JP4884694B2 - 二次電池の保護回路及び電池パック - Google Patents
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Description
また、本発明に係る二次電池の保護回路は、二次電池の両極に、それぞれ接続するための第1及び第2の接続端子と、前記二次電池を充電する充電装置及び/又は前記二次電池からの放電電流により駆動される負荷機器を接続するための第3及び第4の接続端子と、前記第1及び第3の接続端子間に設けられ、予め設定された所定の温度を超えた場合にオフする感熱スイッチと、前記感熱スイッチと並列に接続されると共に前記感熱スイッチを加熱するための第1のヒータと、前記二次電池の特性に関わる物理量を検出する検出部と、前記検出部により検出された物理量が、予め設定された物理量の値を超えた場合に前記第1のヒータを発熱させて前記感熱スイッチをオフさせる保護制御部とを備え、前記感熱スイッチは、バイメタルスイッチ、形状記憶合金を用いたスイッチ、及び形状記憶樹脂を用いたスイッチのうちから選ばれた1種であり、前記第3の接続端子に一端が接続されると共に前記感熱スイッチを加熱するための第4のヒータをさらに備え、前記保護制御部は、前記第4のヒータの他端と前記第4の接続端子との間の接続を開閉するスイッチ部を備えると共に、前記検出部により検出された物理量が、予め設定された物理量の値を超えた場合に前記スイッチ部をオンさせ、前記第1の接続端子に接続された二次電池の放電電流を流す方向と順方向に第2の整流素子が、前記第1の接続端子と前記第1のヒータとの間にさらに設けられる。
また、本発明に係る二次電池の保護回路は、二次電池の両極に、それぞれ接続するための第1及び第2の接続端子と、前記二次電池を充電する充電装置及び/又は前記二次電池からの放電電流により駆動される負荷機器を接続するための第3及び第4の接続端子と、前記第1及び第3の接続端子間に設けられ、予め設定された所定の温度を超えた場合にオフする感熱スイッチと、前記感熱スイッチと並列に接続されると共に前記感熱スイッチを加熱するための第1のヒータと、前記二次電池の特性に関わる物理量を検出する検出部と、前記検出部により検出された物理量が、予め設定された物理量の値を超えた場合に前記第1のヒータを発熱させて前記感熱スイッチをオフさせる保護制御部とを備え、前記感熱スイッチは、バイメタルスイッチ、形状記憶合金を用いたスイッチ、及び形状記憶樹脂を用いたスイッチのうちから選ばれた1種であり、前記第1のヒータは、第2及び第3のヒータの直列回路から構成され、前記保護制御部は、前記第2のヒータと前記第3のヒータとの接続点と、前記第4の接続端子との間の接続を開閉するスイッチ部を備えると共に、前記検出部により検出された物理量が、予め設定された物理量の値を超えた場合に前記スイッチ部をオンさせ、前記第2及び第3のヒータは、温度の増減に応じて抵抗値が増減するPTCサーミスタであり、前記PTCサーミスタは、略板状の形状にされると共に少なくとも一方の面を複数の領域に分割する溝が形成されており、前記PTCサーミスタの一方の面における前記複数の領域のうち、一部の領域が第1の電極として用いられると共に当該第1の電極を除く領域の少なくとも一部が第2の電極として用いられ、前記PTCサーミスタの他方の面が第3の電極として用いられ、前記第1及び第3の電極が前記第2のヒータにおける両端の接続端子として用いられ、前記第3及び第2の電極が前記第3のヒータにおける両端の接続端子として用いられる。
また、本発明に係る二次電池の保護回路は、二次電池の両極に、それぞれ接続するための第1及び第2の接続端子と、前記二次電池を充電する充電装置及び/又は前記二次電池からの放電電流により駆動される負荷機器を接続するための第3及び第4の接続端子と、前記第1及び第3の接続端子間に設けられ、予め設定された所定の温度を超えた場合にオフする感熱スイッチと、前記感熱スイッチと並列に接続されると共に前記感熱スイッチを加熱するための第1のヒータと、前記二次電池の特性に関わる物理量を検出する検出部と、前記検出部により検出された物理量が、予め設定された物理量の値を超えた場合に前記第1のヒータを発熱させて前記感熱スイッチをオフさせる保護制御部とを備え、前記感熱スイッチは、バイメタルスイッチ、形状記憶合金を用いたスイッチ、及び形状記憶樹脂を用いたスイッチのうちから選ばれた1種であり、前記第3の接続端子に一端が接続されると共に前記感熱スイッチを加熱するための第4のヒータをさらに備え、前記保護制御部は、前記第4のヒータの他端と前記第4の接続端子との間の接続を開閉するスイッチ部を備えると共に、前記検出部により検出された物理量が、予め設定された物理量の値を超えた場合に前記スイッチ部をオンさせ、前記第1及び第4のヒータは、温度の増減に応じて抵抗値が増減するPTCサーミスタであり、前記PTCサーミスタは、略板状の形状にされると共に少なくとも一方の面を複数の領域に分割する溝が形成されており、前記PTCサーミスタの一方の面における前記複数の領域のうち、一部の領域が第1の電極として用いられると共に当該第1の電極を除く領域の少なくとも一部が第2の電極として用いられ、前記PTCサーミスタの他方の面が第3の電極として用いられ、前記第1及び第3の電極が前記第1のヒータにおける両端の接続端子として用いられ、前記第3及び第2の電極が前記第4のヒータにおける両端の接続端子として用いられる。
図1は、本発明の一実施形態に係る電池パックの一例を示す分解斜視図である。図1に示す電池パック1は、有底の容器2と、外部接続端子ユニット3と、容器2と外部接続端子ユニット3との間に挿入される板状のスペーサ4とを備えている。容器2には、二次電池6が収容され、かしめ封口されており、二次電池6に凸状に設けられた正極端子61が容器2の開口端から突出するようにされている。また、容器2は、ニッケルメッキを表面に施した鋼板から構成されており、二次電池6の負極が容器2の内部で容器2と接続されている。
また、バイメタルスイッチSW1及び温度ヒューズF1の動作温度、及び動作速度の設定は、バイメタルスイッチSW1及び温度ヒューズF1自体の部品の特性を設定するほか、バイメタルスイッチSW1を温度ヒューズF1よりも先に動作させるために、例えばバイメタルスイッチSW1と二次電池6との間の熱抵抗が温度ヒューズF1と二次電池6との間の熱抵抗よりも小さくなるようにバイメタルスイッチSW1と二次電池6とを近接させたり密着させたりする構成によってもよく、例えば、バイメタルスイッチSW1の接点抵抗や可動切片における抵抗を上昇させて自己発熱量を増大させたり、バイメタルスイッチSW1が放熱する際の周囲に対する熱抵抗を増大させたり、バイメタルスイッチSW1を小型化して熱容量を低減させたりすることによってバイメタルスイッチSW1を自己発熱により温度上昇し易い構成としてもよい。
次に、本発明の第2の実施形態に係る保護回路を備えた電池パックについて説明する。本発明の第2の実施形態に係る電池パック1aの外観は、図1に示す電池パック1と同様である。図8は、本発明の第2の実施形態に係る電池パック1aの電気的構成の一例を示す回路図である。図8に示す電池パック1aは、図2に示す電池パック1とは、保護回路5aの構成が異なる。すなわち、図8に示す保護回路5aは、ヒータR2とダイオードD1との直列回路の代わりにヒータR3(第2のヒータ)とヒータR4(第3のヒータ)との直列回路が、バイメタルスイッチSW1と並列に接続されている。そして、ヒータR3とヒータR4との接続点が、トランジスタQ1を介して接続端子T4に接続されている。
次に、本発明の第3の実施形態に係る保護回路を備えた電池パックについて説明する。本発明の第3の実施形態に係る電池パック1bの外観は、図1に示す電池パック1と同様である。図14は、本発明の第3の実施形態に係る電池パック1bの電気的構成の一例を示す回路図である。図14に示す電池パック1bは、図8に示す電池パック1aとは、保護回路5bの構成が異なる。すなわち、図14に示す保護回路5bは、ヒータR3(第1のヒータ)がバイメタルスイッチSW1と並列に接続されている。そして、ヒータR3とヒータR4との接続点が接続端子T3に接続され、他端がトランジスタQ1を介して接続端子T4に接続されている。この場合、ヒータR4は、接続端子T3に一端が接続されると共にバイメタルスイッチSW1を加熱する第4のヒータに相当している。
これにより、過充電保護時におけるヒータR4の発熱量と、過大な放電電流からの保護動作時におけるヒータR3の発熱量とを等しくすることができる。この場合、例えば、ヒータR3とヒータR4とを個別のサーミスタによって構成し、ヒータR3の抵抗値とヒータR4の抵抗値とを上記式(2)を満たすように設定してもよく、例えば、図9に示すサーミスタ7を用いて溝71の位置を調整することにより、ヒータR3の抵抗値とヒータR4の抵抗値とを上記式(2)を満たすように設定してもよい。
次に、本発明の第の実施形態に係る保護回路を備えた電池パックについて説明する。本発明の第4の実施形態に係る電池パック1dの外観は、図1に示す電池パック1と同様である。図18は、本発明の第4の実施形態に係る電池パック1dの電気的構成の一例を示す回路図である。図18に示す電池パック1dは、図14に示す電池パック1bとは、保護回路5dの構成が異なる。すなわち、図18に示す保護回路5dは、サーミスタR5(検出部)、抵抗R10、及び基準電圧源E2をさらに備え、集積回路IC1の代わりに集積回路IC1aを備える点で異なる。
2 容器
3 外部端子接続ユニット
5,5a,5b,5c,5d 保護回路
6 二次電池
7,7a サーミスタ
37 バイメタル
71,71a 溝
72 第1電極
73 第2電極
74 第3電極
75,76 ジャンパ線
CMP1 コンパレータ
D1,D2 ダイオード
E1,E2 基準電圧源
F1 温度ヒューズ
IC1,IC1a 集積回路
Q1 トランジスタ
R2,R3,R4 ヒータ
R5 サーミスタ
SW1 バイメタルスイッチ
T1,T2,T3,T4 接続端子
Claims (11)
- 二次電池の両極に、それぞれ接続するための第1及び第2の接続端子と、
前記二次電池を充電する充電装置及び/又は前記二次電池からの放電電流により駆動される負荷機器を接続するための第3及び第4の接続端子と、
前記第1及び第3の接続端子間に設けられ、予め設定された所定の温度を超えた場合にオフする感熱スイッチと、
前記感熱スイッチと並列に接続されると共に前記感熱スイッチを加熱するための第1のヒータと、
前記二次電池の特性に関わる物理量を検出する検出部と、
前記検出部により検出された物理量が、予め設定された物理量の値を超えた場合に前記第1のヒータを発熱させて前記感熱スイッチをオフさせる保護制御部とを備え、
前記感熱スイッチは、バイメタルスイッチ、形状記憶合金を用いたスイッチ、及び形状記憶樹脂を用いたスイッチのうちから選ばれた1種であり、
前記第1の接続端子に接続された二次電池の放電電流を流す方向と順方向に第1の整流素子が、前記第1のヒータと前記第3の接続端子との間にさらに設けられ、
前記保護制御部は、前記第1のヒータと前記第1の整流素子との接続点と、前記第4の接続端子との間の接続を開閉するスイッチ部を備えると共に、前記検出部により検出された物理量が、予め設定された物理量の値を超えた場合に前記スイッチ部をオンさせること
を特徴とする二次電池の保護回路。 - 二次電池の両極に、それぞれ接続するための第1及び第2の接続端子と、
前記二次電池を充電する充電装置及び/又は前記二次電池からの放電電流により駆動される負荷機器を接続するための第3及び第4の接続端子と、
前記第1及び第3の接続端子間に設けられ、予め設定された所定の温度を超えた場合にオフする感熱スイッチと、
前記感熱スイッチと並列に接続されると共に前記感熱スイッチを加熱するための第1のヒータと、
前記二次電池の特性に関わる物理量を検出する検出部と、
前記検出部により検出された物理量が、予め設定された物理量の値を超えた場合に前記第1のヒータを発熱させて前記感熱スイッチをオフさせる保護制御部とを備え、
前記感熱スイッチは、バイメタルスイッチ、形状記憶合金を用いたスイッチ、及び形状記憶樹脂を用いたスイッチのうちから選ばれた1種であり、
前記第3の接続端子に一端が接続されると共に前記感熱スイッチを加熱するための第4のヒータをさらに備え、
前記保護制御部は、前記第4のヒータの他端と前記第4の接続端子との間の接続を開閉するスイッチ部を備えると共に、前記検出部により検出された物理量が、予め設定された物理量の値を超えた場合に前記スイッチ部をオンさせ、
前記第1の接続端子に接続された二次電池の放電電流を流す方向と順方向に第2の整流素子が、前記第1の接続端子と前記第1のヒータとの間にさらに設けられること
を特徴とする二次電池の保護回路。 - 二次電池の両極に、それぞれ接続するための第1及び第2の接続端子と、
前記二次電池を充電する充電装置及び/又は前記二次電池からの放電電流により駆動される負荷機器を接続するための第3及び第4の接続端子と、
前記第1及び第3の接続端子間に設けられ、予め設定された所定の温度を超えた場合にオフする感熱スイッチと、
前記感熱スイッチと並列に接続されると共に前記感熱スイッチを加熱するための第1のヒータと、
前記二次電池の特性に関わる物理量を検出する検出部と、
前記検出部により検出された物理量が、予め設定された物理量の値を超えた場合に前記第1のヒータを発熱させて前記感熱スイッチをオフさせる保護制御部とを備え、
前記感熱スイッチは、バイメタルスイッチ、形状記憶合金を用いたスイッチ、及び形状記憶樹脂を用いたスイッチのうちから選ばれた1種であり、
前記第1のヒータは、第2及び第3のヒータの直列回路から構成され、
前記保護制御部は、前記第2のヒータと前記第3のヒータとの接続点と、前記第4の接続端子との間の接続を開閉するスイッチ部を備えると共に、前記検出部により検出された物理量が、予め設定された物理量の値を超えた場合に前記スイッチ部をオンさせ、
前記第2及び第3のヒータは、温度の増減に応じて抵抗値が増減するPTCサーミスタであり、
前記PTCサーミスタは、略板状の形状にされると共に少なくとも一方の面を複数の領域に分割する溝が形成されており、
前記PTCサーミスタの一方の面における前記複数の領域のうち、一部の領域が第1の電極として用いられると共に当該第1の電極を除く領域の少なくとも一部が第2の電極として用いられ、
前記PTCサーミスタの他方の面が第3の電極として用いられ、
前記第1及び第3の電極が前記第2のヒータにおける両端の接続端子として用いられ、
前記第3及び第2の電極が前記第3のヒータにおける両端の接続端子として用いられること
を特徴とする二次電池の保護回路。 - 二次電池の両極に、それぞれ接続するための第1及び第2の接続端子と、
前記二次電池を充電する充電装置及び/又は前記二次電池からの放電電流により駆動される負荷機器を接続するための第3及び第4の接続端子と、
前記第1及び第3の接続端子間に設けられ、予め設定された所定の温度を超えた場合にオフする感熱スイッチと、
前記感熱スイッチと並列に接続されると共に前記感熱スイッチを加熱するための第1のヒータと、
前記二次電池の特性に関わる物理量を検出する検出部と、
前記検出部により検出された物理量が、予め設定された物理量の値を超えた場合に前記第1のヒータを発熱させて前記感熱スイッチをオフさせる保護制御部とを備え、
前記感熱スイッチは、バイメタルスイッチ、形状記憶合金を用いたスイッチ、及び形状記憶樹脂を用いたスイッチのうちから選ばれた1種であり、
前記第3の接続端子に一端が接続されると共に前記感熱スイッチを加熱するための第4のヒータをさらに備え、
前記保護制御部は、前記第4のヒータの他端と前記第4の接続端子との間の接続を開閉するスイッチ部を備えると共に、前記検出部により検出された物理量が、予め設定された物理量の値を超えた場合に前記スイッチ部をオンさせ、
前記第1及び第4のヒータは、温度の増減に応じて抵抗値が増減するPTCサーミスタであり、
前記PTCサーミスタは、略板状の形状にされると共に少なくとも一方の面を複数の領域に分割する溝が形成されており、
前記PTCサーミスタの一方の面における前記複数の領域のうち、一部の領域が第1の電極として用いられると共に当該第1の電極を除く領域の少なくとも一部が第2の電極として用いられ、
前記PTCサーミスタの他方の面が第3の電極として用いられ、
前記第1及び第3の電極が前記第1のヒータにおける両端の接続端子として用いられ、
前記第3及び第2の電極が前記第4のヒータにおける両端の接続端子として用いられること
を特徴とする二次電池の保護回路。 - 前記二次電池の特性に関わる物理量は、前記第1の接続端子の電圧であり、
前記検出部は、前記第1の接続端子の電圧を検出するものであり、
前記保護制御部は、前記検出部により検出された電圧が、予め設定された基準電圧を超えた場合に前記第1のヒータを発熱させて前記感熱スイッチをオフさせること
を特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の二次電池の保護回路。 - 前記二次電池の特性に関わる物理量は、前記二次電池の温度であり、
前記検出部は、前記二次電池の温度を検出するものであり、
前記保護制御部は、前記検出部により検出された二次電池の温度が、予め設定された温度を超えた場合に前記第1のヒータを発熱させて前記感熱スイッチをオフさせること
を特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の二次電池の保護回路。 - 前記第1及び第4のヒータは、前記感熱スイッチがオフした場合における前記第1の接続端子に接続された前記二次電池からの放電電流による前記第1のヒータの発熱量と、前
記スイッチ部がオンした場合における前記第3の接続端子に接続された前記充電装置からの出力電流による前記第4のヒータの発熱量とを等しくするべく抵抗値が設定されていること
を特徴とする請求項2又は4記載の二次電池の保護回路。 - 前記溝は、前記PTCサーミスタにおける前記一方の面を二つの領域に分割するものであり、
前記溝により分割された一方の領域が第1の電極として用いられると共に他方の領域が第2の電極として用いられること
を特徴とする請求項3又は4記載の二次電池の保護回路。 - 前記溝は、前記PTCサーミスタにおける前記一方の面を四つの領域に分割する略十文字形の溝であり、
前記四つの領域における互いに隣接する二つの領域が前記第1の電極として用いられ、
前記四つの領域のうち前記第1の電極として用いられる二つの領域を除く他の領域が第2の電極として用いられること
を特徴とする請求項3又は4記載の二次電池の保護回路。 - 前記PTCサーミスタは、物理的に縦・横の方向が決定できる形状であることを特徴とする請求項9記載の二次電池の保護回路。
- 請求項1〜10のいずれかに記載の二次電池の保護回路と、
前記二次電池の保護回路における第1及び第2の接続端子に両極がそれぞれ接続された二次電池と、
前記二次電池を収容する有底の容器と、
前記保護回路を収容する外部接続端子ユニットと
を備えることを特徴とする電池パック。
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