JP2003284237A - 保護回路 - Google Patents
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Protection Of Static Devices (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 回路を構成する部品数を削減でき、コスト及
び消費電力を低減可能な保護回路を提供する。 【解決手段】 リチウムイオン電池１に定電圧ダイオー
ド６が並列に接続されており、リチウムイオン電池１の
正極端子には定電圧ダイオード６と熱的に結合された温
度ヒューズ７の一端が接続されており、温度ヒューズ７
の他端はリチウムイオン電池１の＋端子とされている
（Ａ）。過充電電圧状態で定電圧ダイオード６の電流が
急増して発熱し、定電圧ダイオード６と熱的に結合した
温度ヒューズ７が溶断して、充電電流が遮断される。温
度ヒューズ７の他端を過充電検出出力とするようにして
もよい（Ｂ）。
び消費電力を低減可能な保護回路を提供する。 【解決手段】 リチウムイオン電池１に定電圧ダイオー
ド６が並列に接続されており、リチウムイオン電池１の
正極端子には定電圧ダイオード６と熱的に結合された温
度ヒューズ７の一端が接続されており、温度ヒューズ７
の他端はリチウムイオン電池１の＋端子とされている
（Ａ）。過充電電圧状態で定電圧ダイオード６の電流が
急増して発熱し、定電圧ダイオード６と熱的に結合した
温度ヒューズ７が溶断して、充電電流が遮断される。温
度ヒューズ７の他端を過充電検出出力とするようにして
もよい（Ｂ）。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は保護回路に係り、特
に、リチウム電池を保護する保護回路に関する。
に、リチウム電池を保護する保護回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、リチウム二次電池では過充電時の
安全性を確保するために、組電池を構成する全リチウム
二次電池（全単電池）の電圧を検出する過充電検出回路
が用いられている。過充電検出回路では、例えば、コン
パレータを用いて各単電池の過充電の検出が行われてお
り、一般的なリチウムイオン電池の過充電検出精度は±
５０ｍＶ程度とされている。
安全性を確保するために、組電池を構成する全リチウム
二次電池（全単電池）の電圧を検出する過充電検出回路
が用いられている。過充電検出回路では、例えば、コン
パレータを用いて各単電池の過充電の検出が行われてお
り、一般的なリチウムイオン電池の過充電検出精度は±
５０ｍＶ程度とされている。
【０００３】このような過充電検出回路の一例を図９に
示す。各リチウムイオン電池１の端子電圧は、セル電圧
変換回路２を介して、組電池の−端子電圧をグランドと
する電圧に変換される。セル電圧変換回路２の出力端子
は、コンパレータ３の＋入力端子に接続されており、−
入力端子は過充電検出電圧である基準電圧源４に接続さ
れている。また、各コンパレータ３の出力端子はＯＲ回
路５の入力端子に接続されており、ＯＲ回路５の出力端
子から過充電検出電圧が出力される。従って、何れかの
リチウムイオン電池が過充電状態となると、対応するコ
ンパレータ３の出力がＨ（ハイ）レベルとなり、過充電
検出出力はＨレベルとなって過充電の状態を検知するこ
とができる。なお、図９には図示を省略したが、過充電
検出出力はスイッチ素子等を用いて充電電流が遮断さ
れ、リチウムイオン電池の過充電が防止される。
示す。各リチウムイオン電池１の端子電圧は、セル電圧
変換回路２を介して、組電池の−端子電圧をグランドと
する電圧に変換される。セル電圧変換回路２の出力端子
は、コンパレータ３の＋入力端子に接続されており、−
入力端子は過充電検出電圧である基準電圧源４に接続さ
れている。また、各コンパレータ３の出力端子はＯＲ回
路５の入力端子に接続されており、ＯＲ回路５の出力端
子から過充電検出電圧が出力される。従って、何れかの
リチウムイオン電池が過充電状態となると、対応するコ
ンパレータ３の出力がＨ（ハイ）レベルとなり、過充電
検出出力はＨレベルとなって過充電の状態を検知するこ
とができる。なお、図９には図示を省略したが、過充電
検出出力はスイッチ素子等を用いて充電電流が遮断さ
れ、リチウムイオン電池の過充電が防止される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような過充電検出回路では、単電池電圧を高精度に検出
する必要があるため、回路が複雑となって部品数が増
し、回路のコスト及び消費電力が共に増大してしまう、
という問題があった。
ような過充電検出回路では、単電池電圧を高精度に検出
する必要があるため、回路が複雑となって部品数が増
し、回路のコスト及び消費電力が共に増大してしまう、
という問題があった。
【０００５】本発明は上記事案に鑑み、回路を構成する
部品数を削減でき、コスト及び消費電力を低減可能な保
護回路を提供することを課題とする。
部品数を削減でき、コスト及び消費電力を低減可能な保
護回路を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の態様は、リチウム電池を保護する保
護回路であって、前記リチウム電池に並列に接続された
定電圧ダイオードと、前記定電圧ダイオードと熱的に結
合されると共に、一端が前記リチウム電池の正極端子に
接続された温度ヒューズと、を備える。
に、本発明の第１の態様は、リチウム電池を保護する保
護回路であって、前記リチウム電池に並列に接続された
定電圧ダイオードと、前記定電圧ダイオードと熱的に結
合されると共に、一端が前記リチウム電池の正極端子に
接続された温度ヒューズと、を備える。
【０００７】本態様では、リチウム電池と並列に定電圧
ダイオードが接続されている。定電圧ダイオードは、定
格電圧（降伏電圧）を越えると急激に電流が増加する特
性を有しており、定電圧ダイオードの定格電圧は、リチ
ウム電池の過充電電圧で電流が急増するポイントに設定
されている。このため、リチウム電池の両端電圧が過充
電電圧となると、定電圧ダイオードを流れる電流が急増
し定電圧ダイオードの消費電力が急増して発熱が大きく
なり、定電圧ダイオードと熱的に結合された温度ヒュー
ズが溶断するので、一端がリチウム電池の正極端子に接
続された温度ヒューズの他端を介してリチウム電池を充
電すれば、当該リチウム電池が過充電状態に陥ると充電
電流を遮断することができ、また、温度ヒューズの他端
は過充電検出出力としても用いることができる。本態様
によれば、リチウム電池の保護回路が定電圧ダイオード
及びこの定電圧ダイオードと熱的に結合され温度ヒュー
ズで構成されるので、部品数を削減でき、コスト及び消
費電力を低減させることができる。
ダイオードが接続されている。定電圧ダイオードは、定
格電圧（降伏電圧）を越えると急激に電流が増加する特
性を有しており、定電圧ダイオードの定格電圧は、リチ
ウム電池の過充電電圧で電流が急増するポイントに設定
されている。このため、リチウム電池の両端電圧が過充
電電圧となると、定電圧ダイオードを流れる電流が急増
し定電圧ダイオードの消費電力が急増して発熱が大きく
なり、定電圧ダイオードと熱的に結合された温度ヒュー
ズが溶断するので、一端がリチウム電池の正極端子に接
続された温度ヒューズの他端を介してリチウム電池を充
電すれば、当該リチウム電池が過充電状態に陥ると充電
電流を遮断することができ、また、温度ヒューズの他端
は過充電検出出力としても用いることができる。本態様
によれば、リチウム電池の保護回路が定電圧ダイオード
及びこの定電圧ダイオードと熱的に結合され温度ヒュー
ズで構成されるので、部品数を削減でき、コスト及び消
費電力を低減させることができる。
【０００８】本態様において、リチウム電池と定電圧ダ
イオードとの間に直列に挿入された第１の抵抗を更に備
えるようにすれば、定格電圧を越えると急増する定電圧
ダイオードに流れる電流を制限することができるので、
温度ヒューズ溶断前の発熱過多による定電圧ダイオード
のオープン破壊が防止され、温度ヒューズの溶断を確保
することができる。また、１の温度ヒューズに対して複
数の定電圧ダイオードが熱的に結合すれば、温度ヒュー
ズの数を低減することができるので、コストを下げるこ
とができる。
イオードとの間に直列に挿入された第１の抵抗を更に備
えるようにすれば、定格電圧を越えると急増する定電圧
ダイオードに流れる電流を制限することができるので、
温度ヒューズ溶断前の発熱過多による定電圧ダイオード
のオープン破壊が防止され、温度ヒューズの溶断を確保
することができる。また、１の温度ヒューズに対して複
数の定電圧ダイオードが熱的に結合すれば、温度ヒュー
ズの数を低減することができるので、コストを下げるこ
とができる。
【０００９】また、上記課題を解決するために、本発明
の第２の態様は、リチウム電池を保護する保護回路であ
って、直列に接続された第１の抵抗を介して前記リチウ
ム電池に並列に接続された定電圧ダイオードと、前記第
１の抵抗の両端にそれぞれベースとエミッタとが接続さ
れたトランジスタと、一端が前記トランジスタのコレク
タに接続され、他端が前記リチウム電池の正極端子に接
続された第２の抵抗と、前記第２の抵抗と熱的に結合さ
れると共に、一端が前記リチウム電池の正極端子に接続
された温度ヒューズと、を備える。本態様によれば、定
電圧ダイオードに流れる電流を、トランジスタを用いて
増幅し、増幅した電流で第２の抵抗を発熱させて、温度
ヒューズを溶断させるようにしたので、定電圧ダイオー
ドの発熱を小さくでき、小型かつ低コストの定電圧ダイ
オードを用いることができる。
の第２の態様は、リチウム電池を保護する保護回路であ
って、直列に接続された第１の抵抗を介して前記リチウ
ム電池に並列に接続された定電圧ダイオードと、前記第
１の抵抗の両端にそれぞれベースとエミッタとが接続さ
れたトランジスタと、一端が前記トランジスタのコレク
タに接続され、他端が前記リチウム電池の正極端子に接
続された第２の抵抗と、前記第２の抵抗と熱的に結合さ
れると共に、一端が前記リチウム電池の正極端子に接続
された温度ヒューズと、を備える。本態様によれば、定
電圧ダイオードに流れる電流を、トランジスタを用いて
増幅し、増幅した電流で第２の抵抗を発熱させて、温度
ヒューズを溶断させるようにしたので、定電圧ダイオー
ドの発熱を小さくでき、小型かつ低コストの定電圧ダイ
オードを用いることができる。
【００１０】そして、上記課題を解決するために、本発
明の第３の態様は、組電池を構成する各リチウム電池を
保護する保護回路であって、直列に接続された第１の抵
抗を介して前記各リチウム電池に並列に接続された定電
圧ダイオードと、前記各第１の抵抗の両端にそれぞれベ
ースとエミッタとが接続されたトランジスタと、一端が
前記各トランジスタのコレクタに接続された第２の抵抗
と、一端が前記各第２の抵抗の他端に接続され、他端が
前記組電池の最上位リチウム電池の正極端子に接続され
た第３の抵抗と、前記第３の抵抗と熱的に結合されると
共に、前記最上位リチウム電池の正極端子に接続された
温度ヒューズと、を備える。本態様によれば、温度ヒュ
ーズを組電池を構成する各リチウム電池で共用するよう
にしたので、温度ヒューズの数が削減され、小型かつ低
コストの保護回路を実現することができる。
明の第３の態様は、組電池を構成する各リチウム電池を
保護する保護回路であって、直列に接続された第１の抵
抗を介して前記各リチウム電池に並列に接続された定電
圧ダイオードと、前記各第１の抵抗の両端にそれぞれベ
ースとエミッタとが接続されたトランジスタと、一端が
前記各トランジスタのコレクタに接続された第２の抵抗
と、一端が前記各第２の抵抗の他端に接続され、他端が
前記組電池の最上位リチウム電池の正極端子に接続され
た第３の抵抗と、前記第３の抵抗と熱的に結合されると
共に、前記最上位リチウム電池の正極端子に接続された
温度ヒューズと、を備える。本態様によれば、温度ヒュ
ーズを組電池を構成する各リチウム電池で共用するよう
にしたので、温度ヒューズの数が削減され、小型かつ低
コストの保護回路を実現することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、図面を参
照して、本発明に係る保護回路の第１の実施の形態につ
いて説明する。
照して、本発明に係る保護回路の第１の実施の形態につ
いて説明する。
【００１２】図１（Ａ）に示すように、本実施形態の保
護回路は、リチウムイオン電池１に定電圧ダイオード
（ツェナダイオード）６が並列に接続されている。すな
わち、リチウムイオン電池１の正極端子に定電圧ダイオ
ード６のカソードが接続されており、定電圧ダイオード
６のアノードはリチウムイオン電池１の負極端子に接続
されている。
護回路は、リチウムイオン電池１に定電圧ダイオード
（ツェナダイオード）６が並列に接続されている。すな
わち、リチウムイオン電池１の正極端子に定電圧ダイオ
ード６のカソードが接続されており、定電圧ダイオード
６のアノードはリチウムイオン電池１の負極端子に接続
されている。
【００１３】また、リチウムイオン電池１の正極端子に
は定電圧ダイオード６と熱的に結合された温度ヒューズ
７の一端が接続されており、温度ヒューズ７の他端はリ
チウムイオン電池１の＋端子とされている。従って、リ
チウムイオン電池１の充放電は、この＋端子とリチウム
イオン電池１の負極端子（−端子）との間で行われる。
このため、複数のリチウムイオン電池１が直列接続され
て組電池を構成する場合には、＋端子、−端子が他のリ
チウムイオン電池１のそれらに接続される。
は定電圧ダイオード６と熱的に結合された温度ヒューズ
７の一端が接続されており、温度ヒューズ７の他端はリ
チウムイオン電池１の＋端子とされている。従って、リ
チウムイオン電池１の充放電は、この＋端子とリチウム
イオン電池１の負極端子（−端子）との間で行われる。
このため、複数のリチウムイオン電池１が直列接続され
て組電池を構成する場合には、＋端子、−端子が他のリ
チウムイオン電池１のそれらに接続される。
【００１４】図２に示すように、定電圧ダイオード６は
定格電圧（降伏電圧）を越えると急激に電流が増加する
特性を有しており、定電圧ダイオード６の定格電圧は、
リチウムイオン電池１が過充電電圧で電流が急増するポ
イントに設定されている。
定格電圧（降伏電圧）を越えると急激に電流が増加する
特性を有しており、定電圧ダイオード６の定格電圧は、
リチウムイオン電池１が過充電電圧で電流が急増するポ
イントに設定されている。
【００１５】本実施形態の保護回路では、リチウムイオ
ン電池１と並列に定電圧ダイオード６が接続されている
ので、過充電電圧状態で定電圧ダイオード６の電流が急
増し、定電圧ダイオード６の消費電力が急増して発熱が
大きくなり、定電圧ダイオード６と熱的に結合した温度
ヒューズ７が溶断するので、リチウムイオン電池１が過
充電状態に陥ったときに充電電流を遮断することができ
る。従って、「熱的に結合」とは、定電圧ダイオード６
が温度ヒューズ７に近接配置されており、リチウムイオ
ン電池１が過充電電圧状態となったときに定電圧ダイオ
ード６に流れる電流で定電圧ダイオード６が発熱し、こ
の発熱により温度ヒューズ７が溶断可能な構造をいう。
ン電池１と並列に定電圧ダイオード６が接続されている
ので、過充電電圧状態で定電圧ダイオード６の電流が急
増し、定電圧ダイオード６の消費電力が急増して発熱が
大きくなり、定電圧ダイオード６と熱的に結合した温度
ヒューズ７が溶断するので、リチウムイオン電池１が過
充電状態に陥ったときに充電電流を遮断することができ
る。従って、「熱的に結合」とは、定電圧ダイオード６
が温度ヒューズ７に近接配置されており、リチウムイオ
ン電池１が過充電電圧状態となったときに定電圧ダイオ
ード６に流れる電流で定電圧ダイオード６が発熱し、こ
の発熱により温度ヒューズ７が溶断可能な構造をいう。
【００１６】本実施形態の保護回路では、定電圧ダイオ
ード６及び定電圧ダイオード６と熱的に結合され温度ヒ
ューズ７で構成されているので、従来の過充電検出回路
に比べて、部品数を特段に削減でき、コスト及び消費電
力を低減することが可能となる。
ード６及び定電圧ダイオード６と熱的に結合され温度ヒ
ューズ７で構成されているので、従来の過充電検出回路
に比べて、部品数を特段に削減でき、コスト及び消費電
力を低減することが可能となる。
【００１７】なお、本実施形態では、図４（Ａ）に示し
たように、＋端子、−端子を介して他のリチウムイオン
電池と直列接続する例を示したが、図４（Ｂ）に示すよ
うに、リチウムイオン電池１の正極端子を＋端子として
他のリチウムイオン電池と直列接続し、温度ヒューズ７
の他端を過充電検出出力とするようにしてもよい。この
ような構成で組電池の過充電を防止するには、過充電検
出出力はＨレベルでリチウムイオン電池１の正常状態が
検出されるので、図９に示したＯＲ回路５に代えて、い
ずれかのリチウムイオン電池１からの過充電検出出力が
Ｌ（ロー）レベルとなったときにＨレベルを出力する論
理回路とし、スイッチ素子等で充電電流を遮断すればよ
い。
たように、＋端子、−端子を介して他のリチウムイオン
電池と直列接続する例を示したが、図４（Ｂ）に示すよ
うに、リチウムイオン電池１の正極端子を＋端子として
他のリチウムイオン電池と直列接続し、温度ヒューズ７
の他端を過充電検出出力とするようにしてもよい。この
ような構成で組電池の過充電を防止するには、過充電検
出出力はＨレベルでリチウムイオン電池１の正常状態が
検出されるので、図９に示したＯＲ回路５に代えて、い
ずれかのリチウムイオン電池１からの過充電検出出力が
Ｌ（ロー）レベルとなったときにＨレベルを出力する論
理回路とし、スイッチ素子等で充電電流を遮断すればよ
い。
【００１８】また、本実施形態では、定電圧ダイオード
６をそのままリチウムイオン電池１に並列接続した例を
示したが、図３に示すように、リチウムイオン電池１の
正極端子と定電圧ダイオード６のカソードとの間に第１
の抵抗としての抵抗８を直列に挿入するようにしてもよ
い。この抵抗８を挿入することによって、定電圧ダイオ
ード６に流れる電流を制限することができる。上述した
ように、定電圧ダイオード６は定格電圧を越えると電流
が急増するので、過充電時の急激な電圧増加で急激な電
流増大が生ずると、定電圧ダイオード６の特性によって
は、発熱過多により焼き切れてオープン破壊してしまう
可能性がある。オープン破壊してしまうまでに温度ヒュ
ーズ７が溶断すれば本実施形態の構成でも過充電の防止
が可能であるが、定電圧ダイオード６の特性によっては
温度ヒューズ７が溶断する前にオープン破壊してしまう
可能性がある。図３に示すように、抵抗８を直列に挿入
することで、温度ヒューズ７の溶断前の定電圧ダイオー
ド６のオープン破壊が防止されるので、リチウムイオン
電池１の過充電を確実に防止することができる。
６をそのままリチウムイオン電池１に並列接続した例を
示したが、図３に示すように、リチウムイオン電池１の
正極端子と定電圧ダイオード６のカソードとの間に第１
の抵抗としての抵抗８を直列に挿入するようにしてもよ
い。この抵抗８を挿入することによって、定電圧ダイオ
ード６に流れる電流を制限することができる。上述した
ように、定電圧ダイオード６は定格電圧を越えると電流
が急増するので、過充電時の急激な電圧増加で急激な電
流増大が生ずると、定電圧ダイオード６の特性によって
は、発熱過多により焼き切れてオープン破壊してしまう
可能性がある。オープン破壊してしまうまでに温度ヒュ
ーズ７が溶断すれば本実施形態の構成でも過充電の防止
が可能であるが、定電圧ダイオード６の特性によっては
温度ヒューズ７が溶断する前にオープン破壊してしまう
可能性がある。図３に示すように、抵抗８を直列に挿入
することで、温度ヒューズ７の溶断前の定電圧ダイオー
ド６のオープン破壊が防止されるので、リチウムイオン
電池１の過充電を確実に防止することができる。
【００１９】更に、本実施形態では、１の温度ヒューズ
７と１の定電圧ダイオード６とを熱的に結合した例を示
したが、図４に示すように、１の温度ヒューズ７と複数
の定電圧ダイオード６とを熱的に結合するようにしても
よい。このような構成では、温度ヒューズ７の数を削減
することができるので、複数のリチウムイオン電池１で
組電池を構成するときに、保護回路の低コスト化を実現
することができる。
７と１の定電圧ダイオード６とを熱的に結合した例を示
したが、図４に示すように、１の温度ヒューズ７と複数
の定電圧ダイオード６とを熱的に結合するようにしても
よい。このような構成では、温度ヒューズ７の数を削減
することができるので、複数のリチウムイオン電池１で
組電池を構成するときに、保護回路の低コスト化を実現
することができる。
【００２０】図４に示した保護回路に従って、定格容量
１６Ａｈのリチウムイオン電池１を直列に接続し、定格
電圧が４．７Ｖで最大許容電力０．８Ｗの定電圧ダイオ
ード６を２本並列で用い、周囲温度６９°Ｃで溶断する
温度ヒューズ７を組み合わせて過充電させた場合の充電
特性を図５に示す。充電電流は６Ａの定電流とした。図
５に示すように、リチウムイオン電池１が過充電となっ
て充電電圧が上昇するに従って定電圧ダイオード６が発
熱し、温度ヒューズ７の表面温度も上昇して約１８分で
溶断温度に達して温度ヒューズ７が切れ、充電電流が遮
断されて過充電が停止した。
１６Ａｈのリチウムイオン電池１を直列に接続し、定格
電圧が４．７Ｖで最大許容電力０．８Ｗの定電圧ダイオ
ード６を２本並列で用い、周囲温度６９°Ｃで溶断する
温度ヒューズ７を組み合わせて過充電させた場合の充電
特性を図５に示す。充電電流は６Ａの定電流とした。図
５に示すように、リチウムイオン電池１が過充電となっ
て充電電圧が上昇するに従って定電圧ダイオード６が発
熱し、温度ヒューズ７の表面温度も上昇して約１８分で
溶断温度に達して温度ヒューズ７が切れ、充電電流が遮
断されて過充電が停止した。
【００２１】（第２実施形態）次に、本発明に係る保護
回路の第２の実施の形態について説明する。本実施形態
は定電圧ダイオードに流れる電流をトランジスタを用い
て増幅し抵抗を発熱させて温度ヒューズを溶断するもの
である。なお、本実施形態において、第１実施形態と同
一部材には同一符号を付してその説明を省略し、異なる
個所のみ説明する。
回路の第２の実施の形態について説明する。本実施形態
は定電圧ダイオードに流れる電流をトランジスタを用い
て増幅し抵抗を発熱させて温度ヒューズを溶断するもの
である。なお、本実施形態において、第１実施形態と同
一部材には同一符号を付してその説明を省略し、異なる
個所のみ説明する。
【００２２】図６に示すように、本実施形態の保護回路
は、リチウムイオン電池１の正極端子に定電圧ダイオー
ド６のカソードが接続されており、定電圧ダイオード６
のアノードは定電圧ダイオード６に流れる電流を増幅す
るトランジスタ９のベース、及び第１の抵抗としての抵
抗８の一端に接続されている。抵抗８の他端及びトラン
ジスタ９のエミッタはリチウムイオン電池１の負極端子
に接続されている。トランジスタ９のコレクタは第２の
抵抗としての抵抗１０の一端に接続されており、抵抗１
０の他端はリチウムイオン電池１の正極端子に接続され
ている。また、リチウムイオン電池１の正極端子には抵
抗１０と熱的に結合された温度ヒューズ７の一端が接続
されており、温度ヒューズ７の他端はリチウムイオン電
池１の＋端子とされている。なお、「熱的に結合」と
は、抵抗１０が温度ヒューズ７に近接配置されており、
リチウムイオン電池１が過充電電圧状態となったときに
抵抗１０に流れる電流で抵抗１０が発熱し、この発熱に
より温度ヒューズ７が溶断可能な構造をいう。
は、リチウムイオン電池１の正極端子に定電圧ダイオー
ド６のカソードが接続されており、定電圧ダイオード６
のアノードは定電圧ダイオード６に流れる電流を増幅す
るトランジスタ９のベース、及び第１の抵抗としての抵
抗８の一端に接続されている。抵抗８の他端及びトラン
ジスタ９のエミッタはリチウムイオン電池１の負極端子
に接続されている。トランジスタ９のコレクタは第２の
抵抗としての抵抗１０の一端に接続されており、抵抗１
０の他端はリチウムイオン電池１の正極端子に接続され
ている。また、リチウムイオン電池１の正極端子には抵
抗１０と熱的に結合された温度ヒューズ７の一端が接続
されており、温度ヒューズ７の他端はリチウムイオン電
池１の＋端子とされている。なお、「熱的に結合」と
は、抵抗１０が温度ヒューズ７に近接配置されており、
リチウムイオン電池１が過充電電圧状態となったときに
抵抗１０に流れる電流で抵抗１０が発熱し、この発熱に
より温度ヒューズ７が溶断可能な構造をいう。
【００２３】本実施形態の保護回路では、リチウムイオ
ン電池１が過充電電圧状態となると、定電圧ダイオード
６に抵抗８で制限された電流が流れる。この電流は所定
電流増幅率を有するトランジスタ９で増幅され、抵抗１
０に電流が流れて抵抗１０が発熱して温度ヒューズ７を
溶断する。本実施形態の保護回路によれば、定電圧ダイ
オード６に流れる電流を、トランジスタ９を用いて増幅
し、増幅した電流で抵抗１０を発熱させて、温度ヒュー
ズ７を溶断させるようにしたので、定電圧ダイオード６
の発熱を小さくでき、小型かつ低コストの定電圧ダイオ
ード６を用いることができる。
ン電池１が過充電電圧状態となると、定電圧ダイオード
６に抵抗８で制限された電流が流れる。この電流は所定
電流増幅率を有するトランジスタ９で増幅され、抵抗１
０に電流が流れて抵抗１０が発熱して温度ヒューズ７を
溶断する。本実施形態の保護回路によれば、定電圧ダイ
オード６に流れる電流を、トランジスタ９を用いて増幅
し、増幅した電流で抵抗１０を発熱させて、温度ヒュー
ズ７を溶断させるようにしたので、定電圧ダイオード６
の発熱を小さくでき、小型かつ低コストの定電圧ダイオ
ード６を用いることができる。
【００２４】なお、本実施形態の保護回路の用途は、第
１実施形態と同様に、＋端子、−端子を介して他のリチ
ウムイオン電池と直列接続するようにしても、温度ヒュ
ーズ７の他端を過充電検出出力とするようにしてもよ
い。
１実施形態と同様に、＋端子、−端子を介して他のリチ
ウムイオン電池と直列接続するようにしても、温度ヒュ
ーズ７の他端を過充電検出出力とするようにしてもよ
い。
【００２５】また、本実施形態では、リチウムイオン電
池１を単電池として例示したが、組電池の場合には、図
８に示すように、温度ヒューズ７を共用すればよい。こ
のようにすれば、温度ヒューズ７は１個で済むので、保
護回路のコスト低減が可能である。なお、図８におい
て、第２の抵抗としての抵抗１１は温度ヒューズ７を溶
断させるための第３の抵抗としての抵抗１０に流れる電
流を制限するものである。この抵抗１１がないと組電池
の−端子側に近いリチウムイオン電池が過充電となる
と、抵抗１０に印加される電圧が高く、通電電力が大き
くなるために、この抵抗を挿入しているにすぎない。
池１を単電池として例示したが、組電池の場合には、図
８に示すように、温度ヒューズ７を共用すればよい。こ
のようにすれば、温度ヒューズ７は１個で済むので、保
護回路のコスト低減が可能である。なお、図８におい
て、第２の抵抗としての抵抗１１は温度ヒューズ７を溶
断させるための第３の抵抗としての抵抗１０に流れる電
流を制限するものである。この抵抗１１がないと組電池
の−端子側に近いリチウムイオン電池が過充電となる
と、抵抗１０に印加される電圧が高く、通電電力が大き
くなるために、この抵抗を挿入しているにすぎない。
【００２６】更に、本実施形態では、バイポーラ型のト
ランジスタを例示したが、本発明はこれに限定されるこ
となく、例えば、ＭＯＳ型のトランジスタを用いても同
様の効果があることは論を待たない。
ランジスタを例示したが、本発明はこれに限定されるこ
となく、例えば、ＭＯＳ型のトランジスタを用いても同
様の効果があることは論を待たない。
【００２７】本実施形態（図６に示した保護回路）に従
って、定電圧ダイオード６に定格電圧４．７Ｖ、最大許
容電力１００ｍＷの小型のものを用い、トランジスタ９
に電流増幅率が約２００のものを用い、過充電させた場
合の充電特性を図７に示す。なお、温度ヒューズ７、充
電電流は上述した（図４に示した保護回路の）試験と同
一とした。図７に示すように、小型の定電圧ダイオード
を用いても、トランジスタで定電圧ダイオードに流れる
電流が増幅され、抵抗が発熱して温度ヒューズが加熱さ
れ、過充電開始後約１３分で温度ヒューズが溶断して過
充電保護が可能であった。
って、定電圧ダイオード６に定格電圧４．７Ｖ、最大許
容電力１００ｍＷの小型のものを用い、トランジスタ９
に電流増幅率が約２００のものを用い、過充電させた場
合の充電特性を図７に示す。なお、温度ヒューズ７、充
電電流は上述した（図４に示した保護回路の）試験と同
一とした。図７に示すように、小型の定電圧ダイオード
を用いても、トランジスタで定電圧ダイオードに流れる
電流が増幅され、抵抗が発熱して温度ヒューズが加熱さ
れ、過充電開始後約１３分で温度ヒューズが溶断して過
充電保護が可能であった。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
リチウム電池の保護回路が定電圧ダイオード及びこの定
電圧ダイオードと熱的に結合され温度ヒューズで構成さ
れるので、部品数を削減でき、コスト及び消費電力を低
減させることができる、という効果を得ることができ
る。
リチウム電池の保護回路が定電圧ダイオード及びこの定
電圧ダイオードと熱的に結合され温度ヒューズで構成さ
れるので、部品数を削減でき、コスト及び消費電力を低
減させることができる、という効果を得ることができ
る。
【図１】本発明が適用可能な保護回路の回路図であり、
（Ａ）は第１実施形態の保護回路、（Ｂ）はその変形例
の保護回路を示す。
（Ａ）は第１実施形態の保護回路、（Ｂ）はその変形例
の保護回路を示す。
【図２】定電圧ダイオードの電圧−電流特性例を示す特
性線図である。
性線図である。
【図３】第１実施形態の保護回路の他の変形例を示す回
路図である。
路図である。
【図４】第１実施形態の保護回路の別の変形例を示す回
路図である。
路図である。
【図５】第１実施形態の別の変形例の保護回路の過充電
特性を示す特性線図である。
特性を示す特性線図である。
【図６】第２実施形態の保護回路の回路図である。
【図７】第２実施形態の保護回路の過充電特性を示す特
性線図である。
性線図である。
【図８】第２実施形態の保護回路の変形例を示す回路図
である。
である。
【図９】従来の過充電検出回路を示すブロック回路図で
ある。
ある。
１ リチウムイオン電池（リチウム電池）
６ 定電圧ダイオード
７ 温度ヒューズ
８ 抵抗（第１の抵抗）
９ トランジスタ
１０ 抵抗（第２の抵抗、第３の抵抗）
１１ 抵抗（第２の抵抗）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 鈴木 克典
東京都中央区日本橋本町二丁目８番７号
新神戸電機株式会社内
Ｆターム(参考） 5G053 AA09 AA14 BA04 BA08 CA03
EC05
5H030 AA10 AS06 BB01 FF42
Claims (5)
- 【請求項１】 リチウム電池を保護する保護回路であっ
て、 前記リチウム電池に並列に接続された定電圧ダイオード
と、 前記定電圧ダイオードと熱的に結合されると共に、一端
が前記リチウム電池の正極端子に接続された温度ヒュー
ズと、を備えたことを特徴とする保護回路。 - 【請求項２】 前記リチウム電池と前記定電圧ダイオー
ドとの間に直列に挿入された第１の抵抗を更に備えたこ
とを特徴とする請求項１に記載の保護回路。 - 【請求項３】 １の前記温度ヒューズに対して複数の前
記定電圧ダイオードが熱的に結合されたことを特徴とす
る請求項１又は請求項２に記載の保護回路。 - 【請求項４】 リチウム電池を保護する保護回路であっ
て、 直列に接続された第１の抵抗を介して前記リチウム電池
に並列に接続された定電圧ダイオードと、 前記第１の抵抗の両端にそれぞれベースとエミッタとが
接続されたトランジスタと、 一端が前記トランジスタのコレクタに接続され、他端が
前記リチウム電池の正極端子に接続された第２の抵抗
と、 前記第２の抵抗と熱的に結合されると共に、一端が前記
リチウム電池の正極端子に接続された温度ヒューズと、
を備えた保護回路。 - 【請求項５】 組電池を構成する各リチウム電池を保護
する保護回路であって、 直列に接続された第１の抵抗を介して前記各リチウム電
池に並列に接続された定電圧ダイオードと、 前記各第１の抵抗の両端にそれぞれベースとエミッタと
が接続されたトランジスタと、 一端が前記各トランジスタのコレクタに接続された第２
の抵抗と、 一端が前記各第２の抵抗の他端に接続され、他端が前記
組電池の最上位リチウム電池の正極端子に接続された第
３の抵抗と、 前記第３の抵抗と熱的に結合されると共に、前記最上位
リチウム電池の正極端子に接続された温度ヒューズと、
を備えた保護回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002084705A JP2003284237A (ja) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | 保護回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002084705A JP2003284237A (ja) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | 保護回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003284237A true JP2003284237A (ja) | 2003-10-03 |
Family
ID=29231922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002084705A Pending JP2003284237A (ja) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | 保護回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003284237A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7737661B2 (en) | 2004-08-20 | 2010-06-15 | Lg Chem, Ltd. | Secondary battery having constant-voltage device |
| EP2398106A1 (en) | 2010-06-16 | 2011-12-21 | Hitachi, Ltd. | Charging control system |
| US9614254B2 (en) | 2004-09-07 | 2017-04-04 | Lg Chem, Ltd. | Safety device for preventing overcharge and secondary battery therewith |
-
2002
- 2002-03-26 JP JP2002084705A patent/JP2003284237A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7737661B2 (en) | 2004-08-20 | 2010-06-15 | Lg Chem, Ltd. | Secondary battery having constant-voltage device |
| US9614254B2 (en) | 2004-09-07 | 2017-04-04 | Lg Chem, Ltd. | Safety device for preventing overcharge and secondary battery therewith |
| EP2398106A1 (en) | 2010-06-16 | 2011-12-21 | Hitachi, Ltd. | Charging control system |
| US8797000B2 (en) | 2010-06-16 | 2014-08-05 | Hitachi, Ltd. | Charging control system |
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