(57)【要約】【課題】バッテリパックに内蔵される二次電池の電圧を、個々の電池ごとに監視することで、該二次電池に起こった異常を即座に検出する。【解決手段】複数の二次電池が直列に接続されてなる電池サブユニット２ａおよび２ｂを、並列に接続して構成される電池ユニット３における、全ての二次電池１ａ〜１ｄのそれぞれの正極、負極の端子間電圧Ｖ１〜Ｖ４を検出する電圧検出手段を備える電圧監視装置を提供する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の二次電池が直列に接続されてなる電池サブユニットを複数個並列に接続して構成される電池ユニットにおける全ての二次電池のそれぞれの正極負極の端子間電圧を検出する電圧検出手段を備えた電圧監視装置。
【請求項２】
前記電圧検出手段による検出に基づいていずれかの二次電池の電圧異常を検出した際、前記電池ユニットの充放電を停止させる回路遮断手段を備える請求項１に記載の電圧監視装置。
【請求項３】
複数の二次電池が直列に接続されてなる電池サブユニットを、複数個並列に接続して構成される電池ユニットと、
全ての二次電池のそれぞれの正極負極の端子間電圧を検出する電圧検出手段とを備えたバッテリパック。
【請求項４】
前記電圧検出手段による検出に基づいていずれかの二次電池の電圧異常を検出した際、前記電池ユニットの充放電を停止させる回路遮断手段を備える請求項３に記載のバッテリパック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリパックに内蔵される二次電池の各々の電圧を監視する電圧監視装置および該電圧監視装置を含むバッテリパックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電気機器、特に、携帯用オーディオ、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、ビデオレコーダー、デジタルカメラ等の携帯機器は、バッテリパックをその動力源として用いている。通常の場合、バッテリパックは、充放電可能な二次電池を複数個内蔵し、各電池は所定の電圧範囲内で、充電、放電を繰り返しながら使用される。しかしながら、該電池の劣化や故障等により、電池の過充電状態や過放電状態等が引き起こされることがある。電池が劣化、故障した状態で充放電を繰り返すと、電池の異常は助長され、発熱等を起こす危険がある。このため、電池の異常を検出するために、従来から、様々な措置が講じられてきた。中でも、電池の異常を判定する最も簡便かつ汎用的な手法の１つとして、電池の出力電圧が測定されてきた。
【０００３】
バッテリパックに内蔵される電池の従来の電圧監視装置の１例を、添付図面を参照して説明する。図２は、従来の電圧監視装置の１例を表す概念図である。
図２において、二次電池１ａと１ｂは並列に接続され、電池サブユニット２ａを構成し、同様に、二次電池１ｃと１ｄは電池サブユニット２ｂを構成する。これらの電池サブユニット２ａ、２ｂは直列に接続され、電池ユニット３を構成する。ここで、制御基板４は各電池サブユニット２ａ、２ｂの正極負極の端子間電圧Ｖ１１、Ｖ１２を測定する。制御基板４は電池電圧の異常を検出すると、スイッチ素子５を開くことで、電池ユニット３の充放電を停止させる。
【０００４】
しかしながら、制御基板４から見て、並列に接続されている個々の二次電池１ａと１ｂあるいは１ｃと１ｄは区別されていない。このため、例えば二次電池１ａが何らかの要因で電圧が降下する異常が発生したときには、並列に接続されている二次電池１ｂから異常のある電池の分までも電力が外部に供給される。このため、制御基板４は、二次電池１ａの異常を、言わば、薄められた状態で検出することになり、ひいては、制御基板４による異常電圧発生の検出が遅れるという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、バッテリパックに内蔵される二次電池の電圧を、個々の電池ごとに監視することで、いずれかの二次電池に起こった異常をも即座に検出することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決するために、複数の二次電池が直列に接続されてなる電池サブユニットを複数個並列に接続して構成される電池ユニットにおける全ての二次電池のそれぞれの正極負極の端子間電圧を検出する電圧検出手段を備えた電圧監視装置を提供する。好ましくは、上記電圧監視装置は、上記電圧検出手段による検出に基づいていずれかの二次電池の電圧異常を検出した際、前記電池ユニットの充放電を停止させる回路遮断手段をさらに備える。
また別の側面において、本発明は、複数の二次電池が直列に接続されてなる電池サブユニットを、複数個並列に接続して構成される電池ユニットと、全ての二次電池のそれぞれの正極負極の端子間電圧を検出する電圧検出手段とを備えたバッテリパックを提供する。好ましくは、上記バッテリパックは、上記電圧検出手段による検出に基づいていずれかの二次電池の電圧異常を検出した際、前記電池ユニットの充放電を停止させる回路遮断手段を備える。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る電圧監視装置の１例を、添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る電圧監視装置の概念図である。
図１に示すように、二次電池１ａと１ｂは直列に接続され、電池サブユニット２ａをなし、同様に、二次電池１ｃと１ｄは電池サブユニット２ｂをなす。これらの電池サブユニット２ａ、２ｂは並列に接続され、電池ユニット３を構成する。ここで、制御基板４は各二次電池の正極負極の端子間電圧を測定する。つまり、全ての二次電池１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄそれぞれの端子間電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４を測定する。制御基板４は、これらの端子間電圧Ｖ１〜Ｖ４のうちいずれか１つにでも異常を検出すると、スイッチ素子５を開き、電池ユニット３の充放電を停止させる。
【０００８】
なお、制御基板４は、各端子間電圧を所定の過放電判定電圧および所定の過充電判定電圧と比較することで、各電池の異常を検出することができる。つまり、放電時は、いずれかの二次電池の端子間電圧が過放電判定電圧まで下がったときに過放電異常と判定し、充電時は、いずれかの二次電池の電圧が過充電判定電圧に達したときに過充電異常と判定する。
あるいは、制御基板４は、各端子間電圧を比較し、その電圧差が異常判定電圧内かどうかを監視することで、各電池の異常を検出することができる。つまり、各端子間電圧が過放電過充電判定電圧以内であっても、各端子間電圧とその他の端子間電圧とを比較し、さらにその電圧差と予め設定した異常判定電圧とを比較することにより電池の異常を判定することができる。
【０００９】
すなわち、これまでの複数個の二次電池を１単位としてその電圧を測定する方式では、その１単位を構成する複数の二次電池が同じように作動している理想的な状態を前提にせざるを得ないことがあったが、現実には１個１個の二次電池は異なっており、１個ずつの電圧異常を検出することにより、より安全にバッテリパックを運用することができるようになる。これは複数の二次電池があるとき１個の電池の異常がうまく検出できないと、異常のある電池が発熱するなどの恐れがあり、本発明によればこのような異常動作をうまくタイムリーに防止することができる。
【００１０】
また、スイッチ素子５として、異常電圧検出時に制御回路から送られた制御信号によって抵抗体発熱体を通電オンにして発熱させ、この発熱によってヒューズを溶融切断させる素子等の種々の素子が利用できる。
【００１１】
以上のように、本発明に係る電圧監視装置により、二次電池１ａ〜１ｄのいずれの電池が異常電圧降下した場合をも、それを確実に検出して、電池の充放電を停止することができ、電池の故障による被害を最小化することができる。
【００１２】
上記、本発明の実施の形態には、２個の二次電池が直列に接続されてなる電池サブユニットが、２個並列に接続されることで電池ユニットを構成している例を挙げたが、本発明に係る電圧監視装置の電池ユニットは、この構成に限定されるものではない。すなわち、複数の二次電池が直列に接続されることで電池サブユニットが構成し、複数の電池サブユニットが並列に接続されることで電池ユニットが構成されていればよい。また、各々の電池サブユニットに含まれる二次電池の数は異なってもよい。
【００１３】
さらに、電池の異常を検出した際の制御基板の制御方法の好適な例として、電池ユニットの充放電を停止させる例を挙げたが、電池の異常を検出した際の制御基盤による好適な制御方法として、ヒューズの溶断や、充放電回路の機能停止が挙げられるが、制御基板による制御方法は、特にこれらに限定されるものではない。
【００１４】
なお、本発明に係る電圧監視装置は、複数の二次電池と共にバッテリパックに組み込まれると好適である。しかしながら、電圧監視装置を構成する電圧検出手段と、異常検出手段と、回路遮断手段とは必ずしも、全てがバッテリパックに組み込まれる必要はなく、該バッテリパックを使用する電気機器に組み込んでもよい。例えば、特に限定するものではないが、電圧検出手段がバッテリパックに組み込まれ、異常検出手段と回路遮断手段は該バッテリパックを使用する電気機器に組み込んでもよい。
【００１５】
ここで、電気機器は、特に限定されるものではないが、携帯用オーディオ、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、ビデオレコーダー、デジタルカメラ等の携帯機器であると好適である。また、該バッテリパックが内蔵する二次電池は、特に限定されるものではないが、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池等の二次電池であると好適である。
【００１６】
【発明の効果】
上記したところから明らかなように、本発明は、バッテリパックに内蔵される二次電池の電圧を、個々の電池ごとに監視する電圧監視装置および該電圧監視装置を備えるバッテリパックを提供する。これらにより、バッテリパックに内蔵される二次電池に起こった異常は即座に検出することが可能である。これにより、電池の異常による被害を最小化することができる。ひいては、本発明にかかる電圧監視装置および該電圧監視装置を含むバッテリパックは、電池および電池を使用する電気機器の安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電圧監視装置を表す概念図である。
【図２】従来の電池電圧監視装置を表す概念図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｄ　二次電池
２　　電池サブユニット
３　　電池ユニット
４　　制御基板
５　　スイッチ素子
【図１】
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【図２】
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