(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池に接続されて電池電圧が設定電圧よりも高くなると発熱する発熱素子(3)と、この発熱素子(3)に熱結合されると共に、出力端子(5)と電池との間に接続されて、設定温度よりも高温になると電気抵抗が大きくなって電池に流れる電流を制限する感熱遮断素子(4)とを備え、充電される電池の電圧が設定電圧よりも高くなると、発熱素子(3)に流れる電流が大きくなって発熱素子(3)が発熱し、発熱した発熱素子(3)が感熱遮断素子(4)を加熱して電池に流れる電流を制限するようにしてなる電池の保護部品において、
感熱遮断素子(4)が、設定温度よりも高くなると電気抵抗が大きくなるシート状の感熱層(4A)と、この感熱層(4A)の両面に電気接続して積層している第１電極層(4B)及び第２電極層(4C)とを備え、第１電極層(4B)の表面に絶縁層(6)を介して発熱素子(3)を配設してなり、感熱遮断素子(4)が、導電性を有する中間層(4Ac)の両面に第１感熱層(4Aa)と第２感熱層(4Ab)とを積層してなる感熱層(4A)を有し、中間層(4Ac)を介して第１感熱層(4Aa)と第２感熱層(4Ab)を直列に接続し、発熱素子(3)の一端が、感熱遮断素子(4)に設けられたスルーホール(10)を介して第１感熱層(4Aa)をバイパスして中間層(4Ac)に電気接続されることを特徴とする電池の保護部品。
【請求項２】
電池に接続されて電池電圧が設定電圧よりも高くなると発熱する発熱素子(3)と、この発熱素子(3)に熱結合されると共に、出力端子(5)と電池との間に接続されて、設定温度よりも高温になると電気抵抗が大きくなって電池に流れる電流を制限する感熱遮断素子(4)とを備え、充電される電池の電圧が設定電圧よりも高くなると、発熱素子(3)に流れる電流が大きくなって発熱素子(3)が発熱し、発熱した発熱素子(3)が感熱遮断素子(4)を加熱して電池に流れる電流を制限するようにしてなる電池の保護部品において、
感熱遮断素子(4)が、設定温度よりも高くなると電気抵抗が大きくなるシート状の感熱層(4A)と、この感熱層(4A)の両面に電気接続して積層している第１電極層(4B)及び第２電極層(4C)とを備え、第１電極層(4B)の表面に絶縁層(6)を介して発熱素子(3)を配設してなり、感熱層(4A)の両面に第１電極層(4B)と第２電極層(4C)を積層してなる感熱遮断素子(4)を、互いに直列に接続してなる第１感熱遮断素子(4a)と第２感熱遮断素子(4b)に分割し、発熱素子(3)の一端が、感熱遮断素子(4)に設けられたスルーホール(10)を介して第２感熱遮断素子(4b)に電気接続されることを特徴とする電池の保護部品。
【請求項３】
絶縁層(6)の表面に導電パターン層(7)を積層しており、この導電パターン層(7)に発熱素子(3)を接続している請求項１または２に記載される電池の保護部品。
【請求項４】
感熱遮断素子(4)がＰＴＣ素子である請求項１または２に記載される電池の保護部品。
【請求項５】
全体の形状が細長くて両端部に電池の＋−の電極に接続される一対の電極接続リード(8)を接続している請求項１または２に記載される電池の保護部品。
【請求項６】
電池の＋−の電極に接続される２本の電極接続リード(8)と、感熱遮断素子(4)に接続している出力接続リード(9)とを備え、出力接続リード(9)を感熱遮断素子(4)を接続している電極接続リード(8)と同じ側の端部に接続している請求項５に記載される電池の保護部品。
【請求項７】
絶縁層(6)の表面に、発熱素子(3)と出力接続リード(9)を接続する導電パターン層(7)を設けており、この導電パターン層(7)に発熱素子(3)と出力接続リード(9)を接続している請求項１または２に記載される電池の保護部品。
【請求項８】
出力端子(5)と電池との間に、電池の過充電を保護する保護部品(2)を接続しており、この保護部品(2)が、電池に接続されて電池電圧が設定電圧よりも高い状態で電気抵抗が小さくなる定電圧特性を有する発熱素子(3)と、この発熱素子(3)に熱結合されると共に、出力端子(5)と電池との間に接続されて、設定温度よりも高温になると電気抵抗が大きくなって電池に流れる電流を制限する感熱遮断素子(4)とを備え、充電される電池の電圧が設定電圧よりも高くなると、発熱素子(3)に流れる電流が大きくなって発熱素子(3)が発熱し、発熱した発熱素子(3)が感熱遮断素子(4)を加熱して電池に流れる電流を制限するようにしてなるパック電池において、
保護部品(2)の感熱遮断素子(4)が、設定温度よりも高くなると電気抵抗が大きくなるシート状の感熱層(4A)と、この感熱層(4A)の両面に電気接続して積層している第１電極層(4B)及び第２電極層(4C)とを備え、第１電極層(4B)の表面に絶縁層(6)を介して発熱素子(3)を配設してなり、感熱遮断素子(4)が、導電性を有する中間層(4Ac)の両面に第１感熱層(4Aa)と第２感熱層(4Ab)とを積層してなる感熱層(4A)を有し、中間層(4Ac)を介して第１感熱層(4Aa)と第２感熱層(4Ab)を直列に接続し、発熱素子(3)の一端が、感熱遮断素子(4)に設けられたスルーホール(10)を介して第１感熱層(4Aa)をバイパスして中間層(4Ac)に電気接続されることを特徴とする保護部品を有するパック電池。
【請求項９】
出力端子(5)と電池との間に、電池の過充電を保護する保護部品(2)を接続しており、この保護部品(2)が、電池に接続されて電池電圧が設定電圧よりも高い状態で電気抵抗が小さくなる定電圧特性を有する発熱素子(3)と、この発熱素子(3)に熱結合されると共に、出力端子(5)と電池との間に接続されて、設定温度よりも高温になると電気抵抗が大きくなって電池に流れる電流を制限する感熱遮断素子(4)とを備え、充電される電池の電圧が設定電圧よりも高くなると、発熱素子(3)に流れる電流が大きくなって発熱素子(3)が発熱し、発熱した発熱素子(3)が感熱遮断素子(4)を加熱して電池に流れる電流を制限するようにしてなるパック電池において、
保護部品(2)の感熱遮断素子(4)が、設定温度よりも高くなると電気抵抗が大きくなるシート状の感熱層(4A)と、この感熱層(4A)の両面に電気接続して積層している第１電極層(4B)及び第２電極層(4C)とを備え、第１電極層(4B)の表面に絶縁層(6)を介して発熱素子(3)を配設してなり、感熱層(4A)の両面に第１電極層(4B)と第２電極層(4C)を積層してなる感熱遮断素子(4)を、互いに直列に接続してなる第１感熱遮断素子(4a)と第２感熱遮断素子(4b)に分割し、発熱素子(3)の一端が、感熱遮断素子(4)に設けられたスルーホール(10)を介して第２感熱遮断素子(4b)に電気接続されることを特徴とする保護部品を有するパック電池。
【請求項１０】
保護部品(2)が、絶縁層(6)の表面に導電パターン層(7)を積層しており、この導電パターン層(7)に発熱素子(3)を接続している請求項８または９に記載される保護部品を有するパック電池。
【請求項１１】
保護部品(2)の感熱遮断素子(4)がＰＴＣ素子である請求項８または９に記載される保護部品を有するパック電池。
【請求項１２】
保護部品(2)の全体の形状が細長くて両端部に電池の＋−の電極に接続している一対の電極接続リード(8)を接続している請求項８または９に記載される保護部品を有するパック電池。
【請求項１３】
保護部品(2)が、電池の＋−の電極に接続している２本の電極接続リード(8)と、感熱遮断素子(4)に接続している出力接続リード(9)とを備え、出力接続リード(9)を感熱遮断素子(4)を接続している電極接続リード(8)と同じ側の端部に接続している請求項１２に記載される保護部品を有するパック電池。
【請求項１４】
保護部品(2)が、絶縁層(6)の表面に発熱素子(3)と出力接続リード(9)を接続する導電パターン層(7)を設けており、この導電パターン層(7)に発熱素子(3)と出力接続リード(9)を接続している請求項８または９に記載される保護部品を有するパック電池。
【請求項１５】
保護部品(2)を、角型電池の凸部電極(1B)に隣接して肩部に配設している請求項８または９に記載される保護部品を有するパック電池。
【請求項１６】
保護部品(2)を、電池の底部に配設している請求項８または９に記載される保護部品を有するパック電池。
【請求項１７】
保護部品(2)の感熱遮断素子(4)を、電池の熱で加熱されるように電池に接近して配設している請求項８または９に記載される保護部品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】
本発明は二次電池を過充電から防止する保護部品と、この保護部品を備えるパック電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二次電池は、過充電されると性能が著しく低下する。過充電を防止するために、充電回路は、充電している電池の電圧が設定電圧まで上昇すると充電を停止する回路を備える。充電回路が故障し、あるいは雑音等の影響で正常に動作しないときに、電池が過充電されるのを防止するために、パック電池には保護部品を内蔵させている。さらに、保護部品を内蔵するパック電池は、保護部品で充電を制御して充電することにより、充電回路を簡単な回路にできる。電圧を検出して充電を停止する回路を省略できるからである。
【０００３】
図１は保護部品２２を内蔵するパック電池の回路図である。この図の保護部品２２は、電池２１と並列に接続している発熱素子２３と、この発熱素子２３に熱結合されると共に、電池２１と出力端子２５との間に接続している感熱遮断素子２４とを備える。発熱素子２３は、図２に示す電圧−電流特性を示し、設定電圧よりも高い状態で電気抵抗が小さくなって電流が増加する定電圧特性を有する素子である。発熱素子２３は、電池電圧が設定電圧よりも高くなると電流が増加して発熱し、熱結合している感熱遮断素子２４を加熱する。感熱遮断素子２４は、ＰＴＣで設定温度よりも高温になると、電気抵抗が急激に増加して電池に流れる電流を制限する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１に示す保護部品２２は、二次電池２１の過充電を保護できる。しかしながら、この構造を実現する保護部品は、発熱素子とＰＴＣを内蔵し、かつ、発熱素子とＰＴＣとを熱結合して独特の配列で配設する必要があって、製造コストが高くなり、また大きくなる欠点がある。また、発熱素子と感熱遮断素子を理想的な状態で熱結合するのも難しい。熱結合が充分でないと、発熱素子の発熱で感熱遮断素子を有効に加熱できなくなって、感熱遮断素子の抵抗増加に時間遅れが発生し、あるいは、定温で正常に動作しなくなる欠点もある。
【０００５】
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、極めてシンプルな構造で、発熱素子と感熱遮断素子とを理想的な状態に配列でき、さらに、安価に多量生産してコンパクトにできる保護部品とこの保護部品を内蔵するパック電池を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電池の保護部品は、電池に接続されて電池電圧が設定電圧よりも高くなると発熱する発熱素子３と、この発熱素子３に熱結合されると共に、出力端子５と電池との間に接続されて、設定温度よりも高温になると電気抵抗が大きくなって電池に流れる電流を制限する感熱遮断素子４とを備える。保護部品２は、充電される電池の電圧が設定電圧よりも高くなると、発熱素子３に流れる電流が大きくなって発熱素子３が発熱し、発熱した発熱素子３が感熱遮断素子４を加熱して電池に流れる電流を制限している。感熱遮断素子４は、設定温度よりも高くなると電気抵抗が大きくなるシート状の感熱層４Ａと、この感熱層４Ａの両面に電気接続して積層している第１電極層４Ｂ及び第２電極層４Ｃとを備える。第１電極層４Ｂの表面には、絶縁層６を介して発熱素子３を配設している。感熱遮断素子４が、導電性を有する中間層４Ａｃの両面に第１感熱層４Ａａと第２感熱層４Ａｂとを積層してなる感熱層４Ａを有し、中間層４Ａｃを介して第１感熱層４Ａａと第２感熱層４Ａｂを直列に接続し、発熱素子３の一端が、感熱遮断素子４に設けられたスルーホール１０を介して第１感熱層４Ａａをバイパスして中間層４Ａｃに電気接続される。
また、感熱層４Ａの両面に第１電極層４Ｂと第２電極層４Ｃを積層してなる感熱遮断素子４を、互いに直列に接続してなる第１感熱遮断素子４ａと第２感熱遮断素子４ｂに分割し、発熱素子３の一端が、感熱遮断素子４に設けられたスルーホール１０を介して第２感熱遮断素子４ｂに電気接続される。
【０００７】
本発明のパック電池は、出力端子５と電池との間に、電池の過充電を保護する保護部品２を接続している。この保護部品２には、請求項１に記載される保護部品２を使用している。
【０００８】
保護部品は、絶縁層６の表面に導電パターン層７を積層して、この導電パターン層７に発熱素子３を接続することができる。さらに、保護部品は、感熱遮断素子４をＰＴＣ素子とすることができる。
【０００９】
保護部品は、全体の形状を細長くして、両端部に電池の＋−の電極に接続される一対の電極接続リード８を接続することができる。さらに、保護部品は、電池の＋−の電極に接続される２本の電極接続リード８と、感熱遮断素子４に接続している出力接続リード９とを備える構造として、出力接続リード９を感熱遮断素子４を接続している電極接続リード８と同じ側の端部に接続することができる。
【００１０】
さらに、保護部品は、絶縁層６の表面に、発熱素子３と出力接続リード９を接続する導電パターン層７を設けて、この導電パターン層７に発熱素子３と出力接続リード９を接続することができる。
【００１４】
さらに、本発明のパック電池は、保護部品２を、角型電池の凸部電極１Ｂに隣接して肩部に配設し、あるいは、電池の底部に配設することができる。さらに、本発明のパック電池は、保護部品２の感熱遮断素子４を、電池の熱で加熱されるように電池に接近して配設することもできる。
【００１５】
【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保護部品２とパック電池を例示するものであって、本発明は保護部品２とパック電池を以下のものに特定しない。
【００１６】
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。
【００１７】
図３に示すパック電池は、二次電池１に保護部品２を接続している。保護部品２は、発熱素子３と感熱遮断素子４とを備え、発熱素子３を二次電池１と並列に接続して、感熱遮断素子４を出力端子５と二次電池１との間に接続している。
【００１８】
発熱素子３は、図２に示すように、電池に並列に接続されて電池電圧が設定電圧よりも高くなると、発熱する特性を示すものが全て使用できる。最も簡単な発熱素子は、定電圧ダイオード３Ａである。ただ、定電圧ダイオード３Ａのみでは、図２に示す理想的な電圧−電流特性を実現するのが難しい。好ましい発熱素子は、図３に示すように、定電圧ダイオード３Ａとスイッチング素子３Ｂを組み合わせた回路、あるいは、さらに複雑な回路でより理想に近い定電圧特性のものである。なお、スイッチング素子３Ｂと並列にダイオードを接続し、当該ダイオードを利用して、二次電池１の逆充電時にダイオードが発熱するようにして、これを感熱遮断素子４に熱結合するようにしてもよい。スイッチング素子３ＢとしてＭＯＳＦＥＴを使用すれば、当該ＦＥＴの寄生ダイオードが上記ダイオードの代わりとなる。また、スイッチング素子３Ｂと直列に抵抗素子を接続し、当該抵抗素子の熱も感熱遮断素子４に伝えるようにしてもよい。
【００１９】
発熱素子３は、充電される電池の電圧が設定電圧よりも高くなると電気抵抗が低下して、両端の電圧を一定に保持する。したがって、電池電圧が設定電圧よりも高くなると、充電電流をバイパスして電池に電流を流さないように制御する。この状態で発熱素子３に流れる電流は、ジュール熱で発熱素子３を加熱する。
【００２０】
感熱遮断素子４は、発熱素子３に熱結合して配設されて、発熱素子３の発熱で加熱される。感熱遮断素子４は、設定温度よりも高温に加熱されると、電気抵抗が急激に増加する素子であって、たとえば、ＰＴＣが使用できる。ただし、感熱遮断素子４には、設定温度よりも高く加熱されると電気抵抗が増加する全ての素子が使用できる。感熱遮断素子４は、出力端子５と二次電池１との間に接続されている。したがって、感熱遮断素子４が設定温度よりも高温になると、電気抵抗が大きくなって二次電池１に流れる電流を制限する。
【００２１】
したがって、図３の保護部品２は、充電される電池の電圧が設定電圧よりも高くなると、発熱素子３に流れる電流が大きくなって発熱素子３が発熱し、発熱した発熱素子３が感熱遮断素子４を加熱して二次電池１に流れる電流を制限する。
【００２２】
保護部品２の断面構造を図４に示す。この保護部品２の感熱遮断素子４は、設定温度よりも高くなると電気抵抗が大きくなるシート状の感熱層４Ａと、この感熱層４Ａの両面に電気接続して積層している第１電極層４Ｂ及び第２電極層４Ｃとを備える。感熱遮断素子４の第１電極層４Ｂの表面に、絶縁層６を介して発熱素子３を配設している。
【００２３】
図５は図４に示す保護部品２の平面図であり、図６は図４に示す保護部品２を構成している各々の層の平面図である。これ等の図に示す保護部品２は、下から順番に第２電極層４Ｃ、感熱層４Ａ、第１電極層４Ｂ、絶縁層６、導電パターン層７を積層している。導電パターン層７は絶縁層６の表面に積層され、この導電パターン層７に発熱素子３を接続している。さらに、図の保護部品２は、全体の形状を細長い形状として、その両端部に電池の＋−の電極に接続する一対の電極接続リード８を接続している。一対の電極接続リード８は、一方を第２電極層４Ｃに接続して、他方を導電パターン層７に接続している。この保護部品２は、２本の電極接続リード８と出力接続リード９からなる３端子のリードを備えており、出力接続リード９を感熱遮断素子４の第１電極層４Ｂに接続している。出力接続リード９は、感熱遮断素子４を接続している電極接続リード８、図において右側に突出している電極接続リード８と同じ側の端部に接続している。この構造の保護部品２は、電極接続リード８と出力接続リード９が電池を短絡させる故障を有効に防止できる。電池の＋−の電極に接続されるリードを、両端に配設しているからである。
【００２４】
図の絶縁層６は、その表面に、発熱素子３と出力接続リード９を接続するために、両端部と中間部とに絶縁して３つの導電パターン層７を設けている。図において、左端と中間の導電パターン層７に発熱素子３を接続し、右端の導体パターン７に出力接続リード９を接続している。
【００２５】
発熱素子３に接続している中間の導電パターン層７は、第１電極層４Ｂを絶縁状態で貫通するスルーホール１０で第２電極層４Ｃに接続される。出力接続リード９を接続している右端の導電パターン層７は、第２電極層４Ｃまで延長されて第２電極層４Ｃを絶縁状態で貫通しているスルーホール１０でもって第１電極層４Ｂに接続される。
【００２６】
この構造の保護部品２は、以下のようにして製造される。
(1)  感熱層４Ａを２枚の金属箔で挟み、金属箔を感熱層４Ａに接着する。金属箔は、熱圧着して接着したり、あるいは銀ペースト等の導電性接着剤を使用して接着する。感熱層４Ａにはポリスイッチを使用する。ただし、感熱層４Ａは、ポリスイッチに限らず、セラミック系のＰＴＣも使用できる。
(2)  感熱層４Ａに接着した金属箔を、図６の平面図に示すように、エッチングして一部を除去する。第１電極層４Ｂとなる金属箔は、発熱素子３に接続している導電パターン層７に接続されるスルーホール１０を絶縁するように、リング状に除去する。第２電極層４Ｃとなる金属箔は、出力接続リード９を接続している導電パターン層７に接続しているスルーホール１０を絶縁するようにリング状に除去する。
(3)  ３つの導電パターン層７を設けた絶縁層６を第１電極層４Ｂに接着する。絶縁層６は絶縁性の接着材を使用して接着し、あるいは熱圧着して接着する。３つの導電パターン層７は、絶縁層６を第１電極層４Ｂに接着した後にエッチングして設けることもできる。
(4)  導電パターン層７と絶縁層６と第１電極層４Ｂと感熱層４Ａと第２電極層４Ｃを貫通してスルーホール１０を設ける。スルーホール１０は、中間の導電パターン層７と右端の導電パターン層７を貫通して設ける。
(5)  スルーホール１０の内面に金属メッキをして、スルーホール１０の内面に導電膜を設ける。
(6)  最後に、左端と中間の導電パターン層７に発熱素子３を固定し、さらに、両端の導電パターン層７と第２電極層４Ｃにリードを固定する。発熱素子３とリードは、ハンダ付けして固定する。リードには、ニッケル板を使用する。ただ、リードにはアルミニウム板も使用できる。また、鉄や銅等の金属プレートの表面を、ニッケル、銀、金メッキした金属板も使用できる。発熱素子やリードのハンダ付け位置を正確にするために、第２電極層である金属箔や、絶縁層の表面に、ハンダ付けしない部分にレジストやシルク印刷で絶縁皮膜を設けることもできる。また、第２電極層の下面に、さらに銅箔基板を貼り付けることもできる。さらに、図において右側に突出させている電極接続リード８と出力接続リード９とを絶縁するために、この間に絶縁物を配設することもできる。
【００２７】
以上の方法で製造された保護部品２は、図７に示すように二次電池１に接続してパック電池として組み立てられる。このパック電池は、二次電池１の底部の肩部に保護部品２を配設している。保護部品２は、一方の電極接続リード８を缶底１Ａに、他方の電極接続リード８を凸部電極１Ｂにスポット溶接等の方法で接続している。出力接続リード９は、パック電池の−側の出力端子（図示せず）に接続される。図のパック電池は、たとえば、ニッケルとアルミニウムのクラッド材１１を介して、一方の電極接続リード８を缶底１Ａに接続している。この構造はアルミニウム缶に電極接続リード８を接続するのに適している。凸部電極１Ｂに接続する電極接続リード８と二次電池１との間には、絶縁シート１２を配設している。
【００２８】
図８に示すパック電池は、二次電池１の凸部電極１Ｂに隣接して、その肩部に保護部品２を配設している。ここに配設する保護部品２は、図９に示すように、図４に示す保護部品２とは、発熱素子３の接続方向を逆向きにしている。その他は、図４の保護部品２と同じ構造としている。このパック電池は、保護部品２の一方の電極接続リード８を二次電池１の凸部電極１Ｂに、他方の電極接続リード８をクラッド材１１を介して外装缶にスポット溶接等の方法で接続している。出力接続リード９は、パック電池の＋側の出力端子（図示せず）に接続される。このパック電池の回路図を図１０に示す。
【００２９】
以上の構造の保護部品２は、発熱素子３の方向を変更する以外は同じ構造として、二次電池１の凸部電極１Ｂ側と缶底１Ａ側のいずれにも理想的な配置で固定できる。図７と図８のパック電池は、アルミニウム缶のリチウムイオン二次電池であって、凸部電極１Ｂを−極とする電池に保護部品２を接続するのに適している。
【００３０】
図１１と図１２は、凸部電極１Ｂを＋極とする鉄缶であるリチウムイオン二次電池を内蔵するパック電池の配置を示す。図１１のパック電池は、保護部品２を凸部電極１Ｂ側の肩部に配設している。図１２のパック電池は、保護部品２を缶底１Ａ側に配設している。図１１のパック電池に内蔵される保護部品２は、図４に示す保護部品２と同じ構造のもので、図１２のパック電池に内蔵される保護部品２は、図９に示す保護部品２と同じ構造のものである。これ等のパック電池も、発熱素子３の接続方向を逆にして、凸部電極１Ｂ側と缶底１Ａ側に理想的な状態で配設できる保護部品２となる。図１１のパック電池の回路図を図１３に示し、図１２のパック電池の回路図を図１４に示している。
【００３１】
さらに、図１５は、保護部品２を上下反転して、すなわち、発熱素子３を二次電池１と対向する面に配設して、二次電池１に固定するパック電池を示す。この図のパック電池に内蔵される保護部品２を図１６と図１７に示す。これらの図の保護部品２は、図４に示す保護部品２と同じように、下から順番に第２電極層４Ｃ、感熱層４Ａ、第１電極層４Ｂ、絶縁層６、導電パターン層７を積層している。これ等の積層構造は、図４の保護部品２と同じである。ただ、この保護部品２は、図４の保護部品２とは、導電パターン層７の形状と、スルーホール１０の位置と、出力接続リード９を接続する位置と方向とが異なっている。
【００３２】
導電パターン層７は、図１８に示すように、ふたつに分割して、分割された導電パターン層７に発熱素子３を接続している。スルーホール１０は、図において左側の導電パターン層７である片方の導電パターン層７を第１電極層４Ｂに接続している。図１７の保護部品２は、スルーホール１０を第２電極層４Ｃまで延長しているが、第２電極層４Ｃには電気接続していない。出力接続リード９は、図において細長い第２電極層４Ｃの左端部から突出するように接続している。この保護部品２は、図１９の回路図に示すように、感熱遮断素子４を電池の＋側に接続しているので、出力接続リード９を＋側の電極接続リード８を突出させる側である左端に接続している。出力接続リード９が電極接続リード８に接触しても、電池を短絡させないようにするためである。
【００３３】
さらに、図２０に示すパック電池は、感熱遮断素子４の中間を発熱素子３に接続している。このパック電池は、発熱素子３が感熱遮断素子４を介して二次電池１に接続され、また感熱遮断素子４を介して出力端子５に接続される。この構造のパック電池は、二次電池１と発熱素子３との間に接続された感熱遮断素子４によって、万一発熱素子３が故障してショートしても、電池にショート電流が流れるのを防止できる。このため、保護部品２が二次電池１をより安全に保護して、パック電池の信頼性をさらに高くできる。
【００３４】
このパック電池に内蔵される保護部品２の積層構造を図２１に、平面図を図２２に示し、さらに、保護部品２を構成している各々の層の平面図を図２３に示す。この保護部品２の感熱遮断素子４は、導電性を有する中間層４Ａｃの両面に第１感熱層４Ａａと第２感熱層４Ａｂとを積層してなる感熱層４Ａを有し、中間層４Ａｃを介して第１感熱層４Ａａと第２感熱層４Ａｂを直列に接続している。したがって、この保護部品２は、下から順番に第２電極層４Ｃ、第２感熱層４Ａｂ、中間層４Ａｃ、第１感熱層４Ａａ、第１電極層４Ｂ、絶縁層６、導電パターン層７を積層する構造としている。中間層４Ａｃは、第１電極層４Ｂと第２電極層４Ｃと同じように金属箔や導電ペーストで製作できる。導電パターン層７は、図４ないし図６の保護部品２と同じ形状で、絶縁層６の表面に積層されている。この導電パターン層７に発熱素子３を接続している。
【００３５】
さらに、発熱素子３に接続される中間の導電パターン層７は、第１電極層４Ｂと第２電極層４Ｃを絶縁状態で貫通するスルーホール１０で中間層４Ａｃに接続される。出力接続リード９を接続している右端の導電パターン層７は、中間層４Ａｃから第２電極層４Ｃまで絶縁状態で貫通するように延長しているスルーホール１０でもって第１電極層４Ｂに接続される。
【００３６】
この保護部品２を内蔵するパック電池の配置を図２４に示す。図に示すように、この保護部品２は、二次電池１に接続してパック電池として組み立てられる。このパック電池は、二次電池１の凸部電極１Ｂに隣接して肩部に保護部品２を配設している。保護部品２は、一方の電極接続リード８を凸部電極１Ｂに、他方の電極接続リード８を外装缶にスポット溶接等の方法で接続している。出力接続リード９は、パック電池の＋側の出力端子（図示せず）に接続される。
【００３７】
さらに、図２０に示す回路図のパック電池は、図２５に示す構造の保護部品２を内蔵させることもできる。この保護部品２は、感熱層４Ａの両面に第１電極層４Ｂと第２電極層４Ｃを積層してなる感熱遮断素子４を、互いに直列に接続してなる第１感熱遮断素子４ａと第２感熱遮断素子４ｂに分割している。図２６は、この保護部品２の平面図であり、図２７は、この保護部品２を構成している各々の層の平面図である。この図に示す保護部品２は、図４の保護部品２と同じように、下から順番に第２電極層４Ｃ、感熱層４Ａ、第１電極層４Ｂ、絶縁層６、導電パターン層７を積層している。感熱遮断素子４を、第１感熱遮断素子４ａと第２感熱遮断素子４ｂに分割するために、感熱層４Ａと第２電極層４Ｃを同じ位置で分割している。
【００３８】
保護部品２には２つのスルーホール１０を設けている。一方のスルーホール１０は、発熱素子３に接続している中間の導電パターン層７を、第１感熱遮断素子４ａの第１電極層４Ｂに接続する。このスルーホール１０は、第１感熱遮断素子４ａの第２電極層４Ｃを絶縁状態で貫通している。他方のスルーホール１０は、出力接続リード９を接続する導電パターン層７を第１感熱遮断素子４ａの第２電極層４Ｃに接続している。このスルーホール１０は、第１電極層４Ｂを絶縁状態で貫通している。さらに、第２感熱遮断素子４ｂの第２電極層４Ｃに、電極接続リード８を接続している。
【００３９】
この構造の保護部品２は、導電パターン層７に発熱素子３を接続し、図２４に示すように二次電池１に接続される。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の保護部品とパック電池は、極めてシンプルな構造で、発熱素子と感熱遮断素子とを理想的な状態に配列できると共に、安価に多量生産してコンパクトにできる特長がある。それは、本発明の保護部品が、熱遮断素子を、シート状の感熱層の両面に第１電極層と第２電極層を積層した構造としており、第１電極層の表面に、絶縁層を介して発熱素子を配設しているからである。本発明の保護部品は、発熱素子と感熱遮断素子とを確実に熱結合できるので、発熱素子の発熱で感熱遮断素子を有効に加熱して正常に動作させることができる。さらに、本発明の保護部品は、極めて簡単かつシンプルな構造として、発熱素子と感熱遮断素子とを理想的に配列するので、全体をコンパクトにできると共に、製造コストを低減して、安価に多量生産できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の保護部品を内蔵するパック電池の回路図
【図２】発熱素子の電圧−電流特性を示すグラフ
【図３】本発明の実施例１のパック電池の回路図
【図４】図３に示すパック電池の保護部品の断面図
【図５】図４に示す保護部品の平面図
【図６】図４に示す保護部品を構成している各層の平面図
【図７】本発明の実施例１のパック電池の概略断面図
【図８】本発明の実施例２のパック電池の概略断面図
【図９】図８に示すパック電池の保護部品の断面図
【図１０】図８に示すパック電池の回路図
【図１１】本発明の実施例３のパック電池の概略断面図
【図１２】本発明の実施例４のパック電池の概略断面図
【図１３】図１１に示すパック電池の回路図
【図１４】図１２に示すパック電池の回路図
【図１５】本発明の実施例５のパック電池の概略断面図
【図１６】図１５に示すパック電池の保護部品の一例を示す断面図
【図１７】図１５に示すパック電池の保護部品の他の一例を示す断面図
【図１８】図１５に示すパック電池の保護部品の導電パターン層を示す平面図
【図１９】図１５に示すパック電池の回路図
【図２０】本発明の他の実施例のパック電池の回路図
【図２１】本発明の実施例６のパック電池の保護部品の断面図
【図２２】図２１に示す保護部品の平面図
【図２３】図２１に示す保護部品を構成している各層の平面図
【図２４】本発明の実施例６のパック電池の概略断面図
【図２５】本発明の実施例７のパック電池の保護部品の断面図
【図２６】図２５に示す保護部品の平面図
【図２７】図２５に示す保護部品を構成している各層の平面図
【符号の説明】
１…二次電池              １Ａ…缶底              １Ｂ…凸部電極
２…保護部品
３…発熱素子              ３Ａ…定電圧ダイオード
３Ｂ…スイッチング素子
４…感熱遮断素子
４Ａ…感熱層              ４Ａａ…第１感熱層      ４Ａｂ…第２感熱層
４Ａｃ…中間層
４Ｂ…第１電極層            ４Ｃ…第２電極層
４ａ…第１感熱遮断素子      ４ｂ…第２感熱遮断素子
５…出力端子
６…絶縁層
７…導電パターン層
８…電極接続リード
９…出力接続リード
１０…スルーホール
１１…クラッド材
１２…絶縁シート
２１…電池
２２…保護部品
２３…発熱素子
２４…感熱遮断素子
２５…出力端子
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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