JP2000113869A - 電池パック - Google Patents

電池パック

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JP2000113869A
JP2000113869A JP10283684A JP28368498A JP2000113869A JP 2000113869 A JP2000113869 A JP 2000113869A JP 10283684 A JP10283684 A JP 10283684A JP 28368498 A JP28368498 A JP 28368498A JP 2000113869 A JP2000113869 A JP 2000113869A
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JP
Japan
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battery cell
battery
voltage
terminal
overvoltage
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JP10283684A
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English (en)
Inventor
Takashi Nojima
貴志 野島
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数個の電池セルが直列接続された電池パッ
クにおいて、マルチプレクサを用いることなく、個々の
電池セルの電圧検出を可能とすると共に、中間端子の外
れの検出を可能とする制御手段を有する電池パックを提
供する。 【解決手段】 n個(n≧2)の電池セルを直列接続し
た電池パックにおいて、最上位もしくは最下位電位に位
置する電池セルの端子と、各電池セルの正極端子もしく
は負極端子とを接続する抵抗体、各電池セルの電圧を抵
抗分割する分割抵抗と、抵抗分割された電圧を取り込
み、過電圧判断を行う過電圧検出部を備えた制御手段を
有する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の電池セル及
び充電電圧を測定する過電圧検出部を有する電池パック
であり、詳しくは個々の電池セルの電圧測定を測定する
ために各電池セルに接続された端子において、端子部分
の電気的接続が絶たれた状態となる端子外れを検出する
回路を具備した電池パックに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、各種携帯機器の電源には、一個も
しくは複数個の電池セル、及びこれらの充放電状態を制
御する制御回路を筐体に収容した電池パックが用いられ
ている。最近、電池セルの高エネルギー化にしたがっ
て、電池セルに対する正確な充放電制御が要求される。
このため、複数個の電池セルが直列接続された電池パッ
クでは、過充電状態を各電池セル毎に検出する構成を採
用している。
【0003】以下、電圧検出回路を図3に示し、電池セ
ルの電圧検出方法について説明する。
【0004】図3において、1、2および3は電池セル
であり、これらが直列接続されて電池ブロックを構成す
る。また、1A、2Aは電池セルの正極側に接続され、
各電池セル、すなわち電池セル1、電池セル2および電
池セル3の電圧を検出するための中間端子である。最上
位に位置する電池セル1の正極側電圧は充放電経路の電
圧を測定することでによって検出される。4は、マルチ
プレクサであり、入力端子4A、4B、4Cおよび端子
4D、4Eに加え、出力端子4G、接地端子4Fを有し
ている。また、5は、各電池セルの電圧を取り込むコン
デンサである。7は制御部であり、マルチプレクサ4の
出力端子4Gに接続されており、電池ブロックの電圧よ
りも低く、電池セルの電圧よりも高い電圧にて動作して
いる。
【0005】各電池セルの検出は、図3におけるマルチ
プレクサ4を介して、制御部7が電池セル毎に電圧を順
次取り込む方法を採用しており、取り込まれた電圧は、
制御部7の内部において、演算比較処理される。
【0006】電池セル1の電圧を検出し、制御部7に取
り込む場合、マルチプレクサ4の入力端子4Aと端子4
Dとを、入力端子4Bと端子4Eとをそれぞれ接続し、
電池セル1の電圧がコンデンサ5の両端、すなわち端子
4Dと4Eとの間に反映させ、各端子間の接続を解除す
る。引き続いて、端子4Dと出力端子4Gと、端子4E
と接地端子4Fとを電気的に接続することによって、制
御部7に電池セル1の電圧を取り込む。制御手段7は、
取り込んだ電圧と、内部に保持している過電圧データと
を比較することによって、過電圧判定を行うことができ
る。
【0007】このような電池パックでは、使用時に付加
される振動や衝撃等によって、中間端子の接続部分にお
ける接続が破断し、充放電経路からの端子外れが生じ
る。上述した構成を有する電池パックでは、各電池セル
の電圧はマルチプレクサが検出するために、中間端子が
外れた場合、コンデンサ5の両端には電池セルの電圧が
現れず、約0Vとなり、この値が制御部7に入力される
ために、中間端子の外れを制御部7において検出可能で
あった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】電池パックの安全性、
信頼性を向上させるために図3に示したマルチプレクサ
を用いた電池セルの電圧検出方法に加え、図4に示す各
電池セルから制御手段20の端子20A、20B、20
Cに入力された電圧を複数の分割抵抗によって抵抗分割
し、過電圧検出回路により電池セルの電圧を測定する構
成が用いられる。
【0009】しかしながら、この図4に示す回路では、
電池セルの電圧を検出する中間端子1A、2Aの接続が
外れた場合、制御回路20は、個々の電池セル電圧を検
出するのではなく、電池ブロック全体のブロック電圧を
抵抗分割した電圧値を読み込む。このため、各電池セル
の正確な電圧値を読み込むことができず、且つ中間端子
の外れを検出できないという問題点を有している。
【0010】本発明は、上記問題点を解決するものであ
り、複数個の電池セルが直列接続された電池パックにお
いて、マルチプレクサを用いることなく、個々の電池セ
ルの電圧検出を可能とすると共に、中間端子の外れの検
出を可能とする制御手段を有する電池パックを提供する
ことを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のn個(n≧2)の電池セルを直列接続した電
池パックは、最上位もしくは最下位電位に位置する電池
セルの端子と、各電池セルの正極端子もしくは負極端子
とを接続する抵抗体、各電池セルの電圧を抵抗分割する
分割抵抗と、抵抗分割された電圧を取り込み、過電圧判
断を行う過電圧検出部を備えた制御手段を有する。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明し、その理解に供する。
【0013】本発明の請求項1に記載の発明は、n個
(n≧2)の電池セルを直列接続した電池パックであっ
て、最上位電位に位置する電池セルの正極側と、各電池
セルの正極側とを接続する抵抗体、および各電池セルの
電圧を抵抗分割する分割抵抗と、抵抗分割された電圧を
取り込み、過電圧判断を行う過電圧検出部を備えた制御
手段を有することを特徴とする。
【0014】また、本発明の請求項2に記載の発明は、
n個(n≧2)の電池セルを直列接続した電池パックで
あって、最下位電位に位置する電池セルの負極側と、各
電池セルの負極側とを接続する抵抗体、および各電池セ
ルの電圧を抵抗分割する分割抵抗と、抵抗分割された電
圧を取り込み、過電圧判断を行う過電圧検出部を備えた
制御手段を有することを特徴とする。
【0015】さらに、本発明の請求項3に記載の発明
は、n個(n≧2)の電池セルを直列接続した電池パッ
クであって、最下位電位側からm番目(m≦n)に位置
する電池セルの正極端子および負極端子と、m−2番目
(m≧2)に位置する電池セルの正極端子および負極端
子とをそれぞれ接続する抵抗体を備えた点に特徴を有す
る。
【0016】以下、図面を参照して、3個の電池セルを
直列接続した電池パックに適用した場合を例に用いて、
本発明の好ましい実施形態について説明する。
【0017】図1は、本発明の過電圧検出部を備えた制
御手段を有する電池パックの回路構成図である。尚、前
述した図4における構成と同等の機能を有する構成要素
については同一番号を付しており、詳細な説明を省略す
る。
【0018】図1において、3個の電池セルを電池セル
1、電池セル2および電池セル3が直列接続されてい
る。本実施の形態では、電池セルとしてリチウムイオン
二次電池をし、各電池セルの適正な充電電圧の制御上限
を4.1V以上、4.5V以下とする。
【0019】また、各電池セルの電圧検出を行うための
中間端子1A、2Aが設けられており、各中間端子およ
び電池セル1の正極側に位置する充放電経路は、制御手
段20は、それぞれ入力端子20A、20Bおよび20
Cに接続される。また、最上位電位側に位置する電池セ
ル1の正極側と、電池セル2の正極側に位置する中間端
子1Aから導出された検出線とを抵抗8によって、また
電池セル1の正極側と、電池セル3の正極側に位置する
中間端子2Aから導出された検出線とを抵抗9によって
接続する。
【0020】制御手段20の各入力端子20A、20B
および20Cから入力された電圧は、入力端子20A
と、入力端子20Bの電圧は、分割抵抗21、22によ
って抵抗分割され、過電圧検出部13に入力される。同
様に、入力端子20B、20Cは分割抵抗23、24に
よって抵抗分割され、入力する。また、電池セル3の負
極側は接地電位であり、この電池セル3は入力端子20
Cに入力され、入力端子20Cと接地電位は分割抵抗2
5、26によって抵抗分割される。抵抗分割された値を
もとにして、過電圧検出部13は、過電圧判断を行う。
【0021】また、好ましくは抵抗8に対する分割抵抗
23と分割抵抗24との和に対する比を10以下に設定
し、且つ抵抗9に対する分割抵抗25と分割抵抗25と
の和に対する比を10以下に設定することで、電池セル
の過充電状態を正確に検出することができる。
【0022】抵抗8及び抵抗9をそれぞれ中間端子と電
池セル1の正極側と接続することで、中間端子1A、2
Aに外れた場合に、入力端子20A、20Bとの間に適
正な充電条件の範囲を外れた4.1V以下、あるいは
4.5V以上の電圧が現れ、過電圧検出部位において各
電池セルの電圧検出の際に最大の電池セル電圧値と最小
の電池セル電圧値との差が規定値よりも大きくなる。こ
のとき、電池セルの電圧値のばらつきが規定値以上とな
る、いわゆるセルバランスエラーが生じた状態となり、
過電圧検出部において中間端子の外れの検出が可能とな
り。尚、このセルバランスエラーが生じた状態では、制
御手段20は、充電器から電池パックへの電力供給を停
止させ、充電不能の状態とする。
【0023】また、このとき中間端子の検出精度を向上
させるために、抵抗8に対する分割抵抗23と分割抵抗
24との和に対する比を20以上、10以下に設定し、
且つ抵抗9に対する分割抵抗25と分割抵抗25との和
に対する比を20以上、10以下に設定することが好ま
しい。
【0024】さらにまた、抵抗8を抵抗5とスイッチ手
段14とを直列接続したものに替え、同様に抵抗9を抵
抗6とスイッチ手段15とを直列接続したものに替え、
スイッチ手段14、15を制御部16によって制御する
ことも可能である。
【0025】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば複数個の
電池セルが直列接続された電池パックにおいて、マルチ
プレクサを用いることなく、個々の電池セルの電圧検出
を可能とすると共に、中間端子の外れの検出を可能とす
る制御手段を有する電池パックを提供することが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態における電池パックの回路構
成を示す図
【図2】本発明の別の実施形態における電池パックの回
路構成を示す図
【図3】従来のマルチプレクサを用いた電圧検出回路の
構成を示す図
【図4】従来の電圧検出回路の構成を示す図
【符号の説明】
1,2,3 電池セル 4 マルチプレクサ 13 過電圧検出部 16 制御部 20 制御手段

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】n個(n≧2)の電池セルを直列接続した
    電池パックであって、最上位電位に位置する電池セルの
    正極側と、各電池セルの正極側とを接続する抵抗体、お
    よび各電池セルの電圧を抵抗分割する分割抵抗と、抵抗
    分割された電圧を取り込み、過電圧判断を行う過電圧検
    出部を備えた制御手段を有することを特徴とする電池パ
    ック。
  2. 【請求項2】n個(n≧2)の電池セルを直列接続した
    電池パックであって、最下位電位に位置する電池セルの
    負極側と、各電池セルの負極側とを接続する抵抗体、お
    よび各電池セルの電圧を抵抗分割する分割抵抗と、抵抗
    分割された電圧を取り込み、過電圧判断を行う過電圧検
    出部を備えた制御手段を有することを特徴とする電池パ
    ック。
  3. 【請求項3】n個(n≧2)の電池セルを直列接続した
    電池パックであって、最下位電位側からm番目(m≦
    n)に位置する電池セルの正極端子および負極端子と、
    m−2番目(m≧2)に位置する電池セルの正極端子お
    よび負極端子とをそれぞれ接続する抵抗体を備えた請求
    項1もしくは請求項2記載の電池パック。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100406795B1 (ko) * 2001-06-13 2003-11-21 삼성에스디아이 주식회사 내부 전지들의 전류 특성들이 균일화된 전지팩
SG110000A1 (en) * 2001-11-21 2005-04-28 Seiko Instr Inc Battery voltage detecting circuit
JPWO2009025307A1 (ja) * 2007-08-22 2010-11-25 株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション 航空機、及び航空機の使用法

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SG110000A1 (en) * 2001-11-21 2005-04-28 Seiko Instr Inc Battery voltage detecting circuit
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