WO2020071203A1 - 保護素子 - Google Patents

保護素子

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慎太郎 中島
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ショット日本株式会社
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present disclosure relates to a protection element and a protection circuit for electric / electronic devices.
  • a protection element of a surface mount component (SMD) as described in Patent Document 1 is suitably used.
  • SMD surface mount component
  • These protection elements detect abnormal conditions such as overcurrent and overvoltage caused by the overcurrent of the protected device, or react to abnormal overheating of the ambient temperature to activate a fuse under predetermined conditions to cut off the electric circuit.
  • the protection element In order to ensure the safety of the equipment, the protection element generates heat in the resistance element by a signal current when the protection circuit detects an abnormality occurring in the equipment, and the generated heat blows the fuse element made of a fusible alloy material. Or the fuse element is blown by an overcurrent to cut off the circuit.
  • FIG. 3 shows a protection element 30 as a related technique of the present disclosure.
  • the protection element 30 is bonded to the insulating substrate 31, a pair of fuse electrodes 32 provided on the insulating substrate 31, an intermediate electrode 33 provided between the fuse electrodes 32, and the fuse electrode 32 and the intermediate electrode 33.
  • the fuse device includes a fuse element electrically connected to the electrode and the intermediate electrode, and a cap-shaped lid covering the fuse element.
  • a heating element 37 is provided on the insulating substrate 31 so as to be electrically connected to the intermediate electrode 33 and the heating electrode 36.
  • Such a protection element 30 is electrically connected to a fuse electrode 42 by being connected to a protection circuit 40 for a secondary battery pack shown in FIG.
  • the fuse elements 44a and 44b form a part of a charge / discharge current circuit of the protection circuit 40.
  • the heating element 47 of the protection element 30 is connected to a rectifying element 49 such as a diode or a switch element.
  • the rectifying element 49 prevents the leakage current 500 when the fuse element 42 remains on only one side of the fuse electrode 42 and the intermediate electrode 43 as shown in FIG.
  • a voltage is applied to the heating element by the detection means 220 including a voltage detection IC or an FET electrically connected to the heating element 47, the heating element generates heat, and all of the fuse elements are blown. At the same time, the application to the heating element stops, so that it is not necessary to compensate for the one-sided operation described above.
  • the conventional protection element 30 and protection circuit 40 as described above require a rectifying means such as a diode or a switch element in preparation for a case where one of the fuse elements 44a and 44b remains during an overcurrent.
  • the present disclosure provides a protection element for an electric / electronic device that can more reliably cut off current during operation with a simpler circuit configuration without using a rectifier such as a diode or a switch element in protection against overcurrent. And a protection circuit.
  • the protection element of the present disclosure includes an insulating substrate, at least one pair of fuse electrodes provided on the insulating substrate, an intermediate electrode provided on the insulating substrate, and an intermediate electrode provided between the fuse electrodes, and electrically connected to the fuse electrode and the intermediate electrode. And a heating element provided on the insulating substrate and electrically connected to the intermediate electrode and the heating electrode, wherein the conduction means between at least one pair of the fuse electrodes including the intermediate electrode is connected to another electrode. It is provided differently from the conductive means between them. This makes it possible to control the order of fusing between the electrodes connected to the fuse element in overcurrent protection.
  • the conductive means means conductive or thermal conductive or a combination of conductive and thermal conductive.
  • a fuse element between predetermined electrodes is blown earlier than a fuse element between other electrodes by providing a difference in heat generation and heat radiation characteristics at the time of energization of a predetermined location using electric resistance, heat dissipation or a combination thereof. Control.
  • the protection circuit of the present disclosure is a protection circuit using the protection element in a protection device, an electric circuit for protecting the secondary battery from overcurrent and overvoltage, and a protection device having a fuse element and a heating element.
  • a heating element provided so as to be connected, and a protection element provided such that a conduction means between at least one pair of electrodes of the fuse electrodes including the intermediate electrode is different from a conduction means between the other electrodes.
  • the predetermined fuse element is blown by the conduction means, and in the event of overvoltage, the voltage of the secondary battery is applied to the heating element by the detection means, and the heating element generates heat and all the fuse elements are blown.
  • the application to the heating element can be cut off.
  • the protection circuit may further comprise an electrode of an electric circuit to which the protection device is electrically connected and mounted as a conduction means of the protection device, and a mounting electrode and a wiring of a wiring board on which the protection device (protection element) is mounted.
  • the area and thickness may be changed. For example, the area of the electrode or wiring of the electric circuit to which the predetermined electrode of the protection device is attached is reduced to make it difficult to dissipate heat, and the area of the electrode or wiring to which this electrode is attached other than the predetermined electrode is increased. As a result, when the heat is easily dissipated, the predetermined electrode of the protection device can be blown first.
  • the protection element and the protection circuit according to the present disclosure adjust the conductivity (conductivity or heat conduction or a combination of conduction and heat conduction) between predetermined electrodes of the fuse electrodes including the intermediate electrode, so that the fusing order at the time of overcurrent is adjusted. Control.
  • FIG. 1A shows a protection element 10 according to one embodiment
  • FIG. 2A is a plan view of the lid taken along line dd in FIG. 2B
  • FIG. 2B is a plan view taken along line DD in FIG. (C) is a bottom view of the cross section
  • 1A is a circuit diagram of a protection circuit 20 according to an embodiment
  • FIG. 1A is a circuit diagram before a fuse operation
  • FIG. 2B is a circuit diagram after a fuse operation due to overcurrent
  • 1A shows a conventional protection element 30,
  • FIG. 1A is a plan view of the lid taken along line dd in FIG. 2B
  • FIG. 2B is a cross section taken along line DD in FIG.
  • FIG. 3C is a bottom view thereof.
  • 1A is a circuit diagram before a fuse operation
  • FIG. 2B is a circuit diagram after a fuse operation due to overcurrent.
  • the protection element includes an insulating substrate, at least one pair of fuse electrodes provided on the insulating substrate, an intermediate electrode provided on the insulating substrate, provided between the fuse electrodes, and a fuse electrode and an intermediate electrode.
  • the conductive means between at least one pair of electrodes is provided differently from the conductive means between the other electrodes.
  • the insulating substrate may be of any material and composition as long as it is an insulating material. For example, plastic, glass, glass ceramic, ceramic, and the like are suitable.
  • the fuse electrode, intermediate electrode, and heating electrode provided on the insulating substrate may be of any material and composition as long as it is a conductive material.
  • a conductive material For example, copper, silver, a copper alloy, and a silver alloy are suitable.
  • the fuse element may be of any material and composition as long as it is a fusible metal material.
  • a tin-based alloy, a tin-lead alloy, a tin-copper alloy, a tin-silver alloy, a tin-silver-copper alloy Etc. can be suitably used.
  • the fuse element may be a metal material having a single composition or a composite material formed by combining a plurality of metal materials having different compositions.
  • Either method or means may be used, and there is no particular limitation.For example, the cross-sectional area and length of the fuse element bridging between the electrodes are changed for each electrode, or the material of the fuse element itself is changed for each electrode.
  • the conductivity between the electrodes can be adjusted by changing the area or the material of the electrodes. Further, the same effect can be obtained by providing a wide inter-electrode distance of a predetermined electrode among the fuse electrodes including the intermediate electrode without changing the size and material of the fuse element.
  • the fusing order at the time of an overcurrent between a plurality of electrodes connected to the fuse element is controlled. can do.
  • the fuse element of the fuse electrode whose electric resistance is set higher can be blown before the fuse element of the fuse electrode whose electric resistance is lower.
  • the fusing order at the time of an overcurrent between a plurality of electrodes connected to the fuse element is controlled. can do.
  • a fuse element of a fuse electrode provided with a small (small) heat radiation area (electrode area) of a predetermined electrode blows before a fuse element of a fuse electrode provided with a large (large) heat radiation area (electrode area). I can do it.
  • the protection circuit according to the present embodiment is an electric circuit that protects a secondary battery from overcurrent and overvoltage.
  • the protection circuit includes a fuse element and a heating element, and is electrically connected to the heating element of the protection apparatus.
  • Detecting means for detecting an overvoltage of the secondary battery and controlling a current flowing through the heating element wherein the protection device is provided on the insulating substrate, at least one pair of fuse electrodes provided on the insulating substrate, and provided on the insulating substrate.
  • An intermediate electrode provided between the fuse electrodes, a fuse element joined to the fuse electrode and the intermediate electrode and electrically connected to the fuse electrode and the intermediate electrode, and electrically connected to the intermediate electrode and the heating electrode provided on the insulating substrate.
  • a heating element provided in the fuse element, the conduction means between at least one pair of electrodes among the fuse electrodes including the intermediate electrode is provided from a protection element provided so as to be different from the conduction means between the other electrodes.
  • a predetermined fuse element is blown by the conduction means, and at the time of overvoltage, the voltage of the secondary battery is applied to the heating element by the detection means at the time of overvoltage, the heating element generates heat, and all the fuse elements are blown. Then, the application to the heating element is cut off.
  • the protection element 10 includes an insulating substrate 11, a pair of fuse electrodes 12 provided on the insulating substrate 11, provided on the insulating substrate 11, and provided between the fuse electrodes 12.
  • Fuse element 14 joined to fuse electrode 12 and intermediate electrode 13, electrically connected to fuse electrode 12 and intermediate electrode 13, and operational flux (not shown) applied to the surface of fuse element 14
  • a heating element 17 including a resistance element provided on the insulating substrate 11 and electrically connected to the intermediate electrode 13 and the heating electrode 16.
  • the inter-electrode distance of the inter-electrode R1 is set to be wide, and the inter-electrode distance of the other inter-electrode R2 is set to be narrower than R1.
  • the lid 15 in the embodiment may cover the upper portions of the insulating substrate 11 and the fuse element 14 and can secure a desired cavity space, and the shape and material are not limited.
  • a dome-shaped resin film cover, a plastic lid, a ceramic lid, or the like is suitable for the lid.
  • the protection circuit 20 is a protection circuit that protects a battery pack 200 to which a secondary battery is connected in series from overcurrent and overvoltage, and includes a first fuse element 24 a A protection device 210 having a second fuse element 24b and a heating element 27; and a voltage detection IC electrically connected to the heating element 27 of the protection device 210, detecting an overvoltage of the battery pack 200 and switching a current flowing through the heating element 27. And a detecting means 220 composed of an FET.
  • the protection device 210 includes a first fuse electrode 22a and a second fuse electrode 22b provided on the insulating substrate 21, and the two fuse electrodes 22a provided on the insulating substrate 21.
  • a first fuse element 24a electrically connected to the first fuse electrode 22a and the intermediate electrode 23, and a second fuse.
  • a second fuse element 24b electrically connected to the pole 22b and the intermediate electrode 23, and a heating element 27 provided on the insulating substrate 21 and electrically connected to the intermediate electrode 23 and the heating electrode 26;
  • a protective element having a conductive means provided with a large inter-electrode distance R1 between the fuse electrode 22a and the intermediate electrode 23 and a narrower inter-electrode distance R2 between the fuse electrode 22b and the intermediate electrode 23 than R1 is provided.
  • the fuse element 24a is controlled to be blown first by the conduction means, and the voltage of the secondary battery is applied to the heating element 27 by switching on the current flowing through the heating element 27 by the detecting means 220 at the time of overvoltage. Then, the heating element 27 generates heat, fusing the first fuse element 24a and the second fuse element 24b, and cutting off the application to the heating element 27. That.
  • the internal resistance of the first fuse element is R1 and the internal resistance of the second fuse element is R2, the magnitude of the electric resistance is R1> R2.
  • the first fuse element 24a on the R1 side can always be blown. This eliminates the need for a rectifier such as a diode or a switch element that has been conventionally required for protection against overcurrent.
  • the present disclosure can be used for a protection device for a secondary battery such as a battery pack.
  • protection element 11 21 insulation board, 12 fuse electrode, 13 23 intermediate electrode, 14 fuse element, 15 lid, 16, 26 heating electrode, 17, 27 heating element, 20 protection circuit, 22a first fuse electrode , 22b second fuse electrode, 24a first fuse element, 24b second fuse element, 200 battery pack, 210 protection device, 220 voltage detection means, R1 between predetermined electrodes, R2 between other electrodes.

Abstract

過電流時の保護において、ダイオードやスイッチ素子等の整流手段を用いることなく、より簡素な回路構成で動作時において通電をより確実に遮断することができる保護素子および保護回路を提供する。　絶縁基板と、この絶縁基板に設けられた少なくとも一対のヒューズ電極と、絶縁基板に設けられ、ヒューズ電極の間に設けた中間電極と、ヒューズ電極と中間電極とに接合され、ヒューズ電極と中間電極に電気接続されたヒューズ素子と、絶縁基板に設けられ、中間電極と発熱電極に電気接続するように設けられた発熱体を備え、中間電極を含むヒューズ電極のうち少なくとも一対の電極間の伝導手段を他の電極間の伝導手段と異なるように設けた保護素子。

Description

保護素子
　本開示は、電気・電子機器の保護素子、保護回路に関する。
　近年、モバイル機器など小型電子機器の急速な普及に伴い、搭載する電源の保護回路に実装される保護素子も小型薄型のものが使用されている。二次電池パックの保護回路には、例えば特許文献１に記載されるような表面実装部品（ＳＭＤ）の保護素子が好適に利用される。これらの保護素子には、被保護機器の過電流により生ずる過電流、過電圧などの異常状態を検知し、または周囲温度の異常過熱に感応して、所定条件でヒューズを作動させ電気回路を遮断する非復帰型保護素子がある。該保護素子は、機器の安全を図るために、保護回路が機器に生ずる異常を検知すると信号電流により抵抗素子を発熱させ、その発熱で可融性の合金材からなるヒューズ素子を溶断させて回路を遮断するか、あるいは過電流によってヒューズ素子を溶断させて回路を遮断する。
　本開示の関連技術として、図３に保護素子３０を示す。保護素子３０は、絶縁基板３１と、絶縁基板３１に設けられた一対のヒューズ電極３２と、ヒューズ電極３２の間に設けた中間電極３３と、ヒューズ電極３２と中間電極３３とに接合され、ヒューズ電極３２と中間電極３３に電気接続されたヒューズ素子３４と、ヒューズ素子３４を覆うキャップ状蓋体３５とを備える。また、絶縁基板３１には中間電極３３と発熱電極３６に電気接続するように発熱体３７が設けられている。
　このような保護素子３０は、例えば特許文献２に記載されるように、図４（ａ）に示す二次電池パック用の保護回路４０に接続されることにより、ヒューズ電極４２に電気接続されたヒューズ素子４４ａ、４４ｂが、保護回路４０の充放電電流回路の一部を構成する。また、保護素子３０の発熱体４７は、ダイオードやスイッチ素子などの整流素子４９に接続される。整流素子４９は、過電流時の保護において図４（ｂ）に示すように、ヒューズ素子４２がヒューズ電極４２と中間電極４３の片側のみに残ったときのリーク電流５００を防止する。なお、過電圧時においては、発熱体４７に電気接続された電圧検知用ＩＣやＦＥＴなどからなる検知手段２２０によって、電圧が発熱体に印加され、発熱体が発熱し、ヒューズ素子の全てが溶断するとともに発熱体への印加も止まるので、前述のような片側動作への補償は必要ない。
国際公開第２０１３／１７２１６０号 特許第４０９５４２６号公報
　上記のような従来の保護素子３０および保護回路４０には、過電流時にヒューズ素子４４ａ、４４ｂが何れか片方に残ったときに備えて、ダイオードやスイッチ素子などの整流手段が必要であった。
　本開示は、過電流時の保護において、ダイオードやスイッチ素子等の整流手段を用いることなく、より簡素な回路構成で動作時において通電をより確実に遮断することができる電気・電子機器の保護素子および保護回路を提供することを目的とする。
　本開示の保護素子は、絶縁基板と、絶縁基板に設けられた少なくとも一対のヒューズ電極と、絶縁基板に設けられ、ヒューズ電極の間に設けた中間電極と、ヒューズ電極と中間電極に電気接続されたヒューズ素子と、絶縁基板に設けられ、中間電極と発熱電極に電気接続するように設けられた発熱体を備え、中間電極を含むヒューズ電極のうち少なくとも一対の電極間の伝導手段を他の電極間の伝導手段と異なるように設ける。これにより、過電流の保護において、ヒューズ素子が接続する電極間の溶断順序を制御可能にする。ここでいう伝導手段とは、電導性または熱伝導性または電導性と熱伝導性との組み合わせのことをいう。例えば、電気抵抗、放熱性またはこれらの組み合わせを用いて所定箇所の通電時の発熱、放熱特性に差を設けることで、所定電極間のヒューズ素子が、他の電極間のヒューズ素子より先に溶断するように制御できる。
　また、本開示の保護回路は、前記保護素子を保護装置に用いた保護回路であり、二次電池を過電流と過電圧から保護する電気回路であって、ヒューズ素子と発熱体を有する保護装置と、この保護装置の発熱体に電気接続され二次電池の過電圧を検出し前記発熱体に流れる電流を制御する検知手段とを備え、保護装置は、絶縁基板と、この絶縁基板に設けられた少なくとも一対のヒューズ電極と、該絶縁基板に設けられヒューズ電極の間に設けた中間電極と、ヒューズ電極と中間電極に電気接続されたヒューズ素子と、該絶縁基板に設けられ中間電極と発熱電極に電気接続するように設けられた発熱体とを有し、中間電極を含むヒューズ電極のうち少なくとも一対の電極間の伝導手段を他の電極間の伝導手段と異なるように設けられた保護素子からなり、過電流時には、伝導手段により、所定のヒューズ素子が溶断するとともに、過電圧時には、検知手段により、二次電池の電圧が発熱体に印加され、発熱体が発熱し、ヒューズ素子が全て溶断し発熱体への印加を遮断することができる。上記保護回路は、さらに保護装置を電気接続して取付ける電気回路の電極を前記保護装置の伝導手段として構成することができ、保護装置（保護素子）を取付ける配線基板側の実装用電極および配線の面積、厚みを変化させてもよい。例えば、該保護装置の所定電極を取り付ける電気回路の電極または配線の面積を小さくして放熱し難くしておき、所定電極以外の他の電極においては、これを取り付ける電極または配線の面積を大きくして、より放熱し易くすると、保護装置の所定電極を先に溶断させることができる。
　本開示の保護素子および保護回路は、中間電極を含むヒューズ電極のうち所定電極間の伝導性（電導または熱伝導または電導と熱伝導との組み合わせ）を調整することにより、過電流時の溶断順序を制御する。
　本開示の発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次のとおりである。本開示の一実施形態によれば、ヒューズ動作時において通電をより確実に遮断することができる。
一実施形態の保護素子１０を示し、（ａ）は（ｂ）のｄ－ｄ線に沿って蓋体を切断した平面図を、（ｂ）は（ａ）のＤ－Ｄ線に沿って切断した断面図を、（ｃ）はその下面図である。 一実施形態の保護回路２０の回路図を示し、（ａ）はヒューズ動作前の回路図を、（ｂ）は過電流によるヒューズ動作後の回路図である。 従来の保護素子３０を示し、（ａ）は（ｂ）のｄ－ｄ線に沿って蓋体を切断した平面図を、（ｂ）は（ａ）のＤ－Ｄ線に沿って切断した断面図を、（ｃ）はその下面図である。 従来の保護回路４０の回路図を示し、（ａ）はヒューズ動作前の回路図を、（ｂ）は過電流によるヒューズ動作後の回路図である。
　本実施の形態に係る保護素子は、絶縁基板と、絶縁基板に設けられた少なくとも一対のヒューズ電極と、絶縁基板に設けられ、ヒューズ電極の間に設けた中間電極と、ヒューズ電極と中間電極とに接合され、ヒューズ電極と中間電極に電気接続されたヒューズ素子と、絶縁基板に設けられ、中間電極と発熱電極に電気接続するように設けられた発熱体を備え、中間電極を含むヒューズ電極のうち少なくとも一対の電極間の伝導手段を他の電極間の伝導手段と異なるように設ける。絶縁基板は絶縁材であれば何れの材料、組成のものでもよく、例えば、プラスチック、ガラス、ガラスセラミック、セラミックなどが好適である。絶縁基板に設けたヒューズ電極、中間電極および発熱電極は、導電材であれば何れの材料、組成のものでもよく、例えば、銅、銀、銅合金、銀合金が好適である。ヒューズ素子は、易融性の金属材であれば何れの材料、組成のものでもよく、例えば、錫基合金、錫－鉛合金、錫－銅合金、錫－銀合金、錫－銀－銅合金などが好適に利用できる。また、ヒューズ素子は、単一組成の金属材を用いても、組成の異なる複数の金属材を組み合わせて複合材にして用いてもよい。
　中間電極を含むヒューズ電極のうち少なくとも一対の電極間の伝導性を他の電極間の伝導性と異なるように設ける伝導手段は、ヒューズ素子が架け渡した電極間の電気伝導あるいは熱伝導を調節できれば何れの方法、手段を用いてもよく、特に限定されないが、例えば、電極間を架け渡すヒューズ素子の断面積や長さを電極間ごとに変えたり、または電極間ごとにヒューズ素子そのものの材質を変えたり、電極の面積や材料を変えることで、電極間の伝導性を調整することができる。また、ヒューズ素子の寸法や材質を変えずに中間電極を含むヒューズ電極のうち所定の電極の電極間距離を広く設けることでも同様の効果が得られる。例えば、中間電極を含むヒューズ電極のうち所定の電極間の電気抵抗を他の電極間の電気抵抗よりも大きくすることで、ヒューズ素子が接続する複数の電極間の過電流時における溶断順序を制御することができる。電気抵抗を高く設定したヒューズ電極のヒューズ素子が、それより電気抵抗が低いヒューズ電極のヒューズ素子より先に溶断するようにできる。また、中間電極を含むヒューズ電極のうち所定の電極間の熱伝導を他の電極間の熱伝導よりも小さくすることで、ヒューズ素子が接続する複数の電極間の過電流時における溶断順序を制御することができる。例えば、所定電極の放熱面積（電極面積）を狭く（小さく）設けたヒューズ電極のヒューズ素子が、それより放熱面積（電極面積）を広く（大きく）設けたヒューズ電極のヒューズ素子より先に溶断するようにできる。
　本実施の形態に係る保護回路は、二次電池を過電流と過電圧から保護する電気回路であって、ヒューズ素子と発熱体を有する保護装置と、この保護装置の発熱体に電気接続され、二次電池の過電圧を検出し前記発熱体に流れる電流を制御する検知手段とを備え、保護装置は、絶縁基板と、この絶縁基板に設けられた少なくとも一対のヒューズ電極と、該絶縁基板に設けられヒューズ電極の間に設けた中間電極と、ヒューズ電極と中間電極とに接合されヒューズ電極と中間電極に電気接続されたヒューズ素子と、該絶縁基板に設けられ中間電極と発熱電極に電気接続するように設けられた発熱体とを有し、中間電極を含むヒューズ電極のうち少なくとも一対の電極間の伝導手段を他の電極間の伝導手段と異なるように設けられた保護素子からなり、過電流時には、伝導手段により、所定のヒューズ素子が溶断するとともに、過電圧時には、検知手段により、二次電池の電圧が発熱体に印加され、発熱体が発熱し、全てのヒューズ素子が溶断し発熱体への印加を遮断する。
　実施形態１に係る保護素子１０は、図１に示すように、絶縁基板１１と、絶縁基板１１に設けられた一対のヒューズ電極１２と、絶縁基板１１に設けられ、ヒューズ電極１２の間に設けた中間電極１３と、ヒューズ電極１２と中間電極１３とに接合され、ヒューズ電極１２と中間電極１３に電気接続されたヒューズ素子１４と、ヒューズ素子１４の表面に塗布した動作フラックス（図示せず）と、この動作フラックスごとヒューズ素子１４の上部を覆った蓋体１５と、絶縁基板１１に設けられ、中間電極１３と発熱電極１６とに電気接続するように設けられた抵抗素子からなる発熱体１７とを備え、中間電極１３を含むヒューズ電極１２のうち電極間Ｒ１の電極間距離を広く設け、他の電極間Ｒ２の電極間距離をＲ１より狭隘に設けることで、電極間Ｒ１の電気抵抗がＲ２より高くなるように設けられた伝導手段を有する。これにより、過電流時に電極間Ｒ１を電気接続するヒューズ素子が、電極間Ｒ２を電気接続するヒューズ素子より先に溶断するようにする。実施形態における蓋体１５は、絶縁基板１１およびヒューズ素子１４の上部を覆って所望のキャビティ空間を確保できればよく、形状、材質を制限するものではない。例えば、蓋体には、ドーム状樹脂フイルムカバー、プラスチック蓋、セラミック蓋などが好適である。
　実施形態２に係る保護回路２０は、図２に示すように、二次電池が直列に接続された電池パック２００を過電流と過電圧から保護する保護回路であって、第１のヒューズ素子２４ａと第２のヒューズ素子２４ｂと発熱体２７を有する保護装置２１０と、保護装置２１０の発熱体２７に電気接続され、電池パック２００の過電圧を検出し発熱体２７に流れる電流をスイッチする電圧検知用ＩＣとＦＥＴからなる検知手段２２０とを備え、保護装置２１０は、絶縁基板２１に設けられた第１のヒューズ電極２２aと、第２のヒューズ電極２２ｂと、絶縁基板２１に設けられ前記両ヒューズ電極２２a、２２ｂの間に設けた中間電極２３と、第１のヒューズ電極２２aと中間電極２３とに電気接続された第１のヒューズ素子２４ａと、第２のヒューズ電極２２ｂと中間電極２３とに電気接続された第２のヒューズ素子２４ｂと、絶縁基板２１に設けられ中間電極２３と発熱電極２６に電気接続するように設けられた発熱体２７とを有し、ヒューズ電極２２aと中間電極２３の電極間距離Ｒ１を広く設け、ヒューズ電極２２ｂと中間電極２３の電極間距離Ｒ２をＲ１よりも狭隘にして設けられた伝導手段を有する保護素子からなり、過電流時には、伝導手段によってヒューズ素子２４ａが先に溶断するように制御するとともに、過電圧時には、検知手段２２０によって発熱体２７に流れる電流をスイッチオンすることにより、二次電池の電圧が発熱体２７に印加され、発熱体２７が発熱し、第１のヒューズ素子２４ａと第２のヒューズ素子２４ｂを溶断させるとともに発熱体２７への印加も遮断する。上記保護回路２０は、第１のヒューズ素子の内部抵抗値をＲ１、第２のヒューズ素子の内部抵抗値をＲ２とするとき、電気抵抗値の大きさがＲ１＞Ｒ２となるため、過電流印加時には、必ずＲ１側の第１のヒューズ素子２４ａが溶断するようにできる。これにより、過電流時の保護において従来必要とされていたダイオードやスイッチ素子などの整流手段を省略することができる。
　今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明でなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　本開示は、電池パックなど２次電池の保護装置に利用できる。
１０　保護素子、１１，２１　絶縁基板、１２　ヒューズ電極、１３，２３　中間電極、１４　ヒューズ素子、１５　蓋体、１６，２６　発熱電極、１７，２７　発熱体、２０　保護回路、２２a　第１のヒューズ電極、２２ｂ　第２のヒューズ電極、２４ａ　第１のヒューズ素子、２４ｂ　第２のヒューズ素子、２００　電池パック、２１０　保護装置、２２０　電圧検知手段、Ｒ１　所定の電極間、Ｒ２　他の電極間。

Claims (14)

  1. 　絶縁基板と、この絶縁基板に設けられた少なくとも一対のヒューズ電極と、前記絶縁基板に設けられ、前記ヒューズ電極の間に設けた中間電極と、前記ヒューズ電極と前記中間電極とに接合され、前記ヒューズ電極と前記中間電極に電気接続されたヒューズ素子と、前記絶縁基板に設けられ、前記中間電極と発熱電極に電気接続するように設けられた発熱体を備え、前記中間電極を含む前記ヒューズ電極のうち少なくとも一対の電極間の伝導手段を他の電極間の伝導手段と異なるように設けたことを特徴とした保護素子。
  2. 　前記伝導手段は、前記中間電極を含む前記ヒューズ電極の電極間を架け渡す前記ヒューズ素子の断面積や長さを電極間ごとに変えた請求項１に記載の保護素子。
  3. 　前記伝導手段は、前記中間電極を含む前記ヒューズ電極の電極間ごとにヒューズ素子そのものの材質を変えた請求項１または請求項２に記載の保護素子。
  4. 　前記伝導手段は、前記中間電極を含む前記ヒューズ電極のうち所定の電極の電極間距離を他の電極間距離より広く設けた請求項１ないし請求項３の何れか１つに記載の保護素子。
  5. 　前記伝導手段は、前記中間電極を含む前記ヒューズ電極のうち所定の電極間の電気抵抗を他の電極間の電気抵抗よりも大きくした請求項１ないし請求項４の何れか１つに記載の保護素子。
  6. 　前記伝導手段は、前記中間電極を含む前記ヒューズ電極のうち所定の電極間の熱伝導を他の電極間の熱伝導よりも小さくした請求項１ないし請求項５の何れか１つに記載の保護素子。
  7. 　前記伝導手段は、前記中間電極を含む前記ヒューズ電極のうち所定電極の放熱面積を小さく設けた請求項１ないし請求項６の何れか１つに記載の保護素子。
  8. 　二次電池を過電流と過電圧から保護する電気回路であって、ヒューズ素子と発熱体を有する保護装置と、この保護装置の前記発熱体に電気接続され、前記二次電池の過電圧を検出し前記発熱体に流れる電流を制御する検知手段とを備え、
    前記保護装置は、絶縁基板と、この絶縁基板に設けられた少なくとも一対のヒューズ電極と、該絶縁基板に設けられ該ヒューズ電極の間に設けた中間電極と、該ヒューズ電極と該中間電極に電気接続されたヒューズ素子と、該絶縁基板に設けられ該中間電極と発熱電極に電気接続して設けられた発熱体とを有し、前記中間電極を含む前記ヒューズ電極のうち少なくとも一対の電極間の伝導手段を他の電極間の伝導手段と異なるように設けられた保護素子からなり、
    過電流時には、前記伝導手段により、所定の前記ヒューズ素子が溶断するとともに、
    過電圧時には、前記検知手段により、前記二次電池の電圧が発熱体に印加され、前記発熱体が発熱し、前記ヒューズ素子が溶断して発熱体への印加を遮断することを特徴とした保護回路。
  9. 　前記伝導手段は、前記中間電極を含む前記ヒューズ電極の電極間を架け渡す前記ヒューズ素子の断面積や長さを電極間ごとに変えた請求項８に記載の保護回路。
  10. 　前記伝導手段は、前記中間電極を含む前記ヒューズ電極の電極間ごとにヒューズ素子そのものの材質を変えた請求項８または請求項９に記載の保護回路。
  11. 　前記伝導手段は、前記中間電極を含む前記ヒューズ電極のうち所定の電極の電極間距離を他の電極間距離より広く設けた請求項８ないし請求項１０の何れか１つに記載の保護回路。
  12. 　前記伝導手段は、前記中間電極を含む前記ヒューズ電極のうち所定の電極間の電気抵抗を他の電極間の電気抵抗よりも大きくした請求項８ないし請求項１１の何れか１つに記載の保護回路。
  13. 　前記伝導手段は、前記中間電極を含む前記ヒューズ電極のうち所定の電極間の熱伝導を他の電極間の熱伝導よりも小さくした請求項８ないし請求項１２の何れか１つに記載の保護回路。
  14. 　前記伝導手段は、前記中間電極を含む前記ヒューズ電極のうち所定電極の放熱面積を小さく設けた請求項８ないし請求項１３の何れか１つに記載の保護回路。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022104131A (ja) * 2020-12-28 2022-07-08 デクセリアルズ株式会社 保護素子及び電子機器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001325868A (ja) * 2000-05-17 2001-11-22 Sony Chem Corp 保護素子
JP4095426B2 (ja) * 2002-12-12 2008-06-04 ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社 二次電池装置
WO2008156013A1 (ja) * 2007-06-18 2008-12-24 Sony Chemical & Information Device Corporation 保護素子
JP2009070805A (ja) * 2007-08-20 2009-04-02 Uchihashi Estec Co Ltd 抵抗付き基板型温度ヒューズ及び二次電池保護回路
JP2015201313A (ja) * 2014-04-07 2015-11-12 デクセリアルズ株式会社 保護素子、保護回路及びバッテリ回路

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0495426A (ja) 1990-08-13 1992-03-27 Fujitsu Ltd Ｃｒｃ誤り検出回路
JP3067011B2 (ja) 1994-11-30 2000-07-17 ソニーケミカル株式会社 保護素子及びその製造方法
JP2001006518A (ja) * 1999-04-23 2001-01-12 Sony Chem Corp 過電流保護装置
JP2001216883A (ja) * 2000-01-31 2001-08-10 Sony Corp 保護素子及びバッテリパック
JP2001319552A (ja) * 2000-05-11 2001-11-16 Nec Schott Components Corp 保護素子およびその製造方法
JP2001325869A (ja) * 2000-05-17 2001-11-22 Sony Chem Corp 保護素子
JP2008311106A (ja) 2007-06-15 2008-12-25 Sanyo Electric Co Ltd パック電池
US9025295B2 (en) * 2009-09-04 2015-05-05 Cyntec Co., Ltd. Protective device and protective module
CN102035185B (zh) * 2009-09-25 2014-09-17 乾坤科技股份有限公司 保护元件及其制作方法
JP5896412B2 (ja) * 2012-05-17 2016-03-30 エヌイーシー ショット コンポーネンツ株式会社 保護素子用ヒューズ素子およびそれを利用した回路保護素子
JP6184805B2 (ja) * 2013-08-28 2017-08-23 デクセリアルズ株式会社 遮断素子、及び遮断素子回路
TWI621145B (zh) * 2014-01-15 2018-04-11 Dexerials Corp Protective component
CN106208186B (zh) * 2015-05-26 2019-08-30 陈葆萱 二次电池包及其保护元件
JP7231527B2 (ja) * 2018-12-28 2023-03-01 ショット日本株式会社 保護素子用ヒューズ素子およびそれを利用した保護素子
JP7349954B2 (ja) * 2020-04-13 2023-09-25 ショット日本株式会社 保護素子

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001325868A (ja) * 2000-05-17 2001-11-22 Sony Chem Corp 保護素子
JP4095426B2 (ja) * 2002-12-12 2008-06-04 ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社 二次電池装置
WO2008156013A1 (ja) * 2007-06-18 2008-12-24 Sony Chemical & Information Device Corporation 保護素子
JP2009070805A (ja) * 2007-08-20 2009-04-02 Uchihashi Estec Co Ltd 抵抗付き基板型温度ヒューズ及び二次電池保護回路
JP2015201313A (ja) * 2014-04-07 2015-11-12 デクセリアルズ株式会社 保護素子、保護回路及びバッテリ回路

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