JP2002251985A - 電解液漏洩検出機能付きバッテリパックおよび電解液漏洩検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池から漏洩した電解液やその他の液体から
活電部を保護する機能を有するバッテリパックおよび電
解液漏洩検出方法を提供することである。 【解決手段】 電池を格納するバッテリパックにおい
て、一の基板面に形成された第１の銅箔リボンおよび第
２の銅箔リボンを有する基板と、陰極端子が基板上の第
２の銅箔リボンに接続された直流電源と、直流電源の正
極端子と基板上の第１の銅箔リボンとを接続する電気抵
抗素子と、第１の銅箔リボンと第２の銅箔リボンとの間
の電圧を検知して所定の検知信号を発生する検知器とを
備え、検知器は、電池から漏洩した電解液、または、バ
ッテリパックに侵入した所定の液体が原因で、第１の銅
箔リボンと第２の銅箔リボンとの間の電圧が所定の電圧
以下に降下し、電圧降下の継続する時間が所定時間以上
の場合、または、電圧降下の回数が所定回数以上となっ
た場合に、検知信号を発生するように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気回路等の活電
部を保護するための保護ケースに関する。特に、電池の
電解液の漏液や結露等から、電池ケース内の電気回路の
活電部や電池ケースを装着する装置等を保護する機能を
有する保護ケースに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラやノートパソコン等
のポータブル・コードレス機器の普及により、それらの
電源に用いる電池の需要が高まっている。特に、小型・
軽量でエネルギー密度が高く、繰り返し充放電が可能な
二次電池の需要が高まっている。また、電池ケース内の
電池に近接してプリント配線板等を配置し、その上に制
御回路等の電気回路を形成することもしばしば行われ
る。

【０００３】一方、これらの二次電池から電解液が漏
れ、漏れた電解液により電池を搭載している機器が故障
することがあることも周知である。そして、電解液の漏
液に対しては、電池室と、制御回路を含む電気回路とを
隔壁等で分離する方法で、電解液による不具合を防止す
ることが行われている。さらに、電子機器にとっては結
露等の水滴も故障の原因となり、家庭用VTR等にはこの
ことを考慮して結露検出装置等の専用部品を持たせたも
のもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
制御回路を含む電気回路は、電解液の漏液検出機能を有
しないため、電池から漏れた電解液によって電気回路の
動作が異常となり不具合を発生してしまうことを検知で
きず、故障を防止できないという問題がある。

【０００５】また、家庭用VTR等に使用されている水滴
等の結露検出装置には、電解液の検出装置が機器に装着
されていないため電解液の漏液による故障の発生を検知
できないという問題がある。

【０００６】また、電解液の漏液に対しては、電池室
と、制御回路を含む電気回路とを隔壁等で分離する方法
によって電解液の漏液による不具合を防止することが行
われているが、漏れた電解液によって電気回路が異常と
なるまで電解液の漏液を検出することができないという
問題がある。

【０００７】また、結露等の水分による電気回路の異常
を検出するためには、結露を検出するための専用部品が
さらに必要になるという問題がある。

【０００８】本発明は、上述の課題に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、電池から漏洩した電解
液やその他の液体から活電部を保護する機能を有するバ
ッテリパックおよび電解液漏洩検出方法を提供すること
である。

【０００９】また、本発明の目的は、プリント配線板の
漏液個所に最も近い部分に電解液検知器を配置し、プリ
ント配線板の水分浸入経路に最も近い部分に水分検知器
を配置することによって、バッテリパック内部で電池か
ら電解液が漏液し、およびバッテリパック外部からの水
分が浸入することの両方を検出することによって、バッ
テリパックの安全性をさらに向上させることができる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、第１の発明は、電池を格納するバッテリパックにお
いて、一の基板面に形成された第１の銅箔リボンおよび
第２の銅箔リボンを有する基板と、陰極端子が前記基板
上の第２の銅箔リボンに接続された直流電源と、前記直
流電源の正極端子と前記基板上の第１の銅箔リボンとを
接続する電気抵抗素子と、前記第１の銅箔リボンと第２
の銅箔リボンとの間の電圧を検知して所定の検知信号を
発生する検知器とを備え、前記検知器は、前記電池から
漏洩した電解液、または、前記バッテリパックに侵入し
た所定の液体が原因で、前記第１の銅箔リボンと第２の
銅箔リボンとの間の電圧が所定の電圧以下に降下し、前
記電圧降下の継続する時間が所定時間以上の場合、また
は、前記電圧降下の回数が所定回数以上となった場合
に、前記検知信号を発生するように構成される。

【００１１】また、第２の発明は、前記第１の発明にお
いて、前記基板に形成された第１の銅箔リボンの一部お
よび第２の銅箔リボンの一部は、少なくとも前記基板の
外周近傍に形成されるように構成される。

【００１２】また、第３の発明は、前記第１の発明にお
いて、前記基板は、さらに、前記基板の第１の銅箔リボ
ンおよび第２の銅箔リボンが形成された基板面の背面の
基板面に形成された第３の銅箔リボンおよび第４の銅箔
リボンを有し、前記第３の銅箔リボンは前記第１の銅箔
リボンに電気的に接続され、前記第４の銅箔リボンは前
記第２の銅箔リボンに電気的に接続されるように構成さ
れる。

【００１３】また、第４の発明は、前記第１ないし第３
のいずれかの発明において、前記基板は、前記で形成さ
れた銅箔リボンおよび基板面の所定の領域が、所定の樹
脂で覆われるように構成される。

【００１４】また、第５の発明は、前記４の発明におい
て、前記所定の領域が、第１および第２の領域で構成さ
れ、前記第１の領域は電解液を吸収する樹脂で覆われ、
前記第２の領域は水分を吸収する樹脂で覆われるように
構成される。

【００１５】また、第６の発明は、前記５の発明におい
て、前記の電解液を吸収する樹脂は、アクリル樹脂で構
成される。

【００１６】また、第７の発明は、前記５の発明におい
て、前記の水分を吸収する樹脂は、高分子吸水ポリマで
構成される

【００１７】また、第８の発明は、前記第１の発明にお
いて、前記基板に形成された銅箔リボンの一部が、前記
格納された電池の電極の近傍に配置されるように構成さ
れる。

【００１８】また、第９の発明は、前記第１ないし第８
のいずれかの発明において、前記バッテリパックは、さ
らに、内部に電気回路、外部の装置と電気的に接続され
るための接続端子およびヒューズを有し、前記電気回路
は前記ヒューズを介して前記接続端子に接続され、前記
検知信号が発生された場合に前記ヒューズを電気的に切
断するように構成される。

【００１９】また、第１０の発明は、前記第１ないし第
４のいずれかの発明において、前記バッテリパックは、
さらに、外部装置と電気的に接続されるための接続端子
を有し、前記基板は、前記外部装置に配置され、前記基
板に形成された銅箔リボンの一部は、少なくとも前記バ
ッテリパックの接続端子の近傍に配置されるように構成
される。

【００２０】また、第１１の発明は、電池と、複数の基
板が隙間を空けて積み重ねられた多層基板とを格納する
バッテリパックにおいて、前記隙間に形成され、前記基
板に挟まされた銅箔リボンと、前記銅箔リボンが形成さ
れていない、前記多層基板の最外部の基板面に形成され
た銅箔リボンとを有する前記多層基板と、前記多層基板
に形成された銅箔リボンの内、１つの銅箔リボンから数
えて１つおきの銅箔リボンを電気的に相互接続する第１
の導体と、前記銅箔リボン以外の銅箔リボンを電気的に
相互接続する第２の導体と、陰極端子が前記第１の導体
に接続された直流電源と、前記第２の導体と前記直流電
源の正極端子とを接続する電気抵抗素子と、前記第１の
導体と第２の導体との間の電圧を検知して所定の検知信
号を発生する検知器とを備え、前記検知器は、前記電池
から漏洩した電解液、または、前記バッテリパックに侵
入した所定の液体が原因で、前記第１の導体と第２の導
体との間の電圧が所定の電圧以下に降下し、前記電圧降
下の継続する時間が所定時間以上の場合、または、前記
電圧降下の回数が所定回数以上となった場合に、前記検
知信号を発生するように構成される。

【００２１】また、第１２の発明は、前記第８の発明に
おいて、前記多層基板に形成された各銅箔リボンの一部
は、少なくとも前記各基板の外周近傍に形成されるよう
に構成される。

【００２２】また、第１３の発明は、前記第８の発明に
おいて、前記多層基板は、前記で形成された銅箔リボン
および前記多層基板の所定の領域が、所定の樹脂で覆わ
れるように構成される。

【００２３】また、第１４の発明は、前記１３の発明に
おいて、前記所定の領域が、第１および第２の領域で構
成され、前記第１の領域は電解液を吸収する樹脂で覆わ
れ、前記第２の領域は水分を吸収する樹脂で覆われるよ
うに構成される。

【００２４】また、第１５の発明は、前記１４の発明に
おいて、前記の電解液を吸収する樹脂は、アクリル樹脂
で構成される。

【００２５】また、第１６の発明は、前記１４の発明に
おいて、前記の水分を吸収する樹脂は、高分子吸水ポリ
マで構成される

【００２６】また、第１７の発明は、直流電圧が印加さ
れた２つの導体を有する基板と電池とが格納されるバッ
テリパック内部の電気的異常を検知する方法において、
前記２つの導体間の電圧を監視するステップと、前記電
池から漏洩した電解液、または、前記バッテリパックに
侵入した所定の液体が原因で、前記監視された電圧が所
定の電圧値以下に降下した場合に、前記電圧降下が継続
している時間を計測するステップと、前記計測された時
間が所定の時間以上の場合に、所定の検知信号を発生す
るステップとを備えるように構成される。

【００２７】また、第１８の発明は、直流電圧が印加さ
れた２つの導体を有する基板と電池とが格納されるバッ
テリパック内部の電気的異常を検知する方法において、
前記２つの導体間の電圧を監視するステップと、前記電
池から漏洩した電解液、または、前記バッテリパックに
侵入した所定の液体が原因で、前記監視された電圧が所
定の電圧値以下に降下した回数を累積するステップと、
前記累積された回数が所定の回数以上となったときに、
所定の検知信号を発生するステップとを備えるように構
成される。

【００２８】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、電解液漏
液検出方法の基本概念を説明するための模式的な構成図
である。図１（ａ）は、電解液漏液検出方法を説明する
ための概要図である。図１（ａ）において、電解液漏液
検出を行うためのシステムは、検出動作を行うマイクロ
コンピュータ１（以下、マイコンという）、直流電源２
３、直流電源２３に接続された固定抵抗器２（以下、プ
ルアップ抵抗といい、その抵抗値をＲ１とする）、漏液
検出のための回路３（以下、検出素子という）および検
出素子の接地４（以下、ＧＮＤという）とを含むように
構成される。

【００２９】図１（ａ）において、検出素子３の１の端
子３aは、電解液の漏液を検出するマイコン１および電
源に接続された固定抵抗器２と接続され、検出素子３の
他の端子３bは、接地される。電解液の漏液を検出する
マイコン１は、検出素子３に印加された電圧をモニタ
し、後述する所定の処理を行う。

【００３０】図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す検出素子
３を等価回路で表した場合の電気的な接続の関係を示す
模式図である。検出素子３は、電気的には、検出素子の
端子３a、３b間に電気抵抗３１（抵抗値Ｒとする）が接
続された等価回路と表わすことができる。つまり、検出
素子３は、マイコン１から電気的に見て、プルアップ抵
抗２とＧＮＤ４との間に接続された抵抗値Ｒとなってい
る。

【００３１】図２は、本発明の実施の形態１に係る電解
液検出素子の配置を示す図である。図２（ａ）は、プリ
ント配線板７の表面に形成される検出素子の配置を示す
平面図であり、図２（ｂ）は、その側面図である。検出
素子３の端子３a、３bは、銅箔または銅箔リボン等であ
り、プリント配線板上に、例えば、エッチング処理によ
って形成される。以下、検出素子３の端子３a、３bを、
それぞれ、検出素子３の銅箔リボン３a、３bという。

【００３２】検出素子３の銅箔リボン３a、３bは、プリ
ント配線板７の表面上に外周に添って引き回すような配
置で形成される。検出素子３の銅箔リボン３a、３bの幅
８は、例えば、１００μｍ以上、５ｍｍ以下とするので
も良い。例えば、基板の最外周付近に銅箔リボン３bを
配置し、その内周に銅箔リボン３aを配置した場合に、
検出素子３の銅箔リボン３a、３bが対向する距離９は、
１００μｍ以上、５ｍｍ以下とするのでも良い。

【００３３】図２（ｃ）は、検出素子３を多層プリント
配線板に配置した例を模式的に示す側面図であり、図２
（ｄ）は、その平面図である。図２（ｄ）に示すよう
に、この構造では、検出素子３の銅箔リボン３aと３b
は、互いに各プリント配線板の反対面に形成される。し
たがって、１の面には検出素子３の銅箔リボン３aまた
は銅箔リボン３bが形成され、反対の面には、検出素子
３の他の銅箔リボンが形成される。また、図２（ｃ）に
示すように、プリント配線板は重ねられた構造をとり、
この検出素子３は、検出素子３の銅箔リボン３aと銅箔
リボン３bとが交互に配置する構造となる。

【００３４】検出素子３の銅箔リボンの幅８は、例え
ば、１００μｍ以上、５ｍｍ以下とするのでも良い。ま
た、プリント配線板の端から検出素子３の外側の銅箔リ
ボンまでの距離１０は、例えば、５ｍｍ以下とするので
も良い。ここで、図２（ａ）と（ｂ）に示す配置は、プ
リント配線板表面に配置するものであるのに対し、図２
（ｃ）と（ｄ）に示す配置は、多層プリント配線板の内
層部への配置を示すものであるが、多層プリント配線板
を用いる場合は、銅箔リボンをプリント配線板表面に配
置し、かつ、多層プリント配線板の内層部にも配置する
ことができる。

【００３５】図２（ｂ）および（ｃ）に示される、プリ
ント配線板７の部分７１は、絶縁材であるエポキシ樹脂
等を塗布して形成された部分である。図２に示す例で
は、樹脂は、検出素子３の銅箔リボン３a、３b上には塗
布されない。これは、電解液が漏液した場合に、検出素
子３の銅箔リボン３a、３bの表面に電解液が付着し易く
する為である。なお、図示しないが、樹脂を検出素子３
の銅箔リボン３a、３b上に塗布するのでも良い。その場
合、塗布する樹脂の厚さを調整することによって、漏洩
した電解液が樹脂を浸食し、検出素子３の銅箔リボン３
a、３bに達するまでの時間を調整できる。

【００３６】図３は、電解液漏液時の検出方法について
説明するための概念図である。図３（ａ）は、電解液が
漏液してマイグレーションが発生した状態を示す図であ
る。検出素子３の銅箔リボン３aと３bは、プリント配線
板７の表面、及び、内層に、例えば、エッチング処理に
より作られたものであり、この検出素子３の銅箔リボン
部分は電解液５が付着すると、その一部または全部が溶
解する。

【００３７】検出素子３の片側３aはプルアップ抵抗２
によって直流電源等に接続され、銅箔リボン３aと銅箔
リボン３bが絶縁されている場合は、検出素子３の片側
の銅箔リボン３aは高い電位となっている。もう片方の
銅箔リボン３bは、ＧＮＤ４に接続されている。電解液
５が銅箔リボン３aに付着し、溶解すると、溶解した銅
イオンは（＋イオン）、印加されている電圧によって、
低い電位側の銅箔リボン３bに向かって移動する。低い
電位側に到達した銅イオンは、再結晶化して金属銅にな
る。この状態が継続すると、銅箔リボン３b側から銅箔
リボン３a側に向かって金属銅の再結晶化が進行し、や
がて銅箔リボン３aと銅箔リボン３b間が再結晶化した銅
で短絡した状態６となる。この短絡が生じた状態をマイ
グレーション発生状態という。

【００３８】図３（ｂ）は、マイグレーション発生時に
検出素子からマイコン１に伝わる電気信号の変化と漏液
判定に要する検出時間について説明するのに用いる概念
的な図である。検出素子３の片側の銅箔リボン３aは、
電気的に高い電位（＋Ｖｃｃ）に接続されている。マイ
グレーションが発生した場合、検出素子３は、電気的に
短絡した状態になり、銅箔リボン３aと銅箔リボン３b間
の抵抗値は小さい値となる。その抵抗値をＲ２とする。

【００３９】マイコン１に伝わる信号は、検出素子３の
抵抗値とプルアップ抵抗２の抵抗値および印加電圧の関
係から定まる。具体的には、マイグレーションが発生し
ていないときは、電圧が＋Ｖｃｃの信号がマイコン１に
伝わる。一方、マイグレーションが発生したときには、
プルアップ抵抗２の抵抗値Ｒ１と短絡状態の検出素子３
の抵抗値Ｒ２との関係から、マイコンに伝わる信号は
（Ｒ２÷（Ｒ１＋Ｒ２））×Ｖｃｃの式で表わされる電
圧の信号が伝わる。

【００４０】マイコン１が検出素子３において検出する
電圧は、例えば、図３（ｂ）に模式的に示すような変化
を示す場合がある。この場合、マイコン１は、ある一定
時間以上の間、継続して、検出素子３に予め決められた
電圧値より低い電圧が検知された場合は、検出素子３が
電解液によって短絡したと判断する。この短絡状態を検
出するための時間としては、例えば、５００ｍｓｅｃ以
上、１時間以下とすることができるが、その他の時間で
も良い。また、プルアップ抵抗２の抵抗値としては、例
えば、１００ｋΩ以上、２５０ＭΩ以下とすることがで
きるが、その他の抵抗値でも良い。

【００４１】図４は、電解液漏液の検出後の処理につい
て説明するための図である。バッテリパック１００内部
には、充放電可能な二次電池１７、電池の充電・放電等
の制御のためのマイコン１、放電停止用のスイッチ１
４、充電停止用のスイッチ１５、電池と接続されている
電気回路を電池から切断するためのヒューズ１６、およ
びバッテリパック１００内の電気回路を外部の回路から
切断する為のヒューズ２２が内蔵されている。

【００４２】また、バッテリパック１００は、外部の回
路と接続する為の接続端子１２、１３、４１を有する。
接続端子１２（Ｂａｔｔ＋端子）は、二次電池１７の充
放電に用いる端子である。接続端子１３（ＳＭＢ Ｄａ
ｔａ端子）は、バッテリパック１００内部のマイコン１
から外部の装置（例えば、バッテリパック１００を有す
る装置）等に、デジタル信号等の所定の信号を出力する
ための接続端子である。また、接続端子４１は、電気的
接地のための接続端子である。

【００４３】以下、図３と図４を参照してバッテリパッ
ク１００の動作を説明する。検出素子３に電解液５が付
着してマイグレーション６が発生したとき、検出素子３
からマイコン１に短絡したことを示す信号が伝わる。こ
の信号を受けたマイコン１は、電解液５が漏液したと判
断した時点でバッテリパック１００内部の放電停止スイ
ッチ１４、充電停止スイッチ１５をＯＦＦにする。これ
によって、バッテリパック１００に充電することも、バ
ッテリパック１００から放電することもできなくする。

【００４４】さらに、マイコン１は、ヒューズ１６を切
断して二次電池１７に接続されているバッテリパック１
００内の電気回路を二次電池１７から電気的に切り離
し、ヒューズ２２を切断してバッテリパック１００内の
電気回路を外部の回路から切り離す。これらの動作によ
って二次電池１７からの放電、二次電池１７への充電等
の動作を完全に禁止することができる。その後、マイコ
ン１は、バッテリパック１００内部で電解液漏液が発生
したことを外部に知らせるために、ＳＭＢ Ｄａｔａ端
子１３を介してバッテリパック１００外部の装置に漏液
が有ったことを示す信号を発信する。

【００４５】図５は、本発明の実施の形態１に係るバッ
テリパック１００内のプリント配線板または検出素子の
配置方法を示す図である。図５（ａ）は、平面的に並べ
られた充放電可能な二次電池１７aとプリント配線板と
の配置の一例を示す平面図である。図５（ａ）の場合、
プリント配線板７aは、充放電可能な二次電池１７aの電
極の横に、平面的に並べられた二次電池１７a面と同じ
向きとなるように配置される。例えば、二次電池１７a
からの電解液漏液は、主に二次電池１７aのプラス側よ
り発生するため、プリント配線板７aの銅箔リボン３aと
３bを有する面を二次電池１７aのプラス側に配置して、
電解液の漏液検出を行う。

【００４６】図５（ｂ）は、充放電可能な二次電池の横
にプリント配線板を配置した場合の平面図である。二次
電池１７bは、バッテリパック１００の構造上の制限等
から、数本の電池が直列に配置されることがある。図５
（ｂ）では、プリント配線板７bは、直列に配置された
二次電池１７bと平行に配置される。そして、検出素子
の銅箔リボン３a、３bは、各電池のプラス側付近に配置
される。電解液の漏れは、主に二次電池１７bのプラス
側から発生するため、電解液の検知が容易となるように
このような配置をとる。

【００４７】図６は、本発明の実施の形態１に係るバッ
テリパック１００を内蔵または接続する機器に検出素子
を配置する場合の構成を示す図である。例えば、バッテ
リパック１００がＰＣ本体内部に接続される場合におけ
る、検出素子の配置の一例を示す図である。図６（ａ）
は、バッテリパック１００とＰＣ本体との接続部分に、
銅箔リボン３a、３bからなる検出素子を配置する例を示
す図である。ＰＣ本体とバッテリパック１００との接続
は、ＰＣ本体の接続端子２０を介して行われる。この接
続端子２０に取りつけられたＰＣ本体部のコネクタ１９
の近傍に、銅箔リボン３a、３bからなる検出素子を設置
する。このように配置された検出素子を用いて、バッテ
リパック１００から漏れ出した電解液の検出を行う。

【００４８】図６（ｂ）は、銅箔リボン３a、３bからな
る検出素子を電池挿入部下部に配置する例を示す図であ
る。この配置では、バッテリパック１００内部で電解液
が漏れ、さらにバッテリパック１００下部よりＰＣ本体
側に電解液が漏れ出した場合に、バッテリパック１００
下部にあるＰＣ本体のケース２１とバッテリパック１０
０間に、銅箔リボン３a、３bからなる検出素子を配置す
ることによって電解液漏液の検出を行うことができる。
なお、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すＰＣ本体は、
検出素子からの信号を用いて電解液漏液の検出を行うこ
とおよびバッテリパック１００への充放電の動作を停止
ことができるものとする。それらの方法は、上記図３お
よび４を参照した説明において示したものと同様の方法
によって行うことができる。

【００４９】以上、図６に示したように、ＰＣ本体に
（バッテリパック１００の外部に）銅箔リボン３a、３b
からなる検出素子を設けることで、ＰＣ本体も電解液の
漏液を検出できる。そのため、電解液漏液を検出した場
合、ＰＣ本体がバッテリパック１００に対する充電、バ
ッテリパック１００からの放電動作を停止することでＰ
Ｃ本体の安全性を確保することができる。このようなこ
とから、バッテリパック１００に内蔵されたマイコンが
動作異常を起こし、バッテリパック１００内部での電解
液漏液検出機能が停止した場合等でもマイコン本体を有
効に保護できる。

【００５０】実施の形態２．実施の形態１においては、
電解液が漏れた場合の電解液検出方法について説明した
が、実施の形態２では、電解液のみならず、水も検出で
きる検出法について説明する。具体的には、電解液、水
分が有する分子間力の大きさと、基板表面に塗布する絶
縁材料の分子間力の差異を利用して、電解液、水を検出
達成するものである。さらに、電解液検出素子、水分検
出素子をバッテリパック内で最適に配置することによっ
て、より検出機能を向上させるものである。

【００５１】図７は、本発明の実施の形態２に係るバッ
テリパック１００内のプリント配線板および検出素子の
配置方法を示す図である。図７（ａ）は、図示されない
充放電可能な二次電池と平面的に並べられたプリント配
線板の配置の一例を示す平面図である。図７（ｂ）は、
図１の平面的に並べられたプリント配線板の側面図であ
る。

【００５２】実施の形態２においては、図７（ａ）、
（ｂ）に示すように、図５（ａ）に示したプリント配線
板７の上に、検出素子の銅箔リボン３a、３bおよび絶縁
材料２０４で構成される検知器を設け、その上に３つの
領域２０１，２０２，２０３を設け、これらの領域に異
なる物質を塗布する。たとえば、領域２０１には、アク
リル樹脂を主成分とする樹脂（以下、アクリル樹脂とい
う）２０６を塗布する。アクリル樹脂２０６は電解液５
に溶解し、電解液５をゲル状に変化させる。この結果、
電解液５が、検出素子３の表面に留まることにより、領
域２０１内の検出素子３では電解液を検出する。同時に
アクリル樹脂２０６は水分には反応することなく、水分
を撥水するため、領域２０１では検出素子３が水分を検
出するという誤動作を防止することができる。なお、こ
こでは、領域が３つの場合を示したが、この領域は３つ
に限定する必要はなく、２つでもよく、また４つ以上に
してもよい。

【００５３】一方、領域２０２には、例えば、フッ素樹
脂２０５を塗布する。フッ素樹脂２０５は、電解液５お
よび水分の両方を撥水する。すなわち、検出素子３の表
面に電解液５および水分が存在しないので、検出素子３
は領域２０２においては、電解液５、水分のいずれも検
出しない領域となる。

【００５４】また、領域２０３には、たとえば、高分子
吸水ポリマ２０７を塗布する。高分子吸水ポリマ２０７
は水分を吸水し、保水する。さらに、高分子吸水ポリマ
２０７は電解液５に反応しないので、高分子吸水ポリマ
２０７内には電解液５が存在することはない。その結
果、領域２０３では高分子吸水ポリマ２０７に保水され
た水分により、検出素子３が水分検出を行う。

【００５５】次に、電解液と水を検出する原理について
説明する。図７（ｃ）は、検出素子３の表面に塗布する
樹脂の分子間力と、液体の分子間力の相違を相対的に示
したものである。プリント配線板７の表面に塗布された
樹脂の分子間力と、電解液５、水分の分子間力の比較
は、フッ素樹脂２０５＜電解液５＜アクリル樹脂２０６
＜水分＜高分子吸水ポリマ２０７の順となっている。す
なわち、電解液５の分子間力は、フッ素樹脂２０５の分
子間力より大きく、アクリル樹脂２０６、高分子吸水ポ
リマ２０７の分子間力より小さいので、電解液５はアク
リル樹脂２０６、または、高分子吸水ポリマ２０７に吸
い寄せられる。しかし、高分子吸水ポリマ２０７は、電
解液５に反応しないため、高分子吸水ポリマ２０７が塗
布された領域２０３に配置された検出素子３では電解液
５を検出しない。一方、アクリル樹脂２０６は電解液５
に反応し、電解液５に溶解し、検出素子３の表面に電解
液５を補液した状態を作る。この結果、領域２０１に配
置された検出素子３は電解液５を検出する。

【００５６】水分の分子間力（２０９ａ）はフッ素樹脂
２０５、アクリル樹脂２０６の分子間力より大きく、高
分子吸水ポリマ２０７の分子間力より小さい。したがっ
て、水分は、高分子吸水ポリマ２０７に引き寄せられ、
高分子吸水ポリマ２０７に吸収される。この結果、高分
子吸水ポリマ２０７に吸収された水分によって、領域２
０３に配置された検出素子３は水を検出する。

【００５７】図８は、本発明の実施の形態２におけるプ
リント配線板の配置を示す図である。図８（ａ）は平面
的に並べられた充放電可能な二次電池１７ａと検出素子
３の配置の一例を示す平面図である。図８（ａ）におい
て、二次電池１７ａからの電解液漏液は、主に二次電池
１７ａのプラス側より発生するため、電解液を検出する
領域２０１を二次電池１７ａのプラス側に配置する。ま
た、水分の浸入は、主にコネクタ１９より浸入するた
め、水分を検出する領域２０３はコネクタ１９側に配置
する。なお、電解液は、もちろん二次電池１７ａのマイ
ナス側でも漏洩することがあるので、電解液を検出する
領域２０１は、二次電池１７ａのマイナス側に配置して
もよい。

【００５８】図８（ｂ）は、直列に配置された充放電可
能な二次電池１７ａの横にプリント配線板を配置した場
合の平面図である。図８（ｂ）では、プリント配線板７
bは、直列に配置された二次電池１７bと平行に配置され
る。そして、検出素子の銅箔リボン３a、３bは、各電池
のプラス側付近に配置される。電解液の漏れは、主に二
次電池１７bのプラス側から発生するため、電解液の検
知が容易となるようにこのような配置をとる。一方、二
次電池１７ｂからの電解液漏液を検出するため、アクリ
ル樹脂２０６を塗布して電解液を検出する領域２０１
を、プリント配線板７bの二次電池１７ｂ側に配置し、
高分子吸水ポリマ２０７を塗布して水分を検出する領域
２０３をプリント配線板７bのコネクタ１９側に、およ
びフッ素樹脂２０を塗布した領域２０２は基板周囲に配
置する。このような配置によって、図８（ａ）で説明し
たのと同様に、電解液および水の検出ができるので、詳
細な説明は省略する。

【００５９】図９は、ＰＣ本体に内蔵または接続される
機器に検出素子３を配置する例を示す図である。図９
（ａ）は、ＰＣ本体の接続端子２０に検出素子３を配置
した例を示す。ＰＣ本体の接続端子２０のコネクタ１９
の近傍に電解液を検出する領域２０１を配置し、バッテ
リパックから漏れ出した電解液５を検出する。

【００６０】図９（ｂ）は、ＰＣ本体のバッテリパック
挿入部下部に配置する例を示す。ＰＣ本体のバッテリ挿
入部下部に電解液を検出する領域２０１を配置し、バッ
テリパックから漏れ出した電解液５を検出する。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
充放電可能な二次電池を内蔵するバッテリパックにおい
て、電解液の漏液による被害を防止することができる。

【００６２】また、充放電可能な二次電池を内蔵するバ
ッテリパック内部に所定の液体が浸漬しても、不具合を
検出することができ、早期に、不具合に対処することが
可能となる。また、プリント配線板上に検出素子を作成
するため、専用検出素子等の他の部品を使用する必要が
ない。

【００６３】また、バッテリパック内部に制御回路を含
む電気回路と同一面に検出装置を配置することが可能と
なるため、電池から漏液した電解液または水等の液体に
よって、内蔵する電気回路が破壊される前に異常を検出
できる。また、マイグレーションが発生した際に検出素
子から発生する信号を用いて検出判定をする場合に、マ
イコンによってマイグレーションが検出される時間やマ
イグレーションと判断する信号の電位を制御する構成と
したため、誤検出の防止ができる。

【００６４】また、プリント配線板に検出素子を配置す
る際に、検出素子の表面にエポキシ材等の絶縁材料を塗
布したり、弱い絶縁材料を塗布したり、全く絶縁材料を
塗布しない等の処理を選択することによって、検出感度
を調整することができる。また、電気機器に内蔵される
プリント配線板に検出素子を設けることによって、ジュ
ース・水等の液体が電気機器内部に浸漬したことを検出
することができ、その履歴を残すことも可能となる。

【００６５】また、バッテリパックを内蔵する電気機器
の、バッテリパック付近に検出素子を設置することで、
バッテリパックの異常を感知し、異常なバッテリパック
の使用停止することができる。また、複数のプリント配
線板を内蔵する電気機器においても、検出端子は２極構
造をとるため、複数のプリント配線板に検出素子を配置
しても１つのマイコンで制御することが可能となる。

【００６６】また、検出素子をプリント配線板の周囲に
配置する構成としたため、他の電気回路を形成するため
のスペースを犠牲にすることなく検出機能を実現するこ
とができる。また、バッテリパック内部にヒューズを２
個使用することでバッテリパックへの充電、バッテリパ
ックからの放電を完全に停止することができる。

【００６７】また、バッテリパックの内部で漏洩した電
解液とバッテリパックの外部から侵入した水に対する検
出感度を変えることができるので、バッテリパックの適
切な保護が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１に係る電解液漏液検出
方法の基本概念を説明するための模式的な構成図であ
る。

【図２】 実施の形態１に係る電解液検出素子の配置を
示す図である。

【図３】 実施の形態１に係る電解液漏液時の検出方法
について説明するための概念図である。

【図４】 実施の形態１に係る電解液漏液の検出後の処
理について説明するための図である。

【図５】 実施の形態１に係るバッテリパック内のプリ
ント配線板または検出素子の配置方法を示す図である。

【図６】 実施の形態１に係るバッテリパックを内蔵ま
たは接続する機器に検出素子を配置する場合の構成を示
す図である。

【図７】 実施の形態２に係るバッテリパック１００内
のプリント配線板および検出素子の配置方法を示す図で
ある。

【図８】 実施の形態２に係るバッテリパック内のプリ
ント配線板または検出素子の配置方法を示す図である。

【図９】 実施の形態２に係るバッテリパックを内蔵ま
たは接続する機器に検出素子を配置する場合の構成を示
す図である。

【符号の説明】

１…マイクロコンピュータ、２…プルアップ抵抗、３…
検出素子、３a…銅箔リボン、３b…銅箔リボン、３１…
電気抵抗、４…検出素子の接地、４１…接地、５…電解
液、５ａ…電解液の分子間力、６…再結晶化した銅、７
…プリント配線板、７a…プリント配線板、７b…プリン
ト配線板、７１…樹脂、８…検出素子の銅箔リボンの
幅、９…検出素子が対向する距離、１０…プリント配線
板の端から検出素子までの距離、１１…電圧信号、１２
…Ｂａｔｔ＋端子、１３…ＳＭＢＤａｔａ端子、１４…
放電停止スイッチ、１５…充電停止スイッチ、１６…ヒ
ューズ、１７…二次電池、１７a…二次電池、１７b…二
次電池、１８a…ケース、１８b…ケース、１９…コネク
タ、２０…ＰＣ本体の接続端子、２１…ＰＣ本体のケー
ス、２２…ヒューズ、２３…直流電源、１００…バッテ
リパック、２０１…第１の領域、２０２…、第３の領域
…、２０３…第２の領域、２０４…絶縁材料、２０５…
フッ素樹脂、２０５ａ…フッ素樹脂の分子間力、２０６
…アクリル樹脂、２０６ａ…アクリル樹脂の分子間力、
２０７…高分子吸水ポリマ、２０７ａ…高分子吸水ポリ
マの分子間力、２０９ａ…水の分子間力

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 濱田 幸冶 愛知県額田郡幸田町大字坂崎字雀ヶ入１番 地 ソニー幸田株式会社内 Ｆターム(参考） 5G003 FA04 5H040 AA34 AA39 AS14 AS15 AT01 AY08 DD26

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電池を格納するバッテリパックにおい
   て、 一の基板面に形成された第１の銅箔リボンおよび第２の
   銅箔リボンを有する基板と、 陰極端子が前記基板上の第２の銅箔リボンに接続された
   直流電源と、 前記直流電源の正極端子と前記基板上の第１の銅箔リボ
   ンとを接続する電気抵抗素子と、 前記第１の銅箔リボンと第２の銅箔リボンとの間の電圧
   を検知して所定の検知信号を発生する検知器とを備え、 前記検知器は、前記電池から漏洩した電解液、または、
   前記バッテリパックに侵入した所定の液体が原因で、前
   記第１の銅箔リボンと第２の銅箔リボンとの間の電圧が
   所定の電圧以下に降下し、前記電圧降下の継続する時間
   が所定時間以上の場合、または、前記電圧降下の回数が
   所定回数以上となった場合に、前記検知信号を発生する
   ことを特徴とする電解液漏洩検出機能付きバッテリパッ
   ク。
2. 【請求項２】 前記基板に形成された第１の銅箔リボン
   の一部および第２の銅箔リボンの一部は、少なくとも前
   記基板の外周近傍に形成されていることを特徴とする請
   求項１記載の電解液漏洩検出機能付きバッテリパック。
3. 【請求項３】 前記基板は、さらに、前記基板の第１の
   銅箔リボンおよび第２の銅箔リボンが形成された基板面
   の背面の基板面に形成された第３の銅箔リボンおよび第
   ４の銅箔リボンを有し、前記第３の銅箔リボンは前記第
   １の銅箔リボンに電気的に接続され、前記第４の銅箔リ
   ボンは前記第２の銅箔リボンに電気的に接続されること
   を特徴とする請求項１記載の電解液漏洩検出機能付きバ
   ッテリパック。
4. 【請求項４】 前記基板は、前記で形成された銅箔リボ
   ンおよび基板面の所定の領域が、所定の樹脂で覆われる
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の
   電解液漏洩検出機能付きバッテリパック。
5. 【請求項５】 前記所定の領域は、第１および第２の領
   域で構成され、前記第１の領域は電解液を吸収する樹脂
   で覆われ、前記第２の領域は水分を吸収する樹脂である
   ことを特徴とする請求項４記載の電解液漏洩検出機能付
   きバッテリパック。
6. 【請求項６】 前記の電解液を吸収する樹脂は、アクリ
   ル樹脂であることを特徴とする請求項５記載の電解液漏
   洩検出機能付きバッテリパック。
7. 【請求項７】 前記の水分を吸収する樹脂は、高分子吸
   水ポリマであることを特徴とする請求項５記載の電解液
   漏洩検出機能付きバッテリパック。
8. 【請求項８】 前記基板に形成された銅箔リボンの一部
   が、前記格納された電池の電極の近傍に配置されること
   を特徴とする請求項１記載の電解液漏洩検出機能付きバ
   ッテリパック。
9. 【請求項９】 前記バッテリパックは、さらに、内部に
   電気回路、外部の装置と電気的に接続されるための接続
   端子およびヒューズを有し、前記電気回路は前記ヒュー
   ズを介して前記接続端子に接続され、前記検知信号が発
   生された場合に前記ヒューズを電気的に切断することを
   特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の電解液
   漏洩検出機能付きバッテリパック。
10. 【請求項１０】 前記バッテリパックは、さらに、外部
    装置と電気的に接続されるための接続端子を有し、前記
    基板は、前記外部装置に配置され、前記基板に形成され
    た銅箔リボンの一部は、少なくとも前記バッテリパック
    の接続端子の近傍に配置されることを特徴とする請求項
    １ないし４のいずれかに記載の電解液漏洩検出機能付き
    バッテリパック。
11. 【請求項１１】 電池と、複数の基板が隙間を空けて積
    み重ねられた多層基板とを格納するバッテリパックにお
    いて、 前記隙間に形成され、前記基板に挟まされた銅箔リボン
    と、前記銅箔リボンが形成されていない、前記多層基板
    の最外部の基板面に形成された銅箔リボンとを有する前
    記多層基板と、 前記多層基板に形成された銅箔リボンの内、１つの銅箔
    リボンから数えて１つおきの銅箔リボンを電気的に相互
    接続する第１の導体と、 前記銅箔リボン以外の銅箔リボンを電気的に相互接続す
    る第２の導体と、 陰極端子が前記第１の導体に接続された直流電源と、 前記第２の導体と前記直流電源の正極端子とを接続する
    電気抵抗素子と、 前記第１の導体と第２の導体との間の電圧を検知して所
    定の検知信号を発生する検知器とを備え、 前記検知器は、前記電池から漏洩した電解液、または、
    前記バッテリパックに侵入した所定の液体が原因で、前
    記第１の導体と第２の導体との間の電圧が所定の電圧以
    下に降下し、前記電圧降下の継続する時間が所定時間以
    上の場合、または、前記電圧降下の回数が所定回数以上
    となった場合に、前記検知信号を発生することを特徴と
    する電解液漏洩検出機能付きバッテリパック。
12. 【請求項１２】 前記多層基板に形成された各銅箔リボ
    ンの一部は、少なくとも前記各基板の外周近傍に形成さ
    れることを特徴とする請求項１１記載の電解液漏洩検出
    機能付きバッテリパック。
13. 【請求項１３】 前記多層基板は、前記で形成された銅
    箔リボンおよび前記多層基板の所定の領域が、所定の樹
    脂で覆われることを特徴とする請求項１１記載の電解液
    漏洩検出機能付きバッテリパック。
14. 【請求項１４】 前記所定の領域は、第１および第２の
    領域で構成され、前記第１の領域は電解液を吸収する樹
    脂で覆われ、前記第２の領域は水分を吸収する樹脂であ
    ることを特徴とする請求項１３記載の電解液漏洩検出機
    能付きバッテリパック。
15. 【請求項１５】 前記の電解液を吸収する樹脂は、アク
    リル樹脂であることを特徴とする請求項１４記載の電解
    液漏洩検出機能付きバッテリパック。
16. 【請求項１６】 前記の水分を吸収する樹脂は、高分子
    吸水ポリマであることを特徴とする請求項１４記載の電
    解液漏洩検出機能付きバッテリパック。
17. 【請求項１７】 直流電圧が印加された２つの導体を有
    する基板と電池とが格納されるバッテリパック内部の電
    気的異常を検知する方法において、 前記２つの導体間の電圧を監視するステップと、 前記電池から漏洩した電解液、または、前記バッテリパ
    ックに侵入した所定の液体が原因で、前記監視された電
    圧が所定の電圧値以下に降下した場合に、前記電圧降下
    が継続している時間を計測するステップと、 前記計測された時間が所定の時間以上の場合に、所定の
    検知信号を発生するステップとを備えることを特徴とす
    る電解液漏洩検出方法。
18. 【請求項１８】 直流電圧が印加された２つの導体を有
    する基板と電池とが格納されるバッテリパック内部の電
    気的異常を検知する方法において、 前記２つの導体間の電圧を監視するステップと、 前記電池から漏洩した電解液、または、前記バッテリパ
    ックに侵入した所定の液体が原因で、前記監視された電
    圧が所定の電圧値以下に降下した回数を累積するステッ
    プと、 前記累積された回数が所定の回数以上となったときに、
    所定の検知信号を発生するステップとを備えることを特
    徴とする電解液漏洩検出方法。