JP3573919B2 - 温度センサーを有するパック電池 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池温度が異常な高温に上昇すると電流を遮断する温度センサーを内蔵しているパック電池に関する。
本明細書において、温度センサーは、電池温度を検出して電流を直接に遮断する温度ヒューズと、電池温度を検出して検出した信号を制御回路に入力して制御回路で電池電流を遮断するためのセンサーの両方の意味に使用する。
【0002】
【従来の技術】
パック電池は、電池温度が異常な高温に上昇すると電流を遮断するために、温度センサーを内蔵している。温度センサーは、電池温度を正確に検出するために、電池に接触して配設される。温度センサーを温度ヒューズとし、これを電池と直列に接続しているパック電池は、電池温度が異常に高くなると、温度ヒューズがオフになって電流を遮断する。電池温度が低下すると温度ヒューズはオンになって、再び使用できる状態となる。
【0003】
このように、電池の温度を検出して、電流を遮断する温度センサーは、スリム電池を内蔵する従来のパック電池においては、電池の底面に配設される。複数の円筒電池を平行に並べているパック電池は、電池の間にできる谷間に温度センサーを配設している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
スリム電池の底面に配設され、あるいは、円筒電池の谷間に配設される温度センサーは、電池温度を検出して、電池温度が異常に高くなったときに、電池電流を遮断できる。ただ、この構造のパック電池は、電池が異常な状態で使用されて、安全弁が開弁して、ガスが排出されるときに、排出ガスの温度を検出できない。電池が異常な状態、たとえば、大電流で放電したり、あるいは過充電したりすると、電池の内部でガスが発生して、電池の内圧が異常に高くなることがある。この状態になると、安全弁を開弁してガスを排出し、異常な内圧で電池ケースが破壊されるのを防止している。安全弁が開弁される状態は、極めて異常な使用状態であって、ほとんど例外なく、電池の温度も異常に高くなる。このため、開弁した安全弁から排出されるガスの温度を検出して、電流が遮断できるなら、より安全な状態でパック電池を使用できる。ただ、このことを実現するためには、従来のパック電池では、安全弁から排出されるガス温度を検出するための温度センサーを設ける必要があり、部品コストが高くなって、単価が高くなる欠点がある。
【0005】
本発明は、電池温度を検出する温度センサーを、安全弁から排出されるガス温度を検出するセンサーに併用することによって、極めて簡単な構造で、部品コストを高くすることなく、極めて安全に使用できるパック電池を実現することを目的に開発されたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明のパック電池は、スリム電池1と、このスリム電池1の温度を検出して、電池温度が設定温度よりも高くなると電流を遮断する温度センサー2を有する。温度センサー2は、安全弁3を装備する封口板4の上方に配設されている。この構造のパック電池は、スリム電池1の安全弁3が開弁して高温のガスが排出されるとき、ガスが温度センサー2を加熱する。このため、温度センサー2は、電池温度を検出して電流を遮断すると共に、安全弁3が開弁したときには、排出されるガスの温度を検出して電流を遮断する。
【0007】
さらに本発明のパック電池は、温度センサー2は、温度センサー2の嵌着穴7を有する絶縁キャップ5を介してスリム電池1の上に配設されると共に、この温度センサー2は、嵌着穴7に入れられて、封口板4の上面に配設されている。絶縁キャップ5は、安全弁3から排出されるガスを温度センサー2に導くガス排出路6を有する。したがって、安全弁3から排出されるガスは、ガス排出路6を通過して、温度センサー2を加熱する。
【0008】
【0009】
本発明の請求項2のパック電池は、絶縁キャップ5の外形を、封口板4の外形にほぼ等しくしている。この構造のパック電池は、絶縁キャップ5をかさばらずに配設できると共に、温度センサー2を定位置に配設できる。
【0010】
さらに、本発明の請求項3のパック電池は、絶縁キャップ5の上面に、温度センサー2に接続してなる電極端子8を配設している。
【0011】
最後に、本発明の請求項4のパック電池は、絶縁キャップ5には、下面に突出して、スリム電池1の上面に設けられた凹部11に嵌着される位置決凸部10を設けている。この絶縁キャップ5は、位置決凸部10とスリム電池1の凹部11で定位置に配設される。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのパック電池を例示するものであって、本発明はパック電池を下記のものに特定しない。
【0013】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【0014】
図1の断面図に示すパック電池は、外装ケース12に、リチウムイオン二次電池であるスリム電池1と、このスリム電池1の温度を検出して、電池の温度が設定温度よりも高くなると電流を遮断する温度センサー2を内蔵している。
【0015】
ただ、本発明のパック電池は、外装ケース12に収納するスリム電池1を、リチウムイオン二次電池に特定しない。スリム電池には、ニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池を使用することもできる。
【0016】
外装ケース12はプラスチックを角型に成形したもので、上面の2カ所に、電極端子8、9を表出させる電極窓13を開口している。
【0017】
温度センサー2は、検出温度が設定温度よりも高くなると、電流を遮断する温度ヒューズが使用できる。温度ヒューズは、スリム電池に直列に連結されて、検出温度が設定温度よりも高くなると、オフ状態に切り換えられて電流を遮断する。温度センサーは、温度ヒューズに代わって、温度を検出して内部抵抗が変化するセンサー等も使用できる。このセンサーは、制御回路に接続されて、電池の電流を遮断する。
【0018】
温度センサー2は、図1と図2に示すように円筒状で、両端にリード線2A、2Bを突出させている。温度センサー2は、スリム電池1の上に、スリム電池1と平行に配設されて、スリム電池1の外側に突出しないように、その外径を、スリム電池1の幅よりも小さくしている。
【0019】
温度センサー2は、絶縁キャップ5を介してスリム電池1の上に配設される。絶縁キャップ5は、ABSなどのプラスチックを全体の形状を板状に成形したものである。絶縁キャップ5は、外形を、スリム電池1の封口板4の外形にほぼ等しい形状、いいかえると、スリム電池1の上面形状にほぼ等しい形状に成形している。スリム電池1の上に載せて、スリム電池1から突出しないようにするためである。
【0020】
. さらに、絶縁キャップ5は、温度センサー2を定位置に保持するために、温度センサー2を嵌入する嵌着穴7を上下に貫通して設けている。温度センサー2は、図1の断面図に示すように、嵌着穴7に入れられて、封口板4の上面に接触し、あるいは、封口板4の上面にほとんど隙間のない状態まで接近して配設される。
【0021】
嵌着穴7に入れられた温度センサー2は、一端のリード線2Aをスリム電池1の側面に溶着して、スリム電池1の上に配設される。図の温度センサー2は、リード線2Aを、Ni−Alクラッド板14を介して、スリム電池1の側面に溶着している。クラッド板14をスリム電池1に溶着し、このクラッド板14にリード線2Aを溶着している。スリム電池1に溶着されたリード線2Aは、スリム電池1の上に沿って直角に折曲されて、温度センサー2の円筒部分を嵌着穴7に入れて定位置に配設している。リード線2Aをスリム電池1に連結している温度センサー2は、絶縁キャップ5の嵌着穴7に入れられて、絶縁キャップ5を定位置に保持する。
【0022】
温度センサー2を介して、絶縁キャップ5をスリム電池1の定位置に配設するために、絶縁キャップ5は、両端の下面から突出して、位置決凸部10を一体成形している。位置決凸部10は、スリム電池1の上面に設けられた凹部11に嵌入されて、絶縁キャップ5をスリム電池1の定位置に配設する。この構造の絶縁キャップ5は、スリム電池1の上面に載せて、温度センサー2で正確な位置に配設できる。また、定位置に配設される絶縁キャップ5を介して、温度センサー2も定位置に配設される。このため、図に示す構造の絶縁キャップ5と温度センサー2は、接着材等を使用することなく、スリム電池1の上に絶縁キャップ5と温度センサー2とを定位置に配設できる。ただ、絶縁キャップと温度センサーは、接着材を使用して接着して固定することもできる。
【0023】
絶縁キャップ5は、開弁した安全弁3から排出されるガスを、嵌着穴7に配設している温度センサー2の周囲に流動させるために、ガス排出路6を設けている。図1に示す絶縁キャップ5は、封口板4との間に隙間を設けて、ここをガス排出路6としている。さらに、この図の絶縁キャップ5は、封口板4に設けられた安全弁3の近傍に位置して嵌着穴7を開口している。この構造の絶縁キャップ5は、安全弁3から排出されるガスを温度センサー2の周囲に流動させて、排出ガスで温度センサー2を有効に加熱できる特長がある。
【0024】
さらに、図1と図2に示す絶縁キャップ5は、温度センサー2のリード線2Bに溶着される電極端子8を定位置に配設する嵌着凹部15を上面に成形している。嵌着凹部15には、図2に示すように、金属板の電極端子8を嵌入して定位置に配設する。嵌着凹部15に配設される電極端子8は、下面に温度センサー2のリード線2Bを溶接して固定している。電極端子8に溶着されるリード線2Bは、絶縁キャップ5の下面に設けた溝に嵌入されて、嵌着穴7から嵌着凹部15まで延長される。嵌着凹部15は、一部を上下に貫通する上下穴を設け、上下穴の部分でリード線2Bを電極端子8の下面に溶着している。この連結構造は、温度センサー2のリード線2Bと電極端子8で絶縁キャップ5の上下を挟着する。このため、電極端子8を抜けないように絶縁キャップ5に装着できる特長がある。
【0025】
さらに、絶縁キャップ5は、封口板4に絶縁して固定している電極端子9を表出させる貫通孔16を開口している。図に示すパック電池は、一方の電極端子9を、絶縁キャップ5の貫通孔16から表出させ、他方の電極端子8を絶縁キャップ5の嵌着凹部15に嵌着している。
【0026】
スリム電池の封口板4は、図1の断面図の示すように、絶縁して電極端子9を固定している。この電極端子9は、封口板4の下面で電極体17の電極タブ18に連結されている。電極体17に設けられた他方の電極タブ18は、封口板4に直接に固定されている封口体タブ19に連結している。したがって、このスリム電池1は、電池ケースを一方の電極とし、他方の電極を封口板4に絶縁して設けた電極端子9で構成している。
【0027】
封口板4は、電池ケースの開口に、レーザー溶接などの方法で気密に固定されている。この封口板4は、電池ケースの内圧が異常に高くなると開弁する安全弁3を内蔵している。図のスリム電池1は、安全弁3を、金属リング3Aと金属箔3Bで構成している。金属箔3Bは、金属リング3Aの下端に、クラッド加工等の方法で気密に密着されている。金属箔3Bは、電池の内圧が、たとえば、10〜20kg/cm2である設定圧力よりも高くなると、破断されるアルミニウム箔等の金属箔である。
【0028】
金属リング3Aは、封口板4に開口された連結穴にレーザー溶接などの方法で気密に固定されている。この構造の安全弁3は、電池の内圧が設定圧力よりも高くなると、金属箔3Bが破断されて、電池内のガスを排出する。ただ、本発明のパック電池は、安全弁3を前述の構造に特定しない。安全弁には、現在の電池に採用され、あるいは、これから開発される全ての機構のもの、たとえば、弁体を電池の内圧で開弁させる自己復帰式のものも使用できる。
【0029】
以上のパック電池は、温度センサー2を、所定の形状に成形された絶縁キャップ5を介して、スリム電池1の上方の定位置に配設している。ただ、本発明のパック電池は、必ずしも絶縁キャップを使用して温度センサーをスリム電池の上方に配設する必要はない。たとえば、絶縁キャップを使用することなく、温度センサーを封口板に直接に接着して、スリム電池の上方に配設し、あるいは、温度センサーのリード線を電池ケースに連結して、絶縁キャップを使用することなく、定位置に配設することもできる。
【0030】
【発明の効果】
本発明のパック電池は、温度センサーを、安全弁を装備しているスリム電池の封口板の上方に配設しているので、電池の温度を検出する温度センサーでもって、安全弁から排出されるガスの温度も検出できる。このため、極めて簡単な構造であるにもかかわらず、温度センサーでもって、電池自体の温度と、安全弁から排出されるガスの温度の両方を検出して、電池の電流を遮断できる。したがって、本発明のパック電池は、部品コストを低減して、異常な使用状態において確実に電流を遮断して、極めて安全に使用できる優れた特長を実現する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のパック電池を示す概略断面図
【図2】図1に示すパック電池に内蔵される絶縁キャップの平面図
【符号の説明】
1…スリム電池
2…温度センサー 2A…リード線 2B…リード線
3…安全弁 3A…金属リング 3B…金属箔
4…封口板
5…絶縁キャップ
6…ガス排出路
7…嵌着穴
8…電極端子
9…電極端子
10…位置決凸部
11…凹部
12…外装ケース
13…電極窓
14…クラッド板
15…嵌着凹部
16…貫通孔
17…電極体
18…電極タブ
19…封口体タブ
Claims (4)
- スリム電池(1)と、このスリム電池(1)の温度を検出して、電池温度が設定温度よりも高くなると電流を遮断する温度センサー(2)を有するパック電池において、
温度センサー(2)が、安全弁(3)を装備する封口板(4)の上方に配設され、
さらに、温度センサー (2) は温度センサー (2) の嵌着穴 (7) を有する絶縁キャップ (5) を介してスリム電池 (1) の上に配設されると共に、この温度センサー (2) は、嵌着穴 (7) に入れられて、封口板 (4) の上面に配設され、この絶縁キャップ (5) が、安全弁 (3) から排出される排出ガスを温度センサー (2) に導くガス排出路 (6) を有する温度センサーを有するパック電池。 - 絶縁キャップ(5)の外形は封口板(4)の外形にほぼ等しい請求項1に記載される温度センサーを有するパック電池。
- 絶縁キャップ(5)の上面に、温度センサー(2)に接続される電極端子(8)が配設されてなる請求項1に記載される温度センサーを有するパック電池。
- 絶縁キャップ(5)は、下面に突出して、スリム電池(1)の上面に設けられた凹部(11)に嵌着される位置決凸部(10)が設けられている請求項1に記載される温度センサーを有するパック電池。
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