DE112013005642T5

DE112013005642T5 - Komplexe Schutzvorrichtung zum Blockieren eines abnormalen Zustands von Strom und Spannung

Info

Publication number: DE112013005642T5
Application number: DE112013005642.9T
Authority: DE
Inventors: Jong Il Jung; Doo Won Kang; Gyu Jin Ahn; Sang Joon Jin; Hyun Chang Kim; Kyung Mi LEE; Eun Min Kim; Tae Hun KANG; Kwang Hoon Lee; Sang Min Ahn
Original assignee: Smart Electronics Inc
Current assignee: Smart Electronics Inc
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2013-11-22
Publication date: 2015-08-20
Anticipated expiration: 2033-11-23
Also published as: TW201421522A; DE112013005642B4; CN104903989B; TWI528407B; JP2016504717A; KR101401141B1; US20150303012A1; CN104903989A; WO2014081233A1; JP6100391B2; US9607795B2

Abstract

Eine komplexe Schutzvorrichtung zum Blockieren eines abnormalen Zustands von Strom und Spannung wird offenbart. In der komplexen Schutzvorrichtung ist ein Widerstandselement in der Form einer Struktur angeordnet und somit hat das Widerstandselement eine verbesserte Haltbarkeit, und eine Oberflächenbefestigungstechnologie, die zur Automatisierung geeignet ist, kann verwendet werden, und eine Mehrzahl von Widerstandselementen ist in zahlreichen Widerstandswerten und Größen angeordnet, um optimal für Produkteigenschaften gestaltet zu sein.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine komplexe Schutzvorrichtung zum Blockieren eines abnormalen Zustands von Strom und Spannung, und insbesondere auf eine komplexe Schutzvorrichtung zum Blockieren eines abnormalen Zustands von Strom und Spannung, in der ein Widerstandselement in der Form einer Struktur angeordnet ist und somit das Widerstandselement eine verbesserte Haltbarkeit hat und eine Oberflächenbefestigungstechnologie, die geeignet für eine Automatisierung ist, verwendet werden kann, und eine Mehrzahl von Widerstandselementen in verschiedenen Widerstandswerten und Größen angeordnet ist, um optimal für Produkteigenschaften gestaltet zu sein.
BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIK
Eine nicht-zurückkehrende Schutzvorrichtung, die arbeitet, indem eine Überhitzung von Ausstattung, die geschützt werden soll, die durch Überstrom oder in Antwort auf ein abnormales Erhöhen in der Umgebungstemperatur verursacht wird, erfasst wird, blockiert eine elektrische Schaltung durch einen Betrieb bei einer bestimmten Betriebstemperatur für die Sicherheitszwecke der Ausstattung. Als ein Beispiel gibt es eine Schutzvorrichtung, die einen Widerstand durch einen Strom eines Signals zum Detektieren einer Abnormalität in der Ausstattung erhitzt und eine Sicherungseinheit durch die erzeugte Hitze betreibt. In einer Litiumionen-Sekundärbatterie, die eine Schutzvorrichtung aufweist, die einen Widerstand, der Hitze in einem abnormalen Zustand erzeugt, auf einem Keramiksubstrat aufweist und einen Membranwiderstand verwendet, verhindert die Schutzvorrichtung eine Leistungsverschlechterung oder Entzündung aufgrund von Dendriten, die auf einer Oberfläche einer Elektrode in einem Überladungsmodus gebildet werden, oder verhindert, dass die Batterie auf mehr als eine vorbestimmte Spannung in einem Lademodus geladen wird.
Die koreanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 10-2001-0006916 offenbart ein Schutzelement, welches aufweist: eine Metallkörperelektrode mit einem niedrigen Schmelzpunkt und ein Hitzeelement auf einem Substrat; einen Metallkörper mit einem niedrigen Schmelzpunkt, der direkt auf der Metallkörperelektrode mit niedrigem Schmelzpunkt und dem Hitzeelement gebildet ist; einen inneren Dichtungsteil, der auf dem Metallkörper mit niedrigem Schmelzpunkt gebildet ist und aus einem festen Flussmittel gebildet ist, um eine Oberflächenoxidation des Metallkörpers mit niedrigem Schmelzpunkt zu verhindern; und einen äußeren Dichtungsteil oder einen Deckel, der außerhalb des inneren Dichtungsteils gebildet ist und verhindert, dass ein geschmolzenes Material zu dem Äußeren des Schutzelements durchsickert, wenn der Metallkörper mit niedrigem Schmelzpunkt durchgebrannt ist.
12A und 12B sind eine Draufsicht und eine Schnittansicht einer herkömmlichen Schutzvorrichtung, die ein Schmelzelement (einen Metallkörper mit niedrigem Schmelzpunkt) auf einem Widerstand (einem Hitzeelement) aufweist. 13 ist eine Fotografie, die einen Zustand zeigt, in dem ein Schmelzelement durchgebrannt ist, wenn Überspannung an die herkömmliche Schutzvorrichtung angelegt wird.
Bezug nehmend auf 12A und 12B weist die herkömmliche Schutzvorrichtung ein Keramiksubstrat 1, einen pastenartigen Widerstand 2, der auf dem Keramiksubstrat 1 gebildet ist, und einen Isolator 3, einen Sicherungsanschluss 4, ein Schmelzelement 5 und eine Hülle 6 auf, die der Reihe nach auf dem Widerstand 2 gestapelt sind. Der Sicherungsanschluss 4 weist einen Verbindungsabschnitt 4a auf, der mit einem Widerstandsanschluss 8 verbunden ist.
Wenn Strom zu dem Widerstand 2 zugeführt wird, wird Hitze, die durch den Widerstand 2 erzeugt wird, über den Widerstandsanschluss 8, der mit dem Sicherungsanschluss 4 verbunden ist, abgeleitet. Das heißt, dass die Hitze, die von dem Widerstand 2 erzeugt wird, nicht gleichförmig zu dem Schmelzelement 5 zugeführt wird, so dass eine relativ geringe Hitze zu einem Bereich davon zugeführt wird, der in der Nähe von dem Verbindungsabschnitt 4a ist.
Dementsprechend ist wie in 13 dargestellt, wenn das Schmelzelement 5 durchgebrannt ist, eine durchgebrannte Oberfläche ungleichförmig an entgegengesetzten Seiten davon und somit ist ein Isolationsabstand des Bereichs, der in der Nähe von dem Verbindungsabschnitt 4a ist, sehr schmal, was in einer niedrigen Isolationsstabilität resultiert.
Zusätzlich wird der Widerstand 2 der herkömmlichen Schutzvorrichtung gebildet, indem eine Widerstandspaste, die aus einem anorganisch basierten Bindemittel oder einem organisch basierten Bindemittel gebildet ist, darauf beschichtet wird, und hat somit eine verringerte Haltbarkeit und unterstützt keine ausreichende Verzögerungscharakteristika, um eine Verwendung bei einer hohen Spannung zu ermöglichen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Daher wurde die vorliegende Erfindung im Hinblick auf die obigen Probleme gemacht und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine komplexe Schutzvorrichtung zum Blockieren eines abnormalen Zustandes von Strom und Spannung bereitzustellen, in der ein Widerstandselement in der Form einer Struktur angeordnet ist und somit das Widerstandselement eine verbesserte Haltbarkeit hat und eine Oberflächenbefestigungstechnologie, die zur Automatisierung geeignet ist, verwendet werden kann.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine komplexe Schutzvorrichtung zum Blockieren eines abnormalen Zustands von Strom und Spannung bereitzustellen, in der eine Mehrzahl von Widerstandselementen in verschiedenen Widerstandswerten und Größen angeordnet sein können, so dass die Widerstandselemente miteinander parallel an entgegengesetzten Seiten eines Schmelzelements geschaltet sind und somit die komplexe Schutzvorrichtung einen erhöhten Grad an Freiheit haben kann und optimal für Produkteigenschaften gestaltet sein kann.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine komplexe Schutzvorrichtung zum Blockieren eines abnormalen Zustands von Strom und Spannung bereitzustellen, in der eine Mehrzahl von Widerstandselementen miteinander parallel an entgegengesetzten Seiten eines Schmelzelements geschaltet sind und somit ein Isolationsabstand ausreichend sichergestellt werden kann, wenn das Schmelzelement durchgebrannt ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine komplexe Schutzvorrichtung zum Blockieren eines abnormalen Zustands von Strom und Spannung bereitzustellen, in der ein Widerstandselement räumlich getrennt von einem Schmelzelement ist, um zu verhindern, dass ein Widerstand bei einer Referenzspannung durchgebrannt wird.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung können die obigen und andere Aufgaben durch das Vorsehen einer komplexen Schutzvorrichtung zum Blockieren eines abnormalen Zustands von Strom und Spannung erreicht werden, wobei die komplexe Schutzvorrichtung ein Schmelzelement, das mit einem ersten und zweiten Anschluss, die auf einer Hauptschaltung gebildet sind, verbunden ist und durchgebrannt wird, wenn Überstrom zu der Hauptschaltung zugeführt wird; eine Mehrzahl von Widerstandselementen, die parallel mit einem Widerstandsanschluss, der mit dem Schmelzelement verbunden ist, geschaltet sind; und eine Schaltvorrichtung aufweist, die so steuert, dass Strom zu dem Widerstandsanschluss fließt, wenn eine Spannung über der Referenzspannung an die Hauptschaltung angelegt wird, wobei der erste und zweite Anschluss und der Widerstandsanschluss parallel auf derselben Ebene angeordnet sind, um räumlich voneinander getrennt zu sein, und das Schmelzelement durch Hitze durchgebrannt wird, die durch die Widerstandselemente erzeugt wird, wenn eine Spannung über der Referenzspannung angelegt wird, und wobei die Widerstandselemente ein erstes und zweites Widerstandselement aufweisen, die miteinander parallel an entgegengesetzten Seiten des Schmelzelements geschaltet sind.
Das erste und zweite Widerstandselement können denselben Widerstandswert haben.
Das erste und zweite Widerstandselement können unterschiedliche Widerstandswerte haben.
Das erste und zweite Widerstandselement können dieselbe Größe oder unterschiedliche Größen haben und somit wird ein Freiheitsgrad erhöht, wenn die Schutzschaltung gestaltet wird.
Ein erster und zweiter Verbindungsanschluss, die mit dem ersten und zweiten Widerstandselemente verbunden sind, sind zwischen dem ersten und zweiten Anschluss vorgesehen, eine isolierende Schicht und eine leitende Schicht werden der Reihe nach auf dem ersten und zweiten Verbindungsanschluss gestapelt und das erste und zweite Widerstandselement und das Schmelzelement sind parallel auf der leitenden Schicht angeordnet, und das Schmelzelement wird durch Abstrahlungshitze, die von den ersten und zweiten Widerstandselementen abgeleitet wird, und Leitungshitze, die durch die leitende Schicht übertragen wird, durchgebrannt. Die leitende Schicht kann ein erstes Ende haben, das mit einem dritten Anschluss verbunden ist, und ein zweites Ende, das von einem vierten Anschluss isoliert ist, und wenn die Schaltvorrichtung angeschaltet ist, fließt Strom in der Hauptschaltung über das Schmelzelement, die leitende Schicht und den dritten Anschluss und wird aufgeteilt und fließt über das erste und zweite Widerstandselement und wird zusammengeführt und fließt in den vierten Anschluss.
Das Widerstandselement kann einen Widerstandskörper, der aus einem keramischen Material gebildet ist, Anschlussteile, die an entgegengesetzten Ende des Widerstandskörpers gebildet sind, und eine Widerstandsschicht aufweisen, die um eine äußere Umfangsoberfläche des Widerstandskörpers gebildet ist.
Die Schaltvorrichtung kann einen Transistor und eine Steuereinheit aufweisen, die Strom kontrolliert, der zu dem Widerstandselement fließt, indem ein Steuersignal zum Anschalten des Transistors angelegt wird, wenn eine Spannung, die höher als die Referenzspannung ist, angelegt wird.
Die Widerstandselemente können eine Isolationsabdeckung aufweisen, die teilweise auf einer äußeren Oberfläche davon gebildet ist, wobei die Isolationsabdeckung nur auf einer Oberfläche des Widerstandselements, die dem Schmelzelement zugewandt ist, nicht gebildet ist und somit Hitze, die durch das Widerstandselement erzeugt wird, an dem Schmelzelement konzentriert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen klarer verstanden werden, in denen:
1 ein Schaltungsdiagramm zum Erklären eines Betriebszustands einer komplexen Schutzvorrichtung zum Blockieren eines abnormalen Zustands von Strom und Spannung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine Draufsicht der komplexen Schutzvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
3A und 3B eine perspektivische Ansicht und eine explodierte perspektivische Ansicht der komplexen Schutzvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind;
4 eine Schnittansicht eines Widerstandselements gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
5A bis 5C Draufsichten sind, die eine Anordnung des Widerstandselements gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen;
6A und 6B ein Schaltungsdiagramm und eine Draufsicht sind, die einen Zustand darstellen, in dem ein Schmelzelement durchgebrannt ist, wenn Überstrom zu einer Hauptschaltung zugeführt wird;
6C eine Fotografie ist, die einen Zustand zeigt, in der das Schmelzelement durchgebrannt ist, wenn Überstrom zugeführt wird;
7A und 7B ein Schaltungsdiagramm und eine Draufsicht sind, die einen Zustand darstellen, in der das Schmelzelement gemäß der vorliegenden Erfindung durchgebrannt ist;
7C eine Fotografie ist, die einen Zustand zeigt, in dem das Schmelzelement durchgebrannt ist, wenn Überspannung angelegt wird;
8 eine Schnittansicht der komplexen Schutzvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
9 eine Draufsicht einer komplexen Schutzvorrichtung zum Blockieren eines abnormalen Zustands von Strom und Spannung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
10 eine Schnittansicht der komplexen Schutzvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
11 eine Draufsicht einer komplexen Schutzvorrichtung zum Blockieren eines abnormalen Zustands von Strom und Spannung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
12A und 12B eine Draufsicht und eine Schnittansicht einer herkömmlichen Schutzvorrichtung sind, die ein Schmelzelement (einen Metallkörper mit niedrigem Schmelzpunkt) auf einem Widerstand (ein Hitzeelement) aufweist; und
13 eine Fotografie ist, die einen Zustand zeigt, in dem ein Schmelzelement durchgebrannt ist, wenn Überspannung an die herkömmliche Schutzvorrichtung angelegt wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Wenn festgestellt wird, dass eine detaillierte Beschreibung der verwandten Technik den Gegenstand der vorliegenden Erfindung unnötigerweise verschleiern kann, wird die Beschreibung davon weggelassen. Des Weiteren können die folgenden Begriffe, die unter Berücksichtigung von Funktionen der vorliegenden Erfindung definiert sind, abhängig von den Intensionen des Benutzers oder rechtlichen Präzedenzfällen geändert werden. Daher sollte die Bedeutung jedes Begriffs basierend auf der gesamten Offenbarung der Beschreibung interpretiert werden.
1 ist ein Schaltdiagramm zum Erläutern eines Betriebszustands einer komplexen Schutzvorrichtung zum Blockieren eines abnormalen Zustands von Strom und Spannung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bezug nehmend auf 1 schützt die komplexe Schutzvorrichtung zum Blockieren eines abnormalen Zustands von Strom und Spannung (im Folgenden als „komplexe Schutzvorrichtung“ bezeichnet) eine Vorrichtung, die mit einer Hauptschaltung in einem abnormalen Zustand verbunden ist, indem ein Schmelzelement 10, das auf der Hauptschaltung verbunden ist, geschmolzen wird.
Die Arten der Hauptschaltung, die zur Verwendung in der komplexen Schutzvorrichtung geeignet sind, sind nicht besonders beschränkt und können beispielsweise eine Schaltung zum Laden einer tragbaren Sekundärbatterie sein. Somit wird ein Anwendungsbeispiel der komplexen Schutzvorrichtung auf eine Schaltung zum Laden einer Sekundärbatterie in der folgenden Beschreibung beschrieben werden.
Die komplexe Schutzvorrichtung kann das Schmelzelement 10, eine Leistungsversorgung und ein Ladegerät aufweisen, die miteinander auf der Hauptschaltung verbunden sind.
Eine Schutzschaltung ist parallel zwischen Anschlüssen der Leistungsversorgung und dem Ladegerät geschaltet und detektiert einen Fall, in dem eine Spannung über einer Referenzspannung angelegt wird, um das Ladegerät zu schützen. Insbesondere kann die komplexe Schutzvorrichtung eine Mehrzahl von Widerstandselementen 20, die parallel mit dem Schmelzelement 10 geschaltet sind, und eine Schaltvorrichtung 30, die mit den Widerstandselementen 20 verbunden ist, auf der Schutzschaltung aufweisen.
Die Schaltvorrichtung 30 kann eine Diode 32, einen Transistor 31 und eine Steuereinheit 33 aufweisen, die Strom steuert, um zu den Widerstandselementen 20 zu fließen, indem ein Steuersignal zum Anschalten des Transistors 31 angelegt wird, wenn eine Spannung, die niedriger oder höher als die Referenzspannung ist, angelegt wird, aber Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nicht darauf beschränkt.
2 ist eine Draufsicht der komplexen Schutzvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3A und 3B sind eine perspektivische Ansicht und eine explodierte perspektivische Ansicht der komplexen Schutzvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bezug nehmend auf 2 bis 3B weist die komplexe Schutzvorrichtung hauptsächlich das Schmelzelement 10, die Widerstandselemente 20 (das heißt ein erstes und zweites Widerstandselement 20 und 20a) und die Schaltvorrichtung 30 auf.
Das Schmelzelement 10 ist mit einem ersten und zweiten Anschluss 50 und 50a verbunden, die auf der Hauptschaltung gebildet sind, und wird durchgebrannt, wenn Überstrom zu der Hauptschaltung zugeführt wird, um das Ladegerät zu schützen.
Das Schmelzelement 10 kann aus einem Metall oder einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt hergestellt werden, das/die einen Schmelzpunkt von 120 bis 220° C hat.
Ein erster und zweiter Verbindungsanschluss 40 und 40a, die jeweils mit dem ersten und zweiten Widerstandselement 20 und 20a verbunden sind, sind zwischen dem ersten und zweiten Anschluss 50 und 50a angeordnet. Entgegengesetzte Enden des ersten Verbindungsanschlusses 40 sind jeweils elektrisch mit Widerstandsanschlüssen 60b und 60d verbunden und entgegengesetzte Enden des zweiten Verbindungsanschlusses 40a sind jeweils elektrisch mit Widerstandsanschlüssen 60a und 60c verbunden.
Eine isolierende Schicht 41 und eine leitende Schicht 42 sind der Reihe nach auf dem Verbindungsanschluss 40 gestapelt und das erste und zweite Widerstandselement 20 und 20a und das Schmelzelement 10 sind parallel auf der leitenden Schicht 42 angeordnet.
Die isolierende Schicht 41 isoliert elektrisch den ersten und zweiten Verbindungsanschluss 40 und 40a, Verbindungsanschluss 40 von der leitenden Schicht 42.
Die leitende Schicht 42 ermöglicht nicht nur, dass das Schmelzelement 10 und das erste und zweite Widerstandselement 20 und 20a elektrisch miteinander verbunden sind, sondern überträgt auch Hitze, die durch das erste und zweite Widerstandselement 20 und 20a erzeugt wird, zu dem Schmelzelement 10. Die leitende Schicht 42 kann gebildet werden, indem eine Silber(Ag)-Paste oder Ähnliches auf der isolierenden Schicht 41 beschichtet wird.
Die leitende Schicht 42 hat ein erstes Ende, das mit einem dritten Anschluss 55 verbunden ist, und ein zweites Ende, das von einem vierten Anschluss 55a isoliert ist. Von daher werden das erste und zweite Widerstandselement 20 und 20a miteinander parallel geschaltet.
Der erste und zweite Anschluss 50 und 50a sind parallel auf derselben Ebene angeordnet, um voneinander räumlich getrennt zu sein, und die Widerstandsanschlüsse 60a und 60c und die Widerstandsanschlüsse 60b und 60d sind parallel auf derselben Ebene angeordnet, um voneinander räumlich getrennt zu sein. Von daher können das erste und zweite Widerstandselement 20 und 20a, die auf der leitenden Schicht 42 gebildet sind, parallel an entgegengesetzten Seiten des Schmelzelements 10 angeordnet sein, um voneinander räumlich getrennt zu sein.
Inzwischen, wenn Überspannung an die Hauptschaltung angelegt wird und entsprechend die Schaltvorrichtung 30 angeschaltet wird, fließt Strom, der in der Hauptschaltung fließt, zu dem Schmelzelement 10, der leitenden Schicht 42 und dem dritten Anschluss 55, wird zu dem ersten und zweiten Widerstandselement 20 und 20a über den Widerstandsanschluss 60b und den ersten Verbindungsanschluss 40 geteilt, wird in dem Widerstandsanschluss 60c über den zweiten Verbindungsanschluss 40a zusammengeführt und fließt zu dem vierten Anschluss 55a.
4 ist eine Schnittansicht des Widerstandselements 20 gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in 4 dargestellt, kann das Widerstandselement 20 einen Widerstandskörper 21, der aus einem keramischen Material hergestellt ist, Anschlussteile 23, die an entgegengesetzten Enden des Widerstandskörpers 21 gebildet sind, eine Widerstandsschicht 22, die auf dem Widerstandskörper 21 gebildet ist, und eine Beschichtungsschicht 24 aufweisen, um die Widerstandsschicht 22 zu schützen. Jedoch sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf das obige Beispiel beschränkt. Das heißt, dass Beispiele eines Widerstandselements ein Widerstandselement, das einen Widerstandskörper aufweist, der mit einer Spule, die um eine äußere Umfangsoberfläche davon gewickelt ist, versehen ist, ein Widerstandselement, das mit spiralförmigen Nuten versehen ist, ein MELF-artiges Widerstandselement, ein chip-artiges Widerstandselement und Ähnliches aufweisen.
Wie oben beschrieben, kann das Widerstandselement 20 der komplexen Schutzvorrichtung in der Form einer Struktur angeordnet sein und kann somit eine verbesserte Haltbarkeit haben, verglichen mit einem herkömmlichen Widerstandselement, das in einer Pastenform auf einem Schmelzelement beschichtet ist. Somit kann ein Schmelzen oder Zusammenbruch des Widerstandselements 20 vor dem Schmelzelement 10 verhindert werden und somit kann das Ladegerät stabil geschützt werden.
Zusätzlich kann das Widerstandselement 20 in der Form einer Struktur unabhängig von dem Schmelzelement 10 angeordnet sein, und somit ist es dadurch vorteilhaft, dass eine Oberflächenbefestigungstechnologie verwendet werden kann.
5A bis 5C sind Draufsichten, die eine Anordnung der Widerstandselemente 20 gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen.
Bezug nehmend auf 5A bestehen die Widerstandselemente 20 aus dem ersten und zweiten Widerstandselement 20 und 20a, die miteinander parallel an den entgegengesetzten Seiten des Schmelzelements 10 geschaltet sind. Diesbezüglich können das erste und zweite Widerstandselement 20 und 20a denselben Widerstandswert 10R haben, und wie in 5B und 5C dargestellt, können das erste und zweite Widerstandselement 20 und 20a unterschiedliche Widerstandswerte haben (das heißt 20R und 10R).
Wie in 5B und 5C dargestellt, können, wenn das erste und zweite Widerstandselement 20 und 20a unterschiedliche Widerstandswerte haben, das erste und zweite Widerstandselement 20 und 20a gestaltet sein, so dass das zweite Widerstandselement 20a einen höheren Widerstandswert als das erste Widerstandselement 20 hat und eine Größe, die dem des ersten Widerstandselements 20 entspricht (siehe 5B) oder eine größere Größe als die des ersten Widerstandselements 20 (siehe 5C) hat.
In der komplexen Schutzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann wie oben beschrieben die Mehrzahl von Widerstandselementen in zahlreichen Widerstandswerten und Größen/Formen gestaltet sein. Wenn die Hauptschaltung oder die Schutzschaltung durch zahlreiche Kombinationen der Widerstandselemente angeordnet ist, kann ein Freiheitsgrad der komplexen Schutzvorrichtung erhöht werden und eine komplexe Schutzvorrichtung, die für Produkteigenschaften optimiert ist, kann hergestellt werden.
Zusätzlich sind die Widerstandselemente der komplexen Schutzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung parallel angeordnet. Dementsprechend, wenn ein Widerstandselement, das an einer Seite, zum Beispiel das zweite Widerstandselement 20a von 5A, angeordnet ist, nicht ordentlich arbeitet, arbeitet das erste Widerstandselement 20 normal. Das heißt, dass sich das erste und zweite Widerstandselement 20 und 20a gegenseitig komplementieren und somit eine Stabilität erhöht werden kann.
6A und 6B sind ein Schaltungsdiagramm und eine Draufsicht, die einen Zustand darstellen, in dem ein Schmelzelement durchgebrannt ist, wenn Überstrom zu einer Hauptschaltung zugeführt wird. 6C ist eine Fotografie, die einen Zustand zeigt, in dem das Schmelzelement durchgebrannt ist, wenn Überstrom angelegt wird.
Bezug nehmend auf 6A bis 6C wird das Schmelzelement 10 durch Hitze durchgebrannt, die erzeugt wird, wenn ein Spitzenstrom, der kurzzeitig in die Hauptschaltung eingeführt wird, dazu zugeführt wird.
Diesbezüglich wird das Schmelzelement 10 an einem vorderen Endbereich 11 davon durchgebrannt und die Hauptschaltung wird kurzgeschaltet und somit wird Schaden oder eine Explosion des Ladegeräts verhindert. Das Schmelzelement 10 wird durch Hitze durchgebrannt, die erzeugt wird, wenn ein Spitzenstrom, der kurzfristig in die Hauptschaltung eingeführt wird, daran angelegt wird.
7A und 7B sind ein Schaltungsdiagramm und eine Draufsicht, die einen Zustand darstellen, in dem das Schmelzelement gemäß der vorliegenden Erfindung durchgebrannt ist. 7C ist eine Fotografie, die einen Zustand zeigt, in dem das Schmelzelement durchgebrannt ist, wenn Überspannung angelegt wird.
Bezug nehmend auf 7A bis 7C steuert, wie oben beschrieben, wenn eine Spannung über der Referenzspannung, zum Beispiel Überspannung, an die Hauptschaltung angelegt wird, die Schaltvorrichtung Strom, um zu dem ersten und zweiten Widerstandselement 20 und 20a zu fließen (siehe 1). Diesbezüglich wird das Schmelzelement 10 in dem vorderen Endbereich 11 und einem rückwärtigen Endbereich 13 davon durch Hitze durchgebrannt, die erzeugt wird, wenn Strom in das erste und zweite Widerstandselement 20 und 20a eingeführt wird, wodurch das Ladegerät geschützt wird.
Wie oben beschrieben, kann die komplexe Schutzvorrichtung das Ladegerät in einem abnormalen Zustand schützen, das heißt, wenn Überstrom zugeführt wird oder wenn Überspannung angelegt wird.
Insbesondere kann wie mit Bezugnahme auf 6C und 7C bestätigt werden kann, die komplexe Schutzvorrichtung einen ausreichenden Schmelzabstand des Schmelzelements 10 verglichen mit einer herkömmlichen Schutzvorrichtung (siehe 13) sicherstellen.
8 ist eine Schnittansicht der komplexen Schutzvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bezug nehmend auf 8 weist die komplexe Schutzvorrichtung das erste und zweite Widerstandselement 20 und 20a auf, die parallel an entgegengesetzten Seiten des Schmelzelements 10 angeordnet sind. Somit wird, wenn eine Spannung über der Referenzspannung an die Hauptschaltung angelegt wird, das Schmelzelement 10 durch Abstrahlungshitze, die von dem ersten und zweiten Widerstandselement 20 und 20a abgeleitet wird, und Leitungshitze, die durch die leitende Schicht 42 übertragen wird, durchgebrannt.
Da das erste und zweite Widerstandselement 20 und 20a an entgegengesetzten Seiten des Schmelzelements 10 angeordnet sind, kann ein Isolationsabstand ausreichend sichergestellt werden, wenn das Schmelzelement 10 durchgebrannt wird (siehe 6C).
In der komplexen Schutzvorrichtung sind das erste und zweite Widerstandselement 20 und 20a räumlich von dem Schmelzelement 10 durch ein vorbestimmtes Intervall getrennt. Somit kann, auch wenn Strom temporär zu dem ersten und zweiten Widerstandselement 20 und 20a in einem Zustand zugeführt wird, in dem eine Spannung unterhalb der Referenzspannung zu der Hauptschaltung angelegt wird, eine vorbestimmte Schmelzverzögerungszeit aufgrund des Intervalls zwischen dem ersten und zweiten Widerstandselement 20 und 20a und dem Schmelzelement 10 sichergestellt werden.
9 ist eine Draufsicht einer komplexen Schutzvorrichtung zum Blockieren eines abnormalen Zustands von Strom und Spannung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 10 ist eine Schnittansicht der komplexen Schutzvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bezug nehmend auf 9 und 10 kann ein Schmelzelement 10a die Form eines Rings annehmen, der einen hohen Zentralbereich hat, anders als das Schmelzelement 10 eines flachen Plattentyps wie in 2 dargestellt.
Durch die Anordnung, in der das Schmelzelement 10a eine Ringform hat, kann die Schmelzzeit frei gesteuert werden.
Zusätzlich hat ein durchgebrannter Abschnitt des Schmelzelements 10a eine kleinere Breite als die des Schmelzelements 10 eines flachen Plattentyps und somit wird ein Isolationsabstand erhöht, wenn das Schmelzelement 10a durchgebrannt ist, wobei ein Risiko einer Explosion des Ladegeräts signifikant reduziert werden kann.
11 ist eine Schnittansicht einer komplexen Schutzvorrichtung zum Blockieren eines abnormalen Zustands von Strom und Spannung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bezug nehmend auf 11 kann die komplexe Schutzvorrichtung eine Isolationsabdeckung 25 aufweisen, die auf einem äußeren Oberflächenabschnitt von jedem des ersten und zweiten Widerstandselements 20 und 20a angeordnet ist.
Die Isolationsabdeckung 25 stellt eine Richtwirkung bereit, so dass Hitze, die durch das erste und zweite Widerstandselement 20 und 20a erzeugt wird, bei einem Schmelzelement 10 konzentriert wird.
Das heißt, dass die Isolationsschicht 25 auf dem äußeren Oberflächenabschnitt jedes Widerstandselements gebildet wird, mit Ausnahme eines äußeren Oberflächenabschnitts jedes Widerstandselements, der dem Schmelzelement 10 zugewandt ist.
Wie oben beschrieben, kann, indem die Isolationsabdeckung 25 auf dem äußeren Oberflächenabschnitt jedes Widerstandselements gebildet wird, die Schmelzzeit verkürzt werden und Hitzetransfer zu benachbarten Vorrichtungen kann verhindert werden.
Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, ist gemäß einer komplexen Schutzvorrichtung zum Blockieren eines abnormalen Zustands von Strom und Spannung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Widerstandselement in der Form einer Struktur angeordnet und somit hat das Widerstandselement eine verbesserte Haltbarkeit und eine Oberflächenbefestigungstechnologie, die zur Automatisierung geeignet ist, kann verwendet werden.
Zusätzlich kann in der komplexen Schutzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von Widerstandselementen in zahlreichen Widerstandswerten und Größen gestaltet sein, so dass die Widerstandswerte miteinander parallel an entgegengesetzten Seiten eines Schmelzelements geschaltet sind, und somit kann die komplexe Schutzvorrichtung einen erhöhten Freiheitsgrad haben und kann optimal für Produkteigenschaften gestaltet werden.
Des Weiteren ist in der komplexen Schutzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von Widerstandselementen parallel an entgegengesetzten Seiten eines Schmelzelements geschaltet und somit kann ein Isolationsabstand ausreichend sichergestellt werden, wenn das Schmelzelement durchgebrannt ist.
Des Weiteren ist in der komplexen Schutzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Widerstandselement von einem Schmelzelement räumlich getrennt, um zu verhindern, dass ein Widerstand bei einer Referenzspannung durchgebrannt wird.
Obwohl die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu Darstellungszwecken offenbart wurden, wird der Fachmann verstehen, dass verschiedene Modifikationen, Hinzufügungen und Ersetzungen möglich sind, ohne von dem Schutzumfang und dem Sinn der Erfindung, wie sie in den begleitenden Ansprüchen offenbart ist, abzuweichen.

Claims

Komplexe Schutzvorrichtung zum Blockieren eines abnormalen Zustands von Strom und Spannung, wobei die komplexe Schutzvorrichtung aufweist: ein Schmelzelement, das mit einem ersten und zweiten Anschluss verbunden ist, die auf einer Hauptschaltung gebildet sind, und durchgebrannt wird, wenn Überstrom zu der Hauptschaltung zugeführt wird; eine Mehrzahl von Widerstandselementen, die parallel mit einem Widerstandsanschluss geschaltet sind, der mit dem Schmelzelement verbunden ist; und eine Schaltvorrichtung, die so steuert, dass Strom zu dem Widerstandsanschluss fließt, wenn eine Spannung über der Referenzspannung an die Hauptschaltung angelegt wird, wobei der erste und zweite Anschluss und der Widerstandsanschluss parallel auf derselben Ebene angeordnet sind, um voneinander räumlich getrennt zu sein, und das Schmelzelement durch Hitze durchgebrannt wird, die durch die Widerstandselemente erzeugt wird, wenn eine Spannung über der Referenzspannung angelegt wird, und wobei die Widerstandselemente ein erstes und zweites Widerstandselement aufweisen, die miteinander parallel an entgegengesetzten Seiten des Schmelzelements geschaltet sind.
Komplexe Schutzvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das erste und zweite Widerstandselement denselben Widerstandswert haben.
Komplexe Schutzvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das erste und zweite Widerstandselement unterschiedliche Widerstandswerte haben.
Komplexe Schutzvorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei das erste und zweite Widerstandselement dieselbe Größe oder unterschiedliche Größen haben und somit ein Freiheitsgrad erhöht wird, wenn die Schutzschaltung entworfen wird.
Komplexe Schutzvorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei: ein erster und zweiter Verbindungsanschluss, die mit dem ersten und zweiten Widerstandselement verbunden sind, zwischen dem ersten und zweiten Anschluss vorgesehen sind; eine isolierende Schicht und eine leitende Schicht der Reihe nach auf dem ersten und zweiten Verbindungsanschluss gestapelt sind, und das erste und zweite Widerstandselement und das Schmelzelement parallel auf der leitenden Schicht angeordnet sind; und das Schmelzelement durch Abstrahlungshitze, die von dem ersten und zweiten Widerstandselement abgeleitet wird, und Leitungshitze, die durch die leitende Schicht übertragen wird, durchgebrannt wird.
Komplexe Schutzvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die leitende Schicht ein erstes Ende, das mit einem dritten Anschluss verbunden ist, und ein zweites Ende, das von einem vierten Anschluss isoliert ist, hat, und wenn die Schaltvorrichtung angeschaltet wird, Strom in der Hauptschaltung über das Schmelzelement, die leitende Schicht und den dritten Anschluss fließt, getrennt wird und über das erste und zweite Widerstandselement fließt, und zusammengeführt wird und in den vierten Anschluss fließt.
Komplexe Schutzvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Widerstandselemente einen Widerstandskörper, der aus einem keramischen Material gebildet ist, Anschlussteile, die an entgegengesetzten Enden des Widerstandskörpers gebildet sind, und eine Widerstandsschicht aufweisen, die um eine äußere Umfangsoberfläche des Widerstandskörpers gebildet ist.
Komplexe Schutzvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Schaltvorrichtung einen Transistor und eine Steuereinheit aufweist, die Strom steuert, um zu dem Widerstandselement zu fließen, indem ein Steuersignal angelegt wird, um den Transistor anzuschalten, wenn eine Spannung, die höher als die Referenzspannung ist, angelegt wird.
Komplexe Schutzvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Widerstandselemente eine Isolationsabdeckung aufweisen, die teilweise auf einem äußeren Oberflächenabschnitt jedes Widerstandselements mit Ausnahme eines äußeren Oberflächenabschnitts jedes Widerstandselements, der dem Schmelzelement zugewandt ist, gebildet ist, und somit Hitze, die durch das Widerstandselement erzeugt wird, an dem Schmelzelement konzentriert wird.