JP7259202B2 - 電池パック及び電子機器 - Google Patents
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Description
本開示は、電池パック及び電子機器に関する。
従来、スマートフォンに代表される携帯電話機及びタブレット型コンピュータ等の種々の携帯型電子機器が知られている。これらのモバイル機器では、充放電を繰り返し行うことができる二次電池が用いられる。このような二次電池の一態様として、電圧が高い、エネルギー密度が高い、サイクル寿命が長い、及び急速充電が可能である等の種々の利点からリチウムイオン二次電池が広く利用されている。
リチウムイオン二次電池は、電池セルを備え、保護回路を内蔵した電池パックの形態で使用されることが一般的である。保護回路には、例えば過充電、過電流又は過放電から電池を保護する機能が搭載されている。このような電池パックでは、回路基板上に電池パックの温度を検出するための温度検出素子が搭載され、検出温度が推奨される温度から外れた場合に、自ら充電を停止したり、あるいは、一時的に充電を保留したり、さらには、充電時の電圧を低下させたりして、電池の安全性の保障や電池の劣化の抑制が図られている（例えば、特許文献１を参照）。
しかし、回路基板上に搭載された温度検出素子の配置位置から離れた位置で電池パックが熱を受けて電池セルの温度が上昇する場合がある。この場合、熱を受ける位置と温度検出素子の配置位置との間で温度差が生じて電池パックの温度を正しく検出することができず、充電の制御を適切に行うことができないおそれがあった。
そこで、本開示では、温度検出素子による電池パックの温度の検出精度を向上させることが可能な、新規かつ改良された電池パック及び電子機器を提案する。
本開示によれば、電池セルと、温度検出素子と、電池セルの熱を温度検出素子に伝達する熱伝導部材と、を備えた、電池パックが提供される。
また、本開示によれば、電池セルを有する電池パックと、温度検出素子と、電池セルの熱を温度検出素子に伝達する熱伝導部材と、を備えた、電子機器が提供される。
以上説明したように本開示によれば、温度検出素子による電池パックの温度の検出精度を向上させることができる。
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、又は上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、又は本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、又は上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、又は本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．第１の実施の形態
１．１．電池パックの構成例
１．２．電子機器の構成例
２．第２の実施の形態
３．第３の実施の形態
１．第１の実施の形態
１．１．電池パックの構成例
１．２．電子機器の構成例
２．第２の実施の形態
３．第３の実施の形態
本明細書において、熱伝導性ラミネートシートで外装する前の電池素子を含む構造体を電池セルと称し、電池セルに回路基板を接続して熱伝導性ラミネートシート、トップカバー及びボトムカバーを装着したものを電池パックと称する。また、電池パック及び電池セルにおいて、正極端子及び負極端子の導出側をトップ部と称し、トップ部と対向する側をボトム部と称し、それ以外をサイド部と称する。さらに、両サイド部の方向の長さを幅と称し、トップ部－ボトム部の方向の長さを高さと称する場合がある。
＜１．第１の実施の形態＞
［１．１．電池パックの構成例］
本開示の第１の実施の形態に係る電池パックの構成例について説明する。まず、図１～図２を参照して、本実施形態に係る電池パック１０の構成例を説明する。図１は、電池パック１０の外観を示す斜視図である。図２は、電池パック１０の構成例を示す分解斜視図である。
［１．１．電池パックの構成例］
本開示の第１の実施の形態に係る電池パックの構成例について説明する。まず、図１～図２を参照して、本実施形態に係る電池パック１０の構成例を説明する。図１は、電池パック１０の外観を示す斜視図である。図２は、電池パック１０の構成例を示す分解斜視図である。
電池パック１０は、例えば、角形又は扁平型のリチウムイオンポリマー二次電池の電池パックである。図２に示すように、電池パック１０は、電池セル２０、トップカバー１１、ボトムカバー１３、回路基板４０及び熱伝導性ラミネートシート３０を備えている。電池セル２０は、回路基板４０に対して電気的に接続された電池素子２１を有している。電池セル２０の外周には熱伝導性ラミネートシート３０が巻き付けられて貼り付けられている。熱伝導性ラミネートシート３０が巻き付けられた電池セル２０のトップ部及びボトム部には開口が形成され、それぞれの開口にはトップカバー１１及びボトムカバー１３が装着されている。
なお、回路基板４０及びトップカバー１１を固定する電気絶縁性の粘着シート等の図示は省略されている。
（電池セル）
電池セル２０は、一端側に導出された図示しない正極端子及び負極端子を有する電池素子２１を備えている。電池素子２１は、支持板１７上に載置されている。電池素子２１は、例えば軟質のラミネートフィルム内に収納されていてもよい。電池セル２０は、電子機器の小型化又は薄型化に対応すべく、比較的薄い板状に形成されている。
電池セル２０は、一端側に導出された図示しない正極端子及び負極端子を有する電池素子２１を備えている。電池素子２１は、支持板１７上に載置されている。電池素子２１は、例えば軟質のラミネートフィルム内に収納されていてもよい。電池セル２０は、電子機器の小型化又は薄型化に対応すべく、比較的薄い板状に形成されている。
電池素子２１は、正極、セパレータ、正極に対向して配置された負極及びセパレータがこの順に積層された積層体である。電池素子２１は、帯状の積層体を巻回した巻回型の電池素子であってもよい。電池素子２１の正極には正極端子が接続され、負極には負極端子が接続されている。かかる電池素子２１は、公知のものであってよい。
（回路基板）
回路基板４０は、板状の電池セル２０のトップ部（側部）に配置され、図示しない粘着性絶縁シートにより電池セル２０に固定されている。回路基板４０には、温度検出素子４１や、図示しないヒューズ及び熱感抵抗素子が実装されている。また、回路基板４０には、電子機器の機器本体と接続されるフレキシブル回路基板４３が接続されている。温度検出素子４１は、回路基板４０の幅方向の中央部に実装されている。フレキシブル回路基板４３は、回路基板４０の幅方向のサイド部に実装されている。
回路基板４０は、板状の電池セル２０のトップ部（側部）に配置され、図示しない粘着性絶縁シートにより電池セル２０に固定されている。回路基板４０には、温度検出素子４１や、図示しないヒューズ及び熱感抵抗素子が実装されている。また、回路基板４０には、電子機器の機器本体と接続されるフレキシブル回路基板４３が接続されている。温度検出素子４１は、回路基板４０の幅方向の中央部に実装されている。フレキシブル回路基板４３は、回路基板４０の幅方向のサイド部に実装されている。
回路基板４０には、ヒューズ、熱感抵抗素子及び温度検出素子４１を含む保護回路及び図示しない複数の接点部が形成されている。保護回路には、図示しない充放電制御ＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）及び二次電池の監視と充放電制御ＦＥＴの制御を行う図示しないＩＣ（Integrated Circuit）等が実装されている。
温度検出素子４１は、例えばサーミスタであり、温度検出素子４１の温度の変化により電気抵抗が変化する。保護回路は、温度検出素子４１により検出される温度を監視し、検出温度があらかじめ設定された閾値を超える場合には充電制御ＦＥＴをオフにして充電を禁止又は保留したり、例えば機器本体側に設けられた充電回路へ温度情報を伝達して充電時の電圧を低下させたりする。
熱感抵抗素子は、例えばＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient：ＰＴＣ素子）であり、電池素子２１と直列に接続される。熱感抵抗素子は、熱感抵抗素子の温度が設定温度に比べて高くなると電気抵抗が急激に高くなって電池に流れる電流を実質的に遮断する。ヒューズは、電池素子２１と直列に接続され、電池素子２１に過電流が流れると自身の電流により溶断して電流を遮断する。また、ヒューズは、その近傍にヒータ抵抗が設けられており、過電圧時にはヒータ抵抗の温度が上昇することにより溶断して電流を遮断する。
また、電池セル２０の端子電圧が高くなると、発熱又は発火等を生じるおそれがある。このため、保護回路は電池セル２０の電圧を監視し、電圧が上昇する過充電状態となった場合には充電制御ＦＥＴをオフにして充電を禁止する。さらに、電池セル２０の端子電圧が低下する過放電状態になって端子電圧が０Ｖになると電池セル２０が内部ショート状態となって再充電不可能となる可能性がある。このため、保護回路は電池セル２０の電圧を監視し、過放電状態となった場合には放電制御ＦＥＴをオフにして放電を禁止する。
（トップカバー）
トップカバー１１は、電池セル２０のトップ部の端部に取り付けられている。トップカバー１１は、電池セル２０の支持板１７のトップ部の端部に装着された状態で、電池セル２０とともに熱伝導性ラミネートシート３０により包み込まれて固定される。
トップカバー１１は、電池セル２０のトップ部の端部に取り付けられている。トップカバー１１は、電池セル２０の支持板１７のトップ部の端部に装着された状態で、電池セル２０とともに熱伝導性ラミネートシート３０により包み込まれて固定される。
トップカバー１１には、回路基板４０が収容される。トップカバー１１には回路基板４０の複数の接点部が外部に露出するように、接点部に対応する位置に複数の開口が設けられている。回路基板４０の接点部は、トップカバー１１の開口を介して電子機器の機器本体と接触する。これにより、電池パック１０と電子機器本体とが電気的に接続される。
トップカバー１１は、幅方向の中央部に形成された第１の開口１１ａと、幅方向のサイド部に形成された第２の開口１１ｂとを有している。第１の開口１１ａは、回路基板４０に実装された温度検出素子４１の配置位置に対応する位置に形成されている。第１の開口１１ａには、熱伝導性ラミネートシート３０の第２の部分３０ｂが外部から内部に向けて挿入されて配置される。第２の開口１１ｂには、回路基板４０に接続されたフレキシブル回路基板４３が内部から外部に向けて挿入され、フレキシブル回路基板４３が外部に導出されるようになっている。
（ボトムカバー）
ボトムカバー１３は、電池セル２０のボトム部の端部に取り付けられている。ボトムカバー１３は、電池セル２０のボトム部の端部に装着された状態で、例えば接着剤により電池セル２０に固定される。
ボトムカバー１３は、電池セル２０のボトム部の端部に取り付けられている。ボトムカバー１３は、電池セル２０のボトム部の端部に装着された状態で、例えば接着剤により電池セル２０に固定される。
（熱伝導性ラミネートシート）
熱伝導性ラミネートシート３０は、略矩形状であり、電池セル２０を包み込むようにして電池セル２０に貼り付けられる。熱伝導性ラミネートシート３０は、熱伝導性を有するとともに、電気的絶縁性を有している。本実施形態における熱伝導性ラミネートシート３０は、本開示における熱伝導部材に相当する。
熱伝導性ラミネートシート３０は、略矩形状であり、電池セル２０を包み込むようにして電池セル２０に貼り付けられる。熱伝導性ラミネートシート３０は、熱伝導性を有するとともに、電気的絶縁性を有している。本実施形態における熱伝導性ラミネートシート３０は、本開示における熱伝導部材に相当する。
図３は、熱伝導性ラミネートシート３０の構成例を示す断面図である。熱伝導性ラミネートシート３０は、熱伝導層３３と、熱伝導層３３の両面に設けられた第１の電気絶縁層３１及び第２の電気絶縁層３５と、第２の電気絶縁層３５の表面に設けられた接着層３７とを有している。
熱伝導層３３は、熱伝導率の高い材料からなる層であればよい。本実施形態では、熱伝導層３３は、比較的安価である硬質アルミニウムにより形成されている。硬質アルミニウムは、薄層状にされることで、高い熱伝導率を発揮する。硬質アルミニウムは、薄くても比較的高い剛性を発揮するために、熱伝導層３３が硬質アルミニウムであることにより、電池セル２０を外部の応力から保護することができる。また、硬質アルミニウムは、形状保持性に優れていることから、電池パック１０の組立作業の効率化及び電池パック１０の変形の抑制を図ることもできる。
第１の電気絶縁層３１及び第２の電気絶縁層３５は、電気絶縁性を有する材料からなる層であればよい。本実施形態では、第１の電気絶縁層３１及び第２の電気絶縁層３５がＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）樹脂により形成されている。
接着層３７は、適宜の接着剤が塗布されて形成されている。使用可能な接着剤は特に限定されない。接着層３７は、例えばエポキシ樹脂系接着剤が塗布されて形成されていてもよい。
熱伝導性ラミネートシート３０は、第１の電気絶縁層３１及び第２の電気絶縁層３５により電気的絶縁構造とされており、かつ、熱伝導層３３を介して効率的に熱を伝達することができる。
図４は、本実施形態に係る電池パック１０で使用される熱伝導性ラミネートシート３０の展開図である。熱伝導性ラミネートシート３０のトップ部及びボトム部に位置する長辺は、互いに略等しい長さを有している。かかる長辺の長さは、電池セル２０を包み込んだ状態で、両サイド部の短辺が当接するか、あるいは僅かな隙間を隔てて対向するように設定されている。また、熱伝導性ラミネートシート３０の両サイド部の短辺の長さは、電池セル２０の高さ方向の長さに略一致するように設定されている。
熱伝導性ラミネートシート３０は、電池セル２０に接して巻き付けられる本体部分となる第１の部分３０ａと、第１の部分３０ａから突出して温度検出素子４１に接するように配置される第２の部分３０ｂとを有する。第２の部分３０ｂは、トップ部の長辺から突出するようにして形成されている。第２の部分３０ｂは、電池セル２０に巻き付けられた状態で、トップカバー１１の第１の開口１１ａの位置に対応して配置される位置に配置されている。
かかる熱伝導性ラミネートシート３０が電池セル２０に巻き付けられて貼り付けられることにより、熱伝導性ラミネートシート３０が、板状の電池セル２０の板面及びトップ部（側部）に渡って配置される。
（温度検出構造）
次に、図５～図７を参照して、本実施形態に係る電池パック１０における温度検出構造について説明する。図５は、電池パック１０をトップ部側から見た説明図である。図５において、トップカバー１１の図示は省略されている。図６は、温度検出素子４１及び熱伝導性ラミネートシート３０の第２の部分３０ｂが配置された位置で電池パック１０の断面を幅方向に見た断面図であって、図５のＩ－Ｉ断面を矢印方向に見た図である。図７は、回路基板４０上に実装された温度検出素子４１に熱伝導性ラミネートシート３０の第２の部分３０ｂが接合された様子を示す側面図及び平面図である。
次に、図５～図７を参照して、本実施形態に係る電池パック１０における温度検出構造について説明する。図５は、電池パック１０をトップ部側から見た説明図である。図５において、トップカバー１１の図示は省略されている。図６は、温度検出素子４１及び熱伝導性ラミネートシート３０の第２の部分３０ｂが配置された位置で電池パック１０の断面を幅方向に見た断面図であって、図５のＩ－Ｉ断面を矢印方向に見た図である。図７は、回路基板４０上に実装された温度検出素子４１に熱伝導性ラミネートシート３０の第２の部分３０ｂが接合された様子を示す側面図及び平面図である。
電池セル２０に巻き付けられて貼り付けられた熱伝導性ラミネートシート３０の第２の部分３０ｂは、トップカバー１１の外面に沿って折り曲げられ、トップカバー１１に形成された第１の開口１１ａに挿入されて配置されている。第２の部分３０ｂは、電池パック１０の外側から内側に向けて第１の開口１１ａを貫通している。
第２の部分３０ｂは、電池パック１０の内部において、温度検出素子４１に直接接するように固定されている。例えば、第２の部分３０ｂは、図示しない粘着シートを用いて温度検出素子４１の表面に固定されていてもよい。同時に、第２の部分３０ｂは、トップカバー１１の第１の開口１１ａの縁に固定されていてもよい。これにより、第２の部分３０ｂと温度検出素子４１との接触状態の維持及び位置ズレ防止の向上を図ることができる。このとき、第２の部分３０ｂは、熱伝導性の接着剤を用いて温度検出素子４１に接合されていてもよい。
なお、本明細書において、第２の部分３０ｂが温度検出素子４１に接する状態とは、第２の部分３０ｂと温度検出素子４１とが直接的に接触している状態及び粘着シートを介して実質的に直接接する状態だけでなく、熱伝導性材料を介して接合された状態も含む。熱伝導性の接着剤あるいは熱伝導性材料としては、例えば熱伝導性のシリコン樹脂が挙げられるが、この例に限定されるものではない。
熱伝導性ラミネートシート３０の第１の部分３０ａは、電池パック１０が電子機器に装着された状態において少なくとも外部から受熱する領域に配置されることが好ましい。例えば、第１の部分３０ａは、少なくとも電池パック１０が装着される電子機器本体に搭載されたＣＰＵ等の発熱部に対向する領域に配置されることが好ましい。これにより、温度検出素子４１により検出される温度に、電池パック１０が外部から受ける熱の影響を確実に反映させることができる。
本実施形態に係る電池パック１０では、熱伝達率の高い熱伝導性ラミネートシート３０が電池セル２０の周囲を被覆している。このため、電池セル２０が自ら発生し又は周囲から受ける熱は、熱伝導性ラミネートシート３０を介して、電池パック１０全体に伝達され分散されやすくなっている。したがって、電池セル２０が局所的に著しく高温になることが抑制される。
また、熱伝導性ラミネートシート３０の第２の部分３０ｂが温度検出素子４１に接していることから、温度検出素子４１は、電池セル２０を被覆する熱伝導性ラミネートシート３０の温度を的確に検出することができる。したがって、温度検出素子４１から離れた位置で電池パック１０が熱を受ける場合であっても、温度検出素子４１は、当該受熱分を反映した電池パック１０の温度を精度よく検出することができる。これにより、電池パック１０の温度に基づく充電制御を精度よく行うことができる。
［１．２．電子機器の構成例］
次に、本実施形態に係る電池パック１０が装着された電子機器について説明する。図８は、電子機器１００の構成例を示す説明図である。
次に、本実施形態に係る電池パック１０が装着された電子機器について説明する。図８は、電子機器１００の構成例を示す説明図である。
電子機器１００は、機器本体の電子回路１０１と、電池パック１０とを備えている。電池パック１０は、電池セル２０及び電子回路４９を備え、正極端子１９ａ、負極端子１９ｂ及び温度端子１９ｃを介して電子回路１０１に対して電気的に接続されている。電子機器１００は、例えば、ユーザにより電池パック１０を着脱不可能に構成されている。なお、電子機器１００は、ユーザにより電池パック１０を着脱自在に構成されていてもよい。
電池パック１０が着脱不可能である場合、電池パック１０の正極端子１９ａ、負極端子１９ｂ及び温度端子１９ｃは、それぞれ機器本体の電子回路１０１の正極端子、負極端子及び温度端子に接続されている。電池パック１０の充電時には、電池パック１０の正極端子１９ａ、負極端子１９ｂ及び温度端子１９ｃが、それぞれ図示しない充電器の正極端子、負極端子及び温度端子に接続される。
電子機器１００としては、例えば、スマートフォン等の携帯電話機、タブレット型コンピュータ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（Personal Digital Assistants：ＰＤＡ）、表示装置、ナビゲーションシステム、電子書籍、電子辞書、音楽プレーヤー等が挙げられるが、これらの例に限定されるものではない。
電子回路１０１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、周辺ロジック部、インターフェース部及び記憶部等を備え、電子機器１００の全体を制御する。
このような電子機器１００において、特に薄型に構成される電子機器の場合には、電池パック１０の薄型化及び小型化が要求される。このため、本実施形態に係る電池パック１０のように、温度検出素子４１が実装された回路基板４０は板状の電池セル２０の一側部（トップ部）に配置される。このような電池パック１０が電子機器１００に装着される場合、板状の電池セル２０の板面に対向する位置に電子機器本体の電子回路１０１が形成された回路基板が配置されることが多い。
電子回路１０１はＣＰＵ等の発熱する部品を備えていることから、電子回路１０１で発生した熱が電池セル２０に伝達されて、電池セル２０が温められる。このとき、電池パック１０の回路基板４０上の温度検出素子４１に熱を伝達する部材が設けられていない場合、ＣＰＵ等の発熱部に面した電池パック１０の近傍の温度と、温度検出素子４１の配置位置の温度とに差が生じるおそれがある。
例えば、電池セルが、外周面に外部の応力から電池セルを守るための保護用の絶縁樹脂テープを備える場合、温度検出素子の配置位置から離れた位置で電池セルが受ける熱を温度検出素子に伝達する手段を持たない構造となる。
図９は、温度検出素子１２１に熱を伝達する手段を持たない電池セル１２０が、電子機器１００の電子回路１０１が形成された回路基板１０３に隣接して装着された様子を示す模式図である。この例において、発熱部から電池セル１２０が熱を受けるＡ点と、温度検出素子１２１が位置するＢ点との間に温度差が生じることになる。
図１０は、図９に示した構成例の電子機器の充電時のＡ点の温度ＴA及びＢ点の温度ＴBの推移を示す説明図である。この例では、充電開始時ｔ０におけるＡ点の温度ＴA及びＢ点の温度ＴBがともに２５℃である。これに対して、充電完了時ｔｘにおけるＡ点の温度ＴAが４３度であるにもかかわらず、Ｂ点の温度ＴBが３６．５℃であり、６．５℃の温度差が生じている。このような温度差が生じていると、電池セル１２０の温度に基づいて充電を停止又は保留したり、充電時の電圧を低下させたり等の制御を適切に実施することができず、電池セル１２０の安全性が低下したり、電池セル１２０が劣化したりするおそれがある。
これに対して、本実施形態に係る電子機器１００は、温度検出素子４１から離れた位置で電池セル２０が受熱する場合であっても、熱伝導性ラミネートシート３０を介して温度検出素子４１に熱が伝達されて、温度検出素子４１による的確な温度検出が可能になる。
図１１は、本実施形態に係る電子機器１００の充電時のＡ点の温度ＴA及びＢ点の温度ＴBの推移を示す説明図である。本実施形態に係る電子機器１００では、充電開始時ｔ０から充電完了時ｔｘに至るまで、Ａ点の温度ＴA及びＢ点の温度ＴBは同じように推移し、充電完了時ｔｘにおいてＡ点とＢ点との間に温度差は生じていない。
したがって、本実施形態に係る電子機器１００では、電池セル２０の温度に基づいて充電を停止又は保留したり、充電時の電圧を低下させたり等の制御が適切に実施され、電池セル２０の安全性の保障や電池セル２０の劣化の抑制を図ることができる。
＜２．第２の実施の形態＞
本開示の第２の実施の形態に係る電池パックの構成例について説明する。本実施形態に係る電池パックは、温度検出素子を備えていない点で第１の実施の形態に係る電池パック１０と異なっている。また、本実施形態に係る電池パックでは、熱伝導性ラミネートシートが、電子機器本体に搭載された温度検出素子に対して熱を伝達するように構成されている。
本開示の第２の実施の形態に係る電池パックの構成例について説明する。本実施形態に係る電池パックは、温度検出素子を備えていない点で第１の実施の形態に係る電池パック１０と異なっている。また、本実施形態に係る電池パックでは、熱伝導性ラミネートシートが、電子機器本体に搭載された温度検出素子に対して熱を伝達するように構成されている。
図１２～図１４を参照して、本実施形態に係る電池パック５０の構成例を説明する。図１２は、電池パック５０の外観を示す斜視図である。図１３は、電池パック１０の構成例を示す分解斜視図である。図１４は、電子機器本体の回路基板１０３上に電池パック５０が配置された様子を示す模式図である。
本実施形態に係る電池パック５０は、電子機器内にあらかじめ装着されて、ユーザにより電子機器からの着脱を不可能に構成されている。本実施形態に係る電池パック５０において、電池パック５０の回路基板４０上には温度検出素子が実装されていない。これに代わり、温度検出素子７０は、電子機器本体の回路基板１０３上に実装されている。また、トップカバー１１には、第１の実施の形態に係る電池パック１０のトップカバー１１に設けられていた第１の開口１１ａは設けられていない。
熱伝導性ラミネートシート６０は、電池セル２０に接して巻き付けられる本体部分となる第１の部分６０ａと、第１の部分６０ａから突出して温度検出素子７０に接するように配置される第２の部分６０ｂとを有する。第２の部分６０ｂは、トップ部の長辺から突出するようにして形成されている。図示した例では、第２の部分６０ｂはＬ字状に形成され、先端部で電子機器本体の回路基板１０３上の温度検出素子７０に接している。
第２の部分６０ｂは、図示しない粘着シートを用いて温度検出素子７０の表面に固定されていてもよい。あるいは、第２の部分６０ｂは、熱伝導性材料あるいは熱伝導性の接着剤を用いて温度検出素子７０に接合されていてもよい。
本実施形態に係る電池パック５０では、熱伝達率の高い熱伝導性ラミネートシート６０が電池セル２０の周囲を被覆している。このため、電池セル２０が自ら発生し又は周囲から受ける熱は、熱伝導性ラミネートシート６０を介して、電池パック５０全体に伝達され分散されやすくなっている。したがって、電池セル２０が局所的に著しく高温になることが抑制される。
また、熱伝導性ラミネートシート６０の第２の部分６０ｂが、電子機器本体の回路基板１０３上の温度検出素子７０に接していることから、温度検出素子７０は、電池セル２０を被覆する熱伝導性ラミネートシート６０の温度を的確に検出することができる。したがって、温度検出素子７０から離れた位置で電池パック５０が熱を受ける場合であっても、温度検出素子７０は、当該受熱分を反映した電池パック５０の温度を精度よく検出することができる。これにより、電池パック５０の温度に基づく充電制御を精度よく行うことができる。
また、本実施形態に係る電池パック５０が装着された電子機器は、温度検出素子７０から離れた位置で電池セル２０が受熱する場合であっても、熱伝導性ラミネートシート６０を介して温度検出素子７０に熱が伝達されて、温度検出素子７０による的確な温度検出が可能になる。したがって、電池セル２０の温度に基づいて充電を停止又は保留したり、充電時の電圧を低下させたり等の制御が適切に実施され、電池セル２０の安全性の保障や電池セル２０の劣化の抑制を図ることができる。
＜３．第３の実施の形態＞
本開示の第３の実施の形態に係る電池パックの構成例について説明する。本実施形態に係る電池パックは、熱伝導性ラミネートシートがトップ部から突出する第２の部分を備えていない点で第１の実施の形態及び第２の実施の形態に係る電池パック１０，５０と異なっている。
本開示の第３の実施の形態に係る電池パックの構成例について説明する。本実施形態に係る電池パックは、熱伝導性ラミネートシートがトップ部から突出する第２の部分を備えていない点で第１の実施の形態及び第２の実施の形態に係る電池パック１０，５０と異なっている。
図１５及び図１６を参照して、本実施形態に係る電池パック８０の構成例を説明する。図１５は、電池パック８０の構成例を示す分解斜視図である。図１６は、温度検出素子４１が配置された位置で電池パック８０の断面を幅方向に見た断面図であって、上記の図６に対応している。
本実施形態に係る電池パック８０において、温度検出素子４１は、第１の実施の形態に係る電池パック１０と同様に回路基板４０上に実装されている。また、トップカバー１１の幅方向の中央部には、第３の開口１１ｃが形成されている。第３の開口１１ｃは、トップカバー１１におけるトップ部側あるいはボトム部側を向く面ではなく、熱伝導性ラミネートシート９０が配置される面に形成されている。第３の開口１１ｃは、温度検出素子４１の配置位置と重なるように設けられ、電池セル２０に回路基板４０及びトップカバー１１を組み付けた状態で、温度検出素子４１が第３の開口１１ｃを介して外部に露出するようになっている。
熱伝導性ラミネートシート６０は、電池セル２０に巻き付けられて貼り付けられる本体部分のみで構成されている。熱伝導性ラミネートシート６０は、電池セル２０を被覆するとともに、トップカバー１１の少なくとも第３の開口１１ｃを覆うようにして配置される。第３の開口１１ｃの内部には、熱伝導性のシリコン樹脂等の熱伝導性材料９５が配置されている。熱伝導性材料９５は、熱伝導性ラミネートシート６０から温度検出素子４１へと熱を伝達する。
本実施形態に係る電池パック８０では、熱伝達率の高い熱伝導性ラミネートシート９０が電池セル２０の周囲を被覆している。このため、電池セル２０が自ら発生し又は周囲から受ける熱は、熱伝導性ラミネートシート９０を介して、電池パック５０全体に伝達され分散されやすくなっている。したがって、電池セル２０が局所的に著しく高温になることが抑制される。
また、トップカバー１１の第３の開口１１ｃに配置された熱伝導性材料９５を介して、熱伝導性ラミネートシート９０の熱が、回路基板４０上の温度検出素子４１に伝達されることから、温度検出素子４１は、電池セル２０を被覆する熱伝導性ラミネートシート９０の温度を的確に検出することができる。したがって、温度検出素子４１から離れた位置で電池パック８０が熱を受ける場合であっても、温度検出素子４１は、当該受熱分を反映した電池パック８０の温度を精度よく検出することができる。これにより、電池パック８０の温度に基づく充電制御を精度よく行うことができる。
また、本実施形態に係る電池パック８０が装着された電子機器は、温度検出素子４１から離れた位置で電池セル２０が受熱する場合であっても、熱伝導性ラミネートシート９０を介して温度検出素子４１に熱が伝達されて、温度検出素子４１による的確な温度検出が可能になる。したがって、電池セル２０の温度に基づいて充電を停止又は保留したり、充電時の電圧を低下させたり等の制御が適切に実施され、電池セル２０の安全性の保障や電池セル２０の劣化の抑制を図ることができる。
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記実施形態では、熱伝導性ラミネートシートの第１の部分が電池セル全体を包み込むようにして電池セルに貼り付けられる構成としたが、本開示の技術はかかる例に限定されない。例えば、熱伝導性ラミネートシートの第１の部分は、少なくとも電池パックが装着される電子機器本体に備えられたＣＰＵ等の発熱部に対向する部分を含む領域に配置されていればよい。第１の部分がこのように配置された場合であっても、温度検出素子は、電池パックが電子機器本体から受ける熱の影響を反映した電池パックの温度を検出することができる。
また、上記実施形態では、電池セルの保護回路が電池パックの回路基板上に搭載されていたが、本開示の技術はかかる例に限定されない。例えば、電池セルの保護回路が、電子機器本体側に搭載されていてもよい。
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）電池セルと、
温度検出素子と、
前記電池セルの熱を前記温度検出素子に伝達する熱伝導部材と、
を備えた、電池パック。
（２）前記熱伝導部材が、少なくとも前記電池パックが装着される電子機器本体の発熱部に対向する部分を含む領域に配置される、前記（１）に記載の電池パック。
（３）少なくとも一部の前記熱伝導部材が前記電池セルの周囲を被覆している、前記（１）又は（２）に記載の電池パック。
（４）前記熱伝導部材が、熱伝導層と、前記熱伝導層の両面に設けられた第１の電気絶縁層及び第２の電気絶縁層と、を含む熱伝導性シートである、前記（１）～（３）のいずれか１項に記載の電池パック。
（５）前記電池セルが板状を成し、前記温度検出素子が前記板状の電池セルの側部に配置され、前記熱伝導部材が、前記電池セルの少なくとも板面及び前記側部に渡って配置されている、前記（１）～（４）のいずれか１項に記載の電池パック。
（６）前記温度検出素子が、前記電池セルに電気的に接続された回路基板上に実装され、前記板状の電池セルの側部に配置されている、前記（５）に記載の電池パック。
（７）前記熱伝導部材が、前記温度検出素子に直接接触している、前記（１）～（６）のいずれか１項に記載の電池パック。
（８）前記熱伝導部材が、熱伝導性材料を介して前記温度検出素子に接している、前記（１）～（６）のいずれか１項に記載の電池パック。
（９）前記熱伝導部材が、前記電池セルに接する第１の部分と、前記第１の部分から突出して前記温度検出素子に接する第２の部分と、を有する、前記（１）～（８）のいずれか１項に記載の電子機器。
（１０）電池セルを有する電池パックと、
温度検出素子と、
前記電池セルの熱を前記温度検出素子に伝達する熱伝導部材と、
を備えた、電子機器。
（１１）前記熱伝導部材が、前記電池セルに接する第１の部分と、前記第１の部分から突出して前記温度検出素子に接する第２の部分と、を有する、前記（１０）に記載の電子機器。
（１２）前記温度検出素子が、前記電池パックに備えられる、前記（１０）又は（１１）に記載の電子機器。
（１３）前記温度検出素子が、前記電池パックが装着される電子機器本体側に備えられる、前記（１０）又は（１１）に記載の電子機器。
（１）電池セルと、
温度検出素子と、
前記電池セルの熱を前記温度検出素子に伝達する熱伝導部材と、
を備えた、電池パック。
（２）前記熱伝導部材が、少なくとも前記電池パックが装着される電子機器本体の発熱部に対向する部分を含む領域に配置される、前記（１）に記載の電池パック。
（３）少なくとも一部の前記熱伝導部材が前記電池セルの周囲を被覆している、前記（１）又は（２）に記載の電池パック。
（４）前記熱伝導部材が、熱伝導層と、前記熱伝導層の両面に設けられた第１の電気絶縁層及び第２の電気絶縁層と、を含む熱伝導性シートである、前記（１）～（３）のいずれか１項に記載の電池パック。
（５）前記電池セルが板状を成し、前記温度検出素子が前記板状の電池セルの側部に配置され、前記熱伝導部材が、前記電池セルの少なくとも板面及び前記側部に渡って配置されている、前記（１）～（４）のいずれか１項に記載の電池パック。
（６）前記温度検出素子が、前記電池セルに電気的に接続された回路基板上に実装され、前記板状の電池セルの側部に配置されている、前記（５）に記載の電池パック。
（７）前記熱伝導部材が、前記温度検出素子に直接接触している、前記（１）～（６）のいずれか１項に記載の電池パック。
（８）前記熱伝導部材が、熱伝導性材料を介して前記温度検出素子に接している、前記（１）～（６）のいずれか１項に記載の電池パック。
（９）前記熱伝導部材が、前記電池セルに接する第１の部分と、前記第１の部分から突出して前記温度検出素子に接する第２の部分と、を有する、前記（１）～（８）のいずれか１項に記載の電子機器。
（１０）電池セルを有する電池パックと、
温度検出素子と、
前記電池セルの熱を前記温度検出素子に伝達する熱伝導部材と、
を備えた、電子機器。
（１１）前記熱伝導部材が、前記電池セルに接する第１の部分と、前記第１の部分から突出して前記温度検出素子に接する第２の部分と、を有する、前記（１０）に記載の電子機器。
（１２）前記温度検出素子が、前記電池パックに備えられる、前記（１０）又は（１１）に記載の電子機器。
（１３）前記温度検出素子が、前記電池パックが装着される電子機器本体側に備えられる、前記（１０）又は（１１）に記載の電子機器。
１０，５０，８０ 電池パック
１１ トップカバー
１１ａ 第１の開口
２０ 電池セル
２１ 電池素子
３０，６０，９０ 熱伝導性ラミネートシート（熱伝導部材）
３０ａ，６０ａ 第１の部分
３０ｂ，６０ｂ 第２の部分
３１ 第１の電気絶縁層
３３ 熱伝導層
３５ 第２の電気絶縁層
４０ 回路基板
４１，７０ 温度検出素子
１００ 電子機器
１０３ 回路基板
１１ トップカバー
１１ａ 第１の開口
２０ 電池セル
２１ 電池素子
３０，６０，９０ 熱伝導性ラミネートシート（熱伝導部材）
３０ａ，６０ａ 第１の部分
３０ｂ，６０ｂ 第２の部分
３１ 第１の電気絶縁層
３３ 熱伝導層
３５ 第２の電気絶縁層
４０ 回路基板
４１，７０ 温度検出素子
１００ 電子機器
１０３ 回路基板
Claims (6)
- 板状を成し、正極端子及び負極端子の導出側であるトップ部、トップ部と対向する側であるボトム部、それ以外をサイド部として構成される電池セルと、
前記電池セルに電気的に接続された回路基板上に実装され、前記板状の電池セルの前記トップ部に配置される温度検出素子と、
前記板状の電池セルの前記サイド部に渡って配置され、前記電池セルに接する第１の部分と、前記第１の部分から突出して前記温度検出素子に接する第２の部分とを有し、前記電池セルの熱を前記温度検出素子に伝達する熱伝導部材と、
を備え、
前記第２の部分は、
前記電池セルの外面から巻き付けられ、かつ、前記電池セルの正極端子及び負極端子の導出側を覆うカバーの開口部から挿入されて、前記板状の電池セルの前記トップ部に配置される温度検出素子に接して配置される、
電池パック。 - 前記熱伝導部材が、少なくとも前記電池パックが装着される電子機器本体のＣＰＵに対向する部分を含む領域に配置される、請求項１に記載の電池パック。
- 前記熱伝導部材が、熱伝導層と、前記熱伝導層の両面に設けられた第１の電気絶縁層及び第２の電気絶縁層と、を含む熱伝導性シートである、請求項１に記載の電池パック。
- 前記第２の部分が、前記温度検出素子に直接接触している、請求項１に記載の電池パック。
- 前記第２の部分が、熱伝導性材料を介して前記温度検出素子に接している、請求項１に記載の電池パック。
- 板状を成し、正極端子及び負極端子の導出側であるトップ部、トップ部と対向する側であるボトム部、それ以外をサイド部として構成される電池セルを有する電池パックを備えた電子機器であって、
前記電池パックは、
前記電池セルに電気的に接続された回路基板上に実装され、前記板状の電池セルの前記トップ部に配置される温度検出素子と、
前記板状の電池セルの前記サイド部に渡って配置され、前記電池セルに接する第１の部分と、前記第１の部分から突出して前記温度検出素子に接する第２の部分とを有し、前記電池セルの熱を前記温度検出素子に伝達する熱伝導部材と、
を備え、
前記第２の部分は、
前記電池セルの外面から巻き付けられ、かつ、前記電池セルの正極端子及び負極端子の導出側を覆うカバーの開口部から挿入されて、前記板状の電池セルの前記トップ部に配置される温度検出素子に接して配置され、
前記温度検出素子は、前記電池パックが装着される前記電子機器本体側に備えられる、
電子機器。
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