JP2016213132A - 保護素子、二次電池の保護回路および電池パック - Google Patents
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Abstract
Description
少なくとも1以上の二次電池と、保護素子および制御回路が実装される配線基板とがケースに収納される電池パックであって、
絶縁基板上または絶縁層上に形成された複数の電極と、
複数の電極間に跨がって配置され、一部が固定された導電性の熱感知金属とを備え、
発熱体による熱によって熱感知金属の形状を変化させて接続状態を開放とする保護素子である。
少なくとも1以上の二次電池を有し、電流経路中に保護素子の熱感知金属が挿入された電池部とを備え、
電流経路を流れる電流が過大な場合に、熱感知金属の形状を変化させて電流を遮断して電池部の保護を行うようにした二次電池の保護回路である。
保護素子は、絶縁基板上に積層して形成された発熱体および絶縁層と、絶縁基板上または絶縁層上に形成された複数の電極と、複数の電極間に跨がって配置され、一部が固定された導電性の熱感知金属とを備え、発熱体による熱によって熱感知金属の形状を変化させて接続状態を開放とする構成とされ、
電池部の電流経路中に保護素子の熱感知金属が挿入された電池パックである。
「電池パック」
図1を参照して本発明を適用可能な電池パックの一例について説明する。電池パック1は、二次電池例えばリチウムイオン二次電池の電池セルBT1,BT2,BT3およびBT4(これらの電池を特に区別する必要がない場合には、電池セルBTと総称する)が直列接続された電池部を有する。一つの電池当たりの満充電電圧が例えば4.2Vのリチウムイオン電池を用いた場合、この一実施形態の電池パック1の満充電電圧が16.8Vとなる。
−側が−側端子として導出される。電池パック1の充電時には、電池パック1の+側端子が充電器21の+側出力端子と接続され、電池パック1の−側端子が充電器21の−側出力端子と接続される。放電時には、電池パック1の+側端子および−側端子に対して負荷が接続される。電極部の電流経路中に保護素子2の導電性の熱感知金属例えばバイメタルが挿入される。
以下、保護素子2の一例について説明する。保護素子2は、従来の保護素子(ブレーカ)と同様の構造を有する。図2Aは、熱感知金属例えばバイメタル16(図2B)を半田付けする前の状態の平面図である。図2Cは、バイメタル16を半田付けした後の状態の平面図であり、図2Dは、絶縁カバー19で覆った状態の平面図である。保護素子の縦断面図(図2DのA−A’線断面図)を図3Aおよび図3Bに示す。図3Aは、保護素子2が通常動作の状態の断面図であり、図3Bは、保護素子2が遮断動作した状態の断面図である。
保護素子2を回路構成で表すと、図4に示すものとなる。バイメタル16の一端と第1の電極12の接触、離間によってオン/オフするスイッチをSW1で示し、バイメタル16の他端と第2の電極13の接触、離間によってオン/オフするスイッチをSW2で示す。保護素子2の入力端子および出力端子をそれぞれt1およびt2で示す。さらに、第3の電極14が引き出し電極を介して発熱体17に対応する抵抗R51の一端と接続され、抵抗R51の他端が端子t3として導出される。端子t3は、FET5を介して接地される。
「保護素子の構造」
図5は、保護素子の第2の実施の形態の断面図である。第2の実施の形態による保護素子2’は、バイメタルの構造以外では、ほぼ第1の実施の形態の保護素子2と同様の構成を有している。対応する部分には、同一の参照符号を付して示す。
以上、本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。例えばバイメタルの片側の一端を電極に半田付けし、他端を電極と接触/離間する構成としてもよい。さらに、発熱体を使用しないで、バイメタルに流れる電流によってジュール熱を発生させ、その結果、バイメタルが変形するようにしてもよい。
1 電池パック
2 保護素子
4、6 制御部
11 ベース基板
12,13,14 電極
15 半田
16 バイメタル
17 発熱体
Claims (8)
- 絶縁基板上に積層して形成された発熱体および絶縁層と、
前記絶縁基板上または前記絶縁層上に形成された複数の電極と、
前記複数の電極間に跨がって配置され、一部が固定された導電性の熱感知金属とを備え、
前記発熱体による熱によって前記熱感知金属の形状を変化させて接続状態を開放とする保護素子。 - 前記熱感知金属の他面が前記複数の電極の中の一つの電極に対して固定される請求項1に記載の保護素子。
- ほぼ中央部が固定されると共に、両端が固定されない前記熱感知金属が前記複数の電極間に跨がって配置される請求項2に記載の保護素子。
- 片側が固定された前記熱感知金属が前記複数の電極間に跨がって配置される請求項2に記載の保護素子。
- 前記熱感知金属の断面が凹凸形状を有する請求項1乃至請求項4に記載の保護素子。
- 絶縁基板上に積層して形成された発熱体および絶縁層と、前記絶縁基板上または前記絶縁層上に形成された複数の電極と、前記複数の電極間に跨がって配置され、一部が固定された導電性の熱感知金属とを備え、前記発熱体による熱によって前記熱感知金属の形状を変化させて接続状態を開放とする保護素子と、
少なくとも1以上の二次電池を有し、電流経路中に前記保護素子の前記熱感知金属が挿入された電池部とを備え、
前記電流経路を流れる電流が過大な場合に、前記熱感知金属の形状を変化させて電流を遮断して前記電池部の保護を行うようにした二次電池の保護回路。 - 前記複数の電極の一つの電極が前記発熱体と接続され、
前記発熱体がスイッチ素子と接続され、
前記電流経路を流れる電流が過大な場合に、前記スイッチ素子をオンさせて前記熱感知金属の形状を変化させる請求項6に記載の二次電池の保護回路。 - 少なくとも1以上の二次電池と、保護素子および制御回路が実装される配線基板とがケースに収納される電池パックであって、
前記保護素子は、絶縁基板上に積層して形成された発熱体および絶縁層と、前記絶縁基板上または前記絶縁層上に形成された複数の電極と、前記複数の電極間に跨がって配置され、一部が固定された導電性の熱感知金属とを備え、前記発熱体による熱によって前記熱感知金属の形状を変化させて接続状態を開放とする構成とされ、
前記電池部の電流経路中に前記保護素子の前記熱感知金属が挿入された電池パック。
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