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JP2000123887A - リチウムイオン二次電池における異常警告装置 - Google Patents

リチウムイオン二次電池における異常警告装置

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JP2000123887A
JP2000123887A JP10296614A JP29661498A JP2000123887A JP 2000123887 A JP2000123887 A JP 2000123887A JP 10296614 A JP10296614 A JP 10296614A JP 29661498 A JP29661498 A JP 29661498A JP 2000123887 A JP2000123887 A JP 2000123887A
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JP
Japan
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lithium ion
ion secondary
abnormality
secondary battery
warning device
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JP10296614A
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English (en)
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Koji Murai
剛次 村井
Takashi Osaki
孝 大崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikkiso Co Ltd
Original Assignee
Nikkiso Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nikkiso Co Ltd filed Critical Nikkiso Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】リチウムイオン二次電池に異常が生じた場合、
そのリチウムイオン二次電池が使用不可の状態になる前
に異常をセンサで検出するとともに、外部にその異常を
警告することのできるリチウムイオン二次電池における
異常警告装置を提供すること。 【解決手段】リチウムイオン二次電池4aに異常が発生
するとその異常を検出する異常検出センサと、警告を発
する警告装置と、上記異常検出センサが異常を検出する
とこの異常検出センサから信号を受け、上記リチウムイ
オン二次電池4aが電力供給できなくなる一定時間以前
に上記警告装置に警告を発生させる制御手段7を備え
た。また、リチウムイオン二次電池4aを複数個用い
る。異常検出センサとしては、温度センサ5a,圧力セ
ンサ8,有機物センサ,臭いセンサまたは導電率センサ
等を適宜用途に応じて用いる。警告装置としてはアラー
ム3が好ましい。電気機器としては医療用機器が好適で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、人工臓器等、電
源用の電池に異常が生じても直ぐには交換することので
きない電気機器で使用されるリチウムイオン二次電池に
おける異常警告装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、電気機器の電源用として、ニ
ッケルカドニウム二次電池を用いた電池パックが使用さ
れてきたが、近年では、より高エネルギー化,小型化,
高密度化された二次電池の出現が望まれている。そし
て、これに対応した二次電池としてリチウムイオン二次
電池が開発され、広く採用されつつある。また、このリ
チウムイオン二次電池は、長時間かけてじっくりと使用
する場合に適しているため、頻繁に交換することのでき
ない電気機器での使用には好適である。
【0003】しかし、このリチウムイオン二次電池は、
ニッケルカドニウム二次電池などと比べると高出力化,
小型化等は可能であるが、あまりに活性が強いため多少
安全性に欠けるという特性を有している。そこで、この
ようなリチウムイオン二次電池を用いた電池パックで
は、安全性の確保のため、何らかの異常が生じた場合
に、電池パックまたは電池パックが接続される電気機器
を保護するための機構が組み込まれている。
【0004】これらの保護機構は、リチウムイオン二次
電池と電気機器との電気的接続を断つことにより、リチ
ウムイオン二次電池または電気機器を保護しようとする
遮断装置である。そして、その遮断装置としては、例え
ば、制御回路とFET等のスイッチング素子により電気
的に接続を断つものや、温度ヒューズや電流ヒューズの
ように物理的に接続を断つものが使用されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなリチウムイオン二次電池においては、遮断装置が
作動した場合には、何ら警告されることなしに充放電が
全くできなくなる。このリチウムイオン二次電池が、例
えば、携帯電話のような電気機器に使用される電源とし
ての使用であれば、不意の電源遮断が起こっても通話不
能になるだけでその影響は小さなものである。また、電
源の交換も簡単に行うことができる。
【0006】しかし、リチウムイオン二次電池が、例え
ば、人工臓器を駆動している電源としての使用の場合等
には、電源遮断が人命にかかわる致命的にものになり、
また電池の交換も容易にはできない。このような場合に
は、リチウムイオン二次電池の充放電が全くできなくな
る前に、外部に対して警報を発しリチウムイオン二次電
池の交換を促す必要がある。
【0007】そこで、リチウムイオン二次電池の異常を
検出した後も、所定時間電源供給を続け、その間に電池
交換を促すことにより、人の死亡等重大な事態に至るこ
とを防止することのできる装置が求められている。
【0008】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、リチウムイオン二次電池に異常が生じた場
合、そのリチウムイオン二次電池が使用不可の状態にな
る前に異常をセンサで検出するとともに、外部にその異
常を警告することのできるリチウムイオン二次電池にお
ける異常警告装置の提供をその目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明にかかるリチウムイオン二次電池における
異常警告装置は、リチウムイオン二次電池に異常が発生
するとその異常を検出する異常検出センサと、警告を発
する警告装置と、上記異常検出センサが異常を検出する
とこの異常検出センサから信号を受け、上記リチウムイ
オン二次電池が電力供給できなくなる一定時間以前に上
記警告装置に警告を発生させる制御手段を備えた構成を
とる。
【0010】これによって、リチウムイオン二次電池に
異常が発生したことを知ることができる。また、その異
常発生を警告装置の警告により知った時点から一定時間
は、通常どおりに電力の供給が行われるため、その間に
リチウムイオン二次電池の交換作業の準備等を行うこと
ができる。
【0011】また、このリチウムイオン二次電池の異常
警告装置に使用されるリチウムイオン二次電池は複数個
にすることができる。これによって、電力のパワーアッ
プが図れるとともに、その長寿命化がができるようにな
る。
【0012】さらに、異常検出センサとしては、温度セ
ンサ,圧力センサ,有機物センサ,臭いセンサまたは導
電率センサ等を適宜用途に応じて用いることができる。
また、警告装置としてはアラームを使用することが好ま
しい。つぎに、図を用いて、この発明によるリチウムイ
オン二次電池における異常警告装置を詳細に説明する。
【0013】
【発明の実施の形態】図は、この発明の一実施形態によ
るリチウムイオン二次電池における異常警告装置1を示
している。この異常警告装置1は、例えば人工臓器の電
源用として用いられるもので、電池パック2と、この電
池パック2に接続されたアラーム3とで構成されてい
る。
【0014】上記電池パック2内には、四個のリチウム
イオン二次電池4a,4b,4c,4dが直列に配設さ
れ、そのそれぞれの周面に温度センサ5a,5b,5
c,5dが貼着されている。この温度センサ5a,5
b,5c,5dは、サーミスタ等の測温体で構成されて
おり、それぞれ対応するリチウムイオン二次電池4a,
4b,4cまたは4dの温度が他のリチウムイオン二次
電池4a,4b,4cまたは4dの温度に比べて相対的
に上昇した場合には、これをリチウムイオン二次電池4
a,4b,4cまたは4dの異常発生として検出するよ
うになっている。
【0015】そして、リチウムイオン二次電池4aの+
側から延びる配線6aと、リチウムイオン二次電池4d
の−側から延びる配線6bの間に制御回路7が設けられ
ている。この制御回路7には、温度センサ5a,5b,
5c,5dおよび電池パック2の外部に配設されたアラ
ーム3がそれぞれ配線を介して接続されている。
【0016】また、上記制御回路7は、制御部となる部
分であり、温度センサ5a,5b,5c,5dから異常
信号を受信すると、アラーム3を出力させ外部に警告す
るようになっている。また、配線6aおよび配線6b
は、制御回路7から電池パック2の外部に延び、人工臓
器(図示せず)に接続されている。
【0017】そして、制御回路7とリチウムイオン二次
電池4b,4cの間の空間部には、圧力センサ8が配設
されている。この圧力センサ8も制御回路7に接続され
ており、リチウムイオン二次電池4a,4b,4c,4
dの破損等により、ガス漏れが生じ、電池パック2内の
圧力が上昇するとこれを検出して制御回路7に信号を発
する。これによって、制御回路7は、アラーム3を出力
させ外部に警報を発するようになっている。
【0018】なお、上記温度センサ5a,5b,5c,
5dおよび圧力センサ8には、かなり敏感に異常を検出
できる精度のよいものを使用する。また、制御回路7が
アラーム3を出力させるタイミングは、リチウムイオン
二次電池4a,4b,4c,4dが電力の供給ができな
くなる寸前等でなく、ある程度時間的な余裕をもてるよ
うに設定しておく。すなわち、少なくとも、リチウムイ
オン二次電池4a,4b,4c,4dの交換作業に必要
な時間は確保できるタイミングにしておく。
【0019】この構成において、通常は、四個のリチウ
ムイオン二次電池4a,4b,4c,4dから電力の供
給を受けて、人工臓器は正常に作動する。そして、リチ
ウムイオン二次電池4a,4b,4c,4dのいずれか
に異常が生じ、その温度が設定値以上に上昇した場合
や、電池パック2内の圧力が設定値異常に上昇した場合
には、制御回路7がその異常を検知し、アラーム3を出
力させる。このアラーム3の警報が、異常の発生を人に
知らせ対処法を促す。
【0020】また、この警報によって、リチウムイオン
二次電池4a,4b,4c,4dの交換作業等の処置が
行われる。この結果、人命に関わる事故等を生じさせる
ことなく適切な処置ができるようになる。
【0021】このように、この実施形態による異常警告
装置1では、リチウムイオン二次電池4a,4b,4
c,4dに異常が発生した場合には、リチウムイオン二
次電池4a,4b,4c,4dの表面温度や電池パック
2内の圧力の上昇によって、その異常を温度センサ5
a,5b,5c,5dや圧力センサ8が検出する。
【0022】そして、制御回路7の制御によって、アラ
ーム3が交換作業等に必要な一定の時間的な余裕をもっ
て出力するようになる。これによって適切な処置が可能
になる。
【0023】また、上記リチウムイオン二次電池4a,
4b,4c,4dの異常を検出するセンサとしては、上
記温度センサ5a,5b,5c,5dや圧力センサ8だ
けでなく、有機物センサ,臭いセンサ,導電率センサ等
を用いることもできる。この場合、各センサは単独で使
用してもよいし、幾つかを適宜組み合わせて使用しても
よい。
【0024】なお、温度上昇による異常は、リチウムイ
オン二次電池4a,4b,4c,4dを繰り返し使用す
ると内部抵抗が上昇しその結果電池の温度が上昇(気温
+4〜5℃)したり、内部短絡により温度が上昇したり
することにより生じる。そして、これを検出するために
は、前述したサーミスタの他、熱電対やバイメタル等も
使用することができる。
【0025】また、圧力上昇による異常は、リチウムイ
オン二次電池4a,4b,4c,4dに異常が発生した
際に、安全弁として作用する破裂板の作動により生じる
もので、圧力センサ8が素早く検出することができる。
【0026】さらに、有機物センサや臭いセンサは、リ
チウムイオン二次電池4a,4b,4c,4dから漏れ
るガスを検出するものである。リチウムイオン二次電池
の場合、電解液として、有機物の液体を混ぜ合わせたも
のが使用されるため、これらのセンサも有効である。
【0027】また、導電率センサは、電解液の液漏れを
すばやく検出することができる。さらに、警告装置とし
ては、上記アラーム3のような聴覚によるものが好まし
いが、ランプのような視覚によるものも使用できる。ま
た、使用される電気機器としては、人工臓器以外のもの
も使用でき、保安装置等、電気の供給中断が許されない
電気機器への使用が特に好ましい。
【0028】
【発明の効果】以上のように、この発明によるリチウム
イオン二次電池における異常警告装置は、リチウムイオ
ン二次電池に異常が発生するとその異常を素早く検出で
きるようになっている。
【0029】また、その際、警告装置の警告から一定時
間は、通常どおりに電力の供給が行われるため、その間
にリチウムイオン二次電池の交換作業等を行うことがで
きる。この結果、惨事や重大な事態を招くことを防止で
き電気機器の安全な使用が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかるリチウムイオン二次電池にお
ける異常警報装置の一実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
1……………………………異常警告装置 2……………………………電池パック 3……………………………アラーム 4a,4b,4c,4d…リチウムイオン二次電池 5a,5b,5c,5d…温度センサ 6a,6b…………………配線 7……………………………制御回路 8……………………………圧力センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5G003 BA01 DA02 EA08 5H022 AA09 CC11 KK09 5H030 AA06 AA10 AS11 FF22 FF31 FF51 FF61

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電気機器の電源として使用されるリチウム
    イオン二次電池の異常を検出するとともに警報を発生す
    るリチウムイオン二次電池における異常警告装置であっ
    て、リチウムイオン二次電池に異常が発生するとその異
    常を検出する異常検出センサと、警告を発する警告装置
    と、上記異常検出センサが異常を検出するとこの異常検
    出センサから信号を受け、上記リチウムイオン二次電池
    が電力供給できなくなる一定時間以前に上記警告装置に
    警告を発生させる制御手段を備えたことを特徴とするリ
    チウムイオン二次電池における異常警告装置。
  2. 【請求項2】リチウムイオン二次電池が複数個配設され
    ている請求項1に記載のリチウムイオン二次電池におけ
    る異常警告装置。
  3. 【請求項3】異常検出センサが温度センサである請求項
    1または2に記載のリチウムイオン二次電池における異
    常警告装置。
  4. 【請求項4】異常検出センサが圧力センサである請求項
    1または2に記載のリチウムイオン二次電池における異
    常警告装置。
  5. 【請求項5】異常検出センサが有機物センサである請求
    項1または2に記載のリチウムイオン二次電池における
    異常警告装置。
  6. 【請求項6】異常検出センサが臭いセンサである請求項
    1または2に記載のリチウムイオン二次電池における異
    常警告装置。
  7. 【請求項7】異常検出センサが導電率センサである請求
    項1または2に記載のリチウムイオン二次電池における
    異常警告装置。
  8. 【請求項8】警告装置がアラームである請求項1,2,
    3,4,5,6または7に記載のリチウムイオン二次電
    池における異常警告装置。
  9. 【請求項9】電気機器が医療用機器である請求項1,
    2,3,4,5,6,7または8に記載のリチウムイオ
    ン二次電池における異常警告装置。
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