KR20160142303A - Protection element, protection circuit and battery circuit - Google Patents

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KR20160142303A
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타카시 후지하타
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데쿠세리아루즈 가부시키가이샤
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Abstract

충방전 경로의 차단 후에 있어서 배터리 스택의 잔류 전력을 안전하게 소비시킨다.
절연 기판(21)과, 발열체(15)와, 절연 기판(21)에 적층되고, 외부 회로와 접속되는 제1, 제2 전극(11, 12)과, 제1, 제2 전극(11, 12) 및 제1, 제2 전극(11, 12) 사이에 설치되어, 발열체(15)와 접속된 발열체 인출 전극(18)에 적층되고, 가열에 의하여 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 사이의 전류 경로를 차단하는 가용 도체(22)와, 제1 전극(11)과 발열체 인출 전극(18) 사이에 있어서 부하 저항(16)이 가용 도체(22)와 병렬로 접속됨과 함께, 부하 저항(16)이 외부 회로 및 발열체(15)에 직렬로 접속되어 있다.The remaining power of the battery stack is safely consumed after the charge / discharge path is cut off.
A first electrode 11 and a second electrode 12 which are laminated on an insulating substrate 21 and are connected to an external circuit and first and second electrodes 11 and 12 And a heating element 15 which is provided between the first and second electrodes 11 and 12 and is laminated on the heating element lead-out electrode 18 connected to the heating element 15. The first electrode 11 and the second electrode 12 A load resistor 16 is connected in parallel with the usable conductor 22 between the first electrode 11 and the heating element lead-out electrode 18, and the load 22 is connected in parallel with the load 22, And the resistor 16 is connected in series to the external circuit and the heating element 15. [

Description

보호 소자, 보호 회로 및 배터리 회로 {PROTECTION ELEMENT, PROTECTION CIRCUIT AND BATTERY CIRCUIT}PROTECTION ELEMENT, PROTECTION CIRCUIT AND BATTERY CIRCUIT BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

본 발명은 전류 경로를 차단하는 보호 소자 및 보호 회로에 관한 것이며, 특히 리튬 이온 2차 전지 등의 긴급 시에 빠르게 전류 경로를 차단할 필요가 있는 배터리 회로나, 배터리 회로에 사용하기에 적절한 보호 소자 및 보호 회로에 관한 것이다. 본 출원은 일본에서 2014년 4월 7일에 출원된 일본 특허 출원 번호 일본 특허 출원 제2014-078956호를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 이 출원은 참조됨으로써 본 출원에 원용된다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a protection device and a protection circuit for shutting off an electric current path, and more particularly to a battery circuit which is required to cut off a current path in an emergency such as a lithium ion secondary battery or the like, Protection circuit. The present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2014-078956 filed on April 7, 2014, the entirety of which is incorporated herein by reference.

충전하여 반복 이용할 수 있는 2차 전지의 대부분은 배터리 팩으로 가공되어 유저에게 제공된다. 특히 중량 에너지 밀도가 높은 리튬 이온 2차 전지에 있어서는, 유저 및 전자 기기의 안전을 확보하기 위하여, 일반적으로 과충전 보호, 과방전 보호 등을 위한 보장 회로를 배터리 팩에 삽입하여, 소정의 경우에 배터리 팩의 출력을 차단하는 기능을 갖고 있다.Most of the rechargeable 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 users and electronic equipment, a guarantee circuit for overcharge protection, over discharge protection, and the like is generally inserted into the battery pack, It has a function to block the output of the pack.

이러한 종류의 회로에서는, 배터리 팩에 삽입된 FET 스위치를 사용하여 출력의 ON/OFF를 행함으로써 배터리 팩의 과충전 보호 또는 과방전 보호 동작을 행한다. 그러나 어떠한 원인에서 FET 스위치가 단락 파괴되었을 경우, 낙뢰 서지 등이 인가되어 순간적인 대전류가 흘렀을 경우, 또는 배터리 셀의 수명에 의하여 출력 전압이 매우 저하되거나 반대로 과대 이상 전압을 출력했을 경우에도, 배터리 팩이나 전자 기기는 발화 등의 사고로부터 보호되어야 한다. 따라서 이러한 상정할 수 있는 어떠한 이상 상태에 있어서도 배터리 셀의 출력을 안전하게 차단하기 위하여, 외부로부터의 신호에 의하여 전류 경로를 차단하는 기능을 갖는 퓨즈 소자를 포함하는 보호 소자가 사용된다.In this type of circuit, the output is turned ON / OFF by using the FET switch inserted in the battery pack to perform the overcharge protection or the over-discharge protection operation of the battery pack. However, even if the FET switch is short-circuited for some reason, the instantaneous large current flows due to a lightning surge or the like, or when the output voltage is extremely lowered due to the life of the battery cell or the over- Or electronic equipment should be protected from accidents such as ignition. Therefore, in order to safely shut off the output of the battery cell even in such an 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 2차 전지 등을 위한 배터리 회로의 보호 소자로서, 보호 소자 내부에 발열체를 갖고, 이 발열체에 의하여 전류 경로 상의 퓨즈를 용단하는 구조가 일반적으로 사용되고 있다.As a protection element of a battery circuit for such a lithium ion secondary battery or the like, a structure that has a heating element inside a protection element and fuses in a current path is fused by this heating element is generally used.

본 발명의 관련 기술로서 도 12에 배터리 회로(60)를 도시한다. 배터리 회로(60)는, 예를 들어 리튬 이온 2차 전지의 배터리 팩에 사용되는 배터리 회로이며, 리튬 이온 2차 전지의 배터리 셀(62)을 구비한 배터리 스택(64)과, 배터리 스택(64)의 이상 시에 충전을 차단하는 보호 소자(50)와, 배터리 스택(64)의 전압을 검출하는 검출 소자(63)와, 검출 소자(63)의 검출 결과에 따라 보호 소자(50)의 동작을 제어하는 스위치 소자(61)를 구비한다.As a related art of the present invention, a battery circuit 60 is shown in Fig. The battery circuit 60 is, for example, a battery circuit used in a battery pack of a lithium ion secondary battery. The battery circuit 60 includes a battery stack 64 having a battery cell 62 of a lithium ion secondary battery, A detection element 63 for detecting the voltage of the battery stack 64 and a control circuit 60 for controlling the operation of the protection element 50 according to the detection result of the detection element 63 And a switch element 61 for controlling the switch element 61.

보호 소자(50)는, 배터리 스택(64)의 충방전 경로 상에 직렬로 접속되어, 해당 충방전 경로의 일부를 구성하는 퓨즈(56)와, 스위치 소자(61)와 접속되고 배터리 스택(64)으로부터 전력이 공급됨으로써 발열하여, 퓨즈(56)를 용단시키는 발열체(53)를 갖는다. 보호 소자(50)는 스위치 소자(61)에 의하여 발열체(53)로의 급전이 제어되어 있다.The protection element 50 is connected in series on the charging and discharging path of the battery stack 64 and has a fuse 56 constituting a part of the charging and discharging path and a fuse 56 connected to the switching element 61, And a heating element 53 for heating the fuse 56 to fuse the fuse 56. The protection element 50 is controlled to be fed with the switching element 61 to the heating element 53.

검출 소자(63)는, 배터리 스택(64)의 전압을 모니터하여 과충전 전압 또는 과방전 전압이 되었을 때, 스위치 소자(61)를 제어하는 제어 신호를 출력한다.The detection element 63 monitors the voltage of the battery stack 64 and outputs a control signal for controlling the switch element 61 when the overcharge or overdischarge voltage is reached.

스위치 소자(61)는, 예를 들어 FET에 의하여 구성되며, 검출 소자(63)로부터 출력되는 검출 신호에 의하여 배터리 스택(64)의 전압값이 소정의 과방전 또는 과충전 상태를 초과하는 전압이 되었을 때, 보호 소자(50)를 동작시켜 배터리 스택(64)의 충방전 경로를 차단하도록 제어한다.The switch element 61 is constituted by, for example, an FET. When the voltage value of the battery stack 64 exceeds a predetermined overdischarge or overcharge state by the detection signal output from the detector element 63 The protection element 50 is operated to control the charge / discharge path of the battery stack 64 to be cut off.

이러한 회로 구성을 포함하는 배터리 회로(60)는, 검출 소자(63)가 배터리 스택(64)의 이상 전압을 검출하면, 스위치 소자(61)에 검출 신호를 출력한다. 검출 신호를 받은 스위치 소자(61)는, 보호 소자(50)의 발열체(53)에 배터리 스택(64)으로부터 급전되도록 전류를 제어한다. 이것에 의하여, 배터리 회로(60)는 발열체(53)가 발열하여 퓨즈(56)가 용단됨으로써 충방전 경로를 차단할 수 있다.The battery circuit 60 including such a circuit configuration outputs a detection signal to the switch element 61 when the detection element 63 detects an abnormal voltage in the battery stack 64. [ The switch element 61 receiving the detection signal controls the current to be fed from the battery stack 64 to the heating element 53 of the protection element 50. As a result, the battery circuit 60 can shut off the charging / discharging path by heating the heating element 53 and fusing the fuse 56.

일본 특허 공개 제2005-243652호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-243652 일본 특허 공개 제2006-221919호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-221919 일본 특허 공개 제2009-267293호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-267293

그런데 배터리 회로(60)는, 배터리 스택(64)의 과충전 전압을 검지함으로써 퓨즈(56)를 용단시켜 배터리 스택(64)을 충방전 경로로부터 차단하면, 배터리 스택(64)에 에너지가 고밀도로 충전된 상태로 방치되는 점에서, 어떠한 방법으로 방전시키는 것이 안전 대책상 바람직하다.The battery circuit 60 detects the overcharge voltage of the battery stack 64 and fuses the fuse 56 to block the battery stack 64 from the charging and discharging path to charge the battery stack 64 with high density It is preferable that the discharge is performed by any method.

여기서, 배터리 회로로서, 도 13에 도시한 바와 같이, 퓨즈(56)를 외부 접속 단자측에만 설치하고, 보호 소자(50)가 작동하여 퓨즈(56)가 용단된 후에도 배터리 스택(64)과 발열체(53)가 접속된 상태를 유지함으로써, 배터리 스택(64) 중의 전력을 발열체(53)에 의하여 소비시키는 회로도 상정된다.13, the fuse 56 is provided only on the side of the external connection terminal, and even after the fuse 56 is fused by the operation of the protection element 50, the battery stack 64 and the heat generating element A circuit that consumes electric power in the battery stack 64 by the heat generating element 53 is also assumed.

그러나 도 13에 도시하는 배터리 회로에서는, 퓨즈(56)를 용단시킬 만큼의 발열이 계속되는 점에서 안전성이 떨어진다.However, in the battery circuit shown in Fig. 13, the safety is low because the heat generation is continued enough to fuse the fuse.

또한 도 14에 도시한 바와 같이, 배터리 스택(64)의 전력을 소비시키는 소비 저항(70), 및 소비 저항(70)으로의 통전을 제어하는 FET(71)를, 배터리 스택(64)과 병렬로 접속하는 회로도 상정된다.14, the consumption resistance 70 that consumes power of the battery stack 64 and the FET 71 that controls the current consumption to the consumption resistance 70 are connected in parallel with the battery stack 64 Is also assumed.

그러나 도 14에 도시하는 배터리 회로에서는, 소비 저항(70)으로의 통전을 제어하는 FET(71)를 설치하고, 보호 소자(50)에 의하여 배터리 스택(64)을 차단한 후, FET(71)를 작동시킬 필요가 있다. 따라서 FET(71)가 고장 났을 경우에는 소비 저항(70)에 의한 전력 소비가 불가능해질 위험성도 있다.14, the FET 71 for controlling energization to the consumption resistor 70 is provided and the battery stack 64 is blocked by the protection element 50, . Therefore, there is a risk that power consumption by the consumption resistor 70 becomes impossible when the FET 71 fails.

또한 도 14에 도시하는 배터리 회로에서는 FET(71)의 누설 전류를 회피할 수 없으며, 배터리 스택(64)의 전력이 소비 저항(70)에 의하여 서서히 소비되어 대기 전력이 증가해 버린다. 또한 FET(71)나 그의 보호 부품 등 부품 개수가 증가하여 실장 공간도 넓어진다는 등의 문제도 있다.In the battery circuit shown in Fig. 14, the leakage current of the FET 71 can not be avoided, and the power of the battery stack 64 is gradually consumed by the consumption resistor 70, and the standby power is increased. Further, the number of parts such as the FET 71 and its protective parts is increased, and the mounting space is also widened.

따라서 본 발명은 충방전 경로의 차단 후에 있어서, 배터리 스택의 잔류 전력을 안전하게 소비시키는 보호 소자, 보호 회로 및 배터리 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a protection device, a protection circuit, and a battery circuit that safely consume residual power of a battery stack after a charge / discharge path is cut off.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 보호 소자는, 절연 기판과, 발열체와, 상기 절연 기판에 적층되고, 외부 회로와 접속되는 제1, 제2 전극과, 상기 제1, 제2 전극 및 상기 제1, 제2 전극 간에 설치되어, 상기 발열체와 접속된 발열체 인출 전극에 적층되고, 가열에 의하여 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 전류 경로를 차단하는 가용 도체와, 상기 제1 전극과 상기 발열체 인출 전극 사이에 있어서 부하 저항이 상기 가용 도체와 병렬로 접속됨과 함께, 상기 부하 저항이 상기 외부 회로 및 상기 발열체에 직렬로 접속되는 것이다.According to an aspect of the present invention, there is provided a protective device comprising: an insulating substrate; a heating element; first and second electrodes stacked on the insulating substrate and connected to an external circuit; And an available conductor which is provided between the first and second electrodes and which is laminated on a heating element lead electrode connected to the heating element and blocks a current path between the first electrode and the second electrode by heating, A load resistance between the electrode and the heating element lead-out electrode is connected in parallel with the usable conductor, and the load resistance is connected in series to the external circuit and the heating element.

또한 본 발명에 따른 보호 회로는, 외부 회로에 접속되는 제1, 제2 전극과, 상기 제1, 제2 전극 간에 걸친 전류 경로 상에 직렬로 설치된 제1, 제2 퓨즈와, 상기 제1, 제2 퓨즈 간에 설치된 발열체 인출 전극과, 상기 외부 회로의 개방 단부와 접속된 발열체 전극과의 사이에 설치되어, 상기 제1, 제2 퓨즈를 용단하는 발열체와, 상기 제1 전극과 상기 발열체 인출 전극 사이에 있어서 부하 저항이 상기 제1 퓨즈와 병렬로 접속됨과 함께, 상기 부하 저항이 상기 제1 전극과 상기 발열체 전극 사이에 있어서 상기 발열체에 직렬로 접속되는 것이다.The protection circuit according to the present invention includes first and second electrodes connected to an external circuit, first and second fuses provided in series on a current path extending between the first and second electrodes, A heating element which is provided between the heating element lead electrode provided between the first fuse and the second fuse and a heating element electrode connected to the open end of the outer circuit and which fuses the first and second fuses, The load resistor is connected in parallel with the first fuse and the load resistor is connected in series with the heating element between the first electrode and the heating element electrode.

또한 본 발명에 따른 배터리 회로는, 배터리 스택과, 상기 배터리 스택의 충방전 경로에 직렬로 접속된 제1, 제2 퓨즈와, 발열함으로써 상기 제1, 제2 퓨즈를 용단시켜 상기 충방전 경로를 차단하는 발열체와, 상기 배터리 스택 및 상기 발열체와 직렬로 접속됨과 함께, 상기 제1 퓨즈와 병렬로 접속된 부하 저항과, 상기 발열체와 직렬로 접속됨과 함께, 상기 배터리 스택과 병렬로 접속되고, 상기 발열체에 통전시켜 상기 배터리 스택을 차단하는 전류 제어 소자를 갖는 것이다.The battery circuit according to the present invention may further comprise a battery stack, first and second fuses connected in series to the charging and discharging path of the battery stack, and first and second fuses blown by heat generation, A load resistor connected in series with the battery stack and the heating element and connected in parallel with the first fuse; and a load resistor connected in series with the heating element and connected in parallel with the battery stack, And a current control element for energizing the heating element to cut off the battery stack.

본 발명에 따르면, 배터리 회로에 접속됨으로써, 배터리의 충방전 경로를 차단함과 함께, 배터리 스택에 잔류하는 전력을 소비시키는 배터리 소비 경로를 형성하여, 배터리 스택에 에너지가 저류된 상태로 방치되는 위험을 회피할 수 있다. 이때, 배터리 소비 경로는, 배터리 스택의 전류가 직렬로 접속된 발열체 및 부하 저항을 흐르는 점에서, 배터리 스택의 전력은, 발열체만을 경유하여 소비되는 경우에 비하여 발열체 및 부하 저항의 각각에서 소비되는 전력이 낮아져, 각 발열량을 억제할 수 있다. 따라서 본 발명에 따르면, 저온에서 안전하게 배터리 스택의 전력을 소비시킬 수 있다.According to the present invention, by connecting to a battery circuit, a charge / discharge path of the battery is cut off and a battery consumption path for consuming power remaining in the battery stack is formed, so that the risk of being left in a state where energy is stored in the battery stack Can be avoided. At this time, in the battery consumption path, the electric power of the battery stack flows through the heating element and the load resistance, in which the electric current in the battery stack flows through the series-connected heating element and the load resistance, And the amount of heat generated can be suppressed. Therefore, according to the present invention, the power of the battery stack can be safely consumed at a low temperature.

도 1은 본 발명이 적용된 배터리 회로를 도시하는 회로도이다.
도 2는 통상의 충방전 동작 시에 있어서의 배터리 회로를 도시하는 회로도이다.
도 3은 퓨즈 용단 시에 있어서 배터리 소비 경로가 형성된 배터리 회로를 도시하는 회로도이다.
도 4는 소비 저항을 보호 회로의 외부에 설치한 배터리 회로를 도시하는 회로도이다.
도 5는 보호 소자를 도시하는 평면도이다.
도 6은 보호 소자를 도시하는 단면도이다.
도 7은 가용 도체가 용융된 보호 소자를 도시하는 평면도이다.
도 8은 부하 저항을 발열체보다도 가늘게 형성한 보호 소자를 도시하는 평면도이다.
도 9는 부하 저항을 제1 전극과 발열체 인출 전극 사이에 직접 접속시킨 보호 소자를 도시하는 평면도이다.
도 10은 부하 저항을 절연 기판의 이면에 형성한 보호 소자를 도시하는 도면이며, (A)은 평면도, (B)은 단면도이다.
도 11은 부하 저항을 외부 접속한 보호 소자를 도시하는 평면도이다.
도 12는 통상의 충방전 동작 시에 있어서의 종래의 배터리 회로를 도시하는 회로도이다.
도 13은 퓨즈 용단 시에 있어서 배터리 소비 경로가 형성된 종래의 배터리 회로를 도시하는 회로도이다.
도 14는 배터리 소비 경로를 배터리 셀과 병렬시킨 배터리 회로를 도시하는 회로도이다.1 is a circuit diagram showing a battery circuit to which the present invention is applied.
2 is a circuit diagram showing a battery circuit in a normal charge / discharge operation.
3 is a circuit diagram showing a battery circuit in which a battery consumption path is formed at the time of fuse blowing.
4 is a circuit diagram showing a battery circuit in which the consumption resistance is provided outside the protection circuit.
5 is a plan view showing a protection element.
6 is a cross-sectional view showing a protection device.
7 is a plan view showing a protective element in which a usable conductor is melted.
8 is a plan view showing a protection element in which a load resistance is formed thinner than a heating element.
9 is a plan view showing a protection element in which a load resistor is directly connected between a first electrode and a heating element lead-out electrode.
10 is a view showing a protective element in which a load resistor is formed on the back surface of an insulating substrate, wherein (A) is a plan view and (B) is a cross-sectional view.
11 is a plan view showing a protection element to which a load resistor is externally connected.
12 is a circuit diagram showing a conventional battery circuit in a normal charge / discharge operation.
13 is a circuit diagram showing a conventional battery circuit in which a battery consumption path is formed at the time of fuse blowing.
14 is a circuit diagram showing a battery circuit in which a battery consumption path is parallel to a battery cell.

이하, 본 발명이 적용된 보호 소자, 보호 회로 및 배터리 회로에 대하여 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 또한 본 발명은 이하의 실시 형태만에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능함은 물론이다. 또한 도면은 모식적인 것이며, 각 치수의 비율 등은 현실의 것과는 상이한 경우가 있다. 구체적인 치수 등은 이하의 설명을 참작하여 판단해야 하는 것이다. 또한 도면 상호 간에 있어서도 서로의 치수 관계나 비율이 상이한 부분이 포함되어 있음은 물론이다.Hereinafter, a protection device, a protection circuit, and a battery circuit to which the present invention is applied 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 that various changes can be made without departing from the gist of the present invention. Also, the drawings are schematic, and the ratios of the dimensions and the like may differ from those of the real world. The specific dimensions and the like should be judged based on the following description. It goes without saying that the drawings also include portions having different dimensional relationships or ratios with each other.

[배터리 회로의 구성][Configuration of Battery Circuit]

본 발명이 적용된 배터리 회로(1)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 예를 들어 리튬 이온 2차 전지의 배터리 팩(10) 내의 회로에 삽입되어 사용된다. 배터리 회로(1)는, 배터리 스택(2)과, 배터리 스택(2)의 이상 전압 시에 충방전 경로를 차단하는 보호 회로(3)와, 보호 회로(3)에 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어 소자(4)를 갖는다.The battery circuit 1 to which the present invention is applied is inserted into a circuit in the battery pack 10 of, for example, a lithium ion secondary battery as shown in Fig. The battery circuit 1 includes a battery stack 2 and a protection circuit 3 for shutting off the charging and discharging path in the abnormal voltage of the battery stack 2 and a current control And a device (4).

배터리 스택(2)은 하나 또는 복수의 리튬 이온 2차 전지의 배터리 셀(2a)을 갖는다. 각 배터리 셀(2a)은 전압을 검지하는 검출 소자(5)와 접속되어 있다.The battery stack 2 has one or a plurality of battery cells 2a of a lithium ion secondary battery. Each battery cell 2a is connected to a detecting element 5 for detecting a voltage.

보호 회로(3)는, 배터리 스택(2)의 충방전 경로에 접속되는 제1, 제2 전극(11, 12)과, 제1, 제2 전극(11, 12) 사이에 걸친 전류 경로 상에 직렬로 설치된 제1, 제2 퓨즈(13, 14)와, 제1, 제2 퓨즈(13, 14)를 용단하는 발열체(15)와, 배터리 스택(2)의 충방전 경로가 차단된 후에 배터리 스택(2)의 전력을 소비시키는 부하 저항(16)을 구비한다.The protection circuit 3 has first and second electrodes 11 and 12 connected to a charge and discharge path of the battery stack 2 and a first electrode 11 and a second electrode 12 on a current path extending between the first and second electrodes 11 and 12 A first heating element 15 for heating the first and second fuses 13 and 14 and a second heating element 15 for heating the first and second fuses 13 and 14 in series, And a load resistor 16 for dissipating power of the stack 2.

제1 전극(11)은 배터리 스택(2)의 한쪽 개방 단부와 접속되고, 제2 전극(12)은 충전기나 전자 기기 등이 접속되는 배터리 회로(1)의 외부 접속 단자와 접속되어 있다. 제1 전극(11)은, 발열체(15)와 접속된 발열체 인출 전극(18)과의 사이에 가용 도체가 접속됨으로써, 발열체 인출 전극(18)과의 사이에 걸쳐 제1 퓨즈(13)가 설치되어 있다. 마찬가지로, 제2 전극(12)은, 발열체 인출 전극(18)과의 사이에 가용 도체가 접속됨으로써, 발열체 인출 전극(18)과의 사이에 걸쳐 제2 퓨즈(14)가 설치되어 있다.The first electrode 11 is connected to one open end of the battery stack 2 and the second electrode 12 is connected to an external connection terminal of the battery circuit 1 to which a charger or an electronic device is connected. The first electrode 11 is connected to the heating element lead-out electrode 18 connected to the heating element 15 so that the first fuse 13 is provided between the heating element 15 and the heating element lead- . Likewise, the second electrode 12 is provided with the second fuse 14 between the heating-element lead-out electrode 18 and the heating-element lead-out electrode 18 by connecting a usable conductor between the second electrode 12 and the heating-

제1, 제2 퓨즈(13, 14)는 배터리 스택(2)의 충방전 경로 상에 직렬로 접속되며, 이것에 의하여 충방전 경로의 일부를 구성하고, 발열체(15)의 발열에 의하여 용단됨으로써 충방전 경로를 차단할 수 있다.The first and second fuses 13 and 14 are connected in series on the charging and discharging path of the battery stack 2 to constitute a part of the charging and discharging path and are fused by the heat generated by the heating element 15 The charge / discharge path can be blocked.

제1, 제2 퓨즈(13, 14)를 용융시키는 발열체(15)는, 통전됨으로써 발열하는 고융점 금속 재료에 의하여 형성되며, 일단부가 발열체 인출 전극(18)과 접속되고, 타단부가 발열체 전극(19)과 접속되어 있다. 발열체 인출 전극(18)은 제1, 제2 퓨즈(13, 14)와 접속됨과 함께, 후술하는 부하 저항(16)과도 접속되어 있다. 또한 발열체 전극(19)은, 보호 회로(3)가 배터리 회로(1)에 삽입됨으로써, FET 등의 전류 제어 소자(4) 및 배터리 스택(2)의 다른 쪽 개방 단부와 접속된다.The heating element 15 for melting the first and second fuses 13 and 14 is formed by a refractory metal material that generates heat when energized and has one end connected to the heating element extraction electrode 18, (Not shown). The heating element lead-out electrode 18 is connected to the first and second fuses 13 and 14 and is also connected to the load resistor 16 to be described later. The heating element electrode 19 is connected to the current control element 4 such as an FET and the other open end of the battery stack 2 by inserting the protection circuit 3 into the battery circuit 1. [

이것에 의하여, 배터리 회로(1)는, 발열체(15) 및 전류 제어 소자(4)가 배터리 스택(2)과 병렬로 접속되어, 배터리 스택(2)으로부터 발열체(15)에 전력을 공급하는 급전 경로가 형성된다.The battery circuit 1 is connected to the battery stack 2 in parallel so that the heating element 15 and the current control element 4 are connected in parallel to each other to supply power from the battery stack 2 to the heating element 15. [ A path is formed.

부하 저항(16)은, 배터리 스택(2)의 충방전 경로가 차단된 후에 발열체(15)와 함께 배터리 스택(2)의 전력을 소비시켜, 배터리 스택(2)에 에너지가 저류된 상태로 방치되는 위험한 상태를 해소하는 것이다. 부하 저항(16)은, 제1 전극(11)과 발열체 전극(19) 사이에 있어서 발열체(15)와 직렬로 접속됨과 함께, 제1 전극(11)과 발열체 인출 전극(18) 사이에 있어서 제1 퓨즈(13)와 병렬로 접속되어 있다.The load resistor 16 consumes the power of the battery stack 2 together with the heating element 15 after the charging and discharging path of the battery stack 2 is cut off to leave the energy stored in the battery stack 2 To solve the dangerous situation. The load resistor 16 is connected in series with the heating element 15 between the first electrode 11 and the heating electrode 19 and between the first electrode 11 and the heating electrode 18, 1 fuse 13 in parallel.

검출 소자(5)는, 배터리 스택(2) 또는 배터리 스택(2)을 구성하는 각 배터리 셀(2a)과 접속되며, 고전압 상태가 되어 있는지 여부를 항상 모니터함과 함께, 고전압 상태가 되었을 경우에는 전류 제어 소자(4)에 제어 신호를 출력한다.The detecting element 5 is connected to each battery cell 2a constituting the battery stack 2 or the battery stack 2 and always monitors whether or not the battery cell 2 is in a high voltage state and when it is in a high voltage state And outputs a control signal to the current control element 4.

전류 제어 소자(4)는 검출 소자(5)의 검출 결과에 따라 보호 회로(3)의 동작을 제어하는 것이며, 예를 들어 FET에 의하여 구성되어, 발열체(15)로의 급전 경로로의 통전을 규제하고, 검출 소자(5)로부터의 제어 신호를 받아 발열체(15)로의 급전 경로를 통전시킨다.The current control element 4 controls the operation of the protection circuit 3 in accordance with the detection result of the detection element 5. The current control element 4 is constituted by, for example, an FET and controls energization to the feeding path to the heating element 15 And receives the control signal from the detecting element 5 to energize the feeding path to the heating element 15. [

이러한 배터리 회로(1)는, 통상의 충방전 동작 시에 있어서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 전류 제어 소자(4)에 의하여 발열체(15)로의 통전이 규제되고, 또한 고저항의 부하 저항(16)측에도 전류가 흐르지 않는다. 따라서 배터리 회로(1)는, 통상의 충방전 동작 시에 있어서는 발열체(15) 및 부하 저항(16)을 경유하지 않고 제1, 제2 퓨즈(13, 14)를 경유하는 충방전 경로가 형성된다.2, the battery circuit 1 is configured such that the current to the heating element 15 is restricted by the current control element 4 and the load resistance of the high resistance 16). The charge and discharge path for passing the first and second fuses 13 and 14 through the heat generating element 15 and the load resistor 16 is formed in the battery circuit 1 in the normal charging and discharging operation .

배터리 셀(2a)에 과잉 전압이 인가되고, 검출 소자(5)에 의하여 과전압이 검출되면, 도 3에 도시한 바와 같이, 전류 제어 소자(4)에 검출 신호가 출력된다. 전류 제어 소자(4)는 검출 신호를 받아 발열체(15)에 배터리 스택(2)의 전류를 통전시켜 발열시킨다.When an excessive voltage is applied to the battery cell 2a and an overvoltage is detected by the detecting element 5, a detection signal is outputted to the current control element 4 as shown in Fig. The current control element 4 receives the detection signal and causes the heating element 15 to generate heat by energizing the current of the battery stack 2. [

배터리 회로(1)는, 발열체(15)의 발열에 의하여 제1, 제2 퓨즈(13, 14)가 용융되고, 용융 도체가 서로 분리된 제1, 제2 전극(11, 12) 및 발열체 인출 전극(18) 상에 응집함으로써 분단된다. 이것에 의하여, 배터리 회로(1)는 배터리 스택(2)의 충방전 경로를 차단할 수 있다. 여기서, 배터리 회로(1)는 보호 회로(3)의 제1, 제2 퓨즈(13, 14)를 용단함으로써 충방전 경로를 차단하는 점에서, 불가역적으로 충방전 경로를 차단한다.The battery circuit 1 is constituted such that the first and second fuses 13 and 14 are melted by the heat generated by the heat generating element 15 and the first and second electrodes 11 and 12, And is separated by agglomeration on the electrode 18. Thus, the battery circuit 1 can shut off the charge / discharge path of the battery stack 2. Here, the battery circuit 1 interrupts the charging / discharging path irreversibly in terms of blocking the charging / discharging path by firing the first and second fuses 13 and 14 of the protection circuit 3.

배터리 회로(1)는, 제1, 제2 퓨즈(13, 14)가 용단됨으로써, 배터리 스택(2), 부하 저항(16) 및 발열체(15)가 직렬로 접속되는 배터리 소비 경로가 형성된다. 이 배터리 소비 경로는 배터리 스택(2)에 잔류하는 전력을 소비시켜, 배터리 회로(1)의 차단 후에 있어서 배터리 스택(2)에 에너지가 저류된 상태로 방치되는 위험을 회피할 수 있다.The first and second fuses 13 and 14 are fused in the battery circuit 1 to form a battery consumption path in which the battery stack 2, the load resistor 16 and the heat generating element 15 are connected in series. This battery consumption path can consume the remaining power in the battery stack 2 and avoid the risk that the battery stack 2 is left in a state where the energy is stored after the battery circuit 1 is cut off.

배터리 소비 경로는, 배터리 스택(2)의 전류가 직렬로 접속된 발열체(15) 및 부하 저항(16)을 흐른다. 이것에 의하여, 배터리 스택(2)의 전력은, 발열체(15)만을 경유하여 소비되는 경우로 비하여 발열체(15) 및 부하 저항(16)의 각각에서 소비되는 전력이 낮아져, 각 발열량을 억제할 수 있다. 따라서 배터리 회로(1)는 저온에서 안전하게 배터리 스택(2)의 전력을 소비시킬 수 있다. 한편, 발열체(15)는 배터리 스택(2)의 전력을 받아 제1, 제2 퓨즈를 용융시킬 만큼의 고열을 발생하는 점에서, 발열체(15)만으로 배터리 스택(2)의 전력을 소비시키는 경우에는 도리어 위험을 수반한다.The battery consumption path flows through the heating element 15 and the load resistor 16 to which the current in the battery stack 2 is connected in series. As a result, the power consumed in each of the heating element 15 and the load resistor 16 is lowered in comparison with the case where the power of the battery stack 2 is consumed via only the heating element 15, have. Therefore, the battery circuit 1 can safely consume the power of the battery stack 2 at a low temperature. On the other hand, in the case where the heating element 15 consumes power of the battery stack 2 only by the heating element 15 in that the heating element 15 receives high power of the battery stack 2 and generates high heat to melt the first and second fuses There is a danger, too.

배터리 스택(2)의 전력이 소비되어 전압이 소정의 역치 이하로 강하하면, 전류 제어 소자(4)가 배터리 소비 경로를 차단하여 배터리 스택(2)의 방전이 정지된다.When the power of the battery stack 2 is consumed and the voltage drops below a predetermined threshold value, the current control element 4 cuts off the battery consumption path and the discharge of the battery stack 2 is stopped.

[배터리 회로의 효과][Effect of battery circuit]

여기서, 배터리 회로(1)는, 부하 저항(16)이 제1 전극(11)과 발열체 인출 전극(18) 사이에 있어서 제1 퓨즈(13)와 병렬로 접속되고, 발열체(15)와는 제1 전극(11)과 발열체 전극(19) 사이에 있어서 직렬로 접속되어 있다. 따라서 발열체(15)로의 급전 경로가 개방되었을 때, 발열체(15)에 흐르는 배터리 스택(2)의 전류가 부하 저항(16)에 의하여 영향을 받는 일이 없어 제1, 제2 퓨즈(13, 14)를 빠르게 용단할 수 있다. 즉, 배터리 스택(2)의 전류는, 거의 전부가 부하 저항(16)에 흐르지 않고 제1 퓨즈(13)를 경유하여 발열체(15)로 급전되는 점에서, 부하 저항(16)의 영향을 받지 않아 용단 시간의 변동도 발생하지 않는다.Here, in the battery circuit 1, the load resistor 16 is connected in parallel with the first fuse 13 between the first electrode 11 and the heating-element lead-out electrode 18, And is connected in series between the electrode 11 and the heating element electrode 19. [ The current in the battery stack 2 flowing through the heating element 15 is not affected by the load resistor 16 when the feed path to the heating element 15 is opened and the first and second fuses 13 and 14 ) Can be rapidly fired. That is, since almost all of the current in the battery stack 2 does not flow in the load resistor 16 and is fed to the heat generating element 15 via the first fuse 13, the current in the battery stack 2 is not affected by the load resistor 16 The fluctuation of the blowing time does not occur.

또한 배터리 회로(1)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 부하 저항(16)을 보호 회로(3)에 설치하지 않으며, 보호 회로(3)가 배터리 회로(1)에 삽입됨으로써 배터리 스택(2) 및 발열체(15)와 직렬로 접속됨과 함께, 제1 퓨즈(13)와 병렬로 접속시켜도 된다.4, the load resistor 16 is not provided in the protection circuit 3, and the protection circuit 3 is inserted into the battery circuit 1, whereby the battery stack 1 And the heating element 15, and may be connected in parallel with the first fuse 13.

보호 회로(3)와 부하 저항(16)을 분리함으로써, 배터리 스택(2)의 용량이나 배터리 스택(2)이 사용되는 전자 기기의 정격 등에 따라 부하 저항(16)의 저항값을 결정함으로써, 보호 회로(3)는 부하 저항(16)의 저항값에 관계없이 모든 배터리 회로(1)에 삽입할 수 있다.The protection circuit 3 and the load resistor 16 are separated to determine the resistance value of the load resistor 16 according to the capacity of the battery stack 2 and the rating of the electronic device in which the battery stack 2 is used, The circuit 3 can be inserted into all the battery circuits 1 regardless of the resistance value of the load resistor 16. [

또한 보호 회로(3)는 제2 퓨즈(14)부터 용단되는 것이 바람직하다. 제1 퓨즈(13)가 먼저 끊어졌을 경우에도, 배터리 스택(2)으로부터의 전류는 부하 저항(16)을 통하여 발열체(15)에 통전하여, 계속해서 발열하기 때문에 제2 퓨즈(14)를 용단할 수 있다. 그러나 제1 퓨즈(13)만이 용단된 상태는, 제2 퓨즈(14)가 용단되기 전에, 가령 배터리 팩(10)이 충전기에 접속되었을 경우에 제2 퓨즈(14), 부하 저항(16)을 통하여 배터리 스택(2)에 충전이 가능하여, 바람직하지 않다.It is also preferable that the protection circuit 3 is fused from the second fuse 14. Even if the first fuse 13 is first blown, the current from the battery stack 2 is conducted to the heating element 15 through the load resistor 16 and continues to generate heat, so that the second fuse 14 is fused . However, the state in which only the first fuse 13 is blown can be set to a state in which the second fuse 14, the load resistor 16, and the like are turned off when the battery pack 10 is connected to the charger before the second fuse 14 is fused It is possible to charge the battery stack 2 through the battery pack 2, which is not preferable.

따라서 발열체(15)가 통전, 발열을 개시하면, 충전기나 전자 기기의 외부 접속 전극과 접속된 제2 전극(12)과 접속되어 있는 제2 퓨즈(14)가 제1 퓨즈(13)보다도 먼저 용단되는 것이 바람직하다. 이것에 의하여, 배터리 스택(2)을 배터리 팩(10)의 충방전 경로로부터 확실히 차단할 수 있다. 제2 퓨즈(14)의 용단 후에 있어서도, 제1 퓨즈(13)를 통하여 발열체(15)로의 통전은 속행되기 때문에, 제1 퓨즈(13)도 확실히 용단된다.The second fuse 14 connected to the second electrode 12 connected to the external connection electrode of the charger or the electronic device is supplied with the fuse 13 before the first fuse 13, . As a result, the battery stack 2 can be reliably disconnected from the charge / discharge path of the battery pack 10. Even after the fuse blowing of the second fuse 14, the energization to the heating element 15 is continued through the first fuse 13, so that the first fuse 13 is also completely fused.

이와 같이, 발열체(15)의 발열 시에 있어서 제2 퓨즈(14)부터 용단되기 위해서는, 후술하는 바와 같이, 보호 소자(20)의 발열체(15)를 제2 퓨즈(14)측으로 편중되게 설치하는 것 등에 의하여 실현할 수 있다.As described later, the heating element 15 of the protection element 20 is installed on the side of the second fuse 14 in a concentrated manner in order to fuse from the second fuse 14 at the time of heat generation of the heating element 15 And the like.

[보호 소자][Protection Device]

이어서, 보호 회로(3)를 구성하는 본 발명이 적용된 보호 소자(20)에 대하여 설명한다. 도 5, 도 6에 도시한 바와 같이, 보호 소자(20)는, 절연 기판(21)과, 발열체(15)와, 절연 기판(21)에 적층되고, 배터리 회로(1) 등의 외부 회로와 접속되는 제1, 제2 전극(11, 12)과, 제1, 제2 전극(11, 12) 및 발열체 인출 전극(18)에 적층되고, 가열에 의하여 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 사이의 전류 경로를 차단하는 가용 도체(22)와, 외부 회로 및 발열체(15)에 직렬로 접속됨과 함께, 제1 전극(11)과 발열체 인출 전극(18) 사이에 있어서 가용 도체(22)와 병렬로 접속된 부하 저항(16)을 구비한다.Next, the protection element 20 constituting the protection circuit 3 to which the present invention is applied will be described. 5 and 6, the protection element 20 includes an insulating substrate 21, a heating element 15, an insulating substrate 21, an external circuit such as the battery circuit 1, The first electrode 11 and the second electrode 11 are laminated on the first and second electrodes 11 and 12 and the first and second electrodes 11 and 12 and the heating element lead-out electrode 18, (22) which cuts off the current path between the first electrode (11) and the heating element extraction electrode (12), and a second conductor (22) which is connected in series to the external circuit and the heating element 22 and a load resistor 16 connected in parallel.

[절연 기판][Insulation Substrate]

절연 기판(21)은, 예를 들어 알루미나, 유리 세라믹스, 멀라이트, 지르코니아 등의 절연성을 갖는 부재에 의하여 형성된다. 그 외에, 유리 에폭시 기판, 페놀 기판 등의 프린트 배선 기판에 사용되는 재료를 사용해도 되지만, 가용 도체(22)의 용단 시의 온도에 유의할 필요가 있다.The insulating substrate 21 is formed by an insulating member such as alumina, glass ceramics, mullite, or zirconia. In addition, a material used for a printed wiring board such as a glass epoxy substrate or a phenol substrate may be used, but it is necessary to pay attention to the temperature at the time of melting the usable conductor 22.

[제1 및 제2 전극][First and Second Electrodes]

제1 및 제2 전극(11, 12)은 절연 기판(21)의 표면(21a) 상에 형성되어 있다. 또한 제1 및 제2 전극(11, 12)은, 스루홀을 개재하여 절연 기판(21)의 이면(21b)에 형성된 외부 접속 단자(11a, 12a)와 연속되어 있다.The first and second electrodes 11 and 12 are formed on the surface 21a of the insulating substrate 21. The first and second electrodes 11 and 12 are continuous with the external connection terminals 11a and 12a formed on the back surface 21b of the insulating substrate 21 via the through holes.

제1 및 제2 전극(11, 12)은, 가용 도체(22)가 탑재됨으로써 전기적으로 접속되어 있다. 이것에 의하여, 보호 소자(20)는, 제1 전극(11) ~ 가용 도체(22) ~ 제2 전극(12)에 이르는 충방전 경로를 구성하며, 이 충방전 경로는, 보호 소자(20)가 실장되는 회로 기판 상에 형성된 외부 회로의 일부에 삽입된다.The first and second electrodes 11 and 12 are electrically connected by mounting the usable conductor 22 thereon. Thus, the protection element 20 constitutes a charging / discharging path extending from the first electrode 11 to the usable conductor 22 to the second electrode 12. The charging / Is inserted into a part of the external circuit formed on the circuit board on which the circuit board is mounted.

보호 소자(20)가 삽입되는 회로는, 보호 소자(20)가 실장되는 전자 기기의 전류 라인이며, 예를 들어 리튬 이온 2차 전지의 배터리 팩(10)에 있어서의 배터리 회로(1) 외에도 각종 전자 기기의 전원 회로 등, 물리적인 전류 경로의 차단이 요구되는 모든 회로에 적용할 수 있다.The circuit into which the protection element 20 is inserted is a current line of an electronic device in which the protection element 20 is mounted. For example, in addition to the battery circuit 1 in the battery pack 10 of the lithium ion secondary battery, The present invention can be applied to all circuits requiring the interruption of a physical current path such as a power supply circuit of an electronic device.

[발열체][Heating element]

발열체(15)는 절연 기판(21)의 표면(21a)에 적층되어, 절연 부재(25)에 덮여 있다. 발열체(15)는, 비교적 저항값이 높아 통전하면 발열하는 도전성을 갖는 부재이며, 예를 들어 W, Mo, Ru 등을 포함한다. 이들의 합금 또는 조성물, 화합물의 분상체를 수지 결합제 등과 혼합하여 페이스트상으로 한 것을, 절연 기판(21) 상에 스크린 인쇄 기술을 이용하여 패턴 형성하고 소성하는 것 등에 의하여 형성된다. 발열체(15)는, 일단부가 발열체 인출 전극(18)과 접속되고, 타단부가 발열체 전극(19)과 접속되어 있다.The heat generating element 15 is laminated on the surface 21a of the insulating substrate 21 and covered with the insulating member 25. [ The heat generating element 15 is a member having conductivity that generates heat when a relatively high resistance value is supplied and includes, for example, W, Mo, Ru, and the like. A powder of the alloy or the composition thereof, or a compound thereof is mixed with a resin binder or the like to form a paste, is formed on the insulating substrate 21 by patterning and firing using a screen printing technique. One end of the heating element 15 is connected to the heating element lead-out electrode 18, and the other end is connected to the heating element electrode 19. [

절연 부재(25)로서는, 예를 들어 유리를 사용할 수 있다. 또한 보호 소자(20)는 발열체(15)의 열을 효율적으로 가용 도체(22)에 전달하기 위하여, 발열체(15), 발열체 인출 전극(18) 및 발열체 전극(19)과 절연 기판(21) 사이에도 절연 부재를 적층하고, 발열체(15)를 절연 기판(21)의 표면에 형성된 절연 부재(25)의 내부에 설치해도 된다.As the insulating member 25, for example, glass may be used. The protection element 20 is connected between the heating element 15 and the heating element lead electrode 18 and between the heating element electrode 19 and the insulating substrate 21 in order to efficiently transmit the heat of the heating element 15 to the usable conductor 22. [ The heat generating element 15 may be provided inside the insulating member 25 formed on the surface of the insulating substrate 21. [

발열체 인출 전극(18)은, 절연 기판(21)의 표면(21a)에 적층되어 발열체(15)의 일 측연부와 접하는 인출부(18a)와, 인출부(18a)와 연속됨과 함께 절연 부재(25) 상에 적층되는 적층부(18b)를 갖는다. 발열체 인출 전극(18)은, 적층부(18b)가 제1, 제2 전극(11, 12) 사이에 형성되고, 가용 도체(22)를 개재하여 제1, 제2 전극(11, 12)과 접속된다.The heating element lead-out electrode 18 includes a lead portion 18a which is laminated on the surface 21a of the insulating substrate 21 and contacts with one side edge of the heating element 15 and a lead portion 18b which is continuous with the lead portion 18a, 25) having a laminated portion 18b. The heating element lead-out electrode 18 is formed such that the laminate portion 18b is formed between the first and second electrodes 11 and 12 and is connected to the first and second electrodes 11 and 12 via the usable conductor 22, Respectively.

또한 발열체 인출 전극(18)은, 적층부(18b)가 절연 부재(25)를 개재하여 발열체(15)와 중첩되는 위치에 형성되어 있다. 따라서 발열체 인출 전극(18)은, 절연 부재(25)를 통하여 발열체(15)의 열이 효율적으로 전해져, 빠르게 가용 도체(22)를 가열, 용융시킬 수 있다.The heating element lead-out electrode 18 is formed at a position where the lamination portion 18b overlaps the heating element 15 via the insulating member 25. [ Therefore, the heat of the heating element 15 is efficiently transmitted to the heating element lead-out electrode 18 through the insulating member 25, and the heating conductor 22 can be quickly heated and melted.

또한 발열체 인출 전극(18)은, 인출부(18a)가 후술하는 부하 저항(16)과 접속되고, 이것에 의하여 발열체(15)와 부하 저항(16)이 직렬로 접속되어 있다. 발열체 인출 전극(18)은, 예를 들어 Ag나 Cu, 또는 이들을 주성분으로 한 합금 등의 고융점 금속을 수지 결합제 등과 혼합하여 페이스트상으로 한 것을, 절연 기판(21) 상에 스크린 인쇄 기술을 이용하여 패턴 형성하고 소성하는 것 등에 의하여 형성할 수 있다.The heating element lead electrode 18 is connected to the load resistor 16 to be described later and the heating element 15 and the load resistor 16 are connected in series. The heating element lead-out electrode 18 is formed by mixing a high melting point metal such as Ag or Cu or an alloy mainly composed thereof with a resin binder or the like to form a paste, Forming a pattern, and firing it.

발열체 전극(19)은, 절연 기판(21)의 표면(21a)에 적층되어 발열체(15)의 타 측연부와 접한다. 또한 발열체 전극(19)은, 도시하지 않은 스루홀을 개재하여 절연 기판(21)의 이면(21b)에 형성된 외부 접속 단자와 연속되며, 보호 소자(20)가 배터리 회로(1)에 삽입됨으로써 전류 제어 소자(4)와 접속된다. 발열체 전극(19)은, 예를 들어 Ag나 Cu, 또는 이들을 주성분으로 한 합금 등의 고융점 금속을 수지 결합제 등과 혼합하여 페이스트상으로 한 것을, 절연 기판(21) 상에 스크린 인쇄 기술을 이용하여 패턴 형성하고 소성하는 것 등에 의하여 형성할 수 있다.The heating element electrode 19 is stacked on the surface 21a of the insulating substrate 21 and contacts the other side edge of the heating element 15. [ The heating element electrode 19 is continuous with an external connection terminal formed on the back surface 21b of the insulating substrate 21 through a through hole not shown and the protection element 20 is inserted into the battery circuit 1, And is connected to the control element 4. The heating element electrode 19 is formed by mixing a high melting point metal such as Ag, Cu, or an alloy mainly composed thereof with a resin binder or the like to form a paste. The heating element electrode 19 is formed on the insulating substrate 21 by using a screen printing technique Forming a pattern, and firing.

[가용 도체][Available conductor]

제1, 제2 퓨즈(13, 14)를 구성하는 가용 도체(22)는, 발열체(15)의 발열에 의하여 빠르게 용단되는 어느 한 금속을 사용할 수 있으며, 예를 들어 Sn을 주성분으로 하는 Pb 프리 땜납 등의 저융점 금속을 적절히 사용할 수 있다.The usable conductor 22 constituting the first and second fuses 13 and 14 can be any metal that is rapidly fused by the heat generated by the heating element 15. For example, A low melting point metal such as solder can be suitably used.

또한 가용 도체(22)는 저융점 금속과 고융점 금속을 적층하여 형성해도 된다. 저융점 금속과 고융점 금속의 적층 구조로서는, 예를 들어 저융점 금속박을 고융점 금속 도금에 의하여 피복하는 구조를 들 수 있다. 저융점 금속으로서는, Sn을 주성분으로 하는 Pb 프리 땜납 등의 땜납을 사용하는 것이 바람직하고, 고융점 금속으로서는, Ag, Cu 또는 이들을 주성분으로 하는 합금 등을 사용하는 것이 바람직하다. 고융점 금속과 저융점 금속을 함유함으로써, 보호 소자(20)를 리플로우 실장하는 경우에, 리플로우 온도가 저융점 금속의 용융 온도를 초과하여 저융점 금속이 용융되더라도, 저융점 금속의 외부로의 유출을 억제하여 가용 도체(22)의 형상을 유지할 수 있다. 또한 용단 시에도, 저융점 금속이 용융됨으로써 고융점 금속을 용식(땜납 먹힘)함으로써, 고융점 금속의 융점 이하의 온도에서 빠르게 용단할 수 있다.The usable conductor 22 may be formed by laminating a low melting point metal and a high melting point metal. Examples of the laminated structure of the low melting point metal and the high melting point metal include a structure in which a low melting point metal foil is coated with a high melting point metal plating. As the low-melting-point metal, it is preferable to use a solder such as Pb-free solder containing Sn as a main component, and as the high-melting-point metal, Ag, Cu or an alloy mainly containing them is preferably used. When the protection element 20 is reflow-mounted by containing the refractory metal and the refractory metal, even when the reflow temperature exceeds the melting temperature of the refractory metal and the refractory metal is melted, The shape of the usable conductor 22 can be maintained. Also, at the time of melting, the melting of the low melting point metal enables the melting at a temperature not higher than the melting point of the high melting point metal by melting (melting soldering) the high melting point metal.

가용 도체(22)는 서로 분리되어 형성되고, 배터리 스택(2)의 충방전 경로와 접속된 제1, 제2 전극(11, 12) 사이에 납땜 되는 것 등에 의하여 배터리 스택(2)의 충방전 경로 상에 직렬로 접속되며, 이것에 의하여 충방전 경로의 일부를 구성하고, 발열체(15)의 발열에 의하여 용단됨으로써, 충방전 경로를 차단할 수 있다.The usable conductor 22 is formed separately from the first and second electrodes 11 and 12 and connected to the charge and discharge path of the battery stack 2 by soldering between the first and second electrodes 11 and 12, And constitute a part of the charging and discharging path and are fused by the heat generated by the heat generating element 15, whereby the charge / discharge path can be cut off.

또한 가용 도체(22)는 상술한 바와 같이, 제1, 제2 전극(11, 12) 사이에 설치된 발열체 인출 전극(18)의 적층부(18b) 상에 접속된다. 이것에 의하여, 가용 도체(22)는, 발열체 인출 전극(18)과 제1 전극(11) 사이가 제1 퓨즈(13)가 되고, 발열체 인출 전극(18)과 제2 전극(12) 사이가 제2 퓨즈(14)가 된다.The usable conductor 22 is connected on the lamination portion 18b of the heating element lead-out electrode 18 provided between the first and second electrodes 11 and 12 as described above. Thus, the usable conductor 22 becomes the first fuse 13 between the heating-element lead-out electrode 18 and the first electrode 11, and the gap between the heating-element lead-out electrode 18 and the second electrode 12 becomes And becomes the second fuse 14.

[부하 저항][Load resistance]

부하 저항(16)은 발열체(15)와 마찬가지로 절연 기판(21)의 표면(21a)에 적층되어, 절연 부재(25)에 덮여 있다. 부하 저항(16)은 비교적 저항값이 높아 통전하면 발열하는 도전성을 갖는 부재이며, 예를 들어 W, Mo, Ru 등, 발열체(15)와 동일한 재료를 사용할 수 있다. 부하 저항(16)은, 이들의 합금 또는 조성물, 화합물의 분상체를 수지 결합제 등과 혼합하여 페이스트상으로 한 것을, 절연 기판(21) 상에 스크린 인쇄 기술을 이용하여 패턴 형성하고 소성하는 것 등에 의하여 형성할 수 있으며, 발열체(15)와 동일한 인쇄 공정에서 형성하는 것이 제조 효율상 바람직하다.The load resistor 16 is stacked on the surface 21a of the insulating substrate 21 and covered with the insulating member 25 like the heating element 15. [ The load resistor 16 is a member having a relatively high resistance and is conductive when it is energized. For example, the same material as that of the heating element 15 such as W, Mo, or Ru can be used. The load resistor 16 is formed by mixing the alloy or the composition thereof or the compound thereof with a resin binder or the like and forming the paste into a paste by patterning and firing the insulating substrate 21 using a screen printing technique And it is preferable in terms of production efficiency to form it in the same printing process as that of the heating element 15.

부하 저항(16)은, 일단부가 제1 전극(11)과 접속되고, 타단부가 발열체 인출 전극(18)의 인출부(18a)와 접속되어 있다. 이것에 의하여, 부하 저항(16)은 제1 전극(11)을 개재하여 배터리 스택(2)과 접속됨과 함께, 발열체 인출 전극(18)을 개재하여 발열체(15)에 직렬로 접속된다. 또한 부하 저항(16)은 제1 전극(11)과 발열체 인출 전극(18) 사이에 있어서, 제1 퓨즈(13)(가용 도체(22))와 병렬로 접속된다.One end of the load resistor 16 is connected to the first electrode 11 and the other end is connected to the lead portion 18a of the heating element lead-out electrode 18. [ The load resistor 16 is connected to the battery stack 2 via the first electrode 11 and is connected in series to the heating element 15 via the heating element lead-out electrode 18. [ The load resistor 16 is connected in parallel with the first fuse 13 (the usable conductor 22) between the first electrode 11 and the heating element lead-out electrode 18. [

[그 외][etc]

또한 보호 소자(20)는, 가용 도체(22)의 산화 방지, 및 가용 도체(22)의 용융 시에 있어서의 습윤성을 향상시키기 위하여, 가용 도체(22) 상에 플럭스(도시하지 않음)가 도포되어 있다. 또한 보호 소자(20)는, 절연 기판(21)의 표면(21a)이 커버 부재(도시하지 않음)에 덮임으로써 그의 내부가 보호되어 있다. 커버 부재는 상기 절연 기판(21)과 마찬가지로, 예를 들어 열가소성 플라스틱, 세라믹스, 유리 에폭시 기판 등의 절연성을 갖는 부재를 사용하여 형성되어 있다.The protection element 20 is formed by applying a flux (not shown) on the usable conductor 22 in order to prevent the oxidation of the usable conductor 22 and to improve the wettability in the melting of the usable conductor 22 . Further, the protection element 20 is protected by covering the surface 21a of the insulating substrate 21 with a cover member (not shown). Like the insulating substrate 21, the cover member is formed by using an insulating member such as thermoplastic plastic, ceramics, or glass epoxy substrate.

[보호 소자의 동작][Operation of protective device]

이러한 보호 소자(20)는, 배터리 회로(1)를 구성하는 회로 기판에 리플로우 표면 실장 등에 의하여 접속된다. 이것에 의하여, 보호 소자(20)는 절연 기판(21)의 이면(21b)에 형성된 외부 접속 단자를 개재하여, 제1 전극(11)은 배터리 스택(2)과 접속되고, 제2 전극(12)은 배터리 회로(1)의 외부 단자와 접속되며, 발열체 전극(19)은 전류 제어 소자(4)와 접속된다.The protection element 20 is connected to a circuit board constituting the battery circuit 1 by reflow surface mounting or the like. The protection element 20 is connected to the battery stack 2 via the external connection terminal formed on the back surface 21b of the insulating substrate 21 and the second electrode 12 Is connected to the external terminal of the battery circuit 1 and the heating element electrode 19 is connected to the current control element 4. [

그리고 보호 소자(20)는, 통상의 충방전 동작 시에 있어서는 전류 제어 소자(4)에 의하여 발열체(15)로의 통전이 규제되고, 또한 고저항의 부하 저항(16)측에도 전류가 흐르지 않는다. 따라서 보호 소자(20)는 통상의 충방전 동작 시에 있어서는, 발열체(15) 및 부하 저항(16)을 경유하지 않고 가용 도체(22)를 통하여 제1, 제2 전극(11, 12) 사이에 걸쳐 통전된다(도 5 참조).In the normal charging / discharging operation of the protection element 20, the current to the heating element 15 is regulated by the current control element 4, and no current flows to the side of the high-resistance load resistor 16 as well. Therefore, in the normal charging / discharging operation, the protection element 20 is connected between the first and second electrodes 11 and 12 via the usable conductor 22 without passing through the heating element 15 and the load resistor 16. [ (See Fig. 5).

배터리 셀(2a)에 과잉 전압이 인가되고, 검출 소자(5)에 의하여 과전압이 검출되면, 전류 제어 소자(4)에 검출 신호가 출력된다. 전류 제어 소자(4)는 검출 신호를 받아 발열체(15)에 배터리 스택(2)의 전류를 통전시켜 발열시킨다. 이것에 의하여, 보호 소자(20)는, 제1 전극(11) ~ 가용 도체(22) ~ 발열체 인출 전극(18) ~ 발열체(15) ~ 발열체 전극(19)에 걸친 급전 경로에 배터리 스택(2)의 전기가 통전된다.When an excessive voltage is applied to the battery cell 2a and an overvoltage is detected by the detection element 5, a detection signal is outputted to the current control element 4. [ The current control element 4 receives the detection signal and causes the heating element 15 to generate heat by energizing the current of the battery stack 2. [ The protection element 20 is electrically connected to the power supply path extending from the first electrode 11 to the usable conductor 22 to the heating element lead-out electrode 18 to the heating element 15 to the heating element electrode 19, Is energized.

보호 소자(20)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 발열체(15)의 발열에 의하여 가용 도체(22)가 용융되고, 용융 도체(22a)가 서로 분리된 제1, 제2 전극(11, 12) 및 발열체 인출 전극(18) 상에 응집함으로써 분단된다. 이것에 의하여, 보호 소자(20)는 배터리 스택(2)의 충방전 경로를 불가역적으로 차단할 수 있다.7, the protective element 20 is formed so that the permissible conductor 22 is melted by the heat generated by the heating element 15 and the molten conductor 22a is separated from the first and second electrodes 11, 12 and the heating-element lead-out electrode 18, respectively. Thereby, the protection element 20 can irreversibly block the charging / discharging path of the battery stack 2.

보호 소자(20)는, 가용 도체(22)가 용단됨으로써, 배터리 스택(2) ~ 제1 전극(11) ~ 부하 저항(16) ~ 발열체 인출 전극(18) ~ 발열체(15) ~ 발열체 전극(19)에 걸친 배터리 소비 경로에 배터리 스택(2)의 전기가 통전되게 된다. 이것에 의하여, 보호 소자(20)는, 배터리 스택(2)에 잔류하는 전력을 발열체(15)만을 경유하여 소비시키는 경우에 비하여 발열체(15) 및 부하 저항(16)의 각각에서 소비되는 전력을 낮추어, 각 발열량을 억제할 수 있다. 따라서 보호 소자(20)는 배터리 스택(2)의 전력을 받아 고열을 발생하는 발열체(15)를 사용하여, 가용 도체(22)를 빠르게 용융시켜 배터리 스택(2)의 충방전 경로의 차단을 행함과 함께, 저온에서 안전하게 배터리 스택(2)의 전력을 소비시킬 수 있다.The protection element 20 is formed by winding the usable conductor 22 on the battery stack 2 to the first electrode 11 to the load resistor 16 through the heating element extraction electrode 18 to the heating element 15 to the heating element electrode The electric power of the battery stack 2 is energized to the battery consumption path extending from the battery pack 1 to the battery pack 1. The protection element 20 can reduce the power consumed by each of the heating element 15 and the load resistor 16 compared with the case where the power remaining in the battery stack 2 is consumed via only the heating element 15 The amount of heat generated can be suppressed. Therefore, the protection element 20 rapidly melts the usable conductor 22 by using the heating element 15 which receives the power of the battery stack 2 and generates a high temperature to cut off the charging / discharging path of the battery stack 2 The power of the battery stack 2 can be safely consumed at a low temperature.

여기서, 보호 소자(20)는, 발열체(15)의 저항값 R1보다도 부하 저항(16)의 저항값 R2를 높게 해도 된다. 상대적으로 발열체(15)의 저항값 R1보다도 부하 저항(16)의 저항값 R2를 높게 함으로써, 전류 제어 소자(4)에 의하여 급전 경로가 개방되면, 배터리 스택(2)으로부터의 전류가 발열체(15)에 우선적으로 흘러, 빠르게 가용 도체(22)를 용융시킬 수 있다.Here, the protection element 20 may increase the resistance value R2 of the load resistor 16 to be higher than the resistance value R1 of the heating element 15. The resistance value R2 of the load resistor 16 is made higher than the resistance value R1 of the heating element 15 relatively so that the current from the battery stack 2 flows into the heating element 15 ) So that the usable conductor 22 can be quickly melted.

보호 소자(20)는, 예를 들어 도 5에 도시한 바와 같이, 절연 기판(21)의 표면(21a) 상에 적층하는 발열체(15) 및 부하 저항(16)의 폭 W에 의하여 저항값 R1, R2를 조정할 수 있으며, 부하 저항(16)의 폭 W2를 발열체(15)의 폭 W1보다 좁게 함으로써 저항값 R2를 저항값 R1보다도 높게 할 수 있다. 또한 보호 소자(20)는, 도 8에 도시한 바와 같이, 부하 저항(16)의 폭을 발열체(15)의 폭보다 좁게 함으로써, 저항값 R2를 저항값 R1보다도 높게 할 수 있다. 또한 보호 소자(20)는, 부하 저항(16)을 발열체(15)보다도 고저항의 재료로 형성하는 것에 의해서도 저항값 R2를 저항값 R1보다도 높게 할 수 있다.5, the protection element 20 has a resistance value R1 (resistance value) R1, which is determined by the width W of the heating element 15 and the load resistor 16 stacked on the surface 21a of the insulating substrate 21, And the resistance value R2 can be made higher than the resistance value R1 by making the width W2 of the load resistor 16 narrower than the width W1 of the heating element 15. [ 8, the protection element 20 can make the resistance value R2 higher than the resistance value R1 by making the width of the load resistor 16 narrower than the width of the heating element 15. [ The protection element 20 can also make the resistance value R2 higher than the resistance value R1 by forming the load resistor 16 from a material having a higher resistance than the heating element 15. [

또한 상술한 바와 같이, 보호 소자(20)는, 가용 도체(22)에 의하여 구성되는 제1, 제2 퓨즈(13, 14) 중 제2 퓨즈(14)가 먼저 용단되는 것이 바람직하다. 이 때문에, 보호 소자(20)는, 예를 들어 발열체(15)를 제2 퓨즈(14)와 중첩시켜, 더 효율적으로 제2 퓨즈(14)가 가열되도록 해도 된다. 또한 보호 소자(20)는, 가용 도체가 지지되는 길이가 길수록 용단되기 쉬운 점에서, 예를 들어 발열체 인출 전극(18)에서 제1 전극(11)까지의 거리보다도 발열체 인출 전극(18)에서 제2 전극(12)까지의 거리를 길게 설정해도 된다. 또한 보호 소자(20)는 플럭스를 제2 퓨즈(14)측으로 편중되게 설치하도록 해도 된다.As described above, it is preferable that the protection element 20 be fused first of the first and second fuses 13 and 14 constituted by the usable conductor 22. For this reason, the protection element 20 may, for example, overlap the second fuse 14 with the heating element 15 so that the second fuse 14 is heated more efficiently. The protective element 20 is preferably made of the same material as that of the heating element lead electrode 18 except for the distance from the heating electrode lead-out electrode 18 to the first electrode 11 in that the longer the supporting length of the usable conductor is, The distance to the two electrodes 12 may be set longer. In addition, the protection element 20 may be provided with the flux in a biased manner toward the second fuse 14 side.

[부하 저항의 배치예 1][Arrangement example 1 of load resistance]

또한 보호 소자(20)는, 도 9에 도시한 바와 같이, 발열체 인출 전극(18)의 인출부(18a)를 절연 기판(21)의 한쪽 측연부에 형성함과 함께, 발열체 전극(19)을 절연 기판(21)의 한쪽 측연부에 대향하는 다른 쪽 측연부에 형성하고, 발열체(15)를 발열체 인출 전극(18)의 인출부(18a)와 발열체 전극(19) 사이에 걸쳐 형성하며, 또한 부하 저항(16)을 발열체 인출 전극(18)의 인출부(18a)와 제1 전극(11) 사이에 걸쳐 형성해도 된다.9, the protector 20 has a lead portion 18a of the heating-element lead-out electrode 18 formed on one edge portion of the insulating substrate 21 and a heating-element electrode 19 The heating element 15 is formed between the lead portion 18a of the heating element lead-out electrode 18 and the heating-element electrode 19, and the heating element 15 is formed on the other side edge portion opposite to the one- The load resistor 16 may be formed between the lead portion 18a of the heating element lead-out electrode 18 and the first electrode 11. [

이것에 의하여, 보호 소자(20)는, 발열체(15) 및 부하 저항(16)이 인접하지 않고 열적으로 독립되어, 발열체(15)의 열이 부하 저항(16)에 전달하는 것에 의한 손실도 억제할 수 있다. 따라서 발열체(15)의 열을 효율적으로 가용 도체(22)에 전달하여, 빠르게 용단할 수 있다.The protection element 20 can suppress the loss caused by the heat of the heating element 15 being transferred to the load resistor 16 by the heating element 15 and the load resistor 16 being not adjacent but thermally independent can do. Therefore, the heat of the heat generating element 15 can be efficiently transferred to the usable conductor 22, and it can be rapidly fused.

또한 부하 저항(16)은 발열체(15)보다도 작은 크기로 형성하는 것이 바람직하다. 이것에 의하여, 보호 소자(20)는, 발열체(15)의 저항값 R1보다도 부하 저항(16)의 저항값 R2를 높게 하여, 전류 제어 소자(4)에 의하여 급전 경로가 개방되면, 배터리 스택(2)으로부터의 전류가 발열체(15)에 우선적으로 흘러, 빠르게 가용 도체(22)를 용융시킬 수 있다.It is preferable that the load resistor 16 is formed to have a smaller size than the heat generating element 15. [ The protective element 20 increases the resistance value R2 of the load resistor 16 to be higher than the resistance value R1 of the heating element 15 so that when the feed path is opened by the current control element 4, 2 flows preferentially to the heating element 15, so that the usable conductor 22 can be quickly melted.

[부하 저항의 배치예 2][Arrangement example 2 of load resistance]

또한 보호 소자(20)는, 도 10의 (A), (B)에 도시한 바와 같이, 부하 저항(16)을 절연 기판(21)의 이면(21b)에 형성해도 된다. 이 경우, 부하 저항(16)은, 제1 전극(11)과 스루홀(도시하지 않음)을 개재하여 절연 기판(21)의 이면(21b)에 형성된 외부 접속 단자(11a)와 접속됨과 함께, 절연 기판(21)의 이면(21b)에 형성되고, 발열체 인출 전극(18)과 스루홀(도시하지 않음)을 개재하여 접속된 외부 접속 단자(18a)와도 접속된다. 또한 부하 저항(16)은, 도시하지 않은 절연 부재에 의하여 피복되어 있는 것이 바람직하다.10A and 10B, the protection element 20 may be provided with the load resistor 16 on the back surface 21b of the insulating substrate 21. In this case, In this case, the load resistor 16 is connected to the external connection terminal 11a formed on the back surface 21b of the insulating substrate 21 via the first electrode 11 and the through hole (not shown) Is also formed on the back surface 21b of the insulating substrate 21 and connected to the external connection terminal 18a connected to the heating element lead-out electrode 18 via a through hole (not shown). It is preferable that the load resistor 16 is covered with an insulating member (not shown).

도 10에 도시하는 구성에 있어서도, 보호 소자(20)는, 발열체(15) 및 부하 저항(16)이 인접하지 않고 열적으로 독립되어, 발열체(15)의 열이 부하 저항(16)에 전달하는 것에 의한 손실도 억제할 수 있다. 따라서 발열체(15)의 열을 효율적으로 가용 도체(22)에 전달하여, 빠르게 용단할 수 있다.10, the protection element 20 is arranged such that the heat generating element 15 and the load resistor 16 are not adjacent to each other but are thermally independent and the heat of the heating element 15 is transmitted to the load resistor 16 It is possible to suppress the loss caused by the above. Therefore, the heat of the heat generating element 15 can be efficiently transferred to the usable conductor 22, and it can be rapidly fused.

또한 도 10에 도시하는 구성에 있어서는, 스루홀을 개재하여 접속된 외부 접속 단자(11a, 18a)를 경유하여 급전되는 부하 저항(16)으로의 급전 경로는, 발열체(15)로의 급전 경로에 비하여 고저항의 경로가 된다. 따라서 전류 제어 소자(4)에 의하여 급전 경로가 개방되면, 배터리 스택(2)으로부터의 전류가 발열체(15)에 우선적으로 흘러, 빠르게 가용 도체(22)를 용융시킬 수 있다.10, the feed path to the load resistor 16, which is fed via the external connection terminals 11a and 18a connected through the through-holes, is shorter than the feed path to the heating element 15 It becomes a path of high resistance. Therefore, when the current supply path is opened by the current control element 4, the current from the battery stack 2 flows preferentially to the heating element 15, so that the usable conductor 22 can be quickly melted.

또한 도 10에 도시하는 구성에 있어서도, 부하 저항(16)은 발열체(15)보다도 작은 크기로 형성하는 것이 바람직하다. 이것에 의하여, 보호 소자(20)는, 발열체(15)의 저항값 R1보다도 부하 저항(16)의 저항값 R2를 높게 하여, 전류 제어 소자(4)에 의하여 급전 경로가 개방되면, 배터리 스택(2)으로부터의 전류가 발열체(15)에 우선적으로 흘러, 빠르게 가용 도체(22)를 용융시킬 수 있다.10, it is preferable that the load resistor 16 is formed to have a smaller size than the heat generating element 15. [ The protective element 20 increases the resistance value R2 of the load resistor 16 to be higher than the resistance value R1 of the heating element 15 so that when the feed path is opened by the current control element 4, 2 flows preferentially to the heating element 15, so that the usable conductor 22 can be quickly melted.

[부하 저항의 배치예 3][Arrangement example 3 of load resistance]

또한 보호 소자(20)는 부하 저항(16)을 구비하지 않으며, 배터리 회로(1)을 구성하는 회로 기판에 실장됨으로써, 부하 저항(16)을 발열체 인출 전극(18)과 제1 전극(11) 사이에 걸쳐 부하 저항(16)이 접속되도록 해도 된다. 예를 들어 도 11에 도시한 바와 같이, 부하 저항(16)으로서 칩 저항(16a)을 사용한다. 보호 소자(20)는 회로 기판 상에 실장됨으로써, 제1 전극(11)과 접속되어 있는 외부 접속 단자(11a)가 회로 기판의 접속 전극(30)에 접속되고, 발열체 인출 전극(18)과 접속되어 있는 외부 접속 단자(18a)가 회로 기판의 접속 전극(31)에 접속된다. 그리고 칩 저항(16a)은 접속 전극(30, 31) 사이에 걸쳐 실장됨으로써, 발열체 인출 전극(18)과 제1 전극(11) 사이에 접속된다.The protection element 20 does not have the load resistor 16 and is mounted on the circuit board constituting the battery circuit 1 so that the load resistor 16 is connected to the heating element extraction electrode 18 and the first electrode 11, And the load resistor 16 may be connected between the terminals. For example, as shown in Fig. 11, a chip resistor 16a is used as the load resistor 16. Fig. The protection element 20 is mounted on the circuit board so that the external connection terminal 11a connected to the first electrode 11 is connected to the connection electrode 30 of the circuit board and connected to the heating element lead- The external connection terminal 18a is connected to the connection electrode 31 of the circuit board. The chip resistor 16a is mounted between the connection electrodes 30 and 31 so that it is connected between the heating element lead-out electrode 18 and the first electrode 11. [

이와 같이, 보호 소자(20)는 부하 저항(16)을 설치하지 않으며, 회로 기판에 실장됨으로써 부하 저항(16)과 접속되는 구성으로 함으로써, 배터리 스택(2)의 용량이나 배터리 스택(2)이 사용되는 전자 기기의 정격 등에 따라 부하 저항(16)의 저항값을 정함으로써, 보호 소자(20)는 부하 저항(16)의 저항값에 관계없이 모든 배터리 회로(1)에 삽입할 수 있다.The protection element 20 is connected to the load resistor 16 by being mounted on the circuit board without providing the load resistor 16 so that the capacity of the battery stack 2 or the capacity of the battery stack 2 The protection element 20 can be inserted into all the battery circuits 1 irrespective of the resistance value of the load resistor 16 by determining the resistance value of the load resistor 16 according to the rating of the electronic equipment to be used.

또한 도 11에 도시하는 구성에 있어서도, 스루홀을 개재하여 접속된 외부 접속 단자(11a, 18a)를 경유하여 급전되는 칩 저항(16a)으로의 급전 경로는, 발열체(15)로의 급전 경로에 비하여 고저항의 경로가 된다. 따라서 전류 제어 소자(4)에 의하여 급전 경로가 개방되면, 배터리 스택(2)으로부터의 전류가 발열체(15)에 우선적으로 흘러, 빠르게 가용 도체(22)를 용융시킬 수 있다.11, the feed path to the chip resistor 16a fed via the external connection terminals 11a, 18a connected through the through holes is shorter than the feed path to the heating element 15 It becomes a path of high resistance. Therefore, when the current supply path is opened by the current control element 4, the current from the battery stack 2 flows preferentially to the heating element 15, so that the usable conductor 22 can be quickly melted.

또한 도 11에 도시하는 구성에 있어서도, 보호 소자(20)는 발열체(15)의 저항값 R1보다도 칩 저항(16a)의 저항값 R2를 높게 하는 것이 바람직하다. 이것에 의하여, 전류 제어 소자(4)에 의하여 급전 경로가 개방되면, 배터리 스택(2)으로부터의 전류가 발열체(15)에 우선적으로 흘러, 빠르게 가용 도체(22)를 용융시킬 수 있다.11, it is preferable that the protection element 20 has a resistance value R2 of the chip resistor 16a higher than the resistance value R1 of the heating element 15. Thereby, when the feed path is opened by the current control element 4, the current from the battery stack 2 flows to the heating element 15 preferentially, and the usable conductor 22 can be quickly melted.

본 발명이 적용된 보호 회로(3) 및 보호 소자(20)는 배터리 회로(1)에 사용하는 것 외에도, 고전압 상태를 검출함으로써 전류 경로를 차단할 필요가 있는 각종 외부 회로에 사용할 수 있다.The protection circuit 3 and the protection element 20 to which the present invention is applied can be used for various external circuits which need to shut off the current path by detecting the high voltage state in addition to the use in the battery circuit 1. [

1: 배터리 회로
2: 배터리 스택
2a: 배터리 셀
3: 보호 회로
4: 전류 제어 소자
5: 검출 소자
10: 배터리 팩
11: 제1 전극
11a: 외부 접속 단자
12: 제2 전극
12a: 외부 접속 단자
13: 제1 퓨즈
14: 제2 퓨즈
15: 발열체
16: 부하 저항
16a: 칩 저항
18: 발열체 인출 전극
18a: 외부 접속 단자
19: 발열체 전극
20: 보호 소자
21: 절연 기판
21a: 표면
21b: 이면
22: 가용 도체
25: 절연 부재1: Battery circuit
2: Battery stack
2a: battery cell
3: Protection circuit
4: Current control element
5: Detection element
10: Battery pack
11: first electrode
11a: External connection terminal
12: Second electrode
12a: External connection terminal
13: first fuse
14: Secondary fuse
15: Heating element
16: Load resistance
16a: chip resistance
18: Heating element extraction electrode
18a: External connection terminal
19: Heating element electrode
20: Protection element
21: Insulated substrate
21a: Surface
21b:
22: available conductor
25: Insulation member

Claims (12)

절연 기판과,
발열체와,
상기 절연 기판에 적층되고, 외부 회로와 접속되는 제1, 제2 전극과,
상기 제1, 제2 전극 및 상기 제1, 제2 전극 간에 설치되어, 상기 발열체와 접속된 발열체 인출 전극에 적층되고, 가열에 의하여 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 전류 경로를 차단하는 가용 도체를 갖고,
상기 제1 전극과 상기 발열체 인출 전극 사이에 있어서 부하 저항이 상기 가용 도체와 병렬로 접속됨과 함께, 상기 부하 저항이 상기 외부 회로 및 상기 발열체에 직렬로 접속되는 보호 소자.An insulating substrate,
A heating element,
First and second electrodes laminated on the insulating substrate and connected to an external circuit;
And a heating element provided between the first and second electrodes and between the first and second electrodes and stacked on a heating element lead electrode connected to the heating element to cut off a current path between the first electrode and the second electrode by heating And having a usable conductor,
A load resistor is connected in parallel with the usable conductor between the first electrode and the heating element lead-out electrode, and the load resistor is connected in series to the external circuit and the heating element. 제1항에 있어서, 상기 부하 저항은, 상기 절연 기판의 상기 발열체와 동일한 표면 또는 반대면에 설치되어 있는 보호 소자.The protection device according to claim 1, wherein the load resistor is provided on the same surface or the opposite surface as the heating element of the insulating substrate. 제1항에 있어서, 상기 부하 저항은 외부 접속 부품인 보호 소자.The protection device according to claim 1, wherein the load resistor is an external connection part. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 회로는 배터리 회로이고,
상기 제1 전극은 배터리 스택과 접속되고,
상기 제2 전극은 상기 배터리 회로의 외부 접속 단자와 접속되어 있는 보호 소자.4. The battery pack according to any one of claims 1 to 3, wherein the external circuit is a battery circuit,
The first electrode is connected to the battery stack,
And the second electrode is connected to an external connection terminal of the battery circuit. 제4항에 있어서, 상기 가용 도체는, 상기 제1 전극과 상기 발열체 인출 전극을 접속하는 제1 퓨즈와, 상기 제2 전극과 상기 발열체 인출 전극을 접속하는 제2 퓨즈가 형성되고,
상기 제2 퓨즈가 상기 제1 퓨즈보다도 먼저 용단되는 보호 소자.The fuse of claim 4, wherein the usable conductor comprises: a first fuse connecting the first electrode and the heating-element lead-out electrode; and a second fuse connecting the second electrode and the heating-element lead-
Wherein the second fuse blows before the first fuse. 제5항에 있어서, 상기 발열체는 상기 제2 퓨즈측으로 편중되어 형성되어 있는 보호 소자.The protection device according to claim 5, wherein the heating element is formed by being biased to the second fuse side. 외부 회로에 접속되는 제1, 제2 전극과,
상기 제1, 제2 전극 간에 걸친 전류 경로 상에 직렬로 설치된 제1, 제2 퓨즈와,
상기 제1, 제2 퓨즈 간에 설치된 발열체 인출 전극과, 상기 외부 회로의 개방 단부와 접속된 발열체 전극과의 사이에 설치되어, 상기 제1, 제2 퓨즈를 용단하는 발열체를 갖고,
상기 제1 전극과 상기 발열체 인출 전극 사이에 있어서 부하 저항이 상기 제1 퓨즈와 병렬로 접속됨과 함께, 상기 부하 저항이 상기 제1 전극과 상기 발열체 전극 사이에 있어서 상기 발열체에 직렬로 접속되는 보호 회로.First and second electrodes connected to an external circuit,
First and second fuses provided in series on a current path extending between the first and second electrodes,
And a heating element provided between the heating element lead electrode provided between the first and second fuses and a heating element electrode connected to an open end of the outer circuit, the heating element for firing the first and second fuses,
Wherein a load resistor is connected in parallel with the first fuse between the first electrode and the heating element lead-out electrode, and the load resistor is connected between the first electrode and the heating-element electrode in series, . 제7항에 있어서, 상기 부하 저항을 구비하는 보호 회로.8. The protection circuit of claim 7, further comprising the load resistor. 제7항에 있어서, 상기 부하 저항은 외부 접속 부품인 보호 회로.8. The protection circuit according to claim 7, wherein the load resistor is an external connection part. 배터리 스택과,
상기 배터리 스택의 충방전 경로에 직렬로 접속된 제1, 제2 퓨즈와,
발열함으로써 상기 제1, 제2 퓨즈를 용단시켜 상기 충방전 경로를 차단하는 발열체와,
상기 배터리 스택 및 상기 발열체와 직렬로 접속됨과 함께, 상기 제1 퓨즈와 병렬로 접속된 부하 저항과,
상기 발열체와 직렬로 접속됨과 함께, 상기 배터리 스택과 병렬로 접속되고, 상기 발열체에 통전시켜 상기 배터리 스택을 차단하는 전류 제어 소자를 갖는 배터리 회로.A battery stack,
First and second fuses connected in series to the charge / discharge path of the battery stack,
A heat generating element for blowing the first and second fuses to cut off the charge / discharge path by generating heat,
A load resistor connected in series with the battery stack and the heating element and connected in parallel with the first fuse,
And a current control element connected in series with the heating element and connected in parallel with the battery stack, and for blocking the battery stack by energizing the heating element. 제10항에 있어서, 상기 제1 퓨즈와, 상기 제2 퓨즈와, 상기 발열체로, 보호 회로를 구성하는 배터리 회로.11. The battery circuit according to claim 10, wherein the first fuse, the second fuse, and the heating element form a protection circuit. 제11항에 있어서, 또한 상기 부하 저항으로 상기 보호 회로를 구성하는 배터리 회로.12. The battery circuit according to claim 11, further comprising the load resistor.
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