(57)【要約】【課題】

電気・電子機器本体のヒューズを切断することなくバッテリパックに対して確実に過電圧防止を行うことができるバッテリパック及び電気・電子機器を提供する。
【解決手段】

バッテリパック２０は、リチウムイオン２次電池等の電池セル２１、充電電流防止用ＦＥＴ１、放電電流防止用ＦＥＴ２、放電電流検出用の抵抗Ｒ２、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２を制御するためのＦＥＴコントロール回路２２を備え、抵抗Ｒ２の両端電圧から電池セル２１を流れる電流の大きさを検出し、この放電電流Ｉdischrgeが電流値Ｉth以上になると、放電電流防止用ＦＥＴ２をオフするとともに、充電電流防止用ＦＥＴ１をオフする。

(2)特開平１０−３１２８３１21【特許請求の範囲】

たときに充電を停止させる。充電されたバッテリパック【請求項１】

電池セルと、該電池セルの充放電を制御

は、ノートブック型コンピュータが商用電源から切り離するための電気回路と、前記電気回路により制御され電された場合にノートブック型コンピュータの主電源とな池セルに流れる充電電流を阻止する充電阻止用スイッチ

り、本体各部に電力を供給する。と、前記電気回路により制御され電池セルからの放電電【０００４】ところで、最近では、上記バッテリパック流を阻止する放電阻止用スイッチと、前記放電電流を検の電池セルとして、リチウムイオン電池が主流になりつ出する手段とを一体的にパッケージ化してなるバッテリつある。これはリチウムイオン電池が、重量あたり及びパックにおいて、体積あたり高いエネルギ密度を持つため、携帯型機器の前記電気回路は、バッテリパックに過電圧が印加され、該過電圧に基づく放電電流が前記検出手段により検出さ小型化・軽量化の動向に合致するからである。しかし、
10

リチウムイオン電池は、過電圧で充電されると性能が劣れたとき、前記放電阻止用スイッチをオフするととも化するなど、安全性に問題が生じることがあるため、充に、前記充電阻止用スイッチをオフすることを特徴とす電器や過充電保護回路の設計が重要となる。

るバッテリパック。

【０００５】図４はバッテリパックが装着される電気・【請求項２】

電子機器の電源回路の構成を示すブロック図である。

前記充電阻止用スイッチ及び前記放電阻止用スイッチは、ＦＥＴであることを特徴とする請求項【０００６】図４において、１０は商用電源を所定の直１記載のバッテリパック。

流電圧に変換するＡＣアダプタ、１１はリチウムイオン【請求項３】

バッテリパック、１２はＡＣアダプタ１０から直流電圧

請求項１記載のバッテリパックが装着される電気・電子機器であって、が供給されているときリチウムイオンバッテリパック１装着されたバッテリパックに過電圧が供給されたことを１を満充電状態まで充電させる充電器、１３，１４は逆検出し、該過電圧検出時には前記バッテリパックからの20流防止用ダイオード、１５はＡＣアダプタ１０からの直放電電流によりヒューズを溶断してバッテリパックへの流電圧またはリチウムイオンバッテリパック１１からの充電を阻止する過電圧阻止回路を備え、直流電圧を、本体で使用する所定レベルの直流電圧（例前記ヒューズが溶断するための放電電流値は、えば、５Ｖ、３．３Ｖ）に変換して本体に供給するＤＣ

前記バッテリパックにおいて過電圧に基づいて検出され／ＤＣコンバータ、１７はリチウムイオンバッテリパッ

る放電電流の値より所定値以上大きいことを特徴とする

ク１１に過電圧がかからないようにするためのＯＶＰ

電気・電子機器。

（Over Voltage Protection）回路である。また、１８【発明の詳細な説明】

はＡＣアダプタ１０を本体に接続する端子、１９はリチ【０００１】

ウムイオンバッテリパック１１を本体に接続するための【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン電池等の電池セルを用いたバッテリパック及び電気・電子端子である。なお、図示を省略しているが実際には端子30

１８は接地用電源端子を、端子１９は、給電用電源端機器に係り、特に、バッテリに過電圧がかからないよう子、接地用電源端子、充放電制御を行うためのコントロにするためのＯＶＰ（Over Voltage Protection）回路ール端子を備えている。図５は上記ＯＶＰ回路１７の一を備えたバッテリパック及び電気・電子機器に関する。

例を示す回路図である。

【０００２】【０００７】図５において、ＯＶＰ回路１７は、ＳＣＲ【従来の技術】携帯性を考慮して小型軽量に構成された（silicon controlled rectifier）１、定電圧ダイオー

ノートブック型コンピュータ等の電気・電子機器が広範

ドＺＤ１、抵抗Ｒ１、及びヒューズＦ１から構成されに普及してきている。このような電気・電子機器では、る。

商用電源の利用できない場所でも作動させるためにパッ【０００８】バッテリパック１１のプラス端子には、Ｓケージ化されたバッテリ（以下、バッテリパックといＣＲ１のアノード及びＺＤ１のカソードが接続されるとう）を装着可能にしたものが多い。ノートブック型コン

40

ともに、ＳＣＲ１のカソードはヒューズＦ１を介してバピュータに装着されたバッテリパックは、ノートブック

ッテリパック１１のマイナス端子に接続され、またＺＤ型コンピュータが商用電源に接続されているときはＡＣ

１アノードは抵抗Ｒ１及びヒューズＦ１を介してバッテアダプタ等を介して充電される。

リパック１１のマイナス端子に接続される。ＳＣＲ１の【０００３】バッテリパックの充放電は、ノートブック

ゲート端子は、ＺＤ１と抵抗Ｒ１の間（Ａ点）に接続さ型コンピュータに内蔵されたチャージコントローラによれ、ＺＤ１と抵抗Ｒ１の間の電位レベルがＳＣＲ１のゲって制御される。チャージコントローラは、例えばバッート端子に供給される。

テリパックの放電電流を積算し、バッテリパックの残存【０００９】以上の構成において、バッテリパック１１容量が所定値以下になったと判断したときに充電を開始に過電圧（Over Voltage）が印加された時は、定電圧ダするとともに、充電時にはバッテリパックへの充電電流を積算しバッテリパックが満充電状態になったと判断しイオードＺＤ１がオンしてＡ点の電位レベルが上昇し、50Ａ点の電位レベルの上昇によりＳＣＲ１がオンする。Ｓ(3)特開平１０−３１２８３１
43
ＣＲ１がオンすることによりバッテリパック１１からの【発明の実施の形態】本発明に係るバッテリパックは、放電電流Ｉが流れ、ヒューズＦ１を溶断して、バッテリノートブック型コンピュータ等の電気・電子機器に用いパック１１を過電圧状態から保護するようにしている。

られるバッテリパックに適用することができる。

【００１０】【００１８】図１は本発明の実施形態に係るバッテリパ【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのようック及び電気・電子機器のＯＶＰ回路の構成を示すブロな従来のＯＶＰ回路を備えた本体システム及びバッテリック図である。なお、本実施形態に係るバッテリパックパックにあっては、以下のような問題点があった。

及び電気・電子機器の説明にあたり図５に示すバッテリ【００１１】すなわち、ヒューズＦ１を溶断して過電圧パック及び電気・電子機器と同一構成部分には同一符号を防止するため確実な過電圧防止はできるものの、ＯＶＰ回路が切断動作を行う度にヒューズＦ１が溶断されるを付している。
10【００１９】図１において、２０はバッテリパック、３ことになるので、次に本体システムを使用するためには０は電気・電子機器本体内部のＯＶＰ回路であり、バッヒューズＦ１を交換する必要がある。一般に、このヒュテリパック２０及びＯＶＰ回路３０はプラス端子４０，ーズＦ１の交換は、本体修理となるためサービスセンタ

マイナス端子４１及びコミュニケーション用端子４３をに送る等の手間及び費用を要することになる。ところ介して接続される。バッテリパック２０は、リチウムイが、上述した過電圧は、本来的な故障以外の要因、例えオン２次電池等の電池セル２１、充電電流防止用ＦＥＴ

ば半田ボールや異物等が一時的に端子部分に接触した場

１、放電電流防止用ＦＥＴ２、放電電流検出用の抵抗Ｒ合にも発生することがある。このような場合にも一律に２、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２を制御するためのＦＥＴコン故障扱いとなるため、修理センタ及びユーザの双方にとトロール回路２２から構成される。って負担となっていた。

【００２０】抵抗Ｒ２の両端はＦＥＴコントロール回路【００１２】また、ヒューズＦ１を溶断するためにバッ

20２２に接続されており、バッテリパック２０の放電時にテリパックからの大電流を取り出す必要があり、内部の電池セル２１を流れる電流の大きさを電圧レベルの信号電池セルに悪影響を与える可能性があった。

として検出する。

【００１３】本発明は、電気・電子機器本体のヒューズ【００２１】充電電流防止用ＦＥＴ１は、充電防止用のを切断することなくバッテリパックに対して確実に過電ＦＥＴであり、ＦＥＴコントロール回路２２によりオフ圧防止を行うことができるバッテリパック及び電気・電されると電池セル２１には充電電流が流れない。

子機器を提供することを目的とする。

【００２２】放電電流防止用ＦＥＴ２は、放電防止用の【００１４】

ＦＥＴであり、ＦＥＴコントロール回路２２によりオフ【課題を解決するための手段】本発明のバッテリパック

されると電池セル２１から放電電流を流すことができなは、電池セルと、該電池セルの充放電を制御するための電気回路と、電気回路により制御され電池セルに流れるい。
30【００２３】ＦＥＴ１及びＦＥＴ２のゲート端子はＦＥ

充電電流を阻止する充電阻止用スイッチと、電気回路にＴコントロール回路２２に接続され、ＦＥＴコントロー

より制御され電池セルからの放電電流を阻止する放電阻

ル回路２２によりオン／オフ制御される。

止用スイッチと、放電電流を検出する手段とを一体的に【００２４】また、ＦＥＴコントロール回路２２には、パッケージ化してなるバッテリパックにおいて、電気回

バッテリパック２０の状態を本体に通知するためのコミ路は、バッテリパックに過電圧が印加され、該過電圧にュニケーション用端子４３が接続されている。

基づく放電電流が検出手段により検出されたとき、放電【００２５】ＦＥＴコントロール回路２２は、充放電を阻止用スイッチをオフするとともに、充電阻止用スイッ制御するための電気回路により構成され、検出した放電チをオフすることを特徴とする。

電流Ｉdischargeの値を基にＦＥＴ１及びＦＥＴ２をオ【００１５】上記充電阻止用スイッチ及び放電阻止用スン／オフ制御する。この制御については図２及び図３にイッチは、ＦＥＴであってもよい。

40より後述する。本実施形態では、ＦＥＴコントロール回【００１６】本発明の電気・電子機器は、請求項１記載

路２２を、充放電制御用の電気回路で構成しているが、のバッテリパックが装着される電気・電子機器であっマイクロプロセッサを用いたコントローラを使用しプロて、装着されたバッテリパックに過電圧が供給されたこグラムにより実行する態様でもよい。このようなコントとを検出し、該過電圧検出時にはバッテリパックからのローラの主な機能は、充放電の開始・終了時期や過去の放電電流によりヒューズを溶断してバッテリパックへの履歴等を管理することや、本体側にコミュニケーション充電を阻止する過電圧阻止回路を備え、ヒューズが溶断用端子４３を通して通知することにある。このようなコするための放電電流値は、バッテリパックにおいて過電ントローラの機能として本ＦＥＴオン／オフ制御を組み圧に基づいて検出される放電電流の値より所定以上大き込むものでもよい。

いことを特徴とする。
【００１７】【００２６】一方、ＯＶＰ回路３０は、ＳＣＲ１、定電50圧ダイオードＺＤ１、抵抗Ｒ１、及びヒューズＦ１から(4)特開平１０−３１２８３１65構成される。

圧から電池セル２１を流れる電流の大きさを検出し、こ【００２７】バッテリパック２０のプラス端子４０（Ｂの放電電流Ｉdischargeが所定の電流値Ｉthか否かを判点）には、ＳＣＲ１のアノード及びＺＤ１のカソードが別する。放電電流Ｉdischargeが所定の電流値Ｉth以上接続されるとともに、ＳＣＲ１のカソードはヒューズＦになると、ステップＳＴ２で放電電流防止用ＦＥＴ２を１を介してバッテリパック２０のマイナス端子（Ｃ点）オフし、ステップＳＴ３で充電電流防止用ＦＥＴ１をオに接続され、またＺＤ１アノードは抵抗Ｒ１及びヒューフする。

ズＦ１を介してバッテリパック２０のマイナス端子４１【００３６】上記電流値ＩthとヒューズＦ１を溶断させに接続される。ＳＣＲ１のゲート端子は、ＺＤ１と抵抗る電流との関係は図３に示される。

Ｒ１の間（Ａ点）に接続され、ＺＤ１と抵抗Ｒ１の間の電位レベルがＳＣＲ１のゲート端子に供給される。

【００３７】図３はヒューズＦ１の溶断特性の概要を示10す図であり、縦軸は電流の大きさを横軸は時間を示す。

【００２８】なお、リチウムイオン電池用のバッテリパ

図３の太実線はヒューズＦ１の溶断特性を表し、例えばックには、充放電防止制御等のため、上記ＦＥＴ１、Ｆ５Ａの電流が１０μｓｅｃ流れると溶断するように設計

ＥＴ２、電圧変換用抵抗Ｒ２、ＦＥＴコントロール回路されている。このヒューズＦ１の溶断特性に対して上記に対応する回路が挿入されているのが一般的である。し電流値Ｉthは図３の破線に示すようにして少ない電流値かし、従来のバッテリパックはあくまで充電電流防止のまたは時間を持つように設定する。したがって、放電電ときはＦＥＴ１を、また放電電流防止のときはＦＥＴ２

流Ｉdischargeが所定の電流値Ｉth以上になると、ヒュをオフするもので、本実施形態で説明するようなＦＥＴーズＦ１が溶断する前にＦＥＴ２及びＦＥＴ１がオフすコントロールを行うものではない。

ることになる。実際には、図３に示す特性に基づいてあ【００２９】以下、上述のように構成されたバッテリパる特定の電流値Ｉthを、放電電流Ｉdischargeと比較す

ック及び電気・電子機器の動作を説明する。

20

る態様でもよい。

【００３０】いま、システムの充電器の誤動作等により【００３８】図２に戻って、ステップＳＴ４でバッテリバッテリパック２０のプラス端子４０（Ｂ点）に過電圧パック２０が電気・電子機器本体の外にあるか（外されが印加されたことを考える。

たか）否かを判別し、バッテリパック２０が電気・電子【００３１】Ｂ点に印加された過電圧がＺＤ１の降伏電機器本体の外にあるときはリセットを行ってＦＥＴ２及圧を超えると、ＺＤ１は導通状態となりＡ点の電位が上びＦＥＴ１をオン状態にしバッテリパック２０をノーマ昇し、Ａ点の電位レベルの上昇によりＳＣＲ１はオンしル状態に戻す。バッテリパック２０が電気・電子機器本て図中Ｉに示す電流が流れる。従来例では、この放電電体の外にあるか否かの判断は、バッテリパック２０の装流Ｉにより単純にヒューズＦ１を溶断していた。

着を示すスイッチのオン／オフまたはコミュニケーショ【００３２】本実施形態では、この時、すなわちヒューズＦ１を溶断する前に、ＦＥＴコントロール回路２２がン用端子４３を通して知ることができる。なお、本実施
30

形態ではバッテリパック２０を電気・電子機器本体から抵抗Ｒ２の両端電圧から電池セル２１を流れる電流の大外したときに上記リセットをするようにしているが、バきさを検出し、この電流の大きさが所定の電流値以上にッテリパック２０にリセットスイッチを設け、バッテリなると放電電流防止用ＦＥＴ２をオフする。このようパック２０が本体から外され且つリセットスイッチが押に、バッテリパック２０が電気・電子機器本体に装着さされた時に上記リセットを行うようにしてもよい。

れている場合には、ＦＥＴコントロール回路２２は、常【００３９】その後、バッテリパック２０を、再び電気時、抵抗Ｒ２の両端電圧を検出しており電池セル２１を・電子機器本体に装着し、再度、上記過電圧防止制御が流れる電流の大きさが所定の電流値以上になると、ヒュあったときは本体修理の可能性が高まるが、正常に動作ーズＦ１が溶断する前に放電電流防止用ＦＥＴ２をオフした場合にはそのまま使用することが可能になる。

する。また、ＦＥＴ２をオフすると同時に充電電流防止【００４０】ところで、前述したようにリチウムイオン用ＦＥＴ１をもオフする。これにより、過電圧状態が発40電池用のバッテリパックには、充放電防止制御等のた生してもＦＥＴ１がオフしているので、バッテリパック

め、上記ＦＥＴ１、ＦＥＴ２、電圧変換用抵抗Ｒ２、Ｆ２０を電気・電子機器本体から電気的に切り離すことがＥＴコントロール回路に対応する回路が通常入っているできるため、バッテリパックは過電圧状態にさらされなが、従来のバッテリパックは単に充電電流防止のときはくなる。

ＦＥＴ１を、また放電電流防止のときはＦＥＴ２をオフ【００３３】上記動作を図２及び図３を用いてさらに詳するだけものであり、本実施形態で説明した効果を得る細に説明する。

ことを目的としたものではない。

【００３４】図２はＦＥＴコントロール回路におけるＦ【００４１】例えば、従来のものにおいて、ヒューズＦＥＴオン／オフ制御を示すフローチャトであり、図中Ｓ１が溶断する前にＦＥＴ２をオフにすることを想定した

Ｔはフローのステップを示す。
【００３５】まず、ステップＳＴ１で抵抗Ｒ２の両端電としてもＦＥＴ１がオンである限りは、本体側から電池
50

セル２１に充電をすることは可能であり、潜在的に電池(5)特開平１０−３１２８３１
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セル２１が過充電になる可能性があった。本実施形態で体修理を要する事態になる前に、バッテリパックへ過電は、バッテリパックにおける充放電防止制御ではなく、圧が印加されるのを防ぐための充電電流の流入を阻止す

本体システム内部のヒューズＦ１交換をできるだけ回避

るものであればどのような態様であってもよい。

し、本体修理が必要となる可能性をできるだけ減らすこ【００４６】さらに、上記バッテリパックやＯＶＰ回路と、及びバッテリパック２０に過電圧が印加されるのをを構成するＦＥＴ、電気回路等の種類、数などは上述し防ぐことを目的としたＦＥＴ１及びＦＥＴ２の制御であた実施形態に限られないことは言うまでもない。

る。したがって、本体システム内部のヒューズＦ１が切【００４７】

れる前にＦＥＴ２をオフにすること、及びＦＥＴ２をオ【発明の効果】本発明に係るバッテリパックでは、電気フする時に同時にＦＥＴ１をオフするように制御することが特徴となる。このような制御によりヒューズＦ１を回路は、バッテリパックに過電圧が印加され、該過電圧10に基づく放電電流が検出されたとき、放電阻止用スイッ切ることなくバッテリパックにとって最適な電流でＯＶチをオフするとともに、充電阻止用スイッチをオフし、Ｐを行うことができる。

電気・電子機器では、装着されたバッテリパックが過電【００４２】以上説明したように、本実施形態に係るバ圧状態にさらされたことを検出し、該過電圧検出時にはッテリパック２０は、リチウムイオン２次電池等の電池バッテリパックからの放電電流によりヒューズを溶断しセル２１、充電電流防止用ＦＥＴ１、放電電流防止用Ｆてバッテリパックへの充電電流を防止する過電圧阻止回

ＥＴ２、放電電流検出用の抵抗Ｒ２、ＦＥＴ１及びＦＥ路を備え、ヒューズが溶断するための放電電流値は、バＴ２を制御するためのＦＥＴコントロール回路２２を備ッテリパックにおいて過電圧に基づいて検出される放電え、抵抗Ｒ２の両端電圧から電池セル２１を流れる電流電流の値より所定以上大きいように構成しているので、の大きさを検出し、この放電電流Ｉdischargeが電流値電気・電子機器本体のヒューズを切断することなくバッＩth以上になると、放電電流防止用ＦＥＴ２をオフする

20

テリパックに対して確実に過電圧防止を行うことがでとともに、充電電流防止用ＦＥＴ１をオフするようにしき、バッテリパックに悪影響を与えることを防止するこたので、電気・電子機器本体のヒューズＦ１を切断するとができる。

ことなくバッテリパック２０に対して確実に充電電流の【図面の簡単な説明】

流入を防止することができ、バッテリパック２０に過電【図１】本発明を適用した実施形態に係るバッテリパッ圧が印加されるのを防ぐことができる。

ク及び電気・電子機器のＯＶＰ回路の構成を示すブロッ【００４３】したがって、半田ボールや異物等が一瞬端ク図である。

子部分に接触した場合のように一時的に過電圧が発生し【図２】上記バッテリパックのＦＥＴコントロール回路た場合に、ヒューズＦ１を溶断せずにバッテリパック２におけるＦＥＴオン／オフ制御を示すフローチャトであ０側で過電圧を防止することができるため、従来のように一律に本体の故障扱いとする事態が減り、修理センタる。
30【図３】上記電気・電子機器のＯＶＰ回路のヒューズの及びユーザの双方にとって手間がなくなる効果を得るこ

溶断特性の概要を示す図である。とができる。また、ヒューズＦ１を溶断するための大電【図４】従来の電気・電子機器の電源回路の構成を示す流の発生がなくなるため、電池セル２１に悪影響を与えブロック図である。

ることはない。

【図５】従来のＯＶＰ回路の構成を示す図である。

【００４４】なお、本実施形態では、リチウムイオンバ【符号の説明】

ッテリパックに適用した例を説明したが、これに限ら２０ず、バッテリパック化されたものであればどのような電コントロール回路、３０池にでも本発明を適用できる。

子、４１【００４５】また、本実施形態では、ＦＥＴ１及びＦＥ端子、ＦＥＴ１ 充電電流防止用ＦＥＴ、ＦＥＴ２ 放電

Ｔ２を同時にオフするようにしているが、制御の例は一40

バッテリパック、２１電池セル、２２ＶＰ回路、４０マイナス端子、４３ＦＥＴ

プラス端コミュニケーション用

電流防止用ＦＥＴ、Ｒ２ 放電電流検出用の抵抗、ＳＣ例であることは言うまでもない。要は、電気・電子機器

Ｒ１サイリスタ、ＺＤ１

本体のＯＶＰ回路が作動してヒューズ切断等を行って本

抵抗、Ｆ１

ヒューズ

定電圧ダイオード、Ｒ１

(6)特開平１０−３１２８３１

【図１】

【図３】

【図４】

(7)
【図２】

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(8)
【図５】

特開平１０−３１２８３１