TW202109588A - 組合式保護元件與電池包 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種組合式保護元件與電池包，組合式保護元件包括：絕緣基板；連接電極；第一過電流保護元件；以及熱產生組件。絕緣基板，包含第一表面與第二表面。連接電極，配置在絕緣基板上，包含第一連接電極、第二連接電極、第三連接電極以及表面連接電極。第一過電流保護元件，配置在絕緣基板內，或者是，配置在絕緣基板上，在第一連接電極與第二連接電極之間，形成一個或複數個第一雙向電流路徑。熱產生組件，配置在絕緣基板上，或者是，配置在該絕緣基板內。熱產生組件與第一過電流保護元件二者彼此沒有電氣連接。

Description

組合式保護元件與電池包

本發明是有關於一種組合式保護元件與電池包，該組合式保護元件與電池包，特別是應用於需要一條或多條雙向電流，或者是，需要至少兩條不同額定電流的電力系統，或者是，具有各種不同組合等效線路的組合式保護元件，與主電路配合設計，可用來達成過電流或過電壓的保護功能。

先前技術文獻：TW 201545195A，先前具有熱產生組件或熱電阻的保護元件(如：先前技術文獻)，其可熔斷金屬與電極都是配置在絕緣基板的表面上，熱產生組件或熱電阻也是配置在絕緣基板上或絕緣基板內，其可熔斷金屬被熔斷的瞬間，其部分被熔融的可熔斷金屬四處飛濺容易造成電極之間絕緣阻抗不夠高的問題，而且熱產生組件或熱電阻與可熔斷金屬二者彼此電路連接，其連接的方式是固定的且無法改變的，其電氣特性也是無法改變的。上述保護元件的結構設計是非常沒有彈性，且安全性不足。舉例；不同的額定電流規格或不同的熱電阻的阻值規格保護元件都必須設計一種不同的型號，或者是，當電路連接設計需求改變時，是無法任意組合或改變的。如此，保護元件的生產製造會變得沒有彈性且製造成品的天數也會變長，以至於，庫存成本與呆滯庫存的風險都會增加，造成經營管理的困難。

本發明所欲解決的問題是：本發明提出一種組合式保護元件，除了可以達到最基本的過電流保護功能之外，也可避免部分被熔融的金屬導體四處飛濺。另，可將本發明的組合式保護元件當成半成品，藉由不同的電氣連接方式，或者是，另外新增一些元件藉由不同的電氣連接方式，組成不同等效電路的組合式保護元件，達到減少成品生產天數，增加產品組合的彈性，降低生產者的庫存成本與呆滯庫存的風險。

本發明提出一種組合式保護元件，包括：絕緣基板；連接電極；第一過電流保護元件；以及熱產生組件。絕緣基板，包含第一表面與第二表面，該絕緣基板是多層基板結構或單層基板結構。連接電極，配置在絕緣基板上或絕緣基板內，包含第一連接電極、第二連接電極、第三連接電極以及表面連接電極。第一過電流保護元件，配置在該絕緣基板內，或者是，配置在絕緣基板上，該每個第一過電流保護元件的兩端，各自分別電氣連接或耦接該第一連接電極與該第二連接電極，且在該第一連接電極與該第二連接電極之間，形成一個或複數個第一雙向電流路徑，當該第一雙向電流路徑被斷開後，從該絕緣基板的外觀上，看不到該第一過電流保護元件外觀或形狀的改變。熱產生組件，配置在與該第一過電流保護元件不同表面的該絕緣基板上，或者是，配置在該絕緣基板內，該熱產生組件的其中一端電氣連接或耦接該第三連接電極，該熱產生組件的其中另一端電氣連接或耦接該表面連接電極的其中一端，該熱產生組件與該第一過電流保護元件二者彼此沒有連接，或者是，該表面連接電極的其中另一端沒 有連接其他電子元件或電極。

本發明提出一種組合式保護元件，包括：絕緣基板；連接電極；第一過電流保護元件；以及熱產生組件。絕緣基板，包含第一表面與第二表面，該絕緣基板是多層基板結構或單層基板結構。連接電極，配置在絕緣基板上或絕緣基板內，包含第一連接電極、第二連接電極、第三連接電極以及表面連接電極。第一過電流保護元件，配置在該絕緣基板內，或者是，配置在絕緣基板上，該每個第一過電流保護元件的兩端，各自分別電氣連接或耦接該第一連接電極與該第二連接電極，且在該第一連接電極與該第二連接電極之間，形成一個或複數個第一雙向電流路徑，當該第一雙向電流路徑被斷開後，從該絕緣基板的外觀上，看不到該第一過電流保護元件外觀或形狀的改變。熱產生組件，配置在該絕緣基板上，或者是，配置在該絕緣基板內，該熱產生組件的其中一端電氣連接或耦接該第三連接電極，該熱產生組件的其中另一端電氣連接或耦接該表面連接電極的其中一端，且該表面連接電極在該絕緣基板上的正投影與該第一過電流保護元件在該絕緣基板上的正投影不重疊，該熱產生組件與該第一過電流保護元件二者彼此沒有連接，或者是，該表面連接電極的其中另一端沒有連接其他電子元件或電極。

本發明提出一種電池包888，包括：一個以上的電池單元；上述的組合式保護元件，組合式保護元件其以能夠阻斷流過一個以上的電池單元的電流之方式，連接於一個以上的電池單元。

本發明提出一種電池包888，包括：一個以上的電池單 元；上述的組合式保護元件，組合式保護元件其以能夠阻斷流過一個以上的電池單元的電流之方式，連接於一個以上的電池單元；偵測控制電路，其分別檢測一個以上的電池單元的電壓且依據一個以上的電池單元的電壓狀態來控制開關電路；以及開關電路，依據偵測控制電路的信號，而決定是否開啟流經組合式保護元件中熱產生組件的電流。

1:充電裝置或電子裝置

2:充放電控制電路

4-1、4-2、4-3、4-4:電池單元

5:偵測控制電路

6:開關電路

16:錫膏

17:熱反應元件

18:開口

100、200、300、400、500、600、700:組合式保護元件

110:絕緣基板

110a:第一表面

110b:第二表面

111:第一層絕緣基板

112:第二層絕緣基板

112x:通孔

113:第三層絕緣基板

114:第四層絕緣基板

120:連接電極

121:第一連接電極

122:第二連接電極

123:第三連接電極

124:表面連接電極

130:熱產生組件

140:絕緣保護層

141:助熔層

150、151:第一過電流保護元件

151a、151b:第一過電流保護元件的電極

160:第一低熔點熔斷元件

160a:上表面

160b:下表面

170:連接元件

180:第二低熔點熔斷元件

190:絕緣外殼體

888:電池包

I_c:充電電流路徑

I_d:放電電流路徑

I_c1、I_d1:第一雙向電流路徑

I_c2、I_d2:第二雙向電流路徑

I_c3、I_d3:第三雙向電流路徑

I/O 1、I/O 2、I/O 3、I/O 4:端電極

圖1為本發明實施例之一種組合式保護元件的剖面示意圖。

圖2為本發明實施例之一種組合式保護元件的俯視示意圖。

圖3為本發明實施例之一種組合式保護元件的仰視示意圖。

圖4A為本發明實施例之一種組合式保護元件的俯視示意圖。

圖4B為本發明實施例之一種組合式保護元件的俯視示意圖。

圖4C為本發明實施例之一種組合式保護元件的仰視示意圖。

圖5為本發明實施例之一種組合式保護元件的等效電路圖。

圖6A為本發明實施例之一種組合式保護元件的剖面示意圖。

圖6B為本發明實施例之一種組合式保護元件的剖面示意圖。

圖7為本發明實施例之一種組合式保護元件的剖面示意圖。

圖8為本發明實施例之一種組合式保護元件的剖面示意圖。

圖9為本發明實施例之一種組合式保護元件的剖面示意圖。

圖10為本發明實施例之一種組合式保護元件的剖面示意圖。

圖11為本發明實施例之一種組合式保護元件的剖面示意圖。

圖12為本發明實施例之一種組合式保護元件的剖面示意圖。

圖13為本發明實施例之一種組合式保護元件的剖面示意圖。

圖14為本發明實施例之一種組合式保護元件的等效電路圖。

圖15為本發明實施例之一種組合式保護元件的等效電路圖。

圖16為本發明實施例之一種組合式保護元件的等效電路圖。

圖17為本發明實施例之一種組合式保護元件的剖面示意圖。

圖18為本發明實施例之一種組合式保護元件的剖面示意圖。

圖19為本發明實施例之一種組合式保護元件的仰視示意圖。

圖20為本發明實施例之一種組合式保護元件的仰視示意圖。

圖21為本發明實施例之一種絕緣外殼體的外觀示意圖。

圖22為本發明實施例之一種保組合式護元件的等效電路圖。

圖23為本發明實施例之一種組合式保護元件的等效電路圖。

圖24為本發明實施例之一種組合式保護元件的等效電路圖。

圖25為本發明實施例之一種組合式保護元件的等效電路圖。

圖26為本發明實施例之一種組合式保護元件的仰視示意圖。

圖27為本發明實施例之一種組合式保護元件的等效電路圖。

圖28為本發明實施例之一種電池包的電路圖。

圖29為本發明實施例之一種組合式保護元件的俯視示意圖。

圖30為本發明實施例之一種組合式保護元件的仰視示意圖。

圖31為本發明實施例之一種組合式保護元件的剖面示意圖。

圖32為本發明實施例之一種組合式保護元件的等效電路圖。

圖33為本發明實施例之一種組合式保護元件的等效電路圖。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵和技術內容，請參閱以下相關的實施例，並配合所附圖式作詳細說明。需說明的是，本發明的圖式為示意性的圖式，各相關尺寸的比率或有與現實情況不同。實際或具體的尺寸應參考以下的說明自行判斷而調整。各圖式之間亦可能發生彼此的尺寸或比率關係不同，亦請參考以下的說明自行判斷而調整。

圖1、圖2、圖3繪示為本發明之一實施例之組合式保護元件100的剖面、俯視、仰視示意圖，圖5為本發明組合式保護元件100的等效電路圖。請同時參考圖1、2、3、5，本實施例之組合式保護元件100，包括：絕緣基板110，包含第一表面110a與第二表面110b，絕緣基板110是多層基板結構(111、112、113、114)或單層基板結構(參考圖6B)。連接電極120，配置在絕緣基板110上(參考圖2、3)或絕緣基板110內(參考圖1)，包含第一連接電極121、第二連接電極122、第三連接電極123以及表面連接電極124。第一過電流保護元件(150、151)，包含熔斷元件、可恢復式過電流保護元件等二者中的任一者或二者的組合。一個或複數個第一過電流保護元件(150、151)，第一過電流保護元件150配置在該絕緣基板110內，第一過電流保護元件151配置在絕緣基板110上或第二表面110b。當然，第一過電流保護元件151也可以配置在絕緣基板110第一表面110a(參考圖4A)，且表面連接電極124在絕緣基板110上的正投影與第一過電流保護元件151在絕緣基板110上的正投影不重疊。配置於絕緣基板110上的熔斷元件151包含低溫或高溫熔斷元件(例如：SMD 或貼片式保險絲)、雙金屬過電流保護元件(或可稱為：可恢復式過電流保護元件)、PTC元件(或可稱為：可恢復式過電流保護元件)三者中的任一者。配置在該絕緣基板110內的第一過電流保護元件150包含低溫或高溫的金屬箔、低溫或高溫的導電層(導電膏印刷製成)二者中的任一者。每個第一過電流保護元件(150、151)的兩端，各自分別電氣連接或耦接第一連接電極121與第二連接電極122，且在第一連接電極121與第二連接電極122之間，形成一個或複數個第一雙向電流路徑(Ic₁、I_d1)。當第一雙向電流路徑(Ic₁、I_d1)被斷開後，從絕緣基板110的外觀上，看不到第一過電流保護元件(150、151)外觀或形狀的改變，不會有被熔融的金屬四處飛濺。本實施例之第一過電流保護元件(150、151)或熔斷元件可以選擇如：具有陶瓷材料或塑膠材料或高分子材料或業界習知的封裝材料所製成的過電流保護元件，而不是像先前技術中外露的金屬導體或熔斷時會產生外觀變化而四處飛濺的熔斷元件。當然，若是本實施例之第一過電流保護元件(150、151)配置在絕緣基板110內，就不需要額外的封裝材料，因為絕緣基板110就是封裝材料。本實施例之第一過電流保護元件(150、151)的優點是適合應用端迴焊的組裝製程，電流路徑被斷開時，不會有被熔融的金屬四處飛濺。當然，本實施例之第一過電流保護元件(150、151)也可以選擇可恢復式過電流保護元件，如：PTC元件或雙金屬元件。熱產生組件130，配置在絕緣基板110上，或者是，配置在與第一過電流保護元件151不同表面的絕緣基板110的第一表面110a，或者是，配置在絕緣基板110內，熱產生組件130的其中一端電氣連接或耦接第三連接電極123，熱產生組件130的其中另一端電氣 連接或耦接表面連接電極124的其中一端。熱產生組件130與第一過電流保護元件(150、151)二者彼此沒有電氣連接，或者是，表面連接電極124的其中另一端沒有連接其他電子元件或電極(參考圖2、4A、4C)。本實施例之組合式保護元件100，除了第一過電流保護元件(150、151)可以達到過電流保護功能之外，可藉由更換不同的第一過電流保護元件151，來調整組合式保護元件100的額定電流值。另外，也可藉由電流流經熱產生組件130而產生熱，讓有需要熱變化或熱感應的電路可以使用。另外，將本發明的組合式保護元件100，藉由後續組裝製程將第一過電流保護元件(150、151)與熱產生組件130不同的電氣連接方式(請參考圖3、19、20、26)，藉由絕緣基板第二表面110b上的表面連結電極124、第一連結電極121、第二連接電極122、第三連接電極123，可以有多種不同的連接方式，或者是，另外新增一些元件(例如：第一低熔點熔斷元件160、第二低熔點熔斷元件180、端電極I/O 1、2、3、4)，藉由不同的電氣連接方式，組成不同等效電路的組合式保護元件200、300、400、500、600、700(本發明的其他實施例)，提升產品的應用範圍，減少成品生產天數，增加產品組合的彈性，降低生產者的庫存成本與呆滯庫存的風險。

本實施例之組合式保護元件100中的絕緣基板110，其材料包含陶瓷材料、氧化鋁、氮化鋁、氧化鋯、低溫共燒陶瓷(LTCC)、高溫共燒陶瓷(HTCC)等其中之一者或其中之至少二者組合為主原料的材料，經燒結製程，一次或多次燒結而成。低溫共燒陶瓷(LTCC)材料在開發上，由於需與銀或銅電極共燒，故燒結溫度大多控制在900℃以下。氧化鋁、高溫共燒陶瓷(HTCC)材料的燒結溫度大多控制在1200℃ 以上。絕緣基板110可以是多層基板結構(如圖1：四層基板111、112、113、114)，且可以低溫共燒陶瓷(LTCC)製程或高溫共燒陶瓷(HTCC)製程，一次或多次燒結而成，或者是，單層基板結構(110)(參考圖6B)，例如：可採用業界習知的氧化鋁基板或氮化鋁基板或其他陶瓷基板等。絕緣基板110，包含第一表面110a與第二表面110b。連接電極120，包含第一連接電極121、第二連接電極122、第三連接電極123以及表面連接電極124。第一連接電極121與第二連接電極122，配置在絕緣基板110的第二表面110b上，也可以延伸至絕緣基板110內，或者是，延伸至絕緣基板110的第一表面110a(參考圖4A)，或者是，延伸至絕緣基板110內與第一表面110a。第一連接電極121與第二連接電極122，也可以配置在絕緣基板110的第一表面110a上(參考圖4B)，而不延伸至絕緣基板110的第二表面110b(參考圖4C)。第三連接電極123與表面連接電極124，配置在絕緣基板110的第一表面110a上，也可以延伸至絕緣基板110的第二表面110b(參考圖3、4C)，或者是，延伸至絕緣基板110內(參考圖9)與第二表面110b，或者是，第三連接電極123與表面連接電極124，配置在絕緣基板110內，延伸至絕緣基板110的第一表面110a(參考圖9)或第二表面110b上。第一連接電極121、第二連接電極122、第三連接電極123以及表面連接電極124，也可以配置在絕緣基板110內，且延伸至絕緣基板110的第一表面110a或第二表面110b上(參考圖1)。表面連接電極124也可以延伸至熱產生組件130上(參考圖2)，位於熱產生組件130上的表面連接電極124，其表面的高度高於第一連接電極121、第二連接電極122以及第三連接電極123(參考圖1、2)。變形例，表面連接電極124也 可以不延伸至熱產生組件130上(參考圖4B)，而延伸至絕緣基板110的第二表面110b(參考圖4C)，表面連接電極124與熱產生組件130在絕緣基板110上的投影可以重疊(參考圖4B、4C)，也可以不重疊。連接電極120的材料包含金、銀、銅、錫、鎳為主原料或其他任何業界習知的導電金屬為主原料的材料。連接電極120可以是用印刷製程製作而成的任何形狀的金屬箔或是以壓合製程製作而成的任何形狀的金屬片或金屬塊。第一過電流保護元件(150、151)，包含一個熔斷元件151與三個熔斷元件150，三個熔斷元件150配置在該絕緣基板110內，一個熔斷元件151配置在絕緣基板110的第二表面110b，每個第一過電流保護元件(150、151)的兩端，各自分別電氣連接或耦接第一連接電極121與第二連接電極122，且在第一連接電極121與第二連接電極122之間，形成複數個彼此互相電氣並聯的第一雙向電流路徑(Ic₁、I_d1)(參考圖5)。當然，本實施例也可以只有一個第一過電流保護元件150配置在絕緣基板110內，或者是，只有一個第一過電流保護元件151配置在該絕緣基板110的第二表面110b(參考圖3)或第一表面110a(參考圖4A)。若第一過電流保護元件151與熱產生組件130配置在絕緣基板110上相同的表面(例如：第一表面110a，參考圖4A)，則熱產生組件130在絕緣基板110上的正投影與第一過電流保護元件151在絕緣基板110上的正投影不重疊，或者是，表面連接電極124在絕緣基板110上的正投影與第一過電流保護元件151在絕緣基板110上的正投影不重疊。第一過電流保護元件150配置在絕緣基板110內，包含金、銀、銅、錫、鎳、LTCC、HTCC等其中一者為主原料或其中二者以上為主原料的材料，以印刷製程印製在第二 層絕緣基板112、第三層絕緣基板113、第四層絕緣基板114上。第一過電流保護元件151可採用一般業界習知的過電流保護元件，如：熔斷元件或貼片式保險絲(Fuse)或可恢復式過電流保護元件(如PTC或雙金屬元件)，以迴焊製程將二個第一過電流保護元件的電極151a、151b分別焊接在第一連接電極121與第二連接電極122上。第一過電流保護元件(150、151)的熔斷溫度在270℃至1500℃之間，較佳的是在300℃至1000℃之間。熱產生組件130，以印刷製程將熱產生組件130印刷在與第一過電流保護元件151不同表面的絕緣基板110的第一表面110a(參考圖2)(當然，也可以印刷在該絕緣基板110內，或者是，印刷在與第一過電流保護元件151相同表面的絕緣基板110的第一表面110a，參考圖4A、4B)，熱產生組件130的其中一端電氣連接或耦接第三連接電極123，熱產生組件130的其中另一端電氣連接或耦接表面連接電極124的其中一端，熱產生組件130與第一過電流保護元件150/151二者彼此沒有連接，或者是，表面連接電極124的其中另一端沒有連接其他電子元件或電極(參考圖2、4A、4C)。熱產生組件130的材料包括二氧化釕(RuO₂)、銀、銅、鈀、白金、鉑、鈦、碳黑黏著劑等其中之一或其中部分組合物。熱產生組件130的熱可以達到的溫度可以控制在100℃至1000℃之間，較佳的是控制在300℃至1000℃之間，所以調整熱產生組件130發熱所能達到的最高溫度，可以決定熱產生組件130是否可以熔斷第一過電流保護元件(150、151)。本實施例組合式保護元件100另包括絕緣保護層140，配置在熱產生組件130上且覆蓋在熱產生組件130與部分的第三連接電極123與表面連接電極124。絕緣保護層140主要的功能是：當表面連接電 極124延伸至熱產生組件130上(參考圖2)時，絕緣保護層140配置在熱產生組件130與部分表面連接電極124二者之間，目的是防止在熱產生組件130上的部分表面連接電極124與熱產生組件130二者電氣連接。部分表面連接電極124在絕緣基板110上的正投影與熱產生組件130在絕緣基板110上的正投影重疊。當然，本實施例組合式保護元件100的表面連接電極124也可以不延伸至熱產生組件130上，如此，就可以有或沒有絕緣保護層140。另外，本發明中的另一實施例的組合式保護元件200(參考圖9)中的組合式保護元件100，其中，熱產生組件130配置在絕緣基板110內，如此就可以不需要絕緣保護層140，因表面連接電極124不會延伸至熱產生組件130的表面上，第三連接電極123與表面連接電極124，配置在絕緣基板110內，表面連接電極124延伸至絕緣基板110的第一表面110a上。換言之，本實施例之組合式保護元件100可以包括或不包括絕緣保護層140。另外，本發明中的另一實施例的組合式保護元件200(參考圖6A)中的組合式保護元件100，還包括通孔112x與助熔層141，組合式保護元件100的一個第一過電流保護元件150配置在絕緣基板110內(第一層絕緣基板111與第二層絕緣基板112之間，或者是，第一層絕緣基板111上)，通孔112x配置在絕緣基板110上(貫通第二絕緣基板112)且接觸或耦接第一過電流保護元件150的表面，其中，助熔層141配置在第一過電流保護元件150的表面上或通孔112x內。當第一過電流保護元件150過電流發熱或熱產生組件發熱時，助熔層141會幫助第一過電流保護元件150降低熔點或縮短熔斷時間。助熔層141的材料包括熔點低於第一過電流保護元件150的材料或金屬材料或任何業界習知的助熔材料。另外，本實施例 之組合式保護元件100的等效電路(如：圖5)，第一過電流保護元件(150、151)與熱產生組件130二者各自獨立，彼此沒有電氣連接。

圖6A、圖6B、圖7繪示為本發明之另一實施例之組合式保護元件200的剖面示意圖，圖14為本實施例之組合式保護元件200的等效電路圖。請同時參考圖6A、圖6B與圖1，圖6A、圖6B實施例之組合式保護元件200與圖1之組合式保護元件100相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例之組合式保護元件200另包括：第一低熔點熔斷元件160、第一端電極I/O 1、第二端電極I/O 2、第三端電極I/O 3以及第四端電極I/O 4。另外，本實施例之組合式保護元件100只有一個第一過電流保護元件151(圖6B)，配置在絕緣基板110(單層基板結構)的第二表面110b。當然，本實施例之組合式保護元件100也可以只有一個第一過電流保護元件150，配置在絕緣基板110內(參考圖6A)。第一低熔點熔斷元件160的材料包括金、銀、銅、錫、鉛、鉍、鋅等其中之一為主的材料，或者是，第一低熔點熔斷元件160的材料包括金、銀、銅、錫、鉛、鉍、鋅等其中至少二者的組合為主材料的有鉛或無鉛的合金。第一低熔點熔斷元件160的熔斷溫度在600℃以下，較佳的是在260℃至600℃之間。第一低熔點熔斷元件160的熔斷溫度低於第一過電流保護元件(150、151)的熔斷溫度。端電極的材料包含金、銀、銅、錫、鎳為主原料或其他業界習知的導電金屬為主原料的材料，端電極是以壓合製程或其他業界習知的製程，製作而成的任何形狀的金屬片或金屬塊。第一低熔點熔斷元件160的下表面160b配置在第一端電極I/O 1與第二端電極I/O 2上，第一低熔點熔斷元件160電氣連接或耦接第一端電極I/O 1與第 二端電極I/O 2，形成第二雙向電流路徑(Ic₂、I_d2)(參考圖14、圖15、圖16)。第三端電極I/O 3電氣連接或耦接第三連接電極123(參考圖7、圖14、圖15、圖16)。第四端電極I/O 4電氣連接或耦接第一連接電極121(參考圖7、圖14、圖15、圖16)。表面連接電極124配置在第一低熔點熔斷元件160的上表面160a(參考圖6B、圖8、圖9)，或者是，表面連接電極124配置在第一低熔點熔斷元件160中央區域的上表面160a(參考圖6B)，或者是，表面連接電極124配置在該第一低熔點熔斷元件160與第二端電極I/O 2二者重疊區域的第一低熔點熔斷元件160的表面(參考圖8、圖9)，或者是，表面連接電極124配置在該第二端電極I/O 2的表面(參考圖13)，或者是，表面連接電極124配置在第一低熔點熔斷元件160與第二端電極I/O 2二者重疊區域的第二端電極I/O 2的表面(參考圖13)。第二連接電極122電氣連接或耦接第二端電極I/O 2(參考圖6B、圖8、圖14、圖16)，或者是，第二連接電極122電氣連接或耦接表面連接電極124，本實施例是藉由連接元件170電氣連接或耦接第二連接電極122與表面連接電極124(參考圖15、圖26)。另外，本實施例之組合式保護元件200，另包括：絕緣外殼體190(參考圖6B、圖21)。第一端電極I/O 1、第二端電極I/O 2、第三端電極I/O 3以及第四端電極I/O 4貫穿絕緣外殼體190，且由絕緣外殼體190支撐。第一端電極I/O 1與絕緣外殼體190之間具有第一間隙G1。第二端電極I/O 2與絕緣外殼體190之間具有第二間隙G2。第一間隙G1與第二間隙G2可以相同(參考圖6B)，也可以不同(參考圖13)。當然，第一端電極I/O 1、第二端電極I/O 2與絕緣外殼體190之間也可以沒有間隙(參考圖12)。上述第一端電極I/O 1、第二端電極I/O 2與絕緣外殼體190 之間的間隙結構關係，也適用於第三端電極I/O 3以及第四端電極I/O 4。絕緣外殼體190的成分包含聚合物(polymer)與陶瓷材料等其中之一者或兩者的組合。其中，該陶瓷材料包含碳化矽SiC、氧化鋁、氮化鋁、氮化矽SiN、石墨等其中任一者或其中的兩者以上的組合。其中，聚合物包含耐熱性良好的工程塑膠中的任一種或二種以上的組合。本實施例之組合式保護元件200的絕緣外殼體19的主成分為聚合物(polymer)，包含聚苯硫醚(Polyhenylenesulfide)。絕緣外殼體基體190的至少一個表面具有開口18(參考圖21)。需說明的是，本實施例之組合式保護元件200的保護動作情況(1)：當第一低熔點熔斷元件發生過電流的情況時，位於表面連接電極124與第一端電極I/O 1之間的第一低熔點熔斷元件160會被熔斷(參考圖10)。保護動作情況(2)當熱產生組件130發熱時，第一低熔點熔斷元件160被熔斷，第一過電流保護元件151不會被熔斷(參考圖11)，或者是，第一低熔點熔斷元件160比第一過電流保護元件150先被熔斷(參考圖12)。

圖32、圖33為本實施例之組合式保護元件700的等效電路圖。請同時參考圖32、圖33與圖14，圖32、圖33實施例之組合式保護元件700與圖14之組合式保護元件200相似，惟二者主要差異之處在於：第一過電流保護元件150/151與熱產生組件130串聯連接於第二雙向電流路徑(Ic₂、I_d2)以及第三端電極I/O 3之間。本實施例之組合式保護元件700中的第一過電流保護元件150/151或熱產生組件130的其中一端連接第一低熔點熔斷元件160的中央位置。

圖17、圖18繪示為本發明之另一實施例之組合式保護元 件300的剖面示意圖，圖22、圖23、圖24為本實施例之組合式保護元件300的等效電路圖。請同時參考圖17與圖1，圖17實施例之組合式保護元件300與圖1之組合式保護元件100相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例之組合式保護元件300另包括：第一低熔點熔斷元件160、第一端電極I/O 1、第二端電極I/O 2以及第三端電極I/O 3。另外，組合式保護元件100只有一個第一過電流保護元件151，配置在絕緣基板110的第二表面110b。第一低熔點熔斷元件160配置在第一端電極I/O 1與第二端電極I/O 2上，第一低熔點熔斷元件160電氣連接或耦接第一端電極I/O 1與第二端電極I/O 2，在第一端電極I/O 1與第二端電極I/O 2之間形成第二雙向電流路徑(Ic₂、I_d2)(參考圖22、圖23、圖24)，第一過電流保護元件151與熱產生組件130電氣串聯於第二雙向電流路徑(Ic₂、I_d2)與第三端電極I/O 3之間，或者是，第二連接電極122耦接或電氣連接第一端電極I/O 1或第二端電極I/O 2(參考圖24、圖17)，第一連接電極121耦接或電氣連接表面連接電極124(參考圖20)，第三連接電極123耦接或電氣連接第三端電極I/O 3，或者是，表面連接電極124耦接或電氣連接第一端電極I/O 1或第二端電極I/O 2(參考圖22、圖23)，第三連接電極123耦接或電氣連接第二連接電極122(參考圖19)，第一連接電極121耦接或電氣連接第三端電極I/O 3。

圖25繪示為本發明之另一實施例之組合式保護元件400的等效電路圖。請同時參考圖25與圖24，圖25實施例之組合式保護元件400與圖24之組合式保護300相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例之組合式保護元件400另包括：第二低熔點熔斷元件180以及第四端電極I/O 4，第二低熔點熔斷元件180電氣連接或耦接第四端電極I/O 4 與第二端電極I/O 2，在第四端電極I/O 4與第二端電極I/O 2之間形成第三雙向電流路徑(Ic₃、I_d3)。第二低熔點熔斷元件180與第一低熔點熔斷元件160材料相似，但通過電流的截面積可以相同，也可以不同。第二低熔點熔斷元件180的熔斷溫度在600℃以下，較佳的是在260℃至600℃之間。

圖27繪示為本發明之另一實施例之組合式保護元件500的等效電路圖。請同時參考圖27與圖5，圖27實施例之組合式保護元件500與圖5之組合式保護100相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例之組合式保護元件500另包括：第二端電極I/O 2、第三端電極I/O 3以及第四端電極I/O 4。第二端電極I/O 2耦接或電氣連接第二連接電極122，第三端電極I/O 3耦接或電氣連接第三連接電極123，第四端電極I/O 4耦接或電氣連接第一連接電極121。其中，表面連接電極124耦接或電氣連接第二連接電極122(參考圖26)。

圖28繪示為本發明之一實施例之電池包888的電路圖，電池包888包括：4個電池單元4-1、4-2、4-3、4-4；上述的組合式保護元件100、200、300、400、500、600、700中的任一個，該組合式保護元件其以能夠阻斷流過四個電池單元4-1、4-2、4-3、4-4的電流之方式，連接於四個電池單元4-1、4-2、4-3、4-4；偵測控制電路5，其分別檢測四個電池單元4-1、4-2、4-3、4-4的電壓且依據四個電池單元4-1、4-2、4-3、4-4的電壓狀態來控制開關電路6；以及開關電路6，依據偵測控制電路5的信號，而決定是否開啟流經組合式保護元件中熱產生組件130的電流。詳細來說，組合式保護元件100、200、300、400、500、600、700中任一個 串聯連接於充電控制電路2與電池單元4-1、4-2、4-3、4-4之間，能夠阻斷流過四個電池單元4-1、4-2、4-3、4-4的電流，本實施例之電池包888也可以沒有偵測控制電路5以及開關電路6。組合式保護元件100、200、300、400、500、600、700中任一個的熱產生組件130經由第三端電極I/O 3或第三連接電極123連接開關電路6。組合式保護元件100、200、300、400、500、600、700中任一個組合式保護元件提供一條或一條以上的充放電電流路徑(Ic₁、I_d1、Ic₂、I_d2、Ic₃、I_d3)。當電池包888充電或放電時，電流超過額定電流值時，組合式保護元件100、200、300、400、500、600、700中的任一個，會提供電池包888過電流保護的功能。當偵測控制電路5檢測到任一個電池單元(4-1、4-2、4-3、4-4)過充(電壓高於設定值)時，會開啟流經組合式保護元件中熱產生組件130的電流，熱產生組件130會發熱熔斷一個或一個以上的熔斷元件(150、151、160、180)或影響熱反應元件17，提供電池包888過充保護的功能。

需特別說明的是，上述電池包888的其中一實施例包括的組合式保護元件是組合式保護元件100，其中第一過電流保護元件150/151串聯連接於充電控制電路2與電池單元4-1、4-2、4-3、4-4之間，能夠阻斷流過四個電池單元4-1、4-2、4-3、4-4的電流。表面連接電極124連接電池單元4-1、4-2、4-3、4-4，第三連接電極123連接開關電路6。則本實施例的電池包888，具有一條流經組合式保護元件100的第一連接電極121與第二連接電極122的雙向可充放電的電流路徑(Ic、I_d)，本實施例的組合式保護元件100具有充電或放電時的過電流保護功能，可以提供電池包888的過電流保護功能。當然，當電池包888發生電池單元 過充時，電流流經本實施例的組合式保護元件100的熱產生組件130時，熱產生組件130發熱會熔斷第一過電流保護元件(150/151)，但本實施例的組合式保護元件100中的熱產生組件130與第一過電流保護元件(150/151)沒有連接，所以熔斷的時間會比較長。

圖29、圖30繪示為本發明之另一實施例之組合式保護元件600的俯視、仰視示意圖，圖31繪示為圖29、圖30之組合式保護元件600的剖面示意圖。本實施例之組合式保護元件600，包括：絕緣基板110；連接電極120；第一過電流保護元件150；熱產生組件130；以及熱反應元件17。請同時參考圖31與圖1，圖31實施例之組合式保護元件600與圖1之組合式保護100相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例之組合式保護元件600另包括：熱反應元件17。熱反應元件17是會因外在溫度或熱產生組件130溫度的變化而改變或維持原來本身的狀態或參數值。絕緣基板110是多層基板結構(111、112)。連接電極120，配置在絕緣基板110上，包含第一連接電極121、第二連接電極122、第三連接電極123以及表面連接電極124。第一過電流保護元件，包含一個第一過電流保護元件150，配置在該絕緣基板110內。熱產生組件130，配置在絕緣基板110上，熱產生組件130的其中一端電氣連接或耦接第三連接電極123，熱產生組件130的其中另一端電氣連接或耦接表面連接電極124。熱產生組件130與第一過電流保護元件150二者彼此沒有電氣連接。熱反應元件17配置在熱產生組件130上，或者是，配置在第三連接電極123或表面連接電極124，熱反應元件17與熱產生組件130彼此沒有電氣連接。熱產生組件130的熱可以經由熱產生組件130或第三連接電極123或 表面連接電極124傳遞至熱反應元件17。另外，本實施例的另一種應用，熱反應元件17的其中一端電氣連接或耦接第三連接電極123，熱反應元件17的其中另一端電氣連接或耦接表面連接電極124，形成一雙向電流路徑。本實施例的組合式保護元件600在熱反應元件17與熱產生組件130之間具有絕緣保護層140，但也可像組合式保護100實施例的說明不需要絕緣保護層140。熱反應元件17包含熱敏電阻、雙金屬元件、正溫度係數元件(PTC)等或其他業界習知的熱反應元件17。本實施例之熱反應元件17可以選擇雙金屬元件的過電流保護元件，熱反應元件17初始狀態是導通狀態，當過電流發生時，雙金屬元件會斷開成為斷路狀態，電流改流經熱產生組件130，熱產生組件130因電流流過而發熱，熱產生組件130發熱使雙金屬元件(熱反應元件17)能維持在斷路狀態，克服了雙金屬元件會斷路後會在導通，導通後又在斷路的問題。

最後，需說明的是，本實施例之組合式保護元件100的另一項技術特徵是：在絕緣基板110上焊接不同額定電流值的該第一過電流保護元件151，會改變該第一雙向電流路徑(Ic₁、I_d1)的額定電流值。本實施例的第一過電流保護元件(150、151)，包含一個或複數個第一過電流保護元件(150、151)，因本實施例的第一過電流保護元件151是以焊接方式來完成的，即使在組合式保護元件100已經生產完成後，也可以隨時更換第一過電流保護元件151的額定電流值，來改變第一雙向電流路徑(Ic₁、I_d1)的額定電流值，這是現有的保護元件無法做到的。當然，此技術特徵也可以適用於其他實施的組合式保護元件200、300、400、500、600、700。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，都屬於本發明的範圍內，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其運用本發明說明書及圖式內容所為之類似變化，均包含於本發明之專利範圍內。

100:組合式保護元件

110:絕緣基板

110a:第一表面

110b:第二表面

111:第一層絕緣基板

112:第二層絕緣基板

113:第三層絕緣基板

114:第四層絕緣基板

121:第一連接電極

122:第二連接電極

123:第三連接電極

124:表面連接電極

130:熱產生組件

140:絕緣保護層

150、151:第一過電流保護元件

151a、151b:第一過電流保護元件的電極

Claims (17)

1. 一種組合式保護元件，包括：

   絕緣基板，包含第一表面與第二表面，該絕緣基板是多層基板結構或單層基板結構；

   連接電極，配置在該絕緣基板上或該絕緣基板內，包含第一連接電極、第二連接電極、第三連接電極以及表面連接電極；

   第一過電流保護元件，配置在該絕緣基板內，或者是，配置在該絕緣基板上，該第一過電流保護元件的兩端，各自分別電氣連接或耦接該第一連接電極與該第二連接電極，且在該第一連接電極與該第二連接電極之間，形成一個或複數個第一雙向電流路徑，當該第一雙向電流路徑被斷開後，從該絕緣基板的外觀上，看不到該第一過電流保護元件外觀或形狀的改變；以及

   熱產生組件，配置在與該第一過電流保護元件不同表面的該絕緣基板上，或者是，配置在該絕緣基板內，該熱產生組件的其中一端電氣連接或耦接該第三連接電極，該熱產生組件的其中另一端電氣連接或耦接該表面連接電極的其中一端，該熱產生組件與該第一過電流保護元件二者彼此沒有連接，或者是，該表面連接電極的其中另一端沒有連接其他電子元件或電極。
2. 一種組合式保護元件，包括：

   絕緣基板，包含第一表面與第二表面，該絕緣基板是多層基板結構或單層基板結構；

   連接電極，配置在該絕緣基板上或該絕緣基板內，包含第一連接電極、第二連接電極、第三連接電極以及表面連接電極；

   第一過電流保護元件，配置在該絕緣基板內，或者是，配置在該絕緣基板上，該第一過電流保護元件的兩端，各自分別電氣連接或耦接該第一連接電極與該第二連接電極，且在該第一連接電極與該第二連接電極之間，形成一個或複數個第一雙向電流路徑，當該第一雙向 電流路徑被斷開後，從該絕緣基板的外觀上，看不到該第一過電流保護元件外觀或形狀的改變；以及

   熱產生組件，配置在該絕緣基板上，或者是，配置在該絕緣基板內，該熱產生組件的其中一端電氣連接或耦接該第三連接電極，該熱產生組件的其中另一端電氣連接或耦接該表面連接電極的其中一端，且該表面連接電極在該絕緣基板上的正投影與該第一過電流保護元件在該絕緣基板上的正投影不重疊，該熱產生組件與該第一過電流保護元件二者彼此沒有連接，或者是，該表面連接電極的其中另一端沒有連接其他電子元件或電極。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的組合式保護元件，還包括第一低熔點熔斷元件、第一端電極以及第二端電極，該第一低熔點熔斷元件配置在該第一端電極與該第二端電極上，該第一低熔點熔斷元件電氣連接或耦接該第一端電極與該第二端電極，形成第二雙向電流路徑，該表面連接電極配置在該第一低熔點熔斷元件的上表面，或者是，該表面連接電極配置在該第一低熔點熔斷元件中央區域的上表面，或者是，該表面連接電極配置在該第一低熔點熔斷元件與該第二端電極二者重疊區域的該第一低熔點熔斷元件的表面，或者是，該表面連接電極配置在該第二端電極或該第一端電極的表面，或者是，該表面連接電極配置在該第一低熔點熔斷元件與該第二端電極或該第一端電極二者重疊區域的該第二端電極或該第一端電極的表面。
4. 如申請專利範圍第3項所述的組合式保護元件，還包括第三端電極，其中，該第二連接電極電氣連接或耦接該表面連接電極，或者是，該第二連接電極電氣連接或耦接該第二端電極，或者是，該第一過電流保護元件與該熱產生組件串聯連接於該第二雙向電流路徑以及該第三端電極之間。
5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的組合式保護元件， 其中，該第二連接電極電氣連接或耦接該表面連接電極。
6. 如申請專利範圍第3項所述的組合式保護元件，當熱產生組件發熱時，該第一低熔點熔斷元件被熔斷，該第一過電流保護元件不會被熔斷，或者是，該第一低熔點熔斷元件比該第一過電流保護元件先被熔斷。
7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的組合式保護元件，還包括第一低熔點熔斷元件、第一端電極、第二端電極以及第三端電極，該第一低熔點熔斷元件配置在該第一端電極與該第二端電極上，該第一低熔點熔斷元件電氣連接或耦接該第一端電極與該第二端電極，在該第一端電極與該第二端電極之間形成第二雙向電流路徑，該第一過電流保護元件與該熱產生組件電氣串聯於該第二雙向電流路徑與第三端電極之間，或者是，該第二連接電極耦接或電氣連接該第一端電極或該第二端電極或該第一低熔點熔斷元件，該第一連接電極耦接或電氣連接該表面連接電極，該第三連接電極耦接或電氣連接該第三端電極，或者是，該表面連接電極耦接或電氣連接該第一端電極或該第二端電極或該第一低熔點熔斷元件，該第三連接電極耦接或電氣連接該第二連接電極，該第一連接電極耦接或電氣連接該第三端電極。
8. 如申請專利範圍第3項所述的組合式保護元件，還包括絕緣外殼體，該第一端電極與該第二端電極貫穿該絕緣外殼體且由該絕緣外殼體支撐，該第一端電極與該第二端電極中的每一個的第一端配置於該絕緣外殼體外，該第一端電極與該第二端電極中的每一個的第二端配置於該絕緣外殼體內，其中該第二端電極的該第二端與該絕緣外殼體之間具有第二間隙。
9. 如申請專利範圍第7項所述的組合式保護元件，還包括第二低熔點熔斷元件以及第四端電極，該第二低熔點熔斷元件的其中一端電氣連接或耦接該第四端電極，該第二低熔點熔斷元件的其中另一端電氣 連接或耦接該第二端電極或該第一低熔點熔斷元件或該第一過電流保護元件或該熱產生組件，在該第四端電極與該第二端電極之間形成第三雙向電流路徑。
10. 如申請專利範圍第3項所述的組合式保護元件，該第一過電流保護元件其被熔斷的溫度高於該熱產生組件所能產生的最高溫度，或者是，該第一過電流保護元件其被熔斷的溫度低於該熱產生組件所能產生的最高溫度，或者是，該第一過電流保護元件其被熔斷的溫度高於500℃，或者是，該第一過電流保護元件被熔斷的溫度高於該第一低熔點熔斷元件被熔斷的溫度。
11. 如申請專利範圍第8項所述的組合式保護元件，其中，該第一端電極的該第二端與該絕緣外殼體之間具有第一間隙，該第一間隙的距離等於該第二間隙的距離，或者是，該第一間隙的距離大於該第二間隙的距離，或者是，該第一間隙的距離小於該第二間隙的距離。
12. 如申請專利範圍第1項所述的組合式保護元件，還包括通孔與助熔層，該通孔配置在絕緣基板上，且接觸或耦接該第一過電流保護元件，該助熔層配置在該第一過電流保護元件上或該通孔內，該助熔層的熔點低於該第一過電流保護元件。
13. 如申請專利範圍第3項所述的組合式保護元件，還包括第三端電極與第四端電極，該第三端電極耦接或電氣連接該第三連接電極，該第四端電極耦接或電氣連接該第一連接電極，該第二連接電極耦接或電氣連接該第一低熔點熔斷元件或該第二端電極。
14. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的組合式保護元件，還包括熱反應元件，其中，該熱反應元件配置在該熱產生組件上或第三連接電極上或表面連接電極上，或者是，該熱反應元件的其中一端電氣連接或耦接第三連接電極，且熱反應元件的其中另一端電氣連接或耦接表面連接電極。
15. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的組合式保護元件，該第一過電流保護元件包含熔斷元件、可恢復式過電流保護元件二者中的任一者或二者的組合。
16. 一種電池包，包括：

    一個以上的電池單元；

    如申請專利範圍第1項至第13項中的任一項所述的組合式保 護元件，該保護元件其以能夠阻斷流過該一個以上的電池單元的電流之方 式，連接於該一個以上的電池單元。
17. 如申請專利範圍第16項所述的電池包，另包括：

    偵測控制電路；以及

    開關電路，

    偵測控制電路，其分別檢測該一個以上的電池單元的電壓且依據該一個以上的電池單元的電壓狀態來控制開關電路；以及

    開關電路，依據偵測控制電路的信號，而決定是否開啟流經該保護元件中該熱產生組件的電流。

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