JP3806695B2

JP3806695B2 - 保護素子を内蔵するパック電池

Info

Publication number: JP3806695B2
Application number: JP2003024709A
Authority: JP
Inventors: 正嗣中; 大樹寺岡
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2003-01-31
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2023-01-31
Also published as: JP2004235101A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、保護素子を備えるパック電池に関し、とくに、保護素子でパック電池の外装ケースの隅部を補強しているパック電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パック電池に内蔵される保護素子は、電池の過電流から保護し、あるいは電池温度が異常に高くなると電流を遮断して電池を保護する。この保護素子が故障すると、パック電池の安全性が低下する。過電流や異常な温度上昇で電流を遮断できなくなるからである。保護素子は、パック電池に加わる強い衝撃で故障することがある。たとえば、強い衝撃を受けると、保護素子ケースに固定している接点の位置がずれて、正常に動作しなくなることがある。とくに、図１に示すように、外装ケース１の隅部に位置決凹凸部２を設けて、この部分に保護素子３を配置しているパック電池は、位置決凹凸部２の凸部２Ａが衝撃で変形して、保護素子３を損傷しやすい欠点がある。また、隅部に位置決凹凸部のない形状であっても、外形を小さくするために薄いプラスチックケースとして、隅部に保護素子を配置するパック電池は、保護素子が衝撃で損傷しやすい。
【０００３】
さらに、パック電池には、外装ケースを樹脂成形部とし、この樹脂成形部を成形するときに電池をインサートして固定しているものも開発されている（特許文献１参照）。このパック電池は、電池や保護素子等の電子部品を樹脂成形部にインサートして一体的に固定できる。しかしながら、このパック電池は、樹脂成形部が、電池との境界面で剥離しやすい欠点がある。特に、樹脂成形部は硬質のプラスチックケースに比べて変形しやすいこともあり、衝撃等によって樹脂成形部が変形すると、その応力が境界面に作用して剥離の原因となる。樹脂成形部の剥離は、リード等の接触不良の原因となり、パック電池の信頼性を低下させてしまう。したがって、樹脂成形部の、とくに衝撃等で力を受けやすい隅部の変形を極減することは、この種のパック電池にとって極めて大切である。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３１５４８３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上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、本発明の重要な目的は、簡単な構造としながら、衝撃による保護素子の故障を有効に防止できるパック電池を提供することにある。
さらに、本発明の他の大切な目的は、保護素子をインサートしてなる樹脂成形部が電池から剥離するのを有効に防止できるパック電池を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のパック電池は素電池７と保護素子３を内蔵している。保護素子３を素電池７に固定している樹脂成形部にインサートして固定しており、保護素子３が保護部品３Ａと、保護部品３Ａを収納する保護素子ケース５と、保護素子ケース５から外部に突出して引き出されているリード片８を備え、リード片８が素電池７の電極に電気接続されると共に、保護素子ケース５が素電池７の一側面に沿って配置されている。この保護素子３はパック電池の外装ケース１の隅部表面に向かって突出する補強突出部４を、保護素子ケース５から突出して設けている。保護素子３の補強突出部４を外装ケース１の隅部に配設して、外装ケース１の隅部を補強突出部４で補強している。
【０００７】
請求項２のパック電池は、電子機器の定位置に連結する位置決凹凸部２を外装ケース１の隅部に設けており、保護素子３の補強突出部４を、位置決凹凸部２の凸部２Ａに突出するように設けている。このパック電池は、位置決凹凸部２の凸部２Ａを補強突出部４で補強できる。さらに、請求項３のパック電池は、保護素子３が、電池が異常な状態になると電流を遮断して電池を安全に保護するもので、ブレーカ、ＰＴＣ、ヒューズのいずれかである。
【０００８】
請求項４のパック電池は、保護素子３の保護素子ケース５表面に出力端子６を固定しており、出力端子６を外部に表出するように配置している。請求項５のパック電池は、保護素子ケース５に固定している金属板で補強突出部４を構成し、請求項６のパック電池は、保護素子ケース５にインサートして固定している金属板で補強突出部４を構成する。さらに、請求項７のパック電池は、補強突出部４の金属板を、保護素子３の出力端子６を構成する金属板としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
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。
【００１０】
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、「特許請求の範囲の欄」、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。
【００１１】
図２〜図７に示すパック電池は、素電池７と、この素電池７に連結している保護素子３と、保護素子３を収納している外装ケース１とを備える。図２と図３のパック電池は、電子機器の装着部（図示せず）に、位置ずれなくセットするための位置決凹凸部２を外装ケース１の隅部に設けている。図のパック電池は、位置決凹凸部２を、外装ケース１の出力端子６を設けている先端面の両側に設けている。位置決凹凸部２を備えるパック電池は、電子機器の装着部（図示せず）に位置ずれなくセットできる。位置決凹凸部２を装着部に嵌着して定位置にセットできるからである。ただし、本発明のパック電池は、必ずしも外装ケースに位置決凹凸部を設ける必要はない。電子機器の電池装着部にパック電池を嵌入して、定位置に装着できるからである。
【００１２】
図４と図５のパック電池は、樹脂成形部を外装ケース１とし、図６と図７のパック電池は、別に成形しているプラスチックケースを外装ケース１としている。樹脂成形部を外装ケース１とするパック電池は、樹脂成形部を成形する工程で、素電池７と保護素子３を連結している電池のコアパックを、樹脂成形部にインサートして固定する。プラスチックケースからなる外装ケース１のパック電池は、保護素子３を素電池７に連結して電池のコアパックとし、これを外装ケース１に収納して組み立てられる。
【００１３】
保護素子３は、電池が異常な状態になると電流を遮断して電池を安全に保護するもので、ブレーカ、ＰＴＣ、ヒューズのいずれかである。ブレーカは、温度や過電流を検出して電流を遮断する。ＰＴＣは、温度を検出して電流を実質的に遮断する。ヒューズは、過電流を検出して電流を遮断する。
【００１４】
保護素子３を図８〜図１７に示す。これ等の図に示す保護素子３は、パック電池の外装ケース１の隅部表面に向かって突出する補強突出部４を、保護素子ケース５から突出して設けている。補強突出部４は、図３と図４に示すように、外装ケース１の隅部に配設されて、外装ケース１の隅部を補強する。図２と図３のパック電池は、外装ケース１に位置決凹凸部２を設けているので、保護素子３の補強突出部４を、位置決凹凸部２の凸部２Ａに突出するように、すなわち位置決凹凸部２の凸部２Ａの内側に配置している。
【００１５】
図８〜図１３に示す保護素子３は、保護素子ケース５に固定している金属板を補強突出部４として、保護素子ケース５から突出して設けている。金属板の補強突出部４は、保護素子ケース５をプラスチックで成形する工程で、保護素子ケース５のプラスチックにインサートして固定される。ただし、金属板の補強突出部は、保護素子ケースに接着して固定し、あるいは嵌着して固定することもできる。図の保護素子３は、保護素子ケース５の表面に出力端子６を固定している。出力端子６は、外装ケース１から外部に表出されて、電子機器の電源端子（図示せず）に接続される。出力端子６は、正負の電源端子に接続される第１の出力端子６Ａと第２の出力端子６Ｂと、信号端子である第３の出力端子６Ｃとを備える。これらの図に示す保護素子３は、第２の出力端子６Ｂと第３の出力端子６Ｃとを１枚の金属板で構成している。信号端子である第３の出力端子６Ｃは、第２の出力端子６Ｂにショートする状態で接続されており、パック電池を識別する端子として使用される。
【００１６】
図８〜図１３の保護素子３は、第１の出力端子６Ａを構成する金属板の一部を保護素子ケース５から突出させて補強突出部４としている。金属板の補強突出部４は、横断面をＬ字状に折曲して縦方向に伸びる補強リブ４Ａを設けている。この保護素子３は、一方の出力端子６を構成する金属板で補強突出部４を構成するので、補強突出部４を設けるために専用の金属板を設ける必要がなく、構造を簡単にできる。また、出力端子６の金属板は保護素子ケース５にしっかりと固定されるので、補強突出部４を保護素子ケース５に頑丈な構造で固定できる。
【００１７】
図１４〜図１７に示す保護素子３は、補強突出部４をプラスチック製の保護素子ケース５から突出する形状として一体的に成形している。この構造の保護素子３は、保護素子ケース５を成形する工程で、保護素子ケース５のプラスチックで補強突出部４を設ける。この保護素子３も補強突出部４を設けるために専用のパーツを使用せず、補強突出部４を保護素子ケース５と一体構造として強靭な構造にできる。
【００１８】
以上の保護素子３は、保護素子ケース５の表面に出力端子６を固定して、保護素子３を出力端子６を定位置に固定するための端子ホルダーに併用している。出力端子６は、第１の出力端子６Ａを素電池７に連結し、第２の出力端子６Ｂと第３の出力端子６Ｃを保護素子ケース５に内蔵している保護部品３Ａを介して素電池７に連結している。出力端子６は、プラスチック製の保護素子ケース５にインサートして固定している。ただし、出力端子は接着し、ピンやネジで固定し、あるいは嵌着して保護素子ケースに固定することもできる。
【００１９】
さらに、図の保護素子３は、樹脂成形部を成形するときに、電池のコアパックを金型の成形室の正確な位置に仮り止めするための嵌着部５Ａを保護素子ケース５に設けている。図の保護素子ケース５は、底部の両側に複数の嵌着部５Ａを設けている。嵌着部５Ａは、保護素子ケース５の表面に設けた凹部である。凹部の嵌着部５Ａは、金型の仮り止めピンを嵌入して、保護素子３を正確な位置に仮り止めする。
【００２０】
図の保護素子３は、素電池７に連結するために、一対のリード片８を保護素子ケース５に連結している。一対のリード片８は、素電池７の正負の電極に連結されて、保護素子３を素電池７に連結する。保護素子３は、補強突出部４を外装ケース１の位置決凹凸部２の凸部２Ａに位置させるように、リード片８を介して素電池７に連結される。リード片８は、保護素子ケース５から外部に突出して引き出されている。一方のリード片８は、第１の出力端子６Ａを構成する金属板で製作されて第１の出力端子６Ａに接続している。他方のリード片８は、保護素子ケース５に内蔵している保護部品３Ａを介して第２の出力端子６Ｂと第３の出力端子６Ｃに接続される。リード片８は、素電池７の凸部電極７Ａと平面電極７Ｂに固定されて、保護素子３を素電池７に連結する。リード片８は、抵抗溶接やレーザー溶接等の方法で溶接して素電池７の電極に固定される。一対のリード片８を介して素電池７に保護素子３を連結して、電池のコアパックが製作される。リード片８を介して、出力端子６を固定している保護素子３を素電池７を連結しているパック電池は、回路基板を使用することなく、保護素子３と出力端子６を素電池７に連結できる。したがって、図４のパック電池は、回路基板を介することなく保護素子３を外装ケース１である樹脂成形部にインサートして固定している。ただ本発明のパック電池は、保護素子を回路基板に固定し、この回路基板を介して素電池に連結することもできる。また、出力端子を端子ホルダーに固定して、外装ケースの定位置に固定することもできる。
【００２１】
図８〜図１３の保護素子３は、第１の出力端子６Ａを構成する金属板を、パック電池の外部に表出して電子機器の電源端子に接続される出力端子部６ａと、この出力端子部６ａに連結している連結部６ｂと、この連結部６ｂを素電池７に固定するリード片８と、補強突出部４とを一体構造とする形状に裁断している。図１４〜図１７の保護素子３は、第１の出力端子６Ａを構成する金属板を、パック電池の出力端子６となる出力端子部６ａと、この出力端子部６ａに連結している連結部６ｂと、この連結部６ｂを素電池７に固定するリード片８とを一体構造とする形状に裁断している。この構造の金属板は、保護素子ケース５にインサートして固定される。第１の出力端子６Ａは、これと一体構造である金属板の先端部分に設けているリード片８を、抵抗溶接やレーザー溶接等の方法で、素電池７に連結する。
【００２２】
第１の出力端子６Ａの金属板は、保護素子３を樹脂成形部１にインサートするときに変形されて、保護素子３の素電池７に対する相対位置と姿勢を変更できる可撓性を有する。この第１の出力端子６Ａは、素電池７の寸法誤差を吸収して、保護素子３と第１の出力端子６Ａを正確な位置に配置できる。規定寸法よりも小さい素電池７に固定される第１の出力端子６Ａは、リード片８と出力端子部６ａとの距離を離し、反対に規定寸法よりも大きい素電池７に固定される第１の出力端子６Ａは、リード片８と出力端子部６ａとの距離を接近させて、保護素子３と第１の出力端子６Ａを正確な位置に配置する。
【００２３】
可撓性のある金属板で製作している第１の出力端子６Ａは、連結部６ｂを湾曲させて、リード片８と出力端子部６ａの位置を変更できる。第１の出力端子は、連結部の一部を細くし、あるいは連結部にく字状に折曲している折曲部を設けて、リード片と出力端子部の位置を変更することもできる。
【００２４】
図の保護素子３は、ブレーカである。ブレーカは、保護素子ケース５に内蔵する保護部品３Ａとして、可動接点１２と、温度で可動接点１２をオンオフに切り換える温度変形金属１３とを備える。可動接点１２は、弾性変形できる導電性の金属板で、一端を第２の出力端子６Ｂと第３の出力端子に固定して、先端には接点金属１２Ａを固定している。可動接点１２は、保護素子ケース５に固定しているリード片８の固定接点１４に先端の接点金属１２Ａを接触させてオン状態となり、リード片８から離れてオフに切り換えられる。温度変形金属１３は、熱膨張率が異なる複数の金属を積層したバイメタルやトリメタルである。温度変形金属１３は、温度が上昇すると変形して、オン位置にある可動接点１２をオフ位置に切り換える。
【００２５】
この図のブレーカである保護素子３は、温度変形金属１３が電池温度を検出して可動接点１２をオンオフに切り換える。図示しないが、ブレーカは、温度変形金属に電池の電流が流れる構造とし、あるいは電池と直列に加熱抵抗を接続して、加熱抵抗で温度変形金属を加熱する構造として、過電流を検出して電流を遮断することもできる。また、可動接点を温度変形金属とすることもできる。このブレーカは、可動接点が温度変形金属に併用されるので、内部構造を簡単にできる。
【００２６】
図の保護素子３はブレーカであるが、保護部品をＰＴＣ、ヒューズのいずれかとすることができる。ＰＴＣは、温度が設定温度よりも高くなると、電気抵抗が飛躍的に大きくなって電流を実質的に遮断する部品を、保護素子ケースに内蔵している。ヒューズは、過電流で溶断される保護部品を保護素子ケースに内蔵する。
【００２７】
図４のパック電池は、外装ケース１である樹脂成形部を成形する工程で、保護素子３を樹脂成形部に埋設するようにインサートして製造される。この図に示すパック電池は、凸部電極７Ａのある電極端面に樹脂成形部を固定しているが、凸部電極のある電池端面とは反対側の電池端面に樹脂成形部を固定して、ここに保護素子をインサートすることもできる。また、薄型電池を内蔵するパック電池は、図示しないが、幅の狭い素電池の両側面に樹脂成形部を固定して、ここに保護素子をインサートすることもできる。凸部電極とは反対側に保護素子をインサートし、あるいは薄型電池の側面に保護素子をインサートして配設するパック電池は、保護素子のリード片を素電池の側面に沿って絶縁しながら延長して凸部電極に接続する。
【００２８】
図４と図５のパック電池は、保護素子３を素電池７に連結している電池のコアパックを金型の成形室に仮り止めし、成形室に溶融樹脂を注入して、保護素子３を定位置に配設しているコアパックの一部を樹脂成形部にインサートして製作される。このようにして製作されるパック電池は、保護素子３に設けている補強突出部４を、外装ケース１の隅部に設けている位置決凹凸部２の凸部２Ａの内部に配置する。補強突出部４が外装ケース１の位置決凹凸部２の凸部２Ａを補強するためである。
【００２９】
図６と図７に示すパック電池は、保護素子３を素電池７に連結してコアパックとし、これを別に成形しているプラスチック製の外装ケース１に入れて組み立てる。プラスチック製の外装ケース１は、コアパックを入れることができる箱形に成形しており、かつ、出力端子６を外部に表出させる電極窓を開口している。このプラスチックケースは、電池のコアパックを入れた後、開口部を蓋材で閉塞して、内部にコアパックを収納する。このようにして組み立てられたパック電池は、補強突出部４を外装ケース１の隅部に設けている位置決凹凸部２の凸部２Ａの内側に配設させる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明のパック電池は、極めて簡単な構造としながら、衝撃による保護素子の故障を有効に防止できる特長がある。それは、パック電池の内蔵される保護素子が、保護素子ケースから突出する補強突出部を備えており、この補強突出部をパック電池の外装ケースの隅部に配置して、外装ケースの隅部を補強しているからである。
さらに、樹脂成形部が素電池から剥離するのを有効に防止して、信頼性を向上できる特長がある。それは、このパック電池が、樹脂成形部にインサートされる保護素子の補強突出部を樹脂成形部の隅部に配置して、この部分を補強しているからである。樹脂成形部は、熱溶融された合成樹脂を硬化させて成形される。このため、隅部に保護素子の補強突出部を配置してインサート成形される樹脂成形部は、補強突出部が合成樹脂の心材となって隅部を有効に補強できる。このように、樹脂成形部の隅部が補強されるパック電池は、外力が加わりやすい樹脂成形部の隅部の変形を有効に防止できるので、この部分の変形に起因する樹脂成形部と素電池との剥離を有効に防止できる。
【００３１】
とくに、本発明の請求項２のパック電池は、外装ケースの隅部に位置決凹凸部を設けると共に、この位置決凹凸部の凸部に保護素子の補強突出部を配置している。この構造は、パック電池を電子機器の定位置にセットするために設けている位置決凹凸部の凸部の損傷を有効に防止できる特長がある。とくに、位置決凹凸部を設けている外装ケースは、凸部が小さくなって損傷されやすいが、ここを保護素子の補強突出部で補強して、強靭な構造にできる。
【００３２】
また、樹脂成形部の隅部に位置決凹凸部を設けているパック電池においては、位置決凹凸部の凸部に保護素子の補強突出部を配置して樹脂成形部をインサート成形することによって、この部分を補強して樹脂成形部の変形を有効に防止できる。位置決凹凸部は、パック電池を電子機器の定位置にセットするために設けている部分であり、電子機器への脱着時にはとくに外力が作用して変形しやすい部分である。したがって、位置決凹凸部の凸部を補強する構造は、樹脂成形部の変形に起因する樹脂成形部の剥離を防止するためには極めて有効である。
【００３３】
さらに、本発明の請求項４のパック電池は、保護素子に出力端子を固定しているので、出力端子を定位置に配置する端子ホルダーを省略して出力端子を正確な位置に配置できる。さらに、この構造のパック電池は、衝撃を受けて外装ケースの隅部が変形しないので、電子機器の正確な位置にセットして、出力端子を確実に電子機器の電源端子に接触できる特長がある。外装ケースの隅部を補強突出部で補強して、出力端子と外装ケース隅部との相対位置のずれを阻止できるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】外装ケースの隅部に位置決凹凸部を設けている従来のパック電池の正面図
【図２】本発明の一実施例にかかるパック電池の斜視図
【図３】本発明の一実施例にかかるパック電池の拡大斜視図
【図４】図３に示すパック電池の断面図
【図５】本発明の他の実施例にかかるパック電池の断面図
【図６】本発明の他の実施例にかかるパック電池の断面図
【図７】本発明の他の実施例にかかるパック電池の断面図
【図８】図４と図６のパック電池に内蔵される保護素子の斜視図
【図９】図８に示す保護素子の底面斜視図
【図１０】図８に示す保護素子の平面図
【図１１】図８に示す保護素子の断面図
【図１２】図８に示す保護素子の底面図
【図１３】図８に示す保護素子の側面図
【図１４】図５と図７に示すパック電池に内蔵される保護素子の平面図
【図１５】図１４に示す保護素子の断面図
【図１６】図１４に示す保護素子の底面図
【図１７】図１４示す保護素子の側面図
【符号の説明】
１…外装ケース
２…位置決凹凸部２Ａ…凸部
３…保護素子３Ａ…保護部品
４…補強突出部４Ａ…補強リブ
５…保護素子ケース５Ａ…嵌着部
６…出力端子６Ａ…第１の出力端子６Ｂ…第２の出力端子
６Ｃ…第３の出力端子
６ａ…出力端子部６ｂ…連結部
７…素電池７Ａ…凸部電極７Ｂ…平面電極
８…リード片
１２…可動接点１２Ａ…接点金属
１３…温度変形金属
１４…固定接点

Claims

素電池 (7) と保護素子(3)を内蔵するパック電池であって、保護素子 (3) を素電池 (7) に固定している樹脂成形部にインサートして固定しており、保護素子 (3) が保護部品 (3A) と、保護部品 (3A) を収納する保護素子ケース (5) と、保護素子ケース (5) から外部に突出して引き出されているリード片 (8) を備え、リード片 (8) が素電池 (7) の電極に電気接続されると共に、保護素子ケース (5) が素電池 (7) の一側面に沿って配置されており、保護素子(3)が、パック電池の外装ケース(1)の隅部表面に向かって突出してなる補強突出部(4)を、保護素子ケース(5)から突出して設けており、この補強突出部(4)を外装ケース(1)の隅部に配設して、補強突出部(4)でもって外装ケース(1)の隅部を補強してなる保護素子を内蔵するパック電池。
パック電池を電子機器の定位置に装着するための位置決凹凸部(2)を外装ケース(1)の隅部に設けており、保護素子(3)に設けている補強突出部(4)を位置決凹凸部(2)の凸部(2A)に突出するように設けている請求項１に記載される保護素子を内蔵するパック電池。
保護素子 (3) は、電池が異常な状態になると電流を遮断して電池を安全に保護するもので、ブレーカ、ＰＴＣ、ヒューズのいずれかである請求項１に記載される保護素子を内蔵するパック電池。
保護素子(3)が、保護素子ケース(5)の表面に出力端子(6)を固定しており、出力端子(6)を外部に表出するように配置している請求項１に記載される保護素子を内蔵するパック電池。
補強突出部(4)が保護素子ケース(5)に固定している金属板である請求項１又は２に記載される保護素子を内蔵するパック電池。
補強突出部(4)が保護素子ケース(5)にインサートして固定している金属板である請求項５に記載される保護素子を内蔵するパック電池。
補強突出部(4)の金属板が、保護素子(3)の出力端子(6)を構成する金属板である請求項５又は６に記載される保護素子を内蔵するパック電池。