TW200810314A - Battery pack, and battery protecting method - Google Patents

Description

200810314 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明，係有關於將實行對二次電池之異常產生的保 護處理之處理電路與二次電池一體化收容的電池包，以及 用以保護此二次電池之電池保護方法。 【先前技術】 近年，例如數位影像攝影機等之攜帶型之電子機器係 急速增加，而在此些之電子機器中所搭載的二次電池之性 能亦被重視。作爲此種二次電池的其中一例，係有被稱爲 鋰離子型者。 又，在將二次電池作爲電源而使用之上述一般的攜帶 型電子機器中，許多係爲搭載有電池殘量顯示功能者。特 別是，鋰離子電池，由於係具有除了放電之剛開始以及結 束前的短暫時間外，單位電池之電壓係爲緩慢地直線下降 的性質，因此相較而言能較正確地預測電池殘量並作顯示 。又，爲了更正確地進行殘量預測，除了單位電池之電壓 的檢測之外，只要檢測出充放電電流之積算値或是單位電 池之溫度等即可。於此，將進行此種檢測或是運算之微控 制器等的電路鋰離子型之單位電池收容於相同封裝中之 電池包係在市面上被販賣，而藉由讀取出此電池包之檢測 、運算資訊，正確之殘量顯示功能係被實現。 另一方面，在鋰離子二次電池中，係周知有：特別是 在成爲過充電的情況時，鋰離子會成爲金屬鋰而在負極析 -5- 200810314 (2) 出，最嚴重的情況，係會從電池產生 又，係周知有：在成爲過放電的情況 之微少短路或容量劣化，當正極、負 過電流之流動，而產生異常發熱。因 池中，通常爲了防止過充電、過放電 係被設置有用以監視此些之異常狀態 以迴避異常狀態之開關。 具體而言，此開關，舉例而言， 電池之充電以及放電之可否的2個E Transistor)而被實現，此些FET之 電池之兩端電壓或電流等的檢測値， 控制電路來控制。而後，此種保護動 ，亦係與單位電池共同被收容於上述 作爲具備有此種功能之先前的電 之保護功能，藉由以專用之電壓比® 主要之構成要素的電路而實現者（例 3 1 3 6677號公報（段落號碼〔0011〕 )。又，亦存在有：以使此種保護功 控制而實現的方式，將顯示單位電池 態的複數之控制狀態預先作定義，並 電壓以及放電電流的檢測値，判別此 每一控制狀態中控制保護用FET之動 本特開2005_ 1 5 1 696號公報（段落號 〕、圖 8 ))。 冒煙、起火而破裂。 時，會產生電極內部 極被短路時，會由於 此，在鋰離子二次電 、短路（過電流）， 的保護功能，以及用 係以可分別控制單位 ^ FET ( Field Effect 動作，係因應於單位 而藉由微控制器等之 作之控制電路或FET 之電池包內。 池包，係將單位電池 〔器(comparator )爲 如，參考日本專利第 〜〔0016〕、圖 1 ) 能可以主要藉由軟體 之充電狀態或放電狀 根據單位電池之兩端 些之控制狀態，而於 作者（例如，參考曰 碼〔0084〕〜〔0101 -6 - 200810314 (3) 圖9 ’係爲展示先前之電池包中的控制狀態之遢 的圖。 在上述之日本特開2005- 1 5 1 696號公報所揭示之 包中’係如圖9所示，被定義有過充電狀態、通常狀 過放電狀態、深放電狀態、過電流狀態之5個的控制 ’而在此些之控制狀態的各個中分別決定充電控制用 以及放電控制用FET (圖中係分別標記爲充電FET、 FET )的動作。另外，充電控制用FET以及放電控 FET，係以藉由被關閉而分別遮斷充電電流、放電電 方式而被構成。 過充電狀態、通常狀態、過放電狀態、以及深放 態之遷移，係根據單位電池電壓的檢測結果而被控制 通常狀態中，充電控制用、放電控制用之各FET係均 啓，而成爲可從充電器充電，亦可對機器供給電源， 是放電。從此通常狀態起，若是單位電池電壓成爲一 以上（於此，係爲4.20V以上），則係遷移至過充電 ，而充電控制用FET被關閉，而迴避因過充電而會產 異常。又，於其後若是單位電池電壓成爲未滿一定値 此係爲未滿4· 1 0V )，則回歸到通常狀態。 又，從通常狀態起，若是單位電池電壓更進而降 成爲未滿一定値（於此’係爲未滿2·5〇ν) ’則係遷 過放電狀態’而放電控制用FET被關閉’成爲不可能 器進行電源供給。在此過放電狀態中’若是單位電池 上升至一定値以上（於此係爲2.52V以上），則回歸 移例 電池 態、 狀態 FET 放電 制用 流的 電狀 。在 被開 亦即 定値 狀態 生的 (於 低至 移至 對機 電壓 至通 200810314 (4) 常狀態，而再度成爲可供給電源。但是，從過放電狀 ，若是單位電池電壓係更進而下降成爲未滿一定値（ 係爲未滿2.20V)，則係遷移至深放電狀態。在深放 態中，由於電壓之降低，保護動作之控制電路係成爲 動作，而控制電路係被關閉。而，於其後係開始充電 是單位電池電壓上升至一定値以上（於此係爲2.50V )，則控制電路之動作被開始，而遷移至過放電狀態 又，在先前之電池包中，除了單位電池電壓之外 位電池之放電電流係被檢測出，藉由此，係可防止因 端子間之短路等而使過大的電流流動而產生發熱等的 。於圖9中，在放電控制用FET係爲開啓的通常狀態 過充電狀態中，若是放電電流成爲一定値以上（於此 3.0 A以上），則係遷移至過電流狀態，而放電控制用 係被關閉。於此狀態中，充電控制用FET係被開啓， 是藉由在充電端子之電壓檢測等而檢測出充電之開始 遷移至通常狀態。 另外，在過電流狀態中，雖亦可考慮將放電負載 放一事檢測出並作回歸的手法，但是於此情況，由於 有產生插鍵等之金屬與電極間之接觸、離開被重複進 而成爲在過電流狀態與通常狀態間重複移動的事態’ 爲了防止此事態，係設爲藉由充電之檢測而作回歸。 如上述一般，藉由因應於單位電池電壓以及放電 之檢測値而使控制狀態遷移，主要在產生有過充電或 流的情況時，防止在單位電池之異常的產生。 態起 於此 電狀 無法 ，若 以上 〇 ，單 正負 異常 以及 係爲 FET 而若 ，則 被開 亦會 行， 因此 電流 過電 -8- 200810314 (5) 然而，最近，係期望能因應於單位電池電壓或電流等 而想定更多之事態，並進行更加安全性高的電池保護處理 。但是，在上述之先前的單位電池保護手法中，在對所有 想定之多種異常狀態作確實對應上，係有不足之點。 例如，在先前之單位電池的保護手法中，係有：在產 生有複數之異常的情況時，並不一定能實行適當之控制處 理的問題。作爲其中一例，當從通常狀態起，同時產生過 充電以及過電流的異常時，係無法判斷應遷移至過充電狀 態或是過電流狀態之何者的控制狀態，而成爲無法進行適 當之FET的開啓/關閉動作，而有無法防止充電電壓或是 放電電流之任一者成爲過大的可能性。又，爲了迴避此種 事態，係期望能將因應於單位電池電壓或放電電流之控制 狀態或是狀態遷移條件作更細而明確的定義，但是，會有 越將此些條件詳細劃分，則控制處理係成爲複雜的問題。 又，當遷移至過電流狀態時，無法判斷其係爲從通常 狀態遷移而來，或是爲從過充電狀態遷移而來，此事有時 亦會成爲問題。例如，依存於從何者之狀態遷移而來一事 ，亦會有從過電流狀態回歸時之單位電池電壓相異的情況 ，因此可以想見，若是從過電流狀態將其一意地回歸至通 常狀態，則會有因應當時之單位電池電壓而有再度變更控 制狀態的必要等，使控制成爲不自然的狀況。又，由於無 法立即得知係從何種狀態而遷移至過電流狀態，因此對異 常產生之解析係並非容易，此事亦會成爲問題。 進而，係期望不僅是放電電流，而亦能檢測出充電電 -9- 200810314 (6) 流係成爲過大一事，並實行因應於此之保護動作，但是爲 了達成此事，必須將控制狀態或是狀態遷移條件作更進一 步詳細的定義，而亦有控制處理成爲複雜之問題。 又，在收容有2個以上之單位電池的電池包中，雖亦 可想見有在各個單位電池產生相異之異常的狀況，但是亦 •有因爲未考量到考慮有此種情況之狀態遷移，而使得並不 一定能實行適當之保護動作的問題。 本發明，係有鑑於此種事態而進行者，其目的，在於 提供一種：能實行安全性更高之電池保護動作的電池包。 又’本發明之其他目的，在於提供一種··能實行安全 性更高之電池保護動作的電池保護方法。 【發明內容】 本發明，係爲了解決上述課題，而提供一種電池包， 其係爲將對二次電池之異常產生實行保護處理之處理電路 與二次電池一體地作收容的電池包，其特徵爲，在此電池 包中’具備有：放電電流遮斷電路，其係將前述二次電池 之放電電流作選擇性的遮斷；和充電電流遮斷電路，其係 " 將前述二次電池之充電電流作選擇性的遮斷；和電壓檢測 部’其係檢測出前述二次電池之正極與負極之間的電壓； 和電流檢測部，其係檢測出前述二次電池之充放電電流的 大小；和異常狀態判別部，其係針對複數之異常狀態的有 無隨時作判別，並將顯示此現在之判別結果的判別資訊作 保持，該複數之異常狀態，係至少包含有：根據前述電壓 -10- 200810314 (7) 檢測部之檢測結果所判別的的過充電狀態以及過放電狀態 、和根據電流檢測部之檢測結果，而分別顯示充電電流放 電電流係爲過多之過電流充電狀態以及過電流放電狀態； 和保護處理部，其係根據前述判別資訊，而控制前述放電 電流遮斷電路以及前述充電電流遮斷電路。 在此種電池包中，藉由電壓檢測部，二次電池之正極 與負極之間的電壓係被檢測出，而藉由電流檢測部，二次 電池之充放電電流的大小係被檢測出。在異常狀態判別部 中，係對至少包含有：根據電壓檢測部之檢測結果所判別 的過充電狀態以及過放電狀態；和根據電流檢測手段之檢 測結果，而分別顯示充電電流以及放電電流係爲過多之過 電流充電狀態以及過電流放電狀態的複數之異常狀態的有 無隨時作判別，同時將顯示此些之異常狀態之現在的判別 結果的判定資訊作保持。藉由此，將包含有過充電狀態、 過放電狀態、過電流充電狀態、以及過電流放電狀態的複 數之異常狀態之有無獨立作管理。而後，在保護處理部中 ，由於係根據判別資訊而控制放電電流遮斷電路以及充電 電流遮斷電路之分別的遮斷/導通動作，因此成爲能因應 於上述之各異常狀態的有無而實行適當之各遮斷電路的控 制。 若藉由本發明之電池包，則在藉由保持於異常狀態判 別部之判別資訊，將包含有過充電狀態、過放電狀態、過 電流充電狀態、以及過電流放電狀態的複數之異常狀態之 有無獨立作管理，並藉由此而控制放電電流遮斷電路以及 -11 - 200810314 (8) 充電電流遮斷電路之保護處理部中，係可根據此判別資訊 而因應於上述之各異常狀態的有無來確實地實行適當之控 制。特別是，藉由將依存於二次電池之電壓的異常狀態， 與分別依存於充電電流以及放電電流之異常狀態，經由判 別資訊而作個別的管理，在保護處理部中，係成爲能在認 β 識了此些之異常狀態的狀態下對各遮斷電路作適當的控制 。故而，能實現安全性更高之二次電池的保護動作。 【實施方式】 以下，針對本發明之實施形態，參考圖面而作詳細說 明。 圖1，係爲展示本發明之第1實施形態的電池包之全 體構成的圖。 於圖1所示之電池包1，係爲將由二次電池所成之單 位電池2，與實現對此單位電池2之異常狀態的保護功能 之電池保護電路3，一體化地收容於封裝內者。單位電池 2之正極端子21以及負極端子22,係與電池保護電路3 之單位電池側正極端子3 1以及單位電池側負極端子32， 藉由例如溶接等而分別相互連接。又，電池保護電路3之 外部正極端子33以及外部負極端子34，係在成爲對例如 數位攝像機等之成爲放電負載的機器供給電力的給電端子 的同時，亦兼作爲接受從外部之充電器而來之給電的端子 〇 進而，在電池保護電路3中，係亦被設置有用以與成 -12- 200810314 (9) 爲放電負載之機器間作通訊的控制器端子3 5。而後，透過 此控制器端子3 5，成爲能輸出用以作異常檢測之電池保護 功能的現在之動作狀態。 另外，在電池保護電路3中，除了如上所示之單位電 池2的保護功能外，亦具備有用以顯示此單位電池2之殘 量的處理功能。例如，作爲此種處理功能，係具備有演算 單位電池2之電流積算値或充電次數等的功能。而後，將 此些之演算結果，透過控制器端子35而送訊至機器，而 成爲能在機器側根據此些之資訊來正確地演算單位電池2 的殘量。 又，作爲單位電池2，舉例而言，係可使用鋰離子型 等之二次電池。藉由使用如鋰離子二次電池一般之具備有 相對而言放電電壓係較平緩且直線地降低之放電特性的二 次電池，成爲能在機器側以高精確度來檢測出電池殘量， 並能將電池殘量作爲例如剩餘可使用時間等而顯示之。 圖2，係爲展示電池保護電路之內部構成的圖。 如圖2所示，電池保護電路3，係具備有：微控制器 110、充電控制用FET121以及放電控制用FET122(以下 ，稱爲充電FET121以及放電FET122 )、及電流檢測用之 電阻 R1。微控制器 1 1〇，係具備有：CPU ( Central Processing Unit) 111、驅動器112、通訊界面電路113、 A / D轉換電路1 1 4、以及溫度檢測電路1 1 5。 CPU 111，係藉由實行被記憶在未圖示之不揮發性記 憶體中的程式，而進行用以實現上述之單位電池2的保護 -13- 200810314 (10) 功能、或是電池殘量演算用的處理功能的各種演算或控制 。驅動器112，係在CPU111所致之控制下，輸出充電 FET121以及放電FET122的閘極電壓，而驅動各FET。通 訊界面電路1 1 3，例如係爲進行串列通訊之界面，透過控 ‘ 制端子3 5而連接於外部之機器，並成爲能根據特定之格 - 式而在此機器與CPU 111之間作通訊。 A/ D轉換電路1 14，係檢測出被插入於單位電池側 正極端子31與充電FET121之間的電阻R之兩端的電壓 ，以及在外部正極端子33中之電壓，並轉換爲數位訊號 而供給至CPU 1 1 1。又，將溫度檢測電路1 1 5所致之檢測 値轉換爲數位訊號，並供給至 CPU 1 1 1。溫度檢測電路 1 1 5，係檢測出單位電池2的溫度。作爲此溫度檢測電路 1 1 5，舉例而言，係可採用：設置與二極體以及電阻串聯 連接的電路，並根據因應於二極體之溫度特性的電阻間電 壓之變化，而檢測出溫度的手法等。 充電FET121以及放電FET122，係由在源極與汲極之 間被等價內藏有二極體之 MOSFET ( Metal Oxide Semiconduvtor FET )所成，在微控制器1 10的控制之下， 分別作爲單位電池2之充電時、放電時的保護開關而起功 用。亦即是，充電FET 1 2 1，係成爲可相對於單位電池2 將充電電流選擇性地遮斷，而在導通時係可進行從電器之 對單位電池2的充電。又，放電FET122，係成爲可相對 於單位電池2將放電電流選擇性地遮斷，而在導通時使單 位電池2之放電成爲可能，並成爲可對機器作電源供給。 -14- 200810314 (11) 在此電池保護電路3中，微控制器1 10之CPU1 n， 係將用以管理單位電池2之異常狀態的“異常狀態旗標” ，記憶於未圖示之記憶體內。而後，將根據依據單位電池 2之兩端的電壓（以下，稱爲單位電池電壓）或是電阻R1 之兩端的電壓所得之單位電池2的充電電流以及放電電流 、外部正極端子3 3中之電壓檢測値而得到的充電器開始 檢測資訊，及藉由溫度檢測電路1 1 5所檢測出之溫度等的 資訊作爲基礎，而更新異常判定旗標，並根據此異常判定 旗標，控制充電FET121以及放電FET122的動作，而藉 由此來進行單位電池2的保護動作。又，可將根據異常判 定旗標之異常檢測資訊，透過控制端子3 5而輸出至外部 機器側。進而，CPU1 1 1，係亦可進行充放電電流之積算 或是對於此積算値之溫度修正等的演算，並將此些之演算 結果透過控制器端子3 5而輸出至外部機器側。 接下來，針對在此電池保護電路3中之電池保護功能 的動作，詳細作說明。首先，圖3係爲展示微控制器所致 之充電、放電動作之控制狀態的遷移之圖。 微控制器110之CPU1 11，係在用以保護電池之充電 •放電動作的控制中，採用如圖3所示之可相互遷移的4 個的控制狀態。在控制狀態中，係將充電FET121以及放 電FET 122均設爲開啓，而將單位電池2之充電以及放電 的兩方均設爲可能。在控制狀態B中，係將充電FET1 21 設爲關閉，將放電FET122設爲開啓，而設爲僅可進行放 電。在控制狀態C中，係將充電FET121設爲開啓，將放 -15- 200810314 (12) 電FET 122設爲關閉，而設爲僅可進行充電。在控制狀態 D中，係將充電FET121以及放電FET122均設爲關閉，而 設爲充電與放電均爲不可能的狀態。 如此這般，CPU1 1 1，係可在充電FET121以及放電 F E T 1 2 2之驅動狀態係爲相異的4個的控制狀態中作遷移 ，並因應於接下來所說明之異常判定旗標的値，判定應遷 移至何種控制狀態，藉此而因應於藉由異常判定旗標所判 定之異常狀態來進行適當的電池保護動作。 圖4，係爲展示異常判定旗標之構成的圖。 在本實施形態中所使用之異常判定旗標，係爲以如圖 4所示之8位元的旗標所構成，在各位元係被定義有種類 相異之異常狀態，而成爲將各別之異常產生之有無的資訊 個別地作保持。而後，CPU1 1 1，係根據透過A/ D轉換電 路1 1 4所被輸入之各種的檢測資訊，將異常判定旗標之各 位元的値以下述之條件而隨時作判定，並設定之。另外， 在以下所示之電壓、電流、溫度等的數値條件，係僅爲其 中一例，而可因應於單位電池之規格而作適當的變更。 〔第〇位元〕此位元，係顯示單位電池2是否爲異常 之高溫狀態。CPU 1 1 1，係根據從溫度檢測電路丨丨5而來 之檢測資訊’當溫度成爲60度以上時將第〇位元設定爲 “ 1 ” ，而後，當成爲5 5度以下時，設定爲“ 〇，，。 〔第1位元〕此位元，係顯示單位電池2是否爲異常 之低溫狀態。C P U 1 1 1，係根據從溫度檢測電路1 1 5而來 之檢測資訊，當溫度成爲-50度以下時將第1位元設定爲 -16- 200810314 (13) “ 1 ” ，而後，當成爲-45度以上時，設定爲-“ 0” 。 〔第2位元〕此位元，係顯示電池包1之對外部的給 電端子（亦即是電池保護電路3之外部正極端子以及外部 負極端子）是否由於短路等之原因，而成爲流動有顯著之 大的放電電流。CPU111，係當根據電阻R1之兩端電壓而 檢測出的放電電流成爲1 0 A以上時，將第2位元設定爲“ 1 ” ，而後，當判斷從充電器而來之充電被開始時，設定 爲“ 〇 ” 。另外，關於充電開始之判斷條件，係如後述。 〇 〔第3位元〕此位元，係顯示單位電池2是否爲放電 電流過大之「過電流放電狀態」。CPU1 1 1，係當放電電 流成爲3A以上時，將第3位元設定爲“ 1” ，而後，當判 斷從充電器而來之充電被開始時，設定爲—“ 〇” 。 〔第4位元〕此位元，係顯示單位電池電壓是否成爲 低至不可能對外部進行給電的「過放電狀態」。C P U 1 1 1 ’係當單位電池電壓成爲2.5 V以下時，將第4位元設定 爲“ 1” ，而後，當成爲2.52V以上時，設定爲“ 〇，，。 〔第5位元〕此位元，係顯示是否爲單位電池電壓成 爲更加低之「深放電狀態」。CPU 1 1 1，係當單位電池電 壓成爲2 · 0 V以下時，將第5位元設定爲“ 1，，，而後，當 成爲2.52V以上時，設定爲“ 。另外，在深放電狀態 中’由於係因爲單位電壓低而使微控制器之動作成爲不可 能’因此實際上，當位元“ 5 ”被起動時，微控制器1 1 〇 係被關閉。 -17- 200810314 (14) 〔第6位元〕此位元，係顯示單位電池2是否爲充電 電流過大之「過電流充電狀態」。C P U 1 1 1 ’係當充電電 流成爲3 A以上時，將第6位元設定爲“ 1 ” ’而後’當判 斷因放電負載被連接等而使放電被開始時’設定爲“ 0 ” 。另外，放電之開始，係當根據電阻R 1之兩端電壓所計 算出的放電電流成爲1 5 0mA以上時被檢測出。 〔第7位元〕此位元，係顯示是否爲單位電池電壓過 高而爲危險之狀態的「過充電狀態」。CPU1 1 1 ’係當單 位電池電壓成爲4 · 2 V以上時，將第7位元設定爲“ 1 ” ’ 而後，當單位電池電壓成爲4.1V以下時，設定爲“ 〇” 。 如以上所示，在異常判定旗標中，藉由第〇位元以及 第1位元而記憶關係於溫度之異常狀態的有無’藉由第2 位元〜第5位元而記憶伴隨放電之異常狀態的有無’藉由 第6位元以及第7位元而記憶伴隨充電之異常狀態的有無 。又，針對放電以及充電所伴隨之異常狀態，係可將起因 於電壓之異常狀態的有無，以及起因於電流之異常狀態的 有無，分別於個別作記憶。故而，能將現在所發生之異常 的種類，極爲細分且正確地識別，並且，就算是針對發生 相異種類之異常的情況，亦可容易地作識別。故而，成爲 只要參考異常判定旗標，即可實行因應於此些之識別結果 的最適當之保護動作控制。 另外，在第2位元以及第3位元之判斷中，充電之開 始，係當滿足下列之2個條件中的至少一方時被檢測出。 第1條件，係爲當外部正極端子3 3之電壓成爲3.0V以上 -18- 200810314 (15) 時的情況。第2條件，係爲當根據電阻R1之兩端電壓所 計算出的充電電流成爲150mA以上時的情況。 於此，在先前技術中，充電之開始係僅根據外部端子 33之電壓而判斷。但是，在放電FET 122成爲開啓而單位 電池之電壓降低的情況時，若是電池包1被連接於充電器 ，則會有充電器之電壓被單位電池電壓帶動而降低的情況 ，此時係會有無法檢測出充電開始的情形。於此，在本實 施形態中，係不僅是藉由外部端子3 3之電壓，而亦根據 充電電流之檢測値，而成爲可以檢測出充電之開始。由於 就算是在上述一般充電器之電壓降低的情況亦會流動有充 電電流，因此藉由檢測出此充電電流，而能更確實地檢測 出充電的開始。故而，就算是在過電流放電狀態或是電池 包1之供電端子短路的情況，在充電被開始時，亦能確實 地將動作回歸。 接下來，針對因應於異常判定旗標之控制狀態的遷移 條件作說明。圖5，係爲展示異常判定旗標之値與控制狀 態之對應的圖。 又，當異常判定旗標之所有位元均爲“ 〇 ”的情況時 ，CPU11係遷移至控制狀態A，而將充電FET121以及放 電FET122均設爲開啓。亦即是，在此時由於係並未被檢 測出任何的異常，因此單位電池2係設爲充電與放電均爲 可能的狀態。 在第〇位元〜第5位元均爲“ 0 ” ，而第6位元又或 是第7位元之至少一方係爲“ 1 ”的情況時，CPU 1 2 1係遷 -19- 200810314 (16) 移至控制狀態B，而僅將放電FET122設爲開啓。亦即是 ，此時由於係充電電壓過大或是流動有過大之充電電流， 因此對單位電池2之充電係被設爲不可能的狀態。 在第〇位元、第1位元、第6位元、以及第7位元之 全部均爲“ 〇” ，而第—2位元〜第5位元之至少一方係爲 “ 1”的情況時，CPU 1 1 1係遷移至控制狀態C，而僅將充 電FET1 21設爲開啓。亦即是，此時由於係對放電之狀態 檢測出某種的異常，因此係將單位電池2設爲放電不可能 之狀態，亦即是設爲無法對機器作電源供給的狀態。 在第2位元〜第5位元之至少一個爲“ 1” ，且第_6 位元又或是第 7位元之至少一方係爲“ 1 ”的情況時， CPU1 1 1係遷移至控制狀態D，而將充電FET121以及放電 FET122均設爲關閉。亦即是，此時，係在充電之狀態與 放電之狀態的兩方均檢測出異常，而考慮其係不可能作正 常動作，故將單位電池2設爲充電及放電均爲不可能的狀 態。 在第〇位元又或是第1位元之至少一個爲“ 1 ”的情 況時，CPU1 1 1係無關於第2位元〜第7位元之値，而遷 •移至控制狀態D，將充電FET121以及放電FET122均設爲 關閉。亦即是，此時，可以判斷單位電池2係成爲高溫而 爲危險的狀態，或者是成爲低溫而使電壓降低等之不可能 作正常動作的狀態，因此，無關於充電或放電之狀態，均 強制地將單位電池2設爲使用不可能的狀態。 如以上所示，藉由將異常判定旗標之値與控制狀態作 -20- 200810314 (17) 明確的對應，成爲能因應於異常狀態之發生狀況而恆常實 行最適合的保護動作。特別是，在能識別多種類之異常狀 態的同時，亦成爲能將因應於此些之識別結果的適當之控 制狀態的遷移目標，以簡單的處理而判斷之。進而，針對 任一種類之異常狀態，當該異常狀態回復到正常的狀態時 ，均能恆常地遷移至適當的控制狀態。 例如，針對伴隨充電的異常狀態，於先前技術係根據 充電電壓之檢測値而僅判別過充電狀態，但是在本實施形 態中，除此之外亦成爲能根據充電電流之檢測値而判別過 電流充電狀態。又，從此過電流充電狀態，雖相異於過充 電狀態，而應該根據充電電流之放電檢測來判斷是否應作 回歸，但是僅需藉由適用如此之正確的回歸條件而更新異 常判定旗標，即可實行適當的回歸動作。進而，不僅是根 據電壓、電流之檢測値的異常狀態，而成爲亦可判別根據 溫度之檢測値的異常狀態。 如此這般，就算是增加異常狀態之檢測種類’亦可僅 藉由在對應於其種類之位元設置異常判定旗標’並對旗標 之組合與控制狀態之對應作規定’即成爲可判別控制狀態 之遷移目標並恆常進行適當的保護動作。又，不論是複數 種類之異常狀態成爲何種組合而被檢測出’均能判定出應 遷移的控制狀態，因此在能對更多之異常狀態作正確對應 的同時，亦能適當地實行從該狀態之動作的回歸動作°故 而，能恆常實行確實之保護動作’而能提高安全性。 又，由於係恆常將現在之各種的異常狀態記憶於異常 -21 200810314 (18) 判定旗標，因此藉由將此異常判定旗標透過控制端子3 5 而從外部讀取出，而成爲能立即得知現在的異常狀態，成 爲能有效率的進行不良解析。例如，在出貨前之試驗中， 當例如產生有充電動作或放電動作停止等之某種的動作之 變化時，藉由讀取出異常判定旗標，針對在電池包1內所 發生之異常的發生原因，試驗擔當者成爲能立即地作正確 之解析。又，由於就算是不記憶異常發生之履歷，亦能得 知係因爲何種種類之異常發生而造成動作變化，因此在能 將不良解析效率化的同時，亦能得到電池保護電路3中之 記億區域的削減或是處理之效率化等的優點。 接下來，圖6係爲展示本發明之第2實施形態的電池 包之構成的圖。另外，於此圖6中，針對對應於圖2之功 能係附加相同的符號，並省略其說明。 於圖6中所示之電池包，係具備有2個的單位電池2a 以及2b。單位電池2a之負極端子22a與單位電池2b之正 極端子2 1 b，係經由電池保護電路3 a之單位電池側負極端 子3 2a以及單位電池側正極端子3 1 b而被連接，藉由此， 單位電池2 a以及2b係被串聯連接。又，電池保護電路3 a 之單位電池側正極端子3 1 a以及單位電池側負極端子3 2 b ’係分別與單位電池2 a之正極端子2 1 a以及單位電池2 b 之負極端子22b相互連接。 電池保護電路3a之CPU 1 1 1，係成爲能透過a/ D轉 換電路1 1 4，而檢測出單位電池側正極端子3〗a與單位電 池側負極端子3 2 b之間的電壓、亦即是被串聯連接之2個 -22- 200810314 (19) 的單位電池2a以及2b所致之電壓’與其充放電電流。除 此之外，單位電池側負極端子32a以及單位電池側正極端 子3 1 b亦與A/ D轉換電路1 1 4相連接，藉由此，成爲亦 能檢測出單位電池2a以及2b之各別的電壓。而後， CPU111，係因應於此些之電壓、電流，以及藉由溫度檢 測電路1 1 5所檢測出之單位電池2a以及單位電池2b之各 別的溫度，而設定針對單位電池2a以及單位電池2b之各 別的異常判定旗標。 圖7，係爲展示對應於各單位電池之異常判定旗標的 圖。 如圖7所示，對應於2個的單位電池2a以及2b之各 別的異常判定旗標中所記憶的異常狀態之種類，係與使用 有1個的單位電池之第1實施形態相同。又，針對各位元 之値的設定條件亦爲相同。但是，於此些之中，針對溫度 之異常狀態，係以單位電池2a以及2b之各別中的溫度檢 測値作爲基礎而被判別，而過放電狀態、深放電狀態、過 充電狀態，係以單位電池2a以及2b之各別的電壓檢測値 作爲基礎而被判別。 CPU 1 1 1，係根據上述之各異常判定旗標，針對單位 電池2a以及2b之各別，預判其應遷移至上述之控制狀態 A〜D中之何者。而後，如接下來之圖8所說明，因應於 針對各單位電池所預先判定之控制狀態的組合，決定最終 之控制狀態的遷移目標，而控制充電FET 1 2 1以及放電 FET122的動作。 -23- 200810314 (20) 圖8，係爲展示對應於各單位電池的控制狀態之遷移 條件的圖。 如此圖8所示一般，當從單位電池2a以及2b所分別 對應之異常判定旗標所預先判定之控制狀態係爲相同時， CPU111係遷移至該控制狀態。又，當從其中一方之異常 判定旗標並未檢測出異常，而將遷移目標預先判定爲控制 狀態A時，若是在另外一方之異常判定旗標中有檢測出任 何之異常，則根據此另外一方之異常判定旗標而使控制狀 態遷移。 進而，當從雙方之異常判定旗標中檢測出有某些之異 常，而從各異常判定旗標所預先判定之控制狀態係爲相異 時，則使其遷移至控制狀態D。亦即是，在此情況下，於 單位電池2a以及2b之中，於其中一方係發生有關於充電 之異常。而於另外一方係發生有關於放電的異常，因此藉 由將充電與放電之雙方作停止，能確保各單位電池2 a以 及2b的安全性。又，當例如在其中一方之單位電池中的 異常先被解決時。則係成爲遷移至對應於另外一方之異常 的控制狀態。如此這般，就算是在各單位電池中發生種類 相異的異常，又或是在此些之異常被解決時，均成爲能恆 常地確實實行適當之保護動作。 另外，如此第2實施形態一般，就算是不僅有2個的 單位電池，而係將更多之單位電池作串聯連接的情況，亦 能藉由設定對應於各單位電池之異常判定旗標，並從此些 中因應於被預先判定之控制狀態的組合而決定最適當之控 -24- 200810314 (21) 制狀態，來恆常實行適當的保護動作。亦即是，當從複數 之異常判定旗標中檢測出異常時，若是從此些中所預先判 定出之控制狀態係爲相同，則遷移至此控制狀態，當所預 先判定之控制狀態係爲相異時，則成爲遷移至控制狀態D 。又，當被預先判定之控制狀態中的至少1個係爲控制狀 態D時，亦遷移至控制狀態D。進而，在將複數之單位電 池並聯連接時，亦可藉由同樣之處理而實行適當的保護動 作。如此這般，設置對應於各單位電池之異常判定旗標， 並根據此些之異常判定旗標來決定控制狀態的手法，係對 於各種形態之電池包的保護動作，不需改變其基本之控制 順序而可容易應用。 【圖式簡單說明】 〔圖1〕圖1係爲展示本發明之第1實施形態的電池 包之全體構成的圖。 〔圖2〕圖2係爲展示電池保護電路之內部構成的圖 〇 〔圖3〕圖3係爲展示微控制器所致之充電、放電動 作之控制狀態的圖。 〔圖4〕圖4係爲展示異常判定旗標之構成的圖。 〔圖5〕圖5係爲展示異常判定旗標之値與控制狀態 之對應的圖。 〔圖6〕圖6係爲展示本發明之第2實施形態的電池 包之構成的圖。 -25- 200810314 (22) 〔圖7〕圖7係爲展示對應於各單位電池之異常判定 旗標的圖。 〔圖8〕圖8係爲展示對應於各單位電池的控制狀態 之遷移條件的圖。 〔圖9〕圖9，係爲展示先前之電池包中的控制狀態 之遷移例的圖。 【主要元件符號說明】 1 :電池包 2 :單位電池 2a :單位電池 2b :單位電池 3 :電池保護電路 3 a :電池保護電路 2 1 :正極端子 21a :正極端子 2 1 b :正極端子 22 :負極端子 22a :負極端子 22b :負極端子 3 1 :單位電池側正極端子 3 1 a :單位電池側正極端子 3 1 b ··單位電池側正極端子 32 :單位電池側負極端子 -26- 200810314 (23) 32a :單位電池側負極端子 32b :單位電池側負極端子 3 3 :外部正極端子 3 4 :外部負極端子 3 5 :控制端子 1 1 〇 :微處理器 111： CPU 1 1 2 :驅動器 1 1 3 :通訊介面電路 1 14 : A/ D轉換電路 1 1 5 :溫度檢測電路

121 :充電控制用FET 122 :放電控制用FET R1 :電阻 -27

Claims (1)

1. 200810314 (1) 十、申請專利範圍 1 · 一種電池包’係爲將對二次電池之異常產生實行 保護處理之處理電路與前述二次電池一體地作收容的電池 包’其特徵爲，具備有： 放電電流遮斷電路，其係將前述二次電池之放電電流 作選擇性的遮斷；和 充電電流遮斷電路，其係將前述二次電池之充電電流 作選擇性的遮斷；和 電壓檢測部，其係檢測出前述二次電池之正極與負極 之間的電壓；和 電流檢測部，其係檢測出前述二次電池之充放電電流 的大小；和 異常狀態判別部，其係針對複數之異常狀態的有無隨 時作判別，並將顯示此現在之判別結果的判別資訊作保持 ，該複數之異常狀態，係至少包含有··根據前述電壓檢測 部之檢測結果所判別的過充電狀態以及過放電狀態、和根 據前述電流檢測部之檢測結·果，而分別顯示充電電流以及 放電電流係爲過多之過電流充電狀態以及過電流放電狀態 ;和 保護處理部，其係根據前述判別資訊，而控制前述放 電電流遮斷電路以及前述充電電流遮斷電路之各動作。 2.如申請專利範圍第1項所記載之電池包，其中， 前述保護處理部，係因應於前述放電電流遮斷電路以及前 述充電電流遮斷電路之分別的遮斷/導通狀態之組合，而 -28- 200810314 (2) 具有4個控制狀態，並根據前述判別資訊，而使前述 制狀態遷移。 3.如申請專利範圍第1項所記載之電池包，其4 前述異常狀態判別部，係將前述複數之異常狀態 無之判別結果分別作爲旗標而保持， 前述保護處理部，係因應於前述旗標之値的組合 控制前述放電電流遮斷電路以及前述充電電流遮斷電 各動作。 4·如申請專利範圍第1項所記載之電池包，其 前述保護處理部，當根據前述判別資訊，判別其係爲 過充電狀態又或是前述過電流充電狀態，且非爲前述 電狀態以及前述過電流放電狀態之任一者時，僅將前 電電流遮斷電路設爲遮斷狀態，而當判別其係爲前述 電狀態又或是前述過電流放電狀態，且非爲前述過充 態以及前述過電流充電狀態之任一者時，僅將前述放 流遮斷電路設爲遮斷狀態。 5 ·如申請專利範圍第4項所記載之電池包，其 前述保護處理部，當根據前述判別資訊，判別其係爲 ‘過充電狀態又或是前述過電流充電狀態，且亦係爲前 放電狀態又或是前述過電流放電狀態時，將前述放電 遮斷電路以及前述充電電流遮斷電路均設爲遮斷狀態 6 ·如申請專利範圍第1項所記載之電池包，其 係更進而具備有： 根據用以與外部之充電器連接之充電端子間的電 各控 的有 ，而 路的 中， 前述 過放 述充 過放 電狀 電電 中， 前述 述過 電流 〇 中， 壓， -29- 200810314 (3) 檢測出充電之開始的充電檢測手段， 前述異常狀態判別部，係當在判別出係爲前述過電流 放電狀態並將前述判別資訊更新之後，藉由前述充電檢測 手段而檢測出充電之開始時，又或是藉由前述電流檢測部 而檢測出特定値以上之充電電流時，判別前述過電流放電 狀態係被解除，而更新前述判別資訊。 7.如申請專利範圍第1項所記載之電池包，其中， 前述異常狀態判別部，係當藉由前述電流檢測部而檢測出 第1基準値以上的充電電流時，判別其係爲前述過電流充 電狀態，並更新前述判別資訊，而後，當檢測出第2基準 値以上之放電電流時，判別前述過電流充電狀態係被解除 ，並更新前述判別資訊。 8 ·如申請專利範圍第1項所記載之電池包，其中， 係更進而具備有= 檢測出前述二次電池之內部溫度的溫度檢測部， 前述異常狀態判別部，係根據前述溫度檢測部所致之 檢測結果，判別分別顯示其係爲異常之高溫以及異常之低 溫的異常高溫狀態以及異常低溫狀態，並藉由前述判別資 訊而保持其判別結果， 前述保護處理部，係當根據前述判別資訊，而被判別 爲前述異常高溫狀態又或是前述異常低溫狀態時，無關於 前述判別資訊內之其他的判別結果，而將前述放電電流遮 斷電路以及前述充電電流遮斷電路均設爲遮斷狀態。 9.如申請專利範圍第1項所記載之電池包，其中， -30- 200810314 (4) 係更進而具備有： 檢測出是否開始了對前述二次電池之充電的充電檢測 部， 前述異常狀態判別部，係在藉由前述電流檢測部所檢 測出之放電電流爲較第1基準値小時，判別其係爲前述過 電流放電狀態，同時在判別出放電電流係爲較比前述第1 基準値更低之第2放電電流小時，判別其爲前述二次電池 之正極與負極被短路的短路狀態，並在前述判別資訊中， 與前述過電流放電狀態一同而亦管理前述短路狀態之有無 ，若是在判別出係爲前述短路狀態之後，藉由前述充電檢 測部而檢測出充電之開始，則判別前述短路狀態係被解除 ，並更新前述判別資訊。 10. 如申請專利範圍第1項所記載之電池包，其中， 在同一之前述電池包中，具備有複數之前述二次電池 ， 前述電壓檢測部，係於每一前述二次電池檢測出正極 與負極間之電壓， 前述異常狀態判別部，係將每一前述二次電池之前述 異常狀態的判別結果，作爲個別之前述判別資訊而保持之 前述保護處理部，係因應於在前述各判別資訊中之前 述異常狀態的判別結果之組合，而控制前述放電電流遮斷 電路以及前述充電電流遮斷電路之各動作。 11. 如申請專利範圍第1 〇項所記載之電池包，其中 -31 - 200810314 (5) ，前述保護處理部，當在其中之一的前述判別資訊中係顯 示出有異常，而於其他的前述判別資訊中係顯示沒有異常 的情況時，根據顯示爲有異常狀態之前述判別資訊’而控 制前述放電電流遮斷電路以及前述充電電流遮斷電路之各 動作。 12. 如申請專利範圍第1 〇項所記載之電池包，其中 ，前述保護處理部，當在其中之一的前述判別資訊中係顯 示其爲前述過充電狀態又或是前述過電流充電狀態，且在 其他之前述判別資訊中係顯示其爲前述過放電狀態又或是 前述過電流放電狀態時，將前述放電電流遮斷電路以及前 述充電電流遮斷電路均設爲遮斷狀態， 13. 如申請專利範圍第1 0項所記載之電池包，其中 ，前述保護處理部，係因應於前述放電電流遮斷電路以及 前述充電電流遮斷電路之分別的遮斷/導通狀態之組合， 而具有4個控制狀態，並在根據前述各判別資訊，預判前 述控制狀態之遷移目標後，因應於預判之前述控制狀態的 組合，來決定最終之前述控制狀態的遷移目標。 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項所記載之電池包，其中 ，前述保護處理部， 當根據前述各判別資訊所預判之前述控制狀態係全部 均爲相同時，將該控制狀態決定爲最終之遷移目標， 當在被預判之前述控制狀態之中的至少1個，係爲將 前述放電電流遮斷電路以及前述充電電流遮斷電路的至少 1個設爲遮斷狀態者，而除了該控制狀態之外，其餘之前 -32- 200810314 (6) 述控制狀態係爲將前述放電電流遮斷電路以及前 流遮斷電路之兩方均設爲導通狀態時，將包含有 之前述控制狀態決定爲最終之遷移目標， 而當在被預判之前述控制狀態之中的至少1 將前述放電電流遮斷電路以及前述充電電流遮斷 其中一方設爲遮斷狀態者，而在其餘的前述控制 至少1個，係爲將前述放電電流遮斷電路以及前 流遮斷電路中之另外一方設爲遮斷狀態時，以及 判之前述控制狀態中的至少1個，係爲將前述放 斷電路以及前述充電電流遮斷電路的兩方均設爲 者時，係以將前述放電電流遮斷電路以及前述充 斷電路的兩方均設爲遮斷狀態的前述控制狀態， 終之遷移目標。 1 5 · —種電池保護方法，係爲用以在異常產 二次電池的電池保護方法，其特徵爲：至少包含: 根據電壓檢測部所致之前述二次電池的正極 之電壓檢測結果所判別的過充電狀態以及過放電 根據電流檢測部所致之前述二次電池之充放電電 結果，而分別顯示充電電流以及放電電流係爲過 流充電狀態以及過電流放電狀態的複數之異常狀 ，以異常狀態判別部來隨時判別，並將顯示其現 結果的判別資訊作保持， 而以保護處理部，根據前述判別資訊，而控 二次電池之放電電流作選擇性遮斷的放電電流遮 述充電電 遮斷狀態 個，係爲 電路中的 狀態中之 述充電電 ，當被預 電電流遮 遮斷狀態 電電流遮 決定爲最 生時保護 有 與負極間 狀態、和 流的檢測 多之過電 態的有無 在之判別 制將則述 斷電路， -33- 200810314 (7) 以及將前述二次電池之充電電流作選擇性遮斷的充電電流 遮斷電路之各動作。 -34-