(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素電池を直列に接続してなる組電池と、
前記組電池の出力側に接続してなる正負の出力端子と、
前記出力端子と前記組電池との間に接続されて前記素電池の異常時に溶断されて前記組電池の電流を遮断するヒューズと、
前記素電池の異常な状態を検出して、異常信号を出力する異常検出回路と、 
前記異常検出回路に制御されて前記素電池の異常な状態で前記ヒューズを溶断する溶断回路とを備えるパック電池であって、
前記溶断回路が、パック電池の正常な接続状態を確認する動作確認回路を備え、
前記動作確認回路が正常な接続状態を確認して、前記異常検出回路から異常信号が出力される状態で前記溶断回路が前記ヒューズを溶断するようにしてなり、
前記出力端子と前記組電池との間に接続してなる出力スイッチと、
前記出力スイッチをオンオフに制御する制御回路とを備え、
前記制御回路が前記出力スイッチをオン状態に切り換えて、前記出力端子に前記組電池の電圧を出力するようにしてなり、
前記溶断回路が、溶断スイッチと、前記溶断スイッチと直列に接続してなる前記動作確認回路を構成するサブスイッチとを備え、
前記サブスイッチが、前記出力スイッチと前記出力端子との間の出力電圧検出点の電圧でオン状態に切り換えられるスイッチで、
前記出力電圧検出点の電圧で前記サブスイッチがオン状態に切り換えられ、前記サブスイッチのオン状態で、前記異常検出回路が前記素電池の異常な状態を検出して、前記溶断スイッチをオン状態に切り換えて前記ヒューズを溶断するようにしてなるパック電池。
【請求項２】
複数の素電池を直列に接続してなる組電池と、
前記組電池の出力側に接続してなる正負の出力端子と、
前記出力端子と前記組電池との間に接続されて前記素電池の異常時に溶断されて前記組電池の電流を遮断するヒューズと、
前記素電池の異常な状態を検出して、異常信号を出力する異常検出回路と、
前記異常検出回路に制御されて前記素電池の異常な状態で前記ヒューズを溶断する溶断回路とを備えるパック電池であって、
前記溶断回路が、パック電池の正常な接続状態を確認する動作確認回路を備え、
前記動作確認回路が正常な接続状態を確認して、前記異常検出回路から異常信号が出力される状態で前記溶断回路が前記ヒューズを溶断するようにしてなり、
前記溶断回路が、溶断スイッチと、前記溶断スイッチと直列に接続してなる前記動作確認回路を構成するサブスイッチとを備え、
前記サブスイッチが、前記組電池の電流を検出してオン状態に切り換えられるスイッチで、
前記組電池の電流で前記サブスイッチがオン状態に切り換えられ、前記サブスイッチのオン状態で、前記異常検出回路が前記素電池の異常な状態を検出して、前記溶断スイッチをオン状態に切り換えて前記ヒューズを溶断するようにしてなるパック電池。
【請求項３】
複数の素電池を直列に接続してなる組電池と、
前記組電池の出力側に接続してなる正負の出力端子と、
前記出力端子と前記組電池との間に接続されて前記素電池の異常時に溶断されて前記組電池の電流を遮断するヒューズと、
前記素電池の異常な状態を検出して、異常信号を出力する異常検出回路と、 
前記異常検出回路に制御されて前記素電池の異常な状態で前記ヒューズを溶断する溶断回路とを備えるパック電池であって、
前記溶断回路が、パック電池の正常な接続状態を確認する動作確認回路を備え、
前記動作確認回路が正常な接続状態を確認して、前記異常検出回路から異常信号が出力される状態で前記溶断回路が前記ヒューズを溶断するようにしてなり、
前記出力端子と前記組電池との間に接続してなる出力スイッチと、
前記出力スイッチをオンオフに制御する制御回路とを備え、
前記制御回路が前記出力スイッチをオン状態に切り換えて、前記出力端子に前記組電池の電圧を出力するようにしてなり、
前記溶断回路が、溶断スイッチと、前記溶断スイッチの入力側に接続してなるアンド回路とを備え、
前記動作確認回路が、前記出力スイッチと前記出力端子との間の出力電圧検出点の電圧を検出して前記アンド回路にオン信号を出力する回路で、
前記動作確認回路と前記異常検出回路の両方が前記アンド回路にオン信号を入力して、前記溶断スイッチをオン状態に切り換えて前記ヒューズを溶断するようにしてなるパック電池。
【請求項４】
複数の素電池を直列に接続してなる組電池と、
前記組電池の出力側に接続してなる正負の出力端子と、
前記出力端子と前記組電池との間に接続されて前記素電池の異常時に溶断されて前記組電池の電流を遮断するヒューズと、
前記素電池の異常な状態を検出して、異常信号を出力する異常検出回路と、 
前記異常検出回路に制御されて前記素電池の異常な状態で前記ヒューズを溶断する溶断回路とを備えるパック電池であって、
前記溶断回路が、パック電池の正常な接続状態を確認する動作確認回路を備え、
前記動作確認回路が正常な接続状態を確認して、前記異常検出回路から異常信号が出力される状態で前記溶断回路が前記ヒューズを溶断するようにしてなり、
前記溶断回路が、溶断スイッチと、前記溶断スイッチの入力側に接続してなるアンド回路とを備え、
前記動作確認回路が、前記組電池の電流を検出して、前記アンド回路にオン信号を出力する回路で、
前記動作確認回路と前記異常検出回路の両方が前記アンド回路にオン信号を入力して、前記溶断スイッチをオン状態に切り換えて前記ヒューズを溶断するようにしてなるパック電池。
【請求項５】
請求項１又は３に記載されるパック電池であって、
前記出力スイッチが前記組電池の充放電電流を制御する充放電スイッチで、
前記制御回路が前記組電池の過充電と過放電を検出して、前記充放電スイッチを制御するパック電池。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載されるパック電池であって、
前記異常検出回路が、前記組電池を構成してなる各々の素電池の電圧を検出して前記素電池の異常な状態を検出する電圧検出回路を備えるパック電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の異常な状態で電流を遮断するヒューズを備えるパック電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
パック電池は、電池の異常な状態を検出して電流を遮断するヒューズを設けて安全性を高くできる。このことを実現するために、図５に示すように、電池９１と直列にヒューズ９３を接続しているパック電池が開発されている。（特許文献１参照）
【０００３】
以上のパック電池は、素電池９１の異常な状態を検出する異常検出回路で、ヒューズ９３を溶断する溶断スイッチ９４を制御する。異常検出回路は、組電池の異常な状態を検出して溶断スイッチ９４をオンに切り換えてヒューズ９３を溶断する。図５のパック電池は、ヒューズ９３に接近して、すなわちヒューズ９３と熱結合状態に、ヒューズ９３を加熱して溶断する抵抗加熱素子９５を配置している。溶断スイッチ９４は抵抗加熱素子９５の中間接続点９６とアースライン９７とに接続している。溶断スイッチ９４がオン状態になると、組電池９２から抵抗加熱素子９５に電流が流れ、抵抗加熱素子９５がジュール熱で発熱してヒューズ９３を溶断する。また、ヒューズ９３は、組電池９２に過大な電流が流れるとジュール熱で自己発熱して溶断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２０４５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図５のパック電池は、組電池の異常な状態でヒューズを溶断して高い安全性を確保する。ただ、この構造のパック電池は、組み立て工程で誤ってヒューズが溶断されることがある。組み立て工程において、各々の回路を接続する順番によっては、異常検出回路が組電池を異常な状態と誤判定するからである。異常検出回路は、全ての接続端子の接続が完了する状態で正常な動作をするが、一部の接続端子が接続される状態では正常な動作が保証されない。たとえば、図６に示すように、異常検出回路８０が組電池９２を構成している各々の素電池９１の電圧を検出して、素電池９１の異常な状態を判定する回路構成にあっては、接続する順番で素電池９１の正確な電圧を検出できなくなる。図６において、組電池９２に接続している各電圧検出ライン８５がＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順番に接続されると、電圧検出回路８１は各素電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の電圧を正常に検出できる。電圧検出回路８１は、Ｂ点の電圧を素電池Ｂ１の電圧として検出し、Ｃ点の電圧とＢ点の電圧差を素電池Ｂ２の電圧として検出し、Ｄ点とＣ点の電圧差を素電池Ｂ３の電圧として検出できるからである。しかしながら、組み立て工程において、仮にＡ点を接続した後、Ｂ、Ｃを接続することなくＤ点が電圧検出回路８１に接続されると、入力抵抗８２で分圧された電圧が電圧検出回路８１に入力される。入力抵抗８２は、バッファーアンプ８３の入力側を素電池９１に接続する状態において、電気抵抗の誤差が素電池９１の電圧検出誤差の原因とはならないので、高精度な抵抗器は使用されない。このため、入力抵抗８２で分圧する電圧がバッファーアンプ８３に入力されて、素電池９１の電圧として検出されると、入力抵抗８２の電気抵抗のアンバランスが素電池９１の電圧として検出されて、素電池９１が異常な電圧と誤判定することがある。この弊害は、電圧検出ライン８５を接続する順番を特定して解消できるが、電圧検出ライン８５はコネクタで接続され、あるいは、組み立て工程で部品を定位置に接セットする状態で接続されるなど、常に決められた順番で接続するのが難しい。このため、組み立て工程において、異常検出回路８０が誤って組電池９２が異常な状態と誤判定してヒューズ９３を溶断することがある。
【０００６】
本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、極めて簡単な回路構成としながら、組み立て工程においてヒューズが誤って溶断されるのを確実に防止できるパック電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のパック電池は、複数の素電池１を直列に接続してなる組電池２と、組電池２の出力側に接続している正負の出力端子９と、出力端子９と組電池２との間に接続されて素電池１の異常時に溶断されて組電池２の電流を遮断するヒューズ３と、素電池１の異常な状態を検出して異常信号を出力する異常検出回路４と、異常検出回路４に制御されて素電池１の異常な状態でヒューズ３を溶断する溶断回路５とを備える。溶断回路５は、パック電池の正常な接続状態を確認する動作確認回路６を備えており、この動作確認回路６が正常な接続状態を確認して、異常検出回路４から異常信号が出力される状態で溶断回路５はヒューズ３を溶断する。
【０００８】
さらに、出力端子９と組電池２との間に接続してなる出力スイッチ７と、出力スイッチ７をオンオフに制御する制御回路８とを備え、制御回路８が出力スイッチ７をオン状態に切り換えて、出力端子９に組電池２の電圧を出力する。溶断回路５は、溶断スイッチ１１と、この溶断スイッチ１１と直列に接続してなる動作確認回路６を構成するサブスイッチ１２とを備え、サブスイッチ１２を、出力スイッチ７と出力端子９との間の出力電圧検出点１０の電圧でオン状態に切り換えられるスイッチとして、出力電圧検出点１０の電圧でサブスイッチ１２をオン状態に切り換え、サブスイッチ１２のオン状態で、異常検出回路４が素電池１の異常な状態を検出して、溶断スイッチ１１をオン状態に切り換えてヒューズ３を溶断する。
【０００９】
本発明のパック電池は、溶断回路５が、溶断スイッチ１１と、この溶断スイッチ１１と直列に接続してなる動作確認回路６を構成するサブスイッチ１２とを備え、サブスイッチ１２を、組電池２の電流を検出してオン状態に切り換えられるスイッチとして、組電池２の電流でサブスイッチ１２をオン状態に切り換え、サブスイッチ１２のオン状態で、異常検出回路４が素電池１の異常な状態を検出して、溶断スイッチ１１をオン状態に切り換えてヒューズ３を溶断する。
【００１０】
本発明のパック電池は、出力端子９と組電池２との間に接続してなる出力スイッチ７と、出力スイッチ７をオンオフに制御する制御回路８とを備え、制御回路８が出力スイッチ７をオン状態に切り換えて、出力端子９に組電池２の電圧を出力する。溶断回路５は、溶断スイッチ１１と、この溶断スイッチ１１の入力側に接続してなるアンド回路１４とを備え、動作確認回路６を、出力スイッチ７と出力端子９との間の出力電圧検出点１０の電圧
を検出してアンド回路１４にオン信号を出力する回路として、動作確認回路６と異常検出回路４の両方がアンド回路１４にオン信号を入力して、溶断スイッチ１１をオン状態に切り換えてヒューズ３を溶断する。
【００１１】
本発明のパック電池は、溶断回路５が、溶断スイッチ１１と、この溶断スイッチ１１の入力側に接続してなるアンド回路１４とを備え、動作確認回路６を、組電池２の電流を検出して、アンド回路１４にオン信号を出力する回路として、動作確認回路６と異常検出回路４の両方がアンド回路１４にオン信号を入力して、溶断スイッチ１１をオン状態に切り換えてヒューズ３を溶断する。
【００１２】
本発明のパック電池は、出力スイッチ７を、組電池２の充放電電流を制御する充放電スイッチとして、制御回路８が組電池２の過充電と過放電を検出して、充放電スイッチを制御する回路とすることができる。
【００１３】
本発明のパック電池は、異常検出回路４が、組電池２を構成してなる各々の素電池１の電圧を検出して素電池１の異常な状態を検出する電圧検出回路２０を備えることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のパック電池は、極めて簡単な回路構成としながら、組み立て工程においてヒューズが誤って溶断されるのを確実に防止できる特長がある。それは、本発明のパック電池が、異常検出回路に制御されて素電池の異常な状態でヒューズを溶断する溶断回路が、パック電池の正常な接続状態を確認する動作確認回路を備えており、この動作確認回路が正常な接続状態を確認して、異常検出回路から異常信号を出力する状態で溶断回路がヒューズを溶断するからである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施の形態にかかるパック電池の回路図である。
【図２】本発明の他の実施の形態にかかるパック電池の回路図である。
【図３】本発明の他の実施の形態にかかるパック電池の回路図である。
【図４】本発明の他の実施の形態にかかるパック電池の回路図である。
【図５】従来のパック電池の回路図である。
【図６】異常検出回路の一例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのパック電池を例示するものであって、本発明はパック電池を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１７】
図１ないし図４の回路図に示すパック電池は、複数の素電池１を直列に接続してなる組電池２と、組電池２と出力端子９との間に接続されて、素電池１の異常時に溶断されて組電池２の電流を遮断するヒューズ３と、素電池１の異常な状態を検出する異常検出回路４と、異常検出回路４に制御されて素電池１の異常な状態でヒューズ３を溶断する溶断回路５とを備える。溶断回路５は、パック電池の正常な接続状態を確認する動作確認回路６を備えており、この動作確認回路６が正常な接続状態を確認して、異常検出回路４から異常信号が出力される状態で溶断回路５がヒューズ３を溶断する。
【００１８】
図１ないし図４のパック電池は、出力端子９と組電池２との間に出力スイッチ７を接続して、この出力スイッチ７を制御回路８でオンオフに制御している。これ等のパック電池は、溶断回路５が溶断スイッチ１１を備えている。
【００１９】
図１と図２のパック電池は、動作確認回路６が溶断スイッチ１１と直列に接続しているサブスイッチ１２を備えている。図１のパック電池は、動作確認回路６がＦＥＴからなるサブスイッチ１２で、ＦＥＴのゲートに出力電圧検出点１０の電圧を入力している。この動作確認回路６は、パック電池が正常に組み立てられて出力電圧検出点１０に出力端子９の電圧が出力されると、この出力電圧をオン信号としてＦＥＴのゲートに入力して、ＦＥＴのサブスイッチ１２をオン状態に切り換える。このパック電池は、最も簡単な回路構成としながら、組み立て工程において誤ってヒューズ３が溶断されるのを防止できる。それは、動作確認回路６をひとつのＦＥＴで構成できるからである。
【００２０】
図２のパック電池は、動作確認回路６が組電池２に流れる電流を検出して、正常に接続されたことを確認する。したがって、このパック電池の動作確認回路６は、溶断スイッチ１１と直列に接続しているサブスイッチ１２と、組電池２の電流を検出してサブスイッチ１２をオン状態に切り換える電流検出回路１３とを備える。組電池２が正常に組み立てられて、すなわち正常に接続されて、本体機器に接続されると、組電池２に電流が流れるので、この電流を検出して、正常に組み立てられたとして、動作確認回路６がサブスイッチ１２をオン状態に切り換える。正常に接続されない状態で、異常検出回路４が異常信号を出力して溶断スイッチ１１がオン状態に切り換えられても、正常に接続されない状態ではサブスイッチ１２がオフ状態にあるので、ヒューズ３が溶断されることはない。したがって、組み立て工程において異常検出回路４が溶断回路５に異常信号を出力しても、ヒューズ３が溶断されることはない。このパック電池は、出力端子９に正常な電圧が出力されたかどうかを判定して、サブスイッチ１２をオン状態に切り換えないので、出力スイッチ７を装備しないパック電池においても、組み立て工程における誤動作でのヒューズ３の溶断を防止できる。
【００２１】
図３のパック電池の溶断回路５は、溶断スイッチ１１と、この溶断スイッチ１１の入力側に接続しているアンド回路１４とを備える。動作確認回路６は、出力スイッチ７と出力端子９との間の出力電圧検出点１０の電圧をアンド回路１４にオン信号として出力する回路である。このパック電池は、動作確認回路６と異常検出回路４の両方がアンド回路１４にオン信号を入力して、溶断スイッチ１１をオン状態に切り換えてヒューズ３を溶断する。このパック電池は、正常な接続状態で出力スイッチ７がオン状態となって出力電圧検出点１０の電圧が出力端子９の電圧となる。したがって、出力電圧検出点１０の電圧をアンド回路１４に入力する回路を動作確認回路６にできるので、動作確認回路６を極めて簡単な回路構成にできる。
【００２２】
図４のパック電池の溶断回路５は、溶断スイッチ１１と、この溶断スイッチ１１の入力側に接続しているアンド回路１４とを備え、動作確認回路６は組電池２の電流を検出して、アンド回路１４にオン信号を出力する回路である。このパック電池は、動作確認回路６と異常検出回路４の両方がアンド回路１４にオン信号を入力して、溶断スイッチ１１をオン状態に切り換えてヒューズ３を溶断する。パック電池の組み立てが完了して正常な接続状態になり、本体機器に接続されて組電池２に電流が流れると、動作確認回路６はオン信号をアンド回路１４に出力する。パック電池の組み立て工程であって、正常な接続が完了しない状態では、組電池２に負荷電流が流れることがなく、この状態で動作確認回路６はオン信号をアンド回路１４に出力しない。したがって、このパック電池も、組み立てが完了して正常な接続状態となって、異常検出回路４が異常信号をアンド回路１４に出力する状態に限って、溶断スイッチ１１はオン状態に切り換えられてヒューズ３を溶断する。
【００２３】
図１ないし図４のパック電池の組電池２は、２個以上の素電池１を直列に接続している。素電池１はリチウムイオン電池である。素電池１をリチウムイオン電池とするパック電池は、軽く、小さくして充放電容量を大きくできる特長がある。ただ、本発明は素電池をリチウムイオン二次電池に特定せず、充電できる全ての電池を使用できる。複数の素電池１を直列に接続している組電池２は、直列に接続している素電池１に同じ電流を流して充放電されるが、各々の素電池１の電気特性は必ずしも完全に同じではない。このため、各素電池１は、充放電を繰り返すに従って、残容量や電圧がアンバランスになる。素電池１のアンバランスは、特定の素電池１を過充電とし、あるいは過放電とする。素電池１の過放電と過充電は、素電池１の劣化を増加して寿命を短くする。各素電池１の劣化を少なくするために、素電池１の電圧が検出されて、充放電の電流がコントロールされる。すなわち、組電池２を充電する状態で、何れかの素電池１が過充電され、あるいは電圧が設定電圧よりも高くなると充電を停止し、また、放電する状態で、何れかの素電池１が過放電され、あるいは電圧が設定電圧よりも低くなると放電を停止して各素電池１を保護しながら充放電できる。
【００２４】
ヒューズ３は、出力端子９と組電池２との間に接続されて、組電池２に過大な電流が流れるのを保護する。図１ないし図４のパック電池は、ヒューズ３に接近して熱結合状態に抵抗加熱素子１５を配置している。抵抗加熱素子１５はヒューズ３と並列に接続されて、中間接続点１６を溶断回路５に接続している。抵抗加熱素子１５は、溶断回路５のオン状態で組電池２から通電されて発熱して、ヒューズ３を溶断する。図示しないが、抵抗加熱素子を使用することなく、溶断回路をヒューズに直接に接続して、溶断することもできるが、抵抗加熱素子でヒューズを加熱して溶断するパック電池は、オン状態の溶断回路がヒューズに直接に溶断電流を流して溶断する必要がなく、抵抗加熱素子に通電してヒューズを溶断できるので、溶断回路の電流を小さくしてヒューズを溶断できる。また、組電池の異常な状態で溶断回路をオン状態に切り換えて、ヒューズを溶断してパック電池の安全性を高くできる。
【００２５】
異常検出回路４は、組電池２を構成する素電池１の異常な状態を検出し、異常な状態ではオン信号の異常信号を溶断回路５に出力する。図１ないし図４の異常検出回路４は、組電池２の異常な状態を検出するために、各素電池１の電圧を検出する電圧検出回路２０を備える。これらの図の電圧検出回路２０は、各々の素電池１の電圧を入力するバッファーアンプ２１を備え、バッファーアンプ２１の入力側を素電池１のプラス側に接続している。さらに、バッファーアンプ２１の入力側には入力抵抗２２を接続している。入力抵抗２２は電気抵抗の大きな抵抗器、たとえば１ＭΩ以上の抵抗器である。バッファーアンプ２１の出力側は演算回路２３に接続している。演算回路２３は、各素電池１の電圧を検出し、検出電圧をあらかじめ記憶している設定電圧に比較して、素電池１の異常な状態を判定する。なお、図１及び図２では、３個の素電池１に対して、１つの異常検出回路４を設けているが、直列接続される素電池１の数に応じて、異常検出回路の数も増加してもよい。例えば、直列接続される素電池１の数が６個の場合、３個づつの素電池１に異常検出回路４を設け（即ち、２個の異常検出回路４を設け）、いずれかの異常検出回路４が素電池１の異常な状態を判定すると、溶断スイッチ１１をオン状態とするようにしてもよい。
【００２６】
演算回路２３は、各バッファーアンプ２１から入力される電圧の電圧差から素電池１の電圧を検出する。図１と図２の演算回路２３は、Ｄ点とＣ点の電圧差と、Ｃ点とＢ点の電位差と、Ｂ点とＡ点の電圧差から３組の素電池１の電圧を検出する。演算回路２３は、検出電圧を設定電圧に比較して異常な状態かどうかを判定するが、この設定電圧は、素電池１が異常な状態となる電圧値としている。したがって、検出電圧が設定電圧よりも高く、あるいは低くなると、演算回路２３は素電池１が異常な状態であると判定して、溶断回路５をオン状態に切り換えるオン信号を出力する。
【００２７】
図１と図２の溶断回路５は、溶断スイッチ１１とサブスイッチ１２とを直列に接続している。溶断スイッチ１１とサブスイッチ１２は、ＦＥＴやトランジスタ等の半導体スイッチング素子で、溶断スイッチ１１は、異常検出回路４から入力される異常信号のオン信号でオン状態に切り換えられる。サブスイッチ１２は、動作確認回路６から入力されるオン信号でオン状態に切り換えられる。
【００２８】
図１と図２のパック電池は、溶断スイッチ１１のＦＥＴのソースとドレインを、抵抗加熱素子１５とアースライン１７との間に接続して、入力側のゲートを異常検出回路４に接続している。溶断スイッチ１１は、異常検出回路４からゲートにオン信号が入力されると、オン状態となって抵抗加熱素子１５に通電して、抵抗加熱素子１５がヒューズ３を加熱して溶断する。溶断スイッチ１１は、ゲートにオン状態が入力されない通常の使用状態でオフ状態に保持されて、抵抗加熱素子１５に通電しない。
【００２９】
出力スイッチ７は、サブスイッチ１２が出力端子９の電圧を検出するために接続している出力電圧検出点１０よりも組電池２側に接続している。図１と図３のパック電池は、出力電圧検出点１０とヒューズ３との間に接続している。ただ、出力スイッチは、ヒューズと組電池との間に接続することもできる。
【００３０】
出力スイッチ７は、充電している組電池２の過充電と、放電している組電池２の過放電とを防止するためにオンオフに切り換えられるスイッチで、ＦＥＴやトランジスタ等の半導体スイッチング素子が使用される。この出力スイッチ７は、組電池２の充放電電流を制御する充放電スイッチで、充電電流を遮断して組電池２の過充電を防止する充電スイッチと、放電電流を遮断して組電池２の過放電を防止する放電スイッチとで、トランジスタやＦＥＴ等の半導体スイッチング素子が使用される。
【００３１】
図１ないし図４に示す出力スイッチ７は、２組のＦＥＴを直列に接続して、一方のＦＥＴを放電スイッチ２５として、他方のＦＥＴを充電スイッチ２６としている。放電スイッチ２５は組電池２の放電を停止する状態でオフ、充電スイッチ２６は組電池２の充電を停止する状態でオフに切り換えられる。各ＦＥＴは、オフ状態で逆方向に通電するダイオード２７を並列に接続している。したがって、放電スイッチ２５のオフ状態、すなわち残容量が最低容量となって充電を停止する状態においても充電電流を流すことができ、残容量が最大容量となって充電スイッチ２６をオフ状態として充電できない状態で、放電電流を流すことができる。
【００３２】
制御回路８は、パック電池を正常に使用できる状態で出力スイッチ７をオン状態に切り換える安全保護回路である。この制御回路８は、素電池１の電圧、電流、温度等を検出する検出部３１と、この検出部３１で検出する電池情報で出力スイッチ７をオンオフに制御する制御部３２と、本体側に電池情報を伝送する通信部３３とを備える。検出部３１は、組電池２と直列に接続している電流検出抵抗３０の電圧を検出して充放電の電流を検出する。
【００３３】
制御部３２は、検出部３１で検出される素電池１の電圧や温度などから素電池１の状態を判定して、組電池２を正常に充放電できる状態で、出力スイッチ７をオン状態に切り換え、組電池２を正常に使用できない状態で出力スイッチ７をオフ状態に切り換える。たとえば、制御部３２は、検出部３１で検出される素電池１の電圧や温度等の検出値、さらに検出電流や電圧から演算する残容量を、あらかじめ設定している設定範囲に比較し、検出値が設定範囲を越えると出力スイッチ７をオフ状態に切り換える。また、制御部３２は、検出部３１で検出される電池情報を、通信部３３を介して本体側に通信する。
【００３４】
組電池２の電流を検出する制御部３２は、動作確認回路６に併用できる。この制御部３２は、組電池２の電流を検出し、電流を検出する状態でサブスイッチ１２をオン状態に切り換え（図２の一点鎖線参照）、あるいはアンド回路１４にオン信号を入力する（図４の一点鎖線参照）。このパック電池は、制御部３２を動作確認回路６に併用するので、動作確認回路６を専用の回路として設ける必要がなく、回路構成を簡単にできる。
【００３５】
互いに直列に接続している充電スイッチ２６と放電スイッチ２５とを制御回路８でオンオフに制御するパック電池は、充電している素電池１の電圧が最高電圧よりも高く、あるいは残容量が最大容量よりも高くなると、充電スイッチ２６をオフ状態に切り換えて充電電流を遮断する。また、素電池１の電圧が最低電圧よりも低く、あるいは残容量が最低容量よりも小さくなると、放電スイッチ２５をオフ状態に切り換えて放電電流を遮断する。また、素電池１の温度が最高温度よりも高く、あるいは最低温度よりも低くなると、充電スイッチ２６と放電スイッチ２５をオフ状態に切り換えて、充放電を停止する。
【００３６】
図３と図４のパック電池は、溶断スイッチ１１の入力側にアンド回路１４を接続している。アンド回路１４は、異常検出回路４のオン信号と、動作確認回路６から入力されるオン信号が入力されて溶断回路５の溶断スイッチ１１をオン状態に切り換える。このパック電池は、アンド回路１４に、異常検出回路４と動作確認回路６の両方からオン信号が入力される状態で、溶断スイッチ１１がオン状態に切り換えられてヒューズ３を溶断する。このパック電池は、異常検出回路４がオン信号を出力しても、動作確認回路６からのオン信号、すなわち、出力電圧検出点１０の電圧が出力電圧に上昇しない状態、あるいは組電池２に電流が流れない状態では、溶断スイッチ１１はオン信号に切り換えられない。アンド回路１４が、両方の端子にオン信号が入力される状態に限って溶断スイッチ１１をオン状態に切り換えられるからである。
【００３７】
図１ないし図４のパック電池は、組み立て工程において、異常検出回路４が素電池１の電圧が異常な状態にあると判定してオン信号を出力しても、動作確認回路６がオン信号を出力しない限り、ヒューズ３は溶断されない。それは、図１と図３のパック電池は、出力電圧検出点１０の電圧が出力電圧に上昇しない状態では動作確認回路６がオン信号を出力せず、図２と図４のパック電池は、組電池２に電流が流れていない状態では、動作確認回路６がオン信号を出力しないからである。したがって、組み立て工程において、異常検出回路４が組電池２を異常な状態と誤判定しても、動作確認回路６がオン信号を出力しない状態でヒューズ３は溶断されない。パック電池の組み立てが完了して、正常な接続状態になって動作確認回路６がオン信号を出力して、サブスイッチ１２をオン状態に切り換え、あるいはアンド回路１４にオン信号を出力して、ヒューズ３は溶断される状態となる。したがって、この状態で異常検出回路４が異常な状態と判定してオン信号を出力すると、ヒューズ３は溶断されるが、正常な接続状態とならない状態では、ヒューズ３は溶断されない。
【００３８】
以上のパック電池は、出力電圧検出点１０の電圧上昇や組電池２の電流を検出して、正常な接続状態と判定するが、本発明は、動作確認回路６が正常な接続状態と判定する要素を、出力電圧検出点１０の電圧と組電池２の電流には特定せず、正常な接続状態を判定できる全ての要素、たとえば、パック電池が本体機器に接続される状態で各素電池１の電圧変化を検出し、あるいは本体機器に接続して使用する状態で、各素電池１の温度変化を検出して、正常な接続状態を判定することもできる。パック電池を本体機器に接続して、使用する状態で、各素電池１の電圧や温度は変化するが、各素電池１が正常に接続されない状態では、異常検出回路４が検出する素電池１の電圧が、入力抵抗２２の分圧比となって変化しながら、各素電池１が正常に接続された状態では、異常検出回路４が検出する各素電池１の電圧は常に一定の比率とならず、素電池１の電気特性のアンバランスによって変動するからである。また、パック電池が組み立てられて、本体機器に接続されて組電池２を放電する状態における各素電池１の温度変化は、組電池２に電流を流さない組み立て時よりも高くなるので動作確認回路６は、電池温度を検出して、正常な接続状態にあるかどうかを判定できる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明のパック電池は、組み立て工程の誤動作によるヒューズの溶断を防止して、歩留まりを改善できるので、多量のパック電池を能率よく多量生産できる用途に有効に利用される。
【符号の説明】
【００４０】
１…素電池
２…組電池
３…ヒューズ
４…異常検出回路
５…溶断回路
６…動作確認回路
７…出力スイッチ
８…制御回路
９…出力端子
１０…出力電圧検出点
１１…溶断スイッチ
１２…サブスイッチ
１３…電流検出回路
１４…アンド回路
１５…抵抗加熱素子
１６…中間接続点
１７…アースライン
２０…電圧検出回路
２１…バッファーアンプ
２２…入力抵抗
２３…演算回路
２５…放電スイッチ
２６…充電スイッチ
２７…ダイオード
３０…電流検出抵抗
３１…検出部
３２…制御部
３３…通信部
８０…異常判定回路
８１…電圧検出回路
８２…入力抵抗
８３…バッファーアンプ
８５…電圧検出ライン
９１…電池
９２…組電池
９３…ヒューズ
９４…溶断スイッチ
９５…抵抗加熱素子
９６…中間接続点
９７…アースライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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