JP2010252538A - Battery protection module and lead thermistor mounting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リチウムイオン電池等の充電可能な電池(二次電池)を保護するための保護回路を備えた電池保護モジュールに関し、特に、リードサーミスタの取付け方法に関する。 The present invention relates to a battery protection module including a protection circuit for protecting a rechargeable battery (secondary battery) such as a lithium ion battery, and more particularly to a method for attaching a lead thermistor.
二次電池の内、特にリチウムイオン電池は、過放電、過充電に弱いため、過放電状態、過充電状態を検出して、過放電状態及び過充電状態から二次電池を保護するための保護回路が不可欠である。従って、この電池保護回路は、過放電防止機構と過充電防止機構とを備えている。このような電池保護回路は、例えば、特許文献1や特許文献2に開示されている。通常、電池保護回路として、ICチップ(保護IC)が用いられている。
Among secondary batteries, especially lithium-ion batteries are vulnerable to overdischarge and overcharge. Therefore, protection is provided to protect the secondary battery from overdischarge and overcharge conditions by detecting overdischarge and overcharge conditions. A circuit is essential. Therefore, this battery protection circuit includes an overdischarge prevention mechanism and an overcharge prevention mechanism. Such a battery protection circuit is disclosed in
このような電池保護回路(保護IC)はプリント基板(回路基板)上に搭載される(例えば、特許文献3参照)。プリント基板上には、また、放電制御スイッチおよび充電制御スイッチとして動作する2つのパワーMOSFET(パワーIC)や、抵抗器及びコンデンサなどの複数の電子部品が搭載される。プリント基板、電池保護回路、2つのパワーMOSFET、及び複数の電子部品の組み合わせは、「電池保護モジュール」と呼ばれる。 Such a battery protection circuit (protection IC) is mounted on a printed circuit board (circuit board) (see, for example, Patent Document 3). On the printed circuit board, two power MOSFETs (power ICs) that operate as a discharge control switch and a charge control switch, and a plurality of electronic components such as resistors and capacitors are mounted. A combination of a printed circuit board, a battery protection circuit, two power MOSFETs, and a plurality of electronic components is referred to as a “battery protection module”.
この電池保護モジュールは、リチウムイオン電池等の二次電池の端子と電気的に接続される。電池保護モジュールと二次電池との組み合わせは、電池パックと呼ばれる。 This battery protection module is electrically connected to a terminal of a secondary battery such as a lithium ion battery. The combination of the battery protection module and the secondary battery is called a battery pack.
このような電池保護モジュール(電池パック)において、二次電池の表面の温度を検知するサーミスタを備えたものが知られている(例えば、特許文献4参照)。特許文献4に開示された電池パックでは、電池の表面にサーミスタを密着させ、サーミスタ端子に現れる電圧によりスイッチ回路のオン/オフを制御している。 Among such battery protection modules (battery packs), those equipped with a thermistor that detects the temperature of the surface of the secondary battery are known (see, for example, Patent Document 4). In the battery pack disclosed in Patent Document 4, the thermistor is brought into close contact with the surface of the battery, and the on / off of the switch circuit is controlled by the voltage appearing at the thermistor terminal.
この場合、電池保護モジュールにリードサーミスタを取り付けて、電池パックを構成する際に、そのリードサーミスタを二次電池の表面に接触(接着)させる方法がある。 In this case, when a lead thermistor is attached to the battery protection module to form a battery pack, there is a method of contacting (adhering) the lead thermistor to the surface of the secondary battery.
図1を参照して、リードサーミスタを備えた従来の電池保護モジュール10について説明する。図1において、(A)は電池保護モジュール10の平面図、(B)は電池保護モジュール10の背面図である。
A conventional
電池保護モジュール10は、互いに対向する主面11a及び裏面11bを持つプリント基板(回路基板)11を有する。プリント基板11の主面11a上には、上述した電池保護回路(保護IC)12、2つのパワーMOSFET(パワーIC)13、14、ヒューズ15、および複数の電子部品が搭載されている。一対のリードサーミスタ16が、後述するように、プリント基板11の主面11a上に取り付けられる。尚、リードサーミスタ16の表面は、フィルムで覆われている。
The
図2及び図3を参照して、一対のリードサーミスタ16をプリント基板11に取り付ける、従来の取付け方法について説明する。
With reference to FIGS. 2 and 3, a conventional attachment method for attaching a pair of
図2に示されるように、プリント基板11には、一対のリードサーミスタ16を取り付けるために、一対のリードサーミスタ16の端子16aが挿入される複数のスルーホール11cが穿設されている。各スルーホール11cの直径は0.8mmである。一対のリードサーミスタ16がプリント基板11の主面11aに対して垂直となる方向に沿って、これらスルーホール11cに一対のリードサーミスタ16の端子16aを挿入する。プリント基板11の裏面11bから、一対のリードサーミスタ16の端子16aが長さL1だけ突出するので、突出した端子16aから不要な先端部分を切断する。尚、図示の例では、この突出長L1は2.2mmである。一方、食み出し許容長は1.5mmであるので、食み出し長が1.5mm以下になるように、突出した端子16aから不要な先端部分(0.7mm以上)を切断することになる。そして、これら一対のリードサーミスタ16の端子16aを、プリント基板11の裏面11bに半田付けする。
As shown in FIG. 2, a plurality of through-
その後、製品として納入するために、図3に示されるように、クランプ治具21を用いて、一対のリードサーミスタ16は、プリント基板11の主面11aと実質的に平行な方向に延在するように、その根本付近で直角に折り曲げられる。
Thereafter, for delivery as a product, as shown in FIG. 3, the pair of
上述した従来のリードサーミスタの取付け方法では、次に述べるような問題点がある。 The conventional lead thermistor mounting method described above has the following problems.
第1の問題点は、図4に示されるように、リードサーミスタ16がプリント基板11の主面11a上に実装された実装部品(例えば、チップコンデンサ)17と接触して、ショートする恐れがあることである。詳述すると、前述したように、リードサーミスタ16の表面はフィルムで覆われている。図3に示されるように、リードサーミスタ16はクランプ治具21で直角に折り曲げられるので、チップコンデンサ17の角とリードサーミスタ16とが接触する。リードサーミスタ16をプリント基板11に半田付けする際の熱がリードサーミスタ16に伝わって上記フィルムが溶ける場合があり、その結果、リードサーミスタ16とチップコンデンサ17との間でショートが発生する。
As shown in FIG. 4, the first problem is that the
第2の問題点は、図5に示されるように、リードサーミスタ16が折り曲げられるので、リードサーミスタ16の強度が劣化してしまうことである。
The second problem is that the strength of the
第3の問題点は、リードサーミスタ16の端子16aをプリント基板11の裏面11bに半田付けする際、その半田付けに手間がかかることである。その理由は、図2に示されるように、端子16aがプリント基板11の裏面11bから突出するので、端子16aから不要な先端部分を切断しなければならないからある。その結果、リードサーミスタ16の取付けの作業工数が増えてしまう。
A third problem is that when the
第4の問題点は、リードサーミスタ16にストレスを与えた状態で、リードサーミスタ16が不安定な形で固定されることである。その理由は、図3に示すように、リードサーミスタ16の根本部付近をクランプ治具21を用いて直角に折り曲げているからである。
A fourth problem is that the
したがって、本発明の目的は、リードサーミスタと実装部品との間の接触を回避することができる、リードサーミスタの取付け方法およびそのようなリードサーミスタを備えた電池保護モジュールを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for mounting a lead thermistor and a battery protection module including such a lead thermistor that can avoid contact between the lead thermistor and a mounted component.
本発明の他の目的は、リードサーミスタの強度劣化を抑えることができる、リードサーミスタの取付け方法およびそのようなリードサーミスタを備えた電池保護モジュールを提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a lead thermistor mounting method and a battery protection module equipped with such a lead thermistor, which can suppress the strength deterioration of the lead thermistor.
本発明の更に他の目的は、リードサーミスタを取り付ける際の手間を削減できる、リードサーミスタの取付け方法およびそのようなリードサーミスタを備えた電池保護モジュールを提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a method for attaching a lead thermistor and a battery protection module having such a lead thermistor, which can reduce the trouble in attaching the lead thermistor.
本発明のもっと他の目的は、リードサーミスタにストレスを与えることなく、リードサーミスタを安定した形で固定できる、リードサーミスタの取付け方法およびそのようなリードサーミスタを備えた電池保護モジュールを提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a lead thermistor mounting method and a battery protection module having such a lead thermistor that can stably fix the lead thermistor without applying stress to the lead thermistor. is there.
本発明の第1の態様によれば、主面(11a)を持つプリント基板(11)と、このプリント基板の主面上に実装され、電池(40)を保護する電池保護回路(12)と、電池の温度変化を検知する少なくとも1本のリードサーミスタ(16)と、を備えた電池保護モジュール(10A)であって、リードサーミスタ(16)は、プリント基板(11)の主面(11a)に対して傾斜した状態で半田付けされている、ことを特徴とする電池保護モジュールが得られる。 According to the first aspect of the present invention, a printed circuit board (11) having a main surface (11a), and a battery protection circuit (12) mounted on the main surface of the printed circuit board and protecting the battery (40). A battery protection module (10A) including at least one lead thermistor (16) for detecting a change in temperature of the battery, the lead thermistor (16) being a main surface (11a) of the printed circuit board (11). Thus, a battery protection module is obtained, which is soldered in an inclined state.
上記本発明の第1の態様に係る電池保護モジュールにおいて、電池保護モジュール(10A)は、プリント基板(11)の主面(11a)上に実装され、電池保護回路(12)の制御により電池(40)の放電及び充電をオン/オフするスイッチング手段(13,14)を更に備えて良い。スイッチング手段は、充電制御用FET(13)と放電制御用FET(14)とから構成される。電池保護モジュール(10A)は、プリント基板(11)の主面(11a)上に実装されたヒューズ(15)を更に備えて良い。 In the battery protection module according to the first aspect of the present invention, the battery protection module (10A) is mounted on the main surface (11a) of the printed circuit board (11), and is controlled by the battery protection circuit (12). 40) switching means (13, 14) for turning on / off discharging and charging may be further provided. The switching means includes a charge control FET (13) and a discharge control FET (14). The battery protection module (10A) may further include a fuse (15) mounted on the main surface (11a) of the printed circuit board (11).
又、本発明の第2の態様によれば、電池(40)の表面と接触されるべきリードサーミスタ(16)をプリント基板(11)の主面(11a)上に取り付ける方法であって、リードサーミスタ(16)の端子(16)が挿入されるべきスルーホール(11c)が穿設された、プリント基板(11)を用意する工程と、リードサーミスタ(16)の端子(16a)を、当該リードサーミスタ(16)がプリント基板(11)の主面(11a)に対して傾斜した状態で、プリント基板(11)のスルーホール(11c)に挿入する工程と、リードサーミスタ(16)の端子(16a)を、プリント基板(11)の裏面(11b)に半田付けする工程と、を含むリードサーミスタの取付け方法が得られる。 According to the second aspect of the present invention, there is provided a method of mounting a lead thermistor (16) to be brought into contact with the surface of a battery (40) on a main surface (11a) of a printed circuit board (11), wherein the lead A step of preparing a printed circuit board (11) having a through hole (11c) into which a terminal (16) of the thermistor (16) is to be inserted, and a terminal (16a) of the lead thermistor (16) are connected to the lead Inserting the thermistor (16) into the through hole (11c) of the printed circuit board (11) with the thermistor (16) inclined with respect to the main surface (11a) of the printed circuit board (11), and the terminals (16a of the lead thermistor (16)) ) Is soldered to the back surface (11b) of the printed circuit board (11).
上記本発明の第2の態様に係るリードサーミスタの取付け方法において、上記挿入する工程は、リードサーミスタの先端部を先端押え治具で押えることによって行うことが好ましい。 In the lead thermistor mounting method according to the second aspect of the present invention, it is preferable that the inserting step is performed by pressing the tip portion of the lead thermistor with a tip pressing jig.
尚、上記括弧内の符号は、本発明の理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これらに限定されないのは勿論である。 In addition, the code | symbol in the said parenthesis is attached | subjected in order to make an understanding of this invention easy, and it is only an example, and of course is not limited to these.
本発明では、リードサーミスタをプリント基板の主面に対して傾斜した状態で半田付けして取り付けているので、リードサーミスタと実装部品との間の接触を回避でき、リードサーミスタの強度劣化を抑えることができ、リードサーミスタを取り付ける際の手間を削減でき、リードサーミスタにストレスを与えることなく、リードサーミスタを安定した形で固定することができる。 In the present invention, since the lead thermistor is attached by being soldered in an inclined state with respect to the main surface of the printed circuit board, contact between the lead thermistor and the mounted component can be avoided, and deterioration of the strength of the lead thermistor can be suppressed. It is possible to reduce the time required for mounting the lead thermistor, and to fix the lead thermistor in a stable manner without applying stress to the lead thermistor.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図6を参照して、本発明の一実施の形態に係る電池保護モジュール10Aについて説明する。図6において、(A)は電池保護モジュール10Aの平面図、(B)は電池保護モジュール10Aの背面図である。
A
電池保護モジュール10Aは、図8を参照して後述するように、リチウムイオン電池等の電池40と共にパック外装ケース32内に収容されて、電池パック30を構成する。
As will be described later with reference to FIG. 8, the
図示の電池保護モジュール10Aは、後述するように、リードサーミスタ16の取付け状態が相違する点を除いて、図1に示した従来の電池保護モジュール10と同様の構成を有する。
The
電池保護モジュール10Aは、プリント基板11を備えている。プリント基板11は、互いに対向する主面11a及び裏面11bを持つ。
The
プリント基板11の主面11a上には、電池保護回路(保護IC)12、充電制御スイッチおよび放電制御スイッチとして動作する2つのパワーMOSFET13および14、ヒューズ15や抵抗器及びコンデンサなどの複数の電子部品が搭載されている。2つのパワーMOSFET13、14の内、パワーMOSFET13は充電制御用FETとして動作し、パワーMOSFET14は放電制御用FETとして動作する。
On the
電池保護回路12は、電池40の過放電状態、過充電状態を検出して、過放電状態及び過充電状態から二次電池を保護するための回路である。充電制御用FET13及び放電制御用FET14は、電池保護回路12の制御により電池40の放電及び充電をオン/オフするスイッチング手段として働く。
The
一対のリードサーミスタ16は、電池40の温度変化を検知するためのものである。図6(B)に示されるように、一対のリードサーミスタ16は、プリント基板11の主面11aに対して傾斜した状態で半田付けされている。
The pair of
次に、図7を参照して、一対のリードサーミスタ16をプリント基板11に取り付ける、取付け方法について説明する。
Next, an attachment method for attaching the pair of
図2を参照して説明したように、プリント基板11には、一対のリードサーミスタ16を取り付けるために、一対のリードサーミスタ16の端子16aが挿入される複数のスルーホール11cが穿設されている。各スルーホール11cの直径は0.8mmである。
As described with reference to FIG. 2, the printed
図7(A)に示されるように、先端押え治具22で一対のリードサーミスタ16の先端部を押えた状態で、一対のリードサーミスタ16がプリント基板11の主面11aに対して傾斜した方向に沿って、これらスルーホール11cに一対のリードサーミスタ16の端子16aを挿入する。換言すれば、プリント基板11に形成されたスルーホール11cのエッジを利用して、プリント基板11の主面11aに対して、一対のリードサーミスタ16を斜めに取り付ける。
7A, the pair of
一対のリードサーミスタ16がプリント基板11の主面11aに対して傾斜しているので、図7(B)に示されるように、一対のリードサーミスタ16の端子16aはプリント基板11の裏面11bから長さL2だけ突出する。この突出長L2は、食み出し許容長である、1.5mm以下である。そのため、従来のように、突出した端子16aの先端部分を切断する必要はない。そして、これら一対のリードサーミスタ16の端子16aを、プリント基板11の裏面11bに半田付けする。
Since the pair of
図8に、図6に示した電池保護モジュール10Aを、電池40と共に収容してなる電池パック30を示す。図8は、電池パック30の内部構造を示す断面図である。
FIG. 8 shows a
電池パック30は、中空のパック外装ケース32を有する。パック外装ケース32の内部空間は、仕切り壁34によって、電池収容空間32aとモジュール(基板)収容空間32bとに分割(分離)されている。図示の例では、電池収容空間32aには4本の電池40が収容されている。モジュール(基板)収容空間32bには電池保護モジュール10Aが収容されている。すなわち、4本の電池40は、電池収容空間32a内に収容された状態で、パック外装ケース32に固定されている。そして、電池保護モジュール10Aは、モジュール(基板)収容空間32bに収容された状態で、パック外装ケース32に固定されている。
The
仕切り壁34は、リードサーミスタ16と対応する位置に、開口34aを持っている。この開口34aを介して、リードサーミスタ16は、プリント基板11の主面11aから電池収容空間32a内へ突出している。図8に示されるように、リードサーミスタ16の先端部は電池40の表面と接触している。この接触部で、リードサーミスタ16の先端部と電池40の表面とは、シリコーン系接着剤によって固着される。
The
次に、本実施の形態に係る、リードサーミスタ16の取付け方法の利点(効果)について説明する。
Next, advantages (effects) of the mounting method of the
第1の利点(効果)は、図9に示されるように、リードサーミスタ16がプリント基板11の主面11a上に実装された実装部品(チップコンデンサ)17と接触するのを回避できることである。その理由、リードサーミスタ16は、プリント基板11の主面11aに対して傾斜して配置されているので、リードサーミスタ17と実装部品(チップコンデンサ)17との間の接触が回避されるからである。
The first advantage (effect) is that the
第2の利点(効果)は、リードサーミスタ16の強度劣化を抑えることができることである。その理由は、図10に示されるように、リードサーミスタ16は、プリント基板11の主面11aに対して傾斜して配置されており、図5に示した従来のように、製品納入時のリードサーミスタ16の折り曲げが不要だからである。
A second advantage (effect) is that strength deterioration of the
第3の利点(効果)は、リードサーミスタ16を取り付ける際の手間を削減できることである。その理由は、リードサーミスタ16は、プリント基板11の主面11aに対して傾斜して配置されるので、図7(B)に示されるように、リードサーミスタ16の端子16aがプリント基板11の裏面11bから突出する突出長(高さ)L2を抑えることができ、その結果、端子16aからその先端部分を切断する作業工程を省くことができるからである。
A third advantage (effect) is that it is possible to reduce the trouble in attaching the
第4の利点(効果)は、リードサーミスタ16にストレスを与えることなく、リードサーミスタ16を安定した形で固定できることである。その理由は、図7に示すように、リードサーミスタ16の先端部を先端押え治具22で押えた状態で、プリント基板11に形成されたスルーホール11cのエッジを利用して、リードサーミスタ16をプリント基板11の主面11aに対して斜めに取り付けているからである。
A fourth advantage (effect) is that the
以上、本発明をその好ましい実施の形態によって説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定しないのは勿論である。たとえば、上述した実施の形態では、リードサーミスタの本数は2本であるが、リードサーミスタの本数は1本でも、3本以上あってもよい。 As mentioned above, although this invention has been demonstrated by the preferable embodiment, of course, this invention is not limited to embodiment mentioned above. For example, in the above-described embodiment, the number of lead thermistors is two, but the number of lead thermistors may be one or three or more.
10A 電池保護モジュール
11 プリント基板(回路基板)
11a 主面
11b 裏面
12 電池保護回路(保護IC)
13、14 パワーMOSFET
15 ヒューズ
16 リードサーミスタ
16a 端子
17 チップコンデンサ(実装部品)
22 先端押え治具
30 電池パック
32 パック外装ケース
32a 電池収容空間
32b モジュール(基板)収容空間
34 仕切り壁
34a 開口
40 電池
10A
11a
13, 14 Power MOSFET
15
22
Claims (7)
該プリント基板の主面上に実装され、電池を保護する電池保護回路と、
前記電池の温度変化を検知する少なくとも1本のリードサーミスタと、
を備えた電池保護モジュールであって、
前記リードサーミスタは、前記プリント基板の主面に対して傾斜した状態で半田付けされている、
ことを特徴とする電池保護モジュール。 A printed circuit board having a main surface;
A battery protection circuit which is mounted on the main surface of the printed circuit board and protects the battery;
At least one lead thermistor for detecting a temperature change of the battery;
A battery protection module comprising:
The lead thermistor is soldered in an inclined state with respect to the main surface of the printed circuit board,
A battery protection module.
前記リードサーミスタの端子が挿入されるべきスルーホールが穿設された、前記プリント基板を用意する工程と、
前記リードサーミスタの端子を、当該リードサーミスタが前記プリント基板の主面に対して傾斜した状態で、前記プリント基板のスルーホールに挿入する工程と、
前記リードサーミスタの端子を、前記プリント基板の裏面に半田付けする工程と、
を含むリードサーミスタの取付け方法。 A method for attaching a lead thermistor to be brought into contact with the surface of a battery onto a main surface of a printed circuit board,
A step of preparing the printed circuit board in which a through hole into which a terminal of the lead thermistor is to be inserted is provided;
Inserting the lead thermistor terminal into the through hole of the printed circuit board in a state where the lead thermistor is inclined with respect to the main surface of the printed circuit board;
Soldering the terminals of the lead thermistor to the back surface of the printed circuit board;
How to install a lead thermistor including
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