JP3270986B2 - 電池装置の保護回路 - Google Patents

電池装置の保護回路

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battery
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正三 吉川
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は携帯機器(携帯電話機や
ビデオ等)の電源として利用する電池装置の端子を通し
て流れる電流が短絡や過負荷等により過大になった場
合、該過大電流から電池を保護する電池装置の保護回路
に関するものである。
【0002】
【従来技術】従来、この種の技術として特開平6−96
758号公報に開示されたものがある。図2は従来の電
池パックの電源端子短絡防止回路の例を示す図である。
電池パック4は携帯機器の電源として使用されるもの
で、図示するように、従来の電池パック4はスイッチ4
−1、端子4−2、端子4−3及び、電池4−4から構
成され、使用機器(省略)に装着する際に端子4−2及
び端子4−3が使用機器側の端子に接触すると同時にス
イッチ4−1が機構的に押されて作動するように取り付
けられている。
【0003】電池パック4は携帯機器に装着されたとき
は端子4−2及び、端子4−3は電源端子として使用さ
れ、充電器に装着されたときは端子4−2及び、端子4
−3は充電端子として使用される。例えば、充電時は充
電器に装着する際スイッチ4−1が作動し、端子4−
2、端子4−3より電池4−4に充電電流を流し充電を
行う。
【0004】電池パック4が使用されていないときはス
イッチ4−1は開状態なので端子4−2と端子4−3間
に導体が接触しても電池4−4は短絡することは無く保
護される。
【0005】この他に電池の短絡防止策としては、前記
スイッチ4−1の代わりに磁気で作動するリ−ドリレ−
を使用し、使用機器の側に磁石を取付け電池パックを装
着時にリ−ドリレ−を作動させる方法、又、短絡時は短
絡電流による発熱で温度が上昇することを応用し、前記
スイッチ4−1の代わりにヒュ−ズまたは、温度上昇に
対して急激に抵抗値が増すポリスイッチ(PTC)を使
用し短絡電流を制限する方法、又、充電専用の充電端子
を設け、該充電端子と電池の間にダイオ−ドを設け、充
電時は該ダイオ−ドを通して電池を充電し、該充電端子
間の短絡に対しては該ダイオ−ドで短絡電流を阻止する
方法、又、不使用中は端子4−2及び端子4−3に絶縁
体で目かくしをして端子間に導体が直接触れなくする方
法等が提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
機構的に作動するスイッチ4−1を取り付ける方法は機
構の調整が必要で繰返し使用すると信頼性に問題があ
り、磁気で動作するリ−ドリレ−を使用する方法は磁気
ネックレス等の磁気製品の接近または接触による誤動作
や鉄粉の付着という問題があり、また、ヒュ−ズを使用
する方法は溶断した際に取替えが煩雑であり、ポリスイ
ッチを使用する方法は不完全ショ−ト状態に対する対策
が難しい。
【0007】また、ダイオ−ドを使用する方法は順方向
の電圧降下が温度変化により不安定で、充電時、精密な
電圧制御を行うことが難しい。また、不使用中は端子を
絶縁体で目かくしして端子間に導体が直接触れなくする
方法を自動的に行うには機構的に難しいと云う問題があ
った。
【0008】その他に、前記スイッチ4−1の代わりに
電気信号で駆動するスイッチを使用し、電池パック4に
端子4−2、端子4−3の他に前記スイッチを駆動する
端子を設け、前記電池パックが充電器に装着され該端子
に電圧が印加されたときのみ前記スイッチを作動させる
方法も考えられるが、スイッチを駆動する端子を設ける
必要があり電池パックと充電器間の端子数が増え機械的
制約も増え高価となる。
【0009】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、上記問題点を除去し、簡単な構成で確実に電池を過
大電流から保護できる電池装置の保護回路を提供するこ
とを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は電池及び端子を具備し、充電時は充電器より充
電電流を端子を通して電池に供給すると共に、電源とし
て使用する際は、該電池から端子を通して機器に電流を
供給する電池装置において、電池と端子間に直列に電子
スイッチと、端子を通して流れる電流に大きい変動があ
った場合、該過渡的な電流変動を電圧に変換し、該変換
した電圧により電子スイッチを開くと共に、該電子スイ
ッチの開状態を維持する制御手段を設けたことを特徴と
する。
【0011】
【作用】本発明は上記構成を採用することにより、電池
装置の端子間を通して流れる電流に大きい変動があった
場合、制御手段は該過渡的な電流変動を電圧に変換し、
該変換した電圧により前記電子スイッチを開くと共に、
該電子スイッチの開状態を維持するので、電池装置の端
子間が短絡した場合、又は、該端子を通して流れる負荷
電流が過負荷等により異常に急増した場合、電子スイッ
チにより該過大電流は遮断され、電池は保護される。
【0012】また、電池装置の保護回路と充電器(又は
使用機器)の間は2個の端子(+端子と−端子)で済
み、回路構成が簡単で且つ機械的動作がないので機構的
な制約も少なく、簡単に保護回路が構成でき信頼性も高
くなる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図1は本発明の電池装置の保護回路の例
を示す図である。図示するように、本発明の電池装置の
保護回路はコイル1、抵抗器2、FET(電界効果トラ
ンジスタ)3、抵抗器4、トランジスタ5、抵抗器6、
電池7、端子T1、T2を具備する。
【0014】端子T1は電池7の+側へ接続され、端子
2はコイル1を通してFET3のドレンDへ接続さ
れ、FET3のソ−スSは電池7の−側へ接続されてい
る。また、トランジスタ5のコレクタcはFET3のゲ
−トGへ接続されると共に、抵抗器2を介して端子T1
(電池7の+側)接続され、エミッタeはFET3のソ
−スS(電池7の−側)へ接続され、ベ−スbは抵抗器
6を介してFET3のソ−スS(電池7の−側)へ接続
されると共に、抵抗器4を介して端子T2に接続されて
いる。
【0015】以下、本実施例の動作を説明する。充電
時、端子T1、T2は充電器(図では省略)へ接続され充
電電圧が供給される。トランジスタ5のベ−スbには−
側の電圧が印加され、ベ−ス電流が流れないのでトラン
ジスタ5は開状態にある。FET3のゲ−トGには抵抗
器2を介して+電圧が印加される。従って、FET3の
ドレンDとソ−スS間は閉状態となり、充電器(図では
省略)からの充電電流iは矢印の方向へ流れ、電池7を
充電する。
【0016】電池7を使用するとき、端子T1、T2は使
用機器(図では省略)に接続され、電池7から端子
1、T2を介して使用機器へ負荷電流(充電電流iと逆
向き)を供給する。この時のトランジスタ5及び、FE
T3の動作は上述した通りなので説明は省略する。
【0017】端子T1、T2が短絡した場合、電池7より
端子T1、T2を通して短絡電流Isが矢印の向きに流れ
る。この短絡初期は、コイル1の両端に電圧が発生す
る。この電圧(+電位)が抵抗器4を介してトランジス
タ5のベ−スbに印加され、ベ−ス電流が流れるのでト
ランジスタ5のコレクタcとエミッタe間は閉状態とな
る。これにより、FET3のゲ−トG電圧は電池7の−
側電圧となり、ドレンDとソ−スS間は開状態となり短
絡電流Isは遮断される。
【0018】ドレンDとソ−スS間が開状態になると、
端子T1、T2が短絡状態の間は、端子T2より抵抗器4
を介してトランジスタ5のベ−スbへ+電圧が供給され
るので、ドレンDとソ−スS間の開状態は、端子T1
端子T2の短絡が解除されるまで継続され、短絡電流I
sは遮断される。また、同様に端子T1、端子T2を通し
て流れる過大電流の原因が解除されるまで、ドレンDと
ソ−スS間は開状態となる。
【0019】また、上記の動作説明は端子T1、T2が短
絡した場合を説明したが、負荷電流が急増した場合、短
絡の場合と同様にコイル1の両端に電圧が発生するの
で、コイル1のリアクタンスを適切に選べば、端子
1、T2の完全短絡のみでなく負荷電流の急増する異常
時に負荷電流を遮断するように構成することが出来る。
【0020】なお、本実施例は電池パックに組み込めば
安全で信頼性の高い手軽な携帯用電源を作ることが出来
る。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、下
記のような優れた効果が得られる。 (1)電池装置の端子間を通して流れる電流に大きい変
動があった場合、制御手段は過渡的な電流変動を電圧に
変換し、該変換した電圧により電子スイッチを開くと共
に、該電子スイッチの開状態を維持するので、電池装置
の端子間が短絡した場合、又は、該端子を通して流れる
負荷電流が異常に急増した場合、電子スイッチは短絡電
流又は、負荷電流を遮断され、電池は保護され安全であ
る。
【0022】(2)電池装置の保護回路と充電器(又は
使用機器)の間は2個の端子(+端子と−端子)で済
み、回路構成が簡単で且つ機械的動作がないので機構的
な制約も少なく保護回路が構成でき信頼性も高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電池装置の保護回路の例を示す図であ
る。
【図2】従来の電池パックの充電端子短絡防止回路の例
を示す図である。
【符号の説明】
1 コイル 2 抵抗器 3 FET(電界効果トランジスタ) 4 抵抗器 5 トランジスタ 6 抵抗器 7 電池
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 10/42 - 10/48 H02H 7/18 H02J 7/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電池及び端子を具備し、充電時は充電器
    より充電電流を前記端子を通して前記電池に供給すると
    共に、電源として使用する際は、該電池から前記端子を
    通して機器に電流を供給する電池装置において、 前記電池と端子間に直列に電子スイッチと、前記端子を
    通して流れる電流に大きい変動があった場合、該過渡的
    な電流変動を電圧に変換し、該変換した電圧により前記
    電子スイッチを開くと共に、該電子スイッチの開状態を
    維持する制御手段を設けたことを特徴とする電池装置の
    保護回路。
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