JP2002042752A - 電池パック - Google Patents

電池パック

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 異常状態発生時の電池パックの安全性の向上
を図り、また、電池パックの故障原意の解析に有用な情
報を提供できるようにする。 【解決手段】 異常状態発生時の保護機能を有する電池
パックであって、異常を検出する異常検出手段11、異
常検出手段11による異常の検出により発熱抵抗体14
を発熱させる発熱制御手段Q1、Q2と、充放電の電流
経路に挿入され発熱抵抗体14の発熱によって溶断する
温度ヒューズ12とを備え、水や電解液を含む液体の浸
入や、過充電又は過電圧、充電時間異常、直列接続され
た複数のセル電圧のアンバランス、充電用スイッチ素子
がオフしているにも関わらず充電電流が所定の期間、所
定の値以上流れたなどの異常状態発生時に、温度ヒュー
ズ12の溶断により充放電の電流経路を切断して、充電
又は充放電不能に制御し、電池パックの安全性の向上を
図る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、異常状態発生時の
保護機能を有する電池パックに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】電池パ
ックが寿命に達した後もそのまま使用し続けると、容量
値が極端に減少するばかりでなく、過充電、過放電が繰
り返された電池は、リチウムがデンドライト状に析出し
てセパレータを突き破り、また、水没や電解液の漏出等
で、電池パック内部に液体が浸入すると、電池内部でシ
ョートすることにより、発煙、発火という可能性が大き
くなる。あるいは、使用者の誤使用によって電池パック
が解体されたり、鋭利な金属で傷つけられたり等、予期
しない状態に曝されたりすると、同様の問題が生じる。
【0003】さらに、本来電池は産業廃棄物として特定
の業者が処理すべきであるが、そのまま可燃物と一緒に
廃棄されてしまう可能性もある。このような場合にも、
現状の電池パックでは、例えば過充電の状態で危険な状
態に曝されてしまうと、発煙、発火という可能性が大き
くなる。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するものであって、異常状態発生時の電池パックの安
全性の向上を図り、また、電池パックの故障原意の解析
に有用な情報を提供できるようにするものである。
【0005】そのために本発明は、異常状態発生時の保
護機能を有する電池パックであって、異常を検出する異
常検出手段と、前記異常検出手段による異常の検出によ
り発熱抵抗体を発熱させる発熱制御手段と、充放電の電
流経路に挿入され前記発熱抵抗体の発熱によって溶断す
る温度ヒューズとを備え、異常が検出されたとき温度ヒ
ューズの溶断により前記充放電の電流経路を切断し、充
電又は充放電不能に制御するように構成したことを特徴
とし、さらに、前記異常検出手段により検出された異常
を記憶する不揮発性メモリと、前記不揮発性メモリに記
憶された異常の情報を出力する通信手段又は表示手段を
出力手段としてを備え、異常が検出されたとき温度ヒュ
ーズの溶断により前記充放電の電流経路を切断し、充電
又は充放電不能に制御し、前記不揮発性メモリに記憶さ
れた異常の情報を出力するように構成したことを特徴と
するものである。
【0006】また、前記異常検出手段は、水や電解液を
含む液体の浸入を検出する手段や、過充電又は過電圧を
検出する手段、充電時間異常を検出する手段、直列接続
された複数のセル電圧のアンバランスを検出する手段、
充電用スイッチ素子がオフしているにも関わらず充電電
流が所定の期間、所定の値以上流れたのを検出する手段
であることを特徴とするものである。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図1は本発明に係る電池パック
の実施の形態を示す図であり、1は電池、2は電池電圧
監視IC、3は充放電用制御FET、4は制御マイコ
ン、5は電流検出抵抗、6はOPAMP、7はEEPR
OM、8は液体検出部及び温度ヒューズ、9はLED表
示器を示す。
【0008】図1において、電池1は、3直にセルが接
続された二次電池であり、電流検出抵抗5は、その充放
電電流Iを検出し、OPAMP6は、電流検出抵抗5に
より検出された微小電圧を増幅する増幅器である。電池
電圧監視IC2は、電池電圧を検出し充放電制御を行う
保護ICである。制御マイコン4は、電池パック内の各
種制御、異常検出等を行うものであり、そのための演算
処理を行い、また外部ホスト装置に対し通信等を行う。
EEPROM7は、プログラムや制御データ、異常デー
タ、履歴・蓄積データ等を格納する記憶手段である。充
放電用制御FET3は、電池電圧監視IC2又は制御マ
イコン4からの信号により充放電をオン、オフ制御する
スイッチ素子である。液体検出部及び温度ヒューズ8
は、水没、電解液の漏出等で、電池パック内部に液体が
浸入した際に、液体検出素子により検出してFETを制
御し、例えば発熱体を発熱させて温度ヒューズを溶断さ
せるものである。LED表示器9は、容量表示用として
残量を表示すると共に、温度ヒューズが溶断した場合に
自動的に、あるいは別にスイッチを設け、これを押すこ
とにより、異常情報を例えば数ビットの2進コードで表
示する。
【0009】上記のような液体検出部及び温度ヒューズ
8は、例えばコネクタ部のような液体の入る個所の近く
に液体検出部を配置し、ヒューズ溶断部を液体検出部か
ら少なくとも10mm以上離して熱的に分離し配置した
ものである。そして、液体を検出すると、ヒューズ溶断
部を溶断すると共に各セルを強制放電させる。また、ヒ
ューズ溶断部は、液体が入ってきても液体と接触しない
ようにシリコン等のシール材にてシールしている。これ
は、液体検出部とヒューズ溶断部とが近くにありヒュー
ズ溶断部の発熱によって液体検出部の液体が蒸発してし
まうとヒューズが溶断せず、これを何度も繰り返すとヒ
ューズが溶断しなくなってしまうの防ぐためである。
【0010】電池1と電池電圧監視IC2との間を接続
する電圧検出リード線は、所定値以上、例えば100Ω
以上の抵抗値を有するリード線を使用する。これは、通
常のリード線を使用すると、断線した後ショートし発
煙、発火の可能性があるためである。電圧検出リード線
には、例えば数μA程度と、特に大きな電流を流す必要
がないので、例えば1kΩの抵抗値のものであっても問
題はない。
【0011】図2は液体検出部及び温度ヒューズの具体
的な構成例を示す図であり、11は液体検出部、12は
温度ヒューズ、14は発熱抵抗体、15は制御マイコ
ン、Q1、Q2は制御FETを示す。
【0012】液体検出部及び温度ヒューズの具体的な構
成例を示したのが図2であり、温度ヒューズ12は、電
池1を充放電する電流経路に直列に挿入接続されたもの
である。発熱抵抗体14は、制御FETQ1又は制御F
ETQ2がオンになると電流が流れて発熱し、温度ヒュ
ーズ12を溶断させるものである。液体検出部11は、
液体を検出すると抵抗値が低下するものであり、このと
き制御FETQ1のゲート電圧が上がるので、制御FE
TQ1をオンにして発熱抵抗体14を発熱させ、電流経
路にある温度ヒューズ12を溶断させる。また、制御マ
イコン15は、例えば基板上の発熱、セル電圧その他の
異常を検出し制御FETQ2をオンにして発熱抵抗体1
4を発熱させ、電流経路にある温度ヒューズ12を溶断
させるものであり、図1に示す制御マイコン4であって
もよいし、別のものであってもよい。このように温度ヒ
ューズ12を溶断させることにより充電又は充放電不能
とする。
【0013】通常の温度ヒューズの場合は、セル温度が
所定の温度以上になった場合に充放電の電流経路にある
温度ヒューズが切れて充放電不能となるが、例えばセル
の数が多い場合には、多数の温度ヒューズを電流経路に
挿入しなければならず、電圧ドロップも大きくなってし
まう。そこで、1つの温度ヒューズ12のみを充放電の
電流経路に配置し、その他の温度ヒューズは、溶断した
かどうかを制御マイコン15が検出するように構成して
もよい。なお、充電又は充放電不能とする構成として
は、上記のように恒久的に充放電用制御FETをオフに
するか、又は充放電の電流経路に挿入した温度ヒューズ
12を溶断する手段を用いることができる。
【0014】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記
実施の形態では、液体を検出し電流経路を溶断させる検
出部とヒューズとが一体になった液体検出部及び温度ヒ
ューズにより示したが、検出部と温度ヒューズ、発熱抵
抗体をそれぞれ別体に構成してもよいことはいうまでも
ない。また、液体検出と温度検出に基づき温度ヒューズ
を溶断させることにより、充電又は充放電不能とするよ
うに制御したが、過充電又は過電圧、充電時間異常、セ
ル電圧のアンバランス、充電用FETがオンしているに
も関わらず充電電流が所定の期間所定値以上流れた場合
など、他の異常を検出する手段を設け、それらにより異
常を検出したことを条件に温度ヒューズを溶断させるよ
うにしてもよい。さらに、このような場合に、どの異常
により作動したかを不揮発性メモリに記憶し、外部ホス
ト機器からの要求により通信にて送信できるようにして
もよい。
【0015】例えば充電時間の基準値を設定し、これを
大幅に超えているにも関わらず電流が流れている場合、
また、アンバランスの基準値を設定し、各セル電圧間の
差を求めてその差が基準値より大きく極度にアンバラン
スとなっている場合、充電時間及び充電電流の基準値を
設定し、充電用FETがオフしているにも関わらず充電
電流が所定の期間所定値以上流れた場合など、電池パッ
クに致命的と思われる症状が発生したときに、制御マイ
コンにより制御FETを制御し、温度ヒューズを溶断さ
せる。
【0016】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、異常状態発生時の保護機能を有する電池パッ
クであって、異常を検出する異常検出手段と、異常検出
手段による異常の検出により発熱抵抗体を発熱させる発
熱制御手段と、充放電の電流経路に挿入され発熱抵抗体
の発熱によって溶断する温度ヒューズとを備え、異常が
検出されたとき温度ヒューズの溶断により充放電の電流
経路を切断し、充電又は充放電不能に制御するように構
成したので、水や電解液を含む液体の浸入や、過充電又
は過電圧、充電時間異常、直列接続された複数のセル電
圧のアンバランス、充電用スイッチ素子がオフしている
にも関わらず充電電流が所定の期間、所定の値以上流れ
たなどの、異常状態発生時に充電又は充放電不能に制御
することができ、電池パックの安全性の向上を図ること
ができる。
【0017】さらに、異常検出手段により検出された異
常を記憶する不揮発性メモリと、不揮発性メモリに記憶
された異常の情報を出力する通信手段又は表示手段を出
力手段としてを備え、不揮発性メモリに記憶された異常
の情報を出力するように構成したので、電池パックの故
障原因を解析する場合に有用な情報を提示することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る電池パックの実施の形態を示す
図である。
【図2】 液体検出部及び温度ヒューズの具体的な構成
例を示す図である。
【符号の説明】
1…電池、2…電池電圧監視IC、3…充放電用制御F
ET、4…マイコン、5…電流検出抵抗、6…OPAM
P、7…EEPROM、8…液体検出部及び温度ヒュー
ズ、9…LED表示器、11…液体検出部、12…温度
ヒューズ、14…発熱抵抗体、15…制御マイコン、Q
1、Q2…制御FET

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 異常状態発生時の保護機能を有する電池
    パックであって、異常を検出する異常検出手段と、前記
    異常検出手段による異常の検出により発熱抵抗体を発熱
    させる発熱制御手段と、充放電の電流経路に挿入され前
    記発熱抵抗体の発熱によって溶断する温度ヒューズとを
    備え、異常が検出されたとき温度ヒューズの溶断により
    前記充放電の電流経路を切断し、充電又は充放電不能に
    制御するように構成したことを特徴とする電池パック。
  2. 【請求項2】 異常状態発生時の保護機能を有する電池
    パックであって、異常を検出する異常検出手段と、前記
    異常検出手段により検出された異常を記憶する不揮発性
    メモリと、前記異常検出手段による異常の検出により発
    熱抵抗体を発熱させる発熱制御手段と、充放電の電流経
    路に挿入され前記発熱抵抗体の発熱によって溶断する温
    度ヒューズと、前記不揮発性メモリに記憶された異常の
    情報を出力する出力手段とを備え、異常が検出されたと
    き温度ヒューズの溶断により前記充放電の電流経路を切
    断し、充電又は充放電不能に制御し、前記不揮発性メモ
    リに記憶された異常の情報を出力するように構成したこ
    とを特徴とする電池パック。
  3. 【請求項3】 前記出力手段は、前記不揮発性メモリに
    記憶された異常の情報を外部ホスト機器からの要求によ
    り通信にて送信する通信手段又は前記異常の情報を表示
    する表示手段であることを特徴とする請求項2記載の電
    池パック。
  4. 【請求項4】 前記異常検出手段は、水や電解液を含む
    液体の浸入を検出する手段であることを特徴とする請求
    項1又は2記載の電池パック。
  5. 【請求項5】 前記異常検出手段は、過充電又は過電圧
    を検出する手段であることを特徴とする請求項1又は2
    記載の電池パック。
  6. 【請求項6】 前記異常検出手段は、充電時間異常を検
    出する手段であることを特徴とする請求項1又は2記載
    の電池パック。
  7. 【請求項7】 前記異常検出手段は、直列接続された複
    数のセル電圧のアンバランスを検出する手段であること
    を特徴とする請求項1又は2記載の電池パック。
  8. 【請求項8】 前記異常検出手段は、充電用スイッチ素
    子がオフしているにも関わらず充電電流が所定の期間、
    所定の値以上流れたのを検出する手段であることを特徴
    とする請求項1又は2記載の電池パック。
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