WO2014081233A1 - 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자 - Google Patents

비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자 Download PDF

Info

Publication number
WO2014081233A1
WO2014081233A1 PCT/KR2013/010652 KR2013010652W WO2014081233A1 WO 2014081233 A1 WO2014081233 A1 WO 2014081233A1 KR 2013010652 W KR2013010652 W KR 2013010652W WO 2014081233 A1 WO2014081233 A1 WO 2014081233A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voltage
resistance
current
protection device
blocking
Prior art date
Application number
PCT/KR2013/010652
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
정종일
강두원
안규진
진상준
김현창
이경미
김은민
강태헌
이광훈
안상민
Original Assignee
스마트전자 주식회사
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 스마트전자 주식회사 filed Critical 스마트전자 주식회사
Priority to US14/647,037 priority Critical patent/US9607795B2/en
Priority to CN201380061421.9A priority patent/CN104903989B/zh
Priority to JP2015543986A priority patent/JP6100391B2/ja
Priority to DE112013005642.9T priority patent/DE112013005642B4/de
Publication of WO2014081233A1 publication Critical patent/WO2014081233A1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/02—Details
    • H01H37/04—Bases; Housings; Mountings
    • H01H37/043—Mountings on controlled apparatus
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/041—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges characterised by the type
    • H01H85/046—Fuses formed as printed circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T4/00—Overvoltage arresters using spark gaps
    • H01T4/08—Overvoltage arresters using spark gaps structurally associated with protected apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H02H3/087—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current for dc applications
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/18—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/041—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage using a short-circuiting device
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/042—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage comprising means to limit the absorbed power or indicate damaged over-voltage protection device
    • 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
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H61/00—Electrothermal relays
    • H01H61/02—Electrothermal relays wherein the thermally-sensitive member is heated indirectly, e.g. resistively, inductively
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/46—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the protective device
    • H01H85/463—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the protective device with printed circuit fuse
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
    • H02H5/04—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature
    • H02H5/041—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature additionally responsive to excess current

Definitions

  • the present invention relates to a complex protection device for blocking an abnormal current and voltage, and more particularly, by configuring the resistance element in the form of a structure, to improve the durability of the resistance element itself and to utilize the surface mounting technology advantageous for automation
  • the present invention relates to a complex protection device that cuts off abnormal current and voltage, which can be designed to optimize product characteristics by combining multiple resistance elements with various resistance values and sizes.
  • Non-return anti-protective elements which operate by detecting excessive heat generated by overcurrent of the equipment to be protected or by overheating the ambient silver, operate at a predetermined operating temperature to ensure the safety of the equipment. Shut off electrical circuits.
  • a protection element that generates a resistance by a signal current that detects an abnormality in the device, and operates the fuse element by the heat generation.
  • the protection element includes a protection element using a film resistance provided with a resistance that generates heat in an abnormal state on a ceramic substrate, and a dendrite generated on the electrode surface in the overlaid mode of a lithium ion secondary battery using this protection element. This function prevents performance deterioration or ignition caused by the battery, or prevents the battery from being layered above a predetermined voltage during layer charging.
  • Korean Patent Publication No. 10-2001-0006916 has a low melting point metal body electrode and a heating element on a protective element substrate, a low melting point metal body is formed directly on the low melting point metal body electrode and the heating element, In order to prevent the surface oxidation, an inner seal made of a solid flux or the like is provided, and a protection element provided with an outer seal or a cap provided on the outer side to prevent the melt from flowing out of the element during melting of the low melting metal. It is.
  • FIG. 12A and 12B are a plan view and a cross-sectional view showing a protective element in which a fusible element (low melting metal) is formed on a conventional resistor (heating element), and FIG. 13 is a fusible element when an overvoltage is applied to a conventional protection element. This is a picture of the melted edge of the film.
  • a conventional protection element is coated with a paste-type resistor 2 on a ceramic substrate 1, an insulator 3, a fuse terminal 4, and a fuselable resistor on the resistor 2.
  • the rement 5 and the case 6 are sequentially stacked, and the fuse terminal 4 is connected
  • the portion 4a is connected to the resistor terminal 8.
  • the fuser element has a problem that the cross section of the fuser element is not uniform at both sides, so that the insulation distance of the region close to the connection portion is very narrow, resulting in low insulation stability.
  • the conventional protection element is applied in the form of a resistance paste made of an inorganic binder or an organic binder, the durability of the heating element itself is low, and it does not have a time-lag characteristic that can be used at high voltage. There was a problem.
  • the present invention has been made to solve the above problems, the object of the present invention is to configure the resistance element in the form of a structure, an abnormal state that can improve the durability of the resistance element itself and utilize the surface mounting technology advantageous for automation It is to provide a composite protection device for blocking the current and voltage of the.
  • an object of the present invention can be configured by combining a plurality of resistors connected in parallel on both sides of the fusible element in a variety of resistance values and sizes, it is possible to increase the degree of freedom, optimized for product characteristics It is to provide a composite protection device that blocks abnormal current and voltage that can be designed.
  • an object of the present invention is to configure a plurality of resistance elements connected in parallel to both sides on the basis of the fuselable element, to cut off the abnormal current and voltage to ensure sufficient insulation distance during melting of the fusible element It is to provide a composite protection device.
  • the composite protection device for blocking current and voltage in an abnormal state is connected to the first and second terminals formed on the main circuit fuse fusible element when the over-current is applied to the main circuit;
  • a protection circuit connected to the fusible element
  • a resistance element connected in parallel to a resistance terminal formed on the substrate; If that is in contact with the protection circuit, the voltage is applied to basis, and allow current to flow to the current terminals, which is applied to the electromotive voltage is "out of the applied voltage, the switching element that controls current to flow to said resistor terminal Including; but, the first terminal, the second terminal and the resistance terminal are spaced apart from each other on the same plane, the fusible element is melted by the heat generated in the resistance element when a voltage outside the reference voltage is applied It is characterized by.
  • the resistance element of the composite protection device for blocking the abnormal current and voltage in accordance with the present invention is composed of the first and second resistance elements connected in parallel to both sides on the basis of the fusible element, the first first 2 resistance element is characterized by having the same resistance value.
  • the resistance element of the composite protection device for blocking the current and voltage of the abnormal state according to the present invention is composed of the first, second resistance elements are connected to the two in parallel on the basis of the fusible element, the first 2 resistance elements are characterized by having different resistance values. .
  • first and second resistance elements of the composite protection device for blocking the current and voltage in an abnormal state according to the present invention is formed with the same size or different size, it is possible to increase the degree of freedom when designing the protection path It is done.
  • first and second connection terminals connected to the first and second resistance elements are located between the first and second terminals of the composite protection device for blocking current and voltage in an abnormal state according to the present invention.
  • the insulating layer and the conductive layer are sequentially stacked on the upper surface of the two connecting terminals, and the first and second resistance elements and the fuselable element are disposed on the upper surface of the conductive layer.
  • one end of the conductive layer of the composite protection device for blocking the current and voltage in the steady state according to the present invention is connected to the third terminal, the other end is configured to block the connection with the fourth terminal, the switching When the device is turned on, the current flowing in the main circuit is distributed to the second resistance element through the first connection terminal via the fuser element, the conductive layer, and the third terminal, and the second connection terminal Merged through and flows to the fourth terminal.
  • the resistance element of the composite protection device for blocking the abnormal current and voltage according to the present invention is a ceramic element made of a ceramic material, the terminal portion formed on both ends of the ceramic element, the resistance formed on the outer peripheral surface of the ceramic element It characterized in that it comprises a layer.
  • the fusible element of the composite protection device for blocking the current and voltage of the abnormal state according to the present invention is characterized in that the ring shape.
  • the switching device of the composite protection device for blocking the abnormal current and voltage according to the present invention is a transistor, and the control to turn on (Turn-on) the transistor when a voltage lower or higher than the reference voltage is applied It characterized in that it comprises a control unit for applying a signal to control the current flow to the resistance element.
  • the resistance of the composite protection device for blocking the current and voltage of the abnormal state according to the present invention is provided with a heat insulating cover surrounding the outer surface, the heat insulating cover is opened in the direction of the fuser element only.
  • the heat generated from the resistive element is characterized in that it is concentrated in the fusible element.
  • the composite protection device for blocking the current and voltage of the abnormal state according to the present invention with the above configuration, by configuring the resistance element in the form of a structure, it is possible to improve the durability of the resistance element itself and to utilize the surface mounting technology advantageous for automation It has an effect.
  • the composite protection device for blocking the current and voltage of the abnormal state according to the present invention, it is possible to combine a plurality of resistors connected in parallel to both sides on the basis of the fuseable element in various resistance values and sizes. As a result, the degree of freedom can be increased and the design optimized for the product characteristics can be achieved.
  • the composite protection device for blocking the abnormal current and voltage according to the present invention, by forming a plurality of resistance elements connected in parallel to both sides with respect to the fuselable element, the insulation distance during melting of the fuselable element It is effective enough to secure.
  • the composite protection device for blocking the current and voltage in an abnormal state according to the present invention, by separating the resistance element from the fuseable element, there is an effect that can prevent the resistance from melting at the reference voltage.
  • FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a state of use of a composite protection device for blocking current and voltage in an abnormal state according to the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing a first embodiment of a composite protection device for blocking current and voltage in an abnormal state according to the present invention.
  • 3A and 3B are respectively cut off current and voltage in an abnormal state according to the present invention
  • 4 is a cross-sectional view showing a resistance element according to the present invention.
  • 5A to 5C are plan views illustrating how resistance elements according to the present invention are arranged.
  • 6A and 6B are circuit diagrams and plan views illustrating a fusible element melted out when an overcurrent is applied to the main circuit.
  • 6C is a photograph showing a state in which the fusible element is melted due to an overcurrent applied thereto.
  • FIG. 7A and 7B are circuit diagrams and a plan view showing the fusible element melted according to the present invention
  • FIG. 7C is a photograph showing a fuselable element melted due to an overvoltage applied thereto.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 3A showing a U embodiment of a composite protection device for blocking current and voltage in an abnormal state according to the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view showing a second embodiment of the composite protection device for blocking the current and voltage in an abnormal state according to the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a second embodiment of a composite protection device for blocking current and voltage in an abnormal state according to the present invention.
  • FIG. 11 is a plan view showing a third embodiment of a composite protective device for cutting off current and voltage in an abnormal state according to the present invention.
  • 12A and 12B are a plan view and a cross-sectional view showing a protection element in which a conventional resistance (heating element) and a fusible element (low melting point metal body) are formed.
  • FIG. 13 is a photograph illustrating a state in which a fusible element is melted when an overvoltage is applied to a conventional protection device.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a state of use of a composite protection device for blocking current and voltage in an abnormal state according to the present invention.
  • a composite protection device (hereinafter, referred to as a composite protection device 1 ) for blocking an abnormal current and voltage according to the present invention is a fusible element connected on a main circuit.
  • the melting of (10) protects the devices connected to the main circuit from abnormal condition.
  • the main circuit to which the composite protection device according to the present invention can be applied is not particularly limited in kind, and may be exemplified as a circuit in which a layer of a portable secondary battery is formed. Therefore, hereinafter, the composite protection device for blocking the current and voltage in the abnormal state of the present invention will be described with reference to the embodiment applied to the circuit in which the layer charge of the secondary battery.
  • a fusible element 10 On the main circuit, a fusible element 10, a power supply, and a charger are connected to each other.
  • the protection circuit is configured to protect the rechargeable battery by detecting when a voltage outside the reference voltage is applied in parallel between the power supply terminal and the rechargeable battery.
  • the protective barrier may include a plurality of resistance elements 20 connected in parallel with the fusible element 10 and a switching element 30 connected with the resistance element 20.
  • the switching element 30 turns on the diode 31, the transistor 31 and the transistor 31 when the voltage lower or higher than the reference voltage is applied. It may be exemplified by including a control unit 33 for applying a control signal to control the current flow to the resistance element, but is not necessarily limited to this configuration.
  • 2 is a plan view showing a first embodiment of a composite protection device for blocking current and voltage in an abnormal state according to the present invention
  • Figures 3a and 3b are respectively cut off current and voltage in an abnormal state according to the present invention Is a perspective view and an exploded perspective view showing a first embodiment of a composite protective device.
  • the composite shelter to the present invention is to greatly contain the fuser beulel incremented 10 and i, the resistance element 20, a switching element (30).
  • the fusible element 10 is connected to the first and second terminals 50 and 50a formed on the main circuit.
  • the fusible element 10 is melted when an overcurrent is applied to the main circuit to protect the layer battery. .
  • the fusible element 10 may be made of a low melting point metal or alloy having a melting point of 120 ⁇ 220 ° C.
  • the first and second connection terminals 40 and 40a connected to the first and second resistance elements 20 and 20a are positioned between the first and second terminals 50 and 50a. Above . Both ends of the first connection terminal 40 are electrically connected to the resistance terminals 60b and 60d, respectively, and both ends of the second connection terminal 40a are electrically connected to the resistance terminals 60a and 60c, respectively.
  • the insulating layer 41 and the conductive layer 42 are sequentially stacked on the upper surface of the connection terminal 40, and the first and second resistance elements 20 and 20a and the fusible element are stacked on the upper surface of the conductive layer 42. (10) is added together.
  • the insulating layer 41 serves to electrically block the first and second connection terminals 40 and 40a and the conductive layer 42.
  • the conductive layer 42 not only allows the fusible element 10 and the first and second resistance elements 20 and 20a to be electrically connected, but also occurs in the first and second resistance elements 2 and 20a. Also serves to conduct heat to the fusible element 10, it can be formed by applying a silver (Ag) paste or the like on the upper surface of the insulating layer (41).
  • One end of the conductive layer 42 is connected to the third terminal, and the other end of the conductive layer 42 is disconnected from the fourth terminal 55a so that the first resistance element 20 and the second resistance element 20a are formed. Are connected in parallel.
  • the first and second terminals 50 and 50a and the resistance terminals 60: 60a, 60b, 60c, and 60d are spaced apart from each other on the same plane to form the first terminal on the upper surface of the conductive layer 42.
  • 2 resistance elements 20 and 20a are provided on both sides of the fusible element 10 to be spaced apart from each other. It can also be configured.
  • the resistance element 20 is formed at both ends of the ceramic element 21 made of a ceramic material and the ceramic element 21. It can be exemplified by including a terminal portion 23 to be formed, a resistance layer 22 formed on the upper surface of the ceramic body 21 and a coating layer 24 to protect the resistance worm 22.
  • the present invention is not limited thereto, and various types of resistors may be used, such as a resistor in which coils are wound on an outer circumferential surface of the ceramic element, a resistor in which a spiral groove is formed, a melf type, and a chip type.
  • the composite protection device of the present invention can improve the durability of the resistance device itself by constructing the resistance device 20 in the form of a structure, as compared with applying a conventional resistance device in the form of a paste on the top of the fusible element. have. Therefore, since the resistance element can be prevented from being melted or broken before the fusible element, it is possible to stably protect the rechargeable battery.
  • the resistance element 20 of the present invention is configured in the form of a structure separate from the fusible element 10, there is an advantage that can actively use surface mounting technology (surface mounting technology).
  • 5A to 5C are plan views illustrating how resistance elements according to the present invention are arranged.
  • the resistance element includes first and second resistance elements 20 and 20a connected in parallel to both sides of the fusible element 10.
  • the first and second resistance elements 20 and 20a may be configured to have the same resistance value 20R.
  • 5B and 5C may be configured to have different resistance values (20R, 10R).
  • the second resistance element 20a when the first and second resistance elements 20 and 20a have different resistance values, the second resistance element 20a is smaller than the first resistance element 20. It may have a resistance value but may be configured to have a size corresponding to that of the first resistance element (see FIG. 5B), or the second resistance element may be configured to be smaller than the first resistance element (see FIG. 5C).
  • the composite protection device according to the present invention has a resistance value of each of the plurality of resistance devices. Can be variously combined, and of course, the size / shape of the resistance element can be variously combined. Various combinations of these resistance elements can increase the degree of freedom in the design of the main circuit or protection circuit, it is possible to construct a composite protection device optimized for product characteristics.
  • the composite protection device according to the present invention by configuring a plurality of resistance elements in parallel, even if the resistance element on one side, for example, the second resistance element of Figure 5a does not work properly, Since the first and second resistance elements have a complementary relationship, stability can be improved.
  • FIGS. 6A and 6B are circuit diagrams and a plan view showing a fusible element melted when an overcurrent is applied to the main furnace
  • FIG. 6C is a photograph showing a fuselable element melted due to an overcurrent applied thereto.
  • the fusible element 10 is melted by heat due to the inrush current when a surge current that is momentarily obliquely applied to the main circuit is applied.
  • the fuselable element 10 is melted in the front end portion 11 and the main circuit is blocked, damage to or explosion of the layer battery is prevented.
  • the fuselable element 10 is melted by heat due to the inrush current when a surge current flowing in the main circuit is instantaneously applied.
  • FIG. 7A and 7B are circuit diagrams and a plan view showing the fusible element melted according to the present invention
  • FIG. 7C is a photograph of a fusible element melted due to an overvoltage applied thereto.
  • the composite protection device according to the present invention can protect the layer battery in an abnormal state in which an overcurrent is applied or an overvoltage is applied.
  • the composite protection device according to the present invention is able to secure the melt length of the fusible element in comparison with the conventional protection device (see Fig. 13).
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a composite protection device for blocking current and voltage in an abnormal state according to the present invention.
  • the first and second resistance devices 20 and 20a are disposed on both sides of the fusible element 10, respectively. Accordingly, when a voltage outside the reference voltage is applied to the main circuit, the fusible element 10 is formed by radiant heat emitted from the first and second resistance elements 20 and 20a and conductive heat conducted through the conductive layer 42. Is melted.
  • the first resistance resistors 20 and 20a are spaced apart from the fusible element 10 by a predetermined distance. Therefore, even when a current is temporarily applied to the first and second resistance elements in a situation where a voltage within the reference voltage is applied to the main circuit, a predetermined melting may be caused by the separation distance between the first and second resistance elements and the fusible element. The delay time can be secured.
  • FIG. 9 is a plan view showing a second embodiment of a composite protection device for blocking current and voltage in an abnormal state according to the present invention
  • Figure 10 is a composite protection device for blocking current and voltage in an abnormal state according to the present invention It is sectional drawing which shows 2nd Example.
  • the fusible element 10a of the present invention may have a ring shape in which a central region is hollow .
  • the melting time can be more freely controlled.
  • the width of the blown-out portion of the fusible element 10a is narrower than that of the flat plate-type fusible element, the insulation distance is increased during melting, thereby increasing the safety against explosion of the layer battery.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a third embodiment of a composite protective device for cutting off current and voltage in an abnormal state according to the present invention.
  • the composite protection device according to the present invention may be configured such that the heat insulation cover 25 is provided on the outer surfaces of the first and second resistance devices 20 and 20a.
  • the insulation cover 25 provides a directional tack so that heat generated from the resistance element 20 can be concentrated in the direction of the fusible element 10. Therefore, the heat insulation cover 25 surrounds the outer surface of the resistance element 20, and has a structure in which the direction of the fuse element 10 is opened. Thus, by forming the heat insulating cover 25 on the outer surface of the resistance element 20, the melting time can be shortened, it is possible to block the heat transfer to the peripheral elements except the fusible element (10).
  • the present invention is not limited to the disclosed embodiments, those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs Many substitutions, changes and variations are possible without departing from the scope of the present disclosure. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be construed to include not only the following claims but also equivalents thereof.
  • the complex protection device for blocking current and voltage in an abnormal state is configured by the resistance element in the form of a structure, improve the durability of the resistance element itself, and can utilize the surface-mounting technology advantageous for automation, fusible element resistance element It is possible to increase the degree of freedom because it is possible to combine a plurality of connected in parallel to both sides in a variety of resistance values and sizes based on the reference, and to configure a plurality of resistance elements connected in parallel to both sides based on the fusible element By doing so, it is possible to sufficiently secure the insulation distance during melting of the fusible element.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Fuses (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

본 발명은 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저항소자를 구조물 형태로 구성함으로써 저항소자 자체의 내구성을 향상시키고 자동화에 유리한 표면실장기술을 활용할 수 있으며, 저항소자 복수 개를 다양한 저항값과 크기로 조합하여 제품 특성에 최적화된 설계를 할 수 있는 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자에 관한 것이다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자
【기술분야]
본 발명은 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자에 관한 것으 로， 더욱 상세하게는 저항소자를 구조물 형 태로 구성함으로써 , 저항소자 자체의 내 구성올 향상시키고 자동화에 유리한 표면실장기술을 활용할 수 있으며， 저항소자 복수 개를 다양한 저항값과 크기로 조합하여 제품 특성에 최 적화된 설계를 할 수 있는 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자에 관한 것이다 .
【배경기술】
피보호 기기의 과전류에 의해 생기는 과대 발열을 검지하거나 , 주위 은도의 이상 과열에 감웅하거나 하여 작동하는 비 (非)복귀 항 보호 소자는， 기기 의 안전을 도모하기 위해， 소정의 동작 온도에서 작동하여 전기 회로를 차단한다. 그 한 예로 서， 기기에 생기는 이상을 검지하는 신호 전류에 의해 저항을 발열시키고， 그 발열 로 퓨즈소자를 작동시키는 보호 소자가 있다 . 보호 소자는 이상시 (異常時)에 발열 하는 저항을 세라믹 기판상에 마련한 막 저항을 이용한 보호 소자와， 이 보호 소자 를 이용하여 리튬 이온 2차 전지의 과층전 모드에서 전극 표면에 생성한 덴드라이 트에 의 한 성능 열화나 발화 방지 , 또는 층전시에 전지가 소정 전압 이상으로 층전 되는 것올 방지하는 역할을 한다 .
대한민국 공개특허 10-2001-0006916호에는 보호소자기판 상에 저융점 금속체 용 전극 및 발열체를 가지며， 이들 저융점 금속체용 전극 및 발열체 위에 직접 적으 로 저융점 금속체가 형성되며， 저융점 금속체 위 에는 그 표면산화를 방지하기 위하 여 고형 플럭스 등으로 이루어진 내측 밀봉부를 설치하고 , 그 외측에는 저융점 금 속체의 용단시에 용융물이 소자 밖으로 유출되는 것을 방지하는 외측 밀봉부나 캡 이 설치되는 보호소자가 개시되어 있다 .
한편， 도 12a 및 12b는 종래 저항 (발열체 ) 상에 퓨저블 엘리먼트 (저융점 금 속체 )가 형성된 보호소자를 도시하는 평면도 및 단면도이고， 도 13은 종래 보호소 자에 과전압이 인가되는 경우 퓨저블 엘리 먼트가 용단되는 모습을 촬영 한 사진이 다 .
도 12a 및 12b를 참조하면 종래의 보호소자는 세라믹 기판 ( 1) 상에 페이스 트 형 태의 저항 (2)이 도포되고 , 저항 (2) 상에 절연체 (3) , 퓨즈 단자 (4)， 퓨저블 앨 리먼트 (5) 및 케이스 (6)가 순차적으로 적층되어 있으며， 상기 퓨즈 단자 (4)는 연결 부 (4a)가 저항단자 (8)와 접속되어 있다.
그리고， 상기 저항으로 전류가 인가되는 경우 저항에서 발생되는 열이 상기 퓨즈 단자와 접속된 저항 단자를 통해 빠져나가게 된다.ᅳ즉 상기 퓨저불 엘리먼트 는 저항에서 발생되는 열을 균일하게 공급되지 못하고 연결부 (4a)와 가까운 영역은 상대적으로 적은 열이 가해지게 된다.
따라서, 도 13과 같이 퓨저불 엘리먼트는 용단시 용단면이 양측으로 균일하 지 못하여 연결부와 가까운 영역의 절연거리가 매우 좁아 절연에 대한 안정성이 낮 아진다는 문제가 있다.
또한, 종래의 보호소자는 저항이 무기계 바인더 혹은 유기계 바인더로 이루 어진 저항페이스트 형태로 도포되기 때문에 발열체 자체의 내구성이 떨어지고, 고 전압에서 사용할 수 있는 층분한 시간지연 (Time— lag) 특성을 구비하지 못하는 문제 점이 있었다.
【기술적 과제】
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서， 본 발명의 목적은 저항소자를 구조물 형태로 구성함으로써， 저항소자 자체의 내구성을 향상시키고 자동화에 유리한 표면실장기술을 활용할 수 있는 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자를 제공하는 것이다.
또한， 본 발명의 목적은 저항소자를 퓨저블엘리먼트를 기준으로 양쪽에 병렬 로 연결되는 복수 개를 다양한 저항값과 크기로 조합하여 구성할 수 있기 때문에, 자유도를 높일 수 있으며， 제품 특성에 최적화된 설계를 할 수 있는 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자를 제공하는 것이다.
또한， 본 발명의 목적은 저항소자를 퓨저블엘리먼트를 기준으로 양쪽에 병렬 로 연결되는 복수 개로 구성함으로써， 퓨저블엘리먼트의 용단시 절연거리를 충분히 확보할 수 있는 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 저항소자를 퓨저블앨리먼트와 이격시킴으로써, 기준 전압에서 저항이 용단되는 것을 방지하는 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자를 제공하는 것이다.
【기술적 해결방법】
이를 위해 본 발명에 따른 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호 소자는 메인회로 상에 형성된 제 1，.2단자에 접속되어 상기 메인회로로 과전류가 인 가되는 경우에 용단되는 퓨저블엘리먼트; 상기 퓨저블엘리먼트와 연결된 보호회로 상에 형성된 저항단자에 복수 개가 병렬로 접속되는 저항소자; 상기 보호회로에 접 속되어， 기준전압이 인가되는 경우에는 상기 전류단자로 전류가 흐르도록 하고, 기 준전압을 벗어나는 전압이 '인가되는 경우에는 상기 저항단자로 전류가 흐르도록 제 어하는 스위칭소자;를 포함하되, 상기 제 1, 2단자 및 저항단자는 서로 동일 평면상 에서 이격하여 병설되고， 상기 퓨저블엘리먼트는 기준전압을 벗어나는 전압이 인가 되는 경우에 상기 저항소자에서 발생하는 열에 의해 용단되는 것을 특징으로 한다. 또한， 본 발명에 따른 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자 의 저항소자는 상기 퓨저블앨리먼트를 기준으로 양쪽에 2개가 병렬로 연결되는 제 1， 2저항소자로 이루어지고， 상가 제 1， 2저항소자는 동일한 저항값을 가지는 것올 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자 의 저항소자는 상기 퓨저블엘리먼트를 기준으로 양쪽에 2개가 병렬로 연결되는 제 1， 2저항소자로 이루어지고, 상기 제 1, 2저항소자는 서로 다른 저항값을 가지는 것 을 특징으로 한다. .
또한， 본 발명에 따른 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자 의 제 1， 2저항소자는 서로 동일한 크기 또는 다른 크기로 형성하여, 상기 보호희로 의 설계시 자유도를높일 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한， 본 발명에 따른 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자 의 제 1, 2단자 사이에는 상기 제 1， 2저항소자와 접속되는 제 1, 2연결단자가 위치하 고， 상기 제 1， 2연결단자의 상면에는 절연층 및 도전층이 순차적으로 적층되며, 상 기 도전층 상면에는 각각의 상기 제 1， 2저항소자 및 퓨쩌블엘리먼트가 병설되는 것 을 특징으로 한다.
또한， 본 발명에 따른 «ᅵ정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자 의 도전층의 일단부는 상기 제 3단자와 접속되고， 타단부는 제 4단자와 접속이 차단 되도록 구성하며， 상기 스위칭소자가 턴은되는 경우 상기 메인회로에서 .흐르는 전 류는 상기 퓨저불앨리먼트， 도전층， 제 3단자를 거쳐 상기 제 1연결단자를 통해 상기 제 2저항소자로 분배되고， 상기 제 2연결단자를 통해 병합되어 상기 제 4단자로 흐르 는 것을 특징으로 한다.
또한， 본 발명에 따른 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자 의 저항소자는 세라믹 소재로 이루어지는 세라믹 소체와， 상기 세라믹 소체의 양단 에 형성되는 단자부와, 상기 세라믹 소체의 외주면에 형성되는 저항층을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 비정상상태의 전류 및 전압올 차단하는 복합보호소자 의 퓨저블엘리먼트는 링 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자 의 스위칭소자는 트랜지스터와， 기준전압보다 낮은 전압 또는 높은 전압이 인가되 는 경우에 상기 트랜지스터를 턴온 (Turn-on)시키는 제어신호를 인가하여 상기 저항 소자로 전류가흐르도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자 의 저항소자는 외면을 둘러싸는 단열커버를 구비하되， 상기 단열커버는 상기 퓨저 블엘리먼트 방향으로만 개방되어 상기. 저항소자에서 발생되는 열이 상기 퓨저블앨 리먼트로 집중되는 것올 특징으로 한다.
【유리한 효과】
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자에 의하면, 저항소자를 구조물 형태로 구성함으로써， 저항소자 자체의 내구성을 향상시키고 자동화에 유리한 표면실장기술을 활용할 수 있는 효과가 있 다.
또한， 본 발명에 따른 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자 에 의하면, 저항소자를 퓨저블엘리먼트를 기준으로 양쪽에 병렬로 연결되는 복수 개를 다양한 저항값과 크기로 조합하여 구성할 수 있기 때문에， 자유도를 높일 수 있으며， 제품 특성에 최적화된 설계를 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자 에 의하면， 저항소자를 퓨저블엘리먼트를 기준으로 양쪽에 병렬로 연결되는 복수 개로 구성함으로써, 퓨저블엘리먼트의 용단시 절연거리를 충분히 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자 에 의하면， 저항소자를 퓨저블엘리먼트와 이격시킴으로써， 기준 전압에서 저항이 용단되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
【도면의 간단한 설명】
도 1은 본 발명에 따른 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자 의 사용 상태를 설명하기 위한 회로도이다.
도 2는 본 발명에 따른 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자 의 제 1실시예를 도시하는 평면도이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명에 따른 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하 는 복합보호소자의 제 1실시예를 도시하는 사시도 및 분해사시도이다. 도 4는 본 발명에 따른 저항소자를 도시하는 단면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 저항소자가 배열되는 모습을 도시하는 평면도이다.
도 6a 및 6b는 메인회로에 과전류가 인가되는 경우 퓨저블엘리먼트가 용단되 는 모습을 도시하는 회로도 및 평면도이다.
도 6c는 과전류가 인가되어 퓨저블엘리먼트가 용단되는 모습을 촬영한 사진 이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 퓨저블엘리먼트가 용단되는 모습을 도시하 는 회로도 및 평면도이고, 도 7c는 과전압이 인가되어 퓨저블엘리먼트가 용단되는 모습을 촬영한 사진이다.
도 8은 본 발명에 따른 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자 의 거 U실시예를 도시하는 도 3a의 A-A 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자 의 제 2실시예를 도시하는 평면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소 자의 제 2실시예를 도시하는 단면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소 자의 제 3실시예를 도시하는 평면도이다.
도 12a 및 12b는 종래 저항 (발열체) 상쎄 퓨저블 엘리먼트 (저융점 금속체)가 형성된 보호소자를 도시하는 평면도 및 단면도이다.
도 13은 종래 보호소자에 과전압이 인가되는 경우 퓨저블 엘리먼트가 용단되 는 모습을 촬영한 사진이다.
(부호의 설명)
10 퓨저블엘리먼트 11 전단부
13 후단부 20 저항소자
21 세라믹 소체 22 도전층
23 단자부 24 코팅층
25 단열커버 30 스위칭소자
31 트랜지스터 32 다이오드
33 제어부 40 연결단자
41 절연층 ' 42 도전층 50 제 1단자 50a ： 제 2단자
55 제 3단자 55a ： 제 4단자
60 저항단자
【발명의 실시를 위한 최선의 형태】
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 흑은 구성에 대한 구체적인 설 명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 은 생략한다. 또한， 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용 어들로서 이는 사용자， 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러 므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 도 1은 본 발명에 따른 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자 의 사용 상태를 설명하기 위한 희로도이다.
도 1을 참조하면 본 발명에 따른 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복 합보호소자 (이하， '복합보호소자1라 한다)는 메인회로 상에 접속된 퓨저블엘리먼트
(10)의 용단에 의해 비정상상태에서 메인회로에 접속된 소자를 보호하는 역할을 한 다.
먼저, 본 발명에 따른 복합보호소자가 적용될 수 있는 메인회로는 그 종류에 특별한 제한은 없으며， 휴대용 2차 전지의 층전이 이루어지는 회로인 것을 예시할 수 있다. 따라서 이하에서는 본 발명의 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복 합보호소자가 2차 전지의 층전이 이루어지는 회로에 적용되는 실시예를 중심으로 설명하도록 한다.
상기 메인회로 상에는 퓨저블엘리먼트 (10)와 전원과， 충전지 (charger)가 서 로 접속되어 있다.
상기 보호회로는 상기 전원단자와 충전지 사이에 병렬 접속되어 기준전압을 벗어나는 전압이 인가되는 경우 이를 감지하여 충전지를 보호하도록 구성되어 있 다. 구체적으로 상기 보호희로 상에는 퓨저블앨리먼트 (10)와 병렬로 접속된 복수 개의 저항소자 (20)와, 상기 저항소자 (20)와 접속된 스위칭소자 (30)를 포함할 수 있 다.
상기 스위칭소자 (30)는 다이오드 (32)와, 트랜지스터 (31) 및 기준전압보다 낮 은 전압 또는 높은 전압이 인가되는 경우에 상기 트랜지스터 (31)를 턴온 (Turn-on) 시키는 제어신호를 인가하여 상기 저항소자로 전류가 흐르도록 제어하는 제어부 (33)를 포함하는 것을 예시할 수 있으나， 반드시 이러한 구성에 한정되는 아니다. 도 2는 본 발명에 따른 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자 의 제 1실시예를 도시하는 평면도이고， 도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명에 따른 비정 상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자의 제 1실시예를 도시하는 사시도 및 분해사시도이다.
도 2 내지 도 3b를 참조하면， 본 발명에 따론 복합보호소자는 크게 퓨저블엘 리먼트 (10)와ᅵ， 저항소자 (20)와， 스위칭소자 (30)를 포함하는 것이다.
본 발명에 따른 퓨저블엘리먼트 (10)는 메인회로 상에 형성된 제 1， 2단자 (50, 50a)에 접속되어.상기 메인회로로 과전류가 인가되는 경우에 용단되어 층전지 를 보호하는 역할을 한다.
상기 퓨저블엘리먼트 (10)는 120~220°C의 융점을 갖는 저융점 금속 또는 합금 으로 이루어지는 것을 예시할 수 있다.
그리고 상기 제 1, 2단자 (50 ,50a) 사이에는 상기 제 1, 2저항소자 (20 ,20a)와 접속되는 제 1， 2연결단자 (40, 40a)가 위치한다. 상기. 제 1연결단자 (40)의 양단부는 각각 저항단자 (60b, 60d)와 전기적으로 접속되고， 상기 제 2연결단자 (40a)의 양단부 는 각각 저항단자 (60a, 60c)와 전기적으로 접속된다.
상기 연결단자 (40)의 상면에는 절연층 (41) 및 도전층 (42)이 순차적으로 적층 되며， 상기 도전층 (42) 상면에는 상기 제 1， 2저항소자 (20,20a) 및 퓨저블엘리먼트 (10)가 병설된다.
상기 절연층 (41)은 상기 제 1， 2연결단자 (40,40a)와 도전층 (42)을 전기적으로 차단시키는 역할을 한다.
상기 도전층 (42)은 퓨저블엘리먼트 (10)와 제 1， 2저항소자 (20,20a)가 전기적 으로 접속될 수 있도록 하는 것은 물론， 상기 제 1, 2저항소자 (2으 20a)에서 발생하 는 열을 퓨저블엘리먼트 (10)로 전도시키는 역할도 수행하는 것으로써， 상기 절연층 (41)의 상면에 은 (Ag) 페이스트 등을 도포하는 방식으로 형성할 수 있다.
상기 도전층 (42)의 일단부는 상기 제 3단자와 접속되고， 타단부는 제 4단자 (55a)와 접속이 차단되도록 구성함으로써 상기 제 1저항소자 (20)와 게 2저항소자 (20a)가 병렬로 연결된다.
그리고 상기 제 1， 2단자 (50,50a)와 저항단자 (60 :60a ,60b ,60c, 60d)는 서로 동 일 평면 상에서 이격하여 병설됨으로써, 상기 도전층 (42)의 상면에 있는 상기 제 1， 2저항소자 (20,20a)가 퓨저블엘리먼트 (10)를 기준으로 양쪽에 각각 이격하여 병설되 도특 구성할수 있다.
한편， 상기 메인희로에 과전압이 인가되어 스위칭소자 (30)가 턴온되는 경우, 상기 메인회로에서 흐르는 전류는 상기 퓨저블엘리먼트 (10), 도전층 (42)， 제 3단자 (55)를 거쳐 상기 제 1， 2저항소자 (20， 20a)로 각각 분배되고, 상기 저항단자 (60c) 에서 병합되어 상기 제 4단자 (55a)로 흐르게 된다:
한편, 도 4는 본 발명에 따른 저항소자를 도시하는 단면도로서， 도 4를 참조 하면 상기 저항소자 (20)는 세라믹 소재로 이루어지는 세라믹 소체 (21)와， 상기 세 라믹 소체 (21)의 양단에 형성되는 단자부 (23)와， 상기 세라믹 소체 (21)의 상면에 형성되는 저항층 (22) 및 상기 저항충 (22)을 보호하는 코팅층 (24)을 포함하는 것을 예시할 수 있다. 다만， 이에 한정되는 것은 아니며， 세라믹 소체의 외주면에 코일 이 권선된 저항소자， 나선형 홈이 형성된 저항소자, melf Type, Chip Type 등 다양 한 종류의 저항소자를 사용할 수 있음은 물론이다.
이와 같이 본 발명의 복합보호소자는 저항소자 (20)를 구조물 형태로 구성함 으로써, 종래의 저항소자를 퓨저블엘리먼트의 상부에 페이스트 형태로 도포하는 것 에 비해， 저항소자 자체의 내구성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 상기 저항소자가 상기 퓨저블엘리먼트보다 먼저 용단되거나， 파손되는 것을 방지할 수 있기 때문에 충전지를 안정적으로 보호할 수 있게 된다.
또한， 본 발명의 저항소자 (20)는 상기 퓨저블엘리먼트 (10)와 별개의 구조물 형태로 구성되므로 표면실장기술 (surface mounting technology)을 적극적으로 활용 할 수 있는 장점이 있다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 저항소자가 배열되는 모습을 도시하는 평면도이다.
도 5a 참조하면， 상기 저항소자는 상기 퓨저블엘리먼트 (10)를 기준으로 양쪽 에 2개가 병렬로 연결되는 제 1, 2저항소자 (20, 20a)로 이루어진다. 상기 제 1， 2저항 소자 (20 ,20a)는 동일한 저항값 (20R)을 가지도록 구성할 수 있다. 도 5b 및 도 5c와 같이 서로 다른 저항값 (20R,10R)을 가지도록 구성할 수도 있다.
그리고 도 5b 및 5c와 같이， 상기 제 1, 2저항소자 (20,20a)가 서로 다른 저 항값을 가지는 경우에 있어서， 상기 제 2저항소자 (20a)는 상기 제 1저항소자 (20)보다 작은 저항값을 가지지만 제 1저항소자의 크기와 상응하는 크기로 구성할 수도 있고 ( 도 5b 참조)， 상기 제 2저항소자를 제 1저항소자보다 작은 크기로 구성할 수도 있다 ( 도 5c 참조).
이와 같이， 본 발명에 따른 복합보호소자는 복수의 저항소자 각각의 저항값 을 다양하게 조합할 수 있는 것은 물론， 저항소자의 크기 /모양을 다양하게 조합할 수 있다. 이러한 저항소자의 다양한 조합을 통해 메인회로 또는 보호회로의 설계시 자유도를 높일 수 있고， 제품 특성에 최적화된 복합보호소자를 구성할 수 있다. 또한， 본 발명에 따른 복합보호소자는 복수의 저항소자를 병렬로 구성함으로 써， 일측에 있는 저항소자 예를 들어 도 5a의 제 2저항소자가 제대로 작동하지 않는 경우에도 제 1저항소자가 정상적으로 작동하여 제 1,2저항소자가 상호 보완적인 관계 를 가지므로 안정성을 높일 수 있다.
도 6a 및 6b는 메인희로에 과전류가 인가되는 경우,퓨저블엘리먼트가 용단되 는 모습을 도시하는 회로도 및 평면도이고 도 6c는 과전류가 인가되어 퓨저블앨리 먼트가 용단되는 모습을 촬영한사진이다.
도 6a 내지 도 6c를 참조하면， 상기 퓨저블엘리먼트 (10)는 상기 메인회로에 순간적으로 유빕되는 돌입전류 (surge current)가 인가되면 돌입전류에 의한 열에 의해 용단된다.
이때， 상기 퓨저블앨리먼트 (10)는 전단부 (11) 영역에서 용단이 이루어지고 메인회로는 차단되므로 층전지의 손상 내지 폭발을 방지한다. 상기 퓨저블엘리먼트 (10)는 상기 메인회로에 순간적으로 유입되는 돌입전류 (surge current)가 인가되면 돌입전류에 의한 열에 의해 용단된다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 퓨저블앨리먼트가 용단되는 모습을 도시하 는 회로도 및 평면도이고， 도 7c는 과전압이 인가되어 퓨저블엘리먼트가 용단되는 모습을 촬영한사진이다.
도 7a 내지 도 7c를 참조하면， 상술한 바와 같이 상기 메인회로에 기준전압 을 벗어나는 전압, 예를 들어 과전압이 인가되는 경우 스위칭소자에서 상기 제 1,2 저항소자로 전류가 흐르도록 제어하게 된다. (도 1 참조) 그리고 상기 퓨저블엘리먼 트 (10)는 상기 제 1， 2저항소자 (20,20a)로 전류가 유입되어 발생하는 열에 의해 전 단부 (11) 영역과 후단부 (13) 영역에서 용단이 이루어져 층전지를 보호하게 된다. 이와 같이, 본 발명에 따른 복합보호소자는 과전류가 인가되거나, 또는 과전 압이 인가되는 비정상상태에서 층전지를 보호할 수 있게 된다.
특히， 도 6c 및 도 7c에서 확인할 수 있는 바와 같이 , 본 발명에 따른 복합 보호소자는 종래의 보호소자 (도 13 참조)에 비해 퓨저블앨리먼트의 용단거리를 층 분히 확보할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명에 따른 비정상상태의 전류 및 전압올 차단하는 복합보호소자 의 제 1실시예를 도시하는 단면도이다. 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 복합보호소자는 상기 제 1, 2저항소자 (20,20a)가 각각 상기 퓨저블엘리먼트 (10)를 기준으로 양쪽에 병설되어 있다. 따라 서， 메인회로로 기준전압을 벗어나는 전압이 인가되면 상기 제 1， 2저항소자 (20,20a)에서 발산하는 복사열과 상기 도전층 (42)을 통해 전도되는 전도열에 의해 퓨저블엘리먼트 (10)가 용단된다.
그리고 상기 제 1， 2저항소자 (20,20a)가 상기 퓨저블엘리먼트 (10)의 양측면에 위치하기 때문에 용단시 절연거리를 충분히'확보할 수 있는 장점이 있다. (도 6c 참 조)
본 발명에 따른 복합보호소자는 상기 제 1ᅳ 2저항소자 (20 ,20a)가 상기 퓨저블 엘리먼트 (10)와 소정 거리만큼 이격되어 있다. 따라서, 메인회로로 기준전압 내의 전압이 인가되는 상황에서 일시적으로 상기 제 1,2저항소자로 전류가 인가되더라도， 상기 제 1，2저항소자와 상기 퓨저블앨리먼트와의 이격거리로 인해 소정의 용단지연 시간을 확보할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자 의 제 2실시예를 도시하는 평면도이고， 도 10은 본 발명에 따른 비정상상태의 전류 및 전압올 차단하는 복합보호소자의 제 2실시예를 도시하는 단면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면， 본 발명의 퓨저블엘리먼트 (10a)는 도 2의 평판 형상의 퓨저블엘리먼트 (10)와 달리， 중앙 영역이 중공된 링 형상으로 구성할 수 있 다,
상기 퓨저블엘리먼트 (10a)를 평판 형태의 퓨저블엘리먼트와 차별화된 구조인 링 형상으로 구성함으로써， 용단시간을 보다 자유롭게 제어할 수 있다.
또한, 퓨저블엘리먼트 (10a)의 용단부분의 폭이 평판 형태의 퓨저블엘리먼트 보다 좁기 때문에 용단시 절연거리가 멀어져， 층전지의 폭발에 대한 안전성을 높일 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소 자의 제 3실시예를 도시하는 단면도이다.
도 11을 참조하면， 본 발명에 따른 복합보호소자는 상기 제 1， 2저항소자 (20, 20a)의 외면에 단열커버 (25)가 구비되도록 구성할 수 있다.
상기 단열커버 (25)는 저항소자 (20)에서 발생되는 열이 상기 퓨저블엘리먼트 (10) 방향으로 집중될 수 있도톡 방향성올 제공한다. - 따라서， 상기 단열커버 (25)는 상기 저항소자 (20)의 외면을 감싸되， 상기 퓨 저블엘리먼트 (10) 방향은 개방되는 구조로 이루어진다. 이와 같이 저항소자 (20)의 외면에 단열커버 (25)를 형성함으로써, 용단시간을 단축할 수 있고, 상기 퓨저블엘리먼트 (10)를 제외한 주변 소자로 열이 전달되는 것 을 차단할수 있게 된다. 한편， 본 발명의 상세한 설명 및 첨부도면에서는 구체적인 실시예에 관해 설 명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야 에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범 위 내에서 여러 가지 치환， 변형 및 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와균등한 것들을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
【산업상 이용가능성】
본 발명에 따른 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자는 저항 소자를 구조물 형태로 구성함으로써 , 저항소자 자체의 내구성올 향상시키고 자동화 에 유리한 표면실장기술을 활용할 수 있으며， 저항소자를 퓨저블엘리먼트를 기준으 로 양쪽에 병렬로 연결되는 복수 개를 다양한 저항값과 크기로 조합하여 구성할 수 있기 때문에 자유도를 높일 수 있고, 저항소자를 퓨저블엘리먼트를 기준으로 양쪽 에 병렬로 연결되는 복수 개로 구성함으로써， 퓨저블엘리먼트의 용단시 절연거리를 층분히 확보할 수 있다.

Claims

【청구의 범위】
【청구항 1】
메인회로 상에 형성된 제 1， 2단자에 접속되어 상기 메인회로로 과전류가 인 가되는 경우에 용단되는 퓨저블엘리먼트;
상기 퓨저블엘리먼트와 접속되는 저항단자에 접속되는 저항소자;
기준전압을 벗어나는 전압이 인가되는 경우에는 상기 저항단자로 전류가 흐 르도톡 제어하는 스위칭소자;를 포함하되，
, 상기 제 1, 2단자 및 저항단자는 서로 동일 평면상에서 이격하여 병설되고, 상기 퓨저블엘리먼트는 기준전압을 벗어나는 전압이 인가되는 경우에 상기 저항소자에서 발생하는 열에 의해 용단되되，
상기 저항소자는 상기 퓨저블엘리먼트를 기준으로 양쪽에 2개가 병렬로 연결 되는 제 1， 2저항소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비정상상태의 전류 및 전압 을 차단하는 복합보호소자.
【청구항 2】
제 1항에 있어서,
상기 제 1， 2저항소자는 동일한 저항값을 가지는 것을 특징으로 하는 비정상 상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자.
【청구항 3】
제 1항에 있어서，
상기 제 1, 2저항소자는 서로 다른 저항값을 가지는 것을 특징으로 하는 비정 상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자.
【청구항 '4】
제 1항에 있어서，
상기 게 1， 2저항소자는 서로 동일한 크기 또는 다른 크기로 형성하여， 상기 보호회로의 설계시 자유도를 높일 수 있는 것을 특징으로 하는 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자.
【청구항 5】
제 1항에 있어서,
상기 제 1， 2단자 사이에는 상기 제 1， 2저항소자와 접속되는 제 1, 2연결단자 가 위치하고,
상기 제 1， 2연결단자의 상면에는 절연층 및 도전층이 순차적으로 적층되며， 상기 도전층 상면에는 각각의 상기 제 1, 2저항소자 및 퓨저블엘리먼트가 병설되고， 상기 퓨저블엘리 먼트는 상기 저항소자의 복사열 및 상기 도전층을 통한 전도 열에 의해 용단되는 것을 특징으로 하는 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복 합보호소자 . .
【청구항 6】
제 5항에 있어서， - 상기 도전층의 일단부는 제 3단자와 접속되고， 타단부는 제 4단자와 접속이 차 단되도록 구성하며 ,
상기 스위칭소자가 턴온되는 경우 상기 메인회로에서 흐르는 전류는 상기 퓨저블엘 리 먼트， 도전층， 제 3단자를 거 차 상기 제 1저항소자와 제 2저항소자로 분배되고， 상 기 제 4단자에서 병합되어 흐르는 것올 특징으로 하는 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자 .
【청구항 7】
제 1항에 있어서，
상기 저항소자는 세라믹 소재로 이루어지는 세라믹 소체와 , 상기 세라믹 소체의 양 단에 형성되는 단자부와， 상기 세라믹 소체의 외주면에 형성되는 저항층을 포함하 는 것을 특징으로 하는 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자 .
【청구항 8】
제 1항에 있어서 ,
상기 스위칭소자는 트랜지스터와， 기준전압보다 낮은 전압 또는 높은 전압이 인가 되는 경우에 상기 트랜지스터를 턴온 (Turn-on)시 키는 제어신호를 인가하여 상기 저 항소자로 전류가 흐르도특 쎄어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정상 상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자.
【청구항 9】
제 1항에 있어서，
상기 저항소자는 외면을 둘러싸는 단열커 버를 구비하되 , 상기 단열커버는 상 기 퓨저블앨리먼트 방향으로만 개방되어 상기 저항소자에서 발생되는 열이 상기 퓨 저블엘리 먼트로 집증되는 것을 특징으로 하는 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하 는 복합보호소자 .
PCT/KR2013/010652 2012-11-26 2013-11-22 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자 WO2014081233A1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/647,037 US9607795B2 (en) 2012-11-26 2013-11-22 Complex protection device for blocking abnormal state of current and voltage
CN201380061421.9A CN104903989B (zh) 2012-11-26 2013-11-22 阻止异常状态的电流及电压的复合保护装置
JP2015543986A JP6100391B2 (ja) 2012-11-26 2013-11-22 異常状態の電流及び電圧を遮断する複合保護素子
DE112013005642.9T DE112013005642B4 (de) 2012-11-26 2013-11-22 Komplexe Schutzvorrichtung zum Blockieren eines abnormalen Zustands von Strom und Spannung

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2012-0134835 2012-11-26
KR1020120134835A KR101401141B1 (ko) 2012-11-26 2012-11-26 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014081233A1 true WO2014081233A1 (ko) 2014-05-30

Family

ID=50776337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2013/010652 WO2014081233A1 (ko) 2012-11-26 2013-11-22 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9607795B2 (ko)
JP (1) JP6100391B2 (ko)
KR (1) KR101401141B1 (ko)
CN (1) CN104903989B (ko)
DE (1) DE112013005642B4 (ko)
TW (1) TWI528407B (ko)
WO (1) WO2014081233A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI689961B (zh) * 2017-07-07 2020-04-01 陳葆萱 開關元件

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101547427B1 (ko) 2014-06-13 2015-08-26 스마트전자 주식회사 복합보호소자
KR101508098B1 (ko) 2014-06-13 2015-04-08 스마트전자 주식회사 복합보호소자
KR101434135B1 (ko) * 2014-03-17 2014-08-26 스마트전자 주식회사 퓨즈 저항기
JP6437221B2 (ja) * 2014-06-27 2018-12-12 デクセリアルズ株式会社 スイッチ素子、スイッチ回路及び警報回路
US9934925B2 (en) * 2015-11-16 2018-04-03 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Fuse structures and forming and operation methods thereof
US10283296B2 (en) * 2016-10-05 2019-05-07 Chin-Chi Yang Controllable circuit protector for power supplies with different voltages
DE102017125208B4 (de) * 2017-10-27 2021-08-12 Auto-Kabel Management Gmbh Elektrisches Sicherungselement sowie Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Sicherungselementes
EP3799612A1 (en) * 2018-05-03 2021-04-07 ABB Schweiz AG Sealing device
TWI661456B (zh) * 2018-07-31 2019-06-01 聚鼎科技股份有限公司 保護元件
CN117912915A (zh) * 2024-03-15 2024-04-19 嘉兴模度新能源有限公司 复合熔断电连接结构及电池组

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08161990A (ja) * 1994-11-30 1996-06-21 Sony Chem Corp 保護素子及びその製造方法
KR100560058B1 (ko) * 2005-09-02 2006-03-13 스마트전자 주식회사 보호소자
KR20100027171A (ko) * 2007-06-18 2010-03-10 소니 케미카루 앤드 인포메이션 디바이스 가부시키가이샤 보호 소자
KR20110117179A (ko) * 2009-01-21 2011-10-26 소니 케미카루 앤드 인포메이션 디바이스 가부시키가이샤 보호 소자

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2741687A (en) * 1953-08-21 1956-04-10 Erie Resistor Corp Pyrolytic carbon resistors
JP2751548B2 (ja) * 1990-03-30 1998-05-18 松下電工株式会社 温度ヒューズ内蔵形抵抗器
US5712610C1 (en) * 1994-08-19 2002-06-25 Sony Chemicals Corp Protective device
US5776371A (en) * 1996-04-16 1998-07-07 Avery Dennison Corporation Conductive composition for fuse state indicator
US5914649A (en) * 1997-03-28 1999-06-22 Hitachi Chemical Company, Ltd. Chip fuse and process for production thereof
US5939969A (en) * 1997-08-29 1999-08-17 Microelectronic Modules Corporation Preformed thermal fuse
US6373371B1 (en) * 1997-08-29 2002-04-16 Microelectronic Modules Corp. Preformed thermal fuse
DE19809149C2 (de) * 1998-03-04 2001-09-27 Trw Automotive Electron & Comp Sicherung, insbesondere für die Kraftfahrzeugtechnik
DE19822094C2 (de) 1998-05-16 2000-03-02 Braun Gmbh Trockenrasierapparat
JP3640146B2 (ja) 1999-03-31 2005-04-20 ソニーケミカル株式会社 保護素子
JP2000306477A (ja) 1999-04-16 2000-11-02 Sony Chem Corp 保護素子
JP2001325869A (ja) * 2000-05-17 2001-11-22 Sony Chem Corp 保護素子
DE10142091A1 (de) * 2001-08-30 2003-03-20 Wickmann Werke Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Schutzbauelements mit einem eingestellten Zeitverhalten des Wärmeübergangs von einem Heizelement zu einem Schmelzelement
JP2004214033A (ja) * 2002-12-27 2004-07-29 Sony Chem Corp 保護素子
JP2007012312A (ja) 2005-06-28 2007-01-18 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk ジョイントコネクタ
KR20070016383A (ko) 2005-08-03 2007-02-08 삼성전자주식회사 칩형 전기 소자 및 이를 포함하는 액정 표시 모듈
JP4637001B2 (ja) * 2005-10-28 2011-02-23 三洋電機株式会社 保護素子とこの保護素子を備えるパック電池
JP5180531B2 (ja) 2007-08-03 2013-04-10 内橋エステック株式会社 抵抗付き温度ヒューズ
US8289122B2 (en) * 2009-03-24 2012-10-16 Tyco Electronics Corporation Reflowable thermal fuse

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08161990A (ja) * 1994-11-30 1996-06-21 Sony Chem Corp 保護素子及びその製造方法
KR100560058B1 (ko) * 2005-09-02 2006-03-13 스마트전자 주식회사 보호소자
KR20100027171A (ko) * 2007-06-18 2010-03-10 소니 케미카루 앤드 인포메이션 디바이스 가부시키가이샤 보호 소자
KR20110117179A (ko) * 2009-01-21 2011-10-26 소니 케미카루 앤드 인포메이션 디바이스 가부시키가이샤 보호 소자

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI689961B (zh) * 2017-07-07 2020-04-01 陳葆萱 開關元件

Also Published As

Publication number Publication date
TW201421522A (zh) 2014-06-01
DE112013005642B4 (de) 2018-11-22
CN104903989B (zh) 2017-04-05
DE112013005642T5 (de) 2015-08-20
TWI528407B (zh) 2016-04-01
JP2016504717A (ja) 2016-02-12
KR101401141B1 (ko) 2014-05-30
US20150303012A1 (en) 2015-10-22
CN104903989A (zh) 2015-09-09
JP6100391B2 (ja) 2017-03-22
US9607795B2 (en) 2017-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014081233A1 (ko) 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자
KR101388354B1 (ko) 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자
KR102251913B1 (ko) 보호 소자 및 배터리 팩
TWI715692B (zh) 熔絲元件
TWI609384B (zh) 保護元件
US20140030557A1 (en) Current breaking device and battery pack having the same
JP6151550B2 (ja) 保護素子
US9722418B2 (en) Complex protection device
US20150303018A1 (en) Fuse
TW201419350A (zh) 保護元件及電池組
WO2016017567A1 (ja) 保護素子及び保護回路
US20150249333A1 (en) Complex protection device of blocking the abnormal state of current and voltage
KR101395495B1 (ko) 비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자
TWI824067B (zh) 保護元件及保護電路
JP6254859B2 (ja) 遮断素子、遮断素子回路、
KR20220065859A (ko) 보호 회로, 배터리 팩 및 보호 회로의 동작 방법
KR20160046762A (ko) 차단 소자 및 차단 소자 회로
KR102217413B1 (ko) 보호 소자, 및 보호 소자가 실장된 실장체
JP2003217416A (ja) 温度ヒュ−ズおよびこれを装着した保護装置
JP6078332B2 (ja) 保護素子、バッテリモジュール
KR101504132B1 (ko) 복합보호소자
TW201530955A (zh) 保護電路、電池電路、保護元件以及保護元件的驅動方法
WO2015107633A1 (ja) 保護素子、バッテリモジュール

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13857055

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2015543986

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14647037

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112013005642

Country of ref document: DE

Ref document number: 1120130056429

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13857055

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1