JP2006120353A - Battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池からの電解液の漏液、電池パックの水没、結露等によって漏洩電流が発生する場合に充放電を停止し、漏電による危険性を排除した安全性が高い電池パックに関する。 The present invention relates to a highly safe battery pack in which charging / discharging is stopped when leakage current is generated due to leakage of electrolyte from a battery, submersion of the battery pack, condensation, and the like, thereby eliminating the risk of leakage.
リチウムイオン電池等の充放電容量密度が大きな電池は、電池の端子が短絡された場合等のように過大な電流が流れた場合や電池が過充電あるいは過放電された際に通電を遮断して電池を保護する充放電保護回路等を備えた電池保護回路基板等の内蔵部品とともに合成樹脂製の筺体等に収納した電池パックとして電池使用機器に装着して用いられている。 A battery with a large charge / discharge capacity density, such as a lithium-ion battery, shuts off power when an excessive current flows, such as when the battery terminal is short-circuited, or when the battery is overcharged or overdischarged. A battery pack housed in a synthetic resin housing or the like together with built-in components such as a battery protection circuit board provided with a charge / discharge protection circuit for protecting the battery is used by being mounted on a battery using device.
電池パックに使用の電池は、電池の電解液が電池外装缶、あるいは可撓性外装材の封口部等から外部に漏液しないように充分な対策が施されているが、過充電の繰り返し、電池温度の上昇、電池の封口部の不具合等の原因により、まれに電解液が電池外装缶から漏れて漏液が起こることがあった。 The battery used for the battery pack has sufficient measures to prevent the battery electrolyte from leaking outside from the battery outer can or the sealing part of the flexible outer packaging material, etc. In some rare cases, the electrolyte may leak from the battery outer can due to a rise in the battery temperature, a defect in the sealing portion of the battery, or the like.
一方、リチウムイオン電池等は、携帯電話等の携帯型の機器用の電源として用いられているために、日常生活のなかでは携帯電話を水中に水没させたり、あるいは電池パック内部に結露することがあった。このような場合に電池パック内の電気回路に付着した水は、電流を通電するには充分な電気導電度を有しているので、電池パック内の電圧印加部の間に通電回路を形成して漏洩電流が生じたり、あるいは機器内部での異常な通電回路の形成によって電気回路の故障等を生じることがあった。 On the other hand, since lithium ion batteries and the like are used as a power source for portable devices such as cellular phones, the cellular phones may be submerged in water or condensed inside the battery pack in daily life. there were. In such a case, the water adhering to the electrical circuit in the battery pack has sufficient electrical conductivity to pass current, so an energization circuit is formed between the voltage application units in the battery pack. As a result, leakage current may occur, or an abnormal energization circuit may be formed inside the device, resulting in failure of the electric circuit.
そこで、このような問題点を解決するために、特開平10−12284号公報には、有機電解液漏液検出電極を回路基板上に設け、漏洩電流検出手段の出力によって通電を遮断する有機電解液漏液検出装置が提案されているが、電流遮断手段を設けるものであり、漏洩電流検出手段とともに付加的な部材が必要であった。 Therefore, in order to solve such problems, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-12284 discloses an organic electrolysis in which an organic electrolyte leakage detection electrode is provided on a circuit board and the energization is interrupted by the output of the leakage current detection means. Although a liquid leakage detection device has been proposed, a current interruption means is provided, and an additional member is required together with the leakage current detection means.
また、特開2003−132862号公報には、充電用半導体スイッチ制御回路、および放電用半導体スイッチ制御回路の入力側に、漏洩電流検出半導体スイッチの出力を接続した漏洩電流検出手段を備えた電池パックが提案されているが、漏洩検出用の漏洩電流検出半導体スイッチとともに、充電用半導体スイッチ制御回路、および放電用半導体スイッチ制御回路等を設ける必要があった。
本発明は、リチウムイオン電池等の二次電池を備えた電池パック内の電気回路への電解液、水分等の付着、結露等によって漏洩電流が生じた場合には電池パックの出力、あるいは充電を停止して、感電、発火、機器の破損等が生じることを未然に防止し、漏電状態の解消の後には、再度、充放電が可能な電池パックを提供することを課題とするものである。 In the present invention, when leakage current occurs due to adhesion of electrolyte, moisture, or condensation to an electric circuit in a battery pack having a secondary battery such as a lithium ion battery, the output of the battery pack or charging is performed. It is an object of the present invention to provide a battery pack that can be charged and discharged again after stopping and preventing electric shock, ignition, damage to equipment, and the like, and after the leakage state is resolved.
本発明の課題は、電池保護回路、および放電制御半導体スイッチを有する電池パックにおいて、漏洩電流検出電極と出力端子間が導通した際に漏洩検出信号を出力する漏洩検出回路を有し、前記漏洩検出回路の出力が電池保護回路の電池電圧監視回路の入力に接続され、電池電圧監視回路の出力が放電制御半導体素子の制御端子に接続され、前記漏洩検出回路の出力信号もしくは電池電圧が所定の値となった場合に放電制御半導体スイッチを遮断する電池パックによって解決することができる。
また、電池保護回路、および放電制御半導体スイッチを有する電池パックにおいて、漏洩電流検出電極と出力端子間が導通した際に漏洩検出信号を出力する漏洩検出回路を有し、前記漏洩検出回路の出力および電池保護回路の出力が放電制御半導体スイッチの制御端子に接続され、漏洩検出回路の漏洩検出時の出力もしくは電池保護回路の過放電検出時の出力のいずれかの電圧によって放電制御用半導体スイッチを遮断する電池パックである。
電流漏洩検出電極が電池保護回路基板上に設けられている前記の電池パックである。
電流漏洩検出電極の複数個配置された前記の電池パックである。
An object of the present invention is to provide a battery pack having a battery protection circuit and a discharge control semiconductor switch, including a leakage detection circuit that outputs a leakage detection signal when the leakage current detection electrode and the output terminal are conducted, and the leakage detection The output of the circuit is connected to the input of the battery voltage monitoring circuit of the battery protection circuit, the output of the battery voltage monitoring circuit is connected to the control terminal of the discharge control semiconductor element, and the output signal or battery voltage of the leakage detection circuit is a predetermined value This can be solved by a battery pack that shuts off the discharge control semiconductor switch.
In addition, the battery pack having the battery protection circuit and the discharge control semiconductor switch has a leakage detection circuit that outputs a leakage detection signal when the leakage current detection electrode and the output terminal are conducted, and outputs the leakage detection circuit and The output of the battery protection circuit is connected to the control terminal of the discharge control semiconductor switch, and the discharge control semiconductor switch is shut off by either the output when the leak detection circuit detects leak or the output when the battery protection circuit detects overdischarge. Battery pack.
In the battery pack, the current leakage detection electrode is provided on the battery protection circuit board.
In the battery pack, a plurality of current leakage detection electrodes are arranged.
本発明の電池パックは、漏洩電流検出回路として、漏洩電流に動作するスイッチング素子によって構成して、スイッチング素子を電池電圧検出回路あるいは放電制御用半導体スイッチの制御信号入力端子に接続したので、回路構成が簡単で、部品点数が少なく、信頼性が大きな電池パックを提供することができる。 In the battery pack of the present invention, the leakage current detection circuit is configured by a switching element that operates on the leakage current, and the switching element is connected to the control signal input terminal of the battery voltage detection circuit or the semiconductor switch for discharge control. Can provide a battery pack that is simple, has a small number of parts, and high reliability.
本発明は、電池パック内において電解液の漏洩、結露、水没等によって、電流の漏洩が生じた場合に、速やかに電池の放電を停止して、漏洩電流による事故等を未前に防止した漏洩電流検出回路を有した電池パックにおいて、漏洩電流検出回路、およびその接続個所を特定することによって、漏洩電流検出回路のための付加的な回路構成部品が少なく、安定した動作が可能な電池パックを提供することが可能であることを見いだしたものである。 In the present invention, when leakage of current occurs due to leakage of electrolyte, condensation, submersion, etc. in the battery pack, the discharge of the battery is promptly stopped to prevent accidents caused by leakage current. In a battery pack having a current detection circuit, by specifying the leakage current detection circuit and its connection location, a battery pack capable of stable operation with fewer additional circuit components for the leakage current detection circuit is provided. It has been found that it is possible to provide.
すなわち、従来の漏洩電流検出回路は、漏洩電流の検出時には、電池パックに設けた充放電制御手段等の入力側に供給して、放電制御用半導体スイッチを動作させるものであり、電池パック内の回路の部品点数が多いものであった。
本発明の電池パックにおいては、こうした充放電制御手段等の回路を設けておらず、回路構成が簡単で部品点数が少なくても同等の機能を実現したものである。
また、本発明の電池パックにあっては、浸入した水分や結露した水分が蒸発して、電流漏洩検出電極における導電度が低下した場合には、再度、電池パックを使用可能とするものである。
That is, the conventional leakage current detection circuit supplies the input side such as the charge / discharge control means provided in the battery pack when the leakage current is detected, and operates the discharge control semiconductor switch. The number of circuit parts was large.
In the battery pack of the present invention, such a circuit as charge / discharge control means is not provided, and an equivalent function is realized even if the circuit configuration is simple and the number of parts is small.
Further, in the battery pack of the present invention, when the infiltrated moisture or condensed moisture evaporates and the conductivity in the current leakage detection electrode is lowered, the battery pack can be used again. .
以下に図面を参照して本発明を説明する。
図1は、本発明の電池パックの一実施例を説明する図である。
本発明の電池パック1は、二次電池2に直列に電池温度が高くなった場合に電流を遮断するPTC素子3が結合されており、これらの出力は保護回路4の電池接続端子5a、5bに接続されており、また保護回路4には外部機器への電流の供給および充電装置との接続用の外部接続端子6a、6bを有している。
保護回路4には、二次電池2の充電完了時に充電電流を遮断して過充電状態となることを防止する充電制御用半導体スイッチ7、および過放電時に電池が過放電状態となることを防止するために放電を遮断する放電制御用半導体スイッチ7が設けられており、充電制御用半導体スイッチ7および放電制御用半導体スイッチ8のそれぞれの制御信号入力端子は電池電圧監視回路9の出力に接続されている。
The present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of the battery pack of the present invention.
In the
The
電池電圧監視回路9の入力は、電池接続端子5a、5bに接続されており、電池電圧が所定の大きさ以上となった場合には、過充電状態と判断して充電制御用半導体スイッチ7に対して充電遮断信号を出力して充電を停止して過充電状態となることを防止している。
また、電池電圧が所定の大きさ以下となった場合には、過放電状態となることを防止するために放電制御用半導体スイッチ8に対して放電遮断信号を出力して放電を停止して過放電状態となることを防止している。
The input of the battery
In addition, when the battery voltage falls below a predetermined level, in order to prevent an overdischarge state, a discharge cutoff signal is output to the discharge
電池電圧監視回路9の監視電圧入力回路10の両端子には、漏洩電流検出回路11の漏洩電流検出電極12が漏洩を検出した際に導通するトランジスタ13の両端子が接続されている。
その結果、漏液等によって漏洩電流検出電極12に電池の出力側の電圧が加わるとトランジスタ13のベースに電圧が印加されてトランジスタ13が導通して監視電圧入力回路10の電圧が所定の値以下に低下する。
その結果、電池電圧監視回路9の出力側に結合された放電制御用半導体スイッチ8が遮断動作をして電池の放電を停止する。
Both terminals of the monitoring
As a result, when a voltage on the output side of the battery is applied to the leakage
As a result, the discharge
図2は、本発明の電池パックの他の例を説明する図である。
電池パック1は、二次電池2に直列に電池温度が高くなった場合に電流を遮断するPTC素子3が結合されており、これらの出力は保護回路4の電池接続端子5a、5bに接続されている。また、保護回路4には外部機器への電流の供給および充電装置との接続用の外部接続端子6a、6bを有している。
保護回路4には、二次電池2の充電完了時に充電電流を遮断して過充電状態となることを防止する充電制御用半導体スイッチ7、および過放電時に電池が過放電状態となることを防止するために放電を遮断する放電制御用半導体スイッチ7が設けられており、充電制御用半導体スイッチ7および放電制御用半導体スイッチ8のそれぞれの制御信号入力端子は電池電圧監視回路9の出力側に接続されている。
FIG. 2 is a diagram illustrating another example of the battery pack of the present invention.
The
The
電池電圧監視回路9の入力側は、電池接続端子5a、5bに接続されており、電池電圧が所定の大きさ以上となった場合に、過充電状態と判断して充電制御用半導体スイッチ7に対して充電遮断信号を出力して充電を停止して過充電状態となることを防止している。
また、電池電圧が所定の大きさ以下となった場合には、電池が過放電状態となることを防止するために放電制御用半導体スイッチ8に対して放電遮断信号を出力して放電を停止して過放電状態となることを防止している。
The input side of the battery
In addition, when the battery voltage falls below a predetermined level, a discharge cutoff signal is output to the discharge
電池電圧監視回路9の出力は、放電制御用半導体スイッチ8の入力回路に接続されており、放電制御用半導体スイッチ8の入力回路の電圧が所定の値以下となった場合に動作するように設定されている。
また、放電制御用半導体スイッチ8の入力回路には、漏洩電流検出回路11の漏洩電流検出電極12が漏洩を検出した際に導通して電圧が低下するトランジスタ13の端子が接続されている。
その結果、漏液等によって漏洩電流検出電極12に電池の出力側の電圧が加わるとトランジスタ13のベースに電圧が印加されてトランジスタ13が導通して漏洩により漏洩電流検出電極12に電池の出力側の電流が印加されるとトランジスタ13が導通する結果、トランジスタに接続された放電制御用半導体スイッチ8の入力回路の電圧が所定の値以下に低下して電池の放電を停止する。
The output of the battery
In addition, the input circuit of the discharge
As a result, when a voltage on the output side of the battery is applied to the leakage
また、漏洩電流検出電極は、電池保護回路基板上に設けることができるが、その他の個所に設けて設けても良く、漏洩電流検出電極は複数個を設けても良い。
また、本発明の電池パックにおいては、漏洩状態が解消された場合には、再度放電が可能となる。
以上の漏洩電流検出回路10は、トランジスタ13を用いたものであるが、トランジスタに限らず、SCR、FET等のスイッチング素子を用いたものであっても良い。
また、本発明の電池パックにおいては、漏洩状態が解消された場合には、再度放電が可能となる。
In addition, the leakage current detection electrode can be provided on the battery protection circuit board, but it may be provided at other locations, and a plurality of leakage current detection electrodes may be provided.
Further, in the battery pack of the present invention, when the leakage state is eliminated, the discharge can be performed again.
The above leakage
Further, in the battery pack of the present invention, when the leakage state is eliminated, the discharge can be performed again.
本発明の電池パックは、電池パック内への水分の浸入等によって漏洩電流検出電極に電流が流れた場合に漏洩電流検出回路の動作によって電池電圧監視回路の監視電圧入力端子の電圧の低下、あるいは電圧の低下によって遮断する放電制御用半導体スイッチの入力端子の電圧の低下によって電池の放電を停止させたので、部品点数が少ない簡単な回路構成で安全性が大きな電池パックを提供することができる。 In the battery pack of the present invention, when a current flows through the leakage current detection electrode due to water intrusion into the battery pack, etc., the voltage of the monitoring voltage input terminal of the battery voltage monitoring circuit decreases due to the operation of the leakage current detection circuit, or Since the discharge of the battery is stopped by the decrease in the voltage at the input terminal of the semiconductor switch for discharge control that is cut off due to the decrease in the voltage, a battery pack with high safety can be provided with a simple circuit configuration with a small number of parts.
1…電池パック、2…二次電池、3…PTC素子、4…保護回路、5a,5b…電池接続端子、6a,6b…外部接続端子、7…充電制御用半導体スイッチ、8…放電制御用半導体スイッチ、9…電池電圧監視回路、10…監視電圧入力回路、11…漏洩電流検出回路、12…漏洩電流検出電極、13…トランジスタ
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