WO2024069853A1 - ブレーカー及びそれを備えた二次電池パック - Google Patents
ブレーカー及びそれを備えた二次電池パック Download PDFInfo
- Publication number
- WO2024069853A1 WO2024069853A1 PCT/JP2022/036443 JP2022036443W WO2024069853A1 WO 2024069853 A1 WO2024069853 A1 WO 2024069853A1 JP 2022036443 W JP2022036443 W JP 2022036443W WO 2024069853 A1 WO2024069853 A1 WO 2024069853A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- contact
- piece
- movable
- fixed
- tab
- Prior art date
Links
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 38
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 38
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 9
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 5
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 33
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 12
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 230000006903 response to temperature Effects 0.000 description 3
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000106 Liquid crystal polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004977 Liquid-crystal polymers (LCPs) Substances 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 239000010956 nickel silver Substances 0.000 description 2
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000914 Mn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052454 barium strontium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AOWKSNWVBZGMTJ-UHFFFAOYSA-N calcium titanate Chemical compound [Ca+2].[O-][Ti]([O-])=O AOWKSNWVBZGMTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000005056 cell body Anatomy 0.000 description 1
- BIJOYKCOMBZXAE-UHFFFAOYSA-N chromium iron nickel Chemical compound [Cr].[Fe].[Ni] BIJOYKCOMBZXAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- UTICYDQJEHVLJZ-UHFFFAOYSA-N copper manganese nickel Chemical compound [Mn].[Ni].[Cu] UTICYDQJEHVLJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N copper nickel Chemical compound [Ni].[Cu] YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YCKOAAUKSGOOJH-UHFFFAOYSA-N copper silver Chemical compound [Cu].[Ag].[Ag] YCKOAAUKSGOOJH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- PQTCMBYFWMFIGM-UHFFFAOYSA-N gold silver Chemical compound [Ag].[Au] PQTCMBYFWMFIGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- MOFOBJHOKRNACT-UHFFFAOYSA-N nickel silver Chemical compound [Ni].[Ag] MOFOBJHOKRNACT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- -1 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N strontium titanate Chemical compound [Sr+2].[O-][Ti]([O-])=O VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H37/00—Thermally-actuated switches
- H01H37/02—Details
- H01H37/04—Bases; Housings; Mountings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H37/00—Thermally-actuated switches
- H01H37/02—Details
- H01H37/32—Thermally-sensitive members
- H01H37/52—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element
- H01H37/54—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element wherein the bimetallic element is inherently snap acting
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Definitions
- the present invention relates to a breaker that cuts off current when the ambient temperature becomes abnormally high, and a secondary battery pack equipped with the breaker.
- secondary battery packs are equipped with a temperature protection element (breaker) that cuts off the current if the ambient temperature becomes abnormally high.
- breaker temperature protection element
- secondary battery packs that contain lithium-ion batteries can become very hot when they are charged in an abnormal state, such as overcharging, which can pose a risk of fire, so to ensure safety, temperature protection elements such as the breaker mentioned above are generally provided.
- a breaker is connected in series with the secondary battery cells between the battery terminals of the multiple secondary battery cells.
- the battery terminal and the breaker terminal are not directly welded, but are generally welded via a thin metal plate called a tab.
- a tab made of nickel, which can be stably welded to both of them, is used as an intermediary.
- the clad material is manufactured by rolling and bonding dissimilar metals, and the manufacturing process is complicated, which can lead to high component costs.
- typical nickel tabs are inexpensive, so it would be more preferable to achieve high capacity using such typical tabs.
- the breaker and battery terminals will be separated.
- nickel tabs have a lower thermal conductivity than copper and other materials, so the temperature of the secondary battery cells will not be easily transmitted to the breaker, raising concerns that the breaker's heat detection sensitivity will be reduced.
- secondary battery cells have become smaller and more diverse in shape, and some have a small gap between the positive and negative terminals of the secondary battery cells. With such secondary battery cells, it can be difficult to place a breaker next to one of the battery terminals, and there is a demand for breakers that can be placed in a space-saving manner.
- the present invention has been made to solve the above problems, and aims to provide a breaker that can be used in high-capacity secondary battery packs, has high thermal detection sensitivity, and can be placed in a space-saving manner, and a secondary battery pack using the same.
- the breaker of the present invention comprises a fixed piece having a fixed contact, a movable piece having a movable contact and pressing the movable contact into contact with the fixed contact, a thermally responsive element that operates the movable piece so that the movable contact moves away from the fixed contact by deforming in response to a change in temperature, a case that houses the thermally responsive element, and a flat tab that is electrically connected to the fixed piece, the tab being welded to the fixed piece on the side of the fixed piece opposite the side on which the fixed contact is provided, and having a protruding portion that protrudes outward from the case in a plan view.
- the case includes a resin base in which a part of the fixing piece is embedded and in which the thermally responsive element is housed, and a resin cover welded to the resin base,
- the resin base preferably has an opening for spot welding the tab and the fixing piece.
- the breaker according to the present invention comprises a fixed piece having a fixed contact, a movable piece having a movable contact and pressing the movable contact into contact with the fixed contact, a thermally responsive element that operates the movable piece by deforming in response to a change in temperature so that the movable contact moves away from the fixed contact, a case that houses the thermally responsive element, and a flat tab that is electrically connected to the movable piece, and the tab may be welded to the movable piece on the surface of the movable piece opposite the surface on which the movable contact is provided, and may have a protruding portion that protrudes outward from the case in a plan view.
- the breaker according to the present invention comprises a fixed piece having a fixed contact, a movable piece having a movable contact and pressing the movable contact against the fixed contact to bring them into contact, a thermally responsive element that operates the movable piece so that the movable contact moves away from the fixed contact by deforming with a temperature change, a case in which the thermally responsive element is housed, a flat first tab electrically connected to the fixed piece, and a flat second tab electrically connected to the movable piece, the first tab being welded to the fixed piece on a surface of the fixed piece opposite to the surface on which the fixed contact is provided, and having a first protruding portion that protrudes outward from the case in a plan view, and the second tab being welded to the movable piece on a surface of the movable piece opposite to the surface on which the movable contact is provided, and having a second protruding portion that protrudes outward from the case in a plan view.
- the first protrusion and the second protrusion are formed so as not to overlap each other in a plan view.
- the above-mentioned breaker is preferably used in a secondary battery pack.
- the flat tab is electrically connected to the fixed piece (or movable piece) in a plane, so that when it is joined to the electrode terminal of the secondary battery cell, a current flows between the electrode terminal and the breaker in the thickness direction of the tab. Therefore, even if a material with a relatively high electrical resistance such as nickel is used for the tab, the resistance value between the secondary battery cell and the breaker can be reduced, allowing it to be used in a high-capacity secondary battery pack. In addition, because the distance between the secondary battery cell and the breaker is shortened, the temperature of the secondary battery cell is more easily transmitted to the breaker, and the heat detection sensitivity can be increased. Furthermore, because the breaker is arranged so as to overlap the electrode of the secondary battery cell, it can be arranged in a space-saving manner.
- FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a secondary battery pack using a breaker according to a first embodiment of the present invention
- 4A is a plan view showing an example of the configuration of the fixed piece, case, and tab in the breaker
- FIG. 4B is a cross-sectional view showing the breaker in a normal energized state
- FIG. 4C is a cross-sectional view showing the breaker in an abnormal state.
- 5A to 5C are diagrams showing a process of attaching the breaker to a secondary battery pack.
- 5A is a cross-sectional view of a breaker according to a second embodiment of the present invention
- FIG. 5B is a plan view showing an example of the configuration of a case and a tab in the breaker.
- 10A is a cross-sectional view of a breaker according to a third embodiment of the present invention
- FIG. 10B is a plan view showing an example of the configuration of a case and a tab in the breaker.
- the secondary battery pack 10 of this embodiment is used, for example, in high-output batteries for power tools and the like, and includes multiple secondary battery cells 11 connected in series as shown in FIG. 1.
- the secondary battery pack 10 also includes multiple temperature protection elements (breakers 1) that are provided for each of the multiple secondary battery cells 11 and that cut off current in response to temperature changes.
- the secondary battery cell 11 has a positive terminal 12 and a negative terminal 13 provided at the upper end of the plate-shaped cell body, and a breaker 1 is joined to one of the terminals via a tab 8 described below.
- the positive terminals 12 and negative terminals 13 of adjacent secondary battery cells 11 are connected by arm terminals 14 derived from the breaker 1.
- the positive terminals 12 and negative terminals 13, which form both ends of the series circuit, are connected to a circuit board (not shown) via arm side tabs 15 or directly. Note that the example shown in the figure shows a configuration in which three secondary battery cells 11 and three corresponding breakers 1 are used, but the number of secondary battery cells 11 and breakers 1 is not limited to the example shown in the figure, and the number of each may be different.
- the breaker 1 is equipped with a current interruption means that interrupts current in response to temperature changes.
- the current interruption means is mainly composed of a fixed piece 2 having a fixed contact 21, a movable piece 3 having a movable contact 31 at its tip, a thermo-responsive element 4 that deforms in response to temperature changes, and a PTC (Positive Temperature Coefficient) thermistor 5.
- the breaker 1 also further comprises a case 6 that houses the current interruption means, a reinforcing member 7 attached to the case 6, and a tab 8 that is provided outside the case 6 and electrically connected to the fixed piece 2.
- case 6 case 6 (resin base 61), and tab 8 are shown in Figure 2(a).
- the fixed piece 2 is formed, for example, by pressing a metal plate whose main component is copper, and a part of it is embedded in the case 6 by insert molding.
- the fixed contact 21 is formed in a position opposite the movable contact 31 by cladding, plating, crimping, or coating with a material with good conductivity such as silver, copper-silver alloy, or gold-silver alloy.
- a terminal 22 that is electrically connected to an external circuit is formed on one end of the fixed piece 2, and the terminal 22 protrudes outward from the edge of the case 6. In this embodiment, the terminal 22 protrudes out of the case 6 for the convenience of embedding and molding the fixed piece 2, but since the electrical connection to the fixed piece 2 is via the tab 8, the terminal 22 is not electrically connected to the external circuit.
- a support portion 23 that supports the PTC thermistor 5 is formed on the other end of the fixed piece 2.
- a convex protrusion 24 is formed on the support portion 23 of the fixed piece 2, and the PTC thermistor 5 is mounted and supported on the protrusion 24 provided on the support portion 23.
- the movable piece 3 is formed into an arm shape symmetrical with respect to the center line in the longitudinal direction by pressing a plate-shaped metal material.
- the material of the movable piece 3 is preferably made mainly of copper, which is the same as that of the fixed piece 2.
- the movable contact 31 is made of the same material as the fixed contact 21 and is joined near the free end that forms one end of the movable piece 3.
- a fixed part 32 that is fixed to the case 6 is formed on the part of the movable piece 3 opposite the free end where the movable contact 31 is provided.
- the elastic part 34 is between the movable contact 31 and the fixed part 32.
- the movable piece 3 is further extended outward from the fixed part 32, and this extended part becomes a terminal 33, which is electrically connected to an external circuit.
- the elastic part 34 of the movable piece 3 elastically deforms, and the movable contact 31 formed at the free end is pressed against the fixed contact 21 and comes into contact, so that the fixed piece 2 and the movable piece 3 can conduct electricity (see FIG. 2(b)).
- the movable piece 3 is shown as being integrated with the terminal 33, but it may also be configured, for example, such that the movable piece 3 is welded to a separate terminal 33.
- the thermally responsive element 4 has an initial shape curved in an arc, and is formed by laminating thin plate materials with different thermal expansion coefficients. When the operating temperature is reached by overheating, the curved shape of the thermally responsive element 4 reverse warps with a snap motion, and returns to its original shape when cooled below the return temperature.
- the initial shape of the thermally responsive element 4 is formed by press processing.
- the material and shape of the thermally responsive element 4 are not particularly limited, as long as the elastic part 34 of the movable piece 3 is pushed up by the reverse warping action of the thermally responsive element 4 at the desired temperature and returns to its original shape by the elastic force of the elastic part 34, but a rectangular shape is desirable from the standpoint of productivity and efficiency of the reverse warping action, and a rectangular shape close to a square is desirable in order to efficiently push up the elastic part 34 while being small in size.
- the material for the thermally responsive element 4 is, for example, a laminate of two types of materials with different thermal expansion coefficients, such as a copper-nickel-manganese alloy or a nickel-chromium-iron alloy on the high expansion side, and an iron-nickel alloy, as well as various alloys such as nickel silver, brass, and stainless steel, on the low expansion side, which are used in combination according to the required conditions.
- the PTC thermistor 5 is disposed between the fixed piece 2 and the thermo-responsive element 4.
- the fixed piece 2 is located directly below the thermo-responsive element 4, sandwiching the PTC thermistor 5 therebetween.
- the PTC thermistor 5 can be selected according to the operating current, operating temperature, recovery temperature, etc. as needed, as long as it is a positive characteristic thermistor that increases in resistance with increasing temperature to limit the current, and the material and shape are not particularly limited as long as these various characteristics are not impaired.
- a ceramic sintered body containing barium titanate, strontium titanate, or calcium titanate is used.
- a so-called polymer PTC in which conductive particles such as carbon are contained in a polymer may be used.
- the case 6 is a box-shaped member that is approximately rectangular in plan view, and has a resin base 61 in which the above-mentioned thermally responsive element 4, PTC thermistor 5, etc. are housed, and a resin cover 62 that is welded to the resin base 61.
- a housing recess 60 that houses the main components of the current interruption means is formed on the resin base 61 side.
- the resin cover 62 is a member that has fewer housing recesses and is relatively thin.
- the resin base 61 and the resin cover 62 are formed from thermoplastic resin compositions such as flame-retardant polyamide, heat-resistant polyphenylene sulfide (PPS), liquid crystal polymer (LCP), polybutylene terephthalate (PBT), etc.
- thermoplastic resin compositions such as flame-retardant polyamide, heat-resistant polyphenylene sulfide (PPS), liquid crystal polymer (LCP), polybutylene terephthalate (PBT), etc.
- the resin base 61 is a rectangular shape in plan view, with the terminals 22 extending in the longitudinal direction.
- the resin base 61 also holds the fixed piece 2 with the outer surface of the support portion 23 of the fixed piece 2 (the surface opposite to the surface on which the fixed contacts 21 are provided) exposed to the outside at its bottom surface.
- the portion of the fixed piece 2 extending from the support portion 23 to the vicinity of the fixed contacts 21 is embedded in the resin base 61.
- the resin base 61 has a central opening 63 into which the PCT thermistor 5 is fitted, and a contact opening 64 that exposes the fixed contacts 21 toward the movable contacts 31 (see FIG. 2(a) in particular).
- the resin base 61 also has a number of circular spot openings 65 formed around the central opening 63 to expose the fixed piece 2 to the accommodating recess 60.
- One of the electrodes for spot welding is inserted into this spot opening 65, and the other electrode arranged on the outside of the tab 8 is placed, and the fixed piece 2 and the tab 8 sandwiched between these electrodes are spot welded. Since the fixed piece 2 is embedded and fixed in the resin base 61, by welding the fixed piece 2 and the tab 8, the fixed piece 2, the tab 8, and the resin base 61 are set as one unit. Furthermore, since the outer surface of the fixed piece 2 is exposed from the resin base 61, the fixed piece 2 and the tab 8 are in contact with each other on their flat surfaces. Then, the PTC thermistor 5, the thermo-responsive element 4, and the movable piece 3 are placed on the above unit, and the breaker 1 of this embodiment is assembled by covering it with a resin cover 62 in which the reinforcing member 7 is embedded.
- the reinforcing member 7 is formed by pressing a metal plate whose main component is copper or stainless steel as described above.
- the reinforcing member 7 is formed in a rectangular flat plate, and contributes to the miniaturization of the breaker 1 while increasing the rigidity and strength of the case 6 as a housing.
- the reinforcing member 7 is insert molded into the resin cover 62, and one end of the reinforcing member 7 protrudes outside the case 6.
- the tab 8 is a rectangular thin plate made of a metal, such as nickel or a nickel alloy, that can be stably welded to both the aluminum that constitutes the electrode terminal of the secondary battery 11 and the copper that constitutes the fixed piece 2.
- the tab 8 in this embodiment is rectangular in plan view, has a length in the short direction of the resin base 61 that is longer than the resin base 61, and has a protruding portion 81 that is larger in plan view than the resin base 61 (case 6).
- a spot weld 82 which will be described later, is provided on this protruding portion 81.
- Figure 2(b) shows the state of the breaker 1 when the normal current path is operating.
- the thermally responsive element 4 maintains its initial shape (before reverse bending), the fixed contact 21 and the movable contact 31 are in contact, and there is electrical continuity between the two terminals 22, 33 of the breaker 1 through the elastic part 34 of the movable piece 3, etc.
- the elastic part 34 of the movable piece 3 is in contact with the thermally responsive element 4, and the movable piece 3, the thermally responsive element 4, the PTC thermistor 5, and the fixed piece 2 form a conductive circuit.
- the resistance of the PTC thermistor 5 is overwhelmingly greater than the resistance of the movable piece 3, so the current flowing through the PTC thermistor 5 is so low that it can be practically ignored compared to the amount flowing through the fixed contact 21 and the movable contact 31.
- Figure 2(c) shows the state of the breaker 1 when an abnormality occurs.
- the thermally responsive element 4 reaches its operating temperature and bends backward, pushing up the elastic portion 34 of the movable piece 3 and separating the fixed contact 21 and the movable contact 31.
- the flow path of current between the fixed contact 21 and the movable contact 31 is cut off and a small leakage current flows through the thermally responsive element 4 and the PTC thermistor 5.
- the PTC thermistor 5 continues to generate heat as long as this leakage current flows, maintaining the thermally responsive element 4 in a bent backward state and dramatically increasing its resistance, so that almost no current flows through the path between the fixed contact 21 and the movable contact 31.
- the breaker 1 of this embodiment has a tab 8 joined thereto, which is in flat contact with the fixed piece 2.
- the arm terminal 14 is connected to the movable piece 3 (see Figure 2(b)) that is not connected to the tab 8.
- the arm terminal 14 may be an extension of the terminal 33 of the movable piece 3, or a separate terminal may be welded to the terminal 33.
- a secondary battery cell 11 and a breaker 1 with a tab 8 and arm terminal 14 are prepared.
- the breaker 1 is welded to one terminal of the secondary battery cell 11 (here, the positive terminal 12).
- the protruding portion 81 of the tab 8 protrudes outward, so by using this protruding portion 81 as a spot weld 82, the tab 8 and the positive terminal 12 can be easily fixed by welding.
- the tab 8 is electrically connected to the fixing piece 2, which electrically connects the breaker 1 and the secondary battery cell 11.
- an arm side tab 15 extending from a circuit board (not shown) is welded to the arm terminal 14.
- the flat tab 8 is electrically connected to the fixed piece 2 in a plane, so that a current flows between the positive terminal 12 of the secondary battery cell 11 and the fixed piece 2 of the breaker 1 in the thickness direction of the tab 8. Therefore, compared to when the current flows in the planar direction of the tab 8, the distance over which the current flows is shorter, and even if a material with a relatively high electrical resistance such as nickel is used for the tab 8, the resistance value between the secondary battery cell 11 and the breaker 1 can be reduced, and the breaker 1 can be used for a high-capacity secondary battery pack.
- the distance between the secondary battery cell 11 and the breaker 1 is shorter, so that the temperature of the secondary battery cell 11 is easily transmitted to the breaker 1, and the heat detection sensitivity can be increased.
- the breaker 1 is arranged so as to overlap the electrode of the secondary battery cell 11, so that the breaker 1 can be arranged in a space-saving manner compared to when the breaker is arranged side by side with the electrode of the secondary battery cell 11.
- the tab 8 is provided on the fixed piece 2 side, but in this embodiment, the tab 8 is provided on the movable piece 3 side.
- the resin cover 62 in this embodiment is formed so that the reinforcing member 7 is exposed to the outside.
- the resin base 61 has a bottom and the support portion 23 of the fixed piece 2 is not exposed to the outside, but as in the first embodiment, the support portion 23 of the fixed piece 2 may be exposed to the outside.
- the reinforcing member 7 is made of the same material as the movable piece 3, and is configured to be electrically integrated with the movable piece 3 by making surface contact with the movable piece 3.
- the reinforcing member 7, which is in surface contact with the movable piece 3, and the tab 8 are welded to each other so that they are in contact with each other's flat surfaces.
- the reinforcing member 7 is configured to be electrically integrated with the movable piece 3, it can be said that the reinforcing member 7 is essentially a part of the movable piece 3, and the tab 8 is indirectly welded to the movable piece 3.
- the tab 8 is welded to the reinforcing member 7 (movable piece 3), the terminal 33 is not provided on the movable piece 3 as in the first embodiment, while the terminal 22 of the fixed piece 2 is electrically connected to an external circuit.
- the tab 8 also has a protruding portion 81 that protrudes outward from the resin cover 62 (case 6), and this protruding portion 81 serves as a spot welded portion 82, so that the breaker 1 can be welded so that it overlaps the electrode of the secondary battery cell 11, just like in the above embodiment. It goes without saying that the breaker 1 of this embodiment also has the same effect as the above embodiment.
- a breaker 1 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to Figures 5(a) and (b).
- a first tab 8A is provided on the fixed piece 2 side
- a second tab 8B is also provided on the movable piece 3 side.
- the resin base 61 of this embodiment is configured similarly to the first embodiment
- the resin cover 62 is configured similarly to the second embodiment. Note that in this embodiment, as in the first embodiment, electrical continuity to the fixed piece 2 is via the tab 8, and therefore the terminal 22 is not electrically connected to an external circuit.
- the first tab 8A has a first protruding portion 81A that protrudes outward from the case 6, and the second tab 2B has a second protruding portion 81B in the same manner as described above.
- the first protruding portion 81A and the second protruding portion 81B are formed so as not to overlap each other in a plan view. These first protruding portion 81A and second protruding portion 81B become spot welds 82A and 82B, respectively.
- the first protrusion 81A can be made into spot welded parts 82A, 82B, and if it is desired to connect the movable piece 3 side of the breaker 1, the second protrusion 81B can be made into spot welded part 82B. According to this embodiment, it is possible to appropriately select which terminal side of the breaker 1 is to be welded to the electrode terminal of the secondary battery cell 11.
- the present invention is not limited to the above embodiment and modified examples, but various modifications are possible, so long as the breaker 1 is configured such that the tab 8 is in planar contact with the fixed piece 2 or the movable piece 3, and the tab 8 can be welded at the portion that protrudes outward from the case 6.
- the breaker 1 of the above embodiment and modified examples is intended to be used in the secondary battery pack 10, but can be used in any electrical device that can be welded via the tab 8.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Thermally Actuated Switches (AREA)
Abstract
【課題】ブレーカーにおいて、高容量の二次電池パックに用いることができ、熱検知感度が高く、省スペースで配置できるものとする。 【解決手段】ブレーカー１は、固定接点２１を有する固定片２と、可動接点３１を有して可動接点３１を固定接点２１に押圧して接触させる可動片３と、温度変化に伴って変形することにより可動接点３１が固定接点２１から離隔するように可動片３を作動させる熱応動素子４と、熱応動素子４が収容されるケース６と、固定片２又は可動片３と電気的に接続される平板状のタブ８と、を備える。タブ６は、固定片２における固定接点２１が設けられた面とは反対側の面において固定片２と溶接され、且つ平面視においてケースより外側に張り出した張出部８１を有する。
Description
本発明は、周囲温度が異常に高くなると電流を遮断するブレーカー及びそれを備えた二次電池パックに関する。
従来から、二次電池パックには、周囲温度が異常に高くなると電流を遮断する温度保護素子（ブレーカー）が設けられている。特に、リチウムイオン電池を内蔵する二次電池パックは、過充電等の異常な状態で充電がなされると、温度が非常に高くなり、発火する等の危険があるので、安全性を確保するため、一般的に上記ブレーカーのような温度保護素子が設けられる。
また、複数の二次電池セルが搭載された二次電池パックでは、複数の二次電池セルの電池端子間に、ブレーカーが二次電池セルと直列に接続されている。二次電池セルと直列にブレーカーを接続する場合、電池端子とブレーカーの端子とは、直接的に溶接されるのではなく、一般的には、タブと呼ばれる金属製の薄板を介して溶接される。すなわち、リチウムイオン電池の電池端子に頻用されるアルミニウムと、ブレーカーの端子に頻用される銅とは、直接的に溶接することが難しいので、それらの両方と安定的に溶接できるニッケルで構成されたタブを介在させる。
ところで、この種のタブにおいては、通常、平板状タブの両端部に電池端子又はブレーカーの端子と溶接される溶接スポットが配置され、タブの平面方向に電流が流れる。しかしながら、ニッケルは、導電性金属としては比較的、電気抵抗が大きい材料であるため、ニッケル製のタブの平面方向に電流が流れると、その抵抗値を無視できなくなる。近年の二次電池パックでは、１セル当たりの電流容量が増加しており、タブやブレーカーを含めたパック全体での抵抗値をできる限り小さくして、電流容量を大きくすることが求められる。そこで、ブレーカーの端子をニッケルと銅とのクラッド材で構成し、ブレーカーの端子を電池端子に直接的に溶接できるようにしたブレーカーが開発されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、上記クラッド材は、異種金属を圧延接合させて製造するものであり、製造工程が複雑なので、部品コストが高くなる可能性がある。その一方で、一般的なニッケル製のタブは安価であるため、このような一般的なタブを用いて高容量化を実現できることがより好ましい。
また、電池端子とブレーカーの端子とをタブを介して横並びに接続させた場合、ブレーカーと電池端子とが離れた状態となり、しかもニッケル製のタブは銅等に比べて熱伝導率が低いので、二次電池セルの温度がブレーカーに伝わり難くなり、ブレーカーの熱検知感度が低くなることが懸念される。
更に、近年では、二次電池セルの小型化、多形状化も進んでおり、二次電池セルの正極端子と負極端子との間隔の小さいものがあり、そのような二次電池セルでは、一方の電池端子と横並びにブレーカーを配置することが困難になることがあり、ブレーカーを省スペースで配置できることが求められている。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、高容量の二次電池パックに用いることができ、熱検知感度が高く、省スペースで配置することができるブレーカー及びそれを用いた二次電池パックを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係るブレーカーは、固定接点を有する固定片と、可動接点を有して前記可動接点を前記固定接点に押圧して接触させる可動片と、温度変化に伴って変形することにより前記可動接点が前記固定接点から離隔するように前記可動片を作動させる熱応動素子と、前記熱応動素子が収容されるケースと、前記固定片と電気的に接続される平板状のタブと、を備え、前記タブは、前記固定片における前記固定接点が設けられた面とは反対側の面において前記固定片と溶接され、且つ平面視において前記ケースより外側に張り出した張出部を有することを特徴とする。
上記ブレーカーにおいて、前記ケースは、前記固定片の一部が埋設され、前記熱応動素子が収容される樹脂ベースと、前記樹脂ベースに溶着される樹脂カバーと、を備え、
前記樹脂ベースは、前記タブと前記固定片とをスポット溶接するための開口部を有することが好ましい。
前記樹脂ベースは、前記タブと前記固定片とをスポット溶接するための開口部を有することが好ましい。
本発明に係るブレーカーは、固定接点を有する固定片と、可動接点を有して前記可動接点を前記固定接点に押圧して接触させる可動片と、温度変化に伴って変形することにより前記可動接点が前記固定接点から離隔するように前記可動片を作動させる熱応動素子と、前記熱応動素子が収容されるケースと、前記可動片と電気的に接続される平板状のタブと、を備え、前記タブは、前記可動片における前記可動接点が設けられた面とは反対側の面において前記可動片と溶接され、且つ平面視において前記ケースより外側に張り出した張出部を有するものであってもよい。
本発明に係るブレーカーは、固定接点を有する固定片と、可動接点を有して前記可動接点を前記固定接点に押圧して接触させる可動片と、温度変化に伴って変形することにより前記可動接点が前記固定接点から離隔するように前記可動片を作動させる熱応動素子と、前記熱応動素子が収容されるケースと、前記固定片と電気的に接続される平板状の第１タブと、を備え、前記可動片と電気的に接続される平板状の第２タブと、を備え、前記第１タブは、前記固定片における前記固定接点が設けられた面とは反対側の面において前記固定片と溶接され、且つ平面視において前記ケースより外側に張り出した第１張出部を有し、前記第２タブは、前記可動片における前記可動接点が設けられた面とは反対側の面において前記可動片と溶接され、且つ平面視において前記ケースより外側に張り出した第２張出部を有するものであってもよい。
上記ブレーカーにおいて、前記第１張出部及び前記第２張出部は、平面視において互い違いに重ならないように形成されていることが好ましい。
上記ブレーカーは、二次電池パックに用いられることが好ましい。
本発明によれば、平板状のタブが固定片（又は可動片）と平面において電気的に接続されているので、二次電池セルの電極端子と接合されるとき、電極端子とブレーカーとの間は、タブの厚み方向に電流が流れることになる。そのため、タブにニッケルのような比較的、電気抵抗が大きい材料を用いたとしても、二次電池セルとブレーカーとの間の抵抗値を小さくすることができ、高容量の二次電池パックに用いることができる。また、二次電池セルとブレーカーとの距離が短くなるので、二次電池セルの温度がブレーカーに伝わり易くなり、熱検知感度を高くすることができる。更に、二次電池セルの電極に重ねるようにブレーカーを配置するので、省スペースで配置することができる。
本発明の第１の実施形態に係るブレーカー及びそれを用いた二次電池パックについて図面を参照して説明する。本実施形態の二次電池パック１０は、例えば、電動工具等の高出力バッテリーに用いられるものであり、図１に示すように、直列に接続された複数の二次電池セル１１を備える。また、二次電池パック１０は、複数の二次電池セル１１毎に設けられて温度変化に応じて電流を遮断する複数の温度保護素子（ブレーカー１）を備える。
二次電池セル１１は、板状のセル本体の上端部に設けられた正極端子１２及び負極端子１３を有し、一方の端子に、後述するタブ８を介してブレーカー１が接合されている。隣り合う二次電池セル１１の正極端子１２と負極端子１３とは、ブレーカー１から導出されたアーム端子１４により接続される。直列回路の両端末を成す正極端子１２及び負極端子１３は、アーム側タブ１５を介して又は直接的に回路基板（不図示）に接続される。なお、図例では、３個の二次電池セル１１と、これに対応するように３個のブレーカー１が用いられる構成を示すが、二次電池セル１１及びブレーカー１の個数は図例に限られず、夫々の個数が異なっていてもよい。
図２（ａ）乃至（ｃ）に示すように、ブレーカー１は、温度変化に応じて電流を遮断する電流遮断手段を備える。電流遮断手段は、主として、固定接点２１を有する固定片２と、先端部に可動接点３１を有する可動片３と、温度変化に伴って変形する熱応動素子４と、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）サーミスタ５と、から構成される。また、ブレーカー１は、上記電流遮断手段を収容するケース６と、ケース６に装着される補強部材７と、ケース６の外部に設けられて固定片２と電気的に接続されるタブ８と、を更に備える。なお、図２（ａ）では、上記構成のうち、固定片２、ケース６（樹脂ベース６１）、タブ８のみを図示している。
固定片２は、例えば、銅を主成分とする金属板をプレス加工することにより形成され、その一部がケース６にインサート成形により埋設されている。固定接点２１は、銀、銅－銀合金、金－銀合金等の導電性の良い材料のクラッド、メッキ、かしめ又は塗布等により、可動接点３１に対向する位置に形成されている。固定片２の一端側には、外部回路と電気的に接続される端子２２が形成され、端子２２は、ケース６の端縁から外側に突き出されている。なお、本実施形態では、固定片２の埋設、成形の利便上、端子２２をケース６外に突出されているが、固定片２への導通はタブ８を介するので、端子２２が外部回路と電気的に接続される訳ではない。また、固定片２の他端側には、ＰＴＣサーミスタ５を支持する支持部２３が形成されている。固定片２の支持部２３には、凸状の突起２４が形成されており、ＰＴＣサーミスタ５は、支持部２３上に設けられた突起２４の上に搭載・支持される。
可動片３は、板状の金属材料をプレス加工することにより、長手方向の中心線に対して対称なアーム状に形成されている。可動片３の材料としては、固定片２と同等の銅等を主成分とするものが好ましい。可動接点３１は、固定接点２１と同等の材料によって形成され、可動片３の一端部を成す自由端の近傍に接合されている。可動片３のうち可動接点３１が設けられた自由端とは反対側の部分には、ケース６に固定される固定部３２が形成される。そして、可動接点３１と固定部３２との間が、弾性部３４となる。可動片３は、固定部３２から外側に更に延設されており、この延設部分が端子３３となり、この端子３３が外部回路と電気的に接続される。このような構成により、可動片３は、弾性部３４が弾性変形して、その自由端に形成された可動接点３１が固定接点２１の側に押圧されて接触し、固定片２と可動片３とが通電可能な状態となる（図２（ｂ）参照）。なお、本実施形態では、可動片３が端子３３と一体化された構成を示しているが、例えば、可動片３が別体の端子３３に溶接された構成であってもよい。
熱応動素子４は、円弧状に湾曲した初期形状を成し、熱膨張率の異なる薄板材を積層することにより形成される。過熱により動作温度に達すると、熱応動素子４の湾曲形状は、スナップモーションを伴って逆反りし、冷却により復帰温度を下回ると復元する。熱応動素子４の初期形状は、プレス加工により形成される。熱応動素子４の材質及び形状は、所期の温度で熱応動素子４の逆反り動作により可動片３の弾性部３４が押し上げられ、且つ弾性部３４の弾性力により元に戻る限り、特に限定されないが、生産性及び逆反り動作の効率性の観点から矩形が望ましく、小型でありながら弾性部３４を効率的に押し上げるために正方形に近い長方形であることが望ましい。なお、熱応動素子４の材料としては、例えば、高膨脹側に銅－ニッケル－マンガン合金又はニッケル−クロム－鉄合金、低膨脹側に鉄－ニッケル合金をはじめとする、洋白、黄銅、ステンレス鋼等各種の合金からなる熱膨張率の異なる２種類の材料を積層したものが、所要条件に応じて組み合わせて使用される。
ＰＴＣサーミスタ５は、固定片２と熱応動素子４との間に配設されている。言い換えると、固定片２は、ＰＴＣサーミスタ５を挟んで、熱応動素子４の直下に位置している。熱応動素子４の逆反り動作により、固定接点２１と可動接点３１との通電が遮断されたとき、ＰＴＣサーミスタ５に流れる電流が増大する。ＰＴＣサーミスタ５は、温度上昇と共に抵抗値が増大して電流を制限する正特性サーミスタであれば、動作電流、動作温度、復帰温度等の必要に応じて種類を選択でき、その材料及び形状はこれらの諸特性を損なわない限り、特に限定されるものではない。本実施形態では、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム又はチタン酸カルシウムを含むセラミック焼結体が用いられる。セラミック焼結体の他、ポリマーにカーボン等の導電性粒子を含有させたいわゆるポリマーＰＴＣを用いてもよい。
ケース６は、平面視で略矩形の箱状部材であり、上記の熱応動素子４やＰＴＣサーミスタ５等が収容される樹脂ベース６１と、樹脂ベース６１に溶着される樹脂カバー６２と、を有する。本実施形態においては、樹脂ベース６１及び樹脂カバー６２のうち、樹脂ベース６１側に電流遮断手段の主たる構成部材を収容する収容凹部６０が形成されている。一方、樹脂カバー６２は、収容凹部が少なく、比較的厚みが小さい方の部材である。樹脂ベース６１及び樹脂カバー６２は、難燃性のポリアミド、耐熱性に優れたポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の熱可塑性樹脂組成物により形成される。
樹脂ベース６１は、平面視で長方矩形であり、その長手方向に端子２２が導出される。また、樹脂ベース６１は、その底面において、固定片２の支持部２３の外側面（固定接点２１が設けられた面とは反対側の面）を外部に露出した状態で、固定片２を保持する。固定片２は、支持部２３から固定接点２１の近傍にかかる部分が樹脂ベース６１によって埋設される。樹脂ベース６１は、ＰＣＴサーミスタ５が嵌装される中央開口部６３と、固定接点２１を可動接点３１に向けて露出させる接点開口部６４と、を有する（特に、図２（ａ）参照）。
また、樹脂ベース６１は、中央開口部６３の周囲に形成されて固定片２を収容凹部６０側に露出させる複数の円形のスポット開口部６５を有する。このスポット開口部６５に、スポット溶接用の電極の一方が差し込まれ、また、タブ８の外側に配された他方の電極が配置され、これらの電極に挟まれた固定片２とタブ８とがスポット溶接される。固定片２は、樹脂ベース６１に埋設固定されているので、固定片２とタブ８とを溶接することで、固定片２、タブ８及び樹脂ベース６１が一つのユニットとしてセットされた状態となる。また、固定片２の外側面は樹脂ベース６１から露出しているので、固定片２とタブ８とは互いの平面で接触することになる。そして、上記ユニットに、ＰＴＣサーミスタ５、熱応動素子４、可動片３が配置され、補強部材７を埋設した樹脂カバー６２が被せられることで、本実施形態のブレーカー１が組み立てられる。
補強部材７は、上述した銅等を主成分とする金属板又はステンレス鋼等の金属板をプレス加工することにより形成されている。補強部材７は、矩形状の平板状に形成され、筐体としてのケース６の剛性・強度を高めつつブレーカー１の小型化に寄与する。なお、本実施形態では、補強部材７は樹脂カバー６２にインサート成形され、その片端部がケース６外に突出している。
タブ８は、二次電池１１の電極端子を構成するアルミニウムに対しても、固定片２を構成する銅に対しても安定的に溶接できる金属、例えば、ニッケル又はニッケル合金等で構成された矩形状の薄板である。本実施形態のタブ８は、平面矩形状であり、樹脂ベース６１の短手方向の長さが、樹脂ベース６１よりも長く、樹脂ベース６１（ケース６）よりも平面視形状が大きくなる張出部８１を有する。この張出部８１に、後述するスポット溶接部８２が設けられる。
図２（ｂ）は、通常の通電経路が作動しているときのブレーカー１の状態を示す。この導通状態では、熱応動素子４は、初期形状を維持し（逆反り前であり）、固定接点２１と可動接点３１は接触し、可動片３の弾性部３４等を通じてブレーカー１の両端子２２、３３間は導通している。可動片３の弾性部３４と熱応動素子４とは接触しており、可動片３、熱応動素子４、ＰＴＣサーミスタ５及び固定片２は、回路として導通している。一方、ＰＴＣサーミスタ５の抵抗は、可動片３の抵抗に比べて圧倒的に大きいため、ＰＴＣサーミスタ５を流れる電流は、固定接点２１及び可動接点３１を流れる量に比して実質的に無視できる程度に低い。
図２（ｃ）は、異常が発生したときのブレーカー１の状態を示す。異常により高温状態となると、動作温度に達した熱応動素子４は逆反りし、可動片３の弾性部３４が押し上げられて、固定接点２１と可動接点３１とが離隔する。このとき、固定接点２１と可動接点３１の間を流れていた電流の流路は遮断され、僅かな漏れ電流が熱応動素子４及びＰＴＣサーミスタ５を通して流れる。ＰＴＣサーミスタ５は、このような漏れ電流の流れる限り発熱を続け、熱応動素子４を逆反り状態に維持させつつ、抵抗値を激増させるので、電流は固定接点２１と可動接点３１の間の経路を殆ど流れない。
次に、上記ブレーカー１を二次電池セル１１に取り付ける工程について、図３（ａ）乃至（ｃ）を参照して説明する。本実施形態のブレーカー１は、上述したように、固定片２と平面で接触するタブ８が接合されている。なお、ここでは、タブ８と接続されていない可動片３（図２（ｂ）参照）にアーム端子１４が接続されているものとする。アーム端子１４は、可動片３の端子３３が延設されたものであっても、端子３３に別の端子が溶接されたものであってもよい。図３（ａ）に示すように、二次電池セル１１と、タブ８及びアーム端子１４付きのブレーカー１とが準備される。
そして、図３（ｂ）に示すように、二次電池セル１１の一方の端子（ここでは正極端子１２）にブレーカー１を溶接する。このとき、タブ８の張出部８１が外側に張り出しているので、この張出部８１をスポット溶接部８２とすることで、タブ８と正極端子１２とを、容易に溶接固定することができる。タブ８は固定片２と電気的に接続されているので、これにより、ブレーカー１と二次電池セル１１とか電気的に接続される。続いて、図３（ｃ）に示すように、アーム端子１４に、回路基板（不図示）から導出されたアーム側タブ１５が溶接される。
本実施形態のブレーカー１は、平板状のタブ８が、固定片２と平面において電気的に接続されているので、二次電池セル１１の正極端子１２とブレーカー１の固定片２との間は、タブ８の厚み方向に電流が流れることになる。そのため、タブ８の平面方向に電流が流れる場合に比べて、電流の流れる距離が短く、タブ８にニッケルのような比較的、電気抵抗が大きい材料を用いたとしても、二次電池セル１１とブレーカー１との間の抵抗値を小さくすることができ、高容量の二次電池パックに用いることができる。また、本実施形態では、二次電池セル１１とブレーカー１との距離が短くなるので、二次電池セル１１の温度がブレーカー１に伝わり易くなり、熱検知感度を高くすることができる。更に、本実施形態では、二次電池セル１１の電極に重ねるようにブレーカー１を配置するので、二次電池セル１１の電極と横並びにブレーカーを配置する場合に比べて、省スペースでブレーカー１を配置することができる。
次に、本発明の第２の実施形態に係るブレーカー１について、図４（ａ）（ｂ）を参照して説明する。上記実施形態では、固定片２側にタブ８が設けられたが、本実施形態は、可動片３側にタブ８が設けられるものである。本実施形態の樹脂カバー６２は、補強部材７が外側に露出するよう形成されている。なお、図例では、樹脂ベース６１は、有底で、固定片２の支持部２３は外側に露出していない構成を示すが、上記第１の実施形態と同様に、固定片２の支持部２３が外側に露出していてもよい。
補強部材７は、可動片３と同質の材料から成り、可動片３と面的に接触することで、可動片３と電気的に一体となるよう構成されている。そして、本実施形態では、可動片３と面的に接触している補強部材７と、タブ８が互いの平面で接触するように互いに溶接される。なお、上記の通り、補強部材７は、可動片３と電気的に一体となるよう構成されているので、補強部材７は実質的に可動片３の一部であると言え、タブ８は間接的に可動片３に溶接されている。本実施形態では、補強部材７（可動片３）にタブ８が溶接されているので、上記第１の実施形態のように可動片３に端子３３が設けられていない一方、固定片２の端子２２は外部回路と電気的に接続されることになる。
本実施形態においても、タブ８が、樹脂カバー６２（ケース６）の外側に張り出した張出部８１を有するので、この張出部８１がスポット溶接部８２となり、上記実施形態と同様に、二次電池セル１１の電極に重なるようにブレーカー１を溶接することができる。また、本実施形態のブレーカー１も、上記実施形態と同様の効果を有することは言うまでもない。
次に、本発明の第３の実施形態に係るブレーカー１について、図５（ａ）（ｂ）を参照して説明する。本実施形態では、固定片２側に第１タブ８Ａが設けられると共に、可動片３側にも第２タブ８Ｂが設けられるものである。本実施形態の樹脂ベース６１は、上記第１の実施形態と同様に構成され、樹脂カバー６２は、上記第２の実施形態と同様に構成される。なお、本実施形態でも、上記第１の実施形態と同様、固定片２への導通はタブ８を介するので、端子２２は外部回路と電気的に接続されていない。
本実施形態では、第１タブ８Ａは、ケース６より外側に張り出した第１張出部８１Ａを有し、第２タブ２Ｂは、上記と同様に第２張出部８１Ｂを有する。そして、図５（ｂ）に示すように、第１張出部８１Ａ及び第２張出部８１Ｂは、平面視において互い違いに重ならないように形成されている。これらの第１張出部８１Ａ及び第２張出部８１Ｂは、夫々スポット溶接部８２Ａ、８２Ｂとなる。
本実施形態によれば、例えば、二次電池セル１１の電極端子に対して、ブレーカー１の固定片２側を接続したい場合は、第１張出部８１Ａをスポット溶接部８２Ａ、８２Ｂとすることができ、ブレーカー１の可動片３側を接続したい場合は、第２張出部８１Ｂをスポット溶接部８２Ｂとすることができる。本実施形態によれば、ブレーカー１のいずれの端子側を二次電池セル１１の電極端子に溶接するか、適宜に選択できるようになる。
本発明は、ブレーカー１において、タブ８が固定片２又は可動片３に対して平面的に接触しており、また、タブ８がケース６よりも外側に張り出した部分において溶接できるように構成されたものであれば、上記実施形態及び変形例に限らず、種々の変形が可能である。上記実施形態及び変形例のブレーカー１は、上述したように、二次電池パック１０に使用されることを想定しているが、タブ８を介して溶接され得るあらゆる電気機器に使用することができる。
１ ブレーカー
２ 固定片
２１ 固定接点
３ 可動片
３１ 可動接点
４ 熱応動素子
６ ケース
６１ 樹脂ベース
６２ 樹脂カバー
６５ 開口部（スポット開口部）
８ タブ
８Ａ 第１タブ
８Ｂ 第２タブ
８１ 張出部
８１Ａ 第１張出部
８１Ｂ 第２張出部
２ 固定片
２１ 固定接点
３ 可動片
３１ 可動接点
４ 熱応動素子
６ ケース
６１ 樹脂ベース
６２ 樹脂カバー
６５ 開口部（スポット開口部）
８ タブ
８Ａ 第１タブ
８Ｂ 第２タブ
８１ 張出部
８１Ａ 第１張出部
８１Ｂ 第２張出部
Claims (6)
- 固定接点を有する固定片と、
可動接点を有して前記可動接点を前記固定接点に押圧して接触させる可動片と、
温度変化に伴って変形することにより前記可動接点が前記固定接点から離隔するように前記可動片を作動させる熱応動素子と、
前記熱応動素子が収容されるケースと、
前記固定片と電気的に接続される平板状のタブと、を備え、
前記タブは、前記固定片における前記固定接点が設けられた面とは反対側の面において前記固定片と溶接され、且つ平面視において前記ケースより外側に張り出した張出部を有することを特徴とするブレーカー。 - 前記ケースは、前記固定片の一部が埋設され、前記熱応動素子が収容される樹脂ベースと、前記樹脂ベースに溶着される樹脂カバーと、を備え、
前記樹脂ベースは、前記タブと前記固定片とをスポット溶接するための開口部を有することを特徴とする請求項１に記載のブレーカー。 - 固定接点を有する固定片と、
可動接点を有して前記可動接点を前記固定接点に押圧して接触させる可動片と、
温度変化に伴って変形することにより前記可動接点が前記固定接点から離隔するように前記可動片を作動させる熱応動素子と、
前記熱応動素子が収容されるケースと、
前記可動片と電気的に接続される平板状のタブと、を備え、
前記タブは、前記可動片における前記可動接点が設けられた面とは反対側の面において前記可動片と溶接され、且つ平面視において前記ケースより外側に張り出した張出部を有することを特徴とするブレーカー。 - 固定接点を有する固定片と、
可動接点を有して前記可動接点を前記固定接点に押圧して接触させる可動片と、
温度変化に伴って変形することにより前記可動接点が前記固定接点から離隔するように前記可動片を作動させる熱応動素子と、
前記熱応動素子が収容されるケースと、
前記固定片と電気的に接続される平板状の第１タブと、を備え、
前記可動片と電気的に接続される平板状の第２タブと、を備え、
前記第１タブは、前記固定片における前記固定接点が設けられた面とは反対側の面において前記固定片と溶接され、且つ平面視において前記ケースより外側に張り出した第１張出部を有し、
前記第２タブは、前記可動片における前記可動接点が設けられた面とは反対側の面において前記可動片と溶接され、且つ平面視において前記ケースより外側に張り出した第２張出部を有することを特徴とするブレーカー。 - 前記第１張出部及び前記第２張出部は、平面視において互い違いに重ならないように形成されていることを特徴とする請求項４に記載のブレーカー。
- 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のブレーカーを用いた二次電池パック。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2022/036443 WO2024069853A1 (ja) | 2022-09-29 | 2022-09-29 | ブレーカー及びそれを備えた二次電池パック |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2022/036443 WO2024069853A1 (ja) | 2022-09-29 | 2022-09-29 | ブレーカー及びそれを備えた二次電池パック |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2024069853A1 true WO2024069853A1 (ja) | 2024-04-04 |
Family
ID=90476802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2022/036443 WO2024069853A1 (ja) | 2022-09-29 | 2022-09-29 | ブレーカー及びそれを備えた二次電池パック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2024069853A1 (ja) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006100054A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Texas Instr Japan Ltd | 耐圧力性を有するバッテリープロテクタ |
| WO2013058362A1 (ja) * | 2011-10-20 | 2013-04-25 | タイコエレクトロニクスジャパン合同会社 | 保護装置 |
| JP2013118155A (ja) * | 2011-12-05 | 2013-06-13 | Otsuka Techno Kk | ブレーカ |
| JP2014235913A (ja) * | 2013-06-03 | 2014-12-15 | 株式会社小松ライト製作所 | ブレーカー及びそれを備えた安全回路並びに２次電池回路 |
| JP2015141880A (ja) * | 2014-01-30 | 2015-08-03 | 株式会社小松ライト製作所 | 電流遮断装置 |
| JP3200985U (ja) * | 2015-09-04 | 2015-11-12 | エヌイーシー ショット コンポーネンツ株式会社 | サーマルプロテクター |
| JP2017510039A (ja) * | 2014-03-27 | 2017-04-06 | リテルヒューズ・インク | 絶縁熱遮断装置 |
-
2022
- 2022-09-29 WO PCT/JP2022/036443 patent/WO2024069853A1/ja unknown
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006100054A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Texas Instr Japan Ltd | 耐圧力性を有するバッテリープロテクタ |
| WO2013058362A1 (ja) * | 2011-10-20 | 2013-04-25 | タイコエレクトロニクスジャパン合同会社 | 保護装置 |
| JP2013118155A (ja) * | 2011-12-05 | 2013-06-13 | Otsuka Techno Kk | ブレーカ |
| JP2014235913A (ja) * | 2013-06-03 | 2014-12-15 | 株式会社小松ライト製作所 | ブレーカー及びそれを備えた安全回路並びに２次電池回路 |
| JP2015141880A (ja) * | 2014-01-30 | 2015-08-03 | 株式会社小松ライト製作所 | 電流遮断装置 |
| JP2017510039A (ja) * | 2014-03-27 | 2017-04-06 | リテルヒューズ・インク | 絶縁熱遮断装置 |
| JP3200985U (ja) * | 2015-09-04 | 2015-11-12 | エヌイーシー ショット コンポーネンツ株式会社 | サーマルプロテクター |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2020184298A1 (ja) | ブレーカーの製造方法 | |
| CN112534537B (zh) | 断路器、安全电路以及二次电池组 | |
| JP6967932B2 (ja) | ブレーカー及びそれを備えた安全回路。 | |
| WO2024069853A1 (ja) | ブレーカー及びそれを備えた二次電池パック | |
| JPWO2020136862A1 (ja) | ２次電池回路及びその制御方法 | |
| JP7083742B2 (ja) | 熱応動素子、ブレーカー、安全回路及び２次電池パック | |
| WO2020022298A1 (ja) | ブレーカー、安全回路及び２次電池パック | |
| US11329325B2 (en) | Breaker and safety circuit provided with same | |
| JP7280848B2 (ja) | ブレーカー、安全回路及び２次電池パック | |
| JP7425710B2 (ja) | ブレーカー及びそれを備えた安全回路、２次電池パック | |
| JP7425768B2 (ja) | ブレーカー、安全回路及び２次電池パック | |
| WO2023120197A1 (ja) | ブレーカー、安全回路及び２次電池パック | |
| JP2019008920A (ja) | 電流遮断装置及びそれを備えた２次電池パック。 | |
| WO2020084739A1 (ja) | ２次電池回路及びその製造方法 | |
| WO2023084944A1 (ja) | ブレーカー、安全回路及び２次電池パック | |
| WO2024034323A1 (ja) | 電流遮断装置及び充放電制御回路 | |
| WO2023119887A1 (ja) | ブレーカー、安全回路及び２次電池パック | |
| WO2021024700A1 (ja) | ブレーカー及び安全回路 | |
| CN115917855A (zh) | 二次电池组及其制造方法 | |
| JP2005135848A (ja) | サーマルプロテクタ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 22960913 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |