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JP5219463B2 - Pack battery - Google Patents

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JP5219463B2
JP5219463B2 JP2007291362A JP2007291362A JP5219463B2 JP 5219463 B2 JP5219463 B2 JP 5219463B2 JP 2007291362 A JP2007291362 A JP 2007291362A JP 2007291362 A JP2007291362 A JP 2007291362A JP 5219463 B2 JP5219463 B2 JP 5219463B2
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battery
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昌男 山口
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Sanyo Electric Co Ltd
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Description

本発明は、パック電池がセットされる接続機器に、異常な状態を示す信号を出力するパック電池に関し、とくに、接続機器に接続される端子のインピーダンスを変更して異常な状態を接続機器に伝送するパック電池に関する。   The present invention relates to a battery pack that outputs a signal indicating an abnormal state to a connected device on which the battery pack is set, and in particular, changes the impedance of a terminal connected to the connected device to transmit the abnormal state to the connected device. Relates to a battery pack.

電池の異常な状態である過充電や過放電を検出して、接続機器に接続される温度端子のインピーダンスを変更するパック電池は開発されている。（特許文献１参照）   A battery pack has been developed that detects an overcharge or overdischarge, which is an abnormal state of a battery, and changes the impedance of a temperature terminal connected to a connected device. (See Patent Document 1)

特許文献１のパック電池は、図１に示すように、サーミスタ９４と並列にトランジスタ９８を接続している。このトランジスタ９８は、直列に接続している各々の電池９１の電圧を検出して、電池９１の異常な状態を検出する異常検出部９３でオンオフに制御される。いずれかの電池９１が過充電や過放電になって電圧が異常な状態になると、異常検出部９３はトランジスタ９８をオンに切り換える。オン状態のトランジスタ９８は、サーミスタ９４の両端を短絡して、サーミスタ９４を接続している温度端子９６のインピーダンスを低くする。
特開平９−２３３７１３号公報 In the battery pack of Patent Document 1, as shown in FIG. 1, a transistor 98 is connected in parallel with the thermistor 94. The transistor 98 is controlled to be turned on and off by an abnormality detection unit 93 that detects the voltage of each battery 91 connected in series and detects an abnormal state of the battery 91. When any battery 91 is overcharged or overdischarged and the voltage becomes abnormal, the abnormality detection unit 93 switches the transistor 98 on. The transistor 98 in the on state shorts both ends of the thermistor 94 to lower the impedance of the temperature terminal 96 connected to the thermistor 94.
JP-A-9-233713

図１の回路構成のパック電池は、電池９１の過充電や過放電で温度端子９６のインピーダンスを低くする。このため、電池９１の過充電や過放電を検出する保護回路９３が故障しても、パック電池がセットされる接続機器に電池の異常な状態を知らせることができる。しかしながら、この回路構成のパック電池は、保護回路９３で制御されるスイッチング素子９２の故障を速やかに接続機器に知らせることができない。スイッチング素子は、電池に直列に接続されて電池電流が流れることから大きな放電電流が流れて故障することがある。とくに、負荷が短絡する状態では極めて大きな電流が流れて故障することがある。図１のパック電池は、たとえば、放電を制御するスイッチング素子が短絡状態で故障するとき、接続機器に速やかに異常状態を知らせることができない。それは、短絡したスイッチング素子で電池が放電されて、電池の電圧が過放電電圧に低下した後、サーミスタと並列に接続しているトランジスタをオン状態に切り換えて、温度端子のインピーダンスを低下させるからである。   The battery pack having the circuit configuration of FIG. 1 lowers the impedance of the temperature terminal 96 due to overcharge or overdischarge of the battery 91. For this reason, even if the protection circuit 93 that detects overcharge or overdischarge of the battery 91 fails, it is possible to notify the connected device in which the battery pack is set of the abnormal state of the battery. However, the battery pack having this circuit configuration cannot promptly notify the connected device of the failure of the switching element 92 controlled by the protection circuit 93. Since the switching element is connected in series to the battery and a battery current flows, a large discharge current may flow to cause a failure. In particular, when the load is short-circuited, a very large current flows and may fail. For example, when the switching element that controls discharge fails in a short-circuit state, the battery pack of FIG. 1 cannot quickly notify the connected device of the abnormal state. This is because after the battery is discharged by the short-circuited switching element and the battery voltage drops to the overdischarge voltage, the transistor connected in parallel with the thermistor is switched on to reduce the temperature terminal impedance. is there.

本発明は、極めて簡単な回路構成としながら、従来の以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、電池と直列に接続している半導体スイッチング素子の故障や、電池の異常な状態を速やかに検出して接続機器に異常信号を伝送できるパック電池を提供することにある。   The present invention has been developed for the purpose of solving the above-described drawbacks with a very simple circuit configuration. An important object of the present invention is to provide a battery pack that can quickly detect a failure of a semiconductor switching element connected in series with a battery or an abnormal state of the battery and transmit an abnormal signal to a connected device. .

本発明のパック電池は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
本発明の請求項１のパック電池は、充電できる電池１と、この電池１と出力端子５との間に接続している半導体スイッチング素子２と、この半導体スイッチング素子２をオンオフに制御する保護回路３と、電池１の温度を検出する温度センサ４と、この温度センサ４に接続している温度端子６とを備える。さらに、パック電池は、半導体スイッチング素子２の温度を検出するサブ温度センサ７、４７、５７と、温度センサ４に並列又は直列に接続されて、サブ温度センサ７、４７、５７の検出温度が設定温度よりも高くなる状態で温度端子６のインピーダンスを変更するインピーダンス変換スイッチ８、３８、４８、５８とを備える。 The battery pack of the present invention has the following configuration in order to achieve the aforementioned object.
The battery pack according to claim 1 of the present invention includes a rechargeable battery 1, a semiconductor switching element 2 connected between the battery 1 and the output terminal 5, and a protection circuit for controlling the semiconductor switching element 2 on and off. 3, a temperature sensor 4 for detecting the temperature of the battery 1, and a temperature terminal 6 connected to the temperature sensor 4. Furthermore, the battery pack is connected in parallel or in series with the sub-temperature sensors 7, 47, 57 for detecting the temperature of the semiconductor switching element 2 and the temperature sensor 4, and the detection temperature of the sub-temperature sensors 7, 47, 57 is set. Impedance conversion switches 8, 38, 48, and 58 that change the impedance of the temperature terminal 6 in a state where the temperature is higher than the temperature are provided.

本発明の請求項２のパック電池１は、インピーダンス変換スイッチ８を温度センサ４と並列に接続し、サブ温度センサ７の検出温度が設定温度よりも高くなる状態では、インピーダンス変換スイッチ８をオフからオンに切り換えて、温度端子６のインピーダンスを低く変更している。   The battery pack 1 according to claim 2 of the present invention connects the impedance conversion switch 8 in parallel with the temperature sensor 4, and when the detected temperature of the sub temperature sensor 7 is higher than the set temperature, the impedance conversion switch 8 is turned off. By switching to ON, the impedance of the temperature terminal 6 is changed to be low.

本発明の請求項３のパック電池１は、インピーダンス変換スイッチ３８を温度センサ４と直列に接続し、サブ温度センサ７の検出温度が設定温度よりも高くなる状態では、インピーダンス変換スイッチ３８をオンからオフに切り換えて、温度端子６のインピーダンスを高く変更するしている。   In the battery pack 1 according to claim 3 of the present invention, when the impedance conversion switch 38 is connected in series with the temperature sensor 4 and the temperature detected by the sub temperature sensor 7 is higher than the set temperature, the impedance conversion switch 38 is turned on. By switching off, the impedance of the temperature terminal 6 is changed to be high.

本発明の請求項４のパック電池１は、インピーダンス変換スイッチ８、３８を、ＦＥＴとトランジスタのいずれかとしている。   In the battery pack 1 according to claim 4 of the present invention, the impedance conversion switches 8 and 38 are either FETs or transistors.

本発明の請求項１のパック電池は、電池と直列に接続している半導体スイッチング素子の故障を速やかに検出して接続機器に異常信号を伝送できる特徴がある。それは、本発明のパック電池が、半導体スイッチング素子の温度をサブ温度センサで検出し、このサブ温度センサの検出温度が設定温度よりも高くなると、温度センサと並列又は直列に接続しているインピーダンス変換スイッチを切り換えて、温度端子のインピーダンスを変更するからである。とくに、この構造のパック電池は、温度端子を利用して半導体スイッチング素子の温度異常を接続機器に伝送するので、半導体スイッチング素子の温度異常を伝送するために専用の端子を設けることなく、インピーダンスを変更して確実に伝送できる。また、本発明のパック電池は、半導体スイッチング素子の温度異常を接続機器に伝送するので、この半導体スイッチング素子が加熱されて故障する以前に異常な状態であることを接続機器に伝送して、半導体スイッチング素子の加熱による故障を阻止することも可能で、パック電池の信頼性を相当に向上できる。
The battery pack according to claim 1 of the present invention is characterized in that it can quickly detect a failure of a semiconductor switching element connected in series with the battery and transmit an abnormal signal to the connected device. That is, the battery pack of the present invention detects the temperature of the semiconductor switching element with the sub temperature sensor, and when the detected temperature of the sub temperature sensor becomes higher than the set temperature, the impedance conversion is connected in parallel or in series with the temperature sensor. by switching the switch, because changing the impedance of the temperature pin. In particular, the battery pack of this structure, since by using the temperature pin transmits the temperature abnormality of the semiconductor switching elements connected device, without providing a dedicated terminal to transmit the temperature abnormality of the semiconductor switching element, the impedance Can be transmitted reliably. In addition, the battery pack of the present invention transmits a temperature abnormality of the semiconductor switching element to the connection device, so that the semiconductor switching element is in an abnormal state before being heated and failed to the connection device. It is also possible to prevent failure due to heating of the switching element, and the reliability of the battery pack can be considerably improved.

また、本発明の請求項２のパック電池は、インピーダンス変換スイッチを温度センサと並列に接続して、サブ温度センサの検出温度が設定温度よりも高くなる状態では、インピーダンス変換スイッチをオフからオンに切り換えて、温度端子のインピーダンスを低く変更する。このパック電池は、半導体スイッチング素子の温度が異常に高くなると、温度端子のインピーダンスが低くなって、接続機器に半導体スイッチング素子の異常を知らせる。とくに、このパック電池は、温度センサと並列に接続しているインピーダンス変換スイッチをオンに切り換えて、温度端子をアースに短絡するので、温度端子のインピーダンスが極めて低くなり、接続機器側では半導体スイッチング素子の異常を確実に判別できる。   The battery pack according to claim 2 of the present invention connects the impedance conversion switch in parallel with the temperature sensor, and switches the impedance conversion switch from OFF to ON when the detected temperature of the sub temperature sensor is higher than the set temperature. Change the temperature terminal impedance to a lower value. In this battery pack, when the temperature of the semiconductor switching element becomes abnormally high, the impedance of the temperature terminal becomes low, and the connected device is notified of the abnormality of the semiconductor switching element. In particular, this battery pack switches on the impedance conversion switch connected in parallel with the temperature sensor and short-circuits the temperature terminal to the ground, so the impedance of the temperature terminal is extremely low, and the switching device is a semiconductor switching element. Can be reliably determined.

また、本発明の請求項３のパック電池は、インピーダンス変換スイッチを温度センサと直列に接続して、サブ温度センサの検出温度が設定温度よりも高くなる状態では、インピーダンス変換スイッチをオンからオフに切り換えて、温度端子のインピーダンスを高く変更する。このパック電池は、オフ状態の半導体スイッチング素子が温度端子のインピーダンスを極めて大きくするので、接続機器側では温度端子のインピーダンスが大きくなることを検出して、半導体スイッチング素子の異常を検出できる。   In the battery pack according to claim 3 of the present invention, when the impedance conversion switch is connected in series with the temperature sensor and the temperature detected by the sub temperature sensor is higher than the set temperature, the impedance conversion switch is turned off from on. Switch to change the temperature terminal impedance higher. In this battery pack, since the semiconductor switching element in the off state extremely increases the impedance of the temperature terminal, it is possible to detect an abnormality of the semiconductor switching element by detecting that the impedance of the temperature terminal increases on the connected device side.

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのパック電池を例示するものであって、本発明はパック電池を以下のものに特定しない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the example shown below illustrates the battery pack for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the battery pack as follows.

さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。   Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, numbers corresponding to the members shown in the examples are indicated in the “claims” and “means for solving problems” sections. It is added to the members. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.

図２ないし図５に示すパック電池は、充電できる電池１と、この電池１と出力端子５との間に接続している半導体スイッチング素子２と、この半導体スイッチング素子２をオンオフに制御する保護回路３と、電池１の温度を検出する温度センサ４と、この温度センサ４に接続している温度端子６とを備える。   The battery pack shown in FIGS. 2 to 5 includes a rechargeable battery 1, a semiconductor switching element 2 connected between the battery 1 and the output terminal 5, and a protection circuit that controls the semiconductor switching element 2 on and off. 3, a temperature sensor 4 for detecting the temperature of the battery 1, and a temperature terminal 6 connected to the temperature sensor 4.

図のパック電池は、複数の素電池１、図においては４個の素電池１を直列に接続している。パック電池は、複数の素電池１を直列に接続して出力電圧を高くできる。ただ、本発明は、パック電池の電池を４個には特定しない。電池は、１個とすることができ、また複数の素電池を直列に接続し、あるいは複数の素電池を並列に接続して電流容量を大きくできる。電池１はリチウムイオン電池である。ただ、電池には、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池などの充電できる全ての電池を使用できる。   In the illustrated battery pack, a plurality of unit cells 1, in the figure, four unit cells 1 are connected in series. The battery pack can increase the output voltage by connecting a plurality of unit cells 1 in series. However, the present invention does not specify four batteries as a battery pack. One battery can be used, and a plurality of unit cells can be connected in series, or a plurality of unit cells can be connected in parallel to increase the current capacity. The battery 1 is a lithium ion battery. However, any rechargeable battery such as a nickel metal hydride battery or a nickel cadmium battery can be used as the battery.

半導体スイッチング素子２は、保護回路３でオンオフに制御されて、電池１の過充電や過放電を防止する。また、電池１の温度が異常に高く、あるいは低い状態で電池１の充放電を禁止する。図のパック電池は、充電電流を遮断するスイッチング素子２Ａと放電電流を遮断するスイッチング素子２Ｂとを直列に接続している。半導体スイッチング素子２はＦＥＴである。ＦＥＴはオン状態における電圧降下が小さく電力損失を小さくできる。ただ、半導体スイッチング素子にはＦＥＴに代わって、トランジスタも使用できる。   The semiconductor switching element 2 is controlled to be turned on / off by the protection circuit 3 to prevent the battery 1 from being overcharged or overdischarged. Further, charging / discharging of the battery 1 is prohibited when the temperature of the battery 1 is abnormally high or low. In the illustrated battery pack, a switching element 2A for cutting off a charging current and a switching element 2B for cutting off a discharging current are connected in series. The semiconductor switching element 2 is an FET. The FET has a small voltage drop in the on state and can reduce power loss. However, a transistor can be used as the semiconductor switching element instead of the FET.

保護回路３は、電池１の電圧や残容量、あるいは電流を検出して、半導体スイッチング素子２をオンオフに制御する。保護回路３は、半導体スイッチング素子２をオンオフに制御することで、電池１を保護しながらパック電池を充放電する。したがって、保護回路３は、電池１の過充電と過放電を防止するように、半導体スイッチング素子２を制御し、また電池１の過電流を防止するように半導体スイッチング素子２を制御する。保護回路３は、電池１の電圧を検出して過充電や過放電を検出し、あるいは電池１に流れる電流を積算して残容量を演算し、演算された残容量から過充電や過放電を防止するように半導体スイッチング素子２を制御する。たとえば、保護回路３は、電池１の電圧が最高電圧まで高くなり、あるいは、充電電流の積算値から残容量が１００％になるまで満充電されると、スイッチング素子２Ａをオフに切り換えて充電電流を遮断する。また、電池１の電圧が最低電圧まで低下し、あるいは放電電流から演算される残容量が０％になると、スイッチング素子２Ｂをオフに切り換えて放電電流を遮断する。また、電池１に流れる電流が電池１に許容される最大電流よりも大きいことを検出して、半導体スイッチング素子２をオフに切り換えて電池１を過大な電流から保護する。   The protection circuit 3 detects the voltage, remaining capacity, or current of the battery 1 and controls the semiconductor switching element 2 to be turned on / off. The protection circuit 3 charges and discharges the battery pack while protecting the battery 1 by controlling the semiconductor switching element 2 on and off. Therefore, the protection circuit 3 controls the semiconductor switching element 2 so as to prevent overcharge and overdischarge of the battery 1, and controls the semiconductor switching element 2 so as to prevent overcurrent of the battery 1. The protection circuit 3 detects the voltage of the battery 1 to detect overcharge or overdischarge, or calculates the remaining capacity by integrating the current flowing through the battery 1, and performs overcharge or overdischarge from the calculated remaining capacity. The semiconductor switching element 2 is controlled so as to prevent it. For example, when the voltage of the battery 1 is increased to the maximum voltage or the protection circuit 3 is fully charged until the remaining capacity reaches 100% from the integrated value of the charging current, the switching circuit 2A is switched off to charge current. Shut off. When the voltage of the battery 1 decreases to the minimum voltage or the remaining capacity calculated from the discharge current becomes 0%, the switching element 2B is switched off to cut off the discharge current. Moreover, it detects that the electric current which flows into the battery 1 is larger than the maximum electric current which the battery 1 accept | permits, and switches the semiconductor switching element 2 off, and protects the battery 1 from an excessive electric current.

保護回路３で制御される半導体スイッチング素子２は、電流のジュール熱で加熱される。半導体スイッチング素子２の発熱量は、電圧降下と電流の積に比例し、また、内部抵抗と電流の二乗に比例する。したがって、半導体スイッチング素子２は、大きな電流が流れる状態で発熱量が大きくなって温度が高くなる。さらに、半導体スイッチング素子２は、温度が異常に高くなると、内部で溶断される等の故障の原因となる。また、故障した大電流を遮断できなくなっても温度が高くなる。   The semiconductor switching element 2 controlled by the protection circuit 3 is heated by Joule heat of current. The amount of heat generated by the semiconductor switching element 2 is proportional to the product of the voltage drop and the current, and is also proportional to the internal resistance and the square of the current. Therefore, the semiconductor switching element 2 has a large amount of heat generation and a high temperature in a state where a large current flows. Furthermore, the semiconductor switching element 2 causes a failure such as being melted inside when the temperature is abnormally high. Moreover, even if it becomes impossible to interrupt the large current that has failed, the temperature rises.

半導体スイッチング素子２の温度は、熱結合して配設されるサブ温度センサ７、４７、４８で検出される。サブ温度センサ７、４７、４８の検出で、インピーダンス変換スイッチ８、３８、４８、５８が制御される。図２と図３のパック電池は、サブ温度センサ７の検出温度でインピーダンス変換スイッチ８、３８をオンオフに制御する温度検出部９、３９を有する。温度検出部９、３９は、インピーダンス変換スイッチ８、３８をオンオフに切り変える設定温度を記憶している。温度検出部９、３９は、サブ温度センサ７の検出温度を設定温度に比較して、検出温度が設定温度よりも高くなるとインピーダンス変換スイッチ８、３８を切り換える。   The temperature of the semiconductor switching element 2 is detected by sub temperature sensors 7, 47, 48 arranged in thermal coupling. The impedance conversion switches 8, 38, 48, 58 are controlled by the detection of the sub temperature sensors 7, 47, 48. The battery packs of FIGS. 2 and 3 have temperature detectors 9 and 39 that control the impedance conversion switches 8 and 38 to be turned on and off at the temperature detected by the sub temperature sensor 7. The temperature detectors 9 and 39 store set temperatures at which the impedance conversion switches 8 and 38 are turned on and off. The temperature detection units 9 and 39 compare the detected temperature of the sub temperature sensor 7 with the set temperature, and switch the impedance conversion switches 8 and 38 when the detected temperature becomes higher than the set temperature.

インピーダンス変換スイッチ８、３８は、電池１の温度を検出する温度センサ４と直列に又は並列に接続されて、温度端子６のインピーダンスを変更する。インピーダンス変換スイッチ８、３８はＦＥＴである。ただ、このインピーダンス変換スイッチは、ＦＥＴに代わってトランジスタやリレー、さらにヒューズも使用できる。   The impedance conversion switches 8 and 38 are connected in series or in parallel with the temperature sensor 4 that detects the temperature of the battery 1 to change the impedance of the temperature terminal 6. The impedance conversion switches 8 and 38 are FETs. However, this impedance conversion switch can use transistors, relays, and fuses instead of FETs.

図２のパック電池は、インピーダンス変換スイッチ８を温度センサ４と並列に接続している。このパック電池は、半導体スイッチング素子２の温度が設定温度よりも低い状態では、インピーダンス変換スイッチ８をオフ状態とする。この状態で、温度センサ４の信号が温度端子６から出力される。半導体スイッチング素子２の温度が設定温度よりも高くなると、温度検出部９がインピーダンス変換スイッチ８をオフからオンに切り換える。オン状態のインピーダンス変換スイッチ８は、温度端子６をアースに接続して温度端子６のインピーダンスを低くする。インピーダンス変換スイッチ８に直列抵抗を接続しないパック電池は、インピーダンス変換スイッチ８をオンに切り換える状態で、温度端子６のインピーダンスは実質的に０Ωとなる。このパック電池がセットされる接続機器は、温度端子６のインピーダンスが低くなることを検出して、半導体スイッチング素子２の温度が異常に高いと判定する。   The battery pack of FIG. 2 has an impedance conversion switch 8 connected in parallel with the temperature sensor 4. In this battery pack, the impedance conversion switch 8 is turned off when the temperature of the semiconductor switching element 2 is lower than the set temperature. In this state, a signal from the temperature sensor 4 is output from the temperature terminal 6. When the temperature of the semiconductor switching element 2 becomes higher than the set temperature, the temperature detection unit 9 switches the impedance conversion switch 8 from OFF to ON. The impedance conversion switch 8 in the on state connects the temperature terminal 6 to the ground to lower the impedance of the temperature terminal 6. In the battery pack in which the series resistance is not connected to the impedance conversion switch 8, the impedance of the temperature terminal 6 is substantially 0Ω in a state where the impedance conversion switch 8 is switched on. The connected device in which the battery pack is set detects that the impedance of the temperature terminal 6 is low, and determines that the temperature of the semiconductor switching element 2 is abnormally high.

図３のパック電池は、インピーダンス変換スイッチ３８を温度センサ４と直列に接続している。このパック電池は、半導体スイッチング素子２の温度が設定温度よりも低い状態では、インピーダンス変換スイッチ３８をオン状態とする。この状態で、温度センサ４の信号が温度端子６から出力される。半導体スイッチング素子２の温度が設定温度よりも高くなると、温度検出部３９がインピーダンス変換スイッチ３８をオンからオフに切り換える。オフ状態のインピーダンス変換スイッチ３８は、温度センサ４をアースから切り離して温度端子６のインピーダンスを著しく大きく、絶縁抵抗を無視するとほとんど無限大に近くなる。このパック電池がセットされる接続機器は、温度端子６のインピーダンスが大きくなることを検出して、半導体スイッチング素子２の温度が異常に高いと判定する。   The battery pack of FIG. 3 has an impedance conversion switch 38 connected in series with the temperature sensor 4. In this battery pack, when the temperature of the semiconductor switching element 2 is lower than the set temperature, the impedance conversion switch 38 is turned on. In this state, a signal from the temperature sensor 4 is output from the temperature terminal 6. When the temperature of the semiconductor switching element 2 becomes higher than the set temperature, the temperature detection unit 39 switches the impedance conversion switch 38 from on to off. The impedance conversion switch 38 in the off state disconnects the temperature sensor 4 from the ground to significantly increase the impedance of the temperature terminal 6 and is almost infinite when the insulation resistance is ignored. The connected device in which the battery pack is set detects that the impedance of the temperature terminal 6 is increased, and determines that the temperature of the semiconductor switching element 2 is abnormally high.

図４と図５のパック電池は、インピーダンス変換スイッチ４８、５８をヒューズとする。ヒューズからなるインピーダンス変換スイッチ４８、５８は、半導体スイッチング素子２の温度を検出するサブ温度センサ４７、５７に併用される。ヒューズは、半導体スイッチング素子２に熱結合して配設され、設定温度よりも高温に加熱された半導体スイッチング素子２で溶断される。   The battery packs of FIGS. 4 and 5 use impedance conversion switches 48 and 58 as fuses. The impedance conversion switches 48 and 58 formed of fuses are used in combination with the sub temperature sensors 47 and 57 that detect the temperature of the semiconductor switching element 2. The fuse is thermally coupled to the semiconductor switching element 2 and is blown by the semiconductor switching element 2 heated to a temperature higher than the set temperature.

図４のパック電池は、ヒューズからなるインピーダンス変換スイッチ４８を、温度センサ４と並列に接続している。ヒューズは電気抵抗を有するものが使用される。ヒューズは温度センサ４と並列に接続される。このパック電池は、半導体スイッチング素子２の温度が設定温度よりも低い状態では、ヒューズが溶断されない。この状態で、温度端子６のインピーダンスは、ヒューズと温度センサ４の並列合成抵抗となって、この並列合成抵抗が電池１の温度信号として温度端子６から出力される。ヒューズの電気抵抗はあらかじめ特定されているので、接続機器側では、温度端子６の並列合成抵抗から温度センサ４の電気抵抗を演算し、この電気抵抗から電池１の温度を判定できる。半導体スイッチング素子２の温度が設定温度よりも高くなると、インピーダンス変換スイッチ４８であるヒューズが溶断される。インピーダンス変換スイッチ４８であるヒューズが溶断されると、温度端子６のインピーダンスは温度センサ４の電気抵抗となって、ヒューズと温度センサ４の並列合成抵抗よりも大きくなる。このパック電池がセットされる接続機器は、温度端子６のインピーダンスが大きくなることを検出して、半導体スイッチング素子２の温度が異常に高いと判定する。   In the battery pack of FIG. 4, an impedance conversion switch 48 made of a fuse is connected in parallel with the temperature sensor 4. A fuse having electrical resistance is used. The fuse is connected in parallel with the temperature sensor 4. In this battery pack, the fuse is not blown when the temperature of the semiconductor switching element 2 is lower than the set temperature. In this state, the impedance of the temperature terminal 6 becomes a parallel combined resistance of the fuse and the temperature sensor 4, and this parallel combined resistance is output from the temperature terminal 6 as a temperature signal of the battery 1. Since the electrical resistance of the fuse is specified in advance, the connected device side can calculate the electrical resistance of the temperature sensor 4 from the parallel combined resistance of the temperature terminal 6 and determine the temperature of the battery 1 from this electrical resistance. When the temperature of the semiconductor switching element 2 becomes higher than the set temperature, the fuse that is the impedance conversion switch 48 is blown. When the fuse which is the impedance conversion switch 48 is blown, the impedance of the temperature terminal 6 becomes the electric resistance of the temperature sensor 4 and becomes larger than the parallel combined resistance of the fuse and the temperature sensor 4. The connected device in which the battery pack is set detects that the impedance of the temperature terminal 6 is increased, and determines that the temperature of the semiconductor switching element 2 is abnormally high.

図５のパック電池は、ヒューズからなるインピーダンス変換スイッチ５８を温度センサ４と直列に接続している。このヒューズからなるインピーダンス変換スイッチ５８は、電気抵抗の小さいものを使用する。このパック電池は、半導体スイッチング素子２の温度が設定温度よりも低い状態では、ヒューズが溶断されず、温度センサ４の信号が温度端子６から出力される。半導体スイッチング素子２の温度が設定温度よりも高くなると、インピーダンス変換スイッチ５８のヒューズが溶断される。溶断されたインピーダンス変換スイッチ５８のヒューズは、温度センサ４をアースから切り離して温度端子６のインピーダンスを著しく大きく、絶縁抵抗を無視するとほとんど無限大に近くなる。このパック電池がセットされる接続機器は、温度端子６のインピーダンスが大きくなることを検出して、半導体スイッチング素子２の温度が異常に高いと判定する。   The battery pack of FIG. 5 has an impedance conversion switch 58 formed of a fuse connected in series with the temperature sensor 4. As the impedance conversion switch 58 made of this fuse, a switch having a small electric resistance is used. In this battery pack, when the temperature of the semiconductor switching element 2 is lower than the set temperature, the fuse is not blown and the signal of the temperature sensor 4 is output from the temperature terminal 6. When the temperature of the semiconductor switching element 2 becomes higher than the set temperature, the fuse of the impedance conversion switch 58 is blown. The blown fuse of the impedance conversion switch 58 disconnects the temperature sensor 4 from the ground to significantly increase the impedance of the temperature terminal 6 and is almost infinite when the insulation resistance is ignored. The connected device in which the battery pack is set detects that the impedance of the temperature terminal 6 is increased, and determines that the temperature of the semiconductor switching element 2 is abnormally high.

さらに、図６のパック電池は、充電できる電池１と、この電池１と出力端子５との間に接続している半導体スイッチング素子２と、この半導体スイッチング素子２をオンオフに制御する保護回路１３に加えて、電池１の状態を検出して電池情報を接続機器に伝送する通信端子１０を備え、この通信端子１０にインピーダンス変換スイッチ１８を接続している。このパック電池は、インピーダンス変換スイッチ１８を通信端子１０とアースとの間に接続している。インピーダンス変換スイッチ１８は、異常検出部１１を内蔵する通信部１２に制御される。通信部１２はマイコンで、半導体スイッチング素子２の温度が異常な温度であるかどうかを判定し、また電池１の状態が異常であるかどうかを判定する異常検出部１１を備える。異常検出部１１は、半導体スイッチング素子２に熱結合しているサブ温度センサ７で半導体スイッチング素子２の温度を検出する。この検出温度から半導体スイッチング素子２の温度が異常温度まで上昇したかどうかを判定する。したがって、異常検出部１１は、半導体スイッチング素子２が異常温度かどうかを判定する設定温度を記憶している。記憶する設定温度が半導体スイッチング素子２の検出温度に比較されて、検出温度が設定温度よりも高いと、半導体スイッチング素子２が異常温度と判定して、インピーダンス変換スイッチ１８をオフからオンに切り換える。   Further, the battery pack of FIG. 6 includes a rechargeable battery 1, a semiconductor switching element 2 connected between the battery 1 and the output terminal 5, and a protection circuit 13 that controls the semiconductor switching element 2 on and off. In addition, a communication terminal 10 that detects the state of the battery 1 and transmits battery information to a connected device is provided, and an impedance conversion switch 18 is connected to the communication terminal 10. In this battery pack, the impedance conversion switch 18 is connected between the communication terminal 10 and the ground. The impedance conversion switch 18 is controlled by the communication unit 12 including the abnormality detection unit 11. The communication unit 12 is a microcomputer and includes an abnormality detection unit 11 that determines whether or not the temperature of the semiconductor switching element 2 is an abnormal temperature and determines whether or not the state of the battery 1 is abnormal. The abnormality detection unit 11 detects the temperature of the semiconductor switching element 2 by the sub temperature sensor 7 that is thermally coupled to the semiconductor switching element 2. It is determined from this detected temperature whether the temperature of the semiconductor switching element 2 has increased to an abnormal temperature. Therefore, the abnormality detection unit 11 stores a set temperature for determining whether or not the semiconductor switching element 2 has an abnormal temperature. When the stored set temperature is compared with the detected temperature of the semiconductor switching element 2 and the detected temperature is higher than the set temperature, the semiconductor switching element 2 determines that the temperature is abnormal and switches the impedance conversion switch 18 from OFF to ON.

したがって、図６のパック電池は、半導体スイッチング素子２の温度が設定温度よりも低い状態では、異常検出部１１がインピーダンス変換スイッチ１８をオフ状態に保持する。この状態で、通信部１２の信号は通信端子１０を介して接続機器に出力され、あるいは接続機器から通信部１２に信号が入力される。半導体スイッチング素子２の温度が設定温度よりも高くなると、異常検出部１１がインピーダンス変換スイッチ１８をオフからオンに切り換える。オン状態のインピーダンス変換スイッチ１８は、通信端子１０をアースに接続して通信端子１０のインピーダンスを低くする。このパック電池がセットされる接続機器は、通信端子１０のインピーダンスが低くなることを検出して、半導体スイッチング素子２の温度が異常に高いと判定する。   Therefore, in the battery pack of FIG. 6, when the temperature of the semiconductor switching element 2 is lower than the set temperature, the abnormality detection unit 11 holds the impedance conversion switch 18 in the off state. In this state, the signal of the communication unit 12 is output to the connected device via the communication terminal 10, or the signal is input from the connected device to the communication unit 12. When the temperature of the semiconductor switching element 2 becomes higher than the set temperature, the abnormality detection unit 11 switches the impedance conversion switch 18 from OFF to ON. The impedance conversion switch 18 in the on state connects the communication terminal 10 to the ground to lower the impedance of the communication terminal 10. The connected device in which the battery pack is set detects that the impedance of the communication terminal 10 is low, and determines that the temperature of the semiconductor switching element 2 is abnormally high.

さらに、異常検出部１１は、電池１の状態、たとえば電池１の過充電、過放電、異常温度、過大電流を検出して、インピーダンス変換スイッチ１８を切り換える。このパック電池は、電池１の状態が正常であると、異常検出部１１がインピーダンス変換スイッチ１８をオフ状態に保持する。この状態で、通信部１２の信号は通信端子１０を介して接続機器に出力され、あるいは接続機器から通信部１２に信号が入力される。電池１が異常な状態になると、異常検出部１１がインピーダンス変換スイッチ１８をオフからオンに切り換える。オン状態のインピーダンス変換スイッチ１８は、通信端子１０をアースに接続して通信端子１０のインピーダンスを低くする。このパック電池がセットされる接続機器は、通信端子１０のインピーダンスが低くなることを検出して、電池１の状態が異常であることを判定する。このパック電池は、通常の状態で電池１の状態が通信端子１０から正常に接続機器に伝送されるが、この状態に加えて、さらに電池１の状態が異常になると、通信端子１０を短絡してこのことを接続機器に確実に伝送する。
なお、図６のパック電池においては、異常検出部１１からの信号で動作するインピーダンス変換スイッチ１８を通信端子１０に接続しているが、参考例として、これに代わって、温度端子６に接続して、温度端子６にて、同様に、異常を検出することも可能である。 Furthermore, the abnormality detection unit 11 detects the state of the battery 1, for example, overcharge, overdischarge, abnormal temperature, and excessive current of the battery 1, and switches the impedance conversion switch 18. In the battery pack, when the state of the battery 1 is normal, the abnormality detection unit 11 holds the impedance conversion switch 18 in the off state. In this state, the signal of the communication unit 12 is output to the connected device via the communication terminal 10, or the signal is input from the connected device to the communication unit 12. When the battery 1 is in an abnormal state, the abnormality detection unit 11 switches the impedance conversion switch 18 from off to on. The impedance conversion switch 18 in the on state connects the communication terminal 10 to the ground to lower the impedance of the communication terminal 10. The connected device in which the battery pack is set detects that the impedance of the communication terminal 10 is low, and determines that the state of the battery 1 is abnormal. In this battery pack, the state of the battery 1 is normally transmitted from the communication terminal 10 to the connected device in a normal state. In addition to this state, if the state of the battery 1 becomes abnormal, the communication terminal 10 is short-circuited. The lever is reliably transmitted to the connected device.
In the battery pack of FIG. 6, an impedance conversion switch 18 that operates in response to a signal from the abnormality detection unit 11 is connected to the communication terminal 10, but as a reference example, it is connected to the temperature terminal 6 instead. Similarly, it is possible to detect an abnormality at the temperature terminal 6.

従来のパック電池の回路図である。It is a circuit diagram of the conventional battery pack. 本発明の一実施例にかかるパック電池の回路図である。1 is a circuit diagram of a battery pack according to an embodiment of the present invention. 本発明の他の実施例にかかるパック電池の回路図である。It is a circuit diagram of the battery pack according to another embodiment of the present invention. 本発明の他の実施例にかかるパック電池の回路図である。It is a circuit diagram of the battery pack according to another embodiment of the present invention. 本発明の他の実施例にかかるパック電池の回路図である。It is a circuit diagram of the battery pack according to another embodiment of the present invention. 本発明の他の実施例にかかるパック電池の回路図である。It is a circuit diagram of the battery pack according to another embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

１…電池
２…半導体スイッチング素子 ２Ａ…スイッチング素子
２Ｂ…スイッチング素子
３…保護回路
４…温度センサ
５…出力端子
６…温度端子
７…サブ温度センサ
８…インピーダンス変換スイッチ
９…温度検出部
１０…通信端子
１１…異常検出部
１２…通信部
１３…保護回路
１８…インピーダンス変換スイッチ
３８…インピーダンス変換スイッチ
３９…温度検出部
４７…サブ温度センサ
４８…インピーダンス変換スイッチ
５７…サブ温度センサ
５８…インピーダンス変換スイッチ
９１…電池
９２…スイッチング素子
９３…保護回路
９４…サーミスタ
９６…温度端子
９８…トランジスタ
９９…異常検出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery 2 ... Semiconductor switching element 2A ... Switching element
2B ... Switching element 3 ... Protection circuit 4 ... Temperature sensor 5 ... Output terminal 6 ... Temperature terminal 7 ... Sub temperature sensor 8 ... Impedance conversion switch 9 ... Temperature detection part 10 ... Communication terminal 11 ... Abnormality detection part 12 ... Communication part 13 ... Protection circuit 18: Impedance conversion switch 38 ... Impedance conversion switch 39 ... Temperature detector 47 ... Sub temperature sensor 48 ... Impedance conversion switch 57 ... Sub temperature sensor 58 ... Impedance conversion switch 91 ... Battery 92 ... Switching element 93 ... Protection circuit 94 ... Thermistor 96 ... Temperature terminal 98 ... Transistor 99 ... Abnormality detector

Claims (4)

充電できる電池(1)と、この電池(1)と出力端子(5)との間に接続している半導体スイッチング素子(2)と、この半導体スイッチング素子(2)をオンオフに制御する保護回路(3)と、電池(1)の温度を検出する温度センサ(4)と、この温度センサ(4)に接続している温度端子(6)とを備えるパック電池であって、
前記半導体スイッチング素子(2)の温度を検出するサブ温度センサ(7)、(47)、(57)と、前記温度センサ(4)に並列又は直列に接続されて、サブ温度センサ(7)、(47)、(57)の検出温度が設定温度よりも高くなる状態で温度端子(6)のインピーダンスを変更するインピーダンス変換スイッチ(8)、(38)、(48)、(58)とを備えるパック電池。 A rechargeable battery (1), a semiconductor switching element (2) connected between the battery (1) and the output terminal (5), and a protection circuit for controlling the semiconductor switching element (2) on and off ( 3) a battery pack comprising a temperature sensor (4) for detecting the temperature of the battery (1), and a temperature terminal (6) connected to the temperature sensor (4),
Sub temperature sensors (7), (47), (57) for detecting the temperature of the semiconductor switching element (2), connected in parallel or in series to the temperature sensor (4), sub temperature sensors (7), Provided with impedance conversion switches (8), (38), (48), (58) that change the impedance of the temperature terminal (6) in a state where the detected temperature of (47), (57) is higher than the set temperature. Pack battery. 前記インピーダンス変換スイッチ(8)が前記温度センサ(4)と並列に接続され、前記サブ温度センサ(7)の検出温度が設定温度よりも高くなる状態では、インピーダンス変換スイッチ(8)がオフからオンに切り換えられて、温度端子(6)のインピーダンスを低く変更するようにしてなる請求項１に記載されるパック電池。   When the impedance conversion switch (8) is connected in parallel with the temperature sensor (4) and the temperature detected by the sub temperature sensor (7) is higher than the set temperature, the impedance conversion switch (8) is turned on from off. The battery pack according to claim 1, wherein the impedance of the temperature terminal (6) is changed to be low. 前記インピーダンス変換スイッチ(38)が前記温度センサ(4)と直列に接続され、前記サブ温度センサ(7)の検出温度が設定温度よりも高くなる状態では、インピーダンス変換スイッチ(38)がオンからオフに切り換えられて、温度端子(6)のインピーダンスを高く変更するようにしてなる請求項１に記載されるパック電池。   When the impedance conversion switch (38) is connected in series with the temperature sensor (4) and the detected temperature of the sub temperature sensor (7) is higher than a set temperature, the impedance conversion switch (38) is turned from on to off. The battery pack according to claim 1, wherein the battery pack is configured to change the impedance of the temperature terminal (6) to be high. 前記インピーダンス変換スイッチ(8)、(38)がＦＥＴとトランジスタのいずれかである請求項１に記載されるパック電池。   The battery pack according to claim 1, wherein the impedance conversion switches (8) and (38) are either FETs or transistors.
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