JP4079871B2

JP4079871B2 - パック電池

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Publication number: JP4079871B2
Application number: JP2003420209A
Authority: JP
Inventors: 洋由山本
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
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Priority date: 2003-12-17
Filing date: 2003-12-17
Publication date: 2008-04-23
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Description

本発明は、電池温度を検出する温度センサーを内蔵するパック電池に関する。

温度センサーを内蔵するパック電池は、電池温度が異常に高くなったことを温度センサーで検出する。このパック電池は、電池温度が異常に高くなって設定温度を越えると、電池に流れる電流を遮断して安全に使用できる。温度センサーは、温度で電気抵抗が変化するので、電気抵抗を検出して電池温度を検出できる。温度センサーの一つであるＮＴＣサーミスターは、温度が高くなると電気抵抗が小さくなる。ＮＴＣサーミスターを電池の表面に接触させ、ＮＴＣサーミスターの電気抵抗を検出して電池温度を検出できる。温度センサーを内蔵するパック電池は、たとえば下記の特許文献１の公報に記載される。
特公平６−８１４２５号公報

この公報に記載されるパック電池は、温度センサーとＣＰＵを内蔵している。ＣＰＵの電力消費を少なくするために、たとえば１時間内に、充電または放電されない場合にスリープモードに入るようにしている。このため、パック電池が使用されない状態におけるＣＰＵの電力消費を少なくして、電池が無駄に放電されるのを防止している。しかしながら、温度センサーであるサーミスターが、正確に温度を検出するようにすると、サーミスター回路の電力消費が相当に大きくなって、電池を無駄に消費する欠点がある。それは、サーミスターの電気抵抗が数十ｋΩと小さいからである。

図１はサーミスターを使用して電池温度を検出する回路を示す。この図に示す回路は、サーミスター２２に直列抵抗２３を接続し、サーミスター２２と直列抵抗２３との接続点２４の電圧変化を検出して、サーミスター２２の電気抵抗の変化を検出する。この回路は、電池温度が高くなって、サーミスター２２の電気抵抗が変化すると、接続点２４の電圧が高くなる。この回路でサーミスター２２の電気抵抗の変化、すなわち電池温度を正確に検出するには、直列抵抗２３とサーミスター２２の電気抵抗を同等にする必要がある。ただ、サーミスター２２と直列抵抗２３が同等であると、電池２１からサーミスター２２と直列抵抗２３との直列回路に流れる電流が大きく、サーミスター回路の電流消費が極めて大きくなる。サーミスターの電流は、直列抵抗を大きくして少なくできる。ただ、直列抵抗の電気抵抗をサーミスターに比較して極めて大きくすると、サーミスターの電気抵抗の変化を正確に検出できなくなる。サーミスターの電気抵抗の変化に対する接続点の電圧変化が少なくなるからである。したがって、電池温度を正確に検出するために、直列抵抗の電気抵抗を大きくできず、サーミスター回路の電力消費が大きくなる。

サーミスター回路が電池の電力を消費しない回路を図２に示す。この図のパック電池３０は、電池３１からサーミスター回路３２に電力を供給しない。サーミスター回路３２は、充電器３３から電力を供給している。この回路構成は、サーミスター回路３２が電池３１の電力を消費しないようにできるが、充電器３３に接続する状態でしか電池温度を検出できなくなる。このため、パック電池３０を充電しているときにしか電池温度を検出できなくなる。このパック電池３０は、充電しているときに電池温度が異常に高くなると充電電流を遮断できる。ただ、電池を放電しているときに電池温度が異常に高くなっても、電池に流れる電流を遮断できない。

本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、放電しているときに電池温度を検出できるにもかかわらず、電力消費を極減しながら電池温度を正確に検出できるパック電池を提供することにある。

本発明のパック電池は、二次電池１と、この二次電池１に熱結合されて電気抵抗の変化で電池温度を検出する温度センサー２と、この温度センサー２と直列に接続している直列抵抗３と、温度センサー２の電気抵抗の変化から電池温度を検出する保護回路４とを備える。保護回路４は、温度測定スイッチ７とサンプルホールド回路８とタイミング回路９とを備える。温度測定スイッチ７は、直列抵抗３と温度センサー２との直列回路に直列に接続されており、オン状態で電池の電力を温度センサー２と直列抵抗３に供給し、オフ状態では電池の電力を温度センサー２と直列抵抗３に供給しない。サンプルホールド回路８は、温度センサー２の電気抵抗が変化して電圧が変化する測定点６の電圧を検出して、検出した電圧を保持する。タイミング回路９は、サンプルホールド回路８が検出電圧をサンプルホールドするタイミングと、温度測定スイッチ７をオンに切り換えるタイミングとを制御する。このパック電池は、タイミング回路９が、一定の周期で温度測定スイッチ７をオンオフに切り換え、温度測定スイッチ７をオンに切り換えているタイミングでサンプルホールド回路８で検出電圧をサンプルホールドし、サンプルホールドされた検出電圧でもって電池温度を検出する。

本発明の請求項２のパック電池は、電池と直列に電流遮断ＦＥＴ１６を接続しており、サンプルホールド回路８にサンプルホールドされた検出電圧が、電池温度が設定温度よりも高くなった電圧になると、サンプルホールド回路８の出力信号で、電流遮断ＦＥＴ１６をオンからオフに切り換えて電池に流れる電流を遮断する。

本発明の請求項３のパック電池は、温度センサー２がサーミスターで、サーミスターに直列抵抗３を接続しており、直列抵抗３とサーミスターとの接続点を測定点６としてサンプルホールド回路８の入力側に接続し、サーミスターを電源側に直列抵抗３をアース側に、あるいはサーミスターをアース側に直列抵抗３を電源側に接続している。

本発明の請求項４のパック電池は、二次電池１と、この二次電池１に熱結合されて電気抵抗の変化で電池温度を検出する温度センサー２と、この温度センサー２と直列に接続している直列抵抗３と、温度センサー２の電気抵抗の変化から電池温度を検出する保護回路４とを備える。保護回路４は、温度測定スイッチ７と電圧検出回路１３と電流検出部１４とを備える。温度測定スイッチ７は、直列抵抗３と温度センサー２との直列回路に直列に接続されており、オン状態で電池の電力を温度センサー２と直列抵抗３に供給し、オフ状態では電池の電力を温度センサー２と直列抵抗３に供給しない。電圧検出回路１３は、温度センサー２の電気抵抗が変化して電圧が変化する測定点６の電圧を検出する。電流検出部１４は、電池に流れる電流を検出して電池電流が設定電流よりも大きいときに、温度測定スイッチ７をオンに制御する。このパック電池は、電流検出部１４が電池に流れる電流を検出し、電池電流が設定電流よりも小さい状態では温度測定スイッチ７をオフ、電池電流が設定電流よりも大きい状態では温度測定スイッチ７をオンとし、温度測定スイッチ７をオンとする状態で、電圧検出回路１３が測定点６の電圧を検出し、検出電圧でもって電池温度を検出する。

本発明の請求項５のパック電池は、電圧検出回路１３の入力側に入力スイッチ１０を接続しており、この入力スイッチ１０を電流検出部１４でオンオフに制御し、電池に流れる電池電流が設定電流よりも大きい状態で、入力スイッチ１０をオンとして、温度センサー２に誘導される電圧を電圧検出回路１３に入力する。

本発明の請求項６のパック電池は、電池と直列に電流遮断ＦＥＴ１６を接続しており、電圧検出回路１３に入力される検出電圧が、電池温度が設定温度よりも高くなった電圧になると、電圧検出回路１３の出力信号で、電流遮断ＦＥＴ１６をオンからオフに切り換えて電池に流れる電流を遮断する。

本発明の請求項７のパック電池は、温度センサー２がサーミスターで、サーミスターには直列抵抗３を接続しており、直列抵抗３とサーミスターとの接続点を測定点６として電圧検出回路１３の入力側に接続して、サーミスターを電源側に直列抵抗３をアース側に、あるいはサーミスターをアース側に直列抵抗３を電源側に接続している。

さらに、本発明の請求項８のパック電池は、直列に接続している複数の二次電池１と、二次電池１のトータル電圧を低下させる降圧電源５を備えており、温度測定スイッチ７をオンにする状態で、降圧電源５から温度センサー２と直列抵抗３の直列回路に電力を供給する。

本発明のパック電池は、電池を放電させる状態で温度を検出できることに加えて、電力消費を著しく少なくし、さらに電池の温度を正確に検出できる特長がある。本発明のパック電池が電池の放電状態で温度を検出して、消費電力を少なくできるのは、電池から温度センサーに電力を供給して温度を検出するが、常に温度センサーに電力を供給せず、一定の周期で一時的に電力を供給し、あるいは電池の電流が大きくなったときに限って電力を供給するからである。一定の周期で電池温度を検出する請求項１のパック電池は、電池温度を検出しない時間に対して、電池温度を検出する時間を著しく短くできる。このため、電池から温度センサーに供給する平均電力を極めて小さくして、電池温度を検出できる。

また、電池電流が設定電流よりも大きいときに限って電池温度を検出する請求項４のパック電池は、温度センサーの電力消費を少なくしながら、電池温度が高くなる、大きな電流を流す状態で、電池温度を正確に検出できる。いいかえると、電池温度が高くなるときには、正確に電池温度を検出できる特長がある。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのパック電池を例示するものであって、本発明はパック電池を以下のものに特定しない。

さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

図３ないし図６のパック電池は、二次電池１と、この電池の温度を電気抵抗の変化で検出する温度センサー２と、この温度センサー２と直列に接続されて、内蔵している二次電池１から温度センサー２に通電する直列抵抗３と、温度センサー２に誘導される電圧を検出して、温度センサー２の電気抵抗から電池温度を検出する保護回路４とを備える。

二次電池１は、互いに直列に接続しているリチウムイオン電池である。ただし、二次電池には、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池を使用することもできる。また、図のパック電池は、４個の二次電池１を直列に接続しているが、３個以下、あるいは５個以上の二次電池を内蔵することもできる。

温度センサー２はＮＴＣサーミスターである。ＮＴＣサーミスターは、検出する電池温度が高くなると電気抵抗が小さくなる性質がある。ただし、温度センサーには、温度で電気抵抗が変化する全ての素子、たとえばＰＴＣサーミスター等も使用できる。温度センサー２は、電池に熱結合されて電池温度を検出する。熱結合される温度センサー２は、たとえば電池の表面に直接に接触して固定され、あるいはシリコン樹脂等の熱伝導材料を介して電池の表面に接触される。

直列抵抗３は、温度センサー２であるサーミスターと直列に接続されている。電池温度を検出するときは、温度センサー２と直列抵抗３との直列回路に、電池の電力を供給する。図のパック電池は、複数の二次電池１を直列に接続して出力電圧を高くしている。高い出力電圧を直接に温度センサー２と直列抵抗３に供給すると、電力消費が大きくなると共に、サーミスターの耐圧を超える恐れもある。この回路の電力消費を少なくするために、図のパック電池は、直接に接続している複数の二次電池１のトータル電圧を低下させる降圧電源５（定電圧源）を備えている。降圧電源５はレギュレーターもしくはＤＣ／ＤＣコンバータで、電池電圧を直流に降圧して出力する。降圧電源５の出力は、保護回路４に内蔵されるコンパレーターの電源にも使用される。パック電池は、必ずしも降圧電源を内蔵する必要はない。降圧電源のないパック電池は、電池の電力を、温度センサーと直列抵抗の直列回路に直接に供給する。ただし、比較対象は、定電圧の基準電圧の代わりに抵抗分圧となり、分圧比を比較して検出することになる。

温度センサー２の電気抵抗は、電池温度によって変化する。したがって、電池に熱結合される温度センサー２の電気抵抗は、電池温度と共に変化する。温度センサー２と直列抵抗３の直列回路は、温度センサー２の電気抵抗が変化すると、温度センサー２と直列抵抗３との接続点の電圧が変化する。したがって、この接続点を測定点６として、測定点６の電圧を検出して温度センサー２の電気抵抗、すなわち電池温度を検出することができる。

保護回路４は、常時、連続しては電池の温度を検出しない。図３と図４のパック電池に内蔵される保護回路４は、一定の周期で電池温度を検出し、図５と図６の保護回路４は、電池に流れる電流が設定電流よりも大きくなるときに電池温度を検出する。

保護回路４は、温度センサー２と直列抵抗３との直列回路と直列に温度測定スイッチ７を接続している。温度測定スイッチ７は、電池温度を検出するときにオン、電池温度を検出しないときにオフに制御される。温度測定スイッチ７がオンになると、測定点６の電圧は、電池から供給される電圧を温度センサー２と直列抵抗３の電気抵抗で分圧した電圧となる。たとえば、温度センサー２と直列抵抗３の電気抵抗が等しいと、測定点６の電圧は、直列回路に供給される電源電圧、図のパック電池においては降圧電源５の電源電圧の１／２となる。電池温度が高くなって、温度センサー２の電気抵抗が直列抵抗３の半分になると、温度センサー２の両端の電圧が、直列抵抗３の両端の電圧の半分となる。したがって、測定点６の電圧は、電源電圧の２／３となる。したがって、測定点６の電圧を検出して、温度センサー２の電気抵抗を測定することができ、温度センサー２の電気抵抗から電池温度を検出できる。

温度測定スイッチ７がオフになると、温度センサー２と直列抵抗３には電力が供給されなくなる。図のパック電池は、アース側に温度測定スイッチ７を接続しているので、温度測定スイッチ７がオフになると、測定点６の電圧は電源電圧となる。図示しないが、温度測定スイッチは、アース側でなくて、電源側に接続することができる。電源側に温度測定スイッチを接続すると、温度測定スイッチをオフにする状態で、測定点の電圧はアース電位となる。温度測定スイッチをアース側に接続するパック電池は、後で記述する入力スイッチを省略できる。

図３と図４の保護回路４は、温度測定スイッチ７を一定の周期でオンオフに切り換えて、一定の周期で電池温度を検出する。この保護回路４は、温度測定スイッチ７と、測定点６の電圧を検出して、検出した電圧を保持するサンプルホールド回路８と、このサンプルホールド回路８が検出電圧をサンプルホールドするタイミングと、温度測定スイッチ７をオンに切り換えるタイミングとを制御するタイミング回路９とを備える。

サンプルホールド回路８は、入力スイッチ１０を介して入力側を測定点６に接続している。図のサンプルホールド回路８は、検出電圧を記憶するコンデンサー１１と、このコンデンサー１１を入力側に接続しているバッファーアンプ１２とを備えている。バッファーアンプ１２はオペアンプで、プラス側の入力端子にコンデンサー１１を接続し、マイナス側の入力端子を出力側に接続して、入力インピーダンスの高い増幅率１のアンプとしている。このサンプルホールド回路８は、入力スイッチ１０がオンになると、入力される検出電圧でコンデンサー１１をチャージして、検出電圧をコンデンサー１１に記憶する。入力スイッチ１０がオンからオフに切り換えられると、コンデンサー１１の電圧は一定に保持されてバッファーアンプ１２に入力される。コンデンサー１１の電圧が変化しないのは、バッファーアンプ１２の入力インピーダンスが極めて大きく、放電されないからである。バッファーアンプ１２はコンデンサー１１の電圧を出力する。このサンプルホールド回路８は、入力スイッチ１０をオンに切り換える毎に、入力される検出電圧でコンデンサー１１をチャージして記憶する。ここにおいて、電圧検出回路１３であるコンパレータの入力インピーダンスが高ければ、バッファーアンプ１２を除去することができる。

タイミング回路９は、入力スイッチ１０と温度測定スイッチ７の両方をオンオフに制御する。タイミング回路９は、リングオシレーター、無安定マルチバイブレータ等の矩形波を出力する発振回路である。図７は、タイミング回路９の出力波形を示す。タイミング回路９は、温度測定スイッチ７をオンにする状態で、入力スイッチ１０をオンにする。入力スイッチ１０をオンに切り換えるタイミングは、温度測定スイッチ７をオンに切り換えるタイミングよりもわずかに遅くする。温度測定スイッチ７をオンにして、測定点６に電圧が印可された状態で、測定点６の電圧をサンプルホールド回路８に記憶させるためである。タイミング回路９は、一定の周期で温度測定スイッチ７と入力スイッチ１０をオンオフに切り換える。温度測定スイッチ７をオンに切り換えているタイミングで、入力スイッチ１０をオンにして、サンプルホールド回路８で検出電圧をサンプルホールドする。サンプルホールドされた検出電圧は、サンプルホールド回路８から出力され、この出力信号で電池温度が検出される。

タイミング回路９が温度測定スイッチ７をオンにする周期は、たとえば１秒〜１０分とするが、測定対象となる熱伝導率・熱容量に応じて設定することになる。タイミング回路９が、温度測定スイッチ７をオンにする時間は、サンプルホールド回路８が検出電圧でコンデンサー１１を十分にチャージできる時間、たとえば、時定数にあわせて、１μｓｅｃ〜１００ｍｓｅｃ、好ましくは１０μｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃ、さらに好ましくは１００μｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃとする。温度センサー２と直列抵抗３の電力消費は、タイミング回路９が温度測定スイッチ７をオンオフに切り換える１周期の時間を長くし、オン時間を短くして少なくできる。たとえば、タイミング回路９が温度測定スイッチ７をオンオフに切り換える周期を１分とし、温度測定スイッチ７をオンにする時間を１ｍｓｅｃとすると、温度センサー２と直列抵抗３の電力消費を連続して電力を供給する状態の１／６００００と著しく少なくできる。

タイマーを内蔵するタイミング回路は、図８に示すフローチャートで以下のようにして温度センサーの通電をオンオフに制御することができる。
［ｎ＝１のステップ］
一定時間経過するまで、このステップをループする。
［ｎ＝２のステップ］
一定時間経過すると、このステップで温度測定スイッチをオンに切り換える。
［ｎ＝３〜５のステップ］
その後、一定の時間遅延した後、測定点の電圧をサンプルホールド回路に入力してサンプルホールドさせる。
［ｎ＝６のステップ］
その後、温度測定スイッチをオンからオフに切り換えて、温度センサーと直列抵抗の通電を遮断する。
ｎ＝１〜６のステップをループして、一定の時間間隔で、測定点の電圧をサンプルホールド回路にサンプルホールドさせて、サンプルホールド回路から出力する。

図５と図６のパック電池は、電池の電流が設定電流よりも大きくなるときに限って、電池温度を検出する。このパック電池の保護回路４は、電池温度を検出するときにオンに切り換えられる温度測定スイッチ７と、温度センサー２の電気抵抗が変化して電圧が変化する測定点６の電圧を検出する電圧検出回路１３と、電池に流れる電流を検出して電池電流が設定電流よりも大きいときに、温度測定スイッチ７をオンに制御する電流検出部１４とを備えている。

このパック電池は、電流検出部１４が温度測定スイッチ７と入力スイッチ１０をオンオフに制御して、電池温度を検出する。電流検出部１４は、電池に流れる電流を検出して、電池電流が設定電流よりも大きいときに限って、温度測定スイッチ７と入力スイッチ１０をオンに切り換える。温度測定スイッチ７と入力スイッチ１０がオンに切り換えられると、図３と図４のパック電池と同じようにして、測定点６の電圧が検出されて電池温度が検出される。この電流検出部１４は、電池と直列に接続される電流検出抵抗１５と、この電流検出抵抗１５の両端に誘導される電圧を増幅するアンプ（図示せず）と、アンプの出力を基準電圧に比較するコンパレーター（図示せず）とを備える。この電流検出部１４は、電池電流が設定電流よりも大きくなると、アンプの出力が基準電圧よりも高くなり、コンパレーターが温度測定スイッチ７と入力スイッチ１０をオンに切り換える信号を出力する。電池の電流が設定電流よりも小さいと、アンプの出力が基準電圧よりも低く、差動アンプは、温度測定スイッチ７と入力スイッチ１０をオンにする信号を出力しない。

したがって、このパック電池は、電流検出部１４で電池に流れる電流を検出し、電池電流が設定電流よりも小さい状態では温度測定スイッチ７をオフとし、電池電流が設定電流よりも大きい状態では温度測定スイッチ７をオンとして、温度測定スイッチ７と入力スイッチ１０をオンとし、電圧検出回路１３が測定点６の電圧を検出して、検出電圧でもって電池温度を検出する。

図３と図５のパック電池は、電池温度が設定温度よりも高いかどうかを判別するために、測定点６の検出電圧を基準電圧に比較する電圧検出回路１３を備え、さらに、電池温度が設定温度よりも高くなると、電池に流れる電流を遮断する電流遮断ＦＥＴ１６を備える。

電圧検出回路１３は、入力される検出電圧を基準電圧と比較するヒステリシスのあるコンパレーターである。基準電圧は、電池温度が設定温度になるときの測定点６の電圧である。この電圧検出回路１３は、電池温度が設定温度になると、サンプルホールド回路８から入力される検出電圧（図３）、あるいは入力スイッチ１０を介して入力される検出電圧（図５）が、基準電圧となる。さらに電池温度が高くなると、入力される検出電圧が基準電圧よりも高くなり、電流遮断ＦＥＴ１６をオフに切り換えるオフ信号を出力する。オフ信号は、電流遮断ＦＥＴ１６の入力側であるゲートに入力されて、このＦＥＴを遮断状態とする。電池温度が設定温度よりも低いときは、電流検出部１４に入力される検出電圧が基準電圧よりも低くなり、オン信号が出力される。このオン信号は電流遮断ＦＥＴ１６をオン状態として、電池を放電できる状態とする。
なお、図３、図５においては、説明の簡略化のため、片側のＦＥＴのゲートにしか接続していないが、もう一方のＦＥＴのゲートにも、過充電検出信号と論理演算した出力を接続して、過充電を防止し、加えて温度異常に対して充電をストップすることもできる。

図のパック電池は、電池の過放電を防止するために、電池が過放電状態まで放電されたことを検出する過放電検出部１７と、この過放電検出部１７の出力側を電流遮断ＦＥＴ１６に接続するＡＮＤ回路１８とを備える。過放電検出部１７は、電池が過放電されるまで放電されると、オフ信号を出力する。ＡＮＤ回路１８は、入力側に、過放電検出部１７と電圧検出回路１３の出力を接続して、出力側を電流遮断ＦＥＴ１６の入力側に接続している。電圧検出回路１３は、過放電検出部１７と電圧検出回路１３のいずれかが、オフ信号を出力すると、オフ信号を出力して電流遮断ＦＥＴ１６をオフにして電池電流を遮断する。ＡＮＤ回路１８は、過放電検出部１７と電圧検出回路１３の両方がオン信号を出力するときにかぎって、オン信号を出力し、このオン信号で電流遮断ＦＥＴ１６をオン状態として電池を放電できる状態とする。

図３のパック電池は、電池温度が設定温度よりも高くなると、サンプルホールド回路８から出力される検出電圧が、電圧検出回路１３の基準電圧よりも高くなる。また、図５のパック電池は、電池温度が設定温度よりも高くなると、測定点６から電圧検出回路１３に入力される検出電圧が、電圧検出回路１３の基準電圧よりも高くなる。この状態になると、電圧検出回路１３はオフ信号を出力する。電圧検出回路１３から出力されるオフ信号は、ＡＮＤ回路１８を介して電流遮断ＦＥＴ１６のゲートに入力され、電流遮断ＦＥＴ１６をオンからオフに切り換えて電池の電流を遮断する。また、このパック電池は、電池が過放電されるまで放電されると、過放電検出部１７がオフ信号を出力する。この出力は、ＡＮＤ回路１８を介して電流遮断ＦＥＴ１６に入力され、電流遮断ＦＥＴ１６をオンからオフに切り換えて電流を遮断する。したがって、このパック電池は、電池温度が設定温度よりも低く、かつ、電池が過放電されないときにかぎって電流遮断ＦＥＴ１６をオン状態として、電池を放電できる状態とする。

以上の実施例のパック電池は、温度センサー２の温度が高くなると電気抵抗が小さくなるサーミスターを使用すると共に、温度センサー２を電源側に、直列抵抗３をアース側に接続している。この回路構成によると、電池温度が高くなるにしたがって測定点６の電圧が上昇する。したがって、測定点６の電圧が基準電圧よりも高くなることを検出して、電池温度が設定温度よりも高くなったと判定できる。ただし、温度センサーをアース側に、直列抵抗を電源側に接続し、検出電圧と基準電圧のコンパレーター入力を逆に接続することもできる。また、温度センサーに温度が高くなると電気抵抗が大きくなる素子を使用して、温度センサーを電源側に、直列抵抗をアース側に接続すると、電池温度が高くなると測定点の電圧は低くなる。さらには、温度センサーに温度が高くなると電気抵抗が小さくなるサーミスター等の素子を使用して、温度センサーをアース側に、直列抵抗を電源側に接続すると、電池温度が高くなると測定点の電圧は低くなる。電池温度が高くなって測定点の電圧が低下する回路構成のパック電池は、測定点の電圧が基準電圧よりも低くなると、電池温度が設定温度よりも高くなったと判定する。

従来のサーミスター回路の一例を示す回路図である。従来のパック電池の一例を示す回路図である。本発明の一実施例にかかるパック電池の回路図である。図３に示すパック電池の保護回路を示す回路図である。本発明の他の実施例にかかるパック電池の回路図である。図５に示すパック電池の保護回路を示す回路図である。タイミング回路が温度測定スイッチと入力スイッチを制御する一例を示すタイミングチャート図である。タイミング回路が温度測定スイッチと入力スイッチを制御する他の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１…二次電池
２…温度センサー
３…直列抵抗
４…保護回路
５…降圧電源
６…測定点
７…温度測定スイッチ
８…サンプルホールド回路
９…タイミング回路
１０…入力スイッチ
１１…コンデンサー
１２…バッファーアンプ
１３…電圧検出回路
１４…電流検出部
１５…電流検出抵抗
１６…電流遮断ＦＥＴ
１７…過放電検出部
１８…ＡＮＤ回路
２１…電池
２２…サーミスター
２３…直列抵抗
２４…接続点
３０…パック電池
３１…電池
３２…サーミスター回路
３３…充電器

Claims

二次電池(1)と、この二次電池(1)に熱結合されて電気抵抗の変化で電池温度を検出する温度センサー(2)と、この温度センサー(2)と直列に接続している直列抵抗(3)と、温度センサー(2)の電気抵抗の変化から電池温度を検出する保護回路(4)とを備えるパック電池であって、
保護回路(4)が、直列抵抗(3)と温度センサー(2)との直列回路に直列に接続され、オン状態で電池の電力を温度センサー(2)と直列抵抗(3)に供給し、オフ状態では電池の電力を温度センサー(2)と直列抵抗(3)に供給しない温度測定スイッチ(7)と、温度センサー(2)の電気抵抗が変化して電圧が変化する測定点(6)の電圧を検出して、検出した電圧を保持するサンプルホールド回路(8)と、このサンプルホールド回路(8)が検出電圧をサンプルホールドするタイミングと、温度測定スイッチ(7)をオンに切り換えるタイミングとを制御するタイミング回路(9)とを備えており、
タイミング回路(9)が、一定の周期で温度測定スイッチ(7)をオンオフに切り換え、温度測定スイッチ(7)をオンに切り換えているタイミングでサンプルホールド回路(8)で検出電圧をサンプルホールドし、サンプルホールドされた検出電圧でもって電池温度を検出するようにしてなるパック電池。
電池と直列に電流遮断ＦＥＴ(16)を接続しており、サンプルホールド回路(8)にサンプルホールドされた検出電圧が、電池温度が設定温度よりも高くなった電圧になると、サンプルホールド回路(8)の出力信号で、電流遮断ＦＥＴ(16)をオンからオフに切り換えて電池に流れる電流を遮断する請求項１に記載されるパック電池。
温度センサー(2)がサーミスターで、サーミスターには直列抵抗(3)を接続しており、直列抵抗(3)とサーミスターとの接続点を測定点(6)としてサンプルホールド回路(8)の入力側に接続し、サーミスターを電源側に直列抵抗(3)をアース側に、あるいはサーミスターをアース側に直列抵抗(3)を電源側に接続している請求項１に記載されるパック電池。
二次電池(1)と、この二次電池(1)に熱結合されて電気抵抗の変化で電池温度を検出する温度センサー(2)と、この温度センサー(2)と直列に接続している直列抵抗(3)と、温度センサー(2)の電気抵抗の変化から電池温度を検出する保護回路(4)とを備えるパック電池であって、
保護回路(4)が、直列抵抗(3)と温度センサー(2)との直列回路に直列に接続され、オン状態で電池の電力を温度センサー(2)と直列抵抗(3)に供給し、オフ状態では電池の電力を温度センサー(2)と直列抵抗(3)に供給しない温度測定スイッチ(7)と、温度センサー(2)の電気抵抗が変化して電圧が変化する測定点(6)の電圧を検出する電圧検出回路(13)と、電池に流れる電流を検出して電池電流が設定電流よりも大きいときに、温度測定スイッチ(7)をオンに制御する電流検出部(14)とを備えており、
電流検出部(14)が電池に流れる電流を検出し、電池電流が設定電流よりも小さい状態では温度測定スイッチ(7)をオフ、電池電流が設定電流よりも大きい状態では温度測定スイッチ(7)をオンとし、温度測定スイッチ(7)をオンとする状態で、電圧検出回路(13)が測定点(6)の電圧を検出し、検出電圧でもって電池温度を検出するようにしてなるパック電池。
電圧検出回路(13)の入力側に入力スイッチ(10)を接続しており、この入力スイッチ(10)を電流検出部(14)でオンオフに制御し、電池に流れる電池電流が設定電流よりも大きい状態で、入力スイッチ(10)をオンとして、温度センサー(2)に誘導される電圧を電圧検出回路(13)に入力する請求項４に記載されるパック電池。
電池と直列に電流遮断ＦＥＴ(16)を接続しており、電圧検出回路(13)に入力される検出電圧が、電池温度が設定温度よりも高くなった電圧になると、電圧検出回路(13)の出力信号で、電流遮断ＦＥＴ(16)をオンからオフに切り換えて電池に流れる電流を遮断する請求項４に記載されるパック電池。
温度センサー(2)がサーミスターで、サーミスターには直列抵抗(3)を接続しており、直列抵抗(3)とサーミスターとの接続点を測定点(6)として電圧検出回路(13)の入力側に接続して、サーミスターを電源側に直列抵抗(3)をアース側に、あるいはサーミスターをアース側に直列抵抗(3)を電源側に接続している請求項４に記載されるパック電池。
直列に接続している複数の二次電池(1)と、二次電池(1)のトータル電圧を低下させる降圧電源(5)を備えており、温度測定スイッチ(7)をオンにする状態で、降圧電源(5)から温度センサー(2)と直列抵抗(3)の直列回路に電力を供給する請求項１又は４に記載されるパック電池。