JP2010259240A - Protection circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二次電池を二重保護するための二重保護回路が設けられた保護回路に関する。 The present invention relates to a protection circuit provided with a double protection circuit for double protection of a secondary battery.
近年では、リチウムイオン電池等の二次電池で駆動するデジタルカメラや携帯電話等の携帯機器が普及している。リチウムイオン電池等の二次電池は、使用上の安全性を確保するために保護回路が備えられた電池パックの形態で使用される。 In recent years, portable devices such as digital cameras and mobile phones that are driven by a secondary battery such as a lithium ion battery have become widespread. A secondary battery such as a lithium ion battery is used in the form of a battery pack provided with a protection circuit in order to ensure safety in use.
従来の電池パックでは、充放電を制御して二次電池を過充電及び過放電から保護する保護回とは別に、二次電池を二重保護するための二重保護回路が設けられたものがある。従来の電池パックでは、二次電池の電池温度等に基づき保護回路が二次電池の保護動作を行っても、二次電池を保護できない場合に、二重保護回路による保護動作を行う。例えば特許文献1には、二次電池の充放電を制御する制御ICと、二次電池を二重に保護するための二重保護ICとが設けられた電池パックが開示されている。 In the conventional battery pack, there is a battery pack provided with a double protection circuit for double protection of the secondary battery separately from the protection time for controlling the charge / discharge to protect the secondary battery from overcharge and overdischarge. is there. In the conventional battery pack, even if the protection circuit performs the secondary battery protection operation based on the battery temperature or the like of the secondary battery, the protection operation by the double protection circuit is performed when the secondary battery cannot be protected. For example, Patent Document 1 discloses a battery pack provided with a control IC that controls charging / discharging of a secondary battery and a double protection IC for double protection of the secondary battery.
ところで近年の携帯機器は多機能化が進んでおり、機器本体の温度が高くなる傾向にある。携帯機器に電池パックを搭載した状態で機器本体の温度が高くなると、電池パックの温度も上昇する。このとき電池パックは、二次電池の温度が上昇したものと判断し、保護回路を動作させる場合がある。 By the way, in recent years, portable devices are becoming more multifunctional, and the temperature of the device body tends to be higher. When the temperature of the device main body becomes high with the battery pack mounted on the portable device, the temperature of the battery pack also rises. At this time, the battery pack may determine that the temperature of the secondary battery has increased, and may activate the protection circuit.
そこで従来の携帯機器は、機器本体の温度上昇による電池パックの温度上昇で保護回路が動作しないように、電池パック内の温度検出素子により検出された電池温度を実際の温度よりも低い温度として認識させる等の工夫が行われている。 Therefore, the conventional portable device recognizes the battery temperature detected by the temperature detection element in the battery pack as a temperature lower than the actual temperature so that the protection circuit does not operate when the temperature of the battery pack rises due to the temperature rise of the device body. Ingenuity has been made such as making it happen.
上記従来の技術では、温度検出素子により検出された二次電池の温度を電池パック外から実際よりも低く認識させることができるため、二次電池の温度異常を正しく検出することができず使用上の安全性に問題がある。 In the above conventional technique, the temperature of the secondary battery detected by the temperature detection element can be recognized lower than the actual from the outside of the battery pack. There is a problem with safety.
本発明は、上記事情を鑑みてこれを解決するためになされたものであり、二次電池の温度異常を正しく検出することができ、使用上の安全性を向上させることが可能な保護回路を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve this problem in view of the above circumstances, and provides a protection circuit that can correctly detect a temperature abnormality of a secondary battery and can improve safety in use. It is intended 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.
本発明は、二次電池(110)と負荷(120)との間に接続され、前記二次電池(110)を保護する保護回路(110)であって、
前記二次電池(110)の温度を検出する温度検出素子(Rs)と、
前記二次電池(110)の負極と前記負荷(120)の負極とを接続する配線に設けられたスイッチ手段(M10、M20)と、
前記温度検出素子(Rs)により検出された前記二次電池(110)の温度と前記二次電池(110)の電池電圧とに基づき前記スイッチ手段(M10、M20)のオン/オフを制御する第一の保護回路(200)と、
前記二次電池(110)の正極と前記負荷(120)の正極とを接続する配線に設けられたヒューズ(400)と、
前記温度検出素子(Rs)により検出された前記二次電池(110)の温度と前記二次電池(110)の電池電圧に基づき前記二次電池(110)の過充電を検出して前記ヒューズ(400)の溶断を制御する第二の保護回路(300)と、を有する構成とした。
The present invention is a protection circuit (110) that is connected between a secondary battery (110) and a load (120) and protects the secondary battery (110),
A temperature detection element (Rs) for detecting the temperature of the secondary battery (110);
Switch means (M10, M20) provided on the wiring connecting the negative electrode of the secondary battery (110) and the negative electrode of the load (120);
A switch for controlling on / off of the switch means (M10, M20) based on the temperature of the secondary battery (110) detected by the temperature detection element (Rs) and the battery voltage of the secondary battery (110). A protection circuit (200);
A fuse (400) provided in a wiring connecting the positive electrode of the secondary battery (110) and the positive electrode of the load (120);
Based on the temperature of the secondary battery (110) detected by the temperature detection element (Rs) and the battery voltage of the secondary battery (110), the overcharge of the secondary battery (110) is detected and the fuse ( 400) and a second protection circuit (300) for controlling fusing.
また本発明の保護回路において、前記第二の保護回路(300)は、
前記二次電池(110)の過充電を検出するための閾値電圧である過充電検出電圧を生成する電圧源(314)と、
前記二次電池(110)の電池電圧と、前記過充電検出電圧とを比較するコンパレータ(311)と、を有する過充電検出回路(310)と、
前記温度検出素子(Rs)により検出された温度に基づき前記電圧源(314)に前記過充電検出電圧を変更させるための制御信号を出力する電圧調整回路(320)と、を有する構成とした。
In the protection circuit of the present invention, the second protection circuit (300)
A voltage source (314) for generating an overcharge detection voltage that is a threshold voltage for detecting overcharge of the secondary battery (110);
An overcharge detection circuit (310) having a comparator (311) for comparing the battery voltage of the secondary battery (110) with the overcharge detection voltage;
And a voltage adjustment circuit (320) that outputs a control signal for causing the voltage source (314) to change the overcharge detection voltage based on the temperature detected by the temperature detection element (Rs).
また本発明の保護回路において、前記電圧調整回路(320)は、
前記温度検出素子(Rs)により検出された温度が所定範囲外であることを検出したとき、前記電圧源(314)の前記過充電検出電圧を変更させるための制御信号を出力する構成とした。
In the protection circuit of the present invention, the voltage adjustment circuit (320) includes:
When it is detected that the temperature detected by the temperature detection element (Rs) is outside a predetermined range, a control signal for changing the overcharge detection voltage of the voltage source (314) is output.
また本発明の保護回路において、前記過充電検出回路(310)は、
前記電圧調整回路(320)から前記制御信号が出力されたとき、前記電圧源(314)で生成される前記過充電検出電圧を、前記温度検出素子(Rs)により検出された温度が前記所定範囲内であるときの過充電検出電圧よりも低くする構成とした。
In the protection circuit of the present invention, the overcharge detection circuit (310) includes:
When the control signal is output from the voltage adjustment circuit (320), the temperature detected by the temperature detection element (Rs) is the predetermined range within which the overcharge detection voltage generated by the voltage source (314) is detected. It was set as the structure made lower than the overcharge detection voltage when it is in.
また本発明の保護回路において、前記電圧調整回路(320)は、
前記温度検出素子(Rs)と接続された温度検出用端子(TH端子)の電圧が非反転入力端子に供給され、反転入力端子に第一の所定電圧(Vz1)が供給される第一のコンパレータ(321)と、
前記温度検出素子(Rs)と接続された温度検出用端子(TH端子)の電圧が反転入力端子に供給され、非反転入力端子に第二の所定電圧(Vz2)が供給される第二のコンパレータ(322)と、
前記第一のコンパレータ(321)の出力信号と、前記第二のコンパレータ(322)の出力信号とが入力されるOR回路(325)と、
前記OR回路(325)の出力信号を所定時間遅延させる遅延回路(326)と、を有する構成とした。
In the protection circuit of the present invention, the voltage adjustment circuit (320) includes:
A first comparator in which the voltage of the temperature detection terminal (TH terminal) connected to the temperature detection element (Rs) is supplied to the non-inverting input terminal and the first predetermined voltage (Vz1) is supplied to the inverting input terminal. (321),
A second comparator in which the voltage of the temperature detection terminal (TH terminal) connected to the temperature detection element (Rs) is supplied to the inverting input terminal and the second predetermined voltage (Vz2) is supplied to the non-inverting input terminal. (322),
An OR circuit (325) to which an output signal of the first comparator (321) and an output signal of the second comparator (322) are input;
A delay circuit (326) for delaying the output signal of the OR circuit (325) for a predetermined time.
また本発明の保護回路において、前記二次電池(110)は、複数の電池セル(111〜114)が直列に接続されて構成されており、
前記過充電検出回路(310A)は、
前記複数の電池セル(111〜114)と同数の複数のコンパレータ(311A〜311D)を有し、
前記複数のコンパレータ(311A〜311D)の反転入力端子に前記電池セル同士の接続点の電圧が供給され、前記複数のコンパレータ(311A〜311D)の非反転入力端子に前記過充電検出電圧が供給され、
前記電池セル(111〜114)毎の過充電を検出する構成としても良い。
In the protection circuit of the present invention, the secondary battery (110) is configured by connecting a plurality of battery cells (111 to 114) in series,
The overcharge detection circuit (310A)
Having the same number of comparators (311A to 311D) as the plurality of battery cells (111 to 114),
The voltage at the connection point between the battery cells is supplied to the inverting input terminals of the plurality of comparators (311A to 311D), and the overcharge detection voltage is supplied to the non-inverting input terminals of the plurality of comparators (311A to 311D). ,
It is good also as a structure which detects the overcharge for every said battery cell (111-114).
本発明は、二次電池(110)と負荷(120)との間に接続され、前記二次電池(110)を保護する保護回路(300)であって、
前記二次電池(110)の過充電を検出するための閾値電圧である過充電検出電圧を生成する電圧源(314)と、
前記二次電池(110)の電池電圧と、前記過充電検出電圧とを比較するコンパレータ(311)と、を有する過充電検出回路(310)と、
前記二次電池(110)の温度を検出する温度検出素子(Rs)により検出された温度に基づき前記電圧源(314)に前記過充電検出電圧を変更させるための制御信号を出力する電圧調整回路(320)と、を有する構成とした。
The present invention is a protection circuit (300) connected between a secondary battery (110) and a load (120) for protecting the secondary battery (110),
A voltage source (314) for generating an overcharge detection voltage that is a threshold voltage for detecting overcharge of the secondary battery (110);
An overcharge detection circuit (310) having a comparator (311) for comparing the battery voltage of the secondary battery (110) with the overcharge detection voltage;
A voltage adjustment circuit that outputs a control signal for causing the voltage source (314) to change the overcharge detection voltage based on a temperature detected by a temperature detection element (Rs) that detects the temperature of the secondary battery (110). (320).
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、二次電池の温度異常を正しく検出することができ、使用上の安全性を向上させることができる。 According to the present invention, the temperature abnormality of the secondary battery can be correctly detected, and the safety in use can be improved.
本発明は、二重保護ICに二次電池の温度を検出するための温度検出用端子と、過充電検出回路と、電圧調整回路とを設け、二次電池の温度が所定範囲外となったとき、電圧調整回路により過充電検出回路における過充電検出電圧を調整することで、二重保護ICにおいても二次電池の温度保護を行う。 The present invention is provided with a temperature detection terminal for detecting the temperature of the secondary battery, an overcharge detection circuit, and a voltage adjustment circuit in the double protection IC, and the temperature of the secondary battery is out of the predetermined range. At this time, by adjusting the overcharge detection voltage in the overcharge detection circuit by the voltage adjustment circuit, the temperature of the secondary battery is also protected in the double protection IC.
(第一の実施形態)
以下に図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1は、本実施形態の保護回路を説明するための図である。
(First embodiment)
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining the protection circuit of the present embodiment.
本実施形態の保護回路100は、二次電池110と負荷120との間に接続されて、二次電池110の保護を行う。
The protection circuit 100 according to the present embodiment is connected between the secondary battery 110 and the
本実施形態の保護回路100は、保護IC200、二重保護IC300、ヒューズ400を有する。また保護回路100は、トランジスタM10、M20、M30、温度検出素子であるサーミスタRsを有する。
The protection circuit 100 of this embodiment includes a protection IC 200, a
本実施形態の保護回路100は、保護IC200においてサーミスタRsを用いて二次電池110の温度保護を行い、保護IC200による保護でも二次電池110を保護できない場合には、二重保護IC300とヒューズ400とにより二次電池110の保護を行う。本実施形態の二重保護IC300では、サーミスタRsと接続された後述するTH端の電圧を監視して、二次電池110の温度に基づき保護を行う。
The protection circuit 100 of the present embodiment performs temperature protection of the secondary battery 110 using the thermistor Rs in the protection IC 200, and when the secondary battery 110 cannot be protected even by the protection IC 200, the
保護IC200は、VDD端子、VTH端子、VSSTH端子、VSS端子、DOUT端子、COUT端子、V−端子を有する。VDD端子は、抵抗R10を介して二次電池110の正極側に接続され、VSS端子は二次電池110の負極側へ接続される。またVDD端子は、コンデンサC10を介して二次電池110の負極側と接続されている。VTH端子は、サーミスタRsの一端及び二重保護IC300の有するTH端子と接続されている。VSSTH端子は、抵抗R20を介してサーミスタRsの一端と接続されている。サーミスタRsの他端は、二次電池110の正極と接続されている。
The protection IC 200 includes a VDD terminal, a VTH terminal, a VSSTH terminal, a VSS terminal, a DOUT terminal, a COUT terminal, and a V− terminal. The VDD terminal is connected to the positive electrode side of the secondary battery 110 via the resistor R10, and the VSS terminal is connected to the negative electrode side of the secondary battery 110. The VDD terminal is connected to the negative electrode side of the secondary battery 110 via the capacitor C10. The VTH terminal is connected to one end of the thermistor Rs and the TH terminal of the
DOUT端子はトランジスタM10のゲートに接続されており、COUT端子はトランジスタM20のゲートと接続されている。V−端子は、抵抗R30を介して負荷の負極側へ接続されている。 The DOUT terminal is connected to the gate of the transistor M10, and the COUT terminal is connected to the gate of the transistor M20. The V-terminal is connected to the negative electrode side of the load via a resistor R30.
二重保護IC300は、VDD端子、VSS端子、V1端子、V2端子、V3端子、OV端子、TH端子を有する。VDD端子は、二次電池110の正極と負極との間に直列に接続された抵抗R40とコンデンサC20との接続点に接続されている。VSS端子、V1端子、V2端子、V3端子は二次電池110の負極側に接地されている。OV端子は、トランジスタM30のゲートに接続されており、TH端子はサーミスタRsの一端及びVTH端子と接続されている。
The
ヒューズ400は、直列に接続されたヒューズ410、420、抵抗R50、R60を有する。ヒューズ410、420は、二次電池110の正極と負荷120の負極との間で直列に接続されている。ヒューズ410とヒューズ420との接続点と、トランジスタM30のドレインとの間に、抵抗R50と抵抗R60とが並列に接続されている。トランジスタM30のソースは、二次電池110の負極に接続されている。
The fuse 400 includes fuses 410 and 420 and resistors R50 and R60 connected in series. The fuses 410 and 420 are connected in series between the positive electrode of the secondary battery 110 and the negative electrode of the
トランジスタM10とトランジスタM20とは、負荷120の負極側と二次電池110の負極側との間に接続されており、保護IC200のCOUT端子とDOUT端子とから出力される信号によりオン/オフが制御される。保護回路100では、トランジスタM10をオフさせると二次電池110に対する放電が禁止され、トランジスタM20がオフされると二次電池110からの充電が停止される。
The transistor M10 and the transistor M20 are connected between the negative electrode side of the
本実施形態の保護IC200は、温度異常検出回路210、過充電検出回路220、過放電検出回路230、充電過電流検出回路240、放電過電流検出回路250、発振器260、カウンタ270、論理回路280、論理回路290、レベルシフト291、遅延回路292、短絡検出回路293を有する。 The protection IC 200 of this embodiment includes a temperature abnormality detection circuit 210, an overcharge detection circuit 220, an overdischarge detection circuit 230, a charge overcurrent detection circuit 240, a discharge overcurrent detection circuit 250, an oscillator 260, a counter 270, a logic circuit 280, A logic circuit 290, a level shift 291, a delay circuit 292, and a short circuit detection circuit 293 are included.
温度異常検出回路210は、サーミスタRsと接続されたVTH端子の電圧を監視して温度異常を検出する。温度検出回路210は、温度異常を検出すると温度異常検出信号を発振器260と論理回路280へ出力する。温度異常検出信号が論理回路280へ出力されてからカウンタ270により所定の遅延時間がカウントされると、論理回路280はレベルシフト291を介してCOUT端子から制御信号を出力し、トランジスタM20をオフさせて充電を禁止する。 The temperature abnormality detection circuit 210 detects a temperature abnormality by monitoring the voltage of the VTH terminal connected to the thermistor Rs. When the temperature detection circuit 210 detects a temperature abnormality, it outputs a temperature abnormality detection signal to the oscillator 260 and the logic circuit 280. When a predetermined delay time is counted by the counter 270 after the temperature abnormality detection signal is output to the logic circuit 280, the logic circuit 280 outputs a control signal from the COUT terminal via the level shift 291 to turn off the transistor M20. Prohibit charging.
過充電検出回路220は、VDD端子の電圧を監視して過充電を検出する。過充電検出回路220が過充電を検出すると過充電検出信号を発振器260と論理回路280へ出力する。過充電検出信号が論理回路280へ出力されてからカウンタ270により所定の遅延時間がカウントされると、論理回路280はレベルシフト291を介してCOUT端子から制御信号を出力し、トランジスタM20をオフさせて充電を禁止する。 The overcharge detection circuit 220 monitors the voltage at the VDD terminal and detects overcharge. When the overcharge detection circuit 220 detects overcharge, it outputs an overcharge detection signal to the oscillator 260 and the logic circuit 280. When a predetermined delay time is counted by the counter 270 after the overcharge detection signal is output to the logic circuit 280, the logic circuit 280 outputs a control signal from the COUT terminal via the level shift 291 to turn off the transistor M20. Prohibit charging.
過放電検出回路230は、VDD端子を監視して過放電を検出する。過放電検出回路230は、過放電を検出すると過放電検出信号を発振器260と論理回路290へ出力する。過放電検出信号が論理回路290へ出力されてからカウンタ270により所定の遅延時間がカウントされると、論理回路290はDOUT端子から制御信号を出力し、トランジスタM10をオフさせて放電を禁止する。 The overdischarge detection circuit 230 monitors the VDD terminal and detects overdischarge. When overdischarge is detected, overdischarge detection circuit 230 outputs an overdischarge detection signal to oscillator 260 and logic circuit 290. When a predetermined delay time is counted by the counter 270 after the overdischarge detection signal is output to the logic circuit 290, the logic circuit 290 outputs a control signal from the DOUT terminal and turns off the transistor M10 to inhibit discharge.
短絡検出回路293は、V−端子の電圧を監視して、二次電池110と負荷120との短絡を検出し、短絡検出信号を遅延回路292へ出力する。短絡検出信号が遅延回路292において所定の遅延時間が経過すると、短絡検出信号は論理回路290へ供給される。論理回路290は、短絡検出信号を受けてDOUT端子から制御信号を出力し、トランジスタM10をオフさせて放電を禁止する。
The short circuit detection circuit 293 monitors the voltage at the V− terminal, detects a short circuit between the secondary battery 110 and the
本実施形態の二重保護IC300は、サーミスタRsと接続されたTH端子を有し、TH端子の電圧Vthを監視することで二次電池110の温度保護を行う。本実施形態の二重保護IC300では、サーミスタRsにより検出される温度に対応して過充電を検出する閾値となる過充電検出電圧を変更する。
The
図2は、第一の実施形態の二重保護ICを説明する図である。本実施形態の二重保護IC300は、過充電検出回路310、電圧調整回路320を有する。二重保護IC300では、サーミスタRsにより検出される二次電池110の温度に応じて過充電検出回路310で過充電を検出する際の過充電検出電圧を電圧調整回路320により調整する。
FIG. 2 is a diagram for explaining the double protection IC of the first embodiment. The
過充電検出回路310は、コンパレータ311、遅延回路312、インバータ313、基準電圧源314、抵抗R31、R32を有する。
The
抵抗R31と抵抗R32とは、VDD端子と接地との間に直列に接続されている。コンパレータ311の反転入力端子には、抵抗R31と抵抗R32との接続点Aの電圧Vaが供給される。コンパレータ311の非反転入力端子には、基準電圧源314により生成される基準電圧Vrefが供給される。本実施形態では、基準電圧源314により生成される基準電圧Vrefが過充電を検出する際の閾値電圧となる。尚本実施形態の基準電圧源314は、電圧調整回路320の出力信号に基づき、生成する基準電圧Vrefの値を変更することが可能な構成である。
The resistors R31 and R32 are connected in series between the VDD terminal and the ground. The voltage Va at the connection point A between the resistors R31 and R32 is supplied to the inverting input terminal of the
コンパレータ311の出力は、遅延回路312へ供給される。遅延回路312の出力は、インバータ313を介してOV端子から出力される。OV端子はトランジスタM30のゲートと接続されており、OV端子から出力される信号がトランジスタM30のオン/オフを制御する。
The output of the
本実施形態の過充電検出回路310において、コンパレータ311は、接続点Aの電圧Vaが基準電圧Vrefよりも高くなったとき、過充電を検出したものとして出力をハイレベル(以下、Hレベル)からローレベル(以下、Lレベル)へ反転させる。Lレベルの信号は、遅延回路312で所定時間遅延された後、インバータ313によりHレベルの信号に反転されてOV端子から出力される。
In the
OV端子から出力されたHレベルの信号は、トランジスタM30をオンさせる。トランジスタM30がオンされると、ヒューズ400のヒューズ410とヒューズ420が溶断され、二次電池110に対する充電が禁止される。 The H level signal output from the OV terminal turns on the transistor M30. When the transistor M30 is turned on, the fuse 410 and the fuse 420 of the fuse 400 are blown, and charging of the secondary battery 110 is prohibited.
電圧調整回路320は、コンパレータ321、322、定電圧源323、324、OR回路325、遅延回路326を有する。
The
コンパレータ321の非反転入力端子とコンパレータ322の反転入力端子とは接続されており、TH端子と接続されている。TH端子は、サーミスタRsの一端と接続されている。コンパレータ321の反転入力端子には、定電圧源323で生成される電圧Vz1が供給される。コンパレータ322の非反転入力端子には、定電圧源324で生成される電圧Vz2が供給される。
The non-inverting input terminal of the
コンパレータ321の出力は、OR回路325の一方の入力へ供給され、コンパレータ322の出力はOR回路325の他方の入力へ供給される。OR回路325から出力される信号は遅延回路326により所定時間遅延された後に、電圧調整回路320の出力信号として過充電検出回路310の基準電圧源314へ供給される。基準電圧源314では、電圧調整回路320の出力信号に基づき、基準電圧源314で生成される電圧の値を調整する。本実施形態の基準電圧源314は、例えば電圧調整回路320の出力信号がLレベルのときに生成する基準電圧をVref1とした場合に、電圧調整回路320の出力信号がHレベルとなったとき、基準電圧Vref1より低い電圧であるVref2を生成する構成であっても良い。
The output of the
例えば本実施形態の電圧調整回路320において、TH端子の電圧Vthが定電圧源323の電圧Vz1と定電圧源324の電圧Vz2との間である場合(Vz1<Vth<Vz2)、コンパレータ321及びコンパレータ322の出力はLレベルであるからOR回路325の出力はLレベルである。よって電圧調整回路320の出力信号はLレベルとなり、基準電圧源314は、基準電圧Vref1を生成する。
For example, in the
電圧Vthが電圧Vz1より低くなった場合(Vth<Vz1<Vz2)又は電圧Vthが電圧Vz2より高くなった場合(Vz1<Vz2<Vth)、OR回路325の出力はHレベルとなる。よって電圧調整回路320の出力信号はHレベルとなる。基準電圧源314は、電圧調整回路320からHレベルの信号を受けると、基準電圧Vref1よりも低い電圧である基準電圧Vref2を生成する。
When the voltage Vth becomes lower than the voltage Vz1 (Vth <Vz1 <Vz2) or when the voltage Vth becomes higher than the voltage Vz2 (Vz1 <Vz2 <Vth), the output of the
二重保護IC300のTH端子の電圧Vthの変化は、サーミスタRsの抵抗値の変化によるものである。よって本実施形態の二重保護IC300では、二次電池110の温度変化に応じて過充電検出電圧を変更することができる。
The change in the voltage Vth at the TH terminal of the
図3は、第一の実施形態の保護回路における二次電池の温度と過充電検出電圧との関係の一例を示す図である。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the relationship between the temperature of the secondary battery and the overcharge detection voltage in the protection circuit of the first embodiment.
図3には、保護IC200における二次電池110の温度と過充電検出電圧V200との関係と、二重保護IC300における二次電池110の温度と過充電検出電圧V300との関係とが示されている。 FIG. 3 shows the relationship between the temperature of the secondary battery 110 and the overcharge detection voltage V200 in the protection IC 200 and the relationship between the temperature of the secondary battery 110 and the overcharge detection voltage V300 in the double protection IC300. Yes.
図3の例では、保護IC200は、二次電池110の温度が10℃より大きく45℃未満の場合は過充電検出電圧V200=4.3Vとし、二次電池110の温度が10℃以下45℃以上の場合は過充電検出電圧V200=4.0Vとする。このように保護IC200では、二次電池110の温度が10℃以下45℃以上の場合には早い段階で過充電と検出することで、二次電池110の使用上の安全性を確保している。 In the example of FIG. 3, when the temperature of the secondary battery 110 is higher than 10 ° C. and lower than 45 ° C., the protection IC 200 sets the overcharge detection voltage V200 = 4.3V, and the temperature of the secondary battery 110 is 10 ° C. or lower and 45 ° C. In the above case, the overcharge detection voltage V200 = 4.0V. Thus, in the protection IC 200, when the temperature of the secondary battery 110 is 10 ° C. or lower and 45 ° C. or higher, the overcharge is detected at an early stage, thereby ensuring the safety in use of the secondary battery 110. .
また図3の例では、二重保護IC300は、二次電池110の温度が0℃より大きく60℃未満の場合は過充電検出電圧V300=Vref1とし、二次電池110の温度が0℃以下60℃以上の場合は過充電検出電圧V300=Vref2とする。尚Vref1は4.3Vより高い電圧とし、Vref2は4.0Vより高い電圧とした。
In the example of FIG. 3, the
本実施形態の二重保護IC300では、例えば定電圧源323の電圧Vz1と定電圧源324の電圧Vz2とを、過充電検出電圧を切り替える温度に対応した値に設定する。例えば電圧Vz1は、二次電池110の温度が0℃となったときのTH端子の電圧Vthとし、電圧Vz2は二次電池110の温度が60℃となったときのTH端子の電圧Vthとする。このように電圧Vz1と電圧Vz2とを設定すれば、電圧調整回路320は、二次電池110の温度が0℃以下60℃以上となったときに過充電検出回路310の過充電検出電圧V300を変更することができる。
In the
このように本実施形態の保護回路100では保護IC200で二次電池110の温度保護を行った後も二次電池110の状態が回復しない場合等に、二重保護IC300にて再度二次電池110の温度保護を行うことができる。したがって本実施形態の保護回路100によれば、二次電池110の温度異常を正しく検出することができ、使用上の安全性を向上させることができる。
As described above, in the protection circuit 100 of the present embodiment, when the secondary battery 110 is not recovered even after the temperature protection of the secondary battery 110 is performed by the protection IC 200, the secondary battery 110 is again used by the
さらに本実施形態の保護回路100では、サーミスタRsを保護IC200と二重保護IC300との間に配置した。
Furthermore, in the protection circuit 100 of this embodiment, the thermistor Rs is disposed between the protection IC 200 and the
従来の保護回路では、サーミスタは保護ICと負荷との間に配置されることが多い。このため従来の保護回路では、サーミスタが検出した二次電池の温度を負荷側で操作し、二次電池の温度を実際の温度よりも低い温度と認識させることができた。 In conventional protection circuits, the thermistor is often placed between the protection IC and the load. For this reason, in the conventional protection circuit, the temperature of the secondary battery detected by the thermistor is operated on the load side, and the temperature of the secondary battery can be recognized as a temperature lower than the actual temperature.
本実施形態の保護回路100では、サーミスタRsを保護IC200と二重保護IC300との間、すなわち二次電池110の近傍に配置しているため、従来の保護回路のように、負荷120側で検出された二次電池110の温度を操作することはできない。
In the protection circuit 100 of the present embodiment, the thermistor Rs is disposed between the protection IC 200 and the
よって本実施形態では、二次電池110の温度を正確に検出することができ、使用上の安全性を向上させることができる。 Therefore, in the present embodiment, the temperature of the secondary battery 110 can be accurately detected, and safety in use can be improved.
(第二の実施形態)
以下に図面を参照して本発明の第二の実施形態について説明する。本発明の第二の実施形態は、二重保護ICが二次電池の多直列接続に対応している点のみ第一の実施形態と相違する。よって以下の第二の実施形態の説明では、第一の実施形態との相違点についてのみ説明し、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、説明を省略する。
(Second embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The second embodiment of the present invention is different from the first embodiment only in that the double protection IC corresponds to multi-series connection of secondary batteries. Therefore, in the following description of the second embodiment, only differences from the first embodiment will be described, and those having the same functional configuration as the first embodiment will be used in the description of the first embodiment. The same reference numerals as those used are assigned, and the description thereof is omitted.
図4は、第二の実施形態の二重保護ICを説明する図である。 FIG. 4 is a diagram for explaining the double protection IC of the second embodiment.
本実施形態では、二次電池110Aは、4つの電池セル111〜114が直列に接続されて構成されている。
In the present embodiment, the
本実施形態の二重保護IC300Aは、過充電検出回路310A、電圧調整回路320、VDD端子、VSS端子、OV端子、TH端子、V1端子、V2端子、V3端子を有する。
The
二重保護IC300のVDD端子は、二次電池110Aの正極と負極との間に直列に接続された抵抗R40とコンデンサC20との接続点と接続されている。VSS端子は、二次電池110Aの負極に接続されている。V1端子は、電池セル111と電池セル112との接続点Nと接続されている。V2端子は、電池セル112と電池セル113との接続点Mと接続されている。V3端子は、電池セル113と電池セル114との接続点Lと接続されている。
The VDD terminal of the
本実施形態の過充電検出回路310Aは、コンパレータ311A、311B、311C、311D、抵抗R31〜38、遅延回路312、インバータ313、基準電圧源314、OR回路315を有する。
The
抵抗R31〜抵抗R37は、VDD端子とVSS端子との間で直列に接続されている。 The resistors R31 to R37 are connected in series between the VDD terminal and the VSS terminal.
本実施形態の過充電検出回路310Aは、コンパレータ311A、311B、311C、311D、抵抗R31〜38、遅延回路312、インバータ313、基準電圧源314、OR回路315を有する。
The
コンパレータ311Aの反転入力端子は、抵抗R31と抵抗R32との接続点Oと接続されており、コンパレータ311Aの非反転入力端子は基準電圧源314と接続されている。コンパレータ311Bの反転入力端子は、抵抗R32と抵抗R33との接続点P及びV3端子と接続されており、コンパレータ311Bの非反転入力端子は基準電圧源314と接続されている。
The inverting input terminal of the
コンパレータ311Cの反転入力端子は、抵抗R34と抵抗R35との接続点Q及びV2端子と接続されており、コンパレータ311Cの非反転入力端子は基準電圧源314と接続されている。コンパレータ311Dの反転入力端子は、抵抗R36と抵抗R37との接続点R及びV1端子と接続されており、コンパレータ311Dの非反転入力端子は基準電圧314と接続されている。
The inverting input terminal of the comparator 311C is connected to the connection points Q and V2 between the resistors R34 and R35, and the non-inverting input terminal of the comparator 311C is connected to the
コンパレータ311A〜311Dの出力は、OR回路315に入力されている。OR回路314の出力は遅延回路312へ供給される。遅延回路312の出力は、インバータ313により反転されて、過充電検出回路310Aの出力信号としてOV端子から出力される。
The outputs of the
本実施形態では、各電池セル同士の接続点をコンパレータの反転入力端子と接続することで、電池セル毎に過充電を検出することができる。具体的には、本実施形態では、コンパレータ311Aは電池セル114の過充電を検出し、コンパレータ311Bは電池セル113の過充電を検出し、コンパレータCは電池セル112の過充電を検出し、コンパレータDは電池セル111の過充電を検出する。
In the present embodiment, overcharge can be detected for each battery cell by connecting the connection point between the battery cells to the inverting input terminal of the comparator. Specifically, in this embodiment, the
本実施形態では、二次電池110Aを構成する電池セル111〜114のうち何れかの電池セルで過充電が検出された場合、過充電検出信号がOV端子から出力されてヒューズ410、420を溶断する。
In this embodiment, when overcharge is detected in any one of the battery cells 111 to 114 constituting the
よって本実施形態では、電池セルが多直列に接続された二次電池110Aにおいても、使用上の安全性を向上させることができる。
Therefore, in this embodiment, the safety in use can be improved also in the
以上、各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 mentioned above, although this invention has been demonstrated based on each embodiment, this invention is not limited to the requirements shown in the said 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.
100 保護回路
200 保護IC
210 温度異常検出回路
220、310、310A 充電検出回路
230 過放電検出回路
240 充電過電流検出回路
250 放電過電流検出回路
260 発振器
270 カウンタ
280、290 論理回路
300、300A 二重保護IC
320 電圧調整回路
100 protection circuit 200 protection IC
210 Temperature
320 Voltage adjustment circuit
Claims (7)
前記二次電池の温度を検出する温度検出素子と、
前記二次電池の負極と前記負荷の負極とを接続する配線に設けられたスイッチ手段と、
前記温度検出素子により検出された前記二次電池の温度と前記二次電池の電池電圧とに基づき前記スイッチ手段のオン/オフを制御する第一の保護回路と、
前記二次電池の正極と前記負荷の正極とを接続する配線に設けられたヒューズと、
前記温度検出素子により検出された前記二次電池の温度と前記二次電池の電池電圧に基づき前記二次電池の過充電を検出して前記ヒューズの溶断を制御する第二の保護回路と、を有する保護回路。 A protection circuit connected between a secondary battery and a load for protecting the secondary battery,
A temperature detecting element for detecting the temperature of the secondary battery;
Switch means provided in wiring connecting the negative electrode of the secondary battery and the negative electrode of the load;
A first protection circuit for controlling on / off of the switch means based on the temperature of the secondary battery detected by the temperature detection element and the battery voltage of the secondary battery;
A fuse provided in a wiring connecting the positive electrode of the secondary battery and the positive electrode of the load;
A second protection circuit for detecting overcharge of the secondary battery based on the temperature of the secondary battery detected by the temperature detection element and the battery voltage of the secondary battery and controlling the blow of the fuse; Having protection circuit.
前記二次電池の過充電を検出するための閾値電圧である過充電検出電圧を生成する電圧源と、
前記二次電池の電池電圧と、前記過充電検出電圧とを比較するコンパレータと、を有する過充電検出回路と、
前記温度検出素子により検出された温度に基づき前記電圧源に前記過充電検出電圧を変更させるための制御信号を出力する電圧調整回路と、を有する請求項1記載の保護回路。 The second protection circuit is:
A voltage source that generates an overcharge detection voltage that is a threshold voltage for detecting overcharge of the secondary battery;
A comparator for comparing a battery voltage of the secondary battery and the overcharge detection voltage;
The protection circuit according to claim 1, further comprising: a voltage adjustment circuit that outputs a control signal for causing the voltage source to change the overcharge detection voltage based on the temperature detected by the temperature detection element.
前記温度検出素子により検出された温度が所定範囲外であることを検出したとき、前記電圧源の前記過充電検出電圧を変更させるための制御信号を出力する請求項2記載の保護回路。 The voltage adjustment circuit includes:
The protection circuit according to claim 2, wherein a control signal for changing the overcharge detection voltage of the voltage source is output when it is detected that the temperature detected by the temperature detection element is outside a predetermined range.
前記電圧調整回路から前記制御信号が出力されたとき、前記電圧源で生成される前記過充電検出電圧を、前記温度検出素子により検出された温度が前記所定範囲内であるときの過充電検出電圧よりも低くする請求項3記載の保護回路。 The overcharge detection circuit is
When the control signal is output from the voltage adjustment circuit, the overcharge detection voltage generated by the voltage source is the overcharge detection voltage when the temperature detected by the temperature detection element is within the predetermined range. 4. The protection circuit according to claim 3, wherein the protection circuit is lower.
前記温度検出素子と接続された温度検出用端子の電圧が非反転入力端子に供給され、反転入力端子に第一の所定電圧が供給される第一のコンパレータと、
前記温度検出素子と接続された温度検出用端子の電圧が反転入力端子に供給され、非反転入力端子に第二の所定電圧が供給される第二のコンパレータと、
前記第一のコンパレータの出力信号と、前記第二のコンパレータの出力信号とが入力されるOR回路と、
前記OR回路の出力信号を所定時間遅延させる遅延回路と、を有する請求項2ないし4の何れか一項に記載の保護回路。 The voltage adjustment circuit includes:
A voltage of a temperature detection terminal connected to the temperature detection element is supplied to a non-inverting input terminal, and a first comparator is supplied with a first predetermined voltage to the inverting input terminal;
A voltage at a temperature detection terminal connected to the temperature detection element is supplied to an inverting input terminal, and a second comparator is supplied with a second predetermined voltage to a non-inverting input terminal;
An OR circuit to which the output signal of the first comparator and the output signal of the second comparator are input;
The protection circuit according to claim 2, further comprising a delay circuit that delays an output signal of the OR circuit for a predetermined time.
前記過充電検出回路は、
前記複数の電池セルと同数の複数のコンパレータを有し、
前記複数のコンパレータの反転入力端子に前記電池セル同士の接続点の電圧が供給され、前記複数のコンパレータの非反転入力端子に前記過充電検出電圧が供給され、
前記電池セル毎の過充電を検出する請求項2ないし5の何れか一項に記載の保護回路。 The secondary battery is composed of a plurality of battery cells connected in series,
The overcharge detection circuit is
Having the same number of comparators as the plurality of battery cells;
The voltage at the connection point between the battery cells is supplied to the inverting input terminals of the plurality of comparators, the overcharge detection voltage is supplied to the non-inverting input terminals of the plurality of comparators,
The protection circuit according to claim 2, wherein overcharge for each battery cell is detected.
前記二次電池の過充電を検出するための閾値電圧である過充電検出電圧を生成する電圧源と、
前記二次電池の電池電圧と、前記過充電検出電圧とを比較するコンパレータと、を有する過充電検出回路と、
前記二次電池の温度を検出する温度検出素子により検出された温度に基づき前記電圧源に前記過充電検出電圧を変更させるための制御信号を出力する電圧調整回路と、を有する保護回路。
A protection circuit connected between a secondary battery and a load for protecting the secondary battery,
A voltage source that generates an overcharge detection voltage that is a threshold voltage for detecting overcharge of the secondary battery;
A comparator for comparing a battery voltage of the secondary battery and the overcharge detection voltage;
And a voltage adjustment circuit that outputs a control signal for causing the voltage source to change the overcharge detection voltage based on a temperature detected by a temperature detection element that detects a temperature of the secondary battery.
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