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JPH11191436A - 蓄電保護器 - Google Patents

蓄電保護器

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Publication number
JPH11191436A
JPH11191436A JP9359181A JP35918197A JPH11191436A JP H11191436 A JPH11191436 A JP H11191436A JP 9359181 A JP9359181 A JP 9359181A JP 35918197 A JP35918197 A JP 35918197A JP H11191436 A JPH11191436 A JP H11191436A
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JP
Japan
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short
battery
circuit
temperature
voltage
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9359181A
Other languages
English (en)
Inventor
Akihiko Emori
昭彦 江守
Hideki Miyazaki
英樹 宮崎
Noboru Akiyama
秋山　　登
Akihiro Takanuma
明宏 高沼
Yoshimi Miyamoto
好美 宮本
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP9359181A priority Critical patent/JPH11191436A/ja
Priority to EP98124291A priority patent/EP0926796A3/en
Priority to CA002256906A priority patent/CA2256906A1/en
Priority to KR1019980057454A priority patent/KR19990063342A/ko
Publication of JPH11191436A publication Critical patent/JPH11191436A/ja
Priority to US10/254,521 priority patent/US20030027036A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、充放電，休止の各動作を問わ
ず、全ての動作に於て、また、蓄電器や外部回路の複雑
な異常状態に対しても、蓄電器および外部回路の効率的
な保護及び安全性の向上を図ることにある。 【解決手段】蓄電器本体または、充放電装置あるいは蓄
電器を用いた電気装置内、蓄電器本体または入出力電圧
の一方または両方の異常を検出する手段と、該蓄電器ま
たは入出力電圧の一方または両方が異常時に該蓄電器の
電極間を短絡する手段を備える。 【効果】安全性の高い蓄電器システムが実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、蓄電器や充放電装
置、及びこれらを用いた電気装置の保護装置または安全
装置に係わり、特に、揮発または可燃性物質を用いるリ
チウム二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電器を
有する機器に好適な蓄電保護器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、蓄電器の温度上昇をサーミスタで
検出し、蓄電器の入出力を開放する保護回路があった。
例えば、特開平6−203827 号。
【０００３】図１９は、従来の保護回路を示す図であ
る。図に於て、１９０１は蓄電器、１９０２は正極端
子、１９０３は負極端子、１９０４はスイッチ、１９０
５はサーミスタ、１９０６は充放電器である。蓄電器１
９０１の正極端子１９０２と負極端子１９０３はスイッ
チ１９０４を介して充放電器１９０６に接続されてい
る。また、サーミスタ１９０５は蓄電器１９０１に取り
付けられ、蓄電器１９０１の温度を検出する。スイッチ
１９０４はサーミスタ１９０５の出力により開閉され、
蓄電器１９０１の温度が設定値を越えるとスイッチを開
き、蓄電器１９０１と充放電器１９０６を切り放す。そ
して、正極端子１９０２と負極端子１９０３を開放し、
エネルギーの授受を遮断する。
【０００４】また、内圧が上昇した場合に、電池を放電
状態にし、その後衝撃が加えられたような場合でも破裂
しにくく安全性を高めたダイヤフラム弁があった。例え
ば、特開平8−201382 号。
【０００５】図２０は従来のダイヤフラム弁の断面図で
ある。図に於て、２００１は弁体、２００２は金属フィ
ルム層、２００３は電池ケース、２００４は樹脂層、20
05は正極導電片、２００６は負極導電片、２００７は絶
縁層である。弁体２００１の上側は金属フィルム層２０
０２がラミネートされている。これらの弁体２００１側
は電池ケース２００３，金属フィルム層２００２側は絶
縁層２００７を介して正極導電片２００５及び負極導電
片２００６とに挟まれ、正極，負極そして金属フィルム
層２００２は電気的に絶縁されている。また、これらの
周囲は樹脂層により固定されている。そして、電池の内
圧が上昇すると、弁体２００１及び金属フィルム層２０
０２が膨れ、正極導電片２００５と負極導電片２００６
とに接触し、正極と負極とが電気的に接続される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の保護回路は、蓄
電器が異常の時、蓄電器の入出力、すなわち電極間を開
放し、エネルギーの出入りを遮断し、外からの作用から
蓄電器を保護する。
【０００７】しかし、電極端子を開放しても、圧壊や活
物質の剥離などで蓄電器内部の電極が短絡される様な蓄
電器の内部反応に対しては保護の機能を果たさない。ま
た、蓄電器は遮断されているため、熱暴走などの反応を
強制的に抑制し、保護することも不可能であった。
【０００８】特に、蓄電器はそのポータブル性から充放
電装置または電気装置から切り放されて保管される場合
や、誤使用，不適切な処分方法などにより、圧壊や高温
での保管にさらされることがある。
【０００９】このため、蓄電器内部での異常に対し保護
ができないと言う本質的な問題を有していた。
【００１０】また、内圧上昇を保護パラメータとしたダ
イヤフラム弁に於て、内圧上昇は電解液のガス発生を必
要とする電池異常の末期段階であり、ダイヤフラム弁動
作後に電池を使用することはできなかった。更に内部短
絡などの局部的な異常では内圧上昇は小さく、ダイヤフ
ラム弁は働かなかった。
【００１１】これらの様に、従来は、異常の種類や異常
に至る過程、また異常を検出するパラメータとの相関関
係、そして安全性を高める上で、異常時に放電状態にす
ることの有効性とその制御方法が不明確であり、不十分
な保護機構と信頼性に欠ける安全性となっていた。
【００１２】そして、これらの電池を使用するには、異
常に至らない完全な充放電回路などが必要となり、非常
に使い勝手の悪い電池であった。
【００１３】そこで、これらを明確にした上で、異常が
起きる以前、もしくは異常の初期段階で電池を保護し、
かつ、より広範な異常の種類に対し安全性を高める必要
性があった。
【００１４】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、蓄電器外部からの作用に加え、蓄電器内部
または蓄電器自身の異常に対し保護ができ、更に異常が
起きる以前、もしくは異常の初期段階で電池を保護し、
かつより広範な異常の種類に対し安全性を高め、使い勝
手を向上し電池単体でも乾電池の様に使用が可能な蓄電
器を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる蓄電保護
器は、蓄電器本体または、充放電装置あるいは蓄電器を
用いた電気装置内に、蓄電器本体または入出力電力の一
方または両方の電圧，電流，周波数，温度，圧力，外力
の内少なくとも一つの異常を検出する手段と、該蓄電器
または入出力電力の一方または両方が異常時に該蓄電器
の電極間を短絡する手段を備える。または、異常状態に
応じて該蓄電器の電極間を短絡または、開放する手段を
備える。そして、該短絡手段は短絡時の電流，電圧，抵
抗のうち少なくとも一つを制御可能である短絡条件制御
器を備えても良い。特に、短絡条件制御器は、蓄電器ま
たは短絡手段の温度に応じて短絡電流を制御すると良
い。上記構成の蓄電保護器は、蓄電器本体または入出力
電力の一方または両方の電圧，電流，周波数，温度，圧
力，外力のうち、少なくとも一つの異常を検出すると、
蓄電器の電極間を短絡し、蓄電器のエネルギーを放出
し、蓄電器内部の反応を抑制し、蓄電器本体を保護す
る。または、異常状態に応じて、ある異常状態以内では
蓄電器の電極間を開放し、蓄電器のエネルギーの出入り
を遮断し、蓄電器外部からの作用から蓄電器を保護す
る。そして、蓄電器の異常が該異常状態を越えた場合、
電極間を短絡し、蓄電器内部の反応を抑制し、蓄電器本
体を保護する。短絡手段に短絡時の電流，電圧，抵抗の
うち少なくとも一つを制御可能である短絡条件制御器を
備えた場合は、蓄電器内部の反応の速度または反応量を
制御し、蓄電器本体または短絡手段を保護する。これら
により、蓄電器外部からの作用に加え、蓄電器内部での
反応を抑制し、蓄電器本体を保護することが可能で、安
全で使い勝手の良い蓄電器及び蓄電保護器の実現が可能
となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施例について図面
を用いて詳細に説明する。図に於て、同一の部分が２つ
以上あるものに関しては同一の符号を付し、説明を省略
している。
【００１７】図１は、本発明の第１の実施例を示す図で
ある。図に於て、１０１は蓄電器、１０２は短絡手段、
１０３は異常検出手段、１０４は端子Ａ、１０５は端子
Ｂ、１０６は電流検出器、１０７は電圧検出器、１０８
は温度検出器、１０９は圧力検出器、１１０は電極Ａ、
１１１は電極Ｂ、１１２はセパレータ、１１３はパスコ
ンである。
【００１８】電極Ａ１１０と電極Ｂ１１１がセパレータ
１１２を介して対向し、電解液（図示せず）に含浸さ
れ、電極Ａ１１０と電極Ｂ１１１に電力が蓄えられる。
端子Ａ１０４は電極Ａ１１０に接続され、端子Ｂ１０５
は電極Ｂ１１１に接続され、電力の入出力を担う。異常
検出手段１０３は該電極間または端子内あるいは端子間
に設けられ、短絡手段１０２，パスコン１１３は端子Ａ
１０４と端子Ｂ１０５に接続される。短絡手段１０２は
異常検出手段１０３の検出値に応じて端子A104と端子Ｂ
１０５を短絡する。また、パスコン１１３は設定値以上
の周波数をバイパスし、蓄電器１０１への侵入を回避す
る。そして、これらによって蓄電器101が構成されてい
る。
【００１９】短絡手段１０２はリレーなどのスイッチン
グ部品やＭＯＳトランジスタなどの半導体素子で構成す
ることができる。
【００２０】また、異常検出手段１０３は、異常の種類
や重要度に応じて、端子Ｂ１０５に直列に挿入されたシ
ャント抵抗や磁気的にカップリングされたカレントトラ
ンスなどの電流検出器１０６，抵抗分圧による電圧検出
器１０７，サーミスタや温度ヒューズなどの温度検出器
１０８，圧電素子や圧力スイッチなどの圧力検出器１０
９で構成される。ここで、これらの２つ以上のデバイス
を同一チップのＩＣまたはハイブリッドＩＣで実現する
ことも可能である。
【００２１】ここで、電流検出器１０６は端子Ａ１０４
側に直列に挿入しても良い。また、温度検出器１０８は
電極巻芯の内部など、蓄電器１０１内部の温度を直接検
出するよう配設することが好ましいが、蓄電器ケース表
面などから間接的に検出することも可能である。
【００２２】そして、これらは異常レベルを判定するた
め、異常検出手段１０３または短絡手段１０２にあるし
きい値を有することが必要である。または、異常レベル
の判定に基準値と検出値を比較する比較器を用いること
もできる。あるいは、ＮＴＣやバイメタルなどの様に、
電流や温度に感応する感応素子により、異常検出手段１
０３と短絡手段１０２を一体化することも可能である。
【００２３】これらにより、充放電，休止の各動作を問
わず、全ての動作に於て、蓄電器１０１が異常を起こし
たとき、異常検出手段１０３がその異常を検出し、短絡
手段１０２が端子Ａ１０４と端子Ｂ１０５を短絡する。
そして、蓄電器１０１のエネルギーを蓄電器１０１外部
へ放出し、また、異常な電流や周波数を蓄電器に流入し
ないように回避し、破壊や爆発など危険度の高い反応に
至ることなく蓄電器の保護または安全性を達成すること
が可能となる。
【００２４】また、充電中の異常に対し、蓄電器１０１
へ印加される電力をバイパスするため、過電流や過電
圧，温度上昇を回避し、ガス発生に伴う内圧上昇を生じ
る前に正常状態に移行させることが可能となる。すなわ
ち、異常が生じた後も繰返し使用できる。
【００２５】これらにより、安全性と使い勝手が飛躍的
に向上し、複雑な保護装置や充放電制御が不要で、単電
池レベルの蓄電器の使用が可能となる。
【００２６】次に、本発明の様に、出力を短絡すること
が蓄電器保護上有効であることを詳細に説明する。
【００２７】図２に例としてリチウム２次電池が異常に
至るシーケンスを示す。これらのシーケンスは、異常因
子や反応過程，条件などと複雑に関連し、異なったシー
ケンスを辿ることもあるが、明確化のために簡素化して
いる。
【００２８】蓄電器の動作モードは充電，放電，休止ま
たは保管の３つである。そして、異常に至るパラメータ
は、電圧，電流，電流または電圧の周波数，温度，圧
力，Ｌｉ金属の析出、そして振動や物理的破壊などの外
力である。
【００２９】先ず、充電時に異常となるのは、次のシー
ケンスがある。蓄電器の定格以上の電圧が印加された過
電圧により、リチウム金属が析出し、析出したリチウム
が電解液，活物質と反応して蓄電器が爆発，発火する。
【００３０】または、充電電流が定格を越えた過電流
や、イオン伝導の反応速度を越えた周波数が印加された
場合に於て、蓄電器の内部損失により温度が許容値を越
え、電解液が分解し、蓄電器内部の圧力が上昇する。あ
るいは、電解液の耐圧を越えた過充電により電解液が分
解し、蓄電器内部の圧力が上昇する。そして、これらが
繰返されることで反応が加速され、熱暴走も加わり、上
昇した圧力を外部に放出すると破裂や液漏れに至る。
【００３１】この時、電極間に高電圧が維持されている
場合など、火種となる切っ掛けがあると爆発や発火に至
る。
【００３２】次に、放電時は、充電時の過電流や定格外
の周波数の印加と同様に温度や圧力上昇を経て、破裂，
液漏れ，爆発や発火に至る。
【００３３】従って、蓄電器に異常が生じた場合、外部
と蓄電器を遮断し、エネルギーの供給を絶てば、異常の
進行を止めることができる様に思われる。
【００３４】しかし、反応が十分に進行し熱暴走の状態
になった後では、蓄電器を遮断しても、内部の反応は抑
制できない。
【００３５】加えて、外部と蓄電器が遮断された休止ま
たは保管状態に於ては、落下や振動などによる物理的破
壊や外気の温度上昇、あるいは加熱などにより、温度，
圧力上昇を経て、破裂，液漏れ，爆発や発火に至る場合
もある。
【００３６】従って、蓄電器に異常が生じた場合、外部
と蓄電器を遮断し、エネルギーの供給を絶っても、根本
的な対策とならないことに気付く。
【００３７】また、過電圧や過電流，定格外の周波数の
印加を経たものが、圧力上昇やＬｉ金属の析出を伴わず
に破裂，液漏れ，爆発や発火に至るレベルに達しない場
合でも、寿命や容量の低下など、性能の劣化や電池故障
に至ることが多い。
【００３８】例えば、過電圧や過電流によるＬｉ金属の
析出は、いわゆる死んだリチウムの析出となり、放電効
率や最大充放電電流，容量，寿命の低下を招く。また、
マイクロショートの増加などにより自己放電が増加する
こともある。加えて、過電圧が長期に渡り印加された過
充電状態では、電極活物質の劣化、特に正極活物質の劣
化を招き蓄電器の性能および諸特性が低下する。
【００３９】従って、異常が生じた場合でも正常な状態
に速やかに保護すべく、初期段階での異常検出、すなわ
ち、電圧や電流，周波数，温度，外力による異常検出が
必要であることが解った。
【００４０】特に、内圧上昇は蓄電器異常が進行した末
期段階であり、最小でも破裂や液漏れを伴い、その後の
蓄電器は使用できない。このため、内圧上昇を未然に検
出するパラメータとして、温度の検出が有効であること
が解った。
【００４１】さらに、電極間を単に短絡してエネルギー
を放出することは、過電流に相当するため、かえって危
険である。従って、過電流にならない範囲での短絡・放
電制御が必要であり、それは温度による負帰還が有効で
あることが解った。
【００４２】次に、蓄電器が外部の衝撃を受けて物理的
破壊を起こした異常状態を例に、電極間を短絡した場合
と、開放した場合の反応を説明する。
【００４３】図３は蓄電器が外部の衝撃により、内部短
絡を起こした状態を示す図である。電極Ｂ１１１がセパ
レータ１１２を破り、電極Ａ１１０に接触し、蓄電器１
０１内部で短絡している。
【００４４】図４は一般的な蓄電器の定電流放電特性を
示す図である。ある時間までは比較的安定な電圧を維持
し、その後電圧が急激に低下する。
【００４５】図５は蓄電器が外部の衝撃により、内部短
絡を起こした時の蓄電器の発熱量と時間の関係を示す図
である。点線は、内部短絡が起きた後、出力を開放した
場合。実線は内部短絡が起きた後、出力を短絡した場合
である。
【００４６】一般的に蓄電器の化学的な反応自体は、充
電は吸熱反応、放電は発熱反応である。例えば、正極が
コバルト系、負極が炭素系のリチウム２次電池を例にと
ると、次式の様になる。
【００４７】 →充電−ΔＱｃ ＬｉＣｏＯ2＋Ｃy Ｌｉ1-xＣｏＯ2＋ＣyＬｉx （１） 放電＋ΔＱｃ← 従って、放電時は放電した電荷量または電流時間積に比
例した熱量Ｑｃを発熱する。また、蓄電器を構成する電
解液の移動度，電極界面，電極及び集電体の抵抗に起因
する内部抵抗と放電電流による損失としての発熱Ｑｗが
加わる。
【００４８】先ず、図３の様に内部短絡が生じた状態に
於て、出力を開放した場合は、上記Ｑｃ，Ｑｗに加え、
内部短絡部の抵抗Ｒｓと蓄電器の電圧Ｖとにより、 Ｑｓ＝Ｖ2／Ｒｓ （２） なる熱量Ｑｓを発熱する。
【００４９】短絡部の接触が完全ではなく、短絡部の抵
抗は比較的大きいため、蓄電器に蓄えられた電荷は瞬時
には放出できず、図４に示した様に安定な高電圧が長時
間に及ぶ。このため、異常からしばらくの間は、Ｑｃ，
Ｑｗ，Ｑｓは何れも時間に比例して増加する。また、こ
れらの和である総発熱量Ｗ、すなわち、蓄電器内部での
発熱量をＷ０、 Ｗ０＝Ｑｃ＋Ｑｗ＋Ｑｓ （３） とすると、Ｗ０も点線で示す様に時間に比例して増加す
る。
【００５０】また、各発熱量の関係は短絡部の抵抗や内
部抵抗などの大きさに依存するが、概ね Ｑｓ＞Ｑｃ＞Ｑｗ （４） である。
【００５１】しかし、発熱量が蓄電器ケース表面などの
放熱量を越えた状態で時間が経過し、蓄電器の定常状態
が維持できない臨界発熱量を越えると、エネルギーの安
定点を求めて破裂，発火，爆発などに至る。
【００５２】特に、蓄電器に電圧が残っているため、こ
れが火種となる可能性がある。また高電圧や圧力上昇に
より反応が活性化され、発火，爆発に至る臨界発熱量も
小さくなり、発火，爆発などの危険度の高い反応を起こ
しやすくなる。
【００５３】これに対し、出力を短絡した場合は、放出
する電荷量が大きいため、異常短絡部の損失より反応熱
Ｑｃの方が大きくなる。また、放電電流によるＱｗも増
加する。このため、各発熱量の関係は、出力の短絡部の
発熱量をＱＬとして、 ＱＬ、Ｑｃ＞Ｑｗ＞Ｑｓ （５） となる。そして、この場合の総発熱量Ｗ、 Ｗ＝Ｑｃ＋Ｑｗ＋Ｑｓ＋ＱＬ （６） に対し、蓄電器内部での発熱量の和ＷＬは、 ＷＬ＝Ｗ０−Ｑｃ （７） となり、実線で示す様に初期段階から比較的大きな割合
で、時間に比例して増加する。しかし、（７）式から明
らかなように、ＷＬ＜Ｗ０となる。
【００５４】また、発熱を続ける時間もＱｃでの消費分
だけ短縮される。加えて、容量の減少に伴い電流と電圧
が低下し、発熱量が急速に減少するため、さらに発熱が
持続する時間が短縮される。これは破壊などを起こす前
に状態が速やかに安定化することと、危険な状態である
時間が短くなることを示す。
【００５５】加えて、蓄電器に蓄えられているエネルギ
ーや電圧が小さくなると、破壊や爆発を起こす要因が減
少し、更に活性度が低下するため、その臨界発熱量も上
昇し、より安全になる。
【００５６】同様に、内部短絡異常以外の異常の場合
も、出力を短絡し、容量を放出することで、危険な状態
である時間が短縮されると同時に、活性度が低下し臨界
発熱量が上昇することから、速やかに安全な状態に安定
化することが解る。
【００５７】しかし、容量が大きい蓄電器に於ては、出
力を短絡しても容量を放出するのに時間を要し、発熱量
が減少する前に、臨界発熱量や臨界時間を越えることも
ある。また、短期間で容量を放出するために短絡抵抗を
小さくし、出力電流を増加させると、Ｑｃが蓄電器の放
熱量を上回り、臨界発熱量を越える。また、短絡手段の
定格電流を大きく設計する必要があり、短絡手段が大型
化してしまう。
【００５８】このため、容量の大きな蓄電器に於てはＱ
ｃ，Ｑｗ，Ｑｓと蓄電器の許容熱量及び放熱量を考慮し
て、臨界発熱量を越えない放電電流となるように出力短
絡抵抗の値を選択する必要がある。あるいは、短絡手段
が大型化しないよう、または、短絡電流により短絡手段
が溶断しないように短絡電流を制御する必要がある。図
６は、本発明の第２の実施例を示す図である。図に於
て、６０１は短絡条件制御器、６０２は基準値発生器、
６０３は電流異常判定器、６０４は電圧異常判定器、６
０５は温度異常判定器、６０６は圧力異常判定器、６０
７は短絡手段制御器である。
【００５９】短絡条件制御器６０１は短絡手段１０２と
異常検出手段１０３の間に接続される。そして、異常検
出手段１０３の検出値を判定し、それに応じて短絡手段
１０２を流れる電流（短絡電流）または、短絡手段１０
２の電圧（短絡電圧）、または短絡手段１０２の抵抗
（短絡抵抗）を制御する。
【００６０】これにより、短絡され、放電する際の蓄電
器内部の温度上昇と、短絡手段１０２の電流を制御し、
蓄電器と短絡手段の保護及び安全性の確保を達成するこ
とが可能となる。特に、容量の大きな蓄電器や、充電量
を常に変えて用いる蓄電器に有効である。
【００６１】図では異常検出手段１０３はシャント抵抗
で構成された電流検出器１０６，分圧抵抗で構成された
電圧検出器１０７，サーミスタで構成された温度検出器
108及び、圧電素子で構成された圧力検出器１０９から
なり、電流，電圧，温度，圧力の各異常を検出できる。
【００６２】また、短絡手段１０２はＭＯＳトランジス
タで構成され、ゲート電圧を変えることにより、ＭＯＳ
トランジスタを流れる電流，オン抵抗と電流の積で決ま
る両端の電圧、及びオン抵抗を変えることができる。
【００６３】そして、短絡条件制御器６０１は、基準値
発生器６０２，電流異常判定器603,電圧異常判定器６０
４，温度異常判定器６０５，圧力異常判定器６０６，短
絡手段制御器６０７で構成されている。
【００６４】いま、基準値発生器６０２を基準電源，電
流異常判定器６０３，電圧異常判定器６０４，温度異常
判定器６０５，圧力異常判定器６０６をオペアンプ，短
絡手段制御器６０７をマルチプライヤーで構成すると、
各異常検出器の出力と基準電源の差に応じてマルチプラ
イヤーの出力が変化し、短絡手段１０２であるＭＯＳト
ランジスタのゲート電圧を変化させることができる。
【００６５】また、各オペアンプのゲインを個別に設定
する、あるいは、各オペアンプに入力される基準値発生
器出力を個別に設けることにより、異常の種類（電流，
電圧，温度，圧力など）の重み付け、または優先順位を
変えることが可能で、複雑な異常や蓄電器反応に対応す
ることが可能となる。
【００６６】あるいは、基準値発生器６０２を基準電
源，電流異常判定器６０３，電圧異常判定器６０４，温
度異常判定器６０５，圧力異常判定器６０６をコンパレ
ータ，短絡手段制御器６０７をＯＲ回路で構成すること
も可能である。
【００６７】この場合、各異常検出器のいずれかの出力
が基準電源の設定値を越えるとＯＲ回路出力はＯＮし、
短絡手段１０２を駆動する。そして、各異常検出器の全
ての出力が基準電源の設定値以下となると、ＯＲ回路の
出力はＯＦＦし、短絡手段１０２をＯＦＦする。
【００６８】これらの様に、短絡条件制御器６０１は各
異常判定器と基準値発生器６０２を有し、基準値以上で
は短絡手段１０２をＯＮし、基準値以下では短絡手段１
０２をＯＦＦする。従って、一度、異常が生じても保護
動作が機能するが、異常状態が回避されれば、保護動作
はリセットされ、通常動作に復帰できる。
【００６９】これにより、短絡手段１０２により蓄電器
１０１の容量の一部を放出し、残りを蓄積したままにす
ることが可能であり、蓄電器１０１を保護し、安全性を
確保した上で容量の無駄使いを無くすことができる。
【００７０】ここで、同様に、短絡手段１０２により蓄
電器１０１の容量の一部を放出し、残りを蓄積したまま
にする方法として、短絡手段１０２にオフセット電圧を
設ける、または、短絡手段制御器６０７により短絡手段
１０２の電圧を固定することも可能である。
【００７１】そして、複数の短絡条件制御器を設けるこ
とにより、ある異常レベル以下では復帰可能な保護動作
をし、ある異常レベル以上では復帰不可能な保護を働か
せる複数段階の保護動作を実現することも可能である。
【００７２】また、短絡手段１０２、異常検出器、およ
び短絡手段制御器６０７のうち２つ以上をＩＣで実現す
ると、小型化，簡素化，低コスト化が図られる。
【００７３】以上の様に、本蓄電保護器では、充放電，
休止の各動作を問わず、全ての動作に於て、蓄電器１０
１を保護することが可能である。また、蓄電器１０１の
使い勝手も向上する。
【００７４】加えて、複雑な異常状態に対し、保護や安
全性の確保が可能で、容量の無駄使いも無くすことがで
きる。
【００７５】図７は、本発明の第３の実施例を示す図で
ある。図に於て、７０１はＯＲ回路、７０２は差動増幅
器である。
【００７６】基準値発生器６０２は基準電源，電流異常
判定器６０３，電圧異常判定器604,温度異常判定器６０
５，圧力異常判定器６０６はコンパレータで構成されて
いる。
【００７７】また、短絡手段制御器６０７はＯＲ回路７
０１と差動増幅器７０２で構成されている。そして、Ｏ
Ｒ回路７０１は各異常検出器の出力を入力とし、これら
のＯＲをとる。また、差動増幅器７０２は、正入力にＯ
Ｒ回路７０１の出力を、負入力に温度検出器１０８の出
力をとり、その出力は短絡手段１０２であるＭＯＳトラ
ンジスタのゲートに入力される。
【００７８】本構成によれば、電流異常判定器６０３，
電圧異常判定器６０４，温度異常判定器６０５のうち少
なくとも一つが異常判定を出力すると、ＭＯＳトランジ
スタをＯＮし、蓄電器１０１の出力を短絡する。但し、
蓄電器１０１の温度が上昇し、温度検出器１０８の出力
が高くなると、差動増幅器７０２の入力電圧は小さくな
る。同時に、差動増幅器７０２の出力、すなわちゲート
電圧が小さくなり、短絡手段であるＭＯＳトランジスタ
の電流は減少する。
【００７９】特に、ＭＯＳトランジスタをリニア領域で
使用するとゲート電圧に比例して電流が変化する。従っ
て、短絡電流は温度と反比例する。そして、短絡電流は
温度に対し負帰還がかかるため、放電に伴う蓄電器の自
己発熱を抑え、温度異常に対し、また、温度を介して過
充電や過電流，定格外の周波数の印加に対しても、蓄電
器を確実に保護することが可能となる。
【００８０】また、図では温度検出器１０８が蓄電器１
０１の内部に配設されているが、これを短絡手段１０２
の近傍に配設すれば、短絡手段１０２の電流による温度
上昇も検出し、短絡手段１０２の電流制御を行うことが
可能となる。そして、蓄電器の保護に加え、短絡手段１
０２自身の保護も実現することが可能となる。
【００８１】図８は、本発明の第４の実施例における短
絡手段の抵抗値と温度の関係を示す図である。温度が第
１の温度Ｔ１を越えると抵抗値は減少しはじめ、Ｔ２を
越えたところで一定値をとる。そして、第２の温度Ｔ３
を越えると再び抵抗値は増加しはじめ、Ｔ４で一定値と
なる。ここで、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４である。
【００８２】これによると、温度異常となる温度Ｔ１で
短絡手段１０２の抵抗値が急激に減少し、蓄電器１０１
の容量を放電する。しかし、放電が進行し蓄電器１０１
が自己発熱を起こした場合や、さらなる外部からの加熱
により蓄電器の温度が上昇した場合などに、蓄電器が危
険な状態となる温度Ｔ４では、抵抗は開放状態に等しい
値までに増加し、放電を中止する。そして、蓄電器１０
１の温度が再び低下すると放電を開始する。このため、
温度異常に対し、また、温度を介して過充電や過電流，
定格外の周波数の印加に対しても、蓄電器１０１を確実
に保護することが可能となる。
【００８３】そして、本短絡手段はＴ２からＴ３の温度
範囲でもある抵抗値を有している。従って、短絡手段を
流れる電流に対しても自己温度上昇を起こし、短絡手段
の電流制御を行うことが可能となる。そして、蓄電器の
保護に加え、短絡手段自身の保護も実現することが可能
となる。
【００８４】このような短絡手段の特性は、前述の短絡
条件制御器６０１を用いて短絡手段を制御することで実
現可能である。また、半導体のような負の温度係数を有
する材料と、金属のような正の温度係数を有する材料を
合成して製造することができる。または、ＮＴＣとＰＴ
Ｃを直列接続して用いても容易に実現可能である。この
場合、異常検出手段と短絡条件制御器、および短絡手段
を一つのデバイスで実現でき、簡素化，低ココト化、お
よび使い勝手を飛躍的に向上できる。
【００８５】図９は、本発明の第５の実施例を示す図で
ある。図に於て、９０１は開放手段である。
【００８６】端子Ｂ１０５に直列に開放手段９０１が挿
入され、開放手段９０１と電極の間に短絡手段１０２及
び異常検出手段１０３が設けられている。
【００８７】これにより、開放手段９０１が開放しても
短絡手段１０２および異常検出手段１０３は動作可能で
ある。
【００８８】充放電器など外部回路と蓄電器１０１が接
続された状態で、短絡手段１０２を短絡すると、短絡手
段１０２に流れる電流が大きくなる可能性があり、短絡
手段１０２の定格を大きく設定する必要がある。また、
外部回路にとって、電池側が短絡した場合、一般には短
絡保護回路を設ける場合が多いが、短絡保護回路が無い
場合は故障する可能性がある。
【００８９】これらの場合、開放手段９０１は、短絡手
段１０２の定格の低減および、外部回路の短絡保護を容
易に達成できる。
【００９０】また、図６と同様に短絡条件制御器を短絡
手段１０２と異常検出手段１０３の間に接続すれば、複
雑な異常や蓄電器反応に対応することが可能で、容量の
無駄使いが無く蓄電器１０１の保護，安全性の確保を達
成できる。
【００９１】以上の様に、本蓄電保護器では、充放電，
休止の各動作を問わず、全ての動作に於て、蓄電器１０
１及び外部回路を保護することが可能である。
【００９２】また、蓄電器１０１や、外部回路の複雑な
異常状態に対し、保護や安全性の確保が可能で、容量の
無駄使いも無くすことができる。
【００９３】図１０は、本発明の第６の実施例を示す図
である。図に於て、１００１は充放電装置、１００２は
電源系統切替え器、１００３は交流商用電源、１００４
は負荷装置、１００５はインバータ・コンバータであ
る。
【００９４】充放電装置１００１には短絡手段１０２，
開放手段９０１，電圧検出器１０７，電流検出器１０
６、及び短絡条件制御器６０７が設けられている。
【００９５】そして、充放電装置１００１の一端は電源
系統切替え器１００２を介して交流商用電源１００３と
負荷装置１００４に接続されている。そして、もう一端
は蓄電器１０１に接続されている。
【００９６】充放電装置１００１は主に、インバータ・
コンバータ１００５，開放手段901,短絡手段１０２，電
流検出器１０６，電圧検出器１０７，短絡条件検出器６
０７で構成される。
【００９７】先ず、蓄電器１０１を充電する場合、電源
系統切替え器１００２は負荷装置１００４を回路的に切
放し、交流商用電源１００３と充放電装置１００１を接
続する。
【００９８】そして、インバータ・コンバータ１００５
によって、交流入力を直流に変換する。図では、インバ
ータ・コンバータ１００５は、４つのＩＧＢＴとフライ
ホイルダイオード，リアクトル，平滑コンデンサで構成
され、フライホイルダイオードの整流回路としての機
能、またはＰＷＭコンバータとしての電源高調波を抑制
した整流機能により交流を直流に変換する。
【００９９】この変換された直流を開放手段９０１及び
短絡手段１０２，リアクトルにより蓄電器１０１の定格
電圧に降圧し、蓄電器１０１を充電する。
【０１００】降圧に際し、ＩＧＢＴとフライホイルダイ
オードで構成された短絡手段１０２に於て、ＩＧＢＴは
常にＯＦＦし、フライホイルダイオードはＯＮ，ＯＦＦ
を交互に行う。また、同様にＩＧＢＴとフライホイルダ
イオードで構成された開放手段９０１は、ＩＧＢＴは交
互にＯＮ，ＯＦＦを繰返し、フライホイルダイオードは
常にＯＦＦしている。すなわち、短絡手段１０２と開放
手段９０１は蓄電器１０１の定格電圧に降圧する降圧チ
ョッパ動作を兼用している。
【０１０１】更に、充電電流及び充電電圧が蓄電器１０
１の定格に合致しているか否かを検出し、降圧チョッパ
動作にフィードバックするために、電圧検出器１０７お
よび、電流検出器１０６が兼用されている。
【０１０２】そして、電源系統切替え器１００２の切替
え制御、インバータ・コンバータ１００５のＰＷＭコン
バータ制御、短絡手段１０２及び開放手段９０１の降圧
チョッパ制御は短絡手段制御器６０７が短絡及び開放条
件の制御と兼用して行う。一方、放電する場合、電源系
統切替え器１００２は交流商用電源１００３を回路的に
切放し、負荷装置１００４と充放電装置１００１を接続
する。
【０１０３】そして、蓄電器１０１の出力を短絡手段１
０２と開放手段９０１及びリアクトルにより、負荷装置
１００４が必要とする電圧に昇圧し、インバータ・コン
バータ１００５のインバータ動作により、負荷装置１０
０４が必要とする交流電力に変換する。
【０１０４】ここで、昇圧に際し、開放手段９０１は、
ＩＧＢＴは常にＯＦＦし、フライホイルダイオードはＯ
Ｎ，ＯＦＦを交互に行う。また、短絡手段１０２に於
て、ＩＧＢＴは交互にＯＮ，ＯＦＦを繰返し、フライホ
イルダイオードは常にＯＦＦしている。すなわち、短絡
手段１０２とＯＲ回路７０１は負荷装置１００４が必要
とする電圧に昇圧する昇圧チョッパ動作を兼用してい
る。
【０１０５】更に、放電電流及び放電電圧が蓄電器１０
１の定格に合致しているか否かを検出し、昇圧チョッパ
動作にフィードバックするために、電圧検出器１０７お
よび、電流検出器１０６が兼用されている。
【０１０６】また、電源系統切替え器１００２の切替え
制御、インバータ・コンバータ1005のＰＷＭインバータ
制御、短絡手段１０２及びＯＲ回路７０１の昇圧チョッ
パ制御は短絡条件制御器６０７が短絡及び開放条件の制
御と兼用して行う。
【０１０７】最後に、充放電装置１００１が休止の場
合、電源系統切替え回路１００２は交流商用電源１００
３と負荷装置１００４を接続し、充放電装置１００１を
切放し、負荷装置１００４は交流商用電源１００３から
電力を得て運転される。
【０１０８】または、電源系統切替え回路１００２は交
流商用電源１００３，負荷装置1004および充放電装置１
００１を切放し、全てが休止状態となる。
【０１０９】そして、これらの制御は短絡手段制御器６
０７が兼用することが可能である。これらの各動作に於
て、蓄電器１０１本体または、蓄電器１０１の入出力が
異常を起こした場合、先ず、開放手段９０１が開放し、
蓄電器１０１を電気的に切り放し、蓄電器１０１や外部
回路を保護する。
【０１１０】この時、インバータ・コンバータ１００５
は、無駄を考慮すればＯＦＦすることが好ましい。しか
し、負荷装置１００４を急に停止できない理由がある場
合は、平滑コンデンサに蓄えられた電力にてインバータ
・コンバータ１００５を運転することが可能である。ま
た、平滑コンデンサに蓄えられた電力にて運転されてい
る間に、余裕を持って、交流商用電源１００３と負荷装
置１００４を接続し、充放電装置１００１を切り放し、
交流商用電源１００３で負荷装置１００４を運転するこ
とができる。
【０１１１】これにより、システム全体の信頼性を向上
させることが可能となる。
【０１１２】更に、蓄電器１０１が内部で異常を起こし
ている場合は、短絡手段１０２が蓄電器１０１の出力を
短絡し、蓄電器１０１のエネルギーを蓄電器１０１外部
へ放出し、破裂や爆発など危険度の高い反応に至ること
なく蓄電器の保護または安全性を達成することが可能と
なる。
【０１１３】そして、全体の制御と短絡条件の制御を兼
用している短絡条件制御器６０７により、異常の種類
（電流，電圧，温度，周波数，圧力など）または、重み
付けや優先順位に応じて、短絡手段１０２により蓄電器
１０１の容量の一部を放出し、残りを蓄積したままにす
ることが可能である。これにより、蓄電器１０１を保護
し、安全性を確保した上で容量の無駄使いを無くすこと
ができる。
【０１１４】以上の様に、本蓄電保護器では、充放電，
休止の各動作を問わず、全ての動作に於て、蓄電器１０
１および外部回路を保護することが可能で、同時にシス
テム全体の信頼性を向上させることができる。
【０１１５】また、蓄電器１０１や、外部回路の複雑な
異常状態に対し、保護や安全性の確保が可能で、容量の
無駄使いも無くすことができる。
【０１１６】そして、短絡手段１０２，異常検出手段１
０３，短絡手段制御器６０７、及びＯＲ回路７０１が充
放電装置の構成部として共用され、部品点数や回路規模
が削減され、小型化や低コスト化が可能となる。
【０１１７】図１１は、本発明の第７の実施例を示す図
である。図に於て、１１０１はツェナーダイオードであ
る。図では端子Ａ１０４を正極、端子Ｂ１０５を負極と
し、ツェナーダイオード１１０１のカソードが端子Ａ１
０４に、アノードが端子B105に接続されている。
【０１１８】ツェナーダイオード１１０１は正負のある
電圧範囲内ではダイオードとして機能し、その電圧範囲
外では両端を短絡する。このダイオード機能または短絡
となる電圧値を降伏電圧と呼ぶ。
【０１１９】従って、ツェナーダイオード１１０１の降
伏電圧を蓄電器１０１の過電圧レベルに設定すれば、ツ
ェナーダイオード１１０１は電圧検出と短絡機能及び短
絡条件の設定を兼用して行うことができる。
【０１２０】そして、充放電，休止の各動作を問わず、
全ての動作に於て過電圧異常の時、端子間を短絡し、蓄
電器１０１への入力をバイパスし、かつ蓄電器１０１の
エネルギーを放出し、安全な電圧に固定する。
【０１２１】以上の様に、本蓄電保護器では、充放電，
休止の各動作を問わず、全ての動作に於て、蓄電器１０
１を本質的に保護し、安全性を確保することが可能であ
る。また、電圧検出と短絡機能及び短絡条件の設定を兼
用し、部品点数，回路数の削減および低コスト化を実現
できる。
【０１２２】図１２は、本発明の第８の実施例を示す図
である。図に於て、１２０１は圧電アクチュエータであ
る。圧電アクチュエータ１２０１は端子Ａ１０４及び端
子Ｂ１０５に接続されている。
【０１２３】圧電アクチュエータ１２０１は圧電素子及
びスイッチで構成されている。この圧電素子は電圧が印
加されると、その電圧値に応じてある方向へ伸縮する。
そして、この伸縮の動きにより、スイッチを開閉する。
そこで、蓄電器１０１の過電圧レベルを越える電圧に於
て、スイッチを閉じる様に圧電素子の移動量を設定す
る。
【０１２４】これにより圧電アクチュエータ１２０１は
過電圧以上では端子間を短絡し、過電圧以下では端子間
を短絡しない。また、電圧検出と短絡機能及び短絡条件
の設定を兼用して行うことができる。
【０１２５】ゆえに、圧電アクチュエータ１２０１は、
充放電，休止の各動作を問わず、全ての動作に於て、過
電圧異常の時、端子間を短絡し、蓄電器１０１への入力
をバイパスし、かつ蓄電器１０１のエネルギーを放出
し、安全な電圧に固定する。
【０１２６】以上の様に、本蓄電保護器では、充放電，
休止の各動作を問わず、全ての動作に於て、蓄電器１０
１を本質的に保護し、安全性を確保することが可能であ
る。また、電圧検出と短絡機能及び短絡条件の設定を兼
用し、部品点数，回路数の削減および低コスト化を実現
できる。
【０１２７】図１３は、本発明の第９の実施例を示す図
である。図に於て、１３０１は電流値を電圧値に変換す
る変換器である。
【０１２８】変換器１３０１及び開放手段９０１が端子
Ｂ１０５に直列に挿入され、開放手段９０１と電極の間
に短絡手段１０２が設けられている。そして、変換器13
01の出力に応じて開放手段９０１が駆動される構成とな
っている。
【０１２９】ここで、変換器１３０１は端子Ａ１０４側
に直列に挿入しても良い。
【０１３０】変換器１３０１は抵抗と、そこに流れる電
流により生じる電圧を増幅する増幅器とで構成されてい
る。しかし、変換器１３０１はカレントトランスやホー
ル素子の様に電流値を電圧値として出力できるものでも
構成できる。また、変換器１３０１が開放手段９０１の
必要とする駆動電圧を出力できない場合は、増幅器を設
けることで容易に駆動できる。
【０１３１】また、短絡手段１０２及び、開放手段９０
１は圧電アクチュエータで構成されている。更にこの
内、短絡手段１０２は印加電圧による移動量の変化によ
り、短絡時の抵抗を変えられる圧電アクチュエータであ
る。
【０１３２】今、蓄電器１０１の入力電流または出力電
流が異常レベルとなったとすると、変換器１３０１によ
り電流値は電圧値に変換され、圧電アクチュエータのス
イッチをＯＦＦさせる電圧を印加する。これにより、蓄
電器１０１は外部回路と電気的に切り放され、保護され
る。
【０１３３】また、蓄電器１０１の電圧が過電圧レベル
を越えた場合、圧電アクチュエータで構成される短絡手
段１０２は端子間を短絡し、過電圧以下となると端子間
を短絡しない。この様にして、蓄電器１０１を保護し、
安全性を確保する。また、短絡時の抵抗値は、圧電アク
チュエータの移動量すなわち端子間の電圧値に応じて、
予め設定された最適な値をとり、より最適かつ安全な保
護を実現する。
【０１３４】以上の様に、本蓄電保護器では、充放電，
休止の各動作を問わず、全ての動作に於て、蓄電器１０
１を本質的に保護し、安全性を確保することが可能であ
る。また、部品点数，回路数の削減および低コスト化を
実現できる。
【０１３５】更に、電圧検出と短絡機能及び短絡条件の
設定を兼用し、更に、短絡時の抵抗値を可変し、最適か
つ安全な保護を実現する。
【０１３６】図１４は、本発明の第１０の実施例を示す
図である。図に於て、１４０１はＮＴＣである。NTC140
1 は端子Ａ１０４及び端子Ｂ１０５に接続されている。
【０１３７】NTC1401 は温度が上昇すると抵抗値が低下
する素子である。そこで、蓄電器１０１の許容温度レベ
ルを越える温度に於て、抵抗値が小さくなり、端子間を
短絡できる様に、またその時の抵抗値が最適となる様に
NTC1401 を選定する。これにより温度に対する保護を達
成できる。また、温度検出と短絡機能及び短絡条件の設
定を兼用して行うことができる。
【０１３８】また、ＮＴＣは温度に感応する素子である
から、他のエネルギーを必要としない。従って、充放
電，休止の各動作を問わず、全ての動作に於て温度に対
する保護を実現できる。
【０１３９】以上の様に、本蓄電保護器では、充放電，
休止の各動作を問わず、全ての動作に於て、蓄電器１０
１を温度に対し保護し、安全性を確保することが可能で
ある。
【０１４０】また、温度検出と短絡機能及び短絡条件の
設定を兼用し、部品点数，回路数の削減および低コスト
化を実現できる。
【０１４１】図１５は、本発明の第１１の実施例を示す
図である。図に於て、１５０１はバイメタルである。バ
イメタル１５０１は端子Ａ１０４及び端子Ｂ１０５に接
続されている。
【０１４２】バイメタル１５０１は膨張係数の異なる幾
つかの金属を張り合わせた複合金属であり、温度に応じ
て形状が変わる。そこで、蓄電器１０１の許容温度レベ
ルを越える温度に於ては形状変化により端子間を短絡す
る様に、またその時の抵抗値が最適となる様にバイメタ
ル１５０１を選定する。これにより温度に対する保護を
達成できる。また、温度検出と短絡機能及び短絡条件の
設定を兼用して行うことができる。
【０１４３】ここで、図では、バイメタル１５０１が端
子Ｂ１０５に設けられているが、端子Ａ１０４側に設け
ても良いことは言うまでもない。
【０１４４】また、バイメタル１５０１は温度に感応す
る素子であるから、他のエネルギーを必要としない。従
って、充放電，休止の各動作を問わず、全ての動作に於
て温度に対する保護を実現できる。
【０１４５】以上の様に、本蓄電保護器では、充放電，
休止の各動作を問わず、全ての動作に於て、蓄電器１０
１を温度に対し保護し、安全性を確保することが可能で
ある。
【０１４６】また、温度検出と短絡機能及び短絡条件の
設定を兼用し、部品点数，回路数の削減および低コスト
化を実現できる。
【０１４７】図１６は、本発明の第１２の実施例を示す
図である。
【０１４８】開放手段９０１が端子Ｂ１０５に直列に挿
入され、開放手段９０１と電極の間に短絡手段１０２が
設けられている。そして、開放手段９０１及び短絡手段
102がバイメタルで構成されている。また、これらは、
蓄電器１０１の許容温度レベルを越える温度に於ては形
状変化により端子間を開放及び短絡する様に、また短絡
時の抵抗値が最適となる様にバイメタルが選定されてい
る。これにより温度に対する蓄電器１０１及び外部回路
の保護を達成できる。また、温度検出と短絡機能及び短
絡条件の設定を兼用して行うことができる。
【０１４９】更に、開放手段９０１のバイメタルに適当
な抵抗を与え、これを電流が流れた際の損失と温度上
昇、及びバイメタルの形状変化量を最適化することによ
り、過電流に対する保護も実現できる。
【０１５０】そして、バイメタルは温度に感応する素子
であるから、他のエネルギーを必要としない。従って、
充放電，休止の各動作を問わず、全ての動作に於て温
度，電流に対する保護を実現できる。
【０１５１】ここで、図では、開放手段９０１が端子Ｂ
１０５に設けられているが、端子Ａ１０４側に設けても
良いことは言うまでない。
【０１５２】以上の様に、本蓄電保護器では、充放電，
休止の各動作を問わず、全ての動作に於て、蓄電器１０
１及び外部回路を温度，電流に対し保護し、安全性を確
保することが可能である。また、部品点数，回路数の削
減および低コスト化を実現できる。
【０１５３】更に、電圧検出と短絡機能及び短絡条件の
設定を兼用し、更に、短絡時の抵抗値を可変し、最適か
つ安全な保護を実現する。
【０１５４】図１７は、本発明の第１３の実施例を示す
図である。図に於て、１７０１は圧力スイッチである。
【０１５５】圧力スイッチ１７０１は圧力に応じて変形
する材料と、端子Ｂ１０５に直列に挿入された開放手段
９０１及びＯＲ回路７０１と電極の間に設けられた短絡
手段１０２を構成する各スイッチで構成されている。
【０１５６】そして、電解液の分解などにより、蓄電器
１０１内部の許容圧力レベルを超えると端子Ｂ１０５を
開放し、端子間を短絡する。これにより圧力に対する蓄
電器１０１及び外部回路の保護を達成できる。また、圧
力検出と短絡，開放機能を兼用して行うことができる。
【０１５７】この短絡及び開放圧力は、圧力スイッチの
材質及びスイッチの移動量を変えることで、任意の値に
設定できる。
【０１５８】そして、圧力スイッチ１７０１は独立して
動作することが可能であり、充放電，休止の各動作を問
わず、全ての動作に於て圧力に対する保護を実現でき
る。
【０１５９】ここで、図では、開放手段９０１が端子Ｂ
１０５に設けられているが、端子Ａ１０４側に設けても
良いことは言うまでもない。
【０１６０】以上の様に、本蓄電保護器では、充放電，
休止の各動作を問わず、全ての動作に於て、蓄電器１０
１及び外部回路を圧力に対し保護し、安全性を確保する
ことが可能である。また、部品点数，回路数の削減およ
び低コスト化を実現できる。図１８は、本発明の第１４
の実施例を示す図である。図に於て、１８０１は短絡端
子片Ａ，１８０２は短絡端子片Ｂである。短絡端子片Ａ
１８０１は端子A104に、短絡端子片Ｂ１８０２は端子Ｂ
１０５にそれぞれ設けられている。そして、短絡端子片
Ａ１８０１及び短絡端子片Ｂ１８０２は、それぞれがあ
る空間を隔てて、互いに垂直または水平に挟み込んだ形
状をしている。
【０１６１】このため、蓄電器１０１に強い外力が与え
られた様な応力異常に対し、形状が変化し、端子間を短
絡する。
【０１６２】この応力異常に対し短絡する応力のレベル
設定は、短絡端子片の強度及び空間の大きさなどにより
任意に設定できる。
【０１６３】そして、本構成は短絡する際に、エネルギ
ーを必要としないため、充放電，休止の各動作を問わ
ず、全ての動作に於て応力に対する保護を実現できる。
【０１６４】以上の様に、本蓄電保護器では、充放電，
休止の各動作を問わず、全ての動作に於て、蓄電器１０
１及び外部回路を応力に対し保護し、安全性を確保する
ことが可能である。また、部品点数，回路数の削減およ
び低コスト化を実現できる。
【０１６５】
【発明の効果】以上説明した様に本発明によれば、充放
電，休止の各動作を問わず、全ての動作に於て、蓄電器
および外部回路を保護することが可能で、異常が生じた
後の繰返し使用、かつ安全性の向上を達成できる。そし
て、本蓄電保護器を用いたシステム全体の信頼性を向上
させることができる。
【０１６６】また、保護動作に際し、最低限の容量を放
出することで、効率的な保護を実現でき、蓄電器や外部
回路の複雑な異常状態にも対応することが可能である。
【０１６７】そして、電圧感応素子や温度感応素子など
の利用や、充放電装置の構成部との共用化により、短絡
手段，異常検出手段，短絡条件制御器、及び開放手段が
共用され、部品点数や回路規模が削減され、小型化や低
コスト化が可能となる。
【０１６８】加えて、安全性の向上や、保護関連の簡素
化により使い勝手が飛躍的に向上する。
【０１６９】このため特に、リチウム２次電池や電気二
重層キャパシタなど保護及び安全性の向上が必要な蓄電
器、及び装置と切り放されて使用される蓄電器、そし
て、これらの蓄電器が用いられる機器全体の高信頼性が
必要となる機器の蓄電保護器で有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図２】リチウム２次電池が異常に至るシーケンスを示
す図である。
【図３】蓄電器が外部の衝撃により、内部短絡を起こし
た状態を示す図である。
【図４】一般的な蓄電器の定電流放電特性を示す図であ
る。
【図５】蓄電器が外部の衝撃により、内部短絡を起こし
た時の蓄電器の発熱量と時間の関係を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施例を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施例を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施例における短絡手段の抵抗
値と温度の関係を示す図である。
【図９】本発明の第５の実施例を示す図である。
【図１０】本発明の第６の実施例を示す図である。
【図１１】本発明の第７の実施例を示す図である。
【図１２】本発明の第８の実施例を示す図である。
【図１３】本発明の第９の実施例を示す図である。
【図１４】本発明の第１０の実施例を示す図である。
【図１５】本発明の第１１の実施例を示す図である。
【図１６】本発明の第１２の実施例を示す図である。
【図１７】本発明の第１３の実施例を示す図である。
【図１８】本発明の第１４の実施例を示す図である。
【図１９】従来の保護回路を示す図である。
【図２０】従来のダイヤフラム弁の断面図である。
【符号の説明】
１０１…蓄電器、１０２…短絡手段、１０３…異常検出
手段、１０４…端子Ａ、１０５…端子Ｂ、１０６…電流
検出器、１０７…電圧検出器、１０８…温度検出器、１
０９…圧力検出器、１１０…電極Ａ、１１１…電極Ｂ、
１１２…セパレータ、６０１…短絡条件制御器、６０２
…基準値発生器、６０３…電流異常判定器、６０４…電
圧異常判定器、６０５…温度異常判定器、６０６…圧力
異常判定器、６０７…短絡手段制御器、７０１…ＯＲ回
路、７０２…差動増幅器、９０１…開放手段、１００１
…充放電装置、１００２…電源系統切替え器、１００３
…交流商用電源、１００４…負荷装置、１００５…イン
バータ・コンバータ、1101…ツェナーダイオード、１２
０１…圧電アクチュエータ、１３０１…変換器、１４０
１…ＮＴＣ、１５０１…バイメタル、１７０１…圧力ス
イッチ、１８０１…短絡端子片Ａ、１８０２…短絡端子
片Ｂ、１９０１…蓄電器、１９０２…正極端子、１９０
３…負極端子、１９０４…スイッチ、１９０５…サーミ
スタ、1906…充放電器、２００１…充体、２００２…金
属フィルム、２００３…電池ケース、２００４…樹脂
層、２００５…正極導電片、２００６…負極導電片、２
００７…絶縁層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高沼 明宏 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部栃木本部内 (72)発明者 宮本 好美 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部栃木本部内

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電力を貯蔵，供給可能な蓄電器に於て、該
    蓄電器本体または入出力電力の一方または両方の電圧，
    電流，周波数，温度，外力のうち少なくとも一つの異常
    を検出する手段と、該蓄電器または入出力電力の一方ま
    たは両方が異常時に該蓄電器の電極間を短絡する手段を
    備えたことを特徴とする蓄電保護器。
  2. 【請求項２】電力を貯蔵，供給可能な蓄電器に於て、該
    蓄電器本体または入出力電力の一方または両方の電圧，
    電流，周波数，温度，外力，圧力のうち少なくとも一つ
    の異常を検出する手段と、該蓄電器または入出力電力の
    一方または両方が異常時に該蓄電器の電極間を短絡する
    手段を備え、該短絡手段は短絡時の電流，電圧，抵抗の
    うち少なくとも一つを制御可能である短絡条件制御器を
    有したことを特徴とする蓄電保護器。
  3. 【請求項３】請求項２に於て、該蓄電器または該短絡手
    段の温度と短絡電流が反比例するように制御する短絡条
    件制御器を有したことを特徴とする蓄電保護器。
  4. 【請求項４】請求項２に於て、該蓄電器または該短絡手
    段の温度が第１のレベルを越えると該短絡手段を短絡
    し、第１のレベルより高い第２のレベルを越えると該短
    絡手段を開放するように制御する短絡条件制御器を有し
    たことを特徴とする蓄電保護器。
  5. 【請求項５】請求項２に於て、短絡電流が設定値を越え
    ると該短絡手段を開放するように制御する短絡条件制御
    器を有したことを特徴とする蓄電保護器。
  6. 【請求項６】請求項１または請求項２に於て、該蓄電器
    または入出力電力の一方または両方の異常状態に応じて
    外部回路と該蓄電器の接続を開放する手段を備えたこと
    を特徴とする蓄電保護器。
  7. 【請求項７】請求項１または請求項２に於て、該蓄電保
    護器を充放電装置内に有したことを特徴とする充放電装
    置及び電気機器。
  8. 【請求項８】請求項１に於て、電圧を検出する手段及び
    電極間の電圧を制御し、電極間を短絡する手段としてツ
    ェナーダイオードを用いたことを特徴とする蓄電保護
    器。
  9. 【請求項９】請求項１に於て、電圧異常に対し、電圧に
    応じて電極間を短絡する、または、設定値より低い電圧
    では蓄電器の入出力を開放し、設定電圧以上では電極間
    を短絡する手段として、圧電アクチュエータを用いたこ
    とを特徴とする蓄電保護器。
  10. 【請求項１０】請求項６に於て、電流異常に対し、電流
    を電圧に変換する抵抗と、本電圧に変換された電流値に
    応じて蓄電器入出力を開放または電極間を短絡する手段
    として、圧電アクチュエータを用いたことを特徴とする
    蓄電保護器。
  11. 【請求項１１】請求項１に於て、温度異常に対し、電極
    間を短絡する手段として、ＮＴＣを用いたことを特徴と
    する蓄電保護器。
  12. 【請求項１２】請求項２に於て、該蓄電器または該短絡
    手段の温度に応じて短絡電流を制御するようにＮＴＣと
    ＰＴＣの直列接続からなる短絡手段を有したことを特徴
    とする蓄電保護器。
  13. 【請求項１３】請求項１に於て、温度異常に対し、電極
    間を短絡する手段として、バイメタルを用いたことを特
    徴とする蓄電保護器。
  14. 【請求項１４】請求項６に於て、温度異常に対し、設定
    温度より低い温度では蓄電器の入出力を開放し、設定温
    度以上では電極間を短絡する手段としてバイメタルを用
    いたことを特徴とする蓄電保護器。
  15. 【請求項１５】請求項１に於て、該蓄電器内部の圧力異
    常に対し、電極間を短絡する、または、設定圧力より低
    い圧力では該蓄電器の入出力を開放し、設定圧力以上で
    は電極間を短絡する手段として圧力スイッチを用いたこ
    とを特徴とする蓄電保護器。
  16. 【請求項１６】請求項１に於て、該蓄電保護器は該蓄電
    器の構成要素である端子に於て、その形状が、一方の端
    子が他方の端子をある空間を隔てて、垂直または水平に
    挟み込み、応力異常に対し端子間を短絡する短絡端子片
    を備えたことを特徴とする蓄電保護器。
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