JP2010055957A

JP2010055957A - パック電池

Info

Publication number: JP2010055957A
Application number: JP2008220275A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Manno; 和也萬濃; Yoshiaki Nishijima; 良明西島
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2010-03-11

Abstract

【課題】開弁する安全弁から排出されるガスや電解液から、回路基板に実装している素子を保護する。とくに、電池のメモリ記憶情報を記憶しているＩＣチップを保護して、メモリ記憶情報から異常な情報を判別する。
【解決手段】パック電池は、安全弁１Ａを有する電池１と、この電池１を収納しているケース２と、このケース２に収納されて電池１に対向して配置されてなる回路基板３とを備え、回路基板３には、安全弁１Ａの開弁状態における電池１のメモリ記憶情報を記憶するＩＣチップ４を配置している。ケース２はプラスチック製で、電池１と回路基板３との間に、一体的に成形してなる隔壁５を設けている。この隔壁５は、耐熱性板部材６をインサート成形している。パック電池は、隔壁５に埋設される耐熱性板部材６でもって、開弁した安全弁１Ａの噴出物からＩＣチップ４を保護して、ＩＣチップ４に記憶されるメモリ記憶情報から安全弁１Ａの開弁状態を判別する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ケースに充電できる電池を収納しているパック電池に関し、とくに電池が異常な状態で使用されて安全弁が開弁して使用できなくなった状態で、安全弁が開弁した状態を判別できるパック電池に関する。

電池と回路基板とをケースに収納しているパック電池は開発されている。（特許文献１参照）
特開２０００−１３３２２４号公報

この公報に記載されるパック電池は、ケースに、充電できる電池と、この電池に接続している電子部品を実装する回路基板とを内蔵している。このパック電池は、異常な状態で使用されると電池の内圧が上昇する。この状態になると、電池の破裂を防止するために、安全弁が開弁し、開弁した安全弁の開口部からガスや電解液が排出される。排出されるガスや電解液が異常な高温であると、ケースに内蔵している回路基板を損傷させる。この状態になるとパック電池は使用できない状態となる。使用できなくなったパック電池は、内部が破壊されるので、どのような状態で異常になったかを判定できない。

電池の安全弁が開弁して使用できなくなったパック電池が、どのような状態で異常になったかを示すデータが得られると、このデータはパック電池の改良に極めて有効な情報となる。しかしながら、従来のパック電池は、開弁した安全弁から排出される高温のガスで内部が破損されることから、異常な状態になったことを示すデータを判別できない。

本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、開弁する安全弁から排出されるガスや電解液から、回路基板に実装している素子を保護できるパック電池を提供することにある。
また、本発明の他の大切な目的は、電池のメモリ記憶情報を記憶しているＩＣチップを、開弁した安全弁から排出させるガスや電解液から保護して、使用できなくなった状態において、メモリ記憶情報から異常な情報を判別できるパック電池を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の請求項１のパック電池は、内圧が設定圧力よりも高くなると開弁する安全弁１Ａを有する電池１と、この電池１を収納しているケース２と、このケース２に収納されて電池１に対向して配置されてなる回路基板３とを備え、この回路基板３には、安全弁１Ａの開弁状態における電池１のメモリ記憶情報を記憶するＩＣチップ４を配置している。ケース２はプラスチック製で、電池１と回路基板３との間に、一体的に成形してなる隔壁５を設けている。この隔壁５は、耐熱性板部材６をインサート成形している。パック電池は、隔壁５に埋設される耐熱性板部材６でもって、開弁した安全弁１Ａの噴出物または噴出するガスからＩＣチップ４を保護している。

以上のパック電池は、開弁する安全弁から排出される電解液等の噴出物または噴出するガスから、回路基板に実装している素子を保護できる特徴がある。とくに、このパック電池は、開弁した安全弁から排出されるガスから回路基板を保護することで、電池のメモリ記憶情報を記憶しているＩＣチップを保護できる特徴がある。それは、このパック電池が、回路基板にメモリ記憶情報を記憶するＩＣチップを実装すると共に、このＩＣチップを実装する回路基板を、ケースに一体的に成形している隔壁にインサート成形している耐熱性板部材で保護しているからである。

さらに、本発明の請求項２のパック電池は、耐熱性板部材６を金属板６Ａとしている。
このパック電池は、耐熱性板部材として、金属板を隔壁にインサート成形するので、簡単な構造として、安価に多量生産しながら、安全弁の噴出物または噴出するガスからＩＣチップを確実に保護できる。

本発明の請求項３のパック電池は、内圧が設定圧力よりも高くなると開弁する安全弁１Ａを有する電池１と、この電池１を収納しているケース２と、このケース２に収納されて電池１に対向して配置されてなる回路基板３とを備え、この回路基板３には、安全弁１Ａの開弁状態における電池１のメモリ記憶情報を記憶するＩＣチップ４を配置している。パック電池は、ケース２内に、電池１と回路基板３との間に耐熱性板部材７を配設している。パック電池は、この耐熱性板部材７でもって、開弁した安全弁１Ａの噴出物または噴出するガスからＩＣチップ４を保護している。

以上のパック電池は、開弁する安全弁から排出される電解液等の噴出物または噴出するガスから、回路基板に実装している素子を保護できる特徴がある。とくに、このパック電池は、開弁した安全弁から排出されるガスから回路基板を保護することで、電池のメモリ記憶情報を記憶しているＩＣチップを保護できる特徴がある。それは、このパック電池が、回路基板にメモリ記憶情報を記憶するＩＣチップを実装すると共に、このＩＣチップを実装する回路基板を、電池と回路基板との間に配設している耐熱性板部材で保護するからである。

さらに、本発明の請求項４のパック電池は、耐熱性板部材７をマイカプレート７Ａとしている。
このパック電池は、耐熱性板部材をマイカプレートとしてケース内に配設するので、簡単な構造として、安価に多量生産しながら、安全弁の噴出物または噴出するガスからＩＣチップを確実に保護できる。

さらに、本発明の請求項５に記載のパック電池は、電池１を、リチウムイオン電池としている。
このパック電池は、リチウムイオン電池の安全弁から非常に高温のガスが排出されても、この高温ガスから回路基板を確実に保護できる。このため、安全弁が開弁してパック電池を使用できない状態となっても、回路基板に実装しているＩＣチップを保護できる。

さらにまた、本発明の請求項６のパック電池は、ＩＣチップ４に記憶されるメモリ記憶情報から安全弁１Ａの開弁状態を判別できるようにしている。
このパック電池は、使用できなくなった状態において、噴出物や噴出ガスから保護されるＩＣチップのメモリ記憶情報から異常な情報を読み取って安全弁の開弁状態を判別できる特徴がある。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。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。

さらに、この明細書は、特許請求の範囲を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」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。

図１ないし図４に示すパック電池は、充電できる電池１と、この電池１を収納しているケース２と、このケース２に収納している回路基板３とを備える。

電池１は円筒形電池である。円筒形電池は、円筒状の金属ケースに電極と電解液を収納している。金属ケースは、底を閉塞している外装缶の開口部に、封口板を気密に固定している。外装缶は、金属板をプレス加工して製作される。封口板は、絶縁材のパッキンを介して外装缶の開口部周縁にカシメ加工して気密に固定される。

電池１は、図示しないが、金属ケースの内圧が異常に高くなって破損するのを防止するために、安全弁を設けている。安全弁は、封口板に開口部を設けている。ただし、安全弁は、外装缶の底に開口部を設けることもできる。安全弁は、内圧が設定圧力、たとえば１．５ＭＰａよりも高くなると開弁して、内圧上昇による金属ケースの破壊を防止する。安全弁は、異常な状態で開弁される。したがって、安全弁が開弁する状態では、電池１の温度も非常に高くなっている。このため、開弁する安全弁から排出されるガスや電解液（噴出物）は異常な高温となっている。とくに、電池１をリチウムイオン電池とするパック電池は、排出ガスが異常な高温となる。さらに、リチウムイオン電池は、非水系の電解液を充填していることから、これが高温で排出される燃焼ガスとなって、さらに異常な高温となることがある。リチウムイオン電池に限らず、ニッケル水素電池等の他の充電できる電池にあっても、開弁する排出ガスは異常な高温となる。それは、安全弁が開弁する状態では、電池の温度が異常に高くなっているからである。

ケース２はプラスチック製で、全体を四角形の箱形として、内部に電池１と回路基板３を収納している。図のケース２は、上ケース２Ａと下ケース２Ｂとからなる。下ケース２Ｂと上ケース２Ａは、四角形、図にあっては長方形の平面プレートの周囲に周壁１０を一体的に成形して設けている。下ケース２Ｂと上ケース２Ａは、周壁１０を連結している。周壁１０は長方形の長手方向に伸びる、両側にある側部壁１１と、この側部壁１１に直交する端部壁１２とからなる。図のパック電池は、側部壁１１と平行に４列の電池１を並べて、これを長手方向に２段に配列して、４列２段に８本の電池１を配置している。８本の電池１は、４直、２並、すなわち、２本を並列にしたもの４組を直列に接続している。ただし、本発明のパック電池は、ケースに収納する電池の個数と接続状態を特定しない。

ケース２は周壁１０の内側に、周壁１０と対向する姿勢で配置される。図２のケース２は、端部壁１２の内側に回路基板３を配置している。この回路基板３は、ケース２の周壁１０の一部である端部壁１２と電池１との間に配設される。さらに、回路基板３は、図４に示すように、電池１の安全弁１Ａの開口部と対向する姿勢で配置される。図２と図３のパック電池は、電池１の左側に回路基板３を配置している。このパック電池は、下２列の電池１の左端に安全弁の開口部を配置している。

回路基板３は、電池１の安全弁が開弁する状態における電池１のメモリ記憶情報を記憶するＩＣチップ４を配置している。このＩＣチップ４は、安全弁が開弁する状態におけるパック電池の周囲温度、電池１の温度、各々の電池１の電圧、充放電の電流、残容量、保護回路の動作状態等をメモリ記憶情報として記憶している。また、このようなメモリ記憶情報としては、電池の製造者、ロット番号等の製造データがあり、不良原因を追究するのに利用することができる。ＩＣチップ４に記憶されるメモリ記憶情報は、パック電池が故障して使用できない状態となったときに読み出されて、パック電池の故障原因を究明する情報に使用される。回路基板３に実装されるＩＣチップ４は、開弁した安全弁から排出される高温の排出ガスが直接に接触すると熱で破壊される。ＩＣチップ４が破壊されると、故障原因を究明するためのメモリ記憶情報が消失してしまう。

安全弁の排出ガスからＩＣチップ４を保護して、使用できなくなったパック電池の故障原因を究明するために、図２ないし図４のパック電池は、回路基板３と電池１の安全弁１Ａの開口部との間に隔壁５を設けている。この隔壁５は、ケース２に一体的に成形して設けられる。図のケース２は、下ケース２Ｂに隔壁５を一体的に成形して設けている。この隔壁５は、対向する側部壁１１を互いに連結する状態で一体成形している。プラスチック製のケース２は、隔壁５もプラスチックとなる。プラスチック製の隔壁５は、安全弁１Ａから排出される高温の排出ガスで溶融する。隔壁５の溶融を阻止するために、図４の拡大断面図に示すように、隔壁５には耐熱性板部材６をインサート成形して埋設している。耐熱性板部材６は、耐熱性材料からなる板部材で、金属板６Ａを使用している。この金属板６Ａには、鉄や鉄合金等の、高温の排出ガスに耐える金属が使用される。図の隔壁５は、ほぼ全体に金属板６Ａを埋設している。この金属板６Ａは、横幅と長さを隔壁５よりも小さいが、ほぼ同じ寸法としている。この金属板６Ａは全体を隔壁５に埋設できる。この隔壁５は、金属板６Ａの表面全体をプラスチックで絶縁できる。金属板６Ａの表面をプラスチックで絶縁している隔壁５は、電池１やこれに接続しているリード板８などが接触して、ショートする等の弊害を防止できる。ただし、金属板６Ａは、一部を隔壁５から突出するようにインサート成形することもできる。金属板６Ａをインサート成形している隔壁５は、金属板６Ａでもって、電池１の安全弁１Ａの開口部から排出される高温の排出ガスから回路基板３のＩＣチップ４を保護する。さらに、上述の耐熱性板部材６として、金属板６Ａに代わって、マイカプレート等の板部材を利用することもできる。

さらに、回路基板３は、電池１に接続されて電池１の保護回路を実現する電子部品（図示せず）も実装している。保護回路は、電池１の過充電や過放電を防止する回路、あるいは過電流を防止する回路、あるいは又温度が異常に上昇する状態で電流を遮断する回路である。

図２と図３のパック電池は、下２列の電池１の左端に安全弁の開口部を設けている。隔壁５は、安全弁の開口部のある下２列の電池１を含む、下３列の電池１の左端に対向する長さの金属板６Ａを、内部にインサート成形して埋設している。パック電池は、図４の拡大断面図に示すように、電池１の安全弁１Ａの開口部に接近して、金属板６Ａをインサート成形する隔壁５を配置し、この隔壁５から離して回路基板３を配置している。すなわち、隔壁５と回路基板３との間にスペースを設けている。

さらに、図１と図２のパック電池は、下ケース２Ｂの端部壁１２にコネクタ９を設けている。このコネクタ９は、回路基板３に固定されており、下ケース２Ｂに連結される回路基板３を介してケース２の定位置に配置されている。コネクタ９は、パック電池の出力端子を備え、また、パック電池とこれがセットされる電子機器との通信端子を備えている。

以上のパック電池は、隔壁５に耐熱性板部材６としての金属板６Ａをインサート成形している下ケース２Ｂの所定の位置に、複数の電池１と、コネクタ９を連結している回路基板３とを配置し、さらに、下ケース２Ｂに上ケース２Ａを連結して組み立てられる。複数の電池１は、リード板８で接続され、さらに回路基板３とコネクタ９とに接続されて、下ケース２Ｂに配置されている。回路基板３には、ＩＣチップ４や保護回路を実現する電子部品が実装され、下ケース２Ｂに嵌合構造で定位置に配置される。下ケース２Ｂは、電池１と回路基板３とコネクタ９を定位置に配置する嵌合構造を実現する支持リブや突出部や凹部などを内面に突出するように一体的に成形して設けている。電池１と回路基板３とコネクタ９とを嵌合構造で定位置に配置する下ケース２Ｂに、上ケース２Ａが連結される。下ケース２Ｂと上ケース２Ａとは、周壁１０を係止構造で連結し、あるいは超音波溶着して連結し、あるいは接着して連結される。

図５ないし図７に示すパック電池は、ケース２に一体的に成形された隔壁５に金属板６Ａをインサートする構造に代わって、ケース２内に、耐熱性板部材７を配設している。この耐熱性板部材７は、耐熱性材料からなる板部材で、マイカプレート７Ａを使用している。マイカプレート７Ａである耐熱性板部材７は、前述のパック電池と同じ位置、すなわち回路基板３と電池１との間に、正確には電池１の安全弁１Ａの開口部との間に配置している。図７は、マイカプレート７Ａを配置する部分の拡大断面図を示す。この図に示すように、マイカプレート７Ａは、下ケース２Ｂに一体成形される隔壁５に接近して、回路基板３と電池１との間に配置される。図に示すパック電池は、隔壁５の表面であって、回路基板側に密着して、マイカプレート７Ａを配置している。隔壁５の反対側の表面には、電池１の端面に接続してなるリード板８を配置している。さらに、上述の耐熱性板部材７として、マイカプレート７Ａに代わって、アルミナ等の材料からなる板部材を利用することもできる。このような板部材として、少なくもと表面が絶縁性を備える板部材を採用でき、そして、板部材は絶縁性材料であってよい。

図６に示すマイカプレート７Ａは、ケース２の定位置に配置するために、外周の下部に嵌着凹部７ａを設けている。ケース２は、この嵌着凹部７ａに嵌着される嵌着凸部（図示せず）を設けている。ケース２の嵌着凸部を嵌着凹部７ａに入れて、マイカプレート７Ａはケース２の定位置に配置される。さらに、図のマイカプレート７Ａは、前述の隔壁５にインサートされた金属板６Ａと同じように、図６において、安全弁の開口部のある下２列の電池１を含む、下３列の電池１の左端に対向する長さで、上下幅をケース２の内幅よりもわずかに小さく、正確には電池１の上下幅となる直径よりも小さく、直径の半分よりも大きくしている。図７に示すパック電池は、電池１の安全弁１Ａの開口部に接近してマイカプレート７Ａを配置し、マイカプレート７Ａから離して回路基板３を配置している。すなわち、マイカプレート７Ａと回路基板３との間にスペースを設けている。

以上のパック電池は、複数の電池１と、コネクタ９を連結している回路基板３と、耐熱性板部材７としてのマイカプレート７Ａを下ケース２Ｂの所定の位置に配置し、上ケース２Ａを連結して組み立てられる。複数の電池１は、リード板８で接続され、さらに回路基板３とコネクタ９とに接続されて、下ケース２Ｂに配置されている。回路基板３には、ＩＣチップ４や保護回路を実現する電子部品が実装され、下ケース２Ｂに嵌合構造で定位置に配置される。下ケース２Ｂは、電池１と回路基板３とコネクタ９とマイカプレート７Ａを定位置に配置する嵌合構造を実現する支持リブや突出部や凹部や凸部などを設けている。電池１と回路基板３とコネクタ９とマイカプレート７Ａを嵌合構造で定位置に配置する下ケース２Ｂに、上ケース２Ａが連結される。下ケース２Ｂと上ケース２Ａとは、周壁１０を係止構造で連結し、あるいは超音波溶着して連結し、あるいは接着して連結される。

本発明の一実施例にかかるパック電池の斜視図である。図１に示すパック電池の分解斜視図である。図２に示すパック電池の分解斜視図である。図１に示すパック電池の要部拡大断面図である。本発明の他の実施例にかかるパック電池の分解斜視図である。図５に示すパック電池の分解斜視図である。図５に示すパック電池の要部拡大断面図である。

符号の説明

１…電池１Ａ…安全弁
２…ケース２Ａ…上ケース
２Ｂ…下ケース
３…回路基板
４…ＩＣチップ
５…隔壁
６…耐熱性板部材６Ａ…金属板
７…耐熱性板部材７Ａ…マイカプレート
７ａ…嵌着凹部
８…リード板
９…コネクタ
１０…周壁
１１…側部壁
１２…端部壁

Claims

内圧が設定圧力よりも高くなると開弁する安全弁(1A)を有する電池(1)と、この電池(1)を収納しているケース(2)と、このケース(2)に収納されて電池(1)に対向して配置されてなる回路基板(3)とを備え、この回路基板(3)には、安全弁(1A)の開弁状態における電池(1)のメモリ記憶情報を記憶するＩＣチップ(4)を配置しており、
前記ケース(2)はプラスチック製で、電池(1)と回路基板(3)との間に、一体的に成形してなる隔壁(5)を設けており、さらにこの隔壁(5)には耐熱性板部材(6)をインサート成形して、埋設される耐熱性板部材(6)でもって開弁した安全弁(1A)の噴出物または噴出するガスからＩＣチップ(4)を保護してなるパック電池。
前記耐熱性板部材(6)が、金属板(6A)である請求項１に記載されるパック電池。
内圧が設定圧力よりも高くなると開弁する安全弁(1A)を有する電池(1)と、この電池(1)を収納しているケース(2)と、このケース(2)に収納されて電池(1)に対向して配置されてなる回路基板(3)とを備え、この回路基板(3)には、安全弁(1A)の開弁状態における電池(1)のメモリ記憶情報を記憶するＩＣチップ(4)を配置しており、
前記ケース(2)内に、電池(1)と回路基板(3)との間に耐熱性板部材(7)を配設しており、この耐熱性板部材(7)でもって、開弁した安全弁(1A)の噴出物または噴出するガスからＩＣチップ(4)を保護してなるパック電池。
前記耐熱性板部材(7)が、マイカプレート(7A)である請求項１に記載されるパック電池。
前記電池(1)がリチウムイオン電池である請求項１又は３に記載されるパック電池。
前記ＩＣチップ(4)に記憶されるメモリ記憶情報から安全弁(1A)の開弁状態を判別できるようにしてなる請求項１又は３に記載されるパック電池。