JP3633855B2

JP3633855B2 - Pack battery

Info

Publication number: JP3633855B2
Application number: JP2000197419A
Authority: JP
Inventors: 学佐々木; 孝利松井
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2000-06-29
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2020-06-29
Also published as: JP2002017050A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ニッケル水素二次電池、リチウムイオンニ次電池等の二次電池に用いられる充電回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二次電池および二次電池状態演算回路（二次電池保護回路を含む）から構成されているパック電池では、パック電池内に設けられた充電回路は、パック電池内の二次電池を電力源としている。そのため、パック電池内の二次電池の電圧が低下し深放電状態になると、パック電池内の充電回路は、動作を続けることが出来ない。このとき、パック電池外部より充電器を接続して二次電池の充電を行っても、二次電池の電圧が充電回路の電力源として十分な電圧復帰状態となるまで、充電回路は、所定の動作を行うことは出来ない。
【０００３】
パック電池内に設けられた充電回路は、二次電池の充放電状態の制御および充放電回数等の使用履歴の把握を目的としており、パック電池の充電時の安全確保は、重要である。
【０００４】
しかしながら、前述の通り、パック電池内の二次電池が深放電状態となると、パック電池内に各手段で構成される充電回路が所定の動作を行うことができなくなる。この時、パック電池の充電時の安全確保は、過充電を防止することであるため、パック電池の安全確保は、外部の充電器によって行う必要がある。したがって、過充電を防止するための機能は、パック電池以外の装置にも必要となる。
【０００５】
また、二次電池が深放電状態である時、二次電池の出力電圧が復帰するまでは、急速充電ではなく、低レート充電を行なわなければならず、パック電池の二次電池に充電する充電器には、深放電状態であるパック電池の二次電池に対して低レート充電を行なえる機能が必要となる。さらに、充電器は、二次電池が過充電状態に陥るのを回避するために、検出される二次電池の出力電圧と電流および温度により充電時の充電制御を行うが、充電開始からパック電池内における充電回路の所定の動作機能が回復するまでの間、パック電池の経歴が不明な状態で充電が行われることになる。その結果、使用禁止である事を記憶手段に記憶されているパック電池内の二次電池が深放電状態まで電圧が低下している場合、二次電池の電圧が復帰し、パック電池内における充電回路の所定の動作機能が回復してパック電池の経歴が記憶手段によって明確になるまで長時間を要し、充放電サイクル使用回数がサイクル寿命に達して使用禁止と判断された時期まで不明確になる。
【０００６】
図７は、従来のパック電池のブロック図である。二次電池ブロック３は、パック電池１に内蔵されており、スイッチ素子５を介して充電器８により充電される。パック電池１は、二次電池ブロック３の電圧を検出する電圧検出手段４と、スイッチ素子５を制御するスイッチ制御手段６と、二次電池ブロック３の充電情報が記憶された記憶手段７とを有している。電圧検出手段４、スイッチ素子５、スイッチ制御手段６、記憶手段７より充電回路２が構成されている。
【０００７】
二次電池ブロック３は、一つあるいは複数の電池セルが接続されており、各電池セルの電圧および二次電池ブロック３の各電池セルの電圧が電圧検出手段４によってそれぞれ監視されている。電圧検出手段４は、検出した各電池セルの電圧および二次電池ブロック３の全電圧をスイッチ制御手段６に与える。スイッチ制御手段６は、電圧検出手段４から与えられた電圧値と記憶手段７からの充電情報（電圧値、電流値等）とに基づいてスイッチ素子５のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御し、二次電池ブロック３への充電電流を制御する。スイッチ素子５は、充電器８と二次電池ブロック３との間に設けられ、充電電流の電流値を調整する。記憶手段７は、二次電池ブロック３を充電するための充電情報（電圧値、電流値等）および二次電池ブロック３の履歴を記憶しており、これらの情報を充電時に、スイッチ制御手段６に与える。
【０００８】
図８（ａ）および（ｂ）は、それぞれ深放電状態（例えば０Ｖ状態）における充電電流とパック電池１内の二次電池ブロック３の出力電圧およびパック電池１内の充電回路２の動作タイミング（例えば５Ｖ以上で動作）の関係を示すグラフである。
【０００９】
図８に示す様に、二次電池ブロック３の電圧が復帰するまでの時間ｔ１までは、パック電池１外部の充電器８より供給される充電電流は、二次電池を劣化させないように低レート充電される。このため、パック電池１内の充電回路２は、二次電池ブロック３の電圧値が充電回路２の動作電圧まで復帰しない時間ｔ１までは起動せず、時間ｔ１が過ぎると動作を始める。したがって、パック電池１内の充電回路２が動作して、二次電池ブロック３の過去の履歴および充電情報が把握できるまでにｔ１の時間が必要となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、パック電池１内の二次電池ブロック３の電圧値が回復するまでパック電池１内の充電回路２が正常に動作しないように構成されている場合には、充放電サイクル全てにおいて、完全に自己完結可能なパック電池１は、実現できない。特に、マイクロコントローラを内蔵した電池パックでは、充電開始時に、パック電池側より充電電流値および充電電圧値を充電器側へ通信する仕様になっており、前述のように、二次電池ブロックが深放電状態となったパック電池に関してはこの仕様を満足することは出来ないと言う問題がある。
【００１１】
本発明は、このような課題を解決するものであり、その目的は、ＳＢＳを有するパック電池において二次電池が深放電状態であっても、充電開始前に二次電池の充放電サイクル回数等の使用可否に関する過去の履歴および充電情報が把握でき、低レート充電も可能なパック電池を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のパック電池は、一つまたは複数の電池セルよりなる二次電池ブロックと、該二次電池ブロックを充電器によって充電するために、該二次電池ブロックによる電圧または該充電器からの電圧によって駆動するように設けられており、該充電器からの充電電流が供給される充電経路に、第１スイッチ素子が設けられると共に、該第１スイッチ素子と並列に充電電流制限抵抗および第２スイッチ素子の直列回路が設けられており、該第１スイッチ素子および該第２スイッチ素子が前記二次電池ブロックの電圧に基づいて切り替えられる充電回路とを有する電池パックであって、該充電回路は、前記第１スイッチ素子および前記第２スイッチ素子を前記二次電池ブロックの電圧に基づいてそれぞれ切り替えるスイッチ制御手段を有し、該スイッチ制御手段は、前記二次電池ブロックの電圧が所定の電圧値以下である場合に、前記第１スイッチ素子をＯＦＦ状態にすると共に、前記充電電流制限抵抗に印加される電力が該充電電流制限抵抗によって低レート充電電流を作り出すために該充電電流制限抵抗に印加可能な最大電力になるように前記第２スイッチ素子をＰＭＷ（Pulse Width Modulation）制御によってＯＮ／ＯＦＦ動作させるようになっており、前記充電電流制限抵抗が、前記充電電流の増加に伴う温度増加によって抵抗値が増加する正の温度特性を有するＰＴＣ素子であって、前記スイッチ制御手段は、前記二次電池ブロックの電圧が所定の電圧値以下である場合に、前記第２スイッチ素子を連続してＯＮにすることにより、前記ＰＴＣ素子に連続して前記充電電流を通電して、該ＰＴＣ素子の温度特性に基づいて該充電電流を制御することを特徴とし、これにより上記目的が達成される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態であるパック電池の概略ブロック図である。
二次電池ブロック１３は、パック電池１１に内蔵されており、パック電池１１内に充電回路１２が設けられている。二次電池ブロック１３の充電回路１２に設けられた二次電池ブロック１３のプラス端子は、充電回路１２内の第１スイッチ素子１５を介して充電器１８の電力供給端子に接続されている。二次電池ブロック１３のマイナス端子は、充電器１８の電力帰還端子に接続されている。第１スイッチ素子１５には、充電電流制御抵抗２０と第２スイッチ素子１９との直列回路が並列接続されている。
【００２２】
パック電池１１の充電回路１２には、二次電池ブロック１３の電圧を検出する電圧検出手段１４と、第１スイッチ素子１５および第２スイッチ素子１９を制御するスイッチ制御手段１６と、充電情報を記憶する記憶手段１７とが設けられている。
【００２３】
充電器１８に接続される電源ラインには、ダイオード３０ａが設けられており、充電回路１２には、電源ラインおよびダイオード３０ａを介して、駆動電圧が印加される。二次電池ブロック１３のプラス端子は、ダイオード３０ｂを介して、充電回路１２に接続されている。充電回路１２は、二次電池ブロック１３より出力される電圧が駆動可能電圧以上である場合、または、二次電池ブロック１３より出力される電圧が駆動可能電圧以下であっても、第１スイッチ素子１５をＯＦＦにすることで充電器１８より供給される電圧を駆動電圧として利用可能である間は動作が可能となる。
【００２４】
二次電池ブロック１３は、一つあるいは複数の電池セルが接続されて構成されており、各電池セルの電圧および二次電池ブロック１３の全電圧が、電圧検出手段１４によって監視されている。
【００２５】
電圧検出手段１４は、検出した各電池セルの電圧および二次電池ブロック１３の全電圧をスイッチ制御手段１６に与える。
【００２６】
スイッチ制御手段１６は、電圧検出手段１４から与えられた電圧値と記憶手段１７からの充電情報（電圧値、電流値等）とに基づいて第１および第２スイッチ素子１５および１９のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御し、二次電池ブロック１３への充電電流を制御する。
【００２７】
充電器１８と二次電池ブロック１３との間に設けられた第１スイッチ素子１５は、急速充電時に、スイッチ制御手段１６によってＯＮ／ＯＦＦ制御され、充電電流の電流値を調整する。なお、第１スイッチ素子１５は、二次電池ブロック１３の電圧が記憶手段１７に記憶される電圧よりも低く、低レートによる充電が必要と判断される時、および充電が諸条件（温度、複数の電池セルからなる二次電池ブロック１３の各セル電圧に一定以上のバラツキが確認される場合、二次電池ブロックが満充電状態である場合等）により充電実施が相応しくないと判断される場合にはＯＦＦ状態とされる。
【００２８】
充電電流制限抵抗２０と第２スイッチ素子１９とは、直列接続されており、低レート充電時に第２スイッチ素子１９は、スイッチ制御手段１６によってＯＮ／ＯＦＦ制御されて充電電流の電流値を調整する。第２スイッチ素子１９は、急速充電時にはＯＦＦ状態とされる。
【００２９】
記憶手段１７は、二次電池ブロック１３を充電するための充電情報として、充電電流、充電電圧と、二次電池ブロック１３の充放電サイクル使用回数等の履歴とを記憶しており、これらの情報を充電開始前に、スイッチ制御手段１６に与える。
【００３０】
ダイオード３０ａおよび３０ｂは、それぞれ充電器１８から充電回路１２への駆動電圧印加時に、充電器１８への印加電流の逆流防止および二次電池ブロック１３へ電圧印加防止の働きをする。
【００３１】
二次電池ブロック１３を充電するには、充電器１８より充電回路１２へ駆動電圧が印加され、充電回路１２は、動作状態となる。これにより、記憶手段１７から充電情報が読み出されスイッチ制御手段１６に与えられる。スイッチ制御手段１６は、二次電池ブロック１３の充放電サイクル使用回数等の履歴内容より、充電の可否を確認する。充電可能であれば、スイッチ制御手段１６は、記憶手段１７からの充電情報に基づき、第２スイッチ素子１９のＯＮ／ＯＦＦ制御によって充電電流制限抵抗２０に印加される平均電力が一定になるように充電電流を調整する。そして、スイッチ制御手段１６は、第２スイッチ素子１９のＯＮ／ＯＦＦ制御の一周期当りのパルスのデューティ比および周波数を決定し、充電器１８からの充電電流をＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）にて制御しながら、二次電池ブロック１３への低レート充電を行う。
【００３２】
この低レート充電において、スイッチ制御手段１６は、低レート充電電流を作り出す充電電流制限抵抗２０に印加可能な最大電力が二次電池ブロック１３の電圧状態に関係無く印加されることが可能となる様に制御する。また、充電回路１２を実現する上において、スイッチ制御手段１６を用いてＰＷＭ制御を行うことにより、充電電流制限抵抗２０に最大平均電力を印加し続けることが可能となり、充電電流制限抵抗２０の小型化（小電力化）を実施した場合でも充電時間への影響を最小限にすることが可能となる。その結果として、通電可能な最大の低レート充電電流を低レート充電電流として充電可能となり、低レート充電時間の短縮に貢献することが可能となる。
【００３３】
低レート充電が進み、二次電池ブロック１３を構成する各電池セルの電圧および電池ブロックの全電圧が所定の電圧値以上になったことを電圧検出手段１４が検出すると、スイッチ制御手段１６は、第２スイッチ素子１９をＯＦＦにし、第１スイッチ素子１５をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、急速充電（定電流充電）を開始する。そして満充電の電圧値に達したことを電圧検出手段１４が検出すると、二次電池ブロック１３に対する充電は終了する。
【００３４】
図２は、本発明の他の実施形態であるパック電池の概略ブロック図である。本実施形態は、図１の充電電流制御抵抗２０として感温素子であるＰＴＣ（ＰｏｓｉｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子２１が第２スイッチ素子１９に直列接続されている。また、二次電池ブロック１３には、二次電池ブロック１３の温度を検出する温度検出手段２２が設けられている。ＰＴＣ素子２１は、温度上昇によって抵抗値が増加し、温度下降によって抵抗値が減少するという正の温度係数を有する感温素子である。
【００３５】
図２の構成では、仮に、第２スイッチ素子の制御が適切に実施できずに通電状態で固定された場合にも、ＰＴＣ素子２１に流れる電流によりＰＴＣ素子２１は自己発熱し、抵抗値は増大することで充電電流は絞られる。このことから、第２スイッチ素子１９の異常発熱または発煙を防止することが可能となる。
【００３６】
図５は、ＰＴＣ素子２１の温度と通電電流との関係をグラフ化したものである。ＰＴＣ素子２１の抵抗値は、温度上昇と共に増加するため、ＰＴＣ素子２１の通電電流は、温度上昇に伴って減少する（電流値Ｂ＞電流値Ａ）。したがって、温度に対するＰＴＣ素子２１の通電電流は、充電許可温度範囲である０℃〜６０℃の範囲では、負の勾配の直線に近似される。このＰＴＣ素子２１の温度電流特性は、表１に示すようになる。
【００３７】
【表１】

以上より、ＰＴＣ素子２１を使用する場合には、ＰＴＣ素子２１の特性から温度により低レート充電電流値を増減させることによって、固定抵抗値を有する充電電流制限抵抗２０を使用するよりも低レート充電時間を短縮することが可能となる。さらに、ＰＴＣ素子２１の使用は、充電許可温度範囲内におけるＰＴＣ素子２１の通電可能電流値を温度条件に関係無く、低レート充電のための通電を行うように、ＰＷＭ制御することにより、メモリ容量の節約も可能になる。
【００３８】
また、ＰＴＣ素子２１は、素子温度が上昇すると抵抗値が大きく増加する。ＰＴＣ素子２１に連続して許容範囲以上の電流を通電させると、ＰＴＣ素子２１は、自己発熱により抵抗値が急増する温度を超えるために抵抗値が増大する。この時、ＰＴＣ素子２１は、抵抗値を増大させて通電できる電流を制限するが、完全に電流を遮断することはできない。この時に通電する電流を漏れ電流と言い、漏れ電流は、ＰＴＣ素子２１に印加される電圧によって変化（ＰＴＣ素子２１が消費する電力は一定）する。
【００３９】
前述のＰＴＣ素子２１の特性を利用して、二次電池ブロック１３が低レート充電が必要である電圧状態においては、第１スイッチ素子１５をＯＦＦにし、第２スイッチ素子１９をＯＮにすることにより、ＰＴＣ素子２１に連続して充電電流を通電させ、この充電電流がＰＴＣ素子２１の動作電流よりも大きい場合、ＰＴＣ素子２１は、動作（抵抗値を増大）して電流値を絞り、低レート電流を作り出すことも可能となる。この充電方法が選択される場合には、二次電池ブロック１３の電圧が電圧検出手段１４によって低レート充電が必要であると判断されると、スイッチ制御手段１６は、第１スイッチ素子１５をＯＦＦにし、第２スイッチ素子１９をＯＮ状態にして、ＰＴＣ素子２１に連続して電圧を印加する。
【００４０】
二次電池ブロック１３の電圧が極めて低く、ＰＴＣ素子２１に通電される電流がＰＴＣ素子２１の動作電流より大きいと、ＰＴＣ素子２１は、その抵抗値を増大させ、低レート電流を作り出す。低レート充電を行うことにより、電圧値が復帰しつつあるが、さらに電圧値復帰までに低レート充電が必要である二次電池ブロック１３において、ＰＴＣ素子２１に通電される充電電流がＰＴＣ素子２１の動作電流よりも小さくなると、ＰＴＣ素子２１は、動作状態から通常状態へ復帰して、充電電流は、（充電器出力電圧−二次電池ブロック電圧）／（ＰＴＣ素子２１抵抗値）となって低レート充電を継続する。ＰＷＭ充電制御を行う場合と同様に、二次電池ブロック１３の電圧が復帰して、急速充電が可能な電圧状態になると、第２スイッチ素子１９はＯＦＦにされ、第１スイッチ素子はＯＮにされ急速充電状態へ移行する。この構成で充電回路１２を実現する場合、充電制御手段の制御は、簡略化される効果が期待できる。
【００４１】
以下、図２に示されるパック電池の動作について図３のフローチャートに基づいて説明する。電圧が低下して、充電回路１２に電力供給できなくなった二次電池ブロック１３を充電する場合には、まず充電器１８より充電回路１２へ駆動電圧が印加され、充電回路１２は動作状態となり、記憶手段１７から充電情報が読み出されスイッチ制御手段１６に与えられると同時に、充電器１８にもこの情報を通信する（ステップ１）。
【００４２】
スイッチ制御手段１６は、記憶手段１７から充電情報が読み出されると、二次電池ブロック１３の充放電サイクル使用回数等の履歴内容に基づいて、充電の可否を確認する。充放電サイクル使用回数がサイクル寿命に達している場合には、二次電池ブロック１３への充電は不許可となり、充電は直ちに終了する（ステップ２）。
【００４３】
充電許可の場合には、温度検出手段２２で二次電池ブロック１３の表面温度を測定して充電可能温度（０℃〜６０℃）か否かを判断する。二次電池ブロック１３の表面温度が、充電可能温度（０℃〜６０℃）でない温度では、温度測定を繰り返す（ステップ３）。
【００４４】
充電可能温度になると、スイッチ制御手段１６は、記憶手段１７からの充電情報（電圧値、電流値等）に基づき、第２スイッチ素子１９のＯＮ／ＯＦＦ制御によってＰＴＣ素子２１に印加される平均電力あるいは平均電流が一定になるような充電電流の平均値を読み込む（ステップ４）。
【００４５】
スイッチ制御手段１６は、充電電流の平均値が読み込まれると第２スイッチ素子１９のＯＮ／ＯＦＦ制御の一周期当りのパルスのデューティ比および周波数を決定し、充電器１８からの充電電流をＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）で制御しながら、二次電池ブロック１３への低レート充電を行う（ステップ５）。
【００４６】
低レート充電が進み、二次電池ブロック１３の各電池セルの電圧および電池ブロックの全電圧が所定の電圧値以上になったことを電圧検出手段１４が検出すると、スイッチ制御手段１６は、第２スイッチ素子１９をＯＦＦし、第１スイッチ素子１５をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、急速充電（定電流充電）を開始する。そして満充電の電圧値に達したことを電圧検出手段１４が検出すると、充電は自動的に終了する（ステップ６）。
【００４７】
図４は、深放電状態（例として０Ｖ）から充電を行った二次電池ブロック１３において、二次電池ブロック１３の電圧値、充電器１８の出力電圧値、充電回路１２の駆動電圧、充電電流の動作タイミング（例として５Ｖ以上で動作）を示す。図４（ａ）は、充電時の二次電池ブロック１３の電圧値の推移を示している。時間ｔ１までは、トリクル充電（低レート充電）が行われ、時間ｔ１において電圧値５．６Ｖになると急速充電に切替り、二次電池ブロック１３の電圧は５．６Ｖから急速に増加する。図４（ｂ）は、充電器１８の出力電圧値の推移を示し、時間ｔ１まで、充電器１８の出力電圧は１２．６Ｖであり、その電圧が充電回路１２の駆動電圧および二次電池ブロック１３の充電電圧として供給される。そして、時間ｔ１において急速充電に切替り、充電器１８の電圧値は、一旦５．６Ｖになり、その後、二次電池ブロック１３の電圧値と共に上昇する。
【００４８】
図４（ｃ）は、充電回路１２の駆動電圧値を示し、時間ｔ１まで、１２．０Ｖの電圧が印加される。充電器１８の出力電圧は、１２．６Ｖであるが、ダイオード３０ａの接合電圧が０．６Ｖであるため、充電回路１２の駆動電圧は、０．６Ｖ低くなり１２．０Ｖとなる。時間ｔ１において充電器１８の出力電圧が５．６Ｖとなるため、充電回路１２の駆動電圧は、５．０Ｖとなる。時間ｔ１以降は、５．０Ｖより増加する。
【００４９】
図４（ｄ）は、二次電池ブロック１３への充電電流の推移を示している。時間ｔ１までは、低レート充電のため充電電流は、
充電電流＝（充電器出力電圧値−二次電池ブロック電圧値）／充電電流制限抵抗値で表され、時間経過と共に減少する。そして、時間ｔ１において、低レート充電から急速充電に切替り、充電電流は増加して一定となる（定電流充電）。
【００５０】
図６は、ＰＴＣ素子２１を使用した場合のトリクル充電（低レート充電）および急速充電における充電電流と二次電池ブロック電圧の関係を示すグラフである。
ＰＴＣ素子２１を流れる充電電流は、第２スイッチ素子１９のＯＮ／ＯＦＦ動作の制御を行うことで、第２スイッチ素子１９のＯＮ／ＯＦＦ動作の一周期における平均電流が一定となるように設定される。二次電池ブロック電圧が、Ｖ１になるとトリクル充電（低レート充電）が終了し、その後は満充電まで、第１スイッチ素子１５のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う定電流充電となる。
【００５１】
ＰＴＣ素子２１は、温度上昇によって抵抗値が増加し、温度下降によって抵抗値が減少する可逆性のある温度スイッチと考えられるために、二次電池ブロック１３が外部要因によりショートまたは異常高温になった場合、ＰＴＣ素子２１が高抵抗となり、充電回路１２がオープン状態となり、二次電池ブロック１３の破壊を防止することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上より、本発明のパック電池は、充電時に各電池セルの電圧および電池ブロックの全電圧が所定の電圧値以下である場合には、第１スイッチ素子がＯＦＦされて、第２スイッチ素子によって低レート充電モードで制御を行われるために、二次電池が深放電状態であっても低レート充電が可能となる。
【００５３】
また、充電器から供給される駆動電圧がダイオードを介して印加されているために、充電前より動作状態とされ、二次電池の充放電サイクル回数および充電情報を正確に把握することができる。
【００５４】
さらに、第２スイッチ素子に直列接続される充電電流制限抵抗として、ＰＴＣ素子を使用することにより、二次電池ブロックが異常高温になった場合に、充電回路をオープン状態とし、二次電池ブロックの破壊が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態であるパック電池の概略ブロック図である。
【図２】本発明の他の実施形態であるパック電池の概略ブロック図である。
【図３】そのパック電池の動作のフローチャートである。
【図４】(ａ)〜(ｄ)は、それぞれ、そのパック電池における二次電池ブロックの電圧値、充電器の出力電圧値、充電回路の駆動電圧、充電電流の動作タイミングを示すグラフである。
【図５】図２に示すパック電池に設けられているＰＴＣ素子の温度と通電電流との関係を示すグラフである。
【図６】図２に示すパック電池に設けられているＰＴＣ素子の通電電流と二次電池ブロック電圧との関係を示すグラフである。
【図７】従来のパック電池のブロック図である。
【図８】(ａ)〜(ｂ)は、それぞれ、二次電池の深放電状態での二次電池ブロックの電圧値、充電電流、パック電池内の充電回路の動作タイミングを示すグラフである。
【符号の説明】
１パック電池
２充電回路
３二次電池ブロック
４電圧検出手段
５スイッチ素子
６スイッチ制御手段
７記憶手段
８充電器
１１パック電池
１２充電回路
１３二次電池ブロック
１４電圧検出手段
１５第１スイッチ素子
１６スイッチ制御手段
１７記憶手段
１８充電器
１９第２スイッチ素子
２０充電電流制限抵抗
２１ＰＣＴ素子
２２温度検出手段
３０ａダイオード
３０ｂダイオード[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a charging circuit used for a secondary battery such as a nickel metal hydride secondary battery or a lithium ion secondary battery.
[0002]
[Prior art]
In a battery pack composed of a secondary battery and a secondary battery state calculation circuit (including a secondary battery protection circuit), the charging circuit provided in the battery pack uses the secondary battery in the battery pack as a power source. Yes. For this reason, when the voltage of the secondary battery in the battery pack is reduced to a deep discharge state, the charging circuit in the battery pack cannot continue to operate. At this time, even if the charger is connected from the outside of the battery pack and the secondary battery is charged, the charging circuit is in a predetermined state until the voltage of the secondary battery is sufficiently restored as a power source of the charging circuit. It cannot be performed.
[0003]
The charging circuit provided in the battery pack is for the purpose of controlling the charge / discharge state of the secondary battery and grasping the usage history such as the number of times of charge / discharge, and ensuring safety when charging the battery pack is important.
[0004]
However, as described above, when the secondary battery in the battery pack is in a deep discharge state, the charging circuit constituted by each means in the battery pack cannot perform a predetermined operation. At this time, ensuring the safety of the battery pack when charging is to prevent overcharging, so it is necessary to ensure the safety of the battery pack using an external charger. Therefore, a function for preventing overcharge is required for devices other than the battery pack.
[0005]
In addition, when the secondary battery is in a deep discharge state, it is necessary to perform low-rate charging, not rapid charging, until the output voltage of the secondary battery is restored. The battery must have a function of performing low-rate charging on the secondary battery of the battery pack in a deep discharge state. Further, the charger performs charge control at the time of charging according to the detected output voltage, current and temperature of the secondary battery in order to avoid the secondary battery from falling into an overcharged state. Until the predetermined operation function of the charging circuit is restored, charging is performed in a state where the history of the battery pack is unknown. As a result, when the voltage of the secondary battery in the battery pack stored in the storage means that the use is prohibited is lowered to the deep discharge state, the voltage of the secondary battery is restored and charging in the battery pack is performed. It takes a long time until the specified operating function of the circuit is restored and the history of the battery pack is clarified by the storage means, and it is unclear until the time when the charge / discharge cycle usage reaches the cycle life and is determined to be prohibited. Become.
[0006]
FIG. 7 is a block diagram of a conventional battery pack . The secondary battery block 3 is built in the battery pack 1 and is charged by the charger 8 via the switch element 5. The battery pack 1 includes a voltage detection unit 4 that detects the voltage of the secondary battery block 3, a switch control unit 6 that controls the switch element 5, and a storage unit 7 that stores charging information of the secondary battery block 3. Have. The charging circuit 2 is constituted by the voltage detection means 4, the switch element 5, the switch control means 6, and the storage means 7.
[0007]
One or a plurality of battery cells are connected to the secondary battery block 3, and the voltage of each battery cell and the voltage of each battery cell of the secondary battery block 3 are monitored by the voltage detection means 4. The voltage detection means 4 gives the detected voltage of each battery cell and the total voltage of the secondary battery block 3 to the switch control means 6. The switch control means 6 controls the ON / OFF operation of the switch element 5 based on the voltage value given from the voltage detection means 4 and the charging information (voltage value, current value, etc.) from the storage means 7, The charging current to the battery block 3 is controlled. The switch element 5 is provided between the charger 8 and the secondary battery block 3 and adjusts the current value of the charging current. The storage means 7 stores the charging information (voltage value, current value, etc.) for charging the secondary battery block 3 and the history of the secondary battery block 3, and the switch control means 6 stores these information during charging. To give.
[0008]
8A and 8B show the charging current in the deep discharge state (for example, 0 V state), the output voltage of the secondary battery block 3 in the battery pack 1, and the operation timing of the charging circuit 2 in the battery pack 1 (see FIG. For example, it is a graph showing the relationship of operation at 5 V or more.
[0009]
As shown in FIG. 8, until the time t1 until the voltage of the secondary battery block 3 is restored, the charging current supplied from the charger 8 outside the battery pack 1 is low so as not to deteriorate the secondary battery. Charged. For this reason, the charging circuit 2 in the battery pack 1 does not start until the time t1 when the voltage value of the secondary battery block 3 does not return to the operating voltage of the charging circuit 2, and starts to operate after the time t1. Therefore, time t1 is required until the charging circuit 2 in the battery pack 1 operates and the past history and charging information of the secondary battery block 3 can be grasped.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when the charging circuit 2 in the battery pack 1 is not normally operated until the voltage value of the secondary battery block 3 in the battery pack 1 is recovered, A fully self-contained battery pack 1 cannot be realized. In particular, battery packs with a built-in microcontroller are designed to communicate the charging current value and charging voltage value from the pack battery side to the charger side at the start of charging. There is a problem that this specification cannot be satisfied for a battery pack in a discharged state.
[0011]
The present invention solves such a problem, and its purpose is to charge / discharge cycles of the secondary battery before the start of charging even if the secondary battery is in a deep discharge state in the battery pack having SBS. It is an object of the present invention to provide a battery pack capable of grasping past history and charge information regarding whether or not the battery can be used, and capable of low-rate charging.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The battery pack of the present invention includes a secondary battery block composed of one or a plurality of battery cells , and a voltage from the secondary battery block or a voltage from the charger for charging the secondary battery block with a charger. And a first switching element is provided in a charging path to which a charging current from the charger is supplied, and a charging current limiting resistor and a second switch are provided in parallel with the first switching element. A battery pack having a series circuit of elements, the first switch element and the second switch element being switched based on the voltage of the secondary battery block, the charging circuit, Switch control means for switching each of the first switch element and the second switch element based on the voltage of the secondary battery block; Chi control means wherein, when the voltage of the secondary battery block is equal to or less than the predetermined voltage value, said first switching element as well as to the OFF state, the charging current limiting power applied to the resistor is the charging current limit In order to create a low-rate charging current with a resistor, the second switch element is turned on / off by PMW (Pulse Width Modulation) control so as to obtain the maximum power that can be applied to the charging current limiting resistor . The charging current limiting resistor is a PTC element having a positive temperature characteristic in which a resistance value increases with an increase in temperature accompanying an increase in the charging current, and the switch control means is configured such that the voltage of the secondary battery block is a predetermined voltage. When the voltage value is less than or equal to the voltage value, by continuously turning on the second switch element, the PTC element is continuously energized with the charging current, Characterized by controlling the the charging current based on the temperature characteristics of the PTC element, thereby the objective described above being achieved.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
FIG. 1 is a schematic block diagram of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
The secondary battery block 13 is built in the battery pack 11, and the charging circuit 12 is provided in the battery pack 11. The positive terminal of the secondary battery block 13 provided in the charging circuit 12 of the secondary battery block 13 is connected to the power supply terminal of the charger 18 via the first switch element 15 in the charging circuit 12. The negative terminal of the secondary battery block 13 is connected to the power feedback terminal of the charger 18. A series circuit of a charging current control resistor 20 and a second switch element 19 is connected in parallel to the first switch element 15.
[0022]
The charging circuit 12 of the battery pack 11 stores voltage detection means 14 for detecting the voltage of the secondary battery block 13, switch control means 16 for controlling the first switch element 15 and the second switch element 19, and charging information. Storage means 17 is provided.
[0023]
The power supply line connected to the charger 18 is provided with a diode 30a, and a driving voltage is applied to the charging circuit 12 via the power supply line and the diode 30a. The positive terminal of the secondary battery block 13 is connected to the charging circuit 12 via the diode 30b. When the voltage output from the secondary battery block 13 is equal to or higher than the drivable voltage or the voltage output from the secondary battery block 13 is equal to or lower than the drivable voltage, the charging circuit 12 By turning 15 off, operation is possible while the voltage supplied from the charger 18 can be used as the drive voltage.
[0024]
The secondary battery block 13 is configured by connecting one or a plurality of battery cells, and the voltage of each battery cell and the total voltage of the secondary battery block 13 are monitored by the voltage detection means 14.
[0025]
The voltage detection means 14 gives the detected voltage of each battery cell and the total voltage of the secondary battery block 13 to the switch control means 16.
[0026]
The switch control means 16 turns ON / OFF the first and

second switch elements

15 and 19 based on the voltage value given from the voltage detection means 14 and the charging information (voltage value, current value, etc.) from the storage means 17. The operation is controlled, and the charging current to the secondary battery block 13 is controlled.
[0027]
The first switch element 15 provided between the charger 18 and the secondary battery block 13 is ON / OFF controlled by the switch control means 16 during quick charging, and adjusts the current value of the charging current. Note that the first switch element 15 has the voltage of the secondary battery block 13 lower than the voltage stored in the storage means 17, when it is determined that charging at a low rate is necessary, and when charging is performed under various conditions (temperature, plural When the battery voltage of the secondary battery block 13 composed of the above battery cells is confirmed to be more than a certain level, the secondary battery block is fully charged, etc. Is turned off.
[0028]
The charging current limiting resistor 20 and the second switch element 19 are connected in series, and the second switch element 19 is ON / OFF controlled by the switch control means 16 during low-rate charging to adjust the current value of the charging current. . The second switch element 19 is turned off at the time of quick charging.
[0029]
The storage means 17 stores, as charging information for charging the secondary battery block 13, a charging current, a charging voltage, and a history such as the number of times of charging / discharging cycle use of the secondary battery block 13. Is supplied to the switch control means 16 before the start of charging.
[0030]
The

diodes

30a and 30b function to prevent backflow of current applied to the charger 18 and voltage application to the secondary battery block 13 when a drive voltage is applied from the charger 18 to the charging circuit 12, respectively.
[0031]
In order to charge the secondary battery block 13, a drive voltage is applied from the charger 18 to the charging circuit 12, and the charging circuit 12 enters an operating state. As a result, the charging information is read from the storage means 17 and is supplied to the switch control means 16. The switch control means 16 confirms whether or not charging is possible based on the history contents such as the number of times of charging / discharging cycles of the secondary battery block 13. If charging is possible, the switch control means 16 makes the average power applied to the charging current limiting resistor 20 constant by ON / OFF control of the second switch element 19 based on the charging information from the storage means 17. Adjust the charging current. Then, the switch control means 16 determines the duty ratio and frequency of the pulse per cycle of the ON / OFF control of the second switch element 19, and controls the charging current from the charger 18 by PWM (Pulse Width Modulation). Meanwhile, the secondary battery block 13 is charged at a low rate.
[0032]
In this low rate charging, the switch control means 16 can apply the maximum power that can be applied to the charging current limiting resistor 20 that generates the low rate charging current regardless of the voltage state of the secondary battery block 13. To control. Further, in realizing the charging circuit 12, by performing PWM control using the switch control means 16, it becomes possible to continue to apply the maximum average power to the charging current limiting resistor 20, and the charging current limiting resistor 20 can be reduced in size. Even in the case of implementation (reduction in power consumption), it is possible to minimize the influence on the charging time. As a result, the maximum low-rate charging current that can be energized can be charged as the low-rate charging current, which can contribute to shortening the low-rate charging time.
[0033]
When the low-rate charging proceeds and the voltage detection means 14 detects that the voltage of each battery cell constituting the secondary battery block 13 and the total voltage of the battery block have become equal to or higher than a predetermined voltage value, the switch control means 16 The second switch element 19 is turned off and the first switch element 15 is turned on / off to start rapid charging (constant current charging). When the voltage detection means 14 detects that the fully charged voltage value has been reached, the charging of the secondary battery block 13 ends.
[0034]
FIG. 2 is a schematic block diagram of a battery pack according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, a PTC (Positive Temperature Coefficient) element 21, which is a temperature sensitive element, is connected in series to the second switch element 19 as the charging current control resistor 20 of FIG. The secondary battery block 13 is provided with temperature detection means 22 for detecting the temperature of the secondary battery block 13. The PTC element 21 is a temperature-sensitive element having a positive temperature coefficient in which the resistance value increases as the temperature increases and the resistance value decreases as the temperature decreases.
[0035]
In the configuration of FIG. 2, even if the control of the second switch element cannot be appropriately performed and is fixed in the energized state, the PTC element 21 self-heats due to the current flowing through the PTC element 21 and the resistance value increases. By doing so, the charging current is reduced. Thus, it is possible to prevent abnormal heat generation or smoke generation of the second switch element 19.
[0036]
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the temperature of the PTC element 21 and the energization current. Since the resistance value of the PTC element 21 increases as the temperature rises, the energization current of the PTC element 21 decreases as the temperature rises (current value B> current value A). Therefore, the energization current of the PTC element 21 with respect to the temperature is approximated to a straight line having a negative gradient in the charge permission temperature range of 0 ° C. to 60 ° C. The temperature-current characteristics of the PTC element 21 are as shown in Table 1.
[0037]
[Table 1]

As described above, when the PTC element 21 is used, the low-rate charging current value is increased or decreased depending on the temperature from the characteristics of the PTC element 21, thereby charging at a lower rate than using the charging current limiting resistor 20 having a fixed resistance value. Time can be shortened. Further, the use of the PTC element 21 is achieved by performing PWM control so that the energizable current value of the PTC element 21 within the charge permission temperature range is energized for low-rate charging regardless of the temperature condition. Savings.
[0038]
Further, the resistance value of the PTC element 21 greatly increases as the element temperature rises. When a current exceeding the allowable range is continuously supplied to the PTC element 21, the resistance value of the PTC element 21 increases because the resistance value exceeds a temperature at which the resistance value rapidly increases due to self-heating. At this time, the PTC element 21 increases the resistance value to limit the current that can be supplied, but cannot completely cut off the current. The current that is energized at this time is referred to as a leakage current, and the leakage current changes depending on the voltage applied to the PTC element 21 (the power consumed by the PTC element 21 is constant).
[0039]
By utilizing the characteristics of the PTC element 21 described above, in a voltage state where the secondary battery block 13 needs to be charged at a low rate, the first switch element 15 is turned off and the second switch element 19 is turned on. When the charging current is continuously passed through the PTC element 21 and this charging current is larger than the operating current of the PTC element 21, the PTC element 21 operates (increases the resistance value) to reduce the current value, thereby reducing the rate. It is also possible to create an electric current. When this charging method is selected, when the voltage detecting means 14 determines that the voltage of the secondary battery block 13 needs to be charged at a low rate, the switch control means 16 turns off the first switch element 15. The second switch element 19 is turned on, and a voltage is continuously applied to the PTC element 21.
[0040]
When the voltage of the secondary battery block 13 is extremely low and the current supplied to the PTC element 21 is larger than the operating current of the PTC element 21, the PTC element 21 increases its resistance value and creates a low rate current. In the secondary battery block 13 in which the voltage value is being restored by performing the low-rate charging, but the low-rate charging is necessary before the voltage value is restored, the charging current supplied to the PTC element 21 is the PTC element 21. The PTC element 21 returns from the operating state to the normal state, and the charging current becomes (charger output voltage−secondary battery block voltage) / (PTC element 21 resistance value). Continue low-rate charging. As in the case of performing PWM charge control, when the voltage of the secondary battery block 13 is restored and enters a voltage state in which quick charge is possible, the second switch element 19 is turned off and the first switch element is turned on. Transition to the quick charge state. When the charging circuit 12 is realized with this configuration, the control of the charging control unit can be expected to have a simplified effect.
[0041]
Hereinafter, the operation of the battery pack shown in FIG. 2 will be described based on the flowchart of FIG. When charging the secondary battery block 13 whose voltage has dropped and power supply to the charging circuit 12 cannot be performed, first, a driving voltage is applied from the charger 18 to the charging circuit 12, and the charging circuit 12 is in an operating state. The charging information is read from the storage means 17 and given to the switch control means 16, and at the same time, this information is also communicated to the charger 18 (step 1).
[0042]
When the charging information is read from the storage unit 17, the switch control unit 16 confirms whether or not charging is possible based on the history contents such as the number of times of charging / discharging cycle of the secondary battery block 13. When the number of times of use of the charge / discharge cycle has reached the cycle life, charging to the secondary battery block 13 is not permitted and charging is immediately terminated (step 2).
[0043]
In the case of charging permission, the surface temperature of the secondary battery block 13 is measured by the temperature detecting means 22 to determine whether or not it is a chargeable temperature (0 ° C. to 60 ° C.). If the surface temperature of the secondary battery block 13 is not a chargeable temperature (0 ° C. to 60 ° C.), the temperature measurement is repeated (step 3).
[0044]
When the chargeable temperature is reached, the switch control unit 16 determines the average power applied to the PTC element 21 by the ON / OFF control of the second switch element 19 based on the charging information (voltage value, current value, etc.) from the storage unit 17. Alternatively, an average value of the charging current that makes the average current constant is read (step 4).
[0045]
When the average value of the charging current is read, the switch control means 16 determines the duty ratio and frequency of the pulse per cycle of the ON / OFF control of the second switch element 19, and the charging current from the charger 18 is PWM ( The secondary battery block 13 is charged at a low rate while being controlled by Pulse Width Modulation (step 5).
[0046]
When the low-rate charging proceeds and the voltage detection means 14 detects that the voltage of each battery cell of the secondary battery block 13 and the total voltage of the battery block have become equal to or higher than a predetermined voltage value, the switch control means 16 The switch element 19 is turned off and the first switch element 15 is controlled to be turned on / off, thereby starting rapid charging (constant current charging). When the voltage detecting means 14 detects that the fully charged voltage value has been reached, the charging is automatically terminated (step 6).
[0047]
FIG. 4 shows a secondary battery block 13 charged from a deep discharge state (for example, 0 V), the voltage value of the secondary battery block 13, the output voltage value of the charger 18, the drive voltage of the charging circuit 12, and the charging current. The operation timing (for example, operation at 5 V or more) is shown. Fig.4 (a) has shown transition of the voltage value of the secondary battery block 13 at the time of charge. Trickle charge (low rate charge) is performed until time t1, and when the voltage value reaches 5.6V at time t1, switching to rapid charge is performed, and the voltage of the secondary battery block 13 rapidly increases from 5.6V. FIG. 4B shows the transition of the output voltage value of the charger 18, and until the time t1, the output voltage of the charger 18 is 12.6V, and the voltage is the driving voltage of the charging circuit 12 and the secondary battery block. 13 is supplied as a charging voltage. Then, at time t1, switching to rapid charging is performed, and the voltage value of the charger 18 temporarily becomes 5.6 V, and then increases with the voltage value of the secondary battery block 13.
[0048]
FIG. 4C shows the driving voltage value of the charging circuit 12, and a voltage of 12.0 V is applied until time t1. The output voltage of the charger 18 is 12.6V, but since the junction voltage of the diode 30a is 0.6V, the drive voltage of the charging circuit 12 is reduced by 0.6V to 12.0V. Since the output voltage of the charger 18 is 5.6V at time t1, the drive voltage of the charging circuit 12 is 5.0V. After time t1, it increases from 5.0V.
[0049]
FIG. 4D shows the transition of the charging current to the secondary battery block 13. Until time t1, the charging current is low rate charging,
Charging current = (charger output voltage value−secondary battery block voltage value) / charge current limiting resistance value, and decreases with time. At time t1, switching from low rate charging to rapid charging is performed, and the charging current increases and becomes constant (constant current charging).
[0050]
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the charging current and the secondary battery block voltage in trickle charging (low rate charging) and rapid charging when the PTC element 21 is used.
The charging current flowing through the PTC element 21 is set so that the average current in one cycle of the ON / OFF operation of the second switch element 19 is constant by controlling the ON / OFF operation of the second switch element 19. The When the secondary battery block voltage reaches V1, trickle charging (low rate charging) is terminated, and thereafter, constant current charging is performed for ON / OFF control of the first switch element 15 until full charging.
[0051]
Since the PTC element 21 is considered to be a reversible temperature switch in which the resistance value increases with an increase in temperature and the resistance value decreases with a decrease in temperature, the secondary battery block 13 is short-circuited or abnormally heated due to an external factor. In this case, the PTC element 21 becomes high resistance, the charging circuit 12 is opened, and the secondary battery block 13 can be prevented from being broken.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, in the battery pack of the present invention, when the voltage of each battery cell and the total voltage of the battery block are equal to or lower than a predetermined voltage value during charging, the first switch element is turned off and the second switch element reduces the voltage. Since control is performed in the rate charge mode, low rate charge is possible even when the secondary battery is in a deep discharge state.
[0053]
In addition, since the drive voltage supplied from the charger is applied via the diode, the operation state is set before charging, and the number of charge / discharge cycles and the charge information of the secondary battery can be accurately grasped.
[0054]
Further, by using a PTC element as a charging current limiting resistor connected in series to the second switch element, when the secondary battery block becomes abnormally hot, the charging circuit is opened, and the secondary battery block Destruction is prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic block diagram of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart of the operation of the battery pack .
FIGS. 4A to 4D are graphs showing operation timings of a secondary battery block voltage value, a charger output voltage value, a charging circuit drive voltage, and a charging current in the battery pack , respectively. .
5 is a graph showing the relationship between the temperature of the PTC element provided in the battery pack shown in FIG. 2 and the energization current.
6 is a graph showing a relationship between an energization current of a PTC element provided in the battery pack shown in FIG. 2 and a secondary battery block voltage.
FIG. 7 is a block diagram of a conventional battery pack .
FIGS. 8A to 8B are graphs showing the voltage value of the secondary battery block, the charging current, and the operation timing of the charging circuit in the battery pack when the secondary battery is in a deep discharge state, respectively.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pack battery 2 Charging circuit 3 Secondary battery block 4 Voltage detection means 5 Switch element 6 Switch control means 7 Storage means 8 Charger 11 Pack battery 12 Charging circuit 13 Secondary battery block 14 Voltage detection means 15 First switch element 16 Switch Control means 17 Storage means 18 Charger 19 Second switch element 20 Charging current limiting resistor 21 PCT element 22 Temperature detection means 30a Diode 30b Diode

Claims

A secondary battery block comprising one or more battery cells;
In order to charge the secondary battery block with a charger, the charging is provided by being driven by a voltage from the secondary battery block or a voltage from the charger, and supplied with a charging current from the charger. A first switch element is provided in the path, and a series circuit of a charging current limiting resistor and a second switch element is provided in parallel with the first switch element, and the first switch element and the second switch element are A battery pack having a charging circuit switched based on the voltage of the secondary battery block,
The charging circuit includes switch control means for switching the first switch element and the second switch element based on the voltage of the secondary battery block,
The switch control means turns off the first switch element when the voltage of the secondary battery block is equal to or lower than a predetermined voltage value, and the power applied to the charging current limiting resistor is the charging current. In order to produce a low rate charging current by the limiting resistor, the second switch element is turned on / off by PMW (Pulse Width Modulation) control so as to obtain the maximum power that can be applied to the charging current limiting resistor. ,
The charging current limiting resistor is a PTC element having a positive temperature characteristic in which a resistance value increases with an increase in temperature accompanying an increase in the charging current, and the switch control means is configured such that the voltage of the secondary battery block is a predetermined voltage. When the voltage value is equal to or lower than the voltage value, the charging current is continuously supplied to the PTC element by continuously turning on the second switch element, and the charging current is determined based on the temperature characteristics of the PTC element. A battery pack characterized by controlling the battery.