JP4810745B2

JP4810745B2 - Battery pack with electrolyte leakage detection function

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Publication number: JP4810745B2
Application number: JP2001099670A
Authority: JP
Inventors: 芳明井上; 昌司熊田; 幸冶濱田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2021-03-30
Also published as: JP2002251985A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気回路等の活電部を保護するための保護ケースに関する。特に、電池の電解液の漏液や結露等から、電池ケース内の電気回路の活電部や電池ケースを装着する装置等を保護する機能を有する保護ケースに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ビデオカメラやノートパソコン等のポータブル・コードレス機器の普及により、それらの電源に用いる電池の需要が高まっている。特に、小型・軽量でエネルギー密度が高く、繰り返し充放電が可能な二次電池の需要が高まっている。また、電池ケース内の電池に近接してプリント配線板等を配置し、その上に制御回路等の電気回路を形成することもしばしば行われる。
【０００３】
一方、これらの二次電池から電解液が漏れ、漏れた電解液により電池を搭載している機器が故障することがあることも周知である。そして、電解液の漏液に対しては、電池室と、制御回路を含む電気回路とを隔壁等で分離する方法で、電解液による不具合を防止することが行われている。さらに、電子機器にとっては結露等の水滴も故障の原因となり、家庭用VTR等にはこのことを考慮して結露検出装置等の専用部品を持たせたものもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の制御回路を含む電気回路は、電解液の漏液検出機能を有しないため、電池から漏れた電解液によって電気回路の動作が異常となり不具合を発生してしまうことを検知できず、故障を防止できないという問題がある。
【０００５】
また、家庭用VTR等に使用されている水滴等の結露検出装置には、電解液の検出装置が機器に装着されていないため電解液の漏液による故障の発生を検知できないという問題がある。
【０００６】
また、電解液の漏液に対しては、電池室と、制御回路を含む電気回路とを隔壁等で分離する方法によって電解液の漏液による不具合を防止することが行われているが、漏れた電解液によって電気回路が異常となるまで電解液の漏液を検出することができないという問題がある。
【０００７】
また、結露等の水分による電気回路の異常を検出するためには、結露を検出するための専用部品がさらに必要になるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、電池から漏洩した電解液やその他の液体から活電部を保護する機能を有するバッテリパックを提供することである。
【０００９】
また、本発明の目的は、プリント配線板の漏液個所に最も近い部分に電解液検知器を配置し、プリント配線板の水分浸入経路に最も近い部分に水分検知器を配置することによって、バッテリパック内部で電池から電解液が漏液し、およびバッテリパック外部からの水分が浸入することの両方を検出することによって、バッテリパックの安全性をさらに向上させることができる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載される電解液漏洩検出機能付きバッテリパックに係る発明は、電池を格納するバッテリパックにおいて、一の基板面に形成された第１の銅箔リボンおよび第２の銅箔リボンと前記一の基板面の背面の基板面に形成された第３の銅箔リボンおよび第４の銅箔リボンを有し、前記第３の銅箔リボンは前記第１の銅箔リボンに電気的に接続され、前記第４の銅箔リボンは前記第２の銅箔リボンに電気的に接続される基板と、陰極端子が前記基板上の第２の銅箔リボンに接続された直流電源と、前記直流電源の正極端子と前記基板上の第１の銅箔リボンとを接続する電気抵抗素子と、前記第１の銅箔リボンと第２の銅箔リボンとの間の電圧を検知して所定の検知信号を発生する検知器とを備え、前記検知器は、前記電池から漏洩した電解液、または、前記バッテリパックに侵入した所定の液体が原因で、前記第１の銅箔リボンと第２の銅箔リボンとの間の電圧が所定の電圧以下に降下し、前記電圧降下の継続する時間が所定時間以上の場合、または、前記電圧降下の回数が所定回数以上となった場合に、前記検知信号を発生するように構成される。
【００２０】
また、請求項１０に記載される電解液漏洩検出機能付きバッテリパックに係る発明は、電池と、複数の基板が隙間を空けて積み重ねられた多層基板とを格納するバッテリパックにおいて、前記隙間に形成され、前記基板に挟まされた銅箔リボンと、前記銅箔リボンが形成されていない、前記多層基板の最外部の基板面に形成された銅箔リボンとを有する前記多層基板と、前記多層基板に形成された銅箔リボンの内、１つの銅箔リボンから数えて１つおきの銅箔リボンを電気的に相互接続する第１の導体と、前記銅箔リボン以外の銅箔リボンを電気的に相互接続する第２の導体と、陰極端子が前記第１の導体に接続された直流電源と、前記第２の導体と前記直流電源の正極端子とを接続する電気抵抗素子と、前記第１の導体と第２の導体との間の電圧を検知して所定の検知信号を発生する検知器とを備え、前記検知器は、前記電池から漏洩した電解液、または、前記バッテリパックに侵入した所定の液体が原因で、前記第１の導体と第２の導体との間の電圧が所定の電圧以下に降下し、前記電圧降下の継続する時間が所定時間以上の場合、または、前記電圧降下の回数が所定回数以上となった場合に、前記検知信号を発生するように構成される。
【００２８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、電解液漏液検出方法の基本概念を説明するための模式的な構成図である。図１（ａ）は、電解液漏液検出方法を説明するための概要図である。図１（ａ）において、電解液漏液検出を行うためのシステムは、検出動作を行うマイクロコンピュータ１（以下、マイコンという）、直流電源２３、直流電源２３に接続された固定抵抗器２（以下、プルアップ抵抗といい、その抵抗値をＲ１とする）、漏液検出のための回路３（以下、検出素子という）および検出素子の接地４（以下、ＧＮＤという）とを含むように構成される。
【００２９】
図１（ａ）において、検出素子３の１の端子３aは、電解液の漏液を検出するマイコン１および電源に接続された固定抵抗器２と接続され、検出素子３の他の端子３bは、接地される。電解液の漏液を検出するマイコン１は、検出素子３に印加された電圧をモニタし、後述する所定の処理を行う。
【００３０】
図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す検出素子３を等価回路で表した場合の電気的な接続の関係を示す模式図である。検出素子３は、電気的には、検出素子の端子３a、３b間に電気抵抗３１（抵抗値Ｒとする）が接続された等価回路と表わすことができる。つまり、検出素子３は、マイコン１から電気的に見て、プルアップ抵抗２とＧＮＤ４との間に接続された抵抗値Ｒとなっている。
【００３１】
図２は、本発明の実施の形態１に係る電解液検出素子の配置を示す図である。図２（ａ）は、プリント配線板７の表面に形成される検出素子の配置を示す平面図であり、図２（ｂ）は、その側面図である。検出素子３の端子３a、３bは、銅箔または銅箔リボン等であり、プリント配線板上に、例えば、エッチング処理によって形成される。以下、検出素子３の端子３a、３bを、それぞれ、検出素子３の銅箔リボン３a、３bという。
【００３２】
検出素子３の銅箔リボン３a、３bは、プリント配線板７の表面上に外周に添って引き回すような配置で形成される。検出素子３の銅箔リボン３a、３bの幅８は、例えば、１００μｍ以上、５ｍｍ以下とするのでも良い。例えば、基板の最外周付近に銅箔リボン３bを配置し、その内周に銅箔リボン３aを配置した場合に、検出素子３の銅箔リボン３a、３bが対向する距離９は、１００μｍ以上、５ｍｍ以下とするのでも良い。
【００３３】
図２（ｃ）は、検出素子３を多層プリント配線板に配置した例を模式的に示す側面図であり、図２（ｄ）は、その平面図である。図２（ｄ）に示すように、この構造では、検出素子３の銅箔リボン３aと３bは、互いに各プリント配線板の反対面に形成される。したがって、１の面には検出素子３の銅箔リボン３aまたは銅箔リボン３bが形成され、反対の面には、検出素子３の他の銅箔リボンが形成される。また、図２（ｃ）に示すように、プリント配線板は重ねられた構造をとり、この検出素子３は、検出素子３の銅箔リボン３aと銅箔リボン３bとが交互に配置する構造となる。
【００３４】
検出素子３の銅箔リボンの幅８は、例えば、１００μｍ以上、５ｍｍ以下とするのでも良い。また、プリント配線板の端から検出素子３の外側の銅箔リボンまでの距離１０は、例えば、５ｍｍ以下とするのでも良い。ここで、図２（ａ）と（ｂ）に示す配置は、プリント配線板表面に配置するものであるのに対し、図２（ｃ）と（ｄ）に示す配置は、多層プリント配線板の内層部への配置を示すものであるが、多層プリント配線板を用いる場合は、銅箔リボンをプリント配線板表面に配置し、かつ、多層プリント配線板の内層部にも配置することができる。
【００３５】
図２（ｂ）および（ｃ）に示される、プリント配線板７の部分７１は、絶縁材であるエポキシ樹脂等を塗布して形成された部分である。図２に示す例では、樹脂は、検出素子３の銅箔リボン３a、３b上には塗布されない。これは、電解液が漏液した場合に、検出素子３の銅箔リボン３a、３bの表面に電解液が付着し易くする為である。なお、図示しないが、樹脂を検出素子３の銅箔リボン３a、３b上に塗布するのでも良い。その場合、塗布する樹脂の厚さを調整することによって、漏洩した電解液が樹脂を浸食し、検出素子３の銅箔リボン３a、３bに達するまでの時間を調整できる。
【００３６】
図３は、電解液漏液時の検出方法について説明するための概念図である。図３（ａ）は、電解液が漏液してマイグレーションが発生した状態を示す図である。検出素子３の銅箔リボン３aと３bは、プリント配線板７の表面、及び、内層に、例えば、エッチング処理により作られたものであり、この検出素子３の銅箔リボン部分は電解液５が付着すると、その一部または全部が溶解する。
【００３７】
検出素子３の片側３aはプルアップ抵抗２によって直流電源等に接続され、銅箔リボン３aと銅箔リボン３bが絶縁されている場合は、検出素子３の片側の銅箔リボン３aは高い電位となっている。もう片方の銅箔リボン３bは、ＧＮＤ４に接続されている。電解液５が銅箔リボン３aに付着し、溶解すると、溶解した銅イオンは（＋イオン）、印加されている電圧によって、低い電位側の銅箔リボン３bに向かって移動する。低い電位側に到達した銅イオンは、再結晶化して金属銅になる。この状態が継続すると、銅箔リボン３b側から銅箔リボン３a側に向かって金属銅の再結晶化が進行し、やがて銅箔リボン３aと銅箔リボン３b間が再結晶化した銅で短絡した状態６となる。この短絡が生じた状態をマイグレーション発生状態という。
【００３８】
図３（ｂ）は、マイグレーション発生時に検出素子からマイコン１に伝わる電気信号の変化と漏液判定に要する検出時間について説明するのに用いる概念的な図である。検出素子３の片側の銅箔リボン３aは、電気的に高い電位（＋Ｖｃｃ）に接続されている。マイグレーションが発生した場合、検出素子３は、電気的に短絡した状態になり、銅箔リボン３aと銅箔リボン３b間の抵抗値は小さい値となる。その抵抗値をＲ２とする。
【００３９】
マイコン１に伝わる信号は、検出素子３の抵抗値とプルアップ抵抗２の抵抗値および印加電圧の関係から定まる。具体的には、マイグレーションが発生していないときは、電圧が＋Ｖｃｃの信号がマイコン１に伝わる。一方、マイグレーションが発生したときには、プルアップ抵抗２の抵抗値Ｒ１と短絡状態の検出素子３の抵抗値Ｒ２との関係から、マイコンに伝わる信号は（Ｒ２÷（Ｒ１＋Ｒ２））×Ｖｃｃの式で表わされる電圧の信号が伝わる。
【００４０】
マイコン１が検出素子３において検出する電圧は、例えば、図３（ｂ）に模式的に示すような変化を示す場合がある。この場合、マイコン１は、ある一定時間以上の間、継続して、検出素子３に予め決められた電圧値より低い電圧が検知された場合は、検出素子３が電解液によって短絡したと判断する。この短絡状態を検出するための時間としては、例えば、５００ｍｓｅｃ以上、１時間以下とすることができるが、その他の時間でも良い。また、プルアップ抵抗２の抵抗値としては、例えば、１００ｋΩ以上、２５０ＭΩ以下とすることができるが、その他の抵抗値でも良い。
【００４１】
図４は、電解液漏液の検出後の処理について説明するための図である。バッテリパック１００内部には、充放電可能な二次電池１７、電池の充電・放電等の制御のためのマイコン１、放電停止用のスイッチ１４、充電停止用のスイッチ１５、電池と接続されている電気回路を電池から切断するためのヒューズ１６、およびバッテリパック１００内の電気回路を外部の回路から切断する為のヒューズ２２が内蔵されている。
【００４２】
また、バッテリパック１００は、外部の回路と接続する為の接続端子１２、１３、４１を有する。接続端子１２（Ｂａｔｔ＋端子）は、二次電池１７の充放電に用いる端子である。接続端子１３（ＳＭＢＤａｔａ端子）は、バッテリパック１００内部のマイコン１から外部の装置（例えば、バッテリパック１００を有する装置）等に、デジタル信号等の所定の信号を出力するための接続端子である。また、接続端子４１は、電気的接地のための接続端子である。
【００４３】
以下、図３と図４を参照してバッテリパック１００の動作を説明する。検出素子３に電解液５が付着してマイグレーション６が発生したとき、検出素子３からマイコン１に短絡したことを示す信号が伝わる。この信号を受けたマイコン１は、電解液５が漏液したと判断した時点でバッテリパック１００内部の放電停止スイッチ１４、充電停止スイッチ１５をＯＦＦにする。これによって、バッテリパック１００に充電することも、バッテリパック１００から放電することもできなくする。
【００４４】
さらに、マイコン１は、ヒューズ１６を切断して二次電池１７に接続されているバッテリパック１００内の電気回路を二次電池１７から電気的に切り離し、ヒューズ２２を切断してバッテリパック１００内の電気回路を外部の回路から切り離す。これらの動作によって二次電池１７からの放電、二次電池１７への充電等の動作を完全に禁止することができる。その後、マイコン１は、バッテリパック１００内部で電解液漏液が発生したことを外部に知らせるために、ＳＭＢＤａｔａ端子１３を介してバッテリパック１００外部の装置に漏液が有ったことを示す信号を発信する。
【００４５】
図５は、本発明の実施の形態１に係るバッテリパック１００内のプリント配線板または検出素子の配置方法を示す図である。図５（ａ）は、平面的に並べられた充放電可能な二次電池１７aとプリント配線板との配置の一例を示す平面図である。図５（ａ）の場合、プリント配線板７aは、充放電可能な二次電池１７aの電極の横に、平面的に並べられた二次電池１７a面と同じ向きとなるように配置される。例えば、二次電池１７aからの電解液漏液は、主に二次電池１７aのプラス側より発生するため、プリント配線板７aの銅箔リボン３aと３bを有する面を二次電池１７aのプラス側に配置して、電解液の漏液検出を行う。
【００４６】
図５（ｂ）は、充放電可能な二次電池の横にプリント配線板を配置した場合の平面図である。二次電池１７bは、バッテリパック１００の構造上の制限等から、数本の電池が直列に配置されることがある。図５（ｂ）では、プリント配線板７bは、直列に配置された二次電池１７bと平行に配置される。そして、検出素子の銅箔リボン３a、３bは、各電池のプラス側付近に配置される。電解液の漏れは、主に二次電池１７bのプラス側から発生するため、電解液の検知が容易となるようにこのような配置をとる。
【００４７】
図６は、本発明の実施の形態１に係るバッテリパック１００を内蔵または接続する機器に検出素子を配置する場合の構成を示す図である。例えば、バッテリパック１００がＰＣ本体内部に接続される場合における、検出素子の配置の一例を示す図である。図６（ａ）は、バッテリパック１００とＰＣ本体との接続部分に、銅箔リボン３a、３bからなる検出素子を配置する例を示す図である。ＰＣ本体とバッテリパック１００との接続は、ＰＣ本体の接続端子２０を介して行われる。この接続端子２０に取りつけられたＰＣ本体部のコネクタ１９の近傍に、銅箔リボン３a、３bからなる検出素子を設置する。このように配置された検出素子を用いて、バッテリパック１００から漏れ出した電解液の検出を行う。
【００４８】
図６（ｂ）は、銅箔リボン３a、３bからなる検出素子を電池挿入部下部に配置する例を示す図である。この配置では、バッテリパック１００内部で電解液が漏れ、さらにバッテリパック１００下部よりＰＣ本体側に電解液が漏れ出した場合に、バッテリパック１００下部にあるＰＣ本体のケース２１とバッテリパック１００間に、銅箔リボン３a、３bからなる検出素子を配置することによって電解液漏液の検出を行うことができる。なお、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すＰＣ本体は、検出素子からの信号を用いて電解液漏液の検出を行うことおよびバッテリパック１００への充放電の動作を停止ことができるものとする。それらの方法は、上記図３および４を参照した説明において示したものと同様の方法によって行うことができる。
【００４９】
以上、図６に示したように、ＰＣ本体に（バッテリパック１００の外部に）銅箔リボン３a、３bからなる検出素子を設けることで、ＰＣ本体も電解液の漏液を検出できる。そのため、電解液漏液を検出した場合、ＰＣ本体がバッテリパック１００に対する充電、バッテリパック１００からの放電動作を停止することでＰＣ本体の安全性を確保することができる。このようなことから、バッテリパック１００に内蔵されたマイコンが動作異常を起こし、バッテリパック１００内部での電解液漏液検出機能が停止した場合等でもマイコン本体を有効に保護できる。
【００５０】
実施の形態２．
実施の形態１においては、電解液が漏れた場合の電解液検出方法について説明したが、実施の形態２では、電解液のみならず、水も検出できる検出法について説明する。具体的には、電解液、水分が有する分子間力の大きさと、基板表面に塗布する絶縁材料の分子間力の差異を利用して、電解液、水を検出達成するものである。さらに、電解液検出素子、水分検出素子をバッテリパック内で最適に配置することによって、より検出機能を向上させるものである。
【００５１】
図７は、本発明の実施の形態２に係るバッテリパック１００内のプリント配線板および検出素子の配置方法を示す図である。図７（ａ）は、図示されない充放電可能な二次電池と平面的に並べられたプリント配線板の配置の一例を示す平面図である。図７（ｂ）は、図１の平面的に並べられたプリント配線板の側面図である。
【００５２】
実施の形態２においては、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、図５（ａ）に示したプリント配線板７の上に、検出素子の銅箔リボン３a、３bおよび絶縁材料２０４で構成される検知器を設け、その上に３つの領域２０１，２０２，２０３を設け、これらの領域に異なる物質を塗布する。たとえば、領域２０１には、アクリル樹脂を主成分とする樹脂（以下、アクリル樹脂という）２０６を塗布する。アクリル樹脂２０６は電解液５に溶解し、電解液５をゲル状に変化させる。この結果、電解液５が、検出素子３の表面に留まることにより、領域２０１内の検出素子３では電解液を検出する。同時にアクリル樹脂２０６は水分には反応することなく、水分を撥水するため、領域２０１では検出素子３が水分を検出するという誤動作を防止することができる。なお、ここでは、領域が３つの場合を示したが、この領域は３つに限定する必要はなく、２つでもよく、また４つ以上にしてもよい。
【００５３】
一方、領域２０２には、例えば、フッ素樹脂２０５を塗布する。フッ素樹脂２０５は、電解液５および水分の両方を撥水する。すなわち、検出素子３の表面に電解液５および水分が存在しないので、検出素子３は領域２０２においては、電解液５、水分のいずれも検出しない領域となる。
【００５４】
また、領域２０３には、たとえば、高分子吸水ポリマ２０７を塗布する。高分子吸水ポリマ２０７は水分を吸水し、保水する。さらに、高分子吸水ポリマ２０７は電解液５に反応しないので、高分子吸水ポリマ２０７内には電解液５が存在することはない。その結果、領域２０３では高分子吸水ポリマ２０７に保水された水分により、検出素子３が水分検出を行う。
【００５５】
次に、電解液と水を検出する原理について説明する。図７（ｃ）は、検出素子３の表面に塗布する樹脂の分子間力と、液体の分子間力の相違を相対的に示したものである。プリント配線板７の表面に塗布された樹脂の分子間力と、電解液５、水分の分子間力の比較は、フッ素樹脂２０５＜電解液５＜アクリル樹脂２０６＜水分＜高分子吸水ポリマ２０７の順となっている。すなわち、電解液５の分子間力は、フッ素樹脂２０５の分子間力より大きく、アクリル樹脂２０６、高分子吸水ポリマ２０７の分子間力より小さいので、電解液５はアクリル樹脂２０６、または、高分子吸水ポリマ２０７に吸い寄せられる。しかし、高分子吸水ポリマ２０７は、電解液５に反応しないため、高分子吸水ポリマ２０７が塗布された領域２０３に配置された検出素子３では電解液５を検出しない。一方、アクリル樹脂２０６は電解液５に反応し、電解液５に溶解し、検出素子３の表面に電解液５を補液した状態を作る。この結果、領域２０１に配置された検出素子３は電解液５を検出する。
【００５６】
水分の分子間力（２０９ａ）はフッ素樹脂２０５、アクリル樹脂２０６の分子間力より大きく、高分子吸水ポリマ２０７の分子間力より小さい。したがって、水分は、高分子吸水ポリマ２０７に引き寄せられ、高分子吸水ポリマ２０７に吸収される。この結果、高分子吸水ポリマ２０７に吸収された水分によって、領域２０３に配置された検出素子３は水を検出する。
【００５７】
図８は、本発明の実施の形態２におけるプリント配線板の配置を示す図である。図８（ａ）は平面的に並べられた充放電可能な二次電池１７ａと検出素子３の配置の一例を示す平面図である。図８（ａ）において、二次電池１７ａからの電解液漏液は、主に二次電池１７ａのプラス側より発生するため、電解液を検出する領域２０１を二次電池１７ａのプラス側に配置する。また、水分の浸入は、主にコネクタ１９より浸入するため、水分を検出する領域２０３はコネクタ１９側に配置する。なお、電解液は、もちろん二次電池１７ａのマイナス側でも漏洩することがあるので、電解液を検出する領域２０１は、二次電池１７ａのマイナス側に配置してもよい。
【００５８】
図８（ｂ）は、直列に配置された充放電可能な二次電池１７ａの横にプリント配線板を配置した場合の平面図である。図８（ｂ）では、プリント配線板７bは、直列に配置された二次電池１７bと平行に配置される。そして、検出素子の銅箔リボン３a、３bは、各電池のプラス側付近に配置される。電解液の漏れは、主に二次電池１７bのプラス側から発生するため、電解液の検知が容易となるようにこのような配置をとる。一方、二次電池１７ｂからの電解液漏液を検出するため、アクリル樹脂２０６を塗布して電解液を検出する領域２０１を、プリント配線板７bの二次電池１７ｂ側に配置し、高分子吸水ポリマ２０７を塗布して水分を検出する領域２０３をプリント配線板７bのコネクタ１９側に、およびフッ素樹脂２０を塗布した領域２０２は基板周囲に配置する。このような配置によって、図８（ａ）で説明したのと同様に、電解液および水の検出ができるので、詳細な説明は省略する。
【００５９】
図９は、ＰＣ本体に内蔵または接続される機器に検出素子３を配置する例を示す図である。図９（ａ）は、ＰＣ本体の接続端子２０に検出素子３を配置した例を示す。ＰＣ本体の接続端子２０のコネクタ１９の近傍に電解液を検出する領域２０１を配置し、バッテリパックから漏れ出した電解液５を検出する。
【００６０】
図９（ｂ）は、ＰＣ本体のバッテリパック挿入部下部に配置する例を示す。ＰＣ本体のバッテリ挿入部下部に電解液を検出する領域２０１を配置し、バッテリパックから漏れ出した電解液５を検出する。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、充放電可能な二次電池を内蔵するバッテリパックにおいて、電解液の漏液による被害を防止することができる。
【００６２】
また、充放電可能な二次電池を内蔵するバッテリパック内部に所定の液体が浸漬しても、不具合を検出することができ、早期に、不具合に対処することが可能となる。
また、プリント配線板上に検出素子を作成するため、専用検出素子等の他の部品を使用する必要がない。
【００６３】
また、バッテリパック内部に制御回路を含む電気回路と同一面に検出装置を配置することが可能となるため、電池から漏液した電解液または水等の液体によって、内蔵する電気回路が破壊される前に異常を検出できる。
また、マイグレーションが発生した際に検出素子から発生する信号を用いて検出判定をする場合に、マイコンによってマイグレーションが検出される時間やマイグレーションと判断する信号の電位を制御する構成としたため、誤検出の防止ができる。
【００６４】
また、プリント配線板に検出素子を配置する際に、検出素子の表面にエポキシ材等の絶縁材料を塗布したり、弱い絶縁材料を塗布したり、全く絶縁材料を塗布しない等の処理を選択することによって、検出感度を調整することができる。
また、電気機器に内蔵されるプリント配線板に検出素子を設けることによって、ジュース・水等の液体が電気機器内部に浸漬したことを検出することができ、その履歴を残すことも可能となる。
【００６５】
また、バッテリパックを内蔵する電気機器の、バッテリパック付近に検出素子を設置することで、バッテリパックの異常を感知し、異常なバッテリパックの使用停止することができる。
また、複数のプリント配線板を内蔵する電気機器においても、検出端子は２極構造をとるため、複数のプリント配線板に検出素子を配置しても１つのマイコンで制御することが可能となる。
【００６６】
また、検出素子をプリント配線板の周囲に配置する構成としたため、他の電気回路を形成するためのスペースを犠牲にすることなく検出機能を実現することができる。
また、バッテリパック内部にヒューズを２個使用することでバッテリパックへの充電、バッテリパックからの放電を完全に停止することができる。
【００６７】
また、バッテリパックの内部で漏洩した電解液とバッテリパックの外部から侵入した水に対する検出感度を変えることができるので、バッテリパックの適切な保護が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電解液漏液検出方法の基本概念を説明するための模式的な構成図である。
【図２】実施の形態１に係る電解液検出素子の配置を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る電解液漏液時の検出方法について説明するための概念図である。
【図４】実施の形態１に係る電解液漏液の検出後の処理について説明するための図である。
【図５】実施の形態１に係るバッテリパック内のプリント配線板または検出素子の配置方法を示す図である。
【図６】実施の形態１に係るバッテリパックを内蔵または接続する機器に検出素子を配置する場合の構成を示す図である。
【図７】実施の形態２に係るバッテリパック１００内のプリント配線板および検出素子の配置方法を示す図である。
【図８】実施の形態２に係るバッテリパック内のプリント配線板または検出素子の配置方法を示す図である。
【図９】実施の形態２に係るバッテリパックを内蔵または接続する機器に検出素子を配置する場合の構成を示す図である。
【符号の説明】
１…マイクロコンピュータ、２…プルアップ抵抗、３…検出素子、３a…銅箔リボン、３b…銅箔リボン、３１…電気抵抗、４…検出素子の接地、４１…接地、５…電解液、５ａ…電解液の分子間力、６…再結晶化した銅、７…プリント配線板、７a…プリント配線板、７b…プリント配線板、７１…樹脂、８…検出素子の銅箔リボンの幅、９…検出素子が対向する距離、１０…プリント配線板の端から検出素子までの距離、１１…電圧信号、１２…Ｂａｔｔ＋端子、１３…ＳＭＢＤａｔａ端子、１４…放電停止スイッチ、１５…充電停止スイッチ、１６…ヒューズ、１７…二次電池、１７a…二次電池、１７b…二次電池、１８a…ケース、１８b…ケース、１９…コネクタ、２０…ＰＣ本体の接続端子、２１…ＰＣ本体のケース、２２…ヒューズ、２３…直流電源、１００…バッテリパック、２０１…第１の領域、２０２…、第３の領域…、２０３…第２の領域、２０４…絶縁材料、２０５…フッ素樹脂、２０５ａ…フッ素樹脂の分子間力、２０６…アクリル樹脂、２０６ａ…アクリル樹脂の分子間力、２０７…高分子吸水ポリマ、２０７ａ…高分子吸水ポリマの分子間力、２０９ａ…水の分子間力[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a protective case for protecting a live part such as an electric circuit. In particular, the present invention relates to a protective case having a function of protecting a live part of an electric circuit in a battery case, a device for attaching the battery case, and the like from leakage or condensation of a battery electrolyte.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the widespread use of portable cordless devices such as video cameras and notebook computers, the demand for batteries used for these power sources is increasing. In particular, there is an increasing demand for secondary batteries that are small and light, have high energy density, and can be repeatedly charged and discharged. Further, a printed wiring board or the like is often disposed in the vicinity of the battery in the battery case, and an electric circuit such as a control circuit is often formed thereon.
[0003]
On the other hand, it is also well known that the electrolyte solution leaks from these secondary batteries, and the device on which the battery is mounted may fail due to the leaked electrolyte solution. In order to prevent leakage of the electrolytic solution, a problem caused by the electrolytic solution is prevented by separating the battery chamber and the electric circuit including the control circuit with a partition wall or the like. Furthermore, for electronic equipment, water droplets such as dew condensation also cause failure, and some home VTRs have special components such as a dew condensation detection device taking this into account.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the electric circuit including the conventional control circuit does not have an electrolyte leakage detection function, it cannot detect that the operation of the electric circuit becomes abnormal due to the electrolyte leaked from the battery, There is a problem that failure cannot be prevented.
[0005]
In addition, a dew condensation detection device such as a water drop used in a home VTR has a problem that a failure due to leakage of the electrolyte cannot be detected because the electrolyte detection device is not attached to the device.
[0006]
In addition, for leakage of the electrolyte, it is possible to prevent problems caused by leakage of the electrolyte by a method of separating the battery chamber and the electric circuit including the control circuit with a partition wall or the like. There is a problem that the leakage of the electrolyte cannot be detected until the electrical circuit becomes abnormal due to the electrolyte.
[0007]
Further, in order to detect an abnormality in the electric circuit due to moisture such as condensation, there is a problem that a dedicated component for detecting condensation is further required.
[0008]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a battery pack having a function of protecting a live part from an electrolyte solution or other liquid leaking from the battery. The Is to provide.
[0009]
Another object of the present invention is to arrange an electrolyte detector in a portion closest to the leak location of the printed wiring board, and a moisture detector in a portion closest to the moisture intrusion path of the printed wiring board. By detecting both the leakage of the electrolyte from the battery inside the pack and the ingress of moisture from the outside of the battery pack, the safety of the battery pack can be further improved.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above objectives, The battery pack with an electrolyte leakage detection function according to claim 1 The present invention provides a battery pack for storing a battery, wherein a first copper foil ribbon and a second copper foil ribbon formed on one substrate surface And a third copper foil ribbon and a fourth copper foil ribbon formed on the substrate surface on the back side of the one substrate surface, and the third copper foil ribbon is electrically connected to the first copper foil ribbon. And the fourth copper foil ribbon is electrically connected to the second copper ribbon. A substrate, a DC power source having a cathode terminal connected to a second copper foil ribbon on the substrate, an electrical resistance element connecting the positive electrode terminal of the DC power source and the first copper foil ribbon on the substrate, A detector for detecting a voltage between the first copper foil ribbon and the second copper foil ribbon to generate a predetermined detection signal, the detector leaking electrolyte from the battery, or Due to the predetermined liquid that has entered the battery pack, the voltage between the first copper foil ribbon and the second copper foil ribbon drops below a predetermined voltage, and the time during which the voltage drop continues The detection signal is generated when a predetermined time or longer or when the number of voltage drops exceeds a predetermined number. Ru Configured as follows.
[0020]
Also, The battery pack with an electrolyte leakage detection function according to claim 10 The present invention relates to a battery pack storing a battery and a multilayer substrate in which a plurality of substrates are stacked with a gap therebetween, and a copper foil ribbon formed in the gap and sandwiched between the substrates, and the copper foil ribbon is formed The multilayer substrate having a copper foil ribbon formed on the outermost substrate surface of the multilayer substrate, and one of the copper foil ribbons formed on the multilayer substrate, counted from one copper foil ribbon A first conductor that electrically interconnects every other copper foil ribbon, a second conductor that electrically interconnects copper foil ribbons other than the copper foil ribbon, and a cathode terminal connected to the first conductor A predetermined detection is performed by detecting a voltage between the connected DC power supply, the electric resistance element connecting the second conductor and the positive terminal of the DC power supply, and the first conductor and the second conductor. A detector for generating a signal, the detector comprising: The voltage between the first conductor and the second conductor drops below a predetermined voltage due to an electrolyte leaked from the battery or a predetermined liquid that has entered the battery pack, and the voltage drop The detection signal is generated when the continuous time is equal to or longer than a predetermined time, or when the number of times of voltage drop is equal to or greater than a predetermined number.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining a basic concept of an electrolytic solution leakage detection method. FIG. 1A is a schematic diagram for explaining an electrolyte leakage detection method. In FIG. 1A, a system for detecting an electrolyte leak is a microcomputer 1 (hereinafter referred to as a microcomputer) that performs a detection operation, a DC power source 23, and a fixed resistor 2 (hereinafter referred to as a DC power source 23). And a resistance value R1), a leakage detection circuit 3 (hereinafter referred to as a detection element) and a detection element ground 4 (hereinafter referred to as GND). The
[0029]
In FIG. 1A, one terminal 3a of the detection element 3 is connected to a microcomputer 1 that detects leakage of the electrolyte and a fixed resistor 2 connected to a power source, and the other terminal 3b of the detection element 3 is , Grounded. The microcomputer 1 that detects the leakage of the electrolytic solution monitors the voltage applied to the detection element 3 and performs a predetermined process to be described later.
[0030]
FIG. 1B is a schematic diagram showing the electrical connection relationship when the detection element 3 shown in FIG. 1A is represented by an equivalent circuit. The detection element 3 can be electrically expressed as an equivalent circuit in which an electrical resistance 31 (referred to as a resistance value R) is connected between the terminals 3a and 3b of the detection element. That is, the detection element 3 has a resistance value R connected between the pull-up resistor 2 and the GND 4 as viewed from the microcomputer 1.
[0031]
FIG. 2 is a diagram showing an arrangement of the electrolytic solution detection element according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2A is a plan view showing the arrangement of detection elements formed on the surface of the printed wiring board 7, and FIG. 2B is a side view thereof. The terminals 3a and 3b of the detection element 3 are a copper foil or a copper foil ribbon, and are formed on the printed wiring board by, for example, an etching process. Hereinafter, the terminals 3a and 3b of the detection element 3 are referred to as copper foil ribbons 3a and 3b of the detection element 3, respectively.
[0032]
The copper foil ribbons 3a and 3b of the detection element 3 are formed on the surface of the printed wiring board 7 so as to be drawn along the outer periphery. The width 8 of the copper foil ribbons 3a and 3b of the detection element 3 may be, for example, 100 μm or more and 5 mm or less. For example, when the copper foil ribbon 3b is disposed in the vicinity of the outermost periphery of the substrate and the copper foil ribbon 3a is disposed on the inner periphery thereof, the distance 9 at which the copper foil ribbons 3a and 3b of the detection element 3 are opposed to each other is 100 μm or more. It may be 5 mm or less.
[0033]
FIG. 2C is a side view schematically showing an example in which the detection element 3 is disposed on the multilayer printed wiring board, and FIG. 2D is a plan view thereof. As shown in FIG. 2 (d), in this structure, the copper foil ribbons 3a and 3b of the detection element 3 are formed on opposite surfaces of each printed wiring board. Therefore, the copper foil ribbon 3a or the copper foil ribbon 3b of the detection element 3 is formed on one surface, and another copper foil ribbon of the detection element 3 is formed on the opposite surface. Further, as shown in FIG. 2C, the printed wiring board has a stacked structure, and the detection element 3 has a structure in which the copper foil ribbon 3a and the copper foil ribbon 3b of the detection element 3 are alternately arranged. Become.
[0034]
The width 8 of the copper foil ribbon of the detection element 3 may be, for example, 100 μm or more and 5 mm or less. Further, the distance 10 from the end of the printed wiring board to the copper foil ribbon outside the detection element 3 may be, for example, 5 mm or less. Here, the arrangements shown in FIGS. 2A and 2B are arranged on the surface of the printed wiring board, whereas the arrangements shown in FIGS. 2C and 2D are those of the multilayer printed wiring board. Although the arrangement on the inner layer portion is shown, when a multilayer printed wiring board is used, the copper foil ribbon can be arranged on the surface of the printed wiring board and also on the inner layer portion of the multilayer printed wiring board.
[0035]
A portion 71 of the printed wiring board 7 shown in FIGS. 2B and 2C is a portion formed by applying an epoxy resin or the like as an insulating material. In the example shown in FIG. 2, the resin is not applied on the copper foil ribbons 3 a and 3 b of the detection element 3. This is to make it easier for the electrolyte to adhere to the surfaces of the copper foil ribbons 3a and 3b of the detection element 3 when the electrolyte leaks. Although not shown, resin may be applied onto the copper foil ribbons 3a and 3b of the detection element 3. In that case, by adjusting the thickness of the resin to be applied, it is possible to adjust the time until the leaked electrolyte solution erodes the resin and reaches the copper foil ribbons 3 a and 3 b of the detection element 3.
[0036]
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining a detection method at the time of electrolyte leakage. FIG. 3A is a diagram showing a state in which the electrolyte has leaked and migration has occurred. The copper foil ribbons 3a and 3b of the detection element 3 are formed on the surface of the printed wiring board 7 and the inner layer, for example, by an etching process. When attached, part or all of it dissolves.
[0037]
When one side 3a of the detection element 3 is connected to a DC power source or the like by the pull-up resistor 2, and the copper foil ribbon 3a and the copper foil ribbon 3b are insulated, the copper foil ribbon 3a on one side of the detection element 3 has a high potential. It has become. The other copper foil ribbon 3b is connected to GND4. When the electrolytic solution 5 adheres to the copper foil ribbon 3a and is dissolved, the dissolved copper ions (+ ions) move toward the copper foil ribbon 3b on the lower potential side according to the applied voltage. Copper ions that have reached the lower potential side are recrystallized to become metallic copper. If this state continues, the recrystallization of metallic copper proceeds from the copper foil ribbon 3b side to the copper foil ribbon 3a side, and the copper foil ribbon 3a and the copper foil ribbon 3b are eventually short-circuited with the recrystallized copper. State 6 is entered. The state in which this short circuit has occurred is referred to as a migration occurrence state.
[0038]
FIG. 3B is a conceptual diagram used to explain the change in the electrical signal transmitted from the detection element to the microcomputer 1 when the migration occurs and the detection time required for the liquid leakage determination. The copper foil ribbon 3a on one side of the detection element 3 is connected to an electrically high potential (+ Vcc). When migration occurs, the detection element 3 is electrically short-circuited, and the resistance value between the copper foil ribbon 3a and the copper foil ribbon 3b becomes a small value. The resistance value is R2.
[0039]
The signal transmitted to the microcomputer 1 is determined from the relationship between the resistance value of the detection element 3, the resistance value of the pull-up resistor 2, and the applied voltage. Specifically, when migration does not occur, a signal having a voltage of + Vcc is transmitted to the microcomputer 1. On the other hand, when migration occurs, the signal transmitted to the microcomputer is expressed by the equation (R2 ÷ (R1 + R2)) × Vcc from the relationship between the resistance value R1 of the pull-up resistor 2 and the resistance value R2 of the short-circuit detection element 3. The transmitted voltage signal is transmitted.
[0040]
The voltage detected by the microcomputer 1 at the detection element 3 may show a change as schematically shown in FIG. 3B, for example. In this case, the microcomputer 1 determines that the detection element 3 is short-circuited by the electrolyte when the detection element 3 detects a voltage lower than a predetermined voltage value continuously for a certain period of time or longer. . The time for detecting this short-circuit state can be, for example, 500 msec or more and 1 hour or less, but may be other time. The resistance value of the pull-up resistor 2 can be, for example, 100 kΩ or more and 250 MΩ or less, but other resistance values may be used.
[0041]
FIG. 4 is a diagram for explaining processing after detection of the electrolyte leakage. The battery pack 100 is connected to a chargeable / dischargeable secondary battery 17, a microcomputer 1 for controlling charging / discharging of the battery, a switch 14 for stopping discharge, a switch 15 for stopping charging, and a battery. A fuse 16 for cutting the electric circuit from the battery and a fuse 22 for cutting the electric circuit in the battery pack 100 from an external circuit are incorporated.
[0042]
The battery pack 100 also has connection terminals 12, 13, and 41 for connecting to external circuits. The connection terminal 12 (Batt + terminal) is a terminal used for charging / discharging the secondary battery 17. The connection terminal 13 (SMB Data terminal) is a connection terminal for outputting a predetermined signal such as a digital signal from the microcomputer 1 in the battery pack 100 to an external device (for example, a device having the battery pack 100). . The connection terminal 41 is a connection terminal for electrical grounding.
[0043]
Hereinafter, the operation of the battery pack 100 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. When the electrolytic solution 5 adheres to the detection element 3 and migration 6 occurs, a signal indicating that the detection element 3 is short-circuited is transmitted to the microcomputer 1. Upon receiving this signal, the microcomputer 1 turns off the discharge stop switch 14 and the charge stop switch 15 inside the battery pack 100 when it is determined that the electrolyte 5 has leaked. As a result, the battery pack 100 can neither be charged nor discharged from the battery pack 100.
[0044]
Further, the microcomputer 1 cuts the fuse 16 to electrically disconnect the electric circuit in the battery pack 100 connected to the secondary battery 17 from the secondary battery 17, and cuts the fuse 22 to disconnect the electric circuit in the battery pack 100. Disconnect electrical circuits from external circuits. By these operations, operations such as discharging from the secondary battery 17 and charging to the secondary battery 17 can be completely prohibited. Thereafter, the microcomputer 1 indicates that there has been leakage in a device outside the battery pack 100 via the SMB Data terminal 13 in order to inform the outside that an electrolyte leakage has occurred inside the battery pack 100. To send.
[0045]
FIG. 5 is a diagram showing a method for arranging printed wiring boards or detection elements in battery pack 100 according to Embodiment 1 of the present invention. Fig.5 (a) is a top view which shows an example of arrangement | positioning with the secondary battery 17a and the printed wiring board which can be charged / discharged arranged planarly. In the case of FIG. 5A, the printed wiring board 7a is arranged beside the electrode of the chargeable / dischargeable secondary battery 17a so as to be in the same direction as the plane of the secondary batteries 17a arranged in a plane. For example, since electrolyte leakage from the secondary battery 17a mainly occurs from the plus side of the secondary battery 17a, the surface of the printed wiring board 7a having the copper foil ribbons 3a and 3b is placed on the plus side of the secondary battery 17a. To detect leakage of electrolyte.
[0046]
FIG.5 (b) is a top view at the time of arrange | positioning a printed wiring board beside the secondary battery which can be charged / discharged. Due to the structural limitations of the battery pack 100, the secondary battery 17b may have several batteries arranged in series. In FIG.5 (b), the printed wiring board 7b is arrange | positioned in parallel with the secondary battery 17b arrange | positioned in series. And the copper foil ribbon 3a, 3b of a detection element is arrange | positioned in the positive side vicinity of each battery. Since the leakage of the electrolytic solution mainly occurs from the plus side of the secondary battery 17b, such an arrangement is adopted so that the detection of the electrolytic solution is facilitated.
[0047]
FIG. 6 is a diagram showing a configuration in the case where the detection element is arranged in a device in which the battery pack 100 according to Embodiment 1 of the present invention is incorporated or connected. For example, it is a figure which shows an example of arrangement | positioning of a detection element in case the battery pack 100 is connected inside a PC main body. FIG. 6A is a diagram illustrating an example in which detection elements made of copper foil ribbons 3a and 3b are arranged at a connection portion between the battery pack 100 and the PC main body. The connection between the PC main body and the battery pack 100 is performed via the connection terminal 20 of the PC main body. In the vicinity of the connector 19 of the PC main body attached to the connection terminal 20, a detection element made of the copper foil ribbons 3a and 3b is installed. Using the detection elements arranged in this way, the electrolyte solution leaking from the battery pack 100 is detected.
[0048]
FIG. 6B is a diagram illustrating an example in which a detection element formed of the copper foil ribbons 3a and 3b is disposed below the battery insertion portion. In this arrangement, when the electrolyte leaks inside the battery pack 100 and further leaks from the lower part of the battery pack 100 to the PC main body side, the case between the PC main body 21 at the lower part of the battery pack 100 and the battery pack 100. By disposing a detecting element composed of the copper foil ribbons 3a and 3b, it is possible to detect an electrolyte leakage. Note that the PC main body shown in FIGS. 6A and 6B can detect the electrolyte leakage using the signal from the detection element and stop the charging / discharging operation of the battery pack 100. It shall be possible. Those methods can be performed by a method similar to that shown in the description with reference to FIGS.
[0049]
As described above, as shown in FIG. 6, by providing the PC body (outside of the battery pack 100) with the detection elements made of the copper foil ribbons 3a and 3b, the PC body can also detect leakage of the electrolyte. Therefore, when the electrolyte leakage is detected, the PC body can ensure the safety of the PC body by stopping the charging of the battery pack 100 and the discharging operation from the battery pack 100. For this reason, the microcomputer main body can be effectively protected even when the microcomputer built in the battery pack 100 malfunctions and the electrolyte leakage detection function in the battery pack 100 stops.
[0050]
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the electrolytic solution detection method when the electrolytic solution leaks has been described. In the second embodiment, a detection method capable of detecting not only the electrolytic solution but also water will be described. Specifically, the electrolytic solution and water are detected and achieved by utilizing the difference between the intermolecular forces of the electrolytic solution and water and the intermolecular force of the insulating material applied to the substrate surface. Furthermore, the detection function is further improved by optimally arranging the electrolyte detection element and the moisture detection element in the battery pack.
[0051]
FIG. 7 is a diagram showing a method for arranging a printed wiring board and detection elements in the battery pack 100 according to Embodiment 2 of the present invention. Fig.7 (a) is a top view which shows an example of arrangement | positioning of the printed wiring board planarly arranged with the secondary battery which can be charged / discharged not shown. FIG. 7B is a side view of the printed wiring boards arranged in a plane in FIG.
[0052]
In the second embodiment, as shown in FIGS. 7A and 7B, on the printed wiring board 7 shown in FIG. Is provided with three regions 201, 202, and 203, and different materials are applied to these regions. For example, a resin 206 (hereinafter referred to as an acrylic resin) whose main component is an acrylic resin is applied to the region 201. The acrylic resin 206 is dissolved in the electrolytic solution 5 to change the electrolytic solution 5 into a gel. As a result, the electrolytic solution 5 stays on the surface of the detection element 3, whereby the detection element 3 in the region 201 detects the electrolytic solution. At the same time, since the acrylic resin 206 does not react with moisture and repels moisture, it is possible to prevent a malfunction in which the detection element 3 detects moisture in the region 201. Here, although the case where there are three regions is shown, this region need not be limited to three, and may be two, or may be four or more.
[0053]
On the other hand, for example, a fluororesin 205 is applied to the region 202. The fluororesin 205 repels both the electrolytic solution 5 and moisture. That is, since the electrolytic solution 5 and moisture do not exist on the surface of the detection element 3, the detection element 3 is a region where neither the electrolytic solution 5 nor moisture is detected in the region 202.
[0054]
Further, for example, a polymer water-absorbing polymer 207 is applied to the region 203. The polymer water-absorbing polymer 207 absorbs and retains moisture. Further, since the polymer water-absorbing polymer 207 does not react with the electrolytic solution 5, the electrolytic solution 5 does not exist in the polymer water-absorbing polymer 207. As a result, in the region 203, the detection element 3 performs water detection by the water retained in the polymer water-absorbing polymer 207.
[0055]
Next, the principle of detecting the electrolytic solution and water will be described. FIG. 7C relatively shows the difference between the intermolecular force of the resin applied to the surface of the detection element 3 and the intermolecular force of the liquid. A comparison between the intermolecular force of the resin applied to the surface of the printed wiring board 7 and the intermolecular force of the electrolytic solution 5 and water is as follows: fluororesin 205 <electrolytic solution 5 <acrylic resin 206 <moisture <polymer water absorbing polymer 207 It is in order. That is, the intermolecular force of the electrolytic solution 5 is larger than the intermolecular force of the fluororesin 205 and smaller than the intermolecular force of the acrylic resin 206 and the polymer water-absorbing polymer 207, so that the electrolytic solution 5 is the acrylic resin 206 or the polymer. It is sucked by the water absorbing polymer 207. However, since the polymer water-absorbing polymer 207 does not react with the electrolyte solution 5, the detection element 3 disposed in the region 203 to which the polymer water-absorbing polymer 207 is applied does not detect the electrolyte solution 5. On the other hand, the acrylic resin 206 reacts with the electrolytic solution 5, dissolves in the electrolytic solution 5, and creates a state in which the electrolytic solution 5 is supplemented on the surface of the detection element 3. As a result, the detection element 3 arranged in the region 201 detects the electrolytic solution 5.
[0056]
The intermolecular force (209a) of water is larger than the intermolecular force of the fluororesin 205 and the acrylic resin 206, and smaller than the intermolecular force of the polymer water-absorbing polymer 207. Therefore, moisture is attracted to the polymer water-absorbing polymer 207 and absorbed by the polymer water-absorbing polymer 207. As a result, the detection element 3 disposed in the region 203 detects water by the water absorbed by the polymer water-absorbing polymer 207.
[0057]
FIG. 8 is a diagram showing the arrangement of the printed wiring board according to the second embodiment of the present invention. FIG. 8A is a plan view showing an example of the arrangement of chargeable / dischargeable secondary batteries 17 a and detection elements 3 arranged in a plane. In FIG. 8A, since the electrolyte leakage from the secondary battery 17a is mainly generated from the plus side of the secondary battery 17a, the region 201 for detecting the electrolyte is arranged on the plus side of the secondary battery 17a. To do. In addition, since the infiltration of moisture mainly enters from the connector 19, the region 203 for detecting moisture is arranged on the connector 19 side. Since the electrolytic solution may leak on the negative side of the secondary battery 17a, the region 201 for detecting the electrolytic solution may be disposed on the negative side of the secondary battery 17a.
[0058]
FIG. 8B is a plan view when a printed wiring board is arranged beside the chargeable / dischargeable secondary battery 17a arranged in series. In FIG.8 (b), the printed wiring board 7b is arrange | positioned in parallel with the secondary battery 17b arrange | positioned in series. And the copper foil ribbon 3a, 3b of a detection element is arrange | positioned in the positive side vicinity of each battery. Since the leakage of the electrolytic solution mainly occurs from the plus side of the secondary battery 17b, such an arrangement is adopted so that the detection of the electrolytic solution is facilitated. On the other hand, in order to detect leakage of the electrolyte from the secondary battery 17b, an area 201 where the acrylic resin 206 is applied and the electrolyte is detected is disposed on the secondary battery 17b side of the printed wiring board 7b to absorb the polymer water. An area 203 for detecting moisture by applying a polymer 207 is arranged on the connector 19 side of the printed wiring board 7b, and an area 202 for applying the fluororesin 20 is arranged around the substrate. With such an arrangement, the electrolytic solution and water can be detected in the same manner as described with reference to FIG.
[0059]
FIG. 9 is a diagram illustrating an example in which the detection element 3 is arranged in a device built in or connected to the PC main body. FIG. 9A shows an example in which the detection element 3 is arranged on the connection terminal 20 of the PC main body. An area 201 for detecting the electrolytic solution is disposed in the vicinity of the connector 19 of the connection terminal 20 of the PC body, and the electrolytic solution 5 leaking from the battery pack is detected.
[0060]
FIG. 9B shows an example in which the battery pack is disposed below the battery pack insertion portion of the PC body. An area 201 for detecting the electrolytic solution is arranged at the bottom of the battery insertion portion of the PC main body, and the electrolytic solution 5 leaking from the battery pack is detected.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to prevent damage due to leakage of the electrolyte in the battery pack incorporating the chargeable / dischargeable secondary battery.
[0062]
In addition, even if a predetermined liquid is immersed in a battery pack containing a chargeable / dischargeable secondary battery, the problem can be detected and the problem can be dealt with early.
In addition, since the detection element is created on the printed wiring board, it is not necessary to use other parts such as a dedicated detection element.
[0063]
In addition, since the detection device can be arranged on the same surface as the electric circuit including the control circuit inside the battery pack, the built-in electric circuit is destroyed by the liquid electrolyte or water leaked from the battery. Anomalies can be detected before.
In addition, when detection detection is performed using a signal generated from a detection element when migration occurs, the time at which migration is detected by the microcomputer and the potential of the signal that is determined to be migration are controlled. It can be prevented.
[0064]
Also, when placing the detection element on the printed wiring board, select a treatment such as applying an insulating material such as an epoxy material to the surface of the detection element, applying a weak insulating material, or not applying an insulating material at all. Thus, the detection sensitivity can be adjusted.
In addition, by providing a detection element on a printed wiring board built in an electric device, it is possible to detect that a liquid such as juice or water has been immersed in the electric device, and it is possible to leave a history of the immersion.
[0065]
In addition, by installing a detection element in the vicinity of the battery pack of an electric device incorporating the battery pack, it is possible to detect an abnormality in the battery pack and stop using the abnormal battery pack.
Further, even in an electric device incorporating a plurality of printed wiring boards, the detection terminal has a two-pole structure, so that even if a detection element is arranged on the plurality of printed wiring boards, it can be controlled by a single microcomputer.
[0066]
Further, since the detection element is arranged around the printed wiring board, the detection function can be realized without sacrificing a space for forming another electric circuit.
In addition, by using two fuses inside the battery pack, charging to the battery pack and discharging from the battery pack can be completely stopped.
[0067]
Moreover, since the detection sensitivity with respect to the electrolyte which leaked inside the battery pack and the water which invaded from the outside of the battery pack can be changed, the battery pack can be appropriately protected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining a basic concept of an electrolyte leakage detection method according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an arrangement of an electrolytic solution detection element according to the first embodiment.
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining a detection method at the time of electrolyte leakage according to the first embodiment.
4 is a diagram for explaining processing after detection of electrolyte leakage according to Embodiment 1. FIG.
5 is a diagram showing a method for arranging printed wiring boards or detection elements in the battery pack according to Embodiment 1. FIG.
6 is a diagram showing a configuration when a detection element is arranged in a device in which the battery pack according to Embodiment 1 is incorporated or connected. FIG.
7 is a diagram showing a method for arranging a printed wiring board and detection elements in battery pack 100 according to Embodiment 2. FIG.
8 is a diagram showing a method for arranging printed wiring boards or detection elements in a battery pack according to Embodiment 2. FIG.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration when a detection element is arranged in a device in which a battery pack according to Embodiment 2 is built or connected.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Microcomputer, 2 ... Pull-up resistance, 3 ... Detection element, 3a ... Copper foil ribbon, 3b ... Copper foil ribbon, 31 ... Electrical resistance, 4 ... Grounding of detection element, 41 ... Grounding, 5 ... Electrolyte, 5a ... intermolecular force of electrolyte, 6 ... recrystallized copper, 7 ... printed wiring board, 7a ... printed wiring board, 7b ... printed wiring board, 71 ... resin, 8 ... width of copper foil ribbon of detecting element, 9 The distance between the detection elements facing each other, 10 The distance from the end of the printed wiring board to the detection element, 11 The voltage signal, 12 The Batt + terminal, 13 The SMBData terminal, 14 The discharge stop switch, 15 The charge stop switch 16 ... fuse, 17 ... secondary battery, 17a ... secondary battery, 17b ... secondary battery, 18a ... case, 18b ... case, 19 ... connector, 20 ... PC main body connection terminal, 21 ... PC main body case, 22 ... fuse, DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... DC power supply, 100 ... Battery pack, 201 ... 1st area | region, 202 ..., 3rd area ..., 203 ... 2nd area | region, 204 ... Insulating material, 205 ... Fluorine resin, 205a ... Intermolecular of fluorine resin Force, 206 ... acrylic resin, 206a ... intermolecular force of acrylic resin, 207 ... polymer water-absorbing polymer, 207a ... intermolecular force of polymer water-absorbing polymer, 209a ... intermolecular force of water

Claims

In battery packs that store batteries,
A first copper foil ribbon and a second copper foil ribbon formed on one substrate surface, and a third copper foil ribbon and a fourth copper foil ribbon formed on the substrate surface on the back surface of the one substrate surface; The third copper foil ribbon is electrically connected to the first copper foil ribbon, and the fourth copper foil ribbon is electrically connected to the second copper foil ribbon ;
A DC power source having a cathode terminal connected to a second copper foil ribbon on the substrate;
An electrical resistance element connecting the positive electrode terminal of the DC power source and the first copper foil ribbon on the substrate;
A detector for detecting a voltage between the first copper foil ribbon and the second copper foil ribbon and generating a predetermined detection signal;
The detector has a predetermined voltage between the first copper foil ribbon and the second copper foil ribbon due to an electrolyte leaked from the battery or a predetermined liquid that has entered the battery pack. drops to a voltage below when the voltage time to continue the descent of a predetermined time or more, or the voltage when the number of drops is equal to or greater than a predetermined number of times, the detection signal to that electrolytic solution leak detection function generating With battery pack.

Some of the first foil portion and the second copper foil ribbon ribbons formed on the substrate, an electrolyte with leak detection function 請 Motomeko 1 wherein that are formed near the outer circumference of at least the substrate Battery pack.

The substrate has a predetermined area of the copper foil ribbon and the substrate surface formed by the can, electrolyte leakage detecting function battery pack according to 請 Motomeko 1 or 2 Ru covered with predetermined resin.

The predetermined area is constituted by the first and second regions, the first region is covered with a resin that absorbs the electrolytic solution, the second region is Ru resin der absorb moisture 請 Motomeko 3. A battery pack with an electrolyte leakage detection function according to 3 .

Resin that absorbs the electrolyte solution, the electrolyte leak detection function battery pack 請 Motomeko 4 wherein Ru der acrylic resin.

Resin to absorb the moisture, the polymer water-absorbing polymer der Ru請 Motomeko 4 electrolyte leakage detecting function battery pack according.

The portion of the copper foil ribbons formed on the substrate, the stored electrolyte leakage detecting function battery pack 請 Motomeko 1, wherein that will be located in the vicinity of the cell electrodes.

The battery pack further includes an internal electric circuit, a connection terminal for electrically connecting to an external device, and a fuse, and the electric circuit is connected to the connection terminal via the fuse, and the detection electrolyte leakage detecting function battery pack according to any one of 請 Motomeko 1 to you electrically cutting the fuse when a signal is generated 7.

The battery pack further includes a connection terminal for being electrically connected to an external device, the substrate is disposed in the external device, and a part of the copper foil ribbon formed on the substrate is at least the battery pack of electrolyte leakage detecting function battery pack according to any one of 3 to 請 Motomeko 1 to Ru is disposed in the vicinity of the connection terminals.

In a battery pack that stores a battery and a multilayer substrate in which a plurality of substrates are stacked with a gap therebetween,
The multilayer substrate having a copper foil ribbon formed in the gap and sandwiched between the substrates, and a copper foil ribbon formed on the outermost substrate surface of the multilayer substrate in which the copper foil ribbon is not formed, ,
A first conductor electrically interconnecting every other copper foil ribbon counted from one copper foil ribbon among the copper foil ribbons formed on the multilayer substrate;
A second conductor that electrically interconnects copper foil ribbons other than the copper foil ribbon;
A DC power source having a cathode terminal connected to the first conductor;
An electrical resistance element connecting the second conductor and the positive terminal of the DC power source;
A detector for detecting a voltage between the first conductor and the second conductor and generating a predetermined detection signal;
In the detector, the voltage between the first conductor and the second conductor drops below a predetermined voltage due to the electrolyte leaked from the battery or the predetermined liquid that has entered the battery pack. and, if the time to continue the voltage drop of a predetermined time or more, or the voltage when the number of drops is equal to or greater than a predetermined number of times, the it generates a detection signal electrolytic solution leak detection function battery pack.

The portion of the copper foil ribbons formed in a multilayer substrate, at least the electrolyte leakage detecting function battery pack 請 Motomeko 10, wherein the outer peripheral Ru is formed in the vicinity of each substrate.

The multilayer substrate, a predetermined area of the copper foil ribbon and the multilayer substrate formed by the can, electrolyte leakage detecting function battery pack 請 Motomeko 10, wherein Ru is covered with predetermined resin.

The predetermined area is constituted by the first and second regions, the first region is covered with a resin that absorbs the electrolytic solution, the second region is Ru resin der absorb moisture 請 Motomeko 12. A battery pack with an electrolyte leakage detection function according to 12 .

Resin that absorbs the electrolyte solution, an acrylic resin der Ru請 Motomeko 13 electrolyte leakage detecting function battery pack according.

Resin to absorb the moisture, the polymer water-absorbing polymer der Ru請 Motomeko 13 electrolyte leakage detecting function battery pack according.