JPH07501650A - Battery with protection circuit - Google Patents
Battery with protection circuitInfo
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- JPH07501650A JPH07501650A JP5510135A JP51013593A JPH07501650A JP H07501650 A JPH07501650 A JP H07501650A JP 5510135 A JP5510135 A JP 5510135A JP 51013593 A JP51013593 A JP 51013593A JP H07501650 A JPH07501650 A JP H07501650A
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- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/007188—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters
- H02J7/007192—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature
- H02J7/007194—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature of the battery
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 保護回路付きバッテリ 技 術 分 野 本発明はバッテリに関し、さらに詳しくは限流保護を備えたバッテリに関する。[Detailed description of the invention] Battery with protection circuit Technical field TECHNICAL FIELD The present invention relates to batteries, and more particularly to batteries with current limiting protection.
背 景 技 術 高い再充電サイクル数に耐えられる再充電可能なバッテリは、安全で信頼性の高 いエネルギー源を要求するボータプル無線用途において広範に使用される。一部 のポータプル用途、特に通信装置では、高電力条件およびサイズの制限により、 高エネルギー・バッテリが要求される。これら装置のさらなる出力電力条件に対 応すべく、新しいセル技術が絶えず開発されている。これら新技術の一部は、特 定の充電パターンを要求する。すなわち、これら新技術を利用して、所望の充電 率以外の充電率でバッテリを充電すると、結果としてバッテリの恒久的な損傷を 引き起こすおそれがある。これらのバッテリを使用して望ましくない充電率で充 電すると、ガス蒸着を生じて、爆発を招く可能性がある。セルの損傷を削減する 方法は、セル・タイプごとに専用の充電器を使用することである。専用充電器に 関しては、明らかにいくつかの問題点がある:コストの高さ、数量の不必要な増 大、保守および保管はその一部である。これら新しいセル技術を使用するバッテ リは、サイズを著しく増大せずに所望の付加電力を提供できることが望ましい。Background technique Rechargeable batteries that can withstand a high number of recharge cycles are safe and reliable. Widely used in Votaple wireless applications that require a high energy source. part Portable applications, especially in communication equipment, have high power requirements and size limitations that make it difficult to High energy batteries are required. For further output power requirements of these devices. In response, new cell technologies are constantly being developed. Some of these new technologies are Requires a fixed charging pattern. In other words, using these new technologies, the desired charging Charging the battery at a charge rate other than the charging rate may result in permanent damage to the battery. There is a risk of causing this. These batteries can be used to charge at undesirable charging rates. Electricity may cause gas vapor deposition, which may lead to an explosion. Reduce cell damage The method is to use dedicated chargers for each cell type. Dedicated charger There are clearly some problems with this: high cost, unnecessary increase in quantity. Large, maintenance and storage are some of them. Batteries using these new cell technologies It would be desirable for the battery to be able to provide the desired additional power without significantly increasing the size.
そのため、専用充電器を使用せずに新しいセル技術を利用できるバッテリに対し て必要性が認められる。Therefore, for batteries that can take advantage of new cell technology without the need for a dedicated charger, The necessity is recognized.
発 明 の 開 示 要約すれば、本発明により、セルを有し、このセルの充電パターンを、所定の形 式に従うように誘導する手段を有するバッテリ装置が提供される。Demonstration of invention In summary, the present invention has a cell, the charging pattern of the cell is set in a predetermined manner. A battery device is provided having means for inducing compliance with the formula.
本発明の他の側面において、バッテリ装置は、バッテリが、所定の充電率を下回 る率で充電されるのを抑制するインヒビタ(inhibitor)手段を含む。In another aspect of the invention, the battery device is configured such that the battery has a charging rate below a predetermined charging rate. and inhibitor means for inhibiting the battery from being charged at a rate that
図面の簡単な説明 第1図は、充電器と結合された本発明によるバッテリを示す。Brief description of the drawing FIG. 1 shows a battery according to the invention combined with a charger.
第2図は、本発明による保護回路の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a protection circuit according to the invention.
第3図は、本発明による受信機のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a receiver according to the invention.
発明を実施するための最良の形態 第1図を参照して、充電器102をバッテリ・パック104と結合するブロック 図を示す。充電器102によって発生する電力は、2つの電力線106,108 を介してバッテリ・パック104と結合される。後者の電力線は、充電器102 とバッテリ・バンク104との間で通信されるすべての信号に対して、アース線 として機能する。バッテリ・パック104の内側には、少なくとも一つのセル1 14があり、これはセル容量(C)を有し、保護回路116を介して電力線10 6と結合される。保護回路116は、バッテリ・パック104に対するインヒビ タ手段を提供する。セル114は、ニッケル金属ハイブリッド・タイプであるこ とが望ましい。技術上知られているように、これらのバッテリ・セルは、所定の 充電率以下では安全に充電できない。具体的には、損傷を防止するために、1/ 3Cを下回る充電率は回避しなければならないことが決められている。保護回路 116は、セル114が充電される率が、所定のレベルを下回るのを防止する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Referring to FIG. 1, a block coupling charger 102 with battery pack 104 Show the diagram. The power generated by charger 102 is transmitted through two power lines 106, 108. is coupled to battery pack 104 via. The latter power line connects the charger 102 and battery bank 104. functions as Inside the battery pack 104 there is at least one cell 1 14, which has a cell capacity (C) and is connected to the power line 10 through a protection circuit 116. Combined with 6. Protection circuit 116 protects battery pack 104 from interference. Provide data means. Cell 114 may be of the nickel metal hybrid type. is desirable. As known in the art, these battery cells The battery cannot be safely charged below the charging rate. Specifically, in order to prevent damage, It has been determined that charging rates below 3C must be avoided. protection circuit 116 prevents the rate at which cell 114 is charged from falling below a predetermined level.
好適な実施例において、この最低充電率はセル容量(C)に設定される。他のセ ルを充電率制限に適合させるために、他の充電率を使用することもできる。実際 、保護回路116は、セル114の所望の充電パターンをある充電パターンに一 致させるよう指示する回路を含むことができる。すなわち、バッテリ・バンク1 04は、セル114の充電パターンを、所定の形式に従うように誘導する回路を 含むことができる。この後者の回路は、所定の充電パターンに従っている場合に バッテリ・セルが最適に充電されるような用途にふされしい。In the preferred embodiment, this minimum charging rate is set to the cell capacity (C). other centers Other charging rates can also be used to adapt the battery to charging rate limits. actual , the protection circuit 116 conforms the desired charging pattern of the cell 114 to a certain charging pattern. may include a circuit that instructs the user to That is, battery bank 1 04 includes a circuit that induces the charging pattern of the cell 114 to follow a predetermined format. can be included. This latter circuit, when following a predetermined charging pattern, Suitable for applications where battery cells are optimally charged.
また、バッテリ・パック104には、サーミスタ1i2が含まれ、サーミスタ1 12は、チャージ°アップ(chargeup)中のセル114の温度をモニタ するのに使用される。The battery pack 104 also includes a thermistor 1i2, and the thermistor 1i2. 12 monitors the temperature of the cell 114 during chargeup. used to.
サーミスタ112は、バッテリの高速充電の結果生じる可能性のある熱によって 引き起こされる損傷に対してさらなる保護を提供する。サーミスタ112は、要 求され次第、セル114の温度を充電器102に伝える。Thermistor 112 is energized by the heat that may result from fast charging of the battery. Provides additional protection against damage caused. The thermistor 112 is Upon request, the temperature of the cell 114 is communicated to the charger 102.
充電器102は汎用充電器である。汎用充電器は、各種のバッテリを充電できる 融通性で知られる。一般に、汎用充電器は、パッケージングは似通っているが異 なる技術を使用するバッテリを充電することを意図する。これらの充電器は、利 用者が利用する各種のバッテリを充電するのに必要な充電器の数を抑えられるの で非常に望ましい。汎用充電器では一般に、充電する可能性のある各種のバッテ リに損傷を与えるのを防止するために、保護回路116が必要である。充電器、 特に汎用充電器の動作は技術上周知である。充電器102内に配置されるバッテ リは最初、その内部温度が評価される。その温度が所定の枠内にある場合には、 充電器は、しばしば電流源を用いて、バッテリの高速充電を開始する。バッテリ の高速充電は、温度測定のために定期的に中断される。実際、充電率を決定する のは、バッテリの温度レベルまたはバッテリの温度上昇率である。Charger 102 is a general purpose charger. Universal charger can charge a variety of batteries Known for its flexibility. Generally, generic chargers have similar but different packaging. It is intended to charge batteries using different technologies. These chargers are Reduces the number of chargers required to charge the various batteries used by users and highly desirable. General-purpose chargers generally support the various types of batteries that may be charged. A protection circuit 116 is required to prevent damage to the battery. charger, In particular, the operation of universal chargers is well known in the art. Battery placed in charger 102 First, its internal temperature is evaluated. If the temperature is within the given range, Chargers often use a current source to initiate fast charging of a battery. Battery Fast charging is periodically interrupted due to temperature measurements. In fact, it determines the charging rate is the temperature level of the battery or the rate of temperature rise of the battery.
バッテリ温度が高速充電の適切なレベルを上回ると判定され次第、細流充電状態 (Trickle charge 5tate)に入る。Trickle charge state as soon as the battery temperature is determined to be above the appropriate level for fast charging Enter (Trickle charge 5tate).
保護回路116は、細流充電率が適用される場合には、高速充電から細流充電へ の切り替えを利用して、バッテリ・パック104が充電されるのを阻止する。The protection circuit 116 switches from fast charging to trickle charging if a trickle charging rate is applied. is used to prevent battery pack 104 from being charged.
第2図を参照して、保護回路116の好適な実施例の回路図を示す。充電入力端 子118は、ツェナ・ダイオード210と抵抗222とによって形成されるレギ ュレータに分岐される。入力端子118はまた5CR204の陽極とも結合され る。5CR204の陰極はセル114の正端子と結合される。5CR204のゲ ートは2つのスイッチング・トランジスタ208,220と結合される。後者の トランジスタ220のベースは、ダイオード216,218を介して抵抗222 と結合される。トランジスタ208のベースは、抵抗214を介してトランジス タ220のコレクタと結合される。入力端子118において充電器102によっ て与えられる高速充電は、ダイオード216,218を介してトランジスタ22 0をONにする。その結果、トランジスタ208のベースが抵抗214およびO Nになったトランジスタ220を介して接地と結合されるので、トランジスタ2 08がONになる。またONになったトランジスタ208を介して、高電圧が5 CR204のゲート印加されるので、5CR204がONになる。ついで、5C R204は、セル114に高速光′!IL電流を与える。セル114の充電が続 行され、これと同時に定期的な温度チェックが行われる。Referring to FIG. 2, a circuit diagram of a preferred embodiment of protection circuit 116 is shown. Charging input terminal 118 is a resistor formed by Zener diode 210 and resistor 222. branched to the controller. Input terminal 118 is also coupled to the anode of 5CR204. Ru. The cathode of 5CR 204 is coupled to the positive terminal of cell 114. 5CR204 game The gate is coupled to two switching transistors 208,220. the latter The base of transistor 220 is connected to resistor 222 through diodes 216 and 218. is combined with The base of transistor 208 is connected to the transistor through resistor 214. 220 collector. by charger 102 at input terminal 118. The fast charging provided by transistor 22 via diodes 216 and 218 Turn on 0. As a result, the base of transistor 208 connects to resistor 214 and O Since the transistor 220 is connected to ground through the N transistor 220, the transistor 2 08 is turned on. Also, a high voltage of 5 Since the voltage is applied to the gate of CR204, 5CR204 is turned ON. Next, 5C R204 sends high-speed light to cell 114! Provides IL current. Charging of cell 114 continues At the same time, regular temperature checks are carried out.
セル114がフル充電に達するに伴い、充電器102に伝えられた温度上昇によ って、高速充電が停止され、細流充電と置き換えられる。細流充電モードでは、 充電器102によって供給される電流は、トランジスタ220をONにするのに 不十分な電圧を抵抗222の両端に生じる。その結果、トランジスタ208およ び5CR204はONにならず、低電流速度が、セル114を細流充電するのを 阻止する。所望のレベル(この場合はIC)を下回る充電率は、セル114の充 電を阻止して、これにより損傷を防止できることが明かである。トランジスタ2 08,220の周辺部品(supporring components)の数 値を変更することによって、他の充電率が、セル114を充電するのを阻止でき る。As cell 114 reaches full charge, the temperature increase transferred to charger 102 causes Fast charging is then stopped and replaced with trickle charging. In trickle charging mode, The current provided by charger 102 is sufficient to turn transistor 220 ON. An insufficient voltage develops across resistor 222. As a result, transistors 208 and and 5CR204 are not turned on, and the low current rate prevents trickle charging of cell 114. prevent. A charging rate below the desired level (in this case the IC) will cause the cell 114 to charge. It is clear that electricity can be blocked, thereby preventing damage. transistor 2 Number of supporting components of 08,220 By changing the value, other charging rates can be prevented from charging the cell 114. Ru.
回路116は、本発明の原理を、特定の一つのバッテリ・セルに即して説明する ものである。異なる特性を有する他のセルは、異なる充電パターンを要求する可 能性があり、この充電パターンは異なる保護回路によって満足できる。Circuit 116 illustrates the principles of the invention in the context of one particular battery cell. It is something. Other cells with different characteristics may require different charging patterns. This charging pattern can be satisfied by different protection circuits.
ここに示す回路116の素子は、直接もしくは間接に本発明を制限することを意 味するものではない。The elements of circuit 116 shown herein are not intended to directly or indirectly limit the invention. It's not something to taste.
要約すれば、保護回路116を使用して、セル114が高速モードでのみ充電さ れるようにする。回路116は、高速充電が停止し、細流充電と置き換えられる 場合に、充電器102から充電セル114までの電流経路を遮断する。In summary, protection circuit 116 is used to ensure that cell 114 is only charged in fast mode. make it possible to do so. Circuit 116 indicates that fast charging is stopped and replaced with trickle charging. In this case, the current path from the charger 102 to the charging cell 114 is cut off.
保護回路116によって、セル114は、細流充電によって引き起こされるおそ れのある損傷から保護され、先行技術のバッテリ・パッケージの欠点を克服する 。Protection circuit 116 protects cell 114 from potential damage caused by trickle charging. protects against certain damage and overcomes the shortcomings of prior art battery packages .
第3図を参照して、通信装置のブロック図を示す。無線周波数信号は、アンテナ 302を通って受信機304により受信される。受信機304、および通信装置 300の他の素子には、バッテリ104を介して電力が供給される。Referring to FIG. 3, a block diagram of the communication device is shown. radio frequency signal antenna 302 and is received by receiver 304 . Receiver 304 and communication device Other elements of 300 are powered via battery 104.
受信機304によって受信されデコードされる可聴信号は、スピーカ308を介 して提供される。一方、データ信号は、表示端末306を介して表示される。各 種のバッテリは、これらが細流充電されるのを防止する保護回路116を含む限 りの間は、通信装置300と共に使用できる。上記バッテリを備えれば、各種の バッテリに対応するのに、単一の充電器を使用でき、複数の充電器を備える必要 性はなくなる。The audible signal received and decoded by receiver 304 is transmitted through speaker 308. provided. On the other hand, the data signal is displayed via the display terminal 306. each Specified batteries may include a protection circuit 116 to prevent them from being trickle charged. During this period, it can be used together with the communication device 300. With the above battery, various A single charger can be used to support the battery; no need to have multiple chargers Gender disappears.
第1図 第3図 第2図Figure 1 Figure 3 Figure 2
Claims (10)
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