JP2020127258A - Protection circuit - Google Patents

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Abstract

To provide a protection circuit capable of downsizing an apparatus with a simple configuration while surely suppressing noise and further capable of reducing influences to be exerted upon a human body by noise.SOLUTION: A protection circuit 2A comprises: a protection element 10 including a soluble metal body 11 connected on an electrification path inside of a battery pack 1, and a heater element 12 connected to the soluble metal body 11 and capable of fusing the soluble metal body 11 by heating; a protection device 20 for detecting abnormality of a battery 3 connected to the electrification path; a switching element 30 which is operated to electrify the heater element 12 of the protection element 10 on the basis of a detection result of the protection device 20; and a frequency selection element 40 connected in parallel with the switching element 30 and passing noise in a predetermined frequency band.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、保護回路に関し、例えば、二次電池の充放電回路に設けられる保護回路に関する。 The present invention relates to a protection circuit, for example, a protection circuit provided in a charge/discharge circuit of a secondary battery.

従来、保護回路は、携帯電話や携帯型コンピュータなどのモバイル機器や、充電式の電動機器など、二次電池が搭載された様々な機器に実装されている。リチウムイオン二次電池を搭載したバッテリパックの保護回路として、例えばバッテリパックの充放電回路上に、ヒューズエレメントとヒーターとで構成されるヒーター付ヒューズを接続した構成が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a protection circuit is mounted on various devices including a rechargeable battery, such as mobile devices such as mobile phones and portable computers, and rechargeable electric devices. As a protection circuit for a battery pack equipped with a lithium ion secondary battery, for example, a configuration is known in which a fuse with a heater composed of a fuse element and a heater is connected on a charge/discharge circuit of the battery pack.

上記保護回路において、過充電などの異常時には、検知素子がヒーターに急激に電流を流すことでヒーターが発熱し、その熱によってヒューズエレメントが溶断される。例えば、電圧検知用ＩＣが設けられた保護回路において、電圧検知用ＩＣが過電圧を検知したときに、ヒーターの通電経路上の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）がオンとなり、これによりヒーターが発熱し、当該ヒーターの熱によってヒューズエレメントが溶断する構成がある（特許文献１）。 In the above protection circuit, when an abnormality such as overcharging occurs, the detection element rapidly supplies a current to the heater to heat the heater, and the heat causes the fuse element to melt. For example, in a protection circuit provided with a voltage detection IC, when the voltage detection IC detects an overvoltage, a field effect transistor (FET) on the energization path of the heater is turned on, which causes the heater to generate heat, There is a configuration in which the fuse element is melted by the heat of the heater (Patent Document 1).

ここで、ＩＣやＦＥＴを構成する半導体は、機器内部で発生するノイズや外部から侵入するノイズによって誤動作するリスクがある。例えば、リチウムイオン電池を用いた上記のような保護回路において、過電圧を監視するための電圧検知用ＩＣが誤動作した場合、ヒーター付ヒューズが意図せずに切れてしまい、機器が使用不能に陥る虞がある。よって、ＩＣに悪影響を与える可能性のあるノイズを抑制するための対策を講じる必要がある。 Here, there is a risk that a semiconductor constituting an IC or FET malfunctions due to noise generated inside the device or noise entering from the outside. For example, in the above-mentioned protection circuit using a lithium-ion battery, if the voltage detection IC for monitoring overvoltage malfunctions, the fuse with a heater may be unintentionally blown and the device may become unusable. There is. Therefore, it is necessary to take measures to suppress noise that may adversely affect the IC.

ノイズを抑制する手段として、例えば、リチウムイオン電池の高周波内部インピーダンスよりも充分に低い値の大容量コンデンサ、又は、リチウムイオン電池の高周波内部インピ−ダンスよりも低い値の組電池を、リチウムイオン電池の電圧以上の電圧となるようにリチウムイオン電池と並列に接続して構成されるリチウムイオン電池パックの保護回路が提案されている（特許文献２）。 As means for suppressing noise, for example, a large-capacity capacitor having a value sufficiently lower than the high frequency internal impedance of a lithium ion battery, or an assembled battery having a value lower than the high frequency internal impedance of a lithium ion battery is used. There has been proposed a protection circuit for a lithium-ion battery pack, which is configured to be connected in parallel with a lithium-ion battery so as to have a voltage equal to or higher than the voltage (Patent Document 2).

特開２００８−２６３７７６号公報JP, 2008-263776, A 特開平０９−４５３７５号公報JP, 09-45375, A

一般に、ノイズを抑制するための方法としては、以下の（１）〜（４）が挙げられる。
（１）磁性体等を分散したノイズ吸収シートに代表される、電磁エネルギーを熱エネルギーに変換する方法
（２）金属シールドに代表される、不要輻射を反射する方法
（３）フィルターに代表される、伝送線路上のノイズを基板ＧＮＤへ排出する方法
（４）機器外部へノイズを放出する方法 Generally, the following methods (1) to (4) are mentioned as methods for suppressing noise.
(1) A method of converting electromagnetic energy into heat energy, which is represented by a noise absorbing sheet in which a magnetic material or the like is dispersed, (2) A method of reflecting unnecessary radiation, which is represented by a metal shield, and (3) A filter is represented. , Method of discharging noise on transmission line to substrate GND (4) Method of discharging noise to outside of device

しかし、上記（２），（３）の方法では、ノイズそのもののエネルギーは殆ど減衰されずに維持される為、基板ＧＮＤ等を介して、離れた箇所で発生したノイズが周り込むことがあり、結果的に機器全体としてノイズを抑制することができない場合がある。よって、特許文献２においてコンデンサを設ける構成では、ノイズをＧＮＤに排出するため、ノイズを確実に抑制することができず、また、組電池を設ける構成では、機器が大型化するという問題がある。 However, in the above methods (2) and (3), the energy of the noise itself is maintained without being substantially attenuated, so that the noise generated at a distant place may go around via the substrate GND or the like, As a result, noise may not be suppressed in the entire device. Therefore, in the configuration in which the capacitor is provided in Patent Document 2, since the noise is discharged to the GND, the noise cannot be reliably suppressed, and in the configuration in which the assembled battery is provided, there is a problem that the device becomes large.

また、上記（４）の方法では、ノイズを機器外部へ放出することで機器内部のノイズレベルは低下するが、ノイズはＩＣのみならず、人体に対しても悪影響を及ぼす虞があることから、できる限り機器内部でノイズを抑制することが望ましい。 Further, in the above method (4), although the noise level inside the device is lowered by releasing the noise to the outside of the device, the noise may adversely affect not only the IC but also the human body. It is desirable to suppress noise inside the device as much as possible.

また、上記（１）の方法、すなわちノイズを熱エネルギーに変換するノイズ吸収シートを用いる方法では、磁性体の透磁率や粒径（特に粒径）に因ってノイズ吸収シートの周波数特性が変わるため、数百ｋＨｚ程度の低周波ノイズを吸収するためには、粒径の大きい磁性体をノイズ吸収シートに含有させる必要がある。よって、ノイズ吸収シートの厚さが大きくなり、機器が大型化するという問題がある。 Further, in the above method (1), that is, a method using a noise absorbing sheet that converts noise into heat energy, the frequency characteristic of the noise absorbing sheet changes due to the magnetic permeability and particle size (particularly particle size) of the magnetic material. Therefore, in order to absorb low frequency noise of about several hundred kHz, it is necessary to include a magnetic material having a large particle size in the noise absorbing sheet. Therefore, there is a problem that the thickness of the noise absorbing sheet becomes large and the device becomes large.

本発明の目的は、ノイズを確実に抑制しつつ、簡単な構成で機器の小型化を実現し、更にはノイズの人体への影響を低減することが可能な保護回路を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a protection circuit that can suppress noise, realize downsizing of a device with a simple configuration, and further reduce the influence of noise on the human body.

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
［１］通電経路上に接続された可溶金属体と、前記可溶金属体に接続され、前記可溶金属体を加熱により溶断可能な発熱体とを有する保護素子と、
前記通電経路に接続された機器の異常を検出する保護デバイスと、
前記保護デバイスの検出結果に基づいて、前記保護素子の前記発熱体への通電を行うように動作するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子と並列に接続され、所定の周波数帯域におけるノイズを通過する周波数選択素子と、
を備える保護回路。
［２］前記所定の周波数帯域は、１ｋＨｚ〜１ＧＨｚである、上記［１］に記載の保護回路。
［３］前記所定の周波数帯域におけるノイズの磁気エネルギーが、前記発熱体で熱エネルギーに変換される、上記［１］または［２］に記載の保護回路。
［４］前記周波数選択素子は、ハイパスフィルタである、上記［１］に記載の保護回路。
［５］前記機器は、前記通電経路に接続されたバッテリであり、
前記保護デバイスは、前記バッテリの電圧を検出し、前記電圧に基づいて前記バッテリに異常が生じているか否かを判別する、上記［１］に記載の保護回路。
［６］通電経路上に接続された可溶金属体と、前記可溶金属体に接続され、前記可溶金属体を加熱により溶断可能な発熱体とを有する保護素子と、
前記通電経路に接続された機器の異常を検出する保護デバイスと、
前記保護デバイスの検出結果に基づいて、前記保護素子の前記発熱体への通電を行うように動作するスイッチング素子と、
を備え、
前記スイッチング素子は、所定の周波数帯域のノイズを選択的に出力する周波数選択性を有する半導体素子で構成される、上記［１］に記載の保護回路。
［７］前記所定の周波数帯域は、１ｋＨｚ〜１ＧＨｚである、上記［６］に記載の保護回路。
［８］前記所定の周波数帯域におけるノイズの磁気エネルギーが、前記発熱体で熱エネルギーに変換される、上記［６］または［７］に記載の保護回路。
［９］前記半導体素子は、電界効果トランジスタである、上記［６］に記載の保護回路。
［１０］前記機器は、前記通電経路に接続されたバッテリであり、
前記保護デバイスは、前記バッテリの電圧を検出し、前記電圧に基づいて前記バッテリに異常が生じているか否かを判別する、上記［６］に記載の保護回路。 In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
[1] A protective element having a fusible metal body connected on an energization path and a heating element connected to the fusible metal body and capable of fusing the fusible metal body by heating.
A protection device for detecting an abnormality of a device connected to the energization path,
Based on the detection result of the protection device, a switching element that operates to energize the heating element of the protection element,
A frequency selection element connected in parallel with the switching element and passing noise in a predetermined frequency band,
Protection circuit with.
[2] The protection circuit according to [1], wherein the predetermined frequency band is 1 kHz to 1 GHz.
[3] The protection circuit according to the above [1] or [2], wherein magnetic energy of noise in the predetermined frequency band is converted into heat energy by the heating element.
[4] The protection circuit according to [1], wherein the frequency selection element is a high-pass filter.
[5] The device is a battery connected to the energization path,
The protection circuit according to [1], wherein the protection device detects the voltage of the battery and determines whether or not an abnormality has occurred in the battery based on the voltage.
[6] A protective element having a fusible metal body connected on an energization path and a heating element connected to the fusible metal body and capable of fusing the fusible metal body by heating.
A protection device for detecting an abnormality of a device connected to the energization path,
Based on the detection result of the protection device, a switching element that operates to energize the heating element of the protection element,
Equipped with
The protection circuit according to [1], wherein the switching element is composed of a semiconductor element having frequency selectivity that selectively outputs noise in a predetermined frequency band.
[7] The protection circuit according to [6], wherein the predetermined frequency band is 1 kHz to 1 GHz.
[8] The protection circuit according to the above [6] or [7], wherein the magnetic energy of noise in the predetermined frequency band is converted into heat energy by the heating element.
[9] The protection circuit according to the above [6], wherein the semiconductor element is a field effect transistor.
[10] The device is a battery connected to the energization path,
The protection circuit according to [6], wherein the protection device detects the voltage of the battery and determines whether or not an abnormality has occurred in the battery based on the voltage.

本発明によれば、ノイズを確実に抑制しつつ、簡単な構成で機器の小型化を実現し、更にはノイズの人体への影響を低減することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while suppressing noise reliably, a compact structure can be implement|achieved by a simple structure and the influence of noise on a human body can be reduced.

図１は、本発明の第１実施形態に係る保護回路の構成を概略的に示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram schematically showing the configuration of the protection circuit according to the first embodiment of the present invention. 図２は、本発明の第２実施形態に係る保護回路の構成を概略的に示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram schematically showing the configuration of the protection circuit according to the second embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、本発明の第１実施形態に係る保護回路の構成を概略的に示す回路図である。本実施形態では、携帯電話などのモバイル機器に実装されるバッテリパックの保護回路を例に挙げて説明する。 FIG. 1 is a circuit diagram schematically showing the configuration of the protection circuit according to the first embodiment of the present invention. In this embodiment, a battery pack protection circuit mounted on a mobile device such as a mobile phone will be described as an example.

図１に示すように、保護回路２Ａは、バッテリパック１内の通電経路上に接続された可溶金属体１１と、可溶金属体１１に接続され、可溶金属体１１を加熱により溶断可能な発熱体１２とを有する保護素子１０と、上記通電経路に接続されたバッテリ３（機器）の異常を検出する保護デバイス２０と、保護デバイス２０の検出結果に基づいて、保護素子１０の発熱体１２への通電を行うように動作するスイッチング素子３０と、スイッチング素子３０と並列に接続され、所定の周波数帯域におけるノイズを通過させる周波数選択素子４０とを備える。 As shown in FIG. 1, the protection circuit 2A is connected to the fusible metal body 11 connected on the energization path in the battery pack 1 and the fusible metal body 11, and the fusible metal body 11 can be melted by heating. Based on the detection result of the protection device 20, based on the detection result of the protection device 20, the protection device 10 having a different heating element 12, the protection device 20 detecting an abnormality of the battery 3 (device) connected to the energization path. A switching element 30 that operates so as to energize 12 and a frequency selection element 40 that is connected in parallel with the switching element 30 and that passes noise in a predetermined frequency band are provided.

保護素子１０は、第１接続部Ａ、第２接続部Ｂおよび第３接続部Ｃで外部回路に接続されており、これにより保護回路２Ａの一部を構成している。この保護素子１０では、可溶金属体１１は、第１接続部Ａおよび第２接続部Ｂを介してバッテリ３の通電経路（充放電経路）に接続されると共に、発熱体１２がスイッチング素子３０を介してバッテリ３の給電経路に接続されており、保護素子１０の動作が保護デバイス２０によって制御される。保護素子１０は、例えばヒーター付きヒューズで構成されている。 The protection element 10 is connected to the external circuit at the first connection portion A, the second connection portion B, and the third connection portion C, and thereby constitutes a part of the protection circuit 2A. In the protection element 10, the fusible metal body 11 is connected to the energization path (charging/discharging path) of the battery 3 via the first connection portion A and the second connection portion B, and the heating element 12 is connected to the switching element 30. Is connected to the power supply path of the battery 3 via the, and the operation of the protection element 10 is controlled by the protection device 20. The protection element 10 is composed of, for example, a fuse with a heater.

可溶金属体１１は、例えば、不図示の基板上で直列接続された第１ヒューズエレメント１１Ａおよび第２ヒューズエレメント１１Ｂで構成されている。発熱体１２は、第１ヒューズエレメント１１Ａと第２ヒューズエレメント１１Ｂとの間に接続されている。 The fusible metal body 11 is composed of, for example, a first fuse element 11A and a second fuse element 11B connected in series on a substrate (not shown). The heating element 12 is connected between the first fuse element 11A and the second fuse element 11B.

第１ヒューズエレメント１１Ａおよび第２ヒューズエレメント１１Ｂは、一体で形成されるか、または別部材で構成されている。第１ヒューズエレメント１１Ａおよび第２ヒューズエレメント１１Ｂは、例えば薄片状あるいは棒状である。 The first fuse element 11A and the second fuse element 11B are integrally formed or are formed as separate members. The first fuse element 11A and the second fuse element 11B are, for example, flakes or rods.

可溶金属体１１は、低融点金属層と、該低融点金属よりも融点の高い高融点金属で構成された高融点金属層とを含む積層体であるのが好ましい。この場合、第１ヒューズエレメント１１Ａおよび第２ヒューズエレメント１１Ｂも、低融点金属層と、該低融点金属よりも融点の高い高融点金属で構成された高融点金属層とを含む積層体である。また、可溶金属体１１は、内層としての低融点金属層と、上記内層としての低融点金属層を被覆する外層としての高融点金属層とで構成される被覆構造を有するのがより好ましい。 The soluble metal body 11 is preferably a laminated body including a low melting point metal layer and a high melting point metal layer made of a high melting point metal having a higher melting point than the low melting point metal. In this case, the first fuse element 11A and the second fuse element 11B are also a laminated body including a low melting point metal layer and a high melting point metal layer formed of a high melting point metal having a higher melting point than the low melting point metal. It is more preferable that the fusible metal body 11 has a coating structure including a low melting point metal layer as an inner layer and a high melting point metal layer as an outer layer that covers the low melting point metal layer as the inner layer.

上記低融点金属層を構成する材料は、従来からヒューズ材料として使用されている種々の低融点金属を用いることができる。低融点金属としては、ＳｎＳｂ合金、ＢｉＳｎＰｂ合金、ＢｉＰｂＳｎ合金、ＢｉＰｂ合金、ＢｉＳｎ合金、ＳｎＰｂ合金、ＳｎＡｇ合金、ＳｎＡｇＣｕ合金、ＰｂＩｎ合金、ＺｎＡｌ合金、ＩｎＳｎ合金、ＰｂＡｇＳｎ合金等を挙げることができる。低融点金属層は、必ずしもリフロー温度よりも高い融点を有する必要はなく、２００℃程度で溶融してもよい。 As the material forming the low melting point metal layer, various low melting point metals conventionally used as fuse materials can be used. Examples of the low melting point metal include SnSb alloy, BiSnPb alloy, BiPbSn alloy, BiPb alloy, BiSn alloy, SnPb alloy, SnAg alloy, SnAgCu alloy, PbIn alloy, ZnAl alloy, InSn alloy, PbAgSn alloy and the like. The low melting point metal layer does not necessarily have a melting point higher than the reflow temperature, and may be melted at about 200°C.

上記高融点金属層を構成する材料は、例えば、Ａｇ、Ｃｕ、または、Ａｇ若しくはＣｕを主成分とする金属を用いることができる。この高融点金属層は、可溶金属体１１をリフロー炉によって外部回路基板上に実装する場合においても溶融しない高い融点を有する。 As the material forming the refractory metal layer, for example, Ag, Cu, or a metal containing Ag or Cu as a main component can be used. This high melting point metal layer has a high melting point that does not melt even when the soluble metal body 11 is mounted on an external circuit board by a reflow furnace.

発熱体１２は、ヒーターで構成される。ヒーターは、例えば、酸化ルテニウムやカーボンブラック等の導電材料と、水ガラス等の無機系バインダや熱硬化性樹脂等の有機系バインダとからなる抵抗ペーストを塗布し、必要に応じて焼成することによって形成される。また、ヒーターとしては、酸化ルテニウムやカーボンブラック等の薄膜を、印刷、メッキ、蒸着、スパッタの工程を経て形成してもよく、これらフィルムの貼付や積層等によって形成してもよい。 The heating element 12 is composed of a heater. The heater is, for example, by applying a resistance paste made of a conductive material such as ruthenium oxide or carbon black, and an inorganic binder such as water glass or an organic binder such as a thermosetting resin, and firing the paste if necessary. It is formed. As the heater, a thin film of ruthenium oxide, carbon black or the like may be formed through the steps of printing, plating, vapor deposition and sputtering, or may be formed by sticking or laminating these films.

保護デバイス２０は、保護素子１０の通電経路に接続されたバッテリ３の電圧、具体的にはバッテリセル３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄの各々の電圧を検出し、該電圧に基づいてバッテリ３（バッテリセル３Ａ〜３Ｄ）に過充電などの異常が生じたか否かを判別する。バッテリセル３Ａ〜３Ｄで異常が生じた場合には、保護デバイス２０は、保護素子１０を作動させることにより通電経路を遮断する。
保護デバイス２０は、該保護デバイス２０の検出結果に応じて保護素子１０への通電動作を制御するスイッチング素子３０と接続されており、更に、第３接続部Ｃを介して保護素子１０と接続されている。そして、保護デバイス２０は、バッテリセル３Ａ〜３Ｄの異常に応じて制御信号をスイッチング素子３０に出力する。 The protection device 20 detects the voltage of the battery 3 connected to the energization path of the protection element 10, specifically, the voltage of each of the battery cells 3A, 3B, 3C, 3D, and based on the voltage, the battery 3 (battery 3 It is determined whether or not an abnormality such as overcharge occurs in the cells 3A to 3D). When an abnormality occurs in the battery cells 3A to 3D, the protection device 20 operates the protection element 10 to cut off the energization path.
The protection device 20 is connected to the switching element 30 that controls the energization operation to the protection element 10 according to the detection result of the protection device 20, and is further connected to the protection element 10 via the third connection portion C. ing. Then, the protection device 20 outputs a control signal to the switching element 30 according to the abnormality of the battery cells 3A to 3D.

スイッチング素子３０は、例えば電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴともいう）で構成されている。スイッチング素子３０は、保護デバイス２０から出力される制御信号によって、バッテリセル３Ａ〜３Ｄの電圧が過放電又は過充電状態を示す所定値以上であるときに、保護素子１０に通電させてバッテリ３の通電経路を遮断するように動作する。 The switching element 30 is composed of, for example, a field effect transistor (hereinafter, also referred to as FET). When the voltage of the battery cells 3A to 3D is equal to or higher than a predetermined value indicating the over-discharged or over-charged state, the switching element 30 causes the protection element 10 to be energized by the control signal output from the protection device 20. It operates to cut off the energization path.

周波数選択素子４０は、例えばハイパスフィルタであり、上記所定の周波数領域におけるノイズを通過する。所定の周波数帯域は、例えば１ｋＨｚ〜１ＧＨｚであり、好ましくは１ｋＨｚ〜１ＭＨｚである。周波数選択素子４０は、上述のようにスイッチング素子３０と並列に接続されており、所定の周波数帯域におけるノイズが通電経路を伝搬して周波数選択素子４０に到達する。 The frequency selection element 40 is, for example, a high-pass filter, and passes the noise in the predetermined frequency range. The predetermined frequency band is, for example, 1 kHz to 1 GHz, and preferably 1 kHz to 1 MHz. The frequency selection element 40 is connected in parallel with the switching element 30 as described above, and noise in a predetermined frequency band propagates through the conduction path and reaches the frequency selection element 40.

上記のように構成される保護回路２Ａにおいて、バッテリ３の充電時には、充電装置４から外部回路を介してバッテリ３に電力が供給される。また、バッテリ３の放電時には、バッテリ３から外部回路に電力が供給される。バッテリ３は、一次電池あるいは二次電池であり、例えばリチウムイオン二次電池などが挙げられる。外部回路には、例えば不図示のモーターやコンバータなどの負荷が接続される。 In the protection circuit 2A configured as described above, when the battery 3 is charged, electric power is supplied from the charging device 4 to the battery 3 via the external circuit. Further, when the battery 3 is discharged, power is supplied from the battery 3 to the external circuit. The battery 3 is a primary battery or a secondary battery, and examples thereof include a lithium ion secondary battery. A load such as a motor or converter (not shown) is connected to the external circuit.

保護デバイス２０は、バッテリセル３Ａ〜３Ｄの各々の電圧を検出し、バッテリセル３Ａ〜３Ｄのいずれかに過充電などの異常が生じたと判別したときは、スイッチング素子３０へ制御信号を出力する。これにより、スイッチング素子３０は発熱体１２に通電するように動作し、その結果、発熱体１２の発熱によって、可溶金属体１１を構成する第１ヒューズエレメント１１Ａおよび第２ヒューズエレメント１１Ｂの少なくとも一方が溶断される。これにより、バッテリセル３Ａ〜３Ｄの通電経路が遮断される。 The protection device 20 detects the voltage of each of the battery cells 3A to 3D and outputs a control signal to the switching element 30 when it is determined that an abnormality such as overcharge has occurred in any of the battery cells 3A to 3D. As a result, the switching element 30 operates so as to energize the heating element 12, and as a result, the heat generated by the heating element 12 causes at least one of the first fuse element 11A and the second fuse element 11B forming the fusible metal body 11. Is blown out. As a result, the power supply paths of the battery cells 3A to 3D are cut off.

また、所定の周波数帯域におけるノイズが通電経路を伝搬して周波数選択素子４０に到達すると、周波数選択素子４０を通過し、保護素子１０の発熱体１２に到達する。そして、発熱体１２において、所定の周波数帯域におけるノイズの磁気エネルギーが、発熱体１２によって熱エネルギーに変換される。このとき、ノイズによって発熱体１２で発生する熱エネルギーは、保護デバイス２０の異常検出時にバッテリ３から供給される電力によって発生する熱エネルギーよりも十分に低いため、保護素子１０の可溶金属体１１が溶断されることは無い。 Further, when noise in a predetermined frequency band propagates through the conduction path and reaches the frequency selection element 40, it passes through the frequency selection element 40 and reaches the heating element 12 of the protection element 10. Then, in the heating element 12, magnetic energy of noise in a predetermined frequency band is converted into heat energy by the heating element 12. At this time, the thermal energy generated by the heating element 12 due to noise is sufficiently lower than the thermal energy generated by the electric power supplied from the battery 3 when the abnormality of the protection device 20 is detected. Will not be blown away.

上述したように、本実施形態によれば、周波数選択素子４０がスイッチング素子３０と並列に接続され、所定の周波数帯域におけるノイズが周波数選択素子４０を通過するので、周波数選択素子４０を通過したノイズが保護素子１０の発熱体１２に到達し、当該ノイズを発熱体１２で吸収することができる。よって、保護デバイス２０に悪影響を及ぼすノイズを確実に抑制することが可能となる。また、保護回路２Ａに周波数選択素子４０を設けることで簡単にノイズを吸収することができ、ノイズ吸収シート等の他の部材を設ける必要がない。特に、低周波領域におけるノイズを抑制する場合であっても、厚さの大きいノイズ吸収シートを設ける必要が無く、保護回路２Ａやバッテリパック１を小型化することが可能となる。更に、周波数選択素子４０を通過したノイズが発熱体１２で吸収されるので、モバイル機器の内部でノイズを抑制することができ、ノイズの人体への影響を低減することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, since the frequency selection element 40 is connected in parallel with the switching element 30 and the noise in the predetermined frequency band passes through the frequency selection element 40, the noise that has passed through the frequency selection element 40 Reaches the heating element 12 of the protection element 10, and the noise can be absorbed by the heating element 12. Therefore, it is possible to reliably suppress the noise that adversely affects the protection device 20. Further, by providing the frequency selection element 40 in the protection circuit 2A, noise can be easily absorbed, and it is not necessary to provide another member such as a noise absorption sheet. In particular, even when suppressing noise in the low frequency region, it is not necessary to provide a noise absorbing sheet having a large thickness, and the protection circuit 2A and the battery pack 1 can be downsized. Further, the noise that has passed through the frequency selection element 40 is absorbed by the heating element 12, so that the noise can be suppressed inside the mobile device, and the influence of the noise on the human body can be reduced.

図２は、本発明の第２実施形態に係る保護回路の構成を概略的に示す回路図である。本第２実施形態に係る保護回路は、第１実施形態に係る保護回路２Ａと基本的に同じであり、同一の構成要素には、同一番号を付してその説明を省略し、主に異なる部分を以下に説明する。 FIG. 2 is a circuit diagram schematically showing the configuration of the protection circuit according to the second embodiment of the present invention. The protection circuit according to the second embodiment is basically the same as the protection circuit 2A according to the first embodiment, and the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The part will be described below.

図２に示すように、保護回路２Ｂは、通電経路上に接続された可溶金属体１１と、可溶金属体１１に接続され、可溶金属体１１を加熱により溶断可能な発熱体１２とを有する保護素子１０と、上記通電経路に接続されたバッテリ３の異常を検出する保護デバイス２０と、保護デバイス２０の検出結果に基づいて、保護素子１０の発熱体１２への通電を行うように動作するスイッチング素子５０とを備える。 As shown in FIG. 2, the protection circuit 2B includes a fusible metal body 11 connected on the energizing path, and a heating element 12 connected to the fusible metal body 11 and capable of fusing the fusible metal body 11 by heating. Based on the detection result of the protection device 20, which detects the abnormality of the battery 3 connected to the energization path, and the protection element 10 having the above-mentioned energization path, the heating element 12 of the protection element 10 is energized. And a switching element 50 that operates.

スイッチング素子５０は、所定の周波数帯域のノイズを選択的に出力する周波数選択性を有する半導体素子で構成されている。所定の周波数帯域は、例えば１ｋＨｚ〜１ＧＨｚであり、好ましくは１ｋＨｚ〜１ＭＨｚである。半導体素子は、例えばＦＥＴである。ＦＥＴとしては、特に制限は無いが、例えば接合型ＦＥＴやＭＯＳ型ＦＥＴを用いることができる。本実施形態では、ＦＥＴのゲートが保護デバイス２０に接続され、ドレインが発熱体１２に接続されている。 The switching element 50 is composed of a semiconductor element having frequency selectivity that selectively outputs noise in a predetermined frequency band. The predetermined frequency band is, for example, 1 kHz to 1 GHz, and preferably 1 kHz to 1 MHz. The semiconductor element is, for example, a FET. The FET is not particularly limited, but for example, a junction type FET or a MOS type FET can be used. In the present embodiment, the gate of the FET is connected to the protection device 20, and the drain is connected to the heating element 12.

半導体素子がＦＥＴである場合、ＦＥＴは、ノイズの発生源となる負荷の近傍に配置されるのが好ましい。スイッチング方式のモーターやコンバータなどの負荷は、スイッチング時にノイズが発生する場合があるため、このような負荷の近傍にＦＥＴを配置することで、発生直後のノイズを抑制することが可能となる。 When the semiconductor element is a FET, the FET is preferably arranged in the vicinity of a load that is a source of noise. A load such as a switching type motor or converter may generate noise during switching. Therefore, by disposing an FET in the vicinity of such a load, it is possible to suppress the noise immediately after the generation.

本第２実施形態によれば、スイッチング素子５０が、スイッチ機能に加えて周波数選択機能を有する半導体素子で構成されている。よって、半導体素子によって所定の周波数帯域のノイズが選択的に出力され、スイッチング素子５０から出力されたノイズが保護素子１０の発熱体１２に到達し、当該ノイズを発熱体１２で吸収することができる。したがって、ノイズを確実に抑制しつつ、簡単な構成で保護回路２Ｂやバッテリパック１の小型化を実現し、更にはノイズの人体への影響を低減することができる。また、保護回路２Ｂをより簡単な構成とすることができ、保護回路２Ｂやバッテリパック１を更に小型化することが可能となる。 According to the second embodiment, the switching element 50 is composed of a semiconductor element having a frequency selection function in addition to the switch function. Therefore, the semiconductor element selectively outputs noise in a predetermined frequency band, the noise output from the switching element 50 reaches the heating element 12 of the protection element 10, and the noise can be absorbed by the heating element 12. .. Therefore, it is possible to realize the miniaturization of the protection circuit 2B and the battery pack 1 with a simple configuration while surely suppressing noise, and further reduce the influence of noise on the human body. Further, the protection circuit 2B can be made to have a simpler configuration, and the protection circuit 2B and the battery pack 1 can be further downsized.

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes are made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Is possible.

例えば、上記実施形態では、保護回路２Ａ，２Ｂは、リチウムイオン二次電池のバッテリパック１に適用されるが、これに限らず、電気信号による通電経路の遮断を必要とする様々な用途に適用することができる。 For example, in the above-described embodiment, the protection circuits 2A and 2B are applied to the battery pack 1 of the lithium ion secondary battery, but are not limited to this, and are applied to various applications that require interruption of the energization path by an electric signal. can do.

保護素子１０は、携帯電話などのモバイル機器に実装されるが、これに限らず、充電式の電動機器など、二次電池が搭載された様々な機器に実装されてもよい。
また、保護素子１０では、発熱体１２の発熱によって可溶金属体１１が溶断されるが、これに限らず、通電経路が過電流となった場合に、可溶金属体１１が自己発熱（ジュール熱）により溶断されてもよい。本構成によっても、保護素子１０やバッテリ３の通電経路を遮断することができる。 The protection element 10 is mounted on a mobile device such as a mobile phone, but is not limited to this, and may be mounted on various devices including a secondary battery such as a rechargeable electric device.
Further, in the protection element 10, the fusible metal body 11 is melted and cut by the heat generated by the heating element 12. However, the present invention is not limited to this. It may be fused by heat). With this configuration as well, the energization paths of the protection element 10 and the battery 3 can be cut off.

保護デバイス２０は、通電経路に接続されたバッテリ３の異常を検出するが、これに限らず、上記通電経路に接続された他の機器を検出してもよい。 The protection device 20 detects an abnormality of the battery 3 connected to the energization path, but is not limited to this, and may detect another device connected to the energization path.

１ バッテリパック
２Ａ 保護回路
２Ｂ 保護回路
３ バッテリ
３Ａ バッテリセル
３Ｂ バッテリセル
３Ｃ バッテリセル
３Ｄ バッテリセル
４ 充電装置
１０ 保護素子
１１ 可溶金属体
１１Ａ 第１ヒューズエレメント
１１Ｂ 第２ヒューズエレメント
１２ 発熱体
２０ 保護デバイス
３０ スイッチング素子
４０ 周波数選択素子
５０ スイッチング素子 1 Battery Pack 2A Protective Circuit 2B Protective Circuit 3 Battery 3A Battery Cell 3B Battery Cell 3C Battery Cell 3D Battery Cell 4 Charging Device 10 Protective Element 11 Soluble Metal Body 11A First Fuse Element 11B Second Fuse Element 12 Heating Element 20 Protective Device 30 switching element 40 frequency selection element 50 switching element

Claims (10)

通電経路上に接続された可溶金属体と、前記可溶金属体に接続され、前記可溶金属体を加熱により溶断可能な発熱体とを有する保護素子と、
前記通電経路に接続された機器の異常を検出する保護デバイスと、
前記保護デバイスの検出結果に基づいて、前記保護素子の前記発熱体への通電を行うように動作するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子と並列に接続され、所定の周波数帯域におけるノイズを通過する周波数選択素子と、
を備える保護回路。 A fusible metal body connected on an energization path, a protective element connected to the fusible metal body and having a heating element capable of fusing the fusible metal body by heating,
A protection device for detecting an abnormality of a device connected to the energization path,
Based on the detection result of the protection device, a switching element that operates to energize the heating element of the protection element,
A frequency selection element that is connected in parallel with the switching element and passes noise in a predetermined frequency band,
Protection circuit with. 前記所定の周波数帯域は、１ｋＨｚ〜１ＧＨｚである、請求項１に記載の保護回路。 The protection circuit according to claim 1, wherein the predetermined frequency band is 1 kHz to 1 GHz. 前記所定の周波数帯域におけるノイズの磁気エネルギーが、前記発熱体で熱エネルギーに変換される、請求項１または２に記載の保護回路。 The protection circuit according to claim 1, wherein magnetic energy of noise in the predetermined frequency band is converted into heat energy by the heating element. 前記周波数選択素子は、ハイパスフィルタである、請求項１に記載の保護回路。 The protection circuit according to claim 1, wherein the frequency selection element is a high-pass filter. 前記機器は、前記通電経路に接続されたバッテリであり、
前記保護デバイスは、前記バッテリの電圧を検出し、前記電圧に基づいて前記バッテリに異常が生じているか否かを判別する、請求項１に記載の保護回路。 The device is a battery connected to the energization path,
The protection circuit according to claim 1, wherein the protection device detects a voltage of the battery and determines whether or not an abnormality has occurred in the battery based on the voltage. 通電経路上に接続された可溶金属体と、前記可溶金属体に接続され、前記可溶金属体を加熱により溶断可能な発熱体とを有する保護素子と、
前記通電経路に接続された機器の異常を検出する保護デバイスと、
前記保護デバイスの検出結果に基づいて、前記保護素子の前記発熱体への通電を行うように動作するスイッチング素子と、
を備え、
前記スイッチング素子は、所定の周波数帯域におけるノイズを選択的に出力する周波数選択性を有する半導体素子で構成される、請求項１に記載の保護回路。 A fusible metal body connected on an energization path, a protective element connected to the fusible metal body and having a heating element capable of fusing the fusible metal body by heating,
A protection device for detecting an abnormality of a device connected to the energization path,
Based on the detection result of the protection device, a switching element that operates to energize the heating element of the protection element,
Equipped with
The protection circuit according to claim 1, wherein the switching element is composed of a semiconductor element having frequency selectivity that selectively outputs noise in a predetermined frequency band. 前記所定の周波数帯域は、１ｋＨｚ〜１ＧＨｚである、請求項６に記載の保護回路。 The protection circuit according to claim 6, wherein the predetermined frequency band is 1 kHz to 1 GHz. 前記所定の周波数帯域におけるノイズの磁気エネルギーが、前記発熱体で熱エネルギーに変換される、請求項６または７に記載の保護回路。 The protection circuit according to claim 6 or 7, wherein magnetic energy of noise in the predetermined frequency band is converted into heat energy by the heating element. 前記半導体素子は、電界効果トランジスタである、請求項６に記載の保護回路。 The protection circuit according to claim 6, wherein the semiconductor element is a field effect transistor. 前記機器は、前記通電経路に接続されたバッテリであり、
前記保護デバイスは、前記バッテリの電圧を検出し、前記電圧に基づいて前記バッテリに異常が生じているか否かを判別する、請求項６に記載の保護回路。 The device is a battery connected to the energization path,
The protection circuit according to claim 6, wherein the protection device detects a voltage of the battery and determines whether or not an abnormality has occurred in the battery based on the voltage.
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