JP2007018950A - Battery pack, and method of configuring battery pack protective circuit - Google Patents

Battery pack, and method of configuring battery pack protective circuit Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery pack capable of shortening development period and reducing development cost, and to provide a method of configuring a battery pack protective circuit. <P>SOLUTION: Unit cells BT01 to BT12 and a detection circuit board 2 on which a detection circuit board for detecting a state of the unit cells BT01 to BT12 is mounted are integrated with each other, and unitized as a battery block 1. When the battery pack is developed, the main circuit board 5 is re-designed in accordance with demand from customers while not changing design of the unitized battery block 1. For example, for constituting the battery pack in the figure, two unitized battery blocks 1 and the main circuit board 6 have been prepared, and these are housed in a case and wire-connected to each other. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、リチウムイオン電池の異常発生に対し保護処理を実行する回路がこのリチウムイオン電池と一体に収容された電池パック及びこのような電池パックの高電力化に伴う保護回路の構成方法に関する。   The present invention relates to a battery pack in which a circuit for performing protection processing against the occurrence of an abnormality in a lithium ion battery is housed integrally with the lithium ion battery, and a method of configuring a protection circuit accompanying an increase in power of such a battery pack.

近年、電子機器に搭載される二次電池としては小型、軽量というニーズに加え、さらに二次電池の性能も重要視されており、このような二次電池の一つとして、リチウムイオン型といわれるものが注目されている。   In recent years, secondary batteries mounted on electronic devices have been given importance to the performance of secondary batteries in addition to the need for small size and light weight, and one of such secondary batteries is called a lithium ion type. Things are attracting attention.

リチウムイオン電池では、特に過充電となった場合にリチウムイオンが金属リチウムとなって負極に析出し、最悪の場合には電池から発煙、発火が生じたり、破裂したりすることが知られている。また、過放電となった場合には、電極内部の微少ショートや容量劣化が発生し、正極、負極をショートさせた場合には過電流が流れることにより異常発熱が発生することも知られている。このため、リチウムイオン電池では通常、過充電、過放電、ショート（過電流）を防止するために、これらの異常状態を監視する保護機能と、異常状態を回避するための充放電制御スイッチとから成る保護回路が設けられている。   In lithium ion batteries, it is known that lithium ions become metallic lithium and deposit on the negative electrode, especially in the case of overcharging, and in the worst case, the battery emits smoke, ignites, or ruptures. . It is also known that when an overdischarge occurs, a slight short circuit or capacity deterioration inside the electrode occurs, and when the positive electrode and the negative electrode are short-circuited, an overcurrent flows to cause abnormal heat generation. . For this reason, in order to prevent overcharge, overdischarge, and short-circuit (overcurrent), a lithium ion battery usually includes a protection function for monitoring these abnormal states and a charge / discharge control switch for avoiding the abnormal state. A protection circuit is provided.

このような電池として、特許文献１（特開２００３−１１１２９４号）には、直列に接続した複数個の電池と、該複数個の電池と出力端子との間に接続されて充放電の制御を行う充放電制御スイッチと、前記複数個の電池を複数のブロックに分割して少なくとも各電池電圧を検出する複数の保護回路と、該複数の保護回路の各検出信号を含むパック検出信号の演算処理を行う演算処理回路と、前記複数の保護回路と前記演算処理回路との間で前記検出信号の電圧基準を一律化するレベル変換回路とを備え、前記複数の保護回路を前記電池と並列に多段に連結したことを特徴とする多直連結保護型電池パックが開示されている。
特開２００３−１１１２９４号 As such a battery, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-111294) discloses a plurality of batteries connected in series and a charge / discharge control connected between the plurality of batteries and an output terminal. Charge / discharge control switch to be performed; a plurality of protection circuits for detecting at least each battery voltage by dividing the plurality of batteries into a plurality of blocks; and a pack detection signal calculation process including each detection signal of the plurality of protection circuits And a level conversion circuit for uniformizing a voltage reference of the detection signal between the plurality of protection circuits and the arithmetic processing circuit, and the plurality of protection circuits in a multistage in parallel with the battery There is disclosed a multi-connection protection type battery pack characterized in that it is connected to the battery pack.
JP2003-111294A

ところで、このような電池パックを製品として出荷する際には、それぞれの顧客の要求に沿った仕様を満たすように一から電池パックを設計開発しなくてはならなかった。すなわち、顧客によって、出力電圧等の要求も異なるし、保護回路の細部に対する要求も異なっており、そのような要求に逐一対応して、始めから新たに電池パックを設計し直すことが必要であり、電池パックの開発期間が長期化してしまうという問題があった。   By the way, when such a battery pack is shipped as a product, the battery pack must be designed and developed from the beginning so as to satisfy the specifications in accordance with the requirements of each customer. In other words, the requirements for output voltage, etc. vary depending on the customer, and the requirements for the details of the protection circuit also differ, and it is necessary to redesign the battery pack from the beginning in response to such requirements one by one. There is a problem that the development period of the battery pack is prolonged.

そして、このような設計では、保護回路、演算回路、充放電制御スイッチ等が搭載されるメイン基板の設計作業が中心となるが、メイン基板の設計に際しては、例えば、電池をいくつ直列につなぐかに応じて、基板上で絶縁クリアランス等を考慮する必要が出てくるし、また、発熱する回路とＣＰＵとの距離を考慮するなど、種々のことを検討し直す必要があり、非常に煩雑であるという問題があった。また、このような種々のことを検討した上でメイン基板を作成すると、ある程度の基板の面積が必要となってしまい、電池パックを小型化したいというニーズを満たすことができないという問題もあった。   In such a design, the main work is to design a main board on which a protection circuit, an arithmetic circuit, a charge / discharge control switch, and the like are mounted. When designing the main board, for example, how many batteries are connected in series. Depending on the situation, it is necessary to consider the insulation clearance on the substrate, and it is necessary to reexamine various things such as considering the distance between the heat generating circuit and the CPU, which is very complicated. There was a problem. In addition, if the main board is created after considering such various things, there is a problem that a certain area of the board is required and the need to reduce the size of the battery pack cannot be satisfied.

本願発明は上記のような課題を解決するものであって、これらの解決するために、請求項１に係る発明は、素電池と該素電池を保護する保護回路とがケースに収納された電池パックであって、複数の素電池と該複数の素電池の状態を検出する検出回路が搭載された検出回路基板とが一体化された状態に形成された電池ブロックと、該検出回路基板上の検出回路で検出された情報に基づいて該複数の素電池の充放電を制御する保護回路を搭載したメイン基板とを備え、該電池ブロック及び該メイン基板が該ケースに対して互いに独立して脱着可能であることを特徴とするものである。   The present invention solves the above-mentioned problems. To solve these problems, the invention according to claim 1 is a battery in which a unit cell and a protection circuit for protecting the unit cell are housed in a case. A battery block formed by integrating a plurality of unit cells and a detection circuit board on which a detection circuit for detecting a state of the plurality of unit cells is mounted; and on the detection circuit board A main board having a protection circuit for controlling charging / discharging of the plurality of unit cells based on information detected by a detection circuit, and the battery block and the main board are detached from the case independently of each other It is characterized by being possible.

また、請求項２に係る発明は、請求項１記載の電池パックにおいて、該検出回路は、該複数の素電池が過充電状態にある場合、又は、過放電状態にある場合にアラーム信号を出力することを特徴とするものである。   The invention according to claim 2 is the battery pack according to claim 1, wherein the detection circuit outputs an alarm signal when the plurality of unit cells are in an overcharged state or in an overdischarged state. It is characterized by doing.

また、請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の電池パックにおいて、該電池ブロックには、該複数の素電池の温度を検出する温度センサが含まれることを特徴とするものである。   The invention according to claim 3 is the battery pack according to claim 1 or 2, wherein the battery block includes a temperature sensor for detecting the temperature of the plurality of unit cells. Is.

また、請求項４に係る発明は、請求項２又は請求項３に記載の電池パックにおいて、該保護回路には、該検出回路から出力されたアラーム信号が入力されることを特徴とするものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the battery pack according to the second or third aspect, the alarm signal output from the detection circuit is input to the protection circuit. is there.

また、請求項５に係る発明は、請求項３又は請求項４に記載の電池パックにおいて、該保護回路には、該温度センサで得られた温度情報が入力されることを特徴とするものである。   The invention according to claim 5 is characterized in that, in the battery pack according to claim 3 or 4, temperature information obtained by the temperature sensor is input to the protection circuit. is there.

また、請求項６に係る発明は、請求項５に記載の電池パックにおいて、該保護回路は、入力された該アラーム信号及び該温度情報に基づいて、該複数の素電池の充放電を制御することを特徴とするものである。   According to a sixth aspect of the present invention, in the battery pack according to the fifth aspect, the protection circuit controls charging / discharging of the plurality of unit cells based on the input alarm signal and the temperature information. It is characterized by this.

また、請求項７に係る発明は、素電池と該素電池を保護する保護回路とをケースに収納した電池パックの保護回路構成方法であって、複数の素電池と該複数の素電池の状態を検出する検出回路が搭載された検出回路基板とが一体化された状態に形成された電池ブロックを用意する工程と、
該検出回路基板上の検出回路で検出された情報に基づいて該複数の素電池の充放電を制御する保護回路を搭載したメイン基板を用意する工程と、該電池ブロック及び該メイン基板を該ケースに収納する工程とから成ることを特徴とする。 The invention according to claim 7 is a protection circuit configuration method of a battery pack in which a unit cell and a protection circuit for protecting the unit cell are housed in a case, wherein the plurality of unit cells and the state of the plurality of unit cells A step of preparing a battery block formed in an integrated state with a detection circuit board mounted with a detection circuit for detecting
Preparing a main board on which a protection circuit for controlling charging / discharging of the plurality of unit cells based on information detected by the detection circuit on the detection circuit board is provided; and the battery block and the main board in the case It is characterized by comprising a process of storing in a container.

また、請求項８に係る発明は、請求項７記載の電池パックの保護回路構成方法であって、該検出回路は、該複数の素電池が過充電状態にある場合、又は、過放電状態にある場合にアラーム信号を出力することを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the battery pack protection circuit configuration method according to claim 7, wherein the detection circuit is in an overcharged state or in an overdischarged state. In some cases, an alarm signal is output.

また、請求項９に係る発明は、請求項７又は請求項８に記載の電池パックの保護回路構成方法であって、該電池ブロックには、該複数の素電池の温度を検出する温度センサが含まれることを特徴とする。   The invention according to claim 9 is the battery pack protection circuit configuration method according to claim 7 or claim 8, wherein the battery block includes a temperature sensor for detecting temperatures of the plurality of unit cells. It is included.

また、請求項１０に係る発明は、請求項８又は請求項９に記載の電池パックの保護回路構成方法であって、該保護回路には、該検出回路から出力されたアラーム信号が入力されることを特徴とする。   The invention according to claim 10 is the battery pack protection circuit configuration method according to claim 8 or claim 9, wherein an alarm signal output from the detection circuit is input to the protection circuit. It is characterized by that.

また、請求項１１に係る発明は、請求項９又は請求項１０に記載の電池パックの保護回路構成方法であって、該保護回路には、該温度センサで得られた温度情報が入力されることを特徴とする。   The invention according to claim 11 is the battery pack protection circuit configuration method according to claim 9 or claim 10, wherein temperature information obtained by the temperature sensor is input to the protection circuit. It is characterized by that.

また、請求項１２に係る発明は、請求項１１に記載の電池パックの保護回路構成方法であって、該保護回路は、入力された該アラーム信号及び該温度情報に基づいて、該複数の素電池の充放電を制御することを特徴とする。
The invention according to claim 12 is the battery pack protection circuit configuration method according to claim 11, wherein the protection circuit is configured to output the plurality of elements based on the input alarm signal and the temperature information. It is characterized by controlling charging / discharging of the battery.

本発明によれば、複数の素電池と検出回路基板とが一体化された電池ブロックとしてユニット化されているので、電池パック全てを一から設計し直す必要はなく、電池ブロックを除いたメイン基板のみを設計すればよく、電池パックの開発期間が短縮でき、電池パックの開発コストも削減することできる。また、本発明によれば、メイン基板の保護回路には、検出回路から出力されたアラーム信号が入力される構造となっているので、メイン基板で耐電圧を考慮した空間を設ける必要がなく、メイン基板を小型化することでき、ひいては電池パックを小型化することができる。
According to the present invention, since the plurality of unit cells and the detection circuit board are unitized as an integrated battery block, it is not necessary to redesign all the battery packs from scratch, and the main board excluding the battery block The development period of the battery pack can be shortened, and the development cost of the battery pack can be reduced. In addition, according to the present invention, since the alarm signal output from the detection circuit is input to the protection circuit of the main board, it is not necessary to provide a space in consideration of withstand voltage on the main board, The main board can be downsized, and the battery pack can be downsized.

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は本発明に係る電池パックの回路構成を示す図である。電池パックは図１全体の構成により示されるものである。すなわち、電池パックは、安全機能である充放電を制御するスイッチング機能までが含まれている部分までのことを言うのであり、電池パックは電池セル単体のことを指しているわけではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a battery pack according to the present invention. The battery pack is shown by the overall configuration of FIG. That is, the battery pack refers to a portion including a switching function for controlling charge / discharge that is a safety function, and the battery pack does not indicate a single battery cell.

図１において、１は電池ブロックであり、本実施の形態における電池パックには、図示の通り電池ブロック１二つが並列に接続され利用される構成が示されている。電池ブロック１において、ＢＴの一つ一つが素電池単体であり、本実施の形態では、一つの電池パック１には、ＢＴ０１〜ＢＴ１２の１２個の素電池が直列に接続されている。２は素電池の状態を検出する検出回路が搭載された検出回路基板であり、検出回路は、図示のように素電池間の電圧をモニタし、素電池それぞれが過充電状態にはないか、或いは過放電状態にはないかを検出し、そのような状態を検出した場合には、アラーム信号を出力するように構成されている。また、同検出回路は、温度センサ３からの温度情報もモニタしている。   In FIG. 1, 1 is a battery block, and the battery pack in the present embodiment shows a configuration in which two battery blocks are connected in parallel and used as shown in the figure. In the battery block 1, each BT is a unit cell, and in the present embodiment, 12 unit cells BT01 to BT12 are connected in series to one battery pack 1. 2 is a detection circuit board on which a detection circuit for detecting the state of the unit cell is mounted. The detection circuit monitors the voltage between the unit cells as shown in the figure, and whether each unit cell is in an overcharged state. Or it detects whether it is in an overdischarge state, and when such a state is detected, it is comprised so that an alarm signal may be output. The detection circuit also monitors temperature information from the temperature sensor 3.

図１において、５はメイン基板であり、主に素電池から得られた様々な情報に基づいて、電池パックとしての充放電制御を担う保護回路が設けられているものである。電池の充放電の際、危険な電圧領域まで上がらないか、電池が劣化しやすい電圧領域までに下がり過ぎないか等を監視するために、リチウムイオン電池の場合には必ず保護回路が設けられている。この保護回路は、主にＣＰＵ６、ＩＣ７、放電制御回路８、充電制御回路９等から成っており、これらの素子、回路がメイン基板５に搭載されている。ＣＰＵ６は、電圧モニタ、電流モニタ、温度モニタ、容量積算、アラーム処理（ＡＬＭ）等の処理を行う。   In FIG. 1, 5 is a main board, which is provided with a protection circuit for charge / discharge control as a battery pack based mainly on various information obtained from the unit cells. When charging or discharging a battery, a protection circuit is always provided for a lithium-ion battery to monitor whether it goes up to a dangerous voltage range or whether it goes down to a voltage range where the battery tends to deteriorate. Yes. The protection circuit mainly includes a CPU 6, an IC 7, a discharge control circuit 8, a charge control circuit 9, and the like, and these elements and circuits are mounted on the main board 5. The CPU 6 performs processing such as voltage monitoring, current monitoring, temperature monitoring, capacity integration, and alarm processing (ALM).

ＣＰＵ６には、素電池BTが過充電状態にある場合、或いは、過放電状態にある場合に検出回路基板２から出力されるアラーム信号が入力される。このようなアラーム信号が入力された場合、ＣＰＵ６は、検出回路基板から入力される温度情報を加味した上で、放電制御回路８で放電を止めたり、充電制御回路９で充電を止めたりする制御を行う。   The CPU 6 receives an alarm signal output from the detection circuit board 2 when the unit cell BT is in an overcharged state or in an overdischarged state. When such an alarm signal is input, the CPU 6 takes into account the temperature information input from the detection circuit board, and then controls the discharge control circuit 8 to stop discharging or the charge control circuit 9 to stop charging. I do.

リチウムイオン電池の場合には、安全上、保護上の問題として温度情報を利用するが、温度センサ３からの情報は検出回路基板２を通じてＣＰＵ６に取り込まれ、例えば、現在の放電電圧に対して、素電池ＢＴが妥当性のある温度領域にあるか等を判定する。温度が所定の領域から外れた場合には、ＣＰＵ ６は充電或いは放電を止める制御を行う。   In the case of a lithium ion battery, temperature information is used as a safety and protection problem, but information from the temperature sensor 3 is taken into the CPU 6 through the detection circuit board 2 and, for example, for the current discharge voltage, It is determined whether or not the unit cell BT is in a valid temperature range. When the temperature deviates from a predetermined region, the CPU 6 performs control to stop charging or discharging.

また、ＣＰＵ ６に取り込まれた温度情報は残量検出機能のために利用される。すなわち、温度によって素電池ＢＴの能力が変わってくるので、ＣＰＵ ６で容量積算を行う際には、補正のためにこのような温度情報が用いられる。   Further, the temperature information captured by the CPU 6 is used for the remaining amount detection function. That is, since the capacity of the unit cell BT varies depending on the temperature, such temperature information is used for correction when the CPU 6 performs capacity integration.

ＩＣ７は、電圧レベルの変換、電流増幅、レギュレータ、ＣＰＵ６へのリセット出力等の機能を有する。ＩＣ７の電圧レベル変換の機能は、素電池ＢＴのそれぞれ一つずつのグランドレベルを、動作範囲が５ＶであるＣＰＵのためにシフトさせるものである。   The IC 7 has functions such as voltage level conversion, current amplification, a regulator, and a reset output to the CPU 6. The function of the voltage level conversion of the IC 7 is to shift the ground level of each unit cell BT for the CPU whose operation range is 5V.

リチウムイオン電池の場合には、電池パックの安全上、電流値も監視しておく必要がある。また、電池パックの容量積算は、電流値の情報を積み上げることによって行われるので、このような目的のためにも電流値をモニタしておく必要がある。このために、メイン基板５上の電池の充放電路に、数ｍΩの抵抗１３を間挿しておき、そこに発生する電圧をＩＣ７の電流増幅機能で４０倍から２００倍の増幅値で増幅する。この増幅された信号は、ＣＰＵ６に入力され、モニタされ、必要に応じて容量積算の為に利用される。   In the case of a lithium ion battery, it is necessary to monitor the current value for the safety of the battery pack. Further, since the capacity integration of the battery pack is performed by accumulating information on the current value, it is necessary to monitor the current value for this purpose as well. For this purpose, a resistor 13 of several mΩ is inserted in the charging / discharging path of the battery on the main board 5, and the voltage generated there is amplified by an amplification value of 40 to 200 times by the current amplification function of the IC 7. . This amplified signal is input to the CPU 6 and monitored, and used for capacity integration as necessary.

また、ＩＣ７に入力されたＶＣＣは５Ｖに変換されＣＰＵ６に出力される。また、ＩＣ７には、ＣＰＵ６に対するリセットを出力する機能を有している。ＩＣ７へはレギュレータ１１を介してＶＣＣが入力される。   Also, VCC input to the IC 7 is converted to 5V and output to the CPU 6. The IC 7 has a function of outputting a reset for the CPU 6. VCC is input to the IC 7 via the regulator 11.

放電制御回路８では、素電池ＢＴが過放電側の領域に入った旨のアラームがＣＰＵ６から入力された場合には、放電側のＦＥＴをオフさせ、充電制御回路９では過充電側の領域に入った旨のアラームが入力された場合には、充電側のＦＥＴをオフさせる。また、短絡検出１４にて短絡が検出された場合にも、放電制御回路８の放電側のＦＥＴをオフされる。   In the discharge control circuit 8, when an alarm indicating that the unit cell BT has entered the overdischarge side area is input from the CPU 6, the discharge side FET is turned off, and the charge control circuit 9 enters the overcharge side area. When an alarm indicating that it has entered is input, the FET on the charging side is turned off. Even when a short circuit is detected by the short circuit detection 14, the FET on the discharge side of the discharge control circuit 8 is turned off.

図１中、１５は種々のデータを保管しておくメモリであり、例えばＥＰＲＯＭが用いられる。また、１６はＬＥＤドライブであり、ＣＰＵ６からの信号に応じて電池パックの表示手段を駆動する。   In FIG. 1, reference numeral 15 denotes a memory for storing various data. For example, EPROM is used. Reference numeral 16 denotes an LED drive, which drives the battery pack display means in response to a signal from the CPU 6.

１７、１８は制御用端子である。電池パックの保護回路での電力消費を低減するために、メイン基板５の保護回路関係への電力供給をカットする制御が行われるが、電力供給がカットされた状態から復帰するためのトリガーを起動回路１０へ入力するために制御用端子１７が利用される。また、図１に示されるような電池パックを複数接続して用いる場合があるが、このような場合に制御用端子１８は、自分以外の電池パックに対して自分の状態情報を出力したり、或いは、他の電池パックの状態情報を入力したりするための端子として用いられる。すなわち、この端子は、他の電池パックの異常情報が入力されたり、或いは自電池パックの異常情報を他電池パックに知らせるために異常情報を出力したり、というように利用される。２０は電池パック自体の正極端子であり、２１は負極端子である。   Reference numerals 17 and 18 denote control terminals. In order to reduce power consumption in the protection circuit of the battery pack, control to cut power supply to the protection circuit related to the main board 5 is performed, but a trigger for returning from the state where the power supply is cut is activated. A control terminal 17 is used to input to the circuit 10. Further, there are cases where a plurality of battery packs as shown in FIG. 1 are connected and used. In such a case, the control terminal 18 outputs its own state information to battery packs other than itself, Alternatively, it is used as a terminal for inputting status information of another battery pack. That is, this terminal is used such that abnormality information of another battery pack is input, or abnormality information is output in order to notify the abnormality information of the own battery pack to the other battery pack. 20 is a positive terminal of the battery pack itself, and 21 is a negative terminal.

図２は、本発明に係る電池ブロック１の外観を示す図である。図２に示すように、電池ブロック１は、主に１２個のＢＴ０１〜ＢＴ１２までの素電池と検出回路基板２とが一体化された状態に形成されたものである。すなわち、図１の回路構成において一点鎖線で囲まれた部分が電池ブロック１としてユニット化されている。なお、ヒューズ、温度センサ３、配線等については図２においては図示されていない。また、素電池の個数は特に１２個に限定するわけではなく、本発明では、任意の数の素電池を用いることができる。   FIG. 2 is a view showing an appearance of the battery block 1 according to the present invention. As shown in FIG. 2, the battery block 1 is formed in a state in which mainly the 12 unit cells BT01 to BT12 and the detection circuit board 2 are integrated. That is, the part surrounded by the alternate long and short dash line in the circuit configuration of FIG. Note that the fuse, temperature sensor 3, wiring, and the like are not shown in FIG. Further, the number of unit cells is not particularly limited to twelve, and any number of unit cells can be used in the present invention.

図１に示された電池パックを構成するに当たっては、電池ブロック１を２つ及びメイン基板６を用意しておき、これらを不図示のケースに収納し、２つの電池ブロック１及びメイン基板６を図１の通り結線することにより完成する。   In configuring the battery pack shown in FIG. 1, two battery blocks 1 and a main board 6 are prepared, and these are stored in a case (not shown), and the two battery blocks 1 and the main board 6 are assembled. It is completed by connecting as shown in FIG.

このようにユニット化された電池ブロック１を用いるメリットについて説明する。電池パックの仕様は、それぞれの顧客によって、出力電圧等の仕様も異なるし、保護回路の細部に対する仕様も異なっている。本発明によれば、電池ブロック１は、素電池と検出回路基板とが一体化された状態に形成された、言わば、半製品の状態でユニット化されているので、電池パック全てを一から設計し直す必要はなく、電池ブロック１を除いたメイン基板のみを設計すればよい。   The merit of using the unitized battery block 1 will be described. The specifications of the battery pack are different for each customer, such as the output voltage, and the specifications for the details of the protection circuit are also different. According to the present invention, the battery block 1 is formed in a state in which the unit cells and the detection circuit board are integrated, that is, in a semi-finished state, so that all the battery packs are designed from scratch. There is no need to redesign, and only the main board excluding the battery block 1 may be designed.

図１に示された例では、電池ブロック１が二つ並列に接続された電池パックが示されているが、顧客の要望に応じて、電池ブロック１を一つのみ用いたり、或いは、電池ブロック１を二つ直列に用いたり、自由に組み合わせることができる。設計者は、このように自由に組み合わせた後は、メイン基板５の設計のみに従事すればよい。したがって、電池パックの開発期間を短縮できるし、また開発コストも削減することができる。   In the example shown in FIG. 1, a battery pack in which two battery blocks 1 are connected in parallel is shown. However, only one battery block 1 may be used or a battery block may be used depending on customer requirements. Two 1 can be used in series or can be freely combined. The designer need only engage in the design of the main board 5 after such a free combination. Therefore, the development period of the battery pack can be shortened, and the development cost can be reduced.

本実施の形態では、電池ブロック１に用いられる素電池ＢＴの数が１２個のものを示したが、その他に例えば、６個の素電池ＢＴからなる別の電池ブロックを用意しておくことにより、１２個の素電池ＢＴからなる電池ブロック１と６個の素電池ＢＴからなる別の電池ブロックとを適宜組み合わせることにより、電池パックの出力電圧のバリエーションはさらに広がる。   In the present embodiment, the number of unit cells BT used for the battery block 1 is twelve. However, for example, by preparing another battery block including six unit cells BT, for example. The variation of the output voltage of the battery pack is further expanded by appropriately combining the battery block 1 composed of 12 unit cells BT and another battery block composed of 6 unit cells BT.

また、通常メイン基板上に、検出回路を含めた保護回路を一から設計する際には、メイン基板上に複数の素電池からの電圧が直接印加される状態となるので、電池をいくつ直列につなぐかに応じて、メイン基板上で耐電圧を考慮したパターン設計をする必要がある。しかし、本発明によれば、電池ブロック側に検出回路が一体化され、メイン基板には検出回路からのアラーム信号が入力されるのみの構造となっており、メイン基板上に複数の素電池からの電圧が直接印加されるわけではないので、わざわざ耐電圧を考慮したパターン設計をする必要はない。   Normally, when designing a protection circuit including a detection circuit from scratch on the main board, the voltage from a plurality of unit cells is directly applied to the main board. Depending on the connection, it is necessary to design a pattern in consideration of withstand voltage on the main board. However, according to the present invention, the detection circuit is integrated on the battery block side, the alarm signal from the detection circuit is only input to the main board, and a plurality of unit cells are provided on the main board. Therefore, it is not necessary to design a pattern in consideration of the withstand voltage.

また、通常メイン基板上に、検出回路を含めた保護回路を一から設計する際には、上記の耐電圧のことに加え、発熱しやすい充電制御回路、放電制御回路とＣＰＵとの熱的なクリアランスのことも考慮しなければならないため、メイン基板の面積は大きなものとなってしまう傾向があった。しかし、本発明によれば、耐電圧の問題が解決されている上で、メイン基板を設計すればよいので、メイン基板の面積を従来のものより大幅に減らすことができるという効果がある。   In addition, when designing a protection circuit including a detection circuit from scratch on a main board, in addition to the above withstand voltage, the thermal control of the charge control circuit, discharge control circuit and CPU that easily generate heat is performed. Since the clearance must be taken into account, the area of the main substrate tends to be large. However, according to the present invention, since the problem of withstand voltage is solved and the main board only needs to be designed, there is an effect that the area of the main board can be greatly reduced compared to the conventional one.

以上の通り、本発明によれば、電池ブロックをユニット化し、半製品化したので、電池パックの開発期間が短期間ですむ上に、電池パックの小型化にも寄与する。
As described above, according to the present invention, since the battery block is unitized into a semi-finished product, the development period of the battery pack can be shortened and the battery pack can be reduced in size.

本発明に係る電池パックの回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the battery pack which concerns on this invention. 本発明に係る電池ブロックの外観を示す図である。It is a figure which shows the external appearance of the battery block which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１・・・電池ブロック、２・・・検出回路基板、３・・・温度センサ、５・・・メイン基板、６・・・ＣＰＵ、７・・・ＩＣ、８・・・放電制御回路、９・・・充電制御回路、１０・・・起動回路、１１・・・レギュレータ、１３・・・抵抗、１４・・・短絡検出回路、１５・・・ＥＰＲＯＭ、１６・・・ＬＥＤドライブ、１７・・・制御用端子、１８・・・制御用端子、２０・・・正極端子、２１・・・負極端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery block, 2 ... Detection circuit board, 3 ... Temperature sensor, 5 ... Main board, 6 ... CPU, 7 ... IC, 8 ... Discharge control circuit, 9 ... Charge control circuit, 10 ... Start-up circuit, 11 ... Regulator, 13 ... Resistance, 14 ... Short-circuit detection circuit, 15 ... EPROM, 16 ... LED drive, ... Control terminal, 18 ... control terminal, 20 ... positive terminal, 21 ... negative terminal

Claims (12)

素電池と該素電池を保護する保護回路とがケースに収納された電池パックであって、
複数の素電池と該複数の素電池の状態を検出する検出回路が搭載された検出回路基板とが一体化された状態に形成された電池ブロックと、
該検出回路基板上の検出回路で検出された情報に基づいて該複数の素電池の充放電を制御する保護回路を搭載したメイン基板とを備え、
該電池ブロック及び該メイン基板が該ケースに対して互いに独立して脱着可能であることを特徴とする電池パック。 A battery pack in which a unit cell and a protection circuit for protecting the unit cell are housed in a case,
A battery block formed in an integrated state of a plurality of unit cells and a detection circuit board on which a detection circuit for detecting the state of the plurality of unit cells is mounted;
A main board equipped with a protection circuit that controls charging / discharging of the plurality of unit cells based on information detected by a detection circuit on the detection circuit board;
The battery pack, wherein the battery block and the main board are detachable from the case independently of each other. 該検出回路は、該複数の素電池が過充電状態にある場合、又は、過放電状態にある場合にアラーム信号を出力することを特徴とする請求項１記載の電池パック。 2. The battery pack according to claim 1, wherein the detection circuit outputs an alarm signal when the plurality of unit cells are in an overcharged state or in an overdischarged state. 該電池ブロックには、該複数の素電池の温度を検出する温度センサが含まれることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電池パック。 The battery pack according to claim 1, wherein the battery block includes a temperature sensor that detects temperatures of the plurality of unit cells. 該保護回路には、該検出回路から出力されたアラーム信号が入力されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の電池パック。 The battery pack according to claim 2 or 3, wherein an alarm signal output from the detection circuit is input to the protection circuit. 該保護回路には、該温度センサで得られた温度情報が入力されることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の電池パック。 The battery pack according to claim 3 or 4, wherein temperature information obtained by the temperature sensor is input to the protection circuit. 該保護回路は、入力された該アラーム信号及び該温度情報に基づいて、該複数の素電池の充放電を制御することを特徴とする請求項５に記載の電池パック。 The battery pack according to claim 5, wherein the protection circuit controls charging / discharging of the plurality of unit cells based on the input alarm signal and the temperature information. 素電池と該素電池を保護する保護回路とをケースに収納した電池パックの保護回路構成方法であって、
複数の素電池と該複数の素電池の状態を検出する検出回路が搭載された検出回路基板とが一体化された状態に形成された電池ブロックを用意する工程と、
該検出回路基板上の検出回路で検出された情報に基づいて該複数の素電池の充放電を制御する保護回路を搭載したメイン基板を用意する工程と、
該電池ブロック及び該メイン基板を該ケースに収納する工程とから成ることを特徴とする電池パックの保護回路構成方法。 A protection circuit configuration method for a battery pack in which a unit cell and a protection circuit for protecting the unit cell are housed in a case,
Preparing a battery block formed in a state in which a plurality of unit cells and a detection circuit board on which a detection circuit for detecting a state of the plurality of unit cells is mounted;
Preparing a main board equipped with a protection circuit that controls charging / discharging of the plurality of unit cells based on information detected by a detection circuit on the detection circuit board;
A battery pack protection circuit construction method comprising: housing the battery block and the main board in the case. 該検出回路は、該複数の素電池が過充電状態にある場合、又は、過放電状態にある場合にアラーム信号を出力することを特徴とする請求項７記載の電池パックの保護回路構成方法。 8. The battery pack protection circuit configuration method according to claim 7, wherein the detection circuit outputs an alarm signal when the plurality of unit cells are in an overcharged state or in an overdischarged state. 該電池ブロックには、該複数の素電池の温度を検出する温度センサが含まれることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の電池パックの保護回路構成方法。 9. The battery pack protection circuit configuration method according to claim 7, wherein the battery block includes a temperature sensor that detects temperatures of the plurality of unit cells. 該保護回路には、該検出回路から出力されたアラーム信号が入力されることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の電池パックの保護回路構成方法。 10. The battery pack protection circuit configuration method according to claim 8, wherein an alarm signal output from the detection circuit is input to the protection circuit. 該保護回路には、該温度センサで得られた温度情報が入力されることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の電池パックの保護回路構成方法。 11. The battery pack protection circuit configuration method according to claim 9, wherein temperature information obtained by the temperature sensor is input to the protection circuit. 該保護回路は、入力された該アラーム信号及び該温度情報に基づいて、該複数の素電池の充放電を制御することを特徴とする請求項１１に記載の電池パックの保護回路構成方法。

The method for configuring a protection circuit for a battery pack according to claim 11, wherein the protection circuit controls charging / discharging of the plurality of unit cells based on the input alarm signal and the temperature information.

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