WO2018230115A1 - 電池パック、電池パックの異常検出方法、電池パックの充電制御方法、及び電池パックの充電制御プログラミング - Google Patents
電池パック、電池パックの異常検出方法、電池パックの充電制御方法、及び電池パックの充電制御プログラミング Download PDFInfo
- Publication number
- WO2018230115A1 WO2018230115A1 PCT/JP2018/014674 JP2018014674W WO2018230115A1 WO 2018230115 A1 WO2018230115 A1 WO 2018230115A1 JP 2018014674 W JP2018014674 W JP 2018014674W WO 2018230115 A1 WO2018230115 A1 WO 2018230115A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- battery
- voltage
- state
- overcharge
- charging
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/18—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
-
- Y—GENERAL 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
- 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
Definitions
- the present invention relates to a battery pack including a battery that can be charged and discharged, an abnormality detection method thereof, and a charge control method, and in particular, a battery pack that detects battery overcharge to protect the battery, an abnormality detection method thereof, a charge control method, And charge control programming.
- Such a battery pack includes a plurality of batteries and increases the output voltage by connecting these batteries in series.
- a battery pack in which a plurality of batteries are connected in series is charged and discharged by flowing the same current through the batteries connected in series, but the electrical characteristics of each battery are not necessarily completely the same. For this reason, as each battery is repeatedly charged and discharged, the remaining capacity and voltage become unbalanced. The battery unbalance is caused by overcharging or overdischarging a specific battery. Overdischarge and overcharge of the battery shorten the life by shortening the battery. In order to reduce the deterioration of each battery, the voltage of the battery is detected during charge / discharge, and the charge / discharge current is controlled.
- any battery may be overcharged in the charged state.
- the battery pack in which three lithium ion secondary batteries are connected in series, when the charging voltage of each battery is 4.2 V, the battery pack is charged at a charging voltage of 12.6 V as a whole.
- the voltage of any battery may be higher than 4.2 V, resulting in an overcharged state.
- the conventional battery pack performs two-stage overcharge protection control as shown in FIG.
- the overcharge protection in the first stage the voltage of each battery to be charged is compared with the first overcharge detection voltage set higher than the charge voltage, and the voltage of any battery is the first overcharge protection.
- charging is stopped as an overcharged state, and thereafter, when the battery voltage drops to the charge resumption voltage, charging is resumed and the battery pack is repeatedly charged.
- overcharge protection in the second stage if the voltage of any battery rises to the second overcharge detection voltage set higher than the first overcharge detection voltage, it is determined that the battery is abnormal and the fuse is blown The current is cut off so that it cannot be restored.
- the present invention was developed for the purpose of solving the above problems.
- One of the objects of the present invention is to reliably prevent an unstable state in which the battery is repeatedly overcharged in the charged state of the battery, and to improve safety and its abnormality detection method, charge control method, And providing charge control programming.
- a battery pack includes one or more chargeable / dischargeable batteries 1, an output switch 2 connected in series on the output side of the battery 1, and the output switch 2 by detecting the voltage of the battery 1.
- a control circuit 3 that controls on / off, a fuse 5 that is connected in series with the battery 1 and is blown when the battery 1 is abnormal, and an abnormality detection circuit 4 that detects an abnormal state of the battery 1 and blows the fuse 5 And.
- the control circuit 3 detects an overcharged state in which the voltage of the battery 1 rises to the first overcharge detection voltage (Vp1) set higher than the charged voltage (Vc).
- the charging is stopped by controlling the output switch 2 to be turned off, and the overcharge canceling state in which the voltage of the battery 1 is lowered to the charging resumption voltage (Va) set lower than the first overcharge detection voltage (Vp1).
- the output switch 2 is controlled to be turned on to resume charging.
- the abnormality detection circuit 4 outputs a blow signal to the fuse 5 to blow the fuse 5 in a state where the overcharge state of the battery 1 is detected a plurality of times.
- the abnormality detection circuit detects that the battery is in an overcharge state where the battery rises to the first overcharge detection voltage (Vp1) a plurality of times in the charged state of the battery, it is determined that the battery is abnormal and the fuse is detected. Since the current is cut off by cutting the battery, it is possible to reliably prevent an unstable state in which the battery is repeatedly overcharged as in the prior art, thereby improving safety.
- Vp1 first overcharge detection voltage
- the battery pack according to another aspect of the present invention includes a plurality of batteries 1 and a plurality of batteries 1 connected in series. This battery pack can reliably determine battery abnormality while detecting voltage imbalance during charging of a plurality of batteries connected in series.
- the abnormality detection circuit 4 can output the blow signal of the fuse 5 by detecting the overcharge state of the battery 1 three or more times.
- the battery pack can reliably determine the abnormality of the battery by determining the optimum number of times of detection of the overcharged state.
- the abnormality detection circuit 4 detects the overcharge state of the battery 1 at a specific number of times of two or more within a predetermined time, and outputs a blow signal of the fuse 5. be able to.
- the battery pack can accurately determine the abnormality of the battery by detecting the overcharged state a plurality of times within a predetermined time.
- a battery pack abnormality detection method comprising a control circuit 3 that controls the output switch 2 to be turned on and off, and an abnormality detection circuit 4 that detects an abnormal state of the battery 1.
- Vp1 first overcharge detection voltage
- Vc charging voltage
- Va charge resumption voltage
- Vp1 first overcharge detection voltage
- the above-described battery pack abnormality detection method detects battery abnormality when the abnormality detection circuit detects that the battery is in an overcharge state in which the battery rises to the first overcharge detection voltage (Vp1) a plurality of times. Therefore, the battery abnormality can be easily determined with a simple configuration that detects the number of voltage changes by the conventional charge / discharge control without requiring a complicated circuit configuration.
- the abnormality detection circuit 4 determines that the battery 1 is in an abnormal state when the overcharge state of the battery 1 is detected three or more times. can do.
- the abnormality detection circuit 4 detects an overcharge state of the battery 1 within a predetermined time two or more times, the battery 1 is in an abnormal state. It can be determined that
- the battery pack charge control method includes one or more chargeable / dischargeable batteries 1, an output switch 2 connected in series to the output side of the battery 1, and the voltage of the battery 1 detected.
- a control circuit 3 that controls the output switch 2 to be turned on / off, a fuse 5 that is connected in series with the battery 1 and is blown when the battery 1 is abnormal, and detects an abnormal state of the battery 1 to blow the fuse 5
- a charge control method for a battery pack comprising an abnormality detection circuit 4, wherein in the charge state of the battery 1, the control circuit 3 detects the first overcharge detection in which the voltage of the battery 1 is set higher than the charge voltage (Vc).
- the charging is stopped by controlling the output switch 2 to be turned off, and the voltage of the battery 1 is lowered to the charge resumption voltage (Va) set lower than the first overcharge detection voltage (Vp1). Then the output switch Restart the charge by controlling 2 on. Further, when the overcharge state in which the voltage of the battery 1 rises to the first overcharge detection voltage (Vp1) is detected a plurality of times, the abnormality detection circuit 4 determines that the battery 1 is in an abnormal state, and the fuse 5 To cut off the current.
- one or more chargeable / dischargeable batteries 1, an output switch 2 connected in series to the output side of the battery 1, and the battery 1 are connected in series.
- Charging control programming of a battery pack including a fuse 5 that is blown when the battery 1 is abnormal the charging step of charging the battery 1 at a predetermined charging voltage (Vc), and the voltage of the battery 1 in the charging step And detecting whether the voltage of the battery 1 has increased to a first overcharge detection voltage (Vp1) set higher than the charge voltage (Vc), and an overcharge detection process,
- Vp1 first overcharge detection voltage
- Vc charge voltage
- the battery 1 is determined to be in an overcharge canceled state in an overcharge cancellation determination step for detecting whether or not the charging restart voltage (Va) is set lower than the one overcharge detection voltage (Vp1) and an overcharge cancellation determination step. Then, the charging restart process for controlling the output switch 2 to be turned on to resume charging, and the abnormality detection for determining that the battery 1 is in an abnormal state when the overcharged state of the battery 1 is detected a plurality of times.
- the process includes a current interruption process of outputting a blow signal from the abnormality detection circuit 4 and blowing the fuse 5.
- each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing.
- a battery pack 100 shown in the circuit diagram of FIG. 1 includes a battery block 10 in which a plurality of chargeable / dischargeable batteries 1 are connected in series, an output switch 2 connected in series on the output side of the battery block 10, A control circuit 3 that detects the voltage of each battery 1 constituting the battery block 10 and controls the output switch 2 to be turned on and off, and an abnormality detection circuit 4 that detects an abnormal state of the battery 1 are provided.
- the battery pack 100 includes a fuse 5 that is connected in series with the battery block 10 and that is blown when the battery 1 is abnormal and interrupts the current of the battery block 10.
- the abnormality detection circuit 4 detects an abnormal state of the battery 1, the battery pack 100 outputs a blowing signal for blowing the fuse 5 to blow the fuse 4 and cut off the current.
- the battery 1 is a secondary battery that can be charged and discharged.
- the battery pack 100 uses a lithium ion secondary battery as the battery 1.
- Lithium ion secondary batteries have a large charge / discharge capacity with respect to capacity and weight, can reduce the outer shape of the battery pack, and can be lightened to increase the charge / discharge capacity.
- the battery pack of the present invention can use all other secondary batteries that can be charged and discharged in place of the lithium ion secondary battery.
- the battery pack 100 includes a plurality of batteries 1, and these batteries 1 are connected in series to form a battery block 10.
- a battery pack 100 shown in FIG. 1 has three batteries 1 connected in series.
- the number of batteries connected in series with each other is not limited to three, and may be two or four or more.
- the output switch 2 is a switch that is turned on and off to prevent overcharging of the battery 1 being charged and overdischarge of the battery 1 being discharged.
- a semiconductor switching element such as an FET or a transistor is used.
- the output switch 2 is a charge / discharge switch that controls the charge / discharge current of the battery 1, the charge switch 11 that cuts off the charge current to prevent overcharge of the battery 1, and the overdischarge of the battery 1 cut off of the discharge current.
- a discharge switch 12 for preventing the above.
- semiconductor switching elements such as transistors and FETs are used.
- the output switch 2 shown in FIGS. 1 to 4 has two sets of FETs connected in series, one FET as a charge switch 11 and the other FET as a discharge switch 12.
- the charge switch 11 is turned off in a state where the charging of the battery 1 is stopped, and the discharge switch 12 is turned off in a state where the discharging of the battery 1 is stopped. In a state where the battery 1 is charged / discharged, the discharge switch 11 and the charge switch 12 are held in the on state.
- Each FET is connected in parallel with a diode that is energized in the reverse direction in the off state.
- the control circuit 3 is a protection circuit that switches the output switch 2 to an on state while the battery pack can be used normally.
- the control circuit 3 includes a detection unit 13 that detects the voltage, current, temperature, and the like of the battery 1, a control unit 14 that controls the output switch 2 to be turned on and off based on battery information detected by the detection unit 13, and a main device side. And a communication unit 15 that transmits battery information.
- the detection unit 13 detects the voltage of the current detection resistor 16 connected in series with the battery block 10 to detect the charge / discharge current.
- the detection unit 13 detects the temperature of the battery 1 from a signal input from the temperature sensor 17 arranged in a thermally coupled state to the battery 1.
- the control unit 14 determines the state of the battery 1 from the voltage, temperature, etc. of the battery 1 detected by the detection unit 13 and switches the output switch 2 to the on state in a state where the battery 1 can be charged / discharged normally.
- the output switch 2 is switched to an off state in a state where 1 cannot be used normally.
- the control unit 14 compares the detected value such as the voltage and temperature of the battery 1 detected by the detecting unit 13 and the remaining capacity calculated from the detected current and voltage with a set range set in advance. When the value exceeds the set range, the output switch 2 is turned off. Further, the control unit 14 communicates battery information detected by the detection unit 13 to the main device side via the communication unit 15.
- the charging switch 11 and the discharging switch 12 connected in series with each other are controlled to be turned on / off by the control circuit 3, when the battery 1 is in the charged state, the voltage of the battery 1 being charged is preset. When it becomes higher than 1 overcharge detection voltage (Vp1), or when the remaining capacity becomes larger than the maximum capacity, the charging switch 11 is switched off to cut off the charging current. Further, when the voltage of the battery 1 becomes lower than the minimum voltage in the discharge state of the battery 1 or the remaining capacity becomes lower than the minimum capacity, the discharge switch 12 is turned off to cut off the discharge current. Moreover, when the temperature of the battery 1 is higher than the maximum temperature or lower than the minimum temperature, the charge switch 11 and the discharge switch 12 are switched to the off state to stop charging / discharging.
- Vp1 1 overcharge detection voltage
- the control circuit 3 has a first overcharge detection voltage (Vp1) in which the voltage of the battery 1 being charged is set to be higher than the charge voltage (Vc) when the battery 1 is charged.
- Vp1 first overcharge detection voltage
- the charging switch 11 is turned off to cut off the charging current, and then the battery voltage decreases to the charging resumption voltage (Va) set lower than the first overcharge detection voltage (Vp1).
- Va charging resumption voltage
- Vp1 the charging resumption voltage
- the charging switch 11 is turned on to resume charging.
- the control circuit 3 determines that the battery is abnormal when the voltage of the battery 1 being charged rises rapidly to the second overcharge detection voltage (Vp2) set higher than the first overcharge detection voltage (Vp1). Then, the fuse 5 is blown to interrupt the current so that it cannot be restored permanently.
- the first overcharge detection voltage (Vp1) and the second overcharge detection voltage (Vp2) of the battery 1 to be charged are set according to the type of the battery to be charged and the output voltage supplied from the charging device.
- the first overcharge detection voltage (Vp1) is 4.23 V to 4.25 V
- the overcharge detection voltage (Vp2) can be set to 4.27V to 4.30V.
- the charging voltage (Vc) output from the charging device means a voltage applied to each battery 1 among the plurality of batteries 1 connected in series.
- the first overcharge detection voltage (Vp1) and the second overcharge detection voltage (Vp2) can be specified by, for example, a table stored in the storage circuit with respect to the charge voltage (Vc), or the charge voltage A voltage set higher than a predetermined voltage from (Vc) can also be set.
- the first overcharge detection voltage (Vp1) of the battery 1 to be charged can be set to an optimum voltage depending on the battery temperature and the degree of deterioration of the battery 1. That is, the first overcharge detection voltage (Vp1) of the battery can be changed based on the battery temperature of the battery 1 in the charged state or the degree of battery deterioration calculated from the battery information.
- the first overcharge detection voltage (Vp1) with respect to the battery temperature and the degree of deterioration of the battery is stored in advance as a table or a function, and the first overcharge is performed according to the detected battery temperature or the degree of deterioration of the battery.
- the detection voltage (Vp1) can be changed.
- the charge resumption voltage (Va) is a voltage that is determined that the overcharge state of the battery 1 has been canceled after the charge is stopped, and is set to a voltage lower than the first overcharge detection voltage (Vp1).
- the charge resumption voltage (Va) is preferably equal to the charge voltage (Vc) or lower than the charge voltage (Vc).
- This charge resumption voltage (Va) can also be specified by a table stored in the storage circuit as a voltage with respect to the battery temperature, for example.
- the charge resumption voltage (Va) may be a voltage set lower than the first overcharge detection voltage (Vp1) by a predetermined voltage.
- the above battery pack 100 stops charging when the voltage of any one of the batteries 1 becomes higher than the first overcharge detection voltage (Vp1), and then the battery voltage decreases to resume charging. Charging is resumed when the voltage (Va) is reduced, but charging is not continued while repeatedly stopping and resuming charging as many times as conventional.
- the battery pack 100 when the abnormality detection circuit 4 detects an overcharged state of any one of the batteries 1 multiple times, the battery pack 100 determines that the battery 1 is in an abnormal state and ends the charging of the battery 1.
- the battery pack 100 shown in the figure has a fuse 5 connected in series with the battery block 10. When the abnormality detection circuit 4 detects that the battery is in an abnormal state, the fuse 5 is blown and flows into the battery 1. Cut off current.
- the fuse 5 is connected in series to the battery block 10 and protects an excessive current from flowing through the battery 1.
- the battery pack 100 shown in FIG. 1 includes a fusing resistor 7 in which a resistance heating element 6 is disposed in a thermally coupled state close to the fuse 5.
- the fuse 5 is a molten metal that is heated and blown by Joule heat when an overcurrent flows, and that is heated and blown by the resistance heating element 6.
- the resistance heating element 6 is connected between the fuse 5 and the fusing switch 8, and generates heat by a fusing current that flows when the fusing switch 8 is turned on, thereby fusing the fuse 5.
- the fusing resistor 7 can heat the resistance heating element 6 by supplying current from the battery 1 to the resistance heating element 6 while the fusing switch 8 is in the on state, and also supplies the resistance heating element 6 with a charging current from the connected device side.
- the resistance heating element 6 can generate heat.
- the fusing resistor may have a single fuse, and a heating resistor may be connected to the connected device side of the fuse so that the heating resistor can be energized from the battery.
- the abnormality detection circuit 4 detects an abnormal state of each battery 1 constituting the battery block 10 and outputs a blow signal for blowing the fuse 5 to the blow switch 8 when a battery abnormality is detected. Fusing.
- the abnormality detection circuit 4 detects the voltage of each battery 1 of the battery block 10 in a charged state in order to detect an abnormal state of the battery 1, and the voltage of any one of the batteries 1 is higher than the charging voltage (Vc).
- An overcharge state that rises to a first overcharge detection voltage (Vp1) that is set high is detected.
- the abnormality detection circuit 4 determines that the battery 1 is in an abnormal state by detecting that any one of the batteries 1 is overcharged a plurality of times.
- the battery pack stops charging and overcharges.
- the charging is resumed after the voltage is reduced until the state is eliminated, that is, until the voltages of all the batteries 1 are reduced to the charging resumption voltage (Va).
- the abnormality detection circuit 4 detects the battery 1 over a predetermined number of times (three times in FIG. 2) when any one of the batteries 1 is overcharged in a state where the charge stop and the charge restart are repeated in this way. Is determined to be in an abnormal state.
- the number of overcharge states in which the abnormality detection circuit 4 determines the abnormality of the battery 1 is at least two times, preferably three times or more. Increasing the number of overcharge states in which a battery is determined to be abnormal can reliably determine whether the battery is abnormal. However, if this number is increased, the number of times that the overcharge state is continued increases. Therefore, the number of overcharge states in which the battery is determined to be abnormal is preferably 10 times or less, and more preferably 5 times or less.
- the abnormality detection circuit 4 can also determine that the battery 1 is abnormal by detecting the overcharged state of the battery a plurality of times within a predetermined time. For example, even if a battery to be charged temporarily becomes overcharged, the battery 1 does not necessarily have a problem. When such a normal battery 1 is temporarily overcharged for some reason, when the voltage drops until the charge is stopped and the overcharge state is eliminated, the voltage rises again to the overcharge state in a short time. There is nothing to do. Therefore, when the abnormality detection circuit 4 determines that the voltage of any one of the batteries 1 has increased to the first overcharge detection voltage (Vp1) and is in an overcharge state, the abnormality detection circuit 4 stops charging and decreases the voltage for a predetermined time.
- Vp1 first overcharge detection voltage
- the time interval for determining the abnormality of the battery can be set to 1 to 20 seconds, preferably 2 to 10 seconds.
- the abnormality detection circuit detects the voltage of each battery 1 of the battery block 10 and determines the number of times that the voltage of any battery 1 is in an overcharge state where the voltage rises to the first overcharge detection voltage (Vp1). By detecting this, an abnormal state of the battery 1 is detected.
- the abnormality detection circuit 4 detects an abnormality in the battery 1, it outputs a fusing signal to the fusing switch 8 of the fuse 5 as described above, switches on the fusing switch 8 and energizes the resistance heating element 6 to turn on the fuse 5. Fusing.
- the abnormality detection circuit 4 is a separate circuit from the control circuit 3.
- the abnormality detection circuit 4 includes a circuit (not shown) for detecting the voltage of each battery 1 constituting the battery block 10 in order to detect an abnormality of the battery 1.
- the abnormality detection circuit 4 including a circuit for detecting the voltage of the battery can be added to the currently manufactured battery pack to determine and protect the abnormality of the battery.
- the abnormality detection circuit can be built in the control circuit. Since the control circuit is equipped with a voltage detection circuit that detects the voltage of each battery constituting the battery block in order to control the charge / discharge of the battery, this voltage detection circuit is also used for overcharge determination of the abnormality detection circuit. It is also possible to detect battery abnormalities. This structure can simplify the circuit configuration.
- the battery pack 200 shown in FIG. 3 includes a controller 20 that controls charging / discharging of the battery 1, and in addition to programming that the controller 20 controls charging / discharging of the battery 1, programming that detects an abnormality of the battery 1. Can also be provided.
- the controller 20 can detect an abnormality of the battery 1 in the same manner as the abnormality detection circuit 4 of the battery pack described above in the process shown in the functional flowchart shown in FIG.
- the above battery packs 100 and 200 charge-control the battery 1 based on the flowchart shown in FIG. 5, and when the abnormality detection circuit 4 detects the abnormality of the battery 1, the fuse 5 is blown to cut off the current.
- Step n 4] If the charging current (I) has not decreased to the minimum current (Imin), the voltage (V) of each battery 1 is detected in this step, and the voltage (V) of any battery 1 is a predetermined charging voltage. It is determined whether the voltage has risen to the first overcharge detection voltage (Vp1) set higher than (Vc).
- the first overcharge detection voltage (Vp1) is set to be higher than the charge voltage (Vc) of each battery 1. For example, in a lithium ion battery in which the charge voltage (Vc) is 4.2V, The overcharge detection voltage (Vp1) can be set to 4.25V.
- step n 9.
- the battery is determined to be abnormal when the overcharged state of the battery is detected a specific number of times, and the fuse is blown.
- the detection of the overcharge state determined as battery abnormality can be performed, for example, three times or more.
- the battery packs 100 and 200 can also determine that the battery 1 is overcharged by detecting an overcharged state of the battery 1 a plurality of times within a predetermined time, and blow the fuse 5. This flowchart is shown in FIG.
- Step of s 1] Start charging the battery pack.
- Steps of s 2, 3] It is determined whether the charging current (I) has become smaller than the minimum current (Imin).
- Step of s 4] If the charging current (I) has not decreased to the minimum current (Imin), the voltage (V) of each battery 1 is detected in this step, and the voltage (V) of any battery 1 is a predetermined charging voltage. It is determined whether the voltage has risen to the first overcharge detection voltage (Vp1) set higher than (Vc).
- the first overcharge detection voltage (Vp1) is set to be higher than the charge voltage (Vc) of each battery 1. For example, in a lithium ion battery in which the charge voltage (Vc) is 4.2V, The overcharge detection voltage (Vp1) can be set to 4.25V.
- step s 9.
- the configuration, the abnormality detection method, the charge control method, and the charge control programming have been described in detail for the battery pack including the battery block formed by connecting a plurality of batteries in series.
- the present invention does not limit the batteries included in the battery pack to a plurality of batteries connected in series.
- the battery pack can also include one battery that can be charged and discharged. In the battery pack including one battery, as described above, when the battery voltage rises to the first overcharge detection voltage (Vp1) in the battery charge state, the charging is stopped, and the battery voltage is charged to the charge resumption voltage (Va).
- the present invention relates to a battery pack that detects overcharge of a battery that can be charged and discharged and interrupts current when a battery abnormality is detected, and in particular, a battery pack in which a plurality of batteries are connected in series to increase output.
- a battery pack in which a plurality of batteries are connected in series to increase output.
- it is suitably used for battery packs that require reduction in size and cost, such as battery packs for AV equipment.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
Abstract
電池の充電状態で、電池が繰り返し過充電状態となる不安定な状態を防止して安全性を向上する。 電池パックは、一以上の充放電できる電池(1)と、電池(1)の出力側に直列に接続してなる出力スイッチ(2)と、電池(1)の電圧を検出して出力スイッチ(2)をオンオフに制御する制御回路(3)と、電池(1)と直列に接続されて、電池(1)の異常時に溶断されるヒューズ(5)と、電池(1)の異常な状態を検出してヒューズ(5)を溶断する異常検出回路(4)とを備えている。電池パックは、制御回路(3)が、電池(1)の電圧が第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇する過充電状態を検出すると、出力スイッチ(2)をオフに制御して充電を停止し、電池(1)の電圧が充電再開電圧(Va)まで低下すると、出力スイッチ(2)をオンに制御して充電を再開する。さらに、異常検出回路(4)は、電池(1)の過充電状態を、複数回にわたって検出する状態で、ヒューズ(5)に溶断信号を出力してヒューズ(5)を溶断する。
Description
本発明は、充放電できる電池を備える電池パックとその異常検出方法、及び充電制御方法に関し、とくに、電池の過充電を検出して電池を保護する電池パックとその異常検出方法、充電制御方法、及び充電制御プログラミングに関する。
近年、各種電子機器に使用される電池パックとして、高出力で小型化されたものが求められている。このような電池パックは、複数の電池を備えて、これ等の電池を直列に接続することで出力電圧を高くしている。複数の電池を直列に接続している電池パックは、直列に接続している電池に同じ電流を流して充放電されるが、各々の電池の電気特性は必ずしも完全に同じではない。このため、各電池は、充放電を繰り返すに従って、残容量や電圧がアンバランスになる。電池のアンバランスは、特定の電池を過充電とし、あるいは過放電とする。電池の過放電と過充電は、電池の劣化を早めて寿命を短くする。各電池の劣化を少なくするために、充放電時には電池の電圧が検出されて、充放電の電流がコントロールされる。
複数の電池を直列に接続してなる電池パックは、各電池の電圧バランスが崩れると、充電状態において、何れかの電池が過充電状態となることがある。例えば、3個のリチウムイオン二次電池を直列に接続してなる電池パックにおいては、各電池の充電電圧を4.2Vとする場合、全体では12.6Vの充電電圧で充電されるが、このとき、電池の電圧バランスが崩れると、何れかの電池の電圧が4.2Vよりも高くなって過充電状態となることがある。
このような電池の過充電における安全制御として、従来の電池パックでは、図7に示すように、二段階の過充電保護制御をおこなっている。この制御は、第一段階の過充電保護として、充電される各電池の電圧を、充電電圧よりも高く設定された第1過充電検出電圧と比較し、何れかの電池の電圧が第1過充電検出電圧まで上昇すると、過充電状態として充電を停止し、その後、電池電圧が充電再開電圧まで低下すると充電を再開して、電池パックを繰り返し充電するようにしている。また、第二段階の過充電保護として、何れかの電池の電圧が、第1過充電検出電圧よりさらに高く設定された第2過充電検出電圧まで上昇すると、電池異常と判定してヒューズを溶断して電流を遮断し、復帰できないようにしている。
以上のように、従来の過充電保護では、直列接続された複数の電池のセルバランスが崩れた場合、何度も過充電状態が検出される電池の不安全状態となるにもかかわらず、電池電圧が第2過充電検出電圧まで上昇して電池異常と判定されない限りは、充放電が可能となっている。このように、通常状態と過充電状態とを繰り返す状態で電池パックを使用することは、電池の膨れ等の不具合が生じ、あるいは長時間使用時における電池の劣化が促進される等の問題があり、安全性を確保することが切望されている。
本発明は、以上の問題点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の目的の一は、電池の充電状態において、電池が繰り返し過充電状態となる不安定な状態を確実に防止して、安全性を向上できる電池パックとその異常検出方法、充電制御方法、及び充電制御プログラミングを提供することにある。
本発明のある態様にかかる電池パックは、一以上の充放電できる電池1と、電池1の出力側に直列に接続してなる出力スイッチ2と、電池1の電圧を検出して出力スイッチ2をオンオフに制御する制御回路3と、電池1と直列に接続されて、電池1の異常時に溶断されるヒューズ5と、電池1の異常な状態を検出して、ヒューズ5を溶断する異常検出回路4とを備えている。電池パックは、電池1の充電状態において、制御回路3が、電池1の電圧が、充電電圧(Vc)より高く設定された第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇する過充電状態を検出する状態で、出力スイッチ2をオフに制御して充電を停止し、電池1の電圧が、第1過充電検出電圧(Vp1)より低く設定された充電再開電圧(Va)まで低下する過充電解消状態を検出する状態で、出力スイッチ2をオンに制御して充電を再開するようにしている。さらに、異常検出回路4は、電池1の過充電状態を、複数回にわたって検出する状態で、ヒューズ5に溶断信号を出力してヒューズ5を溶断する。
上記構成によると、電池の充電状態において、異常検出回路が、電池が第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇する過充電状態となることを複数回検出すると、電池の異常と判定してヒューズを溶断して電流を遮断するので、従来のように電池が繰り返し過充電状態となる不安定な状態を確実に防止して、安全性を向上できる。
本発明の他の態様にかかる電池パックによると、電池1を複数備えると共に、複数の電池1を直列に接続することができる。この電池パックは、直列接続された複数の電池の充電時における電圧のアンバランスを検出しながら、電池の異常を確実に判定できる。
本発明の他の態様にかかる電池パックによると、異常検出回路4は、電池1の過充電状態を、3回以上の特定回数を検出して、ヒューズ5の溶断信号を出力することができる。この電池パックは、過充電状態の検出回数を最適回数に決定することで、電池の異常を確実に判定できる。
本発明の他の態様にかかる電池パックによると、異常検出回路4は、所定の時間内に電池1の過充電状態を2回以上の特定回数を検出して、ヒューズ5の溶断信号を出力することができる。この電池パックは、所定の時間内に過充電状態を複数回検出することで、電池の異常を正確に判定できる。
本発明のある態様にかかる電池パックの異常検出方法によると、一以上の充放電できる電池1と、電池1の出力側に直列に接続してなる出力スイッチ2と、電池1の電圧を検出して出力スイッチ2をオンオフに制御する制御回路3と、電池1の異常な状態を検出する異常検出回路4とを備える電池パックの異常検出方法であって、電池1の充電状態において、制御回路3は、電池1の電圧が、充電電圧(Vc)より高く設定された第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇すると、出力スイッチ2をオフに制御して充電を停止し、電池1の電圧が、第1過充電検出電圧(Vp1)より低く設定された充電再開電圧(Va)まで低下すると、出力スイッチ2をオンに制御して充電を再開する。異常検出回路4は、電池1の電圧が第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇する過充電状態を複数回にわたって検出すると、電池1が異常な状態であると判定する。
以上の電池パックの異常検出方法は、電池の充電状態において、異常検出回路が、電池が第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇する過充電状態となることを複数回検出すると、電池の異常な状態と判定するので、複雑な回路構成を必要とせず、従来の充放電制御による電圧変化の回数を検出する簡単な構成で電池の異常を簡単に判定できる。
本発明のある態様にかかる電池パックの異常検出方法によると、異常検出回路4が、電池1の過充電状態を、3回以上の特定回数を検出すると、電池1が異常な状態であると判定することができる。
本発明のある態様にかかる電池パックの異常検出方法によると、異常検出回路4が、所定の時間内に電池1の過充電状態を2回以上の特定回数を検出すると、電池1が異常な状態であると判定することができる。
本発明のある態様にかかる電池パックの充電制御方法は、一以上の充放電できる電池1と、電池1の出力側に直列に接続してなる出力スイッチ2と、電池1の電圧を検出して出力スイッチ2をオンオフに制御する制御回路3と、電池1と直列に接続されて、電池1の異常時に溶断されるヒューズ5と、電池1の異常な状態を検出して、ヒューズ5を溶断する異常検出回路4とを備える電池パックの充電制御方法であって、電池1の充電状態において、制御回路3は、電池1の電圧が、充電電圧(Vc)より高く設定された第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇すると、出力スイッチ2をオフに制御して充電を停止し、電池1の電圧が、第1過充電検出電圧(Vp1)より低く設定された充電再開電圧(Va)まで低下すると、出力スイッチ2をオンに制御して充電を再開する。さらに、異常検出回路4は、電池1の電圧が第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇する過充電状態を複数回にわたって検出すると、電池1が異常な状態であると判定して、ヒューズ5を溶断して電流を遮断する。
本発明のある態様にかかる電池パックの充電制御プログラミングによると、一以上の充放電できる電池1と、電池1の出力側に直列に接続してなる出力スイッチ2と、電池1と直列に接続されて、電池1の異常時に溶断されるヒューズ5とを備える電池パックの充電制御プログラミングであって、電池1を所定の充電電圧(Vc)で充電する充電工程と、充電工程において、電池1の電圧を検出し、電池1の電圧が、充電電圧(Vc)より高く設定された第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇したかどうかを検出する過充電検出工程と、過充電検出工程で、電池1の過充電状態が検出されると、出力スイッチ2をオフに制御して充電を停止する充電停止工程と、電池1の充電を停止する状態で、電池1の電圧を検出し、電池1の電圧が、第1過充電検出電圧(Vp1)より低く設定された充電再開電圧(Va)まで低下したかどうかを検出する過充電解消判定工程と、過充電解消判定工程で、電池1が過充電解消状態と判定されると、出力スイッチ2をオンに制御して充電を再開する充電再開工程と、電池1の過充電状態が複数回にわたって検出されると、電池1が異常な状態であると判定する異常検出工程と、異常検出工程で、電池1の異常が検出されると、異常検出回路4から溶断信号を出力して、ヒューズ5を溶断する電流遮断工程とを含んでいる。
以下、本発明の実施形態乃至実施例を図面に基づいて説明する。ただ、上記の実施形態乃至実施例は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに特定されない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
以下、本発明の一実施形態として、複数の充放電できる電池を直列に接続してなる電池ブロックを備える電池パックについて詳述する。図1の回路図に示す電池パック100は、複数の充放電できる電池1を直列に接続してなる電池ブロック10と、この電池ブロック10の出力側に直列に接続してなる出力スイッチ2と、電池ブロック10を構成してなる各電池1の電圧を検出して出力スイッチ2をオンオフに制御する制御回路3と、電池1の異常な状態を検出する異常検出回路4とを備えている。さらに、電池パック100は、電池ブロック10と直列に接続されて、電池1の異常時に溶断されて電池ブロック10の電流を遮断するヒューズ5を備えている。この電池パック100は、異常検出回路4が電池1の異常な状態を検出すると、ヒューズ5を溶断する溶断信号を出力してヒューズ4を溶断し、電流を遮断する。
(電池1)
電池1は、充放電できる二次電池である。電池パック100は、電池1としてリチウムイオン二次電池を使用している。リチウムイオン二次電池は、容量と重量に対する充放電容量が大きく、電池パックの外形を小さく、また軽量にして充放電容量を大きくできる。ただし、本発明の電池パックは、リチウムイオン二次電池に代わって、他の充放電できる全ての二次電池も使用できる。
電池1は、充放電できる二次電池である。電池パック100は、電池1としてリチウムイオン二次電池を使用している。リチウムイオン二次電池は、容量と重量に対する充放電容量が大きく、電池パックの外形を小さく、また軽量にして充放電容量を大きくできる。ただし、本発明の電池パックは、リチウムイオン二次電池に代わって、他の充放電できる全ての二次電池も使用できる。
(電池ブロック10)
電池パック100は、複数の電池1を備えており、これ等の電池1を直列に接続して電池ブロック10としている。図1に示す電池パック100は、3個の電池1を直列に接続している。ただ、本発明は、互いに直列に接続する電池の個数を3個には限定せず、2個とすることも、4個以上とすることもできる。
電池パック100は、複数の電池1を備えており、これ等の電池1を直列に接続して電池ブロック10としている。図1に示す電池パック100は、3個の電池1を直列に接続している。ただ、本発明は、互いに直列に接続する電池の個数を3個には限定せず、2個とすることも、4個以上とすることもできる。
(出力スイッチ2)
出力スイッチ2は、充電している電池1の過充電と、放電している電池1の過放電とを防止するためにオンオフに切り換えられるスイッチで、FETやトランジスタ等の半導体スイッチング素子が使用される。この出力スイッチ2は、電池1の充放電電流を制御する充放電スイッチで、充電電流を遮断して電池1の過充電を防止する充電スイッチ11と、放電電流を遮断して電池1の過放電を防止する放電スイッチ12とで構成されている。これらの充電スイッチ11及び放電スイッチ12には、トランジスタやFET等の半導体スイッチング素子が使用される。
出力スイッチ2は、充電している電池1の過充電と、放電している電池1の過放電とを防止するためにオンオフに切り換えられるスイッチで、FETやトランジスタ等の半導体スイッチング素子が使用される。この出力スイッチ2は、電池1の充放電電流を制御する充放電スイッチで、充電電流を遮断して電池1の過充電を防止する充電スイッチ11と、放電電流を遮断して電池1の過放電を防止する放電スイッチ12とで構成されている。これらの充電スイッチ11及び放電スイッチ12には、トランジスタやFET等の半導体スイッチング素子が使用される。
図1ないし図4に示す出力スイッチ2は、2組のFETを直列に接続して、一方のFETを充電スイッチ11として、他方のFETを放電スイッチ12としている。充電スイッチ11は電池1の充電を停止する状態でオフ、放電スイッチ12は電池1の放電を停止する状態でオフに切り換えられる。電池1を充放電する状態では、放電スイッチ11と充電スイッチ12はオン状態に保持される。各FETは、オフ状態で逆方向に通電するダイオードを並列に接続している。したがって、残容量が最大容量となって充電スイッチ11をオフ状態として充電できない状態で放電電流を流すことができ、放電スイッチ12のオフ状態、すなわち残容量が最低容量となって充電を停止する状態においても充電電流を流すことができる。放電スイッチ11と充電スイッチ12は、制御回路3でオンオフに制御される。
(制御回路3)
制御回路3は、電池パックを正常に使用できる状態で出力スイッチ2をオン状態に切り換える保護回路である。この制御回路3は、電池1の電圧、電流、温度等を検出する検出部13と、この検出部13で検出する電池情報で出力スイッチ2をオンオフに制御する制御部14と、本体機器側に電池情報を伝送する通信部15とを備える。検出部13は、電池ブロック10と直列に接続している電流検出抵抗16の電圧を検出して充放電の電流を検出する。また、検出部13は、電池1に熱結合状態に配置している温度センサ17から入力される信号から電池1の温度を検出する。
制御回路3は、電池パックを正常に使用できる状態で出力スイッチ2をオン状態に切り換える保護回路である。この制御回路3は、電池1の電圧、電流、温度等を検出する検出部13と、この検出部13で検出する電池情報で出力スイッチ2をオンオフに制御する制御部14と、本体機器側に電池情報を伝送する通信部15とを備える。検出部13は、電池ブロック10と直列に接続している電流検出抵抗16の電圧を検出して充放電の電流を検出する。また、検出部13は、電池1に熱結合状態に配置している温度センサ17から入力される信号から電池1の温度を検出する。
制御部14は、検出部13で検出される電池1の電圧や温度などから電池1の状態を判定して、電池1を正常に充放電できる状態で、出力スイッチ2をオン状態に切り換え、電池1を正常に使用できない状態で出力スイッチ2をオフ状態に切り換える。たとえば、制御部14は、検出部13で検出される電池1の電圧や温度等の検出値、さらに検出電流や電圧から演算する残容量を、あらかじめ設定している設定範囲に比較し、検出値が設定範囲を越えると出力スイッチ2をオフ状態に切り換える。また、制御部14は、検出部13で検出される電池情報を、通信部15を介して本体機器側に通信する。
互いに直列に接続している充電スイッチ11と放電スイッチ12とを制御回路3でオンオフに制御する電池パック100は、電池1の充電状態において、充電している電池1の電圧があらかじめ設定された第1過充電検出電圧(Vp1)よりも高くなると、あるいは残容量が最大容量よりも大きくなると、充電スイッチ11をオフ状態に切り換えて充電電流を遮断する。また、電池1の放電状態において、電池1の電圧が最低電圧よりも低くなると、あるいは残容量が最低容量よりも小さくなると、放電スイッチ12をオフ状態に切り換えて放電電流を遮断する。また、電池1の温度が最高温度よりも高く、あるいは最低温度よりも低くなると、充電スイッチ11と放電スイッチ12をオフ状態に切り換えて、充放電を停止する。
とくに、制御回路3は、図2に示すように、電池1の充電状態において、充電している電池1の電圧が充電電圧(Vc)よりも高く設定された第1過充電検出電圧(Vp1)よりも高くなると、充電スイッチ11をオフに切り換えて充電電流を遮断し、その後、電池電圧が低下して、第1過充電検出電圧(Vp1)よりも低く設定された充電再開電圧(Va)まで低下すると、充電スイッチ11をオンに切り換えて充電を再開する。さらに、制御回路3は、充電している電池1の電圧が第1過充電検出電圧(Vp1)よりさらに高く設定された第2過充電検出電圧(Vp2)まで急激に上昇すると、電池異常と判定して、ヒューズ5を溶断して電流を遮断することで、永久的に復帰できないようにする。
ここで、充電される電池1の第1過充電検出電圧(Vp1)及び第2過充電検出電圧(Vp2)は、充電される電池の種類や充電機器から供給される出力電圧に応じて設定される。例えば、電池1をリチウムイオン二次電池とし、充電機器から出力される充電電圧を4.2Vとする場合においては、第1過充電検出電圧(Vp1)を4.23V~4.25Vとし、第2過充電検出電圧(Vp2)を4.27V~4.30Vとすることができる。また、充電機器から出力される充電電圧(Vc)とは、直列接続された複数の電池1のうち、各電池1にかかる電圧を意味するものとする。すなわち、3個の電池1を直列接続してなる電池ブロック10を充電する場合、充電機器の出力電圧(この場合12.6V)を電池1の直列接続数である3で割った電圧(4.2V)とする。第1過充電検出電圧(Vp1)及び第2過充電検出電圧(Vp2)は、たとえば、充電電圧(Vc)に対して、記憶回路に記憶されるテーブルによって特定することができ、あるいは、充電電圧(Vc)から所定の電圧だけ高く設定された電圧とすることもできる。
さらに、充電される電池1の第1過充電検出電圧(Vp1)は、電池温度や電池1の劣化度により最適な電圧に設定することもできる。すなわち、電池の第1過充電検出電圧(Vp1)は、充電状態にある電池1の電池温度や、電池情報から演算された電池の劣化度に基づいて変更することもできる。この電池パックは、電池温度や電池の劣化度に対する第1過充電検出電圧(Vp1)をあらかじめテーブルや関数として記憶しておき、検出された電池温度や電池の劣化度に応じて第1過充電検出電圧(Vp1)を変更することができる。
充電再開電圧(Va)は、充電を停止した後、電池1の過充電状態が解消されたと判定される電圧であって、第1過充電検出電圧(Vp1)よりも低い電圧に設定される。この充電再開電圧(Va)は、好ましくは充電電圧(Vc)と等しい電圧とし、あるいは充電電圧(Vc)よりも低い電圧とすることができる。この充電再開電圧(Va)は、たとえば、電池温度に対する電圧として、記憶回路に記憶されるテーブルによって特定することもできる。また、この充電再開電圧(Va)は、第1過充電検出電圧(Vp1)から所定の電圧だけ低く設定された電圧とすることもできる。
以上の電池パック100は、図2に示すように、何れかの電池1の電圧が第1過充電検出電圧(Vp1)よりも高くなると充電を停止し、その後、電池電圧が低下して充電再開電圧(Va)まで低下すると充電を再開するが、従来のように、充電停止と充電再開とを何度も繰り返しながら充電を継続するのではない。この電池パック100は、異常検出回路4が、何れかの電池1の過充電状態を複数回にわたって検出すると、電池1の異常状態と判定して、電池1の充電を終了させる。図に示す電池パック100は、電池ブロック10と直列にヒューズ5を接続しており、異常検出回路4が電池が異常な状態であることを検出すると、このヒューズ5を溶断して電池1に流れる電流を遮断する。
(ヒューズ5)
ヒューズ5は、電池ブロック10に直列に接続されて、電池1に過大な電流が流れるのを保護する。図1の電池パック100は、ヒューズ5に接近して熱結合状態に抵抗加熱素子6を配置してなるヒュージングレジスタ7を備えている。ヒューズ5は、過電流が流れるとジュール熱で発熱して溶断され、また、抵抗加熱素子6に加熱されて溶断される溶融金属である。抵抗加熱素子6は、ヒューズ5と溶断スイッチ8の間に接続されており、溶断スイッチ8のオン状態で流れる溶断電流で発熱してヒューズ5を溶断する。図1のヒュージングレジスタ7は、直列に接続された2個のヒューズ5、5の間に、並列に接続された2個の抵抗加熱素子6、6を接続している。このヒュージングレジスタ7は、溶断スイッチ8のオン状態において、電池1から抵抗加熱素子6に通電して抵抗加熱素子6を発熱でき、また接続機器側からの充電電流を抵抗加熱素子6に通電して抵抗加熱素子6を発熱できる。図示しないが、ヒュージングレジスタは、ヒューズを1つとし、このヒューズの接続機器側に加熱抵抗を接続して、電池から加熱抵抗に通電することもできる。
ヒューズ5は、電池ブロック10に直列に接続されて、電池1に過大な電流が流れるのを保護する。図1の電池パック100は、ヒューズ5に接近して熱結合状態に抵抗加熱素子6を配置してなるヒュージングレジスタ7を備えている。ヒューズ5は、過電流が流れるとジュール熱で発熱して溶断され、また、抵抗加熱素子6に加熱されて溶断される溶融金属である。抵抗加熱素子6は、ヒューズ5と溶断スイッチ8の間に接続されており、溶断スイッチ8のオン状態で流れる溶断電流で発熱してヒューズ5を溶断する。図1のヒュージングレジスタ7は、直列に接続された2個のヒューズ5、5の間に、並列に接続された2個の抵抗加熱素子6、6を接続している。このヒュージングレジスタ7は、溶断スイッチ8のオン状態において、電池1から抵抗加熱素子6に通電して抵抗加熱素子6を発熱でき、また接続機器側からの充電電流を抵抗加熱素子6に通電して抵抗加熱素子6を発熱できる。図示しないが、ヒュージングレジスタは、ヒューズを1つとし、このヒューズの接続機器側に加熱抵抗を接続して、電池から加熱抵抗に通電することもできる。
(異常検出回路4)
異常検出回路4は、電池ブロック10を構成する各電池1の異常な状態を検出すると共に、電池の異常が検出されると、ヒューズ5を溶断する溶断信号を溶断スイッチ8に出力してヒューズ5を溶断する。異常検出回路4は、電池1の異常な状態を検出するために、充電状態にある電池ブロック10の各電池1の電圧を検出し、何れかの電池1の電圧が充電電圧(Vc)よりも高く設定された第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇する過充電状態を検出する。とくに、異常検出回路4は、何れかの電池1が過充電状態となることを複数回にわたって検出することで電池1が異常な状態であると判定する。
異常検出回路4は、電池ブロック10を構成する各電池1の異常な状態を検出すると共に、電池の異常が検出されると、ヒューズ5を溶断する溶断信号を溶断スイッチ8に出力してヒューズ5を溶断する。異常検出回路4は、電池1の異常な状態を検出するために、充電状態にある電池ブロック10の各電池1の電圧を検出し、何れかの電池1の電圧が充電電圧(Vc)よりも高く設定された第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇する過充電状態を検出する。とくに、異常検出回路4は、何れかの電池1が過充電状態となることを複数回にわたって検出することで電池1が異常な状態であると判定する。
この電池パックは、図2に示すように、何れかの電池1の電圧が第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇して過充電状態と判定されると、充電を停止して、過充電が解消される状態まで、すなわち、全ての電池1の電圧が充電再開電圧(Va)に低下するまで電圧を低下させた後、充電が再開される。異常検出回路4は、このように充電停止と充電再開が繰り返される状態で、何れかの電池1が過充電状態となることを所定の回数(図2では3回)にわたって検出することで電池1が異常な状態であると判定する。
ここで、異常検出回路4が、電池1の異常を判定する過充電状態の回数は、少なくとも2回以上であって、好ましくは3回以上とする。電池を異常と判定する過充電状態の回数は、多くすることで、電池の異常を確実に判定できる。ただ、この回数を多くすると、過充電状態が継続される回数が多くなる。したがって、電池を異常と判定する過充電状態の回数は、好ましくは10回以下、更に好ましくは、5回以下とする。
さらに、異常検出回路4は、所定の時間内において、電池の過充電状態を複数回検出することで電池1の異常と判定することもできる。例えば、充電される電池は、一時的に過充電状態となることがあっても、必ずしも電池1に不具合が生じているとは限らない。このような正常な電池1が何らかの原因で一時的に過充電状態となった場合は、充電を停止して過充電状態を解消するまで電圧が低下すると、短時間で再び過充電状態まで電圧上昇することがない。したがって、異常検出回路4は、何れかの電池1の電圧が第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇して過充電状態と判定すると、充電を停止して電圧が低下した後、所定の時間内に再び電池1の電圧が第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇して過充電状態と判定されると電池の異常と判定することができる。ここで、電池の異常を判定するための時間のインターバルは、1~20秒、好ましくは2~10秒とすることができる。
以上のように異常検出回路は、電池ブロック10の各電池1の電圧を検出して、何れかの電池1の電圧が第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇する過充電状態となる回数を検出することで電池1の異常な状態を検出する。異常検出回路4は、電池1の異常を検出すると、前述の様にヒューズ5の溶断スイッチ8に溶断信号を出力し、溶断スイッチ8をオンに切り換えて抵抗加熱素子6に通電してヒューズ5を溶断する。
なお、図1に示す電池パックは、異常検出回路4を、制御回路3とは別回路としている。この異常検出回路4は、電池1の異常を検出するために、電池ブロック10を構成する各電池1の電圧を検出するための回路(図示せず)を備えている。このように、電池の電圧を検出する回路を備える異常検出回路4は、現在、製造されている電池パックに対して付加することで、電池の異常を判定して保護できる。ただ、異常検出回路は、制御回路に内蔵することもできる。制御回路は、電池の充放電を制御するために、電池ブロックを構成する各電池の電圧を検出する電圧検出回路を備えているので、この電圧検出回路を異常検出回路の過充電判定に兼用して電池の異常を検出することもできる。この構造は、回路構成を簡単にできる。
さらに、図3に示す電池パック200は、電池1の充放電を制御するコントローラ20を備えて、このコントローラ20が電池1の充放電を制御するプログラミングに加えて、電池1の異常を検出するプログラミングを備えることもできる。このコントローラ20は、図4に示す機能フローチャートに示す工程で、前述の電池パックの異常検出回路4と同様にして電池1の異常を検出することができる。
[充電工程(S401)]
電池ブロック10を構成する各電池1を所定の充電電圧(Vc)で充電する。
[過充電検出工程(S402)]
充電工程において、電池ブロック10を構成する各電池1の電圧を検出し、何れかの電池1の電圧が、充電電圧(Vc)より高く設定された第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇したかどうかを検出する。
[充電停止工程(S403)]
過充電検出工程で、何れかの電池1の過充電状態が検出されると、出力スイッチ2をオフに制御して充電を停止する。
[過充電解消判定工程(S404)]
電池1の充電を停止する状態で、電池ブロック10を構成する各電池1の電圧を検出し、全ての電池1の電圧が、第1過充電検出電圧(Vp1)より低く設定された充電再開電圧(Va)まで低下したかどうかを検出する。
[充電再開工程(S405)]
過充電解消判定工程で、全ての電池1が過充電解消状態と判定されると、出力スイッチ2をオンに制御して充電を再開する。
[異常検出工程(S406)]
何れかの電池1の過充電状態が複数回にわたって検出されると、電池1が異常な状態であると判定する。
[電流遮断工程(S407)]
異常検出工程で、何れかの電池1の異常が検出されると、異常検出回路4から溶断信号を出力して、ヒューズ5を溶断する。
電池ブロック10を構成する各電池1を所定の充電電圧(Vc)で充電する。
[過充電検出工程(S402)]
充電工程において、電池ブロック10を構成する各電池1の電圧を検出し、何れかの電池1の電圧が、充電電圧(Vc)より高く設定された第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇したかどうかを検出する。
[充電停止工程(S403)]
過充電検出工程で、何れかの電池1の過充電状態が検出されると、出力スイッチ2をオフに制御して充電を停止する。
[過充電解消判定工程(S404)]
電池1の充電を停止する状態で、電池ブロック10を構成する各電池1の電圧を検出し、全ての電池1の電圧が、第1過充電検出電圧(Vp1)より低く設定された充電再開電圧(Va)まで低下したかどうかを検出する。
[充電再開工程(S405)]
過充電解消判定工程で、全ての電池1が過充電解消状態と判定されると、出力スイッチ2をオンに制御して充電を再開する。
[異常検出工程(S406)]
何れかの電池1の過充電状態が複数回にわたって検出されると、電池1が異常な状態であると判定する。
[電流遮断工程(S407)]
異常検出工程で、何れかの電池1の異常が検出されると、異常検出回路4から溶断信号を出力して、ヒューズ5を溶断する。
以上の電池パック100、200は、図5に示すフローチャートに基づいて、電池1を充電制御すると共に、異常検出回路4が電池1の異常を検出するとヒューズ5を溶断して電流を遮断する。
[n=1のステップ]
電池パックの充電を開始する。
[n=2、3のステップ]
充電電流(I)が最小電流(Imin)よりも小さくなったかどうかを判定する。最小電流(Imin)は、電池1が満充電された状態における充電電流に設定している。したがって、電池1の充電電流(I)が最小電流(Imin)よりも小さくなると満充電されたと判定して、n=3のステップに進んで充電を終了する。
電池パックの充電を開始する。
[n=2、3のステップ]
充電電流(I)が最小電流(Imin)よりも小さくなったかどうかを判定する。最小電流(Imin)は、電池1が満充電された状態における充電電流に設定している。したがって、電池1の充電電流(I)が最小電流(Imin)よりも小さくなると満充電されたと判定して、n=3のステップに進んで充電を終了する。
[n=4のステップ]
充電電流(I)が最小電流(Imin)まで減少していないと、このステップにおいて、各電池1の電圧(V)を検出し、何れかの電池1の電圧(V)が、所定の充電電圧(Vc)よりも高く設定された第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇したかどうかを判定する。
ここで、第1過充電検出電圧(Vp1)は、各電池1の充電電圧(Vc)よりも高く設定され、例えば、充電電圧(Vc)を4.2Vとするリチウムイオン電池においては、第1過充電検出電圧(Vp1)を4.25Vとすることができる。
全ての電池1の電圧(V)が第1過充電検出電圧(Vp1)よりも小さく、過充電されていない状態では、正常な充電状態であると判定して、n=2のステップに戻って充電を継続する。その後、充電電流(I)が最小電流(Imin)まで小さくなって充電が終了するか、あるいはいずれかの電池1の電圧(V)が第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇して充電が停止されるまで、n=2及び4のステップをループする。
[n=5、6のステップ]
電池電圧(V)が第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇すると、この電池1を過充電状態と判定し、カウンターのカウントを開始すると共に、充電スイッチ11をオフに制御して充電電流を遮断し、全ての電池1の充電を停止する。
充電電流(I)が最小電流(Imin)まで減少していないと、このステップにおいて、各電池1の電圧(V)を検出し、何れかの電池1の電圧(V)が、所定の充電電圧(Vc)よりも高く設定された第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇したかどうかを判定する。
ここで、第1過充電検出電圧(Vp1)は、各電池1の充電電圧(Vc)よりも高く設定され、例えば、充電電圧(Vc)を4.2Vとするリチウムイオン電池においては、第1過充電検出電圧(Vp1)を4.25Vとすることができる。
全ての電池1の電圧(V)が第1過充電検出電圧(Vp1)よりも小さく、過充電されていない状態では、正常な充電状態であると判定して、n=2のステップに戻って充電を継続する。その後、充電電流(I)が最小電流(Imin)まで小さくなって充電が終了するか、あるいはいずれかの電池1の電圧(V)が第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇して充電が停止されるまで、n=2及び4のステップをループする。
[n=5、6のステップ]
電池電圧(V)が第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇すると、この電池1を過充電状態と判定し、カウンターのカウントを開始すると共に、充電スイッチ11をオフに制御して充電電流を遮断し、全ての電池1の充電を停止する。
[n=7のステップ]
充電を停止する状態で、各電池1の電圧(V)を検出し、全ての電池1の電圧が、第1過充電検出電圧(Vp1)よりも低く設定された充電再開電圧(Va)まで低下したかどうかを判定する。
全ての電池1の電圧が充電再開電圧(Va)に低下するまで、充電スイッチ11をオフに保持して、充電の停止状態を継続する。
[n=8のステップ]
全ての電池1の電圧(V)が充電再開電圧(Va)まで低下すると、充電スイッチ11をオンに切り換えて、電池1の充電を再開する。
充電を停止する状態で、各電池1の電圧(V)を検出し、全ての電池1の電圧が、第1過充電検出電圧(Vp1)よりも低く設定された充電再開電圧(Va)まで低下したかどうかを判定する。
全ての電池1の電圧が充電再開電圧(Va)に低下するまで、充電スイッチ11をオフに保持して、充電の停止状態を継続する。
[n=8のステップ]
全ての電池1の電圧(V)が充電再開電圧(Va)まで低下すると、充電スイッチ11をオンに切り換えて、電池1の充電を再開する。
[n=9、10のステップ]
充電電流(I)が最小電流(Imin)よりも小さくなったかどうかを判定する。充電電流(I)が最小電流(Imin)よりも小さくなると満充電されたと判定して、n=10のステップに進んで充電を終了する。
[n=11のステップ]
充電電流(I)が最小電流(Imin)まで減少していないと、このステップにおいて、各電池1の電圧(V)を検出し、何れかの電池1の電圧(V)が、再び第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇したかどうかを判定する。
全ての電池1の電圧(V)が第1過充電検出電圧(Vp1)よりも小さく、過充電されていない状態では、正常な充電状態であると判定して、n=9のステップに戻って充電を継続する。その後、充電電流(I)が最小電流(Imin)まで小さくなって充電が終了するか、あるいはいずれかの電池1の電圧(V)が第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇して充電が停止されるまで、n=9及び11のステップをループする。
充電電流(I)が最小電流(Imin)よりも小さくなったかどうかを判定する。充電電流(I)が最小電流(Imin)よりも小さくなると満充電されたと判定して、n=10のステップに進んで充電を終了する。
[n=11のステップ]
充電電流(I)が最小電流(Imin)まで減少していないと、このステップにおいて、各電池1の電圧(V)を検出し、何れかの電池1の電圧(V)が、再び第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇したかどうかを判定する。
全ての電池1の電圧(V)が第1過充電検出電圧(Vp1)よりも小さく、過充電されていない状態では、正常な充電状態であると判定して、n=9のステップに戻って充電を継続する。その後、充電電流(I)が最小電流(Imin)まで小さくなって充電が終了するか、あるいはいずれかの電池1の電圧(V)が第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇して充電が停止されるまで、n=9及び11のステップをループする。
[n=12のステップ]
電池電圧(V)が第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇すると、この電池1を過充電状態と判定し、カウンターの数値を1プラスする。
[n=13、14のステップ]
カウンターの数値が設定値に達したかどうかを判定する。カウンターの数値が設定値に達していない場合は、n=6のステップに戻って再び充電を停止する。
カウンターの数値が設定値に達すると、電池1の過充電状態が特定回数検出されたとして、電池異常と判定する。その後、n=14のステップに進んで、異常検出回路4から溶断信号を出力し、ヒューズ5を溶断して電流を遮断する。
電池電圧(V)が第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇すると、この電池1を過充電状態と判定し、カウンターの数値を1プラスする。
[n=13、14のステップ]
カウンターの数値が設定値に達したかどうかを判定する。カウンターの数値が設定値に達していない場合は、n=6のステップに戻って再び充電を停止する。
カウンターの数値が設定値に達すると、電池1の過充電状態が特定回数検出されたとして、電池異常と判定する。その後、n=14のステップに進んで、異常検出回路4から溶断信号を出力し、ヒューズ5を溶断して電流を遮断する。
以上のフローチャートでは、電池の過充電状態が特定回数検出されることで電池異常と判定してヒューズを溶断する。ここで、電池異常と判定する過充電状態の検出は、例えば3回以上とすることができる。
さらに、電池パック100、200は、所定の時間内に電池1の過充電状態が複数回検出されることで電池異常と判定してヒューズ5を溶断することもできる。このフローチャートを図6に示す。
[s=1のステップ]
電池パックの充電を開始する。
[s=2、3のステップ]
充電電流(I)が最小電流(Imin)よりも小さくなったかどうかを判定する。最小電流(Imin)は、電池1が満充電された状態における充電電流に設定している。したがって、電池1の充電電流(I)が最小電流(Imin)よりも小さくなると満充電されたと判定して、s=3のステップに進んで充電を終了する。
電池パックの充電を開始する。
[s=2、3のステップ]
充電電流(I)が最小電流(Imin)よりも小さくなったかどうかを判定する。最小電流(Imin)は、電池1が満充電された状態における充電電流に設定している。したがって、電池1の充電電流(I)が最小電流(Imin)よりも小さくなると満充電されたと判定して、s=3のステップに進んで充電を終了する。
[s=4のステップ]
充電電流(I)が最小電流(Imin)まで減少していないと、このステップにおいて、各電池1の電圧(V)を検出し、何れかの電池1の電圧(V)が、所定の充電電圧(Vc)よりも高く設定された第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇したかどうかを判定する。
ここで、第1過充電検出電圧(Vp1)は、各電池1の充電電圧(Vc)よりも高く設定され、例えば、充電電圧(Vc)を4.2Vとするリチウムイオン電池においては、第1過充電検出電圧(Vp1)を4.25Vとすることができる。
全ての電池1の電圧(V)が第1過充電検出電圧(Vp1)よりも小さく、過充電されていない状態では、正常な充電状態であると判定して、s=2のステップに戻って充電を継続する。その後、充電電流(I)が最小電流(Imin)まで小さくなって充電が終了するか、あるいはいずれかの電池1の電圧(V)が第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇して充電が停止されるまで、s=2及び4のステップをループする。
[s=5、6のステップ]
電池電圧(V)が第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇すると、この電池1を過充電状態と判定し、タイマーのカウントダウンを開始すると共に、充電スイッチ11をオフに制御して充電電流を遮断し、全ての電池1の充電を停止する。ここで、タイマーの設定時間は、2~10秒とする。
充電電流(I)が最小電流(Imin)まで減少していないと、このステップにおいて、各電池1の電圧(V)を検出し、何れかの電池1の電圧(V)が、所定の充電電圧(Vc)よりも高く設定された第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇したかどうかを判定する。
ここで、第1過充電検出電圧(Vp1)は、各電池1の充電電圧(Vc)よりも高く設定され、例えば、充電電圧(Vc)を4.2Vとするリチウムイオン電池においては、第1過充電検出電圧(Vp1)を4.25Vとすることができる。
全ての電池1の電圧(V)が第1過充電検出電圧(Vp1)よりも小さく、過充電されていない状態では、正常な充電状態であると判定して、s=2のステップに戻って充電を継続する。その後、充電電流(I)が最小電流(Imin)まで小さくなって充電が終了するか、あるいはいずれかの電池1の電圧(V)が第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇して充電が停止されるまで、s=2及び4のステップをループする。
[s=5、6のステップ]
電池電圧(V)が第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇すると、この電池1を過充電状態と判定し、タイマーのカウントダウンを開始すると共に、充電スイッチ11をオフに制御して充電電流を遮断し、全ての電池1の充電を停止する。ここで、タイマーの設定時間は、2~10秒とする。
[s=7のステップ]
充電を停止する状態で、各電池1の電圧(V)を検出し、全ての電池1の電圧が、第1過充電検出電圧(Vp1)よりも低く設定された充電再開電圧(Va)まで低下したかどうかを判定する。
全ての電池1の電圧が充電再開電圧(Va)に低下するまで、充電スイッチ11をオフに保持して、充電の停止状態を継続する。
[s=8のステップ]
全ての電池1の電圧(V)が充電再開電圧(Va)まで低下すると、充電スイッチ11をオンに切り換えて、電池1の充電を再開する。
充電を停止する状態で、各電池1の電圧(V)を検出し、全ての電池1の電圧が、第1過充電検出電圧(Vp1)よりも低く設定された充電再開電圧(Va)まで低下したかどうかを判定する。
全ての電池1の電圧が充電再開電圧(Va)に低下するまで、充電スイッチ11をオフに保持して、充電の停止状態を継続する。
[s=8のステップ]
全ての電池1の電圧(V)が充電再開電圧(Va)まで低下すると、充電スイッチ11をオンに切り換えて、電池1の充電を再開する。
[s=9、10のステップ]
充電電流(I)が最小電流(Imin)よりも小さくなったかどうかを判定する。充電電流(I)が最小電流(Imin)よりも小さくなると満充電されたと判定して、s=10のステップに進んで充電を終了する。
[s=11のステップ]
充電電流(I)が最小電流(Imin)まで減少していないと、このステップにおいて、各電池1の電圧(V)を検出し、何れかの電池1の電圧(V)が、再び第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇したかどうかを判定する。
全ての電池1の電圧(V)が第1過充電検出電圧(Vp1)よりも小さく、過充電されていない状態では、正常な充電状態であると判定して、s=9のステップに戻って充電を継続する。その後、充電電流(I)が最小電流(Imin)まで小さくなって充電が終了するか、あるいはいずれかの電池1の電圧(V)が第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇して充電が停止されるまで、s=9及び11のステップをループする。
充電電流(I)が最小電流(Imin)よりも小さくなったかどうかを判定する。充電電流(I)が最小電流(Imin)よりも小さくなると満充電されたと判定して、s=10のステップに進んで充電を終了する。
[s=11のステップ]
充電電流(I)が最小電流(Imin)まで減少していないと、このステップにおいて、各電池1の電圧(V)を検出し、何れかの電池1の電圧(V)が、再び第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇したかどうかを判定する。
全ての電池1の電圧(V)が第1過充電検出電圧(Vp1)よりも小さく、過充電されていない状態では、正常な充電状態であると判定して、s=9のステップに戻って充電を継続する。その後、充電電流(I)が最小電流(Imin)まで小さくなって充電が終了するか、あるいはいずれかの電池1の電圧(V)が第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇して充電が停止されるまで、s=9及び11のステップをループする。
[s=12、13のステップ]
電池電圧(V)が第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇すると、タイマーがカウントアップしたかどうかを判定する。タイマーがカウントアップしている場合は、前回の過充電状態の検出から十分に時間が経過していると判定し、ヒューズを溶断すること
なく、s=5のステップに戻って、再びタイマーのカウントダウンを開始した後、充電を停止する。
タイマーがカウントアップしていない場合は、所定の時間内に電池1の過充電状態が複数回検出されたとして、電池異常と判定する。その後、s=13のステップに進んで、異常検出回路4から溶断信号を出力し、ヒューズ5を溶断して電流を遮断する。
電池電圧(V)が第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇すると、タイマーがカウントアップしたかどうかを判定する。タイマーがカウントアップしている場合は、前回の過充電状態の検出から十分に時間が経過していると判定し、ヒューズを溶断すること
なく、s=5のステップに戻って、再びタイマーのカウントダウンを開始した後、充電を停止する。
タイマーがカウントアップしていない場合は、所定の時間内に電池1の過充電状態が複数回検出されたとして、電池異常と判定する。その後、s=13のステップに進んで、異常検出回路4から溶断信号を出力し、ヒューズ5を溶断して電流を遮断する。
以上の実施形態では、複数の電池を直列に接続してなる電池ブロックを備える電池パックについて、その構成、異常検出方法、充電制御方法、並びに充電制御プログラミングを詳述した。ただ、本発明は、電池パックが備える電池を直列接続された複数の電池には限定しない。電池パックは、充放電できる一つの電池を備えることもできる。一つの電池を備える電池パックにおいても、前述と同様に、電池の充電状態において、電池電圧が第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇すると充電を停止し、電池電圧が充電再開電圧(Va)まで低下すると充電を再開し、さらに、電池電圧が第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇する過充電状態を複数回にわたって検出すると、電池が異常な状態であると判定して、ヒューズの溶断信号を出力してヒューズを溶断することができる。
本発明は、充放電できる電池の過充電を検出して電池異常が検出されると電流を遮断する電池パックであって、とくに複数の電池を直列に接続して出力を高くしてなる電池パック、例えばAV機器用の電池パック等の小型化や低コスト化が要求される電池パックに好適に使用される。
100、200…電池パック
1…電池
2…出力スイッチ
3…制御回路
4…異常検出回路
5…ヒューズ
6…抵抗加熱素子
7…ヒュージングレジスタ
8…溶断スイッチ
10…電池ブロック
11…充電スイッチ
12…放電スイッチ
13…検出部
14…制御部
15…通信部
16…電流検出抵抗
17…温度センサ
20…コントローラ
1…電池
2…出力スイッチ
3…制御回路
4…異常検出回路
5…ヒューズ
6…抵抗加熱素子
7…ヒュージングレジスタ
8…溶断スイッチ
10…電池ブロック
11…充電スイッチ
12…放電スイッチ
13…検出部
14…制御部
15…通信部
16…電流検出抵抗
17…温度センサ
20…コントローラ
Claims (9)
- 一以上の充放電できる電池と、
前記電池の出力側に直列に接続してなる出力スイッチと、
前記電池の電圧を検出して前記出力スイッチをオンオフに制御する制御回路と、
前記電池と直列に接続されて、前記電池の異常時に溶断されるヒューズと、
前記電池の異常な状態を検出して、前記ヒューズを溶断する異常検出回路と、
を備えており、
前記電池の充電状態において、
前記制御回路は、
前記電池の電圧が、充電電圧(Vc)より高く設定された第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇する過充電状態を検出する状態で、前記出力スイッチをオフに制御して充電を停止し、
前記電池の電圧が、第1過充電検出電圧(Vp1)より低く設定された充電再開電圧(Va)まで低下する過充電解消状態を検出する状態で、前記出力スイッチをオンに制御して充電を再開するようにしてなり、
前記異常検出回路は、前記電池の過充電状態を、複数回にわたって検出する状態で、前記ヒューズを溶断する溶断信号を出力することを特徴とする電池パック。 - 請求項1に記載される電池パックであって、
前記電池を複数備えると共に、複数の前記電池を直列に接続してなる電池パック。 - 請求項1または2に記載される電池パックであって、
前記異常検出回路が、前記電池の過充電状態を、3回以上の特定回数を検出して、前記溶断信号を出力する電池パック。 - 請求項1または2に記載される電池パックであって、
前記異常検出回路が、所定の時間内に前記電池の過充電状態を2回以上の特定回数を検出して、前記溶断信号を出力する電池パック。 - 一以上の充放電できる電池と、
前記電池の出力側に直列に接続してなる出力スイッチと、
前記電池の電圧を検出して前記出力スイッチをオンオフに制御する制御回路と、
前記電池の異常な状態を検出する異常検出回路と、
を備える電池パックの異常検出方法であって、
前記電池の充電状態において、
前記制御回路は、
前記電池の電圧が、充電電圧(Vc)より高く設定された第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇すると、前記出力スイッチをオフに制御して充電を停止し、
前記電池の電圧が、第1過充電検出電圧(Vp1)より低く設定された充電再開電圧(Va)まで低下すると、前記出力スイッチをオンに制御して充電を再開し、
前記異常検出回路は、前記電池の電圧が第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇する過充電状態を複数回にわたって検出すると、前記電池が異常な状態であると判定することを特徴とする電池パックの異常検出方法。 - 請求項5に記載される電池パックの異常検出方法であって、
前記異常検出回路が、前記電池の過充電状態を、3回以上の特定回数を検出すると、前記電池が異常な状態であると判定する電池パックの異常検出方法。 - 請求項5に記載される電池パックの異常検出方法であって、
前記異常検出回路が、所定の時間内に前記電池の過充電状態を2回以上の特定回数を検出すると、前記電池が異常な状態であると判定する電池パックの異常検出方法。 - 一以上の充放電できる電池と、
前記電池の出力側に直列に接続してなる出力スイッチと、
前記電池の電圧を検出して前記出力スイッチをオンオフに制御する制御回路と、
前記電池と直列に接続されて、前記電池の異常時に溶断されるヒューズと、
前記電池の異常な状態を検出して、前記ヒューズを溶断する異常検出回路と、
を備える電池パックの充電制御方法であって、
前記電池の充電状態において、
前記制御回路は、
前記電池の電圧が、充電電圧(Vc)より高く設定された第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇すると、前記出力スイッチをオフに制御して充電を停止し、
前記電池の電圧が、第1過充電検出電圧(Vp1)より低く設定された充電再開電圧(Va)まで低下すると、前記出力スイッチをオンに制御して充電を再開し、
前記異常検出回路は、前記電池の電圧が第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇する過充電状態を複数回にわたって検出すると、前記電池が異常な状態であると判定して、前記ヒューズを溶断して電流を遮断することを特徴とする電池パックの充電制御方法。 - 一以上の充放電できる電池と、
前記電池の出力側に直列に接続してなる出力スイッチと、
前記電池と直列に接続されて、前記電池の異常時に溶断されるヒューズと、
を備える電池パックの充電制御プログラミングであって、
前記電池を所定の充電電圧(Vc)で充電する充電工程と、
前記充電工程において、前記電池の電圧を検出し、前記電池の電圧が、充電電圧(Vc)より高く設定された第1過充電検出電圧(Vp1)まで上昇したかどうかを検出する過充電検出工程と、
前記過充電検出工程で、前記電池の過充電状態が検出されると、前記出力スイッチをオフに制御して充電を停止する充電停止工程と、
前記電池の充電を停止する状態で、前記電池の電圧を検出し、前記電池の電圧が、第1過充電検出電圧(Vp1)より低く設定された充電再開電圧(Va)まで低下したかどうかを検出する過充電解消判定工程と、
前記過充電解消判定工程で、前記電池が過充電解消状態と判定されると、前記出力スイッチをオンに制御して充電を再開する充電再開工程と、
前記電池の過充電状態が複数回にわたって検出されると、前記電池が異常な状態であると判定する異常検出工程と、
前記異常検出工程で、前記電池の異常が検出されると、前記異常検出回路から溶断信号を出力して、前記ヒューズを溶断する電流遮断工程と
を含むことを特徴とする電池パックの充電制御プログラミング。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017116569A JP2020141429A (ja) | 2017-06-14 | 2017-06-14 | 電池パック、電池パックの異常検出方法、電池パックの充電制御方法、及び電池パックの充電制御プログラミング |
JP2017-116569 | 2017-06-14 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2018230115A1 true WO2018230115A1 (ja) | 2018-12-20 |
Family
ID=64658623
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2018/014674 WO2018230115A1 (ja) | 2017-06-14 | 2018-04-06 | 電池パック、電池パックの異常検出方法、電池パックの充電制御方法、及び電池パックの充電制御プログラミング |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020141429A (ja) |
WO (1) | WO2018230115A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116125315A (zh) * | 2022-12-02 | 2023-05-16 | 北京索英电气技术股份有限公司 | 电池充放电测试设备线路错接的检测装置及检测方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07105983A (ja) * | 1993-09-30 | 1995-04-21 | Sanyo Electric Co Ltd | パック電池の充電方法 |
JPH10136576A (ja) * | 1996-10-29 | 1998-05-22 | Nippon Mori Energ Kk | 二次電池の保護装置 |
JP2001126772A (ja) * | 1999-10-26 | 2001-05-11 | Toshiba Battery Co Ltd | 二次電池装置および二次電池用保護装置 |
JP2002025628A (ja) * | 2000-07-06 | 2002-01-25 | Toyota Motor Corp | 組電池の異常検出装置 |
JP2004127532A (ja) * | 2002-09-30 | 2004-04-22 | Sanyo Electric Co Ltd | バッテリーパック |
JP2007325324A (ja) * | 2006-05-30 | 2007-12-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 充電システム、電池パックおよびその充電方法 |
-
2017
- 2017-06-14 JP JP2017116569A patent/JP2020141429A/ja active Pending
-
2018
- 2018-04-06 WO PCT/JP2018/014674 patent/WO2018230115A1/ja active Application Filing
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07105983A (ja) * | 1993-09-30 | 1995-04-21 | Sanyo Electric Co Ltd | パック電池の充電方法 |
JPH10136576A (ja) * | 1996-10-29 | 1998-05-22 | Nippon Mori Energ Kk | 二次電池の保護装置 |
JP2001126772A (ja) * | 1999-10-26 | 2001-05-11 | Toshiba Battery Co Ltd | 二次電池装置および二次電池用保護装置 |
JP2002025628A (ja) * | 2000-07-06 | 2002-01-25 | Toyota Motor Corp | 組電池の異常検出装置 |
JP2004127532A (ja) * | 2002-09-30 | 2004-04-22 | Sanyo Electric Co Ltd | バッテリーパック |
JP2007325324A (ja) * | 2006-05-30 | 2007-12-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 充電システム、電池パックおよびその充電方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116125315A (zh) * | 2022-12-02 | 2023-05-16 | 北京索英电气技术股份有限公司 | 电池充放电测试设备线路错接的检测装置及检测方法 |
CN116125315B (zh) * | 2022-12-02 | 2024-02-02 | 北京索英电气技术股份有限公司 | 电池充放电测试设备线路错接的检测装置及检测方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020141429A (ja) | 2020-09-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5683372B2 (ja) | 充放電制御装置、バッテリパック、電気機器、及び、充放電制御方法 | |
KR102442187B1 (ko) | 배터리 보호 회로 | |
JP4509040B2 (ja) | パック電池の制御方法 | |
US6222346B1 (en) | Battery protection device | |
WO2019187692A1 (ja) | 電池パック及びその充電制御方法 | |
KR20080019447A (ko) | 배터리 팩 | |
JP5094301B2 (ja) | パック電池の制御方法 | |
CN100595968C (zh) | 锂电池组 | |
KR102472906B1 (ko) | 배터리 팩 및 이를 포함하는 전기 구동 차량 | |
JP5064776B2 (ja) | パック電池 | |
JP2008065989A (ja) | 電池パックおよび検出方法 | |
JP2004127532A (ja) | バッテリーパック | |
JP2014039400A (ja) | 電池パック、充電装置、充電システムおよび充電方法 | |
WO2018230115A1 (ja) | 電池パック、電池パックの異常検出方法、電池パックの充電制御方法、及び電池パックの充電制御プログラミング | |
JP2003111268A (ja) | 過充電保護回路付き二次電池 | |
JP6656834B2 (ja) | パック電池 | |
JP2004266882A (ja) | バイパス抵抗付き二次電池と二次電池の保護方法 | |
JP2002044871A (ja) | 電池用保護回路 | |
JP2019161781A (ja) | 電池システム | |
JP2001057743A (ja) | 電池保護装置 | |
KR101988027B1 (ko) | 배터리의 밸런싱 장치 및 방법 | |
KR100614392B1 (ko) | 배터리팩 | |
JP2007305451A (ja) | 過充電保護機能付き二次電池パック | |
WO2022181600A1 (ja) | 電池ユニットを備える電源 | |
US20240136808A1 (en) | Power supply equipped with battery unit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 18818847 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 18818847 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: JP |