CN1463476A - 组合电池装置及利用此组合电池装置的电源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种组合电池装置，该装置具有互相之间按规定间隔排列的多个单电池，及配置在该单电池之间的间隔内的根据单电池的膨胀变形而动作的膨胀检出元件。因此，当单电池在过充电状态时，一旦单电池发生膨胀而变形，则膨胀检出元件根据该单电池的膨胀变形而动作，从而检出单电池的过充电状态。

Description

组合电池装置及利用此组合电池装置的电源装置
技术领域
本发明是涉及由多个单电池组成的组合电池装置，以及使用此组合电池装置的电源装置的发明。
技术背景
一般来说，能够反复充放电的充电电池，可以根据负荷，使用集合了多个单电池而组成的组合电池。这种组合电池在充电的时候，如果单电池处于过充电状态，会引起该单电池寿命的缩短的坏影响，所以，在充电的时候，防止各单电池的过充电是十分必要的。
单电池在处于过充电状态时，例如，即会使当单电池的充电电压上升到额定电压值以上，又会引起单电池的异常发热，或者，单电池内部的电极板发生膨胀并把单电池的表面挤出，引起该表面膨胀变形的变化。因此，对这样的变化进行监视就能够检出单电池的过充电。
因此，作为防止单电池过充电的方法，首先，是在组合电池充电的充电装置一侧对单电池的充电电压进行监视，当充电电压超过额定电压值时就停止对组合电池的充电。但是当充电装置发生故障时，这种根据单电池的充电电压来停止充电的方法，恐怕是难以实现的。
还有一种检测方法是利用温度传感器等来检测单电池的表面温度，当表面温度超过额定温度值时则被视为处于过充电状态。然而这一方法有以下的缺点：通常单电池的内部温度与表面温度是不相同的，而且，单电池表面温度易受周围温度的影响，因此正确地把握单电池的内部温度，而停止充电是比较困难的。
于是，如日本特开第2000-353552号中公开了这样一种结构：把单电池放在一个容器里，该容器的内壁面和单电池的表面留有规定的间隔，如安装一种通过挤压而动作的开关。这样，当单电池过充电而引起超过规定程度的膨胀的变形时，通过单电池的表面挤压开关，而停止充电。这样，不会发生上述的缺点，从而使可靠地检出单电池的过充电成为可能。
但是，一般这种组合电池为了使单电池的热量得到散发，在各单电池之间需要设有通风用的间隔。而且，在上述的结构中，为了设置开关，也必须确保容器的内壁面与单电池之间的间隔，恐怕会出现作为整体而大型化，使得设置的空间也需要变得相当大。
本发明考虑了上述的情况，目的在于提供一种既能可靠地检出单电池过充电又能避免整个装置大型化的组合电池，以及利用此组合电池的电源装置。
发明内容
本发明是一种组合电池装置，其特征在于：具有相互之间空有规定的间隔排列的多个单电池，及在这个间隔中设置有根据单电池的膨胀变形而动作的膨胀检出元件。由此，当单电池在过充电状态时，发生膨胀而变形，根据该膨胀变形使膨胀检出元件动作，从而检出单电池的过充电状态。
还有，当使用长方体形状的单电池时，将单电池中的面积最大的侧壁互相对面排列，并在该最大面积的侧壁的大致中央部位设置膨胀检出元件是理想的。这是因为单电池的各侧壁中最大面积的中央部位也是膨胀变形最大的部位，通过在这里设置膨胀检出元件，可以更加可靠地检出电池的膨胀变形。另外，在单电池的形状方面，优选为横截面为长圆形的筒状即长圆筒状。对于这种形状，通过将各单电池的沿长圆长轴方向的侧壁互相对面排列，在该侧壁的中央部位设置膨胀检出元件，与上述一样，也能够可靠地检出电池的膨胀变形。
附图说明
图1是本发明的第1实施例的电源装置中的组合电池装置的侧面图。
图2是本发明的第1实施例的电源装置中的组合电池装置的斜视图。
图3是本发明的第1实施例的组合电池装置中的单电池单体的斜视图。
图4是本发明的第1实施例的电源装置的回路图。
图5是本发明的第2实施例的电源装置的回路图。
图6是本发明的第3实施例的电源装置中的组合电池装置的斜视图。
图7是本发明的第3实施例的电源装置的回路图。
图8是所谓的长圆筒状单电池的斜视图。
图9是在单电池二维配置的组合电池装置的斜视图。
图10是电源装置的回路图。
具体实施方式
下面就本发明的电源装置具体化后的第1实施例，参照图1至图4加以说明，图1中箭头A所指的方向为从前向后的方向。
本实施例的电源装置是由多个锂离子单电池10(下面称为单电池10)一同装在容器20内组成的组合电池装置1，及对这些多个单电池10进行充电的充电器2组成。
容器20的上部全部开放，并且为从前向后的呈长方形的容器。位于四周的侧壁按规定的间隔设有多个方形的通孔21。而且在该容器20内从前向后地排列放置多个的单电池10。另外，为了使充放电时单电池产生的热量能容易散发，这些单电池10互相之间设置有间隔30。这样产生的热量随着通过间隔30流动的空气，从容器20中开放的上部及四周的通气孔21排放到外面。
各单电池10呈长方体形状，前后的侧壁是单电池10的各个侧面中面积最大的面。另外，在单电池10的上侧面上设置有分别连接单电池10内部正负极板的圆柱形状的正极及负极的接线柱11。例如，在前后相邻的单电池10中，前侧的单电池10的正极接线柱与后侧单电池10的负极接头通过导线(没有图示)连接，则这些单电池10成相互串联连接状态。并且，这些串联起来的单电池10中的前头的负极接头11和末尾的正极接头11通过导线，与充电器2相连接。在充电器内部，连接在充电回路5(相当于在权利要求所述的充电装置)上。
在单电池10的前侧壁的中央部位，例如利用粘合剂把回路板4固定在上面。在此回路板4上，设置有常闭接点的按钮开关41(相当于在权利要求中所述的膨胀检出元件)，及有2个金属接头的阳型连接器42。这些按钮开关41的两头分别与连接器42上的金属接头相连接。这些阳型连接器42与多个阴型连接器(没有图示)互相嵌合，通过连接于各个阴型连接器间的导线，使得各个按钮开关41互相成串联连接状态。如此形成的多个按钮开关41的串联回路与充电器2相连接。在其内部有直流电源61和继电器62的继电器线圈62A串联连接。还有，该继电器62的继电器开关62B是在继电器线圈62A断电时，打开回路的常开接点，单电池10与充电回路5之间串联连接。这些直流电源61与继电器62一起构成充电停止回路6(相当于在权利要求中所述的充电停止装置)。
以下就上述构成的电源装置的动作加以说明。
在单电池10充电时，充电回路5对单电池10的电压进行监视，当各单电池10充满电后电压上升到额定的电压时，就使充电动作停止，从而达到对充电进行控制。
这里，由于某种原因，在充电回路5中发生充电控制接触不良时，就会造成单电池10发生过充电的可能。万一某个单电池10处于过充电状态的话，单电池10的内部压力就会上升，单电池10的侧壁就会向外膨胀而变形。这样该单电池10的按钮开关41向相邻的单电池10的方向被挤压，使该按钮开关41的开关状态由闭合状态变成打开状态。这样切断了供给继电器线圈62A的电流，继电器开关62B打开，停止对单电池10的充电。
另外，即使在单电池10没有达到过充电状态时，有时也会有一点细微的变形。因此为了防止误检，希望把间隔30设为1mm以上。
本实施例中，即使在充电回路5的充电控制发生接触不良，而造成单电池10的过充电的情形下，也可以通过按钮开关41来可靠地检出电池的过充电状态，从而停止充电。因为该按钮开关41是设置在为了单电池散热而设的间隔30中，所以没有必要为了按钮开关41的安装而设置专用的空间，从而避免了组合电池装置的大型化。
另外，因按钮开关41是设置在单电池10的各个侧壁中面积最大的前侧壁的中央部位，所以可以可靠地检出电池的膨胀。
并且，因按钮开关41是常闭接点，可以减少由开关动作引起的接触不良。假如，按钮开关在腐蚀性的环境中使用，如果是常开接点的按钮开关，因接点一直处于打开状态，腐蚀生成物会附着在接点的表面，因此，即使接点在关闭时也不能保证电流畅通，有可能发生开关不工作的问题。该点是常闭接点时，因接点的接触部位上可以防止腐蚀物的附着，因此不会妨害其畅通，可以可靠地使开关动作。
另外，常闭接点的按钮开关在多个同时使用时，因可以互相串联连接，使得回路的构成变得简易。第2实施例
关于本发明的具体化的电源装置的第2实施例，参照图5进行说明。在本实施例中，与第1实施例相同的部分注上相同的符号，省略重复的说明。
在本实施例中，与第1实施形态不同的地方是利用了常开接点的按钮开关71，使之相互并联连接，而且，在充电停止回路6中使用了常闭接点的继电器开关63B。
本实施例的无论哪个单电池10在没有达到过充电状态而没有引起膨胀变形时，按钮开关71都是打开的状态，继电器线圈63A里没有电流，因此可以减少电力的消耗。第3实施例
关于本发明的具体化的电源装置的第3实施例，参照图6及图7加以说明。在本实施例中，与第1实施例相同的部分，注上相同的符号，省略重复的说明。同时，对相同作用和效果的说明也予以省略。
在本实施例中，单电池10的配置与第1实施例不同。即相对于第1实施例(图2参照)的单电池10的配置是所谓的从前向后地排成一列的一维配置，在本实施例中，是由4个单电池10从前向后排列成两列即所谓的二维配置。另外，回路板4被固定在前后相邻的单电池10的位于后侧的单电池10的前侧壁的中央部位，各自的按钮开关41相互串联连接。
本发明的技术范围并不限定于上述的实施例，例如，下面记述的也包含在本发明的技术范围之内。
(1)在上述的实施例中，作为膨胀检出元件，使用了按钮开关41，71。但并不限于此，如采用根据静电容量的变化来测定相邻单电池10的侧壁间距离的变位传感器来测定距离，然后跟据该测量的距离来检出单电池的膨胀变形的方法也是可行的。
(2)对各单电池10，分别设置了膨胀检出元件。但同样也并不限于此，比如多个的单电池10中，只对其中某一个单电池10设置按钮开关也是可行的。或者，每隔一个，或每隔两个单电池10设置按钮开关的构造也是可以的。
(3)在上述实施例中，单电池10的形状是长方体形状。但是，如图8所示，长圆筒状也是可以的。在这种场合，使沿长轴方向的侧壁互相对面排列，通过在此侧壁的中央部位设置回路板4可以更加可靠地检出电池的膨胀变形。
(4)在上述的实施例中，回路板4是用粘合剂来固定在单电池10上的。但是，如用热收缩树脂把回路板4固定在单电池上也是可以的。
(5)上述的第3实施例中，单电池10是由前向后排列成两列配置的。不过，配置成三列以上也是可以的。例如，在有16个单电池10的情况下，由前向后排列成四列的配置也是可以的(参照图9及图10)。
根据本发明，单电池在过充电状态时发生的膨胀变形是可以通过膨胀检出元件来检出的。因此，即使是在单电池达到过充电状态时，也可以可靠地检出单电池的过充电。
还有，由于在各单电池间的间隔内设置了膨胀检出元件，没有必要为此设置专有的空间，再加上没有必要特意在膨胀检出元件与单电池之间设置为了使膨胀检出元件动作的专用空间，因此可以避免组合电池装置的大型化。
权利要求书
(按照条约第19条的修改)
1.一种组合电池装置，它是由相隔有规定间隔，并将其面积最大的侧壁面互相对面排列的多个长方体的单电池组成，其特征为：在单电池的间隔中间，具有配置在单电池的最大侧壁的大致中央附近的根据单电池的膨胀变形而动作的膨胀检出元件。
2.一种组合电池装置，它是由多个横截面为长圆形的圆筒状单电池，以规定间隔相隔，沿该单电池的长圆形的长轴的侧壁部互相对面排列而组成，其特征为：在单电池的间隔中间，具有配置在沿单电池的长圆的长轴的侧壁部的大致中央附近的根据单电池的膨胀变形而动作的膨胀检出元件。
3.根据权利要求1所述的组合电池装置，其特征为：上述的膨胀检出元件是由常闭接点式的按钮开关构成，上述单电池为三个以上，在多个间隔中分别设置有按钮开关，上述按钮开关互相按串联方式连接。
4.根据权利要求2所述的组合电池装置，其特征为：上述的膨胀检出元件由常闭接点式的按钮开关构成，上述单电池为三个以上，上述的按钮开关分别被设置在上述单电池之间的多个间隔内，上述按钮开关互相按串联方式连接。

Claims (7)

1.一种组合电池装置，其特征为：具有相互以规定间隔排列的多个单电池，及设置在这些单电池间间隔内的根据单电池的膨胀变形而动作的膨胀检出元件。
2.根据权利要求1所述的组合电池装置，其特征为：所述的单电池为长方体，同时，将其最大面积的侧壁互相对面排列，并在最大面积的侧壁的大致中央部位设置上述的膨胀检出元件。
3.根据权利要求1所述的组合电池装置，其特征为：所述单电池的横截面是长圆形的筒状，同时，使其沿上述长圆形的长轴的侧壁互相对面排列，并在此长圆形的长轴的侧壁的中央部位设置有上述的膨胀检出元件。
4.根据权利要求1所述的组合电池装置，其特征为：上述的膨胀检出元件是由常闭接点式的按钮开关构成，上述单电池为三个以上，在多个间隔中分别设置有按钮开关，上述按钮开关互相按串联方式连接。
5.根据权利要求2所述的组合电池装置，其特征为：上述的膨胀检出元件由常闭接点式的按钮开关构成，上述单电池为三个以上，上述的按钮开关分别被设置在上述单电池之间的多个间隔内，上述按钮开关互相按串联方式连接。
6.根据权利要求3所述的组合电池装置，其特征为：上述的膨胀检出元件由常闭接点式的按钮开关构成，上述单电池为三个以上，上述的按钮开关分别被设置在上述单电池之间的多个间隔内，上述按钮开关互相按串联方式连接。
7.一种电源装置，其特征为：具有相互以规定间隔排列的多个单电池，及设置在这些单电池间间隔内的根据单电池的膨胀变形而动作的膨胀检出元件，及对上述多个单电池进行充电的充电装置，及由上述膨胀检出元件动作为条件，从而停止对上述多个单电池充电的充电停止装置。
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