JP2003257392A - 保護部品を有するパック電池 - Google Patents
保護部品を有するパック電池Info
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Abstract
的な状態に配置する。加工性を向上して、安価に多量生
産できるようにする。 【解決手段】 パック電池は、出力端子5と電池1との
間に保護部品2を接続している。保護部品2は、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1
に流れる電流を制限する感熱遮断素子4を備える。保護
部品2は、電池1の凸部電極1Bの反対側の端面に対向
して配設されている。保護部品2の感熱遮断素子4は、
基板7と、この基板7に積層して固定している素子本体
4Xとを備える。素子本体4X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。基板7は、
電池1と対向する表面に素子本体4Xを積層して、反対
側の外側面に出力端子5を固定している。
Description
ら保護する保護部品と、この保護部品を備えるパック電
池に関する。
性能が著しく低下する性質がある。二次電池の異常な温
度上昇を防止するために、パック電池は保護部品を内蔵
している。保護部品は、電池温度が設定温度よりも高く
なると電流を遮断するPTC等の感熱遮断素子を内蔵し
ている。
ク電池の回路図である。これ等のパック電池に内蔵され
る保護部品22は、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を備える。図2のパック電
池に内蔵される保護部品22は、電池21と並列に接続
している発熱素子23を感熱遮断素子24に熱結合する
ようにして設けている。発熱素子23は、図3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。
2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22は、発熱素子23
とPTCを内蔵し、かつ、発熱素子23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23と感熱遮断素子24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。さらに、図1の保護
部品22は、感熱遮断素子24でもって電池温度を速や
かに検出するようにして、簡単な構造でパック電池に内
蔵させるのが難しい。とくに、出力端子25と感熱遮断
素子24の両方を簡単な構造でパック電池の定位置にし
っかりと配置するのが難しい。
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感熱遮断素子を理想的な状
態に配置でき、さらに、加工性を向上して、安価に多量
生産できる保護部品を内蔵するパック電池を提供するこ
とにある。さらに、本発明の他の大切な目的は、発熱素
子と感熱遮断素子とを理想的な状態に配列してコンパク
トにできる保護部品を内蔵するパック電池を提供するこ
とにある。
出力端子5と電池1との間に、電池1の保護部品2を接
続している。この保護部品2は、電池1と直列に接続さ
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1に流れる電流を制限する感熱遮断素子4を
備える。保護部品2は、電池1の凸部電極1Bの反対側
の端面に対向して配設されている。保護部品2の感熱遮
断素子4は、基板7と、この基板7に積層して固定して
いる素子本体4Xとを備える。素子本体4X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。基板7は、電池1と対向する表面に素子本体4Xを
積層して、電池1との対向面の反対側の外側面に出力端
子5を固定している。
る。感熱遮断素子4は、素子本体4Xの片面に基板7を
積層して、他の片面に絶縁プレート8を積層することが
できる。この感熱遮断素子4は、基板7と絶縁プレート
8に導電パターン層10、11を設けて、この導電パタ
ーン層10、11を、基板7と絶縁プレート8を貫通す
るスルーホール12を介して第1電極層4Bと第2電極
層4Cに接続すると共に、基板7の導電パターン層10
を出力端子5に接続して、絶縁プレート8の導電パター
ン層11を電池1に接続することができる。
保護部品2をケース16に収納して、基板7の外側面に
ケース端面を積層すると共に、このケース16に逆挿入
阻止部17を設けることができる。このパック電池は、
逆挿入阻止部17によって、パック電池の向きを特定で
きるので、充電器や電気機器等に誤った向きで装着され
るのを確実に防止できる。
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を基板7の外側面に設けることができる。
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。
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。
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。
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、電流が増加して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3は、定電圧ダイオード3
Aである。ただ、定電圧ダイオード3Aのみでは、図3
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3は、図4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
れを感熱遮断素子に熱結合するようにしてもよい。スイ
ッチング素子としてMOSFETを使用すれば、当該F
ET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に伝えるようにし
てもよい。
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1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。
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。感熱遮断素
子4は、設定温度よりも高温になると、電気抵抗が大き
くなって実質的に電流を遮断する素子である。したがっ
て、多少は電流が流れることもある。
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。
保護部品2の感熱遮断素子4は、基板7と、この基板7
に積層して固定している素子本体4Xと、素子本体4X
に積層している絶縁プレート8とを備え、基板7と絶縁
プレート8で素子本体4Xを挟着する積層構造としてい
る。
シ等のプラスチック製の硬質絶縁基板である。基板7
は、出力端子5を固定している。出力端子5は、保護部
品2を内蔵するパック電池の出力端子である。図の保護
部品2は、正負の出力端子5と検出端子6を基板7に固
定しているが、出力端子のみを基板に設けることもでき
る。基板7は、表面に導電パターン層10を積層して、
この導電パターン層10に半田付けやスポット溶接して
出力端子5と検出端子6を接続している。さらに、基板
7は、導電パターン層10に発熱素子3を半田付けして
接続している。さらにまた、基板7と絶縁プレート8
は、導電パターン層10、11に二次電池1の電極に接
続される電極接続リード9を半田付けやスポット溶接で
接続している。以上の感熱遮断素子4は、基板7と絶縁
プレート8で素子本体4Xを挟着するので、発熱素子3
と電極接続リード9をしっかりと固定できると共に、素
子本体4Xの両面を保護できる特長がある。ただ、保護
部品は、絶縁プレートを絶縁シートとすることもでき
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。
り、図7は図5に示す保護部品2の感熱遮断素子4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、上から順番に出力端子5、導電パターン
層10、基板7、第1電極層4B、感熱層4A、第2電
極層4C、絶縁プレート8、導電パターン層11を積層
して接着している。導電パターン層10、11は、導電
製金属の薄膜で、基板7と絶縁プレート8の表面に積層
して固定される。
素子3と電極接続リード9を接続するために、絶縁して
5つの導電パターン層10を設けている。第1導電パタ
ーン層10Aと第3導電パターン層10Cには、+−の
出力端子5を設けている。第1導電パターン層10A
は、基板7を絶縁するスルーホール12を介して、素子
本体4Xの第1電極層4Bに接続している。第2導電パ
ターン層10Bには、検出端子6を設けている。さら
に、検出端子6を設けた第2導電パターン層10Bと、
一方の出力端子5を設けた第3導電パターン層10C
は、判別抵抗15を介して接続している。この判別抵抗
15は、図4の回路図で示すように、一方の出力端子5
と検出端子6と間に接続された抵抗である。この判別抵
抗15の両端にかかる電圧値が、パック電池が装着され
る機器側で検出されると、この電圧値と抵抗値から電流
値が演算されて、この電流値からパック電池の機種が判
別される。したがって、この検出端子6は、パック電池
の機種を判別する端子に使用できる。第4導電パターン
層10Dと第5導電パターン層10Eには、発熱素子3
に設けている一対の電極を接続している。第4導電パタ
ーン層10Dは、基板7と第1電極層4Bと感熱層4A
とを絶縁状態で貫通するスルーホール12を介して、第
2電極層4Cに接続している。さらに、第5導電パター
ン層10Eには、第2電極接続リード9Bを接続してい
る。
二つの導電パターン層11を設けている。一方の導電パ
ターン層11である第1導電パターン層11Aは、第1
電極接続リード9Aを接続している。さらに、第1導電
パターン層11Aは、絶縁プレート8を貫通するスルー
ホール12を介して、素子本体4Xの第2電極層4Cに
接続している。他方の導電パターン層11である第2導
電パターン層11Bは、絶縁プレート8と素子本体4X
と基板7とを絶縁状態で貫通する2つのスルーホール1
2を介して、基板7に設けている第3導電パターン層1
0Cと第5導電パターン層10Eとに接続している。
9を介して二次電池1の+−の電極に接続される。一方
の電極接続リード9である第1電極接続リード9Aは、
第1導電パターン層11A、スルーホール12、素子本
体4X、スルーホール12、第1導電パターン層10A
を介して出力端子5に接続される。他方の電極接続リー
ド9である第2電極接続リード9Bは、第5導電パター
ン層10E、スルーホール12、第2導電パターン層1
1B、スルーホール12、第3導電パターン層10Cを
介して出力端子5に接続している。図5に示す電極接続
リード9は、第1電極接続リード9Aを基板7の表面
に、第2電極接続リード9Bを絶縁プレート8の表面に
接続している。ただ、一対の電極接続リードは、両方を
基板の表面に接続することも、両方を絶縁プレートの表
面に接続することもできる。
パック電池に使用される。このパック電池は、図8に示
すように保護部品2を二次電池1に接続している。パッ
ク電池に内蔵される二次電池1は、リチウムイオン電
池、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池等
の充電できる二次電池である。さらに、図の二次電池1
は、端面の形状を細長い形状とする薄型電池や角型電池
である。このパック電池は、二次電池1の凸部電極1B
側の反対側の端面に対向して保護部品2を配設してい
る。保護部品2の外形は、二次電池1の端面形状にほぼ
等しく、あるいは端面形状よりもわずかに小さく、二次
電池1の端面の外周からはみ出さないように、端面に密
着して、あるいは端面に接近して配設される。この保護
部品2は、もっとも高いスペース効率でパック電池に内
蔵される。
ある第1電極接続リード9Aを外装缶1Aに、他方の電
極接続リード9である第2電極接続リード9Bを凸部電
極1Bにスポット溶接等の方法で接続している。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13を介して、第1電極接続リード9Aを外装缶
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9を接続するのに適している。第2電極接
続リード9Bと二次電池1との間には、絶縁シート14
を配設している。ただし、図8では、電極接続リード9
と絶縁シート14とをわかりやすくするために、これら
を実際よりも厚く表示している。現実には、電極接続リ
ード9は薄い金属板であり、絶縁シート14はうすいシ
ート材である。したがって、電池端面に配置される保護
部品2は、実際には、電池端面にほぼ密着する状態で配
置される。
ように、二次電池1と保護部品2とをケース16に収納
している。ケース16はプラスチック製で、二次電池1
と保護部品2を入れることができる形状に成形されてい
る。図のケース16は、第1ケース16Aと第2ケース
16Bとからなり、内部に二次電池1と保護部品2とを
収納して、第1ケース16Aと第2ケース16Bの開口
部を閉塞して組み立てられる。第1ケース16Aと第2
ケース16Bは、超音波溶着して連結される。ただ、第
1ケース16Aと第2ケース16Bは、接着し、あるい
は嵌着して連結することもできる。さらに、ケース16
は、保護部品2が収納される側の端面に位置して、プリ
ント基板4に固定している出力端子5と検出端子6とを
外部に表出させる端子窓18を開口している。
機器等に誤った向きで装着されるのを防止する逆挿入阻
止部17を備える。ケース16は、保護部品2が収納さ
れる側の端部に逆挿入阻止部17を設けている。図の逆
挿入阻止部17は、ケース16のコーナー部を切除して
成形された凹部である。ただ、逆挿入阻止部は、ケース
端面に開口部を有する凹部として、コーナー部以外の部
分に設けることもできる。凹部である逆挿入阻止部17
は、これに対向する嵌入凸部が嵌入されてパック電池が
正しい向きで装着される。図示しないが、パック電池が
装着される電気機器の装着部には、この逆挿入阻止部1
7に嵌入される嵌入凸部を設けている。したがって、パ
ック電池が正しい向きで装着部に挿入されると、逆挿入
阻止部17に嵌入凸部が嵌入される状態となって正しく
装着される。パック電池が誤った向きで装着部に挿入さ
れると、嵌入凸部の先端面がケース16の端面に当接し
てパック電池の装着が阻止される。
ち、長辺の両側に位置して隣り合うコーナー部にそれぞ
れ逆挿入阻止部17を設けている。このように2つの逆
挿入阻止部17を離れた位置に配置する構造は、最も簡
単な構造で確実にパック電池の逆挿入を阻止できる。た
だ、ケースは、1つの逆挿入阻止部を設けることも、3
つ以上の逆挿入阻止部を設けることもできる。複数の逆
挿入阻止部を設ける構造は、これらの位置関係がケース
の端面において点対称とならないように配置して、パッ
ク電池が逆向きに装着されるのを阻止できる。
示す構造とすることもできる。図10に示す保護部品2
は、発熱素子を備えていない。この保護部品2は、感熱
遮断素子4と温度検出素子19を備え、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、温度検出素
子19を出力端子5と検出端子6の間に接続している。
感熱遮断素子4は、図11に示すように、基板7と絶縁
プレート8で素子本体4Xを挟着する積層構造としてい
る。この保護部品2も素子本体4Xの両面を基板7で挟
着するので、一対の電極接続リード9と出力端子5と検
出端子6とをしっかりと固定できると共に、素子本体4
Xの両面を保護できる特長がある。さらに、保護部品2
は、感熱遮断素子4の基板7の表面に温度検出素子19
を配設している。温度検出素子19は、電池温度を検出
するサーミスタや温度センサー等である。したがって、
このパック電池の検出端子6は、電池の温度検出に使用
される。
1B側の反対側の端面に対向して保護部品2を配設して
いる。保護部品2は、基板7の外側面に温度検出素子1
9を固定しているので、二次電池1の端面に密着して、
あるいは端面に接近して配設できる。この保護部品2
は、発熱素子を備えていないが、感熱遮断素子4を外装
缶1Aに密着して配設できるので、高温となった二次電
池1で直接に加熱される。したがって、この保護部品2
も、二次電池1が高温になると感熱遮断素子4を確実か
つ速やかに動作させて、二次電池1に流れる電流を制限
できる。
な構造で感熱遮断素子を理想的な状態に配置でき、さら
に、加工性を向上して、安価に多量生産できる特長があ
る。それは、本発明のパック電池が、基板に素子本体を
積層して固定している感熱遮断素子を備える保護部品を
電池の凸部電極の反対側の端面に対向して配設してお
り、この感熱遮断素子が、基板の電池と対向する表面に
素子本体を積層すると共に、反対側の外側面に出力端子
を固定しているからである。この構造のパック電池は、
保護部品を電池の凸部電極の反対側の端面に対向して配
設して、感熱遮断素子の素子本体を電池の端面により接
近させる状態で配置できるので、感熱遮断素子を理想的
な状態に配置しながら、電池の発熱で効率よく感熱遮断
素子を加温して、感熱遮断素子の感温性を向上できる。
さらに、感熱遮断素子は、出力端子を設けた基板に、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
した素子本体を積層するので、これらの加工性を向上し
て安価に多量生産できる。とくに、この保護部品は、熱
遮断素子を大きくできるので、通電状態における内部抵
抗を小さくできる特長もある。
は、発熱素子と感熱遮断素子とを理想的な状態に配列し
てコンパクトにできる特長がある。それは、このパック
電池の保護部品が、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を基板の外側面に設けているからで
ある。この保護部品は、極めて簡単な構造として、発熱
素子と感熱遮断素子とを理想的に配列できるので、これ
らを確実に熱結合させて、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できると共に、安価に多
量生産して、しかもコンパクトにできる。とくに、発熱
素子を基板の外側面に設ける構造は、感熱遮断素子を電
池と発熱素子とで両面から加熱できるので、感熱遮断素
子を確実かつ速やかに動作させることができる。
示す回路図
例を示す回路図
面図
いる各層の平面図
路図
Claims (5)
- 【請求項1】 出力端子(5)と電池(1)との間に、電池
(1)の保護部品(2)を接続しており、この保護部品(2)
が、電池(1)と直列に接続されて、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(1)に流れる電流
を制限する感熱遮断素子(4)を備えるパック電池であっ
て、 保護部品(2)が電池(1)の凸部電極(1B)の反対側の端面に
対向して配設されると共に、保護部品(2)の感熱遮断素
子(4)が、基板(7)と、この基板(7)に積層して固定して
いる素子本体(4X)とを備え、素子本体(4X)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、基板
(7)は電池(1)と対向する表面に素子本体(4X)を積層し
て、電池(1)との対向面の反対側の外側面に出力端子(5)
を固定している保護部品を有するパック電池。 - 【請求項2】 素子本体(4X)がPTCである請求項1に
記載の保護部品を有するパック電池。 - 【請求項3】 感熱遮断素子(4)が、素子本体(4X)の片
面に基板(7)を積層して、他の片面に絶縁プレート(8)を
積層しており、基板(7)と絶縁プレート(8)に導電パター
ン層(10)、(11)を設けており、この導電パターン層(1
0)、(11)は基板(7)と絶縁プレート(8)を貫通するスルー
ホール(12)を介して第1電極層(4B)と第2電極層(4C)に
接続しており、基板(7)の導電パターン層(10)を出力端
子(5)に接続して、絶縁プレート(8)の導電パターン層(1
1)を電池(1)に接続している請求項1に記載の保護部品
を有するパック電池。 - 【請求項4】 電池(1)と保護部品(2)をケース(16)に収
納しており、基板(7)の外側面にケース端面を積層する
と共に、このケース(16)に逆挿入阻止部(17)を設けてい
る請求項1に記載の保護部品を有するパック電池。 - 【請求項5】 電池(1)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)を基板(7)の外
側面に設けている請求項1に記載の保護部品を有するパ
ック電池。
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Cited By (4)
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CN110686800A (zh) * | 2019-10-08 | 2020-01-14 | 江苏师范大学 | 一种带温度保护的热敏传感器 |
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- 2002-02-28 JP JP2002054857A patent/JP3754381B2/ja not_active Expired - Fee Related
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