專利名稱：熱保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱保護(hù)器，特別是適用于裝在筆記本電腦之類的便攜式家用電腦(PC)內(nèi)部的二次電池組的熱保護(hù)器。
如

圖1所示，筆記本電腦1由主體2和二次電池組BP-1組成。主體2中裝有基本功能的CPU和儲(chǔ)存器等等。在二次電池組BP-1中安裝了二次電池1a和熱保護(hù)器3。熱保護(hù)器3處于二次電池1a與家用電腦主體2之間。當(dāng)電池1a由于負(fù)載短路而產(chǎn)生過電流時(shí)，即由于輸出的電流過大使得電池1a因?yàn)樗a(chǎn)生的熱量而處在過熱狀態(tài)時(shí)，這種熱保護(hù)器便起作用，把家用電腦主體2與電池1a的電氣連接切斷。
圖2表示熱保護(hù)器3的斷面圖。這種熱保護(hù)器的構(gòu)造和工作過程已經(jīng)公開在特開平6-119859，特開平8-161989等專利文獻(xiàn)中。
圖2中，用良好的導(dǎo)電體制成的固定板3a的一端有連接在外部電路上的第一外部端子3b，其另一端設(shè)有固定觸點(diǎn)3c。用帶有彈性的良好的導(dǎo)電材料制成的可動(dòng)板3d的一端設(shè)有能與上述固定觸點(diǎn)3c接觸的可動(dòng)觸點(diǎn)3e，其另一端上固定著第二外部端子3f。固定板3a與可動(dòng)板3d用絕緣部件3g使它們絕緣。
在可動(dòng)板3d的上面夾持著能夠反向彎曲的雙金屬板3h。上述絕緣部件3g穿過固定板3a、可動(dòng)板3d、雙金屬板3h和外部端子3f，并與它們互相固定。
雙金屬板3h在它的溫度低于規(guī)定的溫度時(shí)，呈圖2所示的向上凸出的形狀。此時(shí)，可動(dòng)觸點(diǎn)3e與固定觸點(diǎn)3c接觸。當(dāng)雙金屬板3h的溫度高于規(guī)定的溫度時(shí)，它立即向相反的方向彎曲變形，呈向下凸出的形狀。具有這種性質(zhì)的雙金屬板3h，通常稱為快速作用雙金屬板。
雙金屬板3h的前端通過設(shè)置在可動(dòng)板3d前端的爪3i與該可動(dòng)板3d連接在一起。因此，當(dāng)雙金屬板3h進(jìn)行向下凸出的變形時(shí)，可動(dòng)板3d就能借助于它的變形力向著離開固定板3a的方向變形，結(jié)果，可動(dòng)觸點(diǎn)3e便離開固定觸點(diǎn)3c。
上述熱保護(hù)器3設(shè)置在圖1所示的連接二次電池1a與家用電腦(PC)主體2的導(dǎo)線4a、4b的至少一端上。
當(dāng)雙金屬板3h處于圖2所示的不反向的狀態(tài)時(shí)，電流便能沿著第一外部端子3b、固定板3a、固定觸點(diǎn)3c、可動(dòng)觸點(diǎn)3e、可動(dòng)板3d、第二外部端子3f這樣的順序，或者沿著與此相反的順序流動(dòng)。另一方面，當(dāng)雙金屬板3h向相反的方向彎曲，可動(dòng)觸點(diǎn)3e離開固定觸點(diǎn)3c時(shí)，二次電池1a與電腦主體2的電氣連接就被切斷。
以往，上述二次電池1a一直是使用鎳鎘電池或者鎳氫電池。這種二次電池必須要有對(duì)短路產(chǎn)生的過大電流的保護(hù)，因此，要求熱保護(hù)器3能對(duì)過大電流作出反應(yīng)。因此，在上述以往的熱保護(hù)器3中，必須具有適當(dāng)?shù)膬?nèi)部阻抗，而外部端子3b、3f，固定板3a和可動(dòng)板3d要用導(dǎo)電率為IACS20％的材料(例如黃銅)制成。所謂IACS是國際退火銅標(biāo)準(zhǔn)(International Annealed Copper Standard)的簡(jiǎn)稱，所謂IACS的百分比，是相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)退火銅而言的導(dǎo)電率的百分比。
當(dāng)導(dǎo)電部分用上述那樣的材料制成的熱保護(hù)器3時(shí)，如果因?yàn)樨?fù)載短路等原因使得流過二次電池的電流過大時(shí)，上述雙金屬板3h就會(huì)因?yàn)樯鲜鰞?nèi)部阻抗所產(chǎn)生的自身的熱量而向相反的方向動(dòng)作。于是，隨著雙金屬板3h向相反的方向變形而使觸點(diǎn)3c、3e離開，就能使二次電池1a從短路狀態(tài)下解脫出來。
可是，近來的二次電池已經(jīng)逐漸從鎳鎘電池和鎳氫電池轉(zhuǎn)向了使用鋰離子電池。這種鋰離子電池必須對(duì)充電和放電進(jìn)行正確的管理，為此，采用半導(dǎo)體的控制回路也必須承擔(dān)包括短路保護(hù)在內(nèi)的管理工作。
可是，從安全的觀點(diǎn)看，希望具備各種不同種類的安全裝置。因此，在使用上述鋰電池的電池組中，大都也裝入了熱保護(hù)器。另一方面，隨著便攜式電腦的性能急劇的提高，所需要的電流也向著增大的方向發(fā)展。
因此，在這種電池組中所使用的熱保護(hù)器，與以往所使用的熱保護(hù)器相反，要求對(duì)電流的敏感性能低。即，對(duì)于本身所產(chǎn)生的熱量而進(jìn)行動(dòng)作的靈敏度很低，換言之，使得在不動(dòng)作狀態(tài)下的電流(以下簡(jiǎn)稱為不動(dòng)作電流)變大變得十分重要了。
本發(fā)明就是有鑒于這一現(xiàn)狀，以提供一種能在不動(dòng)作狀態(tài)下流過大電流的熱保護(hù)器作為自己的任務(wù)。
上述任務(wù)可用權(quán)利要求1中所述的熱保護(hù)器來解決。即，借助于將固定板、可動(dòng)板等等通電的部件都用導(dǎo)電率為50％IACS以上的材料來制作，來完成這個(gè)任務(wù)。
為了完成本發(fā)明的任務(wù)，必須在在電流通過的時(shí)候不使溫度有顯著的上升。為此，必須減小設(shè)置在雙金屬板附近的可動(dòng)板的電氣阻抗，以便使流過可動(dòng)板的電流自身的發(fā)熱量減少。
可是，為了進(jìn)一步減小雙金屬板溫度的上升，把只在可動(dòng)板中所產(chǎn)生的熱量迅速地排到外部去就顯得很重要了。
在本發(fā)明中，借助于把不是設(shè)置在雙金屬板附近的固定板之類的通電部件都使用熱傳導(dǎo)率很高的材料來制作，從而提高了排出熱量的效率。
在普通的金屬中，主導(dǎo)著電傳導(dǎo)率和熱傳導(dǎo)率的是自由電子，電傳導(dǎo)率與熱傳導(dǎo)率之間的比率是固定的，遵循魏德曼-弗朗茨定律。因此，使用電傳導(dǎo)率大的材料就能夠得到很高的熱傳導(dǎo)率。
在本發(fā)明中，由于對(duì)不在雙金屬板附近的通電部件使用了電傳導(dǎo)率高于50％IACS的材料，所以在熱保護(hù)器內(nèi)部產(chǎn)生的熱量很少，而排出所產(chǎn)生的熱量的效率卻很高，實(shí)現(xiàn)了在室溫下不動(dòng)作電流在12A以上的熱保護(hù)器。
借助于本發(fā)明可以在不增大尺寸的前提下使不動(dòng)作電流大約提高到原來的兩倍。
下面，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。附圖中圖1是表示以往裝有二次電池的熱保護(hù)器與電腦主體之間的關(guān)系的框圖；圖2是熱保護(hù)器構(gòu)造的斷面圖；圖3是本發(fā)明的裝有二次電池的熱保護(hù)器與電腦主體之間的關(guān)系的框圖；圖4是在外部端子上連接著銅線的本發(fā)明的熱保護(hù)器的優(yōu)選實(shí)施例的外觀圖。
圖3中，電池組BP-2由鋰離子電池組成的二次電池1b，電流控制回路5和按照本發(fā)明的熱保護(hù)器6所組成，它布置在家用電腦(PC)1的內(nèi)部。
上述控制電路5是用半導(dǎo)體構(gòu)成的，用于管理二次電池1b的充電和放電，以及短路時(shí)的保護(hù)。
熱保護(hù)器6連接在電流控制回路5與電腦主體2之間的導(dǎo)線4a、4b中的至少一根導(dǎo)線上。不過，該熱保護(hù)器6也可以連接在二次電池1b與電流控制回路5之間。上述電腦主體2具有CPU和儲(chǔ)存器之類的要部件。
熱保護(hù)器6本身的構(gòu)造與圖2中所示的以往的熱保護(hù)器相同。不過，這種熱保護(hù)器6的導(dǎo)電部件的材料與以往的熱保護(hù)器中的不同。
即，以往，圖2中所示的可動(dòng)板3d是用導(dǎo)電率約為20％IACS的材料制成的，而本實(shí)施例中的熱保護(hù)器6中的可動(dòng)板3d則是用導(dǎo)電率為50％IACS以上的材料(例如，11號(hào)鈹銅合金)制成的。另外，裝有第一外部端子3b的固定板3a和第二外部端子3f以往都是用黃銅制成的，而在本實(shí)施例的熱保護(hù)器6中，上述固定板3a和外部端子3f則是用銅(其導(dǎo)電率大約在98％IACS以上)制成的。
圖4表示連接在外部端子3b、3f上的引線7。以往，這種引線7是用鎳帶制成的，而在本實(shí)施例的熱保護(hù)器6中，它是用直徑為0.8mm的銅線制成的。這樣就進(jìn)一步減少了所產(chǎn)生的熱量，也提高了熱傳導(dǎo)率。
上述以往的熱保護(hù)器在兩個(gè)外部端子3b、3f之間的電阻抗大約是6.5mΩ。而且，不動(dòng)作電流在室溫下大約是6.5A左右，在60℃時(shí)大約為3.5A左右。
與之相對(duì)應(yīng)，在可動(dòng)板3d、固定板3a和外部端子3b、3f都用以上所說的材料制成的本發(fā)明的熱保護(hù)器6中，由于外部端子3b、3f之間的電氣阻抗降低到2.5mΩ以下，所以不動(dòng)作電流在室溫下超過12A，在60℃時(shí)超過7A。另外，在端子3b、3f之間的電氣阻抗可望降低到3mΩ以下。
這樣，按照本發(fā)明的熱保護(hù)器6因?yàn)椴粍?dòng)作電流大，所以即使電流在以往電流的兩倍以上，也不會(huì)產(chǎn)生使雙金屬板3h反向彎曲那樣大的熱量。因此，非常適合于在負(fù)載大的大容量電池組PB中用作熱保護(hù)器。
另外，當(dāng)采用半導(dǎo)體的電流控制回路5不正常時(shí)，或者當(dāng)二次電池1b的負(fù)載電流超過電流控制電路能控制的范圍之類的情況發(fā)生時(shí)，雙金屬板3h的溫度就超過了規(guī)定的數(shù)值，于是熱保護(hù)器6便動(dòng)作，結(jié)果，就切斷了二次電池1b與電腦主體2之間的電氣連接。
本發(fā)明的熱保護(hù)器6由于對(duì)電流的敏感性能很低，在電絕緣部件中不會(huì)發(fā)生因電流過大而引起的壞影響，所以這種電絕緣部件最好用熱硬化樹脂來制造。
權(quán)利要求
1.一種熱保護(hù)器，它具有以下各種部件一端具有固定觸點(diǎn)、另一端通過第一端子與外部電路連接的固定板；一端具有能與上述固定觸點(diǎn)接觸的可動(dòng)觸點(diǎn)、另一端通過第二端子與外部電路連接的可動(dòng)板；以及當(dāng)溫度超過預(yù)先設(shè)定的溫度時(shí)便向相反方向彎曲，使得可動(dòng)板向著上述可動(dòng)觸點(diǎn)離開上述固定觸點(diǎn)的方向變形的雙金屬板；其特征在于，它內(nèi)部的通電部件都用導(dǎo)電率超過50％IACS的材料制成。
2.如權(quán)利要求1所述的熱保護(hù)器，其特征在于，上述第一、第二端子用銅制成。
3.如權(quán)利要求1所述的熱保護(hù)器，其特征在于，上述第一、第二端子的電阻抗小于3mΩ。
4.如權(quán)利要求1所述的熱保護(hù)器，其特征在于，通電部件所用的材料選擇為不動(dòng)作電流在60℃時(shí)在7A以上。
5.如權(quán)利要求1所述的熱保護(hù)器，其特征在于，其內(nèi)部的電絕緣部件用熱硬化樹脂制成。
6.如權(quán)利要求1所述的熱保護(hù)器，其特征在于，連接在上述第一、第二端子上的引線是直徑為0.8mm以上的銅線。
全文摘要
一種熱保護(hù)器,它具有以下各種部件:一端具有固定觸點(diǎn),另一端通過第一端子與外部電路連接的固定板;一端具有能與上述固定觸點(diǎn)接觸的可動(dòng)觸點(diǎn),另一端通過第二端子與外部電路連接的可動(dòng)板;以及當(dāng)溫度超過預(yù)先設(shè)定的溫度時(shí)便向相反方向彎曲,使得可動(dòng)板向著上述可動(dòng)觸點(diǎn)離開上述固定觸點(diǎn)的方向變形的雙金屬板;并且,它內(nèi)部的通電部件都用導(dǎo)電率超過50%IACS的材料制成。
文檔編號(hào)H01M2/34GK1229204SQ9910292
公開日1999年9月22日 申請(qǐng)日期1999年3月8日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月13日
發(fā)明者武田秀昭 申請(qǐng)人:打矢恒溫器株式會(huì)社