本發(fā)明涉及截斷電流路徑的保護元件及保護電路，尤其涉及在鋰離子二次電池等出現(xiàn)緊急狀態(tài)時需要迅速截斷電流路徑的電池電路、或適合用于電池電路的保護元件及保護電路。本申請以在日本于2014年4月7日申請的日本專利申請?zhí)柼卦?014－078956為基礎(chǔ)主張優(yōu)先權(quán)，該申請通過被參照，引用至本申請。

背景技術(shù)：

能夠充電而反復(fù)利用的二次電池大多被加工成電池組而提供給用戶。特別是在重量能量密度高的鋰離子二次電池中，為了確保用戶及電子設(shè)備的安全，一般在電池組內(nèi)置過充電保護、過放電保護等的保護電路，具有在既定的情況下截斷電池組的輸出的功能。

在這種保護電路中，利用內(nèi)置于電池組的FET開關(guān)來進行輸出的導(dǎo)通/截止（ON/OFF），從而進行電池組的過充電保護或過放電保護動作。然而，在因一些原因而FET開關(guān)短路破壞的情況下；被施加雷涌等而瞬間流過大電流的情況下；或者因電池單元的壽命而輸出電壓異常下降或者相反地輸出過大異常電壓的情況下，電池組或電子設(shè)備也需要進行保護，以免發(fā)生起火等的事故。因此，在這樣的能夠設(shè)想到的任何異常狀態(tài)下，為了安全地截斷電池單元的輸出，使用由具有根據(jù)來自外部的信號截斷電流路徑的功能的熔斷器元件構(gòu)成的保護元件。

作為面向這樣的鋰離子二次電池等的保護電路的保護元件，一般采用保護元件內(nèi)部具有發(fā)熱體、并通過該發(fā)熱體來熔斷電流路徑上的熔斷器的結(jié)構(gòu)。

作為本發(fā)明的關(guān)聯(lián)技術(shù)，在圖12中示出電池電路60。電池電路60例如為用于鋰離子二次電池的電池組的電池電路，具備：具備鋰離子二次電池的電池單元62的電池堆棧64；在電池堆棧64異常時截斷充電的保護元件50；檢測電池堆棧64的電壓的檢測元件63；以及根據(jù)檢測元件63的檢測結(jié)果控制保護元件50的動作的開關(guān)元件61。

保護元件50具有：在電池堆棧64的充放電路徑上串聯(lián)連接，并構(gòu)成該充放電路徑的一部分的熔斷器56；以及與開關(guān)元件61連接并通過從電池堆棧64供給的電力而發(fā)熱，使熔斷器56熔斷的發(fā)熱體53。保護元件50通過開關(guān)元件61控制對發(fā)熱體53的供電。

檢測元件63監(jiān)視電池堆棧64的電壓，輸出當(dāng)處于過充電電壓或過放電電壓時控制開關(guān)元件61的控制信號。

開關(guān)元件61例如由FET來構(gòu)成，通過從檢測元件63輸出的檢測信號，以在電池堆棧64的電壓值成為超過既定過放電或過充電狀態(tài)的電壓時，使保護元件50進行動作，截斷電池堆棧64的充放電路徑的方式進行控制。

由這樣的電路結(jié)構(gòu)構(gòu)成的電池電路60，在檢測元件63檢測到電池堆棧64的異常電壓時，向開關(guān)元件61輸出檢測信號。接受檢測信號的開關(guān)元件61，控制電流以從電池堆棧64向保護元件50的發(fā)熱體53供電。由此，電池電路60通過發(fā)熱體53發(fā)熱而熔斷器56熔斷，能夠截斷充放電路徑。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2005－243652號公報

專利文獻2：日本特開2006－221919號公報

專利文獻3：日本特開2009－267293號公報。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

此外，電池電路60通過探測電池堆棧64的過充電電壓而使熔斷器56熔斷并從充放電路徑截斷電池堆棧64，則在對電池堆棧64以高密度填充了能量的狀態(tài)下被放置，因此以一些方法使之放電，從安全對策來說是優(yōu)選的。

在此，作為電池電路，如圖13所示，僅在外部連接端子側(cè)設(shè)置熔斷器56，并且保護元件50工作而在熔斷器56熔斷之后也維持電池堆棧64和發(fā)熱體53連接的狀態(tài)，從而還可以設(shè)想通過發(fā)熱體53消耗電池堆棧64內(nèi)的電力的電路。

然而，圖13所示的電池電路中，由于持續(xù)能使熔斷器56熔斷的程度的發(fā)熱，所以安全性差。

另外，如圖14所示，還假設(shè)將FET71與電池堆棧64并聯(lián)連接的電路，其中FET71控制對消耗電池堆棧64的電力的消耗電阻70及消耗電阻70的通電。

然而，圖14所示的電池電路中，需要設(shè)置控制對消耗電阻70的通電的FET71，并通過保護元件50來截斷電池堆棧64之后，使FET71工作。因而，還存在FET71出現(xiàn)故障的情況下無法利用消耗電阻70進行電力消耗的風(fēng)險。

另外，圖14所示的電池電路中，不能避免FET71的泄漏電流，而電池堆棧64的電力因消耗電阻70而被緩緩消耗，會增加待機電力。進而，還存在FET71或其保護部件等，部件件數(shù)增加，安裝空間也變寬這一問題。

因此，本發(fā)明的目的在于提供在充放電路徑截斷后，安全地消耗電池堆棧的殘留電力的保護元件、保護電路及電池電路。

用于解決課題的方案

為了解決上述的課題，本發(fā)明所涉及的保護元件，具有：絕緣基板；發(fā)熱體；第1、第2電極，層疊在上述絕緣基板，與外部電路連接；以及可熔導(dǎo)體，設(shè)在上述第1、第2電極及上述第1、第2電極間，層疊在與上述發(fā)熱體連接的發(fā)熱體引出電極，通過加熱截斷上述第1電極與上述第2電極之間的電流路徑，在上述第1電極與上述發(fā)熱體引出電極之間，負載電阻與上述可熔導(dǎo)體并聯(lián)連接，并且上述負載電阻與上述外部電路及上述發(fā)熱體串聯(lián)連接。

另外，本發(fā)明所涉及的保護電路，具有：第1、第2電極，與外部電路連接；第1、第2熔斷器，在上述第1、第2電極間的電流路徑上串聯(lián)設(shè)置；以及發(fā)熱體，設(shè)在發(fā)熱體引出電極與發(fā)熱體電極之間，熔斷上述第1、第2熔斷器，其中上述發(fā)熱體引出電極設(shè)在上述第1、第2熔斷器間，上述發(fā)熱體電極與上述外部電路的開放端連接，在上述第1電極與上述發(fā)熱體引出電極之間，負載電阻與上述第1熔斷器并聯(lián)連接，并且上述負載電阻在上述第1電極與上述發(fā)熱體電極之間與上述發(fā)熱體串聯(lián)連接。

另外，本發(fā)明所涉及的電池電路，具有：電池堆棧；第1、第2熔斷器，在上述電池堆棧的充放電路徑串聯(lián)連接；發(fā)熱體，通過發(fā)熱使上述第1、第2熔斷器熔斷，從而截斷上述充放電路徑；負載電阻，與上述電池堆棧及上述發(fā)熱體串聯(lián)連接，并且與上述第1熔斷器并聯(lián)連接；以及電流控制元件，與上述發(fā)熱體串聯(lián)連接，并且與上述電池堆棧并聯(lián)連接，對上述發(fā)熱體通電，從而截斷上述電池堆棧。

發(fā)明效果

依據(jù)本發(fā)明，通過與電池電路連接，形成截斷電池的充放電路徑，并且消耗殘留于電池堆棧的電力的電池消耗路徑，能夠避免在電池堆棧積存能量的狀態(tài)下被放置的危險。此時，電池消耗路徑中，電池堆棧的電流流過串聯(lián)連接的發(fā)熱體及負載電阻，因此與電池堆棧的電力僅經(jīng)由發(fā)熱體而消耗的情況相比，發(fā)熱體及負載電阻各自消耗的電力下降，能夠抑制各發(fā)熱量。因而，依據(jù)本發(fā)明，能夠在低溫下安全地消耗電池堆棧的電力。

附圖說明

圖1是示出適用本發(fā)明的電池電路的電路圖。

圖2是示出通常的充放電動作時的電池電路的電路圖。

圖3是示出熔斷器熔斷時形成電池消耗路徑的電池電路的電路圖。

圖4是示出將消耗電阻設(shè)在保護電路的外部的電池電路的電路圖。

圖5是示出保護元件的平面圖。

圖6是示出保護元件的截面圖。

圖7是示出可熔導(dǎo)體熔化后的保護元件的平面圖。

圖8是示出將負載電阻形成得比發(fā)熱體更細的保護元件的平面圖。

圖9是示出將負載電阻直接連接在第1電極與發(fā)熱體引出電極之間的保護元件的平面圖。

圖10是示出將負載電阻形成在絕緣基板的背面的保護元件的圖，（A）為平面圖，（B）為截面圖。

圖11是示出將負載電阻外部連接的保護元件的平面圖。

圖12是示出通常的充放電動作時的現(xiàn)有的電池電路的電路圖。

圖13是示出熔斷器熔斷時形成電池消耗路徑的現(xiàn)有的電池電路的電路圖。

圖14是示出使電池消耗路徑與電池單元并聯(lián)的電池電路的電路圖。

具體實施方式

以下，參照附圖，對適用本發(fā)明的保護元件、保護電路及電池電路進行詳細說明。此外，本發(fā)明不只局限于以下的實施方式，在不脫離本發(fā)明的要點的范圍內(nèi)顯然可以進行各種變更。另外，附圖是示意性的，各尺寸的比例等有不同于現(xiàn)實的情況。具體的尺寸等應(yīng)參考以下的說明進行判斷。另外，當(dāng)然附圖相互之間也包括互相的尺寸關(guān)系、比例不同的部分。

[電池電路的結(jié)構(gòu)]

適用本發(fā)明的電池電路1，如圖1所示，例如裝入鋰離子二次電池的電池組10內(nèi)的電路而使用。電池電路1具有：電池堆棧2；電池堆棧2為異常電壓時截斷充放電路徑的保護電路3；以及控制流過保護電路3的電流的電流控制元件4。

電池堆棧2具有一個或多個鋰離子二次電池的電池單元2a。各電池單元2a與探測電壓的檢測元件5連接。

保護電路3具備：連接在電池堆棧2的充放電路徑的第1、第2電極11、12；在第1、第2電極11、12間的電流路徑上串聯(lián)設(shè)置的第1、第2熔斷器13、14；熔斷第1、第2熔斷器13、14的發(fā)熱體15；以及在截斷電池堆棧2的充放電路徑后，消耗電池堆棧2的電力的負載電阻16。

第1電極11與電池堆棧2的一個開放端連接，第2電極12與連接有充電器或電子設(shè)備等的電池電路1的外部連接端子連接。第1電極11在與連接發(fā)熱體15的發(fā)熱體引出電極18之間連接有可熔導(dǎo)體，從而在與發(fā)熱體引出電極18之間設(shè)有第1熔斷器13。同樣地，第2電極12在與發(fā)熱體引出電極18之間連接有可熔導(dǎo)體，從而在與發(fā)熱體引出電極18之間設(shè)有第2熔斷器14。

第1、第2熔斷器13、14在電池堆棧2的充放電路徑上串聯(lián)連接，由此構(gòu)成充放電路徑的一部分，因發(fā)熱體15的發(fā)熱而熔斷，從而能夠截斷充放電路徑。

使第1、第2熔斷器13、14熔化的發(fā)熱體15，用通過通電而發(fā)熱的高熔點金屬材料形成，一端與發(fā)熱體引出電極18連接，另一端與發(fā)熱體電極19連接。發(fā)熱體引出電極18與第1、第2熔斷器13、14連接，并且還與后述的負載電阻16連接。另外，通過向電池電路1裝入保護電路3，發(fā)熱體電極19與FET等的電流控制元件4及電池堆棧2的另一個開放端連接。

由此，電池電路1中，發(fā)熱體15及電流控制元件4與電池堆棧2并聯(lián)連接，形成從電池堆棧2向發(fā)熱體15供給電力的供電路徑。

負載電阻16用于在截斷電池堆棧2的充放電路徑后，與發(fā)熱體15一起消耗電池堆棧2的電力，從而消除在電池堆棧2積存能量的狀態(tài)下被放置的危險的狀態(tài)。負載電阻16在第1電極11與發(fā)熱體電極19之間，與發(fā)熱體15串聯(lián)連接，并且在第1電極11與發(fā)熱體引出電極18之間與第1熔斷器13并聯(lián)連接。

檢測元件5與電池堆棧2或者構(gòu)成電池堆棧2的各電池單元2a連接，始終監(jiān)視是否處于高電壓狀態(tài)，并且在處于高電壓狀態(tài)的情況下，向電流控制元件4輸出控制信號。

電流控制元件4用于根據(jù)檢測元件5的檢測結(jié)果控制保護電路3的動作，例如由FET構(gòu)成，規(guī)定向發(fā)熱體15的供電路徑的通電，接受來自檢測元件5的控制信號并使對發(fā)熱體15的供電路徑通電。

這樣的電池電路1在進行通常的充放電動作時，如圖2所示，通過電流控制元件4規(guī)定對發(fā)熱體15的通電，另外，在高電阻的負載電阻16側(cè)也無電流流過。因而，電池電路1在進行通常的充放電動作時，形成不經(jīng)由發(fā)熱體15及負載電阻16而經(jīng)過第1、第2熔斷器13、14的充放電路徑。

若對電池單元2a施加過量電壓，并被檢測元件5檢測到過電壓，則如圖3所示，向電流控制元件4輸出檢測信號。電流控制元件4接受檢測信號并向發(fā)熱體15接通電池堆棧2的電流而使之發(fā)熱。

電池電路1中因發(fā)熱體15的發(fā)熱而第1、第2熔斷器13、14熔化，熔化導(dǎo)體凝聚到互相分離的第1、第2電極11、12及發(fā)熱體引出電極18上，從而分開。由此，電池電路1能夠截斷電池堆棧2的充放電路徑。在此，電池電路1通過使保護電路3的第1、第2熔斷器13、14熔斷來截斷充放電路徑，因此不可逆地截斷充放電路徑。

電池電路1因第1、第2熔斷器13、14熔斷而形成電池堆棧2、負載電阻16及發(fā)熱體15串聯(lián)連接的電池消耗路徑。該電池消耗路徑消耗殘留于電池堆棧2的電力，能夠避免電池電路1的截斷后在電池堆棧2積存能量的狀態(tài)下被放置的危險。

電池消耗路徑中，電池堆棧2的電流流過串聯(lián)連接的發(fā)熱體15及負載電阻16。由此，電池堆棧2的電力與僅經(jīng)由發(fā)熱體15而消耗的情況相比，在發(fā)熱體15及負載電阻16各自消耗的電力下降，能夠抑制各發(fā)熱量。因而，電池電路1能夠在低溫下安全地消耗電池堆棧2的電力。另一方面，發(fā)熱體15接受電池堆棧2的電力而發(fā)出能使第1、第2熔斷器熔化程度的高熱，因此在僅以發(fā)熱體15消耗電池堆棧2的電力的情況下，反而伴隨著危險。

若電池堆棧2的電力被消耗、電壓下降至既定閾值以下，則電流控制元件4截斷電池消耗路徑，停止電池堆棧2的放電。

[電池電路的效果]

在此，電池電路1中，負載電阻16在第1電極11與發(fā)熱體引出電極18之間與第1熔斷器13并聯(lián)連接，與發(fā)熱體15在第1電極11與發(fā)熱體電極19之間串聯(lián)連接。因此，在對發(fā)熱體15的供電路徑開放時，流過發(fā)熱體15的電池堆棧2的電流不會因負載電阻16而受到影響，而能夠迅速熔斷第1、第2熔斷器13、14。即，電池堆棧2的電流幾乎全部經(jīng)由第1熔斷器13向發(fā)熱體15供電而不會流過負載電阻16，因此不受負載電阻16的影響且也不會產(chǎn)生熔斷時間的偏差。

此外，也可以如圖4所示，電池電路1不將負載電阻16設(shè)在保護電路3，而通過向電池電路1裝入保護電路3，與電池堆棧2及發(fā)熱體15串聯(lián)連接，并且與第1熔斷器13并聯(lián)連接。

通過斷開保護電路3和負載電阻16，根據(jù)電池堆棧2的電容或使用電池堆棧2的電子設(shè)備的額定值等決定負載電阻16的電阻值，從而保護電路3與負載電阻16的電阻值無關(guān)地能夠裝入所有電池電路1。

另外，保護電路3優(yōu)選從第2熔斷器14開始熔斷。在第1熔斷器13先斷開的情況下，來自電池堆棧2的電流也經(jīng)由負載電阻16而對發(fā)熱體15進行通電，從而繼續(xù)發(fā)熱，因此能夠熔斷第2熔斷器14。然而，只有第1熔斷器13熔斷的狀態(tài)，在第2熔斷器14熔斷之前假設(shè)電池組10與充電器連接的情況下，能夠經(jīng)由第2熔斷器14、負載電阻16而對電池堆棧2進行充電，因此并不優(yōu)選。

因而，優(yōu)選若發(fā)熱體15通電、并開始發(fā)熱，則充電器或電子設(shè)備的與連接到外部連接電極的第2電極12相連接的第2熔斷器14先于第1熔斷器13熔斷。由此，能夠可靠地從電池組10的充放電路徑截斷電池堆棧2。在第2熔斷器14熔斷后，也經(jīng)由第1熔斷器13繼續(xù)進行對發(fā)熱體15的通電，因此第1熔斷器13也被可靠地熔斷。

這樣，在發(fā)熱體15發(fā)熱時要從第2熔斷器14開始熔斷，則如后述那樣，能夠通過偏向第2熔斷器14側(cè)而設(shè)置保護元件20的發(fā)熱體15等來實現(xiàn)。

[保護元件]

接著，對適用構(gòu)成保護電路3的本發(fā)明的保護元件20進行說明。如圖5、圖6所示，保護元件20具備：絕緣基板21；發(fā)熱體15；層疊在絕緣基板21，并與電池電路1等的外部電路連接的第1、第2電極11、12；層疊在第1、第2電極11、12及發(fā)熱體引出電極18，經(jīng)加熱截斷第1電極11與第2電極12之間的電流路徑的可熔導(dǎo)體22；以及與外部電路及發(fā)熱體15串聯(lián)連接，并且在第1電極11與發(fā)熱體引出電極18之間與可熔導(dǎo)體22并聯(lián)連接的負載電阻16。

[絕緣基板]

絕緣基板21例如通過氧化鋁、玻璃陶瓷、莫來石、氧化鋯等的具有絕緣性的部件來形成。此外，也可以采用玻璃環(huán)氧基板、酚醛樹脂基板等的用于印刷布線基板的材料，但是需要留意可熔導(dǎo)體22熔斷時的溫度。

[第1及第2電極]

第1及第2電極11、12形成在絕緣基板21的表面21a上。另外，第1及第2電極11、12經(jīng)由通孔與形成在絕緣基板21的背面21b的外部連接端子11a、12a連續(xù)。

第1及第2電極11、12通過搭載可熔導(dǎo)體22而電連接。由此，保護元件20構(gòu)成達到第1電極11～可熔導(dǎo)體22～第2電極12的充放電路徑，該充放電路徑裝入形成在安裝有保護元件20的電路基板上的外部電路的一部分。

裝入保護元件20的電路是安裝保護元件20的電子設(shè)備的電流線，例如除了鋰離子二次電池的電池組10中的電池電路1以外，能夠適用于各種電子設(shè)備的電源電路等、要求物理上電流路徑的截斷的所有電路。

[發(fā)熱體]

發(fā)熱體15層疊在絕緣基板21的表面21a，被絕緣部件25覆蓋。發(fā)熱體15是電阻值比較高且通電時發(fā)熱的具有導(dǎo)電性的部件，例如由W、Mo、Ru等構(gòu)成。將這些合金或者組合物、化合物的粉狀體與樹脂粘合劑等混合，做成膏狀后利用絲網(wǎng)印刷技術(shù)圖案形成在絕緣基板21上，并燒成等而形成。發(fā)熱體15一端與發(fā)熱體引出電極18連接，另一端與發(fā)熱體電極19連接。

作為絕緣部件25，例如能夠使用玻璃。此外，保護元件20為了有效率地向可熔導(dǎo)體22傳遞發(fā)熱體15的熱，也可以在發(fā)熱體15、發(fā)熱體引出電極18及發(fā)熱體電極19與絕緣基板21之間也層疊絕緣部件，將發(fā)熱體15設(shè)在形成在絕緣基板21的表面的絕緣部件25的內(nèi)部。

發(fā)熱體引出電極18具有：層疊在絕緣基板21的表面21a并與發(fā)熱體15的一側(cè)緣相接的引出部18a；以及與引出部18a連續(xù)并且層疊在絕緣部件25上的層疊部18b。發(fā)熱體引出電極18在第1、第2電極11、12之間形成有層疊部18b，經(jīng)由可熔導(dǎo)體22將第1、第2電極11、12連接。

另外，發(fā)熱體引出電極18形成在層疊部18b經(jīng)由絕緣部件25而與發(fā)熱體15重疊的位置。因而，發(fā)熱體引出電極18能夠經(jīng)由絕緣部件25有效率地傳遞發(fā)熱體15的熱，并迅速使可熔導(dǎo)體22加熱、熔化。

進而，發(fā)熱體引出電極18中，引出部18a與后述的負載電阻16連接，由此，發(fā)熱體15和負載電阻16串聯(lián)連接。發(fā)熱體引出電極18能夠通過例如將Ag、Cu或者以這些為主成分的合金等的高熔點金屬與樹脂粘合劑等混合，做成膏狀后利用絲網(wǎng)印刷技術(shù)來圖案形成在絕緣基板21上，并燒成等而形成。

發(fā)熱體電極19層疊在絕緣基板21的表面21a并與發(fā)熱體15的另一側(cè)緣相接。另外，發(fā)熱體電極19經(jīng)由未圖示的通孔而與形成在絕緣基板21的背面21b的外部連接端子連續(xù)，通過向電池電路1裝入保護元件20來與電流控制元件4連接。發(fā)熱體電極19能夠通過例如將Ag、Cu或者以這些為主成分的合金等的高熔點金屬與樹脂粘合劑等混合，做成膏狀后利用絲網(wǎng)印刷技術(shù)來圖案形成在絕緣基板21上，并燒成等而形成。

[可熔導(dǎo)體]

構(gòu)成第1、第2熔斷器13、14的可熔導(dǎo)體22，能夠使用通過發(fā)熱體15的發(fā)熱能迅速熔斷的任一種金屬，能夠優(yōu)選使用例如以Sn為主成分的無鉛焊錫等的低熔點金屬。

另外，可熔導(dǎo)體22也可以層疊低熔點金屬和高熔點金屬而形成。作為低熔點金屬與高熔點金屬的層疊構(gòu)造，能夠舉出例如通過高熔點金屬鍍層來覆蓋低熔點金屬箔的構(gòu)造。作為低熔點金屬，優(yōu)選以Sn為主成分的無鉛焊錫等的焊錫，作為高熔點金屬，優(yōu)選使用Ag、Cu或以這些為主成分的合金等。通過含有高熔點金屬和低熔點金屬，在回流安裝保護元件20的情況下，即便回流溫度超過低熔點金屬的熔化溫度而低熔點金屬熔化，也能抑制低熔點金屬向外部流出，并能維持可熔導(dǎo)體22的形狀。另外，在熔斷時，因為低熔點金屬熔化，所以高熔點金屬被熔化腐蝕（焊藥蛀），從而能夠在高熔點金屬的熔點以下的溫度迅速進行熔斷。

可熔導(dǎo)體22通過焊接在互相分離形成并與電池堆棧2的充放電路徑連接的第1、第2電極11、12間等，在電池堆棧2的充放電路徑上串聯(lián)連接，由此構(gòu)成充放電路徑的一部分，通過發(fā)熱體15的發(fā)熱來進行熔斷，從而能夠截斷充放電路徑。

另外，可熔導(dǎo)體22如上所述，連接在設(shè)于第1、第2電極11、12之間的發(fā)熱體引出電極18的層疊部18b上。由此，可熔導(dǎo)體22中，發(fā)熱體引出電極18與第1電極11之間成為第1熔斷器13，發(fā)熱體引出電極18與第2電極12之間成為第2熔斷器14。

[負載電阻]

負載電阻16與發(fā)熱體15同樣，層疊在絕緣基板21的表面21a，被絕緣部件25覆蓋。負載電阻16是電阻值比較高且通電時發(fā)熱的具有導(dǎo)電性的部件，能夠使用例如W、Mo、Ru等，與發(fā)熱體15相同的材料。負載電阻16能夠通過將這些合金或者組合物、化合物的粉狀體與樹脂粘合劑等混合，做成膏狀后利用絲網(wǎng)印刷技術(shù)來圖案形成在絕緣基板21上，并燒成等而形成，能夠用與發(fā)熱體15相同的印刷工序形成，這在制造效率上優(yōu)選的。

負載電阻16一端與第1電極11連接，另一端與發(fā)熱體引出電極18的引出部18a連接。由此，負載電阻16經(jīng)由第1電極11而與電池堆棧2連接并且經(jīng)由發(fā)熱體引出電極18在發(fā)熱體15串聯(lián)連接。另外，負載電阻16在第1電極11與發(fā)熱體引出電極18之間，與第1熔斷器13（可熔導(dǎo)體22）并聯(lián)連接。

[其他]

此外，保護元件20為了防止可熔導(dǎo)體22的氧化以及提高可熔導(dǎo)體22熔化時的潤濕性，在可熔導(dǎo)體22上涂敷焊劑（未圖示）。另外，保護元件20因為絕緣基板21的表面21a被蓋部件（未圖示）覆蓋而保護其內(nèi)部。蓋部件與上述絕緣基板21同樣，使用例如熱塑性塑料、陶瓷、玻璃環(huán)氧基板等的具有絕緣性的部件來形成。

[保護元件的動作]

這樣的保護元件20通過回流表面安裝等來連接在構(gòu)成電池電路1的電路基板。由此，保護元件20中，經(jīng)由形成在絕緣基板21的背面21b的外部連接端子，第1電極11與電池堆棧2連接，第2電極12與電池電路1的外部端子連接，發(fā)熱體電極19與電流控制元件4連接。

而且，保護元件20在進行通常的充放電動作時，通過電流控制元件4規(guī)定對發(fā)熱體15的通電，另外，在高電阻的負載電阻16側(cè)也不會有電流流動。因此，保護元件20在進行通常的充放電動作時，不經(jīng)由發(fā)熱體15及負載電阻16而經(jīng)由可熔導(dǎo)體22在第1、第2電極11、12間通電（參照圖5）。

若向電池單元2a施加過量電壓、并通過檢測元件5檢測到過電壓，則向電流控制元件4輸出檢測信號。電流控制元件4接受檢測信號并向發(fā)熱體15接通電池堆棧2的電流而使之發(fā)熱。由此，保護元件20對第1電極11～可熔導(dǎo)體22～發(fā)熱體引出電極18～發(fā)熱體15～發(fā)熱體電極19的供電路徑接通電池堆棧2的電。

如圖7所示，保護元件20中，因為發(fā)熱體15的發(fā)熱而可熔導(dǎo)體22熔化，熔化導(dǎo)體22a凝聚到互相分離的第1、第2電極11、12及發(fā)熱體引出電極18上，從而分開。由此，保護元件20能夠不可逆地截斷電池堆棧2的充放電路徑。

保護元件20成為通過熔斷可熔導(dǎo)體22，能夠向電池堆棧2～第1電極11～負載電阻16～發(fā)熱體引出電極18～發(fā)熱體15～發(fā)熱體電極19的電池消耗路徑接通電池堆棧2的電。由此，與僅經(jīng)由發(fā)熱體15消耗殘留于電池堆棧2的電力的情況相比，保護元件20降低發(fā)熱體15及負載電阻16各自消耗的電力，能夠抑制各發(fā)熱量。因而，保護元件20利用接受電池堆棧2的電力發(fā)出高熱的發(fā)熱體15，使可熔導(dǎo)體22迅速熔化，從而進行電池堆棧2的充放電路徑的截斷，并且能夠在低溫下安全地消耗電池堆棧2的電力。

在此，保護元件20也可以使負載電阻16的電阻值R2高于發(fā)熱體15的電阻值R1。通過使負載電阻16的電阻值R2相對高于發(fā)熱體15的電阻值R1，因電流控制元件4而供電路徑開路時，來自電池堆棧2的電流優(yōu)先流入發(fā)熱體15，能夠迅速熔化可熔導(dǎo)體22。

保護元件20例如如圖5所示，通過層疊在絕緣基板21的表面21a上的發(fā)熱體15及負載電阻16的寬度W，能夠調(diào)整電阻值R1、R2，通過使負載電阻16的寬度W2窄于發(fā)熱體15的寬度W1，能夠使電阻值R2高于電阻值R1。另外，保護元件20如圖8所示，通過使負載電阻16的寬度細于發(fā)熱體15的寬度，能夠使電阻值R2高于電阻值R1。進而，保護元件20中，用比發(fā)熱體15高電阻的材料形成負載電阻16，也能使電阻值R2高于電阻值R1。

另外，如上所述，保護元件20優(yōu)選使由可熔導(dǎo)體22構(gòu)成的第1、第2熔斷器13、14之中第2熔斷器14先熔斷。因此，保護元件20也可以例如使發(fā)熱體15與第2熔斷器14重疊，以能更加有效率地加熱第2熔斷器14。另外，保護元件20因為支撐可熔導(dǎo)體的長度越長就越容易熔斷，所以例如將從發(fā)熱體引出電極18到第2電極12為止的距離設(shè)為比從發(fā)熱體引出電極18到第1電極11為止的距離長也可。進而，保護元件20也可以將焊劑偏向第2熔斷器14側(cè)而設(shè)置。

[負載電阻的配置例1]

另外，如圖9所示，保護元件20也可以將發(fā)熱體引出電極18的引出部18a形成在絕緣基板21的一個側(cè)緣并且將發(fā)熱體電極19形成在絕緣基板21的與一個側(cè)緣對置的另一個側(cè)緣，將發(fā)熱體15形成在發(fā)熱體引出電極18的引出部18a與發(fā)熱體電極19之間，并 且，將負載電阻16形成在發(fā)熱體引出電極18的引出部18a與第1電極11之間。

由此，保護元件20中，發(fā)熱體15及負載電阻16不相鄰接而熱隔離，從而還能抑制發(fā)熱體15的熱傳遞到負載電阻16而造成的損耗。因此，能夠?qū)l(fā)熱體15的熱有效率地傳遞到可熔導(dǎo)體22，并能迅速進行熔斷。

另外，負載電阻16優(yōu)選形成為尺寸比發(fā)熱體15小。由此，保護元件20使負載電阻16的電阻值R2高于發(fā)熱體15的電阻值R1，在因電流控制元件4而供電路徑開路時，來自電池堆棧2的電流優(yōu)先流入發(fā)熱體15，能夠使可熔導(dǎo)體22迅速熔化。

[負載電阻的配置例2]

另外，如圖10（A）（B）所示，保護元件20也可以在絕緣基板21的背面21b形成負載電阻16。在該情況下，負載電阻16與第1電極11隔著通孔（未圖示）形成在絕緣基板21的背面21b的外部連接端子11a連接，并且還與形成在絕緣基板21的背面21b并與發(fā)熱體引出電極18經(jīng)由通孔（未圖示）連接的外部連接端子18a連接。此外，負載電阻16優(yōu)選被未圖示的絕緣部件覆蓋。

在圖10所示的結(jié)構(gòu)中，保護元件20中，發(fā)熱體15及負載電阻16也不相鄰接而熱隔離，還能抑制發(fā)熱體15的熱傳遞到負載電阻16而造成的損耗。因此，能夠有效率地向可熔導(dǎo)體22傳遞發(fā)熱體15的熱，并能迅速進行熔斷。

另外，在圖10所示的結(jié)構(gòu)中，經(jīng)過經(jīng)由通孔連接的外部連接端子11a、18a進行供電的對負載電阻16的供電路徑，成為與對發(fā)熱體15的供電路徑相比的高電阻的路徑。因而，因電流控制元件4而供電路徑開路時，來自電池堆棧2的電流優(yōu)先向發(fā)熱體15流入，從而能夠使可熔導(dǎo)體22迅速熔化。

此外，在圖10所示的結(jié)構(gòu)中，負載電阻16優(yōu)選形成為尺寸比發(fā)熱體15小。由此，保護元件20使負載電阻16的電阻值R2高于發(fā)熱體15的電阻值R1，若因電流控制元件4而供電路徑開路，則來自電池堆棧2的電流優(yōu)先向發(fā)熱體15流入，能夠使可熔導(dǎo)體22迅速熔化。

[負載電阻的配置例3]

另外，保護元件20也可以不具備負載電阻16，而通過安裝在構(gòu)成電池電路1的電路基板，使負載電阻16遍及發(fā)熱體引出電極18與第1電極11之間而連接負載電阻16。例如如圖11所示，作為負載電阻16使用芯片電阻16a。保護元件20通過安裝在電路基板上，與第1電極11連接的外部連接端子11a與電路基板的連接電極30連接，與發(fā)熱體引出電極18連接的外部連接端子18a與電路基板的連接電極31連接。而且，芯片電阻16a遍及連接電極30、31間而安裝，從而連接在發(fā)熱體引出電極18與第1電極11之間。

這樣，保護元件20不設(shè)置負載電阻16，而通過安裝在電路基板成為與負載電阻16連接的結(jié)構(gòu)，從而根據(jù)電池堆棧2的電容或使用電池堆棧2的電子設(shè)備的額定值等決定負載電阻16的電阻值，保護元件20與負載電阻16的電阻值無關(guān)，能夠裝入所有的電池電路1。

另外，在圖11所示的結(jié)構(gòu)中，經(jīng)過經(jīng)由通孔連接的外部連接端子11a、18a進行供電的對芯片電阻16a的供電路徑，成為比對發(fā)熱體15的供電路徑高電阻的路徑。因而，若因電流控制元件4而供電路徑被開路，則來自電池堆棧2的電流優(yōu)先向發(fā)熱體15流入，能夠使可熔導(dǎo)體22迅速熔化。

另外，在圖11所示的結(jié)構(gòu)中，保護元件20優(yōu)選使芯片電阻16a的電阻值R2高于發(fā)熱體15的電阻值R1。由此，若因電流控制元件4而供電路徑開路，則來自電池堆棧2的電流優(yōu)先流入發(fā)熱體15，從而能夠使可熔導(dǎo)體22迅速熔化。

適用本發(fā)明的保護電路3及保護元件20，除了用于電池電路1之外，還能用于需要通過檢測高電壓狀態(tài)而截斷電流路徑的各種外部電路。

標(biāo)號說明

1 電池電路；2 電池堆棧；2a 電池單元；3 保護電路；4 電流控制元件；5 檢測元件；10 電池組；11 第1電極；11a 外部連接端子；12 第2電極；12a 外部連接端子；13 第1熔斷器；14 第2熔斷器；15 發(fā)熱體；16 負載電阻；16a 芯片電阻；18 發(fā)熱體引出電極；18a 外部連接端子；19 發(fā)熱體電極；20 保護元件；21 絕緣基板；21a 表面；21b 背面；22 可熔導(dǎo)體；25 絕緣部件。