JP2014191860A - Battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池パックに関する。 The present invention relates to a battery pack.
下記の特許文献には、この特許文献の図11に開示されるように、基準電圧と電池セル電圧とを比較する作動アンプを備え、プラス側の電池セル電圧が入力される作動アンプの出力と、マイナス側の電池セル電圧が入力される作動アンプの出力とが入力されるOR回路からの出力(電圧)される回路が開示されている。この回路により、いずれかの電池セルの電圧が、基準電圧より、大きくなると、OR回路より信号が出力され、これを入力する充電器により、充電電圧や充電電流を減少させる充電方法が開示されている。 As disclosed in FIG. 11 of this patent document, the following patent document includes an operational amplifier that compares a reference voltage and a battery cell voltage, and an output of the operational amplifier to which the positive battery cell voltage is input. A circuit that outputs (voltage) from an OR circuit that receives an output of an operational amplifier that receives a negative battery cell voltage is disclosed. When the voltage of any battery cell becomes higher than the reference voltage by this circuit, a signal is output from the OR circuit, and a charging method is disclosed in which the charging voltage and charging current are reduced by a charger that inputs this signal. Yes.
また、このような回路(アラーム回路)は、サーミスタを備え、サーミスタからの温度情報により、基準電圧を変更できる構成のものもある。 In addition, such a circuit (alarm circuit) includes a thermistor, and there is a configuration in which the reference voltage can be changed based on temperature information from the thermistor.
このようなアラーム回路はIC化(アラームIC)され、リチウムイオン電池の種別(例えば、高電圧タイプ、通常電圧タイプ等)により、基準電圧が、ICの製造工程で決まる。 Such an alarm circuit is made into an IC (alarm IC), and the reference voltage is determined in the IC manufacturing process depending on the type of lithium ion battery (for example, high voltage type, normal voltage type, etc.).
また、パック電池には、電池が過充電、過放電より保護する保護ICを内蔵している。このような保護ICは、各電池電圧が、過充電電圧より大きくなると充電スイッチ(FET)をオフにして過充電を防止し、過放電電圧より小さくなると放電スイッチ(FET)をオフにして、過放電を防止している。このような保護ICにおいては、過充電電圧、過放電電圧が予め設定されており、これらを変更するには、新規に保護ICを設計する必要がある。 Further, the battery pack incorporates a protection IC that protects the battery from overcharge and overdischarge. Such a protection IC turns off the charge switch (FET) to prevent overcharge when each battery voltage exceeds the overcharge voltage, and turns off the discharge switch (FET) when the battery voltage becomes lower than the overdischarge voltage. Prevents discharge. In such a protection IC, an overcharge voltage and an overdischarge voltage are set in advance. To change these, it is necessary to design a protection IC newly.
アラーム回路の基準電圧と、保護ICの過充電電圧とが異なる場合があり、アラーム回路の基準電圧、または、保護ICの過充電電圧を変更するには、新たに、アラーム回路(アラームIC)、保護ICを設計する必要がある。 The reference voltage of the alarm circuit and the overcharge voltage of the protection IC may be different. To change the reference voltage of the alarm circuit or the overcharge voltage of the protection IC, a new alarm circuit (alarm IC), It is necessary to design a protection IC.
本発明は、このような問題点を解決するために成されたものであり、アラーム回路(アラームIC)と保護ICとを利用して、充電スイッチをオフにするセル電圧を変更できる電池パックを提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve such problems, and a battery pack that can change a cell voltage for turning off a charge switch by using an alarm circuit (alarm IC) and a protection IC is provided. The purpose is to provide.
本発明の電池パックは、所定の基準電圧と複数の電池セルの電圧とを比較する複数の作動アンプと、該作動アンプの出力が入力されるOR回路を備え、いずれかの電池セルの電圧が、前記基準電圧を超えると、該作動アンプからの出力を入力される前記OR回路から出力信号を出力するアラーム回路と、いずれかの電池セルからの入力電圧が、所定の過充電電圧より大きくなると充電スイッチをオフにする保護ICと、前記基準電圧が前記過充電電圧より低く、前記電池セルの電圧が、前記基準電圧を超えると、アラーム回路からの出力信号に基づき、保護ICからの出力を、前記充電スイッチをオフにする出力とする駆動回
路を備えることを特徴とする。
The battery pack of the present invention includes a plurality of operation amplifiers that compare a predetermined reference voltage with the voltages of a plurality of battery cells, and an OR circuit to which the output of the operation amplifier is input, and the voltage of any battery cell is When the reference voltage is exceeded, an alarm circuit that outputs an output signal from the OR circuit to which an output from the operational amplifier is input, and an input voltage from any of the battery cells is greater than a predetermined overcharge voltage A protection IC for turning off a charge switch; and when the reference voltage is lower than the overcharge voltage and the voltage of the battery cell exceeds the reference voltage, an output from the protection IC is generated based on an output signal from an alarm circuit. And a drive circuit for providing an output for turning off the charge switch.
また、本発明の電池パックは、前記アラーム回路からの出力信号に基づいて、前記駆動回路が、前記保護ICの入力端子と前記電池セルの端子との間に、電圧差を生じさせて、前記保護ICの入力端子間の電圧を、前記過充電電圧を超えるようにする。 更に、前記アラーム回路からの出力信号に基づいて、前記駆動回路が、前記保護ICからの出力を、オフ信号とすることにより、前記充電スイッチをオフにする。 Further, in the battery pack of the present invention, based on an output signal from the alarm circuit, the drive circuit generates a voltage difference between the input terminal of the protection IC and the terminal of the battery cell, The voltage between the input terminals of the protection IC is set to exceed the overcharge voltage. Further, based on the output signal from the alarm circuit, the drive circuit turns off the charging switch by setting the output from the protection IC to an off signal.
本発明の電池パックは、アラーム回路からの出力信号に基づき、保護ICからの出力を、前記充電スイッチをオフにする出力とする駆動回路を備えることより、アラーム回路の基準電圧を電池セルの電圧が越えたとき、充電スイッチをオフにすることができる。 The battery pack according to the present invention includes a drive circuit that uses the output from the protection IC as an output for turning off the charging switch based on an output signal from the alarm circuit, so that the reference voltage of the alarm circuit is the voltage of the battery cell. When is exceeded, the charging switch can be turned off.
図1は、本発明の一実施例を示すパック電池1の回路図である。図において、リチウムイオン電池等の電池セル11、12が直列接続され、パック電池1のプラス出力+、マイナス出力−より、電力を取り出すことができる。電池セルは、低電位側より、第1電池セル11、第2電池セル12が直列接続されているが、電池セルは、2個より多く直列接続することも可能である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a battery pack 1 showing an embodiment of the present invention. In the figure,
パック電池1は、いずれかの電池セル電圧が、所定の過充電電圧(例えば、4.3V)より大きくなるとn型FET71であるゲートに過充電信号を出力して充電スイッチ71をオフにする保護回路20を備えている。また、この保護回路20は、何れかの電池セル電圧が過放電電圧(例えば、3.2V)より小さくなると、n型FET72であるゲートに過放電信号を出力して放電スイッチ72をオフとする。
The battery pack 1 protects the
そして、電池セルの電圧は、直列接続した電池セルの中間に中間端子nn、マイナス端子n−、プラス端子n+と、保護回路20の入力中間端子n2n、入力マイナス端子n2−、入力プラス端子n2+とが、各々、接続線により電気接続されて、検出されている。
The voltage of the battery cell is intermediate between the battery cells connected in series, the intermediate terminal nn, the negative terminal n−, the positive terminal n +, the input intermediate terminal n2n, the input negative terminal n2−, and the input positive terminal n2 + of the
また、基準電圧(例えば、4.25V)と複数の電池セル電圧とを比較する複数の作動アンプからの出力がOR回路に入力され、OR回路からの出力を基により、出力端子n3oからの出力信号を出力するアラーム回路30(アラームIC)を、備えている。つまり、いずれかの電池セル電圧が、基準電圧を超えると、OR回路から信号が出力され、出力端子n3oから出力信号を出力することになる。 Further, outputs from a plurality of operation amplifiers that compare a reference voltage (for example, 4.25 V) with a plurality of battery cell voltages are input to an OR circuit, and an output from an output terminal n3o is based on an output from the OR circuit. An alarm circuit 30 (alarm IC) for outputting a signal is provided. That is, when any battery cell voltage exceeds the reference voltage, a signal is output from the OR circuit and an output signal is output from the output terminal n3o.
そして、電池セルの電圧は、直列接続した電池セルの中間に中間端子nn、マイナス端子n−、プラス端子n+と、アラーム回路30の入力中間端子n3n、入力マイナス端子n3−、入力プラス端子n3+とが、各々、接続線により電気接続されて、検出されている。
アラーム回路30は、OR回路からの出力を基により、内部抵抗がハイインピーダンス状態から、ローインピーダンス状態となり、入力プラス端子n3+が接地されていることより、出力端子n3oからの出力信号は、低電位となる。アラーム回路30からの出力信号は、出力端子n3oから、信号端子Dに伝達される。これを入力する充電器(図示せず)により、充電電圧や充電電流を減少させることができる。また、このようなアラーム回路としては、アラームICであるミツミ製MM3480、MM3481等が利用できる。
Then, the voltage of the battery cell is such that the intermediate terminal nn, the negative terminal n−, the positive terminal n +, the input intermediate terminal n3n, the input negative terminal n3−, the input positive terminal n3 + Are respectively detected by being electrically connected by a connecting line.
Based on the output from the OR circuit, the
次に、アラーム回路30からの出力により、駆動回路を駆動させ、保護ICからの出力により、充電スイッチをオフにする。駆動回路は、第1駆動回路と第2駆動回路を備える。第2駆動回路(アンバランス回路)50を起動させる第1駆動回路40について説明する。直列接続された電池セルのプラス側より、レギュレータRegに電力が供給され、これより、3Vの電圧が出力される。レギュレータRegからの出力線は、抵抗R1(9.1KΩ)と抵抗R2(1KΩ)とに直列接続されて、スイッチング素子としてp型FET73のゲートに接続されている。また、p型FET73のゲート、ソース間には抵抗R3(1MΩ)が接続され、p型FET73のソース側における抵抗R3との接続点と、抵抗R1のレギュレータReg側には、抵抗R4(100Ω)が接続され、アラーム回路30からの出力線は、抵抗R1と抵抗R2との接続点に接続されている。
Next, the drive circuit is driven by the output from the
以上の回路構成により、電池セルの電圧が、基準電圧以下の通常時においては、アラーム回路30からの出力線(出力端子n3o)はハイインピーダンス状態であるので、p型FET73のゲート、ソースには、約3Vの電圧が印加されることより、p型FET73はオフ状態となる。
With the circuit configuration described above, the output line (output terminal n3o) from the
そして、いずれかの電池セルの電圧が、基準電圧を超えると、アラーム回路30の出力線(出力端子n3o)は低電位となることより、出力端子n3oと接続された抵抗R2が、接続されたp型FET73のゲートは低電位となり、一方、レギュレーターRegから3Vが供給されるp型FET73のソースが、ゲートに対して高電位となるため、p型FET73がオン状態となる。 第2駆動回路(アンバランス回路)50は、電位が最も低い電池セル(第1電池セル11)のプラスとマイナスとの間にスイッチング素子としてn型FET74を備え、中間端子nnと、保護回路20の入力中間端子n2nとを接続する接続線の中間点n5nと、n型FET74のドレイン側が接続される。接続線の中間点n5nと、中間端子nnとの間に、抵抗5が接続されている。n型FET74のゲートは、第1駆動回路40のp型FET73の出力側に接続されている。
When the voltage of any battery cell exceeds the reference voltage, the output line (output terminal n3o) of the
以上の回路により、上記の第1駆動回路40のp型FET73がオン状態となることで、n型FET74のゲートに、レギュレータRegからの高電圧が印加されることで、n型FET74がオン状態となる。そして、第1電池セル11から、抵抗R5、n型FET74に放電電流が流れ、抵抗R5により、電圧降下がすることより、保護IC20の保護回路20の入力マイナス端子n2−と入力中間端子n2nとの間の電圧が、所定の過充電電圧を超えて、n型FET71がオフとなり、充電電流が停止される。
With the above circuit, when the p-
このような動作により、保護IC20が所定の過充電電圧(4.3V)であっても、アラーム回路30の過充電電圧より低い基準電圧(4.25V)であるなら、電池セルの電圧が、低い基準電圧を超えるとき、保護IC20を動作させ、n型FET71がオフとなり、充電電流が停止されることができる。
With this operation, even if the
このように、電池パック1を、例えば、充電器(図示せず)にて、充電するとき、いずれかの電池セルの電圧が、低い基準電圧を超えるとき、保護IC20の動作により、充電を停止することができる。
Thus, when the battery pack 1 is charged by, for example, a charger (not shown), the charging is stopped by the operation of the
また、別の充電器においては、パック電池1の信号端子Dの信号電圧を検出することができるものにおいては、アラーム回路30が出力信号を出し、n型FET71がオフとなるまでの間に所定の遅延時間(例えば、1秒)を設けるなら、アラーム回路30が電池セルの電圧が基準電圧を越えて信号端子Dに出力信号を出力し、充電器がこれを検出して、所定の遅延時間より短い間に、充電電圧や充電電流を減少させることにより、充電を停止するより前に、電池セルの電圧が基準電圧以下になることより、充電を継続することがで
きる。
Further, in another charger that can detect the signal voltage of the signal terminal D of the battery pack 1, the
図2は、本発明の他の実施例を示す回路図である。図1の回路構成と同一のものについては、同じ符号をつけて、説明を省略する。次に、アラーム回路30からの出力により、過充電防止回路51を起動させる起動回路41について説明する。直列接続された電池セルのプラス側より、レギュレータRegに電力が供給され、これより、3Vの電圧が出力される。レギュレータRegからの出力線は、抵抗R11(100KΩ)と抵抗R12(1KΩ)とに直列接続されて、抵抗R11と抵抗R12の分圧が、スイッチング素子としてp型FET76のゲートに接続されている。このとき、R12の抵抗値が大きいことより、レギュレータRegからの出力(3V)に近い電圧値が、ゲートに印加されることになる。また、電池セルの高電位からの出力端子nupと、p型FET76と、
アース側出力端子neaとが接続されている。出力端子nupからの接続線は抵抗R13(100kΩ)、抵抗R14(33kΩ)が接続され、分圧電圧が、p型FET76のソースに印加される。電池セルの高電位は、セル数×(3.2〜4.2V)であり、分圧により、1/4となり、1.6〜2.1Vが、p型FET76のソースに印加されることになる。
FIG. 2 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. Next, the activation circuit 41 that activates the overcharge prevention circuit 51 based on the output from the
The earth side output terminal nea is connected. A connection line from the output terminal nup is connected to a resistor R13 (100 kΩ) and a resistor R14 (33 kΩ), and a divided voltage is applied to the source of the p-
以上の回路構成により、電池セルの電圧が、基準電圧以下の通常時においては、アラーム回路30からの出力線(出力端子n3o)はハイインピーダンス状態であるので、p型FET73のゲート約3V、ソース1.6〜2.1の電圧が印加されることより、p型FET76はオフ状態となる。
With the circuit configuration described above, the output line (output terminal n3o) from the
そして、いずれかの電池セルの電圧が、基準電圧を超えると、アラーム回路30の出力線(出力端子n3o)は低電位となることより、出力端子n3oと接続されたp型FET76のゲートは低電位となり、一方、p型FET73のソースには上記の電圧1.6〜2.1Vが印加され、ゲートに対して高電位となるため、p型FET76がオン状態となる。
When the voltage of any battery cell exceeds the reference voltage, the output line (output terminal n3o) of the
第2駆動回路(過充電防止回路)51は、保護IC20からの過充電信号の出力線の中点に、スイッチング素子であるn型FET77のドレインを接続し、ソースをアース側に接続している。 以上の回路により、 上記の駆動回路41のp型FET76がオン状態となることで、第2駆動回路(過充電防止回路)51のn型FET77のゲートに、レギュレータRegからの高電圧が印加されることで、n型FET77がオン状態となる。そして、スイッチング素子として充電スイッチ71であるn型FET71のゲート、ソース間の電圧差がなくす、即ち、保護IC20からの出力を低電位(オフ信号)とすることより、充電スイッチ71がオフとなり、充電電流が停止されることができる。
The second drive circuit (overcharge prevention circuit) 51 connects the drain of the n-
このような動作により、保護IC20が所定の過充電電圧(4.3V)であっても、アラーム回路30の過充電電圧より低い基準電圧(4.25V)であるなら、電池セルの電圧が、低い基準電圧を超えるとき、保護IC20の出力をオフ信号とさせ、n型FET71がオフとなり、充電電流が停止されることができる。
With this operation, even if the
このように、パック電池1を、例えば、充電器(図示せず)にて、充電するとき、いずれかの電池セルの電圧が、低い基準電圧を超えるとき、第1駆動回路41、第2駆動回路、保護IC20の動作により、充電を停止することができる。
Thus, when the battery pack 1 is charged by, for example, a charger (not shown), when the voltage of any battery cell exceeds a low reference voltage, the first drive circuit 41, the second drive Charging can be stopped by the operation of the circuit and the
また、別の充電器においては、パック電池1の信号端子Dの信号電圧を検出することができるものにおいては、アラーム回路30が出力信号を出して、n型FET71がオフとなるまでの間に所定の遅延時間(例えば、1秒)を設けるなら、アラーム回路30が電池セルの電圧が基準電圧を越えて信号端子Dに出力信号を出力し、充電器がこれを検出して
、所定の遅延時間より短い間に、充電電圧や充電電流を減少させることにより、充電を停止するより前に、電池セルの電圧が基準電圧以下になることより、充電を継続することができる。
Further, in another charger that can detect the signal voltage at the signal terminal D of the battery pack 1, the
1 パック電池
20 保護IC
30 アラーム回路
71 充電スイッチ
1
30
Claims (3)
いずれかの電池セルからの入力電圧が、所定の過充電電圧より大きくなると充電スイッチをオフにする保護ICと、
前記基準電圧が前記過充電電圧より低く、前記電池セルの電圧が、前記基準電圧を超えると、アラーム回路からの出力信号に基づき、保護ICからの出力を、前記充電スイッチをオフにする出力とする駆動回路を備えることを特徴とする電池パック。 A plurality of operational amplifiers for comparing a predetermined reference voltage with the voltages of the plurality of battery cells, and an OR circuit to which the output of the operational amplifier is input, and when the voltage of any battery cell exceeds the reference voltage An alarm circuit for outputting an output signal from the OR circuit to which an output from the operation amplifier is input;
A protection IC that turns off the charge switch when the input voltage from any of the battery cells exceeds a predetermined overcharge voltage;
When the reference voltage is lower than the overcharge voltage and the voltage of the battery cell exceeds the reference voltage, an output from a protection IC is output based on an output signal from an alarm circuit, and an output for turning off the charge switch. A battery pack comprising a driving circuit for performing the above operation.
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JPH10201119A (en) * | 1997-01-10 | 1998-07-31 | Rohm Co Ltd | Power-supply monitoring ic |
WO2010082608A1 (en) * | 2009-01-14 | 2010-07-22 | ミツミ電機株式会社 | Protecting monitor circuit, battery pack, secondary battery monitor circuit and protecting circuit |
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2013
- 2013-03-26 JP JP2013063155A patent/JP2014191860A/en active Pending
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