JP2009076231A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】コストの高いサーミスタなどを用いることなく、電池パック内の二次電池の温度測定を行う。
【解決手段】直列に接続された二次電池同士の接続部と、測定回路との間に異なる金属材料からなる２本の金属線を設ける。２本の金属線の二次電池側の一端は互いに接合されて接続部と電気的に接続される。また、測定回路側の他端は開放されて測定回路と電気的に接続される。２本の金属線の開放端部間に生じる熱起電力を基に、二次電池と測定回路との温度差を検出する。測定回路は、測定回路の絶対温度を測定可能な温度検出素子が設けられており、測定回路の絶対温度と、二次電池と測定回路との温度差とから、二次電池の電池温度が検出される。また、いずれかの金属線を用いて二次電池間の中間電位が測定される。従来中間電位測定用に設けられていた金属線と異なる金属材料からなる金属線を設けることで、同時に二次電池の電池温度の測定も可能となる。
【選択図】図４

Description

この発明は、複数の非水電解質電池を内蔵する電池パックに関し、特に、非水電解質電池の電池温度を容易に測定することができる電池パックに関する。

近年、カメラ一体型ＶＴＲ（Video Tape Recorder）、携帯電話あるいはラップトップコンピュータなどのポータブル電子機器が次々と開発されている。また、機器や機能の多様化によって電力使用量が増加しており、それら電子機器のエネルギー源である電池パックのより一層の高容量化に対する要求が高まっている。そこで、この要求に応えるべく、複数の電池を直列に接続した電池パック、もしくは複数の電池を直列に接続し、さらにこれを複数並列に接続した電池パックが用いられている。

このような電池パックでは、従来、以下の特許文献１および特許文献２のように、電池温度を検出する際にサーミスタなどの温度検出素子を用いている。
特開２００６−１１２９４４号公報 特開平５−２８４６６６号公報

図１は、このような電池パック１の一構成例を詳細に示すブロック図の一例である。図１に示すように、サーミスタ８は、組電池７の温度を測定可能なように設けられる。

この電池パック１は、電子機器使用時には＋端子２ａと−端子２ｂとがそれぞれ電子機器の＋端子、−端子に接続され、放電が行われる。また、電池パック１は、充電時には充電器に装着され、電子機器使用時と同様に＋端子２ａと−端子２ｂとがそれぞれ充電器の＋端子、−端子に接続され、充電が行われる。なお、電池パック１は、電子機器に接続されたまま、充電が行われるようにしてもよい。

電池パック１は主に、温度検出素子であるサーミスタ８、組電池７、マイクロコンピュータ１１、測定制御回路１０、保護回路１４、スイッチ回路４、通信端子３ａ，３ｂで構成されている。

組電池７は、例えばリチウムイオン二次電池７ａないし７ｄからなり、４個のリチウムイオン二次電池７ａないし７ｄを直列に接続したものである。組電池７の各リチウムイオン二次電池７ａないし７ｄの温度は、サーミスタ８によって検知され、サーミスタ８には各リチウムイオン二次電池７ａないし７ｄの温度に対応する抵抗値が生じる。マイクロコンピュータ１１は、サーミスタ８の抵抗値を測定し、この抵抗値からリチウムイオン二次電池７ａないし７ｄの温度を検出する。マイクロコンピュータ１１には、例えばサーミスタ８の抵抗値とリチウムイオン二次電池７ａないし７ｄの温度とを対応付けるテーブルが記憶されている。

また、組電池７の隣接するリチウムイオン二次電池７ａおよび７ｂの間には、金属線１６ａの一端が接続され、金属線１６ａの他端が基準電位点に接続された測定制御回路１０に接続される。リチウムイオン二次電池７ｂおよび７ｃ間、リチウムイオン二次電池７ｃおよび７ｄ間も同様に金属線１６ｂおよび１６ｃが接続される。これにより、リチウムイオン二次電池間に生じる電圧である中間電位が測定され、リチウムイオン二次電池７ａないし７ｄそれぞれの電圧が検出される。

しかしながら、サーミスタは１個あたりのコストが高いため、電池パックの製造コストが高いという問題がある。また、電池パック内のリチウムイオン二次電池数を増やして大型の電池パックとした場合、複数地点の温度を測定する必要がある。このため、サーミスタを複数設ける必要があり、より電池パックの製造コストが高くなってしまう。

したがって、この発明は、上記問題点を解決し、低コストで電池温度の測定が可能な電池パックを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は、複数の二次電池を直列に接続した組電池と、組電池の充放電制御を行うスイッチ手段と、組電池の電流および電圧を測定し、測定結果に応じてスイッチ手段に制御信号を送信する測定制御手段と、測定制御手段の温度を検出可能な温度検出素子と、二次電池間に配設した接続部と測定制御手段とを電気的に接続する第１の金属線と、二次電池間に配設した接続部と測定制御手段とを電気的に接続し、第１の金属線と異なる金属材料からなる第２の金属線とを備え、第１の金属線と、第２の金属線の測定制御手段側の一端のみを開放して二次電池間に配設した接続部と測定制御手段とを電気的に接続することにより、第１の金属線および第２の金属線の開放端部間に生じた熱起電力に基づいて二次電池と測定制御手段との温度差が検出され、検出された温度差と、温度検出素子により検出された測定制御手段の温度とから、二次電池の電池温度が測定され、第１の金属線または第２の金属線により、二次電池間の中間電位が測定されることを特徴とする電池パックである。

なお、中間電位とは、２つの二次電池の間の接続点における電圧である。二次電池間の電圧を測定し、各二次電池の正極側における電圧と、負極側における電圧との差から、各二次電池の電圧を検出することができる。

この発明によれば、異なる金属材料からなる２本の金属線により、サーミスタなどの温度検出素子を二次電池の近傍に設けることなく、二次電池の電池温度を測定することができる。また、同時に、二次電池の中間電位を測定することもできる。

以下、この発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。

図２は、この発明の一実施形態による電池パック２０の一構成例を示す斜視分解図である。電池パック２０には、例えば、４本のリチウムイオン二次電池２７ａないし２７ｄが用いられ、並列に接続されたリチウムイオン二次電池２７ａおよび２７ｂ、ならびにリチウムイオン二次電池２７ｃおよび２７ｄが、直列に接続されて組電池２７とされたものである。

並列に接続されたリチウムイオン二次電池２７ａおよび２７ｂの＋端子側には、接続板３３ａが配置され、リチウムイオン二次電池２７ａおよび２７ｂと接続板３３ａとが電気的に接続される。図３に示すように、接続板３３ａは、回路基板３１と電気的に接続される。

また、リチウムイオン二次電池２７ａおよび２７ｂと、リチウムイオン二次電池２７ｃおよび２７ｄとの間には、接続板３３ｂが配設される。接続板３３ｂには、図３に示すように、２本の金属線２５および２６のそれぞれの一端が接続される。２本の金属線２５ａおよび２５ｂのそれぞれの他端は、回路基板３１上に設けられた測定制御回路１０に接続され、リチウムイオン二次電池２７ａおよび２７ｂと、リチウムイオン二次電池２７ｃおよび２７ｄとの中間電位およびリチウムイオン二次電池２７ａないし２７ｄの電池温度が測定される。

さらに、リチウムイオン二次電池２７ｃおよび２７ｄの−端子側には、接続板３３ｃが配置され、リチウムイオン二次電池２７ｃおよび２７ｄと接続板３３ｃとが電気的に接続される。接続板３３ｃは、回路基板３１と電気的に接続される。

回路基板３１は、電子機器と電池パック２０とを接続するためのコネクタ３２を有している。コネクタ３２は、電池パック２０の外部に露出するように構成されており、コネクタ３２が電子機器側のコネクタと嵌合することにより、電子機器と電池パック２０が電気的に接続される。

また、回路基板３１には、ヒューズ、ＦＥＴ（Field Effect Transistor；電界効果トランジスタ）等の保護回路の他、電池パックを識別するためのＩＤ抵抗等がマウントされ、更に複数個の接点部が形成されている。保護回路には、組電池２７の監視とＦＥＴの制御を行うＩＣ（Integrated Circuit）等が設けられている。

これらの組電池２７、接続板３３ａないし３３ｃ、および回路基板３１は、上ケース３０ａと下ケース３０ｂとからなる外装ケースに収容される。上ケース３０ａおよび下ケース３０ｂは、例えばプラスチックモールドケースからなり、上ケース３０ａおよび下ケース３０ｂの少なくとも一方には、上ケース３０ａおよび下ケース３０ｂを嵌合した際にコネクタ３２を電池パック２０の外部に露出させるための凹部が設けられている。

図４は、この発明の一実施形態による電池パック２０の一構成例を示すブロック図である。なお、図４で示す電池パック２０において、図１の電池パック１の構成と対応する部分には同一の符号を付す。

この電池パック２０は、電子機器使用時には＋端子２ａと−端子２ｂとがそれぞれ電子機器の＋端子、−端子に接続され、放電が行われる。また、充電時には充電器に装着され、電子機器使用時と同様に＋端子２ａと−端子２ｂとがそれぞれ充電器の＋端子、−端子に接続され、充電が行われる。なお、電子機器の＋端子、−端子に接続されたまま、充電が行われるようにしてもよい。

図４に示すように、電池パック２０では、組電池２７のリチウムイオン二次電池２７ａおよび２７ｂとリチウムイオン二次電池２７ｃおよび２７ｄとの間に設けられた接続板３３ｂに金属線２５の一端が電気的に接続される。また、金属線２５の他端が基準電位点に接続された測定制御回路１０に電気的に接続される。これにより、リチウムイオン二次電池２７ａおよび２７ｂとリチウムイオン二次電池２７ｃおよび２７ｄとの間の中間電位が測定される。また、接続板３３ｂと、測定制御回路１０とに端部が接続された金属線２５および金属線２６を用いて、組電池２７の電池温度が測定される。電池温度の測定については、後述する。

電池パックは主に、組電池２７、マイクロコンピュータ１１、測定制御回路１０、保護回路１４、スイッチ回路４、通信端子３ａ，３ｂで構成されている。

組電池２７は、例えばリチウムイオン二次電池２７ａないし２７ｄからなり、並列に接続されたリチウムイオン二次電池２７ａおよび２７ｂ、ならびにリチウムイオン二次電池２７ｃおよび２７ｄが、直列に接続されたものである。

測定制御回路１０は、電池パック内の組電池２７の各リチウムイオン二次電池２７ａないし２７ｄの電圧を測定し、マイクロコンピュータ１１に測定値を供給する。また、電流検出抵抗９を使用して電流の大きさおよび向きを測定し、マイクロコンピュータ１１に測定値を送るものである。また、過充電電流および過放電電流を検出し、過充電電流値以上、もしくは過充電電流値以下となった場合に、マイクロコンピュータ１１の制御の下、測定制御回路１０に設けられたＦＥＴスイッチドライブからスイッチ回路４にドライブ信号を送信する。また、過充電電圧および過放電電圧値を検出し、過充電電圧値以上、もしくは過充電電流値以下となった場合に、スイッチ回路４にドライブ信号を送信する。また、組電池２７の電池温度に応じてスイッチ回路４にドライブ信号を送信する。さらに、測定制御回路１０は、例えば組電池２７の電圧を安定化して電源電圧を発生するレギュレータとしての機能も有する。

測定制御回路１０には、例えば互いの一端をねじり合わせてから接続板３３ｂに接続された金属線２５および金属線２６のそれぞれの他端が電気的に接続される。金属線２５と金属線２６のそれぞれの他端は、開放されて測定制御回路１０に接続される。なお、金属線２５と金属線２６とは異なる金属材料からなる。このような構成とすることにより、金属線２５と金属線２６とによって熱電対が構成され、測定制御回路１０と、組電池２７と接触する接続板３３ｂとの間に温度差が生じた場合、金属線２５と金属線２６との開放端間にはゼーベック効果による熱起電力（電位差）が生じる。測定制御回路１０は、金属線２５と金属線２６との開放端間に生じた熱起電力を測定することにより、測定制御回路１０と接続板３３ｂ（組電池２７）との温度差を検出する。

なお、測定制御回路１０には、測定制御回路１０の温度が測定可能な温度検出素子（例えばサーミスタ）が備えられている。このため、測定制御回路１０の温度と、測定制御回路１０によって検出された測定制御回路１０と接続板３３ｂとの間の温度差とから、組電池２７の電池温度を測定することができる。リチウムイオン二次電池２７ａないし２７ｄは、電池内部に設けられた熱感抵抗素子（Positive Temperature Coefficient；ＰＴＣ素子）近傍が最も発熱する。電池パック２０では、接続板３３ｂに金属線２５および金属線２６を接続することにより、最も高温になりやすい熱感抵抗素子近くの温度を測定することができる。

電池パック２０は、電子機器の使用環境や使用時間などによって、電池温度が０℃以下の非常に低い温度から、２００〜３００℃程度の高温まで変化する。このため、金属線２５と金属線２６との組み合わせは、上述の温度範囲において使用可能な組み合わせとする必要がある。

金属線２５と金属線２６との組み合わせとしては、例えば、ＪＩＳ（Japanese Industrial Standard；日本工業規格）規格で規定する熱電対のＴ型（＋脚；銅、−脚；銅およびニッケルを主とした合金（コンスタンタン）、使用温度範囲；−２００℃〜３００℃）、Ｅ型（＋脚；ニッケルおよびクロムを主とした合金（クロメル）、−脚；銅およびニッケルを主とした合金（コンスタンタン）、使用温度範囲；−２００℃〜７００℃）、Ｋ型（＋脚；ニッケルおよびクロムを主とした合金（クロメル）、−脚；ニッケルを主とした合金（アルメル）、使用温度範囲；−２００℃〜１０００℃）およびＮ型（＋脚；ニッケル、クロムおよびシリコンを主とした合金（ナイクロシル）、−脚；ニッケルおよびシリコンを主とした合金（ナイシル）、使用温度範囲；−２００℃〜１２００℃）が挙げられる。中でも、電気抵抗が小さく、熱起電力が安定していることから、Ｔ型を用いることが好ましい。なお、金属線２５および金属線２６は、どちらを＋脚もしくは−脚としても構わない。

また、金属線２５と金属線２６との組み合わせとしては、上述の温度範囲を測定可能であれば、ＪＩＳ規格外の熱電対の金属材料の組み合わせを用いてもよい。

なお、リチウムイオン二次電池２７ａおよび２７ｂと、リチウムイオン二次電池２７ｃおよび２７ｄとの間の中間電位は、金属線２５および金属線２６のどちらかを用いて測定した値を用いればよい。金属線２５および金属線２６の測定制御回路１０に接続したそれぞれの端部には、異なる電位が生じる。しかしながら、金属線２５と金属線２６との組み合わせとして、例えばＴ型の組み合わせを用いると、組電池２７と測定制御回路１０との間に１００℃の温度差が生じても、金属線２５と金属線２６との開放他端間に生じる熱起電力は約４．３〔μＶ〕であり、組電池２７の電圧に対して約１０００分の１程度と微少である。金属線２５と金属線２６との電位差は、各リチウムイオン二次電池２７ａないし２７ｄのそれぞれの過充電、過放電制御を行う上では無視できる程度であるため、金属線２５と金属線２６のどちらを用いて中間電位を測定しても構わない。また、他のＥ型、Ｋ型およびＮ型についても、組電池２７と測定制御回路１０との温度差が１００℃となった場合に生じる熱起電力は、４〜５〔μＶ〕程度であるため、Ｔ型の場合と同様に金属線２５と金属線２６のどちらを用いて中間電位を測定しても構わない。

マイクロコンピュータ１１は、測定制御回路１０から入力された電圧値、電流値を基に、測定制御回路１０の制御を行う。測定値は、参照符号１２で示される記憶部に保存される。記憶部１２には、金属線２５および金属線２６に用いる金属材料の組み合わせに応じた熱起電力と温度差との対応関係を示すテーブルが記憶されている。マイクロコンピュータ１１では、記憶部１２に記憶されたテーブルに基づいて、測定された熱起電力から温度差を決定し、この温度差と測定制御回路１０の温度検出素子で測定された温度とから、組電池２７の温度を検出する。また、マイクロコンピュータ１１には、クロック発振器の振動子１３が接続される。

なお、熱起電力と温度差との対応関係を示すテーブルを電子機器側の記憶部に記憶させておき、マイクロコンピュータ１１が通信端子３ａ，３ｂを介して電子機器からテーブルを読み出すようにしてもよい。また、熱起電力と温度差との対応関係を示すテーブルを設けず、マイクロコンピュータ１１が測定された熱起電力を基に、温度差を算出するようにしてもよい。マイクロコンピュータ１１において温度差を算出する場合には、例えば、金属線２５および金属線２６に用いた金属材料に応じて得られる温度差の算出式を記憶部１２に予め記憶させてもよい。

保護回路１４は、組電池２７のいずれかの電池２７ａないし２７ｄの電圧が過充電検出電圧以上となった場合に、ヒューズ１５を溶断させるように制御する。ヒューズ１５は、例えば、ヒータ抵抗を内蔵しており、ヒータ抵抗に電流が流れる際に発生する熱によって溶断し、電池パックの電流経路を遮断する。また、ヒューズ１５は、過電流が流れた場合に、自らを流れる過電流のジュール熱によって溶断し、電池パックの電流経路を遮断する。

スイッチ回路４は、参照符号５で示される充電制御ＦＥＴと、参照符号６で示される放電制御ＦＥＴとから構成されている。充電制御ＦＥＴ５および放電制御ＦＥＴ６は、それぞれ測定制御回路１０に設けられたＦＥＴスイッチドライブから入力されるドライブ信号に応じてオン・オフされる。これにより、充電制御および放電制御がなされる。

電池電圧が過充電検出電圧以上となった場合、充電制御ＦＥＴ５をＯＦＦとし、充電電流が流れないように制御される。なお、充電制御ＦＥＴ５のＯＦＦ後は参照符号５ａで示される寄生ダイオードを介することによって放電のみが可能となる。

また、電池電圧が過放電検出電圧以下となったときは、放電制御ＦＥＴ６をＯＦＦとし、放電電流が流れないように制御される。なお、放電制御ＦＥＴ６のＯＦＦ後は参照符号６ａで示される寄生ダイオードを介することによって充電のみが可能となる。

通信端子３ａ，３ｂは、電子機器に装着された際、温度異常を示すアラームを表示させるための制御信号や、電池残容量の情報などを機器に送信するためのものである。この情報を受け取った電子機器側では、例えば、液晶などの表示部に電池容量や、残容量率、残り使用可能時間などを表示する。

このような構成の電池パック２０は、得られた電池温度を基に、以下のような充放電制御を行う。電池パック２０は、例えば電子機器の所定の位置に挿入された状態で充電を行うことも可能なものとする。なお、以下で説明する充放電制御は、測定制御回路１０に設けられたＦＥＴスイッチドライブから、充電制御ＦＥＴおよび放電制御ＦＥＴに対してドライブ信号を出力することにより、充電制御ＦＥＴおよび放電制御ＦＥＴをオン、オフして制御を行うものとする。

［電子機器電源オン時］
電子機器の電源がオンされた直後は、電池パック２０の電池温度が低すぎる場合、および高すぎる場合に充電ができないように制御する。

以下の表１に、電子機器の電源がオンされた直後において、充放電制御を行う電池温度Ｔ〔℃〕の一例を示す。

表１に示すように、電子機器の電源がオンされた直後では、例えば電池温度Ｔが充電初期禁止温度１である−２℃以下の場合に、充電初期禁止状態とする。その後、電池温度Ｔが上昇して０℃以上となった場合には、充電初期禁止状態をリセットして充電可能とする。

また、例えば電池温度Ｔが充電初期禁止温度２である５０℃以上の場合に充電初期禁止状態とする。その後、電池温度Ｔが下降して４９℃以下となった場合には、充電初期禁止状態をリセットして充電可能とする。

図５は、電池パック２０が挿入された電子機器の電源がオンされた直後の充放電制御の処理の流れを示すフローチャートである。なお、特別な記載がない限り、以下の処理は、測定制御回路１０の制御の下で行われるものとする。また、以下の処理は、所定時間毎に電池温度Ｔを測定し、巡回的に行われる。

まず、ステップＳ１において、電池温度Ｔを測定し、電池温度ＴがＴ≦−２または５０≦Ｔであるか否かが判断される。電池温度ＴがＴ≦−２または５０≦Ｔであると判断された場合、電池パック２０はステップＳ２において充電初期禁止状態となる。この後、ステップＳ３において電池温度Ｔを再度測定し、電池温度Ｔが充電初期禁止状態がリセットされる０≦Ｔ≦４９でなければステップＳ２に戻り、充電初期禁止状態が継続する。また、電池温度Ｔが０≦Ｔ≦４９であれば、ステップＳ４において充電初期禁止状態がリセットされ、ステップＳ５において電池パック２０は充放電可能状態となる。

また、ステップＳ１で測定した電池温度ＴがＴ≦−２または５０≦Ｔでないと判断された場合は、ステップＳ５において、電池パック２０は充放電可能状態となる。その後、再度ステップＳ１において電池温度Ｔが測定される。

［通常使用時］
電子機器の電源がオンされてから所定時間が経過した後の通常使用時では、電池パック２０の電池温度Ｔに応じて、例えば以下のような複数の基準電池温度を基に充放電制御を行う。

以下の表２ないし表４に、通常使用時において、充放電制御を行う電池温度Ｔ〔℃〕の一例を示す。

表２に示すように、通常使用時では、例えば電池温度Ｔが充電永久禁止温度および放電永久禁止温度である９０℃以上となった場合に、充放電永久禁止状態とする。この場合、電池温度Ｔが低下した場合であっても、電池パック２０の充放電は再度行われない。

また、表３に示すように、例えば電池温度Ｔが充電一時禁止温度である６０℃以上となった場合に、充電一時禁止状態とする。その後、電池温度Ｔが低下して５０℃以下となった場合には、充電一時禁止状態をリセットして充電可能とする。電池温度Ｔが放電一時禁止温度である７０℃以上となった場合に、放電一時禁止状態とする。その後、電池温度Ｔが低下して６０℃以下となった場合には、放電一時禁止状態をリセットして放電可能とする。

また、表４に示すように、例えば電池温度Ｔが温度アラーム表示温度である５４．６℃以上となった場合に、マイクロコンピュータ１１は温度アラームを電子機器に表示させるための制御信号を出力する。電子機器は、制御信号を受け取ると、例えば、電子機器に設けられたＬＥＤ（Light Emitting Diode）を発光させたり、液晶などに電池パック２０が高温状態となっていることを知らせるアイコンなどを表示する。また、電池パック２０自身にＬＥＤなどを設け、ＬＥＤを発光させてもよい。この場合、電子機器は、ユーザが電池パック２０に設けたＬＥＤの発光を確認できるような構成とする。その後、電池温度Ｔが低下して４３℃以下となった場合には、マイクロコンピュータ１１から温度アラームの表示を停止させるような制御信号を出力して温度アラームをリセットする。

図６ないし図９は、電池パック２０の通常使用時における充放電制御を示すフローチャートである。図７は、図６のステップＳ１４における充放電可能フローを示している。図８は、図６のステップＳ１６における充電一時禁止フローを示している。図９は、図６のステップＳ１７における充放電一時禁止フローを示している。なお、特別な記載がない限り、以下の処理は、測定制御回路１０の制御の下で行われるものとする。また、以下の処理は、所定時間毎に電池温度Ｔを測定し、巡回的に行われる。

まず、図６のステップＳ１１において、電池温度Ｔを測定する。電池温度ＴがＴ≧９０の場合、ステップＳ１２において充放電永久禁止状態となる。

電池温度ＴがＴ≧９０でない場合、電池パック２０の現在の状態を確認する。まずステップＳ１３において、電池パック２０が充電可能状態であるか否かが判断される。電池パック２０は充電可能状態であると判断された場合には、ステップＳ１４において図７に示す充放電可能フローに移行する。また、電池パック２０は充電可能状態でないと判断された場合には、ステップＳ１５において放電可能状態であるか否かが判断される。

ステップＳ１５において電池パック２０は放電可能状態であると判断された場合には、充電のみが不可能な状態であるため、ステップＳ１６において図８に示す充電一時禁止フローに移行する。また、ステップＳ１５において電池パック２０は放電可能状態でないと判断された場合には、充電および放電が不可能な状態であるため、ステップＳ１７において図９に示す充放電一時禁止フローに移行する。

以下、ステップＳ１４の充放電可能フローについて説明する。

図７に、充電および放電がそれぞれ可能な状態から開始する充放電可能フローを示す。この場合、まずステップＳ２１において、ステップＳ１１で測定された電池温度ＴがＴ≧７０であるか否かが判断される。電池温度ＴがＴ≧７０であると判断された場合には、充電一時禁止温度（Ｔ≧６０）および放電一時禁止温度（Ｔ≧７０）となるため、ステップＳ２２において充放電一時禁止状態とする。また、温度アラーム表示温度（Ｔ≧５４．６）となるため、ステップＳ３０において温度アラームを表示するような制御信号を出力する。この場合には、充放電一時禁止状態でステップＳ１１に戻る。

充放電一時禁止状態でステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１における電池温度Ｔの測定でＴ≧９０でないと判断された場合には、電池パック２０はステップＳ１３およびステップＳ１５において“Ｎｏ”と判断されるため、次はステップＳ１７の充放電一時禁止フローに移行することになる。

ステップＳ２１において電池温度ＴがＴ≧７０でないと判断された場合には、ステップＳ２３において電池温度ＴがＴ≧６０であるか否かが判断される。ステップＳ２３において、Ｔ≧６０であると判断された場合には、充電一時禁止温度（Ｔ≧６０）となるため、ステップＳ２４において充電一時禁止状態とする。また、温度アラーム表示温度（Ｔ≧５４．６）となるため、ステップＳ３０において温度アラームを表示するような制御信号を出力する。この場合には、充電一時禁止状態でステップＳ１１に戻る。

充電一時禁止状態でステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１における電池温度Ｔの測定でＴ≧９０でないと判断された場合には、電池パック２０はステップＳ１３において“Ｎｏ”、ステップＳ１５において“Ｙｅｓ”と判断されるため、次はステップＳ１６の充電一時禁止フローに移行することになる。

ステップＳ２３において、Ｔ≧６０でないと判断された場合には、ステップＳ２５において充放電可能状態とする。次に、ステップＳ２６において電池温度ＴがＴ≧５４．６であるか否かが判断される。電池温度ＴがＴ≧５４．６であると判断された場合には、ステップＳ３０において温度アラームを表示するような制御信号を出力する。ステップＳ２６において、電池温度ＴがＴ≧５４．６でないと判断された場合には、ステップＳ２７において温度アラーム表示中であるか否かが判断される。

ステップＳ２７において温度アラーム表示中であると判断された場合には、ステップＳ２８において電池温度ＴがＴ≦４３であるか否かが判断される。電池温度ＴがＴ≦４３でないと判断された場合は、温度アラーム表示リセット温度（Ｔ≦４３）外となるため、ステップＳ３０において引き続き電子機器に温度アラームを表示させるための制御信号を出力する。この場合、充放電可能状態でステップＳ１１に戻る。

充放電可能状態でステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１における電池温度Ｔの測定でＴ≧９０でないと判断された場合には、電池パック２０はステップＳ１３において“Ｙｅｓ”と判断されるため、次もステップＳ１４の充放電可能フローに移行することになる。

ステップＳ２８において電池温度ＴがＴ≦４３であると判断された場合は、ステップＳ２９において電子機器に温度アラームを表示させないようにするための制御信号を出力し、温度アラーム表示がリセットされる。この場合も、充放電可能状態でステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１における電池温度Ｔの測定でＴ≧９０でないと判断された場合には、ステップＳ１４の充放電可能フローに移行することになる。

ステップＳ２７において温度アラーム表示中でないと判断された場合には、充放電可能状態でステップＳ１１に戻る。この場合も、充放電可能状態でステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１における電池温度Ｔの測定でＴ≧９０でないと判断された場合には、ステップＳ１４の充放電可能フローに移行することになる。

次に、ステップＳ１６の充電一時禁止フローについて説明する。

図８に、充電が一時禁止状態で、放電が可能な状態から開始する充電一時禁止フローを示す。なお、この処理の際には充電一時禁止状態であるため、表３に示すように、充電は電池温度Ｔ≦５０でリセットされる。また、温度アラームは予め点灯した状態で処理が開始される。

まずステップＳ３１において、ステップＳ１１で測定された電池温度ＴがＴ≧７０であるか否かが判断される。電池温度ＴがＴ≧７０であると判断された場合には、放電一時禁止温度（Ｔ≧７０）となり、また、充電一時禁止リセット温度（Ｔ≦５０）外であるため、充電一時禁止状態は解除されず、ステップＳ３２において充放電一時禁止状態とする。また、温度アラーム表示リセット温度（Ｔ≦４３）外となるため、ステップＳ３７において引き続き電子機器に温度アラームを表示させるための制御信号を出力する。この場合には、充放電一時禁止状態でステップＳ１１に戻る。ステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１における電池温度Ｔの測定でＴ≧９０でないと判断された場合には、上述のようにステップＳ１７の充放電一時禁止フローに移行することになる。

ステップＳ３１において電池温度ＴがＴ≧７０でないと判断された場合には、ステップＳ３３において電池温度ＴがＴ≦５０であるか否かが判断される。ステップＳ３３において、Ｔ≦５０でないと判断された場合には、充電一時禁止リセット温度（Ｔ≦５０）外であるため、ステップＳ３４において引き続き充電一時禁止状態とする。また、温度アラーム表示リセット温度（Ｔ≦４３）外となるため、ステップＳ３７において引き続き電子機器に温度アラームを表示させるための制御信号を出力する。この場合には、充電一時禁止状態でステップＳ１１に戻る。ステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１における電池温度Ｔの測定でＴ≧９０でないと判断された場合には、上述のようにステップＳ１６の充電一時禁止フローに移行することになる。

ステップＳ３３において、Ｔ≦５０であると判断された場合には、充電一時禁止リセット温度（Ｔ≦５０）であるため、ステップＳ３５において充電一時禁止状態をリセットし、充放電可能状態とする。次に、ステップＳ３６において電池温度ＴがＴ≦４３であるか否かが判断される。電池温度ＴがＴ≦４３でないと判断された場合には、温度アラーム表示リセット温度（Ｔ≦４３）外となるため、ステップＳ３７において引き続き電子機器に温度アラームを表示させるための制御信号を出力する。この場合、充放電可能状態でステップＳ１１に戻る。ステップＳ１１における電池温度Ｔの測定でＴ≧９０でないと判断された場合には、上述のようにステップＳ１４の充放電可能フローに移行することになる。

ステップＳ３６において電池温度ＴがＴ≦４３であると判断された場合には、ステップＳ３８において電子機器に温度アラームを表示させないようにするための制御信号を出力し、温度アラーム表示がリセットされる。この場合も、充放電可能状態でステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１における電池温度Ｔの測定でＴ≧９０でないと判断された場合には、上述のようにステップＳ１４の充放電可能フローに移行することになる。

次に、ステップＳ１７の充放電一時禁止フローについて説明する。

図９に、充放電が一時禁止状態から開始する充放電一時禁止フローを示す。なお、この処理の際には充放電一時禁止状態であるため、表３に示すように、放電は電池温度Ｔ≦６０でリセットされ、充電は電池温度Ｔ≦５０でリセットされる。また、温度アラームは予め点灯した状態で処理が開始される。

まずステップＳ４１において、ステップＳ１１で測定された電池温度ＴがＴ≦６０であるか否かが判断される。電池温度ＴがＴ≦６０でないと判断された場合には、放電一時禁止リセット温度（Ｔ≦６０）外となり、また、充電一時禁止リセット温度（Ｔ≦５０）外であるため、ステップＳ４２において引き続き充放電一時禁止状態とする。また、温度アラーム表示リセット温度（Ｔ≦４３）外となるため、ステップＳ４７において引き続き電子機器に温度アラームを表示させるための制御信号を出力する。この場合には、充放電一時禁止状態でステップＳ１１に戻る。ステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１における電池温度Ｔの測定でＴ≧９０でないと判断された場合には、上述のようにステップＳ１７の充放電一時禁止フローに移行することになる。

ステップＳ４１において電池温度ＴがＴ≦６０であると判断された場合には、ステップＳ４３において電池温度ＴがＴ≦５０であるか否かが判断される。ステップＳ４３において、Ｔ≦５０でないと判断された場合には、充電一時禁止リセット温度（Ｔ≦５０）外であるため、ステップＳ４４において充電一時禁止状態とする。また、温度アラーム表示リセット温度（Ｔ≦４３）外となるため、ステップＳ４７において引き続き電子機器に温度アラームを表示させるための制御信号を出力する。この場合には、充電一時禁止状態でステップＳ１１に戻る。ステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１における電池温度Ｔの測定でＴ≧９０でないと判断された場合には、上述のようにステップＳ１６の充電一時禁止フローに移行することになる。

ステップＳ４３において、Ｔ≦５０であると判断された場合には、充電一時禁止リセット温度（Ｔ≦５０）であるため、ステップＳ４５において充電一時禁止状態をリセットし、充放電可能状態とする。次に、ステップＳ４６において電池温度ＴがＴ≦４３であるか否かが判断される。電池温度ＴがＴ≦４３でないと判断された場合には、温度アラーム表示リセット温度（Ｔ≦４３）外となるため、ステップＳ４７において引き続き電子機器に温度アラームを表示させるための制御信号を出力する。この場合、充放電可能状態でステップＳ１１に戻る。ステップＳ１１における電池温度Ｔの測定でＴ≧９０でないと判断された場合には、上述のようにステップＳ１４の充放電可能フローに移行することになる。

ステップＳ４６において電池温度ＴがＴ≦４３であると判断された場合には、ステップＳ４８において電子機器に温度アラームを表示させないようにするための制御信号を出力し、温度アラーム表示がリセットされる。この場合も、充放電可能状態でステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１における電池温度Ｔの測定でＴ≧９０でないと判断された場合には、上述のようにステップＳ１４の充放電可能フローに移行することになる。

以上のようにして、金属線２５および金属線２６によって検出した組電池２７の電池温度Ｔを用いて充放電制御を行うことができる。

この発明では、従来から備えられていた中間電位測定用の金属線と、新たに接続した他の金属材料からなる金属線とにより中間電位の測定と電池温度の測定を同時に行うことができる。このため、高価なサーミスタを用いることなく、既存の配線を利用して電池温度の測定が可能となり、電池パックの製造コストの削減を図ることができる。特に、この発明では、サーミスタを用いる代わりに、１本の金属線を新たに配線するのみで電池温度の測定が可能となる。

以上、この発明の一実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。

例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。

また、上述の一実施形態では、並列に接続した２本のリチウムイオン二次電池を２組直列に接続した電池セルを用いたが、これに限ったものではなく、種々の接続方法が可能である。また、リチウムイオン二次電池に限ったものではなく、他の二次電池を用いる事もできる。

従来の電池パックの回路構成を示すブロック図である。 この発明の一実施形態による電池パックの一構成例を示す斜視分解図である。 この発明の一実施形態による電池パックの一構成例を示す構成図である。 この発明の一実施形態による電池パックの回路構成の一例を示すブロック図である。 この発明の一実施形態による電池パックの充放電制御を示すフローチャートである。 この発明の一実施形態による電池パックの充放電制御を示すフローチャートである。 この発明の一実施形態による電池パックの充放電制御を示すフローチャートである。 この発明の一実施形態による電池パックの充放電制御を示すフローチャートである。 この発明の一実施形態による電池パックの充放電制御を示すフローチャートである。

符号の説明

１，２０・・・電池パック
２ａ・・・＋端子
２ｂ・・・−端子
３ａ，３ｂ・・・通信端子
４・・・スイッチ回路
７，２７・・・組電池
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ・・・リチウムイオン二次電池
８・・・温度検出素子
９・・・電流検出抵抗
１０・・・測定制御回路
１１・・・マイクロコンピュータ
１２・・・記憶部
１３・・・振動子
１４・・・保護回路
１５・・・ヒューズ
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，２５，２６・・・金属線
３０ａ・・・上ケース
３０ｂ・・・下ケース
３１・・・回路基板
３２・・・コネクタ
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ・・・接続板

Claims (5)

1. 複数の二次電池を直列に接続した組電池と、
   上記組電池の充放電制御を行うスイッチ手段と、
   上記組電池の電流および電圧を測定し、測定結果に応じて上記スイッチ手段に制御信号を送信する測定制御手段と、
   上記測定制御手段の温度を検出可能な温度検出素子と、
   上記二次電池間に配設した接続部と上記測定制御手段とを電気的に接続する第１の金属線と、
   上記二次電池間に配設した接続部と上記測定制御手段とを電気的に接続し、上記第１の金属線と異なる金属材料からなる第２の金属線と
   を備え、
   上記第１の金属線と、上記第２の金属線の上記測定制御手段側の一端のみを開放して上記二次電池間に配設した上記接続部と上記測定制御手段とを電気的に接続することにより、上記第１の金属線および上記第２の金属線の開放端部間に生じた熱起電力に基づいて上記二次電池と上記測定制御手段との温度差が検出され、
   検出された上記温度差と、上記温度検出素子により検出された上記測定制御手段の温度とから、上記二次電池の電池温度が測定され、
   上記第１の金属線または上記第２の金属線により、上記二次電池間の中間電位が測定される
   ことを特徴とする電池パック。
2. 上記第１の金属線および上記第２の金属線を用いて検出された上記組電池の電池温度を基に、上記スイッチ手段の制御を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
3. 上記第１の金属線および上記第２の金属線は、０℃以下の温度範囲において使用可能な組合せである
   ことを特徴とする請求項２に記載の電池パック。
4. 上記第１の金属線および上記第２の金属線の組合せは、
   （ａ）銅と、銅およびニッケルを主とした合金（コンスタンタン）
   （ｂ）ニッケルおよびクロムを主とした合金（クロメル）と、銅およびニッケルを主とした合金（コンスタンタン）
   （ｃ）ニッケルおよびクロムを主とした合金（クロメル）と、ニッケルを主とした合金（アルメル）
   （ｄ）ニッケル、クロムおよびシリコンを主とした合金（ナイクロシル）と、ニッケルおよびシリコンを主とした合金（ナイシル）
   のいずれかである
   ことを特徴とする請求項３に記載の電池パック。
5. 測定した上記熱起電力と、上記温度差とを対応付けるテーブルを記憶する記憶部を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の電池パック。

Images