JP2020098755A - 保護素子及びバッテリパック - Google Patents
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Abstract
Description
本技術が適用された保護素子1は、図1(A)(B)に示すように、可溶導体2と、溶導体2の一方の面に接続された溶断部材4を有する。溶断部材4は、可溶導体2の一方の面に接続された絶縁基板3と、絶縁基板3の可溶導体2に接続される表面3aに形成され、可溶導体2と接続されることにより可溶導体2の変形を抑制する変形抑制電極5とを有する。そして、保護素子1は、外部回路に組み込まれることにより、可溶導体2が当該外部回路の電流経路の一部を構成し、後述する発熱体10の発熱、あるいは定格を超える過電流によって溶断することにより電流経路を遮断するものである。
絶縁基板3の表面3aには、可溶導体2の変形を抑制する変形抑制電極5が形成されている。変形抑制電極5は、接続ハンダ20等の接合材料を介して可溶導体2と接続されている。そして、変形抑制電極5は、溶断部材4と可溶導体2との接続や保護素子1の外部回路基板上への実装においてリフロー加熱される等、溶断部材4が高温環境に曝されたときに、可溶導体2の熱を絶縁基板3側へ放熱させ、畜熱によって可溶導体2が変形することを防止できる。
[放熱電極]
次いで、可溶導体2について説明する。可溶導体2は、第1及び第2の外部接続電極11,12間にわたって実装され、発熱体10の通電による発熱、又は定格を超える電流が通電することによって自己発熱(ジュール熱)により溶断し、第1の電極11と第2の電極12との間の電流経路を遮断するものである。
可溶導体2を溶断する発熱体10は、比較的抵抗値が高く通電すると発熱する導電性を有する部材であって、たとえばニクロム、W、Mo、Ru、Cu、Ag、あるいはこれらを主成分とする合金等からなる。これらの合金あるいは組成物、化合物の粉状体を樹脂バインダ等と混合してペースト状にしたものを、絶縁基板3の裏面3bにスクリーン印刷技術を用いてパターン形成して、焼成する等によって形成することができる。
このような保護素子1は、図11に示すように、例えばリチウムイオン二次電池のバッテリパック30内の回路に組み込まれて用いられる。バッテリパック30は、例えば、合計4個のリチウムイオン二次電池のバッテリセル31〜34からなるバッテリスタック35を有する。
バッテリパック30に定格を超える過電流が通電されると、保護素子1は、可溶導体2が自己発熱により溶融し、バッテリパック30の充放電経路を遮断する。このとき、保護素子1は、絶縁基板3上に変形抑制電極5及び表面電極6を設けているため、可溶導体2の溶断部位を変形抑制電極5と表面電極6との間の狭い領域に限定している。したがって、保護素子1は、大電流用途に対応するために可溶導体2の断面積を増大させた場合にも、遮断時における溶融導体2aの体積を減少させ、アーク放電による溶融導体2aの飛散を軽減し絶縁抵抗を向上することができ、また遮断時に絶縁基板3に加わる衝撃を低減し、絶縁基板3の破壊を抑制することができる。
次いで、図13を用いて、本技術が適用された保護素子の第2の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、上述した保護素子1と同じ部材については同じ符号を付してその詳細を省略する。図13(A)(B)に示す保護素子50は、上述した溶断部材4が、可溶導体2の一方の面及び他方の面にそれぞれ配設されている。図14は、保護素子50の回路図である。可溶導体2の表面及び裏面に配設された各溶断部材4は、それぞれ発熱体10の一端が、各絶縁基板3に形成された表面電極6を介して可溶導体2と接続され、発熱体10の他端が各絶縁基板3に形成された第3の外部接続電極19を介して発熱体10を発熱させるための電源に接続される。
Claims (15)
- 可溶導体と、
上記可溶導体の一方の面に接続された溶断部材を備え、
上記溶断部材は、絶縁基板と、上記絶縁基板の上記可溶導体に接続される表面に形成され、上記可溶導体と接続され、上記可溶導体の変形を抑制する変形抑制電極とを有する保護素子。 - 上記変形抑制電極は、上記可溶導体との接続部位において複数の小電極により構成されている請求項1に記載の保護素子。
- 上記可溶導体は、上記絶縁基板の上記表面の相対向する一対の側縁にわたって搭載され、
上記変形抑制電極は、上記絶縁基板の外周側に形成されている請求項1又は2に記載の保護素子。 - 上記変形抑制電極は、上記絶縁基板の上記一対の側縁側にそれぞれ形成されている請求項3に記載の保護素子。
- 上記変形抑制電極は、上記可溶導体の幅方向を長手方向とする矩形状に形成されている請求項3又は4に記載の保護素子。
- 複数の上記小電極が、上記可溶導体の幅方向に並列され、上記可溶導体と重畳されている請求項2に記載の保護素子。
- 上記変形抑制電極は、上記可溶導体の幅方向の側縁より外側に延在されている請求項1〜6のいずれか1項に記載の保護素子。
- 上記絶縁基板に形成され、上記可溶導体を溶融させる発熱体と、
上記絶縁基板の上記表面に形成され、上記発熱体及び上記可溶導体と接続された表面電極と、
上記絶縁基板に形成され、上記発熱体へ給電する外部電源と接続される発熱体電極とを有する請求項1〜7のいずれか1項に記載の保護素子。 - 上記表面電極には、溶融した上記可溶導体を吸引する吸引孔が開口され、
上記吸引孔は、内面に上記表面電極と接続された導電層が形成されるとともに、上記絶縁基板の厚さ方向に設けられた貫通孔又は非貫通孔である請求項8に記載の保護素子。 - 上記吸引孔は貫通孔であり、
上記絶縁基板の裏面には、上記導電層と接続された裏面電極が形成されている請求項9記載の保護素子。 - 第1の外部接続電極と、
第2の外部接続電極を有し、
上記可溶導体は、上記第1の外部接続電極と上記第2の外部接続電極の間にわたって接続され、
上記可溶導体が溶融することにより、上記第1の外部接続電極と上記第2の外部接続電極との間の電流経路を遮断する請求項1〜10のいずれか1項に記載の保護素子。 - 可溶導体と、
上記可溶導体の一方の面に接続された第1の溶断部材と、
上記可溶導体の他方の面に接続された第2の溶断部材を備え、
上記第1の溶断部材は、第1の絶縁基板と、上記第1の絶縁基板の上記可溶導体に接続される表面に形成され、上記可溶導体と接続され、上記可溶導体の変形を抑制する第1の変形抑制電極とを有し、
上記第2の溶断部材は、第2の絶縁基板と、上記第2の絶縁基板の上記可溶導体に接続される表面に形成され、上記可溶導体と接続され、上記可溶導体の変形を抑制する第2の変形抑制電極とを有する保護素子。 - 上記第1、第2の絶縁基板に形成された上記第1、第2の変形抑制電極は、上記可溶導体を介して互いに対向する請求項12に記載の保護素子。
- 1つ以上のバッテリセルと、
上記バッテリセルの充放電経路上に接続され、該充放電経路を遮断する保護素子と、
上記バッテリセルの電圧値を検出して上記保護素子への通電を制御する電流制御素子とを備え、
上記保護素子は、
上記充放電経路上に接続される可溶導体と、
上記可溶導体の一方の面に接続された溶断部材を備え、
上記溶断部材は、絶縁基板と、上記絶縁基板の上記可溶導体に接続される表面に形成され、上記可溶導体と接続され、上記可溶導体の変形を抑制する変形抑制電極とを有し、
上記可溶導体が溶融することにより上記充放電経路を遮断するバッテリパック。 - 1つ以上のバッテリセルと、
上記バッテリセルの充放電経路上に接続され、該充放電経路を遮断する保護素子と、
上記バッテリセルの電圧値を検出して上記保護素子への通電を制御する電流制御素子とを備え、
上記保護素子は、
上記充放電経路上に接続される可溶導体と、
上記可溶導体の一方の面に接続された第1の溶断部材と、
上記可溶導体の他方の面に接続された第2の溶断部材を備え、
上記第1の溶断部材は、第1の絶縁基板と、上記第1の絶縁基板の上記可溶導体に接続される表面に形成され、上記可溶導体と接続され、上記可溶導体の変形を抑制する第1の変形抑制電極とを有し、
上記第2の溶断部材は、第2の絶縁基板と、上記第2の絶縁基板の上記可溶導体に接続される表面に形成され、上記可溶導体と接続され、上記可溶導体の変形を抑制する第2の変形抑制電極とを有し、
上記可溶導体が溶融することにより上記充放電経路を遮断するバッテリパック。
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