CN100593260C - 电池组状态判定装置 - Google Patents

电池组状态判定装置 Download PDF

Info

Publication number
CN100593260C
CN100593260C CN02820785A CN02820785A CN100593260C CN 100593260 C CN100593260 C CN 100593260C CN 02820785 A CN02820785 A CN 02820785A CN 02820785 A CN02820785 A CN 02820785A CN 100593260 C CN100593260 C CN 100593260C
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
battery pack
battery
state determining
determining apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
CN02820785A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1572042A (zh
Inventor
菊池义晃
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.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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 Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN1572042A publication Critical patent/CN1572042A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100593260C publication Critical patent/CN100593260C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3842—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/569—Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00306—Overdischarge protection
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)

Abstract

为在不同时间测量构成一电池组的各电池块的电压，读取每一电池块的电压(V)和与该电压同时测量的电流(I)(S100-S108)并从该电池组的温度T得出内阻(R)(S110，S112)。与多个电池块中各电池块的两电压对应的两电流差的值(IN-IN+1)与电池组的内阻(R)相乘后与该两电压之差(VN-VN+1)相加得出电压差ΔV(步骤S116)。当得出的电压差ΔV的最大值ΔVmax超过阈值Vref时，可判定状态为过放电(步骤S122、S124、S128)。

Description

电池组状态判定装置
技术领域
本发明涉及一种判定一电池组的状态的装置，特别是涉及一种判定一由多个电池块串联而成的电池组的状态的装置。
背景技术
通常，下述装置被建议作为一种判定这种电池组的状态的装置。即，连接到多个电池块的每个电池块上的一电压表，其中，每一电池块由一个或多个单电池构成，该多个电池块构成一向一负荷供电的电池组。电压表用来同时测量各电池块的电压。然后，该装置根据同时测量的各电压判定该电池组的异常性。当同时测得的各电压中两电压的偏差等于或大于一预定值时该装置确认有一单电池过放电，从而判定该电池组为异常。
但是，在无法同时测量多个电池块的各电压时这种电池组状态判定装置就有可能对电池组的异常性作出错误判定。即，由于电池块的单电池有内阻即使在正常情况下，有可能出现当在测量多个单电池的各电压过程中电池组中的电流发生变动时，电池组中的电压偏差等于或大于预定值的情况。实际上这是正常的。基于上述事实存在错误判定的可能性。这一问题在电池组中的电流变动很大的系统中尤其突出。
本发明的电池组状态判定装置的一个优点是，使用一无法同时检测多个电池块的各电压的装置来解决这一问题并对电池组的状态作出精确判定。此外，本发明的电池组状态判定装置的另一个优点是，使用一成本更低的装置对电池组的状态作出精确判定。
发明内容
本发明的电池组状态判定装置可采取能获得至少一部分上述优点的下述方面。
按照本发明的一个方面，本发明的电池组状态判定装置为一种判定由多个电池块串联而成的电池组的状态的装置，该装置包括：
在不同时间测量该多个电池块的各电压的电压测量装置；
测量流过该电池组的电流的电流测量装置；以及
根据由该电压测量装置在不同时间测量的该多个电池块的各电压和由该电流测量装置在各电压被测量的同时测量的与各电压对应的各电流判定电池组的状态的状态判定装置。
按照本发明的另一方面，本发明的电池组状态判定装置根据在不同时间测量该多个电池块的各电压的电压测量装置测量的各电压和由该电流测量装置在各电压被测量的同时测量的各电流判定电池组的状态。因此，即使该电压测量装置不同时测量该多个电池块的各电压，该装置也能正确判定电池组的状态。在本文中，“电池块”包括由一个单电池构成的电池块和由多个单电池构成的电池块。
在本发明的电池组状态判定装置的另一方面中，可把该电压测量装置构造成包括：一能检测电池块端子间电压的电压表和一能转接到该多个电池块中一待由该电压表检测的电池块上的转接装置。使用这一结构，电压表的数量可减少，从而电池组状态判定装置的成本可降低。
此外，在本发明的电池组状态判定装置的另一方面中，该状态判定装置也可构造成根据电压测量装置测得的各电压、电流测量装置测得的与各电压对应的各电流和与电池组的温度对应的电池组的内阻判定电池组是否存在过放电的装置。在这一方面的本发明电池组状态判定装置中，该状态判定装置还可构造成考虑从各电压由所述各电流和电池组的内阻造成的各电压的电压降判定电池组是否存在过放电的装置。在这一方面的本发明电池组状态判定装置中，该状态判定装置还可构造成：将多个电池块的各电压中两电压的偏差根据各电流中与该两电压对应的两电流和内阻进行校正以在经校正的偏差的绝对值大于一预定值时判定为过放电的装置。
此外，在本发明的电池组状态判定装置的另一方面中，该装置可构造成包括把电压测量装置在不同时间测得的该多个电池块的各电压和电流测量装置在各电压被测量的同时测得的与各电压对应的各电流存储为多对与各电池块一一对应的成对数据的存储装置；该状态判定装置可构造成根据存储在该存储装置中的该多对成对数据算出(导出)各电池块的电压与电流的线性关系、并根据所得出的线性关系计算各电池块的开路电压或内阻、以根据算出的各电池块的开路电压或内阻判定该电池组是否存在异常的装置。在这一方面的本发明的电池组状态判定装置中，该状态判定装置还可构造成在该多个电池块中的两个电池块的开路电压差大于第一预定值时或在该多个电池块中两个电池块的内阻差大于第二预定值时判定该电池组的状态为异常的装置。
或者，在本发明的电池组状态判定装置的另一方面中，该装置也可构造成包括：将电压测量装置在不同时间测得的多个电池块的各电压中两电压的偏差根据由电流测量装置在各电压被测量的同时测得的与各电压对应的各电流中与两电压对应的两电流和与电池组的温度对应的电池组的内阻进行校正的校正装置、和存储多对成对数据的存储装置，每一成对数据均由两电压的经校正的偏差和与该两电压对应的两电流的平均值构成，该状态判定装置可构造成根据存储在该存储装置中的多对成对数据算出该多个电池块的所述两电压的偏差与该两电流的平均值之间的线性关系、并根据所得出的线性关系计算多个电池块中的两电池块的开路电压差或内阻差、以根据算出的开路电压差或内阻差判定该电池组是否存在异常的装置。在这一方面的本发明的电池组状态判定装置中，该状态判定装置还可构造成在这两个电池块的开路电压差大于第一预定值时或在这两个电池块的内阻差大于第二预定值时判定该电池组的状态为异常的装置。
附图说明
图1为作为本发明一示例的电池组状态判定装置20的结构示意方框图，示出该装置与一电池组10连接，该电池组的电力由一负荷12消耗或再生；
图2为示出该示例的电池组状态判定装置20的电子控制单元30执行的异常性判定程序的一个示例的流程图；
图3为示出电池组10的温度T与电池组10的内阻R之间的关系的图；
图4为示出一电池块的端子间电压V与电流I之间的关系的说明图；
图5为示出该示例的电池组状态判定装置20的电子控制单元30执行的异常性判定程序的一个示例的流程图；
图6为示出该示例的电池组状态判定装置20的电子控制单元30执行的异常性判定程序的该例的流程图；
图7为示出电压V、电流I、开路电压OCV和内阻R之间的关系的说明图；
图8为示出电池组状态判定装置一改进例的电子控制装置执行的异常性判定程序的一个示例的流程图；
图9为示出电池组状态判定装置该改进例的电子控制装置执行的异常性判定程序的该例的流程图；以及
图10为示出电压差ΔV、电流平均值Iave、开路电压差ΔOCV和内阻差ΔR之间的关系的说明图。
(标号说明)
10电池组；12负荷；20状态判定装置；22电压测量仪器；23电压表；24转接电路；26电流表；28温度计；30电子控制装置；32 CPU；34 ROM；36 RAM；40时钟发生电路；50 LED；B1-Bn电池块。
具体实施方式
下面通过示例说明本发明一优选实施例。图1为作为本发明一示例的电池组状态判定装置20的结构示意方框图，示出该装置与一电池组10连接，该电池组的电力由一负荷12消耗或再生。如图所示，该示例的电池组状态判定装置20包括一在不同时间检测构成该电池组10的电池块B1-Bn的各端子间电压V1-Vn的电压测量仪器22、一检测流过电池组10中的电流I1-In的电流表26、一检测电池组10的温度T的温度计28、一根据电压测量仪器22、电流表26、温度计28等的检测结果判定由过放电、内阻、开路电压等造成的电池组10的异常性的电子控制单元30和一用作显示装置的LED50。
各电池块B1-Bn由一单电池或多个单电池串联而成。
电压测量仪器22由一能检测电池块B1-Bn的各端子间电压V1-Vn的电压表23和一能在电池块B1-Bn的各端子和电压表23的端子之间进行转接的转接电路24构成。
电子控制单元30为一单芯片微处理器，其主要部件是一CPU32。电子控制单元30包括一存储处理程序的ROM34、一临时存储数据的RAM36和一输入/输出端口(未示出)。电压表23输出的电压V1-Vn、电流表26输出的电流I1-In、温度传感器输出的温度T、时钟发生电路40输出的时钟信号等经一输入端口输入电子控制单元30中。此外，涉及指令电池块B1-Bn各端子与电压表23的端子之间连接的转接指令信号、使得LED50显示状态判定装置20作出的电池组10状态判定结果的LED50的光信号等经一输出端口从电子控制单元30输出。
下面说明如上构造的示例的电池组状态判定装置20的操作。特别是说明判定电池组10中是否存在任何过放电的单电池的操作。图2为示出该示例的电池组状态判定装置20的电子控制单元执行的异常性判定程序的一个示例的流程图。每隔预定时间反复执行该程序。
执行该异常性判定程序时，电子控制单元30的CPU32首先初始化一变量N即把变量N的值设为1(步骤S100)并向转接电路24输出一转接指令信号指令以把电池块B1-Bn中与变量N对应的一电池块BN设为电压表23的检测对象(步骤S102)。输出转接指令信号后，CPU32读取由电压表23检测的电池块BN的电压VN和由电流表26在电压表23检测的同时检测的电池组10或电池块BN中的电流IN(步骤S104)。然后，CPU32使得变量N加1(步骤S106)。此外，CPU32判定变量N是否超过值n或CPU32是否已分别读取所有电池块B1-Bn的电压V1-Vn和与电压V1-Vn对应的电流I1-In(步骤S108)。当CPU32尚未读取所有电池块B1-Bn的电压V1-Vn和电流I1-In时，CPU32重复从步骤S102到步骤S106的处理过程，直到CPU32判定已读取所有电池块B1-Bn的电压V1-Vn和电流I1-In。当CPU32已读取所有电池块B1-Bn的电压V1-Vn和电流I1-In后，CPU32读取由温度计28检测的电池组10的温度T(步骤S110)。CPU32从读取的温度T得出电池组10的内阻R(步骤S112)。在该示例中，已预先获得电池组10的温度T和电池组10的内阻R之间的关系，并将其作为一图存储在ROM34中。当给出电池组10的温度T时，CPU32从该图得出电池组10的对应内阻R。图3例示出该图。顺便说一句，在该示例中，为电池组10的电池块B1-Bn设置了一个温度计。但是，考虑到电池组10的各电池块B1-Bn的温度分布，可以为电池块B1-Bn设置多个温度计。
当CPU32得出各电池块B1-Bn的电压V1-Vn、电流I1-In和内阻R后，CPU32把变量N的值设为1(步骤S114)，然后用下式(式(1))算出电压差ΔV(步骤S116)。CPU32使得变量N加1(步骤S118)。
ΔV＝|(VN-VN+1)+R×(IN-IN+1)|            (1)
在变量N超过一值(n-1)前即在算出所有电池块B1-Bn上的电压差ΔV前，CPU32重复步骤S116和S118的处理过程(步骤S120)。CPU32计算最大电压差ΔVmax即算出的电压差ΔV中的最大值(步骤S122)。CPU32判定算出的最大电压差ΔVmax是否等于或小于一阈值Vref(步骤S124)。如最大电压差ΔVmax等于或小于阈值Vref，CPU32判定电池组10中没有过放电的单电池即判定电池组10正常(步骤S126)，然后CPU32终止该程序。另一方面，如最大电压差ΔVmax大于阈值Vref，CPU32判定电池组10中有一过放电的单电池即判定电池组10过放电，并且例如向LED50输出一显示过放电的发光信号(步骤S128)而终止该程序。在这里，把最大电压差ΔVmax用作过放电的判定对象是基于如下事实：把最大电压差ΔVmax用作判定对象可判定电池组10是否有至少一个单电池过放电。顺便说一句，当CPU32确定了其中存在一异常单电池的电池块时，把步骤S116算出的各电压差ΔV与阈值Vref作比较即可而不必得出最大电压差ΔVmax。
图4为示出一电池块的端子间电压V与电流I之间的关系的说明图。如图4所示，由该电池块的内阻R造成的电压降RI与流过电池块的电流I成比例地增大，而所检测的端子间电压V变小。因此，当CPU32在不同时间检测各电池块的端子间电压时，和当检测过程中流过电池块的电流强变变动时，包含在各端子间电压中的电压降的值也随之不同。因此，如在不同时间检测各电池块的端子间电压时只根据各电池块的端子间电压判定电池组是否存在过放电，作出错误判定的可能性就很大。因此，如在检测各端子间电压的同时检测电流就可用电流和从电池块的温度得出的内阻算出电压降。因此可除去电压降对端子间电压的影响，从而能正确判定电池组是否存在过放电。
如上所述，该示例的电池组状态判定装置20在检测电池块B1-Bn的各电压V1-Vn的同时检测电池块B1-Bn的各电流I1-In，然后根据从各电流I1-In和电池组10的内阻R得出的各电压V1-Vn的电压降判定过放电的异常性。因此，即使在不同时间检测电池块B1-Bn的各电压V1-Vn，也可正确判定是否存在过放电。上述电池组状态判定装置20特别适用于负荷12所需输出变动很大的系统即电池组10中的电流变动很大的系统。
此外，由于该示例的电池组状态判定装置20使用电压表23通过转接电路24检测各电池块B1-Bn的电压V1-Vn，因此无需为各电池块B1-Bn提供电压表，从而该装置的成本降低。
下面说明判定电池组10各电池块B1-Bn的开路电压和内阻是否存在异常的操作。图5和6为示出电池组状态判定装置20的电子控制单元30执行的异常性判定程序的一示例的流程图。每隔预定时间反复执行该程序。
当执行图5和6的异常性判定程序时，电子控制单元30的CPU32首先进行与图2中异常性判定程序的从步骤S100到步骤S106的处理几乎相同的处理。即，CPU32把变量N的值设为1(步骤S200)，并向转接电路24输出一与变量N的设定值对应的转接指令信号(步骤S202)。CPU32读取电池块BN的电压VN和与电压VN对应的电流IN(步骤S204)，并把读取的电压VN和电流IN作为成对数据存储在RAM36的一预定区中(步骤S206)。接着，CPU32使得变量N加1(步骤S208)，并且CPU32重复从步骤S202到步骤S208的处理过程，直到变量N超过值n即判定为CPU32已读取所有电池块B1-Bn的各电压V1-Vn和与电压V1-Vn对应的各电流I1-In(步骤S210)。
当CPU32读取所有电池块B1-Bn的电压V1-Vn和电流I1-In后，CPU32判定从步骤S200到步骤S210的处理是否已重复预定次数(步骤S212)。然后，CPU32重复该预定次数的处理。重复从步骤S200到步骤S210的处理是为了获得存储用于各电池块B1-Bn的多对成对数据以进行采用最小二乘法(最小二乘方法)的计算，这在下文介绍。该预定次数设为足以判定电池组10的异常性的成对数据数。该过程反复进行预定次数后，CPU32使用各电池块B1-Bn的电压V1-Vn和电流I1-In的多对成对数据按照最小二乘法计算与各电池块B1-Bn对应的斜率(倾角)R1-Rn和截距OCV1-OCVn(步骤S214)。图7为示出电压V、电流I、开路电压OCV和内阻R之间的关系的说明图。由于电压V、电流I、内阻R和开路电压OCV之间的关系可如图7所示关系所示，因此如果存储各电池块B1-Bn的多对成对数据(电压和电流)后则可按照最小二乘法计算各电池块B1-Bn的电压和电流的线性关系，并可得出分别作为该线性关系的斜率和截距的内阻R、开路电压OCV。
在以如上所述的方式得出与各电池决B1-Bn对应的内阻R1-Rn和开路电压OCV1-OCVn后，CPU32把变量N的值设为1(步骤S216)，并使用下式(式(2)和(3))计算内阻差ΔR和开路电压差ΔOCV(步骤S218)。CPU32使得变量N加1(步骤S220)。
ΔR＝RN-RN+1                    (2)
ΔOCV＝OCVN-OCVN+1              (3)
在变量N超过一值(n-1)前即在所有电池块B1-Bn上的内阻差ΔR和开路电压差ΔOCV已被计算前，CPU32重复步骤S218和S220的处理过程(步骤S222)。然后，CPU32计算算出的内阻差ΔR中的最大值(最大内阻差)ΔRmax和算出的开路电压差ΔOCV中的最大值(最大开路电压差)ΔOCVmax(步骤S224)。CPU32判定算出的最大内阻差ΔRmax和算出的最大开路电压差ΔOCVmax是否分别等于或小于阈值Rref和OCVref(步骤S226)。如最大内阻差ΔRmax和最大开路电压差ΔOCVmax都分别等于或小于阈值Rref和OCVref，CPU32判定电池组10正常(步骤S228)，然后CPU32终止该程序。如最大内阻差ΔRmax大于阈值Rref，CPU32判定电池组10中有一内阻异常的单电池，并例如向LED50输出一显示内阻异常的光信号(步骤S230)而终止该程序。此外，如最大开路电压差ΔOCVmax大于阈值OCVref，CPU32判定电池组10中有一开路电压异常的单电池，并例如向LED50输出一显示开路电压异常的光信号(步骤S232)而终止该程序。在这里，把最大内阻差ΔRmax和最大开路电压差ΔOCVmax分别用作内阻和开路电压的异常性的判定对象是基于如下事实：把最大内阻差ΔRmax和最大开路电压差ΔOCVmax用作判定对象可判定电池组10中是否有至少一个单电池的内阻或开路电压异常。顺便说一句，当CPU32确定了其中存在异常单电池的电池块时，把步骤S224算出的所有内阻差ΔR和开路电压差ΔOCV分别与阈值Rref和OCVref作比较即可，而不必得出最大内阻差ΔRmax和最大开路电压差ΔOCVmax。
如上所述，该示例的电池组状态判定装置20在检测电池块B1-Bn的各电压V1-Vn的同时检测各电流I1-In，并为各电池块B1-Bn存储获得的电压和电流的多对成对数据。此外，装置20从该多对成对数据为各电池决B1-Bn计算出一线性关系。装置20从该线性关系得出内阻(斜率)和开路电压(截距)以判定电池组的异常性。因此，即使在不同时间检测各电池块B1-Bn的各电压V1-Vn，也可精确判定电池组10的内阻和开路电压的异常性。当然，由于装置20使用电压表23检测各电池块B1-Bn的各电压V1-Vn，因此无需为各电池块B1-Bn各提供一电压表，从而该装置的成本降低。
尽管该示例的电池组状态判定装置20用于同时判定电池组10的内阻和开路电压两者的异常性，但该装置也可构造成只判定内阻或开路电压的异常性。
该示例的电池组状态判定装置20构造成把从各电池块B1-Bn检测的电压和电流存储为多对成对数据，用以从该多对成对数据计算线性关系。装置20然后计算各电池块B1-Bn的内阻R1-Rn和开路电压OCV1-OCVn，并计算内阻差ΔR和开路电压差ΔOCV。但是，也可采用其他方法。例如，通过对电池块B1-Bn的电压V1-Vn中两电压之间的偏差用其电压降校正得出电压差ΔV并得出与这两电压对应的两电流的平均值(电流平均值)Iave。把该电压差ΔV与该电流平均值Iave配对得出成对数据。存储该多对成对数据，并从该多对成对数据得出一线性关系以计算内阻差ΔR和开路电压差ΔOCV。确切地说，在该例中用图8和9所示异常性判定程序替代图5和6所示异常性判定程序。
执行该异常性判定程序时，电子控制单元30的CPU32首先进行与图2中异常性判定程序从步骤S100到步骤S108的处理相似的处理。即，CPU32把变量N的值设为1(步骤S300)，并输出一与变量N的设定值对应的转接指令信号(步骤S302)。CPU32读取与变量N对应的电池块BN的电压VN和电流IN(步骤S304)，并使得变量N加1(步骤S306)。CPU32重复从步骤S302到步骤S306的处理过程，直到变量N超过值n即CPU32已读取所有电池块B1-Bn的电压V1-Vn和电流I1-In(步骤S308)。然后，CPU32判定从步骤S300到步骤S308的处理是否已重复预定次数(步骤S310)。CPU32重复该处理直到该处理已执行预定次数。对从步骤S300到步骤S308的处理过程重复预定次数是为了获得下文所述的多对成对数据以用最小二乘法进行运算。该预定次数的数值设为足以判定电池组10的异常性的成对数据数。该过程反复进行预定次数后，CPU32读取电池组10的温度T(步骤S312)，并从所读取温度T得出电池组10的内阻R(步骤S314)。顺便说一句，得出内阻R的处理与图2程序中步骤S110和S112的处理相同。
然后，CPU32把变量N的值设为1(步骤S316)。CPU32用一与式(1)相同的式得出电压差ΔV，并用下式(式(4))得出与该电压差ΔV对应的电流平均值Iave(步骤S318)。CPU32把该电压差ΔV和电流平均值Iave存储为成对数据(步骤S320)。
Iave＝(IN-IN+1)/2                (4)
然后，CPU32使变量N加1(步骤S322)。在变量N超过一值(n-1)前即在算出所有电池块B1-Bn中每两个电池块一组(例如B1和B2、B3和B4、...、Bn-1和Bn等)的所有组的电压差ΔV前，CPU32重复从步骤S318到步骤S322的处理过程(步骤S324)。
然后，当CPU32把电压差ΔV和电流平均值Iave存储为电池块B1-Bn的每一组成对数据时，CPU32判定是否已将各组的成对数据存储步骤S310中的预定次数即CPU32判定各组的成对数据是否已存储足以进行最小二乘运算的次数(步骤S326)。CPU32重复从步骤S316到步骤S324的过程直到成对数据存储预定次数。
当各组的成对数据存储预定次数时，CPU32使用最小二乘法计算电池块B1-Bn各组的斜率(内阻差)ΔR和截距(开路电压差)ΔOCV(步骤S328)。由于电压差ΔV、电流平均值Iave、内阻差ΔR和开路电压差ΔOCV之间的关系可表示为如图10所示的关系，因此在存储各电池块B1-Bn的多对成对数据(电压差ΔV和电流平均值Iave)时可用最小二乘法得出电压差ΔV和电流平均值Iave之间的线性关系。然后，分别得出该直线的斜率即内阻差ΔR和截距即开路电压差ΔOCV。
当以如上所述的方式算出内阻差ΔR和开路电压差ΔOCV后，CPU32计算最大内阻差Δrmax即各组内阻差ΔR中的最大值和计算最大开路电压差ΔOCVmax即各组开路电压差ΔOCV中的最大值(步骤S330)。CPU32判定最大内阻差ΔRmax和最大开路电压差ΔOCVmax是否分别等于或小于阈值Rref和OCVref(步骤S332)。如最大内阻差ΔRmax和最大开路电压差ΔOCVmax都分别等于或小于阈值Rref和OCVref，CPU32判定电池组10正常(步骤S334)，然后CPU32终止该程序。如最大内阻差ΔRmax大于阈值Rref，CPU32判定电池组10中有一内阻异常的单电池，并例如向LED50输出一显示内阻异常的光信号(步骤S336)而终止该程序。此外，如最大开路电压差ΔOCVmax大于阈值OCVref，CPU32判定电池组10中有一开路电压异常的单电池(步骤S338)，并终止该程序。
按照电池组状态判定装置的改进例，也可获得与上例电池组状态判定装置相似的优点。
按照上述本发明的一个方面，该示例和该改进例的电池组状态判定装置根据多个电池块中的电压差判定电池组是否存在过放电和根据多个电池块的内阻差或开路电压差判定由电池组的内阻或电池组的开路电压造成的异常。但是，由于判定电池组状态所需的精度，可根据多个电池块各电池块的电压、内阻和开路电压而不使用上述偏差判定电池组的异常性。
以上通过举例说明了本发明的优选实施例。但是，本发明不限于这些例子，在本发明精神和范围内当然可用各种方式实施本发明。
工业应用性
如上所述，本发明的电池组状态判定装置可使用一无法同时检测多个电池块中每一电池块的电压的装置精确判定电池组的状态并用一成本更为低廉的装置精确判定电池组的状态。

Claims (8)

1、一种判定由多个电池块串联而成的电池组的状态的电池组状态判定装置，所述装置包括：
在不同时间测量所述多个电池块的各电压的电压测量装置；
测量流过所述电池组的电流的电流测量装置；以及
利用由所述电压测量装置在不同时间测量的所述多个电池块的各电压和由所述电流测量装置在该各电压被测量的同时测量的与该各电压对应的各电流来判定所述电池组的状态的状态判定装置；
其中，所述状态判定装置是用于根据所述电压测量装置测得的各电压、所述电流测量装置测得的与该各电压对应的各电流和所述电池组的与所述电池组的温度对应的内阻来判定所述电池组是否存在过放电的装置。
2、根据权利要求1所述的电池组状态判定装置，其特征在于，所述电压测量装置包括：
能检测所述电池块的端子间电压的电压表；以及
能转接到所述多个电池块中一待由所述电压表检测的电池块上的转接装置。
3、根据权利要求1所述的电池组状态判定装置，其特征在于，所述状态判定装置是考虑从各电压由所述各电流和所述电池组的内阻造成的各电压的电压降来判定所述电池组是否存在过放电的装置。
4、根据权利要求1所述的电池组状态判定装置，其特征在于，所述状态判定装置是将所述多个电池块各电压中两电压的偏差根据所述各电流中与所述两电压对应的两电流和所述内阻进行校正以在经校正的偏差的绝对值大于一预定值时判定为过放电的装置。
5、一种判定由多个电池块串联而成的电池组的状态的电池组状态判定装置，所述装置包括：
在不同时间测量所述多个电池块的各电压的电压测量装置；
测量流过所述电池组的电流的电流测量装置；以及
利用由所述电压测量装置在不同时间测量的所述多个电池块的各电压和由所述电流测量装置在该各电压被测量的同时测量的与该各电压对应的各电流来判定所述电池组的状态的状态判定装置；
其中，所述电池组状态判定装置还包括把所述电压测量装置在不同时间测得的所述多个电池块的各电压和所述电流测量装置在所述各电压被测量的同时测得的与所述各电压对应的所述各电流存储为多对与所述各电池块一一对应的成对数据的存储装置；
其中，所述状态判定装置是根据存储在所述存储装置中的所述多对成对数据得出各所述电池块的电压与电流的线性关系并根据所得出的线性关系计算各所述电池块的开路电压或内阻以根据算出的各所述电池块的开路电压或内阻判定所述电池组是否存在异常的装置。
6、根据权利要求5所述的电池组状态判定装置，其特征在于，所述状态判定装置是在所述多个电池块中的两个电池块的开路电压差大于第一预定值时或在所述多个电池块中的两个电池块的内阻差大于第二预定值时判定所述电池组的状态为异常的装置。
7、一种判定由多个电池块串联而成的电池组的状态的电池组状态判定装置，所述装置包括：
在不同时间测量所述多个电池块的各电压的电压测量装置；
测量流过所述电池组的电流的电流测量装置；以及
利用由所述电压测量装置在不同时间测量的所述多个电池块的各电压和由所述电流测量装置在该各电压被测量的同时测量的与该各电压对应的各电流来判定所述电池组的状态的状态判定装置；
其中，所述电池组状态判定装置还包括：
将所述电压测量装置在不同时间测得的所述多个电池块的各电压中两电压的偏差根据由所述电流测量装置在所述各电压被测量的同时测得的与所述各电压对应的所述各电流中与该两电压对应的两电流和与所述电池组的温度对应的所述电池组的内阻进行校正的校正装置；以及
存储多对成对数据的存储装置，每一所述成对数据均由该两电压的经校正的偏差和与该两电压对应的该两电流的平均值构成；
其中，所述状态判定装置是根据存储在所述存储装置中的所述多对成对数据得出所述多个电池块的所述两电压的偏差和所述两电流的平均值之间的线性关系并根据所得出的线性关系计算所述多个电池块的两电池块的开路电压差或内阻差以根据算出的开路电压差或内阻差判定所述电池组是否存在异常的装置。
8、根据权利要求7所述的电池组状态判定装置，其特征在于，所述状态判定装置是在所述两个电池块中的所述开路电压差大于第一预定值时或在所述两个电池块中的所述内阻差大于第二预定值时判定所述电池组的状态为异常的装置。
CN02820785A 2001-11-09 2002-10-09 电池组状态判定装置 Expired - Lifetime CN100593260C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP345260/2001 2001-11-09
JP2001345260A JP4092904B2 (ja) 2001-11-09 2001-11-09 組電池の状態判定装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1572042A CN1572042A (zh) 2005-01-26
CN100593260C true CN100593260C (zh) 2010-03-03

Family

ID=19158628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN02820785A Expired - Lifetime CN100593260C (zh) 2001-11-09 2002-10-09 电池组状态判定装置

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7129707B2 (zh)
EP (1) EP1463144B1 (zh)
JP (1) JP4092904B2 (zh)
KR (1) KR100615371B1 (zh)
CN (1) CN100593260C (zh)
DE (1) DE60237396D1 (zh)
ES (1) ES2348127T3 (zh)
WO (1) WO2003041210A1 (zh)

Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4130425B2 (ja) 2003-07-29 2008-08-06 パナソニックＥｖエナジー株式会社 二次電池の充放電電気量推定方法および装置、二次電池の分極電圧推定方法および装置、並びに二次電池の残存容量推定方法および装置
JP4513426B2 (ja) 2004-06-15 2010-07-28 トヨタ自動車株式会社 温度センサの異常検出方法、および電源装置
DE102004063163A1 (de) * 2004-12-29 2006-07-20 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Bestimmung des Innenwiderstandes einer Batterie
WO2006080067A1 (ja) * 2005-01-27 2006-08-03 Panasonic Ev Energy Co., Ltd. 二次電池の充放電電気量推定方法および装置、二次電池の分極電圧推定方法および装置、並びに二次電池の残存容量推定方法および装置
JP5092218B2 (ja) * 2005-09-06 2012-12-05 富士通株式会社 電池パックの異常検出方法、電池パック及び電子機器
DE102005000139A1 (de) * 2005-10-13 2007-04-19 Hilti Ag Tiefentladeschutz für Akkupacks mit Zellgruppen
JP4501873B2 (ja) * 2006-02-27 2010-07-14 トヨタ自動車株式会社 電源装置の異常判定装置及び異常判定方法
DE102006058966B4 (de) * 2006-12-14 2009-04-09 Wilhelm Eisenhuth Gmbh Kg Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen von elektrischen Potentialunterschieden
US8463562B2 (en) 2007-02-08 2013-06-11 Panasonic Ev Energy Co., Ltd. Device and method for detecting abnormality of electric storage device
US7782061B2 (en) * 2007-03-16 2010-08-24 Cobasys, Llc Battery ohmic resistance calculation system and method
TWI398028B (zh) * 2007-07-20 2013-06-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 電池內阻測量裝置和方法
TWI352201B (en) * 2008-04-14 2011-11-11 Inventec Appliances Corp A method and recording medium for early warning of
KR101100974B1 (ko) * 2008-11-10 2011-12-29 주식회사 엘지화학 2차 배터리 팩의 전류 전압 동기화 측정 장치 및 방법
JP2011027608A (ja) * 2009-07-28 2011-02-10 Denso Corp 組電池の状態監視装置
JP5381664B2 (ja) * 2009-12-02 2014-01-08 トヨタ自動車株式会社 組電池の異常検出装置
CN102893170B (zh) * 2010-04-23 2015-07-22 株式会社日立制作所 电池组和电池组的控制装置
JP5671937B2 (ja) * 2010-10-22 2015-02-18 ソニー株式会社 蓄電システムおよび出力コントローラ
JP5659967B2 (ja) * 2011-06-24 2015-01-28 ソニー株式会社 監視装置
TWI422850B (zh) * 2011-07-01 2014-01-11 Lite On Clean Energy Technology Corp 電池電壓量測系統與方法
US9748784B2 (en) * 2011-09-01 2017-08-29 Echostar Technologies L.L.C. Detecting batteries with non-uniform drain rates
JP5626190B2 (ja) * 2011-12-02 2014-11-19 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
CN103197115A (zh) * 2012-01-05 2013-07-10 新普科技股份有限公司 充电电池组的电压校正方法
JP5688041B2 (ja) * 2012-03-08 2015-03-25 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 通信システム
JP5971626B2 (ja) * 2012-03-15 2016-08-17 株式会社日立製作所 電池システム
JP6020038B2 (ja) * 2012-10-25 2016-11-02 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電モジュールの監視装置
US9194904B2 (en) * 2013-06-20 2015-11-24 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for detecting leakage paths in a battery sensing circuit
US9190853B2 (en) * 2013-07-25 2015-11-17 GM Global Technology Operations LLC Methods and systems for adjusting battery voltage limits
CN106033114B (zh) * 2015-03-19 2019-07-09 国家电网公司 一种储能电池健康状态评估方法
DE102015218326A1 (de) * 2015-09-24 2017-03-30 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Überwachen einer Batterie
CN105390759B (zh) * 2015-11-04 2018-03-23 国网冀北电力有限公司电力科学研究院 一种电动汽车锂电池的状态确定方法
CN107195943B (zh) * 2016-03-14 2020-05-29 大连融科储能技术发展有限公司 液流电池充放电控制方法及其系统、液流电池
JP6717123B2 (ja) * 2016-08-31 2020-07-01 トヨタ自動車株式会社 組電池の異常検出装置
JP6798224B2 (ja) * 2016-09-30 2020-12-09 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電装置、蓄電システム、蓄電装置の状態判定方法
EP3534168B1 (en) * 2016-10-26 2023-05-31 Vehicle Energy Japan Inc. Battery control device
US10324139B2 (en) 2016-12-27 2019-06-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and electronic device for detecting internal short circuit in battery
DE102017208770B4 (de) * 2017-05-23 2019-03-28 Audi Ag Verfahren zur Prüfung eines Batteriezustands und Prüfvorrichtung zur Prüfung eines Batteriezustands
CN108226787A (zh) * 2017-08-08 2018-06-29 河南航天液压气动技术有限公司 电池内阻检测方法和检测装置
KR102361784B1 (ko) * 2017-09-11 2022-02-10 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 시스템의 팩전압 및 팩전류 동기화 시스템 및 방법
CN109932661B (zh) * 2017-12-13 2022-02-08 宁德新能源科技有限公司 一种电池状态监测方法及装置
JP7107707B2 (ja) * 2018-03-14 2022-07-27 プライムアースＥｖエナジー株式会社 電池監視装置及び電池監視方法
WO2019188890A1 (ja) * 2018-03-28 2019-10-03 古河電気工業株式会社 蓄電システムおよび計測方法
CN108919132B (zh) * 2018-07-17 2020-04-14 深圳市道通智能航空技术有限公司 跟踪电池过放电的方法和装置、芯片、电池及飞行器
JP7289113B2 (ja) * 2018-07-25 2023-06-09 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 管理装置、及び電源システム
CN112537224B (zh) * 2020-11-30 2022-07-05 蜂巢能源科技股份有限公司 电池内阻异常识别方法、装置、存储介质及车辆
CN113064089B (zh) * 2021-03-10 2023-11-07 北京车和家信息技术有限公司 动力电池的内阻检测方法、装置、介质以及系统
CN113655395A (zh) * 2021-08-17 2021-11-16 星恒电源股份有限公司 一种评估电动自行车用锂电池使用状态的方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2537785A1 (fr) * 1982-12-13 1984-06-15 Electricite De France Dispositif de controle de la capacite d'une batterie d'elements d'accumulateur
US5352968A (en) * 1992-05-28 1994-10-04 Apple Computer, Inc. Battery charge state determination
US5581170A (en) * 1994-12-12 1996-12-03 Unitrode Corporation Battery protector
JP3540437B2 (ja) * 1995-06-05 2004-07-07 本田技研工業株式会社 電池状態判別装置
JPH0915311A (ja) * 1995-06-26 1997-01-17 Japan Storage Battery Co Ltd 組電池の故障検出装置
JPH10106635A (ja) 1996-09-30 1998-04-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 組電池状態検出方法
JPH11174135A (ja) 1997-12-09 1999-07-02 Yazaki Corp 電池残存容量測定装置
JP3936048B2 (ja) 1997-12-09 2007-06-27 トヨタ自動車株式会社 電池制御装置
JP3584760B2 (ja) * 1998-11-06 2004-11-04 トヨタ自動車株式会社 組電池における過放電セル検出装置
JP4030217B2 (ja) * 1999-03-12 2008-01-09 トヨタ自動車株式会社 組電池の異常判定装置および異常判定方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP1463144A4 (en) 2007-10-03
WO2003041210A1 (en) 2003-05-15
KR20040041622A (ko) 2004-05-17
EP1463144B1 (en) 2010-08-18
EP1463144A1 (en) 2004-09-29
US7129707B2 (en) 2006-10-31
US20040239333A1 (en) 2004-12-02
JP4092904B2 (ja) 2008-05-28
JP2003151643A (ja) 2003-05-23
DE60237396D1 (de) 2010-09-30
CN1572042A (zh) 2005-01-26
ES2348127T3 (es) 2010-11-30
KR100615371B1 (ko) 2006-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100593260C (zh) 电池组状态判定装置
JP4030217B2 (ja) 組電池の異常判定装置および異常判定方法
CN101142493B (zh) 利用多个感测电阻测量电池单元中的电流量的装置和方法
CN110383573B (zh) 串联电池单元的监测系统
CA2661883A1 (en) Apparatus, system and method for identification with temperature dependent resistive device
JP2005195604A (ja) 組電池の異常判定装置および異常判定方法
CN108872911A (zh) 一种霍尔电流传感器响应曲线自动化检测装置及检测方法
CN109490772A (zh) 继电器检测装置及系统
JPH1138105A (ja) 電池の残存容量算出方法および残存容量不足警報出力方法
CN112629709B (zh) 温度传感器故障检测方法、检测装置及电动车控制器
KR20100079236A (ko) 정전압부를 가진 자동차용 전압 분배형 스위치 입력 회로 및 방법
KR20180066337A (ko) 배터리 셀 모니터링 장치 및 방법
CN113325685A (zh) 一种智能电能表的多表并行日计时自动调校装置
CN209858106U (zh) 一种温度检测模块性能测试设备
WO2024033939A1 (en) A system for diagnosing loose contact in a battery pack
KR100275568B1 (ko) 측온 센서 회로의 단선검출방법
KR20030033140A (ko) 차량의 연료 검출 시스템
CN215728475U (zh) Bms板测试装置及bms板测试系统
CN216771824U (zh) 一种用于快速排查电流检测回路问题的转换装置
CN115855315A (zh) 一种热电偶测量电路及设备
RU68690U1 (ru) Устройство для измерения температуры
JP2017096705A (ja) 残燃料検出装置
CN115903989A (zh) 一种低成本高性能的程控电源校准电路
KR20230119853A (ko) 전류센서 진단 방법, 그 방법을 제공하는 전류센서 진단 시스템 및 배터리 시스템
CN114035091A (zh) Bms从控模块单体电压自动标定系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CX01 Expiry of patent term
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20100303