JP2000030759A - 電池パック - Google Patents

電池パック

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JP2000030759A
JP2000030759A JP10195382A JP19538298A JP2000030759A JP 2000030759 A JP2000030759 A JP 2000030759A JP 10195382 A JP10195382 A JP 10195382A JP 19538298 A JP19538298 A JP 19538298A JP 2000030759 A JP2000030759 A JP 2000030759A
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JP
Japan
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battery pack
circuit board
liquid
secondary battery
control means
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JP10195382A
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English (en)
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Harumi Niwa
治美 丹羽
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池パックに収容される保護回路基板を含む
電池パック内部への液体の付着を検出し、これに起因す
る制御手段の誤動作の発生を防止することが可能な電池
パックを提供する。 【解決手段】 保護回路基板上に液体検出ランドを設
け、この保護基板に半導体スイッチおよびラッチ回路を
実装することで、ランドへ液体の付着をランド部分のイ
ンピーダンスの低下により検出し、さらにラッチ回路を
動作させることで、強制的に半導体スイッチをオフ状態
とする。これにより、電池パックに対する充放電が禁止
され、誤動作の発生を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種携帯機器の電
源として使用される電池パックに関し、詳しくは二次電
池、および過充電或いは過電流等を防ぐ保護回路を内蔵
した電池パックに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、移動体通信機器や情報端末等
の携帯機器の動作用電源には、機器本体に対して着脱自
在な構造を有する電池パックが使用されている。電池パ
ックは、その筐体の内部に充放電可能な二次電池と、二
次電池に対し異常な電流あるいは電圧が付加された際に
二次電池を保護する保護回路とを内蔵している。
【0003】以下、電池パックの構成を、図3および図
4を参照して説明する。図3は電池パックの回路構成
を、図4は電池パックの断面構造を示したものである。
これらの図において、1はケース、2は二次電池、3a
は二次電池2のプラス極2aに接続するリード線、3b
は二次電池2のマイナス極2bに接続するリード線、4
は前記リード線3a、3bを介して二次電池2に接続さ
れる基板上回路を備えた保護回路基板、5a、5bは電
池パックが接続される機器へ電力を供給する接続端子
で、5aがプラス接続端子、5bがマイナス接続端子、
6は電池電圧を検出し、電流制御を行う半導体スイッチ
を駆動する制御手段、7は充放電電流を制御するFET
(半導体スイッチ)であり、充電時、放電時に個別に作
用するように充電用、放電用の各FETを搭載してい
る。また、保護回路基板4には、制御手段6、FET7
a、7bが搭載されると共に抵抗素子等の部品が加えら
れ、基板上回路を構成している。
【0004】上記構成を有することにより、二次電池2
に対する保護機能について、リチウムイオン二次電池を
例に用いて説明する。この種の電池は通常3.0Vから
4.2Vの電圧範囲で使用される。充電時において、制
御手段6は二次電池2に供給される電圧を測定する。二
次電池2の電圧が4.2V以上にあることを検出する
と、制御手段6はFET7aをオフ動作させ、二次電池
2への電流供給を停止し過充電を防止する。一方、放電
時においては、二次電池2の放電電圧が3.0V以下に
なると、制御手段6がFET7bをオフ動作させ、過充
放電を防止する。
【0005】接続端子を介して接続された外部負荷から
の規定値以上の電流の流入、あるいは短絡等による大き
な電流が流れると、制御手段6はこれらの異常な電流を
検知しFET7をオフ動作させ、過電流による不具合の
発生を防止する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】電池パックには、筐体
表面に露出した状態、筐体に設けられた開口部を介して
外部を臨む状態にて接続端子5a、5bが配されてい
る。これら接続端子は、筐体に開口部もしくは切り欠き
部を設け、この部位に固定されており、電池パック内部
を密閉構造を採用することは、その構造の面から非常に
困難である。
【0007】電池パックを使用する携帯機器は、携帯性
に富んでいることから、様々な場所で使用される。この
ため、誤って屋外での使用時に水たまり中へ落下させた
り、電池パック上へ水を零してしまい、電池パックを液
体中に浸漬させることがあった。前記のように電池パッ
クは密閉されておらず、接続端子が配された開口部もし
くは切り欠き部を通じて内部に液体が侵入してしまう。
液体中から電池パックを取り出すと、電池パック中の液
体は開口部を通じて排出されるが、電池パック内部に
は、侵入した液体が残存してしまう。この残存した液体
が制御手段6に付着すると、制御手段6に対して小さい
インピーダンスが接続された状態となる。
【0008】この様な状態にある電池パックを充電した
場合には、過充電保護回路が動作せず、二次電池2が過
充電状態となる。電池内部では、化学反応が過剰に起こ
ることで、急激に電池温度が上昇し、二次電池が好まし
くない状況に置かれる。
【0009】この解決策として、シリコーン接着材やシ
ール材等により、制御手段6が実装された保護回路基板
4をコーティングすることが、従来から考えられてい
る。コーティングすることにより、液体が制御手段6の
端子に直接接触しないため、制御手段6が誤動作するこ
とは少ない。
【0010】しかしながら、保護回路基板4は非常に小
さいことに加えて、内部に収容した二次電池や接続端子
との結線用の半田付け作業が必要であるため、コーティ
ングを行う際に半田付け面に対してマスキングが要求さ
れるなど、コーティングを施すには困難な場合が多く、
さらに生産性、コスト等の面において不利である。
【0011】本発明は上記課題を解決するものであり、
その目的とするところは、回路基板への液体の付着を検
出し、これに起因する制御手段の誤動作の発生を防止す
ることが可能な電池パックを提供するものである。
【0012】
【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、二次電池と、この二次電池の正負極端子に
接続された充放電経路の開閉を行う半導体スイッチおよ
び二次電池への充放電電流および電圧を検出し、半導体
スイッチを制御する制御手段および半導体スイッチが実
装された回路基板とを筐体に収容し、被装着機器に電気
的に接続される接続端子を筐体表面に設けてなる電池パ
ックにおいて、回路基板に対向する電極パターンからな
る液体検出用ランドを形成し、さらに液体検出ランドに
接続されたラッチ回路を備えるものである。
【0013】上記構成によれば、回路基板への液体の付
着を検出することができるために、回路基板部分へのシ
リコーン接着剤やシール材のコーティングを省略するこ
とが出来る。
【0014】さらに、保護回路基板上に液体検出ランド
を設け、且つラッチ回路を具備した制御手段は、ランド
への液体の付着をランド部分のインピーダンスの低下に
より検出し、さらにラッチ回路を動作させることで、強
制的にFETをオフ状態とすることで、電池パックに対
する充放電を実施出来なくなる効果を奏する。
【0015】一方、誤って液体中に落下させた後、長時
間放置した電池パックでは、筐体内部に侵入した液体は
排出され、液体検出ランドに液体が付着していない状態
になる。このような場合、一度侵入した液体によって過
充電保護回路が動作しない状態とされているにも関わら
ず、充放電が可能になる事態が考えられる。
【0016】本発明は、液体検知電極パターンが液体を
検知した後、ラッチ回路の動作により、FETのオフ動
作を強制的に継続させ、一旦液体に侵入した電池パック
に対して充電自体が出来ないようにするものである。
【0017】さらに、液体検出ランドは、電池パックの
構造および保護回路基板の部品配置等を考慮し、筐体内
部に侵入してくる液体を最も敏感に検出できる部位に設
けることが好ましい。そこで本発明の電池パックは、回
路基板を接続端子の筐体への取り付け部に対向させ、且
つ回路パターン面が接続端子取り付け部を臨む方向に配
置するものである。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。
【0019】図1において、2は二次電池、3aは二次
電池2のプラス極に接続するリード線、3bは二次電池
2のマイナス極に接続するリード線、4は保護回路基
板、5a、5bは基板上回路に接続すると共に外部の回
路に接続するために設けられた接続端子で、5aはプラ
ス接続端子、5bはマイナス接続端子である。6は電池
電圧を検出し、電流制御を行う半導体スイッチであるF
ET7を駆動する制御手段、7は充放電電流を制御する
FETで、ふたつのFETからなり、7aは過充電時に
オフ動作する。7bは過放電時、過電流時にオフ動作す
る。8は基板上に設けられる液体検出ランドで、通常は
基板自体のバルク抵抗で非常に高いインピーダンスであ
るが、液体が接触すると液体の有する低いインピーダン
スへ変わり電流が流れる。9はラッチ回路で、液体検出
ランド8に電流が流れると、動作しFET7aのゲー
ト、ソース間を短絡せしめ、FET7aをオフ動作させ
る。
【0020】保護回路基板4には、制御手段6、FET
7、ラッチ回路9が搭載されると共に抵抗素子等の素子
が配置され、基板上に保護回路を構成している。この時
素子間をつなぐ銅箔パターンを用い液体検出ランド8を
形成している。
【0021】上記構成を有することにより、電池パック
は次のように保護されている。尚、従来例と同様にリチ
ウムイオン二次電池を適用した場合について説明する。
【0022】先ず二次電池2の電圧が4.2V以上また
は3.0V以下になった時制御手段6がFET7を動作
させ、過充放電を防止する。次に5a、5bの接続端子
に外部負荷がつながれ、規定以上の電流が流れたり、5
a、5bの短絡により大きな電流が流れると、IC6が
その電流を検知し、FET7をオフ動作させ、過電流を
防止する。
【0023】更に、液体に水没した電池パックを取り出
し、内部に侵入した液体が十分乾燥しない状態で動作さ
せた場合、付着した液体の小インピーダンスにより制御
手段6が誤動作することが考えられる。この様な状況で
充電中のリチウムイオン二次電池の電圧が2Vを越えて
も、FET7aがオフ動作しない場合、リチウムイオン
二次電池内部で、化学反応が過剰に起こり、急激に温度
が上昇する。
【0024】制御手段6近くに配置された液体検出ラン
ド8が液体を検知し電流が流れ、ラッチ回路9をオン動
作させ、FET7aをオフ動作させることにより充電自
体ができなくなる。
【0025】図2は本発明の別の実施形態を示した回路
構成を示している。液体検出ランドを基板端に沿って、
あるいは複数の接続端子の個々に対向させて複数個設け
ている。これらの液体検出ランドを並列に配置すること
で、液体の検知能力を高め、より信頼性を上げることが
出来る。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、生産性、コストの面で
不利となる保護回路基板のコーティング処理を行うこと
なく、僅かなコストアップとなるラッチ回路の追加とプ
リント基板上のパターンに加工を施すことで液体検出ラ
ンドを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す回路構成図
【図2】本発明の別の実施形態を示す回路構成図
【図3】従来の電池パックにおける回路構成図
【図4】電池パックの構成を示す断面模式図
【符号の説明】
1 ケース 2 二次電池 3 リード線 4 保護回路基板 5 接続端子 6 制御手段 7 半導体スイッチ(FET) 8 液体検出ランド 9 ラッチ回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5G003 AA01 BA01 CC02 DA07 DA11 DA13 FA04 FA08 GA01 5H020 AA00 AS06 AS13 CC06 DD01 DD13 HH03 KK00 5H030 AA06 AS11 BB01 BB21 BB27 DD01 DD11 FF00 FF09 FF41 FF42 FF43 FF44 FF61

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二次電池と、この二次電池の正負極端子
    に接続された充放電経路の開閉を行う半導体スイッチお
    よび前記二次電池への充放電電流および電圧を検出し、
    前記半導体スイッチを制御する制御手段および半導体ス
    イッチが実装された回路基板とを筐体に収容し、被装着
    機器に電気的に接続される接続端子を筐体表面に設けて
    なる電池パックであって、 前記回路基板は、対向する電極パターンからなる液体検
    出用ランドを形成し、前記液体検出ランドに接続された
    ラッチ回路を備えたことを特徴とする電池パック。
  2. 【請求項2】 前記回路基板を接続端子の筐体への取り
    付け部に対向させ、且つ前記回路基板における回路パタ
    ーン面が接続端子取り付け部を臨む方向に配置した請求
    項1記載の電池パック。
  3. 【請求項3】 前記回路基板に液体検出用ランドが複数
    個並列に配置した請求項1記載の電池パック。
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