JP2009076265A - Battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二次電池を内包する電池パックに関する。 The present invention relates to a battery pack that encloses a secondary battery.
近年、携帯型パーソナルコンピュータや携帯電話機、デジタルカメラ等、電池パックによって駆動される携帯型の電池駆動機器が広く用いられ、このような機器に用いられる電池パックの高容量化が進んでいる。そして、このような電池パックに用いられる高容量の二次電池は、過充電になると膨張する。また、このような二次電池は、充放電が繰り返された場合にも、パッケージ内部でガスが発生して累積的に膨張することがある。そして、二次電池が過度に膨張すると、特性劣化や故障を招いたり、安全性が低下したりする。そこで、圧力センサや歪みゲージを用いて二次電池の膨張を検出することで、二次電池が膨張した場合に充電を停止させる技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
ところで、上述のように二次電池の膨張を検出する圧力センサや歪みゲージとしては、例えば半導体センサが用いられる。しかしながら、半導体センサは高価なため、半導体センサを用いて二次電池の膨張を検出すると、電池パックのコストが上昇してしまうという不都合があった。 By the way, as described above, for example, a semiconductor sensor is used as the pressure sensor or strain gauge for detecting the expansion of the secondary battery. However, since the semiconductor sensor is expensive, if the expansion of the secondary battery is detected using the semiconductor sensor, the cost of the battery pack increases.
本発明は、このような事情に鑑みて為された発明であり、コストを低減しつつ二次電池の過度の膨張を容易に検知することができる電池パックを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a battery pack capable of easily detecting excessive expansion of a secondary battery while reducing cost.
本発明に係る電池パックは、二次電池と、前記二次電池を収容する外殻と、前記外殻の内壁と前記二次電池との間に配設され、前記外殻の内壁と前記二次電池とによって加えられた圧力を検出する膨れ検出部と、前記膨れ検出部により検出された圧力が、予め設定された第1圧力を超える場合、前記二次電池の異常を検知する異常検知部とを備え、前記膨れ検出部は、対向配置された第1及び第2電極間に圧力によって変形し得る材料が充填され、当該材料中に当該材料よりも電気抵抗が小さい導電性フィラーが分散して保持されることにより、前記第1及び第2電極間に加えられた圧力が増大するほど前記第1及び第2電極間の抵抗値が減少するものであり、前記異常検知部は、前記第1及び第2電極間の抵抗値を、前記膨れ検出部によって検出された圧力を示す情報として取得する。 The battery pack according to the present invention includes a secondary battery, an outer shell that houses the secondary battery, an inner wall of the outer shell, and the secondary battery, and the inner wall of the outer shell and the secondary battery. A bulge detection unit that detects pressure applied by the secondary battery, and an abnormality detection unit that detects an abnormality of the secondary battery when the pressure detected by the bulge detection unit exceeds a preset first pressure The bulge detection unit is filled with a material that can be deformed by pressure between the first and second electrodes that are arranged to face each other, and a conductive filler having a lower electrical resistance than the material is dispersed in the material. The resistance value between the first and second electrodes decreases as the pressure applied between the first and second electrodes increases, and the abnormality detection unit The resistance value between the first and second electrodes is determined by the bulge detection unit. Acquired as information indicating the detected pressure.
この構成によれば、二次電池が膨張すると、外殻の内壁と二次電池との間に配設された膨れ検出部に加わる圧力が増大する。膨れ検出部に加わる圧力が増大すると、第1及び第2電極間充填された材料が圧縮されて、電気抵抗が小さい導電性フィラー同士の間隔が減少する結果、第1及び第2電極間の抵抗値が減少する。そうすると、第1及び第2電極間の抵抗値は、第1及び第2電極間に加えられた圧力が増大するほど減少することにより、膨れ検出部に加えられた圧力を示すこととなる。このようにして膨れ検出部により検出された圧力が、予め設定された第1圧力を超える場合、異常検知部によって、二次電池の異常が検知される。この場合、高価な半導体センサを用いることなく二次電池の過度の膨張を検出することができるので、コストを低減することが容易となる。 According to this configuration, when the secondary battery expands, the pressure applied to the bulge detection unit disposed between the inner wall of the outer shell and the secondary battery increases. When the pressure applied to the swollenness detecting portion increases, the material filled between the first and second electrodes is compressed, and as a result, the distance between the conductive fillers having low electrical resistance is reduced, resulting in the resistance between the first and second electrodes. The value decreases. Then, the resistance value between the first and second electrodes decreases as the pressure applied between the first and second electrodes increases, thereby indicating the pressure applied to the swell detection unit. When the pressure detected in this way by the swell detection unit exceeds the preset first pressure, the abnormality detection unit detects an abnormality of the secondary battery. In this case, since excessive expansion of the secondary battery can be detected without using an expensive semiconductor sensor, the cost can be easily reduced.
また、前記膨れ検出部は、さらに、前記二次電池の充放電経路が前記第1及び第2電極間を経由するように、前記充放電経路に介設されると共に、前記第1及び第2電極間に流れる電流が予め設定された遮断電流値を超えた場合、前記材料が膨張することにより前記導電性フィラーが互いに離間して充放電経路を実質的に遮断することが好ましい。 The swollenness detection unit is further provided in the charge / discharge path so that the charge / discharge path of the secondary battery passes between the first and second electrodes, and the first and second When the current flowing between the electrodes exceeds a preset cutoff current value, it is preferable that the conductive fillers are separated from each other due to the expansion of the material to substantially cut off the charge / discharge path.
この構成によれば、二次電池の充放電電流が、遮断電流値を超えた場合、前記材料が膨張することにより導電性フィラーが互いに離間して充放電経路が実質的に遮断されるので、二次電池を過電流の充放電から保護することが可能となる。そして、二次電池の膨張の検出と、二次電池の過電流からの保護とを膨れ検出部で行うことができる結果、別途過電流保護素子を設ける必要がなく、コストを低減することが容易となる。 According to this configuration, when the charge / discharge current of the secondary battery exceeds the cut-off current value, the material expands and the conductive fillers are separated from each other, so that the charge / discharge path is substantially cut off. It becomes possible to protect the secondary battery from overcurrent charging / discharging. As a result of detecting the expansion of the secondary battery and protecting the secondary battery from the overcurrent by the expansion detection unit, it is not necessary to separately provide an overcurrent protection element, and the cost can be easily reduced. It becomes.
また、温度を検出する温度検出部をさらに備え、前記膨れ検出部は、さらに、温度が上昇するほど前記第1及び第2電極間の抵抗値が増大し、前記異常検知部は、前記第1及び第2電極間の抵抗値が、前記第1圧力を示す抵抗値として設定された第1閾値に満たない場合、前記二次電池の異常を検知すると共に、前記温度検出部によって検出された温度が上昇するほど前記第1閾値を増大させることが好ましい。 The temperature detector further includes a temperature detector, and the blister detector further increases a resistance value between the first and second electrodes as the temperature rises, and the abnormality detector includes the first detector. When the resistance value between the second electrode and the second electrode is less than a first threshold value set as a resistance value indicating the first pressure, the temperature of the secondary battery is detected and the temperature detected by the temperature detection unit It is preferable to increase the first threshold as the value increases.
この構成によれば、膨れ検出部は、温度が上昇するほど第1及び第2電極間の抵抗値が増大するので、膨れ検出部で検出された圧力を示す抵抗値には、温度に依存する誤差が含まれる。一方、異常検知部によって、温度検出部によって検出された温度が上昇するほど第1圧力を示す抵抗値である第1閾値が増大されることで、温度の影響が低減される。そして、第1及び第2電極間の抵抗値が、第1閾値に満たず、すなわち第1圧力を超える圧力が膨れ検出部で検出された場合、二次電池が過度に膨張したと判断されて二次電池の異常が検知される。これにより、二次電池の過度の膨張を検知する精度が向上する。 According to this configuration, since the resistance value between the first and second electrodes increases as the temperature rises, the resistance value indicating the pressure detected by the swelling detection unit depends on the temperature. Error is included. On the other hand, the influence of the temperature is reduced by increasing the first threshold value, which is a resistance value indicating the first pressure, as the temperature detected by the temperature detection unit increases by the abnormality detection unit. When the resistance value between the first and second electrodes does not satisfy the first threshold value, that is, when a pressure exceeding the first pressure is detected by the swelling detection unit, it is determined that the secondary battery has excessively expanded. An abnormality of the secondary battery is detected. Thereby, the precision which detects the excessive expansion | swelling of a secondary battery improves.
また、前記膨れ検出部は、前記外殻の内壁と前記二次電池とによって前記第1閾値より小さい設定圧力が加えられた状態で配設されており、前記膨れ検出部により検出された圧力が、前記設定圧力より小さい第2圧力以下である場合、前記二次電池の充電を禁止する分解禁止部をさらに備えることが好ましい。 Further, the swelling detection unit is disposed in a state where a set pressure smaller than the first threshold is applied by the inner wall of the outer shell and the secondary battery, and the pressure detected by the swelling detection unit is It is preferable that a disassembly prohibition unit that prohibits charging of the secondary battery is further provided when the pressure is equal to or lower than a second pressure smaller than the set pressure.
この構成によれば、膨れ検出部は、外殻の内壁と二次電池とによって第1閾値より小さい設定圧力が加えられた状態にされている。そして、膨れ検出部により検出された圧力が、設定圧力より小さい第2圧力以下になると、分解禁止部によって、二次電池の充電が禁止される。この場合、例えば第三者が外殻を分解すると、外殻と二次電池とによって膨れ検出部に加えられていた圧力が低下する。そして、膨れ検出部により検出された圧力が、設定圧力より小さい第2圧力以下になると、分解禁止部によって二次電池の充電が禁止されるので、電池パックが分解されて品質を保証できなくなった場合に電池パックの充電を禁止することで安全性を向上することができる。 According to this configuration, the swollenness detection unit is in a state where a set pressure smaller than the first threshold is applied by the inner wall of the outer shell and the secondary battery. Then, when the pressure detected by the swelling detection unit is equal to or lower than the second pressure that is lower than the set pressure, the disassembly prohibition unit prohibits charging of the secondary battery. In this case, for example, when a third party disassembles the outer shell, the pressure applied to the swollen detection unit by the outer shell and the secondary battery decreases. When the pressure detected by the swollenness detection unit is equal to or lower than the second pressure that is lower than the set pressure, the secondary battery is prohibited from being charged by the disassembly prohibition unit, so the battery pack is disassembled and the quality cannot be guaranteed. In some cases, safety can be improved by prohibiting charging of the battery pack.
また、本発明に係る電池パックは、二次電池と、前記二次電池を収容する外殻と、前記外殻の内壁に配設された第1電極と当該第1電極に対向する位置における前記二次電池の外壁に当該第1電極と離間して配設された第2電極とを有する膨れ検出部と、前記第1及び第2電極間に生じる静電容量が、予め設定された基準容量を超える場合、前記二次電池の異常を検知する異常検知部とを備える。 The battery pack according to the present invention includes a secondary battery, an outer shell that accommodates the secondary battery, a first electrode disposed on an inner wall of the outer shell, and the position at a position facing the first electrode. A swelling detector having a second electrode spaced apart from the first electrode on the outer wall of the secondary battery, and a capacitance generated between the first and second electrodes is a preset reference capacitance And an abnormality detection unit that detects an abnormality of the secondary battery.
この構成によれば、二次電池が膨張すると、外殻の内壁と二次電池との間に配設された膨れ検出部における第1電極と第2電極との距離が狭まる。そうすると、第1及び第2電極間に生じる静電容量が増大する。そして、第1及び第2電極間に生じる静電容量が、予め設定された基準容量を超えると、異常検知部によって、二次電池の異常が検知される。この場合、高価な半導体センサを用いることなく二次電池の過度の膨張を検出することができるので、コストを低減することが容易となる。 According to this configuration, when the secondary battery expands, the distance between the first electrode and the second electrode in the swell detection unit disposed between the inner wall of the outer shell and the secondary battery decreases. If it does so, the electrostatic capacitance which arises between the 1st and 2nd electrodes will increase. When the electrostatic capacitance generated between the first and second electrodes exceeds a preset reference capacity, the abnormality detection unit detects an abnormality in the secondary battery. In this case, since excessive expansion of the secondary battery can be detected without using an expensive semiconductor sensor, the cost can be easily reduced.
また、本発明に係る電池パックは、二次電池と、前記二次電池を収容する外殻と、前記外殻の内壁に配設された第1電極と当該第1電極に対向する位置における前記二次電池の外壁に当該第1電極と離間して配設された第2電極とを有する膨れ検出部と、前記第1電極と前記第2電極との間が導通した場合に、前記二次電池の異常を検知する異常検知部とを備える。 The battery pack according to the present invention includes a secondary battery, an outer shell that accommodates the secondary battery, a first electrode disposed on an inner wall of the outer shell, and the position at a position facing the first electrode. When a bulge detection unit having a second electrode spaced apart from the first electrode on the outer wall of the secondary battery and the first electrode and the second electrode are electrically connected, the secondary electrode An abnormality detection unit for detecting an abnormality of the battery.
この構成によれば、二次電池が膨張すると、外殻の内壁と二次電池との間に配設された膨れ検出部における第1電極と第2電極との距離が狭まる。そうすると、第1及び第2電極間に生じる静電容量が増大する。そして、第1電極と第2電極とが接触して導通すると、異常検知部によって、二次電池の異常が検知される。この場合、高価な半導体センサを用いることなく二次電池の過度の膨張を検出することができるので、コストを低減することが容易となる。 According to this configuration, when the secondary battery expands, the distance between the first electrode and the second electrode in the swell detection unit disposed between the inner wall of the outer shell and the secondary battery decreases. If it does so, the electrostatic capacitance which arises between the 1st and 2nd electrodes will increase. Then, when the first electrode and the second electrode come into contact with each other and become conductive, the abnormality detection unit detects an abnormality of the secondary battery. In this case, since excessive expansion of the secondary battery can be detected without using an expensive semiconductor sensor, the cost can be easily reduced.
また、前記二次電池の外壁は、金属導体によって構成されると共に、前記第2電極として用いられることが好ましい。この構成によれば、二次電池の外壁が第2電極として用いられるので、別途第2電極を設ける必要がなく、コストを低減することが容易となる。 Moreover, it is preferable that the outer wall of the secondary battery is formed of a metal conductor and used as the second electrode. According to this configuration, since the outer wall of the secondary battery is used as the second electrode, it is not necessary to separately provide the second electrode, and the cost can be easily reduced.
また、本発明に係る電池パックは、二次電池と、前記二次電池を収容する外殻と、前記外殻の内壁と前記二次電池との間に配設され、前記外殻の内壁と前記二次電池との間隔に応じて導通状態が変化する膨れ検出部と、前記膨れ検出部の導通状態に基づいて、前記二次電池の異常を検知する異常検知部とを備え、前記膨れ検出部は、互いに間隔を有して設けられた第3及び第4電極と、前記第3及び第4電極それぞれの少なくとも一部を覆うように対向配置された導電部材と、前記導電部材を、前記第3及び第4電極と、前記外殻の内壁と垂直方向に離間させて保持する弾性部材とを備え、前記異常検知部は、前記第3電極と前記第4電極との間が導通した場合に、前記二次電池の異常を検知する。 The battery pack according to the present invention includes a secondary battery, an outer shell that houses the secondary battery, an inner wall of the outer shell, and the secondary battery, and an inner wall of the outer shell, The swell detection unit includes a swell detection unit that changes a conduction state according to an interval with the secondary battery, and an abnormality detection unit that detects an abnormality of the secondary battery based on a continuity state of the swell detection unit. The portion includes third and fourth electrodes provided at intervals, a conductive member disposed so as to cover at least a part of each of the third and fourth electrodes, and the conductive member, A third and a fourth electrode and an elastic member that is held in a vertical direction away from the inner wall of the outer shell, and the abnormality detection unit is electrically connected between the third electrode and the fourth electrode. In addition, an abnormality of the secondary battery is detected.
この構成によれば、二次電池が膨張すると、外殻の内壁と二次電池との間隔が狭まる。そうすると、外殻の内壁と二次電池とによって、導電部材が第3及び第4電極の方向に押し込まれ、弾性部材が変形して導電部材が第3電極と第4電極との間をまたぐように第3及び第4電極と接触する結果、第3電極と第4電極との間が導通する。そして、第3電極と第4電極との間が導通すると、異常検知部によって、二次電池の異常が検知される。この場合、高価な半導体センサを用いることなく二次電池の過度の膨張を検出することができるので、コストを低減することが容易となる。 According to this configuration, when the secondary battery expands, the distance between the inner wall of the outer shell and the secondary battery is narrowed. Then, the conductive member is pushed in the direction of the third and fourth electrodes by the inner wall of the outer shell and the secondary battery, and the elastic member is deformed so that the conductive member straddles between the third electrode and the fourth electrode. As a result, the third electrode and the fourth electrode are electrically connected. And when the 3rd electrode and the 4th electrode conduct | electrically_connect, abnormality of a secondary battery will be detected by the abnormality detection part. In this case, since excessive expansion of the secondary battery can be detected without using an expensive semiconductor sensor, the cost can be easily reduced.
また、前記異常検知部によって前記異常が検知された場合、前記二次電池の充電及び放電のうち少なくとも一方を禁止する禁止制御部をさらに備えることが好ましい。この構成によれば、異常検知部によって異常が検知されると、禁止制御部によって、二次電池の充電及び放電のうち少なくとも一方が禁止されるので、安全性が向上する。 Moreover, it is preferable to further include a prohibition control unit that prohibits at least one of charging and discharging of the secondary battery when the abnormality is detected by the abnormality detection unit. According to this configuration, when an abnormality is detected by the abnormality detection unit, the prohibition control unit prohibits at least one of charging and discharging of the secondary battery, thereby improving safety.
また、前記異常検知部によって前記異常が検知された場合、異常の発生を報知する報知部をさらに備えることが好ましい。この構成によれば、異常検知部によって異常が検知されると、報知部によって異常の発生が報知されるので、例えば電池パックと接続された機器側で異常処理を行ったり、ユーザが異常の発生を知ったりすることが可能となる。 Moreover, it is preferable that the information processing apparatus further includes a notification unit that notifies the occurrence of an abnormality when the abnormality is detected by the abnormality detection unit. According to this configuration, when an abnormality is detected by the abnormality detection unit, the occurrence of the abnormality is notified by the notification unit. For example, an abnormality process is performed on the device side connected to the battery pack, or the user has an abnormality. It becomes possible to know.
また、前記二次電池は、扁平な略箱状であり、前記膨れ検出部は、前記二次電池における最大面積の壁面の略中央と前記外殻の内壁との間に配設されていることが好ましい。この構成によれば、二次電池における最大面積の壁面の略中央と外殻の内壁との間、すなわち二次電池が膨張した場合に最もふくらみやすい箇所に、膨れ検出部が配設されているので、膨れ検出部により二次電池の膨張を検出することが容易となる。 In addition, the secondary battery has a flat and substantially box shape, and the swelling detection unit is disposed between a substantially center of the wall surface of the maximum area of the secondary battery and an inner wall of the outer shell. Is preferred. According to this configuration, the swollenness detection unit is disposed between the approximate center of the wall surface of the maximum area of the secondary battery and the inner wall of the outer shell, that is, at the place where the secondary battery is most likely to swell. Therefore, it becomes easy to detect the expansion of the secondary battery by the expansion detector.
このような構成の電池パックは、高価な半導体センサを用いることなく二次電池の過度の膨張を検出することができるので、コストを低減することが容易となる。 Since the battery pack having such a configuration can detect excessive expansion of the secondary battery without using an expensive semiconductor sensor, it is easy to reduce the cost.
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted.
(第1実施形態)
図1は、本発明の一実施形態に係る電池パックの構成の一例を示す斜視図である。図1は、電池パック1の筐体2(外殻)における前面部分の壁の一部を取り除いて、筐体2の内部が見える状態で、電池パック1の構造の一例を示している。また、図2は、図1に示す電池パック1のX−X断面を示す断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing an example of the configuration of a battery pack according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows an example of the structure of the
図1に示す筐体2は、厚さdの方向に薄い扁平な略箱状にされている。そして、筐体2の内部に電池3と、過電流保護素子(膨れ検出部)4と、電池3の充放電を制御する制御ユニット5とが収容されている。また、筐体2の側面には、電池パック1を、電気機器と接続するための接続コネクタ6が設けられている。なお、筐体2(外殻)は、引っ張り強度の高いフィルム状の素材によって、電池3と過電流保護素子4と制御ユニット5とを包み込むように構成されていてもよい。フィルム状の素材は、難伸縮性であることが好ましい。
The
電池3は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等の二次電池である。電池3は、いわゆる角形電池で、例えば扁平な略箱状の金属製のケース31に、電極板、電解液、セパレータ等が積層されて収容されている。なお、電池3は、角形に限られず、例えば円筒形であってもよい。また、筐体2には、複数の電池が、直列、並列、あるいは直列と並列とが混在して接続された組電池が収容されていてもよい。
The
過電流保護素子4は、いわゆるPTC(Positive Temperature Coefficient)素子であり、過電流保護素子4に所定の遮断電流値を超える電流が流れて発熱すると、抵抗値が増大して流れる電流を実質的に遮断するようになっている。そして、過電流保護素子4は、圧力が増大するほど抵抗値が減少することで、圧力を検出可能になっている。過電流保護素子4は、電池3における最大面積の壁面の略中央と筐体2の内壁面との間に配設されている。また、過電流保護素子4は、予め設定された所定の設定圧力Psが加えられた状態で、筐体2の内壁面及び電池3の外壁面とによって挟持されている。なお、電流を実質的に遮断するとは、電流遮断時における漏れ電流の存在を許容する意である。
The
図3は、図1に示す過電流保護素子4の構成の一例を示す説明図である。図3に示す過電流保護素子4は、対向配置されたシート状の電極41(第1電極)、電極42(第2電極)間に、圧力によって変形し得る絶縁性の材料43が充填され、材料43に導電性フィラー44が混合されて、材料43により導電性フィラー44が分散して保持されている。さらに、材料43は、熱によって膨張するようになっている。材料43としては、例えばポリマー樹脂や、ゴムを用いることができ、例えばスポンジ状の発泡材料を好適に用いることができる。導電性フィラー44としては、例えばカーボンを用いることができる。そして、材料43に混合する導電性フィラー44の濃度を適宜調節することにより、電極41,42間の抵抗値が適宜設定されている。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of the
図4は、図1に示す過電流保護素子4による圧力検出の仕組みを説明するための説明図である。図4(a)は、過電流保護素子4に加えられる圧力が低い状態を示し、図4(b)は、過電流保護素子4に加えられる圧力が高い状態を示している。まず、過電流保護素子4は、図4(a)に示すように、加えられる圧力が低い状態では、材料43中の導電性フィラー44がバラバラに分散されて保持され、導電性フィラー44相互間の間隔が増大して電極41,42間の抵抗値が増大する。
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a mechanism of pressure detection by the
一方、過電流保護素子4に圧力が加えられると、図4(b)に示すように、材料43が圧力変形して導電性フィラー44相互間の間隔が狭くなったり接触したりして、電極41,42間の抵抗値が減少する。この場合、過電流保護素子4に加えられる圧力が高いほど導電性フィラー44相互間の間隔が狭くなって電極41,42間の抵抗値が減少するので、過電流保護素子4に加えられる圧力が、電極41,42間の抵抗値として検出される。また、過電流保護素子4は、半導体を用いないので安価に構成することができる。
On the other hand, when pressure is applied to the
また、過電流保護素子4は、温度が上昇すると材料43が熱膨張して、加えられる圧力が低下した場合と同様、図4(a)に示すように、材料43中の導電性フィラー44相互間の間隔が増大し、電極41,42間の抵抗値が増大する。そして、過電流保護素子4は、温度が低下すると材料43が収縮し、加えられる圧力が増大した場合と同様、図4(b)に示すように、材料43中の導電性フィラー44相互間の間隔が狭くなり、電極41,42間の抵抗値が減少する。
In addition, as shown in FIG. 4A, the
図5は、図1に示す電池パック1の電気的構成の一例を示すブロック図である。図1に示す電池パック1は、制御IC(Integrated Circuit)51、外部接続端子61,62,63,64、電池3、過電流保護素子4、サーミスタ7、電流検出部8、スイッチング素子Q1,Q2,Q3、温度ヒューズF1,F2、及びヒータRhを備えて構成されている。
FIG. 5 is a block diagram showing an example of the electrical configuration of the
サーミスタ7は、筐体2の内部の温度を検出する温度検出部の一例に相当している。なお、温度検出部は、温度を検出するセンサであればよく、サーミスタに限らない。電流検出部8は、電池3の充放電電流を検出し、その電流値Isを示す信号を制御IC51へ出力する。電流検出部8は、例えばシャント抵抗、ホール素子、A/D(アナログ/デジタル)コンバータ等を用いて構成されている。スイッチング素子Q1,Q2,Q3は、例えばFET(Field Effect Transistor)等のスイッチング素子である。
The
外部接続端子61,62,63,64は、接続コネクタ6の接続端子である。外部接続端子61,62,63,64は、電池3を充電するための充電装置を接続したり、電池3からの放電電流により駆動される携帯電話機やデジタルカメラ、携帯型パーソナルコンピュータ等の電池駆動機器を接続したりするための接続端子である。外部接続端子61は、温度ヒューズF1,F2、過電流保護素子4、スイッチング素子Q1,Q2、及び電流検出部8を介して電池3の正極に接続されている。外部接続端子62は、電池3の負極、すなわち回路グラウンドに接続されている。外部接続端子63,64は、電池パック1と接続される充電装置や電池駆動機器との間でデータ送受信を行うための通信端子である。
The
スイッチング素子Q1は、寄生ダイオードのアノードが電池3側になる方向にされており、スイッチング素子Q2は、寄生ダイオードのアノードが外部接続端子61側になる方向にされている。そして、スイッチング素子Q1は、電池3が過充電になった場合に充電電流を遮断する過充電保護用のスイッチとして用いられ、スイッチング素子Q2は、電池3の放電電流が過大になった場合に放電電流を遮断する過放電保護用のスイッチとして用いられる。
The switching element Q1 has a direction in which the anode of the parasitic diode is on the
また、温度ヒューズF1と温度ヒューズF2との接続点は、ヒータRhとスイッチング素子Q3とを介して電池3の負極に接続されている。そして、スイッチング素子Q3のゲートは、制御IC51と接続されている。そして、制御IC51からの制御信号に応じてスイッチング素子Q3がオンすると、ヒータRhが発熱して温度ヒューズF1,F2が溶断するようになっている。
The connection point between the thermal fuse F1 and the thermal fuse F2 is connected to the negative electrode of the
制御IC51は、例えば、制御部53、A/D(アナログ/デジタル)コンバータ54,55、及びメモリ57を備える。メモリ57は、例えばEEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)等の不揮発性記憶素子によって構成されている。メモリ57には、温度と、過電流保護素子4の電極41,42間の抵抗値Rsとの関係を示したデータテーブルが予め記憶されている。
The
A/Dコンバータ54の入力端子は電池3の正極に接続され、出力端子は制御部53に接続されている。A/Dコンバータ54は、電池3の端子電圧を検出し、デジタル値に変換して制御部53へ出力する。A/Dコンバータ55の入力端子は、過電流保護素子4の両端、すなわち電極41,42に接続されている。そして、A/Dコンバータ55は、電極41,42間の電圧をデジタル値に変換して電圧値Vsとして制御部53へ出力する。
The input terminal of the A /
制御部53は、例えば所定の演算処理を実行するCPU(Central Processing Unit)と、所定の制御プログラムが記憶されたROM(Read Only Memory)と、データを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)と、I/Oポートと、これらの周辺回路等とを備えて構成されている。そして、制御部53は、ROMに記憶された制御プログラムを実行することにより、充放電制御部531、異常検知部532、禁止制御部533、報知部534、及び分解禁止部535として機能する。
The
充放電制御部531は、例えばA/Dコンバータ54から出力された電池3の端子電圧や、サーミスタ7により検出された温度等、電池3を充電するために必要となる情報を、図略の通信インターフェイス回路から外部接続端子63,64を介して外部に接続される充電装置へ送信する。あるいは、充放電制御部531は、例えばA/Dコンバータ54から出力された電池3の端子電圧や、サーミスタ7により検出された温度等に基づいて、充電電圧、充電電流を演算し、図略の通信インターフェイス回路から外部接続端子63,64を介して、外部に接続される充電装置に対して当該充電電圧、充電電流の要求を送信することで、充電装置による電池3の充電を行わせるようにしてもよい。
The charging / discharging
また、充放電制御部531は、A/Dコンバータ54から入力された電池3の端子電圧と、予め設定されている過充電保護電圧値V1とを比較する。そして、電池3の端子電圧が過充電保護電圧値V1に達した場合、充放電制御部531によって、スイッチング素子Q1がオフされて、電池3の充放電経路が開かれる。このように、電池3の端子電圧が過充電保護電圧値V1に達した場合、外部接続端子61と電池3との間が遮断され、充電が停止されることで、電池3が過充電から保護される。過充電保護電圧値V1は、電池3の定格電圧が4.2Vであるので、例えば4.35Vに予め設定されている。
In addition, the charge /
また、充放電制御部531は、A/Dコンバータ54から入力された電池3の端子電圧と、予め設定されている過放電電圧値とを比較する。電池3の端子電圧が過放電電圧値まで低下した場合、充放電制御部531はスイッチング素子Q2をオフさせて、電池3の充放電経路を開かせる。このように、電池3の端子電圧が過放電電圧値まで低下した場合、電池3は回路から遮断されて過放電から保護される。過放電電圧値は、電池3の特性を劣化させない範囲の最小の電圧値に予め設定されている。
In addition, the charge /
さらに、充放電制御部531は、サーミスタ7によって検出された温度に基づいて、電池3が異常高温になった場合、スイッチング素子Q1,Q2をオフさせて電池3の充放電を停止する。これにより、電池3が、発熱によって劣化したり損傷したりするおそれを低減するようになっている。
Further, based on the temperature detected by the
異常検知部532は、過電流保護素子4の抵抗値Rsを検出し、この抵抗値を圧力に換算することで、過電流保護素子4に印加された圧力を検出する。具体的には、例えば、異常検知部532は、A/Dコンバータ55によって取得された電極41,42間の電圧を示す電圧値Vsと、電流検出部8によって取得された電池3の充放電電流を示す電流値Isとに基づいて、過電流保護素子4の抵抗値RsをVs/Isとして算出する。
The
また、異常検知部532は、例えば図略の定電流回路を用いて、過電流保護素子4に予め設定された一定の電流Isを流し、A/Dコンバータ55によって取得された電極41,42間の電圧Vsを取得させることで、電池3の充放電が行われていないときでも過電流保護素子4の抵抗値RsをVs/Isとして算出することができるようになっている。
Further, the
そして、異常検知部532は、例えば過充電により電池3が膨張し、過電流保護素子4に加わる圧力が増大して抵抗値Rsが所定の抵抗値Rth1(第1閾値)を下回った場合、電池3が過度に膨張していると判定し、電池3の異常を検知する。
For example, when the
この場合、例えば、電池3の膨張が、劣化したり故障したりするおそれが生じる過度の膨張量となったときに、過電流保護素子4に加えられる圧力P1(第1圧力)に応じた過電流保護素子4の抵抗値Rsが、抵抗値Rth1として設定される。また、抵抗値Rth1は、例えば、電池3が放電して縮小すれば、電池3を継続使用可能な程度の膨張に応じて得られる抵抗値Rsの範囲で設定されている。
In this case, for example, when the expansion of the
報知部534は、異常検知部532によって電池3の異常が検知されると、異常が発生した旨の情報を、図略の通信インターフェイス回路から外部接続端子63,64を介して外部に接続される充電装置や、電池駆動機器へ送信する。なお、例えば異常検知部532によって電池3の異常が検知された場合に点灯するLED(Light Emitting Diode)等の表示器や、ブザー等を報知部として備える構成としてもよい。
When the
これにより、電池3が異常に膨張すると、異常が発生した旨の情報が外部に接続された充電装置や電池駆動機器へ送信されるので、充電装置で充電を停止したり、電池駆動機器でユーザに異常の発生を報知したりすることが可能となる。
Thereby, when the
禁止制御部533は、異常検知部532によって電池3の異常が検知されると、スイッチング素子Q1,Q2をオフさせて速やかに電池3の充放電を禁止する。なお、電池3は、充放電を繰り返すことによって累積的に膨張する場合があり、必ずしも過充電によって膨張するとは限らないが、多くの場合、電池3の膨張は過充電が原因であると考えられるから、禁止制御部533は、スイッチング素子Q1のみをオフさせて、充電のみを禁止するようにしてもよい。
When the
また、禁止制御部533は、例えば過充電により電池3が膨張し、過電流保護素子4に加わる圧力が増大して抵抗値Rsが抵抗値Rth1より小さい抵抗値Rth3を下回った場合、スイッチング素子Q3をオンさせ、ヒータRhを発熱させて温度ヒューズF1,F2を溶断させることで、電池3の充放電経路を開き、電池3の充放電を永続的に禁止する。
For example, when the
この場合、例えば、電池3の膨張が、破裂する等、安全上の問題が生じるおそれのある膨張量となったときに、過電流保護素子4に加えられる圧力P3(第1圧力)に応じた過電流保護素子4の抵抗値Rsが、抵抗値Rth3(第1閾値)として設定される。
In this case, for example, when the expansion of the
ここで、電池3の膨張が、劣化したり故障したりするおそれが生じる膨張量に対応する圧力P1が過電流保護素子4に加えられているときの抵抗値Rsが、抵抗値Rth1として設定されており、抵抗値Rsが抵抗値Rth1を下回ることは、過電流保護素子4に印加される圧力が圧力P1を超えたことを示している。さらに、電池3の膨張が、破裂する等、安全上の問題が生じるおそれのある膨張量に対応する圧力P3が過電流保護素子4に加えられているときの抵抗値Rsが、抵抗値Rth3として設定されており、抵抗値Rsが抵抗値Rth3を下回ることは、過電流保護素子4に印加される圧力が圧力P3を超えたことを示している。
Here, the resistance value Rs when the pressure P1 corresponding to the expansion amount at which the expansion of the
分解禁止部535は、例えば第三者が筐体2を分解するなどして、筐体2と電池3とによって挟持されることで過電流保護素子4に印加されていた圧力が低下し、過電流保護素子4の抵抗値が予め設定された抵抗値Rth2(第2閾値)を上回り、すなわち過電流保護素子4に印加される圧力が予め設定された圧力P2(第2圧力)以下となった場合、スイッチング素子Q1,Q2をオフさせて速やかに電池3の充放電を禁止すると共に、スイッチング素子Q3をオンさせ、ヒータRhを発熱させて温度ヒューズF1,F2を溶断させることで、電池3の充放電を永続的に禁止する。この場合、圧力P2は、設定圧力Psより低い圧力に予め設定されている。また、過電流保護素子4に、圧力P2が印加された場合の過電流保護素子4の抵抗値Rsが、抵抗値Rth2として予め設定されている。
The
また、異常検知部532、禁止制御部533、及び分解禁止部535は、メモリ57に記憶されている過電流保護素子4の電極41,42間の抵抗値Rsと温度との関係を示したデータテーブルに基づいて、サーミスタ7によって取得された温度が上昇するほど抵抗値Rth1,Rth2,Rth3を増大させる。これにより、温度にかかわらず、過電流保護素子4の抵抗値Rth1,Rth2,Rth3が、上述の圧力P1,P2,P3を示すこととなる。
In addition, the
次に、上述のように構成された電池パック1の動作について説明する。まず、図略の充電装置が外部接続端子61,62,63,64に接続され、外部接続端子61,62を介して充電電流が電池3へ供給される。そして、電池3が例えば過充電になる等して膨張したり、丸く膨らんで変形したりすると、筐体2とケース31との間に挟まれた過電流保護素子4に加わる圧力が増大して、図4(b)に示すように、材料43が圧力変形して導電性フィラー44相互間の間隔が狭くなり、電極41,42間の抵抗値Rsが減少する。
Next, the operation of the
このとき、電池3は、ケース31の最大面積の壁面の略中央において、最もふくらみが大きくなる。従って、過電流保護素子4を、ケース31の最大面積の壁面の略中央、例えばケース31の最大面積の壁面における中央の点を覆う位置に、過電流保護素子4を配設することによって、電池3の膨張を効率よく検出できるようになっている。
At this time, the
なお、筐体2がフィルム状の素材で構成されている場合であっても、フィルム状の素材で包み込まれた電池3が膨張すれば、過電流保護素子4に加わる圧力が増大して電極41,42間の抵抗値Rsが減少する。
Even when the
そして、異常検知部532によって、過電流保護素子4の抵抗値Rsが検出され、抵抗値Rsが抵抗値Rth1を下回った場合に異常が検知される。異常検知部532により異常が検知されると、報知部534によって異常の報知が行われると共に、禁止制御部533によって、スイッチング素子Q1がオフされて速やかに電池3の充電が禁止されることで、過充電による電池3の劣化や故障が生じるおそれが低減される。ここで、抵抗値Rth1は、電池3が放電して縮小すれば、電池3を継続使用可能な程度の膨張に応じて得られる抵抗値Rsの範囲で設定されているので、電池3が放電して過電流保護素子4に加わる圧力が低下し、抵抗値Rsが抵抗値Rth1以上になれば、禁止制御部533によって、スイッチング素子Q1がオンされて電池3が充電可能にされる。
Then, the
次に、電池3の膨張が進んで過電流保護素子4に加わる圧力がさらに増大し、過電流保護素子4の抵抗値Rsが抵抗値Rth3を下回った場合、禁止制御部533によって、スイッチング素子Q3がオンされ、ヒータRhが発熱して温度ヒューズF1,F2が溶断されて、電池3の充放電経路を開き、電池3の充放電を永続的に禁止する。これにより、電池3の膨張が、破裂する等、安全上の問題が生じるおそれのある膨張量となったときは、電池3の充放電が永続的に禁止されることにより、電池パック1の安全性が向上する。
Next, when the expansion of the
ところで、電池パックに収容されている二次電池は、充放電を繰り返すうちに劣化する。そこで、近年、電池パックの製造メーカに無断で、劣化した電池パックの二次電池を交換して、正規の電池パックであると偽って販売する不当業者が現れている。しかしながら、このような改造品は、電池パックの正規の製造メーカが品質管理を行うことができず、安全上問題がある。また、正規のメーカが製造したものであると信じて電池パックを購入したユーザの信頼を損なう結果ともなる。 By the way, the secondary battery accommodated in the battery pack deteriorates as charging and discharging are repeated. Therefore, in recent years, there has been an unskilled person who replaces a secondary battery of a deteriorated battery pack and sells it as a genuine battery pack without permission from the manufacturer of the battery pack. However, such a modified product has a safety problem because an authorized manufacturer of the battery pack cannot perform quality control. In addition, the reliability of the user who purchased the battery pack by believing that it was manufactured by an authorized manufacturer may be lost.
そこで、電池パック1は、例えば、電池パック1が分解された場合には、筐体2と電池3とによって挟持されることで過電流保護素子4に印加されていた圧力がなくなる。そして、過電流保護素子4の抵抗値が抵抗値Rth2(第2閾値)を上回ると、分解禁止部535によって、スイッチング素子Q1,Q2がオフされて速やかに電池3の充放電が禁止されて安全性が向上される。さらに、分解禁止部535によって、スイッチング素子Q3がオンされ、ヒータRhが発熱して温度ヒューズF1,F2が溶断される。これにより、電池3の充放電が永続的に禁止される。これにより、例えば不正なリサイクル業者等が、電池パック1を分解して電池3を粗悪な二次電池と交換しようとした場合など、筐体2が分解されると電池3の充放電が永続的に禁止されるので、粗悪な二次電池が搭載された電池パック1が市場に流通して消費者に損害を与えたり、電池パック1の正規の製造メーカの信用が損なわれたりするおそれが低減される。
Therefore, for example, when the
なお、分解禁止部535は、温度ヒューズF1,F2を溶断させることによって電池3の充放電を永続的に禁止する例に限られず、例えば、電池3の充放電を禁止する旨の情報をメモリ57に記憶させ、メモリ57に電池3の充放電を禁止する旨の情報が記憶されていると、過電流保護素子4の抵抗値に関わらず、スイッチング素子Q1,Q2をオフすることで、一度でも圧力によって過電流保護素子4の抵抗値Rsが抵抗値Rth2を上回り、電池3の安全性が損なわれたり、電池パック1が分解されたりした場合に、電池3の充放電を永続的に禁止するようにしてもよい。
The
また、禁止制御部533及び分解禁止部535は、温度ヒューズF1,F2を溶断させたり、スイッチング素子Q1をオフさせたりすることによって電池3の充電を禁止する例に限られず、例えば、外部接続端子61,62,63,64に接続される図略の充電装置へ、充電電流の供給を停止させる要求信号を、例えば図略の通信インターフェイス回路から外部接続端子63,64を介して送信することで、電池3の充電を禁止するようにしてもよい。
The
また、電池3に過電流が流れて、その電流値が過電流保護素子4の遮断電流値を超えると、過電流保護素子4の抵抗値が増大して流れる電流が遮断される。これにより、電池3が、過電流による充放電から保護される。
Further, when an overcurrent flows through the
以上のように、図3に示すように、半導体を用いない過電流保護素子4によって、電池3の膨張により生じた圧力を検出することができるので、半導体センサを用いて圧力を検出する場合よりも、電池パック1のコストを低減することが容易となる。また、過電流保護用の過電流保護素子4を、膨れ検出部として用いることができるので、過電流保護素子4の他に別途、膨れ検出部を備える必要がなく、コストを低減することが容易となる。
As described above, as shown in FIG. 3, the pressure generated by the expansion of the
なお、過電流保護素子4は、必ずしもケース31の最大面積の壁面の略中央に配設される例に限らない。また、充放電経路上に設けられた過電流保護素子4を、膨れ検出部として用いる例に限らない。例えば、図3に示す過電流保護素子4と同様に構成された、圧力検出専用の膨れ検出部を備えて、図1に示す過電流保護素子4の位置に配設するようにしてもよい。
In addition, the
また、過電流保護素子4は、例えば金属導体で構成されたケース31を、電極42として用いることで、過電流保護素子4と電池3とを一体に構成してもよい。この場合、電極42を別途設ける必要がないので、コストを低減することが容易となる。
Further, the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る電池パックについて説明する。本発明の第2の実施形態に係る電池パック1aは、図1に示す電池パック1とは、過電流保護素子4の代わりに圧力スイッチ4a(膨れ検出部)を備える点で異なる。また、異常検知部532とは、異常検知部532aの動作が後述するように異なる。
(Second Embodiment)
Next, a battery pack according to a second embodiment of the present invention will be described. The
図6は、図1に示す圧力スイッチ4aの構成の一例を示す説明図である。図6に示す圧力スイッチ4aは、互いに間隔を有して設けられた電極401(第3電極)及び電極402(第4電極)と、電極401,402それぞれの少なくとも一部を覆うように対向配置された導電部材403と、導電部材403を、電極401,402と離間させて保持する弾性部材404とを備えて構成されている。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of the
電極401,402は、電池3のケース31における外壁表面に設けられている。また、金属製のケース31と、電極401,402との間は、図略の絶縁被膜等の絶縁手段によって絶縁されている。弾性部材404は、電極401,402間の間隔部分を弓形にまたぐように設けられ、弓形の部分の頂上が筐体2の内壁に接触するようになっている。
The
また、弾性部材404における弓形の部分の下部に、導電部材403が取り付けられている。これにより、電池3が膨張して筐体2の内壁とケース31の外壁との間隔が狭まり、弾性部材404の弓形の部分に圧力が加わると、弾性部材404が弾性変形して導電部材403が電極401,402方向に変位する。
In addition, a
そして、導電部材403が電極401,402の間隔をまたぐように、電極401,402と接触することで、電極401,402間が導通するようになっている。弾性部材404としては、例えば絶縁性シリコーンゴムが好適に用いられる。シリコーンゴムは、天然ゴムや合成ゴムに用いられる軟化剤や老化防止剤等、電極401,402等の電子部品を汚染、腐食させる各種添加剤を使用する必要がなく、耐熱性や難燃性にすることができるので、導電部材403としての使用に適する。
The
また、導電部材403としては、例えば絶縁性シリコーンゴムに、カーボンブラックや金属微粒子等の導電性フィラーが混入された導電性シリコーンゴムが好適に用いられる。なお、弾性部材404は、弾性と絶縁性とを有していればよい。弾性部材404は、例えば天然ゴムや合成ゴムであってもよく、例えば板バネを弓状にして、板バネと電極401,402との間を絶縁して用いてもよい。
As the
図7は、図1に示す電池パック1aの電気的構成の一例を示すブロック図である。図7に示す電池パック1aは、図5に示す電池パック1とは、圧力スイッチ4aが制御部53aに接続されている点、及びA/Dコンバータ55、電流検出部8を備えない点で異なる。この場合、過電流保護素子4は、電池3を過電流から保護する目的のみに用いられる。
FIG. 7 is a block diagram showing an example of the electrical configuration of the
その他の構成は図1に示す電池パック1と同様であるのでその説明を省略し、以下本実施形態の特徴的な点について説明する。まず、電池3が膨張して筐体2の内壁とケース31の外壁との間隔が狭まり、弾性部材404の弓形の部分に圧力が加わると、弾性部材404が弾性変形して導電部材403が電極401,402方向に変位し、導電部材403が電極401,402の間隔をまたぐように電極401,402と接触することで、電極401,402間が導通する。
Since the other configuration is the same as that of the
そうすると、異常検知部532aによって、電極401,402間の導通、すなわち圧力スイッチ4aがオンしたことが検出され、電池3の異常が検知される。異常検知部532aにより異常が検知されると、図5に示す電池パック1と同様に、報知部534によって異常の報知が行われると共に、禁止制御部533によって、電池3の充電が禁止される。
Then, the
禁止制御部533は、温度ヒューズF1,F2を溶断させたり、スイッチング素子Q1をオフさせたり、外部接続端子61,62,63,64に接続される図略の充電装置へ充電電流の供給を停止させる要求信号を送信したりすることにより、電池3の充電を禁止するようになっている。
The
この場合、圧力スイッチ4aは、図6に示すように、高価な半導体センサを用いることなく電池3の膨張を検出することができるので、半導体センサを用いて圧力を検出する場合よりも、電池パック1aのコストを低減することが容易となる。また、異常検知部532aは、圧力スイッチ4aの電極401,402間が導通した場合に、電池3の異常を検知すればよいので、図5に示す電池パック1よりも異常検知部532aの処理を簡素化することができる。
In this case, as shown in FIG. 6, the
(第3実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態に係る電池パックについて説明する。本発明の第3の実施形態に係る電池パック1bは、図1に示す電池パック1とは、過電流保護素子4の代わりに膨れ検出部4bを備える点で異なる。
(Third embodiment)
Next, a battery pack according to a third embodiment of the present invention will be described. The
図8は、図1に示す膨れ検出部4bの構成の一例を示す説明図である。図8(a)は、正常状態を示し、図8(b)は、電池3が膨張してケース31が膨らんだ状態を示している。図8に示す膨れ検出部4bは、筐体2の内壁面に配設された電極411(第1電極)と、電極411における電池3の、ケース31側表面に取り付けられた絶縁シート412とを備えている。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of the swelling
そして、ケース31は、金属導体で構成されている。また、ケース31は、電池3の正極に接続されている。なお、ケース31は、グラウンドに接続される構成であってもよい。この場合、ケース31は、第2電極の一例に相当し、電極411と、絶縁シート412と、ケース31とが膨れ検出部の一例に相当している。
The
そして、電極411とケース31とが相対向して配設される結果、電極411とケース31との間に静電容量が生じる。ケース31と電極411との距離は、電池3が膨張していない正常状態において電極411とケース31との間の静電容量が予め設定された基準容量になるように設定されている。そして、電池3が膨張していない状態において、このように設定された電極411とケース31との距離が維持されるように、電池3が筐体2に固定されている。電極411とケース31との間の静電容量は、電極411とケース31との間の距離が小さくなるほど増大する。
As a result of the
図9は、図1に示す電池パック1bの電気的構成の一例を示すブロック図である。図9に示す電池パック1bは、図7に示す電池パック1aとは、圧力スイッチ4aを備えない点、及び膨れ検出部4bと静電容量検出部9とを備える点で異なる。また、異常検知部532bは、異常検知部532aとは、後述するように動作が異なる。
FIG. 9 is a block diagram showing an example of the electrical configuration of the
その他の構成は図1に示す電池パック1と同様であるのでその説明を省略し、以下本実施形態の以下本実施形態の特徴的な点について説明する。図9に示す膨れ検出部4bは、例えば、ケース31と電極411とが対向配置されることによって、可変容量コンデンサとして機能する。この可変容量コンデンサの一方の電極として機能するケース31は、例えば電池3の正極に接続され、他方の電極411は静電容量検出部9に接続されている。
Since the other configuration is the same as that of the
静電容量検出部9は、膨れ検出部4bの静電容量を検出し、その静電容量を示す信号を異常検知部532bへ出力する。静電容量検出部9は、例えば予め設定された周波数の周期信号を膨れ検出部4bへ供給することにより膨れ検出部4bに流れる電流を検出する。そして、静電容量検出部9は、例えば当該周期信号の周期信号と膨れ検出部4bに流れる電流とに基づいて、膨れ検出部4bの静電容量を検出するようになっている。
The capacitance detection unit 9 detects the capacitance of the
そして、図8(b)に示すように、電池3が膨張してケース31の外壁と電極411との間隔が狭まると、膨れ検出部4bの静電容量が増大する。次いで、静電容量検出部9によって、膨れ検出部4bの静電容量が検出され、その静電容量を示す信号が異常検知部532bへ出力される。
And as shown in FIG.8 (b), when the
さらに、静電容量検出部9によって検出された膨れ検出部4bの静電容量が予め設定された基準容量を超えると、異常検知部532bによって、電池3の異常が検知される。異常検知部532bにより異常が検知されると、図5に示す電池パック1と同様に、報知部534によって異常の報知が行われると共に、禁止制御部533によって、電池3の充電が禁止される。
Further, when the capacitance of the swelling
禁止制御部533は、温度ヒューズF1,F2を溶断させたり、スイッチング素子Q1をオフさせたり、外部接続端子61,62,63,64に接続される図略の充電装置へ充電電流の供給を停止させる要求信号を送信したりすることにより、電池3の充電を禁止するようになっている。
The
この場合、膨れ検出部4bは、図8に示すように、高価な半導体センサを用いることなく電池3の膨張を検出することができるので、半導体センサを用いて圧力を検出する場合よりも、電池パック1bのコストを低減することが容易となる。また、ケース31を電極として用いるので、別途電極を設ける必要がなく、コストを低減することが容易となる。なお、膨れ検出部4bは、ケース31を第2電極として用いる例に限られず、ケース31の外壁面における電極411と対向する位置に、別途第2電極を配設する構成としてもよい。
In this case, as shown in FIG. 8, the swelling
また、例えば、図10(a)に示すように膨れ検出部4bから絶縁シート412(の少なくとも一部)を取り外した膨れ検出部4cを、図7に示す圧力スイッチ4aの代わりに用いてもよい。そして、電池3が膨張していない正常状態においてケース31と電極411とが接触しないように離間させた状態で電池3を筐体2に固定しておく。この場合、電池3が膨張すると、筐体2の内壁とケース31の外壁との間隔が狭まり、図10(b)に示すように、電極411とケース31の外壁とが接触する。
Further, for example, as shown in FIG. 10A, a
そうすると、異常検知部532aによって、電極411とケース31と間が導通したことが検出され、電池3の充電が禁止される。この場合、膨れ検出部4cは、筐体2の内壁面に電極411を取り付けるだけで構成されるので、図6に示す圧力スイッチ4aより、コストを低減することが容易となる。
Then, the
本発明は、携帯型パーソナルコンピュータやデジタルカメラ、携帯電話機等の電子機器、電気自動車やハイブリッドカー等の車両、等の電池搭載装置の電源として用いられる電池パックに好適に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be suitably used for a battery pack used as a power source for a battery-mounted device such as an electronic device such as a portable personal computer, a digital camera, or a mobile phone, a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid car.
1,1a,1b 電池パック
2 筐体
3 電池
4 過電流保護素子
4a 圧力スイッチ
4b,4c 膨れ検出部
5 制御ユニット
6 接続コネクタ
7 サーミスタ
8 電流検出部
9 静電容量検出部
31 ケース
41,42,401,402,411 電極
43 材料
44 導電性フィラー
53,53a 制御部
54,55 A/Dコンバータ
57 メモリ
61,62,63,64 外部接続端子
403 導電部材
404 弾性部材
412 絶縁シート
531 充放電制御部
532,532a,532b 異常検知部
533 禁止制御部
534 報知部
535 分解禁止部
F1,F2 温度ヒューズ
Ps 設定圧力
Q1,Q2,Q3 スイッチング素子
Rh ヒータ
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記二次電池を収容する外殻と、
前記外殻の内壁と前記二次電池との間に配設され、前記外殻の内壁と前記二次電池とによって加えられた圧力を検出する膨れ検出部と、
前記膨れ検出部により検出された圧力が、予め設定された第1圧力を超える場合、前記二次電池の異常を検知する異常検知部とを備え、
前記膨れ検出部は、
対向配置された第1及び第2電極間に圧力によって変形し得る材料が充填され、当該材料中に当該材料よりも電気抵抗が小さい導電性フィラーが分散して保持されることにより、前記第1及び第2電極間に加えられた圧力が増大するほど前記第1及び第2電極間の抵抗値が減少するものであり、
前記異常検知部は、
前記第1及び第2電極間の抵抗値を、前記膨れ検出部によって検出された圧力を示す情報として取得すること
を特徴とする電池パック。 A secondary battery,
An outer shell for housing the secondary battery;
A swell detector that is disposed between the inner wall of the outer shell and the secondary battery, and detects a pressure applied by the inner wall of the outer shell and the secondary battery;
An abnormality detection unit that detects an abnormality of the secondary battery when the pressure detected by the swelling detection unit exceeds a preset first pressure;
The swelling detection unit
The first and second electrodes arranged opposite to each other are filled with a material that can be deformed by pressure, and conductive filler having a lower electric resistance than that of the material is dispersed and held in the material. And the resistance value between the first and second electrodes decreases as the pressure applied between the second and second electrodes increases.
The abnormality detection unit
A battery pack, wherein the resistance value between the first and second electrodes is acquired as information indicating the pressure detected by the swelling detection unit.
さらに、前記二次電池の充放電経路が前記第1及び第2電極間を経由するように、前記充放電経路に介設されると共に、前記第1及び第2電極間に流れる電流が予め設定された遮断電流値を超えた場合、前記材料が膨張することにより前記導電性フィラーが互いに離間して充放電経路を実質的に遮断すること
を特徴とする請求項1記載の電池パック。 The swelling detection unit
Further, the charge / discharge path of the secondary battery is interposed in the charge / discharge path so as to pass between the first and second electrodes, and a current flowing between the first and second electrodes is preset. 2. The battery pack according to claim 1, wherein when the cut-off current value is exceeded, the conductive fillers are separated from each other due to expansion of the material to substantially cut off the charge / discharge path.
前記膨れ検出部は、
さらに、温度が上昇するほど前記第1及び第2電極間の抵抗値が増大し、
前記異常検知部は、
前記第1及び第2電極間の抵抗値が、前記第1圧力を示す抵抗値として設定された第1閾値に満たない場合、前記二次電池の異常を検知すると共に、前記温度検出部によって検出された温度が上昇するほど前記第1閾値を増大させること
を特徴とする請求項1又は2記載の電池パック。 A temperature detection unit for detecting the temperature;
The swelling detection unit
Furthermore, the resistance value between the first and second electrodes increases as the temperature increases,
The abnormality detection unit
When a resistance value between the first and second electrodes is less than a first threshold value set as a resistance value indicating the first pressure, an abnormality of the secondary battery is detected and detected by the temperature detection unit. The battery pack according to claim 1, wherein the first threshold value is increased as the measured temperature increases.
前記外殻の内壁と前記二次電池とによって前記第1閾値より小さい設定圧力が加えられた状態で配設されており、
前記膨れ検出部により検出された圧力が、前記設定圧力より小さい第2圧力以下である場合、前記二次電池の充電を禁止する分解禁止部をさらに備えること
を特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電池パック。 The swelling detection unit
The inner wall of the outer shell and the secondary battery are disposed in a state where a set pressure smaller than the first threshold is applied,
The decomposition | disassembly prohibition part which prohibits charge of the said secondary battery when the pressure detected by the said swelling detection part is below 2nd pressure smaller than the said setting pressure is further provided. The battery pack according to any one of the above.
前記二次電池を収容する外殻と、
前記外殻の内壁に配設された第1電極と当該第1電極に対向する位置における前記二次電池の外壁に当該第1電極と離間して配設された第2電極とを有する膨れ検出部と、
前記第1及び第2電極間に生じる静電容量が、予め設定された基準容量を超える場合、前記二次電池の異常を検知する異常検知部とを備えること
を特徴とする電池パック。 A secondary battery,
An outer shell for housing the secondary battery;
Swell detection having a first electrode disposed on the inner wall of the outer shell and a second electrode disposed on the outer wall of the secondary battery at a position facing the first electrode and spaced from the first electrode. And
A battery pack, comprising: an abnormality detection unit that detects an abnormality of the secondary battery when an electrostatic capacitance generated between the first and second electrodes exceeds a preset reference capacity.
前記二次電池を収容する外殻と、
前記外殻の内壁に配設された第1電極と当該第1電極に対向する位置における前記二次電池の外壁に当該第1電極と離間して配設された第2電極とを有する膨れ検出部と、
前記第1電極と前記第2電極との間が導通した場合に、前記二次電池の異常を検知する異常検知部とを備えること
を特徴とする電池パック。 A secondary battery,
An outer shell for housing the secondary battery;
Swell detection having a first electrode disposed on the inner wall of the outer shell and a second electrode disposed on the outer wall of the secondary battery at a position facing the first electrode and spaced from the first electrode. And
A battery pack, comprising: an abnormality detection unit that detects an abnormality of the secondary battery when the first electrode and the second electrode are electrically connected.
を特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の電池パック。 The battery pack according to claim 1, wherein an outer wall of the secondary battery is configured by a metal conductor and is used as the second electrode.
前記二次電池を収容する外殻と、
前記外殻の内壁と前記二次電池との間に配設され、前記外殻の内壁と前記二次電池との間隔に応じて導通状態が変化する膨れ検出部と、
前記膨れ検出部の導通状態に基づいて、前記二次電池の異常を検知する異常検知部とを備え、
前記膨れ検出部は、
互いに間隔を有して設けられた第3及び第4電極と、
前記第3及び第4電極それぞれの少なくとも一部を覆うように対向配置された導電部材と、
前記導電部材を、前記第3及び第4電極と、前記外殻の内壁と垂直方向に離間させて保持する弾性部材とを備え、
前記異常検知部は、
前記第3電極と前記第4電極との間が導通した場合に、前記二次電池の異常を検知すること
を特徴とする電池パック。 A secondary battery,
An outer shell for housing the secondary battery;
A swell detector that is disposed between the inner wall of the outer shell and the secondary battery, and whose conduction state changes according to the distance between the inner wall of the outer shell and the secondary battery;
An abnormality detection unit that detects an abnormality of the secondary battery based on a conduction state of the swelling detection unit;
The swelling detection unit
Third and fourth electrodes provided at a distance from each other;
A conductive member disposed so as to cover at least a part of each of the third and fourth electrodes;
The conductive member includes the third and fourth electrodes, and an elastic member that holds the conductive member so as to be vertically separated from the inner wall of the outer shell,
The abnormality detection unit
The battery pack, wherein an abnormality of the secondary battery is detected when the third electrode and the fourth electrode are electrically connected.
を特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の電池パック。 9. The apparatus according to claim 1, further comprising a prohibition control unit that prohibits at least one of charging and discharging of the secondary battery when the abnormality is detected by the abnormality detection unit. The battery pack described.
を特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の電池パック。 The battery pack according to any one of claims 1 to 9, further comprising a notifying unit that notifies the occurrence of an abnormality when the abnormality is detected by the abnormality detecting unit.
前記膨れ検出部は、
前記二次電池における最大面積の壁面の略中央と前記外殻の内壁との間に配設されていること
を特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の電池パック。 The secondary battery has a flat and substantially box shape,
The swelling detection unit
The battery pack according to any one of claims 1 to 10, wherein the battery pack is disposed between a substantially center of a wall surface of a maximum area of the secondary battery and an inner wall of the outer shell.
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