JP2016127769A - Battery pack - Google Patents

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Hisashi Kameyama
寿 亀山
松田 直人
Naoto Matsuda
直人 松田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect fusion of a fusing resistor in extremely simple circuit configuration.SOLUTION: A battery pack comprises: a fusing register 2 which is connected with a battery 1 in series and includes a fuse 3 and a heating resistor 4; a switching element 5 which connects the heating resistor 4 of the fusing register 2 to the battery 1 and fuses the fuse 3; a control circuit 6 for controlling the switching element 5 into ON and OFF; and a current sensor 7 that is connected between the battery 1 and the switching element 5. The control circuit 6 determines a fusion state of the fuse 3 by detecting a current of the current sensor 7 in a state where a non-fusion current flows to the fusing register 2 by controlling the switching element 5.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は過電流を防止するヒューズを備える電池パックに関し、とくにヒューズの溶断状態を判定する電池パックに関する。   The present invention relates to a battery pack including a fuse for preventing overcurrent, and more particularly to a battery pack for determining a blown state of a fuse.

電池パックは、図3に示すように、電池1と直列にヒューズ3を接続して安全性を向上できる。過電流でヒューズ3を溶断して電池1を過電流から保護できるからである。図3の電池パックは、電池1と直列にヒュージングレジスタ2を接続している。ヒュージングレジスタ2は、ヒューズ3と加熱抵抗4とを備えている。ヒュージングレジスタ2を備える電池パックは、ヒュージングレジスタ2の加熱抵抗4に通電するためのスイッチング素子5と、このスイッチング素子5を制御する制御回路6と、この制御回路6で電池1の残容量を演算するために電池1の電流を検出する電流検出抵抗8の電流センサ7とを備えている。ヒュージングレジスタ2のヒューズ3は、過電流が流れるとジュール熱で発熱して溶断され、また、スイッチング素子5をオン状態に制御して加熱抵抗4に通電する状態で加熱抵抗4に加熱されて溶断される。この電池パックは、ヒューズ3を溶断して出力を遮断する。さらに、電池パックは、図3に示すように、電池1の保護回路9を設けてさらに安全性を向上できる。保護回路9は、電池1を正常に充放電できない状態で、電池1の出力側に設けている充放電スイッチ10をオフに切り換えて出力を遮断する。このような電池パックは、ヒューズ3と保護回路9で安全性を向上できる。この電池パックは、ヒューズ3が溶断され、あるいは保護回路9が充放電スイッチ10をオフ状態として出力を遮断できるが、出力が遮断される状態で、ヒューズ3の溶断と、充放電スイッチ10のオフ状態とを判定できない。このことから、ヒューズの溶断を検出できる電池パックが開発されている。(特許文献1〜3参照)   As shown in FIG. 3, the battery pack can improve safety by connecting a fuse 3 in series with the battery 1. This is because the fuse 1 can be blown by overcurrent to protect the battery 1 from overcurrent. The battery pack of FIG. 3 has a fusing resistor 2 connected in series with the battery 1. The fusing resistor 2 includes a fuse 3 and a heating resistor 4. The battery pack including the fusing register 2 includes a switching element 5 for energizing the heating resistor 4 of the fusing register 2, a control circuit 6 for controlling the switching element 5, and a remaining capacity of the battery 1 by the control circuit 6. The current sensor 7 of the current detection resistor 8 for detecting the current of the battery 1 is provided. The fuse 3 of the fusing resistor 2 is heated and blown by Joule heat when an overcurrent flows, and is heated by the heating resistor 4 while the switching element 5 is controlled to be turned on and the heating resistor 4 is energized. Fusing. This battery pack cuts off the output by fusing the fuse 3. Further, the battery pack can be further improved in safety by providing a protection circuit 9 for the battery 1 as shown in FIG. The protection circuit 9 switches off the charging / discharging switch 10 provided on the output side of the battery 1 in a state where the battery 1 cannot be charged / discharged normally, and shuts off the output. Such a battery pack can improve safety by the fuse 3 and the protection circuit 9. In this battery pack, the fuse 3 is blown, or the protection circuit 9 can shut off the output by turning off the charge / discharge switch 10, but in the state where the output is cut off, the fuse 3 is blown and the charge / discharge switch 10 is turned off. The status cannot be determined. For this reason, battery packs that can detect blown fuses have been developed. (See Patent Documents 1 to 3)

特許文献1の電池パックは、ヒューズと直列に、発光ダイオードと電流制限抵抗との直列回路を接続している。発光ダイオードは、ヒューズが溶断されない状態では点灯されず、ヒューズが溶断されて点灯する。したがって、発光ダイオードの点滅でヒューズの溶断を判定する。この電池パックは、ヒューズの溶断を検出するために発光ダイオードを設ける必要があるので部品点数が多くなって回路構成が複雑になる欠点がある。また、発光ダイオードを点灯してヒューズの溶断を表示するので、ヒューズの溶断を本体機器側に電気信号として伝送できない欠点もある。   In the battery pack of Patent Document 1, a series circuit of a light emitting diode and a current limiting resistor is connected in series with a fuse. The light emitting diode is not lit when the fuse is not blown, and is lit when the fuse is blown. Therefore, it is determined whether or not the fuse is blown by blinking of the light emitting diode. This battery pack has a disadvantage that the number of parts is increased and the circuit configuration is complicated because it is necessary to provide a light emitting diode in order to detect blown fuses. In addition, since the light emitting diode is turned on to indicate that the fuse is blown, there is a drawback in that the blow of the fuse cannot be transmitted as an electrical signal to the main device.

特許文献2の電池パックは、複数の電池ユニットを並列に接続して、各々の電池ユニットは、電池とヒューズとの直列回路としている。この電池パックは、各々の電池ユニットの電池電圧を検出して電圧差を比較してヒューズの溶断を検出する。この電池パックは、ヒューズが溶断されない状態では、各々の電池はヒューズを介して互いに並列に接続されて同じ電圧となるが、ヒューズが溶断されると、各々の電池がヒューズを介して並列に接続されなくなるので電圧差が発生する。したがって、各々の電池ユニットの電池電圧を検出してヒューズの溶断を検出できる。この電池パックは、複数の電池ユニットを並列に接続している回路構成においてのみ、各々の電池ユニットに接続しているヒューズの溶断を検出できるが、全ての電池を直列に接続して電池と直列にひとつのヒューズを接続している電池パックにおいては、ヒューズの溶断を検出できない。また、ヒューズの溶断を速やかに検出できない欠点もある。それは、ヒューズが溶断されて各々の電池ユニットの電池電圧に電圧差ができるのに時間がかかるからである。   In the battery pack of Patent Document 2, a plurality of battery units are connected in parallel, and each battery unit is a series circuit of a battery and a fuse. This battery pack detects the battery voltage of each battery unit, compares the voltage difference, and detects the blow of the fuse. In this battery pack, when the fuse is not blown, each battery is connected in parallel to each other through the fuse to be the same voltage, but when the fuse is blown, each battery is connected in parallel through the fuse. As a result, the voltage difference occurs. Therefore, the fuse voltage can be detected by detecting the battery voltage of each battery unit. This battery pack can detect the fusing of the fuse connected to each battery unit only in a circuit configuration in which a plurality of battery units are connected in parallel, but all the batteries are connected in series and in series with the battery. In a battery pack in which one fuse is connected to the battery, it is not possible to detect a blown fuse. In addition, there is a drawback that it is not possible to quickly detect the blow of the fuse. This is because it takes time for the fuse to be blown and a voltage difference is created between the battery voltages of the respective battery units.

特許文献3の電池パックは、電池と充放電スイッチとの間にヒュージングレジスタを接続している。この電池パックは、ヒュージングレジスタの入力側と出力側の電圧を検出して、ヒュージングレジスタの溶断を判定する。ヒュージングレジスタが溶断されない状態で、入力側と出力側の電圧は等しくなるが、ヒュージングレジスタが溶断されると入力側と出力側の電圧が同じ電圧とならず、電圧差からヒュージングレジスタの溶断を判定できる。この電池パックは、つねに正確にヒューズの溶断を検出できない欠点がある。それは、電池パックを本体機器に接続して、本体機器側から電池パックに電力が供給される状態、たとえば本体機器から電池パックを充電している状態、あるいは本体機器側に設けている大容量の電解コンデンサのチャージ電圧が供給される状態で、ヒューズの溶断を検出できないからである。   In the battery pack of Patent Literature 3, a fusing resistor is connected between the battery and the charge / discharge switch. The battery pack detects the fusing register blown by detecting the voltage on the input side and the output side of the fusing register. When the fusing register is not blown, the input side and output side voltages are equal.However, when the fusing register is blown, the input side and output side voltages do not become the same voltage. Fusing can be determined. This battery pack has a drawback that it cannot always detect the fusing of the fuse accurately. The battery pack is connected to the main unit and power is supplied to the battery pack from the main unit, for example, the battery pack is charged from the main unit or the large capacity provided on the main unit This is because it is impossible to detect the blow of the fuse in a state where the charge voltage of the electrolytic capacitor is supplied.

特開2013−207876号公報JP 2013-207876 A 特開2010−67536号公報JP 2010-67536 A 特開2009−273208号公報JP 2009-273208 A

本発明は、以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、極めて簡単な回路構成としながら、ヒュージングレジスタの溶断を速やかに検出できる電池パックを提供することにある。   The present invention has been developed for the purpose of solving the above drawbacks. An important object of the present invention is to provide a battery pack capable of quickly detecting fusing of a fusing resistor while having a very simple circuit configuration.

本発明の電池パックは、電池1と、電池1と直列に接続してなるヒューズ3と加熱抵抗4とを備えるヒュージングレジスタ2と、電池1に加熱抵抗4を接続して溶断電流を流し、加熱抵抗4の発熱でヒューズ3を溶断するスイッチング素子5と、スイッチング素子5をオンオフに制御する制御回路6と、電池1とスイッチング素子5との間に接続してなる電流センサ7とを備えており、制御回路6が、スイッチング素子5を制御してヒュージングレジスタ2に非溶断電流を流す状態で、電流センサ7の電流を検出して、ヒューズ3の溶断状態を判定する。   The battery pack of the present invention includes a battery 1, a fusing resistor 2 including a fuse 3 and a heating resistor 4 connected in series with the battery 1, a heating resistor 4 connected to the battery 1, and a fusing current flowing. A switching element 5 that blows the fuse 3 by heat generated by the heating resistor 4, a control circuit 6 that controls the switching element 5 to be turned on and off, and a current sensor 7 that is connected between the battery 1 and the switching element 5 are provided. The control circuit 6 detects the current of the current sensor 7 while controlling the switching element 5 to flow the non-blown current to the fusing register 2 and determines the blown state of the fuse 3.

本発明の電池パックは、制御回路6がスイッチング素子5を所定の周期でオンオフにスイッチングしてヒュージングレジスタ2に非溶断電流を流すことができる。   In the battery pack of the present invention, the control circuit 6 can switch the switching element 5 on and off at a predetermined cycle to flow a non-blown current to the fusing register 2.

本発明の電池パックは、制御回路6が保護回路9を備え、この保護回路9が当該電池パックの使用禁止状態を検出して、スイッチング素子5をオン状態に切り換えてヒューズ3を溶断することができる。   In the battery pack according to the present invention, the control circuit 6 includes a protection circuit 9, and the protection circuit 9 detects a use-prohibited state of the battery pack, switches the switching element 5 to an on state, and blows the fuse 3. it can.

本発明の電池パックは、電池1の出力側に接続してなる充放電スイッチ10を備え、充放電スイッチ10と電池1との間にヒュージングレジスタ2を接続して、制御回路6で充放電スイッチ10を制御することができる。   The battery pack of the present invention includes a charging / discharging switch 10 connected to the output side of the battery 1, and connecting the fusing resistor 2 between the charging / discharging switch 10 and the battery 1, and charging / discharging by the control circuit 6. The switch 10 can be controlled.

本発明の電池パックは、制御回路6がヒュージングレジスタ2の出力側の電圧を検出する電圧検出回路13を備え、制御回路6が、充放電スイッチ10をオフ状態とする状態で、ヒュージングレジスタ2の出力側の電圧を検出してヒューズ3の溶断状態を判定することができる。   In the battery pack of the present invention, the control circuit 6 includes a voltage detection circuit 13 that detects the voltage on the output side of the fusing register 2, and the control circuit 6 turns off the charge / discharge switch 10 to turn off the fusing register. 2 can be detected to determine the blown state of the fuse 3.

本発明の電池パックは、電流センサ7を電流検出抵抗8とすることができる。   In the battery pack of the present invention, the current sensor 7 can be the current detection resistor 8.

本発明の電池パックは、制御回路6が、溶断電流のデューティー比率を下げることで非溶断電流を制御することができる。   In the battery pack of the present invention, the control circuit 6 can control the non-blown current by lowering the duty ratio of the blowing current.

本発明の電池パックは、極めて簡単な回路構成としながら、ヒュージングレジスタの溶断を確実に、しかも速やかに検出できる特長がある。それは、本発明の電池パックが、スイッチング素子を制御してヒュージングレジスタに非溶断電流を流し、この電流を検出してヒューズの溶断状態を判定するからである。ヒュージングレジスタを備える電池パックは、ヒュージングレジスタに通電して溶断するためのスイッチング素子と、このスイッチング素子を制御する制御回路と、この制御回路で電池の残容量を演算するために、電池の電流を検出する電流検出抵抗の電流センサとを備えているが、従来の電池パックは、図3に示すように、電池1の充放電電流を検出して残容量を演算するために設けている電流センサ7の電流検出抵抗8を、スイッチング素子5をオン状態としてヒュージングレジスタ2に流れる電流を検出する位置には接続していない。電流センサ7は、図1に示すように、スイッチング素子5と電池1との間に接続して、スイッチング素子5のオン状態でヒュージングレジスタ2の電流を検出できる。電流センサをこの位置に接続している本発明の電池パックは、制御回路でもって、ヒュージングレジスタに非溶断電流を流すようにスイッチング素子を制御し、この状態で電流センサの電流を検出してヒュージングレジスタのヒューズの溶断状態を判定できる。ヒュージングレジスタが溶断されていない状態では、非溶断電流が検出され、溶断されている状態では非溶断電流が検出されないからである。このように、本発明の電池パックは、従来の電池パックに対して構成部品を追加することなく、簡単な回路変更をすることにより、ヒュージングレジスタの溶断を確実に、しかも速やかに検出できる特徴を実現できる。   The battery pack of the present invention has an advantage that the fusing resistor can be reliably and quickly detected while having a very simple circuit configuration. This is because the battery pack of the present invention controls the switching element to flow a non-blown current through the fusing resistor and detects this current to determine the blown state of the fuse. A battery pack provided with a fusing resistor includes a switching element for energizing and fusing the fusing register, a control circuit for controlling the switching element, and for calculating the remaining capacity of the battery with the control circuit. The conventional battery pack is provided for detecting the charge / discharge current of the battery 1 and calculating the remaining capacity, as shown in FIG. 3. The current detection resistor 8 of the current sensor 7 is not connected to a position where the switching element 5 is turned on and the current flowing through the fusing resistor 2 is detected. As shown in FIG. 1, the current sensor 7 is connected between the switching element 5 and the battery 1, and can detect the current of the fusing register 2 when the switching element 5 is on. In the battery pack of the present invention in which the current sensor is connected to this position, the control circuit controls the switching element so that a non-blown current flows through the fusing resistor, and in this state, detects the current of the current sensor. The fusing state of the fuse of the fusing resistor can be determined. This is because a non-blown current is detected when the fusing resistor is not blown, and a non-blown current is not detected when the fusing resistor is blown. As described above, the battery pack of the present invention is capable of reliably and quickly detecting fusing of a fusing register by making a simple circuit change without adding any components to the conventional battery pack. Can be realized.

本発明の一実施例にかかる電池パックの回路図である。It is a circuit diagram of the battery pack concerning one Example of this invention. 本発明の一実施例にかかる電池パックの溶断電流および非溶断電流を示す図である。It is a figure which shows the fusing current and non-fusing current of the battery pack concerning one Example of this invention. 従来の電池パックの回路図である。It is a circuit diagram of the conventional battery pack.

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電池パックを例示するものであって、本発明は電池パックを以下のものには特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the example shown below illustrates the battery pack for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the battery pack as follows. Further, this specification does not limit the members shown in the claims to the members of the embodiments.

図1に示す電池パックは、電池1と直列に接続しているヒュージングレジスタ2と、このヒュージングレジスタ2の加熱抵抗4に接続されてヒューズ3を溶断するスイッチング素子5と、このスイッチング素子5をオンオフに制御する制御回路6と、電池1とスイッチング素子5との間に接続している電流センサ7とを備える。図1の電池パックは、電流センサ7を電流検出抵抗8として、電流検出抵抗8の両端に発生する電圧から電流を検出する。ただし、本発明の電池パックは、電流センサ7を必ずしも電流検出抵抗8には特定せず、電流を検出できる全ての素子を使用できる。さらに、図1の電池パックは、制御回路6でオンオフに切り換えられる充放電スイッチ10も備える。   The battery pack shown in FIG. 1 includes a fusing resistor 2 connected in series with the battery 1, a switching element 5 connected to the heating resistor 4 of the fusing register 2 and blowing the fuse 3, and the switching element 5. And a current sensor 7 connected between the battery 1 and the switching element 5. The battery pack of FIG. 1 uses the current sensor 7 as a current detection resistor 8 to detect current from the voltage generated at both ends of the current detection resistor 8. However, the battery pack of the present invention does not necessarily specify the current sensor 7 as the current detection resistor 8 and can use all elements that can detect current. Further, the battery pack of FIG. 1 also includes a charge / discharge switch 10 that is switched on and off by the control circuit 6.

ヒュージングレジスタ2は、ヒューズ3と加熱抵抗4とを備える。ヒューズ3は、過電流が流れるとジュール熱で発熱して溶断され、また、加熱抵抗4に加熱されて溶断される溶融金属である。加熱抵抗4は、ヒューズ3とスイッチング素子5とに接続され、スイッチング素子5のオン状態で流れる溶断電流で発熱してヒューズ3を溶断する。図1のヒュージングレジスタ2は、ヒューズ3Aとヒューズ3Bの間に加熱抵抗4A及び加熱抵抗4Bを接続している。このヒュージングレジスタ2は、スイッチング素子5のオン状態において、電池1から加熱抵抗4A、4Bに通電して加熱抵抗4A、4Bを発熱でき、また接続機器側からの充電電流を加熱抵抗4A、4Bに通電して加熱抵抗4A、4Bを発熱できる。図示しないが、ヒュージングレジスタは、ヒューズを1つとし、このヒューズの接続機器側に加熱抵抗を接続して、電池から加熱抵抗に通電することもできる。   The fusing resistor 2 includes a fuse 3 and a heating resistor 4. The fuse 3 is a molten metal that is heated and blown by Joule heat when an overcurrent flows, and is also blown by being heated by the heating resistor 4. The heating resistor 4 is connected to the fuse 3 and the switching element 5, and generates heat by a fusing current that flows when the switching element 5 is turned on to blow the fuse 3. In the fusing register 2 of FIG. 1, a heating resistor 4A and a heating resistor 4B are connected between the fuse 3A and the fuse 3B. The fusing register 2 can heat the heating resistors 4A and 4B by supplying current from the battery 1 to the heating resistors 4A and 4B when the switching element 5 is in the on state, and the charging current from the connected device side is used as the heating resistors 4A and 4B. Can be heated to generate heat. Although not shown, the fusing resistor may have a single fuse, and a heating resistor may be connected to the connected device side of the fuse so that the heating resistor can be energized from the battery.

図1の電池パックは、放電スイッチ11と充電スイッチ12とを直列に接続して充放電スイッチ10としている。放電スイッチ11と充電スイッチ12は、FETなどの半導体スイッチング素子である。この電池パックは、電池1の放電を停止するときに放電スイッチ11をオフ状態に切り換えて、充電を停止するときに充電スイッチ12をオフ状態に切り換える。電池1を充放電する状態で、放電スイッチ11と充電スイッチ12はオン状態に保持される。放電スイッチ11と充電スイッチ12は、制御回路6でオンオフに制御される。   In the battery pack of FIG. 1, a discharge switch 11 and a charge switch 12 are connected in series to form a charge / discharge switch 10. The discharge switch 11 and the charge switch 12 are semiconductor switching elements such as FETs. In the battery pack, the discharge switch 11 is switched to an off state when the discharge of the battery 1 is stopped, and the charge switch 12 is switched to an off state when charging is stopped. In a state where the battery 1 is charged and discharged, the discharge switch 11 and the charge switch 12 are held in the on state. The discharge switch 11 and the charge switch 12 are controlled on and off by the control circuit 6.

制御回路6は、電池1の保護回路9を備える。保護回路9は、電池1を充放電できない充放電停止状態を検出してスイッチング素子5をオン状態に切り換えてヒューズ3を溶断する。保護回路9は、電池1の電圧や温度を検出して電池1の充放電停止状態を判定する。図1に示すように、複数の電池セルを備えて、各々の電池セルを直列に接続している電池パックは、保護回路9でもって各々の電池1の電圧を検出し、あるいは最も高温になる電池1の温度等を検出して、電池1の充放電停止状態を判定する。この電池パックは、各々の電池セルの電圧を検出する電圧検出回路13と、電池1に熱結合状態に配置している温度センサ14からの信号から電池1の温度を検出して、電池1の充放電停止状態を判定するマイクロコンピュータ15を備える。この保護回路9は、何れかの電池セルの電圧や温度が、あらかじめ設定している閾値を越えると充放電停止状態と判定して充放電スイッチ10をオフ状態に切り換える。保護回路9は、放電している電池1の電圧が最低閾値よりも低くなると、放電スイッチ11をオフ状態に切り換えて放電を停止して電池1の過放電を防止する。また、充電している電池1の電圧が最高閾値よりも高くなると、充電スイッチ12をオフ状態に切り換えて充電を停止して電池1の過充電を防止する。また、保護回路9は、電池1の温度が最高閾値よりも高くなり、あるいは最低閾値よりも低くなる状態で、充放電スイッチ10をオフ状態に切り換えて電池1を保護する。   The control circuit 6 includes a protection circuit 9 for the battery 1. The protection circuit 9 detects a charge / discharge stop state where the battery 1 cannot be charged / discharged, switches the switching element 5 to an on state, and blows the fuse 3. The protection circuit 9 determines the charge / discharge stop state of the battery 1 by detecting the voltage and temperature of the battery 1. As shown in FIG. 1, a battery pack including a plurality of battery cells, in which the battery cells are connected in series, detects the voltage of each battery 1 with the protection circuit 9 or reaches the highest temperature. The temperature or the like of the battery 1 is detected, and the charge / discharge stop state of the battery 1 is determined. The battery pack detects the temperature of the battery 1 from a signal from a voltage detection circuit 13 that detects the voltage of each battery cell and a temperature sensor 14 that is disposed in a thermally coupled state to the battery 1. A microcomputer 15 for determining a charge / discharge stop state is provided. When the voltage or temperature of any of the battery cells exceeds a preset threshold value, the protection circuit 9 determines that the charging / discharging switch is in the off state and switches the charging / discharging switch 10 to the off state. When the voltage of the discharged battery 1 becomes lower than the minimum threshold, the protection circuit 9 switches the discharge switch 11 to an off state to stop the discharge and prevent the battery 1 from being overdischarged. Further, when the voltage of the battery 1 being charged becomes higher than the maximum threshold value, the charging switch 12 is switched to an off state to stop the charging and prevent the battery 1 from being overcharged. Further, the protection circuit 9 protects the battery 1 by switching the charge / discharge switch 10 to an off state in a state where the temperature of the battery 1 is higher than the maximum threshold value or lower than the minimum threshold value.

さらに、制御回路6は、電池パックを安全に使用できない使用禁止状態においては、スイッチング素子5をオン状態に切り換えて、ヒュージングレジスタ2のヒューズ3を溶断する。制御回路6は、たとえば、電池1の電圧が最高閾値よりも高電圧に設定している使用禁止閾値よりも高くなり、あるいは最低閾値よりも低電圧に設定している使用禁止閾値よりも低くなり、あるいは又、電池パックの出力端子が短絡された状態等を使用禁止状態と判定して、スイッチング素子5をオン状態に切り換えてヒュージングレジスタ2のヒューズ3を溶断する。スイッチング素子5がオン状態に切り換えられると、加熱抵抗4が電池1から供給される電流で発熱して、ヒューズ3を溶断する。ヒューズ3が溶断されると、加熱抵抗4への電流は流れなくなる。   Further, the control circuit 6 switches the switching element 5 to the on state and blows the fuse 3 of the fusing register 2 in a use prohibited state where the battery pack cannot be used safely. For example, the voltage of the battery 1 is higher than the use prohibition threshold set to a voltage higher than the maximum threshold, or lower than the use prohibition threshold set to a voltage lower than the minimum threshold. Alternatively, a state in which the output terminal of the battery pack is short-circuited is determined as a use-prohibited state, and the switching element 5 is switched on to blow the fuse 3 of the fusing register 2. When the switching element 5 is switched to the on state, the heating resistor 4 generates heat by the current supplied from the battery 1 and blows the fuse 3. When the fuse 3 is blown, the current to the heating resistor 4 does not flow.

電流センサ7の電流検出抵抗8は、電池1とスイッチング素子5との間に接続されて、電池1から接続機器に供給する電流のみでなく、さらに、充放電スイッチ10のオフ状態においては、電池1と加熱抵抗4とスイッチング素子5と電流センサ7とにループするループ電流を検出する。電流センサ7の電流検出抵抗8は、流れる電流に比例する電圧が発生する。したがって、制御回路6は電流検出抵抗8の両端に発生する電圧から電池1の電流を検出する。制御回路6は、検出する電流から電池1の残容量を演算する。   The current detection resistor 8 of the current sensor 7 is connected between the battery 1 and the switching element 5, and not only the current supplied from the battery 1 to the connected device, but also in the off state of the charge / discharge switch 10. 1, a loop current that loops through the heating resistor 4, the switching element 5, and the current sensor 7 is detected. The current detection resistor 8 of the current sensor 7 generates a voltage proportional to the flowing current. Therefore, the control circuit 6 detects the current of the battery 1 from the voltage generated at both ends of the current detection resistor 8. The control circuit 6 calculates the remaining capacity of the battery 1 from the detected current.

さらに、制御回路6は、スイッチング素子5を制御してヒュージングレジスタ2に非溶断電流を流して、ヒューズ3が溶断されているか、溶断されていないかヒューズ3の溶断状態を判定する。ヒューズ3を溶断する溶断電流と非溶断電流について説明する。溶断電流は、加熱抵抗4を発熱させて、その発熱でヒューズ3を溶断させる大きな電流に設定される。非溶断電流は、ヒューズ3を溶断しない電流、すなわちヒューズ3の溶断電流よりも小さい電流に設定される。制御回路6は、スイッチング素子5をオンオフに切り換えるデューティーをコントロールして加熱抵抗4に流れる溶断電流および非溶断電流の平均電流をPWM制御する。   Further, the control circuit 6 controls the switching element 5 to flow a non-blown current through the fusing resistor 2 to determine whether the fuse 3 is blown or not blown. A fusing current and a non-blown current for fusing the fuse 3 will be described. The fusing current is set to a large current that heats the heating resistor 4 and blows the fuse 3 by the heat. The non-blown current is set to a current that does not blow the fuse 3, that is, a current that is smaller than the blow current of the fuse 3. The control circuit 6 controls the duty of switching the switching element 5 on and off, and performs PWM control on the average current of the fusing current and the non-fusing current flowing through the heating resistor 4.

この制御回路6は、デューティーを小さく、すなわちオン時間を短くして平均電流を小さく、反対にオン時間を長くしてデューティーを大きくして平均電流を大きくできる。溶断電流の平均電流は、ヒューズ3を溶断するように、数100mA以上に設定される。非溶断電流の平均電流は、ヒューズ3を溶断することなく、電流センサ7で電流を検出できる電流値、たとえば、数mA以上であって数100mA以下に設定される。また、制御回路6がスイッチング素子5を制御して非溶断電流を流す時間は、電流センサ7の電流を検出して、制御回路6のマイクロコンピュータ15がヒューズ3の溶断状態(溶断されているか、溶断されていないか)を判定できる最低の時間よりも長く、たとえば、数μs以上であって、数100msよりも短く設定される。また、非溶断電流を流す周期は、1kHz以上であって、数100kHzよりも小さく設定される。制御回路6は、スイッチング素子5を制御して加熱抵抗4に非溶断電流を流す状態で、電流センサ7である電流検出抵抗8の両端に発生する電圧を検出して、ヒューズ3の溶断状態を判定する。   The control circuit 6 can reduce the duty, that is, shorten the on-time to reduce the average current, and conversely increase the on-time to increase the duty to increase the average current. The average current of the fusing current is set to several hundred mA or more so as to blow the fuse 3. The average current of the non-blown current is set to a current value at which the current can be detected by the current sensor 7 without blowing the fuse 3, for example, several mA or more and several hundred mA or less. Further, the time when the control circuit 6 controls the switching element 5 to flow the non-blown current is detected by detecting the current of the current sensor 7 and the microcomputer 15 of the control circuit 6 is blown out of the fuse 3 (whether it is blown or It is longer than the minimum time during which it can be determined whether it is blown or not, for example, several μs or more and shorter than several hundred ms. In addition, the cycle of flowing the non-blown current is set to 1 kHz or more and smaller than several hundred kHz. The control circuit 6 controls the switching element 5 to flow a non-blown current through the heating resistor 4, detects the voltage generated at both ends of the current detection resistor 8 that is the current sensor 7, and determines the blown state of the fuse 3. judge.

例えば、溶断電流は、図2の(a)に示すように、ピーク電流が600mAで、オン時間のみの100%デューティーで、平均電流600mAの電流として流される。また、非溶断電流は、図2の(b)に示すように、ピーク電流が600mAで、20kHzの周期で、オン時間5μs、オフ時間45μsの10%デューティーで、平均電流60mAの電流として流される。つまり、制御回路6は、溶断電流のデューティー比率を下げることで非溶断電流を制御することができる。   For example, as shown in FIG. 2A, the fusing current flows as an average current of 600 mA with a peak current of 600 mA and a 100% duty only during the on-time. Further, as shown in FIG. 2B, the non-blown current flows as a current having an average current of 60 mA with a peak current of 600 mA, a cycle of 20 kHz and a 10% duty of an on time of 5 μs and an off time of 45 μs. . That is, the control circuit 6 can control the non-blown current by lowering the duty ratio of the fusing current.

制御回路6のマイクロコンピュータ15は、電流センサ7である電流検出抵抗8の両端に発生する電圧値を示すアナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号をあらかじめ記憶しているデジタル値に比較して、ヒューズ3の溶断状態を判定する。ヒューズ3が溶断されている状態で、電流センサ7である電流検出抵抗8の両端には電圧が発生しない。したがって制御回路6は、非溶断電流を流すようにスイッチング素子5を所定のデューティーでスイッチングする状態で電流検出抵抗8に電圧が発生しないとヒューズ3が溶断されていると判定し、この状態で電流検出抵抗8に所定の電圧が発生する状態ではヒューズ3が溶断されていないと判定する。制御回路6は、ヒューズ3が溶断されていると判定すると、このことを接続端子から接続機器側に電気信号で伝送する。   The microcomputer 15 of the control circuit 6 converts an analog signal indicating a voltage value generated at both ends of the current detection resistor 8 as the current sensor 7 into a digital signal, and compares the digital signal with a digital value stored in advance. Then, the fusing state of the fuse 3 is determined. In the state where the fuse 3 is blown, no voltage is generated across the current detection resistor 8 which is the current sensor 7. Therefore, the control circuit 6 determines that the fuse 3 is blown if no voltage is generated in the current detection resistor 8 in a state where the switching element 5 is switched at a predetermined duty so that a non-blown current flows. When a predetermined voltage is generated in the detection resistor 8, it is determined that the fuse 3 is not blown. When determining that the fuse 3 is blown, the control circuit 6 transmits this fact from the connection terminal to the connected device side by an electric signal.

制御回路6が、スイッチング素子5をオンオフに切り換えてデューティーを調整して平均電流をコントロールする電池パックは、スイッチング素子5の発熱を小さくして、ヒューズ3の溶断状態を判定できる。ただ、制御回路6は、スイッチング素子5の内部抵抗を調整して加熱抵抗4に流す電流を非溶断電流に制御することもできる。   The battery pack in which the control circuit 6 switches the switching element 5 on and off and adjusts the duty to control the average current can reduce the heat generation of the switching element 5 and determine the blown state of the fuse 3. However, the control circuit 6 can also adjust the internal resistance of the switching element 5 to control the current flowing through the heating resistor 4 to a non-blown current.

さらに、制御回路6は、充放電スイッチ10をオフ状態とする状態で、ヒュージングレジスタ2の出力側の電圧を検出して、ヒューズ3の溶断状態を判定することもできる。ヒューズ3が溶断されると、ヒュージングレジスタ2の出力側に電圧が出力されなくなるからである。特に、ヒューズ3Aが溶断されていない状態で、ヒューズ3Bが溶断されている状態の場合、電池1からスイッチング素子5及びヒューズ3Aを介して非溶断電流が流れ、電流検出センサ7で非溶断電流を検出し、制御回路6はヒューズ3が溶断されていないと判断する。そのため、ヒュージングレジスタ2の出力側の電圧を検出し、電池1の電圧が検出できなければヒューズ3Bが溶断されていると判断することができる。   Furthermore, the control circuit 6 can also determine the blown state of the fuse 3 by detecting the voltage on the output side of the fusing register 2 in a state where the charge / discharge switch 10 is turned off. This is because when the fuse 3 is blown, no voltage is output to the output side of the fusing register 2. In particular, when the fuse 3A is not blown and the fuse 3B is blown, a non-blown current flows from the battery 1 via the switching element 5 and the fuse 3A, and the current detection sensor 7 generates a non-blown current. Then, the control circuit 6 determines that the fuse 3 is not blown. Therefore, the voltage on the output side of the fusing register 2 is detected, and if the voltage of the battery 1 cannot be detected, it can be determined that the fuse 3B is blown.

本発明は、部品を増加することなくヒュージングレジスタの溶断を検出してより安全性を向上できる電池パックに有効に使用される。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is effectively used for a battery pack that can detect fusing of a fusing resistor without increasing the number of parts and thereby improve safety.

1…電池
2…ヒュージングレジスタ
3、3A、3B…ヒューズ
4、4A、4B…加熱抵抗
5…スイッチング素子
6…制御回路
7…電流センサ
8…電流検出抵抗
9…保護回路
10…充放電スイッチ
11…放電スイッチ
12…充電スイッチ
13…電圧検出回路
14…温度センサ
15…マイクロコンピュータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery 2 ... Fusing resistor 3, 3A, 3B ... Fuse 4, 4A, 4B ... Heating resistor 5 ... Switching element 6 ... Control circuit 7 ... Current sensor 8 ... Current detection resistor 9 ... Protection circuit 10 ... Charge-discharge switch 11 ... Discharge switch 12 ... Charge switch 13 ... Voltage detection circuit 14 ... Temperature sensor 15 ... Microcomputer

Claims (7)

電池と、
前記電池と直列に接続してなる、ヒューズと加熱抵抗とを備えるヒュージングレジスタと、
前記電池に前記加熱抵抗を接続して溶断電流を流し、前記加熱抵抗の発熱で前記ヒューズを溶断するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子をオンオフに制御する制御回路と、
前記電池と前記スイッチング素子との間に接続してなる電流センサとを備え、
前記制御回路が、前記スイッチング素子を制御して前記ヒュージングレジスタに非溶断電流を流す状態で、前記電流センサの電流を検出して、前記ヒューズの溶断状態を判定することを特徴とする電池パック。
Battery,
A fusing resistor comprising a fuse and a heating resistor, connected in series with the battery;
A switching element for connecting the heating resistor to the battery to flow a fusing current, and fusing the fuse with heat generated by the heating resistor;
A control circuit for controlling the switching element on and off;
A current sensor connected between the battery and the switching element;
The battery pack is characterized in that the control circuit detects the current of the current sensor and determines the blown state of the fuse in a state in which a non-blown current flows through the fusing resistor by controlling the switching element. .
請求項1に記載される電池パックであって、
前記制御回路が前記スイッチング素子を所定の周期でオンオフにスイッチングして前記ヒュージングレジスタに非溶断電流を流すことを特徴とする電池パック。
The battery pack according to claim 1,
The battery pack, wherein the control circuit switches the switching element on and off at a predetermined cycle to flow a non-blown current to the fusing resistor.
請求項1又は2に記載される電池パックであって、
前記制御回路が保護回路を備え、この保護回路が当該電池パックの使用禁止状態を検出して、前記スイッチング素子をオン状態に切り換えて前記ヒューズを溶断することを特徴とする電池パック。
The battery pack according to claim 1 or 2,
The battery pack, wherein the control circuit includes a protection circuit, the protection circuit detects a use prohibition state of the battery pack, switches the switching element to an on state, and blows the fuse.
請求項1又は2に記載される電池パックであって、
前記電池の出力側に接続してなる充放電スイッチを備え、前記充放電スイッチと前記電池との間に前記ヒュージングレジスタを接続しており、前記制御回路が前記充放電スイッチを制御してなることを特徴とする電池パック。
The battery pack according to claim 1 or 2,
A charge / discharge switch connected to the output side of the battery; the fusing resistor connected between the charge / discharge switch and the battery; and the control circuit controlling the charge / discharge switch. A battery pack characterized by that.
請求項4に記載される電池パックであって、
前記制御回路が前記ヒュージングレジスタの出力側の電圧を検出する電圧検出回路を備え、前記制御回路が、前記充放電スイッチをオフ状態とする状態で、前記ヒュージングレジスタの出力側の電圧を検出してヒューズの溶断状態を判定することを特徴とする電池パック。
The battery pack according to claim 4, wherein
The control circuit includes a voltage detection circuit that detects a voltage on the output side of the fusing register, and the control circuit detects a voltage on the output side of the fusing register in a state where the charge / discharge switch is turned off. And determining a blown state of the fuse.
請求項1ないし5のいずれかに記載される電池パックであって、
前記電流センサが電流検出抵抗としてなる電池パック。
The battery pack according to any one of claims 1 to 5,
A battery pack in which the current sensor serves as a current detection resistor.
請求項1ないし6のいずれかに記載される電池パックであって、
前記制御回路は、前記溶断電流のデューティー比率を下げることで前記非溶断電流を制御することを特徴とする電池パック。
The battery pack according to any one of claims 1 to 6,
The battery pack, wherein the control circuit controls the non-blown current by lowering a duty ratio of the blowing current.
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