JP4300768B2

JP4300768B2 - Battery device

Info

Publication number: JP4300768B2
Application number: JP2002228871A
Authority: JP
Inventors: 謙治仙田; 篤司河野
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-08-06
Filing date: 2002-08-06
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2022-08-06
Also published as: JP2004071345A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
一般に電池は様々な機器に用いられており、近年、その中でも、携帯電話や、ノートパソコンと呼ばれる持ち運び可能なパーソナルコンピュータをはじめとする携帯端末の電源として用いられることが多くなってきた。
【０００２】
本発明は、このような携帯端末をはじめとする電気機器または電子機器に用いられる電池装置に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
近年、携帯電話や、持ち運び可能なパーソナルコンピュータをはじめとする携帯端末の多機能化や高性能化に伴い、これらの電源としての電池に対し、大容量や大電力が求められている。このような大容量、大電力の要望に対し、リチウムイオン二次電池等の高性能の電池が登場してきた。
【０００４】
これらの電池は、大電力であるため、発熱量も従来の乾電池などと比べて大きい。そしてこれらの電池は温度が高くなりすぎると、電池内部の化学反応に支障をきたすおそれがあり、また、この電池を使用している電気機器または電子機器内の半導体等の電気部品に対し、熱による悪影響を与えるおそれがある。
【０００５】
したがって、これらの高性能の電池は、電池を過熱から保護する手段と共に電池装置として用いられることが多い。
【０００６】
図１１は従来の電池装置の斜視図である。図１１において、１は有底角筒状のケースで、このケース１は金属により構成され、かつこのケース１内には発電要素（図示せず）を収納している。そしてこの発電要素（図示せず）は一方の極をケース１としている。２は前記ケース１の上方開口部を閉塞する蓋で、この蓋２には前記発電要素（図示せず）の他方の極を構成する電極３を取り付けており、この蓋２と前記ケース１で素電池４を構成している。５は前記蓋２に設置された過熱保護素子で、この過熱保護素子５は素子部６と、この素子部６の両端部に設けられた導電体からなる一対のリード７ａ，７ｂとにより構成されている。そして、この一対のリード７ａ，７ｂのうち、一方のリード７ａは前記電極３にスポット溶接により電気的に接続されている。８は前記ケース１の側面に設置された保護回路基板で、この保護回路基板８には前記素電池４を過充電・過放電等から保護する保護回路（図示せず）を設けている。そしてこの保護回路基板８には金属製の一方の接続部材８ａと、他方の接続部材８ｂを設けており、一方の接続部材８ａは前記他方のリード７ｂとスポット溶接により電気的に接続されている。また他方の接続部材８ｂは前記ケース１に電気的に接続されている。９は前記ケース１の側面から蓋２にかけて設けられた絶縁シートで、この絶縁シート９は、ケース１と、過熱保護素子５における他方のリード７ｂ、保護回路基板８および一対の接続部材８ａ，８ｂとを絶縁し、過熱保護素子５における一対のリード７ａ，７ｂの短絡を防止するものである。
【０００７】
上記のように構成された高性能の電池装置は、素電池４に保護回路基板８を接続し、さらにこれらを外装ケースで覆った電池パックとして用いられることが多い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電池装置においては、保護回路基板８を電池パックの外装ケースに固定する場合、外装ケースの内面に設けたリブで行っているため、電池パックの組立において、保護回路基板８を外装ケースの内面に設けたリブに固定し、その後、保護回路基板８と素電池４を接続する場合は、保護回路基板８と素電池４をはんだ付けや抵抗溶接等で接続するための作業空間が必要となるが、この空間の存在は電池パックの小型化を阻害するものであった。
【０００９】
一方、保護回路基板８と素電池４を予め接続し、そしてこれらを電池パックの外装ケースに組み込む場合は、上記した空間は不要となるが、保護回路基板８が素電池４に固定されていないため、組み込み作業中に保護回路基板８を引っかけたりして接続部材８ａ、８ｂ等を破損させてしまったり、保護回路基板８と素電池４を短絡させてしまうことがあった。このような短絡を防止するために、図１１に示すように、保護回路基板８と素電池４との間に絶縁シート９を設ける方法もあるが、この場合が、保護回路基板８が固定されていないため、絶縁シート９のサイズを、保護回路基板８が動いても素電池４との短絡が生じない程度の大きさにする必要があり、そのため、この絶縁シート９は余裕をもったサイズにする必要性から、資源の利用効率の面で課題を有していた。
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、従来のような絶縁シートを設けることなく、保護回路基板等の板状部材を確実に保持することができる電池装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【００１２】
本発明の請求項１に記載の発明は、正極および負極を有する発電要素とこの発電要素を収納するケースとからなる素電池と、この素電池に設けられた保持手段と、この保持手段により前記素電池と所定の間隔をあけて保持され、かつ前記発電要素の正極および負極と電気的に接続されるとともに、前記素電池の保護を行う保護回路を有する保護回路基板とを備え、前記素電池と前記保護回路基板の保護回路との間に過熱保護素子を電気的に直列に接続し、かつこの過熱保護素子は前記素電池の過熱時に電流を遮断する素子部とこの素子部に電気的に接続された一対のリードとを有し、さらに前記素電池を構成するケースに凹部を設け、この凹部に前記素子部を収納するようにしたもので、この構成によれば、素電池を構成するケースに凹部を設け、この凹部に過熱保護素子の素子部を収納するようにしているため、この素子部の凹部への収納分だけ、電池装置の小型化が図れるという作用効果が得られるものである。
【００１３】
本発明の請求項２に記載の発明は、正極および負極を有する発電要素とこの発電要素を収納するケースとからなる素電池と、この素電池に設けられた保持手段と、この保持手段により前記素電池と所定の間隔をあけて保持され、かつ前記発電要素の正極および負極と電気的に接続されるとともに、前記素電池の保護を行う保護回路を有する保護回路基板とを備え、前記素電池と前記保護回路基板の保護回路との間に過熱保護素子を電気的に直列に接続し、かつこの過熱保護素子は前記素電池の過熱時に電流を遮断する素子部とこの素子部に電気的に接続された一対のリードとを有し、さらに前記保護回路基板に開口部を設け、この開口部に前記素子部を入り込ませたもので、この構成によれば、保護回路基板に開口部を設け、この開口部に過熱保護素子の素子部を入り込ませているため、この素子部の開口部への入り込み分だけ、電池装置の小型化が図れるという作用効果が得られるものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施の形態１における電池装置の一部を破断して示した分解斜視図、図２（ａ）は同電池装置の部分縦断面図、図２（ｂ）は同電池装置の上面図である。
【００１６】
図１、図２（ａ）、図２（ｂ）において、１１は発電要素、１２は金属により構成された有底角筒状の電池缶、１３は前記電池缶１２の上方開口部を閉塞する金属製の電池蓋で、この電池蓋１３の略中央部には開口部１３ａが設けられており、この開口部１３ａに前記発電要素１１の一方の極（正極）と電気的に接続されている電極１４を臨ませている。また前記電池缶１２と電池蓋１３はケース１５を構成しているもので、このケース１５内に前記発電要素１１を収納している。１６は前記電池蓋１３の開口部１３ａに設けた電極絶縁部材で、この電極絶縁部材１６は電極１４とケース１５とを絶縁している。１７は発電要素１１の一方の極（正極）と電極１４とを電気的に接続している電極接続部材である。以上説明した１１〜１７の構成部材により素電池１８を構成している。なお、この素電池１８における発電要素１１は、一方の極（正極）を電極１４に接続し、かつ他方の極（負極）を電池缶１２と電気的に接続しているもので、前記電池缶１２は電池蓋１３と電気的に接続されているため、電池缶１２と電池蓋１３からなるケース１５全体は電極１４と異なる電位を有することになる。
【００１７】
１９は過熱保護素子で、この過熱保護素子１９は通常時には電気抵抗が実用上無視できる程度の微小な値であるが、素電池１８の温度を検知して素電池１８が所定の温度になった時には実用上電流を遮断する程度に電気抵抗が極めて高くなる特性を有しているもので、この特性により素電池１８の過熱を防止するものである。この過熱保護素子１９としては、所定の温度になると溶解して分断する可溶合金からなる温度ヒューズのように一度電流を遮断すると二度と復帰しないものや、ＰＴＣ特性（Ｐositive Ｔemperature Ｃoefficient特性）を有する導電性のポリマ樹脂からなるＰＴＣサーミスタのように、所定の温度になると電気抵抗が上昇して電流を遮断するが、温度が低下すると抵抗値も低下して再び電流を流す復帰型の特性を有するものが用いられる。２０は過熱保護素子１９を構成する素子部で、この素子部２０は所定の温度になると電流を遮断するものである。２１ａ，２１ｂは素子部２０の両端から遠方に伸びるように配置された一対のリードで、この一対のリード２１ａ，２１ｂも前記過熱保護素子１９を構成するもので、その材料としては、他の構成部材との電気的接続を抵抗溶接で行うのであれば、Ｎｉを母材とする金属板が好ましい。
【００１８】
２２は保護回路基板で、この保護回路基板２２には少なくとも素電池１８の充電または素電池１８の放電の一方の制御を行う保護回路（図示せず）を設けている。２２ａ，２２ｂは保護回路基板２２の両端部に設けられた孔である。２３，２４は電池蓋１３の両端部に設けられた段付きボスで、この段付きボス２３，２４に前記保護回路基板２２の孔２２ａ，２２ｂを嵌合させることにより、保護回路基板２２は保持される。前記段付きボス２３，２４は根元部が太く、かつ先端部が細い形状となっているため、前記保護回路基板２２の孔２２ａ，２２ｂはこの段付きボス２３，２４の先端部に嵌合することになる。この場合、段付きボス２３，２４は根元部が孔２２ａ，２２ｂより大きい形状となっているため、この根元部がストッパーの働きをなして、保護回路基板２２を素電池１８の電池蓋１３に対して所定の間隔をあけて保持するものである。
【００１９】
前記段付きボス２３，２４は導体もしくは絶縁体で構成されるもので、導体で構成した場合には、短絡防止を図るために、保護回路基板２２の孔２２ａ，２２ｂおよびその近辺にはパターン配線を配置しないようにすることが望ましい。この段付きボス２３，２４は保護回路基板２２における後述するリード板と同じ電位のパターンと電気的に接続することも可能であり、この場合は、リード板を必ずしも設ける必要はないものである。なお、製造時の短絡防止の万全を図るためには保護回路基板２２における電池蓋１３と対向する面にはパターン配線を行わないようにするのが望ましい。
【００２０】
一方、段付きボス２３，２４を絶縁体で構成した場合は、保護回路基板２２のパターン配線に特に注意すべきことはなく、製造時に段付きボス２３，２４が保護回路基板２２上のパターン配線や部品と接触しても短絡する心配がないものである。
【００２１】
２５，２６は段付きボス２３，２４の先端部に設けた雌ねじに螺合するビスで、このビス２５，２６の螺合により保護回路基板２２の抜けを防止している。そしてこのビス２５，２６と前記段付きボス２３，２４とで固定手段を構成している。なお、前記ビス２５，２６は頭の部分が孔２２ａ，２２ｂより大きいため、保護回路基板２２が段付きボス２３，２４より抜けるのを防止できるものである。
【００２２】
２７は過熱保護素子１９における他方のリード２１ｂと保護回路基板２２の保護回路（図示せず）とを電気的に接続する接続部材としての金属部材からなるリード板、２８は電池蓋１３と保護回路基板２２の保護回路（図示せず）とを電気的に接続する接続部材としての金属部材からなるリード板である。２９は電池蓋１３と過熱保護素子１９における他方のリード２１ｂとの間に位置して両者１３，２１ｂの短絡を防止するために設けられた短絡防止用の絶縁部材である。
【００２３】
図３は本発明の実施の形態１における電池装置の回路図である。この図３において、図１、図２（ａ），図２（ｂ）で示した構成部材と同一の構成部材については、同一番号を付してその説明は省略し、異なる点のみを説明する。
【００２４】
図３において、３０は素電池１８への充電および素電池１８の放電を制御する保護回路で、保護回路基板２２に設けられている。３１は負荷で、この負荷３１は本発明の実施の形態１における電池装置が電気を供給しようとしている電気機器または電子機器のことである。
【００２５】
次に、図３における各構成部材の関係について説明する。素電池１８は負極を保護回路３０と電気的に接続し、かつ正極を過熱保護素子１９と電気的に接続している。過熱保護素子１９は素電池１８の正極と保護回路３０との間に直列に接続されており、素電池１８が所定の温度になると電流を遮断するものである。保護回路３０は入力側を素電池１８および過熱保護素子１９と電気的に接続し、かつ出力側を負荷３１と電気的に接続している。ここで、負荷３１への電力供給は素電池１８が行っているもので、過熱保護素子１９により電流が遮断されると、負荷３１への電力供給も停止される。また保護回路３０を動作させるための電力も素電池１８が供給しているものである。なお、図３の回路図は素電池１８の放電時の状態を示すもので、過熱保護素子１９の一端は素電池１８の正極と接続され、かつ他端は少なくとも使用時には保護回路３０および負荷３１を介して間接的に素電池１８の負荷と接続されるものである。一方、素電池１８の充電時には負荷３１の代わりに電源が接続される。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態１における電池装置の製造方法について説明する。
【００２７】
本発明の実施の形態１における電池装置の素電池１８は、基本的に公知の素電池と同様のものである。但し、本発明の実施の形態１においては、素電池１８に段付きボス２３，２４を設けている。これについては後述する。また、過熱保護素子１９として用いる温度ヒューズや、ＰＴＣサーミスタも基本的に公知のものと同様のものである。そしてまた、保護回路３０もリチウムイオン二次電池を用いた電池パック等に内蔵されている保護回路と基本的に同じである。したがって、素電池１８、過熱保護素子１９、保護回路３０の製造方法の説明については省略する。
【００２８】
素電池１８に段付きボス２３，２４を取り付ける場合は、段付きボス２３，２４を素電池１８の電池蓋１３にかしめて取り付けるか、あるいは接着により取り付ける。また、段付きボス２３，２４を絶縁体である樹脂で構成する場合は、電池蓋１３に直接段付きボス２３，２４を樹脂成形により設けるアウトサート成形をしてもよい。
【００２９】
本発明の実施の形態１における電池装置は、段付きボス２３，２４を設けた素電池１８と、過熱保護素子１９と、保護回路基板２２に設けた保護回路３０とを電気的に接続して、図２（ａ）、図２（ｂ）に示す形状に組み上げるものであり、その製造方法はいくつか考えられるが、その一例について説明する。
【００３０】
まず、過熱保護素子１９における他方のリード２１ｂとリード板２７とを電気的に接続する。この場合の接続方法は、抵抗溶接、レーザー溶接、はんだ付けのいずれでもよく、この両者２１ｂ，２７を電気的に接続することができるものであればよい。
【００３１】
次に、過熱保護素子１９における一方のリード２１ａと素電池１８における電極１４とを電気的に接続する。この場合の接続方法も、両者２１ａ，１４を電気的に接続することができるものであればよく、種々の方法が考えられる。例えば、抵抗溶接やレーザー溶接で両者２１ａ，１４を電気的に接続すればよい。一方、はんだ付けは電極１４の温度を一定以上の温度にしないと確実なはんだ付けができないものであり、したがって、はんだ付けの場合は、素電池１８を過熱させることにもつながるため、好ましくない。但し、低温で確実に接続することができるはんだ付けが可能となれば、これを用いてもよい。
【００３２】
これと前後して、リード板２８と素電池１８における電池蓋１３とを電気的に接続する。この場合の接続方法は、前記過熱保護素子１９における一方のリード２１ａと素電池１８における電極１４との接続方法と同様の方法で行えばよい。
【００３３】
次に、保護回路基板２２と、２つのリード板２７，２８とを電気的に接続する。この場合の接続方法は、はんだ付けや、レーザー溶接が用いられる。抵抗溶接は、保護回路３０へ悪影響を及ぼす可能性がある場合には、用いない方がよいが、そのような可能性がなければ、この抵抗溶接を用いてもよい。これと前後して、短絡防止のため、絶縁部材２９を電池蓋１３と過熱保護素子１９における他方のリード２１ｂとの間に位置させておく。
【００３４】
最後に、保護回路基板２２の孔２２ａ，２２ｂを段付きボス２３，２４に挿入し、そしてビス２５，２６を段付きボス２３，２４の先端部に設けた雌ねじに螺合することにより、保護回路基板２２を素電池１８に固定する。これにより、本発明の実施の形態１における電池装置を製造することができる。
【００３５】
なお、本発明の電池装置の製造方法は、上述した内容にとらわれる必要はなく、特に、素電池１８、過熱保護素子１９、リード板２７，２８、保護回路基板２２の接続順序は、上述した順序以外でもよいものである。
【００３６】
また、抵抗溶接は比較的作業も容易であり、かつ作業時間も短く、さらには抵抗溶接を行うための装置も比較的安価で大がかりなものではないため、電池装置では多くの接続部において用いられているが、素電池１８における電極１４と過熱保護素子１９における一方のリード２２ａとの接続や、素電池１８における電池蓋１３とリード板２８との接続を抵抗溶接で行う場合、抵抗溶接による保護回路３０への悪影響が懸念される場合には、上述した順序で行うのが望ましい。
【００３７】
一方、抵抗溶接による保護回路３０への悪影響が懸念されない場合には、以下の順序による方法もある。
【００３８】
まず、保護回路基板２２にリード板２８と、過熱保護素子１９が接続されているリード板２７を接続する。この時、リード板２７，２８は図１のように折り曲げた状態ではなく、平板の状態で接続する。
【００３９】
次に、過熱保護素子１９における一方のリード２１ａと素電池１８における電極１４、およびリード板２８と素電池１８における電池蓋１３とをそれぞれ抵抗溶接により接続する。
【００４０】
最後に、リード板２７，２８を図１の形状のように折り曲げるとともに、保護回路基板２２の孔２２ａ、２２ｂに段付きボス２３，２４を挿入し、そしてビス２５，２６を段付きボス２３，２４の先端部に設けた雌ねじに螺合することにより、保護回路基板２２を素電池１８に固定するもので、この方法であってもよい。
【００４１】
上記した本発明の実施の形態１においては、保持手段である段付きボス２３，２４を素電池１８における発電要素１１と電気的に絶縁し、かつこの発電要素１１は、電極１４に接続された一方の極（正極）と、電池缶１２に電気的に接続された他方の極（負極）を保護回路基板２２の保護回路３０にそれぞれ接続部材であるリード板２７，２８を介して電気的に接続するようにしているため、次のような効果が得られるものである。すなわち、この構成によれば、発電要素１１の正極および負極と保護回路基板２２の保護回路３０とをそれぞれ接続部材であるリード板２７，２８を介して電気的に接続する際に、万一、保持手段である段付きボス２３，２４と保護回路基板２２の配線パターンが接触したとしても、保持手段である段付きボス２３，２４が発電要素１１と電気的に絶縁されているため、保護回路基板２２の配線パターンの短絡を防止することができるという効果が得られるものである。
【００４２】
また、上記本発明の実施の形態１においては、素電池１８を構成する電池蓋１３に設けた保持手段である段付きボス２３，２４により、所定の間隔をあけて保護回路基板２２を素電池１８に保持し、かつこの素電池１８を構成する発電要素１１の一方の極（正極）を電極１４、過熱保護素子１９、リード板２７を介して保護回路基板２２の保護回路３０に電気的に接続するとともに、発電要素１１の他方の極（負極）を電池缶１２、電池蓋１３、リード板２８を介して保護回路基板２２の保護回路３０に電気的に接続して保護回路基板２２と素電池１８を一体化した構成としているため、この状態での保存や、電池パックの外装ケースへの組み込みが容易に行えるものである。
【００４３】
なお、本発明の電池装置は、実施の形態１の内容に限定されるものではなく、様々なバリエーションが考えられるものである。
【００４４】
例えば、本発明の実施の形態１においては、素電池１８における発電要素１１の一方の極（正極）を電池蓋１３の開口部１３ａに臨ませた電極１４に接続し、かつ他方の極（負極）を電池蓋１３と電気的に接続された電池缶１２に電気的に接続するようにしていたが、これは逆に接続するようにしてもよいものである。また、発電要素１１の他方の極（負極）は電池缶１２と電池蓋１３からなるケース１５全体に電気的に接続されているため、ケース１５全体が負極となっているが、有底角筒状の電池缶１２の底面部のみに発電要素１１の他方の極（負極）を接続することにより、電池缶１２の底面部のみを負極とし、それ以外の部分には絶縁を施すようにしてもよいものである。この場合は、電池蓋１３と過熱保護素子１９における他方のリード２１ｂとの絶縁をする必要がなくなるものである。そしてまた、素電池１８におけるケース１５を構成する電池缶１２は有底角筒状に構成していたが、有底円筒状に構成してもよいものである。さらに、保護回路基板２２の保護回路３０に接続されるリード板２８は電池蓋１３に接続するようにしていたが、電池缶１２の底面部に接続するようにしてもよいものである。さらにまた、過熱保護素子１９は電池蓋１３の開口部１３ａに臨ませた電極１４と、保護回路基板２２との間に電気的に接続するようにしていたが、ケース１５と保護回路基板２２との間に過熱保護素子１９を電気的に接続するようにしてもよく、この場合は、リード板２８が電池蓋１３の開口部１３ａに臨ませた電極１４と保護回路基板２２とを接続することになる。
【００４５】
また、保護回路基板２２の固定方法は、本発明の実施の形態１で説明した段付きボス２３，２４とビス２５，２６の組合せに限られるものではなく、ビスの代わりにリベットを用いてもよく、さらには保護回路基板２２の孔２２ａ，２２ｂを段付きボス２３，２４に嵌合させた後、段付きボス２３，２４の先端部を塑性変形させてビスの頭の形状にして保護回路基板２２を固定するようにしてもよいものである。
【００４６】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図面を参照しながら説明する。
【００４７】
図４は本発明の実施の形態２における電池装置の部分縦断面図である。この図４において、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）で示した本発明の実施の形態１の構成部材と同一の構成部材については、同一番号を付してその説明は省略し、異なる点のみを説明する。
【００４８】
すなわち、本発明の実施の形態２における電池装置は、段付きボス２３，２４を導体で構成することにより、本発明の実施の形態１における電池装置で採用していたリード板２８が不要となるようにしたものである。つまり、本発明の実施の形態２における電池装置は、段付きボス２３，２４を導体で構成することにより、電池蓋１３と保護回路基板２２の保護回路３０とを段付きボス２３，２４を介して電気的に接続するようにしたものである。この場合、電池蓋１３は、電極１４と電極接続部材１７を介して接続されている発電要素１１の一方の極（正極）とは異なる他方の極（負極）に電気的に接続しているものである。このような構成とすることにより、保護回路基板２２の一方の電位側は、リード板２７および過熱保護素子１９を介して発電要素１１の一方の極（正極）が電気的に接続されている電極１４に接続され、かつ他方の電位側は、段付きボス２３，２４を介して発電要素１１の他方の極（負極）が電気的に接続されている電池蓋１３に接続されるものである。
【００４９】
上記したように本発明の実施の形態２における電池装置の製造方法は、保護回路基板２２の他方の電位側を、導体で構成された段付きボス２３，２４を介して発電要素１１の他方の極が電気的に接続されている電池蓋１３に接続しているため、上記本発明の実施の形態１で採用していたリード板２８は不要となり、その結果、リード板２８の接続に関する製造工程が省略できるため、電池装置の軽量化、コスト低減が図れるという効果が得られるものである。
【００５０】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、図面を参照しながら説明する。
【００５１】
図５（ａ）は本発明の実施の形態３における電池装置の部分縦断面図、図５（ｂ）は同電池装置の部分斜視図である。この図５（ａ）、図５（ｂ）において、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）で示した本発明の実施の形態１の構成部材と同一の構成部材については、同一番号を付してその説明は省略し、異なる点のみを説明する。
【００５２】
すなわち、本発明の実施の形態３における電池装置は、電池蓋１３を、発電要素１１の一方の極（正極）と電極接続部材１７を介して接続されている電極１４に電気的に接続するとともに、電池缶１２と電池蓋１３との間に電極絶縁部材１６ａを設けたものである。これにより、電池缶１２と電池蓋１３は異なる電位を有することになる。さらに本発明の実施の形態３における電池装置は、段付きボス２３の代わりに段付き状の突起部３２を金属製の電池缶１２に一体的に設けるとともに、保護回路基板２２に設けた孔２２ａの代わりに前記段付き状の突起部３２と係合する切り欠き部２２ｃを設けたものである。なお、この実施の形態３においては、過熱保護素子１９を保護回路基板２２の保護回路（図示せず）に電気的に接続しているもので、このような構成とすることにより、発電要素１１の一方の極（正極）は、電極接続部材１７、電極１４、電池蓋１３、導体で構成された段付きボス２４を介して保護回路基板２２の保護回路（図示せず）に電気的に接続され、かつ発電要素１１の他方の極（負極）は電池缶１２、段付き状の突起部３２、過熱保護素子１９を介して保護回路基板２２の保護回路（図示せず）に電気的に接続されるものである。
【００５３】
上記本発明の実施の形態３における電池装置においては、保護回路基板２２の素電池１８への保持、および保護回路基板２２と素電池１８との電気的接続を、導体で構成された段付きボス２４と、金属製の電池缶１２に一体的に設けられた段付き状の突起部３２により行っているため、前述した本発明の実施の形態１におけるリード板２７，２８は不要となり、これにより、電池装置の軽量化、製造の容易化、コスト低減が図れるという効果が得られるものである。
【００５４】
なお、上記本発明の実施の形態３における電池装置において、電気的接続を確実なものとするためには、段付き状の突起部３２と保護回路基板２２とをはんだ付けにより接続するのが好ましい。また保護回路基板２２に設けた切り欠き部２２ｃは孔であってもよいものである。
【００５５】
（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４について、図面を参照しながら説明する。
【００５６】
図６（ａ）は本発明の実施の形態４における電池装置の部分縦断面図、図６（ｂ）は同電池装置の上面図である。この図６（ａ）、図６（ｂ）において、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）で示した本発明の実施の形態１の構成部材と同一の構成部材については、同一番号を付してその説明は省略し、異なる点のみを説明する。
【００５７】
すなわち、本発明の実施の形態４における電池装置は、段付きボス２３，２４の代わりに段付き状のフック３３，３４を電池蓋１３に設けるとともに、保護回路基板２２に設けた孔２２ａ，２２ｂの代わりに前記段付き状のフック３３，３４と係合する切り欠き部２２ｄ，２２ｅを設けたものである。前記フック３３，３４は弾性を有するように構成されているもので、保護回路基板２２をフック３３，３４に取り付ける際には、フック３３，３４は外側に開くように変形し、そしてフック３３，３４が保護回路基板２２の切り欠き部２２ｄ，２２ｅに係合した際にはフック３３，３４は元の形状に戻って保護回路基板２２を電池蓋１３との間に間隔をあけて固定する。この構成においては、ドライバー等の工具を用いることなく保護回路基板２２を固定することができるものである。
【００５８】
図６（ｃ）の電池装置は、図６（ｂ）の電池装置のバリエーションを示したもので、図６（ｂ）に示した二方のフック３３，３４とは別個にさらに同形状の二方のフック３５，３６を電池蓋１３に設けるとともに、保護回路基板２２にも前記二方のフック３５，３６と係合する切り欠き部２２ｆ，２２ｇを、図６（ｂ）に示した切り欠き部２２ｄ，２２ｅとは別個に設けたものである。このように電池蓋１３の四方にフック３３，３４，３５，３６を設け、かつ保護回路基板２２の四方に切り欠き部２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇを設け、これらを係合させることにより、保護回路基板２２の固定はさらに安定したものが得られるものである。
【００５９】
なお、上記本発明の実施の形態４における保護回路基板２２の固定手段は、前述した本発明の実施の形態２および３の電池装置における保護回路基板２２の固定手段として適用できるものである。
【００６０】
（実施の形態５）
以下、本発明の実施の形態５について、図面を参照しながら説明する。
【００６１】
図７（ａ）は本発明の実施の形態５における電池装置の上面図、図７（ｂ）は同電池装置の部分斜視図、図７（ｃ）および図７（ｄ）においては同電池装置の製造方法を示す部分側面図である。この図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）、図７（ｄ）において、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）で示した本発明の実施の形態１の構成部材と同一の構成部材については、同一番号を付してその説明は省略し、異なる点のみを説明する。
【００６２】
すなわち、本発明の実施の形態５における電池装置は、図５（ａ）、図５（ｂ）に示した本発明の実施の形態３における電池装置と同様、電池蓋１３を、発電要素１１の一方の極と電極接続部材１７を介して接続されている電極１４に電気的に接続するとともに、電池缶１２と電池蓋１３との間に電極絶縁部材１６ａを設けており、これにより、電池缶１２と電池蓋１３は異なる電位を有するようにしている。そして本発明の実施の形態５における電池装置は、本発明の実施の形態３における電池装置において電池缶１２に一体的に設けた段付き状の突起部３２を二つ設けたものである。つまり、本発明の実施の形態５における電池装置は、前記突起部３２と略同様の段付き状の突起部３７，３８を、電池缶１２に一体的に設けるとともに、保護回路基板２２に、この段付き状の突起部３７，３８と係合する二つの切り欠き部２２ｈ，２２ｉを設けたものである。この場合、前記段付き状の突起部３７，３８は先端部３７ａ，３８ａをそれぞれ長くしているもので、保護回路基板２２を電池蓋１３との間に間隔をあけた状態で電池缶１２に固定する場合は、最初は図７（ｃ）に示すように、段付き状の突起部３７，３８（図示せず）を真っ直ぐにしておき、そしてこの段付き状の突起部３８に保護回路基板２２の切り欠き部２２ｈ，２２ｉ（図示せず）を係合させた後、図７（ｄ）に示すように、段付き状の突起部３７，３８（図示せず）の先端部３７ａ，３８ａ（図示せず）を折り曲げることにより保護回路基板２２は電池缶１２に固定される。このような構成とすることにより、保護回路基板２２は電池蓋１３との間に間隔をあけた状態で電池缶１２に確実に固定されるものである。
【００６３】
なお、上記本発明の実施の形態５における電池装置においては、段付き状の突起部３７，３８を電池缶１２に一体的に設けているが、この変形例として、前記段付き状の突起部３７，３８を電池蓋１３に設けてもよいものである。
【００６４】
（実施の形態６）
以下、本発明の実施の形態６について、図面を参照しながら説明する。
【００６５】
図８は本発明の実施の形態６における電池装置の部分縦断面図である。この図８において、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）で示した本発明の実施の形態１の構成部材と同一の構成部材については、同一番号を付してその説明は省略し、異なる点のみを説明する。
【００６６】
すなわち、本発明の実施の形態６における電池装置は、電池蓋１３に凹部３９を設け、この凹部３９に過熱保護素子１９を構成する素子部２０の一部を収納するようにしたものである。この構成によれば、素子部２０の凹部３９への収納分だけ、素電池１８と保護回路基板２２との距離を短くすることができるため、電池装置として小型化を図ることができるものである。
【００６７】
（実施の形態７）
以下、本発明の実施の形態７について、図面を参照しながら説明する。
【００６８】
図９（ａ）は本発明の実施の形態７における電池装置の部分縦断面図、図１０は同電池装置の一部破断斜視図である。この図９、図１０において、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）で示した本発明の実施の形態１の構成部材と同一の構成部材については、同一番号を付してその説明は省略し、異なる点のみを説明する。
【００６９】
すなわち、本発明の実施の形態７における電池装置は、保護回路基板２２に開口部４０を設け、この開口部４０に過熱保護素子１９を構成する素子部２０の一部を収納するようにしたものである。この構成によれば、素子部２０の開口部４０への収納分だけ、素電池１８と保護回路基板２２との距離を短くすることができるため、電池装置として小型化を図ることができるものである。
【００７０】
また前記保護回路基板２２の開口部４０を、過熱保護素子１９における一方のリード２１ａと素電池１８における電極１４との接続部４１が露出する程度の大きさに形成しておけば、図１０に示すように、保護回路基板２２を素電池１８に固定した状態で、過熱保護素子１９における一方のリード２１ａと素電池１８における電極１４とを接続することが可能となるものである。
【００７１】
【発明の効果】
以上のように本発明の電池装置は、正極および負極を有する発電要素とこの発電要素を収納するケースとからなる素電池と、この素電池に設けられた保持手段と、この保持手段により前記素電池と所定の間隔をあけて保持され、かつ前記発電要素の正極および負極と電気的に接続されるとともに、前記素電池の保護を行う保護回路を有する保護回路基板とを備え、前記素電池と前記保護回路基板の保護回路との間に過熱保護素子を電気的に直列に接続し、かつこの過熱保護素子は前記素電池の過熱時に電流を遮断する素子部とこの素子部に電気的に接続された一対のリードとを有し、さらに前記素電池を構成するケースに凹部を設け、この凹部に前記素子部を収納するようにしているため、この素子部の凹部への収納分だけ、電池装置の小型化が図れるという優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における電池装置の一部を破断して示した分解斜視図
【図２】（ａ）同電池装置の部分縦断面図
（ｂ）同電池装置の上面図
【図３】同電池装置の回路図
【図４】本発明の実施の形態２における電池装置の部分縦断面図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態３における電池装置の部分縦断面図
（ｂ）同電池装置の部分斜視図
【図６】（ａ）本発明の実施の形態４における電池装置の部分縦断面図
（ｂ）同電池装置の上面図
（ｃ）同電池装置のバリエーションを示す上面図
【図７】（ａ）本発明の実施の形態５における電池装置の上面図
（ｂ）同電池装置の部分斜視図
（ｃ）同電池装置の製造方法を示す部分側面図
（ｄ）同電池装置の製造方法を示す部分側面図
【図８】本発明の実施の形態６における電池装置の部分縦断面図
【図９】本発明の実施の形態７における電池装置の部分縦断面図
【図１０】同電池装置の一部破断斜視図
【図１１】従来の電池装置の斜視図
【符号の説明】
１１発電要素
１２電池缶
１３電池蓋
１４電極
１５ケース
１８素電池
１９過熱保護素子
２０素子部
２１ａ，２１ｂ一対のリード
２２保護回路基板（板状部材）
２２ａ，２２ｂ孔
２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｉ切り欠き部
２３，２４段付きボス（保持手段）
２５，２６ビス
２７，２８リード板（接続部材）
３０保護回路
３２，３７，３８段付き状の突起部
３３，３４，３５，３６フック
３９凹部
４０開口部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In general, batteries are used in various devices, and in recent years, batteries have been increasingly used as power sources for portable terminals such as mobile phones and portable personal computers called notebook personal computers.
[0002]
The present invention is applied to an electric device or an electronic device including such a portable terminal. Battery device used It is about.
[0003]
[Prior art]
In recent years, with the increase in functionality and performance of mobile terminals such as mobile phones and portable personal computers, large capacity and high power are required for batteries as power sources. In response to such demands for large capacity and large power, high performance batteries such as lithium ion secondary batteries have appeared.
[0004]
Since these batteries have high power, they generate a large amount of heat compared to conventional dry batteries. If the temperature of these batteries becomes too high, there is a risk of hindering the chemical reaction inside the batteries, and heat is not applied to electrical devices using these batteries or electrical components such as semiconductors in electronic devices. May cause adverse effects.
[0005]
Therefore, these high-performance batteries are often used as battery devices together with means for protecting the batteries from overheating.
[0006]
FIG. 11 is a perspective view of a conventional battery device. In FIG. 11, reference numeral 1 denotes a bottomed rectangular tube-shaped case. The case 1 is made of metal, and a power generation element (not shown) is accommodated in the case 1. The power generation element (not shown) has one pole as a case 1. Reference numeral 2 denotes a lid for closing the upper opening of the case 1, and an electrode 3 constituting the other pole of the power generation element (not shown) is attached to the lid 2. A unit cell 4 is configured. Reference numeral 5 denotes an overheat protection element installed on the lid 2. The overheat protection element 5 is composed of an element portion 6 and a pair of leads 7a and 7b made of a conductor provided at both ends of the element portion 6. ing. Of the pair of leads 7a and 7b, one lead 7a is electrically connected to the electrode 3 by spot welding. Reference numeral 8 denotes a protection circuit board installed on the side surface of the case 1, and the protection circuit board 8 is provided with a protection circuit (not shown) for protecting the unit cell 4 from overcharge, overdischarge and the like. The protective circuit board 8 is provided with one connecting member 8a made of metal and the other connecting member 8b, and the one connecting member 8a is electrically connected to the other lead 7b by spot welding. . The other connecting member 8b is electrically connected to the case 1. 9 is an insulating sheet provided from the side surface of the case 1 to the lid 2, and this insulating sheet 9 includes the case 1, the other lead 7 b in the overheat protection element 5, the protection circuit board 8, and a pair of connection members 8 a and 8 b. And the short circuit between the pair of leads 7a and 7b in the overheat protection element 5 is prevented.
[0007]
The high-performance battery device configured as described above is often used as a battery pack in which the protection circuit board 8 is connected to the unit cell 4 and these are further covered with an outer case.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional battery device, when the protective circuit board 8 is fixed to the outer case of the battery pack, the rib is provided on the inner surface of the outer case. When the protection circuit board 8 and the unit cell 4 are connected after fixing to the rib provided on the inner surface of the outer case, a work space for connecting the protection circuit board 8 and the unit cell 4 by soldering, resistance welding or the like. However, the existence of this space hinders the downsizing of the battery pack.
[0009]
On the other hand, when connecting the protection circuit board 8 and the unit cell 4 in advance and incorporating them into the outer case of the battery pack, the above However, since the protective circuit board 8 is not fixed to the unit cell 4, the protective circuit board 8 may be caught during the assembling work to damage the connection members 8 a and 8 b or the like. The circuit board 8 and the unit cell 4 may be short-circuited. In order to prevent such a short circuit, there is a method of providing an insulating sheet 9 between the protection circuit board 8 and the unit cell 4 as shown in FIG. 11, but in this case, the protection circuit board 8 is fixed. Therefore, it is necessary to make the size of the insulating sheet 9 large enough not to cause a short circuit with the unit cell 4 even if the protective circuit board 8 moves. Therefore, there was a problem in terms of resource utilization efficiency.
[0010]
The present invention provides the above conventional In order to solve the problem, it is possible to reliably hold a plate-like member such as a protective circuit board without providing an insulating sheet as in the prior art. Battery device Is intended to provide.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
[0012]
Claims of the invention 1 The invention described in A unit cell comprising a power generation element having a positive electrode and a negative electrode and a case for housing the power generation element, holding means provided in the unit cell, and held by the holding unit at a predetermined interval from the unit cell; And a protective circuit board that is electrically connected to the positive electrode and the negative electrode of the power generation element and has a protection circuit that protects the unit cell, the cell unit and the protection circuit board An overheat protection element is electrically connected in series with the protection circuit, and the overheat protection element is an element portion that cuts off a current when the unit cell is overheated and a pair of leads electrically connected to the element portion. In addition, the case constituting the unit cell is provided with a recess, and the element part is accommodated in the recess. According to this configuration, the case constituting the unit cell is provided with a recess, Since the element portion of the overheat protection element is accommodated in the concave portion, an effect that the battery device can be reduced in size by the amount accommodated in the concave portion of the element portion can be obtained.
[0013]
Claims of the invention 2 The invention described in A unit cell comprising a power generation element having a positive electrode and a negative electrode and a case for housing the power generation element, holding means provided in the unit cell, and held by the holding unit at a predetermined interval from the unit cell; And a protective circuit board that is electrically connected to the positive electrode and the negative electrode of the power generation element and has a protection circuit that protects the unit cell, the cell unit and the protection circuit board An overheat protection element is electrically connected in series with the protection circuit, and the overheat protection element is an element portion that cuts off a current when the unit cell is overheated and a pair of leads electrically connected to the element portion. In addition, the protective circuit board is provided with an opening, and the element is inserted into the opening. According to this configuration, the protective circuit board is provided with an opening, and the opening is overheated. Since the element portion of the protection element is inserted, the effect of reducing the size of the battery device can be obtained by the amount of entry of the element portion into the opening.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a part of the battery device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. Battery device part FIG. 2B is a longitudinal sectional view of the battery device.
[0016]
1, 2 (a), and 2 (b), 11 is a power generation element, 12 is a bottomed rectangular tubular battery can made of metal, and 13 closes the upper opening of the battery can 12. The battery lid 13 is provided with an opening 13a at a substantially central portion of the battery lid 13. The opening 13a is electrically connected to one of the electrodes (positive electrode) of the power generation element 11. The electrode 14 is facing. The battery can 12 and the battery lid 13 constitute a case 15 in which the power generation element 11 is housed. Reference numeral 16 denotes an electrode insulating member provided in the opening 13 a of the battery lid 13. The electrode insulating member 16 insulates the electrode 14 from the case 15. Reference numeral 17 denotes an electrode connection member that electrically connects one electrode (positive electrode) of the power generation element 11 and the electrode 14. The unit cell 18 is constituted by the constituent members 11 to 17 described above. The power generation element 11 in the unit cell 18 has one electrode (positive electrode) connected to the electrode 14 and the other electrode (negative electrode) electrically connected to the battery can 12. Since 12 is electrically connected to the battery lid 13, the entire case 15 including the battery can 12 and the battery lid 13 has a potential different from that of the electrode 14.
[0017]
Reference numeral 19 denotes an overheat protection element, and this overheat protection element 19 is a minute value such that the electric resistance is negligible in practice at normal times. The temperature of the unit cell 18 is detected and the unit cell 18 reaches a predetermined temperature. Sometimes In practice, the electrical resistance is extremely high enough to cut off the current. And the characteristics of the unit cell 18 It prevents overheating. As the overheat protection element 19, a thermal fuse made of a fusible alloy that melts and breaks when a predetermined temperature is reached, such as an element that does not return once the current is cut off, or a conductive material having a PTC characteristic (Positive Temperature Coefficient characteristic). Such as PTC thermistor made of water-soluble polymer resin, the electrical resistance rises at a predetermined temperature and cuts off the current, but when the temperature falls, the resistance value also falls and has a return-type characteristic in which current flows again Is used. Reference numeral 20 denotes an element portion constituting the overheat protection element 19, and this element portion 20 cuts off the current when a predetermined temperature is reached. Reference numerals 21a and 21b denote a pair of leads arranged so as to extend far from both ends of the element portion 20. The pair of leads 21a and 21b also constitute the overheat protection element 19, and the material thereof is another configuration. If electrical connection with a member is made by resistance welding, a metal plate having Ni as a base material is preferable.
[0018]
A protection circuit board 22 is provided with a protection circuit (not shown) that controls at least one of charging of the unit cell 18 or discharging of the unit cell 18. Reference numerals 22 a and 22 b denote holes provided at both ends of the protection circuit board 22. Reference numerals 23 and 24 denote stepped bosses provided at both ends of the battery lid 13, and the protection circuit board 22 is held by fitting the holes 22a and 22b of the protection circuit board 22 into the stepped bosses 23 and 24. Is done. Since the stepped bosses 23 and 24 have thick bases and thin tip portions, the holes 22a and 22b of the protection circuit board 22 are fitted to the tip portions of the stepped bosses 23 and 24. It will be. In this case, since the stepped bosses 23 and 24 have base portions that are larger than the holes 22a and 22b, the base portions serve as stoppers, and the protective circuit board 22 is attached to the battery lid 13 of the unit cell 18. On the other hand, it is held at a predetermined interval.
[0019]
The stepped bosses 23 and 24 are made of a conductor or an insulator. When the stepped bosses 23 and 24 are made of a conductor, pattern wiring is provided in the holes 22a and 22b of the protective circuit board 22 and the vicinity thereof in order to prevent a short circuit. It is desirable not to arrange. The stepped bosses 23 and 24 can be electrically connected to a pattern having the same potential as that of a lead plate, which will be described later, in the protection circuit board 22, and in this case, the lead plate is not necessarily provided. Note that it is desirable not to perform pattern wiring on the surface of the protection circuit board 22 that faces the battery lid 13 in order to prevent short circuit during manufacturing.
[0020]
On the other hand, when the stepped bosses 23 and 24 are formed of an insulator, there is no particular attention to the pattern wiring of the protection circuit board 22, and the stepped bosses 23 and 24 are formed on the protection circuit board 22 at the time of manufacture. There is no worry of short circuit even if it comes into contact with parts.
[0021]
Reference numerals 25 and 26 denote screws which are screwed into female screws provided at the tip ends of the stepped bosses 23 and 24. The screws 25 and 26 are screwed to prevent the protection circuit board 22 from coming off. The screws 25 and 26 and the stepped bosses 23 and 24 constitute fixing means. The screws 25 and 26 have head portions larger than the holes 22a and 22b, so that the protective circuit board 22 can be prevented from coming out of the stepped bosses 23 and 24.
[0022]
27 is a lead plate made of a metal member as a connecting member for electrically connecting the other lead 21b of the overheat protection element 19 and a protection circuit (not shown) of the protection circuit board 22, and 28 is a battery lid 13 and a protection circuit. It is a lead plate made of a metal member as a connection member for electrically connecting a protection circuit (not shown) of the substrate 22. Reference numeral 29 denotes an insulating member for preventing a short circuit, which is located between the battery lid 13 and the other lead 21b of the overheat protection element 19 and is provided to prevent a short circuit between the both leads 13 and 21b.
[0023]
FIG. 3 is a circuit diagram of the battery device according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 3, the same components as those shown in FIGS. 1, 2 (a), and 2 (b) are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different points are described. .
[0024]
In FIG. 3, reference numeral 30 denotes a protection circuit that controls charging of the unit cell 18 and discharging of the unit cell 18, and is provided on the protection circuit board 22. Reference numeral 31 denotes a load, and the load 31 is an electric device or an electronic device to which the battery device according to Embodiment 1 of the present invention is to supply electricity.
[0025]
Next, the relationship between the components in FIG. 3 will be described. The unit cell 18 has a negative electrode electrically connected to the protection circuit 30 and a positive electrode electrically connected to the overheat protection element 19. The overheat protection element 19 is connected in series between the positive electrode of the unit cell 18 and the protection circuit 30, and cuts off the current when the unit cell 18 reaches a predetermined temperature. The protection circuit 30 is electrically connected to the unit cell 18 and the overheat protection element 19 on the input side, and electrically connected to the load 31 on the output side. Here, the power supply to the load 31 is performed by the unit cell 18. When the current is interrupted by the overheat protection element 19, the power supply to the load 31 is also stopped. The unit cell 18 also supplies power for operating the protection circuit 30. The circuit diagram of FIG. 3 shows a state when the unit cell 18 is discharged. One end of the overheat protection element 19 is connected to the positive electrode of the unit cell 18, and the other end is at least in use when the protection circuit 30 and the load 31 are in use. It is connected to the load of the unit cell 18 indirectly via the. On the other hand, a power source is connected instead of the load 31 when the unit cell 18 is charged.
[0026]
Next, a method for manufacturing the battery device according to Embodiment 1 of the present invention will be described.
[0027]
The unit cell 18 of the battery device according to Embodiment 1 of the present invention is basically the same as a known unit cell. However, in the first embodiment of the present invention, the unit cell 18 is provided with stepped bosses 23 and 24. This will be described later. Further, the thermal fuse and the PTC thermistor used as the overheat protection element 19 are basically the same as known ones. Further, the protection circuit 30 is basically the same as the protection circuit built in a battery pack or the like using a lithium ion secondary battery. Therefore, description of the manufacturing method of the unit cell 18, the overheat protection element 19, and the protection circuit 30 is omitted.
[0028]
When attaching the stepped bosses 23, 24 to the unit cell 18, the stepped bosses 23, 24 are attached to the battery cover 13 of the unit cell 18 by caulking or by adhesion. In the case where the stepped bosses 23 and 24 are made of a resin that is an insulator, outsert molding may be performed in which the stepped bosses 23 and 24 are directly formed on the battery lid 13 by resin molding.
[0029]
In the battery device according to the first embodiment of the present invention, the unit cell 18 provided with the stepped bosses 23 and 24, the overheat protection element 19, and the protection circuit 30 provided on the protection circuit board 22 are electrically connected. 2 (a) and FIG. 2 (b) are assembled, and several manufacturing methods can be considered. An example thereof will be described.
[0030]
First, the other lead 21 b in the overheat protection element 19 and the lead plate 27 are electrically connected. The connection method in this case may be any of resistance welding, laser welding, and soldering, as long as both the 21b and 27 can be electrically connected.
[0031]
Next, one lead 21a in the overheat protection element 19 and the electrode 14 in the unit cell 18 are electrically connected. The connection method in this case may be any method as long as it can electrically connect both 21a and 14, and various methods are conceivable. For example, both 21a and 14 may be electrically connected by resistance welding or laser welding. On the other hand, soldering is not preferable unless the temperature of the electrode 14 is set to a certain level or higher. Therefore, soldering is not preferable because it leads to overheating of the unit cell 18. However, this may be used if soldering that can be reliably connected at a low temperature is possible.
[0032]
Before and after this, the lead plate 28 and the battery lid 13 of the unit cell 18 are electrically connected. The connection method in this case may be performed by the same method as the connection method between the one lead 21 a in the overheat protection element 19 and the electrode 14 in the unit cell 18.
[0033]
Next, the protection circuit board 22 and the two lead plates 27 and 28 are electrically connected. As a connection method in this case, soldering or laser welding is used. Resistance welding should not be used when there is a possibility of adversely affecting the protection circuit 30. If there is no such possibility, resistance welding may be used. Before and after this, the insulating member 29 is positioned between the battery lid 13 and the other lead 21b of the overheat protection element 19 to prevent a short circuit.
[0034]
Finally, the holes 22a and 22b of the protection circuit board 22 are inserted into the stepped bosses 23 and 24, and the screws 25 and 26 are screwed into the female screws provided at the tips of the stepped bosses 23 and 24, thereby protecting the protection circuit board 22. The circuit board 22 is fixed to the unit cell 18. Thereby, the battery apparatus in Embodiment 1 of this invention can be manufactured.
[0035]
In addition, the manufacturing method of the battery device of the present invention is not necessarily limited to the above-described contents, and in particular, the connection order of the unit cell 18, the overheat protection element 19, the lead plates 27 and 28, and the protection circuit board 22 is the order described above. Other than that.
[0036]
In addition, resistance welding is relatively easy to work, has a short working time, and the apparatus for performing resistance welding is relatively inexpensive and not large. Therefore, it is used in many connection portions in battery devices. However, when the connection between the electrode 14 in the unit cell 18 and the one lead 22a in the overheat protection element 19 or the connection between the battery lid 13 and the lead plate 28 in the unit cell 18 is performed by resistance welding, protection by resistance welding is performed. When there is a concern about the adverse effect on the circuit 30, it is desirable to perform the steps in the above-described order.
[0037]
On the other hand, when there is no concern about the adverse effect on the protection circuit 30 due to resistance welding, there is a method in the following order.
[0038]
First, the lead plate 28 and the lead plate 27 to which the overheat protection element 19 is connected are connected to the protection circuit board 22. At this time, the lead plates 27 and 28 are connected not in a bent state as shown in FIG. 1 but in a flat plate state.
[0039]
Next, one lead 21a in the overheat protection element 19 and the electrode 14 in the unit cell 18, and the lead plate 28 and the battery lid 13 in the unit cell 18 are connected by resistance welding.
[0040]
Finally, the lead plates 27 and 28 are bent as shown in FIG. 1, and the stepped bosses 23 and 24 are inserted into the holes 22a and 22b of the protective circuit board 22, and the screws 25 and 26 are inserted into the stepped bosses 23 and The protective circuit board 22 is fixed to the unit cell 18 by screwing into a female screw provided at the tip of 24, and this method may be used.
[0041]
the above In the first embodiment of the present invention, the stepped bosses 23 and 24 as holding means are electrically insulated from the power generation element 11 in the unit cell 18, and the power generation element 11 is connected to the electrode 14. The other electrode (negative electrode) electrically connected to the battery can 12 is electrically connected to the protection circuit 30 of the protection circuit board 22 via lead plates 27 and 28 as connecting members, respectively. Therefore, the following effects can be obtained. That is, according to this configuration, when the positive electrode and the negative electrode of the power generation element 11 and the protection circuit 30 of the protection circuit board 22 are electrically connected to each other via the lead plates 27 and 28 that are connection members, Even if the stepped bosses 23 and 24 as the holding means and the wiring pattern of the protection circuit board 22 come into contact with each other, the stepped bosses 23 and 24 as the holding means are electrically insulated from the power generation element 11, so that the protection circuit The effect that the short circuit of the wiring pattern of the board | substrate 22 can be prevented is acquired.
[0042]
Further, in the first embodiment of the present invention, the protection circuit board 22 is placed at a predetermined interval by the stepped bosses 23 and 24 which are holding means provided on the battery lid 13 constituting the unit cell 18. 18, and one electrode (positive electrode) of the power generation element 11 constituting the unit cell 18 is electrically connected to the protection circuit 30 of the protection circuit board 22 via the electrode 14, the overheat protection element 19, and the lead plate 27. While connecting, the other pole (negative electrode) of the power generation element 11 is connected to the battery can 12, the battery lid 13, and the lead Board Since the protection circuit board 22 and the unit cell 18 are integrated with each other by being electrically connected to the protection circuit 30 of the protection circuit board 22 via 28, storage in this state, It can be easily installed.
[0043]
The battery device of the present invention is not limited to the contents of the first embodiment, and various variations are conceivable.
[0044]
For example, in Embodiment 1 of the present invention, one electrode (positive electrode) of the power generation element 11 in the unit cell 18 is connected to the electrode 14 facing the opening 13a of the battery lid 13 and the other electrode (negative electrode). ) Is electrically connected to the battery can 12 that is electrically connected to the battery lid 13, but this may be reversed. Further, since the other pole (negative electrode) of the power generation element 11 is electrically connected to the entire case 15 including the battery can 12 and the battery lid 13, the entire case 15 is a negative electrode. By connecting the other electrode (negative electrode) of the power generation element 11 only to the bottom surface portion of the battery can 12, only the bottom surface portion of the battery can 12 is used as a negative electrode, and the other portions are insulated. It ’s good. In this case, it is not necessary to insulate the battery lid 13 from the other lead 21b in the overheat protection element 19. Moreover, although the battery can 12 constituting the case 15 in the unit cell 18 has a bottomed rectangular tube shape, it may be formed in a bottomed cylindrical shape. Furthermore, although the lead plate 28 connected to the protection circuit 30 of the protection circuit board 22 is connected to the battery lid 13, it may be connected to the bottom surface portion of the battery can 12. Furthermore, the overheat protection element 19 is electrically connected between the electrode 14 facing the opening 13a of the battery lid 13 and the protection circuit board 22, but the case 15 and the protection circuit board 22 The overheat protection element 19 may be electrically connected between the electrode 14 and the protection circuit board 22 with the lead plate 28 facing the opening 13a of the battery lid 13 in this case. become.
[0045]
Further, the method of fixing the protection circuit board 22 is not limited to the combination of the stepped bosses 23 and 24 and the screws 25 and 26 described in the first embodiment of the present invention, and rivets may be used instead of the screws. Further, after the holes 22a and 22b of the protective circuit board 22 are fitted to the stepped bosses 23 and 24, the tip portions of the stepped bosses 23 and 24 are plastically deformed to form a screw head shape. The substrate 22 may be fixed.
[0046]
(Embodiment 2)
Embodiment 2 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0047]
FIG. 4 is a partial longitudinal sectional view of the battery device according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 4, the same components as those of the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, FIG. 2 (a), and FIG. Only the differences will be described.
[0048]
That is, in the battery device according to the second embodiment of the present invention, the lead plates 28 used in the battery device according to the first embodiment of the present invention are unnecessary by configuring the stepped bosses 23 and 24 with conductors. It is what I did. That is, in the battery device according to Embodiment 2 of the present invention, the stepped bosses 23 and 24 are formed of conductors, so that the battery lid 13 and the protection circuit 30 of the protection circuit board 22 are connected via the stepped bosses 23 and 24. And are electrically connected. In this case, the battery lid 13 is electrically connected to the other pole (negative electrode) different from the one pole (positive electrode) of the power generation element 11 connected via the electrode 14 and the electrode connecting member 17. It is. With this configuration, one potential side of the protection circuit board 22 is an electrode to which one pole (positive electrode) of the power generation element 11 is electrically connected via the lead plate 27 and the overheat protection element 19. 14 and the other potential side is connected to the battery lid 13 to which the other pole (negative electrode) of the power generating element 11 is electrically connected via the stepped bosses 23 and 24.
[0049]
the above As described above, in the battery device manufacturing method according to the second embodiment of the present invention, the other potential side of the protection circuit board 22 is connected to the other pole of the power generation element 11 via the stepped bosses 23 and 24 made of a conductor. Is connected to the battery lid 13 which is electrically connected, the lead plate 28 employed in the first embodiment of the present invention is not necessary, and as a result, the manufacturing process relating to the connection of the lead plate 28 is eliminated. Since it can be omitted, the battery device can be reduced in weight and cost can be reduced.
[0050]
(Embodiment 3)
Embodiment 3 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0051]
FIG. 5A is a partial longitudinal sectional view of the battery device according to Embodiment 3 of the present invention, and FIG. 5B is a partial perspective view of the battery device. In FIG. 5 (a) and FIG. 5 (b), the same constituent members as those of the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, FIG. 2 (a) and FIG. 2 (b) are the same. A number is attached and the description is omitted, and only different points will be described.
[0052]
That is, in the battery device according to Embodiment 3 of the present invention, the battery lid 13 is electrically connected to the electrode 14 connected to one electrode (positive electrode) of the power generation element 11 via the electrode connection member 17. An electrode insulating member 16 a is provided between the battery can 12 and the battery lid 13. As a result, the battery can 12 and the battery lid 13 have different potentials. Further, in the battery device according to the third embodiment of the present invention, a stepped protrusion 32 is integrally provided in the metal battery can 12 instead of the stepped boss 23, and the hole 22a provided in the protective circuit board 22 is provided. Instead of this, a notch 22c that engages with the stepped protrusion 32 is provided. In the third embodiment, the overheat protection element 19 is electrically connected to a protection circuit (not shown) of the protection circuit board 22, and the power generation element 11 is configured as described above. One of the electrodes (positive electrode) is electrically connected to a protection circuit (not shown) of the protection circuit board 22 via a stepped boss 24 composed of an electrode connection member 17, an electrode 14, a battery lid 13, and a conductor. The other pole (negative electrode) of the power generation element 11 is electrically connected to a protection circuit (not shown) of the protection circuit board 22 via the battery can 12, the stepped protrusion 32, and the overheat protection element 19. It is what is done.
[0053]
the above In the battery device according to Embodiment 3 of the present invention, the stepped boss 24 made of a conductor is used to hold the protection circuit board 22 to the unit cell 18 and to electrically connect the protection circuit board 22 and the unit cell 18. And the stepped protrusions 32 provided integrally with the metal battery can 12, the lead plates 27 and 28 in the first embodiment of the present invention are not necessary, It is possible to obtain effects that the battery device can be lightened, manufactured easily, and reduced in cost.
[0054]
In the battery device according to the third embodiment of the present invention, in order to ensure electrical connection, it is preferable to connect the stepped protrusion 32 and the protective circuit board 22 by soldering. . Moreover, the notch 22c provided in the protective circuit board 22 may be a hole.
[0055]
(Embodiment 4)
Embodiment 4 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0056]
FIG. 6A is a partial longitudinal sectional view of the battery device according to Embodiment 4 of the present invention, and FIG. 6B is a top view of the battery device. 6 (a) and 6 (b), the same components as those of the first embodiment of the present invention shown in FIGS. 1, 2 (a) and 2 (b) are the same. A number is attached and the description is abbreviate | omitted, and only a different point is demonstrated.
[0057]
That is, in the battery device according to the fourth embodiment of the present invention, stepped hooks 33 and 34 are provided in the battery lid 13 instead of the stepped bosses 23 and 24 and the holes 22a and 22b provided in the protection circuit board 22 are provided. Instead of this, notch portions 22d and 22e that engage with the stepped hooks 33 and 34 are provided. The hooks 33 and 34 are configured to have elasticity. When the protective circuit board 22 is attached to the hooks 33 and 34, the hooks 33 and 34 are deformed so as to open outward, and When 34 engages with the notches 22d and 22e of the protection circuit board 22, the hooks 33 and 34 return to their original shapes and fix the protection circuit board 22 with a gap between the battery cover 13 and the hooks 33 and 34. In this configuration, the protection circuit board 22 can be fixed without using a tool such as a screwdriver.
[0058]
The battery device of FIG. 6 (c) shows a variation of the battery device of FIG. 6 (b). The battery device shown in FIG. 6 (b) is separated from the two hooks 33 and 34 shown in FIG. The hooks 35 and 36 are provided on the battery lid 13, and the protective circuit board 22 is provided with notches 22 f and 22 g that engage with the two hooks 35 and 36, as shown in FIG. The parts 22d and 22e are provided separately. Thus, the hooks 33, 34, 35, 36 are provided on the four sides of the battery cover 13, and the notches 22d, 22e, 22f, 22g are provided on the four sides of the protective circuit board 22, and these are engaged to protect the battery cover 13. The circuit board 22 can be fixed more stably.
[0059]
In addition, the fixing means of the protection circuit board 22 in Embodiment 4 of the present invention is applicable as the fixing means of the protection circuit board 22 in the battery devices of Embodiments 2 and 3 of the present invention described above.
[0060]
(Embodiment 5)
Embodiment 5 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0061]
7A is a top view of the battery device according to Embodiment 5 of the present invention, FIG. 7B is a partial perspective view of the battery device, and FIGS. 7C and 7D are the battery device. It is a partial side view which shows the manufacturing method. 7 (a), 7 (b), 7 (c), and 7 (d), Embodiment 1 of the present invention shown in FIGS. 1, 2 (a), and 2 (b). Constituent members that are the same as those described above will be assigned the same reference numerals and explanation thereof will be omitted, and only different points will be described.
[0062]
That is, the battery device according to the fifth embodiment of the present invention is similar to the battery device according to the third embodiment of the present invention shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). In addition to being electrically connected to the electrode 14 connected to one of the electrodes via the electrode connecting member 17, an electrode insulating member 16a is provided between the battery can 12 and the battery lid 13, whereby the battery can 12 and the battery lid 13 have different potentials. The battery device according to the fifth embodiment of the present invention is provided with two stepped protrusions 32 provided integrally with the battery can 12 in the battery device according to the third embodiment of the present invention. That is, in the battery device according to the fifth embodiment of the present invention, the stepped protrusions 37 and 38 that are substantially the same as the protrusion 32 are provided integrally with the battery can 12 and the protection circuit board 22 is provided with this step. Two notches 22h and 22i that engage with stepped protrusions 37 and 38 are provided. In this case, the stepped projections 37 and 38 have long tip portions 37a and 38a, respectively, and the protection circuit board 22 is placed in the battery can 12 with a space between the battery lid 13 and the protection circuit board 22. When fixing, first, as shown in FIG. 7C, stepped protrusions 37 and 38 (not shown) are straightened, and the stepped protrusion 38 is provided with a protective circuit board. After engaging the notch portions 22h and 22i (not shown) of the 22, as shown in FIG. 7 (d), the tip portions 37a and 38a of the stepped projections 37 and 38 (not shown). The protection circuit board 22 is fixed to the battery can 12 by bending (not shown). With such a configuration, the protection circuit board 22 is securely fixed to the battery can 12 with a space between the protection circuit board 22 and the battery lid 13.
[0063]
In the battery device according to the fifth embodiment of the present invention, the stepped protrusions 37 and 38 are integrally provided on the battery can 12, but as a modification, the stepped protrusions are provided. 37 and 38 may be provided on the battery lid 13.
[0064]
(Embodiment 6)
Embodiment 6 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0065]
FIG. 8 is a partial vertical cross-sectional view of the battery device according to Embodiment 6 of the present invention. In FIG. 8, the same members as those of the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, FIG. 2 (a), and FIG. Only the differences will be described.
[0066]
That is, in the battery device according to the sixth embodiment of the present invention, a recess 39 is provided in the battery lid 13 and a part of the element portion 20 constituting the overheat protection element 19 is accommodated in the recess 39. According to this configuration, the distance between the unit cell 18 and the protection circuit board 22 can be shortened by the amount accommodated in the concave portion 39 of the element portion 20, so that the battery device can be miniaturized. .
[0067]
(Embodiment 7)
Embodiment 7 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0068]
FIG. 9A is a partial longitudinal sectional view of the battery device according to Embodiment 7 of the present invention, and FIG. 10 is a partially broken perspective view of the battery device. 9 and 10, the same components as those of the first embodiment of the present invention shown in FIGS. 1, 2 (a), and 2 (b) are denoted by the same reference numerals. Description is omitted, and only different points will be described.
[0069]
That is, in the battery device according to Embodiment 7 of the present invention, an opening 40 is provided in the protection circuit board 22 and a part of the element portion 20 constituting the overheat protection element 19 is accommodated in the opening 40. It is. According to this configuration, the distance between the unit cell 18 and the protection circuit board 22 can be shortened by the amount accommodated in the opening 40 of the element unit 20, so that the battery device can be miniaturized. is there.
[0070]
Further, if the opening 40 of the protection circuit board 22 is formed to have a size that exposes the connection portion 41 between the one lead 21a of the overheat protection element 19 and the electrode 14 of the unit cell 18, FIG. As shown, one lead 21 a in the overheat protection element 19 and the electrode 14 in the unit cell 18 can be connected with the protection circuit board 22 fixed to the unit cell 18.
[0071]
【The invention's effect】
As described above, the present invention Battery device Is a unit cell comprising a power generation element having a positive electrode and a negative electrode and a case for housing the power generation element, and A holding circuit provided and a protection circuit which is held by the holding unit at a predetermined interval and is electrically connected to a positive electrode and a negative electrode of the power generation element and which protects the unit cell; A protection circuit board having an overheat protection element electrically connected in series between the unit cell and the protection circuit of the protection circuit board, and the overheat protection element generates a current when the unit cell is overheated. Because it has an element part to be cut off and a pair of leads electrically connected to the element part, and a recess is provided in the case constituting the unit cell, and the element part is accommodated in the recess The battery device can be downsized by the amount stored in the recess of the element portion. It has an excellent effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a part of a battery device according to Embodiment 1 of the present invention in a cutaway manner.
FIG. 2 (a) Partial vertical sectional view of the battery device
(B) Top view of the battery device
FIG. 3 is a circuit diagram of the battery device.
FIG. 4 is a partial longitudinal sectional view of a battery device according to Embodiment 2 of the present invention.
5A is a partial longitudinal sectional view of a battery device according to Embodiment 3 of the present invention. FIG.
(B) Partial perspective view of the battery device
FIG. 6 (a) is a partial longitudinal sectional view of a battery device according to Embodiment 4 of the present invention.
(B) Top view of the battery device
(C) Top view showing variations of the battery device
FIG. 7A is a top view of the battery device according to the fifth embodiment of the present invention.
(B) Partial perspective view of the battery device
(C) The partial side view which shows the manufacturing method of the battery apparatus
(D) The partial side view which shows the manufacturing method of the battery apparatus
FIG. 8 is a partial longitudinal sectional view of a battery device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a partial longitudinal sectional view of a battery device according to Embodiment 7 of the present invention.
FIG. 10 is a partially broken perspective view of the battery device.
FIG. 11 is a perspective view of a conventional battery device.
[Explanation of symbols]
11 Power generation elements
12 Battery can
13 Battery cover
14 electrodes
15 cases
18 unit cell
19 Overheat protection element
20 elements
21a, 21b A pair of leads
22 Protection circuit board (plate-like member)
22a, 22b hole
22c, 22d, 22e, 22f, 22g, 22h, 22i Notch
23, 24 Stepped boss (holding means)
25, 26 screw
27, 28 Lead plate (connection member)
30 Protection circuit
32, 37, 38 Stepped protrusion
33, 34, 35, 36 hook
39 recess
40 opening

Claims

A unit cell comprising a power generation element having a positive electrode and a negative electrode and a case for storing the power generation element, holding means provided in the unit cell, and held by the holding unit at a predetermined interval from the unit cell; And a protective circuit board that is electrically connected to the positive and negative electrodes of the power generation element and has a protection circuit for protecting the unit cell, and between the unit cell and the protection circuit of the protection circuit board An overheat protection element is electrically connected in series, and the overheat protection element has an element portion for cutting off a current when the unit cell is overheated, and a pair of leads electrically connected to the element portion, and A battery device in which a concave portion is provided in a case constituting the unit cell, and the element portion is accommodated in the concave portion.

A unit cell comprising a power generation element having a positive electrode and a negative electrode and a case for housing the power generation element, holding means provided in the unit cell, and held by the holding unit at a predetermined interval from the unit cell; And a protection circuit board having a protection circuit that is electrically connected to the positive and negative electrodes of the power generation element and that protects the unit cell, and between the unit cell and the protection circuit of the protection circuit board An overheat protection element is electrically connected in series, and the overheat protection element has an element portion for cutting off a current when the unit cell is overheated and a pair of leads electrically connected to the element portion, and A battery device in which an opening is provided in the protective circuit board, and the element portion is inserted into the opening.