JP2000014020A - Safety device, battery pack and electronic equipment - Google Patents
Safety device, battery pack and electronic equipmentInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は二次電池の過充電を
防止する安全装置、電池パック及び電子機器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a safety device, a battery pack, and an electronic device for preventing a secondary battery from being overcharged.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年の電子携帯機器の急速な普及に伴
い、その電源となる電池はますます重要な位置づけにな
ってきている。特に、充電と放電とを繰り返し使用でき
る二次電池は、現在主要な電子機器(例えば、ノートパ
ソコンや携帯電話やビデオムービー等)の電源として広
く普及している。2. Description of the Related Art With the rapid spread of electronic portable devices in recent years, batteries serving as power sources have become increasingly important. In particular, secondary batteries that can be repeatedly used for charging and discharging are now widely used as power supplies for main electronic devices (for example, notebook computers, mobile phones, video movies, and the like).
【0003】このような二次電池を電源として使用する
場合には、二次電池の過充電及び過放電を防止する必要
があり、一般的には二次電池パック内に安全装置が内蔵
され電池を保護している。具体的な保護動作としては、
過充電、過放電、過電流保護動作があげられる。近年の
リチウムイオン二次電池の台頭等の要因もあり、過充電
については特に二重に保護をかけている安全装置も多く
なっている。When such a secondary battery is used as a power source, it is necessary to prevent the secondary battery from being overcharged and overdischarged. In general, a safety device is built in the secondary battery pack and the battery is used. Is protected. Specific protection actions include:
Overcharge, overdischarge, and overcurrent protection operations are included. Due to the rise of lithium-ion secondary batteries in recent years and the like, the number of safety devices that provide double protection especially for overcharge is increasing.
【0004】例えば、特開平8−116627号公報に
よれば、二次電池の過充電に対し、第1の制御手段と第
2の制御手段とを併せ持つバッテリパックの安全装置が
提案されている。図2はこの従来例のバッテリパックの
ブロック図を示したものであり、以下に従来例のバッテ
リパックに内蔵される安全装置について簡単に説明す
る。For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-116627 proposes a safety device for a battery pack having both first control means and second control means for overcharging a secondary battery. FIG. 2 is a block diagram of the conventional battery pack. A safety device incorporated in the conventional battery pack will be briefly described below.
【0005】二次電池4に流れる充電電流をスイッチン
グするスイッチング回路24と、二次電池4の電池電圧
を検出し、その検出結果に対応してスイッチング回路2
4を制御する第1の制御回路20と、充電電流を遮断す
る非復帰の遮断回路25と、二次電池4の電池電圧を検
出し、その検出結果に対応して、遮断手段25に充電電
流を遮断させる第2の制御回路21とからなる構成によ
るバッテリパック6の安全装置5において、第1の制御
回路20は二次電池4の電池電圧が第1の規定電圧と等
しくなってからあるいは超えてから所定の時間が経過す
るとスイッチング回路24に対し、充電電流を遮断する
信号を出力する機能(一重目の安全装置)を有する。そ
の他に、第2の制御回路21に対し、所定の時間と所定
時間経過後の所定期間の間は動作禁止の信号を出力す
る。A switching circuit 24 for switching a charging current flowing through the secondary battery 4 and a battery voltage of the secondary battery 4 are detected.
A first control circuit 20 for controlling the battery 4, a non-recovery shutoff circuit 25 for interrupting the charging current, and a battery voltage of the secondary battery 4 are detected. In the safety device 5 of the battery pack 6 having the configuration including the second control circuit 21 for shutting off the voltage, the first control circuit 20 determines whether or not the battery voltage of the secondary battery 4 becomes equal to or exceeds the first specified voltage. After a predetermined period of time has elapsed, the switching circuit 24 has a function of outputting a signal for interrupting the charging current (first safety device). In addition, it outputs an operation prohibition signal to the second control circuit 21 for a predetermined time and a predetermined period after the lapse of the predetermined time.
【0006】第2の制御回路21は過充電の二重目の安
全装置であり、第1の規定電圧よりも高い第2の規定電
圧を検出し、第1の制御回路20の動作が異常であると
判定した場合に、充電経路に位置する非復帰の遮断回路
25に対し信号を出力し、充電経路を遮断することで充
電を停止し過充電を防ぐ方法がとられている。この場
合、充電経路と放電経路に同じ端子が使われるならば、
充電経路が遮断されるということはすなわち放電経路を
も遮断するということである。つまり、二重目の安全装
置が動作した場合、充放電経路が遮断する方法が従来例
ではとられている。The second control circuit 21 is a second safety device for overcharging, detects a second specified voltage higher than the first specified voltage, and detects an abnormal operation of the first control circuit 20. When it is determined that there is, a signal is output to the non-returning shutoff circuit 25 located on the charging path, and the charging path is cut off to stop charging and prevent overcharging. In this case, if the same terminal is used for the charge path and the discharge path,
That the charging path is interrupted means that the discharging path is also interrupted. In other words, the conventional example employs a method in which the charging / discharging path is cut off when the second safety device operates.
【0007】また、最終の充電停止手段である二重目の
安全装置が一重目の安全装置よりも先に動作しないよう
に、第1の規定電圧より高く、且つ前記所定の時間だけ
充電電流を強制的に流すため、電池の内部抵抗による電
圧降下分を上乗せした電圧値よりも高く、第2の規定電
圧を設定する必要がある。しかし、そのような設定値に
すると第2の規定電圧が高くなりすぎ、電池は更に過充
電になってしまうので、従来例では第1の制御回路20
は検出時に第2の制御回路21に対し動作禁止の信号を
出力する。また、第2の制御回路21は第1の制御回路
20の動作が異常であると判定した場合のみ動作する方
法がとられている。[0007] In addition, the charging current is higher than the first specified voltage and the charging current is kept for the predetermined time so that the second safety device as the final charging stop means does not operate earlier than the first safety device. To force the flow, it is necessary to set the second specified voltage higher than the voltage value obtained by adding the voltage drop due to the internal resistance of the battery. However, with such a set value, the second specified voltage becomes too high, and the battery is further overcharged.
Outputs an operation prohibition signal to the second control circuit 21 upon detection. The second control circuit 21 operates only when it is determined that the operation of the first control circuit 20 is abnormal.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術では、充放電経路に位置する遮断回路に非
復帰の遮断回路(例えばヒューズ等)を用いているの
で、二重目の安全装置である第2の制御回路が動作する
と、充電はもちろんのこと放電も永久に不可能となる。
このことは、二重目の安全装置が動作する第2の制御回
路が有する第2の規定値まで過充電にされた二次電池を
放電できずにそのまま放置することになり、安全上好ま
しいものではない。However, in the above-mentioned prior art, a non-recovery shutoff circuit (for example, a fuse or the like) is used for the shutoff circuit located in the charging / discharging path. When a certain second control circuit operates, not only charging but also discharging are permanently disabled.
This means that the secondary battery overcharged to the second specified value of the second control circuit in which the second safety device operates cannot be discharged and is left as it is, which is preferable for safety. is not.
【0009】また、電池パックが例えばノートパソコン
の電源として使われる場合、ノートパソコンのシステム
としてACアダプターが接続されている際は、電子機器
への電源供給と電池パックへの充電が行われるが、仮に
電池パックが二重目の安全装置が動作して充放電経路が
遮断されていたとしてもノートパソコンはACアダプタ
ーからの電源供給を受けているため、使用者は電池パッ
クの異常状態に気づかない。When a battery pack is used as a power source of a notebook personal computer, for example, when an AC adapter is connected as a notebook personal computer system, power is supplied to electronic devices and the battery pack is charged. Even if the second safety device of the battery pack operates and the charging / discharging path is interrupted, the user does not notice the abnormal state of the battery pack because the notebook computer receives the power supply from the AC adapter. .
【0010】更に、上記のような使用環境の中、使用者
がACアダプターを抜いた場合、電子機器への電源供給
は通常であれば電池パックからの供給となるが、電池パ
ックは充放電経路を遮断されているので電源供給をでき
ない。従って、ノートパソコンは突然動作できなくな
り、データの喪失やシステムの破損を招く恐れがあると
いう課題がある。[0010] Further, when the user disconnects the AC adapter in the above-mentioned use environment, the power supply to the electronic equipment is normally supplied from the battery pack, but the battery pack is supplied through the charge / discharge path. Cannot be supplied because the power supply is shut off. Therefore, there is a problem that the notebook personal computer cannot operate suddenly, which may cause data loss or system damage.
【0011】また、最終の充電停止手段である二重目の
安全装置が一重目の安全装置よりも先に動作しないよう
に、第1の制御回路と第2の制御回路とで信号を送受信
しているが、第2の制御回路への信号線に外来ノイズが
注入された場合や、第1の制御回路の故障により動作禁
止の信号が出力され続けた場合、二重目の安全装置が必
要でないときに動作したり、動作しなければならないと
きに動作しないといったことがおきる恐れがある。即
ち、各回路が全く独立していないので、例えば、第1の
制御回路の故障で第2の制御回路が誤動作したり、ある
いは、動作しなかったり、一重目の安全装置の故障の影
響を受けることで、全体として二重の保護とならず、安
全を保てない可能性がある。Also, signals are transmitted and received between the first control circuit and the second control circuit so that the second safety device as the final charging stop means does not operate before the first safety device. However, if extraneous noise is injected into the signal line to the second control circuit, or if the operation prohibition signal continues to be output due to the failure of the first control circuit, a second safety device is required. There is a danger that it will operate when it is not, or will not operate when it must. That is, since the circuits are not completely independent, for example, the second control circuit malfunctions or does not operate due to the failure of the first control circuit, or is affected by the failure of the first safety device. As a result, double protection may not be provided as a whole, and security may not be maintained.
【0012】本発明の安全装置、電池パック及び電子機
器は上記課題を解決し、更なる安全性の向上を目的とす
る。A safety device, a battery pack, and an electronic device according to the present invention solve the above-mentioned problems, and aim to further improve safety.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、第1の電池電圧検出手段、スイッチ制御回
路、充電経路遮断スイッチによる第1の異常検出手段と
は別に、電池電圧の異常を検出し、異常情報を外部に接
続された電子機器に知らせる第2の異常検出手段とを備
えたものであり、第2の異常検出手段として、電池電圧
検出手段と異常信号制御回路やヒステリシス検出手段を
用いる安全装置、電池パック及び電子機器を提供するも
のである。In order to achieve the above object, the present invention provides a battery voltage detecting device, a switch control circuit and a charging path cutoff switch. A second abnormality detecting means for detecting an abnormality and informing the externally connected electronic equipment of the abnormality information, wherein the second abnormality detecting means includes a battery voltage detecting means, an abnormal signal control circuit and a hysteresis. An object of the present invention is to provide a safety device, a battery pack, and an electronic device using a detection unit.
【0014】これにより電子機器による充電(例えばノ
ートパソコンのACアダプターによる充電)がなされて
いて、二次電池パック内で二重目の安全装置が動作した
場合、電子機器へ電池パック異常信号を出力することで
電子機器の表示手段等を介して使用者は電池パックの異
常に気づくことができる。また二重目の安全装置が動作
しても放電が可能であるため、電池を放電することによ
り過充電状態で放置されるのではなく通常状態に回復さ
せることができる。更なる効果として、例えばノートパ
ソコンの電源として使用されていて使用者がACアダプ
ターを抜いた場合や、瞬停が起こった場合にも、電池パ
ックからの電源供給が可能であり、且つこの電池パック
異常信号を利用して電子機器はその動作上最適な処理を
行い、データを破壊せずに電子機器を終了等させること
ができる。In this way, when charging is performed by the electronic device (for example, charging by the AC adapter of a notebook computer) and the second safety device operates in the secondary battery pack, a battery pack abnormality signal is output to the electronic device. By doing so, the user can notice abnormality of the battery pack via the display means of the electronic device. Further, since the discharge is possible even when the second safety device operates, the battery can be restored to the normal state instead of being left in an overcharged state by discharging the battery. As a further effect, for example, even when the power supply is used as a power supply for a notebook computer and the user disconnects the AC adapter or when a momentary power failure occurs, power can be supplied from the battery pack. Using the abnormal signal, the electronic device can perform optimal processing in its operation, and can terminate the electronic device without destroying data.
【0015】また第1の異常検出手段と第2の異常検出
手段とが互いに独立した入力としておくことによりどち
らかの異常検出手段が故障していても、他方の異常検出
手段に悪影響を及ぼすことはなく、それぞれの持つ役割
を実現でき、全体として安全性を保つことができる。Further, since the first abnormality detection means and the second abnormality detection means have independent inputs, even if one of the abnormality detection means has a failure, the other abnormality detection means is adversely affected. However, each role can be realized and security can be maintained as a whole.
【0016】また異常検出手段からの異常信号が一旦出
力を始めると出力し続ける構成とすると、電子機器から
本異常電池パックをはずした後も電池パック異常信号を
出力し続けているので、本異常電池パックが電子機器あ
るいは充電器に再装着または別の電子機器に装着されて
も異常であることが認識できる。If the abnormal signal from the abnormality detecting means is continuously output once it starts to be output, the abnormal battery signal is continuously output even after the abnormal battery pack is removed from the electronic device. Even if the battery pack is re-attached to the electronic device or the charger or attached to another electronic device, it can be recognized that the battery pack is abnormal.
【0017】さらに、電子機器は安全装置からの異常情
報を受けて、電池パックの充電を中止することで、電池
パックの安全を保つことができる。Furthermore, the electronic device can receive the abnormality information from the safety device and stop charging the battery pack, thereby maintaining the safety of the battery pack.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】次に図面を参照しつつ本発明によ
る二次電池パックの実施の形態を説明する。図1は、本
発明による二次電池パックの一実施例であり、電池パッ
ク正極端子17と電池パック負極端子18と異常信号通
知端子19等の端子群16を有し、二次電池1と安全装
置2とを内蔵する二次電池パック3であり、ノートパソ
コンやビデオムービー等の電子機器に装着され電源供給
を行う。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an embodiment of a secondary battery pack according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of a secondary battery pack according to the present invention, which has a terminal group 16 such as a battery pack positive terminal 17, a battery pack negative terminal 18, and an abnormal signal notification terminal 19. A secondary battery pack 3 incorporating the device 2 and mounted on an electronic device such as a notebook computer or a video movie to supply power.
【0019】また、充電時には端子群16が充電器等の
電子機器に装着されることで充電電流の供給を受け、二
次電池1に充電がなされる。Further, at the time of charging, the terminal group 16 is attached to an electronic device such as a charger, so that a charging current is supplied and the secondary battery 1 is charged.
【0020】次に、本発明の一実施例の二次電池パック
3に内蔵される安全装置2について説明する。具体的に
は、安全装置2は、電池電圧を監視する第1、第2、第
3の電池電圧検出手段10,11,12と、スイッチ制御
回路13と、充電経路遮断スイッチ14と、異常信号制
御回路15とにより構成されている。なお、第1、第
2、第3の電池電圧検出手段10,11,12は電圧監視
回路や比較回路や出力ドライブ回路等により構成されて
おり、異常信号制御回路15は記憶回路やレベルシフト
回路や出力ドライブ回路等により構成されている。Next, the safety device 2 built in the secondary battery pack 3 according to one embodiment of the present invention will be described. Specifically, the safety device 2 includes first, second, and third battery voltage detecting means 10, 11, and 12 for monitoring battery voltage, a switch control circuit 13, a charging path cutoff switch 14, an abnormality signal And a control circuit 15. The first, second, and third battery voltage detecting means 10, 11, and 12 are configured by a voltage monitoring circuit, a comparing circuit, an output drive circuit, and the like, and the abnormal signal control circuit 15 includes a storage circuit and a level shift circuit. And an output drive circuit.
【0021】第1の電池電圧検出手段10は、二次電池
1の正極端子及び負極端子と並列に接続され、二次電池
1の端子電圧を検出し、その検出結果に基づいてスイッ
チ制御回路13に信号出力及び信号出力の停止を行う。The first battery voltage detecting means 10 is connected in parallel with the positive terminal and the negative terminal of the secondary battery 1, detects the terminal voltage of the secondary battery 1, and based on the detection result, the switch control circuit 13 Then, the signal output and the signal output are stopped.
【0022】第2の電池電圧検出手段11は、第1の電
池電圧検出手段10と同様に二次電池1の正極端子及び
負極端子と並列に接続され、二次電池1の端子電圧を検
出し、その検出結果に基づいて異常信号制御回路15に
信号出力及び信号出力の停止を行う。そして、第3の電
池電圧検出手段12は、第1・第2の電池電圧検出手段
10・11と同様に二次電池1の正極端子及び負極端子
と並列に接続され、二次電池1の端子電圧を検出し、そ
の検出結果に基づいて異常信号制御回路15に信号出力
及び信号出力の停止を行う。The second battery voltage detecting means 11 is connected in parallel with the positive terminal and the negative terminal of the secondary battery 1 like the first battery voltage detecting means 10, and detects the terminal voltage of the secondary battery 1. The signal output to the abnormal signal control circuit 15 and the stop of the signal output are performed based on the detection result. The third battery voltage detecting means 12 is connected in parallel with the positive terminal and the negative terminal of the secondary battery 1 like the first and second battery voltage detecting means 10 and 11, and the terminal of the secondary battery 1 The voltage is detected, and a signal output to the abnormal signal control circuit 15 and a stop of the signal output are performed based on the detection result.
【0023】スイッチ制御回路13は、第1の電池電圧
検出手段10の出力信号を入力とし、それに基づく信号
出力及び信号出力の停止を行う信号伝達回路であり、例
えば、充電禁止ならば充電経路遮断スイッチ14に対し
充電経路を遮断する信号を出力し、充電可能ならば充電
経路遮断スイッチ14に対し充電経路の導通をとる信号
を出力する。The switch control circuit 13 is a signal transmission circuit which receives an output signal of the first battery voltage detecting means 10 and outputs a signal based on the input signal and stops the signal output. A signal for cutting off the charging path is output to the switch 14, and if charging is possible, a signal for turning on the charging path is output to the charging path cutoff switch 14.
【0024】充電経路遮断スイッチ14は、電界効果ト
ランジスタ(FET)にて形成された半導体スイッチで
あり、通常導通状態となっている。スイッチ制御回路1
3からの信号出力が入力されると充電経路を遮断する。The charge path cutoff switch 14 is a semiconductor switch formed of a field effect transistor (FET), and is normally in a conductive state. Switch control circuit 1
When the signal output from 3 is input, the charging path is cut off.
【0025】異常信号制御回路15は、第2の電池電圧
検出手段11と、第3の電池電圧検出手段12のそれぞ
れの信号出力を入力とする2入力記憶回路(ラッチ回
路)であり、第2の電池電圧検出手段11よりの信号出
力が入力されると、異常信号通知端子19に対し信号出
力し、本電池パックが異常であることを電子機器へ通知
する。その後、第2の電池電圧検出手段11よりの信号
出力が停止しても、異常信号通知端子19に対し信号出
力を続け、本電池パックが異常であることを引き続き通
知している。そして、二次電池1の電池電圧が規定値を
下回ったことを知らせる第3の電池電圧検出手段12よ
りの信号出力が入力されると、異常信号通知端子19に
対し信号出力を停止する機能を有する。ここで、第3の
電池電圧検出手段12からの信号出力がなされる規定値
を、実際には得られることのない低い値に設定しておく
こともできる。これは、例えば二次電池1としてリチウ
ムイオン二次電池を用いている場合に、規定値を2.4
0Vと設定するものである。すると、この値になる前に
電子機器(充電器を含む)により過放電が検知されてシ
ャットダウンされるので、そこまで低下することがほと
んどありえない値とすることを意味する。これにより、
異常信号制御回路15を2入力必要であるが簡素な構成
であるフリップフロップで構成しつつ、二重目の保護が
一度働いた二次電池1は危険性が高いとして使用不能と
することが可能となる。The abnormal signal control circuit 15 is a two-input storage circuit (latch circuit) which receives the respective signal outputs of the second battery voltage detecting means 11 and the third battery voltage detecting means 12 as inputs. When the signal output from the battery voltage detecting means 11 is input, a signal is output to the abnormal signal notification terminal 19 to notify the electronic device that the battery pack is abnormal. After that, even if the signal output from the second battery voltage detecting means 11 is stopped, the signal output is continued to the abnormal signal notification terminal 19 to continuously notify that the present battery pack is abnormal. When a signal output from the third battery voltage detecting means 12 is input to notify that the battery voltage of the secondary battery 1 has fallen below the specified value, a function of stopping the signal output to the abnormal signal notification terminal 19 is provided. Have. Here, the specified value at which the signal is output from the third battery voltage detecting means 12 may be set to a low value that is not actually obtained. For example, when a lithium ion secondary battery is used as the secondary battery 1, the specified value is set to 2.4.
It is set to 0V. Then, since the overdischarge is detected and shut down by the electronic device (including the charger) before reaching this value, it means that the value is hardly reduced to that value. This allows
Although the abnormality signal control circuit 15 requires two inputs but is configured by a flip-flop having a simple configuration, the secondary battery 1 once protected by the second protection can be disabled because of high danger. Becomes
【0026】上記のような構成において、更に具体的に
するため本発明の一実施例の動作を図1と図3の数値を
含めた説明で下記に述べる。例えば、リチウムイオン二
次電池の充電において、通常ならば充電制御電圧4.2
V(これから下記する電圧値は単電池あたりの電圧値)
にて充電が終了するが、何らかの不具合により充電が終
了することなく進行し、電池電圧が4.25V以上にな
ると第1の電池電圧検出手段10は過充電を検出し、信
号aを出力する(時間イ)。出力された信号aはスイッ
チ制御回路13を介し、充電経路遮断スイッチ14に入
力され充電経路を遮断し充電を禁止する(一重目の安全
装置)。In the above-described configuration, the operation of the embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. For example, in charging a lithium ion secondary battery, a charge control voltage of 4.2
V (the voltage value described below is the voltage value per unit cell)
, The charging proceeds without any termination due to some trouble, and when the battery voltage becomes 4.25 V or more, the first battery voltage detecting means 10 detects overcharge and outputs a signal a ( Time a). The output signal a is input to the charging path cutoff switch 14 via the switch control circuit 13 to cut off the charging path and prohibit charging (first safety device).
【0027】しかし、更に何らかの不具合により、例え
ば、第1の電池電圧検出手段10あるいはスイッチ制御
回路13あるいは充電経路遮断スイッチ14等の破壊、
あるいはそれらを結線する制御線の断線が生じている場
合、充電が終了することなく継続され電池電圧は更に上
昇し過充電状態となる。However, further failures such as breakage of the first battery voltage detecting means 10, the switch control circuit 13, the charging path cutoff switch 14, etc.
Alternatively, when the control lines connecting them are broken, charging is continued without ending and the battery voltage further rises to an overcharged state.
【0028】電池電圧が4.35V以上になると二重目
の安全装置である第2の電池電圧検出手段11は過充電
を検出し、信号bを出力する(時間ロ)。出力された信
号bは異常信号制御回路15に入力される。When the battery voltage becomes 4.35 V or more, the second battery voltage detecting means 11, which is a second safety device, detects overcharge and outputs a signal b (time b). The output signal b is input to the abnormal signal control circuit 15.
【0029】異常信号制御回路15は第2の電池電圧検
出手段11よりの信号bを受けて異常信号通知端子19
に異常信号dを出力し、異常信号通知端子19を通じ、
充電器やPC等の電子機器へ本電池パックが異常である
ことを通知する。充電器及びPC等はこの信号dを受け
て充電電流を停止する。The abnormal signal control circuit 15 receives the signal b from the second battery voltage detecting means 11 and receives an abnormal signal notification terminal 19.
An abnormal signal d is output to the
The electronic device such as a charger and a PC is notified that the battery pack is abnormal. The charger, the PC, and the like stop the charging current in response to the signal d.
【0030】このようにして、充電が終了しない異常な
電池パックに対して、電子機器とのシステムとして充電
を停止し、電池の過充電を防ぐことができる。In this way, charging of an abnormal battery pack whose charging is not completed can be stopped as a system with the electronic device, and overcharging of the battery can be prevented.
【0031】即ち、二次電池1の過充電に対して第1の
電池電圧検出手段10と第2の電池電圧検出手段11と
で電池電圧を監視することで、従来例と同様に二重の保
護をかけているが、二重目の保護を一重目の保護と独立
機構とすることで、故障等に対する信頼性が増し、また
二重目の保護機能を電池パック単体で処理せずに電子機
器に情報を送ることで、充電器であれば充電を停止させ
る、またPCであれば放電は可能だが充電は停止させつ
つ異常情報を表示して使用者に知らせる、等の一連の充
放電システムとしての最適な安全制御を行うことができ
る。That is, the battery voltage is monitored by the first battery voltage detecting means 10 and the second battery voltage detecting means 11 with respect to the overcharge of the secondary battery 1, so that the double Although protection is applied, the reliability of failures is increased by making the second protection independent of the first protection, and the second protection function is not processed by the battery pack itself. A series of charging / discharging systems that send information to the device to stop charging in the case of a charger, and to display information about abnormalities to the user while stopping charging while the PC is capable of discharging but stopping charging. Optimum safety control can be performed.
【0032】また一般的に過充電保護用として用いられ
る第1の電池電圧検出手段10及び第2の電池電圧検出
手段11のような電圧検出手段は信号出力する検出値
(過充電検出値)と信号出力を停止する検出値(過充電
解除検出値)との間にヒステリシスを有しているものが
多く、また、そのヒステリシスは30mV程度であるた
め、充電電流の停止あるいは短時間の放電で過充電検出
を解除してしまう。つまり、信号出力を停止することで
第1の電池電圧検出手段10及び第2の電池電圧検出手
段11は通常の動作に復帰する。The voltage detecting means such as the first battery voltage detecting means 10 and the second battery voltage detecting means 11, which are generally used for overcharge protection, detect a signal output value (overcharge detection value). In many cases, there is a hysteresis between the detection value for stopping the signal output (the overcharge release detection value) and the hysteresis is about 30 mV. Charge detection is canceled. That is, by stopping the signal output, the first battery voltage detecting means 10 and the second battery voltage detecting means 11 return to the normal operation.
【0033】しかし、本発明の一実施の二次電池パック
では、電池電圧が過充電解除検出値に低下し、第2の電
池電圧検出手段11の出力信号bが停止しても、異常信
号制御回路15のラッチ機能により異常信号通知端子1
9へ信号dを出力し続けることで本電池パックが異常で
あることを通知し続けることができる(時間ハ)。However, in the secondary battery pack according to one embodiment of the present invention, even if the battery voltage drops to the overcharge release detection value and the output signal b of the second battery voltage detection means 11 stops, the abnormal signal control is performed. Abnormal signal notification terminal 1 by latch function of circuit 15
By continuously outputting the signal d to 9, it is possible to continue to notify that the battery pack is abnormal (time c).
【0034】異常信号制御回路15は、第3の電池電圧
検出手段12の出力信号cが入力されると異常信号dの
出力を停止するが(時間ニ)、第3の電池電圧検出手段
12の規定値を電子機器のシャットダウン電圧より低い
電圧に設定することで、異常信号制御回路15は半永久
的に異常信号dを出力し続けさせることもできる。The abnormal signal control circuit 15 stops outputting the abnormal signal d when the output signal c of the third battery voltage detecting means 12 is inputted (time d). By setting the specified value to a voltage lower than the shutdown voltage of the electronic device, the abnormal signal control circuit 15 can also continue to output the abnormal signal d semipermanently.
【0035】また、図4は検出と解除にヒステリシスを
有する第1の電池電圧検出手段10及び第2の電池電圧
検出手段11に規定電圧以上の入力が印可されたとき
の、検出してから信号出力するまでの時間的な関係と、
電池パックから出力される異常信号出力と充電電流を示
した図である。FIG. 4 shows a signal after detection when an input of a prescribed voltage or more is applied to the first battery voltage detecting means 10 and the second battery voltage detecting means 11 having hysteresis in detection and release. The time relationship until output,
FIG. 4 is a diagram illustrating an abnormal signal output and a charging current output from a battery pack.
【0036】第1の電池電圧検出手段10と第2の電池
電圧検出手段11の入力として、図4のように充電電流
を印可した際に、第1の規定電圧以上且つ第2の規定電
圧以上となるような電池電圧が入力されたとき、(A)
の一重目の安全装置が正常な場合は、第1の規定時間経
過後に第1の電池電圧検出手段10が信号aを出力し、
上述したように充電経路遮断スイッチ14により充電電
流を遮断する。When a charging current is applied as an input to the first battery voltage detecting means 10 and the second battery voltage detecting means 11 as shown in FIG. 4, it is equal to or higher than the first specified voltage and equal to or higher than the second specified voltage. When a battery voltage is input such that
If the first safety device is normal, the first battery voltage detecting means 10 outputs a signal a after the first specified time has elapsed,
As described above, the charging current is cut off by the charging path cutoff switch 14.
【0037】図4(b)に示す一重目の安全装置が故障
していた場合は、第2の規定時間経過後に第2の電池電
圧検出手段11が信号bを出力し、上述したように電池
パックが異常信号dを通知することで、電子機器が充電
電流を停止する。If the first safety device shown in FIG. 4B is out of order, the second battery voltage detecting means 11 outputs a signal b after the lapse of the second specified time, and the battery When the pack notifies the abnormality signal d, the electronic device stops charging current.
【0038】ここで、図4(a)のように一重目の安全
装置が正常な場合、第1の電池電圧検出手段10が有す
る第1の規定時間は、第2の電池電圧検出手段11が有
する第2の規定時間よりも短いので、必ず第1の電池電
圧検出手段10が先に信号出力する。つまり、第2の規
定時間を第1の規定時間よりも長くすることで、必ず一
重目の安全装置を二重目の安全装置より先に動作させる
ことができる。このことで、二重目の安全装置が一重目
の安全装置より先に動作すること(誤動作)を防ぐこと
ができ、一重目の安全装置が動作しない場合のみ、最終
の充電停止手段である二重目の安全装置を動作させるよ
うにすることができる。Here, when the first safety device is normal as shown in FIG. 4A, the first specified time of the first battery voltage detecting means 10 is equal to the second battery voltage detecting means 11. Since it is shorter than the second specified time, the first battery voltage detecting means 10 always outputs a signal first. That is, by setting the second specified time longer than the first specified time, the first safety device can always be operated before the second safety device. This can prevent the second safety device from operating prior to the first safety device (malfunction), and only when the first safety device does not operate, can the second safety device be the final charging stop means. The heavy safety device can be activated.
【0039】なお、上述してきた実施例では電池パック
3を主にノートパソコンに搭載した場合を例に挙げて説
明したが、本発明では他の電子機器に搭載することもも
ちろん可能である。また、上記実施例ではリチウムイオ
ン二次電池を用いた場合を主に説明したが、本発明では
ニッケル水素蓄電池やリチウムポリマー二次電池等の他
の二次電池を用いてもよく、その際の第1の規定電圧及
び第2の規定電圧及び第3の規定電圧の規定値はそれぞ
れの電池の特性に応じて変えれば良いことはいうまでも
ない。更に、上記実施例ではスイッチ素子として電界効
果トランジスタを用いた場合を例に挙げて説明したが、
本発明では他の電子スイッチを用いてもよい。In the above-described embodiment, the case where the battery pack 3 is mainly mounted on a notebook personal computer has been described as an example. However, the present invention can of course be mounted on other electronic devices. In the above embodiment, the case where a lithium ion secondary battery is used is mainly described.However, in the present invention, another secondary battery such as a nickel hydride storage battery or a lithium polymer secondary battery may be used. It goes without saying that the specified values of the first specified voltage, the second specified voltage, and the third specified voltage may be changed according to the characteristics of each battery. Furthermore, in the above embodiment, the case where the field effect transistor is used as the switch element has been described as an example.
Other electronic switches may be used in the present invention.
【0040】また、上記実施例では1つの二次電池1を
用いた場合を例に挙げて説明したが本発明では図5に示
すように複数の電池を直列接続した場合にももちろん適
用することができる。更に、上記実施例では、充電経路
遮断スイッチ14を電池パック負極端子18側に配置し
たが、本発明では図6に示すように電池パック正極端子
17側に配置してもよい。In the above embodiment, the case where one secondary battery 1 is used has been described as an example. However, the present invention can be applied to the case where a plurality of batteries are connected in series as shown in FIG. Can be. Further, in the above embodiment, the charge path cutoff switch 14 is disposed on the battery pack negative terminal 18 side, but may be disposed on the battery pack positive terminal 17 side as shown in FIG. 6 in the present invention.
【0041】また、上記実施例では、第2の異常検出手
段として第2の電池電圧検出手段11、第3の電池電圧
検出手段12、異常信号制御回路15とを用いて示した
が、図7に示すようにこれらを一つにしたヒステリシス
検出手段7を用いても同様の効果が得られる。In the above embodiment, the second battery voltage detecting means 11, the third battery voltage detecting means 12, and the abnormal signal control circuit 15 are used as the second abnormal detecting means. The same effect can be obtained by using the hysteresis detecting means 7 in which these are integrated as shown in FIG.
【0042】また、本発明における電子機器は上述のP
Cや充電器に限定されるものではなく、図5に示す構成
等は特に多数の電池を直列接続して用いているEV(電
気自動車)等にも転用可能な技術である。Further, the electronic device according to the present invention has the above-mentioned P
The present invention is not limited to C or a charger, and the configuration shown in FIG. 5 is a technique that can be applied to an EV (electric vehicle) using a large number of batteries connected in series.
【0043】[0043]
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、電池パックの異常信号通知により二重目の安全装置
が動作したことを電子機器に対して知らせるので、電子
機器側も電池パックが異常であることを認識でき、電子
機器と一体となったシステムとしてこの異常発生時に対
処できる優れた安全装置及び電池パックを提供できる。As described above in detail, according to the present invention, the electronic device is notified of the operation of the second safety device by the notification of the abnormal signal of the battery pack. Can provide an excellent safety device and a battery pack that can recognize that the abnormality is occurring and can cope with the occurrence of the abnormality as a system integrated with the electronic device.
【0044】また、二重目の安全装置が動作しても充放
電経路を遮断せずに充電だけを停止するので、二次電池
パックは放電が可能である。この為、二次電池は過充電
のまま放置されるのではなく、放電により電池電圧を通
常電圧に戻すことが可能であり、二次電池を安全な状態
に回復させることができる有利な効果を奏する。Further, even if the second safety device operates, only charging is stopped without interrupting the charging / discharging path, so that the secondary battery pack can be discharged. For this reason, it is possible to return the battery voltage to the normal voltage by discharging, instead of leaving the secondary battery overcharged, which has an advantageous effect that the secondary battery can be restored to a safe state. Play.
【0045】また、二重目の安全装置の動作規定時間を
長くすることで、二重安全装置の誤動作を防止でき、各
々の安全装置を独立にすることで単一故障に対し、確実
にどちらかの安全装置が働き、安全性を保つことができ
る。Further, by increasing the operation specified time of the second safety device, malfunction of the double safety device can be prevented. The safety device works to maintain safety.
【図1】本発明による二次電池パックのブロック図FIG. 1 is a block diagram of a secondary battery pack according to the present invention.
【図2】従来例の二次電池パックのブロック図FIG. 2 is a block diagram of a conventional secondary battery pack.
【図3】本実施の形態の動作を説明するタイミングチャ
ートFIG. 3 is a timing chart illustrating the operation of the present embodiment.
【図4】本実施の形態の動作を説明する他のタイミング
チャートFIG. 4 is another timing chart illustrating the operation of the present embodiment.
【図5】本発明による他の二次電池パックのブロック図FIG. 5 is a block diagram of another secondary battery pack according to the present invention.
【図6】本発明による他の二次電池パックのブロック図FIG. 6 is a block diagram of another secondary battery pack according to the present invention.
【図7】本発明によるさらに他の二次電池パックのブロ
ック図FIG. 7 is a block diagram of still another secondary battery pack according to the present invention;
1 二次電池 2 安全装置 3 二次電池パック 7 ヒステリシス検出器 10 第1の電池電圧検出手段 11 第2の電池電圧検出手段 12 第3の電池電圧検出手段 13 スイッチ制御回路 14 充電経路遮断スイッチ 15 異常信号制御回路 16 端子群 17 電池パック正極端子 18 電池パック負極端子 19 異常信号通知端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Secondary battery 2 Safety device 3 Secondary battery pack 7 Hysteresis detector 10 First battery voltage detecting means 11 Second battery voltage detecting means 12 Third battery voltage detecting means 13 Switch control circuit 14 Charge path cutoff switch 15 Abnormal signal control circuit 16 Terminal group 17 Battery pack positive terminal 18 Battery pack negative terminal 19 Abnormal signal notification terminal
Claims (12)
出手段と、前記第1の電池電圧検出手段からの出力を受
けるスイッチ制御回路と、前記スイッチ制御回路からの
出力を受け充電経路を遮断する充電経路遮断スイッチと
からなる第1の異常検出手段と、 電池電圧の異常を検出し、異常情報を外部に知らせる第
2の異常検出手段とを備えた安全装置。A first battery voltage detecting means for detecting a voltage of a battery, a switch control circuit for receiving an output from the first battery voltage detecting means, and a charging path for receiving an output from the switch control circuit. A safety device comprising: first abnormality detection means including a charge path cutoff switch for shutting off; and second abnormality detection means for detecting abnormality in battery voltage and notifying abnormality information to the outside.
電圧検出手段と異常信号制御回路とを備えたことを特徴
とする請求項1記載の安全装置。2. The safety device according to claim 1, further comprising a second battery voltage detection unit and an abnormality signal control circuit as the second abnormality detection unit.
ことを特徴とする請求項2記載の安全装置。3. The safety device according to claim 2, further comprising third battery voltage detecting means.
ス検出手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の安
全装置。4. The safety device according to claim 1, further comprising a hysteresis detecting means as the second abnormality detecting means.
段とが互いに独立した状態で異常を検出することを特徴
とする請求項1乃至請求項4いずれかに記載の安全装
置。5. The safety device according to claim 1, wherein the first abnormality detection unit and the second abnormality detection unit detect an abnormality in a state independent of each other.
力された後は、終始出力し続けることを特徴とする請求
項1乃至請求項5いずれかに記載の安全装置。6. The safety device according to claim 1, wherein after the abnormal signal is output from the second abnormality detecting means, the safety signal is continuously output throughout.
出手段と、前記第1の電池電圧検出手段からの出力を受
けるスイッチ制御回路と、前記スイッチ制御回路からの
出力を受け充電経路を遮断する充電経路遮断スイッチと
からなる第1の異常検出手段と、 電池電圧の異常を検出し、異常情報を外部に知らせる第
2の異常検出手段と、 を備え、前記第2の異常検出手段が出力を行うまでの規
定時間を前記第1の異常検出手段が出力を行うまでの規
定時間よりも長く設定されたことを特徴とする安全装
置。7. A first battery voltage detecting means for detecting a battery voltage, a switch control circuit for receiving an output from the first battery voltage detecting means, and a charging path for receiving an output from the switch control circuit. A first abnormality detecting means including a charging path disconnection switch for interrupting the power supply; and a second abnormality detecting means for detecting an abnormality in the battery voltage and notifying the abnormality information to the outside, wherein the second abnormality detecting means includes: A safety device wherein a specified time until output is set to be longer than a specified time until the first abnormality detection means outputs.
置と、外部機器と接続するための電池パック正極端子及
び電池パック負極端子と、内蔵された二次電池と、前記
安全装置からの異常信号を外部機器に知らせる異常信号
通知端子とを備えたことを特徴とする電池パック。8. The safety device according to claim 1, a battery pack positive terminal and a battery pack negative terminal for connection to an external device, a built-in secondary battery, and the safety device. And an abnormal signal notification terminal for notifying the external device of the abnormal signal.
ることを特徴とする請求項8記載の電池パック。9. The battery pack according to claim 8, wherein the secondary battery is a lithium ion secondary battery.
クを搭載した電子機器。10. An electronic device equipped with the battery pack according to claim 8.
報を受けて、電池パックの充電を中止することを特徴と
する請求項10記載の電子機器。11. The electronic apparatus according to claim 10, wherein charging of the battery pack is stopped in response to the abnormality information from the safety device according to claim 1.
報を受けて、電池パックの異常を表示手段に表示するこ
とを特徴とする請求項10又は請求項11記載の電子機
器。12. The electronic apparatus according to claim 10, wherein the abnormality information from the safety device according to claim 1 is received, and an abnormality in the battery pack is displayed on a display unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10171037A JP2000014020A (en) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | Safety device, battery pack and electronic equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10171037A JP2000014020A (en) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | Safety device, battery pack and electronic equipment |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=15915929
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP10171037A Pending JP2000014020A (en) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | Safety device, battery pack and electronic equipment |
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Country | Link |
---|---|
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1998
- 1998-06-18 JP JP10171037A patent/JP2000014020A/en active Pending
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