JP2010123411A - Battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、温度検出シートで覆われた電池パックに関するものである。 The present invention relates to a battery pack covered with a temperature detection sheet.
近年の携帯電話、携帯ゲーム機、デジタルカメラに代表される携帯電子機器の小型化、軽量化、高機能化に伴い、それらの電源としての役割を持つリチウムイオン２次電池パックに対してもますます最小化、高容量化が求められるようになっている。 As portable electronic devices such as mobile phones, portable game machines, and digital cameras have become smaller, lighter, and more functional in recent years, they can also be used for lithium-ion secondary battery packs that serve as their power source. Minimization and higher capacity are required.
電池パックは保護回路基板やＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子を付加することで良好な安全な状態を維持しているが、例えば高温になるような異常時であっても安全性を維持することが求められている。 The battery pack is maintained in a good and safe state by adding a protective circuit board and a PTC (Positive Temperature Coefficient) element. For example, the battery pack can maintain safety even in an abnormal situation where the temperature is high. It has been demanded.
これに対応するため電池パックには温度、特に高温環境下における性能及び安全性への配慮が必要であり、例えば特許文献１にサーミスタ等の温度検知素子を２次電池とケースとの空間に配置して２次電池の温度を精度よく制御していることが開示されている。
In order to cope with this, the battery pack needs to consider temperature, particularly performance and safety in a high temperature environment. For example, in
図５は、従来の電池パックにおける温度検出形態を示す平面図である。角型２次電池を使用した電池パック内部で温度上昇を引き起こす可能性のある位置に温度検出素子５が、コアパック１に配置されている。
FIG. 5 is a plan view showing a temperature detection mode in a conventional battery pack. A temperature detecting element 5 is arranged in the
図６は、従来の別の電池パックにおける温度検出形態を示す斜視図である。円筒型２次電池を使用した電池パック内部で温度上昇を引き起こす可能性のある位置に温度検出素子５が、コアパック１に配置されている。
FIG. 6 is a perspective view showing a temperature detection mode in another conventional battery pack. A temperature detecting element 5 is arranged in the
しかし特許文献１のような温度検出素子は電池パックに対して特定位置のみの監視であるため、電池パックの広範囲に対する温度変化を検出し切れない事が懸念される。
However, since a temperature detection element like
電池パック内の温度監視を行なっている付近で、主に異常高温である温度異常が発生した場合には、異常を検出し、電池パックを制御し不安全状態から回避することが出来る。しかし電池パック内の温度監視をおこなっている位置から離れたところで温度異常が発生した場合には、上記の温度監視ではこの温度異常を検出することが出来ず、電池パックの制御は不可能であり、特性の低下に繋がることが問題となっていた。 In the vicinity of monitoring the temperature in the battery pack, when a temperature abnormality that is an abnormally high temperature occurs, the abnormality can be detected and the battery pack can be controlled to avoid the unsafe state. However, if a temperature abnormality occurs at a distance from the temperature monitoring position in the battery pack, the temperature monitoring cannot be detected by the above temperature monitoring, and the battery pack cannot be controlled. It has been a problem to lead to deterioration of characteristics.
本発明は電池パック外装用のケースやラベル等を外装する前のコアパック全体に対して温度検出シートを覆っている。電池パックを使用している間は、常時コアパックの温度を監視しており電池パック全体の温度を検出することが可能で、温度異常検出時には、電池パックの不安全状態を回避するため、電池パックの充電及び放電を停止して制御することができる電池パックを提供することを目的とするものである。 In the present invention, the temperature detection sheet is covered with respect to the entire core pack before the case, label, or the like for packaging the battery pack. While the battery pack is in use, the temperature of the core pack is constantly monitored and the temperature of the entire battery pack can be detected. When a temperature abnormality is detected, the battery pack is avoided in order to avoid unsafe conditions. An object of the present invention is to provide a battery pack that can be controlled by stopping charging and discharging of the pack.
すなわち、本発明の技術的課題は、任意の位置で温度検知機能を有しており温度異常を監視、検出するので温度変化時の電池パックの充電及び放電を停止して制御を適切に行なうことが可能な電池パックを提供することにある。 That is, the technical problem of the present invention is to appropriately control by stopping the charging and discharging of the battery pack at the time of temperature change because it has a temperature detection function at an arbitrary position and monitors and detects a temperature abnormality. The object is to provide a battery pack capable of performing the above.
本発明の電池パックは、温度特性を有する抵抗体素子を熱伝導材で挟み込んだ厚さ０．２ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の温度検出シートでコアパック全体が覆われていることを特徴とする。 The battery pack of the present invention is characterized in that the entire core pack is covered with a temperature detection sheet having a thickness of 0.2 mm or more and 1.0 mm or less in which a resistive element having temperature characteristics is sandwiched between heat conductive materials. .
本発明の電池パックは、前記温度検出シートは、任意の位置で温度検知機能を有し、異常を検出すると保護回路基板内の制御部へ温度監視結果を伝達し、電池パックの充電及び放電を停止するよう制御を行うことを特徴とする。 In the battery pack of the present invention, the temperature detection sheet has a temperature detection function at an arbitrary position. When an abnormality is detected, a temperature monitoring result is transmitted to a control unit in the protection circuit board to charge and discharge the battery pack. Control is performed so as to stop.
本発明により、任意の位置で温度検知機能を有しており温度異常を監視、検出するので温度変化時の電池パックの充電及び放電を早期に停止して制御を適切に行なうことが可能な電池パックの提供が可能となった。 According to the present invention, a battery that has a temperature detection function at an arbitrary position and monitors and detects a temperature abnormality, so that charging and discharging of the battery pack at the time of temperature change can be stopped early and control can be appropriately performed. Packs can now be provided.
本発明の実施の形態を説明する。 An embodiment of the present invention will be described.
図３は、本発明の温度検出シートの形態を示す平面図である。温度検出シート２は、２次電池の基準電位部である電池パックの出力端子と接続されていて温度異常を感知する機能を有している。温度検出シートは、表面にエポキシ系樹脂等の絶縁処理を施すのが好ましい。
FIG. 3 is a plan view showing the form of the temperature detection sheet of the present invention. The
図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。温度特性を有する熱伝導材４に抵抗体素子３を搭載しており、温度検出シートがある位置であれば、温度異常を検出することができる。これは初期抵抗値に対して温度検出シートの任意の場所で温度が変化すると、抵抗が変化することを利用したものである。
4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. If the
熱伝導材はアルミニウム、アルミニウム合金等を使用することができる。抵抗体素子はニッケル・マンガン・鉄等の化合物を使用することができる。 Aluminum, aluminum alloy, or the like can be used as the heat conductive material. For the resistor element, a compound such as nickel, manganese, or iron can be used.
電池パックを使用すると、基準電位部における温度が抵抗値として測定される。電池パックが使用されている時、すなわち充電または放電している時にコアパックの一部において温度変化があると抵抗値が変化する。さらに抵抗値が変化して設定値を外れた場合、温度の異常を検出して充電または放電を停止し、電池パックの特性の低下を防止する。 When the battery pack is used, the temperature at the reference potential portion is measured as a resistance value. When the battery pack is being used, that is, when being charged or discharged, the resistance value changes if there is a temperature change in a part of the core pack. Further, when the resistance value changes and deviates from the set value, a temperature abnormality is detected and charging or discharging is stopped to prevent deterioration of the battery pack characteristics.
温度検出シートの厚さは、０．２ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下が好ましい。０．２ｍｍ未満ではシート状の熱伝導材に抵抗体素子を搭載することができなくなり、１．０ｍｍを超えると電池パックとの密着性、電池パック形状へのフレキシブル対応、熱伝導効率など熱伝導材をシート状とする優位性が低下する恐れがあるためである。 The thickness of the temperature detection sheet is preferably 0.2 mm or more and 1.0 mm or less. If it is less than 0.2 mm, it becomes impossible to mount a resistor element on the sheet-like heat conductive material, and if it exceeds 1.0 mm, heat conduction such as adhesion to the battery pack, flexibility in battery pack shape, heat conduction efficiency, etc. This is because the superiority of forming the sheet into a material may be reduced.
図１は、本発明の実施の形態を示す電池パックの正面図である。角型２次電池を使用したコアパック１の全体を温度検出シート２で覆っている。
FIG. 1 is a front view of a battery pack showing an embodiment of the present invention. The
図２は、本発明の実施の形態を示す別の電池パックの正面図である。円筒型２次電池を使用したコアパック１の全体を温度検出シート２で覆っている。
FIG. 2 is a front view of another battery pack showing the embodiment of the present invention. The
電池パック外装用のケースやラベル等外装部品で覆う前のコアパックに対して、温度特性を有する抵抗体素子を熱伝導材で挟み込んだ温度検出シートを用いて、コアパック全体を覆う。コアパックを覆ったシート状の温度検出シートを、２次電池内の基準電位部である電池パックの出力端子と接続する。これにより２次電池全体の温度を常時監視、検出することが可能で、温度異常検出時には電池パックの不安全状態を回避するため、任意の位置で温度検出機能が働き、温度異常が発生した場合には異常を検出した温度情報により電池パックの充電及び放電を停止するよう制御することを可能とし電池パックの特性の低下を防止することができる。 The entire core pack is covered with a temperature detection sheet in which a resistive element having temperature characteristics is sandwiched between heat conductive materials with respect to the core pack before being covered with an exterior part such as a battery pack exterior case or label. A sheet-like temperature detection sheet covering the core pack is connected to an output terminal of the battery pack which is a reference potential portion in the secondary battery. As a result, it is possible to constantly monitor and detect the temperature of the entire secondary battery. When a temperature abnormality is detected, the temperature detection function works at an arbitrary position to avoid an unsafe state of the battery pack. Therefore, it is possible to control the battery pack to stop charging and discharging according to the temperature information in which the abnormality is detected, thereby preventing the deterioration of the battery pack characteristics.
検出温度は抵抗によって設定され、抵抗により伝達される温度情報により電池温度の異常有無を感知する。温度検出シートは、コアパックを覆うことができるような変形が可能であり、さまざまな形状のコアパックに対応できる。 The detected temperature is set by a resistor, and whether or not the battery temperature is abnormal is sensed by temperature information transmitted by the resistor. The temperature detection sheet can be deformed so as to cover the core pack, and can correspond to various shapes of the core pack.
温度特性を有する抵抗体素子の特性は高温で抵抗上昇する正特性でも高温で抵抗下降する負特性でも構わない。 The resistor element having temperature characteristics may be a positive characteristic that increases in resistance at a high temperature or a negative characteristic that decreases in resistance at a high temperature.
抵抗体素子、熱伝導材の温度特性に関しては、電池パックの動作、保存温度範囲、不安全状態、危険領域を検出可能とする必要があるため、−４０℃以上、１２０℃以下を有効範囲とするのが好ましい。 Regarding the temperature characteristics of the resistor element and the heat conduction material, it is necessary to be able to detect the operation of the battery pack, the storage temperature range, the unsafe state, and the dangerous area. It is preferable to do this.
図７は、本発明の実施の形態を示すブロック図である。コアパック全体を覆った温度検出シートは、機器本体側又は、保護回路基板内の制御部へ温度監視結果を伝達し、電池パックの制御を行なう。設定した温度範囲を外れた場合に電池パックは、制御が行われることにより充電及び放電が停止され、電池パックの特性の低下を防止することができる。ＯＵＴ＋とＯＵＴ−は電池パックの出力端子に、ＴＯｕｔは保護回路基板に接続される。 FIG. 7 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. The temperature detection sheet covering the entire core pack transmits the temperature monitoring result to the device main body side or a control unit in the protection circuit board to control the battery pack. When the temperature is out of the set temperature range, the battery pack is controlled so that charging and discharging are stopped, and deterioration of the characteristics of the battery pack can be prevented. OUT + and OUT− are connected to the output terminal of the battery pack, and TOut is connected to the protection circuit board.
図８は、本発明の別の実施の形態を示すブロック図である。本形態は、図７の形態を備えているのに加えて、サーミスタから特定位置に温度異常検出素子を設置することにより特定位置での温度異常を検出できる機能も有している。ＯＵＴ＋とＯＵＴ−は電池パックの出力端子に、ＴＯｕｔは保護回路基板に接続される。またＴＨは使用製品本体に接続される。 FIG. 8 is a block diagram showing another embodiment of the present invention. In addition to having the configuration of FIG. 7, this embodiment also has a function of detecting a temperature abnormality at a specific position by installing a temperature abnormality detection element at a specific position from the thermistor. OUT + and OUT− are connected to the output terminal of the battery pack, and TOut is connected to the protection circuit board. Moreover, TH is connected to the product main body used.
予想のつかない任意の位置に対する監視方法として、本発明の温度検出シートを使用して温度検出を行なうことにより、電池パックの充電及び放電を早期に停止して制御を適切に行なうことが可能である。 As a monitoring method for an unpredictable arbitrary position, by using the temperature detection sheet of the present invention to perform temperature detection, it is possible to stop charging and discharging of the battery pack at an early stage and appropriately perform control. is there.
以下に本発明の実施例を詳述する。 Examples of the present invention are described in detail below.
図１に示すように、コアパック１に対して、シート状の温度検出シート２で覆い電池パックとした。コアパックを覆ったシート状の温度検出シートを、電池内の基準電位部である電池パックの出力端子と接続した。設定される検出抵抗と伝達される情報により電池温度の異常有無を感知して制御を行なうようにし、電池パックの充電を開始した。
As shown in FIG. 1, the
温度特性例としては、０℃で２７ｋΩ、２５℃で１０ｋΩ、４０℃で６ｋΩ、６０℃で３ｋΩ、８０℃で１．６ｋΩ、１００℃で１ｋΩとなり、温度上昇と共に抵抗値が低下する負特性をもつ抵抗体素子を使用した。また温度検出シートのサイズとしては、電池パック全体を覆うサイズ（Ｗ４０ｍｍ×Ｌ８０ｍｍ×Ｔ１．０ｍｍ）をもち、抵抗体素子はニッケル・マンガン・鉄の化合物からなるものを使用した。温度特性に関しては、８０℃を超えると異常と判断するよう設定した。試験環境は常温であり、２１℃であった。 Examples of temperature characteristics are 27 kΩ at 0 ° C., 10 kΩ at 25 ° C., 6 kΩ at 40 ° C., 3 kΩ at 60 ° C., 1.6 kΩ at 80 ° C., 1 kΩ at 100 ° C. A resistor element having a resistance was used. The temperature detection sheet has a size (W40 mm × L80 mm × T1.0 mm) covering the entire battery pack, and the resistor element is made of a nickel / manganese / iron compound. The temperature characteristics were set to be judged abnormal when the temperature exceeded 80 ° C. The test environment was room temperature and was 21 ° C.
電池缶の缶底中央部で、温度検出シートから５ｍｍ離れたところに１００℃の熱源を持つφ１５ｍｍの棒状ヒーターを保持した。 At the center of the bottom of the battery can, a φ15 mm rod heater having a heat source of 100 ° C. was held 5 mm away from the temperature detection sheet.
ヒーター設置から１０秒後に温度検出シートが異常を検出し、検出した温度情報により電池パックの充電を停止し、制御した。 The temperature detection sheet detected an abnormality 10 seconds after the heater was installed, and the charging of the battery pack was stopped and controlled based on the detected temperature information.
次に電池缶の缶底中央部とは反対のヘッダー中央部で、温度検出シートから５ｍｍ離れたところに１００℃の熱源を持つφ１５ｍｍの棒状ヒーターを保持した。 Next, a φ15 mm rod-shaped heater having a heat source of 100 ° C. was held at the center of the header opposite to the center of the bottom of the battery can at a distance of 5 mm from the temperature detection sheet.
ヒーター設置から１０秒後に温度検出シートが異常を検出し、検出した温度情報により電池パックの充電を停止し、制御した。 The temperature detection sheet detected an abnormality 10 seconds after the heater was installed, and the charging of the battery pack was stopped and controlled based on the detected temperature information.
（比較例）
シート状の温度検出シートを使用せず温度検出素子を電池缶の缶底中央部に配置した以外は実施例と同様にして電池パックを作製し、充電を開始した。
(Comparative example)
A battery pack was prepared in the same manner as in the example except that the temperature detection element was arranged at the center of the bottom of the battery can without using a sheet-like temperature detection sheet, and charging was started.
電池缶の缶底中央部で、温度検出素子から５ｍｍ離れたところに１００℃の熱源を持つφ１５ｍｍの棒状ヒーターを保持した。 At the center of the bottom of the battery can, a φ15 mm rod heater having a heat source of 100 ° C. was held 5 mm away from the temperature detection element.
ヒーター設置から１０秒後に温度検出素子が異常を検出し、検出した温度情報により電池パックの充電を停止し、制御した。 The temperature detection element detected an abnormality 10 seconds after the heater was installed, and the charging of the battery pack was stopped and controlled based on the detected temperature information.
次に電池缶の缶底中央部とは反対のヘッダー中央部で、電池パックから５ｍｍ離れたところに１００℃の熱源を持つφ１５ｍｍの棒状ヒーターを保持した。温度検出素子からヒーターまでの距離は３５ｍｍであった。 Next, a φ15 mm rod-shaped heater having a heat source of 100 ° C. was held at the center of the header opposite to the center of the bottom of the battery can at a distance of 5 mm from the battery pack. The distance from the temperature detection element to the heater was 35 mm.
ヒーター設置から２５秒後に温度検出素子が異常を検出し、検出した温度情報により電池パックの充電を停止し、制御した。 The temperature detecting element detected an abnormality 25 seconds after the heater was installed, and the charging of the battery pack was stopped and controlled based on the detected temperature information.
実施例と比較例より、温度検出シートや温度検出素子がある電池缶の缶底中央部周囲で温度異常が発生した場合には、検出時間に差は確認できなかった。しかし、温度検出素子から離れたヘッダー中央部から温度異常が発生した場合には、温度検出シートがある方が検出時間は早いことが確認できた。 From the example and the comparative example, when a temperature abnormality occurred around the center of the bottom of the battery can having the temperature detection sheet and the temperature detection element, a difference in the detection time could not be confirmed. However, it was confirmed that when the temperature abnormality occurred from the center of the header away from the temperature detection element, the detection time was faster with the temperature detection sheet.
さらに実施例より、電池缶の缶底中央部であっても反対のヘッダー中央部であっても温度検出シートがあれば異常の検出時間は同じであり、かつ早いことがわかった。 Furthermore, it was found from the examples that the abnormality detection time is the same and fast if there is a temperature detection sheet at the center of the bottom of the battery can and at the center of the opposite header.
これより本発明の電池パックは、任意の位置で温度検知機能を有し温度異常を監視、検出し充電及び放電を早期に停止するので温度変化時の制御を適切に行なうことが可能であることがわかった。 Thus, the battery pack of the present invention has a temperature detection function at an arbitrary position, monitors and detects temperature abnormality, and stops charging and discharging at an early stage, so that control at the time of temperature change can be appropriately performed. I understood.
１ コアパック
２ 温度検出シート
３ 抵抗体素子
４ 熱伝導材
５ 温度検出素子
1
Claims (2)
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2008
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