KR100567956B1

KR100567956B1 - 팩 전지 및 팩 전지의 이상 검출 방법

Info

Publication number: KR100567956B1
Application number: KR1020040018870A
Authority: KR
Inventors: 데라오까히로끼; 야마조에다까마사; 나까마사쯔구; 와따나베아쯔시
Original assignee: 산요덴키가부시키가이샤
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2006-04-05
Also published as: CN100389519C; US6924625B2; CN1532989A; KR20040084667A; US20040189245A1; DE102004013911A1; GB0406267D0; GB2400759A; GB2400759B

Abstract

팩 전지는, 충전 가능한 이차 전지 (4), 및 이차 전지의 이상이 검출되었을 때 이것을 보호하기 위한 보호 소자 (3) 를 구비한다. 보호 소자 (3) 는 출력 단자 (6) 로서 이차 전지 (4) 의 제 1 극에 접속되고, 외부로 표출되는 제 1 출력 단자 (6A), 이차 전지 (4) 의 제 2 극에 접속된 제 2 출력 단자 (6B), 신호 검출을 위해 외부로 표출되는 제 3 출력 단자 (6C), 및 이차 전지 (4) 의 이상이 검출되면 접점을 전환 가능한 접점 전환부 (12) 를 구비한다. 보호 소자 (3) 는 출력 단자 (6) 와 접점 전환부 (12) 가 일체로 성형되고, 또한 접점 전환부 (12) 는 일단을 상기 제 2 출력 단자 (6B) 에 접속하고 타단을 상기 2 차 전지 (4) 의 제 2 극과 접속하는 접점과 상기 제 3 출력 단자 (6C) 와 접속하는 접점으로 전환 가능하게 접속됨으로써, 이상 비검출시에는 타단을 상기 2 차 전지 (4) 의 제 2 극과 접속하는 접점에 접속되고, 이상 검출시에는 타단이 상기 제 3 출력 단자 (6C) 와 접속하는 접점으로 전환되도록 구성된다.

팩 전지, 이상 검출

Description

팩 전지 및 팩 전지의 이상 검출 방법 {PACK CELL AND METHOD FOR DETECTING TROUBLE THEREOF}

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 팩 전지의 비이상 검출시에 있어서의 회로도.

도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 팩 전지의 이상 검출시에 있어서의 회로도.

도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 팩 전지의 단자 부분을 나타내는 사시도.

도 4 는 도 3 의 팩 전지의 전체를 나타내는 분해사시도.

도 5 는 도 1 의 팩 전지와 전기 기기를 나타내는 등가적인 회로도.

도 6 은 도 2 의 팩 전지와 전기 기기를 나타내는 등가적인 회로도.

도 7 은 비이상 검출시에 있어서의 접점 전환부의 구성예를 나타내는 단면도.

도 8 은 이상 검출시에 있어서의 접점 전환부의 구성예를 나타내는 단면도.

도 9 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 팩 전지용 단자부를 나타내는 사시도.

도 10 은 도 9 의 팩 전지용 단자부의 분해사시도.

도 11 은 도 9 의 팩 전지용 단자부의 평면도.

도 12 는 도 9 의 팩 전지용 단자부의 종단면도.

도 13 은 도 9 의 팩 전지용 단자부의 저면도.

도 14 는 도 9 의 팩 전지용 단자부를 소전지 (素電池: unit cell) 에 장착한 상태를 나타내는 종단면도.

도 15 는 관련 기술의 팩 전지의 출력 단자의 배선 상태를 나타내는 회로도.

도 16 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 팩 전지의 출력 단자의 배선 상태를 나타내는 회로도.

도 17 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 팩 전지의 출력 단자의 배선 상태를 나타내는 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 외장 케이스

2 : 보호부 또는 위치결정요철부

3 : 보호 소자

4 : 이차 전지

5 : 보호 부품

6: 출력 단자

6A : 제 1 출력 단자

6B : 제 2 출력 단자

6C : 제 3 출력 단자

6D : 출력 단자 부분

7 : 소전지

7A : 볼록부 전극

7B : 평면 전극

8 : 리드편

10A, 10B : 이동 접점

11 : 베이스판

11B : 베이스 접점

12 : 접점 전환부

12A : 아암

12B : 가압판

13A, 13B : 절연재

14 : 고정 접점

15 : 커버부

16 : 베이스부

17 : 판별 소자

18 : 제어부

19 : 표시부

20 : 안전 부품

21 : 수지 성형부

112A : 접점 금속

112B : 가동 접점

R1 : 분압 저항

R2 : 판별 소자, 판별 저항, 또는 저항기

A : 접점

B : 접점

C : 고정단

C2 : 콘덴서

본 발명은 이차 전지를 내장하는 팩 전지 및 팩 전지의 이상 (異常) 검출 방법에 관한 것이다.

팩 전지는 반복 충방전이 가능한 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지 및 리튬 이온 전지 등의 이차 전지를 내장한다. 팩 전지를 이용하는 휴대 기기 등은 사용시의 환경에 따라 과전류가 흐르는 경우가 있다. 과전류가 흐르면 장애가 발생하는 등의 문제가 있기 때문에, 과전류를 방지하기 위한 전자 회로로 구성된 과전류 보호부를 구성하여 팩 전지에 설치하는 경우가 있다. 한편, 이러한 과전류 보호부가 없는 팩 전지에는, 과전류를 차단하기 위하여 보다 단순한 구성의 브레이커 (braker) 가 배치된다. 브레이커는 과전류를 검출하면 강제적으로 전원 공급 회로를 개방하여 전류를 차단한다 (일본 공개특허공보 2000-315483호 참조).

그러나, 이러한 브레이커에 의해 전류가 완전하게 차단되면 순간 정전 (瞬電) 이 발생하여 기기의 동작이 정지되기 때문에, 작업 중인 데이터의 소실 등과 같은 문제가 생길 우려가 있다. 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이다. 본 발명의 제 1 목적은 간단한 구성으로 이상을 검출할 수 있는 팩 전지 및 팩 전지의 이상 검출 방법을 제공하는데 있다.

또한, 팩 전지를 이용하는 휴대 기기 등의 전기 기기는 다양한 종류가 존재하기 때문에, 내장되는 이차 전지의 종류도 다양하다. 특히, 이차 전지의 정격 전압은 접속되는 전기 기기 등에 따라서 결정되기 때문에, 전기 기기에 따른 적절한 이차 전지를 내장하는 팩 전지를 접속시킬 필요가 있다. 이 때문에, 전기 기기측에서 접속된 팩 전지의 종별을 검출할 수 있도록 신호 단자를 구비하는 팩 전지가 개발되었다 (일본 특허 제 3085539호 참조).

한편, 팩 전지를 이용하는 휴대 기기 등은 상술한 바와 같이 과전류를 방지하기 위한 과전류 보호부를 구성하여 팩 전지에 배치되는 경우가 있다. 그러나, 이러한 보호 회로를 형성하면, 회로 구성을 위한 전자 부품이나 기판 등이 필요하게 되어, 제조 공정이 늘어남과 동시에 비용이 상승하는 문제가 있다. 또한, 이러한 보호 회로를 팩 전지에 내장시킬 필요가 있기 때문에, 팩 전지가 대형화되는 문제도 있었다.

또한, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이다. 본 발명의 제 2 목적은 내장되는 이차 전지의 종별이 식별 가능하면서 전지의 보호 기능을 구비한 저렴하고 공간 절감화를 실현시킬 수 있는 팩 전지를 제공하는데 있다.

본 발명의 상기 목적 및 다른 목적은 다음의 상세한 설명으로부터 첨부된 도면을 참조함으로써 명백하게 나타낼 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 팩 전지는 제 1 극과 제 2 극을 구비하는 충전 가능한 이차 전지 (4), 및 상기 이차 전지 (4) 의 이상이 검출되었을 때 상기 이차 전지 (4) 를 보호하기 위한 보호 소자 (3) 를 구비한다. 보호 소자 (3) 는, 출력 단자 (6) 로서 상기 이차 전지 (4) 의 제 1 극에 접속되고 외부로 표출되는 제 1 출력 단자 (6A), 상기 이차 전지 (4) 의 제 2 극에 접속되고 외부로 표출되는 제 2 출력 단자 (6B), 신호 검출을 위해 외부로 표출되는 제 3 출력 단자 (6C), 및 상기 이차 전지 (4) 의 이상이 검출되면 상기 이차 전지 (4) 를 보호하기 위해 접점을 전환 가능한 접점 전환부 (12) 를 구비한다. 상기 보호 소자 (3) 는 상기 출력 단자 (6) 와 접점 전환부 (12) 가 일체로 성형되고, 또한 상기 접점 전환부 (12) 는 일단을 상기 제 2 출력단자 (6B) 에 접속하고, 타단을 상기 2 차 전지 (4) 의 제 2 극과 접속하는 접점과 상기 제 3 출력 단자 (6C) 와 접속하는 접점으로 전환 가능하게 접속되어 있어, 이상 비검출시에는 타단을 상기 2 차 전지 (4) 의 제 2 극과 접속하는 접점에 접속되고, 이상 검출시에는 타단이 상기 제 3 출력 단자 (6C) 와 접속하는 접점으로 전환되도록 구성된다.

또한, 본 발명의 다른 팩 전지는, 제 3 출력 단자 (6C) 가 상기 이차 전지 (4) 의 종별을 판별하기 위한 판별 소자 (17) 와 접속된다. 또는, 제 3 출력 단자 (6C) 는 상기 이차 전지 (4) 의 온도 상승을 식별하는 판별 소자 (17) 와 접속된다.

본 발명의 또 다른 팩 전지는 판별 소자 (17) 가 상기 제 3 출력 단자 (6C) 와 상기 제 2 출력 단자 (6B) 의 사이에 접속된다.

본 발명의 또 다른 팩 전지는 보호 소자 (3) 에 내장되고 상기 이차 전지 (4) 의 이상이 검출되었을 때 상기 이차 전지 (4) 를 보호하기 위한 안전 부품 (20) 으로서, 상기 이차 전지 (4) 의 제 2 극과 상기 제 2 출력 단자 (6B) 의 사이에 접속되는 보호 부품 (5) 을 구비한다. 이 보호 부품 (5) 은 PTC (Positive Temperature Coefficient) 소자로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 팩 전지는 보호 소자 (3) 가 상기 출력 단자 (6) 의 외부로 표출시킨 외부 표출면과 반대면에 상기 안전 부품 (20) 및 판별 소자 (17) 를 접속한다. 또한, 판별 소자 (17) 는 상기 제 2 출력 단자 (6B) 와 제 3 출력 단자 (6C) 의 사이에서, 단자의 외부 표출면과 반대면에서 전기적 접속 상태로 단자에 직접 고정해도 된다.

본 발명의 또 다른 팩 전지는 이차 전지 (4) 와 상기 보호 소자 (3) 가 수지로 몰드되어 일체로 형성된다.

본 발명의 또 다른 팩 전지는 접점 전환부 (12) 가 바이메탈에 의해 작동하는 아암 (12A) 을 구비한다. 아암 (12A) 의 일단은 고정단 (C), 타단은 전환단으로서, 전환단이 상기 2 차 전지 (4) 의 제 2 극과 접속하는 접점 (A) 에 접속되어 상기 보호 부품 (5) 과 병행하게 접속되는 비(非)이상 위치와 전환단이 상기 제 3 출력 단자 (6C) 와 접속하는 접점 (B) 에 접속되어 상기 제 3 출력 단자 (6C) 와 상기 제 2 출력 단자 (6B) 를 접속하는 이상 위치를 전환할 수 있고, 상기 바이메탈에 의해 작동하는 아암 (12A) 이 온도 상승에 의해 이상을 검출하면, 비이상 위치로부터 이상 위치로 전환되고, 아암 (12A) 이 이상을 검출하지 않게 되면 비이상 위치로 복귀하도록 구성된다.

본 발명의 팩 전지의 이상 검출 방법은, 제 1 극과 제 2 극을 구비하는 충전 가능한 이차 전지 (4) 와 상기 이차 전지 (4) 를 이상 발생시에 보호하기 위한 보호 소자 (3) 를 구비하는 팩 전지의 이상 검출 방법이다. 이 방법은 상기 보호 소자 (3) 가 이차 전지 (4) 의 이상을 검출하지 않을 때, 상기 팩 전지에 접속된 전기 기기는, 이차 전지 (4) 의 종별을 판별하기 위한 판별 소자 (17) 를 접속한 제 3 출력 단자 (6C) 로부터 판별 소자 (17) 에 따른 신호를 검출하는 단계, 상기 보호 소자 (3) 가 이차 전지 (4) 의 이상을 검출했을 때 상기 판별 소자 (17) 를 바이 패스하여 상기 제 2 출력 단자 (6B) 가 상기 제 3 출력 단자 (6C) 와 접속되는 단계, 및 상기 전기 기기가 상기 제 3 출력 단자 (6C) 를 통하여 이상을 검출하고 상기 이차 전지 (4) 의 정격 전압보다도 낮은 전압에서 동작 가능한 소정의 이상시 동작으로 이행하는 단계를 갖는다.

또한, 소정의 이상시 동작은 소정의 화면을 표시시키는 동작으로 해도 된다.

상기 팩 전지 및 팩 전지의 이상 검출 방법은 간단한 구성에 의해 효과적으 로 이상을 검출할 수 있다는 뛰어난 특징을 실현한다. 이는, 본 발명의 팩 전지 및 팩 전지의 이상 검출 방법이 판별 소자를 이차 전지의 종별의 판별 및 이상 검출에 병용하고 있기 때문이다. 이 구성에 의해, 팩 전지에 접속된 전기 기기는 접속되는 전지의 종별이나 이상을 신호 검출 단자로부터 모니터하는 것에 의해 확실하게 검출할 수 있다.

이상의 팩 전지에 의하면, 내장되는 이차 전지의 종별을 외부 기기가 식별할 수 있고, 또한 전지의 보호 기능을 구비하는 팩 전지를 저렴하고 컴팩트하게 실현할 수 있다. 특히, 본 발명의 팩 전지는 보호 부품을 내장하는 단자부에 신호 단자를 구비하고, 이 신호 단자에 이차 전지의 종별을 판별하는 판별 소자를 접속한다. 이것에 의해, 전기 기기측에서 복수 종류의 팩 전지를 정확하게 판별하여, 접속되는 팩 전지에 따른 최적의 이용이 가능해진다. 그리고, 판별 소자를 이차 전지의 종별 판별 및 전지의 이상 검출에 병용하는 것도 가능하므로, 구성을 단순하게 하여 단자부의 소형화를 꾀할 수 있어, 팩 전지 전체의 소형화 및 경량화에도 기여할 수 있다.

발명의 실시형태

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다. 단, 이하에 나타내는 실시형태는 본 발명의 기술 사상을 구체화하기 위한 팩 전지 및 팩 전지의 이상 검출 방법을 예시하는 것으로, 본 발명의 팩 전지 및 팩 전지의 이상 검출 방법이 이하에 나타내는 것으로 특정되는 것이 아니다. 또한, 본 명세서는 특허청구의 범위를 이해하기 쉽게 하기 위해, 실시형태에 나타내는 부재에 대응하는 번 호를 「특허청구의 범위란」 및 「과제를 해결하기 위한 수단란」에서 나타내는 부재에 부기한다. 단, 특허청구의 범위에 나타내는 부재를 실시형태의 부재로 특정하는 것은 결코 아니다. 또한, 각 도면이 나타내는 부재의 크기나 위치 관계 등은 설명을 명확히 하기 위해 과장하여 나타내고 있는 경우가 있다. 그리고, 본 발명을 구성하는 각 요소는 복수의 요소를 동일 부재로 구성하여 하나의 부재로 복수의 요소를 겸용하는 양태로 해도 된다.

도 1 및 도 2 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 팩 전지의 회로도를, 도 3 및 도 4 은 팩 전지의 사시도를 각각 나타낸다. 이들 도면에 나타내는 팩 전지는, 이차 전지 (4), 및 이차 전지 (4) 의 이상 방전 등을 검출하고 방지하기 위한 보호 소자 (3) 를 구비한다. 보호 소자 (3) 는 보호 부품 (5), 접점 전환부 (12) 및 판별 소자 (17) 를 구비한다. 또한, 보호 소자 (3) 는 제 1 출력 단자 (6A), 제 2 출력 단자 (6B) 및 제 3 출력 단자 (6C) 의 3 개의 단자를 구비하고, 각각 도 3 및 도 4 에 나타낸 바와 같이 병설하여 전극면을 외부로 표출시키고 있다. 또한, 이들 도면에 있어서는, 왼쪽에서부터 대략 일직선 형상으로 제 2 출력 단자 (6B), 제 3 출력 단자 (6C) 및 제 1 출력 단자 (6A) 의 순서대로 단자를 배치하고 있지만, 이 배치로 한정되는 것은 아니다. 각 단자의 배치를 교체하거나, 세로 배치, 가로 배치, 경사 배치 및 삼각형 배치 등, 단자의 배치 상태는 적절히 채택할 수 있다. 제 1 출력 단자 (6A) 에는 이차 전지 (4) 의 양극이 접속된다. 또한, 이차 전지 (4) 의 음극에는 보호 부품 (5) 과 접점 전환부 (12) 의 일단이 접속된다. 보호 부품 (5) 의 타단은 판별 소자 (17) 의 일단과, 제 2 출력 단자 (6B) 에 접속된다. 그리고, 판별 소자 (17) 의 타단은 제 3 출력 단자 (6C) 에 접속된다.

제 3 출력 단자 (6C) 는 판별 소자 (17) 를 접속하여 이차 전지 (4) 의 종별을 판별한다. 또한, 제 3 출력 단자 (6C) 는 판별 소자 (17) 로서 이것을 대신하여 또는 이것에 추가하여 서미스터 등의 온도 검출 소자를 접속하여 이차 전지 (4) 의 온도를 검출할 수도 있다.

그리고, 접점 전환부 (12) 는 일단을 고정하면서, 타단을 이상 검출시에 전환 가능한 전환단으로 구성된다. 도 1 및 도 2 의 예에서는, 접점 전환부 (12) 의 고정단 (도 1 에 있어서의 C 점) 을 제 2 출력 단자 (6B) 와 보호 부품 (5) 의 사이에 접속된다. 한편, 전환단은 보호 부품 (5) 의 타단과 2 차 전지 (4) 의 음극측 사이에, 도 1 에 있어서 A 점, 또는 판별 소자 (17) 와 제 3 출력 단자 (6C) 의 사이, 도 2 에 있어서 B 점 중 어느 하나로 전환 가능하도록 된다. 이 접점 전환부 (12) 는 이상이 검출되지 않은 비이상시 또는 정상시에 있어서는 비이상 위치인 A 점, 이상 검출시에 있어서는 이상 위치인 B 점으로 전환단을 전환하여 접속한다. 그 결과, 정상시에 있어서는 도 1 의 회로를 등가적으로 도 5 의 회로로, 이상시에 있어서는 도 2 의 회로를 등가적으로 도 6 의 회로로 각각 표현할 수 있다. 각 등가회로에 있어서는 접점 전환부 (12) 에 의해 바이패스된 부품을 각각 파선으로 표시된다.

[비(非)이상시]

비이상시 또는 정상시에 있어서는, 접점 전환부 (12) 에 의해 C 점과 A 점이 접속되기 때문에 보호 부품 (5) 이 단락된 상태가 되어, 보호 부품 (5) 에는 거의 통전되지 않는다. 그 결과, 도 5 의 등가 회로에서 나타낸 바와 같이 제 1 출 력 단자 (6A) 와 제 2 출력 단자 (6B) 는 이차 전지 (4) 의 양극 및 음극에 각각 접속된 상태가 되기 때문에, 팩 전지에 접속된 전기 기기에 이차 전지 (4) 로부터 전력이 공급된다. 또한, 제 3 출력 단자 (6C) 는 판별 소자 (17) 를 통하여 이차 전지 (4) 의 음극과 접속된 상태가 된다. 이 때문에, 제 3 출력 단자 (6C) 에는 소정의 전압이 발생한다. 도 1 에서 나타낸 바와 같이, 전기 기기에는 제 1 출력 단자 (6A) 와 제 3 출력 단자 (6C) 의 사이에 분압 저항 (R1) 이 접속되어 있기 때문에, 제 3 출력 단자 (6C) 에는 분압 저항 (R1) 과 판별 소자 (17) 에 의해 이차 전지 (4) 의 단자 전압이 분압된 전압값이 검출된다.

[이상시]

또한, 이 구성에서는, 판별 소자 (17) 를 팩 전지의 검출에만 사용하는 것이 아니라, 이상시의 검출에도 이용한다. 이상시에 있어서는, 접점 전환부 (12) 에 의해 전환단이 A 점에서 B 점으로 전환된다. 그 결과, C 점과 B 점이 접속되어, 회로 구성이 도 5 의 등가 회로에서 도 6 의 등가 회로로 변경된다. 이 경우, 제 3 출력 단자 (6C) 는 보호 부품 (5) 를 통하여 이차 전지 (4) 의 음극과 접속되고, 제 2 출력 단자 (6B) 와 동일한 전위가 되어 그 사이에 전압이 발생하지 않으므로 0 V 가 된다. 따라서, 전기 기기는 제 3 출력 단자 (6C) 와 제 2 출력 단자 (6B) 사이의 전압이 분압 저항 (R1) 과 판별 소자 (17) 의 분압값에서 0 V 로 강하되는 것을 검출하여, 팩 전지의 이상을 검출할 수 있다. 또한, 한쪽에서 제 2 출력 단자 (6B) 는 보호 부품 (5) 을 개재하여 이차 전지 (4) 의 음극과 접속되기 때문에, 흐르는 전류값이 감소된다.

[이상시 동작]

이 때, 전기 기기는 소정의 이상시 동작으로 이행할 수 있다. 도 5 및 도 6 에 나타내는 팩 전지를 장착한 전기 기기의 회로 구성예에 있어서, 전기 기기는 제 3 출력 단자 (6C) 를 감시하는 제어부 (18), 및 제어부 (18) 에 의해 제어되는 표시부 (19) 를 구비한다. 제어부 (18) 와 표시부 (19) 는 제 1 출력 단자 (6A) 및 제 2 출력 단자 (6B) 를 통하여 팩 전지의 이차 전지 (4) 로부터 전력을 공급받는다. 제어부 (18) 는 도 5 와 같이 제 3 출력 단자 (6C) 의 전압이 분압 저항 (R1) 과 판별 소자 (17) 의 분압값일 때, 정상으로 판별한다. 한편, 도 6 과 같이 제 3 출력 단자 (6C) 와 제 2 출력 단자 (6B) 사이의 전압이 0 V 로 강하되면, 제어부 (18) 는 팩 전지를 이상으로 판별하고 소정의 이상시 동작으로 이행하도록 명령한다. 이상시 동작으로는, 팩 전지의 이상이 발생한 것을 사용자에게 경고하거나, 작업중인 데이터를 일시 대피시키거나 저장하거나, 저소비 전력 모드로 이행시키거나, 예비 전지로 전환시키는 등의 동작이 채용된다. 예를 들면, 전기 기기가 휴대 전화인 경우, 제어부 (18) 가 이상을 검출하면, 동작을 중단하는 동시에 이상이 발생했다는 내용의 경고 메시지나 대기 화면을 표시부 (19) 에 표시시키거나, 또는 데이터의 일시 저장을 실시한다. 제어부 (18) 는 FPGA 및 ASIC 등의 게이트 어레이로 구성할 수 있다. 또한, 표시부 (19) 는 액정 디스플레이나 LED 표시기 등을 이용할 수 있다.

이상시 동작을 위한 전력은, 보호 부품 (5) 을 통하여 이차 전지 (4) 로부터 공급된다. 보호 부품 (5) 에 의해 공급 전류량은 흐름이 제한되기 때문에, 이상시 동작은 통상시보다 적은 소비 전력으로 실행 가능한 동작으로 한다. 또 는, 전기 기기가 다른 전력 공급원을 가지고 있는 경우는, 이차 전지 (4) 대신에, 또는 이차 전지 (4) 에 추가하여 다른 전력 공급원을 이용할 수도 있다. 예를 들면, 전기 기기에 내장되는 백업용 예비 전지나, 팩 전지의 정상시에 팩 전지로부터 충전시켜 두고, 이상시에 방전시키는 콘덴서 등을 이용할 수 있다.

보호 부품 (5) 은, 저항기나 과열 과전류 방지 소자, 즉 온도 상승이나 전류 증가를 검출하여 전류량을 제한하는 PTC 소자 등을 이용할 수 있다. PTC 소자는, 전기 저항률의 플러스 온도 특성을 가진 복합 재료로서, 온도 상승에 따라 저항값이 커지는 특성을 구비하여, 온도를 검출하여 전류를 실질적으로 차단한다.

접점 전환부 (12) 도 온도 상승이나 전류 증가 등을 검출한다. 이상을 검출하면, 상술한 바와 같이 전환단을 전환하여 전기 접속을 변경한다. 이상이 검출되지 않으면 보호 부품 (5) 과 병렬로 접속되고, 이상이 검출되면 이차 전지 (4) 의 음극과 제 3 출력 단자 (6C) 를 접속하도록 구성된다. 이러한 접점 전환부 (12) 에는 바이메탈을 이용할 수 있다. 바이메탈은, 팽창계수가 상이한 2 종류의 금속 박판을 접합하여 구성된다. 온도가 변화되었을 때, 양 금속판의 팽창의 차이에 의해 곡률이 변화되어, 즉, 판이 만곡된다. 예를 들면, 인바와 청동의 조합이 흔히 사용되고, 중간의 팽창율을 갖는 제 3 금속을 사이에 끼워 만곡의 변화를 원활하게 할 수도 있다.

바이메탈을 이용한 접점 전환부 (12) 의 구성예를 도 7 및 도 8 에 나타낸다. 이들 도면은, 팩 전지의 상면에 있어서 노출되는 제 1 출력 단자 (6A), 제 3 출력 단자 (6C) 및 제 2 출력 단자 (6B) 의 부분을 나타내는 단면도이다. 도 7 은 접점 전환부 (12) 가 동작하기 전, 즉 이상이 검출되지 않은 상태를 나타내고, 도 8 는 이상 검출에 의해 접점 전환부 (12) 가 동작된 예를 각각 나타내고 있다. 접점 전환부 (12) 는 바이메탈로 작동되는 아암 (12A) 을 구비하고 있고, 아암 (12A) 는 바이메탈에 의해 직접 또는 간접적으로 작동된다. 도 7 및 도 8 에 나타내는 접점 전환부 (12) 는 아암 (12A) 과 가압판 (12B) 를 구비한다. 아암 (12A) 은 탄성을 갖는 판형상의 도전성 부재이고, 바람직하게는 구리 합금판을 이용할 수 있다. 금속판의 아암 (12A) 은 통상 상태에서 하측 방향으로 만곡하도록 구성된다. 가압판 (12B) 은 바이메탈로 구성되고, 아암 (12A) 의 하면에 배치되어 아암 (12A) 을 밀어 올린다. 가압판 (12B) 은 통상은 도 7 에 나타낸 바와 같이 산형 (山形) 이고, 이상 검출시에는 도 8 에 나타낸 바와 같이 계곡형 (谷形) 으로 튀어 올라, 아암 (12A) 을 상면으로 밀어 붙인다.

이들 도면에 있어서, 제 1 출력 단자 (6A) 는 니켈판으로 구성되고, 이차 전지 (4) 의 양극에 접속된다. 마찬가지로 니켈판으로 구성되는 제 3 출력 단자 (6C) 와 제 2 출력 단자 (6B) 의 사이에는, 판별 소자 (17) 가 접속된다. 또한 이들 단자의 하측에 배치된 베이스판 (11) 은 구리 합금판으로 구성되고, 이차 전지 (4) 의 음극에 접속된다. 베이스판 (11) 의 상면에는, 은 합금의 베이스 접점 (11B), 및 보호 부품 (5) 인 PTC 소자가 접속된다. 이 PTC 소자는, 상면과 하면이 접점으로 된다. 또한, PTC 소자의 좌우에는 절연재 (13A, 13B) 가 배치된다. 그리고, PTC 소자의 상면에 탑재된 바이메탈의 가압판 (12B) 은, 도 7 에 나타낸 바와 같이 절연재 (13A, 13B) 에 의해 지지되어, 다른 부재와 절연된다. 그리고, 구리 합금판의 아암 (12A) 은, 선단의 전환단에서 하측으로 돌출하는 이동 접점 (10A) 을 형성하고, 또한 선단에서 조금 후방으로 내려간 위치에서 배면에 이동 접점 (10B) 을 각각 형성한다. 이들 이동 접점 (10) 은 모두 은제이다. 이 접점 전환부 (12) 는 출력 단자 부분 (6D) 과 일체적으로 구성할 수 있다.

접점 전환부 (12) 는 다음과 같이 동작한다.

(1) 통상의 경우, 즉 온도가 이상이 아닌 범위에 있어서는, 도 7 에 나타낸 바와 같이 아암 (12A) 은 하면을 탄성적으로 가압한다. 이 상태에서, 아암 (12A) 후단의 고정단 C 점은 제 2 출력 단자 (6B) 에, 아암 (12A) 선단의 전환단은 이동 접점 (10A) 이 베이스 접점 (11B) 과 접촉하여 A 점을 구성하고, 베이스판 (11) 과 접속된다. 베이스판 (11) 은 이차 전지 (4) 의 음극과 접속되어 있기 때문에, 이 상태에서 C 점과 A 점이 접속되고, 제 2 출력 단자 (6B) 는 PTC 소자를 통하지 않고 직접 이차 전지 (4) 의 음극과 도통된다. PTC 소자는 상면에 탑재된 가압판 (12B) 이 어느 것과도 전기적으로 접촉하지 않기 때문에, 도통되지 않는다. 한편, 제 3 출력 단자 (6C) 는, 판별 소자 (17) 를 통하여 제 2 출력 단자 (6B) 와 접속된다. 이 결과, 도 5 의 등가 회로에서 나타내는 것과 같은 접속 상태가 되어, 팩 전지의 이차 전지 (4) 로부터 전기 기기에 전력이 공급되는 동시에 제 3 출력 단자 (6C) 는 판별 소자 (17) 와 접속된다.

(2) 전지 내부의 온도가 상승하여 이상으로 되면, 바이메탈의 가압판 (12B) 이 만곡하여 도 8 과 같이 튀어 오르고, 아암 (12A) 을 탄성적으로 상면으로 밀어 붙인다. 그 결과, A 점이 개방되는 동시에, 이동 접점 (10B) 이 제 3 출력 단 자 (6C) 와 접촉하여 B 점을 구성한다. 동시에, PTC 단자의 상면이 가압판 (12B) 및 아암 (12A) 을 통하여 제 2 출력 단자 (6B) 와 접속된다. 이 상태에서, 아암 (12A) 의 상면에 있어서는 판별 소자 (17) 가 아암 (12A) 에 의해 바이 패스되어, 제 3 출력 단자 (6C) 가 제 2 출력 단자 (6B) 와 직접 접속된다. 또한 아암 (12A) 의 하면에 있어서는, 제 2 출력 단자 (6B) 가 PTC 소자를 통하여 이차 전지 (4) 의 음극과 접속된다. 이와 같이, 도 6 의 등가 회로에서 나타내는 접속 상태가 구성되고, 전기 기기에는 PTC 소자를 통하여 제한된 전류가 공급되며, 또한 제 3 출력 단자 (6C) 의 단자 전압은 0 V 가 된다. 이것에 의해 전기 기기는 제어부 (18) 가 이상을 검출하여 이상시 동작으로 이행된다.

(3) PTC 소자에 의해 전류가 제한된 결과, 온도 상승이 억제되어 이상이 아닌 범위까지 강하되면 바이메탈의 가압판 (12B) 이 다시 도 7 의 상태로 되돌아가기 때문에, 가압이 해제된 아암 (12A) 은 다시 탄성적으로 하면을 가압하여, 통상 상태로 복귀한다. 이상의 동작을 되풀이함으로써, 이상 상태를 회피하면서 팩 전지는 전기 기기에 올바르게 전력을 공급한다.

이 예에서는, 온도 상승을 검출하는 보호 부품 (5) 과 접점 전환부 (12) 를 조합하여, 이상시의 접속 상태를 접점 전환부 (12) 에서 전환하는 동시에, 과열화 전류 방지 소자에 의해 이상 전류의 흐름을 제한한다. 따라서, 바이메탈과 PTC 소자가 기능하는 온도를 거의 동일하게 한다.

또한, 접점 전환부 (12) 는 상기 구성에 한정되지 않는다. 예를 들면, 가압판 (12B) 을 사용하지 않고 아암 (12A) 을 바이메탈로 구성하여, 아암 자체가 만곡하도록 구성해도 된다.

또한, 상기 예에서는 접점 전환부 (12) 를 출력 단자 부분 (6D) 과 일체적으로 구성한다. 도 3 및 도 4 에 나타내는 팩 전지는, 수지 성형부 (21) 를 외장 케이스 (1) 로 한다. 이 팩 전지는, 수지 성형부 (21) 를 성형하는 공정에서, 이차 전지 (4) 인 소전지 (7) 와 출력 단자 부분 (6D) 을 연결하고 있는 전지의 코어 팩을 수지 성형부 (21) 에 인서트하여 고정한다. 플라스틱 케이스로 이루어지는 외장 케이스의 팩 전지는, 보호 소자 (3) 를 소전지 (7) 에 연결하여 전지의 코어 팩으로 하고, 이것을 외장 케이스에 수납하여 조립된다. 이 예에 한정되지 않고, 외장 케이스를 개별 성형한 플라스틱 케이스로 하고, 출력 단자 부분을 소전지에 연결하여 전지의 코어 팩으로 한 후, 이것을 외장 케이스에 수납하여 조립하는 구성으로 해도 된다. 또한, 접점 전환부를 출력 단자 부분과 개별로 구성하여 조합시켜도 된다.

그리고, 상기 예에서는, 제 3 출력 단자 (6C) 가 전압을 검출하여 이상을 판정하고 있지만, 전압 대신에 전류를 검출하도록 구성할 수도 있다. 또한, 상기 예에 있어서는, 제 1 극을 양극, 제 2 극을 음극으로 한 예를 설명하였지만, 양극과 음극을 교체하여 제 1 극을 음극, 제 2 극을 양극으로 하여 회로를 구성하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

이상의 구성에 의해, 판별 소자 (17) 를 팩 전지의 판별과 이상 검출에 병용할 수 있기 때문에, 부품수를 저감하여 저렴하게 구성할 수 있다. 또한, 접점 전환부에 대해서도, 바이메탈을 사용하여 2 접점을 전환하는 간단한 구성에 의해 실현한다. 이와 같이, 상기 실시형태에서는, 복수의 전자 회로로 구성되는 복잡한 과전류 보호부를 사용하지 않아도, 간단한 구성에 의해 이상 검출 및 과전류 보호를 실현하여 필요한 비용을 저감한다. 그리고, 이상시에 브레이커와 같이 전류를 완전히 차단하는 것이 아니라 일부의 전류를 유지시킴으로써 이상시 동작을 실시할 수 있어, 전기 기기측에 즉시 이상 발생을 전달하여, 순간 단락에 의한 데이터의 소실 등을 회피할 수 있다. 추가로, 이상 상태가 해제되면 통상 동작으로 자동적으로 복귀하는 복귀 동작도 실현된다.

또한, 도 3 및 도 4 의 팩 전지는, 전기 기기의 장착부 (도시 생략) 에, 위치가 어긋나지 않도록 세팅하기 위한 위치결정요철부 (2) 를 외장 케이스 (1) 의 모서리부에 형성한다. 도면의 예에서는, 위치결정요철부 (2) 를, 외장 케이스 (1) 의 출력 단자 (6) 가 배치되어 있는 선단면의 양측에 형성한다. 위치결정요철부 (2) 를 구비하는 팩 전지는, 위치결정요철부 (2) 를 전기 기기의 장착부에 끼워 맞춰 정위치에 세팅할 수 있기 때문에, 전기 기기에 위치가 어긋나지 않게 세팅할 수 있다. 단, 본 발명의 실시형태에 따른 팩 전지는, 반드시 외장 케이스에 위치결정요철부를 형성할 필요는 없다. 전기 기기의 전지 장착부에 팩 전지를 끼워 넣고, 정위치에 장착할 수 있기 때문이다.

[보호 소자 (3)]

다음으로, 보호 소자 (3) 를 상세하게 설명하기 위해, 사시도를 도 9 에, 분해사시도를 도 10 에, 평면도를 도 11 에, 종단면도를 도 12 에, 저면도를 도 13 에, 또한, 보호 소자 (3) 를 소전지 (7) 에 고정한 상태를 나타내는 종단면도를 도 14 에 각각 나타낸다. 이들 도면에 나타내는 보호 소자 (3) 는, 출력 단자 (6) 를 구비하는 커버부 (15), 이차 전지 (4) 를 보호하기 위한 보호 부품 (5), 이상 검출시에 접점을 전환하기 위한 접점 전환부 (12), 이상시에 통전량을 제한하는 보호 부품 (5), 및 베이스부 (16) 를 구비한다. 이 보호 소자 (3) 는 커버부 (15) 와 베이스부 (16) 를 조합하여 구성되고, 커버부 (15) 와 베이스부 (16) 의 사이에 접점 전환부 (12) 나 보호 부품 (5) 등의 안전 부품 (20) 을 배치한다. 커버부 (15) 와 베이스부 (16) 는 나사식 고정이나 훅 등에 의해 걸어 맞추거나, 또는 용착이나 접착 등에 의해 접합된다. 또한, 커버부 (15) 와 베이스부 (16) 를 수지에 의해 일체로 접합하거나, 보호 소자 (3) 자체를 별도의 부재로 구성하지 않고 수지 등으로 몰드하여 일체로 성형할 수도 있다.

보호 소자 (3) 는 이차 전지 (4) 를 구성하는 소전지 (7) 에 전기 접속된다. 팩 전지는 이차 전지 (4) 의 일부 내지 전체를 수지 성형부 (21) 에 인서트하도록 하여 고정하는 동시에, 출력 단자 (6) 를 외부로 표출시키는 상태에서 보호 소자 (3) 를 수지 성형부 (21) 에 인서트하여 고정한다. 보호 소자 (3) 는 커버부 (15) 및 베이스부 (16) 의 일부 또는 전체를 절연재로 하여 절연 케이싱을 구성한다. 팩 전지는 이 보호 소자 (3) 의 커버부 (15) 의 표면에 출력 단자 (6) 를 고정하고, 보호 소자 (3) 를 개재하여 출력 단자 (6) 를 수지 성형부 (21) 에 인서트하여 고정한다.

커버부 (15) 는 출력 단자 (6) 를 구성하는 제 1 출력 단자 (6A), 제 2 출력 단자 (6B) 및 제 3 출력 단자 (6C) 가, 대략 동일 평면에서 대략 동일한 형상으로 서 외부로 표출되도록 이들 단자를 인접시켜 배치한다. 커버부 (15) 는 각 단자를 일체로 성형한 수지로 구성된다. 보호 소자 (3) 는 커버부 (15) 와 베이스부 (16) 를 수지로 몰드하여 일체로 형성할 수도 있다. 이와 같이 보호 소자 (3) 는 보호 부품을 내장하는 절연 케이싱의 표면에 이차 전지의 출력 단자가 노출되도록 일체로 성형된다.

커버부 (15) 와 베이스부 (16) 의 접합면의 공간에는, 이차 전지 (4) 를 이상 상태로부터 보호하는 보호 부품 (5) 이 배치된다. 보호 부품 (5) 은 이차 전지 (4) 와 출력 단자 (6) 의 사이에 접속되고, 이상 발생시에 이차 전지 (4) 의 출력을 차단하여, 과전류를 방지한다. 특히, 보호 부품 (5) 은 출력 단자 (6) 와 직접 접속되거나, 또는 근접하는 위치에 배치되기 때문에, 보호 소자 (3) 에 내장할 수 있다. 이 때문에 별도로 보호 회로를 형성할 필요가 없어, 회로 기판이나 전자 부품 등이 불필요하고, 또한, 이들을 배치하기 위한 공간을 추가로 팩 전지 내에 형성할 필요도 없어, 소형화 및 저비용화에 기여한다.

또한, 보호 소자 (3) 는 이차 전지의 종별을 판별하기 위한 판별 소자 (17) 를 출력 단자 (6) 의 이면에 직접 고정한다. 즉, 출력 단자 (6) 의 표면을 외부로 표출시켜 전기 기기와의 접속 단자로 하는 한편, 이면을 판별 소자와의 접속용으로 하여, 직접 판별 소자를 납땜이나 스폿 용접 등에 의해 고정한다. 이와 같이, 출력 단자 (6) 의 양면을 이용함으로써, 보호 소자 (3) 의 공간을 효율적으로 이용하여 컴팩트화를 꾀할 수 있다. 또한, 판별 소자와 출력 단자 (6) 의 배선을 최단으로 하여, 배선이나 기판을 생략하여 저비용화 및 공간 절감화에도 공 헌한다. 이하, 각 부재의 상세한 내용을 설명한다.

[출력 단자 (6)]

보호 소자 (3) 는 도 3 에 나타낸 바와 같이 커버부 (15) 의 표면에 출력 단자 (6) 를 고정한다. 출력 단자 (6) 는 외장 케이스 (1) 로부터 외부로 표출되고, 전기 기기의 전원 단자 (도시 생략) 에 접속된다. 출력 단자 (6) 는 플러스 마이너스의 전원 단자에 접속되는 제 1 출력 단자 (6A) 와 제 2 출력 단자 (6B) 및 신호 단자인 제 3 출력 단자 (6C) 를 구비한다. 이들 출력 단자 (6) 는 각각 거의 동일한 크기로 외부에 직사각형상으로 표출되고, 인접하여 커버부 (15) 에 배치되도록 커버부 (15) 와 수지에 의해 일체로 성형된다. 또한, 도 9 및 도 10 에 있어서는, 왼쪽에서부터 대략 일직선 형상으로 제 1 출력 단자 (6A), 제 3 출력 단자 (6C) 및 제 2 출력 단자 (6B) 의 순서대로 단자가 배치되어 있지만, 상술한 바와 같이 이러한 배치로 한정되지 않음은 물론이다.

[신호 단자]

신호 단자인 제 3 출력 단자 (6C) 는 팩 전지의 종별을 식별하는 식별용 단자로서 기능한다. 관련 기술에 있어서, 팩 전지의 출력 단자 (6) 는 이차 전지 (4) 의 플러스 마이너스의 전원 단자에 접속되는 제 1 및 제 2 출력 단자 (6B) 를 구비한다. 이것에 추가로 신호 검출용 단자를 구비하는 팩 전지는, 예를 들면 도 15 에 나타낸 바와 같이 음극용 출력 단자 (6) 와 단락된다. 이에 대하여 본 발명의 실시형태에서는, 도 16 에 나타낸 바와 같이 신호 단자에 판별 소자 (17) 를 접속한다.

[판별 소자 (17)]

판별 소자 (17) 는 팩 전지의 이차 전지 (4) 의 특성이나 종별에 따라서 설정된다. 예를 들면, 이차 전지 (4) 의 용량에 따른 저항값의 저항기가 되도록 판별 소자 (17) 를 설정함으로써, 팩 전지에 접속되는 전기 기기는 팩 전지의 전지 용량을 판별할 수 있다. 이것에 의해, 전기 기기는 올바른 팩 전지가 장착되어 있는지 여부를 판별할 수 있기 때문에, 복수 종류의 팩 전지가 존재하더라도 사용자가 올바른 팩 전지를 선택하여 장착하고 있는 것을 확인할 수 있다. 만일 팩 전지의 종별이 다르다고 판별된 경우, 예를 들면 정격 전압이 합치하지 않는 팩 전지가 접속되어 있을 때는, 에러 정보를 표시시켜 팩 전지로부터의 전력 공급을 접수하지 않도록 하거나, 접속된 팩 전지가 잘못된다는 내용을 표시부 (19) 등에 표시시켜 사용자에게 통지할 수 있다.

또한, 전기 기기가 팩 전지를 충전하기 위한 충전 장치이면, 제 3 출력 단자 (6C) 에 의해 저항값을 검출하여 전지 용량을 판별할 수 있어, 최적의 충전을 실시할 수 있게 된다. 구체적으로는, 정전류 충전시의 전류값이 760mA 인 전지인 경우, 판별 소자 (17) 의 저항값을 75kΩ으로, 또한, 820mA 인 경우는 85kΩ등으로 설정한다. 이와 같이, 팩 전지와 접속된 전기 기기가 신호 단자의 전압 및 전류 등을 검출하는 것에 의해, 판별 소자 (17) 에 설정된 이차 전지 (4) 의 특성에 관한 정보를 취득할 수 있다.

또한, 판별 소자 (17) 에 근거하여 팩 전지의 진위를 판별할 수도 있다. 예를 들면, 팩 전지의 단자 전압이 같지만 추장되는 정규의 팩 전지가 아닌 전지, 바꿔 말하면 판별 소자 (17) 를 갖지 않는 팩 전지를 전기 기기에 접속한 경우, 제 3 출력 단자 (6C) 에서 전압을 검출하는 것에 의해 정규의 팩 전지가 아니라고 판별할 수 있기 때문에, 전기 기기측에서 에러 메시지를 표시시키는 등의 진위 판정의 실시가 가능해진다. 특히, 정규의 규격품이 아닌 해적판 등 품질이 나쁜 전지를 접속하면 공급 전력이 불안정화되는 등의 문제가 발생할 수 있기 때문에, 정규 전지인 것을 확실하게 판별하여 이러한 문제를 회피함으로써, 전지팩의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

판별 소자 (17) 는 칩 저항 등의 저항기나 콘덴서, IC 칩 등을 이용할 수 있다. 예를 들면, 도 17 의 예에서는 판별 소자 (17) 로서 저항기 (R2) 와 콘덴서 (C2) 를 제 2 출력 단자 (6B) 와 제 3 출력 단자 (6C) 의 사이에 병렬 접속한다. 도 10 에 나타낸 바와 같이, 이들 소자는 단자의 이면측에서 단자 사이를 브릿지하도록 도통 상태로 고정할 수 있다. 이것에 의해 배선없이 최단 거리로 접속을 실시할 수 있어, 부품수를 저감시켜 공간을 절감하고 저렴한 비용으로 전지의 판별을 실현할 수 있다.

또는, 본 발명의 다른 실시형태에 있어서, IC 칩 등을 사용하면, 신호 단자를 통하여 데이터 통신 등을 팩 전지와 전기 기기의 사이에서 실시하는 것 등에 의해, 더욱 고도한 판별의 실시가 가능해진다.

신호 단자인 제 3 출력 단자 (6C) 는 또한 팩 전지의 종별을 식별하는 기능에 추가하여, 이차 전지 (4) 의 이상을 검출하는 이상 검출 단자로서 기능시킬 수도 있다. 팩 전지의 이상 검출시에 전압값이나 전류값이 변화하도록 설정함으 로써, 전기 기기측에 이상의 발생을 통지할 수 있다. 이와 같이 신호 단자를 전지의 식별과 전지의 이상 검출에 겸용함으로써, 단자수를 저감시켜 전지의 소형화 및 조립 공정의 간소화나 부품수의 저감에 의한 저비용화 등을 꾀할 수 있다.

[접점 전환부 (12)]

도 10 에 나타내는 접점 전환부 (12) 는 브레이커이다. 브레이커는 커버부 (15) 와 베이스부 (16) 의 사이에 배치되는 안전 부품 (20) 을 구성하고 가동 접점 (112B) 를 구비한다. 가동 접점 (112B) 은 탄성 변형이 가능한 도전성의 금속판으로, 일단을 제 2 출력 단자 (6B) 와 제 3 출력 단자 (6C) 에 고정하고, 선단에는 접점 금속 (112A) 를 고정한다. 가동 접점 (112B) 은 베이스부 (16) 에 고정되어 있는 리드편 (8) 의 고정 접점 (14) 에 선단의 접점 금속 (112A) 을 접촉시켜 온 상태가 되고, 리드편 (8) 으로부터 떨어져 오프 상태로 전환된다. 가동 접점 (112B) 은 예를 들면 온도 변형 금속으로 구성하여 단독으로 온도에 의해 변형되는 것 외에, 별도 부재의 온도 변형 금속에 의해 온도로써 온 오프로 전환된다. 온도 변형 금속은 열팽창율이 다른 복수의 금속을 적층한 바이메탈이나 트리메탈 온도 변형 금속은 온도가 상승하면 변형되어, 온 위치에 있는 가동 접점 (112B) 를 오프 위치로 전환시킨다.

이 브레이커는 온도 변형 금속이 전지 온도를 검출하여 가동 접점 (112B) 을 온 오프로 전환한다. 단, 도시하지 않았지만, 브레이커는 온도 변형 금속에 전지의 전류가 흐르는 구조로 하거나, 또는 전지와 직렬로 가열 저항을 접속하고, 가열 저항에 의해 온도 변형 금속을 가열하는 구조로 하여, 과전류를 검출하여 전류 를 차단할 수도 있다. 또한, 가동 접점을 온도 변형 금속으로 할 수도 있다. 이 브레이커는 가동 접점이 온도 변형 금속에 병용되기 때문에, 내부 구조를 간단하게 할 수 있다.

도 10 의 접점 전환부 (12) 는 브레이커를 사용하고 있지만, 보호 부품 (5) 으로서 PTC, 퓨즈 및 전자 회로로 구성되는 보호 회로로 대용하거나 또는 이들과 조합하여 이용할 수도 있다.

[보호 부품 (5)]

보호 소자 (3) 는 전지가 이상 상태가 되면 전류를 차단하여 전지를 안전하게 보호하는 보호 부품 (5) 을 구비한다. 보호 부품 (5) 은 PTC 소자 외에, 퓨즈 및 전자 회로로 구성되는 보호 회로 등을 이용할 수 있다. PTC 소자를 사용하는 경우는, 온도가 설정 온도보다도 높아지면, 전기 저항이 비약적으로 커져 전류를 실질적으로 차단하는 부재를 베이스부 (16) 에 내장한다. 퓨즈는 과전류를 검출하여 전류를 차단한다. 퓨즈를 사용하는 경우, 과전류에 의해 용단(溶斷)되는 보호 부품을 베이스부 (16) 에 내장한다. 전자 회로의 보호 회로는 전지의 과전류나 온도를 검출하거나, 또는 과충전이나 과방전을 검출하여 충방전 전류를 제어한다. 전자 회로로 구성되는 보호 회로는 이것을 실현하는 전자 부품을 베이스부 (16) 에 내장한다. 또는, 보호 부품 (5) 대신에, 온도나 과전류를 검출하여 전류를 차단하는 브레이커를 이용할 수도 있다. 상술한 브레이커 등의 접점 전환부 (12) 도 온도 상승이나 전류 증가 등을 검출하기 때문에, 접점 전환부 (12) 와 보호 부품 (5) 을 조합하여, 이상 검출 및 전지ㆍ회로 등의 보호를 꾀할 수 있다. 후술하는 도 1 및 도 2 의 예에서는, 온도 상승을 검출하는 보호 부품 (5) 과 접점 전환부 (12) 를 조합하여 이상시의 접속 상태를 접점 전환부 (12) 에서 전환하는 동시에, 과열화 전류 방지 소자에 의해 이상 전류의 흐름을 제한한다. 따라서, 바이메탈과 PTC 소자가 기능하는 온도를 거의 동일하게 한다.

도 14 에 나타내는 보호 소자 (3) 는 커버부 (15) 의 표면에 출력 단자 (6) 를 고정하고, 출력 단자 (6) 를 정위치에 고정시키기 위한 단자 홀더에 보호 소자 (3) 를 병용한다. 출력 단자 (6) 는 제 1 출력 단자 (6A) 를 소전지 (7) 에 연결하고, 제 3 출력 단자 (6C) 를 판별 소자 (17) 를 통하여 제 2 출력 단자 (6B) 와 접속하며, 제 2 출력 단자 (6B) 를 베이스부 (16) 위에 배치하고 있는 안전 부품 (20) 을 통하여 소전지 (7) 에 연결된다. 출력 단자 (6) 는 플라스틱제의 커버부 (15) 에 인서트하여 고정시킨다. 단, 출력 단자 (6) 는 접착, 핀이나 나사에 의한 고정, 또는 끼움 장착 등의 수단으로 커버부 (15) 에 고정시킬 수 있다.

또한, 도면의 보호 소자 (3) 는 수지 성형부 (21) 를 성형할 때에, 전지의 코어 팩을 금형의 성형실의 정확한 위치에 임시 고정하기 위한 끼움 장착부 (5A) 를 베이스부 (16) 에 형성한다. 도면의 베이스부 (16) 는 저부의 양측에 복수의 끼움 장착부 (5A) 를 형성한다. 끼움 장착부 (5A) 는 베이스부 (16) 의 저면에 형성한 오목부이다. 오목부인 끼움 장착부 (5A) 는 금형의 임시 고정핀을 끼워 넣어, 보호 소자 (3) 를 정확한 위치에 임시 고정한다.

도 14 에 나타내는 보호 소자 (3) 는 소전지 (7) 에 연결시키기 위해, 한 쌍 의 리드편 (8) 을 커버부 (15) 및 베이스부 (16) 에 연결한다. 한 쌍의 리드편 (8) 은 소전지 (7) 의 플러스 마이너스의 전극에 연결되어, 보호 소자 (3) 를 소전지 (7) 에 연결시킨다. 리드편 (8) 은 커버부 (15) 로부터 외부로 돌출하여 빼내어져 있다. 일측의 리드편 (8) 은 제 1 출력 단자 (6A) 를 구성하는 금속판과 일체로 접속된다. 타측의 리드편 (8) 은 베이스부 (16) 위에 배치되는 안전 부품 (20) 을 통하여 제 2 출력 단자 (6B) 에 접속된다. 리드편 (8) 은 소전지 (7) 의 돌출부 전극 (7A) 과 평면 전극 (7B) 에 고정되어, 보호 소자 (3) 를 소전지 (7) 에 연결한다. 리드편 (8) 은 저항 용접이나 레이저 용접 등의 방법으로 용접하여 소전지 (7) 의 전극에 고정된다. 한 쌍의 리드편 (8) 을 개재하여 소전지 (7) 에 보호 소자 (3) 를 연결하여, 전지의 코어 팩이 제작된다. 리드편 (8) 을 개재하여, 출력 단자 (6) 를 고정하고 있는 보호 소자 (3) 를 소전지 (7) 에 연결하고 있는 팩 전지는, 회로 기판을 사용하지 않고, 보호 소자 (3) 와 출력 단자 (6) 를 소전지 (7) 에 연결할 수 있다. 따라서, 도 14 의 팩 전지는 회로 기판을 통하지 않고 보호 소자 (3) 를 외장 케이스 (1) 인 수지 성형부 (21) 에 인서트하여 고정한다. 단, 본 발명의 팩 전지는 보호 부품 (5) 을 회로 기판에 고정하고, 이 회로 기판을 통하여 소전지에 연결할 수도 있다. 또한, 출력 단자를 단자 홀더에 고정하여, 외장 케이스의 정위치에 고정시킬 수도 있다.

본 발명은 특허청구범위를 설명하는 전술한 상세한 설명부가 아닌 특허청구범위에 의해 그 범위가 정의되므로, 그 필수적인 특징의 정신에서 벗어나지 않는다면 여러 형상으로 구현될 수 있고, 따라서, 본 실시예는 예시적인 것일 뿐 한정하 려는 것은 의도는 아니며, 청구범위의 경계 및 범위 내에 있다면 모든 변경을 가할 수 있고, 또한, 이러한 경계 및 범위의 등가물이 청구범위에 의해 포함될 수 있다.

본 출원은 2003년 3월 24일자 출원된 일본 특허 출원 제 2003-81065 호, 4월 24일자 출원된 일본 특허 출원 제 2003-120660 호, 및 여기에 참조로서 포함되는 내용물에 기초한다.

이와 같이, 상기 팩 전지에 의해 내장되는 이차 전지의 종별을 판별할 수 있기 때문에, 복수 종류의 팩 전지를 전기 기기측에서 정확히 판별하여, 상이한 종류의 팩 전지의 장착을 경고하거나, 사양에 맞지 않는 전지를 배제시키거나, 또는 팩 전지에 따른 최적의 충전을 실시하는 등의 팩 전지에 따른 최적의 이용이 가능하게 된다. 이것에 의해, 예를 들면 팩 전지의 형상을 접속하는 전기 기기에 따라서 전용 형상으로 변경할 필요가 없고, 또한 다른 팩 전지와 우연히 형상이 합치하여 접속되는 사태를 회피할 수 있어, 팩 전지의 오접속을 유효하게 방지할 수 있다. 특히, 전지 판별용의 판별 소자를 출력 단자의 표출면과 반대측에 직접 부착하는 구성은, 가장 간소화된 회로를 구성할 수 있어 배선도 불필요하고 구성부품도 최소가 되므로, 소형화 및 저비용화에 공헌한다. 그리고, 팩 전지의 단자 부분에 이상 전류 방지 기구를 내장시키는 경우에 있어서는, 신호 단자를 이차 전지의 종별 판별 뿐만 아니라, 전지의 이상 검출에도 이용함으로써, 더욱 단자수를 저감하여 전지의 소형화에 기여한다.

Claims

제 1 극 및 제 2 극을 구비하는 충전 가능한 이차 전지 (4), 및 상기 이차 전지 (4) 의 이상이 검출될 때 상기 이차 전지 (4) 를 보호하기 위한 보호 소자 (3) 를 구비하는 팩 전지로서,

상기 보호 소자 (3) 는, 출력 단자 (6) 로서, 상기 이차 전지 (4) 의 제 1 극에 접속되고 외부로 표출되는 제 1 출력 단자 (6A), 상기 이차 전지 (4) 의 제 2 극에 접속되고 외부로 표출되는 제 2 출력 단자 (6B), 신호 검출을 위해 외부로 표출되는 제 3 출력 단자 (6C), 및 상기 이차 전지 (4) 의 이상이 검출되면 상기 이차 전지 (4) 를 보호하기 위해 접점을 전환 가능한 접점 전환부 (12) 를 구비하고,

상기 보호 소자 (3) 는 상기 출력 단자 (6) 와 접점 전환부 (12) 가 일체로 성형되고,

또한, 상기 접점 전환부 (12) 는 일단을 상기 제 2 출력 단자 (6B) 에 접속하고 타단을 상기 2 차 전지 (4) 의 제 2 극과 접속하는 접점과 상기 제 3 출력 단자 (6C) 와 접속하는 접점으로 전환 가능하게 접속됨으로써, 이상 비검출시에는 타단을 상기 2 차 전지 (4) 의 제 2 극과 접속하는 접점에 접속하고, 이상 검출시에는 타단을 상기 제 3 출력 단자 (6C) 와 접속하는 접점으로 전환하도록 이루어지는 팩 전지.
제 1 항에 있어서, 상기 제 3 출력 단자 (6C) 는 상기 이차 전지 (4) 의 종 별을 판별하기 위한 판별 소자 (17) 와 접속되는 팩 전지.
제 1 항에 있어서, 상기 제 3 출력 단자 (6C) 는 상기 이차 전지 (4) 의 온도 상승을 식별하는 판별 소자 (17) 와 접속되는 팩 전지.
제 2 항에 있어서, 상기 판별 소자 (17) 는 상기 제 3 출력 단자 (6C) 와 상기 제 2 출력 단자 (6B) 의 사이에 접속되도록 이루어지는 팩 전지.
제 1 항에 있어서, 상기 보호 소자 (3) 에 내장되어 상기 이차 전지 (4) 의 이상이 검출되었을 때 상기 이차 전지 (4) 를 보호하기 위한 안전 부품 (20) 으로서, 상기 이차 전지 (4) 의 제 2 극과 상기 제 2 출력 단자 (6B) 의 사이에 접속되는 보호 부품 (5) 을 구비하여 이루어지는 팩 전지.
제 5 항에 있어서, 상기 보호 부품 (5) 이 PTC (Positive Temperature Coefficient) 소자인 팩 전지.
제 4 항에 있어서, 상기 보호 소자 (3) 에 내장되어 상기 이차 전지 (4) 의 이상이 검출되었을 때 상기 이차 전지 (4) 를 보호하기 위한 안전 부품 (20) 으로서, 상기 이차 전지 (4) 의 제 2 극과 상기 제 2 출력 단자 (6B) 의 사이에 접속되는 보호 부품 (5) 을 구비하여 이루어지는 팩 전지.
제 7 항에 있어서, 상기 보호 부품 (5) 이 PTC 소자인 팩 전지.
제 7 항에 있어서, 상기 보호 소자 (3) 는 상기 출력 단자 (6) 의 외부로 표출시킨 외부 표출면과 반대면에 상기 안전 부품 (20) 및 판별 소자 (17) 를 접속하여 이루어지는 팩 전지.
제 9 항에 있어서, 상기 판별 소자 (17) 는 상기 제 2 출력 단자 (6B) 와 제 3 출력 단자 (6C) 의 사이에서, 단자의 외부 표출면과 반대면에서 전기적 접속 상태로 단자에 직접 고정되는 팩 전지.
제 1 항에 있어서, 상기 이차 전지 (4) 와 상기 보호 소자 (3) 가 수지로 몰드되어 일체로 형성되는 팩 전지.
제 1 항에 있어서, 상기 접점 전환부 (12) 는 바이메탈에 의해 작동하는 아암 (12A) 을 구비하는 팩 전지.
제 12 항에 있어서, 상기 아암 (12A) 의 일단은 고정단 (C) 이고 타단은 전환단으로서,

상기 전환단이 상기 2 차 전지 (4) 의 제 2 극과 접속하는 접점 (A) 에 접속되어 상기 보호 부품 (5) 과 병행하게 접속되는 비(非)이상 위치와, 전환단이 상기 제 3 출력 단자 (6C) 와 접속하는 접점 (B) 에 접속되어 상기 제 3 출력 단자 (6C) 와 상기 제 2 출력 단자 (6B) 를 접속하는 이상 위치를 전환 가능하여, 상기 바이메탈에 의해 작동하는 아암 (12A) 이 온도 상승에 의해 이상을 검출하면 비이상 위치로부터 이상 위치로 전환되고, 아암 (12A) 이 이상을 검출하지 않게 되면 비이상 위치로 복귀하도록 구성되어 이루어지는 팩 전지.
제 1 극과 제 2 극을 구비하는 충전 가능한 이차 전지 (4), 및 상기 이차 전지 (4) 를 이상 발생시에 보호하기 위한 보호 소자 (3) 를 구비하는 팩 전지의 이상 검출 방법으로서,

상기 보호 소자 (3) 가 이차 전지 (4) 의 이상을 검출하지 않을 때, 상기 팩 전지에 접속된 전기 기기는, 이차 전지 (4) 의 종별을 판별하기 위한 판별 소자 (17) 를 접속한 제 3 출력 단자 (6C) 로부터, 판별 소자 (17) 에 따른 신호를 검출하는 단계,

상기 보호 소자 (3) 가 이차 전지 (4) 의 이상을 검출했을 때, 상기 판별 소자 (17) 를 바이 패스하여 상기 제 2 출력 단자 (6B) 가 상기 제 3 출력 단자 (6C) 와 접속되는 단계, 및

상기 전기 기기는 상기 제 3 출력 단자 (6C) 를 통하여 이상을 검출하고, 상기 이차 전지 (4) 의 정격 전압보다도 낮은 전압에서 동작 가능한 소정의 이상시 동작으로 이행하는 단계를 구비하는 팩 전지의 이상 검출 방법.
제 14 항에 있어서, 상기 소정의 이상시 동작이 소정의 화면을 표시하는 동작인 팩 전지의 이상 검출 방법.