JP3419122B2 - Battery protection device - Google Patents

Battery protection device

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JP3419122B2
JP3419122B2 JP31482694A JP31482694A JP3419122B2 JP 3419122 B2 JP3419122 B2 JP 3419122B2 JP 31482694 A JP31482694 A JP 31482694A JP 31482694 A JP31482694 A JP 31482694A JP 3419122 B2 JP3419122 B2 JP 3419122B2
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light emitting
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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、複数個の二次電池を直
列接続または直並列接続して用いる組電池の保護装置に
関し、特にリチウムイオン電池のような非水系電解質二
次電池の組電池に好適な保護装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery pack protection device using a plurality of secondary batteries connected in series or in series and parallel, and more particularly to a battery pack for a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion battery. Relates to a protective device suitable for

【0002】[0002]

【従来技術】電気自動車等の動力源としては、二次電池
(単一の電池からなるセルまたは複数のセルからなるモ
ジュール)を必要な容量に相当する分だけ複数個直列ま
たは直並列に接続した組電池が用いられる。このような
組電池は、多数の電池(例えば電気自動車では100〜
250セル程度)を用いているので、電池系の信頼性を
確保することが重要である。すなわち、組電池を構成し
ている電池のうちの何れかが過放電や過充電等によって
機能が低下すると組電池全体の機能が低下するおそれが
ある。
2. Description of the Related Art As a power source for an electric vehicle or the like, a plurality of secondary batteries (cells formed of a single battery or a module formed of a plurality of cells) are connected in series or series-parallel in an amount corresponding to a required capacity. An assembled battery is used. Such an assembled battery includes a large number of batteries (for example, 100 to 100 in an electric vehicle).
Since about 250 cells are used, it is important to secure the reliability of the battery system. That is, if the function of any of the batteries forming the assembled battery is deteriorated due to over-discharging or overcharging, the function of the entire assembled battery may be deteriorated.

【0003】従来の電池を保護する装置としては、例え
ば、特開昭59−96655号公報(以下従来例1と記
す)、特開昭61−206179号公報(以下、従来例
2と記す)、特開平3−208265号公報(以下、従
来例3と記す)、特開平3−279883号公報(以
下、従来例4と記す)および特開平5−258778号
公報(以下、従来例5と記す)等に記載されたものがあ
る。上記従来例1に記載の技術は、複数のセルを直列接
続したニッケル・カドミウム電池において、各セルごと
に並列にダイオードを接続することにより、放電電圧が
所定値以下になった場合に定電圧放電させ、それより電
圧が低下しないようにしたものである。また、従来例2
に記載の技術は、複数のセルを直列接続したリチウム電
池において、各セルごとに並列にダイオード(ツェナダ
イオードまたは発光ダイオード)を接続することによ
り、各セルごとに印加される充電電圧の不均衡を解消
し、各セルを均等に充電するようにしたものである。ま
た、従来例3に記載の技術は、ナトリウム・硫黄バッテ
リのような高温度で動作する電池において、温度が所定
値以下に低下したセルを検出し、そのセルを短絡するこ
とにより、温度の低下による転極を防止するものであ
る。また、従来例4に記載の技術は、複数のセルの最小
単位ごとに電圧検出器を設け、過放電によって端子電圧
が所定値以下に低下したセルが発生した場合には、警報
を発するか、もしくは電源回路を遮断するようにしたも
のである。また、従来例5に記載の技術は、複数のセル
を直列に接続した電池において、逆極性に並列接続した
2個の発光ダイオードと抵抗との直列回路を各セルごと
に並列に接続し、各セルごとの電圧に差が生じると、そ
の電位差によって上記発光ダイオードが発光するのを、
光ファイバケーブルを介して集中監視装置で検出するこ
とにより、過充電および過放電を監視するようにしたも
のである。
As a conventional device for protecting a battery, for example, JP-A-59-96655 (hereinafter referred to as Conventional Example 1), JP-A-61-206179 (hereinafter referred to as Conventional Example 2), JP-A-3-208265 (hereinafter referred to as Conventional Example 3), JP-A-3-279883 (hereinafter referred to as Conventional Example 4) and JP-A-5-258778 (hereinafter referred to as Conventional Example 5). Etc. are listed. In the technology described in the above-mentioned conventional example 1, in a nickel-cadmium battery in which a plurality of cells are connected in series, a diode is connected in parallel for each cell so that a constant voltage discharge occurs when the discharge voltage becomes a predetermined value or less. The voltage does not drop below that. In addition, conventional example 2
In the lithium battery in which a plurality of cells are connected in series, the technology described in (1) connects a diode (a Zener diode or a light emitting diode) in parallel to each cell to prevent the imbalance of the charging voltage applied to each cell. This is solved and each cell is charged uniformly. In addition, the technique described in Conventional Example 3 detects a cell whose temperature has dropped to a predetermined value or less in a battery that operates at a high temperature such as a sodium-sulfur battery, and short-circuits the cell to reduce the temperature. It is intended to prevent the reversal of polarity. Further, in the technique described in Conventional Example 4, a voltage detector is provided for each minimum unit of a plurality of cells, and when a cell whose terminal voltage drops below a predetermined value due to overdischarge occurs, an alarm is issued or Alternatively, the power circuit is cut off. Further, in the technique described in Conventional Example 5, in a battery in which a plurality of cells are connected in series, a series circuit of two light-emitting diodes connected in parallel in reverse polarity and a resistor is connected in parallel for each cell, When a difference occurs in the voltage of each cell, the potential difference causes the light emitting diode to emit light.
It is designed to monitor overcharge and overdischarge by detecting with a centralized monitoring device via an optical fiber cable.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記のように、各従来
技術においては、それぞれ過充電や過放電を防止するよ
うになっているが、次のごとき点において不十分であっ
た。例えば、電気自動車等においては、複数個の二次電
池を必要とする容量分だけ直列または直並列に接続した
組電池が用いられる。このような組電池の場合には、放
電容量(放電可能な電気量)の減少程度が各電池によっ
て異なっている。例えば各電池間には製造バラツキがあ
り、また組電池で使用した場合の温度分布が均一でない
等の理由により、自己放電量や充電受入率(充放電効
率)に差があるので、放電容量の減少程度が各電池によ
って異なっている。そのためDOD(放電深度:全放電
で100%、満充電で0%)0%からの放電容量には各
電池にバラツキが生じ、それによって組電池としての放
電容量が減少する。すなわち、放電時には、放電容量の
小さくなった電池は早く放電終了して過放電状態とな
り、この過放電になっている電池が他の電池の負荷とな
って、全ての電池がDOD100%にならないうちに電
圧が低下し、組電池としては放電終了になってしまう。
また、電池の放電末期には、内部抵抗が増大して内
部発熱が大きくなることによる劣化、電池系物質が不
安定になるための劣化、局所的に大きな電流が流れる
ことによる劣化、等の原因で電池の劣化が進むので、上
記の過放電状態となった電池は、寿命の劣化が大きくな
る。一方、充電時には、放電時にDOD100%になら
なかった電池が先にDOD0%に達して電圧が上昇し、
充電が終了してしまうが、放電時に過放電になった電池
はDOD0%にならないままで充電が終了するので、D
ODの差は広がり、各電池の放電容量の差も広がる。上
記のように、組電池においては、充放電を繰り返すうち
に、各セルの放電容量や寿命にバラツキが生じてしま
う。
As described above, in each of the prior arts, overcharge and overdischarge are prevented, but the following points are insufficient. For example, in an electric vehicle or the like, an assembled battery in which a plurality of secondary batteries are connected in series or series / parallel by the required capacity is used. In the case of such an assembled battery, the degree of decrease in discharge capacity (the amount of electricity that can be discharged) differs depending on each battery. For example, there is a variation in manufacturing between batteries, and there is a difference in self-discharge amount and charge acceptance rate (charge / discharge efficiency) due to uneven temperature distribution when used in an assembled battery. The degree of decrease differs for each battery. Therefore, the discharge capacity from DOD (depth of discharge: 100% at full discharge, 0% at full charge) 0% varies among the batteries, and as a result, the discharge capacity as an assembled battery decreases. That is, at the time of discharging, a battery whose discharge capacity has become small is quickly discharged and becomes an over-discharged state, and this over-discharged battery becomes a load of other batteries, and all the batteries do not reach DOD 100%. The voltage drops to the end and the assembled battery ends the discharge.
In addition, at the end of battery discharge, deterioration due to increased internal resistance and increased internal heat generation, deterioration due to instability of battery materials, deterioration due to local flow of large current, etc. As the battery deteriorates, the battery in the overdischarged state has a large deterioration in life. On the other hand, at the time of charging, the battery that did not reach DOD 100% at the time of discharge first reached DOD 0% and the voltage increased,
Charging will end, but the battery that has been over-discharged at the time of discharging will end without charging to DOD 0%.
The difference in OD widens, and the difference in discharge capacity of each battery also widens. As described above, in the assembled battery, the discharge capacity and life of each cell vary during repeated charging and discharging.

【0005】ところで、電気自動車等の交通機関におい
ては、駆動用電池が放電終了しそうな状態であっても、
充電ステーションや自宅まで走行を継続する場合があ
る。このような場合に、駆動用電池を構成する多数のセ
ルのうちで、上記のように、放電容量が低下しているセ
ルは、他のセルよりも先に放電終了し、転極して端子電
圧が逆極性(マイナス)になってしまう場合がある。そ
して過放電が更に進むと、電池の電解質が分解し、電池
が急速に劣化してガスが発生するおそれがある。したが
って、複数のセルのうちの或るセルが過放電となって転
極しても、電池内圧力が電池ケースの弾性変形限界値以
下の範囲では、他の正常なセルによって放電を継続する
ことが出来、かつ、電池内圧力が電池ケースの弾性変形
限界値に近づいた場合には確実にそれを検知することが
必要である。前記の各従来例は、上記のごとき機能は有
していなかった。
By the way, in a transportation system such as an electric vehicle, even if the driving battery is almost discharged,
It may continue to drive to the charging station or home. In such a case, among the many cells that form the driving battery, the cell whose discharge capacity is reduced as described above is discharged before the other cells, and the polarity is changed to the terminal. The voltage may have the opposite polarity (minus). When the over-discharging further progresses, the electrolyte of the battery may be decomposed, and the battery may be rapidly deteriorated to generate gas. Therefore, even if a certain cell of a plurality of cells is over-discharged and re-polarized, if the internal pressure of the battery is below the elastic deformation limit value of the battery case, continue to discharge by other normal cells. When the internal pressure of the battery approaches the elastic deformation limit value of the battery case, it is necessary to detect it reliably. The above-mentioned conventional examples do not have the above-mentioned functions.

【0006】本発明は、上記のごとき従来技術の問題を
解決するためになされたものであり、転極したセルが生
じた場合でも、電池が急速な劣化を開始しない範囲で
は、他の正常なセルによって安全に放電を継続すること
が出来、かつ、電池が急速に劣化を開始する範囲に近づ
いた場合には確実にそれを検知することの出来る組電池
の保護装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, and even if a cell with a reversed polarity is generated, another normal battery is provided as long as the battery does not start to rapidly deteriorate. It is an object of the present invention to provide a battery pack protection device that can safely continue discharging by a cell and can reliably detect when the battery approaches the range where deterioration starts rapidly. To do.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、特許請求の範囲に記載するよう
に構成している。すなわち、請求項1に記載の発明にお
いては、一つの二次電池からなるセルまたは複数のセル
からなるモジュールを、複数個直列または直並列に接続
した組電池と、各セルまたは各モジュールごとに、電池
の極性と逆極性に並列に接続されたダイオードと、上記
ダイオードごとにそれぞれ並列に接続された回路であっ
て、電池の正常極性を+方向としたときに、セルが急速
に劣化を開始する下限の電圧をVb、組電池の最大放電
電流を流した場合における上記ダイオードの接合電圧を
Vd、発光ダイオードを点灯させる電圧をV1とした場
合に、 Vb<V1 <Vd<0 なる条件で、上記発光ダイオードを点灯させる発光ダイ
オード点灯回路と、を備えたものである。なお、上記の
構成は、例えば後記図1の実施例に相当する。
In order to achieve the above object, the present invention is constructed as described in the claims. That is, in the invention according to claim 1, an assembled battery in which a plurality of cells composed of one secondary battery or a module composed of a plurality of cells are connected in series or series-parallel, and for each cell or each module, A diode connected in parallel with the polarity opposite to the battery polarity, and a circuit connected in parallel with each of the diodes, and when the normal polarity of the battery is in the positive direction, the cell rapidly begins to deteriorate. When the lower limit voltage is Vb, the junction voltage of the diode is Vd when the maximum discharge current of the assembled battery is flown, and the voltage for lighting the light emitting diode is V 1 , Vb <V 1 <Vd <0 is satisfied. And a light emitting diode lighting circuit for lighting the light emitting diode. The above configuration corresponds to, for example, the embodiment shown in FIG. 1 described later.

【0008】また、請求項2に記載の発明は、上記請求
項1の構成に、少なくともツェナダイオードと第2の発
光ダイオードとの直列回路からなり、上記ダイオードご
とにそれぞれ並列に接続された回路であって、セルが急
速に劣化を開始する上限の電圧をVc、最大充電電流に
対する上記ツェナダイオードのツェナ電圧をVz、上記
第2の発光ダイオードを点灯させる電圧をV2とした場
合に、 0<Vz<V2 <Vc なる条件で、上記第2の発光ダイオードを点灯させる第
2発光ダイオード点灯回路を付加したものである。な
お、上記の構成は、例えば後記図5の実施例に相当す
る。
According to a second aspect of the present invention, in addition to the structure of the first aspect, a circuit which is composed of at least a Zener diode and a second light emitting diode in a series circuit and is connected in parallel to each of the diodes is provided. Then, when the upper limit voltage at which the cell rapidly starts to deteriorate is Vc, the Zener voltage of the Zener diode with respect to the maximum charging current is Vz, and the voltage for lighting the second light emitting diode is V 2 , 0 < A second light emitting diode lighting circuit for lighting the second light emitting diode is added under the condition of Vz <V 2 <Vc. The above configuration corresponds to, for example, the embodiment shown in FIG.

【0009】また、請求項3に記載の発明は、請求項1
または請求項2に記載の構成に、上記発光ダイオードの
点灯を検出し、点灯時に組電池の充電または放電を停止
させる手段を付加したものである。なお、上記の構成
は、例えば後記図6の実施例に相当する。また、請求項
4に記載の発明は、上記ダイオードが導通した場合に第
3の発光ダイオードを点灯させる回路を付加したもので
ある。なお、上記の構成は、例えば後記図4の実施例に
相当する。また、請求項5に記載の発明は、請求項4に
おいて、上記第3の発光ダイオードの点灯を検出し、点
灯状態の積算時間、すなわち点灯した各発光ダイオード
の継続時間の和が所定値以上に達した場合に、放電電流
の低減または遮断(負荷低減または負荷駆動停止)の制
御を行なう手段を備えたものである。なお、上記の構成
は、例えば後記図7の実施例に相当する。また、請求項
6に記載の発明は、電池の各ユニットの圧力および温度
を検出する手段と、上記圧力および温度と、電池の電圧
とに応じて電池の非適正状態を検出する手段を備えたも
のである。なお、上記の構成は、例えば後記図8の実施
例に相当する。また、上記二次電池は、例えば、請求項
7に記載のごとく、非水系電解質二次電池、例えばリチ
ウムイオン電池である。ただし、鉛−酸二次電池等の他
の二次電池の組電池においても本発明を適用することが
出来る。
The invention described in claim 3 is the same as claim 1
Alternatively, the structure according to claim 2 is provided with a means for detecting lighting of the light emitting diode and stopping charging or discharging of the assembled battery at the time of lighting. The above configuration corresponds to, for example, the embodiment shown in FIG. 6 described later. Further, the invention according to claim 4 is such that a circuit for lighting the third light emitting diode when the diode is conducted is added. The above configuration corresponds to, for example, the embodiment shown in FIG. 4 described later. The invention according to claim 5 is the invention according to claim 4, wherein the lighting of the third light-emitting diode is detected, and the integrated time of the lighting state, that is, the sum of the durations of the light-emitting diodes that are lit is equal to or greater than a predetermined value. When it reaches, it is provided with means for controlling discharge current reduction or interruption (load reduction or load drive stop). The above configuration corresponds to, for example, the embodiment shown in FIG. 7 described later. Further, the invention according to claim 6 is provided with means for detecting the pressure and temperature of each unit of the battery, and means for detecting an improper state of the battery according to the pressure and temperature and the voltage of the battery. It is a thing. The above configuration corresponds to, for example, the embodiment shown in FIG. 8 described later. The secondary battery is, for example, a non-aqueous electrolyte secondary battery, for example, a lithium ion battery, as set forth in claim 7. However, the present invention can be applied to an assembled battery of other secondary batteries such as a lead-acid secondary battery.

【0010】[0010]

【作用】二次電池においては、放電終止電圧に達した場
合でも、直ぐに電池急速な劣化が開始されるわけではな
く、多少の余裕範囲がある。例えば、詳細を後述するよ
うに、リチウムイオン電池の場合には、正常動作範囲は
+4.0V〜+2.4V程度の範囲であるが、過放電によ
って実際に電解質が分解して電池の劣化が始まるのは、
転極した後の−4.4V程度からである。したがって電
圧が低下して0V以下に転極した後も−4.4Vより高
い範囲では、その電池から電力を取り出すことは出来な
くても、他の正常な電池を動作させることが出来れば、
組電池としての機能は保つことが出来る。本発明は、上
記のごとき考察に基づいてなされたものであり、請求項
1の構成においては、各セルまたは各モジュールごと
に、電池の極性と逆極性に並列に接続されたダイオード
を備え、電池が転極した後は上記のダイオードを介して
電流が流れるようにし、他の正常な電池の動作に支障を
生じることなく、かつ、当該電池もそれ以上放電しない
ように構成したものであり、また、当該電池の電圧がさ
らに低下して、電池の急速な劣化を生じるおそれのある
場合には、発光ダイオードを点灯させて急速な劣化の直
前状態であることを報知するように構成している。
In the secondary battery, even when the discharge end voltage is reached, the rapid deterioration of the battery does not start immediately and there is some margin. For example, as will be described later in detail, in the case of a lithium-ion battery, the normal operating range is about +4.0 V to +2.4 V, but the electrolyte is actually decomposed by over-discharging and the deterioration of the battery starts. Is
This is from about -4.4V after reversing. Therefore, even if the voltage drops and becomes higher than -4.4V even after the voltage is switched to 0V or less, if it is possible to operate another normal battery even if the power cannot be taken out from the battery,
The function as an assembled battery can be maintained. The present invention has been made based on the above consideration, and in the configuration of claim 1, each cell or each module is provided with a diode connected in parallel to the polarity opposite to the polarity of the battery, The current is allowed to flow through the above-mentioned diode after the polarity has been changed, so that the normal operation of the other battery is not hindered, and the battery is not further discharged. When the voltage of the battery further decreases and rapid deterioration of the battery is likely to occur, the light emitting diode is turned on to notify that the battery is in a state immediately before the rapid deterioration.

【0011】また、請求項2においては、請求項1の構
成に、過充電時の保護回路と過充電による急速な劣化の
直前状態を報知する発光ダイオードとを付加したもので
ある。また、請求項3においては、上記発光ダイオード
の点灯を検出し、点灯時に組電池の充電または放電を停
止させる手段(例えば図6のフォトカプラ21、22と
保護制御装置23)を備え、急速な劣化の直前状態時に
は自動的に充放電を停止させるようにしたものである。
また、請求項4においては、上記ダイオードが導通した
場合、すなわち電池が転極した場合に、それを表示する
第3の発光ダイオードを設けたものである。
According to a second aspect of the present invention, in addition to the structure of the first aspect, a protection circuit at the time of overcharge and a light emitting diode for notifying a state immediately before rapid deterioration due to overcharge are added. Further, in claim 3, a means for detecting the lighting of the light emitting diode and stopping charging or discharging of the assembled battery at the time of lighting (for example, the photocouplers 21 and 22 and the protection control device 23 in FIG. 6) is provided, and the The charging / discharging is automatically stopped in the state immediately before deterioration.
Further, in claim 4, a third light emitting diode is provided to display the diode when the diode is conducted, that is, when the battery is polarized.

【0012】このようにすれば、放電が終了している電
池が存在し、組電池としての残存容量が乏しいことを報
知し、運転者等に最寄りの充電ステーションへ向かうよ
うに促すことが出来る。
By doing so, it is possible to notify that there is a battery that has been discharged and the remaining capacity of the battery pack is insufficient and urge the driver or the like to go to the nearest charging station.

【0013】また、請求項5においては、請求項4の第
3の発光ダイオードの点灯を検出し、点灯状態の積算時
間が所定値以上に達した場合に、放電電流の低減または
遮断の制御を行なうものである。第3の発光ダイオード
が点灯したこと自体は、急速な劣化の直前状態ではない
が、転極した電池の数や継続時間が多い場合には、組電
池としての残存容量が小さくなっているので、放電電流
を低減または遮断するものである。また、請求項6にお
いては、電池の電圧による非適正状態検出に加えて、電
池の圧力と温度をも検出し、それに非適正状態が生じた
場合にも負荷停止等の保護動作を行なわせるものであ
る。すなわち、電解質が分解してガスが発生すると圧力
が大幅に上昇し、また温度も大幅に上昇する。したがっ
て何らかの原因で電圧が適正値を示した場合であっても
圧力や温度が大幅に上昇した場合には、電池が非適正状
態であると判断することが出来る。また、請求項7に記
載のように、本発明は、リチウムイオン電池のような非
水系電解質二次電池に特に好適である。一般に、非水系
電解質二次電池はユニットが完全に密閉されているた
め、電解質が分解してガスが発生すると圧力が大幅に上
昇するおそれがあり、また温度上昇も大幅である。した
がって本発明のような保護装置を設けると特に有益であ
る。
According to a fifth aspect of the present invention, the lighting of the third light emitting diode of the fourth aspect is detected, and when the integrated time of the lighting state reaches a predetermined value or more, the discharge current is reduced or cut off. It is something to do. The fact that the third light emitting diode is turned on is not the state immediately before the rapid deterioration itself, but when the number of batteries that have been poled or the duration is long, the remaining capacity as an assembled battery is small, It is intended to reduce or interrupt the discharge current. In addition, according to claim 6, in addition to detection of an improper condition based on the voltage of the battery, the pressure and temperature of the battery are also detected, and even if an improper condition occurs, a protection operation such as load stop is performed. Is. That is, when the electrolyte is decomposed and gas is generated, the pressure greatly increases and the temperature also largely increases. Therefore, even if the voltage shows an appropriate value for some reason, it is possible to determine that the battery is in an improper state if the pressure or temperature rises significantly. Moreover, as described in claim 7, the present invention is particularly suitable for a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion battery. Generally, since the unit of a non-aqueous electrolyte secondary battery is completely sealed, the pressure may increase significantly when the electrolyte decomposes and gas is generated, and the temperature also increases significantly. Therefore, it is particularly beneficial to provide a protection device such as the present invention.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
する。図1は本発明の第1の実施例図である。まず、図
1(a)において、1は組電池であり、1a〜1nから
なる各電池(単一の電池からなるセルまたは複数のセル
からなるモジュール)を直列に接続したものである。な
お、直並列に接続したものでもよい。また、2は制御装
置であり、組電池1の電力で負荷3を駆動する際の電力
供給を制御するものである。例えば、制御装置2は電気
自動車における直流−交流変換用コンバータと制御用コ
ンピュータからなる回路であり、負荷3は電気自動車駆
動用モータである。なお、上記の制御装置2と負荷3の
部分は組電池の出力(放電)回路であり、以下に記載す
る4の部分が本実施例の保護回路の部分である。4は保
護回路であり、電池1aに逆極性で並列に接続されたダ
イオード5と、発光ダイオード6、ツェナダイオード7
および抵抗8の直列回路(ダイオード5に並列に接続)
と、から構成されている。なお、図1では、電池1aに
接続した保護回路のみを図示しているが、保護回路4は
電池1a〜1nのそれぞれに設けられている。また、上
記の発光ダイオード6、ツェナダイオード7および抵抗
8の直列回路の代わりに、図1(b)に示すように、発
光ダイオード6’と抵抗8’の直列回路を用いてもほぼ
同様に動作する。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below based on examples. FIG. 1 is a diagram of a first embodiment of the present invention. First, in FIG. 1A, reference numeral 1 denotes an assembled battery, in which batteries 1a to 1n (cells each including a single battery or a module including a plurality of cells) are connected in series. It should be noted that they may be connected in series and parallel. Reference numeral 2 denotes a control device, which controls power supply when the load 3 is driven by the power of the battery pack 1. For example, the control device 2 is a circuit including a DC / AC converter and a control computer in an electric vehicle, and the load 3 is an electric vehicle driving motor. The control device 2 and the load 3 are the output (discharge) circuit of the assembled battery, and the part 4 described below is the protection circuit part of this embodiment. Reference numeral 4 denotes a protection circuit, which includes a diode 5 connected in parallel to the battery 1a with a reverse polarity, a light emitting diode 6, and a zener diode 7.
And a series circuit of resistor 8 (connected in parallel to diode 5)
It consists of and. 1 shows only the protection circuit connected to the battery 1a, the protection circuit 4 is provided in each of the batteries 1a to 1n. Further, instead of the series circuit of the light emitting diode 6, the Zener diode 7 and the resistor 8 as described above, a series circuit of the light emitting diode 6 ′ and the resistor 8 ′ is used, as shown in FIG. To do.

【0015】以下、図2に基づいて作用を説明する。図
2は、電池1aにおける動作領域および保護回路4にお
ける電流経路を示す図である。図2において、線分、
、、は電池1aの動作領域を示し、は正常動作
領域、は過放電による転極領域、は過充電時のバイ
パス領域(詳細は図5の実施例で説明)、は急速な劣
化を生じていない領域と急速劣化領域を示す。また、急
速な劣化を生じる上限の電圧Vcは、過充電によって電
池が急速に劣化を開始する電圧であり、急速な劣化を生
じる下限の電圧Vbは過放電によって電池が急速に劣化
を開始する電圧である。また、Vdは組電池の最大放電
電流を流した場合におけるダイオード5の接合電圧、V
1は発光ダイオード6を点灯させる電圧である。なお、
電池1aの正常極性をプラス方向とすれば、上記Vd、
1、Vbは図示のようにマイナスの値となる。また、
2とVzに関しては図5の実施例で説明する。
The operation will be described below with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing an operating region in the battery 1a and a current path in the protection circuit 4. In FIG. 2, line segments,
,, show the operating region of the battery 1a, are the normal operating region, are the reversing region due to over-discharge, are the bypass region at the time of overcharging (details are explained in the embodiment of FIG. 5), and rapid deterioration is occurring The non-existence area and the rapid deterioration area are shown. Further, the upper limit voltage Vc that causes rapid deterioration is a voltage at which the battery starts to deteriorate rapidly due to overcharge, and the lower limit voltage Vb that causes rapid deterioration is a voltage at which the battery starts rapid deterioration due to overdischarge. Is. Vd is the junction voltage of the diode 5 when the maximum discharge current of the assembled battery is flowed, Vd
1 is a voltage for lighting the light emitting diode 6. In addition,
If the normal polarity of the battery 1a is in the positive direction, the above Vd,
V 1 and Vb have negative values as shown. Also,
V 2 and Vz will be described in the embodiment of FIG.

【0016】図2に示すように、単位の電池1aにおけ
る動作は、充電末期(充電終止電圧)から放電末期(放
電終止電圧)までの範囲が正常動作範囲であるが、この
正常動作範囲を逸脱しても直ちに電池が急速な劣化を開
始するものではなく、電池が急速な劣化を開始する上限
の電圧Vcおよび急速な劣化を生じる下限の電圧Vbま
でには多少の余裕がある。
As shown in FIG. 2, in the operation of the unit battery 1a, the range from the end of charge (end of charge voltage) to the end of discharge (end of discharge voltage) is the normal operation range. However, the battery does not immediately start to deteriorate rapidly, and there is some margin between the upper limit voltage Vc at which the battery starts rapid deterioration and the lower limit voltage Vb at which rapid deterioration occurs.

【0017】以下、放電時について説明する。正常動作
領域においては、’に示すように、電流経路は電池1
aを正常方向に流れる。その状態で放電を継続し、放電
終止電圧(放電末期)に達してもなお放電を継続する
と、電池の電圧は更に低下して0Vよりも低くなる。こ
の状態で他の電池1b〜1nに放電容量が残っている場
合には、他の電池の放電は継続するが、電池1aでは、
転極が生じて電圧が逆極性となる。電池1aが転極する
と、ダイオード5は順方向バイアスされるために導通
し、’に示すように、電流経路は保護回路4を経由す
る経路となる。したがって、図3のダイオード特性に示
すように、組電池の最大放電電流(最大負荷電流)Ima
xを流した場合におけるダイオード5の接合電圧Vdが
急速な劣化を生じる下限の電圧Vbに達しないように設
定しておけば、他の電池よりも先に放電終了した電池1
aの急速な劣化を防止しながら、しかも他の電池の電力
を有効に活用して負荷の運転を継続することが出来る。
なお、通常のダイオードの接合電圧Vdは0.6V〜1.
0V程度(図1の方向では−0.6V〜−1.0V)であ
るのに対し、例えばリチウムイオン電池の急速な劣化を
生じる下限の電圧Vbは−4.4V程度であるから、上
記の条件を十分に満足することが出来る。また、何らか
の原因で、電池1aの電圧が更に低下して所定値V1
達すると、ツェナダイオード7が導通して発光ダイオー
ド6が点灯し、電圧が適正範囲外に低下したことを報知
する。この所定値V1を上記ダイオード5の接合電圧V
dと急速な劣化を生じる下限の電圧Vbとの間の値に設
定しておけば、ダイオード5による保護作用の限界を越
えた場合に、電池が急速な劣化に至る前に非適正状態を
報知することが出来る。このような非適正状態が検知さ
れた場合には、後記図6の実施例で説明するように、手
動または自動的に負荷を遮断する等の措置を行なうこと
により、電池の急速な劣化を防止することが出来る。な
お、図1(b)のように、ツェナダイオード7を省略し
た場合には、発光ダイオード6’を点灯させる所定値V
1が多少不正確になるが、基本的には上記と同様に動作
する。上記のように、図1の実施例においては、組電池
中のいずれかの電池が先に放電を終了した場合でも、そ
の電池に急速な劣化を生じさせることなしに、他の電池
の電力で負荷駆動を継続することが出来るので、例え
ば、電気自動車の場合においては最寄りの充電ステーシ
ョンや自宅まで走行を継続することが出来る。また、当
該電池がさらに電圧低下して急速な劣化のおそれがある
場合には、急速な劣化に至る前にそれを報知するので、
負荷停止等の適切な措置を行なって電池急速な劣化を確
実に避けることが出来る。なお、上記の説明において
は、電池1aを例として説明したが、電池1a〜1nの
いずれの場合でも同様である。
The discharge will be described below. In the normal operation area, the current path is the battery 1 as shown in '.
Flow through a in the normal direction. When the discharge is continued in that state and the discharge is continued even after the discharge end voltage (the end of discharge) is reached, the battery voltage further decreases and becomes lower than 0V. In this state, when the discharge capacities remain in the other batteries 1b to 1n, the other batteries continue to be discharged, but in the battery 1a,
Inversion occurs and the voltage has the opposite polarity. When the battery 1a is polarized, the diode 5 becomes conductive because it is forward-biased, and the current path becomes a path passing through the protection circuit 4 as indicated by '. Therefore, as shown in the diode characteristics of FIG. 3, the maximum discharge current (maximum load current) Ima of the assembled battery is
If the junction voltage Vd of the diode 5 when x is flowed is set not to reach the lower limit voltage Vb that causes rapid deterioration, the battery 1 that has finished discharging earlier than other batteries
It is possible to continue the operation of the load by effectively utilizing the electric power of other batteries while preventing the rapid deterioration of a.
The junction voltage Vd of a normal diode is 0.6 V to 1.
While it is about 0 V (-0.6 V to -1.0 V in the direction of FIG. 1), the lower limit voltage Vb that causes rapid deterioration of the lithium-ion battery is about -4.4 V. The condition can be fully satisfied. Also, for some reason, the reduced voltage of the battery 1a is further reaches a predetermined value V 1, the zener diode 7 conducts the light emitting diode 6 is turned, the voltage to notify that it has reduced the out of the proper range. This predetermined value V 1 is the junction voltage V of the diode 5
If a value between d and the lower limit voltage Vb that causes rapid deterioration is set, when the limit of the protection effect of the diode 5 is exceeded, an improper state is notified before the battery deteriorates rapidly. You can do it. When such an improper condition is detected, rapid deterioration of the battery is prevented by taking measures such as manually or automatically cutting off the load, as will be described in the embodiment of FIG. 6 below. You can do it. As shown in FIG. 1B, when the Zener diode 7 is omitted, the predetermined value V for turning on the light emitting diode 6 '
1 becomes a little inaccurate, but basically works as above. As described above, in the embodiment of FIG. 1, even if any of the batteries in the battery pack has finished discharging first, the power of the other batteries can be used without causing rapid deterioration of the battery. Since the load driving can be continued, for example, in the case of an electric vehicle, it is possible to continue traveling to the nearest charging station or home. In addition, if there is a risk of rapid deterioration due to further voltage drop of the battery, it will be notified before the rapid deterioration.
It is possible to surely avoid rapid deterioration of the battery by taking appropriate measures such as load stop. In the above description, the battery 1a is described as an example, but the same applies to any of the batteries 1a to 1n.

【0018】次に、図4は、本発明の第2の実施例図で
ある。この実施例は、前記図1の実施例に、ダイオード
5が導通したこと、すなわち電池が転極したことを報知
する回路を付加したものである。図4において、9はト
ランジスタ、10〜12は抵抗、13は発光ダイオー
ド、14はバックアップ用に電池であり、その他、図1
と同符号は同一物を示す。
Next, FIG. 4 is a second embodiment of the present invention. In this embodiment, a circuit for notifying that the diode 5 has been conducted, that is, the battery has been reversed is added to the embodiment shown in FIG. In FIG. 4, 9 is a transistor, 10 to 12 are resistors, 13 is a light emitting diode, 14 is a backup battery, and
The same reference numerals as in FIG.

【0019】前記図1と同様に、電池1aが転極してダ
イオード5が導通すると、トランジスタ9が導通し、電
池14の電力で発光ダイオード13が点灯する。上記の
ように、図4の回路においては、電池1aが転極した場
合に発光ダイオード13を点灯させるので、過放電状態
の電池があることを早い時期に報知し、負荷の運転終了
や充電を促す等の適切な措置を行なわせることが出来
る。その他の作用効果は、前記図1の場合と同様であ
る。
As in the case of FIG. 1, when the battery 1a is polarized and the diode 5 becomes conductive, the transistor 9 becomes conductive and the power of the battery 14 turns on the light emitting diode 13. As described above, in the circuit of FIG. 4, since the light emitting diode 13 is turned on when the battery 1a is polarized, it is notified at an early stage that there is an over-discharged battery, and the operation of the load is terminated or charging is completed. Appropriate measures such as urging can be taken. Other functions and effects are the same as in the case of FIG.

【0020】次に、図5は、本発明の第3の実施例図で
ある。この実施例は、図1の実施例に過充電保護機能を
付加したものである。図5において、15は過充電保護
用のツェナダイオード、16は抵抗、17、18は発光
ダイオード、19、20は抵抗である。発光ダイオード
17と抵抗19の直列回路は、前記図1(b)の発光ダ
イオード6’と抵抗8’の直列回路と同じ機能を有し、
前記のように、電池1aの電圧が低下して所定値V1
達した場合に発光ダイオード17が点灯し、電圧が適正
範囲外に低下したことを報知するものである。なお、上
記の所定値V1で点灯させるためには、発光ダイオード
17の特性に合わせて抵抗19の値を設定すればよい。
Next, FIG. 5 is a diagram showing a third embodiment of the present invention. In this embodiment, an overcharge protection function is added to the embodiment of FIG. In FIG. 5, 15 is a Zener diode for overcharge protection, 16 is a resistor, 17 and 18 are light emitting diodes, and 19 and 20 are resistors. The series circuit of the light emitting diode 17 and the resistor 19 has the same function as the series circuit of the light emitting diode 6'and the resistor 8'of FIG. 1 (b),
As described above, when the voltage of the battery 1a drops and reaches the predetermined value V 1 , the light emitting diode 17 is turned on to notify that the voltage falls outside the proper range. In addition, in order to turn on the light with the above-mentioned predetermined value V 1 , the value of the resistor 19 may be set according to the characteristics of the light emitting diode 17.

【0021】一方、ツェナダイオード15と抵抗16の
直列回路は、過充電保護の回路である。充電時に電池1
aの電圧が上昇してツェナダイオード15のツェナ電圧
に達すると、ツェナダイオード15が導通し、電流経路
は前記図2の’に示すように保護回路4を経由する経
路となる。そのため、電池1aの電圧はそれ以上に上昇
することなく、電池は安全に保たれる。また、何らかの
原因で、電池1aの電圧が更に上昇して所定値V2に達
すると、発光ダイオード18が点灯し、電圧が適正範囲
外に上昇したことを報知する。この所定値V2を上記ツ
ェナダイオード15のツェナ電圧Vzと電池が急速に劣
化を開始する上限の電圧Vcとの間の値に設定しておけ
ば、ツェナダイオード15による保護作用の限界を越え
た場合に、電池が急速に劣化する前に非適正状態を報知
することが出来る。このような非適正状態が検知された
場合には、後記図6の実施例で説明するように、手動ま
たは自動的に充電装置を遮断する等の措置を行なうこと
により、電池の急速な劣化を防止することが出来る。な
お、上記の所定値V2で点灯させるためには、発光ダイ
オード18の特性に合わせて抵抗20の値を設定すれば
よい。前記図2の充電時バイパス領域は、上記のVz
からV2までの領域である。その他の作用効果は、前記
図1の実施例と同様である。上記のように、図5の実施
例においては、過放電時の保護と報知機能に加えて過充
電時の保護と報知機能を備えている。
On the other hand, the series circuit of the Zener diode 15 and the resistor 16 is an overcharge protection circuit. Battery 1 when charging
When the voltage of a rises and reaches the Zener voltage of the Zener diode 15, the Zener diode 15 becomes conductive and the current path becomes a path passing through the protection circuit 4 as shown in FIG. Therefore, the voltage of the battery 1a does not rise further and the battery is kept safe. Further, when the voltage of the battery 1a further rises to a predetermined value V 2 for some reason, the light emitting diode 18 is turned on to notify that the voltage has risen outside the proper range. If this predetermined value V 2 is set to a value between the Zener voltage Vz of the Zener diode 15 and the upper limit voltage Vc at which the battery rapidly starts to deteriorate, the limit of the protective action by the Zener diode 15 is exceeded. In this case, an improper condition can be notified before the battery deteriorates rapidly. When such an improper condition is detected, rapid deterioration of the battery can be prevented by taking measures such as manually or automatically shutting off the charging device, as will be described later in the embodiment of FIG. It can be prevented. In order to turn on the light with the above-mentioned predetermined value V 2 , the value of the resistor 20 may be set according to the characteristics of the light emitting diode 18. The charging bypass region of FIG.
To V 2 . Other functions and effects are similar to those of the embodiment shown in FIG. As described above, the embodiment shown in FIG. 5 has the protection function and the notification function at the time of over-discharge and the protection function and the notification function at the time of over-charge.

【0022】次に、図6は、本発明の第4の実施例図で
ある。この実施例は、前記図5の実施例に充放電を停止
させる保護制御装置を付加したものである。図6におい
て、21、22はフォトカプラ、23はコンピュータや
アナログ回路で構成された保護制御装置である。フォト
カプラ21は、発光ダイオード18の発光を検出し、フ
ォトカプラ22は、発光ダイオード17の発光を検出す
る。したがって前記のように過放電時に発光ダイオード
17が点灯した場合や過充電時に発光ダイオード18が
点灯した場合には、フォトカプラ21、22が信号を保
護制御装置23に送る。保護制御装置23では、フォト
カプラの信号を検出すると、負荷駆動用の制御装置2や
図示しない充電装置を制御して、それ以上の過充電や過
放電が生じないように制御する。なお、図6において
は、電池1aの部分のみを示しているが、電池1a〜1
nのそれぞれの発光ダイオードがフォトカプラ21、2
2と結合されており、どの電池での非適正状態も検出で
きるようになっている。
Next, FIG. 6 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, a protection control device for stopping charging / discharging is added to the embodiment of FIG. In FIG. 6, reference numerals 21 and 22 are photocouplers, and 23 is a protection control device including a computer and an analog circuit. The photocoupler 21 detects the light emission of the light emitting diode 18, and the photocoupler 22 detects the light emission of the light emitting diode 17. Therefore, as described above, when the light emitting diode 17 is turned on during overdischarge or the light emitting diode 18 is turned on during overcharge, the photocouplers 21 and 22 send signals to the protection control device 23. When the protection control device 23 detects a photocoupler signal, the protection control device 23 controls the load driving control device 2 and a charging device (not shown) to prevent further overcharging and overdischarging. Although only the battery 1a is shown in FIG. 6, the batteries 1a-1
Each of the n light emitting diodes is a photocoupler 21, 2
It is coupled with the No. 2 and can detect an improper condition in any battery.

【0023】次に、図7は、本発明の第5の実施例図で
ある。図7において、13a〜13nは、それぞれ前記
図4で説明した発光ダイオード13、すなわち電池が転
極した場合に点灯する発光ダイオードである。そしてフ
ォトカプラ24a〜24nは、各発光ダイオード13a
〜13nと結合しており、それらの発光ダイオードが発
光すると、検出信号を保護制御装置25へ送る。保護制
御装置25は、上記の検出信号の積算時間すなわち点灯
した各発光ダイオードごとの継続時間の和を求め、その
値に応じて警報を発する。例えば、積算時間が第1の所
定値に達すると表示装置26で表示したり、更に大きな
第2の所定値に達すると警報信号を発生する。また、負
荷の制御装置2を制御して負荷を減少(放電電流低減)
させたり、負荷駆動を停止させるように構成してもよ
い。電池が転極して発光ダイオード13a〜13nが点
灯したこと自体は、非適正状態発生ではないが、転極し
た電池の数や継続時間が多い場合には、組電池としての
残存容量が小さくなっているので、転極した電池の数や
継続時間大きい場合すなわち上記の積算時間が大きくな
った場合には、放電電流を低減または遮断するものであ
る。その他の作用効果は、前記図4の実施例と同様であ
る。
Next, FIG. 7 is a fifth embodiment of the present invention. In FIG. 7, 13a to 13n are the light emitting diodes 13 described in FIG. 4, that is, the light emitting diodes that are turned on when the battery is polarized. The photocouplers 24a to 24n are connected to the respective light emitting diodes 13a.
.. 13n and when their light emitting diodes emit light, it sends a detection signal to the protection controller 25. The protection control device 25 obtains the sum of the above-mentioned integrated time of the detection signals, that is, the sum of the durations of the respective light-emitting diodes that are turned on, and issues an alarm according to the value. For example, when the accumulated time reaches the first predetermined value, it is displayed on the display device 26, and when it reaches the larger second predetermined value, an alarm signal is generated. Also, the load control device 2 is controlled to reduce the load (discharge current reduction).
Alternatively, the load driving may be stopped. The fact that the batteries are poled and the light emitting diodes 13a to 13n are lit does not mean that an improper state has occurred, but when the number of poled batteries or the duration is long, the remaining capacity as an assembled battery becomes small. Therefore, the discharge current is reduced or interrupted when the number of batteries that have been poled or the duration is large, that is, when the integrated time is large. Other functions and effects are similar to those of the embodiment shown in FIG.

【0024】次に、図8は、本発明の第6の実施例図で
ある。図8において、27はフォトカプラ、28は各電
池ユニット内の圧力を検出する圧力センサ、29は各電
池ユニットの温度を検出する温度センサ、30は保護制
御装置である。この実施例は、電池の電圧による非適正
状態の検出に加えて、電池の圧力と温度をも検出し、そ
れに非適正状態が生じた場合にも保護制御装置30によ
って負荷停止等の保護動作を行なわせるものであり、電
圧、圧力、温度の各要素に基づいて総合的な電池保護を
行なうものである。すなわち、電解質が分解してガスが
発生すると圧力が大幅に上昇し、また温度も大幅に上昇
する。したがって何らかの原因で電圧が非適正状態の値
を示さない場合であっても圧力や温度が大幅に上昇した
場合には、電池に非適正状態が生じたものと判断するこ
とが出来る。このような場合には保護制御装置30が負
荷駆動を停止させるように制御する。なお、図8におい
ては、保護回路4は図1のものを示しているが、図5の
ように充電保護機能を有するものを用いてもよい。その
場合には、図5の発光ダイオード17と18(図5)の
それぞれに結合する2系統のフォトカプラ27が必要で
ある。また、図8においては、電池1aの部分のみを示
しているが、電池1a〜1nのそれぞれの発光ダイオー
ドがフォトカプラ27と結合されており、どの電池での
非適正状態も検出できるようになっている。なお、これ
まで説明した各実施例を、相互に適宜組み合わせた構成
としてもよい。
Next, FIG. 8 is a diagram showing a sixth embodiment of the present invention. In FIG. 8, 27 is a photocoupler, 28 is a pressure sensor that detects the pressure in each battery unit, 29 is a temperature sensor that detects the temperature of each battery unit, and 30 is a protection control device. In this embodiment, in addition to detecting an improper state due to the voltage of the battery, the pressure and temperature of the battery are also detected, and even when an improper state occurs, the protection control device 30 performs a protective operation such as a load stop. This is done, and comprehensive battery protection is performed based on each element of voltage, pressure, and temperature. That is, when the electrolyte is decomposed and gas is generated, the pressure greatly increases and the temperature also largely increases. Therefore, even if the voltage does not show the value in the improper state for some reason, it can be determined that the improper state has occurred in the battery if the pressure or the temperature significantly rises. In such a case, the protection control device 30 controls to stop the load driving. Although the protection circuit 4 shown in FIG. 8 is shown in FIG. 8, a protection circuit having a charge protection function as shown in FIG. 5 may be used. In that case, two systems of photocouplers 27 to be coupled to the light emitting diodes 17 and 18 (FIG. 5) of FIG. 5 are required. Further, in FIG. 8, only the portion of the battery 1a is shown, but each light emitting diode of the batteries 1a to 1n is coupled to the photocoupler 27, so that an improper state of any battery can be detected. ing. The embodiments described above may be combined with each other as appropriate.

【0025】次に、実際の電池の例について説明する。
例えば、リチウムイオン電池のような非水系電解質二次
電池では、図9に示すように、電池の電圧が±4.4V
を越えると電解液の分解が始まり、電池の急速劣化が生
じる。また、正常動作範囲は充電終止電圧が4.0V程
度、放電終止電圧が2.4V程度である。したがって図
10に示すように、前記図2の電池が急速に劣化を開始
する上限の電圧Vc≒4.4V、急速に劣化を開始する
下限の電圧Vb≒−4.4V、組電池の最大放電電流を
流した場合におけるダイオード5の接合電圧Vd≒−
1.0V、ツェナダイオード15のツェナ電圧Vz≒4.
1V程度に設定し、発光ダイオード6を点灯させる電圧
1は−1.0Vと−4.4Vの間の値(例えば−1.5
V)、発光ダイオード18を点灯させる電圧V2は4.1
Vと4.4Vの間の値(例えば4.3V)に設定すればよ
い。
Next, an example of an actual battery will be described.
For example, in a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion battery, as shown in FIG. 9, the battery voltage is ± 4.4 V.
If it exceeds, the decomposition of the electrolytic solution will start and the battery will rapidly deteriorate. In the normal operation range, the end-of-charge voltage is about 4.0V and the end-of-discharge voltage is about 2.4V. Therefore, as shown in FIG. 10, the upper limit voltage Vc≈4.4 V at which the battery of FIG. 2 starts to rapidly deteriorate, the lower limit voltage Vb≈−4.4 V at which rapid deterioration starts, and the maximum discharge of the assembled battery Junction voltage Vd≈− of the diode 5 when a current is applied
1.0V, Zener voltage of Zener diode 15 Vz≈4.
The voltage V 1 for setting the light emitting diode 6 to light is set to about 1 V and has a value between -1.0 V and -4.4 V (eg -1.5 V).
V), the voltage V 2 for lighting the light emitting diode 18 is 4.1.
It may be set to a value between V and 4.4V (for example, 4.3V).

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したごとく、本発明において
は、組電池中のいずれかの電池が先に放電を終了した場
合でも、その電池を急速に劣化させることなしに、他の
電池の電力で負荷駆動を継続することが出来るので、緊
急時には組電池としての能力を極限まで利用することが
出来る。また、当該電池がさらに電圧低下して急速劣化
のおそれがある場合には、急速劣化に至る前にそれを報
知するので、負荷停止等の適切な措置を行なって電池の
急速劣化を確実に避けることが出来る、という効果が得
られる。また、充電保護機能を設けた構成においては、
充電時についても上記と同様の保護を行なうことが出来
る。また、発光ダイオードの点灯を検出して充放電を停
止させる構成においては、電池の急速劣化の直前に自動
的に充電や放電を停止させ、電池を安全に保護すること
が出来る。また、電池が転極した場合に発光ダイオード
を点灯させる構成においては、過放電状態の電池がある
ことを早い時期に報知し、負荷の運転終了や充電を促す
等の適切な措置を行なわせることが出来る。また、点灯
状態の積算時間が所定値以上に達した場合に、放電電流
の低減または遮断の制御を行なう手段を備えた構成にお
いては、転極した電池の数や継続時間が多く、組電池と
しての残存容量が小さくなった場合に、放電電流を低減
または遮断することによって電池を保護することが出来
る。また、電池ユニットの圧力と温度を制御要素に付加
したものおいては、電圧、圧力、温度の各要素に基づい
て総合的な電池保護を行なうことが出来る、等の効果が
得られる。
As described above, according to the present invention, even if one of the batteries in the assembled battery has finished discharging first, the power of the other battery can be used without rapidly deteriorating the battery. Since the load drive can be continued, the capacity of the assembled battery can be used to the maximum in an emergency. Also, if there is a risk of rapid deterioration due to further voltage drop in the battery, it will be notified before the rapid deterioration, so appropriate measures such as load stop will be taken to ensure rapid deterioration of the battery. The effect that can be obtained is obtained. In addition, in the configuration provided with the charge protection function,
Even during charging, the same protection as above can be performed. Further, in the configuration in which the lighting of the light emitting diode is detected to stop the charging / discharging, the charging / discharging is automatically stopped immediately before the rapid deterioration of the battery, and the battery can be protected safely. In addition, in the configuration in which the light emitting diode is turned on when the battery is polarized, notify that there is an over-discharged battery at an early stage and take appropriate measures such as prompting the end of load operation and charging. Can be done. Further, in the configuration provided with means for controlling the discharge current reduction or interruption when the integrated time of the lighting state reaches a predetermined value or more, the number of batteries that have been poled and the duration of the battery are long, When the remaining capacity of the battery becomes small, the battery can be protected by reducing or interrupting the discharge current. Further, in the case where the pressure and temperature of the battery unit are added to the control element, it is possible to obtain an effect that comprehensive battery protection can be performed based on each element of voltage, pressure and temperature.

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

【図1】本発明の第1の実施例図。FIG. 1 is a diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】二次電池における動作領域と電流経路を示す
図。
FIG. 2 is a diagram showing an operating region and a current path in a secondary battery.

【図3】ダイオードの特性曲線を示す特性図。FIG. 3 is a characteristic diagram showing a characteristic curve of a diode.

【図4】本発明の第2の実施例図。FIG. 4 is a diagram of a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施例図。FIG. 5 is a diagram of a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4の実施例図。FIG. 6 is a diagram of a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第5の実施例図。FIG. 7 is a fifth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第6の実施例図。FIG. 8 is a diagram of a sixth embodiment of the present invention.

【図9】リチウムイオン電池の分解特性を示す特性図。FIG. 9 is a characteristic diagram showing decomposition characteristics of a lithium-ion battery.

【図10】リチウムイオン電池における動作領域を示す
図。
FIG. 10 is a diagram showing an operating region in a lithium ion battery.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…組電池 5…ダイオード 1a〜1n…電池 6、6’…発光ダイオ
ード 2…制御装置 7…ツェナダイオード 3…負荷 8、8’…抵抗 4…保護回路 9…トランジスタ 10〜12…抵抗 15…ツェナダイオー
ド 13…発光ダイオード 16…抵抗 14…電池 17、18…発光ダイ
オード 19、20…抵抗 26…表示装置 21、22…フォトカプラ 27…フォトカプラ 23…保護制御装置 28…圧力センサ 24…フォトカプラ 29…温度センサ 25…保護制御装置 30…保護制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Assembly battery 5 ... Diodes 1a-1n ... Battery 6,6 '... Light emitting diode 2 ... Control device 7 ... Zener diode 3 ... Load 8, 8' ... Resistor 4 ... Protection circuit 9 ... Transistor 10-12 ... Resistor 15 ... Zener diode 13 ... Light emitting diode 16 ... Resistor 14 ... Battery 17, 18 ... Light emitting diode 19, 20 ... Resistor 26 ... Display device 21, 22 ... Photo coupler 27 ... Photo coupler 23 ... Protection control device 28 ... Pressure sensor 24 ... Photo coupler 29 ... Temperature sensor 25 ... Protection control device 30 ... Protection control device

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36 Front page continued (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02J 7/ 00-7/12 H02J 7 /34-7/36

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】一つの二次電池からなるセルまたは複数の
セルからなるモジュールを、複数個直列または直並列に
接続した組電池と、 各セルまたは各モジュールごとに、電池の極性と逆極性
に並列に接続されたダイオードと、 上記ダイオードごとにそれぞれ並列に接続された回路で
あって、電池の正常極性を+方向としたときに、セルが
急速に劣化を開始する下限の電圧をVb、組電池の最大
放電電流を流した場合における上記ダイオードの接合電
圧をVd、発光ダイオードを点灯させる電圧をV1とし
た場合に、 Vb<V1 <Vd<0 なる条件で、上記発光ダイオードを点灯させる発光ダイ
オード点灯回路と、 を備えたことを特徴とする組電池の保護装置。
1. An assembled battery in which a plurality of cells each composed of one secondary battery or a module composed of a plurality of cells are connected in series or series-parallel, and each cell or each module has a polarity opposite to that of the battery. A diode connected in parallel, and a circuit connected in parallel for each of the above diodes, where the lower limit voltage at which the cell rapidly begins to deteriorate when the normal polarity of the battery is the + direction is Vb, When the junction voltage of the diode is Vd and the voltage for lighting the light emitting diode is V 1 when the maximum discharge current of the battery is passed, the light emitting diode is lighted under the condition of Vb <V 1 <Vd <0. An assembled battery protection device comprising: a light emitting diode lighting circuit.
【請求項2】一つの二次電池からなるセルまたは複数の
セルからなるモジュールを、複数個直列または直並列に
接続した組電池と、 各セルまたは各モジュールごとに、電池の極性と逆極性
に並列に接続されたダイオードと、 上記ダイオードごとにそれぞれ並列に接続された回路で
あって、電池の正常極性を+方向としたときに、セルが
急速に劣化を開始する下限の電圧をVb、組電池の最大
放電電流を流した場合における上記ダイオードの接合電
圧をVd、第1の発光ダイオードを点灯させる電圧をV
1とした場合に、 Vb<V1 <Vd<0 なる条件で、上記第1の発光ダイオードを点灯させる第
1発光ダイオード点灯回路と、 少なくともツェナダイオードと第2の発光ダイオードと
の直列回路からなり、上記ダイオードごとにそれぞれ並
列に接続された回路であって、セルが急速に劣化を開始
する上限の電圧をVc、最大充電電流に対する上記ツェ
ナダイオードのツェナ電圧をVz、上記第2の発光ダイ
オードを点灯させる電圧をV2とした場合に、 0<Vz<V2 <Vc なる条件で、上記第2の発光ダイオードを点灯させる第
2発光ダイオード点灯回路と、 を備えたことを特徴とする組電池の保護装置。
2. An assembled battery in which a plurality of cells each composed of a single secondary battery or a module composed of a plurality of cells are connected in series or series-parallel, and each cell or each module has a polarity opposite to that of the battery. A diode connected in parallel, and a circuit connected in parallel for each of the above diodes, where the lower limit voltage at which the cell rapidly begins to deteriorate when the normal polarity of the battery is the + direction is Vb, When the maximum discharge current of the battery is passed, the junction voltage of the diode is Vd, and the voltage for lighting the first light emitting diode is Vd.
When it is set to 1 , it comprises a first light emitting diode lighting circuit for lighting the first light emitting diode under the condition of Vb <V 1 <Vd <0, and at least a series circuit of a Zener diode and a second light emitting diode. , A circuit connected in parallel for each of the diodes, wherein the upper limit voltage at which the cell rapidly starts to deteriorate is Vc, the Zener voltage of the Zener diode with respect to the maximum charging current is Vz, and the second light emitting diode is When the voltage to be turned on is V 2 , a second light emitting diode lighting circuit for lighting the second light emitting diode under the condition of 0 <Vz <V 2 <Vc, and an assembled battery comprising: Protector.
【請求項3】上記発光ダイオードの点灯を検出し、点灯
時に組電池の充電または放電を停止させる手段を備えた
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の組電
池の保護装置。
3. The battery pack protector according to claim 1, further comprising means for detecting lighting of the light emitting diode and stopping charging or discharging of the battery pack when the light emitting diode is turned on.
【請求項4】上記ダイオードが導通した場合に第3の発
光ダイオードを点灯させる回路を、上記各セルまたは各
モジュールごとに設けたことを特徴とする請求項1乃至
請求項3のいずれかに記載の組電池の保護装置。
4. The circuit according to claim 1, wherein a circuit for lighting the third light emitting diode when the diode is conductive is provided for each cell or each module. Battery protector.
【請求項5】上記第3の発光ダイオードの点灯を検出
し、点灯状態の積算時間、すなわち点灯した各発光ダイ
オードの継続時間の和が所定値以上に達した場合に、放
電電流の低減または遮断の制御を行なう手段を備えたこ
とを特徴とする請求項4に記載の組電池の保護装置。
5. The discharge current is reduced or cut off when the lighting of the third light emitting diode is detected and the integrated time of the lighting state, that is, the sum of the durations of the light emitting diodes that have been lit reaches a predetermined value or more. 5. The assembled battery protection device according to claim 4, further comprising means for controlling.
【請求項6】電池の各ユニットの圧力および温度を検出
する手段と、 上記圧力および温度と、電池の電圧とに応じて電池の非
適正状態を検出する手段を備えたことを特徴とする請求
項1乃至請求項5のいずれかに記載の組電池の保護装
置。
6. A means for detecting the pressure and temperature of each unit of the battery, and a means for detecting an improper state of the battery according to the pressure and temperature and the voltage of the battery. The battery pack protection device according to any one of claims 1 to 5.
【請求項7】上記二次電池は、非水系電解質二次電池で
あることを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れかに
記載の組電池の保護装置。
7. The battery pack protector according to claim 1, wherein the secondary battery is a non-aqueous electrolyte secondary battery.
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