JP2006164826A - パック電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】比較的低コストでありながら、複数の素電池の温度管理を従来に比べて確実に行い、良好に安全機構を作動させることの可能なパック電池を提供する。
【解決手段】 電池パック1の素電池2a〜2fの各周面に対し、Ni線からなる抵抗線50を第一及び第二フィルム6a、6bで積層してなる帯状の感熱体5を一体的に巻回して配し、抵抗線50の両端を遮断回路300のMPU301に接続することにより電気抵抗の変化を測定する。そして素電池2a〜2fのいずれかが異常温度発生し、抵抗線50の電気抵抗が熱的変化により一定範囲まで上昇すると、MPU30は外部出入力線7a、7bに配したFET素子Q1〜Q4をOFF状態とし、外部出入力線7a、7bの導通を遮断する。
【選択図】図3
【解決手段】 電池パック1の素電池2a〜2fの各周面に対し、Ni線からなる抵抗線50を第一及び第二フィルム6a、6bで積層してなる帯状の感熱体5を一体的に巻回して配し、抵抗線50の両端を遮断回路300のMPU301に接続することにより電気抵抗の変化を測定する。そして素電池2a〜2fのいずれかが異常温度発生し、抵抗線50の電気抵抗が熱的変化により一定範囲まで上昇すると、MPU30は外部出入力線7a、7bに配したFET素子Q1〜Q4をOFF状態とし、外部出入力線7a、7bの導通を遮断する。
【選択図】図3
Description
本発明は、素電池の異常温度上昇時にパック電池の入出力を遮断する技術に関する。
携帯電話機、携帯情報端末(PDA)、また電動工具、電気自動車などの電源として、パック電池が広く用いられている。
パック電池は、直列または並列に電気接続された複数の素電池(セル)、特に二次電池を主として構成されるが、素電池の種類や使用条件等によって、素電池を管理する必要が生じることがある。このためパック電池は、場合によっては前記素電池に加え、温度ヒューズ、温度センサや保護回路を電気的に接続した状態で、これをプラスチックケースや樹脂フィルム等の絶縁素材で被覆して構成される。
パック電池は、直列または並列に電気接続された複数の素電池(セル)、特に二次電池を主として構成されるが、素電池の種類や使用条件等によって、素電池を管理する必要が生じることがある。このためパック電池は、場合によっては前記素電池に加え、温度ヒューズ、温度センサや保護回路を電気的に接続した状態で、これをプラスチックケースや樹脂フィルム等の絶縁素材で被覆して構成される。
保護回路は、例えばリチウムイオン電池等の過充電・過放電を防止するための電圧管理等の目的で用いられる。
温度ヒューズや温度センサは、素電池の温度管理を行うためのものであって、異常温度上昇時における安全機構動作を目的として、パック電池のメイン回路における外部入力経路や外部出力経路を遮断するように配設される。これについては例えば特許文献1において、複数の二次電池を薄板テープ状の熱伝導体で共通に熱結合させ、当該熱伝導体の一部領域に温度センサ(サーミスタ素子)を設け、電池の温度管理を行う技術が開示されている。
温度ヒューズや温度センサは、素電池の温度管理を行うためのものであって、異常温度上昇時における安全機構動作を目的として、パック電池のメイン回路における外部入力経路や外部出力経路を遮断するように配設される。これについては例えば特許文献1において、複数の二次電池を薄板テープ状の熱伝導体で共通に熱結合させ、当該熱伝導体の一部領域に温度センサ(サーミスタ素子)を設け、電池の温度管理を行う技術が開示されている。
なお温度ヒューズの種類としては、いわゆるPTC素子(Positive TemperatureCoefficient)やNTC素子(Negative TemperatureCoefficient)、サーミスタ素子の他、特許文献2に開示されているように、容器内に温度ペレットとリード線、電極線を配した構成を持ち、温度上昇に伴い温度ペレットが昇華することで、リード線と電極線の通電が解かれるようにする技術が考案されている。
特開平7−307171号公報
特開平9−63441号公報
しかしながら従来のパック電池においては、これに含まれる各素電池について、以下の理由で十分な温度管理がなされているとは言い難い現状にある。
例えば特許文献1に開示された技術では、各素電池を熱抵抗線で熱結合させ、これを温度センサで間接的に熱管理する構成であるため、センサが設けられる位置から遠ざかるにつれて、その素電池の温度管理にずれが生じやすくなる。
例えば特許文献1に開示された技術では、各素電池を熱抵抗線で熱結合させ、これを温度センサで間接的に熱管理する構成であるため、センサが設けられる位置から遠ざかるにつれて、その素電池の温度管理にずれが生じやすくなる。
また、別の従来技術として、複数の素電池の内のいずれかをモニター電池として選択し、当該モニター電池について温度測定を行う構成も存在するが、この場合は当然ながらモニター電池以外の電池が異常温度を生じても検出されないので、これも温度管理が不十分な面がある。
このような温度管理の課題をを改善するためには、例えば各素電池のそれぞれに対して、特許文献2に示す温度ヒューズやPTC素子を熱結合させて、個別管理することが考えられるが、素電池の数に比例して素子が必要となるのでコストの問題も生じるほか、回路構成もその分複雑になる。
このような温度管理の課題をを改善するためには、例えば各素電池のそれぞれに対して、特許文献2に示す温度ヒューズやPTC素子を熱結合させて、個別管理することが考えられるが、素電池の数に比例して素子が必要となるのでコストの問題も生じるほか、回路構成もその分複雑になる。
本発明は以上の課題に鑑みて為されたものであって、その目的は、比較的低コストでありながら、複数の素電池の温度管理を従来に比べて確実に行い、良好に安全機構を作動させることの可能なパック電池を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明は、電気的に接続された複数の素電池を内蔵するパック電池であって、抵抗線を有する長尺状の感熱体が、前記素電池の2個以上に跨ってその各周面に被着され、前記素電池と出入力端子との間の電流路中に挿入された遮断回路に対し、前記抵抗線の電気抵抗値が制御信号として入力されており、前記遮断回路は、前記制御信号が示す前記抵抗線の電気抵抗値の大きさに応じて、前記電流路の通電状態を遮断又は制限する構成とした。
ここで前記感熱体は、第一フィルムと、当該第一フィルムより熱伝導性に優れる第二フィルムとの間に前記抵抗線が介設されてなり、前記素電池に対し、前記第二フィルムを前記素電池側に対向するように配することができる。
また前記抵抗線は各素電池の周面にわたり、蛇行して配設するようにしてもよい。
さらに前記抵抗線は、例えばニッケル材料で構成してもよい。
また前記抵抗線は各素電池の周面にわたり、蛇行して配設するようにしてもよい。
さらに前記抵抗線は、例えばニッケル材料で構成してもよい。
具体的には、前記素電池は円筒型であり、前記パック電池は前記円筒型素電池を並列させてなるものであって、前記感熱体は、前記並列された素電池の各外装缶の周囲に一体的に巻回されている構成とすることができる。
本発明では、パック電池に含まれる複数の素電池に対し、少なくとも2個以上の素電池にわたって熱結合するように、共通して感熱体を被着(具体的には巻回など)するように配される。したがって、感熱体が熱結合するように這設された各素電池のいずれが異常温度に達しても、当該被着された素電池全体での異常温度として検知できる構成となっている。
また本発明では、感熱体は少なくとも2個以上の素電池に共通して設けられるため、従来の温度素子を各素電池に対して個別に設ける必要がない。このため本発明のパック電池によれば、比較的安価にこれを実現することができるとともに、当該感熱体を設ける際に、不必要に接続回路が複雑化することも防げる。この利点は、感熱体を共有させる素電池の数に比例して大きくなる。
このような感熱体は、具体的には抵抗線としてNi線を用い、これを被覆するように帯状の樹脂フィルムを配設するだけで構成することが可能である。したがって、比較的低コストでありながら、良好な温度管理のもとに安全機構を作動できることとなる。
なお、パック電池内の全ての素電池の温度管理を良好に行うためには、上記理由から、パック内の全ての素電池に共通して熱結合するように感熱体を設けることが望ましい。
なお、パック電池内の全ての素電池の温度管理を良好に行うためには、上記理由から、パック内の全ての素電池に共通して熱結合するように感熱体を設けることが望ましい。
[実施の形態1]
<パック電池の構成>
図1は、本実施の形態1のパック電池1の構成を示す図である。
<パック電池の構成>
図1は、本実施の形態1のパック電池1の構成を示す図である。
当該パック電池1は、合計6個の素電池2a〜2fからなるコアパック2、保護回路基板3、接続部材4、感熱体5、入出力線7a、7b、コネクタ8等から構成される。
なお、コアパック2および保護回路基板3は、実際にはPP、PE、PETフィルムや熱収縮フィルム(シュリンクフィルム)で一体的にパックされているが、ここでは内部構成を示すため当該熱収縮フィルムを不図示としている。
なお、コアパック2および保護回路基板3は、実際にはPP、PE、PETフィルムや熱収縮フィルム(シュリンクフィルム)で一体的にパックされているが、ここでは内部構成を示すため当該熱収縮フィルムを不図示としている。
コアパック2を構成する素電池2a〜2fは、直径18mm、長さ65mmの円筒型のリチウムイオン電池であり、1本当りの公称容量1500mAh、出力電圧は3.6Vである。コアパック2では、使用する機器に必要な電圧や容量を構成するように、図1に示す如く、素電池2a〜2fを6本直列または直並列に電気接続することができる。
図1に示すコアパック2では、素電池2a〜2fは隣接素電池毎に前後逆向きに併設されており、且つ、隣接素電池と、金属材料からなる接続部材4a〜4eで接続されている。
図1に示すコアパック2では、素電池2a〜2fは隣接素電池毎に前後逆向きに併設されており、且つ、隣接素電池と、金属材料からなる接続部材4a〜4eで接続されている。
このうち、素電池2aの負極および素電池2fの正極には、それぞれリード線7c、7dが接続されている。そして当該リード線7c、7dは保護回路基板3の遮断回路300を介して、パック電池1の外部入力経路および外部出力経路を兼ねる外部出入力線7a、7bと接続されている。当該外部出入力線7a、7bの先端には、外部機器側と接続するための入出力端子であるコネクタ8が取着されている。
保護回路基板3は、公知の無機フィラーおよび樹脂組成物を含むコンポジット材料で構成された基板を有する。当該基板上には、素電池2a〜2fの通電状態、電圧・電流の各値を監視する所定の回路素子等の他、感熱体5の電気抵抗値に基づき作動する後述の遮断回路300が備えられている。
ここで、本実施の形態1におけるパック電池1では、その特徴として素電池2a〜2fの各周面にわたり、帯状の感熱体5が巻回されている。当該感熱体5は遮断回路300と接続されており、この両者の組み合わせにより素電池2a〜2fの異常温度上昇時において、通電状態を遮断する安全機構が作動する。
ここで、本実施の形態1におけるパック電池1では、その特徴として素電池2a〜2fの各周面にわたり、帯状の感熱体5が巻回されている。当該感熱体5は遮断回路300と接続されており、この両者の組み合わせにより素電池2a〜2fの異常温度上昇時において、通電状態を遮断する安全機構が作動する。
なお、ここで言う「周面にわたり巻回」の意味において、各素電池2a〜2fの各周面を完全に一周して囲繞する必要性はなく、感熱体5をこれら各素電池2a〜2fに共通して、各周面に接触させつつ全体的に巻回されていればよい。
以下、この感熱体5及び遮断回路300について具体的に説明する。
<感熱体の構成について>
図2は、感熱体5の構成を示す図である。図2(a)は感熱体の全体図であり、図2(b)は感熱体の幅方向断面図である。
以下、この感熱体5及び遮断回路300について具体的に説明する。
<感熱体の構成について>
図2は、感熱体5の構成を示す図である。図2(a)は感熱体の全体図であり、図2(b)は感熱体の幅方向断面図である。
当図に示す感熱体5は、素電池2a〜2fの異常温度を各セル全体で一体的に検知する検知手段として用いられるものであって、図2(b)に示すように、フィルム部材6として帯状の第一フィルム6a及び第二フィルム6bを互いに対向させ、当該両フィルム6a、6bの間に抵抗線50を細かく蛇行させて積層した構成を持つ。
抵抗線50は、既知の電気抵抗特性及び温度特性を持ち、通電性に優れる金属線であって、ここでは直径0.5mm程度のニッケル(Ni)線を用いている。当該抵抗線50としてはこの他、Cu、Cr、Pt等の金属材料、若しくはこれらを用いた合金材料で構成してもよい。
抵抗線50は、既知の電気抵抗特性及び温度特性を持ち、通電性に優れる金属線であって、ここでは直径0.5mm程度のニッケル(Ni)線を用いている。当該抵抗線50としてはこの他、Cu、Cr、Pt等の金属材料、若しくはこれらを用いた合金材料で構成してもよい。
また、抵抗線50の構成は単線に限らず、複数本の金属線を縒線状に編むか併設し、或いは直列に接続して用いてもよい。抵抗線50はこれ以外のサイズに設定してもよいが、素電池2a〜2fとの密着性を得るためにある程度細いことが、当該感熱体5の良好な作動を得る上で望ましいと考えられる。抵抗線50をフィルム6内で蛇行させる理由は、素電池2a〜2fに対する熱的接触領域を増やし、温度管理し易くするためであって、この理由から素電池2a〜2fに対する当該感熱体5の巻回方向と交差する方向に蛇行させることが望ましい。
なお、ここで言う「蛇行」とは、狭義のサインカーブ形状に限定されるものではなく、ジグザグ状、ステップ状、或いは直線とサインカーブの組み合わせ形状等、前記巻回方向以外の方向に曲がって抵抗線50が配設されている形状を含むものとする。
当該抵抗線50の両端は、保護回路基板3に設けられた後述の遮断回路300に接続されている。
当該抵抗線50の両端は、保護回路基板3に設けられた後述の遮断回路300に接続されている。
第一フィルム6aは、熱伝導率の比較的低いフィルム材料であり、第二フィルム6bは、前記第一フィルム6aよりも熱伝導率の高いフィルム材料で構成されている。
素電池2a〜2fに対しては、前記第二フィルム6bが接触するように配される。この構成によって、感熱体5の感熱域は、その長さ方向のほぼ全域にわたる。
このような異種フィルムの採用によれば、第一フィルム6aからの放熱を抑え、第二フィルム6bを介して素電池2a〜2fを感度よく温度検知できるようになっている。第一フィルム6aとしてはPET、セラミック系材料等、第二フィルム6bとしてはシリコン系材料等がそれぞれ好適である。なお、感熱体5から外部への放熱がそれほど影響を及ぼさない場合は、第一及び第二フィルム6a、6bを同様の材料で構成してもよい。
素電池2a〜2fに対しては、前記第二フィルム6bが接触するように配される。この構成によって、感熱体5の感熱域は、その長さ方向のほぼ全域にわたる。
このような異種フィルムの採用によれば、第一フィルム6aからの放熱を抑え、第二フィルム6bを介して素電池2a〜2fを感度よく温度検知できるようになっている。第一フィルム6aとしてはPET、セラミック系材料等、第二フィルム6bとしてはシリコン系材料等がそれぞれ好適である。なお、感熱体5から外部への放熱がそれほど影響を及ぼさない場合は、第一及び第二フィルム6a、6bを同様の材料で構成してもよい。
抵抗線50の検知温度範囲は、当該抵抗線50の既知の電気抵抗特性(温度特性)に基づいて適宜変更可能であるが、本実施の形態1では一例として、電池の一般的な異常温度上昇の下限値を90±10℃と考え、後述のMPU301の作動温度として設定されている。
なお、本実施の形態1は素電池2a〜2fの温度管理を一体的に行う構成であり、抵抗線50は全素電池2a〜2fの温度を管理するので、MPU301には常に素電池2a〜2f全体での温度変化として測定値が入力される。ここで素電池2a〜2fとして二次電池を使用する場合には、通常の駆動でも大電流放電時には60℃付近にまで温度上昇することがあるので、駆動時の正常な温度上昇において抵抗線50が誤作動しないように考慮して、これより高い温度範囲を異常温度として感熱体5が検知できるように設定しておく必要がある。すなわち、抵抗線50における通常の温度範囲における電気抵抗値と、特定の素電池2a〜2fが異常温度発生したときの電気抵抗値とを区別できるように、それぞれの場合の電気抵抗の熱的変化を予め把握し、これに基づいて前記異常温度上昇の下限値を設定する必要がある。
なお、本実施の形態1は素電池2a〜2fの温度管理を一体的に行う構成であり、抵抗線50は全素電池2a〜2fの温度を管理するので、MPU301には常に素電池2a〜2f全体での温度変化として測定値が入力される。ここで素電池2a〜2fとして二次電池を使用する場合には、通常の駆動でも大電流放電時には60℃付近にまで温度上昇することがあるので、駆動時の正常な温度上昇において抵抗線50が誤作動しないように考慮して、これより高い温度範囲を異常温度として感熱体5が検知できるように設定しておく必要がある。すなわち、抵抗線50における通常の温度範囲における電気抵抗値と、特定の素電池2a〜2fが異常温度発生したときの電気抵抗値とを区別できるように、それぞれの場合の電気抵抗の熱的変化を予め把握し、これに基づいて前記異常温度上昇の下限値を設定する必要がある。
以上の構成を持つ感熱体5は、全体としてテープ状に形成され、図1に示すように、各素電池2a〜2fの外周面に熱結合するように密着させつつ、共通して巻回するように配される。このとき、感熱体5自体は粘着剤により素電池2a〜2fに直接貼着してもよいが、粘着剤は必須ではなく、前記シュリンクフィルム等を用いることにより素電池2a〜2fに密着固定できればよい。素電池2a〜2fに対する感熱体5の巻回数は、1回巻き以上が望ましく、感熱体5の全体が各素電池2a〜2fに対して接触し、且つ適度なテンションを保つように巻回する。しかし、素電池2a〜2fに対して巻回させず、当該各素電池2a〜2fの一部の周面に被着させるだけでも、それなりの効果は望める。
次に、感熱体5が接続される遮断回路300について説明する。
<遮断回路300について>
図3は、感熱体5と、素電池2a〜2fに接続された遮断回路300の構成を模式的に示す回路図である。
遮断回路300は当図に示すように、MPU301、当該MPU301への供給電力を調節するためのレギュレータ302、分圧抵抗R1〜R5、Pチャネル型FET素子Q1〜Q5等より構成される。当該遮断回路300は、各素電池2a〜2f(ここではV1〜Vnとして表記)とパック電池の電流路として外部入力経路および外部出力経路となる外部出入力線7a、7bとの間に挿入して接続され、感熱体5の電気抵抗値が変化したときに当該外部出入力経路を遮断するものである。
<遮断回路300について>
図3は、感熱体5と、素電池2a〜2fに接続された遮断回路300の構成を模式的に示す回路図である。
遮断回路300は当図に示すように、MPU301、当該MPU301への供給電力を調節するためのレギュレータ302、分圧抵抗R1〜R5、Pチャネル型FET素子Q1〜Q5等より構成される。当該遮断回路300は、各素電池2a〜2f(ここではV1〜Vnとして表記)とパック電池の電流路として外部入力経路および外部出力経路となる外部出入力線7a、7bとの間に挿入して接続され、感熱体5の電気抵抗値が変化したときに当該外部出入力経路を遮断するものである。
回路300の具体的な構成としては、各素電池2a〜2f(ここではV1〜Vnとして表記)に対し、感熱体(ThermosensitiveDevice)を分圧抵抗R1、FET素子Q5とともに並列接続することができる。
さらに外部出入力線7a、7bには、コネクタ側との間において図3に示すように、ゲートの向きは同じでソース・ドレインの向きを互いに対称的にして、電流制御するためのFET素子Q1、Q2及び分圧抵抗R2〜R5が配される。当該FET素子Q1、Q2には、通常は各ゲートにFET素子Q3、Q4を介して負極性が掛かるので、素電池V1〜Vnの電力或いは外部供給電力を通すようにON状態となる。
さらに外部出入力線7a、7bには、コネクタ側との間において図3に示すように、ゲートの向きは同じでソース・ドレインの向きを互いに対称的にして、電流制御するためのFET素子Q1、Q2及び分圧抵抗R2〜R5が配される。当該FET素子Q1、Q2には、通常は各ゲートにFET素子Q3、Q4を介して負極性が掛かるので、素電池V1〜Vnの電力或いは外部供給電力を通すようにON状態となる。
一方、感熱体5と分圧抵抗R1の間には、これらをいわゆる抵抗分圧回路として、既存の制御用IC等からなるMPU301が接続され、感熱体5の電気抵抗値を示す制御信号が入力されるようになっている。
なお図3では、分圧抵抗R1の両端をMPU301に接続し、間接的に抵抗線50の電気抵抗の変化を測定する例を示しているが、本発明はこれに限定するものではなく、抵抗線50の両端MPU301に接続し、直接抵抗線50の電気抵抗の変化を測定するようにしてもよい。
なお図3では、分圧抵抗R1の両端をMPU301に接続し、間接的に抵抗線50の電気抵抗の変化を測定する例を示しているが、本発明はこれに限定するものではなく、抵抗線50の両端MPU301に接続し、直接抵抗線50の電気抵抗の変化を測定するようにしてもよい。
MPU301の出力側には、前記Q1、Q2と同様に、FET素子Q3、Q4がゲートの向きを揃えつつ、且つ対称的に外部端子の正極と負極の間に接続される。
当該MPU301は、感熱体5からの電気抵抗値の変化(本発明では、主として熱的な電気抵抗値の上昇変化を想定している。)を示す測定値である制御信号に基づき、FET素子Q3、Q4に対して、High/Lowいずれかのデジタル信号を出力するために利用される。ここでは、感熱体5が電池異常温度である90±10℃に達した場合に、前記デジタル信号を出力するように設定されている。つまりFET素子Q3、Q4は、通常はMPU301によりON状態に保たれているが、MPU301からのデジタル出力があったときにOFF状態になるように制御され、これによって当該FET素子Q3、Q4に接続されたFET素子Q1、Q2が間接的にOFF状態に切り替えられる。
当該MPU301は、感熱体5からの電気抵抗値の変化(本発明では、主として熱的な電気抵抗値の上昇変化を想定している。)を示す測定値である制御信号に基づき、FET素子Q3、Q4に対して、High/Lowいずれかのデジタル信号を出力するために利用される。ここでは、感熱体5が電池異常温度である90±10℃に達した場合に、前記デジタル信号を出力するように設定されている。つまりFET素子Q3、Q4は、通常はMPU301によりON状態に保たれているが、MPU301からのデジタル出力があったときにOFF状態になるように制御され、これによって当該FET素子Q3、Q4に接続されたFET素子Q1、Q2が間接的にOFF状態に切り替えられる。
なおFET素子Q1とQ3、およびFET素子Q2とQ4は、それぞれ充電時、放電時の導通処理に関し、充電制御スイッチ或いは放電制御スイッチのセットとして作動するものである。したがって、当該遮断回路300を充電時或いは放電時のいずれかのみで作動させるためには、FET素子Q1とQ3、或いはFET素子Q2とQ4のいずれかのセットのみを配設するようにしてもよい。
また、FET素子Q5は、異常温度発生を検知した後に、分圧抵抗R1及び抵抗線50への通電をカットするために設けられたものであるが、これも本発明に必須の要素ではなく、適宜設けるようにしてもよい。
<本発明の効果について>
以上の構成を持つ本実施の形態1のパック電池1によれば、通常、遮断回路300中のMPU301には、感熱体5の抵抗線50の電気抵抗値として、通常の抵抗値範囲にある測定値が制御信号として入力されるため、当該MPU301に接続されたFET素子Q3、Q4はON状態に保たれる。これによって、当該FET素子Q3、Q4に接続されたFET素子Q1、Q2も間接的にON状態になるよう制御されるので、結果として素電池2a〜2fの入出力線7a、7bは外部と通電状態に保たれ、素電池2a〜2fに対して充電あるいは放電が可能に維持される。
<本発明の効果について>
以上の構成を持つ本実施の形態1のパック電池1によれば、通常、遮断回路300中のMPU301には、感熱体5の抵抗線50の電気抵抗値として、通常の抵抗値範囲にある測定値が制御信号として入力されるため、当該MPU301に接続されたFET素子Q3、Q4はON状態に保たれる。これによって、当該FET素子Q3、Q4に接続されたFET素子Q1、Q2も間接的にON状態になるよう制御されるので、結果として素電池2a〜2fの入出力線7a、7bは外部と通電状態に保たれ、素電池2a〜2fに対して充電あるいは放電が可能に維持される。
そして、素電池2a〜2fの少なくともいずれかに故障が発生し、当該素電池2a〜2fにおいて異常温度上昇が生じたときは、図3に示すように、感熱体5は当該異常温度の発生した素電池2a〜2fの領域において電気抵抗の熱的変化を生じる。すなわち、抵抗線50は高温状態となり、これによって電気抵抗が上昇し、MPU301に流れる測定値が低下する。
このように電気抵抗値の変化が生じ、素電池2a〜2fが異常温度範囲(ここでは90±10℃)に達したことをMPU301が感熱結果として検知すると、MPU301は、これに接続されたFET素子Q3、Q4へ制御信号を送り、これらをOFF状態へ切り替える。これにより、FET素子Q1、Q2も間接的にOFF状態に切り替わる。従って、パック電池1が放電時のときはその外部への出力がQ3により遮断され、またパック電池1が充電時のときはその入力がQ4により遮断され、安全機構が作動することになる。
本実施の形態1ではこのような素電池2a〜2fの異常温度検知と安全作動を行うことにより、各素電池2a〜2fの配設位置に関係なく、一体的に異常温度上昇を検知することができる。当該異常が発生したときはそれ以上の通電(本実施形態では充電/放電の両方)が遮断されるので、ユーザーに速やかに後処理を行うよう促される。
このように感熱体5は、これが素電池2a〜2fに対して熱結合するように配設されていれば、当該素電池2a〜2fの配置位置に関係なく、すべての素電池2a〜2fに対して異常温度上昇を検知することが可能である。したがって、従来のように局所的に感熱素子を設ける技術や、伝熱体を介して検温する構成に比べて低コストで実現でき、しかも飛躍的に良好な作動が期待できるものである。
このように感熱体5は、これが素電池2a〜2fに対して熱結合するように配設されていれば、当該素電池2a〜2fの配置位置に関係なく、すべての素電池2a〜2fに対して異常温度上昇を検知することが可能である。したがって、従来のように局所的に感熱素子を設ける技術や、伝熱体を介して検温する構成に比べて低コストで実現でき、しかも飛躍的に良好な作動が期待できるものである。
<その他の事項>
上記実施の形態では、素電池にリチウムイオン蓄電池を用いる構成例を示したが、素電池にはこれ以外の種類、例えばニッケルカドミウム蓄電池や、ニッケル水素蓄電池でもよい。
また、素電池としては二次電池に限定されず、一次電池を用いるようにしてもよい。
上記実施の形態では、素電池にリチウムイオン蓄電池を用いる構成例を示したが、素電池にはこれ以外の種類、例えばニッケルカドミウム蓄電池や、ニッケル水素蓄電池でもよい。
また、素電池としては二次電池に限定されず、一次電池を用いるようにしてもよい。
本発明のパック電池において、素電池に二次電池を用いる場合には、充放電時のいずれにおいても電池の異常温度上昇に対応することが望ましいので、遮断回路はできれば入出力線の双方ともに対して(すなわち図3に示す回路構成例のように)も受けるのが望ましいが、当該遮断回路は当該パック電池の出力線(放電用)および入力線(充電用)の少なくともいずれかに設ければよい。
一方、本発明のパック電池の素電池に一次電池を用いる場合は、当然ながら充電は行われないので、遮断回路はパック電池の出力線に挿入して設ければよい。
さらに、素電池の形状も円筒型に限定されず、角形等、他の形状のものに適用してもよい。
なお、感熱体5を上記のように巻回せず、素電池2a〜2fの少なくとも2個以上に対して熱結合するように接触して這設させるだけでもある程度の効果は得られるが、より本発明の効果を高めるには、上記実施の形態のように、素電池2a〜2fに巻回して、熱結合による接触領域を広く確保することが望ましい。
さらに、素電池の形状も円筒型に限定されず、角形等、他の形状のものに適用してもよい。
なお、感熱体5を上記のように巻回せず、素電池2a〜2fの少なくとも2個以上に対して熱結合するように接触して這設させるだけでもある程度の効果は得られるが、より本発明の効果を高めるには、上記実施の形態のように、素電池2a〜2fに巻回して、熱結合による接触領域を広く確保することが望ましい。
なお、本発明における抵抗「線」とは、実質的な線状に限るものではなく、複数の素電池にわたって被着又は巻回が可能な程度に、その全体的な形態が長尺状に形成されていればよい。このため、例えば帯状、薄膜状等として構成してもよい。
さらに上記実施の形態1では、素電池2a〜2fが異常温度を発生した場合にMPU301が通電を遮断する構成を示したが、本発明ではこのように完全に通電状態を遮断せず、通電にかかる電力を、安全性が確保できる一定レベルまで制限する構成としてもよい。このように、ある程度の通電を可能とすることによって、例えば遮断回路300にLED素子を接続しておき、前記異常温度発生時にMPU301が制限された電力を当該LED素子に供給することでこれを発光させ、異常時発生をユーザに知らせるための表示手段となすことが可能である。
さらに上記実施の形態1では、素電池2a〜2fが異常温度を発生した場合にMPU301が通電を遮断する構成を示したが、本発明ではこのように完全に通電状態を遮断せず、通電にかかる電力を、安全性が確保できる一定レベルまで制限する構成としてもよい。このように、ある程度の通電を可能とすることによって、例えば遮断回路300にLED素子を接続しておき、前記異常温度発生時にMPU301が制限された電力を当該LED素子に供給することでこれを発光させ、異常時発生をユーザに知らせるための表示手段となすことが可能である。
本発明のパック電池は、携帯電話機や携帯情報端末(PDA)、また電動工具等の電源として、又はアシスト自転車、ロボット等の大型電池パックとして利用可能であり、特に電池異常温度上昇により使用機器が熱損失するのを効果的に防止するために利用することが可能である。
1 パック電池
2 素電池
3 保護回路基板
4 接続部材
5 感熱体
6 フィルム部材
6a 第一フィルム
6b 第二フィルム
7a、7b 外部出入力線
7c、7d リード線
8 コネクタ
50 抵抗線
300 遮断回路
301 MPU
2 素電池
3 保護回路基板
4 接続部材
5 感熱体
6 フィルム部材
6a 第一フィルム
6b 第二フィルム
7a、7b 外部出入力線
7c、7d リード線
8 コネクタ
50 抵抗線
300 遮断回路
301 MPU
Claims (5)
- 電気的に接続された複数の素電池を内蔵するパック電池であって、
抵抗線を有する長尺状の感熱体が、前記素電池の2個以上に跨ってその各周面に被着され、
前記素電池と出入力端子との間の電流路中に挿入された遮断回路に対し、前記抵抗線の電気抵抗値が制御信号として入力されており、
前記遮断回路は、前記制御信号が示す前記抵抗線の電気抵抗値の大きさに応じて、前記電流路の通電状態を遮断又は制限する
構成であることを特徴とするパック電池。 - 前記感熱体は、
第一フィルムと、当該第一フィルムより熱伝導性に優れる第二フィルムとの間に前記抵抗線が介設されてなり、
前記素電池に対し、前記第二フィルムが前記素電池側に対向するように配されている
ことを特徴とする請求項1に記載のパック電池。 - 前記抵抗線は各素電池の周面にわたり、蛇行して配設されている
ことを特徴とする請求項1または2に記載のパック電池。 - 前記抵抗線は、ニッケル材料で構成されている
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のパック電池。 - 前記素電池は円筒型であり、前記パック電池は前記円筒型素電池を並列させてなるものであって、
前記感熱体は、前記並列された素電池の各外装缶の周囲に一体的に巻回されている
構成であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のパック電池。
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008251472A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Sanyo Electric Co Ltd | パック電池 |
JP2008251470A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Sanyo Electric Co Ltd | パック電池 |
JP2008288046A (ja) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Sanyo Electric Co Ltd | パック電池 |
CN102651575A (zh) * | 2011-02-28 | 2012-08-29 | 三菱综合材料株式会社 | 带温度传感器的非接触供电装置 |
JP2012174458A (ja) * | 2011-02-21 | 2012-09-10 | Sharp Corp | 二次電池および組電池 |
JP2014017953A (ja) * | 2012-07-06 | 2014-01-30 | Hitachi Koki Co Ltd | 電池パック、充電器と電池パックとを接続可能なアダプタ、及び、これらを含む充電システム |
JP2021141316A (ja) * | 2020-02-28 | 2021-09-16 | エル エス エムトロン リミテッドLS Mtron Ltd. | キャパシタモジュール |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0684678U (ja) * | 1993-04-09 | 1994-12-02 | 怡利電子工業股▲ひん▼有限公司 | 充電器の電池温度検出装置 |
JPH0888106A (ja) * | 1994-09-16 | 1996-04-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ptc素子 |
JPH104001A (ja) * | 1996-06-17 | 1998-01-06 | Otsuka Chem Co Ltd | 過電流保護回路素子 |
JP2000003734A (ja) * | 1998-06-15 | 2000-01-07 | Japan Storage Battery Co Ltd | 組電池のための温度センサ−取り付け構造および充電方法 |
JP2000012106A (ja) * | 1998-06-17 | 2000-01-14 | Denso Corp | 組み電池の温度検出装置 |
JP2001023803A (ja) * | 1999-07-13 | 2001-01-26 | Tokin Corp | 保護素子の製造方法 |
JP2003346920A (ja) * | 2002-05-30 | 2003-12-05 | Solectron Japan Kk | 電池の過熱検出装置及びそれを含むバッテリパック |
JP2004088079A (ja) * | 2002-06-24 | 2004-03-18 | Tdk Corp | Ptcサーミスタ素体及びptcサーミスタ並びにptcサーミスタ素体の製造方法及びptcサーミスタの製造方法 |
JP2004095361A (ja) * | 2002-08-30 | 2004-03-25 | Sanyo Electric Co Ltd | 車両用の電源装置 |
-
2004
- 2004-12-09 JP JP2004356556A patent/JP2006164826A/ja active Pending
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0684678U (ja) * | 1993-04-09 | 1994-12-02 | 怡利電子工業股▲ひん▼有限公司 | 充電器の電池温度検出装置 |
JPH0888106A (ja) * | 1994-09-16 | 1996-04-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ptc素子 |
JPH104001A (ja) * | 1996-06-17 | 1998-01-06 | Otsuka Chem Co Ltd | 過電流保護回路素子 |
JP2000003734A (ja) * | 1998-06-15 | 2000-01-07 | Japan Storage Battery Co Ltd | 組電池のための温度センサ−取り付け構造および充電方法 |
JP2000012106A (ja) * | 1998-06-17 | 2000-01-14 | Denso Corp | 組み電池の温度検出装置 |
JP2001023803A (ja) * | 1999-07-13 | 2001-01-26 | Tokin Corp | 保護素子の製造方法 |
JP2003346920A (ja) * | 2002-05-30 | 2003-12-05 | Solectron Japan Kk | 電池の過熱検出装置及びそれを含むバッテリパック |
JP2004088079A (ja) * | 2002-06-24 | 2004-03-18 | Tdk Corp | Ptcサーミスタ素体及びptcサーミスタ並びにptcサーミスタ素体の製造方法及びptcサーミスタの製造方法 |
JP2004095361A (ja) * | 2002-08-30 | 2004-03-25 | Sanyo Electric Co Ltd | 車両用の電源装置 |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008251472A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Sanyo Electric Co Ltd | パック電池 |
JP2008251470A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Sanyo Electric Co Ltd | パック電池 |
JP2008288046A (ja) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Sanyo Electric Co Ltd | パック電池 |
JP2012174458A (ja) * | 2011-02-21 | 2012-09-10 | Sharp Corp | 二次電池および組電池 |
CN102651575A (zh) * | 2011-02-28 | 2012-08-29 | 三菱综合材料株式会社 | 带温度传感器的非接触供电装置 |
JP2012182258A (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-20 | Mitsubishi Materials Corp | 温度センサ付き非接触給電装置 |
JP2014017953A (ja) * | 2012-07-06 | 2014-01-30 | Hitachi Koki Co Ltd | 電池パック、充電器と電池パックとを接続可能なアダプタ、及び、これらを含む充電システム |
JP2021141316A (ja) * | 2020-02-28 | 2021-09-16 | エル エス エムトロン リミテッドLS Mtron Ltd. | キャパシタモジュール |
JP7159370B2 (ja) | 2020-02-28 | 2022-10-24 | エルエス、マテリアルズ、カンパニー、リミテッド | キャパシタモジュール |
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