(57)【要約】【課題】溶断検知機能を有する高価なヒューズを使用することなく、信頼性が高く且つ安価にヒューズの溶断を検知可能な電池パックを提供する。【解決手段】１以上の電池セル１ａ（１ｂ）とヒューズ２ａ（２ｂ）を直列に接続した電池アーム３ａ（３ｂ）を複数並列に接続して構成される電池パック４ａであって、複数の電池アーム３ａ（３ｂ）の各々から電圧情報を取得する電圧情報取得部である電圧検出器５ａ，５ｂと、電圧情報取得部（電圧検出器５ａ，５ｂ）により取得された電圧情報に基づいてヒューズ２ａ，２ｂの溶断を検知する検知部である引算器６及びレベル判定器７とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上の電池セルとヒューズを直列に接続した電池アームを複数並列に接続して構成される電池パックであって、
前記複数の電池アームの各々から電圧情報を取得する電圧情報取得部と、
前記電圧情報取得部により取得された電圧情報に基づいてヒューズの溶断を検知する検知部と、
を備えることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記電圧情報取得部は、前記電圧情報として前記複数の電池アームの各々が有する１以上の電池セルの各々の電圧を測定し、
前記検知部は、前記電圧情報取得部により測定された電圧間に所定値以上の差が生じた場合にヒューズの溶断が生じたと判断することを特徴とする請求項１記載の電池パック。
【請求項３】
前記電圧情報取得部は、前記電圧情報として前記複数の電池アームの各々が有する全ての電池セルの合成電圧を測定し、
前記検知部は、前記電圧情報取得部により測定された電圧間に所定値以上の差が生じた場合にヒューズの溶断が生じたと判断することを特徴とする請求項１記載の電池パック。
【請求項４】
前記電圧情報取得部は、前記電圧情報として前記複数の電池アームの各々が有する１以上の電池セルの各々の電圧を測定し、
前記検知部は、前記電圧情報取得部により測定された各電圧値において、時間に対する電圧の変化率が所定値以上の値を有する電池セルと、当該変化率が所定値未満の値を有する電池セルとが同時に存在した場合にヒューズの溶断が生じたと判断することを特徴とする請求項１記載の電池パック。
【請求項５】
前記電圧情報取得部は、前記電圧情報として前記複数の電池アームの各々が有する全ての電池セルの合成電圧を測定し、
前記検知部は、前記電圧情報取得部により測定された各合成電圧値において、時間に対する電圧の変化率が所定値以上の値を有する合成電圧と、当該変化率が所定値未満の値を有する合成電圧とが同時に存在した場合にヒューズの溶断が生じたと判断することを特徴とする請求項１記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低コストで自己が備えるヒューズの溶断を検知する電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、様々な電子機器や電池パック等における過電流防止のために、ヒューズが利用されている。当該ヒューズは、自身に過電流が流れた場合に溶断され、各種電子部品の破壊防止や電池パックの温度上昇を抑制等することで安全を確保する目的を有するものである。近年では電気的あるいは機械的な溶断検知機能を具備するヒューズも存在し、これらのヒューズは迅速な故障表示や動作停止が可能である。
【０００３】
特許文献１には、２個以上の平滑コンデンサ間に介在された過電流保護用ヒューズが溶断した場合においても、インバータ主回路内の半導体スイッチング素子がスイッチングサージにより破壊される事態を未然に防止するインバータ装置が記載されている。このインバータ装置は、交流電源の出力がコンバータ部により全波整流されて出力される直流電源ライン間に半導体スイッチング素子を含むインバータ主回路が接続されて構成されるとともに、平滑コンデンサが直流電源ライン間に過電流保護用の速断ヒューズを介在させた状態で直列接続されて構成される。さらに、このインバータ装置が有する制御装置は、外部からの運転指令信号を受けた状態でインバータ主回路をドライブ回路を通じて動作させる。また、速断ヒューズは、溶断状態となったときにオフする常閉形の警報接点スイッチを備えており、この警報接点スイッチを、制御装置に対する運転指令信号の送信経路に介在させている。
【０００４】
このインバータ装置によれば、インバータ主回路内の半導体スイッチング素子の破壊に応じて速断ヒューズが溶断された場合にインバータ主回路の駆動を強制的に停止させることができ、その修理を行う際に半導体スイッチング素子のみを交換して速断ヒューズの交換を怠った場合においても、インバータ主回路内の半導体スイッチング素子がスイッチングサージにより破壊される等の事態を未然に防止することができる。
【特許文献１】特開平７−２６４８７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
各ヒューズに設けられた溶断検知機能は、ヒューズの溶断を迅速且つ的確に検知するうえで重要である。例えば、複数の電池アームを並列に接続して電池パックを構成し、各電池アームに対する電流路にヒューズを設けた場合を考える。仮に、いずれかのヒューズが過電流により溶断すると、当該ヒューズに対応する電池アームに電流を流すことができなくなるため、他の電池アームに電流が分散し、その結果溶断されていないヒューズに流れる電流量が増加する。したがって、ヒューズの溶断検知が遅れると、各ヒューズに次々と過電流が流れ、最終的に全てのヒューズが溶断される事態も考えられる。ところが、各ヒューズが溶断検知機能を備えている場合には、当該機能により迅速にヒューズの溶断が検知され、検知結果が制御回路等に送信されるため、故障表示や動作停止を行うことにより当該電池パックは上述した事態を免れることができる。
【０００６】
しかしながら、溶断検知機能を有するヒューズは、ヒューズの溶断を示す信号を伝えるために検出線を備える必要があり、配線を引き回すことに伴う検出線断裂等の問題に対するメンテナンスが必要となる。また、溶断検知機能を有するヒューズは、高価であるとともに、部品が大型化するため設置場所として広いスペースを必要とするという問題もある。
【０００７】
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するもので、溶断検知機能を有する高価なヒューズを使用することなく、信頼性が高く且つ安価にヒューズの溶断を検知可能な電池パックを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る電池パックは、上記課題を解決するために、１以上の電池セルとヒューズを直列に接続した電池アームを複数並列に接続して構成される電池パックであって、前記複数の電池アームの各々から電圧情報を取得する電圧情報取得部と、前記電圧情報取得部により取得された電圧情報に基づいてヒューズの溶断を検知する検知部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る電池パックによれば、溶断検知機能を有する高価なヒューズを使用せず、溶断検知用の検出線が不要で信頼性を向上できるとともに安価にヒューズの溶断を検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の電池パックの実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は本発明の実施例１に係る電池パック４ａの構成を示すブロック図である。本発明における電池パックは、１以上の電池セルとヒューズを直列に接続した電池アームを複数並列に接続して構成される。本実施例において、電池パック４ａは、図１に示すように、電池アーム３ａ，３ｂ、電圧検出器５ａ，５ｂ、引算器６、及びレベル判定器７で構成されており、電池アーム３ａと電池アーム３ｂとが並列に接続されている。
【００１２】
電池アーム３ａは、直列に接続された電池セル１ａとヒューズ２ａとから構成される。また、電池アーム３ｂは、電池アーム３ａと同様に、直列に接続された電池セル１ｂとヒューズ２ｂとから構成される。このように、本実施例の電池パックは、各電池アーム３ａ，３ｂにヒューズ２ａ，２ｂを備えることにより、いずれかの電池アームに過電流が生じた際に当該電池アームのヒューズを溶断して電池セルを過電流から保護している。
【００１３】
電圧検出器５ａ，５ｂは、本発明の電圧情報取得部に対応し、複数の電池アーム３ａ，３ｂの各々から電圧情報を取得する。具体的には、電圧検出器５ａ，５ｂは、電圧情報として複数の電池アーム３ａ，３ｂの各々が有する１以上の電池セルの各々の電圧を測定する。すなわち、電圧検出器５ａは、電池アーム３ａ内の電池セル１ａの電圧を測定する。また、電圧検出器５ｂは、電池アーム３ｂ内の電池セル１ｂの電圧を測定する。なお、電圧検出器５ａ，５ｂは、本発明の目的にのみ使用されるものではなく、従来の電池パックと同様に過電圧や低電圧に対する保護監視を行うものである。
【００１４】
引算器６とレベル判定器７とは、本発明の検知部に対応し、電圧検出器５ａ，５ｂにより取得された電圧情報に基づいてヒューズ（２ａあるいは２ｂ）の溶断を検知する。具体的には、検知部としての引算器６及びレベル判定器７は、電圧検出器５ａ，５ｂにより測定された電圧間に所定値以上の差が生じた場合にヒューズ（２ａあるいは２ｂ）の溶断が生じたと判断する。
【００１５】
引算器６は、電圧検出器５ｂにより測定された電池セル１ｂの電圧値から電圧検出器５ａにより測定された電池セル１ａの電圧値を引算し、引算結果をレベル判定器７に出力する。
【００１６】
レベル判定器７は、引算器６により算出された電池セル１ａの電圧値と電池セル１ｂの電圧値との差が、予め設定された所定値以上であるか否かを判断する。これにより、レベル判定器７は、電圧レベルが平均値等を基準とした設定範囲から大きく逸脱する電圧値を有する電池セルが存在するか否かを判定することができる。なお、レベル判定器７は、引算器６により算出された値の絶対値を基準値と比較するものとする。
【００１７】
次に、上述のように構成された本実施の形態の電池パック４ａの作用を説明する。例えばヒューズ２ａが過電流により溶断した場合を考える。その場合には、電池アーム３ａに電流が流れないため、並列接続された他の電池アーム３ｂで電流が増加し、電池アーム３ｂには正常な充放電動作時よりも大きな電流が流れる。基本的に、ヒューズ２ａが溶断せずに全電池セルが一斉に充放電していれば電池セル電圧はいずれもほぼ同じ値を示す。しかしながら、ヒューズ２ａが溶断した場合には、電池アーム３ａに電流が流れることはできないため、電池アーム３ａ内の電池セル１ａは、電池パック４ａが充放電を行っている場合にも電圧値が変化しない。
【００１８】
したがって、ヒューズ２ａが溶断した状態で電池パック４ａが充放電を行うと、健全な電池アーム３ｂの電池セル１ｂ電圧と溶断した電池アーム３ａの電池セル１ａ電圧との間に電圧差が生じるため、レベル判定器７は、当該電圧差が所定値以上であるが否かを判定することにより、ヒューズの溶断を検知することができる。
【００１９】
例えば、ヒューズ２ａが溶断した状態において電池パック４ａが充電を行った場合、電池セル１ａの電圧が変化せずに一定レベルが維持されるのに対し、電池セル１ｂ電圧は徐々に上昇する。したがって、所定値以上の電圧差に達した場合に、レベル判定器７は、ヒューズ２ａの溶断を検知することができる。仮にいずれの電池セルも満充電に近い状態であったとしても、健全な電池アームの電池セル電圧と溶断した電池アームの電池セル電圧とは、明確に異なる挙動を示すため、レベル判定器７は、入力された電圧差と比較する基準値を予め適切な値に設定しておくことにより、ヒューズの溶断を確実に検知することができる。
【００２０】
なお、本実施例の電池パック４ａにおける各電池アームは、それぞれ電池セルを１個のみ内部に有するが、各電池アーム内に直列に接続される電池セルはいくつでもよい。その際には、電池パックは、各電池セルの電圧を測定する電圧情報取得部（電圧検出器）を備えるものとする。
【００２１】
また、本実施例の電池パック４ａは、並列接続された２つの電池アーム（３ａ，３ｂ）を内部に備えるが、２つに限らずさらに多数の電池アームを並列接続してもよい。その場合には、ヒューズが溶断した電池アーム内の電池セル電圧のみが変化せず、その他の健全な電池アーム内の電池セル電圧は、充放電に応じて電圧値が変化する。したがって、検知部（レベル判定器７）は、ある特定電池アーム内の電池セルの検出電圧のみが他の電池アーム内の電池セルに対して電圧レベルが異なる結果となる場合に、当該特定電池アーム内のヒューズが溶断したと判断することもできる。
【００２２】
電池アームが３つ以上並列接続されている場合にヒューズ溶断を検知する方法は色々と考えられるが、１例として、検知部は、全ての電池セルの測定電圧の平均値と各電池セル電圧を比較することができる。この場合には、検知部は、平均値との差が大きい電圧値を有する電池セルを備えた電池アームにおいて、ヒューズの溶断が生じていると判断することができる。また、別の方法として、検知部は、電池アームを２つずつ対にして、各対の電圧差を基準値と比較し、基準値よりも電圧差の大きい対が存在する場合にヒューズの溶断が生じたと判断することもできる。いずれにしても、検知部（レベル判定器７）は、電池パックに対する充放電時に電圧値が変化しない電池セルを有する電池アームを特定することにより、ヒューズの溶断を検知することができる。
【００２３】
上述したように、本発明の実施例１に係る電池パック４ａによれば、溶断検知機能を有する高価なヒューズを使用することなく、安価にヒューズの溶断を検知することができる。ヒューズが溶断した電池アームを特定できることにより、本発明の電池パックは、ヒューズや電池アームの交換作業が簡単になるとともに、過電流の原因追求が容易になるといったメリットを有する。
【００２４】
さらに、ヒューズ溶断の検出線が不要であるため、本実施例の電池パック４ａは、配線を引き回すことに伴う検出線断裂等の問題に対するメンテナンスが不要である。また、本実施例の電池パック４ａは、ヒューズ自体に溶断検知機能を付ける必要が無いため、ヒューズを小型化でき、実装スペースの削減に資するという利点を有する。
【００２５】
また、電池パックは、過電圧や低電圧に対する保護監視のために電池セルに対する電圧検出器を従来から備えている。したがって、本実施例の電池パック４ａは、従来からある電圧検出器５ａ，５ｂを利用してヒューズの溶断検知を行うことができるため、コストの増加や装置の大型化を回避することができる。特に、リチウムイオン電池は、過充電時に負極側に金属リチウムが析出し、また正極側の電解液の酸化・結晶構造の破壊により発熱し、電池を急激に劣化させるとともに、事故を起こす可能性もある。そのため、リチウムイオン電池を利用した電池パックは、各電池セル電圧を高い精度で制御するために、全ての電池セルに対して電圧検出器が通常備えられている。したがって、本実施例の電池パック４ａは、リチウムイオン電池を利用した電池パックに対する自動的なヒューズ溶断検知を望む場合に特に適した発明であるといえる。
【実施例２】
【００２６】
図２は、本発明の実施例２に係る電池パック４ｂの構成を示すブロック図である。本実施例において、電池パック４ｂは、図２に示すように、電池アーム３ｃ，３ｄ、電圧検出器５ｃ，５ｄ、引算器６、及びレベル判定器７で構成されている。本実施例の電池パック４ｂにおいて、実施例１の電池パック４ａと異なる点は、電池アーム３ｃ，３ｄ内にそれぞれ複数の電池セル１ａ，１ｂ（１ｃ，１ｄ）が直列接続されている点と、電圧検出器５ｃ，５ｄがそれぞれ複数の電池セルの合成電圧を測定する点である。
【００２７】
電池アーム３ｃは、直列に接続された電池セル１ａ，１ｂとヒューズ２ａとから構成される。また、電池アーム３ｄは、電池アーム３ｃと同様に、直列に接続された電池セル１ｃ，１ｄとヒューズ２ｂとから構成される。
【００２８】
電圧検出器５ｃ，５ｄは、本発明の電圧情報取得部に対応し、複数の電池アーム３ｃ，３ｄの各々から電圧情報を取得する。具体的には、電圧検出器５ｃ，５ｄは、電圧情報として複数の電池アーム３ａ，３ｂの各々が有する連続して直列接続された全ての電池セルの合成電圧を測定する。すなわち、電圧検出器５ｃは、電池アーム３ｃ内の電池セル１ａと電池セル１ｂとの合成電圧を測定する。また、電圧検出器５ｄは、電池アーム３ｄ内の電池セル１ｃと電池セル１ｄとの合成電圧を測定する。なお、電圧検出器５ｃ，５ｄは、本発明の目的にのみ使用されるものではなく、従来の電池パックと同様に過電圧や低電圧に対する保護監視を行うものである。
【００２９】
その他の構成は、実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。
【００３０】
次に、上述のように構成された本実施の形態の電池パック４ｂの作用を説明する。例えばヒューズ２ａが過電流により溶断した場合を考える。その場合には、電池アーム３ｃに電流が流れないため、並列接続された他の電池アーム３ｄで電流が増加し、電池アーム３ｄには正常な充放電動作時よりも大きな電流が流れる。基本的に、ヒューズ２ａが溶断せずに全電池セルが一斉に充放電していれば電池セル電圧はいずれもほぼ同じ値を示す。しかしながら、ヒューズ２ａが溶断した場合には、電池アーム３ｃに電流が流れることはできないため、電池アーム３ｃ内の電池セル１ａ，１ｂは、電池パック４ｂが充放電を行っている場合にも電圧値が変化しない。
【００３１】
したがって、ヒューズ２ａが溶断した状態で電池パック４ｂが充放電を行うと、健全な電池アーム３ｄの電池セル１ｃ，１ｄの合成電圧と溶断した電池アーム３ｃの電池セル１ａ，１ｂの合成電圧との間に電圧差が生じるため、レベル判定器７は、当該電圧差が所定値以上であるが否かを判定することにより、ヒューズの溶断を検知することができる。
【００３２】
例えば、ヒューズ２ａが溶断した状態において電池パック４ｂが充電を行った場合、電池セル１ａ，１ｂの電圧が変化せずに一定レベルが維持されるのに対し、電池セル１ｃ，１ｄ電圧は徐々に上昇する。したがって、所定値以上の電圧差に達した場合に、レベル判定器７は、ヒューズ２ａの溶断を検知することができる。
【００３３】
なお、本実施例の電池パック４ｂにおける各電池アームは、それぞれ直列接続された２つの電池セルを内部に有するが、各電池アーム内に直列に接続される電池セルはいくつでもよい。また、電池パックの各電池アームに設けられた電圧検出器は、必ずしも電池アーム内の全ての電池セルの合成電圧を測定する必要はなく、連続して直列接続された任意の数の電池セルについて合成電圧を測定すればよい。例えば、電池アーム内に５つの電池セルが直列接続されている場合に、電圧検出器は、そのうち連続して直列接続された３つの電池セルの合成電圧を測定するように構成してもよい。あるいは、電圧検出器は、電池アーム内のいずれか１つの電池セルの電圧を測定する構成としてもよく、各電池アームに対して少なくとも１つ備えてあればよい。
【００３４】
また、本実施例の電池パック４ｂは、並列接続された２つの電池アーム（３ｃ，３ｄ）を内部に備えるが、２つに限らずさらに多数の電池アームを並列接続してもよい。その場合の溶断検知方法は、実施例１で説明した方法と同様である。検知部（レベル判定器７）は、電池パック４ｂに対する充放電時に電圧値が変化しない電池セルを有する電池アームを特定することにより、ヒューズの溶断を検知することができる。
【００３５】
上述したように、本発明の実施例２に係る電池パック４ｂによれば、実施例１の効果に加え、電池アーム内に直列接続された電池セルの数が多い場合でも全ての電池セルの電圧を測定する必要が無いため、電圧検出器の数を低減することができる。
【００３６】
特に、ニッケル水素電池は、リチウムイオン電池に比して厳密な電圧制御を必要としない。そのため、ニッケル水素電池を利用した電池パックは、全てのニッケル水素電池電圧を監視するのではなく、複数のニッケル水素電池の合成電圧を保護監視するように電圧検出器を構成する場合が多い。したがって、本実施例の電池パック４ｂは、ニッケル水素電池を利用した電池パックに対する自動的なヒューズ溶断検知を望む場合において、既に設けられている電圧検出器を有効に活用することができる発明であるといえる。
【００３７】
また、本実施例の電池パック４ｂは、電池アームの電圧が多数の電池セルの直列接続により高圧化する場合においても、必ずしも電池アーム全体の電圧を測定する必要は無く、電圧検出器を電池アームの一部電圧（すなわち内部に直列接続された多数の電池セルのうち連続して直列接続された一部の電池セルの単独あるいは合成電圧）を測定するように構成するだけで同等の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００３８】
図３は本発明の実施例３に係る電池パック４ｃの構成を示すブロック図である。本実施例において、電池パック４ｃは、図３に示すように、電池アーム３ａ，３ｂ、電圧検出器５ａ，５ｂ、及び比較器８で構成されており、電池アーム３ａと電池アーム３ｂとが並列に接続されている。実施例１の電池パック４ａと異なる点は、引算器６とレベル判定器７の代わりに比較器８を備えている点である。
【００３９】
比較器８は、本発明の検知部に対応し、電圧検出器５ａ，５ｂにより取得された電圧情報に基づいてヒューズ（２ａあるいは２ｂ）の溶断を検知する。具体的には、検知部としての比較器８は、電圧検出器５ａ，５ｂにより測定された各電圧値において、時間に対する電圧の変化率が所定値以上の値を有する電池セルと、当該変化率が所定値未満の値を有する電池セルとが同時に存在した場合にヒューズ（２ａあるいは２ｂ）の溶断が生じたと判断する。
【００４０】
その他の構成は、実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。
【００４１】
次に、上述のように構成された本実施の形態の電池パック４ｃの作用を説明する。例えばヒューズ２ａが過電流により溶断した場合を考える。その場合には、電池アーム３ａに電流が流れないため、並列接続された他の電池アーム３ｂで電流が増加し、電池アーム３ｂには正常な充放電動作時よりも大きな電流が流れる。基本的に、ヒューズ２ａが溶断せずに全電池セルが一斉に充放電していれば電池セル電圧はいずれもほぼ同じ値を示す。しかしながら、ヒューズ２ａが溶断した場合には、電池アーム３ａに電流が流れることはできないため、電池アーム３ａ内の電池セル１ａは、電池パック４ｃが充放電を行っている場合にも電圧値が変化しない。
【００４２】
比較器８は、電圧検出器５ａ，５ｂにより測定された各電圧の時間に対する変化率（増加率及び減少率）を演算するものであり、ＣＰＵ等により実現することができる。ヒューズ２ａが溶断した状態で電池パック４ｃが充放電を行うと、健全な電池アーム３ｂの電池セル１ｂの電圧値が時間に対して変化するのに対し、溶断した電池アーム３ａの電池セル１ａの電圧値が時間に対して変化しない。したがって、比較器８は、電池セル１ｂ電圧の時間変化率が所定値（基準値Ａ）以上であると判定するとともに、電池セル１ａ電圧の時間変化率が所定値（基準値Ｂ）未満であると判定することにより、ヒューズの溶断を検知することができる。なお、基準値Ａと基準値Ｂとは、同じ値としてもよいが、異なる値に設定することも可能である。
【００４３】
一方、いずれのヒューズも溶断していない場合には、充放電時にいずれの電池セルの電圧値も同様に変化する。したがって、比較器８は、全ての電池セル電圧の時間変化率が所定値以上であると判定することにより、ヒューズの溶断が生じていないと判断することができる。また、いずれのヒューズも溶断しておらず、且つ充放電を行っていない場合には、いずれの電池セルの電圧値も変化しない。したがって、比較器８は、全ての電池セル電圧の時間変化率が所定値未満であると判定することにより、ヒューズの溶断が生じていないと判断することができる。
【００４４】
なお、本実施例の電池パック４ｃにおける各電池アームは、それぞれ電池セルを１個のみ内部に有するが、各電池アーム内に直列に接続される電池セルはいくつでもよい。その際には、電池パックは、各電池セルの電圧を測定する電圧情報取得部（電圧検出器）を備えるものとする。
【００４５】
また、本実施例の電池パック４ｃは、並列接続された２つの電池アーム（３ａ，３ｂ）を内部に備えるが、２つに限らずさらに多数の電池アームを並列接続してもよい。その場合も、ヒューズが溶断した電池アーム内の電池セル電圧のみが変化せず、その他の健全な電池アーム内の電池セル電圧は、充放電に応じて電圧値が時間的に変化する。したがって、検知部（比較器８）は、ある特定電池アーム内の電池セルの電圧の時間変化率のみが所定値未満であり、他の電池アーム内の電池セルの電圧の時間変化率が所定値以上となる場合に、当該特定電池アーム内のヒューズが溶断したと判断することもできる。
【００４６】
上述したように、本発明の実施例３に係る電池パック４ｃによれば、実施例１の効果に加え、電池セル電圧の時間変化率が所定値未満の電池アーム内でヒューズの溶断が生じたと判断するため、溶断箇所の特定が迅速且つ容易である。
【００４７】
また、本実施例の電池パック４ｃは、実施例１と同様に従来からある電圧検出器５ａ，５ｂを利用してヒューズの溶断検知を行うことができるため、コストの増加や装置の大型化を回避することができ、リチウムイオン電池を利用した電池パックに対する自動的なヒューズ溶断検知を望む場合に特に適した発明であるといえる。
【実施例４】
【００４８】
図４は、本発明の実施例４に係る電池パック４ｄの構成を示すブロック図である。本実施例において、電池パック４ｄは、図４に示すように、電池アーム３ｃ，３ｄ、電圧検出器５ｃ，５ｄ、及び比較器８で構成されている。本実施例の電池パック４ｄにおいて、実施例２の電池パック４ｂと異なる点は、引算器６とレベル判定器７の代わりに比較器８を備えている点である。ここで、比較器８は、実施例３における比較器８と同一の機能を有するものとする。
【００４９】
すなわち、比較器８は、本発明の検知部に対応し、電圧検出器５ｃ，５ｄにより測定された各合成電圧値において、時間に対する電圧の変化率が所定値以上の値を有する合成電圧と、当該変化率が所定値未満の値を有する合成電圧とが同時に存在した場合にヒューズ（２ａあるいは２ｂ）の溶断が生じたと判断する。
【００５０】
その他の構成は、実施例２と同様であり、重複した説明を省略する。
【００５１】
次に、上述のように構成された本実施の形態の電池パック４ｄの作用を説明する。例えばヒューズ２ａが過電流により溶断した場合を考える。その場合には、電池アーム３ｃに電流が流れないため、並列接続された他の電池アーム３ｄで電流が増加し、電池アーム３ｄには正常な充放電動作時よりも大きな電流が流れる。基本的に、ヒューズ２ａが溶断せずに全電池セルが一斉に充放電していれば電池セル電圧はいずれもほぼ同じ値を示す。しかしながら、ヒューズ２ａが溶断した場合には、電池アーム３ｃに電流が流れることはできないため、電池アーム３ｃ内の電池セル１ａ，１ｂは、電池パック４ｂが充放電を行っている場合にも電圧値が変化しない。
【００５２】
比較器８は、電圧検出器５ｃ，５ｄにより測定された各合成電圧の時間に対する変化率（増加率及び減少率）を演算するものであり、ＣＰＵ等により実現することができる。ヒューズ２ａが溶断した状態で電池パック４ｄが充放電を行うと、健全な電池アーム３ｄの電池セル１ｃ，１ｄの合成電圧が時間に対して変化するのに対し、溶断した電池アーム３ｃの電池セル１ａ，１ｂの合成電圧が時間に対して変化しない。したがって、比較器８は、電池セル１ｃ，１ｄの合成電圧の時間変化率が所定値（基準値Ａ）以上であると判定するとともに、電池セル１ａ，１ｂの合成電圧の時間変化率が所定値（基準値Ｂ）未満であると判定することにより、ヒューズの溶断を検知することができる。なお、基準値Ａと基準値Ｂとは、同じ値としてもよいが、異なる値に設定することも可能である。
【００５３】
一方、いずれのヒューズも溶断していない場合には、充放電時にいずれの電池セルの電圧値も同様に変化する。したがって、比較器８は、測定された全ての合成電圧の時間変化率が所定値以上であると判定することにより、ヒューズの溶断が生じていないと判断することができる。また、いずれのヒューズも溶断しておらず、且つ充放電を行っていない場合には、いずれの電池セルの電圧値も変化しない。したがって、比較器８は、測定された全ての合成電圧の時間変化率が所定値未満であると判定することにより、ヒューズの溶断が生じていないと判断することができる。
【００５４】
なお、本実施例の電池パック４ｄにおける各電池アームは、それぞれ直列接続された２つの電池セルを内部に有するが、各電池アーム内に直列に接続される電池セルはいくつでもよい。また、電池パックの各電池アームに設けられた電圧検出器は、必ずしも電池アーム内の全ての電池セルの合成電圧を測定する必要はなく、連続して直列接続された任意の数の電池セルについて合成電圧を測定すればよい。あるいは、電圧検出器は、電池アーム内のいずれか１つの電池セルの電圧を測定する構成としてもよく、各電池アームに対して少なくとも１つ備えてあればよい。
【００５５】
また、本実施例の電池パック４ｄは、並列接続された２つの電池アーム（３ｃ，３ｄ）を内部に備えるが、２つに限らずさらに多数の電池アームを並列接続してもよい。検知部（比較器８）は、ある特定電池アーム内の複数の電池セルに対する合成電圧の時間変化率のみが所定値未満であり、他の電池アーム内の複数の電池セルに対する合成電圧の時間変化率が所定値以上となる場合に、当該特定電池アーム内のヒューズが溶断したと判断することもできる。
【００５６】
上述したように、本発明の実施例４に係る電池パック４ｄによれば、実施例２の効果に加え、電池アーム内に直列接続された電池セルの数が多い場合でも全ての電池セルの電圧を測定する必要が無いため、電圧検出器の数を低減することができる。本実施例の電池パック４ｄは、ニッケル水素電池を利用した電池パックに対する自動的なヒューズ溶断検知を望む場合において、既に設けられている電圧検出器を有効に活用することができる。
【００５７】
また、本実施例の電池パック４ｄは、実施例２と同様に、電池アームの電圧が多数の電池セルの直列接続により高圧化する場合においても、必ずしも電池アーム全体の電圧を測定する必要は無く、電圧検出器を電池アームの一部電圧（すなわち内部に直列接続された多数の電池セルのうち連続して直列接続された一部の電池セルの単独あるいは合成電圧）を測定するように構成するだけで同等の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、複数の電池アームを並列接続して構成され、各電池アームに過電流防止のヒューズを備えた電池パックに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施例１に係る電池パックの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例２に係る電池パックの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例３に係る電池パックの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例４に係る電池パックの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ  電池セル
２ａ，２ｂ  ヒューズ
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ  電池アーム
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ  電池パック
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ  電圧検出器
６    引算器
７    レベル判定器
８    比較器
【図１】
2010067536.tif 000003
【図２】
2010067536.tif 000004
【図３】
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【図４】
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