JP6027456B2 - Secondary battery pack having a protection circuit - Google Patents

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Description

本発明は、二次電池に保護回路が接続された二次電池パックに関し、特に、高電流による急速充電を容易とするためにインピーダンスが低減された二次電池パックに関する。   The present invention relates to a secondary battery pack in which a protection circuit is connected to a secondary battery, and more particularly, to a secondary battery pack with reduced impedance to facilitate rapid charging with a high current.

電池パックは、内蔵された二次電池の正負極に接続された外部出力端子から外部へ通電可能な状態で提供される。また、過充電、過放電、過大電流、異常な温度上昇等の異常状態から二次電池を保護するために、異常状態が発生したときには充放電を停止する制御を行う保護機能を有する。すなわち、外部出力端子と二次電池との間に充放電制御スイッチを介在させて、保護回路により充放電制御スイッチを制御する。保護回路は、過充電、過放電等が検出されたときに、充放電制御スイッチをオフにして充放電路を遮断する制御を行い、二次電池を保護する。   The battery pack is provided in a state in which it can be energized from the external output terminal connected to the positive and negative electrodes of the built-in secondary battery. Further, in order to protect the secondary battery from abnormal states such as overcharge, overdischarge, excessive current, and abnormal temperature rise, it has a protection function that performs control to stop charging and discharging when an abnormal state occurs. That is, a charge / discharge control switch is interposed between the external output terminal and the secondary battery, and the charge / discharge control switch is controlled by the protection circuit. When overcharge, overdischarge, or the like is detected, the protection circuit performs control to turn off the charge / discharge control switch to cut off the charge / discharge path, thereby protecting the secondary battery.

図１１は、そのような保護機能を有する二次電池パックの従来例を示す。この電池パックは、二次電池１と、保護回路２から構成される。保護回路２は、二次電池１のセル正極端子３及びセル負極端子４に接続され、正極出力端子５及び負極出力端子６を介して、二次電池１から外部負荷への放電、あるいは外部からの二次電池１に対する充電が行われる。   FIG. 11 shows a conventional example of a secondary battery pack having such a protection function. This battery pack includes a secondary battery 1 and a protection circuit 2. The protection circuit 2 is connected to the cell positive terminal 3 and the cell negative terminal 4 of the secondary battery 1, and discharges from the secondary battery 1 to an external load or from the outside via the positive output terminal 5 and the negative output terminal 6. The secondary battery 1 is charged.

セル負極端子４と負極出力端子６とを結ぶ負極側の充放電路中には、ＰＴＣ素子７と、充放電制御スイッチ８が挿入されている。ＰＴＣ素子７は温度保護素子として、二次電池１の発熱による昇温に応じた抵抗値の変化により、充放電路を流れる電流を制限し、あるいは遮断するために用いられる。   A PTC element 7 and a charge / discharge control switch 8 are inserted in the charge / discharge path on the negative electrode side connecting the cell negative electrode terminal 4 and the negative electrode output terminal 6. The PTC element 7 is used as a temperature protection element to limit or cut off the current flowing through the charging / discharging path by changing the resistance value according to the temperature rise due to heat generation of the secondary battery 1.

充放電制御スイッチ８は、並列接続された２つのスイッチ回路８ａ、８ｂにより構成されている。スイッチ回路８ａ、８ｂは各々、ＭＯＳＦＥＴからなる放電制御ＦＥＴ９ａ、及び充電制御ＦＥＴ１０ａを直列に接続して構成されている。放電制御ＦＥＴ９ａは、ドレイン・ソース間に存在する寄生ダイオード９ｂが、正極出力端子５から二次電池１の方向に流れる充電電流に対して順方向となるように接続されている。充電制御ＦＥＴ１０ａは、寄生ダイオード１０ｂが、放電電流に対して順方向となるように接続されている。   The charge / discharge control switch 8 is constituted by two switch circuits 8a and 8b connected in parallel. Each of the switch circuits 8a and 8b is configured by connecting a discharge control FET 9a made of a MOSFET and a charge control FET 10a in series. The discharge control FET 9a is connected so that the parasitic diode 9b existing between the drain and the source is in a forward direction with respect to the charging current flowing from the positive electrode output terminal 5 toward the secondary battery 1. The charge control FET 10a is connected such that the parasitic diode 10b is in the forward direction with respect to the discharge current.

保護ＩＣ１１により構成された電圧監視部では、二次電池１から、抵抗Ｒ１、キャパシタＣを介して、電源電圧が電源端子ＶＤＤに供給される。基準電位端子ＶＳＳは、充放電制御スイッチ８の二次電池１の側に接続されている。また、過電流検出端子Ｖ−は、抵抗Ｒ２を介して、充放電制御スイッチ８の負極出力端子６の側に接続されている。   In the voltage monitoring unit configured by the protection IC 11, the power supply voltage is supplied from the secondary battery 1 to the power supply terminal VDD via the resistor R <b> 1 and the capacitor C. The reference potential terminal VSS is connected to the secondary battery 1 side of the charge / discharge control switch 8. The overcurrent detection terminal V− is connected to the negative output terminal 6 side of the charge / discharge control switch 8 via a resistor R2.

放電制御ＦＥＴ９ａおよび充電制御ＦＥＴ１０ａのそれぞれのゲートには、保護ＩＣ１１からの制御信号ＤＯおよびＣＯがそれぞれ供給される。通常の充電および放電動作では、制御信号ＤＯおよびＣＯがハイレベルとされ、放電制御ＦＥＴ９ａおよび充電制御ＦＥＴ１０ａがＯＮ状態に制御される。   Control signals DO and CO from the protection IC 11 are supplied to the gates of the discharge control FET 9a and the charge control FET 10a, respectively. In normal charging and discharging operations, the control signals DO and CO are set to the high level, and the discharge control FET 9a and the charge control FET 10a are controlled to be in the ON state.

保護ＩＣ１１は、基準電位端子ＶＳＳと過電流検出端子Ｖ−の間の電圧を検出し、検出された電圧から、等価的に充放電路に流れる電流を検出する。すなわち、放電制御ＦＥＴ９ａおよび充電制御ＦＥＴ１０ａのオン抵抗によって生じる電圧降下に基づいて等価的に電流を検出する。規定の電流値以上の電流（すなわち、過電流）が流れた場合に、放電制御ＦＥＴ９ａまたは充電制御ＦＥＴ１０ａをＯＦＦさせて電流を遮断する。   The protection IC 11 detects a voltage between the reference potential terminal VSS and the overcurrent detection terminal V-, and detects a current that equivalently flows in the charge / discharge path from the detected voltage. That is, the current is equivalently detected based on the voltage drop caused by the ON resistance of the discharge control FET 9a and the charge control FET 10a. When a current exceeding a specified current value (that is, overcurrent) flows, the discharge control FET 9a or the charge control FET 10a is turned off to cut off the current.

以上のような構成の二次電池パックに対して、二次電池の急速充電を容易とする改良が望まれている。特に、携帯電話などの高機能化に伴って、リチウム二次電池にはより高容量が求められているため、従来と同程度の電流値による充電では、充電に要する時間が実用的な範囲を超えて長くなる。これを回避するためには、より大きな電流値での充電を可能として、充電に要する時間を短縮化することが求められる。大電流での充電を可能とするために、二次電池パックのインピーダンスを低減することが必要である。二次電池パックの低インピーダンス化を図るためには、保護回路２、ＰＴＣ素子７（温度保護素子）、配線材の固有抵抗を低減することが改良対象となる。   An improvement that facilitates quick charging of the secondary battery is desired for the secondary battery pack having the above-described configuration. In particular, as the functionality of mobile phones and the like increases, lithium secondary batteries are required to have a higher capacity. Be longer than that. In order to avoid this, it is required to reduce the time required for charging by enabling charging with a larger current value. In order to enable charging with a large current, it is necessary to reduce the impedance of the secondary battery pack. In order to reduce the impedance of the secondary battery pack, reduction of the specific resistance of the protection circuit 2, the PTC element 7 (temperature protection element), and the wiring material is an improvement target.

図１１のように、並列接続された２つのスイッチ回路８ａ、８ｂにより充放電制御スイッチ８を構成することは、保護回路２の抵抗を低減するための方策として提案されたものである。すなわち、充放電制御スイッチ８は、基本的には１個のスイッチ回路で構成することができる。これに対して、２つのスイッチ回路８ａ、８ｂを並列接続した構成を用いれば、充放電制御スイッチ８のオン抵抗を低減することができる。   As shown in FIG. 11, configuring the charge / discharge control switch 8 by two switch circuits 8 a and 8 b connected in parallel is proposed as a measure for reducing the resistance of the protection circuit 2. That is, the charge / discharge control switch 8 can basically be constituted by one switch circuit. On the other hand, if the configuration in which the two switch circuits 8a and 8b are connected in parallel is used, the on-resistance of the charge / discharge control switch 8 can be reduced.

しかし、このように構成された充放電制御スイッチ８を通して電流が流れた場合、各々の放電制御ＦＥＴ９ａおよび充電制御ＦＥＴ１０ａのオン抵抗によって生じる電圧降下は少なくなる。従って、充放電路に流れる電流として等価的に検出される値は小さくなり、過大電流を検出できるレベルが高くならざるを得ない。すなわち、保護ＩＣの過大電流検出値の一般的な最小値は０．０５Ｖであるため、充放電制御スイッチ８のオン抵抗を、例えば０．００３Ωまで低減させた場合、過大電流として検出できる電流値が０．０５Ｖ÷０．００３Ω＝１６．６Ａとなってしまう。   However, when a current flows through the charge / discharge control switch 8 configured as described above, a voltage drop caused by the on-resistance of each of the discharge control FET 9a and the charge control FET 10a is reduced. Therefore, the value that is equivalently detected as the current flowing in the charging / discharging path becomes small, and the level at which an excessive current can be detected has to be increased. That is, since the general minimum value of the overcurrent detection value of the protection IC is 0.05 V, a current value that can be detected as an overcurrent when the on-resistance of the charge / discharge control switch 8 is reduced to, for example, 0.003Ω. Becomes 0.05V ÷ 0.003Ω = 16.6A.

そのため、一般的なモバイル機器に用いるリチウムイオン電池の容量帯域（２Ａｈ〜３Ａｈ）においては、５．５倍〜８．３倍の電流が流れた場合でなければ過大電流保護動作が働かないこととなり、安全性の低下が懸念される。従って、放電制御ＦＥＴ９ａおよび充電制御ＦＥＴ１０ａの抵抗値は８ｍΩ〜１０ｍΩ程度（１Ｃ容量値の約３倍の保護電流値設定）にする事が望ましい。コスト、実装面積の観点からも、並列接続するＭＯＳＦＥＴは、２個に留める事が望ましい。   Therefore, in the capacity band (2Ah-3Ah) of lithium ion batteries used for general mobile devices, the overcurrent protection operation will not work unless a current of 5.5 times to 8.3 times flows. There is concern about a decrease in safety. Therefore, it is desirable that the resistance values of the discharge control FET 9a and the charge control FET 10a be about 8 mΩ to 10 mΩ (protection current value setting about 3 times the 1C capacitance value). From the viewpoint of cost and mounting area, it is desirable that only two MOSFETs are connected in parallel.

また、ＰＴＣ素子７の抵抗値は約０．００５Ωであるため、ＰＴＣ素子に代えてブレーカー（約２．５ｍΩ）を用いることで、当該素子部分の低抵抗化が可能であることが一般的に知られている。従って、二次電池パックのインピーダンスを更に低減するためには、二次電池と保護回路、二次電池とブレーカー、ブレーカーと保護回路を接続する配線材の低抵抗化を図ることが、残された課題として挙げられる。従来は、溶接性の観点から、配線材に純Ｎｉが用いられている。これに対し、Ｃｕ材を用いて配線材の低インピーダンス化を図ることが知られている。しかし、Ｃｕ材を用いる場合、導電率が従来のＮｉに比べ向上するため、溶接が困難である。   Further, since the resistance value of the PTC element 7 is about 0.005Ω, it is generally possible to reduce the resistance of the element portion by using a breaker (about 2.5 mΩ) instead of the PTC element. Are known. Therefore, in order to further reduce the impedance of the secondary battery pack, it has been left to reduce the resistance of the wiring material connecting the secondary battery and the protection circuit, the secondary battery and the breaker, and the breaker and the protection circuit. It is cited as an issue. Conventionally, pure Ni is used for the wiring material from the viewpoint of weldability. On the other hand, it is known to reduce the impedance of the wiring material using a Cu material. However, when a Cu material is used, the conductivity is improved as compared with conventional Ni, so that welding is difficult.

そこで、特許文献１には、電極に溶接接続するためのＮｉ、Ｎｉ合金またはＦｅ合金からなる溶接層と、Ｃｕ又は耐熱Ｃｕ合金からなる基層とがクラッドされた２層構造の電池用リード材料（配線材）が開示されている。この電池用リード材料が、電池の電極と電池パックの外部端子間に配置され、抵抗溶接により溶接層が電極へ固着接続されている。これにより、純ニッケルを使用した従来のリード材料に比べて、電気抵抗を約半分に低減することができ、かつ耐食性・溶接性にもすぐれている、とされている。   Therefore, Patent Document 1 discloses a battery lead material having a two-layer structure in which a weld layer made of Ni, Ni alloy or Fe alloy for welding connection to an electrode and a base layer made of Cu or a heat-resistant Cu alloy are clad ( Wiring material) is disclosed. The battery lead material is disposed between the battery electrode and the external terminal of the battery pack, and the weld layer is fixedly connected to the electrode by resistance welding. As a result, the electrical resistance can be reduced by about half compared to the conventional lead material using pure nickel, and the corrosion resistance and weldability are also excellent.

また、特許文献２には、電池の正負極の端子と保護回路基板とを配線材によりそれぞれ接続した電池パックが開示されている。配線材としては、電池の端子に対して接合性を有するアルミニウム板と、保護回路基板に対して接合性を有するニッケル板とを貼り合わせた異種金属のクラッド板を用いることが記載されている。これにより、保護回路基板を電池の同一側面に配置された短い配線材で接続できるので、配線材の長さを短縮でき、電池パックのコスト低減、及び製造工程の簡素化を図ることができる、とされている。さらに、異種金属のクラッドとして金属板の一方をアルミニウムや銅のような低抵抗の金属から構成すれば、配線材のインピーダンスを下げることが可能になる、とされている。   Patent Document 2 discloses a battery pack in which positive and negative terminals of a battery and a protection circuit board are connected to each other by a wiring material. As the wiring material, it is described that a clad plate made of a dissimilar metal obtained by bonding an aluminum plate having a bonding property to a battery terminal and a nickel plate having a bonding property to a protective circuit board is described. Thereby, since the protective circuit board can be connected with a short wiring material disposed on the same side surface of the battery, the length of the wiring material can be shortened, the cost of the battery pack can be reduced, and the manufacturing process can be simplified. It is said that. Furthermore, if one of the metal plates is made of a low-resistance metal such as aluminum or copper as a dissimilar metal clad, the impedance of the wiring material can be lowered.

特開平１１−２９７３００号公報JP 11-297300 A 特開２００２−２８９１６０号公報JP 2002-289160 A

二次電池、保護回路、及びブレーカーを相互に接続するクラッド材としては、低抵抗の観点から、Ｎｉ層と、Ｃｕ層またはＣｕ合金層とからなるＣｕ−Ｎｉクラッド材を用いることが望ましい。これに関し、特許文献１には、Ｃｕ−Ｎｉクラッド材を用い、溶接に適したＮｉ層を電池の電極と保護回路の電極に対して溶接させた構造が開示されている。   As a clad material for connecting the secondary battery, the protection circuit, and the breaker to each other, it is desirable to use a Cu—Ni clad material composed of a Ni layer and a Cu layer or a Cu alloy layer from the viewpoint of low resistance. In this regard, Patent Document 1 discloses a structure in which a Cu-Ni clad material is used and a Ni layer suitable for welding is welded to a battery electrode and a protection circuit electrode.

ところが、Ｃｕ−Ｎｉクラッド材を用い、溶接に適したＮｉ層を電極に当接させて抵抗溶接を行う実験を行った結果、抵抗溶接のシリーズ溶接ではＣｕ材が焼ける事や、Ｃｕ材に亀裂が生じて、配線材としての機能が劣化することが判った。また、特許文献１には、電池の電極と保護回路基板との接続形態に関する記載はない。   However, as a result of conducting resistance welding by using a Cu-Ni clad material and contacting an electrode with a Ni layer suitable for welding, the Cu material is burned or cracked in the resistance welding series welding. It was found that the function as a wiring material deteriorates. Patent Document 1 does not describe a connection form between the battery electrode and the protection circuit board.

一方、特許文献２には、電池の電極と保護回路基板との接続のための配線材として、異種金属のクラッド板を用いることが開示されている。すなわち、電池の電極に対して接合性を有する第１の金属板と、保護回路基板の端子に対して接合性を有する第２の金属板を貼り合わせたクラッド板を用いる。また、Ｃｕを用いたクラッド材として、第１の金属板としてＣｕを用い、第２の金属板としてＡｌを用いることが開示されている。   On the other hand, Patent Document 2 discloses using a clad plate made of a dissimilar metal as a wiring material for connecting a battery electrode and a protection circuit board. That is, a clad plate is used in which a first metal plate having bonding properties to battery electrodes and a second metal plate having bonding properties to terminals of the protection circuit board are bonded together. Further, it is disclosed that as a clad material using Cu, Cu is used as a first metal plate and Al is used as a second metal plate.

しかし、特許文献２では、電池の電極に対して接合性を有する第１の金属板と、保護回路基板の端子に対して接合性を有する第２の金属板を貼り合わせたクラッド板を用いるため、電池の電極と保護回路基板の端子には各々異なる金属層が溶接される。従って、Ｃｕを用いたクラッド材の場合、溶接部の一方では、Ｃｕ材が表面になり、シリーズ溶接によって焼けや亀裂が生じる問題が発生する。   However, Patent Document 2 uses a clad plate obtained by bonding a first metal plate having bonding properties to battery electrodes and a second metal plate having bonding properties to terminals of the protection circuit board. Different metal layers are welded to the electrode of the battery and the terminal of the protection circuit board. Therefore, in the case of the clad material using Cu, the Cu material becomes the surface on one side of the welded portion, and there arises a problem that burns and cracks occur due to series welding.

また、特許文献２に実施の形態として具体的に記載された配線材は、Ａｌ−Ｎｉクラッド材である。このため、Ｃｕ−Ｎｉクラッド材を用いた場合の、Ｃｕ層に発生する焼けや亀裂の問題に対する課題認識、および解決策に関する記載はない。   Moreover, the wiring material specifically described as an embodiment in Patent Document 2 is an Al—Ni clad material. For this reason, there is no description regarding the problem recognition and the solution to the problem of burning and cracks generated in the Cu layer when the Cu—Ni clad material is used.

従って、本発明は、電池の電極と保護回路基板との間の配線材としてＣｕ−Ｎｉクラッド材を用いて低抵抗化を図り、それに伴うＣｕ材が焼ける問題を解消した二次電池パックを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a secondary battery pack in which resistance is reduced by using a Cu-Ni clad material as a wiring material between a battery electrode and a protection circuit board, and a problem of burning the Cu material associated therewith is eliminated. The purpose is to do.

本発明の二次電池パックは基本構成として、二次電池と、前記二次電池の一対のセル電極端子と外部出力端子との間の充放電路中に配置された保護回路とを備え、前記保護回路は、前記充放電路に直列に挿入された充放電制御スイッチと、前記充放電路を流れる電流を検出する電流検出部を有し、前記電流検出部の検出値が過電流域に達したときに、前記充放電制御スイッチをオフに制御するように構成され、前記保護回路が実装された保護回路基板が、前記二次電池の前記セル電極端子と対向して装着されている。   The secondary battery pack of the present invention includes, as a basic configuration, a secondary battery, and a protection circuit disposed in a charge / discharge path between a pair of cell electrode terminals of the secondary battery and an external output terminal, The protection circuit includes a charge / discharge control switch inserted in series in the charge / discharge path, and a current detection unit that detects a current flowing through the charge / discharge path, and a detection value of the current detection unit reaches an overcurrent region. When this is done, the charge / discharge control switch is configured to be turned off, and a protection circuit board on which the protection circuit is mounted is mounted to face the cell electrode terminal of the secondary battery.

上記課題を解決するために、本発明の二次電池パックは、前記二次電池の前記一対のセル電極端子の各々と、前記保護回路基板の回路端子の間を接続する配線材として、Ｎｉ層と、Ｃｕ層またはＣｕ合金層とからなるＣｕ−Ｎｉクラッド材が用いられ、前記配線材は、前記セル電極端子及び前記回路端子に対してＣｕ層側を当接させて抵抗溶接されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the secondary battery pack of the present invention includes a Ni layer as a wiring material for connecting between each of the pair of cell electrode terminals of the secondary battery and the circuit terminals of the protection circuit board. When, Cu layer or Cu-Ni clad material composed of Cu alloy layer is used, the wiring member is bordered resistor soluble by contacting the Cu layer side with respect to the cell electrode terminals and the circuit terminals It is characterized by being.

上記構成の二次電池パックによれば、配線材にＣｕ−Ｎｉクラッド材を用いることで、二次電池パックの配線部の抵抗を低減させることができる。しかも、配線材は、セル電極端子及び回路端子に対してＣｕ層側を当接させて抵抗溶接により接合されているので、Ｃｕ材が焼ける問題の発生が回避されて、抵抗溶接による接続部の接合強度を劣化させることなく、二次電池パックの配線部の抵抗をより低減させることが可能である。この結果、二次電池に保護回路が接続された構成の二次電池パックに対する、高電流での急速充電の容易性を向上させることができる。   According to the secondary battery pack having the above configuration, the resistance of the wiring portion of the secondary battery pack can be reduced by using the Cu—Ni clad material as the wiring material. In addition, since the wiring material is bonded by resistance welding with the Cu electrode side being brought into contact with the cell electrode terminal and the circuit terminal, the problem of burning of the Cu material is avoided, and the connection portion by resistance welding is avoided. It is possible to further reduce the resistance of the wiring part of the secondary battery pack without deteriorating the bonding strength. As a result, it is possible to improve the ease of rapid charging at a high current for a secondary battery pack having a configuration in which a protection circuit is connected to the secondary battery.

本発明の一実施の形態における二次電池パックの回路構成を示すブロック図The block diagram which shows the circuit structure of the secondary battery pack in one embodiment of this invention 同二次電池パックの要素であるブレーカの構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the breaker which is an element of the secondary battery pack 同二次電池パックの外観を示す斜視図The perspective view which shows the external appearance of the secondary battery pack 二次電池１に対する保護回路基板の装着部の構成を概念的に示す要部断面図Sectional drawing principal part which shows notionally the structure of the mounting part of the protection circuit board with respect to the secondary battery 1 二次電池１のセル正極端子３と保護回路２の接続部を、図４における右側面から見て拡大して示した部分断面図4 is a partial cross-sectional view showing an enlarged connection portion between the cell positive electrode terminal 3 and the protection circuit 2 of the secondary battery 1 when viewed from the right side in FIG. 二次電池１のセル負極端子４とブレーカー１２の接続部を、図４における正面から見て拡大して示した部分断面図4 is an enlarged partial cross-sectional view of the connection portion between the cell negative electrode terminal 4 and the breaker 12 of the secondary battery 1 as viewed from the front in FIG. ブレーカー１２と保護回路２の接続部を、図４における左側面から見て拡大して示した部分断面図4 is a partial cross-sectional view showing an enlarged connection portion between the breaker 12 and the protection circuit 2 when viewed from the left side in FIG. 正極端子３と配線材１５をシリーズ溶接する場合の作用を示す断面図Sectional drawing which shows an effect | action at the time of carrying out series welding of the positive electrode terminal 3 and the wiring material 15 リード端子１９と配線材１６をダイレクト溶接する場合の作用を示す断面図Sectional drawing which shows an effect | action at the time of carrying out the direct welding of the lead terminal 19 and the wiring material 16 Ｎｉ層１５ｂをセル正負極端子３に当接させてシリーズ溶接を行った場合の問題点を示す断面図Sectional drawing which shows the problem at the time of carrying out series welding by making Ni layer 15b contact | abut to the cell positive / negative electrode terminal 3 従来例の二次電池パックを示すブロック図Block diagram showing a conventional secondary battery pack

本発明の二次電池パックは、上記構成を基本として、以下のような態様をとることができる。   The secondary battery pack of the present invention can take the following aspects based on the above configuration.

すなわち、前記回路端子と前記セル電極端子との間を接続する前記配線材は、前記Ｎｉ層を内側にしてＵ字状に１８０度の角度で屈曲されて、上側及び下側の屈曲片を形成し、上側の屈曲片及び下側の屈曲片が各々、前記回路端子及び前記セル電極端子に対してＣｕ層を対向させている構成とすることができる。   That is, the wiring member connecting between the circuit terminal and the cell electrode terminal is bent at an angle of 180 degrees in a U shape with the Ni layer inside, forming upper and lower bent pieces. Then, the upper bent piece and the lower bent piece can be configured such that the Cu layer faces the circuit terminal and the cell electrode terminal, respectively.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

＜実施の形態＞
図１は、本発明の一実施の形態における二次電池パックの回路構成を示すブロック図である。図１１に示した従来例と同様の構成要素については同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを簡略化する。 <Embodiment>
FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of a secondary battery pack according to an embodiment of the present invention. Constituent elements similar to those in the conventional example shown in FIG.

この二次電池パックは、例えば、リチウムイオン電池等の二次電池１を内蔵している。二次電池１には保護回路２が接続され、保護回路２の正極（外部）出力端子５及び負極（外部）出力端子６を介して、外部の負荷への放電、あるいは外部からの充電が行われる。   The secondary battery pack includes a secondary battery 1 such as a lithium ion battery. A protection circuit 2 is connected to the secondary battery 1, and discharging to an external load or charging from the outside is performed via a positive electrode (external) output terminal 5 and a negative electrode (external) output terminal 6 of the protection circuit 2. Is called.

二次電池１のセル負極端子４と、負極出力端子６の間の負極側の充放電路中には、ブレーカー１２と、２つの並列接続されたスイッチ回路８ａ、８ｂからなる充放電制御スイッチ８が、直列に接続されている。ブレーカー１２は、バイメタルとＰＴＣ素子を組み合わせた構成を有し、その具体的な構造及び動作については後述するが、図１１に示した従来例におけるＰＴＣ素子７に代えて用いられている。   In the charge / discharge path on the negative electrode side between the cell negative electrode terminal 4 and the negative electrode output terminal 6 of the secondary battery 1, a charge / discharge control switch 8 comprising a breaker 12 and two switch circuits 8a, 8b connected in parallel. Are connected in series. The breaker 12 has a configuration in which a bimetal and a PTC element are combined, and a specific structure and operation thereof will be described later, but is used in place of the PTC element 7 in the conventional example shown in FIG.

図１には、二次電池１のセル正極端子３と保護回路２の回路端子１３を接続する配線材１５、二次電池１のセル負極端子４とブレーカー１２を接続する配線材１６、及びブレーカー１２と保護回路２の回路端子１４を接続する配線材１７が示されている。本実施の形態では、配線材１５、配線材１６、及び配線材１７として、Ｎｉ層と、Ｃｕ層またはＣｕ合金層とからなるＣｕ−Ｎｉクラッド材（片側のみにＮｉ層を有する）が用いられる。   FIG. 1 shows a wiring material 15 that connects the cell positive terminal 3 of the secondary battery 1 and the circuit terminal 13 of the protection circuit 2, a wiring material 16 that connects the cell negative terminal 4 of the secondary battery 1 and the breaker 12, and a breaker. The wiring material 17 which connects 12 and the circuit terminal 14 of the protection circuit 2 is shown. In the present embodiment, a Cu—Ni clad material (having a Ni layer only on one side) made of a Ni layer and a Cu layer or a Cu alloy layer is used as the wiring material 15, the wiring material 16, and the wiring material 17. .

本実施の形態の特徴は、セル正負極端子３、４、及び回路端子１３、１４に対して、配線材１５〜１７のＣｕ−Ｎｉクラッド材のＣｕ層側が、抵抗溶接により接合されていることである。この構成の詳細及び効果については、後述する。   The feature of this embodiment is that the Cu layer side of the Cu—Ni clad material of the wiring materials 15 to 17 is joined to the cell positive and negative electrode terminals 3 and 4 and the circuit terminals 13 and 14 by resistance welding. It is. Details and effects of this configuration will be described later.

ブレーカー１２は、図２に断面図で示す構造を有する。すなわち、枠体１８に支持されたリード端子１９、２０間に、ＰＴＣ素子２１及びバイメタル２２を介在させて構成である。枠体１８の外部に突出したリード端子１９、２０の外端部が、図１に示したように充放電路中に接続される。   The breaker 12 has a structure shown in a sectional view in FIG. That is, the PTC element 21 and the bimetal 22 are interposed between the lead terminals 19 and 20 supported by the frame body 18. The outer ends of the lead terminals 19 and 20 protruding outside the frame 18 are connected to the charge / discharge path as shown in FIG.

枠体１８内で、リード端子１９は底部に配置され、リード端子２０は上部に配置されて上下方向に対向し、両者間にＰＴＣ素子２１及びバイメタル２２が配置されて、温度に応じてリード端子１９、２０間の導通形態が変化するように構成されている。枠体１８内のリード端子２０の端部には屈曲部２３が形成され、その先端に端子突起２４が設けられている。端子突起２４がリード端子１９に当接することにより、リード端子１９、２０間が直接導通した第１導通状態が形成される。   In the frame 18, the lead terminal 19 is disposed at the bottom, the lead terminal 20 is disposed at the top and faces vertically, and a PTC element 21 and a bimetal 22 are disposed between the two, and the lead terminal according to temperature. It is comprised so that the conduction | electrical_connection form between 19 and 20 may change. A bent portion 23 is formed at the end of the lead terminal 20 in the frame 18, and a terminal protrusion 24 is provided at the tip thereof. When the terminal protrusion 24 contacts the lead terminal 19, a first conduction state in which the lead terminals 19 and 20 are directly conducted is formed.

バイメタル２２は、常温下では図示されるように上方に凸となるように湾曲している。一方、温度が上昇したときには、湾曲の程度が小さく（曲率が小さく）なり、端部が上方に変位するため、リード端子２０の屈曲部２３が押し上げられる。それにより、端子突起２４はリード端子１９から離間して、端子突起２４を介した電流経路は遮断される。これにより、リード端子１９、２０間の電流経路は、ＰＴＣ素子２１及びバイメタル２２を介して間接的に導通した第２導通状態となる。この状態では、極めて高抵抗であり、実質的に電流は遮断されるが、若干の電流は流れる。   The bimetal 22 is curved so as to protrude upward as shown in the drawing at room temperature. On the other hand, when the temperature rises, the degree of bending becomes small (the curvature becomes small) and the end portion is displaced upward, so that the bent portion 23 of the lead terminal 20 is pushed up. Accordingly, the terminal protrusion 24 is separated from the lead terminal 19 and the current path through the terminal protrusion 24 is interrupted. As a result, the current path between the lead terminals 19 and 20 is in a second conduction state in which the current path is indirectly conducted via the PTC element 21 and the bimetal 22. In this state, the resistance is extremely high, and the current is substantially cut off, but some current flows.

以上の動作から明らかなように、第１導通状態では、リード端子１９、２０間の直接導通によって電流が流れるので、ブレーカー１２は極めて低抵抗の状態である。ブレーカー１２は機械的接点構造の為、バイメタルが反転するまでの温度帯においては抵抗変動がない。つまり、抵抗値の温度依存性がなく、温度によって抵抗値が変動するＰＴＣ素子７と比べて低抵抗を実現できる。大電流で充電する急速充電においては、セルの発熱が増すため、充電時のセルの発熱による抵抗変化をうけないブレーカーは、低抵抗化に有利な素子である。   As is clear from the above operation, in the first conduction state, current flows by direct conduction between the lead terminals 19 and 20, so the breaker 12 is in a very low resistance state. Since the breaker 12 has a mechanical contact structure, there is no resistance fluctuation in the temperature range until the bimetal is reversed. That is, the resistance value does not depend on temperature, and a low resistance can be realized as compared with the PTC element 7 whose resistance value varies depending on the temperature. In rapid charging in which charging is performed with a large current, the heat generation of the cell increases. Therefore, a breaker that is not subjected to a resistance change due to the heat generation of the cell during charging is an element advantageous in reducing the resistance.

但し、本発明は、ブレーカー１２ではなく、例えば温度ヒューズ等の他の温度保護素子を用いた場合に適用しても、相応の効果を得ることが可能である。なお、温度保護素子とは、二次電池１の発熱による昇温に応じて、充放電路を流れる電流を制限する機能を持つ素子を意味する。   However, even if the present invention is applied to a case where other temperature protection elements such as a thermal fuse are used instead of the breaker 12, it is possible to obtain a corresponding effect. The temperature protection element means an element having a function of limiting the current flowing through the charge / discharge path according to the temperature rise due to heat generation of the secondary battery 1.

また、並列接続された２つのスイッチ回路８ａ、８ｂからなる充放電制御スイッチ８を採用することも必須ではない。すなわち、単一の放電制御ＦＥＴ９ａと充電制御ＦＥＴ１０ａの直列回路によって充放電制御スイッチ８を構成した場合に本発明を適用しても、相応の効果が得られる。   In addition, it is not essential to employ the charge / discharge control switch 8 including the two switch circuits 8a and 8b connected in parallel. That is, even if the present invention is applied to the case where the charge / discharge control switch 8 is configured by a series circuit of a single discharge control FET 9a and a charge control FET 10a, a corresponding effect can be obtained.

次に、本実施の形態の二次電池パックにおける配線材１５〜１７の適用構造の例について、図３〜図７を参照して説明する。図３は、本実施の形態の二次電池パックの外観を示す斜視図である。   Next, an example of an application structure of the wiring members 15 to 17 in the secondary battery pack of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a perspective view showing an appearance of the secondary battery pack according to the present embodiment.

図３に示すように、二次電池１の上部にはキャップフレーム２５が装着されて、その内部の上部に保護回路基板が装着されているが、表装材に覆われているため図３には表れない。保護回路基板には、保護ＩＣ１１等を含む保護回路２が実装されている。キャップフレーム２５の上端面から、外部接続用の出力端子２６が露出している。出力端子２６は、保護回路基板に取り付けられており、図１の正極出力端子５及び負極出力端子６を含む。   As shown in FIG. 3, a cap frame 25 is attached to the upper part of the secondary battery 1, and a protective circuit board is attached to the upper part of the cap, but since it is covered with a cover material, FIG. Does not appear. A protection circuit 2 including a protection IC 11 and the like is mounted on the protection circuit board. An output terminal 26 for external connection is exposed from the upper end surface of the cap frame 25. The output terminal 26 is attached to the protection circuit board and includes the positive output terminal 5 and the negative output terminal 6 of FIG.

図４は、二次電池１に対する保護回路基板の装着部の構成を概念的に示す要部断面図である。図４は、図３の状態から表装材を除去した二次電池パックの断面構造を示したものである。二次電池１は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金で形成された外装缶２７の内部に素電池を内蔵して構成されている。外装缶２７の内部の構成は一般的なものであるため、図示を省略する。外装缶２７の上面部に配置されたセル正極端子３及びセル負極端子４は各々、素電池の正極及び負極と導通している。セル正極端子３はクラッド板で構成されていてもよい。   FIG. 4 is a cross-sectional view of an essential part conceptually showing the configuration of the mounting portion of the protection circuit board for the secondary battery 1. FIG. 4 shows a cross-sectional structure of the secondary battery pack from which the cover material is removed from the state of FIG. The secondary battery 1 is configured by incorporating a unit cell inside an outer can 27 made of, for example, aluminum or an aluminum alloy. Since the internal configuration of the outer can 27 is general, the illustration is omitted. The cell positive electrode terminal 3 and the cell negative electrode terminal 4 arranged on the upper surface portion of the outer can 27 are electrically connected to the positive electrode and the negative electrode of the unit cell, respectively. The cell positive electrode terminal 3 may be composed of a clad plate.

キャップフレーム２５は外装缶２７の上部に装着されて、外装缶２７の上面との間に空間を形成している。この空間の上部に位置するように、保護回路２が実装された保護回路基板２８が装着されている。保護回路基板２８の下面に設けられた回路端子１３は、セル正極端子３と接続されている。同様に設けられた回路端子１４は、ブレーカー１２を介在させてセル負極端子４と接続されている。   The cap frame 25 is mounted on the upper portion of the outer can 27 and forms a space between the upper surface of the outer can 27. A protection circuit board 28 on which the protection circuit 2 is mounted is mounted so as to be positioned above the space. The circuit terminal 13 provided on the lower surface of the protection circuit board 28 is connected to the cell positive electrode terminal 3. Similarly provided circuit terminal 14 is connected to cell negative electrode terminal 4 with breaker 12 interposed.

図５〜図７は、配線材１５〜１７による接続部を拡大して示した部分断面図である。図５は図４の右側面から見た図であり、二次電池１のセル正極端子３と保護回路２の回路端子１３の接続部を示す。図６は図４の正面から見た図であり、二次電池１のセル負極端子４とブレーカー１２のリード端子２０の接続部を示す。図７は図４の左側面から見た図であり、保護回路２の回路端子１４とブレーカー１２のリード端子１９の接続部を示す。但し、図４は見易いように概念的に示したので、図５〜図７の各部の寸法とは対応していない。   5 to 7 are partial cross-sectional views showing enlarged connection portions of the wiring members 15 to 17. FIG. 5 is a view as seen from the right side of FIG. 4 and shows a connection portion between the cell positive terminal 3 of the secondary battery 1 and the circuit terminal 13 of the protection circuit 2. FIG. 6 is a view as seen from the front of FIG. 4 and shows a connection portion between the cell negative electrode terminal 4 of the secondary battery 1 and the lead terminal 20 of the breaker 12. FIG. 7 is a view seen from the left side of FIG. 4 and shows a connection portion between the circuit terminal 14 of the protection circuit 2 and the lead terminal 19 of the breaker 12. However, since FIG. 4 is conceptually shown for easy viewing, it does not correspond to the dimensions of each part of FIGS.

この構成における二次電池１、ブレーカー１２、及び保護回路基板２８の間は、配線材１５〜１７との溶接により、以下のとおりに接続されている。すなわち、図５に示すように、配線材１５の一端部と保護回路基板２８の回路端子１３、及び配線材１５の他端部と二次電池１のセル正極端子３が、溶接により接合されている。配線材１５は、Ｃｕ層１５ａとＮｉ層１５ｂからなるクラッド材であり、Ｎｉ層１５ｂを内側にしてＵ字状に、すなわち１８０度の角度で屈曲されている。従って、配線材１５は上側及び下側の屈曲片を形成し、上側の屈曲片ではＣｕ層１５ａが上方に向き、下側の屈曲片ではＣｕ層１５ａが下方に向く。これにより配線材１５は、セル正極端子３及び回路端子１３の双方に対してＣｕ層１５ａを対向させて溶接されている。   The secondary battery 1, the breaker 12, and the protection circuit board 28 in this configuration are connected as follows by welding with the wiring members 15 to 17. That is, as shown in FIG. 5, one end of the wiring member 15 and the circuit terminal 13 of the protection circuit board 28, and the other end of the wiring member 15 and the cell positive electrode terminal 3 of the secondary battery 1 are joined by welding. Yes. The wiring material 15 is a clad material composed of a Cu layer 15a and a Ni layer 15b, and is bent in a U-shape, that is, at an angle of 180 degrees with the Ni layer 15b on the inside. Accordingly, the wiring member 15 forms upper and lower bent pieces, and the Cu layer 15a faces upward in the upper bent piece, and the Cu layer 15a faces downward in the lower bent piece. Thus, the wiring member 15 is welded with the Cu layer 15a facing both the cell positive electrode terminal 3 and the circuit terminal 13.

また、図６に示すように、配線材１６の一端部とブレーカー１２のリード端子２０、及び配線材１６の他端部と二次電池１のセル負極端子４が、溶接により接合されている。配線材１６も、Ｃｕ層１６ａとＮｉ層１６ｂからなるクラッド材であり、Ｃｕ層１６ａを下側にすることにより、セル負極端子４に対してＣｕ層１６ａを対向させて抵抗溶接されている。一方、リード端子２０に対してもＣｕ層１６ａを対向させているが、後述するように、リード端子２０に対してはＮｉ層１６ｂを対向させた構成であってもよい。   Moreover, as shown in FIG. 6, the one end part of the wiring material 16 and the lead terminal 20 of the breaker 12, and the other end part of the wiring material 16 and the cell negative electrode terminal 4 of the secondary battery 1 are joined by welding. The wiring material 16 is also a clad material composed of the Cu layer 16a and the Ni layer 16b, and is resistance-welded with the Cu layer 16a facing the cell negative electrode terminal 4 by placing the Cu layer 16a on the lower side. On the other hand, although the Cu layer 16a is opposed to the lead terminal 20, the Ni layer 16b may be opposed to the lead terminal 20 as described later.

さらに、図７に示すように、配線材１７の一端部と保護回路基板２８の回路端子１４、及び配線材１７の他端部とブレーカー１２のリード端子１９が、溶接により接合されている。配線材１７も、Ｃｕ層１７ａとＮｉ層１７ｂからなるクラッド材であり、Ｎｉ層１７ｂを内側にしてＵ字状に、すなわち１８０度の角度で屈曲されている。これにより、回路端子１４に対してＣｕ層１７ａが対向した状態で溶接されている。リード端子１９に対してもＣｕ層１６ａを対向させているが、リード端子２０の場合と同様、Ｎｉ層１６ｂを対向させた構成であってもよい。   Further, as shown in FIG. 7, one end of the wiring member 17 and the circuit terminal 14 of the protection circuit board 28, and the other end of the wiring member 17 and the lead terminal 19 of the breaker 12 are joined by welding. The wiring material 17 is also a clad material composed of the Cu layer 17a and the Ni layer 17b, and is bent in a U shape with the Ni layer 17b inside, that is, at an angle of 180 degrees. As a result, the circuit layer 14 is welded with the Cu layer 17a facing the circuit terminal 14. Although the Cu layer 16a is also opposed to the lead terminal 19, the Ni layer 16b may be opposed to the lead terminal 20 as in the case of the lead terminal 20.

このように、セル正負極端子３、４、及び回路端子１３、１４に対して、配線材１５〜１７がＣｕ層１５ａ〜１７ａを対向させて抵抗溶接されている。これにより、従来の抵抗溶接技術を用いた接合を適用しても、Ｃｕ材が焼けることや、Ｃｕ材に亀裂が生じることを回避することが可能となった。従って、溶接による接続部の特性を劣化させることなく、二次電池パックの配線部の抵抗をより低減させることができる。その結果、二次電池に保護回路が接続された構成の二次電池パックに対する、高電流での急速充電の容易性を向上させることができる。   In this way, the wiring members 15 to 17 are resistance-welded to the cell positive and negative terminals 3 and 4 and the circuit terminals 13 and 14 with the Cu layers 15a to 17a facing each other. Thereby, even if the joining using the conventional resistance welding technique is applied, it is possible to avoid the Cu material from being burned and the Cu material from being cracked. Therefore, the resistance of the wiring part of the secondary battery pack can be further reduced without deteriorating the characteristics of the connection part by welding. As a result, it is possible to improve the ease of rapid charging at a high current for a secondary battery pack having a configuration in which a protection circuit is connected to the secondary battery.

このような効果が得られる理由について、以下に説明する。抵抗溶接においては一般的に、２種類の方法、すなわち、シリーズ溶接とダイレクト溶接が用いられる。上記構成の二次電池パックの場合、セル正負極端子３、４、及び回路端子１３、１４に対する配線材１５〜１７の溶接には、後述する理由により、シリーズ溶接を用いる。一方、ブレーカー１２のリード端子１９、２０に対する配線材１６、１７の溶接には、ダイレクト溶接を用いる。   The reason why such an effect is obtained will be described below. In resistance welding, generally two types of methods are used: series welding and direct welding. In the case of the secondary battery pack having the above configuration, series welding is used for welding the wiring members 15 to 17 to the cell positive and negative terminals 3 and 4 and the circuit terminals 13 and 14 for the reason described later. On the other hand, direct welding is used for welding the wiring members 16 and 17 to the lead terminals 19 and 20 of the breaker 12.

シリーズ溶接に伴う作用を、セル正極端子３と配線材１５の場合を例として図８に示す。また、ダイレクト溶接に伴う作用を、リード端子１９と配線材１６の場合を例として図９に示す。シリーズ溶接では、図８に示すように、セル正負極端子３に当接させた配線材１５の上部の同一平面上に、２本の電極棒２９を押し当てて通電する。これに対して、ダイレクト溶接では、図９に示すように、リード端子１９の下面と配線材１６の上面に対して、対向する方向に電極棒２９を押し当てて通電する。   The action accompanying series welding is shown in FIG. 8 by taking the case of the cell positive terminal 3 and the wiring member 15 as an example. FIG. 9 shows the effects of direct welding in the case of the lead terminal 19 and the wiring member 16 as an example. In the series welding, as shown in FIG. 8, two electrode rods 29 are pressed against the same plane on the upper part of the wiring member 15 brought into contact with the cell positive and negative electrode terminals 3 to energize. On the other hand, in direct welding, as shown in FIG. 9, the electrode rod 29 is pressed against the lower surface of the lead terminal 19 and the upper surface of the wiring member 16 in an opposing direction to energize.

但し、図９から判るように、ダイレクト溶接の適用には、電極棒２９で溶接対象部材を挟める状態であることが前提である。従って、ブレーカー１２のリード端子１９、２０の場合は、ダイレクト溶接を用いる適用することが可能であるが、セル正負極端子３、４、及び回路端子１３、１４の場合は、電極棒２９で挟む事が不可能な構造であるため、シリーズ溶接を用いざるを得ない。   However, as can be seen from FIG. 9, the application of direct welding is based on the premise that the welding target member is sandwiched between the electrode rods 29. Therefore, in the case of the lead terminals 19 and 20 of the breaker 12, it is possible to apply direct welding, but in the case of the cell positive and negative terminals 3 and 4 and the circuit terminals 13 and 14, the electrode terminals 29 are sandwiched. Because it is a structure that is impossible, series welding must be used.

シリーズ溶接においては、図８に示すように、有効電流Ｉｅにより、セル正負極端子３と配線材１５の間に溶接ポイント３０が形成される。一方、Ｎｉ層１５ｂ及びＣｕ層１５ａに流れて溶接に寄与しない無効電流Ｉｎ、Ｉｃも発生する。本来溶接したいポイントとは違う場所に電流が流れるため、これにより焼けが発生する。但し、Ｎｉ層１５ｂが上部に配置されているため表層の無効電流は抑制されて、焼け等の影響は少ない。   In series welding, as shown in FIG. 8, a welding point 30 is formed between the cell positive / negative terminal 3 and the wiring member 15 by the effective current Ie. On the other hand, reactive currents In and Ic that flow through the Ni layer 15b and the Cu layer 15a and do not contribute to welding are also generated. This causes burns because the current flows in a different location from the point where you want to weld. However, since the Ni layer 15b is disposed on the upper portion, the reactive current on the surface layer is suppressed, and the influence of burning or the like is small.

シリーズ溶接に伴う問題点を説明するために、図１０には、本実施の形態とは異なり、Ｎｉ層１５ｂをセル正負極端子３に当接させてシリーズ溶接を行った場合の作用を示す。この場合、電極棒２９が当接するＣｕ層１５ａを流れる無効電流Ｉｃは大きなものとなる。そのため、電極棒２９とＣｕ層１５ａの間でも発熱し、Ｃｕ層１５ａに対する電極棒２９の不要溶接部３２が形成される場合がある。この状態で電極棒２９を無理に引き離すと、Ｃｕ層１５ａの肉が電極棒２９に付着して剥離する事態が発生した。その結果、Ｃｕ層１５ａが肉薄となり、結果的に割れが発生することとなる。   In order to explain the problems associated with series welding, FIG. 10 shows the effect when series welding is performed with the Ni layer 15b in contact with the cell positive and negative electrode terminals 3 unlike the present embodiment. In this case, the reactive current Ic flowing through the Cu layer 15a with which the electrode rod 29 abuts is large. Therefore, heat may be generated even between the electrode rod 29 and the Cu layer 15a, and an unnecessary welded portion 32 of the electrode rod 29 to the Cu layer 15a may be formed. When the electrode rod 29 was forcibly separated in this state, a situation occurred in which the meat of the Cu layer 15a adhered to the electrode rod 29 and peeled off. As a result, the Cu layer 15a becomes thin, and as a result, cracks occur.

これに対して、本実施の形態の場合は、Ｃｕ層１５ａをセル正極端子３に当接させ、従って電極棒２９がＮｉ層１５ｂに当接する配置により表層の無効電流が抑制されて、電極棒２９の接合を低減させることが可能となる。さらに、Ｎｉ層はＣｕ層より硬いため、電極棒が接合されたとしても、簡単にＮｉの肉が電極棒に付着して剥離されることはない。   On the other hand, in this embodiment, the Cu layer 15a is brought into contact with the cell positive electrode terminal 3, and accordingly, the reactive current on the surface layer is suppressed by the arrangement in which the electrode rod 29 is in contact with the Ni layer 15b. 29 joints can be reduced. Furthermore, since the Ni layer is harder than the Cu layer, even if the electrode rods are joined, the Ni meat does not easily adhere to the electrode rods and peel off.

一方、ダイレクト溶接の場合は、図９に示すように、上下の電極棒２９間に流れる電流は溶接ポイント３１の接合に有効に作用し、無効電流はその溶接原理上無視できる。このため、焼け・割れを考慮する必要はない。従って、図９にはＣｕ層１５ａをリード端子１９に当接させた構造を示したが、Ｎｉ層１５ｂを当接させて抵抗溶接を行っても問題はない。   On the other hand, in the case of direct welding, as shown in FIG. 9, the current flowing between the upper and lower electrode rods 29 effectively acts on the joining of the welding points 31, and the reactive current can be ignored on the basis of the welding principle. For this reason, it is not necessary to consider burning and cracking. Accordingly, FIG. 9 shows a structure in which the Cu layer 15a is in contact with the lead terminal 19, but there is no problem if resistance welding is performed with the Ni layer 15b in contact.

配線材１５〜１７のＣｕ−Ｎｉクラッド材としては、例えば、Ｃｕ層（あるいはＣｕ合金層）とＮｉ層の厚さの比率Ｃｕ：Ｎｉ＝３：１で、クラッド材全体の厚さｔ＝０．１ｍｍのものを用いることにより、良好な特性を得ることができる。   As the Cu—Ni clad material of the wiring materials 15 to 17, for example, the thickness ratio Cu: Ni = 3: 1 of the Cu layer (or Cu alloy layer) and the Ni layer, and the total thickness t = 0 of the clad material Good characteristics can be obtained by using one having a thickness of 1 mm.

この構成における二次電池１、ブレーカー１２及び保護回路基板２８の間の接続工程は、一例として、次のように行うことができる。配線材１５、１７は、後の工程でＵ字状に屈曲させるが、当初は平坦な状態で用いる。先ず、配線材１７の一端部のＣｕ層１７ａ若しくはＮｉ層１７ａをブレーカー１２のリード端子１９に当接させ、配線材１６の一端部のＣｕ層１６ａ若しくはＮｉ層１６ａをブレーカー１２のリード端子２０に当接させて、各々ダイレクト溶接により接合する。   The connection process among the secondary battery 1, the breaker 12, and the protection circuit board 28 in this configuration can be performed as follows as an example. The wiring members 15 and 17 are bent in a U shape in a later process, but are initially used in a flat state. First, the Cu layer 17a or Ni layer 17a at one end of the wiring member 17 is brought into contact with the lead terminal 19 of the breaker 12, and the Cu layer 16a or Ni layer 16a at one end of the wiring member 16 is brought into the lead terminal 20 of the breaker 12. They are brought into contact with each other and joined by direct welding.

次に、保護回路基板２８を、図４に示した状態に対して上下反転した姿勢に載置して、その上端に位置した回路端子１３の上面に配線材１５の一端部のＣｕ層１５ａを当接させ、同様に上端に位置した回路端子１４の上面に配線材１７の他端部のＣｕ層１７ａを当接させて、各々シリーズ溶接により接合する。   Next, the protective circuit board 28 is placed in an upside down position with respect to the state shown in FIG. 4, and the Cu layer 15 a at one end of the wiring member 15 is formed on the upper surface of the circuit terminal 13 positioned at the upper end thereof. Similarly, the Cu layer 17a at the other end of the wiring member 17 is brought into contact with the upper surface of the circuit terminal 14 located at the upper end and joined by series welding.

次に、上述のように上下反転した状態の保護回路基板２８の上端面（図４における下端面）と、二次電池１の上端面を整列位置させる。これにより、保護回路基板２８の回路端子１３、１４と、二次電池１のセル正極端子３及びセル負極端子４が、同一平面上に整列した状態になる。   Next, the upper end surface (the lower end surface in FIG. 4) of the protection circuit board 28 that is vertically inverted as described above and the upper end surface of the secondary battery 1 are aligned. Thereby, the circuit terminals 13 and 14 of the protection circuit board 28, and the cell positive terminal 3 and the cell negative terminal 4 of the secondary battery 1 are aligned on the same plane.

この状態で、配線材１５の他端部のＣｕ層１５ａを二次電池１のセル正極端子３に当接させ、配線材１６の他端部のＣｕ層１６ａをセル負極端子４に当接させて、各々シリーズ溶接により接合する。その後、配線材１５、１７を、図５、図７に示したように中央部で１８０度屈曲させることにより、図４に示したように、保護回路基板２８が外装缶２７の上部に装着された状態とする。この状態を保持することで、装着が完了する。   In this state, the Cu layer 15a at the other end of the wiring member 15 is brought into contact with the cell positive terminal 3 of the secondary battery 1, and the Cu layer 16a at the other end of the wiring member 16 is brought into contact with the cell negative terminal 4. And each is joined by series welding. Thereafter, the wiring members 15 and 17 are bent by 180 degrees at the center as shown in FIGS. 5 and 7, so that the protective circuit board 28 is mounted on the outer can 27 as shown in FIG. State. By holding this state, the mounting is completed.

その後、キャップフレーム２５と外装缶２７との間の空間には、一体成形樹脂を注入することによりキャップフレーム２５と外装缶２７を一体化し、二次電池１が完成する。   Thereafter, the cap frame 25 and the outer can 27 are integrated by injecting an integrally molded resin into the space between the cap frame 25 and the outer can 27, and the secondary battery 1 is completed.

なお、保護回路等を外装缶に一体化させて電池パックを形成ためには、他の手段を採ることもできる。例えば、キャップフレーム自体を一体成形樹脂で形成する手段や、インナーフレームに保護回路等を搭載してキャップフレームでカバーして二次電池を形成する手段等を用いてもよい。   In addition, in order to integrate a protective circuit etc. in an exterior can and form a battery pack, other means can also be taken. For example, a means for forming the cap frame itself from an integrally molded resin, a means for forming a secondary battery by mounting a protection circuit or the like on the inner frame and covering it with the cap frame may be used.

本発明の二次電池パックは、配線材にＣｕ−Ｎｉクラッド材を用いることで、二次電池パックのインピーダンスを低減させ、しかも、溶接に伴う問題の発生を回避することが可能であり、携帯電話のような急速充電可能であることを要求される機器に用いる電池パックとして有用である。   The secondary battery pack of the present invention can reduce the impedance of the secondary battery pack by using a Cu—Ni clad material as a wiring material, and can avoid the occurrence of problems associated with welding. It is useful as a battery pack used for a device such as a telephone that is required to be rapidly rechargeable.

１ 二次電池
２ 保護回路
３ セル正極端子
４ セル負極端子
５ 正極出力端子
６ 負極出力端子
７、２１ ＰＴＣ素子
８ 充放電制御スイッチ
８ａ、８ｂ スイッチ回路
９ａ 放電制御ＦＥＴ
９ｂ 寄生ダイオード
１０ａ 充電制御ＦＥＴ
１０ｂ 寄生ダイオード
１１ 保護ＩＣ
１２ ブレーカー
１３、１４ 回路端子
１５〜１７ 配線材
１８ 枠体
１９、２０ リード端子
２２ バイメタル
２３ 屈曲部
２４ 端子突起
２５ キャップフレーム
２６ 出力端子
２７ 外装缶
２８ 保護回路基板
２９ 電極棒
３０、３１ 溶接ポイント
３２ 不要溶接部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Secondary battery 2 Protection circuit 3 Cell positive electrode terminal 4 Cell negative electrode terminal 5 Positive electrode output terminal 6 Negative electrode output terminal 7, 21 PTC element 8 Charge / discharge control switch 8a, 8b Switch circuit 9a Discharge control FET
9b Parasitic diode 10a Charge control FET
10b Parasitic diode 11 Protection IC
12 circuit breakers 13 and 14 circuit terminals 15 to 17 wiring material 18 frame 19 and 20 lead terminal 22 bimetal 23 bent portion 24 terminal projection 25 cap frame 26 output terminal 27 outer can 28 protective circuit board 29 electrode rods 30 and 31 welding point 32 Unnecessary weld

Claims (2)

二次電池と、前記二次電池の一対のセル電極端子と外部出力端子との間の充放電路中に配置された保護回路とを備え、
前記保護回路は、前記充放電路に直列に挿入された充放電制御スイッチと、前記充放電路を流れる電流を検出する電流検出部を有し、前記電流検出部の検出値が過電流域に達したときに、前記充放電制御スイッチをオフに制御するように構成され、
前記保護回路が実装された保護回路基板が、前記二次電池の前記セル電極端子と対向して装着された二次電池パックにおいて、
前記二次電池の前記一対のセル電極端子の各々と、前記保護回路基板の回路端子の間を接続する配線材として、Ｎｉ層と、Ｃｕ層またはＣｕ合金層とからなるＣｕ−Ｎｉクラッド材が用いられ、
前記配線材は、前記セル電極端子及び前記回路端子に対してＣｕ層側を当接させて抵抗溶接されていることを特徴とする二次電池パック。 A secondary battery, and a protection circuit disposed in a charge / discharge path between a pair of cell electrode terminals of the secondary battery and an external output terminal;
The protection circuit includes a charge / discharge control switch inserted in series in the charge / discharge path, and a current detection unit that detects a current flowing through the charge / discharge path, and a detection value of the current detection unit is in an overcurrent region. Configured to control the charge / discharge control switch to turn off when
In the secondary battery pack in which the protection circuit board on which the protection circuit is mounted is mounted facing the cell electrode terminal of the secondary battery,
As a wiring material for connecting each of the pair of cell electrode terminals of the secondary battery and the circuit terminals of the protection circuit board, a Cu-Ni clad material made of a Ni layer and a Cu layer or a Cu alloy layer is used. Used,
The wiring material, a secondary battery pack characterized in that it bordered resistor soluble by contacting the Cu layer side with respect to the cell electrode terminals and the circuit terminals. 前記回路端子と前記セル電極端子との間を接続する前記配線材は、前記Ｎｉ層を内側にしてＵ字状に１８０度の角度で屈曲されて、上側及び下側の屈曲片を形成し、上側の屈曲片及び下側の屈曲片が各々、前記回路端子及び前記セル電極端子に対してＣｕ層を対向させている請求項１に記載の二次電池パック。   The wiring member that connects between the circuit terminal and the cell electrode terminal is bent at an angle of 180 degrees in a U shape with the Ni layer inside, forming upper and lower bent pieces, The secondary battery pack according to claim 1, wherein the upper bent piece and the lower bent piece respectively oppose the Cu layer to the circuit terminal and the cell electrode terminal.
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