JPH09320643A - 電池パック - Google Patents

電池パック

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JPH09320643A
JPH09320643A JP8153054A JP15305496A JPH09320643A JP H09320643 A JPH09320643 A JP H09320643A JP 8153054 A JP8153054 A JP 8153054A JP 15305496 A JP15305496 A JP 15305496A JP H09320643 A JPH09320643 A JP H09320643A
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JP
Japan
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battery
battery body
semiconductor element
control unit
battery pack
Prior art date
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Withdrawn
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JP8153054A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Namiki
弘 並木
Eiji Matsumasa
栄二 松政
Koichi Horisaki
浩一 堀崎
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Maxell Ltd
Original Assignee
Hitachi Maxell Ltd
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/581Devices or arrangements for the interruption of current in response to temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574Devices or arrangements for the interruption of current
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池に対する通電中に異常が発生すると、通
電の緊急停止が的確に行われ、リチウムイオン電池にお
ける最大充電容量およびサイクル特性の劣化を未然に防
止可能とするとともに、使用部品の有効利用を図り、電
池パックとしての製造コストの逓減および小型化を可能
とする。 【解決手段】 電池本体12とその電池本体12に対す
る充放電制御を行う制御部14を接続する通電回路中
に、設定温度で溶断する温度ヒューズ18を介装すると
ともに、その温度ヒューズ18を電池本体12の周面と
制御部14中の半導体素子36の周面間で挟持すること
により、1つの温度ヒューズ18を利用して制御部14
に流れる過電流と電池内部の異常とを同時に検知させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、リチウムイオン
二次電池の様な複数回の充放電が可能な二次電池と、そ
の電池の充放電状態を制御するための手段を一体に備え
た電池パックに関する。
【0002】
【従来の技術】従来この種の電池パックは、電池電圧の
変化を監視しながら充放電制御が行われることが多い
が、この充放電制御が適正に行われずに過電流状態が長
期にわたったり電池の内部で短絡等の異常が発生する
と、電池の表面温度が異常に上昇し、ともすると電池そ
れ自体は勿論、その電池を収納した機器に悪影響を及ぼ
す恐れがあることが知られている。
【0003】かかる不都合に対し、制御回路中に過電流
を検知して作動する保護手段を備えるとともに、制御回
路と電池間の配線中に温度ヒューズを設け、電池の表面
温度が設定値を超えて上昇すると温度ヒューズがそれを
検知して溶断し、電池に流れる電流を強制的に停止する
ことによって電池温度の上昇に起因する事故を未然に防
止する試みがなされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
従来例にあっては、制御回路における過電流検知が誤動
作した場合、温度ヒューズが作動するまでには電池に対
する過電流状態の持続が長時間必要となり、電池それ自
体の特性劣化あるいは破損も避けられない。
【0005】本発明者らはかかる不都合に対して検討を
加えた結果、過電流状態が発生すると先ず制御回路中に
スイッチング用として備えた半導体素子の温度上昇があ
り、かかる半導体素子の温度上昇を従来の電池温度と同
時に監視することにより、電池に対する充放電状態の異
常がより早急に検知できることを知見した。
【0006】本発明は上記した知見に基づいてなされた
ものであって、温度ヒューズが電池本体と半導体素子に
同時に接触する様に構成することにより、1つの温度ヒ
ューズを利用して同時に過電流と電池の異常が検知で
き、異常時における通電停止が可及的早急に行われ、リ
チウムイオン電池における最大充電容量およびサイクル
特性の劣化を未然に防止可能とするとともに、使用部品
が有効利用され、製造コストの逓減および小型化が図ら
れる電池パックを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる電池パッ
ク10は、図1および図2にその構成を示す如く、電池
本体12と、その電池本体12に対する充放電時期をオ
ンオフ規制する半導体素子36を備えた制御部14と、
電池本体12と制御部14間にあって、設定温度を超え
る昇温時に溶断して電池本体12に対する通電を強制的
に遮断する温度ヒューズ18とを一体に備えている。本
発明にあっては更に、上記温度ヒューズ18が、電池本
体12と半導体素子36に対し、同時に接触させたこと
を特徴とする。
【0008】上記した電池本体12はリチウムイオン二
次電池であり、上記した制御部14は、充放電時期を監
視して所定の制御信号を発生する集積回路と、制御信号
の入力と連動して電池本体12に対する通電回路をオン
オフするスイッチング用の半導体素子36を備え、温度
ヒューズ18は電池本体12の周面と半導体素子36の
周面間で挟持されている。
【0009】上記した電池本体12を長手方向の両端面
13a・13bに正負の電極20・22を備えた筒状と
し、上記した制御部14を、電池本体12の断面と略同
一形状に形成した回路基板24の第1面25aに半導体
素子36を配設するとともに、該半導体素子36の周面
を温度ヒューズ18を介して電池本体12の第1端面1
3aに接触させる一方、上記回路基板24の第2面25
bと電池本体12の第2端面13bに各々正および負の
電極端子26a・26bを設け、更に電池本体12と制
御部14の周囲を、電極端子26を露出させて保護カバ
ー16で覆うことが好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】以下本発明にかかる電池パックを
リチウムイオン二次電池に実施した一例に基づいて説明
するがこれに限らず、各種二次電池に対しても略同様に
実施できることは勿論である。
【0011】本発明にかかる電池パック10は、図1に
その全体的な構成を示す如く、電池本体12と、その電
池本体12に対する充放電状態を規制するための制御部
14と、電池本体12と制御部14とを一体に覆う保護
カバー16と、電池本体12と制御部14間にあって設
定温度を超えた発熱があると溶断する温度ヒューズ18
とから構成される。
【0012】電池本体12は、円筒状に形成されたリチ
ウムイオン二次電池であって、その長手方向の一端13
bには正極20を、他端13aには負極22を各々備え
たものであって、制御部14を介して複数回の充放電を
可能としている。
【0013】制御部14は、回路基板24を電池本体1
2の直径と略等しい円盤状に形成し、その回路基板24
の片面25bに電極端子26aを設ける一方、他方の面
25a上に必要な電子回路を形成している。
【0014】電子回路は、図2に示す如く、電池本体1
2に対する通電路中に直列に介装されて通電時期を規制
するスイッチング回路28と、そのスイッチング回路2
8の作動時期を規制する制御回路30とから構成され
る。
【0015】制御回路30は、1チップの集積回路化さ
れたものであって、電池パック10に対する外部からの
電圧印加状態と電池本体12それ自体における端子電圧
の変化とを同時に検出し、印加電圧が設定値を超えたこ
とが検出されるとスイッチング回路28に対して充電を
指示する制御信号を出力して充電モードにする一方、印
加電圧が設定値を下回ると放電を指示する制御信号をス
イッチング回路28に送り、放電モードに切り換える。
【0016】更に充電モード中は、例えば電池本体12
の端子電圧あるいは充電電流の変化を検出するなど所定
の充電状態検知を行い、電池本体12に対する充電が完
了したことを検知すると充電を停止する制御信号をスイ
ッチング回路28に送る。また、電池本体12に対する
通電中における電流変化を検出し、設定値を超える電流
が検出されると通電を中止する制御信号をスイッチング
回路28に送る。
【0017】スイッチング回路28は、第1および第2
の2つのFET32・34をスイッチング用の半導体素
子36として使用したものであって、更に両FET32
・34におけるアノードとドレインを直列に接続すると
ともに、各FET32・34のアノード・ドレイン間と
並列に、カソード側が中心に向く様に第1および第2ダ
イオード38・40を接続している。
【0018】従って、第1FET32のゲートに所定の
オン信号を印加すると、図3(a)の様に、電池本体1
2の正極20から電池パック10の外部に接続された負
荷42を通り、第2FET34と並列に接続された第2
ダイオード40から第1FET32を通って電池本体1
2の負極22側に戻る放電路44が形成される。
【0019】上記とは逆に、第2FET34のゲートに
対してのみオン信号を印加すると、第3図(b)の様
に、電池パック10の外部に接続された充電用電源46
から電池本体12の正極20を通り、第1FET32と
並列の第1ダイオード38から第2FET34を通って
充電用電源46に戻る充電路48が形成される。
【0020】更に、電池本体12に対する通電路に流れ
る電流が過電流状態になった場合には、第1及び第2F
ET32・34の共にオフ信号を送る結果、図4(a)
の様に両FET32・34は同時にオフすることによ
り、第1ダイオード38または第2ダイオード40に阻
止されて電池本体12に対する通電路は強制的に遮断さ
れる。
【0021】本発明は上記構成にあって更に、スイッチ
ング回路28の第1FET32側と、電池本体12の負
極22との間に温度ヒューズ18を介装するとともに、
その温度ヒューズ18を電池本体12における負極側端
面13aと、回路基板24の電子回路構成面25aとの
間で挟持したことを特徴とする。
【0022】温度ヒューズ18は、例えば細帯状に形成
され、予め設定した温度で溶断するものであって、更に
その一方の面を電池本体12周面に密着させ、他方の面
をスイッチング回路28を構成する半導体素子36の周
面に密着させている。
【0023】したがって、制御部14の制御回路30が
動作不良となるなどして過電流状態が持続すると、スイ
ッチング回路28の半導体素子36を通る電流も上昇し
てその表面温度も急激に上昇する。それと同時に発生す
る電池本体12の温度上昇も手伝って、温度ヒューズ1
8に加わる温度も急激に上昇する結果、図4(b)の様
に温度ヒューズ18の温度が設定値を超えて溶断し、電
池本体12に対する通電を強制的に絶って、電池パック
10全体の保護を図るのである。
【0024】なお、電池パック10全体の構成あるいは
形状は、その用途あるいは目的に対応して適宜変更でき
る。保護カバー16の構成も、全体を密封するものや電
池本体12と制御部14との結合部分のみを覆うものな
ど、変更は可能である。更に温度ヒューズ18の形状、
材質あるいは配置箇所は、電子回路を構成する半導体素
子36と電池本体12の周面に対して同時に接触できる
ものであれば、任意に変更できる。また電子回路および
電極端子26の構成も、電池本体12に対する充放電が
行えるものであれば、任意に変更できることは勿論であ
る。
【0025】
【発明の効果】本発明は上記の如く、温度ヒューズ18
が電池本体12と半導体素子36に同時に接触する様に
構成したので、1つの温度ヒューズ18を利用して同時
に過電流と電池の異常が検知でき、異常時における通電
停止が的確に行われ、リチウムイオン電池における最大
充電容量およびサイクル特性の劣化を未然に防止する。
更に、使用部品が有効利用され、電池パックとしての製
造コストの逓減および小型化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる電池パックの組み立て状態を概
略的に示す一部を破断した斜視図である。
【図2】電池パック内に備える電子回路の一例を示す電
気回路図である。
【図3】電池パックの動作状態を示す説明図であって、
制御回路が正常に動作している場合を示す。
【図4】電池パックの動作状態を示す説明図であって、
制御回路の動作が異常になった場合を示す。
【符号の説明】
10 電池パック 12 電池本体 13 電池本体の端面 14 制御部 16 保護カバー 18 温度ヒューズ 20 正極 22 負極 24 回路基板 25 回路基板の表面 26 電極端子 28 スイッチング回路 30 制御回路 32 第1FET 34 第2FET 36 半導体素子 38 第1ダイオード 40 第2ダイオード 42 負荷 44 放電路 46 充電用電源 48 充電路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電池本体(12)と、 該電池本体(12)に対する充放電時期をオンオフ規制
    するスイッチング用の半導体素子(36)を備えた制御
    部(14)と、 電池本体(12)と制御部(14)間にあって、設定温
    度を超える昇温時に溶断して電池本体(12)に対する
    通電を強制的に遮断する温度ヒューズ(18)とを一体
    に備えた電池パックであって、 上記温度ヒューズ(18)を、電池本体(12)と半導
    体素子(36)に対し、同時に接触させたことを特徴と
    する電池パック。
  2. 【請求項2】 上記した電池本体(12)はリチウムイ
    オン二次電池であり、 上記した制御部(14)は、充放電時期を監視して所定
    の制御信号を発生する集積回路と、制御信号の入力と連
    動して電池本体(12)に対する通電回路をオンオフす
    るスイッチング用の半導体素子(36)とを備え、 温度ヒューズ(18)は、電池本体(12)の周面と半
    導体素子(36)の周面間で挟持されている請求項1記
    載の電池パック。
  3. 【請求項3】 上記した電池本体(12)は、その長手
    方向の両端面に正負の電極(20)(22)を備えた筒
    状であり、 上記した制御部(14)は、電池本体(12)の断面と
    略同一形状に形成した回路基板(24)の第1面(25
    a)に半導体素子(36)を配設するとともに、該半導
    体素子(36)の表面を温度ヒューズ(18)を介して
    電池本体(12)の第1端面(13a)に接触させる一
    方、 上記回路基板(24)の第2面(25b)と電池本体
    (12)の第2端面(13b)に各々正および負の電極
    端子(26a)(26b)を設け、 更に電池本体(12)と制御部(14)の周囲を、電極
    端子(26)を露出させて保護カバー(16)で覆った
    請求項2記載の電池パック。
JP8153054A 1996-05-24 1996-05-24 電池パック Withdrawn JPH09320643A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8865343B2 (en) 2009-10-27 2014-10-21 Samsung Sdi Co., Ltd. PCM assembly and prismatic type secondary battery using the same
EP3336922A1 (en) * 2016-12-14 2018-06-20 Lithium Energy and Power GmbH & Co. KG Battery

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US8865343B2 (en) 2009-10-27 2014-10-21 Samsung Sdi Co., Ltd. PCM assembly and prismatic type secondary battery using the same
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