パック電池の検査方法及びパック電池
【課題】完成品の出荷状態で非復帰スイッチを作動させることなく検査することが可能なパック電池の検査方法及びパック電池を提供する。
【解決手段】３つ直列に接続された二次電池１１，１２，１３の接続点のうちの１つに抵抗器４３を介して接続されている保護ＩＣ５の入力端子５３の電位を、該入力端子５３に抵抗器４４を介して接続されたオープンドレインの出力ポート７３１の出力をオンすることによって、強制的に低下せしめる。これにより、保護ＩＣ５が二次電池１２の過電圧状態を検知して検知信号を出力した場合、入力ポート７３２を介して検知信号を検出したときに出力ポート７３１の出力をオフすることによって、保護ＩＣ５が検知する二次電池１２の過電圧状態を解消させる。従って、検知信号の出力が短時間のうちに停止されることとなり、非復帰スイッチ３０のヒューズ３１，３１の溶断が回避される。
【解決手段】３つ直列に接続された二次電池１１，１２，１３の接続点のうちの１つに抵抗器４３を介して接続されている保護ＩＣ５の入力端子５３の電位を、該入力端子５３に抵抗器４４を介して接続されたオープンドレインの出力ポート７３１の出力をオンすることによって、強制的に低下せしめる。これにより、保護ＩＣ５が二次電池１２の過電圧状態を検知して検知信号を出力した場合、入力ポート７３２を介して検知信号を検出したときに出力ポート７３１の出力をオフすることによって、保護ＩＣ５が検知する二次電池１２の過電圧状態を解消させる。従って、検知信号の出力が短時間のうちに停止されることとなり、非復帰スイッチ３０のヒューズ３１，３１の溶断が回避される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列接続された複数の二次電池の夫々が所定の過電圧状態にあることを検知する保護回路の検知信号によって非復帰スイッチが作動するパック電池の検査方法、及びこの検査方法を実行するパック電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リチウムイオン電池に代表される二次電池の充電では、所定電流にて定電流充電し、端子電圧（以下、電池電圧又はセル電圧という）が、二次電池に許容される最大電圧（過充電を防止するための保護電圧）より低く設定された所定電圧に達した後は、定電圧充電にて充電する、いわゆる定電流・定電圧充電方式が主に用いられる。電池電圧が最大電圧を超えた場合は、電池の寿命（劣化の程度）及び充放電容量を損ねることとなり、発火に至る虞もあるため、充電中は電池電圧が最大電圧を超えないように制御される。
【０００３】
ところで、二次電池（セル）を２個以上直列に接続した組電池を備えるパック電池を充電する場合、セルバランスが崩れるとセル電圧が充電電圧の「１／直列接続されたセル数」の電圧を超えることが普通に起こり得る。このため、上記のような組電池を備えるパック電池では、確実を期すために、ハードウェアによる保護回路とソフトウェアにより制御される制御回路とで二重に過電圧が防止されることが多い。
【０００４】
保護回路が過電圧を検知した場合は、二次電池の充放電路に介装された非復帰スイッチが遮断されるようになっているが、例えば出荷状態で実際に保護回路を作動させる検査を行うと、非復帰スイッチが作動してパック電池が使用不能となるため、非復帰スイッチに流入する電流の上限を検査時に制限できない回路構成をとる場合は、このような検査は実際には採用されない。
【０００５】
例えば、特許文献１では、非復帰スイッチを作動させる電流が通電する回路に介装された接続部にスリットを設けておき、保護回路（電圧監視回路）と、該保護回路の過電圧検知信号によってオンしたときに上記電流を通電させる駆動回路とを検査した後に、スリットに半田を肉盛りして接続部を導通させる検査方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１７６５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された検査方法は、パック電池の完成品を出荷状態で検査するものではないため、基板単体又は半完成品状態での検査後、完成品に加工する際に保護回路に係る不具合が発生する虞があった。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、完成品の出荷状態で非復帰スイッチを作動させることなく検査することが可能なパック電池の検査方法及びパック電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るパック電池の検査方法は、直列接続された複数の二次電池と、該二次電池の充放電路に介装されており、該充放電路を遮断する非復帰スイッチと、前記二次電池の各接続点に所定のインピーダンス回路を介して接続されており、夫々の二次電池が所定の過電圧状態にあることを検知する保護回路とを備え、該保護回路の検知信号によって前記非復帰スイッチが作動するパック電池を検査する方法において、一のインピーダンス回路及び保護回路の接続点を所定の電圧源又は電流源に接続／切断するスイッチ回路と、前記検知信号を検出する検出回路とを備え、前記スイッチ回路を接続し、接続後に前記検知信号を検出したか否かを判定し、検出した場合、前記スイッチ回路を切断することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るパック電池の検査方法は、前記一のインピーダンス回路は、最も低電位側（又は高電位側）の二次電池の正極端子（又は負極端子）が接続される接続点に接続されており、前記スイッチ回路は、前記最も低電位側（又は高電位側）の二次電池の負極端子（又は正極端子）の電位と同等の電位を供給する所定の電圧源に接続／切断するようにしてあることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るパック電池の検査方法は、前記インピーダンス回路は、抵抗回路であることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るパック電池の検査方法は、前記スイッチ回路と直列に他の抵抗回路を接続してあることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るパック電池は、直列接続された複数の二次電池と、該二次電池の充放電路に介装されており、該充放電路を遮断する非復帰スイッチと、前記二次電池の各接続点に所定のインピーダンス回路を介して接続されており、夫々の二次電池が所定の過電圧状態にあることを検知する保護回路とを備え、該保護回路の検知信号によって前記非復帰スイッチが作動するパック電池において、一のインピーダンス回路及び保護回路の接続点を所定の電圧源又は電流源に接続／切断するスイッチ手段と、前記検知信号を検出する検出手段と、前記スイッチ手段を接続した場合、前記検出手段が検出したか否かを判定する手段とを備え、該手段が検出したと判定した場合、前記スイッチ手段を切断するようにしてあることを特徴とする。
【００１４】
本発明にあっては、直列に接続された複数の二次電池の接続点のうちの１つに一のインピーダンス回路を介して接続されている保護回路の入力端子を、該入力端子に接続されたスイッチ回路で所定の電圧源又は電流源に接続する。
これにより、前記一のインピーダンス回路に接続されている保護回路の入力端子の電位が強制的に変動せしめられるため、各インピーダンス回路を介して保護回路に印加されている二次電池の電池電圧のうち、前記一のインピーダンス回路を介して保護回路に印加されている電池電圧の１つが、保護回路側で強制的に上昇せしめられる。
その後、保護回路が二次電池の過電圧状態を検知して検知信号を出力した場合、検知信号を検出したときにスイッチ回路を切断して、保護回路の入力端子を所定の電圧源又は電流源から切り離すことにより、二次電池の電池電圧が各インピーダンス回路を介してそのまま保護回路に印加されるようになる。
このため、保護回路が検知する二次電池の過電圧状態が解消して、検知信号の出力が短時間のうちに停止されることとなり、非復帰スイッチの作動が回避される。
【００１５】
本発明にあっては、最も低電位側の二次電池の正極端子（又は最も高電位側の二次電池の負極端子）に他端が接続されているインピーダンス回路の一端と、保護回路の入力端子との接続点を、スイッチ回路によって、前記最も低電位側の二次電池の負極端子（又は最も高電位側の二次電池の正極端子）と同等の電位の電圧源に接続する。
この場合、保護回路の入力端子の電位を変動させるための電圧源が供給すべき電位が、最も低電位側（又は高電位側）の二次電池の負極端子（又は正極端子）の電位と同等でよいため、特別な電圧源を準備する必要がなくなると共に、前記電圧源に接続するスイッチ回路の構成が簡単になる。
更に、保護回路の入力端子の電位が強制的に変動せしめられたときに、各入力端子間の電位の高低関係が逆転することがないため、保護回路の入力端子間の電圧が逆方向の耐電圧（逆耐圧）を超えることがない。
【００１６】
本発明にあっては、インピーダンス回路が抵抗回路であるため、スイッチ回路が接続／切断したときに誘導電圧が発生したり、スイッチ回路にサージ電流が流れたりする虞がない。また、各回路内の電圧及び電流の算出が容易となる。
【００１７】
本発明にあっては、保護回路の入力端子を所定の電圧源に接続するスイッチ回路と直列に他の抵抗回路が接続されているため、スイッチ回路が接続したときに保護回路の入力端子に生じる電位変動の大きさが、保護回路の入力端子に接続された２つの抵抗回路による分圧回路の分圧比に応じて低減される。
これにより、上記分圧比を適当に定めることにより、保護回路の入力端子間の電圧が順方向の耐電圧を超えないようになる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、各インピーダンス回路を介して保護回路に印加されている二次電池の電池電圧のうち、一のインピーダンス回路を介して保護回路に印加されている電池電圧の１つが、保護回路側で強制的に上昇せしめられる。その後、保護回路が二次電池の過電圧状態を検知したことを検出したときに、各インピーダンス回路を介して夫々の二次電池の電池電圧がそのまま保護回路に印加されるようにすることにより、検知信号の出力が短時間のうちに停止されて、非復帰スイッチの作動が回避される。
従って、完成品の出荷状態で非復帰スイッチを作動させることなく検査することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るパック電池の構成例を示すブロック図である。
【図２】保護ＩＣの入出力の時間変化を示すタイミングチャートである。
【図３】保護ＩＣによる保護動作の試験を実施するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は、本発明に係るパック電池の構成例を示すブロック図である。図中１０は電池ブロックであり、電池ブロック１０は、リチウムイオン電池からなる二次電池１１，１２，１３を図示しない導電性のタブでこの順番に直列接続してなる。
【００２１】
電池ブロック１０の近傍には、該電池ブロック１０の温度を検出する温度センサ２が配されている。二次電池１１，１２，１３は、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の他の電池であってもよい。また、電池ブロック１０を構成する二次電池１１，１２，１３の数は３つに限定されず、２つ又は４つ以上であってもよい。更に、二次電池１１，１２，１３の夫々に、１又は複数の他の二次電池が並列に接続されていてもよい。
【００２２】
二次電池１１の正極端子は、二次電池１１，１２，１３の充放電電流を遮断する遮断部３を介して、図示しないケースの外部に露出したプラス（＋）端子３９に接続されている。二次電池１３の負極端子は、二次電池１１，１２，１３の充放電電流を検出するための電流検出抵抗６１を介して、ケースの外部に露出したマイナス（−）端子６９に接続されている。
【００２３】
パック電池は、プラス（＋）端子３９と、マイナス（−）端子６９と、後述する制御部７に接続された通信端子７６１，７６２とを介してパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、携帯端末等の電気機器（図示せず）に着脱可能に装着される。プラス（＋）端子３９から、遮断部３、二次電池１１，１２，１３及び電流検出抵抗６１を介してマイナス（−）端子６９に至る経路が、充放電路を構成する。
【００２４】
遮断部３は、二次電池１１，１２，１３の充放電電流を断続するＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（以下、ＦＥＴという）３５，３６と、２端子間にヒューズ３１，３１が直列に介装された非復帰スイッチ３０との直列回路を有し、該直列回路が二次電池１１の正極端子及びプラス（＋）端子３９間に接続されている。充放電用のＦＥＴ３５，３６に代えて、バイポーラトランジスタ等の他のスイッチング素子を用いてもよい。充放電用のＦＥＴ３５，３６のゲートには、充電時及び放電時に、後述するアナログフロントエンド６からＨ（ハイ）レベルのオン信号が与えられる。非復帰スイッチ３０は、３端子型であり、該非復帰スイッチ３０の他の１端子とヒューズ３１，３１の接続点との間には、加熱抵抗３２，３２の並列回路が介装されている。
【００２５】
遮断部３は、また、非復帰スイッチ３０の他の１端子にドレインが接続されたＮチャネル型のＦＥＴ３３と、該ＦＥＴ３３のゲートに出力端子が接続されたＯＲ回路３４とを有する。ＦＥＴ３３のソースは、二次電池１３の負極端子に接続されている。ＯＲ回路３４の出力端子がＨ（ハイ）レベルになった場合、ＦＥＴ３３のドレイン及びソース間が導通し、加熱抵抗３２，３２にヒューズ３１，３１を介して二次電池１１，１２，１３の直列電圧及び／又は外部からの電圧が印加されて、ヒューズ３１，３１が溶断する。これにより、充放電路が非可逆的に遮断される。非復帰スイッチ３０において充放電路を遮断するものは、ヒューズ３１，３１に限定されない。
【００２６】
二次電池１１，１２，１３夫々の正極端子は、各二次電池１１，１２，１３の過電圧状態を検知して検知信号をＯＲ回路３４に与える保護ＩＣ５の入力端子５１，５２，５３に抵抗器４１，４２，４３を介して接続されている。抵抗器４１，４２，４３の夫々は、複数の抵抗器を直並列に接続したものであってもよいし、リアクタンス素子が含まれていてもよい。保護ＩＣ５の入力端子５１，５２，５３の夫々及び接地電位間にコンデンサを接続して、保護ＩＣ５に与えられる電池電圧の変動を抑制するようにしてもよい。二次電池１３の負極端子は、保護ＩＣ５の他の入力端子５４と共に接地電位に接続されている。
【００２７】
二次電池１１，１２，１３夫々の正極端子及び負極端子は、各二次電池１１，１２，１３の電池電圧を適宜切り替えて制御部７に与えるアナログフロントエンド（Analogue Front End。以下ＡＦＥという）６の入力端子に接続されている。ＡＦＥ６の他の入力端子は、電流検出抵抗６１の両端に接続されている。
【００２８】
保護ＩＣ５は、二次電池１１，１２，１３夫々の電池電圧及び基準電圧を比較するコンパレータと、タイマとを各別に備える（何れも図示せず）。基準電圧は、本実施の形態では４．３Ｖであるが、これに限定されるものではない。各コンパレータの夫々は、二次電池１１，１２，１３の電池電圧が４．３Ｖより高くなった場合、タイマの計時を開始させる信号を出力する。そして、各タイマが計時する時間が例えば２秒のオン遅延時間を経過した場合、二次電池１１，１２，１３の過電圧状態が検出されて、ＯＲ回路３４の一方の入力端子に過電圧状態の検知信号が与えられる。これにより、遮断部３のヒューズ３１，３１が溶断されて、二次電池１１，１２，１３の充放電路が遮断される。
【００２９】
ＡＦＥ６は、図示しないコンパレータを有しており、該コンパレータが電流検出抵抗６１の両端電圧と他の基準電圧との比較結果から二次電池１１，１２，１３の過電流を検出した場合、ＦＥＴ３５，３６にＬ（ロウ）レベルのオフ信号を与えて充放電電流を遮断させる。ＡＦＥ６は、また、後述するＩ／Ｏポート７３から過電圧状態の検知信号を与えられた場合にも、ＦＥＴ３５，３６にオフ信号を与えるようになっている。
【００３０】
制御部７は、ＣＰＵ７０を有するマイクロコンピュータからなる。ＣＰＵ７０は、プログラム等の情報を記憶するＲＯＭ７１、一時的に発生した情報を記憶するＲＡＭ７２、各種の入出力を行うＩ／Ｏポート７３、アナログの電圧をデジタルの電圧に変換するＡ／Ｄ変換器７４、各種時間を並列的に計時するタイマ７５、並びに外部の電気機器と通信するための通信部７６と互いにバス接続されている。
【００３１】
Ｉ／Ｏポート７３は、複数のポートからなり、一部の出力ポートがＡＦＥ６及びＯＲ回路３４の他方の入力端子に接続されている。Ｉ／Ｏポート７３には、保護ＩＣ５の入力端子５３に抵抗器４４を介して接続されているオープンドレインの出力ポート７３１と、保護ＩＣ５の検知信号を検出するための入力ポート７３２とが含まれる。出力ポート７３１を駆動するＦＥＴ（図示せず）のソースは、接地電位に接続されている。出力ポート７３１及び入力ポート７３２に代えて、ＡＦＥが有する汎用の入出力ポート（図示せず）を用いてもよい。尚、本実施の形態では、抵抗器４４の抵抗値がゼロオーム（０Ω）であるものとする。
【００３２】
Ａ／Ｄ変換器７４には、二次電池１１，１２，１３夫々の電池電圧と、温度センサ２の電圧と、電流検出抵抗６１の両端電圧とが与えられておりＡ／Ｄ変換器７４は、これらのアナログの電圧をデジタルの電圧に変換する。
【００３３】
通信部７６は、シリアルデータ（ＳＤＡ）を授受するための通信端子７６１と、シリアルクロック（ＳＣＬ）を受信するための通信端子７６２とに接続されており、外部の電気機器との間でＳＭＢｕｓ（System Management Bus ）方式による通信を行う。通信部７６と外部の電気機器との間では、他の通信方式によって通信してもよい。
【００３４】
さて、ＣＰＵ７０は、ＲＯＭ７１に予め格納されている制御プログラムに従って、演算及び入出力等の処理を実行する。例えば、ＣＰＵ７０は、Ａ／Ｄ変換器７４を介して電流検出抵抗６１の電圧を時系列的に取り込み、取り込んだ電圧から換算された充放電電流を積算して二次電池１１，１２，１３に充放電した容量と二次電池１１，１２，１３の残容量とを積算すると共に残容量のデータを生成する。生成された残容量のデータは、通信部７６を介して外部の電気機器に送信される。ＣＰＵ７０は、また、Ａ／Ｄ変換器７４を介して温度センサ２の電圧を、例えば２５０ｍ秒周期で時系列的に取り込み、取り込んだ電圧に基づいて電池温度を検出する。
【００３５】
ＣＰＵ７０は、更に、ＡＦＥ６及びＡ／Ｄ変換器７４を介して二次電池１１，１２，１３の過電圧を監視しており、過電圧状態を検知したときに、Ｉ／Ｏポート７３を介してＡＦＥ６に検知信号を出力する。ＣＰＵ７０が、更に高い過電圧を検知したときは、Ｉ／Ｏポート７３を介してＯＲ回路３４の他方の入力端子に検知信号が出力される。
【００３６】
以下では、上述したパック電池で、非復帰スイッチ３０のヒューズ３１，３１を溶断させることなく、保護ＩＣ５の動作が正常であるか否かを判定する方法について説明する。ここでは、二次電池１１，１２，１３の電池電圧を、Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３とし、入力端子５１，５２，５３の接地電位に対する入力電位を、ｖ５１，ｖ５２，ｖ５３とする。
【００３７】
図２は、保護ＩＣ５の入出力の時間変化を示すタイミングチャートである。図２Ａは、入力電位ｖ５３及び接地電位（０Ｖ）の電位差Ｖａ（ｖ５３−０）を、図２Ｂは、入力電位ｖ５２，ｖ５３の電位差Ｖｂ（ｖ５２−ｖ５３）を、図２Ｃは、保護ＩＣ５の検知信号の状態を夫々示している。図２Ａ〜図２Ｃにおいて、縦軸は電位差又はオン／オフ状態を表し、横軸は時間を表す。
【００３８】
入力端子５３に接続されている出力ポート７３１の出力がオフの場合、図２Ａ，２Ｂに示すように、電位差Ｖａ，Ｖｂの夫々は、二次電池１３，１２の電池電圧Ｖ１３，Ｖ１２そのものである。この状態では、保護ＩＣ５の検知信号がオフとなっている。
【００３９】
次に時刻Ｔ１で、出力ポート７３１の出力がオンとなった場合、入力端子５３の入力電位ｖ５３が接地電位（０Ｖ）に引き下げられる。この場合、電位差Ｖａ（ｖ５３−０）が０Ｖとなる一方、電位差Ｖｂ（ｖ５２−ｖ５３）が、入力端子５２の入力電位及び接地電位の電位差、つまり、電池電圧Ｖ１２，Ｖ１３を加算したものとなる（図２Ｂ参照）。これにより、保護ＩＣ５が二次電池１１，１２，１３の過電圧を検知するための電圧条件が満たされる。
【００４０】
その後、上述したオン遅延時間（例えば２秒）が経過した時刻Ｔ２において、保護ＩＣ５の検知信号がオンとなった場合、Ｉ／Ｏポート７３の入力ポート７３２から取り込まれるべき検知信号がオフ（０）からオン（１）に変化する。これをそのまま放置した場合、ＦＥＴ３３がオンして非復帰スイッチ３０のヒューズ３１，３１が溶断するため、本実施の形態では、時刻Ｔ３で出力ポート７３１の出力がオフに戻される。時刻Ｔ２からＴ３までの時間は、ＣＰＵ７０が入力ポート７３２から取り込んだ検知信号のオンを検出してから出力ポート７３１の出力をオフに戻すまでの時間であり、通常の処理では１００ｍｓ以内となる。
【００４１】
時刻Ｔ３以降では、電位差Ｖａ，Ｖｂが時刻Ｔ１以前の状態に復帰するため、保護ＩＣ５が二次電池１１，１２，１３の過電圧を検知するための電圧条件が満たされなくなる。その後、保護ＩＣ５のオフ遅延時間が経過した時刻Ｔ４において、保護ＩＣ５の検知信号がオフとなる。ここでのオフ遅延時間は、例えば１６〜２０ｍｓである。
【００４２】
以上のことから、保護ＩＣ５が出力する検知信号の信号幅（検知信号がオンしている時間）を２０ｍｓ前後に抑えることができる。一方、非復帰スイッチ３０として広く用いられる抵抗器内蔵型の温度ヒューズでは、内蔵された抵抗器が発熱して温度ヒューズが溶断するまでに秒単位の時間を要するため、検知信号が出力されている間に非復帰スイッチ３０が差動することがない。他の非復帰スイッチを用いた場合であっても、同様である。
【００４３】
以下では、上述したパック電池の制御部７の動作を、それを示すフローチャートを用いて説明する。以下に示す処理は、ＲＯＭ７１に予め格納された制御プログラムに従ってＣＰＵ７０により実行される。
図３は、保護ＩＣ５による保護動作の試験を実施するＣＰＵ７０の処理手順を示すフローチャートである。図３の処理は、例えば、外部の電気機器から通信によって保護ＩＣ５の試験を指示されたときに起動される。
【００４４】
図３の処理が起動された場合、ＣＰＵ７０は、出力ポート７３１の出力をオン（１）とすることにより、保護ＩＣ５の入力端子５３を接地電位に接続する（Ｓ１１）。上述したように、出力ポート７３１はオープンドレインで駆動されているため、出力がオフ（０）のときは、入力端子５３が接地電位から切り離されている。つまり、出力ポート７３１は、入力端子５３を接地電位に接続／切断するスイッチの役割を担う。
【００４５】
その後、ＣＰＵ７０は、入力ポート７３２を介して保護ＩＣ５の検知信号（のオン／オフ状態）を取り込み（Ｓ１２）、取り込んだ検知信号がオンとなったか否かを判定する（Ｓ１３）。検知信号がオンとなっていない場合（Ｓ１３：ＮＯ）、ステップＳ１２に処理を戻して、オンとなるまでステップＳ１２，１３の処理を継続する。
【００４６】
検知信号がオンとなった場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７０は、出力ポート７３１の出力をオフ（０）とすることにより、保護ＩＣ５の入力端子５３を接地電位から切り離す（Ｓ１４）。次いで、ＣＰＵ７０は、検査完了のメッセージのデータを生成して、通信部７６経由で外部の電気機器に出力した（Ｓ１５）後に、図３の処理を終了する。
【００４７】
以上のように本実施の形態によれば、３つ直列に接続された二次電池の接続点のうちの１つに抵抗器（一のインピーダンス回路）を介して接続されている保護ＩＣの入力端子を、該入力端子に接続されたオープンドレインの出力ポートの出力をオンすることによって接地電位に接続する。
これにより、前記抵抗器（一のインピーダンス回路）の一端に接続されている保護ＩＣの入力端子の電位が強制的に低下せしめられるため、各抵抗器（インピーダンス回路）を介して保護ＩＣに印加されている二次電池の電池電圧のうち、前記抵抗器（一のインピーダンス回路）を介して保護ＩＣに印加されている電池電圧の１つが、保護ＩＣ側で強制的に上昇せしめられる。
その後、保護ＩＣが二次電池の過電圧状態を検知して検知信号を出力した場合、入力ポートを介して検知信号を検出したときにオープンドレインの出力ポートの出力をオフして、保護ＩＣの入力端子を接地電位から切り離すことにより、二次電池の電池電圧が各抵抗器（インピーダンス回路）を介してそのまま保護ＩＣに印加されるようになる。
このため、保護ＩＣが検知する二次電池の過電圧状態が解消して、検知信号の出力が短時間のうちに停止されることとなり、非復帰スイッチのヒューズの溶断が回避される。
従って、完成品の出荷状態で非復帰スイッチを作動させることなく検査することが可能となる。
【００４８】
また、最も低電位側の二次電池の正極端子に他端が接続されているインピーダンス回路（抵抗器）の一端と、保護ＩＣの入力端子との接続点を、オープンドレインの出力ポートの出力をオンすることによって、二次電池の負極端子と同等の電位にある接地電位に接続する。
この場合、保護ＩＣの入力端子の電位を変動させるための電圧源の電位が、最も低電位側の二次電池の負極端子の電位と同等でよいため、特別な電圧源を準備する必要をなくすことが可能になると共に、前記電圧源に接続するスイッチ回路の構成を、オープンドレインのような簡単な構成にすることが可能となる。
更に、保護ＩＣの入力端子の電位が強制的に低下せしめられたときに、各入力端子間の電位の高低関係が逆転することがないため、保護ＩＣの入力端子間の電圧が逆方向の耐電圧（逆耐圧）を超えないようにすることが可能となる。
【００４９】
更に、インピーダンス回路が抵抗回路であるため、オープンドレインの出力ポートの出力がオン／オフしたときに誘導電圧が発生したり、出力ポートにサージ電流が流れたりする虞がなくなると共に、各回路内の電圧及び電流の算出を容易にすることが可能となる。
【００５０】
尚、本実施の形態にあっては、保護ＩＣ５の入力端子５３を、出力ポート７３１によって接地電位に接続したが、他のスイッチング素子を用いて接地電位とは異なる電圧源に接続するようにしてもよいし、電流源に接続して、入力端子５３の電位を変動させてもよい。
【００５１】
また、本実施の形態にあっては、保護ＩＣ５の入力端子５３の電位を接地電位まで引き下げたが、これに限定されるものではなく、例えば、入力端子５２の電位を、二次電池１１の正極端子と同等の電位まで引き上げるようにしてもよい。具体的には、ドレインが入力端子５２に接続されており、ソースが二次電池１１の正極端子に接続されているＰチャネル型のＦＥＴを用意しておき、入力端子５２の電位を変動させるに際して、前記Ｐチャネル型のＦＥＴをオンさせるようにすればよい。
【００５２】
更に、本実施の形態にあっては、マイクロコンピュータからなる制御部７のＩ／Ｏポート７３を用いて、入力端子５３の電位を変動させた後に、保護ＩＣ５の検知信号を検出したが、これらの処理を、ワイヤードロジック等によるハードウェアで構成された回路で実行するようにしてもよい。
【００５３】
（変形例）
上述の実施の形態に係るパック電池では、保護ＩＣ５の入力端子５３及び出力ポート７３１間に介装されている抵抗器４４の抵抗値をゼロオームとしたが、本変形例に係るパック電池では、抵抗器４４が有限の抵抗値を有している。これにより、出力ポート７３１の出力をオンにしたときの入力端子５３の入力電位ｖ５３が、実施の形態に係るパック電池の場合とは異なる値となる。以下、実施の形態の図２Ａ，２Ｂに示した電位差Ｖａ，Ｖｂが、本変形例ではどのような値になるのかを説明する。以下では、抵抗器４３，４４の抵抗値をＲ４３，Ｒ４４とする。
【００５４】
入力端子５３に抵抗器４４を介して接続されている出力ポート７３１の出力がオフの場合、実施の形態に係るパック電池と同様に、電位差Ｖａ，Ｖｂの夫々は、二次電池１３，１２の電池電圧Ｖ１３，Ｖ１２そのものである。この状態では、保護ＩＣ５の検知信号がオフとなっている。
【００５５】
次に時刻Ｔ１で、出力ポート７３１の出力がオンとなった場合、入力端子５３の入力電位ｖ５３及び電位差Ｖａは、以下の式（１）で示される値になる。
【００５６】
Ｖａ＝ｖ５３＝（Ｒ４４／（Ｒ４３＋Ｒ４４））×Ｖ１３・・・（１）
【００５７】
この場合の電位差Ｖｂは、以下の式（２）で示される値になる。
【００５８】
Ｖｂ＝Ｖ１２＋Ｖ１３−ｖ５３
＝Ｖ１２＋（Ｒ４３／（Ｒ４３＋Ｒ４４））×Ｖ１３・・・（２）
【００５９】
つまり、実施の形態の図２Ｂに示すＶｂの値が、本変形例では、時刻Ｔ１からＴ３までの間において、式（１）で示される値だけ低下する。ここで低下する電圧は、二次電池１３の電池電圧Ｖ１３を、抵抗器４３，４４で分圧した電圧に応じて変化する。
つまり、式（２）の右辺に示す分圧比を適当に設定することにより、入力端子５２，５３間の電位差の上限値を制限することができる。
【００６０】
尚、変形例に係るパック電池のその他の構成は、実施の形態に係るパック電池の構成と同様であるため、同様の箇所には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６１】
以上のように、本変形例によれば、保護ＩＣの入力端子を接地電位に接続するオープンドレインの出力ポートと直列に抵抗器が接続されているため、出力ポートの出力がオンしたときに保護ＩＣの入力端子に生じる電位変動の大きさが、保護ＩＣの入力端子に接続された２つの抵抗器による分圧回路の分圧比に応じて低減される。
従って、上記分圧比を適当に定めることにより、保護ＩＣの入力端子間の電圧が順方向の耐電圧を超えないようにすることが可能となる。
【００６２】
今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６３】
１１，１２，１３ 二次電池
３０ 非復帰スイッチ
３１，３１ ヒューズ
４１，４２，４３ 抵抗器（インピーダンス回路、抵抗回路）
４４ 抵抗器（第２の抵抗回路）
５ 保護ＩＣ（保護回路）
６ ＡＦＥ
７ 制御部
７０ ＣＰＵ
７１ ＲＯＭ
７２ ＲＡＭ
７３１ 出力ポート（スイッチ回路、スイッチ手段）
７３２ 入力ポート（検出回路、検出手段）
７６ 通信部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列接続された複数の二次電池の夫々が所定の過電圧状態にあることを検知する保護回路の検知信号によって非復帰スイッチが作動するパック電池の検査方法、及びこの検査方法を実行するパック電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リチウムイオン電池に代表される二次電池の充電では、所定電流にて定電流充電し、端子電圧（以下、電池電圧又はセル電圧という）が、二次電池に許容される最大電圧（過充電を防止するための保護電圧）より低く設定された所定電圧に達した後は、定電圧充電にて充電する、いわゆる定電流・定電圧充電方式が主に用いられる。電池電圧が最大電圧を超えた場合は、電池の寿命（劣化の程度）及び充放電容量を損ねることとなり、発火に至る虞もあるため、充電中は電池電圧が最大電圧を超えないように制御される。
【０００３】
ところで、二次電池（セル）を２個以上直列に接続した組電池を備えるパック電池を充電する場合、セルバランスが崩れるとセル電圧が充電電圧の「１／直列接続されたセル数」の電圧を超えることが普通に起こり得る。このため、上記のような組電池を備えるパック電池では、確実を期すために、ハードウェアによる保護回路とソフトウェアにより制御される制御回路とで二重に過電圧が防止されることが多い。
【０００４】
保護回路が過電圧を検知した場合は、二次電池の充放電路に介装された非復帰スイッチが遮断されるようになっているが、例えば出荷状態で実際に保護回路を作動させる検査を行うと、非復帰スイッチが作動してパック電池が使用不能となるため、非復帰スイッチに流入する電流の上限を検査時に制限できない回路構成をとる場合は、このような検査は実際には採用されない。
【０００５】
例えば、特許文献１では、非復帰スイッチを作動させる電流が通電する回路に介装された接続部にスリットを設けておき、保護回路（電圧監視回路）と、該保護回路の過電圧検知信号によってオンしたときに上記電流を通電させる駆動回路とを検査した後に、スリットに半田を肉盛りして接続部を導通させる検査方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１７６５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された検査方法は、パック電池の完成品を出荷状態で検査するものではないため、基板単体又は半完成品状態での検査後、完成品に加工する際に保護回路に係る不具合が発生する虞があった。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、完成品の出荷状態で非復帰スイッチを作動させることなく検査することが可能なパック電池の検査方法及びパック電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るパック電池の検査方法は、直列接続された複数の二次電池と、該二次電池の充放電路に介装されており、該充放電路を遮断する非復帰スイッチと、前記二次電池の各接続点に所定のインピーダンス回路を介して接続されており、夫々の二次電池が所定の過電圧状態にあることを検知する保護回路とを備え、該保護回路の検知信号によって前記非復帰スイッチが作動するパック電池を検査する方法において、一のインピーダンス回路及び保護回路の接続点を所定の電圧源又は電流源に接続／切断するスイッチ回路と、前記検知信号を検出する検出回路とを備え、前記スイッチ回路を接続し、接続後に前記検知信号を検出したか否かを判定し、検出した場合、前記スイッチ回路を切断することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るパック電池の検査方法は、前記一のインピーダンス回路は、最も低電位側（又は高電位側）の二次電池の正極端子（又は負極端子）が接続される接続点に接続されており、前記スイッチ回路は、前記最も低電位側（又は高電位側）の二次電池の負極端子（又は正極端子）の電位と同等の電位を供給する所定の電圧源に接続／切断するようにしてあることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るパック電池の検査方法は、前記インピーダンス回路は、抵抗回路であることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るパック電池の検査方法は、前記スイッチ回路と直列に他の抵抗回路を接続してあることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るパック電池は、直列接続された複数の二次電池と、該二次電池の充放電路に介装されており、該充放電路を遮断する非復帰スイッチと、前記二次電池の各接続点に所定のインピーダンス回路を介して接続されており、夫々の二次電池が所定の過電圧状態にあることを検知する保護回路とを備え、該保護回路の検知信号によって前記非復帰スイッチが作動するパック電池において、一のインピーダンス回路及び保護回路の接続点を所定の電圧源又は電流源に接続／切断するスイッチ手段と、前記検知信号を検出する検出手段と、前記スイッチ手段を接続した場合、前記検出手段が検出したか否かを判定する手段とを備え、該手段が検出したと判定した場合、前記スイッチ手段を切断するようにしてあることを特徴とする。
【００１４】
本発明にあっては、直列に接続された複数の二次電池の接続点のうちの１つに一のインピーダンス回路を介して接続されている保護回路の入力端子を、該入力端子に接続されたスイッチ回路で所定の電圧源又は電流源に接続する。
これにより、前記一のインピーダンス回路に接続されている保護回路の入力端子の電位が強制的に変動せしめられるため、各インピーダンス回路を介して保護回路に印加されている二次電池の電池電圧のうち、前記一のインピーダンス回路を介して保護回路に印加されている電池電圧の１つが、保護回路側で強制的に上昇せしめられる。
その後、保護回路が二次電池の過電圧状態を検知して検知信号を出力した場合、検知信号を検出したときにスイッチ回路を切断して、保護回路の入力端子を所定の電圧源又は電流源から切り離すことにより、二次電池の電池電圧が各インピーダンス回路を介してそのまま保護回路に印加されるようになる。
このため、保護回路が検知する二次電池の過電圧状態が解消して、検知信号の出力が短時間のうちに停止されることとなり、非復帰スイッチの作動が回避される。
【００１５】
本発明にあっては、最も低電位側の二次電池の正極端子（又は最も高電位側の二次電池の負極端子）に他端が接続されているインピーダンス回路の一端と、保護回路の入力端子との接続点を、スイッチ回路によって、前記最も低電位側の二次電池の負極端子（又は最も高電位側の二次電池の正極端子）と同等の電位の電圧源に接続する。
この場合、保護回路の入力端子の電位を変動させるための電圧源が供給すべき電位が、最も低電位側（又は高電位側）の二次電池の負極端子（又は正極端子）の電位と同等でよいため、特別な電圧源を準備する必要がなくなると共に、前記電圧源に接続するスイッチ回路の構成が簡単になる。
更に、保護回路の入力端子の電位が強制的に変動せしめられたときに、各入力端子間の電位の高低関係が逆転することがないため、保護回路の入力端子間の電圧が逆方向の耐電圧（逆耐圧）を超えることがない。
【００１６】
本発明にあっては、インピーダンス回路が抵抗回路であるため、スイッチ回路が接続／切断したときに誘導電圧が発生したり、スイッチ回路にサージ電流が流れたりする虞がない。また、各回路内の電圧及び電流の算出が容易となる。
【００１７】
本発明にあっては、保護回路の入力端子を所定の電圧源に接続するスイッチ回路と直列に他の抵抗回路が接続されているため、スイッチ回路が接続したときに保護回路の入力端子に生じる電位変動の大きさが、保護回路の入力端子に接続された２つの抵抗回路による分圧回路の分圧比に応じて低減される。
これにより、上記分圧比を適当に定めることにより、保護回路の入力端子間の電圧が順方向の耐電圧を超えないようになる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、各インピーダンス回路を介して保護回路に印加されている二次電池の電池電圧のうち、一のインピーダンス回路を介して保護回路に印加されている電池電圧の１つが、保護回路側で強制的に上昇せしめられる。その後、保護回路が二次電池の過電圧状態を検知したことを検出したときに、各インピーダンス回路を介して夫々の二次電池の電池電圧がそのまま保護回路に印加されるようにすることにより、検知信号の出力が短時間のうちに停止されて、非復帰スイッチの作動が回避される。
従って、完成品の出荷状態で非復帰スイッチを作動させることなく検査することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るパック電池の構成例を示すブロック図である。
【図２】保護ＩＣの入出力の時間変化を示すタイミングチャートである。
【図３】保護ＩＣによる保護動作の試験を実施するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は、本発明に係るパック電池の構成例を示すブロック図である。図中１０は電池ブロックであり、電池ブロック１０は、リチウムイオン電池からなる二次電池１１，１２，１３を図示しない導電性のタブでこの順番に直列接続してなる。
【００２１】
電池ブロック１０の近傍には、該電池ブロック１０の温度を検出する温度センサ２が配されている。二次電池１１，１２，１３は、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の他の電池であってもよい。また、電池ブロック１０を構成する二次電池１１，１２，１３の数は３つに限定されず、２つ又は４つ以上であってもよい。更に、二次電池１１，１２，１３の夫々に、１又は複数の他の二次電池が並列に接続されていてもよい。
【００２２】
二次電池１１の正極端子は、二次電池１１，１２，１３の充放電電流を遮断する遮断部３を介して、図示しないケースの外部に露出したプラス（＋）端子３９に接続されている。二次電池１３の負極端子は、二次電池１１，１２，１３の充放電電流を検出するための電流検出抵抗６１を介して、ケースの外部に露出したマイナス（−）端子６９に接続されている。
【００２３】
パック電池は、プラス（＋）端子３９と、マイナス（−）端子６９と、後述する制御部７に接続された通信端子７６１，７６２とを介してパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、携帯端末等の電気機器（図示せず）に着脱可能に装着される。プラス（＋）端子３９から、遮断部３、二次電池１１，１２，１３及び電流検出抵抗６１を介してマイナス（−）端子６９に至る経路が、充放電路を構成する。
【００２４】
遮断部３は、二次電池１１，１２，１３の充放電電流を断続するＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（以下、ＦＥＴという）３５，３６と、２端子間にヒューズ３１，３１が直列に介装された非復帰スイッチ３０との直列回路を有し、該直列回路が二次電池１１の正極端子及びプラス（＋）端子３９間に接続されている。充放電用のＦＥＴ３５，３６に代えて、バイポーラトランジスタ等の他のスイッチング素子を用いてもよい。充放電用のＦＥＴ３５，３６のゲートには、充電時及び放電時に、後述するアナログフロントエンド６からＨ（ハイ）レベルのオン信号が与えられる。非復帰スイッチ３０は、３端子型であり、該非復帰スイッチ３０の他の１端子とヒューズ３１，３１の接続点との間には、加熱抵抗３２，３２の並列回路が介装されている。
【００２５】
遮断部３は、また、非復帰スイッチ３０の他の１端子にドレインが接続されたＮチャネル型のＦＥＴ３３と、該ＦＥＴ３３のゲートに出力端子が接続されたＯＲ回路３４とを有する。ＦＥＴ３３のソースは、二次電池１３の負極端子に接続されている。ＯＲ回路３４の出力端子がＨ（ハイ）レベルになった場合、ＦＥＴ３３のドレイン及びソース間が導通し、加熱抵抗３２，３２にヒューズ３１，３１を介して二次電池１１，１２，１３の直列電圧及び／又は外部からの電圧が印加されて、ヒューズ３１，３１が溶断する。これにより、充放電路が非可逆的に遮断される。非復帰スイッチ３０において充放電路を遮断するものは、ヒューズ３１，３１に限定されない。
【００２６】
二次電池１１，１２，１３夫々の正極端子は、各二次電池１１，１２，１３の過電圧状態を検知して検知信号をＯＲ回路３４に与える保護ＩＣ５の入力端子５１，５２，５３に抵抗器４１，４２，４３を介して接続されている。抵抗器４１，４２，４３の夫々は、複数の抵抗器を直並列に接続したものであってもよいし、リアクタンス素子が含まれていてもよい。保護ＩＣ５の入力端子５１，５２，５３の夫々及び接地電位間にコンデンサを接続して、保護ＩＣ５に与えられる電池電圧の変動を抑制するようにしてもよい。二次電池１３の負極端子は、保護ＩＣ５の他の入力端子５４と共に接地電位に接続されている。
【００２７】
二次電池１１，１２，１３夫々の正極端子及び負極端子は、各二次電池１１，１２，１３の電池電圧を適宜切り替えて制御部７に与えるアナログフロントエンド（Analogue Front End。以下ＡＦＥという）６の入力端子に接続されている。ＡＦＥ６の他の入力端子は、電流検出抵抗６１の両端に接続されている。
【００２８】
保護ＩＣ５は、二次電池１１，１２，１３夫々の電池電圧及び基準電圧を比較するコンパレータと、タイマとを各別に備える（何れも図示せず）。基準電圧は、本実施の形態では４．３Ｖであるが、これに限定されるものではない。各コンパレータの夫々は、二次電池１１，１２，１３の電池電圧が４．３Ｖより高くなった場合、タイマの計時を開始させる信号を出力する。そして、各タイマが計時する時間が例えば２秒のオン遅延時間を経過した場合、二次電池１１，１２，１３の過電圧状態が検出されて、ＯＲ回路３４の一方の入力端子に過電圧状態の検知信号が与えられる。これにより、遮断部３のヒューズ３１，３１が溶断されて、二次電池１１，１２，１３の充放電路が遮断される。
【００２９】
ＡＦＥ６は、図示しないコンパレータを有しており、該コンパレータが電流検出抵抗６１の両端電圧と他の基準電圧との比較結果から二次電池１１，１２，１３の過電流を検出した場合、ＦＥＴ３５，３６にＬ（ロウ）レベルのオフ信号を与えて充放電電流を遮断させる。ＡＦＥ６は、また、後述するＩ／Ｏポート７３から過電圧状態の検知信号を与えられた場合にも、ＦＥＴ３５，３６にオフ信号を与えるようになっている。
【００３０】
制御部７は、ＣＰＵ７０を有するマイクロコンピュータからなる。ＣＰＵ７０は、プログラム等の情報を記憶するＲＯＭ７１、一時的に発生した情報を記憶するＲＡＭ７２、各種の入出力を行うＩ／Ｏポート７３、アナログの電圧をデジタルの電圧に変換するＡ／Ｄ変換器７４、各種時間を並列的に計時するタイマ７５、並びに外部の電気機器と通信するための通信部７６と互いにバス接続されている。
【００３１】
Ｉ／Ｏポート７３は、複数のポートからなり、一部の出力ポートがＡＦＥ６及びＯＲ回路３４の他方の入力端子に接続されている。Ｉ／Ｏポート７３には、保護ＩＣ５の入力端子５３に抵抗器４４を介して接続されているオープンドレインの出力ポート７３１と、保護ＩＣ５の検知信号を検出するための入力ポート７３２とが含まれる。出力ポート７３１を駆動するＦＥＴ（図示せず）のソースは、接地電位に接続されている。出力ポート７３１及び入力ポート７３２に代えて、ＡＦＥが有する汎用の入出力ポート（図示せず）を用いてもよい。尚、本実施の形態では、抵抗器４４の抵抗値がゼロオーム（０Ω）であるものとする。
【００３２】
Ａ／Ｄ変換器７４には、二次電池１１，１２，１３夫々の電池電圧と、温度センサ２の電圧と、電流検出抵抗６１の両端電圧とが与えられておりＡ／Ｄ変換器７４は、これらのアナログの電圧をデジタルの電圧に変換する。
【００３３】
通信部７６は、シリアルデータ（ＳＤＡ）を授受するための通信端子７６１と、シリアルクロック（ＳＣＬ）を受信するための通信端子７６２とに接続されており、外部の電気機器との間でＳＭＢｕｓ（System Management Bus ）方式による通信を行う。通信部７６と外部の電気機器との間では、他の通信方式によって通信してもよい。
【００３４】
さて、ＣＰＵ７０は、ＲＯＭ７１に予め格納されている制御プログラムに従って、演算及び入出力等の処理を実行する。例えば、ＣＰＵ７０は、Ａ／Ｄ変換器７４を介して電流検出抵抗６１の電圧を時系列的に取り込み、取り込んだ電圧から換算された充放電電流を積算して二次電池１１，１２，１３に充放電した容量と二次電池１１，１２，１３の残容量とを積算すると共に残容量のデータを生成する。生成された残容量のデータは、通信部７６を介して外部の電気機器に送信される。ＣＰＵ７０は、また、Ａ／Ｄ変換器７４を介して温度センサ２の電圧を、例えば２５０ｍ秒周期で時系列的に取り込み、取り込んだ電圧に基づいて電池温度を検出する。
【００３５】
ＣＰＵ７０は、更に、ＡＦＥ６及びＡ／Ｄ変換器７４を介して二次電池１１，１２，１３の過電圧を監視しており、過電圧状態を検知したときに、Ｉ／Ｏポート７３を介してＡＦＥ６に検知信号を出力する。ＣＰＵ７０が、更に高い過電圧を検知したときは、Ｉ／Ｏポート７３を介してＯＲ回路３４の他方の入力端子に検知信号が出力される。
【００３６】
以下では、上述したパック電池で、非復帰スイッチ３０のヒューズ３１，３１を溶断させることなく、保護ＩＣ５の動作が正常であるか否かを判定する方法について説明する。ここでは、二次電池１１，１２，１３の電池電圧を、Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３とし、入力端子５１，５２，５３の接地電位に対する入力電位を、ｖ５１，ｖ５２，ｖ５３とする。
【００３７】
図２は、保護ＩＣ５の入出力の時間変化を示すタイミングチャートである。図２Ａは、入力電位ｖ５３及び接地電位（０Ｖ）の電位差Ｖａ（ｖ５３−０）を、図２Ｂは、入力電位ｖ５２，ｖ５３の電位差Ｖｂ（ｖ５２−ｖ５３）を、図２Ｃは、保護ＩＣ５の検知信号の状態を夫々示している。図２Ａ〜図２Ｃにおいて、縦軸は電位差又はオン／オフ状態を表し、横軸は時間を表す。
【００３８】
入力端子５３に接続されている出力ポート７３１の出力がオフの場合、図２Ａ，２Ｂに示すように、電位差Ｖａ，Ｖｂの夫々は、二次電池１３，１２の電池電圧Ｖ１３，Ｖ１２そのものである。この状態では、保護ＩＣ５の検知信号がオフとなっている。
【００３９】
次に時刻Ｔ１で、出力ポート７３１の出力がオンとなった場合、入力端子５３の入力電位ｖ５３が接地電位（０Ｖ）に引き下げられる。この場合、電位差Ｖａ（ｖ５３−０）が０Ｖとなる一方、電位差Ｖｂ（ｖ５２−ｖ５３）が、入力端子５２の入力電位及び接地電位の電位差、つまり、電池電圧Ｖ１２，Ｖ１３を加算したものとなる（図２Ｂ参照）。これにより、保護ＩＣ５が二次電池１１，１２，１３の過電圧を検知するための電圧条件が満たされる。
【００４０】
その後、上述したオン遅延時間（例えば２秒）が経過した時刻Ｔ２において、保護ＩＣ５の検知信号がオンとなった場合、Ｉ／Ｏポート７３の入力ポート７３２から取り込まれるべき検知信号がオフ（０）からオン（１）に変化する。これをそのまま放置した場合、ＦＥＴ３３がオンして非復帰スイッチ３０のヒューズ３１，３１が溶断するため、本実施の形態では、時刻Ｔ３で出力ポート７３１の出力がオフに戻される。時刻Ｔ２からＴ３までの時間は、ＣＰＵ７０が入力ポート７３２から取り込んだ検知信号のオンを検出してから出力ポート７３１の出力をオフに戻すまでの時間であり、通常の処理では１００ｍｓ以内となる。
【００４１】
時刻Ｔ３以降では、電位差Ｖａ，Ｖｂが時刻Ｔ１以前の状態に復帰するため、保護ＩＣ５が二次電池１１，１２，１３の過電圧を検知するための電圧条件が満たされなくなる。その後、保護ＩＣ５のオフ遅延時間が経過した時刻Ｔ４において、保護ＩＣ５の検知信号がオフとなる。ここでのオフ遅延時間は、例えば１６〜２０ｍｓである。
【００４２】
以上のことから、保護ＩＣ５が出力する検知信号の信号幅（検知信号がオンしている時間）を２０ｍｓ前後に抑えることができる。一方、非復帰スイッチ３０として広く用いられる抵抗器内蔵型の温度ヒューズでは、内蔵された抵抗器が発熱して温度ヒューズが溶断するまでに秒単位の時間を要するため、検知信号が出力されている間に非復帰スイッチ３０が差動することがない。他の非復帰スイッチを用いた場合であっても、同様である。
【００４３】
以下では、上述したパック電池の制御部７の動作を、それを示すフローチャートを用いて説明する。以下に示す処理は、ＲＯＭ７１に予め格納された制御プログラムに従ってＣＰＵ７０により実行される。
図３は、保護ＩＣ５による保護動作の試験を実施するＣＰＵ７０の処理手順を示すフローチャートである。図３の処理は、例えば、外部の電気機器から通信によって保護ＩＣ５の試験を指示されたときに起動される。
【００４４】
図３の処理が起動された場合、ＣＰＵ７０は、出力ポート７３１の出力をオン（１）とすることにより、保護ＩＣ５の入力端子５３を接地電位に接続する（Ｓ１１）。上述したように、出力ポート７３１はオープンドレインで駆動されているため、出力がオフ（０）のときは、入力端子５３が接地電位から切り離されている。つまり、出力ポート７３１は、入力端子５３を接地電位に接続／切断するスイッチの役割を担う。
【００４５】
その後、ＣＰＵ７０は、入力ポート７３２を介して保護ＩＣ５の検知信号（のオン／オフ状態）を取り込み（Ｓ１２）、取り込んだ検知信号がオンとなったか否かを判定する（Ｓ１３）。検知信号がオンとなっていない場合（Ｓ１３：ＮＯ）、ステップＳ１２に処理を戻して、オンとなるまでステップＳ１２，１３の処理を継続する。
【００４６】
検知信号がオンとなった場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７０は、出力ポート７３１の出力をオフ（０）とすることにより、保護ＩＣ５の入力端子５３を接地電位から切り離す（Ｓ１４）。次いで、ＣＰＵ７０は、検査完了のメッセージのデータを生成して、通信部７６経由で外部の電気機器に出力した（Ｓ１５）後に、図３の処理を終了する。
【００４７】
以上のように本実施の形態によれば、３つ直列に接続された二次電池の接続点のうちの１つに抵抗器（一のインピーダンス回路）を介して接続されている保護ＩＣの入力端子を、該入力端子に接続されたオープンドレインの出力ポートの出力をオンすることによって接地電位に接続する。
これにより、前記抵抗器（一のインピーダンス回路）の一端に接続されている保護ＩＣの入力端子の電位が強制的に低下せしめられるため、各抵抗器（インピーダンス回路）を介して保護ＩＣに印加されている二次電池の電池電圧のうち、前記抵抗器（一のインピーダンス回路）を介して保護ＩＣに印加されている電池電圧の１つが、保護ＩＣ側で強制的に上昇せしめられる。
その後、保護ＩＣが二次電池の過電圧状態を検知して検知信号を出力した場合、入力ポートを介して検知信号を検出したときにオープンドレインの出力ポートの出力をオフして、保護ＩＣの入力端子を接地電位から切り離すことにより、二次電池の電池電圧が各抵抗器（インピーダンス回路）を介してそのまま保護ＩＣに印加されるようになる。
このため、保護ＩＣが検知する二次電池の過電圧状態が解消して、検知信号の出力が短時間のうちに停止されることとなり、非復帰スイッチのヒューズの溶断が回避される。
従って、完成品の出荷状態で非復帰スイッチを作動させることなく検査することが可能となる。
【００４８】
また、最も低電位側の二次電池の正極端子に他端が接続されているインピーダンス回路（抵抗器）の一端と、保護ＩＣの入力端子との接続点を、オープンドレインの出力ポートの出力をオンすることによって、二次電池の負極端子と同等の電位にある接地電位に接続する。
この場合、保護ＩＣの入力端子の電位を変動させるための電圧源の電位が、最も低電位側の二次電池の負極端子の電位と同等でよいため、特別な電圧源を準備する必要をなくすことが可能になると共に、前記電圧源に接続するスイッチ回路の構成を、オープンドレインのような簡単な構成にすることが可能となる。
更に、保護ＩＣの入力端子の電位が強制的に低下せしめられたときに、各入力端子間の電位の高低関係が逆転することがないため、保護ＩＣの入力端子間の電圧が逆方向の耐電圧（逆耐圧）を超えないようにすることが可能となる。
【００４９】
更に、インピーダンス回路が抵抗回路であるため、オープンドレインの出力ポートの出力がオン／オフしたときに誘導電圧が発生したり、出力ポートにサージ電流が流れたりする虞がなくなると共に、各回路内の電圧及び電流の算出を容易にすることが可能となる。
【００５０】
尚、本実施の形態にあっては、保護ＩＣ５の入力端子５３を、出力ポート７３１によって接地電位に接続したが、他のスイッチング素子を用いて接地電位とは異なる電圧源に接続するようにしてもよいし、電流源に接続して、入力端子５３の電位を変動させてもよい。
【００５１】
また、本実施の形態にあっては、保護ＩＣ５の入力端子５３の電位を接地電位まで引き下げたが、これに限定されるものではなく、例えば、入力端子５２の電位を、二次電池１１の正極端子と同等の電位まで引き上げるようにしてもよい。具体的には、ドレインが入力端子５２に接続されており、ソースが二次電池１１の正極端子に接続されているＰチャネル型のＦＥＴを用意しておき、入力端子５２の電位を変動させるに際して、前記Ｐチャネル型のＦＥＴをオンさせるようにすればよい。
【００５２】
更に、本実施の形態にあっては、マイクロコンピュータからなる制御部７のＩ／Ｏポート７３を用いて、入力端子５３の電位を変動させた後に、保護ＩＣ５の検知信号を検出したが、これらの処理を、ワイヤードロジック等によるハードウェアで構成された回路で実行するようにしてもよい。
【００５３】
（変形例）
上述の実施の形態に係るパック電池では、保護ＩＣ５の入力端子５３及び出力ポート７３１間に介装されている抵抗器４４の抵抗値をゼロオームとしたが、本変形例に係るパック電池では、抵抗器４４が有限の抵抗値を有している。これにより、出力ポート７３１の出力をオンにしたときの入力端子５３の入力電位ｖ５３が、実施の形態に係るパック電池の場合とは異なる値となる。以下、実施の形態の図２Ａ，２Ｂに示した電位差Ｖａ，Ｖｂが、本変形例ではどのような値になるのかを説明する。以下では、抵抗器４３，４４の抵抗値をＲ４３，Ｒ４４とする。
【００５４】
入力端子５３に抵抗器４４を介して接続されている出力ポート７３１の出力がオフの場合、実施の形態に係るパック電池と同様に、電位差Ｖａ，Ｖｂの夫々は、二次電池１３，１２の電池電圧Ｖ１３，Ｖ１２そのものである。この状態では、保護ＩＣ５の検知信号がオフとなっている。
【００５５】
次に時刻Ｔ１で、出力ポート７３１の出力がオンとなった場合、入力端子５３の入力電位ｖ５３及び電位差Ｖａは、以下の式（１）で示される値になる。
【００５６】
Ｖａ＝ｖ５３＝（Ｒ４４／（Ｒ４３＋Ｒ４４））×Ｖ１３・・・（１）
【００５７】
この場合の電位差Ｖｂは、以下の式（２）で示される値になる。
【００５８】
Ｖｂ＝Ｖ１２＋Ｖ１３−ｖ５３
＝Ｖ１２＋（Ｒ４３／（Ｒ４３＋Ｒ４４））×Ｖ１３・・・（２）
【００５９】
つまり、実施の形態の図２Ｂに示すＶｂの値が、本変形例では、時刻Ｔ１からＴ３までの間において、式（１）で示される値だけ低下する。ここで低下する電圧は、二次電池１３の電池電圧Ｖ１３を、抵抗器４３，４４で分圧した電圧に応じて変化する。
つまり、式（２）の右辺に示す分圧比を適当に設定することにより、入力端子５２，５３間の電位差の上限値を制限することができる。
【００６０】
尚、変形例に係るパック電池のその他の構成は、実施の形態に係るパック電池の構成と同様であるため、同様の箇所には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６１】
以上のように、本変形例によれば、保護ＩＣの入力端子を接地電位に接続するオープンドレインの出力ポートと直列に抵抗器が接続されているため、出力ポートの出力がオンしたときに保護ＩＣの入力端子に生じる電位変動の大きさが、保護ＩＣの入力端子に接続された２つの抵抗器による分圧回路の分圧比に応じて低減される。
従って、上記分圧比を適当に定めることにより、保護ＩＣの入力端子間の電圧が順方向の耐電圧を超えないようにすることが可能となる。
【００６２】
今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６３】
１１，１２，１３ 二次電池
３０ 非復帰スイッチ
３１，３１ ヒューズ
４１，４２，４３ 抵抗器（インピーダンス回路、抵抗回路）
４４ 抵抗器（第２の抵抗回路）
５ 保護ＩＣ（保護回路）
６ ＡＦＥ
７ 制御部
７０ ＣＰＵ
７１ ＲＯＭ
７２ ＲＡＭ
７３１ 出力ポート（スイッチ回路、スイッチ手段）
７３２ 入力ポート（検出回路、検出手段）
７６ 通信部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数の二次電池と、該二次電池の充放電路に介装されており、該充放電路を遮断する非復帰スイッチと、前記二次電池の各接続点に所定のインピーダンス回路を介して接続されており、夫々の二次電池が所定の過電圧状態にあることを検知する保護回路とを備え、該保護回路の検知信号によって前記非復帰スイッチが作動するパック電池を検査する方法において、
一のインピーダンス回路及び保護回路の接続点を所定の電圧源又は電流源に接続／切断するスイッチ回路と、
前記検知信号を検出する検出回路とを備え、
前記スイッチ回路を接続し、
接続後に前記検知信号を検出したか否かを判定し、
検出した場合、前記スイッチ回路を切断すること
を特徴とするパック電池の検査方法。
【請求項２】
前記一のインピーダンス回路は、最も低電位側（又は高電位側）の二次電池の正極端子（又は負極端子）が接続される接続点に接続されており、
前記スイッチ回路は、前記最も低電位側（又は高電位側）の二次電池の負極端子（又は正極端子）の電位と同等の電位を供給する所定の電圧源に接続／切断するようにしてあること
を特徴とする請求項１に記載のパック電池の検査方法。
【請求項３】
前記インピーダンス回路は、抵抗回路であることを特徴とする請求項１又は２に記載のパック電池の検査方法。
【請求項４】
前記スイッチ回路と直列に他の抵抗回路を接続してあることを特徴とする請求項３に記載のパック電池の検査方法。
【請求項５】
直列接続された複数の二次電池と、該二次電池の充放電路に介装されており、該充放電路を遮断する非復帰スイッチと、前記二次電池の各接続点に所定のインピーダンス回路を介して接続されており、夫々の二次電池が所定の過電圧状態にあることを検知する保護回路とを備え、該保護回路の検知信号によって前記非復帰スイッチが作動するパック電池において、
一のインピーダンス回路及び保護回路の接続点を所定の電圧源又は電流源に接続／切断するスイッチ手段と、
前記検知信号を検出する検出手段と、
前記スイッチ手段を接続した場合、前記検出手段が検出したか否かを判定する手段とを備え、
該手段が検出したと判定した場合、前記スイッチ手段を切断するようにしてあること
を特徴とするパック電池。
【請求項１】
直列接続された複数の二次電池と、該二次電池の充放電路に介装されており、該充放電路を遮断する非復帰スイッチと、前記二次電池の各接続点に所定のインピーダンス回路を介して接続されており、夫々の二次電池が所定の過電圧状態にあることを検知する保護回路とを備え、該保護回路の検知信号によって前記非復帰スイッチが作動するパック電池を検査する方法において、
一のインピーダンス回路及び保護回路の接続点を所定の電圧源又は電流源に接続／切断するスイッチ回路と、
前記検知信号を検出する検出回路とを備え、
前記スイッチ回路を接続し、
接続後に前記検知信号を検出したか否かを判定し、
検出した場合、前記スイッチ回路を切断すること
を特徴とするパック電池の検査方法。
【請求項２】
前記一のインピーダンス回路は、最も低電位側（又は高電位側）の二次電池の正極端子（又は負極端子）が接続される接続点に接続されており、
前記スイッチ回路は、前記最も低電位側（又は高電位側）の二次電池の負極端子（又は正極端子）の電位と同等の電位を供給する所定の電圧源に接続／切断するようにしてあること
を特徴とする請求項１に記載のパック電池の検査方法。
【請求項３】
前記インピーダンス回路は、抵抗回路であることを特徴とする請求項１又は２に記載のパック電池の検査方法。
【請求項４】
前記スイッチ回路と直列に他の抵抗回路を接続してあることを特徴とする請求項３に記載のパック電池の検査方法。
【請求項５】
直列接続された複数の二次電池と、該二次電池の充放電路に介装されており、該充放電路を遮断する非復帰スイッチと、前記二次電池の各接続点に所定のインピーダンス回路を介して接続されており、夫々の二次電池が所定の過電圧状態にあることを検知する保護回路とを備え、該保護回路の検知信号によって前記非復帰スイッチが作動するパック電池において、
一のインピーダンス回路及び保護回路の接続点を所定の電圧源又は電流源に接続／切断するスイッチ手段と、
前記検知信号を検出する検出手段と、
前記スイッチ手段を接続した場合、前記検出手段が検出したか否かを判定する手段とを備え、
該手段が検出したと判定した場合、前記スイッチ手段を切断するようにしてあること
を特徴とするパック電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−１０６４４２（Ｐ２０１３−１０６４４２Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４９００１（Ｐ２０１１−２４９００１）
【出願日】平成２３年１１月１４日（２０１１．１１．１４）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１４日（２０１１．１１．１４）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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