JP4637001B2

JP4637001B2 - 保護素子とこの保護素子を備えるパック電池

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Publication number: JP4637001B2
Application number: JP2005315495A
Authority: JP
Inventors: 秀樹赤松; 考作柳原
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2005-10-28
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2025-10-28
Also published as: JP2007123129A

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。

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。

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。
特開２０００−３４０２６７号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

Ｗ＝Ｅ^２／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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

従来のパック電池の回路図である。本発明の一実施例にかかるパック電池の回路図である。図２に示すパック電池の保護素子の回路図である。保護素子の他の一例を示す回路図である。本発明の他の実施例にかかるパック電池の回路図である。従来の保護素子を示す回路図である。

符号の説明

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

Claims

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)とを備える保護素子であって、
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。
請求項１に記載される保護素子であって、
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。
電池(1)と、この電池(1)に直列に接続してなる保護素子(2)とを備えるパック電池であって、
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。
請求項３に記載される保護素子を備えるパック電池であって、
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。