(57)【要約】【課題】低消費電力で小型の二次電池を提供する。【解決手段】本発明の二次電池１０１は、温度変化によって抵抗値が変化する感熱素子１３３が、蓄電装置１１１の充放電電流が流れる経路からはずされており、過電流によって主スイッチ素子１１４が発熱したときに、その熱による感熱素子１１４の抵抗値の変化で補助スイッチ素子１２２を導通させ、第１、第２の補助フューズ素子１３５ａ、１３５ｂを溶断させるように構成されている。充放電電流による感熱素子１３３での電力消費がないので効率が高い。また、電流容量の小さい感熱素子１３３を用いることができるので、小型化にも適している。【選択図】　　　　図１
2004135400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電装置と、
保護回路と、
第１、第２の出力端子とを有し、
前記第１、第２の出力端子に充電装置が接続された場合は、前記充電装置から供給される充電電流が前記保護回路を流れて前記蓄電装置を充電し、
前記第１、第２の出力端子に外部回路が接続された場合は、前記蓄電装置の放電電流が前記保護回路を流れて前記外部回路に供給されるように構成された二次電池であって、
前記保護回路は、
温度検知部位の発熱で抵抗値が変化する感熱素子と、
前記感熱素子の前記抵抗値が変化する前は遮断状態にあり、前記抵抗値の変化によって導通状態に移行される補助スイッチ素子と、
前記補助スイッチ素子の導通によって通電され、発熱するヒータ素子と、
前記ヒータ素子の発熱で溶断され、前記第１の出力端子を前記蓄電装置と前記ヒータ素子とから切り離す第１の補助フューズ素子を有する二次電池。
【請求項２】
前記感熱素子には前記温度検知部位の発熱によって溶断される主フューズ素子が用いられた請求項１記載の二次電池。
【請求項３】
前記感熱素子には前記温度検知部位の発熱によって抵抗値が変化する抵抗素子が用いられた請求項１記載の二次電池。
【請求項４】
前記補助スイッチ素子にはトランジスタが用いられ、
前記保護回路は、抵抗素子と前記感熱素子とが直列接続されて構成された二端子回路を有し、
前記二端子回路の一端が前記蓄電装置の高電圧側出力端子に接続され、他端が前記蓄電装置の接地側出力端子に接続され、前記抵抗素子と前記感熱素子とが接続された接続点が前記トランジスタの制御端子に入力された請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の二次電池。
【請求項５】
前記保護回路は、前記ヒータ素子の発熱で溶断され、前記補助スイッチ素子へ流れる電流を停止させる第２の補助フューズ素子を有する請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の二次電池。
【請求項６】
前記充電電流と前記放電電流が流れる経路に主スイッチ素子が設けられ、前記充電電流と前記放電電流の流れは前記主スイッチ素子によって制御されるように構成された請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の二次電池であって、前記温度検知部位は、前記主スイッチ素子である二次電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繰り返し充放電が可能な二次電池の技術分野にかかり、特に、保護回路を内蔵する二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、保護回路を内蔵する二次電池は、携帯電話や携帯型パーソナルコンピュータに用いられており、充電容量の増大に伴い、より安全な保護回路が求められている。
【０００３】
図１６の符号５０１は、従来技術の二次電池を示しており蓄電装置５１１と、制御回路５１５と、保護回路５１２と、主スイッチ素子５１４と、主フューズ素子５３３とを有している。
【０００４】
蓄電装置５１１の高電圧側出力端子は、保護回路５１２を介して第１の出力端子５２８に接続されており、接地側出力端子は、主フューズ素子５３３と主スイッチ素子５１４を介して第２の出力端子５２９に接続されている。
【０００５】
主スイッチ素子５１４の導通と遮断は、制御回路５１５によって制御されているが、以下の説明では主スイッチ素子５１４は導通状態を維持するものとする。
【０００６】
蓄電装置５１１は繰り返しの充放電が可能に構成されており、第１、第２の出力端子５２８、５２９間に充電器５１３を接続すると、保護回路５１２や主フューズ素子５３３や主スイッチ素子５１４を通って充電電流が流れ、蓄電装置５１１が充電される。
【０００７】
充電器５１３に替え、携帯型パーソナルコンピュータ等の外部回路を接続すると、充電装置５１１は放電し、充電電流と逆向きの放電電流が、保護回路５１２や主フューズ素子５３３や主スイッチ素子５１４を通って流れ、外部回路に供給される。
【０００８】
保護回路５１２は、電圧検知回路５２１と、補助スイッチ素子５２２と、フューズ回路５２４とを有している。フューズ回路５２４は、第１、第２の補助フューズ素子５３５ａ、５３５ｂと、抵抗発熱体から成るヒータ素子５３６とを有している。
【０００９】
第１、第２の補助フューズ素子５３５ａ、５３５ｂは直列接続されており、その直列接続回路により、蓄電装置５１１の高電圧側出力端子が第１の出力端子５２８に接続されている。
【００１０】
第１、第２の補助フューズ素子５３５ａ、５３５ｂが互いに接続された点は、ヒータ素子５３６を介して補助スイッチ素子５２２に接続されている。
【００１１】
補助スイッチ素子５２２は、電圧検知回路５２１によって導通と遮断が制御されており、電圧検知回路５２１は、蓄電装置５１１の高電圧側出力端子と接地側出力端子の間の電圧を検出し、予め設定された上限電圧値以下であれば補助スイッチ素子５２２の遮断状態を維持させ、ヒータ素子５３６に電流を流さないようになっている。
【００１２】
他方、二次電池５０１の誤接続等により、蓄電装置５１１が過充電され、蓄電装置５１１の高電圧側出力端子に上限電圧値以上の電圧が現れると、電圧検知回路５２１はその過電圧を検出し、補助スイッチ素子５２２を導通させる。その結果、ヒータ素子５３６に大きな電流が流れ、発熱する。
【００１３】
ヒータ素子５３６と第１、第２の補助フューズ素子５３５ａ、５３５ｂは近接して配置されており、ヒータ素子５３６に大きな電流が流れ、発熱すると第１、第２の補助フューズ素子５３５ａ、５３５ｂが溶断され、蓄電装置５１１の高電圧側出力端子は第１の出力端子５２８から切り離される。
【００１４】
その結果、蓄電装置５１１の充電は停止され、発煙等の事故が未然に防止される。
【００１５】
他方、蓄電装置５１１の充電状態が正常であっても、第１、第２の出力端子５２８、５２９間が短絡されたような場合は、蓄電装置５１１の放電によって大きな過電流が生じ、第１、第２の補助フューズ素子５３５ａ、５３５ｂや、主スイッチ素子５１４及び主フューズ素子５３３を流れる。
【００１６】
主フューズ素子５３３は主スイッチ素子５１４に密着して配置されており、主スイッチ素子５１４が故障したり過電流が流れることによって発熱すると、主フューズ素子５３３は、その熱によって溶断される。その結果、蓄電装置５１１の接地側出力端子は第２の出力端子５２９から切り離され、蓄電装置５１１の放電が終了する結果、発煙等の事故が未然に防止される。
【００１７】
しかしながら、上記のような二次電池５０１では、主フューズ素子５３３が充放電電流が流れる経路の途中に位置するため、主フューズ素子５３３で無駄に電力が消費され、二次電池５０１の使用時間が短くなってしまうという問題がある。
【００１８】
また、二次電池５０１の定格電流が大きい場合、それに応じた電流容量の主フューズ素子５３３を採用する必要があるため、主フューズ素子５３３の外形サイズが大きくなり、また、コスト高になるという問題がある。
【００１９】
近年では、携帯型パーソナルコンピュータに対し、小型化と長時間化の要求が増々強くなっており、二次電池５０１の改善が求められている。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、低消費電力で小型の二次電池を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、蓄電装置と、保護回路と、第１、第２の出力端子とを有し、前記第１、第２の出力端子に充電装置が接続された場合は、前記充電装置から供給される充電電流が前記保護回路を流れて前記蓄電装置を充電し、前記第１、第２の出力端子に外部回路が接続された場合は、前記蓄電装置の放電電流が前記保護回路を流れて前記外部回路に供給されるように構成された二次電池であって、前記保護回路は、温度検知部位の発熱で抵抗値が変化する感熱素子と、前記感熱素子の前記抵抗値が変化する前は遮断状態にあり、前記抵抗値の変化によって導通状態に移行される補助スイッチ素子と、前記補助スイッチ素子の導通によって通電され、発熱するヒータ素子と、前記ヒータ素子の発熱で溶断され、前記第１の出力端子を前記蓄電装置と前記ヒータ素子とから切り離す第１の補助フューズ素子を有する二次電池である。
請求項２記載の発明は、前記感熱素子には前記温度検知部位の発熱によって溶断される主フューズ素子が用いられた請求項１記載の二次電池である。
請求項３記載の発明は、前記感熱素子には前記温度検知部位の発熱によって抵抗値が変化する抵抗素子が用いられた請求項１記載の二次電池である。
請求項４記載の発明は、前記補助スイッチ素子にはトランジスタが用いられ、前記保護回路は、抵抗素子と前記感熱素子とが直列接続されて構成された二端子回路を有し、前記二端子回路の一端が前記蓄電装置の高電圧側出力端子に接続され、他端が前記蓄電装置の接地側出力端子に接続され、前記抵抗素子と前記感熱素子とが接続された接続点が前記トランジスタの制御端子に入力された請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の二次電池である。
請求項５記載の発明は、前記保護回路は、前記ヒータ素子の発熱で溶断され、前記補助スイッチ素子へ流れる電流を停止させる第２の補助フューズ素子を有する請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の二次電池である。
請求項６記載の発明は、前記充電電流と前記放電電流が流れる経路に主スイッチ素子が設けられ、前記充電電流と前記放電電流の流れは前記主スイッチ素子によって制御されるように構成された請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の二次電池であって、前記温度検知部位は、前記主スイッチ素子である二次電池である。
【００２２】
本発明は上記のように構成されており、温度検知部位の温度変化により、感熱素子の抵抗値が変化するように構成されている。
【００２３】
温度検知部位とと感熱素子とはの間の熱結合性は高くされており、熱結合部位が破壊したり、蓄電装置の正常な充放電電流よりも大きな過電流が流れ、発熱すると、その熱によって感熱素子が昇昇温するように構成されている。
【００２４】
本発明に言う感熱素子には、温度上昇によって抵抗値が増大するＰＴＣサーミスタや、温度上昇によって抵抗値が減少するＮＴＣサーミスタやＣＴＲサーミスタの他、温度上昇によって溶断し、抵抗値が無限大になるフューズも含まれる。
【００２５】
要するに、温度検知部位の温度変化によって抵抗値が変化する感熱素子を、充放電電流が流れる経路とは別の経路に配置し、感熱素子の抵抗値変化によって補助スイッチ素子を導通させ、第１の補助フューズ素子を溶断させる回路であれば本発明に含まれる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１の符号１０１は、本発明の第一例の二次電池を示している。
この二次電池１０１は、蓄電装置１１１と、制御回路１１５と、保護回路６１と、主スイッチ素子１１４とを有している。
【００２７】
主スイッチ素子１１４の導通と遮断は、制御回路１１５によって制御されているが、以下の説明では主スイッチ素子１１４は導通状態を維持するものとする。
【００２８】
蓄電装置１１１の高電圧側出力端子ａは、保護回路６１を介して第１の出力端子１２８に接続されており、また、蓄電装置１１１の接地側出力端子ｂは、主スイッチ素子１１４を介して第２の出力端子１２９に接続されている。
【００２９】
蓄電装置１１１は繰り返しの充放電が可能に構成されており、第１、第２の出力端子１２８、１２９に充電器１１３を接続すると、充電器１１３から供給される充電電流が保護回路１１２と主スイッチ素子１１４を通って流れ、充電電流によって蓄電装置１１１が充電される。
【００３０】
充電器１１３に替え、携帯型パーソナルコンピュータ等の外部回路が接続されると、充電装置１１１の放電による放電電流が、保護回路６１や主スイッチ素子１１４を通って流れ、外部回路に供給される。
【００３１】
保護回路６１は、電圧検知回路１２１と、補助スイッチ素子１２２と、主フューズ回路５１と、補助フューズ回路１２４とを有している。
【００３２】
補助フューズ回路１２４は、第１、第２の補助フューズ素子１３５ａ、１３５ｂと、抵抗発熱体から成るヒータ素子１３６とを有している。
【００３３】
第１、第２の補助フューズ素子１３５ａ、１３５ｂは直列接続されており、その直列接続回路の第１の補助フューズ素子１３５ａ側の端子は第１の出力端子１２８に接続され、第２の補助フューズ素子１３５ｂ側の端子は蓄電装置１１１の高電圧側出力端子ａに接続されている。従って、蓄電装置１１１の高電圧側の端子は第１、第２の補助フューズ素子１３５ａ、１３５ｂの直列接続回路によって、第１の出力端子１２８に接続されている。
【００３４】
補助スイッチ素子１２２にはｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴやｎｐｎ型のバイポーラトランジスタが用いられており、ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴである場合には、そのソース端子は蓄電装置１１１の接地側出力端子ｂに接続されている。補助スイッチ素子１２２のドレイン端子には、ヒータ素子１３６の一端が接続されており、ヒータ素子１３６の他端は、第１、第２の補助フューズ素子１３５ａ、１３５ｂが互いに接続された点に接続されている。
【００３５】
この第一例の二次電池１０１では、補助スイッチ素子１２２のゲート端子は電圧検知回路１１５の出力端子ｃに接続されている。
【００３６】
主フューズ回路５１は、第１、第２の分圧抵抗素子１３１、１３２と、主フューズ素子１３３を有しており、補助スイッチ素子１２２のゲート端子は、第１の分圧抵抗素子１３１によって蓄電装置１１１の高電圧側出力端子ａに接続されている。
【００３７】
それと同時に、補助スイッチ素子１２２のゲート端子は、第２の分圧抵抗素子１３２と主フューズ素子１３３の直列接続回路によって、蓄電装置１１１の接地側出力端子ｂに接続されている。
【００３８】
蓄電装置１１１が正常に充電されているとき、又は正常に放電しているときは、電圧検知回路１２１は信号を出力せず開放状態にある。
【００３９】
この状態では、主フューズ素子１３３の抵抗値を無視すると、補助スイッチ素子１２２のゲート端子には、蓄電装置１１１から出力された電圧が、第１の分圧抵抗素子１３１と第２の分圧抵抗素子１３２とで分圧された大きさの電圧が印加されている。
【００４０】
その電圧は、補助スイッチ素子１２２の閾電圧未満の電圧であり、補助スイッチ素子１２２は遮断状態に置かれている。
【００４１】
その状態から、電圧検知回路１２１が上限電圧以上の電圧を検出すると高い電圧の信号を出力し、補助スイッチ素子１２２が導通する。
【００４２】
補助スイッチ素子１２２が遮断状態にある間はヒータ素子１３６に電流は流れないが、導通によってドレイン端子が接地側出力端子ｂに接続されると、ヒータ素子１３６の両端に電圧が印加され、ヒータ素子１３６に電流が流れる。
【００４３】
この状態では、ヒータ素子１３６には、充電装置１１３から供給される電流と、蓄電装置１１１から供給される電流の両方が流れる。
【００４４】
ヒータ素子１３６は、電流が流れることによって発熱し、その熱によって第１、第２の補助フューズ素子１３５ａ、１３５ｂが溶断される。
【００４５】
第１、第２の補助フューズ素子１３５ａ、１３５ｂの溶断により、充電装置１３３からの電流と蓄電装置１１１からの電流がそれぞれ停止し、ヒータ素子１３６に電流が流れなくなる。
【００４６】
この状態では蓄電装置１１１の高電圧側出力端子ａは、第１の出力端子１２８から切り離されており、電流が流れなくなる結果、発煙等の事故は未然に防止される。
【００４７】
他方、蓄電装置１１１の充電状態が正常であっても、第１、第２の出力端子１２８、１２９間が短絡されて主スイッチ素子１１４に過電流が流れる場合や、主スイッチ素子１１４が故障して過電流が流れる場合がある。
【００４８】
このような場合、電圧検知回路１１５は動作しないが、主フューズ素子１３３、及び後述する各実施例の主フューズ素子（符号は１４３、１５３、２３３、２４３、２５３、３００）は、この実施例及び後述する各実施例の主スイッチ素子１１４に密着して配置されており、過電流によって主スイッチ素子１１４が発熱すると、その熱により、主フューズ１３３は溶断するように構成されている。
【００４９】
従って、主スイッチ素子１１４が温度検知部位になっており、温度検知部位の発熱によって主フューズ素子１３３の溶断すると、補助スイッチ素子１２２のゲート端子と接地側出力端子の間の第２の分圧抵抗素子１３２による接続が切断され、その結果、ゲート端子は第１の分圧抵抗素子１３１でプルアップされ、補助スイッチ素子１２２は導通する。
【００５０】
その導通により、ヒータ素子１３６には、蓄電装置１１１の大きな放電電流が流れ、発熱する。
【００５１】
その放電電流により、第２のフューズ素子１３５ｂが溶断すると、蓄電装置１１１の高電圧側出力端子ａは、第１の出力端子１２８やヒータ素子１３６から切り離され、放電電流は停止し、発煙等の事故が防止される。
【００５２】
それとは別に、第１、第２の出力端子１２８、１２９間に、不適切に大きい出力電圧の充電装置が接続され、且つ、その電圧では電圧検知回路１２１が動作しない場合には、上記と同様に、主スイッチ素子１１４に過電流が流れ、その熱によって主フューズ素子１３３が溶断し、補助スイッチ素子１２２が導通すると、ヒータ素子１３６が発熱し、第１の補助フューズ素子１２５ａが溶断すると、充電装置は第１の出力端子１２８から切り離され、過電流は停止する。
【００５３】
上記は、正常な動作状態では、電圧検知回路１２１の出力端子ｃが開放状態になる場合について説明したが、正常な動作状態では電圧検知回路１２１が閾電圧未満の低電圧を出力し、補助スイッチ素子１２２を遮断させている場合も含まれる。
【００５４】
この場合は、主フューズ素子１３３が溶断した後、第１の分圧抵抗素子１３１を流れる電流は電圧検知回路１２１に流入するため、電圧検知回路１２１の出力インピーダンスが低すぎると、補助スイッチ素子１２２のゲート端子の電圧が上昇せず、導通状態に移行できない場合がある。
【００５５】
この場合は、図６に示した二次電池１０６のように、主フューズ回路５５内にダイオード素子１３７を設け、電圧検知回路１２１の出力端子ｃをそのアノード端子に接続し、カソード端子を補助スイッチ素子１２２のゲート端子に接続し、主フューズ素子１３３が溶断した後はダイオード素子１３７が逆バイアスされるようにすると、第１の分圧抵抗素子１３１に流れる電流はダイオード素子１３７で素子され、電圧検知回路１２１に流入しなくなるので、電圧検知回路１２１の出力インピーダンスが小さくても、補助スイッチ素子１２２は確実に導通するようになる。
【００５６】
次に、図２は、保護回路６２が第一例の主フューズ回路５１とは異なる構成である場合の第二例の二次電池１０２を示している。この第二例の二次電池１０２及び後述する各実施例の二次電池１０３〜１０７、２０１〜２０７、３０１では、第一例の二次電池１０１と同じ構成には同じ符号を付して、その説明や接続状態の説明は省略する。
【００５７】
この第二例の二次電池１０２の主フューズ回路５２は、第１の分圧抵抗素子１４１により、補助スイッチ素子１２２のゲート端子を蓄電装置１１１の高電圧側出力端子ａに接続し、第２の分圧抵抗素子１４２により、電圧検知回路１２１の出力端子ｃを接地側出力端子ｂに接続している。
【００５８】
また、主フューズ素子１４３により、補助スイッチ素子１２２のゲート端子と電圧検知回路１２１の出力端子ｃを短絡させている。
【００５９】
過電流等によって主スイッチ素子１１４が発熱し、その熱で主フューズ素子１４３が溶断すると、補助スイッチ素子１２２のゲート端子と電圧検知回路１２１の出力端子ｃの間が切り離される。従って、第１の分圧抵抗素子１４１を流れる電流は電圧検知回路１２１に流入しないので、補助スイッチ素子１２２のゲート端子には蓄電装置１１１の高電圧側出力端子ａの電圧が、第１の分圧抵抗素子１４１を介して印加され、補助スイッチ素子１２２は確実に導通するようになっている。
【００６０】
次に、上記第一、第二例の電源装置１０１、１０２では、電圧検知回路１２１の電源電圧端子ｄと接地端子ｅは、それぞれ、蓄電装置１１１の高電圧側出力端子ａと接地側出力端子ｂに直結されていたが、それを変更し、主フューズ素子の溶断によって電圧検知回路１２１の動作を停止させ、それにより、補助スイッチ素子１２２が確実に導通するようにすることができる。
【００６１】
図３の符号１０３は、そのように構成された第三例の二次電池を示している。この第三例の二次電池１０３では、保護回路６３の主フューズ回路５３は、第１の分圧抵抗素子１５１によって、補助スイッチ素子１２２のゲート端子を高電圧側出力端子ａに接続すると共に、そのゲート端子を、第２の分圧抵抗素子１５２と主フューズ素子１５３の直列接続回路によって、接地側出力端子ｃに接続している。
【００６２】
第２の分圧抵抗素子１５２と主フューズ素子１５３の直列接続回路は、第２の分圧抵抗素子１５２側の端子が、補助スイッチ素子１２２のゲート端子に接続され、主フューズ素子１５３側の端子が接地側出力端子ｃに接続されている。
【００６３】
電圧検知回路１２１の電源電圧端子ｄは、高電圧側出力端子ａに直結されているのに対し、接地側端子ｅは、第２の分圧抵抗素子１５２と主フューズ素子１５３とが接続された部分に接続されている。従って、電圧検知回路１２１の接地側端子ｅは、主フューズ素子１５３を介して、接地側出力端子ｃに接続されている。
【００６４】
このような構成では、主スイッチ素子１１４が発熱して主フューズ素子１５３が溶断すると、電圧検知回路１２１の接地端子ｅは接地電圧側出力端子ｂから切り離され、その動作を停止する。
【００６５】
従って、第１の分圧抵抗素子１５１を流れた電流が、電圧検知回路１２１を通って、接地電圧側出力端子ｂに流出しないので、補助スイッチ素子１２２のゲート端子の電圧は低下せず、主フューズ素子１５３の溶断により、補助スイッチ素子１２２のゲート端子は、第１の分圧抵抗素子１５１によって高電圧側出力端子ａにプルアップされ、補助スイッチ素子１２２が確実に導通する。
【００６６】
以上は、温度検知部位として主スイッチ素子１１４を用い、その主スイッチ素子１１４の発熱によって主フューズ素子１５３が溶断する二次電池１０１〜１０３、１０６を説明したが、上記各実施例や後述する各実施例において、温度検知部位として他の構成部材、例えば蓄電装置や制御回路１１５を温度検知部位として用い、温度検知部位に対して主フーズ素子１５３等の感熱素子を密着配置し、補助スイッチ素子を導通させるようにしてもよい。
【００６７】
また、上記二次電池１０１〜１０３、１０６では、感熱素子として主フューズ素子１５３を用いており、感熱素子が、温度上昇によって抵抗値が無限大に大きくなる場合であったが、上記各実施例の主フューズ素子１３３、１４３、１５３に替え、温度上昇によって抵抗値が増大又は減少するサーミスタを使用しても良い。
【００６８】
例えば、図４の符号１０４は、図１に示した第一例の二次電池１０１の主フューズ素子１１４を、温度上昇によって抵抗値が増大するサーミスタ１６３に替えた第四例の二次電池である。
【００６９】
この第四例の二次電池１０４は、保護回路６４が有する主フューズ回路５４は、分圧抵抗素子１６１とサーミスタ１６３の直列接続回路によって構成されており、補助スイッチ素子１２２のゲート端子は、その分圧抵抗素子１６１によって高電圧側出力端子ａに接続されると共に、サーミスタ１６３によって接地電圧側出力端子ｂに接続されている。
【００７０】
サーミスタ１６３は、主スイッチ素子１１４の表面に密着して配置されており、熱結合性が高くされている。従って、故障や過電流が流れる等により、主スイッチ素子１１４が発熱すると、その熱によってサーミスタ１６３の抵抗値が増大し、補助スイッチ素子１２２のゲート端子の電位が上昇する。そして、ゲート端子の電位が閾電圧以上の電圧になると、補助スイッチ素子１２２は導通する。
【００７１】
次に、上記各実施例では、補助フューズ回路１２４は、第１、第２の補助フューズ素子１３５ａ、１３５ｂを有していたが、第２の補助フューズ素子１３５ｂは必ずしも必要ではない。
【００７２】
例えば、図５の符号１０５は、図１に示した第一例の二次電池１０１に関し、第２の補助フューズ素子１３５ｂを設けない場合の二次電池である。
【００７３】
この二次電池１０５では、補助スイッチ素子１２２の導通によってヒータ素子１３６が発熱し、第１の補助フューズ素子１３５ａが溶断することで、第１の出力端子１２８が二次電池１０５の内部回路から切り離される。
【００７４】
上記各実施例では、主スイッチ素子１１４は第２の出力端子１２９と接地側出力端子１２９の間に設けられていたが、図７に示すように、第１の出力端子１２８と補助フューズ回路１２４の間に設けてもよい。この場合も、主フューズ素子１３３を主スイッチ素子１１４に密着して配置し、過電流による主スイッチ素子１１４の発熱で溶断するように構成する。また、主フューズ素子１３３に替え、サーミスタを用いる場合も、主スイッチ素子１１４の発熱で抵抗値が増大するように配置するとよい。
【００７５】
更にまた、上記各実施例では、主スイッチ素子１２２はｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ又はｎｐｎ型のバイポーラトランジスタであったが、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴやｐｎｐ型のバイポーラトランジスタの他、リレー素子や他のスイッチ素子を用いることもできる。
【００７６】
ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ又はｎｐｎ型バイポーラトランジスタを用いた各二次電池１０１〜１０７では、主スイッチ素子１１４の発熱によって抵抗値が増大する素子１３３、１４３、１５３、１６３（溶断して抵抗値が無限大になる素子を含む）により、補助スイッチ素子１２２のゲート端子又はベース端子が接地側出力端子ｂに接続されていたが、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴやｐｎｐ型のバイポーラトランジスタを用い、ゲート端子又はベース端子に、過電流による主スイッチ素子１１４の発熱で抵抗値が増大する素子を接続する場合は、その素子により、ゲート端子又はベース端子を高電圧側出力端子ａに接続する。
【００７７】
そのような二次電池を、図１〜図７の二次電池１０１〜１０７に対応させ、図８〜図１４の符号２０１〜２０７に示す。図１〜図７の主フューズ回路５１〜５５に対応する主フューズ回路は、符号７１〜７５で示してあり、主フューズ回路５１〜５５内の素子の１００番台の符号は、主フューズ回路７１〜７５では２００番台になっている。
【００７８】
図８〜図１４の二次電池２０１〜２０７でも、正常な動作状態では、電圧検知回路１２１は、その出力端子ｃは開放状態になっており、補助スイッチ素子２２２のゲート端子又はベース端子には、高電圧側出力端子ａと接地側出力端子ｂとの間の電圧がフューズ回路７１〜７５によって分圧された電圧が印加されている。
【００７９】
補助スイッチ素子２２２は、その電圧が印加されていると遮断状態を維持するように構成されている。
【００８０】
また、電圧検知回路１２１の出力端子ｃが開放状態ではなく、補助スイッチ素子２２２を遮断させるために高電圧を出力する場合も含まれる。
【００８１】
過電流によって主スイッチ素子１１４が発熱し、主フューズ素子２３３、２４３、２５３が溶断、又はサーミスタ２６３の抵抗値の増大すると、補助スイッチ素子２２２のゲート端子又はベース端子には、接地側出力端子ｂの電位に近い低電圧が印加される。
【００８２】
補助スイッチ素子２２２はｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ又はｐｎｐ型バイポーラトランジスタで構成されているので、低電圧が印加されると導通し、ヒータ素子１３６に電流を流し、第１、第２の補助フューズ素子１３５ａ、１３５ｂを溶断させる。
【００８３】
この場合、図１０に示すように、主フューズ素子２５３の溶断によって電圧検知回路１２１の動作を停止させるためには、電圧検知回路１２１の電源電圧端子ｄを、直列接続された主フューズ素子２５３と第２の分圧抵抗素子２５２の間に接続し、主フューズ素子２５３の溶断によって、電源電圧端子ｄを高電圧側出力端子ａから切り離すように構成することができる。
【００８４】
なお、図１３に示すように、ダイオード素子２３７を電圧検知回路１２１の出力端子ｃに接続する場合は、主フューズ素子２３３が溶断し、第１の抵抗素子２３１によって、補助スイッチ素子２２２のゲート端子をプルダウンさせて補助スイッチ素子２２２を導通させようとする際に、電圧検知回路１２１が出力する電流によってゲート端子の電位が上昇しないように、アノード端子をゲート端子側、カソード端子を電圧検知回路１２１の出力端子ｃ側に向け、電圧検知回路１２１から出力される電流を阻止するようにするとよい。
【００８５】
以上の各実施例に加え、図１５に示した二次電池３０１も本発明に含まれる。この二次電池３０１では、電圧検知回路１２１の出力端子ｃと補助スイッチ素子３２２のゲート端子又はベース端子とが、補助フューズ素子３００で接続されている。
【００８６】
電圧検知回路１２１が正常な電圧を検出しており、補助スイッチ素子３２２にそのことを示す信号が入力されている間は補助スイッチ素子３２２は遮断するように構成されており、且つ、補助スイッチ素子３２２は、正常な電圧を示す信号が入力されなくなると導通するように構成されている。
【００８７】
主スイッチ素子１１４に過電流が流れ、その発熱によって主フューズ素子３００が溶断すると、電圧検知回路１２１が出力する信号にかかわらず、補助スイッチ素子３２２のゲート端子には、電圧検知回路１２１が正常な電圧を検出しているという信号は入力されなくなるので、主フューズ素子３００が溶断すると補助スイッチ素子３２２は必ず導通し、発熱抵抗素子１３６に電流を流し、第１、第２の補助フューズ素子１３５ａ、１３５ｂを溶断させるようになっている。
【００８８】
なお、図１１の回路図において、補助スイッチ素子２２２にｎチャネルＭＯＳＦＥＴ又はｎｐｎトランジスタを用い、サーミスタ２６３に、温度上昇によって抵抗値が減少する素子を用いれば、上記各実施例と同様に、過電流による主スイッチ素子１１４の発熱で補助スイッチ素子２２２を導通させることができる。
【００８９】
【発明の効果】
主フューズ素子が、蓄電装置の充放電電流の経路に配置されていないので、正常動作時の主フューズ素子によるエネルギーロスが無い。また、電流容量の小さな主フューズ素子を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一例の二次電池
【図２】本発明の第二例の二次電池
【図３】本発明の第三例の二次電池
【図４】本発明の第四例の二次電池
【図５】本発明の第五例の二次電池
【図６】第一例の二次電池にダイオードを追加した二次電池
【図７】第一例の二次電池の主スイッチ素子を第１の出力端子側に配置した二次電池
【図８】ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ又はｐｎｐ型バイポーラトランジスタを用いた第一例の二次電池
【図９】ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ又はｐｎｐ型バイポーラトランジスタを用いた第二例の二次電池
【図１０】ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ又はｐｎｐ型バイポーラトランジスタを用いた第三例の二次電池
【図１１】ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ又はｐｎｐ型バイポーラトランジスタを用いた第四例の二次電池
【図１２】ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ又はｐｎｐ型バイポーラトランジスタを用いた第五例の二次電池
【図１３】ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ又はｐｎｐ型バイポーラトランジスタを用いた第一例の二次電池にダイオードを追加した二次電池
【図１４】ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ又はｐｎｐ型バイポーラトランジスタを用いた第一例の二次電池の主スイッチ素子を第１の出力端子側に配置した二次電池
【図１５】補助フューズ回路によって電圧検知回路の出力端子と補助スイッチ素子のゲート端子とが接続された二次電池
【図１６】従来技術の二次電池
【符号の説明】
１０１〜１０７、２０１〜２０７、３０１……二次電池
１２８……第１の出力端子
１２９……第２の出力端子
１１４……主スイッチ素子（温度検知部位）
１２２、２２２、３２２……補助スイッチ素子
１３３、１４３、１５３、２３３、２４３、２５３、３００……主フューズ素子（感熱素子）
１３６……ヒータ素子
１３５ａ……第１の補助フューズ素子
１３５ｂ……第２の補助フューズ素子
１６３、２６３…サーミスタ（感熱素子）
【図１】
2004135400.tif 000003
【図２】
2004135400.tif 000004
【図３】
2004135400.tif 000005
【図４】
2004135400.tif 000006
【図５】
2004135400.tif 000007
【図６】
2004135400.tif 000008
【図７】
2004135400.tif 000009
【図８】
2004135400.tif 000010
【図９】
2004135400.tif 000011
【図１０】
2004135400.tif 000012
【図１１】
2004135400.tif 000013
【図１２】
2004135400.tif 000014
【図１３】
2004135400.tif 000015
【図１４】
2004135400.tif 000016
【図１５】
2004135400.tif 000017
【図１６】
2004135400.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成15年11月17日(2003.11.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】蓄電装置と、
保護回路と、
第１、第２の出力端子とを有し、
前記第１、第２の出力端子に充電装置が接続された場合は、前記充電装置から供給される充電電流が前記保護回路を流れて前記蓄電装置を充電し、
前記第１、第２の出力端子に外部回路が接続された場合は、前記蓄電装置の放電電流が前記保護回路を流れて前記外部回路に供給されるように構成された二次電池であって、
前記保護回路は、
温度検知部位の発熱で抵抗値が変化する感熱素子と、
前記感熱素子の前記抵抗値が変化する前は遮断状態にあり、前記抵抗値の変化によって導通状態に移行される補助スイッチ素子と、
前記補助スイッチ素子の導通によって通電され、発熱するヒータ素子と、
前記ヒータ素子の発熱で溶断され、前記第１の出力端子を前記蓄電装置と前記ヒータ素子とから切り離す第１の補助フューズ素子を有する二次電池。
【請求項２】前記感熱素子には前記温度検知部位の発熱によって溶断される主フューズ素子が用いられた請求項１記載の二次電池。
【請求項３】前記感熱素子には前記温度検知部位の発熱によって抵抗値が変化する抵抗素子が用いられた請求項１記載の二次電池。
【請求項４】前記補助スイッチ素子にはトランジスタが用いられ、
前記保護回路は、抵抗素子と前記感熱素子とが直列接続されて構成された二端子回路を有し、
前記二端子回路の一端が前記蓄電装置の高電圧側出力端子に接続され、他端が前記蓄電装置の接地側出力端子に接続され、前記抵抗素子と前記感熱素子とが接続された接続点が前記トランジスタの制御端子に入力された請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の二次電池。
【請求項５】前記保護回路は、前記ヒータ素子の発熱で溶断され、前記補助スイッチ素子へ流れる電流を停止させる第２の補助フューズ素子を有する請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の二次電池。
【請求項６】前記充電電流と前記放電電流が流れる経路に主スイッチ素子が設けられ、前記充電電流と前記放電電流の流れは前記主スイッチ素子によって制御されるように構成された請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の二次電池であって、前記温度検知部位は、前記主スイッチ素子である二次電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繰り返し充放電が可能な二次電池の技術分野にかかり、特に、保護回路を内蔵する二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、保護回路を内蔵する二次電池は、携帯電話や携帯型パーソナルコンピュータに用いられており、充電容量の増大に伴い、より安全な保護回路が求められている。
【０００３】
図１６の符号５０１は、従来技術の二次電池を示しており蓄電装置５１１と、制御回路５１５と、保護回路５１２と、主スイッチ素子５１４と、主フューズ素子５３３とを有している。
【０００４】
蓄電装置５１１の高電圧側出力端子は、保護回路５１２を介して第１の出力端子５２８に接続されており、接地側出力端子は、主フューズ素子５３３と主スイッチ素子５１４を介して第２の出力端子５２９に接続されている。
【０００５】
主スイッチ素子５１４の導通と遮断は、制御回路５１５によって制御されているが、以下の説明では主スイッチ素子５１４は導通状態を維持するものとする。
【０００６】
蓄電装置５１１は繰り返しの充放電が可能に構成されており、第１、第２の出力端子５２８、５２９間に充電器５１３を接続すると、保護回路５１２や主フューズ素子５３３や主スイッチ素子５１４を通って充電電流が流れ、蓄電装置５１１が充電される。
【０００７】
充電器５１３に替え、携帯型パーソナルコンピュータ等の外部回路を接続すると、蓄電装置５１１は放電し、充電電流と逆向きの放電電流が、保護回路５１２や主フューズ素子５３３や主スイッチ素子５１４を通って流れ、外部回路に供給される。
【０００８】
保護回路５１２は、電圧検知回路５２１と、補助スイッチ素子５２２と、フューズ回路５２４とを有している。フューズ回路５２４は、第１、第２の補助フューズ素子５３５ａ、５３５ｂと、抵抗発熱体から成るヒータ素子５３６とを有している。
【０００９】
第１、第２の補助フューズ素子５３５ａ、５３５ｂは直列接続されており、その直列接続回路により、蓄電装置５１１の高電圧側出力端子が第１の出力端子５２８に接続されている。
【００１０】
第１、第２の補助フューズ素子５３５ａ、５３５ｂが互いに接続された点は、ヒータ素子５３６を介して補助スイッチ素子５２２に接続されている。
【００１１】
補助スイッチ素子５２２は、電圧検知回路５２１によって導通と遮断が制御されており、電圧検知回路５２１は、蓄電装置５１１の高電圧側出力端子と接地側出力端子の間の電圧を検出し、予め設定された上限電圧値以下であれば補助スイッチ素子５２２の遮断状態を維持させ、ヒータ素子５３６に電流を流さないようになっている。
【００１２】
他方、二次電池５０１の誤接続等により、蓄電装置５１１が過充電され、蓄電装置５１１の高電圧側出力端子に上限電圧値以上の電圧が現れると、電圧検知回路５２１はその過電圧を検出し、補助スイッチ素子５２２を導通させる。その結果、ヒータ素子５３６に大きな電流が流れ、発熱する。
【００１３】
ヒータ素子５３６と第１、第２の補助フューズ素子５３５ａ、５３５ｂは近接して配置されており、ヒータ素子５３６に大きな電流が流れ、発熱すると第１、第２の補助フューズ素子５３５ａ、５３５ｂが溶断され、蓄電装置５１１の高電圧側出力端子は第１の出力端子５２８から切り離される。
【００１４】
その結果、蓄電装置５１１の充電は停止され、発煙等の事故が未然に防止される。
【００１５】
他方、蓄電装置５１１の充電状態が正常であっても、第１、第２の出力端子５２８、５２９間が短絡されたような場合は、蓄電装置５１１の放電によって大きな過電流が生じ、第１、第２の補助フューズ素子５３５ａ、５３５ｂや、主スイッチ素子５１４及び主フューズ素子５３３を流れる。
【００１６】
主フューズ素子５３３は主スイッチ素子５１４に密着して配置されており、主スイッチ素子５１４が故障したり過電流が流れることによって発熱すると、主フューズ素子５３３は、その熱によって溶断される。その結果、蓄電装置５１１の接地側出力端子は第２の出力端子５２９から切り離され、蓄電装置５１１の放電が終了する結果、発煙等の事故が未然に防止される。
【００１７】
しかしながら、上記のような二次電池５０１では、主フューズ素子５３３が充放電電流が流れる経路の途中に位置するため、主フューズ素子５３３で無駄に電力が消費され、二次電池５０１の使用時間が短くなってしまうという問題がある。
【００１８】
また、二次電池５０１の定格電流が大きい場合、それに応じた電流容量の主フューズ素子５３３を採用する必要があるため、主フューズ素子５３３の外形サイズが大きくなり、また、コスト高になるという問題がある。
【００１９】
近年では、携帯型パーソナルコンピュータに対し、小型化と長時間化の要求が増々強くなっており、二次電池５０１の改善が求められている。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、低消費電力で小型の二次電池を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、蓄電装置と、保護回路と、第１、第２の出力端子とを有し、前記第１、第２の出力端子に充電装置が接続された場合は、前記充電装置から供給される充電電流が前記保護回路を流れて前記蓄電装置を充電し、前記第１、第２の出力端子に外部回路が接続された場合は、前記蓄電装置の放電電流が前記保護回路を流れて前記外部回路に供給されるように構成された二次電池であって、前記保護回路は、温度検知部位の発熱で抵抗値が変化する感熱素子と、前記感熱素子の前記抵抗値が変化する前は遮断状態にあり、前記抵抗値の変化によって導通状態に移行される補助スイッチ素子と、前記補助スイッチ素子の導通によって通電され、発熱するヒータ素子と、前記ヒータ素子の発熱で溶断され、前記第１の出力端子を前記蓄電装置と前記ヒータ素子とから切り離す第１の補助フューズ素子を有する二次電池である。
請求項２記載の発明は、前記感熱素子には前記温度検知部位の発熱によって溶断される主フューズ素子が用いられた請求項１記載の二次電池である。
請求項３記載の発明は、前記感熱素子には前記温度検知部位の発熱によって抵抗値が変化する抵抗素子が用いられた請求項１記載の二次電池である。
請求項４記載の発明は、前記補助スイッチ素子にはトランジスタが用いられ、前記保護回路は、抵抗素子と前記感熱素子とが直列接続されて構成された二端子回路を有し、前記二端子回路の一端が前記蓄電装置の高電圧側出力端子に接続され、他端が前記蓄電装置の接地側出力端子に接続され、前記抵抗素子と前記感熱素子とが接続された接続点が前記トランジスタの制御端子に入力された請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の二次電池である。
請求項５記載の発明は、前記保護回路は、前記ヒータ素子の発熱で溶断され、前記補助スイッチ素子へ流れる電流を停止させる第２の補助フューズ素子を有する請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の二次電池である。
請求項６記載の発明は、前記充電電流と前記放電電流が流れる経路に主スイッチ素子が設けられ、前記充電電流と前記放電電流の流れは前記主スイッチ素子によって制御されるように構成された請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の二次電池であって、前記温度検知部位は、前記主スイッチ素子である二次電池である。
【００２２】
本発明は上記のように構成されており、温度検知部位の温度変化により、感熱素子の抵抗値が変化するように構成されている。
【００２３】
温度検知部位とと感熱素子とはの間の熱結合性は高くされており、熱結合部位が破壊したり、蓄電装置の正常な充放電電流よりも大きな過電流が流れ、発熱すると、その熱によって感熱素子が昇温するように構成されている。
【００２４】
本発明に言う感熱素子には、温度上昇によって抵抗値が増大するＰＴＣサーミスタや、温度上昇によって抵抗値が減少するＮＴＣサーミスタやＣＴＲサーミスタの他、温度上昇によって溶断し、抵抗値が無限大になるフューズも含まれる。
【００２５】
要するに、温度検知部位の温度変化によって抵抗値が変化する感熱素子を、充放電電流が流れる経路とは別の経路に配置し、感熱素子の抵抗値変化によって補助スイッチ素子を導通させ、第１の補助フューズ素子を溶断させる回路であれば本発明に含まれる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１の符号１０１は、本発明の第一例の二次電池を示している。
この二次電池１０１は、蓄電装置１１１と、制御回路１１５と、保護回路６１と、主スイッチ素子１１４とを有している。
【００２７】
主スイッチ素子１１４の導通と遮断は、制御回路１１５によって制御されているが、以下の説明では主スイッチ素子１１４は導通状態を維持するものとする。
【００２８】
蓄電装置１１１の高電圧側出力端子ａは、保護回路６１を介して第１の出力端子１２８に接続されており、また、蓄電装置１１１の接地側出力端子ｂは、主スイッチ素子１１４を介して第２の出力端子１２９に接続されている。
【００２９】
蓄電装置１１１は繰り返しの充放電が可能に構成されており、第１、第２の出力端子１２８、１２９に充電装置１１３を接続すると、充電装置１１３から供給される充電電流が保護回路１１２と主スイッチ素子１１４を通って流れ、充電電流によって蓄電装置１１１が充電される。
【００３０】
充電装置１１３に替え、携帯型パーソナルコンピュータ等の外部回路が接続されると、蓄電装置１１１の放電による放電電流が、保護回路６１や主スイッチ素子１１４を通って流れ、外部回路に供給される。
【００３１】
保護回路６１は、電圧検知回路１２１と、補助スイッチ素子１２２と、主フューズ回路５１と、補助フューズ回路１２４とを有している。
【００３２】
補助フューズ回路１２４は、第１、第２の補助フューズ素子１３５ａ、１３５ｂと、抵抗発熱体から成るヒータ素子１３６とを有している。
【００３３】
第１、第２の補助フューズ素子１３５ａ、１３５ｂは直列接続されており、その直列接続回路の第１の補助フューズ素子１３５ａ側の端子は第１の出力端子１２８に接続され、第２の補助フューズ素子１３５ｂ側の端子は蓄電装置１１１の高電圧側出力端子ａに接続されている。従って、蓄電装置１１１の高電圧側の端子は第１、第２の補助フューズ素子１３５ａ、１３５ｂの直列接続回路によって、第１の出力端子１２８に接続されている。
【００３４】
補助スイッチ素子１２２にはｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴやｎｐｎ型のバイポーラトランジスタが用いられており、ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴである場合には、そのソース端子は蓄電装置１１１の接地側出力端子ｂに接続されている。補助スイッチ素子１２２のドレイン端子には、ヒータ素子１３６の一端が接続されており、ヒータ素子１３６の他端は、第１、第２の補助フューズ素子１３５ａ、１３５ｂが互いに接続された点に接続されている。
【００３５】
この第一例の二次電池１０１では、補助スイッチ素子１２２のゲート端子は電圧検知回路１１５の出力端子ｃに接続されている。
【００３６】
主フューズ回路５１は、第１、第２の分圧抵抗素子１３１、１３２と、主フューズ素子１３３を有しており、補助スイッチ素子１２２のゲート端子は、第１の分圧抵抗素子１３１によって蓄電装置１１１の高電圧側出力端子ａに接続されている。
【００３７】
それと同時に、補助スイッチ素子１２２のゲート端子は、第２の分圧抵抗素子１３２と主フューズ素子１３３の直列接続回路によって、蓄電装置１１１の接地側出力端子ｂに接続されている。
【００３８】
蓄電装置１１１が正常に充電されているとき、又は正常に放電しているときは、電圧検知回路１２１は信号を出力せず開放状態にある。
【００３９】
この状態では、主フューズ素子１３３の抵抗値を無視すると、補助スイッチ素子１２２のゲート端子には、蓄電装置１１１から出力された電圧が、第１の分圧抵抗素子１３１と第２の分圧抵抗素子１３２とで分圧された大きさの電圧が印加されている。
【００４０】
その電圧は、補助スイッチ素子１２２の閾電圧未満の電圧であり、補助スイッチ素子１２２は遮断状態に置かれている。
【００４１】
その状態から、電圧検知回路１２１が上限電圧以上の電圧を検出すると高い電圧の信号を出力し、補助スイッチ素子１２２が導通する。
【００４２】
補助スイッチ素子１２２が遮断状態にある間はヒータ素子１３６に電流は流れないが、導通によってドレイン端子が接地側出力端子ｂに接続されると、ヒータ素子１３６の両端に電圧が印加され、ヒータ素子１３６に電流が流れる。
【００４３】
この状態では、ヒータ素子１３６には、充電装置１１３から供給される電流と、蓄電装置１１１から供給される電流の両方が流れる。
【００４４】
ヒータ素子１３６は、電流が流れることによって発熱し、その熱によって第１、第２の補助フューズ素子１３５ａ、１３５ｂが溶断される。
【００４５】
第１、第２の補助フューズ素子１３５ａ、１３５ｂの溶断により、充電装置１１３からの電流と蓄電装置１１１からの電流がそれぞれ停止し、ヒータ素子１３６に電流が流れなくなる。
【００４６】
この状態では蓄電装置１１１の高電圧側出力端子ａは、第１の出力端子１２８から切り離されており、電流が流れなくなる結果、発煙等の事故は未然に防止される。
【００４７】
他方、蓄電装置１１１の充電状態が正常であっても、第１、第２の出力端子１２８、１２９間が短絡されて主スイッチ素子１１４に過電流が流れる場合や、主スイッチ素子１１４が故障して過電流が流れる場合がある。
【００４８】
このような場合、電圧検知回路１１５は動作しないが、主フューズ素子１３３、及び後述する各実施例の主フューズ素子（符号は１４３、１５３、２３３、２４３、２５３、３００）は、この実施例及び後述する各実施例の主スイッチ素子１１４に密着して配置されており、過電流によって主スイッチ素子１１４が発熱すると、その熱により、主フューズ１３３は溶断するように構成されている。
【００４９】
従って、主スイッチ素子１１４が温度検知部位になっており、温度検知部位の発熱によって主フューズ素子１３３の溶断すると、補助スイッチ素子１２２のゲート端子と接地側出力端子の間の第２の分圧抵抗素子１３２による接続が切断され、その結果、ゲート端子は第１の分圧抵抗素子１３１でプルアップされ、補助スイッチ素子１２２は導通する。
【００５０】
その導通により、ヒータ素子１３６には、蓄電装置１１１の大きな放電電流が流れ、発熱する。
【００５１】
その放電電流により、第２のフューズ素子１３５ｂが溶断すると、蓄電装置１１１の高電圧側出力端子ａは、第１の出力端子１２８やヒータ素子１３６から切り離され、放電電流は停止し、発煙等の事故が防止される。
【００５２】
それとは別に、第１、第２の出力端子１２８、１２９間に、不適切に大きい出力電圧の充電装置が接続され、且つ、その電圧では電圧検知回路１２１が動作しない場合には、上記と同様に、主スイッチ素子１１４に過電流が流れ、その熱によって主フューズ素子１３３が溶断し、補助スイッチ素子１２２が導通すると、ヒータ素子１３６が発熱し、第１の補助フューズ素子１２５ａが溶断すると、充電装置は第１の出力端子１２８から切り離され、過電流は停止する。
【００５３】
上記は、正常な動作状態では、電圧検知回路１２１の出力端子ｃが開放状態になる場合について説明したが、正常な動作状態では電圧検知回路１２１が閾電圧未満の低電圧を出力し、補助スイッチ素子１２２を遮断させている場合も含まれる。
【００５４】
この場合は、主フューズ素子１３３が溶断した後、第１の分圧抵抗素子１３１を流れる電流は電圧検知回路１２１に流入するため、電圧検知回路１２１の出力インピーダンスが低すぎると、補助スイッチ素子１２２のゲート端子の電圧が上昇せず、導通状態に移行できない場合がある。
【００５５】
この場合は、図６に示した二次電池１０６のように、主フューズ回路５５内にダイオード素子１３７を設け、電圧検知回路１２１の出力端子ｃをそのアノード端子に接続し、カソード端子を補助スイッチ素子１２２のゲート端子に接続し、主フューズ素子１３３が溶断した後はダイオード素子１３７が逆バイアスされるようにすると、第１の分圧抵抗素子１３１に流れる電流はダイオード素子１３７で素子され、電圧検知回路１２１に流入しなくなるので、電圧検知回路１２１の出力インピーダンスが小さくても、補助スイッチ素子１２２は確実に導通するようになる。
【００５６】
次に、図２は、保護回路６２が第一例の主フューズ回路５１とは異なる構成である場合の第二例の二次電池１０２を示している。この第二例の二次電池１０２及び後述する各実施例の二次電池１０３〜１０７、２０１〜２０７、３０１では、第一例の二次電池１０１と同じ構成には同じ符号を付して、その説明や接続状態の説明は省略する。
【００５７】
この第二例の二次電池１０２の主フューズ回路５２は、第１の分圧抵抗素子１４１により、補助スイッチ素子１２２のゲート端子を蓄電装置１１１の高電圧側出力端子ａに接続し、第２の分圧抵抗素子１４２により、電圧検知回路１２１の出力端子ｃを接地側出力端子ｂに接続している。
【００５８】
また、主フューズ素子１４３により、補助スイッチ素子１２２のゲート端子と電圧検知回路１２１の出力端子ｃを短絡させている。
【００５９】
過電流等によって主スイッチ素子１１４が発熱し、その熱で主フューズ素子１４３が溶断すると、補助スイッチ素子１２２のゲート端子と電圧検知回路１２１の出力端子ｃの間が切り離される。従って、第１の分圧抵抗素子１４１を流れる電流は電圧検知回路１２１に流入しないので、補助スイッチ素子１２２のゲート端子には蓄電装置１１１の高電圧側出力端子ａの電圧が、第１の分圧抵抗素子１４１を介して印加され、補助スイッチ素子１２２は確実に導通するようになっている。
【００６０】
次に、上記第一、第二例の電源装置１０１、１０２では、電圧検知回路１２１の電源電圧端子ｄと接地端子ｅは、それぞれ、蓄電装置１１１の高電圧側出力端子ａと接地側出力端子ｂに直結されていたが、それを変更し、主フューズ素子の溶断によって電圧検知回路１２１の動作を停止させ、それにより、補助スイッチ素子１２２が確実に導通するようにすることができる。
【００６１】
図３の符号１０３は、そのように構成された第三例の二次電池を示している。この第三例の二次電池１０３では、保護回路６３の主フューズ回路５３は、第１の分圧抵抗素子１５１によって、補助スイッチ素子１２２のゲート端子を高電圧側出力端子ａに接続すると共に、そのゲート端子を、第２の分圧抵抗素子１５２と主フューズ素子１５３の直列接続回路によって、接地側出力端子ｃに接続している。
【００６２】
第２の分圧抵抗素子１５２と主フューズ素子１５３の直列接続回路は、第２の分圧抵抗素子１５２側の端子が、補助スイッチ素子１２２のゲート端子に接続され、主フューズ素子１５３側の端子が接地側出力端子ｃに接続されている。
【００６３】
電圧検知回路１２１の電源電圧端子ｄは、高電圧側出力端子ａに直結されているのに対し、接地側端子ｅは、第２の分圧抵抗素子１５２と主フューズ素子１５３とが接続された部分に接続されている。従って、電圧検知回路１２１の接地側端子ｅは、主フューズ素子１５３を介して、接地側出力端子ｃに接続されている。
【００６４】
このような構成では、主スイッチ素子１１４が発熱して主フューズ素子１５３が溶断すると、電圧検知回路１２１の接地端子ｅは接地電圧側出力端子ｂから切り離され、その動作を停止する。
【００６５】
従って、第１の分圧抵抗素子１５１を流れた電流が、電圧検知回路１２１を通って、接地電圧側出力端子ｂに流出しないので、補助スイッチ素子１２２のゲート端子の電圧は低下せず、主フューズ素子１５３の溶断により、補助スイッチ素子１２２のゲート端子は、第１の分圧抵抗素子１５１によって高電圧側出力端子ａにプルアップされ、補助スイッチ素子１２２が確実に導通する。
【００６６】
以上は、温度検知部位として主スイッチ素子１１４を用い、その主スイッチ素子１１４の発熱によって主フューズ素子１５３が溶断する二次電池１０１〜１０３、１０６を説明したが、上記各実施例や後述する各実施例において、温度検知部位として他の構成部材、例えば蓄電装置や制御回路１１５を温度検知部位として用い、温度検知部位に対して主フーズ素子１５３等の感熱素子を密着配置し、補助スイッチ素子を導通させるようにしてもよい。
【００６７】
また、上記二次電池１０１〜１０３、１０６では、感熱素子として主フューズ素子１５３を用いており、感熱素子が、温度上昇によって抵抗値が無限大に大きくなる場合であったが、上記各実施例の主フューズ素子１３３、１４３、１５３に替え、温度上昇によって抵抗値が増大又は減少するサーミスタを使用しても良い。
【００６８】
例えば、図４の符号１０４は、図１に示した第一例の二次電池１０１の主フューズ素子１１４を、温度上昇によって抵抗値が増大するサーミスタ１６３に替えた第四例の二次電池である。
【００６９】
この第四例の二次電池１０４は、保護回路６４が有する主フューズ回路５４は、分圧抵抗素子１６１とサーミスタ１６３の直列接続回路によって構成されており、補助スイッチ素子１２２のゲート端子は、その分圧抵抗素子１６１によって高電圧側出力端子ａに接続されると共に、サーミスタ１６３によって接地電圧側出力端子ｂに接続されている。
【００７０】
サーミスタ１６３は、主スイッチ素子１１４の表面に密着して配置されており、熱結合性が高くされている。従って、故障や過電流が流れる等により、主スイッチ素子１１４が発熱すると、その熱によってサーミスタ１６３の抵抗値が増大し、補助スイッチ素子１２２のゲート端子の電位が上昇する。そして、ゲート端子の電位が閾電圧以上の電圧になると、補助スイッチ素子１２２は導通する。
【００７１】
次に、上記各実施例では、補助フューズ回路１２４は、第１、第２の補助フューズ素子１３５ａ、１３５ｂを有していたが、第２の補助フューズ素子１３５ｂは必ずしも必要ではない。
【００７２】
例えば、図５の符号１０５は、図１に示した第一例の二次電池１０１に関し、第２の補助フューズ素子１３５ｂを設けない場合の二次電池である。
【００７３】
この二次電池１０５では、補助スイッチ素子１２２の導通によってヒータ素子１３６が発熱し、第１の補助フューズ素子１３５ａが溶断することで、第１の出力端子１２８が二次電池１０５の内部回路から切り離される。
【００７４】
上記各実施例では、主スイッチ素子１１４は第２の出力端子１２９と接地側出力端子１２９の間に設けられていたが、図７に示すように、第１の出力端子１２８と補助フューズ回路１２４の間に設けてもよい。この場合も、主フューズ素子１３３を主スイッチ素子１１４に密着して配置し、過電流による主スイッチ素子１１４の発熱で溶断するように構成する。また、主フューズ素子１３３に替え、サーミスタを用いる場合も、主スイッチ素子１１４の発熱で抵抗値が増大するように配置するとよい。
【００７５】
更にまた、上記各実施例では、主スイッチ素子１２２はｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ又はｎｐｎ型のバイポーラトランジスタであったが、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴやｐｎｐ型のバイポーラトランジスタの他、リレー素子や他のスイッチ素子を用いることもできる。
【００７６】
ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ又はｎｐｎ型バイポーラトランジスタを用いた各二次電池１０１〜１０７では、主スイッチ素子１１４の発熱によって抵抗値が増大する素子１３３、１４３、１５３、１６３（溶断して抵抗値が無限大になる素子を含む）により、補助スイッチ素子１２２のゲート端子又はベース端子が接地側出力端子ｂに接続されていたが、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴやｐｎｐ型のバイポーラトランジスタを用い、ゲート端子又はベース端子に、過電流による主スイッチ素子１１４の発熱で抵抗値が増大する素子を接続する場合は、その素子により、ゲート端子又はベース端子を高電圧側出力端子ａに接続する。
【００７７】
そのような二次電池を、図１〜図７の二次電池１０１〜１０７に対応させ、図８〜図１４の符号２０１〜２０７に示す。図１〜図７の主フューズ回路５１〜５５に対応する主フューズ回路は、符号７１〜７５で示してあり、主フューズ回路５１〜５５内の素子の１００番台の符号は、主フューズ回路７１〜７５では２００番台になっている。
【００７８】
図８〜図１４の二次電池２０１〜２０７でも、正常な動作状態では、電圧検知回路１２１は、その出力端子ｃは開放状態になっており、補助スイッチ素子２２２のゲート端子又はベース端子には、高電圧側出力端子ａと接地側出力端子ｂとの間の電圧がフューズ回路７１〜７５によって分圧された電圧が印加されている。
【００７９】
補助スイッチ素子２２２は、その電圧が印加されていると遮断状態を維持するように構成されている。
【００８０】
また、電圧検知回路１２１の出力端子ｃが開放状態ではなく、補助スイッチ素子２２２を遮断させるために高電圧を出力する場合も含まれる。
【００８１】
過電流によって主スイッチ素子１１４が発熱し、主フューズ素子２３３、２４３、２５３が溶断、又はサーミスタ２６３の抵抗値の増大すると、補助スイッチ素子２２２のゲート端子又はベース端子には、接地側出力端子ｂの電位に近い低電圧が印加される。
【００８２】
補助スイッチ素子２２２はｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ又はｐｎｐ型バイポーラトランジスタで構成されているので、低電圧が印加されると導通し、ヒータ素子１３６に電流を流し、第１、第２の補助フューズ素子１３５ａ、１３５ｂを溶断させる。
【００８３】
この場合、図１０に示すように、主フューズ素子２５３の溶断によって電圧検知回路１２１の動作を停止させるためには、電圧検知回路１２１の電源電圧端子ｄを、直列接続された主フューズ素子２５３と第２の分圧抵抗素子２５２の間に接続し、主フューズ素子２５３の溶断によって、電源電圧端子ｄを高電圧側出力端子ａから切り離すように構成することができる。
【００８４】
なお、図１３に示すように、ダイオード素子２３７を電圧検知回路１２１の出力端子ｃに接続する場合は、主フューズ素子２３３が溶断し、第１の抵抗素子２３１によって、補助スイッチ素子２２２のゲート端子をプルダウンさせて補助スイッチ素子２２２を導通させようとする際に、電圧検知回路１２１が出力する電流によってゲート端子の電位が上昇しないように、アノード端子をゲート端子側、カソード端子を電圧検知回路１２１の出力端子ｃ側に向け、電圧検知回路１２１から出力される電流を阻止するようにするとよい。
【００８５】
以上の各実施例に加え、図１５に示した二次電池３０１も本発明に含まれる。
この二次電池３０１では、電圧検知回路１２１の出力端子ｃと補助スイッチ素子３２２のゲート端子又はベース端子とが、補助フューズ素子３００で接続されている。
【００８６】
電圧検知回路１２１が正常な電圧を検出しており、補助スイッチ素子３２２にそのことを示す信号が入力されている間は補助スイッチ素子３２２は遮断するように構成されており、且つ、補助スイッチ素子３２２は、正常な電圧を示す信号が入力されなくなると導通するように構成されている。
【００８７】
主スイッチ素子１１４に過電流が流れ、その発熱によって主フューズ素子３００が溶断すると、電圧検知回路１２１が出力する信号にかかわらず、補助スイッチ素子３２２のゲート端子には、電圧検知回路１２１が正常な電圧を検出しているという信号は入力されなくなるので、主フューズ素子３００が溶断すると補助スイッチ素子３２２は必ず導通し、発熱抵抗素子１３６に電流を流し、第１、第２の補助フューズ素子１３５ａ、１３５ｂを溶断させるようになっている。
【００８８】
なお、図１１の回路図において、補助スイッチ素子２２２にｎチャネルＭＯＳＦＥＴ又はｎｐｎトランジスタを用い、サーミスタ２６３に、温度上昇によって抵抗値が減少する素子を用いれば、上記各実施例と同様に、過電流による主スイッチ素子１１４の発熱で補助スイッチ素子２２２を導通させることができる。
【００８９】
【発明の効果】
主フューズ素子が、蓄電装置の充放電電流の経路に配置されていないので、正常動作時の主フューズ素子によるエネルギーロスが無い。また、電流容量の小さな主フューズ素子を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一例の二次電池
【図２】本発明の第二例の二次電池
【図３】本発明の第三例の二次電池
【図４】本発明の第四例の二次電池
【図５】本発明の第五例の二次電池
【図６】第一例の二次電池にダイオードを追加した二次電池
【図７】第一例の二次電池の主スイッチ素子を第１の出力端子側に配置した二次電池
【図８】ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ又はｐｎｐ型バイポーラトランジスタを用いた第一例の二次電池
【図９】ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ又はｐｎｐ型バイポーラトランジスタを用いた第二例の二次電池
【図１０】ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ又はｐｎｐ型バイポーラトランジスタを用いた第三例の二次電池
【図１１】ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ又はｐｎｐ型バイポーラトランジスタを用いた第四例の二次電池
【図１２】ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ又はｐｎｐ型バイポーラトランジスタを用いた第五例の二次電池
【図１３】ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ又はｐｎｐ型バイポーラトランジスタを用いた第一例の二次電池にダイオードを追加した二次電池
【図１４】ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ又はｐｎｐ型バイポーラトランジスタを用いた第一例の二次電池の主スイッチ素子を第１の出力端子側に配置した二次電池
【図１５】補助フューズ回路によって電圧検知回路の出力端子と補助スイッチ素子のゲート端子とが接続された二次電池
【図１６】従来技術の二次電池
【符号の説明】
１０１〜１０７、２０１〜２０７、３０１……二次電池
１２８……第１の出力端子
１２９……第２の出力端子
１１４……主スイッチ素子（温度検知部位）
１２２、２２２、３２２……補助スイッチ素子
１３３、１４３、１５３、２３３、２４３、２５３、３００……主フューズ素子（感熱素子）
１３６……ヒータ素子
１３５ａ……第１の補助フューズ素子
１３５ｂ……第２の補助フューズ素子
１６３、２６３…サーミスタ（感熱素子）