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JP5049066B2 - Electrical equipment and battery pack - Google Patents
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Description

本発明は、電池を用いる電気機器、及び電池パックに関する。   The present invention relates to an electric device using a battery and a battery pack.

従来から、電気機器の電源として電池が広く用いられている。このような電池を電源として使用する電気機器としては、例えば一次電池を収容する収容部を備えて一次電池を交換可能な構造を有するものや、本体内に充電可能な二次電池を備えたもの等がある。   Conventionally, a battery has been widely used as a power source for electrical equipment. As an electric device using such a battery as a power source, for example, an electric device having a structure in which a primary battery can be replaced with an accommodating portion for accommodating the primary battery, or a rechargeable secondary battery in the main body Etc.

また、携帯電話やデジタルカメラなどに代表される携帯型電気機器は、高機能化が追求され、機器の消費電力が増大する傾向にある。そのため、このような高機能化された携帯型電気機器の主電源は、大容量、高エネルギー密度であることが望ましい。携帯型電気機器の主電源は二次電池が主流であるが、二次電池は商用交流電源に接続された充電装置により充電したり、商用交流電源電圧を充電用の直流電圧に変換するいわゆるACアダプタと呼ばれる電源装置により充電したりする必要があり、屋外に持ち出してしまうと二次電池を充電することができず、不便である。そこで、近年、このような携帯型電気機器に脱着可能な補助電源を用いて、二次電池を充電するようにしたものが知られている。このような補助電源としては、一次電池が用いられる。   In addition, portable electric devices typified by mobile phones and digital cameras are sought to be highly functional, and power consumption of the devices tends to increase. Therefore, it is desirable that the main power source of such a highly functional portable electric device has a large capacity and a high energy density. The main power source of portable electric equipment is a secondary battery, but the secondary battery is charged by a charging device connected to a commercial AC power source, or the so-called AC that converts the commercial AC power source voltage into a DC voltage for charging. It is necessary to charge with a power supply device called an adapter, and if it is taken out outdoors, the secondary battery cannot be charged, which is inconvenient. Therefore, in recent years, there has been known a device in which a secondary battery is charged using an auxiliary power source that can be attached to and detached from such a portable electric device. A primary battery is used as such an auxiliary power source.

しかしながら、上述のような電気機器に、主電源として用いられる一次電池や二次電池、及び補助電源として用いられる一次電池は、電気機器の回路に接続されたままになっていると、漏れ電流による放電が継続し、過放電状態になるおそれがある。そして、これらの電池は、過放電状態になると劣化して漏液や急激な温度上昇が発生するおそれがあるという課題がある。   However, if the primary battery or secondary battery used as the main power source in the above-described electrical equipment and the primary battery used as the auxiliary power source remain connected to the circuit of the electrical equipment, the leakage current There is a possibility that the discharge continues and an overdischarge state occurs. And these batteries have the subject that when it becomes an overdischarge state, there exists a possibility that it may deteriorate and liquid leakage and a rapid temperature rise may generate | occur | produce.

図6は、一次電池の一例であるアルカリ電池が、定電流連続放電した場合における、出力電圧及び電極電位(HgO/Hgに対する電位)の変化を示すグラフである。図6(a)は、アルカリ電池の出力電圧の変化を示し、図6(b)は、アルカリ電池の正極電位及び負極電位の変化を示している。   FIG. 6 is a graph showing changes in output voltage and electrode potential (potential with respect to HgO / Hg) when an alkaline battery, which is an example of a primary battery, is continuously discharged at a constant current. 6A shows changes in the output voltage of the alkaline battery, and FIG. 6B shows changes in the positive electrode potential and the negative electrode potential of the alkaline battery.

アルカリ電池の場合、正極はマンガン極、負極は亜鉛極にされている。また、図6(b)に示すマンガン極の電位と亜鉛極の電位との差が、図6(a)に示すアルカリ電池の出力電圧に対応している。そして、アルカリ電池の放電に伴い、マンガン極の電位が徐々に低下、亜鉛極の電位が徐々に上昇して出力電圧が低下し、出力電圧が安全に放電できる電圧の最低値である放電終止電圧に達すると、亜鉛極の電位が水素ガス発生電位を超えて亜鉛極から水素ガスが発生する。   In the case of an alkaline battery, the positive electrode is a manganese electrode and the negative electrode is a zinc electrode. Further, the difference between the potential of the manganese electrode and the potential of the zinc electrode shown in FIG. 6B corresponds to the output voltage of the alkaline battery shown in FIG. As the alkaline battery discharges, the manganese electrode potential gradually decreases, the zinc electrode potential gradually increases, the output voltage decreases, and the discharge end voltage is the lowest voltage at which the output voltage can be safely discharged. When the value reaches, the zinc electrode potential exceeds the hydrogen gas generation potential, and hydrogen gas is generated from the zinc electrode.

さらに、アルカリ電池の放電が継続すると、マンガン極の電位が緩やかに低下する一方、亜鉛極の電位は急激に増大し、亜鉛極から水素ガスが発生し続ける。そして、マンガン極の電位は−0.4V〜−0.3Vの一定範囲で安定するが、亜鉛極の電位はさらに増大し、マンガン極よりも亜鉛極の電位が高くなる結果、マンガン極が負極となり、亜鉛極が正極となるいわゆる転極が発生し、アルカリ電池の出力電圧がマイナスとなる。そうすると、負極となったマンガン極の電位が水素ガス発生電位より高いために、マンガン極から水素ガスが発生する。   Furthermore, when the discharge of the alkaline battery continues, the potential of the manganese electrode gradually decreases, while the potential of the zinc electrode increases rapidly, and hydrogen gas continues to be generated from the zinc electrode. The potential of the manganese electrode is stabilized in a certain range of −0.4 V to −0.3 V, but the potential of the zinc electrode is further increased, and the potential of the zinc electrode is higher than that of the manganese electrode. Thus, a so-called inversion with the zinc electrode as the positive electrode occurs, and the output voltage of the alkaline battery becomes negative. Then, since the potential of the manganese electrode serving as the negative electrode is higher than the hydrogen gas generation potential, hydrogen gas is generated from the manganese electrode.

このように、アルカリ電池が回路の漏れ電流により放電を継続すると、電池内部で水素ガスが発生し、電池の圧力が増大して液漏れを起こすおそれがある。   As described above, when the alkaline battery continues to be discharged due to the leakage current of the circuit, hydrogen gas is generated inside the battery, which may increase the pressure of the battery and cause liquid leakage.

図7は、一次電池の一例であるリチウム電池が、定電流連続放電した場合における、出力電圧の変化を示すグラフである。リチウム電池の場合、正極はマンガン極、負極はリチウム極にされている。そして、リチウム電池の放電に伴い、出力電圧が徐々に低下する。そして、電池の出力電圧が0Vに達するまでの間、リチウム極の溶解が生じるもののマンガン極上へのリチウムデンドライトの析出は生じない。   FIG. 7 is a graph showing a change in output voltage when a lithium battery, which is an example of a primary battery, is continuously discharged at a constant current. In the case of a lithium battery, the positive electrode is a manganese electrode and the negative electrode is a lithium electrode. As the lithium battery is discharged, the output voltage gradually decreases. And until the output voltage of the battery reaches 0V, the lithium electrode dissolves but the lithium dendrite does not deposit on the manganese electrode.

電池の出力電圧が0Vを下回り、転極が生じると、マンガン極上へのリチウムデンドライトの析出が生じ、さらにリチウム極とマンガン極との両方でリチウムの溶解析出反応が起こる。その後、リチウムの溶解析出反応が、リチウム極とマンガン極とで平衡に達し、電池電圧が一時的に一定になる。この場合、転極が生じた後、析出したリチウムデンドライトがセパレータを貫通し、リチウム極とマンガン極とが短絡して短絡電流が流れ、リチウム電池が急激に温度上昇するおそれがある。   When the output voltage of the battery falls below 0 V and inversion occurs, lithium dendrite is deposited on the manganese electrode, and further, lithium dissolution and precipitation reactions occur on both the lithium electrode and the manganese electrode. Thereafter, the dissolution and precipitation reaction of lithium reaches an equilibrium between the lithium electrode and the manganese electrode, and the battery voltage becomes temporarily constant. In this case, after the reversal occurs, the deposited lithium dendrite penetrates the separator, the lithium electrode and the manganese electrode are short-circuited, a short-circuit current flows, and the temperature of the lithium battery may increase rapidly.

さらに、上記転極状態のリチウム電池において、電池電圧が一定になっている間にリチウム電池が短絡しなかった場合でも、リチウム電池の放電が継続すると、リチウム電池のケースや集電体等から鉄(Fe)の溶解、及び鉄の析出が生じる。そうすると、析出した鉄がセパレータを貫通し、リチウム極とマンガン極とが短絡して短絡電流が流れ、リチウム電池が急激に温度上昇するおそれがある。   Furthermore, in the lithium battery in the above reversal state, if the lithium battery continues to be discharged even if the lithium battery does not short-circuit while the battery voltage is constant, the iron from the lithium battery case, current collector, etc. Dissolution of (Fe) and precipitation of iron occur. Then, the deposited iron penetrates the separator, the lithium electrode and the manganese electrode are short-circuited, a short-circuit current flows, and the temperature of the lithium battery may rapidly increase.

以上のように、電池が過放電状態にされると漏液や急激な温度上昇が生じるおそれがあるため、その対策として種々の方法が提案されている。例えば、過放電保護回路を電池内部に組み込むことで、電池の過放電を防止するものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。また、アルカリ電池の過放電による漏液を抑制する方法として、電池内部から発生する水素ガスを吸収する方法が挙げられ、例えばアルカリ電池の外装体の内面に水素吸着物質を用いるもの(例えば、特許文献2参照。)や、例えばアルカリ電池の内部に水素吸着触媒を用いるもの(例えば、特許文献3参照。)が提案されている。
特表2002−525806号公報 特開平07−272770号公報 特開2004−502280号公報
As described above, when the battery is overdischarged, there is a risk of leakage or rapid temperature rise, and various methods have been proposed as countermeasures. For example, a device that prevents overdischarge of a battery by incorporating an overdischarge protection circuit inside the battery is known (for example, see Patent Document 1). Further, as a method for suppressing leakage due to overdischarge of an alkaline battery, there is a method of absorbing hydrogen gas generated from the inside of the battery. Reference 2), and those using a hydrogen adsorption catalyst inside an alkaline battery (for example, see Patent Document 3) have been proposed.
Special Table 2002-525806 JP 07-272770 A JP 2004-502280 A

しかしながら、特許文献1のように、過放電保護回路を用いて過放電を防止するものは、過放電保護回路が作動した電池は確かに高抵抗体になるが、電池内を極微量の電流が流れ続ける可能性があった。そのため、複数個の電池を直列に接続して使用した場合、どれか一つの電池で過放電保護回路が作動した状態で直列回路がつながったままになっていると、その他の容量が残っている電池につられて、放電され続けるという問題があった。   However, as disclosed in Patent Document 1, a battery that uses an overdischarge protection circuit to prevent overdischarge is certainly a high-resistance element in a battery in which the overdischarge protection circuit is activated. There was a possibility of continuing to flow. Therefore, when a plurality of batteries are connected in series, if the series circuit remains connected while the overdischarge protection circuit is activated with any one battery, other capacity remains. There was a problem of being continuously discharged by the battery.

また、特許文献2や特許文献3に記載の技術のように、アルカリ電池の内部から発生する水素ガスを吸収するものは、水素吸着物質の水素吸着能力を超えて水素ガスが発生した場合、水素ガスを完全に吸収することができないため、吸収できなかった水素ガスにより電池の圧力が上昇し、漏液が発生するおそれがあるという不都合があった。   In addition, as in the techniques described in Patent Document 2 and Patent Document 3, the one that absorbs hydrogen gas generated from the inside of the alkaline battery is hydrogen gas when hydrogen gas is generated exceeding the hydrogen adsorption capacity of the hydrogen adsorbing material. Since the gas could not be completely absorbed, there was a problem that the hydrogen gas that could not be absorbed increased the pressure of the battery and could cause liquid leakage.

本発明は、このような事情に鑑みて為された発明であり、電池の急激な温度上昇や漏液が発生するおそれを低減することができる電気機器、及び電池パックを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an electric device and a battery pack that can reduce the risk of sudden temperature rise and leakage of the battery. To do.

本発明に係る電気機器は、電池の正極に接続するための正極端子と、前記電池の負極に接続するための負極端子と、電池が接続された前記正極端子と前記負極端子とから、電力を供給される負荷回路と、前記正極端子と前記負極端子との間の電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部により検出された電圧が、予め設定された設定電圧以下となった場合、前記正極端子と前記負極端子とを短絡させる短絡部とを備えている。   The electrical device according to the present invention is configured to supply power from a positive electrode terminal for connecting to a positive electrode of a battery, a negative electrode terminal for connecting to a negative electrode of the battery, and the positive electrode terminal and the negative electrode terminal to which a battery is connected. When the load circuit to be supplied, the voltage detection unit for detecting the voltage between the positive electrode terminal and the negative electrode terminal, and the voltage detected by the voltage detection unit is equal to or lower than a preset set voltage, A short-circuit portion that short-circuits the positive electrode terminal and the negative electrode terminal.

この構成によれば、正極端子及び負極端子に電池が接続された場合、電池から、正極端子と負極端子とを介して負荷回路に電力が供給される。そして、正極端子と負極端子との間の電圧、すなわち電池の出力電圧が電圧検出部により検出される。さらに、電圧検出部により検出された電圧が、予め設定された設定電圧以下の場合、短絡部によって、正極端子と負極端子とが短絡されるので、正極端子と負極端子とに接続された電池が放電され、電池の正極と負極とが同電位にされて転極の発生が抑制される結果、電池の急激な温度上昇や漏液が発生するおそれを低減することができる。   According to this configuration, when a battery is connected to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal, power is supplied from the battery to the load circuit via the positive electrode terminal and the negative electrode terminal. And the voltage between a positive electrode terminal and a negative electrode terminal, ie, the output voltage of a battery, is detected by the voltage detection part. Furthermore, when the voltage detected by the voltage detector is equal to or lower than a preset voltage, the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are short-circuited by the short-circuit unit, so that the battery connected to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal As a result of the discharge and the positive electrode and the negative electrode of the battery being made to have the same potential and the occurrence of inversion are suppressed, the risk of sudden temperature rise and leakage of the battery can be reduced.

また、電力を蓄える蓄電素子をさらに備え、前記負荷回路は、前記正極端子と前記負極端子との間に接続される電池の出力電力に基づき、前記蓄電素子を充電する充電部を含むようにしてもよい。この構成によれば、負荷回路の主電源として用いられる蓄電素子を充電するための、補助電源として用いられる電池の急激な温度上昇や漏液が発生するおそれを低減することができる。   Further, the power storage device may further include a power storage element that stores power, and the load circuit may include a charging unit that charges the power storage element based on output power of a battery connected between the positive electrode terminal and the negative electrode terminal. . According to this configuration, it is possible to reduce the risk of sudden temperature rise or leakage of the battery used as the auxiliary power source for charging the power storage element used as the main power source of the load circuit.

また、前記蓄電素子は、前記電圧検出部の動作用電源電圧を供給することが好ましい。この構成によれば、短絡部により正極端子と負極端子とが短絡されて、電池の出力電力が得られなくなっても、電圧検出部の動作用電源電圧は蓄電素子から供給される。従って、短絡部により正極端子と負極端子とが短絡された場合であっても、電圧検出部への動作用電源電圧の供給が途絶えることがなく、電圧検出部による正極端子と負極端子との間の電圧検出が継続する結果、短絡部による正極端子と負極端子との短絡動作を維持することが可能となる。   Moreover, it is preferable that the said electrical storage element supplies the power supply voltage for operation | movement of the said voltage detection part. According to this configuration, even if the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are short-circuited by the short-circuit unit and the output power of the battery cannot be obtained, the operation power supply voltage of the voltage detection unit is supplied from the storage element. Therefore, even when the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are short-circuited by the short-circuit unit, the supply of the operating power supply voltage to the voltage detection unit is not interrupted, and the voltage detection unit between the positive electrode terminal and the negative electrode terminal is not interrupted. As a result of the continuous voltage detection, it is possible to maintain the short-circuit operation between the positive electrode terminal and the negative electrode terminal by the short-circuit portion.

また、前記設定電圧は、前記電池の放電終止電圧に設定されていることが好ましい。この構成によれば、電池の出力電圧が電池の使用に適さない放電終止電圧になるまで電池を使用した後、短絡部によって、正極端子と負極端子とが短絡されて電池が放電され、電池の正極と負極とが同電位にされて転極の発生が抑制されるので、電池容量を無駄なく使用しつつ、電池の急激な温度上昇や漏液が発生するおそれを低減することができる。   Moreover, it is preferable that the said setting voltage is set to the discharge end voltage of the said battery. According to this configuration, after the battery is used until the output voltage of the battery becomes a discharge end voltage that is not suitable for use of the battery, the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are short-circuited by the short-circuit portion, and the battery is discharged. Since the positive electrode and the negative electrode are set to the same potential and the occurrence of inversion is suppressed, it is possible to reduce the risk of sudden battery temperature rise and leakage while using the battery capacity without waste.

また、前記設定電圧は、前記充電部が前記電池の出力電圧に基づき前記蓄電素子を充電することが可能な当該出力電圧の下限値である充電下限電圧に設定されているようにしてもよい。   Further, the set voltage may be set to a charging lower limit voltage that is a lower limit value of the output voltage at which the charging unit can charge the storage element based on the output voltage of the battery.

この構成によれば、電池の出力電圧が、充電部により蓄電素子を充電できない充電下限電圧になるまで電池を使用した後、短絡部によって、正極端子と負極端子とが短絡されて電池が放電され、電池の正極と負極とが同電位にされて転極の発生が抑制されるので、電池容量を無駄なく蓄電素子の充電に利用しつつ、電池の急激な温度上昇や漏液が発生するおそれを低減することができる。   According to this configuration, the battery is discharged after the battery is used until the output voltage of the battery reaches a charging lower limit voltage at which the storage element cannot be charged by the charging unit, and then the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are short-circuited by the short-circuit unit. Since the positive electrode and the negative electrode of the battery are made to have the same potential and the occurrence of inversion is suppressed, there is a risk of sudden increase in battery temperature or leakage while using the battery capacity for charging the storage element without waste. Can be reduced.

また、前記電池は、アルカリ一次電池であることが好ましい。この構成によれば、アルカリ一次電池の出力電圧が、予め設定された設定電圧以下の場合、短絡部によって、正極端子と負極端子とが短絡されるので、正極端子と負極端子とに接続されたアルカリ一次電池が放電され、アルカリ一次電池の正極と負極とが同電位にされて転極の発生が抑制される結果、アルカリ一次電池の内部で水素ガスが発生して電池の圧力が増大し、液漏れを起こすおそれが低減される。   The battery is preferably an alkaline primary battery. According to this configuration, when the output voltage of the alkaline primary battery is equal to or lower than a preset set voltage, the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are short-circuited by the short-circuit portion, and thus connected to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal. As a result of the alkaline primary battery being discharged, the positive electrode and the negative electrode of the alkaline primary battery are set to the same potential and the occurrence of inversion is suppressed, hydrogen gas is generated inside the alkaline primary battery, and the pressure of the battery increases. The risk of liquid leakage is reduced.

また、前記電池は、リチウム電池であってもよい。この構成によれば、リチウム電池の出力電圧が、予め設定された設定電圧以下の場合、短絡部によって、正極端子と負極端子とが短絡されるので、正極端子と負極端子とに接続されたリチウム電池が放電され、リチウム電池の正極と負極とが同電位にされて転極の発生が抑制される結果、リチウムデンドライトの析出が低減されて、リチウムデンドライトによりリチウム極とマンガン極とが短絡して短絡電流が流れ、リチウム電池が急激に温度上昇するおそれが低減される。   The battery may be a lithium battery. According to this configuration, when the output voltage of the lithium battery is equal to or lower than the preset voltage, the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are short-circuited by the short-circuit portion, so that the lithium connected to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal As the battery is discharged and the positive and negative electrodes of the lithium battery are set to the same potential and the occurrence of inversion is suppressed, precipitation of lithium dendrite is reduced and the lithium and manganese electrodes are short-circuited by the lithium dendrite. Short circuit current flows, and the risk of the temperature of the lithium battery rising rapidly is reduced.

また、前記短絡部は、前記電圧検出部により検出された電圧が前記設定電圧に等しい場合に、前記電池の公称容量に対して1μC以上、1C以下の時間率電流を流す抵抗を介して、前記正極端子と前記負極端子とを短絡することが好ましい。   In addition, the short-circuit unit is configured such that when the voltage detected by the voltage detection unit is equal to the set voltage, the resistor passes a time rate current of 1 μC or more and 1 C or less with respect to the nominal capacity of the battery. It is preferable to short-circuit the positive electrode terminal and the negative electrode terminal.

この構成によれば、少なくとも、短絡部によって正極端子と負極端子とが短絡されて電池の放電が開始される際に、抵抗により放電電流が過度にならない程度に制限しつつ、電池の公称容量に対して1μC以上、1C以下の時間率電流を流すことができるので、特に正極端子と負極端子との間にリチウム電池が接続された場合には、リチウムの析出を効果的に低減することができる結果、リチウムデンドライトによりリチウム極とマンガン極とが短絡して短絡電流が流れ、リチウム電池が急激に温度上昇するおそれが低減される。   According to this configuration, at least when the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are short-circuited by the short-circuit portion and the discharge of the battery is started, the resistance is limited to the extent that the discharge current does not become excessive, and the nominal capacity of the battery is reached. On the other hand, since a time rate current of 1 μC or more and 1 C or less can be flowed, precipitation of lithium can be effectively reduced particularly when a lithium battery is connected between the positive electrode terminal and the negative electrode terminal. As a result, the lithium electrode and the manganese electrode are short-circuited by the lithium dendrite, a short-circuit current flows, and the possibility that the temperature of the lithium battery rapidly increases is reduced.

また、前記電池は、単一のセルにより構成されていることが好ましい。前記電池が、複数のセルが直列接続されて構成されている場合には、正極端子と負極端子とが短絡されても直列接続された一部のセルで転極が発生するおそれがある。しかし、この構成によれば、前記電池は単一のセルにより構成されているので、正極端子と負極端子とが短絡されることにより、転極が防止されることの確実性が増大される。   Moreover, it is preferable that the said battery is comprised by the single cell. When the battery is configured by connecting a plurality of cells in series, inversion may occur in some of the cells connected in series even if the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are short-circuited. However, according to this configuration, since the battery is configured by a single cell, the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are short-circuited, thereby increasing the certainty that the inversion is prevented.

また、前記電池は、複数のセルが並列接続されて構成されていてもよい。前記電池が、複数のセルが直列接続されて構成されている場合には、正極端子と負極端子とが短絡されても直列接続された一部のセルで転極が発生するおそれがある。しかし、この構成によれば、前記電池は複数のセルが並列接続されて構成されているので、正極端子と負極端子とが短絡されることにより、転極が防止されることの確実性が増大される。   The battery may be configured by connecting a plurality of cells in parallel. When the battery is configured by connecting a plurality of cells in series, inversion may occur in some of the cells connected in series even if the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are short-circuited. However, according to this configuration, since the battery is configured by connecting a plurality of cells in parallel, the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are short-circuited, thereby increasing the certainty that the inversion is prevented. Is done.

また、本発明に係る電池パックは、電池と、前記電池の出力電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部により検出された電圧が、予め設定された設定電圧以下の場合、前記電池を短絡させる短絡部と、前記電池の出力電力を外部へ出力するための外部出力端子とを備える。   The battery pack according to the present invention includes a battery, a voltage detection unit that detects an output voltage of the battery, and the voltage detected by the voltage detection unit when the voltage detected by the voltage detection unit is equal to or lower than a preset voltage. A short-circuit unit for short-circuiting and an external output terminal for outputting the output power of the battery to the outside.

この構成によれば、外部出力端子を介して外部へ電力を出力する電池の出力電圧が電圧検出部により検出される。そして、電圧検出部により検出された電圧が、予め設定された設定電圧以下の場合、短絡部によって、電池が短絡される結果、電池が放電され、電池の正極と負極とが同電位にされて転極の発生が抑制されるので、電池の急激な温度上昇や漏液が発生するおそれを低減することができる。   According to this configuration, the voltage detection unit detects the output voltage of the battery that outputs power to the outside via the external output terminal. When the voltage detected by the voltage detection unit is equal to or lower than a preset voltage, the battery is short-circuited by the short-circuit unit. As a result, the battery is discharged, and the positive electrode and the negative electrode of the battery are set to the same potential. Since the occurrence of inversion is suppressed, it is possible to reduce the risk of rapid battery temperature rise or leakage.

このような構成の電気機器及び電池パックは、電池の出力電圧が予め設定された設定電圧に満たない場合、短絡部によって、電池が短絡される結果、電池が放電され、電池の正極と負極とが同電位にされて転極の発生が抑制されるので、電池の急激な温度上昇や漏液が発生するおそれを低減することができる。   When the output voltage of the battery is less than the preset voltage, the electric device and the battery pack having such a configuration are short-circuited by the short-circuit unit, so that the battery is discharged, and the positive and negative electrodes of the battery Since the occurrence of inversion is suppressed at the same potential, it is possible to reduce the risk of rapid battery temperature rise or leakage.

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。図1は、本発明の一実施形態に係る電気機器の構成の一例を示すブロック図である。図1に示す電気機器1は、例えば携帯電話機やデジタルカメラ等の二次電池を電源として用いる携帯型の電気機器である。図1に示す電気機器1は、例えば、正極端子11、負極端子12、外部電源接続端子13、短絡部2、電圧検出部3、充電回路4(充電部)、及び二次電池5を備えている。また、電気機器1は、正極端子11及び負極端子12によって外部に接続された補助電源である一次電池6(電池)からの出力電力によって、主電源となる二次電池5を充電することができるようになっている。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted. FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of the configuration of an electrical device according to an embodiment of the present invention. An electric device 1 shown in FIG. 1 is a portable electric device using a secondary battery such as a mobile phone or a digital camera as a power source. 1 includes, for example, a positive electrode terminal 11, a negative electrode terminal 12, an external power supply connection terminal 13, a short circuit unit 2, a voltage detection unit 3, a charging circuit 4 (charging unit), and a secondary battery 5. Yes. Further, the electric device 1 can charge the secondary battery 5 serving as the main power source by the output power from the primary battery 6 (battery) which is an auxiliary power source connected to the outside by the positive electrode terminal 11 and the negative electrode terminal 12. It is like that.

二次電池5は、例えばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル亜鉛電池、酸化銀電池など、充放電サイクル使用が可能な二次電池である。この場合、二次電池5は、蓄電素子の一例に相当している。なお、蓄電素子は、二次電池に限らず、例えば電気二重層コンデンサ等のキャパシタであってもよい。二次電池5は、電気機器1の主電源として用いられ、電気機器1を、例えば携帯電話機やデジタルカメラ等として動作させるための図略の負荷回路へ電力を供給する。   The secondary battery 5 is a secondary battery that can be used for a charge / discharge cycle, such as a lithium ion battery, a nickel metal hydride battery, a nickel cadmium battery, a nickel zinc battery, or a silver oxide battery. In this case, the secondary battery 5 corresponds to an example of a power storage element. The storage element is not limited to the secondary battery, and may be a capacitor such as an electric double layer capacitor. The secondary battery 5 is used as a main power source of the electric device 1 and supplies electric power to a load circuit (not shown) for operating the electric device 1 as, for example, a mobile phone or a digital camera.

外部電源接続端子13は、例えばACアダプタ7を脱着可能に構成されたコネクタである。ACアダプタ7は、例えばAC100Vの商用交流電源電圧ACを、二次電池5の充電用の直流電圧に変換して外部電源接続端子13を介して二次電池5へ出力し、二次電池5を充電する電源回路である。ユーザは、例えば自宅やオフィス等、商用交流電源を使用できる場合には、ACアダプタ7を外部電源接続端子13に接続して、ACアダプタ7により二次電池5を充電させることができる。   The external power supply connection terminal 13 is a connector configured to be detachable from the AC adapter 7, for example. The AC adapter 7 converts, for example, a commercial AC power supply voltage AC of 100 V AC into a DC voltage for charging the secondary battery 5 and outputs it to the secondary battery 5 via the external power connection terminal 13. A power supply circuit for charging. When the user can use a commercial AC power source, for example, at home or in the office, the AC adapter 7 can be connected to the external power connection terminal 13 and the secondary battery 5 can be charged by the AC adapter 7.

一次電池6は、アルカリマンガン電池、ニッケルマンガン電池、空気亜鉛電池、酸化銀電池等のアルカリ系の電池であってもよく、二酸化マンガンリチウム電池、フッ化黒鉛リチウム電池等のリチウム系の電池であってもよい。一次電池6は、例えば電気機器1に脱着可能に構成された図略の電池ホルダに収容されて用いられ、例えば一次電池6を収容した図略の電池ホルダを電気機器1に取り付けることにより、一次電池6の正極が、正極端子11を介して短絡部2、電圧検出部3、及び充電回路4と接続され、一次電池6の負極が、負極端子12を介してグラウンドに接続されるようになっている。   The primary battery 6 may be an alkaline battery such as an alkaline manganese battery, a nickel manganese battery, an air zinc battery, or a silver oxide battery, or a lithium battery such as a manganese dioxide lithium battery or a graphite fluoride lithium battery. May be. The primary battery 6 is used, for example, by being accommodated in a battery holder (not shown) configured to be detachable from the electric device 1, for example, by attaching a battery holder (not shown) containing the primary battery 6 to the electric device 1. The positive electrode of the battery 6 is connected to the short-circuit unit 2, the voltage detection unit 3, and the charging circuit 4 through the positive electrode terminal 11, and the negative electrode of the primary battery 6 is connected to the ground through the negative electrode terminal 12. ing.

充電回路4は、例えばDC−DCコンバータを用いて構成されており、一次電池6から出力された電力を、正極端子11、負極端子12を介して受電し、二次電池5の充電に適した電圧に変換して二次電池5を充電する。充電回路4が動作して二次電池5を充電するためには、正極端子11、負極端子12端子間の電圧、すなわち一次電池6の出力電圧V1が、一定の電圧範囲内にあることが必要である。   The charging circuit 4 is configured using, for example, a DC-DC converter, and receives power output from the primary battery 6 via the positive terminal 11 and the negative terminal 12 and is suitable for charging the secondary battery 5. The secondary battery 5 is charged by converting into voltage. In order for the charging circuit 4 to operate and charge the secondary battery 5, the voltage between the positive terminal 11 and the negative terminal 12, that is, the output voltage V <b> 1 of the primary battery 6 needs to be within a certain voltage range. It is.

ここで、充電回路4が動作して二次電池5を充電することができる電圧の下限値を、充電下限電圧Vlimとする。そして、一次電池6の出力電圧V1が、充電下限電圧Vlimを超えていれば、充電回路4によって、二次電池5を充電するための電流が一次電池6から充電回路4へ流される。一方、一次電池6の出力電圧V1が、充電下限電圧Vlim以下であれば、充電回路4は、二次電池5の充電動作を停止する。そうすると、一次電池6から充電回路4へ流れる電流は、充電回路4の漏れ電流のみとなり、一次電池6から充電回路4へ、微少な電流が流れ続ける。充電下限電圧Vlimは、例えば一次電池6の放電終止電圧に設定されている。この場合、充電回路4は、負荷回路の一例に相当している。   Here, the lower limit value of the voltage at which the charging circuit 4 operates to charge the secondary battery 5 is defined as a charging lower limit voltage Vlim. If the output voltage V1 of the primary battery 6 exceeds the charging lower limit voltage Vlim, the charging circuit 4 causes the current for charging the secondary battery 5 to flow from the primary battery 6 to the charging circuit 4. On the other hand, if the output voltage V1 of the primary battery 6 is equal to or lower than the charging lower limit voltage Vlim, the charging circuit 4 stops the charging operation of the secondary battery 5. Then, the current flowing from the primary battery 6 to the charging circuit 4 is only the leakage current of the charging circuit 4, and a very small current continues to flow from the primary battery 6 to the charging circuit 4. The charge lower limit voltage Vlim is set to, for example, the discharge end voltage of the primary battery 6. In this case, the charging circuit 4 corresponds to an example of a load circuit.

短絡部2は、抵抗R6とトランジスタTr2との直列回路が、正極端子11と負極端子12との間に接続されて構成されており、トランジスタTr2がオンすると、抵抗R6を介して一次電池6を放電させる短絡経路を生じるようになっている。トランジスタTr2としては、双方向に電流を流すことができる電界効果トランジスタ(FET)が用いられる。なお、トランジスタTr2の代わりに、例えばリレースイッチを用いてもよい。   The short-circuit unit 2 is configured by connecting a series circuit of a resistor R6 and a transistor Tr2 between a positive electrode terminal 11 and a negative electrode terminal 12. When the transistor Tr2 is turned on, the primary battery 6 is connected via the resistor R6. A short circuit path for discharging is generated. As the transistor Tr2, a field effect transistor (FET) capable of flowing a current in both directions is used. For example, a relay switch may be used instead of the transistor Tr2.

抵抗R6は、一次電池6の放電電流による急激な温度上昇を防止するための電流制限抵抗であり、一次電池6が急激に温度上昇しない程度の放電電流に抑えつつ、可能な限り小さい抵抗値に設定されることが望ましい。また、一次電池6がリチウム電池の場合、リチウム電池の公称容量に対して1μC以上、1C以下の時間率電流を流すと、リチウムの溶解析出を効果的に低減できる。そこで、例えば一次電池6の公称容量が3000mAhであり、充電下限電圧Vlimが1.0Vである場合、抵抗R6としては、例えば1.0Vにおいてリチウム電池の公称容量に対して1μC以上、1C以下の時間率電流を流すことができる抵抗値、例えば100Ω以下の抵抗値が設定されている。ここで、Cは、電池の放電電流の大きさを表し、C=Itである。   The resistor R6 is a current limiting resistor for preventing a rapid increase in temperature due to the discharge current of the primary battery 6, and the resistance value is as small as possible while suppressing the discharge current to such an extent that the primary battery 6 does not rapidly increase in temperature. It is desirable to set. Moreover, when the primary battery 6 is a lithium battery, when a time rate current of 1 μC or more and 1 C or less is applied to the nominal capacity of the lithium battery, dissolution and precipitation of lithium can be effectively reduced. Therefore, for example, when the nominal capacity of the primary battery 6 is 3000 mAh and the charging lower limit voltage Vlim is 1.0 V, the resistance R6 is, for example, 1.0 μC or more and 1 C or less with respect to the nominal capacity of the lithium battery at 1.0 V. A resistance value capable of flowing a time rate current, for example, a resistance value of 100Ω or less is set. Here, C represents the magnitude of the discharge current of the battery, and C = It.

これにより、トランジスタTr2がオンすると、正極端子11と負極端子12とが抵抗R6を介して短絡され、正極端子11、負極端子12に接続された一次電池6の正極と負極とが、抵抗R6を介して短絡されて略等電位に維持されるので、正極電位が負極電位より低くなって転極が生じることが抑制される。   Thereby, when the transistor Tr2 is turned on, the positive electrode terminal 11 and the negative electrode terminal 12 are short-circuited via the resistor R6, and the positive electrode and the negative electrode of the primary battery 6 connected to the positive electrode terminal 11 and the negative electrode terminal 12 reduce the resistor R6. Therefore, the positive electrode potential is suppressed to be lower than the negative electrode potential, and the occurrence of inversion is suppressed.

電圧検出部3は、正極端子11、負極端子12に接続された一次電池6の出力電圧V1を検出し、出力電圧V1が充電下限電圧Vlim(設定電圧)以下の場合に短絡部2に短絡動作をさせるべく、その検出信号を短絡部2へ出力する。具体的には、電圧検出部3は、例えば、抵抗R1,R2,R3,R4,R5、オペアンプOP1、及びトランジスタTr1を備えて構成されている。オペアンプOP1の動作用電源電圧は、二次電池5から供給されている。また、二次電池5の出力電圧は、抵抗R1,R2によって分圧されて、基準電圧Vrefにされる。抵抗R1,R2の抵抗値は、基準電圧Vrefが充電下限電圧Vlimの例えば1/2となるように、予め設定されている。   The voltage detection unit 3 detects the output voltage V1 of the primary battery 6 connected to the positive electrode terminal 11 and the negative electrode terminal 12, and short-circuits to the short circuit unit 2 when the output voltage V1 is equal to or lower than the charging lower limit voltage Vlim (set voltage). Therefore, the detection signal is output to the short-circuit unit 2. Specifically, the voltage detection unit 3 includes, for example, resistors R1, R2, R3, R4, R5, an operational amplifier OP1, and a transistor Tr1. The power supply voltage for operation of the operational amplifier OP1 is supplied from the secondary battery 5. Further, the output voltage of the secondary battery 5 is divided by the resistors R1 and R2 to be the reference voltage Vref. The resistance values of the resistors R1 and R2 are set in advance so that the reference voltage Vref is, for example, 1/2 of the charging lower limit voltage Vlim.

そして、抵抗R1,R2により得られた基準電圧Vrefが、オペアンプOP1の反転入力端子に印加される。また、正極端子11、負極端子12間の電圧、すなわち一次電池6の出力電圧V1は、抵抗R3,R4によって分圧され、その分圧電圧V2が、オペアンプOP1の非反転入力端子に印加される。抵抗R3,R4は、分圧電圧V2が、出力電圧V1の例えば1/2になるように、予め抵抗値が設定されている。   Then, the reference voltage Vref obtained by the resistors R1 and R2 is applied to the inverting input terminal of the operational amplifier OP1. Further, the voltage between the positive terminal 11 and the negative terminal 12, that is, the output voltage V1 of the primary battery 6, is divided by resistors R3 and R4, and the divided voltage V2 is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP1. . The resistance values of the resistors R3 and R4 are set in advance so that the divided voltage V2 is, for example, 1/2 of the output voltage V1.

この場合、二次電池5の出力電圧や一次電池6の出力電圧V1が、オペアンプOP1により処理可能な電圧を超える場合であっても、二次電池5の出力電圧を抵抗R1,R2により分圧し、一次電池6の出力電圧V1を抵抗R3,R4で分圧することにより、オペアンプOP1で処理可能な電圧レベルに降圧することができる。   In this case, even if the output voltage of the secondary battery 5 or the output voltage V1 of the primary battery 6 exceeds the voltage that can be processed by the operational amplifier OP1, the output voltage of the secondary battery 5 is divided by the resistors R1 and R2. By dividing the output voltage V1 of the primary battery 6 with the resistors R3 and R4, it is possible to step down to a voltage level that can be processed by the operational amplifier OP1.

なお、必ずしも二次電池5の出力電圧を抵抗R1,R2で分圧して基準電圧Vrefを生成する必要はなく、定電圧回路を用いて基準電圧Vrefを生成してもよい。また、一次電池6の出力電圧V1が、オペアンプOP1により処理可能な電圧レベルの範囲内であれば、必ずしも抵抗R3,R4で分圧する必要はなく、出力電圧V1を直接オペアンプOP1の非反転入力端子へ印加してもよい。この場合、定電圧回路を用いて充電下限電圧Vlimを生成し、オペアンプOP1の反転入力端子へ印加してもよい。   It is not always necessary to divide the output voltage of the secondary battery 5 by the resistors R1 and R2 to generate the reference voltage Vref, and the reference voltage Vref may be generated using a constant voltage circuit. Further, if the output voltage V1 of the primary battery 6 is within a voltage level that can be processed by the operational amplifier OP1, it is not always necessary to divide the voltage by the resistors R3 and R4, and the output voltage V1 is directly applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP1. May be applied. In this case, the charging lower limit voltage Vlim may be generated using a constant voltage circuit and applied to the inverting input terminal of the operational amplifier OP1.

トランジスタTr1のエミッタは二次電池5の正極に接続され、トランジスタTr1のコレクタはトランジスタTr2のゲートに接続されると共に、抵抗R5を介してグラウンドに接続され、トランジスタTr1のベースはオペアンプOP1の出力端子に接続されている。   The emitter of the transistor Tr1 is connected to the positive electrode of the secondary battery 5, the collector of the transistor Tr1 is connected to the gate of the transistor Tr2, and is connected to the ground via the resistor R5. The base of the transistor Tr1 is the output terminal of the operational amplifier OP1. It is connected to the.

次に、上述のように構成された電気機器1の動作について説明する。図2は、一次電池6の出力電圧V1とトランジスタTr2のオン、オフ動作との関係を示す説明図である。図3は、一次電池6の出力電圧V1と、一次電池6の放電電流との関係を示す説明図である。まず、ユーザが、例えば屋外等、商用交流電源やACアダプタ7を使用できない環境で、二次電池5を充電するべく一次電池6を正極端子11、負極端子12に接続すると、一次電池6の出力電圧V1が、充電回路4、電圧検出部3、及び短絡部2へ印加される。   Next, the operation of the electric device 1 configured as described above will be described. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the relationship between the output voltage V1 of the primary battery 6 and the on / off operation of the transistor Tr2. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the output voltage V1 of the primary battery 6 and the discharge current of the primary battery 6. First, when the user connects the primary battery 6 to the positive electrode terminal 11 and the negative electrode terminal 12 in order to charge the secondary battery 5 in an environment where the commercial AC power supply or the AC adapter 7 cannot be used, for example, outdoors, the output of the primary battery 6 The voltage V <b> 1 is applied to the charging circuit 4, the voltage detection unit 3, and the short circuit unit 2.

そして、一次電池6の出力電圧V1が充電下限電圧Vlimを超えており、例えば1.0Vを超えていれば、分圧電圧V2もまた基準電圧Vrefを超えて、オペアンプOP1の出力信号がハイレベルでトランジスタTr1のベースへ出力され、トランジスタTr1がオフしてトランジスタTr2のゲート電圧が抵抗R5によりローレベルにされる。そうすると、出力電圧V1が充電下限電圧Vlimを超える場合、図2に示すようにトランジスタTr2はオフする。すると、図3に示すように、一次電池6は放電されず、短絡部2を流れる放電電流は、略ゼロとなる。この場合、一次電池6の出力電圧V1が充電下限電圧Vlimを超えているので、充電回路4によって、一次電池6の出力電力に基づき二次電池5が充電される。   If the output voltage V1 of the primary battery 6 exceeds the charging lower limit voltage Vlim, for example, exceeds 1.0V, the divided voltage V2 also exceeds the reference voltage Vref, and the output signal of the operational amplifier OP1 is at a high level. Is output to the base of the transistor Tr1, the transistor Tr1 is turned off, and the gate voltage of the transistor Tr2 is set to a low level by the resistor R5. Then, when the output voltage V1 exceeds the charging lower limit voltage Vlim, the transistor Tr2 is turned off as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 3, the primary battery 6 is not discharged, and the discharge current flowing through the short-circuit portion 2 becomes substantially zero. In this case, since the output voltage V1 of the primary battery 6 exceeds the charging lower limit voltage Vlim, the secondary battery 5 is charged by the charging circuit 4 based on the output power of the primary battery 6.

一方、一次電池6の出力電圧V1が充電下限電圧Vlim、例えば1.0V以下の電圧となると、分圧電圧V2もまた基準電圧Vref以下となるので、オペアンプOP1の出力信号がローレベルでトランジスタTr1のベースへ出力され、トランジスタTr1がオンし、トランジスタTr2のゲート電圧がハイレベルにされる。そうすると、図2に示すように、出力電圧V1が充電下限電圧Vlim以下の場合、トランジスタTr2がオンする。そうすると、図3に示すように短絡部2により一次電池6が放電され、放電に伴い出力電圧V1が低下し、出力電圧V1の低下に伴い一次電池6の放電電流が減少する。そして、出力電圧V1が0Vになると、短絡部2を流れる放電電流もまた0Aとなる。   On the other hand, when the output voltage V1 of the primary battery 6 becomes the charging lower limit voltage Vlim, for example, a voltage of 1.0 V or less, the divided voltage V2 also becomes the reference voltage Vref or less, so that the output signal of the operational amplifier OP1 is low and the transistor Tr1 The transistor Tr1 is turned on, and the gate voltage of the transistor Tr2 is set to the high level. Then, as shown in FIG. 2, when the output voltage V1 is equal to or lower than the charging lower limit voltage Vlim, the transistor Tr2 is turned on. Then, as shown in FIG. 3, the primary battery 6 is discharged by the short-circuit portion 2, the output voltage V1 decreases along with the discharge, and the discharge current of the primary battery 6 decreases as the output voltage V1 decreases. And when the output voltage V1 becomes 0V, the discharge current which flows through the short circuit part 2 will also be 0A.

図4は、一次電池6としてアルカリ電池を用いた場合の、出力電圧V1及び一次電池6の電極電位(HgO/Hgに対する電位)の変化を示すグラフである。図4(a)は、出力電圧V1の変化を示し、図4(b)は、一次電池6の正極であるマンガン極の電位及び負極である亜鉛極の電位の変化を示している。また、図4(a)において、一次電池6の充電終止電圧は例えば1.0Vであり、充電下限電圧Vlimは、一次電池6の充電終止電圧に等しい1.0Vに設定されている。   FIG. 4 is a graph showing changes in the output voltage V1 and the electrode potential of the primary battery 6 (potential with respect to HgO / Hg) when an alkaline battery is used as the primary battery 6. 4A shows changes in the output voltage V1, and FIG. 4B shows changes in the potential of the manganese electrode that is the positive electrode of the primary battery 6 and the potential of the zinc electrode that is the negative electrode. In FIG. 4A, the end-of-charge voltage of the primary battery 6 is 1.0 V, for example, and the lower limit charge voltage Vlim is set to 1.0 V, which is equal to the end-of-charge voltage of the primary battery 6.

図4(b)に示すマンガン極の電位と亜鉛極の電位との差は、図4(a)に示す一次電池6の出力電圧V1に対応している。そして、一次電池6から充電回路4への電力供給に伴い、マンガン極の電位が徐々に低下、亜鉛極の電位が徐々に上昇して出力電圧V1が徐々に低下する。そして、出力電圧V1が、充電下限電圧Vlimすなわち1.0V以下になると、分圧電圧V2もまた基準電圧Vref以下になるので、オペアンプOP1の出力信号がローレベルでトランジスタTr1のベースへ出力され、トランジスタTr1がオンし、トランジスタTr2のゲート電圧がハイレベルにされる。   The difference between the potential of the manganese electrode and the potential of the zinc electrode shown in FIG. 4 (b) corresponds to the output voltage V1 of the primary battery 6 shown in FIG. 4 (a). As the electric power is supplied from the primary battery 6 to the charging circuit 4, the potential of the manganese electrode gradually decreases, the potential of the zinc electrode gradually increases, and the output voltage V1 gradually decreases. When the output voltage V1 becomes the charging lower limit voltage Vlim, that is, 1.0 V or less, the divided voltage V2 also becomes the reference voltage Vref or less, so that the output signal of the operational amplifier OP1 is output to the base of the transistor Tr1 at a low level. The transistor Tr1 is turned on, and the gate voltage of the transistor Tr2 is set to the high level.

そうすると、トランジスタTr2がオンして一次電池6が放電される。そして、マンガン極(正極)の電位が低下し、亜鉛極(負極)の電位は一時的に上昇する。さらに、一次電池6の放電が進んで出力電圧V1が0Vになると、トランジスタTr2は電界効果トランジスタであって、双方向に電流を流すから、出力電圧V1が0Vを下回ってマイナスになると逆方向に電流が流れることになる結果、出力電圧V1は0Vのまま維持される。そうすると、マンガン極と亜鉛極のインピーダンスが徐々に増加し、一次電池6の出力電流が徐々に減少する。   Then, the transistor Tr2 is turned on and the primary battery 6 is discharged. And the electric potential of a manganese electrode (positive electrode) falls, and the electric potential of a zinc electrode (negative electrode) rises temporarily. Further, when the discharge of the primary battery 6 progresses and the output voltage V1 becomes 0V, the transistor Tr2 is a field effect transistor, and current flows in both directions. Therefore, when the output voltage V1 falls below 0V and becomes negative, the transistor Tr2 is reversed. As a result of the current flowing, the output voltage V1 is maintained at 0V. If it does so, the impedance of a manganese electrode and a zinc electrode will increase gradually, and the output current of the primary battery 6 will reduce gradually.

一次電池6の出力電流が減少すると、亜鉛極の電位は低下し、亜鉛極の電位変化につられてマンガン極の電位も低下し、共に水素ガス発生電位より高い電位で一定となる。このような電位変化は、亜鉛極の放電反応が、亜鉛極の亜鉛が酸化亜鉛へ酸化される不均一反応であるために亜鉛極内部に未反応の亜鉛が少なからず残り、電流の減少に伴い亜鉛極の電位が未反応の亜鉛の電位に回復することから生じるものである。これにより、マンガン極と亜鉛極の電位を水素ガス発生電位よりも高い電位に維持することで水素ガスの発生を抑制し、電池の漏液が発生するおそれを低減することができる。   When the output current of the primary battery 6 decreases, the potential of the zinc electrode decreases, the potential of the manganese electrode decreases as the zinc electrode changes in potential, and both are constant at a potential higher than the hydrogen gas generation potential. Such potential change is due to the fact that the discharge reaction of the zinc electrode is a heterogeneous reaction in which zinc on the zinc electrode is oxidized to zinc oxide. This is because the potential of the zinc electrode recovers to the potential of unreacted zinc. Thereby, generation | occurrence | production of hydrogen gas can be suppressed by maintaining the electric potential of a manganese electrode and a zinc electrode in an electric potential higher than a hydrogen gas generation potential, and the possibility that the liquid leakage of a battery may generate | occur | produce can be reduced.

また、一次電池6としてリチウム電池を用いた場合も同様に、出力電圧V1が充電下限電圧Vlim以下の電圧になって、電圧検出部3によってトランジスタTr2がオンされ、一次電池6の放電が進んで出力電圧V1が0Vになると、トランジスタTr2は双方向に電流を流すから、出力電圧V1が0Vを下回ってマイナスになると逆方向に電流が流れることになる結果、出力電圧V1はマイナスになることなく0Vのまま維持される。そうすると、マンガン極(正極)の電位とリチウム極(負極)の電位とが逆転することが抑制されるので、リチウム極の溶解が抑制される結果、マンガン極やリチウム極におけるリチウムデンドライトの析出が抑制される。これにより、析出したリチウムデンドライトによりリチウム極とマンガン極とが短絡されて短絡電流が流れ、リチウム電池が急激に温度上昇するおそれが低減される。   Similarly, when a lithium battery is used as the primary battery 6, the output voltage V 1 becomes equal to or lower than the charging lower limit voltage Vlim, the transistor Tr 2 is turned on by the voltage detection unit 3, and the discharge of the primary battery 6 proceeds. When the output voltage V1 becomes 0V, the transistor Tr2 passes a current in both directions. Therefore, when the output voltage V1 falls below 0V and becomes negative, a current flows in the opposite direction. As a result, the output voltage V1 does not become negative. It is maintained at 0V. Then, since the reversal of the potential of the manganese electrode (positive electrode) and the potential of the lithium electrode (negative electrode) is suppressed, the dissolution of the lithium electrode is suppressed. As a result, the precipitation of lithium dendrite on the manganese electrode and the lithium electrode is suppressed. Is done. Thereby, the lithium electrode and the manganese electrode are short-circuited by the deposited lithium dendrite, a short-circuit current flows, and the possibility that the temperature of the lithium battery rapidly increases is reduced.

さらに、マンガン極(正極)の電位とリチウム極(負極)の電位とが逆転することが抑制されることにより、リチウム電池のケースや集電体等からの鉄(Fe)の溶解、及び鉄の析出が抑制され、析出した鉄によりリチウム極とマンガン極とが短絡して短絡電流が流れる結果、リチウム電池が急激に温度上昇するおそれが低減される。   Furthermore, by suppressing the reversal of the potential of the manganese electrode (positive electrode) and the potential of the lithium electrode (negative electrode), the dissolution of iron (Fe) from the case of the lithium battery, the current collector, etc. Deposition is suppressed, and the lithium electrode and the manganese electrode are short-circuited by the deposited iron and a short-circuit current flows. As a result, the risk of the temperature of the lithium battery rising rapidly is reduced.

なお、一次電池6は、単一のセルにより構成されるか、あるいは複数のセルが並列接続されて構成されることが望ましい。一次電池6が、例えば複数のセルが直列接続されて構成されている場合には、一次電池6の出力端子間を短絡部2により短絡した場合であっても、直列接続された一部のセルで転極が発生するおそれがある。   The primary battery 6 is preferably composed of a single cell or a plurality of cells connected in parallel. When the primary battery 6 is configured by, for example, a plurality of cells connected in series, even if the output terminals of the primary battery 6 are short-circuited by the short-circuit portion 2, some of the cells connected in series There is a risk of inversion.

なお、図5に示すように、図1に示す一次電池6と、短絡部2と、電圧検出部3とを一の筐体に収容して電池パック8として構成してもよい。図5に示す電池パック8は、一次電池6の出力電力を外部へ出力するための外部出力端子14,15と、電圧検出部3の動作用電力を電気機器1aから受電して、電圧検出部3へ供給する接続端子16とを備えている。   As shown in FIG. 5, the primary battery 6, the short-circuit portion 2, and the voltage detection portion 3 shown in FIG. 1 may be housed in a single housing and configured as a battery pack 8. The battery pack 8 shown in FIG. 5 receives external power terminals 14 and 15 for outputting the output power of the primary battery 6 to the outside and the power for operation of the voltage detection unit 3 from the electric device 1a, and the voltage detection unit. 3 is provided with a connection terminal 16 to be supplied to 3.

また、電池パック8を用いる電気機器は、図5に示す電気機器1aのように、図1に示す電気機器1から短絡部2、及び電圧検出部3を取り除き、接続端子17,18,19を備えて構成してもよい。この場合、電池パック8は、電気機器1aに取り付け可能に構成されており、電池パック8が、電気機器1aに取り付けられると、外部出力端子14,15が接続端子17,18とそれぞれ接続され、接続端子16が接続端子19と接続されるようになっている。そして、電池パック8が、電気機器1aに取り付けられることにより、図1に示す電気機器1と同様の回路が構成されるので、図1に示す電気機器1と同様に、電池の漏液や急激な温度上昇が発生するおそれを低減することができる。   Moreover, the electric device using the battery pack 8 removes the short-circuit portion 2 and the voltage detection portion 3 from the electric device 1 shown in FIG. 1 as in the electric device 1a shown in FIG. It may be provided. In this case, the battery pack 8 is configured to be attachable to the electric device 1a. When the battery pack 8 is attached to the electric device 1a, the external output terminals 14 and 15 are connected to the connection terminals 17 and 18, respectively. The connection terminal 16 is connected to the connection terminal 19. Since the battery pack 8 is attached to the electric device 1a, a circuit similar to the electric device 1 shown in FIG. 1 is configured. Therefore, as with the electric device 1 shown in FIG. The possibility that a serious temperature rise will occur can be reduced.

なお、電気機器1は、主電源を充電する補助電源として一次電池6を用いる例を示したが、補助電源を用いず、従って充電回路4を備えない構成としてもよい。具体的には、例えば、短絡部2は、二次電池5の正極と負極との間を短絡するように構成され、電圧検出部3は、二次電池5の出力電圧が放電終止電圧に満たない場合にトランジスタTr2をオンするように構成してもよい。この場合、二次電池5が請求項に係る電池の一例に相当する。
また、このような補助電源を用いない構成において、二次電池5の代わりに一次電池を主電源として用いてもよい。この場合、二次電池5や一次電池等の電池で構成された主電源の出力電圧が放電終止電圧を下回ると、短絡部2によって抵抗R6を介して主電源の電池が短絡されて転極の発生が抑制されるので、電池が液漏れしたり急激に温度上昇したりするおそれが低減される。
In addition, although the electric equipment 1 showed the example which uses the primary battery 6 as an auxiliary power supply which charges a main power supply, it is good also as a structure which does not use an auxiliary power supply and therefore does not include the charging circuit 4. Specifically, for example, the short-circuit unit 2 is configured to short-circuit between the positive electrode and the negative electrode of the secondary battery 5, and the voltage detection unit 3 satisfies the output voltage of the secondary battery 5 to the end-of-discharge voltage. If not, the transistor Tr2 may be turned on. In this case, the secondary battery 5 corresponds to an example of a battery according to the claims.
Further, in such a configuration that does not use the auxiliary power source, a primary battery may be used as the main power source instead of the secondary battery 5. In this case, when the output voltage of the main power source constituted by a battery such as the secondary battery 5 or the primary battery falls below the discharge end voltage, the battery of the main power source is short-circuited by the short-circuit portion 2 via the resistor R6 and Since generation | occurrence | production is suppressed, a possibility that a battery may leak or a temperature rises rapidly is reduced.

電池を用いる電気機器、及びこのような電気機器に用いられる電池パックに適用することができる。   The present invention can be applied to an electric device using a battery and a battery pack used for such an electric device.

本発明の一実施形態に係る電気機器の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the electric equipment which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示す一次電池の出力電圧とトランジスタのオン、オフ動作との関係を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a relationship between an output voltage of the primary battery shown in FIG. 1 and ON / OFF operation of a transistor. 図1に示す一次電池の出力電圧と一次電池の放電電流との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the output voltage of the primary battery shown in FIG. 1, and the discharge current of a primary battery. 図1に示す一次電池としてアルカリ電池を用いた場合の、出力電圧及び一次電池の電極電位(HgO/Hgに対する電位)の変化を示すグラフである。(a)は、出力電圧の変化を示し、(b)は、一次電池の正極であるマンガン極の電位及び負極である亜鉛極の電位の変化を示している。It is a graph which shows the change of the output voltage and the electrode potential (potential with respect to HgO / Hg) of a primary battery at the time of using an alkaline battery as a primary battery shown in FIG. (A) shows the change in the output voltage, and (b) shows the change in the potential of the manganese electrode that is the positive electrode of the primary battery and the potential of the zinc electrode that is the negative electrode. 本発明の一実施形態に係る電池パックの構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the battery pack which concerns on one Embodiment of this invention. 背景技術に係るアルカリ電池が、回路の漏れ電流により放電した場合における、出力電圧及び電極電位(HgO/Hgに対する電位)の変化を示すグラフである。(a)は、アルカリ電池の出力電圧の変化を示し、(b)は、アルカリ電池の正極電位及び負極電位の変化を示している。It is a graph which shows the change of an output voltage and electrode potential (potential with respect to HgO / Hg) when the alkaline battery which concerns on background art discharges with the leakage current of a circuit. (A) shows the change in the output voltage of the alkaline battery, and (b) shows the change in the positive electrode potential and the negative electrode potential of the alkaline battery. 背景技術に係るリチウム電池が、回路の漏れ電流により放電した場合における、出力電圧の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of an output voltage when the lithium battery which concerns on background art discharges by the leakage current of a circuit.

符号の説明Explanation of symbols

1,1a 電気機器
2 短絡部
3 電圧検出部
4 充電回路
5 二次電池
6 一次電池
8 電池パック
11 正極端子
12 負極端子
13 外部電源接続端子
14,15 外部出力端子
16,17,18,19 接続端子
OP1 オペアンプ
R1,R2,R3,R4,R5,R6 抵抗
Tr1,Tr2 トランジスタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1a Electric equipment 2 Short circuit part 3 Voltage detection part 4 Charging circuit 5 Secondary battery 6 Primary battery 8 Battery pack 11 Positive electrode terminal 12 Negative electrode terminal 13 External power supply connection terminal 14,15 External output terminal 16,17,18,19 Connection Terminal OP1 Operational amplifier R1, R2, R3, R4, R5, R6 Resistor Tr1, Tr2 Transistor

Claims (11)

電池の正極に接続するための正極端子と、
前記電池の負極に接続するための負極端子と、
電池が接続された前記正極端子と前記負極端子とから、電力を供給される負荷回路と、
前記正極端子と前記負極端子との間の電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部により検出された電圧が、予め設定された設定電圧以下となった場合、前記正極端子と前記負極端子とを短絡させる短絡部と
を備えることを特徴とする電気機器。
A positive terminal for connection to the positive electrode of the battery;
A negative electrode terminal for connection to the negative electrode of the battery;
A load circuit to which electric power is supplied from the positive electrode terminal and the negative electrode terminal to which a battery is connected,
A voltage detector for detecting a voltage between the positive terminal and the negative terminal;
An electrical apparatus comprising: a short-circuit unit that short-circuits the positive terminal and the negative terminal when the voltage detected by the voltage detection unit is equal to or lower than a preset set voltage.
電力を蓄える蓄電素子をさらに備え、
前記負荷回路は、前記正極端子と前記負極端子との間に接続される電池の出力電力に基づき、前記蓄電素子を充電する充電部を含むこと
を特徴とする請求項1記載の電気機器。
It further includes a power storage element that stores electric power,
The electric device according to claim 1, wherein the load circuit includes a charging unit that charges the power storage element based on output power of a battery connected between the positive electrode terminal and the negative electrode terminal.
前記蓄電素子は、前記電圧検出部の動作用電源電圧を供給すること
を特徴とする請求項2記載の電気機器。
The electric device according to claim 2, wherein the power storage element supplies a power supply voltage for operation of the voltage detection unit.
前記設定電圧は、前記電池の放電終止電圧に設定されていること
を特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電気機器。
The electric device according to any one of claims 1 to 3, wherein the set voltage is set to a discharge end voltage of the battery.
前記設定電圧は、前記充電部が前記電池の出力電圧に基づき前記蓄電素子を充電することが可能な当該出力電圧の下限値である充電下限電圧に設定されていること
を特徴とする請求項2又は3記載の電気機器。
The setting voltage is set to a charging lower limit voltage that is a lower limit value of the output voltage at which the charging unit can charge the storage element based on an output voltage of the battery. Or the electrical equipment of 3.
前記電池は、アルカリ一次電池であること
を特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の電気機器。
The electric device according to claim 1, wherein the battery is an alkaline primary battery.
前記電池は、リチウム電池であること
を特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の電気機器。
The electric device according to claim 1, wherein the battery is a lithium battery.
前記短絡部は、前記電圧検出部により検出された電圧が前記設定電圧に等しい場合に、前記電池の公称容量に対して1μC以上、1C以下の時間率電流を流す抵抗を介して、前記正極端子と前記負極端子とを短絡すること
を特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の電気機器。
When the voltage detected by the voltage detection unit is equal to the set voltage, the short-circuit unit is connected to the positive electrode terminal via a resistor that flows a current with a time ratio of 1 μC or more and 1 C or less with respect to the nominal capacity of the battery. The electrical apparatus according to claim 1, wherein the negative electrode terminal is short-circuited.
前記電池は、単一のセルにより構成されていること
を特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の電気機器。
The electric device according to any one of claims 1 to 8, wherein the battery includes a single cell.
前記電池は、複数のセルが並列接続されて構成されていること
を特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の電気機器。
The electric device according to any one of claims 1 to 8, wherein the battery includes a plurality of cells connected in parallel.
電池と、
前記電池の出力電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部により検出された電圧が、予め設定された設定電圧以下の場合、前記電池を短絡させる短絡部と、
前記電池の出力電力を外部へ出力するための外部出力端子と
を備えることを特徴とする電池パック。
Battery,
A voltage detector for detecting an output voltage of the battery;
When the voltage detected by the voltage detection unit is equal to or lower than a preset voltage, a short-circuit unit that short-circuits the battery;
An external output terminal for outputting the output power of the battery to the outside.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6344245B2 (en) * 2015-01-14 2018-06-20 株式会社デンソー Battery module
JP5961315B1 (en) * 2015-10-27 2016-08-02 古河電池株式会社 Metal air battery
US20220376270A1 (en) * 2019-11-05 2022-11-24 Maxell, Ltd. Lithium primary battery pack and gas meter

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03279883A (en) * 1990-03-29 1991-12-11 Shinko Electric Co Ltd Overdischarge detecting device for battery on unmanned carriage
JP2905582B2 (en) * 1990-09-14 1999-06-14 旭化成工業株式会社 Rechargeable battery device
JP3121963B2 (en) * 1993-06-30 2001-01-09 太陽誘電株式会社 battery pack
JPH07320791A (en) * 1994-05-20 1995-12-08 Shinko Electric Co Ltd Automated guided vehicle battery system
JPH11275771A (en) * 1998-03-24 1999-10-08 Nippon Soken Inc Power supply circuit
JP2002044872A (en) * 2000-07-25 2002-02-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd Battery protection device
JP4379558B2 (en) * 2000-12-18 2009-12-09 ミツミ電機株式会社 Secondary battery protection circuit
JP2003244865A (en) * 2002-02-19 2003-08-29 Shindengen Electric Mfg Co Ltd Converter
JP2005190845A (en) * 2003-12-25 2005-07-14 Pentel Corp Battery power supply

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