JPS6154167A - 分流素子 - Google Patents

分流素子

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JPS6154167A
JPS6154167A JP60156854A JP15685485A JPS6154167A JP S6154167 A JPS6154167 A JP S6154167A JP 60156854 A JP60156854 A JP 60156854A JP 15685485 A JP15685485 A JP 15685485A JP S6154167 A JPS6154167 A JP S6154167A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気部品特に再充電可能な電気化半電池の電
流回路の橋絡のために２個の接続部材を有するブリッジ
素子に関する。
上記のブリッジ素子は、再充電可能な電気化学電池で構
成された高温電池列に特に使用される。この場合、ブリ
ッジ素子は破損した電池を橋絡するために用いられ、破
損した電池をこうして高温電池列から切離すことができ
るから、高温電池列の機能が実質的に維持される。車両
に使用される高温電池列においては、多数の電気化学電
池を直列に、ごく少数の電池を並列に接続することが必
要である。その理由は、この電池列のエネルギ容量が一
般に４０　ｋＷｈ未満であシ、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個以下の電池で構成されることになる。
個別電池の電圧が約２ｖであって、この電池列１個で合
計２００Ｖを発生しようとすれば、１００個の電池を直
列に接続しなければならない。つまり最大５個の電池を
並列に接続すればよい訳である。５個の並列接続の電池
の場合、冗長度があまシ大きくないから、なるべく多数
の電池を直列に接続するのが適尚である０このような枝
を更に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、電池を電気接続端子だけ
で示した。この図で判るように、それぞれｎ個の電池が
直列接続されて１つの枝にまとめられる。各々ｎ個の電
池を有するｍ個の枝が並列に接続されて、１個のブロッ
クを形成する。全電池列はこのような直列接続された２
個のブロックから成る。第１図に示した例によれば、電
池列はｎＸｍＸｐ個の電池から成る。
電池が欠陥を生じると、上記の回路に問題が起こる。ナ
トリウム硫黄電池の場合、欠陥はたいてい、固体電解質
が割れを生じて、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することによって生じることが判明
した。その場合、電池はもはや電圧を発生せず、無傷の
電池のたいてい２倍以上の内部抵抗を示す。その結果、
欠陥電池を含む枝に充電又は放電電流がご〈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、
この電池が配列された枝は電流供給に対して全く働かな
い。つまシこの条件のもとで、全電池列の容量は無傷の
電池列の容量の（ｍ−１）７ｍ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
独特許公告公報第３１１７３８５号明細書によシ会知で
ある。このブリッジ素子は基本的には、直接相接し互い
に連通し得る２個の鼠から成る。第１の室は融状金属又
は分解可能な金属化合物で充填される。金属は少くとも
電池の使用温度で融状でなければならない。金属化合物
を使用する場合は、この温度で金属化合物が分解しなけ
ればならない。ブリッジ素子の第２の室は所定の相互間
隔で配設された２個の電極の接触面を具備する。電池が
高抵抗になると、電池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。このため第１
の室に収容された金属が第２の室へ運ばれる。
第２の室が金属で完全に満たされると、この室の中に配
設された電極が金属によって電導結合されるから、欠陥
電池の隣接の電池から来る電流はこのブリッジ素子を通
って流れることができる。このブリッジ素子の欠点は、
製造が極めて高価であシ、シかも構成が多くの場所を取
ることである。熱絶縁によ）取囲まれた高温電池列では
、このような多大の場所の余裕がない。
そこで本発明の目的とするところは、寸法が小さく定め
られ、構造が簡単であシ、シ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のブリッジ素
子を提供することである。
、　本発明に基づき少くとも１個の電導層を介して２個
の接続部材と結合され、電流が流れて電導層及び半導体
部品の値を所定の値まで上昇すると、電導層と融合して
短絡素子を作る、少くとも１個の半導体部品によって上
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１個の上記ブリッジ素子が並列に接続される。
ナトリウム及び硫黄ペースの電池で構成された高温電池
列においては、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当該電池
が無傷ならば、電流が当該電池自体を流れるように構成
される。電池の内部に障害、例えば電池の２つの反応体
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、電池が高抵抗になシ、電池を通る電流
の流れが遮断される。本発明に基づくブリッジ素子は、
これを並列に接続した電池が高抵抗になりた時に初め【
応答するように構成されている＠ブリッジ素子は、それ
以外の時は電池を流れる全電流の流れを受は継ぐ。この
電流はツリ、ジ素子内部に温度上昇をもたらす。ブリッ
ジ素子は電池に対して並列に接続され、しかも高温電池
列の内部に配設されているから、ブリッジ素子の環境温
度は個別電池の使用温度に相当する約３５０℃である。
電池が高抵抗になった後、これに並列に接続されたブリ
、ゾ素子を電流が流れることによって、ブリッジ素子の
内部に５７０℃以上又はそれを遥かに超える値への温度
上昇が起こる。本発明においては、半導体部品ｄシリコ
ンダイオードとして構成される。半がそれぞれ被着され
ている。５７０℃以上の温度でアルミニウム層と半導体
部品の少くとも外層が融解し始める。これらの層はダイ
オードと共に共晶を形成し、これが低抵抗短絡素子の働
きをする。
半導体部品の表面に被着されたアルミニウム又はアルミ
ニウム合金層に、それぞれニッケル・クロム・モリブデ
ン層が接続される。ニッケル・クロム・モリブデン層は
当該の電気接続部材と半導体部材の良好な接触をもたら
す。これに銀層がさらに接続され、銀層の外側にモリブ
デン層が接続する。２つの外側モリブデン層の各々は電
気接続部材と結合される。ニッケル・クロム・モリブデ
ン層と外側モリブデン層の間に配設された銀層は、モリ
ブデン層の熱膨張を吸収し、補償作用を行わせるための
ものでちる。半導体部品と隣接の諸層は不動態化層で取
囲まれる。ブリッジ素子全体を保護のために、ケースの
内部に配設することができる。
次に図面に基づいて本発明を詳述する。
第２図に示すプリッＳ）素子１は実質的に半導体部品２
から成る。ここに示す実施例では、半導体部品２は円板
状のシリコンダイオードとして作製されている。半導体
部品の両方の表面の上に、各々１個のアルミニウム電導
層３が被着される。これらの２個のアルミニウム層３の
それぞれの外側にニッケル・クロム・モリブデン層４が
続く。両方の層４の上に覆設された銀層５は、接続する
モリブデン層６の熱膨張の補償のために設けられている
。第２図が示すように、本発明に基づくブリフッ素子１
は対称に構成され、仮想の対称軸は半導体部品２を通る
。両方の外側モリブデン層６は電気接続部材７及び８を
直結するために設けられている。接続部材７゜８は各々
１個の針金であって、それぞれ一方のモリブデン層６に
はんだ付けされている。それぞれアルミニウム層３の上
に覆設されたニッケル・クロム・そリブデン層４は、電
気接続部材７及び８と半導体部品２の良好な接触のため
に′設げたものである。ここに示す実施例で参照番号７
は正の接続部材、８は負の接続部材を表す。
更に第２図が示すように、半導体部品２及びその上に被
着された層３，４，５．６は保護プラス不動態化層９に
よって取囲まれる。、Ｐ　ＩＪツノ素子全体が保護ケー
ス１０の中に挿設され、２個の電気接続部材７及び８の
自由端だけがケース１０から外へ突出する。
第３図は、高温電池列（ここに図示せず）に属する３個
の電気化学電池の直列回路を示す。
ここに示す実施例では、各電池２０を略図で爪形 す。各電池２０は外側を金属ケース２１で構成され、そ
の内部にカップ状の固体電解質２２が配設されている。
固体電解質２２はβ酸化アルミニラム製であって、２つ
の反応体室２３及び２４を互いに隔離する。ここに示す
実施例では固体電解質２２の中、特に陽極室２３の中に
ナトリウム（ここに図示せず）が充填され、一方、金属
ケース２１と固体電解質２２の間に配設された陰極室２
４は硫黄（ここに図示せず）を収容する。各反応体室２
３．２４の中に集電体２５又は２６が突出している。第
３図が示すように、固体電解質２２の中に突出している
集電体２６はそれぞれ電気導体２７を介して、隣接の電
池２０の陰極室２４の中に突出している集電体２５と電
導結合される。各電池２Ｃの２個の集電体２５及び２６
は各々１個の本発明ブリッジ素子１を介して互いに接続
される。電池２０は温度３５０℃又はそれよ少ヤや高い
＠度で動作する。電池が全く正常であれば、充放電の際
に電流が電池の直列接続を貫いて、電池から電池へと流
れる。図示のこの直列回路の単数側又は複数個の電池に
固体電解質２２の破損が起こると、欠陥を伴なう各電池
が極めて短時間で高抵抗になる。なぜなら２−′）の反
応体室に収容され九反応体が今や合流して、反応し合う
ことができるからである。各欠陥電池はこのように高抵
抗になるから、隣接電池から通常、この電池を貫流する
ように供給されている放電又は充電電流はもはや貫流す
ることができない。電流回路をこの欠陥電池を介して橋
絡すると共に、直列接続全体の停止を回避するために、
本発明に基づき電池２０は各々１個のブリッジ素子を具
備する。無傷な電池から欠陥電池に流れる電流は、ブリ
ッジ素子１が受は継ぐ。各電池２０に並列に接続された
ブリッジ素子は、各電池２０の動作が正常な場合、すな
わち電池が完全に機能する場合は、ブリッジ素子に含ま
れる半導体部品が逆方向に分極するように配設されてい
る。固体電解’Ｊ１２２の破損によって電池が高抵抗に
なると、集電体２５及び２６の電圧の反転が起こる。つ
ま〕ブリッジ素子の接続部材７及び８に印加される電圧
も反転し、それによって半導体部品が順方向に分極する
。直列接続の隣接電池から来る電流は、この時、ブリ、
−）素子、特に半導体部品２を流れる。ダイオード電流
と共に急激に増加するオーム損熱がブリッジ素子２の特
に半導体部品２の区域を加熱するから、そこでは５７０
℃以上の温度に到達する。
この温度上昇の結果、半導体部品の少くとも外面区域が
融解し始める。半導体部品２を取囲むアルミニウム層３
も同様に融解する。融状アルミニウムはシリコンの融点
を引き下げる。こうして共晶の発生が生じ、それによっ
て短絡素子が形成される。この発明によるブリ、ノ素子
は欠陥電池を通る回路を持続的に橋絡することができる
。
【図面の簡単な説明】
第１図は高温電池列の内部の電池の結線図、第２図は本
発明に基づくブリッジ素子の概略を示す図、第３図は各
電池にブリッジ素子を並列に接続した３個の電池の直列
回路を示す図である。 ２・・・半導体部品、３・・・アルミニウム電導層、７
．８・・・接続部−材、２０・・・電気化学電池。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）電気部品、特に再充電可能な電気化学電池の電流
    回路の橋絡のために２個の接続部材を有するブリッジ素
    子において、少くとも１個の電導層を介して２個の接続
    部材と結合され、電流が流れると電導層及び半導体部品
    の温度を所定の値まで上昇させ電導層と融合して短絡素
    子を作る少くとも１個の半導体部品を具備するブリッジ
    素子。
  2. （２）前記電導層と半導体素子は電流の通過により５７
    ７℃以上に上昇した温度で融合して短絡素子を作ること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のブリッジ素
    子。
  3. （３）前記電導層はアルミニウム又はアルミニウム合金
    製であることを特徴とする特許請求の第１項又は第２項
    に記載のブリッジ素子。
  4. （４）前記半導体部品は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１項ないし第３項のいず
    れか１項に記載のブリッジ素子。
  5. （５）前記電導層への電気接続部材の良好な接触のため
    に、第１のニッケル、クロム・モリブデン層及びその上
    に銀層を配設し、さらに、その上に接続部材と結合され
    るモリブデン層を被着したことを特徴とする特許請求の
    範囲第１項ないし第４項のいずれか１項に記載のブリッ
    ジ素子。
  6. （６）前記半導体部品を円板状に形成し、その両面に各
    々１個の前記電導層、ニッケル・クロム・モリブデン層
    、銀層及びモリブデン層を被着し、かつ前記第１の接続
    部材を第１のモリブデン層と、前記第２の接続部材を第
    ２のモリブデン層と結合したことを特徴とする、特許請
    求の範囲第１項ないし第５項のいずれか１項に記載のブ
    リッジ素子。
JP60156854A 1984-07-17 1985-07-16 分流素子 Granted JPS6154167A (ja)

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DE3426199.0 1984-07-17
DE3426199A DE3426199C2 (de) 1984-07-17 1984-07-17 Überbrückungselement

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Publication Number Publication Date
JPS6154167A true JPS6154167A (ja) 1986-03-18
JPH0568833B2 JPH0568833B2 (ja) 1993-09-29

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ID=6240771

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US (1) US4849806A (ja)
EP (1) EP0170883B1 (ja)
JP (1) JPS6154167A (ja)
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