JP2004206894A

JP2004206894A - 保護回路内蔵バッテリーパック

Info

Publication number: JP2004206894A
Application number: JP2002371274A
Authority: JP
Inventors: Fukuichi Takamatsu; 福一高松
Original assignee: NEC Tokin Tochigi Ltd
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】保護回路の待機消費電流をゼロにすると共に、充放電回路の低インピーダンス化を図る。
【解決手段】異常発熱時にバッテリー８を開放し保護する保護回路内蔵バッテリーパックであって、常閉接点と常開接点を有し温度を感知して異常温度で開閉動作するバイメタルスイッチ４と、バイメタルスイッチ４に熱的に結合したヒーター１４と、外部端子の電圧を基準電圧１１と比較して外部端子２の電圧に応じてヒーター１４の通電を制御する保護回路１０とを備え、外部端子２とバッテリー８との間に常閉接点５、６を接続し、外部端子２と保護回路１０の電源端子との間に常開接点５、７を接続して、バッテリーパックが保存状態時や正常動作時、保護回路１０の消費電流をゼロにし、充放電回路をバッテリー本体８及びバイメタル４により低インピーダンスパックに構成する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異常発熱時にバッテリーを開放し保護する保護回路内蔵バッテリーパックに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
図５は保護回路内蔵バッテリーパックの従来の構成例を示す図であり、３１はセル、３２は二次保護回路、３３は保護回路基板、３４は保護ＩＣ、３５、３６は出力端子を示す。
【０００３】
従来の保護回路内蔵バッテリーパックでは、例えば図５に示すようにセル３１と出力端子３５との間に直列に挿入接続された二次保護回路３２と出力端子３５、３６間に接続された保護回路３３とを内蔵している。保護回路３３は、充電電圧・充放電電流を検出して過充放電に対して保護を行い、二次保護回路３２は、例えばヒューズを用いて保護回路３３のバックアップとして過電流時に回路を遮断するものである。
【０００４】
このようなバッテリーパックに内蔵される従来の保護回路３３は電気回路であり、出力端子３５、３６間に接続されて常時消費電流が流れる。そのため、保護回路３３は、バッテリー本体（セル３１）の充電された電力を必要とし、長時間放置すると、消費電流によりセル３１に蓄積された電力容量が減少するという問題を有している。
【０００５】
また、保護回路３３が破損した場合の二次的な保護を行う二次保護回路３２は、バッテリー本体のセル３１に直列に接続するため、セル３１自身の内部インピーダンスに二次保護回路３２自体のインピーダンスが加算され、放電容量等の劣化を招いている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するものであって、保護回路の待機消費電流をゼロにすると共に、充放電回路の低インピーダンス化を図るものである。
【０００７】
そのために本発明は、異常発熱時にバッテリーを開放し保護する保護回路内蔵バッテリーパックであって、常閉接点と常開接点を有し温度を感知して異常温度で開閉動作するバイメタルスイッチと、前記バイメタルスイッチに熱的に結合したヒーターと、外部端子の電圧を基準電圧と比較して前記外部端子の電圧に応じて前記ヒーターの通電を制御する保護回路とを備え、前記外部端子と前記バッテリーとの間に前記常閉接点を接続し、前記外部端子と前記保護回路の電源端子との間に前記常開接点を接続したことを特徴とするものである。
【０００８】
また、前記バイメタルスイッチは、前記バッテリーと熱的に結合され、前記保護回路は、前記外部端子の電圧が基準電圧より高いとき前記ヒーターを通電させることを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る保護回路内蔵バッテリーパックの実施の形態を示す回路構成図である。図中、１はバッテリーパック、２、３は出力端子、４はバイメタルスイッチ、５は共通端子、６は常閉接点端子、７は常開接点端子、８はバッテリー本体、９は保護回路基板、１０は保護ＩＣ、１１は基準電圧、１２は電圧検出ライン、１３は出力制御ライン、１４はヒーターを示す。
【００１０】
図１において、出力端子２、３は、保護回路基板９に取り付けられている。出力端子２は、バイメタルスイッチ４の共通端子５、常閉接点端子６を通してバッテリー本体８の正極に接続される＋端子であり、出力端子３は、バッテリー本体８の負極に接続される−端子である。また、出力端子２は、保護ＩＣ１０の電圧検出ライン１２に接続されると共に、バイメタルスイッチ４の共通端子５、常開接点端子７を通して保護ＩＣ１０の電源端子Ｖccに接続されている。
【００１１】
バイメタルスイッチ４は、常閉接点と常開接点を有し温度を感知して異常温度で開閉動作するものであり、その共通端子５が出力端子２に、常閉接点端子６がバッテリー８の正極に、常開接点端子７が保護ＩＣ１０の電源端子Ｖccにそれぞれ接続されている。そして、バイメタルスイッチ４の常閉接点と常開接点は、常温時に対して異常温度になると開閉動作によりそれぞれオンからオフに、オフからオンに切り替わる。バイメタルスイッチ４は、例えばバッテリー本体８と熱的に結合される。
【００１２】
したがって、常温においては共通端子５と常閉接点端子６との間は導通して、共通端子５と常開接点端子７との間は導通が遮断され、異常発熱時に共通端子５と常閉接点端子６との間は導通が遮断され、共通端子５と常開接点端子７との間は導通する。このバイメタルスイッチ４の開閉動作により、バッテリー本体８は外部からの電流、電圧が遮断されると同時に、外部からの電源が保護ＩＣ１０に接続されて、はじめて保護ＩＣ１０が動作状態となる。
【００１３】
ヒーター１４は、保護ＩＣ１０により通電が制御され、バイメタルスイッチ４と熱的に結合される。この熱的な結合により、ヒーター１４が通電されて加熱されると、バイメタルスイッチ４の動作状態が保持され、常閉接点がオフ状態、常開接点がオン状態に保持される。
【００１４】
保護ＩＣ１０は、電圧検出ライン１２の電圧を基準電圧１１と比較する電圧比較ＩＣであり、出力制御ライン１３にヒーター１４を接続して、電圧検出ライン１２の電圧が基準電圧１１より高いときにヒーター１４に通電し、電圧検出ライン１２の電圧が基準電圧１１より低くなるとヒーター１４への通電を遮断する。この保護ＩＣ１０は、バイメタルスイッチ４の常開接点がオフであれば、外部からの電源が遮断されているので動作せず、電流も流れないが、バイメタルスイッチ４の開閉動作によりその常開接点がオンになると、常開接点端子７を通して外部からの電源が接続されて動作状態となり電流が流れる。
【００１５】
次に、動作を説明する。出力端子２、３に外部機器が接続されている状態において、異常発熱によりある所定温度以上になると、バイメタルスイッチ４が開閉動作して共通端子５と常開接点端子７との間が導通し、常閉接点端子６は開放されて通電が遮断される。これにより、バッテリー本体８は外部との接続が遮断され、同時に保護ＩＣ１０に対しては外部からの電源が接続され、保護ＩＣ１０が動作状態となる。
【００１６】
保護ＩＣ１０が動作状態となり電圧比較機能を働くことにより、外部の電圧である電圧検出ライン１２の電圧が基準電圧１１より高いと、保護ＩＣ１０がヒーター１４に通電して加熱する。バイメタルスイッチ４は、このヒーター１４と熱的に結合されているので、共通端子５と常開接点端子７が導通している動作状態が保持される。
【００１７】
ここで、外部入力が取り外されると、保護回路基板９では、保護ＩＣ１０の電源が遮断されるので、ヒーター１４の加熱が停止する。その結果、加熱状態が解除されるので、バイメタルスイッチ４は、初期状態に復帰して、共通端子５と常閉接点端子６との間がオンになる。したがって、バッテリー本体８の正極が出力端子２に接続される。この動作は、外部入力が所定電圧以下になった場合も同様である。
【００１８】
図２は本発明に係る保護回路内蔵バッテリーパックの実施の形態を示す分解図、図３は本発明に係る保護回路内蔵バッテリーパックの外観図、図４はバイメタルスイッチの詳細構成例を示す図である。図中、１５、１６はケース、１７〜１９はＴＡＢ端子、２０は正極、２１は負極を示す。
【００１９】
上記本発明に係る保護回路内蔵バッテリーパックでは、例えば図２に示すようにバッテリー本体８の側面にバイメタルスイッチ４が設置され、その側面にヒーター１４が設置されている。そして、出力端子２、３を取り付けた保護回路基板９は、上部に設置されて、ここにバイメタルスイッチ４及びヒーター１４が接続されている。
【００２０】
また、バッテリー本体８の正極からＴＡＢ端子１８を介してバイメタルスイッチ４に接続され、負極からＴＡＢ端子１７を介して保護回路基板９に接続され、バイメタルスイッチ４からＴＡＢ端子１９を介して保護回路基板９に接続されている。これらをケース１５、１６に収めた外観図を示したのが図３であり、バイメタルスイッチ４の詳細構成例を示したのが図４である。
【００２１】
図４に示すバイメタルスイッチでは、常閉接点端子６がＴＡＢ端子１８を介してバッテリー本体８の正極に接続され、共通端子５がＴＡＢ端子１９を介して保護回路基板９に接続され、常開接点端子７が保護回路基板９の保護ＩＣ１０の電源端子Ｖccに接続される。そして、異常発熱により金属接点が図示実線から点線のようにバイメタルが常開接点端子７のある図示上側に反り返って、共通端子５と常開接点端子７が導通するようにになっている。
【００２２】
このように本発明では、保護回路基板を内蔵したバッテリーパックにおいて、温度により開閉する金属接点を持つバイメタルスイッチをバッテリー本体に接続し、バッテリーパックが何らかの異常時に発熱すると、所定温度にてバイメタルスイッチがバッテリー本体の回路を遮断すると同時に、他方で保護回路の電源回路を接続し、バイメタルスイッチに熱的に結合されたヒーターに通電させて、バイメタルスイッチの動作状態を保持すると共に、外部回路を監視して、異常な電圧が開放されるまで状態を保持する。そして、保護回路は、外部電圧が適正な電圧であることを検出すると、ヒーターの通電を停止する。ヒーターの通電停止でバイメタルスイッチが復帰温度となると、バッテリー本体と外部回路が再接続されると同時に、保護回路の電源が切り離されるので、保護回路に通電することなく待機消費電流をゼロにすることができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、異常発熱時にバッテリーを開放し保護する保護回路内蔵バッテリーパックであって、常閉接点と常開接点を有し温度を感知して異常温度で開閉動作するバイメタルスイッチと、バイメタルスイッチに熱的に結合したヒーターと、外部端子の電圧を基準電圧と比較して外部端子の電圧に応じてヒーターの通電を制御する保護回路とを備え、外部端子とバッテリーとの間に常閉接点を接続し、外部端子と保護回路の電源端子との間に常開接点を接続したので、バッテリーパックが保存状態時や正常動作時、保護回路に電源が接続されず、消費電流をゼロにすることができる。しかも、バッテリーパックが異常により発熱状態とならない限り、バイメタルしか充放電回路上に接続されないため、バッテリー本体及びバイメタル双方のインピーダンスを加えただけの低インピーダンスパックが構成できる。
【００２４】
また、バイメタルスイッチは、バッテリーと熱的に結合され、保護回路は、外部端子の電圧が基準電圧より高いときヒーターを通電させるので、外部回路を監視して、異常な電圧が開放されるまで状態を保持し、外部電圧が適正な電圧であれば、バッテリー本体と外部回路が再接続して、保護回路の電源を切り離し保護回路の待機消費電流をゼロにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る保護回路内蔵バッテリーパックの実施の形態を示す回路構成図である。
【図２】本発明に係る保護回路内蔵バッテリーパックの実施の形態を示す分解図である。
【図３】本発明に係る保護回路内蔵バッテリーパックの外観図である。
【図４】バイメタルスイッチの詳細構成例を示す図である。
【図５】保護回路内蔵バッテリーパックの従来の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１…バッテリーパック、２、３…出力端子、４…バイメタルスイッチ、５…共通端子、６…常閉接点端子、７…常開接点端子、８…バッテリー本体、９…保護回路基板、１０…保護ＩＣ、１１…基準電圧、１２…電圧検出ライン、１３…出力制御ライン、１４…ヒーター

Claims

異常発熱時にバッテリーを開放し保護する保護回路内蔵バッテリーパックであって、
常閉接点と常開接点を有し温度を感知して異常温度で開閉動作するバイメタルスイッチと、
前記バイメタルスイッチに熱的に結合したヒーターと、
外部端子の電圧を基準電圧と比較して前記外部端子の電圧に応じて前記ヒーターの通電を制御する保護回路と
を備え、前記外部端子と前記バッテリーとの間に前記常閉接点を接続し、前記外部端子と前記保護回路の電源端子との間に前記常開接点を接続したことを特徴とする保護回路内蔵バッテリーパック。
前記バイメタルスイッチは、前記バッテリーと熱的に結合されていることを特徴とする請求項１記載の保護回路内蔵バッテリーパック。
前記保護回路は、前記外部端子の電圧が基準電圧より高いとき前記ヒーターを通電させることを特徴とする請求項１記載の保護回路内蔵バッテリーパック。