JP2007294281A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】電池パックに温度検出部を設ける作業工程を簡単にし、作業工程数を減らす。
【解決手段】基板に温度検出部を直接設ける。また、電池および基板と密接することができるスペーサを電池と基板との間に設けるとともに、スペーサの有する孔部に温度検出部を収容する。スペーサは電池および基板と密接しているため、電池から発せられる熱の拡散が防止され、温度検出部は電池の温度を精度よく検出できる。
【選択図】図１

Description

この発明は、電池パックに関する。詳しくは、温度検出部を備えた電池パックに関する。

ノート型のパーソナルコンピュータ（以下、ノート型パソコンと称する）、ワードプロセッサ、携帯電話等の電子機器の電源には、１または複数の電池を備えた電池パックが広く用いられている。これらの電池パックは、充電中に充電装置の異常などにより過充電状態となった場合や、電池内部でショートなどが発生した場合、そのまま充電を続けると、電池が発熱して熱暴走を起こす危険性がある。したがって電池パックには、電池の異常な温度上昇を検出する温度検出部が設けられ、安全性を確保している。

電池パックの温度検出部には、リードサーミスタが一般的に用いられている。図５は、従来の電池パックの構成を示す斜視図である。この電池パック１０１は、円筒型の電池１０２と、電池１０２の側方に設けられた基板１０３と、基板１０３にハンダ付けされたリードサーミスタ１０４とを備えている。リードサーミスタ１０４の温度検出部分は電池１０２の外壁面に接し、テープ１０５で貼り付けることにより固定されている。このようにリードサーミスタ１０４の温度検出部分と電池１０２とを密着させ、電池１０２の温度を検出している。

ところで、上述した構成の電池パック１０１にリードサーミスタ１０４を設け、電池パック１を組み立てる場合には、まずリードサーミスタ１０４を成形し、基板１０３にハンダ付けし、リードサーミスタ１０４と電池１０２とをテープ１０５で固定するという作業工程が必要である。したがって、作業工程数が多くて手間がかかるという問題がある。また、作業が煩雑であるため作業のばらつきが出やすく、特にリードサーミスタ１０４を電池１０２にテープで密着させる作業におけるばらつきで、電池１０２とリードサーミスタ１０４との密着が不安定になると、温度検出の精度が悪くなるという問題がある。また、テープ１０５が何らかの原因で剥がれた場合には、リードサーミスタ１０４と電池１０２が接しなくなるため、電池１０２の温度を検出できなくなるという問題がある。

これに対し、特許文献１には、電池と電池の間に挟む部品である中間スペーサの孔部にサーミスタを設け、この中間スペーサを電池と電池の間に挟むとともにサーミスタを電池の側面に接触させることにより、電池の温度検出を行う方法が記載されている。

特開平７−８５８９６号公報

上述の方法によれば、リードサーミスタを用いずに電池の温度検出を行うことができるため、リードサーミスタを成形する作業を削減でき、手間を減らすことができる。また、中間スペーサを用いて電池とサーミスタを接触させるため、電池とサーミスタとの接触の具合にばらつきが生じにくくなり、電池の温度検出を精度よく行うことができる。さらに、サーミスタは中間スペーサの孔部に設けられることから、リードサーミスタを用いた場合に比べて電池とサーミスタとが接触した状態で維持されやすいため、電池とサーミスタとの不接触によって電池の温度検出が行えない状態になることを改善できる。

しかしながら、上述の中間スペーサを用いる方法では、サーミスタを中間スペーサの孔部に設けるとともに中間スペーサの孔部に電極（接点）を設け、この電極とサーミスタを接続するという工程や、中間スペーサを電池と電池の間に固定するという工程が必要であり、作業工程が煩雑であるという問題がある。そのため、より簡単な工程で温度検出部を設けて組み立てられる電池パックが要望されている。

したがって、この発明の目的は、電池パックの温度検出部を設ける作業工程を煩雑にすることなく、より少ない工程数で組み立てられる電池パックを提供することにある。

上述の課題を解決するために、この発明は、１または２以上の電池と、基板と、温度検出部と、電池および基板の間に設けられるスペーサとを備え、温度検出部は基板に設けられ、スペーサは、電池と接する面から基板と接する面に向かって貫通する孔部を有し、該孔部に温度検出部を収容することを特徴とする電池パックである。

この発明では、温度検出部を予め基板に設けておくことにより、従来の方法のように電池パックの組み立て時に温度検出部を設けたり、温度検出部と電極（接点）を接続したりする作業を行う必要がなくなる。また、基板と電池との間にスペーサを設けることにより、電池から発せられる熱の拡散を抑制することができる。そして、スペーサが有する孔部に収容された温度検出部は、この熱を検出することが可能となる。

この発明において、スペーサにおける電池と接する面は、電池の外壁面に沿うことが好ましい。これにより、スペーサにおける電池と接する面が電池の外壁面と密接し、スペーサの有する孔部が基板および電池により密閉された状態となるので、電池から発せられる熱の拡散を、より抑制することができる。

また、この発明において、電池と温度検出部との間に、伝熱材をさらに設けることが好ましい。これにより、電池から発せられた熱が伝熱材を介して温度検出部に伝わるので、電池と温度検出部との間の熱伝導率を高めることができる。

この発明によれば、温度検出部を基板に設けることにより、電池パックの組み立てが簡単になるとともに、工程数を削減することができる。また、基板と電池との間にスペーサを設けてスペーサの有する孔部に温度検出部を収容することにより、電池から発せられる熱の拡散が抑制され、電池の温度検出を精度よく行うことできる。

以下、この発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態の全図において、同一または対応する部分には同一の符号を付す。

図１はこの発明の一実施形態による電池パックの分解斜視図、図２はこの発明の一実施形態による電池パックの斜視図、図３は図２に対応する断面図である。図１〜図３に示すように、電池パック１は、電池２と、基板３と、基板３にマウントされる温度検出部４と、電池２と基板３との間に設けられるスペーサ５とを備えている。この電池パック１は例えば筐体（図示せず）に収容され、ノート型パソコンの電源として使用される。

電池２は、例えば円筒状の形状の電池であり、ほぼ中空円柱状の電池缶の内部に、帯状の正極と帯状の負極がセパレータを介して対向配置されて巻回された電池素子が、電解質とともに電池缶の内部に収容されている。電池缶は、例えばニッケル（Ｎｉ）のめっきがされた鉄（Ｆｅ）により構成されている。

電池２には、例えばリチウムイオン二次電池を用いることができる。リチウムイオン二次電池とは、リチウムイオンのドープ・脱ドープを利用した二次電池で、小型軽量で単電池電圧が高く、高いエネルギー密度を得ることができる。

このようなリチウムイオン二次電池の正極活物質には、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な正極活物質材料が用いられる。具体的に、リチウムをドープ・脱ドープ可能な正極活物質として、例えば二酸化マンガン、リチウムマンガン複合酸化物、リチウム含有ニッケル酸化物、リチウム含有コバルト酸化物、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物、リチウム含有鉄酸化物、リチウムを含むバナジウム酸化物や、二硫化チタン、二硫化モリブデンなどのカルコゲン化合物など種々の酸化物が挙げられる。

また、負極活物質には、リチウム金属、リチウム合金またはリチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料または金属系材料と炭素系材料との複合材料が用いられる。具体的に、リチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料としてはグラファイト、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素等が挙げられ、より具体的には熱分解炭素類、コークス類（ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス）、黒鉛類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体（フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素化したもの）、炭素繊維、活性炭等の炭素材料を使用することができる。さらに、リチウムをドープ、脱ドープできる材料としては、ポリアセチレン、ポリピロール等の高分子やＳｎＯ₂等の酸化物を使用することができる。

基板３には、温度検出部４、保護回路、外部と接続するためのコネクタ（図示せず）等がマウントされている。保護回路は、充放電制御ＦＥＴ（Field Effect Transistor）や、二次電池の監視と充放電制御ＦＥＴの制御を行うＩＣ（Integrated Circuit）を含み、電池２が過充電や過放電の状態になることを防止する。電池２が過充電になると熱暴走を起こし、過放電になると電池特性が劣化するので危険性が高いためである。また、基板３には、電池２の電極端子（図示せず）と接続するための接点部（図示せず）が設けられており、例えば抵抗溶接や超音波溶接等によって電極端子を接続することができる。基板３は、電池２とともに例えば筐体（図示せず）に収容されて使用される。

温度検出部４は、基板３の電池２と対向する側の面にマウントされる。このように、温度検出部４が基板３に予めマウントされることにより、電池パック１を組み立てる工程で温度検出部４を設ける作業を要しなくなるため、作業工程数を削減することができ、さらに組み立てが容易となる。また、温度検出部４の経路を確保する構造や形状が不要となるため、電池パック１の構成が簡単になり、電池パック１の形状を単純化することができる。温度検出部４は、基板３にマウントすることが可能なものが用いられ、例えばチップサーミスタのようなコストの安いものを用いることができる。

電池２と基板３との間には、スペーサ５が設けられる。図４は、スペーサ５の一例を示す斜視図である。図４に示すように、スペーサ５は接面５ａを有している。この接面５ａは電池２の外壁面と接する面で、電池２の外壁面に沿う形状である。したがって、例えば電池２の形状が円筒状であれば、接面５ａは円弧状の形状となる。このように、接面５ａは電池２の形状および寸法に対応した形状であるため、接面５ａと電池２とは密接することが可能となる。一方、接面５ａと対向する側の面は、基板３と接する面である。この基板３と接する面は基板３に沿う形状で、例えば平面の形状である。これにより、スペーサ５は基板３と密接することが可能となる。また、スペーサ５は、接面５ａから基板３と接する面に向かって貫通する孔部５ｂを有している。この孔部５ｂは、温度検出部４を収容する孔である。したがって、孔部５ｂは、温度検出部４を収容することが可能な大きさである。スペーサ５が電池２と基板３との間に設けられると、温度検出部４は孔部５ｂ内に収容され、さらに孔部５ｂは電池２および基板３により密閉された空間となる。

スペーサ５は耐熱性を有する樹脂により形成される。樹脂としては、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリカーボネート・アクリロ・ブタジエン・スチレン（ＰＣ−ＡＢＳ）樹脂などが挙げられる。その他、シリコンゴム、エラストマーのような、弾性を持った材質も効果的に使用することができる。

上述したように、スペーサ５は電池２および基板３と密接し、孔部５ｂは密閉された状態となる。したがって、電池２から発せられる熱が孔部５ｂから拡散することを抑制できる。

以上のように構成された電池パック１は、以下のようにして電池２の温度検出を行う。例えば、電池パック１の充電中に充電装置の故障などの不具合によって電池２が発熱した場合、この熱は孔部５ｂ内を伝わり、孔部５ｂに収容された温度検出部４により検出される。孔部５ｂは電池２および基板３により密閉された空間であるため、温度検出部４は電池２の温度上昇を精度よく検出することができる。

上述したように、この一実施形態による電池パック１は、温度検出部４を基板３に予めマウントし、スペーサ５を電池２および基板３との間に設ける構成により、電池パックの組み立てが容易となるとともに作業工程数が削減される。また、温度検出部４はスペーサ５の有する孔部に収容されるため、電池２から発せられる熱を精度よく検出することができる。温度検出部４により電池２の異常な温度上昇が検出されると、例えば電池パック１は、この温度検出結果に基づいて電池２に流れる電流を遮断し、電池２の熱暴走を制御することができる。その他、温度検出部４の温度検出結果をコネクタからノート型パソコン等の外部接続機器に伝える構成によって電池２に流れる電流を遮断し、電池２の熱暴走を制御することもできる。

次に、この発明を適用した電池パックの他の実施形態について説明する。この発明を適用した他の実施形態は、電池２と温度検出部４との間に伝熱材を設けたものである。伝熱材を設ける以外のことは、上述のこの発明を適用した一実施形態と同様であるので、以下では伝熱材について説明する。

この発明を適用した他の実施形態において、伝熱材は、スペーサ５の孔部５ｂ内の電池２と温度検出部４との間の空間に設けられる。ここで、伝熱材とは空気に比べて熱伝導率の高いものであり、このような伝熱材として、例えばシリコン系の熱伝導性グリースであるサーマルコンパウンド、シリコンコンパウンドなどを挙げることができる。伝熱材に例えばサーマルコンパウンドが用いられた場合、このサーマルコンパウンドは孔部５ｂ内に充填される。このように電池２と温度検出部４との間に伝熱材を介在させることにより、スペーサ５の孔部５ｂ内が空間の場合に比べて熱伝導率を高めることができる。

この発明の他の実施形態における電池パック１は、以下のようにして電池２の温度検出を行う。例えば、電池パック１の充電中に充電装置の故障などの不具合によって電池２が発熱した場合、この熱は伝熱材を介して温度検出部４に伝わる。電池２と温度検出部４との間には伝熱材が設けられることにより、スペーサ５の孔部５ｂ内が空間の場合に比べて伝熱性が高くなるので、温度検出部４による温度検出の効率がよくなり、電池セル２の温度をより的確に測定することができる。

以上、この発明の一実施形態および他の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述した一実施形態および他の実施形態に限定されることなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の応用および変形が可能である。

例えば、上述した一実施形態および他の実施形態では、電池パックに温度検出部を一つ設けた場合について説明したが、複数の温度検出部を設けてもよい。

また、上述した一実施形態および他の実施形態では、円筒状の形状の電池を用いた場合について説明したが、電池の形状は、角形、扁平形など、様々な規格に対応した寸法形状の電池の何れを使用してもよい。

さらにまた、上述した一実施形態および他の実施形態では、リチウムイオン二次電池を用いた場合について説明したが、電池２の種類は、リチウムポリマー二次電池、ニッケルカドミウム電池、鉛蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池などの何れを使用してもよい。また、二次電池に限らず、一次電池を使用してもよい。

この発明の一実施形態による電池パックの構成の一例を示す分解斜視図である。 この発明の一実施形態による電池パックの構成の一例を示す斜視図である。 図２に対応する断面図である。 スペーサの一例を示す斜視図である。 従来の電池パックの構成の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１・・・電池パック、２・・・電池、３・・・基板、４・・・温度検出部、５・・・スペーサ、５ａ・・・接面、５ｂ・・・孔部、１０１・・・電池パック、１０２・・・電池、１０３・・・基板、１０４・・・リードサーミスタ、１０５・・・テープ

Claims (3)

1. １または２以上の電池と、基板と、温度検出部と、電池および基板の間に設けられるスペーサとを備え、
   上記温度検出部は上記基板に設けられ、
   上記スペーサは、上記電池と接する面から上記基板と接する面に向かって貫通する孔部を有し、該孔部に上記温度検出部を収容することを特徴とする電池パック。
2. 上記スペーサにおける上記電池と接する面は、上記電池の外壁面に沿うことを特徴とする請求項１記載の電池パック。
3. 上記電池と上記温度検出部との間に、伝熱材をさらに設けたことを特徴とする請求項１記載の電池パック。

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