JP3273714B2 - Battery protection device - Google Patents

Battery protection device

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JP3273714B2
JP3273714B2 JP16560895A JP16560895A JP3273714B2 JP 3273714 B2 JP3273714 B2 JP 3273714B2 JP 16560895 A JP16560895 A JP 16560895A JP 16560895 A JP16560895 A JP 16560895A JP 3273714 B2 JP3273714 B2 JP 3273714B2
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fet
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広和 長谷川
俊之 仲辻
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、二次電池の保護装置に
関し、特にリチウムイオン二次電池において効果的な二
次電池の保護装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a protection device for a secondary battery, and more particularly to a protection device for a secondary battery which is effective in a lithium ion secondary battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】二次電池においては、適正な充放電条件
を越えて過充電を行なったり、過放電を行なったり、過
電流が流れたりすると、電解液の分解に伴ってガスを発
生したり、電池内部で短絡を生じたり、過熱する等の問
題を発生することになる。
2. Description of the Related Art In a secondary battery, if overcharging, overdischarging, or overcurrent occurs beyond proper charge / discharge conditions, gas is generated due to decomposition of an electrolytic solution. This causes problems such as short-circuiting and overheating inside the battery.

【0003】そこで、従来から過充電、過放電、過電流
を防止するための手段を講じた二次電池の保護装置が種
々提案されている。例えば、特開平4−75430号公
報には、二次電池の充放電経路に電池と直列に寄生ダイ
オード付きMOS FET等から成る過充電保護用と過
放電保護用のスイッチング手段を配設し、制御回路にて
二次電池の電圧を検出し、その検出電圧によってスイッ
チング手段をオン・オフ制御するようにしたものが開示
されている。
[0003] In view of the above, various types of protection devices for secondary batteries have been proposed which take measures for preventing overcharge, overdischarge and overcurrent. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-75430, switching means for overcharge protection and overdischarge protection including a MOSFET with a parasitic diode and the like are arranged in series with the battery in the charge / discharge path of the secondary battery, and control is performed. There is disclosed a circuit in which a voltage of a secondary battery is detected by a circuit, and switching means is turned on / off by the detected voltage.

【0004】図5〜図9を参照して具体的に説明する。
図5において、複数の電池セルブロック1A、1Bが+
端子2と−端子3間に直列に接続され、かつこれら電池
セルブロック1A、1Bに対して直列に過充電保護用の
寄生ダイオード付きMOSFET(以下、充電FETと
略称する)4と過放電保護用の寄生ダイオード付きMO
S FET(以下、放電FETと略称する)5とが配設
されている。これら充電FET4と放電FET5をオン
・オフ制御する制御回路6が設けられ、この制御回路6
には各電池セルブロック1A、1Bの両端電圧が入力さ
れている。また、充放電経路の放電FET5と電池セル
ブロック1Bの間が接地され、充電FET4と−端子3
との間の電圧が制御回路6の比較器9に入力され、充電
FET4と放電FET5の両端電圧にて放電電流IDCHG
を検出するように構成されている。
A specific description will be given with reference to FIGS.
In FIG. 5, a plurality of battery cell blocks 1A and 1B
A MOSFET (hereinafter abbreviated as a charge FET) 4 with a parasitic diode for overcharge protection and an overdischarge protection connected in series between the terminals 2 and 3 and connected in series to the battery cell blocks 1A and 1B. MO with parasitic diode
An S FET (hereinafter, abbreviated as a discharge FET) 5 is provided. A control circuit 6 for controlling ON / OFF of the charge FET 4 and the discharge FET 5 is provided.
, The voltage between both ends of each battery cell block 1A, 1B is input. In addition, the space between the discharge FET 5 and the battery cell block 1B in the charge / discharge path is grounded, and the charge FET 4 and the negative terminal 3 are connected.
Is input to the comparator 9 of the control circuit 6, and the discharge current I DCHG is determined by the voltage across the charge FET 4 and the discharge FET 5.
Is configured to be detected.

【0005】過充電保護時には制御回路6にて、図6
(a)に示すように、充電FET4がオフされて充電電
流が遮断される。ただし、その場合でも放電電流IDCHG
は矢印で示すように充電FET4の寄生ダイオード4a
を通って流れる。逆に、過放電保護時には、図6(b)
に示すように、放電FET5がオフされて放電電流が遮
断されかつその場合にも充電電流ICHG は矢印で示すよ
うに充電FET5の寄生ダイオード5aを通って流れ
る。
At the time of overcharge protection, the control circuit 6
As shown in (a), the charging FET 4 is turned off and the charging current is cut off. However, even in that case, the discharge current I DCHG
Is the parasitic diode 4a of the charging FET 4 as shown by the arrow.
Flow through. Conversely, at the time of overdischarge protection, FIG.
As shown in FIG. 7, the discharge FET 5 is turned off to interrupt the discharge current, and the charging current I CHG also flows through the parasitic diode 5a of the charging FET 5 as shown by the arrow.

【0006】制御回路6は各電池セルブロック1A、1
Bの電圧VBA、VBBを検出しており、充電時には、図7
に示すように、何れか一方、図示例では電池セルブロッ
ク1Aの電圧VBAが第1の電圧値(例えば、4.30
V)以上になると、充電FET4をオフして充電電流I
CHG を遮断する。また、この電池セルブロック1Aの電
圧VBAが第2の電圧値(例えば、4.00V)以下にな
ると、充電FET4をオンして過充電保護機能を解除す
る。
The control circuit 6 controls each of the battery cell blocks 1A, 1
B are detected as voltages V BA and V BB of FIG.
As shown in FIG. 2, in the illustrated example, the voltage V BA of the battery cell block 1A is the first voltage value (for example, 4.30).
V) or more, the charging FET 4 is turned off and the charging current I
Cut off CHG . When the voltage V BA of the battery cell block 1A becomes equal to or lower than the second voltage value (for example, 4.00 V), the charge FET 4 is turned on to release the overcharge protection function.

【0007】放電時には、図8に示すように、何れか一
方、図示例では電池セルブロック1Bの電圧VBBが第4
の電圧値(例えば、2.60V)以下になると、放電F
ET5をオフして放電電流IDCHGを遮断する。また、こ
の電池セルブロック1Bの電圧VBBが第3の電圧値(例
えば、3.20V)以上になると、放電FET5をオン
して過放電保護機能を解除する。
At the time of discharging, as shown in FIG. 8, the voltage V BB of one of the battery cell blocks 1B in the example shown in FIG.
(For example, 2.60 V) or less, the discharge F
ET5 is turned off to cut off the discharge current I DCHG . Further, the voltage V BB of the battery cell block 1B is a third voltage value (e.g., 3.20 V) becomes equal to or larger than the discharge FET5 is turned on to release the over-discharge protection function.

【0008】また、放電時に過電流が流れるのを防止す
るため、直列接続されたFET4、5の両端に発生する
電位差により放電電流を検出し、図9に示すように、所
定電流値(例えば、5.0A)以上の電流が規定時間
(例えば1.0ms)以上連続して流れると、放電FE
T5をオフしている。また、検出電位差が所定値以下に
なると、過電流保護機能を解除している。
In order to prevent an overcurrent from flowing at the time of discharging, a discharging current is detected based on a potential difference generated between both ends of the FETs 4 and 5 connected in series, and as shown in FIG. When a current of 5.0 A) or more flows continuously for a specified time (for example, 1.0 ms) or more, discharge FE occurs.
T5 is off. When the detected potential difference becomes equal to or less than a predetermined value, the overcurrent protection function is released.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、各電池セル
ブロック1A、1Bは繰り返し使用によって劣化等を生
じるのは避けられず、かつその劣化等が各電池セルブロ
ック1A、1Bで均一に進展することはむしろ殆どな
い。各電池セルブロック1A、1Bに劣化等がアンバラ
ンスに発生して各電池セルブロック1A、1Bの容量が
不均一になると、充電時には容量の少ない電池セルブロ
ックの電圧が他の電池セルブロックよりも上昇し、放電
時にはやはり容量の最も少ない電池セルブロックの電圧
が他の電池セルブロックよりも早く低下することにな
る。
However, it is inevitable that the battery cell blocks 1A and 1B will deteriorate due to repeated use, and the deterioration etc. will progress uniformly in the battery cell blocks 1A and 1B. Is rather rare. If the capacity of each battery cell block 1A, 1B becomes non-uniform due to deterioration or the like occurring in each battery cell block 1A, 1B unbalanced, the voltage of the battery cell block having a smaller capacity at the time of charging is higher than that of the other battery cell blocks. As a result, the voltage of the battery cell block having the smallest capacity during discharge also decreases earlier than the other battery cell blocks.

【0010】そこで、このような電池セルブロック1
A、1Bの劣化等に対する保護機能を上記過充放電防止
機能に併用して設け、劣化等による過充放電に関して早
期の保護機能を持たせること、及び劣化等による過充放
電の場合はその保護機能の解除を行なわないようにする
ことが望まれる。
Therefore, such a battery cell block 1
A protection function against deterioration of A and 1B is provided in combination with the above overcharge / discharge prevention function, and an early protection function is provided for overcharge / discharge due to deterioration, etc., and protection in the case of overcharge / discharge due to deterioration It is desired not to cancel the function.

【0011】本発明は、上記観点から電池セルブロック
の劣化等に対する保護機能を有する二次電池の保護装置
を提供することを目的としている。
An object of the present invention is to provide a protection device for a secondary battery having a protection function against deterioration of a battery cell block and the like from the above viewpoint.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の二次電池の保護
装置は、複数の電池セルブロックが直列に接続され、充
放電経路に制御回路にてオンオフ制御可能な充電用と放
電用のスイッチング素子が介装された二次電池におい
て、充放電時に各電池セルブロックの電圧を検出する手
段を設け、電池セルブロック間の相対電圧の時間微分値
を演算し、その微分値が一定値を越えると充放電を禁止
するようにスイッチング素子を制御する手段を制御回路
に設けたことを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a secondary battery protection device in which a plurality of battery cell blocks are connected in series, and a charging / discharging switch that can be turned on / off by a control circuit in a charging / discharging path. In a secondary battery in which an element is interposed, means for detecting the voltage of each battery cell block at the time of charging and discharging is provided, and the time differential value of the relative voltage between the battery cell blocks is calculated, and the differential value exceeds a certain value. And a means for controlling the switching element so as to prohibit charging and discharging is provided in the control circuit.

【0013】[0013]

【作用】本発明の二次電池の保護装置によれば、電池セ
ルブロック間の相対電圧の時間微分値が一定値を越える
と充放電を禁止するようにしているので、各電池セルブ
ロックの劣化等によってその容量が不均一になり、セル
バランスのくずれが発生したときに、確実にそれを検出
して充放電を禁止するため、劣化等による過充電及び過
放電の未然防止を図ることができ、安全性の向上を図る
ことができる。
According to the secondary battery protection device of the present invention, charging and discharging are prohibited when the time differential value of the relative voltage between the battery cell blocks exceeds a certain value. When the cell capacity becomes uneven due to factors such as cell balance, the cell balance is reliably detected and charge / discharge is prohibited, so that overcharge and overdischarge due to deterioration and the like can be prevented. Thus, safety can be improved.

【0014】しかも相対電圧の時間微分値を用いている
ので、相対電圧の大きさに劣化等以外の要因でばらつき
があっても、より的確に各電池セルブロックの劣化等に
よるセルバランスのくずれを検出することができ、高い
信頼性をもって劣化等による過充電及び過放電の未然防
止を図ることができる。
Moreover, since the time differential value of the relative voltage is used, even if the magnitude of the relative voltage fluctuates due to factors other than the deterioration, etc., the cell balance due to the deterioration of each battery cell block and the like can be more accurately reduced. Detection can be performed, and overcharge and overdischarge due to deterioration or the like can be prevented with high reliability.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の二次電池の保護装置の一実施
例について、図1〜図4を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a protection device for a secondary battery according to the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0016】図1において、リチウムイオン電池から成
る複数の電池セルブロック1A、1Bが+端子2と−端
子3間に直列に接続され、かつこれら電池セルブロック
1A、1Bに対して直列に過充電保護用の寄生ダイオー
ド付きMOS FET(以下、充電FETと略称する)
4と過放電保護用の寄生ダイオード付きMOS FET
(以下、放電FETと略称する)5とが配設されてい
る。これらFET4、5はオン時には100mΩ程度の
抵抗を有している。また、寄生ダイオード4a、5aの
F は0.7V程度である。これら充電FET4と放電
FET5をオン・オフ制御する制御回路6が設けられ、
この制御回路6に各電池セルブロック1A、1Bの両端
電圧が入力されている。また、充放電電流を検出するた
め、約20〜50mΩ程度の電流検出用抵抗7が充放電
経路の放電FET5と電池セルブロック1Bの間に介装
されている。制御回路6には、充電電流又は放電電流に
よってこの電流検出用抵抗7に発生する微小電位差を増
幅して検出する手段8が設けられ、充電電流ICHG 及び
放電電流IDCHGを検出するように構成されている。この
ように電流検出用抵抗7を介装することにより、充電F
ET4と放電FET5の動作状態に無関係に精度の高い
電流検出を行なうことができる。
In FIG. 1, a plurality of battery cell blocks 1A and 1B composed of lithium ion batteries are connected in series between a positive terminal 2 and a negative terminal 3, and these battery cell blocks 1A and 1B are overcharged in series. MOS FET with parasitic diode for protection (hereinafter abbreviated as charging FET)
4 and MOS FET with parasitic diode for overdischarge protection
(Hereinafter, abbreviated as a discharge FET) 5 is provided. These FETs 4 and 5 have a resistance of about 100 mΩ when turned on. Further, the parasitic diode 4a, V F of 5a is about 0.7 V. A control circuit 6 for controlling the on / off of the charge FET 4 and the discharge FET 5 is provided.
The voltage between both ends of each battery cell block 1A, 1B is input to the control circuit 6. In order to detect a charge / discharge current, a current detection resistor 7 of about 20 to 50 mΩ is interposed between the discharge FET 5 and the battery cell block 1B in the charge / discharge path. The control circuit 6 is provided with a means 8 for amplifying and detecting a minute potential difference generated in the current detecting resistor 7 by the charging current or the discharging current, and configured to detect the charging current I CHG and the discharging current I DCHG. Have been. By interposing the current detection resistor 7 in this manner, the charge F
Highly accurate current detection can be performed irrespective of the operation states of the ET 4 and the discharge FET 5.

【0017】次に、以上の構成による過充電保護動作、
過放電保護動作、過電流保護動作について順次説明す
る。
Next, the overcharge protection operation according to the above configuration,
The overdischarge protection operation and the overcurrent protection operation will be sequentially described.

【0018】まず、過充電保護動作を図2を参照して説
明する。制御回路6は各電池セルブロック1A、1Bの
両端電圧VBA、VBBを検出し、それらの相対電圧値|V
BA−VBB|が規定電圧値(例えば、0.3〜0.5V、
図示例では0.3V)より小さい場合には、図2(a)
に示すように、従来例と同様に何れかの一方、図示例で
は電池セルブロック1Aの電圧VBAが第1の電圧値(例
えば、4.30V)以上になると、充電FET4をオフ
して充電電流ICHG を遮断し、またこの電池セルブロッ
ク1Aの電圧VBAが第2の電圧値(例えば、4.00
V)以下になると、充電FET4をオンして過充電保護
機能を解除する。
First, the overcharge protection operation will be described with reference to FIG. The control circuit 6 detects the voltages V BA and V BB across the battery cell blocks 1A and 1B, and determines their relative voltage values | V
BA −V BB | is a specified voltage value (for example, 0.3 to 0.5 V,
If the voltage is smaller than 0.3 V in the example shown in FIG.
As shown in FIG. 2, when the voltage V BA of the battery cell block 1A becomes equal to or higher than a first voltage value (for example, 4.30 V) in the illustrated example, the charging FET 4 is turned off and charging is performed. The current I CHG is cut off, and the voltage V BA of the battery cell block 1A is changed to a second voltage value (for example, 4.00
V) When it becomes below, the charging FET 4 is turned on to release the overcharge protection function.

【0019】また、過充電保護機能の解除動作に関して
は、さらに充電FET4がオフして充電電流ICHG を遮
断している状態で規定電流値(例えば、0.2A)以上
の放電電流IDCHGが規定時間(例えば10ms)以上連
続して流れた場合には、図2(a)に仮想線で示すよう
に、電池セルブロックの電圧が第2の電圧値(例えば、
4.00V)以下にならなくても充電FET4をオンし
て過充電保護機能を解除するようにしている。このよう
に過充電保護動作中に規定値以上の放電電流が連続して
流れた場合に充電FET4をオンすることにより、放電
電流による充電FET4の寄生ダイオード4aにおける
電力損失により発熱して充電FET4が破壊するのを防
止している。
Regarding the release operation of the overcharge protection function, when the charging FET 4 is turned off and the charging current I CHG is cut off, the discharging current I DCHG of a specified current value (for example, 0.2 A) or more is applied. When the current flows continuously for a specified time (for example, 10 ms) or more, the voltage of the battery cell block becomes the second voltage value (for example, as shown by a virtual line in FIG. 2A).
Even if the voltage does not fall below 4.00 V), the charging FET 4 is turned on to release the overcharge protection function. As described above, when the discharge current equal to or greater than the specified value continuously flows during the overcharge protection operation, the charge FET 4 is turned on, and the charge FET 4 generates heat due to the power loss in the parasitic diode 4 a of the charge FET 4 due to the discharge current. Prevents destruction.

【0020】一方、上記各電池セルブロック1A、1B
の両端電圧VBA、VBBの相対電圧値|VBA−VBB|が
0.3V以上になった場合には、図2(b)に示すよう
に、たとえ電池セルブロック1A、1Bの両端電圧
BA、VBBが第1の電圧値に到達していなくても充電F
ET4及び放電FET5を共にオフし、その後解除動作
を行なうことなく、永久に充電及び放電禁止、即ち使用
禁止とする。
On the other hand, each of the battery cell blocks 1A, 1B
When the relative voltage value | V BA −V BB | of the voltages V BA , V BB of both ends becomes 0.3 V or more, as shown in FIG. 2B, even if both ends of the battery cell blocks 1A, 1B Even if the voltages V BA and V BB have not reached the first voltage value, the charge F
The ET 4 and the discharge FET 5 are both turned off, and thereafter charge and discharge are permanently prohibited, that is, use is prohibited, without performing a release operation.

【0021】このように相対電圧値|VBA−VBB|が規
定値以上になったときにこれを検出することにより、各
電池セルブロック1A、1Bの劣化等によってその容量
が不均一になり、セルバランスのくずれが発生したこと
を検出でき、それに基づいて二次電池を使用禁止するこ
とにより過充電の未然防止を図ることができる。
By detecting when the relative voltage value | V BA -V BB | becomes equal to or more than the specified value, the capacity becomes non-uniform due to deterioration of the battery cell blocks 1A and 1B. In addition, it is possible to detect that the cell balance has been lost, and to prevent the overcharge by preventing the use of the secondary battery based on the detection.

【0022】次に、過放電保護動作を図3を参照して説
明する。この時も過充電保護動作時と同様に制御回路6
は各電池セルブロック1A、1Bの両端電圧VBA、VBB
を検出し、それらの相対電圧値|VBA−VBB|が規定電
圧値(例えば、0.3V)より小さい場合には、図3
(a)に示すように、従来例と同様に何れかの一方、図
示例では電池セルブロック1Bの電圧VBBが第4の電圧
値(例えば、2.60V)以下になると、放電FET5
をオフして放電電流IDCHGを遮断し、またこの電池セル
ブロック1Bの電圧VBBが第3の電圧値(例えば、3.
20V)以上になると、放電FET5をオンして過放電
保護機能を解除する。
Next, the overdischarge protection operation will be described with reference to FIG. At this time, the control circuit 6 is operated similarly to the overcharge protection operation.
Are the voltages V BA , V BB across the battery cell blocks 1A, 1B.
Are detected, and when their relative voltage values | V BA −V BB | are smaller than a specified voltage value (for example, 0.3 V), FIG.
As shown in (a), when the voltage V BB of the battery cell block 1B falls below a fourth voltage value (for example, 2.60 V), the discharge FET 5
Is turned off to shut off the discharge current I DCHG, and the voltage V BB of the battery cell block 1B is set to a third voltage value (for example, 3.
When the voltage exceeds 20 V), the discharge FET 5 is turned on to release the overdischarge protection function.

【0023】また、過放電保護機能の解除動作に関して
も、過充電保護動作時と同様に放電FET5がオフして
放電電流IDCHGを遮断している状態で規定電流値(例え
ば、0.2A)以上の充電電流ICHG が規定時間(例え
ば10ms)以上連続して流れた場合には、図3(a)
に仮想線で示すように、電池セルブロックの電圧が第3
の電圧値(例えば、3.20V)以上にならなくても放
電FET5をオンして過放電保護機能を解除するように
している。このように過放電保護動作中に規定値以上の
充電電流が連続して流れた場合に放電FET5をオンす
ることにより、充電電流による放電FET5の寄生ダイ
オード5aにおける電力損失により発熱して放電FET
5が破壊するのを防止している。
As for the operation of releasing the overdischarge protection function, the specified current value (for example, 0.2 A) in a state where the discharge FET 5 is turned off and the discharge current I DCHG is cut off as in the overcharge protection operation. When the above charging current I CHG continuously flows for a specified time (for example, 10 ms), FIG.
As shown by the imaginary line in FIG.
(For example, 3.20 V), the discharge FET 5 is turned on to release the overdischarge protection function. By turning on the discharge FET 5 when a charge current of a specified value or more continuously flows during the overdischarge protection operation, heat is generated due to a power loss in the parasitic diode 5a of the discharge FET 5 due to the charge current and the discharge FET 5 is heated.
5 is prevented from being destroyed.

【0024】一方、上記各電池セルブロック1A、1B
の両端電圧VBA、VBBの相対電圧値|VBA−VBB|が
0.3V以上になった場合には、図3(b)に示すよう
に、過充電保護動作時と同様に、たとえ電池セルブロッ
ク1A、1Bの両端電圧VBA、VBBが第4の電圧値まで
下降していなくても充電FET4及び放電FET5を共
にオフし、その後解除動作を行なうことなく、永久に充
電及び放電禁止、即ち使用禁止とする。
On the other hand, each of the battery cell blocks 1A, 1B
When the relative voltage value | V BA -V BB | of the voltages V BA and V BB of both ends becomes 0.3 V or more, as shown in FIG. Even if the voltages V BA , V BB across the battery cell blocks 1A, 1B have not dropped to the fourth voltage value, both the charging FET 4 and the discharging FET 5 are turned off, and thereafter the charging and discharging are performed permanently without performing the releasing operation. Discharge is prohibited, that is, use is prohibited.

【0025】なお、以上の説明では各電池セルブロック
1A、1Bの劣化等の検出において、各電池セルブロッ
ク1A、1Bの両端電圧VBA、VBBの相対電圧値|VBA
−VBB|を用いたが、電池セルブロック1A、1Bの両
端電圧VBA、VBBの相対電圧|VBA−VBB|の時間微分
値、すなわちd|VBA−VBB|/dtを演算し、その微
分値、例えば10分あたりの相対電圧の変化が規定値を
越えると、充電FET4及び放電FET5を共にオフ
し、その後解除動作を行なうことなく使用禁止としても
よい。一般に、各電池セルブロック1A、1Bに劣化が
発生すると加速度的に劣化が進展するので、このように
相対電圧の微分値を用いると、相対電圧の大きさは劣化
等以外の要因でばらつきが生じやすいのに対して、より
的確に各電池セルブロック1A、1Bの劣化等によるセ
ルバランスのくずれを検出することができる。
In the above description, the relative voltage value | V BA of the voltages V BA , V BB across the battery cell blocks 1A, 1B in detecting deterioration of the battery cell blocks 1A, 1B and the like.
-V BB |, the time differential value of the relative voltage | V BA -V BB | of the voltages V BA , V BB across the battery cell blocks 1A, 1B, that is, d | V BA −V BB | / dt, When the differential value, for example, the change in the relative voltage per 10 minutes exceeds a specified value, the charge FET 4 and the discharge FET 5 are both turned off, and the use may be prohibited without performing the release operation. In general, when deterioration occurs in each of the battery cell blocks 1A and 1B, the deterioration progresses at an accelerated rate. Thus, when the differential value of the relative voltage is used, the magnitude of the relative voltage varies due to factors other than the deterioration. In contrast to this, it is possible to more accurately detect a cell balance disorder caused by deterioration of each of the battery cell blocks 1A and 1B.

【0026】次に、過電流保護動作を図4を参照して説
明する。充電電流及び放電電流の両者に関して、電流検
出用抵抗7に発生する微小電位差を制御装置6の増幅検
出手段8にて検出し、充電電流又は放電電流が所定値を
越えると検出動作を開始し、図4(a)に実線で示すよ
うに、その検出電流値に反比例するように設定された所
定の遅延時間後に過電流を確認して充電又は放電を禁止
するように充電FET4と放電FET5とを遮断する。
図示例では、検出電流値が5Aのときに遅延時間を1.
0msに、10Aで500μsに設定している。なお、
検出値がいかに大きくても100μsは遅延時間を設定
し、充電又は機器使用時のピーク電流による誤動作を防
ぐようにしている。なお、この過電流保護動作は、規定
時間後に自動復帰される。
Next, the overcurrent protection operation will be described with reference to FIG. With respect to both the charging current and the discharging current, a minute potential difference generated in the current detecting resistor 7 is detected by the amplification detecting means 8 of the control device 6, and when the charging current or the discharging current exceeds a predetermined value, the detection operation is started. As shown by the solid line in FIG. 4 (a), after a predetermined delay time set to be inversely proportional to the detected current value, an overcurrent is confirmed and the charging FET 4 and the discharging FET 5 are inhibited so that charging or discharging is prohibited. Cut off.
In the illustrated example, when the detected current value is 5 A, the delay time is set to 1.
It is set to 0 ms and 500 μs at 10 A. In addition,
No matter how large the detected value is, a delay time of 100 μs is set to prevent malfunction due to peak current during charging or use of the device. This overcurrent protection operation is automatically restored after a specified time.

【0027】このように、放電時だけでなく充電時も過
電流保護を行なうことにより、大電流通過による充電F
ET4及び放電FET5の熱破壊を防止することがで
き、特にリチウムイオン電池においてはこれら充電FE
T4及び放電FET5の破壊は安全確保上重要であるた
めに効果が大きい。また、FET4、5の熱破壊を防止
するためには、電流値に応じて遅延時間を可変すること
は重要である。即ち、FETはオン時は抵抗体(R)と
見なすことができ、電流Iが流れたときの電力損失はI
2 Rであり、電力損失がある遅延時間(Δt)まで許容
されるとすると、I2 R・Δt=Const.が成立す
る。従って、Δt=Const./I2 Rとなり、遅延
時間はI2 に反比例させれば良いことになる。そこで、
上記のように検出電流値に反比例して遅延時間を設定す
ることにより、一定の検出電流値で一定の遅延時間を設
定する場合に比してFET4、5の熱破壊を確実に防止
することができる。
As described above, the overcurrent protection is performed not only at the time of discharging but also at the time of charging.
ET4 and the discharge FET 5 can be prevented from being thermally destroyed.
The destruction of the T4 and the discharge FET 5 is important for ensuring safety, and thus has a great effect. In order to prevent thermal destruction of the FETs 4 and 5, it is important to vary the delay time according to the current value. That is, when the FET is on, it can be regarded as a resistor (R), and the power loss when the current I flows is I
2 R, and assuming that the power loss is allowed up to a certain delay time (Δt), I 2 R · Δt = Const. Holds. Therefore, Δt = Const. / I 2 R, and the delay time may be inversely proportional to I 2 . Therefore,
By setting the delay time in inverse proportion to the detected current value as described above, the thermal destruction of the FETs 4 and 5 can be prevented more reliably than when a fixed delay time is set with a fixed detected current value. it can.

【0028】上記説明では、遅延時間を検出電流値に対
して反比例して設定したが、図4(a)に仮想線で示す
ように、遅延時間を検出電流値の二乗に反比例して設定
すると、上記説明から明らかなように電流による発熱量
が一定になった時点で電流遮断することになり、合理的
な遅延時間の設定が成され、大電流の許容範囲を広げな
がら確実にFETの破壊を防止できる。更に、図4
(b)に示すように、遅延時間を検出電流値に対して指
数関数的に短くなるように設定してもよい。
In the above description, the delay time is set in inverse proportion to the detected current value. However, as shown by the phantom line in FIG. 4A, the delay time is set in inverse proportion to the square of the detected current value. As is clear from the above description, the current is cut off when the amount of heat generated by the current becomes constant, a reasonable delay time is set, and the breakdown of the FET is surely performed while widening the allowable range of the large current. Can be prevented. Further, FIG.
As shown in (b), the delay time may be set to be exponentially shorter than the detected current value.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明の二次電池の保護装置によれば、
以上の説明から明らかなように、電池セルブロック間の
相対電圧の時間微分値が一定値を越えると充放電を禁止
するようにしているので、各電池セルブロックの劣化等
によってその容量が不均一になり、セルバランスのくず
れが発生したときに、確実にそれを検出して二次電池を
使用禁止するため、劣化等による過充電及び過放電の未
然防止を図ることができ、安全性の向上を図ることがで
きる。
According to the secondary battery protection device of the present invention,
As is clear from the above description, charging and discharging are prohibited when the time differential value of the relative voltage between the battery cell blocks exceeds a certain value, so that the capacity of each battery cell block becomes uneven due to deterioration or the like. When the cell balance is disrupted, the secondary battery is reliably detected and the use of the secondary battery is prohibited, so that overcharging and overdischarging due to deterioration and the like can be prevented, and safety is improved. Can be achieved.

【0030】しかも相対電圧の時間微分値を用いている
ので、相対電圧の大きさに劣化等以外の要因でばらつき
があっても、より的確に各電池セルブロックの劣化等に
よるセルバランスのくずれを検出することができ、高い
信頼性をもって劣化等による過充電及び過放電の未然防
止を図ることができる。
Furthermore, since the time derivative of the relative voltage is used, even if the magnitude of the relative voltage fluctuates due to factors other than deterioration or the like, the cell balance can be more accurately degraded due to deterioration of each battery cell block. Detection can be performed, and overcharge and overdischarge due to deterioration or the like can be prevented with high reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の二次電池の保護装置の一実施例におけ
る回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a secondary battery protection device according to an embodiment of the present invention.

【図2】同実施例における過充電保護動作の説明図であ
る。
FIG. 2 is an explanatory diagram of an overcharge protection operation in the embodiment.

【図3】同実施例における過放電保護動作の説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory diagram of an overdischarge protection operation in the embodiment.

【図4】同実施例における過電流保護動作の説明図であ
る。
FIG. 4 is an explanatory diagram of an overcurrent protection operation in the embodiment.

【図5】従来例の二次電池の保護装置の回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional secondary battery protection device.

【図6】寄生ダイオード付きFETの充電保護時と放電
保護時の作用説明図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating the operation of the FET with a parasitic diode during charge protection and discharge protection.

【図7】同従来例における過充電保護動作の説明図であ
る。
FIG. 7 is an explanatory diagram of an overcharge protection operation in the conventional example.

【図8】同従来例における過放電保護動作の説明図であ
る。
FIG. 8 is an explanatory diagram of an overdischarge protection operation in the conventional example.

【図9】同従来例における過電流保護動作の説明図であ
る。
FIG. 9 is an explanatory diagram of an overcurrent protection operation in the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1A 電池セルブロック 1B 電池セルブロック 4 充電FET 5 放電FET 6 制御回路 1A Battery cell block 1B Battery cell block 4 Charge FET 5 Discharge FET 6 Control circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−141479(JP,A) 特開 平6−68912(JP,A) 特開 平5−49181(JP,A) 特開 平6−105457(JP,A) 特開 平6−105458(JP,A) 特開 平8−308114(JP,A) 特開 平8−140206(JP,A) 特開 平6−325798(JP,A) 特開 平8−19107(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/12 - 7/36 H02H 7/18 G01R 31/36 H01M 10/44 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-6-141479 (JP, A) JP-A-6-68912 (JP, A) JP-A-5-49181 (JP, A) JP-A-6-141 105457 (JP, A) JP-A-6-105458 (JP, A) JP-A-8-308114 (JP, A) JP-A 8-140206 (JP, A) JP-A-6-325798 (JP, A) JP-A-8-19107 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H02J 7 /00-7/12 H02J 7/12-7/36 H02H 7/18 G01R 31 / 36 H01M 10/44

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 複数の電池セルブロックが直列に接続さ
れ、充放電経路に制御回路にてオンオフ制御可能な充電
用と放電用のスイッチング素子が介装された二次電池に
おいて、充放電時に各電池セルブロックの電圧を検出す
る手段を設け、電池セルブロック間の相対電圧の時間微
分値を演算し、その微分値が一定値を越えると充放電を
禁止するようにスイッチング素子を制御する手段を制御
回路に設けたことを特徴とする二次電池の保護装置。
1. A secondary battery in which a plurality of battery cell blocks are connected in series, and a charging / discharging switching element that can be turned on / off by a control circuit is interposed in a charging / discharging path. Means for detecting the voltage of the battery cell block is provided, and the time of the relative voltage between the battery cell blocks is measured.
Calculate the minute value and charge / discharge when the differential value exceeds a certain value.
A protection device for a secondary battery, wherein a means for controlling a switching element so as to prohibit it is provided in a control circuit.
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