によって放電制御ＦＥＴＱP２がオフされ、放電電流が流れないように制御され
る。なお、放電制御ＦＥＴＱP２のオフ後は、寄生ダイオードｄ２および充電制御ＦＥＴ
ＱP１を介することによって充電のみが可能となる。さらに、電池の＋−端子間が短絡さ
れたような場合には、大電流が流れてしまい、異常発熱する危険性がある。放電電流がある電流値以上流れた場合には、保護回路は、放電制御ＦＥＴＱP２をオフし、放電電流を
遮断する。さらに、ＦＥＴＱP１またはＱP２が破壊されたりして大電流がながれるような異常が発生した時には、ヒューズ１３３が溶断して安全を確保するようになされる。
【００５３】
上述したように、この発明の一実施の形態では、電池単体が保護回路を含んでいるために、複数の電池の直列接続または並列接続が容易となり、また、電池の外部にリードを引き出して保護回路を接続することが不要となる。ＰチャンネルＦＥＴを使用して正側のラインをオン／オフするので、正側の安全装置の上側のスペースに保護回路を配することができ、また、接続のために長いリードを設けることを不要とできる。さらに、制御回路の接地端子を電池容器の一部を延長したタブに接続することによって、配線パターンの簡略化を達成でき、部品点数の増大を防止することができる。
【００５４】
以上、この発明の一実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば電池の耐圧が充分高い場合には、過充電保護機能を省略しても良い。また、ヒューズの代わりにＰＴＣ素子を使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】この発明の一実施の形態の主要部の断面図である。
【図２】この発明の一実施の形態の主要部の平面図である。
【図３】この発明の一実施形態の保護回路の構成を示す接続図である。
【図４】保護回路を構成するＦＥＴの説明に用いる接続図である。
【図５】この発明を適用できる従来の円筒形リチウムイオン電池の一例の断面図である。
【図６】従来の円筒形リチウムイオン電池における安全装置の構成部品の斜視図である。
【符号の説明】
【００５６】
１１１・・・正極リード
１１２・・・ディスク
１１３・・・突出部
１１４・・・安全弁
１１５・・・プリント配線基板
１１６・・・電池蓋
１１７ａ、１１７ｂ，１１７ｃ・・・脚部
１２０・・・電池容器
１２０ａ・・・タブ
１３１・・・ＦＥＴ素子
１３２・・・制御回路ＩＣ
１３３・・・ヒューズ
ＱP１・・・充電制御用ＰチャンネルＦＥＴ
ＱP２・・・放電制御用ＰチャンネルＦＥＴ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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