電池パック
【課題】落下による衝撃や圧力に対する安全性を向上することができる電池パックを提供する。
【解決手段】電池３と、電池３を収容する略箱状の筐体２と、圧力を検出するシート状の部材であって、筐体２のすべての角の頂点Ｋ１〜Ｋ８と電池３との間に配設された圧力検出シート４と、圧力検出シート４によって検出された圧力が、予め設定された第１閾値を超える場合、電池３の充放電を禁止する禁止制御部５３２とを備えた。
【解決手段】電池３と、電池３を収容する略箱状の筐体２と、圧力を検出するシート状の部材であって、筐体２のすべての角の頂点Ｋ１〜Ｋ８と電池３との間に配設された圧力検出シート４と、圧力検出シート４によって検出された圧力が、予め設定された第１閾値を超える場合、電池３の充放電を禁止する禁止制御部５３２とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、落下に対する安全性が向上される電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
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、このような携帯型の電池駆動機器に用いられる電池パックは、ユーザが持ち運ぶ機会が多いため、電池パックが落下して衝撃が加えられるおそれが増大する。そして、高容量化の進んだ電池パックは、電池に蓄えられたエネルギーが大きいため、落下による衝撃により損傷を受けて内部短絡等の故障が生じた場合の発熱量も増大する。
【０００３】
そこで、従来、電池パックに圧力センサや衝撃センサを備えて、電池パックに衝撃が加えられた場合、電池の充放電を禁止することにより、安全性を向上するようにした電池パックが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−１０２０９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電池パックが平らな地面や床面に落下した場合、電池パックに加わる衝撃、圧力は電池パック全体で均一にならず、電池パックの筐体が、地面や床面にぶつかった箇所の付近で、電池パック内のセルに局所的に大きな衝撃、圧力が加わる。そうすると、上述のように、電池パック内のどこかに圧力センサや衝撃センサを備えていても、圧力センサや衝撃センサが配設されている位置がぶつかった箇所から離れていると、セルに局所的に加わった衝撃、圧力を検出することができないため、電池の充放電を禁止することができない結果、安全性を向上させることができないという、不都合があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みて為された発明であり、落下による衝撃や圧力に対する安全性を向上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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電池パックは、電池と、前記電池を収容する略箱状の筐体と、圧力を検出するシート状の部材であって、前記筐体における外部からの圧力が集中する位置と前記電池との間に配設された圧力検出部と、前記圧力検出部によって検出された圧力が、予め設定された第１閾値を超える場合、前記電池の充放電を禁止する禁止制御部とを備える。
【０００７】
この構成によれば、略箱状の筐体における外部からの圧力が集中する位置と電池との間にシート状の圧力検出部が配設されている。そうすると、このような筐体が落下した場合、地面や床面と衝突することにより生じた圧力は、圧力検出部が配設されている位置に集中するから、落下により生じた局所的な圧力のうち最大の圧力が圧力検出部によって検出される確実性が向上する。そして、禁止制御部によって、圧力検出部によって検出された圧力が第１閾値を超える場合、電池の充放電が禁止されるので、落下により生じた局所的な圧力のうち最大の圧力に基づき電池の充放電を禁止することで、電池パックの落下による衝撃や圧力に対する安全性を向上することができる。また、圧力検出部はシート状であるから、一定の広がりを有する領域で圧力を検出できると共に、圧力検出部の面積を増大させることで、圧力検出可能な範囲を増大させることが容易となる。そうすると、落下により局所的に加わる圧力を、広い範囲で検出することが容易となる結果、背景技術に係る電池パックのように、電池パック内の一カ所で圧力や衝撃を検知するものよりも、落下により生じた圧力を検出する確実性を向上させることができる。
【０００８】
また、前記筐体における外部からの圧力が集中する位置は、前記筐体の頂点であり、前記圧力検出部は、前記筐体のすべての頂点と前記電池との間に配設されていることが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、略箱状の筐体のすべての角の頂点と電池との間にシート状の圧力検出部が配設されている。このような略箱状の筐体が平らな地面や床面に落下した場合、筐体の角の頂点のうちいずれかが、最初に地面や床面と衝突することになる。そうすると、筐体の角の各頂点のうちいずれかに最も大きな衝撃が加えられ、その頂点部分で筐体が変形する結果、当該頂点と電池との間に配設された圧力検出部に圧力が加えられることで、落下により電池に与えられる圧力が、圧力検出部によって検出される。この場合、圧力検出部は、すべての角の頂点と電池との間に設けられているので、電池パックが落下した際に、地面や床面と衝突した頂点の位置に関わらず、当該衝突した頂点から電池に加えられる圧力を圧力検出部によって検出することができる結果、落下により生じた局所的な圧力のうち最大の圧力を圧力検出部によって検出する確実性が向上する。そして、禁止制御部によって、圧力検出部によって検出された圧力が第１閾値を超える場合、電池の充放電が禁止されるので、落下により生じた局所的な圧力のうち最大の圧力に基づき電池の充放電を禁止することで、電池パックの落下による衝撃や圧力に対する安全性を向上することができる。また、圧力検出部はシート状であるから、一定の広がりを有する領域で圧力を検出できると共に、圧力検出部の面積を増大させることで、圧力検出可能な範囲を増大させることが容易となる。そうすると、落下により局所的に加わる圧力を、広い範囲で検出することが容易となる結果、背景技術に係る電池パックのように、電池パック内の一カ所で圧力や衝撃を検知するものよりも、落下により生じた圧力を検出する確実性を向上させることができる。
【００１０】
また、前記筐体は、扁平な略箱状であり、前記圧力検出部は、帯状であって、前記筐体における最も短い辺を含む壁面の内側に、前記電池を囲んで配設されていることが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、帯状の圧力検出部は、筐体のすべての角の頂点と電池との間に、シート状の圧力検出部の少なくとも端部が位置するように、配設されることとなる結果、落下により生じた局所的な圧力のうち最大の圧力を圧力検出部によって検出する確実性が向上する。また、扁平な略箱状の筐体は、面積が小さい厚さ方向の外壁面を下にして落下した場合、筐体が地面や床面に衝突した際に電池に加わる衝撃、圧力が、面積の大きい外壁面を下にして落下した場合よりも増大する。そこで、帯状の圧力検出部が、筐体における最も短い辺を含む壁面の内側に、電池を囲んで配設されていることによって、面積が小さい厚さ方向の外壁面を下にして落下した場合、すなわち電池の損傷につながるおそれの大きい向きで電池パックが落下した場合に、電池に加わる圧力を効率よく検出することができる。
【００１２】
また、前記筐体における厚さ方向の内壁面には、内側に突出する凸部が設けられていることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、落下による衝撃で筐体が変形した場合、筐体の内壁面に設けられた凸部によって圧力検出部に圧力が加えられるので、筐体の内壁面から圧力検出部へ圧力が伝わりやすくなる結果、落下により生じる圧力を圧力検出部によって検出する確実性を向上させることができる。
【００１４】
また、前記圧力検出部は、前記第１閾値に満たない予め設定された設定圧力が加えられた状態で、前記筐体の内壁面と前記電池とによって挟持されており、前記禁止制御部は、さらに、前記圧力検出部によって検出された圧力が、前記設定圧力に満たない値に予め設定された第２閾値以下の場合、前記電池の充放電を禁止することが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、圧力検出部は、第１閾値に満たない予め設定された設定圧力が加えられた状態で、筐体の内壁面と電池とによって挟持されているので、例えば第三者が筐体を分解すると、筐体と電池とによって挟持されることで圧力検出部に印加されていた圧力が低下する。そして、圧力検出部によって検出された圧力が第２閾値以下になると、禁止制御部によって電池の充放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使用を禁止することで安全性を向上することができる。
【００１６】
また、前記電池の充放電経路を開閉する充放電経路開閉部をさらに備え、前記禁止制御部は、前記充放電経路開閉部により前記充放電経路を開かせることにより、前記電池の充放電を禁止することが好ましい。この構成によれば、禁止制御部によって、電池の充放電が禁止されると、電池の充放電経路が遮断されるので、電池の充放電を確実に禁止することができる。
【００１７】
また、不揮発性の記憶部をさらに備え、前記禁止制御部は、前記電池の充放電を禁止する場合にさらに前記電池の充放電を禁止する旨の情報を前記記憶部に記憶させ、前記記憶部によって、既に前記電池の充放電を禁止する旨の情報が記憶されている場合、前記圧力検出部によって検出される圧力に関わらず、前記電池の充放電を禁止することが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、禁止制御部によって、電池の充放電が禁止されると、電池の充放電を禁止する旨の情報が不揮発性の記憶部に記憶される。そして、記憶部によって、既に電池の充放電を禁止する旨の情報が記憶されている場合、禁止制御部によって、圧力検出部によって検出される圧力に関わらず電池の充放電が禁止されるので、永続的に電池の充放電を禁止でき、制御回路自身の改造を防止することも容易となる結果、充放電が禁止された電池パックの安全性を向上させることができる。
【００１９】
また、前記充放電経路開閉部は、ヒューズであり、前記禁止制御部は、前記ヒューズを溶断させることにより、前記電池の充放電を禁止するようにしてもよい。この構成によれば、禁止制御部によって、電池の充放電が禁止されると、ヒューズが溶断されることにより電池の充放電経路が遮断されるので、永続的に電池の充放電を禁止することができる結果、充放電が禁止された電池パックの安全性を向上させることができる。
【００２０】
また、前記圧力検出部は、対向配置されたシート状の第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ているものであり、前記禁止制御部は、前記第１及び第２電極間の抵抗値を、前記圧力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が好ましい。
【００２１】
この構成によれば、圧力検出部に圧力が加えられると、第１及び第２電極間に充填された材料が圧力変形して導電性フィラー相互間の間隔が狭くなり、第１及び第２電極間の抵抗値が減少する。この場合、圧力検出部に加えられる圧力が高いほど導電性フィラー相互間の間隔が狭くなって第１及び第２電極間の抵抗値が減少するので、第１及び第２電極間の抵抗値が、圧力検出部によって検出された圧力を示す情報として得られる。
【００２２】
また、前記圧力検出部は、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電極と離間させて保持する弾性部材とを備え、前記禁止制御部は、前記第３及び第４電極間の抵抗値を、前記圧力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ようにしてもよい。
【００２３】
この構成によれば、圧力検出部に圧力が加わると、導電部材が押圧されて弾性部材が変形し、導電部材が第３及び第４電極に接触して導通することで、第３及び第４電極間の抵抗値が低下する。これにより、第３及び第４電極間の抵抗値が、圧力検出部によって検出された圧力を示す情報として得られる。
【００２４】
また、前記圧力検出部は、両端にそれぞれ電極が設けられた柔軟性を有する管と、前記各電極と接触するように前記管に封入された液状の導電材料と、前記管を扁平になるように挟持する二つのシート部材とを備え、前記禁止制御部は、前記管の両端に設けられた電極間の抵抗値を、前記圧力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ようにしてもよい。
【００２５】
この構成によれば、圧力検出部に圧力が加わると、管が変形して管の断面積が減少し、すなわち導電部材による導体断面積が減少する結果、管の両端に設けられた電極間の抵抗値が増大する。これにより、圧力検出部は、与えられた圧力が増大するほど管の両端に設けられた電極間の抵抗値が増大するので、管の両端に設けられた電極間の抵抗値を、圧力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ができる。
【発明の効果】
【００２６】
このような構成の電池パックは、この構成によれば、略箱状の筐体における外部からの圧力が集中する位置と電池との間にシート状の圧力検出部が配設されている。そうすると、このような筐体が落下した場合、地面や床面と衝突することにより生じた圧力は、圧力検出部が配設されている位置に集中するから、落下により生じた局所的な圧力のうち最大の圧力が圧力検出部によって検出される確実性が向上する。そして、禁止制御部によって、圧力検出部によって検出された圧力が第１閾値を超える場合、電池の充放電が禁止されるので、落下により生じた局所的な圧力のうち最大の圧力に基づき電池の充放電を禁止することで、電池パックの落下による衝撃や圧力に対する安全性を向上することができる。また、圧力検出部はシート状であるから、一定の広がりを有する領域で圧力を検出できると共に、圧力検出部の面積を増大させることで、圧力検出可能な範囲を増大させることが容易となる。そうすると、落下により局所的に加わる圧力を、広い範囲で検出することが容易となる結果、背景技術に係る電池パックのように、電池パック内の一カ所で圧力や衝撃を検知するものよりも、落下により生じた圧力を検出する確実性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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。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における前面部分の壁を取り除いて、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。
【００２８】
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９個の電池３と、圧力検出シート４（圧力検出部）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。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。なお、電池３は、一次電池であってもよい。
【００２９】
圧力検出シート４は、帯状のシートであって、筐体２における厚さｄの方向に沿う内壁面の内側、すなわち筐体における最も短い辺を含む壁面の内側に、９個の電池を囲むように配設されている。また、圧力検出シート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の内壁面及び制御ユニット５の内壁面と、９個の電池３とによって挟持されている。この場合、圧力検出シート４は、筐体２のすべての角の頂点Ｋ１〜Ｋ８と電池３との間に、圧力検出シート４の少なくとも端部が位置するように、配設されることとなる。
【００３０】
図３は、電池３と圧力検出シート４とを取り外して筐体２の内壁が見えるようにした説明図である。図３に示すように、筐体２における最も短い辺を含む壁面の内側には、内側に突出する略くさび形の凸部２１が設けられており、凸部２１によって、筐体２から圧力検出シート４へ圧力が加わり易くなるようにされている。
【００３１】
図４は、圧力検出シート４の構成の一例を示す説明図である。図４に示す圧力検出シート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。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。
【００３２】
図５は、圧力検出シート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５（ａ）は、圧力検出シート４に圧力が印加されていない状態を示し、図５（ｂ）は、圧力検出シート４に圧力が印加された状態を示している。まず、圧力検出シート４は、図５（ａ）に示すように、圧力が印加されていない状態では、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ており、導電性フィラー４４相互間の間隔が大きいために電極４１，４２間の抵抗値が増大する。
【００３３】
一方、圧力検出シート４に圧力が加えられると、図５（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、圧力検出シート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、圧力検出シート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。
【００３４】
図６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）５１，５２、外部接続端子６１，６２，６３，６４、９個の電池３、圧力検出シート４、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２（充放電経路開閉部）、スイッチング素子Ｑ３、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４、温度ヒューズＦ１，Ｆ２（充放電経路開閉部）、及びヒータＲｈを備えて構成されている。
【００３５】
９個の電池３は、３個ずつ並列接続されて３つの電池ブロック３１，３２，３３にされ、さらに電池ブロック３１，３２，３３が直列接続されて、一つの組電池３０にされている。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。
【００３６】
外部接続端子６１，６２は、組電池３０を充電するための充電装置を接続したり、組電池３０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、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を介して組電池３０の正極に接続され、外部接続端子６２は、組電池３０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。
【００３７】
スイッチング素子Ｑ１は、寄生ダイオードのアノードが組電池３０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、組電池３０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、組電池３０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。
【００３８】
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とを介して組電池３０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、抵抗Ｒ３を介して制御ＩＣ５２と接続され、抵抗Ｒ４を介して制御ＩＣ５１と接続されている。そして、制御ＩＣ５１，５２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。
【００３９】
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５４，５５，５６、及びＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）５７（記憶部）を備える。
【００４０】
Ａ／Ｄコンバータ５４の入力端子は電池ブロック３１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５５の入力端子は抵抗Ｒ１を介して電池ブロック３２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５６の入力端子は電池ブロック３３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、電池ブロック３１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は、電池ブロック３２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５６は、電池ブロック３３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。
【００４１】
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、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、保護制御部５３１、及び禁止制御部５３２として機能する。
【００４２】
保護制御部５３１は、Ａ／Ｄコンバータ５４，５５，５６から入力された電池ブロック３１，３２，３３の各端子電圧と、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、電池ブロック３１，３２，３３の各端子電圧が過充電保護電圧値Ｖ１に達した場合、保護制御部５３１によって、スイッチング素子Ｑ１がオフされて、電池ブロック３１，３２，３３の充放電経路が開かれる。このように、電池ブロック３１，３２，３３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と組電池３０との間が遮断され、充電が停止され、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。
【００４３】
また、保護制御部５３１は、Ａ／Ｄコンバータ５４，５５，５６から入力された電池ブロック３１，３２，３３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。電池ブロック３１，３２，３３の端子電圧が過放電電圧値まで低下した場合、保護制御部５３１はスイッチング素子Ｑ２をオフさせて、組電池３０の充放電経路を開かせる。このように、電池ブロック３１，３２，３３の端子電圧が過放電電圧値まで低下した場合、組電池３０は回路から遮断されて保護される。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。
【００４４】
禁止制御部５３２は、圧力検出シート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、圧力検出シート４に印加された圧力を検出する。具体的には、例えば、圧力検出シート４の電極４１，４２間には、図略の定電流回路によって予め設定された一定の電流Ｉｓが流されており、禁止制御部５３２は、電極４１，４２間の電圧Ｖｓを検出することで、圧力検出シート４の抵抗値ＲｓをＶｓ／Ｉｓとして算出する。そして、禁止制御部５３２は、例えば電池パック１が落下するなどして圧力検出シート４に圧力が加わり、抵抗値Ｒｓが予め設定された抵抗値Ｒｔｈ１を下回った場合、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオフさせて速やかに組電池３０の充放電を禁止すると共に、組電池３０の充放電を禁止する旨の情報をＥＥＰＲＯＭ５７に記憶させる。
【００４５】
この場合、電池３が損傷を受けるおそれがある第１閾値の圧力が圧力検出シート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、圧力検出シート４に印加される圧力が第１閾値を超えたことを示している。
【００４６】
さらに、禁止制御部５３２は、ＥＥＰＲＯＭ５７に組電池３０の充放電を禁止する旨の情報が記憶されていると、圧力検出シート４の抵抗値に関わらず、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオフされて組電池３０の充放電の禁止状態が維持される。また、禁止制御部５３２は、抵抗値Ｒｓが抵抗値Ｒｔｈ１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、組電池３０の充放電経路を開き、組電池３０の充放電を永続的に禁止する。
【００４７】
そして、禁止制御部５３２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圧力検出シート４に印加されていた圧力が低下し、圧力検出シート４の抵抗値が予め設定された抵抗値Ｒｔｈ２を上回り、すなわち圧力検出シート４に印加される圧力が予め設定された第２閾値以下となった場合、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオフさせて速やかに組電池３０の充放電を禁止すると共に、組電池３０の充放電を禁止する旨の情報をＥＥＰＲＯＭ５７に記憶させ、さら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、組電池３０の充放電を永続的に禁止する。この場合、第２閾値は、設定圧力Ｐｓより低い圧力に予め設定されている。また、圧力検出シート４に、第２閾値で示される圧力が印加された場合の圧力検出シート４の抵抗値Ｒｓが、抵抗値Ｒｔｈ２として予め設定されている。
【００４８】
制御ＩＣ５２は、論理回路５２１、コンパレータＭ１，Ｍ２，Ｍ３及び基準電圧源Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３を備えている。また、電池ブロック３１の正極が、コンパレータＭ１のプラス端子に接続され、基準電圧源Ｅ１から出力された基準電圧Ｒｅｆ１が、コンパレータＭ１のマイナス端子に印加され、コンパレータＭ１の出力端子は論理回路５２１に接続されている。コンパレータＭ１は、外部接続端子６１，６２に接続された図略の充電装置によって組電池３０が充電され、電池ブロック３１の端子電圧が基準電圧Ｒｅｆ１を超えると、過充電を示す検知信号を論理回路５２１へ出力する。
【００４９】
また、電池ブロック３２の正極が、コンパレータＭ２のプラス端子に接続され、基準電圧源Ｅ２から出力された基準電圧Ｒｅｆ２が、コンパレータＭ２のマイナス端子に印加され、コンパレータＭ２の出力端子は論理回路５２１に接続されている。コンパレータＭ２は、外部接続端子６１，６２に接続された図略の充電装置によって組電池３０が充電され、電池ブロック３２の端子電圧が基準電圧Ｒｅｆ２を超えると、過充電を示す検知信号を論理回路５２１へ出力する。
【００５０】
また、電池ブロック３３の正極が、コンパレータＭ３のプラス端子に接続され、基準電圧源Ｅ３から出力された基準電圧Ｒｅｆ３が、コンパレータＭ３のマイナス端子に印加され、コンパレータＭ３の出力端子は論理回路５２１に接続されている。コンパレータＭ３は、外部接続端子６１，６２に接続された図略の充電装置によって組電池３０が充電され、電池ブロック３３の端子電圧が基準電圧Ｒｅｆ３を超えると、過充電を示す検知信号を論理回路５２１へ出力する。
【００５１】
基準電圧Ｒｅｆ１〜４は、過充電保護電圧値Ｖ１よりも大きい例えば４．４５Ｖに予め設定されている。
【００５２】
論理回路５２１は、コンパレータＭ１〜Ｍ４から過充電を示す検知信号が出力されると、組電池３０の充電を停止させるべく制御信号をスイッチング素子Ｑ３のベースへ出力することによりスイッチング素子Ｑ３をオンさせる。そうすると、ヒータＲｈに電流が流れて発熱し、ヒータＲｈに熱接続された温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶融遮断し、充電電流を完全に遮断する。制御ＩＣ５２は、制御ＩＣ５１が何らかの異常により正常に動作しなかった場合に、組電池３０を過剰な充電から保護するようになっている。
【００５３】
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１に示す略箱状の筐体２が平らな地面や床面に落下した場合、筐体２の外面のいずれかが、地面や床面と完全に平行な状態で落下することはまれであるため、ほとんどの場合、筐体２の頂点Ｋ１〜Ｋ８のうちいずれかが、最初に地面や床面と衝突することになる。そうすると、頂点Ｋ１〜Ｋ８のうちいずれかに最も大きな衝撃が加えられ、その頂点部分に圧力が集中して筐体２が変形することで、当該頂点と電池３との間に配設された圧力検出シート４に圧力が加えられる。そうすると、図５（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。
【００５４】
そして、禁止制御部５３２によって、圧力検出シート４の抵抗値Ｒｓが検出され、抵抗値Ｒｓが予め設定された抵抗値Ｒｔｈ１を下回った場合、禁止制御部５３２によって、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオフされて速やかに組電池３０の充放電が禁止されることで、落下による衝撃で電池３が損傷した場合の安全性が向上される。
【００５５】
また、電池パック１が落下した際の圧力検出シート４の圧力変化は一時的であるが、衝撃により電池３が損傷を受けた場合には、時間が経過しても電池３の損傷は回復しない。そこで、禁止制御部５３２は、組電池３０の充放電を禁止する旨の情報をＥＥＰＲＯＭ５７に記憶させ、ＥＥＰＲＯＭ５７に組電池３０の充放電を禁止する旨の情報が記憶されていると、圧力検出シート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、一度でも圧力検出シート４の抵抗値Ｒｓが抵抗値Ｒｔｈ１を下回り、電池３が損傷しているおそれのある組電池３０の充放電を永続的に禁止する。これにより、損傷しているおそれのある電池３が充放電されることが、永続的に禁止されるので、安全性を向上させることができる。
【００５６】
さらに、圧力検出シート４の抵抗値Ｒｓが抵抗値Ｒｔｈ１を下回った場合、禁止制御部５３２によって、スイッチング素子Ｑ３がオンされ、ヒータＲｈが発熱することで温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断されて、組電池３０の充放電経路が開かれ、組電池３０の充放電が永続的に禁止される。この場合、温度ヒューズＦ１，Ｆ２は、一度溶断されると、再び導通することがないので、落下により損傷しているおそれのある電池３が再び充放電されることが、より確実に永続的に禁止されて、安全性を向上させることができる。
【００５７】
このとき、電池パック１が落下により地面や床面に衝突した場合において、ほとんどの場合に圧力が集中して最も大きな衝撃、圧力が加わる頂点Ｋ１〜Ｋ８のいずれについても、頂点Ｋ１〜Ｋ８と電池３との間に圧力検出シート４が配設されているので、落下により電池３に加えられる最大の圧力を、圧力検出シート４によって検出することができる。そうすると、電池パック１は、背景技術に係る電池パックのように、圧力センサや衝撃センサが配設されている位置がぶつかった箇所から離れているためにセルに局所的に加わった衝撃、圧力を検出することができない、といった不都合が生じるおそれが低減される結果、落下による衝撃や圧力に対する安全性を向上することができる。
【００５８】
また、圧力検出シート４は、シート状にされており、広い面積で組電池３０を囲むようにされているので、局所的に加わる圧力を広い範囲で検出することができる結果、背景技術に係る電池パックのように、電池パック内の一カ所で圧力や衝撃を検知するものよりも、落下により生じた圧力を検出する確実性を向上させることができる。
【００５９】
そして、筐体２における厚さ方向ｄの内壁面には、内側に突出する楔状の凸部２１が設けられているので、落下による地面や床面との衝突によって筐体２に加えられた衝撃や圧力が、凸部２１に集中して圧力検出シート４へ効率よく印加される結果、圧力検出シート４による圧力の検出感度を向上させることができる。
【００６０】
なお、凸部２１や、電池３の形状、重心の位置等によって、頂点Ｋ１〜Ｋ８と電池３との間よりも圧力が集中し易い部位がある場合には、圧力検出シート４は、必ずしも頂点Ｋ１〜Ｋ８のすべてと電池３との間に設けられている必要はなく、このような圧力が集中し易い部位に圧力検出シート４が配設されていてもよい。
【００６１】
また、図１に示すような厚さ方向ｄに薄い扁平な略箱状の筐体２は、面積が小さい厚さ方向ｄの外壁面を下にして落下した場合、筐体２が地面や床面に衝突した際に電池３に加わる衝撃、圧力が増大するのに対し、厚さ方向ｄの外壁面以外の、面積が大きい外壁面（図１における正面と裏面）を下にして落下した場合、筐体２は、広い面積で地面や床面に接地して衝撃や圧力が分散される結果、電池３に加わる衝撃や圧力は減少し、電池３が損傷するおそれが低減される。
【００６２】
そこで、図１に示す電池パック１は、帯状の圧力検出シート４が、筐体２における厚さ方向ｄの内壁面に沿う方向に、組電池３０を囲んで配設されていることによって、面積が小さい厚さ方向ｄの外壁面を下にして落下した場合、すなわち電池３の損傷につながるおそれの大きい向きで電池パック１が落下した場合に、電池３に加わる圧力を効率よく検出することができるようになっている。一方、厚さ方向ｄの外壁面以外の面積が大きい外壁面を下にして落下した場合には、電池３が損傷するおそれが少なくなるので、厚さ方向ｄの外壁面以外の外壁面の内側には、圧力検出シート４を設けない構造とすることによって、圧力検出シート４の面積を減少させてコストを低減すると共に、圧力検出シート４の厚さによって、電池パック１の厚さが増大し、電池パック１が大型化することが低減される。
【００６３】
さらに、圧力検出シート４は、電極４１，４２間に、圧力によって変形し得るポリマー樹脂やゴム等からなる材料４３が充填されているので、電池パック１が厚さ方向ｄの外壁面を下にして落下した場合、筐体２が地面や床面に衝突した際に電池３に加わる衝撃、圧力が、圧力検出シート４によって吸収され、電池３が落下による衝撃や圧力によって損傷するおそれが低減される。
【００６４】
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。
【００６５】
そこで、図１に示す電池パック１は、圧力検出シート４に、設定圧力Ｐｓが加えられた状態で、筐体２の内壁面及び制御ユニット５の内壁面と、９個の電池３とによって挟持する構造としており、例えば第三者が劣化した電池３を交換しようとして筐体２を分解すると、筐体２と電池３とによって圧力検出シート４に印加されていた圧力が開放されて、圧力検出シート４の圧力が低下するようにされている。
【００６６】
これにより、第三者が筐体２を分解すると、圧力検出シート４に印加されていた圧力が低下し、圧力検出シート４の抵抗値が予め設定された抵抗値Ｒｔｈ２を上回り、すなわち圧力検出シート４に印加される圧力が予め設定された第２閾値以下となった場合、禁止制御部５３２によって、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオフされて速やかに組電池３０の充放電が禁止され、電池パック１が分解された際の安全性が向上される。
【００６７】
また、禁止制御部５３２によって、組電池３０の充放電を禁止する旨の情報がＥＥＰＲＯＭ５７に記憶される。そして、禁止制御部５３２は、ＥＥＰＲＯＭ５７に組電池３０の充放電を禁止する旨の情報が記憶されていると、圧力検出シート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、筐体２が分解されて電池３が交換されたおそれがある場合には、組電池３０の充放電を永続的に禁止する。これにより、第三者により不当に改造され、安全性を保証できない電池パックが使用されるおそれが低減される。
【００６８】
さらに、禁止制御部５３２によって、スイッチング素子Ｑ３がオンされ、ヒータＲｈが発熱することで温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断されて、組電池３０の充放電経路が開かれ、組電池３０の充放電が永続的に禁止される。この場合、温度ヒューズＦ１，Ｆ２は、一度溶断されると再び導通することがないので、永続的に組電池３０の充放電が禁止される結果、第三者により不当に改造され、安全性を保証できない電池パックが再び使用されるおそれが低減される。
【００６９】
なお、圧力検出シート４は、必ずしも筐体２における厚さ方向ｄの内壁面に沿う方向に、組電池３０を囲むように配設される例に限られず、例えば図７に示す電池パック１ａのように、略箱状の筐体２の頂点Ｋ１〜Ｋ８の内側、すなわち頂点Ｋ１〜Ｋ８と電池３との間に、それぞれ小さな小片にされた８個の圧力検出シート４を配設するようにしてもよい。そして、８個の圧力検出シート４が、直列、あるいは並列に接続されてその合成抵抗が抵抗値Ｒｓとして禁止制御部５３２によって検出されるようにしてもよく、各圧力検出シート４の抵抗値がそれぞれ抵抗値Ｒｓとして禁止制御部５３２によって検出されるようにしてもよい。
【００７０】
この場合、電池パック１ａが落下により地面や床面に衝突した場合において、ほとんどの場合に最も大きな衝撃、圧力が加わる頂点Ｋ１〜Ｋ８のいずれについても、頂点Ｋ１〜Ｋ８と電池３との間に圧力検出シート４が配設されているので、落下により電池３に加えられる最大の圧力を、圧力検出シート４によって検出することができる結果、落下による衝撃や圧力に対する安全性を向上することができる。そして、図１に示す電池パック１よりも、圧力検出シート４の合計面積を減少させることができるので、電池パック１ａのコストを低減したり、小型化したりすることが容易となる。
【００７１】
図８は、図４に示す圧力検出シート４の変形例を示す説明図である。図８に示す圧力検出シート４ａは、例えば帯状のフレキシブル基板である基板４５１に、互いに間隔を有して設けられた線状の電極４１ａ（第３電極）と電極４２ａ（第４電極）とが形成されている。また、導電性の導電部材４５２が、複数、所定間隔で電極４１ａ，４２ａを横切って覆うように、取り付けられている。導電部材４５２は、例えば導電性ゴムによって構成されており、矩形板状の部材の両端部分が基板４５１の方向に突出した形状の脚部４５３，４５４が設けられている。そして、脚部４５３，４５４が、電極４１ａ，４２ａをまたいで基板４５１に取り付けられることにより、脚部４５３，４５４の突出長さだけ、導電部材４５２が電極４１ａ，４２ａから離間するようになっている。この場合、脚部４５３，４５４が弾性部材の一例に相当している。
【００７２】
さらに、基板４５１に取り付けられた導電部材４５２の上からシート部材４５５が覆い被せられて、取り付けられている。基板４５１としては、例えばポリイミド、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）、アラミド等を用いることができる。また、基板４５１は、フレキシブル基板に限られず、直線箇所についてはガラスエポキシ基板としてもよい。
【００７３】
このように構成された圧力検出シート４ａは、図１に示す電池パック１において、シート部材４５５が筐体２側になるように配設される。そして、電池パック１が落下して筐体２が変形すると、シート部材４５５の上から圧力が加えられ、導電部材４５２が押圧されて脚部４５３，４５４が変形し、導電部材４５２が電極４１ａ，４２ａに接触して導通することで、電極４１ａ，４２ａ間の抵抗値Ｒｓが低下するようになっている。また、シート部材４５５が取り付けられていることによって、電極にゴミが付着することが予防されて、防塵効果が得られると共に、導電部材４５２と導電部材４５２との間の部分でシート部材４５５が押圧された場合であっても、シート部材４５５を介して導電部材４５２が押圧されることにより、圧力を検出可能な面積が増大されている。
【００７４】
図９は、図４に示す圧力検出シート４の他の変形例を示す説明図である。図９に示す圧力検出シート４ｂは、柔軟性を有する管４６１に液状の導電材料４６２が充填され、さらに管４６１の両端開口部が、電極４１ｂ，４２ｂによってそれぞれ封口されている。そして、管４６１が、シート部材４６３，４６４によって所定の圧力で挟持されることによって、扁平にされることで、帯状かつシート状の形状にされている。
【００７５】
管４６１は、例えばポリイミド、ＰＥＴ、アラミド、ポリエチレン等によって構成されている。導電材料４６２は、例えば、シリコーンオイルにゲル化剤として架橋シリコーンポリマーを用いたゲル状のシリコーン材料や、イソシアネートプレポリマーにアミン変性ポリオールを用いたゲル状のウレタン材料などに、例えばカーボン、導電性酸化チタン、導電性酸化亜鉛等の導体フィラーが混入されて構成されている。導電材料４６２は、導電性を有していればよく、例えば電解液のように粘性の小さい導電性の液体を導電材料４６２としてもよいが、ある程度粘性が大きいゲル状の材料に導体フィラーを混入することで、ゲル状の材料中に導体フィラーが分散しやすくなる結果、導電材料４６２の抵抗値を均一にすることが容易となる。また、導電材料４６２の粘性が大きい方が、管４６１から漏れにくくなるという、利点もある。
【００７６】
図１０は、図９に示す圧力検出シート４ｂによって圧力が検出される仕組みを説明するための説明図である。図１０（ａ）は、圧力検出シート４ｂに圧力が加えられていない場合の長手方向に垂直な方向の断面図である。図１０（ｂ）は、圧力検出シート４ｂに圧力が加えられた場合の長手方向に垂直な方向の断面図である。
【００７７】
このように構成された圧力検出シート４ｂは、正常時、図１０（ａ）に示す状態で、筐体２における最も短い辺を含む壁面の内壁に沿って、組電池３０を囲むように配設されている。そして、電池パック１が落下して筐体２が変形すると、シート部材４６３の上から圧力が加えられて管４６１が図１０（ｂ）に示すように扁平に変形する。そうすると、管４６１の断面積が減少し、すなわち導電部材４５２による導体断面積が減少する結果、電極４１ｂ，４２ｂ間の抵抗値が増大する。
【００７８】
これにより、圧力検出シート４ｂは、与えられた圧力が増大するほど電極４１ｂ，４２ｂ間の抵抗値が増大するので、圧力を電極４１ｂ，４２ｂ間の抵抗値として検出することができる。このとき、圧力が加えられて変形した部分から押し出された導電材料４６２は、例えば管４６１が他の部分で伸びることによって、吸収されるようになっている。
【００７９】
圧力検出シート４、４ａは、圧力が高いほど抵抗値が小さくなるのに対し、圧力検出シート４ｂは、圧力が高いほど抵抗値が大きくなるので、圧力検出シート４、４ａを用いた場合の禁止制御部５３２とは、抵抗値Ｒｂの圧力への換算方法のみが異なる禁止制御部５３２ｂが用いられる。禁止制御部５３２ｂは、圧力検出シート４ｂの抵抗値Ｒｂを検出し、この抵抗値Ｒｂを圧力に換算することで、圧力検出シート４ｂに印加された圧力を検出することができる。
【００８０】
具体的には、禁止制御部５３２ｂは、例えば電池パック１が落下するなどして圧力検出シート４ｂに圧力が加わり、抵抗値Ｒｂが予め設定された抵抗値Ｒｔｈ１ｂを超えた場合、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオフさせて速やかに組電池３０の充放電を禁止すると共に、組電池３０の充放電を禁止する旨の情報をＥＥＰＲＯＭ５７に記憶させる。この場合、電池３が損傷を受けるおそれがある第１閾値の圧力が圧力検出シート４ｂに加えられたときの抵抗値Ｒｂが、抵抗値Ｒｔｈ１ｂとして設定されており、抵抗値Ｒｂが抵抗値Ｒｔｈ１ｂを超えることは、圧力検出シート４ｂに印加される圧力が第１閾値を超えたことを示している。
【００８１】
さらに、禁止制御部５３２ｂは、ＥＥＰＲＯＭ５７に組電池３０の充放電を禁止する旨の情報が記憶されていると、圧力検出シート４ｂの抵抗値に関わらず、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオフされて組電池３０の充放電の禁止状態が維持される。また、禁止制御部５３２ｂは、抵抗値Ｒｂが抵抗値Ｒｔｈ１を超えた場合、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、組電池３０の充放電経路を開き、組電池３０の充放電を永続的に禁止する。
【００８２】
そして、禁止制御部５３２ｂ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圧力検出シート４ｂに印加されていた圧力が低下し、圧力検出シート４ｂの抵抗値が予め設定された抵抗値Ｒｔｈ２ｂ以下となり、すなわち圧力検出シート４ｂに印加される圧力が予め設定された第２閾値以下となった場合、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオフさせて速やかに組電池３０の充放電を禁止すると共に、組電池３０の充放電を禁止する旨の情報をＥＥＰＲＯＭ５７に記憶させ、さら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、組電池３０の充放電を永続的に禁止する。この場合、第２閾値は、設定圧力Ｐｓより低い圧力に予め設定されている。また、圧力検出シート４ｂに、第２閾値で示される圧力が印加された場合の圧力検出シート４ｂの抵抗値Ｒｂが、抵抗値Ｒｔｈ２ｂとして予め設定されている。
【００８３】
図１１は、図４に示す圧力検出シート４の他の変形例を示す説明図である。図１１に示す圧力検出シート４ｃは、対向配置されたシート状の電極４１，４２間に、印加された圧力に応じた電圧を誘起する圧電ポリマー４７が充填されて構成されている。圧電ポリマー４７としては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）が用いられる。この場合、禁止制御部５３２とは、圧力検出シート４ｃで検出された圧力を直接電圧値として取得する点が異なる禁止制御部５３２ｃが用いられる。禁止制御部５３２ｃは、圧力検出シート４ｃで検出された圧力を直接電圧値として取得することができるので、圧力検出シート４，４ａ，４ｂを用いた場合のように、抵抗値を検出するために定電流回路を備える必要がなく、回路を簡素化することができる。
【００８４】
具体的には、禁止制御部５３２ｃは、例えば電池パック１が落下するなどして圧力検出シート４ｃに圧力が加わり、圧電ポリマー４７によって電極４１，４２間に誘起される電圧Ｖｓが予め設定された電圧閾値Ｖｔｈ１を超えた場合、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオフさせて速やかに組電池３０の充放電を禁止すると共に、組電池３０の充放電を禁止する旨の情報をＥＥＰＲＯＭ５７に記憶させる。この場合、電池３が損傷を受けるおそれがある第１閾値の圧力が圧力検出シート４ｂに加えられたときの電圧Ｖｓが、電圧閾値Ｖｔｈ１として設定されており、電圧Ｖｓが電圧閾値Ｖｔｈ１を超えることは、圧力検出シート４ｃに印加される圧力が第１閾値を超えたことを示している。
【００８５】
さらに、禁止制御部５３２ｃは、ＥＥＰＲＯＭ５７に組電池３０の充放電を禁止する旨の情報が記憶されていると、圧力検出シート４ｃの電極４１，４２間に誘起される電圧Ｖｓに関わらず、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオフされて組電池３０の充放電の禁止状態が維持される。また、禁止制御部５３２ｃは、電圧Ｖｓが電圧閾値Ｖｔｈ１を超えた場合、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、組電池３０の充放電経路を開き、組電池３０の充放電を永続的に禁止する。
【００８６】
そして、禁止制御部５３２ｃ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圧力検出シート４ｃに印加されていた圧力が低下し、圧力検出シート４ｃの電極４１，４２間に誘起される電圧Ｖｓが予め設定された電圧閾値Ｖｔｈ２以下となり、すなわち圧力検出シート４ｃに印加される圧力が予め設定された第２閾値以下となった場合、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオフさせて速やかに組電池３０の充放電を禁止すると共に、組電池３０の充放電を禁止する旨の情報をＥＥＰＲＯＭ５７に記憶させ、さら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、組電池３０の充放電を永続的に禁止する。この場合、第２閾値は、設定圧力Ｐｓより低い圧力に予め設定されている。また、圧力検出シート４ｃに、第２閾値で示される圧力が印加された場合における圧力検出シート４ｃの電極４１，４２間に誘起される電圧Ｖｓが、電圧閾値Ｖｔｈ２として予め設定されている。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】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２】図１に示す電池パックのＸ−Ｘ断面を示す断面図である。
【図３】図１に示す筐体の内壁構造の一例を示す説明図である。
【図４】図１に示す圧力検出シートの構成の一例を示す説明図である。
【図５】図４に示す圧力検出シート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。（ａ）は、圧力検出シートに圧力が印加されていない状態を示し、（ｂ）は、圧力検出シートに圧力が印加された状態を示している。
【図６】図１に示す電池パックの電気的構成の一例を示すブロック図である。
【図７】図１に示す電池パックの変形例を示す説明図である。
【図８】図４に示す圧力検出シートの変形例を示す説明図である。
【図９】図４に示す圧力検出シートの変形例を示す説明図である。
【図１０】図９に示す圧力検出シート４によって圧力が検出される仕組みを説明するための説明図である。（ａ）は、圧力検出シートに圧力が加えられていない場合の長手方向に垂直な方向の断面図である。（ｂ）は、圧力検出シートに圧力が加えられた場合の長手方向に垂直な方向の断面図である。
【図１１】図４に示す圧力検出シートの他の変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８９】
１，１ａ 電池パック
２ 筐体
３ 電池
４，４ａ，４ｂ，４ｃ 圧力検出シート
２１ 凸部
３０ 組電池
３１，３２，３３ 電池ブロック
４１，４２，４１ａ，４２ａ，４１ｂ，４２ｂ 電極
４３ 材料
４４ 導電性フィラー
４７ 圧電ポリマー
５３ 制御部
４５２ 導電部材
４５３，４５４ 脚部
４６１ 管
４６２ 導電材料
４６３，４６４ シート部材
５３２，５３２ｂ，５３２ｃ 禁止制御部
Ｆ１，Ｆ２ 温度ヒューズ
Ｋ１〜Ｋ８ 頂点
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３ スイッチング素子
Ｒｈ ヒータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、落下に対する安全性が向上される電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
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、このような携帯型の電池駆動機器に用いられる電池パックは、ユーザが持ち運ぶ機会が多いため、電池パックが落下して衝撃が加えられるおそれが増大する。そして、高容量化の進んだ電池パックは、電池に蓄えられたエネルギーが大きいため、落下による衝撃により損傷を受けて内部短絡等の故障が生じた場合の発熱量も増大する。
【０００３】
そこで、従来、電池パックに圧力センサや衝撃センサを備えて、電池パックに衝撃が加えられた場合、電池の充放電を禁止することにより、安全性を向上するようにした電池パックが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−１０２０９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電池パックが平らな地面や床面に落下した場合、電池パックに加わる衝撃、圧力は電池パック全体で均一にならず、電池パックの筐体が、地面や床面にぶつかった箇所の付近で、電池パック内のセルに局所的に大きな衝撃、圧力が加わる。そうすると、上述のように、電池パック内のどこかに圧力センサや衝撃センサを備えていても、圧力センサや衝撃センサが配設されている位置がぶつかった箇所から離れていると、セルに局所的に加わった衝撃、圧力を検出することができないため、電池の充放電を禁止することができない結果、安全性を向上させることができないという、不都合があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みて為された発明であり、落下による衝撃や圧力に対する安全性を向上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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電池パックは、電池と、前記電池を収容する略箱状の筐体と、圧力を検出するシート状の部材であって、前記筐体における外部からの圧力が集中する位置と前記電池との間に配設された圧力検出部と、前記圧力検出部によって検出された圧力が、予め設定された第１閾値を超える場合、前記電池の充放電を禁止する禁止制御部とを備える。
【０００７】
この構成によれば、略箱状の筐体における外部からの圧力が集中する位置と電池との間にシート状の圧力検出部が配設されている。そうすると、このような筐体が落下した場合、地面や床面と衝突することにより生じた圧力は、圧力検出部が配設されている位置に集中するから、落下により生じた局所的な圧力のうち最大の圧力が圧力検出部によって検出される確実性が向上する。そして、禁止制御部によって、圧力検出部によって検出された圧力が第１閾値を超える場合、電池の充放電が禁止されるので、落下により生じた局所的な圧力のうち最大の圧力に基づき電池の充放電を禁止することで、電池パックの落下による衝撃や圧力に対する安全性を向上することができる。また、圧力検出部はシート状であるから、一定の広がりを有する領域で圧力を検出できると共に、圧力検出部の面積を増大させることで、圧力検出可能な範囲を増大させることが容易となる。そうすると、落下により局所的に加わる圧力を、広い範囲で検出することが容易となる結果、背景技術に係る電池パックのように、電池パック内の一カ所で圧力や衝撃を検知するものよりも、落下により生じた圧力を検出する確実性を向上させることができる。
【０００８】
また、前記筐体における外部からの圧力が集中する位置は、前記筐体の頂点であり、前記圧力検出部は、前記筐体のすべての頂点と前記電池との間に配設されていることが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、略箱状の筐体のすべての角の頂点と電池との間にシート状の圧力検出部が配設されている。このような略箱状の筐体が平らな地面や床面に落下した場合、筐体の角の頂点のうちいずれかが、最初に地面や床面と衝突することになる。そうすると、筐体の角の各頂点のうちいずれかに最も大きな衝撃が加えられ、その頂点部分で筐体が変形する結果、当該頂点と電池との間に配設された圧力検出部に圧力が加えられることで、落下により電池に与えられる圧力が、圧力検出部によって検出される。この場合、圧力検出部は、すべての角の頂点と電池との間に設けられているので、電池パックが落下した際に、地面や床面と衝突した頂点の位置に関わらず、当該衝突した頂点から電池に加えられる圧力を圧力検出部によって検出することができる結果、落下により生じた局所的な圧力のうち最大の圧力を圧力検出部によって検出する確実性が向上する。そして、禁止制御部によって、圧力検出部によって検出された圧力が第１閾値を超える場合、電池の充放電が禁止されるので、落下により生じた局所的な圧力のうち最大の圧力に基づき電池の充放電を禁止することで、電池パックの落下による衝撃や圧力に対する安全性を向上することができる。また、圧力検出部はシート状であるから、一定の広がりを有する領域で圧力を検出できると共に、圧力検出部の面積を増大させることで、圧力検出可能な範囲を増大させることが容易となる。そうすると、落下により局所的に加わる圧力を、広い範囲で検出することが容易となる結果、背景技術に係る電池パックのように、電池パック内の一カ所で圧力や衝撃を検知するものよりも、落下により生じた圧力を検出する確実性を向上させることができる。
【００１０】
また、前記筐体は、扁平な略箱状であり、前記圧力検出部は、帯状であって、前記筐体における最も短い辺を含む壁面の内側に、前記電池を囲んで配設されていることが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、帯状の圧力検出部は、筐体のすべての角の頂点と電池との間に、シート状の圧力検出部の少なくとも端部が位置するように、配設されることとなる結果、落下により生じた局所的な圧力のうち最大の圧力を圧力検出部によって検出する確実性が向上する。また、扁平な略箱状の筐体は、面積が小さい厚さ方向の外壁面を下にして落下した場合、筐体が地面や床面に衝突した際に電池に加わる衝撃、圧力が、面積の大きい外壁面を下にして落下した場合よりも増大する。そこで、帯状の圧力検出部が、筐体における最も短い辺を含む壁面の内側に、電池を囲んで配設されていることによって、面積が小さい厚さ方向の外壁面を下にして落下した場合、すなわち電池の損傷につながるおそれの大きい向きで電池パックが落下した場合に、電池に加わる圧力を効率よく検出することができる。
【００１２】
また、前記筐体における厚さ方向の内壁面には、内側に突出する凸部が設けられていることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、落下による衝撃で筐体が変形した場合、筐体の内壁面に設けられた凸部によって圧力検出部に圧力が加えられるので、筐体の内壁面から圧力検出部へ圧力が伝わりやすくなる結果、落下により生じる圧力を圧力検出部によって検出する確実性を向上させることができる。
【００１４】
また、前記圧力検出部は、前記第１閾値に満たない予め設定された設定圧力が加えられた状態で、前記筐体の内壁面と前記電池とによって挟持されており、前記禁止制御部は、さらに、前記圧力検出部によって検出された圧力が、前記設定圧力に満たない値に予め設定された第２閾値以下の場合、前記電池の充放電を禁止することが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、圧力検出部は、第１閾値に満たない予め設定された設定圧力が加えられた状態で、筐体の内壁面と電池とによって挟持されているので、例えば第三者が筐体を分解すると、筐体と電池とによって挟持されることで圧力検出部に印加されていた圧力が低下する。そして、圧力検出部によって検出された圧力が第２閾値以下になると、禁止制御部によって電池の充放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使用を禁止することで安全性を向上することができる。
【００１６】
また、前記電池の充放電経路を開閉する充放電経路開閉部をさらに備え、前記禁止制御部は、前記充放電経路開閉部により前記充放電経路を開かせることにより、前記電池の充放電を禁止することが好ましい。この構成によれば、禁止制御部によって、電池の充放電が禁止されると、電池の充放電経路が遮断されるので、電池の充放電を確実に禁止することができる。
【００１７】
また、不揮発性の記憶部をさらに備え、前記禁止制御部は、前記電池の充放電を禁止する場合にさらに前記電池の充放電を禁止する旨の情報を前記記憶部に記憶させ、前記記憶部によって、既に前記電池の充放電を禁止する旨の情報が記憶されている場合、前記圧力検出部によって検出される圧力に関わらず、前記電池の充放電を禁止することが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、禁止制御部によって、電池の充放電が禁止されると、電池の充放電を禁止する旨の情報が不揮発性の記憶部に記憶される。そして、記憶部によって、既に電池の充放電を禁止する旨の情報が記憶されている場合、禁止制御部によって、圧力検出部によって検出される圧力に関わらず電池の充放電が禁止されるので、永続的に電池の充放電を禁止でき、制御回路自身の改造を防止することも容易となる結果、充放電が禁止された電池パックの安全性を向上させることができる。
【００１９】
また、前記充放電経路開閉部は、ヒューズであり、前記禁止制御部は、前記ヒューズを溶断させることにより、前記電池の充放電を禁止するようにしてもよい。この構成によれば、禁止制御部によって、電池の充放電が禁止されると、ヒューズが溶断されることにより電池の充放電経路が遮断されるので、永続的に電池の充放電を禁止することができる結果、充放電が禁止された電池パックの安全性を向上させることができる。
【００２０】
また、前記圧力検出部は、対向配置されたシート状の第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ているものであり、前記禁止制御部は、前記第１及び第２電極間の抵抗値を、前記圧力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が好ましい。
【００２１】
この構成によれば、圧力検出部に圧力が加えられると、第１及び第２電極間に充填された材料が圧力変形して導電性フィラー相互間の間隔が狭くなり、第１及び第２電極間の抵抗値が減少する。この場合、圧力検出部に加えられる圧力が高いほど導電性フィラー相互間の間隔が狭くなって第１及び第２電極間の抵抗値が減少するので、第１及び第２電極間の抵抗値が、圧力検出部によって検出された圧力を示す情報として得られる。
【００２２】
また、前記圧力検出部は、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電極と離間させて保持する弾性部材とを備え、前記禁止制御部は、前記第３及び第４電極間の抵抗値を、前記圧力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ようにしてもよい。
【００２３】
この構成によれば、圧力検出部に圧力が加わると、導電部材が押圧されて弾性部材が変形し、導電部材が第３及び第４電極に接触して導通することで、第３及び第４電極間の抵抗値が低下する。これにより、第３及び第４電極間の抵抗値が、圧力検出部によって検出された圧力を示す情報として得られる。
【００２４】
また、前記圧力検出部は、両端にそれぞれ電極が設けられた柔軟性を有する管と、前記各電極と接触するように前記管に封入された液状の導電材料と、前記管を扁平になるように挟持する二つのシート部材とを備え、前記禁止制御部は、前記管の両端に設けられた電極間の抵抗値を、前記圧力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ようにしてもよい。
【００２５】
この構成によれば、圧力検出部に圧力が加わると、管が変形して管の断面積が減少し、すなわち導電部材による導体断面積が減少する結果、管の両端に設けられた電極間の抵抗値が増大する。これにより、圧力検出部は、与えられた圧力が増大するほど管の両端に設けられた電極間の抵抗値が増大するので、管の両端に設けられた電極間の抵抗値を、圧力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ができる。
【発明の効果】
【００２６】
このような構成の電池パックは、この構成によれば、略箱状の筐体における外部からの圧力が集中する位置と電池との間にシート状の圧力検出部が配設されている。そうすると、このような筐体が落下した場合、地面や床面と衝突することにより生じた圧力は、圧力検出部が配設されている位置に集中するから、落下により生じた局所的な圧力のうち最大の圧力が圧力検出部によって検出される確実性が向上する。そして、禁止制御部によって、圧力検出部によって検出された圧力が第１閾値を超える場合、電池の充放電が禁止されるので、落下により生じた局所的な圧力のうち最大の圧力に基づき電池の充放電を禁止することで、電池パックの落下による衝撃や圧力に対する安全性を向上することができる。また、圧力検出部はシート状であるから、一定の広がりを有する領域で圧力を検出できると共に、圧力検出部の面積を増大させることで、圧力検出可能な範囲を増大させることが容易となる。そうすると、落下により局所的に加わる圧力を、広い範囲で検出することが容易となる結果、背景技術に係る電池パックのように、電池パック内の一カ所で圧力や衝撃を検知するものよりも、落下により生じた圧力を検出する確実性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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。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における前面部分の壁を取り除いて、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。
【００２８】
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９個の電池３と、圧力検出シート４（圧力検出部）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。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。なお、電池３は、一次電池であってもよい。
【００２９】
圧力検出シート４は、帯状のシートであって、筐体２における厚さｄの方向に沿う内壁面の内側、すなわち筐体における最も短い辺を含む壁面の内側に、９個の電池を囲むように配設されている。また、圧力検出シート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の内壁面及び制御ユニット５の内壁面と、９個の電池３とによって挟持されている。この場合、圧力検出シート４は、筐体２のすべての角の頂点Ｋ１〜Ｋ８と電池３との間に、圧力検出シート４の少なくとも端部が位置するように、配設されることとなる。
【００３０】
図３は、電池３と圧力検出シート４とを取り外して筐体２の内壁が見えるようにした説明図である。図３に示すように、筐体２における最も短い辺を含む壁面の内側には、内側に突出する略くさび形の凸部２１が設けられており、凸部２１によって、筐体２から圧力検出シート４へ圧力が加わり易くなるようにされている。
【００３１】
図４は、圧力検出シート４の構成の一例を示す説明図である。図４に示す圧力検出シート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。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。
【００３２】
図５は、圧力検出シート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５（ａ）は、圧力検出シート４に圧力が印加されていない状態を示し、図５（ｂ）は、圧力検出シート４に圧力が印加された状態を示している。まず、圧力検出シート４は、図５（ａ）に示すように、圧力が印加されていない状態では、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ており、導電性フィラー４４相互間の間隔が大きいために電極４１，４２間の抵抗値が増大する。
【００３３】
一方、圧力検出シート４に圧力が加えられると、図５（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、圧力検出シート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、圧力検出シート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。
【００３４】
図６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）５１，５２、外部接続端子６１，６２，６３，６４、９個の電池３、圧力検出シート４、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２（充放電経路開閉部）、スイッチング素子Ｑ３、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４、温度ヒューズＦ１，Ｆ２（充放電経路開閉部）、及びヒータＲｈを備えて構成されている。
【００３５】
９個の電池３は、３個ずつ並列接続されて３つの電池ブロック３１，３２，３３にされ、さらに電池ブロック３１，３２，３３が直列接続されて、一つの組電池３０にされている。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。
【００３６】
外部接続端子６１，６２は、組電池３０を充電するための充電装置を接続したり、組電池３０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、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を介して組電池３０の正極に接続され、外部接続端子６２は、組電池３０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。
【００３７】
スイッチング素子Ｑ１は、寄生ダイオードのアノードが組電池３０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、組電池３０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、組電池３０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。
【００３８】
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とを介して組電池３０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、抵抗Ｒ３を介して制御ＩＣ５２と接続され、抵抗Ｒ４を介して制御ＩＣ５１と接続されている。そして、制御ＩＣ５１，５２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。
【００３９】
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５４，５５，５６、及びＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）５７（記憶部）を備える。
【００４０】
Ａ／Ｄコンバータ５４の入力端子は電池ブロック３１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５５の入力端子は抵抗Ｒ１を介して電池ブロック３２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５６の入力端子は電池ブロック３３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、電池ブロック３１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は、電池ブロック３２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５６は、電池ブロック３３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。
【００４１】
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、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、保護制御部５３１、及び禁止制御部５３２として機能する。
【００４２】
保護制御部５３１は、Ａ／Ｄコンバータ５４，５５，５６から入力された電池ブロック３１，３２，３３の各端子電圧と、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、電池ブロック３１，３２，３３の各端子電圧が過充電保護電圧値Ｖ１に達した場合、保護制御部５３１によって、スイッチング素子Ｑ１がオフされて、電池ブロック３１，３２，３３の充放電経路が開かれる。このように、電池ブロック３１，３２，３３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と組電池３０との間が遮断され、充電が停止され、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。
【００４３】
また、保護制御部５３１は、Ａ／Ｄコンバータ５４，５５，５６から入力された電池ブロック３１，３２，３３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。電池ブロック３１，３２，３３の端子電圧が過放電電圧値まで低下した場合、保護制御部５３１はスイッチング素子Ｑ２をオフさせて、組電池３０の充放電経路を開かせる。このように、電池ブロック３１，３２，３３の端子電圧が過放電電圧値まで低下した場合、組電池３０は回路から遮断されて保護される。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。
【００４４】
禁止制御部５３２は、圧力検出シート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、圧力検出シート４に印加された圧力を検出する。具体的には、例えば、圧力検出シート４の電極４１，４２間には、図略の定電流回路によって予め設定された一定の電流Ｉｓが流されており、禁止制御部５３２は、電極４１，４２間の電圧Ｖｓを検出することで、圧力検出シート４の抵抗値ＲｓをＶｓ／Ｉｓとして算出する。そして、禁止制御部５３２は、例えば電池パック１が落下するなどして圧力検出シート４に圧力が加わり、抵抗値Ｒｓが予め設定された抵抗値Ｒｔｈ１を下回った場合、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオフさせて速やかに組電池３０の充放電を禁止すると共に、組電池３０の充放電を禁止する旨の情報をＥＥＰＲＯＭ５７に記憶させる。
【００４５】
この場合、電池３が損傷を受けるおそれがある第１閾値の圧力が圧力検出シート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、圧力検出シート４に印加される圧力が第１閾値を超えたことを示している。
【００４６】
さらに、禁止制御部５３２は、ＥＥＰＲＯＭ５７に組電池３０の充放電を禁止する旨の情報が記憶されていると、圧力検出シート４の抵抗値に関わらず、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオフされて組電池３０の充放電の禁止状態が維持される。また、禁止制御部５３２は、抵抗値Ｒｓが抵抗値Ｒｔｈ１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、組電池３０の充放電経路を開き、組電池３０の充放電を永続的に禁止する。
【００４７】
そして、禁止制御部５３２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圧力検出シート４に印加されていた圧力が低下し、圧力検出シート４の抵抗値が予め設定された抵抗値Ｒｔｈ２を上回り、すなわち圧力検出シート４に印加される圧力が予め設定された第２閾値以下となった場合、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオフさせて速やかに組電池３０の充放電を禁止すると共に、組電池３０の充放電を禁止する旨の情報をＥＥＰＲＯＭ５７に記憶させ、さら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、組電池３０の充放電を永続的に禁止する。この場合、第２閾値は、設定圧力Ｐｓより低い圧力に予め設定されている。また、圧力検出シート４に、第２閾値で示される圧力が印加された場合の圧力検出シート４の抵抗値Ｒｓが、抵抗値Ｒｔｈ２として予め設定されている。
【００４８】
制御ＩＣ５２は、論理回路５２１、コンパレータＭ１，Ｍ２，Ｍ３及び基準電圧源Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３を備えている。また、電池ブロック３１の正極が、コンパレータＭ１のプラス端子に接続され、基準電圧源Ｅ１から出力された基準電圧Ｒｅｆ１が、コンパレータＭ１のマイナス端子に印加され、コンパレータＭ１の出力端子は論理回路５２１に接続されている。コンパレータＭ１は、外部接続端子６１，６２に接続された図略の充電装置によって組電池３０が充電され、電池ブロック３１の端子電圧が基準電圧Ｒｅｆ１を超えると、過充電を示す検知信号を論理回路５２１へ出力する。
【００４９】
また、電池ブロック３２の正極が、コンパレータＭ２のプラス端子に接続され、基準電圧源Ｅ２から出力された基準電圧Ｒｅｆ２が、コンパレータＭ２のマイナス端子に印加され、コンパレータＭ２の出力端子は論理回路５２１に接続されている。コンパレータＭ２は、外部接続端子６１，６２に接続された図略の充電装置によって組電池３０が充電され、電池ブロック３２の端子電圧が基準電圧Ｒｅｆ２を超えると、過充電を示す検知信号を論理回路５２１へ出力する。
【００５０】
また、電池ブロック３３の正極が、コンパレータＭ３のプラス端子に接続され、基準電圧源Ｅ３から出力された基準電圧Ｒｅｆ３が、コンパレータＭ３のマイナス端子に印加され、コンパレータＭ３の出力端子は論理回路５２１に接続されている。コンパレータＭ３は、外部接続端子６１，６２に接続された図略の充電装置によって組電池３０が充電され、電池ブロック３３の端子電圧が基準電圧Ｒｅｆ３を超えると、過充電を示す検知信号を論理回路５２１へ出力する。
【００５１】
基準電圧Ｒｅｆ１〜４は、過充電保護電圧値Ｖ１よりも大きい例えば４．４５Ｖに予め設定されている。
【００５２】
論理回路５２１は、コンパレータＭ１〜Ｍ４から過充電を示す検知信号が出力されると、組電池３０の充電を停止させるべく制御信号をスイッチング素子Ｑ３のベースへ出力することによりスイッチング素子Ｑ３をオンさせる。そうすると、ヒータＲｈに電流が流れて発熱し、ヒータＲｈに熱接続された温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶融遮断し、充電電流を完全に遮断する。制御ＩＣ５２は、制御ＩＣ５１が何らかの異常により正常に動作しなかった場合に、組電池３０を過剰な充電から保護するようになっている。
【００５３】
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１に示す略箱状の筐体２が平らな地面や床面に落下した場合、筐体２の外面のいずれかが、地面や床面と完全に平行な状態で落下することはまれであるため、ほとんどの場合、筐体２の頂点Ｋ１〜Ｋ８のうちいずれかが、最初に地面や床面と衝突することになる。そうすると、頂点Ｋ１〜Ｋ８のうちいずれかに最も大きな衝撃が加えられ、その頂点部分に圧力が集中して筐体２が変形することで、当該頂点と電池３との間に配設された圧力検出シート４に圧力が加えられる。そうすると、図５（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。
【００５４】
そして、禁止制御部５３２によって、圧力検出シート４の抵抗値Ｒｓが検出され、抵抗値Ｒｓが予め設定された抵抗値Ｒｔｈ１を下回った場合、禁止制御部５３２によって、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオフされて速やかに組電池３０の充放電が禁止されることで、落下による衝撃で電池３が損傷した場合の安全性が向上される。
【００５５】
また、電池パック１が落下した際の圧力検出シート４の圧力変化は一時的であるが、衝撃により電池３が損傷を受けた場合には、時間が経過しても電池３の損傷は回復しない。そこで、禁止制御部５３２は、組電池３０の充放電を禁止する旨の情報をＥＥＰＲＯＭ５７に記憶させ、ＥＥＰＲＯＭ５７に組電池３０の充放電を禁止する旨の情報が記憶されていると、圧力検出シート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、一度でも圧力検出シート４の抵抗値Ｒｓが抵抗値Ｒｔｈ１を下回り、電池３が損傷しているおそれのある組電池３０の充放電を永続的に禁止する。これにより、損傷しているおそれのある電池３が充放電されることが、永続的に禁止されるので、安全性を向上させることができる。
【００５６】
さらに、圧力検出シート４の抵抗値Ｒｓが抵抗値Ｒｔｈ１を下回った場合、禁止制御部５３２によって、スイッチング素子Ｑ３がオンされ、ヒータＲｈが発熱することで温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断されて、組電池３０の充放電経路が開かれ、組電池３０の充放電が永続的に禁止される。この場合、温度ヒューズＦ１，Ｆ２は、一度溶断されると、再び導通することがないので、落下により損傷しているおそれのある電池３が再び充放電されることが、より確実に永続的に禁止されて、安全性を向上させることができる。
【００５７】
このとき、電池パック１が落下により地面や床面に衝突した場合において、ほとんどの場合に圧力が集中して最も大きな衝撃、圧力が加わる頂点Ｋ１〜Ｋ８のいずれについても、頂点Ｋ１〜Ｋ８と電池３との間に圧力検出シート４が配設されているので、落下により電池３に加えられる最大の圧力を、圧力検出シート４によって検出することができる。そうすると、電池パック１は、背景技術に係る電池パックのように、圧力センサや衝撃センサが配設されている位置がぶつかった箇所から離れているためにセルに局所的に加わった衝撃、圧力を検出することができない、といった不都合が生じるおそれが低減される結果、落下による衝撃や圧力に対する安全性を向上することができる。
【００５８】
また、圧力検出シート４は、シート状にされており、広い面積で組電池３０を囲むようにされているので、局所的に加わる圧力を広い範囲で検出することができる結果、背景技術に係る電池パックのように、電池パック内の一カ所で圧力や衝撃を検知するものよりも、落下により生じた圧力を検出する確実性を向上させることができる。
【００５９】
そして、筐体２における厚さ方向ｄの内壁面には、内側に突出する楔状の凸部２１が設けられているので、落下による地面や床面との衝突によって筐体２に加えられた衝撃や圧力が、凸部２１に集中して圧力検出シート４へ効率よく印加される結果、圧力検出シート４による圧力の検出感度を向上させることができる。
【００６０】
なお、凸部２１や、電池３の形状、重心の位置等によって、頂点Ｋ１〜Ｋ８と電池３との間よりも圧力が集中し易い部位がある場合には、圧力検出シート４は、必ずしも頂点Ｋ１〜Ｋ８のすべてと電池３との間に設けられている必要はなく、このような圧力が集中し易い部位に圧力検出シート４が配設されていてもよい。
【００６１】
また、図１に示すような厚さ方向ｄに薄い扁平な略箱状の筐体２は、面積が小さい厚さ方向ｄの外壁面を下にして落下した場合、筐体２が地面や床面に衝突した際に電池３に加わる衝撃、圧力が増大するのに対し、厚さ方向ｄの外壁面以外の、面積が大きい外壁面（図１における正面と裏面）を下にして落下した場合、筐体２は、広い面積で地面や床面に接地して衝撃や圧力が分散される結果、電池３に加わる衝撃や圧力は減少し、電池３が損傷するおそれが低減される。
【００６２】
そこで、図１に示す電池パック１は、帯状の圧力検出シート４が、筐体２における厚さ方向ｄの内壁面に沿う方向に、組電池３０を囲んで配設されていることによって、面積が小さい厚さ方向ｄの外壁面を下にして落下した場合、すなわち電池３の損傷につながるおそれの大きい向きで電池パック１が落下した場合に、電池３に加わる圧力を効率よく検出することができるようになっている。一方、厚さ方向ｄの外壁面以外の面積が大きい外壁面を下にして落下した場合には、電池３が損傷するおそれが少なくなるので、厚さ方向ｄの外壁面以外の外壁面の内側には、圧力検出シート４を設けない構造とすることによって、圧力検出シート４の面積を減少させてコストを低減すると共に、圧力検出シート４の厚さによって、電池パック１の厚さが増大し、電池パック１が大型化することが低減される。
【００６３】
さらに、圧力検出シート４は、電極４１，４２間に、圧力によって変形し得るポリマー樹脂やゴム等からなる材料４３が充填されているので、電池パック１が厚さ方向ｄの外壁面を下にして落下した場合、筐体２が地面や床面に衝突した際に電池３に加わる衝撃、圧力が、圧力検出シート４によって吸収され、電池３が落下による衝撃や圧力によって損傷するおそれが低減される。
【００６４】
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。
【００６５】
そこで、図１に示す電池パック１は、圧力検出シート４に、設定圧力Ｐｓが加えられた状態で、筐体２の内壁面及び制御ユニット５の内壁面と、９個の電池３とによって挟持する構造としており、例えば第三者が劣化した電池３を交換しようとして筐体２を分解すると、筐体２と電池３とによって圧力検出シート４に印加されていた圧力が開放されて、圧力検出シート４の圧力が低下するようにされている。
【００６６】
これにより、第三者が筐体２を分解すると、圧力検出シート４に印加されていた圧力が低下し、圧力検出シート４の抵抗値が予め設定された抵抗値Ｒｔｈ２を上回り、すなわち圧力検出シート４に印加される圧力が予め設定された第２閾値以下となった場合、禁止制御部５３２によって、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオフされて速やかに組電池３０の充放電が禁止され、電池パック１が分解された際の安全性が向上される。
【００６７】
また、禁止制御部５３２によって、組電池３０の充放電を禁止する旨の情報がＥＥＰＲＯＭ５７に記憶される。そして、禁止制御部５３２は、ＥＥＰＲＯＭ５７に組電池３０の充放電を禁止する旨の情報が記憶されていると、圧力検出シート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、筐体２が分解されて電池３が交換されたおそれがある場合には、組電池３０の充放電を永続的に禁止する。これにより、第三者により不当に改造され、安全性を保証できない電池パックが使用されるおそれが低減される。
【００６８】
さらに、禁止制御部５３２によって、スイッチング素子Ｑ３がオンされ、ヒータＲｈが発熱することで温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断されて、組電池３０の充放電経路が開かれ、組電池３０の充放電が永続的に禁止される。この場合、温度ヒューズＦ１，Ｆ２は、一度溶断されると再び導通することがないので、永続的に組電池３０の充放電が禁止される結果、第三者により不当に改造され、安全性を保証できない電池パックが再び使用されるおそれが低減される。
【００６９】
なお、圧力検出シート４は、必ずしも筐体２における厚さ方向ｄの内壁面に沿う方向に、組電池３０を囲むように配設される例に限られず、例えば図７に示す電池パック１ａのように、略箱状の筐体２の頂点Ｋ１〜Ｋ８の内側、すなわち頂点Ｋ１〜Ｋ８と電池３との間に、それぞれ小さな小片にされた８個の圧力検出シート４を配設するようにしてもよい。そして、８個の圧力検出シート４が、直列、あるいは並列に接続されてその合成抵抗が抵抗値Ｒｓとして禁止制御部５３２によって検出されるようにしてもよく、各圧力検出シート４の抵抗値がそれぞれ抵抗値Ｒｓとして禁止制御部５３２によって検出されるようにしてもよい。
【００７０】
この場合、電池パック１ａが落下により地面や床面に衝突した場合において、ほとんどの場合に最も大きな衝撃、圧力が加わる頂点Ｋ１〜Ｋ８のいずれについても、頂点Ｋ１〜Ｋ８と電池３との間に圧力検出シート４が配設されているので、落下により電池３に加えられる最大の圧力を、圧力検出シート４によって検出することができる結果、落下による衝撃や圧力に対する安全性を向上することができる。そして、図１に示す電池パック１よりも、圧力検出シート４の合計面積を減少させることができるので、電池パック１ａのコストを低減したり、小型化したりすることが容易となる。
【００７１】
図８は、図４に示す圧力検出シート４の変形例を示す説明図である。図８に示す圧力検出シート４ａは、例えば帯状のフレキシブル基板である基板４５１に、互いに間隔を有して設けられた線状の電極４１ａ（第３電極）と電極４２ａ（第４電極）とが形成されている。また、導電性の導電部材４５２が、複数、所定間隔で電極４１ａ，４２ａを横切って覆うように、取り付けられている。導電部材４５２は、例えば導電性ゴムによって構成されており、矩形板状の部材の両端部分が基板４５１の方向に突出した形状の脚部４５３，４５４が設けられている。そして、脚部４５３，４５４が、電極４１ａ，４２ａをまたいで基板４５１に取り付けられることにより、脚部４５３，４５４の突出長さだけ、導電部材４５２が電極４１ａ，４２ａから離間するようになっている。この場合、脚部４５３，４５４が弾性部材の一例に相当している。
【００７２】
さらに、基板４５１に取り付けられた導電部材４５２の上からシート部材４５５が覆い被せられて、取り付けられている。基板４５１としては、例えばポリイミド、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）、アラミド等を用いることができる。また、基板４５１は、フレキシブル基板に限られず、直線箇所についてはガラスエポキシ基板としてもよい。
【００７３】
このように構成された圧力検出シート４ａは、図１に示す電池パック１において、シート部材４５５が筐体２側になるように配設される。そして、電池パック１が落下して筐体２が変形すると、シート部材４５５の上から圧力が加えられ、導電部材４５２が押圧されて脚部４５３，４５４が変形し、導電部材４５２が電極４１ａ，４２ａに接触して導通することで、電極４１ａ，４２ａ間の抵抗値Ｒｓが低下するようになっている。また、シート部材４５５が取り付けられていることによって、電極にゴミが付着することが予防されて、防塵効果が得られると共に、導電部材４５２と導電部材４５２との間の部分でシート部材４５５が押圧された場合であっても、シート部材４５５を介して導電部材４５２が押圧されることにより、圧力を検出可能な面積が増大されている。
【００７４】
図９は、図４に示す圧力検出シート４の他の変形例を示す説明図である。図９に示す圧力検出シート４ｂは、柔軟性を有する管４６１に液状の導電材料４６２が充填され、さらに管４６１の両端開口部が、電極４１ｂ，４２ｂによってそれぞれ封口されている。そして、管４６１が、シート部材４６３，４６４によって所定の圧力で挟持されることによって、扁平にされることで、帯状かつシート状の形状にされている。
【００７５】
管４６１は、例えばポリイミド、ＰＥＴ、アラミド、ポリエチレン等によって構成されている。導電材料４６２は、例えば、シリコーンオイルにゲル化剤として架橋シリコーンポリマーを用いたゲル状のシリコーン材料や、イソシアネートプレポリマーにアミン変性ポリオールを用いたゲル状のウレタン材料などに、例えばカーボン、導電性酸化チタン、導電性酸化亜鉛等の導体フィラーが混入されて構成されている。導電材料４６２は、導電性を有していればよく、例えば電解液のように粘性の小さい導電性の液体を導電材料４６２としてもよいが、ある程度粘性が大きいゲル状の材料に導体フィラーを混入することで、ゲル状の材料中に導体フィラーが分散しやすくなる結果、導電材料４６２の抵抗値を均一にすることが容易となる。また、導電材料４６２の粘性が大きい方が、管４６１から漏れにくくなるという、利点もある。
【００７６】
図１０は、図９に示す圧力検出シート４ｂによって圧力が検出される仕組みを説明するための説明図である。図１０（ａ）は、圧力検出シート４ｂに圧力が加えられていない場合の長手方向に垂直な方向の断面図である。図１０（ｂ）は、圧力検出シート４ｂに圧力が加えられた場合の長手方向に垂直な方向の断面図である。
【００７７】
このように構成された圧力検出シート４ｂは、正常時、図１０（ａ）に示す状態で、筐体２における最も短い辺を含む壁面の内壁に沿って、組電池３０を囲むように配設されている。そして、電池パック１が落下して筐体２が変形すると、シート部材４６３の上から圧力が加えられて管４６１が図１０（ｂ）に示すように扁平に変形する。そうすると、管４６１の断面積が減少し、すなわち導電部材４５２による導体断面積が減少する結果、電極４１ｂ，４２ｂ間の抵抗値が増大する。
【００７８】
これにより、圧力検出シート４ｂは、与えられた圧力が増大するほど電極４１ｂ，４２ｂ間の抵抗値が増大するので、圧力を電極４１ｂ，４２ｂ間の抵抗値として検出することができる。このとき、圧力が加えられて変形した部分から押し出された導電材料４６２は、例えば管４６１が他の部分で伸びることによって、吸収されるようになっている。
【００７９】
圧力検出シート４、４ａは、圧力が高いほど抵抗値が小さくなるのに対し、圧力検出シート４ｂは、圧力が高いほど抵抗値が大きくなるので、圧力検出シート４、４ａを用いた場合の禁止制御部５３２とは、抵抗値Ｒｂの圧力への換算方法のみが異なる禁止制御部５３２ｂが用いられる。禁止制御部５３２ｂは、圧力検出シート４ｂの抵抗値Ｒｂを検出し、この抵抗値Ｒｂを圧力に換算することで、圧力検出シート４ｂに印加された圧力を検出することができる。
【００８０】
具体的には、禁止制御部５３２ｂは、例えば電池パック１が落下するなどして圧力検出シート４ｂに圧力が加わり、抵抗値Ｒｂが予め設定された抵抗値Ｒｔｈ１ｂを超えた場合、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオフさせて速やかに組電池３０の充放電を禁止すると共に、組電池３０の充放電を禁止する旨の情報をＥＥＰＲＯＭ５７に記憶させる。この場合、電池３が損傷を受けるおそれがある第１閾値の圧力が圧力検出シート４ｂに加えられたときの抵抗値Ｒｂが、抵抗値Ｒｔｈ１ｂとして設定されており、抵抗値Ｒｂが抵抗値Ｒｔｈ１ｂを超えることは、圧力検出シート４ｂに印加される圧力が第１閾値を超えたことを示している。
【００８１】
さらに、禁止制御部５３２ｂは、ＥＥＰＲＯＭ５７に組電池３０の充放電を禁止する旨の情報が記憶されていると、圧力検出シート４ｂの抵抗値に関わらず、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオフされて組電池３０の充放電の禁止状態が維持される。また、禁止制御部５３２ｂは、抵抗値Ｒｂが抵抗値Ｒｔｈ１を超えた場合、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、組電池３０の充放電経路を開き、組電池３０の充放電を永続的に禁止する。
【００８２】
そして、禁止制御部５３２ｂ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圧力検出シート４ｂに印加されていた圧力が低下し、圧力検出シート４ｂの抵抗値が予め設定された抵抗値Ｒｔｈ２ｂ以下となり、すなわち圧力検出シート４ｂに印加される圧力が予め設定された第２閾値以下となった場合、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオフさせて速やかに組電池３０の充放電を禁止すると共に、組電池３０の充放電を禁止する旨の情報をＥＥＰＲＯＭ５７に記憶させ、さら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、組電池３０の充放電を永続的に禁止する。この場合、第２閾値は、設定圧力Ｐｓより低い圧力に予め設定されている。また、圧力検出シート４ｂに、第２閾値で示される圧力が印加された場合の圧力検出シート４ｂの抵抗値Ｒｂが、抵抗値Ｒｔｈ２ｂとして予め設定されている。
【００８３】
図１１は、図４に示す圧力検出シート４の他の変形例を示す説明図である。図１１に示す圧力検出シート４ｃは、対向配置されたシート状の電極４１，４２間に、印加された圧力に応じた電圧を誘起する圧電ポリマー４７が充填されて構成されている。圧電ポリマー４７としては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）が用いられる。この場合、禁止制御部５３２とは、圧力検出シート４ｃで検出された圧力を直接電圧値として取得する点が異なる禁止制御部５３２ｃが用いられる。禁止制御部５３２ｃは、圧力検出シート４ｃで検出された圧力を直接電圧値として取得することができるので、圧力検出シート４，４ａ，４ｂを用いた場合のように、抵抗値を検出するために定電流回路を備える必要がなく、回路を簡素化することができる。
【００８４】
具体的には、禁止制御部５３２ｃは、例えば電池パック１が落下するなどして圧力検出シート４ｃに圧力が加わり、圧電ポリマー４７によって電極４１，４２間に誘起される電圧Ｖｓが予め設定された電圧閾値Ｖｔｈ１を超えた場合、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオフさせて速やかに組電池３０の充放電を禁止すると共に、組電池３０の充放電を禁止する旨の情報をＥＥＰＲＯＭ５７に記憶させる。この場合、電池３が損傷を受けるおそれがある第１閾値の圧力が圧力検出シート４ｂに加えられたときの電圧Ｖｓが、電圧閾値Ｖｔｈ１として設定されており、電圧Ｖｓが電圧閾値Ｖｔｈ１を超えることは、圧力検出シート４ｃに印加される圧力が第１閾値を超えたことを示している。
【００８５】
さらに、禁止制御部５３２ｃは、ＥＥＰＲＯＭ５７に組電池３０の充放電を禁止する旨の情報が記憶されていると、圧力検出シート４ｃの電極４１，４２間に誘起される電圧Ｖｓに関わらず、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオフされて組電池３０の充放電の禁止状態が維持される。また、禁止制御部５３２ｃは、電圧Ｖｓが電圧閾値Ｖｔｈ１を超えた場合、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、組電池３０の充放電経路を開き、組電池３０の充放電を永続的に禁止する。
【００８６】
そして、禁止制御部５３２ｃ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圧力検出シート４ｃに印加されていた圧力が低下し、圧力検出シート４ｃの電極４１，４２間に誘起される電圧Ｖｓが予め設定された電圧閾値Ｖｔｈ２以下となり、すなわち圧力検出シート４ｃに印加される圧力が予め設定された第２閾値以下となった場合、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオフさせて速やかに組電池３０の充放電を禁止すると共に、組電池３０の充放電を禁止する旨の情報をＥＥＰＲＯＭ５７に記憶させ、さら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、組電池３０の充放電を永続的に禁止する。この場合、第２閾値は、設定圧力Ｐｓより低い圧力に予め設定されている。また、圧力検出シート４ｃに、第２閾値で示される圧力が印加された場合における圧力検出シート４ｃの電極４１，４２間に誘起される電圧Ｖｓが、電圧閾値Ｖｔｈ２として予め設定されている。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】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２】図１に示す電池パックのＸ−Ｘ断面を示す断面図である。
【図３】図１に示す筐体の内壁構造の一例を示す説明図である。
【図４】図１に示す圧力検出シートの構成の一例を示す説明図である。
【図５】図４に示す圧力検出シート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。（ａ）は、圧力検出シートに圧力が印加されていない状態を示し、（ｂ）は、圧力検出シートに圧力が印加された状態を示している。
【図６】図１に示す電池パックの電気的構成の一例を示すブロック図である。
【図７】図１に示す電池パックの変形例を示す説明図である。
【図８】図４に示す圧力検出シートの変形例を示す説明図である。
【図９】図４に示す圧力検出シートの変形例を示す説明図である。
【図１０】図９に示す圧力検出シート４によって圧力が検出される仕組みを説明するための説明図である。（ａ）は、圧力検出シートに圧力が加えられていない場合の長手方向に垂直な方向の断面図である。（ｂ）は、圧力検出シートに圧力が加えられた場合の長手方向に垂直な方向の断面図である。
【図１１】図４に示す圧力検出シートの他の変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８９】
１，１ａ 電池パック
２ 筐体
３ 電池
４，４ａ，４ｂ，４ｃ 圧力検出シート
２１ 凸部
３０ 組電池
３１，３２，３３ 電池ブロック
４１，４２，４１ａ，４２ａ，４１ｂ，４２ｂ 電極
４３ 材料
４４ 導電性フィラー
４７ 圧電ポリマー
５３ 制御部
４５２ 導電部材
４５３，４５４ 脚部
４６１ 管
４６２ 導電材料
４６３，４６４ シート部材
５３２，５３２ｂ，５３２ｃ 禁止制御部
Ｆ１，Ｆ２ 温度ヒューズ
Ｋ１〜Ｋ８ 頂点
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３ スイッチング素子
Ｒｈ ヒータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池と、
前記電池を収容する略箱状の筐体と、
圧力を検出するシート状の部材であって、前記筐体における外部からの圧力が集中する位置と前記電池との間に配設された圧力検出部と、
前記圧力検出部によって検出された圧力が、予め設定された第１閾値を超える場合、前記電池の充放電を禁止する禁止制御部と
を備えることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記筐体における外部からの圧力が集中する位置は、前記筐体の頂点であり、
前記圧力検出部は、前記筐体のすべての頂点と前記電池との間に配設されていること
を特徴とする請求項１記載の電池パック。
【請求項３】
前記筐体は、扁平な略箱状であり、
前記圧力検出部は、帯状であって、前記筐体における最も短い辺を含む壁面の内側に、前記電池を囲んで配設されていること
を特徴とする請求項３記載の電池パック。
【請求項４】
前記筐体における最も短い辺を含む壁面の内側には、内側に突出する凸部が設けられていること
を特徴とする請求項３記載の電池パック。
【請求項５】
前記圧力検出部は、前記第１閾値に満たない予め設定された設定圧力が加えられた状態で、前記筐体の内壁面と前記電池とによって挟持されており、
前記禁止制御部は、
さらに、前記圧力検出部によって検出された圧力が、前記設定圧力に満たない値に予め設定された第２閾値以下の場合、前記電池の充放電を禁止すること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項６】
前記電池の充放電経路を開閉する充放電経路開閉部をさらに備え、
前記禁止制御部は、前記充放電経路開閉部により前記充放電経路を開かせることにより、前記電池の充放電を禁止すること
を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項７】
不揮発性の記憶部をさらに備え、
前記禁止制御部は、
前記電池の充放電を禁止する場合にさらに前記電池の充放電を禁止する旨の情報を前記記憶部に記憶させ、前記記憶部によって、既に前記電池の充放電を禁止する旨の情報が記憶されている場合、前記圧力検出部によって検出される圧力に関わらず、前記電池の充放電を禁止すること
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。
【請求項８】
前記充放電経路開閉部は、ヒューズであり、
前記禁止制御部は、前記ヒューズを溶断させることにより、前記電池の充放電を禁止すること
を特徴とする請求項６記載の電池パック。
【請求項９】
前記圧力検出部は、対向配置されたシート状の第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ているものであり、
前記禁止制御部は、前記第１及び第２電極間の抵抗値を、前記圧力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
を特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項１０】
前記圧力検出部は、
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電極と離間させて保持する弾性部材とを備え、
前記禁止制御部は、
前記第３及び第４電極間の抵抗値を、前記圧力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
を特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項１１】
前記圧力検出部は、
両端にそれぞれ電極が設けられた柔軟性を有する管と、
前記各電極と接触するように前記管に封入された液状の導電材料と、
前記管を扁平になるように挟持する二つのシート部材とを備え、
前記禁止制御部は、
前記管の両端に設けられた電極間の抵抗値を、前記圧力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
を特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項１】
電池と、
前記電池を収容する略箱状の筐体と、
圧力を検出するシート状の部材であって、前記筐体における外部からの圧力が集中する位置と前記電池との間に配設された圧力検出部と、
前記圧力検出部によって検出された圧力が、予め設定された第１閾値を超える場合、前記電池の充放電を禁止する禁止制御部と
を備えることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記筐体における外部からの圧力が集中する位置は、前記筐体の頂点であり、
前記圧力検出部は、前記筐体のすべての頂点と前記電池との間に配設されていること
を特徴とする請求項１記載の電池パック。
【請求項３】
前記筐体は、扁平な略箱状であり、
前記圧力検出部は、帯状であって、前記筐体における最も短い辺を含む壁面の内側に、前記電池を囲んで配設されていること
を特徴とする請求項３記載の電池パック。
【請求項４】
前記筐体における最も短い辺を含む壁面の内側には、内側に突出する凸部が設けられていること
を特徴とする請求項３記載の電池パック。
【請求項５】
前記圧力検出部は、前記第１閾値に満たない予め設定された設定圧力が加えられた状態で、前記筐体の内壁面と前記電池とによって挟持されており、
前記禁止制御部は、
さらに、前記圧力検出部によって検出された圧力が、前記設定圧力に満たない値に予め設定された第２閾値以下の場合、前記電池の充放電を禁止すること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項６】
前記電池の充放電経路を開閉する充放電経路開閉部をさらに備え、
前記禁止制御部は、前記充放電経路開閉部により前記充放電経路を開かせることにより、前記電池の充放電を禁止すること
を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項７】
不揮発性の記憶部をさらに備え、
前記禁止制御部は、
前記電池の充放電を禁止する場合にさらに前記電池の充放電を禁止する旨の情報を前記記憶部に記憶させ、前記記憶部によって、既に前記電池の充放電を禁止する旨の情報が記憶されている場合、前記圧力検出部によって検出される圧力に関わらず、前記電池の充放電を禁止すること
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。
【請求項８】
前記充放電経路開閉部は、ヒューズであり、
前記禁止制御部は、前記ヒューズを溶断させることにより、前記電池の充放電を禁止すること
を特徴とする請求項６記載の電池パック。
【請求項９】
前記圧力検出部は、対向配置されたシート状の第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ているものであり、
前記禁止制御部は、前記第１及び第２電極間の抵抗値を、前記圧力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
を特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項１０】
前記圧力検出部は、
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電極と離間させて保持する弾性部材とを備え、
前記禁止制御部は、
前記第３及び第４電極間の抵抗値を、前記圧力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
を特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項１１】
前記圧力検出部は、
両端にそれぞれ電極が設けられた柔軟性を有する管と、
前記各電極と接触するように前記管に封入された液状の導電材料と、
前記管を扁平になるように挟持する二つのシート部材とを備え、
前記禁止制御部は、
前記管の両端に設けられた電極間の抵抗値を、前記圧力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
を特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電池パック。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−２５８１１０（Ｐ２００８−２５８１１０Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０１９９６（Ｐ２００７−１０１９９６）
【出願日】平成１９年４月９日（２００７．４．９）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月９日（２００７．４．９）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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