JP4637001B2 - Protection element and battery pack provided with the protection element - Google Patents
Protection element and battery pack provided with the protection element Download PDFInfo
- Publication number
- JP4637001B2 JP4637001B2 JP2005315495A JP2005315495A JP4637001B2 JP 4637001 B2 JP4637001 B2 JP 4637001B2 JP 2005315495 A JP2005315495 A JP 2005315495A JP 2005315495 A JP2005315495 A JP 2005315495A JP 4637001 B2 JP4637001 B2 JP 4637001B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- point metal
- melting point
- low melting
- resistance
- battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Fuses (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Description
本発明は、主としてパック電池に使用されて電池を保護する保護素子と、この保護素子を備えるパック電池に関する。 The present invention relates to a protection element that is mainly used for a battery pack and protects the battery, and a battery pack including the protection element.
パック電池は、電池が異常な状態で充放電されるのを防止するために、電池と直列に保護素子を接続している。この用途に使用される保護素子は開発されている（特許文献１参照）。この保護素子は、電池が異常な状態で充放電されるときに電流を遮断する。異常時に電池の電流を遮断するために、保護素子は過電流のジュール熱に加熱されて溶断する低融点金属のヒューズを内蔵する。さらに、電池が過充電される等の異常時に、ヒューズを短時間で溶断する加熱抵抗を備える。加熱抵抗は、通電される電流によるジュール熱で加熱される。加熱された加熱抵抗は、低融点金属のヒューズを加熱して溶断する。加熱抵抗が、低融点金属のヒューズに熱結合されているからである。 The pack battery has a protective element connected in series with the battery in order to prevent the battery from being charged and discharged in an abnormal state. A protective element used for this purpose has been developed (see Patent Document 1). This protective element cuts off the current when the battery is charged and discharged in an abnormal state. In order to cut off the battery current in the event of an abnormality, the protective element has a built-in low-melting-point metal fuse that is heated by overcurrent Joule heat and blows. Furthermore, a heating resistor is provided that blows the fuse in a short time in the event of an abnormality such as overcharging of the battery. The heating resistor is heated by Joule heat generated by an energized current. The heated heating resistor heats and melts the low melting point metal fuse. This is because the heating resistance is thermally coupled to the low melting point metal fuse.
保護素子は、図１の回路図でパック電池に内蔵される。この回路図に示すように、保護素子９２のヒューズ９５は、電池９１と直列に接続される。したがって、ヒューズ９５が熱で溶断されると、電池９１の電流は遮断される。ヒューズ９５は過電流が流れると、ジュール熱に加熱されて溶断される。溶断したヒューズ９５は、電池９１の電流を遮断する。また、図の回路図の保護素子９２は、加熱抵抗９４でヒューズ９５を加熱して溶断する。加熱抵抗９４は、ＦＥＴ等のスイッチング素子９３に接続されて、スイッチング素子９３で通電が制御される。スイッチング素子９３は制御回路９６でオンオフに制御される。制御回路９６は、電池９１の異常を検出して、スイッチング素子９３をオンオフに切り換える。電池９１が異常な状態、たとえば過充電される状態になると、制御回路９６はスイッチング素子９３をオンに切り換える。オン状態のスイッチング素子９３は、加熱抵抗９４に通電させる。通電する加熱抵抗９４はジュール熱で加熱されて、低融点金属のヒューズ９５を溶断する。
加熱抵抗の発生熱は、供給電圧の２乗に比例して大きくなる。したがって、加熱抵抗は供給電圧が高くなると、発生熱量が大幅に変動する。たとえば、図１に示すように、４個の電池９１を直列に接続しているパック電池は、３つの電池９１がショートして、ひとつの電池９１が過充電になったとき、１本の電池９１で加熱抵抗９４を加熱してヒューズ９５を溶断する必要がある。また、４つの電池９１の全てが過充電されて、加熱抵抗９４を加熱するときには、４本の電池電圧が加熱抵抗９４に過大な加熱電流を流すことになる。すなわち、この構造のパック電池は、１本の電池９１で加熱抵抗９４を加熱してヒューズ９５を溶断できるように設計する必要がある。このため、複数の電池による高い電圧が加熱抵抗９４に加えられて加熱電流が流れると、加熱電流は極めて大きくなる。
The heat generated by the heating resistance increases in proportion to the square of the supply voltage. Therefore, the amount of heat generated from the heating resistor varies greatly as the supply voltage increases. For example, as shown in FIG. 1, a battery pack in which four
たとえば、図１に示すように電池を４直列に接続するパック電池は、３本の電池がショートして１本の電池で加熱電流を流すときと、４本の電池で加熱電流を流すときでは、加熱電流が４倍も変化する。このため、加熱抵抗に大電流が流れるときに、ヒューズが溶断される前に加熱抵抗が焼損されると、加熱抵抗でヒューズを溶断できなくなる問題点がある。 For example, as shown in FIG. 1, in a battery pack in which four batteries are connected in series, when three batteries are short-circuited and a heating current is passed by one battery, and when a heating current is passed by four batteries, The heating current changes by a factor of four. For this reason, when a large current flows through the heating resistor, if the heating resistor is burned out before the fuse is blown, there is a problem that the fuse cannot be blown by the heating resistor.
本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、パック電池に内蔵する電池電圧が大幅に変動しても、加熱抵抗でヒューズを確実に溶断できる保護素子とこの保護素子を備えるパック電池を提供することにある。 The present invention has been developed for the purpose of solving such drawbacks. An important object of the present invention is to provide a protective element capable of reliably fusing a fuse with a heating resistor even when the battery voltage built in the battery pack fluctuates greatly, and a pack battery including the protective element.
本発明の保護素子は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
保護素子２は、加熱すると溶断される低融点金属５と、この低融点金属５に熱結合されて、通電される電流で発生するジュール熱で低融点金属５を加熱する加熱抵抗４とを備える。加熱抵抗４は、電気抵抗が異なると共に、焼損される供給電圧が異なる複数の抵抗素子７を並列に接続したものとしている。
本明細書において、加熱抵抗が焼損されるとは、加熱抵抗の電気抵抗が極めて大きくなって実質的に電流がほとんど流れなくなる状態（場合によっては、切れることもある）を意味するものとする。
The protection element of the present invention has the following configuration in order to achieve the above-described object.
The
In this specification, the heating resistance is burned out means that the electrical resistance of the heating resistance is extremely large and substantially no current flows (may be cut off in some cases).
本発明の保護素子２は、抵抗素子７を並列に接続してなる加熱抵抗４の一端を、低融点金属５の中間に接続することができる。
The
本発明のパック電池は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
パック電池は、電池１と、この電池１に直列に接続してなる保護素子２とを備える。保護素子２は、加熱すると溶断される低融点金属５と、この低融点金属５に熱結合されて、通電される電流で発生するジュール熱で低融点金属５を加熱する加熱抵抗４とを備える。さらに、保護素子２は、加熱抵抗４を、電気抵抗が異なると共に、焼損される供給電圧が異なる複数の抵抗素子７を並列に接続したものとしている。
The battery pack of the present invention has the following configuration in order to achieve the aforementioned object.
The battery pack includes a battery 1 and a
本発明のパック電池は、抵抗素子７を並列に接続してなる加熱抵抗４の一端を、低融点金属５の中間に接続することができる。
In the battery pack of the present invention, one end of the
本発明の保護素子とパック電池は、パック電池に内蔵する電池電圧が大幅に変動しても、加熱抵抗でヒューズを確実に溶断できる特長がある。それは、本発明の保護素子が、通電される電流で発生するジュール熱で低融点金属を加熱する加熱抵抗を、電気抵抗が異なり、焼損される供給電圧が異なる複数の抵抗素子を並列に接続したものとしており、本発明のパック電池がこの保護素子を備えているからである。この構造の保護素子は、供給電圧が低い状態では、電気抵抗の小さい抵抗素子が低融点金属を加熱して溶断する。また、供給電圧が高い状態では、低抵抗な抵抗素子は消費電力と発熱量が大きくなって焼損されるが、電気抵抗の大きい抵抗素子は焼損されることなく、消費電力と発熱量が大きくなって、低融点金属を加熱して溶断する。すなわち、供給電圧が低い状態では、低抵抗な抵抗素子が低融点金属を加熱して溶断し、供給電圧が高くなると、低抵抗な抵抗素子は焼損されるが、高抵抗な抵抗素子で低融点金属を加熱して溶断する。したがって、本発明の保護素子とこの保護素子を備えるパック電池は、加熱抵抗に供給される電圧が大幅に変化しても、低融点金属を加熱して確実に溶断できる。 The protection element and the battery pack of the present invention have a feature that the fuse can be surely blown by the heating resistance even when the battery voltage built in the battery pack fluctuates greatly. The protection element of the present invention has a heating resistor that heats a low-melting-point metal by Joule heat generated by an energized current, and a plurality of resistance elements having different electrical resistances and different supply voltages to be burned are connected in parallel. This is because the battery pack of the present invention includes this protective element. In the protection element having this structure, in a state where the supply voltage is low, the resistance element having a small electric resistance heats the low melting point metal and blows out. In addition, when the supply voltage is high, the resistance element with low resistance increases in power consumption and heat generation, and burns out, but the resistance element with high electrical resistance does not burn out and increases in power consumption and heat generation. Then, the low melting point metal is heated and melted. That is, when the supply voltage is low, the low-resistance resistance element heats and melts the low-melting point metal, and when the supply voltage is high, the low-resistance resistance element is burned out, but the high-resistance resistance element has a low melting point. Heat and melt the metal. Therefore, the protection element of the present invention and the battery pack including this protection element can reliably melt the low melting point metal by heating even if the voltage supplied to the heating resistor changes significantly.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための保護素子とこの保護素子を備えるパック電池を例示するものであって、本発明は保護素子とパック電池を以下のものに特定しない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the examples shown below exemplify a protective element for embodying the technical idea of the present invention and a battery pack provided with the protective element. The present invention includes the protective element and the battery pack as follows. Not specified.
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。 Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, numbers corresponding to the members shown in the examples are indicated in the “claims” and “means for solving problems” sections. It is added to the members. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.
図２の回路図に示すパック電池は、電池１の異常を検出する制御回路６と、この制御回路６の出力信号でオンオフに切り換えられるスイッチング素子３と、このスイッチング素子３に制御されて異常時に電池１の電流を遮断する保護素子２を備える。
The battery pack shown in the circuit diagram of FIG. 2 includes a
保護素子２は、図３に示すように、低融点金属５と、この低融点金属５に熱結合されて、低融点金属５を加熱して溶断する加熱抵抗４を備える。低融点金属５は、電池１と直列に接続されて、異常時に溶断されて電池１の電流を遮断する。加熱抵抗４は、ジュール熱で加熱されて、熱結合している低融点金属５を熱で溶断する。
As shown in FIG. 3, the
保護素子２は、電池１に接続される電池端子１１と、充電器や負荷に接続される充電端子１２と、スイッチング素子３に接続されるスイッチ端子１３とを備える。低融点金属５は、一端を低融点金属５に、他端を充電端子１２に接続している。加熱抵抗４は一端を低融点金属５の中間に接続して、他端をスイッチ端子１３に接続している。
The
制御回路６は、電池１が異常な状態になることを検出し、電池１が異常な状態になると、スイッチング素子３をオンにする信号を出力する。制御回路６が検出する電池１の異常な状態とは、たとえば、満充電された電池がさらに充電される状態、あるいは、電池に過電流が流れる状態である。ただ、本発明は、電池の異常な状態をこの状態には特定しない。電池の異常な状態とは、満充電された電池の充電や過電流のみでなく、たとえば、電池温度が異常な温度に上昇した状態等、パック電池を安全に、あるいは正常に使用できない電池が充電又は放電される状態を意味するものとする。たとえば、電池内部に鉄粉などの異物が混入していて、セパレータの劣化で電極同士が短絡して異常発熱する場合があるが、このような状況になって、それ以後、充放電できなくするような状態も含んでいる。複数の電池１を内蔵するパック電池は、各々の電池１の異常な状態を検出して、いずれかの電池１が異常な状態で使用されると、スイッチング素子３をオンにする信号を出力する。制御回路６は、全ての電池１が正常な状態にあるとき、スイッチング素子３をオンにする信号を出力せずに、スイッチング素子３をオフに保持する。
The
スイッチング素子３はＦＥＴである。ＦＥＴは、ゲートを制御回路６の出力端子に接続して、ソースをアース側に、ドレインを加熱抵抗４に接続している。スイッチング素子３には、ＦＥＴに代わってトランジスタ等の他のスイッチング素子も使用できる。トランジスタは、ベースを制御回路に接続して、エミッタをアースに、コレクタを加熱抵抗に接続する。スイッチング素子をトランジスタとするパック電池は、電池が異常な状態になると、トランジスタをオンにする信号を制御回路が出力する。さらに、スイッチング素子にはリレーも使用できる。リレーはノーマルオープン側の接点をアースと加熱抵抗との間に接続し、励磁コイルをアースと制御回路の出力側とに接続する。このパック電池は、電池が異常な状態になると、リレーの励磁コイルに通電して、ノーマルオープン側の接点を閉じて、加熱抵抗に加熱電流を流す。
The switching
図２のパック電池は、保護素子２の電池端子１１を電池１に、充電端子１２を出力端子１０に接続して、出力端子１０と電池１との間に、保護素子２の低融点金属５を直列に接続している。低融点金属５は、所定の温度に加熱されると溶断されて電流を遮断するヒューズである。ヒューズは、加熱抵抗４で加熱されない状態においても、それ自体に流れる過大な電流のジュール熱で溶断して電流を遮断できる。すなわち、ヒューズは自己発熱で溶断できる。ただし、本発明は、低融点金属を必ずしもヒューズとする必要はなく、低融点金属には、それ自体に流れる電流のジュール熱では溶断されないが、加熱抵抗に加熱されて溶断できるものも使用できる。
The battery pack of FIG. 2 has a
保護素子２は、図３に示すように、加熱抵抗４を低融点金属５の中間に接続して、一対の低融点金属５を直列に接続している。一方の低融点金属５は電池端子１１を介して電池１に、他方の低融点金属５は充電端子１２を介してパック電池の出力端子１０に接続している。また、直列に接続している一対の低融点金属５の中間接続点１８は、加熱抵抗４に接続している。この保護素子２は、電池１の放電電流と充電電流の両方を遮断できる。電池１に接続している低融点金属５を溶断して、電池１の放電電流を遮断し、また、充電器に接続される状態では充電器に接続される低融点金属５を溶断し、充電電流を遮断できる。
As shown in FIG. 3, the
保護素子２は、加熱抵抗４で低融点金属５を加熱して溶断できるように、低融点金属５に熱結合して加熱抵抗４を配設している。加熱抵抗４は、低融点金属５に接近して配設され、あるいは絶縁材を介して積層して配設される。低融点金属５に接近して、あるいは絶縁状態で積層して配設される加熱抵抗４は、輻射熱や熱伝導で低融点金属５を加熱する。さらに、図３の保護素子２は、直列に接続している一対の低融点金属５の中間接続点１８に加熱抵抗４を接続している。この加熱抵抗４は、中間接続点１８を介して伝導される熱によっても低融点金属５を加熱する。低融点金属５に熱結合される加熱抵抗４は、通電される電流で発生するジュール熱で低融点金属５を加熱して溶断する。
The
加熱抵抗４は、一端を低融点金属５に接続して、他端をスイッチ端子１３を介してスイッチング素子３に接続している。図に示す加熱抵抗４は、一対の低融点金属５の中間接続点１８に一端を接続している。加熱抵抗４は、電気抵抗が異なると共に、焼損される供給電圧が異なる複数の抵抗素子７を並列に接続している。並列に接続している抵抗素子７は、電気抵抗が異なるので、ジュール熱による発熱量が異なる。抵抗素子７はジュール熱による発熱量が小さすぎると低融点金属５を加熱して溶断できない。反対に、発熱量が大きすぎるとそれ自体が焼損する。このため、抵抗素子７はジュール熱による発熱量を、低融点金属５を溶断してそれ自体が焼損しない範囲とする必要がある。
The
抵抗素子のジュール熱による発熱量は消費電力Ｗに比例する。抵抗素子の発熱量Ｑ（ｃａｌ）は、以下の式（１）で示すようになる。 The amount of heat generated by Joule heat of the resistance element is proportional to the power consumption W. The calorific value Q (cal) of the resistance element is represented by the following formula (1).
Ｑ＝０．２４ＷＴ…………（１）
ただし、この式において、Ｗは消費電力、Ｔは時間（ｓｅｃ）である。
Q = 0.24WT ………… (1)
In this equation, W is power consumption and T is time (sec).
この式から、抵抗素子は消費電力に比例して発熱量が大きくなる。いいかえると、消費電力が発熱量を特定する。たとえば、抵抗素子の消費電力を２倍にすると発熱量も２倍になる。抵抗素子の消費電力Ｗは、以下の式（２）で示すように、電気抵抗と供給電圧で特定される。 From this equation, the resistance element generates a large amount of heat in proportion to the power consumption. In other words, the power consumption specifies the amount of heat generated. For example, if the power consumption of the resistance element is doubled, the amount of heat generated is also doubled. The power consumption W of the resistance element is specified by the electrical resistance and the supply voltage, as shown by the following formula (2).
Ｗ＝Ｅ２／Ｒ…………（２）
ただし、この式において、Ｅは抵抗素子の供給電圧、Ｒは電気抵抗である。
W = E 2 / R ............ ( 2)
In this equation, E is the supply voltage of the resistance element, and R is the electrical resistance.
この式に示すように、抵抗素子の消費電力は電気抵抗に反比例して大きくなる。したがって、抵抗素子は、電気抵抗が１／２になると消費電力と発熱量は２倍に、電気抵抗が１／３になると消費電力と発熱量は３倍になる。このことから、並列に接続している抵抗素子は、電気抵抗によって消費電力と発熱量が異なり、電気抵抗の小さいものは大きいものよりも発熱量が大きくなる。 As shown in this equation, the power consumption of the resistance element increases in inverse proportion to the electrical resistance. Therefore, the resistance element doubles power consumption and heat generation when the electrical resistance is halved, and triples power consumption and heat generation when the electrical resistance is ３. For this reason, the resistance elements connected in parallel have different power consumption and heat generation depending on the electric resistance, and those having a small electric resistance have a larger heat generation than those having a large electric resistance.
図６に示すように、加熱抵抗８４をひとつの抵抗素子８７とする従来の保護素子８２は、加熱抵抗８４の熱で低融点金属８５を加熱して溶断するが、発熱量が大きすぎると、それ自体が焼損するので、加熱抵抗８４の電気抵抗は、低融点金属８５を溶断できるように小さい電気抵抗としながら、それ自体が焼損しない大きい電気抵抗とする必要がある。すなわち、加熱抵抗８４は、電気抵抗を所定の範囲に設定している。加熱抵抗は電気抵抗が大きすぎると、発熱量が小さくなって低融点金属を溶断できなくなり、反対に電気抵抗が小さすぎると発熱量が大きすぎて、それ自体が焼損する。このことから、加熱抵抗の電気抵抗は、所定の供給電圧において、それ自体が焼損することなく、低融点金属を加熱して溶断できる発熱量となるように決定している。
As shown in FIG. 6, the
ただ、加熱抵抗の消費電力と発熱量は、電気抵抗が一定であっても、供給電圧の２乗に比例して大きくなるので、供給電圧が規定値よりも大きくなると、発熱量が急激に大きくなって焼損する。たとえば加熱抵抗の供給電圧が規定電圧の２倍になると、発熱量は４倍に増加して加熱抵抗を焼損させる。焼損した加熱抵抗は電流が極端に少なくなってジュール熱を発生しなくなる。この加熱抵抗は、焼損した後の発熱量が極端に少なくなって低融点金属を加熱できなくなる。 However, even if the electrical resistance is constant, the power consumption and the amount of heat generated by the heating resistor increase in proportion to the square of the supply voltage. Therefore, if the supply voltage exceeds the specified value, the amount of heat generation increases rapidly. It burns out. For example, when the supply voltage of the heating resistor is twice the specified voltage, the amount of heat generation is increased four times, causing the heating resistor to burn out. The burned-up heating resistor has an extremely small current and does not generate Joule heat. This heating resistance makes it impossible to heat the low-melting point metal due to the extremely small amount of heat generated after burning.
以上の理由で、ひとつの抵抗素子からなる加熱抵抗が、損傷することなく低融点金属を加熱して溶断できる供給電圧は規定の範囲に制限される。供給電圧が規定範囲よりも低くなると、消費電力が小さくなって低融点金属を加熱して溶断できなくなり、反対に規定範囲よりも高くなると消費電力が大きくなってそれ自体が焼損して、低融点金属を加熱して溶断できなくなる。このため、ひとつの抵抗素子からなる加熱抵抗が低融点金属を加熱して溶断できる電圧範囲は規定の範囲に制限される。 For the above reason, the supply voltage that can heat and melt the low melting point metal without damage by the heating resistor composed of one resistive element is limited to a specified range. If the supply voltage is lower than the specified range, the power consumption is reduced and the low melting point metal cannot be heated and blown out.On the other hand, if the supply voltage is higher than the specified range, the power consumption increases and the product itself burns out, resulting in a low melting point. The metal cannot be heated and blown. For this reason, the voltage range in which the heating resistance composed of one resistance element can heat and melt the low melting point metal is limited to a specified range.
本発明の保護素子は、加熱抵抗４に供給される電圧が大幅に変化しても、低融点金属５を加熱して溶断できるように、電気抵抗が異なり、かつ焼損される供給電圧が異なる複数の抵抗素子７を並列に接続している。電気抵抗の小さい抵抗素子７は、低い供給電圧における消費電力と発熱量が大きく、供給電圧の低い状態で低融点金属５を加熱して溶断する。ただ、低抵抗な抵抗素子７は供給電圧が高くなると、消費電力と発熱量が大きくなって焼損する。供給電圧が高い状態では、電気抵抗の大きい抵抗素子７の消費電力と発熱量が大きくなって、低融点金属５を加熱して溶断する。すなわち、供給電圧が低い状態では、低抵抗な抵抗素子７が低融点金属５を加熱して溶断する。この状態で、高抵抗な抵抗素子７は消費電力と発熱量が小さいために、低融点金属５を加熱して溶断できない。供給電圧が高くなると、低抵抗な抵抗素子７は消費電力と発熱量が大きくなって焼損する。ただ、供給電圧が高くなると高抵抗な抵抗素子７の消費電力と発熱量が大きくなって、低融点金属５を加熱して溶断する。
The protection element of the present invention has a plurality of different electric resistances and different supply voltages to be burned so that the low
複数の抵抗素子７の電気抵抗は、供給電圧と消費電力と発熱量と低融点金属５を溶断できる熱量とを考慮して特定される。たとえば、電気抵抗を５Ωとし、５Ｗ以上の消費電力で低融点金属５を加熱して溶断でき、１５Ｗを越える消費電力ではそれ自体が焼損する抵抗素子７は、供給電圧を５Ｖ〜８．６Ｖとする電圧範囲で使用できる。供給電圧が５Ｖ未満であると、消費電力が５Ｗ未満となり発熱量が小さくなって低融点金属５を溶断できなくなり、８．６Ｖを越えると消費電力が１５Ｗを越えてそれ自体が焼損するからである。また、電気抵抗を１０Ωとし、５Ｗ以上の消費電力で低融点金属５を加熱して溶断でき、１５Ｗを越える消費電力ではそれ自体が焼損する抵抗素子７は、供給電圧を７．１Ｖ〜１２．２Ｖとする電圧範囲で使用できる。供給電圧が７．１Ｖ未満であると、消費電力が５Ｗ未満となり発熱量が小さくなって低融点金属５を溶断できなくなり、１２．２Ｖを越えると消費電力が１５Ｗを越えてそれ自体が焼損するからである。
The electrical resistance of the plurality of resistance elements 7 is specified in consideration of the supply voltage, power consumption, the amount of heat generated, and the amount of heat that can melt the low
以上のことから、消費電力を５Ｗ〜１５Ｗとする範囲で低融点金属５を溶断できるふたつの抵抗素子７であって、電気抵抗を５Ωとする抵抗素子７と、１０Ωとする抵抗素子７とを並列に接続して加熱抵抗４とする保護素子２は、供給電圧を５Ｖ〜１２．２Ｖとする広い範囲で低融点金属５を加熱して溶断できる。この保護素子２は、供給電圧を５Ｖ〜８．６Ｖとする範囲では電気抵抗を５Ωとする抵抗素子７が低融点金属５を加熱して溶断し、供給電圧が８．６Ｖを越えて、５Ωの抵抗素子７が焼損した後は、電気抵抗を１０Ωとする抵抗素子７が低融点金属５を加熱して溶断する。
From the above, the two resistance elements 7 capable of fusing the low
以上のことから、図４に示すように、電気抵抗を５Ω、１０Ω、２０Ωとする３つの抵抗素子４７を並列に接続して加熱抵抗４４とする保護素子４２は、さらに使用できる供給電圧の範囲を５Ｖ〜１７．３Ｖと広くできる。ただし、各々の抵抗素子４７は、５Ｗ〜１５Ｗの消費電力で低融点金属４５を加熱して溶断できるものとする。
ただし、図４に示す実施例において、前述の実施例と同じ構成要素については、上１桁を除く下桁に同符号を付して、その説明を省略する。
From the above, as shown in FIG. 4, the
However, in the embodiment shown in FIG. 4, the same components as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals in the lower digits except the upper one digit, and the description thereof is omitted.
さらに、保護素子は、複数の抵抗素子の電気抵抗を３Ω、９Ω、２９Ωとして、５Ｗ〜１７Ｗの消費電力で低融点金属を加熱して溶断することもできる。電気抵抗を３Ωとし、５Ｗ以上の消費電力で低融点金属５を加熱して溶断でき、１７Ｗを越える消費電力ではそれ自体が焼損する抵抗素子は、供給電圧を３．９Ｖ〜７．１Ｖとする電圧範囲で使用できる。供給電圧が３．９Ｖ未満であると、消費電力が５Ｗ未満となり発熱量が小さくなって低融点金属を溶断できなくなり、７．１Ｖを越えると消費電力が１７Ｗを越えてそれ自体が焼損するからである。同様に、電気抵抗を９Ωとする抵抗素子は、供給電圧を６．８Ｖ〜１２．３Ｖとする電圧範囲で使用でき、電気抵抗を２９Ωとする抵抗素子は、供給電圧を１２．１Ｖ〜２２．２Ｖとする電圧範囲で使用できる。以上のことから、消費電力を５Ｗ〜１７Ｗとする範囲で低融点金属を溶断できる抵抗素子であって、電気抵抗を３Ω、９Ω、２９Ωとする３つの抵抗素子を並列に接続して加熱抵抗とする保護素子は、使用できる供給電圧の範囲を、３．９Ｖ〜２２．２Ｖとさらに広くできる。
Further, the protective element can be melted by heating the low melting point metal with power consumption of 5 W to 17 W by setting the electric resistance of the plurality of resistance elements to 3Ω, 9Ω, and 29Ω. The resistance element, which has an electrical resistance of 3Ω and can be melted by heating the low
以上の保護素子２、４２は、各々の抵抗素子７、４７が低融点金属５、４５を加熱して溶断できる消費電力範囲を、５Ｗ〜１５Ｗの一定とし、あるいは５Ｗ〜１７Ｗの一定とするが、各々の抵抗素子７、４７は低融点金属５、４５を溶断できる消費電力範囲を全て一定とする必要はない。たとえば、各々の抵抗素子は、低融点金属を溶断できる消費電力範囲を異なるようにすることもできるからである。たとえば、抵抗素子は、低融点金属との熱結合状態によって、低融点金属を溶断できる消費電力範囲が変化する。熱結合が少なく、抵抗素子から低融点金属への熱伝導率の小さい抵抗素子は、低融点金属を溶断できる消費電力が大きくなる。反対に熱結合が大きく、抵抗素子から低融点金属への熱伝導率が大きい抵抗素子は、小さい消費電力で低融点金属を溶断できるからである。
In the
保護素子は、並列に接続する抵抗素子の個数を多くして、使用できる供給電圧範囲、すなわち加熱抵抗で低融点金属を溶断できる電圧範囲を大きくできる。保護素子は、並列に接続する抵抗素子の個数を、直列に接続される電池の個数に対応することができる。ただ、保護素子は、必ずしも、並列に接続する抵抗素子の数と、直列に接続される電池の個数とを等しくする必要はない。たとえば、抵抗素子に、低融点金属を溶断できる電圧範囲が広いものを使用して、ひとつの抵抗素子に複数の電池を対応させることもできる。すなわち、並列接続する抵抗素子の数を、直列接続される電池の個数より少なくすることができる。 The protection element can increase the number of resistance elements connected in parallel to increase the supply voltage range that can be used, that is, the voltage range in which the low-melting-point metal can be fused with a heating resistor. The protection element can correspond to the number of resistance elements connected in parallel to the number of batteries connected in series. However, the protection element does not necessarily need to equalize the number of resistance elements connected in parallel and the number of batteries connected in series. For example, a resistor having a wide voltage range capable of fusing a low melting point metal can be used, and a plurality of batteries can be made to correspond to one resistor. That is, the number of resistance elements connected in parallel can be made smaller than the number of batteries connected in series.
以上の保護素子２を内蔵するパック電池は、電池１が正常な状態にあるときに、制御回路６がスイッチング素子３をオフに保持する。スイッチング素子３がオフ状態にあると、加熱抵抗４には電流が流れない。したがって、低融点金属５が加熱抵抗４に加熱されることがなく、低融点金属５が溶断されることはない。したがって、電池１は低融点金属５を介してパック電池の出力端子１０に接続される。この状態で、パック電池は充電され、あるいは放電される。
In the battery pack including the
電池１が異常に状態になると、制御回路６はスイッチング素子３をオフからオンに切り換える。オンになったスイッチング素子３は、加熱抵抗４に加熱電流を流す。加熱抵抗４は、加熱電流によるジュール熱で加熱される。加熱された加熱抵抗４は、低融点金属５を加熱して溶断する。低融点金属５が溶断されると、電池１はパック電池の出力端子１０から切り離されて、電流が遮断される。
When the battery 1 becomes abnormal, the
保護素子２は、供給電圧が高いと抵抗素子７を焼損させて、残りの抵抗素子７で低融点金属５を加熱して溶断する。焼損される抵抗素子７の個数は、供給電圧によって変化する。いいかえると、パック電池に内蔵される電池１の個数や種類によって焼損する抵抗素子７の個数が変化する。複数の電池１を直列に接続しているパック電池は、直列接続する電池１の個数が多くなって、電圧が高くなると、焼損する抵抗素子７の個数が多くなる。ただ、保護素子２は、いずれかの抵抗素子７を焼損させないで、低融点金属５を加熱して溶断する。
When the supply voltage is high, the
直列に接続する電池１の個数が多くなって出力電圧を高くしているパック電池は、スイッチング素子３がオンになる状態で、電気抵抗の小さい抵抗素子７から焼損して、焼損されない抵抗素子７で低融点金属５を加熱して溶断する。
The battery pack in which the number of the batteries 1 connected in series is increased to increase the output voltage is burned out from the resistance element 7 having a small electric resistance in a state where the switching
図５の回路図は、本発明の他の実施例のパック電池を示す。この図のパック電池の保護素子５２は、パック電池の出力端子５１０と電池５１との間に、ひとつの低融点金属５５を接続している。このパック電池は、電池５１が異常な状態になると、スイッチング素子５３がオンになって、加熱抵抗５４に加熱電流が流れる。加熱電流が流れる加熱抵抗５４は、ジュール熱で加熱されて、低融点金属５５を熱溶断して電流を遮断する。このパック電池も、直列に接続する電池５１の個数を多くして、出力電圧を高くしているものにあっては、電気抵抗の小さい抵抗素子５７を焼損し、電気抵抗の大きい抵抗素子５７で低融点金属５５を加熱して溶断する。焼損する抵抗素子５７の個数は、直列に接続する電池５１の個数、いいかえると加熱抵抗５４の供給電圧により変化し、供給電圧が高くなると、焼損する抵抗素子５７の個数が多く、供給電圧が低いと焼損する抵抗素子５７の個数は少なくなる。
なお、図５に示す実施例において、前述の実施例と同じ構成要素については、上１桁を除く下桁に同符号を付して、その説明を省略している。
The circuit diagram of FIG. 5 shows a battery pack according to another embodiment of the present invention. The
In the embodiment shown in FIG. 5, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals in the lower digits except the first digit, and the description thereof is omitted.
１…電池
２…保護素子
３…スイッチング素子
４…加熱抵抗
５…低融点金属
６…制御回路
７…抵抗素子
１０…出力端子
１１…電池端子
１２…充電端子
１３…スイッチ端子
１８…中間接続点
４２…保護素子
４４…加熱抵抗
４５…低融点金属
４７…抵抗素子
４１１…電池端子
４１２…充電端子
４１３…スイッチ端子
４１８…中間接続点
５１…電池
５２…保護素子
５３…スイッチング素子
５４…加熱抵抗
５５…低融点金属
５６…制御回路
５７…抵抗素子
５１０…出力端子
５１１…電池端子
５１２…充電端子
５１３…スイッチ端子
８２…保護素子
８４…加熱抵抗
８５…低融点金属
８７…抵抗素子
９１…電池
９２…保護素子
９３…スイッチング素子
９４…加熱抵抗
９５…ヒューズ
９６…制御回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (4)
加熱抵抗(4)が、電気抵抗が異なると共に、焼損される供給電圧が異なる複数の抵抗素子(7)を並列に接続したものである保護素子。 A low-melting-point metal (5) that is blown by heating, and a heating resistor (4) that is thermally coupled to the low-melting-point metal (5) and heats the low-melting-point metal (5) with Joule heat generated by an energized current A protective element comprising:
A protective element having a heating resistor (4) in which a plurality of resistance elements (7) having different electric resistances and different supply voltages to be burned are connected in parallel.
抵抗素子(7)を並列に接続してなる加熱抵抗(4)の一端を、低融点金属(5)の中間に接続している保護素子。 The protection element according to claim 1,
A protection element in which one end of a heating resistor (4) formed by connecting resistance elements (7) in parallel is connected to the middle of the low melting point metal (5).
保護素子(2)が、加熱すると溶断される低融点金属(5)と、この低融点金属(5)に熱結合されて、通電される電流で発生するジュール熱で低融点金属(5)を加熱する加熱抵抗(4)とを備えると共に、加熱抵抗(4)が、電気抵抗が異なると共に、焼損される供給電圧が異なる複数の抵抗素子(7)を並列に接続したものとしてなる保護素子を備えるパック電池。 A battery pack comprising a battery (1) and a protective element (2) connected in series to the battery (1),
The protective element (2) is bonded to the low melting point metal (5) which is melted by heating and the low melting point metal (5) by Joule heat generated by the current that is thermally coupled to the low melting point metal (5). A protective element comprising a heating resistor (4) for heating, and a heating resistor (4) connected in parallel with a plurality of resistance elements (7) having different electrical resistances and different supply voltages to be burned out. Pack battery to be provided.
抵抗素子(7)を並列に接続してなる加熱抵抗(4)の一端を、低融点金属(5)の中間に接続している保護素子を備えるパック電池。
A battery pack comprising the protective element according to claim 3,
A battery pack comprising a protective element in which one end of a heating resistor (4) formed by connecting resistance elements (7) in parallel is connected to the middle of the low melting point metal (5).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005315495A JP4637001B2 (en) | 2005-10-28 | 2005-10-28 | Protection element and battery pack provided with the protection element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005315495A JP4637001B2 (en) | 2005-10-28 | 2005-10-28 | Protection element and battery pack provided with the protection element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007123129A JP2007123129A (en) | 2007-05-17 |
| JP4637001B2 true JP4637001B2 (en) | 2011-02-23 |
Family
ID=38146740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005315495A Expired - Fee Related JP4637001B2 (en) | 2005-10-28 | 2005-10-28 | Protection element and battery pack provided with the protection element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4637001B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104882342A (en) * | 2014-02-28 | 2015-09-02 | 斯玛特电子公司 | Complex protection device |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008311106A (en) * | 2007-06-15 | 2008-12-25 | Sanyo Electric Co Ltd | Pack battery |
| JP2008311161A (en) * | 2007-06-18 | 2008-12-25 | Sony Chemical & Information Device Corp | Protective element |
| JP4663760B2 (en) * | 2007-08-20 | 2011-04-06 | 内橋エステック株式会社 | Secondary battery protection circuit |
| JP4757895B2 (en) * | 2008-03-05 | 2011-08-24 | 内橋エステック株式会社 | Protective element |
| JP4943359B2 (en) * | 2008-03-05 | 2012-05-30 | 内橋エステック株式会社 | Protective element |
| JP4943360B2 (en) * | 2008-03-05 | 2012-05-30 | 内橋エステック株式会社 | Protective element |
| JP4757898B2 (en) * | 2008-05-23 | 2011-08-24 | 内橋エステック株式会社 | Protective element |
| JP4757931B2 (en) * | 2009-05-22 | 2011-08-24 | 内橋エステック株式会社 | Protective element |
| JP5053337B2 (en) | 2009-07-21 | 2012-10-17 | レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド | Protection element and protection system for storage battery |
| JP5415318B2 (en) * | 2010-02-19 | 2014-02-12 | デクセリアルズ株式会社 | Protection circuit, battery control device, and battery pack |
| JP5667468B2 (en) * | 2011-02-21 | 2015-02-12 | 日本特殊陶業株式会社 | Glow plug energization control device |
| CN104350634B (en) * | 2012-06-04 | 2017-06-20 | 英派尔科技开发有限公司 | Battery component, unit cells and shearing device |
| KR101401141B1 (en) * | 2012-11-26 | 2014-05-30 | 스마트전자 주식회사 | The complex protection device of blocking the abnormal state of current and voltage |
| KR102246181B1 (en) * | 2013-09-02 | 2021-04-29 | 에스케이이노베이션 주식회사 | Battery overcharge protection apparatus |
| JP7377070B2 (en) * | 2019-11-08 | 2023-11-09 | デクセリアルズ株式会社 | Protection circuit, battery pack and protection circuit operation method |
| CN115606071A (en) * | 2020-05-29 | 2023-01-13 | 迪睿合株式会社（Jp） | protect the circuit |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1051962A (en) * | 1996-08-02 | 1998-02-20 | Sony Corp | Overcharge protection circuit and method, and battery pack |
| JP3043704B2 (en) * | 1998-03-02 | 2000-05-22 | 米沢日本電気株式会社 | Overcharge / discharge prevention control method and apparatus for battery pack |
| JP3982078B2 (en) * | 1998-08-26 | 2007-09-26 | ソニー株式会社 | Battery protection circuit and electronic device |
| JP2000323308A (en) * | 1999-05-10 | 2000-11-24 | Nec Kansai Ltd | Surface mounting device and its mounting method |
| JP2001057139A (en) * | 1999-08-18 | 2001-02-27 | Uchihashi Estec Co Ltd | Protector for electronic/electrical apparatus and manufacture thereof |
| JP3692042B2 (en) * | 2001-02-06 | 2005-09-07 | ソニーケミカル株式会社 | Secondary battery with protection circuit |
-
2005
- 2005-10-28 JP JP2005315495A patent/JP4637001B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104882342A (en) * | 2014-02-28 | 2015-09-02 | 斯玛特电子公司 | Complex protection device |
| CN104882342B (en) * | 2014-02-28 | 2018-01-26 | 斯玛特电子公司 | Composite protection device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2007123129A (en) | 2007-05-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4637001B2 (en) | Protection element and battery pack provided with the protection element | |
| KR101014939B1 (en) | Secondary battery with protection circuit | |
| KR102380951B1 (en) | circuit breaker | |
| KR102736278B1 (en) | Electromechanical circuit breakers and battery housings | |
| JP4095426B2 (en) | Secondary battery device | |
| JP5219463B2 (en) | Pack battery | |
| JP4511449B2 (en) | Protection element and battery pack provided with the protection element | |
| WO2005046017A1 (en) | Overheat protection device and electrical system having same | |
| JP2008311106A (en) | Pack battery | |
| CN104170196A (en) | Protective device | |
| JP2016127769A (en) | Battery pack | |
| JP2019514333A (en) | Circuit arrangement for protection against excessive overheating | |
| JP5030429B2 (en) | Protection element and battery pack provided with the protection element | |
| TW201640769A (en) | Multifunctional protection element, protection circuit and secondary battery pack of multiple current loops | |
| KR102496388B1 (en) | Fuse circuit, fuse adjusting circuit, fuse adjusting method, program and recording medium | |
| WO2022181600A1 (en) | Power supply equipped with battery unit | |
| JP2004266882A (en) | Rechargeable battery with bypass resistor and protecting method thereof | |
| CN115622168B (en) | Protecting circuits, batteries and electrical equipment | |
| JP4368039B2 (en) | Thermal fuse having a self-heating element and a battery pack incorporating the thermal fuse | |
| TWI638498B (en) | Secondary battery pack and its protective component | |
| JPH0631345U (en) | Secondary battery protection circuit | |
| JPH0799049A (en) | Battery device | |
| HK1083571B (en) | Secondary battery with protective circuit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080620 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101021 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20101026 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20101122 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131203 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131203 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |