JP2001229893A - リチウムイオンポリマー電池の安全装置 - Google Patents
リチウムイオンポリマー電池の安全装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 略長方形の内部空胴を画定する硬質のプラス
チック外装ケースと、本質的に平坦な内面とを含み、電
池の異常状態を感知できる機構を備えた電池を提供す
る。 【解決手段】 空胴の中に、柔軟な外側パッケージを有
する充電式電池体が収められる。電池体は、略長方形の
形をしており、平坦な外面と、外装ケースを貫いて延び
る２つのリードとを有する。電池体は、正常な動作条件
下にあるときに正常な形状をなし、異常な動作条件下に
あるときに異常な形状をなす。外装ケースの平坦な内面
と電池体の平坦な外面の間に、スイッチが配置されてい
る。スイッチは、外装ケースを貫いて延びる少なくとも
１つのリードを有する。スイッチは、電池体が正常な形
状をなしているときの第１の電気状態と、電池体が異常
な形状をなしているときの第２の電気状態とを有する。
チック外装ケースと、本質的に平坦な内面とを含み、電
池の異常状態を感知できる機構を備えた電池を提供す
る。 【解決手段】 空胴の中に、柔軟な外側パッケージを有
する充電式電池体が収められる。電池体は、略長方形の
形をしており、平坦な外面と、外装ケースを貫いて延び
る２つのリードとを有する。電池体は、正常な動作条件
下にあるときに正常な形状をなし、異常な動作条件下に
あるときに異常な形状をなす。外装ケースの平坦な内面
と電池体の平坦な外面の間に、スイッチが配置されてい
る。スイッチは、外装ケースを貫いて延びる少なくとも
１つのリードを有する。スイッチは、電池体が正常な形
状をなしているときの第１の電気状態と、電池体が異常
な形状をなしているときの第２の電気状態とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、広義には電池に関
するものであり、より詳しくは、薄型リチウムイオン電
池の安全装置に関するものである。
するものであり、より詳しくは、薄型リチウムイオン電
池の安全装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超小型電子技術における改良により、例
えばセルラ電話またはラップトップコンピュータなどの
携帯用組立完成品を製作するために電子装置に直接組み
込むことができる電池内の電解質電池体の需要が増大し
てきている。超小型電子技術の改良による電子装置本体
の小型化にともない、そのような装置内の電源に割り当
てられる空間も同様に小さくなっている。そのため、電
池が提供できる単位空間あたりの電力を最大限にするこ
とが重要である。
えばセルラ電話またはラップトップコンピュータなどの
携帯用組立完成品を製作するために電子装置に直接組み
込むことができる電池内の電解質電池体の需要が増大し
てきている。超小型電子技術の改良による電子装置本体
の小型化にともない、そのような装置内の電源に割り当
てられる空間も同様に小さくなっている。そのため、電
池が提供できる単位空間あたりの電力を最大限にするこ
とが重要である。
【０００３】極端に薄いまたは変わった形の電池が必要
な場合、柔軟なパッケージの中に封入された電池体がそ
の用途に利点を発揮してきた。柔軟なラミネートパッケ
ージの中に封入された電池体は、電池体およびパッケー
ジが種々の形状をとることによって電池デザインを電子
装置内の空間制限に対応させることができるという点
で、電子装置内の利用可能空間をさらに有効利用するも
のである。
な場合、柔軟なパッケージの中に封入された電池体がそ
の用途に利点を発揮してきた。柔軟なラミネートパッケ
ージの中に封入された電池体は、電池体およびパッケー
ジが種々の形状をとることによって電池デザインを電子
装置内の空間制限に対応させることができるという点
で、電子装置内の利用可能空間をさらに有効利用するも
のである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】柔軟なパッケージの中
に封入される電池体の問題は、温度および過電圧または
過電流状態に敏感なことである。これについて述べる
と、柔軟なパッケージ内の電池体は極端な温度または極
度の過電圧または過電流状態のときに「異常なガス発
生」または「膨張変形」を起こしがちである。過度の
熱、電流、または電圧は、電池体内部の液体電解質を可
燃性のガス状副生成物に分解することがある。このガス
増加によって生じる内部圧力により、柔軟なパッケージ
が膨張して破裂することさえある。さらにまた、電池体
内部に液体電解質が無いと電極が抵抗素子となり、（例
えば充電器によって）電極に与えられるエネルギーが熱
に変換されてしまう。電極の温度が、電池体内部で発生
する炭化水素ガスの引火点を超えると、柔軟なパッケー
ジが破裂することがある。柔軟なパッケージは、硬質の
金属またはプラスチック容器と比較して、激しい排気ま
たは損壊を起こしにくいが、柔軟なパッケージの破裂に
よって電池体近傍の電子機器を損なう可能性がある。
に封入される電池体の問題は、温度および過電圧または
過電流状態に敏感なことである。これについて述べる
と、柔軟なパッケージ内の電池体は極端な温度または極
度の過電圧または過電流状態のときに「異常なガス発
生」または「膨張変形」を起こしがちである。過度の
熱、電流、または電圧は、電池体内部の液体電解質を可
燃性のガス状副生成物に分解することがある。このガス
増加によって生じる内部圧力により、柔軟なパッケージ
が膨張して破裂することさえある。さらにまた、電池体
内部に液体電解質が無いと電極が抵抗素子となり、（例
えば充電器によって）電極に与えられるエネルギーが熱
に変換されてしまう。電極の温度が、電池体内部で発生
する炭化水素ガスの引火点を超えると、柔軟なパッケー
ジが破裂することがある。柔軟なパッケージは、硬質の
金属またはプラスチック容器と比較して、激しい排気ま
たは損壊を起こしにくいが、柔軟なパッケージの破裂に
よって電池体近傍の電子機器を損なう可能性がある。
【０００５】本発明は、前述および他の問題を克服し、
柔軟なパッケージの損壊を防止する電流断続安全特性を
有するリチウムイオン電池を提供するものである。
柔軟なパッケージの損壊を防止する電流断続安全特性を
有するリチウムイオン電池を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の好適実施態様に
よれば、略長方形の空胴を画定する硬質のプラスチック
外装ケースを有する電池が提供される。外装ケースは、
作為的に平坦な表面と、空胴から外装ケースを貫いて延
びる複数の開口部とを有している。外装ケースの空胴の
中に、柔軟な外側パッケージを有する充電式電池体を収
める。電池体は形状が略長方形であり、平坦な外面と２
つのリードを有している。リードは、電池体から、外装
ケースを貫通している複数の開口部のうちの選択された
ものを通り抜ける。電池体は、正常な動作条件下にある
ときに正常な形状をなし、異常な動作条件下にあるとき
に異常な形状をなす。外装ケースの平坦な内面と電池体
の平坦な外面の間に、平面スイッチが配置されている。
スイッチは、外装ケースを貫通する別の複数開口部を貫
いてスイッチから延びている少なくとも１つのスイッチ
リードを有する。スイッチは、電池体が正常な形状をな
しているときの第１の電気状態と、電池体が異常な形状
をなしているときの第２の電気状態とを有する。
よれば、略長方形の空胴を画定する硬質のプラスチック
外装ケースを有する電池が提供される。外装ケースは、
作為的に平坦な表面と、空胴から外装ケースを貫いて延
びる複数の開口部とを有している。外装ケースの空胴の
中に、柔軟な外側パッケージを有する充電式電池体を収
める。電池体は形状が略長方形であり、平坦な外面と２
つのリードを有している。リードは、電池体から、外装
ケースを貫通している複数の開口部のうちの選択された
ものを通り抜ける。電池体は、正常な動作条件下にある
ときに正常な形状をなし、異常な動作条件下にあるとき
に異常な形状をなす。外装ケースの平坦な内面と電池体
の平坦な外面の間に、平面スイッチが配置されている。
スイッチは、外装ケースを貫通する別の複数開口部を貫
いてスイッチから延びている少なくとも１つのスイッチ
リードを有する。スイッチは、電池体が正常な形状をな
しているときの第１の電気状態と、電池体が異常な形状
をなしているときの第２の電気状態とを有する。
【０００７】本発明の別の態様によれば、硬質の外装ケ
ースと、この硬質の外装ケース内に収容される充電式電
池体とを備えるバッテリパックが提供される。電池体
は、正常な動作条件下にあるときに正常な形状を保持
し、異常な動作条件下にあるときに異常な形状を保持す
る柔軟な外側パッケージを有している。電池体は、外装
ケース上の外部接点と電気的に接続される負極リードと
正極リードを有する。この外部接点は、荷電器すなわち
充電装置上の接点と係合するようになっている。外装ケ
ース内の電気回路は、正極リードと負極リードをまたが
って接続されている。回路は、外装ケースの内面と電池
体の外面との間に配置されたスイッチ素子を含んでい
る。スイッチ素子は、電池体が正常な形状のときの正常
時スイッチ開位置と、電池体が異常な形状のときのスイ
ッチ閉位置とを有する。回路は、スイッチ素子が正常時
スイッチ開位置にあるときに外部接点の対応するものと
正極リードとを接続する第１の閉位置と、スイッチ素子
がスイッチ閉位置にあるときに正極リードと外部接点の
対応するものとの間の電気的接続を切断する第２の開位
置とを含んでいる。
ースと、この硬質の外装ケース内に収容される充電式電
池体とを備えるバッテリパックが提供される。電池体
は、正常な動作条件下にあるときに正常な形状を保持
し、異常な動作条件下にあるときに異常な形状を保持す
る柔軟な外側パッケージを有している。電池体は、外装
ケース上の外部接点と電気的に接続される負極リードと
正極リードを有する。この外部接点は、荷電器すなわち
充電装置上の接点と係合するようになっている。外装ケ
ース内の電気回路は、正極リードと負極リードをまたが
って接続されている。回路は、外装ケースの内面と電池
体の外面との間に配置されたスイッチ素子を含んでい
る。スイッチ素子は、電池体が正常な形状のときの正常
時スイッチ開位置と、電池体が異常な形状のときのスイ
ッチ閉位置とを有する。回路は、スイッチ素子が正常時
スイッチ開位置にあるときに外部接点の対応するものと
正極リードとを接続する第１の閉位置と、スイッチ素子
がスイッチ閉位置にあるときに正極リードと外部接点の
対応するものとの間の電気的接続を切断する第２の開位
置とを含んでいる。
【０００８】本発明の目的は、故障状態による異常動作
から電池体を保護する安全装置を含む、電子装置内用の
充電式バッテリパックを提供することである。本発明の
別の目的は、柔軟な外側パッケージを有する電池体と異
常な動作状態を感知するように動作可能なスイッチ機構
とを収容する外装ケースを備える前述の充電式バッテリ
パックを提供することである。
から電池体を保護する安全装置を含む、電子装置内用の
充電式バッテリパックを提供することである。本発明の
別の目的は、柔軟な外側パッケージを有する電池体と異
常な動作状態を感知するように動作可能なスイッチ機構
とを収容する外装ケースを備える前述の充電式バッテリ
パックを提供することである。
【０００９】本発明の更に別の目的は、柔軟な外側パッ
ケージに電池体が封入され、外装ケース内の電池体と外
装ケースとの間にスイッチ機構が配置されている、前述
の充填式バッテリパックを提供することである。
ケージに電池体が封入され、外装ケース内の電池体と外
装ケースとの間にスイッチ機構が配置されている、前述
の充填式バッテリパックを提供することである。
【００１０】本発明の更に別の目的は、電池体が異常な
動作状態を受けることを防止するとともに、バッテリパ
ックの外側の回路および構成要素に対する損傷を防止す
る電気回路を含む、前述の充電式バッテリパックを提供
することである。
動作状態を受けることを防止するとともに、バッテリパ
ックの外側の回路および構成要素に対する損傷を防止す
る電気回路を含む、前述の充電式バッテリパックを提供
することである。
【００１１】前述およびその他の目的と利点とは、添付
図面と組み合わせた以下に記載の本発明の好適実施形態
の説明を読むことにより、明らかになるであろう。本発
明は、ある部分およびある部分の配置構成において物理
的形態をとることがあり、その実施形態を本願明細書に
詳細に説明するとともに添付図面に記載する。
図面と組み合わせた以下に記載の本発明の好適実施形態
の説明を読むことにより、明らかになるであろう。本発
明は、ある部分およびある部分の配置構成において物理
的形態をとることがあり、その実施形態を本願明細書に
詳細に説明するとともに添付図面に記載する。
【００１２】
【発明の実施の形態】ここで図面を参照するが、その表
示内容は本発明の好適な実施形態を説明することのみを
目的とするものであり、本発明を何ら限定するものでは
ない。図１に、本発明の好適実施形態を示すバッテリパ
ック１０を分解図で示す。一般に、バッテリパック１０
は、外装ケース２０、電池体７０、およびスイッチ９０
を備えている。
示内容は本発明の好適な実施形態を説明することのみを
目的とするものであり、本発明を何ら限定するものでは
ない。図１に、本発明の好適実施形態を示すバッテリパ
ック１０を分解図で示す。一般に、バッテリパック１０
は、外装ケース２０、電池体７０、およびスイッチ９０
を備えている。
【００１３】外装ケース２０は、上側外装ケース部２４
と下側外装ケース部２２を備えている。上および下側外
装ケース部２２、２４は、電池体７０を受け入れるよう
な寸法を有する内側空胴２６を一緒に画定している。下
側外装ケース部２２は、略平坦な底面２８、側面３２、
３４、および端面３６、３８を備えている。側面３２、
３４および端面３６、３８の上端部は、縁部４２と棚部
４４とを形成するように切り取られている。側面３２、
３４および端面３６、３８の棚部４４に、間隔をあけて
配置された複数の凹部４６が形成されている。記載の実
施形態では、側面３２に、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、お
よび５２ｄで示される４つの接点スロットが形成されて
いる。各接点スロット５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、および
５２ｄは、側面３２を貫通して空胴２６と連絡している
開口部５４と、接点取付板５６とを含む。
と下側外装ケース部２２を備えている。上および下側外
装ケース部２２、２４は、電池体７０を受け入れるよう
な寸法を有する内側空胴２６を一緒に画定している。下
側外装ケース部２２は、略平坦な底面２８、側面３２、
３４、および端面３６、３８を備えている。側面３２、
３４および端面３６、３８の上端部は、縁部４２と棚部
４４とを形成するように切り取られている。側面３２、
３４および端面３６、３８の棚部４４に、間隔をあけて
配置された複数の凹部４６が形成されている。記載の実
施形態では、側面３２に、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、お
よび５２ｄで示される４つの接点スロットが形成されて
いる。各接点スロット５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、および
５２ｄは、側面３２を貫通して空胴２６と連絡している
開口部５４と、接点取付板５６とを含む。
【００１４】上側外装ケース部２４は形状が略長方形で
あり、図２に最も良く記載されている側面３２、３４お
よび端面３６、３８の棚部４４の上に載るような寸法を
有している。上側外装ケース部２４は、側面３２、３４
および端面３６、３８の縁部４２の凹部４６と係合する
ような寸法を有し、間隔をあけて配置された複数のタブ
６２を含んでいる。図１と２から分かるように、タブ６
２は略くさび形をしており、凹部４６にぱちっとはまっ
て、上側外装ケース部２４を下側外装ケース部２２に固
定する。
あり、図２に最も良く記載されている側面３２、３４お
よび端面３６、３８の棚部４４の上に載るような寸法を
有している。上側外装ケース部２４は、側面３２、３４
および端面３６、３８の縁部４２の凹部４６と係合する
ような寸法を有し、間隔をあけて配置された複数のタブ
６２を含んでいる。図１と２から分かるように、タブ６
２は略くさび形をしており、凹部４６にぱちっとはまっ
て、上側外装ケース部２４を下側外装ケース部２２に固
定する。
【００１５】電池体７０は、一般に、柔軟なパッケージ
７２に封入されるリチウムイオン電池体（図示せず）を
含む。リチウムイオン電池体は、一般に、平坦な電極
（陽極、セパレータ、陰極）と、液体電解質とを一般に
含んでいる。リチウムイオン電池体の構造自体は本発明
の一部を構成するものではない。パッケージ７２は、一
般に、１つまたは複数の金属箔および／または１つまた
は複数のポリマー材料（図示せず）を含むラミネートか
ら形成されている。ラミネートの構造および構成自体は
本発明の一部を構成するものではない。パッケージ７２
は、一般に、その一縁端部に沿って継目７６を形成する
ように圧力または熱によって密封される。電池体７０か
ら一対の導電リード８２、８４が延びている。図２が最
も良く見えるのだが、リード８２、８４は略Ｃ形部を含
むように形成されている。リード８２、８４のＣ形部
は、側面３２の開口部５４を通り抜けて接点取付板５６
にぱちっとはまるような寸法になっている。図２が最も
良く見えるのだが、各リード８２、８４の一部は、それ
ぞれ、接点取付スロット５２ａおよび５２ｄにおいて露
出させられている。
７２に封入されるリチウムイオン電池体（図示せず）を
含む。リチウムイオン電池体は、一般に、平坦な電極
（陽極、セパレータ、陰極）と、液体電解質とを一般に
含んでいる。リチウムイオン電池体の構造自体は本発明
の一部を構成するものではない。パッケージ７２は、一
般に、１つまたは複数の金属箔および／または１つまた
は複数のポリマー材料（図示せず）を含むラミネートか
ら形成されている。ラミネートの構造および構成自体は
本発明の一部を構成するものではない。パッケージ７２
は、一般に、その一縁端部に沿って継目７６を形成する
ように圧力または熱によって密封される。電池体７０か
ら一対の導電リード８２、８４が延びている。図２が最
も良く見えるのだが、リード８２、８４は略Ｃ形部を含
むように形成されている。リード８２、８４のＣ形部
は、側面３２の開口部５４を通り抜けて接点取付板５６
にぱちっとはまるような寸法になっている。図２が最も
良く見えるのだが、各リード８２、８４の一部は、それ
ぞれ、接点取付スロット５２ａおよび５２ｄにおいて露
出させられている。
【００１６】記載実施形態において、平面スイッチ９０
は、その一縁端部からリード９２および９４が延びてい
る薄型の平坦なシート状の装置である。電池体７０のリ
ード８２、８４と同様に、リード９２、９４は、スロッ
ト５２ｂおよび５２ｃと接触した状態で開口部５４を通
り抜けて、接点取付板５６にぱちっとはまるような寸法
を有する略Ｃ形部を含んでいる。本発明の好適実施形態
によれば、スイッチ９０は、２種類のスイッチ状態を有
する薄膜スイッチである。図３と４が最も良く見えるの
だが、スイッチ９０は、電池体７０の略平坦な表面７４
と上側外装ケース部２４の内面２４ａとの間に配置され
ている。
は、その一縁端部からリード９２および９４が延びてい
る薄型の平坦なシート状の装置である。電池体７０のリ
ード８２、８４と同様に、リード９２、９４は、スロッ
ト５２ｂおよび５２ｃと接触した状態で開口部５４を通
り抜けて、接点取付板５６にぱちっとはまるような寸法
を有する略Ｃ形部を含んでいる。本発明の好適実施形態
によれば、スイッチ９０は、２種類のスイッチ状態を有
する薄膜スイッチである。図３と４が最も良く見えるの
だが、スイッチ９０は、電池体７０の略平坦な表面７４
と上側外装ケース部２４の内面２４ａとの間に配置され
ている。
【００１７】薄膜スイッチ９０は、電池体７０のサイズ
および形状に対応する所定の動作圧を有するように選択
される。この点で、薄膜スイッチ９０は、種々の形状お
よび作動圧で利用することができ、また、本質的に、任
意所望の形態に適合するように形成することができる。
本発明の状況において、唯一重要なことは、薄膜スイッ
チ９０の作動力が、それと組み合わせて使用する電池に
対応させて決定されることである。
および形状に対応する所定の動作圧を有するように選択
される。この点で、薄膜スイッチ９０は、種々の形状お
よび作動圧で利用することができ、また、本質的に、任
意所望の形態に適合するように形成することができる。
本発明の状況において、唯一重要なことは、薄膜スイッ
チ９０の作動力が、それと組み合わせて使用する電池に
対応させて決定されることである。
【００１８】スイッチ９０は、スイッチ９０が正常時
「開」位置にある第１の動作状態と、スイッチ９０が、
スイッチ９０の「作動力」が達せられた時点の「閉」位
置にある第２の動作状態とを有することが好ましい。
「開」位置にある第１の動作状態と、スイッチ９０が、
スイッチ９０の「作動力」が達せられた時点の「閉」位
置にある第２の動作状態とを有することが好ましい。
【００１９】図１に示されているように、電池体７０と
スイッチ９０とは、外装ケース２０の空胴２６の中に配
置されている。電池体７０の電気リード８２、８４は、
接点スロット５２ａと５２ｄの開口部５４を通り抜け、
また、スイッチ９０のリード９２、９４は、接点スロッ
ト５２ｂおよび５２ｃの開口部５４を通り抜ける。図３
および４の断面図が最も良く見えるのだが、電池体７０
およびスイッチ９０が空胴２６内の所定の位置にある状
態で、上側外装ケース部２４は下側外装ケース部２２に
ぱちっとはめられる。バッテリパック１０は、このよう
にして小型の外装ケース２０内に密閉される電池体７０
と安全装置９０を形成する。電池体７０のリード８２、
８４ならびにスイッチ９０のリード９２、９４は、側面
３２の外面に露出して、電子装置の対向接点または充電
器の対向接点と作用的に係合する。
スイッチ９０とは、外装ケース２０の空胴２６の中に配
置されている。電池体７０の電気リード８２、８４は、
接点スロット５２ａと５２ｄの開口部５４を通り抜け、
また、スイッチ９０のリード９２、９４は、接点スロッ
ト５２ｂおよび５２ｃの開口部５４を通り抜ける。図３
および４の断面図が最も良く見えるのだが、電池体７０
およびスイッチ９０が空胴２６内の所定の位置にある状
態で、上側外装ケース部２４は下側外装ケース部２２に
ぱちっとはめられる。バッテリパック１０は、このよう
にして小型の外装ケース２０内に密閉される電池体７０
と安全装置９０を形成する。電池体７０のリード８２、
８４ならびにスイッチ９０のリード９２、９４は、側面
３２の外面に露出して、電子装置の対向接点または充電
器の対向接点と作用的に係合する。
【００２０】ここで、バッテリパック１０の動作につい
て言及すると、外装ケース２０は、電子装置（図示せ
ず）の開口部または充電器（図示せず）内部の開口部ま
たはスロットに嵌合するような寸法を有している。電池
体７０のリード８２、８４は、電子装置または充電器の
対応電力リードを係合するように配置される。また、ス
イッチ９０からのリード９２、９４は、電子装置または
充電器内の回路（図示せず）からの対応リードと係合す
るように配置される。この回路は、スイッチ９０がその
第１の状態から第２の状態に変化した場合に、バッテリ
パック１０との間の電気接続を切断するようになってい
ることが好ましい。該回路は、例えば、聴覚的、視覚的
または他の電子装置に信号を搬送することによって、ス
イッチ状態の「指示」を行うこともできる。
て言及すると、外装ケース２０は、電子装置（図示せ
ず）の開口部または充電器（図示せず）内部の開口部ま
たはスロットに嵌合するような寸法を有している。電池
体７０のリード８２、８４は、電子装置または充電器の
対応電力リードを係合するように配置される。また、ス
イッチ９０からのリード９２、９４は、電子装置または
充電器内の回路（図示せず）からの対応リードと係合す
るように配置される。この回路は、スイッチ９０がその
第１の状態から第２の状態に変化した場合に、バッテリ
パック１０との間の電気接続を切断するようになってい
ることが好ましい。該回路は、例えば、聴覚的、視覚的
または他の電子装置に信号を搬送することによって、ス
イッチ状態の「指示」を行うこともできる。
【００２１】電池体７０は、電子装置または充電器の所
定の位置にあるときに、正常な動作条件下で略平坦な、
図３に図示の「正常な形状」を保持する。過電流または
過電圧状況の場合、または、バッテリパック１０が過度
の温度上昇状態を受ける状態にあるとき、電池体７０内
の液体電解質は何らかの可燃性のガス状副生成物に分解
し始め、それによって図４に図示されているように柔軟
なパッケージ７２が膨張することがある。パッケージ７
２が膨張することにより、薄膜スイッチ９０が上側外装
ケース部２４に押し付けられる。薄膜スイッチ９０の作
動圧に達すると、薄膜スイッチ９０は、その第１（開）
の状態から、その第２（閉）の状態に切り替わり、それ
により外部回路に電気信号を与えて、バッテリパック１
０と電子装置または充電器との間の電気接続を切断させ
る。このように、本発明は、過電圧または過電流状態に
よって生じることがある電池体７０の損壊を防止するた
めに、バッテリパック１０内に安全装置（すなわち、ス
イッチ９０）を設ける。
定の位置にあるときに、正常な動作条件下で略平坦な、
図３に図示の「正常な形状」を保持する。過電流または
過電圧状況の場合、または、バッテリパック１０が過度
の温度上昇状態を受ける状態にあるとき、電池体７０内
の液体電解質は何らかの可燃性のガス状副生成物に分解
し始め、それによって図４に図示されているように柔軟
なパッケージ７２が膨張することがある。パッケージ７
２が膨張することにより、薄膜スイッチ９０が上側外装
ケース部２４に押し付けられる。薄膜スイッチ９０の作
動圧に達すると、薄膜スイッチ９０は、その第１（開）
の状態から、その第２（閉）の状態に切り替わり、それ
により外部回路に電気信号を与えて、バッテリパック１
０と電子装置または充電器との間の電気接続を切断させ
る。このように、本発明は、過電圧または過電流状態に
よって生じることがある電池体７０の損壊を防止するた
めに、バッテリパック１０内に安全装置（すなわち、ス
イッチ９０）を設ける。
【００２２】ここで図５を参照すると、本発明の別の実
施形態を概略的に示すバッテリパック１００が記載され
ている。バッテリパック１００は、外装ケース１０２、
電池体１１０、スイッチ１２０および回路１４０を備え
ている。外装ケース１０２、電池体１１０、およびスイ
ッチ１２０は、バッテリパック１０に関して上に説明し
たものと同様であることが好ましい。これに関して述べ
ると、外装ケース１０２は、前述のように、柔軟な外側
パッケージを有し、電池体１１０を封入した２部品構造
となっている。スイッチ１２０は、前述タイプの薄膜ス
イッチであり、電池体１１０の表面と外装ケース１０２
の表面との間に配置されている。
施形態を概略的に示すバッテリパック１００が記載され
ている。バッテリパック１００は、外装ケース１０２、
電池体１１０、スイッチ１２０および回路１４０を備え
ている。外装ケース１０２、電池体１１０、およびスイ
ッチ１２０は、バッテリパック１０に関して上に説明し
たものと同様であることが好ましい。これに関して述べ
ると、外装ケース１０２は、前述のように、柔軟な外側
パッケージを有し、電池体１１０を封入した２部品構造
となっている。スイッチ１２０は、前述タイプの薄膜ス
イッチであり、電池体１１０の表面と外装ケース１０２
の表面との間に配置されている。
【００２３】電池体１１０からリード１０４、１０６が
延び、外装ケース１０２の外側に延びる部分を含んでい
る。図５と６では、バッテリパック１１０は、リード１
３２、１３４を有する充電器１３０に接続された状態で
示されている。充電器のリード１３２はバッテリパック
のリード１０４に接続され、充電器のリード１３４はバ
ッテリパックのリード１０６に接続されている。
延び、外装ケース１０２の外側に延びる部分を含んでい
る。図５と６では、バッテリパック１１０は、リード１
３２、１３４を有する充電器１３０に接続された状態で
示されている。充電器のリード１３２はバッテリパック
のリード１０４に接続され、充電器のリード１３４はバ
ッテリパックのリード１０６に接続されている。
【００２４】本発明の一形態によれば、回路１４０は外
装ケース１０２の中に収容され、電池体１１０の損壊を
防止するようになっている。回路１４０は、抵抗素子１
４２と、ソレノイド１４６によって制御される接点１４
４とを含んでいる。抵抗素子１４２はスイッチ１２０と
直列接続され、該スイッチ１２０はソレノイド１４６と
直列接続されている。一対のダイオード１５２、１５４
は、スイッチ１４４の両側に並列に接続され、一緒にソ
レノイド１４６に直列接続されている。
装ケース１０２の中に収容され、電池体１１０の損壊を
防止するようになっている。回路１４０は、抵抗素子１
４２と、ソレノイド１４６によって制御される接点１４
４とを含んでいる。抵抗素子１４２はスイッチ１２０と
直列接続され、該スイッチ１２０はソレノイド１４６と
直列接続されている。一対のダイオード１５２、１５４
は、スイッチ１４４の両側に並列に接続され、一緒にソ
レノイド１４６に直列接続されている。
【００２５】図５に、電池体１１０が正常な形状を有
し、薄膜スイッチ１２０が開位置（すなわち、その第１
の正常時位置）になっている、正常な動作状態のバッテ
リパック１００を示す。この状態で、充電器１３０は、
バッテリパック１００のリード１０４が充電器１３０の
リード１３２に接続され、バッテリパック１００のリー
ド１０６が充電器１３０のリード１３４に接続される
と、電池体１１０に充電するように作用する。何らかの
過電圧または過電流状態の場合に、電池体１１０が（前
述のように）膨張しはじめ、それによって薄膜スイッチ
１２０がリード１０４と１０６の間の回路１４０を閉じ
て完全なものにする。詳細には、抵抗素子１４２，薄膜
スイッチ１２０、およびダイオード１５４と通る導電路
ができる。ソレノイド１４６の通電と同時に、接点１４
４がその当初の閉位置から、電池体１１０と充電器１３
０との間の回路を切断する位置に移動する。充電器１３
０は、それにもかかわらず、ダイオード１５４、ソレノ
イド１４６，スイッチ１２０、抵抗素子１４２、および
リード１０６、１３４を通る充電器１３０からの回路が
依然として形成されているので、抵抗素子１４２の負荷
を感知する。ダイオード１５２は、電池体１１０への電
流の流れを防止する。
し、薄膜スイッチ１２０が開位置（すなわち、その第１
の正常時位置）になっている、正常な動作状態のバッテ
リパック１００を示す。この状態で、充電器１３０は、
バッテリパック１００のリード１０４が充電器１３０の
リード１３２に接続され、バッテリパック１００のリー
ド１０６が充電器１３０のリード１３４に接続される
と、電池体１１０に充電するように作用する。何らかの
過電圧または過電流状態の場合に、電池体１１０が（前
述のように）膨張しはじめ、それによって薄膜スイッチ
１２０がリード１０４と１０６の間の回路１４０を閉じ
て完全なものにする。詳細には、抵抗素子１４２，薄膜
スイッチ１２０、およびダイオード１５４と通る導電路
ができる。ソレノイド１４６の通電と同時に、接点１４
４がその当初の閉位置から、電池体１１０と充電器１３
０との間の回路を切断する位置に移動する。充電器１３
０は、それにもかかわらず、ダイオード１５４、ソレノ
イド１４６，スイッチ１２０、抵抗素子１４２、および
リード１０６、１３４を通る充電器１３０からの回路が
依然として形成されているので、抵抗素子１４２の負荷
を感知する。ダイオード１５２は、電池体１１０への電
流の流れを防止する。
【００２６】このように、図５と６は、バッテリパック
１００内に単純な回路をどのように設けることによって
電池体１１０の損壊を防止し、同時に、抵抗回路経路を
設けることによって充電器１３０などの外部回路および
構成要素に対する損傷を防止するかを示すものである。
１００内に単純な回路をどのように設けることによって
電池体１１０の損壊を防止し、同時に、抵抗回路経路を
設けることによって充電器１３０などの外部回路および
構成要素に対する損傷を防止するかを示すものである。
【００２７】前述の説明は、本発明の特定実施形態に関
するものである。この実施形態は、説明のためにのみ記
載されているものであり、本発明の趣旨および範囲から
逸脱することなく数多くの変更物および修正物が当業者
によって実施可能であることを理解されたい。また、そ
のような修正物および変更物はいずれも請求項記載の発
明またはその等価物である限り、本発明の範囲内に含ま
れるものである。
するものである。この実施形態は、説明のためにのみ記
載されているものであり、本発明の趣旨および範囲から
逸脱することなく数多くの変更物および修正物が当業者
によって実施可能であることを理解されたい。また、そ
のような修正物および変更物はいずれも請求項記載の発
明またはその等価物である限り、本発明の範囲内に含ま
れるものである。
【図１】 本発明の好適な実施形態を示す、充電式バッ
テリパックの分解図である。
テリパックの分解図である。
【図２】 バッテリパック上の電気接触を示す、図１記
載のバッテリパックの正面図である。
載のバッテリパックの正面図である。
【図３】 普通の動作条件下の図１のバッテリパックの
形状を示す、図２の線３−３に沿って切った断面図であ
る。
形状を示す、図２の線３−３に沿って切った断面図であ
る。
【図４】 普通でない動作条件下の図１のバッテリパッ
クの形状を示す断面図である。
クの形状を示す断面図である。
【図５】 本発明の別の実施形態を示す、外部構成要素
および回路に対する損傷を防止する内部回路も含んでい
る図１に開示されているタイプのバッテリパックの概略
図である。
および回路に対する損傷を防止する内部回路も含んでい
る図１に開示されているタイプのバッテリパックの概略
図である。
【図６】 故障状態の内部回路の動作を概略的に示す、
図５に記載のバッテリパックの断面図である。
図５に記載のバッテリパックの断面図である。
１０ バッテリパック ２０ 外装ケース ２０ 外装ケース ２２ 下側外装ケース部 ２４ 上側外装ケース部 ２６ 空胴 ２８ 底面 ３２ 側面 ３６ 端面 ４２ 縁部 ４４ 棚部 ４６ 凹部 ５２ 接点スロット ５４ 開口部 ５６ 接点取付板 ６２ タブ ７０ 電池体 ７２ パッケージ ７４ 表面 ７６ 継目 ８２ リード ９０ スイッチ ９２ リード １００ バッテリパック １０２ 外装ケース １０４ リード １０６ リード １１０ 電池体 １２０ スイッチ １３０ 充電器 １３２ リード １３４ リード １４０ 回路 １４２ 抵抗素子 １４４ スイッチ １４６ ソレノイド １５２ ダイオード １５４ ダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フルー ケイ．ショコーヒ アメリカ合衆国、 オハイオ 44094、 カートランド、 9203 リージェンシー ウッズ ドライブ Ｆターム(参考） 5H011 AA01 AA07 AA13 BB03 CC02 CC06 CC10 DD11 DD13 5H022 AA09 AA19 CC02 CC08 KK01 5H029 AJ11 AJ12 AK16 AL16 AM01 BJ04 BJ23 BJ27 DJ02 DJ05 DJ14 EJ01 EJ12 5H030 AA06 AA10 AS06 FF32 5H040 AA02 AA37 AS12 AT04 AY04 CC06 CC13 DD08 DD13 DD26
Claims (14)
- 【請求項１】 内部空胴を画定し、本質的に平坦な内面
と前記空胴から前記外装ケースを貫通している複数の開
口部とを有する、硬質のプラスチックの外装ケースと、 柔軟な外側パッケージを有し、前記空胴内に収容され、
平坦な外面と２つのリードとを有する充電式電池体であ
って、前記リードは、前記電池体から、前記外装ケース
を貫通している前記複数の開口部のうちの選択されたも
のを通して延在し、前記電池体は、正常な動作条件下に
あるときに正常な形状をなし異常な動作条件下にあると
きに異常な形状をなす充電式電池体と、 前記外装ケースの前記平坦な内面と前記電池体の前記平
坦な外面との間に配置されるスイッチであって、前記ス
イッチから、前記外装ケースを貫通している前記複数の
開口部の別の開口部を通して延在する少なくとも１つの
リードを有し、また、前記電池体が前記正常な形状のと
きの第１の電気状態と前記電池体が前記異常な形状のと
きの第２の電気状態とを有するスイッチと、からなる電
池。 - 【請求項２】 前記スイッチは薄膜スイッチである、請
求項１に記載の電池。 - 【請求項３】 前記第１の電気状態はスイッチ開位置で
あり、前記第２の電気状態はスイッチ閉位置である、請
求項２に記載の電池。 - 【請求項４】 前記電池体はリチウムイオン電池であ
り、前記柔軟なパッケージは多層ラミネートである、請
求項３に記載の電池。 - 【請求項５】 前記異常な形状は、前記柔軟なパッケー
ジ内でガスが発生する際に前記柔軟なパッケージを膨張
させる状態にある、請求項４に記載の電池。 - 【請求項６】 硬質の外装ケースと、 前記外装ケース内に収容され、正常な動作条件下にある
ときに正常な形状を保持し、異常な動作条件下にあると
きに異常な形状を保持する柔軟な外側パッケージを有
し、また、負極リードと正極リードとを有する充電式電
池体であって、前記リードは前記外装ケース上の外部接
点と電気的に接続され、前記接点は荷電器もしくは充電
装置上の接点と係合するようになっており、前記外装ケ
ース内の電気回路は、前記正極リードおよび前記負極リ
ードを横切って接続されている充電式電池体と、からな
り、前記回路は、 ａ）前記外装ケースの内面と前記電池体の外面との間に
配置され、前記電池体が前記正常な形状のときの正常時
スイッチ開位置と、前記電池体が前記異常な形状のとき
のスイッチ閉位置とを有するスイッチ素子と、 ｂ）前記スイッチ素子が前記正常時スイッチ開位置にあ
るときに前記正極リードを外部接点の各々一つに接続す
る第１の閉位置と、前記スイッチ素子が前記スイッチ閉
位置にあるときに前記正極リードと前記外部接点の各々
一つとの間の電気的接続を切断する第２の開位置とを有
する回路切断装置と、を含むバッテリパック。 - 【請求項７】 前記電気回路は、前記スイッチ素子が前
記閉位置にあるときに前記２つの外部接点を横切る電気
経路を形成する、請求項６に記載のバッテリパック。 - 【請求項８】 前記電気回路は抵抗素子を含む、請求項
７に記載のバッテリパック。 - 【請求項９】 前記回路切断装置は前記スイッチ素子に
直列接続されている、請求項８に記載のバッテリパッ
ク。 - 【請求項１０】 前記回路切断装置は電磁操作接点であ
る、請求項８に記載のバッテリパック。 - 【請求項１１】 一対のダイオードを含む前記電気回路
は、前記接点を横切って並列に接続されている、請求項
１０に記載のバッテリパック。 - 【請求項１２】 前記一対のダイオードは、前記電磁操
作接点に直列に接続されている、請求項１１に記載のバ
ッテリパック。 - 【請求項１３】 前記電気経路は、前記負極リードに接
続される抵抗素子を含み、前記抵抗素子は、前記スイッ
チ素子と、ソレノイドと、一対の並列ダイオードに直列
接続され、前記ダイオードは、前記正極リードに接続さ
れている、請求項７に記載のバッテリパック。 - 【請求項１４】 前記ソレノイドは、接点を操作して前
記正極リードを前記外部接点の各々の一つに接続させ、
前記ダイオードは前記接点の両側に接続され、前記ダイ
オードの一方は前記正極リードに接続され、前記ダイオ
ードの他方は前記外部接点のうちの前記各々の一つと接
続される、請求項１３に記載のバッテリパック。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/506,912 US6175213B1 (en) | 2000-02-18 | 2000-02-18 | Safety device for lithium-ion-polymer battery |
| US09/506912 | 2000-02-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001229893A true JP2001229893A (ja) | 2001-08-24 |
Family
ID=24016442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000329737A Pending JP2001229893A (ja) | 2000-02-18 | 2000-10-30 | リチウムイオンポリマー電池の安全装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6175213B1 (ja) |
| EP (1) | EP1126535A3 (ja) |
| JP (1) | JP2001229893A (ja) |
| KR (1) | KR20010081977A (ja) |
| TW (1) | TW513836B (ja) |
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2001
- 2001-01-11 EP EP01200070A patent/EP1126535A3/en not_active Withdrawn
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