CN103091636A - 组电池的异常判定方法和组电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种组电池的异常判定方法和组电池，能够在并联连接多个二次电池而形成的组电池中可靠地判定二次电池是否异常。在二次电池的充电中，每10分钟反复进行使插入充放电路径的充放电用的FET截止250ms期间(时刻T1至时刻T2、以及时刻T3至时刻T4)之后返回至导通，基于在截止之前和导通之前检测出的二次电池的电池电压的差值(ΔV(1)和ΔV(2))、截止之前检测出的充电电流，每10分钟计算二次电池的内部电阻并存储在RAM中。在此，在新计算出的内部电阻与过去计算并存储在RAM中的内部电阻的差值大于第1阈值的情况下，通过对新计算出的FCC(充满电容量)和过去计算并存储在RAM中的FCC之间的差值与第2阈值进行比较，由此判定二次电池是否异常。

Description

组电池的异常判定方法和组电池

技术领域

本发明涉及在具备并联连接的多个二次电池的组电池中判定二次电池是否异常的组电池的异常判定方法、以及执行该异常判定方法的组电池。

背景技术

对于二次电池而言，多数情况下会组合多个标准容量的二次电池(电池)而被用作电池组(组电池)。例如，对多个电池进行串联、并联连接可提高端子电压、电池容量，或者通过按照串并联地方式连接多个电池可提高端子电压以及电池容量双方。在这样组合多个电池而连接的组电池中，施加于各电池的充电电压以及各电池中流过的充放电电流值不均衡从而打破了电池平衡的情况下，组电池变得过热从而有可能引起着火、破裂等的事故。

作为电池平衡被打破的原因之一，考虑有连接各电池的接头脱落、或者被称为CID(Current Interrupt Device)的电流限制元件切断了电池内部的电路。此外，电池内部的电极间的短路(内部短路)也可能成为原因之一。这样，谋求即便在电池平衡被打破的情况下也能可靠地检测二次电池的异常以确保组电池的安全性。

相对于此，专利文献1中公开了如下技术：并联连接多个电池单体而形成并联电池块，使串联连接多个并联电池块的二次电池块以特定的电流进行放电，根据在通电(放电)前后所计算出的各并联电池块的电压变化量来计算各并联电池块的内部电阻，在计算出的内部电阻的最大值相对于最小值的比例超过设定值时，判定为电池存在异常。

另外，专利文献2中公开了如下技术：并联连接多个二次电池(电池单体)而形成并联单元，在对并联单元进行串联连接而形成的组电池中，在充放电电流小于设定值时，基于依次检测出的各并联单元的电压的电压变化(例如，经过三分钟之后的电压变化是否为50mV以上，并且是否为其他并联单元的电压变化的2倍以上)，来判定并联单元的异常。

再有，专利文献3中公开了如下的技术：在由多个并联电池单体构成的电池块被串联连接1个或多个而形成的电池组中，基于针对充放电期间和非充放电期间分别检测出的电池块的电压的差值和充放电电流来计算内部电阻值，在计算出的内部电池之或内部电阻值的偏差为规定值以上时，判定为并联电池单体的一部分脱落。

【专利文献】

【专利文献1】JP特许第4606846号公报

【专利文献2】JP特开2007-240234号公报

【专利文献3】JP特开2008-27658号公报

但是，专利文献1、2所公开的技术仅能够适用于串联连接多个并联电池块的情况，存在无法适用于仅并联连接多个二次电池而形成的组电池的问题。

此外，专利文献3所公开的技术尽管也能适用于单一的并联电池块，但是其根据并联电池块的内部电阻或该内部电阻的偏差等来进行判定，有可能因电池的特性差、温度变化、经年老化等的变动因素而进行误判定。

发明内容

本发明是鉴于这种情况而提出的，其目的在于提供一种能够在并联连接多个二次电池而形成的组电池中可靠地判定二次电池是否异常的组电池的异常判定方法以及组电池。

本发明所涉及的组电池的异常判定方法，在具备并联连接的多个二次电池和在该二次电池的充放电路径中插入的开关、计算并存储所述二次电池的充满电容量的组电池中判定所述二次电池是否异常，其特征在于：在所述二次电池的充电中按时间序列使所述开关导通和截止；在进行截止之前或者进行导通之后检测所述二次电池的充电电流；在进行截止之前和进行导通之前检测所述二次电池的电压；基于所检测出的电压的差值和充电电流，按时间序列计算并存储所述二次电池的内部电阻；在每次计算内部电阻时计算与已存储的内部电阻的差值；判定计算出的内部电阻的差值是否大于第1阈值；在大于第1阈值的情况下，计算充满电容量；计算与已存储的充满电容量之间的差值；将计算出的充满电容量的差值与第2阈值进行比较，来判定所述二次电池是否异常。

本发明涉及的组电池的异常判定方法的特征在于：在计算出的充满电容量的差值大于第2阈值的情况下，判定为所述二次电池的至少一个没有被并联连接。

本发明涉及的组电池的异常判定方法的特征在于：从外部对所述二次电池进行充电；检测所述二次电池的充放电电流；在检测出的充放电电流小于规定电流的情况下，按时间序列检测并存储所述二次电池的电压；在每次对电压进行检测时计算与已存储的电压之间的差值；在计算出的电压的差值大于第3阈值的情况下，以规定的充电电流进行充电；在充电中对规定时间进行计时；对计时的开始时间点和结束时间点的所述二次电池的电压进行检测；计算所检测出的电压的上升量；通过将计算出的电压的上升量与第4阈值进行比较，来判定所述二次电池是否异常。

本发明涉及的组电池的异常判定方法的特征在于：在计算出的电压的上升量小于第4阈值的情况下，判定为所述二次电池的至少一个在内部出现短路。

本发明涉及的组电池具备并联连接的多个二次电池、在该二次电池的充放电路径中插入的开关，计算并存储所述二次电池的充满电容量，所述组电池的特征在于，具备：切换单元，其在所述二次电池的充电中按时间序列使所述开关进行截止和导通；检测单元，其在该切换单元进行截止之前或进行导通之后检测所述二次电池的充电电流；在所述切换单元进行截止之前和进行导通之前检测所述二次电池的电压的单元；基于该单元检测出的电压的差值和所述检测单元检测出的充电电流按时间序列来计算并存储所述二次电池的内部电阻的单元；在每次该单元计算内部电阻时计算与已存储的内部电阻之间的差值的单元；判定该单元计算出的内部电阻的差值是否大于第1阈值的单元；在该单元判定为大于第1阈值的情况下计算充满电容量并计算与已存储的充满电容量之间的差值的单元；和比较单元，其将该单元计算出的充满电容量的差值与第2阈值进行比较。

本发明涉及的组电池的特征在于，还具备：检测所述二次电池的充放电电流的单元；在该单元检测出的充放电电流小于规定电流的情况下按时间序列检测并存储所述二次电池的电压的单元；在每次该单元对电压进行检测时计算与已存储的电压之间的差值的单元；在该单元计算出的电压的差值大于第3阈值的情况下以规定的充电电流从外部进行充电的单元；在该单元进行充电的情况下进行规定时间的计时的单元；对该单元进行的计时的开始时间点和结束时间点的所述二次电池的电压进行检测的单元；对该单元检测出的电压的上升量进行计算的单元；和第2比较单元，其将该单元计算出的电压的上升量与第4阈值进行比较。

本发明涉及的组电池的特征在于：还具备非恢复开关，该非恢复开关插入于所述二次电池的充放电路径用于切断该充放电路径，基于所述比较单元或第2比较单元的比较结果，所述非恢复开关进行切断。

在本发明中，在二次电池的充电中，基于按时间序列(反复地)反复进行使充放电路径中插入的开关暂时截止之后返回至导通、并在截止之前以及导通之前检测出的二次电池的电压的差值(ΔV)、和在截止之前或导通之后检测出的充电电流，按时间序列计算并存储二次电池的内部电阻。优选在使开关截止之前检测充电电流。在此，在新计算出的内部电阻和过去计算并存储的内部电阻之间的差值大于第1阈值时，将新计算出的充满电容量(FCC：Full Charge Capacity，以下称为FCC)和过去计算并存储的FCC之间的差值与第2阈值进行比较，来判定二次电池是否异常。FCC例如既可以作为从检测到充满电时至检测放电结束时为止的放电容量来计算，也可以作为从检测到放电结束至检测充满电时为止的充电容量来计算。过去存储的FCC既可以是前一次计算并存储的FCC，也可以是作为初始值存储的FCC。

也就是说，在依次计算出的二次电池的内部电阻与此前计算的内部电阻相比，增加了相当于第1阈值的电阻值以上的情况下，可以说发生与二次电池的并联容量相关的异常从而内部电阻增大的可能性较高。其中，考虑到内部电阻的偏差以及变动而为了防止误检测，根据对新计算出的FCC和此前计算出的FCC之间的差值与第2阈值进行比较的结果，在确认了并联容量下降的基础上，判定二次电池是否异常。

在本发明中，在新计算出的FCC与过去计算并存储的FCC之间的差值大于第2阈值的情况下，判断为在应该并联连接的二次电池之中至少一个没有被并联连接。

也就是说，在新计算出的FCC与此前计算出的FCC相比，下降了相当于第2阈值的容量值以上的情况下，例如检测出连接二次电池彼此的接头脱落、或者二次电池内的电流限制元件(CID)切断了内部的电路。

在本发明中，由于二次电池的充放电电流小于规定电流，因此实质上处于既没充电也没有放电的状态的情况下，按时间序列检测并存储二次电池的电压。因此，在新检测出的二次电池的电压与过去检测并存储的电压之间的差值大于第3阈值的情况下，以规定的充电电流对二次电池进行充电。进而，在充电中进行计时的规定时间的开始时间点和结束时间点检测二次电池的电压，以计算规定时间中的电压的上升量，并将计算出的电压的上升量与第4阈值进行比较，来判定二次电池是否异常。

也就是说，在没有充放电的期间，在新检测出的二次电池的电压与此前检测出的电压相比降低了相当于第3阈值的电压值以上的情况下，可以说电极间发生异常从而二次电池的电压下降的可能性较高。其中，由于在二次电池的串联数量为一个而没有串联连接的其他二次电池的情况下，由于难以进行异常的判定，因此试着对二次电池进行规定时间的充电，根据对充电中的二次电池的电压的上升量和第4阈值进行比较之后的结果，来确认电压上升的程度，在此基础上判定二次电池是否异常。

在本发明中，在充电中的二次电池的电压的上升量小于第4阈值的情况下，判定为并联连接的二次电池之中的至少一个在内部发生了短路。

也就是说，实际上进行充电时的二次电池的电压仅上升了比相当于第4阈值的电压值还小的电压值的情况下或者随着时间经过而下降的情况下，检测出二次电池的内部短路。

在本发明中，基于将新计算出的FCC和过去计算并存储的FCC之间的差值与第2阈值进行比较之后的结果、或者将规定时间的充电过程中计算出的二次电池的电压的上升量与第4阈值进行比较之后的结果，被插入到二次电池的充放电路径中的非恢复开关切断电路。

也就是说，由于二次电池的内部电阻增加了相当于第1阈值的电阻值以上，因此将新计算出的FCC与此前计算出的FCC之间的差值和第2阈值进行比较的情况下，或者由于没有充放电的期间的二次电池的电压上升了相当于第3阈值的电压值以上，因此试着对二次电池进行规定时间的充电并比较充电中的二次电池的上升量和第4阈值的情况下，基于这些比较结果而切断二次电池的充放电路径，因此可确保二次电池处于异常时的安全。

(发明的效果)

根据本发明，对于并联连接的多个二次电池，由于依次计算出的内部电阻与此前计算出的内部电阻相比增加了相当于第1阈值的电阻值以上，因此发生了与二次电池的并联容量相关的异常的可能性较高的情况下，通过对新计算出的FCC和此前计算出的FCC之间的差值与第2阈值进行比较，来确认二次电池的并联容量的下降，以判定二次电池是否异常。

因此，能够在并联连接多个二次电池的组电池中可靠地判定二次电池是否异常。

附图说明

图1是表示本发明涉及的组电池的构成例的框图。

图2A是表示使充放电用的FET进行截止和导通的定时的说明图，图2B是表示在充电中暂时停止充电时的电池电压的时间变化的说明图。

图3是表示检测二次电池的内部电阻的增大的CPU的处理顺序的流程图。

图4是表示计算FCC来判定二次电池是否异常的CPU的处理顺序的流程图。

图5是表示充放电的停止中的电池电压的时间变化的说明图。

图6A是表示开始以规定电流进行充电的定时的说明图，图6B是表示以规定电流进行充电中的电池电压的时间变化的说明图。

图7是表示检测二次电池的内部短路的CPU的处理顺序的流程图。

符号说明：

11、12、13-二次电池，30-非恢复开关，31-保险丝，35、36-FET(开关)，4-电流检测电阻(检测充放电电流的单元的一部分)，5-控制部，50-CPU，51-ROM，52-RAM(用于存储的单元)，53-I/O端口，54-A/D变换器(用于检测电压的单元的一部分)，55-计时器(进行计时的单元)，56-通信部(用于使其充电的单元的一部分)。

具体实施方式

以下，基于表示其实施方式的附图来详细说明本发明。

(实施方式1)

图1是表示本发明涉及的组电池的构成例的框图。图中，10是电池块，电池块10是用未图示的导电性的接头对由锂离子电池构成的二次电池11、12、13进行并联连接而形成的。在电池块10的附近，配置了用于检测该电池块10的温度的温度传感器2。二次电池11、12、13可以是镍氢电池、镍镉电池等其他的电池。此外，构成电池块10的二次电池的个数并不限定于3个，也可以是2个或者4个以上。

二次电池11、12、13的正极端子经由切断部3而与正(+)端子39连接，该切断部3用于切断该二次电池11、12、13的充放电电流。二次电池11、12、13的负极端子经由电流检测电阻4而与负(-)端子49连接，该电流检测电阻4用于检测该二次电池11、12、13的充放电电流。组电池经由正(+)端子39、负(-)端子49、连接于后述的控制部5的通信端子561、562，按照可装卸的方式安装于便携终端等的电气设备(未图示)。从正(+)端子39经由切断部3、二次电池11、12、13以及电流检测电阻4直至负(-)端子49的路径构成充放电路径。

切断部3具有用于切断二次电池11、12、13的充放电电流的P沟道型的MOSFET(充放电用的FET)35、36、与在2端子之间串联连接保险丝31、31而形成的非恢复开关30的串联电路，该串联电路连接在二次电池11、12、13的正极端子以及正(+)端子39之间。在保险丝31、31的连接点与非恢复开关30的另一端子之间，插入安装了加热电阻32、32的并联电路。

在组电池中能够充放电的情况下，从后述的I/O端口53向FET35、36的栅极提供L(低)电平的导通信号。在组电池中禁止放电和充电的情况下，向FET35、36的栅极提供H(高)电平的截止信号。

再者，也可以取代FET35、36而使用双极型晶体管等的其他开关元件，还可以使用N沟道型的FET。

此外，切断部3具有漏极与非恢复开关30的另一端子连接的N沟道型的FET33。FET33的源极与二次电池11、12、13的负极端子连接。在向FET33的栅极提供H电平的导通信号的情况下，FET33的漏极以及源极间导通，经由保险丝31、31向加热电阻32、32施加来自二次电池11、12、13的电压(以下，也称为电池电压)和/或来自外部的电压，从而保险丝31、31被熔断。由此，充电电路被非可逆地切断。在非恢复开关30中切断充放电路径的部件并不限定于保险丝31、31。

控制部5具有CPU50，CPU50与存储程序等信息的ROM51、存储暂时所产生的信息的RAM52、向FET33、35、36的栅极提供导通/关断信号的I/O端口53、将模拟的电压变换为数字电压的A/D变换器54、并行地对各种时间进行计时的计时器55、以及用于与外部的电气设备进行通信的通信部56彼此进行总线连接。

向A/D变换器54提供二次电池11、12、13的电池电压，温度传感器2的电压，电流检测电阻4的两端电压，A/D变换器54将这些模拟电压变换为数字电压。再者，假设电流检测电阻4中流过的充电电流(或者放电电流)被变换为正的(或者负的)电压值。

通信部56与用于收发串行数据(SDA)的通信端子561、用于接收串行时钟(SCL)的通信端子562连接，在与外部的电气设备之间进行基于SMBus(System Management Bus)方式的通信。在通信部56与外部的电气设备之间，也可以通过其他通信方式进行通信。

在上述组电池的结构中，CPU50按照ROM51中预先保存的控制程序来执行运算以及输入输出等的处理。例如，CPU50经由A/D变换器54按时间序列取入电流检测电阻4的电压，对从取入的电压换算之后的充放电电流进行累计，来计算对二次电池11、12、13进行充放电的容量和二次电池11、12、13的剩余容量，并且生成剩余容量的数据。所生成的剩余容量的数据经由通信部56被发送至外部的电气设备。CPU50还以例如250m秒周期按照时间序列经由A/D变换器54取入温度传感器2的电压，基于所取入的电压来检测电池温度。

如上述，二次电池11、12、13是通过接头彼此连接的，但是在对其进行连接的接头脱落、或者任意的二次电池的CID切断了二次电池的内部电路的情况下，在剩余的二次电池中会集中充放电电流，从而二次电池的安全性受到威胁。例如，在二次电池11、12、13之中的二次电池13的接头脱落的情况下，在二次电池11、12中较之上述接头脱落之前会流过大概1.5倍的充放电电流，有可能超过被容许的最大充电电流以及最大放电电流。

为此，在本实施方式1中，在充电过程中计算二次电池11、12、13的内部电阻的并联值，在确认了计算出的内部电阻增加了相当于第1阈值的电阻值以上的情况下，之后新计算出的FCC降低了相当于第2阈值的容量值以上时，判定为二次电池11、12、13的至少一个电池没有被并联连接。在此，在接受判定的结果之后，使非恢复开关30的保险丝31、31熔断从而切断充放电路径，因此可确保组电池整体的安全性。

此外，也可以在放电过程中计算二次电池11、12、13的内部电阻，但是如后面叙述那样，由于在计算内部电阻当中会伴随着暂时性的充放电电流的切断，因此在切断放电电流从而外部的电气设备受到影响的情况下，优选在充电过程中计算其内部电阻。

以下，说明具体的异常判定方法。

图2A是表示使充放电用的FET35、36进行导通和截止的定时的说明图，图2B是表示在充电中暂时停止充电时的电池电压的时间变化的说明图。图2A、2B的横轴表示时间，纵轴表示充放电用的FET35、36的导通/截止状态和电池电压。

如图2所示，在充电中FET35、36被导通，在时刻T1、T3暂时使FET35、36截止以切断充电电流，在时刻T2、T4再次使FET35、36导通使得充电电流导通。时刻T1至时刻T3的时间在本实施方式1中被设定为10分钟，但并不限定于此。图2A中仅图示了2次的FET35、36的导通/截止，但实际上这种导通/截止反复进行。

图2B中表示与图2A相同的时刻T1～T4、以及其前后的电池电压。在时刻T1、T3之前，在FET35、36被截止之前检测二次电池11、12、13的充电电流。在时刻T1、T3，FET35、36被截止的情况下，由于此前在二次电池11、12、13中流入的充电电流被切断，因此二次电池11、12、13的内部电阻的并联值所产生的电压降消失，从而二次电池11、12、13的电池电压下降ΔV(1)、ΔV(2)。

之后，在时刻T2、T4，FET35、36被导通从而充电电流导通的情况下，在二次电池11、12、13的电池电压上再相加内部电阻所产生的电压降。用于计算二次电池11、12、13的内部电阻的充电电流可以在该阶段检测，但优选预测暂时被切断的充电电流完全恢复之前的时间来进行检测。

在此，例如在时刻T2～T3的期间二次电池13的接头脱落的情况下，如上述，在二次电池11、12各自中较之上述接头脱落之前流过大致1.5倍的充电电流，因此，ΔV(2)称为ΔV(1)的约1.5倍(参照图2B)。也就是说，ΔV(1)、ΔV(2)除以检测出的充电电流所计算出的二次电池11、12、13的内部电阻的并联值，在从时刻T2至时刻T3的期间增大至约1.5倍。

另一方面，二次电池11、12、13的内部电阻因电池温度、剩余容量(SOC，State Of Charge)等而变动，但由于能够忽略以分钟为单位的时间内的变动，因此在二次电池11、12、13的内部电阻的并联值在以分钟为单位的时间内增大了相当于第1阈值的电阻值(例如，在将二次电池11、12、13各自的内部电阻设为100mΩ时为10mΩ)以上的情况下，考虑发生了与二次电池11、12、13的并联容量相关的异常的可能性较高。

其中，为了考虑与二次电池11、12、13的内部电阻相关的上述这种的变动和各个二次电池中的偏差并防止误判定，在确定了二次电池11、12、13的并联容量实际上产生下降的基础上，判定二次电池11、12、13是否发生异常。在本实施方式1中，作为并联容量，使用在适当时间计算出的FCC。

FCC既可以作为从充满电至放电结束为止的放电容量来进行计算，也可以作为从放电结束至充满电为止的充电容量来计算。与FCC一一对应的SOC可根据二次电池11、12、13的开路电压(OCV，Open Circuit Voltage)导出。但是，由于即便在二次电池13的接头脱落的情况下，根据二次电池11、12的OCV所导出的SOC在表观上也没有变化，因此并不将根据OCV导出的SOC用作取代FCC的参数。

此外，用于确认二次电池11、12、13的并联容量下降的FCC，意味着在二次电池11、12、13的内部电阻的并联值增加了相当于第1阈值的电阻值以上之后计算的。因此，在本实施方式1中，在判定出二次电池11、12、13的内部电阻增加了相当于第1阈值的电阻值以上之后，重新计算FCC，并将计算出的FCC与之前计算并存储的FCC之间的差值、和第2阈值进行比较，根据比较结果来判定二次电池11、12、13是否存在异常。

例如，在二次电池13的接头脱落的情况下，认为二次电池11、12的FCC减少在比例上比二次电池11、12、13的FCC小33％的容量，因此，将第2阈值设定为FCC的初始值的20～25％左右即可。

以下，利用流程图来说明上述的组电池的控制部5的动作。以下所示的处理由CPU50按照ROM51中预先保存的控制程序来执行。

图3是表示对二次电池11、12、13的内部电阻的增大进行检测的CPU50的处理顺序的流程图，图4是表示计算FCC来判定二次电池11、12、13是否异常的CPU50的处理顺序的流程图。图3的处理每10分钟就被启动，但启动周期并不限定于10分钟。图4的处理从图3的处理开始被启动。在图3、4的处理中检测出的充电电流、电池电压等的数据被适当存储在RAM52中。

在图3的处理被启动的情况下，CPU50经由A/D变换器54取入电流检测电阻4的电压，将所取入的电压变换为电流来检测充放电电流(S11)。实际上，也可以基于多次取入的电压来检测充放电电流。之后，CPU50判定检测出的充放电电流是否大于例如150mA(S12)，在不大于150mA的情况下(S12：否)，视为尚未流过足够充分的充电电流、或者正在充电中，从而结束图3的处理。

在检测出的充放电电流大于150mA的情况下(S12：是)，CPU50基于经由A/D变换器54所取入的二次电池11、12、13的电压值来检测电池电压(S13)，并且，从I/O端口53提供高电平的截止信号以截止充放电用的FET35、36(S14)。该时间点在图2A、图2B中对应于时刻T1、T3。由此，二次电池11、12、13的充电电流被切断。

之后，CPU50例如在250ms期间进行待机(S15)。该期间在图2A、图2B中对应于时刻T1～T2、时刻T3～T4。进行待机的期间并不限定于250ms，只要在该期间内二次电池11、12、13的电池电压充分下降即可。

接下来，CPU50基于经由A/D变换器54取入的二次电池11、12、13的电压值来检测电池电压(S16)，并且，从I/O端口53提供低电平的导通信号使得充放电用的FET35、36再次导通。之后，CPU50计算在步骤S13、S16中检测出的电池电压的差值(S18)，将计算出的差值除以由步骤S11检测出的充放电电流(在此为充电电流)来计算二次电池11、12、13的内部电阻(S19)。

接下来，CPU50针对所计算出的内部电阻和RAM52中存储的内部电阻的差值进行计算(S20)。在此，“RAM52中存储的内部电阻”是在前一次图3的处理被启动时在后述的步骤S21中存储的内部电阻，但也可以是在前一次之前进行启动时计算并存储的内部电阻。之后，CPU50将步骤S19中计算出的内部电阻为了下一次的启动而存储在RAM52中。

接下来，CPU50判定计算出的内部电阻的差值是否大于第1阈值(例如10mΩ)(S22)，在不大于第1阈值时(S22：否)，直接结束图3的处理。另一方面，在计算出的内部电阻的差值大于第1阈值的情况下(S22：是)，CPU50启动图4所示的对FCC进行计算的处理(S23)，并结束图3的处理。

接下来，说明图4的处理。在此的FCC对二次电池11、12、13的放电结束状态开始至充满电为止的充电电流进行累计。

在图4的处理被启动的情况下，CPU50判定能否开始FCC的计算、即是否具备了可开始计算FCC的条件(S31)，在能够开始之前进行待机(S31：否)。在能开始计算的情况下(S31：是)，CPU50经由通信部56设定对外部的电气设备进行充电的充电电流(S32)。此时的充电电流例如是与按照恒流/恒压对锂离子电池进行充电时的恒流对应的电流值。在外部的电气设备是能够设定充电电压的设备时，也可以设定充电电压。

接下来，CPU50从I/O端口53提供L电平的导通信号使得充放电用的FET35、36导通(S33)之后，开始充电电流的累计处理(S34)。由于累计处理本身是公知的，因此省略其说明。然后，CPU50判定二次电池11、12、13是否已充满电(S35)，直至充满电为止进行待机(S35：否)。

在已处于充满电的情况下(S35：是)，CPU50从I/O端口53提供H电平的截止信号使得充放电用的FET35、36截止(S36)之后，停止充电电流的累计处理(S37)。然后，CPU50计算所累计的容量即新计算出的FCC与RAM52中存储的FCC的差值(S38)。在此，“RAM52中存储的FCC”是在前一次图4的处理被启动时在后述的步骤S41中存储的FCC、或者在区别于图3中的启动而被启动的处理中计算并存储在RAM52中的FCC，但也可以是FCC的初始值。

接下来，CPU50判定计算出的差值是否大于第2阈值(例如FCC的初始值)(S39)，在大于第2阈值的情况下(S39：是)，判定为二次电池11、12、13的某个没有被并联连接。具体而言，假设接头脱落、或者在二次电池11、12、13的某一个中CID切断了内部电路。在该情况下，CPU50从I/O端口53提供H电平的导通信号使得FET33导通从而熔断保险丝31、31(S40)，并结束图4的处理。另一方面，在计算出的差值不大于第2阈值的情况下(S39：否)，CPU50将新计算出的FCC存储在RAM52中(S41)，并结束图4的处理。

如上述，根据本实施方式1，在二次电池的充电中，按每10分钟反复进行使插入充放电路径的充放电用的FET截止250ms期间之后返回至导通，并基于在截止之前和导通之前检测出的二次电池的电池电压的差值(ΔV)、在使其截止之前检测出的充电电流，每10分钟计算二次电池的内部电阻并存储在RAM中。在此，在新计算出的内部电阻与过去计算并存储在RAM中的内部电阻的差值大于第1阈值的情况下，通过将新计算出的FCC与过去计算出的RAM中存储的FCC的差值和第2阈值进行比较，从而判定二次电池是否异常。

也就是说，在每10分钟依次计算出的二次电池的内部电阻与此前计算出的内部电阻相比，增加了相当于第1阈值的电阻值以上的情况下，根据对新计算出的FCC以及此前计算出的FCC的差值与第2阈值进行比较之后的结果，在确认了并联容量下降的基础上，判定二次电池是否异常。

因此，能够在并联连接多个二次电池的组电池中可靠地判定二次电池是否异常。

此外，在新计算出的FCC与过去计算并存储在RAM中的FCC的差值大于第2阈值的情况下，判定在应该并联连接的二次电池之中至少一个二次电池没有被并联连接。

因此，在新计算出的FCC与此前计算出的FCC相比，降低了相当于第2阈值的容量值以上的情况下，例如能够检测连接二次电池彼此的接头脱落、或者二次电池内的电流限制元件(CID)切断了内部的电路。

(实施方式2)

实施方式1中判定与二次电池11、12、13的并联容量相关的异常，与其相对，实施方式2中判定与二次电池11、12、13的电池电压相关的异常。

例如，在二次电池11、12、13之中在二次电池13的内部在电极(正极和负极)之间发现了局部短路的征兆，但尽管如此而将其搁置的情况下，有可能电极间的短路进行发展而导致组电池的着火、破裂等事故。

为此，在本实施方式2中，对于在既没进行充电也没放电的期间按时间序列检测出的二次电池11、12、13的电池电压，在新检测出的电池电压与此前检测出的电池电压相比，降低了相当于第3阈值的电压值以上的情况下，在以规定电流对二次电池11、12、13进行规定时间的充电，且在此期间的电池电压的上升量小于第3阈值时，判定二次电池11、12、13的至少一个处于内部短路。在此，接受判定的结果，使非恢复开关30的保险丝31、31熔断来切断充放电路径，因此可确保组电池整体的安全性。

以下，说明具体的异常判定方法。

图5是表示充放电的停止过程中的电池电压的时间变化的说明图。此外，图6A是表示开始基于规定电流的充电的定时的说明图，图6B是表示基于规定电流的充电中的电池电压的时间变化的说明图。图5、6A、图6B的横轴表示时间，纵轴表示电池电压、充电电流、电池电压。

如图5所示，将时刻T5以及从该时刻T5经过规定时间(例如30分钟)之后的时间T6处的电池电压的差值设为ΔV(3)，将时刻T6以及从该时刻T6经过规定时间之后的时间T7处的电池电压的差值设为ΔV(4)。只要二次电池11、12、13处于正常状态，则在充放电停止过程中检测出的ΔV(3)与ΔV(4)就微乎其微。

在此，例如在时刻T6至时刻T7的期间在二次电池13中开始出现内部短路，ΔV(4)相对于ΔV(3)下降相当于第3阈值的电压值(例如20mV)以上。但是，在二次电池11、12、13在规定时间内的电压下降量变得远高于20mV时就立即判定为在二次电池11、12、13的某一个中发生了内部短路是草率的。为此，试着对二次电池11、12、13进行规定时间的充电，在确认了电池电压上升的程度的基础上，判定二次电池11、12、13是否异常。以下，利用图6进行说明。

如图6A所示，时刻T8之前的充电电流实质上为零，在时刻T8之后使充电电流例如为150mA，但并不限定于此。这里的150mA是与能够对外部的电气设备所设定的充电电流的下限接近的电流，是在经过规定时间(例如15分钟)能使处于正常状态的二次电池11、12、13的电池电压出现有意的电压上升的值。

图6B中表示与图6A相同的时刻T8及其前后的电池电压。将从时刻T8至时刻T9的规定时间(例如15分钟)的电池电压的上升量设为ΔV(5)。在二次电池11、12、13处于正常状态的情况下，ΔV(5)为几十mV的正电压值。另一方面，在二次电池11、12、13的某一个中出现了内部短路的情况下，ΔV(5)变得小于第4阈值(例如10mV)或者成为负的电压值。由此，在判定为二次电池11、12、13为异常的情况下，使非恢复开关30的保险丝熔断，以确保组电池的安全性。

以下，利用流程图来说明上述组电池的控制部5的动作。

图7是表示用于检测二次电池11、12、13的内部短路的CPU50的处理顺序的流程图。图7的处理每30分钟被启动，但启动周期并不限定于30分钟。在图7的处理中被检测出的充电电流、电池电压等的数据适当地存储在RAM52中。

在图7的处理被启动的情况下，CPU50经由A/D变换器54取入电流检测电阻4的电压，将所取入的电压换算为电流来检测充放电电流(S51)。实际上，也可以基于多次取入的电压来检测充放电电流。然后，CPU50判定检测出的充放电电流是否大于-5mA(放电电流的区域)且小于20mA(充电电流的区域)(S52)。

再者，考虑到在A/D变换器54中存在变换误差这一点、在组电池内部存在成为表观上的充电电流的电流这一点，将-5mA(放电方向)至20mA(充电方向)的范围的电流并不检测为充放电电流。不过，在步骤S52中应该与充放电电流进行比较的电流的大小并不限定于-5mA以及20mA。

在检测出的充放电电流为-5mA以下或者20mA以上的情况下(S52：否)，由于有可能处于放电中或者充电中，因此CPU50什么也不执行而结束图7的处理。另一方面，在检测出的充放电电流大于-5mA且小于20mA的情况下(S52：是)，由于可以判定为尚未进行充放电，因此CPU50基于经由A/D变换器54所取入的二次电池11、12、13的电压值来检测电池电压(S53)。

接下来，CPU50计算所检测出的电池电压与RAM52中存储的电池电压的差值(S54)。在此，“RAM52中存储的电池电压”是在前一次图7的处理被启动时在后述的步骤S55中存储的电池电压。然后，CPU50将步骤S53中检测出的电池电压为了下一次启动而存储在RAM52中(S55)。

接着，CPU50判定计算出的电池电压的差值是否大于第3阈值(例如20mV)(S56)，在不大于第3阈值的情况下(S56：否)，直接结束图7的处理。相对于此，在检测出的电池电压大于第3阈值的情况下(S56：是)，CPU50经由通信部56设定对外部的电气设备进行充电的充电电流(例如150mA)(S57)。

然后，利用计时器55开始计时(S58)，并且基于经由A/D变换器54所取入的二次电池11、12、13的电压值来检测电池电压(S35)。进而，CPU50判定计时器55是否进行了规定时间(例如15分钟)的计时(S60)，在进行规定时间的计时之前进行待机(S60：否)，在进行了规定时间的计时的情况下(S60：是)，基于经由A/D变换器54所取入的二次电池11、12、13的电压值再次检测电池电压(S61)。

接下来，CPU50按赋予符号的方式来计算步骤S59、S61中检测出的电池电压的上升量(S62)，判定计算出的上升量是否小于第4阈值(例如10mV)(S63)。在不小于第4阈值的情况下(S63：否)，CPU50直接结束图7的处理。在计算出的上升量小于第4阈值的情况下(包含上升量为负值的情况)(S63：是)，CPU50判定在二次电池11、12、13的某个中发生了内部短路。在该情况下，CPU50从I/O端口53提供H电平的导通信号以导通FET33，从而保险丝31、31熔断(S64)，结束图7的处理。

此外，对于与实施方式1对应的部分赋予同样的符号，并省略其详细说明。

如以上，根据本实施方式2，由于二次电池的充放电电流大于-5mA且小于20mA，因此实质上处于既没进行充电也没进行放电的状态时，每30分钟检测并存储二次电池的电池电压。因此，在新检测出的二次电池的电压与过去检测并存储的电压的差值大于第3阈值的情况下，以150mA的充电电流对二次电池进行充电。进而，在充电过程中在计时的15分钟的开始时间点和结束时间点检测二次电池的电池电压，计算15分钟期间的电池电压的上升量，通过将计算出的电池电压的上升量与第4阈值进行比较，判定二次电池是否异常。

也就是说，在没有进行充放电的期间，在新检测出的二次电池的电池电压与此前检测出的电池电压相比，下降了相当于第3阈值的电压值以上的情况下，试着对二次电池进行15分钟的充电，将充电中的二次电池的电池电压的上升量与第4阈值进行比较，根据比较的结果来确认电池电压上升的程度，在此基础上判定二次电池是否异常。

此外，在充电中的二次电池的电池电压的上升量小于第4阈值的情况下，判定为在并联连接的二次电池之中的至少一个电池的内部发生了短路。

也就是说，实际上充电时的二次电池的电池电压仅上升了比相当于第4阈值的电压值还小的电压值的情况下或者随着时间经过而下降的情况下，能够检测二次电池的内部短路。

再有，根据实施方式1、2基于将新计算出的FCC和过去计算并存储的FCC之间的差值与第2阈值进行比较的结果、或者将以150mA的充电电流进行15分钟充电的期间所计算出的二次电池的电池电压的上升量与第4阈值进行比较的结果，使插入二次电池的充放电路径的非恢复开关中包含的保险丝熔断。

也就是说，由于二次电池的内部电阻增加了相当于第1阈值的电阻值以上，因此对新计算出的FCC和此前计算出的FCC之间的差值与第2阈值进行比较的情况下，或者由于没有进行充放电的期间的二次电池的电压上升了相当于第3阈值的电压值以上，故对以150mA的充电电流对二次电池进行了15分钟的充电从而充电过程中的二次电池的电池电压的上升量与第4阈值进行了比较的情况下，根据这些比较结果来切断二次电池的充放电路径，因此，能够确保二次电池处于异常时的安全。

应该认为本次公开的实施方式全部仅仅是例示，而不是限定。本发明的范围不仅仅是上述内容，而由权利要求来表示，包括与权利要求同等的意义以及范围内的所有变更。

Claims (7)

1.一种组电池的异常判定方法，在具备并联连接的多个二次电池和在该二次电池的充放电路径中插入的开关的组电池中判定所述二次电池是否异常，该组电池计算并存储所述二次电池的充满电容量，其中，

在所述二次电池的充电中按时间序列使所述开关导通和截止，

在进行截止之前或者进行导通之后检测所述二次电池的充电电流，

在进行截止之前和进行导通之前检测所述二次电池的电压，

基于所检测出的电压的差值和充电电流，按时间序列计算并存储所述二次电池的内部电阻，

在每次计算内部电阻时计算与已存储的内部电阻的差值，

判定计算出的内部电阻的差值是否大于第1阈值，

在大于第1阈值的情况下，计算充满电容量，并计算与已存储的充满电容量之间的差值，

将计算出的充满电容量的差值与第2阈值进行比较，来判定所述二次电池是否异常。

2.根据权利要求1所述的组电池的异常判定方法，其特征在于，

在计算出的充满电容量的差值大于第2阈值的情况下，判定为所述二次电池的至少一个没有被并联连接。

3.根据权利要求1或2所述的组电池的异常判定方法，其特征在于，

从外部对所述二次电池进行充电，

检测所述二次电池的充放电电流，

在检测出的充放电电流小于规定电流的情况下，按时间序列检测并存储所述二次电池的电压，

在每次对电压进行检测时计算与已存储的电压之间的差值，

在计算出的电压的差值大于第3阈值的情况下，以规定的充电电流进行充电，

在充电中对规定时间进行计时，

对计时的开始时间点和结束时间点的所述二次电池的电压进行检测，

计算所检测出的电压的上升量，

通过将计算出的电压的上升量与第4阈值进行比较，来判定所述二次电池是否异常。

4.根据权利要求3所述的组电池的异常判定方法，其特征在于，

在计算出的电压的上升量小于第4阈值的情况下，判定为所述二次电池的至少一个在内部出现短路。

5.一种组电池，具备并联连接的多个二次电池、和在该二次电池的充放电路径中插入的开关，计算并存储所述二次电池的充满电容量，所述组电池的特征在于，具备：

切换单元，其在所述二次电池的充电中按时间序列使所述开关进行截止和导通；

检测单元，其在该切换单元进行截止之前或进行导通之后检测所述二次电池的充电电流；

在所述切换单元进行截止之前和进行导通之前检测所述二次电池的电压的单元；

基于该单元检测出的电压的差值和所述检测单元检测出的充电电流按时间序列来计算并存储所述二次电池的内部电阻的单元；

在每次该单元计算内部电阻时计算与已存储的内部电阻之间的差值的单元；

判定该单元计算出的内部电阻的差值是否大于第1阈值的单元；

在该单元判定为大于第1阈值的情况下计算充满电容量并计算与已存储的充满电容量之间的差值的单元；和

比较单元，其将该单元计算出的充满电容量的差值与第2阈值进行比较。

6.根据权利要求5所述的组电池，其特征在于，还具备：

检测所述二次电池的充放电电流的单元；

在该单元检测出的充放电电流小于规定电流的情况下按时间序列检测并存储所述二次电池的电压的单元；

在每次该单元对电压进行检测时计算与已存储的电压之间的差值的单元；

在该单元计算出的电压的差值大于第3阈值的情况下以规定的充电电流从外部进行充电的单元；

在该单元进行充电的情况下进行规定时间的计时的单元；

对该单元进行的计时的开始时间点和结束时间点的所述二次电池的电压进行检测的单元；

对该单元检测出的电压的上升量进行计算的单元；和

第2比较单元，其将该单元计算出的电压的上升量与第4阈值进行比较。

7.根据权利要求5或6所述的组电池，其特征在于，

还具备：非恢复开关，其插入于所述二次电池的充放电路径，切断该充放电路径，

基于所述比较单元或第2比较单元的比较结果，所述非恢复开关进行切断。

Images