(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上の充放電可能なバッテリセルからなるバッテリと充放電制御回路との間の充放電電流経路上に直列接続され、加熱により溶断される低融点金属体と、
通電すると上記低融点金属体を溶融する熱を発する複数の抵抗体が直列接続された発熱部とを備え、
上記複数の抵抗体の端部のうち、他の抵抗体と接続されていない２つの端部の一方が、上記低融点金属体の電流経路上に接続されており、
上記低融点金属体と接続されていない上記抵抗体の各端部には、上記バッテリの電圧値の変動帯域に応じて選択されて、上記発熱部に流れる電流を制御する電流制御素子と接続される端子部が形成されていることを特徴とする保護回路。
【請求項２】
上記端子部は、上記各抵抗体の端部から配線を介して分岐して設けられており、
上記発熱部は、上記複数の抵抗体が、同一平面上に形成され、上記端子部と接続された配線によって他の抵抗体と分離されていることを特徴とする請求項１記載の保護回路。
【請求項３】
上記発熱部は、各抵抗体が絶縁体を介して分離されて積層された構造からなることを特徴とする請求項１記載の保護回路。
【請求項４】
上記低融点金属体と接続されている上記抵抗体の端部は、該低融点金属体に流れる電流経路上の中間点に接続されていることを特徴とする請求項１乃至３のうち何れか１項記載の保護回路。
【請求項５】
１以上の充放電可能なバッテリセルからなるバッテリと直列に接続され、該バッテリの充放電を制御する充放電制御回路と、
上記バッテリと上記充放電制御回路との間の充放電電流経路上に直列接続され、加熱により溶断する低融点金属体と、
通電すると上記低融点金属体を溶融する熱を発する複数の抵抗体が直列接続された発熱部と、
上記バッテリの各バッテリセルの電圧値を検出する検出回路と、
上記検出回路により検出される各バッテリセルの電圧値が所定の範囲外となったときに上記低融点金属体から上記発熱部に電流を流れるように制御する電流制御素子とを備え、
上記複数の抵抗体の端部のうち、他の抵抗体と接続されていない２つの端部の一方が、上記低融点金属体の電流経路上に接続されており、
上記電流制御素子は、上記低融点金属体が接続されていない上記抵抗体の端部に形成された端子部のうち、上記バッテリの電圧値の変動帯域に応じて選択された端子部と接続されていることを特徴とするバッテリ制御装置。
【請求項６】
上記電流制御素子は、上記バッテリセルの接続数の増加によって決定される上記バッテリの電圧値の変動帯域が高域になるのに伴って、上記発熱部と接続された複数の端子部のうち、より多くの上記抵抗体に電流が流れる電流経路上の端子部が選択されて接続されることを特徴とする請求項５記載のバッテリ制御装置。
【請求項７】
上記電流制御素子を複数備えており、
上記各電流制御素子は、上記端子部のうち、上記バッテリの電圧値の変動帯域が分割された帯域毎に選択された各端子部とそれぞれ接続され、
上記バッテリの電圧値の変動帯域が高域になるのに伴って、上記電流制御素子と接続された端子部のうち、より多くの上記抵抗体に電流が流れる電流経路上の端子部と接続された電流制御素子が、上記低融点金属体から上記発熱部に電流が流れるように制御することを特徴とする請求項５記載のバッテリ制御装置。
【請求項８】
１以上の充放電可能なバッテリセルからなるバッテリと、
上記バッテリと直列に接続され、該バッテリの充放電を制御する充放電制御回路と、
上記バッテリと上記充放電制御回路との間の充放電電流経路上に直列接続され、加熱により溶断する低融点金属体と、
通電すると上記低融点金属体を溶融する熱を発する複数の抵抗体が直列接続された発熱部と、
上記バッテリの各バッテリセルの電圧値を検出する検出回路と、
上記検出回路により検出される各バッテリセルの電圧値が所定の範囲外となったときに上記低融点金属体から上記発熱部に電流を流れるように制御する電流制御素子とを備え、
上記複数の抵抗体の端部のうち、他の抵抗体と接続されていない２つの端部の一方が、上記低融点金属体の電流経路上に接続されており、
上記電流制御素子は、上記低融点金属体が接続されていない上記抵抗体の端部に形成された端子部のうち、上記バッテリの電圧値の変動帯域に応じて選択された端子部と接続接続されていることを特徴とするバッテリパック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充放電可能なバッテリセルからなるバッテリと充放電制御回路とを保護する保護回路と、この保護回路が組み込まれた充放電制御装置、及び、バッテリパックに関する。
【背景技術】
【０００２】
過電流だけでなく過電圧も防止することができ、携帯用電子機器などの二次電池に有用な保護素子として、基板上に発熱体と低融点金属体とを配置した保護素子が従来から用いられている。
【０００３】
複数のバッテリセルから構成されるバッテリの動作を保護する保護回路では、バッテリセル内部でショートなどが生じて、回路内の電圧が大幅に変化する場合がある。このようにバッテリセルの一部が故障した場合、バッテリの電圧が大幅に低下することで発熱体の熱量が低下して、低融点金属を溶断できなくなる不具合が発生してしまう。また、何らかの事情でバッテリの電圧が急激に上昇した場合、発熱体から過剰な熱が発生することになり、発熱体が焼けこげて故障し、低融点金属を溶断できない不具合が生じてしまう。
【０００４】
上述したような加熱抵抗素子の損傷を確実に防止して、加熱抵抗素子で低融点金属体を確実に溶断するため、例えば特許文献１には、次のような保護素子が記載されている。すなわち、特許文献１には、所定の供給電圧が加熱抵抗素子に供給されると、加熱抵抗素子と接続しているＰＴＣの抵抗値を増加させて加熱抵抗に流れる電流を減少させることで、加熱抵抗素子に大電流が流れて焼損するのを防止する保護素子が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１３５３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された保護素子では、加熱抵抗素子に印加される電圧が低い状態でも、ＰＴＣが加熱されて抵抗値が高くなると、発熱体の動作が低下して低融点金属体が溶解できなくなってしまう。また、この保護素子は、ＰＴＣの温度特性に応じて発熱体全体の抵抗値が変化するため、発熱量が安定せず、結果として低融点金属体の溶断時間が安定しないという問題があった。さらに、バッテリの電圧が急激に変化したときには、ＰＴＣの抵抗値が十分に増加する前に、発熱体に過大な電圧が印加されて故障し、低融点金属体を溶融できない場合があった。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、幅広いバッテリの電圧変動に対応して、発熱体の損傷を防止して、発熱体の熱により確実に低融点金属体を溶融して、バッテリの充放電経路を遮断することが可能な保護回路を提供することを目的とする。また、本発明は、この保護回路が組み込まれたバッテリ制御装置、及び、バッテリパックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するための手段として、本発明に係る保護回路は、１以上の充放電可能なバッテリセルからなるバッテリと充放電制御回路との間の充放電電流経路上に直列接続され、加熱により溶断される低融点金属体と、通電すると上記低融点金属体を溶融する熱を発する複数の抵抗体が直列接続された発熱部とを備え、上記複数の抵抗体の端部のうち、他の抵抗体と接続されていない２つの端部の一方が、上記低融点金属体の電流経路上に接続されており、上記低融点金属体と接続されていない上記抵抗体の各端部には、上記バッテリの電圧値の変動帯域に応じて選択されて、上記発熱部に流れる電流を制御する電流制御素子と接続される端子部が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係るバッテリ制御装置は、１以上の充放電可能なバッテリセルからなるバッテリと直列に接続され、該バッテリの充放電を制御する充放電制御回路と、上記バッテリと上記充放電制御回路との間の充放電電流経路上に直列接続され、加熱により溶断する低融点金属体と、通電すると上記低融点金属体を溶融する熱を発する複数の抵抗体が直列接続された発熱部と、上記バッテリの各バッテリセルの電圧値を検出する検出回路と、上記検出回路により検出される各バッテリセルの電圧値が所定の範囲外となったときに上記低融点金属体から上記発熱部に電流を流れるように制御する電流制御素子とを備え、上記複数の抵抗体の端部のうち、他の抵抗体と接続されていない２つの端部の一方が、上記低融点金属体の電流経路上に接続されており、上記電流制御素子は、上記低融点金属体が接続されていない上記抵抗体の端部に形成された端子部のうち、上記バッテリの電圧値の変動帯域に応じて選択された端子部と接続されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るバッテリパックは、１以上の充放電可能なバッテリセルからなるバッテリと、上記バッテリと直列に接続され、該バッテリの充放電を制御する充放電制御回路と、上記バッテリと上記充放電制御回路との間の充放電電流経路上に直列接続され、加熱により溶断する低融点金属体と、通電すると上記低融点金属体を溶融する熱を発する複数の抵抗体が直列接続された発熱部と、上記バッテリの各バッテリセルの電圧値を検出する検出回路と、上記検出回路により検出される各バッテリセルの電圧値が所定の範囲外となったときに上記低融点金属体から上記発熱部に電流を流れるように制御する電流制御素子とを備え、上記複数の抵抗体の端部のうち、他の抵抗体と接続されていない２つの端部の一方が、上記低融点金属体の電流経路上に接続されており、上記電流制御素子は、上記低融点金属体が接続されていない上記抵抗体の端部に形成された端子部のうち、上記バッテリの電圧値の変動帯域に応じて選択された端子部と接続接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、低融点金属体と接続されていない抵抗体の各端部に、バッテリの電圧値の変動帯域に応じて選択されて、低融点金属体から発熱部に流れる電流を制御する電流制御素子と接続される端子部が形成されている。このようにして、本発明は、バッテリの電圧値の変動帯域に応じて、発熱部の中から発熱動作をさせる抵抗体を選択して、低融点金属体を発熱させる発熱量を調整することができる。したがって、本発明は、バッテリの電圧値の変動帯域に応じて選択した端子部に電流制御素子を接続することで、幅広いバッテリの電圧変動に対応して発熱体の損傷を防止しつつ、発熱体の熱により確実に低融点金属体を溶融して、バッテリの充放電経路を遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明が適用されたバッテリパックの全体構成を示す図である。
【図２】本発明が適用された保護回路の回路構成を示す図である。
【図３】従来例に係る保護回路の回路構成を示す図である。
【図４】第１の接続例に係るバッテリパックの構成について説明するための図である。
【図５】第２の接続例に係るバッテリパックの構成について説明するための図である。
【図６】本発明が適用された保護回路を実現する第１の構造体の断面図である。
【図７】第１の構造体における接点Ｐ１１と接点Ｐ１２との接続について説明するための図である。
【図８】第１の構造体の変形例について説明するための図である。
【図９】本発明が適用された保護回路を実現する第２の構造体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。
【００１４】
＜全体構成＞
本発明が適用された保護回路は、充放電可能なバッテリセルからなるバッテリと充放電制御回路とを保護する回路であって、例えば、図１に示すような合計４個の充放電可能なバッテリセル１１〜１４からなるバッテリ１０を有するバッテリパック１に組み込まれて使用される。
【００１５】
すなわち、バッテリパック１は、バッテリ１０と、バッテリ１０の充放電を制御する充放電制御回路２０と、バッテリ１０と充放電制御回路２０とを保護する保護回路３０と、各バッテリセル１１〜１４の電圧を検出する検出回路４０と、検出回路４０の検出結果に応じて保護回路３０の動作を制御する電流制御素子５０とを備える。
【００１６】
バッテリ１０は、上述したように、例えばリチウムイオン電池のような過充電及び過放電状態とならないような制御を要するバッテリセル１１〜１４が直列接続されたものであって、バッテリパック１の正極端子１ａ、負極端子１ｂを介して、着脱可能に充電装置２に接続され、充電装置２からの充電電圧が印加される。
【００１７】
充放電制御回路２０は、バッテリ１０から充電装置２に流れる電流経路に直列接続された２つの電流制御素子２１、２２と、これらの電流制御素子２１、２２の動作を制御する制御部２３とを備える。電流制御素子２１、２２は、例えば電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴと呼ぶ。）により構成され、制御部２３により制御されるゲート電圧によって、バッテリ１０の電流経路の導通と遮断とを制御する。制御部２３は、充電装置２から電力供給を受けて動作し、検出回路４０による検出結果に応じて、バッテリ１０が過放電又は充放電であるとき、電流経路を遮断するように、電流制御素子２１、２２の動作を制御する。
【００１８】
保護回路３０は、バッテリ１０と充放電制御回路２０との間の充放電電流経路上に接続され、その動作が電流制御素子５０によって制御される。
【００１９】
検出回路４０は、各バッテリセル１１〜１４と接続され、各バッテリセル１１〜１４の電圧値を検出して、各電圧値を充放電制御回路２０の制御部２３に供給する。また、検出回路４０は、いずれか１つのバッテリセル１１〜１４が過充電電圧又は過放電電圧になったときに電流制御素子５０を制御する制御信号を出力する。
【００２０】
電流制御素子５０は、検出回路４０から出力される検出信号によって、バッテリセル１１〜１４の電圧値が所定の範囲外となったとき、具体的には過放電又は過充電状態になったとき、保護回路３０を動作させて、バッテリ１０の充放電電流経路を遮断するように制御する。
【００２１】
以上のような構成からなるバッテリパック１において、以下では、保護回路３０の構成について具体的に説明する。
【００２２】
＜保護回路の構成＞
本発明が適用された保護回路３０は、幅広いバッテリ１０の電圧変動に対応して、抵抗体の熱により確実に低融点金属体を溶融して、バッテリ１０の充放電電流経路を遮断するため、図２に示すような回路構成となっている。
【００２３】
すなわち、保護回路３０は、図２に示すように、加熱により溶断される低融点金属体からなるヒューズ３１ａ、３１ｂと、通電するとヒューズ３１ａ、３１ｂを溶融する熱を発する２つの抵抗体３２ａ、３２ｂが直列接続された発熱部３２とを備える。
【００２４】
ヒューズ３１ａ、３１ｂは、例えば、物理的に１つの低融点金属体を回路構成上で分離して、接続点Ｐ１を介して直列接続されるようにした素子であって、バッテリ１０と充放電制御回路２０との間の充放電電流経路上に直列接続される。例えば、ヒューズ３１ａは、ヒューズ３１ｂと接続されていない接続点Ａ３を介して充放電制御回路２０と接続され、ヒューズ３１ｂは、ヒューズ３１ａと接続されていない接続点Ａ１を介してバッテリ１０と接続される。
【００２５】
発熱部３２は、抵抗体３２ａ、３２ｂが接続点Ｐ２を介して互いに直列接続され、通電するとヒューズ３１ａ、３１ｂを融解する熱を発する。
【００２６】
保護回路３０では、２つの抵抗体３２ａ、３２ｂの端部のうち、互いの抵抗体と接続されていない２つの端部の一方、例えば、抵抗体３２ａの端部の一方が、接続点Ｐ１を介して、ヒューズ３１ａ、３１ｂに接続されている。また、保護回路３０では、ヒューズ３１ａ、３１ｂに接続されていない抵抗体３２ａ、３２ｂの各端部に、発熱部３２に流れる電流を制御する電流制御素子５０と接続される端子部３３ａ、３３ｂが形成されている。保護回路３０では、この端子部３３ａ、３３ｂのうち、バッテリ１０の電圧値の変動帯域に応じて選択された端子部が、電流制御素子５０と接続される。
【００２７】
このようにして、保護回路３０は、バッテリ１０の電圧値の変動帯域に応じて、発熱部３２の中から、発熱動作をさせる抵抗体を選択して、ヒューズ３１ａ、３１ｂを発熱させる発熱量を調整することができる。したがって、保護回路３０は、バッテリ１０の電圧値の変動帯域に応じて、端子部３３ａ、３３ｂに電流制御素子５０を接続することで、幅広いバッテリの電圧変動に対応して抵抗体３２ａ、３２ｂの損傷を防止しつつ、抵抗体３２ａ、３２ｂの熱により確実にヒューズ３１ａ、３１ｂを溶融して、バッテリ１０の充放電電流経路を確実に遮断することができる。
【００２８】
なお、保護回路３０は、合計２つの端子部３３ａ、３３ｂにより、発熱部３２の電流経路を２系統で切り換えて発熱量を調整するのに限定されることはない。すなわち、本発明が適用された保護回路は、発熱部を構成する抵抗体をより多くして、これらの抵抗体のうち低融点金属体と接続されていない各端部に、バッテリの電圧値の変動帯域に応じて選択されて電流制御素子と接続される端子部を形成するようにしてもよい。
【００２９】
＜保護回路の具体的な接続例＞
上述した構成を有する保護回路３０に形成された端子部３３ａ、３３ｂと電流制御素子５０と接続した具体的な接続例について説明する。
【００３０】
＜第１の接続例＞
第１の接続例に係るバッテリパック１は、保護回路３０に形成された端子部３３ａ、３３ｂから、バッテリセルの接続数によって決定されるバッテリの電圧値の変動帯域に応じて選択された端子部に電流制御素子５０を接続することによって、ヒューズ３１ａ、３１ｂを発熱させる発熱量を調整する。
【００３１】
ここで、第１の接続例に係るバッテリパック１の説明に先立ち、図３に示すような、従来例に係る保護回路１００について説明する。すなわち、保護回路１００は、直列接続されたヒューズ１０１、１０２と、ヒューズ１０１、１０２の接続点を介して通電するとヒューズ１０１、１０２を溶融する抵抗体１０３とからなる回路である。また、保護回路１００では、ヒューズ１０１、１０２が充放電電流経路上に直列接続され、また、抵抗体１０３が電流制御素子と接続される。
【００３２】
このような構成からなる保護回路１００において、バッテリセルの接続数が２と３とにそれぞれ対応させるためには、抵抗体１０３が高消費電力に対応する必要があり、抵抗体１０３自体が大型化してしまう。
【００３３】
例えば、抵抗体１０３の抵抗値をＲ＝２．２〔Ω〕、印加される電圧をＶ〔Ｖ〕、消費電力をＰ〔Ｗ〕とした場合の、バッテリセルの接続数に応じた消費電力の変化について説明する。
【００３４】
バッテリセルの接続数が２であるバッテリにおいて、１つのバッテリセルがショートして、例えばＶ＝４〔Ｖ〕が抵抗体１０３に印加された場合、消費電力Ｐは次のようにして算出される。
【００３５】
Ｐ＝４×４／２．２＝７．４〔Ｗ〕
【００３６】
バッテリセルの接続数が２であるバッテリにおいて、２つのバッテリセルが過電圧状態となり、バッテリセルの接続数が３であるバッテリにおいて、１つのバッテリセルがショートして、例えばＶ＝９〔Ｖ〕が抵抗体１０３に印加された場合、消費電力Ｐは次のようにして算出される。
【００３７】
Ｐ＝９×９／２．２＝３７．７〔Ｗ〕
【００３８】
バッテリセルの接続数が３であるバッテリにおいて、３つのバッテリセルが過電圧状態となり、例えばＶ＝１３．８〔Ｖ〕が抵抗体１０３に印加された場合、消費電力Ｐは次のようにして算出される。
【００３９】
Ｐ＝１３．８×１３．８／２．２＝８８．６〔Ｗ〕
【００４０】
このように、印加電圧Ｖが大きくなるのに伴って、抵抗体に流れる電流値と、消費電力が増大するため、抵抗体１０３が高消費電力に対応する必要があり、抵抗体１０３自体が大型化してしまう。したがって、低消費電力化を図るためには、従来の保護回路１００では、バッテリセルの接続数にそれぞれ対応させて、抵抗体として用いる抵抗値を個別に設計しなければならない。
【００４１】
このような構成からなる保護回路１００に対して、第１の接続例に係るバッテリパック１では、保護回路３０に形成された端子部３３ａを、例えば、バッテリセルの接続数が２のときに用いられるものとし、端子部３３ｂを、バッテリセルの接続数が３のときに用いられるものとする。ここで、保護回路３０は、バッテリセルの接続数が２、３のときの発熱部の動作電圧と、調整される発熱部の抵抗値とを下記の表１のように設計することができる。
【００４２】
【表１】
0005415318.tif 000002
【００４３】
このように設計された保護回路３０は、バッテリセルの接続数に応じて、次のように第１の接続例に係るバッテリパック１内に組み込まれて使用される。
【００４４】
バッテリ１０が２つのバッテリセル１１、１２を備え、バッテリセルの接続数が２のときには、保護回路３０では、例えば図４（Ａ）に示すように、電流制御素子５０を、端子部３３ａと接続して、発熱部３２のうち抵抗体３２ａのみに電流Ｉ１が流れるようにする。また、バッテリ１０が３つのバッテリセル１１〜１３を備え、バッテリセルの接続数が３のときには、保護回路３０では、例えば図４（Ｂ）に示すように、電流制御素子５０を、端子部３３ｂと接続して、発熱部３２のうち抵抗体３２ａ、３２ｂの両方に電流Ｉ２が流れるようにする。
【００４５】
このようにして、第１の接続例に係るバッテリパック１では、保護回路３０が、バッテリセルの接続数が少なく発熱部３２に印加される電圧値が小さいときには、発熱部３２の動作抵抗値を低くすることができる。また、第１の接続例に係るバッテリパック１では、保護回路３０が、バッテリセルの接続数が多くて発熱部３２に印加される電圧値が大きいときには、発熱部３２の動作抵抗値を高くすることができる。
【００４６】
以上のようにして、第１の接続例に係るバッテリパック１では、電流制御素子５０が、バッテリセルの接続数の増加によって決定されるバッテリの電圧値の変動帯域が高域になるのに伴って、発熱部３２と接続された複数の端子部３３ａ、３３ｂのうち、より多くの抵抗体３２ａ、３２ｂに電流が流れる電流経路上の端子部３３ａ、３３ｂが選択されて接続される。したがって、保護回路３０は、上述したようなバッテリセルの接続数に応じて選択可能に電流制御素子５０と接続される端子部が複数形成されているので、保護回路１００に比べて、低消費電力の抵抗体を用いて、バッテリセルの接続数が異なる複数種類のバッテリパックに組み込むことができる。
【００４７】
＜第２の接続例＞
第２の接続例に係るバッテリパック１は、図５（Ａ）に示すようにして、保護回路３０に形成された２つの端子部３３ａ、３３ｂのそれぞれに、電流制御素子５１、５２を接続することで、特にバッテリセルの接続数が多いバッテリパックに組み込まれる際に、幅広いバッテリの電圧変動に対応して抵抗体３２ａ、３２ｂの損傷を防止して充放電経路を遮断することができる。
【００４８】
具体的には、第２の接続例に係るバッテリパック１では、例えば、バッテリセル１１〜１５の接続数が５のバッテリ１０において、バッテリセルがショートしうるような状態にも対応して、保護回路３０に印加される電圧値が４〜２０〔Ｖ〕の範囲内で、抵抗体３２ａ、３２ｂの損傷を防止しつつ、確実に充放電経路を遮断するものとする。
【００４９】
このような制御を行うため、第２の接続例に係るバッテリパック１では、図５（Ｂ）に示すように、保護回路３０に印加される電圧値が比較的低電圧である４〜８〔Ｖ〕のとき、電流制御素子５１、５２をそれぞれＯＮ、ＯＦＦとして、抵抗体３２ａにのみ電流Ｉ１を流し、保護回路３０に印加される電圧値が比較的高電圧である８〜２０〔Ｖ〕のとき、電流制御素子５１、５２をそれぞれＯＦＦ、ＯＮとして、抵抗体３２ａ、３２ｂの両方に電流Ｉ２を流す。例えば、保護回路３０に印加される電圧値は、検出回路４０によって検出される。そして、検出回路４０は、この電圧値が８〔Ｖ〕以上か否かを判断して、この判断結果に応じて、電流制御素子５１、５２の動作をそれぞれ制御する。
【００５０】
図５（Ｂ）は、保護回路３０に印加される電圧を変化させたときの、抵抗体３２ａの抵抗値Ｒ１と、抵抗体３２ｂの抵抗値Ｒ２と、抵抗体３２ａに流れる電流値を示す「電流１」と、抵抗体３２ｂに流れる電流値を示す「電流２」と、抵抗体３２ａの消費電力量を示す「電力１」と、抵抗体３２ｂの消費電力量を示す「電力２」と、電流制御素子５１の状態を示す「ＦＥＴ１」と、電流制御素子５２の状態を示す「ＦＥＴ２」との対応関係を示す表である。
【００５１】
以上のようにして、第２の接続例に係るバッテリパック１では、保護回路３０に形成された２つの端子部３３ａ、３３ｂをそれぞれ電流制御素子５１、５２に接続して、保護回路３０に印加される電圧に応じて、保護回路３０内の電流経路を切り換えるように制御する。
【００５２】
このようにして、第２の接続例に係るバッテリパック１では、複数の電流制御素子５１、５２を備え、各電流制御素子５１、５２が、二つの端子部のうち、バッテリの電圧値の変動帯域が分割された帯域毎に選択された各端子部３３ａ、３３ｂとそれぞれ接続される。そして、バッテリパック１では、バッテリの電圧値の変動帯域が高域になるのに伴って、電流制御素子５１、５２と接続された端子部３３ａ、３３ｂのうち、より多くの抵抗体３２ａ、３２ｂに電流が流れる電流経路上の端子部３３ｂと接続された電流制御素子５２により、ヒューズ３１ａから発熱部３２に電流が流れるように制御する。
【００５３】
したがって、第２の接続例に係る保護回路３０では、バッテリセルの接続数が多いバッテリパックに組み込まれる際に、幅広いバッテリ１０の電圧変動に対応して抵抗体３２ａ、３２ｂの損傷を防止して充放電経路を遮断することができる。
【００５４】
＜保護回路を実現する第１の構造体＞
以上のような回路構成からなる保護回路３０は、例えば図６及び図７に示すような構造体６０により実現される。
【００５５】
図６は、三次元直交座標ＸＹＺ軸を基準として配置された構造体６０のＸＺ平面から見た断面図である。また、図７は、ＸＹ平面から見た構造体６０の積層構造について説明するための図である。
【００５６】
構造体６０は、セラミックなどの絶縁性の矩形形状の基板６０ａ上に、次のような部材が実装することによって構成される。
【００５７】
すなわち、ＸＹ平面上に位置する基板６０ａには、その４つ側面部に、それぞれ、基板６０ａ内をＺ方向に貫通するようにして形成されたスルーホール６１ａを介して接続された導体６１ｂ、６１ｃからなる接続部材６１１〜６１４がそれぞれ実装されている。
【００５８】
これらの４つの接続部材６１１〜６１４のうち、対向する２つの接続部材６１１、６１２がバッテリ１０と充放電制御回路２０とそれぞれ接続される接点として機能し、残りの２つの接続部材６１３、６１４が、上述したバッテリ１０の電圧値の変動帯域に応じて選択される端子部３３ａ、３３ｂとして機能する。
【００５９】
また、基板６０ａの表面の中央部には、板状の絶縁部材６２が実装される。この板状の絶縁部材６２の表面６２ａには、導体６３ａと、導体６３ａと接続された抵抗体６４ａと、抵抗体６４ａと接続された導体６３ｂと、導体６３ｂと接続された抵抗体６４ｂと、抵抗体６４ｂと接続された導体６３ｃとが実装されている。ここで、導体６３ｂは、端子部３３ａとして機能する接続部材６１３の導体６１ｃと接続され、導体６３ｃは、端子部３３ｂとして機能する接続部材６１４の導体６１ｃと接続される。このような接続関係によって、端子部３３ａ、３３ｂとして機能する接続部材６１３、６１４が、各抵抗体６４ａ、６４ｂから、これら抵抗体と接続された配線として機能する導体６３ｂ、６３ｃを介して分岐して設けられた構造となっている。
【００６０】
抵抗体６４ａ、６４ｂが実装された実装面は、絶縁部材６５によって被覆される。さらにこの絶縁部材６５の被覆面には、導体６６を介して、低融点金属体６７が実装される。なお、導体６６と低融点金属体６７とは半田６７ａによって接続される。
【００６１】
また、導体６３ａの一方の端部Ｐ１１は、導体６６のＰ１２を介して低融点金属体６７と接続される。具体的に、このような接続を行うには、構造体６０を−Ｚ方向から見た図７（Ａ）に示すように、絶縁部材６２の上に、導体６３ａ、６３ｂ、６３ｃと、抵抗体６４ａ、６４ｂが実装された実装面の、導体６３ａの端部に接点Ｐ１１を設ける。そして、図６に示すようにして、この接点Ｐ１１と、導体６６の接点Ｐ１２とが接続されるように、導体６６を絶縁部材６５を介して被覆し、さらに導体６６の上に、低融点金属体６７を実装する。すなわち、端部Ｐ１１を抵抗体６４ａ、６４ｂの外周部より外側に配置し、端部Ｐ１２を絶縁部材６５の外周部の外側に配置して、各部材を積層したときに端部Ｐ１１、Ｐ１２が一致するようにする。
【００６２】
低融点金属体６７は、半田６７ｂを介して、バッテリ１０及び充放電制御回路２０と接続される接点として機能する接続部材６１１、６１２の導体６１ｃと接続される。また、低融点金属体６７の上面には、フラックス６８が設けられる。また、低融点金属体６７の上部には、キャップ６９により覆われる。なお、キャップ６９は、４つの接続部材６１と接着剤６９ａで接着される。
【００６３】
以上のような構成からなる構造体６０では、各抵抗体６４ａ、６４ｂが、絶縁部材６２の同一平面上に形成され、それぞれ端子部３３ａ、３３ｂとして機能する接続部材６１と接続された導体６３ｂ、６３ｃによって、抵抗体同士が分離されている。このようにして、構造体６０では、抵抗体６４ａ、６４ｂを同一平面上に配置することで、保護回路３０の薄型化を図ることができる。
【００６４】
＜第１の構造体の変形例＞
なお、構造体６０では、導体６３ａ、６３ｂ、６３ｃによって、２つの抵抗体６４ａ、６４ｂが同一平面上において互いに分離された構成をとっているが、上述したように抵抗体の数はより多くてもよく、例えば図８（Ａ）に示すようにして、導体７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄによって、同一平面上に互いに分離された３つの抵抗体７２ａ、７２ｂ、７２ｃを、絶縁部材７０ａの表面に実装するようにしてもよい。このような構造を有する構造体７０では、合計６つの接続部材７３１〜７３６が設けられている。ここで、２つの接続部材７３１、７３２は、低融点金属体がバッテリ１０及び充放電制御回路２０とそれぞれ接続される接点Ｐ２１、２２として機能する。１つの接続部材７３３は、低融点金属体と抵抗体との接点Ｐ２３として機能する。３つの接続部材７３４、７３５、７３６は、電流制御素子と接続される端子部として機能する。
【００６５】
このような構造体７０の実装状態からなる保護回路８０では、図８（Ｂ）に示すように、低融点金属体を２つに分離したヒューズ８１ａ、８１ｂが、接点Ｐ２１、Ｐ２２を介してそれぞれバッテリ１０及び充放電制御回路２０と接続される。また、保護回路８０は、抵抗体８２ａ、８２ｂ、８２ｃが直列接続された発熱部８２が、抵抗体７２ａ、７２ｂ、７２ｃによって実現される。また、保護回路８０は、抵抗体８２ａ、８２ｂ、８２ｃに、３つの接続部材７３４、７３５、７３６によって実現される端子部８３ａ、８３ｂ、８３ｃが形成された回路構成となっている。この保護回路８０では、端子部８３ａ、８３ｂ、８３ｃのうち、何れか一の端子部８３ａ、８３ｂ、８３ｃと電流制御素子とを接続することで、下記の表２に示すように、３段階で抵抗値を調整することができる。このようにして、保護回路８０は、３段階で発熱部８２の抵抗値を調整することができ、素子のサイズの増大を抑えつつ、より細かくバッテリの電圧変動に対応することができる。
【００６６】
【表２】
0005415318.tif 000003
【００６７】
＜保護回路を実現する第２の構造体＞
また、保護回路３０は、例えば図９に示すような構造体９０により実現される。
【００６８】
図９は、三次元直交座標ＸＹＺ軸を基準として配置された構造体９０のＸＺ平面から見た断面図である。
【００６９】
構造体９０は、図９に示すように、セラミックなどの絶縁性の矩形形状の基板９０ａ上に、次のような部材が実装することによって構成される。
【００７０】
すなわち、ＸＹ平面上に位置する基板９０ａには、その４つ側面部に、それぞれ、基板９０ａ内をＺ方向に貫通するようにして形成されたスルーホール９１ａを介して接続された導体９１ｂ、９１ｃからなる接続部材９１がそれぞれ実装されている。
【００７１】
これらの４つの接続部材９１のうち、対向する２つの接続部材がバッテリ１０と充放電制御回路２０とそれぞれ接続される接点として機能し、残りの２つの接続部材９１が、上述したバッテリ１０の電圧値の変動帯域に応じて選択される端子部３３ａ、３３ｂとして機能する。
【００７２】
また、基板９０ａの表面の中央部には、板状の絶縁部材９２が実装される。この板状の絶縁部材９２の表面９２ａには、導体９２１と、導体９２１と接続された抵抗体９２２と、抵抗体９２２と接続された導体９２３とが実装されている。ここで、導体９２３は、端子部３３ｂとして機能する接続部材９１の導体９１ｃと接続される。
【００７３】
抵抗体９２２が実装された絶縁部材９２の実装面には、更に板状の絶縁部材９３が実装される。この板状の絶縁部材９３の表面９３ａには、導体９３１と、導体９３１と接続された抵抗体９３２と、抵抗体９３２と接続された導体９３３とが実装されている。ここで、導体９３３は、端子部３３ａとして機能する接続部材９１の導体９１ｃと接続される。
【００７４】
抵抗体９３２が実装された絶縁部材９３の実装面は、絶縁部材９４によって被覆される。さらに、この絶縁部材９４の被覆面には、導体９５を介して、低融点金属体９６が実装される。なお、導体９５と低融点金属体９６とは半田９６ａによって接続される。
【００７５】
また、導体９２１の一方の端部及び導体９３１の一方の端部は、導体９５を介して低融点金属体９６と接続される。具体的には、導体９２１の一方の端部を抵抗体９２２の外周部より外側に配置し、導体９３１の一方の端部を絶縁部材９３の外周部の外側に配置し、導体９５の端部を絶縁部材９４の外周部より外側に配置して、各部材を積層したときに各端部が一致するようにする。
【００７６】
低融点金属体９６は、半田９６ｂを介して、バッテリ１０及び充放電制御回路２０と接続される接点として機能する接続部材９１の導体９１ｃと接続される。また、低融点金属体９６の上面には、フラックス９７が設けられる。
【００７７】
また、構造体９０は、低融点金属体９６の上部に、低融点金属体９６表面を外部に曝さないようにするためのキャップ９８が設けられる。なお、キャップ９８は、４つの接続部材９１と接着剤９８ａで接着される。
【００７８】
以上のような構成からなる構造体９０では、抵抗体９２２、９３２が、絶縁部材９３を介して互いに他の抵抗体と分離された積層体により構成されることで、例えば上述した構造体６０に比べて、各抵抗体を実装する面積を広くすることができ、より低融点金属体をより均一に熱して溶融させることができる。
【符号の説明】
【００７９】
１  バッテリパック、１ａ  正極端子、１ｂ  負極端子、２  充電装置、１０  バッテリ、１１−１５  バッテリセル、２０  充放電制御回路、２１、２２  電流制御素子、２３  制御部、３０、１００  保護回路、３１ａ、３１ｂ、８１ａ、８１ｂ、１０１、１０２  ヒューズ、３２、８２  発熱部、３２ａ、３２ｂ、６４ａ−６４ｂ、７２ａ−７２ｃ、８２ａ−８２ｃ、１０３、９２２、９３２  抵抗体、３３ａ、３３ｂ、８３ａ−８３ｃ  端子部、４０  検出回路、５０−５２  電流制御素子、６０、７０、８０、９０  構造体、６０ａ、９０ａ  基板、６１１−６１４、７３１−７３６、９１  接続部材、６１ａ、９１ａ  スルーホール、６１ｂ、６１ｃ、７１ａ−７１ｄ、９１ｂ−９１ｃ、９２１、９２３、９３１、９３３  導体、６２、６５、７０ａ、９２、９３、９４  絶縁部材、６２ａ、９２ａ、９３ａ  表面、６３ａ−６３ｃ、６６、９５  導体、６７、９６  低融点金属体、６７ａ−６７ｂ、９６ａ−９６ｂ  半田、６８、９７  フラックス、６９、９８  キャップ、６９ａ、９８ａ  接着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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