WO2015033563A1

WO2015033563A1 - 保護回路

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Publication number: WO2015033563A1
Application number: PCT/JP2014/004536
Authority: WO
Inventors: 千智小森; 幸市向; 古田　和隆; 利顕荒木; 亨柿沼; 康二江島; 貴史藤畑
Original assignee: デクセリアルズ株式会社
Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2014-09-03
Publication date: 2015-03-12
Also published as: KR102307565B1; TW201517433A; JP2015053780A; TWI688181B; JP6329741B2; CN105556776A; CN111725789A; KR20160050025A

Abstract

　過剰な電圧が印加された場合にも、発熱体が可溶導体を溶断させるために必要な時間は焼損することなく発熱し続け、確実に充放電経路を遮断する。　バッテリセル（３）と、バッテリセル（３）の電圧を検知する電圧検知素子（４）と、バッテリセル（３）の充放電経路上に設けられた可溶導体（１６）と、バッテリセル（３）と接続され、通電されることにより発熱して可溶導体（１６）を溶断する発熱体（１２）とを有する保護素子（５）と、発熱体（１２）と接続され、電圧検知素子（４）の出力に応じて発熱体（１２）への通電を制御するスイッチ素子（６）と、発熱体（１２）への電圧の印加を遅延させる遅延回路（７）とを備える。

Description

保護回路

関連出願へのクロスリファレンス

　本出願は、日本国特許出願２０１３－１８４６６３号（２０１３年９月６日出願）の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。

　本発明は、電流経路を遮断する保護回路に関し、特にリチウムイオン二次電池等の緊急時に速やかに電流経路を遮断する必要のあるバッテリ回路に用いて好適な保護回路に関する。

　充電して繰り返し利用することのできる二次電池の多くは、バッテリパックに加工されてユーザに提供される。特に重量エネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池においては、ユーザ及び電子機器の安全を確保するために、一般的に、過充電保護、過放電保護等のための保障回路をバッテリパックに内蔵し、所定の場合にバッテリパックの出力を遮断する機能を有している。

　この種の回路では、バッテリパックに内蔵されたＦＥＴスイッチを用いて出力のＯＮ／ＯＦＦを行うことにより、バッテリパックの過充電保護又は過放電保護動作を行う。しかしながら、何らかの原因でＦＥＴスイッチが短絡破壊した場合、雷サージ等が印加されて瞬間的な大電流が流れた場合、あるいはバッテリセルの寿命によって出力電圧が異常に低下したり、逆に過大異常電圧を出力した場合であっても、バッテリパックや電子機器は、発火等の事故から保護されなければならない。そこで、このような想定し得るいかなる異常状態においても、バッテリセルの出力を安全に遮断するために、外部からの信号によって電流経路を遮断する機能を有するヒューズ素子からなる保護素子が用いられる。

　このようなリチウムイオン二次電池等向けのバッテリ回路の保護素子として、保護素子内部に発熱体を有し、この発熱体によって電流経路上の可溶導体（ヒューズ）を溶断する構造が一般的に用いられている。

　本発明の関連技術として、図６に保護回路５０を示す。保護回路５０は、例えば、リチウムイオン二次電池のバッテリパックに用いられるバッテリ回路であり、リチウムイオン二次電池のバッテリセルを備えたバッテリスタック５１と、バッテリスタック５１の異常時に充電を遮断する保護素子５２と、バッテリスタック５１の電圧を検出する電圧検知素子５３と、電圧検知素子５３の検出結果に応じて保護素子５２の動作を制御するスイッチ素子５４を備える。

　保護素子５２は、バッテリスタック５１の充放電経路上に直列に接続され、該充放電経路の一部を構成する可溶導体５５と、スイッチ素子５４と接続されバッテリスタック５１から電力が供給されることにより発熱し、可溶導体５５を溶断させる発熱体５６とを有する。

　可溶導体５５は、例えば、Ｓｎを主成分とするＰｂフリーハンダ等の低融点金属を用いて形成される。発熱体５６は、比較的抵抗値が高く通電すると発熱する導電性を有する部材であって、たとえばＷ、Ｍｏ、Ｒｕ等からなり、これらの合金あるいは組成物、化合物の粉状体を樹脂バインダ等と混合して、ペースト状にしたものを、保護素子５２が形成される絶縁基板上にスクリーン印刷技術を用いてパターン形成して、焼成する等によって形成される。

　この保護素子５２は、スイッチ素子５４によって発熱体５６への給電が制御されている。

　電圧検知素子５３は、バッテリスタック５１の電圧をモニタし、過充電電圧又は過放電電圧になったときにスイッチ素子５４を制御する制御信号を出力する。

　スイッチ５４は、たとえば電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴと呼ぶ。）により構成され、バッテリスタック５１の電圧値が所定の過放電又は過充電状態を超える電圧になったとき、電圧検知素子５３から出力される検出信号を受けると、発熱体５６が通電するように動作する。これにより、スイッチ素子５４は、発熱体５６の発熱により可溶導体５５を溶断させ、バッテリスタック５１の充放電経路を遮断するように制御する。

　このような回路構成からなる保護回路５０は、検出素子５３がバッテリスタック５１の異常電圧を検出すると、スイッチ素子５４に検出信号を出力する。検出信号を受けたスイッチ素子５４は、保護素子５２の発熱体５６にバッテリスタック５１から給電されるように電流を制御する。これにより、保護回路５０は、発熱体５６が発熱して、ヒューズ５５が溶断することにより、充放電経路を遮断することができる。

特開２００５－２４３６５２号公報特開２００６－２２１９１９号公報特開２００９－２６７２９３号公報

　ここで、保護素子５２の発熱体５６の発熱により可溶導体５５を溶断させるためには、発熱体５６の定格に応じた電圧が印加される必要がある。すなわち、発熱体５６は、定格電圧よりも高い電圧が印加されると、可溶導体５５が溶断する前に自身が自己発熱（ジュール熱）によって溶融、焼損してしまい、可溶導体５５を溶断することができない。

　具体的に、可溶導体５５は、保護素子５２を構成する絶縁基板上に離間して設けられた一対の電極間にわたって搭載され、発熱体５６の発熱により溶融すると、当該一対の電極上に移動することにより分断される。これにより、保護素子５２は、保護回路５０の充放電経路を遮断する。したがって、発熱体５６は、少なくとも、この可溶導体５５が溶融し、一対の電極上に移動するまでの時間は発熱し続ける必要がある。

　しかし、一般に発熱体５６が焼損せずに発熱し続けることができる使用電圧範囲としては、上限電圧が下限電圧の１．５～２倍程度であり、保護回路５０のバッテリセルの個数に応じて幅広く対応することができなかった。そのため、発熱体５６の使用電圧範囲を超えた高電圧が印加された場合、可溶導体５５を溶断させる前に、発熱体５６が焼損してしまう恐れがあった。

　そこで、本発明は、広範な使用電圧範囲を有し、想定し得るいかなる過剰な電圧が印加された場合にも、発熱体５６が可溶導体５５を溶断させるために必要な時間は焼損することなく発熱し続け、確実に充放電経路を遮断することができる保護回路を提供することを目的とする。

　上述した課題を解決するために、本発明に係る保護回路は、バッテリセルと、上記バッテリセルの電圧を検知する電圧検知素子と、上記バッテリセルの充放電経路上に設けられた可溶導体と、上記バッテリセルと接続され、通電されることにより発熱して上記可溶導体を溶断する発熱体とを有する保護素子と、上記発熱体と接続され、上記電圧検知素子の出力に応じて上記発熱体への通電を制御するスイッチ素子と、上記発熱体への電圧の印加を遅延させる遅延回路とを備えるものである。

　本発明によれば、バッテリが過充電状態となり高電圧が印加された場合にも、発熱体が可溶導体の溶断前に焼損することなく発熱し続けることができ、発熱体の使用電圧範囲を拡大することができる。

図１は、本発明が適用された保護回路を示す回路図である。図２は、保護素子の一構成例を示す平面図であり、（Ａ）は可溶導体の溶断前、（Ｂ）は可溶導体の溶断後の状態を示す。図３は、従来の保護回路と本発明が適用された保護回路における、経過時間と印加電圧（高電圧）との関係を示すグラフである。図４は、従来の保護回路と本発明が適用された保護回路における、経過時間と印加電圧（低電圧）との関係を示すグラフである。図５は、他の遅延回路の構成例を示す図であり、（Ａ）はＬＣ回路、（Ｂ）はＬ回路、（Ｃ）はＰＷＭ発生素子を用いた構成例を示す。図６は、従来の保護回路を示す回路図である。

　以下、本発明が適用された保護回路について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがある。具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

　本発明が適用された保護回路１は、図１に示すように、例えばリチウムイオン二次電池のバッテリパック２の回路として用いられる。バッテリパック２は、リチウムイオン二次電池のバッテリセル３と、バッテリセル３の電圧を検知する電圧検知素子４と、バッテリセル３の異常電圧時に充放電経路を遮断する保護素子５と、電圧検知素子４の出力に応じて保護素子５に流れる電流を制御するスイッチ素子６と、電圧検知素子４とスイッチ素子６との間に設けられた遅延回路７とを有する。

　［バッテリセル／電圧検知素子］
　バッテリセル３は、複数設けられ、直並列に接続されることによりバッテリスタック８を構成する。あるいは、保護回路１は、一つのバッテリセル３のみで構成してもよい。

　バッテリセル３は、電圧検知素子４によって常時電圧値がモニタされる。電圧検知素子４は、各バッテリセル３と接続されるとともに遅延回路７を介してスイッチ素子６と接続されている。そして、電圧検知素子４は、各バッテリセル３の電圧値を検出して、いずれか１つのバッテリセル３が過充電電圧又は過放電電圧になったときには、スイッチ素子６へ制御信号を出力する。

　［保護素子］
　図２に保護素子５の一構成例を示す。図２（Ａ）に示すように、保護素子５は、絶縁基板１０と、絶縁基板１０に積層され、ガラス等の絶縁部材１１に覆われた発熱体１２と、絶縁基板１０の両端に形成された第１、第２の電極１３，１４と、絶縁部材１１上に発熱体１２と重畳するように積層された発熱体引出電極１５と、両端が第１、第２の電極１３，１４にそれぞれ接続され、中央部が発熱体引出電極１５に接続された可溶導体１６とを備える。

　絶縁基板１０は、たとえば、アルミナ、ガラスセラミックス、ムライト、ジルコニアなどの絶縁性を有する部材を用いて略方形状に形成されている。絶縁基板１０は、その他にも、ガラスエポキシ基板、フェノール基板等のプリント配線基板に用いられる材料を用いてもよいが、可溶導体１６の溶断時の温度に留意する必要がある。

　発熱体１２は、比較的抵抗値が高く通電すると発熱する導電性を有する部材であって、たとえばＷ、Ｍｏ、Ｒｕ等からなる。発熱体１２は、これらの合金あるいは組成物、化合物の粉状体を樹脂バインダ等と混合して、ペースト状にしたものを、絶縁基板１０上にスクリーン印刷技術を用いてパターン形成して、焼成する等によって形成することができる。

　発熱体１２は、一端に発熱体電極１７が設けられ、この発熱体電極１７を介してスイッチ素子６と接続されている。また、発熱体１２は、他端が発熱体引出電極１５と接続され、この発熱体引出電極１５を介して可溶導体１６と接続されている。発熱体１２は、絶縁基板１０の表面上において絶縁部材１１に被覆されている。絶縁部材１１は、発熱体１２の保護及び絶縁を図るとともに、発熱体１２の熱を効率よく可溶導体１６及び発熱体引出電極１５へ伝えるために設けられ、例えばガラス層からなる。

　なお、保護素子５は、絶縁基板１０の表面と発熱体１２との間にも絶縁部材１１を形成し、発熱体１２を絶縁部材１１の内部に配置するようにしてもよい。また、保護素子５は、発熱体１２を、絶縁基板１０の第１、第２の電極１３，１４が形成されている表面と反対側の裏面に形成してもよい。さらに、保護素子５は、発熱体１２を、絶縁基板１１の内部に形成してもよい。また、保護素子５は、発熱体１２を絶縁基板１１の表面に形成するとともに、第１、第２の電極１３，１４と隣接して形成してもよい。

　絶縁部材１１の上面には、発熱体１２と接続された発熱体引出電極１５が積層されている。発熱体引出電極１５は、発熱体１２によって加熱されることにより、可溶導体１６の溶融導体を凝集しやすくすることができる。

　絶縁基板１０の左右一対の側縁部には、第１の電極１３及び第２の電極１４が形成されている。第１、第２の電極１３，１４は、実装用ハンダを介して、可溶導体１６が搭載されている。また、第１、第２の電極１３，１４は、絶縁基板１１の側面に臨み、スルーホールを介して絶縁基板１１の裏面に設けられた外部接続電極（図示せず）と接続されている。そして、第１、第２の電極１３，１４は、外部接続電極を介して、保護素子５が実装される保護回路１の充放電経路と接続される。

　これら第１、第２の電極１３，１４は、ＣｕやＡｇ等の一般的な電極材料を用いて形成することができる。また、第１、第２の電極１３，１４の表面上には、Ｎｉ／Ａｕメッキ、Ｎｉ／Ｐｄメッキ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕメッキ等の被膜が、公知のメッキ処理により形成されていることが好ましい。これにより、第１、第２の電極１３，１４の酸化を防止し、溶融導体を確実に保持させることができる。また、保護素子５をリフロー実装する場合に、可溶導体１６を接続する実装用ハンダあるいは可溶導体１６の外層を形成する低融点金属が溶融することにより第１、第２の電極１３，１４を溶食（ハンダ食われ）するのを防ぐことができる。

　可溶導体１６は、第１、第２の電極１３，１４間に亘って搭載されることにより、保護回路１の充放電経路を短絡させるものである。可溶導体１６は、発熱体１２の発熱により速やかに溶断されるいずれの金属を用いることができ、例えば、Ｓｎを主成分とするＰｂフリーハンダ等の低融点金属を好適に用いることができる。その他、可溶導体１６は、Ｐｂ・Ａｇ・Ａｕ・Ｃｕ・Ｇｅ・Ｎｉ・Ｉｎ等の材料を用いて形成することができる。

　また、可溶導体１６は、低融点金属と高融点金属とを積層して形成してもよい。低融点金属と高融点金属との積層構造としては、例えば、低融点金属箔を高融点金属メッキによって被覆する構造を挙げることができる。低融点金属としては、Ｓｎを主成分とするＰｂフリーハンダなどのハンダを用いることが好ましく、高融点金属としては、Ａｇ、Ｃｕ又はこれらを主成分とする合金などを用いることが好ましい。高融点金属と低融点金属とを含有することによって、保護素子５をリフロー実装する場合に、リフロー温度が低融点金属の溶融温度を超えて、低融点金属が溶融しても、低融点金属の外部への流出を抑制し、可溶導体１６の形状を維持することができる。また、溶断時も、低融点金属が溶融することにより、高融点金属を溶食（ハンダ食われ）することで、高融点金属の融点以下の温度で速やかに溶断することができる。

　可溶導体１６は、互いに分離されて形成されバッテリセル３の充放電経路と接続された第１、第２の電極１３，１４間にハンダ付けされること等により、バッテリセル３の充放電経路上に直列に接続され、これにより充放電経路の一部を構成する。

　保護素子５は、発熱体１２が発熱されると可溶導体１６が溶融し、図２（Ｂ）に示すように、当該溶融導体が、濡れ性が高く広面積である第１、第２の電極１３，１４上、及び発熱体引出電極１５上に引き寄せられることにより溶断される。これにより、保護素子５は、バッテリセル３の充放電経路を遮断することができる。

　発熱体電極１７を介して発熱体１２と接続されるスイッチ素子６は、たとえばＦＥＴにより構成される。スイッチ素子６は、後述する遅延回路７を介して電圧検知素子４と接続され、バッテリセル３の電圧値が所定の電圧値を外れる過放電又は過充電状態になったとき、電圧検知素子４から出力される検出信号に応じて発熱体１２に給電し、バッテリセル３の充放電経路を遮断するように制御する。

　［スイッチ素子］
　保護回路１は、発熱体１２がスイッチ素子６と直列に接続されるとともに、これら発熱体１２及びスイッチ素子６がバッテリセル３と並列に接続される。これにより、保護回路１は、発熱体１２に電力を供給する給電経路１９が形成される。給電経路１９は、バッテリセル３が定格電圧の状態においては、スイッチ素子６によって発熱体１２への通電が規制されている。そして、保護回路１は、何らかの原因によりバッテリセル３が過充電の状態となり定格を超えた高電圧となった場合には、スイッチ素子６によって給電経路１９が通電されることにより、発熱体１２が発熱を開始し、可溶導体１６を溶断する。

　［遅延回路］
　電圧検知素子４とスイッチ素子６との間には、遅延回路７が設けられている。遅延回路７は、電圧検知素子４からスイッチ素子６及び発熱体１２に出力される電圧の印加を、時定数に応じて遅らせるものであり、発熱体１２に定格を大きく超える高電圧が瞬時に印加されることによる焼損を防止することができる。遅延回路７を介在させることにより、保護回路１は、バッテリセル３が過充電状態となり高電圧が印加された場合にも、発熱体１２が可溶導体１６の溶断前に焼損することなく発熱し続けることができ、発熱体１２の使用電圧範囲を拡大することができる。

　したがって、保護回路１は、バッテリセル３が過充電状態となった場合や、バッテリセル３に充電するチャージャー側の異常により発熱体１２の定格を超える高電圧が印加された場合などにおいても、遅延回路７により高電圧の印加を遅延させることで、発熱体１２が焼損する熱エネルギーが累積されるまでの時間を遅延させ、その間に可溶導体１６を溶断させることによりバッテリセル３の充放電経路を遮断することができる。

　上述したように、保護素子５は、第１、第２の電極１３，１４上に亘って可溶導体１６が搭載され、可溶導体１６が発熱体１２の発熱により溶融されると、溶融導体が濡れ性が高く広面積の第１、第２の電極１３，１４上に引き寄せられることにより、第１、第２の電極間が分断される。したがって、発熱体１２は、可溶導体５が溶融し、第１、第２の電極１３，１４上に移動するまでの間、発熱し続ける必要がある。

　しかし、バッテリセル３が発熱体１２の使用電圧範囲を超えた高電圧状態となった場合や、バッテリパック２が接続されるチャージャー側の故障等により、高電圧が発熱体１２に印加されると、瞬時に発熱体１２を焼損する熱エネルギーが印加され、可溶導体１６を溶断させる前に発熱体１２が焼損し、バッテリセル３の充放電経路を遮断することができない。

　そこで、保護回路１は、遅延回路７を設けることにより、発熱体１２が焼損する熱エネルギーが累積するまでの時間を遅らせ、可溶導体１６の溶断に要する時間を稼ぎ、発熱体１２に使用電圧範囲を超えた高電圧が印加された場合にも、可溶導体１６を溶融させるとともに第１、第２の電極１３，１４上に移動することにより分断するのに要する時間は発熱を続けることができる。

　これにより、保護回路１は、発熱体１２の使用電圧範囲が広がり、想定し得るいかなる過剰な電圧が印加された場合にも、充放電経路を遮断することができる。

　図３に、従来の保護回路５０（図６参照）と本発明が適用された保護回路１（図１参照）における、経過時間と印加電圧（高電圧）との関係を示す。遅延回路を有していない従来の保護回路５０においては、高電圧が瞬時に発熱体５６に印加されるため、可溶導体５５の溶断時間よりも先に発熱体５６が焼損してしまい、可溶導体５５を溶断させることができない。

　一方、本発明が適用された保護回路１によれば、遅延回路７を介在させることにより高電圧の印加を遅延させ、発熱体１２が焼損する熱エネルギーが累積されるまでの時間を延ばすことができ、その間に可溶導体１６が溶断することによりバッテリセル３の充放電経路を遮断することができる。すなわち、本発明によれば、発熱体１２が焼損されるほどの高電圧が印加された場合にも、焼損にかかる時間を遅延させることができ、可溶導体１６を溶融させ、第１、第２の電極１３，１４上に移動させて溶断させるのに必要な時間を稼ぐことができる。これにより、保護回路１は、発熱体１２の使用電圧範囲が広がり、想定し得るいかなる過剰な電圧が印加された場合にも、充放電経路を遮断することができる。

　低電圧が印加された場合、可溶導体１６を溶融させる熱量を得る時間が延びるが、遅延回路７を介在させない場合に比して、発熱体６に流れる最大電流への到達時間が遅れるだけであり、また、その間にも発熱は続いているため、可溶導体１６の溶断時間としては、実使用上は誤差範囲といえる。

　図４に従来の保護回路５０（図６参照）と本発明が適用された保護回路１（図１参照）における、経過時間と印加電圧（低電圧）との関係を示す。遅延回路を有していない従来の保護回路５０に比して、遅延回路７を介在させる保護回路１では、経過時間に対する印加電圧の上昇曲線がなだらかであり、最大電圧に到達した時点における累積熱エネルギー量は、従来の保護回路５０の約５０％程度となる。これは可溶導体１６の溶断時間としては遅延時間の５０％の延長に相当し、例えば遅延時間が１０００ｍｓｅｃの場合、０．５ｓｅｃ伸びるだけであり、実使用上は誤差範囲といえる。したがって、遅延回路７を介在させることによる、低電圧印加時における溶断時間の延長は問題とならない。

　［時定数］
　ここで、遅延回路７の時定数は、発熱体１２が、少なくとも可溶導体１６が溶融し、第１、第２の電極１３，１４に移動することにより分断するのに要する時間は発熱し続けるように設定され、例えば１００ｍｓｅｃ以上が好ましい。

　時定数が１００ｍｓｅｃよりも短いと、発熱体１２への電圧印加の遅延時間が不足し、可溶導体１６が溶断するよりも先に発熱体１２が焼損し、バッテリセル３の充放電経路を遮断することができない恐れがある。

　一方、遅延回路７の時定数は１００ｍｓｅｃ以上であればよく、例えば１０００ｍｓｅｃであってもよい。時定数が伸びると、高電圧が印加された場合にも発熱体６の発熱時間が延びるため、より確実に可溶導体１６を溶断させることができる。

　［遅延回路の構成］
　遅延回路７は、図１に示すように、ＲＣ回路によって構成することができる。また、遅延回路は、図５（Ａ）に示すように、ＬＣ回路によって構成してもよく、図５（Ｂ）に示すように、Ｌ回路によって構成してもよい。さらに、遅延回路７は、図５（Ｃ）に示すように、ＰＷＭ（Ｐulse Ｗidth Ｍodulation）発生素子２０を設け、発熱体１２に印加する実効電力を調整することにより、経過時間に対する印加電圧を調整してもよい。

　また、上記では、遅延回路７を電圧検知素子４とスイッチ素子６との間に設けたが、遅延回路７は、給電経路１９上に設けてもよい。この場合、例えばスイッチ素子６を、ＦＥＴ及び給電経路１９上に設けたリレー素子によって構成する。ただし、遅延回路７は、図１に示すように、電圧検知素子４とスイッチ素子６との間に設ける構成のほうが、定格を小さくすることができる点で有利である。

　次いで、本発明の実施例について説明する。本実施例では、使用可能電圧範囲が４～７［Ｖ］の発熱体に対して４、７、１０、２０、５０［Ｖ］の各電圧を印加したときに、可溶導体を溶断させることができたか否かを確認した。

　実施例１では、図１に示す構成において、遅延時間１００ｍｓｅｃの遅延回路を有する保護回路を用いた。実施例２では、図１に示す構成において、遅延時間５００ｍｓｅｃの遅延回路を有する保護回路を用いた。実施例３では、図１に示す構成において、遅延時間１０００ｍｓｅｃの遅延回路を有する保護回路を用いた。比較例１では、図６に示す構成、すなわち遅延回路を設けない保護回路を用いた。

　表１に示すように、遅延回路を設けた実施例１～３においては、発熱体に使用可能電圧範囲を超える電圧を印加した場合にも、可溶導体を溶断させることができた。これは、実施例１～３においては、遅延回路を介在させることにより、発熱体が焼損する熱エネルギーが印加されるまでの時間を遅延させ、その間に可溶導体を溶断させることができたためである。

　一方、遅延回路を設けていない比較例１においては、発熱体に使用可能電圧範囲を超える電圧を印加した場合には、可溶導体を溶断させる前に、発熱体自身が自己発熱によって焼損してしまい、可溶導体を溶断させることができなかった。

　また、実施例１～３を比較すると、遅延時間が１００ｍｓｅｃの実施例１では、印加電圧が１０［Ｖ］では可溶導体を溶断させることができたが、２０［Ｖ］以上では発熱体が先に焼損してしまった。また、遅延時間が５００ｍｓｅｃの実施例２では、印加電圧が２０［Ｖ］までは可溶導体を溶断させることができたが、５０［Ｖ］では発熱体が先に焼損してしまった。一方、遅延時間が１０００ｍｓｅｃの実施例３では、印加電圧が５０［Ｖ］においても可溶導体を溶断させることができた。

　すなわち、遅延回路を設けた保護回路においては、遅延時間が延びるにつれて、印加電圧が大きくなったときにも可溶導体を溶断させることができる、すなわち、発熱体の動作可能電圧の範囲を広範に設定できることが分かる。

１　保護回路、２　バッテリパック、３　バッテリセル、４　電圧検知素子、５　保護素子、６　スイッチ素子、７　遅延回路、８　バッテリスタック、１０　絶縁基板、１１　絶縁部材、１２　発熱体、１３　第１の電極、１４　第２の電極、１５　発熱体引出電極、１６　可溶導体、１７　発熱体電極、１９　給電経路、２０　ＰＷＭ発生素子

Claims

　バッテリセルと、
　上記バッテリセルの電圧を検知する電圧検知素子と、
　上記バッテリセルの充放電経路上に設けられた可溶導体と、上記バッテリセルと接続され、通電されることにより発熱して上記可溶導体を溶断する発熱体とを有する保護素子と、
　上記発熱体と接続され、上記電圧検知素子の出力に応じて上記発熱体への通電を制御するスイッチ素子と、
　上記発熱体への電圧の印加を遅延させる遅延回路とを備える保護回路。
　上記保護素子は、上記可溶導体が、それぞれ上記充放電経路に接続された一対の電極間にわたって設けられ、
　上記遅延回路は、上記発熱体が、少なくとも上記可溶導体が上記発熱体の発熱により溶融し、上記一対の電極に移動することにより分断するのに要する時間は発熱し続けるように、時定数が設定されている請求項１記載の保護回路。
　上記遅延回路は、時定数が１００ｍｓｅｃ以上である請求項１記載の保護回路。
　上記遅延回路は、ＲＣ回路、ＬＣ回路、Ｌ回路、又はＰＷＭ発生素子のいずれかにより構成される請求項１～３のいずれか１項に記載の保護回路。