KR20150040954A - Protective element and battery pack - Google Patents

Protective element and battery pack Download PDF

Info

Publication number
KR20150040954A
KR20150040954A KR1020157004831A KR20157004831A KR20150040954A KR 20150040954 A KR20150040954 A KR 20150040954A KR 1020157004831 A KR1020157004831 A KR 1020157004831A KR 20157004831 A KR20157004831 A KR 20157004831A KR 20150040954 A KR20150040954 A KR 20150040954A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heating
out electrode
heating element
laminated
protective layer
Prior art date
Application number
KR1020157004831A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
다께오 기무라
가즈오 고또
요시히로 요네다
Original Assignee
데쿠세리아루즈 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 데쿠세리아루즈 가부시키가이샤 filed Critical 데쿠세리아루즈 가부시키가이샤
Publication of KR20150040954A publication Critical patent/KR20150040954A/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/74—Switches in which only the opening movement or only the closing movement of a contact is effected by heating or cooling
    • H01H37/76—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material
    • H01H37/761—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material with a fusible element forming part of the switched circuit
    • 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
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • 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
    • 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
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • 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
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • 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
    • H01M50/581—Devices or arrangements for the interruption of current in response to temperature
    • 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
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Fuses (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)

Abstract

용이하게 용단시킬 수 있고, 확실하게 용융 땜납을 분단하는 보호 소자를 얻기 위해, 보호 소자(10)는 절연 기판(11)과, 절연 기판(11)에 적층되고 절연 부재(15)에 덮인 발열체(14)와, 전극(12(A1), 12(A2))과, 절연 부재(15) 상에 발열체(14)와 중첩하도록 적층된 발열체 인출 전극(16)과, 발열체 인출 전극(16)의 주연부를 둘러싸도록 형성된 보호층(6)과, 양단이 전극(12(A1), 12(A2))에 접속되고 중앙부가 보호층(6)의 개구(6a)에 있어서 발열체 인출 전극(16)에 접속된 가용 도체(13)를 구비한다. 가용 도체(13)는 후육부(13a)와, 얇고 편평하게 성형된 박육부(13b)를 포함한다. 보호층(6)은 가용 도체(13)의 박육부(13b)와 발열체 인출 전극(16)이 접속하는 부분에 있어서 개구되어 발열체 인출 전극(16)의 주연을 둘러싸도록 형성된다.The protective element 10 has an insulating substrate 11 and a heating element 11 which is laminated on the insulating substrate 11 and covered with the insulating member 15 A heater element lead-out electrode 16 laminated so as to overlap the heater element 14 on the insulating member 15, and a plurality of heaters 14 And the center portion is connected to the heating-element lead-out electrode 16 at the opening 6a of the protective layer 6. The protective layer 6 is formed so as to surround the protective layer 6, And a usable conductor (13). The usable conductor 13 includes a thick portion 13a and a thin and flatly formed thin portion 13b. The protective layer 6 is formed so as to surround the periphery of the heating-element lead-out electrode 16 and open at a portion where the thin-walled portion 13b of the usable conductor 13 is connected to the heating-element lead-

Description

보호 소자 및 배터리 팩{PROTECTIVE ELEMENT AND BATTERY PACK}[0001] PROTECTIVE ELEMENT AND BATTERY PACK [0002]

본 발명은 전류 경로를 용단함으로써, 전류 경로 상에 접속된 회로를 보호하는 보호 소자에 관한 것이다. 본 출원은 일본에서 2012년 8월 1일에 출원된 일본 특허 출원 번호 특원2012-171333을 기초로 하여 우선권을 주장하는 것으로, 이 출원을 참조함으로써 본 출원에 원용된다.The present invention relates to a protection device for protecting a circuit connected on an electric current path by fusing an electric current path. This application is based upon and claims the benefit of priority from Japanese Patent Application No. 2012-171333, filed on August 1, 2012, which is incorporated herein by reference.

충전하여 반복 이용할 수 있는 이차 전지의 대부분은 배터리 팩으로 가공되어서 유저에게 제공된다. 특히 중량 에너지 밀도가 높은 리튬 이온 이차 전지에 있어서는, 유저 및 전자 기기의 안전을 확보하기 위해, 일반적으로, 과충전 보호, 과방전 보호 등의 몇가지 보호 회로를 배터리 팩에 내장하고, 소정의 경우에 배터리 팩의 출력을 차단하는 기능을 갖고 있다.Most of the secondary batteries that can be charged and used repeatedly are processed into battery packs and provided to the user. Particularly, in a lithium ion secondary battery having a high weight energy density, in order to secure the safety of the user and the electronic equipment, generally, some protection circuit such as overcharge protection and over discharge protection is built in the battery pack, It has a function to block the output of the pack.

대부분의 리튬 이온 이차 전지를 사용한 전자 장치에 있어서는, 배터리 팩에 내장된 FET 스위치를 사용하여 출력의 ON/OFF를 행함으로써, 배터리 팩의 과충전 보호 또는 과방전 보호 동작을 행한다. 그러나, 어떠한 원인으로 FET 스위치가 단락 파괴된 경우, 뇌 서지(lightning surge) 등이 인가되어 순간적인 대전류가 흐른 경우, 또는 배터리 셀의 수명에 의해 출력 전압이 매우 저하되거나, 반대로 과대 이상 전압을 출력한 경우에도, 배터리 팩이나 전자 기기는 발화 등의 사고로부터 보호되어야 한다. 따라서, 이러한 상정할 수 있는 어떠한 이상 상태에서 배터리 셀의 출력을 안전하게 차단하기 위해, 외부로부터의 신호에 의해 전류 경로를 차단하는 기능을 갖는 퓨즈 소자를 포함하는 보호 소자가 사용된다.BACKGROUND ART [0002] In an electronic device using most lithium ion secondary batteries, an output is turned ON / OFF using an FET switch incorporated in a battery pack to perform overcharge protection or over-discharge protection operation of the battery pack. However, when the FET switch is short-circuited for some reason, a momentary large current flows due to a lightning surge or the like, or the output voltage greatly decreases due to the life of the battery cell, In either case, the battery pack or the electronic device must be protected from accidents such as ignition. Therefore, in order to safely shut off the output of the battery cell in any such abnormal state that can be assumed, a protection element including a fuse element having a function of cutting off the current path by an external signal is used.

이러한 리튬 이온 이차 전지 등에 적합한 보호 회로의 보호 소자로서, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 보호 소자 내부에 발열체를 갖고, 이 발열체의 발열에 의해 전류 경로 상의 가용 도체를 용단하는 구조가 일반적으로 사용되고 있다.As a protection element for a protection circuit suitable for such a lithium ion secondary battery, as disclosed in Patent Document 1, a structure is known in which a heating element is provided inside a protective element and the usable conductor on the current path is fused by heat generation of the heating element. .

일본 특허 공개 제2010-3665호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-3665

특허문헌 1에 기재되어 있는 보호 소자에 있어서는, 휴대 전화나 노트북 컴퓨터와 같은 전류 용량이 비교적 낮은 용도에 사용하기 위해, 가용 도체(퓨즈)는 최대로도 15A 정도의 전류 용량을 갖고 있다. 리튬 이온 이차 전지의 용도는 최근 확대되고 있어, 보다 대전류의 용도, 예를 들어 전동 드라이버 등의 전동 공구나, 하이브리드카, 전기 자동차, 전동 어시스트 자전거 등의 수송 기기에 채용이 검토되고, 일부 채용이 개시되고 있다. 이들 용도에 있어서는, 특히 기동 시에, 수 10A 내지 100A를 초과하는 대전류가 흐르는 경우가 있다. 이러한 전류 용량에 대응한 보호 소자의 실현이 요망되고 있다.In the protection device described in Patent Document 1, the usable conductor (fuse) has a current capacity of about 15 A at the maximum for use in applications where the current capacity is comparatively low such as a cellular phone or a notebook computer. The use of lithium ion secondary batteries has recently been expanded, and applications for larger currents, such as electric power tools such as electric drivers, and hybrid electric vehicles, electric vehicles, electric bicycles, and the like, . In these applications, large currents exceeding several tens of amperes to 100 amperes may flow, particularly at startup. It is desired to realize a protection device corresponding to such current capacity.

대전류에 대응하는 보호 소자를 실현하기 위해는, 가용 도체의 단면적을 증대시키면 된다. 1.6mmφ의 선상으로 성형한 Sn/Ag/Cu계 땜납을 사용하면, 50A 정도의 전류 용량을 얻을 수 있다. 그러나, 보호 소자는, 과전류 상태에 의해 용단시키는 경우 이외에도, 전지 셀의 과전압 상태를 검출하고, 보호 소자의 저항 발열체에 전류를 흘리고, 그 발열에 의해 가용 도체를 절단할 필요가 있다. 이로 인해, 「굵은」 가용 도체에서는, 발열체로부터의 열전도가 저하되어, 가용 도체의 절단을 하는 것이 곤란해진다라는 문제가 있다. 또한, 「굵은」 가용 도체를 용단시키는 경우에, 용융한 땜납을 확실하게 분단하지 않으면, 회로의 차단을 할 수 없다는 문제가 있다.In order to realize a protection element corresponding to a large current, it is sufficient to increase the cross-sectional area of the usable conductor. When a Sn / Ag / Cu-based solder molded into a line of 1.6 mm? Is used, a current capacity of about 50 A can be obtained. However, in addition to the case where the protection element is fused by the overcurrent state, it is necessary to detect the overvoltage state of the battery cell, to supply current to the resistance heating element of the protection element, and to cut the usable conductor by the heat generation. As a result, there is a problem in that, in the "thick" usable conductor, the heat conduction from the heating element is lowered, and it becomes difficult to cut the usable conductor. Further, there is a problem in that, in the case of melting the "thick" usable conductor, the circuit can not be cut unless the molten solder is surely divided.

따라서, 과전류 보호 시의 전류 용량을 확보하면서, 발열체에 의한 발열에 의해 용이하게 용단시킬 수 있고, 확실하게 용융 땜납을 분단하여 회로 차단하는 것을 가능하게 하는 보호 소자를 얻는 것을 목적으로 한다.Therefore, it is an object of the present invention to provide a protection device which can easily fuse by heat generated by a heating element while securing the current capacity at the time of overcurrent protection, and to divide molten solder reliably to cut off the circuit.

상술한 과제의 해결 수단으로서, 본 발명에 따른 보호 소자는, 절연 기판과, 절연 기판에 적층되고, 외부의 전원으로부터 전류의 공급을 받기 위한 2개의 단자를 갖는 발열체와, 적어도 발열체를 덮도록 절연 기판에 적층된 절연 부재와, 제1 및 제2 전극과, 발열체와 중첩하도록 절연 부재 상에 적층되고, 제1 및 제2 전극 사이의 전류 경로와 발열체의 한쪽의 발열체 단자에 전기적으로 접속되어, 외부 회로와 전기적 접속을 하는 발열체 인출 전극과, 발열체 인출 전극 상의 일부에 적층되고, 절연 소재를 포함하는 보호층과, 발열체 인출 전극으로부터 제1 및 제2 전극에 걸쳐 접속되고, 가열에 의해 제1 전극과 제2 전극 사이의 전류 경로를 용단하는 가용 도체를 구비한다. 그리고, 가용 도체는, 발열체 인출 전극과 발열체 인출 전극의 보호층이 적층되지 않는 부분에서 접속되고, 보호층은, 한쪽의 발열체 단자에 의해 외부 회로와의 접속을 확보하는 위치에 적층된다.As a means for solving the above-mentioned problems, a protective element according to the present invention comprises: an insulating substrate; a heating element laminated on the insulating substrate and having two terminals for receiving a current from an external power source; A first electrode and a second electrode which are laminated on the insulating member so as to overlap with the heating element and are electrically connected to the current path between the first and second electrodes and one of the heating element terminals of the heating element, A protective layer which is laminated on a part of the heating-element lead-out electrode and electrically connected to the external circuit, the protection layer including an insulating material; and a heating element connected to the first and second electrodes from the heating-element lead- And an available conductor for fusing a current path between the electrode and the second electrode. The usable conductor is connected at a portion where the protective layer of the heating element lead-out electrode and the heating-element lead-out electrode are not laminated, and the protective layer is laminated at a position securing connection with the external circuit by one heating element terminal.

본 발명에 따른 배터리 팩은, 1개 이상의 배터리 셀과, 배터리 셀에 흐르는 전류를 차단하도록 접속된 보호 소자와, 배터리 셀 각각의 전압값을 검출하여 보호 소자를 가열하는 전류를 제어하는 전류 제어 소자를 구비한다. 그리고, 보호 소자는, 절연 기판과, 절연 기판에 적층되고, 외부의 전원으로부터 전류의 공급을 받기 위한 2개의 단자를 갖는 발열체와, 적어도 발열체를 덮도록 절연 기판에 적층된 절연 부재와, 제1 및 제2 전극과, 발열체와 중첩하도록 절연 부재 상에 적층되고, 제1 및 제2 전극 사이의 전류 경로와 발열체의 한쪽의 발열체 단자에 전기적으로 접속되어, 외부 회로와 전기적 접속을 하는 발열체 인출 전극과, 발열체 인출 전극 상의 일부에 적층되고, 절연 소재를 포함하는 보호층과, 발열체 인출 전극으로부터 제1 및 제2 전극에 걸쳐 접속되고, 가열에 의해 제1 전극과 제2 전극 사이의 전류 경로를 용단하는 가용 도체를 갖고, 가용 도체는, 발열체 인출 전극과 발열체 인출 전극의 보호층이 적층되지 않는 부분에서 접속되고, 보호층은, 한쪽의 발열체 단자에 의해 외부 회로와의 접속을 확보하는 위치에 적층된다.A battery pack according to the present invention includes at least one battery cell, a protection element connected to cut off a current flowing in the battery cell, and a current control element for detecting a voltage value of each battery cell, Respectively. The protection element includes an insulating substrate, a heating element which is stacked on the insulating substrate and has two terminals for receiving a current from an external power source, an insulating member laminated on the insulating substrate so as to cover at least the heating element, And a second electrode which is laminated on the insulating member so as to overlap with the heat generating element and is electrically connected to the current path between the first and second electrodes and one of the heating element terminals of the heating element, A protective layer which is laminated on a part of the heating-element lead-out electrode and which includes an insulating material; and a heating layer which is connected to the first and second electrodes from the heating-element lead-out electrode, And the usable conductor is connected at a portion where the protective layer of the heating-element lead-out electrode and the heating-element lead-out electrode are not laminated, and the protective layer is connected to the heating- By lamination it is in a position to secure the connection to the external circuit.

본 발명은 발열체 인출 전극 상의 일부에 보호층을 형성하고, 보호층이 존재하지 않는 개소에서 가용 도체의 박육부를 접속하고, 박육부가 접속된 개소에 있어서 땜납 용식 현상을 발생시킬 수 있어, 용융 땜납을 안정적으로 분단하여, 회로를 차단하는 것을 가능하게 한다.According to the present invention, it is possible to form a protective layer on a part of the heating-element lead-out electrode, to connect the thin-walled portion of the usable conductor at a portion where no protective layer is present, to cause the phenomenon of solder dissolution at a portion where the thin- The solder can be stably divided and the circuit can be cut off.

도 1A는 본 발명이 적용된 보호 소자의 평면도이다. 도 1B는 도 1A의 AA'선에 있어서의 단면도이다. 도 1C는 가용 도체가 용단된 상태에 있어서의 평면도이다.
도 2A 내지 C는 본 발명이 적용된 보호 소자를 제조하는 프로세스를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3A 내지 B는 본 발명이 적용된 보호 소자의 보호층의 형상의 변형을 도시하는 평면도이다.
도 4는 본 발명이 적용된 보호 소자의 응용예를 도시하는 블록도이다.
도 5는 본 발명이 적용된 보호 소자의 회로 구성예를 도시하는 도면이다.1A is a plan view of a protection device to which the present invention is applied. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA 'in FIG. 1A. Fig. 1C is a plan view in a state where the usable conductor is fused. Fig.
2A to C are plan views illustrating a process for manufacturing a protection device to which the present invention is applied.
3A and 3B are plan views showing a modification of the shape of a protective layer of a protective element to which the present invention is applied.
4 is a block diagram showing an application example of a protection element to which the present invention is applied.
5 is a diagram showing a circuit configuration example of a protection device to which the present invention is applied.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시 형태에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 다양한 변경이 가능한 것은 물론이다.Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It is needless to say that the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made within the scope not departing from the gist of the present invention.

[보호 소자의 구성][Configuration of Protection Device]

도 1A 및 도 1B에 도시한 바와 같이, 보호 소자(10)는 절연 기판(11)과, 절연 기판(11)에 적층되고 절연 부재(15)에 덮인 발열체(14)와, 절연 기판(11)의 양단에 형성된 전극(12(A1), 12(A2))과, 절연 부재(15) 상에 발열체(14)와 중첩하도록 적층된 발열체 인출 전극(16)과, 발열체 인출 전극(16)의 주연부를 둘러싸도록 형성된 보호층(6)과, 양단이 전극(12(A1), 12(A2))에 접속되고 중앙부가 보호층(6)의 개구(6a)에 있어서 발열체 인출 전극(16)에 접속된 가용 도체(13)를 구비한다. 발열체(14)의 양단에는, 발열체에 전류를 흘려서 발열시키기 위하여 전원을 접속하는 발열체 전극(18(P1), 18(P2))이 접속된다.1A and 1B, the protection element 10 includes an insulating substrate 11, a heat generating element 14 laminated on the insulating substrate 11 and covered with the insulating member 15, an insulating substrate 11, Electrodes 12 (A1) and 12 (A2) formed on both ends of the heating element lead-out electrode 16, a heating element lead-out electrode 16 laminated so as to overlap the heating element 14 on the insulating member 15, And the center portion is connected to the heating-element lead-out electrode 16 at the opening 6a of the protective layer 6. The protective layer 6 is formed so as to surround the protective layer 6, And a usable conductor (13). At both ends of the heat generating element 14, heating element electrodes 18 (P1) and 18 (P2) for connecting a power source are connected so as to generate current by flowing a current to the heating element.

가용 도체(13)는 바람직하게는 1.6mmφ의 환선상의 후육부(13a)와, 발열체(14)에 대향하는 부분이, 발열체(14)에 중첩하는 위치에 있어서, 두께가 거의 균일해지도록 후육부(13a)보다도 얇고 편평하게 성형된 박육부(13b)를 포함한다. 박육부(13b)의 두께는, 후육부(13a)의 두께(굵기)의 예를 들어 1/2이다. 또한, 후육부(13a) 및 박육부(13b)의 단면적은 거의 동일한 것이 바람직하다. 가용 도체(13)의 박육부(13b)는 발열체 인출 전극(16)과 전기적으로 접속된다.The usable conductor 13 preferably has a thicker portion 13a of 1.6 mm in diameter and a portion facing the heating element 14 at a position overlapping the heating element 14, And a thin-walled portion 13b thinner and flat than the wall 13a. The thickness of the thin portion 13b is, for example, 1/2 of the thickness (thickness) of the thick portion 13a. The cross-sectional areas of the thick portion 13a and the thin portion 13b are preferably substantially the same. The thin-walled portion 13b of the usable conductor 13 is electrically connected to the heating-element lead-out electrode 16.

가용 도체(13)를, 발열체(14)에 중첩하는 위치를 박육화한 박육부(13b)로 함으로써, 박육부(13b)에 있어서의 두께 방향의 열전도가 향상되고, 발열원과의 접촉 면적도 증대하므로, 발열체(14)의 발열에 의해 가용 도체(13)의 용단이 용이해진다. 또한, 후육부(13a) 및 박육부(13b)의 단면적을 동일하게 한 경우에는, 전류 용량은 바뀌지 않고, 가용 도체(13)의 통전 방향의 단면적 및 가용 도체(13)의 재질(비저항)에 따른 전류를 흘릴 수 있다.By making the thin conductor 13b thinner at the position where the conductor 13 is superimposed on the heating element 14, the thermal conductivity in the thickness direction of the thin portion 13b is improved and the contact area with the heat source is also increased , The heating of the heating element 14 facilitates melting of the usable conductor 13. When the cross-sectional area of the thick portion 13a and that of the thin portion 13b are the same, the current capacity is not changed and the cross-sectional area of the usable conductor 13 in the energizing direction and the material (resistivity) of the usable conductor 13 Can flow.

발열체 인출 전극(16)은, 통상, Cu나 Ag(Ag 페이스트 등)에 의해 패턴 형성되는데, 이 금속(또는 이들을 주성분으로 하는 합금)은 가용 도체(13)를 구성하는 땜납이 용융하면 용융 땜납 중에 용해되는 땜납 용식 현상이 알려져 있다. 15A 정도까지의 전류 용량을 갖는 종래의 보호 소자에 있어서는, 발열체 인출 전극에 사용하는 금속의 양에 비하여 가용 도체(땜납)의 양이 적기 때문에, 땜납 용식 현상에 대하여 고려할 필요가 없었다. 여기서, 보호 소자의 대전류 용량화에 수반하여, 「굵은」 땜납을 가용 도체(13)로서 사용하는 경우에는, 보호 소자(10)의 동작 시에 있어서 땜납 용식이 발생하게 되어, 보호 소자의 동작 중에 발열체 인출 전극(16)이 소실되어, 발열체(14)에의 전력 공급이 정지하여 용단 동작이 정지하게 된다는 문제가 있다.Normally, the metal (or an alloy mainly composed of these metals) is patterned by Cu or Ag (Ag paste or the like). When the solder constituting the usable conductor 13 melts, The dissolution phenomenon of solder melting is known. In the conventional protection device having the current capacity up to about 15 A, since the amount of the usable conductor (solder) is smaller than the amount of the metal used for the heating element lead-out electrode, there is no need to consider the phenomenon of solder dissolution. Here, when a large amount of solder is used as the usable conductor 13 in accordance with the large current capacity of the protection element, solder dissolution occurs in the operation of the protection element 10, There is a problem that the heating element extraction electrode 16 disappears and the power supply to the heating element 14 is stopped and the fusing operation is stopped.

또한, 가용 도체(13)의 용단 동작에 있어서, 발열체 인출 전극(16) 상에 용융한 땜납이 체류하면, 대전류에 대응하여 땜납의 양이 많기 때문에, 용융 땜납의 확실한 분단이 문제가 된다. 따라서, 땜납 용식 현상을 적극적으로 이용하여, 용융 땜납의 분단을 보다 확실하게 하는 것을 생각한다.In addition, in the fusing operation of the usable conductor 13, when the molten solder stays on the heating-element lead-out electrode 16, the amount of solder corresponding to the large current is large, so that reliable division of the molten solder becomes a problem. Therefore, it is considered to positively utilize the solder dissolution phenomenon to more surely separate the molten solder.

발열체 인출 전극(16)과 가용 도체(13)의 박육부(13b)의 접속부에 있어서, 땜납 용식 현상이 발생하면, 발열체 인출 전극(16)을 구성하는 금속이 소실되어, 발열체 인출 전극(16)의 바탕인 절연 부재(15)가 노출되게 되어, 용융한 땜납이 머물기 어려워져서, 다른 경로에 유출시킬 수 있다. 여기서, 박육부(13b)에 접속하고 있는 발열체 인출 전극(16)이 모두 땜납 용식 현상에 의해 소실되어버리면, 발열체(14)에의 전력 공급을 할 수 없게 되어, 박육부(13b)의 용융 상태를 유지할 수 없게 된다. 따라서, 발열체(14)에의 통전 경로를 남기도록, 발열체 인출 전극(16) 상에 보호층(6)을 형성하고, 발열체(14)에의 전력 공급을 유지하면서, 발열체 인출 전극(16)을 소실시켜서 용융 땜납의 분단을 촉진시킨다.When the solder dissolution phenomenon occurs at the connection portion between the heating-element lead-out electrode 16 and the thin-walled portion 13b of the usable conductor 13, the metal constituting the heating-element lead-out electrode 16 disappears, The molten solder becomes difficult to stay, and the solder can flow out to other paths. Here, if all of the heating-element lead-out electrodes 16 connected to the thin-walled portions 13b are destroyed by the phenomenon of solder dissolution, power can not be supplied to the heating body 14 and the melted state of the thin- It can not be maintained. Thus, the protective layer 6 is formed on the heating-element lead-out electrode 16 so as to leave a current path to the heating-element 14 and the heating-element lead-out electrode 16 is lost while maintaining the power supply to the heating-element 14 Thereby promoting the division of the molten solder.

구체적으로는, 도 1A에 도시한 바와 같이, 발열체 인출 전극(16)의 일부가 노출되도록 개구된 보호층(6)을 발열체 인출 전극(16) 상에 형성한다. 발열체 인출 전극(16)은 가용 도체(13)의 길이 방향과는 상이한 방향, 예를 들어 가용 도체(13)의 길이 방향과 직각의 방향으로 연신되고, 연신된 한쪽의 측이 가용 도체(13)의 박육부(13b)에 접속되고, 연신된 다른쪽의 측이 절연 부재(15)에 형성된 발열체(14)를 위한 전극(18a(P1))에 접속된다. 보호층(6)은 가용 도체(13)의 박육부(13b)와 발열체 인출 전극(16)이 접속하는 부분에 있어서 개구되어 있고, 발열체 인출 전극(16)의 주위를 둘러싸도록 형성된다.Specifically, as shown in Fig. 1A, a protective layer 6 is formed on the heating-element lead-out electrode 16 so that a part of the heating-element lead-out electrode 16 is exposed. The heating element lead-out electrode 16 is extended in a direction different from the longitudinal direction of the usable conductor 13, for example, in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the usable conductor 13, And the other extended side is connected to the electrode 18a (P1) for the heating element 14 formed on the insulating member 15. The electrode 18a (P1) The protective layer 6 is opened at a portion where the thin-walled portion 13b of the usable conductor 13 is connected to the heating-element lead-out electrode 16 and is formed so as to surround the periphery of the heating-element lead-out electrode 16. [

발열체(14)에 전력이 공급되어서 발열하면, 가용 도체(13)의 박육부(13b)는 용융을 개시한다. 박육부(13b)를 구성하는 땜납이 고온에서 용융함과 함께, 보호층(6)의 개구(6a)를 통하여 박육부(13b)에 접속되어 있는 발열체 인출 전극(16)을 구성하는 금속은, 땜납 용식을 일으켜서, 용융한 땜납 중에 녹기 시작한다. 그 결과, 절연 부재(15) 상의 가용 도체(13)가 배치되어 있었던 개소에는, 발열체 인출 전극(16)이 소실되어, 절연 부재(15)가 노출되게 된다. 그렇게 하면, 도 1C에 도시한 바와 같이, 가용 도체(13)의 용융한 땜납은, 습윤성이 낮은 절연 부재(15) 및 보호층(6) 상에 머무를 수 없어, 용융 땜납의 분단이 촉진된다.When power is supplied to the heating element 14 to generate heat, the thin portion 13b of the usable conductor 13 starts melting. The metal constituting the heating element lead-out electrode 16, which is connected to the thinner portion 13b through the opening 6a of the protective layer 6, melts at a high temperature while the solder constituting the thinner portion 13b is melted, Causing the solder dissolution to start melting in the molten solder. As a result, the heating element lead-out electrode 16 disappears and the insulating member 15 is exposed at the position where the usable conductor 13 on the insulating member 15 is disposed. As a result, as shown in Fig. 1C, the molten solder of the usable conductor 13 can not stay on the insulating member 15 and the protective layer 6 having low wettability, so that the division of the molten solder is promoted.

보호층(6)은 도 2A 내지 C에 도시하는 바와 같이 하여 형성할 수 있다. 도 2A에 도시한 바와 같이, 주지의 인쇄 기술 등을 사용하여, 절연 부재(15) 상에 발열체 인출 전극(16)을 패터닝한다. 이때, 동시에 발열체(14)를 위한 전극(18a(P1), 18a(P2))을 형성할 수도 있다. 도 2B에 도시한 바와 같이, 발열체 인출 전극(16)의 주변부에 환상으로 적층되도록 보호층(6)을 형성한다. 도 2C에 도시한 바와 같이, 보호층(6)이 형성된 절연 부재(15)(발열체(14)가 내부에 적층된 적층 기판)가 절연 기판(11) 상에 땜납 접합된다. 그 후, 보호층(6)의 개구(6a)에서, 가용 도체(13)의 박육부(13b)가 접속되도록 가용 도체가 적재된다. 보호층(6)은 예를 들어 유리, 폴리이미드 등의 내열성이 있는 주지의 절연 재료를 사용할 수 있다.The protective layer 6 can be formed as shown in Figs. 2A to 2C. As shown in Fig. 2A, the heating-element leading electrode 16 is patterned on the insulating member 15 by using a well-known printing technique or the like. At this time, the electrodes 18a (P1), 18a (P2) for the heating element 14 may be formed at the same time. 2B, the protective layer 6 is formed so as to be annularly stacked on the periphery of the heating-element lead-out electrode 16. [ An insulating member 15 (a laminated substrate in which a heating element 14 is laminated) having a protective layer 6 formed thereon is solder-bonded onto the insulating substrate 11, as shown in Fig. 2C. Thereafter, an available conductor is stacked so that the thin portion 13b of the usable conductor 13 is connected to the opening 6a of the protective layer 6. As the protective layer 6, a well-known insulating material having heat resistance such as glass, polyimide, or the like can be used.

2개의 전극(12(A1), 12(A2))은 가용 도체(13)를 보호 소자(10)의 내부에서 접속하고, 이 2개의 전극(12(A1), 12(A2))을 통하여 외부 회로에 접속한다. 2개의 전극(12(A1), 12(A2))은 절연 기판(11) 상에 형성할 수도 있고, 또는 절연 기판(11)과 일체로 된 에폭시 수지 등을 포함하는 절연 소재로 형성하도록 할 수도 있다.The two electrodes 12 (A1) and 12 (A2) connect the usable conductors 13 in the inside of the protective element 10 and are connected to the outside through the two electrodes 12 (A1) and 12 Circuit. The two electrodes 12 (A1) and 12 (A2) may be formed on the insulating substrate 11 or may be formed of an insulating material including an epoxy resin or the like integrated with the insulating substrate 11 have.

발열체 인출 전극(16)의 일단부는, 발열체 전극(18(P1)) 및 발열체(14)의 일단부에 접속된다. 또한, 발열체(14)의 타단부는 다른쪽의 발열체 전극(18(P2))에 접속된다.One end of the heating-element lead-out electrode 16 is connected to one end of the heating-element electrode 18 (P1) and the heating element 14. The other end of the heating element 14 is connected to the other heating element electrode 18 (P2).

절연 기판(11)은, 예를 들어 알루미나, 유리 세라믹스, 멀라이트, 지르코니아 등의 절연성을 갖는 부재에 의해 형성된다. 그 외, 유리 에폭시 기판, 페놀 기판 등의 프린트 배선 기판에 사용되는 재료를 사용할 수도 있지만, 퓨즈 용단 시의 온도에 유의할 필요가 있다.The insulating substrate 11 is formed of a member having an insulating property such as alumina, glass ceramics, mullite, zirconia, or the like. In addition, a material used for a printed wiring board such as a glass epoxy substrate or a phenol substrate can be used, but it is necessary to pay attention to the temperature at the time of fusing.

발열체(14)는 비교적 저항값이 높고 통전하면 발열하는 도전성을 갖는 부재이며, 예를 들어 W, Mo, Ru 등을 포함한다. 이 합금 또는 조성물, 화합물의 분상체를 수지 바인더 등과 혼합하여 페이스트상으로 한 것을 절연 기판(11) 상에 스크린 인쇄 기술을 사용하여 패턴 형성하고, 소성하는 등에 의해 형성한다.The heat generating element 14 is a member having conductivity having a relatively high resistance value and generating heat when energized, and includes, for example, W, Mo, Ru, and the like. The alloy, the composition, or the compound thereof is mixed with a resin binder or the like to form a paste, is formed on the insulating substrate 11 by patterning using a screen printing technique, and baked.

발열체(14)를 덮도록 절연 부재(15)가 배치되고, 이 절연 부재(15)를 개재하여 발열체(14)에 대향하도록 발열체 인출 전극(16)이 배치된다. 이 절연 부재(15)는 발열체(14)가 내부에 일체적으로 적층된 적층 기판일 수도 있는 것은 물론이다.An insulating member 15 is disposed so as to cover the heating element 14 and a heating element lead-out electrode 16 is disposed so as to face the heating element 14 via the insulating member 15. It goes without saying that the insulating member 15 may be a laminated substrate in which the heating elements 14 are integrally laminated.

가용 도체(13)는 과전류 상태에 의해 및 발열체(14)의 발열에 의해 용융하여 용단하는 도전성의 재료이면 되고, 예를 들어 SnAgCu계의 Pb 프리 땜납 이외에, BiPbSn 합금, BiPb 합금, BiSn 합금, SnPb 합금, PbIn 합금, ZnAl 합금, InSn 합금, PbAgSn 합금 등을 사용할 수 있다.The usable conductor 13 may be any conductive material that melts and fuses by the overcurrent state and the heat generated by the heating element 14. For example, in addition to SnAgCu-based Pb-free solder, BiPbSn alloy, BiPb alloy, BiSn alloy, SnPb Alloy, PbIn alloy, ZnAl alloy, InSn alloy, PbAgSn alloy and the like can be used.

또한, 가용 도체(13)는 Ag 혹은 Cu 또는 Ag 혹은 Cu를 주성분으로 하는 금속을 포함하는 고융점 금속과, Sn을 주성분으로 하는 Pb 프리 땜납 등의 저융점 금속의 적층체일 수도 있다.The usable conductor 13 may be a laminate of a refractory metal containing Ag or Cu or a metal mainly composed of Ag or Cu and a refractory metal such as Pb-free solder containing Sn as a main component.

또한, 가용 도체(13)를 절연 기판(11)에 대하여 지지하고, 가용 도체(13)의 기계적 강도를 향상시키기 위해, 절연 기판(11) 상에 형성된 전극(2) 상에 지지 부재(3)를 형성하고, 지지 부재(3)에 가용 도체(13)를 접속하도록 할 수도 있다.The supporting member 3 is formed on the electrode 2 formed on the insulating substrate 11 in order to support the usable conductor 13 against the insulating substrate 11 and to improve the mechanical strength of the usable conductor 13. [ And the usable conductor 13 may be connected to the support member 3. [

[변형예][Modifications]

발열체 인출 전극(16)이 연신한 측의 전극(18a(P1))까지의 경로에 의해 외부 회로와의 접속을 확보하도록 보호층(6)을 형성할 수 있다. 상술한 실시 형태에 있어서는, 발열체 인출 전극(16)의 주위를 둘러싸도록 보호층(6)을 형성했지만, 발열체 인출 전극(16)과 가용 도체(13)의 박육부(13b)의 교차를 하는 개소에 있어서 발열체 인출 전극(16)의 금속 부분을 덮도록 보호층(6)을 형성할 수도 있다.The protective layer 6 can be formed so as to secure the connection with the external circuit by the route to the electrode 18a (P1) on the side where the heating-element lead-out electrode 16 extends. The protective layer 6 is formed so as to surround the periphery of the heating element lead-out electrode 16. However, the protective layer 6 may be formed at a position where the heating element lead-out electrode 16 crosses the thinner portion 13b of the usable conductor 13 The protective layer 6 may be formed so as to cover the metal portion of the heating-element lead-out electrode 16. [

따라서, 도 3A에 도시한 바와 같이, 발열체 인출 전극(16)의 양측 테두리부를 덮도록 보호층(6)을 형성할 수도 있다. 또한, 도 3B에 도시한 바와 같이, 발열체 인출 전극(16)의 편측 테두리부를 덮도록 보호층(6)을 형성할 수도 있다. 어느 경우에도, 가용 도체(13)와 발열체 인출 전극(16)의 교차하는 위치에 있어서, 땜납 용식을 방지할 목적으로 보호층(6)을 형성한다.Therefore, as shown in Fig. 3A, the protective layer 6 may be formed so as to cover both side edges of the heating-element lead-out electrode 16. [ 3B, the protective layer 6 may be formed so as to cover the one side edge portion of the heating-element lead-out electrode 16. In either case, the protective layer 6 is formed at a position where the solder 13 and the heating-element lead-out electrode 16 cross each other, in order to prevent soldering.

[보호 소자의 사용 방법][How to use the protection device]

도 4에 도시한 바와 같이, 상술한 보호 소자(10)는 리튬 이온 이차 전지의 배터리 팩 내의 회로에 사용된다.As shown in Fig. 4, the above-described protection element 10 is used in a circuit in a battery pack of a lithium ion secondary battery.

예를 들어, 보호 소자(10)는 합계 4개의 리튬 이온 이차 전지의 배터리 셀(21 내지 24)을 포함하는 배터리 스택(25)을 갖는 배터리 팩(20)에 내장되어서 사용된다.For example, the protection element 10 is used by being embedded in a battery pack 20 having a battery stack 25 including battery cells 21 to 24 of a total of four lithium ion secondary batteries.

배터리 팩(20)은 배터리 스택(25)과, 배터리 스택(25)의 충방전을 제어하는 충방전 제어 회로(30)와, 배터리 스택(25)과 충방전 제어 회로(30)를 보호하는 본 발명이 적용된 보호 소자(10)와, 각 배터리 셀(21 내지 24)의 전압을 검출하는 검출 회로(26)와, 검출 회로(26)의 검출 결과에 따라서 보호 소자(10)의 동작을 제어하는 전류 제어 소자(27)를 구비한다.The battery pack 20 includes a battery stack 25, a charge / discharge control circuit 30 for controlling charge / discharge of the battery stack 25, The detection circuit 26 for detecting the voltage of each battery cell 21 to 24 and the control circuit 10 for controlling the operation of the protection element 10 in accordance with the detection result of the detection circuit 26 And a current control element 27 are provided.

배터리 스택(25)은 과충전 및 과방전 상태를 보호하기 위한 제어를 필요로 하는 배터리 셀(21 내지 24)이 직렬 접속된 것이며, 배터리 팩(20)의 정극 단자(20a), 부극 단자(20b)를 통하여 착탈 가능하게 충전 장치(35)에 접속되고, 충전 장치(35)로부터의 충전 전압이 인가된다. 충전 장치(35)에 의해 충전된 배터리 팩(20)의 정극 단자(20a), 부극 단자(20b)를 배터리로 동작하는 전자 기기에 접속함으로써, 이 전자 기기를 동작시킬 수 있다.The battery stacks 25 are connected in series to the battery cells 21 to 24 that require control to protect the overcharged and overdischarged states and are connected in series between the positive terminal 20a and the negative terminal 20b of the battery pack 20, And the charging voltage from the charging device 35 is applied. The electronic device can be operated by connecting the positive electrode terminal 20a and the negative electrode terminal 20b of the battery pack 20 charged by the charging device 35 to an electronic device that operates as a battery.

충방전 제어 회로(30)는 배터리 스택(25)으로부터 충전 장치(35)에 흐르는 전류 경로에 직렬 접속된 2개의 전류 제어 소자(31, 32)와, 이 전류 제어 소자(31, 32)의 동작을 제어하는 제어부(33)를 구비한다. 전류 제어 소자(31, 32)는, 예를 들어 전계 효과 트랜지스터(이하, FET라고 칭함)에 의해 구성되고, 제어부(33)에 의해 게이트 전압을 제어함으로써, 배터리 스택(25)의 전류 경로의 도통과 차단을 제어한다. 제어부(33)는 충전 장치(35)로부터 전력 공급을 받아서 동작하고, 검출 회로(26)에 의한 검출 결과에 따라, 배터리 스택(25)이 과방전 또는 과충전일 때, 전류 경로를 차단하도록 전류 제어 소자(31, 32)의 동작을 제어한다.The charge / discharge control circuit 30 includes two current control elements 31 and 32 connected in series to the current path from the battery stack 25 to the charging device 35, and the operation of the current control elements 31 and 32 And a control section 33 for controlling the control section 33. The current control elements 31 and 32 are constituted by, for example, a field effect transistor (hereinafter referred to as an FET) and control the gate voltage by the control unit 33 to conduct the current path of the battery stack 25 And blocking. The control unit 33 operates by receiving the power supply from the charging device 35 and controls the current control to block the current path when the battery stack 25 is overdischarged or overcharged in accordance with the detection result by the detection circuit 26 Thereby controlling the operation of the elements 31 and 32.

보호 소자(10)는, 예를 들어 배터리 스택(25)과 충방전 제어 회로(30) 사이의 충방전 전류 경로 상에 접속되고, 그 동작이 전류 제어 소자(27)에 의해 제어된다.The protection element 10 is connected, for example, on the charging / discharging current path between the battery stack 25 and the charging / discharging control circuit 30, and its operation is controlled by the current control element 27. [

검출 회로(26)는 각 배터리 셀(21 내지 24)과 접속되고, 각 배터리 셀(21 내지 24)의 전압값을 검출하고, 각 전압값을 충방전 제어 회로(30)의 제어부(33)에 공급한다. 또한, 검출 회로(26)는 어느 하나의 배터리 셀(21 내지 24)이 과충전 전압 또는 과방전 전압이 되었을 때에 전류 제어 소자(27)를 제어하는 제어 신호를 출력한다.The detection circuit 26 is connected to each of the battery cells 21 to 24 and detects the voltage value of each battery cell 21 to 24 and supplies each voltage value to the control section 33 of the charge / discharge control circuit 30 Supply. Further, the detection circuit 26 outputs a control signal for controlling the current control element 27 when any one of the battery cells 21 to 24 becomes an overcharge voltage or an overdischarge voltage.

전류 제어 소자(27)는 검출 회로(26)로부터 출력되는 검출 신호에 의해, 배터리 셀(21 내지 24)의 전압값이 소정의 과방전 또는 과충전 상태를 초과하는 전압이 되었을 때, 보호 소자(10)를 동작시켜서, 배터리 스택(25)의 충방전 전류 경로를 전류 제어 소자(31, 32)의 스위치 동작에 의존하지 않고 차단하도록 제어한다.The current control element 27 is turned on when the voltage value of the battery cells 21 to 24 becomes a voltage exceeding a predetermined overdischarge or overcharge state by the detection signal outputted from the detection circuit 26, To control the charging / discharging current path of the battery stack 25 to be interrupted without depending on the switching operation of the current control devices 31 and 32. [

이상과 같은 구성을 포함하는 배터리 팩(20)에 있어서, 보호 소자(10)의 구성에 대하여 구체적으로 설명한다.The configuration of the protection device 10 in the battery pack 20 including the above configuration will be described in detail.

먼저, 본 발명이 적용된 보호 소자(10)는 예를 들어 도 5에 도시한 바와 같은 회로 구성을 갖는다. 즉, 보호 소자(10)는 발열체 인출 전극(16)을 통하여 직렬 접속된 가용 도체(13)와, 가용 도체(13)의 접속점을 통하여 통전하여 발열시킴으로써 가용 도체(13)를 용융하는 발열체(14)를 포함하는 회로 구성이다. 또한, 보호 소자(10)에서는, 예를 들어 가용 도체(13)가 충방전 전류 경로 상에 직렬 접속되고, 발열체(14)가 전류 제어 소자(27)와 접속된다. 보호 소자(10)에 2개의 전극(12, 12) 중, 한쪽은 A1에 접속되고, 다른쪽은 A2에 접속된다. 또한, 발열체 인출 전극(16)과 이것에 접속된 발열체 전극(18)은 P1에 접속되고, 다른쪽의 발열체 전극(18)은 P2에 접속된다.First, the protection device 10 to which the present invention is applied has, for example, a circuit configuration as shown in Fig. That is, the protection element 10 is connected to the heating conductor 14, which is connected in series via the heating element lead-out electrode 16, with the heating element 14 ). In the protection element 10, for example, the usable conductor 13 is connected in series on the charging / discharging current path, and the heating element 14 is connected to the current control element 27. One of the two electrodes 12 and 12 is connected to the protection element 10, and the other is connected to the protection element A2. Further, the heating-element lead-out electrode 16 and the heating-element electrode 18 connected thereto are connected to P1, and the other heating-element electrode 18 is connected to P2.

이러한 회로 구성을 포함하는 보호 소자(10)는 저배화(低背化)를 실현하면서, 발열체(14)의 발열에 의해 전류 경로 상의 가용 도체(13)를 확실하게 용단할 수 있다.The protective element 10 including such a circuit configuration can reliably fuse the usable conductor 13 on the current path by the heat generated by the heating element 14 while realizing a reduction in height.

2: 전극
3: 지지 부재
6: 보호층
6a: 개구
10: 보호 소자
11: 절연 기판
12(A1), 12(A2): 전극
13: 가용 도체
13a: 후육부
13b: 박육부
14: 발열체
15: 절연 부재
16: 발열체 인출 전극
18(P1), 18(P2): 발열체 전극
18a(P1), 18a(P2): 전극
20: 배터리 팩
20a: 정극 단자
20b: 부극 단자
21 내지 24: 배터리 셀
25: 배터리 스택
26: 검출 회로
27, 31, 32: 전류 제어 소자
30: 충방전 제어 회로
33: 제어부
35: 충전 장치2: Electrode
3: Support member
6: Protective layer
6a: opening
10: Protection element
11: insulating substrate
12 (A1), 12 (A2): electrode
13: Available conductor
13a: thickening
13b: Thin wall
14: Heating element
15: Insulation member
16: Heating element extraction electrode
18 (P1), 18 (P2): Heating element electrode
18a (P1), 18a (P2): electrode
20: Battery pack
20a: Positive electrode terminal
20b: negative terminal
21 to 24: Battery cell
25: Battery stack
26: Detection circuit
27, 31, 32: current control element
30: charge / discharge control circuit
33:
35: Charging device

Claims (7)

절연 기판과,
상기 절연 기판에 적층되고, 외부의 전원으로부터 전류의 공급을 받기 위한 2개의 단자를 갖는 발열체와,
적어도 상기 발열체를 덮도록 상기 절연 기판에 적층된 절연 부재와,
제1 및 제2 전극과,
상기 발열체와 중첩하도록 상기 절연 부재 상에 적층되고, 상기 제1 및 제2 전극 사이의 전류 경로와 그 발열체의 한쪽의 발열체 단자에 전기적으로 접속되어, 외부 회로와 전기적 접속을 하는 발열체 인출 전극과,
상기 발열체 인출 전극 상의 일부에 적층되고, 절연 소재를 포함하는 보호층과,
상기 발열체 인출 전극으로부터 상기 제1 및 제2 전극에 걸쳐 접속되고, 가열에 의해 그 제1 전극과 그 제2 전극 사이의 전류 경로를 용단하는 가용 도체를 구비하고,
상기 가용 도체는, 상기 발열체 인출 전극과 그 발열체 인출 전극의 상기 보호층이 적층되지 않는 부분에서 접속되고, 상기 보호층은, 상기 한쪽의 발열체 단자에 의해 외부 회로와의 접속을 확보하는 위치에 적층되는 것을 특징으로 하는 보호 소자.An insulating substrate,
A heating element laminated on the insulating substrate and having two terminals for receiving a current from an external power source;
An insulating member laminated on the insulating substrate so as to cover at least the heating element;
First and second electrodes,
A heating element lead-out electrode laminated on the insulating member so as to overlap with the heating element and electrically connected to a current path between the first and second electrodes and one heating element terminal of the heating element,
A protective layer laminated on a part of the heating-element lead-out electrode and including an insulating material;
And an available conductor which is connected to the first and second electrodes from the heating element lead-out electrode and fuses a current path between the first electrode and the second electrode by heating,
Wherein the flexible conductor is connected at a portion where the protective layer of the heating-element lead-out electrode and the heating-element lead-out electrode are not laminated, and the protective layer is laminated at a position securing connection with an external circuit by the heating- Wherein the protection element is formed of a conductive material. 제1항에 있어서, 상기 발열체 인출 전극은, 상기 가용 도체의 길이 방향과는 상이한 방향에서, 상기 한쪽의 발열체 단자의 방향으로 연신하고, 상기 보호층은, 그 발열체 인출 전극이 연신하는 방향을 따라서 형성되는 것을 특징으로 하는 보호 소자.The heating element according to claim 1, wherein the heating-element lead-out electrode extends in a direction different from the longitudinal direction of the usable conductor in the direction of the one heating-element terminal, Is formed. 제1항에 있어서, 상기 보호층은, 상기 발열체 인출 전극이 연신하는 방향을 따라서 형성되고, 그 발열체 인출 전극의 상기 가용 도체와의 전기적 접속 부분의 주연을 둘러싸도록 배치되는 것을 특징으로 하는 보호 소자.The protection device according to claim 1, wherein the protective layer is formed along a direction in which the heating-element lead-out electrode extends, and is arranged so as to surround a periphery of an electrical connection portion of the heating-element lead-out electrode with the usable conductor . 제1항에 있어서, 상기 발열체 인출 전극은, Ag 또는 Ag를 주성분으로 하는 금속 혹은 Cu 또는 Cu를 주성분으로 하는 금속인 것을 특징으로 하는 보호 소자.The protective device according to claim 1, wherein the heating element lead-out electrode is made of Ag or a metal mainly composed of Ag or a metal mainly composed of Cu or Cu. 제1항에 있어서, 상기 가용 도체는, 후육부와, 상기 발열체에 중첩하여 위치하는 부분이 오목 형상으로 두께가 얇고 편평하게 성형된 박육부를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 소자.The protection device according to claim 1, wherein the usable conductor includes a thick portion and a thin portion formed in a concave shape and thinly formed and flatly formed in a portion overlapping the heating element. 제5항에 있어서, 상기 가용 도체는, 상기 후육부 및 상기 박육부에서의 단면적이 거의 동일한 것을 특징으로 하는 보호 소자.The protection device according to claim 5, wherein the permissible conductor has substantially the same cross sectional area in the thick portion and the thin portion. 1개 이상의 배터리 셀과,
상기 배터리 셀에 흐르는 전류를 차단하도록 접속된 보호 소자와,
상기 배터리 셀 각각의 전압값을 검출하여 상기 보호 소자를 가열하는 전류를 제어하는 전류 제어 소자를 구비하고,
상기 보호 소자는,
절연 기판과,
상기 절연 기판에 적층되고, 외부의 전원으로부터 전류의 공급을 받기 위한 2개의 단자를 갖는 발열체와,
적어도 상기 발열체를 덮도록 상기 절연 기판에 적층된 절연 부재와,
제1 및 제2 전극과,
상기 발열체와 중첩하도록 상기 절연 부재 상에 적층되고, 상기 제1 및 제2 전극 사이의 전류 경로와 그 발열체의 한쪽의 발열체 단자에 전기적으로 접속되어, 외부 회로와 전기적 접속을 하는 발열체 인출 전극과,
상기 발열체 인출 전극 상의 일부에 적층되고, 절연 소재를 포함하는 보호층과,
상기 발열체 인출 전극으로부터 상기 제1 및 제2 전극에 걸쳐 접속되고, 가열에 의해 그 제1 전극과 그 제2 전극 사이의 전류 경로를 용단하는 가용 도체를 갖고,
상기 가용 도체는, 상기 발열체 인출 전극과 그 발열체 인출 전극의 상기 보호층이 적층되지 않는 부분에서 접속되고, 상기 보호층은, 상기 한쪽의 발열체 단자에 의해 외부 회로와의 접속을 확보하는 위치에 적층되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.At least one battery cell,
A protection element connected to cut off a current flowing in the battery cell,
And a current control element for detecting a voltage value of each of the battery cells and controlling a current for heating the protection element,
The protection device includes:
An insulating substrate,
A heating element laminated on the insulating substrate and having two terminals for receiving a current from an external power source;
An insulating member laminated on the insulating substrate so as to cover at least the heating element;
First and second electrodes,
A heating element lead-out electrode laminated on the insulating member so as to overlap with the heating element and electrically connected to a current path between the first and second electrodes and one heating element terminal of the heating element,
A protective layer laminated on a part of the heating-element lead-out electrode and including an insulating material;
And an available conductor which is connected to the first and second electrodes from the heating element lead-out electrode and which fuses a current path between the first electrode and the second electrode by heating,
Wherein the flexible conductor is connected at a portion where the protective layer of the heating-element lead-out electrode and the heating-element lead-out electrode are not laminated, and the protective layer is laminated at a position securing connection with an external circuit by the heating- And the battery pack (10).
KR1020157004831A 2012-08-01 2013-07-24 Protective element and battery pack KR20150040954A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012171333A JP5952674B2 (en) 2012-08-01 2012-08-01 Protective element and battery pack
JPJP-P-2012-171333 2012-08-01
PCT/JP2013/069995 WO2014021156A1 (en) 2012-08-01 2013-07-24 Protective element and battery pack

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150040954A true KR20150040954A (en) 2015-04-15

Family

ID=50027835

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157004831A KR20150040954A (en) 2012-08-01 2013-07-24 Protective element and battery pack

Country Status (6)

Country Link
JP (1) JP5952674B2 (en)
KR (1) KR20150040954A (en)
CN (1) CN104508783A (en)
HK (1) HK1208760A1 (en)
TW (1) TW201419350A (en)
WO (1) WO2014021156A1 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6576618B2 (en) 2014-05-28 2019-09-18 デクセリアルズ株式会社 Protective element
JP6381980B2 (en) * 2014-06-11 2018-08-29 デクセリアルズ株式会社 Switch element and switch circuit
JP6437221B2 (en) * 2014-06-27 2018-12-12 デクセリアルズ株式会社 Switch element, switch circuit and alarm circuit
US20170003349A1 (en) * 2015-07-02 2017-01-05 GM Global Technology Operations LLC Arc suppression and protection of integrated flex circuit fuses for high voltage applications under chemically harsh environments
JP6708388B2 (en) * 2015-10-07 2020-06-10 デクセリアルズ株式会社 Wetting sensor, switch element, battery system
DE102015222939A1 (en) * 2015-11-20 2017-05-24 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Electrical bridging device for bridging electrical components, in particular an energy source or an energy consumer
EP3336925A1 (en) * 2016-12-14 2018-06-20 Lithium Energy and Power GmbH & Co. KG Cell connecting element
JP2023159587A (en) * 2022-04-20 2023-11-01 デクセリアルズ株式会社 protection element

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3185962B2 (en) * 1995-02-28 2001-07-11 ソニーケミカル株式会社 Protection circuit and protection element
JP2001067998A (en) * 1999-08-24 2001-03-16 Nec Kansai Ltd Protecting element and its manufacture
JP2002075151A (en) * 2000-08-30 2002-03-15 Kyocera Corp Protective element
JP5072796B2 (en) * 2008-05-23 2012-11-14 ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社 Protection element and secondary battery device
JP5301298B2 (en) * 2009-01-21 2013-09-25 デクセリアルズ株式会社 Protective element

Also Published As

Publication number Publication date
CN104508783A (en) 2015-04-08
JP5952674B2 (en) 2016-07-13
WO2014021156A1 (en) 2014-02-06
HK1208760A1 (en) 2016-03-11
TW201419350A (en) 2014-05-16
JP2014032769A (en) 2014-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101946106B1 (en) Protective element and battery pack
KR101946105B1 (en) Protective element and battery pack
KR20150040954A (en) Protective element and battery pack
KR20160040567A (en) Protective element and battery pack
KR102099799B1 (en) Fuse element
WO2016017567A1 (en) Protection element and protection circuit
KR102043051B1 (en) Protective element
WO2020209071A1 (en) Protection element and battery pack
JP6030431B2 (en) Protective element
JP6078332B2 (en) Protection element, battery module
US20230146486A1 (en) Protection element and battery pack
TW201517106A (en) Protection element
TWI680482B (en) Protection element
WO2022181652A1 (en) Protection element and battery pack
KR20230134573A (en) Protection elements and battery packs
WO2015107632A1 (en) Protective element
WO2015107633A1 (en) Protective element and battery module
JP2014127270A (en) Protection element

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination