JP3704886B2

JP3704886B2 - 電池パック

Info

Publication number: JP3704886B2
Application number: JP12907997A
Authority: JP
Inventors: 民次永井; 敏孝丈井; 邦治鈴木
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-05-20
Filing date: 1997-05-20
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2017-05-20
Also published as: JPH10322916A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過充電圧から２次電池を保護する保護回路が設けられている電池パックにかかり、さらに詳しくは、電池パックに制御範囲以上の充電電圧が印加された場合、上記保護回路自体を保護するのに好適な電池パックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術において、過充電出電圧から電池を保護する保護回路は、例えば図９に示すように、検出制御回路１１０とスイッチ回路１１１とから構成されている。図９に示す保護回路は、検出制御回路１１０が２次電池１に印加される電圧を検出し、制御可能電圧（規定電圧）以上の電圧印加を検出した場合には、スイッチ回路１１１をオフして、２次電池１を保護するものである。
【０００３】
また、図１０に示すように、入力電圧が規定電圧以上になると、ツェナーダイオード１２２がオンして、検出制御回路１２１が規定電圧以上の電圧印加を検出し、出力側に接続された２次電池（図示せず）に対する電圧印加を停止する保護回路も知られている。なお、図１０において、１２０は出力回路を示している。
【０００４】
また、図１１に示す保護回路は、入力電圧が規定電圧以上になると、第１の検出制御回路１３０がこの状態を検出し、スイッチ回路１３２をオフして、２次電池１を保護するものである。また、第２の検出制御回路１３１は、２次電池に印加される電圧が所定の値以下になると、この状態を検出し、スイッチ回路１３３をオフして、２次電池１が放電するのを阻止するものである。なお、スイッチ回路１３２は図１２の（ａ）に示すＦＥＴとダイオードの組み合わせから構成され、スイッチ回路１３３は図１２の（ｂ）に示すＦＥＴとダイオードの組み合わせから構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来技術には、次のような問題点がある。
すなわち、図９に示す従来技術では、入力電圧が規定電圧以上になり、検出制御回路１１０がその状態を検出して、スイッチ回路１１１をオフすると、検出制御回路１１０には２次電池１の電池電圧しかからない。したがって、入力電圧が正常値に復帰しても、２次電池の電池電圧が低い場合、検出制御回路１１１が動作せず、スイッチ回路１１１をオンして、充電状態に復帰させることができない。
【０００６】
また、図１０に示す従来技術では、入力電圧が規定電圧以上になり、その結果、出力回路１２０が故障して導通状態になった場合、検出制御回路１２１を構成するＩＣに耐圧以上の電圧が印加され、検出制御回路１２１が故障して部品が破損する場合がある。
【０００７】
また、図１１に示す従来技術では、入力電圧が規定電圧以上になると、図１０の場合と同様に、第２の検出制御回路１３１はスイッチ回路１３２がオフすることにより保護されるが、過充電圧保護用の第１の検出制御回路１３０を構成するＩＣ１に耐圧以上の電圧が印加され、検出制御回路１３０が故障して部品が破損する場合がある。
【０００８】
上記の問題点を確認するため、２次電池のパックに規定値以上の電圧を印加しても部品が破損しないように、２次電池パックの回路（ＩＣなど）全体に耐圧を持たせることが考えられる。しかし、この手法では、２次電池のパックが大型化し、高価格になるという問題点がある。
【０００９】
本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑み成されたもので、過充電圧から電池を保護する保護回路が過充電圧を検出して、２次電池を保護するスイッチ回路をオフした場合において、充電電圧が正常値に復帰したときには、充電を再開することが可能な保護回路を備えた電池パックを提供することを目的としている。
【００１０】
また、本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑み成されたもので、過充電圧から電池を保護する保護回路が過充電圧を検出した後、上記過充電圧によって破壊されるのを防止することが可能な保護回路を備えた電池パックを提供することを目的としている。
【００１１】
さらに、本発明は、上記２つの目的を達成した電池パック(保護回路）を、小型かつ安価に構成することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の電池パックは、電源が入力される入力端子と、入力端子に入力された電源から定電圧および定電流を生成して出力する出力回路と、出力回路を制御する第１の制御回路と、出力回路から出力される定電圧および定電流によって充電される２次電池と、２次電池と直列に接続されたスイッチ回路と、２次電池の過充電または過放電が検出された場合にスイッチ回路を制御して２次電池の充電または放電を停止させる第２の制御回路と、入力端子に入力された電源の電圧を検出する検出回路と、検出回路によって基準電圧以上の電圧が検出された場合に、第１の制御回路を制御して出力回路からの定電圧および定電流の出力を停止させる停止回路と、第１の制御回路および第２の制御回路の電源供給路に設けられたスイッチ素子と、検出回路によって基準電圧以上の電圧が検出された場合に、所定時間の計数を開始し、所定時間の計数が終了したら、スイッチ素子を制御して、第１の制御回路および第２の制御回路への電源の供給を遮断する時定数回路とを備えることを特徴としている。
本発明の電池パックは、時定数回路によって第１の制御回路および第２の制御回路への電源の供給が遮断された後、入力端子に入力された電源の電圧が基準電圧以上の電圧でなくなった場合に、スイッチ素子を切り換えて、出力回路からの定電圧および定電流の出力を開始し、２次電池への充電を再開することが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に示す実施の形態により、更に詳細に本発明について説明する。
図１は、本発明の実施の形態の概要を示すブロック図である。図１において、１は２次電池、２は電池パックの入力端子に制御範囲以上の電圧が印加されたとき検出制御回路３を保護する回路保護回路、３は電池パックの入力端子に制御範囲以上の電圧が印加されたことを検出する検出制御回路、４は検出制御回路３が制御範囲以上の電圧を検出したときスイッチオフするスイッチ回路である。
【００１４】
図１に示すように、本実施の形態は、２次電池を保護する回路である検出制御回路（ＩＣ）３とスイッチ回路４とを設けた電池パック内に、上記検出制御回路（ＩＣ）３に制御範囲以上の電圧が印加されないように、回路保護回路２を設けたことを特徴とするものである。
【００１５】
図２は、本発明の第１の実施の形態を示す回路図である。図２において、１は２次電池、Ｄはツェナーダイオード、Ｒ１からＲ７は抵抗、Ｑ１からＱ４はトランジスタ、Ｆ１は充電保護用のＦＥＴ、Ｆ２は放電保護用のＦＥＴ、２１は入力端子に制御範囲以上の電圧が印加されたことを検出してＦＥＴＦ１をオフする検出制御回路（ＩＣ）、２２は電源供給回路、２３は２次電池１に印加される電圧が所定の値以下になったことを検出してＦＥＴＦ２をオフする検出制御回路（ＩＣ）である。
【００１６】
次に、図２に示す回路の動作について説明する。入力端子に制御範囲以上の電圧が入力されると、ツェナーダイオードＤがオンし、続いてトランジスタＱ１，Ｑ４がオンする。トランジスタＱ１がオンすることにより、トランジスタＱ２がオフし、さらにトランジスタＱ３がオフする。トランジスタＱ３がオフすることにより、検出制御回路（ＩＣ）２１は前記制御範囲以上の電圧から保護され、かつ電源供給回路２２は検出制御回路（ＩＣ）２３への電力供給を停止する。これにより、検出制御回路（ＩＣ）２３は動作を停止し、制御範囲以上の電圧から保護される。
【００１７】
また、トランジスタＱ４がオンすることにより、ＦＥＴＦ１がオフする。これにより、２次電池１に対する充電がストップする。
また、電源パックの入力端子に入力される電圧が通常値に回復した場合には、トランジスタＱ１，Ｑ４がオフし、トランジスタＱ２がオンし、トランジスタＱ３がオフし、ＦＥＴＦ１がオンして、初期状態に復帰し、２次電池１に対する充電が開始する。
【００１８】
上記した第１の実施の形態によれば、電源パックの入力端子に制御範囲以上の電圧が入力されたとき、検出制御回路（ＩＣ）２１，２３を保護することができる。さらに、入力端子の入力電圧が通常値に戻ったときには、充電を再開することができる。また、小型かつ安価に構成できる利点がある。
【００１９】
図３は本発明の第２の実施の形態を示すブロック図であり、図３において、１は２次電池、３０は入力電圧が制御範囲以上になったか否かを検出する検出回路、３１は電源入力スイッチ回路、３２は電源入力スイッチ回路３１を制御するスイッチ制御回路、３３は検出制御回路（ＩＣ）、３４はスイッチ回路である。スイッチ回路３４は、図４に示すように、ＦＥＴ１とＦＥＴ２とダイオードＤ１，Ｄ２とから構成され、ＦＥＴ１とダイオードＤ１が放電保護スイッチを構成し、ＦＥＴ２とダイオードＤ２が充電保護スイッチを構成している。
【００２０】
図３に示す第２の実施の形態の動作は、次の通りである。すなわち、電源パックの入力端子に制御範囲以上の電圧が印加されると、検出回路３０がこれを検出し、スイッチ制御回路３２に伝える。スイッチ制御回路３２は、これを受けて、電源入力スイッチ回路３１を制御して、検出制御回路（ＩＣ）への電源供給を遮断する。これにより、検出制御回路（ＩＣ）３３は、スイッチ回路３４をオフし、充電を停止させる。また、充電の停止中に、電源パックの入力端子へ通常の電圧が入力された場合には、検出回路３０が検出し、スイッチ制御回路３２、電源入力スイッチ回路３１、検出制御回路（ＩＣ）３３を動作させ、スイッチ回路３４をオンし、充電を再開させる。
【００２１】
図５は、図３に示す第２の実施の形態の動作を示すフローチャートである。図示するように、ステップ５０，５１において、入力端子に制御範囲（回路使用電圧）以上の電圧が入力されたか否かを検出する。ステップ５１において、検出したと判定された場合には、ステップ５２へ進み、スイッチ制御回路３２を動作させる。次に、ステップ５３において、電源入力スイッチ回路３１をオフし、これによって、ステップ５４においてスイッチ回路３４をオフする。続いて、ステップ５５において、検出回路３０は入力端子に制御範囲（回路使用電圧）以内の電圧が入力されているか否かを検出し、回路使用を越える制御範囲以上の電圧が入力されていると判定された場合にはステップ５２へ戻り、ステップ５２からステップ５６を繰り返し実行する。また、ステップ５６において、回路使用電圧が入力されていると判定された場合には、スイッチ制御回路３２を動作させて、電源入力スイッチ回路３１をオンし、ステップ５９においてスイッチ回路４３をオンさせ、充電を再開させる。
【００２２】
上記した第２の実施の形態によれば、電源パックの入力端子に制御範囲以上の電圧が入力されたとき、検出制御回路（ＩＣ）３３を保護することができる。さらに、入力端子の入力電圧が制御範囲（回路使用電圧）以内の電圧に戻ったときには、充電を再開することができる。また、小型かつ安価に構成できる利点がある。
【００２３】
図６は、本発明の第３の実施の形態を示すブロック図である。図６において、１は２次電池、６０は入力電圧が制御範囲以上になったか否かを検出する検出回路、６１はストップ回路、６２は時定数回路、６３は定電圧・定電流出力回路、６４と６５は検出制御回路（ＩＣ）、６６はスイッチ回路である。スイッチ回路３４は、図４に示すように、ＦＥＴ１とＦＥＴ２とダイオードＤ１，Ｄ２とから構成され、ＦＥＴ１とダイオードＤ１が放電保護スイッチを構成し、ＦＥＴ２とダイオードＤ２が充電保護スイッチを構成している。
【００２４】
図６に示す第３の実施の形態は、定電圧・定電流出力回路６３と検出制御回路（ＩＣ）６５とを直列に接続して充電保護と放電保護を行うものである。図６において、電源パックの入力端子に制御範囲（基準電圧）以上の電圧が入力されると、検出回路６０がこれを検出して、ストップ回路６１を動作させる。ストップ回路６１は、時定数回路６２に所定時間の計数を開始させると共に、検出制御回路（ＩＣ）６４を動作させて、定電圧・定電流出力回路６３の出力を停止させる。次に、時定数回路６２が所定時間の計数を終了すると、時定数回路６２はスイッチＳ１からＳ３をオフしスイッチ回路６６をオフとする。これにより、検出制御回路（ＩＣ）６４，６５は保護される。
【００２５】
なお、入力端子に入力される電圧が基準電圧になると、検出回路６０がこれを検出して、ストップ回路６１、検出制御回路（ＩＣ）６４、時定数回路６２等を動作させ、スイッチＳ１からＳ３を直ちにオンし、定電圧・定電流出力回路６３及び検出制御回路（ＩＣ）６５を動作させ、スイッチ回路６６をオンして、充電を再開させる。
【００２６】
上記した第３の実施の形態によれば、電源パックの入力端子に制御範囲以上の電圧が入力されたとき、検出制御回路（ＩＣ）６４，６５を保護することができる。さらに、入力端子の入力電圧が制御範囲（基準電圧）以内の電圧に戻ったときには、充電を再開することができる。また、小型かつ安価に構成できる利点がある。
【００２７】
図７に示す第４の実施の形態は、定電圧・定電流出力回路７５と検出制御回路（ＩＣ）７６，７８とをそれぞれ直列に接続して、充電保護と放電保護を行うものである。図７において、電源パックの入力端子に制御範囲（基準電圧）以上の電圧が入力されると、検出回路７０がこれを検出して、ストップ回路７２を動作させると共に、時定数回路７１に所定時間の計数を開始させる。ストップ回路７２は、検出制御回路（ＩＣ）７４を動作させ、定電圧・定電流出力回路７５の出力を停止させる。また、時定数回路７１が所定時間の計数を終了すると、時定数回路７１はストップ回路７３に指令を出して、スイッチＳ１からＳ３をオフし、検出制御回路（ＩＣ）７４，７６，７８を切り離す。これにより、検出制御回路（ＩＣ）７４，７６，７８が保護されると共に、充電保護スイッチ７７と放電保護スイッチ７９はオフし、充電が停止する。
【００２８】
なお、入力端子に入力される電圧が基準電圧になると、検出回路７０がこれを検出して、ストップ回路７２、時定数回路７１、検出制御回路（ＩＣ）７４、ストップ回路７３等を動作させ、スイッチＳ１からＳ３を直ちにオンし、定電圧・定電流出力回路７５及び検出制御回路（ＩＣ）７４，７６，７８をそれぞれ動作させ、充電保護スイッチ７７と放電保護スイッチ７９をオンして、充電を再開させる。
【００２９】
上記した第４の実施の形態によれば、電源パックの入力端子に制御範囲以上の電圧が入力されたとき、検出制御回路（ＩＣ）７４，７６，７８を保護することができる。さらに、入力端子の入力電圧が制御範囲（基準電圧）以内の電圧に戻ったときには、充電を再開することができる。また、小型かつ安価に構成できる利点がある。
なお、図８に、上記した第３及び第４の実施の形態（図６と図７）における動作の概要を示すフローチャートを示す。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、過充電圧から２次電池を保護する保護回路を有する電池パックにおいて、制御範囲以上の電圧が入力された場合、２次電池を保護するスイッチ回路をオフして充電を停止した後、充電電圧が正常値に復帰した場合には、充電を再開することが可能な保護回路を備えた電池パックを提供することができる。
また、本発明によれば、過充電圧から電池を保護する保護回路が、上記過充電圧によって破壊され、部品が破損するのを防止することが可能な保護回路を備えた電池パックを提供することができる。
さらに、本発明は、上記２つの目的を達成した電池パック（保護回路）を、小型かつ安価に構成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態の概要を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態を示す回路図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。
【図４】図４は、図３に示すスイッチ回路の一例を示す回路図である。
【図５】図５は、図３に示す第２の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の第３の実施の形態を示すブロック図である。
【図７】図７は、本発明の第４の実施の形態を示すブロック図である。
【図８】図８は上記した第３及び第４の実施の形態（図６と図７参照）における動作の概要を示すフローチャートである。
【図９】図９は、従来技術により過充電圧から２次電池を保護する保護回路の例を示す回路図である。
【図１０】図１０は、従来技術により過充電圧から２次電池を保護する保護回路の例を示す回路図である。
【図１１】図１１は、従来技術により過充電圧から２次電池を保護する保護回路の例を示す回路図である。
【図１２】図１２は、図１１に示すスイッチ回路の具体例を示す回路図である。

Claims

電源が入力される入力端子と、
上記入力端子に入力された電源から定電圧および定電流を生成して出力する出力回路と、
上記出力回路を制御する第１の制御回路と、
上記出力回路から出力される上記定電圧および定電流によって充電される２次電池と、
上記２次電池と直列に接続されたスイッチ回路と、
上記２次電池の過充電または過放電が検出された場合に上記スイッチ回路を制御して上記２次電池の充電または放電を停止させる第２の制御回路と、
上記入力端子に入力された電源の電圧を検出する検出回路と、
上記検出回路によって基準電圧以上の電圧が検出された場合に、上記第１の制御回路を制御して上記出力回路からの上記定電圧および定電流の出力を停止させる停止回路と、
上記第１の制御回路および上記第２の制御回路の電源供給路に設けられたスイッチ素子と、
上記検出回路によって上記基準電圧以上の電圧が検出された場合に、所定時間の計数を開始し、上記所定時間の計数が終了したら、上記スイッチ素子を制御して、上記第１の制御回路および上記第２の制御回路への電源の供給を遮断する時定数回路と
を備えることを特徴とする電池パック。
上記時定数回路によって上記第１の制御回路および上記第２の制御回路への電源の供給が遮断された後、上記入力端子に入力された電源の電圧が上記基準電圧以上の電圧でなくなった場合に、上記スイッチ素子を切り換えて、上記出力回路からの上記定電圧および定電流の出力を開始し、上記２次電池への充電を再開することを特徴とする請求項１記載の電池パック。