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JP2007006559A - Protection circuit - Google Patents

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JP2007006559A
JP2007006559A JP2005181125A JP2005181125A JP2007006559A JP 2007006559 A JP2007006559 A JP 2007006559A JP 2005181125 A JP2005181125 A JP 2005181125A JP 2005181125 A JP2005181125 A JP 2005181125A JP 2007006559 A JP2007006559 A JP 2007006559A
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JP
Japan
Prior art keywords
secondary battery
bimetal switch
heater
transistor
thermal fuse
Prior art date
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Pending
Application number
JP2005181125A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Iichiro Mori
猪一郎 森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Priority to PCT/JP2006/308306 priority patent/WO2006112501A1/en
Priority to CN2006800023793A priority patent/CN101103509B/en
Priority to US11/883,081 priority patent/US7952330B2/en
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Abstract

【課題】 簡素な回路で二次電池を過充電や過電流から保護することができる保護回路を提供することを目的とする。
【解決手段】 コンパレータA1は、二次電池6の電圧が所定の基準電圧(過充電保護電圧)Ref1を超える場合にハイレベルの信号を出力し、トランジスタQ1をオンさせ、ヒータR1を通電させ、バイメタルスイッチSW1をオフにして、二次電池6を過充電から保護する。カウンタC1は、コンパレータA1がハイレベルの信号を出力する毎にカウントアップし、カウント値が所定の値を超えたとき、ハイレベルの信号を出力し、トランジスタQ2をオンさせ、ヒータR2を通電させ、温度ヒューズF1をオフする。
【選択図】 図2
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a protection circuit capable of protecting a secondary battery from overcharge and overcurrent with a simple circuit.
A comparator A1 outputs a high level signal when the voltage of a secondary battery 6 exceeds a predetermined reference voltage (overcharge protection voltage) Ref1, turns on a transistor Q1, energizes a heater R1, The bimetal switch SW1 is turned off to protect the secondary battery 6 from overcharging. The counter C1 counts up every time the comparator A1 outputs a high level signal. When the count value exceeds a predetermined value, the counter C1 outputs a high level signal, turns on the transistor Q2, and energizes the heater R2. The thermal fuse F1 is turned off.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、二次電池を過剰な充電や過電流から保護する保護回路に関する。   The present invention relates to a protection circuit that protects a secondary battery from excessive charging and overcurrent.

図3は、背景技術に係る電池パックの構成を示す回路図である。図3に示す電池パック101は、保護回路102と、二次電池103とを備えている。二次電池103は、例えばリチウムイオン二次電池、リチウムポリマー二次電池、ニッケル水素二次電池、あるいはニッケルカドミウム二次電池等の充電可能な二次電池である。このような二次電池は、過剰に充電されたり放電電流が過大になったりすると、サイクル寿命等の特性が劣化したり、電池の膨張や変形等を招いたりする場合がある。そこで、電池パック101は、二次電池103を過剰な充電(過充電)や、過大な放電電流(過電流)から保護する保護回路102を備えている(例えば、特許文献1参照。)。   FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a battery pack according to the background art. A battery pack 101 shown in FIG. 3 includes a protection circuit 102 and a secondary battery 103. The secondary battery 103 is a rechargeable secondary battery such as a lithium ion secondary battery, a lithium polymer secondary battery, a nickel hydride secondary battery, or a nickel cadmium secondary battery. If such a secondary battery is excessively charged or the discharge current becomes excessive, characteristics such as cycle life may be deteriorated, or the battery may be expanded or deformed. Therefore, the battery pack 101 includes a protection circuit 102 that protects the secondary battery 103 from excessive charging (overcharge) and excessive discharge current (overcurrent) (see, for example, Patent Document 1).

保護回路102は、外部接続端子104,105と、FET(Field Effect Transistor)106,107と、基準電圧源108,109と、コンパレータ110,111と、抵抗112と、論理回路113とを備えている。   The protection circuit 102 includes external connection terminals 104 and 105, FETs (Field Effect Transistors) 106 and 107, reference voltage sources 108 and 109, comparators 110 and 111, a resistor 112, and a logic circuit 113. .

外部接続端子104,105は、二次電池103を充電するための充電装置を接続したり、二次電池103からの放電電流により駆動される携帯電話機やデジタルカメラ等のモバイル機器、電動工具、ロボット、電動自転車等の駆動用電源を接続したりするための接続端子である。そして、外部接続端子104と、二次電池103と、FET106と、FET107と、外部接続端子105とが直列に接続されている。   The external connection terminals 104 and 105 are connected to a charging device for charging the secondary battery 103, mobile devices such as mobile phones and digital cameras driven by the discharge current from the secondary battery 103, electric tools, robots This is a connection terminal for connecting a driving power source such as an electric bicycle. The external connection terminal 104, the secondary battery 103, the FET 106, the FET 107, and the external connection terminal 105 are connected in series.

FET106は、寄生ダイオードのアノードが二次電池103側になる方向にされており、FET107は、寄生ダイオードのアノードが外部接続端子105側になる方向にされている。そして、FET106は、二次電池103に過電流が流れた場合に放電電流を遮断する過電流保護用のスイッチとして用いられ、FET107は、二次電池103が過充電になった場合に充電電流を遮断する過充電保護用のスイッチとして用いられる。   The FET 106 has a direction in which the anode of the parasitic diode is on the secondary battery 103 side, and the FET 107 has a direction in which the anode of the parasitic diode is on the external connection terminal 105 side. The FET 106 is used as a switch for overcurrent protection that cuts off the discharge current when an overcurrent flows through the secondary battery 103, and the FET 107 is used to charge the current when the secondary battery 103 is overcharged. Used as an overcharge protection switch to shut off.

また、二次電池103の正極端子がコンパレータ110の+端子に印加され、基準電圧源108から出力された基準電圧VRef1がコンパレータ110の−端子に印加され、コンパレータ110の出力端子が論理回路113に接続されている。基準電圧VRef1としては、二次電池103の過充電を検出するための電圧が設定されている。そして、コンパレータ110は、外部接続端子104,105に接続された図略の充電装置によって二次電池103が充電され、二次電池103の端子電圧が基準電圧VRef1を超えると、過充電を示す検知信号を論理回路113へ出力する。   The positive terminal of the secondary battery 103 is applied to the + terminal of the comparator 110, the reference voltage VRef 1 output from the reference voltage source 108 is applied to the − terminal of the comparator 110, and the output terminal of the comparator 110 is connected to the logic circuit 113. It is connected. As the reference voltage VRef1, a voltage for detecting overcharge of the secondary battery 103 is set. The comparator 110 detects overcharge when the secondary battery 103 is charged by a charging device (not shown) connected to the external connection terminals 104 and 105 and the terminal voltage of the secondary battery 103 exceeds the reference voltage VRef1. The signal is output to the logic circuit 113.

また、FET106とFET107との接続点が、抵抗112を介してコンパレータ111の−端子に接続され、基準電圧源109から出力された基準電圧VRef2がコンパレータ111の+端子に印加されている。これにより、二次電池103からの放電電流がFET106を流れ、FET106のオン抵抗により生じた電圧降下が抵抗112を介してコンパレータ111の−端子へ印加される。また、基準電圧VRef2は、例えば二次電池103の特性劣化を招かない範囲での最大の放電電流がFET106を流れた場合にFET106のオン抵抗で生じる電圧降下に相当する電圧が設定されている。   The connection point between the FET 106 and the FET 107 is connected to the negative terminal of the comparator 111 via the resistor 112, and the reference voltage VRef 2 output from the reference voltage source 109 is applied to the positive terminal of the comparator 111. As a result, the discharge current from the secondary battery 103 flows through the FET 106, and a voltage drop caused by the on-resistance of the FET 106 is applied to the negative terminal of the comparator 111 via the resistor 112. For example, the reference voltage VRef2 is set to a voltage corresponding to a voltage drop caused by the on-resistance of the FET 106 when the maximum discharge current in the range that does not cause deterioration of the characteristics of the secondary battery 103 flows through the FET 106.

そして、コンパレータ111は、例えば外部接続端子104,105が、金属片に接触したり、外部接続端子104,105に接続された負荷機器が故障したりすること等によって短絡し、二次電池103から過電流が流れると、FET106における電圧降下の上昇を検知して、過電流を示す検知信号を論理回路113へ出力する。   The comparator 111 is short-circuited, for example, when the external connection terminals 104 and 105 come into contact with a metal piece, or when a load device connected to the external connection terminals 104 and 105 breaks down. When an overcurrent flows, an increase in voltage drop in the FET 106 is detected, and a detection signal indicating the overcurrent is output to the logic circuit 113.

論理回路113は、コンパレータ110から過充電を示す検知信号が出力されると、二次電池103の充電を停止させるべくFET107をオフさせ、コンパレータ111から過電流を示す検知信号が出力されると、二次電池103の放電を停止させるべくFET106をオフさせる。これにより、保護回路102は、二次電池103を、過充電や過電流から保護するようになっている。   When the detection signal indicating the overcharge is output from the comparator 110, the logic circuit 113 turns off the FET 107 to stop the charging of the secondary battery 103, and when the detection signal indicating the overcurrent is output from the comparator 111, The FET 106 is turned off to stop the discharge of the secondary battery 103. Thereby, the protection circuit 102 protects the secondary battery 103 from overcharge and overcurrent.

また、このように二次電池を過充電や、過電流から保護する保護回路としては、図4に示す電池パック121のように、二次電池122とバイメタルスイッチ123とを直列に接続し、例えば外部接続端子124,125に接続された充電装置が故障した場合等、充電が過剰となって二次電池122が発熱したりバイメタルスイッチ123が自己発熱したりすることによって、バイメタルスイッチ123が加熱されると、バイメタルスイッチ123がオフして充電電流を遮断し、二次電池122を保護するようにしたものが知られている。   Further, as a protection circuit for protecting the secondary battery from overcharging and overcurrent in this way, a secondary battery 122 and a bimetal switch 123 are connected in series as in the battery pack 121 shown in FIG. When the charging device connected to the external connection terminals 124 and 125 fails, the bimetal switch 123 is heated by overcharging and the secondary battery 122 generates heat or the bimetal switch 123 self-heats. In this case, a battery in which the bimetal switch 123 is turned off to interrupt the charging current and protect the secondary battery 122 is known.

また、図5に示す電池パック131のように、所定の温度を超えた場合にオフするサーミスタであるPTC(Positive Temperature Coefficient)素子であるPTC素子132を用いて、二次電池133とPTC素子132とを直列に接続し、例えば外部接続端子134,135に接続された充電装置136が故障した場合等、充電が過剰となって二次電池133が発熱したりPTC素子132が自己発熱したりすることによって、PTC素子132が加熱されると、PTC素子132がオフして充電電流を遮断し、二次電池133を保護するようにしたものが知られている。
特開平11−262270号公報
Further, as in the battery pack 131 shown in FIG. 5, a secondary battery 133 and a PTC element 132 are used by using a PTC element 132 that is a PTC (Positive Temperature Coefficient) element that is a thermistor that is turned off when a predetermined temperature is exceeded. Are connected in series, for example, when the charging device 136 connected to the external connection terminals 134 and 135 breaks down, the secondary battery 133 generates heat or the PTC element 132 self-heats due to excessive charging. Thus, it is known that when the PTC element 132 is heated, the PTC element 132 is turned off to interrupt the charging current and protect the secondary battery 133.
JP-A-11-262270

しかしながら、図3に示す保護回路102は、FETには寄生ダイオードが有るために、電流の流れる方向が異なる放電電流と充電電流とを一つのFETで遮断することができず、放電電流を遮断するFET106と、充電電流を遮断するFET107とを備える必要があった。また、過充電を検出するために基準電圧源108とコンパレータ110とを必要とし、過電流を検出するために基準電圧源109とコンパレータ111と必要に応じて抵抗112とを必要とし、コンパレータ110,111の出力信号に基づき2つのFET106,107をオン・オフさせる論理回路113を必要とするため、保護回路102の回路規模が増大するという不都合があった。   However, since the FET has a parasitic diode, the protection circuit 102 shown in FIG. 3 cannot cut off the discharge current and the charge current in different directions of current flow with one FET, and cut off the discharge current. It is necessary to provide the FET 106 and the FET 107 that cuts off the charging current. Further, a reference voltage source 108 and a comparator 110 are required to detect overcharge, a reference voltage source 109 and a comparator 111, and a resistor 112 as necessary are required to detect overcurrent. Since the logic circuit 113 for turning on and off the two FETs 106 and 107 based on the output signal 111 is required, there is a disadvantage that the circuit scale of the protection circuit 102 increases.

更に、図4や図5に示すように、バイメタルスイッチやPTC素子の温度によって動作する温度スイッチを二次電池と直列に接続することで二次電池を過充電から保護する構成では、過充電を検出する精度が低いため、例えば充電電圧の制御精度の低い粗悪な充電装置によって電池パックの充電が行われた場合のように、温度が急激に上昇しない程度の充電電流で二次電池の充電が継続されると、温度スイッチが動作しないまま二次電池が過充電され、二次電池の特性が劣化したり、電池の膨張や変形等を招いたりするおそれがあるという不都合があった。更に、バイメタルスイッチは、機械接点であるため、その動作寿命は100回程度であり、動作寿命を超えて使用されると、接点とバイメタルとが溶着してしまい、過充電や過電流を防止し得ず、二次電池を保護することができないことに加え、ユーザに対する安全を確保することができないという課題がある。   Furthermore, as shown in FIG. 4 and FIG. 5, in the configuration in which the secondary battery is protected from overcharging by connecting the temperature switch that operates according to the temperature of the bimetal switch or the PTC element in series with the secondary battery, Because the detection accuracy is low, the secondary battery can be charged with a charging current that does not cause the temperature to rise suddenly, such as when the battery pack is charged by a poor charging device with low charging voltage control accuracy. If the operation is continued, the secondary battery is overcharged without operating the temperature switch, and there is a problem that the characteristics of the secondary battery may be deteriorated or the battery may be expanded or deformed. Furthermore, since the bimetal switch is a mechanical contact, its operating life is about 100 times, and if it is used beyond its operating life, the contact and the bimetal are welded to prevent overcharging and overcurrent. In addition to being unable to protect the secondary battery, there is a problem that safety for the user cannot be ensured.

本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、簡素な回路で二次電池を過充電や過電流から保護すると共に、バイメタルスイッチの溶着を防止し、ユーザに対する安全を確保することができる保護回路を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a problem, and protects a secondary battery from overcharging and overcurrent with a simple circuit, prevents welding of a bimetal switch, and ensures safety for a user. It is an object of the present invention to provide a protection circuit that can be used.

本発明による保護回路は、二次電池を充電する充電装置及び/又は前記二次電池からの放電電流により駆動される負荷機器を接続するための第1及び第2の接続端子と、二次電池の両極に接続される第3及び第4の接続端子と、前記第1の接続端子に接続されたバイメタルスイッチと、前記バイメタルスイッチを加熱する第1のヒータと、前記第3及び第4の接続端子間の電圧が所定の過充電保護電圧を超える場合、前記第1のヒータを通電し、前記バイメタルスイッチをオフする過充電保護手段と、前記過充電保護手段が前記バイメタルスイッチをオフする回数をカウントし、カウント値が前記バイメタルスイッチの動作保障回数を基に定められた所定の値を超えた場合、前記二次電池との電気的な接続を遮断する遮断手段とを備えることを特徴とする。   The protection circuit according to the present invention includes a charging device for charging a secondary battery and / or first and second connection terminals for connecting a load device driven by a discharge current from the secondary battery, and a secondary battery. Third and fourth connection terminals connected to the two electrodes, a bimetal switch connected to the first connection terminal, a first heater for heating the bimetal switch, and the third and fourth connections When the voltage between the terminals exceeds a predetermined overcharge protection voltage, the overcharge protection means for energizing the first heater and turning off the bimetal switch, and the number of times the overcharge protection means turns off the bimetal switch are set. Counting means, and when the count value exceeds a predetermined value determined based on the guaranteed number of operations of the bimetal switch, a cutoff means for cutting off the electrical connection with the secondary battery is provided. And features.

また、上記構成において、前記遮断手段は、前記バイメタルスイッチと前記第3の接続端子との間に接続された温度ヒューズと、前記温度ヒューズを加熱する第2のヒータと、前記カウント値が前記所定の値を超えた場合、前記第2のヒータを通電し、前記温度ヒューズを溶断する温度ヒューズ制御手段とを備えることが好ましい。   In the above configuration, the shut-off means includes a temperature fuse connected between the bimetal switch and the third connection terminal, a second heater that heats the temperature fuse, and the count value is the predetermined value. It is preferable to include a thermal fuse control means for energizing the second heater and blowing the thermal fuse when the value exceeds.

また、上記構成において、前記過充電保護手段は、コンパレータと第1のトランジスタとを備え、前記温度ヒューズ制御手段は、カウンタと第2のトランジスタとを備え、前記コンパレータは、前記第3及び第4の接続端子間の電圧が前記過充電保護電圧を超えた場合、前記第1のトランジスタをオンして前記第1のヒータを通電させると共に、前記カウンタをカウントアップさせ、前記カウンタはカウント値が前記所定の値を超えた場合、前記第2のトランジスタをオンして前記第2のヒータを通電することが好ましい。   Further, in the above configuration, the overcharge protection unit includes a comparator and a first transistor, the thermal fuse control unit includes a counter and a second transistor, and the comparator includes the third and fourth transistors. When the voltage between the connection terminals exceeds the overcharge protection voltage, the first transistor is turned on to energize the first heater, and the counter is counted up. When a predetermined value is exceeded, it is preferable that the second transistor is turned on to energize the second heater.

また、上記構成において、前記第1のヒータは、前記第1のトランジスタから構成され、前記第2のヒータは前記第2のトランジスタから構成され、前記バイメタルスイッチは、前記第1のトランジスタのオン時に発生する熱により加熱し、前記温度ヒューズは、前記第2のトランジスタのオン時に発生する熱により加熱することが好ましい。   In the above configuration, the first heater is composed of the first transistor, the second heater is composed of the second transistor, and the bimetal switch is turned on when the first transistor is turned on. Preferably, the thermal fuse is heated by the generated heat, and the thermal fuse is heated by the heat generated when the second transistor is turned on.

請求項1記載の発明によれば、過充電保護手段は、第3及び第4の接続端子間の電圧(二次電池の電圧)が予め設定された過充電保護電圧を超えると、第1のヒータが通電されてバイメタルスイッチがオフとされ、充電電流の通電が遮断されるため、二次電池を過充電から保護することができる。   According to the first aspect of the present invention, the overcharge protection means is configured such that when the voltage between the third and fourth connection terminals (the voltage of the secondary battery) exceeds a preset overcharge protection voltage, Since the heater is energized, the bimetal switch is turned off, and the energization of the charging current is interrupted, the secondary battery can be protected from overcharging.

また、バイメタルスイッチは、二次電池からの放電電流が所定の電流値を超えた場合、自己発熱によりオフして放電電流を遮断するので、二次電池を過電流から保護することができる。そのため、図3示すような過電流防止用のFET106、基準電圧源109、及び過電流を検出するためのコンパレータ111が不要となり、回路の簡素化を図ることができる。   Further, when the discharge current from the secondary battery exceeds a predetermined current value, the bimetal switch is turned off by self-heating to cut off the discharge current, so that the secondary battery can be protected from overcurrent. Therefore, the overcurrent prevention FET 106, the reference voltage source 109, and the comparator 111 for detecting overcurrent as shown in FIG. 3 are not necessary, and the circuit can be simplified.

更に、バイメタルスイッチがオフされる回数がカウントされ、カウント値がバイメタルスイッチの動作保障回数に基づいて定められた所定の値を超えた場合、二次電池との電気的な接続が遮断されるため、バイメタルスイッチの動作回数が動作補償回数を超える前に、二次電池の充放電を停止させることが可能となる結果、バイメタルスイッチの溶着を防止することができ、二次電池を過充電や過電流から保護することができることに加え、ユーザに対する安全を確保することができる。   Furthermore, the number of times the bimetal switch is turned off is counted, and if the count value exceeds a predetermined value determined based on the guaranteed number of operations of the bimetal switch, the electrical connection with the secondary battery is interrupted. As a result, the charging / discharging of the secondary battery can be stopped before the number of operations of the bimetal switch exceeds the number of times of operation compensation. As a result, welding of the bimetal switch can be prevented, and the secondary battery can be overcharged or overcharged. In addition to being able to protect from current, safety for the user can be ensured.

請求項2記載の発明によれば、カウント値が所定の値を超えた場合、第2のヒータが通電され、温度ヒューズが溶断されるため、二次電池との電気的な接続を確実に遮断させることができ、ユーザの安全をより確実に確保することができる。   According to the second aspect of the present invention, when the count value exceeds a predetermined value, the second heater is energized and the temperature fuse is blown, so that the electrical connection with the secondary battery is reliably cut off. Therefore, the safety of the user can be ensured more reliably.

請求項3記載の発明によれば、過充電保護手段をコンパレータと第1のトランジスタとで構成し、温度ヒューズ制御手段をカウンタと第2のトランジスタとで構成したため、二次電池の電圧が過充電保護電圧を超えた場合にバイメタルスイッチをより確実にオフすることができると共に、カウンタをより確実にカウントアップさせることができる。   According to the invention described in claim 3, since the overcharge protection means is constituted by the comparator and the first transistor, and the thermal fuse control means is constituted by the counter and the second transistor, the voltage of the secondary battery is overcharged. When the protection voltage is exceeded, the bimetal switch can be turned off more reliably and the counter can be counted up more reliably.

請求項4記載の発明によれば、第1のヒータ及び第2のヒータを省くことができ、回路の簡素化及び低コスト化を図ることができる。   According to the fourth aspect of the present invention, the first heater and the second heater can be omitted, and the circuit can be simplified and the cost can be reduced.

以下、本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る電池パックの一例を示す分解斜視図である。図1に示す電池パック1は、有底筒状の容器2と、外部端子接続ユニット3と、容器2と外部端子接続ユニット3との間に挿入される板状のスペーサ4とを備えている。容器2は、二次電池6が収容され、かしめ封口されており、二次電池6に凸状に設けられた正極端子6aが容器2の開口端から突出するようにされている。また、容器2は、ニッケルメッキを表面に施した鋼板から構成されており、二次電池6の負極が容器2の内部で容器2と接続されている。   Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is an exploded perspective view showing an example of a battery pack according to Embodiment 1 of the present invention. A battery pack 1 shown in FIG. 1 includes a bottomed cylindrical container 2, an external terminal connection unit 3, and a plate-like spacer 4 inserted between the container 2 and the external terminal connection unit 3. . The container 2 accommodates a secondary battery 6 and is sealed by caulking, and a positive electrode terminal 6 a provided in a convex shape on the secondary battery 6 projects from the opening end of the container 2. The container 2 is made of a steel plate with nickel plating on the surface, and the negative electrode of the secondary battery 6 is connected to the container 2 inside the container 2.

外部端子接続ユニット3は、例えば樹脂成形されたケース31を備えて構成され、充電装置や負荷機器を接続するための接続端子T1,T2がケース31の表面に露出して設けられている。また、接続端子T2と接続された、例えば板状の金属により構成された接続端子T4が、容器2と接続される方向に突出して設けられている。   The external terminal connection unit 3 includes, for example, a resin-molded case 31, and connection terminals T <b> 1 and T <b> 2 for connecting a charging device and a load device are exposed on the surface of the case 31. Further, a connection terminal T4 made of, for example, a plate-like metal connected to the connection terminal T2 is provided so as to protrude in the direction in which the container 2 is connected.

図2は、図1に示す電池パック1の回路図を示している。電池パック1は、保護回路5と二次電池6とを備えている。二次電池6は、例えばリチウムイオン二次電池、リチウリチウムポリマー二次電池、ニッケル水素二次電池、あるいはニッケルカドミウム二次電池等の充電可能な二次電池である。保護回路5は、二次電池6を過充電や、過電流から保護する回路である。   FIG. 2 shows a circuit diagram of the battery pack 1 shown in FIG. The battery pack 1 includes a protection circuit 5 and a secondary battery 6. The secondary battery 6 is a rechargeable secondary battery such as a lithium ion secondary battery, a lithium lithium polymer secondary battery, a nickel hydride secondary battery, or a nickel cadmium secondary battery. The protection circuit 5 is a circuit that protects the secondary battery 6 from overcharging and overcurrent.

保護回路5は、接続端子T1〜T4(第1〜第4の接続端子)、バイメタルスイッチSW1、温度ヒューズF1、ヒータR1,R2、過充電保護部51、及び温度ヒューズ制御部52を備える。過充電保護部51は、コンパレータA1、基準電圧源E1、及びトランジスタQ1を備えている。温度ヒューズ制御部52は、カウンタC1、トランジスタQ2を備えている。   The protection circuit 5 includes connection terminals T1 to T4 (first to fourth connection terminals), a bimetal switch SW1, a thermal fuse F1, heaters R1 and R2, an overcharge protection unit 51, and a thermal fuse control unit 52. The overcharge protection unit 51 includes a comparator A1, a reference voltage source E1, and a transistor Q1. The thermal fuse control unit 52 includes a counter C1 and a transistor Q2.

接続端子T1及び接続端子T2は、二次電池6を充電する図略の充電装置及び/又は二次電池6からの放電電流により駆動される負荷機器を接続するための接続端子である。負荷機器は、例えば携帯電話機、デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯型パーソナルコンピュータ、電動工具等、電池で駆動される種々の電気機器である。接続端子T3は二次電池6の正極に接続され、接続端子T4は二次電池6の負極に接続されている。   The connection terminal T <b> 1 and the connection terminal T <b> 2 are connection terminals for connecting a charging device (not shown) that charges the secondary battery 6 and / or a load device that is driven by a discharge current from the secondary battery 6. The load device is various electric devices driven by a battery such as a mobile phone, a digital camera, a video camera, a portable personal computer, and an electric tool. The connection terminal T3 is connected to the positive electrode of the secondary battery 6, and the connection terminal T4 is connected to the negative electrode of the secondary battery 6.

バイメタルスイッチSW1は、予め設定された所定の動作温度Tsw1を超えた場合にオフする感熱スイッチであり、動作温度Tsw1は、例えば二次電池6の特性を劣化させない温度範囲における最高温度が設定されている。   The bimetal switch SW1 is a thermal switch that is turned off when a predetermined operating temperature Tsw1 that is set in advance is exceeded. The operating temperature Tsw1 is set to a maximum temperature in a temperature range that does not deteriorate the characteristics of the secondary battery 6, for example. Yes.

また、バイメタルスイッチSW1は、温度が上昇してオフした後、温度が低下すれば再びオンする復帰形の感熱スイッチである。なお、感熱スイッチとしては、バイメタルスイッチに代えて、形状記憶合金を用いたスイッチ(例えば、実公平7−4770、特開平11−224579に記載のもの)や、形状記憶樹脂を用いたスイッチを、同様にして用いることができる。   The bimetal switch SW1 is a return-type thermal switch that turns on again when the temperature drops after the temperature rises and turns off. In addition, as a thermal switch, instead of a bimetal switch, a switch using a shape memory alloy (for example, one described in Japanese Utility Model Publication Nos. 7-4770 and 11-224579), or a switch using a shape memory resin, It can be used similarly.

形状記憶合金としては、ニッケル−チタン合金系、銅−亜鉛−アルミニウム合金などの熱弾性型マルテンサイト変態および逆変態に基づき、復元力を有する形状記憶合金であれば良く、これらの合金がその変形された形状より復元された形状に変化する形状変化温度範囲は、形状記憶合金の組成を適宜に選定したり、熱処理プロセスを変更したりすることにより変更可能である。   The shape memory alloy may be a shape memory alloy having a restoring force based on thermoelastic martensitic transformation and reverse transformation such as nickel-titanium alloy, copper-zinc-aluminum alloy, and these alloys are deformed. The shape change temperature range in which the shape is restored to the restored shape can be changed by appropriately selecting the shape memory alloy composition or changing the heat treatment process.

形状記憶樹脂としては、架橋または部分結晶化させた固定相と可逆相が混在しているポリエステル、ポリウレタン、スチレン・ブタジエン、トランスポリイソプレンなどの樹脂を用いることができる。   As the shape memory resin, resins such as polyester, polyurethane, styrene / butadiene, and transpolyisoprene in which a cross-linked or partially crystallized stationary phase and a reversible phase are mixed can be used.

温度ヒューズF1は、ヒータR2によって加熱され、その熱によって溶断されると共に、二次電池6と近接して、あるいは絶縁物を挟んで密着されて配設され、二次電池6が過充電や過大な放電によって発熱した場合に、その熱で溶断されるヒューズである。温度ヒューズF1の溶断する動作温度Tfuse1は、バイメタルスイッチSW1の動作温度Tsw1よりも高い温度に設定されている。また、温度ヒューズF1の動作速度は、バイメタルスイッチSW1よりも遅くなるように、溶断特性が設定されている。温度ヒューズF1は、一度溶断したら、導通状態に復帰することのない非復帰形の感熱スイッチである。この場合、バイメタルスイッチSW1の動作温度Tsw1と、ヒータR1の最終到達温度Th1と、温度ヒューズF1の動作温度Tfuse1とヒータR2の最終到達温度Th2とは、下記式(1)で示す関係となる。
Tsw1<Th1<Tfuse1<Th2 ・・・(1)
The thermal fuse F1 is heated by the heater R2, melted by the heat, and disposed close to the secondary battery 6 or in close contact with an insulator so that the secondary battery 6 is overcharged or oversized. It is a fuse that is blown by the heat when heat is generated by a simple discharge. The operating temperature Tfuse1 at which the thermal fuse F1 blows is set to a temperature higher than the operating temperature Tsw1 of the bimetal switch SW1. Further, the fusing characteristics are set so that the operating speed of the thermal fuse F1 is slower than that of the bimetal switch SW1. The thermal fuse F1 is a non-returnable thermal switch that does not return to a conductive state once it is blown. In this case, the operating temperature Tsw1 of the bimetal switch SW1, the final reached temperature Th1 of the heater R1, the operating temperature Tfuse1 of the thermal fuse F1, and the final reached temperature Th2 of the heater R2 have a relationship represented by the following formula (1).
Tsw1 <Th1 <Tfuse1 <Th2 (1)

また、バイメタルスイッチSW1及び温度ヒューズF1の動作温度、及び動作速度の設定は、バイメタルスイッチSW1及び温度ヒューズF1自体の部品の特性を設定するほか、バイメタルスイッチSW1を温度ヒューズF1よりも先に動作させるために、例えばバイメタルスイッチSW1と二次電池6との間の熱抵抗が温度ヒューズF1と二次電池6との間の熱抵抗よりも小さくなるようにバイメタルスイッチSW1と二次電池6とを近接させたり密着させたりする構成によってもよく、例えば、バイメタルスイッチSW1の接点抵抗や可動切片における抵抗を上昇させて自己発熱量を増大させたり、バイメタルスイッチSW1が放熱する際の周囲に対する熱抵抗を増大させたり、バイメタルスイッチSW1を小型化して熱容量を低減させたりすることによってバイメタルスイッチSW1を自己発熱により温度上昇し易い構成としてもよい。   In addition, the setting of the operating temperature and operating speed of the bimetal switch SW1 and the thermal fuse F1 sets the characteristics of the components of the bimetal switch SW1 and the thermal fuse F1 itself, and operates the bimetal switch SW1 before the thermal fuse F1. Therefore, for example, the bimetal switch SW1 and the secondary battery 6 are placed close to each other so that the thermal resistance between the bimetal switch SW1 and the secondary battery 6 is smaller than the thermal resistance between the thermal fuse F1 and the secondary battery 6. For example, the contact resistance of the bimetal switch SW1 or the resistance at the movable piece is increased to increase the amount of self-heating, or the thermal resistance to the surroundings when the bimetal switch SW1 dissipates heat is increased. Reduce the heat capacity by reducing the size of the bimetal switch SW1. The bimetal switch SW1 may be a temperature rise easily formed by self-heating by benefit.

また、温度ヒューズF1の動作をバイメタルスイッチSW1より遅らせるために、例えば温度ヒューズF1が放熱する際の周囲に対する熱抵抗を減少させたり、例えば温度ヒューズF1に熱伝導性のよい材料を接触させる等の方法により温度ヒューズF1を大型化することなく温度ヒューズF1のみかけの熱容量を増大させたりすることによって、温度ヒューズF1を温度上昇し難い構成としてもよい。   Further, in order to delay the operation of the thermal fuse F1 from the bimetal switch SW1, for example, the thermal resistance to the surroundings when the thermal fuse F1 radiates heat is reduced, or the thermal fuse F1 is brought into contact with a material having good thermal conductivity, for example. The temperature fuse F1 may be configured not to easily rise in temperature by increasing the apparent heat capacity of the temperature fuse F1 without increasing the size of the temperature fuse F1 by a method.

ヒータR1,R2は、例えば正の温度特性、すなわち温度の増減に応じて抵抗値が増減するPTC(Positive Temperature Coefficient)サーミスタが用いられる。これにより、ヒータR1に電圧を印加すると、ヒータR1の自己発熱によってヒータR1の抵抗値が増大し、ヒータR1,R2を流れる電流が減少する結果、ヒータR1,R2の温度は最終的に、最終到達温度Th1,Th2で一定となる。最終到達温度Th1は、バイメタルスイッチSW1の動作温度Tsw1を超える温度であって、二次電池6や保護回路5を損傷しない程度の温度が設定されている。これにより、ヒータR1の発熱によって二次電池6や保護回路5を損傷したりすることを抑制することができる。また、最終到達温度Th2は、温度ヒューズF1の動作温度Tfuse1を超える温度であって、二次電池6や保護回路5を損傷しない程度の温度が設定されている。   For the heaters R1 and R2, for example, a positive temperature characteristic, that is, a PTC (Positive Temperature Coefficient) thermistor whose resistance value increases or decreases in accordance with an increase or decrease in temperature is used. As a result, when a voltage is applied to the heater R1, the resistance value of the heater R1 increases due to the self-heating of the heater R1, and the current flowing through the heaters R1, R2 decreases. It becomes constant at the reached temperatures Th1 and Th2. The final temperature Th1 is a temperature that exceeds the operating temperature Tsw1 of the bimetal switch SW1, and is set to a temperature that does not damage the secondary battery 6 and the protection circuit 5. Thereby, it can suppress that the secondary battery 6 and the protection circuit 5 are damaged by the heat_generation | fever of heater R1. The final temperature Th2 is set to a temperature that exceeds the operating temperature Tfuse1 of the thermal fuse F1, and does not damage the secondary battery 6 and the protection circuit 5.

バイメタルスイッチSW1は、接続端子T1及び温度ヒューズF1間に接続されている。温度ヒューズF1はバイメタルスイッチSW1及び接続端子T3間に接続されている。   The bimetal switch SW1 is connected between the connection terminal T1 and the thermal fuse F1. The thermal fuse F1 is connected between the bimetal switch SW1 and the connection terminal T3.

コンパレータA1は、プラス端子及び電源供給端子が温度ヒューズF1を介して接続端子T3に接続され、二次電池6から供給される電力によって駆動される。また、コンパレータA1は、−端子が基準電圧源E1の正極に接続され、出力端子がトランジスタQ1のゲート及びカウンタC1の入力端子に接続され、グラウンド端子が接続端子T2,T4に接続されている。基準電圧源E1は、負極が接続端子T2,T4に接続され、所定の過充電保護電圧Ref1をコンパレータA1の−端子に印加する電圧発生回路である。   The comparator A <b> 1 has a plus terminal and a power supply terminal connected to the connection terminal T <b> 3 via the temperature fuse F <b> 1 and is driven by power supplied from the secondary battery 6. The comparator A1 has a negative terminal connected to the positive electrode of the reference voltage source E1, an output terminal connected to the gate of the transistor Q1 and an input terminal of the counter C1, and a ground terminal connected to the connection terminals T2 and T4. The reference voltage source E1 is a voltage generation circuit that has a negative electrode connected to the connection terminals T2 and T4 and applies a predetermined overcharge protection voltage Ref1 to the negative terminal of the comparator A1.

トランジスタQ1は、nチャネル電界効果型トランジスタから構成され、ドレインがヒータR1を介して、温度ヒューズF1に接続され、ソースが接続端子T2,T4に接続されている。トランジスタQ2は、nチャネル電界効果型トランジスタから構成され、ゲートがカウンタC1の出力端子に接続され、ドレインがヒータR2を介して温度ヒューズF1に接続され、ソースが接続端子T2,T4に接続されている。   The transistor Q1 is composed of an n-channel field effect transistor, the drain is connected to the thermal fuse F1 via the heater R1, and the source is connected to the connection terminals T2 and T4. The transistor Q2 is composed of an n-channel field effect transistor, the gate is connected to the output terminal of the counter C1, the drain is connected to the thermal fuse F1 via the heater R2, and the source is connected to the connection terminals T2 and T4. Yes.

コンパレータA1は、接続端子T3及びT4間の電圧Vaが所定の過充電保護電圧Ref1を超えた場合、ハイレベルの信号を出力してトランジスタQ1をオンさせ、電圧Vaが過充電保護電圧Ref1以下の場合、ローレベルの信号を出力してトランジスタQ1をオフさせる。本実施の形態では、過充電保護電圧Ref1として、Ref1=4.3Vが採用されている。   When the voltage Va between the connection terminals T3 and T4 exceeds a predetermined overcharge protection voltage Ref1, the comparator A1 outputs a high level signal to turn on the transistor Q1, and the voltage Va is less than or equal to the overcharge protection voltage Ref1. In this case, a low level signal is output to turn off the transistor Q1. In the present embodiment, Ref1 = 4.3V is adopted as the overcharge protection voltage Ref1.

カウンタC1は、公知のカウンタから構成され、コンパレータA1から出力される信号がローレベルからハイレベルに変化する毎にカウントアップし、カウント値が所定の規定値を超えたとき、ハイレベルの信号を出力し、トランジスタQ2をオンさせる。   The counter C1 is composed of a known counter, and counts up every time the signal output from the comparator A1 changes from low level to high level. When the count value exceeds a predetermined specified value, the high level signal is output. Output, turning on the transistor Q2.

次に保護回路5の動作について説明する。まず、保護回路5による過充電保護動作について説明する。接続端子T1,T2に図略の充電装置が接続され、充電装置から電圧Vbが接続端子T1,T2間に印加されると、電圧Vaが過充電保護電圧Ref1以下の通常状態において、バイメタルスイッチSW1はオンし、二次電池6が充電される。ここで、電圧Vbは、正常時は例えば最大4.2Vである。   Next, the operation of the protection circuit 5 will be described. First, the overcharge protection operation by the protection circuit 5 will be described. When a charging device (not shown) is connected to the connection terminals T1 and T2, and the voltage Vb is applied between the connection terminals T1 and T2 from the charging device, the bimetal switch SW1 in the normal state where the voltage Va is equal to or lower than the overcharge protection voltage Ref1. Is turned on, and the secondary battery 6 is charged. Here, the voltage Vb is, for example, a maximum of 4.2 V when normal.

そして、例えば図略の充電装置が故障する等して電圧制御がきかなくなると、電圧Vaが過充電保護電圧Ref1を超える。そうすると、コンパレータA1からハイレベルの信号が出力され、トランジスタQ1がオンされ、ヒータR1に電流が流れ、バイメタルスイッチSW1が加熱される。そして、バイメタルスイッチSW1の温度が動作温度Tsw1に達すると、バイメタルスイッチSW1がオフして充電電流が遮断され、過充電保護状態とされる。これにより、二次電池6は過充電から保護される。   For example, when voltage control cannot be performed due to a failure of a not-illustrated charging device, the voltage Va exceeds the overcharge protection voltage Ref1. Then, a high level signal is output from the comparator A1, the transistor Q1 is turned on, a current flows through the heater R1, and the bimetal switch SW1 is heated. When the temperature of the bimetal switch SW1 reaches the operating temperature Tsw1, the bimetal switch SW1 is turned off, the charging current is interrupted, and the overcharge protection state is set. Thereby, the secondary battery 6 is protected from overcharge.

次に、保護回路5による過電流保護について説明する。まず、バイメタルスイッチSW1がオンしている状態で、例えば接続端子T1,T2に金属片が接触したり、接続端子T1,T2に接続された図略の携帯電話機等の負荷機器が故障したりすることによって、接続端子T1,T2が短絡、又は接続端子T1,T2間の抵抗値が低抵抗になると、二次電池6から温度ヒューズF1及びバイメタルスイッチSW1を介して過電流が流れる。バイメタルスイッチSW1は過電流が流れると、接点抵抗によって加熱される。   Next, overcurrent protection by the protection circuit 5 will be described. First, in a state where the bimetal switch SW1 is turned on, for example, a metal piece comes into contact with the connection terminals T1 and T2, or a load device such as a mobile phone (not shown) connected to the connection terminals T1 and T2 breaks down. Thus, when the connection terminals T1 and T2 are short-circuited or the resistance value between the connection terminals T1 and T2 becomes low resistance, an overcurrent flows from the secondary battery 6 via the temperature fuse F1 and the bimetal switch SW1. When an overcurrent flows, the bimetal switch SW1 is heated by the contact resistance.

そして、バイメタルスイッチSW1は、温度が動作温度Tsw1に達すると、オフして二次電池6の放電電流を遮断し、保護回路5は過電流保護状態となり、二次電池6は過電流から保護される。このとき、コンパレータA1の出力はローレベルであり、ヒータR1の加熱は停止されているため、バイメタルスイッチSW1は自然冷却される。そして、バイメタルスイッチSW1は、動作温度Tsw1以下となると、再びオンし、保護回路5は、過電流保護状態から通常状態に復帰する。   When the temperature reaches the operating temperature Tsw1, the bimetal switch SW1 is turned off to cut off the discharge current of the secondary battery 6, the protection circuit 5 enters the overcurrent protection state, and the secondary battery 6 is protected from the overcurrent. The At this time, since the output of the comparator A1 is at a low level and the heating of the heater R1 is stopped, the bimetal switch SW1 is naturally cooled. Then, when the bimetal switch SW1 becomes equal to or lower than the operating temperature Tsw1, the bimetal switch SW1 is turned on again, and the protection circuit 5 returns from the overcurrent protection state to the normal state.

次に、保護回路5によるバイメタルスイッチSW1の溶着回避動作について説明する。コンパレータA1は、電圧Vaが過充電保護電圧Ref1を超えたときに、トランジスタQ1をオンさせ、ヒータR1を加熱させ、バイメタルスイッチSW1をオフさせる。一方、コンパレータA1は、電圧Vaが過充電保護電圧Ref1以下となったとき、トランジスタQ1をオフさせ、ヒータR1の加熱を停止し、バイメタルスイッチSW1をオンさせる。   Next, the welding avoidance operation of the bimetal switch SW1 by the protection circuit 5 will be described. When the voltage Va exceeds the overcharge protection voltage Ref1, the comparator A1 turns on the transistor Q1, heats the heater R1, and turns off the bimetal switch SW1. On the other hand, when the voltage Va becomes equal to or lower than the overcharge protection voltage Ref1, the comparator A1 turns off the transistor Q1, stops the heating of the heater R1, and turns on the bimetal switch SW1.

従って、バイメタルスイッチSW1は、コンパレータA1から出力される信号がローレベルからハイレベルに変化するとき、バイメタルと接点とが接触状態から非接触状態となる接点動作が発生すると考えることができる。   Therefore, when the signal output from the comparator A1 changes from the low level to the high level, the bimetal switch SW1 can be considered to generate a contact operation in which the bimetal and the contact change from the contact state to the non-contact state.

そこで、カウンタC1は、コンパレータA1から出力される信号のレベルが切り替わる毎にカウントアップする。そして、カウント値が所定の値を超えたとき、トランジスタQ2をオンさせ、ヒータR2を加熱させ、温度ヒューズF1を溶断する。これにより、バイメタルスイッチSW1の動作回数が動作保証回数に到達する前に、二次電池の充放電を停止させることが可能となり、バイメタルスイッチSW1が溶着して過充電保護機能及び過電流保護機能が機能しなくなることを防止することができ、ユーザの安全を守ることができる。   Therefore, the counter C1 counts up every time the level of the signal output from the comparator A1 is switched. When the count value exceeds a predetermined value, the transistor Q2 is turned on, the heater R2 is heated, and the thermal fuse F1 is blown. This makes it possible to stop the charging / discharging of the secondary battery before the number of operations of the bimetal switch SW1 reaches the guaranteed number of operations, and the bimetal switch SW1 is welded to provide an overcharge protection function and an overcurrent protection function. It is possible to prevent the function from being lost and to protect the safety of the user.

バイメタルスイッチSW1は、過電流保護する際、ヒータR1の加熱によらず、自己発熱によってオフするため、カウンタC1のカウント数は、バイメタルスイッチのオフする回数の正確な値を示していない。しかしながら、カウンタC1のカウント数が増大するにつれてバイメタルスイッチのオフする回数も増大することは確かであるため、前記所定の値をバイメタルスイッチSW1が自己発熱によりオフする回数も加味して設定すれば、バイメタルスイッチSW1の溶着を確実に防止することができる。   When the bimetal switch SW1 is protected against overcurrent, it is turned off by self-heating without being heated by the heater R1, so the count number of the counter C1 does not indicate an accurate value of the number of times the bimetal switch is turned off. However, since it is certain that the number of times the bimetal switch is turned off as the count number of the counter C1 increases, if the predetermined value is set in consideration of the number of times the bimetal switch SW1 is turned off by self-heating, Welding of the bimetal switch SW1 can be reliably prevented.

以上説明したように保護回路5によれば、バイメタルスイッチSW1を用いて二次電池6を過充電及び過電流から保護することができるので、図3に示す背景技術に係る保護回路102のように、放電電流を遮断するFET106と、充電電流を遮断するFET107と、過電流を検出するための基準電圧源109、コンパレータ111、及び抵抗112と、二つのFET106,107のオン・オフを制御するための論理回路113とを必要とせず、保護回路5の回路を簡素化することができ、保護回路5を小型化することが容易となる。   As described above, according to the protection circuit 5, the secondary battery 6 can be protected from overcharging and overcurrent using the bimetal switch SW1, so that the protection circuit 102 according to the background art shown in FIG. In order to control on / off of the FET 106 that cuts off the discharge current, the FET 107 that cuts off the charging current, the reference voltage source 109 for detecting the overcurrent, the comparator 111, and the resistor 112, and the two FETs 106 and 107 The logic circuit 113 is not required, the circuit of the protection circuit 5 can be simplified, and the protection circuit 5 can be easily downsized.

また、コンパレータA1によって過充電が検出され、ヒータR1によりバイメタルスイッチSW1を加熱することによってバイメタルスイッチSW1をオフさせるので、例えば図3や図4に示すように二次電池122と直列に接続されたバイメタルスイッチ123又はPTC素子132のみによって過充電保護を行う場合よりも過充電を検出する精度を向上させることができ、過充電保護動作が行われないまま二次電池6が過充電されたり、二次電池6の特性が劣化したり、二次電池6の膨張や変形等を招いたりするおそれを低減することができる。更に、コンパレータA1の信号がローレベルからハイレベルに変化する回数をカウントし、カウント数が所定の値に達した場合に、ヒータR2が加熱され、温度ヒューズF1を溶断させるため、バイメタルスイッチSW1が溶着して保護回路5による過充電保護機能及び過電流保護機能が機能しなくなることを防止し、二次電池6を保護することができることに加え、ユーザに対する安全を確保することができる。   Further, the overcharge is detected by the comparator A1, and the bimetal switch SW1 is turned off by heating the bimetal switch SW1 by the heater R1, so that it is connected in series with the secondary battery 122, for example, as shown in FIGS. The accuracy of detecting overcharge can be improved as compared with the case where overcharge protection is performed only by the bimetal switch 123 or the PTC element 132, and the secondary battery 6 is overcharged without performing the overcharge protection operation. The possibility that the characteristics of the secondary battery 6 deteriorate or the secondary battery 6 expands or deforms can be reduced. Further, the number of times that the signal of the comparator A1 changes from low level to high level is counted, and when the count number reaches a predetermined value, the heater R2 is heated and the thermal fuse F1 is blown. In addition to preventing the overcharge protection function and the overcurrent protection function by the protection circuit 5 from functioning by welding, the secondary battery 6 can be protected, and safety for the user can be ensured.

なお、上記実施の形態において、バイメタルスイッチSW1をトランジスタQ1のオン時に生じる熱によって加熱すると共に、温度ヒューズF1をトランジスタQ2のオン時に生じる熱によって加熱してもよい。この場合、ヒータR1,R2が不要となり、回路の簡略化及び低コスト化を図ることができる。更に、過充電保護部51及び温度ヒューズ制御部52を集積回路ICにより構成し、この集積回路ICの熱が温度ヒューズF1とバイメタルスイッチSW1に伝わるように温度ヒューズF1とバイメタルスイッチSW1とを配置してもよい。この場合、回路の小型化を図ることができる。また、バイメタルSW1として自己保持型バイメタルスイッチを用いると、過電流保護状態の継続が可能である。   In the above embodiment, the bimetal switch SW1 may be heated by heat generated when the transistor Q1 is turned on, and the thermal fuse F1 may be heated by heat generated when the transistor Q2 is turned on. In this case, the heaters R1 and R2 are not necessary, and the circuit can be simplified and the cost can be reduced. Further, the overcharge protection unit 51 and the thermal fuse control unit 52 are constituted by an integrated circuit IC, and the thermal fuse F1 and the bimetal switch SW1 are arranged so that heat of the integrated circuit IC is transmitted to the thermal fuse F1 and the bimetal switch SW1. May be. In this case, the circuit can be reduced in size. Further, when a self-holding bimetal switch is used as the bimetal SW1, the overcurrent protection state can be continued.

本発明の保護回路及び電池パックは、簡素な回路で二次電池を過剰な充電や過大な放電電流から保護することができる保護回路及び電池パックを実現することができ、モバイル機器や駆動用電源として有用である。   The protection circuit and the battery pack of the present invention can realize a protection circuit and a battery pack that can protect the secondary battery from excessive charging and excessive discharge current with a simple circuit, and can be used for mobile devices and driving power supplies. Useful as.

本発明の実施の形態1に係る電池パックの一例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows an example of the battery pack which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図1に示す電池パックの回路図を示している。The circuit diagram of the battery pack shown in FIG. 1 is shown. 背景技術に係る保護回路を示す図面である。It is drawing which shows the protection circuit which concerns on background art. 背景技術に係る保護回路を示す図面である。It is drawing which shows the protection circuit which concerns on background art. 背景技術に係る保護回路を示す図面である。It is drawing which shows the protection circuit which concerns on background art.

符号の説明Explanation of symbols

1 電池パック
2 容器
3 外部端子接続ユニット
4 スペーサ
5 保護回路
6 二次電池
6a 正極端子
31 ケース
51 過充電保護部
52 温度ヒューズ制御部
A1 コンパレータ
E1 基準電圧源
F1 温度ヒューズ
Q1 Q2 トランジスタ
R1 R2 ヒータ
SW1 バイメタルスイッチ
T1〜T4 接続端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery pack 2 Container 3 External terminal connection unit 4 Spacer 5 Protection circuit 6 Secondary battery 6a Positive electrode terminal 31 Case 51 Overcharge protection part 52 Thermal fuse control part A1 Comparator E1 Reference voltage source F1 Thermal fuse Q1 Q2 Transistor R1 R2 Heater SW1 Bimetal switch T1-T4 connection terminal

Claims (4)

二次電池を充電する充電装置及び/又は前記二次電池からの放電電流により駆動される負荷機器を接続するための第1及び第2の接続端子と、
二次電池の両極に接続される第3及び第4の接続端子と、
前記第1の接続端子に接続されたバイメタルスイッチと、
前記バイメタルスイッチを加熱する第1のヒータと、
前記第3及び第4の接続端子間の電圧が所定の過充電保護電圧を超える場合、前記第1のヒータを通電し、前記バイメタルスイッチをオフする過充電保護手段と、
前記過充電保護手段が前記バイメタルスイッチをオフする回数をカウントし、カウント値が前記バイメタルスイッチの動作保障回数を基に定められた所定の値を超えた場合、前記二次電池との電気的な接続を遮断する遮断手段とを備えることを特徴とする保護回路。
A first and second connection terminals for connecting a charging device for charging a secondary battery and / or a load device driven by a discharge current from the secondary battery;
Third and fourth connection terminals connected to both electrodes of the secondary battery;
A bimetal switch connected to the first connection terminal;
A first heater for heating the bimetal switch;
Overcharge protection means for energizing the first heater and turning off the bimetal switch when the voltage between the third and fourth connection terminals exceeds a predetermined overcharge protection voltage;
The overcharge protection means counts the number of times the bimetal switch is turned off, and when the count value exceeds a predetermined value determined based on the guaranteed number of operations of the bimetal switch, A protection circuit comprising: a blocking means for blocking the connection.
前記遮断手段は、
前記バイメタルスイッチと前記第3の接続端子との間に接続された温度ヒューズと、
前記温度ヒューズを加熱する第2のヒータと、
前記カウント値が前記所定の値を超えた場合、前記第2のヒータを通電し、前記温度ヒューズを溶断する温度ヒューズ制御手段とを備えることを特徴とする請求項1記載の保護回路。
The blocking means is
A thermal fuse connected between the bimetal switch and the third connection terminal;
A second heater for heating the thermal fuse;
2. The protection circuit according to claim 1, further comprising: a thermal fuse control unit that energizes the second heater and blows the thermal fuse when the count value exceeds the predetermined value.
前記過充電保護手段は、コンパレータと第1のトランジスタとを備え、
前記温度ヒューズ制御手段は、カウンタと第2のトランジスタとを備え、
前記コンパレータは、前記第3及び第4の接続端子間の電圧が前記過充電保護電圧を超えた場合、前記第1のトランジスタをオンして前記第1のヒータを通電させると共に、前記カウンタをカウントアップさせ、
前記カウンタはカウント値が前記所定の値を超えた場合、前記第2のトランジスタをオンして前記第2のヒータを通電することを特徴とする請求項2記載の保護回路。
The overcharge protection means includes a comparator and a first transistor,
The thermal fuse control means includes a counter and a second transistor,
The comparator turns on the first transistor to energize the first heater and counts the counter when the voltage between the third and fourth connection terminals exceeds the overcharge protection voltage. Let me up
3. The protection circuit according to claim 2, wherein when the count value exceeds the predetermined value, the counter turns on the second transistor and energizes the second heater.
前記第1のヒータは、前記第1のトランジスタから構成され、前記第2のヒータは前記第2のトランジスタから構成され、前記バイメタルスイッチは、前記第1のトランジスタのオン時に発生する熱により加熱し、前記温度ヒューズは、前記第2のトランジスタのオン時に発生する熱により加熱することを特徴とする請求項3記載の保護回路。   The first heater is composed of the first transistor, the second heater is composed of the second transistor, and the bimetal switch is heated by heat generated when the first transistor is turned on. 4. The protection circuit according to claim 3, wherein the thermal fuse is heated by heat generated when the second transistor is turned on.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100921647B1 (en) 2007-12-28 2009-10-14 넥스콘 테크놀러지 주식회사 Cell overcharge protection circuit and method of battery pack for hybrid electric vehicle
JP2010130768A (en) * 2008-11-26 2010-06-10 Sanyo Electric Co Ltd Battery system
JP2011233957A (en) * 2010-04-23 2011-11-17 Hitachi Koki Co Ltd Portable television set
JP2011254667A (en) * 2010-06-03 2011-12-15 Seiko Instruments Inc Battery state monitoring circuit and battery unit
JP2015220771A (en) * 2014-05-14 2015-12-07 セイコーインスツル株式会社 Charge / discharge control circuit and battery device
JP2017028991A (en) * 2015-07-20 2017-02-02 エルエス産電株式会社Lsis Co., Ltd. Battery Disconnect Unit
CN112583065A (en) * 2019-09-27 2021-03-30 株式会社牧田 Accumulator battery
CN113612291A (en) * 2021-09-09 2021-11-05 上海稊米汽车科技有限公司 Configurable constant-current charging management system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63174145A (en) * 1987-01-14 1988-07-18 Hitachi Ltd data processing equipment
JP2002071762A (en) * 2000-06-13 2002-03-12 Advantest Corp Semiconductor testing device and its monitoring device
JP2002204525A (en) * 2000-12-28 2002-07-19 Sanyo Electric Co Ltd Breaker and battery pack with built-in breaker

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63174145A (en) * 1987-01-14 1988-07-18 Hitachi Ltd data processing equipment
JP2002071762A (en) * 2000-06-13 2002-03-12 Advantest Corp Semiconductor testing device and its monitoring device
JP2002204525A (en) * 2000-12-28 2002-07-19 Sanyo Electric Co Ltd Breaker and battery pack with built-in breaker

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100921647B1 (en) 2007-12-28 2009-10-14 넥스콘 테크놀러지 주식회사 Cell overcharge protection circuit and method of battery pack for hybrid electric vehicle
JP2010130768A (en) * 2008-11-26 2010-06-10 Sanyo Electric Co Ltd Battery system
JP2011233957A (en) * 2010-04-23 2011-11-17 Hitachi Koki Co Ltd Portable television set
JP2011254667A (en) * 2010-06-03 2011-12-15 Seiko Instruments Inc Battery state monitoring circuit and battery unit
JP2015220771A (en) * 2014-05-14 2015-12-07 セイコーインスツル株式会社 Charge / discharge control circuit and battery device
JP2017028991A (en) * 2015-07-20 2017-02-02 エルエス産電株式会社Lsis Co., Ltd. Battery Disconnect Unit
US10250047B2 (en) 2015-07-20 2019-04-02 Lsis Co., Ltd. Battery disconnect unit
CN112583065A (en) * 2019-09-27 2021-03-30 株式会社牧田 Accumulator battery
CN113612291A (en) * 2021-09-09 2021-11-05 上海稊米汽车科技有限公司 Configurable constant-current charging management system

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