JP3798218B2

JP3798218B2 - ２次電池用保護回路

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Publication number: JP3798218B2
Application number: JP2000093055A
Authority: JP
Inventors: 徳彦繁田; 憲良南波; 哲哉高橋
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JP2001286067A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、充電・放電を行う２次電池の過充電等をＰＴＣ素子を用いて抑制する２次電池用保護回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
これまでニッケル・カドミウム、ニッケル水素型などの充電可能な２次電池が携帯型電子機器（携帯型ラジオ、携帯型テープレコーダ、携帯型光ディスクプレーヤ、携帯型ビデオレコーダ、携帯電話器、ノートブック型パーソナルコンピュータ等）に用いられてきた。これらの電子機器は年々小型化・軽量化が進み、長時間の連続駆動時間が求められていることから、体積当たりの放電容量が大きいリチウムイオン型２次電池の需要が伸びている。
【０００３】
リチウムイオン型２次電池は上記長所を有しているが、電圧の極端な上昇や降下による特性劣化が大きいという短所を有している。また、短絡時の破壊を防ぐために、精密な電池電圧の管理を行う保護回路を有しているのが通常である。
【０００４】
すなわち、２次電池の充電は、電池電圧をモニタして設定電圧に達した後はその電圧以上に充電電圧が上がらないよう定電圧で充電を続けることにより行われる。ところが、リチウムイオン型２次電池では、何らかの理由により充電電圧が設定値を超えて上昇すると、電解液の熱分解、極板の分解等不可逆的な反応が起こり、熱暴走状態になり最悪電池は発煙・発火するという危険な状態となる。
【０００５】
したがって、リチウムイオン型２次電池の充電では、通常、充電電圧をモニタし、充電電圧が設定値を超えて上昇するおそれが生じると充電を止める保護回路が設けられている。そして、万一この保護回路が機能しなかったり破損したりした場合のために、２重３重の保護手段を設けてリチウムイオン型２次電池の熱暴走状態の発生を防止するようにしている。
【０００６】
保護手段の１つとして、温度上昇と共に抵抗値が高くなる特性を有するＰＴＣ（ＰｏｓｉｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子が用いられている。ＰＴＣ素子は、通常ある温度で抵抗値が急激に上昇する特性（ＰＴＣ特性）を有し、抵抗変化率は３桁以上、材料によっては６桁以上に達するものもある。ＰＴＣ素子は、外部の雰囲気で加熱されたり、大電流が流れることによるジュール熱の発生で暖まると抵抗値が高くなることを利用して、加熱保護素子や過電流保護素子として用いられている。
【０００７】
２次電池の保護回路は、２次電池にＰＴＣ素子が直列に接続され、この直列回路の両端に負荷（放電時）や充電器（充電時）が接続される。この構成により、放電時の短絡等による過電流、充電時の保護回路の故障による過充電電流が流れると、直列に接続されるＰＴＣ素子の抵抗値がジュール熱により急激に上昇し、過電流を抑制するように作用する。なお、２次電池と直列につなぐために、ＰＴＣ素子の抵抗値は、通常時は低い方が望ましい。放電時は無駄な電力を消費することによる連続通電時間の短縮、充電時は充電時間の延長につながるからである。
【０００８】
また、リチウムイオン型２次電池は、元来熱安定性が低いために周囲温度が上昇したときは充放電を制限するのが望ましい。そこで、ＰＴＣ素子は、リチウムイオン型２次電池と電気的に直列に接続されると共に、熱的に接触して配置される。これにより、リチウムイオン型２次電池の温度上昇をＰＴＣ素子自身が検知して抵抗値を高くし、充電電流を抑えることができるようにしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
既に説明したがリチウムイオン型２次電池の過充電による発熱は熱暴走を発生させる危険を伴うので、ＰＴＣ素子を用いた保護回路は極めて短時間で所望の機能を発揮する必要がある。さらに、リチウムイオン型２次電池等は、一旦過充電等により異常発熱を生じてしまうと性能や安定性が劣化してしまうので、保護回路により電池温度を下げた後も再充電するには危険が伴う。したがって、電池温度が下がっても充電電流を低減した状態に維持できるようにする必要がある。
【００１０】
本発明の目的は、過電圧充電による電池温度の上昇を検知して充電電流を効果的に低減すると共に、電池温度が下がっても充電電流を低減した状態に維持して２次電池を安全に保護する２次電池用保護回路を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、２次電池に対して電気的に直列に接続され且つ熱的に接触するＰＴＣ素子と、前記２次電池及び前記ＰＴＣ素子に対して電気的に並列に接続され且つ前記ＰＴＣ素子と熱的に接触し、前記２次電池の発熱で前記ＰＴＣ素子の抵抗値が上昇することにより、流れる電流の電流値が増大する抵抗加熱素子とを有することを特徴とする２次電池用保護回路によって達成される。
【００１２】
本発明によれば、充電時に２次電池が異常発熱すると、まずＰＴＣ素子が抵抗値を高くさせて充電電流を抑制する。すると、電流の大部分が加熱抵抗素子を流れて加熱抵抗素子が発熱しＰＴＣ素子が加熱される。これにより、充電電流の抑制動作を継続することができる。この電流抑制動作は、電池温度が下がっても維持される。
【００１３】
また上記本発明の２次電池用保護回路は、前記２次電池の充電時には前記抵抗加熱素子を回路に接続し、放電時には切断する切替手段を有することを特徴とする。本発明によれば、充電時の２次電池保護の実効が図れるだけでなく、放電時の消費電力の抑制ができるようになる。
【００１４】
また上記本発明の２次電池用保護回路は、前記ＰＴＣ素子と抵抗加熱素子との間に形成された共通電極と、前記ＰＴＣ素子を介して前記共通電極と対向配置されたＰＴＣ側電極と、前記抵抗加熱素子を介して前記共通電極と対向配置された加熱素子側電極とを有し、前記ＰＴＣ側電極、ＰＴＣ素子、共通電極、抵抗加熱素子、加熱素子側電極の順に積層されて一体的に形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、ＰＴＣ素子と抵抗加熱素子の熱接触を確実にでき、また回路の小型化が図れる。
【００１５】
また上記本発明の２次電池用保護回路において、前記ＰＴＣ素子の動作温度は１００℃以下であることを特徴とする。本発明によれば、２次電池が危険な温度状態に達する前に確実に保護動作を開始できるようになる。
【００１６】
また、上記本発明の２次電池用保護回路において、前記抵抗加熱素子はＰＴＣ特性を有することを特徴とする。本発明によれば、抵抗加熱素子の発熱特性をＰＴＣ素子のそれに合わせることができるようになる。
【００１７】
上記本発明の２次電池用保護回路において、前記抵抗加熱素子の動作温度は前記ＰＴＣ素子の動作温度よりも高いことを特徴とする。本発明によれば、ＰＴＣ素子が電流抑制動作を開始した後に抵抗加熱素子が発熱動作を開始できるようになる。
【００１８】
上記本発明の２次電池用保護回路において、前記ＰＴＣ素子は、熱可塑性のポリマーに導電性粒子を分散させた導電性ポリマー材料を含むことを特徴とする。こうすることにより、室温抵抗値を低減でき、また保護回路の成形が容易になる。
さらに、上記本発明の２次電池用保護回路において、前記ＰＴＣ素子は、一旦トリップ状態になると前記抵抗加熱素子に加熱し続けられて前記トリップ状態から復帰しないことを特徴とする。こうすることにより、２次電池温度が下がっても充電電流を低減した状態を維持して、危険な充電が再開されるのを防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態による２次電池用保護回路を図１乃至図６を用いて説明する。図１は、本実施の形態による２次電池用保護回路の構成図である。図１に示すように、この２次電池用保護回路は、２次電池１と直列接続されるＰＴＣ素子３に抵抗加熱素子５を並列接続して構成されている。この直並列回路が入出力端子７、９間に接続されている。２次電池１とＰＴＣ素子３は、熱的に接触した状態で配置されている。また、ＰＴＣ素子３と抵抗加熱素子５も、同様に熱的に接触した状態で配置されている。入出力端子７、９間には、放電時は負荷が接続され、充電時は充電器が接続される。
【００２０】
図１に示すように、２次電池１の正極は入出力端子９と抵抗加熱素子５の一端に接続されている。２次電池１の負極はＰＴＣ素子３を介して入出力端子７及び抵抗加熱素子５の他端に接続されている。本実施形態では２次電池１にリチウムイオン型２次電池を用いているが、他の２次電池についても本実施形態を適用することができる。
【００２１】
ＰＴＣ特性を持つ材料は、無機セラミック系と有機ポリマー系に大別される。前者にはドープされたチタン酸バリウムがあり、後者には主に熱可塑性のポリマーに導電性粒子を分散させた導電性ポリマー材料がある。有機ポリマー系については米国特許第３２４３７５３号明細書及び同３３５１８８２号明細書等に開示されている。室温（定常時）抵抗値を低減できること、成形が容易であることから、本実施の形態では後者の導電性ポリマー材料を用いることが好ましい。
【００２２】
ＰＴＣ素子３の室温抵抗値は、２次電池１の内部抵抗値と同等かそれ以下であることが好ましく、具体的には１００ｍΩ以下、より好ましくは５０ｍΩ以下、さらに好ましくは２０ｍΩ以下である。２次電池１の小型化に伴い、小型のＰＴＣ素子が望まれているが、ＰＴＣ素子３の抵抗値を下げるには必然的に表面積を大きくする必要がある。よって材料の体積抵抗値は低いものほどよい。
【００２３】
また、２次電池１の安全を確保するため、ＰＴＣ素子３の動作温度は高くても１００℃、好ましくは７０〜９０℃前後に設定するのがよい。動作温度が高すぎると、ＰＴＣ素子３の抵抗値が高くなって電流抑制動作をしているトリップ状態になったときには、すでに２次電池１は熱暴走状態の危険な状態に移行している可能性があるからである。
【００２４】
このようなＰＴＣ素子３は、例えば本願発明者達により提案された特開平１０−２１４７０５号公報、特開平１１−１６８００５号公報、特開平１１−１９５５０６号公報等に開示されている。
【００２５】
一方、抵抗加熱素子５については、２次電池１に異常がない場合には、充電電流が主に抵抗値の低い２次電池１〜ＰＴＣ素子３側に流れるようにする必要がある。また、通常状態で無駄な電力を消費しないようにする必要がある。したがって、抵抗加熱素子５の抵抗値は、２次電池１の内部抵抗値とＰＴＣ素子３の抵抗値の和よりも高くし、少なくとも１桁、好ましくは２桁以上高く設定する。この抵抗加熱素子５には、通常の抵抗加熱ヒータの他、自己温度制御性のＰＴＣヒータも用いることができる。その際、動作温度はＰＴＣ素子３のそれよりも若干高く設定することが望ましい。
【００２６】
本実施の形態の好ましい例として、ＰＴＣ素子３と抵抗加熱素子５を一体化してもよい。これにより、両者の安定した熱接触を確実に得ることができる。図２は、ＰＴＣ素子３と抵抗加熱素子５を一体化した保護素子２１を用いた２次電池用保護回路の構成例である。図２に示すように、保護素子２１は、共通電極２３を挟んで対向するＰＴＣ層２５と抵抗加熱層２７とを有している。ＰＴＣ層２５の共通電極２３との接触面に対向する表面には電極２９が張り付けられている。抵抗加熱層２７の共通電極２３との接触面に対向する表面には電極３１が張り付けられている。このように、保護素子２１は、ＰＴＣ側電極２９、ＰＴＣ層２５、共通電極２３、抵抗加熱層２７、加熱素子側電極３１の順に積層されて一体的に形成されおり、ＰＴＣ層２５と抵抗加熱層２７とを熱的に良好に接続することができる。
【００２７】
保護素子２１の共通電極２３は入出力端子７に接続される。抵抗加熱層２７側の電極３１は入出力端子９と２次電池１の正極に接続される。また、ＰＴＣ層２５側の電極２９は２次電池１の負極に接続される。これにより、図１に示した回路構成と同様な電気的接続関係が得られる。
【００２８】
ＰＴＣ素子と抵抗加熱素子、あるいはＰＴＣ素子とＰＴＣ特性を有する抵抗加熱素子とを積層して一体化した保護素子は、例えば、特公昭６０−４４４６７８９号公報（文献１）に開示されている。当該公報には、ＰＴＣ素子に熱供給装置を設けた電気装置が開示されている。また特公昭６２−４５６７３号公報（文献２）には、高抵抗値を有するＰＴＣシートにそれよりも１０^-3倍Ω・ｃｍ以下の抵抗値を有する低抵抗のシートを密着しそれに電極を設けた自己温度制御型発熱素子が開示されている。また、特開昭５５−９５２０３号公報（文献３）には、粒子系と表面積を規定したカーボンブラックを含むＣＷ要素とＰＴＣ要素とを順次的に通って走る電路に沿い電流が流れるように電極を設けた電気装置が開示されている。
【００２９】
しかし、これら文献１〜３に記載されたものは全て、ＰＴＣ素子と抵抗加熱素子とが電気的に直列に接続されており、通常状態における２次電池の放電時には無駄な電力消費が避けられないという欠点を有している。
【００３０】
さて、本実施の形態による２次電池用保護回路の充電時の動作について図１を用いて説明する。２次電池１に発熱異常がない場合には、充電電流は主に抵抗値の低いＰＴＣ素子３及び２次電池１側に流れる。抵抗加熱素子５での発熱量は無視できる程度に軽微である。
【００３１】
２次電池１の異常や充電器の故障による充電電圧の上昇により２次電池１が異常加熱すると、熱的に接触したＰＴＣ素子３の温度が上昇しその抵抗値が高くなる（トリップ状態）。これにより、直列につながれた２次電池１に流れる充電電流を抑制する保護動作が開始される。さらに、２次電池１の内部抵抗値とＰＴＣ素子３の抵抗値の和が抵抗加熱素子５の抵抗値を上回ると、主に抵抗加熱素子５に電流が流れるようになり、２次電池１へ流れる充電電流の電流値はますます低減される。
【００３２】
抵抗加熱素子５に電流が流れて発熱し、温度が上昇すると、これに熱接触したＰＴＣ素子３の温度がさらに上がり抵抗値がさらに高くさせられるので、さらに２次電池１に流れる電流値は減少する。これにより、２次電池１は、危険な温度状態へ到達することなく温度が降下する。このように、抵抗加熱素子５を設けることによりＰＴＣ素子３は電流抑制の保護動作を迅速に行うことができる。
【００３３】
リチウムイオン型２次電池等は、一旦過充電等により異常発熱を生じてしまうと性能や安定性が劣化してしまうので、保護回路により電池温度を下げた後も再充電するには危険が伴う。これに対して本実施の形態による保護回路は、充電電流を絞ることで電池温度が低下しても、ＰＴＣ素子３は電気的に並列接続された抵抗加熱素子５により加熱され続けてトリップ状態から復帰しない。そのため、電池温度が下がっても充電電流を低減した状態を維持して、危険な充電が再開されるのを防止することができる。
【００３４】
仮に、上記文献１〜３に記載されたように、抵抗加熱素子５がＰＴＣ素子３に直列に接続されていたら、ＰＴＣ素子３の動作により電流が減少すると抵抗加熱素子５による加熱は不十分になる。その結果ＰＴＣ素子３の温度が下がって抵抗値が低くなると、電池温度の低下の程度によっては再充電が起こる可能性がある。これに対して本実施の形態では抵抗加熱素子５をＰＴＣ素子３に並列接続しているので、抵抗加熱素子５はＰＴＣ素子３を加熱し続けることができ２次電池の再充電を防止することができる。
【００３５】
なお、トリップ状態にあるＰＴＣ素子３に対して、何らかの原因により抵抗加熱素子５を流れる電流が減少して抵抗加熱素子５による加熱が不十分となると、ＰＴＣ素子３の抵抗値は低くなる。しかしながら、ＰＴＣ素子３の抵抗値が抵抗加熱素子５の抵抗値を下回ったとしても、その時点で充電電流はＰＴＣ素子３に流れるようになるため、ＰＴＣ素子３はジュール熱で発熱する。従って、ＰＴＣ素子３による電流抑制は継続されて充電電流が再度増加することはない。
【００３６】
このように本実施の形態によれば、危険な再充電を生じないようにすることができる。充電を再開するには充電器からの通電を一度切断して、ＰＴＣ素子３の温度を完全に下げてから行うようにする。こうすることにより意図しないＰＴＣ素子３の保護動作からの復帰を防ぐことができる。
【００３７】
図１及び図２に示す２次電池用保護回路は、２次電池の充放電のいずれにおいても抵抗加熱素子５（図２では抵抗加熱層２７）が回路に接続されたままの構成になっている。ところがこの構成では、放電時は負荷と抵抗加熱素子５が並列に接続されていることになり、負荷の抵抗値によっては負荷にほとんど電流が流れなくなる可能性がある。そこで、抵抗加熱素子５は充電時のみ接続し、放電時は回路から切り離す切替手段を設けるようにしてもよい。図３乃至図５は、切替手段を備えた２次電池用保護回路の一例を示している。
【００３８】
図３において、入出力端子７、９間に負荷１１が接続されている。例えば入出力端子９と抵抗加熱素子５の一端との間にスイッチ１３が設けられている。スイッチ１３としては、機械的な接点を有するものや電気的に切り離す回路スイッチを用いることができる。
【００３９】
図４において、保護素子２１を納めた電池パックに、第３の端子（充電用端子）４１が設けられ、抵抗加熱層２７側の電極３１と入出力端子９との接続（図２参照）を断って、電極３１が第３の端子（充電用端子）４１に接続されている。充電時には充電器側で充電用端子４１と入出力端子９を短絡するようにし、放電時（負荷と接続されるとき）は充電用端子４１に接続せず抵抗加熱素子５を切り離すようにする。
【００４０】
図５において、保護素子２１を納めた電池パックに、プッシュスイッチ１５が設けられ、抵抗加熱層２７側の電極３１と入出力端子９との接続（図２参照）を断って、電極３１がプッシュスイッチ１５の一端に接続され、入出力端子９がプッシュスイッチ１５の他端に接続されている。放電時にはプッシュスイッチ１５がオフになるようにして電極３１と入出力端子９間を電気的に切断する。充電器に電池パックが挿入されるとプッシュスイッチ１５が押されて電極３１と入出力端子９とが接続されるようになっている。
【００４１】
図６は、本実施の形態による２次電池用保護回路の実装状態を説明する図である。図６（ａ）は、２次電池１の外観を示す斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す２次電池１への実装方向側から見た２次電池用保護回路の外観を示す斜視図である。また、図６（ｃ）は、保護素子２１の構成を示している。
【００４２】
図６（ａ）に示すように２次電池１は薄い直方体形状をしている。保護素子２１を密着させて取り付ける取り付け位置５２の両側面に電池の正負極が設けられている。図では正極５０だけが示されている。
【００４３】
図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、保護素子２１の共通電極２３からはリード線４４が引き出されている。また、ＰＴＣ素子側電極２９からはリード線４０が引き出され、抵抗加熱素子側電極３１からはリード線４２が引き出されている。図６（ｂ）に示すように、リード線４０は２次電池１の不図示の負極と接続する配線板５４に接続される。リード線４２は不図示の入出力端子９と接続する配線板５８に接続される。配線板５８は途中で分岐した配線板５６が２次電池の正極５０に接続される。リード線４４は、不図示の入出力端子７に接続される。
【００４４】
このような構成で、保護素子２１のＰＴＣ素子２５側が２次電池１の取り付け位置５２に密着して取り付けられて良好な熱的接触が得られるようになっている。以下、本実施の形態を具体的な実施例と比較例とを用いて説明する。
【００４５】
（実施例）
［ＰＴＣ層］
高密度ポリエチレン（日本ポリケム製、製品名ＨＹ５４０）と等量のパラフィンワックス（日本精蝋製、商品名ＨＮＰ−１０）、両者の合計重量の４倍のフィラメント状Ｎｉ粉（ＩＮＣＯ社製、商品名Ｔｙｐｅ２５５ニッケルパウダ）を１５０℃、ミル中で混練し、ポリエチレンとワックスの合計重量の１．０重量％のシランカップリング剤（信越化学工業製、商品名ＫＢＥ１００３）、これの２０重量％の有機過酸化物（化薬アクゾ製、商品名トリゴノックスＤ−Ｔ５０）を混練物中に滴下し６０分間混練した。混練物を１５０℃で厚さ約０．６ｍｍのシート状に成形し、ジブチルすずジラウレート２０重量％乳濁水液に浸積し、６５℃で８時間架橋処理を行った。
【００４６】
このシートを２枚の厚さ２５μｍのＮｉ箔に挟み１５０℃で全体を０．４ｍｍとなるよう加熱圧着し、直径１０ｍｍの円盤状に打ち抜き、温度−抵抗曲線を測定したところ、室温抵抗５ｍΩ、動作温度は７５℃であった。
【００４７】
［抵抗加熱層］
低密度ポリエチレン（日本ポリケム製、製品名ＬＣ５００）の６６重量％のカーボンブラック（東海カーボン製、商品名トーカブラック＃４５００）をミル中１２０℃で混練し、混練物にポリエチレンの１．０重量％のシランカップリング剤（信越化学工業製、商品名ＫＢＥ１００３）、これの２０重量％の有機過酸化物（化薬アクゾ製、商品名トリゴノックス２９Ａ）を混練物中に滴下し２０分間混練した。混練物を１２０℃で厚さ約０．６ｍｍのシート状に成形し、ジブチルすずジラウレート２０重量％乳濁水液に浸積し、６５℃で８時間架橋処理を行った。
【００４８】
このシートを２枚の厚さ２５μｍのＮｉ箔に挟み１５０℃で全体を０．４ｍｍとなるよう加熱圧着し、直径１０ｍｍの円盤状に打ち抜き、温度−抵抗曲線を測定したところ、室温抵抗値は１．２Ω、動作温度は９０℃であった。
【００４９】
［保護素子］
厚さ２５μｍのＮｉ箔／架橋済みＰＴＣシート／Ｎｉ箔／架橋済み抵抗加熱シート／Ｎｉ箔の順に挟み、全体を０．８ｍｍになるように１５０℃で加熱圧着し、直径１０ｍｍの円盤状に打ち抜いた。
【００５０】
［保護回路］
保護素子の各電極と０．５５Ａｈｒのリチウムイオン２次電池１を図２のように接続し、入出力端子７、９には充電用の電源を接続した。
【００５１】
［充電試験］
充電電圧５Ｖまでは１Ａの定電流の条件で充電を行った。電池電圧約４．３Ｖに達すると電池温度が上昇し始め、約７５℃でＰＴＣ素子が動作し、充電電流は５０ｍＡに制限された。その後３時間放置しても充電電流が上昇することはなかった。
【００５２】
（比較例）
実施例のＰＴＣ素体のみを電極に挟んで厚さ０．４ｍｍ、直径１０ｍｍの円盤状のＰＴＣ素子を作製し、電池と電源間に直列につなぎ、素子と電池を熱的に接触させ、実施例と同様の充電拭験を行った。
【００５３】
ＰＴＣ素子が動作した後の残留電流は５００ｍＡで、実施例に比ベ１０倍であった。
【００５４】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、ＰＴＣ素子と抵抗加熱素子５が一体化構成された保護素子について説明したが、ＰＴＣ素子と抵抗加熱素子５は、それぞれ個別部品で構成してもよい。
【００５５】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、過電圧充電による電池温度の上昇を検知して充電電流を効果的に低減すると共に、電池温度が下がっても充電電流を低減した状態に維持して２次電池を安全に保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による２次電池用保護回路の構成を示す図である。
【図２】ＰＴＣ素子と抵抗加熱素子を一体化した保護素子を用いた２次電池用保護回路の構成例である。
【図３】抵抗加熱素子を放電時は回路から切り離す切替手段を備えた２次電池用保護回路の構成図である。
【図４】抵抗加熱素子を放電時に回路から切り離す切替手段を備えた２次電池用保護回路の構成図である。
【図５】抵抗加熱素子を放電時に回路から切り離す切替手段を備えた２次電池用保護回路の構成図である。
【図６】本発明の一実施の形態による２次電池用保護回路の実装状態を説明する図である。
【符号の説明】
１２次電池
３ＰＴＣ素子
５抵抗加熱素子
７、９入出力端子
１１負荷
１３スイッチ
１５プッシュスイッチ
２１保護素子
２３共通電極
２５ＰＴＣ層
２７抵抗加熱層
２９、３１電極
４０、４２、４４リード線
４１第３の端子（充電用端子）
５０正極
５２取り付け位置
５４、５６、５８配線板

Claims

２次電池に対して電気的に直列に接続され且つ熱的に接触するＰＴＣ素子と、
前記２次電池及び前記ＰＴＣ素子に対して電気的に並列に接続され且つ前記ＰＴＣ素子と熱的に接触し、前記２次電池の発熱で前記ＰＴＣ素子の抵抗値が上昇することにより、流れる電流の電流値が増大する抵抗加熱素子と
を有することを特徴とする２次電池用保護回路。
請求項１記載の２次電池用保護回路であって、
前記２次電池の充電時には前記抵抗加熱素子を回路に接続し、放電時には切断する切替手段を有すること
を特徴とする２次電池用保護回路。
請求項１又は２に記載の２次電池用保護回路であって、
前記ＰＴＣ素子と抵抗加熱素子との間に形成された共通電極と、
前記ＰＴＣ素子を介して前記共通電極と対向配置されたＰＴＣ側電極と、
前記抵抗加熱素子を介して前記共通電極と対向配置された加熱素子側電極とを有し、
前記ＰＴＣ側電極、ＰＴＣ素子、共通電極、抵抗加熱素子、加熱素子側電極の順に積層されて一体的に形成されていること
を特徴とする２次電池用保護回路。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の２次電池用保護回路であって、
前記ＰＴＣ素子の動作温度は１００℃以下であること
を特徴とする２次電池用保護回路。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の２次電池用保護回路であって、
前記抵抗加熱素子はＰＴＣ特性を有すること
を特徴とする２次電池用保護回路。
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の２次電池用保護回路であって、
前記抵抗加熱素子の動作温度は前記ＰＴＣ素子の動作温度よりも高いこと
を特徴とする２次電池用保護回路。
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の２次電池用保護回路であって、
前記ＰＴＣ素子は、一旦トリップ状態になると前記抵抗加熱素子に加熱し続けられて前記トリップ状態から復帰しないこと
を特徴とする２次電池用保護回路。