JP2009145139A - パック電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】故障判定に専用の回路を設けることなく、極めて簡単な回路構成としながら故障を判定して安全性を向上する。
【解決手段】パック電池は、電池１の電圧を検出するアナログフロントエンド２と、このアナログフロントエンド２に接続されて、アナログフロントエンド２からアナログの電圧信号が入力されるマイコン３とを備える。パック電池は、マイコン３が、アナログフロントエンド２から入力される電圧信号を切り換えて、アナログフロントエンド２又はマイコン３の故障判定をしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複雑な故障を判定するための回路を設けることなく、簡単な回路構成としながら故障を判定できるパック電池に関する。
電池を内蔵するパック電池は、電池の電圧で電流をコントロールして安全性を向上できる。とくに、リチウムイオン電池のパック電池は、電圧を設定電圧より低く制御して安全性を確保している。このことを実現するパック電池は、電池の電圧を検出して、検出電圧で電流を制御する保護回路を内蔵している。このパック電池は、保護回路が正常に動作して安全に使用できるので、保護回路が正常に動作しなくなると、安全に使用できなくなる弊害がある。この弊害を防止するために、保護回路が正常に動作するかどうか、すなわち電池の保護回路の故障を判定する回路が開発されている。（特許文献１ないし３参照）
特開２００３−３０４６４６号公報 特開２００４−１２７６６３号公報 特開２００４−２８２７９８号公報
特許文献に記載されるように、保護回路の故障を判定するために専用の回路を設けて種々の故障を判定できる。しかしながら、この構造は、故障判定回路を設けることから回路構成が複雑になる。とくに、故障判定回路は、故障の判定にのみ使用されるものであって、電池の保護回路としては必要ないことから、故障を判定するために専用の回路を設けることは極めて不経済である。
本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、故障判定に専用の回路を設けることなく、極めて簡単な回路構成としながら故障を判定して安全性を向上できるパック電池を提供することにある。
本発明のパック電池は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
パック電池は、電池１の電圧を検出するアナログフロントエンド２と、このアナログフロントエンド２に接続されて、アナログフロントエンド２からアナログの電圧信号が入力されるマイコン３とを備える。パック電池は、マイコン３が、アナログフロントエンド２から入力される電圧信号を切り換えて、アナログフロントエンド２又はマイコン３の故障判定をしている。
本発明の請求項２のパック電池は、直列に接続してなる複数の電池１を備えると共に、アナログフロントエンド２が、マイコン３で制御される入力スイッチ４と、この入力スイッチ４を介して複数の電池１に接続されてなる電池１の電圧検出回路５を備える。このパック電池は、マイコン３が入力スイッチ４を切り換えて、各々の電池電圧と、直列に接続している電池１のトータル電圧とを検出して、電圧検出回路５の故障を判定している。
本発明の請求項３のパック電池は、直列に接続してなる複数の電池１を備えると共に、アナログフロントエンド２が、マイコン３で制御される入力スイッチ４と、この入力スイッチ４を介して複数の電池１に接続されてなる電池１の電圧検出回路５を備える。このパック電池は、マイコン３が、電圧検出回路５の入力側を短絡するように入力スイッチ４を切り換えて、入力スイッチ４の故障を判定している。
本発明の請求項４のパック電池は、アナログフロントエンド２が、マイコン３で制御される入力スイッチ４と、この入力スイッチ４を介して電池１に接続されてなる電池１の電圧検出回路５を備える。この電圧検出回路５は、電池１の電圧を検出する差動アンプ６を備えている。この差動アンプ６は、一方の入力端子に標準電圧１０を入力している。このパック電池は、マイコン３が入力スイッチ４を制御して、電池１の電圧を非反転状態と反転状態とで差動アンプ６に入力して、出力される電圧から電圧検出回路５の故障を判定している。
本発明の請求項５のパック電池は、マイコン３が、入力されるアナログの電圧信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ８と、このＡ／Ｄコンバータ８に第１の基準電圧（ＶＣ１）を入力する第１の基準電圧回路１９を備える。アナログフロントエンド２は、マイコン３に第１の基準電圧（ＶＣ１）と異なる電圧である第２の基準電圧（ＶＣ２）を出力する第２の基準電圧回路２０を備える。このパック電池は、マイコン３が第１の基準電圧（ＶＣ１）と第２の基準電圧（ＶＣ２）を切り換えて、第１の基準電圧（ＶＣ１）、第２の基準電圧（ＶＣ２）またはＡ／Ｄコンバータ８の故障を判定している。
本発明のパック電池は、故障判定に専用の回路を設けることなく、極めて簡単な回路構成としながら故障を判定して安全性を向上できる特徴がある。とくに、本発明のパック電池は、回路構成を変更することなく、マイコンでアナログフロントエンドを制御して故障判定することができるので、回路構成を変更することなく、ソフトウェアのみを変更して、種々の回路の故障を判定できる。
とくに、本発明の請求項２のパック電池は、直列に接続してなる複数の電池を備えると共に、アナログフロントエンドがマイコンで制御される入力スイッチと、この入力スイッチを介して複数の電池に接続されてなる電池の電圧検出回路を備えており、マイコンが入力スイッチを切り換えて、各々の電池電圧と直列に接続している電池のトータル電圧とを検出して、電圧検出回路の故障を判定するので、各々の電池の加算電圧とトータル電圧を比較して、電圧検出回路の故障を判定できる。
また、本発明の請求項３のパック電池は、直列に接続している複数の電池を備えると共に、アナログフロントエンドがマイコンで制御される入力スイッチと、この入力スイッチを介して複数の電池に接続されてなる電池の電圧検出回路を備えており、マイコンが、電圧検出回路の入力側を短絡するように入力スイッチを切り換えて、入力スイッチの故障を判定する。このパック電池は、マイコンで入力スイッチを制御して、出力電圧から入力スイッチを故障を判定できる。
さらにまた、本発明の請求項４のパック電池は、アナログフロントエンドがマイコンで制御される入力スイッチと、この入力スイッチを介して電池に接続されてなる電池の電圧検出回路を備えており、この電圧検出回路は、電池の電圧を検出する差動アンプを備えると共に、この差動アンプは、一方の入力端子に標準電圧を入力しており、マイコンが入力スイッチを制御して、電池の電圧を非反転状態と反転状態とで差動アンプに入力して、出力される電圧から電圧検出回路の故障を判定する。このパック電池は、入力スイッチを制御して差動アンプに入力する電圧信号を反転して故障を判定できる。
さらにまた、本発明の請求項５のパック電池は、マイコンが入力されるアナログの電圧信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、このＡ／Ｄコンバータに第１の基準電圧を入力する第１の基準電圧回路を備え、アナログフロントエンドは、マイコンに第１の基準電圧と異なる電圧である第２の基準電圧を出力する第２の基準電圧回路を備え、マイコンが第１の基準電圧と第２の基準電圧とを切り換えて、第１の基準電圧（ＶＣ１）、第２の基準電圧（ＶＣ２）またはＡ／Ｄコンバータの故障を判定する。このパック電池も、簡単な回路構成としながら、第１の基準電圧（ＶＣ１）、第２の基準電圧（ＶＣ２）またはＡ／Ｄコンバータの故障を判定できる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのパック電池を例示するものであって、本発明はパック電池を以下のものに特定しない。
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
図１の回路図に示すパック電池は、直列に接続している複数の電池１と、各々の電池１の電圧を検出するアナログフロントエンド２と、このアナログフロントエンド２に接続されて、アナログフロントエンド２からアナログの電圧信号が入力されるマイコン３とを備える。
電池１は、リチウムイオン二次電池である。ただし、本発明のパック電池は、電池をリチウムイオン電池には特定しない。電池は、電圧を検出して充放電の電流をコントロールするすべての充電できる電池、たとえばニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池とすることもできる。
図のパック電池は、第１ないし第３の電池からなる３個の電池１を直列に接続している。ただ、本発明のパック電池は、電池の個数を特定するものではない。ただ、複数の電池を直列に接続しているパック電池は、電池のトータル電圧から電圧検出回路５の故障を判定することができる。
アナログフロントエンド２は、マイコン３でオンオフに制御される入力スイッチ４と、この入力スイッチ４を介して複数の電池１に接続される電池１の電圧検出回路５を備えている。さらに、図のアナログフロントエンド２は、電池１の電圧を、マイコン３のＡ／Ｄコンバータ８に、基準電圧（たとえば２．５Ｖ）に変換して出力する電源回路９を備えている。
電圧検出回路５は、各々の電池１の電圧を検出する差動アンプ６を備える。差動アンプ６は、入力スイッチ４を切り換えて、各々の電池１を正負の入力端子に接続して、各々の電池１の電圧を検出する。図の差動アンプ６は、一方の入力端子、図においてプラス側の入力端子に標準電圧１０（図においては０．９７５Ｖ）を入力している。さらに、差動アンプ６は、プラス側とマイナス側の入力端子を、入力スイッチ４を介して電池１の正負の電極に接続している。さらに、図の差動アンプ６は、入力端子に入力抵抗１１を接続して、この入力抵抗１１を入力スイッチ４に直列に接続している。また、差動アンプ６は、マイナス側の入力端子と出力端子との間にフィードバック抵抗１２を接続して増幅率を最適値に調整している。差動アンプ６は、出力側をマイコン３に接続して、検出する電池１の電圧をアナログの電圧信号として出力する。
入力スイッチ４は、差動アンプ６の入力端子と電池１の正負の電極との間に接続される。各々の入力スイッチ４は、直列抵抗１３を介して各々の電池１に接続している。図のパック電池は、差動アンプ６のマイナス側の入力端子に５組の入力スイッチ４を並列に接続している。５組の入力スイッチ４は、第１〜第５の入力スイッチ４からなる。第１の入力スイッチ４Ａは、プラス側に接続している第１の電池１Ａのプラス側に接続し、第２の入力スイッチ４Ｂは、第１の電池１Ａと第２の電池１Ｂの接続点に接続し、第３の入力スイッチ４Ｃは、第２の電池１Ｂと第３の電池１Ｃの接続点に接続し、第４の入力スイッチ４Ｄは、第３の電池１Ｃのマイナス側に接続している。さらに、第５の入力スイッチ４Ｅは、第１の電池１Ａのプラス側に接続している。差動アンプ６のプラス側は、３組の入力スイッチ４を介して各々の電池１に接続している。３組の入力スイッチ４は、第６〜第８の入力スイッチ４からなる。第６の入力スイッチ４Ｆは、第１の電池１Ａと第２の電池１Ｂの接続点に接続し、第７の入力スイッチ４Ｇは、第２の電池１Ｂと第３の電池１Ｃの接続点に接続し、第８の入力スイッチ４Ｈは、第３の電池１Ｃのマイナス側に接続している。
また、図のアナログフロントエンド２は、差動アンプ６の出力側に直列に出力スイッチ１４を接続している。出力スイッチ１４は、オフに切り換えられて差動アンプ６の出力を遮断する。さらに、出力スイッチ１４の出力側にトータル電圧検出スイッチ１５を接続している。トータル電圧検出スイッチ１５は、出力スイッチ１４の出力側を、第１の電池１Ａのプラス側に接続している。出力スイッチ１４は、マイコン３に制御されて、差動アンプ６の出力を出力する状態でオン、差動アンプ６の出力を遮断する状態でオフに切り換えられる。このアナログフロントエンド２は、出力スイッチ１４をオフとして差動アンプ６の出力を遮断する状態で、トータル電圧検出スイッチ１５をオンに切り換えて、直列に接続している電池１のトータル電圧を出力する。出力されるトータル電圧は、制御回路７を介してマイコン３に入力され、マイコン３は直列接続している電池１のトータル電圧を検出する。
各々の電池電圧は、第１〜第８の入力スイッチ４を切り換えて検出される。第１〜第８の入力スイッチ４は、マイコン３でオンオフに制御される。マイコン３は、以下のように入力スイッチ４を制御して、電圧検出回路５でもって、第１〜第３の電池１の電圧を検出する。この状態で、出力スイッチ１４はオン、トータル電圧検出スイッチ１５はオフに制御されて、差動アンプ６の出力を制御回路７に出力し、制御回路７は、入力されるアナログ信号をマイコン３に出力する。マイコン３は、入力される電圧信号をＡ／Ｄコンバータ８でデジタル信号に変換して、電池１の電圧をデジタル信号として検出する。
第１の入力スイッチ４Ａと第６の入力スイッチ４Ｆをオンとして、他の入力スイッチ４をオフとする…………第１の電池１Ａの電圧を検出
第２の入力スイッチ４Ｂと第７の入力スイッチ４Ｇをオンとして、他の入力スイッチ４をオフとする…………第２の電池１Ｂの電圧を検出
第３の入力スイッチ４Ｃと第８の入力スイッチ４Ｈをオンとして、他の入力スイッチ４をオフとする…………第３の電池１Ｃの電圧を検出
マイコン３は、以上のように入力スイッチ４を切り換えて第１〜第３の電池１の電圧を検出できる。さらに、マイコン３は、出力スイッチ１４をオフ、トータル電圧検出スイッチ１５をオンに切り換えて直列に接続している電池１のトータル電圧を検出する。電圧検出回路５が正常に動作すると、トータル電圧は、第１〜第３の電池１の電圧の加算値となる。したがって、マイコン３は、トータル電圧が第１〜第３の電池電圧の加算値となるかどうかで、電圧検出回路５の故障を判定する。
さらに、マイコン３は、以下の組み合わせで入力スイッチ４をオンに切り換えて、電圧検出回路５である差動アンプ６の入力側を短絡して入力スイッチ４の故障を判定する。
第２の入力スイッチ４Ｂと第６の入力スイッチ４Ｆをオンとして、他の入力スイッチ４をオフとする。
第３の入力スイッチ４Ｃと第７の入力スイッチ４Ｇをオンとして、他の入力スイッチ４をオフとする。
第４の入力スイッチ４Ｄと第８の入力スイッチ４Ｈをオンとして、他の入力スイッチ４をオフとする。
以上の組み合わせで入力スイッチ４を切り換えて、差動アンプ６の入力側を短絡すると入力電圧は０Ｖとなる。したがって、マイコン３は、以上のように入力スイッチ４を制御して差動アンプ６の入力電圧が０Ｖにならないことを検出して入力スイッチ４の故障を判定できる。マイコン３は、差動アンプ６の出力電圧から入力電圧を検出して、入力スイッチ４の故障を判定する。
図２は、差動アンプ６の入出力特性を示している。この差動アンプ６は、入力電圧が０Ｖで出力電圧を０．９７５Ｖとする。したがって、マイコン３は、差動アンプ６の入力側を短絡する状態で、差動アンプ６から０．９７５Ｖが出力されるかどうかで故障を判定する。差動アンプ６の出力が０．９７５Ｖとなる状態で故障しないと判定する。
さらに、マイコン３は、入力スイッチ４を切り換えて、電池１の電圧を非反転状態と反転状態とで差動アンプ６に入力して、出力される電圧から電圧検出回路５の故障を判定する。図２に示す入出力特性の差動アンプ６は、入力電圧が０Ｖで出力電圧を０．９７５Ｖとし、入力電圧を４．５Ｖとして出力電圧を０．３Ｖとする。この差動アンプ６は、増幅率を０．１５とし、かつ出力電圧をプラス側に０．９７５Ｖシフトして出力する。この差動アンプ６は、入力を反転状態と非反転状態とに切り換えて、出力電圧から故障判定できる。このとき、反転状態で入力する状態で、入力電圧をレベルシフトする標準電圧の０．９７５Ｖを変更して、入出力特性を図２の鎖線で示す特性にできる。入力電圧をレベルシフトするには、図１において差動アンプ６のプラス側の入力端子とアースとの間に接続しているスイッチ１６をオンに切り換えて調整できる。
この差動アンプ６は、第１〜第３の電池１の電圧を非反転状態と反転状態とで入力して、出力電圧が変化する。たとえば、電池１の電圧が図２の実線で示す位置にあるとき、非反転状態での出力電圧はＶ１、反転状態での出力電圧はＶ２となる。したがって、マイコン３は、差動アンプ６の入力電圧を非反転状態と反転状態に入力するように入力スイッチ４を切り換えて、出力電圧がＶ１とＶ２になるかどうかで、電圧検出回路５の故障を判定できる。マイコン３は、入力スイッチ４を切り換えて、出力電圧がＶ１とＶ２になる状態では正常、この電圧から変化すると故障と判定する。
マイコン３は、以下のように入力スイッチ４を制御して、電池１の電圧を差動アンプ６に非反転状態と反転状態で入力する。第２の電池１Ｂの電圧が非反転状態で入力されるとき、マイコン３は、第２の入力スイッチ４Ｂと第７の入力スイッチ４Ｇをオンとして、他の入力スイッチ４をオフに制御する。また、第２の電池１Ｂの電圧が反転状態で入力されるとき、マイコン３は、第３の入力スイッチ４Ｃと第６の入力スイッチＦをオンとして、他の入力スイッチ４をオフに制御する。さらに、第３の電池１Ｃの電圧が非反転状態で入力されるとき、マイコン３は、第３の入力スイッチ４Ｃと第８の入力スイッチ４Ｈをオンとして、他の入力スイッチ４をオフに制御する。また、第３の電池１Ｃの電圧が反転状態で入力されるとき、マイコン３は、第４の入力スイッチ４Ｄと第７の入力スイッチ４Ｇをオンとして、他の入力スイッチ４をオフとする。
さらに、マイコン３は、入力されるアナログの電圧信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ８の基準電圧を切り換えて、基準電圧またはＡ／Ｄコンバータ８の故障を判定できる。マイコン３は、内蔵するＡ／Ｄコンバータ８がＡ／Ｄ変換するために、Ａ／Ｄコンバータ８に第１の基準電圧（ＶＣ１）を入力する第１の基準電圧回路１９を備えている。さらに、マイコン３は、Ａ／Ｄ変換の基準電圧を外部から入力できる回路構成となっている。マイコン３は、外部から第２の基準電圧（ＶＣ２）を入力してＡ／Ｄ変換できる。Ａ／Ｄコンバータ８は、入力電圧が同じであっても、Ａ／Ｄ変換に使用する基準電圧によって出力されるデジタル信号が変化する。出力されるデジタル信号が変化する割合は、Ａ／Ｄ変換に使用する基準電圧で特定される。したがって、同じ入力電圧を、内蔵する第１の基準電圧（ＶＣ１）と、外部から入力する第２の基準電圧（ＶＣ２）の両方でＡ／Ｄ変換し、各々の基準電圧において出力される電圧値から、第１の基準電圧（ＶＣ１）、第２の基準電圧（ＶＣ２）またはＡ／Ｄコンバータ８の故障を判定できる。基準電圧の値が変動する故障が起きたり、Ａ／Ｄコンバータ８が故障して正確にＡ／Ｄ変換できなくなると、第１の基準電圧（ＶＣ１）と第２の基準電圧（ＶＣ２）でＡ／Ｄ変換して得られる電圧値が特定の割合にならないからである。
基準電圧またはＡ／Ｄコンバータ８の故障を判定するためにＡ／Ｄコンバータ８に入力する電圧信号は、温度センサ１７から入力される信号である。温度センサ１７は、サーミスタなどの温度によって電気抵抗が変化する素子である。図１の温度センサ１７は、分圧抵抗１８と直列に接続される。分圧抵抗１８と温度センサ１７の直列回路は、電源回路９とアースとの間に接続される。温度センサ１７と分圧抵抗１８との接続点の電圧が、温度信号として入力される。温度センサ１７の電気抵抗が変化すると、接続点の電圧が変化するので、接続点の電圧から温度センサ１７の電気抵抗が検出でき、電気抵抗から温度が検出できる。温度信号は、電池１の電圧のように入力スイッチ４を介在することなくマイコン３に接続している。したがって、第１の基準電圧（ＶＣ１）と第２の基準電圧（ＶＣ２）の両方で温度信号をＡ／Ｄ変換して、基準電圧またはＡ／Ｄコンバータ８の故障判定するマイコン３は、入力スイッチ４を制御することなく基準電圧またはＡ／Ｄコンバータ８の故障を判定できる。
例えば、正常時においては、第２の基準電圧（ＶＣ２）をＶＣ２＝２．５Ｖとして、温度センサ１７と分圧抵抗１８との接続点の電圧をＡ／Ｄ変換して、ＶＣ２によるＡ／Ｄ変換値（Ａ／Ｄ２）となる。そして、これと同時に、第１の基準電圧（ＶＣ１）をＶＣ１＝１．２２５Ｖとして、Ａ／Ｄ変換して、ＶＣ１によるＡ／Ｄ変換値（Ａ／Ｄ１）となる。
特定の温度での上記接続点の電圧（Ｃ［Ｖ］）が入力されるとき、第１の基準電圧（ＶＣ１）を利用するときは、電圧Ｃ＝（固定係数）×２１５×（Ａ／Ｄ１）／（ＶＣ１）となる（マイコン３が１５ｂｉｔのとき２１５となる）。また、同様に、第２の基準電圧（ＶＣ２）を利用するときは、電圧Ｃ＝（固定係数）×２１５×（Ａ／Ｄ２）／（ＶＣ２）となる。よって、同一の温度で、同一の接続点の電圧（Ｃ［Ｖ］）が測定されるなら、比率として、（Ａ／Ｄ１）／（Ａ／Ｄ２）＝（固定係数´）となる。ここで、正常であるなら、種々の温度において、各基準電圧によるＡ／Ｄ変換値において、比率（Ａ／Ｄ１）／（Ａ／Ｄ２）は、固定係数となり、同一となるので、このような比率が所定の範囲内であるかどうか、マイコン３が判定し、基準電圧またはＡ／Ｄコンバータ８の故障を判定する。つまり、このような比率が所定の範囲内であるなら正常、範囲外なら故障となる。なお、本実施例においては、このような故障判定をした場合、Ａ／Ｄコンバータ８が故障発生する比率は低く、また、マイコン３内の第１の基準電圧（ＶＣ１）が故障発生する比率は低く、第２の基準電圧（ＶＣ２）が故障発生する比率が高い。なお、通常の温度測定には、第２の基準電圧（ＶＣ２）を利用する。
ただ、マイコンは、温度信号のみでなく、第１の基準電圧（ＶＣ１）と第２の基準電圧（ＶＣ２）がＡ／Ｄ変換するタイミングにおいて変化しない他の電圧を利用して、基準電圧またはＡ／Ｄコンバータの故障を判定することもできる。
図１のアナログフロントエンド２は、分圧抵抗１８と温度センサ１７との直列回路に電力を供給する電源回路９を内蔵している。この電源回路９は、電池１から得られる電圧を、たとえば２．５Ｖに安定化して出力する。さらに、この電源回路９は、マイコン３に接続されている。したがって、マイコン３が、この電源回路９の出力を第２の基準電圧（ＶＣ２）に使用して、すなわち、この電源回路９を第２の基準電圧回路２０に使用して、入力される電圧をＡ／Ｄ変換することができる。
さらに、以上のパック電池は、電池１の充放電を制御する充放電制御回路２２を備える。充放電制御回路２２は、電池１の残容量を演算する残容量演算回路（図示せず）から入力される電池１の残容量に応じて充放電スイッチング素子２３を制御して電池１の充放電を制御する。残容量演算回路は、電池電圧または電池１に流れる充放電の電流から電池１の残容量を演算している。充放電スイッチング素子２３は、電池１と出力端子２１の間に接続された充電スイッチ２３Ａと放電スイッチ２３Ｂからなる。充電スイッチ２３Ａは、放電電流を許容し、充電電流を制御する。放電スイッチ２３Ｂは、充電電流を許容し、放電電流を制御する。これらの充放電スイッチング素子２３として、たとえば、ＦＥＴが使用できる。充放電制御回路２２は、充電状態において、充電スイッチ２３Ａをオンに制御し、電池１が満充電されると、充電スイッチ２３Ａをオフに切り換えて充電を停止する。さらに、充放電制御回路２２は、放電状態において、放電スイッチ２３Ｂをオンに制御し、電池１が最低残存容量まで放電される、放電スイッチ２３Ｂをオフに切り換えて放電を停止する。これにより、電池１の過充電と過放電とを防止している。
さらに、図のパック電池は、マイコン３が、電圧検出回路５、入力スイッチ４、Ａ／Ｄコンバータ８のいずれかが故障していると判定すると、電池１に流れる電流を遮断してパック電池を保護する。図に示すパック電池は、電池１と出力端子２１の間に電流遮断素子２４を接続している。このパック電池は、マイコン３が、電圧検出回路５、入力スイッチ４、Ａ／Ｄコンバータ８のいずれかの故障を検出すると、電流遮断素子２４をオフにして充放電の電流を遮断する。電流遮断素子２４は、たとえば、ヒューズである。ヒューズである電流遮断素子２４は、抵抗加熱型ヒューズとして通電状態を制御できる。このパック電池は、マイコン３が故障を検出すると、制御回路７が抵抗加熱型ヒューズへの通電を制御して、加熱抵抗でヒューズを溶断して充放電の電流を遮断する。この電流遮断素子は、ヒューズを溶断して電流遮断状態になると、電流を流す状態には復帰しない。したがって、パック電池の故障を検出すると、電流を遮断してパック電池を使用できない状態として、安全性をより高くできる。さらに、ヒューズである電流遮断素子は、過電流で溶断される保護素子にも併用できる。
さらに、パック電池は、充放電スイッチング素子を電流遮断素子に併用することもできる。このパック電池は、マイコンが故障を検出すると、充電スイッチをオフに制御して充電電流を遮断し、放電スイッチをオフに制御して放電電流を遮断する。このように、充放電スイッチング素子を電流遮断素子に併用するパック電池は、電流遮断素子を特別に設ける必要がない。また、電流遮断素子を備えるパック電池においても、故障検出時には、充放電スイッチング素子をオフ状態に保持してパック電池を保護することができる。
本発明の一実施例にかかるパック電池の回路図である。 差動アンプの入出力特性を示すグラフである。
符号の説明
１…電池 １Ａ…第１の電池
１Ｂ…第２の電池
１Ｃ…第３の電池
２…アナログフロントエンド
３…マイコン
４…入力スイッチ ４Ａ…第１の入力スイッチ
４Ｂ…第２の入力スイッチ
４Ｃ…第３の入力スイッチ
４Ｄ…第４の入力スイッチ
４Ｅ…第５の入力スイッチ
４Ｆ…第６の入力スイッチ
４Ｇ…第７の入力スイッチ
４Ｈ…第８の入力スイッチ
５…電圧検出回路
６…差動アンプ
７…制御回路
８…Ａ／Ｄコンバータ
９…電源回路
１０…標準電圧
１１…入力抵抗
１２…フィードバック抵抗
１３…直列抵抗
１４…出力スイッチ
１５…トータル電圧検出スイッチ
１６…スイッチ
１７…温度センサ
１８…分圧抵抗
１９…第１の基準電圧回路
２０…第２の基準電圧回路
２１…出力端子
２２…充放電制御回路
２３…充放電スイッチング素子 ２３Ａ…充電スイッチ
２３Ｂ…放電スイッチ
２４…電流遮断素子

Claims (5)

  1. 電池(1)の電圧を検出するアナログフロントエンド(2)と、このアナログフロントエンド(2)に接続されてアナログフロントエンド(2)からアナログの電圧信号が入力されるマイコン(3)とを備えるパック電池であって、
    前記マイコン(3)がアナログフロントエンド(2)から入力される電圧信号を切り換えてアナログフロントエンド(2)又はマイコン(3)の故障判定するようにしてなるパック電池。
  2. 直列に接続してなる複数の電池(1)を備えると共に、前記アナログフロントエンド(2)が前記マイコン(3)で制御される入力スイッチ(4)と、この入力スイッチ(4)を介して複数の電池(1)に接続されてなる電池(1)の電圧検出回路(5)を備えており、
    前記マイコン(3)が入力スイッチ(4)を切り換えて、各々の電池電圧と直列に接続している電池(1)のトータル電圧とを検出して、電圧検出回路(5)の故障を判定するようにしてなる請求項１に記載されるパック電池。
  3. 直列に接続してなる複数の電池(1)を備えると共に、前記アナログフロントエンド(2)が前記マイコン(3)で制御される入力スイッチ(4)と、この入力スイッチ(4)を介して複数の電池(1)に接続されてなる電池(1)の電圧検出回路(5)を備えており、
    前記マイコン(3)が、電圧検出回路(5)の入力側を短絡するように入力スイッチ(4)を切り換えて、入力スイッチ(4)の故障を判定する請求項１に記載されるパック電池。
  4. 前記アナログフロントエンド(2)が、前記マイコン(3)で制御される入力スイッチ(4)と、この入力スイッチ(4)を介して電池(1)に接続されてなる電池(1)の電圧検出回路(5)を備えており、
    この電圧検出回路(5)は、電池(1)の電圧を検出する差動アンプ(6)を備えると共に、この差動アンプ(6)は、一方の入力端子に標準電圧(10)を入力しており、
    前記マイコン(3)が入力スイッチ(4)を制御して、電池(1)の電圧を非反転状態と反転状態とで差動アンプ(6)に入力して、出力される電圧から電圧検出回路(5)の故障を判定するようにしてなる請求項１に記載されるパック電池。
  5. 前記マイコン(3)が入力されるアナログの電圧信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ(8)と、このＡ／Ｄコンバータ(8)に第１の基準電圧（ＶＣ１）を入力する第１の基準電圧回路(19)を備え、前記アナログフロントエンド(2)は、マイコン(3)に第１の基準電圧（ＶＣ１）と異なる電圧である第２の基準電圧（ＶＣ２）を出力する第２の基準電圧回路(20)を備え、マイコン(3)が第１の基準電圧（ＶＣ１）と第２の基準電圧（ＶＣ２）を切り換えて、第１の基準電圧（ＶＣ１）、第２の基準電圧（ＶＣ２）またはＡ／Ｄコンバータ(8)の故障を判定する請求項１に記載されるパック電池。
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