JPH0799049A

JPH0799049A - 電池装置

Info

Publication number: JPH0799049A
Application number: JP5242949A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Ubukawa; 訓生川; Kazuo Terashi; 和生寺司; Mikitaka Tamai; 幹隆玉井; Koji Negoro; 幸司根来
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1993-09-29
Filing date: 1993-09-29
Publication date: 1995-04-11

Abstract

(57)【要約】【目的】内蔵する二次電池の過充電を防止して安全に
保護する。高温環境における電流遮断手段の誤動作を防
止する。【構成】電池装置は、内蔵する二次電池の温度を検出
し、二次電池が設定温度よりも高くなると電流を遮断す
る電流遮断手段を内蔵する。電流遮断手段は、いったん
電流を遮断した後は復帰しない非復帰式のスイッチング
部材と、二次電池の温度を検出する温度検出部材と、二
次電池に流れる電流を検出する電流検出部材とを備え
る。電流検出部材は、二次電池の電流が増加すると、電
流を遮断する設定温度を低く補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電池の温度を検出し、
電池の温度が異常に上昇すると電流を遮断する電流遮断
手段を備える電池装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】二次電池は、過充電、過放電、あるいは
短絡等をすると発熱して危険な状態となる。図１は、リ
チウムイオン二次電池を過充電したときの破壊に至るま
での温度変化を示している。この図は、電池の温度が約
１００℃になると、急激に温度が上昇して破壊されるこ
とを示している。電池の加熱による弊害を防止するため
に、保護素子としてＰＴＣ素子が使用される。ＰＴＣ素
子は電池と直列に接続されて電流を制限する。このこと
を実現するために、ＰＴＣ素子は、通常の使用状態にお
いては低抵抗であり、一定の温度になると抵抗が急激に
大きくなる正の温度特性（ＰＴＣ特性）を有する。ＰＴ
Ｃ素子には、セラミック系のものと、ポリマー系のもの
がある。セラミック系のＰＴＣ素子は、ＢａＴｉＯ₃系
の焼結体を基体としてこれに微量の希土類元素を添加
し、Ｂａの一部を、ＳｒやＰｂで置換して抵抗が急激に
大きくなる温度を調整している。ポリマー系のＰＴＣ素
子は、ＰＴＣ特性を有する導電性ポリマーを使用してい
る。

【０００３】保護素子として、ポリマー系ＰＴＣ素子を
内蔵する非水系二次電池が、特開平５−７４４９３号公
報に記載される。この公報に記載される非水系二次電池
は、ポリマー系ＰＴＣ素子として、ポリスイッチ（登録
商標）の商品名で保護素子として販売されるものを使用
している。ＰＴＣ素子は、７５〜１４０℃になると抵抗
値が急激に増加する正の温度特性を有する。以下、ＰＴ
Ｃ素子の抵抗が急激に増加する温度をキューリー温度と
記載する。

【０００４】ところで、リチウムイオン二次電池等の非
水系二次電池は、図１に示すように、充電電流によって
破壊にいたる時間が著しく相違する。さらに、充電電流
によって急激に温度が上昇し始める温度も相違する。充
電電流を小さくするにしたがって、電池温度が急激に上
昇し始める温度が高くなる。いいかえると、充電電流が
大きくなるにしたがって、破壊に至る温度が低くなる。
このため、一定の温度で電流を遮断するＰＴＣ素子で
は、電池を安全に保護できない。この弊害を防止するた
めに、前記の公報に記載される二次電池は、ＰＴＣ素子
に電流が大きくなるにしたがって、キューリー温度を低
く補正する素子を使用している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】電流が大きくなるとキ
ューリー温度を低く補正するＰＴＣ素子を内蔵する二次
電池は、過充電したときの破壊を効果的に防止できる。
しかしながら、ＰＴＣ素子に、キューリー温度が負の温
度係数を有するものを使用しても、二次電池を過充電か
ら有効に保護することができない。それは、ポリマー系
ＰＴＣ素子の抵抗が、キューリー温度よりも高温に加熱
されても抵抗が無限大にならないことが理由である。抵
抗が無限大にならないＰＴＣ素子は、キューリー温度よ
りも高温に加熱されたときに、二次電池の充電電流を０
にできず、微小電流が流れて過充電される。リチウムイ
オン二次電池等の非水系二次電池は、この状態で過充電
されると、破壊されなくても電池性能は著しく低下し
て、再使用できなくなる。

【０００６】さらに、複数の電池セルを並列に接続した
二次電池を内蔵する電池装置は、保護素子にＰＴＣ素子
を内蔵する。このＰＴＣ素子は、いずれかの電池セルが
内部ショートしたときに、他の電池セルから大電流が流
れるのを防止するために内蔵される。しかしながら、Ｐ
ＴＣ素子は復帰式のために、電池セルの温度が低下する
と再び抵抗が小さくなって、内部ショートした電池セル
を別の電池セルに接続するので、内部ショートを安全に
保護できない。

【０００７】これらの弊害は、溶断される温度を低く設
定した温度ヒューズで防止できるかに推測される。しか
しながら、低温で溶断する温度ヒューズを内蔵するもの
は、電池が正常であっても、使用される外的環境によっ
て温度ヒューズが溶断されて再使用できなくなることが
ある。たとえば、夏期の車の内部に放置すると、電池温
度が著しく高温になることがある。この弊害を防止する
ために、温度ヒューズの溶断温度を高くすると、電池が
破壊されるまで温度ヒューズが溶断しなくなる。

【０００８】本発明は、これ等の従来の弊害を防止する
ことを目的に開発されたもので、本発明の重要な目的
は、内蔵する二次電池の過充電を防止して安全に保護で
き、しかも、高温環境における電流遮断手段の誤動作も
防止できる非復帰式の電流遮断手段を内蔵する電池装置
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の電池装置は、前
述の目的を達成するために下記の構成を備える。電池装
置は、内蔵する二次電池１の温度を検出し、二次電池１
が設定温度よりも高くなると電流を遮断する電流遮断手
段２を内蔵している。電流遮断手段２は、いったん電流
を遮断した後は復帰しない非復帰式のスイッチング部材
３と、二次電池１の温度を検出する温度検出部材４と、
二次電池１に流れる電流を検出する電流検出部材５とを
備える。電流検出部材５は、二次電池１の電流を検出し
て、二次電池１の電流が増加すると、電流を遮断する設
定温度を低く補正する。

【００１０】さらに、本発明の請求項２に記載する電池
装置は、電流遮断手段２として、いったん電流を遮断し
た後は復帰しない非復帰式の温度ヒューズ６を使用す
る。温度ヒューズ６は、一定の温度に加熱されると溶断
して電流を遮断するスイッチング部材と温度検出部材と
に併用されるヒューズエレメント７と、このヒューズエ
レメント７を二次電池１に流れる電流で加熱する加熱部
材２０とを備える。ヒューズエレメント７は、二次電池
１のみでなく、加熱部材２０によっても加熱される。二
次電池１の電流が大きくなると、加熱部材２０がヒュー
ズエレメント７を高温に加熱して溶断されやすい状態と
し、二次電池１の電流を遮断する設定温度は低く補正さ
れる。

【００１１】

【作用】本発明の電池装置の電流遮断手段２は、電流検
出部材５でもって二次電池１の電流を検出し、検出した
電流値で二次電池１の電流を遮断する温度を補正する。
二次電池１の電流が大きくなると、電流検出部材５は電
流を遮断する温度を低く補正する。したがって、二次電
池１の電流が大きくなって、破壊されない状態では電流
を遮断する温度を低く補正して、二次電池１を有効に保
護する。さらに、電流遮断手段２が非復帰式であるため
に、いったん電流を遮断した後は復帰することがない。
このため、内部ショート等の故障を安全に保護できる。

【００１２】

【実施例】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電池装置を例示するものであって、
本発明は電池装置の構成を下記のものに特定しない。さ
らに、以下の実施例は、電池装置をパック電池とする具
体例を詳述するが、本発明は電池装置をパック電池に特
定しない。電池装置には、二次電池を内蔵する全ての装
置、たとえば二次電池を内蔵する携帯電話等の電気機器
等も使用できる。

【００１３】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番
号を、「特許請求の範囲の欄」、「作用の欄」、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。

【００１４】図２に示す電池装置はパック電池で、ケー
ス（図示せず）内に、二次電池１と、電流遮断手段２と
を内蔵している。二次電池１は二つの電池セルを直列に
接続したもので、電池セルには、リチウムイオン二次電
池等の非水系二次電池、ニッケルカドミウム電池やニッ
ケル水素電池等の二次電池が使用されるが、少ない個数
で出力電圧を高くし、さらに、小型で大容量とするため
にはリチウムイオン二次電池が最適である。

【００１５】電流遮断手段２は、電池セルの温度を検出
する温度検出部材４と、二次電池１の電流を検出する電
流検出部材５と、二次電池１の電流を遮断するスイッチ
ング部材３とを備える。

【００１６】温度検出部材４は、二次電池１の温度を検
出するために、二次電池１に接近して配設されたサーミ
スタ８及びポジスタ９と、サーミスタ８及びポジスタ９
を入力端子に接続している充電用及び放電用の差動アン
プとを備える。サーミスタ８及びポジスタ９は、定電流
回路を介して一定の電流を流している。したがって、サ
ーミスタ８とポジスタ９は、直列に定電流回路を接続
し、これを二次電池１と並列に接続している。サーミス
タ８は二次電池１の温度が上昇すると抵抗が小さくな
り、ポジスタ９は二次電池１の温度が上昇すると抵抗が
大きくなる。したがって、サーミスタ８とポジスタ９の
両端には、二次電池１の温度に対応した電圧が発生す
る。サーミスタ８とポジスタ９の電圧は、差動アンプ１
０、１１に入力される。

【００１７】充電用の差動アンプ１０は＋入力端子にポ
ジスタ９を、−入力端子に基準電源１２を接続してい
る。差動アンプ１１は、＋入力端子にサーミスタ８を、
−入力端子に電流検出部材５の電流検出抵抗１３を接続
している。充電用の差動アンプ１１は、スイッチング部
材３に連結している。

【００１８】電流検出部材５は、二次電池１に接続され
た電流検出抵抗１３を備える。電流検出抵抗１３は、二
次電池１の充電、又は放電電流に比例した電圧を発生す
る。したがって、一端を二次電池１の−電極に、他端を
スイッチング部材３であるスイッチング素子に接続し
て、二次電池１に対して直列に接続される。電流検出抵
抗１３は、発生する電圧を、充電用及び放電用の差動ア
ンプ１０、１１に入力している。

【００１９】スイッチング部材３は、充電用と放電用に
２組備え、それぞれのスイッチング部材３が、フリップ
フロップ回路１４、１５と、バッファに併用される反転
増幅回路１６、１７と、スイッチング素子１８、１９と
を備える。フリップフロップ回路１４、１５は、温度検
出部材４の差動アンプ１０、１１から「Ｌｏｗ」のトリ
ガー信号が入力されると、出力を「Ｈｉｇｈ」とし、そ
の後は「Ｈｉｇｈ」の状態を保持する。差動アンプ１
０、１１から「Ｌｏｗ」の信号が入力されないかぎり、
フリップフロップ回路１４、１５は出力を「Ｌｏｗ」と
している。

【００２０】反転増幅回路１６、１７は、フリップフロ
ップ回路１４、１５の出力を「Ｌｏｗ」と「Ｈｉｇｈ」
とに反転する。フリップフロップ回路１４、１５の出力
が「Ｌｏｗ」のときは、反転増幅回路１６、１７の出力
は「Ｈｉｇｈ」、フリップフロップ回路１４、１５の出
力が「Ｈｉｇｈ」のときは、反転増幅回路１６、１７の
出力は「Ｌｏｗ」となる。

【００２１】スイッチング素子１８、１９はＦＥＴで、
ＦＥＴは、充電用と放電用とでドレインとソースを逆向
きにして、互いに直列に接続されている。電池装置であ
るパック電池を充電するときと放電するときとでは、電
流の方向が逆になるからである。充電用のスイッチング
素子１８であるＦＥＴは、ドレインを−極に、ソースを
放電用スイッチング素子１９であるＦＥＴのソースに接
続している。放電用のスイッチング素子は、ドレインを
電流検出抵抗１３にソースを充電用スイッチング素子の
ソースに接続している。互に直列に接続されたＦＥＴ
は、いずれかがオフになると、二次電池１の電流を遮断
する。両方のＦＥＴがオンのとき、二次電池１は充電と
放電ができる状態となる。

【００２２】図２に示す電池装置であるパック電池は、
下記の動作をして二次電池を保護する。Ａ．電池装置であるパック電池を充電するとき (1) 通常の状態において、スイッチング部材３のスイ
ッチング素子１８、１９は両方がオンとなっている。そ
れは、フリップフロップ回路１４、１５の出力が「Ｌｏ
ｗ」、反転増幅回路１６、１７の出力が「Ｈｉｇｈ」と
なり、反転増幅回路１６、１７の出力でＦＥＴのゲート
にバイアス電圧が入力されてＦＥＴを導通させているか
らである。フリップフロップ回路１４、１５は、二次電
池１を接続したときに出力を「Ｌｏｗ」とするために、
リセット側入力端子にコンデンサを接続している。コン
デンサは、二次電池１を接続したときに、フリップフロ
ップ回路１４、１５のリセット側入力端子を「Ｌｏｗ」
として、出力を「Ｌｏｗ」とする。

【００２３】(2) 充電中に二次電池１の温度が高くな
ると、ポジスタ９両端の電圧が高くなる。ポジスタ９の
電圧は、差動アンプ１０に入力される。ポジスタ９には
直列に電流検出抵抗１３を接続しているので、差動アン
プ１０の−入力端子には下記の式で示す電圧（Ｖ1）が
入力される。Ｖ1＝ｒ1・ｉ1＋Ｒ1・ＩC…………… この式において、ｒ1はポジスタ９の抵抗、ｉ1はポジス
タ９の電流、Ｒ1は電流検出抵抗１３の抵抗、Ｉ1は充電
電流である。差動アンプ１０の−入力端子の電圧（Ｖ
1）が、＋入力端子の基準電圧よりも高くなると、差動
アンプ１０の出力は「Ｈｉｇｈ」から「Ｌｏｗ」とな
る。差動アンプ１０の−入力端子の入力電圧（Ｖ1）が
基準電圧よりも低いとき、差動アンプ１０の出力は「Ｈ
ｉｇｈ」となる。 (3) 差動アンプ１０の出力が「Ｈｉｇｈ」から「Ｌｏ
ｗ」になると、その信号がフリップフロップ回路１４の
セット側入力端子に入力される。 (4) フリップフロップ回路１４は、セット側入力端子
の「Ｌｏｗ」信号でセットされて、出力信号を「Ｌｏ
ｗ」から「Ｈｉｇｈ」とする。 (5) フリップフロップ回路１４の「Ｈｉｇｈ」信号
は、反転増幅回路１７に入力される。反転増幅回路１７
は、「Ｈｉｇｈ」であった出力を「Ｌｏｗ」とする。
(6) 反転増幅回路１７の「Ｌｏｗ」信号が充電用ＦＥ
Ｔのゲートに入力される。スイッチング素子１８である
ＦＥＴはゲートのバイアス電圧が低下して、オン状態か
らオフ状態となる。 (7) その後、この状態に保持されて、充電用のＦＥＴ
はオフ状態を保持する。充電用ＦＥＴをオフ状態からオ
ン状態に切り換えるには、フリップフロップ回路１４の
出力を「Ｈｉｇｈ」から「Ｌｏｗ」とする必要がある。
しかしながら、フリップフロップ回路１４は、リセット
側入力端子を抵抗を介して二次電池１の＋側に接続して
いるので、この端子電圧が「Ｌｏｗ」となることはな
く、フリップフロップ回路１４の出力は「Ｈｉｇｈ」の
状態に保持されて、充電用ＦＥＴをオフ状態に保持す
る。

【００２４】以上の動作をして二次電池１の充電を遮断
する電流遮断手段２は、差動アンプ１０の入力電圧（Ｖ
1）が、基準電圧を越えたときに充電を遮断する。差動
アンプ１０の入力電圧（Ｖ1）は、前記の式で示すよ
うに、ポジスタ９の抵抗によって高くなる。ポジスタ９
の抵抗は、二次電池１の温度が高くなると大きくなる。
したがって、差動アンプ１０の入力電圧（Ｖ1）は、二
次電池１の温度が高くなるにしたがって高くなる。

【００２５】さらに、の式は二次電池１の温度のみで
なく、二次電池１の充電電流に比例して高くなる成分
（Ｒ1・ＩC）を含む。電圧（Ｒ1・ＩC）は、電流検出抵
抗１３の抵抗値に、充電電流を掛けた値である。この電
圧は、充電電流に比例して大きくなる。したがって、差
動アンプ１０には、二次電池１の温度と、充電電流の両
方に対応した電圧が入力される。電流遮断手段２は、差
動アンプ１０の入力電圧（Ｖ1）が基準電圧を越えたと
きに、二次電池１の充電を遮断する。したがって、差動
アンプ１０に、電流が増加すると大きくなる電圧を加算
することにより、大電流のときに電流を遮断する温度を
低く補正できる。ポジスタ９の両端に発生する電圧が低
くても、電流に比例して大きくなる電圧が大きくなる
と、充電が遮断されるからである。

【００２６】充電電流の大小によって二次電池１の充電
を遮断する温度を低く補正する割合は、ポジスタ９と電
流検出抵抗１３の抵抗値と、ポジスタ９に流す電流とで
調整できる。ポジスタ９の抵抗に対して電流検出抵抗１
３の抵抗値を大きくすると、電流を増加させたときに、
充電を遮断する温度を低下させる割合を大きくできる。
また、ポジスタ９に流す電流を小さくしても同じよう
に、電流値で充電を遮断する温度を低くする割合を大き
くできる。

【００２７】Ｂ．電池装置であるパック電池を放電する
とき (1) 電池装置を電気機器にセットして放電するとき、
スイッチング部材３のスイッチング素子１８、１９は両
方がオンとなっている。フリップフロップ回路１４、１
５の出力が「Ｌｏｗ」、反転増幅回路１６、１７の出力
が「Ｈｉｇｈ」となり、反転増幅回路１６、１７の出力
でスイッチング素子１８、１９であるＦＥＴのゲートに
バイアス電圧が入力されてＦＥＴを導通させているから
である。

【００２８】(2) 放電中に二次電池１の温度が高くな
ると、サーミスタ８両端の電圧が低くなる。サーミスタ
８の電圧は、差動アンプ１１の＋入力端子に入力され
る。サーミスタ８には一定の電流を流しているので、差
動アンプ１１の＋入力端子の入力電圧（Ｖ2）は、下記
の式で表される。Ｖ2＝ｒ2・ｉ2………… この式において、ｒ2はサーミスタ８の抵抗、ｉ2はサー
ミスタ８の電流である。さらに、差動アンプ１１の−入
力端子には、電流検出抵抗１３の両端の電圧（Ｖ3）が
入力される。Ｖ3は下記の式で表される。Ｖ3＝Ｒ1・ＩD………… この式において、Ｒ1は電流検出抵抗１３の抵抗、ＩDは
放電電流である。差動アンプ１１は、＋入力端子の電圧
（Ｖ2）が、−入力端子の電圧（Ｖ3）よりも大きいとき
に「Ｈｉｇｈ」を出力している。二次電池１の温度が低
いときにはこの状態にある。二次電池１の温度が高くな
ると、＋入力端子の電圧（Ｖ2）が小さくなる。二次電
池１の温度が異常に高くなると、＋入力端子の電圧（Ｖ
2）が低くなり、−入力端子の電圧（Ｖ3）よりも低くな
ると、差動アンプ１１は出力を「Ｈｉｇｈ」から「Ｌｏ
ｗ」とする。

【００２９】(3) 差動アンプ１１の出力が「Ｈｉｇ
ｈ」から「Ｌｏｗ」になると、その信号がフリップフロ
ップ回路１５のセット側入力端子に入力される。 (4) フリップフロップ回路１５は、セット側入力端子
の「Ｌｏｗ」信号でセットされて、出力信号を「Ｌｏ
ｗ」から「Ｈｉｇｈ」とする。 (5) フリップフロップ回路１５の「Ｈｉｇｈ」信号
は、反転増幅回路１８に入力される。反転増幅回路１８
は、「Ｈｉｇｈ」であった出力を「Ｌｏｗ」とする。
(6) 反転増幅回路１８の「Ｌｏｗ」信号が放電用スイ
ッチング素子１９であるＦＥＴのゲートに入力される。
ＦＥＴはゲートのバイアス電圧が低下して、オン状態か
らオフ状態となる。 (7) その後、この状態に保持されて、放電用のＦＥＴ
はオフ状態を保持する。

【００３０】以上の動作をして二次電池１の放電を遮断
する電流遮断手段２は、差動アンプ１１の＋入力電圧
（Ｖ2）が、電流検出抵抗１３両端の電圧（Ｖ3）よりも
低くなったときに、放電を中止する。差動アンプ１１の
＋入力電圧（Ｖ2）は、前記の式で示すように、サー
ミスタ８の抵抗が小さくなると低くなる。サーミスタ８
の抵抗は、二次電池１の温度が高くなると小さくなる。
したがって、差動アンプ１１の＋入力電圧（Ｖ2）は、
二次電池１の温度が高くなるにしたがって低くなる。

【００３１】さらに、＋入力端子の電圧（Ｖ2）を比較
する差動アンプ１１の−入力端子の電圧（Ｖ3）は、
式に示すように、二次電池１の放電電流に比例して大き
くなる。−入力端子の電圧（Ｖ3）は、電流検出抵抗１
３の抵抗値に、放電電流を掛けた値である。この電圧
は、放電電流に比例して大きくなる。したがって、差動
アンプ１１には、二次電池１の温度と、放電電流とに対
応した電圧（Ｖ2）と（Ｖ3）とが入力される。電流遮断
手段２は、差動アンプ１１の＋入力電圧（Ｖ2）が、−
入力端子の電圧（Ｖ3）よりも小さくなったときに、二
次電池１の放電を遮断する。−入力端子に入力される電
圧（Ｖ3）は、電流が増加すると次第に大きくなる。こ
のため、二次電池１の放電を遮断する温度は、大電流の
ときに低く補正される。放電電流が大きいと、−入力端
子の電圧（Ｖ3）が大きくなっていき、サーミスタ８の
抵抗が大きいときに、電流を遮断するからである。

【００３２】さらに、図３に示す電池装置もパック電池
で、この電池装置は、電流遮断手段２として溶断される
と復帰しない非復帰式温度ヒューズ６を直列に接続して
いる。温度ヒューズは、スイッチング部材と温度検出部
材の両方に併用される。二次電池１は、図２に示す電池
装置と同じものが使用される。温度ヒューズ６は、図４
に示すように、一定の温度に加熱されると溶断するヒュ
ーズエレメント７と、このヒューズエレメント７を二次
電池１に流れる電流で加熱する加熱部材２０とを備え
る。加熱部材２０はニクロム線の電気ヒーターで、ヒュ
ーズエレメント７に接近して配設されている。ヒューズ
エレメント７は、二次電池１に接近して配設されてお
り、二次電池１と加熱部材２０の両方で加熱される。

【００３３】この構造の電池装置は、加熱部材２０のヒ
ューズエレメント７が、加熱部材２０と二次電池１の両
方で加熱される。二次電池１の電流が大きくなると、ヒ
ューズエレメント７は、二次電池１に加えて、温度が高
くなる加熱部材２０でも加熱される。加熱部材２０の発
生熱量は電流の自乗に比例して大きくなる。このため、
二次電池１の電流が大きくなると、ヒューズエレメント
７は加熱部材２０に加熱されて溶断されやすい状態とな
り、二次電池１の温度が低い状態で溶断されるようにな
る。二次電池１の電流が小さいと、加熱部材２０がヒュ
ーズエレメント７を加熱する割合が少なくなる。したが
って、二次電池１の温度を検出して溶断されるヒューズ
エレメント７は、二次電池１の温度が高くなるまで溶断
されなくなる。

【００３４】この構造の温度ヒューズ６は、加熱部材２
０である電気ヒーターの抵抗値によって、ヒューズエレ
メント７を加熱する温度を調整できる。すなわち、ヒュ
ーズエレメント７が溶断される温度を変更できる。電気
抵抗を大きくすると、加熱部材２０がヒューズエレメン
ト７を加熱する割合が大きくなる。このため、電流増加
に対するヒューズエレメント７の溶断温度を低く補正で
きるようになる。温度ヒューズ６には、電流の方向に関
係なく動作する。したがって、放電用と充電用に専用の
ものを必要とせず、極めて簡単な回路構成にできる。

【００３５】図４に示す温度ヒューズ６は、ヒューズエ
レメント７の加熱部材２０に電気ヒーターを使用する。
加熱部材は、図示しないが、ヒューズエレメントと一体
構造とすることもできる。このことを実現するために
は、ヒューズエレメントの一部あるいは全体を細くして
電気抵抗を大きくする。電気抵抗の大きいヒューズエレ
メントは、二次電池の電流でジュール熱を発生する。ヒ
ューズエレメントのジュール熱は、ヒューズエレメント
を加熱して溶断されやすいように補正する。このため、
二次電池の電流が大きくなると、ヒューズエレメントが
溶断されやすくなり、二次電池の電流を遮断する温度を
低く補正する。

【００３６】図５は図４に示す温度ヒューズが溶断され
る特性を示すグラフである。これ等のグラフに示すよう
に、図４に示す温度ヒューズは、ヒューズエレメントが
加熱部材で加熱されるので、電流が大きくなると、低い
温度で溶断されることを示している。図５において、曲
線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄはヒューズエレメントの温度が２５
℃、４０℃、６０℃、８０℃である特性である。加熱部
材がヒューズエレメントを加熱するので、電流が大きく
なるとヒューズエレメントが溶断される温度が低くな
る。

【００３７】図３に示す電池装置は、２個の二次電池１
を直列に接続し、その間に電流遮断手段２である温度ヒ
ューズ６を直列に接続している。複数の二次電池１を並
列に接続する電池装置は、図６に示すように、電流遮断
手段２である温度ヒューズ６をそれぞれの二次電池１と
直列に接続し、二次電池１と温度ヒューズ６をそれぞれ
直列に接続したものを並列に接続する。

【００３８】

【発明の効果】本発明の電池装置は、電流検出部材で二
次電池の電流を検出し、温度検出部材で二次電池の温度
を検出する電流遮断手段を備える。電流遮断手段の電流
検出部材は、二次電池の電流を遮断するときの温度を補
正してスイッチング部材をオフとする。スイッチング部
材がオフになると、電池装置に内蔵される二次電池は、
充電又は放電電流が０となり、温度上昇によって破壊す
るのが防止される。さらに二次電池の電流と温度によっ
てスイッチング部材をオフ状態とする電池装置は、電流
遮断手段が作動した後は電流が０となり、微小電流で充
電されて過充電されることがない。このため、本発明の
電池装置は、電流遮断手段によって二次電池を安全に保
護でき、異常時に二次電池が破壊されるのを防止できる
ことに加えて、この状態で電池性能が著しく低下するの
も効果的に防止できる特長がある。さらにまた、本発明
の電流遮断手段は非復帰式であるために、二次電池の温
度と電流とを検出して作動した後は、二次電池の電流が
減少し、また、温度が低下しても復帰しない。このた
め、二次電池の過放電による電池性能の低下も有効に防
止できる特長がある。

【００３９】さらにまた、本発明の電池装置は、非復帰
式の電流遮断手段を内蔵するが、電流遮断手段が、温度
のみでなく、電流も検出して電流を遮断するので、従来
の温度ヒューズのように、高温での誤動作を防止して二
次電池を安全に保護できる特長がある。それは、電流が
小さいときにはスイッチング部材をオフにする温度を高
くし、電流が増加するとスイッチング部材をオフにする
温度を低く補正できるので、たとえば、夏期の車内のよ
うに非常に高温になる環境においても、電流遮断手段が
誤動作して使用できなくなることがないからである。

【図面の簡単な説明】

【図１】リチウムイオン二次電池の温度が上昇して破壊
する状態を示すグラフ

【図２】本発明の実施例にかかる電池装置の回路図

【図３】本発明の他の実施例にかかる電池装置の内部構
造を示す側面図

【図４】図３の電池装置に内蔵する温度ヒューズの回路
図

【図５】図４に示す温度ヒューズが溶断される時間と電
流を示すグラフ

【図６】本発明の他の実施例にかかる電池装置の回路図

【符号の説明】

１…二次電池１１…放電用の差動
アンプ２…電流遮断手段１２…基準電源３…スイッチング部材１３…電流検出抵抗４…温度検出部材１４…フリップフロ
ップ回路５…電流検出部材１５…フリップフロ
ップ回路６…温度ヒューズ１６…反転増幅回路７…ヒューズエレメント１７…反転増幅回路８…サーミスタ１８…スイッチング
素子９…ポジスタ１９…スイッチング
素子１０…充電用の差動アンプ２０…加熱部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者根来幸司大阪府守口市京阪本通２丁目18番地三洋電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内蔵する二次電池(1)の温度を検出し、
二次電池(1)が設定温度よりも高くなると電流を遮断す
る電流遮断手段(2)を内蔵する電池装置において、電流遮断手段(2)が、いったん電流を遮断した後は復帰
しない非復帰式のスイッチング部材(3)と、二次電池(1)
の温度を検出する温度検出部材(4)と、二次電池(1)に流
れる電流を検出する電流検出部材(5)とを備え、電流検
出部材(5)は、二次電池(1)の電流を検出して、二次電池
(1)の電流が増加すると、電流を遮断する設定温度を低
く補正するように構成してなることを特徴とする電池装
置。
【請求項２】二次電池(1)の温度を検出し、二次電池
(1)が設定温度よりも高くなると電流を遮断する電流遮
断手段(2)を内蔵する電池装置において、電流遮断手段(2)が、いったん電流を遮断した後は復帰
しない非復帰式の温度ヒューズ(6)で、温度ヒューズ(6)
は、一定の温度に加熱されると溶断するヒューズエレメ
ント(7)と、このヒューズエレメント(7)を二次電池(1)
に流れる電流で加熱する加熱部材(20)とを備え、ヒュー
ズエレメント(7)が、加熱部材(20)と二次電池(1)の両方
で加熱され、二次電池(1)の電流が大きくなると、加熱
部材(20)がヒューズエレメント(7)を高温に加熱して溶
断されやすい状態として、二次電池(1)の電流を遮断す
る設定温度を低く補正するように構成されたことを特徴
とする電池装置。