特開 2024-55191 放電回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024055191

(43)【公開日】2024-04-18

(54)【発明の名称】放電回路

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20240411BHJP

   H01H 37/54 20060101ALI20240411BHJP

   H01H 37/52 20060101ALI20240411BHJP

   H02J 7/04 20060101ALI20240411BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 302A

H01H37/54 C

H01H37/52 E

H02J7/00 S

H02J7/00 301C

H02J7/04 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022161913

(22)【出願日】2022-10-06

(71)【出願人】

【識別番号】390025140

【氏名又は名称】ボーンズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104134

【弁理士】

【氏名又は名称】住友 慎太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100156225

【弁理士】

【氏名又は名称】浦 重剛

(74)【代理人】

【識別番号】100168549

【弁理士】

【氏名又は名称】苗村 潤

(74)【代理人】

【識別番号】100200403

【弁理士】

【氏名又は名称】石原 幸信

(72)【発明者】

【氏名】公文 高博

(72)【発明者】

【氏名】鈴間 孝明

【テーマコード（参考）】

5G041

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G041AA20

5G041DA11

5G041DB01

5G041DC08

5G503AA01

5G503BA03

5G503BB01

5G503CA01

5G503CA11

5G503CB11

5G503CB13

5G503DA04

5G503DA07

5G503FA02

5G503FA16

5G503FA18

5G503FA19

5G503GA11

(57)【要約】

【課題】２次電池セルの内部で短絡が生じたときであっても、２次電池セルの内部での温度上昇を抑制できる放電回路を提供する。
【解決手段】放電回路１００は、２次電池セル１１１に対して並列に接続される第１熱応動スイッチ素子１を含む。第１熱応動スイッチ素子１は、２次電池セル１１１の発熱に伴いクローズする。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

２次電池セルに対して並列に接続される第１熱応動スイッチ素子を含み、
前記第１熱応動スイッチ素子は、前記２次電池セルの発熱に伴いクローズする、
放電回路。

【請求項2】

前記第１熱応動スイッチ素子は、
固定接点を有する固定片と、
可動接点を有し、弾性変形することにより前記可動接点を前記固定接点に接触可能に配された可動片と、
温度上昇に伴って変形することにより該可動片を前記可動接点が前記固定接点から離隔するオープン状態から前記可動接点が前記固定接点に接触するクローズ状態へと移行させる熱応動素子とを備える、請求項１に記載の放電回路。

【請求項3】

前記第１熱応動スイッチ素子に対して直列に接続される負荷を含む、請求項１に記載の放電回路。

【請求項4】

前記負荷は、電気エネルギーを光エネルギー、運動エネルギー、音エネルギー及び化学エネルギーのうち少なくとも一つのエネルギーに変換する、請求項３に記載の放電回路。

【請求項5】

前記２次電池セルに対する前記負荷の距離は、前記２次電池セルに対する前記第１熱応動スイッチ素子の距離よりも大きい、請求項３に記載の放電回路。

【請求項6】

前記負荷は、電気エネルギーを熱エネルギーに変換する抵抗発熱体である、請求項５に記載の放電回路。

【請求項7】

前記２次電池セルに対して直列に接続される第２熱応動スイッチ素子を含み、
前記第２熱応動スイッチ素子は、前記２次電池セルの発熱に伴いオープンする、請求項１に記載の放電回路。

【請求項8】

前記第２熱応動スイッチ素子の動作温度は、前記第１熱応動スイッチ素子の動作温度よりも低い、請求項７に記載の放電回路。

【請求項9】

前記第２熱応動スイッチ素子は、前記固定片と可動片とを導通させる正特性サーミスターを含み、前記第１熱応動スイッチ素子は、正特性サーミスターを含まない、請求項７に記載の放電回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放電回路に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、２次電池セルを保護するデバイスとしてブレーカーが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－０７９５９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１に開示されているブレーカーは、２次電池セル及び負荷によって構成される回路に直列に接続され、２次電池セルの温度上昇に伴い上記回路を遮断して、２次電池セルを保護するように構成されている。

【0005】

しかしながら、何らかの事情により２次電池セルの内部構造が破壊され、内部で短絡が生じたとき、ブレーカーが動作して上記回路を遮断したとしても、２次電池セルの内部の短絡回路を遮断することができないため、新たな技術が要望されている。

【0006】

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたものであり、２次電池セルの内部で短絡が生じたときであっても、２次電池セルの内部での温度上昇を抑制できる放電回路を提供することを主たる目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、２次電池セルに対して並列に接続される第１熱応動スイッチ素子を含み、前記第１熱応動スイッチ素子は、前記２次電池セルの発熱に伴いクローズする、放電回路である。

【発明の効果】

【0008】

本発明の放電回路では、２次電池セルの発熱に伴い第１熱応動スイッチ素子がクローズし、第１熱応動スイッチ素子を含む回路が構築される。この回路は、２次電池セルの内部に生じた短絡回路に対して並列に接続されるバイパス回路として機能し、２次電池セルを放電する。これにより、２次電池セルに蓄えられた電荷の一部が２次電池セル外の放電回路で消費されるため、２次電池セルの内部での温度上昇が抑制される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態である放電回路を含む電気回路の構成を示す回路図。

【図2】図１の第１熱応動スイッチ素子の構成を示す組み立て前の斜視図。

【図3】通常のオープン状態における図２の第１熱応動スイッチ素子を示す断面図。

【図4】異常時のクローズ状態における図２の第１熱応動スイッチ素子を示す断面図。

【図5】図１の放電回路の変形例の回路図。

【図6】図５の放電回路の変形例の回路図。

【図7】図５の放電回路の別の変形例を含む電気回路の回路図。

【図8】図７の第２熱応動スイッチ素子の構成を示す組み立て前の斜視図。

【図9】通常のクローズ状態における図８の第２熱応動スイッチ素子を示す断面図。

【図10】異常時のオープン状態における図８の第２熱応動スイッチ素子を示す断面図。

【図11】図７の放電回路が温度上昇する際に、第１熱応動スイッチ素子よりも早く第２熱応動スイッチ素子が動作している状態を示す回路図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１は、本発明の一実施形態である放電回路１００を含む電気回路５００を示している。本実施形態の電気回路５００は、２次電池１１０と、負荷１２０と給電部１３０とを含んでいる。

【0011】

電気回路５００は、放電ライン５０１と充電ライン５０２とを有する。放電ライン５０１及び充電ライン５０２は、放電回路１００に接続される接続ライン５０３を共有している。

【0012】

２次電池１１０は、放電ライン５０１を介して負荷１２０に電力を供給し放電する。２次電池１１０は、充電ライン５０２を介して給電部１３０から電力の供給を受け、充電される。２次電池１１０は、放電回路１００の一部を構成する。

【0013】

２次電池１１０は、少なくとも１つの２次電池セル１１１を含んでいる。本実施形態の２次電池１１０は、複数の２次電池セル１１１が直列に接続されてなる。

【0014】

放電回路１００は、２次電池セル１１１に対して並列に接続される第１熱応動スイッチ素子１を含んでいる。第１熱応動スイッチ素子１は、周囲の温度変化に伴い、開閉動作する。

【0015】

本実施形態の第１熱応動スイッチ素子１は、２次電池セル１１１の発熱の影響を受ける位置に配されている。第１熱応動スイッチ素子１は、２次電池セルの発熱に伴いクローズし、第１熱応動スイッチ素子１を含む回路が構築される。この回路は、２次電池セル１１１の内部に生じた短絡回路に対して並列に接続されるバイパス回路として機能し、２次電池セル１１１を放電する。これにより、２次電池セル１１１に蓄えられた電荷の一部が２次電池セル１１１外の放電回路１００で消費されるため、２次電池セル１１１の内部での温度上昇が抑制される。

【0016】

図２乃至４は、第１熱応動スイッチ素子１の構成を示している。第１熱応動スイッチ素子１は、固定片２と、可動片４と、熱応動素子５とを備えている。第１熱応動スイッチ素子１は、固定片２と、可動片４と、熱応動素子５は、ケース１０に収容されている。ケース１０は、ケース本体（第１ケース）７とケース本体７に装着される蓋部材（第２ケース）８等によって構成されている。

【0017】

固定片２は、例えば、銅等を主成分とする金属板（この他、銅－チタニウム合金、洋白、黄銅などの金属板）をプレス加工することにより形成され、ケース本体７にインサート成形により埋め込まれている。固定片２は、固定接点２１と、外部回路と電気的に接続される端子２２を有している。固定接点２１は、ケース１０の内部空間に収容されている。端子２２は、ケース１０の端縁の側壁から外側に突出している。

【0018】

固定接点２１は、銀、ニッケル、ニッケル－銀合金の他、銅－銀合金、金－銀合金などの導電性の良い材料のクラッド、メッキ又は塗布等により可動接点４１に対向する位置に形成され、ケース本体７の内部に形成されている開口７３ａの一部から露出されている。

【0019】

端子２２は、固定片２の一端に形成されている。端子２２はケース本体７の端縁の側壁から外側に突出している。

【0020】

本出願においては、特に断りのない限り、固定片２において、固定接点２１が形成されている側の面（すなわち図２において上側の面）を第１面、その反対側の面を第２面として説明している。固定接点２１から可動接点４１に向く方向を第１方向と、第１方向とは反対の方向を第２方向とそれぞれ定義した場合、第１面は第１方向を向き、第２面は第２方向を向く。他の部品、例えば、可動片４及び熱応動素子５等についても同様である。

【0021】

可動片４は、銅等を主成分とする板状の金属材料をプレス加工することにより、長手方向の中心線に対して対称なアーム状に形成されている。

【0022】

可動片４の長手方向の先端部には、可動接点４１が形成されている。可動接点４１は、例えば、固定接点２１と同等の材料によって形成され、溶接の他、クラッド、かしめ（crimping）等の手法によって可動片４の先端部に接合されている。

【0023】

可動片４の長手方向の他端部には、端子４２が形成されている。端子４２はケース１０の端縁の側壁から外側に突出している。端子２２及び端子４２のうち、いずれか一方が２次電池１１０の陽極と接続され、他方が陰極と接続される。

【0024】

可動片４は、可動接点４１と端子４２の間に、当接部４３及び弾性部４４を有している。当接部４３は、端子４２と弾性部４４との間でケース本体７及び蓋部材８と当接する。当接部４３は、可動片４の短手方向に翼状に突出する突出部４３ａを有する。突出部４３ａが設けられていることにより、当接部４３が幅広く大きな領域でケース本体７及び蓋部材８によって挟み込まれ、可動片４がケース１０に対して強固に固定される。

【0025】

弾性部４４は、当接部４３から可動接点４１の側に延出されている。可動片４は、弾性部４４の基端側の当接部４３で、ケース１０によって片持ち支持され、その状態で弾性部４４が弾性変形することにより、弾性部４４の先端部に形成されている可動接点４１が可動片４の厚さ方向に移動して、固定接点２１と可動接点４１との距離が変動し、第１熱応動スイッチ素子１の開閉が実現される。

【0026】

可動片４は、弾性部４４において、プレス加工により湾曲又は屈曲されている。湾曲又は屈曲の度合いは、熱応動素子５を収納できる限り特に限定はなく、動作温度及び復帰温度における弾性力、可動接点４１の押圧力などを考慮して適宜設定すればよい。また、弾性部４４の第２面には、熱応動素子５に対向して一対の突起４４ａ，４４ｂが形成されている。突起４４ａは、弾性部４４の基端側で熱応動素子５に向って突出し、遮断状態で熱応動素子５と当接する。突起４４ｂは、突起４４ａよりも先端側（すなわち可動接点４１側）で熱応動素子５に向って突出し、遮断状態で熱応動素子５と当接する。突起４４ａ，４４ｂは、図３に示される初期状態の熱応動素子５とは接触して、可動片４の先端部が押し上げられる。過熱により熱応動素子５が変形すると、突起４４ａ及び突起４４ｂと熱応動素子５との当接は解かれ、可動片４の先端部は弾性部４４の弾性力により可動接点４１が固定接点２１に押付けられる（図４参照）。

【0027】

熱応動素子５は、温度変化に伴って変形することにより、可動片４を作動させる。熱応動素子５は、熱膨張率の異なる２種類の材料が積層されることにより構成される。

【0028】

熱応動素子５は、円弧状に湾曲した初期形状をなし、熱膨張率の異なる薄板材を積層することにより形成される。過熱により作動温度に達すると、熱応動素子５の湾曲形状は、スナップモーションを伴って変形し、冷却により復帰温度を下回ると復元する。熱応動素子５の初期形状は、プレス加工により形成することができる。熱応動素子５の材質及び形状は特に限定されるものでないが、生産性及び逆反り動作の効率性の観点から矩形状が望ましく、小型でありながら弾性部４４を効率的に押し上げるために正方形に近い長方形であるのが望ましい。

【0029】

熱応動素子５は、可動片４の状態を可動接点４１が固定接点２１から離隔する遮断状態から可動接点４１が固定接点２１に接触する導通状態に移行させる。熱応動素子５は、断面が円弧状に湾曲した初期形状をなし、熱膨張率の異なる薄板材を積層することにより、板状に形成されている。過熱により動作温度に達すると、熱応動素子５の湾曲形状は、スナップモーションを伴って変形し、冷却により復帰温度を下回ると復元する。熱応動素子５の初期形状は、プレス加工により形成することができる。熱応動素子５の材質及び形状は特に限定されるものでないが、生産性及び逆反り動作の効率性の観点から矩形状が望ましい。

【0030】

熱応動素子５の材料としては、以下に示されるように、熱膨張率が異なる２種類の板状の金属材料を積層したものが、所要条件に応じて組み合わせて使用される。

【0031】

図３及び図４に示されるように、熱応動素子５は、第１熱膨張率の第１層５１と、第１熱膨張率より高い第２熱膨張率の第２層５２とを有する、いわゆるバイメタルによって構成されている。第１層５１には、例えば、鉄－ニッケル合金をはじめとする、洋白、黄銅、ステンレス鋼などの合金からなる材料が採用される。第２層５２には、例えば、銅－ニッケル－マンガン合金又はニッケル－クロム－鉄合金などの合金からなる材料が採用される。熱応動素子５は、三層以上の積層構造のトリメタル等によって構成されていてもよい。

【0032】

本第１熱応動スイッチ素子１では、熱応動素子５の厚さ方向で、第１層５１は固定接点２１の側に、第２層５２は可動接点４１の側に配されている。すなわち、熱応動素子５の第１層５１は第２方向の側、第２層５２は第１方向の側に配されている。本第１熱応動スイッチ素子１において、熱応動素子５の初期形状は、第１層５１の側に凸となるように形成されている。

【0033】

このような熱応動素子５は、放電回路１００の通常の動作温度において可動片４を可動接点４１が固定接点２１から離隔するオープン状態とし、温度上昇に伴って変形することにより、可動片４を可動接点４１が固定接点２１に接触するクローズ状態へと移行させる。

【0034】

熱応動素子５単体での動作温度は、熱応動素子５を構成する金属の熱膨張率及び厚さ寸法並びに熱応動素子５の曲率等に依存する。従って、これらのパラメーターを適宜変更することにより、所望の動作温度の熱応動素子５を得ることができる。

【0035】

ケース１０を構成するケース本体７及び蓋部材８は、難燃性のポリアミド、耐熱性に優れたポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの熱可塑性樹脂により成形されている。上述した樹脂と同等以上の特性が得られるのであれば、樹脂以外の材料が適用されてもよい。

【0036】

ケース本体７には、可動片４、熱応動素子５などを収容するための内部空間である凹部７３が形成されている。凹部７３は、可動片４を収容するための開口７３ａ，７３ｂ、可動片４及び熱応動素子５を収容するための開口７３ｃ等を有している。なお、ケース本体７に組み込まれた可動片４、熱応動素子５の端縁は、凹部７３の内部に形成されている枠によってそれぞれ当接され、熱応動素子５の変形時に案内される。

【0037】

図２ないし図４に示されるように、ケース本体７は、底壁７５と、熱応動素子５と接触する接触部７６とを有している。接触部７６は、底壁７５から熱応動素子５の側に突出し、熱応動素子５の第１層５１と接触する。すなわち、熱応動素子５は、図２において、接触部７６の上方に載置される。

【0038】

蓋部材８には、カバー片９がインサート成形によって埋め込まれている（図３、４参照）。カバー片９は、上述した銅等を主成分とする金属又はステンレス鋼等の金属をプレス加工することにより板状に形成される。カバー片９は、図３及び図４が示すように、可動片４の第１面と適宜当接し、可動片４の動きを規制すると共に、蓋部材８のひいては筐体としてのケース１０の剛性・強度を高めつつ第１熱応動スイッチ素子１の小型化に貢献する。

【0039】

図２に示されるように、固定接点２１、可動片４及び熱応動素子５等を収容したケース本体７の開口７３ａ、７３ｂ、７３ｃ等を塞ぐように、蓋部材８が、ケース本体７に装着される。ケース本体７と蓋部材８とは、例えば超音波溶着によって接合される。このとき、ケース本体７と蓋部材８とは、それぞれの外縁部の全周にわたって連続的に接合され、ケース１０の気密性が向上する。これにより、収容凹部７３がもたらすケース１０の内部空間は密閉され、固定接点２１、可動片４及び熱応動素子５等の部品がケース１０の外部の雰囲気から遮断され、保護されうる。また、超音波溶着によって、可動片４の当接部４３がケース本体７及び蓋部材８と溶着される。

【0040】

図３は、通常温度における第１熱応動スイッチ素子１の動作を示している。通常温度の熱応動素子５は、図２及び３に示されるように、第２方向の側に凸となる初期形状を維持している。初期形状の熱応動素子５は、第１熱応動スイッチ素子１の長手方向での両端部において突起４４ａ及び４４ｂと当接する。このとき、熱応動素子５は、可動片４の弾性部４４が発生する弾性力より大きい弾性力を発生し、可動片４の先端部の突起４４ｂを第１方向の側に押し上げて、可動片４を可動接点４１が固定接点２１から離隔する遮断状態に維持している。従って、固定片２と可動片４との間の通電に伴うジュール熱は生じないため、熱応動素子５の温度は、第１熱応動スイッチ素子１の周辺の温度を正確に反映した温度となる。

【0041】

図４は、異常温度における第１熱応動スイッチ素子１の動作を示している。第１熱応動スイッチ素子１の周辺温度が過度に上昇すると、作動温度に達した熱応動素子５は第１方向の側に凸となる形状に変形する。熱応動素子５の上記作動温度は、例えば、７０℃～９０℃である。熱応動素子５の変形に伴い熱応動素子５が弾性部４４を押し上げていた力が消滅または著しく減少し、弾性部４４の弾性力によって、可動接点４１が固定接点２１の側に押圧されて固定接点２１に接触する。これにより、可動片４が導通状態に移行する。

【0042】

図５は、図１の放電回路１００の変形例である放電回路１００Ａの回路図である。放電回路１００Ａのうち、以下で説明されてない部分については、上述した放電回路１００の構成が採用されうる。

【0043】

放電回路１００Ａは、第１熱応動スイッチ素子１に対して直列に接続される負荷１１５を含んでいる。負荷１１５は、２次電池セル１１１の外に配される。放電回路１００Ａでは、第１熱応動スイッチ素子１のクローズに伴って負荷１１５によって２次電池セル１１１に蓄えられた電荷の一部が消費される。これにより、２次電池セル１１１の内部での温度上昇がより一層抑制される。

【0044】

放電回路１００Ａにおいて、負荷１１５は、電気エネルギーを光エネルギー、運動エネルギー、音エネルギー及び化学エネルギーのうち少なくとも一つのエネルギーに変換するものが望ましい。電気エネルギーを光エネルギーに変換する負荷１１５の一例としては、ＬＥＤ（発光ダイオード）が挙げられる。電気エネルギーを運動エネルギーに変換する負荷１１５の一例としては、振動モーターが挙げられる。電気エネルギーを音エネルギーに変換する負荷１１５の一例としては、音を出力するスピーカーが挙げられる。負荷１１５が変換した光エネルギー、運動エネルギー及び音エネルギーは、２次電池セル１１１に異常が生じていることをユーザーに知らせる手段として用いることができる。

【0045】

電気エネルギーを化学エネルギーに変換する負荷１１５の一例としては、例えば、電気分解装置等が挙げられる。

【0046】

さらに、負荷１１５として、通電により２次電池セル１１１から熱を移動させるペルチエ素子が適用されていてもよい。このような構成にあっては、２次電池セル１１１の温度上昇がより一層抑制される。

【0047】

図６は、図５の放電回路１００Ａの変形例である放電回路１００Ｂの回路図である。放電回路１００Ｂのうち、以下で説明されてない部分については、上述した放電回路１００、１００Ａの構成が採用されうる。

【0048】

放電回路１００Ｂでは、２次電池セル１１１に対する負荷１１５の距離Ｄ２は、２次電池セル１１１に対する第１熱応動スイッチ素子１の距離Ｄ１よりも大きく構成されている、のが望ましい。これにより、第１熱応動スイッチ素子１が動作する異常時に熱源となる負荷１１５と２次電池セル１１１とが分散して配置されることとなり、２次電池セル１１１の温度上昇が抑制される。

【0049】

放電回路１００Ａ及び放電回路１００Ｂにおいて、負荷１１５は、電気エネルギーを熱エネルギーに変換する抵抗発熱体１１６である、のが望ましい。「抵抗発熱体」とは、電気抵抗を有する導体に電流が流れる際に生ずるジュール熱により、電気エネルギーを熱エネルギーに変換する発熱体である。放電回路１００Ｂの負荷１１５として抵抗発熱体１１６が適用される形態では、異常時に熱源となる抵抗発熱体１１６と２次電池セル１１１とが分散して配置されることとなり、２次電池セル１１１の温度上昇が抑制される。

【0050】

図７は、図５の放電回路１００Ａの別の変形例である放電回路１００Ｃを含む電気回路５００Ｃの回路図である。放電回路１００Ｃのうち、以下で説明されてない部分については、上述した放電回路１００、１００Ａ及び１００Ｂの構成が採用されうる。

【0051】

放電回路１００Ｃは、２次電池セル１１１に対して直列に接続される第２熱応動スイッチ素子１Ｃを含む点で、放電回路１００Ａとは異なる。

【0052】

図８乃至１０は、第２熱応動スイッチ素子１Ｃの構成を示している。第２熱応動スイッチ素子１Ｃのうち、以下で説明されてない部分については、上述した第１熱応動スイッチ素子１の構成が採用されうる。

【0053】

第２熱応動スイッチ素子１Ｃは、固定片２と、可動片４と、熱応動素子５Ｃとを備えている。第１熱膨張率の第１層５１と、第１熱膨張率より高い第２熱膨張率の第２層５２とを有する、いわゆるバイメタルによって構成されている。

【0054】

本第２熱応動スイッチ素子１Ｃでは、熱応動素子５Ｃの厚さ方向で、第１層５１は可動接点４１の側に、第２層５２は固定接点２１の側に配されている。すなわち、第１層５１は第１方向の側、第２層５２は第２方向の側に配されている。本第２熱応動スイッチ素子１Ｃにおいて、熱応動素子５の初期形状は、第１層５１の側に凸となるように形成されている。

【0055】

このような熱応動素子５Ｃは、放電回路１００Ｃの通常の動作温度において可動片４を可動接点４１が固定接点２１に接触するクローズ状態とし、温度上昇に伴って変形することにより、可動片４を可動接点４１が固定接点２１から離隔するオープン状態へと移行させる。

【0056】

図９は、通常の動作状態における第２熱応動スイッチ素子１Ｃの動作を示している。通常の充電又は放電状態においては、熱応動素子５Ｃは逆反り前の初期形状を維持している。弾性部４４によって可動接点４１が固定接点２１の側に押圧されることにより、可動接点４１と固定接点２１とが接触し、第２熱応動スイッチ素子１Ｃの固定片２と可動片４とが導通可能なクローズ状態とされる。

【0057】

図９に示されるように、熱応動素子５は、導通状態の可動片４の突起４４ａ及び突起４４ｂと離隔していてもよい。これにより、可動接点４１と固定接点２１との接触圧力が高められ、両者間の接触抵抗が低減される。

【0058】

図１０は、過充電状態又は異常時などにおける第２熱応動スイッチ素子１Ｃの動作を示している。過充電又は異常により高温状態となると、動作温度に達した熱応動素子５Ｃは逆反りして可動片４の弾性部４４と接触し、弾性部４４が押し上げられて固定接点２１と可動接点４１とが離隔する。このとき、固定接点２１と可動接点４１の間を流れていた電流は遮断される。すなわち、第２熱応動スイッチ素子１Ｃは、２次電池セル１１１の発熱に伴いオープンする。

【0059】

過充電状態を解除し、又は異常状態を解消すると、熱応動素子５は復帰温度に戻り、元の初期形状に復元する。そして、可動片４の弾性部４４の弾性力によって可動接点４１と固定接点２１とは再び接触し、放電回路１００Ｃを含む電気回路５００は遮断状態を解かれ、図９に示される導通状態に復帰する。

【0060】

図１０に示されるオープン状態の第２熱応動スイッチ素子１Ｃによって、２次電池１１０から負荷１２０に供給される放電電流又は給電部１３０から２次電池１１０に供給される充電電流が遮断される。これにより、２次電池１１０の過充電又は過放電から２次電池１１０を保護することが可能となる。

【0061】

第１熱応動スイッチ素子１及び第２熱応動スイッチ素子１Ｃの動作温度は、熱応動素子５、５Ｃの曲率、第１層５１、第２層５２の熱膨張率、厚さ等を変更することにより、調整可能である。

【0062】

第１熱応動スイッチ素子１は、２次電池セル１１１の内部で短絡が生じ、温度が急激に高まって危険な状態にある２次電池セル１１１を保護するために設けられている。これに対して、第２熱応動スイッチ素子１Ｃは、負荷１２０への過放電や給電部１３０からの過充電等の異常が発生したとき、２次電池セル１１１が危険な状態に陥るのを予防するために設けられている。そこで、放電回路１００Ｃにおいては、第２熱応動スイッチ素子１Ｃの動作温度は、第１熱応動スイッチ素子１の動作温度よりも低い、のが望ましい。

【0063】

図１１は、放電回路１００Ｃが温度上昇する際に、第１熱応動スイッチ素子１よりも早く第２熱応動スイッチ素子１Ｃが動作している状態を示している。すなわち、同図は、第１熱応動スイッチ素子１のオープン状態が維持されたまま、第２熱応動スイッチ素子１Ｃがクローズ状態からオープン状態に移行した状態を示している。このような状態は、第２熱応動スイッチ素子１Ｃの動作温度を第１熱応動スイッチ素子１の動作温度よりも低く設定することにより実現される。

【0064】

放電回路１００Ｃでは、第２熱応動スイッチ素子１Ｃの動作温度は、第１熱応動スイッチ素子１の動作温度よりも低く設定されているので、上述した過放電や過充電が発生する前に、第１熱応動スイッチ素子１がクローズ状態に移行して負荷１１５への放電が開始されることが抑制される。

【0065】

図８ないし１０に示されるように、第２熱応動スイッチ素子１Ｃは、固定片２と熱応動素子５とを導通させるＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスター６を含んでいる、のが望ましい。ＰＴＣサーミスター６は、固定片２の支持部２３の上方に配置されている。

【0066】

ＰＴＣサーミスター６は、可動片４が遮断状態にあるとき、固定片２と可動片４とを導通させる。ＰＴＣサーミスター６は、固定片２と熱応動素子５との間に配設されている。熱応動素子５の逆反り動作により固定片２と可動片４との通電が遮断されたとき、ＰＴＣサーミスター６に流れる電流が増大する。ＰＴＣサーミスター６は、温度上昇と共に抵抗値が増大して電流を制限する正特性サーミスターであれば、作動電流、作動電圧、作動温度、復帰温度などの必要に応じて種類を選択でき、その材料及び形状はこれらの諸特性を損なわない限り特に限定されるものではない。本実施形態では、チタニウム酸バリウム、チタニウム酸ストロンチウム又はチタニウム酸カルシウムを含むセラミック焼結体が用いられる。セラミック焼結体の他、ポリマーにカーボン等の導電性粒子を含有させたいわゆるポリマーＰＴＣを用いてもよい。

【0067】

図１０に示される遮断状態にある第２熱応動スイッチ素子１Ｃにおいて、熱応動素子５は、可動片４と接触して、僅かな漏れ電流が熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６を通して流れることとなる。すなわち、ＰＴＣサーミスター６は、可動片４を遮断状態に移行させている熱応動素子５を介して、固定片２と可動片４とを導通させる。ＰＴＣサーミスター６は、このような漏れ電流の流れる限り発熱を続け、熱応動素子５を逆反り状態に維持させつつ抵抗値を激増させるので、電流は固定接点２１と可動接点４１の間の経路を流れず、上述の僅かな漏れ電流のみが存在する（自己保持回路を構成する）。この漏れ電流は電気回路の機能の一部に充てることができる。

【0068】

一方、２次電池セル１１１が危険にさらされていない通常の状態において、第１熱応動スイッチ素子１はオープン状態を維持している。従って、図２ないし４に示されるように、第１熱応動スイッチ素子１は、ＰＴＣサーミスターを含まない、のが望ましい。これにより、２次電池セル１１１が通常の状態において、負荷１１５への放電により、２次電池セル１１１の電力が無駄に消費されることが抑制される。

【0069】

以上、本発明の放電回路１００等が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。すなわち、本発明の放電回路１００等は、少なくとも、２次電池セル１１１に対して並列に接続される第１熱応動スイッチ素子１を含み、第１熱応動スイッチ素子１は、２次電池セル１１１の発熱に伴いクローズする、ように構成されていればよい。

【0070】

［付記］
本発明は以下の態様を含む。

【0071】

［本発明１］
２次電池セルに対して並列に接続される第１熱応動スイッチ素子を含み、
前記第１熱応動スイッチ素子は、前記２次電池セルの発熱に伴いクローズする、
放電回路。
［本発明２］
前記第１熱応動スイッチ素子は、
固定接点を有する固定片と、
可動接点を有し、弾性変形することにより前記可動接点を前記固定接点に接触可能に配された可動片と、
温度上昇に伴って変形することにより該可動片を前記可動接点が前記固定接点から離隔するオープン状態から前記可動接点が前記固定接点に接触するクローズ状態へと移行させる熱応動素子とを備える、本発明１に記載の放電回路。
［本発明３］
前記第１熱応動スイッチ素子に対して直列に接続される負荷を含む、本発明１に記載の放電回路。
［本発明４］
前記負荷は、電気エネルギーを光エネルギー、運動エネルギー、音エネルギー及び化学エネルギーのうち少なくとも一つのエネルギーに変換する、本発明３に記載の放電回路。
［本発明５］
前記２次電池セルに対する前記負荷の距離は、前記２次電池セルに対する前記第１熱応動スイッチ素子の距離よりも大きい、本発明３に記載の放電回路。
［本発明６］
前記負荷は、電気エネルギーを熱エネルギーに変換する抵抗発熱体である、本発明５に記載の放電回路。
［本発明７］
前記２次電池セルに対して直列に接続される第２熱応動スイッチ素子を含み、
前記第２熱応動スイッチ素子は、前記２次電池セルの発熱に伴いオープンする、本発明１に記載の放電回路。
［本発明８］
前記第２熱応動スイッチ素子の動作温度は、前記第１熱応動スイッチ素子の動作温度よりも低い、本発明７に記載の放電回路。
［本発明９］
前記第２熱応動スイッチ素子は、前記固定片と可動片とを導通させる正特性サーミスターを含み、前記第１熱応動スイッチ素子は、正特性サーミスターを含まない、本発明７または８に記載の放電回路。

【符号の説明】

【0072】

１ ：第１熱応動スイッチ素子
１ ：熱応動スイッチ素子
１Ｃ ：第２熱応動スイッチ素子
２ ：固定片
４ ：可動片
５ ：熱応動素子
５Ｃ ：熱応動素子
６ ：サーミスター
２１ ：固定接点
４１ ：可動接点
１００ ：放電回路
１００Ａ ：放電回路
１００Ｂ ：放電回路
１００Ｃ ：放電回路
１１０ ：２次電池
１１１ ：２次電池セル
１１５ ：負荷
１１６ ：抵抗発熱体
１２０ ：負荷
Ｄ１ ：距離
Ｄ２ ：距離

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】