特許 7459926 電池パックおよび電動車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-25

(45)【発行日】2024-04-02

(54)【発明の名称】電池パックおよび電動車両

(51)【国際特許分類】

   H02H 7/18 20060101AFI20240326BHJP

   H01M 50/583 20210101ALI20240326BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240326BHJP

【ＦＩ】

H02H7/18

H01M50/583

H02J7/00 S

H02J7/00 302A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022507145

(86)(22)【出願日】2021-03-05

(86)【国際出願番号】 JP2021008755

(87)【国際公開番号】W WO2021182337

(87)【国際公開日】2021-09-16

【審査請求日】2022-08-16

(31)【優先権主張番号】P 2020043758

(32)【優先日】2020-03-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100123973

【弁理士】

【氏名又は名称】杉浦 拓真

(74)【代理人】

【識別番号】100082762

【弁理士】

【氏名又は名称】杉浦 正知

(72)【発明者】

【氏名】馬場 誠

(72)【発明者】

【氏名】奥山 隆男

【審査官】下林 義明

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１２／０１４３５０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００９－２７３２０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｈ ７／００

Ｈ０２Ｈ ７／１０ － ７／２０

Ｈ０１Ｍ ５０／５０ － ５０／５９８

Ｈ０２Ｊ ７／００ － ７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４ － ７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一対の出力端子と、制御部と、少なくとも第１の電池ユニットおよび第２の電池ユニットを含む複数の電池ユニットとを有する電池パックであって、
前記第１の電池ユニットおよび前記第２の電池ユニットのそれぞれは、直列接続された複数の電池ブロックと、正極端子および負極端子を有し、
前記電池ブロックは、１個の電池または並列接続された複数の電池を有し、
前記一対の出力端子のうち少なくとも一方の出力端子と、当該一方の出力端子に対応する前記正極端子との間に、ヒーター付ヒューズが接続されており、
前記ヒーター付ヒューズが前記制御部によって溶断可能とされており、
前記第１の電池ユニットと前記第２の電池ユニットとが並列接続されており、
前記第１の電池ユニットの正極端子および前記第２の電池ユニットの正極端子のそれぞれに対して、異なる前記ヒーター付ヒューズが接続されており、
前記制御部は、前記電池ブロックが過充電状態であるか否かを判別し、
前記電池ブロックの過充電状態を検知した場合には、前記過充電状態の電池ブロックを有する電池ユニットに接続される前記ヒーター付ヒューズを、前記過充電状態の電池ブロックを含まない電池ユニットに接続される前記ヒーター付ヒューズよりも先に溶断させる
電池パック。

【請求項2】

前記制御部は、前記複数の電池ブロックのそれぞれが前記過充電状態であるか否かを判別する
請求項１に記載の電池パック。

【請求項3】

前記制御部を複数有し、
複数の前記電池ユニットのそれぞれに対して前記制御部が接続されている
請求項１または２に記載の電池パック。

【請求項4】

異なる前記電池ユニットのそれぞれにおける前記電池ブロックの接続中点同士が、前記ヒーター付ヒューズとは異なる他のヒューズを介して接続されている
請求項１から３までの何れかに記載の電池パック。

【請求項5】

前記一対の出力端子の一方と前記ヒーター付ヒューズとの間に充放電制御スイッチが直列に接続されている
請求項１から４までの何れかに記載の電池パック。

【請求項6】

請求項１から５までの何れかに記載の電池パックを有する電動車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池パックおよび電動車両に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、二次電池の用途が拡大している。例えば、二次電池の代表例であるリチウムイオン二次電池の用途は、種々の電子機器だけでなく、自動車、バイク、電動飛行体等にも拡大してきている。リチウムイオン二次電池は、用途によっては１個（単セル）ではなく、複数個使用される場合がある。複数個のリチウムイオン二次電池が使用される場合に、そのうちの所定のリチウムイオン二次電池に内部ショート等の異常が発生し得る。下記の特許文献１には、かかる異常が発生したリチウムイオン二次電池を、ヒューズを使用して回路的に切り離すことにより、安全性を確保するようにした電池モジュールが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開２０１２／０１４３５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ヒューズが溶断するタイミングをコントロールできないため、異常が生じたリチウムイオン二次電池を回路的に切り離すことができない虞があった。

【0005】

従って、本発明は、ヒューズを適切なタイミングで溶断できるようにすることで、異常が生じた二次電池を回路的に確実に切り離すことができる電池パックおよび電動車両を提供することを目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、
一対の出力端子と、制御部と、少なくとも第１の電池ユニットおよび第２の電池ユニットを含む複数の電池ユニットとを有する電池パックであって、
第１の電池ユニットおよび第２の電池ユニットのそれぞれは、直列接続された複数の電池ブロックと、正極端子および負極端子を有し、
電池ブロックは、１個の電池または並列接続された複数の電池を有し、
一対の出力端子のうち少なくとも一方の出力端子と、当該一方の出力端子に対応する正極端子との間に、ヒーター付ヒューズが接続されており、
ヒーター付ヒューズが制御部によって溶断可能とされており、
第１の電池ユニットと第２の電池ユニットとが並列接続されており、
第１の電池ユニットの正極端子および第２の電池ユニットの正極端子のそれぞれに対して、異なるヒーター付ヒューズが接続されており、
制御部は、電池ブロックが過充電状態であるか否かを判別し、
電池ブロックの過充電状態を検知した場合には、過充電状態の電池ブロックを有する電池ユニットに接続されるヒーター付ヒューズを、過充電状態の電池ブロックを含まない電池ユニットに接続されるヒーター付ヒューズよりも先に溶断させる
電池パックである。

【発明の効果】

【0007】

本発明の少なくとも実施形態によれば、ヒューズを適切なタイミングで溶断できるので、異常が生じた二次電池を回路的に確実に切り離すことができる。なお、本明細書で例示された効果により本発明の内容が限定して解釈されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、一実施形態において考慮すべき問題に関する説明がなされる際に参照される図である。

【図2】図２は、一実施形態において考慮すべき問題に関する説明がなされる際に参照される図である。

【図3】図３は、一実施形態において考慮すべき問題に関する説明がなされる際に参照される図である。

【図4】図４は、一実施形態において考慮すべき問題に関する説明がなされる際に参照される図である。

【図5】図５は、一実施形態にかかる電池パックの概略的な構成例を示す図である。

【図6】図６Ａおよび図６Ｂは、一実施形態にかかるヒーター付ヒューズの構成例を示す図である。

【図7】図７は、一実施形態にかかる電池パックの詳細な構成例を示す図である。

【図8】図８は、応用例を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態等について図面を参照しながら説明する。なお、説明は以下の順序で行われる。
＜一実施形態において考慮すべき問題＞
＜一実施形態＞
＜変形例＞
＜応用例＞
以下に説明する実施形態等は本発明の好適な具体例であり、本発明の内容がこれらの実施形態等に限定されるものではない。

【0010】

＜一実施形態において考慮すべき問題＞
始めに、本発明の理解を容易とするために、一実施形態において考慮すべき問題について説明する。

【0011】

図１は、一般的な電池パック（電池パック１）の構成例を示す図である。なお、図１において示される矢印は、電流の流れを模式的に示しており、その太さは電流の大きさを示している。矢印の太さが太いほど電流が大きいことを示しており、矢印の太さが細いほど電流が小さいことを示している。

【0012】

電池パック１は、電池部２と、電池部２の正極側から導出される正極端子ＴＡと、電池部２の負極側から導出される負極端子ＴＢとを有している。

【0013】

電池部２は、例えば８個の二次電池および７個のヒューズを有している。二次電池は、例えば、リチウムイオン二次電池の単セル（以下、単に電池と称する）である。電池１１および電池１２が直列接続されており、電池１３および電池１４が直列接続されており、電池１５および電池１６が直列接続されており、電池１７および電池１８が直列接続されている。

【0014】

電池１１および電池１２の接続中点と、電池１３および電池１４の接続中点とがヒューズ２１を介して接続されている。また、電池１３および電池１４の接続中点と、電池１５および電池１６の接続中点とがヒューズ２２を介して接続されている。また、電池１５および電池１６の接続中点と、電池１７および電池１８の接続中点とがヒューズ２３を介して接続されている。

【0015】

正極端子ＴＡと電池１１の正極側との間には、ヒューズ２５が接続されている。正極端子ＴＡと電池１３の正極側との間には、ヒューズ２６が接続されている。正極端子ＴＡと電池１５の正極側との間には、ヒューズ２７が接続されている。正極端子ＴＡと電池１７の正極側との間には、ヒューズ２８が接続されている。

【0016】

ここで、電池１８が内部ショートした例を考える。内部ショートによって短絡電流が流れる。具体的には、電池１２、電池１４および電池１６から放電された電流が、図１に示すように電池部２の下段側のループＲＰ１を流れる。電池１２から放電された電流Ｃ１２は、ヒューズ２１を経由後、電池１４から放電された電流Ｃ１４と合成され電流ＣＡとなる。電流ＣＡはヒューズ２２を経由後、電池１６から放電された電流Ｃ１６と合成され電流ＣＢとなる。電流ＣＢがヒューズ２３を流れる。

【0017】

ヒューズ２３を流れる電流は、ヒューズ２１およびヒューズ２２のそれぞれを流れる電流より大きい（単純化すれば、ヒューズ２３を流れる電流は、ヒューズ２１を流れる電流の３倍となる。）。このため、図２に示すように、ヒューズ２３がヒューズ２１およびヒューズ２２よりも先に溶断する。

【0018】

その後、図２に示すように、電池１１～電池１６から放電された電流は、電池部２のループＲＰ２を流れる。ヒューズ２５、ヒューズ２６およびヒューズ２７のそれぞれに流れる電流（電流ＣＣ）の大きさは略等しい。一方で、ヒューズ２８を流れる電流は、ヒューズ２５、ヒューズ２６およびヒューズ２７のそれぞれに流れる電流を合成した電流３ＣＣとなる。このため、図３に示すように、ヒューズ２８がヒューズ２５、ヒューズ２６およびヒューズ２７のそれぞれよりも先に溶断する。これにより、内部ショートが発生した電池１８は開回路、すなわち、電池パック１内において回路的に切り離される。従って、電池１８の充放電ができないようになるため、電池１８の発熱や発火を防止することができ、電池パック１の安全性を担保することができる。

【0019】

なお、電池１８以外の電池に内部ショートが発生した場合でも、同様にして電池パック１の安全性が担保される。

【0020】

図４は、一般的な電池パックの他の例にかかる電池パック（電池パック１Ａ）の構成例を示す図である。電池パック１Ａが電池パック１と構成上、異なる点は、電池部２に代えて電池部２Ａを有している点である。電池部２Ａは、上述した電池１５～電池１８、および、ヒューズ２３、ヒューズ２７、ヒューズ２８を有している（各構成の接続関係は、電池部２と同じである。）。

【0021】

電池１８に内部ショートが発生した例を考える。図４に示すように、電池１６から放電された電流Ｃ１６によってヒューズ２３が溶断された後、電池１５および電池１６から放電された電流ＣＣがヒューズ２７を経由して、ヒューズ２８にも流れる。

【0022】

ヒューズ２７およびヒューズ２８に流れる電流の大きさは同じである。このため、ヒューズ２７およびヒューズ２８の何れが先に溶断するかはわからない。例えば、ヒューズ２７がヒューズ２８よりも先に溶断してしまった場合には、内部ショートが発生した電池１８を回路的に切り離すことができないため、電池１８の充放電が継続してしまうという問題がある。どの電池で内部ショートが発生するかについては予測できないため、特定のヒューズのみを溶断しやすい特性のヒューズにすることも現実的に不可能である。従って、ヒューズを溶断させるタイミングをコントロールできることが望まれる。また、例えば、図４に示す回路のように、直列接続された電池群の並列接続数が２であるときに、当該電池群のそれぞれに接続されているヒューズを溶断させるタイミングをコントロールできることが望まれる。以上の点を踏まえつつ、本発明の一実施形態について説明する。

【0023】

＜一実施形態＞
［本明細書で用いられる用語の定義］
始めに、本明細書で用いられる用語の定義について説明する。
「電池」・・・所謂、１個の電池（単セル）を意味する。なお、本実施形態では、リチウムイオン二次電池の単セルを電池の例として説明するが、他の電池であっても構わない。
「電池ブロック」・・・１個の電池または並列接続された複数の電池を有するブロックを意味する。
「電池ユニット」・・・複数の電池ブロックが直列接続されたユニットを意味する。異なる電池ユニットのそれぞれが有する電池ブロックは同数である。
「電池部」・・・複数の電池ユニットを含む構成を意味する。

【0024】

［本実施形態にかかる電池パック］
（概略的な構成）
図５は、本実施形態にかかる電池パック（電池パック１０）の概略的な構成例を示す図である。電池パック１０は、電池部２０を有している。電池部２０の正極側から正極端子ＴＡが導出されている。電池部２０の負極側から負極端子ＴＢが導出されている。正極端子ＴＡおよび負極端子ＴＢが一対の出力端子に対応している。

【0025】

電池パック１０は、電池ユニット３０と、制御ＩＣ(Integrated Circuit)３５と、ヒーター付ヒューズ３８と、電池ユニット４０と、制御ＩＣ４５と、ヒーター付ヒューズ４８と、ヒューズ５０とを有している。電池ユニット３０およびヒーター付ヒューズ３８を含む構成と、電池ユニット４０およびヒーター付ヒューズ４８を含む構成とが並列接続されている。なお、本実施形態では、制御ＩＣ３５および制御ＩＣ４５のそれぞれが制御部に対応している。

【0026】

第１の電池ユニットの一例である電池ユニット３０は、電池ブロック３１および電池ブロック３２が直列接続された形態を有している。電池ブロック３１および電池ブロック３２の具体的な構成例については後述される。また、電池ユニット３０は、正極端子Ｔ１および負極端子Ｔ２を有している。

【0027】

制御ＩＣ３５は、電池ユニット３０およびヒーター付ヒューズ３８に接続されている。制御ＩＣ３５は、電池ブロック３１および電池ブロック３２のそれぞれの状態を判別する。例えば、制御ＩＣ３５は、電池ブロック３１および電池ブロック３２のそれぞれの電圧を測定し、それぞれの電池ブロックが過充電状態であるか否かを判別する。そして、制御ＩＣ３５は、過充電状態である電池ブロックが存在する場合には、当該電池ブロックに対して直列に接続されているヒーター付ヒューズ、すなわち、ヒーター付ヒューズ３８が有するヒーターへの電流を制御する。かかる制御により、ヒーター付ヒューズ３８が溶断可能とされる。

【0028】

ヒーター付ヒューズ３８は、一対の出力端子のうちの一方の出力端子である正極端子ＴＡと、正極端子ＴＡに対応する正極端子との間、すなわち、正極端子ＴＡと、同じ極性側の電池ユニット３０の正極端子Ｔ１との間に接続されている。ヒーター付ヒューズ３８は、制御ＩＣ３５の制御に応じて溶断可能とされている。

【0029】

第２の電池ユニットの一例である電池ユニット４０は、直列接続された電池ブロック４１および電池ブロック４２を有している。電池ブロック４１および電池ブロック４２の具体的な構成例については後述される。また、電池ユニット４０は、正極端子Ｔ３および負極端子Ｔ４を有している。

【0030】

制御ＩＣ４５は、電池ユニット４０およびヒーター付ヒューズ４８に接続されている。制御ＩＣ４５は、電池ブロック４１および電池ブロック４２のそれぞれの状態を判別する。例えば、制御ＩＣ４５は、電池ブロック４１および電池ブロック４２のそれぞれの電圧を測定し、それぞれの電池ブロックが過充電状態であるか否かを判別する。そして、制御ＩＣ４５は、過充電状態である電池ブロックが存在する場合には、当該電池ブロックに対して直列に接続されているヒーター付ヒューズ、すなわち、ヒーター付ヒューズ４８が有するヒーターへの電流を制御する。かかる制御により、ヒーター付ヒューズ４８が溶断可能とされる。

【0031】

ヒーター付ヒューズ４８は、一対の出力端子のうちの一方の出力端子である正極端子ＴＡと、対応する正極端子との間、すなわち、正極端子ＴＡと、同じ極性側の電池ユニット４０の正極端子Ｔ３との間に接続されている。ヒーター付ヒューズ４８は、制御ＩＣ３５の制御に応じて溶断可能とされている。

【0032】

ヒューズ５０は、ヒーター付ヒューズ３８およびヒーター付ヒューズ４８とは異なる他のヒューズである。ヒューズ５０としては、電流ヒューズ等の一般的なヒューズを適用することができる。異なる電池ユニットのそれぞれにおける電池ブロックの接続中点同士が、ヒューズ５０を介して接続されている。具体的には、電池ユニット３０における電池ブロック３１および電池ブロック３２の間の接続中点Ｐ１と、電池ユニット４０における電池ブロック４１および電池ブロック４２の間の接続中点Ｐ２とが、ヒューズ５０を介して接続されている。なお、本明細書における接続中点とは、回路的な接続経路における任意の位置であり、必ずしも当該接続経路における中央である必要は無い。

【0033】

（ヒーター付ヒューズについて）
次に、ヒーター付ヒューズの一例について説明する。図６Ａに示すように、ヒーター付ヒューズ３８は、正極端子ＴＡと正極端子Ｔ１との間で直列接続される２個のヒューズ３８Ａおよびヒューズ３８Ｂと、ヒューズ３８Ａとヒューズ３８Ｂとの間の接続中点Ｐ３８に一端側が接続されるヒーター３８Ｃを有している。ヒーター３８Ｃは、抵抗式ヒーター等の発熱体である。

【0034】

ヒューズ３８Ａの一端側（接続中点Ｐ３８とは反対側）が、電池Ｅ１を介してグランドに接続されている。また、ヒーター３８Ｃの他端側が、スイッチＳＷ１を介して、グランドに接続されている。スイッチＳＷ１は、制御ＩＣ３５によってオン／オフされるスイッチであり、ヒーター付ヒューズ３８の近傍に設けられている。電池Ｅ１は、例えば、過充電状態となっている電池ブロック（詳細は後述）である。

【0035】

通常、スイッチＳＷ１はオフされている。ヒューズ３８Ａおよびヒューズ３８Ｂを溶断する必要がある場合には、ヒーター付ヒューズ３８を動作させる制御が制御ＩＣ３５により行われる。具体的には、制御ＩＣ３５によってスイッチＳＷ１がオンされる。スイッチＳＷ１がオンされることで、図６Ａにおける電流ループＲＰＡに電流が流れる。かかる制御ＩＣ３５による電流を流す制御によりヒーター３８Ｃに電流が流れ、ヒーター３８Ｃが発熱する。その熱によってヒューズ３８Ａおよびヒューズ３８Ｂが溶断する。このように、ヒーター付ヒューズ３８は、通常の電流ヒューズ等と同様にヒューズに流れる過大な電流により溶断するとともに、ヒーター３８Ｃに電流を流すことで所定のタイミングでヒューズ３８Ａおよびヒューズ３８Ｂを溶断することが可能なデバイスである。

【0036】

図６Ｂに示すように、ヒーター付ヒューズ４８は、正極端子ＴＡと正極端子Ｔ３との間で直列接続される２個のヒューズ４８Ａおよびヒューズ４８Ｂと、ヒューズ４８Ａとヒューズ４８Ｂとの間の接続中点Ｐ４８に一端側が接続されるヒーター４８Ｃを有している。ヒーター４８Ｃは、抵抗式ヒーター等の発熱体である。

【0037】

ヒューズ４８Ａの一端側（接続中点Ｐ４８とは反対側）が、電池Ｅ２を介してグランドに接続されている。ヒーター４８Ｃの他端側が、スイッチＳＷ２を介して、グランドに接続されている。スイッチＳＷ２は、制御ＩＣ４５によってオン／オフされるスイッチであり、ヒーター付ヒューズ４８の近傍に設けられている。電池Ｅ２は、例えば、過充電状態となっている電池ブロック（詳細は後述）である。

【0038】

通常、スイッチＳＷ２はオフされている。ヒューズ４８Ａおよびヒューズ４８Ｂを溶断する必要がある場合には、ヒーター付ヒューズ４８を動作させる制御が制御ＩＣ４５により行われる。具体的には、制御ＩＣ４５によってスイッチＳＷ２がオンされる。スイッチＳＷ２がオンされることで、図６Ｂにおける電流ループＲＰＢに電流が流れる。かかる制御ＩＣ４５による電流を流す制御によりヒーター４８Ｃに電流が流れ、ヒーター４８Ｃが発熱する。その熱によってヒューズ４８Ａおよびヒューズ４８Ｂが溶断する。このように、ヒーター付ヒューズ４８は、通常の電流ヒューズ等と同様にヒューズに流れる過大な電流により溶断するとともに、ヒーター４８Ｃに電流を流すことで所定のタイミングでヒューズ４８Ａおよびヒューズ４８Ｂを溶断することが可能なデバイスである。

【0039】

［本実施形態にかかる電池パックの詳細な構成例］
図７は、本実施形態にかかる電池パック１０の詳細な構成例を示す図である。電池ユニット３０は、例えば、直列接続された１４個の電池ブロック（電池ブロック３１１ａ、電池ブロック３１１ｂ・・・電池ブロック３１１ｎ）を有している。なお、個々の電池ブロックを区別する必要が無い場合には、電池ブロック３１１と適宜、略称する。

【0040】

電池ブロック３１１は、４個の電池が並列接続された構成を有している。並列接続される電池数は適宜変更可能であるものの、何れかの電池で内部ショートが発生した場合に生じる短絡電流によって電池の温度が一定以上にならない範囲で適切に設定される。

【0041】

電池ユニット４０は、例えば、直列接続された１４個の電池ブロック（電池ブロック４１１ａ、電池ブロック４１１ｂ・・・電池ブロック４１１ｎ）を有している。なお、個々の電池ブロックを区別する必要が無い場合には、電池ブロック４１１と適宜、略称する。

【0042】

電池ブロック４１１は、４個の電池が並列接続された構成を有している。並列接続される電池数は適宜変更可能であるものの、何れかの電池で内部ショートが発生した場合に生じる短絡電流によって電池の温度が一定以上にならない範囲で適切に設定される。

【0043】

ヒューズ５０は、（電池ブロック数－１）個、すなわち１３個のヒューズ（ヒューズ５０ａ、ヒューズ５０ｂ・・・ヒューズ５０ｍ）を有している。例えば、電池ブロック３１１ａと電池ブロック３１１ｂとの間の接続中点と、電池ユニット４０の電池ブロック４１１ａと電池ブロック４１１ｂとの間の接続中点とが、ヒューズ５０ａを介して接続されている。他の電池ブロックの接続中点同士も同様にしてヒューズを介して接続されている。

【0044】

また、電池パック１０は、ＡＦＥ(Analog Front End)７１と、ＭＰＵ(Micro Processing Unit)７２と、充放電制御スイッチ７３とを有している。充放電制御スイッチ７３は、充電制御スイッチ７３Ａおよび放電制御スイッチ７３Ｂを有している。

【0045】

ＡＦＥ７１は、保護ＩＣの一種であり、各電池ブロックの電圧や、電池パック１０内の回路を流れる充電電流や放電電流を測定する。そして、ＡＦＥ７１は、測定結果を上位のＩＣであるＭＰＵ７２に送信する。

【0046】

ＭＰＵ７２は、電池パック１の保護動作等の動作を統括的に制御する。また、ＭＰＵ７２は、電池パック１０が適用される電子機器側（ホスト側）と、通信端子ＣＯＭを介した通信を行う。

【0047】

充放電制御スイッチ７３は、ＡＦＥ７１によってオン／オフが制御されるスイッチである。充放電制御スイッチ７３としては、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）を使用することができる。充放電制御スイッチ７３は、正極側のパワーラインＰＬＡ上において、正極端子ＴＡとヒーター付ヒューズ３８またはヒーター付ヒューズ４８とに対して直列に接続されている。

【0048】

［電池パックの動作例］
（充放電制御スイッチのオン／オフ制御）
次に、本実施形態にかかる電池パック１０の動作例について説明する。始めに、充放電制御スイッチ７３に対するオン／オフ制御について説明する。

【0049】

上述したように、ＡＦＥ７１は、各電池ブロックの電圧や、電池パック１０内の回路を流れる充電電流や放電電流の測定結果をＭＰＵ７２に送信する。ＭＰＵ７２は、送信された測定結果に基づいて、電流経路の遮断の要否を判断する。電流経路を遮断する必要がある場合には、ＭＰＵ７２は、ＡＦＥ７１に制御コマンドを出力する。制御コマンドに応じてＡＦＥ７１が充電制御スイッチ７３Ａや放電制御スイッチ７３Ｂを適宜オン／オフすることにより、電流経路が遮断される。

【0050】

例えば、ＭＰＵ７２が電池部２０に異常等がなく問題なく充放電できると判断した場合には、ＭＰＵ７２は、充電制御スイッチ７３Ａと放電制御スイッチ７３ＢとをオンにするようにＡＦＥ７１を制御する。また、ＭＰＵ７２は、電池部２０の電圧が過充電禁止電圧に達した場合等の充電を禁止する必要がある場合には、少なくとも充電制御スイッチ７３ＡをオフするようにＡＦＥ７１を制御する。また、ＭＰＵ７２は、電池部２０の電圧が過放電禁止電圧に達した場合等の放電を禁止する必要がある場合には、少なくとも放電制御スイッチ７３ＢをオフするようにＡＦＥ７１を制御する。また、ＭＰＵ７２は、電池部２０が深放電して再充電禁止領域に達した場合には、充電制御スイッチ７３Ａおよび放電制御スイッチ７３ＢをオフするようにＡＦＥ７１を制御して充放電を停止する。

【0051】

（ヒーター付ヒューズの溶断制御）
次に、ヒーター付ヒューズ３８およびヒーター付ヒューズ４８の溶断制御について説明する。なお、以下の説明では、説明の便宜を考慮して、図５に示した電池ユニット３０および電池ユニット４０の構成を例にして、ヒーター付ヒューズの溶断制御について説明する。また、電池ユニット４０の電池ブロック４２に内部ショートが発生したものとして説明する。

【0052】

電池ブロック４２に内部ショートが発生した後、電池ブロック３２からの電流がヒューズ５０に流れることで、ヒューズ５０が溶断する。そして、電池ユニット３０からの電流がヒーター付ヒューズ３８およびヒーター付ヒューズ４８を経由して電池ユニット４０に流れる。

【0053】

ここで、ヒーター付ヒューズ４８がヒーター付ヒューズ３８よりも先に溶断すれば、内部ショートが発生した電池ブロック４２を電気的に切り離すことができる。従って、正極端子ＴＡおよび負極端子ＴＢを介して電池パック１に充電電圧が印加された場合であっても電池パック１の安全性を担保することができる。一方で、ヒーター付ヒューズ３８がヒーター付ヒューズ４８よりも先に溶断した場合には、電池ブロック４２を電気的に切り離すことができない。この状態で、電池パック１に対する充電が行われると、電池ブロック４２は内部ショートが発生していることから電圧は上がらず、電池ブロック４１の電圧のみが上がる。電池ブロック４１の電圧が上がることで電池ブロック４１が過充電状態（電圧が閾値（電池の場合は例えば、４．３Ｖ）以上の状態）となる。

【0054】

かかる電池ブロック４１の過充電状態が制御ＩＣ４５により検出される。電池ブロック４１の過充電状態を検出した制御ＩＣ４５は、過充電状態の電池ブロック４１と直列接続されているヒーター付ヒューズ４８を動作させる必要があると判断する。そして、制御ＩＣ４５は、ヒーター付ヒューズ４８に電流を流す制御（上述したスイッチＳＷ２をオンする制御）を行う。かかる制御により、電池ブロック４１の電力を利用してヒーター４８Ｃに電流を流すことができ、ヒーター４８Ｃの熱によってヒューズ４８Ａおよびヒューズ４８Ｂを溶断することができる。従って、電池ブロック４２を含む電池ユニット４０を電気的に切り離すことができる。

【0055】

電池ブロック４２以外の電池ブロックに内部ショートが発生した場合でも同様の処理が行われる。例えば、電池ブロック３２に内部ショートが発生し、電池ブロック３１の過充電状態が検出された場合には、ヒーター付ヒューズ３８を動作させる制御が制御ＩＣ３５により行われる。また、電池ブロック３１１や電池ブロック４１１を構成する何れかの電池が内部ショートを起こした場合でも同様の処理が行われる。

【0056】

［効果］
以上、説明した本実施形態によれば、例えば、以下の効果を得ることができる。
内部ショートが発生した電池ブロックを電気的に確実に切り離すことができるので、電池ブロックの内部ショートに伴う発熱や発火等を防止でき、電池パックの安全性を担保することができる。
上述した具体例において、仮にヒーター付ヒューズ４８がヒーター付ヒューズ３８よりも先に溶断した場合には何れの電池ブロックも過充電状態とならないので、ヒーター付ヒューズ３８を溶断する制御が行われない。従って、電池ユニット３０の使用を継続することができる。

【0057】

＜変形例＞
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明の内容は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。

【0058】

上述した一実施形態において、制御ＩＣが、過充電状態ではなく他の状態を判別することにより、ヒーター付ヒューズを動作させる必要性を判断するようにしてもよい。例えば、制御ＩＣが、電池ブロック同士の電圧バランスの状態を判別してもよい。充電が行われた際に、直列接続された電池ブロックの一方の電圧が上がる一方、他方の電池ブロックの電圧が略変化しない場合には、当該他方の電池ブロックに内部ショートが発生していることから、制御ＩＣが、ヒーター付ヒューズを動作させる必要性があると判断してもよい。充電が行われずとも、電池ブロック同士の電圧差が一定以上になると電池ブロックに内部ショートが発生しているとしてヒーター付ヒューズを動作させる必要があると判断してもよい。このような制御により、異常が発生した電池をより早く切り離すことができる。また、制御ＩＣは、充電が行われても電圧が略変化しない状態の電池ブロックの有無を判断し、そのような電池ブロックが有る場合に、ヒーター付ヒューズを動作させる必要性が有ると判断するようにしてもよい。これらの条件を組み合わせて、制御ＩＣがヒーター付ヒューズを動作させる必要性の有無を判断するようにしてもよい。

【0059】

上述した一実施形態では、過充電状態の電池ブロックの電力を利用してヒーター付ヒューズを動作させる例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、電池パックに定電流源を設け、当該定電流源からヒーター付ヒューズのヒーターに対して電流を流すことにより、ヒーターを発熱させるようにしてもよい。また、電池パックが有する複数のヒーター付ヒューズうち、一部または全部のヒーター付ヒューズが電池パックの負極端子と電池ユニットの負極端子との間に接続されてもよい。また、ヒーター付ヒューズの動作不良に備え、電池パックの正極端子と電池ユニットの正極端子の間、および、電池パックの負極端子と電池ユニットの負極端子の間の両方に、ヒーター付ヒューズが接続されていてもよい。

【0060】

上述した一実施形態において、ＡＦＥがＭＰＵによる制御ではなく電圧等の測定結果に基づいて自律的に保護動作の必要性を判断し、判断結果に応じて充放電制御スイッチを適宜オン／オフするようにしてもよい。また、ＭＰＵが、ＡＦＥから送信された測定結果を電子機器側に送信することにより、電子機器側のマイクロコンピュータによって保護動作の必要性が判断されてもよい。

【0061】

上述した一実施形態において、制御ＩＣが、ＡＦＥやＭＰＵと通信を行うようにしてもよい。例えば、制御ＩＣがＭＰＵと通信を行うことで、制御ＩＣが、所定のヒーター付ヒューズを溶断したことをＭＰＵに通知するようにしてもよい。そして、ＭＰＵがヒーター付ヒューズの交換を促すユーザーへの報知やエラーメッセージ等を表示や音声により行うようにしてもよい。

【0062】

上述した一実施形態において、充放電制御スイッチは、負極側のパワーラインＰＬＢ上において、負極端子ＴＢと、電池ユニットの負極側に接続されるヒーター付ヒューズとに対して直列に接続されていてもよい。また、制御ＩＣおよびＡＦＥが一体化された構成等、電池パックの構成は本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜、変更することができる。また、上述した一実施形態における電池ユニットの接続数、電池ブロックの接続数、電池ブロックの構成（電池の個数や接続態様）等は、適宜、変更することができる。

【0063】

上述した実施形態、変形例で説明した事項は、適宜組み合わせることが可能である。また、実施形態で説明された材料、工程等はあくまで一例であり、例示された材料等に本発明の内容が限定されるものではない。

【0064】

＜応用例＞
本発明にかかる電池パック１０は、電動工具、電動車両、各種の電子機器等に搭載又は電力を供給するために使用することができる。

【0065】

本発明を電動車両用の蓄電システムに適用した例として、図８に、シリーズハイブリッドシステムを採用したハイブリッド車両（ＨＶ）の構成例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンを動力とする発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。

【0066】

このハイブリッド車両６００には、エンジン６０１、発電機６０２、電力駆動力変換装置（直流モータ又は交流モータ。以下単に「モータ６０３」という。）、駆動輪６０４ａ、駆動輪６０４ｂ、車輪６０５ａ、車輪６０５ｂ、バッテリ６０８、車両制御装置６０９、各種センサ６１０、充電口６１１が搭載されている。バッテリ６０８としては、本発明の電池パック１０が適用され得る。

【0067】

バッテリ６０８の電力によってモータ６０３が作動し、モータ６０３の回転力が駆動輪６０４ａ、６０４ｂに伝達される。エンジン６０１によって産み出された回転力によって、発電機６０２で生成された電力をバッテリ６０８に蓄積することが可能である。各種センサ６１０は、車両制御装置６０９を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度を制御したりする。

【0068】

図示しない制動機構によりハイブリッド車両６００が減速すると、その減速時の抵抗力がモータ６０３に回転力として加わり、この回転力によって生成された回生電力がバッテリ６０８に蓄積される。またバッテリ６０８は、ハイブリッド車両６００の充電口６１１を介して外部の電源に接続されることで充電することが可能である。このようなＨＶ車両を、プラグインハイブリッド車（ＰＨＶ又はＰＨＥＶ）という。

【0069】

なお、本発明に係る二次電池を小型化された一次電池に応用して、車輪６０４、６０５に内蔵された空気圧センサシステム（TPMS: Tire Pressure Monitoring system）の電源として用いることも可能である。

【0070】

以上では、シリーズハイブリッド車を例として説明したが、エンジンとモータを併用するパラレル方式、又は、シリーズ方式とパラレル方式を組み合わせたハイブリッド車に対しても本発明は適用可能である。さらに、エンジンを用いない駆動モータのみで走行する電気自動車（ＥＶ又はＢＥＶ）や、燃料電池車（ＦＣＶ）に対しても本発明は適用可能である。また、本発明は、電動自転車に対しても適用可能である。

【符号の説明】

【0071】

１０・・・電池パック
３０、４０・・・電池ユニット
３１、３２、４１、４２・・・電池ブロック
３５、４５・・・制御ＩＣ
３８、４８・・・ヒーター付ヒューズ
３８Ｃ、４８Ｃ・・・ヒーター
７３・・・充放電制御スイッチ
ＴＡ・・・電池パックの正極端子
ＴＢ・・・電池パックの負極端子
Ｔ１、Ｔ３・・・電池ユニットの正極端子
Ｔ２、Ｔ４・・・電池ユニットの負極端子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】