(57)【要約】【課題】非使用状態での電池パックの二次電池の消耗を可及的に抑制する。【解決手段】二次電池ＲＢと、二次電池ＲＢの電圧をモニタするための電池電圧検出用信号出力端子Ｔ３，Ｔ４とが備えられた電池パックＢＰを、充電器に接続して充電する電池パックの充電システムにおいて、充電器に、電池電圧検出用信号出力端子Ｔ３に接続される電圧検出部が備えられ、二次電池ＲＢから前記電圧検出部に至る配線の途中箇所に、その配線の通電を入り切りする第２スイッチ装置３が備えられ、二次電池ＲＢの電圧をモニタする必要のないときに、第２スイッチ装置３を切り状態に切換える。【選択図】図１
2008061363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池と、その二次電池の電圧をモニタするための電池電圧検出用信号出力端子とが備えられた電池パックを、充電器に接続して充電する電池パックの充電システムであって、
前記充電器に、前記電池電圧検出用信号出力端子に接続される電圧検出部が備えられ、前記二次電池から前記電池電圧検出用信号出力端子を経て前記充電器の前記電圧検出部に至る配線の途中箇所に、その配線の通電を入り切りする第２スイッチ装置が備えられ、
前記充電器に、前記二次電池の電圧をモニタする必要のないときに、前記第２スイッチ装置を切り状態に切換えるスイッチ制御部が備えられている電池パックの充電システム。
【請求項２】
前記第２スイッチ装置は、前記二次電池から前記電池電圧検出用信号出力端子に至るまでの配線の途中箇所に備えられている請求項１記載の電池パックの充電システム。
【請求項３】
前記電池パックに、前記二次電池が適正な動作状態にあるか否かを監視する電池監視装置と、前記二次電池から前記電池監視装置への通電を入り切りする第１スイッチ装置とが備えられ、
前記スイッチ制御部からの前記第２スイッチ装置を切り状態に切換える信号によって、前記第１スイッチ装置が切り状態に切換えられるように構成されている請求項２記載の電池パックの充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウム二次電池をはじめとする二次電池と、その二次電池の電圧をモニタするための電池電圧検出用信号出力端子とが備えられた電池パックを、充電器に接続して充電する電池パックの充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池を収納した電池パックには、二次電池が適正な動作状態にあるか否かを監視する電池監視装置が備えられる場合が多い。
この電池監視装置は、従来、下記特許文献１にも記載のように、二次電池が非使用状態となって二次電池の動作状態の監視が不要となったときは、二次電池からの電力供給により動作する電池監視装置への通電を停止させて二次電池の消耗を防止することが行われている。
このような二次電池の消耗の防止は、過放電状態となってしまったときに再充電による再利用が困難となるリチウムイオン電池において特に有用である。
下記特許文献１は、電池パックに負荷機器を接続した場合の技術が記載されているが、下記特許文献２のように、二次電池を充電する場合においても同様にして電池監視装置による電力の消耗を抑制する技術が考えられている。
【特許文献１】特開平１１−１７８２２６号公報
【特許文献２】特開２００２−８４６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来技術のように、二次電池の非使用時に電池パック内の電池監視装置への通電を停止して二次電池の消耗を阻止した場合でも、希に二次電池が消耗してしまう場合があった。
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、非使用状態での二次電池の消耗を可及的に抑制する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本出願の第１の発明は、二次電池と、その二次電池の電圧をモニタするための電池電圧検出用信号出力端子とが備えられた電池パックを、充電器に接続して充電する電池パックの充電システムにおいて、前記充電器に、前記電池電圧検出用信号出力端子に接続される電圧検出部が備えられ、前記二次電池から前記電池電圧検出用信号出力端子を経て前記充電器の前記電圧検出部に至る配線の途中箇所に、その配線の通電を入り切りする第２スイッチ装置が備えられ、前記充電器に、前記二次電池の電圧をモニタする必要のないときに、前記第２スイッチ装置を切り状態に切換えるスイッチ制御部が備えられている。
【０００５】
すなわち、本発明の発明者は、二次電池の非使用時に電池監視装置への通電を停止しているにも拘わらず二次電池が消耗してしまうという現象は、そのような現象の発生に気付いた電池パックのユーザが、特徴的に、電池パックと充電器とを接続したまま長期に亘って保管していたことを突き止めた。
本来、電池パックと充電器とは分離した状態で保管するものであるが、接続したまま保管されていたのである。
もちろん、このような保管形態でも、上述のように電池監視装置への通電を停止することで二次電池の消耗は防げるようになっている。
そこで、更に詳細に原因を調べたところ、二次電池の電圧をモニタするための電池電圧検出用信号出力端子を経て漏れ出る微小電流が原因であることを見出した。
充電器側の電圧検出部の入力インピーダンスが非常に高いことから、二次電池の電圧をモニタするための信号線を流れる電流は、およそその電流経路で流れる電流を漏れ電流として意識することがないほどの微小な電流であるが、電池パックと充電器とを接続したままで、あまりに長期間に亘って保管するということになると、その微小な電流が無視できないものとなるのである。
【０００６】
以上のような知見から、二次電池から電池電圧検出用信号出力端子を経て充電器側の電圧検出部に至る配線の途中箇所に、その配線の通電を入り切りする第２スイッチ装置を備えると共に、二次電池の電圧をモニタする必要のないときに、第２スイッチ装置を切り状態に切換えることで、二次電池の電圧をモニタするための信号線に流れる微小電流を遮断するのである。
【０００７】
又、本出願の第２の発明は、上記第１の発明の構成に加えて、前記第２スイッチ装置は、前記二次電池から前記電池電圧検出用信号出力端子に至るまでの配線の途中箇所に備えられている。
すなわち、前記第２スイッチ装置の設置位置としては、充電器側の配線に設置することも考えられるが、充電器側ではなく電池パック側に設置することで、電池パックを負荷機器に接続する際にも、電池パック側の前記第２スイッチを切り状態として二次電池の消耗を防止できる。
【０００８】
又、本出願の第３の発明は、上記第２の発明の構成に加えて、前記電池パックに、前記二次電池が適正な動作状態にあるか否かを監視する電池監視装置と、前記二次電池から前記電池監視装置への通電を入り切りする第１スイッチ装置とが備えられ、前記スイッチ制御部からの前記第２スイッチ装置を切り状態に切換える信号によって、前記第１スイッチ装置が切り状態に切換えられるように構成されている。
すなわち、充電器側のスイッチ制御部からの制御信号によって、前記第２スイッチ装置のみならず前記第１スイッチ装置をも同時に切り状態に切換え操作する。
【発明の効果】
【０００９】
上記第１の発明によれば、二次電池の電圧をモニタするための信号線に流れる微小電流を遮断することで、非使用状態での二次電池の消耗を可及的に抑制できるものとなった。
又、上記第２の発明によれば、電池パックを負荷機器に接続する際にも、負荷機器側に前記第２スイッチ装置を備えることなく、二次電池の消耗を防止できる。
又、上記第３の発明によれば、充電器側のスイッチ制御部からの制御信号によって、前記第２スイッチ装置のみならず前記第１スイッチ装置をも同時に切り状態に切換え操作するので、第１スイッチ装置及び第２スイッチ装置の切換え操作のために信号線を共通化して信号配線の簡素化を図ることができる。
【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充電システムの実施の形態を図面に基づいて説明する。
本実施の形態で例示する電池パックＢＰは、図１に示すように、二次電池ＲＢとして複数個（具体的には、３個）の電池セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３を直列接続して構成した組電池を保護の対象としており、二次電池ＲＢを収納する電池パックＢＰには、二次電池ＲＢが適正な動作状態にあるか否かを監視する電池監視装置ＧＣが内蔵されている。尚、本実施の形態の電池セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３はリチウムイオン電池である。
この電池パックＢＰは、二次電池ＲＢに対する負荷である各種の電気機器に取付けられて、負荷と接続する一対の出力端子Ｔ１，Ｔ２から負荷側へ電力が供給される。
【００１１】
〔電池パックＢＰ側の回路構成〕
電池パックＢＰ内の二次電池ＲＢは、二次電池ＲＢの高電位端（電池セルＣ１の正極）から正極側電力線ＰＬ１を経て出力端子Ｔ１へ接続され、又、二次電池ＲＢの低電位端（電池セル電池セルＣ３の負極）から負極側電力線ＰＬ２を経て出力端子Ｔ２へ接続されている。
二次電池ＲＢの高電位端（電池セルＣ１の正極）及び低電位端（電池セルＣ３の負極）には、更に、二次電池ＲＢの電圧をモニタするための一対の電池電圧検出用信号出力端子Ｔ３，Ｔ４に至る配線である正極側信号線ＳＬ１及び負極側信号線ＳＬ２の一端が夫々接続されている。
このように、正極側電力線ＰＬ１及び負極側電力線ＰＬ２と、正極側信号線ＳＬ１及び負極側信号線ＳＬ２とを別個に備えているのは、大電流が流れる正極側電力線ＰＬ１及び負極側電力線ＰＬ２での電圧降下によって二次電池ＲＢの電圧の検出精度が低下するのを回避するためである。
この正極側信号線ＳＬ１の途中箇所、換言すると、二次電池ＲＢから電池電圧検出用信号出力端子Ｔ３に至るまでの配線の途中箇所には、その配線の通電を入り切りする第２スイッチ装置３が備えられている。
【００１２】
電池監視装置ＧＣは、上述のように二次電池ＲＢが適正な動作状態にあるか否かを監視するのであるが、より具体的には、二次電池ＲＢの各電池セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３毎に、各電池セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３が過放電状態にあるか否かを検出する。
正極側電力線ＰＬ１の途中箇所には、この電池監視装置ＧＣからの制御信号によって入り状態と切り状態とに切換えられる過放電防止用スイッチ装置１が備えられている。
この過放電防止用スイッチ装置１が入り状態であるときは、電池セルＣ１の正極と出力端子Ｔ１との間が通電状態となり、負荷機器に接続された放電時には、出力端子Ｔ１，Ｔ２から負荷機器へ電力を供給し、後述の充電器ＣＨに接続された充電時には、充電器ＣＨから出力端子Ｔ１，Ｔ２を経て充電電流が二次電池ＲＢに流入する。
一方、電池監視装置ＧＣが、二次電池ＲＢが過放電状態にあると検出して、この過放電防止用スイッチ装置１を切り状態に切換えたときは、電池セルＣ１の正極と出力端子Ｔ１との間が非通電状態となり、負荷機器への放電は行われない。
【００１３】
電池監視装置ＧＣの動作用の電力は二次電池ＲＢから供給を受けるため、正極側電力線ＰＬ１と負極側電力線ＰＬ２とに接続されている。
更に、各電池セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３夫々の電圧を測定するために、各電池セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３の正極及び負極の近傍位置から電圧検出用の信号線が引き出されて電池監視装置ＧＣに接続されている。
これらの二次電池ＲＢと電池監視装置ＧＣとの間の配線には、二次電池ＲＢから電池監視装置ＧＣへの通電を入り切りする第１スイッチ装置２が備えられている。
この第１スイッチ装置２は、より具体的には、二次電池ＲＢの高電位端（電池セルＣ１の正極）から、電池監視装置ＧＣを通過して、二次電池ＲＢの低電位端（電池セルＣ３の負極）に至る、電池監視装置ＧＣへの動作用の電力の供給経路（本実施の形態では、正極側電力線ＰＬ１及び負極側電力線ＰＬ２を経ている）の途中箇所に備えられる電力供給経路用スイッチ装置２ａと、各電池セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３の正極及び負極から電池監視装置ＧＣへ引込まれる配線の途中箇所に配置される電圧検出線用スイッチ装置２ｂとから成っている。
【００１４】
上記第１スイッチ装置２及び第２スイッチ装置３の入り切り制御用の制御端子は、全て、電池パックＢＰの制御信号入力端子Ｔ５に接続されており、制御信号入力端子Ｔ５への入力信号によって、第１スイッチ装置２及び第２スイッチ装置３の全てが一斉に入り状態と切り状態とに切換えられる。
【００１５】
〔充電器ＣＨの概略構成〕
次ぎに、上記構成の電池パックＢＰの二次電池ＲＢに充電する充電器ＣＨについて説明する。
充電器ＣＨには、図２に示すように、電源プラグ１１から供給される交流電力を整流して電池パックＢＰの二次電池ＲＢに充電電流を供給する充電回路１２と、充電回路１２が二次電池ＲＢに対する充電電流や充電電圧を制御するために二次電池ＲＢの電圧情報を充電回路１２へ出力する電圧検出部１３と、電池パックＢＰの第１スイッチ装置２及び第２スイッチ装置３の入り切りを制御するスイッチ制御部１４と、電池パックＢＰが充電器ＣＨから離脱されたことを検知する離脱検知部１５とが備えられている。
【００１６】
上記の充電器ＣＨ内の各回路は、充電出力端子Ｔ１１，Ｔ１２、電圧信号入力端子Ｔ１３，Ｔ１４及び制御信号出力端子Ｔ１５に接続されている。
電池パックＢＰと充電器ＣＨとを接続した状態で、充電出力端子Ｔ１１，Ｔ１２は電池パックＢＰの出力端子Ｔ１，Ｔ２に接続され、電圧信号入力端子Ｔ１３，Ｔ１４は電池パックＢＰの電池電圧検出用信号出力端子Ｔ３，Ｔ４に接続され、充電出力端子Ｔ１２は電池パックＢＰの制御信号入力端子Ｔ５に接続される。
図２では、互いに接続される端子同士を同じ記号によって示している。
【００１７】
〔第１スイッチ装置２及び第２スイッチ装置３の制御〕
第１スイッチ装置２及び第２スイッチ装置３の入り状態と切り状態との切換えは、上述のように、スイッチ制御部１４の制御によって実行される。
この制御のためにスイッチ制御部１４から出力されている制御信号は単一であり、図１に示す配線接続のように、このスイッチ制御部１４から出力される単一の信号で５つの第１スイッチ装置２及び第２スイッチ装置３の全てを切換える。
換言すると、スイッチ制御部１４からの第２スイッチ装置３を切り状態に切換える信号によって、第１スイッチ装置２が切り状態に切換えられるように構成されている。
スイッチ制御部１４は、二次電池ＲＢの電圧をモニタする必要のないときに、第２スイッチ装置３を切り状態に切換える信号を出力する。この信号によって、上記のように第１スイッチ装置２及び第２スイッチ装置３の全てが切り状態となる。
この二次電池ＲＢの電圧をモニタする必要のないときとは、具体的には、二次電池ＲＢへの充電を停止しているときであり、本実施の形態では、スイッチ制御部１４は、電源プラグ１１がコンセントから引き抜かれたのを充電回路１２が検知したときに、電池パックＢＰの第１スイッチ装置２及び第２スイッチ装置３を切り状態とする信号を出力する。
これによって、電池パックＢＰを充電器ＣＨに接続したままの状態でも、二次電池ＲＢから電池監視装置ＧＣへの通電を入り切りする第１スイッチ装置２が切り状態となって電池監視装置ＧＣへの通電が停止されると共に、二次電池ＲＢから電池電圧検出用信号出力端子Ｔ３を経て電圧検出部１３に至る配線の途中箇所にその配線の通電を入り切りするために備えられている第２スイッチ装置３が切り状態となって、その配線を通じた二次電池ＲＢからの電流の漏れが阻止される。
【００１８】
一方、電池パックＢＰを充電器ＣＨから取外す際にも、第１スイッチ装置２及び第２スイッチ装置３を切り状態とする機能が備えられており、電池パックＢＰを充電器ＣＨから離脱させるべく移動操作が開始されると、離脱検知部１５がその動きを検知してスイッチ制御部１４へ報知する。
この信号を受け取ったスイッチ制御部１４は、電池パックＢＰの端子群（Ｔ１〜Ｔ５）と充電器ＣＨの端子群（Ｔ１１〜Ｔ１５）が離間する前に、第１スイッチ装置２及び第２スイッチ装置３を切り状態とする信号を出力する。
この信号を受け取った第１スイッチ装置２及び第２スイッチ装置３は切り状態に切換えられて、電池パックＢＰを充電器ＣＨから取外した状態で放置しても、電池監視装置ＧＣによる二次電池ＲＢの消耗を回避できる。
尚、電池パックＢＰを負荷機器あるいは充電器ＣＨに接続したときは、図示を省略する復帰装置によって第１スイッチ装置２及び第２スイッチ装置３が切り状態から入り状態に切換えられる。
【００１９】
〔別実施形態〕
以下、本発明の別実施形態を列記する。
（１）上記実施の形態では、電池パックＢＰと充電器ＣＨとの離脱を検知して、第１スイッチ装置２及び第２スイッチ装置３を切り状態とする制御機能を充電器ＣＨ側に設ける場合を例示したが、電池パックＢＰ側にこの機能を備えるようにしても良い。
この際、電池パックＢＰと充電器ＣＨとの離脱によって、電池電圧検出用信号出力端子Ｔ３と電圧信号入力端子Ｔ１３とは離間して、この配線を通じた電流の漏れは遮断されるので、第１スイッチ装置２のみを切り状態とする制御を行うようにしても良い。
【００２０】
（２）上記実施の形態では、電池監視装置ＧＣは、二次電池ＲＢが適正な動作状態にないことを検出すると過放電防止用スイッチ装置１を切り状態に切換えて、二次電池ＲＢの保護装置として機能する場合を例示しているが、二次電池ＲＢが適正な動作状態にないことを検出すると、電池パックＢＰを接続している負荷機器等にその旨を報知する機能だけを備えるようにしても良い。
（３）上記実施の形態では、二次電池ＲＢが適正な動作状態にあるか否かの電池監視装置ＧＣによる監視として、二次電池ＲＢが過放電状態にあるか否かを検出する場合を例示しているが、二次電池ＲＢが過充電状態にあるか否かを監視するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態にかかる電池パックの回路図
【図２】本発明の実施の形態にかかる充電器のブロック構成図
【符号の説明】
【００２２】
２          第１スイッチ装置
２ａ（２）  電力供給経路用スイッチ装置（第１スイッチ装置）
２ｂ（２）  電圧検出線用スイッチ装置（第１スイッチ装置）
３          第２スイッチ装置
１３        電圧検出部
１４        スイッチ制御部
ＢＰ        電池パック
ＣＨ        充電器
ＧＣ        電池監視装置
ＲＢ        二次電池
Ｔ３，Ｔ４  電池電圧検出用信号出力端子
【図１】
2008061363.tif 000003
【図２】
2008061363.tif 000004