JP2002034166A - Protective device for secondary battery - Google Patents
Protective device for secondary batteryInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池の保護回
路に関するものであり、特にリチウムイオン二次電池に
おいて、効果的な二次電池の保護装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a secondary battery protection circuit, and more particularly to an effective secondary battery protection device for a lithium ion secondary battery.
【０００２】[0002]
【従来の技術】二次電池においては、適正な充放電条件
を越えて過充電を行なったり、過放電を行なったり、過
電流が流れたりすると、電解液の分解に伴ってガスを発
生したり、電池内部で短絡を生じたり、加熱する等の問
題を発生することになる。2. Description of the Related Art In a secondary battery, if overcharging, overdischarging, or overcurrent occurs beyond proper charge / discharge conditions, gas is generated due to decomposition of an electrolytic solution. This causes problems such as short-circuiting and heating inside the battery.
【０００３】そこで、従来から過充電、過放電、過電流
を防止するための手段を講じた二次電池の保護装置が種
々提案されている。例えば、特開平４−７５４３０号公
報には、二次電池の充放電経路に電池と直列に寄生ダイ
オード付きＭＯＳＦＥＴ等から成る過充電保護用と過放
電保護用のスイッチング手段を配設し、制御回路にて二
次電池の電圧を検出し、その検出電圧によってスイッチ
ング手段をオン・オフするようにしたものが開示されて
いる。[0003] In view of the above, various types of protection devices for secondary batteries have been proposed which take measures for preventing overcharge, overdischarge and overcurrent. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-75430, a switching circuit for overcharge protection and overdischarge protection comprising a MOSFET with a parasitic diode and the like is arranged in series with a battery in a charge / discharge path of a secondary battery. Discloses that the voltage of the secondary battery is detected and the switching means is turned on / off by the detected voltage.
【０００４】図５〜図８を参照して具体的に説明する。
図５において、複数の電池セルブロック１Ａ、１Ｂが＋
端子２と−端子３間に直列に接続され、かつこれら電池
セルブロック１Ａ、１Ｂに対して直列に過充電保護用の
寄生ダイオード付きＭＯＳＦＥＴ（以下、充電ＦＥＴと
略称する）４と過放電保護用の寄生ダイオード付きＭＯ
ＳＦＥＴ（以下、充電ＦＥＴと略称する）５とが配置さ
れている。これら充電ＦＥＴ４と放電ＦＥＴ５をオン・
オフ制御する制御回路６Ａが設けられ、この制御回路６
Ａには各電池セルブロック１Ａ・１Ｂの両端電圧が入力
されている。A specific description will be given with reference to FIGS.
In FIG. 5, a plurality of battery cell blocks 1A and 1B
A MOSFET (hereinafter abbreviated as a charge FET) 4 with a parasitic diode for overcharge protection and an overdischarge protection connected in series between the terminals 2 and 3 and connected in series to the battery cell blocks 1A and 1B. MO with parasitic diode
An SFET (hereinafter abbreviated as a charging FET) 5 is provided. Turn on these charge FET 4 and discharge FET 5
A control circuit 6A for performing off control is provided.
A is the voltage between both ends of each of the battery cell blocks 1A and 1B.
【０００５】過充電保護時には制御回路６Ａにて、図６
（ａ）に示すように、充電ＦＥＴ４がオフされて充電電
流が遮断される。ただし、その場合でも放電電流ＩＤＣ
ＨＧは矢印で示すように充電ＦＥＴ４の寄生ダイオード
４ａを通って流れる。逆に過放電保護時には、図６
（ｂ）に示すように、放電ＦＥＴ５がオフされて放電電
流が遮断されかつその場合にも充電電流ＩＣＨＧは矢印
で示すように充電ＦＥＴ５の寄生ダイオード５ａを通っ
て流れる。これは、大電流（充電／放電）が流れて電池
電圧が急上昇や急降下し、過充電・過放電したり、過電
流検出して各々のＦＥＴを遮断する場合にも当てはま
る。At the time of overcharge protection, the control circuit 6A operates as shown in FIG.
As shown in (a), the charging FET 4 is turned off and the charging current is cut off. However, even in that case, the discharge current IDC
HG flows through the parasitic diode 4a of the charging FET 4 as shown by the arrow. Conversely, at the time of overdischarge protection, FIG.
As shown in (b), the discharge FET 5 is turned off to cut off the discharge current, and also in this case, the charge current ICHG flows through the parasitic diode 5a of the charge FET 5 as shown by the arrow. This also applies to the case where a large current (charge / discharge) flows and the battery voltage suddenly rises or falls, causing overcharge / overdischarge, or overcurrent detection to shut off each FET.
【０００６】制御回路６Ａは各電池セルブロック１Ａ、
１Ｂの電圧ＶＢＡ、ＶＢＢを検出しており、充電時に
は、図７に示すように、何れか一方、図示例では電池セ
ルブロック１Ａの電圧ＶＢＡが第１の電圧値（例えば、
４．３０Ｖ）以上になると、充電ＦＥＴ４をオフして充
電電流ＩＣＨＧを遮断する。また、この電池セルブロッ
ク１Ａの電圧ＶＢＡが第２の電圧値（例えば、４．１０
Ｖ）以下になると、充電ＦＥＴ４をオンして過充電保護
機能を解除する。[0006] The control circuit 6A includes a battery cell block 1A,
1B, and at the time of charging, as shown in FIG. 7, either one of the voltages VBA of the battery cell block 1A in the illustrated example is a first voltage value (for example,
When the voltage exceeds 4.30 V), the charging FET 4 is turned off to cut off the charging current ICHG. Further, the voltage VBA of the battery cell block 1A is set to the second voltage value (for example, 4.10).
V) When it becomes below, the charging FET 4 is turned on to release the overcharge protection function.
【０００７】放電時には、図８に示すように、何れか一
方、図示例では電池セルブロック１Ｂの電圧ＶＢＢが第
４の電圧値（例えば、２．６０Ｖ）以下になると、放電
ＦＥＴ５をオフして放電電流ＩＤＣＨＧを遮断する。ま
た、この電池セルブロック１Ｂの電圧ＶＢＢが第３の電
圧値（例えば、２．８０Ｖ）以上になると、放電ＦＥＴ
５をオンして過放電保護機能を解除する。At the time of discharging, as shown in FIG. 8, when the voltage VBB of one of the battery cell blocks 1B in the illustrated example becomes lower than a fourth voltage value (for example, 2.60 V), the discharge FET 5 is turned off. The discharge current IDCHG is cut off. When the voltage VBB of the battery cell block 1B becomes equal to or higher than a third voltage value (for example, 2.80V), the discharge FET
5 is turned on to release the overdischarge protection function.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ところで、各電池セル
ブロック１Ａ、１Ｂは繰り返し使用によって劣化等を生
じるのは避けられず、かつその劣化等が各電池セルブロ
ック１Ａ、１Ｂで均一に進展することはむしろ殆どな
い。However, it is inevitable that the battery cell blocks 1A and 1B will deteriorate due to repeated use, and the deterioration etc. will progress uniformly in the battery cell blocks 1A and 1B. Is rather rare.
【０００９】各電池セルブロック１Ａ、１Ｂに劣化等が
アンバランスに発生して各電池セルブロック１Ａ、１Ｂ
の容量が不均一になると、充電時には容量の少ない電池
セルブロックの電圧が他の電池セルブロックよりも上昇
し、過充電を引き起こす要因となる。つまり、劣化した
セルブロックの内部抵抗値が大きくなるためである。ま
た、放電時にはやはり容量の少ない電池セルブロックの
電圧が他の電池セルブロックよりも早く低下することに
なる。いずれの場合も、内部抵抗の大きくなったセルブ
ロックが保護機能の対象となり、電流を遮断した際の電
圧復帰も大きいことになる。Deterioration or the like occurs in each of the battery cell blocks 1A, 1B in an unbalanced manner, and the battery cell blocks 1A, 1B
If the capacities of the battery cells become non-uniform, the voltage of the battery cell block having a small capacity at the time of charging rises higher than that of the other battery cell blocks, which causes overcharging. That is, the internal resistance value of the deteriorated cell block increases. Also, at the time of discharging, the voltage of the battery cell block having a small capacity also falls earlier than the other battery cell blocks. In any case, the cell block having the increased internal resistance becomes a target of the protection function, and the voltage recovery when the current is interrupted is also large.
【００１０】しかしながら上記従来の構成では、過充電
もしくは過放電の原因が取り除かれていない場合におい
ても、電流を遮断することで電池電圧が復帰しさえすれ
ば、ＦＥＴがオンとなり充電がくりかえされる。However, in the above-described conventional configuration, even when the cause of overcharging or overdischarging has not been eliminated, the FET is turned on and charging is repeated as long as the battery voltage is restored by cutting off the current.
【００１１】またＭＯＳＦＥＴは一時的な発熱等によっ
ても接合破壊が生じやすい部品であり、あまり頻繁に保
護機能検出と解除が繰り返されるのは好ましくないが、
上記条件では繰り返しやすい。A MOSFET is a component that is liable to cause a junction breakdown even by temporary heat generation, and it is not preferable that the detection and release of the protection function be repeated very frequently.
Under the above conditions, it is easy to repeat.
【００１２】さらに、過充電保護時には、解除電圧に電
圧が低下するまで寄生ダイオードを介して放電電流が流
れて、スイッチング素子にストレスをかけて破壊する恐
れがある。また、過放電時には、解除電圧に電圧が上昇
するまで寄生ダイオードを介して充電電流が流れて、ス
イッチング素子にストレスをかけて破損する恐れがある
等の課題を有していた。Further, during overcharge protection, a discharge current flows through the parasitic diode until the voltage drops to the release voltage, and the switching element may be stressed and broken. In addition, at the time of overdischarge, there is a problem that a charging current flows through a parasitic diode until the voltage rises to the release voltage, and the switching element may be stressed and damaged.
【００１３】本発明は、このような従来の課題を解決す
るものであり、従来の保護機能に置いて、本体または充
電器と電池パックとの接続関係を検出して、充電ＦＥＴ
や放電ＦＥＴを制御することで、上記のようなＦＥＴオ
ン・オフの繰り返しや寄生ダイオードにおける電力損失
でスイッチング素子が破壊する恐れがなく、素子の破壊
を確実に防止する二次電池の保護機能を提供することを
目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves such a conventional problem. In a conventional protection function, a connection FET between a main body or a charger and a battery pack is detected to detect a charging FET.
And the control of the discharge FET, there is no danger of the switching element being destroyed due to the above-mentioned repetition of ON / OFF of the FET and power loss in the parasitic diode. It is intended to provide.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明の二次電池の保護
装置は、複数の電池ブロックが直列接続された充放電経
路に充電用スイッチング素子を配し、制御回路にて前記
充電用スイッチング素子をオン・オフ制御するものであ
って、電池ブロックが接続される機器本体または充電器
との接続状態を検出する検出手段を具備してなり、前記
検出手段が、過充電により前記充電用スイッチング素子
をオフ状態として充電禁止とする過充電保護動作中に、
前記電池ブロックが機器本体または充電器に対して未接
続状態になったことを検出すると、前記制御回路が充電
禁止を解除するように前記充電用スイッチング素子をオ
ン状態へと制御することを特徴とする。The protection device for a secondary battery according to the present invention includes a charging switching element disposed in a charging / discharging path in which a plurality of battery blocks are connected in series, and a control circuit for controlling the charging switching element. And a detection unit for detecting a connection state with a device main body or a charger to which a battery block is connected, wherein the detection unit is configured to switch the charging switching element by overcharging. During the overcharge protection operation that turns off the battery and prohibits charging,
When detecting that the battery block has become unconnected to the device main body or the charger, the control circuit controls the charging switching element to an on state so as to release the charging prohibition. I do.
【００１５】この構成によれば、過充電保護動作中にお
いて、充電電流を供給する充電器または機器本体の充電
回路が電池ブロックと未接続の状態となり、＋端子に充
電電圧がかからないこと即ち放電への状態遷移がなされ
たことを検出することにより充電用スイッチング素子を
オンすることで、過充電保護動作中における放電時に、
充電用スイッチング素子の寄生ダイオードに充電電流が
印加されることを防止できる。According to this configuration, during the overcharge protection operation, the charger for supplying the charging current or the charging circuit of the device main body is not connected to the battery block, and no charging voltage is applied to the + terminal, that is, the discharging is performed. By turning on the charging switching element by detecting that the state transition has been performed, during discharging during the overcharge protection operation,
It is possible to prevent the charging current from being applied to the parasitic diode of the charging switching element.
【００１６】また本発明の二次電池の保護装置は、複数
の電池ブロックが直列接続された充放電経路に放電用ス
イッチング素子を配し、制御回路にて前記放電用スイッ
チング素子をオン・オフ制御するものであって、電池ブ
ロックが接続される機器本体または充電器との接続状態
を検出する検出手段を具備してなり、前記検出手段が、
過放電により前記放電用スイッチング素子をオフ状態と
して放電禁止とする過放電保護動作中に、前記電池ブロ
ックが機器本体または充電器に対して接続状態になった
ことを検出すると、前記制御回路が放電禁止を解除する
ように前記放電用スイッチング素子をオン状態へと制御
することを特徴とする。Further, in the protection device for a secondary battery according to the present invention, a discharge switching element is arranged in a charge / discharge path in which a plurality of battery blocks are connected in series, and a control circuit controls on / off of the discharge switching element. And a detecting means for detecting a connection state with a device main body or a charger to which the battery block is connected, wherein the detecting means comprises:
During the overdischarge protection operation in which the discharging switching element is turned off by overdischarging to prohibit discharging, when the control circuit detects that the battery block is connected to the device main body or the charger, the control circuit discharges. The discharging switching element is controlled to be turned on so as to release the prohibition.
【００１７】この構成によれば、過放電保護動作中にお
いて、充電器または本体機器の充電回路が電池ブロック
に接続されること即ち＋端子に充電電圧がかかることを
検出することにより放電用スイッチング素子をオン状態
とすることで、過放電保護動作中における充電時に、放
電用スイッチング素子の寄生ダイオードに充電電流が印
加されることを防止できる。According to this configuration, during the overdischarge protection operation, the discharging switching element is detected by detecting that the charging circuit of the charger or the main device is connected to the battery block, that is, that the charging voltage is applied to the + terminal. Is turned on, it is possible to prevent the charging current from being applied to the parasitic diode of the discharging switching element during charging during the overdischarge protection operation.
【００１８】さらにまた本発明の二次電池の保護回路
は、複数の電池ブロックが直列接続された充放電経路に
充電用、放電用の各スイッチング素子を配し、制御回路
にて各スイッチング素子をオン・オフ制御し、前記電池
ブロックの過放電もしくは過充電保護を行うものであっ
て、前記充放電経路に印加される充放電の各電流値を検
出する充放電電流検出手段を具備してなり、過放電保護
動作中に前記充放電電流検出手段が規定値以上の放電電
流を規定時間以上連続して検出した場合に、前記制御回
路は放電用スイッチング素子をオン状態とし、過充電保
護動作中に前記充放電電流検出手段が規定値以上の充電
電流を規定時間以上連続して検出した場合に、前記制御
回路は充電用スイッチング素子をオン状態とすることを
特徴とする。Further, in the protection circuit for a secondary battery according to the present invention, a charging / discharging switching element is arranged in a charging / discharging path in which a plurality of battery blocks are connected in series, and each switching element is controlled by a control circuit. On / off control is performed to perform overdischarge or overcharge protection of the battery block, and comprises charge / discharge current detection means for detecting each current value of charge / discharge applied to the charge / discharge path. If the charging / discharging current detecting means continuously detects a discharging current of a specified value or more for a specified time or more during the over-discharge protection operation, the control circuit turns on the discharging switching element, and the over-charge protection operation is performed. When the charging / discharging current detecting means continuously detects a charging current of a specified value or more for a specified time or more, the control circuit turns on the charging switching element.
【００１９】この構成によれば、大電流による過電流保
護動作中において、充電電流の過電流保護時には、充電
器または本体機器の充電回路と電池ブロックとの未接続
を検出してから、充電用スイッチング素子をオフ状態か
らオン状態へとすることで、頻繁に保護動作・解除を繰
り返し発生させることを防ぐ。同様に、放電電流の過電
流保護時には、本体機器の充電回路または充電器の接続
を、即ち放電から充電への状態遷移を検出してから、放
電用スイッチング素子をオン状態とすることで、保護動
作・解除が頻繁に繰り返されることを未然に防ぐ。According to this configuration, during the overcurrent protection operation by the large current, when the overcurrent of the charging current is protected, the disconnection between the charging circuit of the charger or the main unit and the battery block is detected, and then the charging for the charging is started. By switching the switching element from the off state to the on state, it is possible to prevent the protection operation / release from being repeatedly performed. Similarly, at the time of overcurrent protection of the discharge current, the protection circuit is connected by connecting the charging circuit or the charger of the main body device, that is, by detecting the state transition from discharge to charge, and then turning on the discharge switching element to protect the device. Prevents frequent repetition of operation / release.
【００２０】上記の二次電池の保護装置は、好ましくは
電池ブロックと共に電池パックに収容されるものであ
り、極めて安全性の高い電池パックを提供することが可
能になる。また、電池パックが組み込まれる本体機器に
おいても、電池パックに保護装置を具備することによっ
て、機器の安全性、信頼性を高めることになる。The above-described protection device for a secondary battery is preferably housed in a battery pack together with a battery block, and it is possible to provide an extremely safe battery pack. Also, in a main body device in which a battery pack is incorporated, the safety and reliability of the device are improved by providing the battery pack with a protection device.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態を説明し、本発明の理解に供する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings to provide an understanding of the present invention.
【００２２】尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化
した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するもの
ではない。The embodiments described below are merely examples embodying the present invention, and do not limit the technical scope of the present invention.
【００２３】以下、本発明の第１の実施形態について図
１〜図３を参照して説明する。本実施形態では、スイッ
チング素子として寄生ダイオード付きＭＯＳＦＥＴを用
いた。図１において、リチウムイオン電池からなる複数
の電池セルブロック１Ａ、１Ｂが＋端子２と−端子３と
の間に直列接続され、且つこれら電池セルブロック１
Ａ、１Ｂに対して直列に過充電保護用のＭＯＳＦＥＴ
（即ち充電ＦＥＴ）４と過放電保護用の寄生ダイオード
付きＭＯＳＦＥＴ（即ち放電ＦＥＴ）５とが配設されて
いる。これらＦＥＴ４、５はオン時には１０〜２０ｍΩ
程度の抵抗を有している。また、寄生ダイオード４ａ、
５ａのＶＦは０．３〜０．７Ｖ程度である。これら充電
ＦＥＴ４と放電ＦＥＴ５をオン・オフ制御する制御回路
６に各電池セルブロック１Ａ、１Ｂの両端電圧が入力さ
れている。また、制御回路６には、本体充電回路または
充電器の接続を検出するための＋端子の電圧が入力され
ている。Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, a MOSFET with a parasitic diode is used as a switching element. In FIG. 1, a plurality of battery cell blocks 1A and 1B made of a lithium ion battery are connected in series between a positive terminal 2 and a negative terminal 3, and these battery cell blocks 1A and 1B are connected in series.
MOSFET for overcharge protection in series with A and 1B
(Ie, a charge FET) 4 and a MOSFET with a parasitic diode (ie, a discharge FET) 5 for overdischarge protection are provided. These FETs 4 and 5 are 10 to 20 mΩ when turned on.
It has a degree of resistance. Also, the parasitic diode 4a,
The VF of 5a is about 0.3 to 0.7V. The voltage between both ends of each of the battery cell blocks 1A and 1B is input to a control circuit 6 for controlling ON / OFF of the charge FET 4 and the discharge FET 5. Further, the voltage of the + terminal for detecting the connection of the main body charging circuit or the charger is input to the control circuit 6.
【００２４】また、充放電電流を検出するため、約１０
〜２０ｍΩ程度の電流検出用抵抗７が充放電経路の−端
子と電池セルブロック１Ｂの間に介装されている。制御
回路６には、充電電流または放電電流によってこの電流
検出用抵抗７に発生する微小電位差を増幅して検出する
手段８が設けられ、充電電流ＩＣＨＧ及び放電電流ＩＤ
ＣＨＧを検出するように構成されている。このように電
流検出用抵抗７を介装することにより、充電ＦＥＴ４と
放電ＦＥＴ５の動作状態に無関係に精度の高い電流検出
を行なうことができる。In order to detect the charge / discharge current, about 10
A current detection resistor 7 of about 20 mΩ is interposed between the negative terminal of the charge / discharge path and the battery cell block 1B. The control circuit 6 is provided with means 8 for amplifying and detecting a minute potential difference generated in the current detecting resistor 7 by a charging current or a discharging current, and includes a charging current ICHG and a discharging current ID.
It is configured to detect CHG. By interposing the current detection resistor 7 in this manner, highly accurate current detection can be performed regardless of the operation state of the charge FET 4 and the discharge FET 5.
【００２５】なお、本実施の形態において、充電用ＦＥ
Ｔ４、放電用ＦＥＴ５は正極側に配置されているが、負
極側に配置しても同等の機能を有する。In this embodiment, the charging FE
Although T4 and the discharge FET 5 are arranged on the positive electrode side, they have the same function even if they are arranged on the negative electrode side.
【００２６】また、本実施の形態において、セルブロッ
クは２直列２並列としているが、直列数及び並列数が異
なっても同等の機能を有する。Further, in the present embodiment, the cell blocks are of two series and two parallel, but they have the same function even if the number of series and the number of parallel are different.
【００２７】次に、以上の構成による過充電保護動作、
過放電保護動作について順次説明する。まず、過充電保
護動作を図２を参照して説明する。制御回路６は各電池
セルブロック１Ａ、１Ｂの両端電圧ＶＢＡ、ＶＢＢを検
出し、図２に示すように、従来例と同様に何れかの一
方、図示例では電池セルブロック１Ａの電圧ＶＢＡが第
１の電圧値（例えば、４．３５Ｖ）以上になると、充電
ＦＥＴ４をオフして充電電流ＩＣＨＧを遮断する。Next, the overcharge protection operation by the above configuration,
The overdischarge protection operation will be described sequentially. First, the overcharge protection operation will be described with reference to FIG. The control circuit 6 detects the voltages VBA and VBB across the battery cell blocks 1A and 1B, and as shown in FIG. 2, the voltage VBA of one of the battery cell blocks 1A in the example shown in FIG. When the voltage becomes equal to or higher than the voltage value of 1 (for example, 4.35 V), the charging FET 4 is turned off to cut off the charging current ICHG.
【００２８】この過充電保護機能の解除動作に関して
は、充電ＦＥＴがオフして充電電流ＩＣＨＧを遮断して
いる状態で、＋端子の電圧が充電器の電圧まで上昇した
状態から充電器が外されたり、放電電流ＩＤＣＨＧが流
れた場合には、電池セルブロックの電圧が第２の電圧値
（例えば、４．１０Ｖ）以下にならなくても充電ＦＥＴ
４をオンして過充電保護機能を解除するようにしてい
る。Regarding the release operation of the overcharge protection function, the charger is removed from the state where the voltage of the + terminal has risen to the voltage of the charger while the charging FET is turned off and the charging current ICHG is cut off. Or when the discharge current IDCHG flows, even if the voltage of the battery cell block does not fall below the second voltage value (for example, 4.10 V),
4 is turned on to release the overcharge protection function.
【００２９】図２に＋端子の電圧をあわせて示す。＋端
子の電圧は、充電電流が遮断された際に、充電器の開放
電圧（例えば、セル３直列構成で１６Ｖ）まで上昇す
る。その後、充電器または本体充電回路が電池パックと
切り離され、放電側に切り替わった際に、＋端子電圧は
（電池電圧−ＶＦ）の電圧値（例えば、セル３直列構成
で１１．４Ｖ）を示すので、＋端子電圧をモニターする
ことで充電器が外れたこと即ち充電モードから放電モー
ドへの移行を検出することができる。FIG. 2 also shows the voltage at the + terminal. When the charging current is cut off, the voltage at the + terminal rises to the open-circuit voltage of the charger (for example, 16 V in a cell 3 series configuration). Thereafter, when the charger or the main body charging circuit is disconnected from the battery pack and switched to the discharging side, the + terminal voltage indicates a voltage value of (battery voltage-VF) (for example, 11.4 V in a cell 3 serial configuration). Therefore, by monitoring the + terminal voltage, it is possible to detect that the charger has come off, that is, to shift from the charging mode to the discharging mode.
【００３０】このように過充電保護動作中に充電器が外
された場合や、放電電流が流れた場合に充電ＦＥＴ４を
オンすることにより、放電電流による充電ＦＥＴ４の寄
生ダイオード４ａにおける電力損失による発熱で充電Ｆ
ＥＴ４が破壊したり、ストレスを連続してかけるのを防
止している。As described above, when the charger is disconnected during the overcharge protection operation or when the discharge current flows, the charge FET 4 is turned on, thereby generating heat due to power loss in the parasitic diode 4a of the charge FET 4 due to the discharge current. Charge with F
This prevents the ET4 from being destroyed or stressed continuously.
【００３１】次に、過放電保護動作を図３を参照して説
明する。この時も過充電保護動作時と同様に制御回路６
は各電池セルブロック１Ａ、１Ｂの両端電圧ＶＢＡ、Ｖ
ＢＢを検出し、図３に示すように、従来例と同様に何れ
かの一方、図示例では電池セルブロック１Ｂの電圧ＶＢ
Ｂが第４の電圧値（例えば、２．５０Ｖ）以下になる
と、放電ＦＥＴ５をオフして放電電流ＩＤＣＨＧを遮断
する。Next, the overdischarge protection operation will be described with reference to FIG. At this time, the control circuit 6 is operated similarly to the overcharge protection operation.
Are voltages VBA, V across the battery cell blocks 1A, 1B.
BB is detected, and as shown in FIG. 3, one of them is the same as the conventional example.
When B becomes equal to or lower than a fourth voltage value (for example, 2.50 V), the discharge FET 5 is turned off to cut off the discharge current IDCHG.
【００３２】この過放電保護機能の解除動作に関して
も、過充電保護動作時と同様に放電ＦＥＴ５がオフして
放電電流ＩＤＣＨＧを遮断している状態で、充電器が接
続されて＋端子の電圧が充電器の電圧まで上昇したり、
充電電流ＩＣＨＧが流れた場合には、電池セルブロック
の電圧が第３の電圧値（例えば、３．２０Ｖ）以上にな
らなくても充電ＦＥＴ５をオンして過放電保護機能を解
除するようにしている。Regarding the release operation of the overdischarge protection function, as in the overcharge protection operation, the charger is connected while the discharge FET 5 is turned off and the discharge current IDCHG is cut off, and the voltage of the + terminal is reduced. To the voltage of the charger,
When the charging current ICHG flows, even if the voltage of the battery cell block does not exceed the third voltage value (for example, 3.20 V), the charging FET 5 is turned on to release the overdischarge protection function. I have.
【００３３】図３に＋端子の電圧をあわせて示す。＋端
子の電圧は、放電電流が遮断された際に、出力されなく
なる。その後、充電器または本体充電回路が電池パック
と接続され、充電側に切り替わった際に、＋端子電圧は
（電池電圧＋ＶＦ）の電圧値（例えば、セル３直列構成
で１１．７Ｖ）を示すので、＋端子電圧をモニターする
ことで充電器が接続されたこと即ち放電モードから充電
モードへの移行を検出することができる。FIG. 3 also shows the voltage at the + terminal. The voltage of the + terminal is not output when the discharge current is cut off. Thereafter, when the charger or the main body charging circuit is connected to the battery pack and switched to the charging side, the + terminal voltage indicates a voltage value of (battery voltage + VF) (for example, 11.7 V in a cell 3 series configuration). , + Terminal voltage, it is possible to detect that the charger is connected, that is, the transition from the discharge mode to the charge mode.
【００３４】このように過充電保護動作中に充電器が接
続された場合や、充電電流が流れた場合に放電ＦＥＴ５
をオンすることにより、充電電流による放電ＦＥＴ５の
寄生ダイオード５ａにおける電力損失により発熱して放
電ＦＥＴ５が破壊したり、ストレスを連続してかけるの
を防止している。As described above, when the charger is connected during the overcharge protection operation or when the charging current flows, the discharging FET 5
Is turned on to prevent the discharge FET 5 from being damaged due to power loss in the parasitic diode 5a of the discharge FET 5 due to the charging current, and to prevent the discharge FET 5 from being destroyed or being continuously subjected to stress.
【００３５】第２の実施形態の構成図を図４に示す。第
１の実施例に対し、本体とのインタフェースとして本体
検出（ＢＩ）端子を持ち、バッテリパック内でプルアッ
プしておき、本体と接続された場合にはＢＩ端子がＬｏ
ｗになることで、本体検出するようにしている。このよ
うに本体接続されているか否かを検出することで、前記
の充電ＦＥＴや放電のＦＥＴを制御する。本体接続され
ていない場合には、両ＦＥＴをオフする。本体接続され
た場合には、第１の実施形態の制御に基づき、両ＦＥＴ
を制御する。FIG. 4 shows a configuration diagram of the second embodiment. In contrast to the first embodiment, a main body detection (BI) terminal is provided as an interface with the main body, which is pulled up in the battery pack, and when connected to the main body, the BI terminal is Lo.
When it becomes w, the main body is detected. As described above, the charge FET and the discharge FET are controlled by detecting whether or not the main body is connected. When the main body is not connected, both FETs are turned off. When connected to the main body, both FETs are controlled based on the control of the first embodiment.
Control.
【００３６】なお、本体検出方法として、バッテリパッ
クでプルダウンしておき、本体接続された場合にＢＩ端
子がＨｉｇｈになることで、本体検出するようにしても
同等の機能を有する。As a method of detecting the main body, the same function is provided even if the main body is detected by pulling down with a battery pack and setting the BI terminal to High when connected to the main body.
【００３７】[0037]
【発明の効果】本発明の二次電池の保護装置によれば、
以上の説明から明らかなように、過充電保護または過電
流保護動作での充電ＦＥＴオフ中においては、本体また
は充電器が未接続となることを検出したり、放電電流が
流れることを検出することで充電ＦＥＴをオンにするの
で、寄生ダイオードへの電流通過による電力損失でスイ
ッチング素子が発熱して破壊するのを制御・防止するこ
とができる。According to the secondary battery protection device of the present invention,
As is clear from the above description, it is necessary to detect that the main body or the charger is not connected or to detect that the discharge current flows while the charging FET is off in the overcharge protection or overcurrent protection operation. Then, the charging FET is turned on, so that it is possible to control and prevent the switching element from generating heat and being destroyed due to power loss due to current passing through the parasitic diode.
【００３８】また、過放電保護または過電流保護動作で
の放電ＦＥＴオフ中においては、本体または充電器が接
続されることを検出したり、充電電流が流れることを検
出することで放電ＦＥＴをオンにするので、寄生ダイオ
ードへの電流通過による電力損失でスイッチング素子が
発熱して破壊するのを制御・防止することができる。When the discharge FET is off in the overdischarge protection or overcurrent protection operation, the connection of the main body or the charger is detected, and the detection of the flow of the charging current turns the discharge FET on. Therefore, it is possible to control and prevent the switching element from generating heat and being destroyed due to power loss due to current passing through the parasitic diode.
【図１】本発明の二次電池の保護装置の第１の実施形態
における構成図FIG. 1 is a configuration diagram of a protection device for a secondary battery according to a first embodiment of the present invention.
【図２】同実施形態における過充電保護動作の説明図FIG. 2 is an explanatory diagram of an overcharge protection operation in the embodiment.
【図３】同実施形態における過放電保護動作の説明図FIG. 3 is an explanatory diagram of an overdischarge protection operation in the embodiment.
【図４】本発明の二次電池の保護装置の第２の実施形態
における構成図FIG. 4 is a configuration diagram of a secondary battery protection device according to a second embodiment of the present invention.
【図５】従来例の二次電池の保護装置の構成図FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional secondary battery protection device.
【図６】寄生ダイオード付きＦＥＴの充電保護時と放電
時の作用説明図FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of a FET with a parasitic diode during charge protection and discharge.
【図７】従来例における過充電保護動作の説明図FIG. 7 is an explanatory diagram of an overcharge protection operation in a conventional example.
【図８】従来例における過放電保護動作の説明図FIG. 8 is an explanatory diagram of an overdischarge protection operation in a conventional example.
１Ａ 電池セルブロック １Ｂ 電池セルブロック ２ 正極（＋）端子 ３ 負極（−）端子 ４ 充電ＦＥＴ ５ 放電ＦＥＴ ６ 制御回路 ７ 電流検出抵抗 ８ 電流検出手段 ９ 本体検出（ＢＩ）端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A Battery cell block 1B Battery cell block 2 Positive (+) terminal 3 Negative (-) terminal 4 Charge FET 5 Discharge FET 6 Control circuit 7 Current detection resistor 8 Current detection means 9 Body detection (BI) terminal
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA03 CA02 CA14 DA13 GA01 5G053 AA01 AA09 AA12 BA01 BA04 CA02 EB02 EC03 5H030 AA03 AA04 AA06 AS18 AS20 BB01 BB21 DD05 FF42 FF52 FF61 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5G003 AA01 BA03 CA02 CA14 DA13 GA01 5G053 AA01 AA09 AA12 BA01 BA04 CA02 EB02 EC03 5H030 AA03 AA04 AA06 AS18 AS20 BB01 BB21 DD05 FF42 FF52 FF61
Claims (3)
放電経路に充電用スイッチング素子を配し、制御回路に
て前記充電用スイッチング素子をオン・オフ制御する二
次電池の保護装置であって、 電池ブロックが接続される機器本体または充電器との接
続状態を検出する検出手段を具備してなり、前記検出手
段が、過充電により前記充電用スイッチング素子をオフ
状態として充電禁止とする過充電保護動作中に、前記電
池ブロックが機器本体または充電器に対して未接続状態
になったことを検出すると、前記制御回路が充電禁止を
解除するように前記充電用スイッチング素子をオン状態
へと制御することを特徴とする二次電池の保護装置。1. A secondary battery protection device in which a charging switching element is disposed in a charging / discharging path in which a plurality of battery blocks are connected in series, and a control circuit controls on / off of the charging switching element. An overcharge that detects a connection state with a device main body or a charger to which the battery block is connected, wherein the detection means turns off the charging switching element to prohibit charging by overcharging. During the protection operation, when detecting that the battery block has become unconnected to the device body or the charger, the control circuit controls the charging switching element to an on state so as to release the charging prohibition. A protection device for a secondary battery.
放電経路に放電用スイッチング素子を配し、制御回路に
て前記放電用スイッチング素子をオン・オフ制御する二
次電池の保護装置であって、 電池ブロックが接続される機器本体または充電器との接
続状態を検出する検出手段を具備してなり、前記検出手
段が、過放電により前記放電用スイッチング素子をオフ
状態として放電禁止とする過放電保護動作中に、前記電
池ブロックが機器本体または充電器に対して接続状態に
なったことを検出すると、前記制御回路が放電禁止を解
除するように前記放電用スイッチング素子をオン状態へ
と制御することを特徴とする二次電池の保護装置。2. A protection device for a secondary battery, wherein a discharge switching element is arranged in a charge / discharge path in which a plurality of battery blocks are connected in series, and a control circuit controls on / off of the discharge switching element. A detecting means for detecting a connection state with a device main body or a charger to which the battery block is connected, wherein the detecting means turns off the discharge switching element by overdischarging to prohibit discharging; During the protection operation, when detecting that the battery block is connected to the device main body or the charger, the control circuit controls the discharge switching element to an on state so as to release the discharge prohibition. A protection device for a secondary battery.
放電経路に充電用、放電用の各スイッチング素子を配
し、制御回路にて各スイッチング素子をオン・オフ制御
し、前記電池ブロックの過放電もしくは過充電保護を行
う二次電池の保護装置であって、 前記充放電経路に印加される充放電の各電流値を検出す
る充放電電流検出手段を具備してなり、過放電保護動作
中に前記充放電電流検出手段が規定値以上の放電電流を
規定時間以上連続して検出した場合に、前記制御回路は
放電用スイッチング素子をオン状態とし、過充電保護動
作中に前記充放電電流検出手段が規定値以上の充電電流
を規定時間以上連続して検出した場合に、前記制御回路
は充電用スイッチング素子をオン状態とすることを特徴
とする二次電池の保護装置。3. A charging / discharging switching element is disposed in a charging / discharging path in which a plurality of battery blocks are connected in series, and a control circuit controls on / off of each switching element to control an overload of the battery block. A protection device for a secondary battery that performs discharge or overcharge protection, comprising: a charge / discharge current detection unit that detects each current value of charge / discharge applied to the charge / discharge path; When the charge / discharge current detecting means continuously detects a discharge current equal to or more than a specified value for a specified time or more, the control circuit turns on the discharge switching element, and detects the charge / discharge current during the overcharge protection operation. The protection circuit for a secondary battery, wherein the control circuit turns on the charging switching element when the means continuously detects a charging current equal to or more than a specified value for a specified time or more.
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