JP4300768B2 - 電池装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
一般に電池は様々な機器に用いられており、近年、その中でも、携帯電話や、ノートパソコンと呼ばれる持ち運び可能なパーソナルコンピュータをはじめとする携帯端末の電源として用いられることが多くなってきた。
【０００２】
本発明は、このような携帯端末をはじめとする電気機器または電子機器に用いられる電池装置に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
近年、携帯電話や、持ち運び可能なパーソナルコンピュータをはじめとする携帯端末の多機能化や高性能化に伴い、これらの電源としての電池に対し、大容量や大電力が求められている。このような大容量、大電力の要望に対し、リチウムイオン二次電池等の高性能の電池が登場してきた。
【０００４】
これらの電池は、大電力であるため、発熱量も従来の乾電池などと比べて大きい。そしてこれらの電池は温度が高くなりすぎると、電池内部の化学反応に支障をきたすおそれがあり、また、この電池を使用している電気機器または電子機器内の半導体等の電気部品に対し、熱による悪影響を与えるおそれがある。
【０００５】
したがって、これらの高性能の電池は、電池を過熱から保護する手段と共に電池装置として用いられることが多い。
【０００６】
図１１は従来の電池装置の斜視図である。図１１において、１は有底角筒状のケースで、このケース１は金属により構成され、かつこのケース１内には発電要素（図示せず）を収納している。そしてこの発電要素（図示せず）は一方の極をケース１としている。２は前記ケース１の上方開口部を閉塞する蓋で、この蓋２には前記発電要素（図示せず）の他方の極を構成する電極３を取り付けており、この蓋２と前記ケース１で素電池４を構成している。５は前記蓋２に設置された過熱保護素子で、この過熱保護素子５は素子部６と、この素子部６の両端部に設けられた導電体からなる一対のリード７ａ，７ｂとにより構成されている。そして、この一対のリード７ａ，７ｂのうち、一方のリード７ａは前記電極３にスポット溶接により電気的に接続されている。８は前記ケース１の側面に設置された保護回路基板で、この保護回路基板８には前記素電池４を過充電・過放電等から保護する保護回路（図示せず）を設けている。そしてこの保護回路基板８には金属製の一方の接続部材８ａと、他方の接続部材８ｂを設けており、一方の接続部材８ａは前記他方のリード７ｂとスポット溶接により電気的に接続されている。また他方の接続部材８ｂは前記ケース１に電気的に接続されている。９は前記ケース１の側面から蓋２にかけて設けられた絶縁シートで、この絶縁シート９は、ケース１と、過熱保護素子５における他方のリード７ｂ、保護回路基板８および一対の接続部材８ａ，８ｂとを絶縁し、過熱保護素子５における一対のリード７ａ，７ｂの短絡を防止するものである。
【０００７】
上記のように構成された高性能の電池装置は、素電池４に保護回路基板８を接続し、さらにこれらを外装ケースで覆った電池パックとして用いられることが多い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電池装置においては、保護回路基板８を電池パックの外装ケースに固定する場合、外装ケースの内面に設けたリブで行っているため、電池パックの組立において、保護回路基板８を外装ケースの内面に設けたリブに固定し、その後、保護回路基板８と素電池４を接続する場合は、保護回路基板８と素電池４をはんだ付けや抵抗溶接等で接続するための作業空間が必要となるが、この空間の存在は電池パックの小型化を阻害するものであった。
【０００９】
一方、保護回路基板８と素電池４を予め接続し、そしてこれらを電池パックの外装ケースに組み込む場合は、上記した空間は不要となるが、保護回路基板８が素電池４に固定されていないため、組み込み作業中に保護回路基板８を引っかけたりして接続部材８ａ、８ｂ等を破損させてしまったり、保護回路基板８と素電池４を短絡させてしまうことがあった。このような短絡を防止するために、図１１に示すように、保護回路基板８と素電池４との間に絶縁シート９を設ける方法もあるが、この場合が、保護回路基板８が固定されていないため、絶縁シート９のサイズを、保護回路基板８が動いても素電池４との短絡が生じない程度の大きさにする必要があり、そのため、この絶縁シート９は余裕をもったサイズにする必要性から、資源の利用効率の面で課題を有していた。
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、従来のような絶縁シートを設けることなく、保護回路基板等の板状部材を確実に保持することができる電池装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【００１２】
本発明の請求項１に記載の発明は、正極および負極を有する発電要素とこの発電要素を収納するケースとからなる素電池と、この素電池に設けられた保持手段と、この保持手段により前記素電池と所定の間隔をあけて保持され、かつ前記発電要素の正極および負極と電気的に接続されるとともに、前記素電池の保護を行う保護回路を有する保護回路基板とを備え、前記素電池と前記保護回路基板の保護回路との間に過熱保護素子を電気的に直列に接続し、かつこの過熱保護素子は前記素電池の過熱時に電流を遮断する素子部とこの素子部に電気的に接続された一対のリードとを有し、さらに前記素電池を構成するケースに凹部を設け、この凹部に前記素子部を収納するようにしたもので、この構成によれば、素電池を構成するケースに凹部を設け、この凹部に過熱保護素子の素子部を収納するようにしているため、この素子部の凹部への収納分だけ、電池装置の小型化が図れるという作用効果が得られるものである。
【００１３】
本発明の請求項２に記載の発明は、正極および負極を有する発電要素とこの発電要素を収納するケースとからなる素電池と、この素電池に設けられた保持手段と、この保持手段により前記素電池と所定の間隔をあけて保持され、かつ前記発電要素の正極および負極と電気的に接続されるとともに、前記素電池の保護を行う保護回路を有する保護回路基板とを備え、前記素電池と前記保護回路基板の保護回路との間に過熱保護素子を電気的に直列に接続し、かつこの過熱保護素子は前記素電池の過熱時に電流を遮断する素子部とこの素子部に電気的に接続された一対のリードとを有し、さらに前記保護回路基板に開口部を設け、この開口部に前記素子部を入り込ませたもので、この構成によれば、保護回路基板に開口部を設け、この開口部に過熱保護素子の素子部を入り込ませているため、この素子部の開口部への入り込み分だけ、電池装置の小型化が図れるという作用効果が得られるものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施の形態１における電池装置の一部を破断して示した分解斜視図、図２（ａ）は同電池装置の部分縦断面図、図２（ｂ）は同電池装置の上面図である。
【００１６】
図１、図２（ａ）、図２（ｂ）において、１１は発電要素、１２は金属により構成された有底角筒状の電池缶、１３は前記電池缶１２の上方開口部を閉塞する金属製の電池蓋で、この電池蓋１３の略中央部には開口部１３ａが設けられており、この開口部１３ａに前記発電要素１１の一方の極（正極）と電気的に接続されている電極１４を臨ませている。また前記電池缶１２と電池蓋１３はケース１５を構成しているもので、このケース１５内に前記発電要素１１を収納している。１６は前記電池蓋１３の開口部１３ａに設けた電極絶縁部材で、この電極絶縁部材１６は電極１４とケース１５とを絶縁している。１７は発電要素１１の一方の極（正極）と電極１４とを電気的に接続している電極接続部材である。以上説明した１１〜１７の構成部材により素電池１８を構成している。なお、この素電池１８における発電要素１１は、一方の極（正極）を電極１４に接続し、かつ他方の極（負極）を電池缶１２と電気的に接続しているもので、前記電池缶１２は電池蓋１３と電気的に接続されているため、電池缶１２と電池蓋１３からなるケース１５全体は電極１４と異なる電位を有することになる。
【００１７】
１９は過熱保護素子で、この過熱保護素子１９は通常時には電気抵抗が実用上無視できる程度の微小な値であるが、素電池１８の温度を検知して素電池１８が所定の温度になった時には実用上電流を遮断する程度に電気抵抗が極めて高くなる特性を有しているもので、この特性により素電池１８の過熱を防止するものである。この過熱保護素子１９としては、所定の温度になると溶解して分断する可溶合金からなる温度ヒューズのように一度電流を遮断すると二度と復帰しないものや、ＰＴＣ特性（Ｐositive Ｔemperature Ｃoefficient特性）を有する導電性のポリマ樹脂からなるＰＴＣサーミスタのように、所定の温度になると電気抵抗が上昇して電流を遮断するが、温度が低下すると抵抗値も低下して再び電流を流す復帰型の特性を有するものが用いられる。２０は過熱保護素子１９を構成する素子部で、この素子部２０は所定の温度になると電流を遮断するものである。２１ａ，２１ｂは素子部２０の両端から遠方に伸びるように配置された一対のリードで、この一対のリード２１ａ，２１ｂも前記過熱保護素子１９を構成するもので、その材料としては、他の構成部材との電気的接続を抵抗溶接で行うのであれば、Ｎｉを母材とする金属板が好ましい。
【００１８】
２２は保護回路基板で、この保護回路基板２２には少なくとも素電池１８の充電または素電池１８の放電の一方の制御を行う保護回路（図示せず）を設けている。２２ａ，２２ｂは保護回路基板２２の両端部に設けられた孔である。２３，２４は電池蓋１３の両端部に設けられた段付きボスで、この段付きボス２３，２４に前記保護回路基板２２の孔２２ａ，２２ｂを嵌合させることにより、保護回路基板２２は保持される。前記段付きボス２３，２４は根元部が太く、かつ先端部が細い形状となっているため、前記保護回路基板２２の孔２２ａ，２２ｂはこの段付きボス２３，２４の先端部に嵌合することになる。この場合、段付きボス２３，２４は根元部が孔２２ａ，２２ｂより大きい形状となっているため、この根元部がストッパーの働きをなして、保護回路基板２２を素電池１８の電池蓋１３に対して所定の間隔をあけて保持するものである。
【００１９】
前記段付きボス２３，２４は導体もしくは絶縁体で構成されるもので、導体で構成した場合には、短絡防止を図るために、保護回路基板２２の孔２２ａ，２２ｂおよびその近辺にはパターン配線を配置しないようにすることが望ましい。この段付きボス２３，２４は保護回路基板２２における後述するリード板と同じ電位のパターンと電気的に接続することも可能であり、この場合は、リード板を必ずしも設ける必要はないものである。なお、製造時の短絡防止の万全を図るためには保護回路基板２２における電池蓋１３と対向する面にはパターン配線を行わないようにするのが望ましい。
【００２０】
一方、段付きボス２３，２４を絶縁体で構成した場合は、保護回路基板２２のパターン配線に特に注意すべきことはなく、製造時に段付きボス２３，２４が保護回路基板２２上のパターン配線や部品と接触しても短絡する心配がないものである。
【００２１】
２５，２６は段付きボス２３，２４の先端部に設けた雌ねじに螺合するビスで、このビス２５，２６の螺合により保護回路基板２２の抜けを防止している。そしてこのビス２５，２６と前記段付きボス２３，２４とで固定手段を構成している。なお、前記ビス２５，２６は頭の部分が孔２２ａ，２２ｂより大きいため、保護回路基板２２が段付きボス２３，２４より抜けるのを防止できるものである。
【００２２】
２７は過熱保護素子１９における他方のリード２１ｂと保護回路基板２２の保護回路（図示せず）とを電気的に接続する接続部材としての金属部材からなるリード板、２８は電池蓋１３と保護回路基板２２の保護回路（図示せず）とを電気的に接続する接続部材としての金属部材からなるリード板である。２９は電池蓋１３と過熱保護素子１９における他方のリード２１ｂとの間に位置して両者１３，２１ｂの短絡を防止するために設けられた短絡防止用の絶縁部材である。
【００２３】
図３は本発明の実施の形態１における電池装置の回路図である。この図３において、図１、図２（ａ），図２（ｂ）で示した構成部材と同一の構成部材については、同一番号を付してその説明は省略し、異なる点のみを説明する。
【００２４】
図３において、３０は素電池１８への充電および素電池１８の放電を制御する保護回路で、保護回路基板２２に設けられている。３１は負荷で、この負荷３１は本発明の実施の形態１における電池装置が電気を供給しようとしている電気機器または電子機器のことである。
【００２５】
次に、図３における各構成部材の関係について説明する。素電池１８は負極を保護回路３０と電気的に接続し、かつ正極を過熱保護素子１９と電気的に接続している。過熱保護素子１９は素電池１８の正極と保護回路３０との間に直列に接続されており、素電池１８が所定の温度になると電流を遮断するものである。保護回路３０は入力側を素電池１８および過熱保護素子１９と電気的に接続し、かつ出力側を負荷３１と電気的に接続している。ここで、負荷３１への電力供給は素電池１８が行っているもので、過熱保護素子１９により電流が遮断されると、負荷３１への電力供給も停止される。また保護回路３０を動作させるための電力も素電池１８が供給しているものである。なお、図３の回路図は素電池１８の放電時の状態を示すもので、過熱保護素子１９の一端は素電池１８の正極と接続され、かつ他端は少なくとも使用時には保護回路３０および負荷３１を介して間接的に素電池１８の負荷と接続されるものである。一方、素電池１８の充電時には負荷３１の代わりに電源が接続される。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態１における電池装置の製造方法について説明する。
【００２７】
本発明の実施の形態１における電池装置の素電池１８は、基本的に公知の素電池と同様のものである。但し、本発明の実施の形態１においては、素電池１８に段付きボス２３，２４を設けている。これについては後述する。また、過熱保護素子１９として用いる温度ヒューズや、ＰＴＣサーミスタも基本的に公知のものと同様のものである。そしてまた、保護回路３０もリチウムイオン二次電池を用いた電池パック等に内蔵されている保護回路と基本的に同じである。したがって、素電池１８、過熱保護素子１９、保護回路３０の製造方法の説明については省略する。
【００２８】
素電池１８に段付きボス２３，２４を取り付ける場合は、段付きボス２３，２４を素電池１８の電池蓋１３にかしめて取り付けるか、あるいは接着により取り付ける。また、段付きボス２３，２４を絶縁体である樹脂で構成する場合は、電池蓋１３に直接段付きボス２３，２４を樹脂成形により設けるアウトサート成形をしてもよい。
【００２９】
本発明の実施の形態１における電池装置は、段付きボス２３，２４を設けた素電池１８と、過熱保護素子１９と、保護回路基板２２に設けた保護回路３０とを電気的に接続して、図２（ａ）、図２（ｂ）に示す形状に組み上げるものであり、その製造方法はいくつか考えられるが、その一例について説明する。
【００３０】
まず、過熱保護素子１９における他方のリード２１ｂとリード板２７とを電気的に接続する。この場合の接続方法は、抵抗溶接、レーザー溶接、はんだ付けのいずれでもよく、この両者２１ｂ，２７を電気的に接続することができるものであればよい。
【００３１】
次に、過熱保護素子１９における一方のリード２１ａと素電池１８における電極１４とを電気的に接続する。この場合の接続方法も、両者２１ａ，１４を電気的に接続することができるものであればよく、種々の方法が考えられる。例えば、抵抗溶接やレーザー溶接で両者２１ａ，１４を電気的に接続すればよい。一方、はんだ付けは電極１４の温度を一定以上の温度にしないと確実なはんだ付けができないものであり、したがって、はんだ付けの場合は、素電池１８を過熱させることにもつながるため、好ましくない。但し、低温で確実に接続することができるはんだ付けが可能となれば、これを用いてもよい。
【００３２】
これと前後して、リード板２８と素電池１８における電池蓋１３とを電気的に接続する。この場合の接続方法は、前記過熱保護素子１９における一方のリード２１ａと素電池１８における電極１４との接続方法と同様の方法で行えばよい。
【００３３】
次に、保護回路基板２２と、２つのリード板２７，２８とを電気的に接続する。この場合の接続方法は、はんだ付けや、レーザー溶接が用いられる。抵抗溶接は、保護回路３０へ悪影響を及ぼす可能性がある場合には、用いない方がよいが、そのような可能性がなければ、この抵抗溶接を用いてもよい。これと前後して、短絡防止のため、絶縁部材２９を電池蓋１３と過熱保護素子１９における他方のリード２１ｂとの間に位置させておく。
【００３４】
最後に、保護回路基板２２の孔２２ａ，２２ｂを段付きボス２３，２４に挿入し、そしてビス２５，２６を段付きボス２３，２４の先端部に設けた雌ねじに螺合することにより、保護回路基板２２を素電池１８に固定する。これにより、本発明の実施の形態１における電池装置を製造することができる。
【００３５】
なお、本発明の電池装置の製造方法は、上述した内容にとらわれる必要はなく、特に、素電池１８、過熱保護素子１９、リード板２７，２８、保護回路基板２２の接続順序は、上述した順序以外でもよいものである。
【００３６】
また、抵抗溶接は比較的作業も容易であり、かつ作業時間も短く、さらには抵抗溶接を行うための装置も比較的安価で大がかりなものではないため、電池装置では多くの接続部において用いられているが、素電池１８における電極１４と過熱保護素子１９における一方のリード２２ａとの接続や、素電池１８における電池蓋１３とリード板２８との接続を抵抗溶接で行う場合、抵抗溶接による保護回路３０への悪影響が懸念される場合には、上述した順序で行うのが望ましい。
【００３７】
一方、抵抗溶接による保護回路３０への悪影響が懸念されない場合には、以下の順序による方法もある。
【００３８】
まず、保護回路基板２２にリード板２８と、過熱保護素子１９が接続されているリード板２７を接続する。この時、リード板２７，２８は図１のように折り曲げた状態ではなく、平板の状態で接続する。
【００３９】
次に、過熱保護素子１９における一方のリード２１ａと素電池１８における電極１４、およびリード板２８と素電池１８における電池蓋１３とをそれぞれ抵抗溶接により接続する。
【００４０】
最後に、リード板２７，２８を図１の形状のように折り曲げるとともに、保護回路基板２２の孔２２ａ、２２ｂに段付きボス２３，２４を挿入し、そしてビス２５，２６を段付きボス２３，２４の先端部に設けた雌ねじに螺合することにより、保護回路基板２２を素電池１８に固定するもので、この方法であってもよい。
【００４１】
上記した本発明の実施の形態１においては、保持手段である段付きボス２３，２４を素電池１８における発電要素１１と電気的に絶縁し、かつこの発電要素１１は、電極１４に接続された一方の極（正極）と、電池缶１２に電気的に接続された他方の極（負極）を保護回路基板２２の保護回路３０にそれぞれ接続部材であるリード板２７，２８を介して電気的に接続するようにしているため、次のような効果が得られるものである。すなわち、この構成によれば、発電要素１１の正極および負極と保護回路基板２２の保護回路３０とをそれぞれ接続部材であるリード板２７，２８を介して電気的に接続する際に、万一、保持手段である段付きボス２３，２４と保護回路基板２２の配線パターンが接触したとしても、保持手段である段付きボス２３，２４が発電要素１１と電気的に絶縁されているため、保護回路基板２２の配線パターンの短絡を防止することができるという効果が得られるものである。
【００４２】
また、上記本発明の実施の形態１においては、素電池１８を構成する電池蓋１３に設けた保持手段である段付きボス２３，２４により、所定の間隔をあけて保護回路基板２２を素電池１８に保持し、かつこの素電池１８を構成する発電要素１１の一方の極（正極）を電極１４、過熱保護素子１９、リード板２７を介して保護回路基板２２の保護回路３０に電気的に接続するとともに、発電要素１１の他方の極（負極）を電池缶１２、電池蓋１３、リード板２８を介して保護回路基板２２の保護回路３０に電気的に接続して保護回路基板２２と素電池１８を一体化した構成としているため、この状態での保存や、電池パックの外装ケースへの組み込みが容易に行えるものである。
【００４３】
なお、本発明の電池装置は、実施の形態１の内容に限定されるものではなく、様々なバリエーションが考えられるものである。
【００４４】
例えば、本発明の実施の形態１においては、素電池１８における発電要素１１の一方の極（正極）を電池蓋１３の開口部１３ａに臨ませた電極１４に接続し、かつ他方の極（負極）を電池蓋１３と電気的に接続された電池缶１２に電気的に接続するようにしていたが、これは逆に接続するようにしてもよいものである。また、発電要素１１の他方の極（負極）は電池缶１２と電池蓋１３からなるケース１５全体に電気的に接続されているため、ケース１５全体が負極となっているが、有底角筒状の電池缶１２の底面部のみに発電要素１１の他方の極（負極）を接続することにより、電池缶１２の底面部のみを負極とし、それ以外の部分には絶縁を施すようにしてもよいものである。この場合は、電池蓋１３と過熱保護素子１９における他方のリード２１ｂとの絶縁をする必要がなくなるものである。そしてまた、素電池１８におけるケース１５を構成する電池缶１２は有底角筒状に構成していたが、有底円筒状に構成してもよいものである。さらに、保護回路基板２２の保護回路３０に接続されるリード板２８は電池蓋１３に接続するようにしていたが、電池缶１２の底面部に接続するようにしてもよいものである。さらにまた、過熱保護素子１９は電池蓋１３の開口部１３ａに臨ませた電極１４と、保護回路基板２２との間に電気的に接続するようにしていたが、ケース１５と保護回路基板２２との間に過熱保護素子１９を電気的に接続するようにしてもよく、この場合は、リード板２８が電池蓋１３の開口部１３ａに臨ませた電極１４と保護回路基板２２とを接続することになる。
【００４５】
また、保護回路基板２２の固定方法は、本発明の実施の形態１で説明した段付きボス２３，２４とビス２５，２６の組合せに限られるものではなく、ビスの代わりにリベットを用いてもよく、さらには保護回路基板２２の孔２２ａ，２２ｂを段付きボス２３，２４に嵌合させた後、段付きボス２３，２４の先端部を塑性変形させてビスの頭の形状にして保護回路基板２２を固定するようにしてもよいものである。
【００４６】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図面を参照しながら説明する。
【００４７】
図４は本発明の実施の形態２における電池装置の部分縦断面図である。この図４において、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）で示した本発明の実施の形態１の構成部材と同一の構成部材については、同一番号を付してその説明は省略し、異なる点のみを説明する。
【００４８】
すなわち、本発明の実施の形態２における電池装置は、段付きボス２３，２４を導体で構成することにより、本発明の実施の形態１における電池装置で採用していたリード板２８が不要となるようにしたものである。つまり、本発明の実施の形態２における電池装置は、段付きボス２３，２４を導体で構成することにより、電池蓋１３と保護回路基板２２の保護回路３０とを段付きボス２３，２４を介して電気的に接続するようにしたものである。この場合、電池蓋１３は、電極１４と電極接続部材１７を介して接続されている発電要素１１の一方の極（正極）とは異なる他方の極（負極）に電気的に接続しているものである。このような構成とすることにより、保護回路基板２２の一方の電位側は、リード板２７および過熱保護素子１９を介して発電要素１１の一方の極（正極）が電気的に接続されている電極１４に接続され、かつ他方の電位側は、段付きボス２３，２４を介して発電要素１１の他方の極（負極）が電気的に接続されている電池蓋１３に接続されるものである。
【００４９】
上記したように本発明の実施の形態２における電池装置の製造方法は、保護回路基板２２の他方の電位側を、導体で構成された段付きボス２３，２４を介して発電要素１１の他方の極が電気的に接続されている電池蓋１３に接続しているため、上記本発明の実施の形態１で採用していたリード板２８は不要となり、その結果、リード板２８の接続に関する製造工程が省略できるため、電池装置の軽量化、コスト低減が図れるという効果が得られるものである。
【００５０】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、図面を参照しながら説明する。
【００５１】
図５（ａ）は本発明の実施の形態３における電池装置の部分縦断面図、図５（ｂ）は同電池装置の部分斜視図である。この図５（ａ）、図５（ｂ）において、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）で示した本発明の実施の形態１の構成部材と同一の構成部材については、同一番号を付してその説明は省略し、異なる点のみを説明する。
【００５２】
すなわち、本発明の実施の形態３における電池装置は、電池蓋１３を、発電要素１１の一方の極（正極）と電極接続部材１７を介して接続されている電極１４に電気的に接続するとともに、電池缶１２と電池蓋１３との間に電極絶縁部材１６ａを設けたものである。これにより、電池缶１２と電池蓋１３は異なる電位を有することになる。さらに本発明の実施の形態３における電池装置は、段付きボス２３の代わりに段付き状の突起部３２を金属製の電池缶１２に一体的に設けるとともに、保護回路基板２２に設けた孔２２ａの代わりに前記段付き状の突起部３２と係合する切り欠き部２２ｃを設けたものである。なお、この実施の形態３においては、過熱保護素子１９を保護回路基板２２の保護回路（図示せず）に電気的に接続しているもので、このような構成とすることにより、発電要素１１の一方の極（正極）は、電極接続部材１７、電極１４、電池蓋１３、導体で構成された段付きボス２４を介して保護回路基板２２の保護回路（図示せず）に電気的に接続され、かつ発電要素１１の他方の極（負極）は電池缶１２、段付き状の突起部３２、過熱保護素子１９を介して保護回路基板２２の保護回路（図示せず）に電気的に接続されるものである。
【００５３】
上記本発明の実施の形態３における電池装置においては、保護回路基板２２の素電池１８への保持、および保護回路基板２２と素電池１８との電気的接続を、導体で構成された段付きボス２４と、金属製の電池缶１２に一体的に設けられた段付き状の突起部３２により行っているため、前述した本発明の実施の形態１におけるリード板２７，２８は不要となり、これにより、電池装置の軽量化、製造の容易化、コスト低減が図れるという効果が得られるものである。
【００５４】
なお、上記本発明の実施の形態３における電池装置において、電気的接続を確実なものとするためには、段付き状の突起部３２と保護回路基板２２とをはんだ付けにより接続するのが好ましい。また保護回路基板２２に設けた切り欠き部２２ｃは孔であってもよいものである。
【００５５】
（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４について、図面を参照しながら説明する。
【００５６】
図６（ａ）は本発明の実施の形態４における電池装置の部分縦断面図、図６（ｂ）は同電池装置の上面図である。この図６（ａ）、図６（ｂ）において、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）で示した本発明の実施の形態１の構成部材と同一の構成部材については、同一番号を付してその説明は省略し、異なる点のみを説明する。
【００５７】
すなわち、本発明の実施の形態４における電池装置は、段付きボス２３，２４の代わりに段付き状のフック３３，３４を電池蓋１３に設けるとともに、保護回路基板２２に設けた孔２２ａ，２２ｂの代わりに前記段付き状のフック３３，３４と係合する切り欠き部２２ｄ，２２ｅを設けたものである。前記フック３３，３４は弾性を有するように構成されているもので、保護回路基板２２をフック３３，３４に取り付ける際には、フック３３，３４は外側に開くように変形し、そしてフック３３，３４が保護回路基板２２の切り欠き部２２ｄ，２２ｅに係合した際にはフック３３，３４は元の形状に戻って保護回路基板２２を電池蓋１３との間に間隔をあけて固定する。この構成においては、ドライバー等の工具を用いることなく保護回路基板２２を固定することができるものである。
【００５８】
図６（ｃ）の電池装置は、図６（ｂ）の電池装置のバリエーションを示したもので、図６（ｂ）に示した二方のフック３３，３４とは別個にさらに同形状の二方のフック３５，３６を電池蓋１３に設けるとともに、保護回路基板２２にも前記二方のフック３５，３６と係合する切り欠き部２２ｆ，２２ｇを、図６（ｂ）に示した切り欠き部２２ｄ，２２ｅとは別個に設けたものである。このように電池蓋１３の四方にフック３３，３４，３５，３６を設け、かつ保護回路基板２２の四方に切り欠き部２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇを設け、これらを係合させることにより、保護回路基板２２の固定はさらに安定したものが得られるものである。
【００５９】
なお、上記本発明の実施の形態４における保護回路基板２２の固定手段は、前述した本発明の実施の形態２および３の電池装置における保護回路基板２２の固定手段として適用できるものである。
【００６０】
（実施の形態５）
以下、本発明の実施の形態５について、図面を参照しながら説明する。
【００６１】
図７（ａ）は本発明の実施の形態５における電池装置の上面図、図７（ｂ）は同電池装置の部分斜視図、図７（ｃ）および図７（ｄ）においては同電池装置の製造方法を示す部分側面図である。この図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）、図７（ｄ）において、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）で示した本発明の実施の形態１の構成部材と同一の構成部材については、同一番号を付してその説明は省略し、異なる点のみを説明する。
【００６２】
すなわち、本発明の実施の形態５における電池装置は、図５（ａ）、図５（ｂ）に示した本発明の実施の形態３における電池装置と同様、電池蓋１３を、発電要素１１の一方の極と電極接続部材１７を介して接続されている電極１４に電気的に接続するとともに、電池缶１２と電池蓋１３との間に電極絶縁部材１６ａを設けており、これにより、電池缶１２と電池蓋１３は異なる電位を有するようにしている。そして本発明の実施の形態５における電池装置は、本発明の実施の形態３における電池装置において電池缶１２に一体的に設けた段付き状の突起部３２を二つ設けたものである。つまり、本発明の実施の形態５における電池装置は、前記突起部３２と略同様の段付き状の突起部３７，３８を、電池缶１２に一体的に設けるとともに、保護回路基板２２に、この段付き状の突起部３７，３８と係合する二つの切り欠き部２２ｈ，２２ｉを設けたものである。この場合、前記段付き状の突起部３７，３８は先端部３７ａ，３８ａをそれぞれ長くしているもので、保護回路基板２２を電池蓋１３との間に間隔をあけた状態で電池缶１２に固定する場合は、最初は図７（ｃ）に示すように、段付き状の突起部３７，３８（図示せず）を真っ直ぐにしておき、そしてこの段付き状の突起部３８に保護回路基板２２の切り欠き部２２ｈ，２２ｉ（図示せず）を係合させた後、図７（ｄ）に示すように、段付き状の突起部３７，３８（図示せず）の先端部３７ａ，３８ａ（図示せず）を折り曲げることにより保護回路基板２２は電池缶１２に固定される。このような構成とすることにより、保護回路基板２２は電池蓋１３との間に間隔をあけた状態で電池缶１２に確実に固定されるものである。
【００６３】
なお、上記本発明の実施の形態５における電池装置においては、段付き状の突起部３７，３８を電池缶１２に一体的に設けているが、この変形例として、前記段付き状の突起部３７，３８を電池蓋１３に設けてもよいものである。
【００６４】
（実施の形態６）
以下、本発明の実施の形態６について、図面を参照しながら説明する。
【００６５】
図８は本発明の実施の形態６における電池装置の部分縦断面図である。この図８において、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）で示した本発明の実施の形態１の構成部材と同一の構成部材については、同一番号を付してその説明は省略し、異なる点のみを説明する。
【００６６】
すなわち、本発明の実施の形態６における電池装置は、電池蓋１３に凹部３９を設け、この凹部３９に過熱保護素子１９を構成する素子部２０の一部を収納するようにしたものである。この構成によれば、素子部２０の凹部３９への収納分だけ、素電池１８と保護回路基板２２との距離を短くすることができるため、電池装置として小型化を図ることができるものである。
【００６７】
（実施の形態７）
以下、本発明の実施の形態７について、図面を参照しながら説明する。
【００６８】
図９（ａ）は本発明の実施の形態７における電池装置の部分縦断面図、図１０は同電池装置の一部破断斜視図である。この図９、図１０において、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）で示した本発明の実施の形態１の構成部材と同一の構成部材については、同一番号を付してその説明は省略し、異なる点のみを説明する。
【００６９】
すなわち、本発明の実施の形態７における電池装置は、保護回路基板２２に開口部４０を設け、この開口部４０に過熱保護素子１９を構成する素子部２０の一部を収納するようにしたものである。この構成によれば、素子部２０の開口部４０への収納分だけ、素電池１８と保護回路基板２２との距離を短くすることができるため、電池装置として小型化を図ることができるものである。
【００７０】
また前記保護回路基板２２の開口部４０を、過熱保護素子１９における一方のリード２１ａと素電池１８における電極１４との接続部４１が露出する程度の大きさに形成しておけば、図１０に示すように、保護回路基板２２を素電池１８に固定した状態で、過熱保護素子１９における一方のリード２１ａと素電池１８における電極１４とを接続することが可能となるものである。
【００７１】
【発明の効果】
以上のように本発明の電池装置は、正極および負極を有する発電要素とこの発電要素を収納するケースとからなる素電池と、この素電池に設けられた保持手段と、この保持手段により前記素電池と所定の間隔をあけて保持され、かつ前記発電要素の正極および負極と電気的に接続されるとともに、前記素電池の保護を行う保護回路を有する保護回路基板とを備え、前記素電池と前記保護回路基板の保護回路との間に過熱保護素子を電気的に直列に接続し、かつこの過熱保護素子は前記素電池の過熱時に電流を遮断する素子部とこの素子部に電気的に接続された一対のリードとを有し、さらに前記素電池を構成するケースに凹部を設け、この凹部に前記素子部を収納するようにしているため、この素子部の凹部への収納分だけ、電池装置の小型化が図れるという優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１における電池装置の一部を破断して示した分解斜視図
【図２】 （ａ）同電池装置の部分縦断面図
（ｂ）同電池装置の上面図
【図３】 同電池装置の回路図
【図４】 本発明の実施の形態２における電池装置の部分縦断面図
【図５】 （ａ）本発明の実施の形態３における電池装置の部分縦断面図
（ｂ）同電池装置の部分斜視図
【図６】 （ａ）本発明の実施の形態４における電池装置の部分縦断面図
（ｂ）同電池装置の上面図
（ｃ）同電池装置のバリエーションを示す上面図
【図７】 （ａ）本発明の実施の形態５における電池装置の上面図
（ｂ）同電池装置の部分斜視図
（ｃ）同電池装置の製造方法を示す部分側面図
（ｄ）同電池装置の製造方法を示す部分側面図
【図８】 本発明の実施の形態６における電池装置の部分縦断面図
【図９】 本発明の実施の形態７における電池装置の部分縦断面図
【図１０】 同電池装置の一部破断斜視図
【図１１】 従来の電池装置の斜視図
【符号の説明】
１１ 発電要素
１２ 電池缶
１３ 電池蓋
１４ 電極
１５ ケース
１８ 素電池
１９ 過熱保護素子
２０ 素子部
２１ａ，２１ｂ 一対のリード
２２ 保護回路基板（板状部材）
２２ａ，２２ｂ 孔
２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｉ 切り欠き部
２３，２４ 段付きボス（保持手段）
２５，２６ ビス
２７，２８ リード板（接続部材）
３０ 保護回路
３２，３７，３８ 段付き状の突起部
３３，３４，３５，３６ フック
３９ 凹部
４０ 開口部
【発明の属する技術分野】
一般に電池は様々な機器に用いられており、近年、その中でも、携帯電話や、ノートパソコンと呼ばれる持ち運び可能なパーソナルコンピュータをはじめとする携帯端末の電源として用いられることが多くなってきた。
【０００２】
本発明は、このような携帯端末をはじめとする電気機器または電子機器に用いられる電池装置に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
近年、携帯電話や、持ち運び可能なパーソナルコンピュータをはじめとする携帯端末の多機能化や高性能化に伴い、これらの電源としての電池に対し、大容量や大電力が求められている。このような大容量、大電力の要望に対し、リチウムイオン二次電池等の高性能の電池が登場してきた。
【０００４】
これらの電池は、大電力であるため、発熱量も従来の乾電池などと比べて大きい。そしてこれらの電池は温度が高くなりすぎると、電池内部の化学反応に支障をきたすおそれがあり、また、この電池を使用している電気機器または電子機器内の半導体等の電気部品に対し、熱による悪影響を与えるおそれがある。
【０００５】
したがって、これらの高性能の電池は、電池を過熱から保護する手段と共に電池装置として用いられることが多い。
【０００６】
図１１は従来の電池装置の斜視図である。図１１において、１は有底角筒状のケースで、このケース１は金属により構成され、かつこのケース１内には発電要素（図示せず）を収納している。そしてこの発電要素（図示せず）は一方の極をケース１としている。２は前記ケース１の上方開口部を閉塞する蓋で、この蓋２には前記発電要素（図示せず）の他方の極を構成する電極３を取り付けており、この蓋２と前記ケース１で素電池４を構成している。５は前記蓋２に設置された過熱保護素子で、この過熱保護素子５は素子部６と、この素子部６の両端部に設けられた導電体からなる一対のリード７ａ，７ｂとにより構成されている。そして、この一対のリード７ａ，７ｂのうち、一方のリード７ａは前記電極３にスポット溶接により電気的に接続されている。８は前記ケース１の側面に設置された保護回路基板で、この保護回路基板８には前記素電池４を過充電・過放電等から保護する保護回路（図示せず）を設けている。そしてこの保護回路基板８には金属製の一方の接続部材８ａと、他方の接続部材８ｂを設けており、一方の接続部材８ａは前記他方のリード７ｂとスポット溶接により電気的に接続されている。また他方の接続部材８ｂは前記ケース１に電気的に接続されている。９は前記ケース１の側面から蓋２にかけて設けられた絶縁シートで、この絶縁シート９は、ケース１と、過熱保護素子５における他方のリード７ｂ、保護回路基板８および一対の接続部材８ａ，８ｂとを絶縁し、過熱保護素子５における一対のリード７ａ，７ｂの短絡を防止するものである。
【０００７】
上記のように構成された高性能の電池装置は、素電池４に保護回路基板８を接続し、さらにこれらを外装ケースで覆った電池パックとして用いられることが多い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電池装置においては、保護回路基板８を電池パックの外装ケースに固定する場合、外装ケースの内面に設けたリブで行っているため、電池パックの組立において、保護回路基板８を外装ケースの内面に設けたリブに固定し、その後、保護回路基板８と素電池４を接続する場合は、保護回路基板８と素電池４をはんだ付けや抵抗溶接等で接続するための作業空間が必要となるが、この空間の存在は電池パックの小型化を阻害するものであった。
【０００９】
一方、保護回路基板８と素電池４を予め接続し、そしてこれらを電池パックの外装ケースに組み込む場合は、上記した空間は不要となるが、保護回路基板８が素電池４に固定されていないため、組み込み作業中に保護回路基板８を引っかけたりして接続部材８ａ、８ｂ等を破損させてしまったり、保護回路基板８と素電池４を短絡させてしまうことがあった。このような短絡を防止するために、図１１に示すように、保護回路基板８と素電池４との間に絶縁シート９を設ける方法もあるが、この場合が、保護回路基板８が固定されていないため、絶縁シート９のサイズを、保護回路基板８が動いても素電池４との短絡が生じない程度の大きさにする必要があり、そのため、この絶縁シート９は余裕をもったサイズにする必要性から、資源の利用効率の面で課題を有していた。
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、従来のような絶縁シートを設けることなく、保護回路基板等の板状部材を確実に保持することができる電池装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【００１２】
本発明の請求項１に記載の発明は、正極および負極を有する発電要素とこの発電要素を収納するケースとからなる素電池と、この素電池に設けられた保持手段と、この保持手段により前記素電池と所定の間隔をあけて保持され、かつ前記発電要素の正極および負極と電気的に接続されるとともに、前記素電池の保護を行う保護回路を有する保護回路基板とを備え、前記素電池と前記保護回路基板の保護回路との間に過熱保護素子を電気的に直列に接続し、かつこの過熱保護素子は前記素電池の過熱時に電流を遮断する素子部とこの素子部に電気的に接続された一対のリードとを有し、さらに前記素電池を構成するケースに凹部を設け、この凹部に前記素子部を収納するようにしたもので、この構成によれば、素電池を構成するケースに凹部を設け、この凹部に過熱保護素子の素子部を収納するようにしているため、この素子部の凹部への収納分だけ、電池装置の小型化が図れるという作用効果が得られるものである。
【００１３】
本発明の請求項２に記載の発明は、正極および負極を有する発電要素とこの発電要素を収納するケースとからなる素電池と、この素電池に設けられた保持手段と、この保持手段により前記素電池と所定の間隔をあけて保持され、かつ前記発電要素の正極および負極と電気的に接続されるとともに、前記素電池の保護を行う保護回路を有する保護回路基板とを備え、前記素電池と前記保護回路基板の保護回路との間に過熱保護素子を電気的に直列に接続し、かつこの過熱保護素子は前記素電池の過熱時に電流を遮断する素子部とこの素子部に電気的に接続された一対のリードとを有し、さらに前記保護回路基板に開口部を設け、この開口部に前記素子部を入り込ませたもので、この構成によれば、保護回路基板に開口部を設け、この開口部に過熱保護素子の素子部を入り込ませているため、この素子部の開口部への入り込み分だけ、電池装置の小型化が図れるという作用効果が得られるものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施の形態１における電池装置の一部を破断して示した分解斜視図、図２（ａ）は同電池装置の部分縦断面図、図２（ｂ）は同電池装置の上面図である。
【００１６】
図１、図２（ａ）、図２（ｂ）において、１１は発電要素、１２は金属により構成された有底角筒状の電池缶、１３は前記電池缶１２の上方開口部を閉塞する金属製の電池蓋で、この電池蓋１３の略中央部には開口部１３ａが設けられており、この開口部１３ａに前記発電要素１１の一方の極（正極）と電気的に接続されている電極１４を臨ませている。また前記電池缶１２と電池蓋１３はケース１５を構成しているもので、このケース１５内に前記発電要素１１を収納している。１６は前記電池蓋１３の開口部１３ａに設けた電極絶縁部材で、この電極絶縁部材１６は電極１４とケース１５とを絶縁している。１７は発電要素１１の一方の極（正極）と電極１４とを電気的に接続している電極接続部材である。以上説明した１１〜１７の構成部材により素電池１８を構成している。なお、この素電池１８における発電要素１１は、一方の極（正極）を電極１４に接続し、かつ他方の極（負極）を電池缶１２と電気的に接続しているもので、前記電池缶１２は電池蓋１３と電気的に接続されているため、電池缶１２と電池蓋１３からなるケース１５全体は電極１４と異なる電位を有することになる。
【００１７】
１９は過熱保護素子で、この過熱保護素子１９は通常時には電気抵抗が実用上無視できる程度の微小な値であるが、素電池１８の温度を検知して素電池１８が所定の温度になった時には実用上電流を遮断する程度に電気抵抗が極めて高くなる特性を有しているもので、この特性により素電池１８の過熱を防止するものである。この過熱保護素子１９としては、所定の温度になると溶解して分断する可溶合金からなる温度ヒューズのように一度電流を遮断すると二度と復帰しないものや、ＰＴＣ特性（Ｐositive Ｔemperature Ｃoefficient特性）を有する導電性のポリマ樹脂からなるＰＴＣサーミスタのように、所定の温度になると電気抵抗が上昇して電流を遮断するが、温度が低下すると抵抗値も低下して再び電流を流す復帰型の特性を有するものが用いられる。２０は過熱保護素子１９を構成する素子部で、この素子部２０は所定の温度になると電流を遮断するものである。２１ａ，２１ｂは素子部２０の両端から遠方に伸びるように配置された一対のリードで、この一対のリード２１ａ，２１ｂも前記過熱保護素子１９を構成するもので、その材料としては、他の構成部材との電気的接続を抵抗溶接で行うのであれば、Ｎｉを母材とする金属板が好ましい。
【００１８】
２２は保護回路基板で、この保護回路基板２２には少なくとも素電池１８の充電または素電池１８の放電の一方の制御を行う保護回路（図示せず）を設けている。２２ａ，２２ｂは保護回路基板２２の両端部に設けられた孔である。２３，２４は電池蓋１３の両端部に設けられた段付きボスで、この段付きボス２３，２４に前記保護回路基板２２の孔２２ａ，２２ｂを嵌合させることにより、保護回路基板２２は保持される。前記段付きボス２３，２４は根元部が太く、かつ先端部が細い形状となっているため、前記保護回路基板２２の孔２２ａ，２２ｂはこの段付きボス２３，２４の先端部に嵌合することになる。この場合、段付きボス２３，２４は根元部が孔２２ａ，２２ｂより大きい形状となっているため、この根元部がストッパーの働きをなして、保護回路基板２２を素電池１８の電池蓋１３に対して所定の間隔をあけて保持するものである。
【００１９】
前記段付きボス２３，２４は導体もしくは絶縁体で構成されるもので、導体で構成した場合には、短絡防止を図るために、保護回路基板２２の孔２２ａ，２２ｂおよびその近辺にはパターン配線を配置しないようにすることが望ましい。この段付きボス２３，２４は保護回路基板２２における後述するリード板と同じ電位のパターンと電気的に接続することも可能であり、この場合は、リード板を必ずしも設ける必要はないものである。なお、製造時の短絡防止の万全を図るためには保護回路基板２２における電池蓋１３と対向する面にはパターン配線を行わないようにするのが望ましい。
【００２０】
一方、段付きボス２３，２４を絶縁体で構成した場合は、保護回路基板２２のパターン配線に特に注意すべきことはなく、製造時に段付きボス２３，２４が保護回路基板２２上のパターン配線や部品と接触しても短絡する心配がないものである。
【００２１】
２５，２６は段付きボス２３，２４の先端部に設けた雌ねじに螺合するビスで、このビス２５，２６の螺合により保護回路基板２２の抜けを防止している。そしてこのビス２５，２６と前記段付きボス２３，２４とで固定手段を構成している。なお、前記ビス２５，２６は頭の部分が孔２２ａ，２２ｂより大きいため、保護回路基板２２が段付きボス２３，２４より抜けるのを防止できるものである。
【００２２】
２７は過熱保護素子１９における他方のリード２１ｂと保護回路基板２２の保護回路（図示せず）とを電気的に接続する接続部材としての金属部材からなるリード板、２８は電池蓋１３と保護回路基板２２の保護回路（図示せず）とを電気的に接続する接続部材としての金属部材からなるリード板である。２９は電池蓋１３と過熱保護素子１９における他方のリード２１ｂとの間に位置して両者１３，２１ｂの短絡を防止するために設けられた短絡防止用の絶縁部材である。
【００２３】
図３は本発明の実施の形態１における電池装置の回路図である。この図３において、図１、図２（ａ），図２（ｂ）で示した構成部材と同一の構成部材については、同一番号を付してその説明は省略し、異なる点のみを説明する。
【００２４】
図３において、３０は素電池１８への充電および素電池１８の放電を制御する保護回路で、保護回路基板２２に設けられている。３１は負荷で、この負荷３１は本発明の実施の形態１における電池装置が電気を供給しようとしている電気機器または電子機器のことである。
【００２５】
次に、図３における各構成部材の関係について説明する。素電池１８は負極を保護回路３０と電気的に接続し、かつ正極を過熱保護素子１９と電気的に接続している。過熱保護素子１９は素電池１８の正極と保護回路３０との間に直列に接続されており、素電池１８が所定の温度になると電流を遮断するものである。保護回路３０は入力側を素電池１８および過熱保護素子１９と電気的に接続し、かつ出力側を負荷３１と電気的に接続している。ここで、負荷３１への電力供給は素電池１８が行っているもので、過熱保護素子１９により電流が遮断されると、負荷３１への電力供給も停止される。また保護回路３０を動作させるための電力も素電池１８が供給しているものである。なお、図３の回路図は素電池１８の放電時の状態を示すもので、過熱保護素子１９の一端は素電池１８の正極と接続され、かつ他端は少なくとも使用時には保護回路３０および負荷３１を介して間接的に素電池１８の負荷と接続されるものである。一方、素電池１８の充電時には負荷３１の代わりに電源が接続される。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態１における電池装置の製造方法について説明する。
【００２７】
本発明の実施の形態１における電池装置の素電池１８は、基本的に公知の素電池と同様のものである。但し、本発明の実施の形態１においては、素電池１８に段付きボス２３，２４を設けている。これについては後述する。また、過熱保護素子１９として用いる温度ヒューズや、ＰＴＣサーミスタも基本的に公知のものと同様のものである。そしてまた、保護回路３０もリチウムイオン二次電池を用いた電池パック等に内蔵されている保護回路と基本的に同じである。したがって、素電池１８、過熱保護素子１９、保護回路３０の製造方法の説明については省略する。
【００２８】
素電池１８に段付きボス２３，２４を取り付ける場合は、段付きボス２３，２４を素電池１８の電池蓋１３にかしめて取り付けるか、あるいは接着により取り付ける。また、段付きボス２３，２４を絶縁体である樹脂で構成する場合は、電池蓋１３に直接段付きボス２３，２４を樹脂成形により設けるアウトサート成形をしてもよい。
【００２９】
本発明の実施の形態１における電池装置は、段付きボス２３，２４を設けた素電池１８と、過熱保護素子１９と、保護回路基板２２に設けた保護回路３０とを電気的に接続して、図２（ａ）、図２（ｂ）に示す形状に組み上げるものであり、その製造方法はいくつか考えられるが、その一例について説明する。
【００３０】
まず、過熱保護素子１９における他方のリード２１ｂとリード板２７とを電気的に接続する。この場合の接続方法は、抵抗溶接、レーザー溶接、はんだ付けのいずれでもよく、この両者２１ｂ，２７を電気的に接続することができるものであればよい。
【００３１】
次に、過熱保護素子１９における一方のリード２１ａと素電池１８における電極１４とを電気的に接続する。この場合の接続方法も、両者２１ａ，１４を電気的に接続することができるものであればよく、種々の方法が考えられる。例えば、抵抗溶接やレーザー溶接で両者２１ａ，１４を電気的に接続すればよい。一方、はんだ付けは電極１４の温度を一定以上の温度にしないと確実なはんだ付けができないものであり、したがって、はんだ付けの場合は、素電池１８を過熱させることにもつながるため、好ましくない。但し、低温で確実に接続することができるはんだ付けが可能となれば、これを用いてもよい。
【００３２】
これと前後して、リード板２８と素電池１８における電池蓋１３とを電気的に接続する。この場合の接続方法は、前記過熱保護素子１９における一方のリード２１ａと素電池１８における電極１４との接続方法と同様の方法で行えばよい。
【００３３】
次に、保護回路基板２２と、２つのリード板２７，２８とを電気的に接続する。この場合の接続方法は、はんだ付けや、レーザー溶接が用いられる。抵抗溶接は、保護回路３０へ悪影響を及ぼす可能性がある場合には、用いない方がよいが、そのような可能性がなければ、この抵抗溶接を用いてもよい。これと前後して、短絡防止のため、絶縁部材２９を電池蓋１３と過熱保護素子１９における他方のリード２１ｂとの間に位置させておく。
【００３４】
最後に、保護回路基板２２の孔２２ａ，２２ｂを段付きボス２３，２４に挿入し、そしてビス２５，２６を段付きボス２３，２４の先端部に設けた雌ねじに螺合することにより、保護回路基板２２を素電池１８に固定する。これにより、本発明の実施の形態１における電池装置を製造することができる。
【００３５】
なお、本発明の電池装置の製造方法は、上述した内容にとらわれる必要はなく、特に、素電池１８、過熱保護素子１９、リード板２７，２８、保護回路基板２２の接続順序は、上述した順序以外でもよいものである。
【００３６】
また、抵抗溶接は比較的作業も容易であり、かつ作業時間も短く、さらには抵抗溶接を行うための装置も比較的安価で大がかりなものではないため、電池装置では多くの接続部において用いられているが、素電池１８における電極１４と過熱保護素子１９における一方のリード２２ａとの接続や、素電池１８における電池蓋１３とリード板２８との接続を抵抗溶接で行う場合、抵抗溶接による保護回路３０への悪影響が懸念される場合には、上述した順序で行うのが望ましい。
【００３７】
一方、抵抗溶接による保護回路３０への悪影響が懸念されない場合には、以下の順序による方法もある。
【００３８】
まず、保護回路基板２２にリード板２８と、過熱保護素子１９が接続されているリード板２７を接続する。この時、リード板２７，２８は図１のように折り曲げた状態ではなく、平板の状態で接続する。
【００３９】
次に、過熱保護素子１９における一方のリード２１ａと素電池１８における電極１４、およびリード板２８と素電池１８における電池蓋１３とをそれぞれ抵抗溶接により接続する。
【００４０】
最後に、リード板２７，２８を図１の形状のように折り曲げるとともに、保護回路基板２２の孔２２ａ、２２ｂに段付きボス２３，２４を挿入し、そしてビス２５，２６を段付きボス２３，２４の先端部に設けた雌ねじに螺合することにより、保護回路基板２２を素電池１８に固定するもので、この方法であってもよい。
【００４１】
上記した本発明の実施の形態１においては、保持手段である段付きボス２３，２４を素電池１８における発電要素１１と電気的に絶縁し、かつこの発電要素１１は、電極１４に接続された一方の極（正極）と、電池缶１２に電気的に接続された他方の極（負極）を保護回路基板２２の保護回路３０にそれぞれ接続部材であるリード板２７，２８を介して電気的に接続するようにしているため、次のような効果が得られるものである。すなわち、この構成によれば、発電要素１１の正極および負極と保護回路基板２２の保護回路３０とをそれぞれ接続部材であるリード板２７，２８を介して電気的に接続する際に、万一、保持手段である段付きボス２３，２４と保護回路基板２２の配線パターンが接触したとしても、保持手段である段付きボス２３，２４が発電要素１１と電気的に絶縁されているため、保護回路基板２２の配線パターンの短絡を防止することができるという効果が得られるものである。
【００４２】
また、上記本発明の実施の形態１においては、素電池１８を構成する電池蓋１３に設けた保持手段である段付きボス２３，２４により、所定の間隔をあけて保護回路基板２２を素電池１８に保持し、かつこの素電池１８を構成する発電要素１１の一方の極（正極）を電極１４、過熱保護素子１９、リード板２７を介して保護回路基板２２の保護回路３０に電気的に接続するとともに、発電要素１１の他方の極（負極）を電池缶１２、電池蓋１３、リード板２８を介して保護回路基板２２の保護回路３０に電気的に接続して保護回路基板２２と素電池１８を一体化した構成としているため、この状態での保存や、電池パックの外装ケースへの組み込みが容易に行えるものである。
【００４３】
なお、本発明の電池装置は、実施の形態１の内容に限定されるものではなく、様々なバリエーションが考えられるものである。
【００４４】
例えば、本発明の実施の形態１においては、素電池１８における発電要素１１の一方の極（正極）を電池蓋１３の開口部１３ａに臨ませた電極１４に接続し、かつ他方の極（負極）を電池蓋１３と電気的に接続された電池缶１２に電気的に接続するようにしていたが、これは逆に接続するようにしてもよいものである。また、発電要素１１の他方の極（負極）は電池缶１２と電池蓋１３からなるケース１５全体に電気的に接続されているため、ケース１５全体が負極となっているが、有底角筒状の電池缶１２の底面部のみに発電要素１１の他方の極（負極）を接続することにより、電池缶１２の底面部のみを負極とし、それ以外の部分には絶縁を施すようにしてもよいものである。この場合は、電池蓋１３と過熱保護素子１９における他方のリード２１ｂとの絶縁をする必要がなくなるものである。そしてまた、素電池１８におけるケース１５を構成する電池缶１２は有底角筒状に構成していたが、有底円筒状に構成してもよいものである。さらに、保護回路基板２２の保護回路３０に接続されるリード板２８は電池蓋１３に接続するようにしていたが、電池缶１２の底面部に接続するようにしてもよいものである。さらにまた、過熱保護素子１９は電池蓋１３の開口部１３ａに臨ませた電極１４と、保護回路基板２２との間に電気的に接続するようにしていたが、ケース１５と保護回路基板２２との間に過熱保護素子１９を電気的に接続するようにしてもよく、この場合は、リード板２８が電池蓋１３の開口部１３ａに臨ませた電極１４と保護回路基板２２とを接続することになる。
【００４５】
また、保護回路基板２２の固定方法は、本発明の実施の形態１で説明した段付きボス２３，２４とビス２５，２６の組合せに限られるものではなく、ビスの代わりにリベットを用いてもよく、さらには保護回路基板２２の孔２２ａ，２２ｂを段付きボス２３，２４に嵌合させた後、段付きボス２３，２４の先端部を塑性変形させてビスの頭の形状にして保護回路基板２２を固定するようにしてもよいものである。
【００４６】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図面を参照しながら説明する。
【００４７】
図４は本発明の実施の形態２における電池装置の部分縦断面図である。この図４において、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）で示した本発明の実施の形態１の構成部材と同一の構成部材については、同一番号を付してその説明は省略し、異なる点のみを説明する。
【００４８】
すなわち、本発明の実施の形態２における電池装置は、段付きボス２３，２４を導体で構成することにより、本発明の実施の形態１における電池装置で採用していたリード板２８が不要となるようにしたものである。つまり、本発明の実施の形態２における電池装置は、段付きボス２３，２４を導体で構成することにより、電池蓋１３と保護回路基板２２の保護回路３０とを段付きボス２３，２４を介して電気的に接続するようにしたものである。この場合、電池蓋１３は、電極１４と電極接続部材１７を介して接続されている発電要素１１の一方の極（正極）とは異なる他方の極（負極）に電気的に接続しているものである。このような構成とすることにより、保護回路基板２２の一方の電位側は、リード板２７および過熱保護素子１９を介して発電要素１１の一方の極（正極）が電気的に接続されている電極１４に接続され、かつ他方の電位側は、段付きボス２３，２４を介して発電要素１１の他方の極（負極）が電気的に接続されている電池蓋１３に接続されるものである。
【００４９】
上記したように本発明の実施の形態２における電池装置の製造方法は、保護回路基板２２の他方の電位側を、導体で構成された段付きボス２３，２４を介して発電要素１１の他方の極が電気的に接続されている電池蓋１３に接続しているため、上記本発明の実施の形態１で採用していたリード板２８は不要となり、その結果、リード板２８の接続に関する製造工程が省略できるため、電池装置の軽量化、コスト低減が図れるという効果が得られるものである。
【００５０】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、図面を参照しながら説明する。
【００５１】
図５（ａ）は本発明の実施の形態３における電池装置の部分縦断面図、図５（ｂ）は同電池装置の部分斜視図である。この図５（ａ）、図５（ｂ）において、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）で示した本発明の実施の形態１の構成部材と同一の構成部材については、同一番号を付してその説明は省略し、異なる点のみを説明する。
【００５２】
すなわち、本発明の実施の形態３における電池装置は、電池蓋１３を、発電要素１１の一方の極（正極）と電極接続部材１７を介して接続されている電極１４に電気的に接続するとともに、電池缶１２と電池蓋１３との間に電極絶縁部材１６ａを設けたものである。これにより、電池缶１２と電池蓋１３は異なる電位を有することになる。さらに本発明の実施の形態３における電池装置は、段付きボス２３の代わりに段付き状の突起部３２を金属製の電池缶１２に一体的に設けるとともに、保護回路基板２２に設けた孔２２ａの代わりに前記段付き状の突起部３２と係合する切り欠き部２２ｃを設けたものである。なお、この実施の形態３においては、過熱保護素子１９を保護回路基板２２の保護回路（図示せず）に電気的に接続しているもので、このような構成とすることにより、発電要素１１の一方の極（正極）は、電極接続部材１７、電極１４、電池蓋１３、導体で構成された段付きボス２４を介して保護回路基板２２の保護回路（図示せず）に電気的に接続され、かつ発電要素１１の他方の極（負極）は電池缶１２、段付き状の突起部３２、過熱保護素子１９を介して保護回路基板２２の保護回路（図示せず）に電気的に接続されるものである。
【００５３】
上記本発明の実施の形態３における電池装置においては、保護回路基板２２の素電池１８への保持、および保護回路基板２２と素電池１８との電気的接続を、導体で構成された段付きボス２４と、金属製の電池缶１２に一体的に設けられた段付き状の突起部３２により行っているため、前述した本発明の実施の形態１におけるリード板２７，２８は不要となり、これにより、電池装置の軽量化、製造の容易化、コスト低減が図れるという効果が得られるものである。
【００５４】
なお、上記本発明の実施の形態３における電池装置において、電気的接続を確実なものとするためには、段付き状の突起部３２と保護回路基板２２とをはんだ付けにより接続するのが好ましい。また保護回路基板２２に設けた切り欠き部２２ｃは孔であってもよいものである。
【００５５】
（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４について、図面を参照しながら説明する。
【００５６】
図６（ａ）は本発明の実施の形態４における電池装置の部分縦断面図、図６（ｂ）は同電池装置の上面図である。この図６（ａ）、図６（ｂ）において、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）で示した本発明の実施の形態１の構成部材と同一の構成部材については、同一番号を付してその説明は省略し、異なる点のみを説明する。
【００５７】
すなわち、本発明の実施の形態４における電池装置は、段付きボス２３，２４の代わりに段付き状のフック３３，３４を電池蓋１３に設けるとともに、保護回路基板２２に設けた孔２２ａ，２２ｂの代わりに前記段付き状のフック３３，３４と係合する切り欠き部２２ｄ，２２ｅを設けたものである。前記フック３３，３４は弾性を有するように構成されているもので、保護回路基板２２をフック３３，３４に取り付ける際には、フック３３，３４は外側に開くように変形し、そしてフック３３，３４が保護回路基板２２の切り欠き部２２ｄ，２２ｅに係合した際にはフック３３，３４は元の形状に戻って保護回路基板２２を電池蓋１３との間に間隔をあけて固定する。この構成においては、ドライバー等の工具を用いることなく保護回路基板２２を固定することができるものである。
【００５８】
図６（ｃ）の電池装置は、図６（ｂ）の電池装置のバリエーションを示したもので、図６（ｂ）に示した二方のフック３３，３４とは別個にさらに同形状の二方のフック３５，３６を電池蓋１３に設けるとともに、保護回路基板２２にも前記二方のフック３５，３６と係合する切り欠き部２２ｆ，２２ｇを、図６（ｂ）に示した切り欠き部２２ｄ，２２ｅとは別個に設けたものである。このように電池蓋１３の四方にフック３３，３４，３５，３６を設け、かつ保護回路基板２２の四方に切り欠き部２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇを設け、これらを係合させることにより、保護回路基板２２の固定はさらに安定したものが得られるものである。
【００５９】
なお、上記本発明の実施の形態４における保護回路基板２２の固定手段は、前述した本発明の実施の形態２および３の電池装置における保護回路基板２２の固定手段として適用できるものである。
【００６０】
（実施の形態５）
以下、本発明の実施の形態５について、図面を参照しながら説明する。
【００６１】
図７（ａ）は本発明の実施の形態５における電池装置の上面図、図７（ｂ）は同電池装置の部分斜視図、図７（ｃ）および図７（ｄ）においては同電池装置の製造方法を示す部分側面図である。この図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）、図７（ｄ）において、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）で示した本発明の実施の形態１の構成部材と同一の構成部材については、同一番号を付してその説明は省略し、異なる点のみを説明する。
【００６２】
すなわち、本発明の実施の形態５における電池装置は、図５（ａ）、図５（ｂ）に示した本発明の実施の形態３における電池装置と同様、電池蓋１３を、発電要素１１の一方の極と電極接続部材１７を介して接続されている電極１４に電気的に接続するとともに、電池缶１２と電池蓋１３との間に電極絶縁部材１６ａを設けており、これにより、電池缶１２と電池蓋１３は異なる電位を有するようにしている。そして本発明の実施の形態５における電池装置は、本発明の実施の形態３における電池装置において電池缶１２に一体的に設けた段付き状の突起部３２を二つ設けたものである。つまり、本発明の実施の形態５における電池装置は、前記突起部３２と略同様の段付き状の突起部３７，３８を、電池缶１２に一体的に設けるとともに、保護回路基板２２に、この段付き状の突起部３７，３８と係合する二つの切り欠き部２２ｈ，２２ｉを設けたものである。この場合、前記段付き状の突起部３７，３８は先端部３７ａ，３８ａをそれぞれ長くしているもので、保護回路基板２２を電池蓋１３との間に間隔をあけた状態で電池缶１２に固定する場合は、最初は図７（ｃ）に示すように、段付き状の突起部３７，３８（図示せず）を真っ直ぐにしておき、そしてこの段付き状の突起部３８に保護回路基板２２の切り欠き部２２ｈ，２２ｉ（図示せず）を係合させた後、図７（ｄ）に示すように、段付き状の突起部３７，３８（図示せず）の先端部３７ａ，３８ａ（図示せず）を折り曲げることにより保護回路基板２２は電池缶１２に固定される。このような構成とすることにより、保護回路基板２２は電池蓋１３との間に間隔をあけた状態で電池缶１２に確実に固定されるものである。
【００６３】
なお、上記本発明の実施の形態５における電池装置においては、段付き状の突起部３７，３８を電池缶１２に一体的に設けているが、この変形例として、前記段付き状の突起部３７，３８を電池蓋１３に設けてもよいものである。
【００６４】
（実施の形態６）
以下、本発明の実施の形態６について、図面を参照しながら説明する。
【００６５】
図８は本発明の実施の形態６における電池装置の部分縦断面図である。この図８において、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）で示した本発明の実施の形態１の構成部材と同一の構成部材については、同一番号を付してその説明は省略し、異なる点のみを説明する。
【００６６】
すなわち、本発明の実施の形態６における電池装置は、電池蓋１３に凹部３９を設け、この凹部３９に過熱保護素子１９を構成する素子部２０の一部を収納するようにしたものである。この構成によれば、素子部２０の凹部３９への収納分だけ、素電池１８と保護回路基板２２との距離を短くすることができるため、電池装置として小型化を図ることができるものである。
【００６７】
（実施の形態７）
以下、本発明の実施の形態７について、図面を参照しながら説明する。
【００６８】
図９（ａ）は本発明の実施の形態７における電池装置の部分縦断面図、図１０は同電池装置の一部破断斜視図である。この図９、図１０において、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）で示した本発明の実施の形態１の構成部材と同一の構成部材については、同一番号を付してその説明は省略し、異なる点のみを説明する。
【００６９】
すなわち、本発明の実施の形態７における電池装置は、保護回路基板２２に開口部４０を設け、この開口部４０に過熱保護素子１９を構成する素子部２０の一部を収納するようにしたものである。この構成によれば、素子部２０の開口部４０への収納分だけ、素電池１８と保護回路基板２２との距離を短くすることができるため、電池装置として小型化を図ることができるものである。
【００７０】
また前記保護回路基板２２の開口部４０を、過熱保護素子１９における一方のリード２１ａと素電池１８における電極１４との接続部４１が露出する程度の大きさに形成しておけば、図１０に示すように、保護回路基板２２を素電池１８に固定した状態で、過熱保護素子１９における一方のリード２１ａと素電池１８における電極１４とを接続することが可能となるものである。
【００７１】
【発明の効果】
以上のように本発明の電池装置は、正極および負極を有する発電要素とこの発電要素を収納するケースとからなる素電池と、この素電池に設けられた保持手段と、この保持手段により前記素電池と所定の間隔をあけて保持され、かつ前記発電要素の正極および負極と電気的に接続されるとともに、前記素電池の保護を行う保護回路を有する保護回路基板とを備え、前記素電池と前記保護回路基板の保護回路との間に過熱保護素子を電気的に直列に接続し、かつこの過熱保護素子は前記素電池の過熱時に電流を遮断する素子部とこの素子部に電気的に接続された一対のリードとを有し、さらに前記素電池を構成するケースに凹部を設け、この凹部に前記素子部を収納するようにしているため、この素子部の凹部への収納分だけ、電池装置の小型化が図れるという優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１における電池装置の一部を破断して示した分解斜視図
【図２】 （ａ）同電池装置の部分縦断面図
（ｂ）同電池装置の上面図
【図３】 同電池装置の回路図
【図４】 本発明の実施の形態２における電池装置の部分縦断面図
【図５】 （ａ）本発明の実施の形態３における電池装置の部分縦断面図
（ｂ）同電池装置の部分斜視図
【図６】 （ａ）本発明の実施の形態４における電池装置の部分縦断面図
（ｂ）同電池装置の上面図
（ｃ）同電池装置のバリエーションを示す上面図
【図７】 （ａ）本発明の実施の形態５における電池装置の上面図
（ｂ）同電池装置の部分斜視図
（ｃ）同電池装置の製造方法を示す部分側面図
（ｄ）同電池装置の製造方法を示す部分側面図
【図８】 本発明の実施の形態６における電池装置の部分縦断面図
【図９】 本発明の実施の形態７における電池装置の部分縦断面図
【図１０】 同電池装置の一部破断斜視図
【図１１】 従来の電池装置の斜視図
【符号の説明】
１１ 発電要素
１２ 電池缶
１３ 電池蓋
１４ 電極
１５ ケース
１８ 素電池
１９ 過熱保護素子
２０ 素子部
２１ａ，２１ｂ 一対のリード
２２ 保護回路基板（板状部材）
２２ａ，２２ｂ 孔
２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｉ 切り欠き部
２３，２４ 段付きボス（保持手段）
２５，２６ ビス
２７，２８ リード板（接続部材）
３０ 保護回路
３２，３７，３８ 段付き状の突起部
３３，３４，３５，３６ フック
３９ 凹部
４０ 開口部
Claims (2)
- 正極および負極を有する発電要素とこの発電要素を収納するケースとからなる素電池と、この素電池に設けられた保持手段と、この保持手段により前記素電池と所定の間隔をあけて保持され、かつ前記発電要素の正極および負極と電気的に接続されるとともに、前記素電池の保護を行う保護回路を有する保護回路基板とを備え、前記素電池と前記保護回路基板の保護回路との間に過熱保護素子を電気的に直列に接続し、かつこの過熱保護素子は前記素電池の過熱時に電流を遮断する素子部とこの素子部に電気的に接続された一対のリードとを有し、さらに前記素電池を構成するケースに凹部を設け、この凹部に前記素子部を収納するようにした電池装置。
- 正極および負極を有する発電要素とこの発電要素を収納するケースとからなる素電池と、この素電池に設けられた保持手段と、この保持手段により前記素電池と所定の間隔をあけて保持され、かつ前記発電要素の正極および負極と電気的に接続されるとともに、前記素電池の保護を行う保護回路を有する保護回路基板とを備え、前記素電池と前記保護回路基板の保護回路との間に過熱保護素子を電気的に直列に接続し、かつこの過熱保護素子は前記素電池の過熱時に電流を遮断する素子部とこの素子部に電気的に接続された一対のリードとを有し、さらに前記保護回路基板に開口部を設け、この開口部に前記素子部を入り込ませた電池装置。
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