JP2012157128A - Overvoltage detection device, protection device and battery pack - Google Patents

Overvoltage detection device, protection device and battery pack Download PDF

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篤史 川角
Joji Oka
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an overvoltage detection device, a protection device and a battery pack, capable of preventing, when a charging current of a secondary battery increases, a protection circuit for detecting an overvoltage, higher than an overvoltage detected by software control, from detecting first an overvoltage state of a secondary battery.SOLUTION: The overvoltage state of a secondary battery 1 is detected when the number of continuous determination times that a battery voltage, detected at intervals of 250 msec and including a voltage drop produced in resistors (resistors Ra1, Ra2, Rb1, Rb2, Rc1, Rc2) in a charge path of the secondary battery 1, is higher than a prescribed voltage (4.3 V) for detecting the overvoltage state of the secondary battery 1 by a protection circuit 5 is greater than and including a second number of times (two times) smaller than the number of battery voltage detection times during 1.5 sec preceding the overvoltage detection by the protection circuit 5.

Description

本発明は、二次電池の過電圧を検出する過電圧検出装置、該過電圧検出装置を備える保護装置、及び該保護装置を備えるパック電池に関する。   The present invention relates to an overvoltage detection device that detects an overvoltage of a secondary battery, a protection device including the overvoltage detection device, and a battery pack including the protection device.

リチウムイオン電池に代表される二次電池の充電では、所定電流にて定電流充電し、端子電圧(以下、電池電圧という)が、二次電池に許容される最大電圧(過充電を防止するための保護電圧)より低く設定された所定電圧に達した後は、定電圧充電にて充電する、いわゆる定電流・定電圧充電方式が主に用いられる。電池電圧が最大電圧を超えた場合は、電池の寿命(劣化の程度)及び充放電容量を損ねることとなり、発火に至る虞もあるため、充電中は電池電圧が最大電圧を超えないように制御される。   When charging a secondary battery represented by a lithium ion battery, constant current charging is performed at a predetermined current, and the terminal voltage (hereinafter referred to as battery voltage) is the maximum voltage allowed for the secondary battery (to prevent overcharging). A so-called constant-current / constant-voltage charging method, in which charging is performed by constant voltage charging after reaching a predetermined voltage set lower than the protection voltage), is mainly used. If the battery voltage exceeds the maximum voltage, the life of the battery (degree of deterioration) and charge / discharge capacity will be impaired, and there is a risk of ignition, so control is performed so that the battery voltage does not exceed the maximum voltage during charging. Is done.

二次電池の過電圧の防止は、確実を期すために、ハードウェアによる保護回路とソフトウェアにより制御される制御回路とで二重に行われることが多い。例えば、特許文献1では、電池電圧が最大設定電圧より高くなる状態が最小設定時間より長くなった場合、二次電池が最大過充電状態にあると検出する保護回路と、電池電圧が、最大設定電圧より低い設定電圧より高くなる状態が設定時間より長くなった場合、二次電池が過充電状態にあると判定する制御回路とを備えるバッテリーパックが開示されている。   In order to ensure the prevention of overvoltage of the secondary battery, the protection circuit by hardware and the control circuit controlled by software are often performed twice. For example, in Patent Document 1, when the state in which the battery voltage is higher than the maximum setting voltage is longer than the minimum setting time, the protection circuit that detects that the secondary battery is in the maximum overcharge state, and the battery voltage are set to the maximum setting. A battery pack is disclosed that includes a control circuit that determines that a secondary battery is in an overcharged state when a state higher than a set voltage lower than the voltage is longer than a set time.

ところで、充電中は、充電路に介在する配線、スイッチング素子等の部材に生じる電圧降下が、二次電池の正味の電圧に加算されて電池電圧として検出されるため、定電圧充電中に前記電圧降下を差し引いて二次電池に印加される正味の充電電圧が、充電電流の大/小に応じて小/大に変化する。   By the way, during charging, a voltage drop generated in a member such as a wiring or a switching element interposed in the charging path is added to the net voltage of the secondary battery and detected as a battery voltage. The net charging voltage applied to the secondary battery after subtracting the drop changes to small / large according to the large / small charging current.

これに対し、特許文献2では、充電電流によって充電路に生じる電圧降下が補償電圧によって相殺された電池電圧を検出して定電圧充電することにより、二次電池に印加される正味の充電電圧を一定にする技術が開示されている。この種の技術を上記のような制御回路に適用し、充電路に生じる電圧降下を差し引いた電池電圧に基づいて過電圧の判定を行うことにより、二次電池が過充電状態にあることを正確に判定することが行われている。   On the other hand, in Patent Document 2, the net charging voltage applied to the secondary battery is obtained by detecting the battery voltage in which the voltage drop generated in the charging path due to the charging current is offset by the compensation voltage and performing constant voltage charging. A technique for making it constant is disclosed. By applying this type of technology to the control circuit as described above and determining the overvoltage based on the battery voltage minus the voltage drop that occurs in the charging path, it is possible to accurately determine that the secondary battery is in an overcharged state. Judgment is made.

特開2004−127532号公報JP 2004-127532 A 特開平7−95733号公報JP 7-95733 A

しかしながら、上述した保護回路は、通常汎用のICにて実現されており、特許文献2の技術を適用して充電路に生じる電圧降下を差し引くようなことができないため、充電電流が想定以上に増大した場合は、制御回路によって過電圧状態と判定されるより先に、保護回路によって最大過充電状態が検出されるという問題があった。   However, since the above-described protection circuit is usually realized by a general-purpose IC, and the voltage drop generated in the charging path cannot be subtracted by applying the technique of Patent Document 2, the charging current increases more than expected. In this case, there is a problem that the maximum overcharge state is detected by the protection circuit before the control circuit determines that the overvoltage state is present.

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、二次電池の充電電流が増大した場合、ソフトウェア制御によって検出される過電圧より高い過電圧を検出する保護回路(以下、検出回路ともいう)が、先に二次電池の過電圧状態を検出するのを防止できる過電圧検出装置、保護装置及びパック電池を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a protection circuit (hereinafter referred to as an overvoltage) higher than the overvoltage detected by software control when the charging current of the secondary battery increases. , Also referred to as a detection circuit) is to provide an overvoltage detection device, a protection device, and a battery pack that can prevent the secondary battery from detecting an overvoltage state first.

本発明に係る過電圧検出装置は、充電路の電圧降下を含む二次電池の電池電圧が所定電圧より所定時間以上継続して高い場合、前記二次電池が所定の過電圧状態にあることを検出する検出回路と、前記電池電圧及び充電電流を時系列的に検出して前記電圧降下を相殺する相殺電圧を算出し、算出した相殺電圧を検出した電池電圧に加算した電圧が前記所定電圧より低い第1電圧より第1回数以上連続して高い場合、前記二次電池が第1の過電圧状態にあることを検出する制御回路とを備える過電圧検出装置において、前記制御回路は、前記電池電圧を時系列的に検出した電圧が、前記所定電圧より高いか否かを判定する判定部と、該判定部が高いと判定した回数を計数する計数部とを有し、該計数部が連続して計数した回数が、前記所定時間内に前記電池電圧が検出される回数より少ない第2回数以上である場合、前記二次電池が第2の過電圧状態にあることを検出するようにしてあることを特徴とする。   The overvoltage detection device according to the present invention detects that the secondary battery is in a predetermined overvoltage state when the battery voltage of the secondary battery including the voltage drop in the charging path is continuously higher than the predetermined voltage for a predetermined time or more. A detection circuit that calculates the canceling voltage that cancels the voltage drop by detecting the battery voltage and the charging current in time series, and a voltage obtained by adding the calculated canceling voltage to the detected battery voltage is lower than the predetermined voltage; And a control circuit that detects that the secondary battery is in a first overvoltage state when the voltage is continuously higher than a voltage by a first number of times, the control circuit time-series the battery voltage. A determination unit that determines whether the detected voltage is higher than the predetermined voltage and a counting unit that counts the number of times the determination unit determines that the voltage is high, and the counting unit continuously counts The number of times is the predetermined time Wherein when the battery voltage is the second number of times or more less than the number to be detected, wherein the secondary battery are adapted to detect that it is in the second overvoltage condition.

本発明にあっては、検出回路が所定の過電圧状態を検出する所定電圧よりも、二次電池の充電路に生じる電圧降下を含む電池電圧を時系列的に検出した電圧の方が高いと連続して判定した回数が、検出回路によって所定の過電圧状態が検出されるまでの所定時間内に電池電圧が検出される回数より少ない第2回数以上である場合、制御回路が二次電池の第2の過電圧状態を検出する。
これにより、電圧降下が加算された二次電池の充電時の電圧が所定電圧より高いために、検出回路にて所定時間後に所定の過電圧状態が検出される蓋然性が高い場合であっても、検出回路が所定の過電圧状態を検出するより先に、制御回路が第2の過電圧状態を検出する。
In the present invention, when the voltage obtained by detecting the battery voltage including the voltage drop generated in the charging path of the secondary battery in time series is higher than the predetermined voltage at which the detection circuit detects the predetermined overvoltage state, it is continuous. When the number of times determined in this way is equal to or greater than a second number that is less than the number of times that the battery voltage is detected within a predetermined time until the predetermined overvoltage state is detected by the detection circuit, the control circuit performs the second operation of the secondary battery. Detects overvoltage condition.
As a result, even when there is a high probability that a predetermined overvoltage state is detected after a predetermined time in the detection circuit because the voltage at the time of charging the secondary battery to which the voltage drop is added is higher than the predetermined voltage. Prior to the circuit detecting a predetermined overvoltage condition, the control circuit detects a second overvoltage condition.

本発明に係る過電圧検出装置は、充電路の電圧降下を含む二次電池の電池電圧が所定電圧より所定時間以上継続して高い場合、前記二次電池が所定の過電圧状態にあることを検出する検出回路と、前記電池電圧及び充電電流を時系列的に検出して前記電圧降下を相殺する相殺電圧を算出し、算出した相殺電圧を検出した電池電圧に加算した電圧が前記所定電圧より低い第1電圧より第1回数以上連続して高い場合、前記二次電池が第1の過電圧状態にあることを検出する制御回路とを備える過電圧検出装置において、前記制御回路は、前記相殺電圧の大きさが前記所定電圧及び第1電圧の差分より小さい所定値より大きいか否かを判定する判定部と、該判定部が大きいと判定した回数を計数する計数部とを有し、該計数部が連続して計数した回数が、前記所定時間内に前記電池電圧が検出される回数より少ない第2回数以上である場合、前記二次電池が第2の過電圧状態にあることを検出するようにしてあることを特徴とする。   The overvoltage detection device according to the present invention detects that the secondary battery is in a predetermined overvoltage state when the battery voltage of the secondary battery including the voltage drop in the charging path is continuously higher than the predetermined voltage for a predetermined time or more. A detection circuit that calculates the canceling voltage that cancels the voltage drop by detecting the battery voltage and the charging current in time series, and a voltage obtained by adding the calculated canceling voltage to the detected battery voltage is lower than the predetermined voltage; And a control circuit that detects that the secondary battery is in a first overvoltage state when the voltage is continuously higher than a voltage by a first number of times, wherein the control circuit has a magnitude of the cancellation voltage. Has a determination unit that determines whether or not is greater than a predetermined value smaller than the difference between the predetermined voltage and the first voltage, and a counting unit that counts the number of times that the determination unit has determined to be large. And counted When the number is equal to or more than a second number less than the number of times the battery voltage is detected within the predetermined time, the secondary battery is detected to be in a second overvoltage state. To do.

本発明にあっては、検出回路及び制御回路の夫々が二次電池の過電圧状態を検出する所定電圧及び第1電圧の差分より小さい所定値よりも、二次電池の充電路に生じる電圧降下を相殺する相殺電圧の大きさの方が大きいと連続して判定した回数が、検出回路によって所定の過電圧状態が検出されるまでの所定時間内に電池電圧が検出される回数より少ない第2回数以上である場合、制御回路が二次電池の第2の過電圧状態を検出する。
これにより、充電路の電圧降下の大きさが所定値より大きいために、検出回路より先に制御回路にて第1の過電圧状態が検出され難い場合であっても、検出回路が所定の過電圧状態を検出するより先に、制御回路が第2の過電圧状態を検出する。
In the present invention, the voltage drop generated in the charging path of the secondary battery is less than the predetermined value smaller than the difference between the predetermined voltage and the first voltage at which each of the detection circuit and the control circuit detects the overvoltage state of the secondary battery. More than the second number of times that the number of times that the canceling voltage to be canceled is continuously determined is larger than the number of times that the battery voltage is detected within a predetermined time until the predetermined overvoltage state is detected by the detection circuit. If so, the control circuit detects the second overvoltage state of the secondary battery.
Thus, even if the first overvoltage state is difficult to be detected by the control circuit prior to the detection circuit because the magnitude of the voltage drop in the charging path is larger than the predetermined value, the detection circuit is in the predetermined overvoltage state. Prior to detecting, the control circuit detects a second overvoltage condition.

本発明に係る過電圧検出装置は、前記第1回数は、前記所定時間内に前記電池電圧が検出される回数より多いことを特徴とする。   The overvoltage detection device according to the present invention is characterized in that the first number of times is greater than the number of times the battery voltage is detected within the predetermined time.

本発明にあっては、制御回路が第1の過電圧状態を検出するまでに計数する第1回数が、検出回路が所定の過電圧状態を検出するまでに要する所定時間内に電池電圧が検出される回数より多いようにしてある。
これにより、二次電池を劣化及び破損させる可能性がより高い所定の過電圧状態が、検出回路によっていち早く検出される。
In the present invention, the battery voltage is detected within a predetermined time required for the detection circuit to detect the predetermined overvoltage state based on the first number of times that the control circuit counts until the first overvoltage state is detected. More than the number of times.
As a result, a predetermined overvoltage state that has a higher possibility of degrading and damaging the secondary battery is quickly detected by the detection circuit.

本発明に係る過電圧検出装置は、充電路の電圧降下を含む二次電池の電池電圧が所定電圧より所定時間以上継続して高い場合、前記二次電池が所定の過電圧状態にあることを検出する検出回路と、前記電池電圧及び充電電流を検出して前記電圧降下を相殺する相殺電圧を算出し、算出した相殺電圧を検出した電池電圧に加算した電圧が前記所定電圧より低い第1電圧より第1時間以上継続して高い場合、前記二次電池が第1の過電圧状態にあることを検出する制御回路とを備える過電圧検出装置において、前記制御回路は、前記電池電圧を検出した電圧が、前記所定電圧より高いか否かを判定する判定部と、該判定部が高いと判定した場合、計時を行う計時部とを有し、該計時部が継続して計時した時間が、前記所定時間より短い第2時間以上である場合、前記二次電池が第2の過電圧状態にあることを検出するようにしてあることを特徴とする。   The overvoltage detection device according to the present invention detects that the secondary battery is in a predetermined overvoltage state when the battery voltage of the secondary battery including the voltage drop in the charging path is continuously higher than the predetermined voltage for a predetermined time or more. A detection circuit detects a battery voltage and a charging current, calculates a cancel voltage that cancels the voltage drop, and adds a calculated cancel voltage to the detected battery voltage to a voltage that is lower than the first voltage lower than the predetermined voltage. In the overvoltage detection device comprising a control circuit for detecting that the secondary battery is in a first overvoltage state when continuously high for 1 hour or more, the control circuit detects that the voltage of the battery voltage is A determination unit that determines whether or not the voltage is higher than a predetermined voltage; and a timer unit that counts time when the determination unit determines that the determination unit is high. Less than 2 hours If it is, wherein the secondary battery are adapted to detect that it is in the second over-voltage condition.

本発明にあっては、検出回路が所定の過電圧状態を検出する所定電圧よりも、二次電池の充電路に生じる電圧降下を含む電池電圧を検出した電圧の方が高いと継続して判定した時間が、検出回路によって所定の過電圧状態が検出されるまでの所定時間より短い第2時間以上である場合、制御回路が二次電池の第2の過電圧状態を検出する。
これにより、電圧降下が加算された二次電池の充電時の電圧が所定電圧より高いために、検出回路にて所定時間後に所定の過電圧状態が検出される蓋然性が高い場合であっても、検出回路が所定の過電圧状態を検出するより先に、制御回路が第2の過電圧状態を検出する。
In the present invention, the detection circuit continuously determines that the detected voltage of the battery voltage including the voltage drop generated in the charging path of the secondary battery is higher than the predetermined voltage at which the predetermined overvoltage state is detected. When the time is equal to or longer than the second time shorter than the predetermined time until the predetermined overvoltage state is detected by the detection circuit, the control circuit detects the second overvoltage state of the secondary battery.
As a result, even when there is a high probability that a predetermined overvoltage state is detected after a predetermined time in the detection circuit because the voltage at the time of charging the secondary battery to which the voltage drop is added is higher than the predetermined voltage. Prior to the circuit detecting a predetermined overvoltage condition, the control circuit detects a second overvoltage condition.

本発明に係る過電圧検出装置は、充電路の電圧降下を含む二次電池の電池電圧が所定電圧より所定時間以上継続して高い場合、前記二次電池が所定の過電圧状態にあることを検出する検出回路と、前記電池電圧及び充電電流を検出して前記電圧降下を相殺する相殺電圧を算出し、算出した相殺電圧を検出した電池電圧に加算した電圧が前記所定電圧より低い第1電圧より第1時間以上継続して高い場合、前記二次電池が第1の過電圧状態にあることを検出する制御回路とを備える過電圧検出装置において、前記制御回路は、前記相殺電圧の大きさが前記所定電圧及び第1電圧の差分より小さい所定値より大きいか否かを判定する判定部と、該判定部が大きいと判定した場合、計時を行う計時部とを有し、該計時部が継続して計時した時間が、前記所定時間より短い第2時間以上である場合、前記二次電池が第2の過電圧状態にあることを検出するようにしてあることを特徴とする。   The overvoltage detection device according to the present invention detects that the secondary battery is in a predetermined overvoltage state when the battery voltage of the secondary battery including the voltage drop in the charging path is continuously higher than the predetermined voltage for a predetermined time or more. A detection circuit detects a battery voltage and a charging current, calculates a cancel voltage that cancels the voltage drop, and adds a calculated cancel voltage to the detected battery voltage to a voltage that is lower than the first voltage lower than the predetermined voltage. And a control circuit that detects that the secondary battery is in the first overvoltage state when the voltage is continuously high for one hour or more, wherein the control circuit has a magnitude of the cancellation voltage that is the predetermined voltage. And a determination unit that determines whether or not the difference is larger than a predetermined value that is smaller than the difference between the first voltages and a timing unit that counts time when it is determined that the determination unit is large, and the timing unit continuously counts time. Time If serial is shorter second time or more than the predetermined time, wherein the secondary battery are adapted to detect that it is in the second over-voltage condition.

本発明にあっては、検出回路及び制御回路の夫々が二次電池の過電圧状態を検出する所定電圧及び第1電圧の差分より小さい所定値よりも、二次電池の充電路に生じる電圧降下を相殺する相殺電圧の大きさの方が大きいと継続して判定した時間が、検出回路によって所定の過電圧状態が検出されるまでの所定時間より短い第2時間以上である場合、制御回路が二次電池の第2の過電圧状態を検出する。
これにより、充電路の電圧降下の大きさが所定値より大きいために、検出回路より先に制御回路にて第1の過電圧状態が検出され難い場合であっても、検出回路が所定の過電圧状態を検出するより先に、制御回路が第2の過電圧状態を検出する。
In the present invention, the voltage drop generated in the charging path of the secondary battery is less than the predetermined value smaller than the difference between the predetermined voltage and the first voltage at which each of the detection circuit and the control circuit detects the overvoltage state of the secondary battery. When the time when it is continuously determined that the magnitude of the canceling voltage to be canceled is larger than the predetermined time until the predetermined overvoltage state is detected by the detection circuit is equal to or longer than the second time, the control circuit A second overvoltage condition of the battery is detected.
Thus, even if the first overvoltage state is difficult to be detected by the control circuit prior to the detection circuit because the magnitude of the voltage drop in the charging path is larger than the predetermined value, the detection circuit is in the predetermined overvoltage state. Prior to detecting, the control circuit detects a second overvoltage condition.

本発明に係る過電圧検出装置は、前記第1時間は、前記所定時間より長いことを特徴とする。   The overvoltage detection device according to the present invention is characterized in that the first time is longer than the predetermined time.

本発明にあっては、制御回路が第1の過電圧状態を検出するまでに計時する第1時間が、検出回路が所定の過電圧状態を検出するまでに要する所定時間より長いようにしてある。
これにより、二次電池を劣化及び破損させる可能性がより高い所定の過電圧状態が、検出回路によっていち早く検出される。
In the present invention, the first time that is counted until the control circuit detects the first overvoltage state is longer than the predetermined time required until the detection circuit detects the predetermined overvoltage state.
As a result, a predetermined overvoltage state that has a higher possibility of degrading and damaging the secondary battery is quickly detected by the detection circuit.

本発明に係る保護装置は、上述の過電圧検出装置と、該過電圧検出装置が備える検出回路及び制御回路の何れかが、前記二次電池が過電圧状態にあることを検出した場合、前記二次電池の充電路を遮断する遮断部とを備えることを特徴とする。   The protection device according to the present invention, when any of the above-described overvoltage detection device and the detection circuit and control circuit included in the overvoltage detection device detects that the secondary battery is in an overvoltage state, And a blocking unit that blocks the charging path.

本発明にあっては、過電圧検出装置の検出回路及び制御回路の何れかが二次電池の過電圧状態を検出した場合、遮断部が二次電池への充電路を遮断する。
これにより、保護装置に接続される二次電池が、充電中に過電圧状態に陥ることによって、劣化、破損等のダメージを受けることが防止される。
In the present invention, when any of the detection circuit and the control circuit of the overvoltage detection device detects the overvoltage state of the secondary battery, the blocking unit blocks the charging path to the secondary battery.
As a result, the secondary battery connected to the protection device is prevented from being damaged such as deterioration or breakage due to falling into an overvoltage state during charging.

本発明に係る保護装置は、前記遮断部は、前記充電路に直列的に介装された非復帰型の遮断素子及びスイッチング素子を有し、前記非復帰型の遮断素子は、前記検出回路が、前記二次電池が過電圧状態にあることを検出した場合に、前記充電路を非可逆的に遮断し、前記スイッチング素子は、前記制御回路が、前記二次電池が過電圧状態にあることを検出した場合に、オンからオフに切り替わるようにしてあることを特徴とする。   In the protection device according to the present invention, the shut-off unit includes a non-return-type shut-off element and a switching element interposed in series with the charging path, and the non-return-type shut-off element includes the detection circuit. When the secondary battery is detected to be in an overvoltage state, the charging path is irreversibly interrupted, and the switching element detects that the control circuit is in an overvoltage state. In this case, it is characterized in that it is switched from on to off.

本発明にあっては、過電圧検出装置の検出回路が二次電池の過電圧状態を検出した場合は、非復帰型の遮断素子が充電路を非可逆的に遮断し、制御回路が二次電池の過電圧状態を検出した場合は、スイッチング素子をオンからオフに切り替える。
これにより、検出回路によって所定の過電圧状態が検出されるべきではない状況下で充電電流が増大した場合、非復帰型の遮断素子によって充電路が遮断される前に、スイッチング素子がオフされる。
In the present invention, when the detection circuit of the overvoltage detection device detects the overvoltage state of the secondary battery, the non-return type interruption element irreversibly cuts off the charging path, and the control circuit of the secondary battery When an overvoltage state is detected, the switching element is switched from on to off.
As a result, when the charging current increases in a situation where the predetermined overvoltage state should not be detected by the detection circuit, the switching element is turned off before the charging path is interrupted by the non-return type interruption element.

本発明に係るパック電池は、上述の保護装置と、該保護装置によって過電圧状態から保護される二次電池とを備えることを特徴とする。   The battery pack according to the present invention includes the above-described protection device and a secondary battery protected from an overvoltage state by the protection device.

本発明にあっては、保護装置が二次電池を過電圧状態から保護する。
これにより、二次電池の充電電流が増大した場合、ソフトウェア制御によって判定される過電圧より高い過電圧を検出する検出回路が先に二次電池の過電圧状態を検出するのを防止できる保護装置を、パック電池に適用することができる。
In the present invention, the protection device protects the secondary battery from the overvoltage state.
As a result, when the charging current of the secondary battery increases, the protection device that can prevent the detection circuit that detects an overvoltage higher than the overvoltage determined by software control from detecting the overvoltage state of the secondary battery first is packed. It can be applied to batteries.

本発明によれば、電圧降下を含む電池電圧を検出した電圧が所定電圧より高いと判定した回数、若しくは所定電圧及び第1電圧の差分より小さい所定値よりも相殺電圧の大きさの方が大きいと判定した回数が、所定時間内に電池電圧が検出される回数より少ないうちに(又は、電圧降下を含む電池電圧を検出した電圧が所定電圧より高いと継続して判定した時間、若しくは所定電圧及び第1電圧の差分より小さい所定値よりも相殺電圧の大きさの方が大きいと継続して判定した時間が、所定時間より短いうちに)、二次電池の過電圧状態を検出する。
これにより、電圧降下が加算された二次電池の充電時の電圧が所定電圧より高いために、検出回路にて所定時間後に過電圧が検出される蓋然性が高い場合、又は、充電路の電圧降下の大きさが所定値より大きいために、検出回路より先に制御回路にて第1の過電圧状態が検出され難い状況にある場合であっても、検出回路が所定の過電圧状態を検出するより先に、制御回路が第2の過電圧状態を検出する。
従って、二次電池の充電電流が増大した場合、ソフトウェア制御によって検出される過電圧より高い過電圧を検出する検出回路が、先に二次電池の過電圧状態を検出するのを防止することが可能となる。
According to the present invention, the number of times that the voltage at which the battery voltage including the voltage drop is detected is determined to be higher than the predetermined voltage, or the magnitude of the cancellation voltage is larger than the predetermined value that is smaller than the difference between the predetermined voltage and the first voltage. When the battery voltage is detected within the predetermined time is less than the number of times that the battery voltage is detected (or the time when the voltage at which the battery voltage including the voltage drop is detected is continuously determined to be higher than the predetermined voltage, or the predetermined voltage In addition, the overvoltage state of the secondary battery is detected while the time continuously determined that the magnitude of the cancellation voltage is larger than the predetermined value smaller than the difference between the first voltages is shorter than the predetermined time.
As a result, since the voltage at the time of charging the secondary battery to which the voltage drop is added is higher than the predetermined voltage, there is a high probability that an overvoltage is detected after a predetermined time in the detection circuit, or the voltage drop of the charging path Even if the first overvoltage state is difficult to detect in the control circuit prior to the detection circuit because the magnitude is larger than the predetermined value, the detection circuit detects the predetermined overvoltage state before the detection circuit. The control circuit detects a second overvoltage condition.
Therefore, when the charging current of the secondary battery increases, it becomes possible to prevent the detection circuit that detects an overvoltage higher than the overvoltage detected by software control from detecting the overvoltage state of the secondary battery first. .

本発明の実施の形態1に係るパック電池の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the battery pack which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係るCPU及び保護回路が過電圧状態を検出する条件を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the conditions from which CPU and the protection circuit which concern on Embodiment 1 of this invention detect an overvoltage state. 相殺電池電圧が4.2V(第1電圧)より高い場合に過電圧状態を検出するCPUの処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of CPU which detects an overvoltage state, when the cancellation | release battery voltage is higher than 4.2V (1st voltage). 電池電圧が4.3V(所定電圧)より高い場合に過電圧状態を検出するCPUの処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of CPU which detects an overvoltage state, when a battery voltage is higher than 4.3V (predetermined voltage). 第1検出フラグ〜第3検出フラグに基づいて遮断部を作動させるCPUの処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of CPU which act | operates a interruption | blocking part based on a 1st detection flag-a 3rd detection flag. 本発明の実施の形態2に係るCPU及び保護回路が過電圧状態を検出する条件を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the conditions which CPU and the protection circuit which concern on Embodiment 2 of this invention detect an overvoltage state. 相殺電圧の大きさが所定値より大きい高い場合に過電圧状態を検出するCPUの処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of CPU which detects an overvoltage state, when the magnitude | size of cancellation voltage is higher than predetermined value. 変形例に係るパック電池の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the battery pack which concerns on a modification.

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るパック電池の構成例を示すブロック図である。図中10はパック電池であり、パック電池10は、リチウムイオン電池からなる電池セル1a,1b,1cをこの順番に直列接続してなる二次電池1と、該二次電池1の温度を検出する温度センサ2とを備える。電池セル1aの正極端子及び電池セル1cの負極端子の夫々が、二次電池1の正極端子及び負極端子に相当する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a battery pack according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, reference numeral 10 denotes a battery pack. The battery pack 10 detects the temperature of the secondary battery 1 in which battery cells 1a, 1b, and 1c made of lithium ion batteries are connected in series in this order, and the temperature of the secondary battery 1. The temperature sensor 2 is provided. The positive electrode terminal of the battery cell 1a and the negative electrode terminal of the battery cell 1c correspond to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the secondary battery 1, respectively.

電池セル1a、1b及び1cの夫々には、充放電路の配線による抵抗に相当する抵抗Ra1,Ra2、Rb1,Rb2及びRc1,Rc2が、等価的に直列接続されている。
尚、二次電池1は、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の他の電池であってもよい。また、二次電池1を構成する電池セルの数は3つに限定されず、1つ、2つ又は4つ以上であってもよい。
Resistors Ra1, Ra2, Rb1, Rb2, and Rc1, Rc2 corresponding to the resistances of the charge / discharge paths are equivalently connected in series to each of the battery cells 1a, 1b, and 1c.
The secondary battery 1 may be another battery such as a nickel metal hydride battery or a nickel cadmium battery. Moreover, the number of the battery cells which comprise the secondary battery 1 is not limited to 3, One, 2 or 4 or more may be sufficient.

二次電池1の正極端子は、該二次電池1の充放電電流を遮断する遮断部3を介してプラス(+)端子91に接続されている。二次電池1の負極端子は、該二次電池1の充放電電流を検出するための電流検出抵抗4を介してマイナス(−)端子92と接続されている。パック電池10は、プラス(+)端子91及びマイナス(−)端子92を介してパーソナルコンピュータ(PC)、携帯端末等の電気機器(図示せず)に着脱可能に装着されるようになっている。また、プラス(+)端子91から、遮断部3、二次電池1及び電流検出抵抗4を介してマイナス(−)端子92に至る経路が、充放電路(以下、充電路ともいう)に相当する。   The positive electrode terminal of the secondary battery 1 is connected to the plus (+) terminal 91 via the blocking unit 3 that blocks the charge / discharge current of the secondary battery 1. A negative electrode terminal of the secondary battery 1 is connected to a minus (−) terminal 92 via a current detection resistor 4 for detecting a charge / discharge current of the secondary battery 1. The battery pack 10 is detachably attached to an electric device (not shown) such as a personal computer (PC) or a portable terminal via a plus (+) terminal 91 and a minus (−) terminal 92. . Further, a path from the plus (+) terminal 91 to the minus (−) terminal 92 via the blocking unit 3, the secondary battery 1, and the current detection resistor 4 corresponds to a charging / discharging path (hereinafter also referred to as a charging path). To do.

遮断部3は、二次電池1の放電電流及び充電電流の夫々をオン・オフするNチャネル型のMOSFET(スイッチング素子)35及び36と、2端子間にヒューズ31,31が直列に介装された非復帰遮断素子30との直列回路を有し、該直列回路が、二次電池1の正極端子及びプラス(+)端子91間に接続されている。MOSFET35,36に代えて、トランジスタ等の他のスイッチング素子を用いてもよい。MOSFET35及び36夫々のゲートには、通常の充放電時に、後述するAFE6からH(ハイ)レベルのオン信号が与えられる。ヒューズ31,31の接続点と非復帰遮断素子30の他の1端子間には、加熱抵抗32,32の並列回路が介装されている。   The interruption unit 3 includes N-channel MOSFETs (switching elements) 35 and 36 for turning on and off the discharge current and the charge current of the secondary battery 1 and fuses 31 and 31 in series between two terminals. The non-return cutoff element 30 has a series circuit, and the series circuit is connected between the positive terminal and the positive (+) terminal 91 of the secondary battery 1. Instead of the MOSFETs 35 and 36, other switching elements such as transistors may be used. The gates of the MOSFETs 35 and 36 are each given an H (high) level on signal from the AFE 6 described later during normal charging and discharging. A parallel circuit of heating resistors 32 and 32 is interposed between the connection point of the fuses 31 and 31 and the other one terminal of the non-return cutoff element 30.

遮断部3は、また、非復帰遮断素子30の他の1端子にドレインが接続されたNチャネル型のMOSFET33と、該MOSFET33のゲートに出力端子が接続されたOR回路34とを有する。MOSFET33のソースは、二次電池1の負極端子に接続されている。OR回路34の出力端子がH(ハイ)レベルになった場合、MOSFET33のドレイン及びソース間が導通し、加熱抵抗32,32にヒューズ31,31を介して二次電池1の電圧及び/又は外部からの電圧が印加されて、ヒューズ31,31が溶断するようになっている。これにより、充放電路が非可逆的に遮断される。非復帰遮断素子30において充放電路を遮断するものは、ヒューズ31,31に限定されない。   The blocking unit 3 also includes an N-channel MOSFET 33 having a drain connected to the other terminal of the non-return blocking element 30 and an OR circuit 34 having an output terminal connected to the gate of the MOSFET 33. The source of the MOSFET 33 is connected to the negative terminal of the secondary battery 1. When the output terminal of the OR circuit 34 becomes H (high) level, the drain and the source of the MOSFET 33 are electrically connected, and the voltage and / or the external voltage of the secondary battery 1 is connected to the heating resistors 32 and 32 via the fuses 31 and 31. The fuses 31 and 31 are blown by applying a voltage from. Thereby, a charging / discharging path is interrupted | blocked irreversibly. The non-return cutoff element 30 that cuts off the charge / discharge path is not limited to the fuses 31 and 31.

電池セル1a,1b,1c夫々の両端は、各電池セルの過電圧状態を検出して検出信号をOR回路34に与える保護回路(検出回路)5の入力端子と、電池セル1a,1b,1cの電圧を切り替えてマイクロコンピュータからなる制御部7に与えるアナログフロントエンド(Analogue Front End。以下AFEという)6の入力端子とに接続されている。AFE6の他の入力端子は、電流検出抵抗4の両端に接続されている。ここで保護回路5及びAFE6に与えられる電池セル1a、1b及び1c夫々の電圧には、抵抗Ra1,Ra2、Rb1,Rb2及びRc1,Rc2に生じる電圧降下が含まれている。これらの抵抗値は既知であり、抵抗Ra1,Ra2、Rb1,Rb2及びRc1,Rc2の夫々について、抵抗値の加算値がROM71に記憶されている。   Both ends of each of the battery cells 1a, 1b, and 1c are connected to an input terminal of a protection circuit (detection circuit) 5 that detects an overvoltage state of each battery cell and supplies a detection signal to the OR circuit 34, and the battery cells 1a, 1b, and 1c. It is connected to an input terminal of an analog front end (Analogue Front End, hereinafter referred to as AFE) 6 that switches the voltage and gives it to the control unit 7 composed of a microcomputer. The other input terminal of the AFE 6 is connected to both ends of the current detection resistor 4. Here, the voltages of the battery cells 1a, 1b, and 1c applied to the protection circuit 5 and the AFE 6 include voltage drops that occur in the resistors Ra1, Ra2, Rb1, Rb2, and Rc1, Rc2. These resistance values are known, and for each of the resistors Ra1, Ra2, Rb1, Rb2 and Rc1, Rc2, an added value of the resistance value is stored in the ROM 71.

保護回路5は、電池セル1a,1b,1c夫々の電圧及び基準電圧を比較するコンパレータと、タイマとを各別に備える(何れも図示せず)。基準電圧は、本実施の形態では4.3V(所定電圧)であるが、これに限定されるものではない。各コンパレータの夫々は、電圧降下が含まれた電池セル1a,1b,1cの電圧が4.3Vより高くなった場合、タイマの計時を開始させる信号を出力する。そして、各タイマが計時する時間が例えば1.5秒を経過した場合、二次電池1の過電圧状態が検出されて、OR回路34の一方の入力端子に過電圧状態の検出信号が与えられる。これにより、遮断部3のヒューズ31,31が溶断されて、二次電池1の充放電路が遮断される。   The protection circuit 5 includes a comparator that compares the voltages of the battery cells 1a, 1b, and 1c and a reference voltage, and a timer (none of which are shown). The reference voltage is 4.3 V (predetermined voltage) in the present embodiment, but is not limited to this. Each of the comparators outputs a signal for starting a timer when the voltage of the battery cells 1a, 1b, and 1c including the voltage drop becomes higher than 4.3V. When, for example, 1.5 seconds have elapsed for each timer, an overvoltage state of the secondary battery 1 is detected, and an overvoltage state detection signal is given to one input terminal of the OR circuit 34. Thereby, the fuses 31 and 31 of the interruption | blocking part 3 are fuse | melted, and the charging / discharging path of the secondary battery 1 is interrupted | blocked.

AFE6は、図示しないコンパレータを有し、電流検出抵抗4の両端電圧と、基準電圧との比較結果から二次電池1の過電流を検出した場合、MOSFET35,36にL(ロウ)レベルのオフ信号を与えて充放電電流を遮断させる。AFE6は、また、I/Oポート73から過電圧状態の検出信号を与えられた場合にも、MOSFET35,36にオフ信号を与えるようになっている。   The AFE 6 has a comparator (not shown), and when an overcurrent of the secondary battery 1 is detected from a comparison result between the voltage across the current detection resistor 4 and the reference voltage, an L (low) level OFF signal is sent to the MOSFETs 35 and 36. To interrupt the charge / discharge current. The AFE 6 also gives an off signal to the MOSFETs 35 and 36 when an overvoltage detection signal is given from the I / O port 73.

制御部7は、CPU70を有し、CPU70は、プログラム等の情報を記憶するROM71、一時的に発生した情報を記憶するRAM72、過電圧状態の検出信号をOR回路34の他方の入力端子及びAFE6に出力するI/Oポート73、アナログの電圧をデジタルの電圧に変換するA/D変換器74、時間を計時するタイマ75、並びに外部の電機機器と通信するための通信部76と互いにバス接続されている。   The control unit 7 includes a CPU 70. The CPU 70 stores a ROM 71 for storing information such as programs, a RAM 72 for storing temporarily generated information, an overvoltage state detection signal to the other input terminal of the OR circuit 34 and the AFE 6. The output I / O port 73, an A / D converter 74 that converts an analog voltage into a digital voltage, a timer 75 that measures time, and a communication unit 76 that communicates with an external electrical device are connected to each other by a bus. ing.

A/D変換器74には、AFE6から与えられた各電池セル1a,1b,1cの何れかの電圧と、温度センサ2から与えられた電圧と、電流検出抵抗4の両端電圧とが与えられておりA/D変換器74は、これらのアナログの電圧をデジタルの電圧に変換する。
通信部76は、外部の電気機器との間でデータを授受するためのシリアルデータ(SDA)端子93と、クロックを受信するためのシリアルクロック(SCL)端子94とに接続されている。
The A / D converter 74 is supplied with the voltage of each of the battery cells 1a, 1b, and 1c given from the AFE 6, the voltage given from the temperature sensor 2, and the voltage across the current detection resistor 4. The A / D converter 74 converts these analog voltages into digital voltages.
The communication unit 76 is connected to a serial data (SDA) terminal 93 for transmitting / receiving data to / from an external electric device and a serial clock (SCL) terminal 94 for receiving a clock.

上述したパック電池の構成のうち、二次電池1及び温度センサ2を除いた構成が、本発明に係る過電圧保護装置に相当し、該過電圧保護装置から遮断部3を除いた構成が、本発明に係る過電圧検出装置に相当する。また、制御部7及びAFE6が制御回路に相当する。   Among the configurations of the battery pack described above, the configuration excluding the secondary battery 1 and the temperature sensor 2 corresponds to the overvoltage protection device according to the present invention, and the configuration excluding the blocking unit 3 from the overvoltage protection device is the present invention. This corresponds to the overvoltage detection device according to. The control unit 7 and the AFE 6 correspond to a control circuit.

さて、CPU70は、ROM71に予め格納されている制御プログラムに従って、演算及び入出力等の処理を実行する。例えば、CPU70は、A/D変換器74を介して電流検出抵抗4の電圧を時系列的に取り込み、取り込んだ電圧から換算された充放電電流を積算して二次電池1の残容量を積算すると共に残容量のデータを生成する。生成された残容量のデータは、通信部76を介して外部の電気機器に送信される。CPU70は、更に、A/D変換器74を介して温度センサ2の電圧を、例えば250m秒周期で時系列的に取り込み、取り込んだ電圧に基づいて電池温度を検出する。   The CPU 70 executes processing such as calculation and input / output in accordance with a control program stored in the ROM 71 in advance. For example, the CPU 70 takes in the voltage of the current detection resistor 4 in time series via the A / D converter 74 and integrates the charge / discharge current converted from the acquired voltage to integrate the remaining capacity of the secondary battery 1. In addition, the remaining capacity data is generated. The generated remaining capacity data is transmitted to an external electrical device via the communication unit 76. The CPU 70 further takes in the voltage of the temperature sensor 2 via the A / D converter 74 in a time series, for example, in a cycle of 250 milliseconds, and detects the battery temperature based on the taken-in voltage.

CPU70は、また、AFE6からA/D変換器74に与えられた電池セル1a,1b,1cの電圧を250m秒周期で時系列的に検出し、検出した電圧のうち最も高い電圧に基づいて、二次電池1の過電圧状態を検出する。電圧の検出周期は250m秒に限定されない。上述したように、検出される電圧には充放電路に生じる電圧降下が含まれている。   The CPU 70 also detects the voltage of the battery cells 1a, 1b, and 1c given from the AFE 6 to the A / D converter 74 in a time series with a cycle of 250 milliseconds, and based on the highest voltage among the detected voltages, The overvoltage state of the secondary battery 1 is detected. The voltage detection period is not limited to 250 milliseconds. As described above, the detected voltage includes a voltage drop that occurs in the charge / discharge path.

CPU70は、電流検出抵抗4によって時系列的に検出した充電電流と、ROM71に記憶されている充放電路の配線の抵抗値とに基づいて、前記電圧降下を相殺する相殺電圧を算出し、算出した相殺電圧を電池セル1a,1b,1c夫々の電圧に加算することにより、電池セル1a,1b,1c夫々の正味の電圧(以下、相殺電池電圧ともいう)を推定することができる。本実施の形態では、CPU70は、電圧降下が含まれた電池セル1a,1b,1c夫々の電圧(以下、電池電圧という)と、推定した電池セル1a,1b,1c夫々の正味の電圧とに基づいて二次電池1の過電圧状態を検出し、検出した条件に応じて相異なる検出フラグをセットする。   The CPU 70 calculates an offset voltage that cancels the voltage drop based on the charging current detected in time series by the current detection resistor 4 and the resistance value of the wiring of the charge / discharge path stored in the ROM 71. The net voltage of each of the battery cells 1a, 1b, and 1c (hereinafter, also referred to as the canceling battery voltage) can be estimated by adding the canceling voltage thus added to the voltage of each of the battery cells 1a, 1b, and 1c. In the present embodiment, the CPU 70 converts the voltage of each of the battery cells 1a, 1b, 1c including the voltage drop (hereinafter referred to as battery voltage) and the estimated net voltage of each of the battery cells 1a, 1b, 1c. Based on this, an overvoltage state of the secondary battery 1 is detected, and different detection flags are set according to the detected conditions.

次に、CPU70は、セットした検出フラグに応じて、I/Oポート73からOR回路34又はAFE6に過電圧状態の検出信号を与える。これにより、OR回路34に検出信号が与えられた場合は、遮断部3のヒューズ31,31が溶断されて二次電池1の充放電路が遮断される。また、AFE6に検出信号が与えられた場合は、MOSFET35,36にオフ信号が与えられて二次電池1の充放電路が遮断される。この場合、充電用のMOSFET36のみをオフして充電電流を遮断し、過電圧及び過充電を防止してもよい。   Next, the CPU 70 gives an overvoltage detection signal from the I / O port 73 to the OR circuit 34 or the AFE 6 according to the set detection flag. Thereby, when a detection signal is given to the OR circuit 34, the fuses 31, 31 of the interrupting unit 3 are blown and the charge / discharge path of the secondary battery 1 is interrupted. Further, when a detection signal is given to the AFE 6, an off signal is given to the MOSFETs 35 and 36, and the charge / discharge path of the secondary battery 1 is shut off. In this case, only the charging MOSFET 36 may be turned off to cut off the charging current to prevent overvoltage and overcharging.

図2は、本発明の実施の形態1に係るCPU70及び保護回路5が過電圧状態を検出する条件を示す説明図である。図中横軸は過電圧の判定時間(秒)又は判定回数を表し、縦軸は、電池電圧(V)又は相殺電池電圧(V)を表す。CPU70による過電圧の判定は、250m秒毎に行われるため、横軸に示す0.5秒、1.5秒及び5秒の判定時間の夫々が、2回、6回及び20回の判定回数に対応し、20回及び2回の夫々が、第1回数及び第2回数に相当する。また、縦軸に示す4.3V及び4.2Vの夫々が、所定電圧及び第1電圧に相当する。但し、第1回数、第2回数、所定電圧及び第1電圧の値は、上述した値に限定されない。   FIG. 2 is an explanatory diagram showing conditions under which the CPU 70 and the protection circuit 5 according to Embodiment 1 of the present invention detect an overvoltage state. In the figure, the horizontal axis represents overvoltage determination time (seconds) or the number of determinations, and the vertical axis represents battery voltage (V) or canceling battery voltage (V). Since the determination of the overvoltage by the CPU 70 is performed every 250 milliseconds, the determination times of 0.5 seconds, 1.5 seconds, and 5 seconds shown on the horizontal axis are the determination times of 2, 6, and 20, respectively. Correspondingly, 20 times and 2 times correspond to the first number and the second number, respectively. Also, 4.3 V and 4.2 V shown on the vertical axis respectively correspond to the predetermined voltage and the first voltage. However, the values of the first number, the second number, the predetermined voltage, and the first voltage are not limited to the values described above.

図2においてフラグの名称及び保護回路5の名称が付された領域は、夫々CPU70及び保護回路5が二次電池1の過電圧状態を検出する領域である。CPU70が過電圧状態を検出した場合は、その領域に付された名称のフラグがセットされる。括弧無しで(又は括弧付きで)名称が付された領域は、電池電圧(又は相殺電池電圧)に基づいて過電圧状態が検出される領域である。但し、括弧付きで「(第2検出フラグ)」及び「(保護回路)」と夫々記された領域は、CPU70及び保護回路5が判定する電池電圧を相殺電池電圧に換算したときに、過電圧状態が検出される領域の一例であり、これらの領域を右上がり及び右下がりの斜線で示す。   In FIG. 2, areas to which the name of the flag and the name of the protection circuit 5 are attached are areas in which the CPU 70 and the protection circuit 5 detect the overvoltage state of the secondary battery 1, respectively. When the CPU 70 detects an overvoltage state, a flag with a name attached to the area is set. The region without a parenthesis (or with a parenthesis) is a region where an overvoltage state is detected based on the battery voltage (or canceling battery voltage). However, the regions marked with “(second detection flag)” and “(protection circuit)” in parentheses are overvoltage states when the battery voltage determined by the CPU 70 and the protection circuit 5 is converted into the canceling battery voltage. Is an example of a region in which these are detected, and these regions are indicated by diagonal lines that rise to the right and to the right.

保護回路5は、上述したように電池電圧が4.3Vより高い状態が1.5秒以上継続した場合に二次電池1の過電圧状態を検出する。例えば、電池セル1a,1b,1cの夫々に等価的に直列接続されている抵抗(例えば抵抗Ra1及びRa2)の抵抗値の加算値が0.035オームであって2Aの充電電流が流れているものとすると、これらの抵抗に生じる電圧降下が0.07Vとなる。従って保護回路5は、等価的に、相殺電池電圧が4.23V(=4.3V−0.07V)より高い状態が1.5秒以上継続した場合に過電圧状態を検出する。   The protection circuit 5 detects the overvoltage state of the secondary battery 1 when the state where the battery voltage is higher than 4.3 V continues for 1.5 seconds or more as described above. For example, the added value of the resistance values of the resistors (for example, resistors Ra1 and Ra2) equivalently connected in series to each of the battery cells 1a, 1b, and 1c is 0.035 ohm, and a charging current of 2A flows. Assuming that the voltage drop across these resistors is 0.07V. Therefore, the protection circuit 5 equivalently detects an overvoltage state when a state where the canceling battery voltage is higher than 4.23 V (= 4.3 V−0.07 V) continues for 1.5 seconds or more.

充電電流が2Aより大きい場合は、図2に右下がりの粗い斜線で示される領域の下限が、4.23Vより更に電圧が低い方に下がることは言うまでもない。このように、二次電池1の充電電流が0から増加するほど、右下がりの粗い斜線で示される領域が際限なく下方に広がるため、相殺電池電圧に換算して4.2Vより低い電圧が5秒以内に斜線で示される領域に入り易くなる。つまり、CPU70によって第1検出フラグがセットされるより先に、保護回路5によって二次電池1の過電圧状態が検出される可能性が高まる。   Needless to say, when the charging current is larger than 2 A, the lower limit of the region indicated by the oblique slanting line in FIG. 2 is lowered to a voltage lower than 4.23 V. As described above, as the charging current of the secondary battery 1 increases from 0, the region indicated by the slanting line with the lower right slope extends infinitely downward, so that a voltage lower than 4.2 V in terms of the canceling battery voltage is 5 It becomes easy to enter the area indicated by hatching within seconds. That is, the possibility that the overvoltage state of the secondary battery 1 is detected by the protection circuit 5 is increased before the CPU 70 sets the first detection flag.

本実施の形態1では、保護回路5が二次電池1の過電圧状態を検出するより先に、CPU70が過電圧状態を検出できるようにする。
以下では、CPU70が過電圧状態を検出して第1検出フラグ〜第3検出フラグをセットする場合について、フローチャートを用いて説明する。CPU70は、相殺電池電圧が4.2Vより高いと20回以上連続して判定した場合、第1検出フラグをセットして二次電池1の過電圧状態を検出し、I/Oポート73を介して過電圧状態の検出信号をAFE6に与えることにより、MOSFET35,36をオフさせる。
In the first embodiment, the CPU 70 can detect the overvoltage state before the protection circuit 5 detects the overvoltage state of the secondary battery 1.
Below, the case where CPU70 detects an overvoltage state and sets a 1st detection flag-a 3rd detection flag is demonstrated using a flowchart. When the CPU 70 determines that the canceling battery voltage is higher than 4.2V for 20 times or more, the CPU 70 sets the first detection flag to detect the overvoltage state of the secondary battery 1 and passes through the I / O port 73. By supplying an overvoltage detection signal to the AFE 6, the MOSFETs 35 and 36 are turned off.

図3は、相殺電池電圧が4.2V(第1電圧)より高い場合に過電圧状態を検出するCPU70の処理手順を示すフローチャートである。図3の処理は、250m秒周期で起動されるが、これに限定されるものではない。図中の充電電流及び電池電圧の夫々は、例えば10m秒周期でCPU70が実行する図示しない処理により、積算及び平均化されて導出されているものとする(以下同様)。   FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure of the CPU 70 that detects an overvoltage state when the canceling battery voltage is higher than 4.2 V (first voltage). The process of FIG. 3 is activated at a cycle of 250 milliseconds, but is not limited to this. It is assumed that the charging current and the battery voltage in the figure are derived by being integrated and averaged by, for example, a process (not shown) executed by the CPU 70 with a period of 10 milliseconds (the same applies hereinafter).

図3の処理が起動された場合、CPU70は、充電電流の符号を反転させた電流とROM71に記憶された充電路の抵抗(抵抗Ra1,Ra2、Rb1,Rb2又はRc1,Rc2の抵抗値)との積を算出して、充電路に生じる電圧降下を相殺する相殺電圧を求める(S10)。従って、相殺電圧は、負の値として算出される。その後、CPU70は、電池電圧に相殺電圧を加算して相殺電池電圧を求め(S11)、求めた相殺電池電圧が4.2V、即ち第1電圧より高いか否かを判定する(S12)。   When the processing of FIG. 3 is activated, the CPU 70 determines the current obtained by inverting the sign of the charging current and the resistance of the charging path stored in the ROM 71 (resistance values of the resistors Ra1, Ra2, Rb1, Rb2 or Rc1, Rc2). Is calculated to obtain an offset voltage that cancels the voltage drop that occurs in the charging path (S10). Therefore, the cancellation voltage is calculated as a negative value. After that, the CPU 70 adds the canceling voltage to the battery voltage to obtain the canceling battery voltage (S11), and determines whether the calculated canceling battery voltage is 4.2V, that is, higher than the first voltage (S12).

相殺電池電圧が4.2V(第1電圧)より高くない場合(S12:NO)、CPU70は、カウンタとして用いる第1判定回数をゼロクリアし(S13)、更に第1検出フラグをクリアして(S14)図3の処理を終了する。このように、相殺電池電圧が4.2Vより低い間に、図3の処理で用いられるカウンタ及びフラグがクリアされる。相殺電池電圧が4.2Vより高い場合(S12:YES)、CPU70は、第1検出フラグが1にセットされているか否かを判定する(S15)。   When the canceling battery voltage is not higher than 4.2 V (first voltage) (S12: NO), the CPU 70 clears the first determination number used as a counter to zero (S13), and further clears the first detection flag (S14). 3) The process of FIG. In this manner, the counter and flag used in the process of FIG. 3 are cleared while the canceling battery voltage is lower than 4.2V. When the canceling battery voltage is higher than 4.2 V (S12: YES), the CPU 70 determines whether or not the first detection flag is set to 1 (S15).

第1検出フラグが1にセットされている場合(S15:YES)、CPU70は、そのまま図3の処理を終了する。第1検出フラグが1にセットされていない場合(S15:NO)、CPU70は、第1判定回数を1だけインクリメントした(S16)後に、第1判定回数が20回以上、即ち第1回数以上になったか否かを判定する(S17)。   When the first detection flag is set to 1 (S15: YES), the CPU 70 ends the process of FIG. 3 as it is. When the first detection flag is not set to 1 (S15: NO), the CPU 70 increments the first determination number by 1 (S16), and then the first determination number is 20 times or more, that is, the first number or more. It is determined whether or not (S17).

第1判定回数が20回に満たない場合(S17:NO)、CPU70は、第1検出フラグのクリアを担保するために、ステップS14に処理を移す。第1判定回数が20回以上の場合(S17:YES)、CPU70は、第1判定回数をゼロクリアし(S18)、更に、二次電池1の過電圧状態を検出したことを示すために第1検出フラグを1にセットして(S19)図3の処理を終了する。   When the first determination number is less than 20 (S17: NO), the CPU 70 shifts the processing to step S14 in order to ensure that the first detection flag is cleared. When the first determination number is 20 times or more (S17: YES), the CPU 70 clears the first determination number to zero (S18), and further performs the first detection to indicate that the overvoltage state of the secondary battery 1 is detected. The flag is set to 1 (S19), and the process of FIG.

図2に戻って、CPU70は、相殺電池電圧が4.25Vより高いと20回以上連続して判定した場合、二次電池1の過電圧状態を検出して第3検出フラグをセットし、I/Oポート73を介して過電圧状態の検出信号をOR回路34に与えることによって、非復帰遮断素子30のヒューズ31,31を溶断させる。相殺電池電圧が4.25Vより高い場合に過電圧状態を検出するCPU70の処理手順を示すフローチャートは、図3に示すフローチャートと比較して、ステップS21で判定される電圧が異なるのと、設定されるフラグ及び処理中に用いられるカウンタの名称が異なるだけであって、他は同様の処理となるため、その図示及び説明を省略する。   Returning to FIG. 2, when the CPU 70 determines that the canceling battery voltage is higher than 4.25 V continuously for 20 times or more, the CPU 70 detects the overvoltage state of the secondary battery 1 and sets the third detection flag. By supplying an overvoltage state detection signal to the OR circuit 34 via the O port 73, the fuses 31, 31 of the non-return cutoff element 30 are blown. The flowchart showing the processing procedure of the CPU 70 for detecting the overvoltage state when the canceling battery voltage is higher than 4.25V is set when the voltage determined in step S21 is different from the flowchart shown in FIG. Since only the flag and the name of the counter used during processing are different, and the other processing is the same, illustration and description thereof are omitted.

ところで、第3検出フラグは、第1検出フラグがセットされる場合よりも、相殺電池電圧が更に高くなった場合にセットされるため、第1検出フラグがセットされるような過電圧状態が検出されたときに、MOSFET35,36が確実にオフされる限り、第3検出フラグがセットされることはない。つまり、第3検出フラグは、MOSFET35,36をオフさせることができないときのために検出されるものである。   By the way, since the third detection flag is set when the canceling battery voltage becomes higher than when the first detection flag is set, an overvoltage state in which the first detection flag is set is detected. As long as the MOSFETs 35 and 36 are reliably turned off, the third detection flag is not set. That is, the third detection flag is detected when the MOSFETs 35 and 36 cannot be turned off.

次に、第2検出フラグについて説明する。CPU70は、電池電圧が4.3V(所定電圧)より高いと2回以上連続して判定した場合、第2検出フラグをセットして二次電池1の過電圧状態を検出し、I/Oポート73を介して過電圧状態の検出信号をOR回路34に与えることにより、非復帰遮断素子30のヒューズ31,31を溶断させる。ここで、CPU70が過電圧の判定の基準とする電圧は、保護回路5のコンパレータが比較する基準電圧と同じ4.3Vであり、保護回路5による過電圧の判定時間である1.5秒より短い0.5秒に対応する判定回数で、CPU70が過電圧状態を検出する。つまり、保護回路5は、第2検出フラグがセットされたときにMOSFET35,36が正常にオフされなかった場合のためのフェールセーフの役割を果たす。   Next, the second detection flag will be described. When the CPU 70 determines that the battery voltage is higher than 4.3 V (predetermined voltage) twice or more, the CPU 70 sets the second detection flag to detect the overvoltage state of the secondary battery 1, and the I / O port 73. By supplying an overvoltage state detection signal to the OR circuit 34 via the, the fuses 31, 31 of the non-return cutoff element 30 are blown. Here, the voltage used as a reference for the overvoltage determination by the CPU 70 is 4.3 V, which is the same as the reference voltage compared by the comparator of the protection circuit 5, and is shorter than 1.5 seconds, which is the overvoltage determination time by the protection circuit 5. The CPU 70 detects an overvoltage state with the number of determinations corresponding to 5 seconds. That is, the protection circuit 5 plays a role of fail-safe when the MOSFETs 35 and 36 are not normally turned off when the second detection flag is set.

図4は、電池電圧が4.3V(所定電圧)より高い場合に過電圧状態を検出するCPU70の処理手順を示すフローチャートである。図4の処理は、250m秒周期で起動されるが、これに限定されるものではない。
図4の処理が起動された場合、CPU70は、電池電圧が4.3V、即ち所定電圧より高いか否かを判定し(S21)、4.3Vより高くない場合(S21:NO)、カウンタとして用いる第2判定回数をゼロクリアし(S22)、更に第2検出フラグをクリアして(S23)図4の処理を終了する。
FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure of the CPU 70 that detects an overvoltage state when the battery voltage is higher than 4.3 V (predetermined voltage). The process of FIG. 4 is started at a cycle of 250 milliseconds, but is not limited to this.
When the process of FIG. 4 is activated, the CPU 70 determines whether or not the battery voltage is 4.3V, that is, higher than a predetermined voltage (S21), and if not higher than 4.3V (S21: NO), The second determination number to be used is cleared to zero (S22), the second detection flag is further cleared (S23), and the process of FIG. 4 is terminated.

電池電圧が4.3Vより高い場合(S21:YES)、CPU70は、第2検出フラグが1にセットされているか否かを判定する(S24)。第2検出フラグが1にセットされている場合(S24:YES)、CPU70は、そのまま図3の処理を終了する。第2検出フラグが1にセットされていない場合(S24:NO)、CPU70は、第2判定回数を1だけインクリメントした(S25)後に、第2判定回数が2回以上、即ち第2回数以上になったか否かを判定する(S26)。   When the battery voltage is higher than 4.3 V (S21: YES), the CPU 70 determines whether or not the second detection flag is set to 1 (S24). When the second detection flag is set to 1 (S24: YES), the CPU 70 ends the process of FIG. 3 as it is. When the second detection flag is not set to 1 (S24: NO), the CPU 70 increments the second determination number by 1 (S25), and then the second determination number is 2 times or more, that is, the second number or more. It is determined whether or not (S26).

2回に満たない場合(S26:NO)、CPU70は、第2検出フラグのクリアを担保するために、ステップS23に処理を移す。第2判定回数が2回以上の場合(S26:YES)、CPU70は、第2判定回数をゼロクリアし(S27)、更に、二次電池1の過電圧状態を検出したことを示すために第2検出フラグを1にセットして(S28)図4の処理を終了する。   When less than twice (S26: NO), CPU70 transfers a process to step S23, in order to ensure the clearing of a 2nd detection flag. When the second determination number is two times or more (S26: YES), the CPU 70 clears the second determination number to zero (S27), and further performs the second detection to indicate that the overvoltage state of the secondary battery 1 is detected. The flag is set to 1 (S28), and the process of FIG. 4 is terminated.

以下では、第1検出フラグ〜第3検出フラグがセットされているか否かに応じて充放電路を遮断する処理について説明する。
図5は、第1検出フラグ〜第3検出フラグに基づいて遮断部3を作動させるCPU70の処理手順を示すフローチャートである。図5の処理は、250m秒周期で起動されるが、これに限定されるものではない。
Below, the process which interrupts | blocks a charging / discharging path according to whether the 1st detection flag-the 3rd detection flag are set is demonstrated.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a processing procedure of the CPU 70 that operates the blocking unit 3 based on the first detection flag to the third detection flag. The process of FIG. 5 is started at a cycle of 250 milliseconds, but is not limited to this.

図5の処理が起動された場合、CPU70は、第1検出フラグが1にセットされているか否かを判定し(S31)、セットされている場合(S31:YES)、I/Oポート73及びAFE6を介してMOSFET35,36にオフ信号を与える。これにより、遮断部3のMOSFET35,36、即ちスイッチング素子をオフさせる(S32)。第1検出フラグが1にセットされてない場合(S31:NO)、CPU70は、第2検出フラグが1にセットされているか否かを判定する(S33)。   When the process of FIG. 5 is activated, the CPU 70 determines whether or not the first detection flag is set to 1 (S31), and if it is set (S31: YES), the I / O port 73 and An off signal is given to the MOSFETs 35 and 36 via the AFE 6. As a result, the MOSFETs 35, 36, that is, the switching elements of the blocking unit 3 are turned off (S32). When the first detection flag is not set to 1 (S31: NO), the CPU 70 determines whether or not the second detection flag is set to 1 (S33).

第2検出フラグが1にセットされている場合(S33:YES)、CPU70は、スイッチング素子をオフさせるために、ステップS32に処理を移す。第2検出フラグが1にセットされていない場合(S33:NO)、CPU70は、I/Oポート73及びAFE6を介してMOSFET35,36にオン信号を与えることにより、遮断部3のスイッチング素子をオンさせる(S34)。ステップS32又はS34の処理を終えた場合、CPU70は、第3検出フラグが1にセットされているか否かを判定する(S35)。   When the second detection flag is set to 1 (S33: YES), the CPU 70 shifts the processing to step S32 in order to turn off the switching element. When the second detection flag is not set to 1 (S33: NO), the CPU 70 turns on the switching element of the blocking unit 3 by giving an ON signal to the MOSFETs 35 and 36 via the I / O port 73 and the AFE 6. (S34). When the process of step S32 or S34 is completed, the CPU 70 determines whether or not the third detection flag is set to 1 (S35).

第3検出フラグが1にセットされていない場合(S35:NO)、CPU70は、そのまま図5の処理を終了する。第3検出フラグが1にセットされている場合(S35:YES)、CPU70は、I/Oポート73を介してOR回路34にH(ハイ)レベルの信号を与えて図5の処理を終了する。これにより、MOSFET33がオンし、非復帰遮断素子30のヒューズ31,31が溶断する(S36)。   When the third detection flag is not set to 1 (S35: NO), the CPU 70 ends the process of FIG. 5 as it is. When the third detection flag is set to 1 (S35: YES), the CPU 70 gives an H (high) level signal to the OR circuit 34 via the I / O port 73 and ends the processing of FIG. . As a result, the MOSFET 33 is turned on, and the fuses 31 and 31 of the non-return cutoff element 30 are blown (S36).

以上のように本実施の形態1によれば、保護回路が過電圧状態を検出する所定電圧(4.3V)よりも、二次電池の充電路に生じる電圧降下を含む電池電圧を250m秒毎に検出した電圧の方が高いと連続して判定した回数が、保護回路によって過電圧状態が検出されるまでの1.5秒間に電池電圧が検出される回数より少ない第2回数(2回)以上である場合、CPUが二次電池の過電圧状態を検出する。
これにより、電圧降下が加算された二次電池の充電時の電圧が所定電圧より高いために、保護回路にて1.5秒後に過電圧状態が検出される蓋然性が高い場合であっても、保護回路が過電圧状態を検出するより先に、CPUを用いて過電圧状態を検出する。
従って、二次電池の充電電流が増大した場合、ソフトウェア制御によって検出される過電圧より高い過電圧を検出する保護回路が、先に二次電池の過電圧状態を検出するのを防止することが可能となる。
As described above, according to the first embodiment, the battery voltage including the voltage drop generated in the charging path of the secondary battery is set every 250 msec, rather than the predetermined voltage (4.3 V) at which the protection circuit detects the overvoltage state. The number of times that the detected voltage is continuously determined to be higher is equal to or more than the second number (2 times), which is less than the number of times the battery voltage is detected in 1.5 seconds until the overvoltage state is detected by the protection circuit. In some cases, the CPU detects an overvoltage state of the secondary battery.
As a result, even when there is a high probability that an overvoltage state is detected after 1.5 seconds in the protection circuit because the voltage at the time of charging the secondary battery to which the voltage drop is added is higher than the predetermined voltage. Prior to the circuit detecting an overvoltage condition, the CPU is used to detect the overvoltage condition.
Therefore, when the charging current of the secondary battery increases, it becomes possible to prevent the protection circuit that detects an overvoltage higher than the overvoltage detected by software control from detecting the overvoltage state of the secondary battery first. .

また、CPUが過電圧状態を検出するまでに計数する第1回数(20回)が、保護回路が過電圧状態を検出するまでに要する1.5秒間に電池電圧が検出される回数(6回)より多いようにしてある。
これにより、二次電池を劣化及び破損させる可能性がより高い過電圧状態を、保護回路によっていち早く検出することが可能となる。
Further, the first number (20 times) counted until the CPU detects the overvoltage state is greater than the number of times (6 times) the battery voltage is detected in 1.5 seconds required for the protection circuit to detect the overvoltage state. There are so many.
As a result, an overvoltage state that has a higher possibility of degrading and damaging the secondary battery can be quickly detected by the protection circuit.

更にまた、過電圧検出装置の保護回路及びCPUの何れかが二次電池の過電圧状態を検出した場合、遮断部が二次電池への充電路を遮断する。
これにより、保護装置に接続される二次電池が、充電中に過電圧状態に陥ることによって、、劣化、破損等のダメージを受けるのを防止することが可能となる。
Furthermore, when any one of the protection circuit of the overvoltage detection device and the CPU detects an overvoltage state of the secondary battery, the blocking unit blocks the charging path to the secondary battery.
As a result, the secondary battery connected to the protection device can be prevented from being damaged such as deterioration or breakage due to falling into an overvoltage state during charging.

更にまた、過電圧検出装置の保護回路が過電圧状態を検出した場合は、非復帰遮断素子のヒューズが充電路を非可逆的に遮断し、CPUが過電圧状態を検出した場合は、スイッチング素子(MOSFET)をオンからオフに切り替える。
これにより、保護回路にて過電圧状態が検出されるべきではない状況下で充電電流が増大した場合、非復帰型の遮断素子によって充電路が遮断される前に、スイッチング素子をオフさせることが可能となる。
Furthermore, when the protection circuit of the overvoltage detection device detects an overvoltage state, the fuse of the non-recovery interruption element irreversibly interrupts the charging path, and when the CPU detects an overvoltage state, the switching element (MOSFET) Switch from on to off.
This allows the switching element to be turned off before the charging path is interrupted by the non-recoverable interrupting element if the charging current increases under circumstances where an overvoltage condition should not be detected by the protection circuit It becomes.

更にまた、保護装置が二次電池を過電圧状態から保護する。
これにより、二次電池の充電電流が増大した場合、ソフトウェア制御によって判定される過電圧より高い過電圧を検出する保護回路が先に二次電池の過電圧状態を検出するのを防止できる保護装置を、パック電池に適用することが可能となる。
Furthermore, the protection device protects the secondary battery from an overvoltage condition.
Thus, when the charging current of the secondary battery increases, the protection device that can prevent the protection circuit that detects an overvoltage higher than the overvoltage determined by software control from detecting the overvoltage state of the secondary battery first is packed. It becomes possible to apply to a battery.

(実施の形態2)
実施の形態1は、電池電圧に基づいて二次電池1の過電圧状態を検出する場合に、保護回路5が過電圧状態を検出するより先にCPU70が過電圧状態を検出して第2検出フラグをセットする形態である。これに対し、実施の形態2は、保護回路5が電池電圧と比較する所定電圧と、CPU70が相殺電池電圧と比較判定する第1電圧との差分に対して、相殺電圧の大きさが無視できないほど充電電流が大きくなった場合に、保護回路5より先にCPU70が第2検出フラグをセットする形態である。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, when the overvoltage state of the secondary battery 1 is detected based on the battery voltage, the CPU 70 detects the overvoltage state and sets the second detection flag before the protection circuit 5 detects the overvoltage state. It is a form to do. On the other hand, in the second embodiment, the magnitude of the cancellation voltage cannot be ignored with respect to the difference between the predetermined voltage that the protection circuit 5 compares with the battery voltage and the first voltage that the CPU 70 determines to compare with the cancellation battery voltage. This is a mode in which the CPU 70 sets the second detection flag prior to the protection circuit 5 when the charging current increases.

図6は、本発明の実施の形態2に係るCPU70及び保護回路5が過電圧状態を検出する条件を示す説明図である。図中横軸は過電圧の判定時間(秒)又は判定回数を表し、縦軸は、電池電圧(V)又は相殺電池電圧(V)を表す。判定時間が5秒より長く、且つ、相殺電池電圧が4.23Vより高い場合において、フラグの名称及び保護回路5の名称が付された領域と、括弧無し(又は括弧付き)の名称が記された領域と、右下がりの粗い斜線で示された領域とが意味するところは、図2の場合と同様である。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing conditions under which the CPU 70 and the protection circuit 5 according to Embodiment 2 of the present invention detect an overvoltage state. In the figure, the horizontal axis represents overvoltage determination time (seconds) or the number of determinations, and the vertical axis represents battery voltage (V) or canceling battery voltage (V). When the judgment time is longer than 5 seconds and the canceling battery voltage is higher than 4.23 V, the area where the name of the flag and the name of the protection circuit 5 are attached and the name without parentheses (or with parentheses) are written. The meaning of the region indicated by the region and the region indicated by the diagonally slanting line to the right is the same as in the case of FIG.

尚、相殺電池電圧が4.23Vより高い場合、図2に示す例とは異なって、保護回路5が二次電池1の過電圧状態を検出する状況にあっても、第2検出フラグがセットされることがない。従って、相殺電池電圧に換算して4.2Vより低い電圧が5秒以内に4.23V以上に上昇して、右下がりの粗い斜線で示される領域に入った場合は、CPU70によって第1検出フラグがセットされるより先に、保護回路5によって二次電池1の過電圧状態が検出される。   When the canceling battery voltage is higher than 4.23 V, unlike the example shown in FIG. 2, the second detection flag is set even if the protection circuit 5 detects the overvoltage state of the secondary battery 1. There is nothing to do. Therefore, when a voltage lower than 4.2V in terms of the canceling battery voltage rises to 4.23V or more within 5 seconds and enters the region indicated by the slanting line of the lower right, the CPU 70 causes the first detection flag. Prior to being set, the protection circuit 5 detects the overvoltage state of the secondary battery 1.

そこで、本実施の形態2では、充電電流が2Aより大きくなって、保護回路5により二次電池1の過電圧状態が検出される下限の電圧が、相殺電池電圧に換算して4.23Vを下回るような場合(例えば、保護回路5が過電圧状態を検出する領域が、図6に右上がりの斜線で示される領域にまで拡大した場合)、保護回路5が過電圧状態を検出するより先に、CPU70が第2検出フラグをセットできるようにする。換言すれば、配線による電圧降下を相殺する相殺電圧の大きさが、所定電圧(4.3V)及び第1電圧(4.2V)の差分より小さい0.07V(=4.3V−4.23V)より大きい場合、保護回路5より先に、CPU70が二次電池1の過電圧状態を検出する。   Therefore, in the second embodiment, the lower limit voltage at which the charging current is larger than 2A and the overvoltage state of the secondary battery 1 is detected by the protection circuit 5 is less than 4.23 V in terms of the canceling battery voltage. In such a case (for example, when the region in which the protection circuit 5 detects the overvoltage state has expanded to the region indicated by the diagonally upward slanting line in FIG. 6), the CPU 70 before the protection circuit 5 detects the overvoltage state. Allows the second detection flag to be set. In other words, the magnitude of the canceling voltage that cancels the voltage drop due to the wiring is 0.07V (= 4.3V−4.23V), which is smaller than the difference between the predetermined voltage (4.3V) and the first voltage (4.2V). ), The CPU 70 detects the overvoltage state of the secondary battery 1 prior to the protection circuit 5.

具体的には、相殺電圧の大きさが0.07Vより大きいと連続して判定する回数が、保護回路5による過電圧の判定時間である1.5秒より短い0.5秒に対応する2回以上となった場合に、第2検出フラグがセットされる。図6では、第2検出フラグがセットされる領域を右下がりの細かい斜線で示す。但し、CPU70が第2検出フラグをセットする領域は、あくまでも保護回路5が二次電池1の過電圧状態を検出する領域と対比して描いたものであって、第2検出フラグそのものは、相殺電圧の大きさが0.07Vより大きくなるような充電電流が0.5秒以上流れた場合にセットされる。これにより、一種の過電流保護としてMOSFET35,36が一旦オフされる。   Specifically, the number of times that the magnitude of the cancellation voltage is continuously determined to be greater than 0.07 V is two times corresponding to 0.5 seconds, which is shorter than 1.5 seconds, which is the overvoltage determination time by the protection circuit 5. When this is the case, the second detection flag is set. In FIG. 6, the region where the second detection flag is set is indicated by a slanting line with a right lowering. However, the region in which the CPU 70 sets the second detection flag is drawn in contrast to the region in which the protection circuit 5 detects the overvoltage state of the secondary battery 1, and the second detection flag itself has an offset voltage. This is set when a charging current such that the magnitude of is greater than 0.07 V flows for 0.5 seconds or more. Thereby, the MOSFETs 35 and 36 are temporarily turned off as a kind of overcurrent protection.

尚、上述した4.23Vの境界値は、これに限定されるものではなく、所定電圧(4.3V)及び第1電圧(4.2V)の範囲内で適宜設定することができる。この境界値を4.2V以下に設定した場合は、第2検出フラグがセットされない範囲で、例えば充電電流が0.286A(=0.1V/0.035オーム)以上となったときに、常にCPU70より先に保護回路5が過電圧状態を検出する領域が存在することとなる。   The boundary value of 4.23 V described above is not limited to this, and can be set as appropriate within the range of the predetermined voltage (4.3 V) and the first voltage (4.2 V). When this boundary value is set to 4.2 V or less, it is always within the range in which the second detection flag is not set, for example, when the charging current becomes 0.286 A (= 0.1 V / 0.035 ohm) or more. An area where the protection circuit 5 detects an overvoltage state exists before the CPU 70.

図7は、相殺電圧の大きさが所定値より大きい高い場合に過電圧状態を検出するCPU70の処理手順を示すフローチャートである。図3の処理は、250m秒周期で起動されるが、これに限定されるものではない。
図7の処理が起動された場合、CPU70は、充電電流の符号を反転させた電流とROM71に記憶された充電路の抵抗との積を算出して、充電路に生じる電圧降下を相殺する負の相殺電圧を求める(S40)。その後、CPU70は、相殺電圧の大きさ、即ち相殺電圧の絶対値が、0.07Vより大きいか否かを判定する(S41)。
FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure of the CPU 70 that detects an overvoltage state when the magnitude of the cancellation voltage is higher than a predetermined value. The process of FIG. 3 is activated at a cycle of 250 milliseconds, but is not limited to this.
When the process of FIG. 7 is activated, the CPU 70 calculates the product of the current obtained by inverting the sign of the charging current and the resistance of the charging path stored in the ROM 71, and cancels the voltage drop that occurs in the charging path. Is calculated (S40). Thereafter, the CPU 70 determines whether or not the magnitude of the cancellation voltage, that is, the absolute value of the cancellation voltage is greater than 0.07 V (S41).

相殺電圧の絶対値が0.07Vより大きくない場合(S41:NO)は、ステップS42に処理を進め、0.07Vより大きい場合(S41:YES)は、ステップS44に処理を進める。ここで、ステップS42からS48の処理は、図4に示すステップS22からS28の処理と全く同一であるため、その説明を省略する。
その他、実施の形態1に対応する箇所には同様の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
If the absolute value of the cancellation voltage is not greater than 0.07V (S41: NO), the process proceeds to step S42, and if greater than 0.07V (S41: YES), the process proceeds to step S44. Here, the processing of steps S42 to S48 is exactly the same as the processing of steps S22 to S28 shown in FIG.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the location corresponding to Embodiment 1, and the detailed description is abbreviate | omitted.

以上のように本実施の形態2によれば、保護回路及びCPUの夫々が二次電池の過電圧状態を検出する所定電圧(4.3V)及び第1電圧(4.2V)の差分(0.1V)より小さい0.07Vよりも、二次電池の充電路に生じる電圧降下を相殺する相殺電圧の大きさの方が大きいと連続して判定した回数が、保護回路によって過電圧状態が検出されるまでの1.5秒間に電池電圧が検出される回数より少ない第2回数(2回)以上である場合、二次電池の過電圧状態を検出する。
これにより、充電路の電圧降下の大きさが所定値より大きいために、保護回路より先にCPUにて過電圧状態が検出され難い状況にある場合であっても、保護回路が過電圧状態を検出するより先に、CPUが過電圧状態を検出することが可能となる。
As described above, according to the second embodiment, the protection circuit and the CPU each detect the difference between the predetermined voltage (4.3V) and the first voltage (4.2V) that detect the overvoltage state of the secondary battery (0.2V). The overvoltage state is detected by the protection circuit the number of times that it is continuously determined that the magnitude of the canceling voltage that cancels the voltage drop that occurs in the charging path of the secondary battery is larger than 0.07V, which is smaller than 1V). If it is equal to or more than the second number (two times) that is less than the number of times the battery voltage is detected for 1.5 seconds, the overvoltage state of the secondary battery is detected.
As a result, since the magnitude of the voltage drop in the charging path is larger than the predetermined value, the protection circuit detects the overvoltage state even when it is difficult for the CPU to detect the overvoltage state prior to the protection circuit. Prior to this, the CPU can detect the overvoltage state.

尚、実施の形態1及び2にあっては、相殺電池電圧及び電池電圧の夫々が所定の電圧より高い場合と、相殺電圧の大きさが所定値より大きい場合とが、所定の判定回数以上継続したときに、所定の検出フラグをセットしたが、上記夫々の場合が、判定回数に対応する時間以上継続したときに、所定の検出フラグをセットするようにしてもよい。具体的には、例えば図4のフローチャートに示すステップS25,26において、第2判定回数をインクリメントした結果が第2回数以上となることにより、判定が所定時間以上継続したとみなして第2検出フラグをセットする。   In the first and second embodiments, the case where the canceling battery voltage and the battery voltage are both higher than the predetermined voltage and the case where the magnitude of the canceling voltage is larger than the predetermined value continue for a predetermined number of times of determination. In this case, the predetermined detection flag may be set when each of the above cases continues for a time corresponding to the number of determinations. Specifically, for example, in steps S25 and S26 shown in the flowchart of FIG. 4, if the result of incrementing the second determination count becomes equal to or greater than the second count, it is determined that the determination has continued for a predetermined time or more. Set.

また、実施の形態1及び2において、制御回路のハードウェアとCPU70が実行するソフトウェアとで実現される構成のうち、図4,7に示すステップS21,S41が判定部のソフトウェアに相当し、ステップS25,S45が計数部又は計時部のソフトウェアに相当する。   In the first and second embodiments, among the configurations realized by the hardware of the control circuit and the software executed by the CPU 70, steps S21 and S41 shown in FIGS. 4 and 7 correspond to the software of the determination unit. S25 and S45 correspond to the software of the counting unit or the time measuring unit.

更にまた、実施の形態1及び2にあっては、電池セル1a、1b及び1cの夫々に、充放電路の配線による抵抗に相当する抵抗Ra1,Ra2、Rb1,Rb2及びRc1,Rc2が、等価的に直列接続されている場合について説明したが、これらの抵抗による電圧降下の影響が及ばないように、保護回路5及びAFE6と電池セル1a、1b及び1cとを接続できる場合は、保護回路5がCPU70より先に二次電池1の過電圧状態を検出する虞がない。   Furthermore, in the first and second embodiments, the resistors Ra1, Ra2, Rb1, Rb2, and Rc1, Rc2 corresponding to the resistance due to the wiring of the charge / discharge path are equivalent to the battery cells 1a, 1b, and 1c, respectively. However, when the protection circuit 5 and the AFE 6 and the battery cells 1a, 1b, and 1c can be connected so as not to be affected by the voltage drop due to these resistors, the protection circuit 5 However, there is no possibility that the overvoltage state of the secondary battery 1 is detected before the CPU 70.

例えば、図8は、変形例に係るパック電池の構成例を示すブロック図である。図8では、抵抗Ra2、Rb1、Rb2及びRc1の抵抗値が、抵抗Ra1及びRc2の抵抗値に比して無視できるため、図示を省略してある。また、保護回路5及びAFE6夫々の入力端子は、電池セル1a、1b及び1cに直接接続されている。その他の回路は図1の場合と同様である。図8に示すパック電池では、保護回路5及びCPU70の夫々が検出する電池セル1a、1b及び1cの電圧には、充電電流によって充電路に生じる電圧降下が含まれていないため、前述した相殺電池電圧が電池電圧と等しくなる。従って、図2において保護回路5が二次電池1の過電圧状態を検出する領域は、図2に右下がりの斜線で示した領域にまで及ぶことがなく、二次電池1の過電圧状態の検出において、充電電流の大小の影響を受けることがない。   For example, FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration example of a battery pack according to a modification. In FIG. 8, since the resistance values of the resistors Ra2, Rb1, Rb2, and Rc1 can be ignored as compared with the resistance values of the resistors Ra1 and Rc2, the illustration is omitted. The input terminals of the protection circuit 5 and the AFE 6 are directly connected to the battery cells 1a, 1b, and 1c. Other circuits are the same as those in FIG. In the battery pack shown in FIG. 8, the voltage of the battery cells 1a, 1b, and 1c detected by the protection circuit 5 and the CPU 70 does not include a voltage drop that occurs in the charging path due to the charging current. The voltage becomes equal to the battery voltage. Therefore, the region in which the protection circuit 5 detects the overvoltage state of the secondary battery 1 in FIG. 2 does not extend to the region indicated by the slanted line in FIG. The charging current is not affected by the magnitude.

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time is to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the meanings described above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

10 パック電池
1 二次電池
1a、1b、1c 電池セル
3 遮断部
30 非復帰遮断素子(非復帰型の遮断素子)
35、36 MOSFET(スイッチング素子)
4 電流検出抵抗
5 保護回路(検出回路)
6 AFE
7 制御部
70 CPU
10 pack battery 1 secondary battery 1a, 1b, 1c battery cell 3 shut-off part 30 non-recovery shut-off element (non-return-type shut-off element)
35, 36 MOSFET (switching element)
4 Current detection resistor 5 Protection circuit (detection circuit)
6 AFE
7 Control unit 70 CPU

Claims (9)

充電路の電圧降下を含む二次電池の電池電圧が所定電圧より所定時間以上継続して高い場合、前記二次電池が所定の過電圧状態にあることを検出する検出回路と、前記電池電圧及び充電電流を時系列的に検出して前記電圧降下を相殺する相殺電圧を算出し、算出した相殺電圧を検出した電池電圧に加算した電圧が前記所定電圧より低い第1電圧より第1回数以上連続して高い場合、前記二次電池が第1の過電圧状態にあることを検出する制御回路とを備える過電圧検出装置において、
前記制御回路は、
前記電池電圧を時系列的に検出した電圧が、前記所定電圧より高いか否かを判定する判定部と、
該判定部が高いと判定した回数を計数する計数部とを有し、
該計数部が連続して計数した回数が、前記所定時間内に前記電池電圧が検出される回数より少ない第2回数以上である場合、前記二次電池が第2の過電圧状態にあることを検出するようにしてあること
を特徴とする過電圧検出装置。
A detection circuit for detecting that the secondary battery is in a predetermined overvoltage state when the battery voltage of the secondary battery including a voltage drop in the charging path is continuously higher than a predetermined voltage for a predetermined time, the battery voltage and the charging A cancel voltage that cancels the voltage drop is calculated by detecting current in time series, and a voltage obtained by adding the calculated cancel voltage to the detected battery voltage continues for a first time or more from the first voltage lower than the predetermined voltage. An overvoltage detection device comprising a control circuit for detecting that the secondary battery is in a first overvoltage state,
The control circuit includes:
A determination unit that determines whether or not a voltage obtained by detecting the battery voltage in time series is higher than the predetermined voltage;
A counting unit that counts the number of times that the determination unit is determined to be high,
When the number of times the counting unit continuously counts is equal to or more than a second number less than the number of times the battery voltage is detected within the predetermined time, it is detected that the secondary battery is in the second overvoltage state. An overvoltage detection device, characterized in that
充電路の電圧降下を含む二次電池の電池電圧が所定電圧より所定時間以上継続して高い場合、前記二次電池が所定の過電圧状態にあることを検出する検出回路と、前記電池電圧及び充電電流を時系列的に検出して前記電圧降下を相殺する相殺電圧を算出し、算出した相殺電圧を検出した電池電圧に加算した電圧が前記所定電圧より低い第1電圧より第1回数以上連続して高い場合、前記二次電池が第1の過電圧状態にあることを検出する制御回路とを備える過電圧検出装置において、
前記制御回路は、
前記相殺電圧の大きさが前記所定電圧及び第1電圧の差分より小さい所定値より大きいか否かを判定する判定部と、
該判定部が大きいと判定した回数を計数する計数部とを有し、
該計数部が連続して計数した回数が、前記所定時間内に前記電池電圧が検出される回数より少ない第2回数以上である場合、前記二次電池が第2の過電圧状態にあることを検出するようにしてあること
を特徴とする過電圧検出装置。
A detection circuit for detecting that the secondary battery is in a predetermined overvoltage state when the battery voltage of the secondary battery including a voltage drop in the charging path is continuously higher than a predetermined voltage for a predetermined time, the battery voltage and the charging A cancel voltage that cancels the voltage drop is calculated by detecting current in time series, and a voltage obtained by adding the calculated cancel voltage to the detected battery voltage continues for a first time or more from the first voltage lower than the predetermined voltage. An overvoltage detection device comprising a control circuit for detecting that the secondary battery is in a first overvoltage state,
The control circuit includes:
A determination unit that determines whether the magnitude of the cancellation voltage is greater than a predetermined value that is smaller than a difference between the predetermined voltage and the first voltage;
A counting unit that counts the number of times that the determination unit is determined to be large,
When the number of times the counting unit continuously counts is equal to or more than a second number less than the number of times the battery voltage is detected within the predetermined time, it is detected that the secondary battery is in the second overvoltage state. An overvoltage detection device, characterized in that
前記第1回数は、前記所定時間内に前記電池電圧が検出される回数より多いことを特徴とする請求項1又は2に記載の過電圧検出装置。   3. The overvoltage detection device according to claim 1, wherein the first number of times is greater than the number of times the battery voltage is detected within the predetermined time. 充電路の電圧降下を含む二次電池の電池電圧が所定電圧より所定時間以上継続して高い場合、前記二次電池が所定の過電圧状態にあることを検出する検出回路と、前記電池電圧及び充電電流を検出して前記電圧降下を相殺する相殺電圧を算出し、算出した相殺電圧を検出した電池電圧に加算した電圧が前記所定電圧より低い第1電圧より第1時間以上継続して高い場合、前記二次電池が第1の過電圧状態にあることを検出する制御回路とを備える過電圧検出装置において、
前記制御回路は、
前記電池電圧を検出した電圧が、前記所定電圧より高いか否かを判定する判定部と、
該判定部が高いと判定した場合、計時を行う計時部とを有し、
該計時部が継続して計時した時間が、前記所定時間より短い第2時間以上である場合、前記二次電池が第2の過電圧状態にあることを検出するようにしてあること
を特徴とする過電圧検出装置。
A detection circuit for detecting that the secondary battery is in a predetermined overvoltage state when the battery voltage of the secondary battery including a voltage drop in the charging path is continuously higher than a predetermined voltage for a predetermined time, the battery voltage and the charging When a voltage obtained by detecting a current and canceling the voltage drop is calculated, and a voltage obtained by adding the calculated cancel voltage to the detected battery voltage is continuously higher than a first voltage lower than the predetermined voltage for a first time or more, An overvoltage detection device comprising a control circuit for detecting that the secondary battery is in a first overvoltage state;
The control circuit includes:
A determination unit that determines whether or not a voltage at which the battery voltage is detected is higher than the predetermined voltage;
If it is determined that the determination unit is high, it has a timing unit for measuring time,
When the time continuously measured by the time measuring unit is equal to or longer than a second time shorter than the predetermined time, it is detected that the secondary battery is in a second overvoltage state. Overvoltage detection device.
充電路の電圧降下を含む二次電池の電池電圧が所定電圧より所定時間以上継続して高い場合、前記二次電池が所定の過電圧状態にあることを検出する検出回路と、前記電池電圧及び充電電流を検出して前記電圧降下を相殺する相殺電圧を算出し、算出した相殺電圧を検出した電池電圧に加算した電圧が前記所定電圧より低い第1電圧より第1時間以上継続して高い場合、前記二次電池が第1の過電圧状態にあることを検出する制御回路とを備える過電圧検出装置において、
前記制御回路は、
前記相殺電圧の大きさが前記所定電圧及び第1電圧の差分より小さい所定値より大きいか否かを判定する判定部と、
該判定部が大きいと判定した場合、計時を行う計時部とを有し、
該計時部が継続して計時した時間が、前記所定時間より短い第2時間以上である場合、前記二次電池が第2の過電圧状態にあることを検出するようにしてあること
を特徴とする過電圧検出装置。
A detection circuit for detecting that the secondary battery is in a predetermined overvoltage state when the battery voltage of the secondary battery including a voltage drop in the charging path is continuously higher than a predetermined voltage for a predetermined time, the battery voltage and the charging When a voltage obtained by detecting a current and canceling the voltage drop is calculated, and a voltage obtained by adding the calculated cancel voltage to the detected battery voltage is continuously higher than a first voltage lower than the predetermined voltage for a first time or more, An overvoltage detection device comprising a control circuit for detecting that the secondary battery is in a first overvoltage state;
The control circuit includes:
A determination unit that determines whether the magnitude of the cancellation voltage is greater than a predetermined value that is smaller than a difference between the predetermined voltage and the first voltage;
If it is determined that the determination unit is large, it has a timing unit for measuring time,
When the time continuously measured by the time measuring unit is equal to or longer than a second time shorter than the predetermined time, it is detected that the secondary battery is in a second overvoltage state. Overvoltage detection device.
前記第1時間は、前記所定時間より長いことを特徴とする請求項4又は5に記載の過電圧検出装置。   The overvoltage detection device according to claim 4, wherein the first time is longer than the predetermined time. 請求項1から6の何れか1項に記載の過電圧検出装置と、
該過電圧検出装置が備える検出回路及び制御回路の何れかが、前記二次電池が過電圧状態にあることを検出した場合、前記二次電池の充電路を遮断する遮断部と
を備えることを特徴とする保護装置。
The overvoltage detection device according to any one of claims 1 to 6,
When any one of the detection circuit and the control circuit included in the overvoltage detection device detects that the secondary battery is in an overvoltage state, it includes a blocking unit that blocks a charging path of the secondary battery. Protection device.
前記遮断部は、前記充電路に直列的に介装された非復帰型の遮断素子及びスイッチング素子を有し、
前記非復帰型の遮断素子は、前記検出回路が、前記二次電池が過電圧状態にあることを検出した場合に、前記充電路を非可逆的に遮断し、
前記スイッチング素子は、前記制御回路が、前記二次電池が過電圧状態にあることを検出した場合に、オンからオフに切り替わる
ようにしてあることを特徴とする請求項7に記載の保護装置。
The blocking unit includes a non-return type blocking element and a switching element interposed in series in the charging path,
When the detection circuit detects that the secondary battery is in an overvoltage state, the non-return-type interruption element irreversibly cuts off the charging path,
The protection device according to claim 7, wherein the switching element is configured to switch from on to off when the control circuit detects that the secondary battery is in an overvoltage state.
請求項7又は8に記載の保護装置と、該保護装置によって過電圧状態から保護される二次電池とを備えることを特徴とするパック電池。   A battery pack comprising the protection device according to claim 7 and a secondary battery protected from an overvoltage state by the protection device.
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