CN103140912A - 熔断器板及具备该熔断器板的电池块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种熔断器板，包括：金属板；与电池连接的连接部；将金属板和连接部连结的熔断器部；以及粘接于熔断器部的绝缘性树脂膜，熔断器部的布线图案具有弯曲部，绝缘性树脂膜为覆盖熔断器部的一个面的矩形片状形态。

Description

熔断器板及具备该熔断器板的电池块
技术领域
本发明涉及熔断器板及具备该熔断器板的电池块。
背景技术
通过组合多个单元电池，可以获得具有期望的电压或电流量的电池块。电池块中，多个单元电池的电极端子连接于一块电极板。因此，在过剩的电流流经单元电池的情况下，电池块本身有可能会短路。因此，有时设置用于将电极板与单元电池之间断开的熔断器以防止上述短路。
为了在单元电池与电极板之间设置熔断器，已提出了如下技术：除了通过对单元电池的电极端子与电极板进行衬板焊接形成熔断器之外，还通过打线接合形成熔断器(参照专利文献1)。
另外，专利文献2中公开了一种熔断器的制造方法，其包括如下工序：(1)通过对导电性金属板进行加压冲切加工形成输入侧端子部、多个输出侧端子部；(2)预先利用绝缘体对经冲切的金属板的包含熔断器部形成部位的区域进行铸模；以及(3)通过冲切加工形成大致S字状的熔断器部。然而，存在制造工序复杂，得到的熔断器与电池之间的连接强度弱等问题。
此外，还公开了各种相关技术(例如参照专利文献3至专利文献7)，但尚未解决上述问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第7671565号说明书
专利文献2：日本特开2001-160347号公报
专利文献3：日本特开2005-347251号公报
专利文献4：WO2011/007535号公报
专利文献5：美国专利申请案公开第2003-0075352号
专利文献6：美国专利申请案公开第2005-0275370号
专利文献7：美国专利申请案公开第2007-0188147号
发明内容
发明要解决的问题
如上所述，在包含多个单元电池的电池块中，为了防止电池块短路，在各单元电池上设置熔断器。然而，打线接合的作业工序复杂。另一方面，若想要通过焊接将熔断器接合于电极端子，则构成熔断器的布线有时会因焊接作业中的振动而断开。另外，构成熔断器的布线有时还会在实际使用电池块期间，因振动而断开。
特别是若想要将对金属板进行冲切并进行弯折加工而获得的熔断器板焊接于单元电池，则构成熔断器的布线也比较粗笨，因此，其更容易振动，从而更容易断开。因此，本发明通过优化熔断器的布线图案并配置保护熔断器的树脂膜，防止熔断器布线因振动而断开。
解决问题的方案
即，本发明之一涉及以下所示的熔断器板。
[1]熔断器板，包括：金属板；与电池连接的连接部；将金属板和连接部连结的熔断器部；以及粘接于熔断器部的绝缘性树脂膜，熔断器部的布线图案具有弯曲部，绝缘性树脂膜为覆盖熔断器部的一个面的矩形片状形态。
[2]如[1]所述的熔断器板，金属板包含能够振动的悬置部，且熔断器部与悬置部连接。
[3]如[1]所述的熔断器板，通过对金属板进行冲切加工及弯折加工，从而形成连接部及熔断器部图案而获得熔断器板。
[4]如[1]所述的熔断器板，金属板的面高度与连接部的面高度不同。
[5]如[1]所述的熔断器板，熔断器部的布线图案具有两个以上的弯曲部，且两个以上的弯曲部相对于连接熔断器部两端的直线，彼此处于相反侧。
[6]如[1]所述的熔断器板，熔断器部的厚度比金属板的厚度薄。
[7]如[1]所述的熔断器板，绝缘性树脂膜包含绝缘性树脂与无机填充剂。
[8]如[1]所述的熔断器板，熔断器板包括：一块金属板、多个连接部、多个熔断器部及多个绝缘性树脂膜。
本发明之二涉及以下所示的熔断器板的制造方法。
[9]制造方法，其是[1]所述的熔断器板的制造方法，包括：准备金属板的步骤；通过对金属板进行冲切加工，从而使连接部与熔断器部成型的步骤；通过对金属板进行弯折加工来调整连接部的位置的步骤；以及利用绝缘性树脂膜覆盖连接部的步骤。
本发明之三涉及以下所示的电池块。
[10]电池块，包括：包含两个以上的电极端子的多个单元电池；与多个单元电池各自的一个电极端子连接的熔断器板，熔断器板包括：金属板；焊接于多个单元电池各自的一个电极端子的连接部；将金属板与连接部连结的熔断器部；以及粘接于熔断器部的绝缘性树脂膜，熔断器部的布线图案具有弯曲部。
本发明之四涉及以下所示的熔断器板。
[11]熔断器板，包括：金属板，其设置有多个从上表面到达下表面的开口部；以能够振动的方式形成的大致U字状的悬置部，其包括分别从开口部周边的两个点延伸设置的第一棒状体及第二棒状体、以及与第一棒状体及第二棒状体各自的另一端连续地一体成型的主体部；熔断器部，其从悬置部的主体部朝向与金属板接合的接合部侧，与悬置部连续地一体成型且具有弯曲的布线图案；连接部，其与熔断器部连续地一体成型，且以能与电池连接的方式成型；以及矩形片状的绝缘性树脂膜，以覆盖熔断器部的一个面的方式，从悬置部的主体的一部分到达连接部的一部分。
[12]如[11]所述的熔断器板，连接部的上表面配置成比金属板的下表面更靠下方。
发明的效果
通过对金属板进行冲切加工及弯折加工，能够简便且容易地制造本发明的熔断器板。此外，即使发生振动等本发明的熔断器板的熔断器部的布线也不易断开。因此，在进行将熔断器板连接于电池时的焊接作业时，或在电池使用时，可以防止熔断器部件因振动而断开。
另外，只要在本发明的熔断器板上设置多个连接部与熔断器部，就可以提供具有多个单元电池且对各单元电池赋予熔断功能的电池块。由此，即使任一单元电池发生故障，也可以防止电池块的短路。
附图说明
图1是实施方式的熔断器板的上面立体图。
图2A是实施方式的熔断器板的俯视图。图2B是实施方式的熔断器板的剖面图。
图3A是表示实施方式的熔断器板的熔断器图案的图(之一)。图3B是表示实施方式的熔断器板的熔断器图案的图(之二)。
图4A是包含实施方式的熔断器板的电池块的上面立体图。图4B是包含实施方式的熔断器板的电池块的剖面图。
标号说明
10  金属板
11  开口部
20  连接部
30  熔断器部
31  第一弯曲部
32  第二弯曲部
40  悬置部
50  绝缘性树脂膜
90  熔断器功能部
100 熔断器板
150 单元电池
151 电极端子
200 电池块
具体实施方式
以下，列举实施方式说明本发明，但本发明并不限定于以下的实施方式。对图中具有相同功能或类似功能的部分标记相同或类似的标号并省略说明。然而，附图为示意图。因此，应对照以下的说明判断具体的尺寸等。另外，附图相互之间当然还包含尺寸关系或比率互不相同的部分。
＜关于熔断器板＞
本发明的熔断器板包括：金属板；与电池连接的连接部；熔断器部；以及绝缘性树脂膜。优选本发明的熔断器板相对于一块金属板包括两个以上的连接部、熔断器部及绝缘性树脂膜。包括两个以上的连接部、熔断器部及绝缘性树脂膜的熔断器板可以被用作包含多个单元电池的电池块的熔断器板。
图1是本发明实施方式的熔断器板100的上面立体图。图2A是熔断器板100的俯视图。图2B是熔断器板100的剖面图。
熔断器板100具有：(1)金属板10，其设置有多个从上表面10a到达下表面10b的开口部11；(2)以能够振动的方式形成的大致U字状(コ字状)的悬置部40，其包括分别从开口部11周边的两个点11a、11c延伸设置的第一棒状体40a及第二棒状体40c、以及与第一棒状体40a及第二棒状体40c各自的另一端连续地一体成型的主体部40b；(3)熔断器部30，其从悬置部40的主体部40b朝向与金属板10接合的接合部侧11a、11c，与悬置部40连续地一体成型且具有弯曲的布线图案；(4)连接部20，与熔断器部30连续地一体成型，且以能与电池连接的方式成型；以及(5)矩形片状的绝缘性树脂膜50，以覆盖熔断器部30的一个面的方式，从悬置部40的主体40b的一部分到达连接部20的一部分。
优选隔开距离D地将连接部20的上表面20a配置在金属板10的下表面10b的下方。这是因为悬置部40能在重力方向(附图的Z方向)上振动，由此，即使在使用时承受由振动产生的压力，也能够吸收该压力。这样，通过设置具有三维形状的悬置部40，能够利用熔断器板100与电池之间保持高的连接可靠性。
另外，因为熔断器部30受到绝缘性树脂膜50保护，所以即使承受由振动产生的压力，也不易断开。
通过对金属板进行冲切加工及弯折加工，从而形成开口部11、悬置部40、熔断器部30及连接部20图案而获得熔断器板100。即，因为熔断器板100能由金属板一体成型，所以能够简单且容易地制造。
另一方面，上述专利文献2所公开的熔断器呈保持由金属板经加压冲切而得到的形状不变的平面形状。专利文献2等所公开的熔断器不具有三维的悬置部30。因此，专利文献2等所公开的熔断器无法完全吸收使用时由振动产生的压力，所以难以与电池之间保持高的连接可靠性。
构成熔断器板的金属板优选为金属板。作为金属的例子，可以列举铝、不锈钢、铜或黄铜等，但优选为铝。金属板的厚度无特别限定，只要约为0.15mm～3mm即可。这是为了获得作为部件的力学强度。
构成熔断器板的连接部是与电池的电极端子连接的金属部件。虽无特别限定，但连接部被焊接于电极端子。构成连接部的金属优选与上述金属板相同。连接部的厚度无特别限制，只要为0.1mm～0.4mm即可，优选为0.2mm～0.25mm。若过厚，则有时难以被焊接于电池的电极端子。
连接部优选处于面高度与金属板的面高度不同的位置。这是为了简便地将连接部连接于电池的电极端子。
熔断器部是微细的金属布线，其线宽只要为0.1mm～0.4mm即可。构成熔断器部的金属线的厚度只要为0.1mm～0.4mm即可，优选为0.2mm～0.25mm。构成熔断器的金属布线的金属优选与上述金属板相同。若熔断器部的金属布线的线宽过大或厚度过厚，则无法实现熔断功能(在过剩的电流流过时断开的功能)。
优选熔断器部的金属布线图案具有弯曲部，即具有所谓的“挠曲”(参照图3A、图3B)。由此，熔断器部的压力减小，且不易断开。熔断器部的金属布线图案只要具有弯曲部即可，优选其挠曲量t(参照图3A)大于熔断器图案的线宽。而且，优选熔断器部的熔断器图案具有两个以上的弯曲部(参照图3B)。优选两个弯曲部相对于将熔断器部两端连接的直线(将与连接部连接的位置和与金属板连接的位置连接的直线)位于彼此相反的位置。这是因为通过设为此种熔断器图案，无论施加哪一方向的压力，均能够缓和其应力。
绝缘性树脂膜是保护熔断器部的保护膜。如上所述，熔断器部是微细的金属布线，因此，容易因振动而断开。因此，优选通过将绝缘性树脂膜粘贴于熔断器部来防止熔断器部断开。优选以至少覆盖熔断器部的一个面的方式配置绝缘性树脂膜。从提高作业性或与电池之间的连接可靠性的观点出发，优选以覆盖熔断器部的一个面的方式，配置从悬置部主体的一部分到达连接部的一部分的矩形片状的绝缘性树脂膜。这是因为能够提高与电池之间的连接可靠性。另外，这是因为由此在金属板的加压冲切工序中只要进行一次对位即可，能够简化制造工序。
另一方面，当如专利文献2那样，使绝缘性树脂膜的形状与熔断器部的形状相匹配地进行冲切加工时，难以有效地防止熔断器部断开。另外，对于专利文献2，在金属板的加压冲切工序的期间，具有在包含熔断器形成部分的区域设置绝缘体的工序。因此，需要在各工序中，对开孔部分进行对位，制造工序复杂。
优选绝缘性树脂膜包含：聚酰亚胺、环氧系树脂、丙烯酸系树脂等树脂成分和绝缘性无机填充剂。无机填充剂的例子中包括玻璃填充剂等。绝缘性树脂膜的厚度无特别限定，只要为50μm～500μm即可。
如上所述，优选熔断器板包含能够振动的悬置部。这是因为悬置部将金属板与熔断器部连结，从而悬置部会吸收熔断器板的振动，由振动产生的应力不易施加至熔断器部。具体而言，悬置部例如是コ字形(U-Shaped)的部件，其两端支撑在金属板上。而且，熔断器部连结于コ字形的中央部分。
构成悬置部的金属的容积大于构成熔断器部的金属的容积。由此，悬置部会吸收熔断器板的振动，抑制应力施加至熔断器部。
＜关于熔断器板的制造方法＞
本发明的熔断器板可以通过对原料金属板进行冲切加工及弯折加工制造。具体而言，通过对原料金属板进行冲切加工，从而使构成熔断器板的连接部、熔断器部及悬置部成型。其结果是原材料金属板成为构成熔断器的金属板。另外，连接部、熔断器部及悬置部的金属由与构成熔断器的金属板相同的金属构成。
优选在对原料金属板进行冲切加工之前，对成为连接部、熔断器部及悬置部的部分进行压缩而使其变薄。在进行了压缩后，对与连接部及熔断器部对应的部件进行冲切成型。
进一步进行弯折加工，以容易将连接部连接于电池。具体而言，改变金属板的面高度与连接部的面高度。在弯折加工成规定形状后，将绝缘性树脂膜粘贴于熔断器部，由此获得熔断器板。
＜关于电池块＞
本发明的电池块包含本发明实施方式的熔断器板与多个单元电池。多个单元电池具有一对电极端子。熔断器板的连接部连接于多个单元电池的一方的电极。可以通过焊接进行该连接。
电池块也可以具有多个单元电池与收容多个单元电池的部件。单元电池的收容部件无特别限定，其可以是使多个管状部件一体化而成的部件，即能够将单元电池收容于各管状部件的部件。
以下，参照附图说明本发明。图1表示实施方式的熔断器板100的上面立体图。熔断器板100具有金属板10与20个熔断器功能部90。熔断器功能部90各自包含：连接部20、熔断器部30、悬置部40及绝缘性树脂膜50(参照图2A、图2B)。
图2A表示实施方式的熔断器板100的俯视图。如图2A所示，在金属板10上成型有连接部20、熔断器部30、绝缘性树脂膜50及悬置部40。悬置部40呈コ字形(U-shaped)，コ字形的两端固定支撑于金属板10。而且，熔断器部30的一端连接于コ字形的中央部。另外，熔断器部30的另一端连接于连接部20。
图2B是沿着熔断器板100的X-X线的剖面图。如图2B所示，连接部20、熔断器部30及悬置部40的厚度比金属板10的厚度薄。通过使连接部变薄，便于将该连接部焊接于电池的电极端子。另外，通过使熔断器部30变薄获得熔断功能。另外，如图2B所示，金属板10的面高度与连接部20的面高度不同。通过改变高度，易于将连接部20连接于单元电池的电极端子(参照图4)。
若熔断器板100振动，则コ字形的悬置部40会吸收振动。因此，连接于悬置部40的熔断器部30不易承受由振动产生的应力。而且，因为熔断器部30受到绝缘性树脂膜50保护，所以即使承受由振动产生的应力，也不易断开。
图3A、图3B表示构成熔断器板100的熔断器部30的金属布线图案的例子。图3A所示的熔断器部30的布线图案具有弯曲部31。通过设置弯曲部31，构成熔断器部30的金属布线产生挠曲，金属布线不易承受应力。挠曲的程度t只要大于布线的宽度即可。
接着，图3B所示的熔断器部30具有第一弯曲部31与第二弯曲部32。通过设置两个弯曲部，构成熔断器部30的金属布线产生挠曲，更易缓和由振动产生的应力负荷。特别是如图3B所示，若相对于将熔断器部30的与连接部20连接的连接部和与悬置部40连接的连接部联结的直线，第一弯曲部31与第二弯曲部32彼此处于相反侧，则更易缓和应力。
图4A表示包含一块熔断器板100的电池块200。电池块200合计包含20个单元电池150。而且，熔断器板100连接于单元电池150的一方的电极。
图4B表示电池块200的熔断器板100与单元电池150之间的连接部的剖面。如图4B所示，单元电池150的电极端子151与熔断器板100的连接部20连接。该连接可以是焊接。虽然有时会在焊接作业中产生振动，但是因为应力不易施加至熔断器板100的熔断器部30，所以熔断器部的布线不会断开。
对于电池块200，假设在产生故障而导致过剩的电流流经单元电池150的情况下，熔断器板100的任一个熔断器部30的布线会断开。由此，不会引起电池块200短路。
本申请主张基于由相同申请人在先提出的日本专利申请即特愿2011-121643号(申请日为2011年5月31日)、特愿2011-181891号(申请日为2011年8月23日)的优先权，在此参考并引入这些专利申请的说明书的内容作为本发明的一部分。
工业实用性
通过对金属板进行冲切加工及弯折加工，可以简便且低成本地获得本发明的熔断器板。而且，构成熔断器部的微细的金属布线的断开受到抑制。因此，能够用作单元电池或包含多个单元电池的电池块的熔断器板。并且，能够通过容易产生振动的焊接来连接单元电池与熔断器板。
而且，具备本发明的熔断器板的电池块不易因振动引起熔断器断开。由此，本发明的电池块可以较佳地用在用于汽车的蓄电池等容易受到振动的环境中。

Claims (12)

1.熔断器板，包括：金属板；与电池连接的连接部；将所述金属板和所述连接部连结的熔断器部；以及粘接于所述熔断器部的绝缘性树脂膜，
所述熔断器部的布线图案具有弯曲部，
所述绝缘性树脂膜为覆盖所述熔断器部的一个面的矩形片状形态。
2.如权利要求1所述的熔断器板，所述金属板包含能够振动的悬置部，且所述熔断器部与所述悬置部连接。
3.如权利要求1所述的熔断器板，通过对金属板进行冲切加工及弯折加工，从而形成所述连接部及所述熔断器部图案而获得所述熔断器板。
4.如权利要求1所述的熔断器板，所述金属板的面高度与所述连接部的面高度不同。
5.如权利要求1所述的熔断器板，所述熔断器部的布线图案具有两个以上的弯曲部，且所述两个以上的弯曲部相对于连接所述熔断器部两端的直线，彼此处于相反侧。
6.如权利要求1所述的熔断器板，所述熔断器部的厚度比所述金属板的厚度薄。
7.如权利要求1所述的熔断器板，所述绝缘性树脂膜包含绝缘性树脂与无机填充剂。
8.如权利要求1所述的熔断器板，所述熔断器板包括一块所述金属板、多个所述连接部、多个所述熔断器部及多个所述绝缘性树脂膜。
9.制造方法，是权利要求1所述的熔断器板的制造方法，包括：
准备金属板的步骤；
通过对所述金属板进行冲切加工，从而使连接部与熔断器部成型的步骤；
通过对所述金属板进行弯折加工来调整所述连接部的位置的步骤；以及
利用绝缘性树脂膜覆盖所述连接部的步骤。
10.电池块，包括：包含两个以上的电极端子的多个单元电池；与所述多个单元电池各自的一个电极端子连接的熔断器板，
所述熔断器板包括：金属板；焊接于所述多个单元电池各自的一个电极端子的连接部；将所述金属板与所述连接部连结的熔断器部；以及粘接于所述熔断器部的绝缘性树脂膜，
所述熔断器部的布线图案具有弯曲部。
11.熔断器板，包括：
金属板，其设置有多个从上表面到达下表面的开口部；
以能够振动的方式形成的大致U字状的悬置部，其包括分别从所述开口部周边的两个点延伸设置的第一棒状体及第二棒状体、以及与所述第一棒状体及所述第二棒状体各自的另一端连续地一体成型的主体部；
熔断器部，其从所述悬置部的主体部朝向与所述金属板接合的接合部侧，与所述悬置部连续地一体成型且具有弯曲的布线图案；
连接部，其与所述熔断器部连续地一体成型，且以能与电池连接的方式成型；以及
矩形片状的绝缘性树脂膜，以覆盖所述熔断器部的一个面的方式，从所述悬置部的主体的一部分到达所述连接部的一部分。
12.如权利要求11所述的熔断器板，所述连接部的上表面配置成比所述金属板的下表面更靠下方。
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