JP2004071346A - Battery device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
一般に電池は様々な機器に用いられており、近年、その中でも、携帯電話や、ノートパソコンと呼ばれる持ち運び可能なパーソナルコンピュータをはじめとする携帯端末の電源として用いられることが多くなってきた。
【0002】
本発明は、このような携帯端末をはじめとする電気機器または電子機器に用いられる電池装置およびその製造方法に関するものである。
【0003】
【従来の技術】
近年、携帯電話や、持ち運び可能なパーソナルコンピュータをはじめとする携帯端末の多機能化や高性能化に伴い、これらの電源としての電池に対し、大容量や大電力が求められている。このような大容量、大電力の要望に対し、リチウムイオン二次電池等の高性能の電池が登場してきた。
【0004】
これらの電池は、大電力であるため、発熱量も従来の乾電池などと比べて大きい。そしてこれらの電池は温度が高くなりすぎると、電池内部の化学反応に支障をきたすおそれがあり、また、この電池を使用している電気機器または電子機器内の半導体等の電気部品に対し、熱による悪影響を与えるおそれがある。
【0005】
したがって、これらの高性能の電池は、電池を過熱から保護する手段と共に電池装置として用いられることが多い。またリチウムイオン二次電池等の場合は、より大容量の充電や適切な放電を行わせるために、電池に、充電、放電の制御等を行う保護回路を付けることが多い。
【0006】
図7は従来の電池装置の斜視図である。図7において、1は有底角筒状のケースで、このケース1は金属により構成され、かつこのケース1内には発電要素(図示せず)を収納している。そしてこの発電要素(図示せず)は一方の極をケース1としている。2は前記ケース1の上方開口部を閉塞する蓋で、この蓋2には前記発電要素(図示せず)の他方の極を構成する電極3を取り付けており、この蓋2と前記ケース1で素電池4を構成している。5は前記蓋2に設置された過熱保護素子で、この過熱保護素子5は素子部6と、この素子部6の両端部に設けられた導電体からなる一対のリード7a,7bとにより構成されている。そして、この一対のリード7a,7bのうち、一方のリード7aは前記電極3にスポット溶接により電気的に接続されている。8は前記ケース1の側面に設置された保護回路基板で、この保護回路基板8には前記素電池4を過充電・過放電等から保護する保護回路(図示せず)を設けている。そしてこの保護回路基板8には金属製の一方の接続部材8aと、他方の接続部材8bを設けており、一方の接続部材8aは前記他方のリード7bとスポット溶接により電気的に接続されている。また他方の接続部材8bは前記ケース1に電気的に接続されている。9は前記ケース1の側面から蓋2にかけて設けられた絶縁シートで、この絶縁シート9は、ケース1と、過熱保護素子5における他方のリード7b、保護回路基板8および一対の接続部材8a,8bとを絶縁し、過熱保護素子5における一対のリード7a,7bの短絡を防止するものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電池装置においては、過熱保護素子5と保護回路基板8を取り付ける分、装置が大きくなってしまうという課題を有していた。すなわち、過熱保護素子5と保護回路基板8を取り付けるとなると、これらを取り付けるための空間がそれぞれ必要となるもので、このことは、より小型化を図ろうとする携帯端末に用いる電池装置にとっては大きな課題となっていた。
【0008】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、過熱保護素子を有しているにもかかわらず、小型化が図れる電池装置およびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【0010】
本発明の請求項1に記載の発明は、正極および負極を有する素電池と、この素電池の過熱時に電流を遮断する素子部およびこの素子部の両側に設けた一対のリードからなり、前記素電池と電気的に接続される過熱保護素子と、この過熱保護素子と電気的に接続されるとともに、少なくとも前記素電池の充電制御または放電制御を行う保護回路基板とを備え、前記保護回路基板に収納部を設け、この収納部に前記過熱保護素子における素子部を入り込ませたもので、この構成によれば、保護回路基板に設けた収納部に過熱保護素子における素子部を入り込ませているため、過熱保護素子の素子部と保護回路基板とは重なり合う部分が生じることになり、その結果、電池装置全体の大きさを小さくすることができるという作用効果が得られるものである。
【0011】
本発明の請求項2に記載の発明は、特に、過熱保護素子における一対のリードのうち、他方のリードを保護回路基板に電気的に接続するとともに、一方のリードを素電池の正極または負極のいずれかに直接接続したもので、この構成によれば、素電池の熱をより迅速に過熱保護素子が検知できるという作用効果が得られるものである。
【0012】
本発明の請求項3に記載の発明は、特に、保護回路基板に設けた収納部を開口部または欠落部で構成し、かつこの開口部または欠落部に過熱保護素子における素子部を入り込ませるとともに、過熱保護素子における一対のリードのうち、一方のリードと素電池との接続部を前記開口部または欠落部に露出させたもので、この構成によれば、過熱保護素子における一対のリードのうち、一方のリードと素電池との接続部を保護回路基板に設けた開口部または欠落部に露出させているため、過熱保護素子における一方のリードと素電池との接続部の接続状況を目視により外部から簡単に知ることができるという作用効果が得られるものである。
【0013】
本発明の請求項4に記載の発明は、特に、過熱保護素子における素子部を収納部に入り込ませて、この過熱保護素子における一対のリードの両方を保護回路基板に直接接続したもので、この構成によれば、過熱保護素子における素子部を保護回路基板に設けた収納部に入り込ませて、過熱保護素子における一対のリードの両方を保護回路基板に直接接続しているため、保護回路基板に設けた収納部と、過熱保護素子における素子部との位置合わせがより正確に行えるという作用効果が得られるものである。
【0014】
本発明の請求項5に記載の発明は、正極および負極を有する素電池と、この素電池の過熱時に電流を遮断する素子部およびこの素子部の両側に設けた一対のリードからなり、この一対のリードのうち、一方のリードが前記素電池の一方の極と電気的に接続される過熱保護素子と、この過熱保護素子における一対のリードのうち、他方のリードと電気的に接続されるとともに、少なくとも前記素電池の充電制御または放電制御を行う保護回路基板と、前記過熱保護素子における一対のリードのうち、他方のリードと前記保護回路基板とを電気的に接続する第1の接続部材と、前記保護回路基板と前記素電池の他方の極とを電気的に接続する第2の接続部材とを有し、前記過熱保護素子における一方のリードと素電池の一方の極との電気的接続、前記過熱保護素子における他方のリードと第1の接続部材の一端部との電気的接続および前記素電池の他方の極と第2の接続部材の一端部との電気的接続を行った後、前記第1の接続部材の他端部と保護回路基板との電気的接続および第2の接続部材の他端部と保護回路基板との電気的接続を行うようにしたもので、この製造方法によれば、素電池の充電制御または放電制御を行う保護回路基板を素電池に接続する前に、過熱保護素子における一方のリードと素電池の一方の極との電気的接続、前記過熱保護素子における他方のリードと第1の接続部材の一端部との電気的接続および前記素電池の他方の極と第2の接続部材の一端部との電気的接続を行うようにしているため、これらの電気的接続が保護回路基板に与える影響を排除することができるという作用効果が得られるものである。
【0015】
本発明の請求項6に記載の発明は、特に、過熱保護素子における一方のリードと素電池の一方の極との電気的接続、前記過熱保護素子における他方のリードと第1の接続部材の一端部との電気的接続および前記素電池の他方の極と第2の接続部材の一端部との電気的接続を抵抗溶接で行い、かつ前記第1の接続部材の他端部と保護回路基板との電気的接続および第2の接続部材の他端部と保護回路基板との電気的接続をはんだ付け、レーザー溶接、接着のいずれかで行うようにしたもので、この製造方法によれば、第1の接続部材の他端部と保護回路基板との電気的接続および第2の接続部材の他端部と保護回路基板との電気的接続をはんだ付け、レーザー溶接、接着のいずれかで行うようにしているため、抵抗溶接をした場合の保護回路基板への悪影響を防止できるという作用効果が得られるものである。
【0016】
本発明の請求項7に記載の発明は、正極および負極を有する素電池と、この素電池の過熱時に電流を遮断する素子部およびこの素子部の両側に設けた一対のリードからなり、前記素電池と電気的に接続される過熱保護素子と、この過熱保護素子と電気的に接続されるとともに、少なくとも前記素電池の充電制御または放電制御を行う保護回路基板とを有し、前記過熱保護素子における他方のリードと保護回路基板とを電気的に接続するとともに、前記保護回路基板と素電池の他方の極とを第2の接続部材を介して電気的に接続し、その後、前記保護回路基板に設けた開口部または欠落部に過熱保護素子における一方のリードと素電池の一方の極とを露出させ、この露出した過熱保護素子における一方のリードと素電池の一方の極とを電気的に接続するようにしたもので、この製造方法によれば、過熱保護素子における他方のリードと保護回路基板とを電気的に接続するとともに、前記保護回路基板と素電池の他方の極とを第2の接続部材を介して電気的に接続し、その後、前記保護回路基板に設けた開口部または欠落部に過熱保護素子における一方のリードと素電池の一方の極とを露出させ、この露出した過熱保護素子における一方のリードと素電池の一方の極とを電気的に接続するようにしているため、保護回路基板と素電池を接続する場合、第1の接続部材は不要となり、これにより、部品数を減少させることができるため、製造が容易になる。また前記第2の接続部材の部分で保護回路基板を折り曲げることにより、過熱保護素子における一方のリードが素電池の一方の極に重複した形で保護回路基板に設けた開口部または欠落部に露出するため、この露出した過熱保護素子における一方のリードと素電池の一方の極との電気的接続も容易に行えるという作用効果が得られるものである。
【0017】
本発明の請求項8に記載の発明は、特に、過熱保護素子における一方のリードと素電池の一方の極との電気的接続を、この接続を行うために必要なエネルギーを、保護回路基板に設けた開口部または欠落部を通過させて前記過熱保護素子における一方のリードと素電池の一方の極との接続部に供給することにより行うようにしたもので、この製造方法によれば、過熱保護素子における一方のリードと素電池の一方の極との電気的接続を、この接続を行うために必要なエネルギーを、保護回路基板に設けた開口部または欠落部を通過させて行うようにしているため、前記過熱保護素子における一方のリードと素電池の一方の極との接続を行うと同時に、保護回路基板の素電池への位置決め固定が行えるという作用効果が得られるものである。
【0018】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1について、図面を参照しながら説明する。
【0019】
図1は本発明の実施の形態1における電池装置の一部を破断して示した展開斜視図、図2は同電池装置における保護回路基板を折り曲げた後の斜視図、図3(a)は同電池装置の部分縦断面図、図3(b)は同電池装置の上面図である。
【0020】
図1、図2、図3(a)、図3(b)において、11は発電要素、12は金属により構成された有底角筒状の電池缶、13は前記電池缶12の上方開口部を閉塞する金属製の電池蓋で、この電池蓋13の略中央部には開口部13aが設けられており、この開口部13aに前記発電要素11の一方の極(正極)と電気的に接続されている電極14を臨ませている。また前記電池缶12と電池蓋13はケース15を構成しているもので、このケース15内に前記発電要素11を収納している。16は前記電池蓋13の開口部13aに設けた電極絶縁部材で、この電極絶縁部材16は電極14とケース15とを絶縁している。17は発電要素11の一方の極(正極)と電極14とを電気的に接続している電極接続部材である。以上説明した11〜17の構成部材により素電池18を構成している。なお、この素電池18における発電要素11は、一方の極(正極)を電極14に接続し、かつ他方の極(負極)を電池缶12と電気的に接続しているもので、前記電池缶12は電池蓋13と電気的に接続されているため、電池缶12と電池蓋13からなるケース15全体は電極14と異なる電位を有することになる。
【0021】
19は過熱保護素子で、この過熱保護素子19は通常時には電気抵抗が実用上無視できる程度の微小な値であるが、素電池18の温度を検知して素電池18が所定の温度になった時に実用上電流を遮断する程度に電気抵抗が極めて高くなる特性を有し、素電池18の過熱を防止するものである。この過熱保護素子19としては、所定の温度になると溶解して分断する可溶合金からなる温度ヒューズのように一度電流を遮断すると二度と復帰しないものや、PTC特性(Positive Temperature Coefficient特性)を有する導電性のポリマ樹脂からなるPTCサーミスタのように、所定の温度になると電気抵抗が上昇して電流を遮断するが、温度が低下すると抵抗値も低下して再び電流を流す復帰型の特性を有するものが用いられる。20は過熱保護素子19を構成する素子部で、この素子部20は所定の温度になると電流を遮断するものである。21a,21bは素子部20の両端から遠方に伸びるように配置された一対のリードで、この一対のリード21a,21bも前記過熱保護素子19を構成するもので、その材料としては、他の構成部材との電気的接続を抵抗溶接で行うのであれば、Niを母材とする金属板が好ましい。22は前記過熱保護素子19における一方のリード21aと素電池18における電極14との接続部である。
【0022】
23は保護回路基板で、この保護回路基板23には素電池18への充電および素電池18の放電を制御する保護回路(図示せず)を設けている。24は過熱保護素子19における他方のリード21bと保護回路基板23の保護回路(図示せず)とを電気的に接続する第1の接続部材で、金属部材からなるリード板で構成されている。25は電池蓋13と保護回路基板23の保護回路(図示せず)とを電気的に接続する第2の接続部材で、金属部材からなるリード板で構成されている。26は電池蓋13と過熱保護素子19における他方のリード21bとの間に位置して両者13,21bの短絡を防止するために設けられた短絡防止用の絶縁部材である。なお、図1では、保護回路基板23を展開した形で示しているが、この保護回路基板23は、本来は第1の接続部材24と、第2の接続部材25の部分で矢印Aの方向に折り曲げられて電池蓋13と平行に向かい合うように、すなわち、図2のように配置されているもである。
【0023】
27は保護回路基板23に設けた収納部で、この収納部27は保護回路基板23に開口部を設けることにより構成されており、そして前記保護回路基板23が図2のように折り曲げられて電池蓋13と平行に向かい合うように配置されると、前記収納部27に過熱保護素子19における素子部20の厚み方向の一部が入り込むとともに、過熱保護素子19における一方のリード21aと電極14との接続部22も前記収納部27に露出した状態となるものである。このように過熱保護素子19における一方のリード21aと電極14との接続部22を収納部27に露出させるようにすると、目視により過熱保護素子19における一方のリード21aと電極14との接続状態を簡単に知ることができるものである。
【0024】
図4は本発明の実施の形態1における電池装置の回路図である。この図4において、図1、図2、図3(a)、図3(b)で示した構成部材と同一の構成部材については、同一番号を付してその説明は省略し、異なる点のみを説明する。
【0025】
図4において、28は素電池18への充電および素電池18の放電を制御する保護回路で、保護回路基板23に設けられている。29は負荷で、この負荷29は本発明の実施の形態1における電池装置が電気を供給しようとしている電気機器または電子機器のことである。
【0026】
次に、図4における各構成部材の関係について説明する。素電池18は負極を保護回路28と電気的に接続し、かつ正極を過熱保護素子19と電気的に接続している。過熱保護素子19は素電池18の正極と保護回路28との間に直列に接続されており、素電池18が所定の温度になると電流を遮断するものである。保護回路28は入力側を素電池18および過熱保護素子19と電気的に接続し、かつ出力側を負荷29と電気的に接続している。ここで、負荷29への電力供給は素電池18が行っているもので、過熱保護素子19により電流が遮断されると、負荷29への電力供給も停止される。また保護回路28を動作させるための電力も素電池18が供給しているものである。なお、図4の回路図は素電池18の放電時の状態を示すもので、過熱保護素子19の一端は素電池18の正極と接続され、かつ他端は少なくとも使用時には保護回路28および負荷29を介して間接的に素電池18の負荷と接続されるものである。一方、素電池18の充電時には負荷29の代わりに電源が接続される。
【0027】
次に、本発明の実施の形態1における電池装置の製造方法について説明する。
【0028】
本発明の実施の形態1における電池装置の素電池18は、基本的に公知の素電池と同様のものである。また、過熱保護素子19として用いる温度ヒューズや、PTCサーミスタも基本的に公知のものと同様のものである。そしてまた、保護回路28もリチウムイオン二次電池を用いた電池パック等に内蔵されている保護回路と基本的に同じである。したがって、素電池18、過熱保護素子19、保護回路28の製造方法の説明については省略する。
【0029】
本発明の実施の形態1における電池装置は、素電池18と、過熱保護素子19と、保護回路基板23に設けた保護回路28とを電気的に接続して、図2、図3(a)、(b)に示す形状に組み上げるものであり、その製造方法はいくつか考えられるが、その一例について説明する。
【0030】
まず、過熱保護素子19における他方のリード21bとリード板で構成された第1の接続部材24の一端部とを電気的に接続する。この場合の接続方法は、抵抗溶接、レーザー溶接、はんだ付けのいずれでもよく、この両者21b,24を電気的に接続することができるものであればよい。
【0031】
次に、過熱保護素子19における一方のリード21aと素電池18における電極14とを電気的に接続する。この場合の接続方法も、両者21a,14を電気的に接続することができるものであればよく、種々の方法が考えられる。例えば、抵抗溶接やレーザー溶接で両者21a,14を電気的に接続すればよい。一方、はんだ付けは電極14の温度を一定以上の温度にしないと確実なはんだ付けができないものであり、したがって、はんだ付けの場合は、素電池18を過熱させることにもつながるため、好ましくない。但し、低温で確実に接続することができるはんだ付けが可能となれば、これを用いてもよい。
【0032】
これと前後して、リード板で構成された第2の接続部材25の一端部と素電池18における電池蓋13とを電気的に接続する。この場合の接続方法は、前記過熱保護素子19における一方のリード21aと素電池18における電極14との接続方法と同様の方法で行えばよい。
【0033】
次に、第1の接続部材24の他端部と保護回路基板23とを電気的に接続するとともに、第2の接続部材25の他端部と保護回路基板23とを電気的に接続する。この場合の接続方法は、はんだ付けや、レーザー溶接、接着が用いられる。抵抗溶接は、保護回路28へ悪影響を及ぼす可能性がある場合には、用いない方がよいが、そのような可能性がなければ、この抵抗溶接を用いてもよい。これと前後して、短絡防止のため、絶縁部材26を電池蓋13と過熱保護素子19における他方のリード21bとの間に位置させておく。
【0034】
以上説明した製造方法によって、図1に示す電池装置は作られ、そして図1の矢印A方向に保護回路基板23を折り曲げて保護回路基板23と電池蓋13とが平行に向かい合うようにすると、図2、図3(a)、図3(b)に示すように、保護回路基板23に設けた開口部からなる収納部27に過熱保護素子19における素子部20の一部が入り込んだ構成となるものである。
【0035】
上記した本発明の実施の形態1においては、過熱保護素子19における一対のリード21a,21bのうち、他方のリード21bを保護回路基板23に第1の接続部材24を介して電気的に接続するとともに、一方のリード21aを、素電池18における発電要素11の一方の極(正極)と電気的に接続されている電極14に直接接続しているため、素電池18の熱をより迅速に過熱保護素子19が検知できるという効果を有するものである。
【0036】
また、上記本発明の実施の形態1においては、素電池18の充電制御または放電制御を行う保護回路基板23を素電池18に接続する前に、過熱保護素子19における一方のリード21aと素電池18の一方の極を構成する電極14との電気的接続、前記過熱保護素子19における他方のリード21bと第1の接続部材24の一端部との電気的接続および前記素電池18の他方の極を構成する電池蓋13と第2の接続部材25の一端部との電気的接続を行うようにしているため、これらの電気的接続が保護回路基板23に与える影響を排除することができるという効果を有するものである。
【0037】
そしてまた、上記本発明の実施の形態1においては、第1の接続部材24の他端部と保護回路基板23との電気的接続および第2の接続部材25の他端部と保護回路基板23との電気的接続をはんだ付け、レーザー溶接、接着のいずれかで行うようにしているため、抵抗溶接をした場合の保護回路基板23への悪影響を防止できるという効果を有するものである。
【0038】
なお、本発明の電池装置の製造方法は、上述した内容にとらわれる必要はなく、特に、素電池18、過熱保護素子19、第1の接続部材24、第2の接続部材25、保護回路基板23の接続順序は、上述した順序以外でもよいものである。
【0039】
また、抵抗溶接は比較的作業も容易であり、かつ作業時間も短く、さらには抵抗溶接を行うための装置も比較的安価で大がかりなものではないため、電池装置では多くの接続部において用いられているが、素電池18における電極14と過熱保護素子19における一方のリード21aとの接続や、素電池18における電池蓋13と第2の接続部材25との接続を抵抗溶接で行う場合、抵抗溶接による保護回路28への悪影響が懸念される場合には、上述した順序で行うのが望ましい。
【0040】
一方、抵抗溶接による保護回路28への悪影響が懸念されない場合には、以下の順序による方法もある。
【0041】
まず、保護回路基板23に第2の接続部材25の他端部をあらかじめ接続するとともに、過熱保護素子19における他方のリード21bを一端部に接続してなる第1の接続部材24の他端部もあらかじめ保護回路基板23に接続しておく。
【0042】
次に、第2の接続部材25の一端部と電池蓋13とを電気的に接続する。そして図1の矢印A方向に保護回路基板23を折り曲げて保護回路基板23と電池蓋13とが平行に向かい合うようにすると、図2、図3(a)、図3(b)に示すように、保護回路基板23に設けた開口部からなる収納部27に過熱保護素子19における素子部20の一部が入り込んだ構成となる。このとき、過熱保護素子19における一方のリード21aは素電池18における電極14の上に重複し、そしてこの重複部分は保護回路基板23に設けた収納部27に露出した状態となっているため、この重複部分を抵抗溶接、レーザー溶接、はんだ付け等の方法で電気的に接続する。この重複部分である過熱保護素子19における一方のリード21aと素電池18における電極14とを接続するためには、何らかのエネルギーが必要であるが、このエネルギーは保護回路基板23に設けた開口部からなる収納部27を通って過熱保護素子19における一方のリード21aと素電池18における電極14との接続部22に供給されるものである。
【0043】
上記過熱保護素子19における一方のリード21aと素電池18における電極14との重複部分を電気的に接続する場合、抵抗溶接、レーザー溶接、はんだ付け等の方法が用いられるが、抵抗溶接による保護回路基板23への影響を無くするためには、保護回路基板23上のIC等を保護するための手段、例えば復帰型ヒューズ等を設けたり、あるいはICそのものに耐電流、耐電圧に優れたものを用いる等の手段が考えられる。
【0044】
上記した製造工程を行うことにより、図2に示すような電池装置を製造することができる。この製造方法においては、保護回路基板23の第2の接続部材25の他端部をあらかじめ接続するとともに、過熱保護素子19における他方のリード21bを一端部に接続してなる第1の接続部材24の他端部もあらかじめ保護回路基板23に接続しているため、一端部が未拘束のリードや接続部材を素電池18に接続するものに比べ、製造工程中の短絡の可能性が低くなるという効果を有するものである。
【0045】
以上、実施の形態1を用いて、本発明の電池装置を説明したが、本発明は実施の形態1の内容に限定されるものではなく、様々なバリエーションが可能である。
【0046】
例えば、本発明の実施の形態1においては、素電池18における発電要素11の一方の極(正極)を電池蓋13の開口部13aに臨ませた電極14に接続し、かつ他方の極(負極)を電池蓋13と電気的に接続された電池缶12に電気的に接続するようにしていたが、これは逆に接続するようにしてもよいものである。また、発電要素11の他方の極(負極)は電池缶12と電池蓋13からなるケース15全体に電気的に接続されているため、ケース15全体が負極となっているが、有底角筒状の電池缶12の底面部のみに発電要素11の他方の極(負極)を接続することにより、電池缶12の底面部のみを負極とし、それ以外の部分には絶縁を施すようにしてもよいものである。この場合は、電池蓋13と過熱保護素子19における他方のリード21bとの絶縁をする必要がなくなるものである。そしてまた、素電池18におけるケース15を構成する電池缶12は有底角筒状に構成していたが、有底円筒状に構成してもよいものである。さらに、保護回路基板23の保護回路28に接続される第2の接続部材25は電池蓋13に接続するようにしていたが、電池缶12の底面部に接続するようにしてもよいものである。さらにまた、過熱保護素子19は電池蓋13の開口部13aに臨ませた電極14と、保護回路基板23との間に電気的に接続するようにしていたが、ケース15と保護回路基板23との間に過熱保護素子19を電気的に接続するようにしてもよく、この場合は、第2の接続部材25が電池蓋13の開口部13aに臨ませた電極14と保護回路基板23とを接続することになる。
【0047】
また、上記本発明の実施の形態1においては、保護回路基板23に設けられる収納部27を、四方が囲まれた開口部により構成しているが、この開口部に限定されるものではなく、これ以外の、例えば三方が囲まれ、かつ一方が開放されている切り欠き部からなる欠落部により収納部27を構成してもよく、さらには保護回路基板23の電池蓋13と対向する面側に凹部よりなる収納部27を設けてもよいものである。これらの場合においても、図1の矢印A方向に保護回路基板23を折り曲げて保護回路基板23と電池蓋13とが平行に向かい合うようにすると、保護回路基板23に設けた欠落部あるいは凹部からなる収納部27に過熱保護素子19における素子部20の一部が入り込んだ構成となるものである。
【0048】
上記のように本発明の実施の形態1においては、保護回路基板23に設けた開口部、欠落部、凹部のいずれかからなる収納部27に過熱保護素子19における素子部20を入り込ませているため、過熱保護素子19の素子部20と保護回路基板23とは重なり合う部分が生じることになり、その結果、電池装置全体の大きさを小さくすることができるという効果を有するものである。
【0049】
また、上記本発明の実施の形態1において、保護回路基板23に設けた収納部27を開口部または欠落部で構成した場合は、過熱保護素子19における一方のリード21aと素電池18における電極14との接続部22を、前記開口部または欠落部から露出させることができるため、過熱保護素子19における一方のリード21aと素電池18における電極14との接続部22の接続状況を目視により外部から簡単に知ることができるという効果を有するものである。
【0050】
(実施の形態2)
以下、本発明の実施の形態2について、図面を参照しながら説明する。
【0051】
図5は本発明の実施の形態2における電池装置の展開斜視図である。この図5において、図1、図2、図3(a)、図3(b)で示した本発明の実施の形態1の構成部材と同一の構成部材については、同一番号を付してその説明は省略し、異なる点のみを説明する。
【0052】
すなわち、本発明の実施の形態2における電池装置は、過熱保護素子19における素子部20を保護回路基板23に設けた開口部よりなる収納部27に入り込ませて、この過熱保護素子19における一対のリード21a,21bの両方を保護回路基板23の電池蓋13と対向する面に直接接続したものである。また、この本発明の実施の形態2における電池装置は、上記以外に、第1の接続部材24の一端部を素電池18における電極14に、かつ他端部を保護回路基板23にそれぞれ電気的に接続するとともに、第2の接続部材25の一端部を素電池18における電池蓋13に、かつ他端部を保護回路基板23にそれぞれ電気的に接続することにより、保護回路基板23と素電池18を接続しているのである。このような構成において、保護回路基板23を矢印A方向に折り曲げると、保護回路基板23と電池蓋13とが平行に向かい合うものである。
【0053】
上記本発明の実施の形態2における電池装置においては、過熱保護素子19における素子部20を保護回路基板23に設けた開口部よりなる収納部27に入り込ませて、この過熱保護素子19における一対のリード21a,21bの両方を保護回路基板23に直接接続しているため、保護回路基板23に設けた収納部27と、過熱保護素子19における素子部20との位置合わせがより正確に行えるものである。また、この位置合わせが容易なことから、保護回路基板23に設けた開口部よりなる収納部27の大きさも必要最小限にすることができるため、その分、保護回路基板23上への各種電気部品の実装面積も確保することが可能となり、これにより、電池装置の小型化が図れるという効果を有するものである。
【0054】
また、上記本発明の実施の形態2における電池装置の製造方法は、先に保護回路基板23上に過熱保護素子19を接続しておき、その後、第1の接続部材24および第2の接続部材25により、素電池18と保護回路基板23とを電気的に接続すればよいもので、その接続方法は、上記本発明の実施の形態1における電池装置の製造方法と同様の方法で行えばよいものである。
【0055】
なお、上記本発明の実施の形態2においては、保護回路基板23に設けられる収納部27を、四方が囲まれた開口部により構成しているが、この開口部に限定されるものではなく、これ以外の、例えば三方が囲まれ、かつ一方が開放されている切り欠き部からなる欠落部により収納部27を構成した場合でも、上記本発明の実施の形態2と同様の効果が得られるものである。
【0056】
(実施の形態3)
以下、本発明の実施の形態3について、図面を参照しながら説明する。
【0057】
図6は本発明の実施の形態3における電池装置の展開斜視図である。この図6において、図1、図2、図3(a)、図3(b)で示した本発明の実施の形態1の構成部材と同一の構成部材については、同一番号を付してその説明は省略し、異なる点のみを説明する。
【0058】
すなわち、本発明の実施の形態3における電池装置は、過熱保護素子19における一対のリード21a,21bのうち、他方のリード21bを保護回路基板23に直接接続し、かつこの過熱保護素子19の素子部20は保護回路基板23に設けた開口部よりなる収納部27に入り込むようにし、さらに過熱保護素子19における一対のリード21a,21bのうち、一方のリード21aは保護回路基板23に設けた開口部よりなる収納部27に露出するようにしたものである。また、保護回路基板23と素電池18は、第2の接続部材25の一端部を素電池18における電池蓋13に、かつ他端部を保護回路基板23にそれぞれ電気的に接続することにより接続している。このような構成において、図6の矢印A方向に保護回路基板23を折り曲げて保護回路基板23と電池蓋13とが平行に向かい合うようにすると、過熱保護素子19における一方のリード21aは素電池18における電極14の上に重複し、そしてこの重複部分は保護回路基板23に設けた開口部よりなる収納部27に露出した状態となっているため、この重複部分を抵抗溶接、レーザー溶接、はんだ付け等のエネルギーを用いた方法で電気的に接続する。この場合、重複部分である過熱保護素子19における一方のリード21aと素電池18における電極14との電気的接続は、この接続を行うために必要なエネルギーを、保護回路基板23に設けた収納部27を構成する開口部を通過させて前記過熱保護素子19における一方のリード21aと素電池18における電極14との接続部に供給することにより行っているものである。
【0059】
また、上記本発明の実施の形態3における電池装置の製造方法は、先に保護回路基板23上に過熱保護素子19を接続しておき、その後、第2の接続部材25により、素電池18と保護回路基板23とを電気的に接続すればよく、その接続方法は、上記本発明の実施の形態1における電池装置の製造方法と同様の方法で行えばよいものである。
【0060】
上記本発明の実施の形態3においては、保護回路基板23に設けた収納部27を開口部で構成し、かつこの開口部に過熱保護素子19における素子部20を入り込ませるとともに、過熱保護素子19における一対の21a,21bのうち、一方のリード21aと素電池18における電極14との接続部を前記開口部に露出させているため、過熱保護素子19における一方のリード21aと素電池18における電極14との接続部の接続状況を目視により外部から簡単に知ることができる。また、過熱保護素子19における一方のリード21aを素電池18における電極14の上に重複させ、そしてこの重複部分を保護回路基板23に設けた開口部よりなる収納部27に露出させるとともに、この重複部分を抵抗溶接、レーザー溶接、はんだ付け等の方法で電気的に接続しているため、第1の接続部材24が不要となり、これにより、部品数を減少させることができるため、製造が容易になるという効果を有するものである。
【0061】
また、上記本発明の実施の形態3においては、過熱保護素子19における一方のリード21aと素電池18における電極14との電気的接続を、この接続を行うために必要なエネルギーを、保護回路基板23に設けた収納部27を構成する開口部を通過させて前記過熱保護素子19における一方のリード21aと素電池18における電極14との接続部に供給することにより行うようにしているため、前記過熱保護素子19における一方のリード21aと素電池18における電極14との接続を行うと同時に、保護回路基板23の素電池18への位置決め固定が行えるという効果を有するものである。
【0062】
なお、上記本発明の実施の形態3においては、保護回路基板23に設けられる収納部27を、四方が囲まれた開口部により構成しているが、この開口部に限定されるものではなく、これ以外の、例えば三方が囲まれ、かつ一方が開放されている切り欠き部からなる欠落部により収納部27を構成した場合でも、上記本発明の実施の形態3と同様の効果が得られるものである。
【0063】
【発明の効果】
以上のように本発明の電池装置は、正極および負極を有する素電池と、この素電池の過熱時に電流を遮断する素子部およびこの素子部の両側に設けた一対のリードからなり、前記素電池と電気的に接続される過熱保護素子と、この過熱保護素子と電気的に接続されるとともに、少なくとも前記素電池の充電制御または放電制御を行う保護回路基板とを備え、前記保護回路基板に収納部を設け、この収納部に前記過熱保護素子における素子部を入り込ませるようにしているため、過熱保護素子の素子部と保護回路基板とは重なり合う部分が生じることになり、その結果、電池装置全体の大きさを小さくすることができるという優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1における電池装置の一部を破断して示した展開斜視図
【図2】同電池装置における保護回路基板を折り曲げた後の斜視図
【図3】(a)同電池装置の部分縦断面図
(b)同電池装置の上面図
【図4】同電池装置の回路図
【図5】本発明の実施の形態2における電池装置の一部を破断して示した展開斜視図
【図6】本発明の実施の形態3における電池装置の一部を破断して示した展開斜視図
【図7】従来の電池装置の斜視図
【符号の説明】
11 発電要素
12 電池缶
13 電池蓋
14 電極
15 ケース
18 素電池
19 過熱保護素子
20 素子部
21a,21b 一対のリード
22 接続部
23 保護回路基板
24 第1の接続部材
25 第2の接続部材
27 収納部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
In general, batteries are used in various devices, and in recent years, batteries have been increasingly used as power sources for portable terminals such as portable telephones and portable personal computers called notebook computers.
[0002]
The present invention relates to a battery device used for an electric device or an electronic device including such a portable terminal and a method for manufacturing the same.
[0003]
[Prior art]
In recent years, as mobile terminals such as mobile phones and portable personal computers have become multifunctional and have higher performance, large capacity and high power are required for batteries as power sources. In response to such demands for large capacity and large power, high performance batteries such as lithium ion secondary batteries have appeared.
[0004]
Since these batteries have a large electric power, they generate a large amount of heat as compared with conventional dry batteries. If the temperature of these batteries becomes too high, the chemical reaction inside the batteries may be hindered.In addition, electric components using the batteries or electric components such as semiconductors in electronic devices may be damaged by heat. May have an adverse effect.
[0005]
Therefore, these high-performance batteries are often used as battery devices together with means for protecting the batteries from overheating. In the case of a lithium ion secondary battery or the like, a battery is often provided with a protection circuit for controlling charging and discharging, etc., in order to perform charging and discharging appropriately with a larger capacity.
[0006]
FIG. 7 is a perspective view of a conventional battery device. In FIG. 7, reference numeral 1 denotes a case having a bottomed rectangular cylindrical shape. The case 1 is made of metal and houses a power generating element (not shown) in the case 1. This power generating element (not shown) has one pole as a case 1.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned conventional battery device, there is a problem that the size of the device is increased by the amount of attachment of the overheat protection element 5 and the
[0008]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a battery device which can be downsized despite having an overheat protection element, and a method of manufacturing the same.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
[0010]
The invention according to claim 1 of the present invention comprises a unit cell having a positive electrode and a negative electrode, an element unit for interrupting current when the unit cell is overheated, and a pair of leads provided on both sides of the element unit. An overheat protection element electrically connected to the battery, and a protection circuit board electrically connected to the overheat protection element and performing at least charge control or discharge control of the unit cell; The storage section is provided, and the element section of the overheat protection element is inserted into the storage section. According to this configuration, the element section of the overheat protection element is inserted into the storage section provided on the protection circuit board. , The element portion of the overheat protection element and the protection circuit board are overlapped with each other, and as a result, the effect that the size of the whole battery device can be reduced can be obtained. A.
[0011]
The invention according to
[0012]
In the invention according to claim 3 of the present invention, particularly, the storage portion provided on the protection circuit board is constituted by an opening or a missing portion, and the element portion of the overheat protection element is inserted into the opening or the missing portion. According to this configuration, the connection portion between one of the leads and the unit cell is exposed to the opening or the missing portion. Since the connection between one lead and the unit cell is exposed to the opening or the cutout provided in the protection circuit board, the connection state of the connection between the one lead and the unit cell in the overheat protection element is visually observed. The effect of being able to easily know from the outside is obtained.
[0013]
The invention according to
[0014]
The invention according to claim 5 of the present invention comprises a unit cell having a positive electrode and a negative electrode, an element unit for interrupting current when the unit cell is overheated, and a pair of leads provided on both sides of the element unit. One of the leads is electrically connected to one pole of the unit cell, and the other of the pair of leads in the overheat protection element is electrically connected to the other lead. A protection circuit board that performs at least charge control or discharge control of the unit cell, and a first connection member that electrically connects the other of the pair of leads of the overheat protection element to the protection circuit board. A second connection member for electrically connecting the protection circuit board and the other pole of the unit cell, and electrically connecting one lead of the overheat protection element to one pole of the unit cell. , After the electrical connection between the other lead of the overheat protection element and one end of the first connection member and the electrical connection between the other pole of the unit cell and one end of the second connection member, The electrical connection between the other end of the first connection member and the protection circuit board and the electrical connection between the other end of the second connection member and the protection circuit board are performed. For example, before connecting a protection circuit board for performing charge control or discharge control of a unit cell to the unit cell, an electrical connection between one lead of the overheat protection element and one pole of the unit cell, and the other of the overheat protection element. Are electrically connected to one end of the first connection member and one end of the second connection member to the other pole of the unit cell. Eliminate the effect of connections on the protection circuit board In which advantages are achieved that it.
[0015]
The invention according to
[0016]
The invention according to claim 7 of the present invention comprises a unit cell having a positive electrode and a negative electrode, an element unit for interrupting current when the unit cell is overheated, and a pair of leads provided on both sides of the element unit. An overheat protection element electrically connected to the battery, and a protection circuit board electrically connected to the overheat protection element and performing at least charge control or discharge control of the unit cell; Electrically connecting the other lead and the protection circuit board, and electrically connecting the protection circuit board and the other pole of the unit cell via a second connection member. The one lead of the overheat protection element and one pole of the unit cell are exposed to the opening or the missing part provided in the above, and the one lead of the exposed overheat protection element and one pole of the unit cell are electrically connected to each other. According to this manufacturing method, the other lead of the overheat protection element and the protection circuit board are electrically connected, and the protection circuit board and the other pole of the unit cell are connected to the second electrode. After that, one lead of the overheat protection element and one pole of the unit cell are exposed to an opening or a missing portion provided in the protection circuit board, and the exposed overheating is performed. Since one lead of the protection element is electrically connected to one pole of the unit cell, the first connection member is unnecessary when the protection circuit board is connected to the unit cell. Since the number can be reduced, manufacturing becomes easier. Further, by bending the protection circuit board at the portion of the second connection member, one lead of the overheat protection element is exposed to an opening or a cutout provided in the protection circuit board in a form overlapping with one pole of the unit cell. Therefore, an operational effect can be obtained in that electrical connection between one lead of the exposed overheat protection element and one pole of the unit cell can be easily performed.
[0017]
The invention according to
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Embodiment 1)
Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0019]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a part of the battery device according to the first embodiment of the present invention in a cut-away manner, FIG. 2 is a perspective view showing the battery device after the protection circuit board is bent, and FIG. FIG. 3B is a partial longitudinal sectional view of the battery device, and FIG. 3B is a top view of the battery device.
[0020]
1, 2, 3 (a), and 3 (b), 11 is a power generation element, 12 is a battery can having a bottomed rectangular cylindrical shape made of metal, and 13 is an upper opening of the battery can 12. The
[0021]
[0022]
[0023]
[0024]
FIG. 4 is a circuit diagram of the battery device according to Embodiment 1 of the present invention. 4, the same components as those shown in FIGS. 1, 2, 3 (a) and 3 (b) are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted, and only different points will be described. Will be described.
[0025]
In FIG. 4, a
[0026]
Next, the relationship between the components in FIG. 4 will be described. The
[0027]
Next, a method of manufacturing the battery device according to Embodiment 1 of the present invention will be described.
[0028]
The
[0029]
In the battery device according to Embodiment 1 of the present invention, the
[0030]
First, the
[0031]
Next, one
[0032]
Before or after this, one end of the
[0033]
Next, the other end of the
[0034]
By the manufacturing method described above, the battery device shown in FIG. 1 is manufactured, and the
[0035]
In the above-described first embodiment of the present invention, of the pair of
[0036]
In the first embodiment of the present invention, one
[0037]
In the first embodiment of the present invention, the electrical connection between the other end of the
[0038]
The manufacturing method of the battery device of the present invention does not need to be limited to the above-described contents, and in particular, the
[0039]
In addition, since resistance welding is relatively easy and requires a short working time, and a device for performing resistance welding is relatively inexpensive and not large-scale, it is used in many connection parts in a battery device. However, when the connection between the
[0040]
On the other hand, when there is no concern about the adverse effect on the
[0041]
First, the other end of the
[0042]
Next, one end of the
[0043]
When electrically connecting the overlapping portion of one lead 21a of the
[0044]
By performing the above manufacturing steps, a battery device as shown in FIG. 2 can be manufactured. In this manufacturing method, the
[0045]
As described above, the battery device of the present invention has been described using the first embodiment, but the present invention is not limited to the contents of the first embodiment, and various variations are possible.
[0046]
For example, in Embodiment 1 of the present invention, one pole (positive electrode) of the
[0047]
Further, in the first embodiment of the present invention, the
[0048]
As described above, in the first embodiment of the present invention, the
[0049]
In the first embodiment of the present invention, when the
[0050]
(Embodiment 2)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0051]
FIG. 5 is an exploded perspective view of the battery device according to
[0052]
That is, in the battery device according to the second embodiment of the present invention, the
[0053]
In the battery device according to
[0054]
In the method for manufacturing a battery device according to
[0055]
In the above-described second embodiment of the present invention, the
[0056]
(Embodiment 3)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0057]
FIG. 6 is an exploded perspective view of the battery device according to Embodiment 3 of the present invention. 6, the same components as those of the first embodiment of the present invention shown in FIGS. 1, 2, 3 (a) and 3 (b) are denoted by the same reference numerals. The description is omitted, and only different points will be described.
[0058]
That is, in the battery device according to Embodiment 3 of the present invention, of the pair of
[0059]
In the method of manufacturing the battery device according to Embodiment 3 of the present invention, the
[0060]
According to the third embodiment of the present invention, the
[0061]
In the third embodiment of the present invention, the electrical connection between the one
[0062]
In the third embodiment of the present invention, the
[0063]
【The invention's effect】
As described above, the battery device of the present invention includes a unit cell having a positive electrode and a negative electrode, an element unit for interrupting current when the unit cell is overheated, and a pair of leads provided on both sides of the element unit. And a protection circuit board electrically connected to the overheat protection element and at least controlling charging or discharging of the unit cells, and housed in the protection circuit board. Since the element portion of the overheat protection element is inserted into the storage portion, the element portion of the overheat protection element overlaps with the protection circuit board. Has an excellent effect that the size of the image can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a part of a battery device according to Embodiment 1 of the present invention in a cutaway manner.
FIG. 2 is a perspective view of the battery device after the protection circuit board is bent.
FIG. 3A is a partial vertical sectional view of the battery device.
(B) Top view of the battery device
FIG. 4 is a circuit diagram of the battery device.
FIG. 5 is an exploded perspective view showing a part of the battery device according to
FIG. 6 is an exploded perspective view showing a part of the battery device according to Embodiment 3 of the present invention in a cutaway manner.
FIG. 7 is a perspective view of a conventional battery device.
[Explanation of symbols]
11 Power generation elements
12 Battery cans
13 Battery cover
14 electrodes
15 cases
18 unit cells
19 Overheat protection element
20 element part
21a, 21b A pair of leads
22 Connection
23 Protection circuit board
24 First connection member
25 Second connection member
27 Storage section
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