JP2007149350A - 警告機能付き電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】 使用時の異常に対する警告表示のみならず非使用時の異常に対しても警告表示を行う警告機能付き電池パックを提供すること。
【解決手段】 二次電池１に直列に接続されたＰＴＣサーミスタ４と温度ヒューズ５よりなる保護回路および固定抵抗６と、二次電池１にそれぞれ並列に接続された検出回路７、判定回路８、表示制御回路９と、表示制御回路９に接続された発光ダイオード１０とからなり、検出回路７は保護回路に流れる電流およびＰＴＣサーミスタ４の抵抗値を検出してその結果を出力し、判定回路８は検出回路７からの出力値により異常の有無及び使用状態を判定してその結果を出力し、表示制御回路９は判定回路８からの出力値により発光ダイオード１０を発光させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電池に過電流、過熱による異常が発生したときに警告を行う警告機能付き電池パックに関する。

電池パックにおいて、過電流や発熱などの異常が生じた場合に対応するため、ＰＴＣサーミスタのような温度保護機能を有する素子や温度ヒューズが充放電回路に挿入される。ＰＴＣサーミスタは、高温になると高抵抗になり電流を流さないようにする正温度特性サーミスタである。さらに、過電流や発熱などの異常が生じている場合に、その異常状態が長時間放置され電子機器に好ましくない影響を及ぼすなどの問題が生じることを防ぐため、ユーザがその異常を直ちに認識することができるように異常時の警告機能が必要となる。

図３は、このような問題を解決するために発明され、下記特許文献１に示されている従来の警告機能付き電池パックの構成を示す図である。図３において、３１は二次電池、３２は電圧検出部、３３はスイッチ制御部、３４はＰＴＣサーミスタ、３５は温度ヒューズ、３６、３７は発光ダイオード、Ｑ１は放電制御スイッチ素子、Ｑ２は充電制御スイッチ素子、Ｒ１，Ｒ２は抵抗を示す。

図３において、電圧検出部３２により過充電や過放電防止の保護を行うための電圧を検出し、スイッチ制御部３３により放電制御スイッチ素子Ｑ１、充電制御スイッチ素子Ｑ２による充放電を制御する。すなわち、放電制御スイッチ素子Ｑ１は、そのオンにより放電を行い、オフにより放電を停止させ、充電制御スイッチ素子Ｑ２は、そのオンにより充電を行い、オフにより放電を停止させる、ＭＯＳ−ＦＥＴからなる外部のスイッチ素子である。スイッチ制御部３３は、電圧検出部により検出した電圧に基づき外部のスイッチ素子である放電制御スイッチ素子Ｑ１、充電制御スイッチ素子Ｑ２をオン／オフ制御するものである。

ＰＴＣサーミスタ３４と温度ヒューズ３５からなる直列体は、過電流、過熱防止の保護回路を構成し、ＰＴＣサーミスタ３４は二次電池３１の温度を検出し、高温の過熱状態になると高抵抗になり電流を流さないようにし、温度ヒューズ３５は、大きな充放電電流が流れるか、または高温の過熱状態になると溶断して充放電回路を遮断する。

放電時または充電時に過電流、過熱による異常状態が発生し、ＰＴＣサーミスタ３４と温度ヒューズ３５からなる直列体が高抵抗になり、あるいは回路遮断され、過電流、過熱防止の保護回路が動作したとき、発光ダイオード３６又は３７に電流が流れて点灯することにより、ユーザに異常の発生を報知し警告するものである。

特開２００３−１０９６７３号公報

上記従来の警告機能付き電池パックは、電池の使用時すなわち充電中または放電中の異常に対しては警告表示を行うが、しかし電池を使用していない時に、高温環境下に放置されて温度異常状態になった場合や電池セルの内部で短絡が発生した場合、もしくは電池パック内部で異常による短絡等が発生し、発熱や過電流・過熱異常があった場合には警告表示はされない。このため、その状態が放置されると過熱による周囲部品の損傷の可能性が生ずる。

そこで、本発明の課題は、使用時の異常に対する警告表示のみならず非使用時の異常に対しても警告表示を行う警告機能付き電池パックを提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するため、電池パックに過電流、過熱による異常が発生したときに警告を行う警告機能付き電池パックであって、電池に直列に接続されたＰＴＣサーミスタと温度ヒューズよりなる保護回路および固定抵抗と、前記電池にそれぞれ並列に接続された検出回路、判定回路、表示制御回路と、前記表示制御回路に接続された発光ダイオードとからなり、前記検出回路は前記保護回路に流れる電流および前記ＰＴＣサーミスタの抵抗値を検出してその結果を出力し、前記判定回路は前記検出回路からの出力値により異常の有無または異常の有無及び使用状態を判定してその結果を出力し、前記表示制御回路は前記判定回路からの出力値により前記発光ダイオードを発光させることを特徴とする。

また、前記異常の有無または異常の有無及び使用状態に応じて前記発光ダイオードの時間的な発光パターンまたは発光色の少なくとも一方を変化させることを特徴とする。

本発明によれば、使用時の異常に対する警告表示のみならず、非使用時の異常に対しても警告表示を行うことが可能であり、異常の有無または異常の有無及び使用状態を表示する機能を有する警告機能付き電池パックが得られる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明に係る警告機能付き電池パックの実施の形態の一例の構成を示す図である。図１において、二次電池１に直列に接続されたＰＴＣサーミスタ４と温度ヒューズ５よりなる保護回路および固定抵抗６と、二次電池１にそれぞれ並列に接続された検出回路７、判定回路８、表示制御回路９と、表示制御回路９に接続された発光ダイオード１０とからなり、従来の電池パックと同様の目的で電圧検出部２、スイッチ制御部３からなる保護ＩＣと、放電制御スイッチ素子Ｑ１、充電制御スイッチ素子Ｑ２が設置されている。

図１において、二次電池１は、リチウムイオン電池やリチウムポリマー電池などの化学セルであり、従来の電池パックと同様にＰＴＣサーミスタ４と温度ヒューズ５からなる直列体は保護回路を構成し、ＰＴＣサーミスタ４は、例えば二次電池１の近傍に配置して温度を検出し、高温の過熱状態になると高抵抗になり電流を流さないようにして過熱を防止し、温度ヒューズ５は、大きな充電電流あるいは放電電流が流れると溶断して充放電回路を遮断する。

本実施の形態においては、電池の使用時には保護回路に直列に挿入された固定抵抗６の両端の電圧を検出回路７により検出することにより充放電の電流値が検出される。また、検出された電圧の極性によって放電状態または充電状態の判別も得られる。

さらに、電池の非使用時においても、保護ＩＣにより保護回路に微小電流を流し、保護回路に直列に挿入された固定抵抗６の両端の電圧を検出することにより検出される電流と保護回路に印加される電圧によりＰＴＣサーミスタ４の抵抗値が検出される。

上記の検出回路７によって検出された保護回路に流れる電流およびその極性、ＰＴＣサーミスタ４の抵抗値の結果は判定回路８に出力される。判定回路８は上記検出回路７からの出力値により異常の有無または異常の有無及び使用状態を判定する。その結果は表示制御回路９に出力される。

表示制御回路９は、判定回路８からの出力値により発光ダイオード１０を発光させる。この発光ダイオード１０の発光方法は異常の有無および使用状態に応じて様々な方法をとることができる。すなわち、異常時にのみ発光させること、異常時のみではなく使用状態すなわち充電中か放電中かに応じて発光方法を変化させることが可能である。

また、その発光方法の変化のさせ方としては、発光ダイオードの発光色を変えることができ、その場合には多発色可能な発光ダイオードを用いることや発光色の異なる複数の発光ダイオードを用いることも可能である。

また、時間的な発光パターンの変化を用いることも可能である。図２は、その発光パターンの変化の一例を示し、充電中、放電中、非使用時、異常発生時の発光パターンを変化させた場合を示す。図２の場合には、充電中は１秒間隔で点灯と消灯を繰り返し、放電中は点灯時間１秒と消灯時間２秒の周期を繰り返し、非使用時は点灯時間２秒と消灯時間１秒の周期を繰り返し、異常時は連続点灯としている。

以上のように、本実施の形態の警告機能付き電池パックは使用時の異常に対する警告表示のみならず非使用時の異常に対しても警告表示を行うことができる。

なお、本実施の形態において、固定抵抗６の抵抗値は消費電力を小さくするために少なくとも１Ω以下の値に設定されるのが望ましく、検出可能であれば数ｍΩ程度であってもよい。また、非使用時にＰＣＴサーミスタ４の抵抗値を検出するための電流は保護ＩＣの電圧検出部２より発生する電流を利用することもでき、また、電圧検出部２において検出された電圧を検出回路７に出力して、保護回路の電流やＰＴＣサーミスタ４の抵抗値の検出に利用することも可能である。

また、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、異常の状態は１種類だけでなく、放電時の異常、充電時の異常、非使用状態での異常の区別を表示することもできる。異常の程度を表示することも可能である。また、複数の発光ダイオードを用いた場合、それぞれの発光ダイオードの位置に異常別の文字標記を行うようにしてもよい。さらに、ＰＴＣサーミスタと温度ヒューズからなる直列体において温度ヒューズを過電流防止の保護素子として用いたが、ＰＴＣサーミスタと異なる位置の発熱部に熱結合して配置し、当該発熱部の異常発熱時に溶断させるように、つまり、過電流と共に過熱防止の保護素子として兼用させるように構成してもよい。

本発明に係る警告機能付き電池パックの実施の形態の一例の構成を示す図。 時間的な発光パターンの変化の一例を示す図。 従来の警告機能付き電池パックの構成を示す図。

符号の説明

１，３１ 二次電池
２，３２ 電圧検出部
３，３３ スイッチ制御部
４，３４ ＰＴＣサーミスタ
５，３５ 温度ヒューズ
６ 固定抵抗
７ 検出回路
８ 判定回路
９ 表示制御回路
１０，３６，３７ 発光ダイオード
Ｑ１ 放電制御スイッチ素子
Ｑ２ 充電制御スイッチ素子
Ｒ１，Ｒ２ 抵抗

Claims (2)

1. 電池パックに過電流、過熱による異常が発生したときに警告を行う警告機能付き電池パックであって、電池に直列に接続されたＰＴＣサーミスタと温度ヒューズよりなる保護回路および固定抵抗と、前記電池にそれぞれ並列に接続された検出回路、判定回路、表示制御回路と、前記表示制御回路に接続された発光ダイオードとからなり、前記検出回路は前記保護回路に流れる電流および前記ＰＴＣサーミスタの抵抗値を検出してその結果を出力し、前記判定回路は前記検出回路からの出力値により異常の有無、または異常の有無及び使用状態を判定してその結果を出力し、前記表示制御回路は前記判定回路からの出力値により前記発光ダイオードを発光させることを特徴とする警告機能付き電池パック。
2. 前記異常の有無、または異常の有無及び使用状態に応じて前記発光ダイオードの時間的な発光パターンまたは発光色の少なくとも一方を変化させることを特徴とする請求項１記載の警告機能付き電池パック。

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