パック電池
【課題】ブレーカのオン抵抗を小さくし、電池温度が異常に上昇する状態ではブレーカで速やかに電流を遮断する。
【解決手段】パック電池は、電池３０とブレーカ４０と回路基板３５とを備える。電池３０は、正負の出力リード３１を外装フィルム３２から引き出しているポリマー電池３０Ａである。ブレーカ４０は、絶縁ケース２と外装金属板３とからなる外装ケース１の収納スペース２０に、固定接点５を有する固定接点金属板４と、可動接点７を有する可動接点金属板６と、バイメタル８とヒーター９を内蔵している。外装金属板３は、可動接点金属板６に電気接続されると共に、外側面を露出させて露出端子４３を表面に設けている。パック電池は、ブレーカ４０が、固定接点金属板４と外装金属板３の露出端子４３とを接続端子４１として、ポリマー電池３０Ａの出力リード３１と、回路基板３５に接続している基板リード３６とに溶接している。
【解決手段】パック電池は、電池３０とブレーカ４０と回路基板３５とを備える。電池３０は、正負の出力リード３１を外装フィルム３２から引き出しているポリマー電池３０Ａである。ブレーカ４０は、絶縁ケース２と外装金属板３とからなる外装ケース１の収納スペース２０に、固定接点５を有する固定接点金属板４と、可動接点７を有する可動接点金属板６と、バイメタル８とヒーター９を内蔵している。外装金属板３は、可動接点金属板６に電気接続されると共に、外側面を露出させて露出端子４３を表面に設けている。パック電池は、ブレーカ４０が、固定接点金属板４と外装金属板３の露出端子４３とを接続端子４１として、ポリマー電池３０Ａの出力リード３１と、回路基板３５に接続している基板リード３６とに溶接している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異常時に電流を遮断するブレーカを内蔵しているパック電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
パック電池は、電池の温度が異常に高くなる状態では電流を遮断して安全性を向上できる。このことを目的として、パック電池は、設定温度になると接点をオフに切り換えるブレーカを電池と直列に接続している。とくに、リチウムイオン電池を内蔵するパック電池は、異常な使用状態で充放電されると温度が非常に高くなることがあるので、ブレーカを直列に接続して、異常な高温では電流を遮断している。
【０００３】
電池の温度を検出して電流を遮断するブレーカとして、異常な状態で電流を遮断するブレーカが開発されている。（特許文献１参照）
このブレーカは、図１に示すように、バイメタル１０８を可動接点金属板１０６とする通電タイプのブレーカである。このブレーカは、バイメタル１０８を可動接点金属板１０６とするので、バイメタルによって可動接点金属板１０６の電気抵抗が大きくなる欠点がある。また、この通電タイプのブレーカは、周囲温度でバイメタル１０８の可動接点金属板１０６が変形して電流を遮断した後、周囲温度が低下してバイメタル１０８が復帰すると、可動接点１０７が再び固定接点１０５に接触してオン状態に復帰する。このブレーカを内蔵するパック電池は、電池が異常な温度に上昇して電流を遮断した後、電池の温度が低下すると、再び通電できる状態となって安全に使用できないことがある。パック電池は異常な温度になった状態では、電流を遮断する状態に保持することで安全に使用できる。
【０００４】
この欠点を解消するブレーカとして、バイメタルと可動接点金属板とを別の金属板とし、さらにバイメタルを加熱するヒーターを内蔵する無通電タイプのブレーカが開発されている。（特許文献２参照）
特許文献２の無通電タイプのブレーカを図２に示す。このブレーカは、固定接点２０５を設けている固定接点金属板２０４と、この固定接点２０５に接触する可動接点２０７のある可動接点金属板２０６との間にバイメタル２０８を配置している。この無通電タイプのブレーカは、周囲温度が高くなるとバイメタル２０８が反転するように変形して、可動接点２０７を固定接点２０５から離して電流を遮断する。さらに、このブレーカは、異常時にバイメタル２０８を加熱するヒーター２０９を内蔵している。このブレーカは、たとえば、電池の異常な状態を保護回路などで検出し、保護回路のスイッチング素子でヒーターに通電して、バイメタルを加熱して電流を遮断することができる。また、バイメタルは周囲温度が高くなっても反転して電流を遮断するので、ヒーターに通電することなく、周囲温度を検出して電流を遮断することができる。さらに、ヒーターを内蔵するブレーカは、周囲温度が高くなって電流を遮断した後、ヒーターに通電してバイメタルを加熱状態に保持して、電流を遮断する状態に保持することもできる。したがって、特許文献２のブレーカは、周囲温度で電流を遮断し、また、保護回路などの異常な状態を検出して電流を遮断し、さらに電流を遮断する状態でヒーターに通電して電流を遮断する状態に保持できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１０００５４号公報
【特許文献２】特開２００６−３３８９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２の無通電タイプのブレーカは、周囲温度でバイメタルを反転させて、可動接点を固定接点から分離して電流を遮断する。この構造の無通電タイプのブレーカは、バイメタルと可動接点金属板とを別の金属板として、バイメタルを反転させて可動接点を固定接点から分離するので、バイメタルの反転に時間遅れが発生しやすい。バイメタルが可動接点金属板の内部にあるので、周囲温度がバイメタルに伝達されるのに時間がかかるからである。温度で電流を遮断する無通電タイプのブレーカは、異常な温度を検出して電流を遮断するので、周囲温度が上昇して設定温度よりも高くなると、できる限り速やかに電流を遮断する特性が要求される。周囲温度が急激に高くなっている状態でバイメタルの反転が遅れると、電池に損傷を与えて安全に電流を遮断できなくなるからである。この弊害は、バイメタルの反転温度を低く設定して防止できる。ただ、低い温度で電流を遮断する無通電タイプのブレーカは、電池が熱による弊害のない状態で長く使用されても電流を遮断してしまう弊害が発生する。また、バイメタルは積層している金属の熱膨張の差で反転するので、低温で反転させるバイメタルは設計も難しくなる。このことから、ブレーカが動作して電池の電流を遮断する温度は、問題の発生しない温度においてはできる限り高くし、問題の発生する温度よりも低くすることが大切である。このことから、パック電池のブレーカは、電池に損傷を与えるよりも低い温度で速やかに電流を遮断する特性が要求される。
【０００７】
本発明の第１の目的は、このことを実現すること、すなわちブレーカのオン抵抗を小さくし、さらに、電池の温度が異常に上昇する状態にあってはブレーカで速やかに電流を遮断して安全に使用できるブレーカを内蔵するパック電池を提供することにある。
【０００８】
さらに、図２に示すように、バイメタルと可動接点金属板とを別の金属板としてオン抵抗を小さくし、さらにバイメタルを加熱するヒーターを内蔵する無通電タイプのブレーカは、全体が相当に厚くなってパック電池の外形を大きくする欠点もある。このため、パック電池に内蔵されるブレーカは、無通電タイプであっても薄くして小さな機器にも収納できる形状が要求される。
【０００９】
本発明の第２の目的は、このことを実現すること、すなわち、ブレーカを薄くしながら速やかに周囲温度で電流を遮断できるブレーカを内蔵するパック電池を提供することにある。
【００１０】
さらに、ブレーカを備えるパック電池は、図３の斜視図に示す工程で組み立てられる。
（１）ブレーカ３４０の一方の接続端子３４４に、板状のリード３３７をスポット溶接して接続する。
（２）ブレーカ３４０の他方の接続端子３４６に、Ｌ字状のリード３３８をスポット溶接して接続する。
（３）板状のリード３３６を素電池３３０の封口板３３２にスポット溶接して接続し、Ｌ字状のリード３３８を回路基板３３５に接続しているリード３３６にスポット溶接して接続し、さらに、リード３３７を素電池３３０の凸部電極３３３に溶接する。
【００１１】
以上の工程で組み立てられるパック電池は、ブレーカを回路基板に接続するためにＬ字状のリードをスポット溶接する必要がある。このため、ブレーカを接続するために２枚のリードを必要とするので、部品コストが高くなる欠点がある。また、回路基板のリードを、素電池とブレーカにスポット溶接して接続する工程においては、スポット溶接する方向が異なるので、この工程に手間がかかってタクトタイムが長くなる欠点がある。
【００１２】
本発明の第３の目的は、この欠点を解消すること、すなわちリードの使用数を少なくして部品コストを低減し、さらに、回路基板のリードを簡単に能率よく接続することで製造コストをも低減できる無通電タイプのブレーカを備えるパック電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１３】
本発明のパック電池は、電池３０と、この電池３０と直列に接続してなるブレーカ４０と、このブレーカ４０の接続端子４１と電池３０とにリード３９を介して接続してなる回路基板３５とを備える。電池３０は、正負の出力リード３１を外装フィルム３２で挟着して外部に引き出しているポリマー電池３０Ａであって、一方の出力リード３１をブレーカ４０の接続端子４１に溶接して、ブレーカ４０を電池３０と直列に接続している。さらに、ブレーカ４０は無通電タイプのブレーカであって、この無通電タイプのブレーカは、プラスチック製の絶縁ケース２と外装金属板３とで形成してなる外装ケース１と、この外装ケース１の絶縁ケース２に固定してなる固定接点５を有する固定接点金属板４と、絶縁ケース２に固定されて、固定接点５と対向する位置に可動接点７を有する可動接点金属板６と、この可動接点金属板６をオンからオフに切り換えるバイメタル８と、このバイメタル８を加温するヒーター９とを備えている。外装金属板３と固定接点金属板４は対向する位置にあって絶縁ケース２に固定しており、固定接点金属板４と外装金属板３との間には、固定接点金属板４側から順番に、ヒーター９と、バイメタル８と、可動接点金属板６とを配置している。絶縁ケース２は、両端部分に第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとを設けて、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとの間には収納スペース２０を設けて、この収納スペース２０には、ヒーター９とバイメタル８と可動接点金属板６の可動部分６Ａを収納して、第１の外壁１１Ａには固定接点金属板４の一部を固定して、第２の外壁１１Ｂには可動接点金属板６の一部を固定している。さらに、外装金属板３は、可動接点金属板６の一部に積層されて電気接続される状態で絶縁ケース２に固定されて、収納スペース２０の開口部を閉塞すると共に、この外装金属板３は外側面を露出させて露出端子４３を表面に設けている。パック電池は、ブレーカ４０が、固定接点金属板４を一方の接続端子４１とし、外装金属板３の露出端子４３を他方の接続端子４１として、一方の接続端子４１をポリマー電池３０Ａの出力リード３１に溶接し、他方の接続端子４１を回路基板３５に接続している基板リード３６に溶接している。
【００１４】
以上のパック電池は、電池と直列に接続しているブレーカを無通電タイプのブレーカとし、さらに、このブレーカが、可動接点金属板とバイメタルとを別の金属板としてオン抵抗を小さくし、さらに、異常時には速やかに電流を遮断できる特徴がある。それは、以上の無通電タイプのブレーカが、外装ケースをプラスチック製の絶縁ケースと外装金属板とで構成し、絶縁ケースは両端に第１の外壁と第２の外壁とを設けてその間に収納スペースを設けて、収納スペースにヒーターとバイメタルと可動接点金属板の可動部分とを配置し、さらに外装金属板を絶縁ケースに固定して収納スペースを閉塞すると共に、この外装金属板の外側面を露出させて露出端子を表面に設ける独特の構造としているからである。この構造のブレーカは、外装金属板の表面を露出させて露出端子とするので、電池の熱を外装金属板からブレーカの内部に効率よく熱伝導して、異常時にはブレーカを速やかにオフに切り換えて、電流を遮断できる。
【００１５】
さらに、以上のパック電池のブレーカは、可動接点金属板とは別の金属板であるバイメタルを内蔵すると共に、このバイメタルを加熱するヒーターを内蔵するにもかかわらず、全体を薄くして速やかに電流を遮断できる。収納スペースの開口部を、表面を露出端子とする外装金属板で閉塞するからである。このため、パック電池を小さくしながら、電池の温度が設定温度よりも高くなると速やかに電池の電流を遮断して安全に使用できる特徴を実現する。
【００１６】
さらに、本発明のパック電池のブレーカは、外装金属板の一端を、可動接点金属板の非可動部分に接触状態に積層して絶縁ケースに固定するので、外装金属板を可動接点金属板に直接に積層することで、ブレーカ全体をより薄くでき、また外装金属板を可動接点金属板に代わって、ブレーカの接続端子として使用するので、パック電池を小さくしながら、ブレーカと電池又は回路基板との接続の自由度を大きくできる。
【００１７】
さらに、本発明のパック電池は、リードの使用数を少なくして部品コストを低減し、さらに、回路基板のリードを簡単に能率よく接続することで製造コストをも低減できる特徴も実現する。それは、以上のパック電池が、電池を、正負の出力リードを外装フィルムで挟着して出力してなるポリマー電池とすると共に、ブレーカの外装金属板を可動接点金属板に接続して絶縁ケースに固定して、その外側面を露出して一方の接続端子を露出端子としているからである。このパック電池は、外装金属板の露出端子に直接にポリマー電池の出力リードや回路基板のリードに溶接して連結できる。とくに、露出端子に直接にポリマー電池の出力リードを溶接することができるので、この構造として、電池の熱を出力リードを介してブレーカに速やかに伝導できる。このため、電池の温度が異常に高くなるときは、ブレーカが速やかに電池の電流を遮断して高い安全性を確保できる。
【００１８】
さらに、従来のパック電池は、図３の（３）において矢印で示すように、互いに直交する方向に溶接電極を押圧してリード３３６に溶接する必要があるので、溶接器の電極を直交する方向に方向転換して、回路基板３３５に接続している２枚のリード３３６に溶接する必要がある。このため、２枚のリード３３６の溶接に手間と時間がかかる欠点がある。ところが、以上に記載する本発明のパック電池は、図５において矢印で示すように、同じ方向に溶接電極を押圧して全てのリード３６を溶接できるので、溶接器を直角に方向転換することなく、簡単に能率よく２枚のリード３６に溶接できる特徴がある。
【００１９】
本発明のパック電池は、ブレーカ４０の外装金属板３の露出端子４３をポリマー電池３０Ａの出力リード３１に溶接し、固定接点金属板４を回路基板３５に接続している基板リード３６に溶接することができる。
以上のパック電池は、ブレーカの外装金属板に設けている露出端子にポリマー電池の出力リードを溶接するので、電池の発熱は出力リードを介してより効率よくブレーカに熱伝導される。このため、電池の異常な発熱でブレーカが速やかにオフに切り換えられる。したがって、電池が異常な高温になるときには、電池の電流が速やかに遮断され、パック電池の安全性を向上できる。
【００２０】
本発明のパック電池は、ブレーカ４０の固定接点金属板４をポリマー電池３０Ａの出力リード３１に溶接し、外装金属板３の露出端子４３を回路基板３５に接続している基板リード３６に溶接することができる。
以上のパック電池は、電池の発熱が、輻射熱や熱伝導で可動接点金属板の露出端子を加熱し、さらに、出力リードを介して固定接点金属板に熱伝導される。したがって、電池が異常な高温に加熱される状態になると、ブレーカが電流を遮断して、電池の電流を遮断する。
【００２１】
本発明のパック電池は、ブレーカ４０の外装金属板３を、絶縁ケース２にインサート成形することなく、絶縁ケース２の外壁１１に接着し、又は外壁１１に一体的に成形してなる連結リブ１５を貫通させて外壁１１に固定することができる。
以上のパック電池は、ブレーカを安価に多量生産できる構造として部品コストを低減できる。
【００２２】
本発明のパック電池は、ブレーカ４０の絶縁ケース２が、外装金属板３を連結する連結リブ１５を外壁１１の先端面から突出する形状に一体的に成形して設けて、外装金属板３は、絶縁ケース２に設けている連結リブ１５を貫通させる貫通孔２５を有して、連結リブ１５を貫通孔２５に挿通して、外装金属板３を絶縁ケース２に固定することができる。
以上のパック電池は、ブレーカの外装金属板を絶縁ケースに確実に固定できる。
【００２３】
本発明のパック電池は、ブレーカ４０が、外装金属板３の四隅部に貫通孔２５を設けて、各々の貫通孔２５に挿通される連結リブ１５を絶縁ケース２の外壁１１の先端面に設けることができる。
以上のパック電池は、ブレーカの外形を薄くしながら、外装金属板をより確実に絶縁ケースに固定できる。
【００２４】
本発明のパック電池は、ブレーカ４０が、外装ケース１の第２の外壁１１Ｂの先端面と外装金属板３との間に、可動接点金属板６の非可動部分６Ｂを挟着して固定し、貫通孔２５を、固定接点金属板４と可動接点金属板６の両外側に配設することができる。
以上のパック電池は、ブレーカの外装金属板を確実に固定しながら、可動接点金属板を確実に固定できる。
【００２５】
本発明のパック電池は、ブレーカ４０の絶縁ケース２が、収納スペース２０の両側にあって第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂの間を連結する対向壁１２を有し、この対向壁１２と外壁１１とで収納スペース２０の外周壁１０を構成すると共に、外装金属板３が、対向壁１２の外面に沿うように折曲してなる折曲側壁２２を両側に有し、この折曲側壁２２と対向壁１２とを係止構造で連結することができる。
以上のパック電池は、ブレーカの外装金属板をより確実に絶縁ケースに固定しながら、全体を薄くできる。
【００２６】
本発明のパック電池は、ブレーカ４０の折曲側壁２２と対向壁１２の係止構造を、対向壁１２の外側に設けてなる係止凸部１６と、折曲側壁２２に設けてなる係止凸部１６を案内して係止してなる係止孔２６とすることができる。
以上のパック電池は、ブレーカの外装金属板を簡単かつ容易に、しかも確実に絶縁ケースに固定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来のブレーカを示す断面図である。
【図２】従来の他のブレーカを示す断面図である。
【図３】従来のパック電池の組み立て工程を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施例にかかるパック電池の斜視図である。
【図５】図４に示すパック電池の製造工程を示す斜視図である。
【図６】図４に示すパック電池の製造工程を示す斜視図である。
【図７】本発明の他の実施例にかかるパック電池の斜視図である。
【図８】本発明の一実施例にかかるパック電池に使用するブレーカの一例を示す斜視図である。
【図９】図８に示すブレーカの垂直縦断面図である。
【図１０】図９に示すブレーカのオフ状態を示す断面図である。
【図１１】図９に示すブレーカのＸＩ−ＸＩ線断面図である。
【図１２】図９に示すブレーカのＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。
【図１３】図９に示すブレーカのＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。
【図１４】連結リブの他の一例を示す断面図であって、図９のＸＩＶ−ＸＩＶ線断面に相当する図である。
【図１５】連結リブの他の一例を示す断面図であって、図９のＸＩ−ＸＩ線断面に相当する図である。
【図１６】ブレーカの他の一例を示す斜視図である。
【図１７】図１６に示す無通電タイプのブレーカの垂直縦断面図である。
【図１８】図１７に示す無通電タイプのブレーカのＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線断面図である。
【図１９】図１６に示す無通電タイプのブレーカの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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以下のものに特定しない。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」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。
【００２９】
図４ないし図７に示すパック電池は、電池３０と、この電池３０と直列に接続しているブレーカ４０と、このブレーカ４０の接続端子４１と電池３０の出力リード３１とに接続している回路基板３５とを備える。ブレーカ４０は、図８ないし図１９に示すように、電池３０や周囲温度が高温になり、あるいはパック電池が異常な状態で使用されるときに、バイメタル８を変形させて電流を遮断する無通電タイプのブレーカである。無通電タイプのブレーカ４０は、バイメタル８を加温するヒーター９を内蔵するので、異常時にはヒーター９でバイメタル８を加熱して、オフ状態に切り換え、またオフ状態に保持して、電流を遮断した状態に保持できる。
【００３０】
図８ないし図１９に示す無通電タイプのブレーカ４０は、電池３０や周囲温度が設定温度よりも高くなるとオフに切り換えられて電池３０の電流を遮断する。ただし、このブレーカ４０は、電池３０に過大な電流が流れても電流を遮断する。それは、ブレーカ４０に流れる過大な電流が、可動接点金属板６を電流のジュール熱で加熱し、この発熱がバイメタル８を加熱して変形させるからである。電流でオフに切り換えられるブレーカ４０は、可動接点金属板６の電気抵抗を大きくして、オフに切り換えられる電流を小さくし、また、可動接点金属板６の電気抵抗を小さくして、オフに切り換えられる電流を大きくできる。
【００３１】
電池３０は、図４ないし図７に示すように、外装をフィルムとするリチウムポリマー電池３０Ａである。ポリマー電池３０Ａは、正負の出力リード３１を外装フィルム３２で絶縁状態に挟着して外部に引き出している。ポリマー電池３０Ａは、一方の出力リード３１をブレーカ４０の接続端子４１に溶接して、ブレーカ４０に直列に接続され、他方の出力リード３１を回路基板３５に接続している基板リード３６に溶接している。
【００３２】
図４ないし図７のポリマー電池３０Ａは、出力リード３１を引き出している一方の端面から突出する突出壁３３を有する。突出壁３３は、片方の表面とほぼ同一平面に位置する。突出壁３３のあるポリマー電池３０Ａが、鎖線で示す電池ケース６０に収納されて、突出壁３３によって空隙３４ができる。ブレーカ４０は、この空隙３４にあって、電池３０の端面に接近して熱結合状態に配設される。
【００３３】
さらに、突出壁３３によってできる空隙３４には、回路基板３５を定位置に配置する鎖線で示す絶縁ホルダー３８が配置される。絶縁ホルダー３８は、空隙３４の定位置に配置され、さらに、回路基板３５を定位置に配置する形状にプラスチックを成形している。絶縁ホルダー３８は、嵌着構造で、あるいは接着されて、あるいはまたパック電池の電池ケース６０にネジ止めされて、空隙３４の定位置に配置され、また回路基板３５を定位置に配置する。
【００３４】
図４のパック電池は、絶縁ホルダー３８でもって回路基板３５をパック電池の端面に配置している。また、図７のパック電池は、回路基板３５を電池３０の表面側（図において上面側）に配置している。これ等の図に示すパック電池は、回路基板３５に、一対の基板リード３６の一端をハンダ付けして固定しており、この基板リード３６の一方をポリマー電池３０Ａの出力リード３１に、他方をブレーカ４０を介してポリマー電池３０Ａの他方の出力リード３１に溶接して接続している。回路基板３５は、基板リード３６や出力リード３１であるリード３９を折曲して、パック電池の端面又は表面側に配置している。
【００３５】
回路基板３５は、電池３０に接続されて、電池３０の過充電や過放電を防止し、さらに、電池３０の温度が設定温度よりも高くなるのを防止するように、充放電の電流をコントロールする保護回路（図示せず）を実装している。また、回路基板３５は、パック電池の電力を外部に出力する出力端子３７を表面に固定している。保護回路は、電池３０の電圧、残容量、温度等を検出して、電池３０を保護しながら充放電の電流をコントロールする。出力端子３７は、パック電池の電池ケース６０に設けた電極窓（図示せず）から外部に露出される。図４のパック電池は、絶縁ホルダー３８で回路基板３５をパック電池の端面に配置して、出力端子３７を端面に設けている。図７のパック電池は、絶縁ホルダー３８で回路基板３５を電池３０の表面側に配置して、出力端子３７をパック電池の表面側に設けている。出力端子３７は、回路基板３５と絶縁ホルダー３８を介してパック電池の定位置に固定される。
【００３６】
図８ないし図１９に示す無通電タイプのブレーカ４０は、外装ケース１に、固定接点金属板４と、可動接点金属板６とを固定して、可動接点金属板６を変形させるバイメタル８と、このバイメタル８を加温するヒーター９とを内蔵している。
【００３７】
外装ケース１は、プラスチック製の絶縁ケース２と外装金属板３とで形成している。外装ケース１は、絶縁ケース２の底部１３に固定接点金属板４をインサート成形して固定して、上面に外装金属板３を固定している。絶縁ケース２は、両端部分に、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとを突出するように設けて、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとの間に収納スペース２０を設けている。この収納スペース２０は、インサート成形して固定している固定接点金属板４で底面を閉塞して、外装金属板３で上面を閉塞している。したがって、外装ケース１は、底面側の表面には固定接点金属板４が露出し、上面側の表面には外装金属板３が露出している。外装金属板３は、プラスチック製の絶縁ケース２にインサート成形することなく固定されて、ほぼ全面を上面側に露出させて、上面側を露出端子４３としている。ただし、図示しないが、外装金属板は、プラスチック製の絶縁ケースに、上面を露出するようにインサート成形して固定して、上面に露出端子を設けることもできる。
【００３８】
絶縁ケース２は、収納スペース２０の両側に、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂの間を連結する対向壁１２を設けて、この対向壁１２と外壁１１とで収納スペース２０の周囲を囲む外周壁１０を構成している。したがって、収納スペース２０は、周囲を外周壁１０で囲み、底面を固定接点金属板４で閉塞し、さらに上面を外装金属板３で閉塞して内部を閉塞された中空状としている。
【００３９】
絶縁ケース２は、第１の外壁１１Ａに固定接点金属板４の一部を、図９と図１０においては固定接点金属板４の中間部４Ｂを第１の外壁１１Ａの途中にインサート成形して固定している。したがって、固定接点金属板４は、第１の外壁１１Ａを貫通する状態で絶縁ケース２に固定され、収納スペース２０の内部に露出する部分を固定接点５とし、外部に引き出される部分をリード端子４Ｘとしている。
【００４０】
絶縁ケース２は、第２の外壁１１Ｂに可動接点金属板６の非可動部分６Ｂを固定している。図９と図１０の無通電タイプのブレーカ４０は、第２の外壁１１Ｂの上端面に可動接点金属板６の非可動部分６Ｂを固定している。可動接点金属板６は、接着して第２の外壁１１Ｂに固定され、あるいは外装金属板３に挟まれて第２の外壁１１Ｂの上端面に固定される。図の外装ケース１は、外装金属板３の一端部を、可動接点金属板６の非可動部分６Ｂに接触状態に積層して絶縁ケース２に固定している。この構造は、外装金属板３を可動接点金属板６に直接に積層して固定するので、全体をより薄くできる。
【００４１】
さらに、図９ないし図１１の断面図に示す絶縁ケース２は、収納スペース２０にヒーター９を配置する収納凹部２１を設けている。収納凹部２１は収納スペース２０の中央部にあって、その底面を固定接点金属板４の先端部４Ａで閉塞している。収納凹部２１は、ここにヒーター９を挿入できるように、内形をヒーター９の外形よりもわずかに大きくしている。また、収納凹部２１は、外周縁に沿って突出部１４を設けている。収納凹部２１に挿入されるヒーター９は、突出部１４の上面からわずかに突出して、上面に湾曲するバイメタル８を熱結合状態に載せている。
【００４２】
収納スペース２０は、収納凹部２１の底面を固定接点金属板４で閉塞し、収納凹部２１の外側底面を絶縁ケース２のプラスチックで閉塞している。絶縁ケース２は、収納凹部２１の外側で収納スペース２０の底を閉塞しているプラスチック製の底部１３に、固定接点金属板４をインサート成形して絶縁ケース２に固定している。
【００４３】
収納スペース２０の上面を閉塞している外装金属板３は、インサート成形することなく、その両端部分を絶縁ケース２の外壁１１に固定している。図８ないし図１０の無通電タイプのブレーカ４０は、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとの上端面に外装金属板３の両端部を固定している。外装金属板３は、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとに一体的に成形して設けている連結リブ１５を介して、絶縁ケース２に固定している。図９と図１０の絶縁ケース２は、鎖線で示すように、外装金属板３を連結する連結リブ１５を、外壁１１の先端面から突出して設けている。外装金属板３には、連結リブ１５を貫通させる貫通孔２５を設けてあり、連結リブ１５を貫通孔２５に挿通して、外装金属板３を絶縁ケース２に固定している。連結リブ１５は、貫通孔２５に挿入される状態で、その先端を加熱押圧して押し潰し、あるいは超音波振動で押し潰して、外装金属板３を確実に絶縁ケース２の外壁１１の先端面、すなわち上面に固定している。以上の構造は、外装金属板３を絶縁ケース２の正確な位置に確実に、しかも簡単に固定できる。ただし、外装金属板は、絶縁ケースの先端面である上面に接着して固定することもできる。接着して絶縁ケースに固定される外装金属板も、貫通孔を設け、この貫通孔に挿入される連結リブを外壁に設け、連結リブを貫通孔に挿入することで、絶縁ケースの定位置に確実に固定できる。
【００４４】
外装金属板３は四隅部に貫通孔２５を設けており、各々の貫通孔２５に挿通される連結リブ１５を絶縁ケース２の外壁１１の先端面に設けている。図１２は、外装金属板３を固定している第１の外壁１１Ａの横断面図を、図１３は第２の外壁１１Ｂの横断面図を示している。図１２に示す第１の外壁１１Ａは、収納スペース２０の両側に設けている対向壁１２の上端面から突出して連結リブ１５を設けている。連結リブ１５は、図の右側に示す形状に成形され、貫通孔２５に挿入される状態で、左側に示すように、先端を押し潰して、外装金属板３を固定する。図１２に示す第１の外壁１１Ａは、収納スペース２０の両側に設けている対向壁１２の上面に連結リブ１５を設けているが、第１の外壁１１Ａは、図９のＸＩＶ−ＸＩＶ線で示す位置において、図１４の横断面図に示すように、第１の外壁１１Ａの上面に連結リブ１５を設けて、外装金属板３を固定することもできる。さらに、外装ケース１は、図９のＸＶ−ＸＶ線で示す位置において、図１５の横断面図に示すように、対向壁１２の上面に連結リブ１５を突出して設け、この連結リブ１５を挿入する貫通孔２５を外装金属板３に設けて、外装金属板３の中間部分を絶縁ケース２に固定することもできる。
【００４５】
さらに、図１１ないし図１３の横断面図に示す外装金属板３は、対向壁１２の外面に沿うように折曲している折曲側壁２２を両側に設けて、この折曲側壁２２と対向壁１２とを係止構造で連結している。図の外装金属板３は、折曲側壁２２と対向壁１２の係止構造を、対向壁１２の外側に突出して設けている係止凸部１６と、折曲側壁２２に設けられて、係止凸部１６を案内して係止される係止孔２６とで構成している。係止凸部１６は、挿入方向に向かって次第に突出する傾斜面１６Ａを設けて、係止凸部１６をスムーズに係止孔２６に案内できる形状としている。
【００４６】
さらに、図１４の係止構造は、折曲側壁２２の先端縁に内側に折曲している係止片２７を設け、この係止片２７を案内する係止凹部１７を絶縁ケース２の対向壁１２の外側面に設け、係止片２７を係止凹部１７に案内して、外装金属板３を絶縁ケース２に係止構造で固定している。
【００４７】
さらに、図１５の係止構造は、折曲側壁２２の先端縁に内側に折曲している係止片２７を設け、この係止片２７を対向壁１２の底面に引っ掛けて、外装金属板３を絶縁ケース２に係止構造で固定している。これ等の係止構造は、折曲側壁２２を弾性変形させて、絶縁ケース２に係止構造で連結し、連結状態においては、折曲側壁２２の弾性的な復元力でもって、係止凸部１６や係止片２７を係止孔２６や係止凹部１７や底面に引っ掛ける位置に保持する。
【００４８】
絶縁ケース２の収納スペース２０には、底から順番に、ヒーター９とバイメタル８と可動接点金属板６の可動部分６Ａを収納して、絶縁ケース２の第１の外壁１１Ａには固定接点金属板４の中間部４Ｂを固定して、第２の外壁１１Ｂには可動接点金属板６の非可動部分６Ｂを固定している。
【００４９】
固定接点金属板４は、インサート成形して絶縁ケース２に固定している。固定接点金属板４は、先端部４Ａを収納スペース２０の底部１３に埋設し、中間部４Ｂを収納スペース２０の底部１３から絶縁ケース２の第１の外壁１１Ａに埋設するようにインサート成形して、絶縁ケース２に固定している。図９と図１０の固定接点金属板４は、収納凹部２１の底部を閉塞する部分よりも、第１の外壁１１Ａに埋設される部分を高くするように段差部４Ｄを設けて、段差部４Ｄを絶縁ケース２の底部１３に埋設して、段差部４Ｄの後端側を底部１３の上面に露出させて、この露出部を固定接点５としている。
【００５０】
ヒーター９は、通電されることによって発熱して、バイメタル８を加熱する。ヒーター９は、対向面を長円形あるいは長方形とする厚みのあるＰＴＣヒーターで、上面と下面に電極を設けている。ただし、ヒーターには必ずしもＰＴＣヒーターを使用する必要はなく、通電されてバイメタル８を加熱できる全てのヒーターを使用することができる。上下面に電極を設けているヒーター９は、下面を固定接点金属板４に接触して、上面をバイメタル８を介して可動接点金属板６に接触できるようにしている。このヒーター９は、可動接点金属板６の可動接点７が固定接点５に接触するオン状態では、可動接点金属板６とバイメタル８とが非接触状態となって通電されず、可動接点金属板６の可動接点７が固定接点５から離れてオフ状態となる状態では、可動接点金属板６に接触するバイメタル８と固定接点金属板４とを介して通電されて発熱し、バイメタル８を加熱する。加熱されるバイメタル８は、図１０に示すように、可動接点７を固定接点５から離すオフ状態に保持する。この無通電タイプのブレーカ４０は、オフ状態に切り換えられた状態で、可動接点７をオフ状態に保持するので、パック電池に安全に使用できる。それは、パック電池が異常な状態で使用されて設定温度よりも高くなり、無通電タイプのブレーカ４０がオフに切り換えられた後は、パック電池の電池からヒーター９に通電され続けてバイメタル８が加熱されるので、ブレーカ４０がオン状態に復帰することなく、電池が放電されるまで電流を遮断する状態に保持できるからである。
【００５１】
バイメタル８は、加熱して変形するように、熱膨張率が異なる金属を積層したものである。バイメタル８は、ヒーター９と可動接点金属板６との間に配設され、加熱されて反転するように変形して、可動接点７を固定接点５から離してブレーカ４０をオフ状態に切り換える。バイメタル８は、中央凸に湾曲する形状であって、熱変形しない状態、すなわち、可動接点７を固定接点５に接触させる状態では、図９に示すように、中央突出部を可動接点金属板６側に突出させる姿勢とし、熱変形して反転するように変形する状態では、図１０に示すように、中央突出部をヒーター９側に突出させる姿勢となる。バイメタル８は、図１０に示すように、熱変形して反転する状態では、中央突出部をヒーター９に接触させると共に、両端部分を可動接点金属板６に接触させて押圧し、可動部分６Ａを押し上げて可動接点７を固定接点５から離してオフに切り換える。
【００５２】
可動接点金属板６は、図９と図１０に示すように、中間部分である非可動部分６Ｂを第２の外壁１１Ｂの上端面に固定して、先端側の可動部分６Ａを収納スペース２０の内部に配設し、後端部を外装ケース１の外部に引き出してリード端子６Ｘとしている。可動接点金属板６は、非可動部６Ｂを接着して第２の外壁１１Ｂの上端面に固定している。さらに、可動接点金属板６は、図９、図１０、及び図１３に示すように、第２の外壁１１Ｂと外装金属板３とで非可動部６Ｂを挟着して第２の外壁１１Ｂの上端面に固定している。図に示す無通電タイプのブレーカ４０は、外装金属板３の一端部を、可動接点金属板６の非可動部分６Ｂに接触状態に積層している。したがって、外装金属板３を可動接点金属板６の接点として使用することもできる。ただ、可動接点金属板は、外装金属板との間を絶縁しながら積層することもできる。
【００５３】
可動接点金属板６は、収納スペース２０に配置される可動部分６Ａを弾性変形できる金属板としている。さらに、可動接点金属板６は、この可動部分６Ａの先端部であって固定接点５と対向する面に可動接点７を設けている。この可動接点金属板６は、バイメタル８が熱変形しない状態では、可動接点７が固定接点５に接触してオン状態となり、バイメタル８が熱変形する状態では、バイメタル８に押される可動部分６Ａが弾性変形して、可動接点７が固定接点５から離れてオフ状態となる。図９と図１０に示す無通電タイプのブレーカ４０は、バイメタル８が熱変形しない状態で、可動接点７を確実に固定接点５に接触できるように、可動部分６Ａの後端部を下方に押圧する押圧凸部２３を外装金属板３の内面から突出して設けている。この可動接点金属板６は、可動部分６Ａの後端部が押圧凸部２３で下向きに押圧されることで、可動部分６Ａの先端部が下方に付勢されて、先端の可動接点７を確実に固定接点５に接触させる。
【００５４】
さらに、図９ないし図１１の可動接点金属板６は、下面に突出部６Ｃを設けており、この突出部６Ｃにバイメタル８の両端部を接触させて互いに押圧するようにしている。図に示す突出部６Ｃは、外形を円弧状としており、バイメタル８の両端部を横方向に摺動させることなく確実に接触させて互いに押圧できるようにしている。図に示す可動接点金属板６は、バイメタル８の両端部と対向する下面に複数の突出部６Ｃを設けている。この構造は、幅のあるバイメタル８であっても確実に接触させて互いに押圧できる。
【００５５】
さらに、図１６ないし図１９に示すブレーカ４０は、外装金属板３を連結プラスチック５２に固定し、連結プラスチック５２を絶縁ケース２に固定して、外装金属板３を絶縁ケース２に固定している。外装金属板３は、連結プラスチック５２にインサート成形して固定される。インサート成形される外装金属板３は、連結プラスチック５２を成形する金型の成形室に仮止めされ、成形室に溶融状態のプラスチックを注入して連結プラスチック５２に固定される。連結プラスチック５２は、超音波溶着して絶縁ケース２に固定されて、絶縁ケース２と連結プラスチック５２とで外装ケース１を構成している。ただ、連結プラスチックは、接着して、あるいは嵌合構造で絶縁ケースに固定することもできる。連結プラスチック５２は、外装金属板３の周囲にあって、絶縁ケース２の両端部に設けている第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとに固定され、さらに対向壁１２に固定される。
【００５６】
外装金属板３は、可動接点金属板６に積層されて電気接続される。外装金属板３と可動接点金属板６は、積層部をレーザー溶接し、あるいはスポット溶接してより確実に安定して電気接続される。可動接点金属板６に電気接続される外装金属板３は、外周部を除く部分を露出させて外装金属板３の露出端子４３としている。図１６ないし図１８に示すように、外装金属板３と連結プラスチック５２は、上面を同一平面としている。このブレーカ４０は、露出端子４３にリードを確実に接触して溶接できる。すなわち、連結プラスチック５２が突出して、溶接されるリードを露出端子４３から離すことがなく、露出端子４３に確実に安定してリードを溶接できる。外装金属板３は、連結プラスチック５２と上面を同一平面とするために、上面の外周部に低くなる段差部３ａを設けて、段差部３ａに連結プラスチック５２を成形している。
【００５７】
以上の無通電タイプのブレーカを備える図４と図７のパック電池は、以下ようにして組み立てられる。
（１）図５に示すように、ブレーカ４０の接続端子４１である露出端子４３にポリマー電池３０Ａの一方の出力リード３１の先端部を載せてスポット溶接し、ブレーカ４０の他方の接続端子４１であるリード端子４Ｘと回路基板３５に接続している基板リード３６とを積層して積層部をスポット溶接して接続し、さらに、ポリマー電池３０Ａの他方の出力リード３１と回路基板３５に接続している他方の基板リード３６とを積層して積層部を溶接して接続する。
以上の工程で、回路基板３５の一方の基板リード３６はブレーカ４０を介して電池３０の一方の出力リード３１に、他方の基板リード３６は電池３０の他方の出力リード３１に溶接して接続される。
（２）その後、基板リード３６と出力リード３１からなるリード３９を折曲加工して回路基板３５を絶縁ホルダー３８の定位置にセットし、絶縁ホルダー３８を電池３０の定位置にセットして、回路基板３５とブレーカ４０と電池３０を電池ケース６０の定位置に配置する。
【符号の説明】
【００５８】
１…外装ケース
２…絶縁ケース
３…外装金属板 ３ａ…段差部
４…固定接点金属板 ４Ａ…先端部
４Ｂ…中間部
４Ｄ…段差部
４Ｘ…リード端子
５…固定接点
６…可動接点金属板 ６Ａ…可動部分
６Ｂ…非可動部分
６Ｃ…突出部
６Ｘ…リード端子
７…可動接点
８…バイメタル
９…ヒーター
１０…外周壁
１１…外壁 １１Ａ…第１の外壁
１１Ｂ…第２の外壁
１２…対向壁
１３…底部
１４…突出部
１５…連結リブ
１６…係止凸部 １６Ａ…傾斜面
１７…係止凹部
２０…収納スペース
２１…収納凹部
２２…折曲側壁
２３…押圧凸部
２５…貫通孔
２６…係止孔
２７…係止片
３０…電池 ３０Ａ…ポリマー電池
３１…出力リード
３２…外装フィルム
３３…突出壁
３４…空隙
３５…回路基板
３６…基板リード
３７…出力端子
３８…絶縁ホルダー
３９…リード
４０…ブレーカ
４１…接続端子
４３…露出端子
５２…連結プラスチック
６０…電池ケース
１０５…固定接点
１０６…可動接点金属板
１０７…可動接点
１０８…バイメタル
２０４…固定接点金属板
２０５…固定接点
２０６…可動接点金属板
２０７…可動接点
２０８…バイメタル
２０９…ヒーター
３３０…素電池
３３２…封口板
３３３…凸部電極
３３５…回路基板
３３６…リード
３３７…リード
３３８…リード
３４０…ブレーカ
３４４…接続端子
３４６…接続端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異常時に電流を遮断するブレーカを内蔵しているパック電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
パック電池は、電池の温度が異常に高くなる状態では電流を遮断して安全性を向上できる。このことを目的として、パック電池は、設定温度になると接点をオフに切り換えるブレーカを電池と直列に接続している。とくに、リチウムイオン電池を内蔵するパック電池は、異常な使用状態で充放電されると温度が非常に高くなることがあるので、ブレーカを直列に接続して、異常な高温では電流を遮断している。
【０００３】
電池の温度を検出して電流を遮断するブレーカとして、異常な状態で電流を遮断するブレーカが開発されている。（特許文献１参照）
このブレーカは、図１に示すように、バイメタル１０８を可動接点金属板１０６とする通電タイプのブレーカである。このブレーカは、バイメタル１０８を可動接点金属板１０６とするので、バイメタルによって可動接点金属板１０６の電気抵抗が大きくなる欠点がある。また、この通電タイプのブレーカは、周囲温度でバイメタル１０８の可動接点金属板１０６が変形して電流を遮断した後、周囲温度が低下してバイメタル１０８が復帰すると、可動接点１０７が再び固定接点１０５に接触してオン状態に復帰する。このブレーカを内蔵するパック電池は、電池が異常な温度に上昇して電流を遮断した後、電池の温度が低下すると、再び通電できる状態となって安全に使用できないことがある。パック電池は異常な温度になった状態では、電流を遮断する状態に保持することで安全に使用できる。
【０００４】
この欠点を解消するブレーカとして、バイメタルと可動接点金属板とを別の金属板とし、さらにバイメタルを加熱するヒーターを内蔵する無通電タイプのブレーカが開発されている。（特許文献２参照）
特許文献２の無通電タイプのブレーカを図２に示す。このブレーカは、固定接点２０５を設けている固定接点金属板２０４と、この固定接点２０５に接触する可動接点２０７のある可動接点金属板２０６との間にバイメタル２０８を配置している。この無通電タイプのブレーカは、周囲温度が高くなるとバイメタル２０８が反転するように変形して、可動接点２０７を固定接点２０５から離して電流を遮断する。さらに、このブレーカは、異常時にバイメタル２０８を加熱するヒーター２０９を内蔵している。このブレーカは、たとえば、電池の異常な状態を保護回路などで検出し、保護回路のスイッチング素子でヒーターに通電して、バイメタルを加熱して電流を遮断することができる。また、バイメタルは周囲温度が高くなっても反転して電流を遮断するので、ヒーターに通電することなく、周囲温度を検出して電流を遮断することができる。さらに、ヒーターを内蔵するブレーカは、周囲温度が高くなって電流を遮断した後、ヒーターに通電してバイメタルを加熱状態に保持して、電流を遮断する状態に保持することもできる。したがって、特許文献２のブレーカは、周囲温度で電流を遮断し、また、保護回路などの異常な状態を検出して電流を遮断し、さらに電流を遮断する状態でヒーターに通電して電流を遮断する状態に保持できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１０００５４号公報
【特許文献２】特開２００６−３３８９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２の無通電タイプのブレーカは、周囲温度でバイメタルを反転させて、可動接点を固定接点から分離して電流を遮断する。この構造の無通電タイプのブレーカは、バイメタルと可動接点金属板とを別の金属板として、バイメタルを反転させて可動接点を固定接点から分離するので、バイメタルの反転に時間遅れが発生しやすい。バイメタルが可動接点金属板の内部にあるので、周囲温度がバイメタルに伝達されるのに時間がかかるからである。温度で電流を遮断する無通電タイプのブレーカは、異常な温度を検出して電流を遮断するので、周囲温度が上昇して設定温度よりも高くなると、できる限り速やかに電流を遮断する特性が要求される。周囲温度が急激に高くなっている状態でバイメタルの反転が遅れると、電池に損傷を与えて安全に電流を遮断できなくなるからである。この弊害は、バイメタルの反転温度を低く設定して防止できる。ただ、低い温度で電流を遮断する無通電タイプのブレーカは、電池が熱による弊害のない状態で長く使用されても電流を遮断してしまう弊害が発生する。また、バイメタルは積層している金属の熱膨張の差で反転するので、低温で反転させるバイメタルは設計も難しくなる。このことから、ブレーカが動作して電池の電流を遮断する温度は、問題の発生しない温度においてはできる限り高くし、問題の発生する温度よりも低くすることが大切である。このことから、パック電池のブレーカは、電池に損傷を与えるよりも低い温度で速やかに電流を遮断する特性が要求される。
【０００７】
本発明の第１の目的は、このことを実現すること、すなわちブレーカのオン抵抗を小さくし、さらに、電池の温度が異常に上昇する状態にあってはブレーカで速やかに電流を遮断して安全に使用できるブレーカを内蔵するパック電池を提供することにある。
【０００８】
さらに、図２に示すように、バイメタルと可動接点金属板とを別の金属板としてオン抵抗を小さくし、さらにバイメタルを加熱するヒーターを内蔵する無通電タイプのブレーカは、全体が相当に厚くなってパック電池の外形を大きくする欠点もある。このため、パック電池に内蔵されるブレーカは、無通電タイプであっても薄くして小さな機器にも収納できる形状が要求される。
【０００９】
本発明の第２の目的は、このことを実現すること、すなわち、ブレーカを薄くしながら速やかに周囲温度で電流を遮断できるブレーカを内蔵するパック電池を提供することにある。
【００１０】
さらに、ブレーカを備えるパック電池は、図３の斜視図に示す工程で組み立てられる。
（１）ブレーカ３４０の一方の接続端子３４４に、板状のリード３３７をスポット溶接して接続する。
（２）ブレーカ３４０の他方の接続端子３４６に、Ｌ字状のリード３３８をスポット溶接して接続する。
（３）板状のリード３３６を素電池３３０の封口板３３２にスポット溶接して接続し、Ｌ字状のリード３３８を回路基板３３５に接続しているリード３３６にスポット溶接して接続し、さらに、リード３３７を素電池３３０の凸部電極３３３に溶接する。
【００１１】
以上の工程で組み立てられるパック電池は、ブレーカを回路基板に接続するためにＬ字状のリードをスポット溶接する必要がある。このため、ブレーカを接続するために２枚のリードを必要とするので、部品コストが高くなる欠点がある。また、回路基板のリードを、素電池とブレーカにスポット溶接して接続する工程においては、スポット溶接する方向が異なるので、この工程に手間がかかってタクトタイムが長くなる欠点がある。
【００１２】
本発明の第３の目的は、この欠点を解消すること、すなわちリードの使用数を少なくして部品コストを低減し、さらに、回路基板のリードを簡単に能率よく接続することで製造コストをも低減できる無通電タイプのブレーカを備えるパック電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１３】
本発明のパック電池は、電池３０と、この電池３０と直列に接続してなるブレーカ４０と、このブレーカ４０の接続端子４１と電池３０とにリード３９を介して接続してなる回路基板３５とを備える。電池３０は、正負の出力リード３１を外装フィルム３２で挟着して外部に引き出しているポリマー電池３０Ａであって、一方の出力リード３１をブレーカ４０の接続端子４１に溶接して、ブレーカ４０を電池３０と直列に接続している。さらに、ブレーカ４０は無通電タイプのブレーカであって、この無通電タイプのブレーカは、プラスチック製の絶縁ケース２と外装金属板３とで形成してなる外装ケース１と、この外装ケース１の絶縁ケース２に固定してなる固定接点５を有する固定接点金属板４と、絶縁ケース２に固定されて、固定接点５と対向する位置に可動接点７を有する可動接点金属板６と、この可動接点金属板６をオンからオフに切り換えるバイメタル８と、このバイメタル８を加温するヒーター９とを備えている。外装金属板３と固定接点金属板４は対向する位置にあって絶縁ケース２に固定しており、固定接点金属板４と外装金属板３との間には、固定接点金属板４側から順番に、ヒーター９と、バイメタル８と、可動接点金属板６とを配置している。絶縁ケース２は、両端部分に第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとを設けて、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとの間には収納スペース２０を設けて、この収納スペース２０には、ヒーター９とバイメタル８と可動接点金属板６の可動部分６Ａを収納して、第１の外壁１１Ａには固定接点金属板４の一部を固定して、第２の外壁１１Ｂには可動接点金属板６の一部を固定している。さらに、外装金属板３は、可動接点金属板６の一部に積層されて電気接続される状態で絶縁ケース２に固定されて、収納スペース２０の開口部を閉塞すると共に、この外装金属板３は外側面を露出させて露出端子４３を表面に設けている。パック電池は、ブレーカ４０が、固定接点金属板４を一方の接続端子４１とし、外装金属板３の露出端子４３を他方の接続端子４１として、一方の接続端子４１をポリマー電池３０Ａの出力リード３１に溶接し、他方の接続端子４１を回路基板３５に接続している基板リード３６に溶接している。
【００１４】
以上のパック電池は、電池と直列に接続しているブレーカを無通電タイプのブレーカとし、さらに、このブレーカが、可動接点金属板とバイメタルとを別の金属板としてオン抵抗を小さくし、さらに、異常時には速やかに電流を遮断できる特徴がある。それは、以上の無通電タイプのブレーカが、外装ケースをプラスチック製の絶縁ケースと外装金属板とで構成し、絶縁ケースは両端に第１の外壁と第２の外壁とを設けてその間に収納スペースを設けて、収納スペースにヒーターとバイメタルと可動接点金属板の可動部分とを配置し、さらに外装金属板を絶縁ケースに固定して収納スペースを閉塞すると共に、この外装金属板の外側面を露出させて露出端子を表面に設ける独特の構造としているからである。この構造のブレーカは、外装金属板の表面を露出させて露出端子とするので、電池の熱を外装金属板からブレーカの内部に効率よく熱伝導して、異常時にはブレーカを速やかにオフに切り換えて、電流を遮断できる。
【００１５】
さらに、以上のパック電池のブレーカは、可動接点金属板とは別の金属板であるバイメタルを内蔵すると共に、このバイメタルを加熱するヒーターを内蔵するにもかかわらず、全体を薄くして速やかに電流を遮断できる。収納スペースの開口部を、表面を露出端子とする外装金属板で閉塞するからである。このため、パック電池を小さくしながら、電池の温度が設定温度よりも高くなると速やかに電池の電流を遮断して安全に使用できる特徴を実現する。
【００１６】
さらに、本発明のパック電池のブレーカは、外装金属板の一端を、可動接点金属板の非可動部分に接触状態に積層して絶縁ケースに固定するので、外装金属板を可動接点金属板に直接に積層することで、ブレーカ全体をより薄くでき、また外装金属板を可動接点金属板に代わって、ブレーカの接続端子として使用するので、パック電池を小さくしながら、ブレーカと電池又は回路基板との接続の自由度を大きくできる。
【００１７】
さらに、本発明のパック電池は、リードの使用数を少なくして部品コストを低減し、さらに、回路基板のリードを簡単に能率よく接続することで製造コストをも低減できる特徴も実現する。それは、以上のパック電池が、電池を、正負の出力リードを外装フィルムで挟着して出力してなるポリマー電池とすると共に、ブレーカの外装金属板を可動接点金属板に接続して絶縁ケースに固定して、その外側面を露出して一方の接続端子を露出端子としているからである。このパック電池は、外装金属板の露出端子に直接にポリマー電池の出力リードや回路基板のリードに溶接して連結できる。とくに、露出端子に直接にポリマー電池の出力リードを溶接することができるので、この構造として、電池の熱を出力リードを介してブレーカに速やかに伝導できる。このため、電池の温度が異常に高くなるときは、ブレーカが速やかに電池の電流を遮断して高い安全性を確保できる。
【００１８】
さらに、従来のパック電池は、図３の（３）において矢印で示すように、互いに直交する方向に溶接電極を押圧してリード３３６に溶接する必要があるので、溶接器の電極を直交する方向に方向転換して、回路基板３３５に接続している２枚のリード３３６に溶接する必要がある。このため、２枚のリード３３６の溶接に手間と時間がかかる欠点がある。ところが、以上に記載する本発明のパック電池は、図５において矢印で示すように、同じ方向に溶接電極を押圧して全てのリード３６を溶接できるので、溶接器を直角に方向転換することなく、簡単に能率よく２枚のリード３６に溶接できる特徴がある。
【００１９】
本発明のパック電池は、ブレーカ４０の外装金属板３の露出端子４３をポリマー電池３０Ａの出力リード３１に溶接し、固定接点金属板４を回路基板３５に接続している基板リード３６に溶接することができる。
以上のパック電池は、ブレーカの外装金属板に設けている露出端子にポリマー電池の出力リードを溶接するので、電池の発熱は出力リードを介してより効率よくブレーカに熱伝導される。このため、電池の異常な発熱でブレーカが速やかにオフに切り換えられる。したがって、電池が異常な高温になるときには、電池の電流が速やかに遮断され、パック電池の安全性を向上できる。
【００２０】
本発明のパック電池は、ブレーカ４０の固定接点金属板４をポリマー電池３０Ａの出力リード３１に溶接し、外装金属板３の露出端子４３を回路基板３５に接続している基板リード３６に溶接することができる。
以上のパック電池は、電池の発熱が、輻射熱や熱伝導で可動接点金属板の露出端子を加熱し、さらに、出力リードを介して固定接点金属板に熱伝導される。したがって、電池が異常な高温に加熱される状態になると、ブレーカが電流を遮断して、電池の電流を遮断する。
【００２１】
本発明のパック電池は、ブレーカ４０の外装金属板３を、絶縁ケース２にインサート成形することなく、絶縁ケース２の外壁１１に接着し、又は外壁１１に一体的に成形してなる連結リブ１５を貫通させて外壁１１に固定することができる。
以上のパック電池は、ブレーカを安価に多量生産できる構造として部品コストを低減できる。
【００２２】
本発明のパック電池は、ブレーカ４０の絶縁ケース２が、外装金属板３を連結する連結リブ１５を外壁１１の先端面から突出する形状に一体的に成形して設けて、外装金属板３は、絶縁ケース２に設けている連結リブ１５を貫通させる貫通孔２５を有して、連結リブ１５を貫通孔２５に挿通して、外装金属板３を絶縁ケース２に固定することができる。
以上のパック電池は、ブレーカの外装金属板を絶縁ケースに確実に固定できる。
【００２３】
本発明のパック電池は、ブレーカ４０が、外装金属板３の四隅部に貫通孔２５を設けて、各々の貫通孔２５に挿通される連結リブ１５を絶縁ケース２の外壁１１の先端面に設けることができる。
以上のパック電池は、ブレーカの外形を薄くしながら、外装金属板をより確実に絶縁ケースに固定できる。
【００２４】
本発明のパック電池は、ブレーカ４０が、外装ケース１の第２の外壁１１Ｂの先端面と外装金属板３との間に、可動接点金属板６の非可動部分６Ｂを挟着して固定し、貫通孔２５を、固定接点金属板４と可動接点金属板６の両外側に配設することができる。
以上のパック電池は、ブレーカの外装金属板を確実に固定しながら、可動接点金属板を確実に固定できる。
【００２５】
本発明のパック電池は、ブレーカ４０の絶縁ケース２が、収納スペース２０の両側にあって第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂの間を連結する対向壁１２を有し、この対向壁１２と外壁１１とで収納スペース２０の外周壁１０を構成すると共に、外装金属板３が、対向壁１２の外面に沿うように折曲してなる折曲側壁２２を両側に有し、この折曲側壁２２と対向壁１２とを係止構造で連結することができる。
以上のパック電池は、ブレーカの外装金属板をより確実に絶縁ケースに固定しながら、全体を薄くできる。
【００２６】
本発明のパック電池は、ブレーカ４０の折曲側壁２２と対向壁１２の係止構造を、対向壁１２の外側に設けてなる係止凸部１６と、折曲側壁２２に設けてなる係止凸部１６を案内して係止してなる係止孔２６とすることができる。
以上のパック電池は、ブレーカの外装金属板を簡単かつ容易に、しかも確実に絶縁ケースに固定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来のブレーカを示す断面図である。
【図２】従来の他のブレーカを示す断面図である。
【図３】従来のパック電池の組み立て工程を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施例にかかるパック電池の斜視図である。
【図５】図４に示すパック電池の製造工程を示す斜視図である。
【図６】図４に示すパック電池の製造工程を示す斜視図である。
【図７】本発明の他の実施例にかかるパック電池の斜視図である。
【図８】本発明の一実施例にかかるパック電池に使用するブレーカの一例を示す斜視図である。
【図９】図８に示すブレーカの垂直縦断面図である。
【図１０】図９に示すブレーカのオフ状態を示す断面図である。
【図１１】図９に示すブレーカのＸＩ−ＸＩ線断面図である。
【図１２】図９に示すブレーカのＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。
【図１３】図９に示すブレーカのＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。
【図１４】連結リブの他の一例を示す断面図であって、図９のＸＩＶ−ＸＩＶ線断面に相当する図である。
【図１５】連結リブの他の一例を示す断面図であって、図９のＸＩ−ＸＩ線断面に相当する図である。
【図１６】ブレーカの他の一例を示す斜視図である。
【図１７】図１６に示す無通電タイプのブレーカの垂直縦断面図である。
【図１８】図１７に示す無通電タイプのブレーカのＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線断面図である。
【図１９】図１６に示す無通電タイプのブレーカの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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以下のものに特定しない。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」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。
【００２９】
図４ないし図７に示すパック電池は、電池３０と、この電池３０と直列に接続しているブレーカ４０と、このブレーカ４０の接続端子４１と電池３０の出力リード３１とに接続している回路基板３５とを備える。ブレーカ４０は、図８ないし図１９に示すように、電池３０や周囲温度が高温になり、あるいはパック電池が異常な状態で使用されるときに、バイメタル８を変形させて電流を遮断する無通電タイプのブレーカである。無通電タイプのブレーカ４０は、バイメタル８を加温するヒーター９を内蔵するので、異常時にはヒーター９でバイメタル８を加熱して、オフ状態に切り換え、またオフ状態に保持して、電流を遮断した状態に保持できる。
【００３０】
図８ないし図１９に示す無通電タイプのブレーカ４０は、電池３０や周囲温度が設定温度よりも高くなるとオフに切り換えられて電池３０の電流を遮断する。ただし、このブレーカ４０は、電池３０に過大な電流が流れても電流を遮断する。それは、ブレーカ４０に流れる過大な電流が、可動接点金属板６を電流のジュール熱で加熱し、この発熱がバイメタル８を加熱して変形させるからである。電流でオフに切り換えられるブレーカ４０は、可動接点金属板６の電気抵抗を大きくして、オフに切り換えられる電流を小さくし、また、可動接点金属板６の電気抵抗を小さくして、オフに切り換えられる電流を大きくできる。
【００３１】
電池３０は、図４ないし図７に示すように、外装をフィルムとするリチウムポリマー電池３０Ａである。ポリマー電池３０Ａは、正負の出力リード３１を外装フィルム３２で絶縁状態に挟着して外部に引き出している。ポリマー電池３０Ａは、一方の出力リード３１をブレーカ４０の接続端子４１に溶接して、ブレーカ４０に直列に接続され、他方の出力リード３１を回路基板３５に接続している基板リード３６に溶接している。
【００３２】
図４ないし図７のポリマー電池３０Ａは、出力リード３１を引き出している一方の端面から突出する突出壁３３を有する。突出壁３３は、片方の表面とほぼ同一平面に位置する。突出壁３３のあるポリマー電池３０Ａが、鎖線で示す電池ケース６０に収納されて、突出壁３３によって空隙３４ができる。ブレーカ４０は、この空隙３４にあって、電池３０の端面に接近して熱結合状態に配設される。
【００３３】
さらに、突出壁３３によってできる空隙３４には、回路基板３５を定位置に配置する鎖線で示す絶縁ホルダー３８が配置される。絶縁ホルダー３８は、空隙３４の定位置に配置され、さらに、回路基板３５を定位置に配置する形状にプラスチックを成形している。絶縁ホルダー３８は、嵌着構造で、あるいは接着されて、あるいはまたパック電池の電池ケース６０にネジ止めされて、空隙３４の定位置に配置され、また回路基板３５を定位置に配置する。
【００３４】
図４のパック電池は、絶縁ホルダー３８でもって回路基板３５をパック電池の端面に配置している。また、図７のパック電池は、回路基板３５を電池３０の表面側（図において上面側）に配置している。これ等の図に示すパック電池は、回路基板３５に、一対の基板リード３６の一端をハンダ付けして固定しており、この基板リード３６の一方をポリマー電池３０Ａの出力リード３１に、他方をブレーカ４０を介してポリマー電池３０Ａの他方の出力リード３１に溶接して接続している。回路基板３５は、基板リード３６や出力リード３１であるリード３９を折曲して、パック電池の端面又は表面側に配置している。
【００３５】
回路基板３５は、電池３０に接続されて、電池３０の過充電や過放電を防止し、さらに、電池３０の温度が設定温度よりも高くなるのを防止するように、充放電の電流をコントロールする保護回路（図示せず）を実装している。また、回路基板３５は、パック電池の電力を外部に出力する出力端子３７を表面に固定している。保護回路は、電池３０の電圧、残容量、温度等を検出して、電池３０を保護しながら充放電の電流をコントロールする。出力端子３７は、パック電池の電池ケース６０に設けた電極窓（図示せず）から外部に露出される。図４のパック電池は、絶縁ホルダー３８で回路基板３５をパック電池の端面に配置して、出力端子３７を端面に設けている。図７のパック電池は、絶縁ホルダー３８で回路基板３５を電池３０の表面側に配置して、出力端子３７をパック電池の表面側に設けている。出力端子３７は、回路基板３５と絶縁ホルダー３８を介してパック電池の定位置に固定される。
【００３６】
図８ないし図１９に示す無通電タイプのブレーカ４０は、外装ケース１に、固定接点金属板４と、可動接点金属板６とを固定して、可動接点金属板６を変形させるバイメタル８と、このバイメタル８を加温するヒーター９とを内蔵している。
【００３７】
外装ケース１は、プラスチック製の絶縁ケース２と外装金属板３とで形成している。外装ケース１は、絶縁ケース２の底部１３に固定接点金属板４をインサート成形して固定して、上面に外装金属板３を固定している。絶縁ケース２は、両端部分に、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとを突出するように設けて、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとの間に収納スペース２０を設けている。この収納スペース２０は、インサート成形して固定している固定接点金属板４で底面を閉塞して、外装金属板３で上面を閉塞している。したがって、外装ケース１は、底面側の表面には固定接点金属板４が露出し、上面側の表面には外装金属板３が露出している。外装金属板３は、プラスチック製の絶縁ケース２にインサート成形することなく固定されて、ほぼ全面を上面側に露出させて、上面側を露出端子４３としている。ただし、図示しないが、外装金属板は、プラスチック製の絶縁ケースに、上面を露出するようにインサート成形して固定して、上面に露出端子を設けることもできる。
【００３８】
絶縁ケース２は、収納スペース２０の両側に、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂの間を連結する対向壁１２を設けて、この対向壁１２と外壁１１とで収納スペース２０の周囲を囲む外周壁１０を構成している。したがって、収納スペース２０は、周囲を外周壁１０で囲み、底面を固定接点金属板４で閉塞し、さらに上面を外装金属板３で閉塞して内部を閉塞された中空状としている。
【００３９】
絶縁ケース２は、第１の外壁１１Ａに固定接点金属板４の一部を、図９と図１０においては固定接点金属板４の中間部４Ｂを第１の外壁１１Ａの途中にインサート成形して固定している。したがって、固定接点金属板４は、第１の外壁１１Ａを貫通する状態で絶縁ケース２に固定され、収納スペース２０の内部に露出する部分を固定接点５とし、外部に引き出される部分をリード端子４Ｘとしている。
【００４０】
絶縁ケース２は、第２の外壁１１Ｂに可動接点金属板６の非可動部分６Ｂを固定している。図９と図１０の無通電タイプのブレーカ４０は、第２の外壁１１Ｂの上端面に可動接点金属板６の非可動部分６Ｂを固定している。可動接点金属板６は、接着して第２の外壁１１Ｂに固定され、あるいは外装金属板３に挟まれて第２の外壁１１Ｂの上端面に固定される。図の外装ケース１は、外装金属板３の一端部を、可動接点金属板６の非可動部分６Ｂに接触状態に積層して絶縁ケース２に固定している。この構造は、外装金属板３を可動接点金属板６に直接に積層して固定するので、全体をより薄くできる。
【００４１】
さらに、図９ないし図１１の断面図に示す絶縁ケース２は、収納スペース２０にヒーター９を配置する収納凹部２１を設けている。収納凹部２１は収納スペース２０の中央部にあって、その底面を固定接点金属板４の先端部４Ａで閉塞している。収納凹部２１は、ここにヒーター９を挿入できるように、内形をヒーター９の外形よりもわずかに大きくしている。また、収納凹部２１は、外周縁に沿って突出部１４を設けている。収納凹部２１に挿入されるヒーター９は、突出部１４の上面からわずかに突出して、上面に湾曲するバイメタル８を熱結合状態に載せている。
【００４２】
収納スペース２０は、収納凹部２１の底面を固定接点金属板４で閉塞し、収納凹部２１の外側底面を絶縁ケース２のプラスチックで閉塞している。絶縁ケース２は、収納凹部２１の外側で収納スペース２０の底を閉塞しているプラスチック製の底部１３に、固定接点金属板４をインサート成形して絶縁ケース２に固定している。
【００４３】
収納スペース２０の上面を閉塞している外装金属板３は、インサート成形することなく、その両端部分を絶縁ケース２の外壁１１に固定している。図８ないし図１０の無通電タイプのブレーカ４０は、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとの上端面に外装金属板３の両端部を固定している。外装金属板３は、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとに一体的に成形して設けている連結リブ１５を介して、絶縁ケース２に固定している。図９と図１０の絶縁ケース２は、鎖線で示すように、外装金属板３を連結する連結リブ１５を、外壁１１の先端面から突出して設けている。外装金属板３には、連結リブ１５を貫通させる貫通孔２５を設けてあり、連結リブ１５を貫通孔２５に挿通して、外装金属板３を絶縁ケース２に固定している。連結リブ１５は、貫通孔２５に挿入される状態で、その先端を加熱押圧して押し潰し、あるいは超音波振動で押し潰して、外装金属板３を確実に絶縁ケース２の外壁１１の先端面、すなわち上面に固定している。以上の構造は、外装金属板３を絶縁ケース２の正確な位置に確実に、しかも簡単に固定できる。ただし、外装金属板は、絶縁ケースの先端面である上面に接着して固定することもできる。接着して絶縁ケースに固定される外装金属板も、貫通孔を設け、この貫通孔に挿入される連結リブを外壁に設け、連結リブを貫通孔に挿入することで、絶縁ケースの定位置に確実に固定できる。
【００４４】
外装金属板３は四隅部に貫通孔２５を設けており、各々の貫通孔２５に挿通される連結リブ１５を絶縁ケース２の外壁１１の先端面に設けている。図１２は、外装金属板３を固定している第１の外壁１１Ａの横断面図を、図１３は第２の外壁１１Ｂの横断面図を示している。図１２に示す第１の外壁１１Ａは、収納スペース２０の両側に設けている対向壁１２の上端面から突出して連結リブ１５を設けている。連結リブ１５は、図の右側に示す形状に成形され、貫通孔２５に挿入される状態で、左側に示すように、先端を押し潰して、外装金属板３を固定する。図１２に示す第１の外壁１１Ａは、収納スペース２０の両側に設けている対向壁１２の上面に連結リブ１５を設けているが、第１の外壁１１Ａは、図９のＸＩＶ−ＸＩＶ線で示す位置において、図１４の横断面図に示すように、第１の外壁１１Ａの上面に連結リブ１５を設けて、外装金属板３を固定することもできる。さらに、外装ケース１は、図９のＸＶ−ＸＶ線で示す位置において、図１５の横断面図に示すように、対向壁１２の上面に連結リブ１５を突出して設け、この連結リブ１５を挿入する貫通孔２５を外装金属板３に設けて、外装金属板３の中間部分を絶縁ケース２に固定することもできる。
【００４５】
さらに、図１１ないし図１３の横断面図に示す外装金属板３は、対向壁１２の外面に沿うように折曲している折曲側壁２２を両側に設けて、この折曲側壁２２と対向壁１２とを係止構造で連結している。図の外装金属板３は、折曲側壁２２と対向壁１２の係止構造を、対向壁１２の外側に突出して設けている係止凸部１６と、折曲側壁２２に設けられて、係止凸部１６を案内して係止される係止孔２６とで構成している。係止凸部１６は、挿入方向に向かって次第に突出する傾斜面１６Ａを設けて、係止凸部１６をスムーズに係止孔２６に案内できる形状としている。
【００４６】
さらに、図１４の係止構造は、折曲側壁２２の先端縁に内側に折曲している係止片２７を設け、この係止片２７を案内する係止凹部１７を絶縁ケース２の対向壁１２の外側面に設け、係止片２７を係止凹部１７に案内して、外装金属板３を絶縁ケース２に係止構造で固定している。
【００４７】
さらに、図１５の係止構造は、折曲側壁２２の先端縁に内側に折曲している係止片２７を設け、この係止片２７を対向壁１２の底面に引っ掛けて、外装金属板３を絶縁ケース２に係止構造で固定している。これ等の係止構造は、折曲側壁２２を弾性変形させて、絶縁ケース２に係止構造で連結し、連結状態においては、折曲側壁２２の弾性的な復元力でもって、係止凸部１６や係止片２７を係止孔２６や係止凹部１７や底面に引っ掛ける位置に保持する。
【００４８】
絶縁ケース２の収納スペース２０には、底から順番に、ヒーター９とバイメタル８と可動接点金属板６の可動部分６Ａを収納して、絶縁ケース２の第１の外壁１１Ａには固定接点金属板４の中間部４Ｂを固定して、第２の外壁１１Ｂには可動接点金属板６の非可動部分６Ｂを固定している。
【００４９】
固定接点金属板４は、インサート成形して絶縁ケース２に固定している。固定接点金属板４は、先端部４Ａを収納スペース２０の底部１３に埋設し、中間部４Ｂを収納スペース２０の底部１３から絶縁ケース２の第１の外壁１１Ａに埋設するようにインサート成形して、絶縁ケース２に固定している。図９と図１０の固定接点金属板４は、収納凹部２１の底部を閉塞する部分よりも、第１の外壁１１Ａに埋設される部分を高くするように段差部４Ｄを設けて、段差部４Ｄを絶縁ケース２の底部１３に埋設して、段差部４Ｄの後端側を底部１３の上面に露出させて、この露出部を固定接点５としている。
【００５０】
ヒーター９は、通電されることによって発熱して、バイメタル８を加熱する。ヒーター９は、対向面を長円形あるいは長方形とする厚みのあるＰＴＣヒーターで、上面と下面に電極を設けている。ただし、ヒーターには必ずしもＰＴＣヒーターを使用する必要はなく、通電されてバイメタル８を加熱できる全てのヒーターを使用することができる。上下面に電極を設けているヒーター９は、下面を固定接点金属板４に接触して、上面をバイメタル８を介して可動接点金属板６に接触できるようにしている。このヒーター９は、可動接点金属板６の可動接点７が固定接点５に接触するオン状態では、可動接点金属板６とバイメタル８とが非接触状態となって通電されず、可動接点金属板６の可動接点７が固定接点５から離れてオフ状態となる状態では、可動接点金属板６に接触するバイメタル８と固定接点金属板４とを介して通電されて発熱し、バイメタル８を加熱する。加熱されるバイメタル８は、図１０に示すように、可動接点７を固定接点５から離すオフ状態に保持する。この無通電タイプのブレーカ４０は、オフ状態に切り換えられた状態で、可動接点７をオフ状態に保持するので、パック電池に安全に使用できる。それは、パック電池が異常な状態で使用されて設定温度よりも高くなり、無通電タイプのブレーカ４０がオフに切り換えられた後は、パック電池の電池からヒーター９に通電され続けてバイメタル８が加熱されるので、ブレーカ４０がオン状態に復帰することなく、電池が放電されるまで電流を遮断する状態に保持できるからである。
【００５１】
バイメタル８は、加熱して変形するように、熱膨張率が異なる金属を積層したものである。バイメタル８は、ヒーター９と可動接点金属板６との間に配設され、加熱されて反転するように変形して、可動接点７を固定接点５から離してブレーカ４０をオフ状態に切り換える。バイメタル８は、中央凸に湾曲する形状であって、熱変形しない状態、すなわち、可動接点７を固定接点５に接触させる状態では、図９に示すように、中央突出部を可動接点金属板６側に突出させる姿勢とし、熱変形して反転するように変形する状態では、図１０に示すように、中央突出部をヒーター９側に突出させる姿勢となる。バイメタル８は、図１０に示すように、熱変形して反転する状態では、中央突出部をヒーター９に接触させると共に、両端部分を可動接点金属板６に接触させて押圧し、可動部分６Ａを押し上げて可動接点７を固定接点５から離してオフに切り換える。
【００５２】
可動接点金属板６は、図９と図１０に示すように、中間部分である非可動部分６Ｂを第２の外壁１１Ｂの上端面に固定して、先端側の可動部分６Ａを収納スペース２０の内部に配設し、後端部を外装ケース１の外部に引き出してリード端子６Ｘとしている。可動接点金属板６は、非可動部６Ｂを接着して第２の外壁１１Ｂの上端面に固定している。さらに、可動接点金属板６は、図９、図１０、及び図１３に示すように、第２の外壁１１Ｂと外装金属板３とで非可動部６Ｂを挟着して第２の外壁１１Ｂの上端面に固定している。図に示す無通電タイプのブレーカ４０は、外装金属板３の一端部を、可動接点金属板６の非可動部分６Ｂに接触状態に積層している。したがって、外装金属板３を可動接点金属板６の接点として使用することもできる。ただ、可動接点金属板は、外装金属板との間を絶縁しながら積層することもできる。
【００５３】
可動接点金属板６は、収納スペース２０に配置される可動部分６Ａを弾性変形できる金属板としている。さらに、可動接点金属板６は、この可動部分６Ａの先端部であって固定接点５と対向する面に可動接点７を設けている。この可動接点金属板６は、バイメタル８が熱変形しない状態では、可動接点７が固定接点５に接触してオン状態となり、バイメタル８が熱変形する状態では、バイメタル８に押される可動部分６Ａが弾性変形して、可動接点７が固定接点５から離れてオフ状態となる。図９と図１０に示す無通電タイプのブレーカ４０は、バイメタル８が熱変形しない状態で、可動接点７を確実に固定接点５に接触できるように、可動部分６Ａの後端部を下方に押圧する押圧凸部２３を外装金属板３の内面から突出して設けている。この可動接点金属板６は、可動部分６Ａの後端部が押圧凸部２３で下向きに押圧されることで、可動部分６Ａの先端部が下方に付勢されて、先端の可動接点７を確実に固定接点５に接触させる。
【００５４】
さらに、図９ないし図１１の可動接点金属板６は、下面に突出部６Ｃを設けており、この突出部６Ｃにバイメタル８の両端部を接触させて互いに押圧するようにしている。図に示す突出部６Ｃは、外形を円弧状としており、バイメタル８の両端部を横方向に摺動させることなく確実に接触させて互いに押圧できるようにしている。図に示す可動接点金属板６は、バイメタル８の両端部と対向する下面に複数の突出部６Ｃを設けている。この構造は、幅のあるバイメタル８であっても確実に接触させて互いに押圧できる。
【００５５】
さらに、図１６ないし図１９に示すブレーカ４０は、外装金属板３を連結プラスチック５２に固定し、連結プラスチック５２を絶縁ケース２に固定して、外装金属板３を絶縁ケース２に固定している。外装金属板３は、連結プラスチック５２にインサート成形して固定される。インサート成形される外装金属板３は、連結プラスチック５２を成形する金型の成形室に仮止めされ、成形室に溶融状態のプラスチックを注入して連結プラスチック５２に固定される。連結プラスチック５２は、超音波溶着して絶縁ケース２に固定されて、絶縁ケース２と連結プラスチック５２とで外装ケース１を構成している。ただ、連結プラスチックは、接着して、あるいは嵌合構造で絶縁ケースに固定することもできる。連結プラスチック５２は、外装金属板３の周囲にあって、絶縁ケース２の両端部に設けている第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとに固定され、さらに対向壁１２に固定される。
【００５６】
外装金属板３は、可動接点金属板６に積層されて電気接続される。外装金属板３と可動接点金属板６は、積層部をレーザー溶接し、あるいはスポット溶接してより確実に安定して電気接続される。可動接点金属板６に電気接続される外装金属板３は、外周部を除く部分を露出させて外装金属板３の露出端子４３としている。図１６ないし図１８に示すように、外装金属板３と連結プラスチック５２は、上面を同一平面としている。このブレーカ４０は、露出端子４３にリードを確実に接触して溶接できる。すなわち、連結プラスチック５２が突出して、溶接されるリードを露出端子４３から離すことがなく、露出端子４３に確実に安定してリードを溶接できる。外装金属板３は、連結プラスチック５２と上面を同一平面とするために、上面の外周部に低くなる段差部３ａを設けて、段差部３ａに連結プラスチック５２を成形している。
【００５７】
以上の無通電タイプのブレーカを備える図４と図７のパック電池は、以下ようにして組み立てられる。
（１）図５に示すように、ブレーカ４０の接続端子４１である露出端子４３にポリマー電池３０Ａの一方の出力リード３１の先端部を載せてスポット溶接し、ブレーカ４０の他方の接続端子４１であるリード端子４Ｘと回路基板３５に接続している基板リード３６とを積層して積層部をスポット溶接して接続し、さらに、ポリマー電池３０Ａの他方の出力リード３１と回路基板３５に接続している他方の基板リード３６とを積層して積層部を溶接して接続する。
以上の工程で、回路基板３５の一方の基板リード３６はブレーカ４０を介して電池３０の一方の出力リード３１に、他方の基板リード３６は電池３０の他方の出力リード３１に溶接して接続される。
（２）その後、基板リード３６と出力リード３１からなるリード３９を折曲加工して回路基板３５を絶縁ホルダー３８の定位置にセットし、絶縁ホルダー３８を電池３０の定位置にセットして、回路基板３５とブレーカ４０と電池３０を電池ケース６０の定位置に配置する。
【符号の説明】
【００５８】
１…外装ケース
２…絶縁ケース
３…外装金属板 ３ａ…段差部
４…固定接点金属板 ４Ａ…先端部
４Ｂ…中間部
４Ｄ…段差部
４Ｘ…リード端子
５…固定接点
６…可動接点金属板 ６Ａ…可動部分
６Ｂ…非可動部分
６Ｃ…突出部
６Ｘ…リード端子
７…可動接点
８…バイメタル
９…ヒーター
１０…外周壁
１１…外壁 １１Ａ…第１の外壁
１１Ｂ…第２の外壁
１２…対向壁
１３…底部
１４…突出部
１５…連結リブ
１６…係止凸部 １６Ａ…傾斜面
１７…係止凹部
２０…収納スペース
２１…収納凹部
２２…折曲側壁
２３…押圧凸部
２５…貫通孔
２６…係止孔
２７…係止片
３０…電池 ３０Ａ…ポリマー電池
３１…出力リード
３２…外装フィルム
３３…突出壁
３４…空隙
３５…回路基板
３６…基板リード
３７…出力端子
３８…絶縁ホルダー
３９…リード
４０…ブレーカ
４１…接続端子
４３…露出端子
５２…連結プラスチック
６０…電池ケース
１０５…固定接点
１０６…可動接点金属板
１０７…可動接点
１０８…バイメタル
２０４…固定接点金属板
２０５…固定接点
２０６…可動接点金属板
２０７…可動接点
２０８…バイメタル
２０９…ヒーター
３３０…素電池
３３２…封口板
３３３…凸部電極
３３５…回路基板
３３６…リード
３３７…リード
３３８…リード
３４０…ブレーカ
３４４…接続端子
３４６…接続端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池(30)と、この電池(30)と直列に接続してなるブレーカ(40)と、このブレーカ(40)の接続端子(41)と前記電池(30)とにリード(39)を介して接続してなる回路基板(35)とを備えるパック電池であって、
前記電池(30)が正負の出力リード(31)を外装フィルム(32)で挟着して外部に引き出しているポリマー電池(30A)であって、一方の出力リード(31)が前記ブレーカ(40)の接続端子(41)に溶接されて、前記ブレーカ(40)を前記電池(30)と直列に接続しており、
さらに、前記ブレーカ(40)が無通電タイプのブレーカであって、この無通電タイプのブレーカは、プラスチック製の絶縁ケース(2)と外装金属板(3)とで形成してなる外装ケース(1)と、この外装ケース(1)の絶縁ケース(2)に固定してなる固定接点(5)を有する固定接点金属板(4)と、前記絶縁ケース(2)に固定されて、固定接点(5)と対向する位置に可動接点(7)を有する可動接点金属板(6)と、この可動接点金属板(6)をオンからオフに切り換えるバイメタル(8)と、このバイメタル(8)を加温するヒーター(9)とを備え、
前記外装金属板(3)と前記固定接点金属板(4)とは対向する位置にあって前記絶縁ケース(2)に固定され、前記固定接点金属板(4)と前記外装金属板(3)との間には、固定接点金属板(4)側から順番に、前記ヒーター(9)と、前記バイメタル(8)と、可動接点金属板(6)とを配置しており、
前記絶縁ケース(2)は、両端部分に第１の外壁(11A)と第２の外壁(11B)とを設けて、第１の外壁(11A)と第２の外壁(11B)との間には収納スペース(20)を設けて、この収納スペース(20)には、前記ヒーター(9)と前記バイメタル(8)と前記可動接点金属板(6)の可動部分(6A)を収納して、第１の外壁(11A)には前記固定接点金属板(4)の一部を固定して、第２の外壁(11B)には前記可動接点金属板(6)の一部を固定しており、
前記外装金属板(3)が、前記可動接点金属板(6)の一部に積層されて電気接続される状態で前記絶縁ケース(2)に固定されて、前記収納スペース(20)の開口部を閉塞すると共に、この外装金属板(3)は外側面を露出させて露出端子(43)を表面に設けており、
前記ブレーカ(40)が、前記固定接点金属板(4)を一方の接続端子(41)とし、前記外装金属板(3)の露出端子(43)を他方の接続端子(41)として、一方の接続端子(41)をポリマー電池(30A)の出力リード(31)に溶接して他方の接続端子(41)を回路基板(35)に接続している基板リード(36)に溶接してなるパック電池。
【請求項２】
前記ブレーカ(40)の外装金属板(3)の露出端子(43)が前記ポリマー電池(30A)の出力リード(31)に溶接され、固定接点金属板(4)が回路基板(35)に接続している基板リード(36)に溶接されてなる請求項１に記載されるパック電池。
【請求項３】
前記ブレーカ(40)の固定接点金属板(4)が前記ポリマー電池(30A)の出力リード(31)に溶接され、外装金属板(3)の露出端子(43)が回路基板(35)に接続している基板リード(36)に溶接されてなる請求項１に記載されるパック電池。
【請求項４】
前記外装金属板(3)が、絶縁ケース(2)にインサート成形されることなく、絶縁ケース(2)の外壁(11)に接着され、又は外壁(11)に一体的に成形してなる連結リブ(15)を貫通させて外壁(11)に固定してなる請求項１ないし３のいずれかに記載されるパック電池。
【請求項５】
前記絶縁ケース(2)が、前記外装金属板(3)を連結する連結リブ(15)を前記外壁(11)の先端面から突出する形状に一体的に成形して設けており、前記外装金属板(3)は、絶縁ケース(2)に設けている連結リブ(15)を貫通させる貫通孔(25)を有し、連結リブ(15)が貫通孔(25)に挿通されて、外装金属板(3)が絶縁ケース(2)に固定されてなる請求項４に記載されるパック電池。
【請求項６】
前記外装金属板(3)の四隅部に前記貫通孔(25)を設けており、各々の貫通孔(25)に挿通される連結リブ(15)が前記絶縁ケース(2)の外壁(11)の先端面に設けてなる請求項５に記載されるパック電池。
【請求項７】
前記外装ケース(1)の第２の外壁(11B)の先端面と前記外装金属板(3)との間に、前記可動接点金属板(6)の非可動部分(6B)を挟着して固定しており、
前記貫通孔(25)が、前記固定接点金属板(4)と前記可動接点金属板(6)の両外側に配設されてなる請求項６に記載されるパック電池。
【請求項８】
前記絶縁ケース(2)が、収納スペース(20)の両側にあって第１の外壁(11A)と第２の外壁(11B)の間を連結する対向壁(12)を有し、この対向壁(12)と前記外壁(11)とで収納スペース(20)の外周壁(10)を構成しており、前記外装金属板(3)が、前記対向壁(12)の外面に沿うように折曲してなる折曲側壁(22)を両側に有し、この折曲側壁(22)と対向壁(12)とが係止構造で連結されてなる請求項１ないし７のいずれかに記載されるパック電池。
【請求項９】
前記折曲側壁(22)と対向壁(12)の係止構造が、前記対向壁(12)の外側に設けてなる係止凸部(16)と、前記折曲側壁(22)に設けてなる前記係止凸部(16)を案内して係止してなる係止孔(26)である請求項８に記載されるパック電池。
【請求項１】
電池(30)と、この電池(30)と直列に接続してなるブレーカ(40)と、このブレーカ(40)の接続端子(41)と前記電池(30)とにリード(39)を介して接続してなる回路基板(35)とを備えるパック電池であって、
前記電池(30)が正負の出力リード(31)を外装フィルム(32)で挟着して外部に引き出しているポリマー電池(30A)であって、一方の出力リード(31)が前記ブレーカ(40)の接続端子(41)に溶接されて、前記ブレーカ(40)を前記電池(30)と直列に接続しており、
さらに、前記ブレーカ(40)が無通電タイプのブレーカであって、この無通電タイプのブレーカは、プラスチック製の絶縁ケース(2)と外装金属板(3)とで形成してなる外装ケース(1)と、この外装ケース(1)の絶縁ケース(2)に固定してなる固定接点(5)を有する固定接点金属板(4)と、前記絶縁ケース(2)に固定されて、固定接点(5)と対向する位置に可動接点(7)を有する可動接点金属板(6)と、この可動接点金属板(6)をオンからオフに切り換えるバイメタル(8)と、このバイメタル(8)を加温するヒーター(9)とを備え、
前記外装金属板(3)と前記固定接点金属板(4)とは対向する位置にあって前記絶縁ケース(2)に固定され、前記固定接点金属板(4)と前記外装金属板(3)との間には、固定接点金属板(4)側から順番に、前記ヒーター(9)と、前記バイメタル(8)と、可動接点金属板(6)とを配置しており、
前記絶縁ケース(2)は、両端部分に第１の外壁(11A)と第２の外壁(11B)とを設けて、第１の外壁(11A)と第２の外壁(11B)との間には収納スペース(20)を設けて、この収納スペース(20)には、前記ヒーター(9)と前記バイメタル(8)と前記可動接点金属板(6)の可動部分(6A)を収納して、第１の外壁(11A)には前記固定接点金属板(4)の一部を固定して、第２の外壁(11B)には前記可動接点金属板(6)の一部を固定しており、
前記外装金属板(3)が、前記可動接点金属板(6)の一部に積層されて電気接続される状態で前記絶縁ケース(2)に固定されて、前記収納スペース(20)の開口部を閉塞すると共に、この外装金属板(3)は外側面を露出させて露出端子(43)を表面に設けており、
前記ブレーカ(40)が、前記固定接点金属板(4)を一方の接続端子(41)とし、前記外装金属板(3)の露出端子(43)を他方の接続端子(41)として、一方の接続端子(41)をポリマー電池(30A)の出力リード(31)に溶接して他方の接続端子(41)を回路基板(35)に接続している基板リード(36)に溶接してなるパック電池。
【請求項２】
前記ブレーカ(40)の外装金属板(3)の露出端子(43)が前記ポリマー電池(30A)の出力リード(31)に溶接され、固定接点金属板(4)が回路基板(35)に接続している基板リード(36)に溶接されてなる請求項１に記載されるパック電池。
【請求項３】
前記ブレーカ(40)の固定接点金属板(4)が前記ポリマー電池(30A)の出力リード(31)に溶接され、外装金属板(3)の露出端子(43)が回路基板(35)に接続している基板リード(36)に溶接されてなる請求項１に記載されるパック電池。
【請求項４】
前記外装金属板(3)が、絶縁ケース(2)にインサート成形されることなく、絶縁ケース(2)の外壁(11)に接着され、又は外壁(11)に一体的に成形してなる連結リブ(15)を貫通させて外壁(11)に固定してなる請求項１ないし３のいずれかに記載されるパック電池。
【請求項５】
前記絶縁ケース(2)が、前記外装金属板(3)を連結する連結リブ(15)を前記外壁(11)の先端面から突出する形状に一体的に成形して設けており、前記外装金属板(3)は、絶縁ケース(2)に設けている連結リブ(15)を貫通させる貫通孔(25)を有し、連結リブ(15)が貫通孔(25)に挿通されて、外装金属板(3)が絶縁ケース(2)に固定されてなる請求項４に記載されるパック電池。
【請求項６】
前記外装金属板(3)の四隅部に前記貫通孔(25)を設けており、各々の貫通孔(25)に挿通される連結リブ(15)が前記絶縁ケース(2)の外壁(11)の先端面に設けてなる請求項５に記載されるパック電池。
【請求項７】
前記外装ケース(1)の第２の外壁(11B)の先端面と前記外装金属板(3)との間に、前記可動接点金属板(6)の非可動部分(6B)を挟着して固定しており、
前記貫通孔(25)が、前記固定接点金属板(4)と前記可動接点金属板(6)の両外側に配設されてなる請求項６に記載されるパック電池。
【請求項８】
前記絶縁ケース(2)が、収納スペース(20)の両側にあって第１の外壁(11A)と第２の外壁(11B)の間を連結する対向壁(12)を有し、この対向壁(12)と前記外壁(11)とで収納スペース(20)の外周壁(10)を構成しており、前記外装金属板(3)が、前記対向壁(12)の外面に沿うように折曲してなる折曲側壁(22)を両側に有し、この折曲側壁(22)と対向壁(12)とが係止構造で連結されてなる請求項１ないし７のいずれかに記載されるパック電池。
【請求項９】
前記折曲側壁(22)と対向壁(12)の係止構造が、前記対向壁(12)の外側に設けてなる係止凸部(16)と、前記折曲側壁(22)に設けてなる前記係止凸部(16)を案内して係止してなる係止孔(26)である請求項８に記載されるパック電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１３−８４４４３（Ｐ２０１３−８４４４３Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２３４６６（Ｐ２０１１−２２３４６６）
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【出願人】（５９１０１６３３４）大塚テクノ株式会社 (19)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【出願人】（５９１０１６３３４）大塚テクノ株式会社 (19)
【Ｆターム（参考）】
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