JP2012182909A - 電池パック、蓄電システム、電子機器、電動車両、電力システムおよび制御システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電池パック1の電流路に過電流が流れると、PTC付サーモスタット62の接点が開放する。PTC付サーモスタット62の接点が開放したことが、検出回路66により検出される。検出回路66は、PTC付サーモスタット62の接点が開放したことを示すローレベルの開放信号を放電制御FET64に供給する。検出回路66から供給されるローレベルの開放信号によって、放電制御FET64がオフする。PTC付サーモスタット62によって過電流を遮断するとともに放電制御FET64をオフすることができ、電池パックの安全性を向上させることができる。
【選択図】図4
Description
電池パックは、
電池セルの放電電流路に挿入され、サーモスタットと、温度の上昇に対して抵抗値が増大する熱感抵抗素子とが並列接続された電流制御素子と、
外部機器と接続される端子と、
サーモスタットの接点が開放したことを検出すると、接点が開放したことを示す開放信号を、端子を介して出力する検出部とを有し、
外部機器は、
開放信号に応じてオフされるスイッチング素子を有する制御システムである。
電池パックは、
電池セルの放電電流路に挿入され、サーモスタットと、温度の上昇に対して抵抗値が増大する熱感抵抗素子とが並列接続された電流制御素子と、
サーモスタットの接点が開放したことを検出すると、接点が開放したことを示す開放信号を出力する検出部と、
開放信号が供給されると、放電禁止状態となるように制御するとともに、外部機器が動作禁止状態となるように制御する制御部と、
放電禁止状態および動作禁止状態を保持する保持部とを有し、
保持部は、開放した接点が復帰した場合に、放電禁止状態および動作禁止状態を保持するように制御部により、制御される制御システムである。
<PTC付サーモスタットについて>
<第1の実施形態>
<第2の実施形態>
<第3の実施形態>
<第4の実施形態>
<第5の実施形態>
<第6の実施形態>
<第7の実施形態>
<第8の実施形態>
<第9の実施形態>
<応用例>
<変形例>
本開示における発明者は、先に、自己復帰型の素子の一例であるPTC付サーモスタットに関する技術を、特願2009−229915として提案している。本開示は、該出願の内容を包含するものである。以下、本開示の理解を容易にするためにPTC付サーモスタットに関して説明する。
PTC付サーモスタット12は、例えば、断面が台形の棒状の外形を有する。図1に示すように、PTC付サーモスタット12は、可動接点21および固定接点22を有する。可動接点21がバイメタル23の可動端に固定される。バイメタル23の固定端が入力端子24に固定されている。バイメタル23は、熱膨張率が異なる2枚の金属板を貼り合わせたもので、温度が高くなると湾曲する。固定接点22が出力端子25に固定されている。バイメタル23によって、接点21および22を接触、離間させるスイッチの構成は、サーモスタットと称される。
かかるPTC付サーモスタット12の動作について説明する。通常の放電状態(または充電状態)では、バイメタル23の抵抗は、PTC素子27の抵抗より充分小であるため、電流がバイメタル23を通じて流れている。図1Aに示すように、PTC付サーモスタット12に対してモータのロック等によって過電流I1が流れると、過電流I1によってバイメタル23が発熱する。
電池セルのリード電極、セパレータ等がダメージを受けるのは、過電流の電流値と流れる時間の積で規定される熱量が大きい場合である。電池セルBTにダメージを与えないように過電流を制限するPTC付サーモスタット12の特性は、実際に使用する電池セルの複数のサンプルを使用した測定結果に基づいて決定できる。すなわち、電池セルの多数のサンプルを用意し、各サンプルに対する放電電流値と放電時間とを変化させ、電池セルがダメージを受けたか否かを調べる。好ましくは、複数回の放電を行った後にダメージが調べられる。
「電動工具の一例」
図3を参照して、本開示に適用可能な電動工具例えば電動ドライバの一例について概略的に説明する。電動ドライバ51は、本体内にDCモータ等のモータ53が収納されている。モータ53の回転がシャフト54に伝達され、シャフト54によって被対象物にねじが打ち込まれる。電動ドライバ51には、ユーザが操作するトリガースイッチ52が設けられている。
図4は、第1の実施形態における電池パック1の構成例を示す。電池パック1では、二次電池例えば、リチウムイオン二次電池の電池セルBT1、BT2、BT3(これらの電池を特に区別する必要がない場合には、電池セルBTと総称する)が、例えば、直列接続されている。複数の電池セルが並列接続されてもよく、複数の電池セルが直列接続されたものが並列接続されていてもよい。一つの電池セル当たりの満充電電圧が、例えば、4.2Vのリチウムイオン電池を用いた場合、電池パック1の満充電電圧は12.6Vとなる。
電池パック1の動作例について説明する。放電可能な状態では、PTC付サーモスタット62の接点は接触している。PTC付サーモスタット62の接点が接触していることから、検出回路66は、例えば、ハイレベルの開放信号を出力する。出力されたハイレベルの開放信号が放電制御FET64に供給され、放電制御FET64がオンする。なお、制御IC65の制御により、放電制御FET64がオンされてもよい。
図5は、第2の実施形態における電池パック2の構成例を示す。なお、第2の実施形態において、上述した実施形態と同一の箇所には同一の参照符号を付し、重複した説明を適宜省略する。
図6は、第3の実施形態における電池パック3の構成例を示す。電池パック3において、上述した実施形態と同一の箇所には同一の参照符号を付し、重複した説明を適宜省略する。
図7は、第4の実施形態における電池パック4の構成例を示す。なお、電池パック4において、上述した実施形態で説明した箇所と同一の箇所には同一の参照符号を付し、重複した説明を適宜省略する。
図8は、第5の実施形態における電池パック5の構成例を示す。なお、電池パック5において、上述した実施形態で説明した箇所と同一の箇所には同一の参照符号を付し、重複した説明を適宜省略する。
図9は、第6の実施形態における電池パック6の構成例を示す。なお、電池パック6において、上述した実施形態で説明した箇所と同一の箇所には同一の参照符号を付し、重複した説明を適宜省略する。
図11は、第7の実施形態における電池パック7の構成例を示す。なお、電池パック7において、上述した実施形態で説明した箇所と同一の箇所には同一の参照符号を付し、重複した説明を適宜省略する。
図13は、第8の実施形態における電池パック8の構成例を示す。なお、電池パック8において、上述した実施形態で説明した箇所と同一の箇所には同一の参照符号を付し、重複した説明を適宜省略する。
図16は、第9の実施形態における電池パック9の構成例を示す。なお、電池パック9において、上述した実施形態で説明した箇所と同一の箇所には同一の参照符号を付し、重複した説明を適宜省略する。
上述した実施形態では、電池パックは、電動工具に使用されるものとして説明したが、これに限られない。以下、応用例について説明する。
本開示を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図18を参照して説明する。例えば住宅101用の蓄電システム100においては、火力発電102a、原子力発電102b、水力発電102c等の集中型電力系統102から電力網109、情報網112、スマートメータ107、パワーハブ108等を介し、電力が蓄電装置103に供給される。これと共に、家庭内発電装置104等の独立電源から電力が蓄電装置103に供給される。蓄電装置103に供給された電力が蓄電される。蓄電装置103を使用して、住宅101で使用する電力が給電される。住宅101に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
本開示を車両用の蓄電システムに適用した例について、図19を参照して説明する。図19に、本開示が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
本開示は、上述した実施形態に限られることなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した第2の実施形態において、例えば、ユーザによりトリガースイッチ52が押し込まれた状態で過電流が発生し、PTC付サーモスタット62が動作する。検出回路66は、PTC付サーモスタット62が動作したことを検出し、開放信号を出力する。開放信号によって、トリガースイッチ52が強制的にオフされる。
12、62・・・PTC付サーモスタット
51・・・電動ドライバ
52・・・トリガースイッチ
53・・・モータ
55・・・モータ制御部
64・・・放電制御スイッチ
66・・・検出回路
67・・・制御端子
68・・・マイクロコンピュータ
70、71・・・LED
72、73・・・ラッチ回路
Claims (18)
- 電池セルの放電電流路に挿入され、サーモスタットと、温度の上昇に対して抵抗値が増大する熱感抵抗素子とが並列接続された電流制御素子と、
前記サーモスタットの接点が開放したことを検出すると、前記接点が開放したことを示す開放信号を出力する検出部とを有する電池パック。 - 前記開放信号により、放電制御スイッチング素子がオフされる請求項1に記載の電池パック。
- 外部機器と接続される端子を有し、
前記外部機器のスイッチング素子をオフするために、前記開放信号を、前記端子を介して前記外部機器に出力する請求項1または2に記載の電池パック。 - 前記開放信号が供給される制御部を有し、
前記制御部は、前記開放信号が供給されると、放電制御スイッチング素子をオフするように制御する請求項1に記載の電池パック。 - 前記開放信号が供給される制御部と、
外部機器と接続される端子とを有し、
前記制御部は、前記開放信号が供給されると、前記外部機器のスイッチング素子をオフするための制御信号を、前記端子を介して前記外部機器に出力する請求項1に記載の電池パック。 - 電池セルの放電電流路に挿入され、サーモスタットと、温度の上昇に対して抵抗値が増大する熱感抵抗素子とが並列接続された電流制御素子と、
前記サーモスタットの接点が開放したことを検出すると、前記接点が開放したことを示す開放信号を出力する検出部と、
前記開放信号が供給されると、放電禁止状態となるように制御する制御部と、
前記放電禁止状態を保持する保持部とを有し、
前記保持部は、前記開放した接点が復帰した場合に、前記放電禁止状態を保持するように前記制御部により制御される電池パック。 - 前記制御部は、前記接点が復帰した後に所定状態となると、前記放電禁止状態を解除するように前記保持部を制御する請求項6に記載の電池パック。
- 前記所定状態は、負荷が開放される状態または充電器と接続される状態である請求項7に記載の電池パック。
- 発光部を有し、
前記開放信号の状態に応じて、前記発光部の発光が制御される請求項1乃至8のいずれか1項に記載の電池パック。 - 発光部を有する外部機器と接続され、
前記開放信号の状態に応じて、前記発光部の発光が制御される請求項1乃至8のいずれか1項に記載の電池パック。 - 請求項1〜10の何れか1項に記載の電池パックが、再生可能なエネルギーから発電を行う発電装置によって充電される蓄電システム。
- 請求項1〜10の何れか1項に記載の電池パックを有し、前記電池パックに接続される電子機器に電力を供給する蓄電システム。
- 請求項1〜10の何れか1項に記載の電池パックから電力の供給を受ける電子機器。
- 請求項1〜10の何れか1項に記載の電池パックから電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、前記電池パックに関する情報に基づいて、車両制御に関する情報処理を行う制御装置とを有する電動車両。
- 他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報送受信部を有し、
前記電力情報送受信部が受信した情報に基づき、請求項1〜10の何れか1項に記載の電池パックの充放電制御を行う電力システム。 - 請求項1〜10の何れか1項に記載の電池パックから電力の供給を受け、または、発電装置または電力網から前記電池パックに電力を供給する電力システム。
- 外部機器と前記外部機器に装着される電池パックとからなる制御システムであり、
前記電池パックは、
電池セルの放電電流路に挿入され、サーモスタットと、温度の上昇に対して抵抗値が増大する熱感抵抗素子とが並列接続された電流制御素子と、
前記外部機器と接続される端子と、
前記サーモスタットの接点が開放したことを検出すると、前記接点が開放したことを示す開放信号を、前記端子を介して出力する検出部とを有し、
前記外部機器は、
前記開放信号に応じてオフされるスイッチング素子を有する制御システム。 - 外部機器と前記外部機器に装着される電池パックとからなる制御システムであり、
前記電池パックは、
電池セルの放電電流路に挿入され、サーモスタットと、温度の上昇に対して抵抗値が増大する熱感抵抗素子とが並列接続された電流制御素子と、
前記サーモスタットの接点が開放したことを検出すると、前記接点が開放したことを示す開放信号を出力する検出部と、
前記開放信号が供給されると、放電禁止状態となるように制御するとともに、前記外部機器を、動作禁止状態となるように制御する制御部と、
前記放電禁止状態および前記動作禁止状態を保持する保持部とを有し、
前記保持部は、前記開放した接点が復帰した場合に、前記放電禁止状態および前記動作禁止状態を保持するように、前記制御部により制御される制御システム。
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