KR102611131B1 - 보호 소자 및 보호 회로 - Google Patents
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Abstract
보호 소자는, 직렬 접속된 제1 퓨즈 엘리먼트 및 제2 퓨즈 엘리먼트를 가진다. 보호 소자는, 제1 퓨즈 엘리먼트 및 제2 퓨즈 엘리먼트에 과전류가 흘렀을 때에, 제1 퓨즈 엘리먼트가 제2 퓨즈 엘리먼트보다 먼저 차단되도록 구성되어 있다.
Description
본 발명은, 보호 소자 및 보호 회로에 관한 것이며, 예를 들면, 이차 전지의 충방전 회로에 있어서 이차 전지와 충전기의 사이에 접속되는 보호 소자 및 보호 회로에 관한 것이다.
본원은, 2018년 11월 26일에, 일본에 출원된 특허출원 2018-220365호에 의거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
종래, 보호 회로는, 휴대 전화나 휴대형 컴퓨터 등, 이차 전지가 탑재된 다양한 모바일 기기에 실장되어 있다. 종래의 보호 회로가 실장된 모바일 기기로서, 예를 들면, 축전 장치(이차 전지)와, 복수의 보호 회로와, 제1, 제2의 출력 단자를 가지고, 상기 보호 회로는, 직렬 접속된 2개의 퓨즈 엘리먼트를 각각 가지며, 상기 제1, 제2의 출력 단자에 외부 회로를 접속했을 때에, 상기 축전 장치로부터 상기 외부 회로에 공급되는 방전 전류와, 상기 외부 회로로부터 상기 축전 장치에 공급되는 충전 전류가, 상기 복수의 보호 회로 내의 직렬 접속된 2개의 퓨즈 엘리먼트를 통과하여 흐르도록 구성된 이차 전지 장치가 있다(특허 문헌 1).
이 이차 전지 장치는, 일단이 퓨즈 엘리먼트들의 접속점에 접속된 히터를 가지고, 각 히터의 타단에는, 각각 정류 소자의 일단이 접속되고, 상기 각 정류 소자의 타단에는, 스위치 소자가 접속되어 있으며, 스위치 소자가 도통하면, 그 스위치 소자와 각 정류 소자를 통과하여, 각 보호 회로의 히터에 전류가 흐르도록 구성되어 있다. 또, 이 이차 전지 장치에서는, 보호 회로의 히터의 단자들을 접속하는 전류 경로의 도중에 정류 소자가 적어도 2개 삽입되어 있으며, 단락 전류가 흘러, 다른 한쪽의 퓨즈 엘리먼트가 용단(溶斷)된 상태에서, 2개의 보호 회로의 히터의 단자 간에 전압차가 생겨도, 적어도 한 개의 정류 소자가 역바이어스되게 되어 있다. 따라서, 하나의 보호 회로의 히터의 단자로부터, 다른 보호 회로의 히터의 단자에는 전류는 흘러들지 않아, 그에 의한 잔존 전류가 발생하지 않도록 되어 있다.
또, 종래의 보호 소자로서, 통전 경로의 입력이 되는 복수의 전극 간에 복수의 퓨즈 엘리먼트가 배치되고, 통전된 발열체의 발열에 의한 상기 퓨즈 엘리먼트의 용단에 의해 전류가 차단되는 보호 소자가 제안되어 있다. 이 보호 소자에서는, 상기 복수의 퓨즈 엘리먼트 중 특정의 퓨즈 엘리먼트가 접속되어 있는 특정의 통전 경로로부터 통전이 있었던 경우에, 다른 퓨즈 엘리먼트가 상기 특정의 퓨즈 엘리먼트보다 먼저 용단되도록, 상기 복수의 퓨즈 엘리먼트의 용단 시간이 제어 가능하게 구성되어 있다. 그리고, 상기 특정의 퓨즈 엘리먼트가 접속되어 있는 특정의 전극은, 상기 복수의 전극 중, 반드시 통전이 있는 통전 경로의 입력이 되는 전극이며, 상기 특정의 퓨즈 엘리먼트의 용단 시간이 다른 퓨즈 엘리먼트의 용단 시간보다 길어지도록, 상기 복수의 퓨즈 엘리먼트의 각각으로부터 상기 발열체까지의 거리에 차이가 있도록 구성되어 있다(특허 문헌 2).
그러나, 상기 특허 문헌 1의 보호 회로에서는, 계(系) 전체적으로 과전류를 방지하기 위해, 복수의 히터에 일대일 대응시킨 복수의 정류 소자(다이오드)를 실장해야만 하여, 장치 구성이 복잡하고, 또, 제조성이 양호하다고는 할 수 없으며, 제조 비용이 든다는 문제가 있다.
또, 상기 특허 문헌 2의 보호 소자에서는, 하나의 보호 소자 내에서, 「반드시 마지막에 용단시키는 퓨즈 엘리먼트」를 특정할 수 있는 구성으로서, 적어도 그 퓨즈 엘리먼트가 접속되어 있는 통전 경로로부터 통전이 있었던 경우에는, 그 외의 모든 퓨즈 엘리먼트를 먼저 용단시킴으로써, 발열 저항체의 발열을 정지시킬 뿐이고, 병렬 접속된 복수의 보호 회로에 있어서의 과전류나 과전압을 방지하는 것을 과제로 하고 있지 않으며, 또, 과전류나 과전압을 방지하는데 충분하다고는 할 수 없다.
이에 더하여, 최근, 한층 더 모바일 기기의 고성능화, 고기능화가 진행되고 있기 때문에, 이차 전지의 충전 용량이 한층 더 증대함에 따라, 과전류나 과전압을 확실히 방지할 수 있는 안전성이 높은 보호 회로가 요구되고 있다.
본 발명의 목적은, 종래보다 간단한 장치 구성으로, 과전류나 과전압을 확실히 방지하여 안전성을 향상시킬 수 있으며, 이에 더하여 양호한 제조성과 비용 저감을 실현할 수 있는 보호 소자 및 보호 회로를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 이하의 수단을 제공한다.
[1] 직렬 접속된 제1 퓨즈 엘리먼트 및 제2 퓨즈 엘리먼트와,
상기 제1 퓨즈 엘리먼트와 상기 제2 퓨즈 엘리먼트의 사이에 접속된 히터와,
상기 제1 퓨즈 엘리먼트의 상기 제2 퓨즈 엘리먼트와는 반대측에 접속된 제1 전극부와,
상기 제2 퓨즈 엘리먼트의 제1 퓨즈 엘리먼트와는 반대측에 접속된 제2 전극부와,
상기 제1 퓨즈 엘리먼트와 상기 제2 퓨즈 엘리먼트의 사이에 접속되며, 또한 상기 히터와 직렬 접속된 제3 전극부
를 가지고,
상기 제1 퓨즈 엘리먼트 및 상기 제2 퓨즈 엘리먼트에 과전류가 흘렀을 때, 또는, 보호 회로에 접속된 이차 전지에 과전압이 인가되었을 때에, 상기 제1 퓨즈 엘리먼트가 상기 제2 퓨즈 엘리먼트보다 먼저 차단되도록 구성되어 있는, 보호 소자.
[2] 상기 제1 퓨즈 엘리먼트가, 제2 퓨즈 엘리먼트의 열 특성과는 상이한 열 특성을 가지고,
상기 제1 퓨즈 엘리먼트의 열 특성 및 상기 제2 퓨즈 엘리먼트의 열 특성은, 열저항 및 열용량 중 적어도 한쪽을 포함하는, 상기 [1]에 기재된 보호 소자.
[3] 상기 제1 퓨즈 엘리먼트 및 상기 제2 퓨즈 엘리먼트는, 퓨즈 엘리먼트이며,
상기 제1 퓨즈 엘리먼트의 길이가 상기 제2 퓨즈 엘리먼트의 길이보다 길거나, 상기 제1 퓨즈 엘리먼트의 폭 방향 단면적이 상기 제2 퓨즈 엘리먼트의 폭 방향 단면적보다 작거나, 및/또는, 상기 제1 퓨즈 엘리먼트를 형성하는 재료의 열전도율이 상기 제2 퓨즈 엘리먼트를 형성하는 재료의 열전도율보다 작은, 상기 [2]에 기재된 보호 소자.
[4] 상기 제1 전극부가, 제2 전극부의 열 특성과는 상이한 열 특성을 가지고,
상기 제1 전극부의 열 특성 및 제2 전극부의 열 특성은, 열저항 및 열용량 중 적어도 한쪽을 포함하는, 상기 [1]~[3] 중 어느 하나에 기재된 보호 소자.
[5] 상기 제1 전극부를 형성하는 재료의 열전도율이, 상기 제2 전극부를 형성하는 재료의 열전도율보다 작은, 상기 [4]에 기재된 보호 소자.
[6] 상기 제1 전극부와 외부 회로를 도통하는 제1 도통부와,
상기 제2 전극부와 외부 회로를 도통하는 제2 도통부
를 더 가지며,
상기 제1 도통부가, 상기 제2 도통부의 열 특성과는 상이한 열 특성을 가지고,
상기 제1 도통부의 열 특성 및 상기 제2 도통부의 열 특성은, 열저항 및 열용량 중 적어도 한쪽을 포함하는, 상기 [1]~[5] 중 어느 하나에 기재된 보호 소자.
[7] 상기 제1 도통부의 폭 방향 단면적이 상기 제2 도통부의 폭 방향 단면적보다 작거나, 및/또는, 상기 제1 도통부를 형성하는 재료의 열전도율이 상기 제2 도통부를 형성하는 재료의 열전도율보다 작은, 상기 [6]에 기재된 보호 소자.
[8] 병렬 접속된 복수의 보호 소자를 구비하는 보호 회로로서,
복수의 보호 소자를 구성하는 각 보호 소자는,
직렬 접속된 제1 퓨즈 엘리먼트 및 제2 퓨즈 엘리먼트와,
상기 제1 퓨즈 엘리먼트와 상기 제2 퓨즈 엘리먼트의 사이에 접속된 히터와,
상기 제1 퓨즈 엘리먼트의 상기 제2 퓨즈 엘리먼트와는 반대측에 접속된 제1 전극부와,
상기 제2 퓨즈 엘리먼트의 제1 퓨즈 엘리먼트와는 반대측에 접속된 제2 전극부와,
상기 제1 퓨즈 엘리먼트와 상기 제2 퓨즈 엘리먼트의 사이에 접속되며, 또한 상기 히터와 직렬 접속된 제3 전극부
를 가지고,
상기 복수의 보호 소자를 구성하는 복수의 상기 제1 퓨즈 엘리먼트가 동극(同極)에 접속되어 있으며,
상기 복수의 보호 소자의 각각을 구성하는 상기 제1 퓨즈 엘리먼트 및 상기 제2 퓨즈 엘리먼트에 과전류가 흘렀을 때, 또는, 보호 회로에 접속된 이차 전지에 과전압이 인가되었을 때에, 당해 보호 소자에 있어서의 상기 제1 퓨즈 엘리먼트가 상기 제2 퓨즈 엘리먼트보다 먼저 차단되도록 구성되어 있는, 보호 회로.
[9] 상기 제1 퓨즈 엘리먼트가, 상기 제2 퓨즈 엘리먼트의 열 특성과는 상이한 열 특성을 가지고,
상기 제1 퓨즈 엘리먼트의 열 특성 및 상기 제2 퓨즈 엘리먼트의 열 특성은, 열저항 및 열용량 중 적어도 한쪽을 포함하는, 상기 [8]에 기재된 보호 회로.
[10] 상기 제1 퓨즈 엘리먼트의 길이가 상기 제2 퓨즈 엘리먼트의 길이보다 길거나, 상기 제1 퓨즈 엘리먼트의 폭 방향 단면적이 상기 제2 퓨즈 엘리먼트의 폭 방향 단면적보다 작거나, 및/또는, 상기 제1 퓨즈 엘리먼트를 형성하는 재료의 저항율이, 상기 제2 퓨즈 엘리먼트를 형성하는 재료의 저항율보다 큰, 상기 [9]에 기재된 보호 회로.
[11] 상기 제1 전극부가, 상기 제2 전극부의 열 특성과는 상이한 열 특성을 가지고,
상기 제1 전극부의 열 특성 및 제2 전극부의 열 특성은, 열저항 및 열용량 중 적어도 한쪽을 포함하는, 상기 [8]~[10] 중 어느 하나에 기재된 보호 회로.
[12] 상기 제1 전극부를 형성하는 재료의 열전도율이, 상기 제1 전극부를 형성하는 재료의 열전도율보다 작은, 상기 [11]에 기재된 보호 회로.
[13] 상기 복수의 보호 소자를 구성하는 각 보호 소자는,
상기 제1 전극부와 외부 회로를 도통하는 제1 도통부와,
상기 제2 전극부와 외부 회로를 도통하는 제2 도통부
를 더 가지며,
상기 제1 도통부가, 상기 제2 도통부의 열 특성과는 상이한 열 특성을 가지고,
상기 제1 도통부의 열 특성 및 상기 제2 도통부의 열 특성은, 열저항 및 열용량 중 적어도 한쪽을 포함하는, 상기 [8]~[12] 중 어느 하나에 기재된 보호 회로.
[14] 상기 제1 도통부의 폭 방향 단면적이 상기 제2 도통부의 폭 방향 단면적보다 작거나, 및/또는, 상기 제1 도통부를 형성하는 재료의 열전도율이 상기 제2 도통부를 형성하는 재료의 열전도율보다 작은, 상기 [13]에 기재된 보호 회로.
[15] 복수의 상기 제1 도통부와 상기 외부 회로의 사이에 배치된 복수의 제1 접속부와,
복수의 상기 제2 도통부와 상기 외부 회로의 사이에 배치된 복수의 제2 접속부
를 더 구비하고,
상기 복수의 보호 소자의 각각의 상기 제1 도통부에 접속된 상기 제1 접속부는, 당해 보호 소자의 상기 제2 도통부에 접속된 상기 제2 접속부의 열 특성과는 상이한 열 특성을 가지고,
상기 제1 접속부의 열 특성 및 상기 제2 접속부의 열 특성은, 열저항 및 열용량 중 적어도 한쪽을 포함하는, 상기 [8]~[14] 중 어느 하나에 기재된 보호 회로.
[16] 상기 제1 접속부의 길이가 상기 제2 접속부의 길이보다 길거나, 및/또는, 상기 제1 접속부의 폭 방향 단면적이 상기 제2 접속부의 폭 방향 단면적보다 작은, 상기 [15]에 기재된 보호 회로.
본 발명에 의하면, 종래보다 간단한 장치 구성으로, 과전류나 과전압을 확실히 방지하여 안전성을 향상시킬 수 있으며, 이에 더하여 양호한 제조성과 비용 저감을 실현할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 보호 소자의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는, 도 1의 절단선 II-II에 있어서의 보호 소자의 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 보호 소자의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 4는, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 보호 소자의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 5는, 도 4의 절단선 V-V에 있어서의 보호 소자의 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 보호 소자의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 7은, 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 보호 소자의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 8은, 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 보호 소자의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 9는, 도 8의 절단선 IX-IX에 있어서의 보호 소자의 단면도이다.
도 10은, 본 발명의 제7 실시 형태에 따른 보호 소자의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 11은, 도 10의 절단선 XI-XI에 있어서의 보호 소자의 단면도이다.
도 12는, 본 발명의 제8 실시 형태에 따른 보호 회로의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 13은, 도 12의 보호 회로의 동작을 설명하는 회로도이며, 차단 동작 전의 상태를 나타낸다.
도 14는, 도 12의 보호 회로의 동작을 설명하는 회로도이며, 차단 동작 후의 상태를 나타낸다.
도 2는, 도 1의 절단선 II-II에 있어서의 보호 소자의 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 보호 소자의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 4는, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 보호 소자의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 5는, 도 4의 절단선 V-V에 있어서의 보호 소자의 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 보호 소자의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 7은, 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 보호 소자의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 8은, 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 보호 소자의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 9는, 도 8의 절단선 IX-IX에 있어서의 보호 소자의 단면도이다.
도 10은, 본 발명의 제7 실시 형태에 따른 보호 소자의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 11은, 도 10의 절단선 XI-XI에 있어서의 보호 소자의 단면도이다.
도 12는, 본 발명의 제8 실시 형태에 따른 보호 회로의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 13은, 도 12의 보호 회로의 동작을 설명하는 회로도이며, 차단 동작 전의 상태를 나타낸다.
도 14는, 도 12의 보호 회로의 동작을 설명하는 회로도이며, 차단 동작 후의 상태를 나타낸다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
[보호 소자의 구성]
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 보호 소자의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이며, 도 2는, 도 1의 절단선 II-II에 있어서의 보호 소자의 단면도이다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 보호 소자(10)는, 기판(11)과, 기판(11) 상에서 직렬 접속된 제1 퓨즈 엘리먼트(12A) 및 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)와, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)와 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)의 사이에 접속된 히터(14)와, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)의 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)와는 반대측에 접속된 제1 전극부(15A)와, 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)의 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)와는 반대측에 접속된 제2 전극부(16A)와, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)와 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)의 사이에 접속되며, 또한 히터(14)와 직렬 접속된 제3 전극부(17)와, 제1 전극부(15A)와 외부 회로를 도통하는 제1 도통부(18A)와, 제2 전극부(16A)와 외부 회로를 도통하는 제2 도통부(19A)를 가진다. 그리고, 이 보호 소자(10)는, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A) 및 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)에 과전류가 흘렀을 때, 또는, 보호 회로에 접속된 이차 전지(도 13, 도 14 참조)에 과전압이 인가되었을 때에, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)가 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)보다 먼저 차단되도록 구성되어 있다. 보호 회로에 접속된 이차 전지에 과전압이 인가되는 경우의 구성 및 동작에 대해서는 후술한다.
기판(11)은, 절연성을 가지는 재질의 것이면 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 세라믹스 기판이나 유리 에폭시 기판과 같은 프린트 배선 기판에 이용되는 기판 외에, 유리 기판, 수지 기판, 절연 처리 금속 기판 등을 이용할 수 있다. 또한, 이들 중에서, 내열성이 우수하고, 열전도성이 좋은 절연 기판인 세라믹스 기판이 적합하다.
제1 퓨즈 엘리먼트(12A) 및 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)는, 본 실시 형태에서는 일체로 형성되어 있으며, 도전성의 3개의 지지체(21, 22, 23)를 통하여, 제1 전극부(15A), 제2 전극부(16A) 및 제3 전극부(17)에 지지되어 있다.
제1 퓨즈 엘리먼트(12A) 및 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)는, 별도의 부재로 구성되어도 된다. 또, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A) 및 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)의 형상은, 박편형상이지만, 이것에 한정되지 않고, 봉형상이어도 된다.
제1 퓨즈 엘리먼트(12A)는, 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)의 열 특성과는 상이한 열 특성을 가지고, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)의 열 특성 및 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)의 열 특성은, 열저항 및 열용량 중 적어도 한쪽을 포함하고 있다. 열저항(K/W)은, 열이 전달되기 쉬운 것을 의미하며, 열저항이 클수록 열이 전달되기 어렵다(열 저항[K/W]=길이[m]/｛단면적[m2]×열전도율[W/(m·K)]｝). 또, 열용량(J/K)은, 단위 온도 상승시키기 위해 필요한 열량, 즉 온도 변화되기 쉬운 것을 의미하며, 열용량이 클수록 온도 변화되기 어렵다. 따라서, 예를 들면 (1) 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)의 열저항이, 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)의 열저항보다 크거나, (2) 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)의 열용량이, 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)의 열용량보다 작거나, 혹은 (3) 상기 (1)~(2)의 쌍방을 만족하는 것이 바람직하다.
구체적으로는, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A) 및 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)는, 예를 들면, 박편 형상을 가진다. 본 실시 형태에서는, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)의 길이가 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)의 길이보다 길다. 이 경우, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)의 열저항이 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)의 열저항보다 크기 때문에, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A) 및 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)에 과전류가 흘렀을 때에, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)가 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)보다 먼저 차단된다.
제1 퓨즈 엘리먼트(12A) 및 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)를 구성하는 재료는, 종래부터 퓨즈 재료로서 사용되고 있는 다양한 저융점 금속을 이용할 수 있다. 저융점 금속으로서는, SnSb 합금, BiSnPb 합금, BiPbSn 합금, BiPb 합금, BiSn 합금, SnPb 합금, SnAg 합금, PbIn 합금, ZnAl 합금, InSn 합금, PbAgSn 합금 등을 들 수 있다. 제1 퓨즈 엘리먼트(12A) 및 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)를 구성하는 재료는, 동일한 것이 바람직하지만, 상이해도 된다.
히터(14)는, 기판(11) 상에 배치되고, 또한 제3 전극부(17)의 바로 아래에 배치되어 있다. 히터(14)와 제3 전극부(17)의 사이에는 절연층(24)이 배치되어 있다. 히터(14)는, 한쪽의 단부가 히터 인출(引出) 전극부(14A)와 접속되고, 다른 쪽의 단부가 인회(引回) 전극부(17A)를 개재하여 제3 전극부(17)와 접속되어 있다.
히터(14)는, 예를 들면, 산화 루테늄이나 카본 블랙 등의 도전 재료와, 물유리 등의 무기계 바인더나 열강화성 수지 등의 유기계 바인더로 이루어지는 저항 페이스트를 도포하고, 필요에 따라 소성함으로써 형성된다. 또, 히터(14)로서는, 산화 루테늄이나 카본 블랙 등의 박막을, 인쇄, 도금, 증착, 스퍼터의 공정을 거쳐 형성해도 되고, 이들 필름의 부착이나 적층 등에 의해 형성해도 된다.
제1 전극부(15A), 제2 전극부(16A) 및 제3 전극부(17)는, 각각, 용융된 제1 퓨즈 엘리먼트(12A) 혹은 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)가 흘러들게 되는 전극이다. 이들 제1 전극부(15A), 제2 전극부(16A) 및 제3 전극부(17)를 구성하는 재료는, 특별히 제한되지 않고, 용융 상태의 제1 퓨즈 엘리먼트(12A) 혹은 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)와 젖음성이 양호한 금속을 들 수 있다. 예를 들면, 제1 전극부(15A), 제2 전극부(16A) 및 제3 전극부(17)를 구성하는 재료로서, 구리 등의 금속 단체나, 적어도 표면이 Ag, Ag-Pt, Ag-Pd, Au 등으로부터 형성되어 있는 것을 이용할 수 있다. 제1 전극부(15A) 및 제2 전극부(16A)는, 각각, 땜납부(25, 26)를 개재하여 후술하는 제1 접속부 및 제2 접속부와 접속된다. 또, 제3 전극부(17)는, 땜납부(27)를 개재하여 도시하지 않은 제3 접속부에 접속된다. 히터 인출 전극부(14A) 및 인회 전극부(17A)를 구성하는 재료로서는, 제1 전극부(15A), 제2 전극부(16A) 및 제3 전극부(17)와 마찬가지로, 구리 등의 금속 단체나, 적어도 표면이 Ag, Ag-Pt, Ag-Pd, Au 등으로부터 형성되어 있는 것을 이용할 수 있다. 또, 히터 인출 전극부(14A)는, 땜납부(27)를 개재하여 후술하는 스위칭 소자와 접속된다.
제1 도통부(18A) 및 제2 도통부(19A)는, 예를 들면 스루 홀이며, 기판(11)에 형성된 관통구멍의 내주면에 도체가 충전되어 형성된다. 제1 도통부(18A) 및 제2 도통부(19A)를 구성하는 재료로서는, 은, 구리, 텅스텐, 또는 이들의 합금 등을 들 수 있다. 제1 도통부(18A) 및 제2 도통부(19A)는, 외부 회로와 도통 가능한 구성이면, 스루 홀 이외의 구성이어도 된다. 또, 보호 소자(10)는, 제1 도통부(18A) 및 제2 도통부(19A)를 갖지 않는 구성이어도 된다.
도 3은, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 보호 소자의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다. 제2 실시 형태에 따른 보호 소자는, 제1, 제2 퓨즈 엘리먼트의 구성이 상이한 것 이외에는, 제1 실시 형태에 따른 보호 소자와 동일하므로, 중복되는 부분의 설명을 생략하고, 이하에 상이한 부분을 설명한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 제2 실시 형태에 있어서, 제1 퓨즈 엘리먼트(12B)의 폭이 제2 퓨즈 엘리먼트(13B)의 폭보다 작아도 된다. 이 경우, 제1 퓨즈 엘리먼트(12B)의 폭 방향 단면적이, 제2 퓨즈 엘리먼트(13B)의 폭 방향 단면적보다 작고, 제1 퓨즈 엘리먼트(12B)의 열저항이 제2 퓨즈 엘리먼트(13B)의 열저항보다 크기 때문에, 제1 퓨즈 엘리먼트(12B) 및 제2 퓨즈 엘리먼트(13B)에 과전류가 흘렀을 때, 또는, 보호 회로에 접속된 이차 전지에 과전압이 인가되었을 때에, 제1 퓨즈 엘리먼트(12B)가 제2 퓨즈 엘리먼트(13B)보다 먼저 차단된다.
제1 퓨즈 엘리먼트(12B)의 길이는, 제2 퓨즈 엘리먼트(13B)의 길이와 동일하지만, 이것에 한정되지 않고, 제1 퓨즈 엘리먼트(12B)의 길이가, 제2 퓨즈 엘리먼트(13B)의 길이보다 길어도 된다. 이것에 의해, 제1 퓨즈 엘리먼트(12B)의 열저항을 제2 퓨즈 엘리먼트(13B)의 열저항보다 더 크게 할 수 있다.
도 4는, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 보호 소자의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이며, 도 5는, 도 4의 절단선 V-V에 있어서의 보호 소자의 단면도이다. 제3 실시 형태에 따른 보호 소자는, 제1, 제2 퓨즈 엘리먼트의 구성이 상이한 것 이외에는, 제1 실시 형태에 따른 보호 소자와 동일하다.
도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 제3 실시 형태에 있어서, 제1 퓨즈 엘리먼트(12C)의 두께가, 제2 퓨즈 엘리먼트(13C)의 두께보다 작아도 된다. 제1 퓨즈 엘리먼트(12C)의 두께는, 예를 들면 0.1mm, 제2 퓨즈 엘리먼트(13C)의 두께는, 예를 들면 0.2mm이다. 본 구성에서도, 제1 퓨즈 엘리먼트(12C)의 폭 방향 단면적이, 제2 퓨즈 엘리먼트(13C)의 폭 방향 단면적보다 작고, 제1 퓨즈 엘리먼트(12C)의 열저항이 제2 퓨즈 엘리먼트(13C)의 열저항보다 크기 때문에, 제1 퓨즈 엘리먼트(12C) 및 제2 퓨즈 엘리먼트(13C)에 과전류가 흘렀을 때, 또는, 보호 회로에 접속된 이차 전지에 과전압이 인가되었을 때에, 제1 퓨즈 엘리먼트(12C)가 제2 퓨즈 엘리먼트(13C)보다 먼저 차단된다.
제1 퓨즈 엘리먼트(12C)의 길이는, 제2 퓨즈 엘리먼트(13C)의 길이와 동일하지만, 이것에 한정되지 않고, 제1 퓨즈 엘리먼트(12C)의 길이가, 제2 퓨즈 엘리먼트(13C)의 길이보다 길어도 된다. 또, 제1 퓨즈 엘리먼트(12C)의 폭은, 제2 퓨즈 엘리먼트(13C)의 폭과 동일하지만, 이것에 한정되지 않고, 제1 퓨즈 엘리먼트(12C)의 폭이, 제2 퓨즈 엘리먼트(13C)의 폭보다 작아도 된다. 이것에 의해, 제1 퓨즈 엘리먼트(12C)의 열저항을 제2 퓨즈 엘리먼트(13C)의 열저항보다 더 크게 할 수 있다.
도 6은, 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 보호 소자의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다. 제4 실시 형태에 따른 보호 소자는, 제1, 제2 퓨즈 엘리먼트의 구성이 상이한 것 이외에는, 제1 실시 형태에 따른 보호 소자와 동일하다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 제4 실시 형태에 있어서, 제1 퓨즈 엘리먼트(12D)는, 동일 형상의 복수의 퓨즈 엘리먼트(12d)를 가지고, 제2 퓨즈 엘리먼트(13D)는, 동일 형상의 복수의 퓨즈 엘리먼트(13d)를 가지며, 또한, 제1 퓨즈 엘리먼트(12D)를 구성하는 퓨즈 엘리먼트의 수가, 제2 퓨즈 엘리먼트(13D)를 구성하는 퓨즈 엘리먼트의 수보다 적어도 된다. 본 구성에서도, 복수의 퓨즈 엘리먼트(12d)의 폭 방향 단면적의 합계가, 복수의 퓨즈 엘리먼트(13d)의 폭 방향 단면적의 합계보다 작고, 제1 퓨즈 엘리먼트(12D)의 열저항이 제2 퓨즈 엘리먼트(13D)의 열저항보다 크기 때문에, 제1 퓨즈 엘리먼트(12D) 및 제2 퓨즈 엘리먼트(13D)에 과전류가 흘렀을 때, 또는, 보호 회로에 접속된 이차 전지에 과전압이 인가되었을 때에, 제1 퓨즈 엘리먼트(12D)가 제2 퓨즈 엘리먼트(13D)보다 먼저 차단된다.
제1 퓨즈 엘리먼트(12D)의 길이는, 제2 퓨즈 엘리먼트(13D)의 길이와 동일하지만, 이것에 한정되지 않고, 제1 퓨즈 엘리먼트(12D)의 길이가 제2 퓨즈 엘리먼트(13D)의 길이보다 길어도 된다. 또, 제1 퓨즈 엘리먼트(12D)를 구성하는 퓨즈 엘리먼트(12d)의 폭은, 제2 퓨즈 엘리먼트(13D)를 구성하는 퓨즈 엘리먼트(13d)의 폭과 동일하지만, 이것에 한정되지 않고, 퓨즈 엘리먼트(12d)의 폭이, 퓨즈 엘리먼트(13d)의 폭보다 작아도 된다. 또한, 제1 퓨즈 엘리먼트(12D)의 두께는, 제2 퓨즈 엘리먼트(13D)의 두께보다 작아도 된다. 이것에 의해, 제1 퓨즈 엘리먼트(12D)의 열저항을 제2 퓨즈 엘리먼트(13D)의 열저항보다 더 크게 할 수 있다.
도 7은, 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 보호 소자의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다. 제5 실시 형태에 따른 보호 소자는, 제1, 제2 퓨즈 엘리먼트의 구성이 상이한 것 이외에는, 제1 실시 형태에 따른 보호 소자와 동일하다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 본 제5 실시 형태에 있어서, 제1 퓨즈 엘리먼트(12E)를 형성하는 재료의 열전도율이, 제2 퓨즈 엘리먼트(13E)를 형성하는 재료의 열전도율보다 작아도 된다. 본 구성에서도, 제1 퓨즈 엘리먼트(12E)의 열저항이 제2 퓨즈 엘리먼트(13E)의 열저항보다 크기 때문에, 제1 퓨즈 엘리먼트(12E) 및 제2 퓨즈 엘리먼트(13E)에 과전류가 흘렀을 때, 또는, 보호 회로에 접속된 이차 전지에 과전압이 인가되었을 때에, 제1 퓨즈 엘리먼트(12E)가 제2 퓨즈 엘리먼트(13E)보다 먼저 차단된다.
제1 퓨즈 엘리먼트(12E)의 길이는, 제2 퓨즈 엘리먼트(13E)의 길이와 동일하지만, 이것에 한정되지 않고, 제1 퓨즈 엘리먼트(12E)의 길이가, 제2 퓨즈 엘리먼트(13E)의 길이보다 길어도 된다. 또, 제1 퓨즈 엘리먼트(12E)의 폭은, 제2 퓨즈 엘리먼트(13E)의 폭과 동일하지만, 이것에 한정되지 않고, 제1 퓨즈 엘리먼트(12E)의 폭이, 제2 퓨즈 엘리먼트(13E)의 폭보다 작아도 된다. 또한, 제1 퓨즈 엘리먼트(12E)의 두께는, 제2 퓨즈 엘리먼트(13E)의 두께보다 작아도 된다. 이것에 의해, 제1 퓨즈 엘리먼트(12E)의 열저항을 제2 퓨즈 엘리먼트(13E)의 열저항보다 더 크게 할 수 있다.
이와 같이, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A~12E) 및 제2 퓨즈 엘리먼트(13A~13E)가, 퓨즈 엘리먼트이며, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)의 길이가 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)의 길이보다 길거나, 제1 퓨즈 엘리먼트(12B)(12C, 12D)의 단면적이 제2 퓨즈 엘리먼트(13B)(13C, 13D)의 단면적보다 작거나, 및/또는, 제1 퓨즈 엘리먼트(12E)를 형성하는 재료의 열전도율이, 제2 퓨즈 엘리먼트(13E)를 형성하는 재료의 열전도율보다 작은 것이 바람직하다. 이것에 의해, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)(12B, 12C, 12D, 12E) 및 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)(13B, 13C, 13D, 13E)에 과전류가 흘렀을 때, 또는, 보호 회로에 접속된 이차 전지에 과전압이 인가되었을 때에, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)(12B, 12C, 12D, 12E)가 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)(13B, 13C, 13D, 13E)보다 확실히 먼저 차단되어, 매우 간단한 구성으로, 안전성을 더 향상시킬 수 있다.
도 8은, 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 보호 소자의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이며, 도 9는, 도 8의 절단선 IX-IX에 있어서의 보호 소자의 단면도이다. 제6 실시 형태에 따른 보호 소자는, 제1, 제2 전극부의 구성이 상이한 것 이외에는, 제1 실시 형태에 따른 보호 소자와 동일하다.
도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 본 제6 실시 형태에 있어서, 제1 전극부(15B)가, 제2 전극부(16B)의 열 특성과는 상이한 열 특성을 가지고, 제1 전극부(15B)의 열 특성 및 제2 전극부(16B)의 열 특성은, 열저항 및 열용량 중 적어도 한쪽을 포함하고 있어도 된다. 예를 들면, (1) 제1 전극부(15B)의 열저항이, 제2 전극부(16B)의 열저항보다 크거나, (2) 제1 전극부(15B)의 열용량이, 제2 전극부(16B)의 열용량보다 작거나, 혹은 (3) 상기 (1)~(2)의 쌍방을 만족하는 것이 바람직하다. 제1 전극부(15B) 및 제2 전극부(16B)의 열 특성의 의미는, 상기 제1 실시 형태에서 설명한 제1, 제2 퓨즈 엘리먼트의 열 특성의 의미와 동일하다.
본 실시 형태에서는, 제1 전극부(15B)를 형성하는 재료의 열전도율이, 제2 전극부(16B)를 형성하는 재료의 열전도율보다 작다. 이 경우, 제1 전극부(15B)의 열저항이 제2 전극부(16B)의 열저항보다 크기 때문에, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A) 및 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)에 과전류가 흘렀을 때에, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)가 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)보다 먼저 차단되어, 매우 간단한 구성으로, 안전성을 더 향상시킬 수 있다.
도 10은, 본 발명의 제7 실시 형태에 따른 보호 소자의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이며, 도 11은, 도 10의 절단선 XI-XI에 있어서의 보호 소자의 단면도이다. 제7 실시 형태에 따른 보호 소자는, 제1, 제2 도통부의 구성이 상이한 것 이외에는, 제1 실시 형태에 따른 보호 소자와 동일하다.
도 10 및 도 11에 나타내는 바와 같이, 제6 실시 형태에 있어서, 제1 도통부(18B)가, 제2 도통부(19B)의 열 특성과는 상이한 열 특성을 가지고, 제1 도통부(18B)의 열 특성 및 제2 도통부(19B)의 열 특성은, 열저항 및 열용량 중 적어도 한쪽을 포함하고 있어도 된다. 예를 들면, (1) 제1 도통부(18B)의 열저항이, 제2 도통부(19B)의 열저항보다 크거나, (2) 제1 도통부(18B)의 열용량이, 제2 도통부(19B)의 열용량보다 작거나, 혹은 (3) 상기 (1)~(2)의 쌍방을 만족하는 것이 바람직하다. 제1 도통부(18B) 및 제2 도통부(19B)의 열 특성의 의미는, 상기 제1 실시 형태에서 설명한 제1, 제2 퓨즈 엘리먼트의 열 특성의 의미와 동일하다.
본 실시 형태에서는, 제1 도통부(18B)의 폭이 제2 도통부(19B)의 폭보다 작다. 이 경우, 제1 도통부(18B)의 폭 방향 단면적이, 제2 도통부(19B)의 폭 방향 단면적보다 작고, 제1 도통부(18B)의 열저항이 제2 도통부(19A)의 열저항보다 크기 때문에, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A) 및 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)에 과전류가 흘렀을 때에, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)가 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)보다 먼저 차단된다.
또, 제1 도통부(18B)를 형성하는 재료의 열전도율이, 제2 도통부(19B)를 형성하는 재료의 열전도율보다 작아도 된다. 이것에 의해, 제1 도통부(18B)의 열저항을 제2 도통부(19B)의 열저항보다 더 크게 할 수 있다. 제1 도통부(18B)를 형성하는 재료의 열전도율이 제2 도통부(19B)를 형성하는 재료의 열전도율보다 작은 경우, 제1 도통부(18B)의 폭은, 제2 도통부(19B)의 폭보다 작은 것이 바람직하지만, 제2 도통부(19B)의 폭과 동일해도 된다.
이와 같이, 제1 도통부(18B)의 폭 방향 단면적이 제2 도통부(19B)의 폭 방향 단면적보다 작거나, 및/또는, 제1 도통부(18B)를 형성하는 재료의 열전도율이 제2 도통부(19B)를 형성하는 재료의 열전도율보다 작음으로써, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A) 및 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)에 과전류가 흘렀을 때에, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)가 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)보다 확실히 먼저 차단되어, 매우 간단한 구성으로, 안전성을 더 향상시킬 수 있다.
[보호 회로의 구성]
도 12는, 본 발명의 제8 실시 형태에 따른 보호 회로의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다. 본 제8 실시 형태에서는, 보호 회로가, 상기 제1 실시 형태의 보호 소자(10)를 복수 구비하고 있는 경우를 예로 들어 설명한다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 보호 회로(1)는, 병렬 접속된 복수의 보호 소자(10, 10, 10)와, 복수의 제1 전극부(15A, 15A, 15A)와 외부 회로의 사이에 배치된 복수의 제1 접속부(31, 31, 31)와, 복수의 제2 전극부(16A, 16A, 16A)와 외부 회로의 사이에 배치된 복수의 제2 접속부(32, 32, 32)를 더 구비하고 있다.
제1 접속부(31, 31, 31)는, 각각 복수의 땜납부(25, 25, 25)를 개재하여 제1 전극부(15A, 15A, 15A)에 접속되어 있다. 또, 제2 접속부(32, 32, 32)는, 각각 복수의 땜납부(26, 26, 26)를 개재하여 제2 전극부(16A, 16A, 16A)에 접속되어 있다. 복수의 제1 접속부(31, 31, 31) 및 복수의 제2 접속부(32, 32, 32)는, 예를 들면, 기판 상에 실장되는 회로 패턴이다. 복수의 제1 접속부(31, 31, 31) 및 복수의 제2 접속부(32, 32, 32)를 구성하는 재료로서는, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면 구리 또는 구리 합금을 들 수 있다.
복수의 보호 소자(10, 10, 10)를 구성하는 복수의 제1 퓨즈 엘리먼트(12A, 12A, 12A)가 동극에 접속되어 있으며, 복수의 보호 소자(10, 10, 10)의 각각을 구성하는 제1 퓨즈 엘리먼트(12A) 및 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)에 과전류가 흘렀을 때에, 당해 보호 소자에 있어서의 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)가 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)보다 먼저 차단되도록 구성되어 있다.
또, 본 실시 형태에서는, 복수의 보호 소자(10, 10, 10)의 각각을 구성하는 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)에 접속된 제1 접속부(31)는, 당해 보호 소자(10)의 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)에 접속된 제2 접속부(32)의 열 특성과는 상이한 열 특성을 가지고 있다. 그리고, 제1 접속부(31)의 열 특성 및 제2 접속부(32)의 열 특성은, 열저항 및 열용량 중 적어도 한쪽을 포함하고 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, (1) 제1 접속부(31)의 열저항이, 제2 접속부(32)의 열저항보다 크거나, (2) 제1 접속부(31)의 열용량이, 제2 접속부(32)의 열용량보다 작거나, 혹은 (3) 상기 (1)~(2)의 쌍방을 만족하는 것이 바람직하다. 제1 접속부(31) 및 제2 접속부(32)의 열 특성의 의미는, 상기 제1 실시 형태에서 설명한 제1, 제2 퓨즈 엘리먼트의 열 특성의 의미와 동일하다.
본 실시 형태에서는, 복수의 제1 접속부(31, 31, 31)의 폭은, 복수의 제2 접속부(32, 32, 32)의 폭보다 작다. 이 경우, 제1 접속부(31)의 폭 방향 단면적이, 제2 접속부(32)의 폭 방향 단면적보다 작고, 제1 접속부(31)의 열저항이 제2 접속부(32)의 열저항보다 크기 때문에, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A) 및 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)에 과전류가 흘렀을 때, 또는 보호 회로에 접속된 이차 전지에 과전압이 인가되었을 때에, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)가 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)보다 먼저 차단된다.
또한, 상술한 바와 같이, 제1 접속부(31)는, 땜납부(25)를 개재하고, 또한 상기 스루 홀이나 상기 관통구멍을 개재하여 제1 전극부(15A)에 접속되어 있으며, 땜납부(25)의 형상, 재료에 따라서는 제1 접속부(31)의 열 특성에 영향을 주는 경우가 있기 때문에, 제1 접속부(31)의 열 특성에는, 땜납부(25) 등의 접합 부재의 열 특성을 포함할 수 있는 것으로 한다. 마찬가지로, 제2 접속부(32)의 열 특성에는, 땜납부(26) 등의 접합 부재의 열 특성을 포함할 수 있는 것으로 한다. 접합 부재의 열 특성의 의미는, 상기 제1 실시 형태에서 설명한 제1, 제2 퓨즈 엘리먼트의 열 특성의 의미와 동일하다.
도 13 및 도 14는, 도 12의 보호 회로 하나의 동작을 설명하는 회로도이며, 도 13은 차단 동작 전의 상태, 도 14는 차단 동작 후의 상태를 나타낸다.
보호 회로(1)에서는, 도 13에 나타내는 바와 같이, 예를 들면, 복수의 제1 접속부(31, 31, 31)는, 외부 회로를 개재하여 병렬 접속점 A에 접속되며, 또한 이차 전지(33, 33)의 양극에 접속되어 있다. 또, 복수의 제2 접속부(32, 32, 32)는, 외부 회로를 개재하여 병렬 접속점 B에 접속되며, 또한 충전기(34)의 양극에 접속되어 있다. 제3 전극부(17)에 접속된 히터(14)는, 각각, 예를 들면 이차 전지(33, 33)의 음극 및 충전기(34)의 음극의 쌍방에 접속되어 있다. 복수의 제3 전극부(17)의 하류측에는, FET 등의 스위칭 소자(35)가 설치되어 있다. 즉, 복수의 제3 전극부의 하류측에 위치하는 히터(14)는, 한쪽의 단부가 히터 인출 전극부(14A)를 개재하여 스위칭 소자(35)와 접속되고, 다른 쪽의 단부가, 인회 전극부(17A)와 제3 전극부(17)를 개재하여 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)와 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)에 접속되어 있다.
이차 전지(33, 33)의 충전 시에는, 충전기(34)로부터 외부 회로를 개재하여 이차 전지(33, 33)에 전력이 공급된다. 또, 이차 전지의 방전 시에는, 이차 전지(33, 33)로부터 외부 회로에 전력이 공급된다. 이와 같이, 이차 전지(33, 33)의 충전 시 및 방전 시 중 어느 경우에도, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)와 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)의 쌍방에 동일한 전력이 공급된다.
이차 전지(33, 33)의 충전 시 혹은 방전 시에, 어떠한 원인으로 과전류 혹은 과전압이 생긴 경우, 제1 접속부(31)의 열저항이 제2 접속부(32)의 열저항보다 크기 때문에, 도 14에 나타내는 바와 같이, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)가 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)보다 먼저 차단된다. 복수의 보호 소자(10, 10, 10)의 모든 보호 소자에서, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)가 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)보다 먼저 차단됨으로써, 이차 전지(33)측의 회로와 충전기(34)측의 회로가 분리된다. 이것에 의해, 히터(14)를 통하여 전류가 역류하는 일이 없어, 복수의 보호 소자(10, 10, 10)와 스위칭 소자(35)의 사이에 다이오드 등의 정류 소자를 설치할 필요가 없다.
본 실시 형태에서는, 복수의 제1 접속부(31, 31, 31)의 길이는, 복수의 제2 접속부(32, 32, 32)의 길이와 동일하지만, 이것에 한정되지 않고, 복수의 제1 접속부(31, 31, 31)의 길이가, 복수의 제2 접속부(32, 32, 32)의 길이와 상이해도 된다. 이것에 의해, 제1 접속부(31)의 열저항을 제2 접속부(32)의 열저항보다 더 크게 할 수 있다.
또, 본 실시 형태에서는, 복수의 제1 접속부(31, 31, 31)의 폭은, 복수의 제2 접속부(32, 32, 32)의 폭과 상이하지만, 이것에 한정되지 않는다. 복수의 제1 접속부(31, 31, 31)의 폭이 복수의 제2 접속부(32, 32, 32)의 폭과 동일한 경우에는, 복수의 제1 접속부(31, 31, 31)의 길이가 복수의 제2 접속부(32, 32, 32)의 길이와 상이해도 된다.
또, 보호 회로(1)는, 이차 전지(33, 33)의 각각과 접속되며, 또한 스위칭 소자(35)에 접속된 도시하지 않은 검출 소자를 가지고 있어도 된다. 이 검출 소자는, 고전압 상태, 특히 과전압이 되어 있는지 아닌지를 상시 모니터하여, 고전압 상태가 된 경우에 스위칭 소자(35)에 제어 신호를 출력한다. 이 경우, 스위칭 소자(35)는, 제어 신호에 따라, 히터(14)에 이차 전지(33)로부터의 전류를 흐르게 함으로써, 당해 히터(14)를 발열시킨다. 이것에 의해, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)가, 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)보다 먼저 용단된다.
이와 같이, 제1 접속부(31)의 길이가 제2 접속부(32)의 길이보다 길거나, 및/또는, 제1 접속부(31)의 폭 방향 단면적이 제2 접속부(32)의 폭 방향 단면적보다 작음으로써, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A) 및 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)에 과전류가 흘렀을 때, 또는, 보호 회로(1)에 접속된 이차 전지(33)에 과전압이 인가되었을 때에, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)가 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)보다 확실히 먼저 차단되어, 매우 간단한 구성으로, 안전성을 더 향상시킬 수 있다.
본 실시 형태에서는, 보호 회로(1)는, 상기 제1 실시 형태의 보호 소자(10)를 구비하지만, 이것에 한정되지 않고, 상기 제2~제7 실시 형태의 보호 소자를 구비하고 있어도 된다. 그 경우에도, 각 보호 소자에 설치된 제1 퓨즈 엘리먼트의 열저항을 제2 퓨즈 엘리먼트의 열저항보다 크게 할 수 있다.
또, 본 실시 형태에서는, 보호 회로(1)에 있어서, 제1 접속부(31)의 열 특성이 제2 접속부(32)의 열 특성과 상이하지만, 이것에 한정되지 않고, 보호 소자(10)가, 상기 제1~제7 실시 형태의 구성을 가지고 있는 경우, 제1 접속부(31)의 열 특성이 제2 접속부(32)의 열 특성과 동일해도 된다. 예를 들면, 복수의 제1 접속부(31, 31, 31)의 폭 방향 단면적이, 복수의 제2 접속부(32, 32, 32)의 폭 방향 단면적과 동일해도 되고, 또, 복수의 제1 접속부(31, 31, 31)의 열전도율이 복수의 제2 접속부(32, 32, 32)의 열전도율과 동일해도 된다.
상술한 바와 같이, 상기 실시 형태에 의하면, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)(12B, 12C, 12D, 12E) 및 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)(13B, 13C, 13D, 13E)에 과전류가 흘렀을 때, 또는, 보호 회로(1)에 접속된 이차 전지(33)에 과전압이 인가되었을 때에, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)(12B, 12C, 12D, 12E)가 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)(13B, 13C, 13D, 13E)보다 먼저 차단되도록 구성되어 있으므로, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)(12B, 12C, 12D, 12E)에서, 당해 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)(12B, 12C, 12D, 12E)의 한쪽측의 회로와 다른 쪽측의 회로를 차단할 수 있다. 따라서, 병렬 접속된 복수의 보호 소자(10)를 구비하는 보호 회로를 형성하는 경우, 복수의 보호 소자(10)를 구성하는 복수의 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)(12B, 12C, 12D, 12E)를 동극에 접속시킴으로써, 다이오드 등의 정류 소자를 설치하는 일 없이, 과전류나 과전압을 확실히 방지할 수 있다. 따라서, 보호 소자(10)를 종래보다 간단한 구성으로, 과전류나 과전압을 확실히 방지하여 안전성을 향상시킬 수 있으며, 이에 더하여 양호한 제조성과 비용 저감을 실현할 수 있다.
또, 상기 실시 형태에 의하면, 병렬 접속된 복수의 보호 소자(10)를 구비하는 보호 회로에 있어서, 복수의 보호 소자(10)를 구성하는 복수의 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)가 동극에 접속되어 있으며, 복수의 보호 소자(10)의 각각을 구성하는 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)(12B, 12C, 12D, 12E) 및 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)(13B, 13C, 13D, 13E)에 과전류가 흘렀을 때, 또는, 보호 회로(1)에 접속된 이차 전지(33)에 과전압이 인가되었을 때에, 당해 보호 소자에 있어서의 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)(12B, 12C, 12D, 12E)가 제2 퓨즈 엘리먼트(13A)(13B, 13C, 13D, 13E)보다 먼저 차단되도록 구성되어 있으므로, 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)(12B, 12C, 12D, 12E)에서, 당해 제1 퓨즈 엘리먼트(12A)(12B, 12C, 12D, 12E)의 한쪽측의 회로(예를 들면, 이차 전지측 회로)와 다른 쪽측의 회로(예를 들면, 충전기측 회로)를 차단할 수 있다. 따라서, 다이오드 등의 정류 소자를 복수 설치하지 않고, 과전류나 과전압을 확실히 방지할 수 있다. 따라서, 보호 회로(1)를 종래보다 간단한 구성으로, 과전류나 과전압을 확실히 방지하여 안전성을 향상시킬 수 있으며, 이에 더하여 양호한 제조성과 비용 저감을 실현할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 상세히 서술했지만, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 특허 청구의 범위 내에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에 있어서, 다양한 변형·변경이 가능하다.
예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 제1, 제2 퓨즈 엘리먼트, 제1, 제2 전극부, 제1, 제2 도통부 또는 제1, 제2 접속부의 열 특성이 서로 상이하지만, 이것에 한정되지 않는다. 제1, 제2 퓨즈 엘리먼트, 제1, 제2 전극부, 제1, 제2 도통부 및/또는 제1, 제2 접속부의 전기적인 도체 저항값(전기 저항(Ω))이 서로 상이해도 된다. 본 구성에 의해서도, 제1 퓨즈 엘리먼트 및 제2 퓨즈 엘리먼트에 과전류가 흘렀을 때, 또는, 보호 회로에 접속된 이차 전지에 과전압이 인가되었을 때에, 상기 제1 퓨즈 엘리먼트가 상기 제2 퓨즈 엘리먼트보다 먼저 차단되도록 구성할 수 있으며, 이것에 의해 상기와 동일한 효과를 나타낼 수 있다.
1 보호 회로 10 보호 소자
11 기판 12A 제1 퓨즈 엘리먼트
12B 제1 퓨즈 엘리먼트 12C 제1 퓨즈 엘리먼트
12D 제1 퓨즈 엘리먼트 12d 퓨즈 엘리먼트
12E 제1 퓨즈 엘리먼트 13A 제2 퓨즈 엘리먼트
13B 제2 퓨즈 엘리먼트 13C 제2 퓨즈 엘리먼트
13D 제2 퓨즈 엘리먼트 13d 퓨즈 엘리먼트
13E 제2 퓨즈 엘리먼트 14 히터
14A 히터 인출 전극부 15A 제1 전극부
15B 제1 전극부 16A 제2 전극부
16B 제2 전극부 17 제3 전극부
17A 인회 전극부 18A 제1 도통부
18B 제1 도통부 19A 제2 도통부
19B 제2 도통부 21 지지체
22 지지체 23 지지체
24 절연층 25 땜납부
26 땜납부 27 땜납부
31 제1 접속부 32 제2 접속부
33 이차 전지 34 충전기
35 스위칭 소자
11 기판 12A 제1 퓨즈 엘리먼트
12B 제1 퓨즈 엘리먼트 12C 제1 퓨즈 엘리먼트
12D 제1 퓨즈 엘리먼트 12d 퓨즈 엘리먼트
12E 제1 퓨즈 엘리먼트 13A 제2 퓨즈 엘리먼트
13B 제2 퓨즈 엘리먼트 13C 제2 퓨즈 엘리먼트
13D 제2 퓨즈 엘리먼트 13d 퓨즈 엘리먼트
13E 제2 퓨즈 엘리먼트 14 히터
14A 히터 인출 전극부 15A 제1 전극부
15B 제1 전극부 16A 제2 전극부
16B 제2 전극부 17 제3 전극부
17A 인회 전극부 18A 제1 도통부
18B 제1 도통부 19A 제2 도통부
19B 제2 도통부 21 지지체
22 지지체 23 지지체
24 절연층 25 땜납부
26 땜납부 27 땜납부
31 제1 접속부 32 제2 접속부
33 이차 전지 34 충전기
35 스위칭 소자
Claims (16)
- 직렬 접속된 제1 퓨즈 엘리먼트 및 제2 퓨즈 엘리먼트와,
상기 제1 퓨즈 엘리먼트와 상기 제2 퓨즈 엘리먼트의 사이에 접속된 히터와,
상기 제1 퓨즈 엘리먼트의 상기 제2 퓨즈 엘리먼트와는 반대측에 접속된 제1 전극부와,
상기 제2 퓨즈 엘리먼트의 제1 퓨즈 엘리먼트와는 반대측에 접속된 제2 전극부와,
상기 제1 퓨즈 엘리먼트와 상기 제2 퓨즈 엘리먼트의 사이에 접속되며, 또한 상기 히터와 직렬 접속된 제3 전극부
를 가지고,
상기 제1 퓨즈 엘리먼트 및 상기 제2 퓨즈 엘리먼트에 과전류가 흘렀을 때, 또는, 보호 회로에 접속된 이차 전지에 과전압이 인가되었을 때에, 상기 제1 퓨즈 엘리먼트가 상기 제2 퓨즈 엘리먼트보다 먼저 차단되도록 구성되며,
상기 제1 퓨즈 엘리먼트는 복수의 제1 단위 퓨즈 엘리먼트로 이루어지며,
상기 제2 퓨즈 엘리먼트는 복수의 제2 단위 퓨즈 엘리먼트로 이루어지며,
상기 복수의 제1 단위 퓨즈 엘리먼트의 개수는 상기 복수의 제2 단위 퓨즈 엘리먼트의 개수보다 적은,
보호 소자. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1 퓨즈 엘리먼트가, 제2 퓨즈 엘리먼트의 열 특성과는 상이한 열 특성을 가지고,
상기 제1 퓨즈 엘리먼트의 열 특성 및 상기 제2 퓨즈 엘리먼트의 열 특성은, 열저항 및 열용량 중 적어도 한쪽을 포함하는, 보호 소자. - 청구항 2에 있어서,
상기 제1 퓨즈 엘리먼트의 길이가 상기 제2 퓨즈 엘리먼트의 길이보다 길거나, 상기 제1 퓨즈 엘리먼트의 폭 방향 단면적이 상기 제2 퓨즈 엘리먼트의 폭 방향 단면적보다 작거나, 및/또는, 상기 제1 퓨즈 엘리먼트를 형성하는 재료의 열전도율이 상기 제2 퓨즈 엘리먼트를 형성하는 재료의 열전도율보다 작은, 보호 소자. - 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 전극부가, 제2 전극부의 열 특성과는 상이한 열 특성을 가지고,
상기 제1 전극부의 열 특성 및 제2 전극부의 열 특성은, 열저항 및 열용량 중 적어도 한쪽을 포함하는, 보호 소자. - 청구항 4에 있어서,
상기 제1 전극부를 형성하는 재료의 열전도율이, 상기 제2 전극부를 형성하는 재료의 열전도율보다 작은, 보호 소자. - 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 전극부와 외부 회로를 도통하는 제1 도통부와,
상기 제2 전극부와 외부 회로를 도통하는 제2 도통부
를 더 가지며,
상기 제1 도통부가, 상기 제2 도통부의 열 특성과는 상이한 열 특성을 가지고,
상기 제1 도통부의 열 특성 및 상기 제2 도통부의 열 특성은, 열저항 및 열용량 중 적어도 한쪽을 포함하는, 보호 소자. - 청구항 6에 있어서,
상기 제1 도통부의 폭 방향 단면적이 상기 제2 도통부의 폭 방향 단면적보다 작거나, 및/또는, 상기 제1 도통부를 형성하는 재료의 열전도율이 상기 제2 도통부를 형성하는 재료의 열전도율보다 작은, 보호 소자. - 병렬 접속된 복수의 보호 소자를 구비하는 보호 회로로서,
복수의 보호 소자를 구성하는 각 보호 소자는,
직렬 접속된 제1 퓨즈 엘리먼트 및 제2 퓨즈 엘리먼트와,
상기 제1 퓨즈 엘리먼트와 상기 제2 퓨즈 엘리먼트의 사이에 접속된 히터와,
상기 제1 퓨즈 엘리먼트의 상기 제2 퓨즈 엘리먼트와는 반대측에 접속된 제1 전극부와,
상기 제2 퓨즈 엘리먼트의 제1 퓨즈 엘리먼트와는 반대측에 접속된 제2 전극부와,
상기 제1 퓨즈 엘리먼트와 상기 제2 퓨즈 엘리먼트의 사이에 접속되며, 또한 상기 히터와 직렬 접속된 제3 전극부를 가지고,
상기 복수의 보호 소자를 구성하는 복수의 상기 제1 퓨즈 엘리먼트가 동극(同極)에 접속되어 있으며,
상기 복수의 보호 소자의 각각을 구성하는 상기 제1 퓨즈 엘리먼트 및 상기 제2 퓨즈 엘리먼트에 과전류가 흘렀을 때, 또는, 보호 회로에 접속된 이차 전지에 과전압이 인가되었을 때에, 당해 보호 소자에 있어서의 상기 제1 퓨즈 엘리먼트가 상기 제2 퓨즈 엘리먼트보다 먼저 차단되도록 구성되어 있으며,
상기 제1 퓨즈 엘리먼트는 복수의 제1 단위 퓨즈 엘리먼트로 이루어지며,
상기 제2 퓨즈 엘리먼트는 복수의 제2 단위 퓨즈 엘리먼트로 이루어지며,
상기 복수의 제1 단위 퓨즈 엘리먼트의 개수는 상기 복수의 제2 단위 퓨즈 엘리먼트의 개수보다 적은,
보호 회로. - 청구항 8에 있어서,
상기 제1 퓨즈 엘리먼트가, 상기 제2 퓨즈 엘리먼트의 열 특성과는 상이한 열 특성을 가지고,
상기 제1 퓨즈 엘리먼트의 열 특성 및 상기 제2 퓨즈 엘리먼트의 열 특성은, 열저항 및 열용량 중 적어도 한쪽을 포함하는, 보호 회로. - 청구항 9에 있어서,
상기 제1 퓨즈 엘리먼트의 길이가 상기 제2 퓨즈 엘리먼트의 길이보다 길거나, 상기 제1 퓨즈 엘리먼트의 폭 방향 단면적이 상기 제2 퓨즈 엘리먼트의 폭 방향 단면적보다 작거나, 및/또는, 상기 제1 퓨즈 엘리먼트를 형성하는 재료의 열전도율이, 상기 제2 퓨즈 엘리먼트를 형성하는 재료의 열전도율보다 큰, 보호 회로. - 청구항 8 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 전극부가, 상기 제2 전극부의 열 특성과는 상이한 열 특성을 가지고,
상기 제1 전극부의 열 특성 및 제2 전극부의 열 특성은, 열저항 및 열용량 중 적어도 한쪽을 포함하는, 보호 회로. - 청구항 11에 있어서,
상기 제1 전극부를 형성하는 재료의 열전도율이, 상기 제1 전극부를 형성하는 재료의 열전도율보다 작은, 보호 회로. - 청구항 8 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 보호 소자를 구성하는 각 보호 소자는,
상기 제1 전극부와 외부 회로를 도통하는 제1 도통부와,
상기 제2 전극부와 외부 회로를 도통하는 제2 도통부
를 더 가지며,
상기 제1 도통부가, 상기 제2 도통부의 열 특성과는 상이한 열 특성을 가지고,
상기 제1 도통부의 열 특성 및 상기 제2 도통부의 열 특성은, 열저항 및 열용량 중 적어도 한쪽을 포함하는, 보호 회로. - 청구항 13에 있어서,
상기 제1 도통부의 폭 방향 단면적이 상기 제2 도통부의 폭 방향 단면적보다 작거나, 및/또는, 상기 제1 도통부를 형성하는 재료의 열전도율이 상기 제2 도통부를 형성하는 재료의 열전도율보다 작은, 보호 회로. - 청구항 8 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 상기 제1 전극부와 외부 회로의 사이에 배치된 복수의 제1 접속부와,
복수의 상기 제2 전극부와 외부 회로의 사이에 배치된 복수의 제2 접속부
를 더 구비하고,
상기 복수의 보호 소자의 각각을 구성하는 상기 제1 퓨즈 엘리먼트에 접속된 상기 제1 접속부는, 당해 보호 소자의 상기 제2 퓨즈 엘리먼트에 접속된 상기 제2 접속부의 열 특성과는 상이한 열 특성을 가지고,
상기 제1 접속부의 열 특성 및 상기 제2 접속부의 열 특성은, 열저항 및 열용량 중 적어도 한쪽을 포함하는, 보호 회로. - 청구항 15에 있어서,
상기 제1 접속부의 길이가 상기 제2 접속부의 길이보다 길거나, 및/또는, 상기 제1 접속부의 폭 방향 단면적이 상기 제2 접속부의 폭 방향 단면적보다 작은, 보호 회로.
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