CN101373680B - 带电阻基板型温度保险丝以及二次电池保护电路 - Google Patents
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Abstract
提供一种带电阻基板型温度保险丝以及二次电池保护电路，在基板的一面上具有两侧膜电极(a、b)与中间膜电极，遍布这些膜电极而设置保险丝元件并具有膜电极(a)与中间膜电极间的保险丝元件部分(m)以及膜电极(b)与中间膜电极间的保险丝元件部分(n)，在基板另一面上具备借助于通电发热而使上述保险丝元件部分(n、m)熔断的膜电阻，使一个保险丝元件部分相对于另一个保险丝元件部分可靠地优先进行熔断。为此，使保险丝元件部分(n)与膜电阻(r)的距离不同于保险丝元件部分(m)的膜电阻(r)的距离。
Description
技术领域
本发明涉及带电阻基板型温度保险丝，可用作搭载在二次电池保护用电路板上的带电阻温度保险丝。
背景技术
在将二次电池例如锂离子电池作为携带用电子设备的电源来使用的情况下，将二次电池单元和保护电路收容在封装内，该保护电路具备过充电防止开关、过放电防止开关，进而还具备在这些开关无法应付时以无法复原的方式切断电路的保险丝部。
图5表示对于二次电池的保护电路的一例，在过充电防止开关用FET(N)与过放电防止开关用FET(M)之间连接着带电阻温度保险丝Ao。
在此带电阻温度保险丝中，把串联的保险丝元件部分n、m与电阻r例如膜电阻热耦合起来进行设置，以便可以通过该电阻的通电发热而使两保险丝元件部分熔断，将该电阻r与两保险丝元件部分n、m以电气方式并联连接。S是IC控制部，在充电时检测过充电并发生过充电防止信号以使过充电防止用FET开关断开，在放电时检测过放电并发生过放电防止信号以使过放电防止用FET开关断开。在用这些FET无法应付时，从IC电路S对晶体管Tr发出接通信号，通过晶体管Tr的导通而以二次电池为电源使带电阻温度保险丝Ao的电阻r通电发热，用其产生热使保险丝元件熔断以将二次电池E与负载(充电时为充电源D)之间切断。
以往，作为带电阻温度保险丝提出了以下方案：如图6(I)所示那样，在绝缘基板的一面上设置两侧膜电极a、b与中间膜电极2，并横跨这些膜电极a、b、2而连接保险丝元件3，在该保险丝元件上涂敷助熔剂，如图6(II)所示那样，在绝缘基板的另一面设置借助于通孔使之导通到上述膜电极a、b的两侧膜电极a′、b′，在这些膜电极a′、b′上接合带状引线导体A、B，进而，在上述基板另一面上设置前后的膜电极41、42，借助于通孔24而导通这些前后的膜电极中的一个膜电极42和上述中间膜电极2，在膜电极41、42间设置膜电阻r，在前后膜电极中的另一个膜电极41上接合带状引线导体C，如图6(III)所示那样将基板一面用绝缘密封物5覆盖起来(专利文献1)。
【专利文献1】日本专利公开特开2003-217416号公报
在上述的二次电池保护电路中，在图5所示的充电时使充电源侧保险丝元件部分n比二次电池侧保险丝元件部分m在时间上优先进行熔断，以将功率较大的充电源D先断开，这是安全的。但是，在上述的带电阻温度保险丝中，对两保险丝元件部分n、m在热方面同等地设置膜电阻r，这一优先熔断的可靠保证很难。
在上述带电阻温度保险丝中，如上述那样，通过保护电路异常时的膜电阻r的产生热被传达到保险丝元件3而使保险丝元件3熔断来动作，所以若膜电阻r的上述产生热量(功率)过小则不动作而对于运转功率存在下限，另外若在膜电阻r上施加的功率为大功率的情况下保险丝元件不熔断，则存在因该大功率而使膜电阻爆裂破坏的危险性。
然而，在以往的带电阻温度保险丝中，还存在可以动作的运转功率的下限相当地高、而保险丝元件的可以熔断的运转功率的上限又相当地低，整体上运转功率范围狭窄之类的不便。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种带电阻温度保险丝，在基板的一面上具有两侧膜电极a、b与中间膜电极，遍布这些膜电极而设置保险丝元件并具有膜电极a与中间膜电极间的保险丝元件部分m以及膜电极b与中间膜电极间的保险丝元件部分n，并在基板另一面具备借助于通电发热而使上述保险丝元件部分n、m熔断的膜电阻，使一个保险丝元件部分相对于另一个保险丝元件部分可靠地优先进行熔断。
进而，可以在较宽的运转功率范围中用带电阻温度保险丝来保护二次电池。
本发明技术方案1所涉及的带电阻基板型温度保险丝，是在基板的一面上具有两侧膜电极a、b与中间膜电极，遍布这些膜电极而设置保险丝元件并具有膜电极a与中间膜电极间的保险丝元件部分m以及膜电极b与中间膜电极间的保险丝元件部分n，在基板另一面上具有借助于通电发热而使上述保险丝元件部分n、m熔断的膜电阻，其特征在于：使保险丝元件部分n与膜电阻的距离不同于保险丝元件部分m与膜电阻的距离。
本发明技术方案2所涉及的带电阻基板型温度保险丝，是在基板的一面上具有两侧膜电极a、b与中间膜电极，遍布这些膜电极而设置保险丝元件并具有膜电极a与中间膜电极间的保险丝元件部分m以及膜电极b与中间膜电极间的保险丝元件部分n，在基板另一面上具有借助于通电发热而使上述保险丝元件部分n、m熔断的膜电阻，其特征在于：使保险丝元件部分n的长度不同于保险丝元件部分m的长度。
本发明技术方案3所涉及的带电阻基板型温度保险丝，是在基板的一面上具有两侧膜电极a、b与中间膜电极，遍布这些膜电极而设置保险丝元件并具有膜电极a与中间膜电极间的保险丝元件部分m以及膜电极b与中间膜电极间的保险丝元件部分n，在基板另一面具有借助于通电发热而使上述保险丝元件部分n、m熔断的电阻，其特征在于：基板另一面的电阻由在基板另一面两侧并设的电阻值不同的多个膜电阻构成。
本发明技术方案4所涉及的二次电池保护用电路，其特征在于：使技术方案1的带电阻基板型温度保险丝中的保险丝元件部分n与膜电阻的距离比保险丝元件部分m与膜电阻的距离短，并使带电阻基板型温度保险丝的保险丝元件以保险丝元件部分n作为充电源侧的方式串联地插入在二次电池与充电源之间。
本发明技术方案5所涉及的二次电池保护用电路，其特征在于：使技术方案2的带电阻基板型温度保险丝中、保险丝元件部分n比保险丝元件部分m还短，并使带电阻基板型温度保险丝的保险丝元件以保险丝元件部分n作为充电源侧的方式串联地插入在二次电池与充电源之间。
本发明技术方案6所涉及的二次电池保护用电路，其特征在于：使技术方案3的带电阻基板型温度保险丝中的电阻值高的膜电阻加热保险丝元件部分n，并使带电阻基板型温度保险丝的保险丝元件以保险丝元件部分n作为充电源侧的方式串联地插入在二次电池与充电源之间。
本发明技术方案7所涉及的二次电池保护用电路，其特征是在技术方案4～6任意一项所记载的二次电池保护用电路中，带电阻基板型温度保险丝中膜电阻侧的引线导体C的长度方向热阻高于保险丝元件侧的引线导体的长度方向热阻。
本发明技术方案8所涉及的二次电池保护用电路，其特征是在技术方案7所记载的二次电池保护用电路中：膜电阻侧的引线导体C的材料是铁系，保险丝元件侧的引线导体的材料是铜系。
本发明技术方案具有以下技术效果：
(1)能够使一个保险丝元件部分比另一个保险丝元件部分可靠地更早熔断。从而，在二次电池保电路中，能够在充电时使充电源侧保险丝元件部分比二次电池侧保险丝元件部分在时间上优先进行熔断以先断开功率较大的充电源，这是安全的。
(2)由于膜电阻r的引线导体的长度方向热阻高，所以能够很好地防止膜电阻发生热从该引线导体漏出以使其高效率地传达到保险丝元件，即便膜电阻的发热耗费的功率低也可以使保险丝元件良好地进行熔断动作。另外，能够提高保险丝元件的熔断性并降低保险丝元件不熔断的危险性，即便在较高的运转功率下，也能够排除保险丝元件的不熔断并很好地回避膜电阻的爆裂破断。从而，可以扩大能够使用带电阻温度保险丝的运转功率范围。
附图说明
图1是表示根据本发明的带电阻温度保险丝的一实施例的图。
图2是表示根据本发明的带电阻温度保险丝的与上述不同的实施例之要部的图。
图3是表示根据本发明的带电阻温度保险丝的与上述不同的实施例之要部的图。
图4是表示图3所示的实施例的等价电路的图面。
图5是表示装入带电阻温度保险丝的二次电池保护电路的图面。
图6是表示以往的带电阻温度保险丝的图面。
具体实施方式
下面，一边参照附图一边说明根据本发明的带电阻温度保险丝的实施例。
图1表示与技术方案1有关的实施例，图1(I)是省略绝缘密封物而图示的俯视图，图1(II)是后视图，图1(III)是图1(I)中的III-III截面图。
在图1(I)中，1是耐热性、热传导性良好的绝缘基板例如陶瓷板。a以及b是形成在绝缘基板1的一面101两侧的膜电极，2是中间电极，通过导体浆料例如银浆料的印刷、烧结而形成。3是保险丝元件，横跨两侧膜电极a、b以及中间膜电极2而配设，焊接在与膜电极的交叉处。保险丝元件3被区分成夹着中间膜电极2的部分n以及m。在保险丝元件上涂敷着助熔剂，但其图示被省略。A、B是被分别接合在两侧膜电极a、b上的带状引线导体，基板的手前侧的两角被切口，在各带状引线导体A、B上如图(III)所示那样，在接近切口边缘端的位置形成上升到基板1的另一面10侧的台阶e，台阶上侧的面位于基板另一面上侧，高出带状引线导体的厚度。
在图1(II)中，41、42是设置在基板1的另一面10上的前后的膜电极，与上述基板一面的膜电极a、b同样地通过导体浆料的印刷、烧结而设置。r是在前后的膜电极41、42间相对于保险丝元件3偏置设置的膜电阻，通过电阻浆料例如氧化钌粉末浆料的印刷、烧结而设置。在图示的例子中，上述基板一面的保险丝元件3相对于基板一面的中央线左右对称而设置，在基板另一面上膜电阻r靠近上述保险丝元件部分n侧而偏置地设置。从而，保险丝元件部分n的中心与膜电阻的中心的距离就比保险丝元件部分m的中心与膜电阻的中心的距离短。
在膜电阻上设置着保护膜g例如玻璃烧结膜。前后的膜电极41、42中的一个膜电极42借助于通孔24被连接到基板一面的中间膜电极2上。c是附设在前后膜电极中的另一个膜电极41上的边侧部，C是带状引线导体，前端部以面接合的方式被接合在上述边侧部c上。5是覆盖基板一面的绝缘密封物，例如图1(III)所示那样，由在基板一面上与助熔剂接触而配置的保护片例如陶瓷片、玻璃交叠片和在该保护片51与基板一面101之间包围助熔剂而固化的硬化性树脂52例如环氧树脂构成。
图2表示与技术方案2有关的实施例的主视图，省略绝缘密封物而图示。
在图2(I)中，1是耐热性、热传导性良好的绝缘基板例如陶瓷板。a、b是形成在绝缘基板的一面的两侧的膜电极，2是中间电极，通过导体浆料例如银浆料的印刷、烧结而形成。3是保险丝元件，横跨两侧膜电极a、b以及中间膜电极2而配设，焊接在与膜电极a、b、2的交叉处。保险丝元件3被区分成夹着中间膜电极2的部分n以及m。在保险丝元件上涂敷着助熔剂，但其图示被省略
在上述中间膜电极2中一侧(在图示的例子中为保险丝元件部分n侧)边缘端被部分地切口，一个保险丝元件部分n比另一个保险丝元件部分m长。
A、B是带状引线导体，被接合在膜电极a、b上。C是与膜电阻相对的引线导体。
在该实施例中也希望基板另一面的膜电阻如图1(II)所示那样偏置地设置，但也可以如以往例的图6(II)所示那样，左右对称地设置。
图3表示与技术方案3有关的实施例的后视图。
该实施例中的省略了绝缘密封物的主视图与图1(I)相同，与图1(I)同样，在绝缘基板1的一面101的两侧形成膜电极a、b和中间电极2，横跨两侧膜电极a、b以及中间膜电极2而配设保险丝元件，并将与各膜电极的交叉处焊接起来，保险丝元件3被区分成夹着中间膜电极2的部分n以及m，在两侧膜电极a、b上分别接合带状引线导体A、B，基板的手前侧的两角被切口，在各带状引线导体A、B上在接近切口边缘端的位置形成上升到基板1的另一面10侧的台阶e，台阶上侧的面位于基板另一面上侧，比高它出带状引线导体的厚度。
在图3中，1是耐热性、热传导性良好的绝缘基板例如陶瓷板。41、42是设置在基板另一面上的前后的膜电极，与上述膜电极同样地通过导体浆料的印刷、烧结而设置。rn、rm是被设置在前后的膜电极41、42间的不同电阻值的并设的膜电阻，各膜电阻rn、rm被分别设置在基板另一面的两侧。在图示的实施例中，各膜电阻rn(rm)位于基板一面的两侧膜电极a(b)的里侧。这些膜电阻与上述同样地通过电阻浆料例如氧化钌粉末浆料的印刷、烧结而设置。
在膜电阻上设置着保护膜g例如玻璃烧结膜。前后的膜电极41、42中的一个膜电极42与图1(II)同样地通过通孔24被连接到基板一面的中间膜电极上。c是附设在前后膜电极41、42中的另一个膜电极41上的辅助部，C是带状引线导体，前端部以面接合的方式被接合在上述辅助部c上。
基板一面的保险丝元件、绝缘密封物等的构成采用与上述技术方案1的实施例同样的构成。
虽然在这一实施例中，并设膜电阻如图4(I)所示那样并联连接起来，但还可以如图4(II)所示那样，采用串联连接。
在根据本发明的带电阻基板型温度保险丝中，通过膜电阻的通电发热而使保险丝元件熔断来进行动作。
在此情况下，根据技术方案1，通过使保险丝元件部分n的中心与膜电阻的中心的距离比保险丝元件部分m的中心与膜电阻的中心的距离还短，就能够使保险丝元件部分n优先于保险丝元件部分m进行熔断。
另外，除该构成外，根据技术方案2，通过使保险丝元件部分n的长度比保险丝元件部分m的长度长，能够使保险丝元件部分n优先于保险丝元件部分m进行熔断。
另外，根据技术方案3，通过用基板另一面的并设膜电阻高的膜电阻来加热保险丝元件部分n，以大于用并设膜电阻低的膜电阻所加热的保险丝元件部分m的热量进行加热，能够使保险丝元件部分n优先于保险丝元件部分m进行熔断。
图5表示组装入根据本发明的带电阻温度保险丝的二次电池保护电路在充电时的等价电路，M是过放电防止开关用FET，N是过充电防止开关用FET。n、m是根据本发明的带电阻温度保险丝的保险丝元件部分，r是带电阻温度保险丝的膜电阻，S是IC控制部，Tr是晶体管，E是二次电池，D是充电源，将保险丝元件部分n配设在充电源D侧，将保险丝元件部分m配设在二次电池E侧。
如果作为带电阻温度保险丝使用技术方案1的带电阻温度保险丝，使保险丝元件部分m的中心与膜电阻r的中心的距离比保险丝元件部分n的中心与膜电阻r的中心的距离短，能够使功率大于二次电池的充电源D侧的保险丝元件部分n比二次电池E侧的保险丝元件部分m先熔断，从而先断开功率较大的充电源D。
如果作为带电阻温度保险丝使用技术方案2的带电阻温度保险丝，使保险丝元件部分n的长度比保险丝元件部分m的长度长，能够使功率大于二次电池E的充电源D侧的保险丝元件部分n比二次电池E侧的保险丝元件部分m先熔断，从而先断开功率较大的充电源D。
如果作为带电阻温度保险丝使用技术方案3的带电阻温度保险丝，用基板另一面的并设膜电阻高的膜电阻来加热保险丝元件部分n以大于用并设膜电阻低的膜电阻所加热的保险丝元件部分m的热量进行加热，就能够使功率大于二次电池E的充电源D侧的保险丝元件部分n比二次电池E侧的保险丝元件部分m先进行熔断，从而先断开功率较大的充电源。
在图5中，A、B对应于保险丝元件侧的引线导体，C对应于膜电阻侧的引线导体。在带状引线导体A、B上由于一直流过回路电流，所以对铜、铜合金等通常的导电性材料镀Sn。仅在异常时(过充电时)，晶体管开关Tr接通而在引线导体C上流过电流，膜电阻r发热而使保险丝元件部分n、m如上述那样进行熔断。在此情况下，在引线导体C上对热阻较高的金属例如在铁、铁合金等的铁系或者镍等上镀Sn，以防止膜电阻r的产生热传过该引线导体C而泄漏，最好是使引线导体C的长度方向热阻高于引线导体A或B的长度方向热阻。为使引线导体C的长度方向热阻高于引线导体A或者B的长度方向热阻，使引线导体C的截面积小于引线导体A或者B的截面积也是有效的。在任意情况下，都能够使引线导体C的电阻比膜电阻r的电阻足够低，并能够保证利用二次电池E的膜电阻r的高效率发热。
Claims (5)
1.一种二次电池保护用电路，其特征在于：
使用了带电阻基板型温度保险丝，
该带电阻基板型温度保险丝在基板的一面上具有位于两侧的第1、第2膜电极(a、b)与位于中间的第3膜电极，遍布上述第1、第2、第3膜电极地设置保险丝元件，并具有上述第1膜电极(a)与上述第3膜电极间的第1保险丝元件部分(m)以及上述第2膜电极(b)与上述第3膜电极间的第2保险丝元件部分(n)，在上述基板的另一面上具有借助于通电发热而使上述第1、第2保险丝元件部分(n、m)熔断的膜电阻，
上述第2保险丝元件部分(n)与上述膜电阻的距离比上述第1保险丝元件部分(m)与上述膜电阻的距离短，
上述带电阻基板型温度保险丝的保险丝元件以第2保险丝元件部分(n)作为充电源侧的方式串联地插入在二次电池与充电源之间。
2.一种二次电池保护用电路，其特征在于：
使用了带电阻基板型温度保险丝，
该带电阻基板型温度保险丝在基板的一面上具有位于两侧的第1、第2膜电极(a、b)与位于中间的第3膜电极，遍布上述第1、第2、第3膜电极地设置保险丝元件并具有上述第1膜电极(a)与上述第3膜电极间的第1保险丝元件部分(m)以及上述第2膜电极(b)与上述第3膜电极间的第2保险丝元件部分(n)，在上述基板的另一面上具有借助于通电发热而使上述第1、第2保险丝元件部分(n、m)熔断的膜电阻，
上述第2保险丝元件部分(n)比上述第1保险丝元件部分(m)短，
上述带电阻基板型温度保险丝的保险丝元件以上述第2保险丝元件部分(n)作为充电源侧的方式串联地插入在二次电池与充电源之间。
3.一种二次电池保护用电路，其特征在于：
使用了带电阻基板型温度保险丝，
该带电阻基板型温度保险丝在基板的一面上具有位于两侧的第1、第2膜电极(a、b)与位于中间的第3膜电极，遍布上述第1、第2、第3膜电极地设置保险丝元件并具有上述第1膜电极(a)与上述第3膜电极间的第1保险丝元件部分(m)以及上述第2膜电极(b)与上述第3膜电极间的第2保险丝元件部分(n)，在上述基板的另一面具有借助于通电发热而使上述第1、第2保险丝元件部分(m、n)熔断的电阻，
上述基板另一面的电阻由在上述基板的另一面的两侧并设的电阻值不同的多个膜电阻构成，电阻值高的膜电阻加热上述第2保险丝元件部分(n)，
上述带电阻基板型温度保险丝的保险丝元件以上述第2保险丝元件部分(n)作为充电源侧的方式串联地插入在二次电池与充电源之间。
4.按照权利要求1～3中任一项所述的二次电池保护用电路，其特征在于：
上述带电阻基板型温度保险丝中的膜电阻侧的引线导体(C)的长度方向的热阻高于保险丝元件侧的引线导体的长度方向的热阻。
5.按照权利要求4所述的二次电池保护用电路，其特征在于：
膜电阻侧的引线导体(C)的材料是铁系，保险丝元件侧的引线导体的材料是铜系。
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