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公開番号2024158343
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-08
出願番号2023073475
出願日2023-04-27
発明の名称電池パックおよびそのの制御方法
出願人株式会社村田製作所
代理人弁理士法人つばさ国際特許事務所
主分類H02H 7/18 20060101AFI20241031BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電池パックを使用すべきではない様々な状態において、充放電経路を遮断することができる電池パックを得る。
【解決手段】本開示の一実施の形態に係る電池パックは、第1の端子および第2の端子を結ぶ経路に設けられ、複数の電池セルを有する蓄電池と、複数の電池セルのそれぞれのセル電圧を検出可能な監視回路と、第1の経路を介して第1の端子に導かれた第1の接続端子と、第2の経路を介して第2の端子に導かれた第2の接続端子と、第1の経路に設けられた可溶体素子と、第1の経路と第2の経路とを結ぶ第3の経路に設けられ、可溶体素子を溶断可能な発熱体と、第3の経路に設けられたスイッチ素子と、監視回路の検出結果に基づいて、スイッチ素子のオン時間を所定の時間に保つとともに、蓄電池電圧に応じてスイッチ素子のオフ時間を変化させるようにPFM制御を行うことにより、スイッチ素子のスイッチング動作を制御可能な制御回路とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１の端子および第２の端子を結ぶ経路に設けられ、直列に接続された複数の電池セルを有する蓄電池と、
前記複数の電池セルのそれぞれのセル電圧を検出可能な監視回路と、
第１の経路を介して前記第１の端子に導かれた第１の接続端子と、
第２の経路を介して前記第２の端子に導かれた第２の接続端子と、
前記第１の経路に設けられ、熱により溶断可能な可溶体素子と、
前記第１の経路と前記第２の経路とを結ぶ第３の経路に設けられ、発熱することにより前記可溶体素子を溶断可能な発熱体と、
前記第３の経路に設けられたスイッチ素子と、
前記監視回路の検出結果に基づいて、前記スイッチ素子のオン時間を所定の時間に保つとともに、前記蓄電池の両端間の電圧である蓄電池電圧に応じて前記スイッチ素子のオフ時間を変化させるようにＰＦＭ制御を行うことにより、前記スイッチ素子のスイッチング動作を制御可能な制御回路と
を備えた電池パック。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記制御回路は、
前記蓄電池電圧が第１の電圧である場合に、前記オフ時間を第１の時間に設定可能であり、
前記蓄電池電圧が第１の電圧よりも高い第２の電圧である場合に、前記オフ時間を前記第１の時間よりも長い第２の時間に設定可能である
請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
前記制御回路は、複数の前記セル電圧のうちのいずれか１つ以上が第１のしきい電圧より高い場合に、前記ＰＦＭ制御を行うことが可能である
請求項１に記載の電池パック。
【請求項４】
前記制御回路は、さらに、複数の前記セル電圧のうちのいずれか１つ以上が第２のしきい電圧より低い場合に、前記ＰＦＭ制御を行うことが可能であり、
前記第２のしきい電圧は、前記第１のしきい電圧より低い
請求項３に記載の電池パック。
【請求項５】
前記制御回路は、複数の前記セル電圧のうちのいずれか１つ以上が第２のしきい電圧より低い場合に、前記ＰＦＭ制御を行うことが可能である
請求項１に記載の電池パック。
【請求項６】
前記監視回路は、さらに、前記蓄電池の温度を検出することが可能であり、
前記制御回路は、さらに、前記蓄電池の温度が所定の温度範囲の範囲外である場合に、前記ＰＦＭ制御を行うことが可能である
請求項１に記載の電池パック。
【請求項７】
前記制御回路は、さらに、前記監視回路の検出結果に基づいて、前記監視回路が正常に動作しているかどうかを判断可能であり、前記監視回路が正常に動作していない場合に、前記ＰＦＭ制御を行うことが可能である
請求項１に記載の電池パック。
【請求項８】
前記制御回路が前記ＰＦＭ制御を開始してから、前記可溶体素子が溶断するまでの溶断時間は、１秒以内である
請求項１に記載の電池パック。
【請求項９】
前記制御回路は、次の式（１）を用いて、前記蓄電池電圧の電圧値Ｖに基づいて、前記スイッチ素子のスイッチング周期Ｔを算出することにより、前記ＰＦＭ制御を行うことが可能である
請求項１に記載の電池パック。
Ｔ＝Ｃ × Ｖ
２
・・・（１）
ここで、Ｃは所定の定数である
【請求項１０】
前記制御回路は、次の式（１）を用いて算出された、前記蓄電池電圧の電圧値Ｖと前記スイッチ素子のスイッチング周期Ｔとの関係を示すテーブルデータを用いて、前記蓄電池電圧の電圧値Ｖに基づいて前記スイッチング周期Ｔを算出することにより、前記ＰＦＭ制御を行うことが可能である
請求項１に記載の電池パック。
Ｔ＝Ｃ × Ｖ
２
・・・（１）
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、蓄電池を備えた電池パック、およびそのような電池パックにおいて用いられる電池パックの制御方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
蓄電池を備えた電池パックでは、例えば、蓄電池が過充電状態になった場合に、充放電経路が遮断される。例えば、特許文献１には、過充電状態になったときに、充放電経路に設けられた可溶体素子を溶断させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１５－５３７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電池パックでは、過充電状態だけでなく、電池パックを使用すべきではない他の様々な状態でも、充放電経路を遮断することが望ましい。
【０００５】
電池パックを使用すべきではない様々な状態において、充放電経路を遮断することができる電池パックおよび電池パックの制御方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一実施の形態における電池パックは、蓄電池と、監視回路と、第１の接続端子と、第２の接続端子と、可溶体素子と、発熱体と、スイッチ素子と、制御回路とを備えている。蓄電池は、第１の端子および第２の端子を結ぶ経路に設けられ、直列に接続された複数の電池セルを有するものである。監視回路は、複数の電池セルのそれぞれのセル電圧を検出可能なものである。第１の接続端子は、第１の経路を介して第１の端子に導かれたものである。第２の接続端子は、第２の経路を介して第２の端子に導かれたものである。可溶体素子は、第１の経路に設けられ、熱により溶断可能なものである。発熱体は、第１の経路と第２の経路とを結ぶ第３の経路に設けられ、発熱することにより可溶体素子を溶断可能なものである。スイッチ素子は、第３の経路に設けられたものである。制御回路は、監視回路の検出結果に基づいて、スイッチ素子のオン時間を所定の時間に保つとともに、蓄電池の両端間の電圧である蓄電池電圧に応じてスイッチ素子のオフ時間を変化させるようにＰＦＭ制御を行うことにより、スイッチ素子のスイッチング動作を制御可能なものである。
【０００７】
本開示の一実施の形態における電池パックの制御方法は、第１の端子および第２の端子を結ぶ経路に設けられ、直列に接続された複数の電池セルを有する蓄電池と、第１の経路を介して第１の端子に導かれた第１の接続端子と、第２の経路を介して第２の端子に導かれた第２の接続端子と、第１の経路に設けられ、熱により溶断可能な可溶体素子と、第１の経路と第２の経路とを結ぶ第３の経路に設けられ、発熱することにより可溶体素子を溶断可能な発熱体と、第３の経路に設けられたスイッチ素子とを備えた電池パックにおける、複数の電池セルのそれぞれのセル電圧を検出することと、検出された複数のセル電圧に基づいて、スイッチ素子のオン時間を所定の時間に保つとともに、蓄電池の両端間の電圧である蓄電池電圧に応じてオフ時間を変化させるようにＰＦＭ制御を行うことにより、スイッチ素子の動作を制御することとを含む。
【０００８】
本開示の一実施の形態における電池パックおよび電池パックの制御方法によれば、電池パックを使用すべきではない様々な状態において、充放電経路を遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、本開示の一実施の形態に係る電池パックの一構成例を表すブロック図である。
図２は、図１に示した電池セルの一特性例を表す説明図である。
図３は、図１に示した制御信号の波形の一例を表す波形図である。
図４は、図１に示した制御回路の一動作例を表すフローチャートである。
図５は、蓄電池電圧の電圧範囲の一例を表す説明図である。
図６は、図１に示した保護回路の一特性例を表す特性表である。
図７は、図１に示した保護回路の一特性例を表す特性図である。
図８は、図１に示した制御信号の波形の一例を表す他の波形図である。
図９は、図１に示した保護回路の一特性例を表す他の特性表である。
図１０は、図１に示した保護回路の一特性例を表す他の特性図である。
図１１は、図１に示した保護回路の一特性例を表す他の特性表である。
図１２は、ＰＦＭ制御のパラメータを決定する手順を表すフローチャートである。
図１３は、ＰＷＭ制御を行う場合における、制御信号の波形の一例を表す波形図である。
図１４は、ＰＷＭ制御を行う場合における、保護回路の一特性例を表す特性表である。
図１５Ａは、図１に示した保護回路の一例を表す回路図である。
図１５Ｂは、変形例に係る保護回路の一例を表す回路図である。
図１５Ｃは、他の変形例に係る保護回路の一例を表す回路図である。
図１６は、他の変形例に係る電池パックの一構成例を表すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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