JPH0723532A - バッテリーパック - Google Patents
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
監視可能なバッテリーパック及び何れかのリチウムイオ
ン電池が過充電或いは過放電状態等の異常状態となった
ときにケース外部に信号を出力するバッテリーパックを
提供すること。 【構成】 入出力端子1a,1bに加えてセル電圧出力
端子1c,1dを本体1の側面に設けると共に、これら
のセル電圧出力端子1c,1dとリチウムイオン電池2
a〜2cの接続点との間を抵抗器6a,6bを介して接
続する。 【効果】 ケースの外部より各リチウムイオン電池の端
子間電圧を監視でき、リチウムイオン電池の充電状態或
は放電状態にばらつきが生じた際にも、リチウムイオン
電池への過充電或はリチウムイオン電池の過放電を回避
することができ、リチウムイオン電池の劣化或は破損を
防止することができる。
Description
し、特にケース外部からリチウムイオン電池の異常状態
を検出可能としたバッテリーパックに関するものであ
る。
ケース内に収納したバッテリーパックが多種の電子機器
に使用されている。このようなバッテリーパックを使用
することより、電池単体を扱う場合よりも取扱いが簡単
になると共に、電子機器におけるバッテリー収納部の構
成が簡単になるという利点がある。
ケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池等がある
が、近年、移動体通信機、ラップトップ型パソコン、ノ
ートブック型パソコン、パームトップ型パソコン、一体
型ビデオカメラ、ポータブルCDプレーヤー、MDプレ
ーヤー、DCCプレーヤー、ポータブルワープロ、ヘッ
ドフォンステレオ、コードレス電話、セルラー電話等の
電子機器の小型化、軽量化を図る上で、これらの電子機
器の電源としての2次電池の高容量化が要望され、リチ
ウムイオンをドープ・脱ドープできる炭素質材料を用い
たリチウムイオン2次電池(例えば、特公平4−248
31号公報等)が、負極にリチウム金属又はその合金を
使用したリチウム2次電池に比して、安全性の点で格段
に優れており、高エネルギー密度を得られることから注
目されている。
1.2Vの2次電池としてのニッケル−カドミウム電
池、ニッケル−水素吸蔵合金電池、電圧2.0Vの鉛蓄
電池に比して、軽量且つ高容量であり、平均電圧が3.
5V〜3.6Vと高く、さらに放電電圧が傾斜してお
り、残量表示が可能である利点がある。また、電池形状
としては、円筒形、薄型、ボタン型等がある。
電池は、電解質溶液の電気化学的安定性の点で、電池電
圧4.5V以上において、溶液に使用される溶媒が分解
し、ガス発生を伴い、電池内圧が上昇し、ガス開放のラ
プチャーが作動する。通常の使用下では、セル当たり
4.4V〜4.3Vの領域において過充電を防止するこ
とが望ましくい。また、カットオフ電圧をセル当たり
2.7V〜2.5Vにするが、2.0V以下では使用す
る集電体と炭素質材料との組合せにより、集電体の溶解
が起こることもあるので、かかる過放電を回避する必要
がある。
たバッテリーパックにおいては、例えば図2の(a)(b)に
示すような電池保護回路を内蔵したものが知られてい
る。図2の(a) に示すバッテリーパック1は、直列に接
続された複数のリチウムイオン電池2a,2bと、過充
電過放電検出回路3及び過充電検出のスイッチング素子
として使用されている電解効果トランジスタ(以下、F
ETと称する)4と過放電検出のスイッチング素子とし
て使用されているFET6からなる電池保護回路5とに
よって構成されている。
2bへの充電時に、直列接続されたリチウムイオン電池
2a,2bの各電池毎の電圧Vsを検出し、この電圧V
sが過充電電圧となったときにFET4をオフ状態と
し、リチウムイオン電池2aと正極の入出力端子1aと
の間の接続を切っている。
イオン電池2bと負極の入出力端子1bとの間の接続を
切っている。
2bからの放電時に直列接続されたリチウムイオン電池
2a,2bの各電池毎の電圧Vsを検出し、この電圧V
sが過放電電圧となったときにFET6をオフ状態と
し、リチウムイオン電池2bと負極の入出力端子1bと
の間の接続を切っている。
電状態での充電又は、過放電状態での放電の継続を回避
することができ、リチウムイオン電池2a,2bの劣化
或いは破損を防止することができる。
た従来のバッテリーパック1においては、各リチウムイ
オン電池2a,2b単体に対して過充電状態、過放電状
態を検出し、通電を停止することはできるが、バッテリ
ーパック内の電池に異常が生じても、前述したFET4
がオフ状態となるだけであり、バッテリーパックの外部
から電池の異常を検出することができなかった。
チウムイオン電池の電圧をケース外部で監視可能なバッ
テリーパック及び何れかのリチウムイオン電池が過放電
状態或いは過充電状態等の異常状態となったときにケー
ス外部に信号を出力するバッテリーパックを提供するこ
とにある。
成するために、請求項1では、直列接続された2個以上
のリチウムイオン電池をケース内に備えると共に、該電
池の両端に接続された1対の出力端子を有するバッテリ
ーパックにおいて、更に、前記各リチウムイオン電池の
端子に接続された少なくとも1つのセル電圧出力端子
を、前記ケースの外部に設けたバッテリーパックを提案
する。
ッテリーパックにおいて、前記各リチウムイオン電池の
端子と前記セル電圧出力端子との間に所定の整流方向に
設定された整流素子を介在させたバッテリーパックを提
案する。
以上のリチウムイオン電池をケース内に備えると共に、
該電池の両端に接続された1対の出力端子を有するバッ
テリーパックにおいて、更に、前記ケースに異常信号出
力端子を設けると共に、前記複数のリチウムイオン電池
のそれぞれに対応して設けられ、且つ前記リチウムイオ
ン電池単体の異常状態を検出したときに検出信号を出力
する複数の異常状態検出回路と、前記複数の異常状態検
出回路の内の少なくとも一の異常状態検出回路から検出
信号が出力されたときに、前記異常信号出力端子からケ
ース外部に異常信号を出力する異常信号出力回路とを備
えたバッテリーパックを提案する。
テリーパックにおいて、前記異常状態検出回路から検出
信号が出力されたときに、前記リチウムイオン電池と前
記出力端子との接続を遮断する遮断回路を備えたバッテ
リーパックを提案する。
電池の端子はケース外部に設けられたセル電圧出力端子
に接続される。これにより、前記ケースの外部より各リ
チウムイオン電池の端子間電圧を検出することができ
る。
オン電池の端子と前記セル電圧出力端子との間には整流
素子が介在される。また、複数のセル電圧出力端子が設
けられたときには、これに対応した数の整流素子が設け
られ、例えばこれらの整流素子の整流方向は全て同一方
向に設定される。これにより、前記セル電圧出力端子同
士或いはセル電圧出力端子と出力端子との間の短絡時に
電流が流れることがなくなる。
検出回路のそれぞれによって各リチウムイオン電池単体
の過充電状態或いは過放電状態等の異常状態が検出さ
れ、該異常状態を検出した際に検出信号が出力される。
また、該複数の異常状態検出回路の内の少なくとも一の
異常状態検出回路から検出信号が出力されたときには、
異常信号出力回路によって異常信号出力端子からケース
外部に異常信号が出力される。これにより、直列接続さ
れた複数のリチウムイオン電池の内の何れかが異常状態
となったことを、ケース外部において知ることができ
る。
検出回路から検出信号が出力されたときに、遮断回路に
よって前記リチウムイオン電池と前記出力端子との接続
が遮断される。
ックを示す外観斜視図、図3はその回路図である。図に
おいて、前述した従来例と同一構成部分は同一符号をも
って表しその説明を省略する。即ち、1はバッテリーパ
ック本体で、略直方体形状を有し、その一面には一対の
入出力端子1a,1bと、2つのセル電圧出力端子1
c,1dが設けられている。
次電池からなる3個のリチウムイオン電池2a〜2c、
電池保護回路5及び抵抗器6a、6bが設けられ、抵抗
器6a,6bを介してリチウムイオン電池2a〜2cの
接続点の電圧がセル電圧出力端子1c,1dに出力され
る。即ち、リチウムイオン電池2aの正極端子はFET
4を介して入出力端子1aに接続され、負極端子はリチ
ウムイオン電池2bの正極端子に接続されると共に抵抗
器6aを介してセル電圧出力端子1cに接続されてい
る。リチウムイオン電池2bの負極端子はリチウムイオ
ン電池2cの正極端子に接続されると共に抵抗器6bを
介してセル電圧出力端子1dに接続されている。さら
に、リチウムイオン電池2cの負極端子は入出力端子1
bに接続されている。また、リチウムイオン電池2aの
正極端子とリチウムイオン電池2cの負極端子との間に
は過充電検出回路3が接続され、この過充電検出回路3
から出力される検出信号によって前記FET4がオン・
オフ状態が切り替えられる。
2a〜2cへの充電時に、直列接続されたリチウムイオ
ン電池2a〜2cの両端間の電圧Vs が過充電検出回路
3によって検出され、この電圧が過充電電圧となったと
きにFET4がオフ状態とされる。これにより、リチウ
ムイオン電池2aと正極出力端子5aとの間の接続が切
られ、過充電状態での充電の継続を回避することがで
き、リチウムイオン電池2a〜2cの劣化或いは破損を
防止することができる。
圧出力端子1c,1dを用いることにより、このバッテ
リーパックを使用する上位装置において各リチウムイオ
ン電池2a〜2c単体の電圧を監視することができるの
で、電池保護回路5に異常が生じた際にも、リチウムイ
オン電池2a〜2cが過充電状態になった場合に通電を
停止することができる。また、リチウムイオン電池2a
〜2cの端子とセル電圧出力端子1c,1dとの間を抵
抗器6a,6bを介して接続しているので、セル電圧出
力端子1c,1dをショートした場合等においてリチウ
ムイオン電池2a〜2cを痛めることが無い。
図4は第2の実施例のバッテリーパックの回路図であ
る。第2の実施例のバッテリーパックの外観は前述した
第1の実施例と同様である。図4において、10はバッ
テリーパック本体で、リチウムイオン2次電池からなる
複数のリチウムイオン電池11a,11b、リチウムイ
オン電池11a,11b毎に設けられた過充電検出回路
12a,12b、遮断回路13及び抵抗器14,15を
ケース内に備え、過充電検出回路12a,12b及び遮
断回路13によって電池保護回路が構成されている。
断回路13は入出力端子10a,10b間に直列に接続
され、遮断回路13は直列接続されたリチウムイオン電
池11a,11bの正極と入出力端子10aとの間に接
続されている。
Cからなり、定電圧発生回路121 、比較器OP、Pチャ
ンネルMOS型の電界効果トランジスタ(以下、FET
と称する)Q1、NチャンネルMOS型のFETQ2〜
Q4、及び抵抗器R1〜R4によって構成されている。
て、定電圧発生回路121 は入力端子IN1,IN2間に
印加される電圧から所定の基準電圧Vthを生成し、この
基準電圧Vthは比較器OPの反転入力端子に印加されて
いる。ここで、基準電圧Vthは、リチウムイオン電池1
1a,11bの満充電時の最大電圧よりもやや低い電圧
値に対応した値に設定されている。
を介して入力端子IN1に接続されると共に、抵抗器R
2,R3を介して入力端子IN2に接続されている。さ
らに、比較器OPの出力端子はFETQ1,Q2のゲー
トに接続されている。
続され、ドレインは抵抗器R4を介してFETQ2のド
レイン及びFETQ3,Q4のゲートに接続されてい
る。また、FETQ2〜Q4のそれぞれのソースは入力
端子IN2に接続され、FETQ3のドレインは出力端
子OUTに、またFETQ4のドレインは抵抗器R2,
R3の接続点にそれぞれ接続されている。
N1は遮断回路13の側に位置するリチウムイオン電池
11aの正極端子に接続されると共に抵抗器14を介し
てセル電圧出力端子10cに接続され、入力端子IN2
はリチウムイオン電池11aの負極端子に接続されると
共に抵抗器15を介してセル電圧出力端子10dに接続
されている。さらに、過充電検出回路12aの出力端子
OUTは過充電検出回路12bの入力端子IN1に接続
されている。また、過充電検出回路12bの入力端子I
N2はリチウムイオン電池11bの負極端子及び入出力
端子10bに接続され、出力端子OUTは遮断回路13
に接続されている。
FETQa及び抵抗器Ra,Rbからなり、FETQa
のゲートは過充電検出回路12bの出力端子OUTに接
続されると共に、抵抗器Raを介してそのソース及び入
出力端子10aに接続され、FETQaのドレインはリ
チウムイオン電池11aの正極端子に接続されると共
に、抵抗器Rbを介して過充電検出回路12aの出力端
子OUTに接続されている。
動作を説明する。通常、バッテリーパック10の使用時
には、遮断回路13のFETQaはオン状態に維持され
ている。即ち、過充電検出回路12aにおいては、リチ
ウムイオン電池11aの端子間電圧Vc1が抵抗器R1,
R2によって分圧され、電圧V1として比較器OPの非
反転入力端子に印加されている。このとき、電圧V1は
基準電圧Vthよりも低いので、比較器OPはローレベル
の電圧V2を出力する。これにより、FETQ1,Q
3,Q4はオン状態、FETQ2はオフ状態となる。従
って、過充電検出回路12aの出力端子OUTは、その
入力端子IN2に接続された状態になっている。
端子IN1にリチウムイオン電池11bの正極端子が接
続されたことになり、過充電検出回路12bの入力端子
IN1,IN2間にはリチウムイオン電池11bの端子
間電圧Vc2が印加され、過充電検出回路12bにおいて
も同様に、その入力端子IN2と出力端子OUTが接続
された状態になっている。
トはリチウムイオン電池11bの負極端子に接続されて
おり、FETQaのゲート・ソース間は順バイアス状態
となりFETQaはオン状態に維持される。
何れかのリチウムイオン電池11a,11bが過充電状
態となったときには、遮断回路13のFETQaがオフ
状態となり充電器(図示せず)からリチウムイオン電池
11a,11bへの通電が遮断される。
過充電状態になったとき、即ちリチウムイオン電池11
aの端子間電圧Vc1が満充電時の電圧に至ったときに
は、比較器OPの非反転入力端子に印加される電圧V1
が基準電圧Vth以上になり、比較器OPからハイレベル
の電圧V2が出力される。これにより、FETQ1,Q
3,Q4はオフ状態、FETQ2がオン状態となり、過
充電検出回路12aの出力端子OUTは、その入力端子
IN2から切り放される。従って、過充電検出回路12
bの入力端子IN1,IN2間にはリチウムイオン電池
11aの端子間電圧Vc1とリチウムイオン電池11bの
端子間電圧Vc2を加算した電圧が印加される。
ても、電圧V1が基準電圧Vth以上の値となり、その入
力端子IN2と出力端子OUTとが切り放され、FET
Qaのゲート・ドレイン間が抵抗器Rbを介して接続さ
れた状態になる。
のゲート・ソース間の順バイアス電圧がほぼ0Vにな
り、FETQaがオフ状態となって充電器からリチウム
イオン電池11a,11bへの通電が遮断される。
充電状態になった場合には、過充電検出回路12bの出
力端子OUTがその入力端子IN2から切り放されるの
で、遮断回路13のFETQaのゲート・ソース間の電
位差が0となり、FETQaはオフ状態となる。これに
より、充電器からリチウムイオン電池11a,11bへ
の通電が遮断される。
ル電圧検出端子10c,10dを用いることにより、こ
のバッテリーパックを使用する上位装置において各リチ
ウムイオン電池11a,11b単体の電圧を監視するこ
とができるので、過充電検出回路12a,12b或いは
遮断回路13に異常が生じた際にも、リチウムイオン電
池11a,11bが過充電状態になった場合に通電を停
止することができる。また、リチウムイオン電池11
a,11bの端子とセル電圧出力端子10c,10dと
の間を抵抗器14,15を介して接続しているので、セ
ル電圧出力端子10c,10dをショートした場合等に
おいてリチウムイオン電池11a,11bを痛めること
が無い。
図5は、第3の実施例を示す回路図である。図におい
て、20はバッテリーパック本体で、その外観形状は前
述した第1の実施例のものとほぼ同様であり、一対の入
出力端子20a,20bと2つのセル電圧出力端子20
cを備えている。
は、複数のリチウムイオン電池21a,21b、リチウ
ムイオン電池21a,21b毎に設けられた過放電検出
回路22a,22b、遮断回路23、抵抗器24a〜2
4e及びダイオード25をケース内に備え、過放電検出
回路22a,22b、遮断回路23及び抵抗器24a〜
24dによって電池保護回路が構成されている。
断回路23は入出力端子20a,20b間に直列に接続
され、遮断回路23は直列接続されたリチウムイオン電
池21a,21bの負極と入出力端子20bとの間に接
続されている。
Cからなり、定電圧発生回路221 、比較器OP、Pチャ
ンネルMOS型のFETQ1、NチャンネルMOS型の
FETQ2〜Q4、及び抵抗器R1〜R4によって構成
されている。
て、定電圧発生回路221 は入力端子IN1,IN2間に
印加される電圧から所定の基準電圧Vthを生成し、この
基準電圧Vthは比較器OPの反転入力端子に印加されて
いる。ここで、基準電圧Vthは、リチウムイオン電池2
1a,21bの放電時の放電可能最低電圧よりもやや高
い電圧値に対応した値に設定されている。
を介して入力端子IN1に接続されると共に、抵抗器R
2,R3を介して入力端子IN2に接続されている。さ
らに、比較器OPの出力端子はFETQ1,Q2のゲー
トに接続されている。
続され、ドレインは抵抗器R4を介してFETQ2のド
レイン及びFETQ3,Q4のゲートに接続されてい
る。また、FETQ2〜Q4のそれぞれのソースは入力
端子IN2に接続され、FETQ3のドレインは出力端
子OUTに、またFETQ4のドレインは抵抗器R2,
R3の接続点にそれぞれ接続されている。
N1は、抵抗器24aを介してリチウムイオン電池21
aの正極端子及び入出力端子20aに接続されると共
に、抵抗器24bを介して過放電検出回路22bの出力
端子OUTに接続されている。さらに、過放電検出回路
22aの入力端子IN2はリチウムイオン電池21aの
負極端子に接続されると共に抵抗器24c及びダイオー
ド25を介してセル電圧出力端子20cに接続され、出
力端子OUTは遮断回路23に接続されている。この
際、ダイオード25のカソードがセル電圧出力端子20
cに接続されている。また、過放電検出回路22bの入
力端子IN1は抵抗器24dを介してリチウムイオン電
池21aの負極端子に接続され、入力端子IN2は入出
力端子20bに接続されている。
FETQa、PNP型のトランジスタTr及び抵抗器R
a〜Rcからなり、FETQaのドレインは入出力端子
20b及び過放電検出回路22bの入力端子IN2に接
続され、ソースはリチウムイオン電池21bの負極端子
に接続されている。さらに、FETQaのゲートは抵抗
器Raを介してソースに接続されると共に、トランジス
タTrのコレクタに接続されている。
電検出回路22aの出力端子に接続されると共に抵抗器
Rbを介してリチウムイオン電池21aの正極端子に接
続され、ベースは抵抗器Rcを介して過放電検出回路2
2aの入力端子IN2及び過放電検出回路22bの入力
端子IN1に接続されている。
動作を説明する。通常、バッテリーパック20使用時に
は、遮断回路23のFETQaはオン状態に維持されて
いる。即ち、過放電検出回路22bにおいては、リチウ
ムイオン電池21bの端子間電圧Vc2が抵抗器R1,R
2によって分圧され、電圧V1として比較器OPの非反
転入力端子に印加されている。このとき、電圧V1は基
準電圧Vthよりも高いので、比較器OPはハイレベルの
電圧V2を出力する。これにより、FETQ1,Q3,
Q4はオフ状態、FETQ2はオン状態となる。従っ
て、過放電検出回路22bの出力端子OUTは、オープ
ン状態になっている。
端子IN1,IN2間にはリチウムイオン電池21a端
子間電圧Vc1が印加され、過放電検出回路22aにおい
ても同様に、その出力端子OUTはオープン状態になっ
ている。
ジスタTrのベース・エミッタ間には所定の順バイアス
電圧が印加され、トランジスタTrはオン状態となって
いる。これにより、FETQaのゲート・ソース間は順
バイアスされ、FETQaはオン状態に維持される。
れ、リチウムイオン電池21a,21bから負荷への放
電を行い、何れかのリチウムイオン電池21a,21b
が過放電状態となったときには、遮断回路23のFET
Qaがオフ状態となり、リチウムイオン電池21a,2
1bから負荷への通電を遮断する。
過放電状態になったときには、過放電検出回路22aに
おいて、比較器OPの非反転入力端子に印加される電圧
V1が基準電圧Vth以下になり、比較器OPからローレ
ベルの電圧V2が出力される。これにより、FETQ
1,Q3,Q4はオン状態、FTQ2がオフ状態とな
り、過放電検出回路22aの出力端子OUTは、その入
力端子IN2に接続される。従って、トランジスタTr
のベース・エミッタ間電圧はほぼ0Vとなり、トランジ
スタTrはオフ状態となる。これにより、FETQaの
ゲート・ソース間電圧もほぼ0Vとなり、FETQaは
オフ状態となり、リチウムイオン電池21a,21bか
ら負荷への通電を遮断する。
放電状態になった場合には、過放電検出回路22bの出
力端子OUTがその入力端子IN2に接続されるので、
過放電検出回路22aの入力端子IN1への印加電圧が
低下し、前述と同様に比較器OPの非反転入力端子に印
加される電圧V1が基準電圧Vth以下となってFETQ
aはオフ状態となり、リチウムイオン電池21a,21
bから負荷への通電が遮断される。
ッテリーパック20内の直列接続したリチウムイオン電
池21a,21bの何れか一つでも過放電状態となった
ときにFETQaがオフ状態となり、リチウムイオン電
池21a,21bから負荷への通電が遮断されるので、
個々のリチウムイオン電池21a,21bの放電状態の
バランスが崩れた場合にも、過放電状態で放電されるリ
チウムイオン電池が生じることがなく、リチウムイオン
電池の劣化或いは破損を防止することができる。さら
に、電圧低下による負荷装置の誤動作を回避することが
できる。
びセル電圧出力端子20cを用いることにより、このバ
ッテリーパックを使用する上位装置において各リチウム
イオン電池21a,21b単体の電圧を監視することが
できるので、遮断回路23に異常が生じた際にも、リチ
ウムイオン電池21a,21bが過放電状態になった場
合に通電を停止することができる。また、充電時におい
てもリチウムイオン電池21a,21bが過充電状態と
なったことを検出して充電を停止することができる。さ
らに、リチウムイオン電池21a,21bの端子とセル
電圧出力端子20cとの間を抵抗器24c及びダイオー
ド25を介して接続しているので、セル電圧出力端子2
0cと正極の入出力端子20aをショートしたときに電
流が流れることがなく、リチウムイオン電池21a,2
1bを痛めることが無い。
図6は第4の実施例のバッテリーパックを示す外観斜視
図、図7はその回路図である。図において、30はバッ
テリーパック本体で、略直方体形状を有し、その一面に
は一対の入出力端子30a,30bと、1つの異常信号
出力端子30cが設けられている。
ン2次電池からなる複数のリチウムイオン電池31a〜
31c、リチウムイオン電池31a〜31c毎に設けら
れた過充電検出回路32a〜32c、遮断回路33及び
異常信号出力回路34をケース内に備え、過充電検出回
路32a〜32c及び遮断回路33によって電池保護回
路が構成されている。ここで、過充電検出回路32a〜
32cは前述した過充電検出回路12a,12bと同一
回路のICであり、遮断回路33は前述した遮断回路1
3と同一に構成されているので、これらの詳細説明は省
略する。また、各過充電検出回路32a〜32cにおけ
る基準電圧Vthはリチウムイオン電池31a〜31cの
満充電時の最大電圧よりもやや低い電圧値に対応した値
に設定されている。
断回路33は入出力端子30a,30b間に直列に接続
され、遮断回路33は直列接続されたリチウムイオン電
池31a〜31cの正極と入出力端子30aとの間に接
続されている。
N1は遮断回路33の側に位置するリチウムイオン電池
31aの正極端子に接続され、入力端子IN2はリチウ
ムイオン電池31aの負極端子に接続されている。さら
に、過充電検出回路32aの出力端子OUTは過充電検
出回路32bの入力端子IN1に接続されている。ま
た、過充電検出回路32bの入力端子IN2はリチウム
イオン電池31bの負極端子に接続され、出力端子OU
Tは過充電検出回路32cの入力端子IN1に接続され
ると共に抵抗器35を介してリチウムイオン電池31b
の正極端子に接続されている。さらにまた、過充電検出
回路32cの入力端子IN2はリチウムイオン電池31
cの負極端子及び入出力端子30bに接続され、出力端
子OUTは遮断回路33及び異常信号出力回路34に接
続されている。
電検出回路32cの出力端子OUTに接続されると共
に、抵抗器Raを介してそのソース及び入出力端子10
aに接続され、FETQaのドレインはリチウムイオン
電池31aの正極端子に接続されると共に、抵抗器Rb
を介して過充電検出回路32aの出力端子OUTに接続
されている。
OS型のFET341 、NチャンネルMOS型のFET34
2 及び抵抗器343 から構成され、FET341 のソースは
入出力端子30aに接続され、ドレインは抵抗器343 を
介してFET342 のドレイン及び異常信号出力端子30
cに接続されている。また、FET341,342 のそれぞれ
のゲートは過充電検出回路32cの出力端子OUTに接
続され、FET342 のソースは入出力端子30bに接続
されている。
動作を説明する。通常、遮断回路33のFETQaのゲ
ートはリチウムイオン電池31cの負極端子に接続され
ており、FETQaのゲート・ソース間は順バイアス状
態となりFETQaはオン状態に維持される。さらに、
異常信号出力回路34においては、FET341 がオン状
態、FET342 がオフ状態となり、異常信号出力端子3
0cからはハイレベルの信号が出力されている。
何れかのリチウムイオン電池31a〜31cが過充電状
態となったときには、遮断回路33のFETQaがオフ
状態となり充電器(図示せず)からリチウムイオン電池
31a〜31cへの通電が遮断されると共に、異常信号
出力回路34においてFET341 がオフ状態、FET34
2 がオン状態となり、異常信号出力端子30cからロー
レベルの信号が出力される。
cの何れかが過充電状態になったことを、バッテリーパ
ック本体30の外部において、容易に知ることができ、
過充電状態での充電を停止することができる。これによ
り、リチウムイオン電池31a〜31cの劣化或いは破
損を防止することができる。
オン電池毎にセル電圧出力端子を設けること無くリチウ
ムイオン電池の異常を検出することができ、外部に設け
る端子の数を減らすことができる。さらに、端子間短絡
及び繁雑な端子引回しを防ぐことができる。
電検出回路3(或いは12a,12b、32a〜32
c)を備えたバッテリーパック1(或いは10、30)
を構成したが、これに限定されることはなく、例えば過
放電検出回路を備えたバッテリーパックを構成してもよ
い。また、第3の実施例では、過放電検出回路22a,
22bを備えたバッテリーパック20を構成したが、過
充電検出回路を備えても良く、或いはこれらの両方を備
えたバッテリーパックを構成しても良い。
ーパック1(或いは10、20)内に3個或いは2個の
リチウムイオン電池2a〜2c(或いは11a,11
b、21a,21b)を備えたが、リチウムイオン電池
の数は適宜変更可能であり、リチウムイオン電池の接続
点に対応して複数のセル電圧出力端子を設ければ、同様
の効果を得ることができることは言うまでもない。
よれば、ケースの外部より各リチウムイオン電池の端子
間電圧を検出することができるので、該バッテリーパッ
クを用いる上位装置において各リチウムイオン電池の端
子間電圧を監視でき、リチウムイオン電池の充電状態或
は放電状態にばらつきが生じた際にも、これらの状態を
検出することができる。これにより、充電器によるリチ
ウムイオン電池への過充電或はリチウムイオン電池から
負荷への過放電を回避することができ、リチウムイオン
電池の劣化或は破損を防止することができる。
加えて、前記セル電圧出力端子同士或いはセル電圧出力
端子と出力端子との間の短絡時に電流が流れることがな
くなるので、セル電圧出力端子間が短絡された際の無駄
な電力消費及びセル電圧の過放電を回避することができ
る。
りリチウムイオン電池が異常状態になったことを知るこ
とができるので、該バッテリーパックを用いる上位装置
においてリチウムイオン電池の状態を監視でき、リチウ
ムイオン電池の充電状態或は放電状態にばらつきが生じ
た際にも、これらの状態を検出することができる。これ
により、充電器によるリチウムイオン電池への過充電或
はリチウムイオン電池から負荷への過放電を回避するこ
とができ、リチウムイオン電池の劣化或は破損を防止す
ることができる。
加えて、前記異常状態検出回路から検出信号が出力され
たときに、遮断回路によって前記リチウムイオン電池と
前記出力端子との接続が遮断されるので、リチウムイオ
ン電池の充電状態或は放電状態にばらつきが生じた際に
も、充電器によるリチウムイオン電池への過充電、或は
リチウムイオン電池から負荷への過放電を回避すること
ができ、リチウムイオン電池の劣化或は破損を防止する
ことができるという非常に優れた効果を奏するものであ
る。
1c,1d…セル電圧出力端子、2a〜2c…リチウム
イオン電池、3…過充電検出回路、4…FET、5…電
池保護回路、6a,6b…抵抗器、10…バッテリーパ
ック本体、10a,10b…入出力端子、10c,10
d…セル電圧出力端子、11a,11b…リチウムイオ
ン電池、12a,12b…過充電検出回路、13…遮断
回路、14,15…抵抗器、20…バッテリーパック本
体、20a,20b…入出力端子、20c…セル電圧出
力端子、21a,21b…リチウムイオン電池、22
a,22b…過放電検出回路、23…遮断回路、24a
〜24d…抵抗器、25…ダイオード、30…バッテリ
ーパック本体、30a,30b…入出力端子、30c…
異常信号出力端子、31a〜31c…リチウムイオン電
池、32a〜32c…過充電検出回路、33…遮断回
路、34…異常信号出力回路、35…抵抗器。
Claims (4)
- 【請求項1】 直列接続された2個以上のリチウムイオ
ン電池をケース内に備えると共に、該電池の両端に接続
された1対の出力端子を有するバッテリーパックにおい
て、 更に、前記各リチウムイオン電池の端子に接続された少
なくとも1つのセル電圧出力端子を、前記ケースの外部
に設けた、 ことを特徴とするバッテリーパック。 - 【請求項2】 前記各リチウムイオン電池の端子と前記
セル電圧出力端子との間に所定の整流方向に設定された
整流素子を介在させたことを特徴とする請求項1記載の
バッテリーパック。 - 【請求項3】 直列接続された2個以上のリチウムイオ
ン電池をケース内に備えると共に、該電池の両端に接続
された1対の出力端子を有するバッテリーパックにおい
て、 更に、前記ケースに異常信号出力端子を設けると共に、 前記複数のリチウムイオン電池のそれぞれに対応して設
けられ、且つ前記リチウムイオン電池単体の異常状態を
検出したときに検出信号を出力する複数の異常状態検出
回路と、 前記複数の異常状態検出回路の内の少なくとも一の異常
状態検出回路から検出信号が出力されたときに、前記異
常信号出力端子からケース外部に異常信号を出力する異
常信号出力回路とを備えた、 ことを特徴とするバッテリーパック。 - 【請求項4】 前記異常状態検出回路から検出信号が出
力されたときに、前記リチウムイオン電池と前記出力端
子との接続を遮断する遮断回路を備えたことを特徴とす
る請求項4記載のバッテリーパック。
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