TWI715228B - 保護電路 - Google Patents

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TWI715228B TW108135511A TW108135511A TWI715228B TW I715228 B TWI715228 B TW I715228B TW 108135511 A TW108135511 A TW 108135511A TW 108135511 A TW108135511 A TW 108135511A TW I715228 B TWI715228 B TW I715228B
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Abstract

本發明提供於過電流時之保護中，不需使用二極體或開關元件等整流手段，而能夠以更精簡的電路構成在動作時更確實地斷開通電之保護元件及保護裝置。
保護元件具備：絕緣基板；設置於該絕緣基板之至少一對的保險絲電極；設置於絕緣基板，且設於保險絲電極之間之中間電極；接合於保險絲電極及中間電極，且電性連接於保險絲電極及中間電極之保險絲元件；及設置於絕緣基板，且以電性連接於中間電極及發熱電極之方式設置之發熱體，其中，包含中間電極之保險絲電極中之至少一對電極間之傳導手段係設置成不同於其他電極間之傳導手段。

Description

保護電路
本發明係有關電氣、電子設備的保護元件、保護裝置。
近年，隨著行動設備等小型電子設備的急速普及，安裝於搭載之電源的保護電路上的保護元件也使用小型、薄型的元件。於二次電池組的保護電路，較佳地利用例如專利文獻1所記載之表面黏著構件(SMD)之保護元件。此些保護元件中，存在有檢測因被保護設備的過電流所生之過電流、過電壓等的異常狀態，或是感應於周圍溫度的異常過熱，而以預定條件使保險絲作動而斷開電路之非回復型保護元件。該保護元件為求設備的安全，若保護電路檢測出設備產生之異常，即會藉訊號電流使電阻元件發熱，藉由該發熱而熔斷由可熔性之合金材所構成之保險絲元件而斷開電路，或是藉由過電流而熔斷保險絲元件而斷開電路。
作為本發明之關連技術，於第3圖顯示保護元件30。保護元件30具有：絕緣基板31；設置於絕緣基板31之一對的保險絲電極32；設置於保險絲電極32之間的中間電極33；接合於保險絲電極32及中間電極33且電性連接於保險絲電極32及中間電極33之保險絲元件34；以及覆蓋保險絲元件34之蓋子狀蓋體35。再者，於絕緣基板31係以電性連接於中間電極33及發熱電極36之方式設置有發熱體37。
如此之保護元件30，例如專利文獻2所記載，藉由連接於第4圖(a)所示之二次電池組用之保護電路40，電性連接於保險絲電極42之保險絲元件44a、44b係構成保護電路40的充放電電流迴路的一部分。再者，保護元件30的發熱體47係連接於二極體或開關元件等整流元件49。如第4圖(b)所示，在過電流時之保護中，整流元件49係防止保險絲元件44僅剩下保險絲電極42及中間電極43的單側時之漏電流500。此外，於過電壓時，藉由電性連接於發熱體47之以電壓檢測用IC或FET等構成之檢測手段220，電壓施加於發熱體，發熱體發熱，保險絲元件全部熔斷的同時，對於發熱體的施加也會停止，所以不需要對於如前述之單側動作的補償。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2013/172160號公報
[專利文獻2]日本專利第4095426號公報
在如上所述之先前的保護元件30及保護電路40中，為了對過電流時保險絲元件44a、44b剩下其中一方的情形預作準備，而需要二極體或開關元件等整流手段。
本發明之目的在於提供於過電流時之保護中，不需使用二極體或開關元件等整流手段，而能夠以更精簡的電路構成在動作時更確實地斷開通電之電氣、電子設備的保護元件及保護裝置。
本發明之保護元件，係具備：絕緣基板；至少一對的保險絲電極，係設置於絕緣基板；中間電極，係設置於絕緣基板，且設於保險絲電極之間；保險絲元件，係電性連接於保險絲電極及中間電極；及發熱體，係設置於絕緣基板，且以電性連接於中間電極及發熱電極之方式設置，且包含中間電極之保險絲電極中之至少一對電極間之傳導手段係設置成不同於其他電極間之傳導手段。藉此，於過電流的保護中，可以控制保險絲元件所連接之電極間的熔斷順序。此處所稱的傳導手段係指電導性或熱傳導性或是電導性與熱傳導性的組合。例如，藉由使用電阻、散熱性或電阻與散熱性之組合而對預定處之通電時的發熱、散熱特性設定差異，可以控制成預定電極間的保險絲元件比其他電極間的保險絲元件先熔斷。
再者，本發明之保護電路係將前述保護元件用於保護裝置之保護電路，係保護二次電池免受過電流及過電壓之危害的電路，該保護電路具備：保護裝置，係具有保險絲元件及發熱體；及檢測手段，係電性連接於此保護裝置的發熱體，並檢測二次電池的過電壓且控制流經前述發熱體的電流，保護裝置係由保護元件構成，該保護元件具有：絕緣基板； 至少一對的保險絲電極，係設置於此絕緣基板；中間電極，係設置於該絕緣基板，且設於保險絲電極之間；保險絲元件，係電性連接於保險絲電極及中間電極；及發熱體，係設置於該絕緣基板，且以電性連接於中間電極及發熱電極之方式設置，其中，包含中間電極之保險絲電極中之至少一對電極間之傳導手段係設置成不同於其他電極間之傳導手段，於過電流時，藉由傳導手段，預定的保險絲元件會熔斷，且於過電壓時，藉由檢測手段，二次電池的電壓會施加於發熱體，發熱體會發熱，保險絲元件會全部熔斷而可斷開對於發熱體的施加。關於上述保護電路，可進一步將電性連接而裝設於保護裝置之電路的電極構成為前述保護裝置的傳導手段，而可使裝設於保護裝置(保護元件)之配線基板側的安裝用電極及配線的面積、厚度變化。例如，使裝設於該保護裝置的預定電極之電路的電極或配線的面積縮小而做成難以散熱，使裝設於預定電極以外的其他電極之電極或配線的面積加大而做成較容易散熱，則可以使保護裝置的預定電極先熔斷。
本發明之保護元件及保護電路係藉由調整包含中間電極之保險絲電極中之預定電極間的傳導性(電導或熱傳導，或電導與熱傳導之組合)，而控制過電流時的熔斷順序。
簡單說明本發明中具代表性者所能獲得的效果，如下所述。依據本揭示之一實施例，於保險絲動作時能夠更確實地斷開通電。
10:保護元件
11、21:絕緣基板
12、12a、12b:保險絲電極
13、23:中間電極
14、14a、14b:保險絲元件
15:蓋體
16、26:發熱電極
17、27:發熱體
20:保護電路
22a:第1保險絲電極
22b:第2保險絲電極
24a:第1保險絲元件
24b:第2保險絲元件
30:保護元件
31:絕緣基板
32:保險絲電極
33:中間電極
34:保險絲元件
35:蓋體
36:發熱電極
37:發熱體
40:保護電路
42:保險絲電極
43:中間電極
44a、44b:保險絲元件
47:發熱體
49:整流元件
200:電池組
210:保護裝置
220:檢測手段
R1:預定的電極間
R2:其他電極間
第1圖顯示一實施型態的保護元件10，第1圖(a)為沿第1圖(b)的d-d線截斷蓋體之平面圖，第1圖(b)為沿第1圖(a)的D-D線截斷之剖面圖，第1圖(c)為其底面圖。
第2圖顯示一實施型態的保護電路20的電路圖，第2圖(a)為保險絲動作前的電路圖，第2圖(b)為因過電流影響之保險絲動作後的電路圖。
第3圖顯示先前之保護元件30，第3圖(a)為沿第3圖(b)的d-d線截斷蓋體之平面圖，第3圖(b)為沿第3圖(a)的D-D線截斷之剖面圖，第3圖(c)為其底面圖。
第4圖顯示先前之保護電路40的電路圖，第4圖(a)為保險絲動作前的電路圖，第4圖(b)為因過電流影響之保險絲動作後的電路圖。
本實施型態的保護元件係具備：絕緣基板；設置於絕緣基板之至少一對的保險絲電極；設置於絕緣基板，且設於保險絲電極之間之中間電極；接合於保險絲電極及中間電極，且電性連接於保險絲電極及中間電極之保險絲元件；及設置於絕緣基板，且以電性連接於中間電極及發熱電極之方式設置之發熱體；包含中間電極之保險絲電極中之至少一對電極間之傳導手段係設置成不同於其他電極間之傳導手段。絕緣基板只要是絕緣材則無論是何種材料、組成者均可，例如較佳為塑膠、玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷等。設於絕緣基板之保險絲電極、中間電極及發熱電極，只要是導電材則無論是何種材料、組成者均可，例如較佳為銅、銀、銅合金、銀合金。保險絲元件只要是易熔性的金屬材，則無論是何種材料、組成者均 可，例如較佳可利用錫基合金、錫-鉛合金、錫-銅合金、錫-銀合金、錫-銀-銅合金等。此外，保險絲元件可以使用單一組成之金屬材，也可以將不同組成之複數金屬材組合為複合材而使用。
將包含中間電極之保險絲電極中之至少一對電極間之傳導性設為與其他電極間之傳導性不同的傳導手段，只要能夠調節保險絲元件所架設之電極間的電傳導或熱傳導，則無論使用何種方法、手段均可，而未有特別限制，例如將架設於電極間之保險絲元件的截面積或長度於各組電極間做改變，或是在各組電極間改變保險絲元件其本身的材質，或改變電極的面積或材料，藉此可以調整電極間的傳導性。再者，不改變保險絲元件的尺寸或材質，而將包含中間電極之保險絲電極中之預定的電極的電極間距離設得較寬也能獲得同樣的效果。例如，藉由使包含中間電極之保險絲電極中之預定的電極間的電阻大於其他電極間的電阻，可以控制保險絲元件所連接之複數的電極間的過電流時的熔斷順序。電阻設定得較高之保險絲電極之保險絲元件將因此能夠比電阻較低之保險絲電極之保險絲元件先熔斷。再者，藉由使包含中間電極之保險絲電極中之預定的電極間的熱傳導小於其他電極間的熱傳導，可以控制保險絲元件所連接之複數的電極間的過電流時的熔斷順序。例如，預定電極之散熱面積(電極面積)設得較窄(較小)之保險絲電極之保險絲元件將因此能夠比散熱面積(電極面積)設得較寬(較大)之保險絲電極之保險絲元件先熔斷。
本實施例的保護電路係保護二次電池免受過電流及過電壓之危害的電路，其具備：具有保險絲元件及發熱體之保護裝置，及與此保護裝置的發熱體電性連接，且檢測二次電池的過電壓並控制流經前述發熱 體的電流的檢測手段，保護裝置係由保護元件構成，該保護元件具有：絕緣基板；設置於此絕緣基板之至少一對的保險絲電極；設置於該絕緣基板，且設於保險絲電極之間之中間電極；接合於保險絲電極及中間電極，且電性連接於保險絲電極及中間電極之保險絲元件；設置於該絕緣基板，且以電性連接於中間電極及發熱電極之方式設置之發熱體；包含中間電極之保險絲電極中之至少一對電極間之傳導手段係設置成不同於其他電極間之傳導手段，於過電流時，藉由傳導手段，預定的保險絲元件會熔斷，且於過電壓時，藉由檢測手段，二次電池的電壓會施加於發熱體，發熱體會發熱，所有的保險絲元件會熔斷而斷開對於發熱體的施加。
實施例1的保護元件10，如第1圖所示，具備：絕緣基板11；設置於絕緣基板11的一對的保險絲電極12；設置於絕緣基板11，且設於保險絲電極12之間的中間電極13；接合於保險絲電極12及中間電極13，且電性連接於保險絲電極12及中間電極13之保險絲元件14；塗布於保險絲元件14的表面的動作助熔劑(未示於圖中)；連同此動作助熔劑覆蓋保險絲元件14的上部的蓋體15；以及設置於絕緣基板11，且以電性連接於中間電極13及發熱電極16之方式設置之由電阻元件構成的發熱體17，實施例1的保護元件10並具有傳導手段，該傳導手段係設置成藉由將包含中間電極13之保險絲電極12中之電極間R1的電極間距離設置得較寬，其他電極間R2的電極間距離設置得較R1狹窄，而使電極間R1的電阻比R2要來得高。藉此，過電流時電性連接電極間R1的保險絲元件會較電性連接電極間R2的保險絲元件先熔斷。實施型態之蓋體15只要能夠覆蓋絕緣基板11及保險絲元件14的上部而確保所希望的腔室空間即可，不 限制其形狀、材質。例如，蓋體較佳為圓頂狀樹脂薄膜罩、塑膠蓋、陶瓷蓋等。
如第2圖所示，實施型態2的保護電路20係保護串聯有二次電池之電池組200免受過電流及過電壓保護之危害的保護電路，其具備：具有第1保險絲元件24a及第2保險絲元件24b及發熱體的保護裝置210；及與保護裝置210的發熱體27電性連接，並檢測電池組200的過電壓且開關流經發熱體27的電流之由電壓檢測用IC及FET所構成的檢測手段220；保護裝置210係由保護元件構成，該保護元件具有：設置於絕緣基板21之第1保險絲電極22a及第2保險絲電極22b；設置於絕緣基板21且設於前述兩保險絲電極22a、22b之間之中間電極23；電性連接於第1保險絲電極22a及中間電極23之第1保險絲元件24a；電性連接於第2保險絲電極22b及中間電極23之第2保險絲元件24b；以及設置於絕緣基板21，且以電性連接於中間電極23及發熱電極26之方式設置之發熱體27，且該保護元件具有傳導手段，該傳導手段係將保險絲電極22a及中間電極23之電極間R1的電極間距離設置得較寬，保險絲電極22b及中間電極23之電極間R2的電極間距離設置得較R1狹窄，實施例2的保護電路20係在過電流時，藉由傳導手段控制成保險絲元件24a先熔斷，且在過電壓時，藉由檢測手段220使流經發熱體27之電流導通，藉此二次電池的電壓係施加於發熱體27，發熱體27發熱，使第1保險絲元件24a及第2保險絲元件24b熔斷並且斷開對於發熱體27的施加。上述保護電路20係令第1保險絲元件的內部電阻值為r1，令第2保險絲元件的內部電阻值為r2時，電阻值大小係r1>r2，所以過電流施加時一定能夠使r1側的第1保險 絲元件24a熔斷。因此，在過電流時的保護中，能夠省略在先前技術中所需要之二極體或開關元件等整流手段。
本次所揭示之實施例，應認為所有的說明均為例示而非限制。本發明的範圍並非以上述說明而是以申請專利範圍顯示，本發明係意圖涵蓋與申請專利範圍均等之意義及範圍內的所有變更。
[產業上的利用可能性]
本揭示可用於電池組等二次電池的保護裝置。
10:保護元件
11:絕緣基板
12a、12b:保險絲電極
13:中間電極
14a、14b:保險絲元件
15:蓋體
16:發熱電極
17:發熱體

Claims (7)

  1. 一種保護電路，係保護二次電池免受過電流及過電壓之危害的電路，該保護電路具備：複數個保護裝置；及檢測手段，係檢測前述二次電池的過電壓，前述複數個保護裝置各別係具有：絕緣基板；第一保險絲電極及第二保險絲電極，係設置於前述絕緣基板；中間電極，係設置於前述絕緣基板，且設於前述第一保險絲電極與前述第二保險絲電極之間；保險絲元件，其第一部分係電性連接於前述第一保險絲電極及前述中間電極，其第二部分係電性連接於前述第二保險絲電極及前述中間電極；及發熱體，係設置於前述絕緣基板，且以電性連接於前述中間電極之方式設置，其中，前述第一保險絲電極係在電流路徑上配置於比前述第二保險絲電極更靠近前述二次電池側，前述檢測手段係連接於前述發熱體，且係構成為藉由將前述二次電池的電壓施加於前述發熱體而控制前述發熱體的發熱，前述保護裝置係構成為於過電流時前述保險絲元件的前述第一部分會比前述第二部分先熔斷， 前述檢測手段係於過電壓時以使前述保險絲元件的前述第一部分及前述第二部分的兩者皆熔斷的方式使前述發熱體發熱。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之保護電路，其中，前述第一部分的截面積係比前述第二部分的截面積小。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之保護電路，其中，前述第一部分及前述第二部分彼此係材質不同。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之保護電路，其中，前述第一部分係比前述第二部分長。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述之保護電路，其中，前述第一部分的電阻係比前述第二部分的電阻大。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所述之保護電路，其中，前述第一部分的熱傳導係比前述第二部分的熱傳導大。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所述之保護電路，其中，前述第一部分的散熱面積係比前述第二部分的散熱面積小。
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