(57)【要約】【課題】リチウムイオンバッテリーの充電過程において累積干渉効果による焼損などの傷害の発生を防止できるリチウムイオンバッテリー警報保護装置及びその方法を提供する。【解決手段】警報保護装置３は、電池セル毎４１、４２、４３の端電圧を検出し、電池セル毎４１、４２、４３の端電圧に対してバランスを取る電圧バランスコントローラー３０と、リチウムイオンバッテリー４に直列的に接続される保護素子３２とを備える。マイクロプロセッサー３４は、電圧バランスコントローラー３９と保護素子３２とに接続され、電池セル毎４１、４２、４３の端電圧を受け、最大端電圧と最小端電圧の充電電圧差を算出し、かつ、充電電圧差と内部の複数の電圧差閾値の比較結果によって、電池セルの端電圧をバランス補正し、警報信号を発生し、或いは保護素子３２を切断しバッテリーパックを使用不能とする。【選択図】図３
2009124933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の直列電池セルを有するリチウムイオンバッテリーに適応するリチウムイオンバッテリー警報保護装置であって、
前記リチウムイオンバッテリーに接続され、電池セル毎の端電圧を検出し、電池セル毎の端電圧のバランスを取る電圧バランスコントローラーと、
前記リチウムイオンバッテリーに直列的に接続される保護素子と、
前記電圧バランスコントローラーと前記保護素子に接続され、電池セル毎の端電圧を受け、最大端電圧と最小端電圧の充電電圧差を検出するとともに、充電電圧差と複数の電圧差閾値の比較結果によって、電圧バランスコントローラーの動作を制御し、警報信号を発生し或いは前記保護素子の動作を制御するマイクロプロセッサーとを有することを特徴とするリチウムイオンバッテリー警報保護装置。
【請求項２】
さらに、前記マイクロプロセッサーと前記保護素子に接続される保護スイッチを有し、
前記マイクロプロセッサーは、前記保護スイッチを制御することで前記保護素子を駆動し動作させることを特徴とする請求項１記載のリチウムイオンバッテリー警報保護装置。
【請求項３】
前記保護素子は、サーモヒューズであることを特徴とする請求項２記載のリチウムイオンバッテリー警報保護装置。
【請求項４】
さらに、前記リチウムイオンバッテリーに直列的に接続され、前記電圧バランスコントローラーにより制御され、前記リチウムイオンバッテリーを過充電から保護するための過充電保護スイッチを含むことを特徴とする請求項２記載のリチウムイオンバッテリー警報保護装置。
【請求項５】
さらに、前記リチウムイオンバッテリーに直列的に接続され、前記電圧バランスコントローラーにより制御され、前記リチウムイオンバッテリーを過放電から保護するための過放電保護スイッチを含むことを特徴とする請求項４記載のリチウムイオンバッテリー警報保護装置。
【請求項６】
前記複数の電圧差閾値は、第１の電圧差閾値、第２の電圧差閾値及び第３の電圧差閾値を含むことを特徴とする請求項２記載のリチウムイオンバッテリー警報保護装置。
【請求項７】
前記充電の際の端電圧差が第１の電圧差閾値より大きいと、前記マイクロプロセッサーは、電池セル毎の端電圧のバランスを取るように前記バランスコントローラーの動作を制御することを特徴とする請求項６記載のリチウムイオンバッテリー警報保護装置。
【請求項８】
前記電圧差が第２の電圧差閾値より大きいと、前記マイクロプロセッサーは、前記警報信号を出力することを特徴とする請求項６記載のリチウムイオンバッテリー警報保護装置。
【請求項９】
前記電圧差が第３の電圧差閾値より大きいと、前記マイクロプロセッサーは、前記保護素子の動作を制御することを特徴とする請求項６記載のリチウムイオンバッテリー警報保護装置。
【請求項１０】
前記マイクロプロセッサーは、温度センサーにより、前記リチウムイオンバッテリーの電池温度或は周辺温度を検出し、警報、或いは前記保護素子を動作させ、前記リチウムイオンバッテリーを温度異常から保護することを特徴としたリチウムイオンバッテリーの警報保護装置。
【請求項１１】
さらに、前記マイクロプロセッサーに接続され、第１の電圧差閾値、第２の電圧差閾値及び第３の電圧差閾値の調整を行う抵抗を有することを特徴とする請求項６のリチウムイオンバッテリー警報保護装置。
【請求項１２】
前記マイクロプロセッサーは、電流センス抵抗によりリチウムイオンバッテリーに流れた電流の大きさを検知し、リチウムイオンバッテリーに対し過電流の保護を行うことを特徴とする請求項６記載のリチウムイオンバッテリー警報保護装置。
【請求項１３】
複数の直列電池セルを有するリチウムイオンバッテリーに適用するリチウムイオンバッテリー警報保護装置が行うリチウムイオンバッテリーの警報保護方法であって、
ａ、リチウムイオンバッテリーのうち、充電の際の電池セルの最大端電圧と最小端電圧との電圧差が第１の電圧差閾値寄り大きいか否かを判断し、大きければ、電池セルの端電圧のバランス補正を行うステップと、
ｂ、リチウムイオンバッテリーのうち、充電の際の電池セルの最大端電圧と最小端電圧との電圧差が第２の電圧差閾値より大きいか否かを判断し、大きければ、安全警報を提供するステップと、
ｃ、リチウムイオンバッテリーのうち、充電の際の電池セルの最大端電圧と最小端電圧との電圧差が第３の電圧差閾値より大きいか否かを判断し、大きければ、前記保護素子を動作させるステップとを有することを特徴とするリチウムイオンバッテリーの警報保護方法。
【請求項１４】
前記ステップａの前に、さらに、電池セル毎の端電圧が端電圧閾値を超えるか否かを判断するステップを有し、超えていないと判断すれば、電池セル毎を充電し、超えると判断すれば、前記ステップａを行うことを特徴とする請求項１３記載のリチウムイオンバッテリー警報保護方法。
【請求項１５】
前記ステップａでは、充電の際の端電圧差が第１の電圧差閾値より大きくない場合、電池セル毎が充電動作を維持することを特徴とする請求項１４記載のリチウムイオンバッテリー警報保護方法。
【請求項１６】
前記ステップｂでは、充電の際の端電圧差が第２の電圧差閾値より大きくない場合、引き続き電池セルの端電圧のバランス補正を行うことを特徴とする請求項１４記載のリチウムイオンバッテリー警報保護方法。
【請求項１７】
前記ステップｂの後に、さらに、充電の際の端電圧差が第２の電圧差閾値より大きくなった回数をカウントするステップを含むことを特徴とする請求項１４記載のリチウムイオンバッテリー警報保護方法。
【請求項１８】
前記充電の際の端電圧差が第２の電圧差閾値より大きくなった回数をカウントするステップの後に、さらに、前記回数が閾値回数を超えるか否かを判断するステップを含み、超えていない場合、電池セル毎の端電圧のバランス補正を行い、超える場合、安全警報を出力することを特徴とする請求項１７記載のリチウムイオンバッテリー警報保護方法。
【請求項１９】
前記ステップｃでは、充電の際の端電圧差が第３の電圧差閾値より大きくない場合、前記ステップａを行うことを特徴とする請求項１４記載のリチウムイオンバッテリー警報保護方法。
【請求項２０】
充電の際の端電圧差が第３の電圧差閾値を超える場合は保護素子を切断して電池パックを使用不可とすることを特徴とする請求項１４記載のリチウムイオンバッテリー警報保護方法。
【請求項２１】
前記端電圧閾値を越えているか否かは、電池セル電圧が、３０秒乃至１分程度持続するかどうかを見て判断することを特徴とした請求項１８のリチウムイオンバッテリー警報保護方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオンバッテリー警報保護装置及びその方法に係り、特に、ハードウェア回路とソフトウェアプログラムを合せて用いることによりリチウムイオンバッテリー警報保護を提供する装置及びその方法に関るものである。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオンバッテリーは、その構成材料の化学的理由から充電電圧が一般に４．２Ｖ／Ｃｅｌｌを超えてはならない。リチウムイオンバッテリーが４．２Ｖを超えて充電されると、使用寿命が大幅に減少する、また、充電された電池電圧が４．２Ｖ大きく超えると、発煙、発火、時として爆発に至ることもある。
また、リチウムイオンバッテリーの放電電圧が一般に２．７Ｖ／Ｃｅｌｌ以下になると充電回復ができないことがある。
【０００３】
そのため、リチウムイオンバッテリーは、通常、応用する際にして（製品に応用して利用する際には）、従来技術による保護装置が付加され、リチウムイオンバッテリーの保護が図られている。
図１は、従来技術の保護装置を示すブロック図である。図１を参照すると、従来技術の保護装置１は、感温素子１０と、サーモヒューズ１１と、充電制御スイッチ１２と、放電制御スイッチ１３と、ショート保護器１４と、保護回路１５とを有する。
感温素子１０は、リチウムイオンバッテリー２が充放電のときに生じた異常温度を検出する。サーモヒューズ１１は、電池バック内が異常な高温になったとき、或いは充電制御スイッチの故障などにより電池が異常な過充電になったときにサーモヒューズを切断し電池と充電回路を切り離して２重の安全性を確保している。
保護回路１５は、充電制御スイッチ１２と放電制御スイッチ１３との切り替えを制御し、リチウムイオンバッテリー２への充放電を行う。
ショート保護器１４は、ショート現象が生じたとき、放電制御スイッチ１３をオフとして放電を停止し、リチウムイオンバッテリーへの損傷を保護している。
【０００４】
また、図２は、従来のリチウムイオンバッテリーが何らかの理由で端電圧のバランスが崩れた電圧配分を示す図である。
上述した図１と合わせて図２を参照すると、充電器５ａがリチウムイオンバッテリー２を充電すると、充電中のそれぞれの電池セル２１、２２、２３が異なる内部抵抗値、自己放電率に影響され、それぞれの電池セル２１、２２、２３の端電圧分圧が一致しない現象が生じる。この場合、従来の保護装置１は、最初に上限電圧値に到達する電池セルに対して保護し、さらにリチウムイオンバッテリー２全体への充電を停止させるため、満充電電圧値に到達していない他の電池セルが充電飽和できなくなる。
なお、図２に示す例では、電池セル２１の電圧値Ｖ１は４．３５Ｖ、電池セル２２の電圧値Ｖ２は４．１５Ｖ、電池セル２３の電圧値Ｖ３は４．１Ｖであり充電器５ａが供給した充電電圧Ｖｔは１２．６Ｖである。
【０００５】
また、リチウムイオンバッテリー２は、放電時の場合が充電とは丁度逆である。そして、従来の保護装置１は、最初に下限電圧値に到達する電池セルに対して保護し、さらにリチウムイオンバッテリー２全体への充電を停止させるため、下限電圧値に到達していない他の電池セルが完全に放電できなくなる。
【０００６】
このように、リチウムイオンバッテリー２を保護するために、従来技術の保護装置１を使用する場合には、繰り返している累積干渉効果が発生することがある。或いは、リチウムイオンバッテリー２が充電されるときに、ある電池セルの充電電圧が過大になって焼損や爆発してしまうことや、或いは放電の際に、ある電池セルの放電電圧が過低になってしまい、その容量の回復ができなくなることがある（再充電できなくなることがある）。
なお、特許文献１には、二次電池をセットして急速充電している際に、その二次電池の電圧がしきい値電圧以上の場合に充電を禁止する機能を備える充電装置が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−３１２２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、ハードウェア回路およびソフトウェアプログラムを合せて用いることによりリチウムイオンバッテリーが充電過程において累積干渉効果による焼損や爆発などの傷害が発生されることを避けることができるリチウムイオンバッテリー警報保護装置及びその方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るリチウムイオンバッテリー警報保護装置は、複数の直列電池セルを有するリチウムイオンバッテリーに適用でき、電圧バランスコントローラー、保護素子およびマイクロプロセッサーを含む。そのうち、電圧バランスコントローラーは、リチウムイオンバッテリーに接続され、電池セル毎の端電圧を検出し、電池セル毎の端電圧に対しバランスを取る。保護素子はリチウムイオンバッテリーに直列的に接続される。マイクロプロセッサーは、電圧バランスコントローラーと保護素子に接続され、電池セル毎の端電圧を受け、最大端電圧と最小端電圧の充電電圧差を算出するとともに、充電電圧差と複数の電圧差閾値の比較結果によって電圧バランスコントローラーの動作を制御し、警報信号を発生し或いは前記保護素子の動作を制御する。
【００１０】
本発明に係るリチウムイオンバッテリー警報保護方法は、複数の直列電池セルを有するリチウムイオンバッテリーに適用できるもので、ａ、先ず、リチウムイオンバッテリーのうち、電池セルの最大端電圧と最小端電圧の充電電圧差が第１の電圧差閾値より大きいか否かを判断し、第１の電圧差閾値より大きければ、電池セルの端電圧のバランス補正を行い、逆であれば、リチウムイオンバッテリーの正常な充電を維持する。ｂ、次に、電池セルの端電圧のバランス補正の後に、再びリチウムイオンバッテリーのうち、電池セルの最大端電圧と最小端電圧の充電電圧差が第２の電圧差閾値より大きいか否かを判断し、第２の電圧差閾値より大きければ、警報信号の出力を提供し、逆であれば、電池セルの端電圧のバランス補正を行う。ｃ、最後に、リチウムイオンバッテリーのうち、電池セルの最大端電圧と最小端電圧の充電電圧差が第３の電圧差閾値より大きいか否かを判断し、第３の電圧差閾値より大きければ、３２の保護素子を切断しバッテリーパックを使用不能とし、逆であれば、ステップａに戻る。
【００１１】
本発明に係るリチウムイオンバッテリー警報保護装置及びその方法は、マイクロプロセッサーで何れか一つの電池セルの端電圧を受け、最大端電圧と最小端電圧の充電電圧差を算出する。また、マイクロプロセッサーは、充電電圧差によって電圧バランスコントローラーの動作を制御し、電池セルの端電圧をバランス補正するか、警報信号を発生するか、或いは保護素子の動作を制御しリチウムイオンバッテリーの充電回路をオフする。また、第３の閾値を超えたときは保護スイッチ（サーモヒューズを接続されている保護スイッチ）をオンにしてサーモヒューズを切断して、電池セルと充電器を切り離す。
このようにして、本発明は、リチウムイオンバッテリーが充電過程において累積干渉効果による焼損や爆発などの傷害が発生することを避けることができる。
【００１２】
以上の概述及び次の詳細な説明は、ともに例示であり、本発明の主張範囲を説明するためのものである。本発明の他の目的及び利点について、後続の説明及び図示において述べる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態のリチウムイオンバッテリー警報保護装置を図面に基づいて説明する。
図３は、本発明の実施形態に係るリチウムイオンバッテリー警報保護装置の回路を示すブロック図である。
図示するように、リチウムイオンバッテリー警報保護装置３は、複数の直列電池セル４１、４２、４３を有するリチウムイオンバッテリー４に適用される。リチウムイオンバッテリー警報保護装置３は、電圧バランスコントローラー３０、保護素子３２、過充電保護スイッチＱ１、過放電保護スイッチＱ２、保護スイッチＱ３、およびマイクロプロセッサー３４を有する。
【００１４】
上記構成のうち、保護素子３２、過充電保護スイッチＱ１及び過放電保護スイッチＱ２は、リチウムイオンバッテリー４と直列的に接続されている。また、充電器５は、正常な使用状態において、保護素子３２、過充電保護スイッチＱ１及び過放電保護スイッチＱ２を介してリチウムイオンバッテリー４に対して充電を行う。
また、リチウムイオンバッテリー４は、保護素子３２、過充電保護スイッチＱ１及び過放電保護スイッチＱ２を介して負荷６に対して放電する。同時に、過充電保護スイッチＱ１は、リチウムイオンバッテリー４が充電し過ぎる場合にターンオフし、リチウムイオンバッテリー４が過充電の保護要求に達する（リチウムイオンバッテリー４が過充電となるのを防ぐ）。
また、過放電保護スイッチＱ２は、リチウムイオンバッテリー４が放電し過ぎる場合にターンオフし、リチウムイオンバッテリー４が過放電の保護要求に達する（チウムイオンバッテリー４が過放電となるのを防ぐ）。
【００１５】
また、図３に示すように、電圧バランスコントローラー３０は、リチウムイオンバッテリー４、過充電保護スイッチＱ１及び過放電保護スイッチＱ２に接続される。また、電圧バランスコントローラー３０は、リチウムイオンバッテリー４うちの電池セル毎４１、４２、４３の端電圧を動的に検出し、電池セル毎４１、４２、４３の端電圧のバランスを制御する。
具体的には、電圧バランスコントローラー３０は、電池セル４１、４２、４３のうち一つの端電圧が大き過ぎると、過充電保護スイッチＱ１を駆動してターンオフさせ、リチウムイオンバッテリー４が過充電の保護要求に達する。また、電圧バランスコントローラー３０は、電池セル４１、４２、４３のうち一つの端電圧が低過ぎると、過放電保護スイッチＱ２を駆動しターンオフさせ、リチウムイオンバッテリー４が過放電の保護要求に達する。
【００１６】
また、図３に示すように、マイクロプロセッサー３４は、電圧バランスコントローラー３０と保護スイッチＱ３とに接続されている。また、マイクロプロセッサー３４は、第１の電圧差閾値Ｖｔｈ１、第２の電圧差閾値Ｖｔｈ２、第３の電圧差閾値Ｖｔｈ３、及び電圧閾値Ｖｔｈを予め設けている（Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２、Ｖｔｈ３、Ｖｔｈの値が予め設定されている）。
また、マイクロプロセッサー３４は、電圧バランスコントローラー３０から電池セル毎４１、４２、４３の端電圧を動的に受けながら、電池セル毎４１、４２、４３の端電圧が所定の電圧閾値Ｖｔｈを超えたか否かを判断する。
そして、マイクロプロセッサー３４は、所定の電圧閾値Ｖｔｈを超えていない場合、電池セル４１、４２、４３が引き続いて充電器５の充電を受けるように制御する。
また、マイクロプロセッサー３４は、何れか一つの電池セル４１、４２、４３の端電圧が所定の電圧閾値Ｖｔｈを超えていれば、電池セル４１、４２、４３うちの最大端電圧Ｖｍａｘと最小端電圧Ｖｍｉｎとの充電電圧差△Ｖを算出する処理を開始する。
なお、マイクロプロセッサー３４は、電圧閾値Ｖｔｈを超えているか否かを判定する場合に、電池セル毎の端電圧が、所定時間（例えば３０秒乃至１分程度）持続するかどうかを見て判断するようにしてもよい。
【００１７】
再び図３を参照すると、マイクロプロセッサー３４は、充電電圧差△Ｖを算出した後に、その充電電圧差△Ｖと第１の電圧差閾値Ｖｔｈ１とを比較し演算する。マイクロプロセッサー３４は、上記の演算した結果によって、充電電圧差△Ｖが第１の電圧差閾値Ｖｔｈ１より小さいなら、充電器５がリチウムイオンバッテリー４に正常に充電するように制御する。逆に、上記結果によって、充電電圧差△Ｖが第１の電圧差閾値Ｖｔｈ１より大きいと、マイクロプロセッサー３４は、電圧バランスコントローラー３０の動作を制御し、電池セル４１、４２、４３の端電圧をバランス補正しバランスの要求に達する。
【００１８】
前記電圧バランスコントローラー３０が動作した後に、マイクロプロセッサー３４は、再び電池セル毎４１、４２、４３の端電圧を動的に受け、かつ充電電圧差△Ｖを算出し、続いて、充電電圧差△Ｖと第２の電圧差閾値Ｖｔｈ２を比較し、演算する。マイクロプロセッサー３４は、上記の演算した結果によって、充電電圧差△Ｖが第２の電圧差閾値Ｖｔｈ２より小さいと、再び電圧バランスコントローラー３０の動作を制御し、電池セル４１、４２、４３の端電圧をバランス補正しバランスの要求に達する。逆に、上記結果によって、充電電圧差△Ｖが第２の電圧差閾値Ｖｔｈ２より大きいと、マイクロプロセッサー３４は、警報信号Ｓ１の出力を発生させ、リチウムイオンバッテリー４が危険状態に近づいているとの旨をユーザに警告する。
【００１９】
また、マイクロプロセッサー３４は、警報信号Ｓ１の出力を発生するとともに、再び電池セル毎４１、４２、４３の端電圧を動的に受け、かつ充電電圧差△Ｖを算出する。続いて、マイクロプロセッサー３４は、充電電圧差△Ｖと第３の電圧差閾値Ｖｔｈ３を比較し、演算する。
そして、マイクロプロセッサー３４は、上記の演算した結果によって、充電電圧差△Ｖが第３の電圧差閾値Ｖｔｈ３より小さいと、もう一度充電電圧差△Ｖと第１の電圧差閾値Ｖｔｈ１を改めて比較し、演算する。逆に、比較結果によって、充電電圧差△Ｖが第３の電圧差閾値Ｖｔｈ３より大きいと、マイクロプロセッサー３４は、保護スイッチＱ３をターンオンさせるように制御し、保護素子３２を焼断させ、リチウムイオンバッテリー４を保護する。この保護素子３２はサーモヒューズであってもよい。
【００２０】
再び図３を参照すると、リチウムイオンバッテリー警報保護装置３は、さらに、温度センサ３３を有している。温度センサ３３は、マイクロプロセッサー３４に接続されるとともにリチウムイオンバッテリー４の周辺に設けられる。
そして、温度センサ３３は、リチウムイオンバッテリー４の周辺温度を検出し、温度データをマイクロプロセッサー３４に送信し、マイクロプロセッサー３４にリチウムイオンバッテリー４に対し温度異常の保護を行うようにする（保護を行うように要求する）。
また、リチウムイオンバッテリー警報保護装置３は、さらに抵抗Ｒ２を有し、その抵抗Ｒ２がマイクロプロセッサー３４に接続される。抵抗Ｒ２は、異なるメーカの電池の差異に応じて、第１の電圧差閾値Ｖｔｈ１、第２の電圧差閾値Ｖｔｈ２及び第３の電圧差閾値Ｖｔｈ３の値を調整する。
また、リチウムイオンバッテリー警報保護装置３は、さらに、負荷検知抵抗Ｒ１を有する。負荷検知抵抗Ｒ１は、リチウムイオンバッテリー４に直列的に接続され、リチウムイオンバッテリー４に流された電流の大きさを検知し、その検出結果をマイクロプロセッサー３４に送信し、マイクロプロセッサー３４にリチウムイオンバッテリー４に対し過電流の保護を行うようにする。
【００２１】
再び図３を参照すると、リチウムイオンバッテリー警報保護装置３うちのマイクロプロセッサー３４は、電圧バランスコントローラー３０を介してリチウムイオンバッテリー４うちの何れか一つの電池セル４１、４２、４３の端電圧を取り、電池セル毎４１、４２、４３の端電圧が電圧閾値Ｖｔｈを超えると、リチウムイオンバッテリー４の警報保護操作を始める。
マイクロプロセッサー３４は、警報保護操作において、電池セル毎４１、４２、４３うちの最大端電圧Ｖｍａｘと最小端電圧Ｖｍｉｎの充電電圧差△Ｖを算出し、そして、充電電圧差△Ｖを第１の電圧差閾値Ｖｔｈ１と、第２の電圧差閾値Ｖｔｈ２と、第３の電圧差閾値Ｖｔｈ３と順次に比較する。そのうち、充電電圧差△Ｖが第１の電圧差閾値Ｖｔｈ１より大きいと、マイクロプロセッサー３４は、電圧バランスコントローラー３０の動作を制御し、電池セル毎４１、４２、４３の端電圧をバランス補正する。
また、マイクロプロセッサー３４は、上記のバランス補正をしてから、充電電圧差△Ｖが第２の電圧差閾値Ｖｔｈ２より大きいと、警報信号Ｓ１をパソコンホスト（図示せず）に供給する。同時に、充電電圧差△Ｖが第３の電圧差閾値Ｖｔｈ３より大きいと、マイクロプロセッサー３４は、リチウムイオンバッテリー４の充電回路を制御してオフさせ、警報保護を行う。
【００２２】
図４は、本発明の実施形態のリチウムイオンバッテリー警報保護装置３が行う処理の手順を示すフローチャートである。
図示するように、リチウムイオンバッテリー４は、始めに、正常充電状況にある（Ｓ１０）。このとき、リチウムイオンバッテリー４うちの電池セル４１、４２、４３は電圧をセットし始める。
続いて、マイクロプロセッサー３４は、電池セル毎４１、４２、４３の端電圧の大きさの判断を行う（Ｓ１１）。このときに、端電圧が電圧閾値Ｖｔｈより小さいと、マイクロプロセッサー３４は、各電池セル４１、４２、４３が引き続いて正常充電されるように電圧をセットする（Ｓ１０）。逆に、何れか一つの電池の端電圧が電圧閾値Ｖｔｈより大きいと、リチウムイオンバッテリー警報保護処理が開始される（Ｓ１２に進む）。
【００２３】
つぎに、Ｓ１１において、電池の端電圧が電圧閾値Ｖｔｈより大きいと判断された場合に行われるリチウムイオンバッテリー警報保護処理について説明する。
先ず、マイクロプロセッサー３４は、リチウムイオンバッテリー４のうち、電池セルの最大端電圧Ｖｍａｘと最小端電圧Ｖｍｉｎの充電電圧差△Ｖが第１の電圧差閾値Ｖｔｈ１より大きいか否かを判断する（Ｓ１２）。そして、第１の電圧差閾値Ｖｔｈ１より大きければ、電池セル毎４１、４２、４３の端電圧のバランス補正を行い（Ｓ１４）、逆であれば（充電電圧差△Ｖが第１の電圧差閾値Ｖｔｈ１より大きくなければ）、Ｓ１０に戻り、リチウムイオンバッテリー４の正常な充電を維持する。
Ｓ１４の処理の後に、マイクロプロセッサー３４は、リチウムイオンバッテリー４のうち、最大端電圧Ｖｍａｘと最小端電圧Ｖｍｉｎの充電電圧差△Ｖが第２の電圧差閾値Ｖｔｈ２より大きいか否かを判断し（Ｓ１５）、充電電圧差△Ｖが第２の電圧差閾値Ｖｔｈ２より大きければ、安全警報を提供（出力）し（Ｓ１８）、逆であれば、Ｓ１４に戻り、電池セル毎４１、４２、４３の端電圧のバランス補正を行う。
【００２４】
また、マイクロプロセッサー３４は、上記の安全警報ステップ（Ｓ１８）の処理を行う前に、充電電圧差△Ｖが第２の電圧差閾値Ｖｔｈ２より大きい回数を算出する（Ｓ１６）。その後、回数が閾値回数Ｔ（Ｓ１７）を超えるか否かを判断し、回数が閾値回数Ｔを超えていない場合、Ｓ１４に戻り、電池セル毎４１、４２、４３の端電圧のバランス補正を行い（Ｓ１４）、回数が閾値回数Ｔを超える場合、安全警報を提供する（Ｓ１８）。
【００２５】
また、マイクロプロセッサー３４は、Ｓ１７の後に、Ｓ１８と同じタイミングで、リチウムイオンバッテリー４のうち、電池セルの最大端電圧Ｖｍａｘと最小端電圧Ｖｍｉｎの充電電圧差△Ｖが第３の電圧差閾値Ｖｔｈ３より大きいか否かを判断する（Ｓ１９）。充電電圧差△Ｖが第３の電圧差閾値Ｖｔｈ３より大きければ、リチウムイオンバッテリー４の充電回路をオフし（Ｓ２０）、警報保護を行う。逆であれば、ステップ（Ｓ１２）に改めて戻り、もう一度充電電圧差△Ｖが第１の電圧差閾値Ｖｔｈ１より大きいか否かを判断する。
【００２６】
以上のように、本発明の実施形態に係るリチウムイオンバッテリー警報保護装置及びその方法は、マイクロプロセッサー３４により電池セル毎の端電圧を受け、電池セルのうち最大端電圧と最小端電圧の充電電圧差を算出する。また、マイクロプロセッサー３４は、充電電圧差及び内部電圧差閾値の比較演算に基づいて、電池セルの端電圧をバランス補正するか、警報信号を発生し、リチウムイオンバッテリーの充電回路をオフにする。
また、第３の閾値を超えたときは保護素子３２を切断して、電池パックを使用不能とする。このように、本発明は、リチウムイオンバッテリーが充電過程において累積干渉効果による焼損や爆発などの傷害が発生することを避けることができ、従来の保護装置の欠点を有効に改善できる。
【００２７】
しかし、前記の説明は、単に本発明の好ましい具体的な実施形態の詳細説明及び図面に過ぎず、本発明の特許請求の範囲を限定するものではなく、本発明の主張する範囲は、特許請求の範囲に基づくべき、いずれの当該分野における通常の知識を有する専門家が本発明の分野の中で、適当に変更や修飾などを実施できるが、それらの実施のことが本発明の主張範囲内に納入されるべきことは言うまでもないことである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来技術の保護装置の回路を示すブロック図である。
【図２】従来技術のリチウムイオンバッテリーの充電電圧配布を示す図である。
【図３】本発明の実施形態のリチウムイオンバッテリー警報保護装置の回路を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態のリチウムイオンバッテリー警報保護装置が行う処理の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２９】
１…従来の保護装置
１０…感温素子
１１…サーモヒューズ
１２…充電制御スイッチ
１３…放電制御スイッチ
１４…ショート保護
１５…保護回路（ＣＰＵ）
２…リチウムイオンバッテリー
２１、２２、２３…電池セル
３…リチウムイオンバッテリー警報保護装置
３０…電圧バランスコントローラー
３２…保護素子
３３…温度センサ
３４…マイクロプロセッサー
４１、４２、４３…電池セル
５…充電器
５ａ…充電器６負荷
Ｑ１…過充電保護スイッチ
Ｑ２…過放電保護スイッチ
Ｑ３…保護スイッチＲ２抵抗
Ｒ１…負荷検知抵抗
Ｓ１…警報信号
【図１】
2009124933.tif 000003
【図２】
2009124933.tif 000004
【図３】
2009124933.tif 000005
【図４】
2009124933.tif 000006