JP2016504717A - 異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子 - Google Patents

異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子 Download PDF

Info

Publication number
JP2016504717A
JP2016504717A JP2015543986A JP2015543986A JP2016504717A JP 2016504717 A JP2016504717 A JP 2016504717A JP 2015543986 A JP2015543986 A JP 2015543986A JP 2015543986 A JP2015543986 A JP 2015543986A JP 2016504717 A JP2016504717 A JP 2016504717A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resistance
voltage
current
abnormal state
fusible
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2015543986A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6100391B2 (ja
Inventor
ジョンイル ジョン
ジョンイル ジョン
ドゥウォン カン
ドゥウォン カン
ギュジン アン
ギュジン アン
サンジュン ジン
サンジュン ジン
ヒョンチャン キム
ヒョンチャン キム
ギョンミ イ
ギョンミ イ
ウンミン キム
ウンミン キム
テホン カン
テホン カン
グァンフン リ
グァンフン リ
サンミン アン
サンミン アン
Original Assignee
スマート エレクトロニクス インク
スマート エレクトロニクス インク
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by スマート エレクトロニクス インク, スマート エレクトロニクス インク filed Critical スマート エレクトロニクス インク
Publication of JP2016504717A publication Critical patent/JP2016504717A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6100391B2 publication Critical patent/JP6100391B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00Thermally-actuated switches
    • H01H37/74Switches in which only the opening movement or only the closing movement of a contact is effected by heating or cooling
    • H01H37/76Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02Details
    • H01H85/04Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/041Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges characterised by the type
    • H01H85/046Fuses formed as printed circuits
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00Thermally-actuated switches
    • H01H37/02Details
    • H01H37/04Bases; Housings; Mountings
    • H01H37/043Mountings on controlled apparatus
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T4/00Overvoltage arresters using spark gaps
    • H01T4/08Overvoltage arresters using spark gaps structurally associated with protected apparatus
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H02H3/087Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current for dc applications
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/18Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/041Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage using a short-circuiting device
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/042Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage comprising means to limit the absorbed power or indicate damaged over-voltage protection device
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00Thermally-actuated switches
    • H01H37/74Switches in which only the opening movement or only the closing movement of a contact is effected by heating or cooling
    • H01H37/76Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material
    • H01H37/761Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material with a fusible element forming part of the switched circuit
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H61/00Electrothermal relays
    • H01H61/02Electrothermal relays wherein the thermally-sensitive member is heated indirectly, e.g. resistively, inductively
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02Details
    • H01H85/46Circuit arrangements not adapted to a particular application of the protective device
    • H01H85/463Circuit arrangements not adapted to a particular application of the protective device with printed circuit fuse
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H5/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
    • H02H5/04Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature
    • H02H5/041Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature additionally responsive to excess current

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Fuses (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

本発明は、異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子に関し、より詳細には、抵抗素子を構造物の形態で構成することによって、抵抗素子自体の耐久性を向上させ、自動化に有利な表面実装技術を活用することができ、抵抗素子の複数個を様々な抵抗値及び大きさで組み合わせて、製品の特性に最適化された設計を行うことができる、異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子に関する。【選択図】 図2

Description

本発明は、異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子に係り、より詳細には、抵抗素子を構造物の形態で構成することによって、抵抗素子自体の耐久性を向上させ、自動化に有利な表面実装技術を活用することができ、抵抗素子の複数個を様々な抵抗値及び大きさで組み合わせて、製品の特性に最適化された設計を行うことができる、異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子に関する。
被保護機器の過電流によって生じる過大発熱を検知したり、周囲温度の異常過熱に感応したりして作動する非復帰型保護素子は、機器の安全を図るために、所定の動作温度で作動することで電気回路を遮断する。その一例として、機器に生じる異常を検知する信号電流によって抵抗を発熱させ、その発熱でヒューズ素子を作動させる保護素子がある。保護素子は、異常時に発熱する抵抗をセラミック基板上に設けた、膜抵抗を用いた保護素子と、この保護素子を用いて、リチウムイオン2次電池の過充電モードで電極表面に生成したデンドライトによる性能劣化や発火の防止、又は充電時に電池が所定電圧以上に充電されることを防止する役割を果たす。
大韓民国公開特許10−2001−0006916号には、保護素子基板上に低融点金属体用電極及び発熱体を有し、これら低融点金属体用電極及び発熱体上に直接的に低融点金属体が形成され、低融点金属体上には、その表面酸化を防止するために固形フラックスなどからなる内側密封部を設置し、その外側には、低融点金属体の溶断時に溶融物が素子の外に流出することを防止する外側密封部やキャップが設置される保護素子が開示されている。
一方、図12A及び図12Bは、従来の抵抗(発熱体)上にヒュージブルエレメント(低融点金属体)が形成された保護素子を示す平面図及び断面図であり、図13は、従来の保護素子に過電圧が印加される場合に、ヒュージブルエレメントが溶断される姿を撮影した写真である。
図12A及び図12Bを参照すると、従来の保護素子は、セラミック基板1上にペースト形態の抵抗2が塗布され、抵抗2上に絶縁体3、ヒューズ端子4、ヒュージブルエレメント5及びケース6が順次積層されており、前記ヒューズ端子4は、連結部4aが抵抗端子8と接続されている。
そして、前記抵抗に電流が印加される場合、抵抗から発生する熱が、前記ヒューズ端子と接続された抵抗端子を通して抜け出るようになる。すなわち、前記ヒュージブルエレメントは、抵抗から発生する熱が均一に供給されず、連結部4aに近い領域は、相対的に少ない熱が加わる。
したがって、図13のように、ヒュージブルエレメントは、溶断時に溶断面が両側において不均一であるため、連結部に近い領域の絶縁距離が非常に狭いことで、絶縁に対する安定性が低下するという問題がある。
また、従来の保護素子は、抵抗が、無機系バインダーあるいは有機系バインダーからなる抵抗ペーストの形態で塗布されるため、発熱体自体の耐久性が低下し、高電圧で使用できる十分な時間遅延(Time−lag)特性を備えることができないという問題があった。
そこで、本発明は、上記のような問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、抵抗素子を構造物の形態で構成することによって、抵抗素子自体の耐久性を向上させ、自動化に有利な表面実装技術を活用することができる、異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子を提供することにある。
また、本発明の目的は、抵抗素子を、ヒュージブルエレメントを基準として両側に並列に接続される複数個を様々な抵抗値及び大きさで組み合わせて構成できるので、自由度を高めることができ、製品の特性に最適化された設計を行うことができる、異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子を提供することにある。
また、本発明の目的は、抵抗素子を、ヒュージブルエレメントを基準として両側に並列に接続される複数個で構成することによって、ヒュージブルエレメントの溶断時に絶縁距離を十分に確保することができる、異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子を提供することにある。
また、本発明の目的は、抵抗素子をヒュージブルエレメントと離隔させることによって、基準電圧で抵抗が溶断されることを防止する、異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子を提供することにある。
そのために、本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子は、メイン回路上に形成された第1、第2端子に接続され、前記メイン回路に過電流が印加される場合に溶断されるヒュージブルエレメントと、前記ヒュージブルエレメントと連結された保護回路上に形成された抵抗端子に複数個が並列に接続される抵抗素子と、前記保護回路に接続され、基準電圧が印加される場合には前記電流端子に電流が流れるようにし、基準電圧を外れる電圧が印加される場合には前記抵抗端子に電流が流れるように制御するスイッチング素子とを含み、前記第1、第2端子及び抵抗端子は、互いに同一平面上で離隔して並設され、前記ヒュージブルエレメントは、基準電圧を外れる電圧が印加される場合に前記抵抗素子から発生する熱によって溶断されることを特徴とする。
また、本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子の抵抗素子は、前記ヒュージブルエレメントを基準として両側に2つが並列に接続される第1、第2抵抗素子からなり、前記第1、第2抵抗素子は、同一の抵抗値を有することを特徴とする。
また、本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子の抵抗素子は、前記ヒュージブルエレメントを基準として両側に2つが並列に接続される第1、第2抵抗素子からなり、前記第1、第2抵抗素子は、互いに異なる抵抗値を有することを特徴とする。
また、本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子の第1、第2抵抗素子は、互いに同一又は異なる大きさに形成して、前記保護回路の設計時の自由度を高めることができることを特徴とする。
また、本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子の第1、第2端子の間には、前記第1、第2抵抗素子と接続される第1、第2連結端子が位置し、前記第1、第2連結端子の上面には、絶縁層及び導電層が順次積層され、前記導電層の上面には、それぞれの前記第1、第2抵抗素子及びヒュージブルエレメントが並設されることを特徴とする。
また、本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子の導電層の一端部は前記第3端子と接続され、他端部は第4端子と接続が遮断されるように構成し、前記スイッチング素子がターンオンされる場合、前記メイン回路で流れる電流は、前記ヒュージブルエレメント、導電層、第3端子を経て前記第1連結端子を通して前記第2抵抗素子に分配され、前記第2連結端子を通して併合されて前記第4端子に流れることを特徴とする。
また、本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子の抵抗素子は、セラミック素材からなるセラミック素体と、前記セラミック素体の両端に形成される端子部と、前記セラミック素体の外周面に形成される抵抗層とを含むことを特徴とする。
また、本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子のヒュージブルエレメントは、リング状からなることを特徴とする。
また、本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子のスイッチング素子は、トランジスタと、基準電圧よりも低い電圧又は高い電圧が印加される場合に前記トランジスタをターンオン(Turn−on)させる制御信号を印加し、前記抵抗素子に電流が流れるように制御する制御部とを含むことを特徴とする。
また、本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子の抵抗素子は、外面を取り囲む断熱カバーを備え、前記断熱カバーは、前記ヒュージブルエレメントの方向にのみ開放され、前記抵抗素子から発生する熱が前記ヒュージブルエレメントに集中することを特徴とする。
以上のような構成の、本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子によれば、抵抗素子を構造物の形態で構成することによって、抵抗素子自体の耐久性を向上させ、自動化に有利な表面実装技術を活用できるという効果がある。
また、本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子によれば、抵抗素子を、ヒュージブルエレメントを基準として両側に並列に接続される複数個を様々な抵抗値及び大きさで組み合わせて構成できるので、自由度を高めることができ、製品の特性に最適化された設計を行うことができるという効果がある。
また、本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子によれば、抵抗素子を、ヒュージブルエレメントを基準として両側に並列に接続される複数個で構成することによって、ヒュージブルエレメントの溶断時に絶縁距離を十分に確保できるという効果がある。
また、本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子によれば、抵抗素子をヒュージブルエレメントと離隔させることによって、基準電圧で抵抗が溶断されることを防止できるという効果がある。
本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子の使用状態を説明するための回路図である。 本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子の第1実施例を示す平面図である。 本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子の第1実施例を示す斜視図である。 本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子の第1実施例を示す分解斜視図である。 本発明に係る抵抗素子を示す断面図である。 本発明に係る抵抗素子が配列される姿を示す平面図である。 本発明に係る抵抗素子が配列される姿を示す平面図である。 本発明に係る抵抗素子が配列される姿を示す平面図である。 メイン回路に過電流が印加される場合にヒュージブルエレメントが溶断される姿を示す回路図である。 メイン回路に過電流が印加される場合にヒュージブルエレメントが溶断される姿を示す平面図である。 過電流が印加されてヒュージブルエレメントが溶断される姿を撮影した写真である。 本発明に係るヒュージブルエレメントが溶断される姿を示す回路図である。 本発明に係るヒュージブルエレメントが溶断される姿を示す平面図である。 過電圧が印加されてヒュージブルエレメントが溶断される姿を撮影した写真である。 本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子の第1実施例を示す図3AのA−A線断面図である。 本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子の第2実施例を示す平面図である。 本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子の第2実施例を示す断面図である。 本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子の第3実施例を示す平面図である。 従来の抵抗(発熱体)上にヒュージブルエレメント(低融点金属体)が形成された保護素子を示す平面図である。 従来の抵抗(発熱体)上にヒュージブルエレメント(低融点金属体)が形成された保護素子を示す断面図である。 従来の保護素子に過電圧が印加される場合にヒュージブルエレメントが溶断される姿を撮影した写真である。
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明すると、次の通りである。
本発明を説明するにおいて、関連する公知機能あるいは構成に関する具体的な説明が、本発明の要旨を不必要に曖昧にすると判断される場合、その詳細な説明は省略する。また、後述する用語は、本発明での機能を考慮して定義された用語であって、これは、使用者の意図又は判例などによって変わり得る。したがって、その定義は、本明細書全般にわたる内容に基づいて行われるべきである。
図1は、本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子の使用状態を説明するための回路図である。
図1を参照すると、本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子(以下、‘複合保護素子’という。)は、メイン回路上に接続されたヒュージブルエレメント10の溶断によって、異常状態でメイン回路に接続された素子を保護する役割を果たす。
まず、本発明に係る複合保護素子が適用され得るメイン回路は、その種類に特に制限はなく、携帯用2次電池の充電が行われる回路である場合を例示できる。したがって、以下では、本発明の異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子が、2次電池の充電が行われる回路に適用される実施例を中心に説明する。
前記メイン回路上には、ヒュージブルエレメント10、電源、及び充電池(charger)が互いに接続されいる。
前記保護回路は、前記電源端子と充電池との間に並列接続され、基準電圧を外れる電圧が印加される場合に、これを感知して充電池を保護するように構成されている。具体的に、前記保護回路上には、ヒュージブルエレメント10と並列に接続された複数個の抵抗素子20と、前記抵抗素子20と接続されたスイッチング素子30とを含むことができる。
前記スイッチング素子30は、ダイオード32と、トランジスタ31と、基準電圧よりも低い電圧又は高い電圧が印加される場合に前記トランジスタ31をターンオン(Turn−on)させる制御信号を印加し、前記抵抗素子に電流が流れるように制御する制御部33とを含むものを例示できるが、必ずしもこのような構成に限定されるものではない。
図2は、本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子の第1実施例を示す平面図であり、図3A及び図3Bは、それぞれ、本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子の第1実施例を示す斜視図及び分解斜視図である。
図2乃至図3Bを参照すると、本発明に係る複合保護素子は、大きくヒュージブルエレメント10と、抵抗素子20と、スイッチング素子30とを含む。
本発明に係るヒュージブルエレメント10は、メイン回路上に形成された第1、第2端子50,50aに接続され、前記メイン回路に過電流が印加される場合に溶断されて充電池を保護する役割を果たす。
前記ヒュージブルエレメント10は、120〜220℃の融点を有する低融点金属又は合金からなる場合を例示できる。
そして、前記第1、第2端子50,50aの間には、前記第1、第2抵抗素子20,20aと接続される第1、第2連結端子40,40aが位置する。前記第1連結端子40の両端部は、それぞれ抵抗端子60b,60dと電気的に接続され、前記第2連結端子40aの両端部は、それぞれ抵抗端子60a,60cと電気的に接続される。
前記連結端子40の上面には絶縁層41及び導電層42が順次積層され、前記導電層42の上面には前記第1、第2抵抗素子20,20a及びヒュージブルエレメント10が並設される。
前記絶縁層41は、前記第1、第2連結端子40,40aと導電層42とを電気的に遮断させる役割を果たす。
前記導電層42は、ヒュージブルエレメント10と第1、第2抵抗素子20,20aとが電気的に接続できるようにすることはもちろん、前記第1、第2抵抗素子20,20aから発生する熱をヒュージブルエレメント10に伝導させる役割もするもので、前記絶縁層41の上面に銀(Ag)ペーストなどを塗布する方式で形成することができる。
前記導電層42の一端部は前記第3端子55と接続され、他端部は第4端子55aと接続が遮断されるように構成することによって、前記第1抵抗素子20と第2抵抗素子20aが並列に接続される。
そして、前記第1、第2端子50,50aと抵抗端子(60:60a,60b,60c,60d)は、互いに同一平面上で離隔して並設されることによって、前記導電層42の上面にある前記第1、第2抵抗素子20,20aが、ヒュージブルエレメント10を基準として両側にそれぞれ離隔して並設されるように構成することができる。
一方、前記メイン回路に過電圧が印加されてスイッチング素子30がターンオンされる場合、前記メイン回路で流れる電流は、前記ヒュージブルエレメント10、導電層42、第3端子55を経て前記第1、第2抵抗素子20,20aにそれぞれ分配され、前記抵抗端子60cで併合されて前記第4端子55aに流れるようになる。
一方、図4は、本発明に係る抵抗素子を示す断面図であって、図4を参照すると、前記抵抗素子20は、セラミック素材からなるセラミック素体21と、前記セラミック素体21の両端に形成される端子部23と、前記セラミック素体21の上面に形成される抵抗層22と、前記抵抗層22を保護するコーティング層24とを含む場合を例示できる。ただし、これに限定されるものではなく、セラミック素体の外周面にコイルが巻線された抵抗素子、螺旋状の溝が形成された抵抗素子、melf Type、Chip Typeなどの様々な種類の抵抗素子を用いることができることはもちろんである。
このように、本発明の複合保護素子は、抵抗素子20を構造物の形態で構成することによって、従来の抵抗素子をヒュージブルエレメントの上部にペーストの形態で塗布することに比べて、抵抗素子自体の耐久性を向上させることができる。したがって、前記抵抗素子が前記ヒュージブルエレメントよりも先に溶断されたり、破損したりすることを防止できるので、充電池を安定的に保護できるようになる。
また、本発明の抵抗素子20は、前記ヒュージブルエレメント10と別個の構造物の形態で構成されるので、表面実装技術(surface mounting technology)を積極的に活用できるという利点がある。
図5A乃至図5Cは、本発明に係る抵抗素子が配列される姿を示す平面図である。
図5A参照すると、前記抵抗素子は、前記ヒュージブルエレメント10を基準として両側に2つが並列に接続される第1、第2抵抗素子20,20aからなる。前記第1、第2抵抗素子20,20aは、同一の抵抗値10Rを有するように構成することができる。図5B及び図5Cのように、互いに異なる抵抗値20R、10Rを有するように構成してもよい。
そして、図5B及び図5Cのように、前記第1、第2抵抗素子20,20aが互いに異なる抵抗値を有する場合において、前記第2抵抗素子20aは、前記第1抵抗素子20よりも大きい抵抗値を有するが、第1抵抗素子の大きさに相応する大きさに構成してもよく(図5B参照)、前記第2抵抗素子を第1抵抗素子よりも大きい大きさに構成してもよい(図5C参照)。
このように、本発明に係る複合保護素子は、複数の抵抗素子のそれぞれの抵抗値を多様に組み合わせることができることはもちろん、抵抗素子の大きさ/形状を多様に組み合わせることができる。このような抵抗素子の様々な組み合わせを通じて、メイン回路又は保護回路の設計時の自由度を高めることができ、製品の特性に最適化された複合保護素子を構成することができる。
また、本発明に係る複合保護素子は、複数の抵抗素子を並列に構成することによって、一側にある抵抗素子、例えば、図5Aの第2抵抗素子がろくに作動しない場合にも第1抵抗素子が正常に作動して、第1、第2抵抗素子が相互補完的な関係を有するので、安定性を高めることができる。
図6A及び図6Bは、メイン回路に過電流が印加される場合にヒュージブルエレメントが溶断される姿を示す回路図及び平面図であり、図6Cは、過電流が印加されてヒュージブルエレメントが溶断される姿を撮影した写真である。
図6A乃至図6Cを参照すると、前記ヒュージブルエレメント10は、前記メイン回路に瞬間的に流入する突入電流(surge current)が印加される場合、突入電流による熱によって溶断される。
このとき、前記ヒュージブルエレメント10は、前端部11の領域で溶断が行われ、メイン回路は遮断されるので、充電池の損傷乃至爆発を防止する。前記ヒュージブルエレメント10は、前記メイン回路に瞬間的に流入する突入電流(surge current)が印加される場合、突入電流による熱によって溶断される。
図7A及び図7Bは、本発明に係るヒュージブルエレメントが溶断される姿を示す回路図及び平面図であり、図7Cは、過電圧が印加されてヒュージブルエレメントが溶断される姿を撮影した写真である。
図7A乃至図7Cを参照すると、上述したように、前記メイン回路に基準電圧を外れる電圧、例えば、過電圧が印加される場合、スイッチング素子において、前記第1、第2抵抗素子に電流が流れるように制御するようになる(図1参照)。そして、前記ヒュージブルエレメント10は、前記第1、第2抵抗素子20,20aに電流が流入して発生する熱によって前端部11の領域及び後端部13の領域で溶断が行われることで、充電池を保護するようになる。
このように、本発明に係る複合保護素子は、過電流が印加されるか、又は過電圧が印加される異常状態で充電池を保護できるようになる。
特に、図6C及び図7Cから確認できるように、本発明に係る複合保護素子は、従来の保護素子(図13参照)に比べて、ヒュージブルエレメントの溶断距離を十分に確保できるようになる。
図8は、本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子の第1実施例を示す断面図である。
図8を参照すると、本発明に係る複合保護素子は、前記第1、第2抵抗素子20,20aがそれぞれ前記ヒュージブルエレメント10を基準として両側に並設されている。したがって、メイン回路に基準電圧を外れる電圧が印加される場合、前記第1、第2抵抗素子20,20aから発散される輻射熱及び前記導電層42を介して伝導される伝導熱によって、ヒュージブルエレメント10が溶断される。
そして、前記第1、第2抵抗素子20,20aが前記ヒュージブルエレメント10の両側面に位置するので、溶断時に絶縁距離を十分に確保できるという利点がある(図6C参照)。
本発明に係る複合保護素子は、前記第1、第2抵抗素子20,20aが前記ヒュージブルエレメント10と所定距離だけ離隔している。したがって、メイン回路に基準電圧内の電圧が印加される状況で一時的に前記第1、第2抵抗素子20,20aに電流が印加されても、前記第1、第2抵抗素子と前記ヒュージブルエレメントとの隔離距離によって所定の溶断遅延時間を確保することができる。
図9は、本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子の第2実施例を示す平面図であり、図10は、本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子の第2実施例を示す断面図である。
図9及び図10を参照すると、本発明のヒュージブルエレメント10aは、図2の平板状のヒュージブルエレメント10とは異なり、中央領域が中空であるリング状に構成されてもよい。
前記ヒュージブルエレメント10aを、平板状のヒュージブルエレメントと差別化された構造であるリング状に構成することによって、溶断時間をより自由に制御することができる。
また、ヒュージブルエレメント10aの溶断部分の幅が平板状のヒュージブルエレメントよりも狭いので、溶断時に絶縁距離が増加することで、充電池の爆発に対する安全性を高めることができる。
図11は、本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子の第3実施例を示す断面図である。
図11を参照すると、本発明に係る複合保護素子は、前記第1、第2抵抗素子20,20aの外面に断熱カバー25が備えられるように構成してもよい。
前記断熱カバー25は、抵抗素子20から発生する熱が前記ヒュージブルエレメント10の方向に集中できるように方向性を提供する。
したがって、前記断熱カバー25は、前記抵抗素子20の外面を取り囲み、前記ヒュージブルエレメント10の方向は開放される構造からなる。
このように、抵抗素子20の外面に断熱カバー25を形成することによって、溶断時間を短縮することができ、前記ヒュージブルエレメント10を除外した周辺素子に熱が伝達されることを遮断できるようになる。
一方、本発明の詳細な説明及び添付図面では具体的な実施例に関して説明したが、本発明は、開示された実施例に限定されず、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能である。したがって、本発明の範囲は、説明された実施例に限定されて定められてはならず、後述する特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等なものを含むものと解釈しなければならない。
本発明に係る異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子は、抵抗素子を構造物の形態で構成することによって、抵抗素子自体の耐久性を向上させ、自動化に有利な表面実装技術を活用することができ、抵抗素子を、ヒュージブルエレメントを基準として両側に並列に接続される複数個を様々な抵抗値及び大きさで組み合わせて構成できるので、自由度を高めることができ、抵抗素子を、ヒュージブルエレメントを基準として両側に並列に接続される複数個で構成することによって、ヒュージブルエレメントの溶断時に絶縁距離を十分に確保することができる。
10 ヒュージブルエレメント
11 前端部
13 後端部
20 抵抗素子
21 セラミック素体
22 抵抗層
23 端子部
24 コーティング層
25 断熱カバー
30 スイッチング素子
31 トランジスタ
32 ダイオード
33 制御部
40 連結端子
41 絶縁層
42 導電層
50 第1端子
50a 第2端子
55 第3端子
55a 第4端子
60 抵抗端子

Claims (9)

  1. メイン回路上に形成された第1、第2端子に接続され、前記メイン回路に過電流が印加される場合に溶断されるヒュージブルエレメントと、
    前記ヒュージブルエレメントと接続される抵抗端子に接続される抵抗素子と、
    基準電圧を外れる電圧が印加される場合には、前記抵抗端子に電流が流れるように制御するスイッチング素子とを含み、
    前記第1、第2端子及び抵抗端子は、互いに同一平面上で離隔して並設され、
    前記ヒュージブルエレメントは、基準電圧を外れる電圧が印加される場合に前記抵抗素子から発生する熱によって溶断され、
    前記抵抗素子は、前記ヒュージブルエレメントを基準として両側に2つが並列に接続される第1、第2抵抗素子からなる、
    ことを特徴とする異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子。
  2. 前記第1、第2抵抗素子は、同一の抵抗値を有する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子。
  3. 前記第1、第2抵抗素子は、互いに異なる抵抗値を有する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子。
  4. 前記第1、第2抵抗素子は互いに同一又は異なる大きさに形成して、前記保護回路の設計時の自由度を高める、
    ことを特徴とする請求項1に記載の異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子。
  5. 前記第1、第2端子の間には、前記第1、第2抵抗素子と接続される第1、第2連結端子が位置し、
    前記第1、第2連結端子の上面には、絶縁層及び導電層が順次積層され、前記導電層の上面には、それぞれの前記第1、第2抵抗素子及びヒュージブルエレメントが並設され、
    前記ヒュージブルエレメントは、前記抵抗素子の輻射熱及び前記導電層を介した伝導熱によって溶断される、
    ことを特徴とする請求項1に記載の異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子。
  6. 前記導電層の一端部は第3端子と接続され、他端部は第4端子と接続が遮断されるように構成し、
    前記スイッチング素子がターンオンされる場合、前記メイン回路で流れる電流は、前記ヒュージブルエレメント、導電層、第3端子を経て前記第1抵抗素子と第2抵抗素子とに分配され、前記第4端子で併合されて流れる、
    ことを特徴とする請求項5に記載の異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子。
  7. 前記抵抗素子は、セラミック素材からなるセラミック素体と、前記セラミック素体の両端に形成される端子部と、前記セラミック素体の外周面に形成される抵抗層とを含む、
    ことを特徴とする請求項1に記載の異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子。
  8. 前記スイッチング素子は、トランジスタと、基準電圧よりも低い電圧又は高い電圧が印加される場合に前記トランジスタをターンオン(Turn−on)させる制御信号を印加し、前記抵抗素子に電流が流れるように制御する制御部とを含む、
    ことを特徴とする請求項1に記載の異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子。
  9. 前記抵抗素子は、外面を取り囲む断熱カバーを備え、前記断熱カバーは、前記ヒュージブルエレメントの方向にのみ開放され、前記抵抗素子から発生する熱が前記ヒュージブルエレメントに集中する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子。
JP2015543986A 2012-11-26 2013-11-22 異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子 Active JP6100391B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2012-0134835 2012-11-26
KR1020120134835A KR101401141B1 (ko) 2012-11-26 2012-11-26 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자
PCT/KR2013/010652 WO2014081233A1 (ko) 2012-11-26 2013-11-22 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016504717A true JP2016504717A (ja) 2016-02-12
JP6100391B2 JP6100391B2 (ja) 2017-03-22

Family

ID=50776337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015543986A Active JP6100391B2 (ja) 2012-11-26 2013-11-22 異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9607795B2 (ja)
JP (1) JP6100391B2 (ja)
KR (1) KR101401141B1 (ja)
CN (1) CN104903989B (ja)
DE (1) DE112013005642B4 (ja)
TW (1) TWI528407B (ja)
WO (1) WO2014081233A1 (ja)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101508098B1 (ko) 2014-06-13 2015-04-08 스마트전자 주식회사 복합보호소자
KR101547427B1 (ko) 2014-06-13 2015-08-26 스마트전자 주식회사 복합보호소자
KR101434135B1 (ko) * 2014-03-17 2014-08-26 스마트전자 주식회사 퓨즈 저항기
JP6437221B2 (ja) * 2014-06-27 2018-12-12 デクセリアルズ株式会社 スイッチ素子、スイッチ回路及び警報回路
US9934925B2 (en) * 2015-11-16 2018-04-03 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Fuse structures and forming and operation methods thereof
US10283296B2 (en) * 2016-10-05 2019-05-07 Chin-Chi Yang Controllable circuit protector for power supplies with different voltages
TW201740417A (zh) * 2017-07-07 2017-11-16 Pao-Hsuan Chen 開關元件
DE102017125208B4 (de) * 2017-10-27 2021-08-12 Auto-Kabel Management Gmbh Elektrisches Sicherungselement sowie Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Sicherungselementes
US11598424B2 (en) * 2018-05-03 2023-03-07 Abb Schweiz Ag Sealing device
TWI661456B (zh) * 2018-07-31 2019-06-01 聚鼎科技股份有限公司 保護元件
CN117912915A (zh) * 2024-03-15 2024-04-19 嘉兴模度新能源有限公司 复合熔断电连接结构及电池组

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03283602A (ja) * 1990-03-30 1991-12-13 Matsushita Electric Works Ltd 温度ヒューズ内蔵形抵抗器
JP2000306477A (ja) * 1999-04-16 2000-11-02 Sony Chem Corp 保護素子
JP2007049142A (ja) * 2005-08-03 2007-02-22 Samsung Electronics Co Ltd チップ型電気素子及びそれを含む液晶表示モジュール
JP2007123129A (ja) * 2005-10-28 2007-05-17 Sanyo Electric Co Ltd 保護素子とこの保護素子を備えるパック電池
JP2008311161A (ja) * 2007-06-18 2008-12-25 Sony Chemical & Information Device Corp 保護素子
JP2009037935A (ja) * 2007-08-03 2009-02-19 Uchihashi Estec Co Ltd 抵抗付き温度ヒューズ

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2741687A (en) * 1953-08-21 1956-04-10 Erie Resistor Corp Pyrolytic carbon resistors
US5712610C1 (en) * 1994-08-19 2002-06-25 Sony Chemicals Corp Protective device
JP3067011B2 (ja) * 1994-11-30 2000-07-17 ソニーケミカル株式会社 保護素子及びその製造方法
US5776371A (en) * 1996-04-16 1998-07-07 Avery Dennison Corporation Conductive composition for fuse state indicator
US5914649A (en) * 1997-03-28 1999-06-22 Hitachi Chemical Company, Ltd. Chip fuse and process for production thereof
US6373371B1 (en) * 1997-08-29 2002-04-16 Microelectronic Modules Corp. Preformed thermal fuse
US5939969A (en) * 1997-08-29 1999-08-17 Microelectronic Modules Corporation Preformed thermal fuse
DE19809149C2 (de) * 1998-03-04 2001-09-27 Trw Automotive Electron & Comp Sicherung, insbesondere für die Kraftfahrzeugtechnik
DE19822094C2 (de) 1998-05-16 2000-03-02 Braun Gmbh Trockenrasierapparat
JP3640146B2 (ja) 1999-03-31 2005-04-20 ソニーケミカル株式会社 保護素子
JP2001325869A (ja) * 2000-05-17 2001-11-22 Sony Chem Corp 保護素子
DE10142091A1 (de) * 2001-08-30 2003-03-20 Wickmann Werke Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Schutzbauelements mit einem eingestellten Zeitverhalten des Wärmeübergangs von einem Heizelement zu einem Schmelzelement
JP2004214033A (ja) * 2002-12-27 2004-07-29 Sony Chem Corp 保護素子
JP2007012312A (ja) 2005-06-28 2007-01-18 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk ジョイントコネクタ
KR100560058B1 (ko) * 2005-09-02 2006-03-13 스마트전자 주식회사 보호소자
JP5301298B2 (ja) * 2009-01-21 2013-09-25 デクセリアルズ株式会社 保護素子
US8289122B2 (en) * 2009-03-24 2012-10-16 Tyco Electronics Corporation Reflowable thermal fuse

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03283602A (ja) * 1990-03-30 1991-12-13 Matsushita Electric Works Ltd 温度ヒューズ内蔵形抵抗器
JP2000306477A (ja) * 1999-04-16 2000-11-02 Sony Chem Corp 保護素子
JP2007049142A (ja) * 2005-08-03 2007-02-22 Samsung Electronics Co Ltd チップ型電気素子及びそれを含む液晶表示モジュール
JP2007123129A (ja) * 2005-10-28 2007-05-17 Sanyo Electric Co Ltd 保護素子とこの保護素子を備えるパック電池
JP2008311161A (ja) * 2007-06-18 2008-12-25 Sony Chemical & Information Device Corp 保護素子
JP2009037935A (ja) * 2007-08-03 2009-02-19 Uchihashi Estec Co Ltd 抵抗付き温度ヒューズ

Also Published As

Publication number Publication date
DE112013005642T5 (de) 2015-08-20
WO2014081233A1 (ko) 2014-05-30
US20150303012A1 (en) 2015-10-22
US9607795B2 (en) 2017-03-28
CN104903989A (zh) 2015-09-09
TW201421522A (zh) 2014-06-01
DE112013005642B4 (de) 2018-11-22
CN104903989B (zh) 2017-04-05
TWI528407B (zh) 2016-04-01
JP6100391B2 (ja) 2017-03-22
KR101401141B1 (ko) 2014-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6100391B2 (ja) 異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子
JP2016504718A (ja) 異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子
JP6417220B2 (ja) 保護素子
JP6017603B2 (ja) 複合保護素子
TWI715692B (zh) 熔絲元件
TWI653653B (zh) Protective component
US20150303018A1 (en) Fuse
JP2008311106A (ja) パック電池
US20150249333A1 (en) Complex protection device of blocking the abnormal state of current and voltage
WO2016017567A1 (ja) 保護素子及び保護回路
KR101395495B1 (ko) 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자
TWI629701B (zh) Protective element and structure body with protective element
JP2012129124A (ja) 回路保護素子およびそれを用いた電池パック装置
KR101504132B1 (ko) 복합보호소자
JP2015005508A (ja) 回路保護装置
TW202027118A (zh) 保護元件
KR101547439B1 (ko) 복합보호소자
KR101508098B1 (ko) 복합보호소자
KR101547427B1 (ko) 복합보호소자

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160610

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160621

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160906

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170214

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170222

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6100391

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250