JP2003217534A - Battery pack - Google Patents
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばテレビ、ラ
ジオ等の電機製品、あるいは携帯用パソコン、携帯電話
等の電子機器、あるいは電動自動車、電動車椅子などの
運搬機器の電源として用いられる充電可能な電池パック
に関し、特にポリマーリチウムイオン電池に適した電池
パックに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rechargeable electric power source used for electric products such as televisions and radios, electronic devices such as portable personal computers and mobile phones, or transportation equipment such as electric vehicles and electric wheelchairs. The present invention relates to a battery pack, and particularly to a battery pack suitable for a polymer lithium ion battery.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、電機製品、電子機器などの充電可
能な電力供給部として、いわゆる電池パックが用いられ
ている。電池パックの内部構造として、充電可能な単電
池を複数個直列に接続し、必要とする電圧と電力を得る
ことは従来技術として広く用いられている。この場合、
直列に接続された複数の単電池の特性、例えば単電池の
容量が異なる場合があり、それぞれの特性が異なってい
る単電池を直列に接続した状態で充電すると、各単電池
の両端に加わる電圧値がそれぞれ異なるため、満充電に
ならない単電池や逆に過充電になり劣化する単電池がで
てくる。また単電池の特性の異なる傾向は、単電池が劣
化するほど顕著となる。従って充放電を繰り返すと劣化
した単電池が益々劣化し、電池寿命や信頼性を著しく悪
化させる。2. Description of the Related Art Conventionally, a so-called battery pack has been used as a rechargeable power supply unit for electric products, electronic devices and the like. As an internal structure of a battery pack, it is widely used as a conventional technique to connect a plurality of rechargeable cells in series to obtain a required voltage and power. in this case,
The characteristics of multiple cells connected in series, for example, the capacity of the cells may differ, and when the cells with different characteristics are connected in series and charged, the voltage applied to both ends of each cell Since the values are different, some cells may not be fully charged or conversely may be overcharged and deteriorate. Further, the tendency that the characteristics of the unit cells are different becomes more remarkable as the unit cells deteriorate. Therefore, when charging and discharging are repeated, the deteriorated unit cell deteriorates more and more, and the battery life and reliability are significantly deteriorated.
【0003】このように、直列に接続された複数の単電
池を、そのままの状態で充電することには問題がある。
また、充電可能な電池のうち、特にリチウムイオン電池
は、過充電、過放電に弱いために、過充電状態、過放電
状態を検出して充電、放電を禁止する保護回路が組み合
わされる。さらに充電に際しては、定電流、定電圧充電
(いわゆるCCCV充電)を行い、各単電池の特性、特
に電圧を一致させるよう配慮されている。As described above, there is a problem in charging a plurality of cells connected in series as they are.
Further, among rechargeable batteries, particularly a lithium ion battery is vulnerable to overcharge and overdischarge, and therefore a protection circuit for detecting the overcharge state and the overdischarge state and prohibiting charging and discharging is combined. Furthermore, in charging, constant current and constant voltage charging (so-called CCCV charging) are performed so that the characteristics of each unit cell, particularly the voltage, are matched.
【0004】[0004]
【発明が解決する課題】しかしながら、従来技術では以
下に示すような問題があった。直列に接続された複数の
単電池の特性、例えば単電池の容量が異なる場合があ
り、それぞれの特性が異なっている単電池を直列に接続
した状態で充電すると、各単電池の両端に加わる電圧値
がそれぞれ異なるため、満充電にならない単電池や逆に
過充電になり劣化する単電池がでてくる。また単電池の
特性の異なる傾向は、単電池が劣化するほど顕著とな
る。従って充放電を繰り返すと劣化した単電池が益々劣
化し、電池寿命や信頼性を著しく悪化させる。このよう
に、直列に接続された複数の単電池を、そのままの状態
で充電することには問題がある。本発明は上記の問題を
解決し、安全で取り扱いの簡便な電池パックを提供する
ことを目的としている。However, the prior art has the following problems. The characteristics of multiple cells connected in series, for example, the capacity of the cells may differ, and when the cells with different characteristics are connected in series and charged, the voltage applied to both ends of each cell Since the values are different, some cells may not be fully charged or conversely may be overcharged and deteriorate. Further, the tendency that the characteristics of the unit cells are different becomes more remarkable as the unit cells deteriorate. Therefore, when charging and discharging are repeated, the deteriorated unit cell deteriorates more and more, and the battery life and reliability are significantly deteriorated. As described above, there is a problem in charging a plurality of single cells connected in series as they are. An object of the present invention is to solve the above problems and provide a battery pack that is safe and easy to handle.
【0005】[0005]
【課題を解決する為の手段】充電可能な複数の単電池
(1)と前記複数の単電池(1)と同数の充電制御回路
(2)と放電時に前記複数の単電池(1)を直列に接続
可能とし、充電時に前記複数の単電池(1)の各々を前
記充電制御回路(2)の各々に単独に接続可能とする複
数のスイッチ回路(3)を有し、前記複数のスイッチ回
路(3)をパワーMOS FETにより構成し、好まし
くは単電池(1)に過電流防止回路および過放電防止回
路および過充電防止回路により構成された保護回路
(4)を接続し、複数の単電池(1)をポリマーリチウ
ムイオン電池とする。さらに好ましくは電源回路(8)
と冷却用送風機(7)を内蔵する。本発明は、以上の構
成によりなる電池パックである。Means for Solving the Problems A plurality of rechargeable cells (1), a charge control circuit (2) of the same number as the plurality of cells (1), and the plurality of cells (1) in series at the time of discharging. And a plurality of switch circuits (3) for individually connecting each of the plurality of unit cells (1) to each of the charge control circuits (2) during charging. (3) is composed of a power MOS FET, and preferably, a protection circuit (4) composed of an overcurrent prevention circuit, an overdischarge prevention circuit, and an overcharge prevention circuit is connected to the unit cell (1) to form a plurality of unit cells. (1) is a polymer lithium ion battery. More preferably, the power supply circuit (8)
And a cooling blower (7). The present invention is a battery pack having the above configuration.
【0006】[0006]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below.
【0007】図1に本発明による電池パックの第1の例
を示す全体ブロック図を示す。単電池(1)は充電可能
な電池であり、必要とする電圧を得るため複数個用いら
れるが、特に本発明においては、大電力の得られるポリ
マーリチウムイオン電池が最も適している。充電制御回
路(2)は前記複数の単電池(1)と同数用いられ、充
電時に単電池(1)に適切な電圧と電流を供給する能
力、例えば定電流・定電圧充電(いわゆるCC・CV充
電)能力を有している。複数のスイッチ回路(3)は放
電時に前記複数の単電池(1)を直列に接続可能とし、
充電時に前記複数の単電池(1)の各々を前記充電制御
回路(2)の各々に単独に接続可能とするよう構成され
ている。FIG. 1 is an overall block diagram showing a first example of a battery pack according to the present invention. The unit cell (1) is a rechargeable battery, and a plurality of cells are used to obtain a required voltage. In particular, in the present invention, a polymer lithium ion battery capable of obtaining a large power is most suitable. The charge control circuit (2) is used in the same number as the plurality of unit cells (1) and has an ability to supply appropriate voltage and current to the unit cells (1) during charging, for example, constant current / constant voltage charging (so-called CC / CV). It has a charging ability. The plurality of switch circuits (3) enable the plurality of unit cells (1) to be connected in series at the time of discharging,
Each of the plurality of cells (1) can be independently connected to each of the charge control circuits (2) during charging.
【0008】ここで、スイッチ回路(3)はリレーや手
動スイッチなどの従来技術を用いても実現できるが、機
械接点を用いることは信頼性や寿命等に問題があるた
め、本発明では図2に示すように、パワーMOS FE
Tをスイッチ素子として用いている。パワーMOS F
ETは、ゲート電圧を微少な電力で制御することによ
り、ソースドレイン間を流れる大電流を容易に制御する
ことが可能な半導体であり、前記リレーや手動スイッチ
に比べて機械接点が無く、信頼性や寿命、さらに応答速
度などを飛躍的に向上させることができる。Here, although the switch circuit (3) can be realized by using a conventional technique such as a relay or a manual switch, the use of mechanical contacts has a problem in reliability and life. As shown in, power MOS FE
T is used as a switch element. Power MOS F
ET is a semiconductor that can easily control a large current flowing between the source and drain by controlling the gate voltage with a small amount of electric power, and has no mechanical contacts as compared with the relay or the manual switch and has high reliability. The life, the response time, and the like can be dramatically improved.
【0009】図2は、前記図1におけるブロック図で示
された、複数のスイッチ回路(3)の内の一つを具体的
に示したものであり、以後のスイッチ動作の説明に不要
な回路および構造は省略してある。FET1(11)お
よびFET2(12)は、充電制御回路(2)と単電池
(1)の間の回路を開閉するために設けられている。ま
た、FET3(13)およびFET4(14)は、隣接
する複数のスイッチ回路(3)の間の回路を開閉するた
めに設けられている。さらにFET制御回路(17)
は、前記それぞれのFETのゲート電圧を制御するため
に設けられており、電源回路(8)からの供給電力の有
無によって充電状態と放電状態に切り替わるよう構成さ
れている。ここで、FET制御回路(17)はトランジ
スター、IC、フォトカプラー、抵抗、コンデンサー等
の電子部品による従来技術を用いて容易に実現できる。FIG. 2 specifically shows one of the plurality of switch circuits (3) shown in the block diagram of FIG. 1, and is a circuit unnecessary for the explanation of the switch operation thereafter. And the structure is omitted. The FET1 (11) and the FET2 (12) are provided to open and close the circuit between the charge control circuit (2) and the unit cell (1). Further, the FET3 (13) and the FET4 (14) are provided to open and close a circuit between a plurality of adjacent switch circuits (3). Further FET control circuit (17)
Is provided for controlling the gate voltage of each FET, and is configured to switch between a charging state and a discharging state depending on the presence or absence of power supplied from the power supply circuit (8). Here, the FET control circuit (17) can be easily realized by using a conventional technique using electronic parts such as a transistor, an IC, a photo coupler, a resistor and a capacitor.
【0010】スイッチ回路(3)の動作は以下のように
説明される。まず、図2における電源回路(8)に、外
部交流電源、例えば随所に設置されている交流100V
電源を印加することにより電源回路(8)を稼動させ、
FET制御回路(17)に電力を供給する。すると、F
ET制御回路(17)は、FET1(11)およびFE
T2(12)がオンとなり、且つFET3(13)およ
びFET4(14)がオフとなるようにそれぞれのFE
Tのゲート電圧を制御する。この状態は、隣接する複数
のスイッチ回路(3)が切り離され、単電池(1)が充
電制御回路(2)に単独に接続された状態であり、充電
制御回路(2)は単電池(1)に充電を開始することが
可能となる。次に、外部交流電源を切り離し、電源回路
(8)を停止させると、FET制御回路(17)に供給
されていた電力も停止する。すると、FET制御回路
(17)は、FET1(11)およびFET2(12)
がオフとなり、且つFET3(13)およびFET4
(14)がオンとなるようにそれぞれのFETのゲート
電圧を制御する。この状態は、隣接する複数のスイッチ
回路(3)が直列に接続され、単電池(1)が充電制御
回路(2)から切り離された状態であり、放電が可能と
なる。以上のように、本発明におけるスイッチ回路
(3)は外部交流電源を入切することにより、自動的に
充電状態と放電状態が切り替わるという特徴を持ち、操
作や取り扱いが簡便な電池パックを提供することができ
る。The operation of the switch circuit (3) is explained as follows. First, in the power supply circuit (8) in FIG. 2, an external AC power supply, for example, AC 100V installed everywhere.
The power supply circuit (8) is activated by applying power,
Power is supplied to the FET control circuit (17). Then F
The ET control circuit (17) includes FET1 (11) and FE.
Each FE is set so that T2 (12) is turned on and FET3 (13) and FET4 (14) are turned off.
Control the gate voltage of T. In this state, a plurality of adjacent switch circuits (3) are disconnected, and the unit cell (1) is independently connected to the charge control circuit (2). The charge control circuit (2) is connected to the unit cell (1). ) Can start charging. Next, when the external AC power supply is disconnected and the power supply circuit (8) is stopped, the power supplied to the FET control circuit (17) is also stopped. Then, the FET control circuit (17) changes the FET1 (11) and the FET2 (12).
Turns off, and FET3 (13) and FET4
The gate voltage of each FET is controlled so that (14) is turned on. In this state, a plurality of adjacent switch circuits (3) are connected in series, and the unit cell (1) is disconnected from the charge control circuit (2), and discharging is possible. As described above, the switch circuit (3) of the present invention has a feature that the charging state and the discharging state are automatically switched by turning on / off the external AC power source, and provides a battery pack that is easy to operate and handle. be able to.
【0011】電源回路(8)は、外部から供給される交
流電圧を直流電圧に変換し、充電回路(2)とスイッチ
回路(3)およびFET制御回路(17)に必要な電圧
と電流を供給するために設けられる。具体的には、電源
トランス等によって構成される従来技術を用いて容易に
実現されるが、さらに好ましくは、大形の電源トランス
を必要としないスイッチング電源を用いると、小型化、
高効率化に効果があり、本発明に最も適している。The power supply circuit (8) converts an AC voltage supplied from the outside into a DC voltage, and supplies necessary voltage and current to the charging circuit (2), the switch circuit (3) and the FET control circuit (17). It is provided to do. Specifically, it can be easily realized by using a conventional technique including a power transformer, but more preferably, a switching power supply that does not require a large power transformer can be used to reduce the size,
It has the effect of increasing efficiency and is most suitable for the present invention.
【0012】通常、複数の単電池(1)には、過電流防
止回路および過放電防止回路および過充電防止回路によ
り構成された保護回路(4)が接続される。これらの回
路は単電池(1)の両端電圧値や通過電流値を検出し、
設定範囲値を満足しない場合は回路を遮断し単電池の劣
化を防止するために設けられるものであり、従来技術に
よって容易に実現できる。Usually, a protection circuit (4) composed of an overcurrent prevention circuit, an overdischarge prevention circuit and an overcharge prevention circuit is connected to the plurality of unit cells (1). These circuits detect the voltage value across the cell (1) and the passing current value,
This is provided in order to prevent the deterioration of the unit cell by shutting off the circuit when the set range value is not satisfied, and can be easily realized by the conventional technology.
【0013】ところで、前記過放電防止回路は、単電池
(1)の両端電圧が基準電圧Vminを下回った場合に
回路を遮断する働きをする。しかし、図3示すように、
例えば電池電圧Vsの単電池(1)がE1からEnまで
のn個直列に接続される場合に、放電時において複数の
スイッチ回路(3)内部の直列接続スイッチS1からS
nはそれぞれ不定な時間差を持って接続されることにな
るが、負荷に接続される側以外のスイッチ回路、例えば
1番目のスイッチ回路と2番目のスイッチ回路の間のス
イッチS1が最後に接続される場合、2番目の単電池E
2の両端には、他の単電池の直列加算電位−(n−1)
Vsが印加されることになり、これは、前記過放電基準
電圧Vminを下回るので保護回路(4)内の遮断スイ
ッチS22が開くことにより回路が遮断され、負荷に電
力を供給することができなくなる。By the way, the above-mentioned over-discharge prevention circuit functions to cut off the circuit when the voltage across the unit cell (1) falls below the reference voltage Vmin. However, as shown in FIG.
For example, when n single cells (1) having a battery voltage Vs are connected in series from E1 to En, the series connection switches S1 to S inside the plurality of switch circuits (3) are discharged.
n are connected with an indefinite time difference, but the switch circuit other than the side connected to the load, for example, the switch S1 between the first switch circuit and the second switch circuit is connected last. If the second cell E
At both ends of 2, the series addition potential of other unit cells- (n-1)
Since Vs is applied, which is below the overdischarge reference voltage Vmin, the circuit is cut off by opening the cutoff switch S22 in the protection circuit (4), and it becomes impossible to supply power to the load. .
【0014】これを防止する為に、図4に示すように複
数のスイッチ回路(3)のうち、負荷に接続される側の
スイッチ回路(5)に遅延回路(6)を設け、放電時
に、スイッチ回路(5)内部の直列接続スイッチSn
が、他のスイッチ回路(3)内部の直列接続スイッチS
1からSn−1のうちのどれよりも遅れて接続するよう
構成すると、Snは負荷運転スイッチ(10)と同じ働
きをすることになり、保護回路が働くこと無く複数の単
電池(1)が直列に接続可能となり、負荷に電力を供給
することができる。また、図5は遅延回路(6)が設け
られた負荷に接続される側のスイッチ回路(5)の内部
を具体的に示したものであり、以後のスイッチ動作の説
明に不要な回路および構造は省略してある。FET5
(15)およびFET6(16)は、負荷に接続される
側のスイッチ回路(5)と負荷(9)の間の回路を開閉
するために設けられている。遅延回路(6)は、前記F
ET5(15)およびFET6(16)のゲートとFE
T制御回路(17)の間に設けられ、他のスイッチ回路
(3)内部のFET3(13)およびFET4が、隣接
する複数のスイッチ回路(3)の間の回路を全て接続し
終わった後に、FET5(15)およびFET6(1
6)がオンとなるよう適当な時間差を発生する回路であ
る。なお、遅延回路(6)はトランジスター、IC、抵
抗、コンデンサー等の電子部品による従来技術を用いて
容易に実現できる。In order to prevent this, a delay circuit (6) is provided in the switch circuit (5) on the side connected to the load among the plurality of switch circuits (3) as shown in FIG. Series connection switch Sn inside switch circuit (5)
However, the series connection switch S inside the other switch circuit (3)
If the connection is made later than any one of 1 to Sn-1, Sn will have the same function as the load operation switch (10), and the plurality of unit cells (1) will operate without the protection circuit. It can be connected in series and can supply power to the load. Further, FIG. 5 specifically shows the inside of the switch circuit (5) on the side connected to the load in which the delay circuit (6) is provided, and the circuit and structure unnecessary for the explanation of the switch operation thereafter. Is omitted. FET5
(15) and the FET 6 (16) are provided to open and close the circuit between the switch circuit (5) on the side connected to the load and the load (9). The delay circuit (6) includes the F
ET5 (15) and FET6 (16) gate and FE
After the FET3 (13) and the FET4 inside the other switch circuit (3) provided between the T control circuits (17) have connected all the circuits between the plurality of adjacent switch circuits (3), FET5 (15) and FET6 (1
6) is a circuit that generates an appropriate time difference so that it is turned on. The delay circuit (6) can be easily realized by using a conventional technique using electronic parts such as a transistor, an IC, a resistor and a capacitor.
【0015】負荷(9)は、例えばテレビ、ラジオ等の
電機製品、あるいは携帯用パソコン、携帯電話等の電子
機器はもちろんのこと、特に複数の単電池(1)にポリ
マーリチウムイオン電池を用いた場合は、大電力を供給
することが可能となり、電動自動車、電動車椅子などの
運搬機器の供給用電源としても使用することができる。The load (9) is not limited to electric products such as televisions and radios, or electronic devices such as portable personal computers and mobile phones. In particular, polymer lithium ion batteries are used for the plurality of unit cells (1). In this case, it becomes possible to supply a large amount of electric power, and it can also be used as a power supply for supplying transportation equipment such as electric vehicles and electric wheelchairs.
【0016】また、図6に本発明による電池パックの第
2の例を示す全体ブロック図を示す。この例は、前記第
1の例における電源回路(8)を電池パック内部に設
け、その他の構造を前記第1の例とほぼ同様としたもの
である。この構造は、充電および放電を行うに必要な回
路および機構を電池パック内部に全て具備しているの
で、電池パック単体で充電および放電を行うことが可能
となる。従来技術による電池パックは、その内部に電源
回路や充電制御回路は具備しておらず、充電器が別に必
要となる。従って、従来技術による電池パックを例えば
電動自動車、電動車椅子などの運搬機器に搭載し、移動
先で電池電圧が不足し運転不能となった場合には専用の
充電器が必要となる。これは、運搬機器の行動範囲を制
約することになり問題である。しかし、本発明による電
池パックの第2の例はこのような問題を解決し、移動先
で電池電圧が不足し運転不能となった場合でも、一般的
な交流電源、例えば随所に設置されている交流100V
電源さえあれば充電を行うことが可能であり、再び運転
を開始することができる。FIG. 6 is an overall block diagram showing a second example of the battery pack according to the present invention. In this example, the power supply circuit (8) in the first example is provided inside the battery pack, and the other structures are substantially the same as those in the first example. Since this structure includes all circuits and mechanisms necessary for charging and discharging inside the battery pack, it is possible to perform charging and discharging with the battery pack alone. The battery pack according to the related art does not have a power supply circuit or a charge control circuit therein and requires a charger separately. Therefore, when the conventional battery pack is mounted on a transportation device such as an electric vehicle or an electric wheelchair, and the battery voltage becomes insufficient at the destination and operation becomes impossible, a dedicated charger is required. This is a problem because it limits the range of action of the transportation device. However, the second example of the battery pack according to the present invention solves such a problem and is installed in a general AC power supply, for example, everywhere even when the battery voltage becomes insufficient at the destination and operation becomes impossible. AC 100V
It is possible to charge the battery with a power source and restart the operation.
【0017】本発明は、以上の構成によりなる電池パッ
クであり、これを使用するときは、まず、図1における
複数の単電池(1)を充電するために、外部交流電源、
例えば随所に設置されている交流100V電源を電源回
路(8)に印加することにより電源回路(8)を稼動さ
せ、複数のスイッチ回路(3)と複数の充電制御回路
(2)に電力を供給する。すると、複数のスイッチ回路
(3)は単電池(1)の各々を充電制御回路(2)の各
々に単独に接続するように切り替わり、同時に各々の充
電制御回路(2)は各々の単電池(1)に定電流・定電
圧充電を開始する。この状態で充電することにより、各
々の単電池(1)の初期状態や電池性能が異なっていて
も、各単電池の一つ一つが最適な状態に充電されるの
で、満充電にならない単電池や逆に過充電になり劣化す
る単電池がなくなり、電池寿命や信頼性を向上させるこ
とができる。The present invention is a battery pack having the above-mentioned structure. When using the battery pack, first, in order to charge the plurality of unit cells (1) in FIG. 1, an external AC power supply,
For example, by applying an AC 100V power source installed everywhere to the power source circuit (8), the power source circuit (8) is operated, and power is supplied to the plurality of switch circuits (3) and the plurality of charging control circuits (2). To do. Then, the plurality of switch circuits (3) are switched so as to individually connect each of the unit cells (1) to each of the charge control circuits (2), and at the same time, each of the charge control circuits (2) is connected to each of the unit cells ( Start constant current / constant voltage charging in 1). By charging in this state, even if the initial state and battery performance of each unit cell (1) are different, each unit cell is charged in the optimum state, so that the unit cell will not be fully charged. On the contrary, there is no unit cell that is overcharged and deteriorates, and battery life and reliability can be improved.
【0018】ところで、充電制御回路(2)からは通
常、ランプや発光ダイオードなどによって、充電が完了
したことを表示するための、満充電表示信号が出力され
るが、各充電制御回路(2)から出力される満充電表示
信号を一まとめにして処理する論理回路(18)を設置
し、全ての単電池(1)の充電が完了した場合のみ満充
電表示信号が出力されるよう配慮すると良い。By the way, the charge control circuit (2) normally outputs a full-charge display signal for indicating the completion of charging by a lamp, a light emitting diode or the like, but each charge control circuit (2) It is advisable to install a logic circuit (18) that processes the full-charge display signals output from all together so that the full-charge display signals are output only when all the cells (1) have been charged. .
【0019】また、充電中に充電電流制御用のトランジ
スターや電流検出用抵抗などの発熱により電池パック内
部の温度が上昇し、安全性に支障をきたす可能性がある
と判断される場合は、例えば冷却用送風機(7)を電池
パック内部の適当な位置に設け、充電中の電池パック内
部の過度な温度上昇を防止するよう配慮すると良い。も
ちろん、通風を補助するために、電池パックの適所に適
量の通気孔を設けるよう配慮することは言うまでも無
い。Further, when it is determined that the temperature inside the battery pack rises due to the heat generation of the charging current control transistor and the current detection resistor during charging, which may impair safety, for example, It is advisable to provide a cooling blower (7) at an appropriate position inside the battery pack to prevent an excessive temperature rise inside the battery pack during charging. Of course, it is needless to say that an appropriate amount of ventilation holes are provided at appropriate places of the battery pack to assist ventilation.
【0020】次に、各々の単電池(1)の充電が完了し
た後、外部交流電源を切り離し電源回路(8)を停止さ
せると、複数のスイッチ回路(3)と複数の充電制御回
路(2)に供給されていた電力も停止する。すると、複
数のスイッチ回路(3)は単電池(1)の各々を充電制
御回路(2)の各々から切り離し、同時に単電池(1)
の各々と負荷(9)を直列に接続するように自動的に切
り替わり、放電可能状態となる。この状態で運転スイッ
チ(10)を閉じると、負荷(9)に複数の単電池
(1)の直列電圧が印可され、負荷(9)は所定の動作
を行うことができる。Next, when the external AC power supply is disconnected and the power supply circuit (8) is stopped after the charging of each unit cell (1) is completed, a plurality of switch circuits (3) and a plurality of charge control circuits (2) are provided. The power that was being supplied to) is also stopped. Then, the plurality of switch circuits (3) disconnects each of the unit cells (1) from each of the charge control circuits (2), and at the same time, connects the unit cells (1) to each other.
Each of them and the load (9) are automatically switched so as to be connected in series to be in a dischargeable state. When the operation switch (10) is closed in this state, the series voltage of the plurality of cells (1) is applied to the load (9), and the load (9) can perform a predetermined operation.
【0021】さらに、負荷(9)の電力消費によって複
数の単電池(1)の電圧が低下し、負荷(9)の動作続
行に支障があると判断された場合には、再び電源回路
(8)を稼動させ複数のスイッチ回路(3)と複数の充
電制御回路(2)に電力を供給する。以下同様の操作お
よび各回路の制御過程を繰り返すことにより、再び負荷
(9)に充分な電力を供給することが可能となり、負荷
(9)は所定の動作を行うことができる。Furthermore, when it is determined that the voltage of the plurality of unit cells (1) is reduced due to the power consumption of the load (9) and the operation of the load (9) is interrupted, the power supply circuit (8) is restarted. ) Is operated to supply electric power to the plurality of switch circuits (3) and the plurality of charging control circuits (2). By repeating the same operation and the control process of each circuit thereafter, it becomes possible to supply sufficient electric power to the load (9) again, and the load (9) can perform a predetermined operation.
【0022】[0022]
【発明の効果】本発明によれば、各々の単電池(1)の
初期状態や電池性能が異なっていても、各単電池の一つ
一つが最適な状態に充電されるので、満充電にならない
単電池や逆に過充電になり劣化する単電池の発生を抑制
することができ、電池寿命や信頼性を向上させることが
できる。などの効果を有する電池パックを提供する事が
できる。According to the present invention, even if the respective unit cells (1) have different initial states and different battery performances, each unit cell is charged in an optimum state, so that the unit cells can be fully charged. It is possible to suppress the generation of unreliable single cells or conversely, overcharged and deteriorated single cells, and it is possible to improve battery life and reliability. It is possible to provide a battery pack having such effects.
【図1】本発明による電池パックの第1の例を示す全体
ブロック図である。FIG. 1 is an overall block diagram showing a first example of a battery pack according to the present invention.
【図2】本発明によるスイッチ回路の一例を示すブロッ
ク図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of a switch circuit according to the present invention.
【図3】本発明による電池パックの放電時の一例を示す
ブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing an example of discharging a battery pack according to the present invention.
【図4】本発明による電池パックの放電時のもう一つの
例を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing another example of discharging the battery pack according to the present invention.
【図5】本発明によるスイッチ回路に遅延回路を設けた
例を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing an example in which a delay circuit is provided in the switch circuit according to the present invention.
【図6】本発明による電池パックの第2の例を示す全体
ブロック図である。FIG. 6 is an overall block diagram showing a second example of the battery pack according to the present invention.
1 単電池 2 充電制御回路 3 スイッチ回路 4 保護回路 5 負荷に接続される側のスイッチ回路 6 遅延回路 7 冷却用送風機 8 電源回路 9 負荷 10 負荷運転スイッチ 11 パワーMOS FET1 12 パワーMOS FET2 13 パワーMOS FET3 14 パワーMOS FET4 15 パワーMOS FET5 16 パワーMOS FET6 17 FET制御回路 18 論理回路 1 unit cell 2 Charge control circuit 3 switch circuit 4 Protection circuit 5 Switch circuit on the side connected to the load 6 delay circuit 7 Blower for cooling 8 power supply circuit 9 load 10 Load operation switch 11 Power MOS FET1 12 Power MOS FET2 13 Power MOS FET3 14 Power MOS FET4 15 Power MOS FET5 16 Power MOS FET6 17 FET control circuit 18 logic circuits
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山道 裕司 富山県婦負郡八尾町福島5丁目88番地 マ クセル北陸精器株式会社内 (72)発明者 澤田 明人 富山県富山市蜷川236システム電機産業株 式会社内 Fターム(参考) 5H029 AJ02 AM16 BJ23 BJ27 5H030 AA03 AA04 AA10 AS08 AS11 AS14 BB01 DD08 FF43 FF44 5H031 AA09 CC05 CC09 KK08 5H040 AA28 AA36 AA40 AS04 AS07 AS13 AS14 AS15 AY08 DD08 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Yuji Yamamichi 5-88, Fukushima, Yao-cho, Nisei-gun, Toyama Prefecture Xel Hokuriku Seiki Co. (72) Inventor Akito Sawada 236 Ninagawa System Electric Industry Co., Ltd., Toyama City, Toyama Prefecture Inside the company F-term (reference) 5H029 AJ02 AM16 BJ23 BJ27 5H030 AA03 AA04 AA10 AS08 AS11 AS14 BB01 DD08 FF43 FF44 5H031 AA09 CC05 CC09 KK08 5H040 AA28 AA36 AA40 AS04 AS07 AS13 AS14 AS15 AY08 DD08
Claims (7)
の単電池(1)と同数の充電制御回路(2)と、放電時
に前記複数の単電池(1)を直列に接続可能とし充電時
に前記複数の単電池(1)の各々を前記充電制御回路
(2)の各々に単独に接続可能とする複数のスイッチ回
路(3)を有したことを特徴とする電池パック。1. A plurality of rechargeable cells (1), a charge control circuit (2) of the same number as the plurality of cells (1), and the plurality of cells (1) can be connected in series during discharging. A battery pack having a plurality of switch circuits (3) capable of independently connecting each of the plurality of unit cells (1) to each of the charge control circuits (2) during charging.
FETにより構成したことを特徴とする請求項1記載
の電池パック。2. A plurality of switch circuits (3) are power MOS
The battery pack according to claim 1, wherein the battery pack is constituted by an FET.
び過放電防止回路および過充電防止回路により構成され
た保護回路(4)を接続したことを特徴とする請求項1
および請求項2記載の電池パック。3. A protection circuit (4) composed of an overcurrent protection circuit, an overdischarge protection circuit and an overcharge protection circuit is connected to a plurality of cells (1).
The battery pack according to claim 2.
オン電池である請求項1から請求項3に記載の電池パッ
ク。4. The battery pack according to claim 1, wherein the plurality of cells (1) are polymer lithium ion batteries.
接続される側のスイッチ回路(5)に遅延回路(6)を
設け、前記負荷に接続される側のスイッチ回路(5)が
放電時に他のスイッチ回路(3)のどれよりも遅れて接
続し、前記複数の単電池(1)を直列に接続可能とする
よう構成されたことを特徴とする請求項1から請求項4
に記載の電池パック。5. A delay circuit (6) is provided in a switch circuit (5) connected to a load among a plurality of switch circuits (3), and the switch circuit (5) connected to the load is 5. The discharge circuit is configured to be connected later than any of the other switch circuits (3) at the time of discharging, so that the plurality of unit cells (1) can be connected in series.
The battery pack described in.
イッチ回路(3)および遅延回路(6)に電力を供給す
るための電源回路(8)を有したことを特徴とする請求
項1から請求項5に記載の電池パック。6. A power supply circuit (8) for supplying power to a plurality of charge control circuits (2), a plurality of switch circuits (3) and a delay circuit (6). To the battery pack according to claim 5.
の冷却用送風機(7)を設けたことを特徴とする請求項
1から請求項6に記載の電池パック。7. The battery pack according to claim 1, further comprising a cooling blower (7) for suppressing an increase in temperature inside the battery pack.
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JP2002048720A JP2003217534A (en) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | Battery pack |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2003217534A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005322593A (en) * | 2004-05-11 | 2005-11-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Battery pack, and power supply |
WO2010007681A1 (en) | 2008-07-17 | 2010-01-21 | 三菱重工業株式会社 | Storage battery system, storage battery monitoring device, and storage battery monitoring method |
JP2018057199A (en) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | Necプラットフォームズ株式会社 | Power control unit, power control method, and power control system |
-
2002
- 2002-01-21 JP JP2002048720A patent/JP2003217534A/en active Pending
Cited By (5)
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