(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の大電流経路に電流が流れる際の電流値を１次保護回路で測定する電流測定段階と、
前記電流測定段階で前記電流が流れた時点で電流が流れた時間を前記１次保護回路より応答速度が相対的に遅い２次保護回路で測定する流れ時間測定段階と、
前記電流測定段階で測定された電流値の大きさによって電流が流れることができる許容時間を前記２次保護回路で設定する許容時間設定段階と、
前記電流の流れた時間が前記許容時間を超えたことを検出すると前記１次保護回路で前記大電流経路を遮断する電流遮断段階と、
を含み、
前記電流測定段階は、前記二次電池の大電流経路端の任意の二つの地点の電圧差を測定して電圧差の変化で前記電流値を測定し、前記測定された電圧値を実時間の平均値または実効値に変換して積算した後、電流値に変換して計算し、
前記電流遮断段階は、前記測定された電流値が所定の臨界値以上で流れるときには許容時間を設定せずに直ちに電流を遮断することを特徴とする、二次電池の電流遮断方法。
【請求項２】
前記許容時間設定段階および前記流れ時間測定段階は、並行して実行されることを特徴とする請求項１に記載の二次電池の電流遮断方法。
【請求項３】
前記許容時間設定段階は、前記許容時間を、前記測定された電流値の大きいほど小さな許容時間を有し、前記測定された電流値が小さいほど長い許容時間を有するよう設定することを特徴とする請求項１に記載の二次電池の電流遮断方法。
【請求項４】
前記電流遮断段階は、前記測定された電流値が所定の臨界値以下で流れるときには前記電流測定段階に移って継続的に電流を測定することを特徴とする請求項１に記載の二次電池の電流遮断方法。
【請求項５】
前記許容時間設定段階は、前記測定された電流値が流れることができる許容時間の設定値を、数式１の指数関数によって設定することを特徴とする請求項１に記載の二次電池の電流遮断方法。
【数１】
0005319379.tif 000006
（Ｙは電流値、ａおよびｂは定数、ｔは許容時間、ｅｘｐは指数関数）
【請求項６】
前記数式１は、数値補間法によって前記許容時間を離散データに設定することを特徴とする請求項５に記載の二次電池の電流遮断方法。
【請求項７】
前記許容時間設定段階で、前記測定された電流値が流れることができる許容時間の設定値は、数式２のｎ次方程式によって設定されることを特徴とする請求項１に記載の二次電池の電流遮断方法。
【数２】
0005319379.tif 000007
（Ｙは電流値、ａ、ｂ及びｃは定数、ｔは許容時間、ｎは次数）
【請求項８】
前記数式２は、数値補間法によって前記許容時間を離散データに設定することを特徴とする請求項７に記載の二次電池の電流遮断方法。
【請求項９】
二次電池と、
前記二次電池の大電流経路に電気的に連結された充放電スイッチング素子と、
前記充放電スイッチング素子と電気的に連結されて前記充放電スイッチング素子をオンまたはオフさせ、前記二次電池の大電流経路端に電気的に連結されて前記大電流経路に流れる電流を測定し、前記測定された電流値に対応する時間が経過したときに前記大電流経路に流れる電流を遮断する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記二次電池の大電流経路に流れる電流を測定して前記充放電スイッチング素子のオンまたはオフを制御する１次保護回路と、
前記１次保護回路と電気的に連結されて前記１次保護回路が測定した電流値を受けて前記電流値によって前記１次保護回路に前記充放電スイッチング素子のオフ信号を転送する２次保護回路と、
を含み、
前記制御部は、前記二次電池の大電流経路端の任意の二つの地点の電圧差を測定して電圧差の変化で前記電流値を前記１次保護回路で測定し、前記測定された電圧値を実時間の平均値または実効値に変換して積算した後、電流値に変換して前記１次保護回路で計算し、前記測定された電流値が所定の臨界値以上で流れるときには前記２次保護回路で許容時間を設定せずに直ちに電流を前記１次保護回路で遮断することを特徴とするバッテリーパック。
【請求項１０】
前記二次電池の大電流経路には、センスレジスタが直列に設けられ、前記センスレジスタの二地点間の両端の電圧差を前記制御部が測定して電流値に演算することを特徴とする請求項９に記載のバッテリーパック。
【請求項１１】
前記二次電池の大電流経路には、センスレジスタが直列に設けられ、前記センスレジスタの二地点間の両端の電圧差を前記制御部が測定して電流値に演算することを特徴とする請求項９に記載のバッテリーパック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二次電池に関し、より詳しくは、二次電池の大電流経路端に流れる電流を遮断する方法及び二次電池の電流遮断方法を利用して電流遮断機能が備えられたバッテリーパックに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近では、携帯電話機、ノート型ＰＣ、カムコーダなどのコンパクトで軽量化された携帯用電気／電子装置が活発に開発及び生産されている。代表的な二次電池として、ニッケル−カドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）電池とニッケル−水素（Ｎｉ−ＭＨ）電池及びリチウム（Ｌｉ）電池とリチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）電池などがある。特に、リチウムイオン二次電池は、携帯用電子装備電源として多く用いられるニッケル−カドミウム電池や、ニッケル−水素電池より作動電圧が約３倍も高い。また、単位重量当たりエネルギー密度が高いという側面で広く用いられている。
【０００３】
このようなリチウムイオン電池は、主に陽極活物質としてリチウム系酸化物、陰極活物質としては炭素材が用いられる。一般的には、電解質の種類によって液体電解質電池と、高分子電解質電池に分類され、液体電解質を用いる電池をリチウムイオン電池といい、高分子電解質を用いる電池をリチウムポリマー電池という。また、リチウムイオン電池は、様々な形状に製造されており、代表的な形状としては円筒状と、角形と、パウチ型とがある。
【０００４】
一方、基本充放電機能を遂行するベアセル状態のリチウムイオン電池には、保護回路が付着されて用いられ、保護回路はバッテリーとともにパック状態をなしてバッテリーパックになる。
【０００５】
バッテリーパックに設けられた保護回路は、リチウムイオン電池が充電器に接続されたときに充電経路を選択してリチウムイオン電池を安定的に充電させる。また、リチウムイオン電池が負荷である携帯用電子製品に接続されたときに放電経路を選択してリチウムイオン電池を安定的に放電するようにする。また、従来においてはリチウムイオン電池が充電または放電をするとき、リチウムイオン電池の電流値を読取って過電流を検出し、検出された電流値がいずれの日程値を超過したときにリチウムイオン電池の電流を遮断するように構成されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、このような従来の電流遮断方法は、電流値が連続的に変化する場合に、変化する電流値の大きさによる電流遮断時点を正確に算出することが困難であるという問題があった。
【０００７】
また、リチウムイオン電池は、連続的に充電または放電をするときに漸次的に過熱される。しかし、従来の保護回路は、所定の臨界値以上で電流が流れるときのみ電流を遮断するようになる。従って、従来の保護回路は、リチウムイオン電池が過熱される時間まで考慮して電流を遮断することができなくなるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、二次電池の大電流経路に流れる電流の遮断時点を正確に算出して、二次電池の大電流経路に流れる電流を効率的に遮断する新規かつ改良された二次電池の電流遮断方法及び二次電池の電流遮断方法を用いたバッテリーパックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、二次電池の大電流経路に電流が流れる際の電流値を測定する電流測定段階と、電流測定段階で電流が流れた時点で電流が流れた時間を測定する流れ時間測定段階と、電流測定段階で測定された電流値の大きさによって電流が流れることができる許容時間を設定する許容時間設定段階と、電流の流れた時間が許容時間を超えたことを検出すると大電流経路を遮断する電流遮断段階と、を含んで構成されることを特徴とする二次電池の電流遮断方法が提供される。
【００１０】
電流測定段階は、二次電池の大電流経路端の任意の二つの地点の電圧差を測定して電圧差の変化で電流値を測定してもよい。
【００１１】
測定された電圧値を実時間の平均値または実効値に変換して積算した後、電流値に変換して計算してもよい。
【００１２】
許容時間設定段階および流れ時間測定段階は、並行して実行されるようにしてもよい。
【００１３】
許容時間設定段階は、許容時間を、測定された電流値の大きいほど小さな許容時間を有し、測定された電流値が小さいほど長い許容時間を有するよう設定してもよい。
【００１４】
電流遮断段階は、測定された電流値が所定の臨界値以上で流れるときには電流を遮断してもよい。電流遮断段階は、測定された電流値が所定の臨界値以下で流れるときには電流測定段階に移って継続的に電流を測定してもよい。
【００１５】
許容時間設定段階は、測定された電流値が流れることができる許容時間の設定値を、数式１の指数関数によって設定してもよい。
【数１】
0005319379.tif 000002
（Ｙは電流値、ａおよびｂは定数、ｔは許容時間、ｅｘｐは指数関数）
【００１６】
また、数式１は、数値補間法によって許容時間を離散データに設定してもよい。
【００１７】
許容時間設定段階で、測定された電流値が流れることができる許容時間の設定値は、数式２のｎ次方程式によって設定されることを特徴とする請求項１に記載の二次電池の電流遮断方法。
【数２】
0005319379.tif 000003
（Ｙは電流値、ａ、ｂ及びｃは定数、ｔは許容時間、ｎは次数）
【００１８】
数式２は、数値補間法によって許容時間を離散データに設定してもよい。
【００１９】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、二次電池と、二次電池の大電流経路に電気的に連結された充放電スイッチング素子と、充放電スイッチング素子と電気的に連結されて充放電スイッチング素子をオンまたはオフさせ、二次電池の大電流経路端に電気的に連結されて大電流経路に流れる電流を測定し、測定された電流値に対応する時間が経過したときに大電流経路に流れる電流を遮断する制御部と、を備えることを特徴とするバッテリーパックが提供される。
【００２０】
二次電池の大電流経路には、センスレジスタが直列に設けられ、センスレジスタの二地点間の両端の電圧差を制御部が測定して電流値に演算してもよい。
【００２１】
制御部は、二次電池の大電流経路に流れる電流を測定して充放電スイッチング素子のオンまたはオフを制御する１次保護回路と、１次保護回路と電気的に連結されて１次保護回路が測定した電流値を受けて電流値によって１次保護回路に充放電スイッチング素子のオフ信号を転送する２次保護回路と、を含んで構成されていてもよい。
【００２２】
二次電池の大電流経路には、センスレジスタが直列に設けられ、センスレジスタの二地点間の両端の電圧差を制御部が測定して電流値に演算してもよい。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように本発明によれば、                            二      次電池の大電流経路に流れる電流を遮断する時点が正確に算出されて二次電池の過熱及び爆発を防止する。
【００２４】
また、二次電池の電流遮断方法及びバッテリーパックは、二次電池の大電流経路に流れる電流をより効率的に遮断させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１ａ】本発明の一実施形態による二次電池の電流遮断方法を用いたバッテリーパックのブロック図である。
【図１ｂ】本発明の他の実施形態による二次電池の電流遮断方法を用いたバッテリーパックのブロック図である。
【図２】本発明のまた他の実施形態による二次電池の電流遮断方法の手順図である。
【図３】本発明のまた他の実施形態による許容時間を設定するための時間帯電流のグラフである。
【図４】本発明のまた他の実施形態による許容時間を設定するための時間帯電流のグラフである。
【図５】本発明のまた他の実施形態による許容時間を設定するための時間帯電流のグラフである。
【図６】本発明のまた他の実施形態による許容時間を設定するための時間帯電流のグラフである。
【図７ａ】本発明のまた他の実施形態による許容時間を設定するための時間帯電流のグラフである。
【図７ｂ】本発明のまた他の実施形態による許容時間を設定するための時間帯電流のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２７】
図１ａは、本発明の一実施形態による二次電池の電流遮断方法を用いたバッテリーパックのブロック図である。図１ａの符号１１１は、二次電池１１０の大電流経路を示した。また、符号１１２は陽極充放電端子であり、符号１１３は陰極充放電端子である。
【００２８】
図１ａに示すように、二次電池の電流遮断方法を用いたバッテリーパック１００は、二次電池１１０と、充放電スイッチング素子１２０と、制御部１３０とを含んで形成される。
【００２９】
二次電池１１０は、再充電可能であり、少なくとも一つ以上含んで形成される。また、二次電池１１０は、パウチ型電池または缶形電池に形成でき、これらを混合的に用いることができる。しかし、本発明では二次電池１１０の種類及びその構成を限定するのではない。
【００３０】
充放電スイッチング素子１２０は、二次電池１１０の大電流経路１１１に電気的に連結される。また、充放電スイッチング素子１２０は、二次電池１１０の充電または放電時に制御部１３０の信号によってオン（ｏｎ）またはオフ（ｏｆｆ）になる。また、充放電スイッチング素子１２０は、充電スイッチング素子１２１と放電スイッチング素子１２２とを含んで形成される。また、充電スイッチング素子１２１は、放電経路を遮断する寄生ダイオード１２１ａで形成でき、放電スイッチング素子１２２も充電経路を遮断する寄生ダイオード１２２ａで形成できる。図１ａには、二次電池１１０が放電時に時計回り方向に電流を流し、充電時には反時計周り方向に電流を流すことを示した。また、充放電スイッチング素子１２０は、電界効果トランジスタで形成できるが、本発明で充電スイッチング素子１２１及び放電スイッチング素子１２２の種類と構成及び結合関系が限定されるものではない。
【００３１】
制御部１３０は、二次電池１１０の充放電スイッチング素子１２０と電気的に連結される。また、制御部１３０は、陽極端子１１２と陰極端子１１３に充電器（図示せず）が接続された時に充電スイッチング素子１２１をオン（ｏｎ）させる。また、制御部１３０は、陽極端子１１２と陰極端子１１３に負荷が接続された時に充電スイッチング素子１２１をオフ（ｏｎ）させ、放電スイッチング素子１２２をオン（ｏｎ）させる。また、制御部１３０は、二次電池１１０の大電流経路１１１に電気的に連結されて大電流経路１１１に流れる電流を測定する。図１ａには、制御部１３０が大電流経路１１１に流れる電流を測定するため、大電流経路１１１に直列に設けられたセンスレジスタ１３１が電気的に連結されていることを示している。よって、制御部１３０がセンスレジスタ１３１の二地点間の両端の電圧差を測定して電流値を演算することができるが、本発明で制御部１３０の電流測定機能が限定されるものではない。また、制御部１３０は、測定した電流値によって電流が流れることができる許容時間を設定し、電流が流れた時点から電流が流れた時間を計算する。このとき、制御部１３０は、電流値の大きさが増加するほど許容時間を短く設定し、電流値の大きさが小さくなるほど許容時間を長く設定してもよい。また、制御部１３０は、電流の流れた時間が許容時間を経過したとき、充放電スイッチング素子１２０を全部オフ（ｏｆｆ）させて電流を遮断する。制御部１３０は、複数の電気素子とともにファームウエア（ｆｉｒｍｗａｒｅ）を内蔵したマイクロコントローラーユニットで形成されていてもよく、またはエイジック（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ；ＡＳＩＣ）で形成されていてもよい。
【００３２】
上記バッテリーパック１００は、二次電池１１０の大電流経路１１１に電流が流れるとき、電流値による相対的な許容時間を設定する。また、バッテリーパック１００は、電流が流れた時間を測定して許容時間に達したとき、充放電スイッチング素子１２０を全部オフ（ｏｆｆ）させて二次電池１１０の過熱及び爆発を防止する。よって、バッテリーパック１００は、電流値による相対的な許容時間が設定されることで、より効率的に二次電池１１０を充放電させる。例えば、従来のバッテリーパックが充放電を行うとき、電流遮断値より小さい電流値で継続して流れるようになれば、従来のバッテリーパックは過熱して二次電池の劣化が進行する。勿論、過熱を防止するためにまた他の過熱防止手段があり得るが、過熱防止手段は温度に反応するので、効率的ではない。よって、本発明の一実施形態にかかるバッテリーパック１００は、電流値に対応する許容時間を設定して遮断するので、バッテリーパック１００の電流遮断時点をより正確に算出することができる。
【００３３】
図１ｂは、本発明の他の実施形態によるバッテリーパック２００のブロック図である。図１ｂで、符号２１２、２１３は補助端子である。
【００３４】
図１ｂに示すように、バッテリーパック２００の制御部２３０は、１次保護回路２３１と２次保護回路２３２とを含んで形成される。
【００３５】
１次保護回路２３１は、二次電池１１０の両端電圧差を測定して充放電スイッチング素子１２０のオン（ｏｎ）またはオフ（ｏｆｆ）を制御する。また、１次保護回路２３１は、二次電池１１０の大電流経路１１１に電気的に連結されて大電流経路１１１に流れる電流を測定することができる。図１ｂには、１次保護回路２３１がセンスレジスタ１３１と電気的に連結されて電流を測定する状態である。また、１次保護回路２３１は、二次電池１１０の電圧を測定することができ、測定電圧によって充放電スイッチング素子１２０のオン（ｏｎ）またはオフ（ｏｆｆ）させる。例えば、二次電池１１０の過充電検出時に充放電スイッチング素子１２０をオフ（ｏｆｆ）させて過充電を防止することができる。このような１次保護回路２３１は、エイジック（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ；ＡＳＩＣ）に具現されたロジッグに形成される。
【００３６】
２次保護回路２３２は、１次保護回路２３１と電気的に連結されて１次保護回路２３１が検出したデータ、すなわち、電圧、電流及び充放電状態等の情報を得る。また、２次保護回路２３２は、補助端子２１２、２１３と電気的に連結され、補助端子２１２、２１３に携帯用電子製品または充電器が電気的に接続されて２次保護回路２３２と通信機能を遂行することができる。また、２次保護回路２３２は、１次保護回路２３１が測定した電流値を得て、測定された電流値による相対的な許容時間を設定し、電流が流れた時間を計算する。また、２次保護回路２３２は、電流の流れた時間が許容時間に到逹したとき、１次保護回路２３１に電流遮断信号を転送する。上記のことで１次保護回路２３１は、電流遮断信号が印加されて充放電スイッチング素子１２０をオフさせて二次電池１１０の充放電を停止させる。また、２次保護回路２３２は、複数個の電気素子とともにＡ／Ｄコンバータ、内蔵タイマー及び、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）パルス発生部等を内蔵したマイクロコントローラーユニットに形成される。
【００３７】
上記バッテリーパック２００は、応答速度が相対的に早い１次保護回路２３１が電圧測定、電流測定及び充放電スイッチング素子１２０の制御等の基本的な動作を行う。２次保護回路２３２は、演算機能が備えられたマイクロプロセッサユニットに形成されて電流が流れる時間を計算し、許容時間を設定する。また、２次保護回路２３２は、電流の流れた時間が許容時間に達したときを計算して１次保護回路２３１に信号を転送する。この場合、バッテリーパック２００の２次保護回路２３２は、電流値に対応する許容時間を設定して遮断するので、バッテリーパック２００の電流遮断時点をより正確に算出することができる。よって、バッテリーパック２００は応答速度が早い１次保護回路２３１が電圧測定、電流測定及び充放電スイッチング素子制御機能を担当し、２次保護回路２３２が演算機能を分担することで、より効率的に運営されて電流遮断時点をより正確に算出することができる。
【００３８】
図２は、本発明のさらに他の実施形態による二次電池の電流遮断方法の手順図である。図３は、本発明のさらに他の実施形態による許容時間を設定するための時間帯電流のグラフである。図３には、測定された電流値に対応する許容時間が設定されたグラフが示されており、横軸は電流が流れる時間（ＲＴ）であり、縦軸は二次電池１１０に流れる実際電流値（ＲＣ）である。また、以下の二次電池の電流遮断方法の説明では、便宜のために図１ａを参照して説明する。
【００３９】
図２に示すように、二次電池の電流遮断方法は、電流測定段階Ｓ１、流れ時間測定段階Ｓ２、許容時間設定段階Ｓ３及び電流遮断段階Ｓ４を含んで形成される。
【００４０】
上記電流測定段階Ｓ１は、二次電池１１０の大電流経路１１１に電流が流れる時電流値を測定する。電流は、制御部１３０、２３０を構成することができるマイクロプロセッサまたは、Ａ／Ｄコンバータが内蔵されたシグナルマイクロプロセッサが測定することができる。このとき、電流値は、マイクロプロセッサまたはシグナルマイクロプロセッサの内部メモリーに保存されたり、これらと電気的に連結された外部メモリーに該当のビート情報を保存されたりすることができる。
【００４１】
また、電流測定段階Ｓ１で二次電池１１０の電流値を測定する方法として、様々な方法が存在することができるが、その中でも二次電池１１０の大電流経路端１１１の任意の二地点間の電圧差を測定して電圧差の変化で上記電流値を測定することができる。このとき、二地点の抵抗は、常に一定値を維持することができる。したがって、二地点間の抵抗を記憶した状態で二地点間の電圧差の変化を測定することで、回路の流れる電流量が分かるようになる。
【００４２】
また、上記測定された電圧値を実時間で平均値または実効値に変換して積算した後、電流値に変換して計算することができる。このような計算は、制御部１３０、２３０によってなされる。このとき、二次電池１１０の大電流経路１１１に一定電流が流れない場合には、平均値または実効値の電流値に変化させて実際に二次電池が充放電するエネルギー量を測定することができる。このとき、平均値または実効値の電流値に変化された値は、積算されて累積することができ、累積した電流値の平均値または実効値は所定の量に限って記録される。すなわち、電流値の平均値または実效値が継続的に累積されて制御部１３０、２３０を構成するマイクロプロセッサの内部メモリーまたは外部メモリーに設定されたデータ量が全部満たされる場合、該当のデータを一番先に入った順に削除しながら、新しい電流データを入力させることができる。よって、瞬間的に流入されるインパルス電流のようなピーク値を記録するデータが生成されても、いずれの特定の量に限定されたデータの平均値または実効値を計算することで、より正確なエネルギーの量を計算することができるようになる。
【００４３】
上記流れ時間測定段階Ｓ２では、電流測定段階Ｓ１で測定した電流が流れた時間を計算する。計算方法は、制御部１３０、２３０を構成することができるマイクロプロセッサ等の内部タイマーまたは外部タイマーが作動して電流が流れた時間をマイクロプロセッサの内部メモリーまたは外部メモリーに保存することができる。このようなタイマーは、マイクロプロセッサ内にハードウェア基盤の論理回路に設計されてマイクロプロセッサの中央処理部がこれを制御することもでき、マイクロプロセッサ内の内部演算装置にアルゴリズム形態のデータに常駐されることもできる。
【００４４】
上記許容時間設定段階Ｓ３は、電流測定段階Ｓ１で測定された電流値が流れることができる許容時間を設定する。このような許容時間は、制御部１３０、２３０によってその値が設定されることができるが、二次電池１１０の充放電時に流れる電流値の大きさによって二次電池１１０が電流を流すことができる許容時間を設定する。このような許容時間を設定する方法について図３をさらに参照して説明すれば、図３には測定された電流値に対応する許容時間が設定されたグラフを示しており、横軸は電流が流れる時間（ＲＴ）であり、縦軸は二次電池１１０に流れる実際の電流値（ＲＣ）である。図３に示すように、二次電池１１０の大電流経路１１１に最初電流がＯＣＰ１の大きさで流れるとき、電流の流れた時間がｔ３秒に至れば、制御部１３０、２３０は充放電スイッチング素子１２０をオフさせて大電流経路１１１に流れる電流を遮断するようになる。すなわち、電流値がＯＣＰ１の大きさで流れる時許容時間は、ｔ３秒になる。また、最初電流の大きさがＯＣＰ１の値より大きいＯＣＰ２の大きさで流れるときは許容時間がｔ２秒に設定されて電流が流れた時間がｔ２秒に至れば、大電流経路１１１に流れる電流を遮断させる。このように、最初電流の大きさがＯＣＰ２の値より大きいＯＣＰ３の大きさで流れた時設定される許容時間はｔ１秒に設定され、電流の流れた時間がｔ１秒に至れば、大電流経路１１１に流れる電流を遮断させる。すなわち、電流値（Ｙ）と時間（ｔ）の関係が電流の流れを許容する領域Ｓ２ａ内にいるようになれば、電流は流れることができるようになる。反対に、ＯＣＰ１ないしＯＣＰ３の電流値の範囲内で電流の流れを許容する領域Ｓ２ａ以外の領域にあるようになれば、制御部１３０、２３０は充放電スイッチング素子１２０をオフさせて二次電池１１０の大電流経路に流れる電流を遮断させることができる。
【００４５】
このとき、許容時間設定段階Ｓ３で許容時間の設定は、測定された電流値が大きいほど小さい許容時間を有し、測定された電流値が小さいほど長い許容時間を有することができる。これについて図３を参照して説明すると、ＯＣＰ３であるときの許容時間はｔ１秒であり、ＯＣＰ１であるときの許容時間はｔ３秒である。すなわち、ＯＣＰ３であるときの許容時間のｔ１秒は、ＯＣＰ１の電流値であるときの許容時間ｔ３秒より小さい。相対的にＯＣＰ１であるときの許容時間ｔ３秒は、ＯＣＰ３であうときの許容時間ｔ１秒であるときより長い。このような電流値に対して変化する許容時間を実験的に測定する方法の一例として、二次電池１１０の大電流経路１１１に流れる電流を増加させながら流したときの電流値を測定し、測定された電流値が増加されることによって制御部１３０、２３０が充放電スイッチング素子１２０を遮断した時間を記録すれば、電流値に変化する許容時間を測定することができる。
【００４６】
上記電流遮断段階Ｓ４は、流れ時間測定段階Ｓ２で電流の流れた時間が許容時間設定段階Ｓ３で設定された許容時間になったときに大電流経路１１１を遮断する。大電流経路１１１の遮断は、制御部１３０、２３０が充放電スイッチング素子１２０をオフさせて形成される。図３をさらに参照して説明すると、ＯＣＰ２の電流値では許容時間がｔ２秒である。許容時間がｔ２秒に設定された場合、ｔ２秒以上で電流が流れるようになって遅延時間がｔ２秒に至るようになれば、制御部１３０、２３０が充放電スイッチング素子１２０をオフさせるように制御命令をすることができる。
【００４７】
上記二次電池の電流遮断方法を利用すると、二次電池１１０の大電流経路１１１に流れる電流を遮断して二次電池１１０の保護または二次電池１１０の過熱を防止することができる。特に、電流値に対応する許容時間を設定し、許容時間以上で電流が流れるときに二次電池１１０に流れる電流を遮断して二次電池１１０の過熱を防止することができるので、より能動的な電流遮断ができるようになる。この時、上記電流遮断方法は、充電器（図示せず）の大電流経路または負荷である携帯用電子製品（図示せず）の大電流経路にも適用することができるので、二次電池１１０のみならず、充電器または携帯用電子製品も保護することができるようになる。
【００４８】
一方、許容時間設定段階Ｓ３と流れ時間測定段階Ｓ２は、同時になされることができる。すなわち、最初電流が流れたときに電流値の大きさによる許容時間を設定して電流が流れた時間を計算することができる。
【００４９】
図４は、本発明のまた他の実施形態による許容時間を設定するための時間に対する電流のグラフである。図４には、測定された電流値に対応する許容時間が設定されたグラフが示されており、横軸は電流が流れる時間（ＲＴ）であり、縦軸は二次電池１１０に流れる実際電流値（ＲＣ）である。
【００５０】
電流遮断段階Ｓ４では、測定された電流値がいずれの特定の臨界値以上で流れるときに電流を遮断することができる。図４に示すように、二次電池１１０の大電流経路１１１に流れる電流値（ＲＣ）が上限値（ＯＣＰ３）を超過するときには過電流で認識して電流を遮断することができる。すなわち、図４に示された過電流領域を超過して電流が流れる場合には、二次電池１１０の過熱または爆発等の異常動作を防止するために充放電電流を遮断することができる。
【００５１】
図５は、本発明のまた他の実施形態による許容時間を設定するための時間帯電流のグラフである。図５には、測定された電流値に対応する許容時間が設定されたグラフが示されており、横軸は電流が流れる時間（ＲＴ）であり、縦軸は二次電池１１０に流れる実際電流値（ＲＣ）である。
【００５２】
電流遮断段階Ｓ４では、測定された電流値がいずれの特定の臨界値以下で流れるときには電流測定段階Ｓ１に移動して継続的に電流を測定する。図５に示すように、電流値の大きさが下限値（ＯＣＰ１）以下で流れるときに遊休電流領域となり、遊休電流状態で認識して制御部１３０の電流遮断機能を停止することができる。すなわち、電流値が下限値（ＯＣＰ１）以下で流れるときには、二次電池１１０が充放電しない状態で認識して電流を測定する機能を止めるようになるので、制御部１３０が各段階Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４に移動せず、初期状態である電流測定段階Ｓ１に戻ることができるようにする。
【００５３】
図６は、本発明のまた他の実施形態による許容時間を設定するための時間帯電流のグラフである。図６には、測定された電流値に対応する許容時間が設定されたグラフが示されており、横軸は電流が流れる時間（ＲＴ）であり、縦軸は二次電池１１０に流れる実際電流値（ＲＣ）である。
【００５４】
許容時間設定段階Ｓ３での許容時間の設定は、数式１によって設定される。
【００５５】
【数３】
0005319379.tif 000004
（Ｙは電流値、ａおよびｂは定数、ｔは許容時間、ｅｘｐは指数関数）
【００５６】
数式１は、指数関数であり、このような指数関数形態のプロファイルを図６に示した。このような指数関数形態のプロファイルは、電流値が増加されるほどさらに短い許容時間を有するようにして二次電池１１０の大電流経路１１１を遮断させることができる。
【００５７】
このとき、指数関数である数式１は、数値補間法によって離散データに設定される。すなわち、連続性のある指数関数を、制御部１３０、２３０を構成することができるマイクロプロセッサ内の内部メモリーまたは外部メモリーに離散値として保存してデータ処理量を簡素化することができる。このような離散データは、二次電池１１０の大電流経路１１１に流れる電流値を増加させながら、電流値を測定した後に電流が流れた時点から充放電スイッチング素子１２０がオフされるときまでの時間を電流値によって測定することで得られる。このとき、得られたデータをカーブフィッティング或いはスプライン等の数値補間法を利用して連結すれば、図６に示すように指数関数形態のグラフに表現できる。
【００５８】
図７ａおよび図７ｂは、本発明のさらに他の実施形態による許容時間を設定するための時間帯電流のグラフである。図７ａおよび図７ｂには、測定された電流値に対応する許容時間が設定されたグラフが示されており、横軸は電流が流れる時間（ＲＴ）であり、縦軸は二次電池１１０に流れる実際電流値（ＲＣ）である。
【００５９】
許容時間設定段階Ｓ３での許容時間の設定は、下記の数式２によって設定される。
【００６０】
【数４】
0005319379.tif 000005
（Ｙは電流値、ａ、ｂ及びｃは定数、ｔは許容時間、ｎは次数）
【００６１】
数式２は、時間の変数であるｔのｎ次方程式であり、このようなｎ次方程式形態のうち１次方程式形態のプロファイルについて図７ａに示した（Ｙ＝電流値、ｔ＝遅延時間、ａとｂは定数）。このような１次方程式形態のプロファイルは、許容時間が電流値に対して扇形的に反比例するように設定した。このとき、１次方程式の傾きを調節して該当遅延時間に対応する電流値を選択的に調節することができる。また、ｎ次方程式関数形態のまた他の例について図７ｂを参照すれば、図７ｂには２次方程式形態（Ｙ＝電流値、ｔ＝遅延時間、ａとｂ及びｃは定数）のプロファイルを示した。このような２次方程式形態のプロファイルは、遅延時間の範囲のみ限定されば、遅延時間と電流値のオフセット値を容易に変更できるプロファイルを生成することができる。
【００６２】
このとき、ｎ次方程式である式２は、数値補間法によって離散データに設定される。すなわち、連続性のある指数関数を、制御部１３０、２３０を構成することが出来るマイクロプロセッサ内の内部メモリーまたは外部メモリーに離散値で保存してデータ処理量を簡素化することができる。このような離散データは、二次電池１１０の大電流経路１１１に流れる電流値を増加させてなから、電流値を測定した後に電流が流れた時点から充放電スイッチング素子１２０がオフされるときまでの時間を電流値によって測定することから得られる。このとき、得られたデータをカーブフィッティング或いはスプライン等の数値補間法を利用して連結すると、図７ａおよび図７ｂに示すようなｎ次方程式形態のグラフに示される。
【００６３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００６４】
１００、２００    バッテリーパック
１１０    二次電池
１２０    充放電スイッチング素子
１３０、２３０    制御部
２３１    １次保護回路
２３２    ２次保護回路
【図１ａ】
0005319379.tif 000008
【図１ｂ】
0005319379.tif 000009
【図２】
0005319379.tif 000010
【図３】
0005319379.tif 000011
【図４】
0005319379.tif 000012
【図５】
0005319379.tif 000013
【図６】
0005319379.tif 000014
【図７ａ】
0005319379.tif 000015
【図７ｂ】
0005319379.tif 000016