保护元件和保护电路的制作方法

文档序号:26010179发布日期:2021-07-23 21:30阅读:65来源:国知局
保护元件和保护电路的制作方法

本发明涉及保护元件和保护电路,例如涉及在二次电池的充放电电路中连接于二次电池与充电器之间的保护元件和保护电路。

本申请基于2018年11月26日在日本提交的特愿2018-220365号主张优先权,这里援引其内容。



背景技术:

以往,保护电路被安装在手机、便携式电脑等搭载有二次电池的各种移动设备中。作为安装有以往的保护电路的移动设备,例如有以下述方式构成的二次电池装置:具有蓄电装置(二次电池)、多个保护电路、以及第1、第2输出端子,前述保护电路分别具有串联连接的两个熔丝元件,前述第1、第2输出端子上连接有外部电路时,从前述蓄电装置向前述外部电路供应的放电电流和从前述外部电路向前述蓄电装置供应的充电电流流动通过前述多个保护电路内串联连接的两个熔丝元件(专利文献1)。

该二次电池装置以下述方式构成:具有一端与熔丝元件彼此的连接点连接的加热器,各加热器的另一端分别与整流元件的一端连接,前述各整流元件的另一端连接有开关元件,如果开关元件导通,则电流通过该开关元件和各整流元件流动至各保护电路的加热器中。此外,该二次电池装置中,在将保护电路的加热器的端子彼此连接的电流通路的途中至少插入有两个整流元件,即使在有短路电流流过、单方的熔丝元件熔断的状态下两个保护电路的加热器的端子间产生电压差,也会有至少一个整流元件存在反向偏压。因此,电流不会从一个保护电路的加热器的端子流入另一保护电路的加热器的端子,不会产生由此导致的残存电流。

此外,作为以往的保护元件,提出了下述保护元件:在作为通电通路的输入源的多个电极间配设有多个熔丝元件,利用被通电的发热体的发热导致的上述熔丝元件的熔断使电流断开。该保护元件中,从上述多个熔丝元件中的特定熔丝元件所连接的特定通电通路进行通电的情况下,其他熔丝元件比上述特定熔丝元件先熔断,以这种方式,构成为上述多个熔丝元件的熔断时间可控。而且以下述方式构成:上述特定熔丝元件所连接的特定电极是上述多个电极中作为肯定有通电的通电通路的输入源的电极,以上述特定熔丝元件的熔断时间比其他熔丝元件的熔断时间长的方式,从各个上述多个熔丝元件至上述发热体的距离存在差别(专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2004-193000号公报

专利文献2:日本特开2010-165685号公报



技术实现要素:

发明所要解决的课题

然而,上述专利文献1的保护电路中,为了作为体系整体来防止过电流,必须安装与多个加热器一一对应的多个整流元件(二极管),装置构成复杂,此外,还存在制造性不算好、制造成本高的问题。

此外,上述专利文献2的保护元件中,设为能够在一个保护元件内确定“肯定最后熔断的熔丝元件”的构成,至少在从该熔丝元件所连接的通电通路有通电的情况下,使其他全部熔丝元件先熔断,从而仅使发热电阻的发热停止,没有以防止并联连接的多个保护电路中的过电流、过电压为课题,此外,过电流、过电压的防止也谈不上充分。

而且,近年来,移动设备的进一步高性能化、高功能化不断推进,因而随着二次电池充电容量的进一步增大,需要能够切实防止过电流、过电压的安全性高的保护电路。

本发明的目的在于,提供能够以比以往简单的装置构成切实防止过电流、过电压并提高安全性、而且能够实现良好的制造性和成本降低的保护元件和保护电路。

用于解决课题的方法

为了达到上述目的,本发明提供以下方案。

[1]一种保护元件,

具有:

串联连接的第1熔丝元件和第2熔丝元件、

连接在前述第1熔丝元件与前述第2熔丝元件之间的加热器、

连接于前述第1熔丝元件的与前述第2熔丝元件相反侧的第1电极部、

连接于前述第2熔丝元件的与第1熔丝元件相反侧的第2电极部、以及

连接在前述第1熔丝元件与前述第2熔丝元件之间、且与前述加热器串联连接的第3电极部,

以下述方式构成:在前述第1熔丝元件和前述第2熔丝元件中有过电流流过时或者连接于保护电路的二次电池被施加了过电压时,前述第1熔丝元件比前述第2熔丝元件先断开。

[2]根据上述[1]所述的保护元件,

前述第1熔丝元件具有与第2熔丝元件的热特性不同的热特性,

前述第1熔丝元件的热特性和前述第2熔丝元件的热特性包括热阻和热容中的至少一方。

[3]根据上述[2]所述的保护元件,

前述第1熔丝元件和前述第2熔丝元件为熔丝元件,

前述第1熔丝元件的长度比前述第2熔丝元件的长度长、前述第1熔丝元件的宽度方向截面积比前述第2熔丝元件的宽度方向截面积小、和/或形成前述第1熔丝元件的材料的热导率比形成前述第2熔丝元件的材料的热导率小。

[4]根据上述[1]~[3]中任一项所述的保护元件,

前述第1电极部具有与第2电极部的热特性不同的热特性,

前述第1电极部的热特性和第2电极部的热特性包括热阻和热容中的至少一方。

[5]根据上述[4]所述的保护元件,形成前述第1电极部的材料的热导率比形成前述第2电极部的材料的热导率小。

[6]根据上述[1]~[5]中任一项所述的保护元件,

进一步具有:

使前述第1电极部与外部电路导通的第1导通部、和

使前述第2电极部与外部电路导通的第2导通部,

前述第1导通部具有与前述第2导通部的热特性不同的热特性,

前述第1导通部的热特性和前述第2导通部的热特性包括热阻和热容中的至少一方。

[7]根据上述[6]所述的保护元件,前述第1导通部的宽度方向截面积比前述第2导通部的宽度方向截面积小、和/或形成前述第1导通部的材料的热导率比形成前述第2导通部的材料的热导率小。

[8]一种保护电路,其为具备并联连接的多个保护元件的保护电路,

构成多个保护元件的各保护元件具有:

串联连接的第1熔丝元件和第2熔丝元件、

连接在前述第1熔丝元件与前述第2熔丝元件之间的加热器、

连接于前述第1熔丝元件的与前述第2熔丝元件相反侧的第1电极部、

连接于前述第2熔丝元件的与第1熔丝元件相反侧的第2电极部、以及

连接在前述第1熔丝元件与前述第2熔丝元件之间、且与前述加热器串联连接的第3电极部,

构成前述多个保护元件的多个前述第1熔丝元件连接于同一极,

以下述方式构成:在分别构成前述多个保护元件的前述第1熔丝元件和前述第2熔丝元件中有过电流流过时或者连接于保护电路的二次电池被施加了过电压时,该保护元件中的前述第1熔丝元件比前述第2熔丝元件先断开。

[9]根据上述[8]所述的保护电路,

前述第1熔丝元件具有与前述第2熔丝元件的热特性不同的热特性,

前述第1熔丝元件的热特性和前述第2熔丝元件的热特性包括热阻和热容中的至少一方。

[10]根据上述[9]所述的保护电路,前述第1熔丝元件的长度比前述第2熔丝元件的长度长、前述第1熔丝元件的宽度方向截面积比前述第2熔丝元件的宽度方向截面积小、和/或形成前述第1熔丝元件的材料的电阻率比形成前述第2熔丝元件的材料的电阻率大。

[11]根据上述[8]~[10]中任一项所述的保护电路,

前述第1电极部具有与前述第2电极部的热特性不同的热特性,

前述第1电极部的热特性和第2电极部的热特性包括热阻和热容中的至少一方。

[12]根据上述[11]所述的保护电路,形成前述第1电极部的材料的热导率比形成前述第1电极部的材料的热导率小。

[13]根据上述[8]~[12]中任一项所述的保护电路,

构成前述多个保护元件的各保护元件进一步具有:

使前述第1电极部与外部电路导通的第1导通部、和

使前述第2电极部与外部电路导通的第2导通部,

前述第1导通部具有与前述第2导通部的热特性不同的热特性,

前述第1导通部的热特性和前述第2导通部的热特性包括热阻和热容中的至少一方。

[14]根据上述[13]所述的保护电路,前述第1导通部的宽度方向截面积比前述第2导通部的宽度方向截面积小、和/或形成前述第1导通部的材料的热导率比形成前述第2导通部的材料的热导率小。

[15]根据上述[8]~[14]中任一项所述的保护电路,

进一步具备:

配设在多个前述第1导通部与前述外部电路之间的多个第1连接部、和配设在多个前述第2导通部与前述外部电路之间的多个第2连接部,

分别与前述多个保护元件的前述第1导通部连接的前述第1连接部具有不同于与该保护元件的前述第2导通部连接的前述第2连接部的热特性不同的热特性,

前述第1连接部的热特性和前述第2连接部的热特性包括热阻和热容中的至少一方。

[16]根据上述[15]所述的保护电路,前述第1连接部的长度比前述第2连接部的长度长、和/或前述第1连接部的宽度方向截面积比前述第2连接部的宽度方向截面积小。

发明效果

根据本发明,能够以比以往简单的装置构成切实防止过电流、过电压并提高安全性,而且能够实现良好的制造性和成本降低。

附图说明

[图1]图1为概要性显示本发明第1实施方式涉及的保护元件的构成的平面图。

[图2]图2为图1的切割线ii-ii处的保护元件的截面图。

[图3]图3为概要性显示本发明第2实施方式涉及的保护元件的构成的平面图。

[图4]图4为概要性显示本发明第3实施方式涉及的保护元件的构成的平面图。

[图5]图5为图4的切割线v-v处的保护元件的截面图。

[图6]图6为概要性显示本发明第4实施方式涉及的保护元件的构成的平面图。

[图7]图7为概要性显示本发明第5实施方式涉及的保护元件的构成的平面图。

[图8]图8为概要性显示本发明第6实施方式涉及的保护元件的构成的平面图。

[图9]图9为图8的切割线ix-ix处的保护元件的截面图。

[图10]图10为概要性显示本发明第7实施方式涉及的保护元件的构成的平面图。

[图11]图11为图10的切割线xi-xi处的保护元件的截面图。

[图12]图12为概要性显示本发明第8实施方式涉及的保护电路的构成的平面图。

[图13]图13为对图12的保护电路的动作进行说明的电路图,显示的是断开动作前的状态。

[图14]图14为对图12的保护电路的动作进行说明的电路图,显示的是断开动作后的状态。

具体实施方式

以下,参照附图详细地对本发明的实施方式进行说明。

[保护元件的构成]

图1为概要性显示本发明第1实施方式涉及的保护元件的构成的平面图,图2为图1的切割线ii-ii处的保护元件的截面图。

如图1和图2所示,保护元件10具有基板11、在基板11上串联连接的第1熔丝元件12a和第2熔丝元件13a、连接在第1熔丝元件12a与第2熔丝元件13a之间的加热器14、连接于第1熔丝元件12a的与第2熔丝元件13a相反侧的第1电极部15a、连接于第2熔丝元件13a的与第1熔丝元件12a相反侧的第2电极部16a、连接在第1熔丝元件12a与第2熔丝元件13a之间且与加热器14串联连接的第3电极部17、使第1电极部15a与外部电路导通的第1导通部18a、以及使第2电极部16a与外部电路导通的第2导通部19a。而且,该保护元件10以下述方式构成:在第1熔丝元件12a和第2熔丝元件13a中有过电流流过时或者连接于保护电路的二次电池(参照图13、图14)被施加了过电压时,第1熔丝元件12a比第2熔丝元件13a先断开。对于连接于保护电路的二次电池被施加了过电压时的构成和动作,在下文中进行描述。

基板11只要是具有绝缘性的材质的基板即可,没有特别限制,例如除了陶瓷基板、玻璃环氧基板那样的在印刷配线基板中使用的基板以外,还可以使用玻璃基板、树脂基板、绝缘处理金属基板等。需说明的是,其中,作为耐热性优异、导热性好的绝缘基板的陶瓷基板是优选的。

第1熔丝元件12a和第2熔丝元件13a在本实施方式中一体形成,隔着三个导电性的支撑体21、22、23,被第1电极部15a、第2电极部16a和第3电极部17支撑。

第1熔丝元件12a和第2熔丝元件13a也可以由不同的构件构成。此外,第1熔丝元件12a和第2熔丝元件13a的形状是薄片状,但不限定为这种情况,也可以为棒状。

第1熔丝元件12a具有与第2熔丝元件13a的热特性不同的热特性,第1熔丝元件12a的热特性和第2熔丝元件13a的热特性包括热阻和热容中的至少一方。热阻(k/w)的意思是传热容易度,热阻越大则越难传热(热阻[k/w]=长度[m]/{截面积[m2]×热导率[w/(m·k)]})。此外,热容(j/k)的意思是使单位温度上升所必需的热量、即温度变化的容易度,热容越大则温度越难变化。因此,优选例如(1)第1熔丝元件12a的热阻比第2熔丝元件13a的热阻大、(2)第1熔丝元件12a的热容比第2熔丝元件13a的热容小、或(3)满足上述(1)~(2)双方。

具体地,第1熔丝元件12a和第2熔丝元件13a例如具有薄片形状。本实施方式中,第1熔丝元件12a的长度比第2熔丝元件13a的长度长。这种情况下,第1熔丝元件12a的热阻比第2熔丝元件13a的热阻大,因此在第1熔丝元件12a和第2熔丝元件13a中有过电流流过时,第1熔丝元件12a比第2熔丝元件13a先断开。

构成第1熔丝元件12a和第2熔丝元件13a的材料可以使用以往作为熔断材料使用的各种低熔点金属。作为低熔点金属,可以列举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。构成第1熔丝元件12a和第2熔丝元件13a的材料优选是相同的,也可以是不同的。

加热器14配置在基板11上,而且配置在第3电极部17的正下方。加热器14与第3电极部17之间配置有绝缘层24。加热器14的一个端部与加热器引出电极部14a连接,另一端部通过迂回电极部17a与第3电极部17连接。

加热器14例如可以通过下述方法形成:涂布包含氧化钌、炭黑等导电材料、以及水玻璃等无机系粘合剂、热固性树脂等有机系粘合剂的电阻膏,并根据需要进行烧成。此外,作为加热器14,可以经印刷、镀敷、蒸镀、溅射工序形成氧化钌、炭黑等的薄膜,也可以通过这些膜的粘贴、层叠等来形成。

第1电极部15a、第2电极部16a和第3电极部17分别是熔融的第1熔丝元件12a或第2熔丝元件13a会发生流入的电极。构成该第1电极部15a、第2电极部16a和第3电极部17的材料没有特别限制,可列举与熔融状态的第1熔丝元件12a或第2熔丝元件13a润湿性良好的金属。例如作为构成第1电极部15a、第2电极部16a和第3电极部17的材料,可以使用铜等金属单质、至少表面由ag、ag-pt、ag-pd、au等形成的材料。第1电极部15a和第2电极部16a分别隔着焊锡部25、26与后述第1连接部和第2连接部连接。此外,第3电极部17隔着焊锡部27与图中未显示的第3连接部连接。作为构成加热器引出电极部14a和迂回电极部17a的材料,与第1电极部15a、第2电极部16a和第3电极部17同样地,可以使用铜等金属单质、至少表面由ag、ag-pt、ag-pd、au等形成的材料。此外,加热器引出电极部14a隔着焊锡部27与后述开关元件连接。

第1导通部18a和第2导通部19a例如为通孔,是在基板11中形成的贯穿孔的内周面填充导体而形成的。作为构成第1导通部18a和第2导通部19a的材料,可列举银、铜、钨或它们的合金等。第1导通部18a和第2导通部19a只要是可与外部电路导通的构成即可,也可以为除了通孔以外的构成。此外,保护元件10也可以为没有第1导通部18a和第2导通部19a的构成。

图3为概要性显示本发明第2实施方式涉及的保护元件的构成的平面图。第2实施方式涉及的保护元件中,第1、第2熔丝元件的构成是不同的,除此以外与第1实施方式涉及的保护元件是同样的,因而省略了重复部分的说明,以下对不同的部分进行说明。

如图3所示,第2实施方式中,第1熔丝元件12b的宽度可以比第2熔丝元件13b的宽度小。这种情况下,第1熔丝元件12b的宽度方向截面积比第2熔丝元件13b的宽度方向截面积小、第1熔丝元件12b的热阻比第2熔丝元件13b的热阻大,因此在第1熔丝元件12b和第2熔丝元件13b中有过电流流过时或者连接于保护电路的二次电池被施加了过电压时,第1熔丝元件12b比第2熔丝元件13b先断开。

第1熔丝元件12b的长度与第2熔丝元件13b的长度是相同的,但不限定为这种情况,第1熔丝元件12b的长度也可以比第2熔丝元件13b的长度长。由此,可以进一步使第1熔丝元件12b的热阻比第2熔丝元件13b的热阻更大。

图4为概要性显示本发明第3实施方式涉及的保护元件的构成的平面图,图5为图4的切割线v-v处的保护元件的截面图。第3实施方式涉及的保护元件中,第1、第2熔丝元件的构成是不同的,除此以外与第1实施方式涉及的保护元件是同样的。

如图4和图5所示,第3实施方式中,第1熔丝元件12c的厚度可以比第2熔丝元件13c的厚度小。第1熔丝元件12c的厚度例如为0.1mm,第2熔丝元件13c的厚度例如为0.2mm。本构成中也同样,第1熔丝元件12c的宽度方向截面积比第2熔丝元件13c的宽度方向截面积小、第1熔丝元件12c的热阻比第2熔丝元件13c的热阻大,因此,在第1熔丝元件12c和第2熔丝元件13c中有过电流流过时或者连接于保护电路的二次电池被施加了过电压时,第1熔丝元件12c比第2熔丝元件13c先断开。

第1熔丝元件12c的长度与第2熔丝元件13c的长度是相同的,但不限定为这种情况,第1熔丝元件12c的长度也可以比第2熔丝元件13c的长度长。此外,第1熔丝元件12c的宽度与第2熔丝元件13c的宽度是相同的,但不限定为这种情况,第1熔丝元件12c的宽度也可以比第2熔丝元件13c的宽度小。由此,可以进一步使第1熔丝元件12c的热阻比第2熔丝元件13c的热阻更大。

图6为概要性显示本发明第4实施方式涉及的保护元件的构成的平面图。第4实施方式涉及的保护元件中,第1、第2熔丝元件的构成是不同的,除此以外与第1实施方式涉及的保护元件是同样的。

如图6所示,第4实施方式中,第1熔丝元件12d具有多个形状相同的熔丝元件12d,第2熔丝元件13d具有多个形状相同的熔丝元件13d,进一步,构成第1熔丝元件12d的熔丝元件的数量可以比构成第2熔丝元件13d的熔丝元件的数量少。本构成中也同样,多个熔丝元件12d的宽度方向截面积的合计比多个熔丝元件13d的宽度方向截面积的合计小、第1熔丝元件12d的热阻比第2熔丝元件13d的热阻大,因此,在第1熔丝元件12d和第2熔丝元件13d中有过电流流过时或者连接于保护电路的二次电池被施加了过电压时,第1熔丝元件12d比第2熔丝元件13d先断开。

第1熔丝元件12d的长度与第2熔丝元件13d的长度是相同的,但不限定为这种情况,第1熔丝元件12d的长度也可以比第2熔丝元件13d的长度长。此外,构成第1熔丝元件12d的熔丝元件12d的宽度与构成第2熔丝元件13d的熔丝元件13d的宽度是相同的,但不限定为这种情况,熔丝元件12d的宽度也可以比熔丝元件13d的宽度小。进一步,第1熔丝元件12d的厚度也可以比第2熔丝元件13d的厚度小。由此,可以进一步使第1熔丝元件12d的热阻比第2熔丝元件13d的热阻更大。

图7为概要性显示本发明第5实施方式涉及的保护元件的构成的平面图。第5实施方式涉及的保护元件中,第1、第2熔丝元件的构成是不同的,除此以外与第1实施方式涉及的保护元件是同样的。

如图7所示,本第5实施方式中,形成第1熔丝元件12e的材料的热导率可以比形成第2熔丝元件13e的材料的热导率小。本构成中也同样,第1熔丝元件12e的热阻比第2熔丝元件13e的热阻大,因此,在第1熔丝元件12e和第2熔丝元件13e中有过电流流过时或者连接于保护电路的二次电池被施加了过电压时,第1熔丝元件12e比第2熔丝元件13e先断开。

第1熔丝元件12e的长度与第2熔丝元件13e的长度是相同的,但不限定为这种情况,第1熔丝元件12e的长度也可以比第2熔丝元件13e的长度长。此外,第1熔丝元件12e的宽度与第2熔丝元件13e的宽度是相同的,但不限定为这种情况,第1熔丝元件12e的宽度也可以比第2熔丝元件13e的宽度小。进一步,第1熔丝元件12e的厚度也可以比第2熔丝元件13e的厚度小。由此,可以进一步使第1熔丝元件12e的热阻比第2熔丝元件13e的热阻更大。

以这种方式,优选第1熔丝元件12a~12e和第2熔丝元件13a~13e是熔丝元件,且第1熔丝元件12a的长度比第2熔丝元件13a的长度长、第1熔丝元件12b(12c、12d)的截面积比第2熔丝元件13b(13c、13d)的截面积小、和/或形成第1熔丝元件12e的材料的热导率比形成第2熔丝元件13e的材料的热导率小。由此,在第1熔丝元件12a(12b、12c、12d、12e)和第2熔丝元件13a(13b、13c、13d、13e)中有过电流流过时或者连接于保护电路的二次电池被施加了过电压时,第1熔丝元件12a(12b、12c、12d、12e)切实地比第2熔丝元件13a(13b、13c、13d、13e)先断开,能够利用极为简单的构成进一步提高安全性。

图8为概要性显示本发明第6实施方式涉及的保护元件的构成的平面图,图9为图8的切割线ix-ix处的保护元件的截面图。第6实施方式涉及的保护元件中,第1、第2电极部的构成是不同的,除此以外与第1实施方式涉及的保护元件是同样的。

如图8和图9所示,本第6实施方式中,第1电极部15b具有与第2电极部16b的热特性不同的热特性,第1电极部15b的热特性和第2电极部16b的热特性可以包括热阻和热容中的至少一方。例如优选(1)第1电极部15b的热阻比第2电极部16b的热阻大、(2)第1电极部15b的热容比第2电极部16b的热容小、或(3)满足上述(1)~(2)双方。第1电极部15b和第2电极部16b的热特性的意思与在上述第1实施方式中说明的第1、第2熔丝元件的热特性的意思是同样的。

本实施方式中,形成第1电极部15b的材料的热导率比形成第2电极部16b的材料的热导率小。这种情况下,第1电极部15b的热阻比第2电极部16b的热阻大,因此,在第1熔丝元件12a和第2熔丝元件13a中有过电流流过时,第1熔丝元件12a比第2熔丝元件13a先断开,能够利用极为简单的构成进一步提高安全性。

图10为概要性显示本发明第7实施方式涉及的保护元件的构成的平面图,图11为图10的切割线xi-xi处的保护元件的截面图。第7实施方式涉及的保护元件中,第1、第2导通部的构成是不同的,除此以外与第1实施方式涉及的保护元件是同样的。

如图10和图11所示,第6实施方式中,第1导通部18b具有与第2导通部19b的热特性不同的热特性,第1导通部18b的热特性和第2导通部19b的热特性可以包括热阻和热容中的至少一方。例如优选(1)第1导通部18b的热阻比第2导通部19b的热阻大、(2)第1导通部18b的热容比第2导通部19b的热容小、或(3)满足上述(1)~(2)双方。第1导通部18b和第2导通部19b的热特性的意思与在上述第1实施方式中说明的第1、第2熔丝元件的热特性的意思是同样的。

本实施方式中,第1导通部18b的宽度比第2导通部19b的宽度小。这种情况下,第1导通部18b的宽度方向截面积比第2导通部19b的宽度方向截面积小、第1导通部18b的热阻比第2导通部19a的热阻大,因此,在第1熔丝元件12a和第2熔丝元件13a中有过电流流过时,第1熔丝元件12a比第2熔丝元件13a先断开。

此外,形成第1导通部18b的材料的热导率也可以比形成第2导通部19b的材料的热导率小。由此,可以进一步使第1导通部18b的热阻比第2导通部19b的热阻更大。形成第1导通部18b的材料的热导率比形成第2导通部19b的材料的热导率小的情况下,优选第1导通部18b的宽度比第2导通部19b的宽度小,也可以与第2导通部19b的宽度相同。

以这种方式,通过使第1导通部18b的宽度方向截面积比第2导通部19b的宽度方向截面积小、和/或形成第1导通部18b的材料的热导率比形成第2导通部19b的材料的热导率小,在第1熔丝元件12a和第2熔丝元件13a中有过电流流过时,第1熔丝元件12a切实地比第2熔丝元件13a先断开,能够利用极为简单的构成进一步提高安全性。

[保护电路的构成]

图12为概要性显示本发明第8实施方式涉及的保护电路的构成的平面图。本第8实施方式中,列举保护电路具备多个上述第1实施方式的保护元件10的情况为例进行说明。

如图12所示,保护电路1进一步具备并联连接的多个保护元件10、10、10、配设在多个第1电极部15a、15a、15a与外部电路之间的多个第1连接部31、31、31、以及配设在多个第2电极部16a、16a、16a与外部电路之间的多个第2连接部32、32、32。

第1连接部31、31、31分别隔着多个焊锡部25、25、25与第1电极部15a、15a、15a连接。此外,第2连接部32、32、32分别隔着多个焊锡部26、26、26与第2电极部16a、16a、16a连接。多个第1连接部31、31、31和多个第2连接部32、32、32例如是安装在基板上的电路图形。作为构成多个第1连接部31、31、31和多个第2连接部32、32、32的材料没有特别限制,可列举例如铜或铜合金。

以下述方式构成:构成多个保护元件10、10、10的多个第1熔丝元件12a、12a、12a连接于同一极,在分别构成多个保护元件10、10、10的第1熔丝元件12a和第2熔丝元件13a中有过电流流过时,该保护元件中的第1熔丝元件12a比第2熔丝元件13a先断开。

此外,本实施方式中,与分别构成多个保护元件10、10、10的第1熔丝元件12a连接的第1连接部31具有不同于与该保护元件10的第2熔丝元件13a连接的第2连接部32的热特性不同的热特性。而且,优选第1连接部31的热特性和第2连接部32的热特性包括热阻和热容中的至少一方。例如优选(1)第1连接部31的热阻比第2连接部32的热阻大、(2)第1连接部31的热容比第2连接部32的热容小、或(3)满足上述(1)~(2)双方。第1连接部31和第2连接部32的热特性的意思与在上述第1实施方式中说明的第1、第2熔丝元件的热特性的意思是同样的。

本实施方式中,多个第1连接部31、31、31的宽度比多个第2连接部32、32、32的宽度小。这种情况下,第1连接部31的宽度方向截面积比第2连接部32的宽度方向截面积小、第1连接部31的热阻比第2连接部32的热阻大,因此,在第1熔丝元件12a和第2熔丝元件13a中有过电流流过时或者连接于保护电路的二次电池被施加了过电压时,第1熔丝元件12a比第2熔丝元件13a先断开。

此外,如上述那样,第1连接部31隔着焊锡部25、且隔着上述通孔、上述贯穿孔而与第1电极部15a连接,有时会由于焊锡部25的形状、材料而对第1连接部31的热特性产生影响,因而设为第1连接部31的热特性可以包括焊锡部25等接合构件的热特性。同样地,设为第2连接部32的热特性可以包括焊锡部26等接合构件的热特性。接合构件的热特性的意思与在上述第1实施方式中说明的第1、第2熔丝元件的热特性的意思是同样的。

图13和图14为对图12的保护电路1的动作进行说明的电路图,图13显示的是断开动作前的状态,图14显示的是断开动作后的状态。

保护电路1中,如图13所示,例如多个第1连接部31、31、31隔着外部电路与并联连接点a连接、且与二次电池33、33的正极连接。此外,多个第2连接部32、32、32隔着外部电路与并联连接点b连接、且与充电器34的正极连接。与第3电极部17连接的加热器14分别与例如二次电池33、33的负极和充电器34的负极双方连接。多个第3电极部17的下游侧设有fet等开关元件35。即,位于多个第3电极部的下游侧的加热器14在一个端部隔着加热器引出电极部14a与开关元件35连接、另一端部隔着迂回电极部17a和第3电极部17而与第1熔丝元件12a和第2熔丝元件13a连接。

二次电池33、33充电时,从充电器34经由外部电路向二次电池33、33供应电力。此外,二次电池放电时,从二次电池33、33向外部电路供应电力。以这种方式,二次电池33、33充电时和放电时均向第1熔丝元件12a和第2熔丝元件13a双方供应相同的电力。

二次电池33、33充电时或放电时,在出于某种原因而产生过电流或过电压的情况下,因为第1连接部31的热阻比第2连接部32的热阻大,所以,如图14所示,第1熔丝元件12a比第2熔丝元件13a先断开。通过在多个保护元件10、10、10的全部保护元件中第1熔丝元件12a比第2熔丝元件13a先断开,二次电池33侧的电路与充电器34侧的电路分离。由此,电流不会经由加热器14发生逆流,无需在多个保护元件10、10、10与开关元件35之间设置二极管等整流元件。

本实施方式中,多个第1连接部31、31、31的长度与多个第2连接部32、32、32的长度是相同的,但不限定为这种情况,多个第1连接部31、31、31的长度也可以与多个第2连接部32、32、32的长度不同。由此,可以进一步使第1连接部31的热阻比第2连接部32的热阻更大。

此外,本实施方式中,多个第1连接部31、31、31的宽度与多个第2连接部32、32、32的宽度是不同的,但不限定为这种情况。多个第1连接部31、31、31的宽度与多个第2连接部32、32、32的宽度相同的情况下,多个第1连接部31、31、31的长度也可以与多个第2连接部32、32、32的长度不同。

此外,保护电路1还可以具有连接于各二次电池33、33且连接于开关元件35的、图中未显示的检测元件。该检测元件始终监测是否形成了高电压状态、特别是过电压,在形成高电压状态的情况下向开关元件35输出控制信号。这种情况下,开关元件35根据控制信号使加热器14中流过来自二次电池33的电流,从而使该加热器14发热。由此,第1熔丝元件12a比第2熔丝元件13a先被熔断。

以这种方式,通过使第1连接部31的长度比第2连接部32的长度长、和/或第1连接部31的宽度方向截面积比第2连接部32的宽度方向截面积小,在第1熔丝元件12a和第2熔丝元件13a中有过电流流过时或者连接于保护电路1的二次电池33被施加了过电压时,第1熔丝元件12a切实地比第2熔丝元件13a先断开,能够利用极为简单的构成进一步提高安全性。

本实施方式中,保护电路1具备上述第1实施方式的保护元件10,但不限定为这种情况,也可以具备上述第2~第7实施方式的保护元件。这种情况下也可以使设于各保护元件的第1熔丝元件的热阻比第2熔丝元件的热阻大。

此外,本实施方式中,在保护电路1中,第1连接部31的热特性与第2连接部32的热特性不同,但不限定为这种情况,保护元件10具有上述第1~第7实施方式的构成的情况下,第1连接部31的热特性也可以与第2连接部32的热特性相同。例如,可以是多个第1连接部31、31、31的宽度方向截面积与多个第2连接部32、32、32的宽度方向截面积相同,此外,也可以是多个第1连接部31、31、31的热导率与多个第2连接部32、32、32的热导率相同。

如上所述,根据上述实施方式,以在第1熔丝元件12a(12b、12c、12d、12e)和第2熔丝元件13a(13b、13c、13d、13e)中有过电流流过时或者连接于保护电路1的二次电池33被施加了过电压时,第1熔丝元件12a(12b、12c、12d、12e)比第2熔丝元件13a(13b、13c、13d、13e)先断开的方式构成,因而能够利用第1熔丝元件12a(12b、12c、12d、12e)使该第1熔丝元件12a(12b、12c、12d、12e)一侧的电路和另一侧的电路断开。因此,形成具备并联连接的多个保护元件10的保护电路的情况下,通过将构成多个保护元件10的多个第1熔丝元件12a(12b、12c、12d、12e)连接于同极,能够不设置二极管等整流元件而切实防止过电流、过电压。因此,能够以比以往简单的构成使保护元件10切实防止过电流、过电压并提高安全性,而且能够实现良好的制造性和成本降低。

此外,根据上述实施方式,具备并联连接的多个保护元件10的保护电路中,构成多个保护元件10的多个第1熔丝元件12a连接于同一极,以在分别构成多个保护元件10的第1熔丝元件12a(12b、12c、12d、12e)和第2熔丝元件13a(13b、13c、13d、13e)中有过电流流过时或者连接于保护电路1的二次电池33被施加了过电压时,该保护元件中的第1熔丝元件12a(12b、12c、12d、12e)比第2熔丝元件13a(13b、13c、13d、13e)先断开的方式构成,因而能够利用第1熔丝元件12a(12b、12c、12d、12e),使该第1熔丝元件12a(12b、12c、12d、12e)一侧的电路(例如二次电池侧电路)和另一侧的电路(例如充电器侧电路)断开。因此,能够在不设置多个二极管等整流元件的情况下切实防止过电流、过电压。因此,能够以比以往简单的构成使保护电路1切实防止过电流、过电压并提高安全性,而且能够实现良好的制造性和成本降低。

以上对本发明的实施方式进行了详述,但本发明不受上述实施方式的限定,在权利要求书中记载的本发明宗旨的范围内,可以有各种变形、变更。

例如,上述实施方式中,第1、第2熔丝元件、第1、第2电极部、第1、第2导通部或第1、第2连接部的热特性互不相同,但不限定为这种情况。也可以是第1、第2熔丝元件、第1、第2电极部、第1、第2导通部和/或第1、第2连接部的导体电阻值(电阻(ω))互不相同。利用本构成,也能够以在第1熔丝元件和第2熔丝元件中有过电流流过时或者连接于保护电路的二次电池被施加了过电压时上述第1熔丝元件比上述第2熔丝元件先断开的方式构成,由此能够实现与上述同样的效果。

符号说明

1保护电路

10保护元件

11基板

12a第1熔丝元件

12b第1熔丝元件

12c第1熔丝元件

12d第1熔丝元件

12d熔丝元件

12e第1熔丝元件

13a第2熔丝元件

13b第2熔丝元件

13c第2熔丝元件

13d第2熔丝元件

13d熔丝元件

13e第2熔丝元件

14加热器

14a加热器引出电极部

15a第1电极部

15b第1电极部

16a第2电极部

16b第2电极部

17第3电极部

17a迂回电极部

18a第1导通部

18b第1导通部

19a第2导通部

19b第2导通部

21支撑体

22支撑体

23支撑体

24绝缘层

25焊锡部

26焊锡部

27焊锡部

31第1连接部

32第2连接部

33二次电池

34充电器

35开关元件

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