JPH1056742A - 二次電池の過充電保護回路 - Google Patents

二次電池の過充電保護回路

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JPH1056742A
JPH1056742A JP8207193A JP20719396A JPH1056742A JP H1056742 A JPH1056742 A JP H1056742A JP 8207193 A JP8207193 A JP 8207193A JP 20719396 A JP20719396 A JP 20719396A JP H1056742 A JPH1056742 A JP H1056742A
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JP
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battery
circuit
thermal fuse
voltage
series
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JP8207193A
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Junji Niiya
純二 新舎
Susumu Segawa
進 瀬川
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16533Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application
    • G01R19/16538Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies
    • G01R19/16542Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies for batteries
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/374Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] with means for correcting the measurement for temperature or ageing

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池が異常な高電圧となって温度ヒューズが
溶断した後は、一切放電できないようにした安全性の高
い二次電池の過充電保護回路を提供する。 【解決手段】 電池電圧を検出し、電池電圧が設定値
以上になるとオン信号を出力する電圧検出回路、電池と
充電器との間に直列接続した2個の温度ヒューズ、並び
に、前記電圧検出回路のオン信号で動作するスイッチと
前記2個の温度ヒューズに熱的に結合された発熱素子と
が直列に接続され、かつ前記電池と1個の温度ヒューズ
との直列回路及び充電器と他方の温度ヒューズとの直列
回路に並列に接続された回路を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池、特にリ
チウム二次電池の過充電を防止するための過充電保護回
路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、携帯型の電子機器の著しい発展と
普及に伴い、その主電源の二次電池の需要が著しく拡大
した。また、機器のさらなる小型化やメンテナンスフリ
ー化などの観点から、保存特性や耐漏液性に優れた高エ
ネルギー密度のリチウム二次電池が強く要望されてい
る。二次電池は、過充電や過放電によって性能が著しく
低下するから、二次電池を用いる電源装置には、過充電
および過放電を防止するための保護回路が設けてある。
特に、リチウム二次電池は、電池内部でガスを消失でき
ないから、過充電や過放電を避けなければならない。二
次電池の過充電を防止するための保護回路としては、非
復帰型や復帰型のものが各種提案されている。なかでも
電池の電圧が所定の設定電圧を越えたとき充電電流を遮
断する復帰型の保護回路と、その保護回路がなんらかの
原因で働かず電池電圧が異常に上昇したとき温度ヒュー
ズを溶断する非復帰型の保護回路を設けて二重の安全装
置とした構成のものが好ましい。
【0003】図3は、そのような装置に用いられている
非復帰型の保護回路の例を示している。この保護回路
は、電池ブロック1の個々のセルブロックに並列に接続
されてセルブロックの電圧を検出する電圧検出回路2、
電池ブロック1を充電する充電器3、電池ブロック1と
充電器3との間に挿入された温度ヒューズ4、電圧検出
回路2からの信号によりオンするスイッチSW、および
温度ヒューズ4に熱的に結合された発熱抵抗素子Rから
なり、スイッチSWと発熱抵抗素子Rとの直列回路は電
池ブロック1に並列に接続されている。この回路は、次
のように動作する。まず、電池ブロック1の個々のセル
ブロックのいずれかが所定の電圧を越えると、電圧検出
回路2がこれを検出してオン信号を出力し、スイッチS
Wがオンとなる。これにより、発熱抵抗素子Rに電流が
流れ、素子Rが発熱して温度ヒューズ4を加熱し、これ
を溶断する。温度ヒューズ4が溶断すれば、充電器と電
池ブロック1との接続は断たれるが、スイッチSWがオ
ンとなっているので、発熱抵抗素子Rは電池ブロック1
に直列接続された状態である。そのため、電池ブロック
1の放電電流が発熱抵抗素子Rを加熱し、電池を危険な
状態に至らせることとなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上に鑑
み、電池が異常な電圧となって温度ヒューズが溶断した
後は、一切放電できないようにした安全性の高い二次電
池の過充電保護回路を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の二次電池の過充
電保護回路は、電池電圧を検出し、電池電圧が設定値以
上になるとオン信号を出力する電圧検出回路、電池と充
電器との間に直列接続した2個の温度ヒューズ、並び
に、前記電圧検出回路のオン信号で動作するスイッチと
前記2個の温度ヒューズに熱的に結合された発熱素子と
が直列に接続され、かつ前記電池と1個の温度ヒューズ
との直列回路及び充電器と他方の温度ヒューズとの直列
回路に並列に接続された回路を具備し、前記電池電圧が
設定値以上になると、電圧検出回路がオン信号を出力し
て前記スイッチをオン動作させ、発熱素子を発熱させて
前記両温度ヒューズを溶断するように構成したものであ
る。
【0006】また、本発明の二次電池の過充電保護回路
は、電池電圧を検出し、電池電圧が設定値以上になると
オン信号を出力する電圧検出回路、電池と充電器との間
に挿入された第1の温度ヒューズ、前記電圧検出回路の
オン信号で動作するスイッチと溶断温度が第1の温度ヒ
ューズのそれより高く設定された第2の温度ヒューズと
前記両温度ヒューズに熱的に結合された発熱素子とが直
列に接続され、前記第1の温度ヒューズと充電器との直
列回路に並列に接続された回路を具備し、前記電池電圧
が設定値以上になると、電圧検出回路がオン信号を出力
して前記スイッチをオン動作させ、発熱素子を発熱させ
て第1の温度ヒューズ及び第2の温度ヒューズを順次溶
断するように構成したものである。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。 《実施の形態1》図1は、本発明の二次電池の過充電保
護回路を適用した電源装置を示している。電池ブロック
10は、各々リチウム二次電池の単セルが並列接続され
たセルブロック11、セルブロック12、およびセルブ
ロック13が直列に接続されたものである。各セルブロ
ックには、並列に電圧検出回路(1)14と電圧検出回
路(2)15とが接続されている。電池ブロック10と
充電器16との間には、充電制御用スイッチ17、放電
制御用スイッチ18、温度ヒューズ(1)19および温
度ヒューズ(2)20が直列に接続されている。温度ヒ
ューズ(1)19および温度ヒューズ(2)20は、同
じ溶断温度を有するものである。温度ヒューズ(1)1
9および温度ヒューズ(2)20と熱的に結合された抵
抗素子からなる発熱素子21は、温度ヒューズ(1)1
9と温度ヒューズ(2)20との中点に接続され、この
発熱素子21と電池ブロック10の負極との間にスイッ
チ22が接続されている。そして、電圧検出回路(1)
14の出力端は充電制御用スイッチ17および放電制御
用スイッチ18に接続され、電圧検出回路(2)15の
出力端はスイッチ22に接続されている。
【0008】電圧検出回路(1)14は、いずれかのセ
ルブロックの電圧が例えば4.25Vを越えたときオン
信号を充電制御用スイッチ17に出力し、いずれかのセ
ルブロックの電圧が2.4Vを下回ったときオン信号を
放電制御用スイッチ18に出力する。充電制御用スイッ
チ17および放電制御用スイッチ18は、電圧検出回路
(1)14からのオン信号により動作して充電器16お
よび図示しない負荷と電池ブロック10との接続を遮断
するものである。そして、充電制御用スイッチ17は、
セルブロックの電圧が所定の電圧より低くなったとき、
放電制御用スイッチ18はセルブロックの電圧が所定の
電圧より高くなったときそれぞれ遮断を解く復帰型のも
のである。
【0009】電圧検出回路(2)15は、前記の復帰型
安全装置がなんらかの原因で作動せず、電池電圧がさら
に上昇したとき作動する非復帰型の安全装置である。す
なわち、電圧検出回路(2)15は、電圧検出回路
(1)14の設定電圧より高い電圧、例えばいずれかの
セルブロックの電圧が4.35Vを越えたときオン信号
をスイッチ22に出力し、スイッチ22をオン動作させ
る。スイッチ22がオン動作すると、電流が発熱素子2
1に流れ、これが発熱し、発熱素子21に熱的に結合さ
れた温度ヒューズ(1)19および温度ヒューズ(2)
20を加熱する。こうして温度ヒューズ(1)19およ
び温度ヒューズ(2)20はほぼ同時に溶断する。温度
ヒューズ(1)19および温度ヒューズ(2)20が溶
断すれば、電池ブロック10は、充電器16から遮断さ
れるばかりでなく、負荷とも遮断されるから、充電も放
電もせず安全が保証される。
【0010】《実施の形態2》図2は、図1における非
復帰型の安全装置に代わる非復帰型の安全装置の他の構
成例を示している。この例においては、温度ヒューズ
(1)23が充電器16と電池ブロック10との間に接
続され、温度ヒューズ(2)24は発熱素子25と直列
に接続されている。そして、温度ヒューズ(2)24の
溶断温度は温度ヒューズ(1)23のそれより高く、例
えば20℃高く設定されている。
【0011】この保護回路は、図1の場合と同様に、復
帰型安全装置がなんらかの原因で作動せず、電池電圧が
さらに上昇したとき作動する非復帰型の安全装置であ
る。すなわち、電圧検出回路15は、いずれかのセルブ
ロックの電圧が4.35Vを越えたときオン信号をスイ
ッチSWに出力し、スイッチSWをオン動作させる。ス
イッチSWがオン動作すると、電流が発熱素子25に流
れ、これが発熱し、発熱素子25に熱的に結合された温
度ヒューズ(1)23が溶断する。さらに発熱素子25
の温度が高くなると、温度ヒューズ(2)24が溶断す
る。この保護回路によると、セルブロックの電圧が異常
に上昇すると、まず温度ヒューズ(1)23が溶断して
充電器16からの充電電流を遮断し、若干の時間差をも
って電池ブロック10を負荷および発熱素子25から遮
断する。これによって電源装置の安全が保証される。な
お、温度ヒューズの動作温度のバラツキを考慮して、温
度ヒューズ(1)23が温度ヒューズ(2)24より必
ず先に動作し、しかも発熱素子25の異常温度により電
池が不安全なモードになる前に温度ヒューズ(2)24
を溶断するようにするためには、温度ヒューズ(1)2
3の設定温度を温度ヒューズ(2)24のそれより20
℃程度高くするのが好ましい。
【0012】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、復帰型の
安全装置が故障するなどにより電池電圧が異常に上昇し
たとき温度ヒューズが溶断し、その後は、一切放電でき
ないようにした安全性の高い二次電池の過充電保護回路
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における二次電池の過充電保
護回路を示す図である。
【図2】本発明の他の実施例における二次電池の過充電
保護回路を示す図である。
【図3】従来の二次電池の過充電保護回路を示す図であ
る。
【符号の説明】
10 電池ブロック 11、12、13 セルブロック 14、15 電圧検出回路 16 充電器 17 充電制御用スイッチ 18 放電制御用スイッチ 19、20、23、24 温度ヒューズ 21、25 発熱素子 22 スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H02J 7/10 H02J 7/10 B

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電池電圧を検出し、電池電圧が設定値以
    上になるとオン信号を出力する電圧検出回路、電池と充
    電器との間に直列接続した2個の温度ヒューズ、並び
    に、前記電圧検出回路のオン信号で動作するスイッチと
    前記2個の温度ヒューズに熱的に結合された発熱素子と
    が直列に接続され、かつ前記電池と1個の温度ヒューズ
    との直列回路及び充電器と他方の温度ヒューズとの直列
    回路に並列に接続された回路を具備し、前記電池電圧が
    設定値以上になると、電圧検出回路がオン信号を出力し
    て前記スイッチをオン動作させ、発熱素子を発熱させて
    前記両温度ヒューズを溶断するように構成した二次電池
    の過充電保護回路。
  2. 【請求項2】 電池電圧を検出し、電池電圧が設定値以
    上になるとオン信号を出力する電圧検出回路、電池と充
    電器との間に挿入された第1の温度ヒューズ、前記電圧
    検出回路のオン信号で動作するスイッチと溶断温度が第
    1の温度ヒューズのそれより高く設定された第2の温度
    ヒューズと前記両温度ヒューズに熱的に結合された発熱
    素子とが直列に接続され、前記第1の温度ヒューズと充
    電器との直列回路に並列に接続された回路を具備し、前
    記電池電圧が設定値以上になると、電圧検出回路がオン
    信号を出力して前記スイッチをオン動作させ、発熱素子
    を発熱させて第1の温度ヒューズ及び第2の温度ヒュー
    ズを順次溶断するように構成した二次電池の過充電保護
    回路。
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