JP7444587B2 - Protection elements and protection circuits - Google Patents
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Description
本発明は、保護素子および保護回路に関し、例えば、二次電池の充放電回路において二次電池と充電器との間に接続される保護素子および保護回路に関する。 The present invention relates to a protection element and a protection circuit, and for example, to a protection element and a protection circuit connected between a secondary battery and a charger in a charging/discharging circuit for 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、二次電池が搭載された様々なモバイル機器に実装されている。従来の保護回路が実装されたモバイル機器として、例えば、蓄電装置(二次電池)と、複数の保護回路と、第1、第2の出力端子とを有し、前記保護回路は、直列接続された二個のヒューズエレメントをそれぞれ有し、前記第1、第2の出力端子に外部回路を接続したときに、前記蓄電装置から前記外部回路に供給される放電電流と、前記外部回路から前記蓄電装置に供給される充電電流とが、前記複数の保護回路内の直列接続された二個のヒューズエレメントを通って流れるように構成された二次電池装置がある(特許文献1)。 Conventionally, protection circuits have been implemented in various mobile devices equipped with secondary batteries, such as mobile phones and portable computers. A mobile device equipped with a conventional protection circuit includes, for example, a power storage device (secondary battery), a plurality of protection circuits, and first and second output terminals, and the protection circuits are connected in series. When an external circuit is connected to the first and second output terminals, a discharge current is supplied from the power storage device to the external circuit, and a discharge current is supplied from the external circuit to the power storage device. There is a secondary battery device configured such that a charging current supplied to the device flows through two series-connected fuse elements in the plurality of protection circuits (Patent Document 1).
この二次電池装置は、一端がヒューズエレメント同士の接続点に接続されたヒーターを有し、各ヒーターの他端には、それぞれ整流素子の一端が接続され、前記各整流素子の他端には、スイッチ素子が接続されており、スイッチ素子が導通すると、そのスイッチ素子と各整流素子とを通って、各保護回路のヒーターに電流が流れるように構成されている。また、この二次電池装置では、保護回路のヒーターの端子同士を接続する電流経路の途中に整流素子が少なくとも二個挿入されており、短絡電流が流れ、片方のヒューズエレメントが溶断した状態で、二個の保護回路のヒーターの端子間に電圧差が生じても、少なくとも一個の整流素子が逆バイアスされるようになっている。従って、一の保護回路のヒーターの端子から、他の保護回路のヒーターの端子には電流は流れ込まず、それによる残存電流が生じないようになっている。 This secondary battery device has a heater whose one end is connected to a connection point between fuse elements, the other end of each heater is connected to one end of a rectifying element, and the other end of each rectifying element is connected to the other end of each heater. , a switch element is connected, and when the switch element becomes conductive, a current flows through the switch element and each rectifying element to the heater of each protection circuit. In addition, in this secondary battery device, at least two rectifying elements are inserted in the middle of the current path that connects the terminals of the heater of the protection circuit, and when a short circuit current flows and one fuse element is blown, Even if a voltage difference occurs between the terminals of the heaters of the two protection circuits, at least one rectifying element is reverse biased. Therefore, no current flows from the heater terminal of one protection circuit to the heater terminal of the other protection circuit, and no residual current is generated thereby.
また、従来の保護素子として、通電経路の入力となる複数の電極間に複数のヒューズエレメントが配設され、通電された発熱体の発熱による上記ヒューズエレメントの溶断によって電流が遮断される保護素子が提案されている。この保護素子では、上記複数のヒューズエレメントのうち特定のヒューズエレメントが接続されている特定の通電経路から通電があった場合に、他のヒューズエレメントが上記特定のヒューズエレメントよりも先に溶断するように、上記複数のヒューズエレメントの溶断時間が制御可能に構成されている。そして、上記特定のヒューズエレメントが接続されている特定の電極は、上記複数の電極のうち、必ず通電がある通電経路の入力となる電極であり、上記特定のヒューズエレメントの溶断時間が他のヒューズエレメントの溶断時間よりも長くなるように、上記複数のヒューズエレメントのそれぞれから上記発熱体までの距離に差があるように構成されている(特許文献2)。 In addition, as a conventional protection element, a plurality of fuse elements are arranged between a plurality of electrodes that are input to a current-carrying path, and the current is cut off by blowing out the fuse elements due to heat generated by an energized heating element. Proposed. In this protection element, when electricity is applied from a specific current-carrying path to which a specific fuse element is connected among the plurality of fuse elements, the other fuse elements are blown out before the specific fuse element. Furthermore, the blowing time of the plurality of fuse elements is controllable. The specific electrode to which the specific fuse element is connected is the electrode that is the input of the current-carrying path among the plurality of electrodes, and the blowing time of the specific fuse element is the same as that of the other fuses. The distance from each of the plurality of fuse elements to the heating element is configured to be different so that the fuse element has a longer time than the melting time of the element (Patent Document 2).
しかしながら、上記特許文献1の保護回路では、系全体として過電流を防止するために、複数のヒーターに一対一対応させた複数の整流素子(ダイオード)を実装しなければならず、装置構成が複雑であり、また、製造性が良好とは言えず、製造コストが掛かるという問題がある。
However, in the protection circuit of
また、上記特許文献2の保護素子では、一の保護素子内で、「必ず最後に溶断するヒューズエレメント」を特定することができる構成とし、少なくともそのヒューズエレメントが接続されている通電経路から通電があった場合には、その他の全てのヒューズエレメントを先に溶断することで、発熱抵抗体の発熱を停止するのみであり、並列接続された複数の保護回路における過電流や過電圧を防止することを課題としておらず、また、過電流や過電圧を防止するのに十分とは言えない。 Furthermore, the protection element of Patent Document 2 has a configuration in which a "fuse element that always blows last" can be specified within one protection element, and current is not supplied from at least the current-carrying path to which that fuse element is connected. If there is, all other fuse elements are blown first to stop the heat generation of the heating resistor, which prevents overcurrent and overvoltage in multiple protection circuits connected in parallel. This is not an issue, and it cannot be said to be sufficient to prevent overcurrent and overvoltage.
加えて、近年、モバイル機器の更なる高性能化、高機能化が進んでいることから、二次電池の充電容量の更なる増大に伴い、過電流や過電圧を確実に防止できる安全性の高い保護回路が求められている。 In addition, in recent years, as mobile devices have become even more sophisticated and functional, the charging capacity of secondary batteries has further increased. A protection circuit is required.
本発明の目的は、従来よりも簡単な装置構成で、過電流や過電圧を確実に防止して安全性を向上することができ、加えて良好な製造性とコスト低減を実現することができる保護素子および保護回路を提供することにある。 The purpose of the present invention is to improve safety by reliably preventing overcurrent and overvoltage with a simpler device configuration than before, and to provide protection that can achieve good manufacturability and cost reduction. The purpose of the present invention is to provide elements and protection circuits.
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]直列接続された第1ヒューズエレメントおよび第2ヒューズエレメントと、
前記第1ヒューズエレメントと前記第2ヒューズエレメントとの間に接続されたヒーターと、
前記第1ヒューズエレメントの前記第2ヒューズエレメントとは反対側に接続された第1電極部と、
前記第2ヒューズエレメントの第1ヒューズエレメントとは反対側に接続された第2電極部と、
前記第1ヒューズエレメントと前記第2ヒューズエレメントとの間に接続され、且つ前記ヒーターと直列接続された第3電極部と、
を有し、
前記第1ヒューズエレメントおよび前記第2ヒューズエレメントに過電流が流れたとき、又は、保護回路に接続された二次電池に過電圧が印加されたときに、前記第1ヒューズエレメントが前記第2ヒューズエレメントよりも先に遮断されるように構成されている、保護素子。
[2]前記第1ヒューズエレメントが、第2ヒューズエレメントの熱特性とは異なる熱特性を有し、
前記第1ヒューズエレメントの熱特性および前記第2ヒューズエレメントの熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含む、上記[1]に記載の保護素子。
[3]前記第1ヒューズエレメントおよび前記第2ヒューズエレメントは、ヒューズエレメントであり、
前記第1ヒューズエレメントの長さが前記第2ヒューズエレメントの長さよりも長いか、前記第1ヒューズエレメントの幅方向断面積が前記第2ヒューズエレメントの幅方向断面積よりも小さいか、および/または、前記第1ヒューズエレメントを形成する材料の熱伝導率が前記第2ヒューズエレメントを形成する材料の熱伝導率よりも小さい、上記[2]に記載の保護素子。
[4]前記第1電極部が、第2電極部の熱特性とは異なる熱特性を有し、
前記第1電極部の熱特性および第2電極部の熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含む、上記[1]~[3]のいずれかに記載の保護素子。
[5]前記第1電極部を形成する材料の熱伝導率が、前記第2電極部を形成する材料の熱伝導率よりも小さい、上記[4]に記載の保護素子。
[6]前記第1電極部と外部回路とを導通する第1導通部と、
前記第2電極部と外部回路を導通する第2導通部と、
を更に有し、
前記第1導通部が、前記第2導通部の熱特性とは異なる熱特性を有し、
前記第1導通部の熱特性および前記第2導通部の熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含む、上記[1]~[5]のいずれかに記載の保護素子。
[7]前記第1導通部の幅方向断面積が前記第2導通部の幅方向断面積よりも小さいか、および/または、前記第1導通部を形成する材料の熱伝導率が前記第2導通部を形成する材料の熱伝導率よりも小さい、上記[6]に記載の保護素子。
[8]並列接続された複数の保護素子を備える保護回路であって、
複数の保護素子を構成する各保護素子は、
直列接続された第1ヒューズエレメントおよび第2ヒューズエレメントと、
前記第1ヒューズエレメントと前記第2ヒューズエレメントとの間に接続されたヒーターと、
前記第1ヒューズエレメントの前記第2ヒューズエレメントとは反対側に接続された第1電極部と、
前記第2ヒューズエレメントの第1ヒューズエレメントとは反対側に接続された第2電極部と、
前記第1ヒューズエレメントと前記第2ヒューズエレメントとの間に接続され、且つ前記ヒーターと直列接続された第3電極部と、
を有し、
前記複数の保護素子を構成する複数の前記第1ヒューズエレメントが同極に接続されており、
前記複数の保護素子の各々を構成する前記第1ヒューズエレメントおよび前記第2ヒューズエレメントに過電流が流れたとき、又は、保護回路に接続された二次電池に過電圧が印加されたときに、当該保護素子における前記第1ヒューズエレメントが前記第2ヒューズエレメントよりも先に遮断されるように構成されている、保護回路。
[9]前記第1ヒューズエレメントが、前記第2ヒューズエレメントの熱特性とは異なる熱特性を有し、
前記第1ヒューズエレメントの熱特性および前記第2ヒューズエレメントの熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含む、上記[8]に記載の保護回路。
[10]前記第1ヒューズエレメントの長さが前記第2ヒューズエレメントの長さよりも長いか、前記第1ヒューズエレメントの幅方向断面積が前記第2ヒューズエレメントの幅方向断面積よりも小さいか、および/または、前記第1ヒューズエレメントを形成する材料の抵抗率が、前記第2ヒューズエレメントを形成する材料の抵抗率よりも大きい、上記[9]に記載の保護回路。
[11]前記第1電極部が、前記第2電極部の熱特性とは異なる熱特性を有し、
前記第1電極部の熱特性および第2電極部の熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含む、上記[8]~[10]のいずれかに記載の保護回路。
[12]前記第1電極部を形成する材料の熱伝導率が、前記第1電極部を形成する材料の熱伝導率よりも小さい、上記[11]に記載の保護回路。
[13]前記複数の保護素子を構成する各保護素子は、
前記第1電極部と外部回路とを導通する第1導通部と、
前記第2電極部と外部回路とを導通する第2導通部と、
を更に有し、
前記第1導通部が、前記第2導通部の熱特性とは異なる熱特性を有し、
前記第1導通部の熱特性および前記第2導通部の熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含む、上記[8]~[12]のいずれかに記載の保護回路。
[14]
前記第1導通部の幅方向断面積が前記第2導通部の幅方向断面積よりも小さいか、および/または、前記第1導通部を形成する材料の熱伝導率が前記第2導通部を形成する材料の熱伝導率よりも小さい、上記[13]に記載の保護回路。
[15]複数の前記第1導通部と前記外部回路との間に配設された複数の第1接続部と、
複数の前記第2導通部と前記外部回路との間に配設された複数の第2接続部と、
を更に備え、
前記複数の保護素子の各々の前記第1導通部に接続された前記第1接続部は、当該保護素子の前記第2導通部に接続された前記第2接続部の熱特性とは異なる熱特性を有し、
前記第1接続部の熱特性および前記第2接続部の熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含む、上記[8]~[14]のいずれかに記載の保護回路。
[16]前記第1接続部の長さが前記第2接続部の長さよりも長いか、および/または、前記第1接続部の幅方向断面積が前記第2接続部の幅方向断面積よりも小さい、上記[15]に記載の保護回路。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
[1] A first fuse element and a second fuse element connected in series,
a heater connected between the first fuse element and the second fuse element;
a first electrode portion connected to a side of the first fuse element opposite to the second fuse element;
a second electrode portion connected to a side of the second fuse element opposite to the first fuse element;
a third electrode part connected between the first fuse element and the second fuse element and connected in series with the heater;
has
When an overcurrent flows through the first fuse element and the second fuse element, or when an overvoltage is applied to a secondary battery connected to a protection circuit, the first fuse element A protection element that is configured to be shut off before the
[2] The first fuse element has thermal characteristics different from thermal characteristics of the second fuse element,
The protection element according to [1] above, wherein the thermal characteristics of the first fuse element and the thermal characteristics of the second fuse element include at least one of thermal resistance and thermal capacity.
[3] The first fuse element and the second fuse element are fuse elements,
The length of the first fuse element is longer than the length of the second fuse element, the cross-sectional area of the first fuse element is smaller than the cross-sectional area of the second fuse element, and/or , The protection element according to [2] above, wherein the thermal conductivity of the material forming the first fuse element is lower than the thermal conductivity of the material forming the second fuse element.
[4] The first electrode portion has thermal characteristics different from those of the second electrode portion,
The protection element according to any one of [1] to [3] above, wherein the thermal characteristics of the first electrode portion and the thermal characteristics of the second electrode portion include at least one of thermal resistance and heat capacity.
[5] The protection element according to [4] above, wherein the thermal conductivity of the material forming the first electrode part is lower than the thermal conductivity of the material forming the second electrode part.
[6] a first conduction section that connects the first electrode section and an external circuit;
a second conductive part that conducts the second electrode part and an external circuit;
It further has
The first conductive portion has thermal characteristics different from the thermal characteristics of the second conductive portion,
The protection element according to any one of [1] to [5] above, wherein the thermal characteristics of the first conductive portion and the thermal characteristics of the second conductive portion include at least one of thermal resistance and heat capacity.
[7] The cross-sectional area in the width direction of the first conductive part is smaller than the cross-sectional area in the width direction of the second conductive part, and/or the thermal conductivity of the material forming the first conductive part is lower than the second conductive part. The protective element according to [6] above, which has a thermal conductivity lower than that of the material forming the conductive portion.
[8] A protection circuit including a plurality of protection elements connected in parallel,
Each protection element constituting the plurality of protection elements is
A first fuse element and a second fuse element connected in series;
a heater connected between the first fuse element and the second fuse element;
a first electrode portion connected to a side of the first fuse element opposite to the second fuse element;
a second electrode portion connected to a side of the second fuse element opposite to the first fuse element;
a third electrode part connected between the first fuse element and the second fuse element and connected in series with the heater;
has
A plurality of the first fuse elements constituting the plurality of protection elements are connected to the same polarity,
When an overcurrent flows through the first fuse element and the second fuse element constituting each of the plurality of protection elements, or when an overvoltage is applied to a secondary battery connected to a protection circuit, A protection circuit, wherein the first fuse element in the protection element is cut off before the second fuse element.
[9] The first fuse element has thermal characteristics different from those of the second fuse element,
The protection circuit according to [8] above, wherein the thermal characteristics of the first fuse element and the thermal characteristics of the second fuse element include at least one of thermal resistance and thermal capacity.
[10] Whether the length of the first fuse element is longer than the length of the second fuse element, or whether the cross-sectional area of the first fuse element in the width direction is smaller than the cross-sectional area of the second fuse element, and/or the protection circuit according to [9] above, wherein the resistivity of the material forming the first fuse element is greater than the resistivity of the material forming the second fuse element.
[11] The first electrode portion has thermal characteristics different from those of the second electrode portion,
The protection circuit according to any one of [8] to [10], wherein the thermal characteristics of the first electrode portion and the thermal characteristics of the second electrode portion include at least one of thermal resistance and heat capacity.
[12] The protection circuit according to [11] above, wherein the thermal conductivity of the material forming the first electrode part is lower than the thermal conductivity of the material forming the first electrode part.
[13] Each protection element constituting the plurality of protection elements is
a first conduction part that connects the first electrode part and an external circuit;
a second conductive portion that connects the second electrode portion and an external circuit;
It further has
The first conductive portion has thermal characteristics different from the thermal characteristics of the second conductive portion,
The protection circuit according to any one of [8] to [12] above, wherein the thermal characteristics of the first conductive portion and the thermal characteristics of the second conductive portion include at least one of thermal resistance and heat capacity.
[14]
The cross-sectional area in the width direction of the first conductive part is smaller than the cross-sectional area in the width direction of the second conductive part, and/or the thermal conductivity of the material forming the first conductive part is lower than that of the second conductive part. The protection circuit according to [13] above, which has a thermal conductivity lower than the thermal conductivity of the material forming it.
[15] A plurality of first connection portions arranged between the plurality of first conduction portions and the external circuit;
a plurality of second connection portions arranged between the plurality of second conduction portions and the external circuit;
further comprising;
The first connection portion connected to the first conduction portion of each of the plurality of protection elements has thermal characteristics different from the thermal characteristics of the second connection portion connected to the second conduction portion of the protection element. has
The protection circuit according to any one of [8] to [14], wherein the thermal characteristics of the first connection portion and the thermal characteristics of the second connection portion include at least one of thermal resistance and heat capacity.
[16] The length of the first connecting portion is longer than the length of the second connecting portion, and/or the cross-sectional area of the first connecting portion is greater than the cross-sectional area of the second connecting portion in the width direction. The protection circuit according to [15] above, wherein the protection circuit is also small.
本発明によれば、従来よりも簡単な装置構成で、過電流や過電圧を確実に防止して安全性を向上することができ、加えて良好な製造性とコスト低減を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to improve safety by reliably preventing overcurrent and overvoltage with a simpler device configuration than conventional ones, and in addition, it is possible to realize good manufacturability and cost reduction.
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。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1実施形態に係る保護素子の構成を概略的に示す平面図であり、図2は、図1の切断線II-IIにおける保護素子の断面図である。
図1および図2に示すように、保護素子10は、基板11と、基板11上で直列接続された第1ヒューズエレメント12Aおよび第2ヒューズエレメント13Aと、第1ヒューズエレメント12Aと第2ヒューズエレメント13Aとの間に接続されたヒーター14と、第1ヒューズエレメント12Aの第2ヒューズエレメント13Aとは反対側に接続された第1電極部15Aと、第2ヒューズエレメント13Aの第1ヒューズエレメント12Aとは反対側に接続された第2電極部16Aと、第1ヒューズエレメント12Aと第2ヒューズエレメント13Aとの間に接続され、且つヒーター14と直列接続された第3電極部17と、第1電極部15Aと外部回路とを導通する第1導通部18Aと、第2電極部16Aと外部回路を導通する第2導通部19Aとを有する。そして、この保護素子10は、第1ヒューズエレメント12Aおよび第2ヒューズエレメント13Aに過電流が流れたとき、又は、保護回路に接続された二次電池(図13、図14参照)に過電圧が印加されたときに、第1ヒューズエレメント12Aが第2ヒューズエレメント13Aよりも先に遮断されるように構成されている。保護回路に接続された二次電池に過電圧が印加される場合の構成及び動作については、後述する。
FIG. 1 is a plan view schematically showing the configuration of a protection element according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of the protection element taken along cutting line II-II in FIG.
As shown in FIGS. 1 and 2, the
基板11は、絶縁性を有する材質のものであれば特に制限されず、例えば、セラミックス基板やガラスエポキシ基板のようなプリント配線基板に用いられる基板の他、ガラス基板、樹脂基板、絶縁処理金属基板等を用いることができる。なお、これらの中で、耐熱性に優れ、熱良伝導性の絶縁基板であるセラミックス基板が好適である。
The
第1ヒューズエレメント12Aおよび第2ヒューズエレメント13Aは、本実施形態では一体で形成されており、導電性の3つの支持体21,22,23を介して、第1電極部15A、第2電極部16Aおよび第3電極部17に支持されている。
第1ヒューズエレメント12Aおよび第2ヒューズエレメント13Aは、別部材で構成されてもよい。また、第1ヒューズエレメント12Aおよび第2ヒューズエレメント13Aの形状は、薄片状であるが、これに限られず、棒状であってもよい。
The
The
第1ヒューズエレメント12Aは、第2ヒューズエレメント13Aの熱特性とは異なる熱特性を有し、第1ヒューズエレメント12Aの熱特性および第2ヒューズエレメント13Aの熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含んでいる。熱抵抗(K/W)は、熱の伝わり易さを意味し、熱抵抗が大きい程熱を伝え難い(熱抵抗[K/W]=長さ[m]/{断面積[m2]×熱伝導率[W/(m・K)]})。また、熱容量(J/K)は、単位温度上昇させるために必要な熱量、すなわち温度変化のし易さを意味し、熱容量が大きい程温度変化し難い。よって、例えば(1)第1ヒューズエレメント12Aの熱抵抗が、第2ヒューズエレメント13Aの熱抵抗よりも大きいか、(2)第1ヒューズエレメント12Aの熱容量が、第2ヒューズエレメント13Aの熱容量よりも小さいか、あるいは(3)上記(1)~(2)の双方を満たすことが好ましい。
The
具体的には、第1ヒューズエレメント12Aおよび第2ヒューズエレメント13Aは、例えば、薄片形状を有する。本実施形態では、第1ヒューズエレメント12Aの長さが第2ヒューズエレメント13Aの長さよりも長い。この場合、第1ヒューズエレメント12Aの熱抵抗が第2ヒューズエレメント13Aの熱抵抗よりも大きいため、第1ヒューズエレメント12Aおよび第2ヒューズエレメント13Aに過電流が流れたときに、第1ヒューズエレメント12Aが第2ヒューズエレメント13Aよりも先に遮断される。
Specifically, the
第1ヒューズエレメント12Aおよび第2ヒューズエレメント13A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、PbIn合金、ZnAl合金、InSn合金、PbAgSn合金等を挙げることができる。第1ヒューズエレメント12Aおよび第2ヒューズエレメント13Aを構成する材料は、同一であるのが好ましいが、異なっていてもよい。
As the material constituting the
ヒーター14は、基板11上に配置され、且つ第3電極部17の直下に配置されている。ヒーター14と第3電極部17との間には絶縁層24が配置されている。ヒーター14は、一方の端部がヒーター引き出し電極部14Aと接続され、他方の端部が引き回し電極部17Aを介して第3電極部17と接続されている。
The
ヒーター14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14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
第1電極部15A、第2電極部16Aおよび第3電極部17は、それぞれ、溶融した第1ヒューズエレメント12Aあるいは第2ヒューズエレメント13Aが流れ込むこととなる電極である。これら第1電極部15A、第2電極部16Aおよび第3電極部17を構成する材料は、特に制限されず、溶融状態の第1ヒューズエレメント12Aあるいは第2ヒューズエレメント13Aと濡れ性が良好である金属が挙げられる。例えば、第1電極部15A、第2電極部16Aおよび第3電極部17を構成する材料として、銅等の金属単体や、少なくとも表面がAg、Ag-Pt、Ag-Pd、Au等から形成されているものを用いることができる。第1電極部15Aおよび第2電極部16Aは、それぞれ、はんだ部25,26を介して後述の第1接続部および第2接続部と接続される。また、第3電極部17は、はんだ部27を介して不図示の第3接続部に接続される。ヒーター引き出し電極部14Aおよび引き回し電極部17Aを構成する材料としては、第1電極部15A、第2電極部16Aおよび第3電極部17と同様に、銅等の金属単体や、少なくとも表面がAg、Ag-Pt、Ag-Pd、Au等から形成されているものを用いることができる。また、ヒーター引き出し電極部14Aは、はんだ部27を介して後述のスイッチング素子と接続される。
The
第1導通部18Aおよび第2導通部19Aは、例えばスルーホールであり、基板11に形成された貫通孔の内周面に導体が充填されて形成される。第1導通部18Aおよび第2導通部19Aを構成する材料としては、銀、銅、タングステン、またはこれらの合金などが挙げられる。第1導通部18Aおよび第2導通部19Aは、外部回路と導通可能な構成であれば、スルーホール以外の構成であってもよい。また、保護素子10は、第1導通部18Aおよび第2導通部19Aを有さない構成であってもよい。
The first
図3は、本発明の第2実施形態に係る保護素子の構成を概略的に示す平面図である。第2実施形態に係る保護素子は、第1,第2ヒューズエレメントの構成が異なること以外は、第1実施形態に係る保護素子と同じであるので、重複する部分の説明を省略し、以下に異なる部分を説明する。 FIG. 3 is a plan view schematically showing the configuration of a protection element according to a second embodiment of the present invention. The protection element according to the second embodiment is the same as the protection element according to the first embodiment except that the configurations of the first and second fuse elements are different. Explain the different parts.
図3に示すように、第2実施形態において、第1ヒューズエレメント12Bの幅が第2ヒューズエレメント13Bの幅よりも小さくてもよい。この場合、第1ヒューズエレメント12Bの幅方向断面積が、第2ヒューズエレメント13Bの幅方向断面積よりも小さく、第1ヒューズエレメント12Bの熱抵抗が第2ヒューズエレメント13Bの熱抵抗よりも大きいため、第1ヒューズエレメント12Bおよび第2ヒューズエレメント13Bに過電流が流れたとき、又は、保護回路に接続された二次電池に過電圧が印加されたときに、第1ヒューズエレメント12Bが第2ヒューズエレメント13Bよりも先に遮断される。
As shown in FIG. 3, in the second embodiment, the width of the
第1ヒューズエレメント12Bの長さは、第2ヒューズエレメント13Bの長さと同じであるが、これに限られず、第1ヒューズエレメント12Bの長さが、第2ヒューズエレメント13Bの長さよりも長くてもよい。これにより、第1ヒューズエレメント12Bの熱抵抗を第2ヒューズエレメント13Bの熱抵抗よりも更に大きくすることができる。
The length of the
図4は、本発明の第3実施形態に係る保護素子の構成を概略的に示す平面図であり、図5は、図4の切断線V-Vにおける保護素子の断面図である。第3実施形態に係る保護素子は、第1,第2ヒューズエレメントの構成が異なること以外は、第1実施形態に係る保護素子と同じである。 FIG. 4 is a plan view schematically showing the configuration of a protection element according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a sectional view of the protection element taken along cutting line VV in FIG. 4. The protection element according to the third embodiment is the same as the protection element according to the first embodiment except that the configurations of the first and second fuse elements are different.
図4および図5に示すように、第3実施形態において、第1ヒューズエレメント12Cの厚さが、第2ヒューズエレメント13Cの厚さよりも小さくてもよい。第1ヒューズエレメント12Cの厚さは、例えば0.1mm、第2ヒューズエレメント13Cの厚さは、例えば0.2mmである。本構成でも、第1ヒューズエレメント12Cの幅方向断面積が、第2ヒューズエレメント13Cの幅方向断面積よりも小さく、第1ヒューズエレメント12Cの熱抵抗が第2ヒューズエレメント13Cの熱抵抗よりも大きいため、第1ヒューズエレメント12Cおよび第2ヒューズエレメント13Cに過電流が流れたとき、又は、保護回路に接続された二次電池に過電圧が印加されたときに、第1ヒューズエレメント12Cが第2ヒューズエレメント13Cよりも先に遮断される。
As shown in FIGS. 4 and 5, in the third embodiment, the thickness of the
第1ヒューズエレメント12Cの長さは、第2ヒューズエレメント13Cの長さと同じであるが、これに限られず、第1ヒューズエレメント12Cの長さが、第2ヒューズエレメント13Cの長さよりも長くてもよい。また、第1ヒューズエレメント12Cの幅は、第2ヒューズエレメント13Cの幅と同じであるが、これに限られず、第1ヒューズエレメント12Cの幅が、第2ヒューズエレメント13Cの幅よりも小さくてもよい。これにより、第1ヒューズエレメント12Cの熱抵抗を第2ヒューズエレメント13Cの熱抵抗よりも更に大きくすることができる。
The length of the
図6は、本発明の第4実施形態に係る保護素子の構成を概略的に示す平面図である。第4実施形態に係る保護素子は、第1,第2ヒューズエレメントの構成が異なること以外は、第1実施形態に係る保護素子と同じである。 FIG. 6 is a plan view schematically showing the configuration of a protection element according to a fourth embodiment of the present invention. The protection element according to the fourth embodiment is the same as the protection element according to the first embodiment except that the configurations of the first and second fuse elements are different.
図6に示すように、第4実施形態において、第1ヒューズエレメント12Dは、同一形状の複数のヒューズエレメント12dを有し、第2ヒューズエレメント13Dは、同一形状の複数のヒューズエレメント13dを有し、更に、第1ヒューズエレメント12Dを構成するヒューズエレメントの数が、第2ヒューズエレメント13Dを構成するヒューズエレメントの数よりも少なくてもよい。本構成でも、複数のヒューズエレメント12dの幅方向断面積の合計が、複数のヒューズエレメント13dの幅方向断面積の合計よりも小さく、第1ヒューズエレメント12Dの熱抵抗が第2ヒューズエレメント13Dの熱抵抗よりも大きいため、第1ヒューズエレメント12Dおよび第2ヒューズエレメント13Dに過電流が流れたとき、又は、保護回路に接続された二次電池に過電圧が印加されたときに、第1ヒューズエレメント12Dが第2ヒューズエレメント13Dよりも先に遮断される。
As shown in FIG. 6, in the fourth embodiment, the
第1ヒューズエレメント12Dの長さは、第2ヒューズエレメント13Dの長さと同じであるが、これに限られず、第1ヒューズエレメント12Dの長さが第2ヒューズエレメント13Dの長さよりも長くてもよい。また、第1ヒューズエレメント12Dを構成するヒューズエレメント12dの幅は、第2ヒューズエレメント13Dを構成するヒューズエレメント13dの幅と同じであるが、これに限られず、ヒューズエレメント12dの幅が、ヒューズエレメント13dの幅よりも小さくてもよい。更に、第1ヒューズエレメント12Dの厚さは、第2ヒューズエレメント13Dの厚さよりも小さくてもよい。これにより、第1ヒューズエレメント12Dの熱抵抗を第2ヒューズエレメント13Dの熱抵抗よりも更に大きくすることができる。
The length of the
図7は、本発明の第5実施形態に係る保護素子の構成を概略的に示す平面図である。第5実施形態に係る保護素子は、第1,第2ヒューズエレメントの構成が異なること以外は、第1実施形態に係る保護素子と同じである。 FIG. 7 is a plan view schematically showing the configuration of a protection element according to a fifth embodiment of the present invention. The protection element according to the fifth embodiment is the same as the protection element according to the first embodiment except that the configurations of the first and second fuse elements are different.
図7に示すように、本第5実施形態において、第1ヒューズエレメント12Eを形成する材料の熱伝導率が、第2ヒューズエレメント13Eを形成する材料の熱伝導率よりも小さくてもよい。本構成でも、第1ヒューズエレメント12Eの熱抵抗が第2ヒューズエレメント13Eの熱抵抗よりも大きいため、第1ヒューズエレメント12Eおよび第2ヒューズエレメント13Eに過電流が流れたとき、又は、保護回路に接続された二次電池に過電圧が印加されたときに、第1ヒューズエレメント12Eが第2ヒューズエレメント13Eよりも先に遮断される。
As shown in FIG. 7, in the fifth embodiment, the thermal conductivity of the material forming the
第1ヒューズエレメント12Eの長さは、第2ヒューズエレメント13Eの長さと同じであるが、これに限られず、第1ヒューズエレメント12Eの長さが、第2ヒューズエレメント13Eの長さよりも長くてもよい。また、第1ヒューズエレメント12Eの幅は、第2ヒューズエレメント13Eの幅と同じであるが、これに限られず、第1ヒューズエレメント12Eの幅が、第2ヒューズエレメント13Eの幅よりも小さくてもよい。更に、第1ヒューズエレメント12Eの厚さは、第2ヒューズエレメント13Eの厚さよりも小さくてもよい。これにより、第1ヒューズエレメント12Eの熱抵抗を第2ヒューズエレメント13Eの熱抵抗よりも更に大きくすることができる。
The length of the
このように、第1ヒューズエレメント12A~12Eおよび第2ヒューズエレメント13A~13Eが、ヒューズエレメントであり、第1ヒューズエレメント12Aの長さが第2ヒューズエレメント13Aの長さよりも長いか、第1ヒューズエレメント12B(12C、12D)の断面積が第2ヒューズエレメント13B(13C、13D)の断面積よりも小さいか、および/または、第1ヒューズエレメント12Eを形成する材料の熱伝導率が、第2ヒューズエレメント13Eを形成する材料の熱伝導率よりも小さいことが好ましい。これにより、第1ヒューズエレメント12A(12B、12C、12D、12E)および第2ヒューズエレメント13A(13B、13C、13D、13E)に過電流が流れたとき、又は、保護回路に接続された二次電池に過電圧が印加されたときに、第1ヒューズエレメント12A(12B、12C、12D、12E)が第2ヒューズエレメント13A(13B、13C、13D、13E)よりも確実に先に遮断され、極めて簡単な構成で、安全性を更に向上することができる。
In this way, the
図8は、本発明の第6実施形態に係る保護素子の構成を概略的に示す平面図であり、図9は、図8の切断線IX-IXにおける保護素子の断面図である。第6実施形態に係る保護素子は、第1,第2電極部の構成が異なること以外は、第1実施形態に係る保護素子と同じである。 FIG. 8 is a plan view schematically showing the configuration of a protection element according to a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a sectional view of the protection element taken along cutting line IX-IX in FIG. 8. The protection element according to the sixth embodiment is the same as the protection element according to the first embodiment except that the configurations of the first and second electrode parts are different.
図8および図9に示すように、本第6実施形態において、第1電極部15Bが、第2電極部16Bの熱特性とは異なる熱特性を有し、第1電極部15Bの熱特性および第2電極部16Bの熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含んでいてもよい。例えば、(1)第1電極部15Bの熱抵抗が、第2電極部16Bの熱抵抗よりも大きいか、(2)第1電極部15Bの熱容量が、第2電極部16Bの熱容量よりも小さいか、あるいは(3)上記(1)~(2)の双方を満たすことが好ましい。第1電極部15Bおよび第2電極部16Bの熱特性の意味は、上記第1実施形態にて説明した第1,第2ヒューズエレメントの熱特性の意味と同様である。
As shown in FIGS. 8 and 9, in the sixth embodiment, the
本実施形態では、第1電極部15Bを形成する材料の熱伝導率が、第2電極部16Bを形成する材料の熱伝導率よりも小さい。この場合、第1電極部15Bの熱抵抗が第2電極部16Bの熱抵抗よりも大きいため、第1ヒューズエレメント12Aおよび第2ヒューズエレメント13Aに過電流が流れたときに、第1ヒューズエレメント12Aが第2ヒューズエレメント13Aよりも先に遮断され、極めて簡単な構成で、安全性を更に向上することができる。
In this embodiment, the thermal conductivity of the material forming the
図10は、本発明の第7実施形態に係る保護素子の構成を概略的に示す平面図であり、図11は、図10の切断線XI-XIにおける保護素子の断面図である。第7実施形態に係る保護素子は、第1,第2導通部の構成が異なること以外は、第1実施形態に係る保護素子と同じである。 FIG. 10 is a plan view schematically showing the configuration of a protection element according to a seventh embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a sectional view of the protection element taken along cutting line XI-XI in FIG. 10. The protection element according to the seventh embodiment is the same as the protection element according to the first embodiment except that the configurations of the first and second conductive parts are different.
図10および図11に示すように、第6実施形態において、第1導通部18Bが、第2導通部19Bの熱特性とは異なる熱特性を有し、第1導通部18Bの熱特性および第2導通部19Bの熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含んでいてもよい。例えば、(1)第1導通部18Bの熱抵抗が、第2導通部19Bの熱抵抗よりも大きいか、(2)第1導通部18Bの熱容量が、第2導通部19Bの熱容量よりも小さいか、あるいは(3)上記(1)~(2)の双方を満たすことが好ましい。第1導通部18Bおよび第2導通部19Bの熱特性の意味は、上記第1実施形態にて説明した第1,第2ヒューズエレメントの熱特性の意味と同様である。
As shown in FIGS. 10 and 11, in the sixth embodiment, the first
本実施形態では、第1導通部18Bの幅が第2導通部19Bの幅よりも小さい。この場合、第1導通部18Bの幅方向断面積が、第2導通部19Bの幅方向断面積よりも小さく、第1導通部18Bの熱抵抗が第2導通部19Aの熱抵抗よりも大きいため、第1ヒューズエレメント12Aおよび第2ヒューズエレメント13Aに過電流が流れたときに、第1ヒューズエレメント12Aが第2ヒューズエレメント13Aよりも先に遮断される。
In this embodiment, the width of the first
また、第1導通部18Bを形成する材料の熱伝導率が、第2導通部19Bを形成する材料の熱伝導率よりも小さくてもよい。これにより、第1導通部18Bの熱抵抗を第2導通部19Bの熱抵抗よりも更に大きくすることができる。第1導通部18Bを形成する材料の熱伝導率が第2導通部19Bを形成する材料の熱伝導率よりも小さい場合、第1導通部18Bの幅は、第2導通部19Bの幅よりも小さい方が好ましいが、第2導通部19Bの幅と同じであってもよい。
Further, the thermal conductivity of the material forming the first
このように、第1導通部18Bの幅方向断面積が第2導通部19Bの幅方向断面積よりも小さいか、および/または、第1導通部18Bを形成する材料の熱伝導率が第2導通部19Bを形成する材料の熱伝導率よりも小さいことにより、第1ヒューズエレメント12Aおよび第2ヒューズエレメント13Aに過電流が流れたときに、第1ヒューズエレメント12Aが第2ヒューズエレメント13Aよりも確実に先に遮断され、極めて簡単な構成で、安全性を更に向上することができる。
In this way, the cross-sectional area in the width direction of the first
[保護回路の構成]
図12は、本発明の第8実施形態に係る保護回路の構成を概略的に示す平面図である。本第8実施形態では、保護回路が、上記第1実施形態の保護素子10を複数備えている場合を例に挙げて説明する。
[Configuration of protection circuit]
FIG. 12 is a plan view schematically showing the configuration of a protection circuit according to an eighth embodiment of the present invention. The eighth embodiment will be described using an example in which a protection circuit includes a plurality of
図12に示すように、保護回路1は、並列接続された複数の保護素子10,10,10と、複数の第1電極部15A,15A,15Aと外部回路との間に配設された複数の第1接続部31,31,31と、複数の第2電極部16A,16A,16Aと外部回路との間に配設された複数の第2接続部32,32,32とを更に備えている。
As shown in FIG. 12, the
第1接続部31,31,31は、それぞれ複数のはんだ部25,25,25を介して第1電極部15A,15A,15Aに接続されている。また、第2接続部32,32,32は、それぞれ複数のはんだ部26,26,26を介して第2電極部16A,16A,16Aに接続されている。複数の第1接続部31,31,31および複数の第2接続部32,32,32は、例えば、基板上に実装される回路パターンである。複数の第1接続部31,31,31および複数の第2接続部32,32,32を構成する材料としては、特に制限されないが、例えば銅または銅合金が挙げられる。
The first connecting
複数の保護素子10,10,10を構成する複数の第1ヒューズエレメント12A,12A,12Aが同極に接続されており、複数の保護素子10,10,10の各々を構成する第1ヒューズエレメント12Aおよび第2ヒューズエレメント13Aに過電流が流れたときに、当該保護素子における第1ヒューズエレメント12Aが第2ヒューズエレメント13Aよりも先に遮断されるように構成されている。
The plurality of
また、本実施形態では、複数の保護素子10,10,10の各々を構成する第1ヒューズエレメント12Aに接続された第1接続部31は、当該保護素子10の第2ヒューズエレメント13Aに接続された第2接続部32の熱特性とは異なる熱特性を有している。そして、第1接続部31の熱特性および第2接続部32の熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含んでいるのが好ましい。例えば、(1)第1接続部31の熱抵抗が、第2接続部32の熱抵抗よりも大きいか、(2)第1接続部31の熱容量が、第2接続部32の熱容量よりも小さいか、あるいは(3)上記(1)~(2)の双方を満たすことが好ましい。第1接続部31および第2接続部32の熱特性の意味は、上記第1実施形態にて説明した第1,第2ヒューズエレメントの熱特性の意味と同様である。
Further, in the present embodiment, the
本実施形態では、複数の第1接続部31,31,31の幅は、複数の第2接続部32,32,32の幅よりも小さい。この場合、第1接続部31の幅方向断面積が、第2接続部32の幅方向断面積よりも小さく、第1接続部31の熱抵抗が第2接続部32の熱抵抗よりも大きいため、第1ヒューズエレメント12Aおよび第2ヒューズエレメント13Aに過電流が流れたとき、又は保護回路に接続された二次電池に過電圧が印加されたときに、第1ヒューズエレメント12Aが第2ヒューズエレメント13Aよりも先に遮断される。
In this embodiment, the width of the plurality of
尚、上述のように、第1接続部31は、はんだ部25を介し、かつ上記スルーホールや上記貫通孔を介して第1電極部15Aに接続されており、はんだ部25の形状、材料に因っては第1接続部31の熱特性に影響を与える場合があることから、第1接続部31の熱特性には、はんだ部25などの接合部材の熱特性を含むことができるものとする。同様に、第2接続部32の熱特性には、はんだ部26などの接合部材の熱特性を含むことができるものとする。接合部材の熱特性の意味は、上記第1実施形態にて説明した第1,第2ヒューズエレメントの熱特性の意味と同様である。
As described above, the first connecting
図13及び図14は、図12の保護回路1の動作を説明する回路図であり、図13は遮断動作前の状態、図14は遮断動作後の状態を示す。
13 and 14 are circuit diagrams illustrating the operation of the
保護回路1では、図13に示すように、例えば、複数の第1接続部31,31,31は、外部回路を介して並列接続点Aに接続され、且つ二次電池33,33の正極に接続されている。また、複数の第2接続部32,32,32は、外部回路を介して並列接続点Bに接続され、且つ充電器34の正極に接続されている。第3電極部17に接続されたヒーター14は、それぞれ、例えば二次電池33,33の負極および充電器34の負極の双方に接続されている。複数の第3電極部17の下流側には、FETなどのスイッチング素子35が設けられている。すなわち、複数の第3電極部の下流側に位置するヒーター14は、一方の端部がヒーター引き出し電極部14Aを介してスイッチング素子35と接続され、他方の端部が、引き回し電極部17Aと第3電極部17とを介して第1ヒューズエレメント12Aと第2ヒューズエレメント13Aに接続されている。
In the
二次電池33,33の充電時には、充電器34から外部回路を介して二次電池33,33に電力が供給される。また、二次電池の放電時には、二次電池33,33から外部回路に電力が供給される。このように、二次電池33,33の充電時および放電時のいずれの場合でも、第1ヒューズエレメント12Aと第2ヒューズエレメント13Aの双方に同一の電力が供給される。
When charging the
二次電池33,33の充電時あるいは放電時に、何らかの原因で過電流あるいは過電圧が生じた場合、第1接続部31の熱抵抗が第2接続部32の熱抵抗よりも大きいため、図14に示すように、第1ヒューズエレメント12Aが第2ヒューズエレメント13Aよりも先に遮断される。複数の保護素子10,10,10の全ての保護素子で、第1ヒューズエレメント12Aが第2ヒューズエレメント13Aよりも先に遮断されることで、二次電池33側の回路と充電器34側の回路とが分離される。これにより、ヒーター14を介して電流が逆流することが無く、複数の保護素子10,10,10とスイッチング素子35との間にダイオードなどの整流素子を設ける必要が無い。
If overcurrent or overvoltage occurs for some reason when charging or discharging the
本実施形態では、複数の第1接続部31,31,31の長さは、複数の第2接続部32,32,32の長さと同じであるが、これに限られず、複数の第1接続部31,31,31の長さが、複数の第2接続部32,32,32の長さと異なっていてもよい。これにより、第1接続部31の熱抵抗を第2接続部32の熱抵抗よりも更に大きくすることができる。
In this embodiment, the length of the plurality of
また、本実施形態では、複数の第1接続部31,31,31の幅は、複数の第2接続部32,32,32の幅と異なっているが、これに限られない。複数の第1接続部31,31,31の幅が複数の第2接続部32,32,32の幅と同じである場合には、複数の第1接続部31,31,31の長さが複数の第2接続部32,32,32の長さと異なっていてもよい。
Furthermore, in the present embodiment, the widths of the plurality of
また、保護回路1は、二次電池33,33の各々と接続され、且つスイッチング素子35に接続された不図示の検出素子を有していてもよい。この検出素子は、高電圧状態、特に過電圧となっているか否かを常時モニタし、高電圧状態となった場合にスイッチング素子35に制御信号を出力する。この場合、スイッチング素子35は、制御信号に応じて、ヒーター14に二次電池33からの電流を流すことで、当該ヒーター14を発熱させる。これにより、第1ヒューズエレメント12Aが、第2ヒューズエレメント13Aよりも先に溶断される。
Further, the
このように、第1接続部31の長さが第2接続部32の長さよりも長いか、および/または、第1接続部31の幅方向断面積が第2接続部32の幅方向断面積よりも小さいことにより、第1ヒューズエレメント12Aおよび第2ヒューズエレメント13Aに過電流が流れたとき、又は、保護回路1に接続された二次電池33に過電圧が印加されたときに、第1ヒューズエレメント12Aが第2ヒューズエレメント13Aよりも確実に先に遮断され、極めて簡単な構成で、安全性を更に向上することができる。
In this way, the length of the first connecting
本実施形態では、保護回路1は、上記第1実施形態の保護素子10を備えるが、これに限られず、上記第2~第7実施形態の保護素子を備えていてもよい。その場合にも、各保護素子に設けられた第1ヒューズエレメントの熱抵抗を第2ヒューズエレメントの熱抵抗よりも大きくすることができる。
In this embodiment, the
また、本実施形態では、保護回路1において、第1接続部31の熱特性が第2接続部32の熱特性と異なるが、これに限られず、保護素子10が、上記第1~第7実施形態の構成を有している場合、第1接続部31の熱特性が第2接続部32の熱特性と同じであってもよい。例えば、複数の第1接続部31,31,31の幅方向断面積が、複数の第2接続部32,32,32の幅方向断面積と同じであってもよく、また、複数の第1接続部31,31,31の熱伝導率が複数の第2接続部32,32,32の熱伝導率と同じであってもよい。
Further, in the present embodiment, in the
上述したように、上記実施形態によれば、第1ヒューズエレメント12A(12B、12C、12D、12E)および第2ヒューズエレメント13A(13B、13C、13D、13E)に過電流が流れたとき、又は、保護回路1に接続されられた二次電池33に過電圧が印加されたときに、第1ヒューズエレメント12A(12B、12C、12D、12E)が第2ヒューズエレメント13A(13B、13C、13D、13E)よりも先に遮断されるように構成されているので、第1ヒューズエレメント12A(12B、12C、12D、12E)にて、当該第1ヒューズエレメント12A(12B、12C、12D、12E)の一方側の回路と他方側の回路とを遮断することができる。よって、並列接続された複数の保護素子10を備える保護回路を形成する場合、複数の保護素子10を構成する複数の第1ヒューズエレメント12A(12B、12C、12D、12E)を同極に接続させることで、ダイオードなどの整流素子を設けること無く、過電流や過電圧を確実に防止することができる。したがって、保護素子10を従来よりも簡単な構成で、過電流や過電圧を確実に防止して安全性を向上することができ、加えて良好な製造性とコスト低減を実現することができる。
As described above, according to the embodiment, when an overcurrent flows through the
また、上記実施形態によれば、並列接続された複数の保護素子10を備える保護回路において、複数の保護素子10を構成する複数の第1ヒューズエレメント12Aが同極に接続されており、複数の保護素子10の各々を構成する第1ヒューズエレメント12A(12B、12C、12D、12E)および第2ヒューズエレメント13A(13B、13C、13D、13E)に過電流が流れたとき、又は、保護回路1に接続された二次電池33に過電圧が印加されたときに、当該保護素子における第1ヒューズエレメント12A(12B、12C、12D、12E)が第2ヒューズエレメント13A(13B、13C、13D、13E)よりも先に遮断されるように構成されているので、第1ヒューズエレメント12A(12B、12C、12D、12E)にて、当該第1ヒューズエレメント12A(12B、12C、12D、12E)の一方側の回路(例えば、二次電池側回路)と他方側の回路(例えば、充電器側回路)とを遮断することができる。よって、ダイオードなどの整流素子を複数設けること無く、過電流や過電圧を確実に防止することができる。したがって、保護回路1を従来よりも簡単な構成で、過電流や過電圧を確実に防止して安全性を向上することができ、加えて良好な製造性とコスト低減を実現することができる。
Further, according to the above embodiment, in a protection circuit including a plurality of
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 can be made within the scope of the gist of the present invention described within the scope of the claims. is possible.
例えば、上記実施形態では、第1,第2ヒューズエレメント、第1,第2電極部、第1,第2導通部または第1,第2接続部の熱特性が互いに異なっているが、これに限られない。第1,第2ヒューズエレメント、第1,第2電極部、第1,第2導通部および/または第1,第2接続部の電気的な導体抵抗値(電気抵抗(Ω))が互いに異なっていてもよい。本構成によっても、第1ヒューズエレメントおよび第2ヒューズエレメントに過電流が流れたとき、又は、保護回路に接続された二次電池に過電圧が印加されたときに、上記第1ヒューズエレメントが上記第2ヒューズエレメントよりも先に遮断されるように構成することができ、これにより上記と同様の効果を奏することができる。 For example, in the above embodiments, the thermal characteristics of the first and second fuse elements, the first and second electrode parts, the first and second conductive parts, or the first and second connection parts are different from each other. Not limited. The electrical conductor resistance values (electrical resistance (Ω)) of the first and second fuse elements, the first and second electrode parts, the first and second conductive parts, and/or the first and second connection parts are different from each other. You can leave it there. Also with this configuration, when an overcurrent flows through the first fuse element and the second fuse element, or when an overvoltage is applied to the secondary battery connected to the protection circuit, the first fuse element It can be configured to be cut off before the second fuse element, and thereby the same effect as described above can be achieved.
1 保護回路
10 保護素子
11 基板
12A 第1ヒューズエレメント
12B 第1ヒューズエレメント
12C 第1ヒューズエレメント
12D 第1ヒューズエレメント
12d ヒューズエレメント
12E 第1ヒューズエレメント
13A 第2ヒューズエレメント
13B 第2ヒューズエレメント
13C 第2ヒューズエレメント
13D 第2ヒューズエレメント
13d ヒューズエレメント
13E 第2ヒューズエレメント
14 ヒーター
14A ヒーター引き出し電極部
15A 第1電極部
15B 第1電極部
16A 第2電極部
16B 第2電極部
17 第3電極部
17A 引き回し電極部
18A 第1導通部
18B 第1導通部
19A 第2導通部
19B 第2導通部
21 支持体
22 支持体
23 支持体
24 絶縁層
25 はんだ部
26 はんだ部
27 はんだ部
31 第1接続部
32 第2接続部
33 二次電池
34 充電器
35 スイッチング素子
1
Claims (14)
前記第1ヒューズエレメントと前記第2ヒューズエレメントとの間に接続されたヒーターと、
前記第1ヒューズエレメントの前記第2ヒューズエレメントとは反対側に接続された第1電極部と、
前記第2ヒューズエレメントの第1ヒューズエレメントとは反対側に接続された第2電極部と、
前記第1ヒューズエレメントと前記第2ヒューズエレメントとの間に接続され、且つ前記ヒーターと直列接続された第3電極部と、
を有し、
前記第1ヒューズエレメントおよび前記第2ヒューズエレメントに過電流が流れたとき、又は、保護回路に接続された二次電池に過電圧が印加されたときに、前記第1ヒューズエレメントが前記第2ヒューズエレメントよりも先に遮断されるように構成されており、
前記第1電極部が、第2電極部の熱特性とは異なる熱特性を有し、
前記第1電極部の熱特性および第2電極部の熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含む、保護素子。 A first fuse element and a second fuse element connected in series;
a heater connected between the first fuse element and the second fuse element;
a first electrode portion connected to a side of the first fuse element opposite to the second fuse element;
a second electrode portion connected to a side of the second fuse element opposite to the first fuse element;
a third electrode part connected between the first fuse element and the second fuse element and connected in series with the heater;
has
When an overcurrent flows through the first fuse element and the second fuse element, or when an overvoltage is applied to a secondary battery connected to a protection circuit, the first fuse element It is configured to be blocked before the
The first electrode portion has thermal characteristics different from thermal characteristics of the second electrode portion,
A protection element , wherein the thermal characteristics of the first electrode part and the thermal characteristics of the second electrode part include at least one of thermal resistance and heat capacity .
前記第1ヒューズエレメントと前記第2ヒューズエレメントとの間に接続されたヒーターと、a heater connected between the first fuse element and the second fuse element;
前記第1ヒューズエレメントの前記第2ヒューズエレメントとは反対側に接続された第1電極部と、a first electrode portion connected to a side of the first fuse element opposite to the second fuse element;
前記第2ヒューズエレメントの第1ヒューズエレメントとは反対側に接続された第2電極部と、a second electrode portion connected to a side of the second fuse element opposite to the first fuse element;
前記第1ヒューズエレメントと前記第2ヒューズエレメントとの間に接続され、且つ前記ヒーターと直列接続された第3電極部と、a third electrode part connected between the first fuse element and the second fuse element and connected in series with the heater;
を有し、has
前記第1ヒューズエレメントおよび前記第2ヒューズエレメントに過電流が流れたとき、又は、保護回路に接続された二次電池に過電圧が印加されたときに、前記第1ヒューズエレメントが前記第2ヒューズエレメントよりも先に遮断されるように構成されており、When an overcurrent flows through the first fuse element and the second fuse element, or when an overvoltage is applied to a secondary battery connected to a protection circuit, the first fuse element It is configured to be blocked before the
前記第1電極部と外部回路とを導通する第1導通部と、a first conduction part that connects the first electrode part and an external circuit;
前記第2電極部と外部回路を導通する第2導通部と、a second conductive part that conducts the second electrode part and an external circuit;
を更に有し、It further has
前記第1導通部が、前記第2導通部の熱特性とは異なる熱特性を有し、The first conductive portion has thermal characteristics different from the thermal characteristics of the second conductive portion,
前記第1導通部の熱特性および前記第2導通部の熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含む、保護素子。The protection element, wherein the thermal characteristics of the first conductive portion and the thermal characteristics of the second conductive portion include at least one of thermal resistance and heat capacity.
前記第1ヒューズエレメントの熱特性および前記第2ヒューズエレメントの熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含む、請求項1に記載の保護素子。 the first fuse element has thermal characteristics different from thermal characteristics of the second fuse element;
The protection element according to claim 1, wherein the thermal characteristics of the first fuse element and the thermal characteristics of the second fuse element include at least one of thermal resistance and thermal capacity.
複数の保護素子を構成する各保護素子は、
直列接続された第1ヒューズエレメントおよび第2ヒューズエレメントと、
前記第1ヒューズエレメントと前記第2ヒューズエレメントとの間に接続されたヒーターと、
前記第1ヒューズエレメントの前記第2ヒューズエレメントとは反対側に接続された第1電極部と、
前記第2ヒューズエレメントの第1ヒューズエレメントとは反対側に接続された第2電極部と、
前記第1ヒューズエレメントと前記第2ヒューズエレメントとの間に接続され、且つ前記ヒーターと直列接続された第3電極部と、
を有し、
前記複数の保護素子を構成する複数の前記第1ヒューズエレメントが同極に接続されており、
前記複数の保護素子の各々を構成する前記第1ヒューズエレメントおよび前記第2ヒューズエレメントに過電流が流れたとき、又は、保護回路に接続された二次電池に過電圧が印加されたときに、当該保護素子における前記第1ヒューズエレメントが前記第2ヒューズエレメントよりも先に遮断されるように構成されており、
前記第1電極部が、第2電極部の熱特性とは異なる熱特性を有し、
前記第1電極部の熱特性および第2電極部の熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含む、保護回路。 A protection circuit comprising a plurality of protection elements connected in parallel,
Each protection element constituting the plurality of protection elements is
A first fuse element and a second fuse element connected in series;
a heater connected between the first fuse element and the second fuse element;
a first electrode portion connected to a side of the first fuse element opposite to the second fuse element;
a second electrode portion connected to a side of the second fuse element opposite to the first fuse element;
a third electrode part connected between the first fuse element and the second fuse element and connected in series with the heater;
has
A plurality of the first fuse elements constituting the plurality of protection elements are connected to the same polarity,
When an overcurrent flows through the first fuse element and the second fuse element constituting each of the plurality of protection elements, or when an overvoltage is applied to a secondary battery connected to a protection circuit, The first fuse element in the protection element is configured to be cut off before the second fuse element,
The first electrode portion has thermal characteristics different from thermal characteristics of the second electrode portion,
A protection circuit , wherein the thermal characteristics of the first electrode part and the thermal characteristics of the second electrode part include at least one of thermal resistance and heat capacity .
複数の保護素子を構成する各保護素子は、Each protection element constituting the plurality of protection elements is
直列接続された第1ヒューズエレメントおよび第2ヒューズエレメントと、A first fuse element and a second fuse element connected in series;
前記第1ヒューズエレメントと前記第2ヒューズエレメントとの間に接続されたヒーターと、a heater connected between the first fuse element and the second fuse element;
前記第1ヒューズエレメントの前記第2ヒューズエレメントとは反対側に接続された第1電極部と、a first electrode portion connected to a side of the first fuse element opposite to the second fuse element;
前記第2ヒューズエレメントの第1ヒューズエレメントとは反対側に接続された第2電極部と、a second electrode portion connected to a side of the second fuse element opposite to the first fuse element;
前記第1ヒューズエレメントと前記第2ヒューズエレメントとの間に接続され、且つ前記ヒーターと直列接続された第3電極部と、a third electrode part connected between the first fuse element and the second fuse element and connected in series with the heater;
を有し、has
前記複数の保護素子を構成する複数の前記第1ヒューズエレメントが同極に接続されており、A plurality of the first fuse elements constituting the plurality of protection elements are connected to the same polarity,
前記複数の保護素子の各々を構成する前記第1ヒューズエレメントおよび前記第2ヒューズエレメントに過電流が流れたとき、又は、保護回路に接続された二次電池に過電圧が印加されたときに、当該保護素子における前記第1ヒューズエレメントが前記第2ヒューズエレメントよりも先に遮断されるように構成されており、When an overcurrent flows through the first fuse element and the second fuse element constituting each of the plurality of protection elements, or when an overvoltage is applied to a secondary battery connected to a protection circuit, The first fuse element in the protection element is configured to be cut off before the second fuse element,
前記複数の保護素子を構成する各保護素子は、Each protection element constituting the plurality of protection elements is
前記第1電極部と外部回路とを導通する第1導通部と、a first conduction part that connects the first electrode part and an external circuit;
前記第2電極部と外部回路とを導通する第2導通部と、a second conduction part that connects the second electrode part and an external circuit;
を更に有し、It further has
前記第1導通部が、前記第2導通部の熱特性とは異なる熱特性を有し、The first conductive portion has thermal characteristics different from the thermal characteristics of the second conductive portion,
前記第1導通部の熱特性および前記第2導通部の熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含む、保護回路。The protection circuit, wherein the thermal characteristics of the first conductive part and the thermal characteristics of the second conductive part include at least one of thermal resistance and heat capacity.
複数の保護素子を構成する各保護素子は、Each protection element constituting the plurality of protection elements is
直列接続された第1ヒューズエレメントおよび第2ヒューズエレメントと、A first fuse element and a second fuse element connected in series;
前記第1ヒューズエレメントと前記第2ヒューズエレメントとの間に接続されたヒーターと、a heater connected between the first fuse element and the second fuse element;
前記第1ヒューズエレメントの前記第2ヒューズエレメントとは反対側に接続された第1電極部と、a first electrode portion connected to a side of the first fuse element opposite to the second fuse element;
前記第2ヒューズエレメントの第1ヒューズエレメントとは反対側に接続された第2電極部と、a second electrode portion connected to a side of the second fuse element opposite to the first fuse element;
前記第1ヒューズエレメントと前記第2ヒューズエレメントとの間に接続され、且つ前記ヒーターと直列接続された第3電極部と、a third electrode part connected between the first fuse element and the second fuse element and connected in series with the heater;
を有し、has
前記複数の保護素子を構成する複数の前記第1ヒューズエレメントが同極に接続されており、A plurality of the first fuse elements constituting the plurality of protection elements are connected to the same polarity,
前記複数の保護素子の各々を構成する前記第1ヒューズエレメントおよび前記第2ヒューズエレメントに過電流が流れたとき、又は、保護回路に接続された二次電池に過電圧が印加されたときに、当該保護素子における前記第1ヒューズエレメントが前記第2ヒューズエレメントよりも先に遮断されるように構成されており、When an overcurrent flows through the first fuse element and the second fuse element constituting each of the plurality of protection elements, or when an overvoltage is applied to a secondary battery connected to a protection circuit, The first fuse element in the protection element is configured to be cut off before the second fuse element,
複数の前記第1電極部と外部回路との間に配設された複数の第1接続部と、a plurality of first connection parts disposed between the plurality of first electrode parts and an external circuit;
複数の前記第2電極部と外部回路との間に配設された複数の第2接続部と、a plurality of second connection parts disposed between the plurality of second electrode parts and an external circuit;
を更に備え、further comprising;
前記複数の保護素子の各々を構成する前記第1ヒューズエレメントに接続された前記第1接続部は、当該保護素子の前記第2ヒューズエレメントに接続された前記第2接続部の熱特性とは異なる熱特性を有し、The first connection portion connected to the first fuse element constituting each of the plurality of protection elements has different thermal characteristics from the second connection portion connected to the second fuse element of the protection element. has thermal properties,
前記第1接続部の熱特性および前記第2接続部の熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含む、保護回路。The protection circuit, wherein the thermal characteristics of the first connection portion and the thermal characteristics of the second connection portion include at least one of thermal resistance and heat capacity.
前記第1ヒューズエレメントの熱特性および前記第2ヒューズエレメントの熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含む、請求項7に記載の保護回路。 the first fuse element has thermal characteristics different from thermal characteristics of the second fuse element;
The protection circuit according to claim 7 , wherein the thermal characteristics of the first fuse element and the thermal characteristics of the second fuse element include at least one of thermal resistance and thermal capacity.
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WO2022196594A1 (en) | Protective element and battery pack |
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