WO2020110949A1 - 保護素子および保護回路 - Google Patents

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WO2020110949A1
WO2020110949A1 PCT/JP2019/045822 JP2019045822W WO2020110949A1 WO 2020110949 A1 WO2020110949 A1 WO 2020110949A1 JP 2019045822 W JP2019045822 W JP 2019045822W WO 2020110949 A1 WO2020110949 A1 WO 2020110949A1
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fuse element
thermal
protection
fuse
electrode portion
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PCT/JP2019/045822
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幸市 向
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デクセリアルズ株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00Thermally-actuated switches
    • H01H37/74Switches in which only the opening movement or only the closing movement of a contact is effected by heating or cooling
    • H01H37/76Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00Protective 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
    • H01H85/02Details
    • H01H85/04Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/05Component parts thereof
    • H01H85/055Fusible members
    • H01H85/06Fusible members characterised by the fusible material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00Protective 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
    • H01H85/02Details
    • H01H85/04Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/05Component parts thereof
    • H01H85/055Fusible members
    • H01H85/08Fusible members characterised by the shape or form of the fusible member

Definitions

  • the present invention relates to a protective element and a protective circuit, for example, a protective element and a protective circuit connected between a secondary battery and a charger in a charge/discharge circuit of the secondary battery.
  • a protective element and a protective circuit for example, a protective element and a protective circuit connected between a secondary battery and a charger in a charge/discharge circuit of the secondary battery.
  • a conventional mobile device in which a protection circuit is mounted has, for example, a power storage device (secondary battery), a plurality of protection circuits, and first and second output terminals, and the protection circuits are connected in series. And a discharge current supplied from the power storage device to the external circuit when an external circuit is connected to the first and second output terminals, respectively, and two fuse elements.
  • a secondary battery device configured such that the charging current supplied to the device flows through two fuse elements connected in series in the plurality of protection circuits (Patent Document 1).
  • This secondary battery device has a heater having one end connected to a connection point between fuse elements, one end of each rectifying element is connected to the other end of each heater, and the other end of each rectifying element is connected to the other end.
  • the switch element is connected, and when the switch element is turned on, a current flows through the switch element and each rectifying element to the heater of each protection circuit.
  • at least two rectifying elements are inserted in the middle of the current path connecting the terminals of the heater of the protection circuit, a short-circuit current flows, and one fuse element is blown, Even if a voltage difference occurs between the terminals of the heaters of the two protection circuits, at least one rectifying element is reverse-biased. Therefore, the current does not flow from the heater terminal of the one protection circuit to the heater terminal of the other protection circuit, and the residual current due to the current does not occur.
  • a plurality of fuse elements are arranged between a plurality of electrodes that are input to an energization path, and a protection element in which a current is interrupted by fusing of the fuse element due to heat generation of an energized heating element is provided. Proposed.
  • this protection element when electricity is applied from a particular energization path to which a particular fuse element of the plurality of fuse elements is connected, other fuse elements are blown before the particular fuse element.
  • the fusing time of the plurality of fuse elements is controllable.
  • the specific electrode to which the specific fuse element is connected is an electrode that is an input of a current-carrying path that is always energized among the plurality of electrodes, and the melting time of the specific fuse element is different from that of other fuses. There is a difference in the distance from each of the plurality of fuse elements to the heating element so as to be longer than the fusing time of the element (Patent Document 2).
  • the "fuse element that always blows last" can be specified within one protection element, and at least the power is supplied from the energization path to which the fuse element is connected. If there is, it is only to stop the heat generation of the heating resistor by blowing all other fuse elements first, and to prevent overcurrent and overvoltage in multiple protection circuits connected in parallel. It is not a problem and is not sufficient to prevent overcurrent and overvoltage.
  • the present invention provides the following means.
  • the first fuse element is the second fuse element.
  • a protective element that is configured to be cut off before it.
  • the first fuse element has a thermal characteristic different from that of the second fuse element
  • the first fuse element and the second fuse element are fuse elements, The length of the first fuse element is longer than the length of the second fuse element, the cross-sectional area in the width direction of the first fuse element is smaller than the cross-sectional area in the width direction of the second fuse element, and/or
  • the first electrode portion has a thermal characteristic different from that of the second electrode portion
  • the protective element according to any one of [1] to [3] above, wherein the thermal characteristics of the first electrode section and the thermal characteristics of the second electrode section include at least one of thermal resistance and thermal capacity.
  • a first conductive portion that electrically connects the first electrode portion and an external circuit, Further comprising a second conducting portion for conducting the second electrode portion and an external circuit, and The first conducting portion has a thermal characteristic different from that of the second conducting portion,
  • the protection element according to any one of the above [1] to [5], wherein the thermal characteristics of the first conductive section and the thermal characteristics of the second conductive section include at least one of thermal resistance and thermal capacity.
  • the cross-sectional area in the width direction of the first conducting portion is smaller than the cross-sectional area in the width direction of the second conducting portion, and/or the thermal conductivity of the material forming the first conducting portion is the second.
  • a protection circuit including a plurality of protection elements connected in parallel, Each protection element that constitutes a plurality of protection elements, A first fuse element and a second fuse element connected in series, A heater connected between the first fuse element and the second fuse element; A first electrode portion connected to a side of the first fuse element opposite to the second fuse element; A second electrode portion connected to a side of the second fuse element opposite to the first fuse element; A third electrode portion connected between the first fuse element and the second fuse element and connected in series with the heater; Have A plurality of the first fuse elements constituting the plurality of protection elements are connected to the same pole, When an overcurrent flows through the first fuse element and the second fuse element forming each of the plurality of protection elements, or when an overvoltage is applied to a secondary battery connected to the protection circuit, A protection circuit, wherein the first fuse element in the protection element is configured to be cut off before the second fuse element.
  • the first fuse element has a thermal characteristic different from that of the second fuse element
  • the length of the first fuse element is longer than the length of the second fuse element, or the width-direction cross-sectional area of the first fuse element is smaller than the width-direction cross-sectional area of the second fuse element, And/or the resistivity of the material forming the first fuse element is higher than the resistivity of the material forming the second fuse element.
  • the first electrode portion has a thermal characteristic different from that of the second electrode portion
  • the protection circuit according to any of [8] to [10] above, wherein the thermal characteristics of the first electrode section and the thermal characteristics of the second electrode section include at least one of thermal resistance and thermal capacity.
  • the protection circuit according to [11] wherein the material forming the first electrode portion has a smaller thermal conductivity than the material forming the first electrode portion.
  • Each protective element that constitutes the plurality of protective elements is A first conductive portion that electrically connects the first electrode portion to an external circuit; A second conductive portion that electrically connects the second electrode portion to an external circuit; Further has The first conducting portion has a thermal characteristic different from that of the second conducting portion, The protection circuit according to any one of the above [8] to [12], wherein the thermal characteristics of the first conductive portion and the thermal characteristics of the second conductive portion include at least one of thermal resistance and thermal capacity.
  • the cross-sectional area in the width direction of the first conductive portion is smaller than the cross-sectional area in the width direction of the second conductive portion, and/or the thermal conductivity of the material forming the first conductive portion is smaller than that of the second conductive portion.
  • the protective circuit according to [13] above which has a thermal conductivity lower than that of the material to be formed.
  • the length of the first connecting portion is longer than the length of the second connecting portion, and/or the cross-sectional area in the width direction of the first connecting portion is larger than the cross-sectional area in the width direction of the second connecting portion.
  • overcurrent and overvoltage can be reliably prevented and safety can be improved with a simpler device configuration than before, and in addition, good manufacturability and cost reduction can be realized.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing the configuration of a protection element according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view of the protection element taken along the section line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view schematically showing the configuration of the protection element according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view schematically showing the configuration of the protection element according to the third exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a sectional view of the protection element taken along the section line VV in FIG.
  • FIG. 6 is a plan view schematically showing the configuration of the protection element according to the fourth exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view schematically showing the configuration of the protection element according to the fifth exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing the configuration of a protection element according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view of the protection element taken along the section line II-
  • FIG. 8 is a plan view schematically showing the configuration of the protection element according to the sixth exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a sectional view of the protective element taken along the section line IX-IX in FIG.
  • FIG. 10 is a plan view schematically showing the configuration of the protection element according to the seventh exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a sectional view of the protection element taken along the section line XI-XI in FIG.
  • FIG. 12 is a plan view schematically showing the configuration of the protection circuit according to the eighth exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a circuit diagram for explaining the operation of the protection circuit of FIG. 12, showing the state before the breaking operation.
  • FIG. 14 is a circuit diagram for explaining the operation of the protection circuit of FIG. 12, showing the state after the breaking operation.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing the configuration of a protection element according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the protection element taken along the section line II-II in FIG.
  • the protection element 10 includes a substrate 11, a first fuse element 12A and a second fuse element 13A connected in series on the substrate 11, a first fuse element 12A and a second fuse element. 13A, a heater 14 connected to the first fuse element 12A, a first electrode portion 15A connected to the first fuse element 12A on the opposite side of the second fuse element 13A, and a first fuse element 12A of the second fuse element 13A.
  • the protective element 10 applies an overvoltage when an overcurrent flows through the first fuse element 12A and the second fuse element 13A or when a secondary battery (see FIGS. 13 and 14) connected to the protection circuit is applied. When blown, the first fuse element 12A is configured to be cut off before the second fuse element 13A. The configuration and operation when an overvoltage is applied to the secondary battery connected to the protection circuit will be described later.
  • the substrate 11 is not particularly limited as long as it is made of a material having an insulating property.
  • a substrate used for a printed wiring board such as a ceramics substrate or a glass epoxy substrate, a glass substrate, a resin substrate, an insulating treated metal substrate. Etc. can be used.
  • a ceramic substrate which is an insulating substrate having excellent heat resistance and good thermal conductivity, is preferable.
  • first fuse element 12A and the second fuse element 13A are integrally formed, and the first electrode portion 15A and the second electrode portion are interposed via the three conductive supports 21, 22, and 23. It is supported by 16 A and the third electrode portion 17.
  • the first fuse element 12A and the second fuse element 13A may be configured as separate members.
  • the shape of the first fuse element 12A and the second fuse element 13A is flaky, but is not limited to this and may be rod-shaped.
  • the first fuse element 12A has a thermal characteristic different from the thermal characteristic of the second fuse element 13A, and the thermal characteristic of the first fuse element 12A and the thermal characteristic of the second fuse element 13A are at least one of thermal resistance and thermal capacity. Is included.
  • the heat capacity (J/K) means the amount of heat required to raise the unit temperature, that is, the easiness of temperature change, and the larger the heat capacity, the harder the temperature change becomes.
  • the thermal resistance of the first fuse element 12A is larger than the thermal resistance of the second fuse element 13A, or (2) the thermal capacity of the first fuse element 12A is larger than the thermal capacity of the second fuse element 13A. It is preferable that it is small or (3) both of the above (1) and (2) are satisfied.
  • the first fuse element 12A and the second fuse element 13A have, for example, a thin piece shape.
  • the length of the first fuse element 12A is longer than the length of the second fuse element 13A.
  • the thermal resistance of the first fuse element 12A is larger than the thermal resistance of the second fuse element 13A, when the overcurrent flows through the first fuse element 12A and the second fuse element 13A, the first fuse element 12A Is cut off before the second fuse element 13A.
  • the material forming the first fuse element 12A and the second fuse element 13A various low melting point metals conventionally used as fuse materials can be used.
  • the low melting point metal include SnSb alloy, BiSnPb alloy, BiPbSn alloy, BiPb alloy, BiSn alloy, SnPb alloy, SnAg alloy, PbIn alloy, ZnAl alloy, InSn alloy, PbAgSn alloy and the like.
  • the materials forming the first fuse element 12A and the second fuse element 13A are preferably the same, but may be different.
  • the heater 14 is arranged on the substrate 11 and directly below the third electrode portion 17.
  • the insulating layer 24 is arranged between the heater 14 and the third electrode portion 17.
  • the heater 14 has one end connected to the heater lead electrode portion 14A and the other end connected to the third electrode portion 17 via the lead electrode portion 17A.
  • a resistance paste made of a conductive material such as ruthenium oxide or carbon black and an inorganic binder such as water glass or an organic binder such as a thermosetting resin is applied and baked as necessary. Formed by. Further, as the heater 14, a thin film of ruthenium oxide, carbon black or the like may be formed through the steps of printing, plating, vapor deposition and sputtering, or may be formed by sticking or laminating these films.
  • the first electrode portion 15A, the second electrode portion 16A, and the third electrode portion 17 are electrodes into which the melted first fuse element 12A or second fuse element 13A flows.
  • the material forming the first electrode portion 15A, the second electrode portion 16A, and the third electrode portion 17 is not particularly limited, and has good wettability with the molten first fuse element 12A or the second fuse element 13A. Examples include metals.
  • the material forming the first electrode portion 15A, the second electrode portion 16A, and the third electrode portion 17 is a simple metal such as copper, or at least the surface is formed of Ag, Ag-Pt, Ag-Pd, Au, or the like. It can be used.
  • the first electrode portion 15A and the second electrode portion 16A are respectively connected to the below-described first connecting portion and second connecting portion via the solder portions 25 and 26. Further, the third electrode portion 17 is connected to a third connecting portion (not shown) via the solder portion 27.
  • a simple metal such as copper, or at least a surface of Ag
  • a material formed of Ag-Pt, Ag-Pd, Au, or the like can be used.
  • the heater extraction electrode portion 14A is connected to a switching element described later via the solder portion 27.
  • the first conductive portion 18A and the second conductive portion 19A are, for example, through holes, and are formed by filling the inner peripheral surface of the through hole formed in the substrate 11 with a conductor.
  • Examples of the material forming the first conductive portion 18A and the second conductive portion 19A include silver, copper, tungsten, or alloys thereof.
  • the first conducting portion 18A and the second conducting portion 19A may have a configuration other than the through hole as long as they can be conducted to an external circuit. Further, the protection element 10 may have a configuration that does not have the first conducting portion 18A and the second conducting portion 19A.
  • FIG. 3 is a plan view schematically showing the configuration of the protection element according to the second embodiment of the present invention.
  • the protection element according to the second embodiment is the same as the protection element according to the first embodiment except that the configurations of the first and second fuse elements are different, and thus the description of the overlapping parts will be omitted and The different parts will be explained.
  • the width of the first fuse element 12B may be smaller than the width of the second fuse element 13B.
  • the cross-sectional area of the first fuse element 12B in the width direction is smaller than that of the second fuse element 13B, and the thermal resistance of the first fuse element 12B is larger than that of the second fuse element 13B.
  • the length of the first fuse element 12B is the same as the length of the second fuse element 13B, but the length is not limited to this, and even if the length of the first fuse element 12B is longer than the length of the second fuse element 13B. Good. As a result, the thermal resistance of the first fuse element 12B can be made higher than that of the second fuse element 13B.
  • FIG. 4 is a plan view schematically showing the configuration of the protection element according to the third embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a sectional view of the protection element taken along the line VV in FIG.
  • the protection element according to the third embodiment is the same as the protection element according to the first embodiment except that the configurations of the first and second fuse elements are different.
  • the thickness of the first fuse element 12C may be smaller than the thickness of the second fuse element 13C.
  • the thickness of the first fuse element 12C is, for example, 0.1 mm
  • the thickness of the second fuse element 13C is, for example, 0.2 mm.
  • the cross-sectional area in the width direction of the first fuse element 12C is smaller than the cross-sectional area in the width direction of the second fuse element 13C
  • the thermal resistance of the first fuse element 12C is larger than the thermal resistance of the second fuse element 13C.
  • the first fuse element 12C causes the second fuse element 12C to operate. It is cut off before the element 13C.
  • the length of the first fuse element 12C is the same as the length of the second fuse element 13C, but the length is not limited to this, and even if the length of the first fuse element 12C is longer than the length of the second fuse element 13C. Good.
  • the width of the first fuse element 12C is the same as the width of the second fuse element 13C, but the width is not limited to this, and even if the width of the first fuse element 12C is smaller than the width of the second fuse element 13C. Good. As a result, the thermal resistance of the first fuse element 12C can be made higher than that of the second fuse element 13C.
  • FIG. 6 is a plan view schematically showing the configuration of the protection element according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the protection element according to the fourth embodiment is the same as the protection element according to the first embodiment except that the configurations of the first and second fuse elements are different.
  • the first fuse element 12D has a plurality of fuse elements 12d of the same shape
  • the second fuse element 13D has a plurality of fuse elements 13d of the same shape.
  • the number of fuse elements forming the first fuse element 12D may be smaller than the number of fuse elements forming the second fuse element 13D.
  • the total of the width-direction cross-sectional areas of the plurality of fuse elements 12d is smaller than the total of the width-direction cross-sectional areas of the plurality of fuse elements 13d, and the thermal resistance of the first fuse element 12D is the Since the resistance is larger than the resistance, when the overcurrent flows through the first fuse element 12D and the second fuse element 13D or when the overvoltage is applied to the secondary battery connected to the protection circuit, the first fuse element 12D. Is cut off before the second fuse element 13D.
  • the length of the first fuse element 12D is the same as the length of the second fuse element 13D, but is not limited to this, and the length of the first fuse element 12D may be longer than the length of the second fuse element 13D. ..
  • the width of the fuse element 12d forming the first fuse element 12D is the same as the width of the fuse element 13d forming the second fuse element 13D, but the width is not limited to this, and the width of the fuse element 12d is It may be smaller than the width of 13d.
  • the thickness of the first fuse element 12D may be smaller than the thickness of the second fuse element 13D. As a result, the thermal resistance of the first fuse element 12D can be made higher than that of the second fuse element 13D.
  • FIG. 7 is a plan view schematically showing the configuration of the protection element according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the protection element according to the fifth embodiment is the same as the protection element according to the first embodiment except that the configurations of the first and second fuse elements are different.
  • the thermal conductivity of the material forming the first fuse element 12E may be smaller than the thermal conductivity of the material forming the second fuse element 13E. Also in this configuration, since the thermal resistance of the first fuse element 12E is larger than the thermal resistance of the second fuse element 13E, when an overcurrent flows in the first fuse element 12E and the second fuse element 13E or in the protection circuit. When an overvoltage is applied to the connected secondary battery, the first fuse element 12E is cut off before the second fuse element 13E.
  • the length of the first fuse element 12E is the same as the length of the second fuse element 13E, but the length is not limited to this, and even if the length of the first fuse element 12E is longer than the length of the second fuse element 13E. Good.
  • the width of the first fuse element 12E is the same as the width of the second fuse element 13E, but the width is not limited to this, and even if the width of the first fuse element 12E is smaller than the width of the second fuse element 13E. Good.
  • the thickness of the first fuse element 12E may be smaller than the thickness of the second fuse element 13E. As a result, the thermal resistance of the first fuse element 12E can be made higher than that of the second fuse element 13E.
  • the first fuse element 12A to 12E and the second fuse element 13A to 13E are fuse elements, and the length of the first fuse element 12A is longer than the length of the second fuse element 13A, or
  • the cross-sectional area of the element 12B (12C, 12D) is smaller than the cross-sectional area of the second fuse element 13B (13C, 13D), and/or the thermal conductivity of the material forming the first fuse element 12E is It is preferably smaller than the thermal conductivity of the material forming the fuse element 13E.
  • the first fuse element 12A (12B, 12C, 12D, 12E) is surely cut off before the second fuse element 13A (13B, 13C, 13D, 13E), which is extremely simple. With such a structure, safety can be further improved.
  • FIG. 8 is a plan view schematically showing the configuration of the protection element according to the sixth embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a sectional view of the protection element taken along the section line IX-IX in FIG.
  • the protection element according to the sixth embodiment is the same as the protection element according to the first embodiment except that the configurations of the first and second electrode portions are different.
  • the first electrode portion 15B has thermal characteristics different from the thermal characteristics of the second electrode portion 16B, and the thermal characteristics of the first electrode portion 15B and The thermal characteristics of the second electrode portion 16B may include at least one of thermal resistance and thermal capacity.
  • the thermal resistance of the first electrode portion 15B is larger than that of the second electrode portion 16B, or (2) the thermal capacity of the first electrode portion 15B is smaller than that of the second electrode portion 16B.
  • the meaning of the thermal characteristics of the first electrode portion 15B and the second electrode portion 16B is the same as the meaning of the thermal characteristics of the first and second fuse elements described in the first embodiment.
  • the thermal conductivity of the material forming the first electrode portion 15B is smaller than the thermal conductivity of the material forming the second electrode portion 16B.
  • the thermal resistance of the first electrode portion 15B is larger than the thermal resistance of the second electrode portion 16B, when the overcurrent flows through the first fuse element 12A and the second fuse element 13A, the first fuse element 12A. Is cut off before the second fuse element 13A, and the safety can be further improved with an extremely simple structure.
  • FIG. 10 is a plan view schematically showing the configuration of the protection element according to the seventh embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is a sectional view of the protection element taken along the section line XI-XI in FIG.
  • the protection element according to the seventh embodiment is the same as the protection element according to the first embodiment except that the configurations of the first and second conducting parts are different.
  • the first conductive portion 18B has a thermal characteristic different from the thermal characteristic of the second conductive portion 19B, and the thermal characteristic of the first conductive portion 18B and the first conductive portion 18B are the same.
  • the thermal characteristics of the second conducting portion 19B may include at least one of thermal resistance and thermal capacity. For example, (1) the thermal resistance of the first conductive portion 18B is larger than the thermal resistance of the second conductive portion 19B, or (2) the thermal capacity of the first conductive portion 18B is smaller than the thermal capacity of the second conductive portion 19B. Alternatively, (3) it is preferable to satisfy both of the above (1) and (2).
  • the meaning of the thermal characteristics of the first conductive portion 18B and the second conductive portion 19B is the same as the meaning of the thermal characteristics of the first and second fuse elements described in the first embodiment.
  • the width of the first conducting portion 18B is smaller than the width of the second conducting portion 19B.
  • the cross-sectional area in the width direction of the first conductive portion 18B is smaller than the cross-sectional area in the width direction of the second conductive portion 19B, and the thermal resistance of the first conductive portion 18B is larger than the thermal resistance of the second conductive portion 19A.
  • the thermal conductivity of the material forming the first conductive portion 18B may be lower than the thermal conductivity of the material forming the second conductive portion 19B.
  • the thermal resistance of the first conducting portion 18B can be made higher than that of the second conducting portion 19B.
  • the width of the first conductive portion 18B is smaller than the width of the second conductive portion 19B. The smaller the width, the better, but it may be the same as the width of the second conducting portion 19B.
  • the cross-sectional area in the width direction of the first conductive portion 18B is smaller than the cross-sectional area in the width direction of the second conductive portion 19B, and/or the thermal conductivity of the material forming the first conductive portion 18B is the second. Since the thermal conductivity of the material forming the conductive portion 19B is smaller than that of the second fuse element 13A, when the overcurrent flows in the first fuse element 12A and the second fuse element 13A. It can be surely shut off first, and the safety can be further improved with an extremely simple structure.
  • FIG. 12 is a plan view schematically showing the configuration of the protection circuit according to the eighth exemplary embodiment of the present invention.
  • the protection circuit includes a plurality of the protection elements 10 of the first embodiment will be described as an example.
  • the protection circuit 1 includes a plurality of protection elements 10, 10, 10 connected in parallel and a plurality of protection elements arranged between the plurality of first electrode portions 15A, 15A, 15A and an external circuit. Further comprising first connecting portions 31, 31, 31 and a plurality of second connecting portions 32, 32, 32 arranged between the plurality of second electrode portions 16A, 16A, 16A and an external circuit. There is.
  • the first connecting portions 31, 31, 31 are connected to the first electrode portions 15A, 15A, 15A via a plurality of solder portions 25, 25, 25, respectively.
  • the second connecting portions 32, 32, 32 are connected to the second electrode portions 16A, 16A, 16A via the plurality of solder portions 26, 26, 26, respectively.
  • the plurality of first connecting portions 31, 31, 31 and the plurality of second connecting portions 32, 32, 32 are, for example, circuit patterns mounted on a substrate.
  • the material forming the plurality of first connecting portions 31, 31, 31 and the plurality of second connecting portions 32, 32, 32 is not particularly limited, but may be copper or a copper alloy, for example.
  • a plurality of first fuse elements 12A, 12A, 12A forming the plurality of protection elements 10, 10, 10 are connected to the same pole, and a first fuse element forming each of the plurality of protection elements 10, 10, 10
  • the first fuse element 12A in the protection element is cut off before the second fuse element 13A.
  • the first connecting portion 31 connected to the first fuse element 12A forming each of the plurality of protection elements 10, 10, 10 is connected to the second fuse element 13A of the protection element 10.
  • the second connecting portion 32 has a thermal characteristic different from that of the second connecting portion 32.
  • the thermal characteristics of the first connecting portion 31 and the thermal characteristics of the second connecting portion 32 preferably include at least one of thermal resistance and thermal capacity.
  • the thermal resistance of the first connecting portion 31 is larger than that of the second connecting portion 32, or (2) the thermal capacity of the first connecting portion 31 is smaller than that of the second connecting portion 32.
  • the meaning of the thermal characteristics of the first connecting portion 31 and the second connecting portion 32 is the same as the meaning of the thermal characteristics of the first and second fuse elements described in the first embodiment.
  • the width of the plurality of first connecting portions 31, 31, 31 is smaller than the width of the plurality of second connecting portions 32, 32, 32.
  • the cross-sectional area of the first connecting portion 31 in the width direction is smaller than that of the second connecting portion 32, and the thermal resistance of the first connecting portion 31 is larger than that of the second connecting portion 32.
  • the first connecting portion 31 is connected to the first electrode portion 15A through the solder portion 25 and the through hole or the through hole, and the shape and material of the solder portion 25 are different. Therefore, since the thermal characteristics of the first connecting portion 31 may be affected, the thermal characteristics of the first connecting portion 31 may include the thermal characteristics of the joining member such as the solder portion 25. To do. Similarly, the thermal characteristics of the second connection portion 32 can include the thermal characteristics of the joining member such as the solder portion 26. The meaning of the thermal characteristics of the joining member is the same as the meaning of the thermal characteristics of the first and second fuse elements described in the first embodiment.
  • FIG. 13 and 14 are circuit diagrams for explaining the operation of the protection circuit 1 of FIG. 12, FIG. 13 shows a state before the breaking operation, and FIG. 14 shows a state after the breaking operation.
  • the plurality of first connection portions 31, 31, 31 are connected to the parallel connection point A via an external circuit and are connected to the positive electrodes of the secondary batteries 33, 33. It is connected. Further, the plurality of second connecting portions 32, 32, 32 are connected to the parallel connection point B via an external circuit and are also connected to the positive electrode of the charger 34.
  • the heater 14 connected to the third electrode unit 17 is connected to both the negative electrodes of the secondary batteries 33, 33 and the negative electrode of the charger 34, respectively.
  • a switching element 35 such as a FET is provided on the downstream side of the plurality of third electrode portions 17.
  • one end is connected to the switching element 35 via the heater lead electrode portion 14A, and the other end is connected to the lead electrode portion 17A and the first lead electrode portion 17A. It is connected to the first fuse element 12A and the second fuse element 13A via the three-electrode portion 17.
  • the thermal resistance of the first connecting portion 31 is larger than the thermal resistance of the second connecting portion 32.
  • the first fuse element 12A is cut off before the second fuse element 13A.
  • the first fuse element 12A is cut off before the second fuse element 13A, so that the circuit on the secondary battery 33 side and the charger 34 side are protected.
  • the circuit is separated. As a result, current does not flow back through the heater 14, and there is no need to provide a rectifying element such as a diode between the plurality of protection elements 10, 10, 10 and the switching element 35.
  • the lengths of the plurality of first connecting portions 31, 31, 31 are the same as the lengths of the plurality of second connecting portions 32, 32, 32, 32, but the present invention is not limited to this, and the plurality of first connecting portions
  • the length of the parts 31, 31, 31 may be different from the length of the plurality of second connecting parts 32, 32, 32.
  • the thermal resistance of the first connecting portion 31 can be made larger than that of the second connecting portion 32.
  • the width of the plurality of first connecting portions 31, 31, 31 is different from the width of the plurality of second connecting portions 32, 32, 32, but the width is not limited to this.
  • the widths of the plurality of first connecting portions 31, 31, 31 are the same as the widths of the plurality of second connecting portions 32, 32, 32, the lengths of the plurality of first connecting portions 31, 31, 31, are The lengths of the plurality of second connecting portions 32, 32, 32 may be different.
  • the protection circuit 1 may have a detection element (not shown) connected to each of the secondary batteries 33, 33 and connected to the switching element 35.
  • This detection element constantly monitors a high voltage state, particularly whether or not it is an overvoltage, and outputs a control signal to the switching element 35 when the high voltage state is reached.
  • the switching element 35 causes the heater 14 to generate heat by causing a current from the secondary battery 33 to flow through the heater 14 according to the control signal.
  • the first fuse element 12A is blown out before the second fuse element 13A.
  • the length of the first connecting portion 31 is longer than the length of the second connecting portion 32, and/or the width-direction cross-sectional area of the first connecting portion 31 is the width-direction cross-sectional area of the second connecting portion 32.
  • the protection circuit 1 includes the protection element 10 of the first embodiment, but is not limited to this, and may include the protection elements of the second to seventh embodiments. Also in that case, the thermal resistance of the first fuse element provided in each protection element can be made larger than the thermal resistance of the second fuse element.
  • the thermal characteristics of the first connection portion 31 are different from the thermal characteristics of the second connection portion 32, but the present invention is not limited to this, and the protection element 10 can be used in the first to seventh embodiments.
  • the thermal characteristic of the first connecting portion 31 may be the same as the thermal characteristic of the second connecting portion 32.
  • the cross-sectional area in the width direction of the plurality of first connecting portions 31, 31, 31 may be the same as the cross-sectional area in the width direction of the plurality of second connecting portions 32, 32, 32.
  • the thermal conductivity of the connecting portions 31, 31, 31 may be the same as the thermal conductivity of the plurality of second connecting portions 32, 32, 32.
  • the first fuse element 12A (12B, 12C, 12D, 12E) when an overcurrent flows in the first fuse element 12A (12B, 12C, 12D, 12E) and the second fuse element 13A (13B, 13C, 13D, 13E), or When the overvoltage is applied to the secondary battery 33 connected to the protection circuit 1, the first fuse element 12A (12B, 12C, 12D, 12E) causes the second fuse element 13A (13B, 13C, 13D, 13E). ), the first fuse element 12A (12B, 12C, 12D, 12E) has one of the first fuse elements 12A (12B, 12C, 12D, 12E). The circuit on one side and the circuit on the other side can be cut off.
  • a protection circuit including a plurality of protection elements 10 connected in parallel a plurality of first fuse elements 12A (12B, 12C, 12D, 12E) forming the plurality of protection elements 10 are connected to the same pole. Therefore, overcurrent and overvoltage can be reliably prevented without providing a rectifying element such as a diode. Therefore, it is possible to reliably prevent the overcurrent and the overvoltage and improve the safety by the protection element 10 having a simpler structure than the conventional one, and to realize the good manufacturability and the cost reduction.
  • the plurality of first fuse elements 12A forming the plurality of protection elements 10 are connected to the same pole, and the plurality of fuse elements 12A are connected to each other.
  • the protection circuit 1 When an overcurrent flows through the first fuse element 12A (12B, 12C, 12D, 12E) and the second fuse element 13A (13B, 13C, 13D, 13E) forming each of the protection elements 10, or the protection circuit 1
  • the second fuse element 13A (13B, 13C, 13D, 13E) Since it is configured to be cut off earlier than the first fuse element 12A (12B, 12C, 12D, 12E), one side of the first fuse element 12A (12B, 12C, 12D, 12E)
  • the circuit for example, the secondary battery side circuit
  • the circuit on the other side for example, the charger side circuit
  • overcurrent and overvoltage can be reliably prevented without providing a plurality of rectifying elements such as diodes. Therefore, with the configuration of the protection circuit 1 simpler than the conventional one, it is possible to reliably prevent overcurrent and overvoltage and improve safety, and in addition, it is possible to realize good manufacturability and cost reduction.
  • the thermal characteristics of the first and second fuse elements, the first and second electrode portions, the first and second conducting portions, or the first and second connection portions are different from each other.
  • the electrical conductor resistance values (electrical resistance ( ⁇ )) of the first and second fuse elements, the first and second electrode portions, the first and second conducting portions and/or the first and second connecting portions are different from each other. May be.

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Abstract

保護素子は、直列接続された第1ヒューズエレメントおよび第2ヒューズエレメントを有する。保護素子は、第1ヒューズエレメントおよび第2ヒューズエレメントに過電流が流れたときに、第1ヒューズエレメントが第2ヒューズエレメントよりも先に遮断されるように構成されている。

Description

保護素子および保護回路
 本発明は、保護素子および保護回路に関し、例えば、二次電池の充放電回路において二次電池と充電器との間に接続される保護素子および保護回路に関する。
 本願は、2018年11月26日に、日本に出願された特願2018-220365号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 従来、保護回路は、携帯電話や携帯型コンピュータなど、二次電池が搭載された様々なモバイル機器に実装されている。従来の保護回路が実装されたモバイル機器として、例えば、蓄電装置(二次電池)と、複数の保護回路と、第1、第2の出力端子とを有し、前記保護回路は、直列接続された二個のヒューズエレメントをそれぞれ有し、前記第1、第2の出力端子に外部回路を接続したときに、前記蓄電装置から前記外部回路に供給される放電電流と、前記外部回路から前記蓄電装置に供給される充電電流とが、前記複数の保護回路内の直列接続された二個のヒューズエレメントを通って流れるように構成された二次電池装置がある(特許文献1)。
 この二次電池装置は、一端がヒューズエレメント同士の接続点に接続されたヒーターを有し、各ヒーターの他端には、それぞれ整流素子の一端が接続され、前記各整流素子の他端には、スイッチ素子が接続されており、スイッチ素子が導通すると、そのスイッチ素子と各整流素子とを通って、各保護回路のヒーターに電流が流れるように構成されている。また、この二次電池装置では、保護回路のヒーターの端子同士を接続する電流経路の途中に整流素子が少なくとも二個挿入されており、短絡電流が流れ、片方のヒューズエレメントが溶断した状態で、二個の保護回路のヒーターの端子間に電圧差が生じても、少なくとも一個の整流素子が逆バイアスされるようになっている。従って、一の保護回路のヒーターの端子から、他の保護回路のヒーターの端子には電流は流れ込まず、それによる残存電流が生じないようになっている。
 また、従来の保護素子として、通電経路の入力となる複数の電極間に複数のヒューズエレメントが配設され、通電された発熱体の発熱による上記ヒューズエレメントの溶断によって電流が遮断される保護素子が提案されている。この保護素子では、上記複数のヒューズエレメントのうち特定のヒューズエレメントが接続されている特定の通電経路から通電があった場合に、他のヒューズエレメントが上記特定のヒューズエレメントよりも先に溶断するように、上記複数のヒューズエレメントの溶断時間が制御可能に構成されている。そして、上記特定のヒューズエレメントが接続されている特定の電極は、上記複数の電極のうち、必ず通電がある通電経路の入力となる電極であり、上記特定のヒューズエレメントの溶断時間が他のヒューズエレメントの溶断時間よりも長くなるように、上記複数のヒューズエレメントのそれぞれから上記発熱体までの距離に差があるように構成されている(特許文献2)。
特開2004-193000号公報 特開2010-165685号公報
 しかしながら、上記特許文献1の保護回路では、系全体として過電流を防止するために、複数のヒーターに一対一対応させた複数の整流素子(ダイオード)を実装しなければならず、装置構成が複雑であり、また、製造性が良好とは言えず、製造コストが掛かるという問題がある。
 また、上記特許文献2の保護素子では、一の保護素子内で、「必ず最後に溶断するヒューズエレメント」を特定することができる構成とし、少なくともそのヒューズエレメントが接続されている通電経路から通電があった場合には、その他の全てのヒューズエレメントを先に溶断することで、発熱抵抗体の発熱を停止するのみであり、並列接続された複数の保護回路における過電流や過電圧を防止することを課題としておらず、また、過電流や過電圧を防止するのに十分とは言えない。
 加えて、近年、モバイル機器の更なる高性能化、高機能化が進んでいることから、二次電池の充電容量の更なる増大に伴い、過電流や過電圧を確実に防止できる安全性の高い保護回路が求められている。
 本発明の目的は、従来よりも簡単な装置構成で、過電流や過電圧を確実に防止して安全性を向上することができ、加えて良好な製造性とコスト低減を実現することができる保護素子および保護回路を提供することにある。
 上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
[1]直列接続された第1ヒューズエレメントおよび第2ヒューズエレメントと、
 前記第1ヒューズエレメントと前記第2ヒューズエレメントとの間に接続されたヒーターと、
 前記第1ヒューズエレメントの前記第2ヒューズエレメントとは反対側に接続された第1電極部と、
 前記第2ヒューズエレメントの第1ヒューズエレメントとは反対側に接続された第2電極部と、
 前記第1ヒューズエレメントと前記第2ヒューズエレメントとの間に接続され、且つ前記ヒーターと直列接続された第3電極部と、
 を有し、
 前記第1ヒューズエレメントおよび前記第2ヒューズエレメントに過電流が流れたとき、又は、保護回路に接続された二次電池に過電圧が印加されたときに、前記第1ヒューズエレメントが前記第2ヒューズエレメントよりも先に遮断されるように構成されている、保護素子。
[2]前記第1ヒューズエレメントが、第2ヒューズエレメントの熱特性とは異なる熱特性を有し、
 前記第1ヒューズエレメントの熱特性および前記第2ヒューズエレメントの熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含む、上記[1]に記載の保護素子。
[3]前記第1ヒューズエレメントおよび前記第2ヒューズエレメントは、ヒューズエレメントであり、
 前記第1ヒューズエレメントの長さが前記第2ヒューズエレメントの長さよりも長いか、前記第1ヒューズエレメントの幅方向断面積が前記第2ヒューズエレメントの幅方向断面積よりも小さいか、および/または、前記第1ヒューズエレメントを形成する材料の熱伝導率が前記第2ヒューズエレメントを形成する材料の熱伝導率よりも小さい、上記[2]に記載の保護素子。
[4]前記第1電極部が、第2電極部の熱特性とは異なる熱特性を有し、
 前記第1電極部の熱特性および第2電極部の熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含む、上記[1]~[3]のいずれかに記載の保護素子。
[5]前記第1電極部を形成する材料の熱伝導率が、前記第2電極部を形成する材料の熱伝導率よりも小さい、上記[4]に記載の保護素子。
[6]前記第1電極部と外部回路とを導通する第1導通部と、
 前記第2電極部と外部回路を導通する第2導通部と、破棄
 を更に有し、
 前記第1導通部が、前記第2導通部の熱特性とは異なる熱特性を有し、
 前記第1導通部の熱特性および前記第2導通部の熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含む、上記[1]~[5]のいずれかに記載の保護素子。
[7]前記第1導通部の幅方向断面積が前記第2導通部の幅方向断面積よりも小さいか、および/または、前記第1導通部を形成する材料の熱伝導率が前記第2導通部を形成する材料の熱伝導率よりも小さい、上記[6]に記載の保護素子。
[8]並列接続された複数の保護素子を備える保護回路であって、
 複数の保護素子を構成する各保護素子は、
 直列接続された第1ヒューズエレメントおよび第2ヒューズエレメントと、
 前記第1ヒューズエレメントと前記第2ヒューズエレメントとの間に接続されたヒーターと、
 前記第1ヒューズエレメントの前記第2ヒューズエレメントとは反対側に接続された第1電極部と、
 前記第2ヒューズエレメントの第1ヒューズエレメントとは反対側に接続された第2電極部と、
 前記第1ヒューズエレメントと前記第2ヒューズエレメントとの間に接続され、且つ前記ヒーターと直列接続された第3電極部と、
 を有し、
 前記複数の保護素子を構成する複数の前記第1ヒューズエレメントが同極に接続されており、
 前記複数の保護素子の各々を構成する前記第1ヒューズエレメントおよび前記第2ヒューズエレメントに過電流が流れたとき、又は、保護回路に接続された二次電池に過電圧が印加されたときに、当該保護素子における前記第1ヒューズエレメントが前記第2ヒューズエレメントよりも先に遮断されるように構成されている、保護回路。
[9]前記第1ヒューズエレメントが、前記第2ヒューズエレメントの熱特性とは異なる熱特性を有し、
 前記第1ヒューズエレメントの熱特性および前記第2ヒューズエレメントの熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含む、上記[8]に記載の保護回路。
[10]前記第1ヒューズエレメントの長さが前記第2ヒューズエレメントの長さよりも長いか、前記第1ヒューズエレメントの幅方向断面積が前記第2ヒューズエレメントの幅方向断面積よりも小さいか、および/または、前記第1ヒューズエレメントを形成する材料の抵抗率が、前記第2ヒューズエレメントを形成する材料の抵抗率よりも大きい、上記[9]に記載の保護回路。
[11]前記第1電極部が、前記第2電極部の熱特性とは異なる熱特性を有し、
 前記第1電極部の熱特性および第2電極部の熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含む、上記[8]~[10]のいずれかに記載の保護回路。
[12]前記第1電極部を形成する材料の熱伝導率が、前記第1電極部を形成する材料の熱伝導率よりも小さい、上記[11]に記載の保護回路。
[13]前記複数の保護素子を構成する各保護素子は、
 前記第1電極部と外部回路とを導通する第1導通部と、
 前記第2電極部と外部回路とを導通する第2導通部と、
 を更に有し、
 前記第1導通部が、前記第2導通部の熱特性とは異なる熱特性を有し、
 前記第1導通部の熱特性および前記第2導通部の熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含む、上記[8]~[12]のいずれかに記載の保護回路。
[14]
 前記第1導通部の幅方向断面積が前記第2導通部の幅方向断面積よりも小さいか、および/または、前記第1導通部を形成する材料の熱伝導率が前記第2導通部を形成する材料の熱伝導率よりも小さい、上記[13]に記載の保護回路。
[15]複数の前記第1導通部と前記外部回路との間に配設された複数の第1接続部と、
 複数の前記第2導通部と前記外部回路との間に配設された複数の第2接続部と、
 を更に備え、
 前記複数の保護素子の各々の前記第1導通部に接続された前記第1接続部は、当該保護素子の前記第2導通部に接続された前記第2接続部の熱特性とは異なる熱特性を有し、
 前記第1接続部の熱特性および前記第2接続部の熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含む、上記[8]~[14]のいずれかに記載の保護回路。
[16]前記第1接続部の長さが前記第2接続部の長さよりも長いか、および/または、前記第1接続部の幅方向断面積が前記第2接続部の幅方向断面積よりも小さい、上記[15]に記載の保護回路。
 本発明によれば、従来よりも簡単な装置構成で、過電流や過電圧を確実に防止して安全性を向上することができ、加えて良好な製造性とコスト低減を実現することができる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る保護素子の構成を概略的に示す平面図である。 図2は、図1の切断線II-IIにおける保護素子の断面図である。 図3は、本発明の第2実施形態に係る保護素子の構成を概略的に示す平面図である。 図4は、本発明の第3実施形態に係る保護素子の構成を概略的に示す平面図である。 図5は、図4の切断線V-Vにおける保護素子の断面図である。 図6は、本発明の第4実施形態に係る保護素子の構成を概略的に示す平面図である。 図7は、本発明の第5実施形態に係る保護素子の構成を概略的に示す平面図である。 図8は、本発明の第6実施形態に係る保護素子の構成を概略的に示す平面図である。 図9は、図8の切断線IX-IXにおける保護素子の断面図である。 図10は、本発明の第7実施形態に係る保護素子の構成を概略的に示す平面図である。 図11は、図10の切断線XI-XIにおける保護素子の断面図である。 図12は、本発明の第8実施形態に係る保護回路の構成を概略的に示す平面図である。 図13は、図12の保護回路の動作を説明する回路図であり、遮断動作前の状態を示す。 図14は、図12の保護回路の動作を説明する回路図であり、遮断動作後の状態を示す。
 以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
[保護素子の構成]
 図1は、本発明の第1実施形態に係る保護素子の構成を概略的に示す平面図であり、図2は、図1の切断線II-IIにおける保護素子の断面図である。
 図1および図2に示すように、保護素子10は、基板11と、基板11上で直列接続された第1ヒューズエレメント12Aおよび第2ヒューズエレメント13Aと、第1ヒューズエレメント12Aと第2ヒューズエレメント13Aとの間に接続されたヒーター14と、第1ヒューズエレメント12Aの第2ヒューズエレメント13Aとは反対側に接続された第1電極部15Aと、第2ヒューズエレメント13Aの第1ヒューズエレメント12Aとは反対側に接続された第2電極部16Aと、第1ヒューズエレメント12Aと第2ヒューズエレメント13Aとの間に接続され、且つヒーター14と直列接続された第3電極部17と、第1電極部15Aと外部回路とを導通する第1導通部18Aと、第2電極部16Aと外部回路を導通する第2導通部19Aとを有する。そして、この保護素子10は、第1ヒューズエレメント12Aおよび第2ヒューズエレメント13Aに過電流が流れたとき、又は、保護回路に接続された二次電池(図13、図14参照)に過電圧が印加されたときに、第1ヒューズエレメント12Aが第2ヒューズエレメント13Aよりも先に遮断されるように構成されている。保護回路に接続された二次電池に過電圧が印加される場合の構成及び動作については、後述する。
 基板11は、絶縁性を有する材質のものであれば特に制限されず、例えば、セラミックス基板やガラスエポキシ基板のようなプリント配線基板に用いられる基板の他、ガラス基板、樹脂基板、絶縁処理金属基板等を用いることができる。なお、これらの中で、耐熱性に優れ、熱良伝導性の絶縁基板であるセラミックス基板が好適である。
 第1ヒューズエレメント12Aおよび第2ヒューズエレメント13Aは、本実施形態では一体で形成されており、導電性の3つの支持体21,22,23を介して、第1電極部15A、第2電極部16Aおよび第3電極部17に支持されている。
 第1ヒューズエレメント12Aおよび第2ヒューズエレメント13Aは、別部材で構成されてもよい。また、第1ヒューズエレメント12Aおよび第2ヒューズエレメント13Aの形状は、薄片状であるが、これに限られず、棒状であってもよい。
 第1ヒューズエレメント12Aは、第2ヒューズエレメント13Aの熱特性とは異なる熱特性を有し、第1ヒューズエレメント12Aの熱特性および第2ヒューズエレメント13Aの熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含んでいる。熱抵抗(K/W)は、熱の伝わり易さを意味し、熱抵抗が大きい程熱を伝え難い(熱抵抗[K/W]=長さ[m]/{断面積[m]×熱伝導率[W/(m・K)]})。また、熱容量(J/K)は、単位温度上昇させるために必要な熱量、すなわち温度変化のし易さを意味し、熱容量が大きい程温度変化し難い。よって、例えば(1)第1ヒューズエレメント12Aの熱抵抗が、第2ヒューズエレメント13Aの熱抵抗よりも大きいか、(2)第1ヒューズエレメント12Aの熱容量が、第2ヒューズエレメント13Aの熱容量よりも小さいか、あるいは(3)上記(1)~(2)の双方を満たすことが好ましい。
 具体的には、第1ヒューズエレメント12Aおよび第2ヒューズエレメント13Aは、例えば、薄片形状を有する。本実施形態では、第1ヒューズエレメント12Aの長さが第2ヒューズエレメント13Aの長さよりも長い。この場合、第1ヒューズエレメント12Aの熱抵抗が第2ヒューズエレメント13Aの熱抵抗よりも大きいため、第1ヒューズエレメント12Aおよび第2ヒューズエレメント13Aに過電流が流れたときに、第1ヒューズエレメント12Aが第2ヒューズエレメント13Aよりも先に遮断される。
 第1ヒューズエレメント12Aおよび第2ヒューズエレメント13Aを構成する材料は、従来からヒューズ材料として使用されている種々の低融点金属を用いることができる。低融点金属としては、SnSb合金、BiSnPb合金、BiPbSn合金、BiPb合金、BiSn合金、SnPb合金、SnAg合金、PbIn合金、ZnAl合金、InSn合金、PbAgSn合金等を挙げることができる。第1ヒューズエレメント12Aおよび第2ヒューズエレメント13Aを構成する材料は、同一であるのが好ましいが、異なっていてもよい。
 ヒーター14は、基板11上に配置され、且つ第3電極部17の直下に配置されている。ヒーター14と第3電極部17との間には絶縁層24が配置されている。ヒーター14は、一方の端部がヒーター引き出し電極部14Aと接続され、他方の端部が引き回し電極部17Aを介して第3電極部17と接続されている。
 ヒーター14は、例えば、酸化ルテニウムやカーボンブラック等の導電材料と、水ガラス等の無機系バインダや熱硬化性樹脂等の有機系バインダとからなる抵抗ペーストを塗布し、必要に応じて焼成することによって形成される。また、ヒーター14としては、酸化ルテニウムやカーボンブラック等の薄膜を、印刷、メッキ、蒸着、スパッタの工程を経て形成してもよく、これらフィルムの貼付や積層等によって形成してもよい。
 第1電極部15A、第2電極部16Aおよび第3電極部17は、それぞれ、溶融した第1ヒューズエレメント12Aあるいは第2ヒューズエレメント13Aが流れ込むこととなる電極である。これら第1電極部15A、第2電極部16Aおよび第3電極部17を構成する材料は、特に制限されず、溶融状態の第1ヒューズエレメント12Aあるいは第2ヒューズエレメント13Aと濡れ性が良好である金属が挙げられる。例えば、第1電極部15A、第2電極部16Aおよび第3電極部17を構成する材料として、銅等の金属単体や、少なくとも表面がAg、Ag-Pt、Ag-Pd、Au等から形成されているものを用いることができる。第1電極部15Aおよび第2電極部16Aは、それぞれ、はんだ部25,26を介して後述の第1接続部および第2接続部と接続される。また、第3電極部17は、はんだ部27を介して不図示の第3接続部に接続される。ヒーター引き出し電極部14Aおよび引き回し電極部17Aを構成する材料としては、第1電極部15A、第2電極部16Aおよび第3電極部17と同様に、銅等の金属単体や、少なくとも表面がAg、Ag-Pt、Ag-Pd、Au等から形成されているものを用いることができる。また、ヒーター引き出し電極部14Aは、はんだ部27を介して後述のスイッチング素子と接続される。
 第1導通部18Aおよび第2導通部19Aは、例えばスルーホールであり、基板11に形成された貫通孔の内周面に導体が充填されて形成される。第1導通部18Aおよび第2導通部19Aを構成する材料としては、銀、銅、タングステン、またはこれらの合金などが挙げられる。第1導通部18Aおよび第2導通部19Aは、外部回路と導通可能な構成であれば、スルーホール以外の構成であってもよい。また、保護素子10は、第1導通部18Aおよび第2導通部19Aを有さない構成であってもよい。
 図3は、本発明の第2実施形態に係る保護素子の構成を概略的に示す平面図である。第2実施形態に係る保護素子は、第1,第2ヒューズエレメントの構成が異なること以外は、第1実施形態に係る保護素子と同じであるので、重複する部分の説明を省略し、以下に異なる部分を説明する。
 図3に示すように、第2実施形態において、第1ヒューズエレメント12Bの幅が第2ヒューズエレメント13Bの幅よりも小さくてもよい。この場合、第1ヒューズエレメント12Bの幅方向断面積が、第2ヒューズエレメント13Bの幅方向断面積よりも小さく、第1ヒューズエレメント12Bの熱抵抗が第2ヒューズエレメント13Bの熱抵抗よりも大きいため、第1ヒューズエレメント12Bおよび第2ヒューズエレメント13Bに過電流が流れたとき、又は、保護回路に接続された二次電池に過電圧が印加されたときに、第1ヒューズエレメント12Bが第2ヒューズエレメント13Bよりも先に遮断される。
 第1ヒューズエレメント12Bの長さは、第2ヒューズエレメント13Bの長さと同じであるが、これに限られず、第1ヒューズエレメント12Bの長さが、第2ヒューズエレメント13Bの長さよりも長くてもよい。これにより、第1ヒューズエレメント12Bの熱抵抗を第2ヒューズエレメント13Bの熱抵抗よりも更に大きくすることができる。
 図4は、本発明の第3実施形態に係る保護素子の構成を概略的に示す平面図であり、図5は、図4の切断線V-Vにおける保護素子の断面図である。第3実施形態に係る保護素子は、第1,第2ヒューズエレメントの構成が異なること以外は、第1実施形態に係る保護素子と同じである。
 図4および図5に示すように、第3実施形態において、第1ヒューズエレメント12Cの厚さが、第2ヒューズエレメント13Cの厚さよりも小さくてもよい。第1ヒューズエレメント12Cの厚さは、例えば0.1mm、第2ヒューズエレメント13Cの厚さは、例えば0.2mmである。本構成でも、第1ヒューズエレメント12Cの幅方向断面積が、第2ヒューズエレメント13Cの幅方向断面積よりも小さく、第1ヒューズエレメント12Cの熱抵抗が第2ヒューズエレメント13Cの熱抵抗よりも大きいため、第1ヒューズエレメント12Cおよび第2ヒューズエレメント13Cに過電流が流れたとき、又は、保護回路に接続された二次電池に過電圧が印加されたときに、第1ヒューズエレメント12Cが第2ヒューズエレメント13Cよりも先に遮断される。
 第1ヒューズエレメント12Cの長さは、第2ヒューズエレメント13Cの長さと同じであるが、これに限られず、第1ヒューズエレメント12Cの長さが、第2ヒューズエレメント13Cの長さよりも長くてもよい。また、第1ヒューズエレメント12Cの幅は、第2ヒューズエレメント13Cの幅と同じであるが、これに限られず、第1ヒューズエレメント12Cの幅が、第2ヒューズエレメント13Cの幅よりも小さくてもよい。これにより、第1ヒューズエレメント12Cの熱抵抗を第2ヒューズエレメント13Cの熱抵抗よりも更に大きくすることができる。
 図6は、本発明の第4実施形態に係る保護素子の構成を概略的に示す平面図である。第4実施形態に係る保護素子は、第1,第2ヒューズエレメントの構成が異なること以外は、第1実施形態に係る保護素子と同じである。
 図6に示すように、第4実施形態において、第1ヒューズエレメント12Dは、同一形状の複数のヒューズエレメント12dを有し、第2ヒューズエレメント13Dは、同一形状の複数のヒューズエレメント13dを有し、更に、第1ヒューズエレメント12Dを構成するヒューズエレメントの数が、第2ヒューズエレメント13Dを構成するヒューズエレメントの数よりも少なくてもよい。本構成でも、複数のヒューズエレメント12dの幅方向断面積の合計が、複数のヒューズエレメント13dの幅方向断面積の合計よりも小さく、第1ヒューズエレメント12Dの熱抵抗が第2ヒューズエレメント13Dの熱抵抗よりも大きいため、第1ヒューズエレメント12Dおよび第2ヒューズエレメント13Dに過電流が流れたとき、又は、保護回路に接続された二次電池に過電圧が印加されたときに、第1ヒューズエレメント12Dが第2ヒューズエレメント13Dよりも先に遮断される。
 第1ヒューズエレメント12Dの長さは、第2ヒューズエレメント13Dの長さと同じであるが、これに限られず、第1ヒューズエレメント12Dの長さが第2ヒューズエレメント13Dの長さよりも長くてもよい。また、第1ヒューズエレメント12Dを構成するヒューズエレメント12dの幅は、第2ヒューズエレメント13Dを構成するヒューズエレメント13dの幅と同じであるが、これに限られず、ヒューズエレメント12dの幅が、ヒューズエレメント13dの幅よりも小さくてもよい。更に、第1ヒューズエレメント12Dの厚さは、第2ヒューズエレメント13Dの厚さよりも小さくてもよい。これにより、第1ヒューズエレメント12Dの熱抵抗を第2ヒューズエレメント13Dの熱抵抗よりも更に大きくすることができる。
 図7は、本発明の第5実施形態に係る保護素子の構成を概略的に示す平面図である。第5実施形態に係る保護素子は、第1,第2ヒューズエレメントの構成が異なること以外は、第1実施形態に係る保護素子と同じである。
 図7に示すように、本第5実施形態において、第1ヒューズエレメント12Eを形成する材料の熱伝導率が、第2ヒューズエレメント13Eを形成する材料の熱伝導率よりも小さくてもよい。本構成でも、第1ヒューズエレメント12Eの熱抵抗が第2ヒューズエレメント13Eの熱抵抗よりも大きいため、第1ヒューズエレメント12Eおよび第2ヒューズエレメント13Eに過電流が流れたとき、又は、保護回路に接続された二次電池に過電圧が印加されたときに、第1ヒューズエレメント12Eが第2ヒューズエレメント13Eよりも先に遮断される。
 第1ヒューズエレメント12Eの長さは、第2ヒューズエレメント13Eの長さと同じであるが、これに限られず、第1ヒューズエレメント12Eの長さが、第2ヒューズエレメント13Eの長さよりも長くてもよい。また、第1ヒューズエレメント12Eの幅は、第2ヒューズエレメント13Eの幅と同じであるが、これに限られず、第1ヒューズエレメント12Eの幅が、第2ヒューズエレメント13Eの幅よりも小さくてもよい。更に、第1ヒューズエレメント12Eの厚さは、第2ヒューズエレメント13Eの厚さよりも小さくてもよい。これにより、第1ヒューズエレメント12Eの熱抵抗を第2ヒューズエレメント13Eの熱抵抗よりも更に大きくすることができる。
 このように、第1ヒューズエレメント12A~12Eおよび第2ヒューズエレメント13A~13Eが、ヒューズエレメントであり、第1ヒューズエレメント12Aの長さが第2ヒューズエレメント13Aの長さよりも長いか、第1ヒューズエレメント12B(12C、12D)の断面積が第2ヒューズエレメント13B(13C、13D)の断面積よりも小さいか、および/または、第1ヒューズエレメント12Eを形成する材料の熱伝導率が、第2ヒューズエレメント13Eを形成する材料の熱伝導率よりも小さいことが好ましい。これにより、第1ヒューズエレメント12A(12B、12C、12D、12E)および第2ヒューズエレメント13A(13B、13C、13D、13E)に過電流が流れたとき、又は、保護回路に接続された二次電池に過電圧が印加されたときに、第1ヒューズエレメント12A(12B、12C、12D、12E)が第2ヒューズエレメント13A(13B、13C、13D、13E)よりも確実に先に遮断され、極めて簡単な構成で、安全性を更に向上することができる。
 図8は、本発明の第6実施形態に係る保護素子の構成を概略的に示す平面図であり、図9は、図8の切断線IX-IXにおける保護素子の断面図である。第6実施形態に係る保護素子は、第1,第2電極部の構成が異なること以外は、第1実施形態に係る保護素子と同じである。
 図8および図9に示すように、本第6実施形態において、第1電極部15Bが、第2電極部16Bの熱特性とは異なる熱特性を有し、第1電極部15Bの熱特性および第2電極部16Bの熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含んでいてもよい。例えば、(1)第1電極部15Bの熱抵抗が、第2電極部16Bの熱抵抗よりも大きいか、(2)第1電極部15Bの熱容量が、第2電極部16Bの熱容量よりも小さいか、あるいは(3)上記(1)~(2)の双方を満たすことが好ましい。第1電極部15Bおよび第2電極部16Bの熱特性の意味は、上記第1実施形態にて説明した第1,第2ヒューズエレメントの熱特性の意味と同様である。
 本実施形態では、第1電極部15Bを形成する材料の熱伝導率が、第2電極部16Bを形成する材料の熱伝導率よりも小さい。この場合、第1電極部15Bの熱抵抗が第2電極部16Bの熱抵抗よりも大きいため、第1ヒューズエレメント12Aおよび第2ヒューズエレメント13Aに過電流が流れたときに、第1ヒューズエレメント12Aが第2ヒューズエレメント13Aよりも先に遮断され、極めて簡単な構成で、安全性を更に向上することができる。
 図10は、本発明の第7実施形態に係る保護素子の構成を概略的に示す平面図であり、図11は、図10の切断線XI-XIにおける保護素子の断面図である。第7実施形態に係る保護素子は、第1,第2導通部の構成が異なること以外は、第1実施形態に係る保護素子と同じである。
 図10および図11に示すように、第6実施形態において、第1導通部18Bが、第2導通部19Bの熱特性とは異なる熱特性を有し、第1導通部18Bの熱特性および第2導通部19Bの熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含んでいてもよい。例えば、(1)第1導通部18Bの熱抵抗が、第2導通部19Bの熱抵抗よりも大きいか、(2)第1導通部18Bの熱容量が、第2導通部19Bの熱容量よりも小さいか、あるいは(3)上記(1)~(2)の双方を満たすことが好ましい。第1導通部18Bおよび第2導通部19Bの熱特性の意味は、上記第1実施形態にて説明した第1,第2ヒューズエレメントの熱特性の意味と同様である。
 本実施形態では、第1導通部18Bの幅が第2導通部19Bの幅よりも小さい。この場合、第1導通部18Bの幅方向断面積が、第2導通部19Bの幅方向断面積よりも小さく、第1導通部18Bの熱抵抗が第2導通部19Aの熱抵抗よりも大きいため、第1ヒューズエレメント12Aおよび第2ヒューズエレメント13Aに過電流が流れたときに、第1ヒューズエレメント12Aが第2ヒューズエレメント13Aよりも先に遮断される。
 また、第1導通部18Bを形成する材料の熱伝導率が、第2導通部19Bを形成する材料の熱伝導率よりも小さくてもよい。これにより、第1導通部18Bの熱抵抗を第2導通部19Bの熱抵抗よりも更に大きくすることができる。第1導通部18Bを形成する材料の熱伝導率が第2導通部19Bを形成する材料の熱伝導率よりも小さい場合、第1導通部18Bの幅は、第2導通部19Bの幅よりも小さい方が好ましいが、第2導通部19Bの幅と同じであってもよい。
 このように、第1導通部18Bの幅方向断面積が第2導通部19Bの幅方向断面積よりも小さいか、および/または、第1導通部18Bを形成する材料の熱伝導率が第2導通部19Bを形成する材料の熱伝導率よりも小さいことにより、第1ヒューズエレメント12Aおよび第2ヒューズエレメント13Aに過電流が流れたときに、第1ヒューズエレメント12Aが第2ヒューズエレメント13Aよりも確実に先に遮断され、極めて簡単な構成で、安全性を更に向上することができる。
[保護回路の構成]
 図12は、本発明の第8実施形態に係る保護回路の構成を概略的に示す平面図である。本第8実施形態では、保護回路が、上記第1実施形態の保護素子10を複数備えている場合を例に挙げて説明する。
 図12に示すように、保護回路1は、並列接続された複数の保護素子10,10,10と、複数の第1電極部15A,15A,15Aと外部回路との間に配設された複数の第1接続部31,31,31と、複数の第2電極部16A,16A,16Aと外部回路との間に配設された複数の第2接続部32,32,32とを更に備えている。
 第1接続部31,31,31は、それぞれ複数のはんだ部25,25,25を介して第1電極部15A,15A,15Aに接続されている。また、第2接続部32,32,32は、それぞれ複数のはんだ部26,26,26を介して第2電極部16A,16A,16Aに接続されている。複数の第1接続部31,31,31および複数の第2接続部32,32,32は、例えば、基板上に実装される回路パターンである。複数の第1接続部31,31,31および複数の第2接続部32,32,32を構成する材料としては、特に制限されないが、例えば銅または銅合金が挙げられる。
 複数の保護素子10,10,10を構成する複数の第1ヒューズエレメント12A,12A,12Aが同極に接続されており、複数の保護素子10,10,10の各々を構成する第1ヒューズエレメント12Aおよび第2ヒューズエレメント13Aに過電流が流れたときに、当該保護素子における第1ヒューズエレメント12Aが第2ヒューズエレメント13Aよりも先に遮断されるように構成されている。
 また、本実施形態では、複数の保護素子10,10,10の各々を構成する第1ヒューズエレメント12Aに接続された第1接続部31は、当該保護素子10の第2ヒューズエレメント13Aに接続された第2接続部32の熱特性とは異なる熱特性を有している。そして、第1接続部31の熱特性および第2接続部32の熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含んでいるのが好ましい。例えば、(1)第1接続部31の熱抵抗が、第2接続部32の熱抵抗よりも大きいか、(2)第1接続部31の熱容量が、第2接続部32の熱容量よりも小さいか、あるいは(3)上記(1)~(2)の双方を満たすことが好ましい。第1接続部31および第2接続部32の熱特性の意味は、上記第1実施形態にて説明した第1,第2ヒューズエレメントの熱特性の意味と同様である。
 本実施形態では、複数の第1接続部31,31,31の幅は、複数の第2接続部32,32,32の幅よりも小さい。この場合、第1接続部31の幅方向断面積が、第2接続部32の幅方向断面積よりも小さく、第1接続部31の熱抵抗が第2接続部32の熱抵抗よりも大きいため、第1ヒューズエレメント12Aおよび第2ヒューズエレメント13Aに過電流が流れたとき、又は保護回路に接続された二次電池に過電圧が印加されたときに、第1ヒューズエレメント12Aが第2ヒューズエレメント13Aよりも先に遮断される。
 尚、上述のように、第1接続部31は、はんだ部25を介し、かつ上記スルーホールや上記貫通孔を介して第1電極部15Aに接続されており、はんだ部25の形状、材料に因っては第1接続部31の熱特性に影響を与える場合があることから、第1接続部31の熱特性には、はんだ部25などの接合部材の熱特性を含むことができるものとする。同様に、第2接続部32の熱特性には、はんだ部26などの接合部材の熱特性を含むことができるものとする。接合部材の熱特性の意味は、上記第1実施形態にて説明した第1,第2ヒューズエレメントの熱特性の意味と同様である。
 図13及び図14は、図12の保護回路1の動作を説明する回路図であり、図13は遮断動作前の状態、図14は遮断動作後の状態を示す。
 保護回路1では、図13に示すように、例えば、複数の第1接続部31,31,31は、外部回路を介して並列接続点Aに接続され、且つ二次電池33,33の正極に接続されている。また、複数の第2接続部32,32,32は、外部回路を介して並列接続点Bに接続され、且つ充電器34の正極に接続されている。第3電極部17に接続されたヒーター14は、それぞれ、例えば二次電池33,33の負極および充電器34の負極の双方に接続されている。複数の第3電極部17の下流側には、FETなどのスイッチング素子35が設けられている。すなわち、複数の第3電極部の下流側に位置するヒーター14は、一方の端部がヒーター引き出し電極部14Aを介してスイッチング素子35と接続され、他方の端部が、引き回し電極部17Aと第3電極部17とを介して第1ヒューズエレメント12Aと第2ヒューズエレメント13Aに接続されている。
 二次電池33,33の充電時には、充電器34から外部回路を介して二次電池33,33に電力が供給される。また、二次電池の放電時には、二次電池33,33から外部回路に電力が供給される。このように、二次電池33,33の充電時および放電時のいずれの場合でも、第1ヒューズエレメント12Aと第2ヒューズエレメント13Aの双方に同一の電力が供給される。
 二次電池33,33の充電時あるいは放電時に、何らかの原因で過電流あるいは過電圧が生じた場合、第1接続部31の熱抵抗が第2接続部32の熱抵抗よりも大きいため、図14に示すように、第1ヒューズエレメント12Aが第2ヒューズエレメント13Aよりも先に遮断される。複数の保護素子10,10,10の全ての保護素子で、第1ヒューズエレメント12Aが第2ヒューズエレメント13Aよりも先に遮断されることで、二次電池33側の回路と充電器34側の回路とが分離される。これにより、ヒーター14を介して電流が逆流することが無く、複数の保護素子10,10,10とスイッチング素子35との間にダイオードなどの整流素子を設ける必要が無い。
 本実施形態では、複数の第1接続部31,31,31の長さは、複数の第2接続部32,32,32の長さと同じであるが、これに限られず、複数の第1接続部31,31,31の長さが、複数の第2接続部32,32,32の長さと異なっていてもよい。これにより、第1接続部31の熱抵抗を第2接続部32の熱抵抗よりも更に大きくすることができる。
 また、本実施形態では、複数の第1接続部31,31,31の幅は、複数の第2接続部32,32,32の幅と異なっているが、これに限られない。複数の第1接続部31,31,31の幅が複数の第2接続部32,32,32の幅と同じである場合には、複数の第1接続部31,31,31の長さが複数の第2接続部32,32,32の長さと異なっていてもよい。
 また、保護回路1は、二次電池33,33の各々と接続され、且つスイッチング素子35に接続された不図示の検出素子を有していてもよい。この検出素子は、高電圧状態、特に過電圧となっているか否かを常時モニタし、高電圧状態となった場合にスイッチング素子35に制御信号を出力する。この場合、スイッチング素子35は、制御信号に応じて、ヒーター14に二次電池33からの電流を流すことで、当該ヒーター14を発熱させる。これにより、第1ヒューズエレメント12Aが、第2ヒューズエレメント13Aよりも先に溶断される。
 このように、第1接続部31の長さが第2接続部32の長さよりも長いか、および/または、第1接続部31の幅方向断面積が第2接続部32の幅方向断面積よりも小さいことにより、第1ヒューズエレメント12Aおよび第2ヒューズエレメント13Aに過電流が流れたとき、又は、保護回路1に接続された二次電池33に過電圧が印加されたときに、第1ヒューズエレメント12Aが第2ヒューズエレメント13Aよりも確実に先に遮断され、極めて簡単な構成で、安全性を更に向上することができる。
 本実施形態では、保護回路1は、上記第1実施形態の保護素子10を備えるが、これに限られず、上記第2~第7実施形態の保護素子を備えていてもよい。その場合にも、各保護素子に設けられた第1ヒューズエレメントの熱抵抗を第2ヒューズエレメントの熱抵抗よりも大きくすることができる。
 また、本実施形態では、保護回路1において、第1接続部31の熱特性が第2接続部32の熱特性と異なるが、これに限られず、保護素子10が、上記第1~第7実施形態の構成を有している場合、第1接続部31の熱特性が第2接続部32の熱特性と同じであってもよい。例えば、複数の第1接続部31,31,31の幅方向断面積が、複数の第2接続部32,32,32の幅方向断面積と同じであってもよく、また、複数の第1接続部31,31,31の熱伝導率が複数の第2接続部32,32,32の熱伝導率と同じであってもよい。
 上述したように、上記実施形態によれば、第1ヒューズエレメント12A(12B、12C、12D、12E)および第2ヒューズエレメント13A(13B、13C、13D、13E)に過電流が流れたとき、又は、保護回路1に接続されられた二次電池33に過電圧が印加されたときに、第1ヒューズエレメント12A(12B、12C、12D、12E)が第2ヒューズエレメント13A(13B、13C、13D、13E)よりも先に遮断されるように構成されているので、第1ヒューズエレメント12A(12B、12C、12D、12E)にて、当該第1ヒューズエレメント12A(12B、12C、12D、12E)の一方側の回路と他方側の回路とを遮断することができる。よって、並列接続された複数の保護素子10を備える保護回路を形成する場合、複数の保護素子10を構成する複数の第1ヒューズエレメント12A(12B、12C、12D、12E)を同極に接続させることで、ダイオードなどの整流素子を設けること無く、過電流や過電圧を確実に防止することができる。したがって、保護素子10を従来よりも簡単な構成で、過電流や過電圧を確実に防止して安全性を向上することができ、加えて良好な製造性とコスト低減を実現することができる。
 また、上記実施形態によれば、並列接続された複数の保護素子10を備える保護回路において、複数の保護素子10を構成する複数の第1ヒューズエレメント12Aが同極に接続されており、複数の保護素子10の各々を構成する第1ヒューズエレメント12A(12B、12C、12D、12E)および第2ヒューズエレメント13A(13B、13C、13D、13E)に過電流が流れたとき、又は、保護回路1に接続された二次電池33に過電圧が印加されたときに、当該保護素子における第1ヒューズエレメント12A(12B、12C、12D、12E)が第2ヒューズエレメント13A(13B、13C、13D、13E)よりも先に遮断されるように構成されているので、第1ヒューズエレメント12A(12B、12C、12D、12E)にて、当該第1ヒューズエレメント12A(12B、12C、12D、12E)の一方側の回路(例えば、二次電池側回路)と他方側の回路(例えば、充電器側回路)とを遮断することができる。よって、ダイオードなどの整流素子を複数設けること無く、過電流や過電圧を確実に防止することができる。したがって、保護回路1を従来よりも簡単な構成で、過電流や過電圧を確実に防止して安全性を向上することができ、加えて良好な製造性とコスト低減を実現することができる。
 以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
 例えば、上記実施形態では、第1,第2ヒューズエレメント、第1,第2電極部、第1,第2導通部または第1,第2接続部の熱特性が互いに異なっているが、これに限られない。第1,第2ヒューズエレメント、第1,第2電極部、第1,第2導通部および/または第1,第2接続部の電気的な導体抵抗値(電気抵抗(Ω))が互いに異なっていてもよい。本構成によっても、第1ヒューズエレメントおよび第2ヒューズエレメントに過電流が流れたとき、又は、保護回路に接続された二次電池に過電圧が印加されたときに、上記第1ヒューズエレメントが上記第2ヒューズエレメントよりも先に遮断されるように構成することができ、これにより上記と同様の効果を奏することができる。
1 保護回路
10 保護素子
11 基板
12A 第1ヒューズエレメント
12B 第1ヒューズエレメント
12C 第1ヒューズエレメント
12D 第1ヒューズエレメント
12d ヒューズエレメント
12E 第1ヒューズエレメント
13A 第2ヒューズエレメント
13B 第2ヒューズエレメント
13C 第2ヒューズエレメント
13D 第2ヒューズエレメント
13d ヒューズエレメント
13E 第2ヒューズエレメント
14 ヒーター
14A ヒーター引き出し電極部
15A 第1電極部
15B 第1電極部
16A 第2電極部
16B 第2電極部
17 第3電極部
17A 引き回し電極部
18A 第1導通部
18B 第1導通部
19A 第2導通部
19B 第2導通部
21 支持体
22 支持体
23 支持体
24 絶縁層
25 はんだ部
26 はんだ部
27 はんだ部
31 第1接続部
32 第2接続部
33 二次電池
34 充電器
35 スイッチング素子

Claims (16)

  1.  直列接続された第1ヒューズエレメントおよび第2ヒューズエレメントと、
     前記第1ヒューズエレメントと前記第2ヒューズエレメントとの間に接続されたヒーターと、
     前記第1ヒューズエレメントの前記第2ヒューズエレメントとは反対側に接続された第1電極部と、
     前記第2ヒューズエレメントの第1ヒューズエレメントとは反対側に接続された第2電極部と、
     前記第1ヒューズエレメントと前記第2ヒューズエレメントとの間に接続され、且つ前記ヒーターと直列接続された第3電極部と、
     を有し、
     前記第1ヒューズエレメントおよび前記第2ヒューズエレメントに過電流が流れたとき、又は、保護回路に接続された二次電池に過電圧が印加されたときに、前記第1ヒューズエレメントが前記第2ヒューズエレメントよりも先に遮断されるように構成されている、保護素子。
  2.  前記第1ヒューズエレメントが、第2ヒューズエレメントの熱特性とは異なる熱特性を有し、
     前記第1ヒューズエレメントの熱特性および前記第2ヒューズエレメントの熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含む、請求項1に記載の保護素子。
  3.  前記第1ヒューズエレメントの長さが前記第2ヒューズエレメントの長さよりも長いか、前記第1ヒューズエレメントの幅方向断面積が前記第2ヒューズエレメントの幅方向断面積よりも小さいか、および/または、前記第1ヒューズエレメントを形成する材料の熱伝導率が前記第2ヒューズエレメントを形成する材料の熱伝導率よりも小さい、請求項2に記載の保護素子。
  4.  前記第1電極部が、第2電極部の熱特性とは異なる熱特性を有し、
     前記第1電極部の熱特性および第2電極部の熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の保護素子。
  5.  前記第1電極部を形成する材料の熱伝導率が、前記第2電極部を形成する材料の熱伝導率よりも小さい、請求項4に記載の保護素子。
  6.  前記第1電極部と外部回路とを導通する第1導通部と、
     前記第2電極部と外部回路を導通する第2導通部と、
     を更に有し、
     前記第1導通部が、前記第2導通部の熱特性とは異なる熱特性を有し、
     前記第1導通部の熱特性および前記第2導通部の熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の保護素子。
  7.  前記第1導通部の幅方向断面積が前記第2導通部の幅方向断面積よりも小さいか、および/または、前記第1導通部を形成する材料の熱伝導率が前記第2導通部を形成する材料の熱伝導率よりも小さい、請求項6に記載の保護素子。
  8.  並列接続された複数の保護素子を備える保護回路であって、
     複数の保護素子を構成する各保護素子は、
     直列接続された第1ヒューズエレメントおよび第2ヒューズエレメントと、
     前記第1ヒューズエレメントと前記第2ヒューズエレメントとの間に接続されたヒーターと、
     前記第1ヒューズエレメントの前記第2ヒューズエレメントとは反対側に接続された第1電極部と、
     前記第2ヒューズエレメントの第1ヒューズエレメントとは反対側に接続された第2電極部と、
     前記第1ヒューズエレメントと前記第2ヒューズエレメントとの間に接続され、且つ前記ヒーターと直列接続された第3電極部と、
     を有し、
     前記複数の保護素子を構成する複数の前記第1ヒューズエレメントが同極に接続されており、
     前記複数の保護素子の各々を構成する前記第1ヒューズエレメントおよび前記第2ヒューズエレメントに過電流が流れたとき、又は、保護回路に接続された二次電池に過電圧が印加されたときに、当該保護素子における前記第1ヒューズエレメントが前記第2ヒューズエレメントよりも先に遮断されるように構成されている、保護回路。
  9.  前記第1ヒューズエレメントが、前記第2ヒューズエレメントの熱特性とは異なる熱特性を有し、
     前記第1ヒューズエレメントの熱特性および前記第2ヒューズエレメントの熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含む、請求項8に記載の保護回路。
  10.  前記第1ヒューズエレメントの長さが前記第2ヒューズエレメントの長さよりも長いか、前記第1ヒューズエレメントの幅方向断面積が前記第2ヒューズエレメントの幅方向断面積よりも小さいか、および/または、前記第1ヒューズエレメントを形成する材料の熱伝導率が、前記第2ヒューズエレメントを形成する材料の熱伝導率よりも大きい、請求項9に記載の保護回路。
  11.  前記第1電極部が、前記第2電極部の熱特性とは異なる熱特性を有し、
     前記第1電極部の熱特性および第2電極部の熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含む、請求項8~10のいずれか1項に記載の保護回路。
  12.  前記第1電極部を形成する材料の熱伝導率が、前記第1電極部を形成する材料の熱伝導率よりも小さい、請求項11に記載の保護回路。
  13.  前記複数の保護素子を構成する各保護素子は、
     前記第1電極部と外部回路とを導通する第1導通部と、
     前記第2電極部と外部回路とを導通する第2導通部と、
     を更に有し、
     前記第1導通部が、前記第2導通部の熱特性とは異なる熱特性を有し、
     前記第1導通部の熱特性および前記第2導通部の熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含む、請求項8~12のいずれか1項に記載の保護回路。
  14.  前記第1導通部の幅方向断面積が前記第2導通部の幅方向断面積よりも小さいか、および/または、前記第1導通部を形成する材料の熱伝導率が前記第2導通部を形成する材料の熱伝導率よりも小さい、請求項13に記載の保護回路。
  15.  複数の前記第1電極部と外部回路との間に配設された複数の第1接続部と、
     複数の前記第2電極部と外部回路との間に配設された複数の第2接続部と、
     を更に備え、
     前記複数の保護素子の各々を構成する前記第1ヒューズエレメントに接続された前記第1接続部は、当該保護素子の前記第2ヒューズエレメントに接続された前記第2接続部の熱特性とは異なる熱特性を有し、
     前記第1接続部の熱特性および前記第2接続部の熱特性は、熱抵抗および熱容量の少なくとも一方を含む、請求項8~14のいずれか1項に記載の保護回路。
  16.  前記第1接続部の長さが前記第2接続部の長さよりも長いか、および/または、前記第1接続部の幅方向断面積が前記第2接続部の幅方向断面積よりも小さい、請求項15に記載の保護回路。
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