JP3014293B2

JP3014293B2 - バッテリ・パック

Info

Publication number: JP3014293B2
Application number: JP7092063A
Authority: JP
Inventors: 敏嗣三戸; 正仁木澤
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1995-04-18
Filing date: 1995-04-18
Publication date: 2000-02-28
Anticipated expiration: 2015-02-28
Also published as: EP0739049A1; US5818198A; JPH08293327A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、携帯型の電気・電子機
器に内蔵して用いられるバッテリ・パックに係り、特
に、リチウム・イオン電池などのような非水溶性（すな
わち可燃性の有機溶剤）の電解液を用いた電池セルを含
んだバッテリ・パックに関する。更に詳しくは、本発明
は、内蔵する電気回路が発熱したり過充電により電池セ
ルの周囲温度が上昇しても、電解液の蒸発ガスや漏れ出
た電解液による出火を好適に防止できるバッテリ・パッ
クに関する。

【０００２】

【従来の技術】昨今の技術革新に伴い、携帯性・可搬性
を考慮して小型且つ軽量に設計・製作された電気・電子
機器が広範に普及してきた。いわゆるノートブック・コ
ンピュータ（若しくはポータブル・コンピュータ）は良
い例である。このような携帯型の電気・電子機器は、屋
外などの商用電源（通常はＡＣ電源）の届かない場所で
も利用できるように、内蔵したバッテリによっても駆動
するようになっている。

【０００３】内蔵バッテリは、電気・電子機器を駆動可
能なレベルの出力電圧と、長時間駆動するに充分な容量
とを得るために、実際には、複数個の電池セルを接続し
てパッケージ化されたもの、すなわち「バッテリ・パッ
ク」の形態をとっている場合が多い。また、電池セルと
しては、再利用を考慮して、充電可能なもの（いわゆる
「蓄電池」。「２次電池」ともいう）を用いることが多
い。２次電池には、例えばニッケル・カドミウム（Ｎｉ
−Ｃｄ）電池、ニッケル水素（ＮｉＭＨ）電池の他、リ
チウム・イオン（Ｌｉ−Ｉｏｎ）電池などのようなイオ
ン電池がある。従来、バッテリ・パックには、信頼性や
保守の観点から、Ｎｉ−Ｃｄ電池やＮｉＭＨ電池などの
水溶性電解液を用いたものがよく採用られてきた。しか
し、最近では、リチウム・イオン電池の利用が待望さ
れ、また、潜在的な市場規模も大きいと考えられてい
る。これは、イオン電池の方が高重量効率（Ｗｈ／ｋ
ｇ）及び高体積効率（Ｗｈ／ｌ）のため、携帯型電気・
電子機器の小型化・軽量化の動向に合致するからであ
る。

【０００４】また、充電式のバッテリ・パックを使用す
る電気・電子機器は、充放電を制御するための電気回路
をも内蔵する場合が多い。このような充放電制御用の電
気回路は、バッテリ・パックの出力端子電圧、充電及び
放電時の電流量、パックの内部温度などの充放電制御に
必要なデータを計測して、外部（すなわち電気・電子機
器本体側）に通知するようになっている。また、充放電
の制御はバッテリ・パックの過去の履歴や規格などによ
って区々であり、且つ他のパックと適宜交換される場合
もあり、電気・電子機器本体側が一々個々のバッテリ・
パックを管理しきれないことから、最近では、コントロ
ーラや各種センサを内蔵して、自ら充放電の開始・終了
時期を管理するとともに電気・電子機器本体側に対して
通知できるバッテリ・パック（いわゆる「インテリジェ
ント・バッテリ」）も登場してきた。例えば本出願人に
譲渡されている特願平０５−１８４０９８号明細書（当
社整理番号ＪＡ９−９３−０３２）にはインテリジェン
ト・バッテリについて開示され、また、日本アイ・ビー
・エム（株）が市販するノートブック・コンピュータ
「ＴｈｉｎｋＰａｄ７５０」はインテリジェント・バ
ッテリを利用している（"ＴｈｉｎｋＰａｄ"は米ＩＢＭ
社の商標）。インテリジェント・バッテリの利点は、電
気・電子機器を個々のバッテリ・パックの管理というワ
ーク・ロードから解放するとともに、電気・電子機器内
の電源部の小型化、省スペース化をもたらす点などにあ
る。

【０００５】ところで、リチウム・イオン電池は、リチ
ウムが水と反応し易いという特性を持つため、一般的
に、可燃性の有機溶剤を電解液として用いている。この
ため、電解液の蒸発ガスが電池セルから漏れ出てくるお
それがある。このように漏洩した電解液が電気回路に降
りかかった結果、回路間を短絡したり、発熱源に接触し
て発火しかねない。また、過充電して電池セルの周囲温
度が上昇した場合、電解液の気化を助長してしまう場合
もある。さらに、前述したインテリジェント・バッテリ
にリチウム・イオン電池を用いた場合、コントローラ・
チップやアンプ回路が発熱源となって、発火の引き金に
なりかねない。また、発熱によって電解液が噴出して燃
焼を促進しかねない。バッテリ・パックは電気・電子機
器内の所定の空間に内蔵して用いられるゆえ、このよう
な出火は、単にバッテリ・パック自体が燃えるにとどま
らず、周辺機器に損傷を与えることにもなりかねない。

【０００６】単体の電池セルを完全密閉構造にして電解
液やその蒸発ガスの漏洩をなくすことによって上記問題
を解決する、という方法も考え得る。しかし、電池セル
を完全に密閉してしまうと、電池セルの内部に蓄積され
た過剰なエネルギの逃げ場所がなくなって、むしろ程度
の大きな爆発を起こしかねない。（一般的には、電池セ
ルは、外装缶と、その上面を塞ぐための封口板とで形成
され、且つ封口板には防爆孔を穿設することによって、
内圧上昇に伴って発生したガスを適宜外部に解放するよ
うになっている。）

【０００７】要するに、リチウム・イオンなどイオン系
電池セルを用いる場合、Ｎｉ−ＣｄやＮｉＭＨなど従来
よく利用された電池セルとは異なった、安全な構造が必
要なのである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、携帯
型の電気・電子機器に内蔵して用いられる優れたバッテ
リ・パックを提供することにある。

【０００９】本発明の更なる目的は、リチウム・イオン
電池などの可燃性の有機溶剤を電解液に用いた電池セル
を含んだ優れたバッテリ・パックを提供することにあ
る。

【００１０】本発明の更なる目的は、内蔵する電気回路
が発熱したり過充電により電池セルの周囲温度が上昇し
ても、電解液の蒸発ガスによる出火を好適に防止できる
バッテリ・パックを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上記
課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面
は、１以上の電池セルと、該電池セルの充放電を制御す
るための電気回路とを、一体的にパッケージ化してなる
バッテリ・パックにおいて、該バッテリ・パックの筐体
は、前記電池セルを収容する電池室と前記電気回路を収
容する電気回路室とを仕切るための隔壁を備え、該隔壁
によって前記電気回路は前記電池セル側の雰囲気から隔
離されていることを特徴とするバッテリ・パックであ
る。

【００１２】また、本発明の第２の側面は、１以上の電
池セルと、該電池セルの充放電を制御するための電気回
路とを、一体的にパッケージ化してなるバッテリ・パッ
クにおいて、該バッテリ・パックの筐体は、前記電池セ
ルを収容する電池室と前記電気回路を収容する電気回路
室とを仕切るための隔壁を備え、該隔壁によって前記電
気回路は前記電池セル側の雰囲気から隔離されており、
且つ該筐体の電池セル側には電池セルから漏れ出る電解
液若しくはその蒸発ガスを逃がすための安全孔が少なく
とも１つ穿設されていることを特徴とするバッテリ・パ
ックである。

【００１３】また、本発明の第３の側面は、１以上の電
池セルと、該電池セルの充放電を制御するための電気回
路とを、一体的にパッケージ化してなるバッテリ・パッ
クにおいて、該バッテリ・パックの筐体は、前記電池セ
ルを収容する電池室と前記電気回路を収容する電気回路
室とを仕切るための隔壁を備え、該隔壁によって前記電
気回路は前記電池セル側の雰囲気から隔離されており、
且つ前記電気回路の主要部分は絶縁材で被覆されている
ことを特徴とするバッテリ・パック

【００１４】また、本発明の第４の側面は、１以上の電
池セルと、該電池セルの充放電を制御するための電気回
路とを、一体的にパッケージ化してなるバッテリ・パッ
クにおいて、正極端子側が前記電気回路の反対側に向く
ように前記電池セルを配置したことを特徴とするバッテ
リ・パックである。

【００１５】また、本発明の第５の側面は、１以上の電
池セルと、該電池セルの充放電を制御するための電気回
路とを、一体的にパッケージ化してなるバッテリ・パッ
クにおいて、電池セルの封口板が前記電気回路の反対側
に向くように前記電池セルを配置したことを特徴とする
バッテリ・パックである。

【００１６】また、本発明の第６の側面は、１以上の電
池セルと、該電池セルの充放電を制御するための電気回
路とを、一体的にパッケージ化してなるバッテリ・パッ
クにおいて、電池セルの防爆孔が前記電気回路の反対側
に向くように前記電池セルを配置したことを特徴とする
バッテリ・パックである。

【００１７】また、本発明の第７の側面は、バッテリ・
パックの筐体はポリカーボネートをベースにし且つ不燃
性の染料で調色されていることを特徴とする請求項１乃
至請求項７に記載のバッテリ・パックである。

【００１８】しかして、本発明に係るバッテリ・パック
の第１、第２及び第３の側面によれば、電池セルから電
解液（可燃性の有機溶剤）やその蒸発ガスがリークして
も、電気回路は隔壁によって隔離されており、電解液を
浴びることはない。電気回路の中にはコントローラ・チ
ップやアナログ回路などの発熱源が含まれるが、電解液
を浴びないので、オーミック・ショート（抵抗を持った
回路短絡）やその結果として起こる発火の危険はなくな
る。

【００１９】また、本発明の第２の側面によれば、電解
液の蒸発ガスは電池セルを収容する側に設けられた安全
孔から外部に解放されるので、電気回路の方に回り込む
心配は少ない。

【００２０】また、本発明の第３の側面によれば、電気
回路の主要部分は絶縁材で被覆されているので、万一蒸
発ガスが回り込んで濡れても、オーミック・ショート
（抵抗を持った回路短絡）を起こすようなことはない。

【００２１】円柱状の密閉型電池セルは、［実施例］の
項で後述するように、一般には、正極側で封口される構
造であり、また、封口部付近には、防爆弁や防爆孔など
内圧の上昇に伴って蒸発ガスを外部に逃がす機構が設け
られている。換言すれば、電池セルの正極側から蒸発ガ
スが漏れる構造になっている訳である。本発明の第４、
第５及び第６の側面によれば、電池セルの正極側（又は
封口板や防爆孔のある側）を電気回路から離して配置す
るようにしたので、電解液の蒸発ガスは比較的電気回路
に届きにくくなる。

【００２２】また、本発明の第７の側面によれば、バッ
テリ・パックの筐体は不燃性の染料で調色されているの
で、万一電池セルや電気回路で発火しても、燃え移りに
くい。

【００２３】本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、
後述する本発明の実施例や添付する図面に基づくより詳
細な説明によって明らかになるであろう。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照しなが
ら詳解する。

【００２５】電池セルの構造図１には本発明の実施に供される電池セル１の外観を示
しており、また、図２には該電池セル１の内部構造を図
解している。

【００２６】図１に示すように、リチウム・イオン電池
セル１は、他の２次電池と同様、外装缶２と、その上面
を塞ぐための封口板３とで構成される、円筒状の密閉型
構造である。外装缶２の側面は絶縁性の樹脂で被覆され
ており、また、露出した底面部は電池セル１の負極端子
になっている。また、封口板３の略中央部に形成された
突起が電池セル１の正極端子になっている。

【００２７】また、図２に示すように、リチウム・イオ
ン電池セル１の内部は、薄いシート状に成形した正極膜
４、セパレータ６及び負極膜５からなる積層体を、渦巻
き状に巻き込んで丸めて外装缶２に入れられた構造とな
っている。

【００２８】正極膜４は、金属箔に接着した活性物（Ｌ
ｉＣｏＣＯ₂を代表とするリチウム複合酸化物：ｌｉｔ
ｈｉｕｍｍｅｔａｌｏｘｉｄｅ）でできており、ま
た、負極膜５は、金属箔に接着した炭素質材料粒子（ｃ
ａｒｂｏｎ）でできている。また、セパレータ６は、正
極膜４と負極膜５との間を電気的に遮断しつつイオンの
通過を許すような高分子フィルムでできている。正極膜
４、負極膜５及びセパレータの中には、電子を運ぶため
の充分な量の電解液（非プロトン性有機溶媒）がしみ込
んでいる。正極膜４の一方の端部は、正極リード７によ
って封口板３に連絡している。また、負極膜５の一方の
端部は、負極リード８によって外装缶２の底面部に連絡
している。

【００２９】外装缶３の上面開口の端縁は内側に屈曲し
ており、該屈曲部の内側にはガスケット９が収容されて
いる。略円盤状の封口板３と防爆弁１０は、ガスケット
９によって外装缶３の開口部に嵌着されるようになって
いる。防爆弁１０は、電池セル１の円筒の軸方向（すな
わち図中上下方向）に可撓であり、ガスの発生に伴って
電池セル１の内圧の上昇に伴って変形して、正極リード
７と封口板３上の正極端子との導通を断つようになって
いる。また、封口板３には、発生したガスを外部に逃が
すための防爆孔１１が穿設されており、これによって、
電池セル１内には過剰なエネルギが蓄積されないように
なっている。

【００３０】外装缶３の底面に形成された円弧状の割断
部は、防爆破断弁１２である。防爆破断弁１２は、電池
セル１内部に過剰なエネルギが蓄積される前に破裂し易
くして、大きな爆発を防止するためのものである。

【００３１】リチウム・イオン電池セル１個の出力電圧
は、通常、３．６［Ｖ］程度（最大４．３［Ｖ］、最小
２．５［Ｖ］）であり、これは略同一寸法のＮｉ−Ｃｄ
電池セルやＮｉＭＨ電池セルの約３倍に相当する。リチ
ウム・イオン電池の充電及び放電の原理については、当
業者には既に周知であり、また、本発明の要旨とは関連
も少ないので、説明を省略する。

【００３２】電池セルのこのような構造は既に当業者に
周知であり、且つ一般的に採用されたものである。ま
た、本発明は電池セルを含んだバッテリ・パックに特徴
があるのであり、個々の電池セルの詳細な構造自体には
本発明の要旨は限定されない、という点に充分留意され
たい。図１及び図２に示す電池セルの構造に限らなくて
も本発明に係るバッテリ・パックに利用可能なことは、
後述の説明で明らかになるであろう。

【００３３】バッテリ・パックの構造図３には、本発明の実施に供されるバッテリ・パック２
０の外観を示している。同図に示すように、バッテリ・
パック２０は、基体２１と、蓋体２２と、ヘッド部２３
とで構成される偏平な構造体である。

【００３４】基体２１は、浅底の形状をなし、内部には
１以上（１２個）の電池セルを収容する電池室と、電池
セルの充放電を制御するための電気回路を実装した印刷
配線基板５０を収容する電気回路室とを備えている（後
述）。

【００３５】蓋体２２は、浅底の形状をなし、基体２１
の上面部を覆うようになっている。蓋体２２の図中略前
方には、一端のみを固着されたリボン２４が設けられて
いる。バッテリ・パック２０を電気・電子機器（図示し
ない）から取り外す際、リボン２４の解放された他端を
引っ張ればよいようになっている。また、蓋体２２の上
面左側には、３つの安全孔２５ａ，２５ｂ，２５ｃが穿
設されている。安全孔２５ａ…は、収容された電池セル
が発する電解液の蒸発ガスを外部に解放するためのもの
である（後述）。

【００３６】ヘッド部２３は、バッテリ・パック２０の
上面、側面及び下面の３つの面に開口する複数のスリッ
トが穿設されている。各スリットの内側壁には、一対の
端子が配設されている。スリット２３−ａはバッテリ・
パック２０の正極端子に割り当てられ、スリット２３−
ｂは負極端子に割り当てられ、また、スリット２３−ｃ
は電気・電子機器側（図示しない）との間でバッテリの
残容量等のデータを交換するための制御用端子である。

【００３７】これら基体２１、蓋体２２及びヘッド部２
３は、ポリカーボネートをベースにした樹脂を、周知の
成形手法を用いることによって作成できる。ポリカーボ
ネート自身は略透明の材質であり内部が透けて見えるの
で、染料を添加して調色するのが一般的である。最近の
ノートブック・コンピュータは黒色を基調とした製品が
多く、本体に合わせてバッテリ・パック２０も黒色にす
るのがポピュラーである。しかしながら、黒色にするた
めの染料は一般には炭素粉（すなわち可燃物）であり、
電池セルが発火した場合には燃えやすい。そこで、本明
細書では、不燃性の酸化チタンを添加して調色するのを
推奨する（但し、この場合は白色になる）。

【００３８】なお、図３に示すものと略同一の形状を持
つバッテリ・パックは、例えば本出願人に譲渡されてい
る特願平０６−１７８７０８号明細書（当社整理番号Ｊ
Ａ９−９４−０４７）に開示されており、また、日本ア
イ・ビー・エム（株）が市販するＴｈｉｎｋＰａｄ７５
５ＣＤ／７５５ＣＥ／７５５ＣＳＥに採用されている。

【００３９】図４には、バッテリ・パック２０の筐体を
基体２１と蓋体２２とに分解した様子を示している。

【００４０】図４(a)に示すように、基体２１は浅底の
形状である。基体２１の内部には、印刷配線基板５０を
収容するための前方スペースＡ（以下、「電気回路室」
という）と電池セルを収容するための後方スペースＢ
（以下、「電池室」という）とに仕切るための隔壁２６
が設けられている。電池室Ｂには、幅方向に６個、縦方
向に２個、合計１２個の電池セルが収容される（後述及
び図５参照）。隔壁２６は、電池セルの直径と略同一の
高さで形成され、蓋体２２を閉じた状態ではその端縁が
蓋体２２の底面部に到達するようになっている。また、
隔壁２６の端縁には、５個の切欠き部２７ａ，２７ｂ，
２７ｃ，２７ｄ，２７ｅが形設されている。２７ａは電
池セル集合体の負極側リード線５２ａを挿通させるため
のものである。２７ｂは電池セルの周囲温度を検出する
サーミスタの端子５２ｂを挿通されるためのものであ
る。２７ｃは電池セル集合体の正極側リード線５２ｃを
挿通させるためのものである。２７ｄと２７ｅは、直列
接続された電池セル集合体の中間点での端子電圧をモニ
タするための各リード線５２ｄ，５２ｅを挿通させるた
めのものである。また、基体２１の正面略中央には、ヘ
ッド部２３を取付けるために切り取られた部分がある。

【００４１】図４(b)に示すように、蓋体２２は浅底の
形状であり、基体２１と蓋体２２の各々の深さを足すと
電池セルの直径と略同一になるように形成されている。
蓋体２２の略前方部分には、基体２１の隔壁２６と接合
する溝部２８が形成されている。溝部２８は、平行して
走る一対のリブで構成される。また、溝部２８には、隔
壁２６の端縁に形設された各切欠き部２７ａ…に対応し
て、５個の切欠き部２９ａ…が設けられている。蓋体２
２を基体２１に取付けるときには、溝部２８にシリコン
・ゴムを塗布して、隔壁２６と隙間なく接合するように
している（後述）。また、蓋体２２の略後方の底面に
は、３個の安全孔２５ａ，２５ｂ，２５ｃが穿設されて
いる。安全孔２５ａ…は、各電池セルからリークした電
解液の蒸発ガスをバッテリ・パック２０の外部に逃がす
ために設けられた貫通孔であるが、孔の個数は設計的に
定められているに過ぎない。また、蓋体２２の正面略中
央部には、ヘッド部２３を取付けるために切り取られた
部分がある。

【００４２】図５(a)には、バッテリ・パック２０内に
収容される電気回路の外観を示している。該電気回路
は、印刷配線基板５０とフレキシブル基板５１とに大別
される。印刷配線基板５０は、電圧比較回路３２や制御
回路３３（後述）など電気回路の主要部品を実装した基
板５０であり、バッテリ・パック２０の電気回路室Ａに
収容される。また、印刷配線基板５０上には、バッテリ
・パック２０の出力端子を備えたヘッド部２３も装着さ
れている。一方、フレキシブル基板５１は、各電池セル
集合体３０ａ…間を接続するための配線や、電池セルの
周囲温度を検出するためのサーミスタ３６（後述）を実
装した基板である。基板５１は、表面が平面的でない電
池セル集合体３０ａ…とともに電池室Ｂに収容されるた
め、屈曲性に優れた素材を採用している。フレキシブル
基板５１から印刷配線基板５０には、５本のリード線５
２ａ，５２ｂ…が伸びている（後述）。

【００４３】また、図５(b)には、基体２１の中に電池
セル集合体３０ａ…と電気回路（印刷配線基板５０とフ
レキシブル基板５１）を収容した様子を示している。但
し、電池セルの配列を明らかにするために、フレキシブ
ル基板５１の大半を切り取って描いている。本実施例に
係るバッテリ・パック２０は１２個の電池セルを収容し
ているが、同図に示すように、全ての電池セルは正極端
子を後方側すなわち印刷配線基板５０の反対側に向けて
配設している。図３で説明したように、電池セルは、正
極側から電解液がリークし易い構造になっている（正極
端子が封口板３で形成され、且つ封口板３には防爆孔１
１を穿設している）。一方、印刷配線基板５０上には、
比較的高い電圧が印加された素子や端子（すなわち活電
部分）が、端子間が比較的短距離にて実装されている
（後述）。このような活電部分は可燃性の電解液で濡れ
ることによってオーミック・ショートを起こし、ひいて
は出火しかねない。そこで、本実施例では、電池セルの
うち電解液がリークし易い部分（正極側）と活電部分
（印刷配線基板５０）とを互いに離れた位置に配置する
ようにしている訳である。

【００４４】なお、電気回路を含むバッテリ・パック
は、［従来の技術］の項で例示した特願平０５−１８４
０９８号明細書の他に、例えば特開昭６２−１３３６８
０号公報や特開平０６−２７５３２４号公報にも開示さ
れている（但し、電気回路の構成や機能は、各々の目的
に応じて区々である）。本発明は電気回路の構成自体を
特徴とするものではなく、電気回路を含むバッテリ・パ
ックに対して好適に作用する、という点を充分理解され
たい。

【００４５】図６には、バッテリ・パック２０を組み立
てたときの隔壁２６近傍の断面を示している。上述した
ように、蓋体２２の溝部２８には充分な量のシリコン・
ゴムを塗布してあるので、隔壁２６と接合した際には両
者の間隙はシリコン・ゴムが充填している。したがっ
て、電気回路を収容する電気回路室Ａと電池セルを収容
するための電池室Ｂは、隔壁２６によって完全に雰囲気
が遮断されている。発熱などにより電池セル内の電解液
が蒸発しても電気回路室Ａに回り込むことはない。むし
ろ、電池室Ｂ側に設けられた安全孔２５ａ…から外部に
放出される。

【００４６】例えば日本アイ・ビー・エム（株）が市販
するノートブック・コンピュータ「ＴｈｉｎｋＰａｄ」
シリーズの場合、バッテリ・パックを収容するベイの上
方にはキーボードが配設されている。当業者には周知な
ように、キーボードは高電力を消費する活電部品を含ん
でいない。したがって、万一、安全孔２５ａ…から漏れ
出てきた可燃性有機溶剤の蒸発ガスを浴びても、出火す
る危険は極めて低い訳である。

【００４７】バッテリ・パック内の回路構成次に、バッテリ・パック２０内の電気回路の構成につい
て説明しておく。但し、以下の説明は本発明に関連する
技術を全般的に理解することを目的としたに過ぎない。
本発明は、電解液の漏洩に因る電気回路のオーミック・
ショートや出火を防止することが目的であり、その要旨
は電気回路の構成自体によって限定されるものではな
い、という点に留意されたい。

【００４８】図７には、バッテリ・パック２０の内部の
回路構成を概略的に示している。

【００４９】同図において、４個の電池セルを並列接続
した電池セル集合体３０ａ，３０ｂ，３０ｃが、３個直
列に接続され、両端はバッテリ・パック２０の正極端子
及び負極端子の各々に結ばれている。直列及び並列接続
する電池セルの個数は、電気・電子機器（図示しない）
が要求するバッテリ・パック２０の出力端子電圧と充電
容量によって定まる設計事項である。電池セル集合体の
正極・負極各端子Ｐ，Ｓ、及び各電池セル集合体３０ａ
…間を結ぶ各端子Ｑ，Ｒは、それぞれ増幅器３１ａ，３
１ｂ，３１ｃ，３１ｄを介して電圧データとして電圧比
較回路３２に入力されている。また、電池セル集合体３
０ａ…の周辺には、サーミスタ３６が配設されている。
サーミスタ３６は周囲温度に応じて抵抗値を変える素子
であり（周知）、その出力端子は制御回路３３に入れら
れている。

【００５０】電圧比較回路３２は、各電池セル集合体３
０ａ…ごとに、出力端子電圧が過充電電圧（４．３
［Ｖ］）を越えていないか、あるいは過放電電圧（２．
５［Ｖ］）を下回っていないかを検出して、信号線３４
を介して制御回路３３に通知するようになっている。

【００５１】バッテリ・パック２０の負極端子には電流
−電圧変換用の抵抗３７が直列的に挿入されている。抵
抗３７における降下電圧は、バッテリ・パック２０の出
力電流に比例しており、増幅器３８を介して制御回路３
３に入力されている。。

【００５２】制御回路３３は、サーミスタ３６から受け
取った電池セルの周囲温度データと、増幅器３８から受
け取ったバッテリ・パック２０の出力電流に基づいて、
電池セルの充電開始時期や充電終了時期を検出する。そ
して、制御回路３３は、制御信号３５を介して、電気・
電子機器本体（図示しない）に対して充電開始要求や充
電停止要求を送信するようになっている。また、制御回
路３３は、電圧比較回路３２からの入力によっていずれ
かの電池セル集合体３０ａ…で過充電若しくは過放電状
態を検出すると、スイッチ３９を開くことによって、電
池セルの破壊を防止するようになっている。本実施例で
は、スイッチ３９は互いのドレイン端子を対向させて直
列的に接続した２個のＦＥＴスイッチで構成されるが、
これと等価な動作をする他の素子（例えばバイポーラ・
トランジスタ）の組合せで構成してもよい。

【００５３】電圧比較回路３２７や制御回路３２、増幅
器３１ａ…などを実装した印刷配線基板５０は、バッテ
リ・パック２０内の電気回路室Ａに収容されている。ま
た、電池セル集合体３０ａ…は、各電池セルの電極を接
続するための配線やサーミスタ３６などを実装したフレ
キシブル基板５１とともに、電池室Ｂに収容されてい
る。フレキシブル基板５１から伸びる各リード線５２
ａ，５２ｂ…は、それぞれ隔壁２６の対応する切欠き部
２７ａ，２７ｂ…から電気回路室Ａ側に挿通している。
隔壁２６の端縁はシリコン・ゴムを塗布されており（図
６参照）、各室Ａ，Ｂ間の雰囲気の隔離は確保されてい
る。

【００５４】上述した電圧比較回路３２や制御回路３３
は、バッテリ・パック２０の出力を電源とする各レギュ
レータ４１，４２によって安定化された駆動電圧を与え
られている。したがって、バッテリ・パック２０を電気
・電子機器に装着していない状態でも、各回路３２，３
３には常時電力が供給され、また、リード線５２ｄ，５
２ｅには比較的高い電池セルの出力端子電圧（７．２
［Ｖ］または１０．８［Ｖ］程度）が印加されている。
従来のように、電気回路の導通部分をむき出しにして印
刷配線基板５０上に実装した場合、電解液の蒸発ガスを
浴びたり漏れ出た電解液に浸されたりして、オーミック
・ショートを起こす危険があった。しかしながら、本実
施例では、特にリード線５２ｄ，５２ｅのように比較的
高い電圧が印加された活電部分をシリコン・ゴムで被覆
しているので、ショートや発火を好適に防止できる。

【００５５】追補以上、特定の実施例を参照しながら、本発明について詳
解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で当業者が該実施例の修正や代用を成し得ることは
自明である。例えば、本明細書の実施例では、ノートブ
ック・コンピュータを採り上げて説明したが、他の携帯
型情報処理装置（例えばワード・プロセッサその他のＯ
Ａ機器など）や携帯型電話機、携帯型ビデオ・カメラな
ど、バッテリ駆動型の電気・電子機器に対しても、当然
本発明を実現することは可能である。すなわち、例示と
いう形態で本発明を開示してきたのであり、限定的に解
釈されるべきではない。本発明の要旨を判断するために
は、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきで
ある。

【００５６】

【発明の効果】以上詳記したように、本発明によれば、
内蔵する電気回路が発熱したり過充電により電池セルの
周囲温度が上昇しても、電解液の蒸発ガスによる出火を
好適に防止できるバッテリ・パックを提供することがで
きる。

【００５７】本発明に係るバッテリ・パックの第１、第
２及び第３の側面によれば、電池セルから電解液（可燃
性有機溶剤）が漏れで足りその蒸発ガスを発しても、電
気回路は隔壁によって隔離されており、それらを浴びる
ことはない。電気回路の中にはコントローラ・チップや
アナログ回路などの発熱源が含まれるが、有機溶剤を直
接浴びないので発火の危険はなくなる。

【００５８】また、本発明の第２の側面によれば、蒸発
ガスは電池セルを収容する側に設けられた安全孔から外
部に解放されるので、電気回路の方に回り込む心配は少
ない。

【００５９】また、本発明の第３の側面によれば、電気
回路の主要部分は絶縁材で被覆されているので、万一蒸
発ガスが回り込んで濡れても、オーミック・ショート
（抵抗を持った回路短絡）を起こすようなことはない。

【００６０】円柱状の密閉型電池セルは、［実施例］の
項で説明したように、一般には、正極側で封口される構
造であり、また、封口部付近には、防爆弁や防爆孔など
内圧の上昇に伴って蒸発ガスを外部に逃がす機構が設け
られている。換言すれば、電池セルの正極側から蒸発ガ
スが漏れる構造になっている訳である。本発明の第４、
第５及び第６の側面によれば、電池セルの正極側（又は
封口板や防爆孔のある側）を電気回路から離して配置す
るようにしたので、蒸発ガスは比較的電気回路に届きに
くくなる。

【００６１】また、本発明の第７の側面によれば、バッ
テリ・パックの筐体は不燃性の染料（例えば酸化チタ
ン）で調色されているので、万一電池セルや電気回路で
発火しても、燃え移りにくい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施に供される電池セル１の
外観を示した図である。

【図２】図２は、電池セル１の内部構造を示した図であ
る。

【図３】図３は、本発明の実施に供されるバッテリ・パ
ック２０の外観を示した図である。

【図４】図４は、バッテリ・パック２０の筐体を基体２
１と蓋体２２とに分解した様子を示した図である。より
具体的には、図４(a)は基体２１を示した図、図４(b)は
蓋体２２を示した図である。

【図５】図５(a)はバッテリ・パック２０内に収容され
る電気回路の外観を示した図であり、図５(b)は基体２
１の中に電池セル集合体３０ａ…と電気回路（印刷配線
基板５０とフレキシブル基板５１）を収容した様子を示
した図である。

【図６】図６は、バッテリ・パック２０を組み立てたと
きの隔壁２６近傍の断面を示した図である。より具体的
には、図６(a)はリード線通過部分の断面を示した図で
あり、図６(b)はリード線通過部以外の断面を示した図
である。

【図７】図７は、バッテリ・パック２０の内部の回路構
成を概略的に示した図である。

【符号の説明】

１…電池セル、２…外装缶、３…封口板、４…正極膜、
５…負極膜、６…セパレータ、７…正極リード、８…負
極リード、９…ガスケット、１０…防爆弁、１１…防爆
孔、１２…防爆破断弁、２０…バッテリ・パック、２１
…基体、２２…蓋体、２３…ヘッド部、２４…リボン、
２５…安全孔、２６…隔壁、２７…切欠き部、２８…溝
部、２９…切欠き部、３０…電池セル集合体、３１…増
幅器、３２…電圧比較回路、３３…制御回路、３６…サ
ーミスタ、３７…電流−電圧変換用抵抗、３８…増幅
器、３９…スイッチ、４１，４２…レギュレータ、５０
…印刷配線基板、５１…フレキシブル基板、５２…リー
ド線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木澤正仁神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本アイ・ビー・エム株式会社大和事業所内 (56)参考文献特開昭62−133680（ＪＰ，Ａ) 特開平６−275324（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01M 2/10 H01M 10/42 - 10/48

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】１以上の電池セルと、該電池セルの充放電
を制御するための電気回路とを、一体的にパッケージ化
してなるバッテリ・パックにおいて、該バッテリ・パッ
クの筐体は、前記電池セルを収容する電池室と前記電気
回路を収容する電気回路室とを仕切るための隔壁を備
え、該隔壁によって前記電気回路は前記電池セル側の雰
囲気から隔離されていることを特徴とするバッテリ・パ
ック
【請求項２】１以上の電池セルと、該電池セルの充放電
を制御するための電気回路とを、一体的にパッケージ化
してなるバッテリ・パックにおいて、該バッテリ・パッ
クの筐体は、前記電池セルを収容する電池室と前記電気
回路を収容する電気回路室とを仕切るための隔壁を備
え、該隔壁によって前記電気回路は前記電池セル側の雰
囲気から隔離されており、且つ該筐体の電池セル側には
電池セルから漏れ出る電解液若しくはその蒸発ガスを逃
がすための安全孔が少なくとも１つ穿設されていること
を特徴とするバッテリ・パック
【請求項３】１以上の電池セルと、該電池セルの充放電
を制御するための電気回路とを、一体的にパッケージ化
してなるバッテリ・パックにおいて、該バッテリ・パッ
クの筐体は、前記電池セルを収容する電池室と前記電気
回路を収容する電気回路室とを仕切るための隔壁を備
え、該隔壁によって前記電気回路は前記電池セル側の雰
囲気から隔離されており、且つ前記電気回路の主要部分
は絶縁材で被覆されていることを特徴とするバッテリ・
パック
【請求項４】前記絶縁材はシリコン・ゴムであることを
特徴とする請求項３に記載のバッテリ・パック
【請求項５】１以上の電池セルと、該電池セルの充放電
を制御するための電気回路とを、一体的にパッケージ化
してなるバッテリ・パックにおいて、電池セルの封口板
が前記電気回路の反対側に向くように前記電池セルを配
置したことを特徴とするバッテリ・パック
【請求項６】１以上の電池セルと、該電池セルの充放電
を制御するための電気回路とを、一体的にパッケージ化
してなるバッテリ・パックにおいて、電池セルの防爆孔
が前記電気回路の反対側に向くように各電池セルを配置
したことを特徴とするバッテリ・パック
【請求項７】バッテリ・パックの筐体はポリカーボネー
トをベースにし且つ不燃性の染料で調色されていること
を特徴とする請求項１乃至請求項６に記載のバッテリ・
パック
【請求項８】前記不燃性の染料は酸化チタンであること
を特徴とする請求項７に記載のバッテリ・パック
【請求項９】前記１以上の電池セルは、電解液に可燃性
の有機溶剤を用いた電池セルであることを特徴とする請
求項１乃至請求項８のいずれかに記載のバッテリ・パッ
ク
【請求項１０】防爆孔が電池セルの正極負極の両端に設
けられている場合には、比較的強度が低く形成されてい
る側を前記電気回路の反対側に向くように各電池セルを
配置したことを特徴とする請求項６に記載のバッテリ・
パック