JPH0636373B2 - ブリツジ素子 - Google Patents
ブリツジ素子Info
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- JPH0636373B2 JPH0636373B2 JP60156853A JP15685385A JPH0636373B2 JP H0636373 B2 JPH0636373 B2 JP H0636373B2 JP 60156853 A JP60156853 A JP 60156853A JP 15685385 A JP15685385 A JP 15685385A JP H0636373 B2 JPH0636373 B2 JP H0636373B2
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- semiconductor component
- bridge element
- contact spring
- battery
- envelope
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H79/00—Protective switches in which excess current causes the closing of contacts, e.g. for short-circuiting the apparatus to be protected
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/4207—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
- H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M50/581—Devices or arrangements for the interruption of current in response to temperature
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency 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
- H02H7/18—Emergency 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
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
- H01M2200/10—Temperature sensitive devices
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、電気部品、特に再充電可能な電気化学電池を
橋絡するための２個の電気接続端子を有するブリッジ素
子に関する。
橋絡するための２個の電気接続端子を有するブリッジ素
子に関する。
ブリッジ素子は、再充電可能な電気化学電池で構成され
た高温蓄電池（バッテリ）に特に使用される。この場
合、機能に障害が生じたため、電池列の容量をあまり減
少しないように、高温蓄電池の電流回路から分離しなけ
ればならない蓄電セルを橋絡するために、ブリッジ素子
が使用される。車両に使用される高温蓄電池において
は、多数の電気化学電池（蓄電セル）を直列に接続し、
ごく少数を並列に接続することが必要である。その理由
は、上記の蓄電池のエネルギ容量が一般に４０kWh未満
であって、個別電池のエネルギ容量が８０Wh以上である
ことにある。その結果、車両用電池列は５００個以下の
電池を包含しなければならない。個別電池の電圧が約２
Ｖで上記の蓄電池により合計２００Ｖを発生しようとす
る場合は、１００個の電池を直列に接続しなけれがなら
ない。それは、最大５個の電池を並列に接続すればよい
ことを意味する。５個の並列接続の電池では冗長度があ
まり大きくないから、なるべく多数の電池を直列に接続
することが好ましい。そしてこの分岐を並列に接続する
ことができるから、第１図に示す回路図が生じる。この
図では、電池は単に電気接続で示されている。この図で
判るように、それぞれｎ個の電池が直列に接続されて１
つの分岐にまとめられる。それぞれｎ個の電池を有する
ｍ個の分岐が並列に接続され、１つのブロックを構成す
る。電池列全体はこのような直列接続のｐ個のブロック
から成る。第１図に示す例によれば、電池列はｎ×ｍ×
ｐ個の電池を含む。
た高温蓄電池（バッテリ）に特に使用される。この場
合、機能に障害が生じたため、電池列の容量をあまり減
少しないように、高温蓄電池の電流回路から分離しなけ
ればならない蓄電セルを橋絡するために、ブリッジ素子
が使用される。車両に使用される高温蓄電池において
は、多数の電気化学電池（蓄電セル）を直列に接続し、
ごく少数を並列に接続することが必要である。その理由
は、上記の蓄電池のエネルギ容量が一般に４０kWh未満
であって、個別電池のエネルギ容量が８０Wh以上である
ことにある。その結果、車両用電池列は５００個以下の
電池を包含しなければならない。個別電池の電圧が約２
Ｖで上記の蓄電池により合計２００Ｖを発生しようとす
る場合は、１００個の電池を直列に接続しなけれがなら
ない。それは、最大５個の電池を並列に接続すればよい
ことを意味する。５個の並列接続の電池では冗長度があ
まり大きくないから、なるべく多数の電池を直列に接続
することが好ましい。そしてこの分岐を並列に接続する
ことができるから、第１図に示す回路図が生じる。この
図では、電池は単に電気接続で示されている。この図で
判るように、それぞれｎ個の電池が直列に接続されて１
つの分岐にまとめられる。それぞれｎ個の電池を有する
ｍ個の分岐が並列に接続され、１つのブロックを構成す
る。電池列全体はこのような直列接続のｐ個のブロック
から成る。第１図に示す例によれば、電池列はｎ×ｍ×
ｐ個の電池を含む。
直列回路の１個の電池が欠陥を生じると、上記の回路に
問題が起こる。ナトリウム硫黄電池においては、固体電
解質に割れが発生し、このため反応物質であるナトリウ
ムと硫黄が互いに直接に化学反応し、電池からもはや電
圧が送出されないことによって、欠陥が生じる場合が多
いことが判明した。このような欠陥電池は、無傷の電池
のオーム抵抗のたいてい２倍以上の大きな内部抵抗を有
する。その結果、欠陥電池がある分岐には充電又は放電
電流が極めて僅かしか、又は全く流れない。欠陥電池の
抵抗が極めて大きければ、欠陥電池がある分岐は電流供
給に対して全く働かない。つまり全電池列の容量は無傷
の電池の容量の（ｍ−１）／ｍである。
問題が起こる。ナトリウム硫黄電池においては、固体電
解質に割れが発生し、このため反応物質であるナトリウ
ムと硫黄が互いに直接に化学反応し、電池からもはや電
圧が送出されないことによって、欠陥が生じる場合が多
いことが判明した。このような欠陥電池は、無傷の電池
のオーム抵抗のたいてい２倍以上の大きな内部抵抗を有
する。その結果、欠陥電池がある分岐には充電又は放電
電流が極めて僅かしか、又は全く流れない。欠陥電池の
抵抗が極めて大きければ、欠陥電池がある分岐は電流供
給に対して全く働かない。つまり全電池列の容量は無傷
の電池の容量の（ｍ−１）／ｍである。
個別電池の橋絡のために設けられたブリッジ素子は、西
独特許第３１１７３８５号明細書により公知である。ブ
リッジ素子は実質的に２個の相接する室から成る。第１
の室は金属又は分解可能な金属化合物が充填されてい
る。金属は電池の使用温度で融状であり、金属化合物は
この温度で分解可能でなければならない。ブリッジ素子
の第２の室は２個の電極の、所定の相互間隔で配設され
た接触面を収容する。もう一つの電極が、金属又は金属
化合物を充填した室に納められている。電池が高オーム
になると、その電極の電圧が反転すると共に、ブリッジ
素子の接続端子の電圧が反転する。これによって第１の
室に収容された金属又は金属化合物が第２の室へ運ばれ
る。第２の室が金属又は金属化合物で完全に充填される
と、この室の中に配設された２個の電極が融状材料によ
って電気的に結合されるから、直列回路を流れる電流が
今度はブリッジ素子を流れる。このブリッジ素子の欠点
は、構造があまりに高価であり、多くの場所を必要とす
ることである。熱絶縁で取囲まれた高温蓄電池には、こ
のような多大な場所の余裕はない。
独特許第３１１７３８５号明細書により公知である。ブ
リッジ素子は実質的に２個の相接する室から成る。第１
の室は金属又は分解可能な金属化合物が充填されてい
る。金属は電池の使用温度で融状であり、金属化合物は
この温度で分解可能でなければならない。ブリッジ素子
の第２の室は２個の電極の、所定の相互間隔で配設され
た接触面を収容する。もう一つの電極が、金属又は金属
化合物を充填した室に納められている。電池が高オーム
になると、その電極の電圧が反転すると共に、ブリッジ
素子の接続端子の電圧が反転する。これによって第１の
室に収容された金属又は金属化合物が第２の室へ運ばれ
る。第２の室が金属又は金属化合物で完全に充填される
と、この室の中に配設された２個の電極が融状材料によ
って電気的に結合されるから、直列回路を流れる電流が
今度はブリッジ素子を流れる。このブリッジ素子の欠点
は、構造があまりに高価であり、多くの場所を必要とす
ることである。熱絶縁で取囲まれた高温蓄電池には、こ
のような多大な場所の余裕はない。
この発明の目的は、寸法が小さく定められ、簡単な構造
を有し、しかも安価に製造することができる。電気部品
用、特に電気化学電池用ブリッジ素子を提供することで
ある。
を有し、しかも安価に製造することができる。電気部品
用、特に電気化学電池用ブリッジ素子を提供することで
ある。
本発明に基づき一部がばねとして形成された少くとも２
個の導電部材を介して一方の接続端子と電気的に結合さ
れた半導体部品と、電流が流れて半導体部品の温度を所
定の値に上昇すると、両方の接続端子が互いに低オーム
結合されることによって、上記の目的が達成される。
個の導電部材を介して一方の接続端子と電気的に結合さ
れた半導体部品と、電流が流れて半導体部品の温度を所
定の値に上昇すると、両方の接続端子が互いに低オーム
結合されることによって、上記の目的が達成される。
本発明によれば、必要に応じて橋絡しようとする各電気
部品毎に上記のブリッジ素子が並列に接続される。ナト
リウム及び硫黄ベースの電池で構成された高温蓄電池の
場合、各電池の両方の接続端子が上記のブリッジ素子を
介して互いに結合される。
部品毎に上記のブリッジ素子が並列に接続される。ナト
リウム及び硫黄ベースの電池で構成された高温蓄電池の
場合、各電池の両方の接続端子が上記のブリッジ素子を
介して互いに結合される。
ブリッジ素子は、他の電池と直列に接続された電池が無
傷の場合は、電流がこの電池自体を流れるように構成さ
れている。電池の内部に故障、例えば電池の２つの反応
対室を互いに隔離するβ酸化アルミニウム製固体電解質
の破損が起こると、電池は高オームになり、電池を通る
電流の流れが遮断される。この場合、電流は完全にブリ
ッジ素子によって受領される。
傷の場合は、電流がこの電池自体を流れるように構成さ
れている。電池の内部に故障、例えば電池の２つの反応
対室を互いに隔離するβ酸化アルミニウム製固体電解質
の破損が起こると、電池は高オームになり、電池を通る
電流の流れが遮断される。この場合、電流は完全にブリ
ッジ素子によって受領される。
本発明の一実施態様においては、ブリッジ素子が並列に
接続された電池に持続的機能障害がある時に初めてブリ
ッジ素子が応答するように構成される。この場合、電池
の機能が正常ならば、ブリッジ素子に微弱な逆電流しか
流れない。また本発明によれば、電池が最大容量まで充
電され、又は完全に放電した時も応答するように構成す
ることができる。完全に充電された電池は高オームにな
る。すなわち電池には極めて小さな電流しか流れない。
つまり電池の直列回路でこの直列接続を通る電流の流れ
が遮断される訳である。まだ完全に充電されていない電
池はそれ以上充電されないから、この直列接続の電池の
総容量は他の直列回路より低い。本発明に基づくブリッ
ジ素子によって電池は最大充電に到達しても、その直列
回路のすべての電池が充電されるまで橋絡される。電圧
がゼロの値に到達するまで電池が放電した場合も、上記
の橋絡が可能であり、有意義である。電池を通る電池回
路がその場合、同じくブリッジ素子によって橋絡される
ならば、短絡電流が電池を通って流れることが回避され
る。特に電池電圧を転極させて負にする電流が、外部か
ら電池に強制されることが防止される。
接続された電池に持続的機能障害がある時に初めてブリ
ッジ素子が応答するように構成される。この場合、電池
の機能が正常ならば、ブリッジ素子に微弱な逆電流しか
流れない。また本発明によれば、電池が最大容量まで充
電され、又は完全に放電した時も応答するように構成す
ることができる。完全に充電された電池は高オームにな
る。すなわち電池には極めて小さな電流しか流れない。
つまり電池の直列回路でこの直列接続を通る電流の流れ
が遮断される訳である。まだ完全に充電されていない電
池はそれ以上充電されないから、この直列接続の電池の
総容量は他の直列回路より低い。本発明に基づくブリッ
ジ素子によって電池は最大充電に到達しても、その直列
回路のすべての電池が充電されるまで橋絡される。電圧
がゼロの値に到達するまで電池が放電した場合も、上記
の橋絡が可能であり、有意義である。電池を通る電池回
路がその場合、同じくブリッジ素子によって橋絡される
ならば、短絡電流が電池を通って流れることが回避され
る。特に電池電圧を転極させて負にする電流が、外部か
ら電池に強制されることが防止される。
本発明によれば、ブリッジ素子は、一部がばねとして構
成された少くとも２個の導電部材を介してブリッジ素子
の一方の接続端子と電気的結合された半導体素子から成
る。各部品、特に各電気化学電池毎に１個の上記ブリッ
ジ素子が並列に接続される。ブリッジ素子は蓄電セルと
共に、外部に対して熱絶縁によって画成された蓄電池の
内部に配設される。蓄電池の内室には、電池の使用温度
に相当する３５０℃の温度が支配する。１つの電池が高
オームになると、直列回路のすべての電流がブリッジ素
子、特にその半導体部品を流れる。このためブリッジ素
子内部の温度が５７０℃以上に上昇するから、半導体部
品のガラスカプセルが融解し始める。一実施態様におい
ては、半導体部品が円板状部材と接触ばねを介して第１
の接続端子と結合される。半導体部品はケースの内面に
載坐して電気的に結合される。接触ばねの第１の端部
は、接触ばねと半導体部品の間に配設された部材を押圧
する。接触ばねの第２の端部は絶縁されてケースの壁体
を貫いて外へ導き出され、そこでブリッジ素子の第１の
接続端子と結合される。金属ケースの外面にブリッジ素
子の第２の接続端子が固定されている。ブリッジ素子の
内部の温度上昇により円板状部材も融解し始めるから、
この円板状部材は半導体部品と共に短絡素子を形成す
る。更に接触ばねによってこの短絡素子と電気接続端子
の間の電気的結合が形成される。
成された少くとも２個の導電部材を介してブリッジ素子
の一方の接続端子と電気的結合された半導体素子から成
る。各部品、特に各電気化学電池毎に１個の上記ブリッ
ジ素子が並列に接続される。ブリッジ素子は蓄電セルと
共に、外部に対して熱絶縁によって画成された蓄電池の
内部に配設される。蓄電池の内室には、電池の使用温度
に相当する３５０℃の温度が支配する。１つの電池が高
オームになると、直列回路のすべての電流がブリッジ素
子、特にその半導体部品を流れる。このためブリッジ素
子内部の温度が５７０℃以上に上昇するから、半導体部
品のガラスカプセルが融解し始める。一実施態様におい
ては、半導体部品が円板状部材と接触ばねを介して第１
の接続端子と結合される。半導体部品はケースの内面に
載坐して電気的に結合される。接触ばねの第１の端部
は、接触ばねと半導体部品の間に配設された部材を押圧
する。接触ばねの第２の端部は絶縁されてケースの壁体
を貫いて外へ導き出され、そこでブリッジ素子の第１の
接続端子と結合される。金属ケースの外面にブリッジ素
子の第２の接続端子が固定されている。ブリッジ素子の
内部の温度上昇により円板状部材も融解し始めるから、
この円板状部材は半導体部品と共に短絡素子を形成す
る。更に接触ばねによってこの短絡素子と電気接続端子
の間の電気的結合が形成される。
本発明の別の実施態様においては、半導体部品の第１の
接続端子が接触ばねと共にさらばねを介して、この半導
体部品が内設されたケースの内面と電気的に結合され
る。ケースのこの第１の内側境界面に対向して、同じく
導電性の第２の境界面があり、これに半導体部品が直結
される。２つの導電性境界面の間に２個の絶縁性境界面
が配設され、こうして閉じたケースが形成される。第１
の導電性境界面の外面にブリッジ素子の第１の接続端子
が、第２の導電性壁体に第２の電気接続端子が固定され
る。通常、電池を流れるすべての電流がこのブリッジ素
子を流れると、半導体部品の温度が急激に上昇するか
ら、半導体部品のガラスカプセルが融解し始める。それ
によってばねの緊圧が減少する。そこでさらばねが伸び
るから、接触ばねが半導体部品の方向に押されて、ケー
スの内部に突出するピンの上に当接する。ピンは第２の
金属境界面と電気的に結合されている。こうしてケース
の２つの壁体の間、特にこれらの壁体に固定された、ブ
リッジ素子の２つの接続端子の間に、低オーム結合が形
成される。
接続端子が接触ばねと共にさらばねを介して、この半導
体部品が内設されたケースの内面と電気的に結合され
る。ケースのこの第１の内側境界面に対向して、同じく
導電性の第２の境界面があり、これに半導体部品が直結
される。２つの導電性境界面の間に２個の絶縁性境界面
が配設され、こうして閉じたケースが形成される。第１
の導電性境界面の外面にブリッジ素子の第１の接続端子
が、第２の導電性壁体に第２の電気接続端子が固定され
る。通常、電池を流れるすべての電流がこのブリッジ素
子を流れると、半導体部品の温度が急激に上昇するか
ら、半導体部品のガラスカプセルが融解し始める。それ
によってばねの緊圧が減少する。そこでさらばねが伸び
るから、接触ばねが半導体部品の方向に押されて、ケー
スの内部に突出するピンの上に当接する。ピンは第２の
金属境界面と電気的に結合されている。こうしてケース
の２つの壁体の間、特にこれらの壁体に固定された、ブ
リッジ素子の２つの接続端子の間に、低オーム結合が形
成される。
ブリッジ素子の製造に使用される半導体部品は、例えば
ツェナーダイオードとして構成することができる。
ツェナーダイオードとして構成することができる。
半導体部品としてシリコンダイオードを使用する場合
は、電池の機能が正常な時に小さな逆電流しか流れない
ように分極する。電池が高オームになり、その接続端子
に電圧の反転が起こると、半導体部品が順方向に分極す
るから、ブリッジ素子は全電流と受領することができ
る。
は、電池の機能が正常な時に小さな逆電流しか流れない
ように分極する。電池が高オームになり、その接続端子
に電圧の反転が起こると、半導体部品が順方向に分極す
るから、ブリッジ素子は全電流と受領することができ
る。
しかし高い蓄電池温度のもとで逆電流を低減するために
は、ヒ化ガリウム又はリン化ガリウムの半導体素子を使
用した方がよい。
は、ヒ化ガリウム又はリン化ガリウムの半導体素子を使
用した方がよい。
第２図に示すブリッジ素子１は実質的に半導体部品２と
円板状部材３と接触ばね４から成る。ブリッジ素子１の
外側は、カップ状に形成された金属ケース５によって画
定される。半導体部品２はシリコンダイオード又はツェ
ナーダイオードとして構成される。そして金属ケース５
の内面に配設され、直接にこの内面と電気的結合され
る。半導体部品２の第２の電気接続端子は円板状部材３
を介して接触ばねに接続する。円板状部材３は易融合
金、例えばアルミニウム合金製である。円板状部材３の
表面上に接触ばね４が配設され、部材３と接触ばね４の
間に電気的結合が生じる。接触ばね４は、その第１の端
部が円板状部材３の表面をしっかりと押圧するように設
置されている。特に接触ばね４は予圧状態でケース５の
内部に配設される。接触ばね４の第２の端部は蓋６を貫
いて外へ導き出される。蓋６は５８℃以上の温度に耐え
る絶縁材料で作られている。接触ばねの第２の端部は外
へ張り出し、ブリッジ素子の第１の接続端子と電気的結
合される。接続端子７は例えば棒形導体から成る。ブリ
ッジ素子１の第２の接続端子８も棒形導体から成り、ケ
ース５の外面と電気的結合される。通常、電池を流れる
全電流がこのブリッジ素子１に流れ込むならば、少くと
も半導体部品２と円板状部材３の区域に、少くとも５７
０℃以上の温度上昇をもたらす。
円板状部材３と接触ばね４から成る。ブリッジ素子１の
外側は、カップ状に形成された金属ケース５によって画
定される。半導体部品２はシリコンダイオード又はツェ
ナーダイオードとして構成される。そして金属ケース５
の内面に配設され、直接にこの内面と電気的結合され
る。半導体部品２の第２の電気接続端子は円板状部材３
を介して接触ばねに接続する。円板状部材３は易融合
金、例えばアルミニウム合金製である。円板状部材３の
表面上に接触ばね４が配設され、部材３と接触ばね４の
間に電気的結合が生じる。接触ばね４は、その第１の端
部が円板状部材３の表面をしっかりと押圧するように設
置されている。特に接触ばね４は予圧状態でケース５の
内部に配設される。接触ばね４の第２の端部は蓋６を貫
いて外へ導き出される。蓋６は５８℃以上の温度に耐え
る絶縁材料で作られている。接触ばねの第２の端部は外
へ張り出し、ブリッジ素子の第１の接続端子と電気的結
合される。接続端子７は例えば棒形導体から成る。ブリ
ッジ素子１の第２の接続端子８も棒形導体から成り、ケ
ース５の外面と電気的結合される。通常、電池を流れる
全電流がこのブリッジ素子１に流れ込むならば、少くと
も半導体部品２と円板状部材３の区域に、少くとも５７
０℃以上の温度上昇をもたらす。
この温度上昇により半導体部品の周囲のガラスカプセル
と部材３が融解し始める。同時に半導体部品２が接触ば
ね４によって部材３に押込まれるから、こうして形成さ
れた短絡素子を介して接触ばねが境界面と結合され、そ
れによってブリッジ素子の接続端子７及び８の間に電気
的結合が形成される。
と部材３が融解し始める。同時に半導体部品２が接触ば
ね４によって部材３に押込まれるから、こうして形成さ
れた短絡素子を介して接触ばねが境界面と結合され、そ
れによってブリッジ素子の接続端子７及び８の間に電気
的結合が形成される。
第３図は実質的に半導体部品２と接触ばね３とさらばね
４から成るブリッジ素子１の変型を示す。半導体部品２
は直方体状のケース５の内部に配設される。ケース５は
２個の相対する導電性境界壁５Ａ及び５Ｂを有し、残余
の境界壁５Ｄ及び５Ｅは絶縁材料製である。半導体部品
の第１の接続端子は導電性境界壁５Ａに直結される。そ
の接続端子２Ａは境界面５Ａの凹陥部に導電的に挿着さ
れている。半導体の第２の接続端子２Ｂは接触ばね３の
空欠部に電気的に結合するように挿着される。円板状接
触ばね３の外縁は、ケース５の第２の導電性境界面５Ｂ
の、ケース５の内室に突出する、かぎ形に形成された腕
５Ｅに接続する。円板状接触ばね３の表面と境界面５Ｂ
の内面の間に、さらばね４が緊圧状態で配設される。上
述の処置によって半導体部品２の接続端子２Ｂが一方で
は接続ばね３と腕５Ｅを介して、他方では接触ばね３と
さらばね４を介して、導電性境界面５Ｂと電気的結合さ
れる。ケース５の内室に突出し、境界面５Ａと電気的結
合されたピン６が、境界面５Ｄに平行する。ピン６は接
触ばね４から僅かな間隔で終わるように、内室に挿入さ
れている。第１の電気接続部材７はケース５の境界面５
Ａと結合される。この接続部材７は、ここに示す実施例
では棒形導体から成る。第２の電気接続部材８は境界面
５Ｂの外側に固定され、同じく棒形導体から成る。
４から成るブリッジ素子１の変型を示す。半導体部品２
は直方体状のケース５の内部に配設される。ケース５は
２個の相対する導電性境界壁５Ａ及び５Ｂを有し、残余
の境界壁５Ｄ及び５Ｅは絶縁材料製である。半導体部品
の第１の接続端子は導電性境界壁５Ａに直結される。そ
の接続端子２Ａは境界面５Ａの凹陥部に導電的に挿着さ
れている。半導体の第２の接続端子２Ｂは接触ばね３の
空欠部に電気的に結合するように挿着される。円板状接
触ばね３の外縁は、ケース５の第２の導電性境界面５Ｂ
の、ケース５の内室に突出する、かぎ形に形成された腕
５Ｅに接続する。円板状接触ばね３の表面と境界面５Ｂ
の内面の間に、さらばね４が緊圧状態で配設される。上
述の処置によって半導体部品２の接続端子２Ｂが一方で
は接続ばね３と腕５Ｅを介して、他方では接触ばね３と
さらばね４を介して、導電性境界面５Ｂと電気的結合さ
れる。ケース５の内室に突出し、境界面５Ａと電気的結
合されたピン６が、境界面５Ｄに平行する。ピン６は接
触ばね４から僅かな間隔で終わるように、内室に挿入さ
れている。第１の電気接続部材７はケース５の境界面５
Ａと結合される。この接続部材７は、ここに示す実施例
では棒形導体から成る。第２の電気接続部材８は境界面
５Ｂの外側に固定され、同じく棒形導体から成る。
電池を通って流れる全電流がこのブリッジ素子に流れ込
むと、ここでも特に半導体部品２の区域に５７０℃以上
の温度上昇が起こり、このため半導体部品のガラスカプ
セルが融解し始める。さらばねを緊圧状態で接触ばね３
と境界面５Ｂの間に保持するガラスカプセルの強度が減
少する。さらばね４が伸びるので、接触ばね３がピン６
の方向に押圧されて、ピンの表面上に載坐する。こうし
て導電性境界面５Ａと、同じく導電性の境界面５Ｂとの
間に低オーム電気的結合が形成される。
むと、ここでも特に半導体部品２の区域に５７０℃以上
の温度上昇が起こり、このため半導体部品のガラスカプ
セルが融解し始める。さらばねを緊圧状態で接触ばね３
と境界面５Ｂの間に保持するガラスカプセルの強度が減
少する。さらばね４が伸びるので、接触ばね３がピン６
の方向に押圧されて、ピンの表面上に載坐する。こうし
て導電性境界面５Ａと、同じく導電性の境界面５Ｂとの
間に低オーム電気的結合が形成される。
第２図と第３図で説明した２つの実施例では、電池に欠
陥がある場合ばかりでなく、電池が最大容量まで充電さ
れ、又はその電圧がゼロの値に達した場合にも、ブリッ
ジ素子が電池を通る電流を受け入れるように、使用する
半導体部品２をツェナーダイオードとして構成すること
が可能である。定格電圧が電池の最大充電電圧に相当
し、かつブリッジ素子が前述の条件のもとで一時的に電
流を受領することもできるように、順方向電圧が極めて
微弱であるツェナーダイオードを使用することが好まし
い。
陥がある場合ばかりでなく、電池が最大容量まで充電さ
れ、又はその電圧がゼロの値に達した場合にも、ブリッ
ジ素子が電池を通る電流を受け入れるように、使用する
半導体部品２をツェナーダイオードとして構成すること
が可能である。定格電圧が電池の最大充電電圧に相当
し、かつブリッジ素子が前述の条件のもとで一時的に電
流を受領することもできるように、順方向電圧が極めて
微弱であるツェナーダイオードを使用することが好まし
い。
第４図に３個の直列接続の電池（蓄電セル）２０を示
す。各電池２０にブリッジ素子１が並列に接続されてい
る。電池２０の内２個は、第２図に示し、当該の明細書
で詳しく説明した各各１個のブリッジ素子を装備し、第
３の電池２０は、第３図に示し、当該の明細書で説明し
たブリッジ素子１と結合される。２つの実施態様は等価
であり、必要ならば第３図に示すように使用することが
できる。各電池２０の外側はカップ状の金属ケース２１
によって画定される。その内部にはβ酸化アルミニウム
の、同じくカップ状の固体電解質２２が配設される。こ
こに示す実施態様では、固定電解質２２と金属ケース２
１の間に陰極室２３が配設され、固定電解質２２の内部
に陽極室２４がある。陽極室２４はナトリウム（ここに
図示せず）で充填されている。陰極室２３の中には、第
２の反応体の役割をする硫黄（ここに図示せず）であ
る。各反応体室２３，２４の中に集電体２５，２６が突
出する。集電体２５にブリッジ素子の当該の接続部材７
が、また集電体２６に当該の接続部材８が電気的結合さ
れる。電池２０が完全に機能し得る限り、電流は電池２
０を貫いて流れる。ブリッジ素子１は前述のように、電
池が完全に機能する場合、ブリッジ素子に極めて微弱な
逆電流しか流れないように設置されている。ブリッジ素
子１に含まれる半導体部品２をツェナーダイオードとし
て構成すれば、電池が完全に充電され、又は完全に放電
した場合でも、ブリッジ素子は電流を受け入れることが
できる。しかしこの電流受入は短時間に過ぎない。電池
２０の内部に欠陥が現れた場合に初めて、電流回路がブ
リッジ素子１によって持続的に橋絡される。
す。各電池２０にブリッジ素子１が並列に接続されてい
る。電池２０の内２個は、第２図に示し、当該の明細書
で詳しく説明した各各１個のブリッジ素子を装備し、第
３の電池２０は、第３図に示し、当該の明細書で説明し
たブリッジ素子１と結合される。２つの実施態様は等価
であり、必要ならば第３図に示すように使用することが
できる。各電池２０の外側はカップ状の金属ケース２１
によって画定される。その内部にはβ酸化アルミニウム
の、同じくカップ状の固体電解質２２が配設される。こ
こに示す実施態様では、固定電解質２２と金属ケース２
１の間に陰極室２３が配設され、固定電解質２２の内部
に陽極室２４がある。陽極室２４はナトリウム（ここに
図示せず）で充填されている。陰極室２３の中には、第
２の反応体の役割をする硫黄（ここに図示せず）であ
る。各反応体室２３，２４の中に集電体２５，２６が突
出する。集電体２５にブリッジ素子の当該の接続部材７
が、また集電体２６に当該の接続部材８が電気的結合さ
れる。電池２０が完全に機能し得る限り、電流は電池２
０を貫いて流れる。ブリッジ素子１は前述のように、電
池が完全に機能する場合、ブリッジ素子に極めて微弱な
逆電流しか流れないように設置されている。ブリッジ素
子１に含まれる半導体部品２をツェナーダイオードとし
て構成すれば、電池が完全に充電され、又は完全に放電
した場合でも、ブリッジ素子は電流を受け入れることが
できる。しかしこの電流受入は短時間に過ぎない。電池
２０の内部に欠陥が現れた場合に初めて、電流回路がブ
リッジ素子１によって持続的に橋絡される。
第１図は高温電池列の回路構造略図、第２図は本発明に
基づくブリッジ素子の断面略図、第３図は本発明に基づ
くブリッジ素子の変型の断面略図、第４図はそれぞれブ
リッジ素子を装備する複数個の電池の直列回路の略図を
示す。 ２……半導体部品、３……円板状部材、４……接触ば
ね、７……接続端子、８……接続端子、２０……電気化
学電池。
基づくブリッジ素子の断面略図、第３図は本発明に基づ
くブリッジ素子の変型の断面略図、第４図はそれぞれブ
リッジ素子を装備する複数個の電池の直列回路の略図を
示す。 ２……半導体部品、３……円板状部材、４……接触ば
ね、７……接続端子、８……接続端子、２０……電気化
学電池。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−3869（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−187877（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−125034（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−23916（ＪＰ，Ｕ)
Claims (5)
- 【請求項１】第１電気端子(7)と、内面および外面を有
する金属性外囲器(5)と、前記金属性外囲器(5)の前記外
面に電気的に接続して取り付けられる棒状導体から成る
第２電気端子(8)と、前記金属性外囲器(5)の前記内面に
電気的に直接接続されるシリコンダイオードまたはツエ
ナーダイオードの半導体部品(2)と、前記半導体部品(2)
に直接接続され、溶融金属により形成される円板状部材
(3)と、前記円板状部材(3)に電気的に導通して接続され
る第１端部および前記第１電気端子(7)に取り付けられ
る第２端部とを有する予め張力が与えられた接触ばね
(4)とにより構成され、少なくとも５７０℃まで温度上
昇したときに前記円板状部材(3)および前記半導体部品
(2)が溶融され、互いに結合されることにより前記第１
と第２電気端子間に低抵抗ブリッジ素子を形成すること
を特徴とするブリッジ素子。 - 【請求項２】前記円板状部材(3)は、アルミニウム合金
により形成される特許請求の範囲第１項に記載のブリッ
ジ素子。 - 【請求項３】外囲器内部を形成するために互いに対向し
ている第１及び第２導電性境界壁(5A, 5B)を有する外囲
器(5)と、前記境界壁にそれぞれ接続される第１及び第
２電気端子(7，8)と、前記第１境界壁(5A)に直接接続さ
れる半導体部品(2)と、接触ばね(3)および皿ばね(4)に
より形成される導電部材とにより構成され、前記半導体
部品(2)は前記第１境界壁(5A)に形成された凹部に挿入
された第１端子(2A)および前記接触ばねに形成された凹
部に挿入された第２端子(2B)とを有し、前記第２境界壁
(5B)は前記外囲器(5)の内部に突出している鈎状腕部(5
E)を有し、前記接触ばね(3)は前記鈎状腕部(5E)に載置
している端部を有し、前記皿ばね(4)は前記接触ばね(3)
と前記第２境界壁(5B)との電気的接続を形成し、前記第
１境界壁(5A)は前記外囲器(5)の内部に突出している導
電ピン(6)を有し、この導電ピン(6)の端部は、前記半導
体部品(2)により前記接触ばね(3)から離間されており、
前記半導体部品(2)が所定値までの温度上昇により溶融
したときに前記接触ばね(3)に接触されることを特徴と
するブリッジ素子。 - 【請求項４】前記半導体部品(2)がシリコンダイオード
であることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の
ブリッジ素子。 - 【請求項５】前記半導体部品(2)がツエナーダイオード
であることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の
ブリッジ素子。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3426200A DE3426200C2 (de) | 1984-07-17 | 1984-07-17 | Überbrückungselement |
| DE3426200.8 | 1984-07-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6154166A JPS6154166A (ja) | 1986-03-18 |
| JPH0636373B2 true JPH0636373B2 (ja) | 1994-05-11 |
Family
ID=6240773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60156853A Expired - Lifetime JPH0636373B2 (ja) | 1984-07-17 | 1985-07-16 | ブリツジ素子 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4651253A (ja) |
| EP (1) | EP0170088B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0636373B2 (ja) |
| AT (1) | ATE38452T1 (ja) |
| DE (1) | DE3426200C2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4935315A (en) * | 1988-12-05 | 1990-06-19 | Hughes Aircraft Company | Cell bypass circuit |
| DE3938262A1 (de) * | 1989-11-17 | 1991-05-23 | Asea Brown Boveri | Schutzeinrichtung fuer hochtemperaturbatterien |
| US5438173A (en) * | 1994-01-27 | 1995-08-01 | G & H Technology, Inc. | Cell bypass switch |
| US6157167A (en) * | 1998-04-29 | 2000-12-05 | The Johns Hopkins University | Topology for individual battery cell charge control in a rechargeable battery cell array |
| DE102009005228A1 (de) * | 2009-01-20 | 2010-07-22 | Li-Tec Battery Gmbh | Schutzeinrichtung für galvanische Zellen |
| DE102009040146A1 (de) * | 2009-09-04 | 2011-03-10 | Li-Tec Battery Gmbh | Schutzeinrichtung für galvanische Zellen |
| US10272758B2 (en) * | 2016-11-02 | 2019-04-30 | Proterra Inc. | Battery system of an electric vehicle |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL226947A (ja) * | 1957-04-18 | 1900-01-01 | ||
| NL291270A (ja) * | 1961-08-12 | |||
| US3213345A (en) * | 1963-09-05 | 1965-10-19 | Mallory & Co Inc P R | Polarized shorting fuse for battery cells |
| BE667762A (ja) * | 1964-08-12 | 1966-02-02 | ||
| US3402325A (en) * | 1966-02-21 | 1968-09-17 | Brunswick Corp | Alternator having overvoltage protection means connected to essentially short circuit the alternator |
| CH466427A (de) * | 1967-12-04 | 1968-12-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | Schmelzsicherung mit Schmelzlot für elektrische Geräte, insbesondere Halbleiterelemente |
| DE1789062C3 (de) * | 1968-09-30 | 1978-11-30 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Verfahren zum Herstellen von Metallkontaktschichten für Halbleiteranordnungen |
| US3575645A (en) * | 1969-07-17 | 1971-04-20 | Gen Motors Corp | Power zener package |
| GB1529854A (en) * | 1975-05-22 | 1978-10-25 | Atomic Energy Authority Uk | Electric cells |
| JPS531469A (en) * | 1976-06-26 | 1978-01-09 | Hitachi Ltd | Glass seal type semiconductor device |
| US4070688A (en) * | 1976-12-27 | 1978-01-24 | International Rectifier Corporation | Flexible lead |
| DE2725847C3 (de) * | 1977-06-08 | 1980-05-29 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Anordnung zur Druckkontaktierung einer Halbleiterscheibe |
| DE2819584C2 (de) * | 1978-05-05 | 1983-03-17 | Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim | Schaltung zur Sicherung von Speicherzellen |
| DE2838996C2 (de) * | 1978-09-07 | 1984-04-05 | Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim | Schaltung zur Sicherung von Speicherzellen |
| US4249224A (en) * | 1979-03-07 | 1981-02-03 | Reliable Electric Company | Surge voltage arrester with fail-safe feature |
| US4252869A (en) * | 1979-08-13 | 1981-02-24 | The Dow Chemical Company | By-pass for internally open-circuited cells |
| DE3117385A1 (de) * | 1981-05-02 | 1982-11-18 | Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim | "ueberbrueckungselement" |
| DE3220903A1 (de) * | 1982-06-03 | 1983-12-15 | Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim | Elektrochemische speicherzelle |
| JPS5911774A (ja) * | 1982-07-12 | 1984-01-21 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 電力変換装置 |
| DE3318588A1 (de) * | 1983-05-21 | 1984-11-22 | Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim | Varistorsicherungselement |
-
1984
- 1984-07-17 DE DE3426200A patent/DE3426200C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1985
- 1985-07-03 EP EP85108245A patent/EP0170088B1/de not_active Expired
- 1985-07-03 AT AT85108245T patent/ATE38452T1/de not_active IP Right Cessation
- 1985-07-16 JP JP60156853A patent/JPH0636373B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1985-07-17 US US06/756,395 patent/US4651253A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6154166A (ja) | 1986-03-18 |
| EP0170088B1 (de) | 1988-11-02 |
| DE3426200C2 (de) | 1994-02-10 |
| DE3426200A1 (de) | 1986-01-23 |
| US4651253A (en) | 1987-03-17 |
| EP0170088A1 (de) | 1986-02-05 |
| ATE38452T1 (de) | 1988-11-15 |
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