JP2001507200A - 携帯電気装置用の安全回路付きの再充電可能なバッテリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 携帯電気装置用再充電可能なバッテリは少なくとも１個の電池(10)と、電池と直列に接続されているヒューズ装置(12,13)とを有する。更に、バッテリは、電池(10)と並列に接続され、制御入力(22)の電圧に応じて本来の非導通状態と導通状態とをそれぞれ生ずるようになっている電圧制御能動装置(20)と、能動装置の制御入力に接続されている基準電圧装置(30)とを有する。能動装置(20)は電池に加わる電圧が基準電圧装置(30)から供給される基準電圧からあらかじめ定められた値だけ離れたとき、非導通状態から導通状態へと切り替わるようになっていて、それによって電池を短絡させて、ヒューズ装置(12,13)を開放させるようになっている。電圧制御能動装置(20)と基準電圧装置(30)とヒューズ装置(12,13)とが１個の集積電子部品(40)を形成している。

Description

【発明の詳細な説明】 携帯電気装置用の安全回路付きの再充電可能なバッテリ 技術分野 本発明は、少なくとも１個の電池と該電池に直列に接続されているヒューズ装 置とを含む携帯電気装置用の再充電可能なバッテリに関するものである。 従来の技術 上述のような再充電可能なバッテリは各種の携帯電気装置、たとえば、移動電 話機、携帯コンピュータ、個人ディジタル支援装置(PDA,(personal digital ass istants))、ハンド・ヘルド・通信機など諸々の電源として使われている。本明 細書ではこのような携帯電気装置の一例として、一般的に使われている任意の移 動通信システム（たとえばGSM）用の移動電話機を使うが、そのことによって本 発明をとりわけ移動電話機のみに限定するものではない。 上述した型の再充電可能なバッテリは、故障が起きたときに、たとえば火災や 爆発によりもたらされるようなある種のさらに深刻な損害の発生を防ぐために、 多少なりとも高尚な安全回路を具備している。よく用いられる型のバッテリはリ チウムを基本とした電池を含むバッテリである。リチウムを基本としたバッテリ は、たとえばエネルギー密度が高いので、再充電と再充電の間の有効期間が長い というような利点をいくつか有するが、たとえば短絡のような電気的故障が起こ った結果生じる異常に高い電圧や電流に対して敏感である。これらの数日ごとに 再充電するバッテリはしばしば、バッテリパックの中に印刷回路基板の形で安全 回路を備えている。この印刷回路基板には、種々のバッテリ・パラメータ、たと えば個々の電池の電圧、電池を流れる電流などを監視するための回路が配置され ている。更に、この回路基板には能動的でリセット可能な回路が含まれていて、 故障状態が起こると、検出したバッテリ・パラメータに応じて、たとえば異常に 強い電流を別のところに導くようになっている。 このような幾分複雑な安全装置は、特に、部品コストと製造コストが比較的高 いという欠点を有する。その上、回路基板はある物理的形状を有するために、バ ッテリ・パックの大きさがなければ望まれるであろうという程度に小さくするの が難しくなっている。 もっと簡単な解決法がJP-A-2250634に開示されている。そこでは、安全回路は 比較器の形で基準電圧装置を含んでおり、これが過電圧状態の発生を検出し、そ れに応じて過電圧状態を示す電圧をサイリスタ形式の能動装置に供給する。その 結果、サイリスタは通常の非導通状態から導通状態に切り替わる。そして、短絡 電流がサイリスタとヒューズ装置を通って流れることにより、ヒューズ装置が開 放状態に、すなわち溶けて回路を開くことにより、バッテリを過電圧から保護す る。 同様な解決法がJP-A-7154922に開示されている。この場合には、トランジスタ が能動装置として働き、マイクロコンピュータが基準電圧装置として働く。 US-A-5 164 874は過電圧に対する保護装置に関するものであり、基準電圧装置 としてのPN接合ツェナーダイオードと能動装置としてのPNPN接合サイリスタとを 含む。基準電圧装置と能動装置とは２個の端子を持つ集積回路(IC)として一体に 作られ、２個の端子は保護される負荷の一方の側と他方の側とにそれぞれ電気的 に接続されるように配置されている。通常のヒューズ装置が別に保護用のIC装置 と直列に接続されている。 発明の要約 本発明の目的は再充電可能なバッテリ用の安全回路を提供することである。そ れは最少の数の部品により（したがって最低のコストで）実現できるであろうし 、製造の際バッテリの中に搭載するのによく適合する。 この目的を達成する携帯電気装置用バッテリは、少なくとも１個の電池と、該 電池と直列に接続されたヒューズ装置と、該電池と並列に接続され、制御入力の 電圧に応じて本来の非導通状態と導通状態とをそれぞれ生ずるようになっている 電圧制御能動装置と、該能動装置の該制御入力に接続されている基準電圧装置と を含む。該能動装置は、いったん該電池の電圧が該基準電圧装置から供給される 基準電圧からあらかじめ定められた値だけ離れると、該非導通状態から該導通状 態へと切り替わるようになっていて、それによって該電池を短絡させて、該ヒュ ーズ装置を開放させるようになっている。該電圧制御能動装置と、該基準電圧装 置と、該ヒューズ装置とは１個の集積電子部品を形成している。 本発明の好ましい実施例の他の目的と、利点と特質とは、以下の詳しい開示と 付図とにより明らかにする。 図面の簡単な説明 以下、付図を参照しながら本発明をもっと詳細に説明する。 図１は本発明の基本的な考えを示した概略ブロック図である。 図２は本発明の好ましい実施例による再充電可能なバッテリの概略ブロック図 である。 実施例の詳細な説明 図１は本発明による安全回路付の再充電可能なバッテリを示す。説明を明確に するために、このバッテリは１個の電池10を有するようにしか示してないが、バ ッテリは相互に直列接続した複数の電池を含むものでももちろんよく、本発明の 範囲内である。このことは当技術分野で周知であり、したがって当業者に容易に 理解されるであろう。バッテリは２個の外部端子16,17を有する。これはバッテ リが給電する携帯電気装置と接続するためのものである。また、バッテリはヒュ ーズ装置12を含む。ヒューズ装置自体は知られており、問題の応用に適する任意 の設計のものでよい。ヒューズ装置12は電池10と直列に接続されていて、短絡ま たは図示してない充電回路から過電圧が供給されるような電気的故障が起きた結 果、ヒューズ装置12に過度に強い電流が流れたとき、周知のようにして電池10と 外部端子16間の電気的接続を断つようになっている。 電圧制御能動部品20が電池10と並列に接続されている。この目的は、後述する ように、電池に加わる電圧があらかじめ定められたスレッショルドを超えたとき 、ヒューズ装置12を開放するために、電池をまたぐ短絡回路を形成することであ る。能動部品20は３個の端子を有し、第１の端子23は外部端子16と電池10の正の 端子との間の導体上のノードに接続されており、第２の端子24は外部端子17と電 池10の負の端子との間の導体上のノードに接続されている。装置20の第３の端子 22は制御入力として働く。基準電圧装置30がこの制御入力22に接続されている。 また、基準電圧装置30は電池の正の端子に接続されている。図では、ヒューズ装 置12は電池10の正の端子と基準電圧装置30とに共通なノードと、外部端子16と能 動装置 20とに共通なノードとの間に配置してある。替わりに、点線の長方形13で図示し たように、ヒューズ装置を外部端子16の直前に配置してもよい。 装置20は２つの動作モード、すなわち本来非導通の状態と導通の状態とが可能 である。非導通状態では、バッテリ端子間の電位の接続は断たれていて、装置20 は図１の回路で受動部分として働く。しかしながら、導通状態では、装置20は２ 個の電池端子間に短絡回路を形成するという点で、かなり能動的な部分として働 く。その結果、ヒューズ装置12（または13）を通る電流は急速に増えて、ヒュー ズ装置の開放を引き起こす。 電圧制御部品20はその制御入力22の電圧値に応じて、上述の両動作モードの間 を切り替わるようになっている。この制御電圧の値は基準電圧装置30により決め られる。もし装置20の端子23と24に加わる電圧（すなわち本質的に電池10の端子 電圧）が基準電圧装置30に加わる基準電圧を超えたならば、能動部品20は導通状 態に切り替わり、続いて短絡とヒューズ装置12の開放とが起きるであろう。 本発明の好ましい実施例では、電圧制御装置20はサイリスタ(SCR)または電界 効果トランジスタ(MOSFET)として実現される。また、基準電圧装置30は好ましく はツェナーダイオードとして実現される。前述のように、ヒューズ装置12は好ま しくは市場で入手可能な任意の普通のヒューズにより実現される。あるいは、ヒ ューズ機能は短絡状態の間に現存するどこかの接合部が焼き切れることによって も実現される。したがって、装置12と30も装置20も簡単で安価な部品で実現する ことができるので、再充電可能なバッテリに上述の安全機能を供給するための簡 単で安価な総合的な解決が可能となる。 図２に示す本発明の好ましい実施例では、電圧制御能動装置20、基準電圧装置 30およびヒューズ装置12はすべて３個の端子41-43を有する１個の集積部品40と して実現される。端子41は外部端子16と接続するように配置され、端子42は外部 端子17、すなわち電池10の負の端子と接続するように配置され、端子43は電池10 の正の端子と接続するように配置される。集積部品40はたとえばシリコンチップ の上にトランジスタとツェナーダイオードとを形成して、それにヒューズ装置を 付すという形でつくることができる。続いて、シリコンチップはプラスチックま たはセラミックス製の普通のカプセルの中に閉じこめられる。それに替えて、集 積部品40をハイブリッド回路で実現してもよい。 更に他の実施例では、電圧制御装置20は基準電圧装置30と一緒にサイリスタと ツェナーダイオードとの組み合わせ（DIACとして知られている）として実現され る。この電圧値は問題のバッテリの型の正規の値（たとえば、通常のリチウムを 基本とするバッテリでは約4.1-4.3V）と整合するように選ばれる。 以上好ましい実施例を参照しながら本発明を説明したが、本発明はこれらの実 施例に限定されるものではない。したがって、ここに開示しなかった他の実施例 も請求の範囲の独立項に記載されている本発明の保護範囲の範囲内で実現可能で ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1．少なくとも１個の電池(10)と、 該電池と直列に接続されたヒューズ装置(12,13)と、 該電池(10)と並列に接続され、制御入力(22)の電圧に応じて本来の非導通状態 と導通状態とをそれぞれ生ずる電圧制御能動装置(20)と、 該能動装置の該制御入力に接続されている基準電圧装置(30)と、 を備え、前記能動装置(20)は前記電池(10)に加わる電圧が前記基準電圧装置(30) から供給される基準電圧からあらかじめ定められた値だけ離れたとき、非導通状 態から導通状態へと切り替わり、それによって前記電池を短絡させて、ヒューズ 装置(12,13)を開放させる携帯電気装置用再充電可能なバッテリであって、 前記電圧制御能動装置(20)と基準電圧装置(30)とヒューズ装置(12,13)とが集 積電子部品(40)を形成することを特徴とする、再充電可能なバッテリ。 2．請求項１記載のバッテリにおいて、前記能動装置(20)はサイリスタである ことを特徴とする、再充電可能なバッテリ。 3．請求項１記載のバッテリにおいて、前記能動装置(20)はトランジスタであ ることを特徴とする、再充電可能なバッテリ。 4．請求項３記載のバッテリにおいて、前記能動装置(20)はMOSFETトランジス タであることを特徴とする、再充電可能なバッテリ。 5．請求項１〜４記載のいずれか一つのバッテリにおいて、前記基準電圧装置( 30)はツェナーダイオードであることを特徴とする、再充電可能なバッテリ。 6．請求項１〜５記載のいずれか一つのバッテリにおいて、前記電池(10)はリ チウム型であることを特徴とする、再充電可能なバッテリ。 7．請求項１〜６記載のいずれか一つのバッテリにおいて、前記基準電圧装置( 30)により供給される前記基準電圧は、前記電池(10)が十分充電されたときの前 記電池(10)の正規の端子電圧とおおむね一致することを特徴とする、再充電可能 なバッテリ。 8．請求項１〜７記載のいずれか一つのバッテリにおいて、前記集積電子部品( 40)は３個の端子(41,42,43)を具備していることを特徴とする、再充電可能なバ ッテリ。