TWI443701B - Protection elements, battery control devices, and battery packs - Google Patents

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TWI443701B
TWI443701B TW100112146A TW100112146A TWI443701B TW I443701 B TWI443701 B TW I443701B TW 100112146 A TW100112146 A TW 100112146A TW 100112146 A TW100112146 A TW 100112146A TW I443701 B TWI443701 B TW I443701B
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Masahiko Ishimaru
Takahiro Asada
Chisato Komori
Shoko Nagaki
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Description

保護元件、電池控制裝置、及電池包
本發明係關於一種用以保護由可充放電之電池單元構成之電池與充放電控制電路之保護元件、組裝有此保護元件之電池控制裝置、及電池包。
本申請係以2010年4月8日在日本申請之日本專利申請號碼特願2010-89613號為基準，主張優先權者，參照此申請，藉此援引於本申請。
作為不僅可防止過電流亦可防止過電壓、在攜帶型電子機器用之電池包等有用之保護元件，使用使低熔點金屬體介於電池單元之充放電電流路徑上並且在此低熔點金屬體之附近配置發熱電阻體之保護元件。如圖9所示，此種保護元件100，一般係在使用氧化鋁等之陶瓷之絕緣基板101上設置發熱電阻體102，在發熱電阻體102上配置低熔點金屬體104。
低熔點金屬體104設置於絕緣基板101上，且連接於成為電池單元與電池單元之充放電電流路徑之充放電電路之間所連接之導電層106。導電層106具備：與絕緣基板101之表面相對向設置之一對表面電極106a、與絕緣基板101之背面相對向設置之一對背面電極106b、及分別連接各表面電極106a與背面電極106b之端子電極106c。背面電極106b之一側連接於電池單元，另一側連接於充放電電路。
發熱電阻體102透過設置於絕緣基板101上未圖示之導電圖案而與電流控制元件連接，並且透過低熔點金屬體104而與充放電電流路徑連接。又，發熱電阻體102透過由玻璃層構成之第1絕緣層107設置於絕緣基板101之表面，並且於上方設置有由玻璃層構成之第2絕緣層108。又，低熔點金屬體104透過導體109設置於第2絕緣層108上，並且與發熱電阻體102連接。
又，保護元件100，在電池單元之過充電或過放電等之異常時，過電流流經發熱電阻體102後，藉由電流控制元件進行控制，俾使電流從電池單元流經發熱電阻體102，藉由從發熱電阻體102所產生之熱使低熔點金屬體104熔融，用以將充放電電流路徑截斷。
專利文獻1：日本特開2009-259724號公報
該保護元件100中，由於藉由發熱電阻體102所產生之熱使低熔點金屬體104熔融，以將從電池單元所流之充放電電流路徑截斷，因此異常時，為及時截斷充放電電流路徑，必須使發熱電阻體102之熱高效率傳導至低熔點金屬體104。
然而，由於習知之保護元件100，藉由玻璃形成有設置於低熔點金屬體104周圍之第1、第2之絕緣層107、108，因此導熱率較低，無法將發熱電阻體102之熱高效率傳導至低熔點金屬體104。
又，習知之保護元件100，從發熱電阻體102所產生之熱透過低熔點金屬體104及表面電極106a傳導至絕緣基板101，又，亦透過第1絕緣層107傳導至絕緣基板101。習知之保護元件100，由於絕緣基板101使用氧化鋁等導熱率高之材料，因此形成從發熱電阻體102所產生之熱透過第1絕緣層107傳導至絕緣基板101之傳熱路徑、及透過導體層106傳導至絕緣基板101之傳熱路徑，無法使低熔點金屬體104之溫度高效率上升。
因此，本發明之目的在於提供使從發熱電阻體所產生之熱通過保護元件之傳熱路徑、不損耗且高效率傳導至低熔點金屬體，當電池單元之過充電或過放電等之異常時，可及時將電池單元之充放電電流路徑截斷之保護元件、電池控制裝置、及電池包。
為解決上述課題，本發明之保護元件，係連接於電路之電流路徑上，其特徵在於，具有：絕緣基板；發熱電阻體，隔著第1絕緣層形成於該絕緣基板之一面；低熔點金屬體，隔著第2絕緣層配置於該發熱電阻體之上方，構成電流路徑之一部分；以及連接部，與該低熔點金屬體之兩端連接，將該電流路徑與該低熔點金屬體加以電氣連接；該連接部係隔著第3絕緣層設於該絕緣基板之該一面。
又，本發明之電池控制裝置，具備：充放電控制電路，係連接於由可充放電之電池單元構成之電池之充放電電流路徑上，控制該電池之充放電；檢測電路，檢測該電池單元之電壓值；保護元件，在藉由該檢測電路所檢測之電池單元之電壓值成為既定範圍外時，將該充放電電流路徑截斷；以及電流控制元件，用以驅動該保護元件；該保護元件，具有：絕緣基板；發熱電阻體，隔著第1絕緣層形成於該絕緣基板之一面；低熔點金屬體，隔著第2絕緣層配置於該發熱電阻體之上方，構成該充放電電流路徑之一部分；以及連接部，與該低熔點金屬體之兩端連接，將該充放電電流路徑與該低熔點金屬體加以電氣連接；該連接部係隔著第3絕緣層設於該絕緣基板之該一面。
又，本發明之電池包，具備：電池，係由可充放電之電池單元構成；充放電控制電路，係連接於該電池之充放電電流路徑上，控制該電池之充放電；檢測電路，檢測該電池單元之電壓值；保護元件，在藉由該檢測電路所檢測之電池單元之電壓值成為既定範圍外時，將該充放電電流路徑截斷；以及電流控制元件，用以驅動該保護元件；該保護元件，具有：絕緣基板；發熱電阻體，隔著第1絕緣層形成於該絕緣基板之一面；低熔點金屬體，隔著第2絕緣層配置於該發熱電阻體之上方，構成該充放電電流路徑之一部分；以及連接部，與該低熔點金屬體之兩端連接，將該充放電電流路徑與該低熔點金屬體加以電氣連接；該連接部係隔著第3絕緣層設於該絕緣基板之該一面。
依據本發明，由於在基板與連接部之間設置第3絕緣層，因此可抑制發熱電阻體之熱經由低熔點金屬體而從連接部往絕緣基板側散熱，可使熱高效率蓄積於低熔點金屬體，快速熔斷。
以下，參照圖式詳細說明本發明適用之保護元件、電池控制裝置、及電池包。另外，本發明並非僅限定於以下實施形態者，在不脫離本發明要旨之範圍，當然可進行各種變更。
本發明適用之保護元件，係用以保護例如由可充放電之電池單元構成之電池與充放電控制電路之元件，如圖1所示，係組裝於電池包1中來使用，該電池包1具有由複數個(此處合計為4個)可充放電之電池單元11～14構成之電池10。
電池包1具備：電池10、用以控制電池10之充放電之充放電控制電路20、用以保護電池10與充放電控制電路20之保護元件30、用以檢測各電池單元11～14之電壓之檢測電路40、以及依據檢測電路40之檢測結果以控制保護元件30之動作之電流控制元件50。
電池10係如上所述，串聯有電池單元11～14者，該電池單元11～14要進行控制以避免成為例如如鋰離子二次電池之過充電及過放電狀態；透過電池包1之正極端子1a、負極端子1b以可拆裝方式連接於充電裝置2，施加來自充電裝置2之充電電壓。
充放電控制電路20具備：2個電流控制元件21、22，係串聯於從電池10流經充電裝置2之充放電電流路徑；以及用以控制此等電流控制元件21、22之動作之控制部23。電流控制元件21、22係由例如場效電晶體(以下稱為FET)構成，藉由控制部23所控制之閘極電壓，以控制電池10之充放電電流路徑之導通與截斷。控制部23係從充電裝置2接受電力供應以進行動作，依據檢測電路40之檢測結果控制電流控制元件21、22之動作，俾使當電池10為過放電或過充電時，將充放電電流路徑予以截斷。
保護元件30係連接於電池10與充放電控制電路20之間之充放電電流路徑上，其動作藉由電流控制元件50進行控制。
檢測電路40係與各電池單元11～14連接，用以檢測各電池單元11～14之電壓值，將各電壓值供應給充放電控制電路20之控制部23。又，當任一個電池單元11～14成為過充電電壓或過放電電壓時，檢測電路40輸出用以控制電流控制元件50之控制訊號。
當電池單元11～14之電壓值成為既定之範圍外時，具體而言，當成為過放電或過充電狀態時，電流控制元件50依據從檢測電路40所輸出之控制訊號，使保護元件30動作，進行控制，用以將電池10之充放電電流路徑予以截斷。
接著，具體說明保護元件30之構成。本發明適用之保護元件30具有圖2所示之電路構成，係對應寬廣之電池10之電壓變動，因電阻體之熱而確實將熔絲熔融，用以將電池10之充放電電流路徑予以截斷者。
亦即，保護元件30係如圖2所示，具備：熔絲31a、31b，係由靠加熱予以熔斷之低熔點金屬體構成；以及電阻體32，通電後產生使熔絲31a、31b熔融之熱。
熔絲31a、31b，例如，物理上係在電路構成上分離一個低熔點金屬體，透過接點P1進行串聯之元件，串聯於電池10與充放電控制電路20之間之充放電電流路徑上。例如，熔絲31a係透過未與熔絲31b連接之接點A3而與充放電控制電路20連接，熔絲31b係透過未與熔絲31a連接之接點A1而與電池10連接。
電阻體32之一端設置有與熔絲31a、31b之接點P1，另一端與連接於電流控制元件50之端子部33連接。又，電阻體32藉由電流控制元件50通電後，會產生使構成熔絲31a、31b之低熔點金屬體熔解之熱。
由以上所述之電路構成所構成之保護元件30藉由例如如圖3、圖4A及圖4B所示之構造體可實現。圖3係從以三維正交座標XYZ軸為基準所配置之保護元件30之XZ平面觀察之剖面圖。又，圖4A及圖4B係用以說明從XY平面觀察之保護元件30之積層構造圖。
保護元件30具有：發熱電阻體64，隔著絕緣層形成於陶瓷等之絕緣性矩形狀之基板60之一面60a上；低熔點金屬體67，隔著絕緣層設置於發熱電阻體64之上方，用以構成充放電電流路徑之一部分；以及連接部611～613，與低熔點金屬體67之兩端連接，用以連接充放電電流路徑與低熔點金屬體67。又，保護元件30，其連接部611、612係隔著低導熱性之玻璃層70、71設置於基板60。
絕緣基板60使用例如機械強度高之氧化鋁等之陶瓷。氧化鋁之優點係基板60之機械強度高，且容易加工或處理，相反地，導熱率高約為25W/m‧K。又，基板60雖亦可使用混合氧化鋁與玻璃系材料之玻璃陶瓷等導熱率較低之材料，但由於含有玻璃等之部分變脆弱，因此除有損加工性或耐久性等之外，當玻璃系材料未均勻混合時，在強度或導熱率亦會產生偏差，且製造成本亦提高。保護元件30，如後所述，藉由在基板60之兩面設置玻璃層70、71之積層構造，將發熱電阻體64之熱有效率地傳導至低熔點金屬體67，因此基板60亦可使用氧化鋁。
以此種方式，若考量機械強度及導熱率，作為可使用於基板60之材料，列舉有例如，氧化鋁(Al2 O3 ，導熱率25W/m‧K)、在氧化鋁70%中混合富鋁紅柱石(mullite)(3Al2 O3 ‧2SiO2 )30%者(導熱率7W/m‧K)、在氧化鋁50%中混合富鋁紅柱石50%者(導熱率4W/m‧K)、二氧化鋯(ZrO2 ，導熱率3W/m‧K)。
其中，使用在導熱率5W/m‧K以下即氧化鋁50%中混合富鋁紅柱石50%者、或二氧化鋯以作為基板60之材料時，除可抑制玻璃層70、71所產生之散熱外，亦可抑制基板60所產生之散熱，可將發熱電阻體64之熱高效率傳導至低熔點金屬體67。
又，圖3中，在位於XY平面上之基板60形成有連接部611～613，用以將保護元件30與充電裝置2、電池10及電流控制元件50連接於側面部。連接部611～613具有：分別形成於基板60之一面60a之導體61b；形成於基板60之另一面60b之導體61c；以及導通孔61a，用以連接此等將基板60內往Z方向貫通所形成之導體61b及導體61c。
在此等3個連接部611～613中，相對向之2個連接部611、612成為各導體61c分別與電池10及充放電控制電路20連接之接點。又，另一連接部613係作為導體61c與電流控制元件50連接之端子部33之功能。
連接部611～613之導體61b、導體61c及導通孔61a係藉由將導電糊印刷於基板60之既定部位來形成。作為構成連接部611～613之導電材料，可使用例如銀、銅、鎢(W)。
連接部611、612之導體61b係隔著成為絕緣層之第1玻璃層70形成於基板60之一面60a上。又，連接部611、612之導體61c係隔著成為絕緣層之第2玻璃層71形成於基板60之另一面60b上。
又，在基板60之一面60a之中央部形成有板狀之第1絕緣層62。在此第1絕緣層62之表面62a構裝有導體圖案63a、與導體圖案63a連接之發熱電阻體64、與發熱電阻體64連接之導體圖案63b。此處，導體圖案63b係與作為端子部33功能之連接部613之導體61b連接，導體圖案63a，係隔著導體66而與低熔點金屬體67連接，藉由此種連接關係，保護元件30，其作為端子部33功能之連接部613隔著導體圖案63b、發熱電阻體64、導體圖案63a，經由導體66而與低熔點金屬體67連接。
發熱電阻體64可使用例如釕(Ru)、碳化矽(SiC，相對電阻：10Ω‧cm)、矽化鉬(MoSi2 ，相對電阻：2.E+0.5Ω‧cm)、鑭鉻氧化物(LaCro3 )、碳(C，相對電阻：1.00E-3Ω‧cm)。
導體圖案63a、63b及發熱電阻體64係藉由第2絕緣層65予以被覆。又，透過導體66，在此第2絕緣層65之被覆面構裝有低熔點金屬體67。另外，導體66與低熔點金屬體67係藉由焊料(未圖示)予以連接。
又，導體圖案63a之一端部P11係透過導體66之P12而與低熔點金屬體67連接。具體而言，為進行此種連接，如從-Z方向觀察保護元件30所見之圖4A所示，在第1絕緣層62之上設置導體圖案63a、63b，在構裝有發熱電阻體64之構裝面之導體圖案63a之端部設置接點P11。又，如圖4B所示，為連接此接點P11與導體66之接點P12，透過第2絕緣層65，將導體66加以被覆，又，在導體66之上構裝低熔點金屬體67。亦即，將端部P11設置於發熱電阻體64之外周部之外側，將端部P12設置於第2絕緣層65之外周部之外側，積層各構件時，使端部P11、P12一致。
低熔點金屬體67係透過焊料而與連接部611、612(作為與電池10及充放電控制電路20連接之接點之功能)之各導體61b連接。又，在低熔點金屬體67之上面設置有助焊劑68。又，低熔點金屬體67之上部係藉由罩體69加以覆蓋。
此種方式之保護元件30，檢測電路40檢測電壓，藉此檢測出電池單元11～14之過充電或過放電等之異常時，將控制訊號輸出至電流控制元件50。電流控制元件50接收控制訊號後，使發熱電阻體64通電並發熱。保護元件30之發熱電阻體64之熱透過第2絕緣層65、導體66而傳導至低熔點金屬體67，以使低熔點金屬體67熔解。藉此，保護元件30之連接部611、612之各導體61b間被切斷，將電池10之充放電電流路徑予以截斷。
此處，保護元件30，作為傳導發熱電阻體64之熱之路徑，如圖3所示，具有：透過第1絕緣層62而朝基板60側散熱之第1傳熱路徑A、及透過第2絕緣層65、導體66、低熔點金屬體67及導體61b而朝基板60側散熱之第2傳熱路徑B。又，保護元件30，由於必須適應電流控制元件50之動作，用以截斷充放電電流路徑，因此較佳係使發熱電阻體64之熱高效率傳導至低熔點金屬體67。
又，保護元件30，使成為第3絕緣層之第1玻璃層70介於位於第2傳熱路徑B上之導體61b與基板60之一面60a之間，又，使成為第4絕緣層之第2玻璃層71介於位於第2傳熱路徑B上之導體61c與基板60之另一面60b之間。藉此，保護元件30係抑制發熱電阻體64所產生之熱透過低熔點金屬體67及導體61b而往導熱率高之基板60側散熱，又，抑制從導熱率高之基板60往導體61c側散熱。另外，作為成為第3絕緣層、第4絕緣層之第1、第2玻璃層70、71，可使用各種玻璃類。
因此，若保護元件30靠抑制第2傳熱路徑B之散熱，使發熱電阻體64之溫度高效率上升，藉由電流控制元件50進行通電後，立即能使低熔點金屬體67熔解，而將充放電電流路徑截斷。又，由於保護元件30可將發熱電阻體64之熱高效率傳導至低熔點金屬體67，因此即使縮小發熱電阻體64亦可使低熔點金屬體67充分熔解，可謀求保護元件30整體之小型化。又，由於保護元件30可將發熱電阻體64之熱高效率傳導至低熔點金屬體67，因此可抑制往發熱電阻體64通電之電流量，可謀求省電力化。
另外，保護元件30之第1玻璃層70及第2玻璃層71僅形成於與導體61b及導體61c重疊之位置，在被夾於基板60之另一面60b之第2玻璃層71之第1傳熱路徑A上設置有空氣層。由於空氣層之導熱率(0.0241W/m‧K)非常低，因此可抑制被夾於第2玻璃層71之第1傳熱路徑A之散熱，可將該抑制量之熱傳導至第2傳熱路徑B。
又，保護元件30係使用玻璃以作為第1、第2絕緣層62、65，並且位於第2傳熱路徑B上之第2絕緣層65之導熱率，較佳係位於第1傳熱路徑A上之第1絕緣層62之導熱率以上。藉由具備該構成，保護元件30可防止發熱電阻體64所產生之熱對第1傳熱路徑大量散熱本身。
又，保護元件30，作為位於第2傳熱路徑B上之第2絕緣層65，更佳係使用相對導熱率較位於第1傳熱路徑A上之第1絕緣層62為高之玻璃。藉由具備該構成，保護元件30可抑制發熱電阻體64所產生之熱往與低熔點金屬體67相反側之基板60側散熱。因此，保護元件30，使發熱電阻體64所產生之熱傳導至第2傳熱路徑B側，可高效率使低熔點金屬體67之溫度上升。
以此種方式，作為構成第1絕緣層62之導熱率相對低之玻璃，可使用例如SiO2 ‧B2 O3 ‧RO(導熱率0.83W/m‧K)、或SiO2 ‧B2 O3 ‧PbO(導熱率1.42W/m‧K)。又，作為構成第2絕緣層65之導熱率相對高之玻璃，可使用例如SiO2 ‧B2 O3 ‧RO(導熱率2.1W/m‧K)。
另外，構成第1絕緣層62之玻璃相對於構成第2絕緣層65之玻璃，由於只要相對導熱率低即可，因此例如作為構成第1絕緣層62之玻璃，使用SiO2 ‧B2 O3 ‧RO(導熱率0.83W/m‧K)時，作為構成第2絕緣層65之玻璃，亦可使用SiO2 ‧B2 O3 ‧PbO(導熱率1.42W/m‧K)。
此種保護元件30係用以下方式製造。首先，在氧化鋁或氧化鋁50%中混合富鋁紅柱石50%之物，或藉由二氧化鋯等之陶瓷材料形成基板60。接著，形成用以構成連接導體61b及導體61c之貫通孔61a之貫通孔，藉由網版印刷等印刷構成成為第3絕緣層之第1玻璃層70及第1絕緣層62之玻璃糊，藉由燒成，將第1絕緣層62及第1玻璃層70形成於同一平面。亦即，保護元件30，構成第1絕緣層62之玻璃與構成第1玻璃層70之玻璃為相同材料。
同樣地，形成成為第4絕緣層之第2玻璃層71。接著，印刷導電糊並加以燒成，藉此將導體61b形成於第1玻璃層70上，並且形成貫通孔61a，又，形成發熱電阻體64、導體圖案63a及導體圖案63b。又，印刷導電糊並加以燒成，藉此將導體61c形成於第2玻璃層71上。
接著，印刷玻璃糊並加以燒成，藉此形成第2絕緣層65，構導體66、低熔點金屬體67、助焊劑68後，用罩體69加以覆蓋。藉由以上步驟，製造保護元件30。
＜實施例1＞
接著，說明保護元件30之實施例。在此實施例中，保護元件30具備第1玻璃層70及第2玻璃層71，準備了各玻璃層70、71之厚度為10μm者(實施例1)、各玻璃層70、71之厚度為20μm者(實施例2)、各玻璃層70、71之厚度為40μm者(實施例3)。又，保護元件30僅具備第1玻璃層70，準備了玻璃層70之厚度為10μm者(實施例4)、玻璃層70之厚度為20μm者(實施例5)、玻璃層70之厚度為40μm者(實施例6)。又，作為比較例，在圖9所示之絕緣基板101上未設置玻璃層，而準備了形成導電層106之保護元件100。
針對此等實施例1～6及比較例1測量到達既定溫度之時間。溫度之測量點係在發熱電阻體64之下部，為低熔點金屬體67之大致中央部分。
如圖5所示，若測量測量點上升到例如800℃之時間，實施例1～6約在20秒以內，相對於此，比較例約要花費30秒。
又，在實施例中，實施例3之溫度最快上升，接著，溫度依實施例6、實施例2、實施例5、實施例1、實施例4之順序上升。由此可知，即使僅在基板60之一面60a設置玻璃層，靠加厚其厚度，亦可抑制發熱電阻體64所產生之熱往基板60側散熱，將熱有效地傳導至低熔點金屬體67。
另外，保護元件30，亦可在連接發熱電阻體64與電流控制元件50之連接部613之導體61b與基板60之一面60a之間設置第1玻璃層70。此時，第1玻璃層70可抑制發熱電阻體64之熱透過導體圖案63b而往連接部613之導體61b及基板60散熱。
又，保護元件30亦可如圖6所示，未形成第2玻璃層71，而在基板60之另一面60b形成連接部611、612之導體61c。此時，保護元件30，使第1玻璃層70介於位於第2傳熱路徑B上之導體61b與基板60之一面60a之間，藉此可抑制發熱電阻體64所產生之熱透過低熔點金屬體67及導體61b而往導熱率高之基板60側散熱。
因此，在保護元件30抑制第2傳熱路徑B中之散熱，藉此使發熱電阻體64之溫度高效率上升，並藉由電流控制元件50通電後，立即使低熔點金屬67熔解，可將充放電電流路徑截斷。
又，保護元件30亦可改變第1絕緣層62之玻璃材料與第1玻璃層70之玻璃材料，使第1玻璃層70之導熱率較第1絕緣層62之導熱率為小。藉由具備該構成，可抑制從第1傳熱路徑A上之第1絕緣層62往第2傳熱路徑B上之第1玻璃層70側散熱。此時，第1絕緣層62與第1玻璃層70係以另一步驟，藉由印刷及燒成材質不同之玻璃來形成。
又，保護元件30亦可如圖7所示，在電路構成上具備複數個電阻體32(例如圖7中為2個)，從各電阻體32a、32b之接點P2延設端子部33a，並且從電阻體32b之端部延設端子部33b，依據電池單元數選擇與電流控制元件50連接之端子部，藉此切換電阻體32之發熱量。此時，保護元件30，例如如圖8所示，在第1絕緣層62上形成複數個導體圖案，將發熱電阻體64分割成複數個(圖8中有64a與64b兩個)，將未與導體66連接之剩下之導體圖案63b、63c之端部與形成於基板60之側面之連接部613、614連接。又，依據電池單元數選擇與電流控制元件50連接之連接部，藉此使保護元件30通電時導通之發熱電阻體之電阻值增減，可調整發熱量。
亦即，保護元件30依據電池10之電壓值之變動範圍調整發熱之電阻體數，藉此可多階段調整發熱電阻體整體之電阻值，能對發熱電阻體64，防止依據電池數變動之電壓值變過大而使發熱電阻體64受損傷之情形。藉此，保護元件30，使用於例如2單元之電池包時，可對1個發熱電阻體64通電，使用於4單元之電池包時，可對2個發熱電阻體64通電等，可以一個元件對應複數個電池包。
又，保護元件30，在圖8所示之構成中，除在各連接部611、612之外，亦在連接部613、614之導體61b與基板60之一面60a之間設置第1玻璃層70，又，亦在連接部613、614之導體61c與基板60之另一面60b之間設置第2玻璃層71，藉此亦可抑制透過導體圖案63b、63c之散熱，可將發熱電阻體64之熱高效率蓄熱於低熔點金屬體。又，保護元件30，即使少發熱量亦可將低熔點金屬體67熔斷，可謀求發熱電阻體64之小型化及省電力化。
以上，雖針對設置於電池單元(被設置於電池包內)之充放電電流路徑上之保護元件30加以說明，但保護元件30，除適用於電池之充放電電路以外，可適用於為保護避免過電流、過電壓之所有電路。
1．．．電池包
2．．．充電裝置
10．．．電池
11～14．．．電池單元
20．．．充放電控制電路
21、22．．．電流控制元件
23．．．控制部
30‧‧‧保護元件
31‧‧‧熔絲
32‧‧‧電阻體
33‧‧‧端子部
40‧‧‧檢測電路
50‧‧‧電流控制元件
60‧‧‧基板
61a‧‧‧貫通孔
61b、61c‧‧‧導體
62‧‧‧第1絕緣層
63‧‧‧導體圖案
64‧‧‧發熱電阻體
65‧‧‧第2絕緣層
66‧‧‧導體
67‧‧‧低熔點金屬體
68‧‧‧助焊劑
69‧‧‧罩體
70‧‧‧第1玻璃層
71‧‧‧第2玻璃層
圖1係表示本發明適用之電池包之整體構成圖。
圖2係表示本發明適用之電池包之電路構成圖。
圖3係本發明適用之保護元件之剖面圖。
圖4A及圖4B係說明本發明適用之保護元件之層構成之俯視圖。
圖5係用以說明本發明適用之保護元件之溫度特性之曲線圖。
圖6係本發明適用之另一保護元件之剖面圖。
圖7係表示本發明適用之另一保護元件之電路構成圖。
圖8係說明本發明適用之另一保護元件之層構成之俯視圖。
圖9係習知之保護元件之剖面圖。
30．．．保護元件
60．．．基板
60a．．．一面
60b．．．另一面
61a．．．貫通孔
61b．．．導體
61c．．．導體
62．．．第1絕緣層
62a．．．表面
63a．．．導體圖案
63b．．．導體圖案
64．．．發熱電阻體
65．．．第2絕緣層
66．．．導體
67．．．低熔點金屬體
68．．．助焊劑
69．．．罩體
70．．．第1玻璃層
71．．．第2玻璃層
611．．．連接部
612．．．連接部

Claims (12)

  1. 一種保護元件，係連接於電路之電流路徑上，其特徵在於，具有：絕緣基板；發熱電阻體，隔著第1絕緣層形成於該絕緣基板之一面；低熔點金屬體，隔著第2絕緣層配置於該發熱電阻體之上方，構成電流路徑之一部分；以及連接部，與該低熔點金屬體之兩端連接，將該電流路徑與該低熔點金屬體加以電氣連接；該連接部係隔著第3絕緣層設於該絕緣基板之該一面。
  2. 如申請專利範圍第1項之保護元件，其中，僅在該連接部之下部形成有該第3絕緣層。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之保護元件，其中，該連接部係隔著第4絕緣層設於與該絕緣基板之該一面對向之另一面。
  4. 如申請專利範圍第3項之保護元件，其中，僅在與該連接部重疊之位置形成有該第3、第4絕緣層。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之保護元件，其中，該第2絕緣層之導熱率係該第1絕緣層之導熱率以上。
  6. 如申請專利範圍第4項之保護元件，其中，該第2絕緣層之導熱率係該第1絕緣層之導熱率以上。
  7. 如申請專利範圍第5項之保護元件，其中，該第1、第2絕緣層係玻璃層。
  8. 如申請專利範圍第3項之保護元件，其中，該第3、第4絕緣層係玻璃層。
  9. 如申請專利範圍第1或2項之保護元件，其中，該第3絕緣層之導熱率小於該第1絕緣層之導熱率。
  10. 如申請專利範圍第6項之保護元件，其中，該第3絕緣層之導熱率小於該第1絕緣層之導熱率。
  11. 一種電池控制裝置，具備：充放電控制電路，係連接於由可充放電之電池單元構成之電池之充放電電流路徑上，控制該電池之充放電；檢測電路，檢測該電池單元之電壓值；保護元件，在藉由該檢測電路所檢測之電池單元之電壓值成為既定範圍外時，將該充放電電流路徑截斷；以及電流控制元件，用以驅動該保護元件；該保護元件，具有：絕緣基板；發熱電阻體，隔著第1絕緣層形成於該絕緣基板之一面；低熔點金屬體，隔著第2絕緣層配置於該發熱電阻體之上方，構成該充放電電流路徑之一部分；以及連接部，與該低熔點金屬體之兩端連接，將該充放電電流路徑與該低熔點金屬體加以電氣連接；該連接部係隔著第3絕緣層設於該絕緣基板之該一面。
  12. 一種電池包，具備：電池，係由可充放電之電池單元構成； 充放電控制電路，係連接於該電池之充放電電流路徑上，控制該電池之充放電；檢測電路，檢測該電池單元之電壓值；保護元件，在藉由該檢測電路所檢測之電池單元之電壓值成為既定範圍外時，將該充放電電流路徑截斷；以及電流控制元件，用以驅動該保護元件；該保護元件，具有：絕緣基板；發熱電阻體，隔著第1絕緣層形成於該絕緣基板之一面；低熔點金屬體，隔著第2絕緣層配置於該發熱電阻體之上方，構成該充放電電流路徑之一部分；以及連接部，與該低熔點金屬體之兩端連接，將該充放電電流路徑與該低熔點金屬體加以電氣連接；該連接部係隔著第3絕緣層設於該絕緣基板之該一面。
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