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JP2967735B2 - Battery unit - Google Patents
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JP2967735B2 - Battery unit - Google Patents

Battery unit

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JP2967735B2
JP2967735B2 JP27957296A JP27957296A JP2967735B2 JP 2967735 B2 JP2967735 B2 JP 2967735B2 JP 27957296 A JP27957296 A JP 27957296A JP 27957296 A JP27957296 A JP 27957296A JP 2967735 B2 JP2967735 B2 JP 2967735B2
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battery unit
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resistor
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【発明の属する技術分野】本発明はバッテリユニットに
関し、特に温度検出素子と電子発熱冷却素子及び温度制
御回路によってバッテリ自身を冷却するバッテリユニッ
トに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery unit, and more particularly, to a battery unit that cools a battery itself by a temperature detecting element, an electronic heating / cooling element, and a temperature control circuit.

【0001】[0001]

【従来の技術】従来、バッテリの温度調節は、バッテリ
またはバッテリ本体から独立した充電回路に付加してい
る温度検出素子の信号を検出し、温度が高くなるとバッ
テリ近傍に配置されているファンを駆動することにより
バッテリを空冷していた。
2. Description of the Related Art Conventionally, the temperature of a battery is controlled by detecting a signal of a temperature detecting element added to a battery or a charging circuit independent of the battery body, and driving a fan disposed near the battery when the temperature rises. By doing so, the battery was air-cooled.

【0002】[0002]

【発明が解決しようとする課題】この場合、バッテリ自
身が高温になっても、周囲温度が高温の場合はファンに
よる冷却効果が少ないという問題点があった。
In this case, even if the temperature of the battery itself becomes high, there is a problem that the cooling effect of the fan is small when the ambient temperature is high.

【0003】さらに通常、バッテリの充電は満充電電圧
を検出して停止するが、バッテリの満充電電圧は周囲が
高温では低く、低温では高くなる。従って、周囲が高温
のときは長時間経過しても充電電圧迄に届かず完全充電
ができない。このため、確実に充電ができないという問
題があった。
[0003] Normally, charging of a battery is stopped by detecting a full charge voltage, but the full charge voltage of the battery is low when the surrounding temperature is high and becomes high when the surrounding temperature is low. Therefore, when the ambient temperature is high, the battery does not reach the charging voltage even after a long period of time, and the battery cannot be fully charged. For this reason, there was a problem that charging could not be performed reliably.

【0004】また周囲が低温のときは、満充電電圧に到
達するに要する時間が長くなるという問題があり、ノー
マルの温度のときに必要な充電時間で充電を終了する場
合には充電電圧まで届かず完全充電されないという問題
があった。
[0004] In addition, when the ambient temperature is low, there is a problem that the time required to reach the full charge voltage is prolonged. There was a problem that it was not fully charged.

【0005】本発明の目的はバッテリの周囲温度が高い
場合であっても低い場合であっても、バッテリ充電電圧
を最適に保つことができ、バッテリの完全充電が可能で
あるバッテリユニットを提供することである。
It is an object of the present invention to provide a battery unit which can maintain a battery charging voltage optimally and can fully charge a battery regardless of whether the ambient temperature of the battery is high or low. That is.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明のバッテリユニッ
トは、電流の充電及び放電を行うセルと、前記バッテリ
ユニットの周囲温度を検出する温度検出手段と、前記セ
ルの温度を調節するために前記セルと熱的に接続された
電子発熱冷却素子と、前記温度検出手段の出力信号をも
とに前記電子発熱冷却素子を駆動する温度制御回路とを
備えることを特徴とする。
A battery unit according to the present invention comprises a cell for charging and discharging a current, a temperature detecting means for detecting an ambient temperature of the battery unit, and a cell for adjusting the temperature of the cell. An electronic heating / cooling element thermally connected to a cell, and a temperature control circuit for driving the electronic heating / cooling element based on an output signal of the temperature detecting means are provided.

【0007】本発明のバッテリユニットは、前記セルの
周囲に配置された熱拡散部と、前記熱拡散部の外側に隣
接した熱伝導部と、その中央部分を前記熱伝導部と接続
した第1金属部と、その一端を前記温度制御回路と接続
した第2金属部と、その一端を前記温度制御回路と接続
した第3金属部とをさらに備え、前記電子発熱冷却素子
は、その一端を前記第1金属部の一端と接続し、その他
端を前記第2金属部の他端と接続した第1電子発熱冷却
素子と、その一端を前記第1金属部の他端と接続し、そ
の他端を前記第3金属部の他端と接続した第2電子発熱
冷却素子とからなることを特徴とする。
The battery unit according to the present invention has a heat diffusion portion disposed around the cell, a heat conduction portion adjacent to the outside of the heat diffusion portion, and a first portion having a central portion connected to the heat conduction portion. A metal portion, a second metal portion having one end connected to the temperature control circuit, and a third metal portion having one end connected to the temperature control circuit; A first electronic heating / cooling element having one end connected to the first metal part and the other end connected to the other end of the second metal part; one end connected to the other end of the first metal part; A second electronic heating / cooling element connected to the other end of the third metal portion.

【0008】本発明のバッテリユニットの前記温度検出
手段は、その一端を前記セルの正極側に接続した抵抗
と、その一端を前記セルの負極側に接続し、その他端を
前記抵抗の他端と接続したサーミスタを備え、前記温度
制御回路は、前記抵抗の他端の電圧と参照電圧と比較し
て参照電圧が大きいときにローレベルとなりそれ以外の
時はハイレベルとなるように接続された第1比較手段
と、前記抵抗の他端の電圧と参照電圧と比較して参照電
圧が小さいときにローレベルとなりそれ以外の時はハイ
レベルとなるように接続された第2比較手段とを備えた
ことを特徴とする。
The temperature detecting means of the battery unit according to the present invention comprises a resistor having one end connected to the positive electrode of the cell, one end connected to the negative electrode of the cell, and the other end connected to the other end of the resistor. A connected thermistor, wherein the temperature control circuit is connected to a low level when the reference voltage is higher than the voltage at the other end of the resistor and a reference voltage, and to a high level otherwise. 1 comparison means, and second comparison means connected so that the voltage at the other end of the resistor and the reference voltage are low when the reference voltage is low and high when not. It is characterized by the following.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described.

【0010】図1は本発明の一実施形態の概略ブロック
図である。図2はバッテリユニットの概観図を示す。
FIG. 1 is a schematic block diagram of an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a schematic view of the battery unit.

【0011】図1で示すようにバッテリユニット1の中
にセル4が通常複数個実装されて必要な電圧が出力され
る。このバッテリユニット1はセル4の周囲にセル4の
温度を調節する熱拡散部2を設けている。
As shown in FIG. 1, a plurality of cells 4 are usually mounted in a battery unit 1 to output a required voltage. This battery unit 1 is provided with a heat diffusion unit 2 around the cell 4 for adjusting the temperature of the cell 4.

【0012】さらに、バッテリユニット1は、熱拡散部
2と接触する発熱冷却部5と温度制御回路11を具備し
ている。発熱冷却部5は、熱拡散部2に接触する熱伝導
部6と、これに収容されている金属部7と、金属部7と
接続する電子発熱冷却素子8及び電子発熱冷却素子9
と、電子発熱冷却素子8の他端に接続する金属部10か
らなる。
Further, the battery unit 1 includes a heat-generating / cooling unit 5 in contact with the heat diffusion unit 2 and a temperature control circuit 11. The heat-generating cooling part 5 includes a heat-conducting part 6 in contact with the heat diffusion part 2, a metal part 7 housed therein, an electronic heat-generating cooling element 8 and an electronic heat-generating cooling element 9 connected to the metal part 7.
And a metal part 10 connected to the other end of the electronic heating / cooling element 8.

【0013】電子発熱冷却素子8はN形半導体であり、
電子発熱冷却素子9はP形半導体である。
The electronic heating / cooling element 8 is an N-type semiconductor,
The electronic heating / cooling element 9 is a P-type semiconductor.

【0014】セル4はバッテリケース3によって熱拡散
部2と絶縁している。セル4の片方の(+)出力と他方
の(−)出力はコネクタ12を経由して温度制御回路1
1のスイッチ14及びグランドGに接続されている。
The cell 4 is insulated from the heat diffusion unit 2 by the battery case 3. One (+) output and the other (−) output of the cell 4 are connected to the temperature control circuit 1 via the connector 12.
1 switch 14 and the ground G.

【0015】金属部10−1及び10−2はコネクタ1
3を経由して温度制御回路11の出力駆動回路部品22
〜26のうちトランジスタ23−1のエミッタとトラン
ジスタ24−1のコレクタの接続部、及びトランジスタ
23−2のエミッタとトランジスタ24−2のコレクタ
の接続部にそれぞれ接続している。
The metal parts 10-1 and 10-2 are the connectors 1
3, the output drive circuit component 22 of the temperature control circuit 11
26 to 26, are connected to the connection between the emitter of the transistor 23-1 and the collector of the transistor 24-1 and the connection between the emitter of the transistor 23-2 and the collector of the transistor 24-2.

【0016】温度制御回路11のスイッチ14はヒュー
ズ15を経由して抵抗17,18,25−1,25−
2,26−1,26−2及び比較器21−1,21−2
の電源側に接続している。
The switch 14 of the temperature control circuit 11 is connected to the resistors 17, 18, 25-1, 25- via a fuse 15.
2, 26-1, 26-2 and comparators 21-1, 21-2
Connected to the power supply side.

【0017】一方、バッテリ電圧の(−)側と接続して
いるグランドGは、サーミスタ16、抵抗19、コンデ
ンサ20、トランジスタ24−1と24−2、及び比較
器21−1,21−2のグランド側に接続している。
On the other hand, the ground G connected to the (-) side of the battery voltage is connected to the thermistor 16, the resistor 19, the capacitor 20, the transistors 24-1 and 24-2, and the comparators 21-1 and 21-2. Connected to the ground side.

【0018】抵抗17の他端とサーミスタ16の他端の
接続点は比較器21−1の(−)入力及び比較器21−
2の(+)入力に接続しその電圧をV1 とする。抵抗1
9の他端とコンデンサ20の他端及び可変抵抗18の他
端の接続点は比較器21−1の(+)入力及び比較器2
1−2の(−)入力に接続しその電圧をVS とする。
The connection point between the other end of the resistor 17 and the other end of the thermistor 16 is connected to the (-) input of the comparator 21-1 and the comparator 21-.
2 is connected to the (+) input and its voltage is V1. Resistance 1
9 and the other end of the capacitor 20 and the other end of the variable resistor 18 are connected to the (+) input of the comparator 21-1 and the comparator 2-2.
Connected to the (-) input of 1-2, and its voltage is set to VS.

【0019】さらに比較器21の出力はスイッチ14の
連動する他極のスイッチ回路を経由して出力駆動回路部
品22〜26のうちのトランジスタ22−1,22−2
のベースにそれぞれ接続している。
Further, the output of the comparator 21 is passed through a switch circuit of the other pole in conjunction with the switch 14, and the transistors 22-1 and 22-2 of the output drive circuit parts 22 to 26 are output.
Each is connected to the base.

【0020】トランジスタ22−1,22−2のコレク
タと抵抗25−1,25−2の他端の接続部はそれぞれ
トランジスタ23−1,23−2のベースに入力してい
る。
The connection portions of the collectors of the transistors 22-1 and 22-2 and the other ends of the resistors 25-1 and 25-2 are input to the bases of the transistors 23-1 and 23-2, respectively.

【0021】トランジスタ22−1,22−2のエミッ
タはトランジスタ24−1,24−2のベースにそれぞ
れ入力している。トランジスタ23−1,23−2のコ
レクタと抵抗26−1,26−2の他端はそれぞれ接続
している。
The emitters of the transistors 22-1 and 22-2 are input to the bases of the transistors 24-1 and 24-2, respectively. The collectors of the transistors 23-1 and 23-2 are connected to the other ends of the resistors 26-1 and 26-2, respectively.

【0022】次に図1に従って本発明の動作を説明す
る。
Next, the operation of the present invention will be described with reference to FIG.

【0023】本発明のバッテリユニットの充電を行うと
きはスイッチ14をオンの状態にする。
When charging the battery unit of the present invention, the switch 14 is turned on.

【0024】内部にセル4を有するバッテリユニット1
の周囲の温度が高くなると、サーミスタ16の片側の電
圧V1 が基準温度として設定した基準電圧VS より低く
なるため、比較器21−1の出力が高くなりトランジス
タ22−1のベース、及びトランジスタ24−1のベー
スに電流が流れて、トランジスタ24−1のコレクタ電
圧が低くなるように動作する。
Battery unit 1 having cells 4 inside
When the ambient temperature increases, the voltage V1 on one side of the thermistor 16 becomes lower than the reference voltage VS set as the reference temperature, so that the output of the comparator 21-1 increases and the base of the transistor 22-1 and the transistor 24-1. 1 operates so that a current flows through the base of the transistor 1 and the collector voltage of the transistor 24-1 decreases.

【0025】このとき比較器21−2の出力は低くなる
ため、トランジスタ22−2のベース、及びトランジス
タ24−2のベースには電流が流れないため、トランジ
スタ24−2のコレクタ電圧は高くなるように動作す
る。従ってコネクタ13から電流がBの方向に流れる。
このとき、電子発熱冷却素子8はN形半導体であり、電
子発熱冷却素子9はP形半導体であるため、ペルティエ
効果によって電子発熱冷却素子8と金属部7の接合部分
及び電子発熱冷却素子9と金属部7の接合部分において
吸熱が発生し、電子発熱冷却素子8と金属部10−2の
接合部分及び電子発熱冷却素子9と金属部10−1の接
合部分において放熱が発生する。この結果、金属部7は
温度が下がり、これに接続している熱伝導部6と熱拡散
部2を介して熱拡散部2の内側にあるセル4を冷却す
る。一方金属部10−1,10−2は温度が上がるが、
熱拡散部2とは熱的に絶縁されているため、熱拡散部2
とその内側の温度に影響を与えることはなく、金属部1
0−1,10−2の外側にある空気と熱交換を行う。
At this time, since the output of the comparator 21-2 is low, no current flows through the base of the transistor 22-2 and the base of the transistor 24-2, so that the collector voltage of the transistor 24-2 increases. Works. Accordingly, current flows from the connector 13 in the direction B.
At this time, the electron heating / cooling element 8 is an N-type semiconductor, and the electron heating / cooling element 9 is a P-type semiconductor. Heat is absorbed at the junction of the metal part 7, and heat is released at the junction of the electronic heating / cooling element 8 and the metal part 10-2 and the junction of the electronic heating / cooling element 9 and the metal part 10-1. As a result, the temperature of the metal part 7 decreases, and the cell 4 inside the heat diffusion part 2 is cooled via the heat conduction part 6 and the heat diffusion part 2 connected thereto. On the other hand, the temperature of the metal parts 10-1 and 10-2 rises,
Since the thermal diffusion unit 2 is thermally insulated, the thermal diffusion unit 2
And does not affect the temperature inside the metal part.
Heat exchange is performed with air outside of 0-1 and 10-2.

【0026】一方、周囲の温度が低くなると、サーミス
タ16の片側の電圧V1 が基準温度として設定した基準
電圧VS より高くなるため、比較器21−2の出力が高
くなりトランジスタ22−2のベース、及びトランジス
タ24−2のベースに電流が流れて、トランジスタ24
−2のコレクタ電圧が低くなるように動作する。
On the other hand, when the ambient temperature decreases, the voltage V1 on one side of the thermistor 16 becomes higher than the reference voltage VS set as the reference temperature, so that the output of the comparator 21-2 increases and the base of the transistor 22-2, And a current flows through the base of the transistor 24-2,
The operation is performed so that the collector voltage of −2 becomes low.

【0027】比較器21−1の出力は低いため、トラン
ジスタ22−1のベース、及びトランジスタ24−1の
ベースには電流が流れないため、トランジスタ24−1
のコレクタ電圧は高くなるように動作する。従ってコネ
クタ13から電流がAの方向に流れる。このとき、バッ
テリユニット1の周囲の温度が高くなったときとは全て
逆の現象が起こり、金属部7で放熱、金属部10で吸熱
が発生する。この結果金属部7は温度が上がり、これに
接続している熱伝導部6と熱拡散部2を介して、熱拡散
部2の内側にあるセル4を加熱する。
Since the output of the comparator 21-1 is low, no current flows through the base of the transistor 22-1 and the base of the transistor 24-1.
Operate so that the collector voltage of the first transistor becomes high. Therefore, a current flows from the connector 13 in the direction of A. At this time, the opposite phenomenon occurs when the temperature around the battery unit 1 becomes high, and heat is released in the metal part 7 and heat is absorbed in the metal part 10. As a result, the temperature of the metal part 7 rises, and the cell 4 inside the heat diffusion part 2 is heated via the heat conduction part 6 and the heat diffusion part 2 connected thereto.

【0028】以上述べたように電子発熱冷却素子8及び
9はここを通過する電流の流れる向きにより、吸熱、放
熱が逆転する。さらに、電流の大きさにより、単位時間
当りの吸熱量、放熱量が変化する。
As described above, the heat absorption and heat dissipation of the electron heating / cooling elements 8 and 9 are reversed depending on the direction of the current flowing therethrough. Further, the amount of heat absorbed and the amount of heat released per unit time vary depending on the magnitude of the current.

【0029】このようにして、バッテリユニットの温度
を一定に保つ。また、温度を一定にすることにより、充
電電圧を一定に保つことができる。
In this way, the temperature of the battery unit is kept constant. Also, by keeping the temperature constant, the charging voltage can be kept constant.

【0030】なお、充電を行わないときは、温度制御回
路11を動作させる必要がないのでスイッチ14をオフ
にすることにより、温度制御回路11に電流を供給しな
いようにすることができる。
When charging is not performed, it is not necessary to operate the temperature control circuit 11, so that the switch 14 is turned off so that no current is supplied to the temperature control circuit 11.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、本発明により温度
検出素子と電子発熱冷却素子と温度検出素子の信号を入
力として電子発熱冷却素子を駆動する温度制御回路とに
よってバッテリ自身を冷却してバッテリの温度を最適に
保つよう調節するため、バッテリ充電電圧を最適に保
ち、バッテリの不完全充電を減少し、効率よくバッテリ
を充放電できるという効果がある。
As described above, according to the present invention, the battery itself is cooled by the temperature detecting element, the electronic heating / cooling element, and the temperature control circuit for driving the electronic heating / cooling element with the signal of the temperature detecting element as an input. Therefore, there is an effect that the battery charging voltage is kept optimal, the incomplete charging of the battery is reduced, and the battery can be charged and discharged efficiently.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態の概略を示す斜視図であ
る。
FIG. 2 is a perspective view schematically showing an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 バッテリユニット 2 熱拡散部 3 バッテリケース 4 セル 5 発熱冷却部 6 熱伝導部 7 金属部 8,9 電子発熱冷却素子 10−1,10−2 金属部 11−1,11−2 温度制御回路 12,13 コネクタ 14 スイッチ 15 ヒューズ 16 サーミスタ 17〜19 抵抗 20 コンデンサ 21−1,21−2 比較器 22−1,22−2,24−1,24−2 NPNトラ
ンジスタ 23−1,23−2 PNPトランジスタ 25−1,25−2,26−1,26−2 抵抗 G グランド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery unit 2 Heat diffusion part 3 Battery case 4 Cell 5 Heat generation cooling part 6 Heat conduction part 7 Metal part 8, 9 Electronic heat generation cooling element 10-1, 10-2 Metal part 11-1, 11-2 Temperature control circuit 12 , 13 Connector 14 Switch 15 Fuse 16 Thermistor 17-19 Resistor 20 Capacitor 21-1, 21-2 Comparator 22-1, 22, 2, 24-1, 24-2 NPN transistor 23-1, 23-2 PNP transistor 25-1, 25-2, 26-1, 26-2 Resistance G Ground

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 バッテリユニットであって、 電流の充電及び放電を行うセルと、 前記バッテリユニットの周囲温度を検出する温度検出手
段と、 前記セルの温度を調節するために前記セルと熱的に接続
された電子発熱冷却素子と、 前記温度検出手段の出力信号をもとに前記電子発熱冷却
素子を駆動する温度制御回路と 前記セルの周囲に配置された熱拡散部と、 前記熱拡散部の外側に隣接した熱伝導部と、 その中央部分を前記熱伝導部と接続した第1金属部と、 その一端を前記温度制御回路と接続した第2金属部と、 その一端を前記温度制御回路と接続した第3金属部とを
備え、 前記電子発熱冷却素子は、その一端を前記第1金属部の
一端と接続し、その他端を前記第2金属部の他端と接続
した第1電子発熱冷却素子と、 その一端を前記第1金属部の他端と接続し、その他端を
前記第3金属部の他端と接続した第2電子発熱冷却素子
と、からなることを特徴とするバッテリユニット。
A battery unit for charging and discharging a current; a temperature detecting unit for detecting an ambient temperature of the battery unit; and a thermal unit for controlling a temperature of the cell. a connected electronic heating cooling element, and a temperature control circuit for driving the electron heating cooling element based on an output signal of said temperature detection means, and a thermal diffusion member that is disposed around the cell, the heat diffusion portion A heat conductive portion adjacent to the outside of the device, a first metal portion having a central portion connected to the heat conductive portion, a second metal portion having one end connected to the temperature control circuit, and one end connected to the temperature control circuit. And the third metal part connected to
The electronic heating / cooling element is provided with one end of the first metal part.
Connect one end and connect the other end to the other end of the second metal part
A first electronic heat-generating cooling element, one end of which is connected to the other end of the first metal part, and the other end is connected.
A second electronic heating / cooling element connected to the other end of the third metal part
And a battery unit comprising:
【請求項2】 前記温度検出手段は、 その一端を前記セルの正極側に接続した抵抗と、 その一端を前記セルの負極側に接続し、その他端を前記
抵抗の他端と接続したサーミスタを備え、 前記温度制御回路は、 前記抵抗の他端の電圧と参照電圧と比較して前記参照電
圧が大きいときにローレベルとなりそれ以外の時はハイ
レベルとなるように接続された第1比較手段と、前記抵
抗の他端の電圧と前記参照電圧と比較して前記参照電圧
が小さいときにローレベルとなりそれ以外の時はハイレ
ベルとなるように接続された第2比較手段と、を備えた
ことを特徴とする請求項記載のバッテリユニット。
2. The temperature detecting means includes: a resistor having one end connected to the positive electrode of the cell; a thermistor having one end connected to the negative electrode of the cell and the other end connected to the other end of the resistor. A first comparing means connected so that the voltage at the other end of the resistor is higher than the reference voltage when the reference voltage is higher than the other end of the resistor; And a second comparing means connected so that the voltage at the other end of the resistor and the reference voltage are low when the reference voltage is low and high at other times when the reference voltage is low. The battery unit according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記第1電子発熱冷却素子は他端を前記
第2比較手段と接続したN型半導体であり、 前記第2電子発熱冷却素子は他端を前記第1比較手段と
接続したP型半導体であることを特徴とする請求項
載のバッテリユニット。
3. The first electronic heating / cooling element is an N-type semiconductor having the other end connected to the second comparing means, and the second electronic heating / cooling element is a P-type semiconductor having the other end connected to the first comparing means. The battery unit according to claim 2 , wherein the battery unit is a type semiconductor.
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