(57)【要約】【課題】セル数がｎ箇（ｎ≧２）以下の電池群と負荷回路との間に介在されるヒューズエレメント及び電池の異常時に電池群電圧により通電発熱させその発生熱で前記ヒューズエレメントを溶断させる膜抵抗を基板の表面上に設けてなる電池プロテクタとして、一種類の抵抗ペーストを用いて一種類の膜抵抗付きヒューズを製作するだけで膜抵抗値の異なる複数種類の膜抵抗付きヒューズの提供を可能とする。【解決手段】膜抵抗５の全長の抵抗値をセル数ｎの電池電圧に対して設定し、その膜抵抗端にヘッド電極５１を設け、電池セル数（ｎ箇未満）に応じてその電池電圧に対応する抵抗値となる膜抵抗中間位置にタップ電極５２を設け、電池のセル数に応じた抵抗値を得るために選択したヘッド電極５１または一のタップ電極５２にリード導体７１または７２を保有させた。【選択図】図１
2008130404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セル数がｎ箇（ｎ≧２）以下の電池群と負荷回路との間に介在されるヒューズエレメント及び電池の異常時に電池群電圧により通電発熱させその発生熱で前記ヒューズエレメントを溶断させる膜抵抗を基板の表面上に設けてなるプロテクタであり、膜抵抗の全長の抵抗値をセル数ｎの電池電圧に対して設定し、その膜抵抗端にヘッド電極を設け、電池セル数（ｎ箇未満）に応じてその電池電圧に対応する抵抗値となる膜抵抗中間位置にタップ電極を設け、電池のセル数に応じた抵抗値を得るために選択したヘッド電極または一のタップ電極にリード導体を保有させたことを特徴とする電池プロテクタ。
【請求項２】
セル数がｎ箇（ｎ≧２）以下の電池群と負荷回路との間に介在されるヒューズエレメント及び電池の異常時に電池群電圧により通電発熱させその発生熱で前記ヒューズエレメントを溶断させる膜抵抗を基板の表面上に設けてなるプロテクタであり、膜抵抗の全長の抵抗値をセル数ｎの電池電圧に対して設定し、その膜抵抗端にヘッド電極を設け、電池セル数（ｎ箇未満）に応じてその電池電圧に対応する抵抗値となる膜抵抗中間位置にタップ電極を設け、ヘッド電極及びタップ電極にそれぞれリード導体を接続しておき、使用する電池のセル数に応じて一のリード導体を選択保有させ、他のリード導体を切断排除することを特徴とする電池プロテクタ。
【請求項３】
ヘッド電極及びタップ電極を基板の他面側に貫通導体により現出させたことを特徴とする請求項１または２記載の電池プロテクタ。
【請求項４】
ヒューズエレメントは基板の片面側に設け、膜抵抗は基板の他面側に設け、両者の連通を貫通導体により行ったことを特徴とする請求項１または２記載の電池プロテクタ。
【請求項５】
膜抵抗中間位置の箇所が１ヶ所である請求項１〜４何れか記載の電池プロテクタ。
【請求項６】
請求項１〜５何れか記載の電池プロテクタを使用して電池を保護することを特徴とする電池の保護方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノート型パソコン等の携帯機器の電源として使用される二次電池のプロテクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ノート型パソコン等の携帯機器の電源として使用されている２次電池の異常時、例えば過充電時にその二次電池と負荷との間を遮断するために抵抗付きヒューズが使用されている。
図５の（イ）は従来の抵抗付きヒューズの一例を、図５の（ロ）はその抵抗付きヒューズの等価回路図をそれぞれ示している。
図５において、１’は耐熱性絶縁基板、例えばセラミックス板、２１’及び２２’は膜状のヒューズ両端電極、２３’は膜状のヒューズ中間電極、３’はヒューズ両端電極２１’，２２’に接続すると共にヒューズ中間電極２３’に接続したヒューズエレメント（低融点可溶合金片）、５１’は膜状の膜抵抗電極、５’は膜抵抗電極５１’とヒューズ中間電極２３’との間に印刷・焼付けにより設けた膜抵抗、６１’，６２’はヒューズ両端電極２１’，２２’に接続したリード導体、７１’は膜抵抗電極５１’に接続したリード導体である。
前記膜抵抗５’は抵抗ペーストの印刷焼付けにより形成され、各膜電極２１’，２２’，２３’，５１’は導電ペーストの印刷焼付けにより形成されている。
図６は前記の抵抗付きヒューズをプロテクタとして使用した電池−負荷回路を示し、抵抗付きヒューズＰ’を電池Ｅ’と負荷回路Ｚ’との間に、回路電流をヒューズエレメント３’に常時流し得るように挿入し、電池Ｅ’の異常を検知してトランジスタ動作信号を発信する制御回路Ｓ’と、この信号によりオン導通して抵抗付きヒューズＰ‘の抵抗５’を通電発熱させるトランジスタＴｒ’を付加してある。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
図６に示す状態では、負荷回路を充電器Ｖ’に切り替えて電池Ｅ’を充電しつつあり、過充電となったとすると、電池Ｅ’に過電圧が発生し、制御回路Ｓ’の異常検知素子、例えば、ツエナダイオ−ドＤ‘に降伏電圧以上の逆電圧が作用し、トランジスタＴｒ’にベ−ス電流が流れ、このベ−ス電流に応じコレクタ電流が流れて膜抵抗５’が発熱し、抵抗付きヒューズＰ’のヒューズエレメント３’が溶断されて電池Ｅ’と充電器Ｖ’との間が遮断される。同時に、抵抗付きヒューズＰ’の膜抵抗５’がヒューズエレメント部分３ａ’，３ｂ’の溶断により電池Ｅ’、充電器Ｖ’の何れからも遮断されて膜抵抗５’の通電発熱が停止される。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１５３３６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記において、膜抵抗付きヒューズの膜抵抗の抵抗値をＲ、電池のシエル個数をｎ、１セル当たりの電池電圧をＶとすると、膜抵抗の通電発熱量Ｗは
Ｗ＝ｎ２Ｖ２／Ｒ
で与えられる。
膜抵抗は前記した通り、抵抗ペーストの印刷・焼付けにより形成され、抵抗ベーストは、酸化金属粉やカーボン粉等の抵抗粉末とガラス粉末等のバインダーと水等の溶剤との混合物が使用され、その印刷焼成膜は特定の温度、例えば８００℃に加熱されると熱劣化破断されてしまう。
そこで、膜抵抗温度が例えば、６００℃程度となったときにヒューズエレメントを溶断させ得るようにヒューズエレメントの融点を選定すると共に膜抵抗の抵抗値Ｒを設定している。例えば、３セル電池に対しては、前記膜抵抗の抵抗値Ｒを２０Ωに、４セル電池に対しては、同抵抗値Ｒを４０Ωに設定している。
この場合、従来では、抵抗値２０Ω用の抵抗ペーストと抵抗値４０Ω用の抵抗ペーストとを別組成とし、共通の印刷・焼付け装置を使用して同一膜厚及び同一パターンの膜抵抗を形成している。
【０００６】
しかしながら、かかる対応では電池のセル数が多様になると、抵抗ペーストの種類を増す必要があり、管理が厄介である。
前記の対応に対し、例えば抵抗ペーストを２０Ω用の一種類とし、トリミングにより膜抵抗の抵抗値を４０Ωにすることが考えられるが、膜抵抗のトリミング箇所が局部的に高温化するもヒューズエレメントが溶断されなくなることが避けられず、このトリミング箇所が前記した熱劣化破断温度（８００℃）に達し熱劣化破断して膜抵抗の通電発熱が停止され、ヒューズエレメントが溶断作動されないことが往々にして生じる。
【０００７】
本発明の目的は、セル数がｎ箇（ｎ≧２）以下の電池群と負荷回路との間に介在されるヒューズエレメント及び電池の異常時に電池群電圧により通電発熱させその発生熱で前記ヒューズエレメントを溶断させる膜抵抗を基板の表面上に設けてなる電池プロテクタとして、一種類の抵抗ペーストを用いて一種類の膜抵抗付きヒューズを製作するだけで膜抵抗値の異なる複数種類の膜抵抗付きヒューズの提供を可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る電池プロテクタは、セル数がｎ箇（ｎ≧２）以下の電池群と負荷回路との間に介在されるヒューズエレメント及び電池の異常時に電池群電圧により通電発熱させその発生熱で前記ヒューズエレメントを溶断させる膜抵抗を基板の表面上に設けてなるプロテクタであり、膜抵抗の全長の抵抗値をセル数ｎの電池電圧に対して設定し、その膜抵抗端にヘッド電極を設け、電池セル数（ｎ箇未満）に応じてその電池電圧に対応する抵抗値となる膜抵抗中間位置にタップ電極を設け、電池のセル数に応じた抵抗値を得るために選択したヘッド電極または一のタップ電極にリード導体を保有させたことを特徴とする。
請求項２に係る電池プロテクタは、セル数がｎ箇（ｎ≧２）以下の電池群と負荷回路との間に介在されるヒューズエレメント及び電池の異常時に電池群電圧により通電発熱させその発生熱で前記ヒューズエレメントを溶断させる膜抵抗を基板の表面上に設けてなるプロテクタであり、膜抵抗の全長の抵抗値をセル数ｎの電池電圧に対して設定し、その膜抵抗端にヘッド電極を設け、電池セル数（ｎ箇未満）に応じてその電池電圧に対応する抵抗値となる膜抵抗中間位置にタップ電極を設け、ヘッド電極及びタップ電極にそれぞれリード導体を接続しておき、使用する電池のセル数に応じて一のリード導体を選択保有させ、他のリード導体を切断排除することを特徴とする。
請求項３に係る電池プロテクタは、請求項１または２の電池プロテクタにおいて、ヘッド電極及びタップ電極を基板の他面側に貫通導体により現出させたことを特徴とする。
請求項４に係る電池プロテクタは、請求項１の電池プロテクタにおいて、ヒューズエレメントは基板の片面側に、膜抵抗は基板の他面側にそれぞれ設け、両者の連通を貫通導体により行ったことを特徴とする。
請求項５に係る電池プロテクタは、請求項１〜４何れかの電池プロテクタにおいて、膜抵抗中間位置の箇所が１ヶ所であることを特徴とする。
請求項６に係る電池の保護方法は、請求項１〜５何れかの電池プロテクタを使用して電池を保護することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
得ようとする膜抵抗値に応じ膜抵抗端に設けたヘッド電極または膜抵抗の中間に設けたタップ電極の中から電池に接続すべきものを選択することにより、一種類の膜抵抗付きヒューズで膜抵抗値の異なる数種類の膜抵抗付きヒューズを得ることができる。従って、一種類の抵抗ペーストを用いて膜抵抗付きヒューズの膜抵抗を形成することにより、セル数の異なる電池群、すなわち、膜抵抗付きヒューズの膜抵抗を通電発熱させるための電池電圧が異なる電池群に適切に使用できる数種類の膜抵抗付きヒューズを提供できる。而して、膜抵抗付きヒューズの製造管理の簡易化を図ることができる。
また、トリミングによる膜抵抗値の調整を必要としないから、ヒューズエレメント未溶断のままでの膜抵抗のトリミング箇所の局部的発熱による熱劣化破断を排除でき、膜抵抗付きヒューズの的確な作動を保証できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。通常、３セル入りの電池パックの電池電圧は９〜１３．５ｖであり、この電池パックに対して膜抵抗付きヒューズを正常に作動させるには、膜抵抗値を２０Ωとする必要があり、これに対し、４セル入りの電池パックの電池電圧は１３．５〜１８ｖであり、この電池パックに対して膜抵抗付きヒューズを正常に作動させるには、膜抵抗値を４０Ωとする必要がある。
この３セル電池用と４セル電池用に共用される実施例について説明する。
図１の（イ）は本発明に係る電池プロテクタの一実施例を示す一部欠切上面図、図１の（ロ）は図１の（イ）におけるロ−ロ断面図である。
図１において、１は耐熱性の絶縁基板、例えばセラミックス板である。２１，２２は導体ペーストの印刷・焼付けにより形成した膜状のヒューズ端電極、２３は同じく膜状のヒューズ中間電極である。３はヒューズエレメントであり、ヒューズ端電極２１，２２間に接続すると共に中間をヒューズ中間電極２３に接続してあり、通常、融点７５℃〜３００℃の低融点可溶合金片が使用され、フラックス４が塗布されている。
５１は膜状の抵抗ヘッド電極、５はこの抵抗ヘッド電極５１とヒューズ中間電極２３とにわたり形成された膜抵抗、５２は抵抗５の中間に形成されたタップ電極である。６１，６２はヒューズ両端電極２１，２２にそれぞれ接続されたリード導体、７１，７２は抵抗ヘッド電極５１及び抵抗タップ電極５２にそれぞれ接続されたリード導体である。
８１は耐熱性の封止板、例えばセラミックス板、８２は基板１と封止板８１との間を封止した接着剤、例えばエポキシ樹脂である。
【００１１】
この膜抵抗付きヒューズの製造するには、（イ）抵抗ペーストの印刷・焼付けにより膜抵抗５を形成する第１工程、（ロ）導体ペーストの印刷・焼付けにより各膜電極２１，２２，２３，５１，５２を形成する第２工程、（ハ）ヒューズ端電極２１，２２及びヒューズ中間電極２３にヒューズエレメント３を接続し、フラックス４を塗布する第３工程、（ニ）リード導体６１，６２，７１，７２を各電極に接続する第４工程、（ホ）封止板８１及び封止材８２により封止する第５工程を経ることにより製造される。
【００１２】
前記絶縁基板１には、厚み１００〜１２００μｍのセラミックス板、例えば、９６％アルミナセラミックス板を使用できる。その他、金属を母体とし、絶縁処理したものの使用も可能である。絶縁基板の平面寸法は、通常（３ｍｍ〜２０ｍｍ）×（３ｍｍ〜２０ｍｍ）の正方形乃至は長方形とされる。
前記ヒューズエレメント３には、液相線温度が７５℃〜３００℃直径１００μｍ〜１２００μｍの低融点合金丸線、これと同一断面積の低融点合金角線または低融点合金箔を使用できる。
前記導体ペ−ストは導体粉末と釉薬との混合物であり、導体粉末には銀−白金系、銀−パラジウム系、銅系を使用できる。
前記抵抗ペ−ストには、例えば、酸化ルテニウム粉末または炭素粉末と釉薬との混合物を使用できる。
前記フラックスは低融点可溶合金片の酸化を防止し、かつ低融点可溶合金片の多少の酸化膜を溶解して溶融合金の分断を容易にするために用いられ、通常ロジンを主成分とし、必要に応じて活性剤（例えば、ジエチルアミンの塩酸塩）を添加したものを使用できる。
【００１３】
図２は上記の本発明に係る電池プロテクタＰの使用状態を示し、負荷回路Ｚと電池Ｅとの間に電池プロテクタＰと制御回路Ｓ（例えばツエナダイオ−ドＤとトランジスタＴｒとからなる）を組み込み、電池Ｅのセル数に応じて（電池電圧に応じて）膜抵抗ヘッド電極５１のリード導体７１または膜抵抗タップ電極５２のリード導体７２をトランジスタＴｒのコレクタに接続し、負荷Ｚの高電圧側に膜抵抗付きヒューズＰのヒューズエレメント３両端のリード導体６１，６２の一方６２を接続し、他方のリード導体６１を電池Ｅの高電圧側端子に接続し、トランジスタＴｒのエミッタを接地してある。トランジスタＴｒのコレクタに接続されない膜抵抗ヘッド電極５１のリード導体７１または膜抵抗タップ電極５２のリード導体７２は根元から切断除去することが望ましい。
【００１４】
図２において、電池Ｅに異常過電圧がが生じると、ツエナダイオ−ドＤが降伏状態となりトランジスタＴｒにベ−ス電流が流れ、これに伴い大なるコレクタ電流が流れて膜抵抗５が通電発熱され、この発生熱によりヒューズエレメント３が溶断され、負荷回路Ｚが電池Ｅから遮断されると共に電池プロテクタＰの膜抵抗が電池から遮断される。
【００１５】
この場合、電池Ｅのセル数が例えば３箇（または４箇）のとき、膜抵抗付きヒューズＰの膜抵抗５の抵抗値が２０Ω（または４０Ω）とされる。このため膜抵抗５全長の抵抗値が４０Ωとされ、抵抗タップ電極５２のリード導体７２（または抵抗ヘッド電極５１のリード導体７１）がトランジスタＴｒのコレクタに接続され、抵抗ヘッド電極５１のリード導体７１（または抵抗タップ電極５２のリード導体７２）は切断除去される。
【００１６】
図３−１の（イ）は本発明に係る電池プロテクタの別実施例を示す一部欠切上面図、図３−１の（ロ）は同じく裏面図であり、図２に示す実施例に対し、抵抗ヘッド電極５１及び抵抗タップ電極５２をスールホール等の貫通導体によって基板の裏面側に５１０及び５２０で示すように現出させ、電池群のセル数に応じ、前記現出抵抗ヘッド電極５１０にリード導体７１を接続するか、または図３−２に示すように前記現出抵抗タップ電極５２０にリード導体７２を接続してあり、このリード導体７１または７２が前記と同様にトランジスタＴｒのコレクタに接続される。
図３−１及び図３−２に示す実施例では、ヒューズ両端電極２１，２２をスールホール等の貫通導体によって基板の裏面側に２１０及び２２０で示すように現出させ、現出電極２１０，２２０にリード導体６１，６２を接続しているが、図１の実施例と同様に基板の表面側のヒューズ両端電極２１，２２にリード導体６１，６２を接続することもできる。
図３−１及び図３−２において図１と同一の符号は同一の構成部分を示している。
図３−１及び図３−２に示す実施例では、基板１の裏面側も封止絶縁することができる。
【００１７】
本発明に係る電池プロテクタは電池パックに組み込んで使用される。
図４の（イ）または（ロ）は本発明に係る電池プロテクタの上記とは別の実施例を示す一部欠切上面図、図４の（ハ）は図４（イ）または（ロ）におけるハ−ハ断面図であり、電池パックへの組込み時に、電池群のセル数に応じ、図４の（イ）に示すように、抵抗タップ電極５２にリード導体７２を接続するか、または図４の（ロ）に示すように、抵抗ヘッド電極５１にリード導体７１を接続し、図４の（ハ）に示すように、基板１上を封止カバー８０、例えば粘着シートで封止してある。図４において図１と同一の符号は同一の構成部分を示している。
この電池プロテクタにおいては、図２に示した回路で電池パック内に繰り込まれ、前記抵抗タップ電極５２または抵抗ヘッド電極５１の何れか一方に接続されたリード導体７２または７１が前記したとおりトランジスタＴｒのコレクタに接続される。
【００１８】
上記の実施例では、３セル電池と４セル電池用に共用されるものについて説明しているが、３セル電池、４セル電池、５セル電池、…ｎセル電池用に共用させるために、抵抗タップ電極を膜抵抗中間の（ｎ−３）箇所に設けることもできる。
【００１９】
上記の実施例では、ヒューズエレメントと膜抵抗を共に基板の片面（表面）上に設けているが、膜抵抗を基板の他面（裏面）側に設け、膜抵抗とヒューズエレメントとの電気的導通をスールホール等の貫通導体により行い、膜抵抗ヘッド電極及びタップ電極を基板の他面側に設けることもできる。この実施例では、基板の他面側にも絶縁層を設ける必要があり、基板の表側と裏面側の絶縁を浸漬塗装により一括して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る電池プロテクタの一実施例を示す図面である。
【図２】図１に示す電池プロテクタの使用状態を示す図面である。
【図３−１】本発明に係る電池プロテクタの上記とは別の実施例を示す図面である。
【図３−２】図３−１の別実施例の異なる使用状態を示す図面である。
【図４】本発明に係る電池プロテクタの上記とは別の実施例を示す図面である。
【図５】従来の電池プロテクタを示す図面である。
【図６】従来の電池プロテクタを使用した電池保護回路を示す図面である。
【符号の説明】
【００２１】
１                絶縁基板
２１，２１        ヒューズ両端電極
２３              ヒューズ中間電極
３                ヒューズエレメント
４                フラックス
５１              膜抵抗ヘッド電極
５２              膜抵抗タップ電極
５                膜抵抗
６１，６２        リード導体
７１，７２        リード導体
８０              封止シート
８１              封止板
８２              接着剤
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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