JP2007012364A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】リフロー半田付け可能で簡易に製造することのできる電池パックを提供する。
【解決手段】ケース内に電池２と、電池２を保護する保護回路４とを納めた電池パックにおいて、保護回路４は設定温度を超えると動作して接点部を閉状態から開状態に切替えるバイメタル１４を筐体１０内に有した熱応動スイッチ７を備え、熱応動スイッチ７は接点部が閉状態から開状態に切替わった際に動作して接点部の開状態を保持するラッチ部材１５と、ラッチ部材１５の接点部の保持状態を解除または接点部の保持動作を阻止するラッチ機構１５ｆとを備えてなる。
【選択図】 図４

Description

本発明は電池と保護回路を納めた電池パックに関し、特に保護動作の検出部を実装した状態でリフロー半田付けによる高温にさらすことの可能な電池パックに関する。

従来から、ケースに電池と保護回路とを納めてなる電池パックが知られており、携帯電話等の電気機器に広く用いられている。保護回路は、電池を保護するために所定の設定温度以上となった場合に、電池の充放電状態を制御するものである。このため、保護回路には設定温度以上となった場合にそれを検出できる検出部を必要とする。従来の電池パックにおいては、特許文献１に示すように、検出部として設定温度を超えると溶断する温度ヒューズが用いられていた。
特開２０００−２８７３６６号公報

しかし、保護回路基板について、リフロー半田付けにより部品の実装を行う場合、リフロー温度は温度ヒューズの溶断温度よりも高いために、温度ヒューズを保護回路基板に実装した状態でリフロー半田付けを行うことができない。このため、基板組立後に温度ヒューズを別部品として組み込む必要があり、製造が煩雑になってコストが高くなる問題点を有していた。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、リフロー半田付け可能で簡易に製造することのできる電池パックを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る電池パックは、ケース内に電池と、該電池を保護する保護回路とを納めた電池パックにおいて、
上記保護回路は設定温度を超えると動作して接点部を閉状態から開状態に切替えるバイメタルを筐体内に有した熱応動スイッチを備え、該熱応動スイッチは上記接点部が閉状態から開状態に切替わった際に動作して接点部の開状態を保持するラッチ部材と、該ラッチ部材による上記接点部の保持状態を解除または上記接点部の保持動作を阻止するラッチ機構とを備えてなることを特徴として構成されている。

また、本発明に係る電池パックは、上記ラッチ機構は上記筐体に設けた開口に露出する操作部を有し、該操作部を筐体外部から操作自在としてなることを特徴として構成されている。

さらに、本発明に係る電池パックは、上記筐体は上記開口に上記操作部を覆う弾性膜を有してなることを特徴として構成されている。

さらにまた、本発明に係る電池パックは、上記ラッチ機構は磁性体からなる操作部を有し、該操作部を筐体外部から磁石により操作自在としてなることを特徴として構成されている。

そして、本発明に係る電池パックは、上記筐体はピンを抜き差し自在な挿入孔を有し、上記ピンは上記ラッチ部材の保持動作を阻止するように配置されて上記ラッチ機構を構成することを特徴として構成されている。

本発明に係る電池パックによれば、バイメタルを筐体内に有した熱応動スイッチを備え、熱応動スイッチは接点部が閉状態から開状態に切替わった際に動作して接点部の開状態を保持するラッチ部材と、ラッチ部材の接点部の保持状態を解除または接点部の保持動作を阻止するラッチ機構とを備えてなることにより、電池パックの製造時においてリフロー半田付け等で高温となりラッチ部材が動作してもそれを解除または阻止できるので、温度の検出部である熱応動スイッチを別工程で実装する必要がなく、製造コストを低減することができる。

また、本発明に係る電池パックによれば、ラッチ機構は筐体に設けた開口に露出する操作部を有し、操作部を筐体外部から操作自在としてなることにより、電池パックの製造時に容易にラッチ部材による接点部の保持状態を解除することができる。

さらに、本発明に係る電池パックによれば、筐体は開口に操作部を覆う弾性膜を有してなることにより、熱応動スイッチを密封することができ、内部に埃等を入れないようにすることができる。

さらにまた、本発明に係る電池パックによれば、ラッチ機構は磁性体からなる操作部を有し、操作部を筐体外部から磁石により操作自在としてなることにより、弾性膜を有する場合と同様に熱応動スイッチを密封することができ、内部に埃等を入れないようにすることができる。

そして、本発明に係る電池パックによれば、筐体はピンを抜き差し自在な挿入孔を有し、ピンはラッチ部材の保持動作を阻止するように配置されてラッチ機構を構成することにより、電池パックの製造時に容易にラッチ部材による接点部の保持動作を阻止することができる。

本発明の実施形態について図面に沿って詳細に説明する。本実施形態では、電池パック及びそれに内蔵される熱応動スイッチについて説明する。図１には本実施形態における電池パック１の斜視図を、図２には保護回路４を露出させた状態の電池パック１の斜視図を、それぞれ示している。これら各図に示すように、本実施形態の電池パック１は、薄型箱状の電池２と、電池２の長手方向端部に設けられる基板部３とから構成されており、基板部３は、電池２に対する充放電を行うための端子部６と、異常発生時に充放電を制御する保護回路４とを備えてなるものである。

基板部３は、図２に示すように接続用基板部５を介して電池２と接続されており、この接続用基板部５を折り返すことで、図１に示すように端子部６を表面に露出させ、保護回路４を内部に納めた状態とする。図１の電池パック１は、さらに図示しないカバーに納められて携帯電話等の電気機器に内蔵される。

保護回路４は、各種の電気部品から構成されており、これらはリフロー半田付けにより基板部３に実装される。保護回路４を構成する電気部品の一つが、温度上昇により切替わるスイッチとして機能する熱応動スイッチ７であり、これが異常発生を検出する検知部として用いられている。

次に、熱応動スイッチについて詳細に説明する。図３には、本実施形態における熱応動スイッチ７の斜視図を示している。この図に示すように、熱応動スイッチ７は細長薄型の筐体１０に納められて構成されている。筐体１０は、各部品を収容する基部１０ａと、基部１０ａの上方を覆うカバー部１０ｂとからなっている。基部１０ａの長手方向両端部からは、筐体１０内に納められた接点と導通する外部端子部１３が露出している。また、カバー部１０ｂの長手方向一端部には、筐体１０内に納められたラッチ機構としての操作部１５ｆを露出させる開口部１０ｆが形成されている。操作部１５ｆについては後で詳述する。

図４には、熱応動スイッチ７の分解斜視図を示している。この図に示すように、基部１０ａには周縁部に壁部１０ｇが形成されて全体として凹状に形成され、その中にバイメタル１４及びラッチ部材１５が納められる。また、この図には図示していないが基部１０ａには固定接点も設けられる。筐体１０の基部１０ａには、一端部に係合部１０ｅが形成されており、ここにラッチ部材１５の固定部１５ａが係合され固定される。また、筐体１０を構成する基部１０ａのラッチ部材１５が取付けられる周囲部には、ラッチ部材１５及びバイメタル１４の上端よりも高い保護部１０ｄが形成されている。この保護部１０ｄによりラッチ部材１５及びバイメタル１４が筐体１０の上面に当たって破損することを防ぐことができる。

図５には、カバー部１０ｂを除いた熱応動スイッチ７の斜視図を示している。すなわち図５は、図４の状態から基部１０ａに対してバイメタル１４及びラッチ部材１５が取付けられた状態を示している。バイメタル１４は先端部１４ａにかけて幅が狭くなるように両側部を三角形状に切欠かれると共に、先端部１４ａに可動接点１２を有しており、通常時には基部１０ａに設けられた固定接点１１と導通した状態となっている。異常時において温度が上昇し、所定の設定温度を超えるとバイメタル１４は反転し、可動接点１２が固定接点１１から離れた状態となる。これにより保護回路４において温度上昇を検出することができる。

ラッチ部材１５は、筐体１０内においてバイメタル１４より長手端部側に取付けられて、バイメタル１４側の面が長手方向に進退自在とされたものである。バイメタル１４が反転動作すると、ラッチ部材１５はバイメタル１４と基部１０ａの間に進入して、可動接点１２と固定接点１１の導通を阻止する。ラッチ部材１５は絶縁されており、温度が低下しバイメタル１４が再反転しても可動接点１２と固定接点は再導通せず、異常を知らせる状態をそのまま保持することができる。

次に、ラッチ部材１５について詳細に説明する。図６にはラッチ部材１５の平面図を、図７にはラッチ部材１５の斜視図を、それぞれ示している。図６に示すように、ラッチ部材１５は基部１０ａに対する固定部１５ａと、固定部１５ａに対して鈍角状に設けられる板状のバネ部１５ｂと、バネ部１５ｂに対し鈍角状に設けられ基部１０ａに取付けられた際にはバイメタル１４側の面を構成する板状の進退部１５ｃと、進退部１５ｃの端部から直交する方向に延出する操作部１５ｆとを有している。

バネ部１５ｂに対しては、固定部１５ａ及び進退部１５ｃのいずれも鈍角状に設けられているので、ラッチ部材１５を基部１０ａに取付ける際に図６の想像線で示すように、基部１０ａに固定される固定部１５ａに対しバネ部１５ｂを直交させると共に、バネ部１５ｂに対して進退部１５ｃを直交させるように配置することにより、進退部１５ｃはバイメタル１４側に付勢された状態となる。

図７に示すように進退部１５ｃには、中央部に上部を切欠いた導通阻止部１５ｇが形成され、その近傍にはバイメタル１４側に突出する連係部１５ｅが形成される。また、連係部１５ｅの下方には下部を突出させた掛止部１５ｄが形成される。

導通阻止部１５ｇの切欠部分には、進退部１５ｃが固定接点と可動接点１２の間に進入した際に、バイメタル１４の先端部１４ａが配置される。また、掛止部１５ｄは基部１０ａの下面に設けられる溝部１０ｃに収容されて、バイメタル１４側に付勢されたラッチ部材１５を動作しないように保持する。さらに、連係部１５ｅはバイメタル１４が反転動作した際にバイメタル１４によって上方に押し上げられる。連係部１５ｅが上方に押し上げられることにより、掛止部１５ｄが溝部１０ｃに収容された状態が解除され、進退部１５ｃがバイメタル１４側に進入する。

操作部１５ｆは、端部を上方に折り曲げた略Ｌ字状に形成され、進退部１５ｃに対して直交して設けられているので、端部を前後に動かすことにより進退部１５ｃを前後に動作させることができる。この操作部１５ｆは、保護回路４の製造時においてリフロー半田付けを行った際に、バイメタル１４が動作することによりそれに伴い動作したラッチ部材１５を元の状態に戻すラッチ機構として機能する。

図８には、ラッチ部材１５の掛止部１５ｄ及び連係部１５ｅの位置における熱応動スイッチ７の縦断面図を示している。この図に示すように、筐体１０の基部１０ａ底面には、長手方向片方に固定接点１１が設けられており、固定接点１１は、外部端子部１３と連続状とされている。また、バイメタル１４の一端部は、固定接点１１を有する外部端子部１３と反対側の外部端子部１３に溶接固定されて片持ち状に支持されている。

ラッチ部材１５が配置される側の固定接点１１から外部端子部１３にかけては板状に形成されて端子板部１６を構成している。端子板部１６には、固定接点１１と外部端子部１３の間に切欠部１６ａが形成されており、基部１０ａ底面にラッチ部材１５の掛止部１５ｄを納めるために設けられる溝部１０ｃの一部を構成している。バイメタル１４側に付勢された状態の進退部１５ｃは、掛止部１５ｄが溝部１０ｃに収容されていることにより、付勢に対抗して静止した状態となっている。端子板部１６に切欠部１６ａが形成されて溝部１０ｃの一部を構成していることにより、筐体１０の底面を薄くすることができ、熱応動スイッチ７全体の薄型化を図ることができる。

ラッチ部材１５と反対側の固定接点１１についても、外部端子部１３から長手方向に板状とされて端子板部１６が構成されている。端子板部１６は筐体１０の底面に埋設されると共に、端部を鉛直下方に折り曲げて略Ｌ字状の変形防止部１６ｂを構成している。変形防止部１６ｂは、図８等には表れていないが、端子板部１６の両側部に長手方向に沿って同様に形成されており、端子板部１６の強度を確保している。

次に、バイメタル１４の反転動作時におけるラッチ部材１５の動作について説明する。図９には、図８と同様にラッチ部材１５の掛止部１５ｄ及び連係部１５ｅの位置における熱応動スイッチ７の縦断面図であって、バイメタル１４の反転動作後の状態を示した図である。バイメタル１４が反転動作すると、バイメタル１４の先端部１４ａが上方に移動し、それに伴って可動接点１２も上方に移動して固定接点１１との導通が解除される。

バイメタル１４の先端部１４ａが上方に移動する際、ラッチ部材１５の連係部１５ｅが先端部１４ａによって上方に押し上げられ、掛止部１５ｄの溝部１０ｃに対する収容が解除される。上述のようにラッチ部材１５の進退部１５ｃは、バネ部１５ｂによってバイメタル１４側に付勢されているので、掛止部１５ｄの収容が解除されることによりバイメタル１４側に移動する。尚、電池パック１は図示しないカバーに収められて密閉される。そのためカバーで密閉された後は、ラッチ機構を外部から操作することはできないため、ユーザが誤って電池パックのラッチ機構を操作することがない。

図１０には、ラッチ部材１５の導通阻止部１５ｇの位置におけるバイメタル１４の反転動作後の状態を表した熱応動スイッチ７の縦断面図を示している。ラッチ部材１５の導通阻止部１５ｇは、上述のように上部が切欠かれており、その切欠部分にバイメタル１４の先端部１４ａが載置された状態となる。このため、温度が低下してバイメタル１４が再反転しても、可動接点１２の固定接点１１に対する導通が阻止され、温度上昇によりバイメタル１４が反転した際の状態がそのまま保持される。

図３において筐体１０のカバー部１０ｂに設けられる開口部１０ｆは、ラッチ部材１５の操作部１５ｆが、進退部１５ｃがバイメタル１４側に移動した場合にも、上方に折り曲げた部分が外部に露出するだけの長手方向長さを有している。したがって、バイメタル１４の反転動作によりラッチ部材１５が動作した場合には、操作部１５ｆを筐体１０端部側に引くことによって、ラッチ部材１５の進退部１５ｃを元の位置に復帰させると共に、掛止部１５ｄを筐体１０底面の溝部１０ｃに再び収容させて、バイメタル１４の反転前の状態に戻すことができる。

このようにラッチ部材１５にラッチ機構である操作部１５ｆを設けていることにより、保護回路４の製造時にリフロー半田付けを行い、熱応動スイッチ７が高温となってラッチ部材１５が動作しても、操作部１５ｆの操作により元の状態に復帰させることができるので、熱応動スイッチ７を別部品として別工程で保護回路４に取付ける必要がなく、電池パックの製造コストを低減することができる。

また、筐体１０の開口部１０ｆをゴムなどからなる弾性膜により覆ってもよい。開口部１０ｆを弾性膜により覆うことで、筐体１０内部を密封することができるので、熱応動スイッチ７を基板に実装した状態での各種処理につき、熱応動スイッチ７内部に影響を及ぼさないように保護することができる。

また、筐体１０には開口部１０ｆを設けず、ラッチ部材１５の操作部１５ｆを例えば軟鋼板やパーマロイ、永久磁石のような磁性体により構成するようにしてもよい。この場合には、筐体１０外部から磁石を近づけることにより操作部１５ｆを操作してラッチ部材１５を元の状態に復帰させることができる。このように操作部１５ｆに磁性体を用いることで、筐体１０に開口部１０ｆを設けなくてよいので、弾性膜を設ける場合と同様、熱応動スイッチ７内部を保護することができる。

さらに、ラッチ機構としては、操作部１５ｆのように一旦動作したラッチ部材１５を元の状態に復帰させるものの他に、製造時におけるラッチ部材１５の動作を阻止するものであってもよい。ラッチ部材１５の動作を阻止するラッチ機構としては、筐体１０の上面にピンを抜き差し自在な挿入孔を設け、挿入されたピンはラッチ部材１５において進退自在な進退部１５ｃのバイメタル１４側面のいずれかの位置に連係するように構成することができる。進退部１５ｃのピンが連係する位置はバネ部１５ｂから最も遠い進退部１５ｃの端部付近とすることで、確実にラッチ部材１５の動作を阻止することができるが、バネ部１５ｂ近傍に設けることとしてもよい。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図１１には、本実施形態における熱応動スイッチ７の斜視図を示している。この図に示すように、本実施形態の熱応動スイッチ７は、第１の実施形態の熱応動スイッチ７と略同じ外形を有しているが、筐体１０の開口部１０ｆ及び操作部１５ｆの形状が異なっている。本実施形態の熱応動スイッチ７は、筐体１０内に納められるラッチ部材１５が第１の実施形態とは異なっている。

図１２には、バイメタル１４作動前の状態における熱応動スイッチ７の内部を表した平面図を示している。この図に示すように、筐体１０内にはバイメタル１４とラッチ部材１５とが納められている。ここで、ラッチ部材１５は少なくともバイメタルとの当接部が絶縁被膜によって覆われた線状のバネを折り曲げて構成されている。

ラッチ部材１５の一端部近傍は、筐体１０の壁部１０ｇに当接固定される固定部１５ａであり、固定部１５ａの筐体１０側部近傍位置においてＵ字状に折り曲げられてバネ部１５ｂを構成している。ラッチ部材１５の固定部１５ａとバネ部１５ｂを介して対向する部分は、バネ部１５ｂによってバイメタル１４側に付勢された進退部１５ｃであり、バイメタル１４の先端部１４ａに圧接した状態となっている。バイメタル１４が反転動作する前において進退部１５ｃは、バイメタル１４の先端部１４ａによってバネ部１５ｂによる付勢に対抗し静止した状態となっている。

また、進退部１５ｃの端部は鉛直状に折り曲げられて操作部１５ｆを構成している。筐体１０には外部端子部１３側前面及び上面にかけて開口部１０ｆが形成されているが、進退部１５ｃがバイメタル１４に圧接している図１２の状態においては、操作部１５ｆは筐体１０の前面側には突出しておらず、外部から操作できる状態とはされていない。

図１３には、バイメタル１４作動後の状態における熱応動スイッチ７の内部を表した平面図を示している。この図に示すように、バイメタル１４が反転動作すると、バイメタル１４の先端部１４ａは上方に移動し、ラッチ部材１５の進退部１５ｃはバイメタル１４に対する圧接状態が解除されて、バネ部１５ｂの付勢によりバイメタル１４の下部に進入する。これによってラッチ部材１５の進退部１５ｃが固定接点と可動接点の間に入ることになり、温度低下によってバイメタル１４が再反転しても固定接点と可動接点が再び導通することがなく、反転動作時の状態をそのまま保持することができる。

図１４には、ラッチ部材１５の動作を阻止した状態における熱応動スイッチ７の内部を表した平面図を示している。筐体１０の底面には、突起状の係止部１０ｈが形成されており、ラッチ部材１５の進退部１５ｃはこの係止部１０ｈによって係止されることで、バネ部１５ｂの付勢に対抗して静止した状態とされている。係止部１０ｈは、筐体１０内におけるバイメタル１４の先端部１４ａの位置よりも低い突起として形成されている。また、係止部１０ｈに係止されたラッチ部材１５は、操作部１５ｆが筐体１０の開口部１０ｆから突出する。

図１４の状態でバイメタル１４が反転動作しても、係止部１０ｈによって静止しているラッチ部材１５はそのままの状態を保持する。すなわち、係止部１０ｈによってラッチ部材１５の動作が阻止される。温度が低下してバイメタル１４が再反転したら、ラッチ部材１５の操作部１５ｆを筐体１０内部に押し込むように操作することで、進退部１５ｃの係止部１０ｈに対する係止が解除され、進退部１５ｃはバイメタル１４の先端部１４ａに圧接して、図１２の状態となる。

操作部１５ｆは筐体１０内に押し込むと、図１２のように筐体１０外部から操作できない状態となる。製造時には進退部１５ｃを係止部１０ｈに係止させ、リフロー半田付けなど高温にさらされる工程が終了した後に操作部１５ｆを筐体１０内に押し込むことで、ラッチ部材１５を動作可能な状態とすることができ、それ以降はラッチ部材１５を図１４のような状態とすることはできないので、誤動作を防止できる。また、操作部１５ｆが筐体１０から突出しているか否かによって、ラッチ部材１５が有効化されているか否かを容易に判別することができる。

これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明の適用はこれら実施形態には限られず、その技術的思想の範囲内において様々に適用されうるものである。本実施形態では、バイメタル１４の一端部が外部端子部１３に溶接されて片持ち状に支持され、バイメタル１４の他端側にラッチ部材１５を設けるようにしたが、バイメタル１４を反転動作により両端部が跳ね上がるように配置し、バイメタル１４の両端部に設けた可動接点１２がそれぞれ基部１０ａの長手方向両側に設けた固定接点１１と接離するように構成してもよい。この場合には、長手方向のいずれか一方側にラッチ部材１５を設けることになる。

第１の実施形態における電池パックの斜視図である。 保護回路を露出させた状態の電池パックの斜視図である。 第１の実施形態における熱応動スイッチの斜視図である。 熱応動スイッチの分解斜視図である。 カバー部を除いた熱応動スイッチの斜視図である。 ラッチ部材の平面図である。 ラッチ部材の斜視図である。 ラッチ部材の掛止部及び連係部の位置における熱応動スイッチの縦断面図である。 図８においてバイメタルの反転動作後の状態を示した熱応動スイッチの縦断面図である。 ラッチ部材の導通阻止部の位置におけるバイメタルの反転動作後の状態を示した熱応動スイッチの縦断面図である。 第２の実施形態における熱応動スイッチの斜視図である。 バイメタル作動前の状態における熱応動スイッチの内部を示した平面図である。 バイメタル作動後の状態における熱応動スイッチの内部を示した平面図である。 ラッチ部材の動作を阻止した状態における熱応動スイッチの内部を示した平面図である。

符号の説明

１ 電池パック
２ 電池
３ 基板部
４ 保護回路
７ 熱応動スイッチ
１０ 筐体
１０ａ 基部
１０ｂ カバー部
１０ｃ 溝部
１０ｄ 保護部
１０ｆ 開口部
１０ｈ 係止部
１１ 固定接点
１２ 可動接点
１３ 外部端子部
１４ バイメタル
１５ ラッチ部材
１５ａ 固定部
１５ｂ バネ部
１５ｃ 進退部
１５ｄ 掛止部
１５ｅ 連係部
１５ｆ 操作部
１５ｇ 導通阻止部
１６ 端子板部
１６ａ 切欠部
１６ｂ 変形防止部

Claims (5)

1. ケース内に電池と、該電池を保護する保護回路とを納めた電池パックにおいて、
   上記保護回路は設定温度を超えると動作して接点部を閉状態から開状態に切替えるバイメタルを筐体内に有した熱応動スイッチを備え、該熱応動スイッチは上記接点部が閉状態から開状態に切替わった際に動作して接点部の開状態を保持するラッチ部材と、該ラッチ部材による上記接点部の保持状態を解除または上記接点部の保持動作を阻止するラッチ機構とを備えてなることを特徴とする電池パック。
2. 上記ラッチ機構は上記筐体に設けた開口に露出する操作部を有し、該操作部を筐体外部から操作自在としてなることを特徴とする請求項１記載の電池パック。
3. 上記筐体は上記開口に上記操作部を覆う弾性膜を有してなることを特徴とする請求項２記載の電池パック。
4. 上記ラッチ機構は磁性体からなる操作部を有し、該操作部を筐体外部から磁石により操作自在としてなることを特徴とする請求項１記載の電池パック。
5. 上記筐体はピンを抜き差し自在な挿入孔を有し、上記ピンは上記ラッチ部材の保持動作を阻止するように配置されて上記ラッチ機構を構成することを特徴とする請求項１記載の電池パック。

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