WO2000059064A1

WO2000059064A1 - Rechargeable battery with protective circuit

Info

Publication number: WO2000059064A1
Application number: PCT/JP2000/001982
Authority: WO
Inventors: Yoshinori Iwaizono; Shoji Konishi; Shigeru Kajiwara; Takeshi Ishimaru; Masaru Kawabe; Katsuyuki Shirasawa
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 2000-03-29
Publication date: 2000-10-05
Also published as: US20030108780A1; US20030077486A1; CN1180507C; TW472406B; US6893753B2; KR20010043946A; KR100484420B1; CN1297590A; US6759152B2; US6524732B1; EP1093178A4; EP1093178A1

Description

明細書電池保護回路を備えた二次電池技術分野

本発明は、リチウムイオン二次電池等の二次電池に電池保護回路を設け、二次電池自体に過充電や過放電等から保護する機能を備えて構成したもので、特に扁平形の二次電池に適用できるようにした電池保護回路を備えた二次電池に関するものである。背景技術

二次電池は、これを使用する機器の電池周辺回路の短絡、正負電極間の短絡、過充電ゃ過放電等の異常使用による電池の損傷を防止するためにさまざまの保護機能が設けられている。短絡等による過大放電電流を阻止する P T C (Po s i t ive Tempe rat ur e Co e f f i c i e n t )素子や過充電に伴う電池内圧の異常上昇により通電回路を遮断して内圧を放出する安全弁等がそれであり、これらの保護機能は二次電池自体が装備する機能として周知のところである。また、リチウムィォン二次電池では過充電や過放電等を防止するために電池保護回路が設けられ、この電池保護回路は一般的に電池パックの形態として、リチウムイオン二次電池と共に電池保護回路を構成した回路基板をパックケース内に収容して一体化される。このような二次電池と保護回路とをケース内に収容して一体化した電池パックは、携帯電話機や携帯型コンピュータ等の電池電源装置として多く用いられていることは周知のところである。

前記電池保護回路は、前述の過充電や過放電の防止の他、過大電流の遮断、電池温度モニタ一等の機能を備えることができ、これを二次電池自体と一体に取り付けることができれば、電池パックを構成することなく電池保護回路を備えた二次電池を形成することができ、汎用性の高い二次電池を提供することができる。

しかし、二次電池に電池保護回路を一体化させるとき、二次電池の形態を損なうことなく、また外形寸法の増大を抑えて構成することが課題であり、特に扁平形の二次電池は、携帯機器等の小型機器に適用させるため薄型に構成されており、これに電池保護回路を一体ィ匕するには、電池保護回路を構成した回路基板の配置スペースが得難く、外形寸法の増加を抑えて電池保護回路を一体化することが困難であった。また、小型扁平形の二次電池では、前述の P T C素子や電流遮断弁を設けるスぺ一スが少なく、このスペースを確保するために発電要素の減少をまねき、電池容量が減少する問題がある。 P T C素子は二次電池の外に電池保護回路の一部として配設し、電流遮断弁はその機能を電池保護回路に委ねる必要がある。しかし、 P T C素子を電池保護回路の一部として配設すると、電池保護回路を二次電池に一体化したときの体積の増加は避けられず、外形寸法の増大を抑える目的は達し難い。また、通常の電池保護回路では電流遮断弁の機能を担うには、その信頼性に乏しく、二次電池を確実に保護できる信頼性を得ることが困難であった。

本発明が目的とするところは、扁平形二次電池に適用できるコンパクトな構造により、二次電池の外形寸法の増加を抑え、電池保護回路の機能向上により P T C素子や電流遮断弁を設けることなく回路構成により電池保護を可能とし、電池パックの形態を不要にして電池単体で使用できる電池保護装置を備えた電池を提供することにある。発明の開示

上記目的を達成するための本願の第 1発明は、有底筒状の容器内に発電要素を収容した電池缶と、この電池缶の開口端を封口する封口板上に電池缶と絶縁して設けられた突出端子とに、電池の正極または負極がそれそれ設定されてなる二次電池に、この二次電池を過充電、過放電等から保護する電池保護回路を一体的に取り付けてなる電池保護回路を備えた二次電池において、前記電池缶の封口側に、前記突出端子に接合した接続板、電池保護回路を構成した回路基板、この回路基板と電池缶との間を離隔するスぺーサを配設し、前記接続板を回路基板の所定位置に接続し、回路基板上に設けられた複数の入出力端子を外部に露出させた状態にして回路基板、スぺーサ及び接続板を内包すると同時に電池缶の周側部に被覆させてカバ一キヤップを酉己し、この力バ—キヤップを回路基板の所定位置に接続して構成されてなることを特徴とするものである。

上記構成によれば、二次電池と回路基板とは、二次電池の正負両極が接続板とカバ一キャップとにより電気的な接続がなされ、カバ一キャップにより一体化される。回路基板上に設けられた入出力端子は外部に露出しているので、電池保護回路を内装して一体化された二次電池は、二次電池単体と同様の扱いで使用することができる。上記構成において、カバーキャップは、電池缶の周側部の全面を覆って配設することができ、電池保護回路を構成した回路基板と二次電池との一体化を強固に維持することができる。

また、カバーキャップの周側部に内方への切り出し部を少なくとも 1つ形成し、これを内方に折り曲げて電池缶の上端辺に当接させ、折り曲げ後の周側部に少なくとも

1つの開口部を形成することにより、二次電池に対するカバーキヤップの固定が強化されると同時に、二次電池の封口部に通じる開口部が形成され、二次電池の異常内圧を放出するガス抜き穴が形成される。

また、回路基板上に設けられた複数の入出力端子が非対称に配置されているので、電池の逆装填が防止される。

また、回路基板の外面側は、入出力端子上を開放した窓を設けたカバープレートで被覆することができ、回路基板の保護がなされる。

また、回路基板の内面側に配設された I Cの装着部位の外面側は、カバープレートとの間に少なくとも 0 . 1 mmの間隔を設けて構成することにより、外部からの加圧が I Cに加わることによる電気的影響を防止することができる。

また、二次電池の突出端子上に接続板を配設し、この接続板もしくは接続板とスぺ一ザとにより回路基板の下面側を支持して、この上面側に入出力端子を形成することにより、機器側から接触圧が加わる入出力端子は下面から支持されるので、安定した接続がなされる。

また、スぺーザに二次電池に対する位置決め部を形成することにより、二次電池上への配設が容易となる。

また、スぺーザに、カバーキャップに形成された切り出し部に対応する位置に切り欠き部を形成することにより、二次電池から切り出し部によって形成される開口部に通じるガス抜き通路を確保することができる。

また、回路基板上の電池保護回路 I Cの配設位置の少なくとも外面側に接地電位に接続された導体パ夕一ンを形成することにより、導体ノターンによるシールド効果がもたらされ、機器側から放射される電磁波による I Cへの電気的影響を防止することができる。

また、回路基板の内面側に配設されたサ一ミス夕に、電池保護回路 I Cの直下に形成された導体パターンを近接位置で接続することにより、導体パターンを伝熱する I Cの温度をサーミス夕で検出することができ、回路基板の内面側にあって二次電池の発熱を検出するサーミス夕は I Cの熱にも感応することになり、二次電池と I Cとの温度検出に対応することができる。

また、接続板は、突出端子との接合部位が突出端子と回路基板との間の距離に対応する厚さに形成され、この両端から回路基板への接続リ一ドを形成することにより、接続板により回路基板の中央部を支持することができる。

また、側周面を電気絶縁性のシートで被覆することにより、電池の一方の極性端子が露出している側周面を絶縁被覆して、不測の短絡を防止することができる。

また、シートのカバーキャップに形成された開口部に対応する位置に、開口部を囲むミシン目を形成することにより、ガス抜きのための開口部を封じてしまうことがなく、ガス放出時にはミシン目から破断する。

また、接続板、入出力端子板、カバ一キャップの少なくともいずれか 1つ、好ましくは全てをニッケル銅合金で形成することにより、ハンダ付けやスポット溶接等の接合に対する適合性がよく、接続部位に適用する接合手段の種類に対する適合が良好となる。

また、本願の第 2発明は、有底筒状の容器内に発電要素を収容した電池缶と、この電池缶の開口端を封口する封口部上に電池缶と絶縁して設けられた突出端子とに、正極または負極がそれそれ設定されてなる二次電池に、この二次電池を過充電、過放電等から保護する電池保護回路を一体的に設けた電池保護回路を備えた二次電池であつて、前記電池缶の封口部側に、前記突出端子に接合した接続板と、電池保護回路が形成されると共に複数の入出力端子が形成されてなる回路基板と、この回路基板の座面を形成すると共に二次電池との間を離隔するスぺーザとを配設し、前記電池缶に接合されたリード板と前記接続板とを、それそれ前記回路基板の所定位置に接続することにより、二次電池と回路基板とが一体化され、二次電池と電池保護回路とが電気的接続されて二次電池の正極及び負極が電池保護回路を介して前記入出力端子に接続され、前記回路基板上に入出力端子部分に開口部が形成された上部絶縁板を配し、電池缶の底面上に下部絶縁板を配し、上部絶縁板及び下部絶縁板の周縁部から全ての側周面を絶縁シートで被覆して構成されてなることを特徴とする。

上記構成によれば、二次電池上にはスぺーサを介して回路基板が配置され、接続板及びリ一ド板によって二次電池は回路基板上に構成された電池保護回路に接続されるので、二次電池が電池保護回路を通じて回路基板上に形成された入出力端子に接続された電池保護回路付きの二次電池に形成される。これを上部絶縁板、下部絶縁板及び絶縁シートによつて入出力端子を除く全ての部分を絶縁被覆することにより、入出力端子だけが外部に露出する電池保護回路を備えた二次電池がコンパクトに構成される。

また、本願の第 3発明は、有底筒状の容器内に発電要素を収容した電池缶と、この電池缶の開口端を封口する封口部上に電池缶と絶縁して設けられた突出端子とに、電池の正極または負極がそれそれ設定されてなる二次電池に、この二次電池を過充電、過放電等から保護する電池保護装置を一体的に取り付けてなる電池保護装置を備えた電池であって、前記電池缶の封口部側に、前記突出端子に接合した接続板と、電池保護回路が形成されると共に複数の入出力端子が形成されてなる回路基板と、この回路基板の座面を形成すると共に電池缶との間を離隔するスぺーザとを配設し、前記電池缶に接合されたリード板と前記接続板とを、それそれ前記回路基板の所定位置に接続することにより、二次電池と回路基板とが一体化され、二次電池と電池保護回路とが電気的接続されて二次電池の正極及び負極が電池保護回路を介して前記入出力端子に接続して電池保護回路付き二次電池を構成し、この電池保護回路付き二次電池を、入出力端子に対応する位置に開口部が形成されたパックケース内に収容して構成されてなることを特徴とする。

上記構成によれば、二次電池上にはスぺーサを介して回路基板が配置され、接続板及びリード板によって二次電池は回路基板上に構成された電池保護回路に接続されるので、二次電池が電池保護回路を通じて回路基板上に形成された入出力端子に接続された電池保護回路付きの二次電池に形成される。これを入出力端子に対応する位置に開口部を有するパックケース内に収容することにより、入出力端子だけが外部に露出する電池保護回路を備えた二次電池がコンパク卜に構成される。

上記構成において、接続板及びリード板が、それそれ一対のリード部によって回路基板に接続するように構成することにより、回路基板は二次電池上に確実に保持される。

また、回路基板上に設けられた複数の入出力端子を非対称に配置することにより、電池の逆装填が防止できる。

また、入出力端子は、回路基板上に形成された端子用導体パターンをそのまま使用することができ、この電池を使用機器から着脱しない固定状態での使用に供することができる。

また、入出力端子は、回路基板上に形成された端子用導体パターンに金属板を接合して構成することにより、この電池を使用機器から着脱する使途に供することができる。

また、スぺーザに二次電池に対する位置決め部及び回路基板上に装着された電子部品の収容部を形成することにより、スぺ一サは二次電池上に位置決めされ、その上に搭載される回路基板は電子部品の厚さをスぺーサ内に吸収させた状態となり、回路基板が占有するスペースを最小限とすることができる。

また、スベーサは、二次電池に接着により接合することにより、回路基板を所定位置に位置決め保持することができる。また、絶縁シートは、粘着性且つ熱収縮性の材質によって形成することにより、各構成要素を確実に内包し、美観に優れた二次電池に形成することができる。

また、絶縁シートの表面に意匠を施すことができ、美麗な外観を呈すると同時に使用説明、注意書き等を明示することができる。

また、上部絶縁板及び下部絶縁板の周縁部に、絶縁シート被覆用の段差を形成することにより、被覆させた絶縁シートの端辺を段差内に収容することができる。

また、下部絶縁板に、リード板の収容凹部及び電池缶の底面に嵌合する凹部を形成することにより、リード板を収容して二次電池の底面に位置決めさせることができる。また、電池保護回路は、過充電から二次電池を二重に保護する主制御回路及び副制御回路と、前記主制御回路に過電流を阻止する過電流阻止回路とを備えて構成することにより、二次電池に損傷を与える過充電から二重の保護がなされ、過電流を阻止するための他の手段を廃止することができる。

また、電池保護回路は、過電流阻止回路があることによって、 P T Cの無い回路として構成することができ、電池保護回路をよりコンパクトに構成することができる。また、電池保護回路の構成により、二次電池は、その内部に P T Cを具備しないものを適用することができ、 P T Cをなくすことにより発電要素の体積の増加が可能となり、電池容量の拡大を図ることができる。

また、電池保護回路が備える二重の過充電防止機能により過充電が確実に阻止されるので、過充電による電池内圧の上昇が防止され、二次電池は、その内部に電流遮断弁を具備しない構造に形成することができ、発電要素の体積の増加が可能となり、電池容量の拡大を図ることができる。

また、本願の第 4発明は、有底筒状の容器内に発電要素を収容した電池缶と、この電池缶の開口端を封口する封口部の中央に前記電池缶と絶縁して設けられた突出端子とに、正極または負極がそれそれ設定されてなる二次電池に、この二次電池を過充電、過放電等から保護する電池保護回路が一体的に設けられてなる電池保護回路を備えた二次電池であって、前記封口部上に前記電池保護回路及び複数の入出力端子を形成した回路基板が配設され、前記突出端子と電池缶とがそれそれ電池保護回路を介して前記入出力端子に接続され、前記入出力端子に対応する位置に開口部が形成されて封口部側に配設された上部絶縁ホルダと二次電池の底面側に配設された下部絶縁ホルダとにより上下が被覆され、周側面が絶縁シートで被覆されてなることを特徴とする。

上記構成によれば、二次電池の正負両極は電池保護回路を介して回路基板に形成された複数の入出力端子に接続され、その周囲が入出力端子に対応する位置に開口部を設けた上部絶縁ホルダと下部絶縁ホルダ及び絶縁シートにより絶縁被覆される。二次電池の封口部上に回路基板を配設できるスペースを設けるだけで二次電池の形態を損なうことなく電池保護回路を備えた二次電池を構成することができる。

また、本願の第 5発明は、有底筒状の容器内に発電要素を収容した電池缶と、この電池缶の開口端を封口する封口部の中央に前記電池缶と絶縁して設けられた突出端子とに、正極または負極がそれそれ設定されてなる二次電池に、この二次電池を過充電、過放電等から保護する電池保護回路が一体的に設けられてなる二次電池であって、前記電池缶の封口部側に、前記突出端子に接合した接続板と、電池保護回路が形成されると共に複数の入出力端子が形成された回路基板と、この回路基板の座面を形成して二次電池との間を離隔するスぺーサとが配設され、前記電池缶に接合されたリ一ド板と前記接続板とを、それそれ前記回路基板の所定位置に接続することにより、二次電池と回路基板とが一体化されると共に、二次電池と電池保護回路とが電気的接続されて二次電池の正極及び負極が電池保護回路を介して前記入出力端子に接続され、電池缶の封口部側に、回路基板上に形成された入出力端子部分に開口部を形成して回路基板上を覆うと共に電池缶の底面側に向けて延出する一対の延出部の先端に連結部が形成された上部絶縁ホルダを配し、電池缶の底面側に、電池缶の底面を覆うと共に電池缶の封口部側に向けて延出する一対の延出部の先端に連結部が形成された下部絶縁ホルダを配して、上部絶縁ホルダ及び下部絶縁ホルダをそれそれの連結部間で連結させ、上部絶縁ホルダ及び下部絶縁ホルダの側周部を含む二次電池の側周面を絶縁シートで被覆して構成されてなることを特徴とする。

上記構成によれば、二次電池上にはスぺーサを介して回路基板が配置され、接続板及びリード板によって二次電池は回路基板上に構成された電池保護回路に接続されるので、二次電池が電池保護回路を通じて回路基板上に形成された入出力端子に接続された電池保護回路付きの二次電池に形成される。これを上部絶縁ホルダ、下部絶縁ホルダ及び絶縁シートによって入出力端子を除く全ての部分を絶縁被覆することにより、入出力端子だけが外部に露出する電池保護回路を備えた二次電池がコンパクトに構成される。

上記構成において、二次電池は、長円形断面の扁平形状に形成されたものに適用すると好適であり、小型薄型化を指向する携帯機器の電池電源として適用することがでぎる。

また、回路基板の封口部側に実装された電子部品は、二次電池の封口部上に形成された凹部に対応する位置に配置することにより、二次電池から突出する量を少なくして電池保護回路を備えることができる。

また、スぺ一ザに、二次電池に対する位置決め部と、回路基板上に装着された電子部品に対応する位置に開口部とを形成することにより、二次電池上への装着時の位置決めがなされ、回路基板の封口部側に実装された電子部品を開口部に収めて少ないスペースに電池保護回路を収容することができる。

上記位置決め部は、突出端子の両側に平行して配設される位置決め突起に形成することにより、位置決めと同時に電池缶と接続板との間の絶縁性を強化することができる。

また、回路基板上に設けられた複数の入出力端子は非対称に配置することにより、逆装填の防止を図ることができる。

また、上部絶縁ホルダの側周部に、絶縁シート被覆用の段差を形成することにより、絶縁シートの貼着時の位置決めがなされる。

また、上部絶縁ホルダ及び下部絶縁ホルダに、扁平形状に形成された二次電池の短側面と、長側面の一部とを覆う被覆部を形成することにより、二次電池と電池保護回路とを確実に一体化することができ、上下の絶縁ホルダが二次電池の全体を被覆しないため、充放電の繰り返し等によって電池缶に膨らみが生じたときにも外径寸法に変化を生じさせない。

また、上部絶縁ホルダ及び下部絶縁ホルダは、それそれの連結部を重合及び/又は係合させることによって連結すると、連結が確実になされる。

また、リード板は、その一端が電池缶の底面に接合され、扁平形状の電池缶の短側面に沿って封口部側に延出することにより、扁平形の二次電池の厚さを増加させない。また、上部絶縁ホルダ及び下部絶縁ホルダの内面側に、リード板を収容する凹部または開放部を形成することにより、リード板の位置保持及び幅サイズの増加を抑えることができる。

また、電池保護回路は、過充電や過放電等の状態を検出して充放電回路を遮断する主制御回路と、この主制御回路の異常時に充放電回路を遮断する副制御回路とを備えた二重保護回路が形成されてなり、回路基板上の回路パターンは、主副各制御回路それそれの接地部位が分離するように形成されてなり、電池缶に一端が接合された一対のリード板はそれそれ主制御回路と副制御回路との接地部位に接続され、その間は直接接続されないので、接地回路に閉回路が形成されず、閉回路によるノイズの影響を軽減することができる。

また、本願の第 6発明は、有底筒状の容器内に発電要素を収容した電池缶と、この電池缶の開口端を封口する封口部に前記電池缶と絶縁して設けられた突出端子とに、正極または負極がそれそれ設定されてなる二次電池に、この二次電池を過充電、過放電等から保護する電池保護回路が一体的に設けられた電池保護回路を備えた二次電池であって、前記封口部上に電池保護回路及び複数の入出力端子を形成した回路基板が配設され、前記突出端子と電池缶とをそれそれ電池保護回路を介して前記入出力端子に接続して二次電池と回路基板とを一体ィ匕した中間完成品が形成され、この中間完成品が前記入出力端子に対応する位置に開口部を形成した外装ケース内に封入されてなることを特徴とするもので、二次電池に電池保護回路を構成した回路基板を一体的に取り付けた中間完成品を外装ケース内に封入し、回路基板に形成された入出力端子を外装ケースの開口部から露出させてコンパク卜に電池保護回路を備えた二次電池が構成される。また、本願の第 7発明は、有底筒状の容器内に発電要素を収容した電池缶と、この電池缶の開口端を封口する封口部に前記電池缶と絶縁して設けられた突出端子とに、正極または負極がそれそれ設定されてなる二次電池に、この二次電池を過充電、過放電等から保護する電池保護回路が一体的に設けられた電池保護回路を備えた二次電池であって、前記封口部側に、前記突出端子に接合した接続板と、電池保護回路及び複数の入出力端子が形成された回路基板と、この回路基板の座面を形成して二次電池との間を離隔するスぺーサとが配設され、前記電池缶に接合されたリード板と前記接続板とをそれぞれ回路基板の所定位置に接続することにより、二次電池と回路基板とが一体化されると共に、二次電池と電池保護回路とが電気的に接続されて二次電池の正極及び負極が電池保護回路を介して前記入出力端子に接続された中間完成品に形成され、この中間完成品を、樹脂成形により有底筒状に形成された底面に前記入出力端子と対応する位置に開口部が形成された外装ケース内に挿入し、開放端を閉じて中間完成品を外装ケース内に封入してなることを特徴とする。

上記構成によれば、電池保護回路を構成した回路基板はスぺーサを介して二次電池の封口部上に配設されるので二次電池の高さ寸法の増加を抑えて電池保護回路を二次電池に接続することができ、これを入出力端子に対応する位置に開口部を設けた外装ケース内に封入することにより、コンパク卜に電池保護回路を一体化した二次電池が構成される。

上記各構成において、断面形状が長円形に形成された二次電池に対し、これを収容する外装ケースは、断面形状の外形が略長方形に形成され、内形が二次電池の外形に対応する略長円形に形成することにより、電池保護回路を備えた二次電池は機器に装填しやすい直方体形状に構成されると同時に、外装ケースの強度を高めることができる。

また、外装ケースは、有底角筒形状の開放端側に長辺側周部を延出した封止片が形成され、封止片を熱プレスにより内側に折り曲げると共に対向部を溶融させて開放端を閉じることにより外装ケース内に中間完成品を封入するように構成することができ、 1ピースの外装ケースにより中間完成品を封止することができる。また、封止辺は、長方形状の開放端の対向長辺にそれそれ凹凸形状が形成され、折り曲げられたとき凹凸が互いに嵌まり合うように形成すると好適であり、溶着質量を増加させて封止強度を向上させることができる。

また、封止片は、その溶融部分が肉厚に形成することにより、溶融させる樹脂量が充分に得られ、確実な溶着が可能である。

また、封止片は、折り曲げられたとき対向間に隙間ができるような寸法形状に形成することにより、折り曲げ加工誤差により対向片に重なりが生じることがなく、溶融した樹脂が隙間から内部に侵入して中間完成品の寸法誤差による間隙を埋めて誤差を吸収することができる。

また、封止片の内面側に突起を設けることにより、中間完成品の寸法誤差による間隙を突起によって埋めるので、ガ夕つきの発生を防止することができる。

また、外装ケースは、有底角筒形状の開放端側に側周部を延出した封止片が形成され、中間完成品を挿入した後、前記封止片を熱プレスにより内側に溶融させて開放端を閉じるように構成することができ、延出した封止片を内側に溶融させて挿入した中間完成品の開放端側を埋めることにより開放端を閉じることができる。中間完成品に高さ誤差が生じているときにも溶融した樹脂が外装ケース内の隙間に流入する量の変化により外装ケースは一定の高さ寸法に仕上げられる。

また、複数の入出力端子を非対称に配置することにより、機器への逆装填を防止することができる。図面の簡単な説明

図 1 Aは各実施の形態に適用する扁平形二次電池の平面図であり、図 1 Bは扁平形二次電池の断面図であり、

図 2は第 1の実施形態に係る電池保護回路を備えた二次電池 Aの外観を示す斜視図であり、

図 3は二次電池 Aの各構成要素を分解して組み立て構造を示す斜視図であり、図 4は二次電池上に構成された電池保護装置の構造を示す断面図であり、図 5 Aは回路基板の下面側の構成を示す平面図であり、図 5 Bは回路基板の上面側の構成を示す平面図であり、

図 6 Aはスぺーザの変形例を示す斜視図であり、図 6 Bは図 6 Aの VI B—VI B線矢視断面図であり、

図 7は実施形態に係る電池保護回路を備えた二次電池の電気的構成を示す回路図であり、

図 8 A及び図 8 Bは接続板の変形例を示す斜視図であり、

図 9 Aは第 2の実施形態に係る電池保護回路を備えた二次電池 Bの構成を、絶縁ラベルの被覆を 1 / 2剥がした状態で示す側面図であり、図 9 Bはその上面の端子配置を示す平面図であり、図 9 Cは底面の構成を示す平面図であり、

図 1 0は二次電池 Bの各構成要素を分解して組み立て構造を示す側面図であり、図 1 1は接続板の構成を示す斜視図であり、

図 1 2はリ一ド板の構成を示す斜視図であり、

図 1 3 Aはスぺーザの上面側の構成を示す平面図であり、図 1 3 8は図1 3 Aの X ΙΠ Β— Χ ΙΠ Β線矢視断面図であり、図 1 3 Cはスぺーザの下面側の構成を示す平面図であり、

図 1 4 Aは回路基板の表面側の構成を示す平面図であり、図 1 4 Bは回路基板の裏面側の構成を示す平面図であり、

図 1 5は電池保護回路を備えた二次電池の電気的構成を示す回路図であり、図 1 6は保護回路付き電池を電池ノ、°ックの形態に適用した例を示す斜視図であり、図 1 7 Aは上部絶縁板の上面側の構成を示す平面図であり、図 1 7 Bは図 1 7 Aの XVI— XVIB線矢視断面図であり、図 1 7 Cは上部絶縁板の下面側の構成を示す平面図であり、

図 1 8 Aは下部絶縁板の上面側の構成を示す平面図であり、図 1 8 Bは図 1 8 Aの XVDIB— XV1B線矢視断面図であり、図 1 8 Cは下部絶縁板の下面側の構成を示す平面図であり、

図 1 9は第 3の実施形態に係る電池保護回路を備えた二次電池 Cの外観を示す斜視図であり、

図 2 0は二次電池 Cの各構成要素を分解して組み立て構造を示す斜視図であり、図 2 1 Aはスぺ一ザの上面側の構成を示す平面図であり、図 2 1 Bはスぺーザの下面側の構成を示す平面図であり、図 2 1 Cは図 2 1 Aの XX I C - XX I C線矢視断面図であり、

図 2 2 Aは回路基板の表面側の構成を示す平面図であり、図 2 2 Bは回路基板の裏面側の構成を示す平面図であり、

図 2 3は電池保護回路を備えた二次電池の電気的構成を示す回路図であり、図 2 4 Aは上部絶縁ホルダの別態様を示す上面図であり、図 2 4 Bは正面図であり、図 2 4 Cは左側面図であり、図 2 4 Dは右側面図であり、図 2 4 Eは下面図であり、図 2 5 Aは下部絶縁ホルダの別態様を示す上面図であり、図 2 5 Bは正面図であり、図 2 5 Cは左側面図であり、図 2 5 Dは右側面図であり、図 2 5 Eは下面図であり、図 2 6は第 4の実施形態に係る電池保護回路を備えた二次電池 Dの外観を示す斜視図であり、

図 2 7は二次電池 Dの内部構造を分解して組み立て構造を示す斜視図であり、図 2 8 Aはスぺ一ザの上面側の構成を示す平面図であり、図 2 8 Bは下面側の平面図であり、図 2 8 Cは図 2 8 Aの XXVI C— XXVIC線矢視断面図であり、

図 2 9 Aは回路基板の表面側の構成を示す平面図であり、図 2 9 Bは裏面側の構成を示す平面図であり、

図 3 O Aは中間完成品の平面図であり、図 3 0 Bは側面図であり、

図 3 1 Aは外装ケースの底面側の平面図であり、図 3 1 Bは側面図であり、図 3 1 Cは開放端側の平面図であり、図 3 1 Dは図 3 1 Bの XXX I D - XXX I D線矢視断面図であり、

図 3 2 Aは外装ケース開放端の封止の際の初期状態を示す斜視図であり、図 3 2 B は折り曲げ状態を示す斜視図であり、図 3 2 Cは溶着状態を示す斜視図であり、図 3 3 Aは封止片の別態様を示す平面図であり、図 3 3 Bは左側面図であり、図 3 3 Cは右側面図であり、図 3 3 Dは折り曲げ状態を示す平面図である。発明を実施するための最良の形態

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

以下に示す各実施形態に係る「電池保護回路を備えた二次電池」（以下、二次電池 1 0単体と区別するため「保護回路付き電池」とする）は、図 1 A、図 I B等に示すように、扁平形に形成されたリチウムイオン二次電池（以下、二次電池） 1 0に、この二次電池 1 0を過充電、過放電等から保護する電池保護回路を一体に取り付け、二次電池 1 0の高さ寸法を少し増加させただけで保護回路付き電池 A〜Eに構成したものである。

二次電池 1 0は、図 1 A、図 1 Bに示すように、長円形断面の有底筒状に形成された電池缶 2 6内に発電要素 1 3 3を収容し、電池缶 2 6の開口端をガスケット 1 3 5、封口板 1 3 2及び電極キャップ 1 3 4を備えた封口部により封口した小型、扁平形に形成されている。発電要素 1 3 3を構成する正極板はガスケヅト 1 3 5によって電池缶 2 6と絶縁された電極キャップ 1 3 4に接続され、その中央の突出部は二次電池 1 0の正極入出力端子 2 5となる。また、発電要素 1 3 3を構成する負極板は電池缶 2 6に接続され、電池缶 2 6は二次電池 1 0の負極入出力端子となる。

第 1の実施形態に係る保護回路付き電池 Aは、図 2に示すように、上面にプラス端子板 4、マイナス端子板 5及び温度検出端子板 6を露出させ、側周部は絶縁ラベル 7 で覆われた筐体内に二次電池 1 0と電池保護回路とがー体に組み込まれている。図 3 は、その内部構造を分解して示すもので、二次電池 1 0、この二次電池 1 0の正極入出力端子（突出端子） 2 5に接合される接続板 1 1、この接続板 1 1の上面に配設されて回路基板 9の中央部の座面を提供する中央スぺーサ 1 2、長円形のリング状に形成されて電池 1 0と回路基板 9との間を離隔すると共に回路基板 9に座面を提供する周囲スぺーサ 1 3、電池保護回路を構成すると共にブラス端子板 4及び温度検出端子板 6を形成した回路基板 9、この回路基板 9上に形成されたプラス端子板 4及び温度検出端子 6を外部に露出させるプラス端子窓 1 8及び温度検出端子窓 1 9を設けて樹脂成形により形成されたカバ一プレート 1 4、これら二次電池 1 0上に配設された各構成要素を内包し、二次電池 1 0の負極入出力端子となる電池缶 2 6に接触して、この電池缶 2 6の外周面を覆うカバ一キャップ 1 5が設けられている。これらの各構成要素は、図 4に断面図として示すように、二次電池 1 0上に組み立てられる。

まず、二次電池 1 0の正極入出力端子 2 5に接続板 1 1を接合し、この接続板 1 1 の両端側から延出形成されたリード 1 1 a、 1 1 aをそれそれ開口部 1 2 a、 1 2 a に通して中央スぺ一サ 1 2が接続板 1 1上に配置される。次に、周囲スぺーサ 1 3を電池 1 0の周辺部上に配設したとき、前記中央スぺーサ 1 2と周囲スぺーサ 1 3との上面高さが一致するので、この上に回路基板 9を安定して配設することができる。図 5 Aは回路基板 9の下面側、図 5 Bは回路基板 9の上面側の構成を示すもので、前記接続板 1 1のリード 1 1 a、 1 1 aは、回路基板 9に形成されたリード通し穴 2 3、 2 3を通して回路基板 9の上面側で折り曲げ、導体パターンにハンダ付けによつて固定される。

回路基板 9の下面側には、図 5 Aに示すように、過充電及び過放電から二次電池 1 0を保護する電池保護回路を構成した I C 1 6、過大電流を阻止する？1¹ (素子1 7、二次電池 1 0及び I C 1 6の温度を検出するサーミス夕 2 0等が配設されている。また、回路基板 9の上面側には、図 5 Bに示すように、基板上に形成された導体パ夕一ンに接合してプラス端子板 4と、温度検出端子板 6とが配設されている。この回路基板 9の上面側に形成された導体パターンと下面側に形成された導体パターンの間は、要所に設けられたスルーホール 2 1によって互いに接続される。また、前記 I C 1 6 の配設位置には、上面側及び下面側に導体パターンが形成されているので、 I C 1 6 を導体パターンによってシールドした状態が得られ、当該保護回路付き電池を携帯電話機等に使用した場合にも、電波かぶり等のような電磁波による I C 1 6の誤動作の発生を低減させることができる。

また、回路基板 9の上面側には、前記プラス端子板 4及び温度検出端子板 6に対応する位置に、プラス端子窓 1 8及び温度検出端子窓 1 9を開口させたカバープレート 1 4が配設される。このとき、下面側に配設された I C 1 6の反対面、即ち上面側は、図 4に示すように、カバープレート 1 4と回路基板 9との間に少なくとも 0 . 1 mm の隙間 gを設ける。これは振動や衝撃等の外部からの圧力が加わったとき、加圧が I C 1 6に及ばないようにするためのもので、加圧による I C 1 6の変形に伴う電気的性能の変化を隙間 gを設けることによって防止することができる。

このカバープレート 1 4の周囲を覆ってカバ一キャップ 1 5が被せられ、カバ一キヤップ 1 5は二次電池 1 0の周側面を覆って全体に被覆する。図 3に示すように、力バーキヤップ 1 5の上辺に形成された 4か所の接続片 2 7は、回路基板 9の上面側に形成された 4か所の接続パターン 2 8にハンダ付けされ、二次電池 1 0の負極入出力端子である電池缶 2 6に接触導通するカバーキャップ 1 5が回路基板 9の接地電位に接続される。この接続構造により、カバ一キャップ 1 5の上面端部はマイナス端子板 5として機能する。また、図 3に示すように、カバ一キャップ 1 5の長手側面の両側にそれそれ 2か所に形成された切り出し片 2 9は、内方に折り曲げることにより二次電池 1 0の上周辺に当接してカバーキャップ 1 5の二次電池 1 0との嵌着構造を確実にすると同時に、切り出し片 2 9を折り曲げた後の開口部は、二次電池 1 0の異常内圧を放出するためのガス抜き穴として機能する。このガス抜き穴は側部に開口するので、万が一、二次電池 1 0からガスが噴出しても噴出方向に直交する方向の開口部から噴出して噴出圧力が弱められる。この切り出し片 2 9による開口部は、カバーキヤップ 1 5の側周面が絶縁ラベル 7で被覆されたときには絶縁ラベル Ίに隠されるが、図 2に示すように、絶縁ラベル 7の切り出し片 2 9に対応する位置にミシン目 3 3を入れて、万が一のガス噴出のときにはミシン目 3 3から破断するように構成される。また、前記切り出し片 2 9の内方への折り曲げに対応できるように、周囲スぺーサ 1 3には 4か所の切り欠き 3 1が形成され、ガス抜きの流路が確保される。

前記周囲スぺーサ 1 3と中央スぺ一サ 1 2とは、図 6 Aに示すように、両者を一体にしてスぺ一サ 2 2に構成することもできる。このスぺ一サ 2 2の中央下面には、図 6 Bに示すように、電池 1 0の正極入出力端子 2 5に嵌合する位置決め突起 3 2 aと、上面周囲のカシメ辺に嵌合する位置決め突起 3 2 bとが形成されているので、二次電池 1 0上へのスぺーサ 2 2の位置決めが容易である。

上記のように構成された保護回路付き電池は、図 2に示したように、二次電池 1 0 の高さ寸法を少し延長しただけで電池保護回路を内装することができる。この保護回路付き電池は機器にセットされた時、自らが電池保護機能を備えているので信頼性が高い。また、上面に配置されたプラス端子（十）、マイナス端子（一）、温度検出端子 ( T ) は左右非対称に配置されているので、機器への逆装填が防止できる。

図 7は、以上説明した保護回路付き電池の電気回路構成を示すものである。この電気回路と図 2〜図 5 A、図 5 Bに示した構造とを対比して、この保護回路付き電池の電気的な構成について以下に説明する。

二次電池 1 0の負極入出力端子を構成する電池缶 2 6はカバーキャップ 1 5に接続されてマイナス端子板 5として保護回路付き電池の上面端部に露出される。一方、二次電池 1 0の正極入出力端子 2 5は、接続板 1 1によって回路基板 9に接続され、回路基板 9上に配設された P T C素子 1 7に回路パターン接続され、 I C 1 6内に構成された F E T 3 4を経てプラス端子板 4に接続される。前記 P T C素子 1 7はその正特性の温度一抵抗変化により過大電流によって自己発熱し、温度上昇により抵抗値が増大して過大電流を阻止する。また、前記 F E T 3 4は過充電や過放電の状態を検出する制御回路 3 5により 0 N— 0 F F制御され、過充電や過放電時にプラス回路を遮断して二次電池 1 0を過充電や過放電から保護する。

また、図 5 Aに示すように、回路基板 9の下面側、即ち二次電池 1 0側に配設されたサーミス夕 2 0は温度検出端子板 6に接続され、二次電池 1 0の温度変化に反応して、その抵抗値を変化させるので、この保護回路付き電池を使用する機器で温度検出端子板 6に接続すると、保護回路付き電池の温度を検出して異常な温度上昇に対応することができる。また、前記サーミス夕 2 0は、図 5 Aに示すように、 I C 1 6が配設された位置の導体パターン 3 0に接続されているので、 I C 1 6の温度変化は導体パターン 3 0を伝熱してサ一ミス夕 2 0に温度変化を与え、その抵抗値を変化させるので、 I C 1 6の温度変化も検出することができる。従って機器側で二次電池 1 0の温度上昇に併せて I C 1 6の異常な温度上昇をも検出することができる。以上説明した保護回路付き電池の構成における接続板 1 1、カバーキャップ 1 5、ブラス端子板 4、温度検出端子板 6は、二ッケル銅合金を用いて形成することにより、ハンダ付けやスポット溶接等の接合に好適である。例えば前記接続板 1 1は二次電池 1 0の正極入出力端子 2 5にスポット溶接あるいは超音波溶接によって接合され、その両端から延出形成されたリード 1 1 aは回路基板 9の導体パターンにハンダ付けされる。このような 1つの部材の部分によって異なる接合方法が用いられる場合でも、ニッケル銅合金はそのいずれの接合方法にも対応でき、良好な接合状態が得られる。また、カバーキャップ 1 5においても、接続片 2 7の回路基板 9へのハンダ付けと、二次電池 1 0の電池缶 2 6への超音波溶接もしくはスポット溶接を行うときにも、そのいずれの接合方法にも適合させることができる。また、プラス端子板 4、温度検出端子板 6及びカバ一キヤップ 1 5の上面端部に形成されたマイナス端子板 5は、この保護回路付き電池を使用する機器の接続プローブが導通接触する接続接点となるが、二ッケル銅合金は接触抵抗の少ない導通接触を得ることができる。

また、二次電池 1 0の正極入出力端子 2 5を回路基板 9に接続するための接続板 1 1と中央スぺーサ 1 2との組み合わせ構造は、図 8 A、図 8 Bに示すような接続板 3 6、 3 7として構成することにより、回路基板 9の中央部を支持する中央スぺーサ 1 2を廃止して接続板 3 6、 3 7に、その支持機能を所持させることができる。接続板 3 6、 3 7は、それそれの台面部 3 6 b、 3 7 bを正極入出力端子 2 5と回路基板 9 との間の間隔に対応させた厚さに形成し、その両端からそれそれリード 3 6 a、 3 7 aを延出形成する。この接続板 3 6もしくは接続板 3 7を正極入出力端子 2 5上に接合し、この上に回路基板 9を配設することによって、回路基板 9の中央部は安定した状態に支持されるので、回路基板 9の中央部に配設されたプラス端子板 4に接触接続する機器側の接続プローブの接触圧にも良好に対応することができる。

以上説明した本発明の構成において、前記接続板 1 1、 3 6、 3 7は、これらを P T C素子によって構成することにより、回路基板 9上に配設された P T C素子 1 7を廃して回路基板 9上のスペースの増加を図ることができ、より小型の二次電池 1 0に適用するのに好適である。また、本実施形態に適用した二次電池 1 0は、封口部に正極入出力端子 2 5、電池缶 2 6を負極入出力端子としたリチウムィォン二次電池の例を示したが、封口部側に負極、電池缶側に正極が設定された二次電池であっても、接続の変更により同様に実施できることは言うまでもない。

次に、第 2の実施形態に係る電池保護回路を備えた二次電池（保護回路付き電池）について説明する。以下に示す実施形態は、図 1 A、図 I Bに示した扁平形のリチウムイオン二次電池に、図 9 A、図 9 B、図 9 Cに示すように、過充電、過放電等から保護する電池保護回路を構成した回路基板 1 0 9を一体に取り付け、保護回路付き電池に構成したものである。

図 9 A〜図 9 Cにおいて、本実施形態に係る保護回路付き電池 Bは、その一端面にプラス端子 1 0 4、マイナス端子 1 0 5及び温度検出端子 1 0 6を外部に露出させ、この端子部分以外は全て上部絶縁板 1 1 3、下部絶縁板 1 1 4及び絶縁ラベル 1 0 7 で覆い、その中に、二次電池 1 0と電池保護回路を構成する回路基板 1 0 9とが一体に組み込まれている。

図 1 0は、保護回路付き電池 Bの内部構造を分解して示すもので、リチウムィォン二次電池として構成された二次電池 1 0の封口部側に、この二次電池 1 0の正極入出力端子（突出端子） 2 5に接合される接続板 1 1 1、二次電池 1 0上に配設されて回路基板 1 0 9の座面を提供するスぺ一サ 1 1 2、電池保護回路を構成すると共にプラス端子 1 0 4、マイナス端子 1 0 5及び温度検出端子 1 0 6を形成した回路基板 1 0 9、この回路基板 1 0 9上を絶縁被覆する上部絶縁板 1 1 3が配設されている。二次電池 1 0の底部側に、二次電池 1 0の底面に接合されて一対のリード部 1 1 0 aを封口部側に延出するリード板 1 1 0、二次電池 1 0の底部を絶縁被覆する下部絶縁板 1 1 4が配設されている。

図 1 1に示すように、コの字状に形成された接続板 1 1 1は基部 1 1 l bとリード部 1 1 1 aとからなり、二次電池 1 0の正極入出力端子 2 5には基部 1 1 1 bが接合される。また、図 1 2に示すように、コの字状に形成されたリード板 1 1 0は基部 1 1 0 bと一対のリード部 1 1 0 a、 1 1 0 aとからなり、二次電池 1 0の電池缶 2 6 の底面には図 1 0に示すように基部 1 1 0 bが接合される。一対のリード部 1 1 0 a、 1 1 0 aは電池缶 2 6の側面に沿って封口部側に延出される。

二次電池 1 0の封口部側には、図 1 3八〜図1 3 Cに示すように形成されたスぺ一サ 1 1 2が取り付けられる。図 1 3 Cに示すように、スぺ一サ 1 1 2の下面には、二次電池 1 0の正極入出力端子 2 5に嵌合する位置決め部 1 3 7及び二次電池 1 0の封口部側の凹部に嵌入する嵌入部 1 4 0が形成されており、これらによってスぺ一サ 1 1 2は二次電池 1 0上に位置決め嵌合される。このスぺ一サ 1 1 2は U V接着剤を塗布して二次電池 1 0の封口部側に嵌合させ、紫外線照射による U V接着剤の硬化により二次電池 1 0上に固定される。また、スぺーサ 1 1 2には接続板通し穴 1 3 8が開口しており、正極入出力端子 2 5に接合された接続板 1 1 1のリード部 1 1 1 aは、この接続板通し穴 1 3 8から貫通する。このスぺ一サ 1 1 2によって、二次電池 1 0 と離隔された平坦な座面が形成され、その座面には回路基板 1 0 9上に装着された電子部品を収容する凹部 1 3 6が形成されている。したがって、スぺ一サ 1 1 2の座面上に回路基板 1 0 9を配置すると、電子部品は前記凹部 1 3 6内に収容されて、回路基板 1 0 9はその基板の厚さだけで二次電池 1 0上に積層された状態となり、電池保護回路を設けることによる体積の増加が抑制される。

図 1 4 Aは回路基板 1 0 9の表面側の構成、図 1 4 Bは回路基板 1 0 9の裏面側の構成を示す。回路基板 1 0 9上には図 1 5に示す電池保護回路が構成されている。図 1 4 Bに示すように、回路基板 1 0 9の裏面側には電池保護回路が構成され、図 1 4 Aに示すように、表面側にはプラス端子 1 0 4、マイナス端子 1 0 5及び温度検出端子 1 0 6と、接続板 1 1 1を接続するための接続板用導体パターン 1 1 5 a、 1 1 5 b及びリード板 1 1 0を接続するためのリード板用導体パターン 1 1 6 a、 1 1 6 b とが形成されている。この両面に形成された回路パターンは要所でスルーホール 1 3 0によって接続されている。この回路基板 1 0 9に形成されたリード通し穴 1 2 0、 1 2 0から接続板 1 1 1の一対のリード部 1 1 1 a、 1 1 1 aを通し、リード部 1 1 l a、 1 1 1 aをそれそれ接続板用導体パターン 1 1 5 a、 1 1 5 b上に折り曲げてハンダ付けする。また、回路基板 1 0 9の両端に形成されたリード板通し凹部 1 2 9、 1 2 9にリード板 1 1 0の一対のリード部 1 1 0 a、 1 1 0 aを通し、リード板用導体パターン 1 1 6 a、 1 1 6 b上に折り曲げてハンダ付けする。この接続板 1 1 1及びリード板 1 1 0それそれの一対の各リード部 1 1 1 a、 1 1 0 aがハンダ付けされることにより、回路基板 1 0 9はスぺ一サ 1 1 2上に固定される。

図 1 5に示す電池保護回路は、二次電池 1 0を過充電、過放電及び過電流から保護する主制御回路 I C 1 2 1を備え、過充電、過放電及び過電流の状態の電圧が検出されたとき、 I C内に組み込まれたスィツチング素子である F E Tをオフ状態に制御し、ヒステリシス動作により所定の解除電圧が検出されるまでオフ状態を保持し、二次電池 1 0の入出力回路を遮断して二次電池 1 0を過充電、過放電及び過電流から保護する。また、過充電による入出力回路の遮断時には放電方向には通電を可能とし、過放電による入出力回路の遮断時には充電方向には通電を可能とする制御がなされる。この主制御回路 I C 1 2 1に加えて、二次電池 1 0を過充電から保護する副制御回路 I C 1 2 2が設けられている。副制御回路 I C 1 2 2は、常時は入出力回路に直列接続されたパワー M O S F E T 1 2 3をオン状態に制御して入出力回路を導通状態に保つ。主制御回路 I C 1 2 1の動作異常によって過充電防止の動作がなされなかったとき、副制御回路 I C 1 2 2は過充電状態の進行を検出して前記パワー M O S F E T 1 2 3をオフ状態に制御して入出力回路を遮断し、ヒステリシス動作により所定の解除電圧が検出されるまでオフ状態を保持し、二次電池 1 0が過充電の進行によって破損することを防止する。この構成によって、二次電池 1 0は過充電から二重に保護されることになり、特に過充電によって著しい損傷を受ける二次電池 1 0を電池保護回路によって保護することができる。従って、従来は電池を保護するために電池内に設けられていた電流遮断弁や P T C素子を廃止することも可能となり、本実施形態に適用したような小型化、薄型化された二次電池 1 0の場合に好適な手段となる。つまり、小型ある L、は薄型の電池では電流遮断弁や P T C素子を設けるスペースは得難く、これらを設けることにより発電要素となる正負極板の体積が縮小され、電池容量の減少により電池性能を低下させざるを得ない状態となる問題が解消される。また、 P T C 素子を電池保護回路の一部として構成すると、電池保護回路の占有スペースが増して小型化に支障が生じるが、本構成の電池保護回路によって P T C素子のない電池保護回路を構成することができる。

図 1 4 Aに示すように、回路基板 1 0 9の表面側に形成されたプラス端子用導体パターン 1 0 4 a上にはプラス端子 1 0 4、マイナス端子用導体パターン 1 0 5 a上にはマイナス端子 1 0 5、温度検出端子用導体パターン 1 0 6 a上には温度検出端子 1 0 6が接合される。これらの端子は、銅ニッケル合金の板材もしくはこの銅ニッケル合金の板材とステンレス鋼とのクラッド材等を用いることにより、導電性、接合性、耐蝕性に優れたものとなる。また、端子として板材を接合することなく、各導体パ夕 —ンをそのまま端子として利用することもできる。

以上説明したように、二次電池 1 0上にスぺ一サ 1 1 2及び回路基板 1 0 9を装着することによって、図 1 5に示す回路図のように、二次電池 1 0と回路基板 1 0 9上に構成された電池保護回路とが接続される。二次電池 1 0の入出力は電池保護回路を介してなされる状態になり、図 1 6に示すように、保護回路付き電池 Eが構成される。この保護回路付き電池 Eは、図 1 6に示すように、プラス端子窓 1 0 4 b、マイナス端子窓 1 0 5 b、温度検出端子窓 1 0 6 bを開口させた下ケース 1 4 1内に収容し、下ケース 1 4 1を上ケース 1 4 2で閉じると、電池パックの形態に構成することもできる。

前記保護回路付き電池 Eは、図 9 A〜図 9 Cに示したような保護回路付き電池 Bの形態に構成するために以下に説明する加工処理が加えられる。即ち、図 1 0に示したのと同様に、回路基板 1 0 9上には上部絶縁板 1 1 3、二次電池 1 0の底面には下部絶縁板 1 1 4が配置され、この上部絶縁板 1 1 3及び下部絶縁板 1 1 4の周囲を含む全側周面に絶縁ラベル 1 0 7が被覆され、図 9 A〜図 9 Cに示すような保護回路付き電池 Bと同様の形態に完成される。

前記上部絶縁板 1 1 3は、図 1 7 A、図 1 7 B、図 1 7 Cに示すように、回路基板 1 0 9に設けられたプラス端子 1 0 4に対応する位置にプラス端子窓 1 0 4 c、マイナス端子 1 0 5に対応する位置にマイナス端子窓 1 0 5 c、温度検出端子 1 0 6に対応ずる位置に温度検出端子窓 1 0 6 cがそれそれ開口し、周囲に前記絶縁ラベル 1 0 7の端辺が被覆される段差部 1 4 3が形成されている。また、前記下部絶縁板 1 1 4 は、図 1 8 A、図 1 8 B、図 1 8 Cに示すように、その内面側にリード板 1 1 0を収容するリード溝 1 4 4が形成され、二次電池 1 0の底面の形状に一致する曲面が周囲に形成されている。また、図 1 8 Cに示すように、外面側の周囲には絶縁ラベル 1 0 7の端辺が被覆される段差部 1 4 5が形成されている。

また、前記絶縁ラベル 1 0 7は、熱収縮シートに粘着剤を施して形成されたもので、各構成部材上に粘着すると同時に熱収縮により各構成部材を被覆し、一体化させる。この絶縁ラベル 1 0 7は、その表面に意匠印刷を施すことができるので、美麗な外観を呈する外装体とすることができ、使用説明、注意書き等を表示する 'ことができる。上記のように構成された電池保護回路を備えた二次電池は、図 9 A〜図 9 Cに示したように、二次電池 1 0の高さ寸法を少し延長しただけで電池保護回路が内装され、この状態で機器にセットすると、二次電池自体が電池保護機能を備えているので信頼性の高い電池使用が可能となる。また、上面に配置されたプラス端子 1 0 4、マイナス端子 1 0 5、温度検出端子 1 0 6は左右非対称に配置されているので、機器への逆装填が防止できる。

扁平形の二次電池 1 0は、その主たる使途が小型の携帯電子機器の電池電源であり、厚さの増加は扁平形の利点を損なうことになるが、本構成では二次電池 1 0の厚さを増加させることなく電池保護回路を設けることができ、電池パックの形態でなく小型軽量化された電池保護回路付きの二次電池が構成されるので、小型の携帯電子機器の小型化、軽量化に寄与するものとなる。

また、温度検出端子 1 0 6にはサーミス夕 1 2 4が接続され、サ一ミス夕 1 2 4は回路基板 1 0 9の、二次電池 1 0寄りで主制御回路 I C 1 2 1の至近位置に配置されている。前記サーミス夕 1 2 4は、二次電池 1 0及び主制御回路 I C 1 2 1の温度に反応して、その抵抗値を変化させるので、この電池保護回路を備えた二次電池を使用する機器で温度検出端子板 1 0 6に接続すると、温度を検出して異常な温度上昇に対処することができる。

次に、第 3の実施形態に係る電池保護回路を備えた二次電池（保護回路付き電池）について説明する。

図 1 9において、本実施形態に係る保護回路付き電池 Cは、一端面にプラス端子 2 0 4、マイナス端子 2 0 5及び温度検出端子 2 0 6を外部に露出させ、この端子部分以外は全て上部絶縁ホルダ 2 1 3、下部絶縁ホルダ 2 1 4及び絶縁ラベル 2 0 マで覆われた中に、二次電池 1 0と電池保護回路を構成する回路基板 2 0 9とが一体に組み込まれている。

図 2 0は、保護回路付き電池 Cの内部構造を分解して示すもので、リチウムイオン二次電池として構成された二次電池 1 0 (図 1 A、図 I B参照）の封口部側に、この二次電池 1 0の正極入出力端子（突出端子） 2 5に接合される接続板 2 1 1、二次電池 1 0上に配設されて回路基板 2 0 9の座面を提供するスぺ一サ 2 1 2、電池保護回路を構成すると共にプラス端子 2 0 4、マイナス端子 2 0 5及び温度検出端子 2 0 6 を形成した回路基板 2 0 9、上部側を絶縁被覆する上部絶縁ホルダ 2 1 3が配設されている。二次電池 1 0の底部側には、二次電池 1 0の底面に基部 2 1 0 bが接合されてリード部 2 1 0 aを封口部側に延出する一対のリード板 2 1 0、 2 1 0、下部側を絶縁被覆する下部絶縁ホルダ 2 1 4が配設されている。

二次電池 1 0の正極入出力端子 2 5に、 L字状に形成された接続板 2 1 1の基部 2 1 1 bが接合される。また、電池缶 2 6の底面には、一対のリード板 2 1 0、 2 1 0 それそれの基部 2 1 0 b、 2 1 0 bが接合され、一対のリード部 2 1 0 a、 2 1 0 a は電池缶 2 6の側面に沿つて封口部側に延出される。

また、二次電池 1 0の封口部側には、図 2 1 A、図 2 1 B、図 2 1 Cに示すように形成されたスぺーサ 2 1 2が取り付けられる。図 2 1 Bに示すように、スぺーサ 2 1 2の下面（二次電池 1 0側）には、長円形に形成された正極入出力端子 2 5の長手方向側面に当接する一対の位置決め部 2 3 7が形成されており、これを正極入出力端子 2 5に嵌合するように封口部上に配置することにより、スぺ一サ 2 1 2は二次電池 1 0上に位置決め嵌合され、負極である電池缶 2 6との間の絶縁性が強化される。一対の位置決め部 2 3 7 , 2 3 7の間に開口する接続板通し穴 2 3 8は、正極入出力端子 2 5に接合された接続板 2 1 1のリード部 2 1 1 aを上面に貫通させる。このスぺ一サ 2 1 2により二次電池 1 0と絶縁された座面が形成され、その座面には回路基板 2 0 9の封口部側に実装された電子部品を収容する開口部 2 3 6 a、 2 3 6 が形成されている。この座面の上に回路基板 2 0 9を配置すると、封口部側に実装された電子部品は前記開口部 2 3 6 a、 2 3 6 b内に収容されるので、回路基板 2 0 9はその基板の厚さとスぺーサ 2 1 2の厚さとを加えた高さだけで二次電池 1 0上に積層された状態となり、電池保護回路を設けることによる高さの増加が抑制される。図 2 2 A、図 2 2 Bは、回路基板 2 0 9の表裏両面に形成された回路パターンと、これに装着される電子部品を透視図的に記載したもので、基板上に図 2 3に示す電池保護回路と入出力端子とが構成されている。図 2 2 Bに示すように、回路基板 2 0 9 の裏面側には I C部品 2 2 1、 2 2 2と、チップ部品 2 2 6とが実装された電池保護回路が構成されている。表面側には、図 2 2 Aに示すようにプラス端子 2 0 4、マイナス端子 2 0 5及び温度検出端子 2 0 6と、接続板 2 1 1を接続するための接続板用導体パターン 2 1 5及びリード板 2 1 0を接続するためのリード板用導体パターン 2 1 6 a、 2 1 6 bとが形成されている。この両面に形成された回路パターンは要所でスルーホール 2 3 0によって接続されている。

この回路基板 2 0 9に形成されたリード通し穴 2 2 0から接続板 2 1 1のリード部 2 1 1 aを通し、リード部 2 1 1 aを接続板用導体パターン 2 1 5上に折り曲げてハンダ付けする。また、回路基板 2 0 9の両端に形成されたリード板通し凹部 2 2 9、 2 2 9に一対のリード板 2 1 0、 2 1 0それそれのリード部 2 1 0 a、 2 1 0 aを通し、リード板用導体パターン 2 1 6 a、 2 1 6 b上に折り曲げてハンダ付けする。この接続板 2 1 1及びリード板 2 1 0がハンダ付けされることにより、回路基板 2 0 9 はスぺ一サ 2 1 2上に固定される。

図 2 3に示す電池保護回路は、二次電池 1 0を過充電、過放電及び過電流から保護する主制御回路 I C 2 2 1を備え、過充電、過放電及び過電流の状態の電圧が検出されたとき、 I C内に組み込まれたスイッチング素子をオフ状態に制御し、ヒステリシス動作により所定の解除電圧が検出されるまでオフ状態を保持し、二次電池 1 0の入出力回路を遮断して二次電池 1 0を過充電、過放電及び過電流から保護する。また、過充電による入出力回路の遮断時には放電方向には通電を可能とし、過放電による入出力回路の遮断時には充電方向には通電を可能とする制御がなされる。この主制御回路 I C 2 2 1に加えて、二次電池 1 0を過充電から保護する副制御回路 I C 2 2 2が設けられている。副制御回路 I C 2 2 2は、常時は I C内に組み込まれたスィヅチング素子をオン状態に制御して入出力回路を導通状態に保ち、主制御回路 I C 2 2 1の動作異常によって過充電防止の動作がなされなかったとき、過充電状態の進行を検出してスィツチング素子をオフ状態に制御して入出力回路を遮断し、ヒステリシス動作により所定の解除電圧が検出されるまでオフ状態を保持し、二次電池 1 0が過充電の進行によって破損することを防止する。この構成によって、二次電池 1 0は過充電から二重に保護されることになり、特に過充電によって著しい損傷を受ける二次電池 1 0を電池保護回路によって保護することができる。従って、従来は電池を保護するために電池内に設けられていた電流遮断弁や P T C素子を廃止することも可能となり、本実施形態に適用したような小型化、薄型化された二次電池 1 0の場合に好適な手段となる。つまり、小型あるいは薄型の電池では電流遮断弁や P T C素子を設けるスぺ —スは得難く、これらを設けることにより発電要素となる正負極板の体積が縮小され、電池容量の減少により電池性能を低下させざるを得な tヽ状態となる問題が解消される。また、 P T C素子を電池保護回路の一部として構成すると、電池保護回路の占有スペースが増して小型化に支障が生じるが、本構成の電池保護回路によって P T C素子のない電池保護回路を構成することができる。

この電池保護回路が形成された回路基板 2 0 9において、一対のリード板 2 1 0、 2 1 0の一方が接続されるリード板用導体パターン 2 1 6 bからスルーホール 2 3 0を通じて接続された主接地パターン 2 1 9と、他方のリード板 2 1 0が接続されるリード板用導体パターン 2 1 6 aからスルーホール 2 3 0を通じて接続された副接地パターン 2 1 8とは、図 2 2 Bに示すように、直接的には接続されていない。この回路パターンの構成により、電池缶 2 6に基部 2 1 O bが接合された一対のリード板 2 1 0が回路基板 2 0 9上の導体パターンによって連結される閉回路の形成が避けられる。閉回路が形成されると、適用した機器からのノイズ等の影響を受けやすくなるが、上記閉回路が形成されない構成によりノイズ等による誤動作を防止することができる。

図 2 2 Aに示すように、回路基板 2 0 9の表面側に形成されたプラス端子用導体パターン 2 0 4 a上にはプラス端子 2 0 4、マイナス端子用導体パターン 2 0 5 a上にはマイナス端子 2 0 5、温度検出端子用導体パターン 2 0 6 a上には温度検出端子 2 0 6が接合される。これらの端子は、銅ニッケル合金の板材もしくはこの銅ニッケル合金の板材とステンレス鋼とのクラッド材等を用いることにより、導電性、接合性、耐蝕性に優れたものとなる。また、端子として板材を接合することなく、各導体パ夕 —ンに金メツキを施してそのまま端子として利用することもできる。

上記のように二次電池 1 0に回路基板 2 0 9を取り付けた後、図 2 0に示したように、回路基板 2 0 9上には上部絶縁ホルダ 2 1 3、二次電池 1 0の底面には下部絶縁ホルダ 2 1 4が配置され、この上部絶縁ホルダ 2 1 3及び下部絶縁ホルダ 2 1 4の周囲を含む全側周面が絶縁ラベル 2 0 7で被覆され、図 1 9に示すような形態の保護回路付き電池 Cに完成される。

前記上部絶縁ホルダ 2 1 3は、図 2 0に示すように、回路基板 2 0 9に設けられたプラス端子 2 0 4に対応する位置にプラス端子窓 2 0 4 c、マイナス端子 2 0 5に対応する位置にマイナス端子窓 2 0 5 c、温度検出端子 2 0 6に対応する位置に温度検出端子窓 2 0 6 cがそれそれ開口し、周囲に前記絶縁ラベル 2 0 7の端辺を位置決めする段差部 2 4 3が形成されている。また、前記上部絶縁ホルダ 2 1 3及び下部絶縁ホルダ 2 1 4には、図 2 0に示すように、その内面側にリード板 2 1 0を収容するリード溝 2 4 1が形成されている。

また、上部絶縁ホルダ 2 1 3及び下部絶縁ホルダ 2 1 4は、図 2 4 A〜図 2 4 E、図 2 5 A〜図 2 5 Eに示すように、リード板 2 1 0に対応する位置を開放して、上部絶縁ホルダ 2 1 3及び下部絶縁ホルダ 2 1 4それそれの延出部 2 1 3 a、 2 1 4 aを 2分割した構造とすることにより、上部絶縁ホルダ 2 1 3及び下部絶縁ホルダ 2 1 4 の幅寸法を削減することができ、小型化を向上させることができる。また、それぞれの延出部 2 1 3 a、 2 1 4 aで衝き合わされる先端部位には、互いに嵌まり合う連結部 2 1 3 b、 2 1 4 bを設けると、上部絶縁ホルダ 2 1 3と下部絶縁ホルダ 2 1 4との連結が確実になされる。更に、連結部 2 1 3 b、 2 1 4 bに互いに嵌合する凸部 2 4 8と開口部 2 4 9とを設けて上部絶縁ホルダ 2 1 3と下部絶縁ホルダ 2 1 4とを係合させるように構成すると、上部絶縁ホルダ 2 1 3と下部絶縁ホルダ 2 1 4との間の連結がより確実となる。

また、上部絶縁ホルダ 2 1 3及び下部絶縁ホルダ 2 1 4には、図 2 0に示すように、二次電池 1 0の長側面の上部、下部を覆う被覆部 2 4 4を形成すると、二次電池 1 0 に対する嵌合が確実となり、絶縁シート 2 0 7の卷回が容易となる。この被覆部 2 4 4は、図 2 4 A〜図 2 4 E及び図 2 5 A〜図 2 5 Eに示す構成においても設けることができ、二次電池 1 0の側面全体を覆うことがないので電池缶 2 6の膨張する余地が確保され、膨張が生じたときにも全体の厚さの変化が抑制される。二次電池 1 0は充放電の繰り返しゃ満充電状態での高温放置によりガスが発生し、機械的に弱い電池缶 2 6の中央部分が膨れる傾向にあるが、その膨らみは被覆部 2 4 4の厚さ内で吸収されるので、二次電池 1 0の厚さの変化による影響が避けられる。

上記のように二次電池 1 0に上部絶縁ホルダ 2 1 3及び下部絶縁ホルダ 2 1 4が取り付けられた後、上記絶縁ホルダ 2 1 3の段差部 2 4 3から下の周側面に絶縁ラベル 2 0 7が貼着される。絶縁ラベル 2 0 7は、熱収縮シートに粘着剤を施して形成されたもので、各構成部材上に粘着すると同時に熱収縮により各構成部材を被覆し、一体化させる。この絶縁ラベル 2 0 7は、その表面に意匠印刷を施すことができるので、美麗な外観を呈する外装体とすることができ、使用説明、注意書き等を表示することができる。

上記のように構成された電池保護回路を備えた二次電池は、図 1 9に示したように、二次電池 1 0の高さ寸法を少し延長しただけで電池保護回路が内装され、この状態で機器にセットすると、自らが電池保護機能を備えて信頼性の高い電池電源となる。また、上面に配置されたプラス端子 2 0 4、マイナス端子 2 0 5、温度検出端子 2 0 6 は左右非対称に配置されているので、機器への逆装填が防止できる。

また、本実施形態に適用した二次電池 1 0は、封口部に正極入出力端子 2 5、電池缶 2 6を負極入出力端子としたリチウムイオン二次電池の例を示したが、封口部側に負極、電池缶側に正極が設定された二次電池であっても、接続の変更により同様に実施できることは言うまでもない。

次に、本発明の第 4の実施形態に係る電池保護回路を備えた二次電池（保護回路付き電池）について説明する。

図 2 6において、本実施形態に係る電池保護回路を備えた二次電池 Dは、樹脂成形によって形成された外装ケース 3 0 7内に二次電池 1 0及び電池保護回路を構成した回路基板 3 0 9を収容し、一端面にプラス端子 3 0 4、マイナス端子 3 0 5及び温度検出端子 3 0 6を外部に露出させた形態に構成されている。

図 2 7は、保護回路付き電池 Dの内部構造を分解して示すもので、リチウムィォン二次電池として構成された二次電池 1 0の封口部側に、この二次電池 1 0の正極入出力端子（突出端子） 2 5に接合される接続板 3 1 1、二次電池 1 0上に配設されて回路基板 3 0 9の座面を提供するスぺーサ 3 1 2、電池保護回路を構成すると共にプラス端子 3 0 4、マイナス端子 3 0 5及び温度検出端子 3 0 6を形成した回路基板 3 0 9が配設され、二次電池 1 0の底部側に、二次電池 1 0の底面に基部 3 1 O bが接合されてリード部 3 1 0 aを封口部側に延出するリード板 3 1 0が配設されている。二次電池 1 0の正極入出力端子 2 5に、 L字状に形成された接続板 3 1 1の基部 3 1 l bが接合される。また、電池缶 2 6の底面には、リード板 3 1 0の基部 3 1 O b が接合され、リード部 3 1 0 aは電池缶 2 6の側面に沿って封口部側に延出される。また、二次電池 1 0の封口部側には、図 2 8 A〜図 2 8 Cに示すように形成されたスぺ一サ 3 1 2が取り付けられる。図 2 8 Bに示すように、スぺ一サ 3 1 2の下面（二次電池 1 0側）には、長円形に形成された正極入出力端子 2 5の長手方向側面に当接する一対の位置決め部 3 3 7が形成されており、これを正極入出力端子 2 5に嵌合するように封口部上に配置することにより、スぺーサ 3 1 2は二次電池 1 0上に位置決め嵌合される。

一対の位置決め部 3 3 7の間に開口する接続板通し穴 3 3 8は、正極入出力端子 2 5に接合された接続板 3 1 1のリード部 3 1 1 aを上面に貫通させる。このスぺ一サ 3 1 2により二次電池 1 0と絶縁された座面が形成され、その座面には回路基板 3 0 9の封口部側に実装された電子部品を収容する開口部 3 3 6 a、 3 3 6 bが形成されている。この上に回路基板 3 0 9を配置すると、封口部側に実装された電子部品は前記開口部 3 3 6 a、 3 3 6 b内に収容されるので、回路基板 3 0 9はその基板の厚さとスぺ一サ 3 1 2の厚さとを加えた高さだけで二次電池 1 0上に積層された状態となり、電池保護回路を設けることによる高さの増加が抑制される。

図 2 9 A、図 2 9 Bは、回路基板 3 0 9の表裏両面に形成された回路パターンと、これに装着される電子部品を透視図的に記載したもので、基板上に図 2 3に示した電池保護回路と入出力端子とが構成されている。図 2 9 Bに示すように、回路基板 3 0 9の裏面側には I C部品 2 2 1、 2 2 2と、チップ部品 3 2 6とが実装された電池保護回路が構成されている。表面側には、図 2 9 Aに示すようにプラス端子 3 0 4、マィナス端子 3 0 5及び温度検出端子 3 0 6と、接続板 3 1 1を接続するための接続板用導体パターン 3 1 5及びリード板 3 1 0を接続するためのリード板用導体パ夕一ン 3 1 6が形成されている。この両面に形成された回路パターンは要所でスルーホール 3 3 0によって接続されている。この回路基板 3 0 9に形成されたリード通し穴 3 2 0から接続板 3 1 1のリード部 3 1 1 aを通し、リード部 3 1 1 aを接続板用導体パターン 3 1 5上に折り曲げてハンダ付けする。また、回路基板 3 0 9の端部に形成されたリード板通し凹部 3 2 9にリード板 3 1 0のリード部 3 1 0 aを通し、リード板用導体パターン 3 1 6上に折り曲げてハンダ付けする。この接続板 3 1 1及びリード板 3 1 0がハンダ付けされることにより、二次電池 1 0と回路基板 3 0 9とは電気的に接続されると共に、回路基板 3 0 9は二次電池 1 0上に固定される。

図 2 9 Aに示すように、回路基板 3 0 9の表面側に形成されたプラス端子用導体パ夕ーン 3 0 4 a上にはプラス端子 3 0 4、マイナス端子用導体パターン 3 0 5 a上にはマイナス端子 3 0 5、温度検出端子用導体パターン 3 0 6 a上には温度検出端子 3 0 6が接合される。これらの端子は、銅ニッケル合金の板材もしくはこの銅ニッケル合金の板材とステンレス鋼とのクラッド材等を用いることにより、導電性、接合性、耐蝕性に優れたものとなる。また、端子として板材を接合することなく、各導体パターンに金メツキを施してそのまま端子として利用することもできる。

上記のように二次電池 10に回路基板 309を取り付けることにより、図 30 A、図 30Bに示すように、二次電池 10と回路基板 309とが一体化された中間完成品 350が形成される。この中間完成品 350は、図 3 1 A〜図 31Dに示すように形成された外装ケース 307内に封入され、図 26に示すような形態の保護回路付き電池 Dが完成される。

図 31 A〜図 31Dにおいて、外装ケース 307は、有底角筒形状に形成された底面に回路基板 309に設けられたプラス端子 304に対応する位置にプラス端子窓 304 c,マイナス端子 305に対応する位置にマイナス端子窓 305 c、温度検出端子 306に対応する位置に温度検出端子窓 306 cをそれそれ開口させ、開放端に中間完成品 350を収容した後に閧放端を閉じるための封止片 313、 313が形成されている。また、図 31Dに示すように、外装ケース 307の断面形状は、断面形状の内面が長円形に形成された二次電池 10の形状に対応させて略長円形に、外形が角にアールを設けた長方形に形成され、長円形断面の二次電池 10を機器への装填に無駄のない形状に変換している。

前記封止片 3 13、 313は、図 32 Aに示す状態で外装ケース 307の開放端から中間完成品 350をその回路基板 309側から挿入した後、図 32 Bに示すように、熱ブレス型により内側に折り曲げられる。続いて図 32 Cに示すように、加熱溶融により対向する封止片 313, 313の間が溶着/成形され、中間完成品 350が外装ケース 307内に封止される。封止片 313の端部は図示するように肉厚に形成することにより、樹脂を溶融させて封ロ片 3 13, 313の対向間の隙間を埋め、充分な溶着強度が得られる樹脂量を確保することができる。

封止片 3 13の形状は、図 33 A〜図 33Dに示すように、対向片が互いに嵌まり合う櫛状に形成することもできる。また、対向する封止片 313, 313は、折り曲げられたときに対向間に隙間ができるようにして、隙間が溶融により埋められるようにする。この隙間を埋めて確実な溶着を可能にするため、封止片 313、 313の櫛形部分 314, 3 14は、その両方または片方が他の部分より肉厚に形成すると、溶融する樹脂量が充分に得られるようになる。

この外装ケース 3 0 7内に収容する中間完成品 3 5 0は、その構成要素の寸法誤差、組立て誤差等により高さ寸法にばらつきが生じ、規定寸法より小さくなつている場合には外装ケース 3 0 7内でガ夕つきが生じることになる力溶融した樹脂を外装ケ一ス 3 0 7と中間完成品 3 5 0との間の隙間から内部に侵入させるようにすることによってガ夕つきを生じる間隙が埋められ、寸法のばらつきが吸収される。また、図 3 2 A〜図 3 2 C及び図 3 3 A〜図 3 3 Dに示すように、封止片 3 1 3の内側に突起 3 1 8を形成しておくと、中間完成品 3 5 0の規定寸法より小さい場合に間隙を埋め、規定寸法より大きい場合には溶融によって高さを減少させるので、中間完成品 3 5 0 の寸法のばらつきをより効果的に吸収することができる。

また、外装ケース 3 0 7の開放端の封止は、側周部の 4辺を延出形成し、これを熱プレスにより溶融させて外装ケース 3 0 7を所定高さにして開放端を閉じるように成形することもできる。この封止手段によれば、前述のように中間完成品 3 5 0の高さにばらつきが生じた場合にも、それを吸収する封止成形が可能である。即ち、中間完成品 3 5 0の高さが規定値より大きいときは、熱プレス時の圧力が大きくなるため、溶融した樹脂の余剰分は外装ケース 3 0 7と中間完成品 3 5 0との間の隙間に流入して開放端は薄い樹脂層で封止成形される。一方、中間完成品 3 5 0の高さが規定値より小さいときは、熱プレス時の圧力は小さく、溶融した樹脂は隙間に流入する量は少なく、開放端は厚い樹脂で封止成形される。

上記のように構成された保護回路付き電池 Dは、図 2 6に示したように、二次電池 1 0の高さ寸法を少し延長しただけで電池保護回路が内装され、この状態で機器にセットすると、電池自体が電池保護機能を備えているので信頼性の高い電池電源となる _c また、上面に配置されたプラス端子 3 0 4、マイナス端子 3 0 5、温度検出端子 3 0 6は左右非対称に配置されているので、機器への逆装填が防止できる。

また、本実施形態に適用した二次電池 1 0は、封口部に正極入出力端子 2 5、電池缶 2 6を負極入出力端子としたリチウムイオン二次電池の例を示したが、封口部側に負極、電池缶側に正極が設定された二次電池であっても、接続の変更により同様に実施できることは言うまでもない。産業上の利用可能性

以上の説明の通り本発明によれば、二次電池に電池保護装置が一体に構成されるので、パック電池の構成を設けることなく電池のみを機器に装填する感覚で使用することができ、二次電池を電源として使用する機器の小型化、軽量化に寄与できるものとなる。また、電池保護回路の機能向上により P T C素子や電流遮断弁を設けることなく二次電池を過充電、過放電や過電流等から保護することができるので、二次電池の容量を低下させることなく信頼性の高い電池保護の機能をコンパクトに構成する上で有用である。

Claims

請求の範囲

1. 有底筒状の容器内に発電要素（ 133) を収容した電池缶（26) と、この電池缶（26) の開口端を封口する封口板（ 132) 上に電池缶（26) と絶縁して設けられた突出端子（25) とに、電池の正極または負極がそれそれ設定されてなる二次電池（ 10) に、この二次電池（ 10) を過充電、過放電等から保護する電池保護回路を一体的に取り付けてなる電池保護回路を備えた二次電池であって、前記電池缶（26) の封口部側に、前記突出端子（25) に接合した接続板（ 1 1)、電池保護回路を構成した回路基板（9)、この回路基板 (9) と電池缶（26) との間を離隔するスぺーサ（ 13) を配設し、前記接続板（ 1 1) を回路基板（ 9 ) の所定位置に接続し、回路基板（9) 上に設けられた複数の入出力端子（4、 6) を外部に露出させた状態にして回路基板（9)、スぺーサ（ 13) 及び接続板（ 1 1) を内包すると同時に電池缶（26) の周側部に被覆させてカバ一キャップ（ 15) を配し、このカバーキャップ（ 15) を回路基板 (9)の所定位置に接続して構成されてなることを特徴とする電池保護回路を備えた二次電池。

2. 請求項 1記載のカバーキヤップ（ 15 ) が、電池缶（26) の周側部の全面を覆って配設されてなる電池保護装置を備えた二次電池。

3. 請求項 1記載のカバーキャップ（ 15)の周側部に内方への切り出し部 (29) を少なくとも 1つ形成し、これを内方に折り曲げて電池缶（26)の上端辺に当接させ、折り曲げ後の周側部に少なくとも 1つの開口部が形成されてなる電池保護装置を備えた二次電池。

4. 請求項 1記載の回路基板（9) 上に設けられた複数の入出力端子（4、 6 ) が非対称に配置されてなる電池保護装置を備えた二次電池。

5. 請求項 1記載の回路基板 (9) の外面側に、入出力端子（4、 6) 上を開放した窓（ 18、 19) を設けたカバープレート（ 14) が配設されてなる電池保護装置を備えた二次電池。

6. 請求項 5記載の回路基板（ 9 ) の内面側に配設された I C ( 16 ) の装着部位の外面側は、カバープレート（14) との間に少なくとも 0. 1mmの間隔が設けられてなる電池保護装置を備えた二次電池。

7. 請求項 1記載の二次電池（10)の突出端子（25)上に接続板（11) を配設し、この接続板（11) もしくは接続板（11) とスぺ一サ（13) とにより回路基板 (9)の下面側を支持して、この上面側に入出力端子（4、 6)が形成されてなる電池保護装置を備えた二次電池。

8. 請求項 1記載のスぺーサ（13)に二次電池（10)に対する位置決め部（32a、 32b) が形成されてなる電池保護装置を備えた二次電池。

9. 請求項 1記載のスぺーサ（13) に、カバ一キャップ（15) に形成された切り出し部（29)に対応する位置に切り欠き部（31)が形成されてなる電池保護装置を備えた二次電池。

10. 請求項 1記載の回路基板 ( 9 )上の電池保護回路 I C (16)の配設位置の少なくとも外面側に接地電位に接続された導体パターン（30)が形成されてなる電池保護装置を備えた二次電池。

11. 請求項 1記載の回路基板 (9)の内面側に配設されたサ一ミス夕（2

0) に、電池保護回路 I C (16)の直下に形成された導体パターン（30)が近接位置で接続されてなる電池保護装置を備えた二次電池。

12. 請求項 1記載の接続板（ 11 )が、突出端子（25) との接合部位が突出端子（25) と回路基板 (9) との間の距離に対応する厚さに形成され、この両端から回路基板 ( 9 )への接続リードが形成されてなる電池保護装置を備えた二次電池。

13. 請求項 1記載の側周面が電気絶縁性のシ一ト（ 7 )で被覆されてなる電池保護装置を備えた二次電池。

14. 請求項 13記載のシート（7)のカバーキャップ（15)に形成された開口部に対応する位置に、開口部を囲むミシン目（33)が形成されてなる電池保護装置を備えた二次電池。

15. 請求項 1記載の接続板（11)、入出力端子板（4、 6 )、カバーキヤップ（ 15 )の少なくともいずれか 1つがニッケル銅合金で形成されてなる電池保護装置を備えた二次電池。

16. 有底筒状の容器内に発電要素（ 133)を収容した電池缶（26)と、この電池缶（26)の開口端を封口する封口部上に電池缶（26) と絶縁して設けられた突出端子（25) とに、正極または負極がそれそれ設定されてなる二次電池（ 1 0)に、この二次電池（10) を過充電、過放電等から保護する電池保護回路を一体的に設けた二次電池であって、前記電池缶（26)の封口部側に、前記突出端子（2 5)に接合した接続板（111) と、電池保護回路が形成されると共に複数の入出力端子が形成されてなる回路基板（109) と、この回路基板（109)の座面を形成して二次電池（10) との間を離隔するスぺーサ（112) とを配設し、前記電池缶 (26) に接合されたリード板（ 110 ) と前記接続板（ 111 ) とを、それそれ前記回路基板 (109)の所定位置に接続することにより、二次電池（10) と回路基板（ 109) とが一体化され、二次電池（10) と電池保護回路とが電気的接続されて二次電池（ 10)の正極及び負極が電池保護回路を介して前記入出力端子に接続され、前記回路基板（ 109)上に入出力端子部分に開口部が形成された上部絶縁板（ 1 13) を酉己し、電池缶（26)の底面上に下部絶縁板（114) を配し、上部絶縁板 (113)及び下部絶縁板（114)の周縁部から全ての側周面を絶縁シート（ 10 7) で被覆して構成されてなることを特徴とする電池保護回路を備えた二次電池。

17. 有底筒状の容器内に発電要素（ 133)を収容した電池缶（26)と、この電池缶（26)の開口端を封口する封口部上に電池缶（26) と絶縁して設けられた突出端子（25) とに、正極または負極がそれそれ設定されてなる二次電池（1 0) に、この二次電池（10) を過充電、過放電等から保護する電池保護回路を一体的に設けた二次電池であって、前記電池缶（26)の封口部側に、前記突出端子（2 5)に接合した接続板（111) と、電池保護回路が形成されると共に複数の入出力端子が形成されてなる回路基板（109) と、この回路基板 (109)の座面を形成して二次電池（10) との間を離隔するスぺーサ（112) とを配設し、前記電池缶 (26) に接合されたリード板（110) と前記接続板（111) とを、それそれ前記回路基板 ( 109) の所定位置に接続することにより、二次電池（ 10) と回路基板（ 109 ) とが一体化され、二次電池（ 10) と電池保護回路（ 109) とが電気的接続されて二次電池（ 10)の正極及び負極が電池保護回路を介して前記入出力端子に接続された電池保護回路付き二次電池を構成し、この電池保護回路付き二次電池を、入出力端子に対応する位置に開口部が形成されたパヅクケース（ 141、 142) 内に収容して構成されてなることを特徴とする電池保護回路を備えた二次電池。

18. 請求項 16記載の接続板（ 1 1 1)及びリード板（ 1 10) が、それそれ一対のリード部（ 1 10 a、 1 10 a) によって回路基板 ( 109) に接続する電池保護回路を備えた二次電池。

19. 請求項 16記載の回路基板 ( 109)上に設けられた複数の入出力端子（ 104、 106) が非対称に配置されてなる電池保護回路を備えた二次電池。

20. 請求項 16記載の入出力端子が、回路基板 (109)上に形成された端子用導体パターン（ 104 a、 106 a) である電池保護回路を備えた二次電池。

21. 請求項 16記載の入出力端子が、回路基板 ( 109)上に形成された端子用導体パターン（ 104 a、 106 a) に金属板（ 104、 106) を接合してなる電池保護回路を備えた二次電池。

22. 請求項 16記載のスぺーサ（ 1 12) に二次電池（ 10) に対する位置決め部及び回路基板 ( 109)上に装着された電子部品の収容部が形成されてなる電池保護回路を備えた二次電池。

23. 請求項 16記載のスぺーサ（ 1 12 ) 力 s、二次電池（ 10) に接着により接合されてなる電池保護回路を備えた二次電池。

24. 請求項 16記載の絶縁シート（ 107 ) が、粘着性且つ熱収縮性の材質によって形成されてなる電池保護回路を備えた二次電池。

25. 請求項 16記載の絶縁シート（ 107)の表面に意匠が施されてなる電池保護回路を備えた二次電池。

26. 請求項 16記載の上部絶縁板（ 1 13)及び下部絶縁板（ 1 14 )の周縁部に、絶縁シート（ 107)被覆用の段差（ 143、 145) が形成されてなる電池保護回路を備えた二次電池。

27. 請求項 16記載の下部絶縁板（ 1 14) に、リード板（ 1 10) の収容凹部（ 144)及び電池缶（26)の底面に嵌合する凹部が形成されてなる電池保護回路を備えた二次電池。

28. 請求項 16記載の電池保護回路が、過充電から二次電池を二重に保護する主制御回路（22 1)及び副制御回路（ 222 ) を備えてなる電池保護回路を備えた二次電池。

29. 請求項 16記載の電池保護回路が、 PTCの無い回路として構成されてなる電池保護回路を備えた二次電池。

30. 請求項 16記載の二次電池（ 10) が、その内部に PTCを具備しない電池保護回路を備えた二次電池。

31. 請求項 16記載の二次電池（ 10 ) が、その内部に電流遮断弁を具備しない電池保護回路を備えた二次電池。

32. 有底筒状の容器内に発電要素（ 133)を収容した電池缶（26)と、この電池缶（26)の開口端を封口する封口部の中央に前記電池缶（26) と絶縁して設けられた突出端子（25) とに、正極または負極がそれそれ設定されてなる二次電池（ 10) に、この二次電池（ 10) を過充電、過放電等から保護する電池保護回路が一体的に設けられてなる電池保護回路を備えた二次電池であって、前記封口部上に前記電池保護回路及び複数の入出力端子（ 204, 206 )を形成した回路基板（ 2 09 ) が配設され、前記突出端子（25) と電池缶（26) とがそれぞれ電池保護回路を介して前記入出力端子（204, 206 )に接続され、前記入出力端子（204、 206 )に対応する位置に開口部が形成されて封口部側に配設された上部絶縁ホルダ (213) と二次電池（ 10) の底面側に配設された下部絶縁ホルダ（2 14) とにより上下が被覆され、周側面が絶縁シート（207)で被覆されてなることを特徴とする電池保護装置を備えた二次電池。

33. 有底筒状の容器内に発電要素（ 133)を収容した電池缶（26)と、この電池缶（26) の開口端を封口する封口部の中央に前記電池缶（26) と絶縁して設けられた突出端子（25) とに、正極または負極がそれそれ設定されてなる二次電池（ 10) に、この二次電池（ 10) を過充電、過放電等から保護する電池保護回路が一体的に設けられてなる電池保護回路を備えた二次電池であって、前記電池缶 (26) の封口部側に、前記突出端子（25) に接合した接続板（2 1 1) と、電池保護回路が形成されると共に複数の入出力端子（204、 205、 206)が形成された回路基板（ 209) と、この回路基板（209) の座面を形成して二次電池（ 1 0) との間を離隔するスぺーサ（212) とが配設され、前記電池缶（26) に接合されたリード板（210) と前記接続板（21 1) とを、それぞれ前記回路基板（2 09) の所定位置に接続することにより、二次電池（ 10) と回路基板 (209 ) とが一体化されると共に、二次電池（ 10) と電池保護回路とが電気的接続されて二次電池（ 10)の正極及び負極が電池保護回路を介して前記入出力端子（ 204、 20 5) に接続され、電池缶（26) の封口部側に、回路基板（ 209 ) 上に形成された入出力端子部分に開口部を形成して回路基板（209 )上を覆うと共に電池缶（26) の底面側に向けて延出する一対の延出部の先端に連結部が形成された上部絶縁ホルダ（ 213 ) を配し、電池缶（26) の底面側に、電池缶（26) の底面を覆うと共に電池缶（26)の封口部側に向けて延出する一対の延出部の先端に連結部が形成された下部絶縁ホルダ（2 14) を配して、上部絶縁ホルダ（2 13)及び下部絶縁ホルダ（2 14) をそれそれの連結部間で連結させ、上部絶縁ホルダ（213)及び下部絶縁ホルダ（2 14)の側周部を含む二次電池（ 10)の側周面を絶縁シート（ 2 07) で被覆して構成されてなることを特徴とする電池保護回路を備えた二次電池。

34. 請求項 33記載の二次電池（ 10 ) 力 s、長円形断面の扁平形状に形成され、突出端子（25) が長円形に形成されてなる電池保護回路を備えた二次電池。

35. 請求項 33記載の回路基板 ( 209 )の封口部側に実装された電子部品が、封口部上に形成された凹部に対応する位置に配置されてなる電池保護回路を備えた二次電池。

36. 請求項 33記載のスぺ一サ（ 2 12 ) に、二次電池（ 10)及び回路基板（209 ) に対する位置決め部と、回路基板（ 209 )上に装着された電子部品に対応する位置に開口部とが形成されてなる電池保護回路を備えた二次電池。

37. 請求項 36記載の位置決め部が、突出端子（25)の長手方向に平行して配設される位置決め突起である電池保護回路を備えた二次電池。

38. 請求項 33記載の回路基板 ( 209 ) 上に設けられた複数の入出力端子（204、 205、 206)が非対称に配置されてなる電池保護回路を備えた二次電池。

39. 請求項 33記載の上部絶縁ホルダ（2 13)の側周部に、絶縁シート (207)の被覆位置を定める段差が形成されてなる電池保護回路を備えた二次電池 c

40. 請求項 33記載の上部絶縁ホルダ（2 13)及び下部絶縁ホルダ（ 2 14) に、扁平形状に形成された二次電池（ 10) の短側面と、長側面の一部とを覆う被覆部（ 244) が形成されてなる電池保護回路を備えた二次電池。

41. 請求項 33記載の上部絶縁ホルダ（2 13)及び下部絶縁ホルダ（ 2

14)が、それぞれの連結部を重合及び/又は係合させることによって連結される電池保護回路を備えた二次電池。

42. 請求項 33記載のリード板（ 2 10 ) は、その一端が電池缶（26) の底面に接合され、扁平形状の電池缶（26)の短側面に沿って封口部側に延出されてなる電池保護回路を備えた二次電池。

43. 請求項 33記載の上部絶縁ホルダ（2 13)及び下部絶縁ホルダ（ 2

14)の延出部に、リード板（210) を収容する凹部または開放部が形成されてなる電池保護回路を備えた二次電池。

44. 請求項 33記載の回路基板 ( 209) が、二次電池（ 10) の断面サィズと同一または断面サイズより小さく形成されてなる電池保護回路を備えた二次電池。

45. 請求項 33記載の電池保護回路は、過充電や過放電等の状態を検出して充放電回路を遮断する主制御回路（22 1) と、この主制御回路（221) の異常時に充放電回路を遮断する副制御回路（222 ) とを備えた二重保護回路が形成されてなり、主副各制御回路それそれの接地部位が分離されてなる電池保護回路を備えた二次電池。

46. 有底筒状の容器内に発電要素（ 133)を収容した電池缶（26)と、この電池缶（26)の開口端を封口する封口部に前記電池缶（26) と絶縁して設けられた突出端子（25)とに、正極または負極がそれぞれ設定されてなる二次電池（ 1 0) に、この二次電池（ 10) を過充電、過放電等から保護する電池保護回路が一体的に設けられた電池保護回路を備えた二次電池であって、前記封口部上に電池保護回路及び複数の入出力端子（304、 305、 306 ) を形成した回路基板（309) が配設され、前記突出端子（25) と電池缶（26) とをそれそれ電池保護回路を介して前記入出力端子（304、 305) に接続して二次電池（ 10) と回路基板 (3 09 ) とを一体化した中間完成品（ 350) が形成され、この中間完成品（ 350) が、前記入出力端子（304、 305、 306) に対応する位置に開口部が形成された外装ケース（307)内に封入されてなることを特徴とする電池保護装置を備えた二次電池。

47. 有底筒状の容器内に発電要素（ 133)を収容した電池缶（ 26 )と、この電池缶（26)の開口端を封口する封口部に前記電池缶（26) と絶縁して設けられた突出端子（25)とに、正極または負極がそれそれ設定されてなる二次電池（ 1 0) に、この二次電池（ 10) を過充電、過放電等から保護する電池保護回路が一体的に設けられた電池保護回路を備えた二次電池であって、前記封口部側に、前記突出端子（ 25 )に接合した接続板（ 31 1 )と、電池保護回路及び複数の入出力端子（ 3 04、 305、 306)が形成された回路基板 ( 309 ) と、この回路基板（309) の座面を形成して二次電池（ 10) との間を離隔するスぺーサ（312) とが配設され、前記電池缶（26) に接合されたリード板（ 310 ) と前記接続板（31 1) とをそれそれ回路基板 ( 309) の所定位置に接続することにより、二次電池（ 10) と回路基板 ( 309) とが一体化されると共に、二次電池（ 10) と電池保護回路とが電気的に接続されて二次電池（ 10)の正極及び負極が電池保護回路を介して前記入出力端子（304、 305) に接続された中間完成品（350) に形成され、この中間完成品（350) を、樹脂成形により有底筒状に形成された底面に前記入出力端子（304、 305、 306 ) と対応する位置に開口部（304 c、 305 c, 30 6 c)が形成された外装ケース（307)内に挿入し、開放端を閉じて中間完成品（3 50)を外装ケース（307)内に封入してなることを特徴とする電池保護回路を備えた二次電池。

48. 請求項 47記載の外装ケース（ 307 )は、断面形状が長円形に形成された二次電池（ 10) に対し、断面形状の外形が略長方形に形成され、内形が二次電池（ 10)の外形に対応する略長円形に形成されてなる電池保護回路を備えた二次

49. 請求項 47記載の外装ケース（ 307 ) は、有底角筒形状の開放端側に長辺側周部を延出した封止片（313) が形成され、この封止片（313) を熱プレスにより内側に折り曲げると共に対向部を溶融させて開放端を閉じることにより外装ケース（307) 内に中間完成品（350) を封入する電池保護回路を備えた二次電池。

50. 請求項 49記載の封止片（ 313 ) は、長方形状の開放端の対向長辺にそれそれ凹凸形状が形成され、折り曲げ時に凹凸が互いに嵌まり合うように形成されてなる電池保護回路を備えた二次電池。

5 1. 請求項 49記載の封止片（ 313 ) は、その溶融部分が肉厚に形成されてなる電池保護回路を備えた二次電池。

52. 請求項 49記載の封止片（ 313 ) は、折り曲げ時に対向間に隙間ができるような寸法形状に形成されてなる電池保護回路を備えた二次電池。

53. 請求項 49記載の封止片（3 13)の内面側に突起が設けられてなる電池保護回路を備えた二次電池。

54. 請求項 47記載の外装ケース（ 307 ) は、有底角筒形状の開放端側に側周部を延出した封止片（3 13) が形成され、中間完成品（ 350) を挿入した後、前記封止片（313) を熱プレスにより内側に溶融させて開放端を閉じる電池保護回路を備えた二次電池。

55. 請求項 54記載の外装ケース（307) は、熱プレスによるプレス高さを一定位置に設定することにより、中間完成品（3 5 0 ) の高さのばらつきを溶融した樹脂の成形高さで吸収する電池保護回路を備えた二次電池。

5 6 . 請求項 4 7記載の複数の入出力端子（3 0 4、 3 0 5、 3 0 6 ) が非対称に配置されてなる電池保護回路を備えた二次電池。