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JP7396866B2 - protection circuit - Google Patents
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Description

本発明は、保護回路に関する。 The present invention relates to a protection circuit.

従来、バッテリと外部回路との通電経路上には、過電流が発生したときなどの異常時に通電経路を遮断するための保護回路が備えられている。保護素子としては、通電経路上に直列に接続されたヒューズエレメントと、通電により発熱することによって前記ヒューズエレメントを加熱して溶断させる発熱体とを有するヒーター付きヒューズ(以下、SCPともいう)が知られている(特許文献1)。 BACKGROUND ART Conventionally, a protection circuit is provided on a current-carrying path between a battery and an external circuit to cut off the current-carrying path in the event of an abnormality such as when an overcurrent occurs. As a protective element, a heater-equipped fuse (hereinafter also referred to as SCP) is known, which has a fuse element connected in series on a current-carrying path and a heating element that heats and blows the fuse element by generating heat when energized. (Patent Document 1).

SCPは、通電経路に定格を超える過電流が発生したときは、ヒューズエレメント自体が発熱して溶断することによって通電経路を遮断する。また、過電流以外の異常時には、通電により発熱体を発熱させて、ヒューズエレメントを加熱して溶断させることによって通電経路を遮断する。 In the SCP, when an overcurrent exceeding the rating occurs in the current-carrying path, the fuse element itself generates heat and melts, thereby cutting off the current-carrying path. Further, in the event of an abnormality other than overcurrent, the heating element is made to generate heat by energization, and the fuse element is heated and blown out, thereby interrupting the energization path.

特許第2790433号公報Patent No. 2790433

SCPの発熱体に通電させる電流は、バッテリから供給される。このため、SCPの発熱体は、バッテリの動作電圧範囲でヒューズエレメントを溶断可能な温度に加熱できるように電気抵抗値が設定されている。しかしながら、バッテリの用途によっては、充電時の最大電圧と放電時の最小電圧とでは電圧が大きく異なることがある。特に、複数個の単電池を組み合わせた組電池からなるバッテリでは、充電時の最大電圧と放電時の最小電圧との差が大きくなる。このため、発熱体の電気抵抗値を充電時の最大電圧に合わせて設定すると、放電時に異常が発生したときに、発熱体に流れる電流が小さくなり、ヒューズエレメントを溶断可能な温度にまで発熱体が発熱しないことがある。一方、発熱体の電気抵抗値を放電時の最小電圧に合わせて設定すると、充電時に異常が発生したときに、発熱体に過剰の電流が流れて温度が急激に高温になり、発熱体自体が溶断してしまうことがある。
また、近年、単電池の電極材料の変化によって、同じ単電池の数においても作動電圧が異なる場合があり、SCPの動作電圧範囲を外れて正常に動作しないおそれがある。
The current that powers the heating element of the SCP is supplied from the battery. For this reason, the electric resistance value of the heating element of the SCP is set so that it can be heated to a temperature at which the fuse element can be blown within the operating voltage range of the battery. However, depending on the application of the battery, the maximum voltage during charging and the minimum voltage during discharging may be significantly different. In particular, in a battery composed of a battery pack made up of a plurality of single cells, the difference between the maximum voltage during charging and the minimum voltage during discharging becomes large. Therefore, if the electrical resistance value of the heating element is set to match the maximum voltage during charging, when an abnormality occurs during discharging, the current flowing through the heating element will be reduced, and the heating element will reach a temperature that can blow the fuse element. may not generate a fever. On the other hand, if the electrical resistance value of the heating element is set to match the minimum voltage during discharging, if an abnormality occurs during charging, excessive current will flow through the heating element, causing the temperature to rise rapidly, causing the heating element itself to It may melt.
Furthermore, in recent years, due to changes in the electrode materials of single cells, the operating voltage may differ even for the same number of single cells, and there is a risk that the SCP may fall out of the operating voltage range and not operate normally.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、バッテリと外部回路との通電経路上に異常が発生したときに、通電経路を遮断できる電圧範囲が広い保護回路を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to provide a protection circuit with a wide voltage range that can cut off the current-carrying path when an abnormality occurs on the current-carrying path between the battery and an external circuit. It's about doing.

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。 The present invention provides the following means to solve the above problems.

(1)本発明の一態様に係る保護回路は、バッテリと外部回路との通電経路上に、直列に接続された複数の保護素子を備え、前記複数の前記保護素子はそれぞれ、前記通電経路上に直列に接続されたヒューズエレメントと、通電により発熱することによって前記ヒューズエレメントを加熱して溶断させる発熱体とを有し、前記複数の前記保護素子はそれぞれ、発熱体の電気抵抗値が異なる。 (1) A protection circuit according to one aspect of the present invention includes a plurality of protection elements connected in series on a current-carrying path between a battery and an external circuit, and each of the plurality of protection elements is provided on a current-carrying path between a battery and an external circuit. The fuse element has a fuse element connected in series with the fuse element, and a heating element that heats and blows the fuse element by generating heat when energized, and each of the plurality of protective elements has a different electric resistance value of the heating element.

(2)上記(1)に記載の態様において、前記複数の前記保護素子のうちの前記発熱体の電気抵抗値が最も低い保護素子が、前記バッテリ側に配置されている構成としてもよい。 (2) In the aspect described in (1) above, the protection element having the lowest electric resistance value of the heating element among the plurality of protection elements may be arranged on the battery side.

(3)上記(1)または(2)に記載の態様において、前記複数の前記保護素子の前記発熱体はそれぞれ、電気抵抗値が1Ω以上異なる構成としてもよい。 (3) In the aspect described in (1) or (2) above, the heating elements of the plurality of protection elements may each have a different electrical resistance value by 1Ω or more.

本発明によれば、バッテリと外部回路との通電経路上に異常が発生したときに、通電経路を遮断できる電圧範囲が広い保護回路を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a protection circuit with a wide voltage range that can cut off the current-carrying path when an abnormality occurs on the current-carrying path between the battery and the external circuit.

図1は、本発明の第1実施形態に係る保護回路の構成の一例を概略的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of the configuration of a protection circuit according to a first embodiment of the present invention. 図2は、本発明の第2実施形態に係る保護回路の構成の一例を概略的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of the configuration of a protection circuit according to a second embodiment of the present invention. 図3は、本発明の第3実施形態に係る保護回路の構成の一例を概略的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of the configuration of a protection circuit according to a third embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In the drawings used in the following explanation, characteristic parts may be shown enlarged for convenience in order to make the characteristics easier to understand, and the dimensional ratio of each component may be different from the actual one. The materials, dimensions, etc. exemplified in the following description are merely examples, and the present invention is not limited thereto, and can be implemented with appropriate changes within the scope of achieving the effects of the present invention.

[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る保護回路の構成の一例を概略的に示す図である。
図1において、保護回路1は、バッテリ10と外部回路との通電経路上に、直列に接続された第1保護素子20aと第2保護素子20bを備える。第1保護素子20aはバッテリ10側に、第2保護素子20bは外部機器(不図示)側に配置されている。
[First embodiment]
FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of the configuration of a protection circuit according to a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a protection circuit 1 includes a first protection element 20a and a second protection element 20b connected in series on a current-carrying path between a battery 10 and an external circuit. The first protection element 20a is arranged on the battery 10 side, and the second protection element 20b is arranged on the external device (not shown) side.

バッテリ10は、複数個の単電池11を組み合わせた組電池とされている。単電池11は二次電池であり、例えば、リチウムイオン二次電池である。図1では、バッテリ10は、4つの単電池11が直列に接続されているが、単電池11の個数は特に制限はなく、単電池11は並列に接続されていてもよい。また、バッテリ10は一つの単電池11であってもよい。 The battery 10 is a battery pack made by combining a plurality of single cells 11. The cell 11 is a secondary battery, for example, a lithium ion secondary battery. In FIG. 1, the battery 10 includes four cells 11 connected in series, but the number of cells 11 is not particularly limited, and the cells 11 may be connected in parallel. Further, the battery 10 may be one single cell 11.

第1保護素子20aは、バッテリ10の正極に直列に接続された第1ヒューズエレメント21aと、第1発熱体22aとを有するSCPである。第1発熱体22aは、一方の端部が、第1ヒューズエレメント21aに接続され、他方の端部が第1整流素子30aを介してスイッチング素子40に接続されている。スイッチング素子40は、バッテリ10の負極とプロテクションIC50に接続されている。 The first protection element 20a is an SCP having a first fuse element 21a connected in series to the positive electrode of the battery 10 and a first heating element 22a. The first heating element 22a has one end connected to the first fuse element 21a, and the other end connected to the switching element 40 via the first rectifying element 30a. The switching element 40 is connected to the negative electrode of the battery 10 and the protection IC 50.

第2保護素子20bは、バッテリ10の正極に直列に接続された第2ヒューズエレメント21bと、第2発熱体22bとを有するSCPである。第2発熱体22bは、一方の端部が、第2ヒューズエレメント21bに接続され、他方の端部が第2整流素子30bを介してスイッチング素子40に接続されている。 The second protection element 20b is an SCP having a second fuse element 21b connected in series to the positive electrode of the battery 10 and a second heating element 22b. The second heating element 22b has one end connected to the second fuse element 21b, and the other end connected to the switching element 40 via the second rectifying element 30b.

第1ヒューズエレメント21a及び第2ヒューズエレメント21bは、通電経路に定格を超える過電流が発生したときは、それ自体が発熱して溶断することによって通電経路を遮断できる程度の電気抵抗値を有する。第1ヒューズエレメント21a及び第2ヒューズエレメント21bが溶断するときの電流値は同じであることが好ましい。第1ヒューズエレメント21a及び第2ヒューズエレメント21bの構成や材料は特に制限はなく、例えば、金属単体であってもよいし、外側を相対的に融点が高い高融点金属層とし、内側を相対的に融点が低い低融点金属層とした積層体であってもよい。金属単体の場合、その材料としてはIn、Pb、Ag、Cu又はこれらのうちのいずれかを主成分とする合金を用いることができる。積層体の場合、低融点金属層の材料は、錫もしくは錫を主成分とする錫合金であることが好ましい。錫合金の錫の含有量は40質量%以上であることが好ましく、60質量%以上であることがより好ましい。錫合金の例としては、Sn-Bi合金、In-Sn合金、Sn-Ag-Cu合金を挙げることができる。高融点金属層は、低融点金属層の溶融物によって溶解される金属材料からなることが好ましい。低融点金属層の材料が錫もしくは錫合金である場合、高融点金属層の材料は、銀もしくは銀を主成分とする合金であることが好ましい。銀合金の銀の含有量は40質量%以上であることが好ましく、60質量%以上であることがより好ましい。銀合金の例としては、Ag-Pd合金を挙げることができる。 The first fuse element 21a and the second fuse element 21b have an electrical resistance value that is sufficient to cut off the current flow path by generating heat and melting itself when an overcurrent exceeding the rating occurs in the current flow path. It is preferable that the current values at which the first fuse element 21a and the second fuse element 21b blow are the same. The structure and material of the first fuse element 21a and the second fuse element 21b are not particularly limited. For example, they may be made of a single metal, or the outer layer may be a high melting point metal layer with a relatively high melting point, and the inner layer may be a relatively high melting point metal layer. A laminate including a low melting point metal layer having a low melting point may also be used. In the case of a single metal, In, Pb, Ag, Cu, or an alloy containing any of these as a main component can be used as the material. In the case of a laminate, the material of the low melting point metal layer is preferably tin or a tin alloy containing tin as a main component. The tin content of the tin alloy is preferably 40% by mass or more, more preferably 60% by mass or more. Examples of tin alloys include Sn-Bi alloy, In-Sn alloy, and Sn-Ag-Cu alloy. Preferably, the high melting point metal layer consists of a metal material that is melted by the melt of the low melting point metal layer. When the material of the low melting point metal layer is tin or a tin alloy, the material of the high melting point metal layer is preferably silver or an alloy containing silver as a main component. The silver content of the silver alloy is preferably 40% by mass or more, more preferably 60% by mass or more. Examples of silver alloys include Ag--Pd alloys.

第1発熱体22a及び第2発熱体22bはそれぞれ、通電により発熱することによって第1ヒューズエレメント21a又は第2ヒューズエレメント21bを加熱して溶断させることができる程度の電気抵抗値を有する。第1発熱体22a及び第2発熱体22bはそれぞれ電気抵抗値が異なっている。すなわち、第1発熱体22a及び第2発熱体22bはそれぞれ、ヒューズエレメントを溶断させることができる温度にまで加熱するために必要な電力が異なる。第1発熱体22aと第2発熱体22bはそれぞれ電気抵抗値が1Ω以上異なることが好ましい。 The first heating element 22a and the second heating element 22b each have an electrical resistance value that is sufficient to heat and blow out the first fuse element 21a or the second fuse element 21b by generating heat when energized. The first heating element 22a and the second heating element 22b have different electrical resistance values. That is, the first heating element 22a and the second heating element 22b each require different electric power to heat up to a temperature that can melt the fuse element. It is preferable that the first heating element 22a and the second heating element 22b each have a difference in electrical resistance value of 1Ω or more.

本実施形態の保護回路1では、バッテリ10側に配置されている第1保護素子20aの第1発熱体22aは、第2保護素子20bの第2発熱体22bよりも電気抵抗値が低くなっている。すなわち、第1発熱体22aの方が、小さい電力でヒューズエレメントを溶断させることができる温度にまで加熱することができるようにされている。 In the protection circuit 1 of this embodiment, the first heating element 22a of the first protection element 20a disposed on the battery 10 side has a lower electrical resistance value than the second heating element 22b of the second protection element 20b. There is. In other words, the first heating element 22a can be heated to a temperature at which the fuse element can be blown out with less electric power.

第1発熱体22a及び第2発熱体22bは通電により発熱するようにされていれば、構成や材料は特に制限はない。第1発熱体22a及び第2発熱体22bを構成する材料としては、酸化ルテニウムやカーボンブラックを用いることができる。第1発熱体22a及び第2発熱体22bの電気抵抗値は、第1発熱体22a及び第2発熱体22bの幅や厚さなどのサイズや材料の組成によって調整することができる。 The structure and material of the first heating element 22a and the second heating element 22b are not particularly limited as long as they generate heat when energized. Ruthenium oxide or carbon black can be used as the material constituting the first heating element 22a and the second heating element 22b. The electrical resistance values of the first heating element 22a and the second heating element 22b can be adjusted by adjusting the size and material composition of the first heating element 22a and the second heating element 22b, such as their width and thickness.

第1整流素子30aは、第2保護素子20bを流れる電流が第2発熱体22bを介して、第1保護素子20aに流れ込むことを抑制する。第2整流素子30bは、第1保護素子20aを流れる電流が第1発熱体22aを介して、第2保護素子20bに流れ込むことを抑制する。 The first rectifying element 30a suppresses the current flowing through the second protection element 20b from flowing into the first protection element 20a via the second heating element 22b. The second rectifying element 30b suppresses the current flowing through the first protection element 20a from flowing into the second protection element 20b via the first heating element 22a.

プロテクションIC50は、例えば、通電経路の電圧が高電圧になるなどの過電流以外の異常を検出し、異常が検出された場合は、スイッチング素子40を作動させる。スイッチング素子40を作動させることによって、第1整流素子30aを介して第1発熱体22aと、第2整流素子30bを介して第2発熱体22bに電流が流れる。 The protection IC 50 detects an abnormality other than overcurrent, such as a high voltage in the current-carrying path, and activates the switching element 40 when an abnormality is detected. By activating the switching element 40, current flows to the first heating element 22a via the first rectifying element 30a and to the second heating element 22b via the second rectifying element 30b.

本実施形態の保護回路1では、通電経路に定格を超える過電流が発生したときは、第1ヒューズエレメント21a又は第2ヒューズエレメント21bが発熱して溶断することによって通電経路を遮断する。溶断するヒューズエレメントは、第1ヒューズエレメント21aであってもよいし、第2ヒューズエレメント21bであってもよい。 In the protection circuit 1 of this embodiment, when an overcurrent exceeding the rating occurs in the current-carrying path, the first fuse element 21a or the second fuse element 21b generates heat and blows out, thereby cutting off the current-carrying path. The fuse element to be blown may be the first fuse element 21a or the second fuse element 21b.

また、通電経路に過電流以外の異常が発生したときは、プロテクションIC50がスイッチング素子40を作動させて、第1整流素子30aを介して第1発熱体22aに、第2整流素子30bを介して第2発熱体22bに、バッテリ10から電流を流す。この通電により、第1発熱体22aと第2発熱体22bの両方が発熱して、第1ヒューズエレメント21aもしくは第2ヒューズエレメント21bの一方を溶断させることによって通電経路を遮断する。 Furthermore, when an abnormality other than an overcurrent occurs in the energization path, the protection IC 50 operates the switching element 40 to connect the first heating element 22a via the first rectifier 30a and the second rectifier 30b. Current is applied from the battery 10 to the second heating element 22b. Due to this energization, both the first heating element 22a and the second heating element 22b generate heat, and the energization path is cut off by blowing out one of the first fuse element 21a and the second fuse element 21b.

バッテリ10の作動電圧が高い状態(例えば、リチウムイオン二次電池が4つ直列に接続された場合で13V以上18.5V以下)で異常が発生したとき、第1発熱体22a及び第2発熱体22bに流れる電流は大きくなる。この場合、電気抵抗値が低い第1発熱体22aは、温度が急激に高温になることによって溶断しても、電気抵抗値が高い第2発熱体22bが発熱して、第2ヒューズエレメント21bを加熱して溶断させることによって通電経路を遮断する。一方、バッテリ10の作動電圧が低い状態(例えば、リチウムイオン二次電池が4つ直列に接続された場合で9V以上13V未満)で異常が発生したとき、第1発熱体22a及び第2発熱体22bに流れる電流は小さくなる。この場合、電気抵抗値が高い第2発熱体22bは第2ヒューズエレメント21bを溶断可能な温度まで発熱しなくても、電気抵抗値が低い第1発熱体22aが発熱して、第1ヒューズエレメント21aを加熱して溶断させることによって通電経路を遮断する。 When an abnormality occurs when the operating voltage of the battery 10 is high (for example, 13 V or more and 18.5 V or less when four lithium ion secondary batteries are connected in series), the first heating element 22a and the second heating element The current flowing through 22b increases. In this case, even if the first heating element 22a, which has a low electrical resistance value, melts due to a sudden rise in temperature, the second heating element 22b, which has a high electrical resistance value, generates heat, and the second fuse element 21b is heated. The current path is cut off by heating and fusing it. On the other hand, when an abnormality occurs in a state where the operating voltage of the battery 10 is low (for example, 9V or more and less than 13V when four lithium ion secondary batteries are connected in series), the first heating element 22a and the second heating element The current flowing through 22b becomes smaller. In this case, even if the second heating element 22b with a high electrical resistance value does not generate heat to a temperature that can blow the second fuse element 21b, the first heating element 22a with a low electrical resistance value generates heat and the first fuse element The energizing path is cut off by heating and fusing 21a.

以上のような構成とされた本実施形態の保護回路1は、第1保護素子20aの第1発熱体22aと第2保護素子20bの第2発熱体22bの電気抵抗値が異なるので、通電経路を遮断できる電圧範囲が広くなる。また、本実施形態の保護回路1では、電気抵抗値が低い第1発熱体22aを有する第1発熱体22aがバッテリ10側に配置されている。これにより、バッテリ10の作動電圧が低い状態で異常が発生したときは、第1ヒューズエレメント21aが溶断して通電経路を遮断するので、第2保護素子20bに電流が流れない。一方、バッテリ10の作動電圧が高い状態で異常が発生したときは、第2ヒューズエレメント21bが溶断して通電経路を遮断すると共に、第1発熱体22aが溶断するので、第1保護素子20aに電流が流れない。さらに、本実施形態の保護回路1では、第1発熱体22aと第2発熱体22bとの電気抵抗値が1Ω以上異なるので、通電経路を遮断できる電圧範囲を確実に広くできる。 In the protection circuit 1 of the present embodiment configured as described above, the electrical resistance values of the first heating element 22a of the first protection element 20a and the second heating element 22b of the second protection element 20b are different, so that the energization path is The voltage range that can be cut off becomes wider. Furthermore, in the protection circuit 1 of this embodiment, the first heating element 22a having a low electrical resistance value is arranged on the battery 10 side. As a result, when an abnormality occurs while the operating voltage of the battery 10 is low, the first fuse element 21a melts and cuts off the current-carrying path, so no current flows to the second protection element 20b. On the other hand, when an abnormality occurs while the operating voltage of the battery 10 is high, the second fuse element 21b melts and cuts off the current flow path, and the first heating element 22a melts, so that the first protective element 20a No current flows. Furthermore, in the protection circuit 1 of this embodiment, since the electrical resistance values of the first heating element 22a and the second heating element 22b differ by 1Ω or more, the voltage range in which the energization path can be interrupted can be reliably widened.

[第2実施形態]
図2は、本発明の第2実施形態に係る保護回路の構成の一例を概略的に示す図である。
第2実施形態に係る保護回路2は、2つの発熱体のそれぞれが、整流素子と接続する代わりにスイッチング素子と接続している点において第1実施形態と相違する。すなわち、第1発熱体22aは、第1スイッチング素子40aに接続されていて、第2発熱体22bは、第2スイッチング素子40bに接続されている。第1スイッチング素子40a及び第2スイッチング素子40bはそれぞれプロテクションIC50に接続されている。プロテクションIC50は、バッテリ10の作動電圧によって、作動させるスイッチング素子を切り替えるようにされている。なお、第2実施形態に係る保護回路2と第1実施形態に係る保護回路1とで共通する部分は、同一の符号を付して説明を省略する。
[Second embodiment]
FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of the configuration of a protection circuit according to a second embodiment of the present invention.
The protection circuit 2 according to the second embodiment differs from the first embodiment in that each of the two heating elements is connected to a switching element instead of being connected to a rectifying element. That is, the first heating element 22a is connected to the first switching element 40a, and the second heating element 22b is connected to the second switching element 40b. The first switching element 40a and the second switching element 40b are each connected to the protection IC 50. The protection IC 50 is configured to switch switching elements to be activated depending on the operating voltage of the battery 10. Note that the parts that are common between the protection circuit 2 according to the second embodiment and the protection circuit 1 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and a description thereof will be omitted.

本実施形態の保護回路2では、バッテリ10の作動電圧が低い状態で異常が発生したときは、プロテクションIC50が第1スイッチング素子40aを作動させることにより、第1発熱体22aを加熱して第1ヒューズエレメント21aを溶断させて通電経路を遮断する。一方、バッテリ10の作動電圧が高い状態で異常が発生したときは、プロテクションIC50が第2スイッチング素子40bを作動させて、第2発熱体22bを加熱して第2ヒューズエレメント21bを溶断させて通電経路を遮断する。 In the protection circuit 2 of this embodiment, when an abnormality occurs while the operating voltage of the battery 10 is low, the protection IC 50 activates the first switching element 40a to heat the first heating element 22a and heat the first heating element 22a. The fuse element 21a is blown to cut off the current flow path. On the other hand, when an abnormality occurs while the operating voltage of the battery 10 is high, the protection IC 50 operates the second switching element 40b, heats the second heating element 22b, melts the second fuse element 21b, and energizes the battery. Block the route.

以上のような構成とされた本実施形態の保護回路2は、プロテクションIC50にて通電経路を遮断するのに必要な発熱体を選択して、第1発熱体22a及び第2発熱体22bの一方にのみ電流を流すので、保護回路2にて発生する熱量を低減することができる。また、整流素子を用いないので、構成部分を少なくすることができる。 The protection circuit 2 of the present embodiment configured as described above selects a heating element necessary for interrupting the energization path using the protection IC 50, and switches one of the first heating element 22a and the second heating element 22b. Since current is passed only through the protective circuit 2, the amount of heat generated in the protection circuit 2 can be reduced. Furthermore, since no rectifying element is used, the number of components can be reduced.

[第3実施形態]
図3は、本発明の第3実施形態に係る保護回路の構成の一例を概略的に示す図である。
第3実施形態に係る保護回路3は、2つの発熱体のそれぞれが、整流素子と接続する代わりにスイッチング素子と接続している点と、スイッチング素子のそれぞれがプロテクションICと接続している点において第1実施形態と相違する。すなわち、第1発熱体22aは、第1スイッチング素子40aに接続されていて、第1スイッチング素子40aは、第1プロテクションIC50aに接続されている。一方、第2発熱体22bは、第2スイッチング素子40bに接続されていて、第2スイッチング素子40bは、第2プロテクションIC50bに接続されている。第1プロテクションIC50aと第2プロテクションIC50bは、異常を検出する電圧範囲が相違する。なお、第3実施形態に係る保護回路3と第1実施形態に係る保護回路1とで共通する部分は、同一の符号を付して説明を省略する。
[Third embodiment]
FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of the configuration of a protection circuit according to a third embodiment of the present invention.
The protection circuit 3 according to the third embodiment has two points in that each of the two heating elements is connected to a switching element instead of being connected to a rectifying element, and that each of the switching elements is connected to a protection IC. This is different from the first embodiment. That is, the first heating element 22a is connected to the first switching element 40a, and the first switching element 40a is connected to the first protection IC 50a. On the other hand, the second heating element 22b is connected to the second switching element 40b, and the second switching element 40b is connected to the second protection IC 50b. The first protection IC 50a and the second protection IC 50b have different voltage ranges for detecting an abnormality. Note that the parts that are common between the protection circuit 3 according to the third embodiment and the protection circuit 1 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

本実施形態の保護回路3では、バッテリ10の作動電圧が低い状態で異常が発生したときは、第1プロテクションIC50aがその異常を検出して、第1スイッチング素子40aを作動させることにより、第1発熱体22aを加熱して第1ヒューズエレメント21aを溶断させて通電経路を遮断する。一方、バッテリ10の作動電圧が高い状態で異常が発生したときは、第2プロテクションIC50bがその異常を検出して、第2スイッチング素子40bを作動させることにより、第2発熱体22bを加熱して第2ヒューズエレメント21bを溶断させて通電経路を遮断する。 In the protection circuit 3 of this embodiment, when an abnormality occurs while the operating voltage of the battery 10 is low, the first protection IC 50a detects the abnormality and activates the first switching element 40a. The heating element 22a is heated to melt the first fuse element 21a and cut off the current flow path. On the other hand, when an abnormality occurs while the operating voltage of the battery 10 is high, the second protection IC 50b detects the abnormality and activates the second switching element 40b to heat the second heating element 22b. The second fuse element 21b is blown to cut off the current flow path.

以上のような構成とされた本実施形態の保護回路3は、第1発熱体22a及び第2発熱体22bの一方にのみ電流を流すので、保護回路3にて発生する熱量を低減することができる。また、整流素子を用いないので、構成部分を少なくすることができる。さらに、プロテクションICによって作動させるスイッチング素子を切り替える必要がないので、プロテクションICの構造を簡素化できる。 Since the protection circuit 3 of this embodiment configured as described above allows current to flow only through one of the first heating element 22a and the second heating element 22b, it is possible to reduce the amount of heat generated in the protection circuit 3. can. Furthermore, since no rectifying element is used, the number of components can be reduced. Furthermore, since there is no need to switch switching elements operated by the protection IC, the structure of the protection IC can be simplified.

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、本実施形態では、第1保護素子20aと第2保護素子20bの2つの保護素子を用いているが、保護素子は2つ以上であればその個数に制限はない。3つ以上の保護素子を用いる場合は、発熱体の抵抗値が低い保護素子を、バッテリ10側から順に配置することが好ましい。
Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention as described in the claims. It is possible.
For example, in this embodiment, two protection elements, the first protection element 20a and the second protection element 20b, are used, but there is no limit to the number of protection elements as long as there are two or more. When three or more protection elements are used, it is preferable to arrange the protection elements whose heating element has a low resistance value in order from the battery 10 side.

本発明の保護回路は、作動電圧範囲が広いバッテリのバッテリ管理システム(BMS:Battery Management System)として利用することができる。 The protection circuit of the present invention can be used as a battery management system (BMS) for a battery with a wide operating voltage range.

1、2、3 保護回路
10 バッテリ
11 単電池
20a 第1保護素子
20b 第2保護素子
21a 第1ヒューズエレメント
21b 第2ヒューズエレメント
22a 第1発熱体
22b 第2発熱体
30a 第1整流素子
30b 第2整流素子
40 スイッチング素子
40a 第1スイッチング素子
40b 第2スイッチング素子
50 プロテクションIC
50a 第1プロテクションIC
50b 第2プロテクションIC
1, 2, 3 Protection circuit 10 Battery 11 Cell 20a First protection element 20b Second protection element 21a First fuse element 21b Second fuse element 22a First heating element 22b Second heating element 30a First rectifying element 30b Second Rectifying element 40 Switching element 40a First switching element 40b Second switching element 50 Protection IC
50a 1st protection IC
50b 2nd protection IC

Claims (3)

バッテリと外部回路との通電経路上に、直列に接続された複数の保護素子を備え、
前記複数の前記保護素子はそれぞれ、前記通電経路上に直列に接続されたヒューズエレメントと、通電により発熱することによって前記ヒューズエレメントを加熱して溶断させる発熱体とを有し、
前記複数の前記保護素子はそれぞれ、発熱体の電気抵抗値が異なり、
前記複数の前記保護素子のそれぞれが有する前記発熱体が、前記通電経路に対して並列に接続されている、保護回路。
Equipped with multiple protection elements connected in series on the current-carrying path between the battery and external circuit,
Each of the plurality of protection elements includes a fuse element connected in series on the energization path, and a heating element that heats and blows the fuse element by generating heat when energized,
Each of the plurality of protection elements has a heating element having a different electric resistance value,
A protection circuit , wherein the heating element of each of the plurality of protection elements is connected in parallel to the current supply path .
前記複数の前記保護素子のうちの前記発熱体の電気抵抗値が最も低い保護素子が、前記バッテリ側に配置されている、請求項1に記載の保護回路。 The protection circuit according to claim 1, wherein a protection element having the lowest electric resistance value of the heating element among the plurality of protection elements is arranged on the battery side. 前記複数の前記保護素子の前記発熱体はそれぞれ、電気抵抗値が1Ω以上異なる、請求項1または2に記載の保護回路。 The protection circuit according to claim 1 or 2, wherein the heating elements of the plurality of protection elements each have electrical resistance values different from each other by 1Ω or more.
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