JPH0657050U - 電池の充電システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 充電時に電池の異常状態を検出し、電池の出
力が取り出せないようにすることによって外部ショート
を防止し危険を回避したり、また電池の残存容量を放電
させ、万一高温にさらしたり火中に投じたりしても発熱
等の危険を回避する。 【構成】 異常状態検出手段１２がリチウム二次電池２
の充電時の電池電圧を検出することによって異常状態を
検出すると、抵抗６に電流を流し、抵抗６のジュール熱
によって電池２と直列に接続された温度ヒューズ３を溶
断する。またサイリスタ９をトリガーしてこれをオン
し、放電抵抗７によって電池の残存容量を放電する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は電池の充電システムに関するものであり、電池の充電中に電池に異 常が生じた場合の、電池や充電器などの保護に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、電池を充電する際に、電池の内部ショートなどの原因によって電池温 度が異常に上昇してしまうことがある。このような異常状態にある電池を保護す るために、例えば、特開昭６４−１９９２３号公報に示されているように、ニッ ケル−水素電池のような蓄電池を充電する装置において、充電中の電池温度を検 出して電池温度が所定範囲外であれば充電を一旦休止し、電池温度が所定範囲内 に復帰すれば充電を再開するような提案が知られている。このような充電装置は 高温や低温での充電を行わずに休止するので、異常温度による電池の劣化を抑え ることができる。

【０００３】 ところで、近年、リチウムを電極の活物質として利用したリチウム電池の二次 電池が開発されている。リチウム二次電池はその特性から何らかの原因で内部シ ョートや外部ショートが起こると異常発熱する危険性があり、また残存容量を保 有した状態で高温にさらされたり、火中に投じられたりすると、その危険性はさ らに増大する。また、リチウム二次電池はニッケル−カドミウム電池やニッケル −水素電池と比較してエネルギー密度が高く、このエネルギー密度が高いことに よりこのような危険性は高くなっている。

【０００４】 従って、リチウム二次電池のようなエネルギー密度が高く、危険性の高い電池 を充電する場合は、危険を回避するために、電池温度や電池電圧の異常な上昇な どの異常状態を素早く検知し、充電を強制的に終了させることが必要である。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】 しかしながら、一度異常状態になったリチウム二次電池は正常な状態に復帰す ることが少なく、このような電池を再度充電しても異常状態を繰り返し、万一充 電時における異常状態の検知が遅れた場合は、前述したように発熱などの危険性 を伴う。また使用者が電池の残存容量を保有したまま不用意にも廃棄してしまう と、何らかの原因でショートが起こった場合も、発熱などの危険性がある。

【０００６】 従って、この考案は、電池や充電器または使用者やその周辺の安全を考慮し、 充電時に電池の異常状態を検出した場合、電池本来のエネルギーを取り出す直流 電源としての機能を停止させて、電池の出力が取り出せないようにすることによ って外部ショートを防止し危険を回避しようとするものである。また電池の残存 容量を放電させ、万一高温にさらしたり火中に投じたりしても発熱等の危険を回 避しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

この考案は上記した課題を解決するために以下の構成を備えている。即ち、電 池パックと充電器とで構成される電池の充電システムであって、前記電池パック は、二次電池と、一対の充放電端子と、前記二次電池と直列に接続された電流ヒ ューズまたは温度ヒューズと、前記電流ヒューズまたは温度ヒューズと電気的ま たは熱的に接続された信号入力端子とを備え、一方、前記充電器は、一対の充電 端子と、前記二次電池の異常状態を検出したときに前記信号入力端子に出力信号 を発する信号出力端子を有した異常状態検出手段とを備え、該出力信号によって 前記電流ヒューズまたは温度ヒューズを溶断する。

【０００８】 また、前記電池パックは、前記出力信号によってオンするスイッチ手段と電池 の放電抵抗との直列回路を前記二次電池と並列に接続し、前記二次電池の異常状 態が検出されたときに前記出力信号によって電池と放電抵抗とを電気接続し、電 池の残存容量を放電する。

【０００９】

【作用】 この考案によれば、電池の充電中に、異常状態検出手段が電池の異常状態を検 出すると、異常状態検出手段の信号出力端子から電池パックの信号入力端子に出 力信号を発する。この出力信号は前記信号入力端子と電気的または熱的に接続さ れた電流ヒューズまたは温度ヒューズを溶断する。このヒューズは電池と直列に 接続されているため、これを溶断することによって電池の出力を電池パックの充 放電端子から取り出すことは不可能となる。従って、万一電池パックの充放電端 子を外部からショートしてしまっても電池パック内の電池はショートされない。 このため外部ショートによる電池の異常発熱等の心配がない。

【００１０】 またこの考案によれば、前記出力信号によってスイッチ手段をオンし、その結 果、電池と放電抵抗とを電気接続する。従って、電池の残存容量はこの放電抵抗 によって放電されるので、高温にさらしたり火中に投じたりしても発熱等の危険 をなくすことができる。

【００１１】

【実施例】

以下にこの考案の実施例を図面に基づき詳述する。図１は本考案の一実施例を 示すブロック回路図である。１は電池パックであり、複数個直列接続されたリチ ウム二次電池２と、このリチウム二次電池２と直列接続された温度ヒューズ３と を内蔵していると共に、一対の充放電端子４，４と信号入力端子５の合計３つの 外部端子を備えている。前記温度ヒューズ３は抵抗６と熱カップリングされてお り、この抵抗６は前記信号入力端子５に接続されている。また前記リチウム二次 電池２の両端には、放電抵抗７と表示用の発光ダイオード８及びサイリスタ９が 接続されている。サイリスタ９のゲート端子は前記信号入力端子５に接続されて いる。

【００１２】 一方、１０は充電器であり、直流電源部１１と、前記リチウム二次電池２の異 常状態検出手段１２とから構成されていると共に、一対の充電端子１３，１３と 信号出力端子１４とを備えている。前記直流電源部１１は、電池パック１の一対 の充放電端子４，４と充電器１０の一対の充電端子１３，１３とを接続したとき に、前記リチウム二次電池２に充電電流を供給する。また前記異常状態検出手段 １２は、前記リチウム二次電池２の充電時の電圧を検出し、電池２が内部ショー トなどを起こしていれば、電池２の充電電圧は所定電圧まで上がらないので、こ れを検出することによって電池２の異常状態を検出することができる。さらに前 記異常状態検出手段１２は電池２の異常状態を検出すると、前記信号出力端子１ ４から出力信号を発し、この出力信号は前記信号入力端子５に出力される。

【００１３】 さて、電池パック１を充電器１０にセットし、充電を開始すると、前述のよう に前記直流電源部１１からリチウム二次電池２に充電電流が供給され、充電が行 われる。この充電を終了する方法は、図示しないがタイマー制御であっても、ま た上昇する電池電圧を検出して満充電に相当する所定値になったときに充電を終 了する電圧制御であってもよい。リチウム二次電池２が正常な場合は、満充電に なるまで充電が行われて、充電終了後、電池パック１は負荷等の電源として使用 される。ここで、充電中に前記リチウム二次電池２が内部ショートを起こしてい ると、充電時の電池電圧は上昇せず、電池２に大電流が流れて電池の内部抵抗な どにより発熱を伴い非常に危険な状態になる。このような電池２の異常な状態は 、前記異常状態検出手段１２が充電中の電池電圧を検出することによって確実に 検出される。電池２の異常状態が検出されると、異常状態検出手段１２は出力信 号を発する。この出力信号は、前記信号入力端子５から電池パック１内に入力さ れ、前記抵抗６に電流を流すと共に、前記サイリスタ９のゲートをトリガーする 。その結果、前記抵抗６はジュール熱によって発熱し、熱カップリングされた温 度ヒューズ３を溶断すると共に、前記サイリスタ９はオンして電池２と前記放電 抵抗７と前記発光ダイオード８の電気回路が形成される。温度ヒューズ３の溶断 によって、電池パック１の出力は外部に取り出されることはなく、電池パック１ の直流電源としての機能は失われる。一方電池２の残存容量は前記放電抵抗７に よって放電され、また放電中は発光ダイオード８の点灯によって表示される。こ の放電抵抗７による放電は、電池２の残存容量がなくなるまで続けられ、放電が 終了すれば、前記発光ダイオード８も消灯する。このようにリチウム二次電池が 異常状態にあるときは、電池としての機能をなくしてしまうと共に、残存容量ま でも完全に放電してしまい、万一この電池パック１を不用意にも廃棄してしまっ ても、異常発熱の心配がない。また、近年では環境問題が重要視されてきている が、不要の電池を回収する場合にも危険がないので安心である。

【００１４】 図２は他の実施例を示しており、電池パック１内においてリチウム二次電池２ と電流ヒューズ１５とが直列接続された例である。電流ヒューズ１５の一端は前 記信号入力端子５に接続されている。リチウム二次電池２が異常状態にあるとき は、前記出力信号が電流ヒューズ１５に直接流れてこれを溶断する。

【００１５】 なお、前記異常状態検出手段１２は、充電時の電池電圧を検出することによっ て、電池の異常を検出するものを示しているが、他の実施例として、電池２と近 接配置された感熱素子の出力から充電時の電池温度を検出することによって、電 池の異常を検出するものであってもよい。

【００１６】

【考案の効果】

以上のようにこの考案によれば、電池の充電中に、異常状態検出手段が電池の 異常状態を検出すると、異常状態検出手段の信号出力端子から電池パックの信号 入力端子に出力信号を発する。この出力信号は前記信号入力端子と電気的または 熱的に接続された電流ヒューズまたは温度ヒューズを溶断する。このヒューズは 電池と直列に接続されているため、これを溶断することによって電池の出力を電 池パックの充放電端子から取り出すことは不可能となる。従って、万一電池パッ クの充放電端子を外部からショートしてしまっても電池パック内の電池はショー トされない。このため外部ショートによる電池の異常発熱等の心配がない。

【００１７】 またこの考案によれば、前記出力信号によってスイッチ手段をオンし、その結 果、電池と放電抵抗とを電気接続する。従って、電池の残存容量はこの放電抵抗 によって放電されるので、高温にさらしたり火中に投じたりしても発熱等の危険 をなくすことができる。

【００１８】 このように、電池に異常状態が生じても、電池本来の直流電源としての機能を 失わせてしまったり、また電池の残存容量も完全に放電してしまうので、使用者 が電池パックを放置したり、廃棄しても、発熱等の危険を防ぐことができるばか りか、近年になって重要視されてきた環境問題に対しても、電池に危険がないの で、安心して電池を回収できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す充電器及び電池パック
のブロック回路図である。

【図２】本考案の他の実施例を示す電池パックのブロッ
ク回路図である。

【符号の説明】

１ 電池パック ２ リチウム二次電池 ３ 温度ヒューズ ４ 充放電端子 ５ 信号入力端子 ６ 抵抗 ７ 放電抵抗 ８ 発光ダイオード ９ サイリスタ １０ 充電器 １１ 直流電源部 １２ 異常状態検出手段 １３ 充電端子 １４ 信号出力端子 １５ 電流ヒューズ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 電池パックと充電器とで構成される電池
   の充電システムであって、前記電池パックは、二次電池
   と、一対の充放電端子と、前記二次電池と直列に接続さ
   れた電流ヒューズまたは温度ヒューズと、前記電流ヒュ
   ーズまたは温度ヒューズと電気的または熱的に接続され
   た信号入力端子とを備え、一方、前記充電器は、一対の
   充電端子と、前記二次電池の異常状態を検出したときに
   前記信号入力端子に出力信号を発する信号出力端子を有
   した異常状態検出手段とを備え、該出力信号によって前
   記電流ヒューズまたは温度ヒューズを溶断することを特
   徴とする電池の充電システム。
2. 【請求項２】 前記電池パックは、前記出力信号によっ
   てオンするスイッチ手段と電池の放電抵抗との直列回路
   を前記二次電池と並列に接続し、前記二次電池の異常状
   態が検出されたときに前記出力信号によって電池と放電
   抵抗とを電気接続し、電池の残存容量を放電してなる請
   求項１記載の電池の充電システム。