(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の薄型電池(3)をプリント基板(4)に積層する姿勢で配置しており、かつ、薄型電池(3)の温度を検出する感熱保護素子(6)を備えるパック電池であって、
隣接して積層している薄型電池(3)の電池端面に、感熱リード板(10)の両端を接続してふたつの薄型電池を並列接続し、この感熱リード板(10)の中間に感熱保護素子(6)の片方のリード板(6B)接続して、感熱保護素子(6)の温度検出部(6A)を薄型電池(3)の端部に接近し、かつ隣接する薄型電池(3)の間に配設しており、温度検出部(6A)に接続している他方のリード板(6C)を接続リード板(11)でプリント基板(4)に接続してなるパック電池。
【請求項２】
感熱リード板(10)と感熱保護素子(6)の片方のリード板(6B)とを別の金属板で製作して互いに溶接してＴ字状に接続しており、あるいは１枚の金属板をＴ字状に裁断して、感熱リード板(10)と感熱保護素子(6)の片方のリード板(6B)とを一体構造としており、Ｔ字状の両端を薄型電池(3)の電池端面に溶接して接続している請求項１に記載されるパック電池。
【請求項３】
４つの薄型電池(3)を積層する姿勢で配置しており、薄型電池(3)の両端に各々ひとつの感熱保護素子(6)を配置し、ひとつの感熱保護素子(6)でふたつの薄型電池(3)の温度を検出する請求項１に記載されるパック電池。
【請求項４】
薄型電池(3)とプリント基板(4)との間に絶縁材で成形しているホルダー(5)を挟着して配置しており、このホルダー(5)の周縁に、薄型電池(3)の電池端面に突出する突出部(5C)を設けており、この突出部(5C)に接続リード板(11)を案内する一対のリブ(5D)を一体的に成形して設けており、一対のリブ(5D)の間に接続リード板(11)を配設している請求項１に記載されるパック電池。
【請求項５】
薄型電池(3)の電池端面をプリント基板(4)に接続する接続リード板(11)と、感熱保護素子(6)をプリント基板(4)に接続する接続リード板(11)とを、薄型電池(3)の電池端面の両端部に配置している請求項１に記載されるパック電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の薄型電池を積層してなるパック電池に関し、とくに薄型電池の温度を検出する感熱保護素子を内蔵するパック電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の薄型電池を積層してケースに収納しているパック電池は、複数の円筒電池を内蔵するパック電池に比較し、外形に対する容量を大きくできる。それは、隙間なく積層して、容積効率を向上できるからである。円筒電池を平行に並べてケースに収納すると、円筒電池の間に谷間のように隙間ができるが、薄型電池はこの隙間ができない。この特長が生かされて、薄型電池を積層してなるパック電池は、とくに大きな容量が要求される用途、たとえばビデオカメラ等に多く使用されている。
【０００３】
この構造のパック電池として、薄型電池であるリチウムイオン二次電池を積層してケースに収納するタイプが多く使用される。リチウムイオン二次電池のパック電池は、安全性を高くするために、電池の温度を検出して電流を遮断する感熱保護素子を内蔵している。感熱保護素子には、温度が設定温度よりも高くなると、電気抵抗が急激に増加して電流をほとんど流れなくするＰＴＣ等が使用される。リチウムイオン二次電池に限らず、他の全ての二次電池も、感熱保護素子で電池温度が設定温度まで上昇すると電流を遮断して安全性を向上できる。
【０００４】
電池温度が設定温度よりも高くなると、電流を遮断して安全性を向上させるために、複数の薄型電池を内蔵している従来のパック電池は、各々の薄型電池に感熱保護素子を内蔵させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この構造のパック電池は、薄型電池に内蔵するＰＴＣ等の感熱保護素子で、電池温度が設定温度よりも高くなると、電流を遮断できる。しかしながら、この構造のパック電池は、各々の薄型電池に感熱保護素子を内蔵させるために、内蔵する薄型電池と同じ数の感熱保護素子を備えるので、製造コストが高くなる欠点がある。この欠点を解消するために、複数の円筒電池を平行に並べてケースに収納しているパック電池は、円筒電池の谷間に温度センサーを配設して電池温度を検出している。温度センサーは、ふたつの円筒電池の間にあって、ふたつの電池温度を検出して電流を遮断する。
【０００６】
しかしながら、この構造のパック電池は、ひとつの温度センサーでふたつの電池温度を速やかに検出するのが難しい。それは、温度センサーが、温度検出部を円筒電池の表面に密着させて、電池の温度を温度検出部に伝導させて検出するからである。とくに、薄型電池は、その両側面の幅が非常に狭いので、ここに温度センサーを配設すると、熱伝導できる面積が小さくなって、速やかに電池温度を温度検出部に伝導できない。このため、電池の温度検出が遅れて速やかに電流を遮断できなくなる欠点がある。さらに、円筒電池は、谷間の形状で無駄なスペースができるので、ここに温度センサーを配設できるが、薄型電池は積層してもその境界にできる無駄なスペースは極めて小さく、無駄なスペースを利用して温度センサーを配設できない。無理に薄型電池の間に温度センサーを配置すると、これが突出してパック電池の外形を大きくしてしまう。このことは、容積当りの充電容量を大きくできる薄型電池を積層しているパック電池の特長を失わせる。
【０００７】
本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、薄型電池よりも少ない個数の感熱保護素子でもって、電池温度が異常に高くなるときには速やかに確実に電流を遮断できるパック電池を提供することにある。
また、本発明の他の大切な目的は、感熱保護素子を電池の接続に併用して、組立を簡単にでき、しかも薄型電池をしっかりと連結できるパック電池を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のパック電池は、複数の薄型電池３をプリント基板４に積層する姿勢で配置しており、薄型電池３の温度を検出する感熱保護素子６を備える。パック電池は、隣接して積層している薄型電池３の電池端面に、感熱リード板１０の両端を接続しており、この感熱リード板１０の中間に感熱保護素子６の片方のリード板６Ｂを接続している。感熱保護素子６は、温度検出部６Ａを薄型電池３の端部に接近させると共に、隣接する薄型電池３の間に配設しており、温度検出部６Ａに接続している他方のリード板６Ｃをプリント基板４に接続している。
【０００９】
感熱リード板１０と感熱保護素子６の片方のリード板６Ｂは、別の金属板で製作して互いに溶接してＴ字状に接続することも、あるいは１枚の金属板をＴ字状に裁断して、感熱リード板１０と感熱保護素子６の片方のリード板６Ｂとを一体構造とすることもできる。Ｔ字状の感熱リード板１０は、両端を薄型電池３に電池端面に溶接して接続することができる。
【００１０】
さらに、本発明のパック電池は、４つの薄型電池３を積層する姿勢で配置して、薄型電池３の両端に各々ひとつの感熱保護素子６を配置し、ひとつの感熱保護素子６でふたつの薄型電池３の温度を検出することができる。
【００１１】
さらに、本発明のパック電池は、薄型電池３とプリント基板４との間に絶縁材で成形しているホルダー５を挟着して配置することができる。このホルダー５は、薄型電池３の電池端面に突出する突出部５Ｃを周縁に設けると共に、この突出部５Ｃに接続リード板１１を案内する一対のリブ５Ｄを一体的に成形して設けて、一対のリブ５Ｄの間に接続リード板１１を配設することができる。
【００１２】
さらに、本発明のパック電池は、薄型電池３の電池端面をプリント基板４に接続する接続リード板１１と、感熱保護素子６をプリント基板４に接続する接続リード板１１とを、薄型電池３の電池端面の両端部に配置することができる。このパック電池は、これらの接続リード板１１が接触してショートするのを確実に阻止できる。
【００１３】
【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以下のものに特定しない。
【００１４】
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。
【００１５】
図１ないし図３に示すパック電池は、ケース１と、このケース１の底に配設しているプリント基板４と、このプリント基板４に積層している複数の薄型電池３と、この薄型電池３とプリント基板４との間に挟着されているホルダー５とを備える。図のパック電池は、４つの薄型電池３を積層してケース１に収納している。ただし、本発明は、薄型電池の積層数を４つには特定しない。ケースには、２つ以上の薄型電池を積層して収納することができる。
【００１６】
図４ないし図７は、ケース１に収納している電池コア２を示している。電池コア２は、薄型電池３とプリント基板４とホルダー５とを一体的に連結したものである。電池コア２がケース１に入れられて、ケース１が閉塞して組み立てられる。ケース１はプラスチック製で、電池コア２を入れることができる箱ケース１Ａと、この箱ケース１Ａの開口部を閉塞する蓋ケース１Ｂとを備える。箱ケース１Ａと蓋ケース１Ｂは、超音波溶着して連結される。ただ、接着し、あるいは嵌着し、あるいはまたネジ止して連結することもできる。蓋ケース１Ｂは、電池コア２のプリント基板４に固定している出力端子７を外部に表出させる電極窓８を開口している。
【００１７】
複数の薄型電池３は、プリント基板４に接続される。図８は、パック電池の回路図を示す。この回路図のパック電池は、ふたつの薄型電池３を並列に接続し、並列に接続しているふたつの薄型電池３を直列に接続している。すなわち、４つの薄型電池３を直列と並列に接続している。パック電池は、複数の薄型電池３の全てを直列に接続し、あるいは並列に接続することもできる。薄型電池３は、リチウムイオン二次電池である。ただし、薄型電池には、ニッケル−水素電池やニッケル−カドミウム電池等の全ての二次電池とすることができる。二次電池は、電池の種類によって出力電圧が異なるが、個々の薄型電池の出力電圧に応じて、適宜、直列や並列に接続することによって、パック電池に必要な最適な出力電圧を調整することができる。
【００１８】
複数の薄型電池３は、両端の電池端面を同一平面に位置させる姿勢で積層される。薄型電池３の間には、緩衝シート９が挟着される。緩衝シート９は、薄型電池３の周囲に沿う方形状で中央部には貫通孔を設けている。このように、緩衝シート９の中央部に貫通孔を設けた枠状としているので、緩衝シート９の厚さ分だけ、薄型電池３間には中央部に空間が形成される。薄型電池３は、過充電等により中央部が膨らむことがあるが、薄型電池３が膨らんでも緩衝シート９の存在により膨れを吸収し、電池コア２の外形を変形させない。
【００１９】
隣に積層している薄型電池３の一方の電池端面は、感熱リード板１０を介して互いに接続される。図のパック電池は、感熱リード板１０で薄型電池３を並列に接続している。感熱リード板１０は金属板で、スポット溶接やレーザー溶接等の方法で溶接されて、隣に積層している薄型電池３を電気的に接続している。さらに、この感熱リード板１０は、薄型電池３の温度を伝導させる熱伝導体に併用される。したがって、感熱リード板１０は、その中間に感熱保護素子６の片方のリード板６Ｂを接続している。感熱保護素子６は、感熱リード板１０を介して薄型電池３の電池端面に接続されて、その温度検出部６Ａを薄型電池３の端部に接近させ、かつ、温度検出部６Ａを隣接する薄型電池３の間に配設する。
【００２０】
図のパック電池は、温度検出部６Ａを隣接する薄型電池３の中央に配設している。この感熱保護素子６は、ふたつの薄型電池３の温度をバランスよく速やかに検出できる特長がある。ただ、感熱保護素子６は、感熱リード板１０を介してふたつの薄型電池３に温度検出部６Ａを連結しているので、ふたつの薄型電池３の発熱は感熱リード板１０を介して温度検出部６Ａに伝導される。このため、温度検出部６Ａを必ずしもふたつの薄型電池３の中央に配設することなく、いずれかの薄型電池３の方向にずれても、感熱保護素子６はふたつの薄型電池３の発熱を速やかに検出する。したがって、温度検出部６Ａは必ずしも隣接する薄型電池３の中央に正確に配置する必要はなく、中央からずれて配設することもできる。
【００２１】
図のパック電池は、４つの薄型電池３を備える。ひとつの感熱保護素子６は、ふたつの薄型電池３の温度を検出する。したがって、４つの薄型電池３を内蔵するパック電池は、ふたつの感熱保護素子６を備える。すなわち、偶数個（ｎ個）の薄型電池３を内蔵するパック電池は、薄型電池３の半分であるｎ／２個の感熱保護素子６を備える。奇数個（ｎ個）の薄型電池３を内蔵するパック電池は、（ｎ＋１）／２個の感熱保護素子６を備える。奇数個の薄型電池３を内蔵するパック電池は、いずれかひとつの感熱保護素子６がひとつの薄型電池３の温度を検出する。
【００２２】
図のパック電池は、薄型電池３の一方の電池端面にひとつの感熱保護素子６を配設し、他の電池端面に残りの感熱保護素子６を配設している。すなわち、薄型電池３の両端に各々ひとつの感熱保護素子６を配設して、ひとつの感熱保護素子６でふたつの薄型電池３の温度を検出している。
【００２３】
図９は、感熱保護素子６の平面図である。この図の感熱保護素子６は、温度検出部６Ａの一端に金属板であるリード板６Ｂを突出させている。一方のリード板６Ｂには、金属板を裁断して製作した感熱リード板１０を溶接等の方法で連結している。感熱リード板１０は、リード板６Ｂに溶接等の方法で連結された後、その両端を電池端面に溶接して連結される。図の感熱保護素子６は、リード板６Ｂとは別に製作した感熱リード板１０をリード板６Ｂに連結している。ただ、感熱保護素子６は、図１０に示すように、感熱保護素子６のリード板６Ｂと感熱リード板１０とを一体構造とすることもできる。この図に示す感熱保護素子６は、一方のリード板６ＢをＴ字状として、感熱リード板１０を一体構造としている。この感熱保護素子６は、Ｔ字状の両端、いいかえるとリード板６Ｂに一体構造としている感熱リード板１０の両端を薄型電池３の電池端面に溶接等の方法で接続する。この構造は、感熱リード板１０から感熱保護素子６のリード板６Ｂに最も効率よく熱伝導できる特長がある。
【００２４】
感熱保護素子６の温度検出部６Ａに接続している他方のリード板６Ｃは、プリント基板４に接続される。図６のパック電池は、感熱保護素子６のリード板６Ｃに直交するように接続リード板１１Ａを溶接して接続しており、この接続リード板１１Ａを介して感熱保護素子６のリード板６Ｃをプリント基板４に接続している。出力端子７と反対側に位置している電池端面にあって感熱保護素子６のリード板６Ｃをプリント基板４に接続している第１の接続リード板１１Ａは、図６に示すように直線状に裁断された金属板である。図７に示すように、出力端子７側の電池端面にあって、感熱保護素子６のリード板６Ｃをプリント基板４に接続する第２の接続リード板１１Ｂは、金属板をＬ字状に裁断している。この接続リード板１１Ｂは、図３〜図５に示すように、薄型電池３のコーナーに沿って折曲されて、出力端子７から離れた位置でプリント基板４に接続される。この構造のパック電池は、第２の接続リード板１１Ｂと出力端子７とを離して配設できるので、万一の場合に両者が接触してショートするのを有効に阻止できる。
【００２５】
電池コア２は、図２と図６に示すように、一方の電池端面において、プリント基板４に接続される２列の接続リード板１１が配設される。一方の第１の接続リード板１１Ａは、感熱保護素子６のリードをプリント基板４に接続しており、他の第３の接続リード板１１Ｃは、図において上２段の薄型電池３の電池端面をプリント基板４に接続している。この電池コア２は、第１の接続リード板１１Ａを図において電池端面の右側に、第３の接続リード板１１Ｃを電池端面の左側に配設して、第１の接続リード板１１Ａと第３の接続リード板１１Ｃとを薄型電池３の電池端面の両端部に配置している。この構造は、第１の接続リード板１１Ａと第３の接続リード板１１Ｃとがショートするのを確実に阻止できる特長がある。図において、第３の接続リード板１１Ｃは、下２段の薄型電池３の電池端面から絶縁される。下２段の薄型電池３の電池端面には、絶縁シート１２を配設しているからである。
【００２６】
図３と図７に示す電池コア２の他の電池端面は、１列の第２の接続リード板１１Ｂで感熱保護素子６と薄型電池３の電池端面とをプリント基板４に接続している。この第２の接続リード板１１Ｂは、上端を感熱保護素子６のリード板６Ｃに溶接等の方法で直角に連結して、その中間を下２段の薄型電池３の電池端面に溶接等の方法で連結している。さらに、第２の接続リード板１１Ｂは、最下段の薄型電池３のコーナーに沿って折曲され、先端をプリント基板４に連結している。
【００２７】
接続リード板１１は、図４の底面図に示すように、その先端をプリント基板４の下面に沿うように折曲して、折曲端を半田付け等の方法でプリント基板４に接続している。プリント基板４は、薄型電池３の保護回路を実現する電子部品１３を半田付け等の方法で固定しており、さらにホルダー５に固定している出力端子７も半田付けして連結している。
【００２８】
薄型電池３と感熱保護素子６に連結している接続リード板１１がプリント基板４に接続されて、薄型電池３とプリント基板４は互いに連結される。さらに、薄型電池３とプリント基板４との間に挟着されてホルダー５も固定され、このホルダー５を介して薄型電池３とプリント基板４とが定位置に位置決めして配設される。
【００２９】
ホルダー５は、プラスチック等の絶縁材を成形して製作される。ホルダー５は、下面にプリント基板４を嵌入する側壁５Ａを一体成形して設けている。側壁５Ａは、下面に突出してその周縁に設けられる。側壁５Ａは、接続リード板１１をプリント基板４に連結する部分の除く部分に設けている。側壁５Ａは、プリント基板４を内部に収納できる高さ、すなわちプリント基板４に固定された電子部品１３が側壁５Ａから突出しない高さに成形している。さらに、ホルダー５は、薄型電池３側に突出して、薄型電池３を位置決めするための電池固定用リブ５Ｂを一体成形して設けている。この電池固定用リブ５Ｂは、薄型電池３の両側におのおのふたつ設けている。
【００３０】
さらに、ホルダー５は、出力端子７と反対側に位置する電池端面において、図２に示すように、薄型電池３側に突出して、接続リード板１１を電池端面から確実に絶縁するための突出部５Ｃを一体的に成形して設けている。この突出部５Ｃは、接続リード板１１を案内して定位置に保持するために一対のリブ５Ｄを一体的に成形して設けている。この一対のリブ５Ｄの間に接続リード板１１を配設して、突出部５Ｃでもって接続リード板１１と電池端面とを絶縁している。この構造のパック電池は、ホルダー５に設けている突出部５Ｃで接続リード板１１と電池端面とを絶縁するので、接続リード板１１が電池端面に接触してショートするのを確実に阻止できる特長がある。さらに、ホルダー５は、出力端子７側に位置する電池端面において、図３に示すように、薄型電池３側に突出して、薄型電池３を位置決めするための突出部５Ｅを一体的に成形して設けている。
【００３１】
ホルダー５は、図において最下段の薄型電池３とプリント基板４との間に配設されており、下面にプリント基板４を固定している。ホルダー５は、図４に示すように、側壁５Ａから内側に突出する係止フック５Ｆを備え、この係止フック５Ｆでプリント基板４を係止してプリント基板４を固定している。図に示すホルダー５は、３つの係止フック５Ｆを備え、これらをプリント基板４の側面であって隅部に接近する位置に配設して、プリント基板４を３カ所で保持している。さらに、ホルダー５は、プリント基板４を正確な位置に連結するために、下面から突出して位置決凸部５Ｇを設けている。プリント基板４は、この位置決凸部５Ｇを挿入する連結孔４Ａを、位置決凸部５Ｇに対向する位置に開口している。位置決凸部５Ｇと連結孔４Ａは、プリント基板４の４隅のうち３つの隅部に接近して設けられている。プリント基板４は、これらの連結孔４Ａに位置決凸部５Ｇを案内する状態でホルダー５の定位置に位置決めされ、係止フック５Ｆで係止されて所定の位置に連結される。ホルダー５にプリント基板４が固定されると共に、薄型電池３に接続された接続リード板１１がプリント基板４に接続されて、薄型電池３とホルダー５とプリント基板４とが一体的に連結される。
【００３２】
【発明の効果】
本発明のパック電池は、薄型電池よりも少ない個数の感熱保護素子でもって、電池温度が異常に高くなるときには、速やかに確実に電流を遮断できる特長がある。それは、本発明のパック電池が、隣接して積層している薄型電池の電池端面に、感熱リード板の両端を接続すると共に、この感熱リード板の中間に感熱保護素子の片方のリード板を接続しており、さらに、感熱保護素子の温度検出部を薄型電池の端部に接近させて、隣接する薄型電池の間に配設しているからである。この構造のパック電池は、感熱リード板を介して隣接するふたつの薄型電池に感熱保護素子の温度検出部を連結しているので、ふたつの薄型電池の発熱を感熱リード板を介して温度検出部に伝導させて、ふたつの薄型電池の発熱を速やかに検出できる。さらに、感熱保護素子は、温度検出部を薄型電池の端部に接近させて、隣接する薄型電池の間に配設しているので、ふたつの薄型電池の発熱をより効果的に検出できる。したがって、本発明のパック電池は、感熱保護素子の個数を薄型電池よりも少なくしながら、電池温度の異常を速やかに検出して、確実に電流を遮断できる。さらに、本発明のパック電池は、感熱保護素子を電池の接続に併用できるので、組み立てを簡単にできると共に、薄型電池をしっかりと連結できる特長もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかるパック電池の垂直縦断面図
【図２】図１に示すパック電池のＡ−Ａ線断面図
【図３】図１に示すパック電池のＢ−Ｂ線断面図
【図４】図１に示すパック電池に内蔵される電池コアの底面図
【図５】図１に示すパック電池に内蔵される電池コアの正面図
【図６】図５に示す電池コアの右側面図
【図７】図５に示す電池コアの左側面図
【図８】図１に示すパック電池の回路図
【図９】感熱リード板と感熱保護素子を示す平面図
【図１０】感熱リード板と感熱保護素子の他の一例を示す平面図
【符号の説明】
１…ケース              １Ａ…箱ケース          １Ｂ…蓋ケース
２…電池コア
３…薄型電池
４…プリント基板        ４Ａ…連結孔
５…ホルダー            ５Ａ…側壁              ５Ｂ…電池固定リブ
５Ｃ…突出部            ５Ｄ…リブ
５Ｅ…突出部            ５Ｆ…係止フック
５Ｇ…位置決凸部
６…感熱保護素子        ６Ａ…温度検出部        ６Ｂ…リード板
６Ｃ…リード板
７…出力端子
８…電極窓
９…緩衝シート
１０…感熱リード板
１１…接続リード板      １１Ａ…第１の接続リード板
１１Ｂ…第２の接続リード板
１１Ｃ…第３の接続リード板
１２…絶縁シート
１３…電子部品
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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