JPH07241040A - 電池パック及び二次電池の充放電制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、過放電保護、過充電保護等を必要と
する二次電池を内蔵した電池パックに於いて、二次電池
の過放電状態、過充電状態等を即時にパック外へ出力で
きる回路を電池パックに内蔵したことを特徴とする。 【構成】過放電保護を必要とする二次電池１１を内蔵し
た電池パック１０に於いて、二次電池１１の電池電圧を
監視する電圧測定部１２と、その測定電池電圧を予め設
定された過放電保護設定電圧と比較して二次電池の過放
電状態を検出する検出部１３と、この検出情報を外部へ
出力する回路とを具備して、内蔵二次電池１１が過放電
状態となった際に、その異常を即時にパック外へ出力す
る構成としたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、過充電、過放電保護を
必要とする二次電池を内蔵した電池パック及び同電池の
充放電制御方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】二次電池をバッテリィ駆動時の主電源供
給源とするポータブルコンピュータ、ワードプロセッサ
等の携帯型電子機器に於いては、機器の高機能、高性能
化に伴ない、容量の大きな二次電池の要求が高まってき
た。この要求に応えるべくバッテリィ駆動時の電源とし
て、リチウム・イオン二次電池が注目されている。

【０００３】この種の二次電池は、過剰な放電（過放
電）または充電（過充電）を電池に対して行なった場
合、電池寿命を早めたり、爆発等の危険につながること
もあり、電池性能並びに安全性の面で種々の配慮が必要
とされる。

【０００４】そこで、上記したような過剰な放電（過放
電）や過剰な充電（過充電）を防止するために、電池パ
ックに、図８に示すような内蔵回路を設ける構成が考え
られた。

【０００５】即ち、電池パック８０の内部に、リチウム
・イオン二次電池８１、及び同電池の電圧をセル単位で
測定する電池電圧測定部８２と、この電池電圧測定部８
２で測定した電池電圧と予め定められた過充電・過放電
保護設定値とを比較して電池異常を検出する検出部８４
と、この検出部８４より電池異常を示す異常検出信号が
出力されたとき二次電池８１の充放電路を回路遮断する
スイッチ８４等が設けられる。

【０００６】上記構成に於いて、電池電圧測定部８２
は、リチウム二次電池８１の各セル毎の電圧を常時監視
し、その測定した電圧値を検出部８４に供給している。
電池パック８０から外部へ電力を供給している場合、即
ち放電状態時に於いては、リチウム電池の性質により、
放電の進行に伴い電池電圧が低下してゆく。

【０００７】検出部８３は、電池電圧測定部８２で測定
した電池電圧が、予め定められた過放電保護設定値より
低くなって、電池の放電が過剰に進行したと判断する
と、電池異常を示す異常検出信号を出力し、スイッチ８
４をオフ（ＯＦＦ）制御して、電池パック８０から外部
への電力供給を停止し、リチウム二次電池８１の過剰な
放電（過放電）を抑える。

【０００８】電池パックを外部の電力により充電する、
充電状態時に於いては、リチウム二次電池８１に定電流
・定電圧充電を行なう。この充電中に、電池電圧測定部
８２で測定される各セル単位の電圧が何等かの原因で、
予め定められた過充電保護設定値より上昇し、過剰に充
電が行なわれると、その過充電状態が検出部８３で検出
される。検出部８３は上記過充電状態を検出すると、異
常検出信号を出力して、スイッチ８４をオフ（ＯＦＦ）
制御し、電池パック８０の充電電流路を回路遮断して、
外部から電池パック８０への充電電流の供給を停止し、
リチウム二次電池８１の過剰な充電（過充電）を防止す
る。

【０００９】しかしながら、このような構成による電池
パックに於いては以下のような問題が生じていた。即
ち、電池パック内にスイッチ等の回路部品を多数実装し
なければならないため、電池パックの小型化、低コスト
化の妨げになる。又、過放電や過充電状態に至った場
合、電池パックの外部にはその情報が伝達されず、電池
パック内部で単独に充放電路のスイッチオフ（ＯＦＦ）
による電源遮断処理が行なわれるため、電池パックから
の電力供給により機器が動作している際に、突然、機器
への動作用電源供給が断たれ、このため機器が正常終了
できないという使用上の不具合が発生する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の過充電・過放電保護機構を備えた電池パックに於いて
は、電池パック内に過充電及び過放電の各検出回路、充
放電路を遮断するスイッチ等、多数の回路部品を実装す
るため、電池パックの小型化・低コスト化の妨げになる
とともに、過放電や過充電状態に至った場合に、電池パ
ック外部にその情報が伝達されず、電池パック内部でス
イッチオフによる電源供給遮断処理が行なわれるため、
電池パックからの電力供給による機器の動作中に、突
然、動作用の電力供給が停止してしまい、機器が正常に
終了できないという不具合が生じていた。

【００１１】本発明は上記実情に鑑みなされたもので、
過放電保護を必要とする二次電池を内蔵した電池パック
に於いて、二次電池の過放電状態を即時にパック外へ出
力できる電池パックを提供することを目的とする。

【００１２】又、本発明は、過充電保護を必要とする二
次電池を内蔵した電池パックに於いて、二次電池の過充
電状態を即時にパック外へ出力できる電池パックを提供
することを目的とする。

【００１３】又、本発明は、過放電保護を必要とする二
次電池を内蔵した電池パック二次電池を内蔵した電池パ
ックを動作用電源として用いるシステムに於いて、電池
パックの内部に、内蔵二次電池の過放電状態を即時に外
部へ通知する手段を設け、電池パック外部に二次電池の
過放電保護を行なう回路を設けて、電池パック内蔵回路
の簡素化を図りつつ、二次電池の過放電保護機構を実現
するとともに、電池パックからの電力供給で動作してい
る機器が常に正常終了できるようにしたことを特徴とす
る。

【００１４】又、本発明は、過充電保護を必要とする二
次電池を内蔵した電池パック二次電池を内蔵した電池パ
ックを動作用電源として用いるシステムに於いて、電池
パックの内部に、内蔵二次電池の過充電状態を即時に外
部へ通知する手段を設け、電池パック外部に二次電池の
過充電保護を行なう回路を設けて、電池パック内蔵回路
の簡素化を図りつつ、二次電池の過充電保護機構を実現
するとともに、電池パックからの電力供給で動作してい
る機器が常に正常終了できるようにした二次電池の充電
制御方式を提供することを目的とする。

【００１５】又、本発明は、二次電池を内蔵した電池パ
ックに於いて、内蔵二次電池の過放電、過充電等による
電池異常が発生した際に、その状態を即時に外部へ通知
するとともに、過充電を検出したとき、パック内部で充
電路を回路遮断して、電池パック自身が内蔵二次電池の
過充電保護を行なうとともに、電池パックからの電力供
給で動作している機器が常に正常終了できるようにした
電池パックを提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、図１
に示すように、過放電保護を必要とする二次電池１１を
内蔵した電池パック１０に於いて、二次電池１１を構成
する電池セル各々の電池電圧を監視する電圧測定部１２
と、その測定電池電圧を予め設定された過放電保護設定
電圧と比較して二次電池の過放電状態を検出する検出部
１３と、この検出情報を外部へ出力する回路とを具備
し、内蔵二次電池１１が過放電状態となった際に、その
異常を即時にパック外へ出力する構成としたもので、こ
れにより当該電池パックからの電力供給で動作している
機器を常に正常終了させることができるとともに、過放
電による電池寿命劣化を防止することができる。又、電
池パック１０の内部回路を簡素化して、メンテナンスの
容易化、コストの低減化、小形化を図ることができる。

【００１７】又、本発明は、図２に示すように、過充電
保護を必要とする二次電池２１を内蔵した電池パック２
０に於いて、二次電池２１を構成する電池セル各々の電
池電圧を監視する電圧測定部２２と、その測定電池電圧
を予め設定された過充電保護設定電圧と比較して二次電
池の過充電状態を検出する検出部２３と、この検出情報
を外部へ出力する回路とを具備して、内蔵二次電池２１
が過充電状態となった際に、その異常を即時にパック外
へ出力する構成としたもので、これにより、当該電池パ
ックからの電力供給で動作している機器を常に正常終了
させることができるとともに、過充電による内蔵二次電
池の寿命劣化、異常加熱、破壊等を防止することができ
る。又、電池パック２０の内部回路を簡素化して、メン
テナンスの容易化、コストの低減化、小形化を図ること
ができる。

【００１８】又、本発明は、図３に示すように、過放電
保護が必要な二次電池３１を内蔵した電池パック３０を
動作用電源として用いるシステムに於いて、電池パック
３０の内部に、二次電池３１を構成する電池セル各々の
電池電圧を測定する電圧測定部３２と、この測定電圧を
過放電保護設定電圧と比較し二次電池３１の過放電状態
を検出して外部へ出力する検出部とを設け、電池パック
３０の外部に、上記検出信号をもとに二次電池３１の放
電路を遮断制御するスイッチ３４を設けた構成としたも
ので、これにより、電池パック内蔵回路を簡素化して二
次電池の過放電保護機構を実現するとともに、電池パッ
クからの電力供給で動作している機器が常に正常終了で
きる。

【００１９】又、本発明は、図４に示すように、過充電
保護が必要な二次電池４１を内蔵した電池パック４０を
動作用電源として用いるシステムに於いて、電池パック
４０の内部に、二次電池４１を構成する電池セル各々の
電池電圧を測定する電圧測定部４２と、この測定電圧を
過充電保護設定電圧と比較し二次電池４１の過充電状態
を検出して外部へ出力する検出部とを設け、電池パック
４０の外部に、上記検出信号をもとに二次電池４１の充
電路を遮断制御するスイッチ４４を設けた構成としたも
ので、これにより、電池パック内蔵回路を簡素化して二
次電池の過充電保護機構を実現でき、過充電による内蔵
二次電池の寿命劣化、異常加熱、破壊等を防止すること
ができるとともに、電池パックからの電力供給で動作し
ている機器が常に正常終了できる。

【００２０】又、本発明は、図５に示すように、過充電
保護を必要とする二次電池５１を内蔵した電池パック５
０に於いて、二次電池５１を構成する電池セル各々の電
池電圧を監視する電圧測定部５２と、この測定電池電圧
を予め設定された過充電保護設定電圧及び過放電保護設
定電圧と比較して二次電池の過充電・過放電状態を検出
する検出部５３と、この検出情報を外部へ出力する回路
５７と、二次電池５１の充電路に介在された溶断部５６
と、この溶断部５６を上記過充電検出情報により溶断す
る発熱素子５５及びスイッチ５４とを備えた構成とした
もので、これにより、内蔵二次電池の過放電、過充電等
による電池異常が発生した際に、その状態を即時に外部
へ通知して、電池パックからの電力供給で動作している
機器が常に正常終了できるようにするとともに、内蔵二
次電池が過充電状態に達した際に、電池パック自身がパ
ック内部で充電路を回路遮断して、外部の機器制御を必
要とせずに内蔵二次電池の過充電保護を行なうことがで
き、過充電による内蔵二次電池の寿命劣化、異常加熱、
破壊等を防止することができる。

【００２１】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明の第１実施例の回路構成を示すブロッ
ク図である。図１に於いて、１０は過放電保護を必要と
する、例えばリチウムイオン二次電池を内蔵した電池パ
ックであり、１１は電池パック１０に内蔵された二次電
池である。１２は二次電池１１の電池電圧を監視する電
圧測定部であり、二次電池１１を構成する電池セル各々
の電池電圧を常時監視する。

【００２２】１３は電圧測定部１２で測定した電池電圧
を予め設定された過放電保護設定電圧と比較して二次電
池１１の過放電状態を検出する過放電検出部であり、電
池の残存容量が解放電池電圧にほぼ比例するリチウムイ
オン二次電池の特徴を利用して、放電により電池電圧が
低下し二次電池１１が過剰に放電されると判断したとき
過放電検出信号を出力する。

【００２３】この際の放電電圧と過放電保護設定電圧と
の関係を図７に示している。図７に於いて、Ｄv は二次
電池１１の放電電圧、ＶＳ3 は正常時に於けるローバッ
テリィ検出電圧（供給可能電圧）、ＶＳ4 はこの発明の
実施例で対象とする過放電保護設定電圧である。

【００２４】１４は過放電検出部１３の検出情報を電池
パック１０の外部へ出力する、過放電検出信号出力回路
である。上記構成に於いて、電圧測定部１２は、内蔵二
次電池１１の電池電圧を常時観測し、その測定電圧を過
放電検出部１３に供給する。

【００２５】過放電検出部１３は、電圧測定部１２で測
定した電池電圧を予め設定された過放電保護設定電圧と
比較し、電圧測定部１２で測定した電池電圧が過放電保
護設定電圧より低下して、二次電池１１が過放電状態に
至ったことを検出すると、二次電池１１が過放電になっ
たことを示す過放電検出信号を過放電検出信号出力回路
１４を介し、即時にパック外へ出力する。

【００２６】即ち、過放電検出部１３は、電池の残存容
量が解放電池電圧にほぼ比例するリチウムイオン二次電
池の特徴を利用し、放電の進行に伴い二次電池１１の電
池電圧が低下して二次電池１１が過剰に放電されると判
断されたとき、過放電検出信号を過放電検出信号出力回
路１４に出力し、二次電池１１が過放電状態に至ったこ
とを電池パック外部に知らせる。

【００２７】この電池パック１０を動作用電源とする機
器、例えばパーソナルコンピュータは、電池パック１０
より過放電検出信号を受けると、使用電池パックが過放
電状態になったこと（又は電源異常が生じたこと）を表
示器又は音声等により使用者に知らせるとともに、所定
の終了処理を実行して、処理を正常終了させ、電池パッ
ク１０の充電路を遮断する等、予め定められたシーケン
スに従う終了処理を行なう。

【００２８】このように、電池パック１０に、内蔵二次
電池１１が過放電状態となったとき、その状態を即時に
パック外へ出力する機能回路を設けたことにより、電池
パック１０により動作している機器を常に正常終了で
き、機器の状態を正常に保つことができるとともに、内
蔵二次電池１１の過放電保護が行なえ電池寿命劣化の防
止等が図れる。

【００２９】又、電池パック１０内には、内蔵保護回路
として、二次電池１１の過放電状態を検出する回路のみ
が設けられる構成であることから、内蔵保護回路の部品
点数を削減でき電池パックの容量を小さくできるととも
に、低コスト化、及びメンテナンスの容易化が図れる。

【００３０】図２は本発明の第２実施例の回路構成を示
すブロック図である。図２に於いて、２０は過充電保護
を必要とする、例えばリチウムイオン二次電池を内蔵し
た電池パックであり、２１は電池パック２０に内蔵され
た二次電池である。２２は二次電池２１の電池電圧を監
視する電圧測定部であり、二次電池２１を構成する電池
セル各々の電池電圧を常時監視する。

【００３１】２３は電圧測定部２２で測定した電池電圧
を予め設定された過充電保護設定電圧と比較して二次電
池２１の過充電状態を検出する過充電検出部であり、電
池の充電容量が解放電池電圧にほぼ比例するリチウムイ
オン二次電池の特徴を利用して、充電により電池電圧が
低下し二次電池２１が過剰に充電されると判断したとき
過充電検出信号を出力する。

【００３２】この際の充電電圧と過充電保護設定電圧と
の関係を図６に示している。図６に於いて、Ｃv は二次
電池２１の充電電圧、ＶＳ1 はこの発明の実施例で対象
とする過充電保護設定電圧、ＶＳ2 は正常時に於ける定
電圧充電設定電圧（定電流充電から定電圧充電へ移行す
るための切換設定電圧）である。

【００３３】２４は過充電検出部２３の検出情報を電池
パック２０の外部へ出力する、過充電検出信号出力回路
である。上記構成に於いて、電圧測定部２２は、内蔵二
次電池２１の電池電圧を常時観測し、その測定電圧を過
充電検出部２３に供給する。

【００３４】過充電検出部２３は、電圧測定部２２で測
定した電池電圧を予め設定された過充電保護設定電圧と
比較し、電圧測定部２２で測定した電池電圧が過充電保
護設定電圧より上昇して、二次電池２１が過充電状態に
至ったことを検出すると、二次電池２１が過充電になっ
たことを示す過充電検出信号を過充電検出信号出力回路
２４を介し、即時にパック外へ出力する。

【００３５】即ち、過充電検出部２３は、電池の充電容
量が解放電池電圧にほぼ比例するリチウムイオン二次電
池の特徴を利用し、充電の進行に伴い二次電池２１の電
池電圧が上昇して二次電池２１が過剰に充電されると判
断されたとき、過充電検出信号を過充電検出信号出力回
路２４に出力し、二次電池２１が過充電状態に至ったこ
とを電池パック外部に知らせる。

【００３６】この電池パック２０を動作用電源とする機
器、例えばパーソナルコンピュータは、電池パック２０
より過充電検出信号を受けると、使用電池パックが過充
電状態になったこと（又は電源異常が生じたこと）を表
示器又は音声等により使用者に知らせるとともに、所定
の終了処理を実行し、処理を正常終了させて電池パック
２０の充電路を遮断する等、予め定められたシーケンス
に従う終了処理を行なう。

【００３７】このように、電池パック２０に、内蔵二次
電池２１が過充電状態となったとき、その状態を即時に
パック外へ出力する機能回路を設けたことにより、電池
パック２０により動作している機器を常に正常終了で
き、機器の状態を正常に保つことができるとともに、内
蔵二次電池２１の過充電保護が行なえ、電池の寿命劣
化、異常加熱、破壊等を防止できる。

【００３８】又、電池パック２０内には、内蔵保護回路
として、二次電池２１の過充電状態を検出する回路のみ
が設けられる構成であることから、内蔵保護回路の部品
点数を削減でき電池パックの容量を小さくできるととも
に、低コスト化、及びメンテナンスの容易化が図れる。

【００３９】図３は本発明の第３実施例の回路構成を示
すブロック図である。図３に於いて、３０は過放電保護
を必要とする、例えばリチウムイオン二次電池を内蔵し
た電池パックであり、３１は電池パック３０に内蔵され
た二次電池である。３２は二次電池３１の電池電圧を監
視する電圧測定部であり、二次電池３１を構成する電池
セル各々の電池電圧を常時監視する。

【００４０】３３は電圧測定部３２で測定した電池電圧
を予め設定された過放電保護設定電圧（図７のＶＳ4 参
照）と比較して二次電池３１の過放電状態を検出する過
放電検出部であり、電池の残存容量が解放電池電圧にほ
ぼ比例するリチウムイオン二次電池の特徴を利用して、
放電により電池電圧が低下し二次電池３１が過剰に放電
されると判断したとき過放電検出信号を出力する。ここ
では所定の時間差（例えば500ms ）をもって２種の過放
電検出信号（c1，c2）を出力するもので、過放電検出信
号（c1）を出力した後に過放電検出信号（c2）を出力す
る。

【００４１】３４は電池パック３０の外部に設けられ
た、放電路を遮断制御する放電停止スイッチであり、過
放電検出部３３より出力される過放電検出信号（c2）に
よりスイッチオフ制御される。

【００４２】３５は過放電検出部３３より出力される過
放電検出信号（c1，c2）を電池パック３０の外部へ出力
する、過放電検出信号出力回路である。上記構成に於い
て、電圧測定部３２は、内蔵二次電池３１の電池電圧を
常時観測し、その測定電圧を過放電検出部３３に供給す
る。

【００４３】過放電検出部３３は、電圧測定部３２で測
定した電池電圧を予め設定された過放電保護設定電圧
（図７のＶＳ4 参照）と比較し、電圧測定部３２で測定
した電池電圧が過放電保護設定電圧より低下して、二次
電池３１が過放電状態に至ったことを検出すると、二次
電池３１が過放電になったことを示す過放電検出信号
（c1，c2）を過放電検出信号出力回路３５を介して、即
時にパック外へ出力する。

【００４４】即ち、過放電検出部３３は、電池の残存容
量が解放電池電圧にほぼ比例するリチウムイオン二次電
池の特徴を利用し、放電の進行に伴い二次電池３１の電
池電圧が低下して二次電池３１が過剰に放電されると判
断されたとき、過放電検出信号（c1，c2）を過放電検出
信号出力回路３５に出力し、二次電池３１が過放電状態
に至ったことを電池パック外部に知らせる。

【００４５】上記過放電検出部３３より出力される過放
電検出信号（c1，c2）のうち、先に出力される過放電検
出信号（c1）は、この電池パック３０を使用している、
例えばパーソナルコンピュータ等の機器に供給され、所
定の時間差（例えば500ms ）をもって後から出力される
過放電検出信号（c2）は電池パック３０外部の放電路に
介在された放電停止スイッチ３４に供給される。

【００４６】電池パック３０を動作用電源とするパーソ
ナルコンピュータ等の機器は、電池パック３０より過放
電検出信号（c1）を受けると、使用電池パックが過放電
状態になったことを認識して、その旨を表示器又は音声
等により使用者に知らせるとともに、所定の終了処理を
実行して、処理を正常終了させる。

【００４７】この正常終了処理の所用時間だけ遅らせて
電池パック３０より過放電検出信号（c2）が出力され放
電停止スイッチ３４に供給される。又、放電停止スイッ
チ３４は電池パック３０より過放電検出信号（c2）を受
けると、電池パック３０の放電路を断ち、放電を停止す
る。

【００４８】このように、電池パック３０の内部に、内
蔵二次電池３１が過放電状態となったとき、その状態を
即時にパック外へ出力する機能回路を設け、電池パック
３０の外部に、過放電保護を実現する放電停止スイッチ
３４を設けたことにより、電池パック３０により動作し
ている機器を常に正常終了でき、機器の状態を正常に保
つことができるとともに、内蔵二次電池３１の過放電保
護が行なえ電池寿命劣化の防止等が図れる。

【００４９】又、電池パック３０内には、内蔵保護回路
として、二次電池３１の過放電状態を検出する回路のみ
が設けられる構成であることから、内蔵保護回路の部品
点数を削減でき電池パックの容量を小さくできるととも
に、低コスト化、及びメンテナンスの容易化が図れる。

【００５０】図４は本発明の第４実施例の回路構成を示
すブロック図である。図４に於いて、４０は過充電保護
を必要とする、例えばリチウムイオン二次電池を内蔵し
た電池パックであり、４１は電池パック４０に内蔵され
た二次電池である。４２は二次電池４１の電池電圧を監
視する電圧測定部であり、二次電池４１を構成する電池
セル各々の電池電圧を常時監視する。

【００５１】４３は電圧測定部４２で測定した電池電圧
を予め設定された過充電保護設定電圧（図６のＶＳ1 参
照）と比較して二次電池４１の過充電状態を検出する過
充電検出部であり、電池の充電容量が解放電池電圧にほ
ぼ比例するリチウムイオン二次電池の特徴を利用して、
充電により電池電圧が上昇し二次電池４１が過剰に充電
されると判断したとき過充電検出信号を出力する。ここ
では所定の時間差（例えば500ms ）をもって２種の過充
電検出信号（ca，cb）を出力するもので、過充電検出信
号（ca）を出力した後に過充電検出信号（cb）を出力す
る。

【００５２】４４は電池パック４０の外部に設けられ
た、充電路を遮断制御する充電停止スイッチであり、過
充電検出部４３より出力される過充電検出信号（cb）に
よりスイッチオフ制御される。

【００５３】４５は過充電検出部４３より出力される過
充電検出信号（ca，cb）を電池パック４０の外部へ出力
する、過充電検出信号出力回路である。上記構成に於い
て、電圧測定部４２は、内蔵二次電池４１の電池電圧を
常時観測し、その測定電圧を過充電検出部４３に供給す
る。

【００５４】過充電検出部４３は、電圧測定部４２で測
定した電池電圧を予め設定された過充電保護設定電圧
（図６のＶＳ1 参照）と比較し、電圧測定部４２で測定
した電池電圧が過充電保護設定電圧より上昇して、二次
電池４１が過充電状態に至ったことを検出すると、二次
電池４１が過充電になったことを示す過充電検出信号
（ca，cb）を過充電検出信号出力回路４５を介して、即
時にパック外へ出力する。

【００５５】即ち、過充電検出部４３は、電池の残存容
量が解放電池電圧にほぼ比例するリチウムイオン二次電
池の特徴を利用し、充電の進行に伴い二次電池４１の電
池電圧が低下して二次電池４１が過剰に充電されると判
断されたとき、過充電検出信号（ca，cb）を過充電検出
信号出力回路４５に出力し、二次電池４１が過充電状態
に達したことを電池パック外部に知らせる。

【００５６】上記過充電検出部４３より出力される過充
電検出信号（ca，cb）のうち、先に出力される過充電検
出信号（ca）は、この電池パック４０を使用している、
例えばパーソナルコンピュータ等の機器に供給され、所
定の時間差（例えば500ms ）をもって後から出力される
過充電検出信号（cb）は電池パック４０外部の充電路に
介在された充電停止スイッチ４４に供給される。

【００５７】電池パック４０を動作用電源とするパーソ
ナルコンピュータ等の機器は、電池パック４０より過充
電検出信号（ca）を受けると、使用電池パックが過充電
状態になったことを認識して、その旨を表示器又は音声
等により使用者に知らせるとともに、所定の終了処理を
実行して、処理を正常終了させる。

【００５８】この正常終了処理の所用時間だけ遅らせて
電池パック４０より過充電検出信号（cb）が出力され充
電停止スイッチ４４に供給される。又、充電停止スイッ
チ４４は電池パック４０より過充電検出信号（cb）を受
けると、電池パック４０の充電路を断ち、充電を停止す
る。

【００５９】このように、電池パック４０の内部に、内
蔵二次電池４１が過充電状態となったとき、その状態を
即時にパック外へ出力する機能回路を設け、電池パック
４０の外部に、過充電保護を実現する充電停止スイッチ
４４を設けたことにより、電池パック４０により動作し
ている機器を常に正常終了でき、機器の状態を正常に保
つことができるとともに、内蔵二次電池４１の過充電保
護が行なえ、電池の寿命劣化、異常加熱、破壊等を防止
できる。

【００６０】又、電池パック４０内には、内蔵保護回路
として、二次電池４１の過充電状態を検出する回路のみ
が設けられる構成であることから、内蔵保護回路の部品
点数を削減でき電池パックの容量を小さくできるととも
に、低コスト化、及びメンテナンスの容易化が図れる。

【００６１】図５は本発明の第５実施例の回路構成を示
すブロック図である。図５に於いて、５０は過充電保護
を必要とする、例えばリチウムイオン二次電池を内蔵し
た電池パックであり、５１は電池パック５０に内蔵され
た二次電池である。５２は二次電池５１の電池電圧を監
視する電圧測定部であり、二次電池５１を構成する電池
セル各々の電池電圧を常時監視する。

【００６２】５３は電圧測定部５２で測定した電池電圧
を予め設定された過充電・過放電保護設定電圧（図６の
ＶＳ1 、図７のＶＳ4 参照）と比較して二次電池５１の
過充電・過放電状態を検出する過充電・過放電検出部で
あり、電池の充電及び残存容量が解放電池電圧にほぼ比
例するリチウムイオン二次電池の特徴を利用して、充電
により電池電圧が上昇し二次電池５１が過剰に充電され
ると判断したとき過充電検出信号を出力し、放電により
電池電圧が下降し二次電池５１が過剰に放電されると判
断したとき過放電検出信号を出力する。

【００６３】５４は過充電・過放電検出部５３から出力
される過充電検出時の過充電検出信号によりスイッチオ
ン制御される電流制限スイッチであり、発熱素子５５の
電流路に介在される。

【００６４】５５は電流制限スイッチ５４を介して二次
電池５１の電力が供給される発熱素子であり、電流制限
スイッチ５４がオンすると、二次電池５１の電力により
発熱して、近傍に配置された溶断部を溶断する。

【００６５】５６は回路的には二次電池５１の充電路に
介在され、機構的には発熱素子５５の近傍に設けられ
て、発熱素子５５の発熱により溶断される溶断部であ
り、この溶断部５６の溶断により二次電池５１の充電路
が切断される。

【００６６】５７は過充電・過放電検出部５３から出力
される過充電検出信号、過放電検出信号等を電池パック
の外部に出力するための過充電・過放電検出信号出力回
路（以下単に検出信号出力回路と称す）である。

【００６７】上記構成に於いて、電圧測定部５２は、内
蔵二次電池５１の電池電圧を常時観測し、その測定電圧
を過充電・過放電検出部５３に供給する。過充電・過放
電検出部５３は、電圧測定部５２で測定した電池電圧を
予め設定された過充電保護設定電圧（図６のＶＳ1 参
照）及び過放電保護設定電圧（図７のＶＳ4 参照）と比
較し、電圧測定部５２で測定した電池電圧が過充電保護
設定電圧より上昇して、二次電池５１が過充電状態に達
したことを検出すると、二次電池５１が過充電になった
ことを示す過充電検出信号を検出信号出力回路５７を介
して、即時にパック外へ出力し、又、電圧測定部５２で
測定した電池電圧が過放電保護設定電圧より下降して、
二次電池５１が過放電状態に至ったことを検出すると、
二次電池５１が過放電になったことを示す過放電検出信
号を検出信号出力回路５７を介して、即時にパック外へ
出力する。

【００６８】過充電・過放電検出部５３が、二次電池５
１の過充電を検出して、過充電検出信号を出力すると、
この過充電検出信号により、電流制限スイッチ５４がオ
ンして、発熱素子５５に二次電池５１の電力が供給さ
れ、発熱素子５５が発熱して、近傍に配置された溶断部
５６が溶断される。

【００６９】この溶断部５６は、通常の状態（非溶断状
態）では、二次電池５１の充電路に介在されて、電池パ
ック内部の充電電流路を形成しているが、溶断により電
池パック内部の充電路を断つ（切断する）。

【００７０】このように、内蔵二次電池の過放電、過充
電等による電池異常が発生した際に、その状態を即時に
外部へ通知するとともに、過充電を検出したとき、パッ
ク内部で充電路を回路遮断して、電池パック自身が内蔵
二次電池の過充電保護を行なう構成としたことにより、
電池パック５０により動作している機器を常に正常終了
でき、機器の状態を正常に保つことができるとともに、
内蔵二次電池５１の過充電保護が行なえ、電池の寿命劣
化、異常加熱、破壊等を防止できる。

【００７１】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、過
放電保護を必要とする二次電池を内蔵した電池パックに
於いて、二次電池の電池電圧を監視する電圧測定部と、
その測定電池電圧を予め設定された過放電保護設定電圧
と比較して二次電池の過放電状態を検出する検出部と、
この検出情報を外部へ出力する回路とを具備し、内蔵二
次電池が過放電状態となった際に、その異常を即時にパ
ック外へ出力する構成としたことにより、当該電池パッ
クからの電力供給で動作している機器を常に正常終了さ
せることができるとともに、過放電による電池寿命劣化
を防止することができる。又、電池パックの内部回路を
簡素化して、メンテナンスの容易化、コストの低減化、
小形化を図ることができる。

【００７２】又、本発明は、過充電保護を必要とする二
次電池を内蔵した電池パックに於いて、二次電池を構成
する電池セル各々の電池電圧を監視する電圧測定部と、
その測定電池電圧を予め設定された過充電保護設定電圧
と比較して二次電池の過充電状態を検出する検出部と、
この検出情報を外部へ出力する回路とを具備して、内蔵
二次電池が過充電状態となった際に、その異常を即時に
パック外へ出力する構成としたことにより、当該電池パ
ックからの電力供給で動作している機器を常に正常終了
させることができるとともに、過充電による内蔵二次電
池の寿命劣化、異常加熱、破壊等を防止することができ
る。又、電池パックの内部回路を簡素化して、メンテナ
ンスの容易化、コストの低減化、小形化を図ることがで
きる。

【００７３】又、本発明は、過放電保護が必要な二次電
池を内蔵した電池パックを動作用電源として用いるシス
テムに於いて、電池パックの内部に、二次電池を構成す
る電池セル各々の電池電圧を測定する電圧測定部と、こ
の測定電圧を過放電保護設定電圧と比較し二次電池の過
放電状態を検出して外部へ出力する検出部とを設け、電
池パックの外部に、上記検出信号をもとに二次電池の放
電路を遮断制御するスイッチを設けた構成としたことに
より、電池パック内蔵回路を簡素化して二次電池の過放
電保護機構を実現するとともに、電池パックからの電力
供給で動作している機器が常に正常終了できる。

【００７４】又、本発明は、過充電保護が必要な二次電
池を内蔵した電池パックを動作用電源として用いるシス
テムに於いて、電池パックの内部に、二次電池を構成す
る電池セル各々の電池電圧を測定する電圧測定部と、こ
の測定電圧を過充電保護設定電圧と比較し二次電池の過
充電状態を検出して外部へ出力する検出部とを設け、電
池パックの外部に、上記検出信号をもとに二次電池の充
電路を遮断制御するスイッチを設けた構成としたことに
より、電池パック内蔵回路を簡素化して二次電池の過充
電保護機構を実現でき、過充電による内蔵二次電池の寿
命劣化、異常加熱、破壊等を防止することができるとと
もに、電池パックからの電力供給で動作している機器が
常に正常終了できる。

【００７５】又、本発明は、過充電保護を必要とする二
次電池を内蔵した電池パックに於いて、二次電池を構成
する電池セル各々の電池電圧を監視する電圧測定部と、
この測定電池電圧を予め設定された過充電保護設定電圧
と比較して二次電池の過充電状態を検出する検出部と、
この検出情報を外部へ出力する回路と、二次電池の充電
路に介在された溶断部と、この溶断部を上記検出情報に
より溶断する発熱素子５５とを備えた構成としたことに
より、内蔵二次電池の過放電、過充電等による電池異常
が発生した際に、その状態を即時に外部へ通知して、電
池パックからの電力供給で動作している機器が常に正常
終了できるようにするとともに、電池パック自身がパッ
ク内部で充放電路を回路遮断して、外部の機器制御を必
要とせずに内蔵二次電池の過放電、過充電保護を行なう
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成を示すブロック図。

【図２】本発明の第２実施例の構成を示すブロック図。

【図３】本発明の第２実施例の構成を示すブロック図。

【図４】本発明の第４実施例の構成を示すブロック図。

【図５】本発明の第５実施例の構成を示すブロック図。

【図６】本発明の実施例による過充電保護設定電圧と充
電電圧との関係を示す図。

【図７】本発明の実施例による過放電保護設定電圧と放
電電圧との関係を示す図。

【図８】従来の電池パックの構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１０，２０，３０，４０，５０…電池パック、１１，２
１，３１，４１，５１…二次電池、１２，２２，３２，
４２，５２…電圧測定部、１３，３３…過放電検出部、
１４，３５…過放電検出信号出力回路、２３，４３…過
充電検出部、２４，４５…過充電検出信号出力回路、３
４…放電停止スイッチ、４４…充電停止スイッチ、５３
…過充電・過放電検出部（検出部）、５４…電流制限ス
イッチ、５５…発熱素子、５６…溶断部、５７…過充電
・過放電検出信号出力回路（検出信号出力回路）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本宮 裕仁 東京都青梅市新町1381番地１ 東芝コンピ ュータエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 原島 勝 東京都青梅市新町1381番地１ 東芝コンピ ュータエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 細谷 信之 東京都青梅市新町1381番地１ 東芝コンピ ュータエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 森岡 静夫 東京都青梅市新町1381番地１ 東芝コンピ ュータエンジニアリング株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 過放電保護を必要とする二次電池を内蔵
   した電池パックに於いて、二次電池を構成する電池セル
   各々の電池電圧を監視し、その電池電圧を二次電池の過
   放電保護設定電圧と比較して二次電池の過放電状態を検
   出する手段と、上記検出情報を外部へ出力する手段とを
   具備してなることを特徴とする電池パック。
2. 【請求項２】 過充電保護を必要とする二次電池を内蔵
   した電池パックに於いて、二次電池を構成する電池セル
   各々の電池電圧を監視し、その電池電圧を二次電池の過
   充電保護設定電圧と比較して二次電池の過充電状態を検
   出する手段と、上記検出情報を外部へ出力する手段とを
   具備してなることを特徴とする電池パック。
3. 【請求項３】 過放電保護が必要な二次電池を内蔵した
   電池パックを動作用電源として用いるシステムに於い
   て、二次電池のパック内部に、二次電池を構成する電池
   セル各々の電池電圧を過放電保護設定電圧と比較し二次
   電池の過放電状態を検出して外部へ出力する手段を設
   け、二次電池のパック外部に、上記検出信号をもとに二
   次電池の放電路を遮断制御する回路を設けてなることを
   特徴とする二次電池の放電制御方式。
4. 【請求項４】 過充電保護が必要な二次電池を内蔵した
   電池パックを動作用電源として用いるシステムに於い
   て、二次電池のパック内部に、二次電池を構成する電池
   セル各々の電池電圧を過充電保護設定電圧と比較し二次
   電池の過充電状態を検出して外部へ出力する手段を設
   け、二次電池のパック外部に、上記検出信号に従い二次
   電池の充電路を遮断制御する回路を設けてなることを特
   徴とする二次電池の充電制御方式。
5. 【請求項５】 二次電池の充電路に介在された溶断部
   と、この溶断部を上記過充電検出情報により溶断する手
   段とを具備してなることを特徴とする請求項２記載の電
   池パック。