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JP2007043800A - Protector of battery and battery pack - Google Patents

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JP2007043800A
JP2007043800A JP2005223834A JP2005223834A JP2007043800A JP 2007043800 A JP2007043800 A JP 2007043800A JP 2005223834 A JP2005223834 A JP 2005223834A JP 2005223834 A JP2005223834 A JP 2005223834A JP 2007043800 A JP2007043800 A JP 2007043800A
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Japan
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terminal
battery
bimetal
resistor
protection device
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Withdrawn
Application number
JP2005223834A
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Japanese (ja)
Inventor
Makito Takigawa
眞喜人 瀧川
Hideki Masuda
英樹 増田
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Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a safe protector of a battery for entirely blocking an electrical connection with respect to the battery at abnormality times. <P>SOLUTION: The protector has a thermosensitive element 2, operated in response to a temperature and switching a conduction state between a first terminal 12a and a second terminal 12b provided in a body, and a resistive element 5 for carrying a current and heating the thermosensitive element 2, when the thermosensitive element 2 operates. The body is provided with a third terminal 13a for carrying a current to the resistive element 5. The thermosensitive element 2 switches a fixed contact 11 for carrying a current to the second terminal 12b, accompanying its operation and a working contact 13 for carrying a current to the third terminal 13a via the resistive element 5. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、感熱素子の動作により所定の設定温度で接点を切替えて電池を保護する電池の保護装置及び電池パックに関し、特に感熱素子の動作後に再動作を阻止するための加熱抵抗体を備えた電池の保護装置及び電池パックに関する。   The present invention relates to a battery protection device and a battery pack for switching a contact at a predetermined set temperature by operation of a thermal element to protect the battery, and more particularly, provided with a heating resistor for preventing reoperation after the thermal element is operated. The present invention relates to a battery protection device and a battery pack.

従来からバイメタルを用いた熱応動スイッチが知られており、これを電池の保護装置として用いることも知られている。熱応動スイッチは、所定の設定温度以上となると、バイメタルが反転して可動接点を動作させ、接点を切替えるように構成されている。温度が上昇して接点が切替わった後、温度が低下するとバイメタルは再び反転し、接点も元の状態に戻ることになるので、一旦接点が動作した後、その状態を保持するためにはなんらかの機構を必要とする。   Conventionally, a thermally responsive switch using a bimetal is known, and it is also known to use this as a battery protection device. The thermal responsive switch is configured to switch the contact point by operating the movable contact by reversing the bimetal when the temperature exceeds a predetermined set temperature. After the temperature rises and the contacts are switched, if the temperature drops, the bimetal will reverse again, and the contacts will return to their original state. Requires mechanism.

従来の熱応動スイッチにおいては、特許文献1に示すように、バイメタルに加熱抵抗を接触させ、バイメタルが反転して可動接点を動作させると加熱抵抗に通電され、これがバイメタルを加熱してその反転状態を維持するものが知られている。
特開平7−153499号公報
In the conventional thermal responsive switch, as shown in Patent Document 1, when the heating resistance is brought into contact with the bimetal and the movable contact is operated by reversing the bimetal, the heating resistance is energized, which heats the bimetal and its inverted state What is known to maintain
JP 7-153499 A

従来の電池の保護装置は、電池パック内において以下のように接続されていた。図11には従来の電池パックの構成図を示している。この図に示すように、電池パックには電池100と、保護装置101と、電池100の正電極100aと接続される第1の出力端子102と、電池100の負電極100bと保護装置101を介して接続される第2の出力端子103とを備えている。   Conventional battery protection devices are connected in the battery pack as follows. FIG. 11 shows a configuration diagram of a conventional battery pack. As shown in this figure, the battery pack includes a battery 100, a protection device 101, a first output terminal 102 connected to the positive electrode 100a of the battery 100, a negative electrode 100b of the battery 100, and the protection device 101. And a second output terminal 103 connected to each other.

保護装置101は、温度に応じて動作するバイメタル110と、バイメタル110と並列に設けられた抵抗体111とを備え、バイメタル110はその動作によって第1の端子112と第2の端子113の導通状態を切替える。図11の状態では、電流は第2の端子113からバイメタル110を介して第1の端子112に流れる。   The protective device 101 includes a bimetal 110 that operates according to temperature, and a resistor 111 that is provided in parallel with the bimetal 110, and the bimetal 110 is electrically connected to the first terminal 112 and the second terminal 113 by the operation. Is switched. In the state of FIG. 11, current flows from the second terminal 113 to the first terminal 112 via the bimetal 110.

温度が上昇すると、バイメタル110は反転動作し、導通状態を切替える。図12には、バイメタル110の動作後における電池パックの構成図を示している。この図に示すように、バイメタル110が反転動作すると、バイメタル110を介した第1の端子112と第2の端子113間の導通状態が解除され、抵抗体111を介して第1の端子112と第2の端子113が導通した状態となる。したがって電流は抵抗体111を流れて抵抗体111が発熱し、バイメタル110を加熱してその反転状態を保持することができる。   When the temperature rises, the bimetal 110 reverses and switches the conduction state. In FIG. 12, the block diagram of the battery pack after the operation of the bimetal 110 is shown. As shown in this figure, when the bimetal 110 is inverted, the conduction state between the first terminal 112 and the second terminal 113 via the bimetal 110 is released, and the first terminal 112 and the first terminal 112 via the resistor 111 are released. The second terminal 113 becomes conductive. Therefore, the current flows through the resistor 111 and the resistor 111 generates heat, and the bimetal 110 can be heated and the inverted state can be maintained.

しかし、従来の電池の保護装置では、抵抗体111がバイメタル110と並列に設けられているために、バイメタル110が第1の端子112と第2の端子113間の導通を解除しても電気的な接続は完全には遮断されない。したがって、バイメタル110が動作した状態でも電池100を電流が流れ、電池100にダメージを与えるという問題点があった。   However, in the conventional battery protection device, since the resistor 111 is provided in parallel with the bimetal 110, even if the bimetal 110 releases the conduction between the first terminal 112 and the second terminal 113, it is electrically Connections are not completely blocked. Therefore, even when the bimetal 110 is in operation, there is a problem that current flows through the battery 100 and damages the battery 100.

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、異常時に電池に対する電気的接続を完全に遮断できる安全性の高い電池の保護装置及びそれを用いた電池パックを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a highly safe battery protection device and a battery pack using the same that can completely cut off an electrical connection to the battery in the event of an abnormality.

上記課題を解決するため、本発明に係る電池の保護装置は、温度に応じて動作し本体に設けられる第1の端子と第2の端子間の導通状態を切替える感熱素子と、該感熱素子が動作した際に通電されて上記感熱素子を加熱する抵抗体とを有した電池の保護装置において、
上記本体には上記抵抗体に導通する第3の端子が設けられ、上記感熱素子はその動作に伴って上記第2の端子と導通する固定接点と、上記抵抗体を介して上記第3の端子と導通する動作時用接点とを切替えることを特徴として構成されている。
In order to solve the above-described problems, a battery protection device according to the present invention includes a thermal element that operates according to temperature and switches a conduction state between a first terminal and a second terminal provided in a main body, and the thermal element includes: In a battery protection device having a resistor that is energized when heated to heat the thermal element,
The main body is provided with a third terminal that conducts to the resistor, and the thermal element has a fixed contact that conducts with the second terminal in accordance with its operation, and the third terminal via the resistor. And switching the contact for operation to be conducted.

また、本発明に係る電池の保護装置は、上記感熱素子は上記固定接点と接離する第1の可動接点と、上記動作時用接点と接離する第2の可動接点とを有してなることを特徴として構成されている。   In the battery protection device according to the present invention, the thermal element includes a first movable contact that contacts and separates from the fixed contact, and a second movable contact that contacts and separates the contact for operation. It is configured as a feature.

さらに、本発明に係る電池の保護装置は、温度に応じて動作し本体に設けられる第1の端子と第2の端子間の導通状態を切替える感熱素子と、該感熱素子が動作した際に通電されて上記感熱素子を加熱する抵抗体とを有した電池の保護装置において、
上記本体には第3の端子が設けられ、上記抵抗体は上記感熱素子の表面に重合状に設けられて一端は上記第1の端子と導通し、他端は上記感熱素子の動作に伴って上記第3の端子と導通する動作時用接点に導通することを特徴として構成されている。
Furthermore, the battery protection device according to the present invention is a thermal element that operates according to temperature and switches the conduction state between the first terminal and the second terminal provided in the main body, and is energized when the thermal element operates. And a battery protection device having a resistor for heating the thermal element.
The main body is provided with a third terminal, the resistor is provided in a polymerized form on the surface of the thermal element, one end is electrically connected to the first terminal, and the other end is associated with the operation of the thermal element. It is configured to conduct to the contact for operation that conducts to the third terminal.

さらにまた、本発明に係る電池の保護装置は、上記感熱素子はバイメタルからなることを特徴として構成されている。   Furthermore, the battery protection device according to the present invention is characterized in that the thermal element is made of bimetal.

そして、本発明に係る電池パックは、電池と、該電池の両電極と導通する第1の出力端子及び第2の出力端子と、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電池の保護装置とを備えた電池パックであって、
上記電池の一方の電極は上記電池の保護装置の第2の端子に接続され、他方の電極は上記第1の出力端子に接続され、上記電池の保護装置の第1の端子は上記第2の出力端子に接続され、上記電池の保護装置の第3の端子は上記第1の出力端子に接続されてなることを特徴として構成されている。
The battery pack according to the present invention includes a battery, a first output terminal and a second output terminal that are electrically connected to both electrodes of the battery, and protection of the battery according to any one of claims 1 to 4. A battery pack comprising a device,
One electrode of the battery is connected to the second terminal of the battery protection device, the other electrode is connected to the first output terminal, and the first terminal of the battery protection device is the second terminal. The third terminal of the battery protection device is connected to the output terminal and is connected to the first output terminal.

本発明に係る電池の保護装置によれば、本体には抵抗体に導通する第3の端子が設けられ、感熱素子はその動作に伴って第2の端子と導通する固定接点と、抵抗体を介して第3の端子と導通する動作時用接点とを切替えることにより、感熱素子の動作時には第1の端子と第2の端子間の導通が完全に遮断された上で第3の端子を介して電流が流れ抵抗体を発熱させることができるので、異常時に電池側に電流が流れず電池にダメージを与えることのない安全性の高い電池の保護装置とすることができる。   According to the battery protection device of the present invention, the main body is provided with the third terminal that conducts to the resistor, and the thermal element has a fixed contact that conducts with the second terminal in accordance with its operation, and the resistor. By switching the operating contact that is electrically connected to the third terminal via the third terminal, the electrical connection between the first terminal and the second terminal is completely interrupted during the operation of the thermal element, and then the third terminal is passed through the third terminal. Since the current flows and the resistor can generate heat, it is possible to provide a highly safe battery protection device that does not cause current to flow to the battery side and does not damage the battery when an abnormality occurs.

また、本発明に係る電池の保護装置によれば、感熱素子は固定接点と接離する第1の可動接点と、動作時用接点と接離する第2の可動接点とを有してなることにより、固定接点と動作時用接点のそれぞれに確実に電気的接続をなすことができる。   Further, according to the battery protection apparatus of the present invention, the thermal element has the first movable contact that contacts and separates from the fixed contact and the second movable contact that contacts and separates the contact for operation. As a result, the electrical connection can be reliably made to each of the fixed contact and the contact for operation.

さらに、本発明に係る電池の保護装置によれば、本体には第3の端子が設けられ、抵抗体は感熱素子の表面に重合状に設けられて一端は上記第1の端子と導通し、他端は感熱素子の動作に伴って第3の端子と導通する動作時用接点に導通することにより、感熱素子の動作時には第1の端子と第2の端子間の導通が完全に遮断された上で第3の端子を介して電流が流れ抵抗体を発熱させることができるので、異常時に電池側に電流が流れず電池にダメージを与えることのない安全性の高い電池の保護装置とすることができる。   Furthermore, according to the battery protection device of the present invention, the main body is provided with the third terminal, the resistor is provided in a polymerized form on the surface of the thermal element, and one end is electrically connected to the first terminal, The other end is electrically connected to the contact for operation that is electrically connected to the third terminal in accordance with the operation of the thermal element, so that the electrical connection between the first terminal and the second terminal is completely cut off during the operation of the thermal element. Since a current flows through the third terminal and the resistor can be heated, a highly safe battery protection device that does not flow to the battery side and does not damage the battery in the event of an abnormality. Can do.

さらにまた、本発明に係る電池の保護装置によれば、感熱素子はバイメタルからなることにより、感熱素子を安価に形成することができる。   Furthermore, according to the battery protection device of the present invention, the thermal element is made of bimetal, so that the thermal element can be formed at low cost.

そして、本発明に係る電池パックによれば、電池の一方の電極は電池の保護装置の第2の端子に接続され、他方の電極は第1の出力端子に接続され、電池の保護装置の第1の端子は第2の出力端子に接続され、電池の保護装置の第3の端子は第1の出力端子に接続されてなることにより、保護装置によって電池への電気的遮断を確実に行うことができると共に、充電器からの外部電力を抵抗体に供給することができ、安全性の高い電池パックとすることができる。   According to the battery pack of the present invention, one electrode of the battery is connected to the second terminal of the battery protection device, and the other electrode is connected to the first output terminal. The terminal of 1 is connected to the second output terminal, and the third terminal of the battery protection device is connected to the first output terminal, so that the battery is surely cut off by the protection device. In addition, the external power from the charger can be supplied to the resistor, and a highly safe battery pack can be obtained.

本発明の実施形態について図面に沿って詳細に説明する。図1には本実施形態における電池の保護装置の分解斜視図を示している。この図に示すように、本実施形態における電池の保護装置は、ケース状の本体部1にバイメタル2と抵抗体5を納め、上方からカバー体6にて覆ってなるものであり、抵抗体5及びそれに付随する絶縁コート3及び電極4は、いずれも薄膜状に形成されて可堯性を有し、バイメタル2の表面に貼着されるものである。   Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an exploded perspective view of a battery protection device according to this embodiment. As shown in this figure, the battery protection device according to the present embodiment is such that a bimetal 2 and a resistor 5 are placed in a case-like main body 1 and covered with a cover body 6 from above. The insulating coat 3 and the electrode 4 associated therewith are both formed into a thin film shape and have flexibility, and are adhered to the surface of the bimetal 2.

本体部1は、バイメタル2や抵抗体5などを納める収納部10を有し、この収納部10の底面の一端部に固定接点11が設けられ、固定接点11は本体部1側面から外部に向かって突出する第2の端子12bと導通している。また、収納部10の底面の他端部には、バイメタル2の一端部と連結される接続面14が設けられており、これは第2の端子12bとは反対側に突出する第1の端子12aと導通している。   The main body portion 1 has a storage portion 10 in which the bimetal 2, the resistor 5, and the like are stored. A fixed contact 11 is provided at one end of the bottom surface of the storage portion 10, and the fixed contact 11 is directed outward from the side surface of the main body portion 1. And the second terminal 12b protruding. In addition, a connection surface 14 connected to one end of the bimetal 2 is provided at the other end of the bottom surface of the storage unit 10, which is a first terminal that protrudes on the opposite side to the second terminal 12 b. 12a is conducted.

バイメタル2は、中央部にドーム状に形成された反転部20を有しており、温度が変化した際にはこの反転部20が反転することで、バイメタル2が反対側に反るように動作する。また、バイメタル2の先端部下面には可動接点21が形成されており、固定接点11と接離する。   The bimetal 2 has an inversion part 20 formed in a dome shape at the center, and when the temperature changes, the inversion part 20 is inverted so that the bimetal 2 is warped to the opposite side. To do. In addition, a movable contact 21 is formed on the lower surface of the distal end portion of the bimetal 2 and is in contact with and away from the fixed contact 11.

絶縁コート3は、バイメタル2と電極4を絶縁するためのものであって、可堯性を有したものである。また、電極4も可堯性を有したシート状のものであって、バイメタル2の反転部20を除く領域に設けられると共に、反転部20を挟んだ両側において櫛歯状に形成されていて、この櫛歯状の部分に抵抗体5が配置されて電極4に電圧が印加された際には抵抗体5に電流を流すようにしている。電極4の一端はバイメタル2を介して接続面14に導通し、他端はバイメタル2が反転動作した際に、カバー体6に設けられる動作時接点13に接触し導通する。   The insulating coat 3 is for insulating the bimetal 2 and the electrode 4 and has flexibility. Further, the electrode 4 is also a sheet having flexibility, and is provided in a region excluding the reversing portion 20 of the bimetal 2 and is formed in a comb shape on both sides of the reversing portion 20. The resistor 5 is disposed in the comb-like portion, and when a voltage is applied to the electrode 4, a current flows through the resistor 5. One end of the electrode 4 is electrically connected to the connection surface 14 via the bimetal 2, and the other end is brought into contact with the operating contact 13 provided in the cover body 6 when the bimetal 2 is reversed.

抵抗体5は、伸縮性を有したPTC抵抗体であり、樹脂とカーボンを混合した粒子をエラストマーの中に配合して形成される。この抵抗体5は、バイメタル2の反転部20及びその周縁部21を除く領域に設けられ、反転部20を挟んだ両側にそれぞれ1つずつ配置される。   The resistor 5 is a PTC resistor having elasticity, and is formed by blending particles in which a resin and carbon are mixed in an elastomer. This resistor 5 is provided in the area | region except the inversion part 20 of the bimetal 2, and its peripheral part 21, and is arrange | positioned 1 each on both sides on both sides of the inversion part 20. FIG.

カバー体6は、本体部1の上面を覆うように形成されており、上面の端部には動作時接点13が設けられている。動作時接点13はカバー体6の側面から突出する第3の端子13aと導通している。また動作時接点13は、バイメタル2が反転するとバイメタル2上に設けられた電極4の一端が接触し導通した状態となる。   The cover body 6 is formed so as to cover the upper surface of the main body 1, and an operation contact 13 is provided at an end of the upper surface. During operation, the contact 13 is electrically connected to the third terminal 13 a protruding from the side surface of the cover body 6. Further, when the bimetal 2 is inverted, the contact 13 at the time of operation becomes in a state where one end of the electrode 4 provided on the bimetal 2 comes into contact and is conductive.

バイメタル2の表面に設けられる絶縁コート3と電極4及び抵抗体5は、貼着によりバイメタル2と一体化するようにしてもよいし、バイメタル2の表面に対して印刷形成することで一体化するようにしてもよい。また、絶縁コート3と電極4及び抵抗体5は、バイメタル2の反転部20の領域を避けるように設けられるので、バイメタル2の反転動作を妨げることがない。   The insulating coat 3, the electrode 4, and the resistor 5 provided on the surface of the bimetal 2 may be integrated with the bimetal 2 by sticking, or may be integrated by printing on the surface of the bimetal 2. You may do it. Further, since the insulating coat 3, the electrode 4, and the resistor 5 are provided so as to avoid the region of the inversion portion 20 of the bimetal 2, the inversion operation of the bimetal 2 is not hindered.

図2には、電池の保護装置の動作前状態における断面図を示している。この図に示すように、動作前の電池の保護装置において、バイメタル2の反転部20は上方に膨らむように湾曲した状態となっており、バイメタル2の先端部に設けられた可動接点21は、本体部1底面の固定接点11に接触した状態となっている。したがって、第1の端子12aと第2の端子12b間はバイメタル2及び可動接点21を介して導通した状態となっている。   FIG. 2 shows a cross-sectional view of the battery protection device before operation. As shown in this figure, in the battery protection device before operation, the inversion portion 20 of the bimetal 2 is in a curved state so as to swell upward, and the movable contact 21 provided at the tip of the bimetal 2 is It is in the state which contacted the fixed contact 11 of the main-body part 1 bottom face. Therefore, the first terminal 12 a and the second terminal 12 b are in a conductive state via the bimetal 2 and the movable contact 21.

図3には、電池の保護装置の動作後状態における断面図を示している。この図に示すように、所定温度以上となるとバイメタル2の反転部20は反転動作して下方に膨らむように湾曲した状態となり、バイメタル2の先端部に設けられた可動接点21は、固定接点11から離れた状態となる。一方でバイメタル2の上面側に設けられた電極4の端部が、カバー体6の上面に設けられた動作時接点13に接触し、第3の端子13aと導通した状態となる。すなわち、バイメタル2が動作すると第1の端子12aと第2の端子12b間の導通は解除され、第1の端子12aと第3の端子13aとが抵抗体5を介して導通状態となるように切替わる。   FIG. 3 shows a cross-sectional view of the battery protection device after the operation. As shown in this figure, when the temperature exceeds a predetermined temperature, the reversing portion 20 of the bimetal 2 is reversed so as to bulge downward, and the movable contact 21 provided at the front end of the bimetal 2 It will be in the state away from. On the other hand, the end portion of the electrode 4 provided on the upper surface side of the bimetal 2 comes into contact with the contact point 13 during operation provided on the upper surface of the cover body 6 and is brought into conduction with the third terminal 13a. That is, when the bimetal 2 is operated, the conduction between the first terminal 12a and the second terminal 12b is released, and the first terminal 12a and the third terminal 13a are brought into conduction through the resistor 5. Switch.

次に、この電池の保護装置を用いた電池パックについて説明する。図4には、バイメタル2の動作前状態における電池パックの構成図を示している。この図に示すように、電池パックには電池30と上述の保護装置31、第1の出力端子32及び第2の出力端子33が設けられている。   Next, a battery pack using this battery protection device will be described. In FIG. 4, the block diagram of the battery pack in the state before operation | movement of the bimetal 2 is shown. As shown in this figure, the battery pack is provided with a battery 30, a protection device 31 described above, a first output terminal 32, and a second output terminal 33.

保護装置31は、本体部1内部にバイメタル2と抵抗体5を備えると共に、第1の端子12aと第2の端子12b及び第3の端子13aを有している。第1の端子12aは電池パックの第2の出力端子33に、第2の端子12bは電池30の負電極30bに、第3の端子13aは電池30の正電極30aが接続される電池パックの第1の出力端子32に、それぞれ接続されている。   The protective device 31 includes a bimetal 2 and a resistor 5 inside the main body 1 and includes a first terminal 12a, a second terminal 12b, and a third terminal 13a. The first terminal 12a is connected to the second output terminal 33 of the battery pack, the second terminal 12b is connected to the negative electrode 30b of the battery 30, and the third terminal 13a is connected to the positive electrode 30a of the battery 30. Each is connected to the first output terminal 32.

動作前の状態においてバイメタル2は、第2の端子12bと導通する固定接点11に接触しており、第1の端子12aと第2の端子12b間を導通させている。また、バイメタル2の表面に重合状に設けられる抵抗体5の一端は、どこにも接触しておらず、したがって抵抗体5には電流が流れない。図4に示す正常状態の場合には、電流は電池パックの第1の出力端子32から電池30を介して第2の出力端子33に向かって流れ、電池30が充電される。   In a state before the operation, the bimetal 2 is in contact with the fixed contact 11 that conducts with the second terminal 12b, and conducts between the first terminal 12a and the second terminal 12b. Further, one end of the resistor 5 provided in a superposed form on the surface of the bimetal 2 is not in contact with anywhere, and therefore no current flows through the resistor 5. In the normal state shown in FIG. 4, the current flows from the first output terminal 32 of the battery pack toward the second output terminal 33 via the battery 30, and the battery 30 is charged.

図5には、バイメタル2の動作後状態における電池パックの構成図を示している。異常が発生して温度が上昇してバイメタル2が反転すると、バイメタル2は固定接点11から離れ、第1の端子12aと第2の端子12b間の導通状態を解除する。一方、抵抗体5の一端は動作時接点13に接触し、第1の端子12aと第3の端子13a間を抵抗体5を介して導通状態とする。これによって電流は第3の端子13aから抵抗体5を介して第1の端子12aに流れる。   In FIG. 5, the block diagram of the battery pack in the state after the operation of the bimetal 2 is shown. When the abnormality occurs and the temperature rises and the bimetal 2 is reversed, the bimetal 2 is separated from the fixed contact 11, and the conduction state between the first terminal 12a and the second terminal 12b is released. On the other hand, one end of the resistor 5 comes into contact with the contact 13 during operation, and the first terminal 12a and the third terminal 13a are brought into conduction through the resistor 5. As a result, current flows from the third terminal 13a to the first terminal 12a via the resistor 5.

第3の端子13aは電池パックの第1の出力端子32に接続されているため、電流は第1の出力端子32から第3の端子13aに直接流れ、バイメタル2を加熱して反転状態を保持することができる。すなわち、第1の端子12aと第2の端子12b間の電気的接続が遮断されているために電池30側には電流が流れない。したがって、異常発生時にバイメタル2が反転した際、電池30に対してダメージを与えることがない。   Since the third terminal 13a is connected to the first output terminal 32 of the battery pack, the current flows directly from the first output terminal 32 to the third terminal 13a, heating the bimetal 2 and maintaining the inverted state. can do. That is, since the electrical connection between the first terminal 12a and the second terminal 12b is interrupted, no current flows on the battery 30 side. Therefore, the battery 30 is not damaged when the bimetal 2 is reversed when an abnormality occurs.

次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図6には、本実施形態における電池の保護装置の分解斜視図を示している。この図に示すように、本実施形態の電池の保護装置は、第1の実施形態のものと同様にケース状の本体部1にバイメタル2と抵抗体5を納め、上方からカバー体6にて覆ってなるものである。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 shows an exploded perspective view of the battery protection device in the present embodiment. As shown in this figure, the battery protection device of this embodiment is similar to that of the first embodiment, in which a bimetal 2 and a resistor 5 are housed in a case-like main body 1 and a cover body 6 is used from above. It is a cover.

また、本体部1には固定接点11とそれに導通する第2の端子12bが設けられると共に、バイメタル2の一端部と接続面14を介して導通する第1の端子12aが設けられる。一方、本実施形態では抵抗体5をバイメタル2の表面ではなく、カバー体6の上面に取付けている。また、カバー体6の上面には抵抗体5と導通する第3の端子13aが設けられている。   In addition, the main body 1 is provided with a fixed contact 11 and a second terminal 12 b that conducts to the fixed contact 11, and a first terminal 12 a that conducts to one end of the bimetal 2 via the connection surface 14. On the other hand, in this embodiment, the resistor 5 is attached not to the surface of the bimetal 2 but to the upper surface of the cover body 6. Further, a third terminal 13 a that is electrically connected to the resistor 5 is provided on the upper surface of the cover body 6.

図7には、電池の保護装置の動作前状態における断面図を示している。この図に示すように、動作前の電池の保護装置において、バイメタル2の反転部20は上方に膨らむように湾曲した状態となっており、バイメタル2の先端部には下面側に第1の可動接点21が設けられ、本体部1底面の固定接点11に接触した状態となっている。したがって、第1の端子12aと第2の端子12b間はバイメタル2及び可動接点21を介して導通した状態となっている。   FIG. 7 shows a cross-sectional view of the battery protection device before operation. As shown in this figure, in the battery protection device before operation, the reversing portion 20 of the bimetal 2 is curved so as to swell upward, and the tip of the bimetal 2 has a first movable portion on the lower surface side. A contact 21 is provided and is in contact with the fixed contact 11 on the bottom surface of the main body 1. Therefore, the first terminal 12 a and the second terminal 12 b are in a conductive state via the bimetal 2 and the movable contact 21.

また、バイメタル2の先端部の上面側には第2の可動接点22が形成されており、カバー体6上面に設けられた抵抗体5に対向している。抵抗体5は、PTCヒータであって、ある程度の厚みを有している。そのため、本実施形態におけるカバー体6は第1の実施形態のものよりも厚めに形成されている。そして、抵抗体5の第2の可動接点22と対向する部分には、第2の可動接点22と導通するための動作時接点13が形成されている。   Further, a second movable contact 22 is formed on the upper surface side of the tip end portion of the bimetal 2 and faces the resistor 5 provided on the upper surface of the cover body 6. The resistor 5 is a PTC heater and has a certain thickness. Therefore, the cover body 6 in this embodiment is formed thicker than that in the first embodiment. An operating contact point 13 for conducting with the second movable contact 22 is formed at a portion of the resistor 5 facing the second movable contact 22.

図8には、電池の保護装置の動作後状態における断面図を示している。この図に示すように、所定温度以上となるとバイメタル2の反転部20は反転動作して下方に膨らむように湾曲した状態となり、バイメタル2の先端部に設けられた第1の可動接点21は、固定接点11から離れた状態となる。一方でバイメタル2の上面側に設けられた第2の可動接点22は、抵抗体5の動作時接点13に接触し、抵抗体5を介して第3の端子13aと導通した状態となる。すなわち、バイメタル2が動作すると第1の端子12aと第2の端子12b間の導通は解除され、第1の端子12aと第3の端子13aとが抵抗体5を介して導通状態となるように切替わる。   FIG. 8 shows a cross-sectional view of the battery protection device in a state after operation. As shown in this figure, when the temperature exceeds a predetermined temperature, the reversing portion 20 of the bimetal 2 is in a curved state so as to reverse and swell downward, and the first movable contact 21 provided at the tip of the bimetal 2 is The state is separated from the fixed contact 11. On the other hand, the second movable contact 22 provided on the upper surface side of the bimetal 2 comes into contact with the contact 13 during operation of the resistor 5 and is in conduction with the third terminal 13 a via the resistor 5. That is, when the bimetal 2 is operated, the conduction between the first terminal 12 a and the second terminal 12 b is released, and the first terminal 12 a and the third terminal 13 a are brought into conduction through the resistor 5. Switch.

次に、この電池の保護装置を用いた電池パックについて説明する。図9には、バイメタル2の動作前状態における電池パックの構成図を示している。この図に示すように、電池30と保護装置31及び第1の出力端子32と第2の出力端子33の接続は、第1の実施形態と同様になされるもので、保護装置31の第1の端子12aは第2の出力端子33に、第2の端子12bは電池30の負電極30bに、第3の端子13aは第1の出力端子32に、それぞれ接続される。正常状態である図9の状態で電流は、第1の出力端子32から電池30を介して第2の出力端子33に向かって流れ、電池30が充電される。   Next, a battery pack using this battery protection device will be described. In FIG. 9, the block diagram of the battery pack in the state before operation | movement of the bimetal 2 is shown. As shown in this figure, the battery 30 and the protection device 31 and the connection between the first output terminal 32 and the second output terminal 33 are made in the same manner as in the first embodiment. The terminal 12 a is connected to the second output terminal 33, the second terminal 12 b is connected to the negative electrode 30 b of the battery 30, and the third terminal 13 a is connected to the first output terminal 32. In the normal state of FIG. 9, current flows from the first output terminal 32 toward the second output terminal 33 via the battery 30, and the battery 30 is charged.

図10には、バイメタル2の動作後状態における電池パックの構成図を示している。この図に示すように、温度が上昇してバイメタル2が反転動作すると、バイメタル2は第2の端子12bと導通する固定接点11から離れ、動作時接点13に接触し抵抗体5を介して第3の端子13aに導通する。この状態で電流は、第1の出力端子32から第3の端子13a側に流れ、さらに抵抗体5及びバイメタル2を介して第2の出力端子33に流れる。これによって抵抗体5は発熱し、バイメタル2を加熱することによってその反転状態を保持することができる。   In FIG. 10, the block diagram of the battery pack in the state after operation | movement of the bimetal 2 is shown. As shown in this figure, when the temperature rises and the bimetal 2 reverses, the bimetal 2 moves away from the fixed contact 11 that is in conduction with the second terminal 12 b, contacts the contact 13 during operation, and the second via the resistor 5. 3 to the terminal 13a. In this state, a current flows from the first output terminal 32 to the third terminal 13 a side, and further flows to the second output terminal 33 through the resistor 5 and the bimetal 2. As a result, the resistor 5 generates heat, and the inverted state can be maintained by heating the bimetal 2.

このように、本体部1とカバー体6からなる本体内において抵抗体5をバイメタル2とは別に設けることによっても、第1の実施形態と同様に第3の端子13aを電池パックの第1の出力端子32に接続することで、バイメタル2の反転時に電流を電池30側に流さないようにすることができ、電池30にダメージを与えないようにすることができる。   As described above, by providing the resistor 5 separately from the bimetal 2 in the main body including the main body 1 and the cover body 6, the third terminal 13 a is connected to the first of the battery pack as in the first embodiment. By connecting to the output terminal 32, current can be prevented from flowing to the battery 30 side when the bimetal 2 is reversed, and the battery 30 can be prevented from being damaged.

電池パックにおける異常状態として代表的なものに過充電状態がある。これは、電池パックの充電のために接続した外部電源の電圧が既定値より高い場合に生じる状態である。電池がリチウムイオンバッテリーの場合、規定の充電電圧は4.2V程度であるのに対し、外部電源の電圧が5V以上になると、過充電となる恐れがある。また、充電を自動車用のバッテリーで行った場合を考えると、最大では30V近い電圧がかかる可能性がある。このため、過充電保護のためには5Vから30Vの範囲の電圧で保護機能が動作する必要がある。   As a typical abnormal state in the battery pack, there is an overcharged state. This is a state that occurs when the voltage of the external power source connected for charging the battery pack is higher than a predetermined value. When the battery is a lithium ion battery, the specified charging voltage is about 4.2V, but when the voltage of the external power supply is 5V or more, there is a risk of overcharging. Considering the case where charging is performed with an automobile battery, a voltage close to 30 V may be applied at the maximum. For this reason, the protection function needs to operate at a voltage in the range of 5V to 30V for overcharge protection.

バイメタル2が反転し、抵抗体5に流れる電流による発熱でバイメタル2の反転状態を維持する場合、従来は抵抗体にかかる電圧は外部電源の電圧と電池の電圧差となる。リチウムイオンバッテリーの場合、定格電圧は約3.7Vであるため、抵抗体にかかる電圧は1.3Vから26.3Vの範囲となり、約20倍の電圧範囲における発熱量が適切な範囲となる抵抗体が必要となる。   When the bimetal 2 is inverted and the inverted state of the bimetal 2 is maintained by heat generated by the current flowing through the resistor 5, the voltage applied to the resistor is conventionally the voltage difference between the external power supply and the battery. In the case of a lithium ion battery, since the rated voltage is about 3.7 V, the voltage applied to the resistor is in the range of 1.3 V to 26.3 V, and the heat generation amount in the voltage range of about 20 times is an appropriate range. A body is needed.

一方、本実施形態の場合には、電池30に電流が流れないため、抵抗体5に電池30の電圧はかからない。そのため、抵抗体5にかかる電圧の範囲は、外部電源の変動幅そのものになる。すなわち、5Vから30Vの6倍の電圧範囲において適切な発熱量となるものであればよい。   On the other hand, in the present embodiment, since no current flows through the battery 30, the voltage of the battery 30 is not applied to the resistor 5. Therefore, the voltage range applied to the resistor 5 is the fluctuation range of the external power supply itself. In other words, any heat generation amount that is appropriate in a voltage range of 6 to 5V to 30V may be used.

抵抗体5の発熱量は、抵抗値が一定の場合、電圧の2乗に比例するため、従来は抵抗体にかかる電圧範囲において発熱量の差が最大400倍にもなり、使用する抵抗体の温度と抵抗値変化特性が急峻なものを用いる必要があった。それに対し、本実施形態によれば抵抗体5にかかる電圧範囲において発熱量の差は36倍であるので、単純な抵抗体もしくは安価なPTC素子を用いることができ、コストダウンを図ることができる。   Since the amount of heat generated by the resistor 5 is proportional to the square of the voltage when the resistance value is constant, conventionally, the difference in the amount of heat generated in the voltage range applied to the resistor is up to 400 times. It was necessary to use one having a steep temperature and resistance value change characteristic. On the other hand, according to the present embodiment, the difference in the amount of heat generated in the voltage range applied to the resistor 5 is 36 times, so that a simple resistor or an inexpensive PTC element can be used, and the cost can be reduced. .

これまで本発明を適用した実施形態について説明したが、本発明の適用はこれら実施形態に限られるものではなく、その技術的思想の範囲内において様々に適用されうるものである。   Embodiments to which the present invention has been applied have been described so far, but the application of the present invention is not limited to these embodiments, and can be variously applied within the scope of the technical idea.

第1の実施形態における電池の保護装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the protection apparatus of the battery in 1st Embodiment. 電池の保護装置の動作前状態における縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view in the state before operation | movement of the protection apparatus of a battery. 電池の保護装置の動作後状態における縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view in the state after operation | movement of the protection apparatus of a battery. 電池パックの動作前状態における構成図である。It is a block diagram in the state before operation | movement of a battery pack. 電池パックの動作後状態における構成図である。It is a block diagram in the state after operation | movement of a battery pack. 第2の実施形態における電池の保護装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the protection apparatus of the battery in 2nd Embodiment. 電池の保護装置の動作前状態における縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view in the state before operation | movement of the protection apparatus of a battery. 電池の保護装置の動作後状態における縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view in the state after operation | movement of the protection apparatus of a battery. 電池パックの動作前状態における構成図である。It is a block diagram in the state before operation | movement of a battery pack. 電池パックの動作後状態における構成図である。It is a block diagram in the state after operation | movement of a battery pack. 従来の電池パックの動作前状態における構成図である。It is a block diagram in the state before operation | movement of the conventional battery pack. 従来の電池パックの動作後状態における構成図である。It is a block diagram in the state after operation | movement of the conventional battery pack.

符号の説明Explanation of symbols

1 本体部
2 バイメタル
3 絶縁コート
4 電極
5 抵抗体
6 カバー体
10 収容部
11 固定接点
12a 第1の端子
12b 第2の端子
13 動作時接点
13a 第3の端子
14 接続面
20 反転部
21 第1の可動接点
22 第2の可動接点
30 電池
31 保護装置
32 第1の出力端子
33 第2の出力端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main-body part 2 Bimetal 3 Insulation coat 4 Electrode 5 Resistor 6 Cover body 10 Storage part 11 Fixed contact 12a 1st terminal 12b 2nd terminal 13 Operation | movement contact 13a 3rd terminal 14 Connection surface 20 Inversion part 21 1st Movable contact 22 second movable contact 30 battery 31 protection device 32 first output terminal 33 second output terminal

Claims (5)

温度に応じて動作し本体に設けられる第1の端子と第2の端子間の導通状態を切替える感熱素子と、該感熱素子が動作した際に通電されて上記感熱素子を加熱する抵抗体とを有した電池の保護装置において、
上記本体には上記抵抗体に導通する第3の端子が設けられ、上記感熱素子はその動作に伴って上記第2の端子と導通する固定接点と、上記抵抗体を介して上記第3の端子と導通する動作時用接点とを切替えることを特徴とする電池の保護装置。
A thermal element that operates according to temperature and switches between a first terminal and a second terminal provided in the main body, and a resistor that is energized to heat the thermal element when the thermal element operates. In the battery protection device we have,
The main body is provided with a third terminal that conducts to the resistor, and the thermal element has a fixed contact that conducts with the second terminal in accordance with its operation, and the third terminal via the resistor. A battery protection device for switching between a contact for operation and electrical connection.
上記感熱素子は上記固定接点と接離する第1の可動接点と、上記動作時用接点と接離する第2の可動接点とを有してなることを特徴とする請求項1記載の電池の保護装置。   2. The battery according to claim 1, wherein the thermosensitive element has a first movable contact contacting and separating from the fixed contact, and a second movable contact contacting and separating from the operation contact. Protective device. 温度に応じて動作し本体に設けられる第1の端子と第2の端子間の導通状態を切替える感熱素子と、該感熱素子が動作した際に通電されて上記感熱素子を加熱する抵抗体とを有した電池の保護装置において、
上記本体には第3の端子が設けられ、上記抵抗体は上記感熱素子の表面に重合状に設けられて一端は上記第1の端子と導通し、他端は上記感熱素子の動作に伴って上記第3の端子と導通する動作時用接点に導通することを特徴とする電池の保護装置。
A thermal element that operates according to temperature and switches between a first terminal and a second terminal provided in the main body, and a resistor that is energized to heat the thermal element when the thermal element operates. In the battery protection device we have,
The main body is provided with a third terminal, the resistor is provided in a polymerized form on the surface of the thermal element, one end is electrically connected to the first terminal, and the other end is associated with the operation of the thermal element. A battery protection device, wherein the battery protection device is electrically connected to an operating contact point that is electrically connected to the third terminal.
上記感熱素子はバイメタルからなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電池の保護装置。   The battery protection device according to claim 1, wherein the thermal element is made of a bimetal. 電池と、該電池の両電極と導通する第1の出力端子及び第2の出力端子と、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電池の保護装置とを備えた電池パックであって、
上記電池の一方の電極は上記電池の保護装置の第2の端子に接続され、他方の電極は上記第1の出力端子に接続され、上記電池の保護装置の第1の端子は上記第2の出力端子に接続され、上記電池の保護装置の第3の端子は上記第1の出力端子に接続されてなることを特徴とする電池パック。
A battery pack comprising: a battery; a first output terminal and a second output terminal that are electrically connected to both electrodes of the battery; and the battery protection device according to claim 1. ,
One electrode of the battery is connected to the second terminal of the battery protection device, the other electrode is connected to the first output terminal, and the first terminal of the battery protection device is the second terminal. A battery pack connected to an output terminal, wherein the third terminal of the battery protection device is connected to the first output terminal.
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