JP2011222773A - ポリマー温度ヒューズ素子、温度センサー、バッテリパック - Google Patents
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Abstract
【課題】所定の動作温度において抵抗値が急峻に増大する温度ヒューズ素子を提供する。
【解決手段】対向する一対の電極2,3と、一対の電極2,3間に充填され、接着性樹脂5と、弾性変形が可能な樹脂粒子6と、導電性粒子7とを含有する接着剤層4とを備え、導電性粒子7は、球状粒子が60質量%以上配合されている。
【選択図】図1
【解決手段】対向する一対の電極2,3と、一対の電極2,3間に充填され、接着性樹脂5と、弾性変形が可能な樹脂粒子6と、導電性粒子7とを含有する接着剤層4とを備え、導電性粒子7は、球状粒子が60質量%以上配合されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、温度上昇に伴う電気抵抗値の上昇に応じて電流を遮断又は制限し、電気機器を過熱から保護するポリマー温度ヒューズ素子、このポリマー温度ヒューズ素子を用いた温度センサー、及びバッテリパックに関する。
従来、携帯電話やモバイルパソコン等の電子機器に用いる二次電池として、リチウムイオン二次電池がある。リチウムイオン二次電池は、バッテリセルが外筐体内に内蔵されるとともに、バッテリパック内の温度を計測するPTCサーミスタ等の温度センサーが内蔵されたものがある。温度センサーは、電気抵抗値の変化からバッテリセル表面の温度を計測し、過充電や過放電等によるバッテリセルの異常発熱を検知すると、回路を遮断して充放電を停止させバッテリパックや電子機器の破損を防ぐ。
この温度センサーに用いられるポリマー温度ヒューズ素子は、一般に、相対向する一対の電極間に接着剤樹脂層が形成されている。接着剤樹脂層は、接着性樹脂中に、弾性変形可能な弾性樹脂粒子が圧縮されて含有されるとともに、弾性樹脂粒子よりもはるかに小さい導電性粒子が分散されている。
そして、ポリマー温度ヒューズ素子が所定の温度に上昇すると、接着性樹脂がいわゆるガラス転移温度で軟化することを利用し、圧縮変形されていた弾性樹脂粒子が復元することで、導通方向に接着性樹脂が膨張し、接着性樹脂内に分散された導電性粒子間の距離が増大することで、非可逆的に電気抵抗が増大する特性を有している。したがって、温度センサーは、ポリマー温度ヒューズ素子の抵抗値をモニタすることで、バッテリセルの異常発熱を検知することができる。
従来のポリマー温度ヒューズ素子においては、接着剤樹脂層に導電性を持たせるために、導電性粒子としてニッケルやカーボンの粉末を分散させている。このとき、非動作時の電気抵抗値をなるべく小さくすることを目的として、導電性粒子どうしの接触面積が大きくなるように比表面積の大きな、例えばカルボニルニッケル粉末のように表面の凹凸が多い微粒子がよいとされ、従来から使用されている。
しかし、このような比表面積の大きな導電性粒子を使用した場合、ポリマー温度ヒューズ素子は、非動作時における初期抵抗は小さくなる反面、動作温度において抵抗値が増大する際には、導電性粒子間の接触が斉一的に途切れ難く、動作温度に達しても電気抵抗値が急峻には上昇せず、図15に示すように、バッテリセル温度の上昇とともに徐々に増大する特性を示す。
このため、従来のポリマー温度ヒューズ素子は、バッテリセルの異常発熱が生じ直ちに電気回路を遮断することが必要な場合にも、所定の動作温度で抵抗値が急激に増大せず、動作タイミングの遅れが生じるおそれがあった。また、複数個のポリマー温度ヒューズ素子を直列に接続して、その系列内で温度異常の有無を検知する場合には、異常有りと判断するための閾値を設定することが難しい場合があった。
そこで、本発明は、所定の動作温度において、抵抗値が急峻に増大する特性を有するポリマー温度ヒューズ素子、このポリマー温度ヒューズ素子を用いた温度センサー、及びバッテリパックを提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明に係るポリマー温度ヒューズ素子は、対向する一対の電極と、該一対の電極間に充填され、接着性樹脂と、弾性変形が可能な樹脂粒子と、導電性粒子とを含有する接着剤層とを備え、上記導電性粒子は、球状粒子が60質量%以上配合されている。
また、本発明に係る温度センサーは、バッテリセル表面に貼着される支持体と、上記支持体の上記バッテリセルへの貼着面と反対側の一面に形成された導電パターンと、上記支持体の導電パターン上に設けられ、上記バッテリセルの温度に応じて上記導電パターンの抵抗値を可変するポリマー温度ヒューズ素子と、上記導電パターンと接続され、上記ポリマー温度ヒューズ素子による上記導電パターンの抵抗の変化を測定する測定器とを備え、上記ポリマー温度ヒューズ素子は、上記導電パターンに設けられた間隙に充填され、接着性樹脂と、弾性変形が可能な樹脂粒子と、導電性粒子とを含有する接着剤層と、上記接着剤層を介して上記導電パターン間を跨って設けられる電極とを備え、上記導電性粒子は、球状粒子が60質量%以上混合されている。
また、本発明に係るバッテリパックは、バッテリセルと、上記バッテリセルが収納された外筐体と、上記複数のバッテリセルの温度を監視する温度センサーとを備え、上記温度センサーは、バッテリセル表面に貼着される支持体と、上記支持体の上記バッテリセルへの貼着面と反対側の一面に形成された導電パターンと、上記支持体の導電パターン上に設けられ、上記バッテリセルの温度に応じて上記導電パターンの抵抗値を可変するポリマー温度ヒューズ素子と、上記導電パターンと接続され、上記ポリマー温度ヒューズ素子による上記導電パターンの抵抗の変化を測定する測定器とを備え、上記ポリマー温度ヒューズ素子は、上記導電パターンに設けられた間隙に充填され、接着性樹脂と、弾性変形が可能な樹脂粒子と、導電性粒子とを含有する接着剤層と、上記接着剤層を介して上記導電パターン間を跨って設けられる電極とを備え、上記導電性粒子は、球状粒子が60質量%以上混合されている。
本発明によれば、球状の導電性粒子を60質量%以上配合しているためポリマー温度ヒューズ素子の動作開始温度において極めて大きな抵抗値の変化を発生させることができる。
以下、本発明が適用されたポリマー温度ヒューズ素子、このポリマー温度ヒューズ素子を用いた温度センサー、及びバッテリパックについて、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1に、本発明が適用されたポリマー温度ヒューズ素子1の断面図を示す。ポリマー温度ヒューズ素子1は、相対向する上下一対の金属箔電極2,3と、この金属箔電極2,3間に充填された接着剤樹脂層4とからなる。
金属箔電極2,3は、例えば厚さ約50μm、幅約2mmの銅箔を使用することができる。
接着剤樹脂層4は、接着性樹脂5に弾性変形が可能な球状の樹脂粒子6と、電気伝導を担う導電性粒子7とが分散されて充填されている。
接着性樹脂5は、例えばエポキシ系の2液混合硬化型、室温での硬化時間48時間又は80℃加熱時の硬化時間3時間、ガラス転移温度が約80℃のものを使用することができる。なお、接着性樹脂5は、ガラス転移温度が約80℃のものに限定されず、ポリマー温度ヒューズ素子1の動作温度に応じてガラス転移温度が決まる。
球状の弾性樹脂粒子6は、弾性変形により厚み方向に圧縮された状態で接着剤樹脂層4に固着されている。また、弾性樹脂粒子6は、直径が約50μmのものを使用した。この弾性樹脂粒子6には、主材となる接着性樹脂5のガラス転移温度以上のガラス転移温度を有する、硬質プラスチックの球状粒子を使用したが、ガラス転移温度が室温以下であるようなゴム状の材料、例えばシリコーンゴムの粒子を代用として用いてもかまわない。
導電性粒子7は、弾性変形した状態の樹脂粒子6の1/6以下と十分に小さな粒子径のものを使用している。導電性粒子7としては、平均直径が約7μmであるカルボニルニッケル粒子に、平均直径が約7μmである球状ニッケル粒子を60質量%以上の割合で配合したものを用いた。そして導電性粒子7は、接着剤樹脂層4を構成するエポキシ系樹脂に対して約250質量%混合させた。なお、導電性粒子7は、球状粒子として、粒子間の接触により十分な導通が得られるような材料であれば、例えばカーボンの微粒子等を用いてもよい。また、導電性粒子7は、球状粒子と非球状粒子の各粒子径が同程度のものが好ましい。
このようなポリマー温度ヒューズ素子1は、以下のようにして製造される。先ず、接着性樹脂5となるエポキシ系樹脂(EPO−TEK 301−2 2液硬化 キュア80℃×3時間 Tg=80℃ 米国EPO−TEK製)に、弾性樹脂粒子6を構成する硬質プラスチックの球状粒子(積水化学 ミクロパール系大粒子スペーサ 直径φ50μm)と、カルボニルニッケル粒子(CNi123 50%粒径6μm 福田金属箔粉工業製)及び球状ニッケル粒子(NiS−10 50%粒径7.35μm 福田金属箔粉工業製)を所定割合で配合した導電性粒子7とを混合させたものを、銅箔で作成した金属箔電極2の一面に塗布する。次いで、その上から対向する金属箔電極3を2mmほど重ねて貼り付けて、押さえ板をあてた状態で約3キログラム重の圧力をかけた状態で、約80℃のオーブン中に約48時間保持することでエポキシ系樹脂を硬化させた。
以下、金属箔電極2,3間に形成される導通パスにおける球状ニッケル粒子が含まれる確率について説明する。当該確率は、以下の式によって求める。また、計算結果を図2に示す。
ここで、球状ニッケル粒子と非球状のカルボニルニッケル粒子とが配合されてなる導電性粒子7は、カルボニルニッケル粒子とカルボニルニッケル粒子、球状ニッケル粒子とカルボニルニッケル粒子、球状ニッケル粒子と球状ニッケル粒子の3通りの組合せで粒子同士の接触が起こる。このうち、カルボニルニッケル粒子同士が接触する場合は、上述したように、弾性樹脂粒子6を含有する接着剤樹脂層4の伸びにより粒子間の距離が延びても粒子同士が直ちには離間せず、抵抗値が急峻には増大しない。一方、カルボニルニッケル粒子と球状ニッケル粒子が接触する場合、及び球状ニッケル粒子同士が接触する場合は、弾性樹脂粒子6を含有する接着剤樹脂層4の伸びにより粒子間の距離が延びると粒子同士が斉一的に離間し、抵抗値を急峻に増大させることができる。
図2は、金属箔電極2,3間に形成される導通パスにおける球状ニッケル粒子が含まれる確率を、それぞれの粒子同士の接触数毎に、球状ニッケル粒子の配合割合によって計算したものである。球状ニッケル粒子6の粒径と導通パスの長さから、粒子同士の接触数は5以上と考えられるので、弾性樹脂粒子6を含有する接着剤樹脂層4の伸びにより粒子間の距離が延びると斉一的に離間し、抵抗値を急峻に増大させることができるのは、球状ニッケル粒子の接触が99%以上の確率で導通パスに存在するときと考えられる。
弾性変形した状態の弾性樹脂粒子6によって決まる導通パスの長さに対する導電性粒子7の直径が小さくなり、導電性粒子どうしの接触数が多いほど、球状ニッケル粒子が導通パスに含まれる確率が高くなる。ここで、球状ニッケル粒子が99%以上の確率で導通パスに含まれるのは、球状ニッケル粒子の配合比率が60質量%の場合には、接触数が5以上のときである。したがって、球状ニッケル粒子の直径は、最大でも導通パスの長さ、すなわち弾性変形した状態の樹脂粒子6の1/6以下の粒子径が好ましいことがわかる。
また、導電性粒子7は、球状ニッケル粒子の配合割合が100%になった場合には、粒子同士の接触が過度に解消されやすくなり、接着性樹脂5のガラス転移温度よりも低い温度でも抵抗値の上昇が起きてしまう。したがって、導電性粒子7は、球状ニッケル粒子の配合割合が60質量%以上90質量%以下であることが好ましい。
次いで、上述したように製造したポリマー温度ヒューズ素子1の、温度による電気抵抗の変化を測定した結果を図3及び図4に示す。測定は、カルボニルニッケル粒子及び球状ニッケル粒子を混合してなる導電性粒子7の、球状ニッケル粒子の配合割合を、0%、30%、50%、60%、80%、90%、100%として製造した各ポリマー温度ヒューズ素子1について行った。
図3は、本発明に対する比較例となる球状ニッケル粒子の配合割合を50%以下としたポリマー温度ヒューズ素子の測定結果を示し、図4は、本発明の実施例となる球状ニッケル粒子の配合割合を60%以上としたポリマー温度ヒューズ素子1の測定結果を示す。図3、図4の横軸は、ポリマー温度ヒューズ素子1の周囲の温度であり、縦軸はその温度における電気抵抗の値を示している。
各ポリマー温度ヒューズ素子1を均一に加熱するために、温度を測定する熱電対素子を各ポリマー温度ヒューズ素子1に接触させ、なおかつシリコンオイルバス中に浸した状態で加熱を行った。電気抵抗の測定には、端子の接触抵抗及び導線の電気抵抗の影響を避けるために、4線式の電気抵抗測定装置を使用した。
図3及び図4より明らかなように、球状ニッケル粒子の配合割合が0%〜50%までのポリマー温度ヒューズ素子では、表面の凹凸が大きいカルボニルニッケル粒子の影響により、動作開始温度である80℃前後で抵抗値が徐々に増大していくことがわかる。一方、球状ニッケル粒子の配合割合が60%以上のポリマー温度ヒューズ素子1では、動作温度である80℃未満までは電気抵抗の増大量はせいぜい室温時の10倍以下であり、80℃付近から極めて急激な電気抵抗値の増大が起きることがわかった。
これは、導電性粒子である球状ニッケル粒子の配合割合が多くなったことで、カルボニルニッケル粒子の表面にある細かな凹凸どうしの接触数が減少し、代わりに球状ニッケル粒子表面どうし、又はカルボニルニッケル粒子表面の凹凸と球状ニッケル粒子表面の球面が接触する割合が大多数を占めることになったことで、エポキシ系樹脂の伸びによる粒子間距離の増大に伴う、導電性粒子どうしの接触の解消が斉一的に発生したことが原因と考えられる。
また、図3及び図4から明らかなように、球状ニッケル粒子の配合割合を60%以上とした場合でも、50%以下とした場合に比して、非動作時の電気抵抗値が特に増大することもなかった。
次いで、本発明の実施例によるポリマー温度ヒューズ素子を、3個直列に接続した多点温度センサー10に適用した実施例を図5及び図6に示す。
本発明に係る温度センサー10は、バッテリパック11内に収納されたバッテリセル12の表面に貼着されることにより、複数のバッテリセル12の表面温度を同時に監視するものである。図5及び図6に示すように、温度センサー10は、長尺状の支持基板14と、支持基板14の一面に形成された導電パターン15と、導電パターン15上に実装された複数のポリマー温度ヒューズ素子1とを備える。
支持基板14は、例えば可撓性を有するポリイミドフィルムが用いられる。支持基板14は、一面に銅箔が貼着され、エッチングにより所定の導電パターン15が形成されている。温度センサー10は、支持基板14が可撓性を有することにより、バッテリパック11内に配設する際に、配置の自由度を確保できる。
導電パターン15は、複数のポリマー温度ヒューズ素子1を直列接続するための配線層を構成するとともに、一部が上述した金属箔電極2を構成するものであり、複数のポリマー温度ヒューズ素子1が所定間隔で実装されている。導電パターン15は、ポリマー温度ヒューズ素子1の実装間隔毎にギャップ部16が設けられている。すなわち、導電パターン15は、ギャップ部16によって断線され、上記ポリマー温度ヒューズ素子1がギャップ部16上に実装されることによってギャップ部16間の導通が図られている。
ギャップ部16上に実装されるポリマー温度ヒューズ素子1は、接着剤樹脂層4が導電パターン15を跨るようにギャップ部16に充填されるとともに、金属箔電極3が、接着剤樹脂層4上に貼着されることにより同様に導電パターン15を跨るようにギャップ部16上に設けられて形成される。
ポリマー温度ヒューズ素子1は、支持基板14がバッテリセル12の表面に両面テープや接着剤等によって接着されることにより、バッテリセル12の温度が伝達される。また、ポリマー温度ヒューズ素子1は、上述したように、接着剤樹脂層4が略80℃以上で高抵抗状態にトリップする。これにより、ポリマー温度ヒューズ素子1は、低温状態においてはギャップ部16の導通を図ることにより導電パターン15を低抵抗状態とし、バッテリセル12に異常発熱が起こり略80℃以上となると、導電パターン15を高抵抗状態とする。
温度センサー10は、導電パターン15の両端に端子部15aが形成され、この両端子部15aに接続された図示しないリード線を介して図示しない抵抗測定器と接続される。これにより導電パターン15は、ポリマー温度ヒューズ素子1の抵抗を測定することによりバッテリセル12の表面温度を監視する回路を構成する。そして、温度センサー10が組み込まれているバッテリパック11は、常時、導電パターン15の抵抗値をモニタし、導電パターン15が高抵抗状態となった場合、バッテリセル12に異常発熱が起こったものとして、電子機器側への電力供給を制御し、あるいはバッテリから電力が供給される充放電回路を遮断する。
なお、温度センサー10は、ポリマー温度ヒューズ素子1が、バッテリパック11内に収納されるバッテリセル12への貼着位置に応じた間隔で実装されている。例えば、ポリマー温度ヒューズ素子1は、一のバッテリセル12に対して一つ設けられ、複数のバッテリセル12の配置間隔に応じた間隔で設けられている。図7に温度センサー10が設けられたバッテリパック11の断面図を示す。図7に示すように、バッテリパック11は、パック筐体20内に3つ連続して配置されたバッテリセル12が互いに隣接して収納されている。なお、バッテリセル12は、電池素子が円筒缶内に収納されたもの、ラミネートフィルムでパッキングされ略矩形板状に成型されたものなど、その形態は問わない。また、温度センサー10は、バッテリセル12の側面や上面、底面など何れの場所に貼付してもよい。温度センサー10は、導電パターン15の両端に設けられた端子部15aが図示しない抵抗測定器へ接続され、常時抵抗値がモニタされている。
本実施例により形成された温度センサー10の各ポリマー温度ヒューズ素子1a,1b,1cの非動作時の電気抵抗値は平均すると約2Ωであり、多点温度センサー10の端子間電気抵抗値は6Ωであった。この温度センサー10について、ポリマー温度ヒューズ素子1aのみの一部を加熱した場合と、ポリマー温度ヒューズ素子1aからポリマー温度ヒューズ素子1cまでの全ての素子を加熱した場合を比較すると、いずれの場合にも動作温度である約82℃で電気抵抗値が1メガΩ以上まで増大した。つまり、多点温度センサー10の一部分で過熱を検知しても、多点温度センサー10全体が過熱された場合とほぼ同じタイミングで異常を検知できることを示している。これは、本発明の効果により、ポリマー温度ヒューズの動作開始温度における、電気抵抗値の立ち上がり特性が著しく改善したことによるものである。
また、この温度センサー10を用いることにより、バッテリセル12毎に温度センサーを設けることなく、一つの温度センサー10によってバッテリセル12の温度を監視することができるため、バッテリパックの大型化、部品点数や組立工数の増加を防止することができる。
なお、この温度センサー10は、図8に示すように、パック筐体20の上下にバッテリセル12が3つずつ連続して配置されたバッテリパック11に用いてもよい。この場合、温度センサー10は、パック筐体20の上段に連続して配置されたバッテリセル12a〜12cと下段に連続して配置されたバッテリセル12d〜12fに1つずつ用意されている。各温度センサー10は、導電パターン15に3つのポリマー温度ヒューズ素子1が形成されている。温度センサー10は、各ポリマー温度ヒューズ素子1が各バッテリセル12の側面13の略中央に位置するように、支持基板14がバッテリセル12に両面テープや接着剤によって貼着される。すなわち、温度センサー10は、パック筐体20の上下2段に各連続配置されている各バッテリセル12への貼着位置に応じた間隔で、ポリマー温度ヒューズ素子1が設けられる。
上段側に配設された温度センサー10と下段側に配設された温度センサー10とは、各一端がジャンパー21によって接続されている。ジャンパー21は、導線あるいは導電パターンが形成されたプリント基板等であり、上段側に配設された温度センサー10と下段側に配設された温度センサー10の各導電パターン15を接続する。また、上段側に配設された温度センサー10と下段側に配設された温度センサー10の各導電パターン15の他端には端子部15aが形成され、図示しないリード線を介して抵抗測定器に接続されている。これにより、上段側に配設された温度センサー10と下段側に配設された温度センサー10の各ポリマー温度ヒューズ素子1は、直列に接続され、パック筐体20内に収納された各バッテリセル12の表面温度を同時に監視し、いずれか一つに異常発熱が発生した場合、バッテリパック11の充放電回路を遮断する。
また、温度センサー10は、ポリマー温度ヒューズ素子1が複数のバッテリセル12に対して一つ設けられ、複数のバッテリセル12間の境界位置に応じた所定間隔で形成するようにしてもよい。図9に示すように、バッテリパック11は、パック筐体20内に円筒形状のバッテリセル12が長手方向に連続して収納される場合、温度センサー10が、長手方向に連続する2つのバッテリセル12の各側面13に跨って貼着される。温度センサー10は、各ポリマー温度ヒューズ素子1が長手方向に連続する2つのバッテリセル12に跨るようにして貼着される。
かかる温度センサー10は、導電パターン15の両端に端子部15aが形成され、図示しないリード線を介して抵抗測定器に接続されている。そして、温度センサー10は、各ポリマー温度ヒューズ素子1が長手方向に連続する2つのバッテリセル12の表面温度を同時に監視し、いずれか一方に異常発熱が発生した場合、導電パターン15が高抵抗状態にトリップする。したがって、バッテリパック11は、導電パターン15の抵抗をモニタすることにより、一つのバッテリセル12に異常発熱が発生した場合に、充放電回路を遮断することができる。
このように、ポリマー温度ヒューズ素子1を複数のバッテリセル12に対して一つの割合で設け、複数のバッテリセル12の境界位置に応じた間隔で形成することにより、バッテリセル12の数に対するポリマー温度ヒューズ素子1の数を削減することができ、温度センサー10の収納スペースを抑えることによる小型化、部品点数や組立工数の削減を図ることができる。
また、図10に示すように、バッテリパック11は、パック筐体20内に矩形板状の6つのバッテリセル12が上下2段に3つずつ収納される場合、温度センサー10が上段のバッテリセル12と下段のバッテリセル12の略面一に連続する各側面13に跨るように貼着される。温度センサー10は、各ポリマー温度ヒューズ素子1が上下に隣接する2つのバッテリセル12に跨るようにして貼着される。また、ポリマー温度ヒューズ素子1は、上段及び下段の各バッテリセル12の側面13の略中央に貼着される。図10に示す例では、3つのバッテリセル12が上下に収納され、温度センサー10に形成された3つのポリマー温度ヒューズ素子1が、それぞれ上下2つのバッテリセル12に跨るようにして貼着される。
かかる温度センサー10は、導電パターン15の両端に端子部15aが形成され、図示しないリード線を介して抵抗測定器に接続されている。そして、温度センサー10は、各ポリマー温度ヒューズ素子1が上段及び下段のバッテリセル12の表面温度を同時に監視し、上下いずれか一方に異常発熱が発生した場合、導電パターン15が高抵抗状態にトリップする。したがって、バッテリパック11は、導電パターン15の抵抗をモニタすることにより、一つのバッテリセル12に異常発熱が発生した場合に、充放電回路を遮断することができる。
同様に、温度センサー10は、図11に示すように、ポリマー温度ヒューズ素子1を矩形板状の4つのバッテリセル12の略面一に連続する各側面13に跨るように貼着してもよい。また、温度センサー10は、図12に示すように、パック筐体20内に容量が異なる矩形板状のバッテリセル12が混在するような場合には、大容量バッテリセル12Lには一つのバッテリセル12Lに対して一つのポリマー温度ヒューズ素子1を貼着し、小容量バッテリセル12Sには複数のバッテリセル12Sに対して一つのポリマー温度ヒューズ素子1を貼着するようにしてもよい。
また、本発明に係る温度センサーは、一方側及び他方側に配された2つの温度センサー10の各導電パターン15をジャンパー21で接続する他にも、図13に示すように、上段側及び下段側にそれぞれ連続配置された各バッテリセル12に貼着する複数のポリマー温度ヒューズ素子1を一の支持基板14上に設けてもよい。図13に示す温度センサー30は、略コ字状の導電パターン31が形成され、導電パターン31には、上段側及び下段側の各バッテリセル12へのポリマー温度ヒューズ素子1の貼着位置に応じてギャップ部16が形成されている。そして、温度センサー30は、温度センサー10と同様に、当該ギャップ部16に接着剤樹脂層4が形成されるとともに金属箔電極3が配設される。また、導電パターン31は、両端部に端子部31aが形成され、図示しないリード線を介して抵抗測定器に接続されている。
これにより、温度センサー30は、導電パターン31上に設けられた複数のポリマー温度ヒューズ素子1が直列接続されるため、パック筐体20内に収納された各バッテリセル12の表面温度を同時に監視し、いずれか一つに異常発熱が発生した場合、バッテリパック11の充放電回路を遮断することができる。
このように、温度センサー30は、一の支持基板14上に、複数連続して配置され、互いに隣接する一方側及び他方側の各複数のバッテリセル12への貼着位置に応じた略コ字状の導電パターン31を形成することにより、ジャンパーを設ける必要が無く、部品点数の削減、組立工数の削減を図ることができる。なお、かかる温度センサー30においても、一つのバッテリセル12に対して一つのポリマー温度ヒューズ素子1を配置しても良く、また、複数のバッテリセル12に跨るように一つのポリマー温度ヒューズ素子1を配置するようにしてもよい。
また、本発明に係るバッテリパックは、ポリマー温度ヒューズ素子1をバッテリセル12の側面13に貼着する他、図14に示すように、円筒形状を有するバッテリセル12が隣接することにより設けられた間隙34に貼着してもよい。図14に示すバッテリパック32は、円筒形状を有するバッテリセル12が隣接して収納されることにより、各バッテリセル12間に間隙34が形成される。バッテリパック32は、この間隙34に温度センサー10を配設するため、デッドスペースを有効に活用することができ、パック筐体の大型化を招くことがない。また、複数のバッテリセル12をラミネートパックする場合にも、ポリマー温度ヒューズ素子1がバッテリセル12の外壁とラミネートフィルムとの間に挟持されることがなく、接着剤樹脂層4の熱膨張が阻害されることもない。
また、バッテリパック32においても、ポリマー温度ヒューズ素子1を一つのバッテリセル12に対して一つ設けてもよく、また、図9に示すように、ポリマー温度ヒューズ素子1を複数のバッテリセル12に対して一つ設け、一つのポリマー温度ヒューズ素子1を長手方向に連続する複数のバッテリセル12に跨るように貼着してもよい。この場合も、温度センサー10は、長手方向と直交する方向に隣接するバッテリセル12間に形成される間隙34に貼着される。
本発明に係る温度センサーは、導電パターン15に抵抗測定器を接続して抵抗値を測定する以外にも、導電パターン15に電流計や電圧計を接続して電流値や電圧値を測定することにより、バッテリセル12の異常発熱をモニタしてもよい。
1 ポリマー温度ヒューズ素子、2,3 金属箔電極、4 接着剤樹脂層、5 接着性樹脂、6 樹脂粒子、7 導電性粒子、10 温度センサー、11 バッテリパック、12 バッテリセル、14 支持基板、15 導電パターン、16 ギャップ部、20 パック筐体
Claims (10)
- 対向する一対の電極と、
該一対の電極間に充填され、接着性樹脂と、弾性変形が可能な樹脂粒子と、導電性粒子とを含有する接着剤層とを備え、
上記導電性粒子は、球状粒子が60質量%以上配合されているポリマー温度ヒューズ素子。 - 上記導電性粒子は、上記球状粒子と、非球状粒子とが混合されて成り、上記球状粒子が60質量%以上90質量%以下混合されている請求項1に記載のポリマー温度ヒューズ素子。
- 上記球状粒子は、ニッケル粒子又はカーボン粒子である請求項1又は請求項2に記載のポリマー温度ヒューズ素子。
- 上記導電性粒子は、上記球状粒子と、非球状粒子とが混合されて成り、
上記球状粒子はニッケル粒子であり、上記非球状粒子はカルボニルニッケル粒子である請求項1又は請求項2記載のポリマー温度ヒューズ素子。 - バッテリセル表面に貼着される支持体と、
上記支持体の上記バッテリセルへの貼着面と反対側の一面に形成された導電パターンと、
上記支持体の導電パターン上に設けられ、上記バッテリセルの温度に応じて上記導電パターンの抵抗値を可変するポリマー温度ヒューズ素子と、
上記導電パターンと接続され、上記ポリマー温度ヒューズ素子による上記導電パターンの抵抗の変化を測定する測定器とを備え、
上記ポリマー温度ヒューズ素子は、上記導電パターンに設けられた間隙に充填され、接着性樹脂と、弾性変形が可能な樹脂粒子と、導電性粒子とを含有する接着剤層と、上記接着剤層を介して上記導電パターン間を跨って設けられる電極とを備え、
上記導電性粒子は、球状粒子が60質量%以上混合されている温度センサー。 - 上記ポリマー温度ヒューズ素子が上記支持体上に所定の間隔で複数形成されている請求項5記載の温度センサー。
- 上記導電性粒子は、上記球状粒子と、非球状粒子とが混合されて成り、上記球状粒子が60質量%以上90質量%以下混合されている請求項5記載の温度センサー。
- バッテリセルと、
上記バッテリセルが収納された外筐体と、
上記複数のバッテリセルの温度を監視する温度センサーとを備え、
上記温度センサーは、バッテリセル表面に貼着される支持体と、上記支持体の上記バッテリセルへの貼着面と反対側の一面に形成された導電パターンと、上記支持体の導電パターン上に設けられ、上記バッテリセルの温度に応じて上記導電パターンの抵抗値を可変するポリマー温度ヒューズ素子と、上記導電パターンと接続され、上記ポリマー温度ヒューズ素子による上記導電パターンの抵抗の変化を測定する測定器とを備え、上記ポリマー温度ヒューズ素子は、上記導電パターンに設けられた間隙に充填され、接着性樹脂と、弾性変形が可能な樹脂粒子と、導電性粒子とを含有する接着剤層と、上記接着剤層を介して上記導電パターン間を跨って設けられる電極とを備え、上記導電性粒子は、球状粒子が60質量%以上混合されているバッテリパック。 - 上記ポリマー温度ヒューズ素子は、上記支持体上に所定の間隔で複数形成され、一の上記バッテリセル上又は複数の上記バッテリセルに跨って貼着される請求項8記載のバッテリパック。
- 上記導電性粒子は、上記球状粒子と、非球状粒子とが混合されて成り、上記球状粒子が60質量%以上90質量%以下混合されている請求項8記載のバッテリパック。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010090814A JP2011222773A (ja) | 2010-04-09 | 2010-04-09 | ポリマー温度ヒューズ素子、温度センサー、バッテリパック |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2010090814A JP2011222773A (ja) | 2010-04-09 | 2010-04-09 | ポリマー温度ヒューズ素子、温度センサー、バッテリパック |
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JP2011222773A true JP2011222773A (ja) | 2011-11-04 |
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Family Applications (1)
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JP2010090814A Withdrawn JP2011222773A (ja) | 2010-04-09 | 2010-04-09 | ポリマー温度ヒューズ素子、温度センサー、バッテリパック |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2011222773A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9871385B2 (en) | 2013-05-14 | 2018-01-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Power feeding device and power receiving device for contactless power transmission |
US9887559B2 (en) | 2013-05-14 | 2018-02-06 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Power feeding device and power receiving device for contactless power transmission |
-
2010
- 2010-04-09 JP JP2010090814A patent/JP2011222773A/ja not_active Withdrawn
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