JP2009044823A - Battery pack - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery pack capable of preventing self-heating in discharging by highly accurately protecting the secondary battery against a temperature change, and performing proper charging stop control. <P>SOLUTION: The battery pack 10A turns on an MOS transistor M13 when a thermistor R13 detects that the temperature of a lithium ion secondary battery 12 exceeds a predetermined temperature, and causes a voltage between an external terminal 14 to be connected to a terminal 32 and a terminal 33 of a charger 30 and an external terminal TH to be not more than a predetermined voltage, thereby stopping charging via the charger 30. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、電池パックに関し、二次電池の過充電、過放電、過電流を検出して二次電池と負荷又は充電装置との間の配線に設けられたスイッチ素子をオフする保護回路を備えた電池パックに関する。   The present invention relates to a battery pack, and includes a protection circuit that detects overcharge, overdischarge, and overcurrent of a secondary battery and turns off a switch element provided in a wiring between the secondary battery and a load or a charging device. Related to the battery pack.

近年、二次電池としてリチウムイオン電池がデジタルカメラなど携帯機器に搭載されている。リチウムイオン電池は過充電及び過放電に弱いため、過充電及び過放電の保護回路を備えた電池パックの形態で使用される。   In recent years, lithium ion batteries as secondary batteries have been mounted on portable devices such as digital cameras. Lithium ion batteries are vulnerable to overcharge and overdischarge, and are therefore used in the form of a battery pack having an overcharge and overdischarge protection circuit.

図４及び図５は、従来の電池パックの各例のブロック図を示す。図４において、リチウムイオン電池２と並列に抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１の直列回路が接続されている。リチウムイオン電池２の正極は電池パック１の外部端子３に接続され、負極は電流遮断用のｎチャネルＭＯＳ（金属酸化膜半導体）トランジスタＭ１、Ｍ２を介して電池パック１の外部端子４に接続されている。   4 and 5 are block diagrams showing examples of conventional battery packs. In FIG. 4, a series circuit of a resistor R1 and a capacitor C1 is connected in parallel with the lithium ion battery 2. The positive electrode of the lithium ion battery 2 is connected to the external terminal 3 of the battery pack 1, and the negative electrode is connected to the external terminal 4 of the battery pack 1 via current blocking n-channel MOS (metal oxide semiconductor) transistors M1 and M2. ing.

ＭＯＳトランジスタＭ１、Ｍ２はドレインを共通接続され、ＭＯＳトランジスタＭ１のソースはリチウムイオン電池２の負極に接続され、ＭＯＳトランジスタＭ２のソースは外部端子４に接続されている。また、ＭＯＳトランジスタＭ１、Ｍ２それぞれは、ドレイン・ソース間に等価的にボディダイオードＤ１、Ｄ２が接続されている。   The drains of the MOS transistors M 1 and M 2 are connected in common, the source of the MOS transistor M 1 is connected to the negative electrode of the lithium ion battery 2, and the source of the MOS transistor M 2 is connected to the external terminal 4. In each of the MOS transistors M1 and M2, body diodes D1 and D2 are equivalently connected between the drain and the source.

保護ＩＣ（集積回路）５は、過充電検出回路、過放電検出回路、過電流検出回路を内蔵している。また、保護ＩＣ５はリチウムイオン電池２の正極から抵抗Ｒ１を通して電源Ｖｄｄを供給されると共にリチウムイオン電池２の負極から電源Ｖｓｓを供給されて動作する。   The protection IC (integrated circuit) 5 includes an overcharge detection circuit, an overdischarge detection circuit, and an overcurrent detection circuit. Further, the protection IC 5 operates by being supplied with the power source Vdd from the positive electrode of the lithium ion battery 2 through the resistor R1 and with the power source Vss being supplied from the negative electrode of the lithium ion battery 2.

保護ＩＣ５は過放電検出回路或いは過電流検出回路で過放電或いは過電流を検出したときＤＯＵＴ出力をローレベルとしてＭＯＳトランジスタＭ１を遮断し、過充電検出回路で過充電を検出したときＣＯＵＴ出力をローレベルとしてＭＯＳトランジスタＭ２を遮断する。   The protection IC 5 shuts down the MOS transistor M1 by setting the DOUT output to the low level when the overdischarge or overcurrent is detected by the overdischarge detection circuit or the overcurrent detection circuit, and sets the COUT output to the low level when the overcharge detection circuit detects the overcharge. As a level, the MOS transistor M2 is cut off.

図５では、更に、電池パック１内にサーミスタＲ３が設けられている。サーミスタＲ３の一端は電池パック１の端子６に接続され、他端は外部端子４に接続されている。電池パック１の端子６には充電時に充電装置から分圧抵抗を介して所定電圧が印加される。電池パック１の温度によってサーミスタＲ３の抵抗値が変化することで端子６の電圧は変化する。充電装置は、端子６の電圧を検出して電池パック１の温度が所定値を超えると充電を停止するよう制御を行う。   In FIG. 5, a thermistor R <b> 3 is further provided in the battery pack 1. One end of the thermistor R <b> 3 is connected to the terminal 6 of the battery pack 1, and the other end is connected to the external terminal 4. A predetermined voltage is applied to the terminal 6 of the battery pack 1 from the charging device via a voltage dividing resistor during charging. As the resistance value of the thermistor R3 changes depending on the temperature of the battery pack 1, the voltage at the terminal 6 changes. The charging device detects the voltage at the terminal 6 and controls to stop charging when the temperature of the battery pack 1 exceeds a predetermined value.

なお、特許文献１には、二次電池に温度保護素子（ＰＴＣ素子）と直列に接続されたダイオード及びこれらと逆方向に並列に接続されたダイオードを二次電池に接続して、通常の放電時には高温になっても温度保護素子（ＰＴＣ素子）が動作しないようにすることが記載されている。
特開２００４−１５２５８０号公報 In Patent Document 1, a diode connected in series with a temperature protection element (PTC element) to a secondary battery and a diode connected in parallel in the opposite direction to the secondary battery are connected to the secondary battery to perform normal discharge. It is described that sometimes the temperature protection element (PTC element) does not operate even when the temperature becomes high.
JP 2004-152580 A

図４に示す従来例は電池パックの温度に対する保護機能がない。また、図５に示す従来例は電池パックの温度に対する保護機能があるものの、充電装置から分圧抵抗を介して所定電圧が印加されるため、充電装置の所定電圧が変化した場合や充電装置の分圧抵抗の誤差がある場合には、電池パックの温度を正確に検出することができず、正確な充電停止制御を行えないという問題があった。   The conventional example shown in FIG. 4 has no protection function against the temperature of the battery pack. Further, although the conventional example shown in FIG. 5 has a protection function against the temperature of the battery pack, a predetermined voltage is applied from the charging device via a voltage dividing resistor. When there is an error in the voltage dividing resistance, there is a problem that the temperature of the battery pack cannot be accurately detected and accurate charge stop control cannot be performed.

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、二次電池の温度保護を高精度に行い、放電時の自己加熱を防止でき、かつ適切な充電停止制御を行わせることができる電池パックを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and provides a battery pack that can perform temperature protection of a secondary battery with high accuracy, prevent self-heating at the time of discharging, and perform appropriate charge stop control. The purpose is to provide.

本発明は、上記目的を達成するために以下の如き構成を採用した。   The present invention employs the following configuration in order to achieve the above object.

本発明の電池パックは、電圧検出用端子（３３）の電圧が所定電圧より低いとき充電を停止する充電装置の正負の電源端子（３１、３２）と前記電圧検出用端子に接続される第一乃至第三の外部端子と（１３、１４、ＴＨ）、
前記第一の外部端子と第三の外部端子の間に接続される二次電池（１２）と、
前記二次電池の過充電、過放電、過電流を検出して前記二次電池と負荷又は前記充電装置との間の配線に設けられた第一及び第二のスイッチ素子（Ｍ１１、Ｍ１２）のオン／オフを制御する保護回路（１５Ａ）と、
前記第二の外部端子（１４）と前記第三の外部端子（ＴＨ）との間に接続された第一のサーミスタ（Ｒ２３）とを有する電池パック（１０Ａ）において、
前記二次電池（１２）の近傍に配設され前記二次電池と並列接続された第二のサーミスタ（Ｒ１３）と抵抗（Ｒ１４）の直列回路と、
前記第二の外部端子（１４）と前記第三の外部端子（ＴＨ）との間に接続された第三のスイッチ素子（Ｍ１３）と、を有し、
前記保護回路（１５Ａ）は、前記第二のサーミスタ（Ｒ１３）により前記二次電池（１２）の温度が所定温度を超えたことが検出されたとき、前記第三のスイッチ素子（Ｍ１３）をオンとし、前記第二の外部端子（１４）と前記第三の外部端子（ＴＨ）との間を短絡することにより、二次電池の温度保護を高精度に行い、放電時の自己加熱を防止でき、かつ適切な充電停止制御を行わせることができる。 The battery pack of the present invention includes a positive and negative power supply terminal (31, 32) of a charging device that stops charging when the voltage of the voltage detection terminal (33) is lower than a predetermined voltage, and a first connected to the voltage detection terminal. To the third external terminal (13, 14, TH),
A secondary battery (12) connected between the first external terminal and the third external terminal;
First and second switch elements (M11, M12) provided on a wiring between the secondary battery and a load or the charging device by detecting overcharge, overdischarge, and overcurrent of the secondary battery. A protection circuit (15A) for controlling on / off;
In the battery pack (10A) having the first thermistor (R23) connected between the second external terminal (14) and the third external terminal (TH),
A series circuit of a second thermistor (R13) and a resistor (R14) disposed in the vicinity of the secondary battery (12) and connected in parallel with the secondary battery;
A third switch element (M13) connected between the second external terminal (14) and the third external terminal (TH);
The protection circuit (15A) turns on the third switch element (M13) when the second thermistor (R13) detects that the temperature of the secondary battery (12) exceeds a predetermined temperature. By short-circuiting between the second external terminal (14) and the third external terminal (TH), the temperature of the secondary battery can be protected with high accuracy and self-heating during discharge can be prevented. And appropriate charge stop control can be performed.

また、前記第三のスイッチ素子（Ｍ１３）は、ＭＯＳトランジスタである構成とすることができる。   The third switch element (M13) may be a MOS transistor.

また、前記第一及び第二のサーミスタ（Ｒ２３、Ｒ１３）は、負の温度係数を持つＮＴＣサーミスタである構成とすることができる。   The first and second thermistors (R23, R13) may be NTC thermistors having a negative temperature coefficient.

なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。   Note that the reference numerals in the parentheses are given for ease of understanding, are merely examples, and are not limited to the illustrated modes.

本発明によれば、二次電池の温度保護を高精度に行い、放電時の自己加熱を防止でき、かつ適切な充電停止制御を行わせることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the temperature protection of a secondary battery can be performed with high precision, the self-heating at the time of discharge can be prevented, and appropriate charge stop control can be performed.

（参考例）
図１は、本発明の電池パックの参考例のブロック図を示す。同図中、リチウムイオン電池１２と並列に抵抗Ｒ１１とコンデンサＣ１１の直列回路が接続されている。リチウムイオン電池１２の正極は配線により電池パック１０の外部端子１３に接続され、負極は配線により電流遮断用のｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ１１、Ｍ１２を介して電池パック１０の外部端子１４に接続されている。 (Reference example)
FIG. 1 shows a block diagram of a reference example of the battery pack of the present invention. In the figure, a series circuit of a resistor R11 and a capacitor C11 is connected in parallel with the lithium ion battery 12. The positive electrode of the lithium ion battery 12 is connected to the external terminal 13 of the battery pack 10 by wiring, and the negative electrode is connected to the external terminal 14 of the battery pack 10 by way of n-channel MOS transistors M11 and M12 for current interruption. .

ＭＯＳトランジスタＭ１１、Ｍ１２はドレインを共通接続され、ＭＯＳトランジスタＭ１１のソースはリチウムイオン電池１２の負極に接続され、ＭＯＳトランジスタＭ１２のソースは外部端子１４に接続されている。また、ＭＯＳトランジスタＭ１１、Ｍ１２それぞれは、ドレイン・ソース間に等価的にボディダイオードＤ１１、Ｄ１２が接続されている。   The drains of the MOS transistors M11 and M12 are connected in common, the source of the MOS transistor M11 is connected to the negative electrode of the lithium ion battery 12, and the source of the MOS transistor M12 is connected to the external terminal 14. In each of the MOS transistors M11 and M12, body diodes D11 and D12 are equivalently connected between the drain and the source.

また、リチウムイオン電池１２と並列にサーミスタＲ１３と抵抗Ｒ１４の直列回路が接続されている。上記のサーミスタＲ１３は、電池パック１０内でリチウムイオン電池１２の近傍に配設されてリチウムイオン電池１２と熱結合されている。サーミスタＲ１３は負の温度係数を持つＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）サーミスタを用いる。   A series circuit of a thermistor R13 and a resistor R14 is connected in parallel with the lithium ion battery 12. The thermistor R <b> 13 is disposed in the vicinity of the lithium ion battery 12 in the battery pack 10 and is thermally coupled to the lithium ion battery 12. As the thermistor R13, an NTC (Negative Temperature Coefficient) thermistor having a negative temperature coefficient is used.

なお、図２に負の温度係数を持つＮＴＣサーミスタと、正の温度係数を持つＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）サーミスタそれぞれの温度・抵抗特性を示す。   FIG. 2 shows temperature and resistance characteristics of an NTC thermistor having a negative temperature coefficient and a PTC (Positive Temperature Coefficient) thermistor having a positive temperature coefficient.

保護ＩＣ１５は、過充電検出回路１６、過放電検出回路１７、過電流検出回路１８を内蔵している。また、保護ＩＣ１５はリチウムイオン電池１２の正極から抵抗Ｒ１１を通して電源Ｖｄｄを端子１５ａに供給されると共に、リチウムイオン電池１２の負極から電源Ｖｓｓを端子１５ｃに供給されて動作する。   The protection IC 15 includes an overcharge detection circuit 16, an overdischarge detection circuit 17, and an overcurrent detection circuit 18. Further, the protection IC 15 operates by supplying the power Vdd from the positive electrode of the lithium ion battery 12 to the terminal 15a through the resistor R11 and supplying the power Vss from the negative electrode of the lithium ion battery 12 to the terminal 15c.

過充電検出回路１６は端子１５ａ、１５ｃの電圧からリチウムイオン電池１２の過充電を検出して検出信号を論理回路１９に供給する。過放電検出回路１７は端子１５ａ、１５ｃの電圧からリチウムイオン電池１２の過放電を検出して検出信号を論理回路１９に供給する。過電流検出回路１８は端子１５ｃ、１５ｆの電圧から抵抗Ｒ１２に流れる電流が過大となる過電流を検出して検出信号を論理回路１９に供給する。   The overcharge detection circuit 16 detects overcharge of the lithium ion battery 12 from the voltages at the terminals 15 a and 15 c and supplies a detection signal to the logic circuit 19. The overdischarge detection circuit 17 detects overdischarge of the lithium ion battery 12 from the voltages at the terminals 15 a and 15 c and supplies a detection signal to the logic circuit 19. The overcurrent detection circuit 18 detects an overcurrent in which the current flowing through the resistor R12 is excessive from the voltages at the terminals 15c and 15f, and supplies a detection signal to the logic circuit 19.

また、保護ＩＣ１５は端子１５ｂにサーミスタＲ１３と抵抗Ｒ１４の接続点Ａを接続され、端子１５ｆに抵抗Ｒ１２の一端を接続され抵抗Ｒ１２の他端は外部端子１４に接続されている。また、保護ＩＣ１５はＤＯＵＴ出力の端子１５ｄをＭＯＳトランジスタＭ１１のゲートに接続され、ＣＯＵＴ出力の端子１５ｅをＭＯＳトランジスタＭ１２のゲートに接続されている。   The protection IC 15 has a terminal 15b connected to a connection point A between the thermistor R13 and the resistor R14, a terminal 15f connected to one end of the resistor R12, and the other end connected to the external terminal 14. The protection IC 15 has a DOUT output terminal 15d connected to the gate of the MOS transistor M11, and a COUT output terminal 15e connected to the gate of the MOS transistor M12.

保護ＩＣ１５において、端子１５ｂはコンパレータ２１の非反転入力端子に接続されている。端子１５ｃはツェナーダイオード等の定電圧源２０の負極に接続され、定電圧源２０の正極はコンパレータ２１の反転入力端子に接続されている。   In the protection IC 15, the terminal 15 b is connected to the non-inverting input terminal of the comparator 21. The terminal 15 c is connected to the negative electrode of the constant voltage source 20 such as a Zener diode, and the positive electrode of the constant voltage source 20 is connected to the inverting input terminal of the comparator 21.

サーミスタＲ１３は図２に示すように負の温度係数を持つＮＴＣサーミスタであるため、温度が上昇するにしたがって抵抗値が低下して接続点Ａの電圧は上昇する。   Since the thermistor R13 is an NTC thermistor having a negative temperature coefficient as shown in FIG. 2, the resistance value decreases and the voltage at the connection point A increases as the temperature increases.

コンパレータ２１はヒステリシス特性を有し、定電圧源２０で発生した定電圧Ｖ１と接続点Ａの電圧を比較して、接続点Ａの電圧が高いときハイレベルの信号を出力する。つまり、サーミスタＲ１３の検出温度が定電圧Ｖ１に対応する所定温度（例えば７０°Ｃ程度）を超えるとコンパレータ２１はハイレベルの高温検出信号を出力する。   The comparator 21 has hysteresis characteristics, compares the constant voltage V1 generated by the constant voltage source 20 with the voltage at the connection point A, and outputs a high level signal when the voltage at the connection point A is high. That is, when the detected temperature of the thermistor R13 exceeds a predetermined temperature (for example, about 70 ° C.) corresponding to the constant voltage V1, the comparator 21 outputs a high level high temperature detection signal.

コンパレータ２１の出力する高温検出信号は不感応時間設定回路２２に供給される。不感応時間設定回路２２は高温検出信号のハイレベル期間が所定値（例えば０．５ｓｅｃ）を超えるとハイレベルの高温検出信号を論理回路１９に供給する。   The high temperature detection signal output from the comparator 21 is supplied to the dead time setting circuit 22. The dead time setting circuit 22 supplies a high level high temperature detection signal to the logic circuit 19 when the high level period of the high temperature detection signal exceeds a predetermined value (for example, 0.5 sec).

論理回路１９は、過充電検出回路１６、過放電検出回路１７、過電流検出回路１８それぞれの検出信号を供給されると共に、不感応時間設定回路２２の出力する高温検出信号を供給されている。   The logic circuit 19 is supplied with detection signals from the overcharge detection circuit 16, overdischarge detection circuit 17, and overcurrent detection circuit 18 as well as a high temperature detection signal output from the insensitive time setting circuit 22.

論理回路１９は過充電検出回路１６から過充電検出信号を供給されると端子１５ｅのＣＯＵＴ出力をローレベルとしてＭＯＳトランジスタＭ１２を遮断し、過放電検出回路１７から過放電検出信号を供給されると端子１５ｄのＤＯＵＴ出力をローレベルとしてＭＯＳトランジスタＭ１１を遮断し、過電流検出回路１８から過電流検出信号を供給されると端子１５ｄのＤＯＵＴ出力をローレベルとしてＭＯＳトランジスタＭ１１を遮断する。   When the overcharge detection signal is supplied from the overcharge detection circuit 16, the logic circuit 19 sets the COUT output of the terminal 15e to a low level to shut off the MOS transistor M12, and when the overdischarge detection signal is supplied from the overdischarge detection circuit 17. The MOS transistor M11 is cut off by setting the DOUT output of the terminal 15d to low level, and when the overcurrent detection signal is supplied from the overcurrent detection circuit 18, the DOUT output of the terminal 15d is set to low level and the MOS transistor M11 is cut off.

論理回路１９は高温検出信号がハイレベルとなると、端子１５ｅのＣＯＵＴ出力をローレベルとしてＭＯＳトランジスタＭ１２を遮断する。これにより、リチウムイオン電池１２の温度を正確に検出することができ、リチウムイオン電池１２が高温となった場合に充電を停止して保護することができる。   When the high temperature detection signal becomes high level, the logic circuit 19 sets the COUT output of the terminal 15e to low level and shuts off the MOS transistor M12. Thereby, the temperature of the lithium ion battery 12 can be detected accurately, and when the lithium ion battery 12 becomes high temperature, charging can be stopped and protected.

また、サーミスタＲ１３は図２に示すように温度に対してほぼリニアに抵抗値が変化するＮＴＣサーミスタを用いているため温度を精度良く検出でき、サーミスタＲ１３を電池パック１０内でリチウムイオン電池１２の近傍に配設することによりリチウムイオン電池１２の温度を精度良く検出できる。なお、ＰＴＣサーミスタはある温度を超えると急激に抵抗値が増加するため温度を精度良く検出できない。   Further, as shown in FIG. 2, the thermistor R13 uses an NTC thermistor whose resistance value changes substantially linearly with respect to the temperature, so that the temperature can be accurately detected. By disposing in the vicinity, the temperature of the lithium ion battery 12 can be accurately detected. In addition, since the resistance value of the PTC thermistor increases rapidly when a certain temperature is exceeded, the temperature cannot be accurately detected.

ところで、ＣＯＵＴ出力をローレベルとしてＭＯＳトランジスタＭ１２を遮断した際に、外部端子１３、１４間に負荷が接続されていると、ＤＯＵＴ出力がハイレベルでＭＯＳトランジスタＭ１１はオンしているため、ＭＯＳトランジスタＭ１２のボディダイオードＤ１２がオンしてリチウムイオン電池１２からの放電電流が外部端子１３、１４間に接続されている負荷に流れることになる。   By the way, when the COUT output is set to the low level and the MOS transistor M12 is shut off, if the load is connected between the external terminals 13 and 14, the DOUT output is at the high level and the MOS transistor M11 is turned on. The body diode D12 of M12 is turned on, and the discharge current from the lithium ion battery 12 flows to the load connected between the external terminals 13 and 14.

この場合、ボディダイオードＤ１２の順方向電圧降下をＶｆとし、放電電流をＩｄとすると、Ｗｄ＝Ｖｆ×Ｉｄで表される電力Ｗｄが熱として放出されてしまう。このため、電池パック１０が更に加熱されるおそれがある。この自己加熱を防止しつつ適切な充電停止制御を行わせるのが以下に説明する本実施形態である。
（実施形態）
図３は、本発明の電池パックの一実施形態のブロック図を示す。同図中、図１と同一部分には同一符号を付す。 In this case, assuming that the forward voltage drop of the body diode D12 is Vf and the discharge current is Id, the power Wd represented by Wd = Vf × Id is released as heat. For this reason, the battery pack 10 may be further heated. In the present embodiment described below, appropriate charge stop control is performed while preventing this self-heating.
(Embodiment)
FIG. 3 shows a block diagram of an embodiment of the battery pack of the present invention. In the figure, the same parts as those in FIG.

本実施形態の電池パック１０Ａは、三端子を有する充電装置３０と接続されて充電される電池パックである。以下に本実施形態の電池パック１０Ａの説明に先立ち、充電装置３０について説明する。   The battery pack 10A of the present embodiment is a battery pack that is connected to and charged by the charging device 30 having three terminals. Prior to the description of the battery pack 10A of the present embodiment, the charging device 30 will be described.

充電装置３０は、電池パック１０Ａの外部端子１３、外部端子１４、後述する外部端子ＴＨにそれぞれ接続される端子３１、端子３２、端子３３を有する。端子３１は正の電源端子である。端子３２は負の電源端子である。端子３３は、端子３２と端子３３との間の電圧を検出するための電圧検出用端子である。また充電装置３０は、基準電圧３４、抵抗Ｒ３５、電流源３６、ダイオードＤ３７、コンパレータ３８、充電制御回路３９、ＭＯＳトランジスタＭ４０を有する。   The charging device 30 includes a terminal 31, a terminal 32, and a terminal 33 that are connected to the external terminal 13, the external terminal 14, and an external terminal TH described later, respectively. Terminal 31 is a positive power supply terminal. Terminal 32 is a negative power supply terminal. The terminal 33 is a voltage detection terminal for detecting a voltage between the terminal 32 and the terminal 33. The charging device 30 includes a reference voltage 34, a resistor R35, a current source 36, a diode D37, a comparator 38, a charging control circuit 39, and a MOS transistor M40.

コンパレータ３８の一方の入力には、基準電圧３４が抵抗Ｒ３５と、端子３２及び端子３３間の抵抗により分圧された電圧、即ち端子３２及び端子３３間の電圧が入力される。コンパレータ３８の他方の入力には、電流源３６とダイオードＤ３７により生成される所定電圧ＶＴが入力される。コンパレータ３８の出力は、端子３２及び端子３３間の電圧が、所定電圧ＶＴよりも低くなったときに変化する。コンパレータ３８の出力は、充電制御回路３９に入力される。   The voltage obtained by dividing the reference voltage 34 by the resistor R35 and the resistor between the terminal 32 and the terminal 33, that is, the voltage between the terminal 32 and the terminal 33 is input to one input of the comparator 38. A predetermined voltage VT generated by the current source 36 and the diode D37 is input to the other input of the comparator 38. The output of the comparator 38 changes when the voltage between the terminal 32 and the terminal 33 becomes lower than the predetermined voltage VT. The output of the comparator 38 is input to the charge control circuit 39.

充電制御回路３９は、例えば充電電流又は充電電圧に応じてＭＯＳトランジスタＭ４０のオン／オフの制御を行う。また実施形態の充電制御回路３９は、例えば端子３２と端子３３との間に接続されるサーミスタを有する電池パックが接続されたとき、電池パックの温度上昇を検出して電池パックの充電を停止する。本実施形態では、サーミスタの抵抗値の低下により端子３２及び端子３３間の電圧が所定電圧ＶＴより低下すると、充電制御回路３９が非動作となり、ＭＯＳトランジスタ４０をオフにして電池パックへの充電を停止する。   The charge control circuit 39 performs on / off control of the MOS transistor M40 according to, for example, a charge current or a charge voltage. In addition, when the battery pack having a thermistor connected between, for example, the terminal 32 and the terminal 33 is connected, the charge control circuit 39 of the embodiment detects the temperature rise of the battery pack and stops charging the battery pack. . In the present embodiment, when the voltage between the terminal 32 and the terminal 33 decreases below the predetermined voltage VT due to the decrease in the resistance value of the thermistor, the charge control circuit 39 is deactivated and the MOS transistor 40 is turned off to charge the battery pack. Stop.

具体的には、例えば端子３２及び子３３間の電圧が所定電圧ＶＴよりも低下したとき、コンパレータ３８の出力がローレベルとなる。充電制御回路３９はコンパレータ３８の出力に基づき動作／非動作を切り替える。充電制御回路３９は、コンパレータ３８の出力がローレベルとなったとき、非動作となり、ＭＯＳトランジスタＭ４０をオフにする制御を行う。即ち充電制御回路３９は、端子３２及び端子３３間の電圧が所定電圧ＶＴよりも低くなったときにＭＯＳトランジスタＭ４０をオフにし、電池パックへの充電を停止する。尚本実施形態では、ＭＯＳトランジスタＭ４０は、ｐチャネルＭＯＳトランジスタとした。尚基準電圧３４の代わりに、定電流源を用いても良い。   Specifically, for example, when the voltage between the terminal 32 and the child 33 is lower than the predetermined voltage VT, the output of the comparator 38 becomes low level. The charge control circuit 39 switches between operation / non-operation based on the output of the comparator 38. When the output of the comparator 38 becomes low level, the charge control circuit 39 becomes inoperative and performs control to turn off the MOS transistor M40. That is, the charge control circuit 39 turns off the MOS transistor M40 when the voltage between the terminals 32 and 33 becomes lower than the predetermined voltage VT, and stops charging the battery pack. In the present embodiment, the MOS transistor M40 is a p-channel MOS transistor. A constant current source may be used instead of the reference voltage 34.

次に本実施形態の電池パック１０Ａについて説明する。本実施形態の電池パック１０Ａでは、電池パック１０Ａが高温となったとき、充電装置３０へ充電を停止させるための制御が行われる。   Next, the battery pack 10A of the present embodiment will be described. In the battery pack 10A of this embodiment, when the battery pack 10A becomes high temperature, the charging device 30 is controlled to stop charging.

本実施形態の電池パック１０Ａは、参考例で説明した電池パック１０に、第三の外部端子ＴＨと、外部端子ＴＨと外部端子１４との間に並列に接続されたサーミスタＲ２３、ＭＯＳトランジスタＭ１３とを設けたものである。   The battery pack 10A of the present embodiment includes a battery pack 10 described in the reference example, a third external terminal TH, a thermistor R23 connected in parallel between the external terminal TH and the external terminal 14, and a MOS transistor M13. Is provided.

また本実施形態の保護ＩＣ１５Ａは、不感応時間設定回路２２からの信号を出力する出力端子Ｔｏｕｔを有し、出力端子ＴｏｕｔはＭＯＳトランジスタＭ１３のゲートに接続されている。ＭＯＳトランジスタＭ１３は、サーミスタＲ１３の検出温度が所定温度を超えて、不感応時間設定回路２２からハイレベルの高温検出信号が出力されると、出力端子Ｔｏｕｔからのハイレベルの信号がゲートに印加されてオンになる。尚ＭＯＳトランジスタＭ１３はｎチャネルＭＯＳトランジスタである。   The protection IC 15A of this embodiment has an output terminal Tout that outputs a signal from the dead time setting circuit 22, and the output terminal Tout is connected to the gate of the MOS transistor M13. When the detected temperature of the thermistor R13 exceeds a predetermined temperature and a high level high temperature detection signal is output from the dead time setting circuit 22, the MOS transistor M13 receives a high level signal from the output terminal Tout applied to the gate. Turn on. The MOS transistor M13 is an n-channel MOS transistor.

ここで本実施形態の電池パック１０Ａが充電装置３０に接続された場合を説明する。   Here, a case where the battery pack 10A of the present embodiment is connected to the charging device 30 will be described.

電池パック１０Ａの外部端子１３、１４、ＴＨは充電装置３０の端子３１、端子３２、端子３３にそれぞれ接続される。   External terminals 13, 14 and TH of battery pack 10 </ b> A are connected to terminal 31, terminal 32 and terminal 33 of charging device 30, respectively.

電池パック１０Ａと充電装置３０とが接続されている場合、充電装置３０の端子３２及び端子３３間の電圧は、抵抗Ｒ３５とサーミスタＲ２３による基準電圧３４の分圧となる。本実施形態では、サーミスタＲ２３は、電池パック１０Ａが充電装置３０と接続されたとき、端子３２及び端子３３間の電圧が所定電圧ＶＴよりも高くなる値に設定されている。本実施形態のサーミスタＲ２３は、ＮＴＣサーミスタとした。充電装置３０では、電池パック１０Ａの温度の上昇によりサーミスタＲ２３の抵抗値が低下すると、基準電圧３４の抵抗Ｒ３５とサーミスタＲ２３による分圧（端子３２及び端子３３間の電圧）が低下する。この分圧が所定電圧ＶＴ以下になるまでサーミスタＲ２３の抵抗値が低下すると、充電装置３０は電池パック１０Ａへの充電を停止する。   When the battery pack 10A and the charging device 30 are connected, the voltage between the terminal 32 and the terminal 33 of the charging device 30 is a divided voltage of the reference voltage 34 by the resistor R35 and the thermistor R23. In the present embodiment, the thermistor R23 is set to a value at which the voltage between the terminal 32 and the terminal 33 is higher than the predetermined voltage VT when the battery pack 10A is connected to the charging device 30. The thermistor R23 of this embodiment is an NTC thermistor. In the charging device 30, when the resistance value of the thermistor R23 decreases due to an increase in the temperature of the battery pack 10A, the divided voltage (the voltage between the terminal 32 and the terminal 33) by the resistor R35 of the reference voltage 34 and the thermistor R23 decreases. When the resistance value of the thermistor R23 decreases until this partial pressure becomes equal to or lower than the predetermined voltage VT, the charging device 30 stops charging the battery pack 10A.

電池パック１０Ａが充電装置３０に接続された状態で、不感応時間設定回路２２からハイレベルの高温検出信号が出力されると、保護ＩＣ１５Ａの出力端子Ｔｏｕｔから出力されるハイレベルの信号がＭＯＳトランジスタＭ１３のゲートに印加され、ＭＯＳトランジスタＭ１３がオンになる。ＭＯＳトランジスタＭ１３がオンになると、電池パック１０Ａの外部端子１４及び外部端子ＴＨ間が短絡し、端子３２及び端子３３間の電圧が、所定電圧ＶＴよりも低くなる。充電装置３０では、端子３２及び端子３３間の電圧が所定電圧ＶＴよりも低くなると、コンパレータ３８の出力が変化し、充電制御回路３９がＭＯＳトランジスタＭ４０をオフにし、電池パック１０Ａへの充電を停止する。   When a high level high temperature detection signal is output from the dead time setting circuit 22 with the battery pack 10A connected to the charging device 30, a high level signal output from the output terminal Tout of the protection IC 15A is converted to a MOS transistor. Applied to the gate of M13, the MOS transistor M13 is turned on. When the MOS transistor M13 is turned on, the external terminal 14 and the external terminal TH of the battery pack 10A are short-circuited, and the voltage between the terminal 32 and the terminal 33 becomes lower than the predetermined voltage VT. In the charging device 30, when the voltage between the terminal 32 and the terminal 33 becomes lower than the predetermined voltage VT, the output of the comparator 38 changes, the charging control circuit 39 turns off the MOS transistor M40, and stops charging the battery pack 10A. To do.

このように、本実施形態の電池パック１０Ａでは、ＭＯＳトランジスタＭ１３を備えることで、サーミスタＲ１３の検出温度が所定温度を超えたとき、外部端子１４及び外部端子ＴＨ間の電圧を所定電圧ＶＴ以下とすることができる。このため電池パック１０Ａは、電池パック１０Ａ側の温度制御により、充電装置３０からの電池パック１０Ａへの充電を停止させることができる。   As described above, in the battery pack 10A of the present embodiment, the MOS transistor M13 is provided so that when the temperature detected by the thermistor R13 exceeds a predetermined temperature, the voltage between the external terminal 14 and the external terminal TH is set to be equal to or lower than the predetermined voltage VT. can do. Therefore, the battery pack 10A can stop charging the battery pack 10A from the charging device 30 by temperature control on the battery pack 10A side.

よって電池パック１０Ａによれば、充電装置３０の所定電圧ＶＴが変化した場合や充電装置３０の分圧抵抗の誤差がある場合でも、充電装置３０に電池パック１０Ａが高温になったことを検出させ、確実に充電装置３０からの充電を停止させることができる。   Therefore, according to the battery pack 10A, even when the predetermined voltage VT of the charging device 30 changes or there is an error in the voltage dividing resistance of the charging device 30, the charging device 30 detects that the battery pack 10A has become hot. The charging from the charging device 30 can be reliably stopped.

また本実施形態の電池パック１０Ａでは、ＭＯＳトランジスタＭ１３により充電停止制御を行うため、充電装置３０からの充電を停止させるためにＭＯＳトランジスタＭ１２をオフにする必要がない。よって論理回路１９は、不感応時間設定回路２２から高温検出信号が出力された場合にも、端子１５ｅのＣＯＵＴ出力をハイレベルとしてＭＯＳトランジスタＭ１２をオンしている。これによりボディダイオードＤ１２がオンすることはなく、電池パック１０Ａの自己発熱を防止することができる。   Further, in the battery pack 10A of this embodiment, since the charge stop control is performed by the MOS transistor M13, it is not necessary to turn off the MOS transistor M12 in order to stop the charge from the charging device 30. Therefore, even when the high temperature detection signal is output from the insensitive time setting circuit 22, the logic circuit 19 sets the COUT output of the terminal 15e to the high level to turn on the MOS transistor M12. Thus, body diode D12 is not turned on, and self-heating of battery pack 10A can be prevented.

このように、本実施形態の電池パック１０Ａによれば、この自己加熱を防止しつつ適切な充電停止制御を行わせることができる。   Thus, according to the battery pack 10A of the present embodiment, it is possible to perform appropriate charge stop control while preventing this self-heating.

以上、実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。   As described above, the present invention has been described based on the embodiment, but the present invention is not limited to the requirements shown in the embodiment. With respect to these points, the gist of the present invention can be changed without departing from the scope of the present invention, and can be appropriately determined according to the application form.

本発明の電池パックの参考例のブロック図を示す。The block diagram of the reference example of the battery pack of this invention is shown. ＮＴＣサーミスタとＰＴＣサーミスタそれぞれの温度・抵抗特性を示す図である。It is a figure which shows the temperature and resistance characteristic of each NTC thermistor and PTC thermistor. 本発明の電池パックの一実施形態のブロック図を示す。The block diagram of one Embodiment of the battery pack of this invention is shown. 従来の電池パックの一例のブロック図を示す。The block diagram of an example of the conventional battery pack is shown. 従来の電池パックの他の一例のブロック図を示す。The block diagram of another example of the conventional battery pack is shown.

符号の説明Explanation of symbols

１０、１０Ａ 電池パック
１２ リチウムイオン電池
１３、１４、ＴＨ 外部端子
１５、１５Ａ 保護ＩＣ
１６ 過充電検出回路
１７ 過放電検出回路
１８ 過電流検出回路
１９ 論理回路
２０ 定電圧源
２１、３８ コンパレータ
２２ 不感応時間設定回路
３０ 充電装置
３１、３２、３３ 端子
３４ 基準電圧
３６ 電流源
３９ 充電制御回路
Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ１３、Ｍ４０ ＭＯＳトランジスタ
Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ３５ 抵抗
Ｒ１３、Ｒ２３ サーミスタ 10, 10A battery pack 12 lithium-ion battery 13, 14, TH external terminal 15, 15A protection IC
DESCRIPTION OF SYMBOLS 16 Overcharge detection circuit 17 Overdischarge detection circuit 18 Overcurrent detection circuit 19 Logic circuit 20 Constant voltage source 21, 38 Comparator 22 Insensitive time setting circuit 30 Charging device 31, 32, 33 Terminal 34 Reference voltage 36 Current source 39 Charge control Circuit M11, M12, M13, M40 MOS transistor R11, R12, R35 Resistor R13, R23 Thermistor

Claims (3)

電圧検出用端子の電圧が所定電圧より低いとき充電を停止する充電装置の正負の電源端子と前記電圧検出用端子に接続される第一乃至第三の外部端子と、
前記第一の外部端子と第三の外部端子の間に接続される二次電池と、
前記二次電池の過充電、過放電、過電流を検出して前記二次電池と負荷又は前記充電装置との間の配線に設けられた第一及び第二のスイッチ素子のオン／オフを制御する保護回路と、
前記第二の外部端子と前記第三の外部端子との間に接続された第一のサーミスタとを有する電池パックにおいて、
前記二次電池の近傍に配設され前記二次電池と並列接続された第二のサーミスタと抵抗の直列回路と、
前記第二の外部端子と前記第三の外部端子との間に接続された第三のスイッチ素子と、を有し、
前記保護回路は、前記第二のサーミスタにより前記二次電池の温度が所定温度を超えたことが検出されたとき、前記第三のスイッチ素子をオンとし、前記第二の外部端子と前記第三の外部端子との間を短絡することを特徴とする電池パック。 Positive and negative power supply terminals of a charging device that stops charging when the voltage of the voltage detection terminal is lower than a predetermined voltage, and first to third external terminals connected to the voltage detection terminal,
A secondary battery connected between the first external terminal and the third external terminal;
Detects overcharge, overdischarge, and overcurrent of the secondary battery to control on / off of the first and second switch elements provided in the wiring between the secondary battery and the load or the charging device. Protective circuit to
In a battery pack having a first thermistor connected between the second external terminal and the third external terminal,
A series circuit of a resistor and a second thermistor disposed in the vicinity of the secondary battery and connected in parallel with the secondary battery;
A third switch element connected between the second external terminal and the third external terminal, and
The protection circuit turns on the third switch element when the second thermistor detects that the temperature of the secondary battery exceeds a predetermined temperature, and turns on the third external element and the third external terminal. A battery pack characterized by short-circuiting between the external terminals of the battery pack. 前記第三のスイッチ素子は、ＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項１記載の電池パック。   The battery pack according to claim 1, wherein the third switch element is a MOS transistor. 前記第一及び第二のサーミスタは、負の温度係数を持つＮＴＣサーミスタであることを特徴とする請求項１又は２記載の電池パック。   The battery pack according to claim 1 or 2, wherein the first and second thermistors are NTC thermistors having a negative temperature coefficient.
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