KR101027104B1 - Battery pack - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 이차 전지의 온도보호를 높은 정밀도로 수행하여, 방전시의 자기 가열을 방지할 수 있고, 또한 적절한 충전정지제어를 수행시킬 수 있는 전지 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 전지 팩(10A)은, 서미스터(R13)에 의해 리튬 이온 이차 전지(12)의 온도가 소정 온도를 초과하였음이 검출되었을 때, MOS 트랜지스터(M13)를 온으로 하고, 충전장치(30)가 가지는 단자(32)와 단자(33)에 접속되는 외부단자(14)와 외부단자(TH)와의 사이의 전압을 소정 전압 이하로 하여, 충전장치(30)로부터의 충전을 정지시킨다.

Figure R1020080099106

An object of the present invention is to provide a battery pack capable of performing temperature protection of a secondary battery with high accuracy, preventing self heating during discharge, and performing appropriate charge stop control.

The battery pack 10A of the present invention turns on the MOS transistor M13 when the thermistor R13 detects that the temperature of the lithium ion secondary battery 12 has exceeded a predetermined temperature, thereby charging the device 30. ), The charging from the charging device 30 is stopped by setting the voltage between the external terminal 14 and the external terminal TH connected to the terminal 32 and the terminal 33 to be below a predetermined voltage.

Figure R1020080099106

Description

전지 팩{BATTERY PACK}Battery Pack {BATTERY PACK}

본 발명은, 전지 팩에 관한 것이며, 이차 전지의 과충전, 과방전 및 과전류를 검출하여 이차 전지와 부하 또는 충전장치와의 사이의 배선에 설치된 스위칭 소자를 오프시키는 보호회로를 구비한 전지 팩에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery pack, and relates to a battery pack having a protection circuit for detecting overcharge, overdischarge, and overcurrent of a secondary battery and turning off a switching element provided in wiring between the secondary battery and a load or a charging device. will be.

최근, 이차 전지로서 리튬 이온 전지가 디지털 카메라 등의 휴대기기에 탑재되고 있다. 리튬 이온 전지는 과충전 및 과방전에 약하기 때문에, 과충전 및 과방전 보호회로를 구비한 전지 팩의 형태로 사용된다.In recent years, lithium ion batteries are mounted in portable devices such as digital cameras as secondary batteries. Since lithium ion batteries are weak in overcharge and overdischarge, they are used in the form of a battery pack provided with overcharge and overdischarge protection circuits.

도 4 및 도 5는, 종래의 전지 팩의 각 예의 블록도를 나타낸 것이다. 도 4에서, 리튬 이온 전지(2)와 병렬로 저항(R1)과 콘덴서(C1)의 직렬회로가 접속되어 있다. 리튬 이온 전지(2)의 양극은 전지 팩(1)의 외부단자(3)에 접속되고, 음극은 전류차단용의 n채널 MOS(금속 산화막 반도체) 트랜지스터(M1, M2)를 통해 전지 팩(1)의 외부단자(4)에 접속되어 있다.4 and 5 show block diagrams of respective examples of the conventional battery pack. In FIG. 4, a series circuit of the resistor R1 and the capacitor C1 is connected in parallel with the lithium ion battery 2. The positive electrode of the lithium ion battery 2 is connected to the external terminal 3 of the battery pack 1, and the negative electrode is connected to the battery pack 1 through the n-channel MOS (metal oxide semiconductor) transistors M1 and M2 for current blocking. Is connected to an external terminal (4).

MOS 트랜지스터(M1, M2)는 드레인을 공통 접속하며, MOS 트랜지스터(M1)의 소스는 리튬 이온 전지(2)의 음극에 접속되고, MOS 트랜지스터(M2)의 소스는 외부단자(4)에 접속되어 있다. 또한, 각 MOS 트랜지스터(M1, M2)는, 드레인·소스 사 이에 등가적으로 바디 다이오드(D1, D2)가 접속되어 있다.The MOS transistors M1 and M2 are commonly connected to drains, the source of the MOS transistor M1 is connected to the cathode of the lithium ion battery 2, and the source of the MOS transistor M2 is connected to the external terminal 4. have. Each of the MOS transistors M1 and M2 has body diodes D1 and D2 equivalently connected between the drain and the source.

보호 IC(집적회로; 5)는, 과충전 검출회로, 과방전 검출회로, 과전류 검출회로를 내장하고 있다. 또한, 보호 IC(5)는 리튬 이온 전지(2)의 양극으로부터 저항(R1)을 통해 전원(Vdd)을 공급받는 동시에 리튬 이온 전지(2)의 음극으로부터 전원(Vss)를 공급받아 동작한다.The protection IC (integrated circuit) 5 incorporates an overcharge detection circuit, an overdischarge detection circuit, and an overcurrent detection circuit. In addition, the protection IC 5 operates while receiving the power supply Vdd from the cathode of the lithium ion battery 2 through the resistor R1 and receiving the power supply Vss from the cathode of the lithium ion battery 2.

보호 IC(5)는 과방전 검출회로 혹은 과전류 검출회로에서 과방전 혹은 과전류를 검출하였을 때 DOUT 출력을 저레벨로 하여 MOS 트랜지스터(M1)를 차단하고, 과충전 검출회로에서 과충전을 검출하였을 때 COUT 출력을 저레벨로 하여 MOS 트랜지스터(M2)를 차단한다.The protection IC 5 cuts off the MOS transistor M1 with the DOUT output at the low level when the overdischarge detection circuit or the overcurrent detection circuit detects the overdischarge or overcurrent, and the COUT output when the overcharge detection circuit detects the overcharge. The MOS transistor M2 is cut off at a low level.

도 5에서는, 또한, 전지 팩(1) 내에 서미스터(R3)가 설치되어 있다. 서미스터(R3)의 일단은 전지 팩(1)의 단자(6)에 접속되고, 타단은 외부단자(4)에 접속되어 있다. 전지 팩(1)의 단자(6)에는 충전시에 충전장치로부터 분압 저항을 통해 소정의 전압이 인가된다. 전지 팩(1)의 온도에 의해 서미스터(R3)의 저항치가 변화함으로써 단자(6)의 전압은 변화한다. 충전장치는, 단자(6)의 전압을 검출하여 전지 팩(1)의 온도가 소정치를 초과하면 충전을 정지하도록 제어한다.In FIG. 5, the thermistor R3 is further provided in the battery pack 1. One end of the thermistor R3 is connected to the terminal 6 of the battery pack 1, and the other end is connected to the external terminal 4. A predetermined voltage is applied to the terminal 6 of the battery pack 1 through the voltage divider resistor from the charging device during charging. The voltage of the terminal 6 changes as the resistance of the thermistor R3 changes with the temperature of the battery pack 1. The charging device detects the voltage at the terminal 6 and controls the charging to stop when the temperature of the battery pack 1 exceeds a predetermined value.

또한, 특허문헌 1에는, 이차 전지에 온도보호소자(PTC소자)와 직렬로 접속된 다이오드 및 이것들과 반대방향으로 병렬로 접속된 다이오드를 이차 전지에 접속하여, 통상의 방전시에는 고온이 되더라도 온도보호소자(PTC소자)가 동작하지 않도록 하는 것이 기재되어 있다.In addition, Patent Literature 1 discloses a diode connected in series with a temperature protection element (PTC element) to a secondary battery and a diode connected in parallel in the opposite direction to the secondary battery. It is described that the protection element (PTC element) does not operate.

[특허문헌 1] 일본 특허공개공보 제2004-152580호[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 2004-152580

도 4에 나타낸 종래예에는 전지 팩의 온도에 대한 보호기능이 없다. 또한, 도 5에 나타낸 종래예에는 전지 팩의 온도에 대한 보호기능이 있기는 하지만, 충전장치로부터 분압저항을 통해 소정의 전압이 인가되기 때문에, 충전장치의 소정의 전압이 변화한 경우나 충전장치의 분압저항의 오차가 있는 경우에는, 전지 팩의 온도를 정확히 검출하지 못하여, 정확한 충전정지제어를 할 수 없다는 문제가 있었다.The conventional example shown in Fig. 4 has no protection against the temperature of the battery pack. In addition, although the conventional example shown in FIG. 5 has a protection function against the temperature of the battery pack, since a predetermined voltage is applied from the charging device through the voltage dividing resistor, the charging device is changed or when the predetermined voltage is changed. If there is an error in the voltage dividing resistance, there was a problem that the temperature of the battery pack could not be detected accurately and accurate charge stop control could not be performed.

본 발명은, 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 이차 전지의 온도보호를 높은 정밀도로 수행하여, 방전시의 자기 가열을 방지할 수 있고, 또한 적절한 충전정지제어를 수행시킬 수 있는 전지 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above, and provides a battery pack capable of performing temperature protection of a secondary battery with high accuracy, preventing self heating during discharge, and performing appropriate charge stop control. It aims to do it.

본 발명은, 상기한 목적을 달성하기 위해, 이하와 같은 구성을 채용하였다.In order to achieve the above object, the present invention employs the following configurations.

본 발명의 전지 팩은, 전압검출용 단자(33)의 전압이 소정 전압보다 낮을 때 충전을 정지하는 충전장치의 양·음의 전원단자(31, 32)와 상기 전압검출용 단자에 접속되는 제 1 내지 제 3 외부단자(13, 14, TH)와,The battery pack of the present invention is made of a positive and negative power supply terminal 31, 32 of the charging device which stops charging when the voltage of the voltage detecting terminal 33 is lower than a predetermined voltage and the voltage detecting terminal. 1 to 3 external terminals 13, 14 and TH,

상기 제 1 외부단자와 제 3 외부단자 사이에 접속되는 이차 전지(12)와,A secondary battery 12 connected between the first external terminal and a third external terminal;

상기 이차 전지의 과충전, 과방전, 과전류를 검출하여 상기 이차 전지와 부하 또는 상기 충전장치와의 사이의 배선에 설치된 제 1 및 제 2 스위칭 소자(M11, M12)의 온/오프를 제어하는 보호회로(15A)와,A protection circuit that detects overcharge, overdischarge, and overcurrent of the secondary battery to control on / off of the first and second switching elements M11 and M12 provided in the wiring between the secondary battery and the load or the charging device. With 15A,

상기 제 2 외부단자(14)와 상기 제 3 외부단자(TH)와의 사이에 접속된 제 1 서미스터(R23)를 가지는 전지 팩(10A)으로서,A battery pack 10A having a first thermistor R23 connected between the second external terminal 14 and the third external terminal TH,

상기 이차 전지(12)의 근방에 설치되어 상기 이차 전지와 병렬로 접속된 제 2 서미스터(R13)와 저항(R14)의 직렬회로와,A series circuit of a second thermistor R13 and a resistor R14 provided in the vicinity of the secondary battery 12 and connected in parallel with the secondary battery;

상기 제 2 외부단자(14)와 상기 제 3 외부단자(TH)와의 사이에 접속된 제 3 스위칭 소자(M13)를 가지며,It has a third switching element (M13) connected between the second external terminal 14 and the third external terminal (TH),

상기 보호회로(15A)는, 상기 제 2 서미스터(R13)에 의해 상기 이차 전지(12)의 온도가 소정 온도를 초과하였음이 검출되었을 때, 상기 제 3 스위칭 소자(M13)를 온으로 하고, 상기 제 2 외부단자(14)와 상기 제 3 외부단자(TH)와의 사이를 단락시킴으로써, 이차 전지의 온도 보호를 높은 정밀도로 수행하여, 방전시의 자기 가열을 방지할 수 있고, 적절한 충전정지제어를 수행하도록 할 수 있다.The protection circuit 15A turns on the third switching element M13 when it is detected by the second thermistor R13 that the temperature of the secondary battery 12 exceeds a predetermined temperature. By short-circuiting between the 2nd external terminal 14 and the said 3rd external terminal TH, the temperature protection of a secondary battery can be performed with high precision, the self heating at the time of discharge can be prevented, and appropriate charge stop control is performed. Can be done.

또한, 상기 제 3 스위칭 소자(M13)는, MOS 트랜지스터인 구성으로 할 수 있다.The third switching element M13 can be configured as a MOS transistor.

또한, 상기 제 1 및 제 2 서미스터(R23, R13)는, 음의 온도계수를 갖는 NTC 서미스터인 구성으로 할 수 있다.In addition, the said 1st and 2nd thermistor R23, R13 can be set as the structure which is an NTC thermistor which has a negative temperature coefficient.

또한, 상기 괄호 내의 참조부호는, 이해를 용이하게 하기 위해 붙인 것이며, 일례에 지나지 않으므로, 도시한 양태에 한정되는 것은 아니다.In addition, the code | symbol in the said parenthesis is attached in order to make understanding easy, Since it is only an example, it is not limited to the aspect of illustration.

본 발명에 의하면, 이차 전지의 온도보호를 높은 정밀도로 수행하여, 방전시의 자기 가열을 방지할 수 있고, 또한 적절한 충전정지제어를 수행하도록 할 수 있 다.According to the present invention, the temperature protection of the secondary battery can be performed with high accuracy, thereby preventing self-heating during discharge, and performing appropriate charge stop control.

(참고예)(Reference example)

도 1은, 본 발명의 전지 팩의 참고예의 블록도를 나타낸 것이다. 동 도면 중, 리튬 이온 전지(12)와 병렬로 저항(R11)과 콘덴서(C11)의 직렬회로가 접속되어 있다. 리튬 이온 전지(12)의 양극은 배선에 의해 전지 팩(10)의 외부단자(13)에 접속되고, 음극은 배선에 의해 전류차단용 n채널 MOS 트랜지스터(M11, M12)를 통해 전지 팩(10)의 외부단자(14)에 접속되어 있다.1 shows a block diagram of a reference example of the battery pack of the present invention. In the figure, a series circuit of a resistor R11 and a capacitor C11 is connected in parallel with the lithium ion battery 12. The positive electrode of the lithium ion battery 12 is connected to the external terminal 13 of the battery pack 10 by wiring, and the negative electrode is connected to the battery pack 10 through the n-channel MOS transistors M11 and M12 for current blocking by wiring. Is connected to an external terminal 14).

MOS 트랜지스터(M11, M12)는 드레인을 공통 접속하며, MOS 트랜지스터(M11)의 소스는 리튬 이온 전지(12)의 음극에 접속되고, MOS 트랜지스터(M12)의 소스는 외부단자(14)에 접속되어 있다. 또한, 각 MOS 트랜지스터(M11, M12)는, 드레인·소스 사이에 등가적으로 바디 다이오드(D11, D12)가 접속되어 있다.The MOS transistors M11 and M12 are commonly connected to drains, the source of the MOS transistor M11 is connected to the cathode of the lithium ion battery 12, and the source of the MOS transistor M12 is connected to the external terminal 14. have. In each of the MOS transistors M11 and M12, body diodes D11 and D12 are equivalently connected between the drain and the source.

또한, 리튬 이온 전지(12)와 병렬로 서미스터(R13)와 저항(R14)의 직렬회로가 접속되어 있다. 상기 서미스터(R13)는, 전지 팩(10) 내에서 리튬 이온 전지(12) 근방에 설치되어 리튬 이온 전지(12)와 열(熱)결합되어 있다. 서미스터(R13)는 음의 온도계수를 갖는 NTC(Negative Temperature Coefficient) 서미스터를 이용한다.In addition, a series circuit of a thermistor R13 and a resistor R14 is connected in parallel with the lithium ion battery 12. The thermistor R13 is installed in the battery pack 10 near the lithium ion battery 12 and is thermally coupled to the lithium ion battery 12. Thermistor R13 uses a negative temperature coefficient (NTC) thermistor having a negative temperature coefficient.

또한, 도 2는 음의 온도계수를 갖는 NTC 서미스터와, 양의 온도계수를 갖는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 서미스터의 각각의 온도·저항특성을 나타낸 것이다.2 shows the temperature and resistance characteristics of an NTC thermistor having a negative temperature coefficient and a positive temperature coefficient (PTC) thermistor having a positive temperature coefficient.

보호 IC(15)는, 과충전 검출회로(16), 과방전 검출회로(17), 과전류 검출회로(18)를 내장하고 있다. 또한, 보호 IC(15)는 리튬 이온 전지(12)의 양극으로부터 저항(R11)을 통해 전원(Vdd)을 단자(15a)에 공급받는 동시에, 리튬 이온 전지(12)의 음극으로부터 전원(Vss)을 단자(15c)에 공급받아 동작한다.The protection IC 15 incorporates an overcharge detection circuit 16, an overdischarge detection circuit 17, and an overcurrent detection circuit 18. In addition, the protection IC 15 receives the power supply Vdd from the positive electrode of the lithium ion battery 12 through the resistor R11 to the terminal 15a, and the power supply Vss from the negative electrode of the lithium ion battery 12. Is supplied to the terminal 15c to operate.

과충전 검출회로(16)는 단자(15a, 15c)의 전압으로부터 리튬 이온 전지(12)의 과충전을 검출하여 검출신호를 논리회로(19)에 공급한다. 과방전 검출회로(17)는 단자(15a, 15c)의 전압으로부터 리튬 이온 전지(12)의 과방전을 검출하여 검출신호를 논리회로(19)에 공급한다. 과전류 검출회로(18)는 단자(15c, 15f)의 전압으로부터 저항(R12)에 흐르는 전류가 지나치게 많아지는 과전류를 검출하여 검출신호를 논리회로(19)에 공급한다.The overcharge detection circuit 16 detects overcharge of the lithium ion battery 12 from the voltages of the terminals 15a and 15c and supplies a detection signal to the logic circuit 19. The overdischarge detection circuit 17 detects overdischarge of the lithium ion battery 12 from the voltages of the terminals 15a and 15c and supplies a detection signal to the logic circuit 19. The overcurrent detection circuit 18 detects an overcurrent in which the current flowing through the resistor R12 becomes excessive from the voltages of the terminals 15c and 15f and supplies a detection signal to the logic circuit 19.

또한, 보호 IC(15)는 단자(15b)에 서미스터(R13)와 저항(R14)의 접속점(A)이 접속되고, 단자(15f)에 저항(R12)의 일단이 접속되며, 저항(R12)의 타단은 외부단자(14)에 접속되어 있다. 또한, 보호 IC(15)는 DOUT 출력의 단자(15d)가 MOS 트랜지스터(M11)의 게이트에 접속되고, COUT 출력의 단자(15e)가 MOS 트랜지스터(M12)의 게이트에 접속되어 있다.In addition, the protection IC 15 has a connection point A of the thermistor R13 and a resistor R14 connected to the terminal 15b, one end of the resistor R12 connected to the terminal 15f, and a resistor R12. The other end of is connected to the external terminal 14. In the protection IC 15, the terminal 15d of the DOUT output is connected to the gate of the MOS transistor M11, and the terminal 15e of the COUT output is connected to the gate of the MOS transistor M12.

보호 IC(15)에 있어서, 단자(15b)는 비교기(21)의 비(非) 반전입력단자에 접속되어 있다. 단자(15c)는 제너 다이오드 등의 정전압원(定電壓源)(20)의 음극에 접속되고, 정전압원(20)의 양극은 비교기(21)의 반전입력단자에 접속되어 있다.In the protection IC 15, the terminal 15b is connected to a non-inverting input terminal of the comparator 21. The terminal 15c is connected to a negative electrode of a constant voltage source 20 such as a zener diode, and the positive electrode of the constant voltage source 20 is connected to an inverting input terminal of the comparator 21.

서미스터(R13)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 음의 온도계수를 갖는 NTC 서미스터이기 때문에, 온도가 상승함에 따라서 저항치가 저하되어 접속점(A)의 전압은 상승한다.Since the thermistor R13 is an NTC thermistor having a negative temperature coefficient as shown in Fig. 2, the resistance value decreases as the temperature rises, and the voltage at the connection point A increases.

비교기(21)는 히스테리시스 특성을 가지며, 정전압원(20)에서 발생한 정전압(V1)과 접속점(A)의 전압을 비교하여, 접속점(A)의 전압이 높을 때 고레벨의 신호를 출력한다. 즉, 서미스터(R13)의 검출온도가 정전압(V1)에 대응하는 소정 온도(예컨대 70℃ 정도)를 초과하면 비교기(21)는 고레벨의 고온검출신호를 출력한다.The comparator 21 has a hysteresis characteristic and compares the constant voltage V1 generated in the constant voltage source 20 with the voltage at the connection point A, and outputs a high level signal when the voltage at the connection point A is high. That is, when the detection temperature of the thermistor R13 exceeds the predetermined temperature corresponding to the constant voltage V1 (for example, about 70 degreeC), the comparator 21 outputs a high level high temperature detection signal.

비교기(21)가 출력하는 고온검출신호는 불감응시간 설정회로(22)에 공급된다. 불감응시간 설정회로(22)는 고온검출신호의 고레벨 기간이 소정치(예컨대 0.5sec)를 초과하면 고레벨의 고온검출신호를 논리회로(19)에 공급한다.The high temperature detection signal output from the comparator 21 is supplied to the insensitive time setting circuit 22. The insensitive time setting circuit 22 supplies the high level high temperature detection signal to the logic circuit 19 when the high level period of the high temperature detection signal exceeds a predetermined value (for example, 0.5 sec).

논리회로(19)는, 과충전 검출회로(16), 과방전 검출회로(17), 과전류 검출회로(18)의 각각의 검출신호를 공급받는 동시에, 불감응시간 설정회로(22)가 출력하는 고온검출신호를 공급받고 있다.The logic circuit 19 is supplied with the detection signals of the overcharge detection circuit 16, the overdischarge detection circuit 17, and the overcurrent detection circuit 18, and at the same time, the high temperature output from the insensitive time setting circuit 22. The detection signal is supplied.

논리회로(19)는 과충전 검출회로(16)로부터 과충전 검출신호를 공급받으면 단자(15e)의 COUT 출력을 저레벨로 하여 MOS 트랜지스터(M12)를 차단하고, 과방전 검출회로(17)로부터 과방전 검출신호를 공급받으면 단자(15d)의 DOUT 출력을 저레벨로 하여 MOS 트랜지스터(M11)를 차단하며, 과전류 검출회로(18)로부터 과전류 검출신호를 공급받으면 단자(15d)의 DOUT 출력을 저레벨로 하여 MOS 트랜지스터(M11)를 차단한다.When the overcharge detection signal is supplied from the overcharge detection circuit 16, the logic circuit 19 cuts off the MOS transistor M12 with the COUT output of the terminal 15e at a low level, and detects overdischarge from the overdischarge detection circuit 17. When the signal is supplied, the MOS transistor M11 is cut off by setting the DOUT output of the terminal 15d to a low level, and when the overcurrent detection signal is supplied from the overcurrent detection circuit 18, the MOS transistor is set to the low level by the DOUT output of the terminal 15d. Block (M11).

논리회로(19)는 고온검출신호가 고레벨이 되면, 단자(15e)의 COUT 출력을 저레벨로 하여 MOS 트랜지스터(M12)를 차단한다. 이에 따라, 리튬 이온 전지(12)의 온도를 정확히 검출할 수 있으며, 리튬 이온 전지(12)가 고온이 된 경우에 충전을 정지시켜 보호할 수 있다.When the high temperature detection signal reaches a high level, the logic circuit 19 cuts off the MOS transistor M12 by setting the COUT output of the terminal 15e to a low level. Thereby, the temperature of the lithium ion battery 12 can be detected correctly, and when the lithium ion battery 12 becomes high temperature, charging can be stopped and protected.

또한, 서미스터(R13)는 도 2에 도시한 바와 같이 온도에 대해 거의 선형으로 저항치가 변화하는 NTC 서미스터를 이용하고 있기 때문에 온도를 높은 정밀도로 검출할 수 있으며, 서미스터(R13)를 전지 팩(10) 내에서 리튬 이온 전지(12)의 근방에 설치함으로써 리튬 이온 전지(12)의 온도를 높은 정밀도로 검출할 수 있다. 한편, PTC 서미스터는 어떤 온도를 초과하면 급격히 저항치가 증가하기 때문에 온도를 높은 정밀도로 검출할 수 없다.In addition, since the thermistor R13 uses an NTC thermistor whose resistance value changes substantially linearly with respect to the temperature as shown in FIG. 2, the thermistor R13 can detect the temperature with high accuracy. The temperature of the lithium ion battery 12 can be detected with high precision by providing it in the vicinity of the lithium ion battery 12 in the column. On the other hand, the PTC thermistor is unable to detect the temperature with high accuracy because the resistance value is rapidly increased when a certain temperature is exceeded.

그런데, COUT 출력을 저레벨로 하여 MOS 트랜지스터(M12)를 차단하였을 때, 외부단자(13, 14) 사이에 부하가 접속되어 있으면, DOUT 출력이 고레벨이고 MOS 트랜지스터(M11)는 온으로 되어 있기 때문에, MOS 트랜지스터(M12)의 바디 다이오드(D12)가 온으로 되어 리튬 이온 전지(12)로부터의 방전전류가 외부단자(13, 14) 사이에 접속되어 있는 부하에 흐르게 된다.By the way, when the MOS transistor M12 is cut off with the COUT output low, if the load is connected between the external terminals 13 and 14, the DOUT output is high and the MOS transistor M11 is turned on. The body diode D12 of the MOS transistor M12 is turned on so that the discharge current from the lithium ion battery 12 flows to the load connected between the external terminals 13 and 14.

이 경우, 바디 다이오드(D12)의 순방향 전압 강하를 Vf로 하고, 방전전류를 Id로 하면, Wd=Vf×Id로 표현되는 전력(Wd)이 열로서 방출되어 버린다. 이 때문에, 전지 팩(10)이 더욱 가열될 우려가 있다. 이러한 자기 가열을 방지하면서 적절한 충전정지제어를 하도록 하는 것이 이하에 설명하는 본 실시형태이다.In this case, when the forward voltage drop of the body diode D12 is set to Vf and the discharge current is set to Id, the power Wd expressed by Wd = Vf × Id is released as heat. For this reason, the battery pack 10 may be heated further. It is the present embodiment described below to allow proper charge stop control while preventing such self heating.

(실시형태)(Embodiments)

도 3은, 본 발명의 전지 팩의 하나의 실시형태에 대한 블록도를 나타낸 것이다. 동 도면 중, 도 1과 동일한 부분에는 동일한 부호를 사용한다.3 shows a block diagram of one embodiment of the battery pack of the present invention. In the same figure, the same code | symbol is used for the same part as FIG.

본 실시형태의 전지 팩(10A)은, 3개의 단자를 가지는 충전장치(30)와 접속되어 충전되는 전지 팩이다. 이하에서는, 본 실시형태에 따른 전지 팩(10A)을 설명하기에 앞서, 충전장치(30)에 대해 설명한다.The battery pack 10A of the present embodiment is a battery pack that is connected to and charged with the charging device 30 having three terminals. Hereinafter, before describing the battery pack 10A according to the present embodiment, the charging device 30 will be described.

충전장치(30)는, 전지 팩(10A)의 외부단자(13), 외부단자(14), 후술하는 외부단자(TH)에 각각 접속되는 단자(31), 단자(32), 단자(33)를 가진다. 단자(31)는, 양의 전원단자이다. 단자(32)는, 음의 전원단자이다. 단자(33)는, 단자(32)와 단자(33) 사이의 전압을 검출하기 위한 전압검출용 단자이다. 또한, 충전장치(30)는, 기준전압(34), 저항(R35), 전류원(36), 다이오드(D37), 비교기(38), 충전제어회로(39), MOS 트랜지스터(M40)를 가진다.The charging device 30 includes a terminal 31, a terminal 32, and a terminal 33 connected to an external terminal 13, an external terminal 14, and an external terminal TH to be described later, respectively, of the battery pack 10A. Has The terminal 31 is a positive power supply terminal. The terminal 32 is a negative power supply terminal. The terminal 33 is a voltage detection terminal for detecting the voltage between the terminal 32 and the terminal 33. In addition, the charging device 30 includes a reference voltage 34, a resistor R35, a current source 36, a diode D37, a comparator 38, a charge control circuit 39, and a MOS transistor M40.

비교기(38)의 하나의 입력에는, 기준전압(34)이 저항(R35)과, 단자(32) 및 단자(33) 사이의 저항에 의해 분압된 전압, 즉 단자(32) 및 단자(33) 사이의 전압이 입력된다. 비교기(38)의 다른 입력에는, 전류원(36)과 다이오드(D37)에 의해 생성되는 소정 전압(VT)이 입력된다. 비교기(38)의 출력은, 단자(32) 및 단자(33) 사이의 전압이, 소정 전압(VT)보다도 낮아졌을 때 변화한다. 비교기(38)의 출력은, 충전제어회로(39)에 입력된다.At one input of the comparator 38, the reference voltage 34 is a voltage divided by the resistor R35 and the resistance between the terminal 32 and the terminal 33, that is, the terminal 32 and the terminal 33. The voltage between is input. The other input of the comparator 38 is input with a predetermined voltage VT generated by the current source 36 and the diode D37. The output of the comparator 38 changes when the voltage between the terminal 32 and the terminal 33 becomes lower than the predetermined voltage VT. The output of the comparator 38 is input to the charge control circuit 39.

충전제어회로(39)는, 예컨대 충전전류 또는 충전전압에 따라 MOS 트랜지스터(M40)의 온/오프를 제어한다. 또한, 실시형태의 충전제어회로(39)는, 예컨대 단자(32)와 단자(33) 사이에 접속되는 서미스터를 갖는 전지 팩이 접속되었을 때, 전지 팩의 온도 상승을 검출하여 전지 팩의 충전을 정지한다. 본 실시형태에서는, 서미스터의 저항치의 저하에 의해 단자(32) 및 단자(33) 간의 전압이 소정 전 압(VT)보다 저하되면, 충전제어회로(39)가 비동작 상태가 되며, MOS 트랜지스터(M40)를 오프로 하여 전지 팩에 대한 충전을 정지한다.The charge control circuit 39 controls on / off of the MOS transistor M40 according to, for example, a charging current or a charging voltage. In addition, the charge control circuit 39 according to the embodiment detects a temperature rise of the battery pack and charges the battery pack when a battery pack having a thermistor connected between the terminal 32 and the terminal 33 is connected, for example. Stop. In this embodiment, when the voltage between the terminal 32 and the terminal 33 falls below the predetermined voltage VT due to the decrease in the resistance value of the thermistor, the charge control circuit 39 becomes inoperative and the MOS transistor ( M40) is turned off to stop the charging of the battery pack.

구체적으로는, 예컨대 단자(32) 및 단자(33) 간의 전압이 소정 전압(VT)보다 저하되었을 때, 비교기(38)의 출력이 저레벨이 된다. 충전제어회로(39)는 비교기(38)의 출력에 기초하여 동작/비동작을 전환한다. 충전제어회로(39)는, 비교기(38)의 출력이 저레벨이 되었을 때, 비동작 상태가 되며, MOS 트랜지스터(M40)를 오프로 하는 제어를 한다. 즉, 충전제어회로(39)는, 단자(32) 및 단자(33) 간의 전압이 소정 전압(VT)보다도 낮아졌을 때 MOS 트랜지스터(M40)를 오프로 하여, 전지 팩에 대한 충전을 정지한다. 또한, 본 실시형태에서는, MOS 트랜지스터(M40)는, p채널 MOS 트랜지스터로 하였다. 또한, 기준전압(34) 대신에, 정전류원을 사용해도 된다.Specifically, for example, when the voltage between the terminal 32 and the terminal 33 is lower than the predetermined voltage VT, the output of the comparator 38 is at a low level. The charging control circuit 39 switches on / off operation based on the output of the comparator 38. When the output of the comparator 38 becomes low level, the charge control circuit 39 enters a non-operational state and controls to turn off the MOS transistor M40. That is, the charge control circuit 39 turns off the MOS transistor M40 when the voltage between the terminal 32 and the terminal 33 is lower than the predetermined voltage VT to stop the charging of the battery pack. In this embodiment, the MOS transistor M40 is a p-channel MOS transistor. In addition, a constant current source may be used instead of the reference voltage 34.

다음으로, 본 실시형태의 전지 팩(10A)에 대해 설명한다. 본 실시형태의 전지 팩(10A)에서는, 전지 팩(10A)이 고온이 되었을 때, 충전장치(30)에 대한 충전을 정지하기 위한 제어가 수행된다.Next, the battery pack 10A of the present embodiment will be described. In the battery pack 10A of the present embodiment, when the battery pack 10A is at a high temperature, control for stopping the charging of the charging device 30 is performed.

본 실시형태의 전지 팩(10A)은, 참고예에서 설명한 전지 팩(10)에, 제 3 외부단자(TH), 외부단자(TH)와 외부단자(14)와의 사이에 병렬로 접속된 서미스터(R23), 및 MOS 트랜지스터(M13)를 설치한 것이다.The battery pack 10A of the present embodiment includes a thermistor (3) connected in parallel to the battery pack 10 described in the reference example between the third external terminal TH, the external terminal TH, and the external terminal 14. R23) and the MOS transistor M13 are provided.

본 실시형태의 보호 IC(15A)는, 불감응(不感應)시간 설정회로(22)로부터의 신호를 출력하는 출력단자(Tout)를 가지며, 출력단자(Tout)는 MOS 트랜지스터(M13)의 게이트에 접속되어 있다. MOS 트랜지스터(M13)는, 서미스터(R13)의 검출온도가 소정 온도를 초과하여, 불감응시간 설정회로(22)로부터 고레벨의 고온검출신호가 출력되면, 출력단자(Tout)로부터의 고레벨 신호가 게이트에 인가되어 온이 된다. 또한, MOS 트랜지스터(M13)는 n채널 MOS 트랜지스터이다.The protection IC 15A of this embodiment has an output terminal Tout for outputting a signal from the insensitive time setting circuit 22, and the output terminal Tout is a gate of the MOS transistor M13. Is connected to. In the MOS transistor M13, when the detection temperature of the thermistor R13 exceeds a predetermined temperature and a high level high temperature detection signal is output from the non-response time setting circuit 22, the high level signal from the output terminal Tout is gated. It is applied to. The MOS transistor M13 is an n-channel MOS transistor.

이하에서는, 본 실시형태의 전지 팩(10A)이 충전장치(30)에 접속된 경우에 대해 설명한다.Hereinafter, the case where the battery pack 10A of this embodiment is connected to the charging apparatus 30 is demonstrated.

전지 팩(10A)의 외부단자(13, 14, TH)는 충전장치(30)의 단자(31), 단자(32), 단자(33)에 각각 접속된다.The external terminals 13, 14, TH of the battery pack 10A are connected to the terminal 31, the terminal 32, and the terminal 33 of the charging device 30, respectively.

전지 팩(10A)과 충전장치(30)가 접속되어 있는 경우, 충전장치(30)의 단자(32) 및 단자(33) 간의 전압은, 저항(R35)과 서미스터(R23)에 의한 기준전압(34)의 분압이 된다. 본 실시형태에서, 서미스터(R23)는, 전지 팩(10A)이 충전장치(30)와 접속되었을 때, 단자(32) 및 단자(33) 간의 전압이 소정 전압(VT)보다도 높아지는 값으로 설정되어 있다. 본 실시형태의 서미스터(R23)는, NTC 서미스터로 하였다. 충전장치(30)에서는, 전지 팩(10A)의 온도 상승에 의해 서미스터(R23)의 저항치가 저하되면, 기준전압(34)의 저항(R35)과 서미스터(R23)에 의한 분압(단자(32) 및 단자(33) 간의 전압)이 저하된다. 상기 분압이 소정 전압(VT) 이하가 될 때까지 서미스터(R23)의 저항치가 저하되면, 충전장치(30)는 전지 팩(10A)에 대한 충전을 정지한다.When the battery pack 10A and the charging device 30 are connected, the voltage between the terminal 32 and the terminal 33 of the charging device 30 is the reference voltage by the resistor R35 and thermistor R23. The partial pressure of 34). In the present embodiment, thermistor R23 is set to a value at which the voltage between the terminal 32 and the terminal 33 becomes higher than the predetermined voltage VT when the battery pack 10A is connected to the charging device 30. have. Thermistor R23 of this embodiment was made into the NTC thermistor. In the charging device 30, when the resistance value of the thermistor R23 decreases due to the temperature rise of the battery pack 10A, the partial pressure due to the resistance R35 and thermistor R23 of the reference voltage 34 (terminal 32). And the voltage between the terminals 33) are lowered. When the resistance value of the thermistor R23 is lowered until the partial voltage falls below the predetermined voltage VT, the charging device 30 stops charging the battery pack 10A.

전지 팩(10A)이 충전장치(30)에 접속된 상태에서, 불감응시간 설정회로(22)로부터 고레벨의 고온검출신호가 출력되면, 보호 IC(15A)의 출력단자(Tout)로부터 출력되는 고레벨의 신호가 MOS 트랜지스터(M13)의 게이트에 인가되어, MOS 트랜지 스터(M13)가 온이 된다. MOS 트랜지스터(M13)가 온이 되면, 전지 팩(10A)의 외부단자(14) 및 외부단자(TH) 사이가 단락되며, 단자(32) 및 단자(33) 사이의 전압이 소정 전압(VT)보다도 낮아진다. 충전장치(30)에서는, 단자(32) 및 단자(33) 사이의 전압이 소정 전압(VT)보다도 낮아지면, 비교기(38)의 출력이 변화하며, 충전제어회로(39)가 MOS 트랜지스터(M40)를 오프로 하여, 전지 팩(10A)에 대한 충전을 정지한다.If the high-level high-temperature detection signal is output from the non-response time setting circuit 22 while the battery pack 10A is connected to the charging device 30, the high level output from the output terminal Tout of the protection IC 15A. Is applied to the gate of the MOS transistor M13, and the MOS transistor M13 is turned on. When the MOS transistor M13 is turned on, a short circuit occurs between the external terminal 14 and the external terminal TH of the battery pack 10A, and the voltage between the terminal 32 and the terminal 33 is a predetermined voltage VT. Lower than In the charging device 30, when the voltage between the terminal 32 and the terminal 33 becomes lower than the predetermined voltage VT, the output of the comparator 38 changes, and the charging control circuit 39 causes the MOS transistor M40. ) Is turned off to stop the charging of the battery pack 10A.

이와 같이 본 실시형태의 전지 팩(10A)에서는, MOS 트랜지스터(M13)를 구비함으로써, 서미스터(R13)의 검출온도가 소정 온도를 초과하였을 때, 외부단자(14) 및 외부단자(TH) 사이의 전압을 소정 전압(VT) 이하로 할 수 있다. 이 때문에, 전지 팩(10A)은, 전지 팩(10A)측의 온도 제어에 의해, 충전장치(30)로부터의 전지 팩(10A)에 대한 충전을 정지시킬 수 있다.As described above, in the battery pack 10A of the present embodiment, by providing the MOS transistor M13, when the detection temperature of the thermistor R13 exceeds a predetermined temperature, the gap between the external terminal 14 and the external terminal TH is reduced. The voltage can be made less than or equal to the predetermined voltage VT. For this reason, the battery pack 10A can stop the charge to the battery pack 10A from the charging device 30 by the temperature control on the battery pack 10A side.

따라서, 전지 팩(10A)에 의하면, 충전장치(30)의 소정 전압(VT)이 변화한 경우나 충전장치(30)의 분압저항의 오차가 있는 경우라도, 충전장치(30)에 전지 팩(10A)이 고온이 되었음을 검출시켜, 확실하게 충전장치(30)로부터의 충전을 정지시킬 수 있다.Therefore, according to the battery pack 10A, even when the predetermined voltage VT of the charging device 30 changes or there is an error in the voltage divider resistance of the charging device 30, the battery pack ( By detecting that 10A) has become a high temperature, the charging from the charging device 30 can be reliably stopped.

또한, 본 실시형태의 전지 팩(10A)에서는, MOS 트랜지스터(M13)에 의해 충전정지제어를 하기 때문에, 충전장치(30)로부터의 충전을 정지시키기 위해 MOS 트랜지스터(M12)를 오프로 할 필요가 없다. 따라서, 논리회로(19)는, 불감응시간 설정회로(22)로부터 고온검출신호가 출력된 경우에도, 단자(15e)의 COUT 출력을 고레벨로 하여 MOS 트랜지스터(M12)를 온으로 하고 있다. 이에 따라, 바디 다이오 드(D12)가 온으로 되는 일이 없어, 전지 팩(10A)의 자기 발열을 방지할 수 있다.In addition, in the battery pack 10A of the present embodiment, since the charge stop control is performed by the MOS transistor M13, it is necessary to turn off the MOS transistor M12 in order to stop the charging from the charging device 30. none. Therefore, the logic circuit 19 turns on the MOS transistor M12 with the COUT output of the terminal 15e at a high level even when a high temperature detection signal is output from the insensitive time setting circuit 22. Thereby, the body diode D12 is not turned on, and self-heating of the battery pack 10A can be prevented.

이와 같이, 본 실시형태의 전지 팩(10A)에 의하면, 이러한 자기 발열을 방지하면서 적절한 충전정지제어를 수행하도록 할 수 있다.In this manner, according to the battery pack 10A of the present embodiment, it is possible to perform appropriate charge stop control while preventing such self-heating.

이상, 실시형태에 기초하여 본 발명을 설명하였으나, 상기 실시형태에 나타낸 요건에 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 이러한 점들에 관해서는, 본 발명의 주요 요지를 벗어나지 않는 범위에서 변경이 가능하며, 그 응용형태에 따라 적절히 정할 수 있다.As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment, this invention is not limited to the requirement shown by the said embodiment. With respect to these points, modifications can be made without departing from the main gist of the present invention, and can be appropriately determined according to the application form thereof.

도 1은 본 발명의 전지 팩의 참고예에 대한 블록도이다.1 is a block diagram of a reference example of a battery pack of the present invention.

도 2는 NTC 서미스터와 PTC 서미스터의 각각의 온도 및 저항특성을 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating temperature and resistance characteristics of NTC thermistors and PTC thermistors, respectively.

도 3은 본 발명의 전지 팩의 하나의 실시형태를 나타낸 블록도이다.3 is a block diagram showing one embodiment of the battery pack of the present invention.

도 4는 종래의 전지 팩의 일례를 나타낸 블록도이다.4 is a block diagram showing an example of a conventional battery pack.

도 5는 종래의 전지 팩의 다른 일례를 나타낸 블록도이다.5 is a block diagram showing another example of a conventional battery pack.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10, 10A : 전지 팩 12 : 리튬 이온 전지10, 10A: battery pack 12: lithium ion battery

13, 14, TH : 외부 단자 15, 15A : 보호 IC13, 14, TH: External terminals 15, 15A: Protection IC

16 : 과충전 검출회로 17 : 과방전 검출회로16: overcharge detection circuit 17: over discharge detection circuit

18 : 과전류 검출회로 19 : 논리회로18: overcurrent detection circuit 19: logic circuit

20 : 정전압원 21, 38 : 비교기20: constant voltage source 21, 38: comparator

22 : 불감응시간 설정회로 30 : 충전장치22: non-responsive time setting circuit 30: charging device

31, 32, 33 : 단자 34 : 기준전압31, 32, 33: terminal 34: reference voltage

36 : 전류원 39 : 충전제어회로36 current source 39 charge control circuit

M11, M12, M13, M40 : MOS 트랜지스터 R11, R12, R35 : 저항M11, M12, M13, M40: MOS transistors R11, R12, R35: resistors

R13, R23 : 서미스터R13, R23: Thermistor

Claims (3)

전압검출용 단자의 전압이 소정 전압보다 낮을 때 충전을 정지하는 충전장치의 양·음의 전원단자와 상기 전압검출용 단자에 접속되는 제 1 내지 제 3 외부단자와,A positive and negative power supply terminal of the charging device that stops charging when the voltage of the voltage detecting terminal is lower than a predetermined voltage, and first to third external terminals connected to the voltage detecting terminal; 상기 제 1 외부단자와 제 3 외부단자 사이에 접속되는 이차 전지와,A secondary battery connected between the first external terminal and a third external terminal; 상기 이차 전지의 과충전, 과방전, 과전류를 검출하여 상기 이차 전지와 부하 또는 상기 충전장치와의 사이의 배선에 설치된 제 1 및 제 2 스위칭 소자의 온/오프를 제어하는 보호회로와,A protection circuit that detects overcharge, overdischarge, and overcurrent of the secondary battery and controls on / off of the first and second switching elements provided in the wiring between the secondary battery and the load or the charging device; 상기 제 2 외부단자와 상기 제 3 외부단자와의 사이에 접속된 제 1 서미스터를 가지는 전지 팩으로서,A battery pack having a first thermistor connected between the second external terminal and the third external terminal, 상기 이차 전지와 열결합되도록 설치되어 상기 이차 전지와 병렬로 접속된 제 2 서미스터와 저항의 직렬회로와,A series circuit of a second thermistor and a resistor installed in thermal coupling with the secondary battery and connected in parallel with the secondary battery; 상기 제 2 외부단자와 상기 제 3 외부단자와의 사이에 접속된 제 3 스위칭 소자를 가지며,A third switching element connected between the second external terminal and the third external terminal, 상기 보호회로는, 상기 제 2 서미스터에 의해 상기 이차 전지의 온도가 소정 온도를 초과하였음이 검출되었을 때, 상기 제 3 스위칭 소자를 온으로 하고, 상기 제 2 외부단자와 상기 제 3 외부단자와의 사이를 단락시키고,When the protection circuit detects that the temperature of the secondary battery exceeds a predetermined temperature by the second thermistor, the protection circuit is turned on and the second external terminal and the third external terminal are turned on. Short circuit between 상기 제 1 서미스터는, 상기 전지 팩이 상기 충전장치와 접속되었을 때, 상기 제 2 외부단자와 상기 제 3 외부단자 사이의 전압이 상기 충전장치의 소정 전압보다 높아지는 저항치로 설정되며, 상기 제 2 외부단자와 상기 제 3 외부단자 사이의 전압이 상기 소정 전압 이하로 될 때까지 상기 제 1 서미스터의 저항치가 저하되면, 상기 충전장치는 상기 전지 팩에 대한 충전을 정지하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.The first thermistor is set to a resistance value at which the voltage between the second external terminal and the third external terminal becomes higher than a predetermined voltage of the charging device when the battery pack is connected to the charging device. And the charging device stops charging the battery pack when the resistance of the first thermistor decreases until the voltage between the terminal and the third external terminal becomes less than or equal to the predetermined voltage. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 3 스위칭 소자는, MOS 트랜지스터임을 특징으로 하는 전지 팩.The third switching device is a battery pack, characterized in that the MOS transistor. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 제 1 및 제 2 서미스터는, 음의 온도계수를 갖는 NTC 서미스터임을 특징으로 하는 전지 팩.Wherein the first and second thermistors are NTC thermistors having negative temperature coefficients.
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