JP2010200581A - Battery device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の二次電池が並列接続されて構成された電池装置において、電位の高い二次電池から電位の低い二次電池へ電流が逆流するのを防止する安全回路を備えた電池装置に関する。 The present invention relates to a battery device including a safety circuit that prevents a current from flowing backward from a secondary battery having a high potential to a secondary battery having a low potential in a battery device configured by connecting a plurality of secondary batteries in parallel. About.
二次電池を電源とする電池装置において、一般に、電池容量を増やす等の目的で、複数個の二次電池を直列接続した電池ブロックを複数個並列接続する構成が取られている。 In a battery device using a secondary battery as a power source, a configuration is generally adopted in which a plurality of battery blocks in which a plurality of secondary batteries are connected in series are connected in parallel for the purpose of increasing the battery capacity.
このような構成では、ある電池ブロックにおいて異物混入などにより二次電池の内部短絡または外部短絡を生じて当該電池ブロックの電位が急激に下がった場合、またはある電池ブロックが放電状態であるのに対し他の電池ブロックが満充電状態だった場合、他の電池ブロックから電位の低い電池ブロックへ大電流が流れ込む。 In such a configuration, when an internal short circuit or external short circuit of a secondary battery occurs due to foreign matter mixing in a battery block and the potential of the battery block suddenly drops, or a battery block is in a discharged state. When the other battery block is fully charged, a large current flows from the other battery block to the battery block having a low potential.
この電流の大きさは、電池ブロックの内部インピーダンスにより制限されるのみであるので、電位の低い電池ブロックは、この時の突入電流により損傷が与えられる。 Since the magnitude of this current is limited only by the internal impedance of the battery block, the battery block having a low potential is damaged by the inrush current at this time.
この問題を解決するために、一般の電池装置で用いられている逆流防止回路の構成例を図4に示す。図4に示すように複数の二次電池が直列接続されてなる電池ブロック2を複数個並列接続して構成された電池装置において、電池ブロック2の各正極端子と充電用の正極出力端子41および放電用の正極出力端子42との間の電流経路にダイオードを直列に挿入することにより、電位の低い電池ブロックへ大電流が流入することを防止している。
In order to solve this problem, FIG. 4 shows a configuration example of a backflow prevention circuit used in a general battery device. As shown in FIG. 4, in a battery device configured by connecting a plurality of
この場合、充放電時の充放電電流によりダイオード1a、1b、2a、2b、3a及び3bにおいて、電力損失を生じる。即ち、ダイオード1a、1b、2a、2b、3a及び3bを流れる電流をIとし、これらのダイオードのスレッシュホールド電圧をVfとしたとき、各ダイオードにおいてI×Vfの電力損失が発生する。
In this case, power loss occurs in the
デジタルビデオカメラなどの小型な電子機器の電池装置においては、電力消費が小さいことから上記のダイオードの電力損失は使用に際して無視できるレベルであるが、大電流を必要とする電源システム、制御ロボット、駆動システムなどの機器装置において使用される電池装置では、電力消費が大きいことから、上記の電力損失が無視できない程大きくなるという問題がある。 In battery devices of small electronic devices such as digital video cameras, the power loss of the above diodes is negligible in use due to low power consumption, but power systems, control robots, and drives that require large currents A battery device used in a device such as a system has a problem that the power loss is so large that it cannot be ignored because the power consumption is large.
即ち、電力損失により生じる発熱が周囲の環境へ影響を及ぼす可能性もあり、また、発熱が大きくなると使用部品を大型化して発熱を抑制する必要があるので、実用上、電力損失はできるだけ小さい方が望ましい。 In other words, the heat generated by power loss may affect the surrounding environment, and if the heat generation increases, it is necessary to increase the size of the parts used to suppress the heat generation. Is desirable.
上記の問題を解決するため、特許文献1に示される電池装置では、複数個の二次電池を直列接続した電池ブロックを複数個並列接続した電池装置において、前記電池ブロックの各々に接続した定電流制御回路を設けており、この定電流制御回路は電流制御用FETと電流検出用の抵抗器を用いている。定電流制御回路において、抵抗器を流れる電流を検出し、この電流に応じてFETに供給する電圧を制御して、抵抗器に流れる電流を所定の一定値になるよう制御することを特徴としている。同時に、電位差のある電池ブロックが並列接続された場合、電位の高い電池ブロックから電位の低い電池ブロックへ突入電流が流れ込もうとするが、各電池ブロックにおいては、定電流制御回路により一定の電流値以上は流れないため、電位の低い電池ブロックが損傷を受けることがない。 In order to solve the above problem, in the battery device disclosed in Patent Document 1, in a battery device in which a plurality of battery blocks in which a plurality of secondary batteries are connected in series are connected in parallel, a constant current connected to each of the battery blocks. A control circuit is provided, and this constant current control circuit uses a current control FET and a current detection resistor. In the constant current control circuit, the current flowing through the resistor is detected, and the voltage supplied to the FET is controlled in accordance with the current to control the current flowing through the resistor to a predetermined constant value. . At the same time, when battery blocks with a potential difference are connected in parallel, an inrush current tries to flow from a battery block with a high potential to a battery block with a low potential. In each battery block, a constant current is controlled by a constant current control circuit. Since the value does not flow, the battery block with a low potential is not damaged.
しかしながら、特許文献1の電池装置では定電流制御回路の制御回路が必要となり、また電流検出用の抵抗器を充放電経路に接続するため、そこでの電力損失が発生してしまい、電池に蓄えたエネルギーを消費することで放電時間が短かくなってしまう等の問題がある。 However, the battery device of Patent Document 1 requires a control circuit for a constant current control circuit, and a resistor for current detection is connected to the charge / discharge path, so that power loss occurs and the battery is stored in the battery. There is a problem that the discharge time is shortened by consuming energy.
更に特許文献1の電池装置では、検出機能を持った素子の応答速度により判断に時間を要し、大電流による危険を瞬時に遮断することができないこと、また、逆に判断の高速化を進めるためには内部での電力損失が大きくなってしまうことが実用上の問題となる。 Furthermore, in the battery device of Patent Document 1, it takes time to make a judgment based on the response speed of an element having a detection function, and it is impossible to instantaneously block a danger caused by a large current. Therefore, it becomes a practical problem that the power loss inside becomes large.
そこで上記の問題を解決するため、本発明の課題は、電力損失と発熱を抑制すると共に、電位の低い電池ブロックへの大電流流入を瞬時に防止することが可能な逆流防止回路を備えた電池装置を提供することにある。 Therefore, in order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a battery equipped with a backflow prevention circuit capable of suppressing power loss and heat generation and instantaneously preventing a large current from flowing into a battery block having a low potential. To provide an apparatus.
上記課題を解決するため、本発明の電池装置は、複数の二次電池が直列接続されてなる電池ブロックを複数個並列接続して構成された二次電池群と逆流防止回路と正極出力端子とを備え、前記逆流防止回路は前記電池ブロックのそれぞれの正極端子と前記正極出力端子との間に挿入された半導体スイッチ素子と該半導体スイッチ素子にそれぞれ接続されたトランジスタとを有し、該トランジスタが導通することにより該トランジスタに接続された前記半導体スイッチ素子が遮断状態となるように構成されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a battery device according to the present invention includes a secondary battery group, a backflow prevention circuit, a positive electrode output terminal, and a plurality of battery blocks each having a plurality of secondary batteries connected in series. The backflow prevention circuit has a semiconductor switch element inserted between each positive electrode terminal and the positive electrode output terminal of the battery block, and a transistor connected to the semiconductor switch element, the transistor The semiconductor switch element connected to the transistor is configured to be cut off when conducting.
ここで、前記トランジスタのベースが前記電池ブロックのそれぞれの正極端子に接続され、前記半導体スイッチ素子の通過電流によりその両端に生ずる電圧降下が一定の値以上となったとき前記トランジスタが導通し、これにより前記半導体スイッチ素子が遮断状態となるように構成されていてもよい。 Here, when the base of the transistor is connected to each positive terminal of the battery block, and the voltage drop generated at both ends by the passing current of the semiconductor switch element becomes a certain value or more, the transistor becomes conductive. Thus, the semiconductor switch element may be configured to be in a cut-off state.
また、前記電池ブロックと同数の入力端子および出力端子を有する比較器を有し、該比較器は、出力端子がそれぞれ前記トランジスタのベースに接続され、入力端子がそれぞれ前記電池ブロックの正極端子に接続されて該正極端子間の電圧を比較し、その電位差が一定の値以上となったとき、前記正極端子の電圧が他の正極端子より前記一定の値以上低い電位となった前記電池ブロックに接続された前記半導体スイッチ素子に接続された前記トランジスタが導通するように出力を行ってもよい。 In addition, the comparator has the same number of input terminals and output terminals as the battery block, and the comparator has an output terminal connected to the base of the transistor and an input terminal connected to the positive terminal of the battery block. The voltage between the positive terminals is compared, and when the potential difference becomes a certain value or more, the voltage of the positive terminal is connected to the battery block whose potential is lower than the certain value than the other positive terminals. The output may be performed so that the transistor connected to the semiconductor switch element made conductive.
また、前記トランジスタのベースが前記電池ブロックのそれぞれの正極端子に接続され、前記半導体スイッチ素子の通過電流によりその両端に生ずる電圧降下が一定の値以上となったとき前記トランジスタが導通し、これにより前記半導体スイッチ素子が遮断状態となるように構成され、かつ、前記電池ブロックと同数の入力端子および出力端子を有する比較器を有し、該比較器は、出力端子がそれぞれ前記トランジスタのベースに接続され、入力端子がそれぞれ前記電池ブロックの正極端子に接続されて該正極端子間の電圧を比較し、その電位差が一定の値以上となったとき、前記正極端子の電圧が他の正極端子より前記一定の値以上低い電位となった前記電池ブロックに接続された前記半導体スイッチ素子に接続された前記トランジスタが導通するように出力を行ってもよい。 Further, the base of the transistor is connected to each positive terminal of the battery block, and the transistor becomes conductive when a voltage drop generated at both ends by the passing current of the semiconductor switch element becomes a certain value or more, thereby The semiconductor switch element is configured to be in a cut-off state, and has a comparator having the same number of input terminals and output terminals as the battery block, and the comparator has output terminals connected to the bases of the transistors, respectively. Each of the input terminals is connected to the positive terminal of the battery block and the voltage between the positive terminals is compared, and when the potential difference becomes a certain value or more, the voltage of the positive terminal is more than the other positive terminal. The transistor connected to the semiconductor switch element connected to the battery block having a potential lower than a certain value It may be performed output to conduct.
また、前記半導体スイッチ素子と該半導体スイッチ素子に接続されたトランジスタとが近接して配置され、該トランジスタが前記導通状態となる条件が該トランジスタの温度に依存し、前記半導体スイッチ素子が一定の温度以上になったときその発熱を該半導体スイッチ素子に接続されたトランジスタが感知して該トランジスタが導通し、該トランジスタに接続された前記半導体スイッチ素子が遮断状態となるように構成しても良い。 Further, the semiconductor switch element and a transistor connected to the semiconductor switch element are arranged close to each other, and the condition for the transistor to be in the conducting state depends on the temperature of the transistor, and the semiconductor switch element has a constant temperature. In this case, the heat generation may be detected by a transistor connected to the semiconductor switch element so that the transistor is turned on, and the semiconductor switch element connected to the transistor is cut off.
本発明によれば、上記のように半導体スイッチ素子とこの半導体スイッチ素子にそれぞれ接続されたトランジスタとを備え、トランジスタが導通することにより半導体スイッチ素子が遮断状態となるように構成された簡単な構成の逆流防止回路が得られ、電力損失と発熱を抑制すると共に、電位の低い電池ブロックへの大電流流入を瞬時に防止することが可能な逆流防止回路を備えた電池装置が得られる。 According to the present invention, as described above, the semiconductor switch element and the transistors connected to the semiconductor switch element are provided, and the semiconductor switch element is cut off when the transistor is turned on. Thus, a battery device including a backflow prevention circuit capable of suppressing power loss and heat generation and instantaneously preventing a large current from flowing into a battery block having a low potential can be obtained.
また、本発明により、電池のエネルギーの内部回路での消費を小さくすることが可能となる。 Further, according to the present invention, it is possible to reduce the consumption of battery energy in the internal circuit.
更に、本発明により、電池ブロックへの大電流流入をその初期の段階で高速に遮断することが可能となるため、半導体スイッチ素子などの遮断部分の温度上昇による破損を抑制し保護することが可能となり、遮断部分の信頼性及び電池装置全体の安全性を向上することが可能となる。 Furthermore, according to the present invention, since it is possible to cut off a large current flow into the battery block at a high speed at an early stage, it is possible to suppress and protect the breakage due to a temperature rise of a cut-off portion such as a semiconductor switch element Thus, it is possible to improve the reliability of the blocking portion and the safety of the entire battery device.
以下、本発明による電池装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of a battery device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明による電池装置の第一の実施の形態の構成を示す回路図である。図1において、複数の二次電池が直列接続されてなる電池ブロック2および3を2個並列接続して構成された二次電池群15と逆流防止回路1と正極出力端子9とを備えている。逆流防止回路1は、電池ブロック2および3のそれぞれの正極端子21および31と正極出力端子9との間に挿入された半導体スイッチ素子である電流遮断スイッチFET6aおよび6bと、これらにそれぞれ接続されたバイポーラトランジスタ5aおよび5bとを有し、これらのバイポーラトランジスタが導通することによりそこに接続された電流遮断スイッチFET6aまたは6bが遮断状態となるように構成されている。ここで電流遮断スイッチFET6aまたは6bはpチャンネル型であり、バイポーラトランジスタ5aおよび5bはnpn型トランジスタである。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a battery device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a
ここでは、バイポーラトランジスタ5aおよび5bのベースが電池ブロック2および3のそれぞれの正極端子21および31に接続され、電流遮断スイッチFET6aまたは6bの通過電流によりその両端に生ずる電圧降下が一定の値以上となったときバイポーラトランジスタ5aまたは5bが導通し、これにより電流遮断スイッチFET6aまたは6bが遮断状態となるように構成されている。
Here, the bases of the
さらに具体的には、逆流防止回路1において、電池ブロック2の正極端子21に電流遮断スイッチFET6aのドレイン端子を接続し、この電流遮断スイッチFET6aのソース端子を正極出力端子9に接続する。また、電池ブロック3の正極端子31に電流遮断スイッチFET6bのドレイン端子を接続し、この電流遮断スイッチFET6bのソース端子を正極出力端子9に接続する。
More specifically, in the backflow prevention circuit 1, the drain terminal of the current cutoff switch FET 6 a is connected to the
電流遮断スイッチFET6aを制御するバイポーラトランジスタ5aのベース端子は電流遮断スイッチFET6aのドレイン端子に、エミッタ端子は正極出力端子9と接続された電流遮断スイッチFET6aのソース端子と接続され、コレクタ端子は電流遮断スイッチFET6aのゲート端子と接続されて、短絡保護用の電流制限抵抗器7を介して電池ブロック2の負極端子22に接続した負極出力端子10に接続する。電流遮断スイッチFET6bを制御するバイポーラトランジスタ5bのベース端子は電流遮断スイッチFET6bのドレイン端子に、エミッタ端子は正極出力端子9と接続された電流遮断スイッチFET6bのソース端子と接続され、コレクタ端子は電流遮断スイッチFET6bのゲート端子と接続されて、短絡保護用の電流制限抵抗器8を介して電池ブロック3の負極端子22に接続した負極出力端子10に接続する。
The base terminal of the
次に本実施の形態の電池装置の動作を説明する。電池ブロック2が短絡などで急激に電位が低下し、他方の電池ブロック3より大電流が流れ込んだ場合、電流遮断スイッチFET6aのドレイン−ソース間に内部インピーダンス分の電圧降下が発生し、バイポーラトランジスタ5aのベース電位が下がることによりバイポーラトランジスタ5aがONし、電流遮断スイッチFET6aのゲート端子がハイレベルになることで電流遮断スイッチFET6aがOFFし、電池ブロック3から電池ブロック2へ流れる大電流が遮断される。一方、電池ブロック3が短絡などで急激に電位が低下し、他方の電池ブロック2より大電流が流れ込んだ場合、電流遮断スイッチFET6bの内部インピーダンス分の電圧降下が発生し、バイポーラトランジスタ5bのベース電位が下がることによりバイポーラトランジスタ5bがONし、電流遮断スイッチFET6bのゲート端子がハイレベルになることで電流遮断スイッチFET6bがOFFし、電池ブロック2から電池ブロック3へ流れる大電流が遮断される。
Next, the operation of the battery device according to the present embodiment will be described. When the potential of the
なお、図1において、電流遮断スイッチFET6a、6bのドレイン−ソース間には、ダイオードが並列に接続されているように描かれているが、このダイオードは、電流遮断スイッチFET6a、6bのドレイン−ソース間に生成される寄生ダイオードであり、実際の部品ではなく、等価回路的にダイオードが生成されるものである。 In FIG. 1, a diode is depicted as being connected in parallel between the drain and source of the current cutoff switches FET6a and 6b. This diode is connected to the drain and source of the current cutoff switches FET6a and 6b. It is a parasitic diode generated between them, and is not an actual component but a diode generated in an equivalent circuit.
図2は、本発明による電池装置の第二の実施の形態の構成を示す回路図である。図2において、第一の実施の形態と同様に、複数の二次電池が直列接続されてなる電池ブロック2および3を2個並列接続して構成された二次電池群15と逆流防止回路1と正極出力端子9とを備えている。逆流防止回路11は、電池ブロック2および3のそれぞれの正極端子21および31と正極出力端子9との間に挿入された電流遮断スイッチFET6aおよび6bと、これらにそれぞれ接続されたバイポーラトランジスタ5aおよび5bとを有し、これらのバイポーラトランジスタが導通することによりそこに接続された電流遮断スイッチFET6aまたは6bが遮断状態となるように構成されている。
FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the second embodiment of the battery device according to the present invention. In FIG. 2, as in the first embodiment, a
但し、本実施の形態においては、2個の入力端子および出力端子を有する比較器4を有し、比較器4は、出力端子がそれぞれバイポーラトランジスタ5aおよび5bのベースに接続され、入力端子がそれぞれ電池ブロック2および3の正極端子21および31に接続されて正極端子21および31間の電圧を比較する。さらに比較器4は、その電位差が一定の値以上となったとき、低い電圧の電池ブロックに接続された電流遮断スイッチFETに接続されたバイポーラトランジスタが導通するように出力を行う。
However, in the present embodiment, it has a
さらに具体的には、逆流防止回路11においては、電池ブロック2の正極端子21に電流遮断スイッチFET6aのドレイン端子を接続し、この電流遮断スイッチFET6aのソース端子を正極出力端子9に接続する。また、電池ブロック3の正極端子に電流遮断スイッチFET6bのドレイン端子を接続し、この電流遮断スイッチFET6bのソース端子を正極出力端子9に接続する。
More specifically, in the
電池ブロック2の正極端子21に比較器4の第1の入力端子を接続し、電池ブロック3の正極端子31に比較器4の第2の入力端子を接続し、この比較器4の入力部で電流遮断スイッチFET6aまたは6bに流れ込む電流によって発生するドレイン−ソース間の電圧降下を検出している。比較器4の第1の出力端子は、電流遮断スイッチFET6aを制御するバイポーラトランジスタ5aのベース端子に接続し、比較器4の第2の出力端子は、電流遮断スイッチFET6bを制御するバイポーラトランジスタ5bのベース端子に接続する。バイポーラトランジスタ5aのエミッタ端子は正極出力端子9と接続された電流遮断スイッチFET6aのソース端子と接続され、コレクタ端子は電流遮断スイッチFET6aのゲート端子と接続されて、短絡保護用の電流制限抵抗器7を介して電池ブロック2の負極端子22と接続した負極出力端子10に接続する。また、バイポーラトランジスタ5bのエミッタ端子は正極出力端子9と接続された電流遮断スイッチFET6bのソース端子と接続され、コレクタ端子は電流遮断スイッチFET6bのゲート端子と接続され、短絡保護用の電流制限抵抗器8を介して電池ブロック3の負極端子22と接続した負極出力端子10に接続する。
The first input terminal of the
ここで、電池ブロック2の電位が低下し、電位の高い電池ブロック3より大電流が流れ込んだ場合、その流れ込んだ電流によって発生する電池ブロック3と電池ブロック2の正極端子31と21間の電圧降下を比較器4の入力部で検出し、その電位差が所定値以上になると、比較器4の第1の出力端子がローレベルを出力し、バイポーラトランジスタ5aのベース電位が下がるため、バイポーラトランジスタ5aがONし、電流遮断スイッチFET6aのゲート端子がハイレベルになるので電流遮断スイッチFET6aがOFFし、電池ブロック3から電池ブロック2へ流れる大電流が遮断される。一方、電池ブロック3の電位が低下し、電位の高い電池ブロック2より大電流が流れ込んだ場合、その流れ込んだ電流によって発生する電池ブロック2と電池ブロック3の正極端子21と31間の電圧降下を比較器4の入力部で検出し、その電位差が所定値以上になると、比較器4の第2の出力端子がローレベルを出力し、バイポーラトランジスタ5bのベース電位が下がるため、バイポーラトランジスタ5bがONし、電流遮断スイッチFET6bのゲート端子がハイレベルになるので電流遮断スイッチFET6bがOFFし、電池ブロック2から電池ブロック3へ流れる大電流が遮断される。
Here, when the potential of the
図3は、本発明による電池装置の第三の実施の形態の構成を示す回路図である。図3において、第一の実施の形態と同様に、複数の二次電池が直列接続されてなる電池ブロック2および3を2個並列接続して構成された二次電池群15と逆流防止回路12と正極出力端子9とを備えている。逆流防止回路12は、電池ブロック2および3のそれぞれの正極端子21および31と正極出力端子9との間に挿入された電流遮断スイッチFET6aおよび6bと、これらにそれぞれ接続されたバイポーラトランジスタ5aおよび5bとを有し、これらのバイポーラトランジスタが導通することによりそこに接続された電流遮断スイッチFET6aまたは6bが遮断状態となるように構成されている。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a battery device according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 3, as in the first embodiment, the
また、本実施の形態においては、第一の実施の形態と同様に、バイポーラトランジスタ5aおよび5bのベースが電池ブロック2および3のそれぞれの正極端子21および31に接続され、電流遮断スイッチFET6aまたは6bの通過電流によりその両端に生ずる電圧降下が一定の値以上となったときバイポーラトランジスタ5aまたは5bが導通し、これにより電流遮断スイッチFET6aまたは6bが遮断状態となるように構成されている。
In the present embodiment, as in the first embodiment, the bases of the
さらに、本実施の形態においては、第二の実施の形態と同様に、2個の入力端子および出力端子を有する比較器4を有し、比較器4は、出力端子がそれぞれバイポーラトランジスタ5aおよび5bのベースに接続され、入力端子がそれぞれ電池ブロック2および3の正極端子21および31に接続されて正極端子21および31間の電圧を比較する。さらに比較器4は、その電位差が一定の値以上となったとき、低い電圧の電池ブロックに接続された電流遮断スイッチFETに接続されたバイポーラトランジスタが導通するように出力を行う。
Further, in the present embodiment, as in the second embodiment, the
さらに具体的には、比較器4の第1の出力により制御されるバイポーラトランジスタ5aのベース端子と、バイポーラトランジスタ5aに制御される電流遮断スイッチFET6aのドレイン端子を接続する。また、比較器4の第2の出力により制御されるバイポーラトランジスタ5bのベース端子と、バイポーラトランジスタ5bに制御される電流遮断スイッチFET6bのドレイン端子を接続する。
More specifically, the base terminal of the
電池ブロック2が短絡などで急激に電位が低下し、他方の電池ブロック3より大電流が流れ込んだ場合、電流遮断スイッチFET6aの内部インピーダンス分の電圧降下が発生し、バイポーラトランジスタ5aのベース電位が下がることによりバイポーラトランジスタ5aがONし、電流遮断スイッチFET6aのゲート端子がハイレベルになることで電流遮断スイッチFET6aがOFFし、電池ブロック3から電池ブロック2へ流れる大電流が遮断される。一方、電池ブロック3が短絡などで急激に電位が低下し、他方の電池ブロック2より大電流が流れ込んだ場合、電流遮断スイッチFET6bの内部インピーダンス分の電圧降下が発生し、バイポーラトランジスタ5bのベース電位が下がることによりバイポーラトランジスタ5bがONし、電流遮断スイッチFET6bのゲート端子がハイレベルになることで電流遮断スイッチFET6bがOFFし、電池ブロック2から電池ブロック3へ流れる大電流が遮断される。
When the potential of the
また、電池ブロック2の電位が低下し、電位の高い電池ブロック3より大電流が流れ込んだ場合、その流れ込んだ電流によって発生する電池ブロック3と電池ブロック2の正極端子21と31間の電圧降下を比較器4の入力部で検出し、その電位差が所定値以上になると、比較器4の第1の出力端子がローレベルを出力し、バイポーラトランジスタ5aのベース電位が下がるため、バイポーラトランジスタ5aがONし、電流遮断スイッチFET6aのゲート端子がハイレベルになるのでFETがOFFし、電池ブロック3から電池ブロック2へ流れる大電流が遮断される。一方、電池ブロック3の電位が低下し、電位の高い電池ブロック2より大電流が流れ込んだ場合、その流れ込んだ電流によって発生する電池ブロック2と電池ブロック3の正極端子21と31間の電圧降下を比較器4の入力部で検出し、前記電位差が所定値以上になると、比較器4の第2の出力側がローレベルを出力し、バイポーラトランジスタ5bのベース電位が下がるため、バイポーラトランジスタ5bがONし、電流遮断スイッチFET6bのゲート端子がハイレベルになるのでFETがOFFし、電池ブロック2から電池ブロック3へ流れる大電流が遮断される。
Further, when the potential of the
以上のように、本実施の形態の電池装置では、2種類の電流検出手段によって逆流を防止する機能を備えることにより、より確実に高い電位の電池ブロックから低い電位の電池ブロックへ流れる大電流を遮断できるため、逆流による電池ブロックの損傷をより高い精度で排除することができる。 As described above, in the battery device according to the present embodiment, the function of preventing the backflow by the two types of current detection means is provided, so that a large current flowing from the high potential battery block to the low potential battery block can be more reliably generated. Since it can interrupt | block, the damage of the battery block by a backflow can be excluded with a higher precision.
さらに、上記の実施の形態において、電流遮断スイッチFETとそれに接続されたバイポーラトランジスタとを近接して配置し、バイポーラトランジスタの温度特性を利用して、電流遮断スイッチFETが一定の温度以上になったときその発熱をその電流遮断スイッチFETに接続されたバイポーラトランジスタが感知して導通状態となり、その結果、高温となった電流遮断スイッチFETが遮断状態となるような温度に対する保護回路機能を持たせることも可能である。 Furthermore, in the above embodiment, the current cutoff switch FET and the bipolar transistor connected to the current cutoff switch FET are arranged close to each other, and the current cutoff switch FET becomes equal to or higher than a certain temperature by utilizing the temperature characteristics of the bipolar transistor. When the bipolar transistor connected to the current cut-off switch FET senses the heat generation, it becomes conductive, and as a result, it has a protection circuit function against temperature so that the high-temperature current cut-off switch FET is cut off. Is also possible.
尚、本発明は、上記の実施の形態に限られるものではなく、各種の変形が可能である。例えば、電流遮断スイッチFET6a、6bの部分に用いる半導体スイッチ素子はFETに限られず、バイポーラトランジスタなどを用いて実現しても良い。更に、半導体スイッチ素子を制御するトランジスタとしてはバイポーラトランジスタに限られず、FETを用いても良い。また、比較器は例えば演算増幅器などにより構成できる。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, the semiconductor switch element used for the current cut-
また、上述例では、電池ブロックを2個並列に接続した例につき述べたが、この並列に接続する電池ブロックの個数を必要に応じ3個以上としても良い。 In the above example, two battery blocks are connected in parallel, but the number of battery blocks connected in parallel may be three or more if necessary.
更に、本発明の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成が採り得ることは勿論である。 Further, it goes without saying that various other configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
1,11,12 逆流防止回路
1a、1b、2a、2b、3a、3c ダイオード
2、3 電池ブロック
4 比較器
5a、5b バイポーラトランジスタ
6a、6b 電流遮断スイッチFET
7、8 電流制限抵抗器
9、41、42 正極出力端子
10、43 負極出力端子
15 二次電池群
21、31 正極端子
22 負極端子
1,11,12 Backflow prevention circuit
1a, 1b, 2a, 2b, 3a,
7, 8 Current limiting resistor
9, 41, 42 Positive output terminal
10, 43
Claims (5)
前記電池ブロックと同数の入力端子および出力端子を有する比較器を有し、該比較器は、出力端子がそれぞれ前記トランジスタのベースに接続され、入力端子がそれぞれ前記電池ブロックの正極端子に接続されて該正極端子間の電圧を比較し、その電位差が一定の値以上となったとき、前記正極端子の電圧が他の正極端子より前記一定の値以上低い電位となった前記電池ブロックに接続された前記半導体スイッチ素子に接続された前記トランジスタが導通するように出力を行うことを特徴とする請求項1に記載の電池装置。 The base of the transistor is connected to each positive terminal of the battery block, and the transistor becomes conductive when a voltage drop generated at both ends by a passing current of the semiconductor switch element becomes a certain value or more. The switch element is configured to be in a cut-off state, and
The comparator has the same number of input terminals and output terminals as the battery block, the comparator having an output terminal connected to the base of the transistor and an input terminal connected to the positive terminal of the battery block. The voltage between the positive terminals is compared, and when the potential difference becomes a certain value or more, the voltage of the positive terminal is connected to the battery block whose potential is lower than the certain value than the other positive terminals. The battery device according to claim 1, wherein output is performed so that the transistor connected to the semiconductor switch element is conductive.
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