KR100820535B1 - 보호 회로를 갖는 2차 전지 - Google Patents

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Abstract

히터(13)와 서미스터(14)를 병렬 접속하고, 그 병렬 접속 회로에 대하여, 주 퓨즈(11)를 직렬 접속하여, 보호 회로(6)를 구성한다. 본 발명의 2차 전지(5)에서는, 충방전 전류가 보호 회로(6)를 흐르기 때문에, 이상 시에 인가되는 전압이 비교적 낮은 경우, 서미스터(14)의 동작에 의해 전류가 제한되어, 이상 시의 전압이 높은 경우, 주 퓨즈(11)가 용단된다.
서미스터, 히터, 주 퓨즈/부 퓨즈, 2차 전지, 보호 회로

Description

보호 회로를 갖는 2차 전지{PROTECTION CIRCUIT-EQUIPPED SECONDARY BATTERY}
본 발명은, 반복 충전이 가능한 2차 전지의 기술 분야에 관한 것으로, 특히, 보호 회로를 내장하는 2차 전지에 관한 것이다.
종래부터, 보호 회로 내장의 2차 전지는 휴대 전화나 휴대형 퍼스널 컴퓨터에 이용되고 있으며, 충전 용량의 증대 외에, 보다 안전한 보호 회로가 요구되고 있다.
도 6의 참조 부호(101)는 종래 기술의 2차 전지를 도시하고 있으며, 충전 장치(107)와 퓨즈(111)를 갖고 있다.
퓨즈(111)의 일단은, 충전 장치(107)의 고전압측의 단자에 접속되어 있으며, 타단은, 고전압측의 외부 접속 단자(117)에 접속되어 있다. 충전 장치(107)의 저전압측의 단자는 저전압측의 외부 접속 단자(118)에 접속되어 있다.
참조 부호(130)는 외부 직류 전압원이고, 이 외부 직류 전압원(130)이 외부 접속 단자(117, 118)에 접속되면, 외부 직류 전압원(130)으로부터 공급되는 전류가 퓨즈(111)에 흘러서, 충전 장치(107)가 충전되도록 되어 있다.
일반적으로, 2차 전지 내의 충전 장치가 파괴되면 안전성의 점에서 문제가 있지만, 상기한 바와 같은 2차 전지(101)에서는, 외부 접속 단자(117, 118) 사이가 단락되거나, 규정 전압 이상의 전압이 출력되는 외부 직류 전압원이 접속된 경우에는 퓨즈(111)에 대전류가 흘러서, 퓨즈(111)가 용단(溶斷)되고, 충전 장치(107)가 보호되도록 되어 있다.
그러나, 퓨즈(111)가 용단되면, 2차 전지(101)가 사용 불능으로 되기 때문에, 제조 라인 등에서 잘못하여 외부 접속 단자(117, 118) 사이를 단락시킨 경우, 퓨즈(111)를 교환할 필요가 생긴다.
도 7에 도시한 2차 전지(102)는, 퓨즈(111) 대신에 서미스터(114)가 설치되어 있으며, 외부 접속 단자(117, 118) 사이의 단락이나, 외부 접속 단자(117, 118) 사이에 고전압이 인가된 경우에, 서미스터(114)의 온도 상승에 의해 서미스터(114) 자체의 저항값이 증대하여, 충전 장치(107)로의 충방전 전류를 제한하도록 되어 있다.
단락이나 고전압 인가 등의 이상 사태가 해소되고, 서미스터(114)가 정상적인 온도로 복귀하면, 서미스터(114)의 저항값은 원래의 값으로 되돌아가기 때문에 2차 전지(102)를 재사용할 수 있다.
그러나, 외부 접속 단자(117, 118) 사이에 특히 높은 전압이 인가된 경우에는, 서미스터(114)의 양단에 고전압이 인가되기 때문에, 서미스터(114)가 파괴되어, 그 결과, 충전 장치(107)가 파괴될 위험성이 지적되고 있다.
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로, 그 목적은 안정성이 높은 2차 전지를 제공하는 것에 있다.
〈발명의 개시〉
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 충전 장치와 보호 회로와 외부 접속 단자를 갖고, 상기 보호 회로는 통전에 의해 발열하는 히터와, 상기 히터에 직렬 접속되며, 상기 히터의 발열에 의해 승온하도록 배치되고, 소정의 용단 온도에서 절단되는 주(主) 퓨즈와, 상기 히터에 병렬 접속되며, 온도 상승에 의해 저항값이 증대하는 서미스터를 갖고, 외부 접속 단자를 직류 전압원에 접속하면, 상기 직류 전압원으로부터 공급된 전류가 상기 보호 회로를 통하여 상기 충전 장치를 충전하고, 상기 외부 접속 단자를 전자 기기에 접속하면, 상기 충전 장치의 방전 전류가 상기 보호 회로를 통하여 상기 전자 기기에 공급되도록 구성된 2차 전지이다.
본 발명은 2차 전지로서, 상기 외부 접속 단자가 단락된 경우에 상기 보호 회로 내를 흐르는 전류에서는, 상기 주 퓨즈는 상기 용단 온도에는 도달되지 않고, 상기 충전 장치에 충전되어 있는 전압이 만충전이 아닌 경우에, 상기 외부 접속 단자가 상기 충전 장치의 정격 충전 전압의 1.5배 이상의 전압원에 접속되면, 상기 주 퓨즈는 상기 용단 온도 이상으로 승온되도록 구성된 2차 전지이다.
본 발명은 2차 전지로서, 상기 서미스터에는 부(副) 퓨즈가 직렬 접속되고, 상기 서미스터와 상기 부 퓨즈의 직렬 접속 회로가 상기 히터에 대하여 병렬 접속된 2차 전지이다.
본 발명은 상기한 바와 같이 구성되어 있으며, 서미스터와 히터가 병렬 접속되어 있으며, 상온에서는 서미스터의 저항값은 낮기 때문에, 충전 장치로의 충방전 전류는, 주로 서미스터를 흐르도록 되어 있다.
한편, 이상 시에 서미스터에 대전류가 흐르면, 그 대전류에 의해 서미스터의 저항값이 상승하여, 전류를 제한하도록 되어 있다.
또한, 서미스터의 저항값이 상승함으로써, 히터에 흐르는 전류가 증가하여, 히터의 발열이 커지면, 주 퓨즈가 용단되도록 되어 있다.
그 결과, 보호 회로에 흐르는 이상 시의 전류가 비교적 작은 경우에는 서미스터에 의해 전류가 제한된다. 이 경우, 정상 상태로 복귀하면, 2차 전지도 원래의 상태로 되돌아간다.
한편, 이상 시의 전류가 큰 경우에는, 주 퓨즈가 용단되어, 안전성이 확보된다.
주 퓨즈는, 충전 장치가 만충전의 상태에서 외부 접속 단자가 단락된 경우에는 용단되지 않고, 충전 장치에 충전되어 있는 전압이 만충전이 아닌 경우에 외부 접속 단자가 정격 충전 전압의 1.5배 이상의 전압원에 접속되면 용단되도록 할 수 있다.
충전 장치가 만충전의 상태에서 외부 접속 단자가 전압원에 접속된 경우에도 용단되도록 하기 위해서는, 주 퓨즈가 정격 충전 전압의 2.0배를 넘는 크기의 전압원에 접속되었을 때 용단되도록 설정하면 된다.
도 1은 본 발명의 2차 전지를 설명하기 위한 블록도.
도 2는 본 발명의 2차 전지의 평면도.
도 3은 도 2의 A-A선 단면도.
도 4는 도 2의 B-B선 단면도.
도 5는 보호 회로의 회로도.
도 6은 종래 기술의 2차 전지의 일례를 설명하기 위한 도면.
도 7은 종래 기술의 2차 전지의 다른 예를 설명하기 위한 도면.
각 도면 중, 참조 부호(5)는 2차 전지를 나타낸다. 참조 부호(6)는 보호 회로를 나타낸다. 참조 부호(7)는 충전 장치를 나타낸다. 참조 부호(11)는 주 퓨즈를 나타낸다. 참조 부호(12)는 부 퓨즈를 나타낸다. 참조 부호(13)는 히터를 나타낸다. 참조 부호(14)는 서미스터를 나타낸다. 참조 부호(17, 18)는 외부 접속 단자를 나타낸다.
〈발명을 실시하기 위한 최량의 형태〉
도 1의 참조 부호(5)는 본 발명의 일례의 2차 전지를 도시하고 있다.
이 2차 전지(5)는 보호 회로(6)와, 충전 장치(7)와, 2개의 외부 접속 단자(17, 18)를 갖고 있다.
보호 회로(6)는 주 퓨즈(11)와, 부 퓨즈(12)와, 히터(13)와, 서미스터(14)를 갖고 있다.
부 퓨즈(12)와 서미스터(14)는 직렬 접속되어 있으며, 그 직렬 접속 회로에 대하여, 히터(13)가 병렬 접속되어 있다.
주 퓨즈(11)는 병렬 접속 회로에 대하여 직렬 접속되어 있으며, 주 퓨즈(11)의 일단과, 병렬 접속 회로의 일단이, 각각 충전 장치(7)의 고전압측의 단자와, 한쪽의 외부 접속 단자(17)에 접속되어 있다. 따라서, 충전 장치(7)와 보호 회로(6)는 직렬로 접속되어 있다.
충전 장치(7)의 저전압측 단자는 다른 외부 접속 단자(18)에 접속되어 있으며, 2개의 외부 접속 단자(17, 18)가 외부 직류 전압원(30)에 접속되면, 외부 직류 전압원(30)으로부터 공급되는 전류가 보호 회로(6)로 흘러서, 그 전류에 의해 충전 장치(7)가 충전되도록 구성되어 있다.
보호 회로(6)와 충전 장치(7)는 동일한 케이싱 내에 수용되어 있으며, 충전 장치(7)의 충전 완료 후에는, 보호 회로(6)와 함께 외부 전원(30)으로부터 제거되어, 휴대 전화 등의 전자 기기에 장착되며, 외부 접속 단자(17, 18)로부터 전자 기기에 전력을 공급하도록 되어 있다.
다음에, 보호 회로(6)의 내부 구성을 설명한다.
도 2의 참조 부호(8)는 보호 회로(6)가 구성된 기판 회로를 도시하고 있다.
도 2는 기판 회로(8)의 평면도이며, 도 3은 도 2의 A-A선의 단면도이며, 도 4는 도 2의 B-B선의 단면도를 도시하고 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 이 기판 회로(8)는 알루미나로 이루어지며, 두께 약 0.5㎜의 절연 기판(20)을 갖고 있다.
절연 기판(20) 상에는, 히터(13)와, 서미스터(14)와, 절연층(24)과, 제1 내지 제3 전극(21∼23)과, 금속박(26)과, 배선막(27)이 배치되어 있다.
먼저, 서미스터(14)의 제조 공정을 설명한다.
고밀도 폴리에틸렌(HDPE: 미쯔이석유화학(주) 제조, 상품명 하이젝스 5000H) 57용량부, 에틸렌-에틸아크릴레이트코폴리머(EEA: 일본유니카(주)사 제조, 상품명 NUC6170) 3용량부, 도전 입자(일본 카본(주) 제조, 상품명 PC1020의 흑연질의 입자 에 무전해 도금을 실시한 입자) 40용량부를, 니이더를 이용하여 190℃에서 혼련한후, 35㎛ 두께의 전해니켈박(후쿠다 금속박(주) 제조)으로 끼워, 핫프레스로 190℃, 5㎏/㎠, 60초의 조건으로 성형하고, 두께 400㎛의 서미스터 원재료를 얻었다.
그 서미스터 원재료를 2㎜×2㎜의 크기로 절단하여, 서미스터(14)로 하였다.
다음에, 기판 회로(8)의 제조 공정을 설명하면, 먼저, 절연 기판(20) 상에 은 페이스트(QS174, 듀퐁(주)사 제조)와 산화 루테늄계 저항 페이스트(DP1900, 듀퐁(주)사 제조)를 소정 패턴으로 도포하고, 870℃, 30분간 소성하여, 은 페이스트에 의해 제1, 제2 전극(21, 22)을 형성하고, 산화루테늄계 저항 페이스트에 의해 히터(13)를 형성하였다. 제1 전극(21)과 히터(13)는 배선막(27)에 의해 접속되어 있다.
다음에, 히터(13)의 일부 표면에 실리카계 절연 페이스트(AP5364, 듀퐁(주)제)를 도포하고, 500℃, 30분간의 소성에 의해 절연층(24)을 형성하였다. 이 절연층(24)은, 히터(13)의 배선막(27)에 접속된 측의 표면을 덮고 있으며, 히터(13)의 배선막(27)에 접속된 부분과 반대측의 표면은 노출되어 있다.
다음에, 절연층(24) 표면과 히터(13)의 노출면에 상기 은 페이스트를 도포하고, 소성하여 제3 전극(23)을 형성하였다. 소성 조건은 제1, 제2 전극(21, 22) 및 배선막(27)을 형성한 것과 동일한 온도, 시간이다. 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 제3 전극(23)은 히터(13)의 노출 부분 위에도 형성되어 있으며, 그 부분에서 상호 전기적으로 접속되어 있다.
다음에, 제1 전극(21) 상에 사전에 제작해 둔 서미스터(14)를 배치하면, 서 미스터(14)와, 제3 전극(23)과, 제2 전극(22)이, 이 순서대로 횡 방향으로 일렬로 배열된다.
그 상태에서, 서미스터(14)와, 제3 전극(23)과, 제2 전극(22)의 위에, 한 매의 저융점 금속박(26)을 접합하면, 저융점 금속박(26)에 의해 서미스터(14)와, 제3 전극(23)과, 제2 전극(22)이 전기적으로 접속된다.
저융점 금속박(26)은, 납, 주석, 안티몬, 또는 이들의 합금으로 이루어지고, 저온에서 용단되는 성질을 갖고 있으며, 저융점 금속박(26) 중, 제2 전극(22)과 제3 전극(23)의 사이의 부분에 의해 주 퓨즈(11)가 구성되며, 서미스터(14)와 제3 전극(23)의 사이의 부분에 의해 부 퓨즈(12)가 구성된다.
제2 전극(22)은, 충전 장치(7)의 고전위측의 단자에 접속되고, 제1 전극(21)은 고전위측의 외부 접속 단자(17)에 접속되면, 보호 회로(6)가 완성된다.
서미스터(14)의 상온에서의 저항값은 10mΩ 정도이고, 피크(13)의 저항값은 20Ω 정도이다. 따라서, 2차 전지(5)를 휴대 전화 등의 전자 기기에 장착하고, 충전 장치(7)를 방전시키는 경우, 전류는 주로 서미스터(14)를 통하여 전자 기기에 공급된다.
또한, 서미스터(14)의 저항쪽이 작기 때문에, 외부 접속 단자(17, 18) 사이가 잘못하여 단락된 경우, 먼저, 주로 서미스터(14)에 전류가 흘러, 자기 발열에 의해 서미스터(14)의 저항값이 커지면, 히터(13)에 전류가 흐르기 시작한다.
충전 장치(7)의 충전 전압은 휴대 전화용에서는 3.3V 정도의 저전압이며, 외부 접속 단자(17, 18)가 단락된 경우, 주 퓨즈 및 부 퓨즈(11, 12)나 히터(13)에 흐르는 전류는 작기 때문에, 주 퓨즈 및 부 퓨즈(11, 12)는 용단되지 않고, 충전 장치(7)의 방전 전류는, 서미스터(14)와 히터(13)의 병렬 접속 회로의 저항값에 의해 제한된 상태에서 계속 흐른다. 충전 장치(7)의 충전 전압이 소비되면, 방전 전류는 제로(0)가 된다.
이와 같이, 외부 접속 단자(17, 18)가 단락된 경우, 주 퓨즈 및 부 퓨즈(11, 12)는 용단되지 않기 때문에, 외부 접속 단자(17, 18)의 단락 상태가 해소되면, 2차 전지(5)는 단락 전의 상태로 복귀한다.
한편, 외부 접속 단자(17, 18)가 단락되는 것이 아니라, 이 2차 전지(5)에 부적절하게 고전압의 외부 직류 전압원이 접속된 경우에는, 상기와 마찬가지로, 먼저, 서미스터(14)에 전류가 흘러, 서미스터(14)의 저항값이 커진 후, 히터(13)에 전류가 흐르게 되지만, 외부 접속 단자(17, 18)에 인가되는 전압이 크기 때문에, 보호 회로(6)의 양단에 인가되는 전압은, 외부 접속 단자(17, 18)가 단락된 경우보다도 크다.
그 때문에, 히터(13)에 흐르는 전류는, 외부 접속 단자(17, 18)가 단락된 경우에 흐르는 전류보다도 커서, 히터(13)가 고온으로 발열하고, 주 퓨즈(11)가 그 열에 의해 용단된다.
본 발명의 보호 회로(6)의 저융점 금속박(26)에, 주석·안티몬 합금(Sn:Sb=95:5, 액상점 240℃)을 이용하고, 도 5에 도시한 바와 같이, 양단을 가변 전압원(31)에 직결하여, 인가 전압을 바꿔 보호 회로(6)의 내부 상태를 조사하였다.
그 결과를 하기 표 1에 나타낸다. 전압 인가 전의 히터(13)의 저항값은 18Ω이다.
V I13 I14 T
3 0.08 0.08 50℃
5 0.12 0.04 100℃
8 퓨즈 절단 -
12 퓨즈 절단 -
24 퓨즈 절단 -
V : 인가 전압(V)
I13 : 히터에 흐른 전류(A)
I14 : 서미스터의 동작 후, 서미스터에 흐른 전류(A)
T : 히터의 온도
보호 회로(6)의 양단에 인가하는 전압을 8V로 하였을 때, 주 퓨즈(11)가 용단되고 있다.
또, 주 퓨즈(11)가 용단되지 않은 경우에는, 부 퓨즈(12)가 용단되므로, 본 발명의 보호 회로(6)에서는, 서미스터(14)에 고전압이 인가되지 않는다.
상기한 바와 같이, 8V 이상의 인가 전압에서는, 주 퓨즈(11)가 용단되기 때문에, 서미스터(14)의 저항값을 측정하기 위해서, 저융점 금속박(26) 대신에 35㎛ 두께의 동박을 접합하고, 주 퓨즈 및 부 퓨즈(11, 12)를 동박으로 바꾸었다.
인가 전압과 서미스터(14)의 저항값의 관계를 하기 표 2에 나타낸다.
V R14
3 18
5 57
8 140
12 1000이상
24 1000이상
V : 인가 전압(V)
I14 : 서미스터의 동작 시의 저항값(Ω)
서미스터(14)에 12V 이상의 전압이 인가되면, 서미스터(14)의 양단에 아크 방전이 발생되고 있는 것이 확인되었다.
다음에, 보호 회로(6)의 서미스터(14)의 양단을 단락시킨 상태에서, 보호 회로(6)의 양단에 전압을 인가하고, 히터(13)에 흐르는 전류와, 히터(13)의 표면 온도를 측정하였다.
그 결과를 하기 표 3에 나타낸다.
V I13 T
3 0.16 150℃
5 0.27 180℃
8 퓨즈 절단 -
12 퓨즈 절단 -
24 퓨즈 절단 -
V : 인가 전압(V)
I13 : 히터에 흐른 전류(A)
히터(13)의 저항값은 18Ω이기 때문에, 인가 전압의 상승과 함께, 히터(13)에 흐르는 전류 I13도 커지고 있으며, 인가 전압이 5V에서 히터(13)의 온도는 180 ℃에 도달하고 있다.
저융점 금속박(26)이 주석·안티몬 합금인 경우, 용단 온도는 240℃이기 때문에, 인가 전압이 8V로 되면, 주 퓨즈(11)는 절단되고, 전류가 흐르지 않게 되어 있다.
또, 상기 실시예에서는, 저융점 금속박(26)으로서, 주석·안티몬 합금을 사용하였지만, 본 발명은 그것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 비스무스·주석·납 합금(Bi:Sn:Pb=52.5:32.0:15.5, 액상점 95℃)이나, 주석·은 합금(Sn:Ag=97.5:2.5, 액상점 226℃) 등의 저융점 금속을 이용할 수 있다.
이상 시에 보호 회로에 흐르는 전류가 비교적 작은 경우에는 서미스터에 의해 전류가 제한되고, 그 결과, 정상 상태로 복귀하면 2차 전지도 원래의 상태로 되돌아간다.
한편, 이상 시에 보호 회로에 흐르는 전류가 큰 경우에는, 주 퓨즈가 용단되어, 안전성이 확보된다.

Claims (4)

  1. 충전 장치와 보호 회로와 외부 접속 단자를 포함하며,
    상기 보호 회로는,
    통전에 의해 발열하는 히터와,
    상기 히터에 직렬 접속되며, 상기 히터의 발열에 의해 승온하도록 배치되고, 소정의 용단 온도에서 절단되는 주 퓨즈와,
    상기 히터에 병렬 접속되며, 온도 상승에 의해 저항값이 증대하는 서미스터
    를 포함하고,
    외부 접속 단자를 직류 전압원에 접속하면, 상기 직류 전압원으로부터 공급된 전류가 상기 보호 회로를 통하여 상기 충전 장치를 충전하고, 상기 외부 접속 단자를 전자 기기에 접속하면, 상기 충전 장치의 방전 전류가 상기 보호 회로를 통하여 상기 전자 기기에 공급되도록 구성된 2차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외부 접속 단자가 단락된 경우에 상기 보호 회로 내를 흐르는 전류에서는, 상기 주 퓨즈는 상기 용단 온도에는 도달되지 않고,
    상기 충전 장치에 충전되어 있는 전압이 만충전이 아닌 경우에, 상기 외부 접속 단자가 상기 충전 장치의 정격 충전 전압의 1.5배 이상의 전압원에 접속되면, 상기 주 퓨즈는 상기 용단 온도 이상으로 승온되도록 구성된 2차 전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 서미스터에는 부 퓨즈가 직렬 접속되고, 상기 서미스터와 상기 부 퓨즈의 직렬 접속 회로가 상기 히터에 대하여 병렬 접속된 2차 전지.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 서미스터에는 부 퓨즈가 직렬 접속되고, 상기 서미스터와 상기 부 퓨즈의 직렬 접속 회로가 상기 히터에 대하여 병렬 접속된 2차 전지.
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Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3699381B2 (ja) 2001-10-02 2005-09-28 ソニーケミカル株式会社 保護回路付き二次電池
JP3825387B2 (ja) * 2002-10-09 2006-09-27 ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社 保護回路付き二次電池
JP4095426B2 (ja) * 2002-12-12 2008-06-04 ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社 二次電池装置
JPWO2005046017A1 (ja) * 2003-11-07 2007-05-24 タイコ エレクトロニクス レイケム株式会社 過熱防止デバイスおよびこれを備える電気装置
JP2006042452A (ja) * 2004-07-23 2006-02-09 Funai Electric Co Ltd アンテナの電源保護回路
CN100463323C (zh) * 2004-12-09 2009-02-18 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 温度安全装置
US7846579B2 (en) 2005-03-25 2010-12-07 Victor Krasnov Thin film battery with protective packaging
US8679674B2 (en) 2005-03-25 2014-03-25 Front Edge Technology, Inc. Battery with protective packaging
JP4637001B2 (ja) * 2005-10-28 2011-02-23 三洋電機株式会社 保護素子とこの保護素子を備えるパック電池
JP4511449B2 (ja) * 2005-11-11 2010-07-28 三洋電機株式会社 保護素子とこの保護素子を備えるパック電池
JP5030429B2 (ja) * 2006-01-31 2012-09-19 三洋電機株式会社 保護素子とこの保護素子を備えるパック電池
DE102007029744A1 (de) * 2007-06-27 2009-01-08 Robert Bosch Gmbh Anordnung mit wenigstens einer Batterie
CN100555508C (zh) * 2007-07-09 2009-10-28 中国石化集团胜利石油管理局 高压跌落式复合熔断器
JP4687743B2 (ja) * 2008-05-02 2011-05-25 ソニー株式会社 電池パックおよび制御方法
US8890483B2 (en) * 2009-07-31 2014-11-18 Panasonic Corporation Protection circuit, battery pack and charging system
US8531263B2 (en) * 2009-11-24 2013-09-10 Littelfuse, Inc. Circuit protection device
JP2013537690A (ja) * 2010-08-04 2013-10-03 フロント エッジ テクノロジー，インコーポレイテッド 電流リミッタを備える再充電可能なバッテリ
CN101916832A (zh) * 2010-08-09 2010-12-15 天津佰特瑞电子有限公司 一种三级保护锂离子电池盖帽
DE102011011454A1 (de) * 2011-02-17 2012-08-23 Daimler Ag Elektrochemische Einzelzelle, Verfahren zum Betrieb einer elektrochemischen Einzelzelle und Batterie aus einer Mehrzahl elektrochemischer Einzelzellen
TWI448043B (zh) * 2011-07-19 2014-08-01 Changs Ascending Entpr Co Ltd Battery module parallel protection protection device
US8865340B2 (en) 2011-10-20 2014-10-21 Front Edge Technology Inc. Thin film battery packaging formed by localized heating
AT511820B1 (de) * 2011-11-03 2013-03-15 Avl List Gmbh Batteriesystem
US9887429B2 (en) 2011-12-21 2018-02-06 Front Edge Technology Inc. Laminated lithium battery
US8864954B2 (en) 2011-12-23 2014-10-21 Front Edge Technology Inc. Sputtering lithium-containing material with multiple targets
DE102012001861A1 (de) * 2012-02-01 2012-09-06 Daimler Ag Hochvoltbatterie für ein Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Hochvoltbatterie
JP6249600B2 (ja) * 2012-03-29 2017-12-20 デクセリアルズ株式会社 保護素子
US9257695B2 (en) 2012-03-29 2016-02-09 Front Edge Technology, Inc. Localized heat treatment of battery component films
US9077000B2 (en) 2012-03-29 2015-07-07 Front Edge Technology, Inc. Thin film battery and localized heat treatment
CN102646547B (zh) * 2012-04-23 2015-07-15 东莞市晶品电子科技有限公司 锂离子电池保护器
US9159964B2 (en) 2012-09-25 2015-10-13 Front Edge Technology, Inc. Solid state battery having mismatched battery cells
US8753724B2 (en) 2012-09-26 2014-06-17 Front Edge Technology Inc. Plasma deposition on a partially formed battery through a mesh screen
US9356320B2 (en) 2012-10-15 2016-05-31 Front Edge Technology Inc. Lithium battery having low leakage anode
KR20160029082A (ko) * 2013-07-02 2016-03-14 타이코 일렉트로닉스 저팬 지.케이. 보호 디바이스
KR102042569B1 (ko) * 2014-01-15 2019-11-11 데쿠세리아루즈 가부시키가이샤 보호 회로 및 보호 회로의 제어 방법
US9972869B2 (en) 2014-01-31 2018-05-15 Lg Chem, Ltd. Battery cell assembly having improved thermal sensing capability
JP6381975B2 (ja) * 2014-06-04 2018-08-29 デクセリアルズ株式会社 短絡素子
US10008739B2 (en) 2015-02-23 2018-06-26 Front Edge Technology, Inc. Solid-state lithium battery with electrolyte
DE102015215142B4 (de) * 2015-08-07 2022-06-15 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Schutzschaltungsanordnung
DE102017006519A1 (de) * 2016-07-15 2018-01-18 Marquardt Gmbh Batteriesystem
CN106653513B (zh) * 2016-12-30 2023-08-25 上海维安电子股份有限公司 满足高压低压双功能保护的自控制保护器及其制造方法
CN107171291B (zh) * 2017-05-12 2019-04-16 南京中感微电子有限公司 一种芯片保护电路及系统
JP2019090785A (ja) 2017-09-05 2019-06-13 リテルヒューズ・インク 温度感知テープ
US11300458B2 (en) * 2017-09-05 2022-04-12 Littelfuse, Inc. Temperature sensing tape, assembly, and method of temperature control
CN209993563U (zh) * 2019-01-16 2020-01-24 厦门赛尔特电子有限公司 一种高压熔断装置
US10895609B2 (en) * 2019-05-09 2021-01-19 Littelfuse, Inc. Circuit protection device with PTC element and secondary fuse

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07153367A (ja) * 1993-08-31 1995-06-16 Sony Corp 保護素子、その製造方法、及び回路基板
EP0715328A1 (en) * 1994-11-30 1996-06-05 Sony Chemicals Corporation Protective device
JPH08172001A (ja) * 1994-12-16 1996-07-02 Sony Chem Corp Ｐｔｃ素子及びこれを用いた保護回路、回路基板

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01204360A (ja) * 1988-02-09 1989-08-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 蓄電池用短絡及び発熱保護回路
US5689173A (en) * 1995-02-07 1997-11-18 Sanyo Electric Co., Ltd. Battery pack
JP3185962B2 (ja) 1995-02-28 2001-07-11 ソニーケミカル株式会社 保護回路及び保護素子
JP3257521B2 (ja) * 1997-10-07 2002-02-18 ソニーケミカル株式会社 Ｐｔｃ素子、保護装置および回路基板
US6331763B1 (en) * 1998-04-15 2001-12-18 Tyco Electronics Corporation Devices and methods for protection of rechargeable elements
JP3640146B2 (ja) * 1999-03-31 2005-04-20 ソニーケミカル株式会社 保護素子
JP2000306477A (ja) * 1999-04-16 2000-11-02 Sony Chem Corp 保護素子
JP2001006518A (ja) * 1999-04-23 2001-01-12 Sony Chem Corp 過電流保護装置
JP2001044003A (ja) * 1999-07-29 2001-02-16 Sony Chem Corp 保護素子
JP2001052903A (ja) * 1999-08-04 2001-02-23 Sony Chem Corp 保護素子
JP3628222B2 (ja) * 2000-01-14 2005-03-09 ソニーケミカル株式会社 Ｐｔｃ素子の製造方法
JP2001216883A (ja) 2000-01-31 2001-08-10 Sony Corp 保護素子及びバッテリパック
JP2001313202A (ja) * 2000-04-28 2001-11-09 Nec Schott Components Corp 保護装置
JP2001325869A (ja) * 2000-05-17 2001-11-22 Sony Chem Corp 保護素子
JP2001325868A (ja) 2000-05-17 2001-11-22 Sony Chem Corp 保護素子
EP1189325A3 (en) * 2000-09-14 2005-06-22 Sony Corporation Electronic device protection circuit

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07153367A (ja) * 1993-08-31 1995-06-16 Sony Corp 保護素子、その製造方法、及び回路基板
EP0715328A1 (en) * 1994-11-30 1996-06-05 Sony Chemicals Corporation Protective device
JPH08172001A (ja) * 1994-12-16 1996-07-02 Sony Chem Corp Ｐｔｃ素子及びこれを用いた保護回路、回路基板

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
일본 공개특허공보 평07-153367호
일본 공개특허공보 평08-172001호

Also Published As

Publication number Publication date
EP1353429A4 (en) 2009-05-13
CN1316708C (zh) 2007-05-16
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JP3692042B2 (ja) 2005-09-07
CN1457542A (zh) 2003-11-19
JP2002233048A (ja) 2002-08-16
US6917505B2 (en) 2005-07-12
KR20020090228A (ko) 2002-11-30
EP1353429A1 (en) 2003-10-15
TW533615B (en) 2003-05-21
HK1059010A1 (en) 2004-06-11
EP1353429B1 (en) 2014-08-13
US20030134183A1 (en) 2003-07-17

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