JP6305126B2 - 予備充放電機能を有する電池パック - Google Patents

Description

本発明は、異常事態の発生に応じて、内蔵した二次電池の充放電を遮断する保護回路を有する電池パックに関し、特に、予備充電あるいは予備放電の機能を加えて二次電池の保護機能を向上させた電池パックに関する。

電池パックは、一般的に複数個の二次電池を内蔵し、正負極の外部端子を介して充放電可能な状態で提供される。そして、内蔵した二次電池を過充電あるいは過放電等の異常事態から保護するために、異常事態の発生に応じて充放電を停止する制御を行うための保護回路が設けられる。すなわち、外部端子と二次電池との間に充放電スイッチ回路を介在させて、異常事態を検出したときに、保護回路が充放電スイッチ回路を遮断する制御を行う。また、過充電あるいは過放電に限らず、電池パック内の異常な温度上昇等、種々の異常に対処するように、充放電スイッチ回路による充放電制御が行われる。

特許文献１には、電池パックに設けられた保護回路等の構成例が開示されている。図５に、特許文献１に開示された電池パック１００の回路図を示す。但し、本発明に関する従来技術の説明として不要な部分は、図示を省略した。

この電池パック１００は、例えば、リチウムイオン電池等の素電池１０１ａを複数個接続した二次電池１０１を内蔵している。電池パック１００は、携帯機器１０２に着脱自在に装着される。携帯機器１０２には、交流商用電力を変換した直流電力が供給され、この電力を制御し供給する制御・電源手段１０３が設けられている。制御・電源手段１０３からの電力出力は、携帯機器１０２の負荷１０４に供給され、また電池パック１００の二次電池１０１を充電するために供給される。商用電力からの電力供給がない場合は、電池パック１００から制御・電源手段１０３に電力が供給される。

二次電池１０１は、充放電ライン１０５を介して接続された充放電用の外部端子Ｔ１、Ｔ２から、制御・電源手段１０３への放電を行い、一方、制御・電源手段１０３により充電電力が供給される。充放電ライン１０５には、充放電スイッチ回路１０６が挿入されている。充放電スイッチ回路１０６は、充電制御ＦＥＴ１０７、及び放電制御ＦＥＴ１０８を含む。充電制御ＦＥＴ１０７に並列に、予備充電回路１０９が接続されている。予備充電回路１０９は、充電電流を低減させるための抵抗１１０と、予備充電制御ＦＥＴ１１１を備えている。

電池パック１００は、二次電池１０１の充放電を監視、制御するマイクロプロセッサーユニットからなる保護回路１１２を備えている。また、二次電池１０１の充放電時の電流を検出する抵抗等からなる電流検出部１１３と、二次電池１０１に密接して配置された温度検出部１１４が設けられている。

保護回路１１２にはＡ／Ｄ変換部１１５が設けられ、トータル電池電圧(測定箇所ｄ)、電流検出部１１３からの出力、温度検出部１１４からの出力電圧をデジタル変換し、実電圧［ｍＶ］や実電流値［ｍＡ］等に換算する。Ａ／Ｄ変換部１１５からの出力が制御・演算部１１６に入力されて、演算、比較、判定等が行われる。制御・演算部１１６からの信号により、充放電スイッチ回路１０６のオンオフが制御される。すなわち、制御・演算部１１６は、異常電流、異常温度、異常電圧等を検出したとき、充放電スイッチ回路１０６を制御して電流を遮断する。これにより、二次電池１０１の保護、あるいは事故発生が防止される。

例えば、制御・演算部１１６は、二次電池１０１の電圧が過充電電圧以上になると、充電制御ＦＥＴ１０７をオフ制御し、充電は停止される。充電制御ＦＥＴ１０７は、その寄生ダイオード１０７ａが充電電流に対して逆方向となるように接続されている。また、二次電池１０１の電圧が過放電電圧以下になると、放電制御ＦＥＴ１０８をオフ制御し、放電は停止される。放電制御ＦＥＴ１０８は、その寄生ダイオード１０８ａが放電電流に対して逆方向となるように接続されている。

予備充電回路１０９は、二次電池１０１が過放電電圧以下の状態に保持された場合に、上述の通常の充電に代えて、低減させた電流値で予備的に充電を行うために設けられる。予備充電回路１０９の予備充電制御ＦＥＴ１１１は、制御・演算部１１６からの指示によりオンオフを制御され、抵抗１１０を介して低減させた充電電流を通電する。予備充電制御ＦＥＴ１１１は、その寄生ダイオード１１１ａが充電電流に対して逆方向となるように接続されている。

すなわち、充電の開始に際して制御・演算部１１６は、電池電圧が過放電電圧以下等の場合は、充電制御ＦＥＴ１０７をオフ状態とし、予備充電制御ＦＥＴ１１１をオン状態とする。この動作の下で、携帯機器１０２から充電電流が供給されると、充電電流は、抵抗１１０により低減され、オン状態の予備充電制御ＦＥＴ１１１を介して、二次電池１０１を充電する。そして、充電開始から所定時間以内に、電池電圧が所定値以上になれば、制御・演算部１１６は、予備充電制御ＦＥＴ１１１をオフ状態とし、充電制御ＦＥＴ１０７をオン状態として、通常の充電を行う。これにより、二次電池１０１への充電電流が過大になることが回避される。

特開２００８−２８８０４６号公報

特許文献１に開示されたような電池パックでは、予備充電回路１０９における充電電流を低減させるための抵抗１１０には、大電力、高抵抗の特性が要求される。そのため、従来の電池パックでは、例えば、セメント抵抗が用いられているが、大型であるため、実装に大きなスペースを占め、保護回路基板の小型化を困難としている。

従って本発明は、予備充電回路あるいは予備放電回路を構成する電流低減用の抵抗の実装に占めるスペースを低減させて、保護回路基板の小型化を可能とした電池パックを提供することを目的とする。

一方、予備放電機能については、従来、十分には考慮されていなかった。しかし、電池パックから外部回路への放電に際して、放電制御ＦＥＴ１０８を即座にオンにすると、外部回路の状態によっては、素電池の劣化、ラッシュ電流、充放電ＦＥＴの故障等を招く惧れがある。特に、高電圧化した電池パックにおいては、深刻な問題となり得る。

そこで本発明は、外部回路への放電に際して、通常の放電に先立ち、抑制された電流での予備放電を適切に機能させて、素電池の劣化の抑制、ラッシュ電流の抑制等の効果を得ることが可能な電池パックを提供することを、更なる目的とする。

本発明の電池パックは、基本構成として、二次電池と、前記二次電池からの充放電ラインに挿入された充電制御スイッチ素子及び放電制御スイッチ素子を含む充放電スイッチ回路と、前記充電制御スイッチ素子及び前記放電制御スイッチ素子のオンオフにより前記充放電ラインを通じた充放電を制御する保護回路とを備える。

上記課題を解決するために、本発明の第１構成の電池パックは、前記充電制御スイッチ素子と並列に接続された予備充電回路と、前記放電制御スイッチ素子と並列に接続された予備放電回路とを更に備え、前記予備充電回路は、前記保護回路によりオンオフが制御される予備充電制御スイッチ素子と無機のＰＴＣサーミスタの直列回路により構成され、前記予備放電回路は、前記保護回路によりオンオフが制御される予備放電制御スイッチ素子と無機のＰＴＣサーミスタの直列回路により構成され、前記保護回路は、前記放電制御スイッチ素子のオフ状態からオン状態への移行動作を開始したとき、先ず前記予備放電制御スイッチ素子をオンに制御して予備放電を行いながら、前記充放電ラインの出力端の電圧であるパック電圧が、所定値に設定された解除電圧を超えたか否かを検出し、前記パック電圧が前記解除電圧を超えたときに前記放電制御スイッチ素子をオンに制御して前記予備放電を停止し、前記パック電圧が前記解除電圧を超えることなく前記予備放電の動作が所定時間経過したときには、前記予備放電を停止して一定の待機時間の経過後、再び前記予備放電を行いながら前記パック電圧が前記解除電圧を超えたか否かを検出し、前記パック電圧が前記解除電圧を超えたときに前記放電制御スイッチ素子をオンに制御して前記予備放電を停止し、前記パック電圧が前記解除電圧を超えることなく、前記所定時間の前記予備放電の動作を所定回数繰り返した後には、前記放電制御スイッチ素子をオンに移行させることなく、前記予備放電を停止して移行動作を終了するように制御することを特徴とする。

本発明の第２構成の電池パックは、前記放電制御スイッチ素子と並列に接続された予備放電回路を更に備え、前記予備放電回路は、前記保護回路によりオンオフが制御される予備放電制御スイッチ素子と無機のＰＴＣサーミスタの直列回路により構成され、前記保護回路は、前記放電制御スイッチ素子のオフ状態からオン状態への移行動作を開始したとき、先ず前記予備放電制御スイッチ素子をオンに制御して予備放電を行いながら、前記充放電ラインの出力端の電圧であるパック電圧が、所定値に設定された解除電圧を超えたか否かを検出し、前記パック電圧が前記解除電圧を超えたときに前記放電制御スイッチ素子をオンに制御して前記予備放電を停止し、前記パック電圧が前記解除電圧を超えることなく前記予備放電の動作が所定時間経過したときには、前記予備放電を停止して一定の待機時間の経過後、再び前記予備放電を行いながら前記パック電圧が前記解除電圧を超えたか否かを検出し、前記パック電圧が前記解除電圧を超えたときに前記放電制御スイッチ素子をオンに制御して前記予備放電を停止し、前記パック電圧が前記解除電圧を超えることなく、前記所定時間の前記予備放電の動作を所定回数繰り返した後には、前記放電制御スイッチ素子をオンに移行させることなく、前記予備放電を停止して移行動作を終了するように制御することを特徴とする。

上記構成の電池パックよれば、予備充電回路または予備充電回路における電流を低減させるための要素として、従来例のセメント抵抗に代えてＰＴＣサーミスタを用いたので、その体積が小さいことにより、保護回路基板への実装に占めるスペースを低減して、保護回路基板の小型化を顕著に図ることができる。

また、第２構成の電池パックよれば、外部回路への放電に際して、通常の放電に先立ち、抑制された電流での予備放電を適切に機能させて、素電池の劣化の抑制、ラッシュ電流の抑制等の効果を得ることできる。

実施の形態１における電池パックを示すブロック図 実施の形態２における電池パックを示すブロック図 同電池パックにおける放電開始時における動作を示すフロー図 実施の形態３における電池パックを示すブロック図 従来例の電池パックを示すブロック図

本発明の電池パックは、上記構成を基本として、以下のような態様を採ることができる。

すなわち、第１構成において、前記放電制御スイッチ素子と並列に接続された予備放電回路を更に備え、前記予備放電回路は、前記保護回路によりオンオフが制御される予備放電制御スイッチ素子と無機のＰＴＣサーミスタの直列回路により構成されている。ＰＴＣサーミスタを用いることにより、予備充電回路と予備放電回路を併設しても、保護回路基板への実装に占めるスペースは抑制され、保護回路基板の小型化を確保することが容易である。

この構成において、前記予備充電回路と前記予備放電回路は直列に接続されて前記充放電スイッチ回路と並列に接続され、前記ＰＴＣサーミスタは１個に集約されて、前記予備放電回路と前記予備充電回路により共用されるように構成することができる。このように１個のＰＴＣサーミスタを予備放電と予備充電で共用することにより、省スペース効果の向上により、予備充電回路と予備放電回路の併設が更に容易になる。

また、上記いずれかの構成において、前記保護回路は、前記放電制御スイッチ素子のオフ状態からオン状態への移行動作を開始したとき、先ず前記予備放電制御スイッチ素子をオンに制御して予備放電を行いながら、前記充放電ラインの出力端の電圧であるパック電圧が、所定値に設定された解除電圧を超えたか否かを検出し、前記パック電圧が前記解除電圧を超えたときに前記放電制御スイッチ素子をオンに制御して前記予備放電を停止し、前記パック電圧が前記解除電圧を超えることなく前記予備放電の動作が所定時間経過したときには、前記予備放電を停止して一定の待機時間の経過後、再び前記予備放電を行いながら前記パック電圧が前記解除電圧を超えたか否かを検出し、前記パック電圧が前記解除電圧を超えたときに前記放電制御スイッチ素子をオンに制御して前記予備放電を停止し、前記パック電圧が前記解除電圧を超えることなく、前記所定時間の前記予備放電の動作を所定回数繰り返した後には、前記放電制御スイッチ素子をオンに移行させることなく、前記予備放電を停止して移行動作を終了するように制御する構成とすることができる。これにより、予備放電回路を通して低減された電流による予備放電を行い、電池パックから外部回路への放電を開始したときのパック電圧の変化に基づき、外部回路の短絡等の異常の有無を検出することができる。しかも予備放電であるため、もしも短絡していた場合であっても、大きなラッシュ電流を回避することができる。

また、前記ＰＴＣサーミスタは、回路基板に対して長手方向が交差する向きに実装されている。これにより、ＰＴＣサーミスタから回路基板への伝熱を抑制することができ、ＰＴＣサーミスタへの通電による発熱が、他の回路部品の特性に影響を与える惧れを軽減することができる。

また、前記スイッチ素子は、ＭＯＳＦＥＴ、トランジスタ、ＩＧＢＴ、またはリレーのいずれかにより構成される。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

＜実施の形態１＞
実施の形態１における電池パックについて、図１のブロック図を参照して説明する。この電池パック１は、例えば、リチウムイオン電池等の素電池２ａを複数個接続した二次電池２を内蔵している。電池パック１は、外部回路３を含む電子装置４に着脱自在に装着される。外部回路３には、交流商用電力から変換された直流電力、または電池パック１からの直流電力が供給される。交流商用電力から変換された直流電力は、外部回路３内で消費されるとともに、電池パック１の充電のためにも供給される。

二次電池２の両電極端子は充放電ライン５を通して充放電用の外部端子Ｔ１、Ｔ２に接続され、外部端子Ｔ１、Ｔ２を介して、外部回路３に接続される。二次電池２の正極端子と外部端子Ｔ１の間の充放電ライン５には、充放電スイッチ回路６が挿入されている。充放電スイッチ回路６は、保護回路７によりオンオフが制御されて、二次電池２による充放電動作を制御する。保護回路７は、スイッチ回路制御部８、電圧検出部９、電流検出部１０、及び温度検出部１１を有する。

電圧検出部９は、二次電池２の充放電電圧を監視し、過放電あるいは過充電電圧を検出した場合に、所定の検出信号を生成する。電流検出部１０は、充放電ライン５の負極側に挿入された抵抗Ｒを介して、二次電池２に流れる電流を監視し、過電流を検出した場合に、所定の検出信号を生成する。温度検出部１１は、電池パック１内の温度を監視し、温度異常を検出した場合に、所定の検出信号を生成する。これらは、二次電池２あるいはその周辺の状態の異常を検出するための異常検出手段の一例である。

充放電スイッチ回路６は、ＭＯＳＦＥＴからなる充電制御ＦＥＴ１２（充電制御スイッチ素子）、及び放電制御ＦＥＴ１３（放電制御スイッチ素子）を直列に接続して構成されている。充電制御ＦＥＴ１２は、ドレイン・ソース間に存在する寄生ダイオード１２ａが、放電電流に対して順方向となるように接続されている。放電制御ＦＥＴ１３は、寄生ダイオード１３ａが、充電電流に対して順方向となるように接続されている。

保護回路７では、電圧検出部９、電流検出部１０、及び温度検出部１１が生成する検出信号が、スイッチ回路制御部８に供給される。スイッチ回路制御部８は、それらの検出信号に基づき、充電制御ＦＥＴ１２及び放電制御ＦＥＴ１３の導通（オン状態）または非導通（オフ状態）を切替えて、充放電ライン５を通じた充放電を制御する。すなわち、過充電あるいは過放電等の異常発生時には充放電ライン５を遮断して、二次電池２を保護し、あるいは事故発生を防止する。

充電制御ＦＥＴ１２に並列に、予備充電回路１４が接続されている。予備充電回路１４は、保護回路７によりオンオフが制御される予備充電制御ＦＥＴ１５（予備充電制御スイッチ素子）と、無機のＰＴＣサーミスタ１６の直列回路により構成されている。ＰＴＣサーミスタ１６は、充電電流を低減させるための要素であり、図５に示した従来例の抵抗１１０に代えて用いられる。

予備充電回路１４は、例えば、上述の従来例と同様の機能を意図して設けられ、二次電池２が過放電電圧以下の状態に保持された場合に、通常の充電に代わって、低減させた電流値で予備的に充電を行うように動作させられる。予備充電回路１４の予備充電制御ＦＥＴ１５は、スイッチ回路制御部８からの指示によりオンオフを制御される。

すなわち、充電の開始に際してスイッチ回路制御部８は、電池電圧が過放電電圧以下等の場合は、充電制御ＦＥＴ１２をオフ状態とし、予備充電制御ＦＥＴ１５をオン状態とする。この状態下で外部回路３から充電電流が供給されると、充電電流は、ＰＴＣサーミスタ１９により低減されて二次電池２を充電する。そして、充電開始から所定時間以内に、電池電圧が所定値以上になれば、スイッチ回路制御部８は、予備充電制御ＦＥＴ１５をオフ状態とし、充電制御ＦＥＴ１２をオン状態として、通常の充電を行う。

なお、スイッチ回路制御部８はＦＥＴゲート電圧の制御回路を含む。本実施の形態では充電制御ＦＥＴ１２、放電制御ＦＥＴ１３、及び予備充電制御ＦＥＴ１５に、ｎ−ｃｈのＦＥＴを用いており、この場合、スイッチ回路制御部８には昇圧回路や絶縁回路なども含まれる。

以上の構成を有する本実施の形態の特徴は、予備充電回路１４における充電電流を低減させるための要素として、従来例のセメント抵抗に代えてＰＴＣサーミスタ１６を用いたことである。ＰＴＣサーミスタ１６は、高電力、高抵抗用の種々の抵抗と比べて極めて小型であり、その体積は、セメント抵抗と比べて数十分の一程度である。これにより、保護回路基板への実装に占めるスペースを十分に低減して、保護回路基板の小型化を図ることができる。

ＰＴＣサーミスタ１６は、保護回路基板に対して長手方向が交差する向き、すなわち、回路基板上に立てた状態に実装される。ＰＴＣサーミスタ１６は通電による発熱が大きいため、他の回路部品の特性が熱による影響を受ける惧れがある。ＰＴＣサーミスタ１６を立てて実装することにより、回路基板への伝熱を抑制し、そのような惧れを回避することができる。

通常、電池パックにおいては、異常発生時の電流遮断用に有機のＰＴＣサーミスタが用いられているのに対して、本実施の形態では無機のＰＴＣサーミスタを用いる。これは、ＰＴＣサーミスタの用途が従来例とは相違し、本実施の形態では、サーミスタ特性の可逆性を確保する必要があるからである。

なお、充放電スイッチ回路６及び予備充電回路１４を構成するスイッチ素子としては、ＭＯＳＦＥＴに限らず、トランジスタ、ＩＧＢＴ、リレー等、種々の素子を用いることができる。

＜実施の形態２＞
実施の形態２における電池パックについて、図２のブロック図を参照して説明する。本実施の形態の電池パック２０では、実施の形態１の構成に対して予備放電回路１７が追加されている。また、充放電ライン５の出力端の電圧であるパック電圧、すなわち外部端子Ｔ１側の点Ｐにおける電圧が電圧検出部９によって検出されるように接続されている。他の構成要素については実施の形態１と同様であり、同一の参照番号を付して説明の繰り返しを省略する。

予備放電回路１７は、放電制御ＦＥＴ１３に並列に接続されている。予備放電回路１７は、保護回路７によりオンオフが制御される予備放電制御ＦＥＴ１８（予備放電制御スイッチ素子）と、無機のＰＴＣサーミスタ１９の直列回路により構成されている。ＰＴＣサーミスタ１９は、放電電流を低減させるための要素である。ＰＴＣサーミスタ１６、１９を用いることにより、抵抗を用いる場合と比べて省スペースの効果が大きく、これにより、予備充電回路１４と予備放電回路１７を併設することが容易になる。なお、予備充電回路１４と予備放電回路１７を併設せずに、予備放電回路１７のみを設けてもよく、相応の効果を得ることができる。

予備放電回路１７を設けて低減された電流による予備放電を行う目的は、例えば、次のとおりである。すなわち、放電制御ＦＥＴ１３のオフ状態からオン状態への移行、すなわち、二次電池２からの放電動作の開始に際して、放電制御ＦＥＴ１３のオン制御に先立ち、必ず予備放電制御ＦＥＴ１８をオンにする。それにより、外部回路３への予備放電を行った後、充放電制御ＦＥＴ１２、１３をオンにする。予備放電を行うことにより、素電池２ａの劣化の抑制、電池パック１を機器に組み込む際のラッシュ電流の抑制、充放電制御ＦＥＴ１２、１３の故障の抑制、あるいは、外部回路３の異常検知を可能とする、等の効果を得ることができる。

例えば、ラッシュ電流を抑制するためには、外部回路３が短絡していないことを検出した後、放電制御ＦＥＴ１３をオンにすればよい。放電制御ＦＥＴ１３のオン状態への移行に先立ち、予備放電制御ＦＥＴ１８をオンにして予備放電を行うことにより、外部回路３の短絡の有無を検出することができる。すなわち、電池パック２０から外部回路３への放電を開始したとき、パック電圧が所定の電圧に達すれば、短絡していないことが判る。但し、放電制御ＦＥＴ１３をオンにして通常の放電を行うと、もしも短絡していた場合、大きなラッシュ電流が流れることになる。これを回避するためには、予備放電回路１７を通して低減された電流による予備放電が有効である。

従って、スイッチ回路制御部８は、電圧検出部９が検出するパック電圧に基づいて、予備放電制御ＦＥＴ１８及び放電制御ＦＥＴ１３のオンオフを制御するように構成される。このような、スイッチ回路制御部８による、予備放電制御ＦＥＴ１８及び充放電制御ＦＥＴ１２、１３を制御する動作に関し、図３のフロー図を参照して説明する。

放電制御ＦＥＴ１３のオフ状態からオン状態への移行動作を開始すると（ステップＳ１）、先ず、予備放電制御ＦＥＴ１８をオンに制御して予備放電を行う（ステップＳ２）。予備放電に伴い、パック電圧（出力端の点Ｐの電圧）が、所定値に設定された解除電圧を超えたか否かを検出する（ステップＳ３）。パック電圧は、予備放電中、例えば０．２秒間隔で検出し、解除電圧との比較を行う。

パック電圧が解除電圧を超えたとき（ステップＳ３、Ｙｅｓ）、放電制御ＦＥＴ１３をオンに制御し（ステップＳ４）、予備放電制御ＦＥＴ１８をオフに制御して（ステップＳ５）、移行動作を終了する（ステップＳ６）。これにより、電池パック２０からの通常の放電状態になる。

パック電圧が解除電圧を超えない場合（ステップＳ３、Ｎｏ）、予備放電、及びパック電圧と解除電圧の比較の動作を所定時間（例えば１０秒間）継続する（ステップＳ７）。パック電圧が解除電圧を超えることなく予備放電の動作が１０秒間を経過したときには（ステップＳ７、Ｙｅｓ）、１０秒間の予備放電の動作の繰り返しが、所定繰り返し回数に達したが否かを判定する（ステップＳ８）。

所定繰り返し回数に達していない場合（ステップＳ８、Ｎｏ）、予備放電制御ＦＥＴ１８をオフに制御して（ステップＳ９）、一定時間待機する（ステップＳ１０）。一定の待機時間の経過後、ステップＳ２に戻り、再び予備放電を行いながらパック電圧が解除電圧を超えたか否かを検出する（ステップＳ２、Ｓ３）。パック電圧が解除電圧を超えたときにはステップＳ４に進み、上述と同様に、移行動作を終了して、電池パック２０からの通常の放電状態になる。

パック電圧が解除電圧を超えることなく、ステップＳ２，Ｓ３、Ｓ７、Ｓ９、Ｓ１０の動作の繰り返しが、所定繰り返し回数に達したとき（ステップＳ８、Ｙｅｓ）、放電制御ＦＥＴ１３をオンに移行させることなく、予備放電制御ＦＥＴ１８をオフに制御して（ステップＳ５）、移行動作を終了する（ステップＳ６）。これにより、エラー状態となり、通常の放電状態への復帰が停止される。

＜実施の形態３＞
実施の形態３における電池パックについて、図４のブロック図を参照して説明する。本実施の形態の電池パック２１は、図２に示した実施の形態２の構成から、予備充電回路１４及び予備放電回路１７の構成に変更を加えたものである。他の構成要素については実施の形態２と同様であり、同一の参照番号を付して説明の繰り返しを省略する。

本実施の形態では、図２における予備充電回路１４と予備放電回路１７が、予備充放電回路２２として統合される。すなわち、予備充電制御ＦＥＴ１５及び予備放電制御ＦＥＴ１８の直列回路に対して、１個の無機のＰＴＣサーミスタ２３が直列に接続された構成とする。図２における予備充電制御ＦＥＴ１５と予備放電制御ＦＥＴ１８間のノードと、充電制御ＦＥＴ１２と放電制御ＦＥＴ１３間のノードは接続されていない。これにより、予備充電及び予備放電のいずれの際も、ＰＴＣサーミスタ２３を通して電流が流れ、ＰＴＣサーミスタ２３は予備放電回路と予備充電回路により共用される。

なお、予備充電制御ＦＥＴ１５、予備放電制御ＦＥＴ１８及びＰＴＣサーミスタ２３は、図示の配置に限らず、どのような順序に配置してもよい。

本実施の形態によれば、１個のＰＴＣサーミスタ２３を予備放電と予備充電で共用することにより、省スペース効果の向上により、予備充電回路と予備放電回路の併設が更に容易になる。

本発明の電池パックは、予備充電あるいは予備放電の電流低減用の抵抗が実装に占めるスペースを低減させて、保護回路基板の小型化を可能とするものであり、高電圧の電池パック等に有用である。

１、２０、１００ 電池パック
２ａ、１０１ａ 素電池
２、１０１ 二次電池
３ 外部回路
４ 電子装置
５、１０５ 充放電ライン
６、１０６ 充放電スイッチ回路
７、１１２ 保護回路
８ スイッチ回路制御部
９ 電圧検出部
１０、１１３ 電流検出部
１１、１１４ 温度検出部
１２、１０７ 充電制御ＦＥＴ
１２ａ、１３ａ、１１１ａ 寄生ダイオード
１３ 放電制御ＦＥＴ
１４、１０９ 予備充電回路
１５、１１１ 予備充電制御ＦＥＴ
１６、１９ ＰＴＣサーミスタ
１７ 予備放電回路
１８ 予備放電制御ＦＥＴ
１０２ 携帯機器
１０３ 制御・電源手段
１０４ 負荷
１１０ 抵抗
１１５ Ａ／Ｄ変換部
１１６ 制御・演算部

Claims (5)

1. 二次電池と、
   前記二次電池からの充放電ラインに挿入された充電制御スイッチ素子及び放電制御スイッチ素子を含む充放電スイッチ回路と、
   前記充電制御スイッチ素子及び前記放電制御スイッチ素子のオンオフにより前記充放電ラインを通じた充放電を制御する保護回路とを備えた電池パックにおいて、
   前記充電制御スイッチ素子と並列に接続された予備充電回路と、前記放電制御スイッチ素子と並列に接続された予備放電回路とを更に備え、
   前記予備充電回路は、前記保護回路によりオンオフが制御される予備充電制御スイッチ素子と無機のＰＴＣサーミスタの直列回路により構成され、
   前記予備放電回路は、前記保護回路によりオンオフが制御される予備放電制御スイッチ素子と無機のＰＴＣサーミスタの直列回路により構成され、
   前記保護回路は、
   前記放電制御スイッチ素子のオフ状態からオン状態への移行動作を開始したとき、先ず前記予備放電制御スイッチ素子をオンに制御して予備放電を行いながら、前記充放電ラインの出力端の電圧であるパック電圧が、所定値に設定された解除電圧を超えたか否かを検出し、
   前記パック電圧が前記解除電圧を超えたときに前記放電制御スイッチ素子をオンに制御して前記予備放電を停止し、
   前記パック電圧が前記解除電圧を超えることなく前記予備放電の動作が所定時間経過したときには、前記予備放電を停止して一定の待機時間の経過後、再び前記予備放電を行いながら前記パック電圧が前記解除電圧を超えたか否かを検出し、前記パック電圧が前記解除電圧を超えたときに前記放電制御スイッチ素子をオンに制御して前記予備放電を停止し、
   前記パック電圧が前記解除電圧を超えることなく、前記所定時間の前記予備放電の動作を所定回数繰り返した後には、前記放電制御スイッチ素子をオンに移行させることなく、前記予備放電を停止して移行動作を終了するように制御することを特徴とする電池パック。
2. 前記予備充電回路と前記予備放電回路は直列に接続されて前記充放電スイッチ回路と並列に接続され、
   前記ＰＴＣサーミスタは１個に集約されて、前記予備放電回路と前記予備充電回路により共用されるように構成された請求項１に記載の電池パック。
3. 二次電池と、
   前記二次電池からの充放電ラインに挿入された充電制御スイッチ素子及び放電制御スイッチ素子を含む充放電スイッチ回路と、
   前記充電制御スイッチ素子及び前記放電制御スイッチ素子のオンオフにより前記充放電ラインを通じた充放電を制御する保護回路とを備えた電池パックにおいて、
   前記放電制御スイッチ素子と並列に接続された予備放電回路を更に備え、
   前記予備放電回路は、前記保護回路によりオンオフが制御される予備放電制御スイッチ素子と無機のＰＴＣサーミスタの直列回路により構成され、
   前記保護回路は、
   前記放電制御スイッチ素子のオフ状態からオン状態への移行動作を開始したとき、先ず前記予備放電制御スイッチ素子をオンに制御して予備放電を行いながら、前記充放電ラインの出力端の電圧であるパック電圧が、所定値に設定された解除電圧を超えたか否かを検出し、
   前記パック電圧が前記解除電圧を超えたときに前記放電制御スイッチ素子をオンに制御して前記予備放電を停止し、
   前記パック電圧が前記解除電圧を超えることなく前記予備放電の動作が所定時間経過したときには、前記予備放電を停止して一定の待機時間の経過後、再び前記予備放電を行いながら前記パック電圧が前記解除電圧を超えたか否かを検出し、前記パック電圧が前記解除電圧を超えたときに前記放電制御スイッチ素子をオンに制御して前記予備放電を停止し、
   前記パック電圧が前記解除電圧を超えることなく、前記所定時間の前記予備放電の動作を所定回数繰り返した後には、前記放電制御スイッチ素子をオンに移行させることなく、前記予備放電を停止して移行動作を終了するように制御することを特徴とする電池パック。
4. 前記ＰＴＣサーミスタは、回路基板に対して長手方向が交差する向きに実装されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池パック。
5. 前記スイッチ素子は、ＭＯＳＦＥＴ、トランジスタ、ＩＧＢＴ、またはリレーのいずれかにより構成された請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池パック。

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