JP4114592B2

JP4114592B2 - Battery pack

Info

Publication number: JP4114592B2
Application number: JP2003367233A
Authority: JP
Inventors: 文哉佐藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2003-10-28
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2023-10-28
Also published as: JP2005135601A

Description

この発明は、絶縁ケースに二次電池が内蔵され、該絶縁ケースの外表面に少なくとも正極および負極が外部端子として設けられた電池パックに関する。 The present invention relates to a battery pack in which a secondary battery is built in an insulating case, and at least a positive electrode and a negative electrode are provided as external terminals on the outer surface of the insulating case.

軽量、高容量、且つ充電可能な二次電池として、例えばリチウムイオン二次電池が、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、携帯型電話機等の移動体電源として目覚しい勢いで普及している。しかしながら、リチウムイオン二次電池は、決められた上限の電圧を超えて充電する（過充電）とリチウムを析出し、下限を超えて放電する（過放電）と内部ショートを発生するといった不具合が発生する問題があった。 As a secondary battery that is lightweight, high-capacity, and rechargeable, for example, a lithium ion secondary battery is widely used as a mobile power source such as a PDA (Personal Digital Assistant) and a mobile phone. However, a lithium ion secondary battery has a problem such that when it exceeds a predetermined upper limit voltage (overcharge), lithium is deposited, and when it exceeds the lower limit (overdischarge), an internal short circuit occurs. There was a problem to do.

そのため、リチウムイオン二次電池の場合、他のアルカリ系二次電池とは異なり、その電池電圧を検知し、出力線を遮断するような保護回路と電池セルとが一体化された電池パックの形で世に供給されるのが一般的である。 Therefore, in the case of a lithium ion secondary battery, unlike other alkaline secondary batteries, a battery pack in which a protection circuit and a battery cell that detect the battery voltage and shut off the output line are integrated. It is common to be supplied to the world.

なお従来、リチウムイオン電池の出力電圧は約３．０Ｖ〜４．２Ｖと高く、汎用の一次電池の出力電圧１．０Ｖ〜１．５Ｖよりかなり高く使用しにくい問題点を解決することを目的とし、電池パックの出力電圧を変換する電圧変換器を内蔵したものがある（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１１−１８５８２４号公報 Conventionally, the output voltage of a lithium ion battery is as high as about 3.0V to 4.2V, and the purpose is to solve the problem that the output voltage of a general-purpose primary battery is considerably higher than 1.0V to 1.5V and is difficult to use. Some have a built-in voltage converter for converting the output voltage of the battery pack (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 11-185824

また、二次電池上部と基板と熱感応素子が樹脂で充填成形されているものがある（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００２−１８５３９８号公報 In some cases, the upper part of the secondary battery, the substrate, and the heat-sensitive element are filled with a resin (for example, see Patent Document 2).
JP 2002-185398 A

また、２個以上の二次電池の間に、感熱素子を配置しているものがある（例えば、特許文献３参照。）。
特開平２−１１９６７９号公報 In addition, there is a battery in which a thermal element is disposed between two or more secondary batteries (see, for example, Patent Document 3).
JP-A-2-119679

また、二次電池電圧を別な電圧に変換し、外部端子に出力し、放電するバッテリーパックが記載され、さらに充電時には、外部端子電圧を別な電圧に変換し、二次電池電圧に出力し、充電するようにしたものがある（例えば、特許文献４参照。）。
特開平１１−１８５８２４号公報 In addition, a battery pack that converts the secondary battery voltage into another voltage, outputs it to the external terminal and discharges is described, and when charging, the external terminal voltage is converted into another voltage and output to the secondary battery voltage. There is a battery that is charged (see, for example, Patent Document 4).
Japanese Patent Laid-Open No. 11-185824

また、二次電池の電圧により、二次電池の接続構成を変化させることにより、バッテリーパック外部端子の電圧を一定範囲内に保ち、バッテリーパックを効率的に放電するようにしたものがある（例えば、特許文献５参照。）。
特開平２００１−１７８００６号公報 In addition, there is a battery pack that discharges the battery pack efficiently by changing the connection configuration of the secondary battery according to the voltage of the secondary battery, thereby keeping the voltage of the external terminal of the battery pack within a certain range (for example, , See Patent Document 5).
JP 2001-178006 A

リチウムイオン二次電池を電源として駆動する電子機器は、リチウムイオン二次電池の電池電圧をそのまま使用しているわけではない。例えば携帯型電話機を例に取ると、近年増加しているＴＦＴ（Thin Film Transistor）液晶パネルを採用するモデルでは、ＴＦＴ液晶パネル駆動用として正電源の＋１５Ｖ電源、負電源の−１０Ｖ電源が必要となる。その他にマイコン（マイクロコンピュータ）駆動用として＋３Ｖ電源が必要となり、ディジタルカメラＣＣＤ（Charge Coupled Device）素子用電源およびスピーカ駆動用電源として＋５Ｖ電源が必要となり、さらにアンテナ電波発生器用電源として＋２．９Ｖ〜＋４．２Ｖの電源が必要である。 An electronic device driven using a lithium ion secondary battery as a power source does not use the battery voltage of the lithium ion secondary battery as it is. For example, taking a mobile phone as an example, a model employing a TFT (Thin Film Transistor) liquid crystal panel, which has been increasing in recent years, requires a positive power source of +15 V and a negative power source of −10 V for driving the TFT liquid crystal panel. Become. In addition, a + 3V power source is required for driving a microcomputer, a + 5V power source is required for a digital camera CCD (Charge Coupled Device) element and a speaker driving power source, and a power source for an antenna radio wave generator is from + 2.9V to A power supply of + 4.2V is required.

しかしながら、従来の二次電池を内蔵した電池パックは、出力端子が２端子であり、出力電圧として電池電圧か、特許文献１に記載のような変換された単一の定電圧を出力する構成であった。したがって、電子機器本体の電圧変圧器にて必要とされる電圧を作る必要があった。 However, a battery pack incorporating a conventional secondary battery has two output terminals, and outputs a battery voltage as an output voltage or a single constant voltage converted as described in Patent Document 1. there were. Therefore, it is necessary to create a voltage required by the voltage transformer of the electronic device body.

そこで、電池パック内に電圧変換器を内蔵して必要とされる電圧を作ることが考えられる。内蔵される電圧変換器の一例として、ＤＣ（Direct Current）−ＤＣコンバータを使用した場合、そのエネルギー変換効率は、７０％〜９５％である。これは、電圧変換器を構成する電磁トランスの電磁誘導の効率が温度上昇によって低下することが原因である。言い換えると、５％〜３０％のエネルギーがＤＣ−ＤＣコンバータの発熱のために失われているという問題があった。 Thus, it is conceivable to create a required voltage by incorporating a voltage converter in the battery pack. As an example of a built-in voltage converter, when a DC (Direct Current) -DC converter is used, the energy conversion efficiency is 70% to 95%. This is because the electromagnetic induction efficiency of the electromagnetic transformer that constitutes the voltage converter decreases due to a temperature rise. In other words, there is a problem that 5% to 30% of energy is lost due to heat generation of the DC-DC converter.

従って、この発明の目的は、電圧変換器を内蔵しても従来と同等サイズにでき、且つ二次電池と温度保護素子と電圧変換器とを熱結合させることで電圧変換器の発熱を抑制することができ、それによって電圧変換器のエネルギー変換効率を高くすることができる電池パックを提供することにある。 Accordingly, the object of the present invention is to reduce the heat generation of the voltage converter by thermally coupling the secondary battery, the temperature protection element, and the voltage converter even if the voltage converter is incorporated. It is possible to provide a battery pack that can increase the energy conversion efficiency of the voltage converter.

上述した課題を達成するために、この発明は、二次電池が内蔵された電池パックにおいて、１以上の電圧変換器と、二次電池および電圧変換器の温度を検出する温度保護素子と、２以上の異なる電圧を出力する複数の出力端子とを有し、温度保護素子が二次電池および電圧変換器の両方に熱的に結合するようにした電池パックである。 In order to achieve the above-described problems, the present invention provides a battery pack having a built-in secondary battery, one or more voltage converters, a temperature protection element for detecting temperatures of the secondary battery and the voltage converter, and 2 The battery pack includes a plurality of output terminals that output different voltages as described above, and the temperature protection element is thermally coupled to both the secondary battery and the voltage converter.

この発明は、二次電池が内蔵された電池パックにおいて、二次電池の放電時に使用する放電用電圧変換器と、二次電池の充電時に使用する充電用電圧変換器と、二次電池、放電用電圧変換器、および充電用電圧変換器の温度を検出する温度保護素子とを有し、温度保護素子が二次電池、放電用電圧変換器、および充電用電圧変換器に熱的に結合するようにした電池パックである。 The present invention relates to a battery pack having a built-in secondary battery, a discharge voltage converter used when the secondary battery is discharged, a charge voltage converter used when charging the secondary battery, a secondary battery, and a discharge And a temperature protection element for detecting the temperature of the charging voltage converter, and the temperature protection element is thermally coupled to the secondary battery, the discharging voltage converter, and the charging voltage converter. This is a battery pack.

この発明に依れば、従来必要であった電圧変換器および二次電池それぞれの温度保護素子を１つにすることができるため、電池パックを小型化でき、さらにコストダウンを図ることができる。 According to the present invention, since it is possible to make one temperature protection element for each of the voltage converter and the secondary battery, which are conventionally required, the battery pack can be reduced in size and the cost can be further reduced.

さらに、この発明に依れば、電圧変換器の発熱が温度保護素子を介して二次電池に放熱されるため、電圧変換器の温度上昇を抑えることができる。電磁トランスは、低温の方が電磁誘導の効率が高いので、このように温度を低く抑えることによって、電圧変換器の変換効率の向上を図ることができる。また、二次電池を電圧変換器のヒートシンクとすることができるので、従来必要であった電圧変換器用の放熱器を削除することができ、電池パックを小型化でき、さらにコストダウンを図ることができる。 Furthermore, according to the present invention, since the heat generated by the voltage converter is radiated to the secondary battery via the temperature protection element, the temperature rise of the voltage converter can be suppressed. Since the electromagnetic transformer has higher electromagnetic induction efficiency at a low temperature, the conversion efficiency of the voltage converter can be improved by keeping the temperature low in this way. In addition, since the secondary battery can be used as a heat sink for the voltage converter, the heat exchanger for the voltage converter, which has been necessary in the past, can be eliminated, the battery pack can be downsized, and the cost can be further reduced. it can.

以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。この発明が適用される電池パックの第１の実施形態の構成について図１を参照して説明する。この電池パックは、二次電池１、温度保護素子２、および電圧変換器３からなり、ケース４にはマイナス外部端子５、電圧変換外部端子６、およびプラス外部端子７が設けられる。二次電池１の正極と、プラス外部端子７との間には、温度保護素子２が設けられる。また、二次電池１の正極と、電圧変換外部端子６との間には、温度保護素子２および電圧変換器３が直列に接続される。マイナス外部端子５は、二次電池１の負極から導出される。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. A configuration of a first embodiment of a battery pack to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. This battery pack includes a secondary battery 1, a temperature protection element 2, and a voltage converter 3, and a case 4 is provided with a negative external terminal 5, a voltage conversion external terminal 6, and a positive external terminal 7. A temperature protection element 2 is provided between the positive electrode of the secondary battery 1 and the positive external terminal 7. Further, the temperature protection element 2 and the voltage converter 3 are connected in series between the positive electrode of the secondary battery 1 and the voltage conversion external terminal 6. The negative external terminal 5 is derived from the negative electrode of the secondary battery 1.

なお、図１に示すように、温度保護素子２は、二次電池１と電圧変換器３との両方に、距離的に近くに配置されている。例えば、温度保護素子２および電圧変換器３は、二次電池１の外装ケースの面に物理的に接触するように配置される。また、図示しないが、二次電池１の端部に設けられた金属フィルム、例えばラミネートフィルムの溶着部に温度保護素子２および電圧変換器３を配置するようにしても良い。 As shown in FIG. 1, the temperature protection element 2 is disposed close to both the secondary battery 1 and the voltage converter 3 in terms of distance. For example, the temperature protection element 2 and the voltage converter 3 are disposed so as to physically contact the surface of the outer case of the secondary battery 1. Although not shown, the temperature protection element 2 and the voltage converter 3 may be arranged at a welded portion of a metal film, for example, a laminate film, provided at the end of the secondary battery 1.

従って、図２に示すように、二次電池１と温度保護素子２と電圧変換器３とを有する電池パックにおいて、温度保護素子２は、二次電池１と電圧変換器３の両方に熱的に結合している。 Therefore, as shown in FIG. 2, in the battery pack having the secondary battery 1, the temperature protection element 2, and the voltage converter 3, the temperature protection element 2 is thermally applied to both the secondary battery 1 and the voltage converter 3. Is bound to.

二次電池１としては、リチウムイオン二次電池、リチウムポリマー二次電池、ニッケル水素二次電池、ニッケルカドミウム二次電池、リチウム金属二次電池等を用いることができる。リチウムイオン二次電池の場合、例えば角形電池の構成とされ、二次電池１が全体として鉄の電池缶で被覆されている。また、リチウムポリマー二次電池の場合には、アルミニウムのラミネートフィルムで封止された構成とされている。また、今後開発される種類の二次電池であっても同様に用いることができる。 As the secondary battery 1, a lithium ion secondary battery, a lithium polymer secondary battery, a nickel hydride secondary battery, a nickel cadmium secondary battery, a lithium metal secondary battery, or the like can be used. In the case of a lithium ion secondary battery, for example, a prismatic battery is configured, and the secondary battery 1 is entirely covered with an iron battery can. In the case of a lithium polymer secondary battery, it is configured to be sealed with an aluminum laminate film. Moreover, it can use similarly even if it is a secondary battery of the kind developed from now on.

温度保護素子２は、二次電池１と電圧変換器３との両方の温度異常を検出し、保護する働きを有する。二次電池１が外部から物理的な損傷を受ける等、二次電池１が異常状態になり、温度が上昇した場合、温度保護素子２が溶断し、放電電流および充電電流を遮断する。また、電圧変換器３が故障し、その内部で短絡等の異常が発生し、異常発熱した場合、温度保護素子２が溶断し、放電電流および充電電流を遮断する。 The temperature protection element 2 has a function of detecting and protecting the temperature abnormality of both the secondary battery 1 and the voltage converter 3. When the secondary battery 1 is in an abnormal state such as when the secondary battery 1 is physically damaged from the outside and the temperature rises, the temperature protection element 2 is melted and the discharge current and the charging current are cut off. Further, when the voltage converter 3 breaks down and an abnormality such as a short circuit occurs within the voltage converter 3 and abnormal heat is generated, the temperature protection element 2 is melted to cut off the discharge current and the charging current.

温度保護素子２としては、温度ヒューズ、正特性サーミスタ（ＰＴＣ：Positive Temperature Coefficient）、サーモスタット等を用いることができる。温度ヒューズは、棒形状の低融点金属で構成されており、この低融点金属が高温時に溶断する。低融点金属の周囲には、フラックスが付着している。二次電池用の温度ヒューズの溶断温度は、約９０℃、約１００℃、約１３０℃などである。このような温度ヒューズの一例として、松下電子部品株式会社製のＥＹＰ２ＭＴ０９２がある。 As the temperature protection element 2, a temperature fuse, a positive temperature coefficient coefficient (PTC), a thermostat, or the like can be used. The thermal fuse is made of a rod-shaped low melting point metal, and the low melting point metal is melted at a high temperature. Flux adheres around the low melting point metal. The fusing temperature of the thermal fuse for the secondary battery is about 90 ° C., about 100 ° C., about 130 ° C., or the like. An example of such a thermal fuse is EYP2MT092 manufactured by Matsushita Electronic Components Co., Ltd.

正特性サーミスタ（ＰＴＣ）は、グラファイト、金属粉などの導体と樹脂とが混ざった構成をしており、温度が高温になると樹脂が膨張し、導体の接合密度が低くなり抵抗値が増大するものである。例えば、正特性サーミスタ（ＰＴＣ）の温度が２３℃からトリップ温度以上の１３０℃になると、抵抗値が２０mΩから２０Ωと約１０００倍以上になる。正特性サーミスタ（ＰＴＣ）の抵抗値が上昇するトリップ温度は、約１００℃〜約１３０℃である。このような正特性サーミスタ（ＰＴＣ）の一例として、タイコエレクトロニクスレイケム株式会社製のＶＴＰ２１０Ｓがある。 A positive temperature coefficient thermistor (PTC) has a structure in which a conductor such as graphite or metal powder is mixed with a resin. When the temperature rises, the resin expands, and the bonding density of the conductor decreases and the resistance increases. It is. For example, when the temperature of the positive temperature coefficient thermistor (PTC) is increased from 23 ° C. to 130 ° C., which is higher than the trip temperature, the resistance value is increased from about 20 mΩ to 20 Ω by about 1000 times. The trip temperature at which the resistance value of the positive temperature coefficient thermistor (PTC) increases is about 100 ° C. to about 130 ° C. An example of such a positive temperature coefficient thermistor (PTC) is VTP210S manufactured by Tyco Electronics Raychem.

サーモスタットは、２種類の金属を張り合わせた金属の合板（バイメタル）と、バネ性を有する金属板とから構成されており、バイメタルおよび金属板のそれぞれにスイッチ接点が設けられている。バイメタルおよび金属板の一方は上下に動作し、その他方は固定されている。また、サーモスタットの種類によっては、バイメタルおよび金属板の一方にのみスイッチ接点が配置されているものもある。通常、バイメタルに設けられたスイッチ接点と、金属板に設けられたスイッチ接点とは接触状態であり、規定の温度に達すると、バイメタルが逆方向に反り返るように動作し、スイッチ接点が開放状態となる。そして、再び温度が正常状態に戻ると、バイメタルおよび金属板のそれぞれのスイッチ接点が接触状態となる。このようなサーモスタットの一例として、日本テキサス・インスツルメンツ株式会社製の１ＭＭがある。 The thermostat is composed of a metal plywood (bimetal) in which two kinds of metals are bonded together and a metal plate having a spring property, and a switch contact is provided on each of the bimetal and the metal plate. One of the bimetal and the metal plate moves up and down, and the other is fixed. Also, depending on the type of thermostat, there is a switch contact disposed only on one of the bimetal and the metal plate. Normally, the switch contact provided on the bimetal and the switch contact provided on the metal plate are in contact with each other, and when the specified temperature is reached, the bimetal operates to warp in the opposite direction, and the switch contact is in the open state. Become. And when temperature returns to a normal state again, each switch contact of a bimetal and a metal plate will be in a contact state. One example of such a thermostat is 1MM manufactured by Texas Instruments Incorporated.

電圧変換器３としては、種々の構成のものを使用できる。例えば、コンデンサとスイッチ素子を用いたチャージャーポンプ方式、ダイオードとインダクタとコンデンサとスイッチ素子を用いたステップアップコンバータ（ステップダウンコンバータ）、またはトランスとスイッチ素子を用いたスイッチングレギュレータを使用できる。さらに、圧電トランスを用いた圧電インバータ、またはバイポーラトランジスタ素子を用いたシリーズレギュレータを電圧変換器３として使用しても良い。電圧変換器３の厚さは、約０．５mm〜１０mmであり、一般的には、約１mmのものが使用される。そのため、電池パックに電圧変換器を内蔵するのは比較的容易である。なお、電圧変換器３は、放電用電圧変換器または充電用電圧変換器の何れを適用しても良いが、この一例では放電用電圧変換器を適用したものとする。 As the voltage converter 3, those having various configurations can be used. For example, a charger pump system using a capacitor and a switch element, a step-up converter (step-down converter) using a diode, an inductor, a capacitor, and a switch element, or a switching regulator using a transformer and a switch element can be used. Furthermore, a piezoelectric inverter using a piezoelectric transformer or a series regulator using a bipolar transistor element may be used as the voltage converter 3. The thickness of the voltage converter 3 is about 0.5 mm to 10 mm, and generally about 1 mm is used. Therefore, it is relatively easy to incorporate a voltage converter in the battery pack. The voltage converter 3 may be either a discharging voltage converter or a charging voltage converter. In this example, it is assumed that a discharging voltage converter is applied.

電圧変換器３は、その内部にＦＥＴ（Field Effect Transistor）やコンデンサを含んでいることがある。その内部のＦＥＴが破壊されると、ＦＥＴのドレイン−ソース間の抵抗値が増大し、異常発熱する可能性がある。また、コンデンサの内部電極の短絡が発生すると、コンデンサ内部に大きな電流が流れて、異常発熱する可能性がある。 The voltage converter 3 may include an FET (Field Effect Transistor) and a capacitor therein. When the internal FET is destroyed, the resistance value between the drain and source of the FET increases, and abnormal heat generation may occur. In addition, when a short circuit of the internal electrode of the capacitor occurs, a large current flows inside the capacitor, which may cause abnormal heat generation.

なお、温度保護素子２と電圧変換器３との間に、絶縁板を配置しても良い。絶縁板の材質は、プラスチックまたは不織布である。プラスチックの一例として、ポリエステル、ポリイミド、ポリアミド、ポリエチレン等があり、不織布の一例として、ガラス繊維等がある。 An insulating plate may be disposed between the temperature protection element 2 and the voltage converter 3. The material of the insulating plate is plastic or non-woven fabric. Examples of plastic include polyester, polyimide, polyamide, polyethylene, and examples of nonwoven fabric include glass fiber.

ここで、この第１の実施形態の回路の一例を図３に示す。二次電池１の正極とプラス外部端子７との間に、温度保護素子２が設けられる。二次電池１の負極からマイナス外部端子５が導出される。マイナス外部端子５とプラス外部端子７との間には、二次電池１の電池電圧が直接出力される。例えば、二次電池１の電池電圧は、２．５Ｖ〜４．３Ｖが適正状態の電圧値、すなわち過放電および過充電の何れでもない状態の電圧値と設定されている。 An example of the circuit of the first embodiment is shown in FIG. A temperature protection element 2 is provided between the positive electrode of the secondary battery 1 and the positive external terminal 7. A negative external terminal 5 is led out from the negative electrode of the secondary battery 1. The battery voltage of the secondary battery 1 is directly output between the negative external terminal 5 and the positive external terminal 7. For example, the battery voltage of the secondary battery 1 is set to a voltage value in an appropriate state of 2.5 V to 4.3 V, that is, a voltage value in a state where neither overdischarge nor overcharge is present.

電圧変換器３の一方の電源端子が温度保護素子２を介して二次電池１の正極と接続され、その他方の電源端子が二次電池１の負極と接続される。なお、以下の説明でも同様であるが、電圧変換器の電源端子に供給される直流電圧は、電圧変換器の入力直流電圧となる。電圧変換器３の出力端子が電圧変換外部端子６として導出される。マイナス外部端子５と電圧変換外部端子６との間には、電圧変換器３によって定電圧制御され、電池電圧と異なる値の出力電圧が取り出される。 One power supply terminal of the voltage converter 3 is connected to the positive electrode of the secondary battery 1 via the temperature protection element 2, and the other power supply terminal is connected to the negative electrode of the secondary battery 1. Although the same applies to the following description, the DC voltage supplied to the power supply terminal of the voltage converter becomes the input DC voltage of the voltage converter. An output terminal of the voltage converter 3 is derived as a voltage conversion external terminal 6. Between the negative external terminal 5 and the voltage conversion external terminal 6, constant voltage control is performed by the voltage converter 3, and an output voltage having a value different from the battery voltage is taken out.

このように、温度保護素子２、二次電池１、および電圧変換器３のそれぞれは、電気的に接続されているため、電気的接続のための金属板や電線により熱が伝わるようになされている。熱的により強く結合させるためには、金属板の断面積を大きくし、距離を短くすれば良い。その金属板は、一般的にニッケルが使用されているが、銅、鉄、鉄合金等を使用しても良い。 Thus, since each of the temperature protection element 2, the secondary battery 1, and the voltage converter 3 is electrically connected, heat is transmitted by a metal plate or electric wire for electrical connection. Yes. In order to bond more strongly thermally, it is only necessary to increase the cross-sectional area of the metal plate and shorten the distance. Nickel is generally used for the metal plate, but copper, iron, iron alloy, or the like may be used.

なお、この実施形態では、二次電池１、温度保護素子２、および電圧変換器３は、熱的に結合させるために、後述する熱伝導性の高い接着剤が塗布され、電圧変換器３のヒートシンクとして二次電池１が使用される。熱伝導性の高い接着剤が塗布されることによって、温度保護素子２は、二次電池１および電圧変換器３とより強固に熱的に結合することができ、電圧変換器３のエネルギー変換効率を高くすることができる。 In this embodiment, the secondary battery 1, the temperature protection element 2, and the voltage converter 3 are coated with an adhesive having high thermal conductivity to be described later in order to be thermally coupled. The secondary battery 1 is used as a heat sink. By applying the adhesive having high thermal conductivity, the temperature protection element 2 can be more firmly and thermally coupled to the secondary battery 1 and the voltage converter 3, and the energy conversion efficiency of the voltage converter 3. Can be high.

熱的に結合させるために塗布される熱伝導性の接着剤には、通常小さなアルミニウム粉が含まれており、熱伝導率を高くするために、細かな金属粉を含有させることが好ましい。さらに、この熱伝導性の接着剤の電気抵抗値は高く、略々絶縁物と同じ値となる。 The thermally conductive adhesive applied for thermally bonding usually contains small aluminum powder, and it is preferable to contain fine metal powder in order to increase the thermal conductivity. Furthermore, the electrical resistance value of the heat conductive adhesive is high, and is substantially the same value as that of the insulator.

また、熱的に結合させるため、温度保護素子２と電圧変換器３との間に、熱伝導性のゲル状の板を配置するようにしても良い。通常、熱伝導性のゲル状の板には、小さなアルミニウム粉が含まれており、熱伝導率を高くするために、細かな金属粉を含有させることが好ましい。さらに、この熱伝導性の接着剤の電気抵抗値は高く、略々絶縁物と同じ値となる。ゲル状の板は、電子部品の凹凸を吸収し、隙間を埋めるような形状に変化するため、温度保護素子２とその周囲の部品との熱結合が強固になる。 Further, a thermally conductive gel-like plate may be disposed between the temperature protection element 2 and the voltage converter 3 for thermal coupling. Usually, the thermally conductive gel-like plate contains small aluminum powder, and it is preferable to contain fine metal powder in order to increase the thermal conductivity. Furthermore, the electrical resistance value of the heat conductive adhesive is high, and is substantially the same value as that of the insulator. The gel-like plate absorbs the unevenness of the electronic component and changes into a shape that fills the gap, so that the thermal coupling between the temperature protection element 2 and the surrounding components is strengthened.

一例として、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製の放熱用各種シリコーンを使用することができる。表１は、この放熱用各種シリコーンの分類とその特徴を示す。これら放熱用シリコーンは、通常のシリコーン熱伝導率を改良し、「熱放散性」を向上させたものであり、熱伝導率が高いという特徴がある。これら放熱用シリコーンは、パワートランジスタやサーミスタなどの熱源と、基板ないしは放熱板との間隔に設置することで、電子機器の熱放散を大きく向上させ、これら機器の軽薄短小化を可能にする。放熱用シリコーンは、ゴムタイプ、ゲルタイプ、オイルコンパウンドタイプの３種類がある。 As an example, various heat dissipation silicones manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd. can be used. Table 1 shows the classification and characteristics of the various heat dissipation silicones. These heat-dissipating silicones are improved in normal silicone thermal conductivity and improved in “heat dissipation” and are characterized by high thermal conductivity. These heat radiating silicones are installed at a distance between a heat source such as a power transistor or a thermistor and a substrate or a heat radiating plate, thereby greatly improving the heat dissipation of the electronic devices and making these devices light and thin. There are three types of silicone for heat dissipation: rubber type, gel type, and oil compound type.

具体的には、２液加熱硬化型放熱用シリコーンゲル（ＳＥ４４４５ＣＶＡ／Ｂ）を使用すると好適である。このシリコーンゲルの熱伝導率は、１．２６W/m・kであり優れている。また、このシリコーンゲルは、電気絶縁性に優れている、弾性に富んでいるため各種クリアランスに対応できるなどの特徴を有する。このシリコーンゲルを型に流し込んで長時間加熱して硬化し、板形状のゲルシートを製作する。製作した硬化物のゲルシートは、密着性、追随性、粘着性に優れた難燃タイプである。 Specifically, it is preferable to use a two-component heat-curable silicone gel for heat dissipation (SE4445CV A / B). This silicone gel has an excellent thermal conductivity of 1.26 W / m · k. In addition, this silicone gel has characteristics such as excellent electrical insulation and elasticity, so that it can cope with various clearances. This silicone gel is poured into a mold and cured by heating for a long time to produce a plate-shaped gel sheet. The produced gel sheet of the cured product is a flame retardant type excellent in adhesion, followability and adhesiveness.

また、例えば、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製の速乾・非腐食性シリコーン接着剤（ＳＥ９１８４ＷＨＩＴＥＲＴＶ）を使用することができる。この接着剤は、１成分形室温硬化型シリコーン接着剤である。熱伝導率は、０．８４W/mK（２．０×１０^-3cal/cm・sec・℃）と高く、体積抵抗率は、１．０×１０¹⁵Ω・cmであり、放熱性にも優れているなどの特徴を有する。 Further, for example, a quick-drying / non-corrosive silicone adhesive (SE9184 WHITE RTV) manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd. can be used. This adhesive is a one-component room temperature curable silicone adhesive. The thermal conductivity is as high as 0.84 W / mK (2.0 × 10 ⁻³ cal / cm · sec · ° C.), and the volume resistivity is 1.0 × 10 ¹⁵ Ω · cm. Features such as excellent.

また、例えば、ジーイー東芝シリコーン株式会社製の難燃性・半流動性一般工業用接着シール材（ＴＳＥ３８４３−Ｗ）を使用することができる。このシール材は、１成分オキシム型の液状シリコーンゴムである。このシール材は、チューブまたはカートリッジから押し出すだけで常温で硬化し、ゴム状弾性体となる。したがって、塗布後に乾燥させることで固体化する。熱伝導率は、０．８W/mK（１．９×１０^-3cal/cm・sec・℃）と高く、体積抵抗率は、２．０×１０¹⁵Ω・cmであり、放熱性にも優れているなどの特徴を有する。 Further, for example, a flame retardant / semi-fluid general industrial adhesive seal material (TSE3843-W) manufactured by GE Toshiba Silicone Co., Ltd. can be used. This sealing material is a one-component oxime type liquid silicone rubber. This sealing material is cured at room temperature simply by being extruded from a tube or cartridge, and becomes a rubber-like elastic body. Therefore, it solidifies by drying after coating. The thermal conductivity is as high as 0.8 W / mK (1.9 × 10 ⁻³ cal / cm · sec · ° C.), and the volume resistivity is 2.0 × 10 ¹⁵ Ω · cm. Features such as excellent.

また、例えば、株式会社ジェルテック製のラムダゲル（λＧＥＬ）を使用することができる。このラムダゲルは、ゲル状なので凹凸部品の隙間を埋め密着する。また、接触面に空気層が形成されず、電気絶縁性を有している。熱伝導率は、１．８W/m・kと高く、体積抵抗率は、３．４×１０¹²Ω・cmであり、放熱性にも優れているなどの特徴を有する。 Further, for example, lambda gel (λGEL) manufactured by Geltech Co., Ltd. can be used. Since this lambda gel is a gel, it closes and closes the gaps between the concave and convex parts. Moreover, an air layer is not formed on the contact surface, and it has electrical insulation. The thermal conductivity is as high as 1.8 W / m · k, the volume resistivity is 3.4 × 10 ¹² Ω · cm, and the heat dissipation is excellent.

また、例えば、株式会社寺岡製作所製の熱伝導性両面テープＮｏ７０９０を使用することができる。この熱伝導性両面テープＮｏ７０９０は、熱伝導率が１．０×１０^-3cal/cm・sec・℃と高いなどの特徴を有する。 Moreover, for example, heat conductive double-sided tape No. 7090 manufactured by Teraoka Seisakusho Co., Ltd. can be used. This heat conductive double-sided tape No. 7090 has a feature such as high heat conductivity of 1.0 × 10 ⁻³ cal / cm · sec · ° C.

このように、熱伝導率の高い接着剤を塗布したり、ゲル状の充填剤を充填したりすることによって、温度保護素子２は、電圧変換器３および二次電池１とより強く熱的に結合することができる。 In this way, the temperature protection element 2 is more strongly and thermally applied to the voltage converter 3 and the secondary battery 1 by applying an adhesive having high thermal conductivity or filling a gel filler. Can be combined.

ここで、この発明が適用される電池パックの第２の実施形態の構成について図４を参照して説明する。この電池パックは、二次電池１、温度保護素子２、電圧変換器３、および基板１１からなり、ケース４にはマイナス外部端子５、電圧変換外部端子６、およびプラス外部端子７が設けられる。このように、この第２の実施形態の電池パックは、第１の実施形態に基板１１を追加したものである。 Here, the configuration of the second embodiment of the battery pack to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. The battery pack includes a secondary battery 1, a temperature protection element 2, a voltage converter 3, and a substrate 11, and the case 4 is provided with a negative external terminal 5, a voltage conversion external terminal 6, and a positive external terminal 7. As described above, the battery pack according to the second embodiment is obtained by adding the substrate 11 to the first embodiment.

基板１１には、電圧変換器３がマウントされる。参照符号１２で示すように、基板１１の端部で、基板１１に設けられた銅箔ランド（図示なし）と、温度保護素子２に電気的に接続された配線とが半田付けされる。基板１１の銅箔ランドには、電圧変換器３が電気的に接続されている。 The voltage converter 3 is mounted on the substrate 11. As indicated by reference numeral 12, the copper foil land (not shown) provided on the substrate 11 and the wiring electrically connected to the temperature protection element 2 are soldered at the end of the substrate 11. The voltage converter 3 is electrically connected to the copper foil land of the substrate 11.

なお、図４に示すように、温度保護素子２は、二次電池１および電圧変換器３の両方に、距離的に近くに配置されている。例えば、温度保護素子２および電圧変換器３は、二次電池１の外装ケースの面に物理的に接触するように配置される。また、図示しないが、二次電池１の端部に設けられた金属フィルム、例えばラミネートフィルムの溶着部に温度保護素子２および電圧変換器３を配置するようにしても良い。 As shown in FIG. 4, the temperature protection element 2 is disposed close to both the secondary battery 1 and the voltage converter 3 in terms of distance. For example, the temperature protection element 2 and the voltage converter 3 are disposed so as to physically contact the surface of the outer case of the secondary battery 1. Although not shown, the temperature protection element 2 and the voltage converter 3 may be arranged at a welded portion of a metal film, for example, a laminate film, provided at the end of the secondary battery 1.

従って、図４に示すように、二次電池１、温度保護素子２、および電圧変換器３を有する電池パックにおいて、温度保護素子２が二次電池１および電圧変換器３の両方に熱的に結合している。 Therefore, as shown in FIG. 4, in the battery pack having the secondary battery 1, the temperature protection element 2, and the voltage converter 3, the temperature protection element 2 is thermally applied to both the secondary battery 1 and the voltage converter 3. Are connected.

この発明が適用される電池パックの第２の実施形態の他の例の構成について図５を参照して説明する。この図５の他の例は、上述の図４の構成と比較すると、基板１１にマウントした電圧変換器３を温度保護素子２側に配置したものである。図５に示すように、温度保護素子２と電圧変換器３とが物理的に接触している。このため、温度保護素子２と電圧変換器３とが熱的により強く結合している。上述の図４と同様に、参照符号１２で示すように、基板１１の端部で、基板１１に設けられた銅箔ランド（図示なし）と、温度保護素子２に電気的に接続された配線とが半田付けされる。基板１１の銅箔ランドには、電圧変換器３が電気的に接続されている。 The configuration of another example of the second embodiment of the battery pack to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. In another example of FIG. 5, the voltage converter 3 mounted on the substrate 11 is arranged on the temperature protection element 2 side as compared with the configuration of FIG. 4 described above. As shown in FIG. 5, the temperature protection element 2 and the voltage converter 3 are in physical contact. For this reason, the temperature protection element 2 and the voltage converter 3 are thermally coupled more strongly. Similar to FIG. 4 described above, as indicated by reference numeral 12, at the end of the substrate 11, copper foil lands (not shown) provided on the substrate 11 and wiring electrically connected to the temperature protection element 2 And are soldered. The voltage converter 3 is electrically connected to the copper foil land of the substrate 11.

なお、図５に示すように、温度保護素子２は、二次電池１および電圧変換器３の両方に、距離的に近くに配置されている。例えば、温度保護素子２および電圧変換器３は、二次電池１の外装ケースの面に物理的に接触するように配置される。また、図示しないが、二次電池１の端部に設けられた金属フィルム、例えばラミネートフィルムの溶着部に温度保護素子２および電圧変換器３を配置するようにしても良い。 As shown in FIG. 5, the temperature protection element 2 is disposed close to both the secondary battery 1 and the voltage converter 3 in terms of distance. For example, the temperature protection element 2 and the voltage converter 3 are disposed so as to physically contact the surface of the outer case of the secondary battery 1. Although not shown, the temperature protection element 2 and the voltage converter 3 may be arranged at a welded portion of a metal film, for example, a laminate film, provided at the end of the secondary battery 1.

従って、図５に示すように、二次電池１、温度保護素子２、および電圧変換器３を有する電池パックにおいて、温度保護素子２が二次電池１および電圧変換器３の両方に熱的に結合している。 Therefore, as shown in FIG. 5, in the battery pack having the secondary battery 1, the temperature protection element 2, and the voltage converter 3, the temperature protection element 2 is thermally applied to both the secondary battery 1 and the voltage converter 3. Are connected.

この発明が適用される電池パックの第３の実施形態の構成について図６を参照して説明する。この電池パックは、二次電池１、温度保護素子２、放電用電圧変換器２１、および充電用電圧変換器２２からなり、ケース４にはマイナス外部端子５、放電用外部端子２３、および充電用外部端子２４が設けられる。このように、この第３の実施形態の電池パックは、第１の実施形態と比較すると、放電用および充電用のそれぞれ２つの電圧変換器を使用したものである。 The configuration of the third embodiment of the battery pack to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. The battery pack includes a secondary battery 1, a temperature protection element 2, a discharge voltage converter 21, and a charge voltage converter 22, and the case 4 has a negative external terminal 5, a discharge external terminal 23, and a charge battery. An external terminal 24 is provided. As described above, the battery pack according to the third embodiment uses two voltage converters for discharging and charging, as compared with the first embodiment.

二次電池１の正極と放電用外部端子２３との間には、温度保護素子２および放電用電圧変換器２１が直列に接続される。また、二次電池の正極と充電用外部端子２４との間には、温度保護素子２および充電用電圧変換器２２が直列に接続される。マイナス外部端子５は、二次電池１の負極から導出される。 Between the positive electrode of the secondary battery 1 and the discharge external terminal 23, the temperature protection element 2 and the discharge voltage converter 21 are connected in series. Further, the temperature protection element 2 and the charging voltage converter 22 are connected in series between the positive electrode of the secondary battery and the charging external terminal 24. The negative external terminal 5 is derived from the negative electrode of the secondary battery 1.

なお、図６に示すように、温度保護素子２は、二次電池１、放電用電圧変換器２１、および充電用電圧変換器２２の全てに、距離的に近くに配置されている。例えば、温度保護素子２、放電用電圧変換器２１、および充電用電圧変換器２２は、二次電池１の外装ケースの面に物理的に接触するように配置される。また、図示しないが、二次電池１の端部に設けられた金属フィルム、例えばラミネートフィルムの溶着部に温度保護素子２、放電用電圧変換器２１、および充電用電圧変換器２２を配置するようにしても良い。 As shown in FIG. 6, the temperature protection element 2 is disposed close to all of the secondary battery 1, the discharge voltage converter 21, and the charge voltage converter 22. For example, the temperature protection element 2, the discharging voltage converter 21, and the charging voltage converter 22 are arranged so as to physically contact the surface of the outer case of the secondary battery 1. Although not shown, the temperature protection element 2, the discharge voltage converter 21, and the charge voltage converter 22 are arranged in a welded portion of a metal film, for example, a laminate film, provided at the end of the secondary battery 1. Anyway.

従って、図７に示すように、二次電池１、温度保護素子２、放電用電圧変換器２１、および充電用電圧変換器２２を有する電池パックにおいて、温度保護素子２が二次電池１、放電用電圧変換器２１、および充電用電圧変換器２２の全てに熱的に結合している。 Therefore, as shown in FIG. 7, in the battery pack having the secondary battery 1, the temperature protection element 2, the discharge voltage converter 21, and the charging voltage converter 22, the temperature protection element 2 is the secondary battery 1, the discharge. It is thermally coupled to all of the voltage converter 21 for charging and the voltage converter 22 for charging.

ここで、この第３の実施形態の回路の一例を図８に示す。放電用電圧変換器２１の一方の電源端子が温度保護素子２を介して二次電池１の正極と接続され、その他方の電源端子が二次電池１の負極と接続される。放電用電圧変換器２１の出力端子が放電用外部端子２３として導出される。二次電池１の負極からマイナス外部端子５が導出される。マイナス外部端子５と放電用外部端子２３との間には、放電用電圧変換器２１によって定電圧制御され、電池電圧と異なる値の出力電圧が取り出される。 An example of the circuit of the third embodiment is shown in FIG. One power supply terminal of the discharge voltage converter 21 is connected to the positive electrode of the secondary battery 1 through the temperature protection element 2, and the other power supply terminal is connected to the negative electrode of the secondary battery 1. The output terminal of the discharge voltage converter 21 is derived as a discharge external terminal 23. A negative external terminal 5 is led out from the negative electrode of the secondary battery 1. Between the negative external terminal 5 and the discharge external terminal 23, constant voltage control is performed by the discharge voltage converter 21, and an output voltage having a value different from the battery voltage is taken out.

また、二次電池１の電池電圧が所定値以下、いわゆる過放電になるような場合、放電用電圧変換器２１の動作を停止させて、二次電池１を過放電から保護することができる。 Further, when the battery voltage of the secondary battery 1 is a predetermined value or less, that is, so-called overdischarge, the operation of the discharge voltage converter 21 can be stopped to protect the secondary battery 1 from overdischarge.

充電用電圧変換器２２の入力端子は充電電圧が供給される充電用外部端子２４と接続され、その他方の電源端子はマイナス外部端子５と接続される。また、充電用電圧変換器２２の他方の電源端子は、二次電池１の負極と接続される。充電用電圧変換器２２の出力端子は、二次電池１の正極と接続される。 The input terminal of the charging voltage converter 22 is connected to the charging external terminal 24 to which the charging voltage is supplied, and the other power supply terminal is connected to the minus external terminal 5. The other power supply terminal of the charging voltage converter 22 is connected to the negative electrode of the secondary battery 1. The output terminal of the charging voltage converter 22 is connected to the positive electrode of the secondary battery 1.

充電用電圧変換器２２では、充電器（図示なし）からマイナス外部端子５および充電用外部端子２４から充電電圧が供給され、供給された充電電圧に応じて二次電池１が充電される。 In the charging voltage converter 22, the charging voltage is supplied from the negative external terminal 5 and the charging external terminal 24 from a charger (not shown), and the secondary battery 1 is charged according to the supplied charging voltage.

また、充電器から過充電となる電圧および電流が供給されても、充電用電圧変換器２２で最適な電圧および電流を二次電池１に対して供給することができるので、二次電池１を過充電から保護することができる。 In addition, even if the overcharged voltage and current are supplied from the charger, the charging voltage converter 22 can supply the optimum voltage and current to the secondary battery 1. Can be protected from overcharge.

このように図７に示す回路の他の例では、放電用電圧変換器２１によって二次電池１を過放電から保護することができ、充電用電圧変換器２２によって二次電池１を過充電から保護することができる。従って、放電制御用のＦＥＴおよび充電制御用のＦＥＴを省略できる。 Thus, in another example of the circuit shown in FIG. 7, the secondary battery 1 can be protected from overdischarge by the discharge voltage converter 21, and the secondary battery 1 can be protected from overcharge by the charge voltage converter 22. Can be protected. Therefore, the discharge control FET and the charge control FET can be omitted.

なお、二次電池１、温度保護素子２、放電用電圧変換器２１、および充電用電圧変換器２２を熱的に結合させるために、熱伝導性の高い接着剤が塗布される。それによって、放電用電圧変換器２１および充電用電圧変換器２２の発熱を二次電池１を介して放熱することができ、放電用電圧変換器２１および充電用電圧変換器２２のエネルギー変換効率を高くすることができる。 In addition, in order to couple | bond the secondary battery 1, the temperature protection element 2, the voltage converter 21 for discharge, and the voltage converter 22 for charge thermally, the adhesive agent with high heat conductivity is apply | coated. As a result, the heat generated by the discharge voltage converter 21 and the charging voltage converter 22 can be dissipated through the secondary battery 1, and the energy conversion efficiency of the discharge voltage converter 21 and the charging voltage converter 22 can be increased. Can be high.

この発明が適用される電池パックの第４の実施形態の構成について図９を参照して説明する。この電池パックは、二次電池１、温度保護素子２、電圧変換器３、および二次電池保護回路３１からなり、ケース４にはマイナス外部端子５、電圧変換外部端子６、およびプラス外部端子７が設けられる。このように、この第４の実施形態の電池パックは、第１の実施形態に二次電池保護回路３１を追加したものである。 The configuration of the fourth embodiment of the battery pack to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. The battery pack includes a secondary battery 1, a temperature protection element 2, a voltage converter 3, and a secondary battery protection circuit 31. The case 4 has a negative external terminal 5, a voltage conversion external terminal 6, and a positive external terminal 7. Is provided. As described above, the battery pack according to the fourth embodiment is obtained by adding the secondary battery protection circuit 31 to the first embodiment.

二次電池保護回路３１は、二次電池１の負極とマイナス外部端子５との間に設けられる。また、二次電池保護回路３１は、温度保護素子２を介して二次電池１の正極と接続され、さらに温度保護素子２および電圧変換器３を介して二次電池１の正極と接続される。この二次電池保護回路３１は、二次電池１が過電圧充電された場合、スイッチ素子を開放状態に切り替える、すなわち二次電池１が過電圧充電されることを防止する機能（過電圧充電保護機能）と、二次電池１が過電圧放電された場合、スイッチ素子を開放状態に切り替える、すなわち二次電池１が過電圧放電されることを防止する機能（過電圧放電機能）とを有する。 The secondary battery protection circuit 31 is provided between the negative electrode of the secondary battery 1 and the negative external terminal 5. The secondary battery protection circuit 31 is connected to the positive electrode of the secondary battery 1 via the temperature protection element 2 and further connected to the positive electrode of the secondary battery 1 via the temperature protection element 2 and the voltage converter 3. . The secondary battery protection circuit 31 has a function of switching the switch element to an open state when the secondary battery 1 is overvoltage charged, that is, preventing the secondary battery 1 from being overvoltage charged (overvoltage charge protection function); When the secondary battery 1 is overvoltage discharged, the switch element is switched to an open state, that is, the secondary battery 1 has a function of preventing the overvoltage discharge (overvoltage discharge function).

このとき二次電池保護回路３１で使用されるスイッチ素子は、ＦＥＴが一般的である。このＦＥＴが破壊されると、ＦＥＴのドレイン−ソース間の抵抗値が増大し、異常発熱する可能性がある。 At this time, the switching element used in the secondary battery protection circuit 31 is generally an FET. When this FET is destroyed, the resistance value between the drain and source of the FET increases, and abnormal heat generation may occur.

なお、図９に示すように、温度保護素子２は、二次電池１、電圧変換器３、および二次電池保護回路３１の全てに、距離的に近くに配置されている。例えば、温度保護素子２、電圧変換器３、および二次電池保護回路３１は、二次電池１の外装ケースの面に物理的に接触するように配置される。また、図示しないが、二次電池１の端部に設けられた金属フィルム、例えばラミネートフィルムの溶着部に温度保護素子２、電圧変換器３、および二次電池保護回路３１を配置するようにしても良い。 As shown in FIG. 9, the temperature protection element 2 is disposed close to all of the secondary battery 1, the voltage converter 3, and the secondary battery protection circuit 31. For example, the temperature protection element 2, the voltage converter 3, and the secondary battery protection circuit 31 are arranged so as to physically contact the surface of the outer case of the secondary battery 1. Although not shown, the temperature protection element 2, the voltage converter 3, and the secondary battery protection circuit 31 are arranged in a welded portion of a metal film, for example, a laminate film, provided at the end of the secondary battery 1. Also good.

従って、図１０に示すように、二次電池１、温度保護素子２、電圧変換器３、および二次電池保護回路３１を有する電池パックにおいて、温度保護素子２が二次電池１、電圧変換器３、および二次電池保護回路３１の全てに熱的に結合している。 Accordingly, as shown in FIG. 10, in the battery pack having the secondary battery 1, the temperature protection element 2, the voltage converter 3, and the secondary battery protection circuit 31, the temperature protection element 2 is the secondary battery 1, the voltage converter. 3 and all of the secondary battery protection circuit 31 are thermally coupled.

ここで、この第４の実施形態の回路の一例を図１１に示す。二次電池１の正極とプラス外部端子７との間に、温度保護素子２および二次電池保護回路３１が設けられる。二次電池１の負極とマイナス外部端子５との間に、二次電池保護回路３１が設けられる。マイナス外部端子５とプラス外部端子７との間には、二次電池１の電池電圧が直接出力される。例えば二次電池１の電池電圧は、２．５Ｖ〜４．３Ｖが適正状態の電圧値、すなわち過放電および過充電の何れでもない状態の電圧値と設定されている。 An example of the circuit of the fourth embodiment is shown in FIG. A temperature protection element 2 and a secondary battery protection circuit 31 are provided between the positive electrode of the secondary battery 1 and the positive external terminal 7. A secondary battery protection circuit 31 is provided between the negative electrode of the secondary battery 1 and the negative external terminal 5. The battery voltage of the secondary battery 1 is directly output between the negative external terminal 5 and the positive external terminal 7. For example, the battery voltage of the secondary battery 1 is set to a voltage value of 2.5V to 4.3V in an appropriate state, that is, a voltage value in a state where neither overdischarge nor overcharge is present.

電圧変換器３の一方の電源端子が温度保護素子２および二次電池保護回路３１を介して二次電池１の正極と接続され、その他方の電源端子が二次電池保護回路３１を介して二次電池１の負極と接続される。電圧変換器３の出力端子が電圧変換外部端子６として導出される。マイナス外部端子５と電圧変換外部端子６との間には、電圧変換器３によって定電圧制御され、電池電圧と異なる値の出力電圧が取り出される。 One power supply terminal of the voltage converter 3 is connected to the positive electrode of the secondary battery 1 via the temperature protection element 2 and the secondary battery protection circuit 31, and the other power supply terminal is connected to the secondary battery protection circuit 31 via the secondary battery protection circuit 31. It is connected to the negative electrode of the secondary battery 1. An output terminal of the voltage converter 3 is derived as a voltage conversion external terminal 6. Between the negative external terminal 5 and the voltage conversion external terminal 6, constant voltage control is performed by the voltage converter 3, and an output voltage having a value different from the battery voltage is taken out.

二次電池保護回路３１は、一例として保護回路３２、ＦＥＴ３３、３５、寄生ダイオード３４、および３６から構成される。保護回路３２の一方の電源端子が温度保護素子２を介して二次電池１の正極と接続され、その他方の電源端子が二次電池１の負極と接続される。二次電池１の負極とマイナス外部端子５が放電電流用のスイッチ３３および充電電流用のスイッチ３５を介して接続される。 As an example, the secondary battery protection circuit 31 includes a protection circuit 32, FETs 33 and 35, and parasitic diodes 34 and 36. One power supply terminal of the protection circuit 32 is connected to the positive electrode of the secondary battery 1 via the temperature protection element 2, and the other power supply terminal is connected to the negative electrode of the secondary battery 1. The negative electrode of the secondary battery 1 and the negative external terminal 5 are connected via a switch 33 for discharging current and a switch 35 for charging current.

スイッチ３３および３５は、例えばＮチャンネル型のＦＥＴにより構成され、スイッチ３３および３５と並列に寄生ダイオード３４および３６が接続される。スイッチ３３および３５が保護回路３２からの放電制御信号３７および充電制御信号３８によってそれぞれ制御される。 The switches 33 and 35 are composed of, for example, N-channel FETs, and parasitic diodes 34 and 36 are connected in parallel with the switches 33 and 35. Switches 33 and 35 are controlled by discharge control signal 37 and charge control signal 38 from protection circuit 32, respectively.

保護回路３２は、一般的な回路構成であり、保護回路３２によってスイッチ３３および３５が制御され、過充電保護、過放電保護および過電流保護がなされる。電池電圧が設定電圧範囲内の通常状態であれば、放電制御信号３７および充電制御信号３８が共に"1"（論理的なレベルを意味する）となり、スイッチ３３および３５がオン状態とされる。したがって、二次電池１から負荷への放電と、充電器から二次電池１への充電が自由に行える。 The protection circuit 32 has a general circuit configuration, and the switches 33 and 35 are controlled by the protection circuit 32 to perform overcharge protection, overdischarge protection, and overcurrent protection. If the battery voltage is in a normal state within the set voltage range, both the discharge control signal 37 and the charge control signal 38 are “1” (meaning a logical level), and the switches 33 and 35 are turned on. Therefore, discharging from the secondary battery 1 to the load and charging from the charger to the secondary battery 1 can be performed freely.

二次電池１の電池電圧が設定電圧範囲より高いと、例えば電池電圧が４．３Ｖ以上になると、充電制御信号３８が"0"となり、スイッチ３５がオフとされ、充電が禁止される。
このようにして、二次電池１の電池電圧が異常に高い場合に、充電を停止させて、二次電池１の劣化を防止する。負荷への放電は、寄生ダイオード３６を介して行われる。 When the battery voltage of the secondary battery 1 is higher than the set voltage range, for example, when the battery voltage becomes 4.3 V or more, the charging control signal 38 becomes “0”, the switch 35 is turned off, and charging is prohibited.
In this way, when the battery voltage of the secondary battery 1 is abnormally high, charging is stopped to prevent the secondary battery 1 from deteriorating. The discharge to the load is performed via the parasitic diode 36.

二次電池１の電池電圧が設定電圧範囲より低いと、例えば電池電圧が２．５Ｖ以下になると、放電制御信号３７が"0"（論理的なレベルを意味する）となり、スイッチ３３がオフとされ、放電電流が流れることを禁止する。このようにして、二次電池１の電池電圧が低い場合に、放電を停止させて、二次電池１の劣化を防止する。その後充電器を接続すると、寄生ダイオード３４を介して充電がなされる。 When the battery voltage of the secondary battery 1 is lower than the set voltage range, for example, when the battery voltage becomes 2.5 V or less, the discharge control signal 37 becomes “0” (which means a logical level), and the switch 33 is turned off. The discharge current is prohibited from flowing. In this way, when the battery voltage of the secondary battery 1 is low, the discharge is stopped and the deterioration of the secondary battery 1 is prevented. Thereafter, when a charger is connected, charging is performed via the parasitic diode 34.

さらに、マイナス外部端子５およびプラス外部端子７の間が短絡されると、過大放電電流が流れ、ＦＥＴが破壊される可能性があるので、放電電流が所定の電流値に達すると、放電制御信号３７が"0"となり、スイッチ３３がオフとされ、放電電流が流れることを禁止する。 Furthermore, if the negative external terminal 5 and the positive external terminal 7 are short-circuited, an excessive discharge current flows and the FET may be destroyed. Therefore, when the discharge current reaches a predetermined current value, the discharge control signal 37 becomes “0”, the switch 33 is turned off, and the flow of the discharge current is prohibited.

なお、二次電池１、温度保護素子２、電圧変換器３、および二次電池保護回路３１は、熱的に結合させるために、熱伝導性の高い接着剤が塗布される。それによって、電圧変換器３の発熱を二次電池１を介して放熱することができ、電圧変換器３のエネルギー変換効率を高くすることができる。 The secondary battery 1, the temperature protection element 2, the voltage converter 3, and the secondary battery protection circuit 31 are coated with an adhesive having high thermal conductivity in order to be thermally coupled. Thereby, the heat generated by the voltage converter 3 can be dissipated through the secondary battery 1, and the energy conversion efficiency of the voltage converter 3 can be increased.

ここで、この実施形態で使用される接着剤等について説明する。図１２に示す特性図は、ケース４と二次電池１との隙間に接着剤を塗布し、電池パックの周囲温度である雰囲気温度４５℃における高負荷電流５．８Ａの放電をしたときの二次電池１の温度曲線ａ、ｂ、およびｃと、電池パックのプラス外部端子７およびマイナス外部端子５の間の電圧曲線ｄとを示す。 Here, the adhesive and the like used in this embodiment will be described. The characteristic diagram shown in FIG. 12 is obtained by applying an adhesive to the gap between the case 4 and the secondary battery 1 and discharging a high load current of 5.8 A at an ambient temperature of 45 ° C., which is the ambient temperature of the battery pack. The temperature curves a, b, and c of the secondary battery 1 and the voltage curve d between the positive external terminal 7 and the negative external terminal 5 of the battery pack are shown.

温度曲線ａは、ソニーケミカル株式会社製のＳＣ９０１を使用したときの温度変化を示す。このＳＣ９０１は、熱伝導率が０．８４W/m・K（２．０×１０^-3cal/cm・sec・℃）、比重が１．６５、金属粉(アルミニウム粉)が５０重量％、接着力（引っ張り強さ）が２．９ＭＰａであり、乾燥時に体積膨張しないシリコン接着剤である。時間経過と共に二次電池１の温度が上昇し、放電末期における二次電池１の温度は約５７．６℃になる。 A temperature curve a indicates a temperature change when SC901 manufactured by Sony Chemical Corporation is used. This SC901 has a thermal conductivity of 0.84 W / m · K (2.0 × 10 ⁻³ cal / cm · sec · ° C.), a specific gravity of 1.65, a metal powder (aluminum powder) of 50% by weight, and an adhesive. It is a silicon adhesive having a force (tensile strength) of 2.9 MPa and does not expand in volume when dried. The temperature of the secondary battery 1 rises with time, and the temperature of the secondary battery 1 at the end of discharge becomes about 57.6 ° C.

温度曲線ｂは、セメダイン株式会社製のスーパーＸを使用したときの温度変化を示す。このスーパーＸは、熱伝導率は０．２W/m・K（０．４８×１０^-3cal/cm・sec・℃）であり、極めて熱伝導性の悪い接着剤である。時間経過と共に二次電池１の温度が上昇し、放電末期における二次電池１の温度は約６１．６℃になる。 The temperature curve b shows a temperature change when using Super X made by Cemedine Co., Ltd. This Super X has a thermal conductivity of 0.2 W / m · K (0.48 × 10 ⁻³ cal / cm · sec · ° C.) and is an adhesive having extremely poor thermal conductivity. The temperature of the secondary battery 1 rises with time, and the temperature of the secondary battery 1 at the end of discharge becomes approximately 61.6 ° C.

温度曲線ｃは、熱伝導率が０．４W/m・K（０．９６×１０^-3cal/cm・sec・℃）の接着剤を使用したときの温度変化を示す。この接着剤は、金属粉（アルミニウム粉）が２０重量％、シリコーン８０重量％のものであり、接着力は２ＭＰａ以上であり、乾燥時に体積拡張しない接着剤である。時間経過と共に二次電池１の温度が上昇し、放電末期における二次電池１の温度は約６０．２℃になる。 A temperature curve c shows a temperature change when an adhesive having a thermal conductivity of 0.4 W / m · K (0.96 × 10 ⁻³ cal / cm · sec · ° C.) is used. This adhesive is a 20% by weight metal powder (aluminum powder) and 80% by weight silicone, has an adhesive strength of 2 MPa or more, and does not expand in volume when dried. The temperature of the secondary battery 1 rises with time, and the temperature of the secondary battery 1 at the end of discharge becomes about 60.2 ° C.

このように、接着剤の熱伝導率の差によって放電末期における二次電池１の温度が異なる。そこで、この実施形態では、温度保護素子２が二次電池１および電圧変換器３をより強く熱的に結合させるために、熱伝導性の高い接着剤として、例えば熱伝導率が０．４W/m・K（０．９６×１０^-3cal/cm・sec・℃）以上のものが使用される。 Thus, the temperature of the secondary battery 1 at the end of discharge varies depending on the difference in the thermal conductivity of the adhesive. Therefore, in this embodiment, in order for the temperature protection element 2 to more strongly and thermally couple the secondary battery 1 and the voltage converter 3, for example, a thermal conductivity of 0.4 W / More than m · K (0.96 × 10 ^-3 cal / cm · sec · ° C) is used.

この実施形態では、電池パックから出力される電圧は、異なる２つの電圧としたが、３つ以上の異なる電圧を出力するようにしても良い。その場合、複数の電圧変換器を設けるようにしても良いし、１つの電圧変換器から複数の異なる電圧を出力するようにしても良い。 In this embodiment, two different voltages are output from the battery pack, but three or more different voltages may be output. In that case, a plurality of voltage converters may be provided, or a plurality of different voltages may be output from one voltage converter.

この発明は、上述したこの発明の実施形態等に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment of the present invention, and various modifications and applications can be made without departing from the gist of the present invention.

この発明が適用される第１の実施形態の電池パックの構成について説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the structure of the battery pack of 1st Embodiment to which this invention is applied. この発明が適用される第１の実施形態の熱的結合について説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the thermal coupling | bonding of 1st Embodiment to which this invention is applied. この発明が適用される第１の実施形態について説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating 1st Embodiment to which this invention is applied. この発明が適用される第２の実施形態の電池パックの構成について説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the structure of the battery pack of 2nd Embodiment to which this invention is applied. この発明が適用された第２の実施形態の電池パックの他の例の構成について説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the structure of the other example of the battery pack of 2nd Embodiment to which this invention was applied. この発明が適用される第３の実施形態の電池パックの構成について説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the structure of the battery pack of 3rd Embodiment to which this invention is applied. この発明が適用される第３の実施形態の熱的結合について説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the thermal coupling | bonding of 3rd Embodiment to which this invention is applied. この発明が適用される第３の実施形態について説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating 3rd Embodiment to which this invention is applied. この発明が適用される第４の実施形態の電池パックの構成について説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the structure of the battery pack of 4th Embodiment to which this invention is applied. この発明が適用される第４の実施形態の熱的結合について説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the thermal coupling | bonding of 4th Embodiment to which this invention is applied. この発明が適用される第４の実施形態について説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating 4th Embodiment to which this invention is applied. この発明に適用される接着剤について説明するための特性図である。It is a characteristic view for demonstrating the adhesive agent applied to this invention.

Explanation of symbols

１二次電池
２温度保護素子
３電圧変換器
４ケース
５マイナス外部端子
６電圧変換外部端子
７プラス外部端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Secondary battery 2 Temperature protection element 3 Voltage converter 4 Case 5 Negative external terminal 6 Voltage conversion external terminal 7 Positive external terminal

Claims

In battery packs with built-in secondary batteries,
One or more voltage converters;
A temperature protection element for detecting the temperature of the secondary battery and the voltage converter;
A plurality of output terminals for outputting two or more different voltages;
A battery pack in which the temperature protection element is thermally coupled to both the secondary battery and the voltage converter.

Furthermore, it has a secondary battery protection means for protecting the secondary battery,
The battery pack according to claim 1, wherein the temperature protection element is thermally coupled to all of the secondary battery, the voltage converter, and the secondary battery protection means.

The battery pack according to claim 1, wherein an adhesive having a thermal conductivity of 0.4 W / m · K or more is applied around the temperature protection element.

The battery pack according to claim 1, wherein a gel-like filler having a thermal conductivity of 0.4 W / m · K or more is filled around the temperature protection element.

The battery pack according to claim 1, wherein the secondary battery, the voltage converter, and the temperature protection element are housed in a common case.

The battery pack according to claim 1, wherein the voltage converter and the temperature protection element are arranged so as to contact a surface of an outer case of the secondary battery.

The battery pack according to claim 1, wherein the voltage converter and the temperature protection element are disposed so as to contact a metal film welded portion at an end of the secondary battery.

In battery packs with built-in secondary batteries,
A voltage converter for discharging used when discharging the secondary battery;
A voltage converter for charging used when charging the secondary battery;
A temperature protection element for detecting the temperature of the secondary battery, the discharge voltage converter, and the charging voltage converter;
A battery pack in which the temperature protection element is thermally coupled to the secondary battery, the discharging voltage converter, and the charging voltage converter.

Furthermore, it has a secondary battery protection means for protecting the secondary battery,
9. The battery pack according to claim 8, wherein the temperature protection element is thermally coupled to all of the secondary battery, the discharge voltage converter, the charging voltage converter, and the secondary battery protection means. .

The battery pack according to claim 8, wherein an adhesive having a thermal conductivity of 0.4 W / m · K or more is applied around the temperature protection element.

The battery pack according to claim 8, wherein a gel-like filler having a thermal conductivity of 0.4 W / m · K or more is filled around the temperature protection element.

The battery pack according to claim 8, wherein the secondary battery, the discharge voltage converter, the charging voltage converter, and the temperature protection element are housed in a common case.

The battery pack according to claim 8, wherein the discharge voltage converter, the charging voltage converter, and the temperature protection element are arranged so as to contact a surface of an outer case of the secondary battery.

The battery pack according to claim 8, wherein the discharge voltage converter, the charging voltage converter, and the temperature protection element are arranged so as to contact a metal film welded portion at an end of the secondary battery.