CN114586257A - 保护电路、电池组以及保护电路的工作方法 - Google Patents

保护电路、电池组以及保护电路的工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明能够可靠地防止过电流或切断后的潜行电流而提高安全性，并且能够通过比以往简单的装置结构实现成本降低，进而能够降低装置的故障率。在保护电路(1)中，通过在通电路径中流过过电流，使得设置于多个保护元件(10A、10B、10C)的每一个的2个熔丝元件中的一方熔断后，设置于多个所述保护元件中的至少1个保护元件的加热器因经由剩余的通电路径上的多个保护元件(10A、10B、10C)流过的潜行电流而发热，将设置于所述至少1个保护元件的所述2个熔丝元件中的另一方熔断。

Description

保护电路、电池组以及保护电路的工作方法
技术领域
本发明涉及保护电路、电池组以及保护电路的工作方法，例如涉及在二次电池的充放电电路中设置于二次电池与充电器之间的保护电路。
本申请根据2019年11月8日，在日本申请的特愿2019-203245号主张优先权，并在此引用其内容。
背景技术
以往，将保护电路安装于移动电话、便携式计算机等搭载有二次电池的各种移动设备。作为现有的保护电路，例如有一种二次电池装置，其构成为具有蓄电装置、多个保护电路以及第一、第二输出端子，所述保护电路分别具有串联连接的两个熔丝元件，在将外部电路与所述第一、第二输出端子连接时，从所述蓄电装置向所述外部电路供给的放电电流和从所述外部电路向所述蓄电装置供给的充电电流通过所述多个保护电路内的串联连接的两个熔丝元件而流动(专利文献1)。
该二次电池装置构成为，具有一端与熔丝元件彼此的连接点连接的加热器，在各加热器的另一端分别连接有整流元件的一端，在所述各整流元件的另一端连接有开关元件，当开关元件导通时，电流通过该开关元件和各整流元件流向各保护电路的加热器。
另外，在该二次电池装置中，在将保护电路的加热器的端子彼此连接的电流路径的中途插入有至少两个整流元件，在流过短路电流而一方的熔丝元件熔断的状态下，即使在两个保护电路的加热器的端子间产生电压差，至少一个整流元件也被反向偏置。因此，电流不会从一个保护电路的加热器的端子流入到其他保护电路的加热器的端子，不会产生由此情况产生的残留电流。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4095426号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在上述专利文献1的保护电路中，由于带加热器的熔丝(以下，也称为SCP)具有左右对称的构造，所以在进行了电流切断的情况下，2个熔丝元件中的一方被切断的概率是50％。因此，在保护电路中并联连接有多个SCP的情况下，无法确定被电流切断的部位是各SCP中的2个熔丝元件中的哪一个。因此，根据在各SCP中产生的切断的部位，有时在保护电路中产生潜行电流，过电流从蓄电装置流向外部电路。因此，作为系统整体，为了防止过电流，必须安装与多个SCP一一对应的多个整流元件(二极管)，存在电路的复杂化、成本上升、并且伴随部件数量的增大的装置故障率增大的问题。
另外，考虑通过改变SCP的2个熔丝元件的左右平衡，能够确定被电流切断的部位是2个熔丝元件中的哪一个的结构。但是，在本结构中，根据包括SCP周边的电路部件和SCP的壳体等在内的热容量平衡的状态，不能完全否定不期望的一侧的熔丝元件熔断的可能性，由于对加热器的通电状态持续而产生不期望的电路发热，进而有可能导致冒烟、起火等。
并且，近年来，由于移动设备的进一步的高性能化、高功能化得到发展，因此随着二次电池的充电容量的进一步增大，要求能够可靠地防止过电流的安全性高的保护电路。
本发明的目的在于提供一种保护电路、电池组以及保护电路的工作方法，能够可靠地防止过电流或切断后的潜行电流而提高安全性，并且能够通过比以往简单的装置结构实现成本降低，进而能够降低装置的故障率。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，本发明提供以下的手段。
[1]一种保护电路，其在电池与外部电路的通电路径上具备并联连接的多个保护元件，其中，
所述保护元件具有在所述通电路径上串联连接的2个熔丝元件以及因通电而熔断所述熔丝元件的发热体，
通过在所述通电路径中流过过电流，使得设置于所述多个保护元件的每一个的所述2个熔丝元件中的一方熔断后，设置于所述多个保护元件中的至少1个保护元件的发热体因经由剩余的通电路径上的多个所述保护元件流过的潜行电流而发热，将设置于所述至少1个保护元件的2个熔丝元件中的另一方熔断。
[2]根据上述[1]所述的保护电路，其中，通过流过所述剩余的通电路径的所述潜行电流，对设置于该剩余的通电路径上的所述至少1个保护元件的发热体施加所述保护元件的工作功率以上的功率。
[3]根据上述[1]或[2]所述的保护电路，其中，所述保护元件的工作功率的下限值被设定为基于所述电池的电压和包含所述剩余的通电路径上的多个所述发热体的合成电阻在内的电阻而计算出的功率以下。
[4]根据上述[3]所述的保护电路，其中，
所述电池的电压是该电池的电压范围的下限值，
多个所述发热体的合成电阻根据所述发热体的电阻公差的下限值和上限值而计算出，
所述保护元件的工作功率的下限值根据所述电池的充放电中的电压范围的下限值以及所述发热体的电阻公差的下限值和上限值而计算出。
[5]根据上述[4]所述的保护电路，其中，
使用将并联连接的2个电阻和1个电阻串联连接而成的等效电路，
将所述电池的充放电中的电压范围的所述下限值设为施加于所述等效电路的两端的电压，
将所述发热体的电阻公差的下限值设为所述1个电阻的电阻值，
将所述发热体的电阻公差的上限值设为所述2个电阻的电阻值，
将基于施加于所述等效电路的两端的电压以及所述2个电阻与所述1个电阻的合成电阻而计算出的功率设定为所述保护元件的工作功率的下限值以上。
[6]根据上述[1]所述的保护电路，其中，
所述保护元件具有：
串联连接的第一熔丝元件以及第二熔丝元件；
第一电极部，其连接于所述第一熔丝元件的与所述第二熔丝元件相反的一侧；
第二电极部，其连接于所述第二熔丝元件的与第一熔丝元件相反的一侧；
第三电极部，其连接在所述第一熔丝元件与所述第二熔丝元件之间，且与所述发热体串联连接；以及
第四电极部，其连接于所述发热体的与所述第三电极部相反的一侧。
[7]根据上述[6]所述的保护电路，其中，
所述第一熔丝元件与所述电池侧连接，
所述第二熔丝元件与所述外部电路侧连接，
所述发热体的一端经由所述第三电极部与所述第一熔丝元件以及所述第二熔丝元件连接，另一端经由所述第四电极部与所述电池连接。
[8]根据上述[7]所述的保护电路，其中，
所述保护电路还具有连接在所述发热体与所述电池之间的开关元件。
[9]一种电池组，其中，所述电池组搭载有上述[1]～[8]中任一项所述的保护电路。
[10]一种保护电路的工作方法，所述保护电路在电池与外部电路的通电路径上具备并联连接的多个保护元件，其中，
通过在所述通电路径中流过过电流，使得设置于所述多个保护元件的每一个的2个熔丝元件中的一方熔断后，设置于所述多个保护元件中的至少1个保护元件的发热体因经由剩余的通电路径上的所述多个保护元件流过的潜行电流而发热，将设置于所述至少1个保护元件的2个熔丝元件中的另一方熔断。
发明效果
根据本发明，能够可靠地防止过电流或切断后的潜行电流而提高安全性，并且能够通过比以往简单的电路结构来实现成本降低，进而能够降低装置的故障率。
附图说明
图1是概略性地表示本发明的实施方式涉及的保护电路的结构的一例的图。
图2是表示设置于图1的保护电路的保护元件的结构的一例的示意图。
图3是说明在图1的保护电路中进行电流切断的第一情况的图。
图4是表示与图3的第一情况对应的等效电路的图。
图5是说明在图1的保护电路中进行电流切断的第二情况的图。
图6是表示与图5的第二情况对应的等效电路的图。
图7是说明在图1的保护电路的变形例中进行电流切断的第三情况的图。
图8是表示与图7的第三情况对应的等效电路的图。
图9是说明在图1的保护电路的变形例中进行电流切断的第四情况的图。
图10是表示与图9的第四情况对应的等效电路的图。
图11的(a)及图11的(b)是表示图10的后续的图。
图12是说明在图1的保护电路的变形例中进行电流切断的第五情况的图。
图13是表示与图12的第五情况对应的等效电路的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。在以下的说明中使用的附图中，为了容易理解特征，有时为了方便而将成为特征的部分放大地示出，各构成要素的尺寸比率等有时与实际不同。在以下的说明中例示的材料、尺寸等是一个例子，本发明并不限定于此，能够在起到本发明的效果的范围内适当变更而实施。
[保护电路的结构]
图1是概略性地表示本发明的实施方式所涉及的保护电路的结构的一例的图。在本实施方式的保护电路中，表面安装有多个后述的保护元件。该保护电路例如搭载于锂离子二次电池等电池组。
如图1所示，保护电路1在二次电池2(电池)与外部电路的通电路径上具备并联连接的多个保护元件10A、10B、10C。具体而言，多个保护元件10A、10B、10C的多个第一电极部15A、15B、15C经由通电路径与并联连接点A连接，并且与二次电池2、2、···的正极连接。另外，多个保护元件10A、10B、10C的多个第二电极部16A、16B、16C经由通电路径与并联连接点B连接，且与充电器3的正极连接。多个保护元件10A、10B、10C的多个第三电极部17A、17B、17C分别经由加热器14A、14B、14C(发热体)与第四电极部18A、18B、18C连接。第四电极部18A、18B、18C例如与二次电池2、2、···的负极以及充电器3的负极双方连接。在第四电极部18A、18B、18C的下游侧设置有FET等开关元件4。
二次电池2由1个或多个电池单元20、20、···构成，在本实施方式中，多个电池单元20、20、···串联连接。在二次电池2的充电时，从充电器3经由通电路径向二次电池2供给电力。另外，在二次电池放电时，从二次电池2向通电路径供给电力。这样，在二次电池2充电时以及放电时的任一情况下，都向第一熔丝元件12A(12B、12C)和第二熔丝元件13A(13B、13C)双方供给相同的电力。
保护电路1也可以具有与多个电池单元20、20…分别连接且与开关元件4连接的未图示的检测元件。该检测元件始终监视是否成为高电压状态、特别是过电压，在成为高电压状态的情况下向开关元件4输出控制信号。在该情况下，开关元件4根据检测信号，使电流从二次电池2流向加热器14A(14B、14C)，从而使该加热器14A(14B、14C)发热。由此，能够熔断第一熔丝元件12A(12B、12C)和/或第二熔丝元件13A(13B、13C)。
[保护元件的结构]
图2是表示设置于图1的保护电路1的保护元件10A的结构的一例的示意图。保护元件10B、10C的结构与保护元件10A的结构相同，因此省略其说明。
如图2所示，保护元件10A具有：基板11A；在基板11A上串联连接的第一熔丝元件12A以及第二熔丝元件13A(2个熔丝元件)；以及加热器14A(发热体)，其连接在第一熔丝元件12A与第二熔丝元件13A之间，通过通电来熔断第一熔丝元件12A和/或第二熔丝元件13A。另外，保护元件10A具有：第一电极部15A，其连接于第一熔丝元件12A的与第二熔丝元件13A相反的一侧；第二电极部16A，其连接于第二熔丝元件13A的与第一熔丝元件12A相反的一侧；第三电极部17A，其连接于第一熔丝元件12A与第二熔丝元件13A之间，且与加热器14A串联连接；以及第四电极部18A，其连接于加热器14A的与第三电极部17A相反的一侧。
在本实施方式中，第一熔丝元件12A与二次电池2侧连接，第二熔丝元件13A与充电器3侧(外部电路侧)连接。加热器14A的一端经由第三电极部17A与第一熔丝元件12A及第二熔丝元件13A连接，另一端经由第四电极部18A与二次电池2连接。
基板11A只要是具有绝缘性的材质的基板即可，没有特别限制，例如，除了陶瓷基板、玻璃环氧基板这样的用于印刷配线基板的基板之外，还能够使用玻璃基板、树脂基板、绝缘处理金属基板等。此外，其中，优选耐热性优异、导热性良好的绝缘基板即陶瓷基板。
第一熔丝元件12A例如设置在基板11A的一个主面侧，第二熔丝元件13A也同样地设置在基板11A的一个主面侧。第一熔丝元件12A以及第二熔丝元件13A可以一体地形成，也可以由不同的部件构成。另外，第一熔丝元件12A以及第二熔丝元件13A的形状例如是薄片状，但不限于此，也可以是棒状。
第一熔丝元件12A以及第二熔丝元件13A例如具有一样的宽度以及厚度的薄片形状，第一熔丝元件12A的长度与第二熔丝元件13A的长度相同。在该情况下，第一熔丝元件12A的热阻与第二熔丝元件13A的热阻相同。
作为构成第一熔丝元件12A以及第二熔丝元件13A的材料，能够使用一直以来作为熔丝材料使用的各种低熔点金属。作为低熔点金属，可以举出SnSb合金、BiSnPb合金、BiPbSn合金、BiPb合金、BiSn合金、SnPb合金、SnAg合金、PbIn合金、ZnAl合金、InSn合金、PbAgSn合金等。构成第一熔丝元件12A以及第二熔丝元件13A的材料优选相同，但也可以不同。
加热器14A例如设置于基板11A的另一个主面侧。该加热器14A被配置成与基板11A的另一个主面抵接，且配置在第三电极部17A的正下方。加热器14A设置于基板11A的与第一熔丝元件12A以及第二熔丝元件13A相反的一侧，但不限于此，也可以设置于基板11A的与第一熔丝元件12A以及第二熔丝元件13A相同的一侧。
加热器14A例如通过涂布由氧化钌、炭黑等导电材料和水玻璃等无机系粘合剂、热固化性树脂等有机系粘合剂构成的电阻糊剂，并根据需要进行烧制而形成。另外，作为加热器14A，可以经由印刷、镀敷、蒸镀、溅射的工序形成氧化钌、炭黑等的薄膜，也可以通过这些膜的粘贴、层叠等而形成。
在加热器14A上，也可以以覆盖其外表面的方式设置有未图示的绝缘部件。
作为构成绝缘部件的材料，只要是能够使加热器14A与外部绝缘的材料即可，没有特别限制，例如可举出玻璃(SiO2)。
在加热器14A具有电阻公差的情况下，在后述的保护元件的功率的计算中，优选考虑该电阻公差。加热器14A的电阻公差的范围没有特别限制，例如为4.8Ω～8.0Ω。
第一电极部15A、第二电极部16A以及第三电极部17A分别是熔融后的第一熔丝元件12A或者第二熔丝元件13A流入的电极。构成这些第一电极部15A、第二电极部16A以及第三电极部17A的材料没有特别限制，可举出与熔融状态的第一熔丝元件12A或者第二熔丝元件13A润湿性良好的金属。作为构成第一电极部15A、第二电极部16A以及第三电极部17A的材料，能够使用铜(Cu)等金属单体、至少表面由Ag(银)、Ag(银)-Pt(铂)、Ag(银)-Pd(钯)、Au(金)等形成的材料。
在与第一电极部15A、第二电极部16A以及第四电极部18A对应的位置分别设置有未图示的焊料部。第一电极部15A、第二电极部16A以及第四电极部18A分别经由未图示的焊料部与保护电路1连接。
在保护元件10A中，在保护元件10A中流过超过额定值的大电流(过电流)时，第一熔丝元件12A和/或第二熔丝元件13A由于自身发热(焦耳热)而熔断，或者，未图示的检测元件始终监视电池是否成为高电压状态、特别是过电压，在成为高电压状态的情况下向开关元件4输出控制信号，由此第一熔丝元件12A和/或第二熔丝元件13A由于加热器14A的发热而熔断，由此通电路径被切断。
在如上述那样构成的保护电路1中，通过在通电路径中流过过电流，在分别设置于多个保护元件10A、10B、10C的2个熔丝元件中的一方熔断之后，通过经由剩余的通电路径上的多个保护元件10A、10B、10C流过的潜行电流，设置于多个保护元件10A、10B、10C中的至少1个保护元件的加热器发热，将设置于上述至少1个保护元件的上述2个熔丝元件中的另一方熔断。
为了在保护电路1中进行上述工作，例如，各保护元件的工作功率的下限值优选设定为基于二次电池2的电压以及包含上述剩余的通电路径上的多个加热器14A、14B、14C的合成电阻的电阻而计算出的功率以下。
所谓“包含合成电阻的电阻”，在上述通电路径上搭载有未图示的其他部件的情况下，是指上述剩余的通电路径上的多个加热器14A、14B、14C的合成电阻与该其他部件的电阻之和，在上述通电路径上未搭载上述其他部件的情况下，是指上述剩余的通电路径上的多个加热器14A、14B、14C的合成电阻其自身。
保护元件的工作功率是指在各保护元件中使第一熔丝元件和/或第二熔丝元件正常熔断所需的功率值或功率范围，是指作为各保护元件的特性(规格)而提供的值。保护元件的工作功率的范围没有特别限制，例如为13W～130W。
二次电池2的电压是指在二次电池2由1个电池单元构成的情况下作为单元电压的特性(规格)而提供的值。在二次电池2由多个电池单元构成的情况下，二次电池2的电压是指作为这些电池单元的合成电压(电池组电压)的特性(规格)而提供的值。电池电压的范围没有特别限制，例如为3.0V～4.5V。组电压的范围也没有特别限制，例如在将5个上述单元电压串联连接的结构的情况下，为15.0V～22.5V。
另外，剩余的通电路径是指，在设置于多个保护元件10A、10B、10C的每一个的2个熔丝元件中的一个熔断了的状态下，经由多个保护元件10A、10B、10C流过潜行电流的路径。
由此，在保护电路1中，通过在剩余的通电路径中流动的上述潜行电流，对设置于该剩余的通电路径上的至少1个保护元件的加热器施加该保护元件的工作功率以上的功率。
[保护电路的工作方法及工作原理]
接着，以以下的第一情况～第六情况为例具体说明本实施方式的保护电路的工作原理。在第一情况～第六情况下，为了便于说明，对在通电路径上未搭载其他部件的情况进行说明。
图3是说明在图1的保护电路1中进行电流切断的第一情况的图。作为第一情况，设想由于发生外部短路等而流过过电流，第一熔丝元件12A以及第二熔丝元件13B、13C熔断了的情况。
在该情况下，由于第一熔丝元件12A是二次电池侧的熔丝元件，第二熔丝元件13B、13C是充电器侧的熔丝元件，所以二次电池2侧和充电器3侧是未被电流切断的状态，经由第一熔丝元件12B、12C以及第二熔丝元件13A流过潜行电流。如果由于该潜行电流而第二熔丝元件13A熔断，则二次电池2侧和充电器3侧被电流切断。
因此，在本实施方式中，优选将保护元件10A的工作功率的下限值设定为基于二次电池2的电压和剩余的通电路径上的加热器14A、14B、14C的合成电阻而计算出的功率以下。由此，通过在剩余的通电路径中流动的潜行电流，对该剩余的通电路径上的保护元件10A可靠地施加保护元件10A的工作功率以上的功率，能够通过保护元件10A的工作熔断第二熔丝元件13A。
二次电池2通常具有除了过放电区域和过充电区域以外的作为正常区域的电压范围。因此，计算功率W时使用的二次电池2的电压优选为该二次电池的电压范围的下限值。另外，在各保护元件的加热器具有电阻公差的情况下，优选根据该加热器的电阻公差的下限值以及上限值计算剩余的通电路径上的加热器14A、14B、14C的合成电阻。在该情况下，根据二次电池2的充放电中的电压范围的下限值、以及加热器的电阻公差的下限值和上限值来计算保护元件10A的工作功率的下限值。由此，即使在因流过剩余的通电路径的潜行电流使得施加于保护元件10A的功率产生偏差的情况下，也能够使保护元件10A充分地工作，能够可靠地熔断第二熔丝元件13A。
如图4所示，图3的状态的保护电路1能够由将并联连接的2个电阻R2、R3和1个电阻R1串联连接而成的等效电路EC1表示。在电流IEC1(潜行电流)流过该等效电路EC1，熔丝H1熔断时，并联连接点A与并联连接点B被电流切断。
因此，在图4的等效电路EC1中，求出该等效电路EC1内的电阻R1、R2、R3的合成电阻R0，并且使用欧姆定律求出从该合成电阻流向等效电路EC1的电流IEC1，进而，根据并联连接点A与并联连接点B之间的电压V计算出电阻R1处的功率W1(W1＝(IEC1)2×R1)。并且，能够将上述计算出的功率W1以下的工作功率设定为保护元件10A的工作功率。
作为计算的一例，例如设想二次电池2的充放电中的电压范围为15.0V～22.5V、加热器14A、14B、14C的电阻公差为4.8Ω～8.0Ω的情况。在该情况下，二次电池2的电压范围的下限值为15.0V，加热器14A、14B、14C的电阻公差的下限值为4.8Ω，上限值为8.0Ω。
在使用加热器的电阻公差的下限值以及上限值的情况下，等效电路EC1中的电阻R1、R2、R3的电阻值的组合模式为4种。在表1中示出了利用各组合模式计算功率W1、W2、W3的结果。
[表1]
Figure BDA0003611270410000111
在表1中，在组合模式1中，将二次电池2的充放电中的电压范围的下限值(15.0V)设为施加于等效电路EC1的两端的电压V，另外，将加热器14A的电阻公差的下限值(4.8V)设为电阻R1的电阻值，将加热器14B、14C的电阻公差的上限值(8.0V)设为电阻R2、R3的电阻值。而且，在该组合模式1时，施加于电阻R1的功率W1(13.9W)成为最小值。因此，在该第一情况下，优选将基于施加于等效电路EC1的两端的电压V和电阻R1、R2、R3的合成电阻R0而计算出的功率W1设定为保护元件10A的工作功率的下限值以上。
图5是说明在图1的保护电路1中进行电流切断的第二情况的图。在第二情况下，设想由于发生外部短路等而流过过电流，第一熔丝元件12A、12B以及第二熔丝元件13C熔断的情况。
在该情况下，由于第一熔丝元件12A、12B是二次电池侧的熔丝元件，第二熔丝元件13C是充电器侧的熔丝元件，所以二次电池2侧和充电器3侧是未被电流切断的状态，经由第一熔丝元件12C以及第二熔丝元件13A、13B流过潜行电流。如果由于该潜行电流使得第一熔丝元件12C熔断，则二次电池2侧和充电器3侧被电流切断。
如图6所示，图5的状态的保护电路1能够由将1个电阻R3和并联连接的2个电阻R1、R2串联连接而成的等效电路EC2来表示。当电流IEC2(潜行电流)流过该等效电路EC2，熔丝H3熔断时，并联连接点A与并联连接点B被电流切断。
在图6的等效电路EC2中，也与图4的等效电路EC1同样地，求出等效电路EC2内的电阻R1、R2、R3的合成电阻R0，并且使用欧姆定律求出从该合成电阻流向等效电路EC2的电流IEC2，进而，根据并联连接点A与并联连接点B之间的电压V计算出电阻R3处的功率W3(W3＝(IEC2)2×R3)。并且，能够将上述计算出的功率W3以下的工作功率设定为保护元件10C的工作功率。
另外，在本第二情况下，优选将施加于等效电路EC2的两端的电压V设为二次电池2的充放电中的电压范围的下限值，另外，将电阻R3的电阻值设为加热器14C的电阻公差的下限值，将电阻R1、R2的电阻值设为加热器14A、14B的电阻公差的上限值。在该情况下，也与上述第一情况同样地，优选将基于施加于等效电路EC2的两端的电压V和电阻R1、R2、R3的合成电阻R0而计算出的功率W3设定为保护元件10C的工作功率的下限值以上。
并且，也能够基于与上述同样的计算来设定保护元件10B的工作功率的下限值。另外，等效电路EC2与等效电路EC1实质上相同，因此功率W3与功率W1相同。
因此，在如图1所示的并联连接有3个保护元件的保护电路1中，只要将保护元件10A、10B、10C的工作功率的下限值设定为功率W1(＝W3)以下即可。
图7是说明在图1的保护电路1的变形例中进行电流切断的第三情况的图。在本第三情况下，设想在保护电路1中设置有2个保护元件10A、10B，由于发生外部短路等而流过过电流，第一熔丝元件12A以及第二熔丝元件13B熔断的情况。
在该情况下，由于第一熔丝元件12A是二次电池侧的熔丝元件，第二熔丝元件13B是充电器侧的熔丝元件，所以二次电池2侧和充电器3侧是未被电流切断的状态，经由第一熔丝元件12B以及第二熔丝元件13A流过潜行电流。如果由于该潜行电流使得第一熔丝元件12B或者第二熔丝元件13A熔断，则二次电池2侧和充电器3侧被电流切断。
如图8所示，图7的状态的保护电路能够由将2个电阻R1、R2串联连接而成的等效电路EC3表示。电流IEC3(潜行电流)流过该等效电路EC3，熔丝H1或熔丝H2熔断，由此并联连接点A和并联连接点B被电流切断。
因此，在图8的等效电路EC3中，也求出等效电路EC3内的电阻R1、R2的合成电阻R0，并且使用欧姆定律求出从该合成电阻流向等效电路EC3的电流IEC3，进而根据并联连接点A与并联连接点B之间的电压V计算出电阻R1处的功率W1(W1＝(IEC3)2×R1)。并且，能够将上述计算出的功率W1以下的工作功率设定为保护元件10A的工作功率。
另外，在本第三情况下，优选将施加于等效电路EC3的两端的电压V设为二次电池2的充放电中的电压范围的下限值，另外，将电阻R1以及电阻R2的电阻值设为加热器14A、14B的电阻公差的上限值。在该情况下，能够将基于施加于等效电路EC3的两端的电压V和电阻R1、R2的合成电阻R0而计算出的功率W1(或者功率W2)设定为保护元件10A、10B的工作功率的下限值以上。
图9是说明在图1的保护电路1的变形例中进行电流切断的第四情况的图。作为第四情况，设想如下情况：在保护电路中设置有4个保护元件10A、10B、10C、10D，由于发生外部短路等而流过过电流，第一熔丝元件12A、12B以及第二熔丝元件13C、13D熔断。另外，保护元件10A、10B、10C、10D具有基本相同的结构。
在该情况下，由于第一熔丝元件12A、12B是二次电池侧的熔丝元件，第二熔丝元件13C、13D是充电器侧的熔丝元件，所以二次电池2侧和充电器3侧是未被电流切断的状态，经由第一熔丝元件12C、12D以及第二熔丝元件13A、13B流过潜行电流。如图10所示，图9的状态的保护电路能够由将并联连接的2个电阻R3、R4和并联连接的2个电阻R1、R2串联连接而成的等效电路EC4来表示。
之后，在保护电路的剩余的通电路径中持续流过潜行电流，由此第一熔丝元件12C、12D以及第二熔丝元件13A、13B中的某一个熔断。例如，在第二熔丝元件13B因潜行电流熔断的情况下，如图11的(a)所示，与第二熔丝元件13B对应的熔丝H2的路径消失，等效电路EC4成为与图4的等效电路EC1同样的等效电路EC5。因此，在图9所示的第四情况下，作为保护元件10A，选定工作功率的下限值为功率W1以下的保护元件即可。
另外，在从图10的状态第二熔丝元件13A因潜行电流熔断的情况下，等效电路EC4也成为与图11的(a)的等效电路EC5同样的等效电路。因此，在图9所示的第四情况下，作为保护元件10B，选定工作功率的下限值为功率W1以下的保护元件即可。
另外，在从图10的状态第一熔丝元件12D因潜行电流熔断的情况下，如图11的(b)所示，等效电路EC4成为与图6的等效电路EC2同样的等效电路EC6。另外，在从图10的状态第一熔丝元件12C因潜行电流熔断的情况下，等效电路EC4也成为与图11的(b)的等效电路EC6同样的等效电路。因此，在图9所示的第四情况下，作为保护元件10C、10D，选定工作功率的下限值为功率W1(＝W3)以下的保护元件即可。
图12是说明在图1的保护电路1的变形例中进行电流切断的第五情况的图。作为第六情况，设想如下情况：在保护电路1中设置有4个保护元件10A、10B、10C、10D，由于发生外部短路等而流过过电流，第一熔丝元件12A以及第二熔丝元件13B、13C、13D熔断。
在该情况下，由于第一熔丝元件12A是二次电池侧的熔丝元件，第二熔丝元件13B、13C、13D是充电器侧的熔丝元件，所以二次电池2侧和充电器3侧处于未被电流切断的状态，经由第一熔丝元件12B、12C、12D以及第二熔丝元件13A流过潜行电流。如果由于该潜行电流使得第二熔丝元件13A熔断，则二次电池2侧和充电器3侧被电流切断。
如图13所示，图12的状态的保护电路能够由将并联连接的3个电阻R2、R3、R4和1个电阻R1串联连接而成的等效电路EC7表示。
电流IEC7(潜行电流)流过该等效电路EC7，熔丝H1熔断，由此并联连接点A与并联连接点B被电流切断。
因此，在图13的等效电路EC7中，也能够求出等效电路EC7内的电阻R1、R2、R3、R4的合成电阻R0，并且使用欧姆定律求出从该合成电阻流向等效电路EC7的电流IEC7，进而，根据并联连接点A与并联连接点B之间的电压V计算出电阻R1处的功率W1。但是，施加于图13的等效电路EC7的电阻R1的功率W1大于施加于图11的(a)的等效电路EC5的电阻R1的功率W1。因此，如果保护元件10A的工作功率的下限值被设定为施加到等效电路EC5的电阻R1的功率W1以下，则在本第五情况下，第二熔丝元件13A也会因潜行电流熔断，二次电池2侧和充电器3侧被电流切断。
另外，在图13中，对第一熔丝元件12A以及第二熔丝元件13B、13C、13D熔断的情况进行了说明，但在多个第一熔丝元件12A、12B、12C、12D中的某一个熔断、且具有熔断的第一熔丝元件的保护元件以外的所有保护元件中的第二熔丝元件熔断的情况下，也能够应用与上述同样的考察。
因此，推测即使是图9所示那样的4个保护元件并联连接的保护电路，只要将保护元件10A、10B、10C、10D的工作功率的下限值也设定为功率W1以下即可。
如上所述，根据本实施方式，通过在二次电池2与外部电路的通电路径中流过过电流，在设置于多个保护元件10A、10B、···的每一个保护元件的2个熔丝元件中的一方熔断之后，设置于多个保护元件中的至少1个保护元件的加热器因经由剩余的通电路径上的多个保护元件10A、10B、···流过的潜行电流而发热，将设置于上述至少1个保护元件的2个熔丝元件中的另一方熔断，因此能够将第一熔丝元件(或第二熔丝元件)的一侧的电路与另一侧的电路切断。
因此，无需在保护电路1中设置二极管等整流元件，就能够以简单的电路结构可靠地防止过电流或切断后的潜行电流。另外，在保护电路1的电路设计中，即使不考虑包括SCP周边的电路部件、SCP的壳体等在内的热容量平衡，也能够可靠地切断电路，能够实现容易的电路设计，并且提高安全性。而且，由于不需要设置二极管等整流元件，因此能够实现成本降低，并且能够减少部件数量而降低电路的故障率。
另外，各保护元件的工作功率的下限值被设定为基于二次电池2的电压和包含上述剩余的通电路径上的多个加热器14A、14B、···的合成电阻在内的电阻而计算出的功率以下，因此能够通过在剩余的通电路径中流动的过电流，对该剩余的通电路径上的保护元件可靠地施加该保护元件的工作功率以上的功率。
并且，各保护元件的工作功率的下限值根据二次电池2的充放电中的电压范围的下限值、以及加热器的电阻公差的下限值和上限值来计算，因此能够构建工作精度更高的保护电路1，能够提高保护电路1的可靠性。
另外，通过对各保护元件的加热器的电阻进行筛选等来减小电阻公差，由此能够扩大各保护元件的电压工作范围，因此通过适当地进行这样的调整，也能够提高工作精度、可靠性。
另外，在保护电路1的设计中，使用将并联连接的2个电阻R2、R3和1个电阻R1串联连接而成的等效电路EC1，将二次电池2的电压范围的下限值设为施加于等效电路EC1的两端的电压V，将加热器的电阻公差的下限值设为电阻R1的电阻值，将该加热器的电阻公差的上限值设为电阻R2、R3的电阻值。而且，将基于电压V和电阻R1、R2、R3的合成电阻R0而计算出的功率W设定为上述保护元件10A、10B、10C的工作功率的下限值以上，因此能够更容易地设计搭载有3个以上的保护元件的保护电路。
以上，对本发明的实施方式进行了详述，但本发明并不限定于上述实施方式，在请求专利保护的范围所记载的本发明的主旨的范围内，能够进行各种变形、变更。
符号说明
1 保护电路
2 二次电池
3 充电器
4 开关元件
10A 保护元件
10B 保护元件
10C 保护元件
10D 保护元件
11A 基板
12A 第一熔丝元件
12B 第一熔丝元件
12C 第一熔丝元件
12D 第一熔丝元件
13A 第二熔丝元件
13B 第二熔丝元件
13C 第二熔丝元件
13D 第二熔丝元件
14A 加热器
14B 加热器
14C 加热器
15A 第一电极部
15B 第一电极部
15C 第一电极部
16A 第二电极部
16B 第二电极部
16C 第二电极部
17A 第三电极部
17B 第三电极部
17C 第三电极部
18A 第四电极部
18B 第四电极部
18C 第四电极部
20 电池单元。

Claims (10)

1.一种保护电路，其在电池与外部电路的通电路径上具备并联连接的多个保护元件，其特征在于，
所述保护元件具有在所述通电路径上串联连接的2个熔丝元件以及因通电而熔断所述熔丝元件的发热体，
通过在所述通电路径中流过过电流，使得设置于所述多个保护元件的每一个的所述2个熔丝元件中的一方熔断后，设置于所述多个保护元件中的至少1个保护元件的发热体因经由剩余的通电路径上的所述多个保护元件流过的潜行电流而发热，将设置于所述至少1个保护元件的2个熔丝元件中的另一方熔断。
2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，
通过流过所述剩余的通电路径的所述潜行电流，对设置于该剩余的通电路径上的所述至少1个保护元件的发热体施加所述保护元件的工作功率以上的功率。
3.根据权利要求1或2所述的保护电路，其特征在于，
所述保护元件的工作功率的下限值被设定为基于所述电池的电压和包含所述剩余的通电路径上的多个所述发热体的合成电阻在内的电阻而计算出的功率以下。
4.根据权利要求3所述的保护电路，其特征在于，
所述电池的电压是该电池的电压范围的下限值，
多个所述发热体的合成电阻根据所述发热体的电阻公差的下限值和上限值而计算出，
所述保护元件的工作功率的下限值根据所述电池的充放电中的电压范围的下限值以及所述发热体的电阻公差的下限值和上限值而计算出。
5.根据权利要求4所述的保护电路，其特征在于，
使用将并联连接的2个电阻和1个电阻串联连接而成的等效电路，
将所述电池的充放电中的电压范围的所述下限值设为施加于所述等效电路的两端的电压，
将所述发热体的电阻公差的下限值设为所述1个电阻的电阻值，
将所述发热体的电阻公差的上限值设为所述2个电阻的电阻值，
将基于施加于所述等效电路的两端的电压以及所述2个电阻与所述1个电阻的合成电阻而计算出的功率设定为所述保护元件的工作功率的下限值以上。
6.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，
所述保护元件具有：
串联连接的第一熔丝元件以及第二熔丝元件；
第一电极部，其连接于所述第一熔丝元件的与所述第二熔丝元件相反的一侧；
第二电极部，其连接于所述第二熔丝元件的与第一熔丝元件相反的一侧；
第三电极部，其连接在所述第一熔丝元件与所述第二熔丝元件之间，且与所述发热体串联连接；以及
第四电极部，其连接于所述发热体的与所述第三电极部相反的一侧。
7.根据权利要求6所述的保护电路，其特征在于，
所述第一熔丝元件与所述电池侧连接，
所述第二熔丝元件与所述外部电路侧连接，
所述发热体的一端经由所述第三电极部与所述第一熔丝元件以及所述第二熔丝元件连接，另一端经由所述第四电极部与所述电池连接。
8.根据权利要求7所述的保护电路，其特征在于，
所述保护电路还具有连接在所述发热体与所述电池之间的开关元件。
9.一种电池组，其特征在于，
所述电池组搭载有权利要求1～8中任一项所述的保护电路。
10.一种保护电路的工作方法，所述保护电路在电池与外部电路的通电路径上具备并联连接的多个保护元件，其特征在于，
通过在所述通电路径中流过过电流，使得设置于所述多个保护元件的每一个的2个熔丝元件中的一方熔断后，设置于所述多个保护元件中的至少1个保护元件的发热体因经由剩余的通电路径上的所述多个保护元件流过的潜行电流而发热，将设置于所述至少1个保护元件的所述2个熔丝元件中的另一方熔断。
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