JP2006158028A

JP2006158028A - Secondary battery pack

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Publication number: JP2006158028A
Application number: JP2004341829A
Authority: JP
Inventors: Kazutaka Nishiwaki; 一貴西脇
Original assignee: DIACELLTEC KK
Current assignee: DIACELLTEC KK
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2006-06-15
Anticipated expiration: 2024-11-26
Also published as: JP4208823B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a structure for flowing a current for performing the minimum function, and improve usability of electrical appliances after a large current temporarily flows, a capacity of a lithium ion battery 1 decreases and a discharge is stopped by turning off a first discharge control switch 10. <P>SOLUTION: After a first control circuit 11 turns off the first discharge control switch 10, a second discharge control switch 14 is still turned on. When the capacity of the lithium ion battery 1 additionally decreases, a second control circuit 15 turns off the second discharge control switch 14. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明に係る二次電池パックは、ノート型パソコン、無線通信器、釣具である電動リール等、携帯型の各種電気機器の電源として利用する。特に本発明は、一時的に大電流が流れる等により二次電池の電圧が低下し、放電が停止された後でも、最低限の機能を果たせるだけの電流を流せる構造を実現して、上記各種電気機器の使い勝手を向上させるものである。 The secondary battery pack according to the present invention is used as a power source for various portable electric devices such as notebook computers, wireless communication devices, and electric reels that are fishing gear. In particular, the present invention realizes a structure capable of supplying a current that can perform a minimum function even after the voltage of the secondary battery is lowered due to a temporary large current flow or the like and the discharge is stopped. It improves the usability of electrical equipment.

リチウムイオン電池等の二次電池は、繰り返し使用できてコスト的に有利である等の理由により、ノート型パソコン、無線通信器、電動リール等、携帯型の各種電気機器の電源として利用されている。この様なリチウムイオン電池等の二次電池の充電方法に就いては、特許文献１〜９に記載される等により、従来から各種の方法が提案され、その一部は実際に使用されている。又、１乃至複数本のリチウムイオン電池を、保護回路と共にホルダ内に組み込んで電池パックとし、この電池パックを上記電気機器の電源部分に組み込める様にする事も、従来から広く行なわれている。この様な電池パックの構造に就いては、例えば非特許文献１等に記載されている。 Secondary batteries such as lithium-ion batteries are used as power sources for portable electric devices such as notebook computers, wireless communication devices, and electric reels because they can be used repeatedly and are cost-effective. . Regarding such a method for charging a secondary battery such as a lithium ion battery, various methods have been proposed in the past, as described in Patent Documents 1 to 9, and some of them are actually used. . In addition, it has been widely practiced that one or more lithium ion batteries are assembled in a holder together with a protection circuit to form a battery pack, and this battery pack can be incorporated in the power supply portion of the electric device. Such a battery pack structure is described in, for example, Non-Patent Document 1.

図２は、この非特許文献１に記載された、電池パックの回路図である。二次電池であるリチウムイオン電池１の−極と負端子２とを第一の電路３により導通させると共に、同じく＋極と正端子４とを、第二の電路５により導通させている。そして、上記第一の電路３の途中に、放電制御スイッチである放電ＦＥＴ６と、充電制御スイッチである充電ＦＥＴ７とを、互いに直列に設けている。そして、これら両ＦＥＴ６、７のＯＮ、ＯＦＦ（断接）をＩＣ８により制御する様にしている。 FIG. 2 is a circuit diagram of the battery pack described in Non-Patent Document 1. The negative electrode 2 and the negative terminal 2 of the lithium ion battery 1 that is a secondary battery are electrically connected by the first electric circuit 3, and the positive electrode and the positive terminal 4 are also electrically connected by the second electric circuit 5. In the middle of the first electric circuit 3, a discharge FET 6 that is a discharge control switch and a charge FET 7 that is a charge control switch are provided in series with each other. The ON / OFF (connection / disconnection) of these FETs 6 and 7 is controlled by the IC 8.

即ち、このＩＣ８は、充電時には、これら両ＦＥＴ６、７をＯＮした（閉じた）状態として上記両端子２、４から上記リチウムイオン電池１に電流が流れる様にする。そして、このリチウムイオン電池１の電圧が、第一の所定電圧値である高位側閾値を越えた場合には上記充電ＦＥＴ７をＯＦＦし（開き）、それ以上の充電を停止する。 That is, when charging, the IC 8 sets the FETs 6 and 7 to ON (closed) so that current flows from the terminals 2 and 4 to the lithium ion battery 1. When the voltage of the lithium ion battery 1 exceeds the high threshold value which is the first predetermined voltage value, the charging FET 7 is turned off (opened), and further charging is stopped.

又、上記ＩＣ８は、使用に伴って上記リチウムイオン電池１の電圧が、第二の所定値である低位側閾値を下回った場合に上記放電ＦＥＴ６をＯＦＦし（開き）、それ以上の放電を停止する。更に、上記ＩＣ８は、上記両端子２、４同士が短絡される等により、これら両端子２、４間に過大な電流が流れた場合にも、上記放電ＦＥＴ６をＯＦＦし、上記リチウムイオン電池１内で急激な反応が生じる事を防止する。この放電ＦＥＴ６は、一度ＯＦＦされた後は、次に充電操作が行なわれるまで、ＯＦＦの状態を保持されるものが多い。 Also, the IC 8 turns off (opens) the discharge FET 6 and stops further discharge when the voltage of the lithium ion battery 1 falls below the lower threshold value, which is the second predetermined value, in use. To do. Further, the IC 8 turns off the discharge FET 6 even when an excessive current flows between the terminals 2 and 4 due to short-circuiting between the terminals 2 and 4, and the lithium ion battery 1. To prevent a sudden reaction from occurring. In many cases, the discharge FET 6 is kept off after being turned off until the next charging operation is performed.

上述の様な電池パックをノート型パソコン、無線通信器、電動リール等、携帯型の各種電気機器の電源として使用する事を考慮した場合、使用勝手向上の面から、緊急避難的に電力供給を行なえる回路を組み込む事が望まれる。この点に就いて、電気機器の種類毎に説明する。 Considering the use of battery packs such as those mentioned above as power sources for portable electric devices such as notebook computers, wireless communication devices, and electric reels, it is necessary to provide emergency evacuation from the standpoint of improving usability. It is desirable to incorporate a circuit that can be used. This point will be described for each type of electrical equipment.

先ず、ＣＤ−ＲＯＭを組み込んだノート型パソコンの場合、ＣＤ−ＲＯＭを駆動する為に比較的大きな電流を要する。この為、電池パックの容量が少なくなっている状態でＣＤ−ＲＯＭを起動すると、この電池パックの電圧が急に低下し、過放電状態を防止すべく、上記放電ＦＥＴ６をＯＦＦする。この状態では、上記電池パックを充電しない限り、この電池パックからの電力供給が行なわれなくなる。この結果、上記ＣＤ−ＲＯＭの駆動が行なえないだけに留らず、それまで処理していたデータが、保存される事なく消滅してしまう。これに対して、上記ＣＤ−ＲＯＭの起動に伴って上記放電ＦＥＴ６がＯＦＦされた場合には、このＣＤ−ＲＯＭの駆動は行なえなくても、上記電池パックからデータを保存する為の処理が可能な程度の電力を供給できれば、上記ノート型パソコンの使い勝手が向上する。 First, in the case of a notebook personal computer incorporating a CD-ROM, a relatively large current is required to drive the CD-ROM. For this reason, when the CD-ROM is started in a state where the capacity of the battery pack is low, the voltage of the battery pack suddenly decreases, and the discharge FET 6 is turned off to prevent an overdischarge state. In this state, power is not supplied from the battery pack unless the battery pack is charged. As a result, not only cannot the CD-ROM be driven, but the data that has been processed until then is lost without being saved. On the other hand, when the discharge FET 6 is turned off with the start of the CD-ROM, processing for storing data from the battery pack is possible even if the CD-ROM cannot be driven. If a certain level of power can be supplied, the usability of the notebook computer will be improved.

又、無線通信器では、アンテナの近傍に鉄板等の電波を遮蔽する物体が存在する場合に、通信状態に応じて徐々に送信の為の電力を増大させる様な制御を行なっている。電池パックの容量が少ない状態でこの様な制御が行なわれると、やはり電圧が急に低下し、過放電状態を防止すべく、上記放電ＦＥＴ６がＯＦＦされる。そして、上記電池パックを充電しない限り、この電池パックからの電力供給が行なわれない状態となる。この結果、仮に、上記電波を遮蔽する物体を避けられる位置に移動しても、上記無線通信器による通信を行なえなくなる。これに対して、上記電波を遮蔽する物体の近傍では通信を行なえなくても、この物体を避けた状態で通信を行なえる程度の電力供給を行なえれば、最低限必要な緊急通信を行なえて便利である。 In the wireless communication device, when there is an object that shields radio waves such as an iron plate in the vicinity of the antenna, control is performed to gradually increase the power for transmission according to the communication state. When such control is performed in a state where the capacity of the battery pack is small, the voltage is suddenly lowered, and the discharge FET 6 is turned off to prevent an overdischarge state. As long as the battery pack is not charged, power is not supplied from the battery pack. As a result, even if the object that shields the radio wave is moved to a position where it can be avoided, communication by the wireless communication device cannot be performed. On the other hand, even if it is not possible to communicate in the vicinity of the object that shields the radio wave, if you can supply enough power to communicate while avoiding this object, you can perform the minimum necessary emergency communication. Convenient.

更に、電動リールの場合、例えば、釣り針が海底の異物に引っ掛かる、所謂「ねがかり」状態になると、電動モータの負荷が大きくなり、大電流が流れて、電池パックの容量（電力の残り量）が少ない状態の場合には、この電池パックの電圧が急に低下する。そして、過放電状態を防止すべく、上記放電ＦＥＴ６がＯＦＦされて、上記電池パックを充電しない限り、この電池パックからの電力供給が行なわれない状態となる。電動リールの場合、釣り糸がどれだけの長さ繰り出されたかを表す情報を保有しているが、上記電池パックからの電力供給が停止された状態では、この情報も保存される事なく消滅してしまう。この際、使用者（釣り人）がこの情報を、文字データ等で確認する時間的余裕は殆どない。これに対して、上記電動モータによるリールの回転駆動は行なえなくても、上記情報を保存できれば、釣り人が文字データ等でこれを確認し、電池パック交換後にその情報を入力できる。 Further, in the case of an electric reel, for example, when the fishing hook is caught in a foreign substance on the seabed, a so-called “warming” state, the load on the electric motor increases, a large current flows, and the capacity of the battery pack (remaining amount of power) In a state where there is little, the voltage of this battery pack suddenly drops. Then, in order to prevent an overdischarge state, the discharge FET 6 is turned off, and power is not supplied from the battery pack unless the battery pack is charged. In the case of an electric reel, it has information indicating how long the fishing line has been fed out, but when the power supply from the battery pack is stopped, this information disappears without being saved. End up. At this time, there is almost no time for the user (angler) to confirm this information with character data or the like. On the other hand, if the information can be saved even if the reel cannot be driven to rotate by the electric motor, the angler can confirm this with character data and input the information after replacing the battery pack.

以上に述べた様な、緊急避難的に電力供給を行なえる回路として、特許文献７に記載されたものを利用する事が考えられる。この特許文献７に記載された回路では、電気かみそりや電動歯ブラシの電動モータへの電力供給をリチウムイオン二次電池から行なう構造で、この二次電池の電圧が第１設定電圧以下になった場合に上記電動モータへの通電を停止する。更に、この電圧が、この第１設定電圧よりも低い第２設定電圧以下になった場合に、上記二次電池からの電力供給を総て停止し、サブ電池から二次電池に充電する。 As described above, it is conceivable to use the circuit described in Patent Document 7 as a circuit capable of supplying power in an emergency evacuation manner. In the circuit described in Patent Document 7, power is supplied to the electric motor of the electric razor or the electric toothbrush from the lithium ion secondary battery, and the voltage of the secondary battery is equal to or lower than the first set voltage. Then, energization of the electric motor is stopped. Further, when this voltage becomes equal to or lower than a second set voltage lower than the first set voltage, the power supply from the secondary battery is stopped and the secondary battery is charged from the sub battery.

上述の様な特許文献７に記載された回路は、過放電を有効に防止してリチウムイオン二次電池を保護するものであるが、回路を更に工夫すれば、二次電池の電圧が急低下した際に、緊急避難的に電力供給を行なって、最低限の機能を確保する為に利用できる可能性がある。但し、上記引用文献７に記載された発明の場合、上記電力モータへの通電停止の為の回路切り換えを、電動モータを含む電気機器自体に組み込むもので、電池パックの内部で行なうものではない。従って、上記引用文献７に記載された回路を、そのまま各種電気機器の電源として利用される電池パックに組み込み、上記緊急避難的な電力供給を行なう事はできない。要するに、上記特許文献７に記載された発明は、前記ノート型パソコン、無線通信器、電動リール等、携帯型の各種電気機器に、緊急避難的に電力を供給する事を意図していないし、その様な事はできない。 The circuit described in Patent Document 7 as described above effectively prevents overdischarge and protects the lithium ion secondary battery. However, if the circuit is further devised, the voltage of the secondary battery rapidly decreases. In such a case, there is a possibility that the power can be supplied in an emergency evacuation to ensure a minimum function. However, in the case of the invention described in the above cited reference 7, the circuit switching for stopping the energization of the electric power motor is incorporated in the electric device itself including the electric motor, not in the battery pack. Therefore, the circuit described in the cited document 7 cannot be incorporated in a battery pack that is used as a power source for various electric devices as it is, and the emergency evacuation power supply cannot be performed. In short, the invention described in Patent Document 7 is not intended to provide emergency evacuation power to various portable electric devices such as the notebook personal computer, wireless communication device, and electric reel. I can't do that.

特開平５−１１５１２９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-115129 特開平７−２３５３２号公報JP 7-23532 A 特開平７−３２６３８９号公報JP 7-326389 A 特開平１０−６９３２０号公報JP-A-10-69320 特開平１１−１１３１８４号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-113184 特開２０００−３５４３３３号公報JP 2000-354333 A 特開２００１−３３９８６７号公報JP 2001-339867 A 特開２００２−２１８６６２号公報JP 2002-218862 A 特開２００３−６１２５５号公報JP 2003-61255 A カタログ、「電池関連ＩＣ／オペアンプＩＣ／データブック／’０２〜’０３」、ミツミ電機株式会社、２００２年、ｐ．２４−ｐ．３３Catalog, “Battery-related IC / Op Amp IC / Data Book / '02 to '03", Mitsumi Electric Co., Ltd., 2002, p. 24-p. 33

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、一時的に大電流が流れて二次電池の容量が低下し、放電が停止された後でも、最低限の機能を果たせるだけの電流を流せる構造を実現して、各種電気機器の使い勝手を向上させるべく発明したものである。 In view of the circumstances as described above, the present invention has a structure in which a large current flows temporarily, the capacity of the secondary battery is reduced, and a current sufficient to perform a minimum function can be supplied even after the discharge is stopped. And invented to improve the usability of various electric devices.

本発明の二次電池パックは、二次電池と、第一、第二の端子と、第一の電路と、充電制御スイッチ及び第一の放電制御スイッチと、第二の電路と、第一の制御回路と、第三の電路と、抵抗及び第二の放電制御スイッチと、第二の制御回路とを備える。
このうちの第一、第二の端子は、上記二次電池への充電及びこの二次電池からの放電を行なわせる為のもので、二次電池パックの外面に露出する状態で設けられている。
又、上記第一の電路は、上記第一の端子と上記二次電池の一方の極とを導通させるものである。
又、上記充電制御スイッチ及び第一の放電制御スイッチは、上記第一の電路の途中に、互いに直列に、上記第一の端子の側から順番に接続されている。
又、上記第二の電路は、上記第二の端子と上記二次電池の他方の極とを導通させるものである。
又、上記第一の制御回路は、上記第一、第二の電路同士の間に設けられて、上記二次電池の電圧及び電流を検出する。そして、この電圧が第一の所定電圧値以上である場合に上記充電制御スイッチをＯＦＦする。又、この電圧が、この第一の所定電圧値よりも低い第二の所定電圧値以下である場合、及び、上記電流が第一の所定電流値を越えた場合に上記第一の放電制御スイッチをＯＦＦし、次に充電操作が行なわれるまでこの第一の放電制御スイッチをＯＦＦした状態のままにする。
又、上記第三の電路は、上記第一の電路の途中で上記充電制御スイッチと上記第一の放電制御スイッチとの間部分に一端を接続すると共に、他端を上記二次電池の一方の極に導通させたものである。
又、上記抵抗及び第二の放電制御スイッチは、上記第三の電路の途中に、互いに直列に配置されている。
更に、上記第二の制御回路は、上記第三の電路と上記第二の電路との間に設けられて、上記二次電池の電圧及び電流を検出する。そして、この電圧が上記第二の所定電圧値よりも低い第三の所定電圧値以下である場合、及び、上記電流が上記第一の所定電流値の１／２以下（例えば１／１０程度）である第二の所定電流値を越えている場合に、上記第二の放電制御スイッチをＯＦＦする（次に充電操作が行なわれるまでＯＦＦしたままにはしない）。 The secondary battery pack of the present invention includes a secondary battery, first and second terminals, a first electric circuit, a charge control switch, a first discharge control switch, a second electric circuit, and a first electric circuit. A control circuit, a third electric circuit, a resistor and a second discharge control switch, and a second control circuit are provided.
Of these, the first and second terminals are for charging the secondary battery and discharging from the secondary battery, and are provided in an exposed state on the outer surface of the secondary battery pack. .
Further, the first electric circuit conducts the first terminal and one electrode of the secondary battery.
The charge control switch and the first discharge control switch are connected in series from the first terminal side in series with each other in the middle of the first electric circuit.
The second electric circuit conducts the second terminal and the other electrode of the secondary battery.
The first control circuit is provided between the first and second electric circuits and detects the voltage and current of the secondary battery. When the voltage is equal to or higher than the first predetermined voltage value, the charge control switch is turned off. Further, when the voltage is equal to or lower than a second predetermined voltage value lower than the first predetermined voltage value, and when the current exceeds the first predetermined current value, the first discharge control switch And the first discharge control switch remains off until the next charging operation is performed.
The third electric circuit has one end connected to a portion between the charge control switch and the first discharge control switch in the middle of the first electric circuit, and the other end connected to one of the secondary batteries. Conducted to the pole.
The resistor and the second discharge control switch are arranged in series with each other in the middle of the third electric circuit.
Furthermore, the second control circuit is provided between the third electric circuit and the second electric circuit, and detects the voltage and current of the secondary battery. When this voltage is not more than a third predetermined voltage value lower than the second predetermined voltage value, and the current is not more than 1/2 of the first predetermined current value (for example, about 1/10). When the second predetermined current value is exceeded, the second discharge control switch is turned off (it is not kept off until the next charging operation is performed).

上述の様に構成する本発明の二次電池パックは、以下の様に機能して、一時的に大電流が流れる等により二次電池の電圧が低下し、放電が停止された後でも、最低限の機能を果たせるだけの電流を流す。
第一、第三の電路は互いに並列に配置されているが、第一の電路には抵抗が設けられていないのに対して、第三の電路には抵抗が、直列に接続されている。従って、総てのスイッチ（第一の放電制御スイッチ、充電制御スイッチ、第二の放電制御スイッチ）が閉じられている通常の使用状態では、二次電池の一方の極と第一の端子との間を流れる電流は、その大部分が上記第一の電路を流れる（第三の電路には殆ど電流が流れない）。 The secondary battery pack of the present invention configured as described above functions as follows, and even after the discharge of the secondary battery is stopped due to the voltage of the secondary battery being lowered due to a large current temporarily flowing, etc. A current that can perform a limited function is passed.
Although the first and third electric circuits are arranged in parallel with each other, the first electric circuit is not provided with a resistor, whereas the third electric circuit is connected with a resistor in series. Therefore, in a normal use state in which all the switches (the first discharge control switch, the charge control switch, and the second discharge control switch) are closed, the one electrode of the secondary battery and the first terminal Most of the current flowing between them flows through the first electric circuit (almost no current flows through the third electric circuit).

この状態で、上記二次電池の電圧が第二の所定電圧値以下に低下した場合には、第一の制御回路が、第一の放電制御スイッチをＯＦＦする。この結果、上記第一の電路を通じての電力供給は行なわれなくなる。この場合でも、上記二次電池の電圧が第三の所定電圧を上回っていれば、第二の放電制御スイッチはＯＮのままとなり、上記二次電池の一方の極と第一の端子との間で電流が流れる。この為、最低限の機能を果たす事が可能になる。 In this state, when the voltage of the secondary battery drops below the second predetermined voltage value, the first control circuit turns off the first discharge control switch. As a result, power supply through the first electric circuit is not performed. Even in this case, if the voltage of the secondary battery is higher than the third predetermined voltage, the second discharge control switch remains ON, and between the one terminal of the secondary battery and the first terminal. Current flows. For this reason, it is possible to perform a minimum function.

又、上記第一の放電制御スイッチがＯＮされている状態で、第一、第二両端子同士の間に過大な電流が流れようとした（第一の所定電流値を越えた）場合も、上記二次電池の劣化防止の為に、上記二次電池の電圧が第二の所定電圧値以下に低下した場合と同様に、上記第一の放電制御スイッチがＯＦＦされる。上記第一の放電制御スイッチが、電圧低下によりＯＦＦされた場合でも、或は過大電流によりＯＦＦされた場合でも、上記第一の放電制御スイッチがＯＦＦされた瞬間に、未だ上記第一、第二の端子同士の間に大きな負荷が存在していると、これら第一、第二の端子同士の間に流れようとしていた大電流（第二の所定電流値を越える電流）が、上記第三の電路を流れようとする。この為、第二の制御回路が第二の放電制御スイッチをＯＦＦし、それ以上上記二次電池の電力が消費され、この二次電池の電圧が低下する事を防止する Also, in the state where the first discharge control switch is ON, an excessive current is about to flow between the first and second terminals (exceeding the first predetermined current value), In order to prevent the deterioration of the secondary battery, the first discharge control switch is turned off in the same manner as in the case where the voltage of the secondary battery is lowered to a second predetermined voltage value or less. Even when the first discharge control switch is turned off due to a voltage drop or when it is turned off due to an excessive current, the first and second discharge control switches are still in the moment when the first discharge control switch is turned off. If there is a large load between the terminals, a large current (a current exceeding the second predetermined current value) that is about to flow between the first and second terminals is Try to flow through the electric circuit. For this reason, the second control circuit turns off the second discharge control switch, and the power of the secondary battery is further consumed to prevent the voltage of the secondary battery from being lowered.

この状態から、上記第一、第二の端子同士の間に存在する大きな負荷が除かれると、上記第二の制御回路が上記第二の放電制御スイッチをＯＮする。この結果、上記第一、第二の端子同士の間に電流を流せる。この状態でこれら両端子同士の間に流せる電流は、比較的低い第二の所定電流値未満であり、電圧に関しても、第三の所定電圧を下回らない値に限られる。即ち、第二の放電制御スイッチを設けた第三の電路を通じて電力を供給する状態は、緊急避難的な電力供給であり、残り少ない電力を有効に利用する事を考慮して、上記第三の電路を通じて供給可能な電力（電流）を小さく抑えている。 When a large load existing between the first and second terminals is removed from this state, the second control circuit turns on the second discharge control switch. As a result, a current can flow between the first and second terminals. In this state, the current that can flow between these two terminals is less than a relatively low second predetermined current value, and the voltage is limited to a value that does not fall below the third predetermined voltage. That is, the state in which power is supplied through the third electric circuit provided with the second discharge control switch is emergency evacuation electric power supply, and considering that the remaining electric power is effectively used, the third electric circuit The power (current) that can be supplied through is kept small.

尚、上述の様に、第一、第二両端子同士の間に過大乃至は大きな電流が流れて上記第一の放電制御スイッチをＯＦＦした瞬間には、この過大乃至は大きな電流が、上記第三の電路を通じて流れようとする為、上記第二の制御回路が上記第二の放電制御スイッチをＯＦＦする。但し、この様に第二の放電制御スイッチがＯＦＦされた場合でも、使用者が上記第一の制御回路の動作に基づいて上記第一の放電制御スイッチがＯＦＦされた事に対応して、電気機器の負荷を低減する為の配慮を行なえば、上記第二の放電制御スイッチが再びＯＮされる為、上記電気機器が最低限の機能を果たす様にできる。尚、上述の説明から明らかな通り、本発明の二次電池パックを使用した場合でも、過大電流に基づいて上記第一の放電制御スイッチがＯＦＦされた瞬間、及び、大きな電流による電圧低下に基づいてこの第一の放電制スイッチがＯＦＦされた瞬間には、短時間とは言え、二次電池パックから電気機器の本体側への電力供給が停止する。従って、上記電気機器に関して、それまでのデータを保存、利用する事を考慮するのであれば、この電気機器の本体側のメモリに通じる部分に、コンデンサ等、短時間だけでも電力を供給できる部品を組み込む必要がある。本発明の二次電池パックは、上述の様な作用により、ノート型パソコン、無線通信器、釣具である電動リール等、携帯型の各種電気機器の使い勝手を向上させられる。 As described above, when an excessive or large current flows between the first and second terminals and the first discharge control switch is turned off, the excessive or large current is applied to the first and second terminals. The second control circuit turns off the second discharge control switch in order to flow through the third electrical path. However, even when the second discharge control switch is turned off in this way, the user responds to the fact that the first discharge control switch is turned off based on the operation of the first control circuit. If consideration is given to reducing the load on the device, the second discharge control switch is turned on again, so that the electric device can perform a minimum function. As is clear from the above description, even when the secondary battery pack of the present invention is used, it is based on the moment when the first discharge control switch is turned off based on the excessive current and the voltage drop due to the large current. At the moment when the first discharge control switch is turned off, the power supply from the secondary battery pack to the main body side of the electric device is stopped although it is a short time. Therefore, if it is considered to store and use the data up to that point for the above electrical equipment, a part such as a capacitor that can supply power even in a short time is connected to the part connected to the memory on the main body side of this electrical equipment. Must be included. The secondary battery pack of the present invention can improve the usability of portable electric devices such as a notebook personal computer, a wireless communication device, and an electric reel as a fishing tool, by the above-described operation.

本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、二次電池をリチウムイオン電池とする。
リチウムイオン電池は、他の二次電池に比べて単位重量当りの容量を大きくできる等の優れた特性を有する反面、放電電流が大きくなると著しく劣化する。この様なリチウムイオン電池を利用して本発明を実施すれば、各種電気機器の小型・軽量化及びその取り扱い性向上と、二次電池の耐久性確保とを図れる。 When implementing this invention, Preferably, as described in claim 2, the secondary battery is a lithium ion battery.
Lithium ion batteries have excellent characteristics such as the ability to increase the capacity per unit weight compared to other secondary batteries, but deteriorate significantly when the discharge current increases. By carrying out the present invention using such a lithium ion battery, it is possible to reduce the size and weight of various electric devices, improve their handling properties, and ensure the durability of the secondary battery.

図１は、本発明の実施例を示している。本実施例の二次電池パックは、二次電池であるリチウムイオン電池１と、第一、第二の端子である負端子２及び正端子４と、第一の電路３と、充電ＦＥＴ等の充電制御スイッチ９及び放電ＦＥＴ等の第一の放電制御スイッチ１０と、第二の電路５と、第一の制御回路１１と、第三の電路１２と、抵抗（電流センス抵抗）１３及び第二の放電制御スイッチ１４と、第二の制御回路１５とを備える。
このうちの負端子２及び正端子４は、上記リチウムイオン電池１への充電及びこのリチウムイオン電池１からの放電を行なわせる為のもので、二次電池パックを構成するケースの（図示せず）外面に露出する状態で設けられている。 FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. The secondary battery pack of the present embodiment includes a lithium ion battery 1 that is a secondary battery, a negative terminal 2 and a positive terminal 4 that are first and second terminals, a first electric circuit 3, a charging FET, and the like. A first discharge control switch 10 such as a charge control switch 9 and a discharge FET; a second electric circuit 5; a first control circuit 11; a third electric circuit 12; a resistor (current sense resistor) 13; The discharge control switch 14 and the second control circuit 15 are provided.
Of these, the negative terminal 2 and the positive terminal 4 are for charging the lithium ion battery 1 and discharging from the lithium ion battery 1, and are not shown in the case of a secondary battery pack (not shown). ) It is provided in a state exposed to the outer surface.

又、上記第一の電路３は、上記負端子２と上記リチウムイオン電池１の一方の極である−極とを導通させるものであり、この第一の電路３の途中に、上記充電制御スイッチ９及び第一の放電制御スイッチ１０を、互いに直列に、上記負端子２の側から順番に接続している。一方、上記第二の電路５は、上記正端子４と上記リチウムイオン電池１の他方の極である＋極とを導通させるものである。 The first electric circuit 3 connects the negative terminal 2 and the negative electrode, which is one electrode of the lithium ion battery 1, and the charge control switch is provided in the middle of the first electric circuit 3. 9 and the first discharge control switch 10 are connected in series from the negative terminal 2 side in series. On the other hand, the second electric circuit 5 conducts the positive terminal 4 and the positive electrode which is the other electrode of the lithium ion battery 1.

又、上記第一の制御回路１１は、上記第一、第二の電路３、５同士の間に設けられて、上記リチウムイオン電池１の電圧及び電流を検出する。そして、上記第一の制御回路１１は、この電圧が第一の所定電圧値（例えば４．２Ｖ）以上に達した場合に、上記充電制御スイッチ９をＯＦＦする。又、上記第一の制御回路１１は、上記電圧が、上記第一の所定電圧値よりも低い第二の所定電圧値（例えば２．３Ｖ）以下である場合、及び、上記電流が第一の所定電流値（例えば１０Ａ）を越えた場合に、上記第一の放電制御スイッチ１０をＯＦＦする。そして、この第一の放電制御スイッチ１０を、次に充電操作が行なわれるまでＯＦＦしたままにする。 The first control circuit 11 is provided between the first and second electric circuits 3 and 5 to detect the voltage and current of the lithium ion battery 1. The first control circuit 11 turns off the charge control switch 9 when the voltage reaches a first predetermined voltage value (for example, 4.2 V) or more. Further, the first control circuit 11 is configured such that when the voltage is equal to or lower than a second predetermined voltage value (for example, 2.3 V) lower than the first predetermined voltage value, and the current is When a predetermined current value (for example, 10 A) is exceeded, the first discharge control switch 10 is turned off. The first discharge control switch 10 is kept OFF until the next charging operation is performed.

又、前記第三の電路１２は、上記第一の電路３の途中で上記充電制御スイッチ９と上記第一の放電制御スイッチ１０との間部分に一端（図１の右端）を接続すると共に、他端（図１の左端）を、上記リチウムイオン電池１の−極に導通させている。そして、この様な第三の電路１２の途中に、前記抵抗１３と、前記第二の放電制御スイッチ１４とを、互いに直列に接続している。 The third electric circuit 12 has one end (the right end in FIG. 1) connected to a portion between the charge control switch 9 and the first discharge control switch 10 in the middle of the first electric circuit 3. The other end (left end in FIG. 1) is electrically connected to the negative electrode of the lithium ion battery 1. The resistor 13 and the second discharge control switch 14 are connected in series with each other in the middle of the third electric circuit 12.

更に、前記第二の制御回路１５は、上記第三の電路１２と上記第二の電路５との間に設けられて、上記リチウムイオン電池１の電圧及び電流を検出する。そして、この電圧が上記第二の所定電圧値（例えば２．３Ｖ）よりも低い第三の所定電圧値（例えば２．０Ｖ或いは１．５Ｖ）以下である場合に、上記第二の放電制御スイッチ１４をＯＦＦする。又、上記第二の制御回路１５は、上記電流が、上記第一の所定電流値（例えば１０Ａ）の１／２以下である、第二の所定電流値（例えば１Ａ或いは０．１Ａ）を越えている場合にも、上記第二の放電制御スイッチ１４をＯＦＦする。但し、上記第二の制御回路１５によるこの第二の放電制御スイッチ１４のＯＮ、ＯＦＦ制御は、上記リチウムイオン電池１の電圧が上記第三の所定電圧値以下であるか否か、同じく電流が上記第二の所定電流値を越えているか否かによってのみ行なう。言い換えれば、一度上記第二の放電制御スイッチ１４をＯＦＦしても、次に充電操作が行なわれるまでＯＦＦしたままにはしない。従って、一度上記第二の放電制御スイッチ１４をＯＦＦした後に、上記リチウムイオン電池１の電圧が上記第三の所定電圧値を越え、同じく電流が上記第二の所定電流値以下になった場合には、上記第二の放電制御スイッチ１４をＯＮする。尚、上記抵抗１３の値は、当業者にとって明らかな通り、この抵抗１３に上記第二の所定電流値の電流が流れた場合に、上記第二の制御回路１５の過電流検出電圧を発生する様に決定する事は勿論である。 Further, the second control circuit 15 is provided between the third electric circuit 12 and the second electric circuit 5 to detect the voltage and current of the lithium ion battery 1. When the voltage is equal to or lower than a third predetermined voltage value (for example, 2.0 V or 1.5 V) lower than the second predetermined voltage value (for example, 2.3 V), the second discharge control switch 14 is turned off. Further, the second control circuit 15 is configured so that the current exceeds a second predetermined current value (for example, 1 A or 0.1 A) that is ½ or less of the first predetermined current value (for example, 10 A). Even in this case, the second discharge control switch 14 is turned off. However, ON / OFF control of the second discharge control switch 14 by the second control circuit 15 determines whether or not the voltage of the lithium ion battery 1 is equal to or lower than the third predetermined voltage value. This is performed only depending on whether or not the second predetermined current value is exceeded. In other words, once the second discharge control switch 14 is turned off, it is not kept off until the next charging operation is performed. Therefore, once the second discharge control switch 14 is turned OFF, the voltage of the lithium ion battery 1 exceeds the third predetermined voltage value, and the current is also equal to or lower than the second predetermined current value. Turns on the second discharge control switch 14. As is apparent to those skilled in the art, the value of the resistor 13 generates an overcurrent detection voltage of the second control circuit 15 when a current of the second predetermined current value flows through the resistor 13. Of course, it will be decided.

上述の様に構成する本実施例の二次電池パックは、以下の様に機能して、一時的に大電流が流れる等により上記リチウムイオン電池１の電圧が低下し、放電が停止された後でも、最低限の機能を果たせるだけの電流を流せる。
前記第一の電路３と上記第三の電路１２とは、互いに並列に配置されているが、第一の電路３には抵抗が設けられていないのに対して、第三の電路１２には抵抗１３が、直列に接続されている。従って、前記充電制御スイッチ９と、前記第一の放電制御スイッチ１０と、上記第二の放電制御スイッチ１４との、総ての制御スイッチが閉じられている通常の使用状態では、上記リチウムイオン電池１の−極と負端子２との間を流れる電流は、その大部分が上記第一の電路３を流れ、上記第三の電路１２には殆ど電流が流れない。 The secondary battery pack of the present embodiment configured as described above functions as follows, and after the voltage of the lithium ion battery 1 is lowered due to a temporary large current or the like, and the discharge is stopped. However, current that can perform the minimum function can be passed.
Although the first electric circuit 3 and the third electric circuit 12 are arranged in parallel to each other, the first electric circuit 3 is not provided with a resistance, whereas the third electric circuit 12 has A resistor 13 is connected in series. Therefore, in a normal use state in which all the control switches of the charge control switch 9, the first discharge control switch 10, and the second discharge control switch 14 are closed, the lithium ion battery Most of the current flowing between the negative pole 1 and the negative terminal 2 flows through the first electric circuit 3 and hardly flows through the third electric circuit 12.

この状態での二次電池パックとしての機能は、前述の非特許文献１に記載される等により従来から知られている、リチウムイオン電池を組み込んだ電池パックと同様である。即ち、上記負端子２と前記正端子４との間で大電流（第一の所定電流値、例えば１０Ａを越える電流）が流れた場合、又は、上記リチウムイオン電池１の電圧が前記第二の所定電圧値（例えば２．３Ｖ）以下に低下した場合には、前記第一の制御回路１１が、前記第一の放電制御スイッチ１０をＯＦＦする。この結果、上記第一の電路３を通じての電力供給を停止して、上記リチウムイオン電池１の劣化を防止する。 The function of the secondary battery pack in this state is the same as that of a battery pack incorporating a lithium ion battery, which has been conventionally known as described in Non-Patent Document 1 described above. That is, when a large current (a first predetermined current value, for example, a current exceeding 10 A) flows between the negative terminal 2 and the positive terminal 4, or the voltage of the lithium ion battery 1 is When the voltage drops below a predetermined voltage value (for example, 2.3 V), the first control circuit 11 turns off the first discharge control switch 10. As a result, power supply through the first electric circuit 3 is stopped to prevent the lithium ion battery 1 from deteriorating.

本実施例の場合には、上記第一の制御回路１１が上記第一の放電制御スイッチ１０をＯＦＦした後、上記第三の電路１２を通じて、上記リチウムイオン電池１の−極と負端子２との間を電流が流れる。上記第一の放電制御スイッチ１０がＯＦＦされた瞬間に、未だ上記負端子２と上記正端子４との間に大きな負荷が存在していると、これら両端子２、４同士の間に流れる大電流（第二の所定電流値、例えば１Ａ或は０、１Ａを越える電流）が上記第三の電路１２を流れる。この為、前記第二の制御回路１５が上記第二の放電制御スイッチ１４をＯＦＦし、それ以上上記リチウムイオン電池１の電力が消費され、このリチウムイオン電池１の電圧が低下する事を防止する。上記リチウムイオン電池１の電圧が、軽負荷の長時間使用により徐々に低下した場合には、上記第一の放電制御スイッチ１０がＯＦＦされた瞬間にも、上記第二の放電制御スイッチ１４がＯＦＦされる事はない。 In the case of this embodiment, after the first control circuit 11 turns off the first discharge control switch 10, the negative electrode 2 and the negative terminal 2 of the lithium ion battery 1 are connected through the third electric circuit 12. Current flows between them. If a large load still exists between the negative terminal 2 and the positive terminal 4 at the moment when the first discharge control switch 10 is turned off, a large current flows between the terminals 2 and 4. A current (second predetermined current value, for example, a current exceeding 1 A or 0, 1 A) flows through the third electric circuit 12. For this reason, the second control circuit 15 turns off the second discharge control switch 14 to prevent further consumption of the power of the lithium ion battery 1 and decrease of the voltage of the lithium ion battery 1. . When the voltage of the lithium ion battery 1 gradually decreases due to the light load being used for a long time, the second discharge control switch 14 is turned off at the moment when the first discharge control switch 10 is turned off. It will not be done.

大きな負荷が接続されている為、上記第二の放電制御スイッチ１４がＯＦＦされても、この状態から、上記負端子２と上記正端子４との間に存在する大きな負荷が除かれると、上記第二の制御回路１５が上記第二の放電制御スイッチ１４をＯＮする。この結果、上記負端子２と上記正端子４との間に電流を流せる。この状態でこれら両端子同士の間に流せる電流は、比較的低い第二の所定電流値（例えば１Ａ或いは０．１Ａ）以下であり、電圧に関しても、第三の所定電圧（例えば２．０Ｖ或いは１．５Ｖ）を超える値に限られる。従って、大きな負荷を接続した状態で電圧が低下した場合には、本実施例の二次電池パックを組み込んだ電気機器を、上記第一の放電制御スイッチ１０がＯＦＦされる直前の状態のまま、使用を継続する事はできない。 Since a large load is connected, even if the second discharge control switch 14 is turned off, if the large load existing between the negative terminal 2 and the positive terminal 4 is removed from this state, The second control circuit 15 turns on the second discharge control switch 14. As a result, a current can flow between the negative terminal 2 and the positive terminal 4. In this state, the current that can flow between the two terminals is less than a relatively low second predetermined current value (for example, 1 A or 0.1 A), and the voltage is the third predetermined voltage (for example, 2.0 V or 1.5V). Therefore, when the voltage drops with a large load connected, the electrical device incorporating the secondary battery pack of this embodiment remains in the state immediately before the first discharge control switch 10 is turned off. The use cannot be continued.

但し、この状態では、使用者が上記第一の制御回路１１の動作に基づいて上記第一の放電制御スイッチ１０がＯＦＦされた事に対応して、電気機器の負荷を低減する為の配慮を行なえば、この電気機器が最低限の機能を果たす様にできる。例えば、この電気機器がＣＤ−ＲＯＭを組み込んだノート型パソコンの場合、このＣＤ−ＲＯＭの駆動を停止すれば、上記二次電池パックからこのノート型パソコンのメモリ回路に、データを保存する為の処理が可能な程度の電力を供給できる。尚、この場合には、上記ノート型パソコンのメモリ回路の側に、上記第一の放電制御スイッチ１０がＯＦＦされた後、上記第二の放電制御スイッチ１４がＯＮされるまでの間、データをバックアップできる程度の電力を保持するコンデンサ等のバックアップ電源を組み込む必要がある。 However, in this state, in consideration of the fact that the user has turned off the first discharge control switch 10 based on the operation of the first control circuit 11, consideration is given to reduce the load on the electrical equipment. If done, this electrical device can perform the minimum function. For example, in the case where the electrical device is a notebook personal computer incorporating a CD-ROM, if the drive of the CD-ROM is stopped, data can be saved from the secondary battery pack to the memory circuit of the laptop personal computer. Power that can be processed can be supplied. In this case, after the first discharge control switch 10 is turned off, data is transferred to the memory circuit side of the notebook personal computer until the second discharge control switch 14 is turned on. It is necessary to incorporate a backup power source, such as a capacitor, that retains enough power for backup.

又、上記電気機器が無線通信器の場合には、電波を遮蔽する物体を避けられる位置に移動して通信を行なえば、最低限必要な緊急通信を行なえる可能性がある。更に、上記電気機器が電動リールである場合には、リールを回転駆動する為の電動モータの起動スイッチをＯＦＦすれば、他の部分で必要とする程度の電力を供給できる。そして、この他の部分で保持しているデータを短時間保存できる程度の電力を供給可能なコンデンサ等のバックアップ電源を、この他の部分に組み込んでおけば、釣り糸がどれだけの長さ繰り出されたかを表す情報等を保存できて、釣り人が文字データ等でこれを確認し、電池パック交換後にその情報を入力できる。 In the case where the electrical device is a wireless communication device, there is a possibility that a minimum necessary emergency communication can be performed if the communication is performed by moving the object that shields the radio wave to a position where it can be avoided. Further, in the case where the electric device is an electric reel, it is possible to supply power necessary for other parts by turning off the start switch of the electric motor for rotating the reel. And if a backup power source such as a capacitor that can supply enough power to store the data held in this other part for a short time is installed in this other part, how long the fishing line will be fed out. It is possible to save information indicating whether or not, and the angler can confirm this with character data and the like, and can input the information after replacing the battery pack.

何れの場合でも、上記第二の放電制御スイッチ１４を設けた、前記第三の電路１２を通じて電力を供給する場合には、緊急避難的な電力供給であり、残り少ない電力を有効に利用する事を考慮する必要がある。本実施例の場合には、前記第二の制御回路１５が、上記第三の電路１２を通じて流れる電流を小さな値に規制するので、非常時に於ける電力の有効利用を図れる。即ち、使用者が不用意に大電流を流し、必要な緊急処置に使用する為の電力を消費する事を防止できる。この様に本実施例の二次電池パックを使用すれば、ノート型パソコン、無線通信器、釣具である電動リール等、携帯型の各種電気機器の使い勝手を向上させられる。 In any case, when power is supplied through the third electric circuit 12 provided with the second discharge control switch 14, it is an emergency evacuation power supply and the remaining power is effectively used. It is necessary to consider. In the case of this embodiment, the second control circuit 15 regulates the current flowing through the third electric circuit 12 to a small value, so that effective use of electric power in an emergency can be achieved. That is, it is possible to prevent the user from inadvertently passing a large current and consuming electric power for use in a necessary emergency treatment. As described above, when the secondary battery pack of this embodiment is used, usability of various portable electric devices such as a notebook personal computer, a wireless communication device, and an electric reel as a fishing gear can be improved.

本発明の実施例を示す回路図。The circuit diagram which shows the Example of this invention. 従来構造の１例を示す回路図。A circuit diagram showing an example of conventional structure.

Explanation of symbols

１リチウムイオン電池
２負端子
３第一の電路
４正端子
５第二の電路
６放電ＦＥＴ
７充電ＦＥＴ
８ＩＣ
９充電制御スイッチ
１０第一の放電制御スイッチ
１１第一の制御回路
１２第三の電路
１３抵抗
１４第二の放電制御スイッチ
１５第二の制御回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lithium ion battery 2 Negative terminal 3 First electric circuit 4 Positive terminal 5 Second electric circuit 6 Discharge FET
7 Charge FET
8 IC
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 Charge control switch 10 1st discharge control switch 11 1st control circuit 12 3rd electric circuit 13 Resistance 14 2nd discharge control switch 15 2nd control circuit

Claims

A secondary battery, first and second terminals for charging and discharging the secondary battery, and the first terminal and one of the electrodes of the secondary battery. A charge control switch and a first discharge control switch connected in series from the first terminal side in series with each other in the middle of the first circuit, and the second circuit And a second electric circuit that conducts between the terminal of the secondary battery and the other electrode of the secondary battery, and a voltage and a current of the secondary battery that are provided between the first and second electric circuits are detected. The charging control switch is turned OFF when the voltage is equal to or higher than the first predetermined voltage value, and when the voltage is equal to or lower than the second predetermined voltage value lower than the first predetermined voltage value, and the current is When the first predetermined current value is exceeded, the first discharge control switch is turned off and then charged. A first control circuit that keeps the first discharge control switch OFF until an operation is performed, and between the charge control switch and the first discharge control switch in the middle of the first electric circuit. A third electric circuit having one end connected to the portion and the other end connected to one pole of the secondary battery, and a resistor and a second discharge control arranged in series in the middle of the third electric circuit A switch is provided between the third electric circuit and the second electric circuit to detect the voltage and current of the secondary battery, and a third predetermined voltage lower than the second predetermined voltage value. The second discharge control switch is turned OFF when the voltage is equal to or lower than the voltage value and when the current exceeds a second predetermined current value that is ½ or less of the first predetermined current value. Secondary battery pack.

The secondary battery pack according to claim 1, wherein the secondary battery is a lithium ion battery.