CN105229482A - 电池状态检测装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种能够抑制电池状态的检测精度降低的电池状态检测装置。一种电池状态检测装置(1)，在利用充电单元(15)进行充电期间，其将二次电池(B)的两个电极之间的电压保持在第一电容器(13)中，并且当二次电池(B)的两个电极之间的电压到达预定的状态检测电压时，其停止二次电池(B)的充电，并且将第二电容器(14)连接在二次电池(B)的两个电极之间。当电荷流到第二电容器(14)内，并且第二电容器(14)的电压已经变得稳定时，电池状态检测装置基于充电电流和放大器(11)输出的放大电压检测二次电池(B)的内部电阻(r)，该放大器放大保持在第一电容器(13)中的电压与保持在第二电容器(14)中的电压之间的差值。

Description

电池状态检测装置

技术领域

本发明涉及一种检测诸如电池的劣化程度和内部电阻这样的电池状态的电池状态检测装置。

背景技术

例如，诸如锂离子充电电池或镍氢充电电池这样的二次电池安装在各种车辆上作为电动机的电源，该各种车辆诸如使用电动机行驶的电动车辆(EV)和使用发动机及电动机行驶的混合动力车辆(HEV)。

已知的是：这样的二次电池由于重复的充电和放电而逐渐劣化，并且可存储容量(诸如电流容量和电力容量)逐渐降低。在使用二次电池的电动车辆等中，通过检测二次电池的劣化程度来获得可存储的容量，并且计算车辆使用该二次电池能够行驶的距离、二次电池的寿命等。

作为表示二次电池的劣化程度的指标中的一种，存在作为当前可存储容量与初始可存储容量的比例的SOH(健康状态)。已知SOH与二次电池的内部电阻相关。如果获得二次电池的内部电阻，则能够基于内部电阻检测SOH。

例如，将在电压和电流中变得恒定的直流信号、或在电压和电流的波形中变得恒定的交流信号施加于二次电池。能够基于其响应获得二次电池的内部电阻。在专利文献1等中公开了测量这样二次电池的内部电阻的技术的一个实例。

在通过组合多个单电池而形成的电池组中，从外部对变为测量对象(下文简称为“被测量电池”)的单电池通电。此时，根据在专利文献1中公开的方法，抗流线圈设置在被测量电池与和该被测量电池相邻的其它单电池之间，以抑制流经除了被测量电池之外的单电池的分流电流。结果，排除了连接于被测量电池的其它单电池的影响。测量被测量电池的在通电之前的电压、和被测量电池的当从通电开始过去预定时间时的电压。根据这些电压之间的差电压和来自外部的通电电流来计算内部电阻。

引用列表

专利文献

专利文献1：JPH9-54147A

发明内容

技术问题

然而，根据在专利文献1中公开的方法，在将被测量电池的端子(例如，负极侧)作为基准的情况下，通过使用电压计测量被测量电池的电极之间的电压V。这样的被测量电池的内部电阻很小。因此，如图5示意性地所示，与由于被测量电池的电动势部e的电动势产生的电压Ve相比，由于内部电阻r产生的电压Vr很小。因此，包括在通过使用电压计测量的电压V(V＝Ve+Vr)中的由于内部电阻而产生的电压Vr的比例变得非常小。因此，在测量误差等的影响下，难以从通过使用电压计测量的电压V中以足够精度地检测到由于被测量电池的内部电阻而产生的电压Vr。结果，存在被测量电池的内部电阻和诸如与内部电阻相关的SOH这样的电池状态的检测精度变低的问题。

本发明旨在解决这样的问题。换句话说，本发明的目的是提供一种能够抑制电池状态的检测精度降低的电池状态检测装置。

解决问题的方案

为了实现该目的，根据第一方面的本发明是一种检测二次电池的状态的电池状态检测装置，包括：差电压输出单元，其具有第一输入端子和第二输入端子，该差电压输出单元构造成根据分别输入到所述第一输入端子和所述第二输入端子的电压之间的差值而输出差电压；切换开关，其构造成将所述二次电池的第一电极排他地连接于所述第一输入端子和所述第二输入端子；第一电容器，其设置在所述第一输入端子与所述二次电池的第二电极之间；第二电容器，其设置在所述第二输入端子与所述二次电池的所述第二电极之间；充电单元，其构造成使预定的充电电流流经所述二次电池，以对所述二次电池充电；充电控制单元，其构造成：在通过所述充电单元进行所述二次电池的充电期间，当所述二次电池的所述第一电极与所述第二电极之间的电压已经变为预定的状态检测电压时，控制所述充电单元停止所述二次电池的充电；连接切换控制单元，其构造成：在对所述二次电池充电时，控制所述切换开关将所述二次电池的所述第一电极连接于所述第一输入端子，并且在所述二次电池的充电暂停时，将所述二次电池的所述第一电极连接于所述第二输入端子；和电池状态检测单元，其构造成：在所述切换开关由所述连接切换控制单元控制以将所述二次电池的所述第一电极的连接从所述第一输入端子切换为所述第二输入端子之后，当由所述第二电容器保持的电压已经变得稳定时，基于从所述差电压输出单元输出的差电压和所述充电电流来检测所述二次电池的状态。

在根据第一方面的本发明中，根据第二方面的本发明是所述电池状态检测装置，还包括：放电单元，其构造成使放电电流从所述二次电池流出，以使所述二次电池放电，该放电电流的值与所述充电电流的值相同；和放电控制单元，其构造成：当利用所述充电控制单元停止由所述充电单元进行的所述二次电池的充电时，控制所述放电单元使所述二次电池放电。

在根据第一或第二方面的本发明中，根据第三方面的本发明是所述电池状态检测装置，其中，所述差电压输出单元构造成输出通过将所述差值以预定的放大因子放大而得到的电压作为所述差电压。

发明的有益效果

根据在第一方面中陈述的本发明，差电压输出单元具有第一输入端子和第二输入端子，并且根据分别输入到所述第一输入端子和所述第二输入端子的电压之间的差值而输出差电压。切换开关将所述二次电池的第一电极排他地连接于所述第一输入端子和所述第二输入端子。第一电容器设置在所述第一输入端子与所述二次电池的第二电极之间，以保持所述第一输入端子与所述二次电池的第二电极之间的电压。第二电容器设置在所述第二输入端子与所述二次电池的第二电极之间，以保持所述第二输入端子与所述二次电池的第二电极之间的电压。充电单元使预定的充电电流流经所述二次电池，并且对所述二次电池充电。在通过所述充电单元进行所述二次电池的充电时，当所述二次电池的电极之间的电压已经变为预定的状态检测电压时，充电控制单元控制所述充电单元停止所述二次电池的充电。在对所述二次电池充电时，连接切换控制单元控制所述切换开关将所述二次电池的所述第一电极连接于所述第一输入端子，并且在所述二次电池的充电暂停时，连接切换控制单元将所述二次电池的所述第一电极连接于所述第二输入端子。在利用连接切换控制单元控制切换开关、以将二次电池的第一电极的连接从第一输入端子切换为第二输入端子之后，当由第二电容器保持的电压已经变得稳定时，电池状态检测单元基于从差电压输出单元输出的差电压和充电电流检测二次电池的状态。

因此，在充电时，二次电池的第一电极通过切换开关连接于差电压输出单元的第一输入端子。结果，电荷从二次电池和充电单元流入到第一电容器。由于比较长时间地进行二次电池的充电，所以第一电容器存储电荷直到其容量上限。与充电时的二次电池的电极之间的电压相同的电压保持在第一电容器中。在充电暂停时，二次电池的第一电极通过切换开关连接于差电压输出单元的第二输入端子。结果，电荷从二次电池流入到第二电容器。如果第二电容器存储电荷直到其容量上限，则由第二电容器保持的电压变得稳定。此时，与充电暂停时的二次电池的电极之间的电压相同的电压保持在第二电容器中。在充电时的二次电池的电极之间的电压Vc变为由二次电池的电动势产生的电压Vec与由于通过二次电池的内部电阻的充电电流的流动而产生的电压Vr之和(Vc＝Vec+Vr)。在充电暂停时的二次电池的电极之间的电压Vd变为与由于二次电池的电动势产生的电压Ved相同的值(Vd＝Ved)。当第二电容器的电压变得稳定时，充到二次电池内的电荷的一部分已经流经第二电容器。然而，与二次电池的容量相比，其量是可忽略地小。因此，能够将包括在由第一电容器保持的电压中的由于二次电池的电动势产生的电压Vec(即，在充电时的二次电池的电极之间的电压Vc)和包括在由第二电容器保持的电压中的由于二次电池的电动势产生的电压Ved(即，在充电暂停时的二次电池的电极之间的电压)视为相同的值(Vec＝Ved)。因此，在充电时的二次电池的电极之间的电压Vc与在充电暂停时的二次电池的电极之间的电压Vd之间的差值ΔV变为由于通过内部电阻的充电电流的流动而产生的电压Vr(ΔV＝Vc–Vd＝Vr)。因此，不使用通过利用电压计测量的电压。分别保持在充电时的二次电池的电极之间的电压与充电暂停时的二次电池的电极之间的电压。取决于电压之间的差值的差电压变为取决于二次电池的内部电阻的值。因此，能够通过使用差电压检测二次电池的状态，抑制二次电池的状态的检测精度降低。

根据第二方面中记载的本发明，还包括：放电单元，其构造成使与所述充电电流的值相同的放电电流从所述二次电池流出，以使所述二次电池放电；和放电控制单元，其构造成：当利用所述充电控制单元停止由所述充电单元进行的所述二次电池的充电时，控制所述放电单元使所述二次电池放电。结果，在充电暂停时，二次电池通过放电单元放电。此时的二次电池的电极之间的电压Vd变为由二次电池的电动势产生的电压Ved、与由流过二次电池的内部电阻的具有与充电电流相同的值的放电电流产生的电压Vr之间的差值(Vd＝Ved–Vr)。当第二电容器的电压已经变得稳定时，能够将包括在由第一电容器保持的电压中的由于二次电池的电动势产生的电压Vec(即，充电时的二次电池的电极之间的电压Vc)和包括在由第二电容器保持的电压中的由于二次电池的电动势产生的电压Ved(即，在充电暂停时的二次电池的电极之间的电压)视为相同的值(Vec＝Ved)。因此，在充电时的二次电池的电极之间的电压Vc与在放电时的二次电池的电极之间的电压Vd之间的差值ΔV变为由于通过内部电阻的充电电流的流动而产生的电压Vr的二倍的值(ΔV＝Vc–Vd＝Vr×2)。因此，不使用通过利用电压计测量的电压。分别保持在充电时的二次电池的电极之间的电压与充电暂停时的二次电池的电极之间的电压。取决于这些电压之间的差值的差电压变为取决于二次电池的内部电阻的值。因此，能够通过使用差电压检测二次电池的状态，抑制二次电池的状态的检测精度降低。此外，与在充电暂停时不进行放电的构造相比，差电压变为两倍的值。结果，能够进一步抑制二次电池的状态的检测精度降低。

根据在第三方面中陈述的本发明，差电压输出单元构造成输出通过将所述差值以预定的放大因子放大而得到的电压作为所述差电压。结果，能够得到作为较大值的差值，并且能够进一步抑制二次电池的状态的检测精度降低。

附图说明

图1是图示出根据本发明的第一实施例的电池状态检测装置的示意性构造的图。

图2是图示出由包括在图1所示的电池状态检测装置中的微型计算机中的CPU执行的电池状态检测处理1的实例的流程图。

图3是图示出根据本发明的第二实施例的电池状态检测装置的示意性构造的图。

图4是图示出由包括在图3所示的电池状态检测装置中的微型计算机中的CPU执行的电池状态检测处理2的实例的流程图。

图5是图示出二次电池的等效电路的图。

参考标记列表

1、2电池状态检测装置

11放大器(差电压输出单元)

12切换开关

13第一电容器

14第二电容器

15充电单元(充电单元)

16放电单元(放电单元)

40微型计算机(充电控制单元、连接切换控制单元、电池状态检测单元)

B二次电池

Bp二次电池的正电极

Bn二次电池的负电极

Vm放大的电压(差电压)

e电动势单元

r内部电阻

具体实施方式

第一实施例

在下文中，将参考图1和图2描述根据本发明的第一实施例的电池状态检测装置。

图1是图示出根据本发明的第一实施例的电池状态检测装置的示意性构造的图。图2是图示出由包括在图1所示的电池状态检测装置中的微型计算机中的CPU执行的电池状态检测处理1的实例的流程图。

例如，根据该实施例的电池状态检测装置安装在电动车辆上、并且连接于包括在电动车辆中的二次电池的电极之间，以检测二次电池的内部电阻作为二次电池的状态。当然，根据该实施例的电池状态检测装置可以应用于除了电动车辆之外的包括二次电池的装置或系统。

这样的二次电池(由图1中的参考标号B表示)包括产生电压的电动势部e和内部电阻r。在二次电池B中，在电极(正电极Bp和负电极Bn)之间产生电压V。该电压V由通过由于电动势部e产生的电动势而产生的电压Ve、和由于通过内部电阻r的电流而产生的电压Vr来决定(V＝Ve+Vr)。二次电池B的负电极Bn连接于基准电位G。

如图1所示，根据该实施例的电池状态检测装置(由图1中的参考标号1表示)包括：放大器11、切换开关12、第一电容器13、第二电容器14、充电单元15、第一模拟数字转换器21、第二模拟数字转换器22、和微型计算机40(在下文中称为“μCOM40”)。

放大器11包括例如运算放大器。放大器11包括两个输入端子(第一输入端子In1和第二输入端子In2)以及一个输出端子(输出端子Out)。从输出端子输出通过利用预定的放大因子Av放大输入到这两个输入端子的电压之间的差值而得到的放大的电压Vm。放大器11等同于差电压输出单元，并且放大的电压Vm等同于差电压。

切换开关12是由例如模拟开关形成的一个电路和两个接点(SPDT(单刀双掷))的开关。在切换开关12中，包括在两个切换端子“a”和“b”中的一个切换端子“a”连接于放大器11的第一输入端子In1，并且另一个切换端子“b”连接于放大器11的第二输入端子In2。在切换开关12中，共同端子“c”连接于二次电池B的正电极Bp(二次电池的一个端子)。切换开关12连接于稍后描述的μCOM40。响应于来自μCOM40的控制信号，切换开关12切换两个切换端子“a”和“b”及共同端子“c”之间的连接，并且将二次电池B的正电极Bp排他地连接于第一输入端子In1和第二输入端子In2。

第一电容器13连接于放大器11的第一输入端子In1与基准电位G之间。换句话说，第一电容器13设置在第一输入端子In1与二次电池B的负电极Bn之间。结果，第一输入端子In1与二次电池B的负电极Bn之间的电压保持在第一电容器13中。

第二电容器14连接于放大器11的第二输入端子In2与基准电位G之间。换句话说，第二电容器14设置在第二输入端子In2与二次电池B的负电极Bn之间。结果，第二输入端子In2与二次电池B的负电极Bn之间的电压保持在第二电容器14中。

充电单元15连接于二次电池B的正电极Bp与基准电位G(即，二次电池B的负电极Bn)之间。充电单元15设置成当对二次电池B充电时能够使预定的充电电流Ic流经二次电池B。充电单元15连接于稍后描述的μCOM40。响应于来自μCOM40的控制信号，充电单元15使充电电流Ic流经二次电池B以对二次电池B充电和停止使充电电流Ic流经二次电池B以停止充电。充电单元15等同于充电单元。

第一模拟数字转换器21(在下文中称为“第一ADC21”)量化二次电池B的电极之间的电压(即，二次电池B的正电极Bp与负电极Bn之间的电压)，并且输出表示对应于该电压的数字值的信号。第二模拟数字转换器22(在下文中称为“第二ADC22”)量化从放大器11输出的放大的电压Vm，并且输出表示对应于放大的电压Vm的数字值的信号。在该实施例中，ADC21和ADC22安装为离散的电子部件。然而，不限于此。例如，可以通过使用包含在稍后描述的μCOM40中的模拟-数字转换单元来量化各个电压。

μCOM40构造成包含CPU、ROM、RAM等。μCOM40负责控制整个电池状态检测装置1。用于使CPU充当诸如充电控制单元、连接切换控制单元、电池状态检测单元等这样的各种单元的控制程序预先存储在ROM中。CPU通过执行控制程序而充当所述各种单元。

μCOM40包括连接于切换开关12的第一输出端口PO1和连接于充电单元15的第二输出端口PO2。μCOM40中的CPU将控制信号通过第一输出端口PO1传送到切换开关12，并且控制切换开关12在对二次电池B充电时将二次电池B的正电极Bp连接于第一输入端子In1，并且在二次电池B的充电暂停时将二次电池B的正电极Bp连接于第二输入端子In2。此外，μCOM40中的CPU将控制信号通过第二输出端口PO2传送到充电单元15，并且在通过充电单元15对二次电池B充电的情况下，当二次电池B的电极之间的电压已经变为预定的状态检测电压Vth时，控制充电单元15停止对二次电池B充电。

μCOM40包括：第一输入端口PI1，从第一ADC21输出的信号输入到该第一输入端口PI1；和第二输入端口PI2，从第二ADC22输出的信号输入到该第二输入端口PI2。输入到第一输入端口PI1和第二输入端口PI2的信号转换为能够由μCOM40中的CPU识别的形式的信息，并且发送到CPU。μCOM40中的CPU基于该信息检测二次电池B的电极之间的电压V和放大的电压Vm。CPU基于放大的电压Vm和充电电流Ic检测二次电池B的内部电阻r。

μCOM40包括未示出的通信端口。通信端口连接于未示出的车内网络(例如，诸如CAN(控制器局域网络))。通信端口通过车内网络连接于诸如用于车辆维护的终端装置这样的显示装置。μCOM40中的CPU将表示所检测的内部电阻的信号通过通信端口和车内网络传送到显示装置。显示装置基于该信号显示诸如内部电阻这样的二次电池B的状态。或者μCOM40中的CPU可以将表示检测的内部电阻的信号通过通信端口和车内网络传送到诸如安装在车辆上的组合仪表这样的显示装置，并且该显示装置可以基于该信号显示诸如内部电阻这样的二次电池B的状态。

现在将参考图2中的流程图描述包括在电池状态检测装置1中的μCOM40中的电池状态检测处理1的实例。

例如，在通过通信端口从安装在车辆上的电子控制装置接收二次电池B的充电开始指令时，μCOM40中的CPU(在下文中简称为“CPU”)将充电开始的控制信号通过第二输出端口PO2传送到充电单元15。响应于该控制信号，充电单元15开始使预定的恒定充电电流Ic通过二次电池B。结果，开始二次电池B的充电。并且处理进入图2所示的电池状态检测处理1。

在电池状态检测处理1中，充电电流Ic流经二次电池B并且进行充电。CPU将控制信号通过第一输出端口PO1传送到切换开关12，以将一个切换端子“a”连接于共同端子“c”(S110)。响应于该控制信号，切换开关12将一个切换端子“a”连接于共同端子“c”。因此，二次电池B的正电极Bp连接于放大器11的第一输入端子In1。结果，第一电容器13连接在二次电池B的正电极Bp与负电极Bn之间。电荷从二次电池B和充电单元15流入到第一电容器13。如果时间流逝过一定程度，则第一电容器13存储电荷直到其容量的上限。充电时的二次电池B的电极之间的电压保持在第一电容器中。

然后，CPU等待直到二次电池的电极之间的电压变为状态检测电压Vth。具体地，CPU基于从输入到第一输入端口PI1的信号得到的信息周期性地检测二次电池B的电极之间的电压，直到二次电池B的电极之间的电压变为预定的状态检测电压Vth(S120)。如果二次电池B的电极之间的电压变为预定的状态检测电压Vth，则CPU将控制信号通过第一输出端口PO1传送到切换开关12，以将另一个切换端子“b”连接于共同端子“c”(S130)。几乎同时地，CPU将控制信号通过第二输出端口PO2传送到充电单元15以停止充电(S140)。响应于来自CPU的控制信号，切换开关12将另一个切换端子“b”连接于共同端子“c”。因此，二次电池B的正电极Bp连接于放大器11的第二输入端子In2。结果，第二电容器14连接在二次电池B的正电极Bp与负电极Bn之间。电荷从二次电池B流入到第二电容器14。充电单元15响应于来自CPU的控制信号而停止对于二次电池B的充电电流Ic。

等待对于第二电容器14预设的存储电荷直到其容量上限的电荷存储期过去(S150)。当电荷存储期已经过去时，第二电容器14存储电荷直到其容量上限，并且由第二电容器14保持的电压变得稳定。在充电暂停时的二次电池B的电极之间的电压保持在第二电容器中。

当由第二电容器保持的电压变得稳定时(即，当电荷存储期已经过去时)，CPU基于从输入到第二输入端口PI2的信号得到的信息检测从放大器11输出的放大的电压Vm(S160)。

然后，CPU通过将检测的放大的电压除以放大器11的放大因子Av、并且此外将结果除以充电电流Ic来检测二次电池B的内部电阻r(r＝(Vm/Av)/Ic)(S170)。CPU将所检测的二次电池B的内部电阻r通过通信端口传送到其它装置。

最终，CPU将控制信号通过第二输出端口PO2传送到充电单元15以开始充电(S180)。响应于该控制信号，充电单元15开始使预定的恒定充电电流Ic再次流过二次电池B。结果，恢复充电，并且完成电池状态检测处理1。

执行图2中的流程图中的步骤S140的处理的CPU等同于充电控制单元。执行步骤S110和步骤S130的处理的CPU等同于连接切换控制单元。执行步骤S170中的处理的CPU等同于电池状态检测单元。

如目前为止所述，根据该实施例，放大器11具有第一输入端子In1和第二输入端子In2，并且根据分别输入到第一输入端子In1和第二输入端子In2的电压之间的差值输出放大的电压Vm。切换开关12将二次电池B的正电极Bp排他地连接于第一输入端子In1和第二输入端子In2。第一电容器13设置于第一输入端子In1与二次电池B的负电极Bn之间，以保持第一输入端子In1与二次电池B的负电极Bn之间的电压。第二电容器14设置于第二输入端子In2与二次电池B的负电极Bn之间，以保持第二输入端子In2与二次电池B的负电极Bn之间的电压。充电单元15使预定的充电电流Ic流经二次电池B，并且对二次电池B充电。μCOM40中的CPU充当充电控制单元、连接切换控制单元和电池状态检测单元。在利用充电单元15对二次电池B充电的情况下，当二次电池B的电极之间的电压V已经变为预定的状态检测电压Vth时，充电控制单元控制充电单元15停止二次电池B的充电。在对二次电池B充电的情况下，连接切换控制单元控制切换开关12将二次电池B的正电极Bp连接于第一输入端子In1，并且在二次电池B的充电暂停的情况下，将二次电池B的正电极Bp连接于第二输入端子In2。在通过连接切换控制单元控制切换开关12将二次电池B的正电极Bp的连接从第一输入端子In1切换到第二输入端子In2之后，当由第二电容器14保持的电压已经变得稳定时，电池状态检测单元基于从放大器11输出的放大的电压Vm和充电电流Ic检测二次电池B的内部电阻r。

因此，在充电时，二次电池B的正电极Bp通过切换开关12连接于放大器11的第一输入端子In1。结果，电荷从二次电池B和充电单元15流入到第一电容器13。由于比较长时间地进行二次电池B的充电，所以第一电容器13存储电荷直到其容量上限。与充电时的二次电池B的电极之间的电压相同的电压保持在第一电容器13中。在充电暂停时，二次电池B的正电极Bp通过切换开关12连接于放大器11的第二输入端子In2。结果，电荷从二次电池B流入到第二电容器14。如果第二电容器14存储电荷直到其容量上限，则由第二电容器14保持的电压变得稳定。此时，与充电暂停时的二次电池B的电极之间的电压相同的电压保持在第二电容器14中。在充电时的二次电池B的电极之间的电压Vc变为由二次电池B的电动势产生的电压Vec与由于通过二次电池B的内部电阻r的充电电流Ic的流动而产生的电压Vr之和(Vc＝Vec+Vr)。在充电暂停时的二次电池B的电极之间的电压Vd变为与由二次电池B的电动势产生的电压Ved相同的值(Vd＝Ved)。当第二电容器14的电压变得稳定时，充到二次电池B内的电荷的一部分已经流经第二电容器。然而，与二次电池B的容量相比，其量是可忽略地少。因此，能够将此时包括在由第一电容器13保持的电压中的由于二次电池B的电动势产生的电压Vec(即，在充电时的二次电池B的电极之间的电压Vc)和包括在由第二电容器14保持的电压中的由于二次电池B的电动势产生的电压Ved(即，在充电暂停时的二次电池的电极之间的电压)视为相同的值(Vec＝Ved)。因此，在充电时的二次电池B的电极之间的电压Vc与在充电暂停时的二次电池的电极之间的电压Vd之间的差值ΔV变为由于通过充电电流Ic流过内部电阻r而产生的电压Vr(ΔV＝Vc–Vd＝Vr)。因此，不使用通过利用电压计测量的电压。分别保持在充电时的二次电池B的电极之间的电压Vc与充电暂停时的二次电池B的电极之间的电压Vd。通过放大电压之间的差值ΔV而得到的放大的电压Vm变为取决于二次电池B的内部电阻r的值。因此，通过利用放大的电压Vm检测二次电池B的内部电阻r，能够抑制二次电池B的内部电阻r的检测精度降低。

此外，放大器11将输入到第一输入端子In1的电压与输入到第二输入端子In2的电压之间的差值以预定的放大因子来放大，并且输出所得到的电压。通过这样做，能够获得作为更大值的差值。能够进一步抑制二次电池的状态的检测精度降低。

第二实施例

在下文中，将参考图3和图4描述根据本发明的第二实施例的电池状态检测装置。

图3是图示出根据本发明的第二实施例的电池状态检测装置的示意性构造的图。图4是图示出由包括在图3所示的电池状态检测装置中的微型计算机中的CPU执行的电池状态检测处理2的实例的流程图。

以与上述的第一实施例相同的方式，根据该实施例的电池状态检测装置也安装在例如电动车辆上、并且连接于包括在电动车辆中的二次电池的电极之间，以检测二次电池的内部电阻作为二次电池的状态。当然，根据该实施例的电池状态检测装置可以应用于除了电动车辆之外的包括二次电池的装置或系统。

如图3所示，电池状态检测装置(由图3中的参考标号2表示)包括：放大器11、切换开关12、第一电容器13、第二电容器14、充电单元15、放电单元16、第一模拟数字转换器21(第一ADC21)、第二模拟数字转换器22(第二ADC22)、和微型计算机40(μCOM40)。

除了还包括放电单元16、并且μCOM40中的CPU还充当放电控制单元之外，根据该实施例的电池状态检测装置2具有与根据上述第一实施例的电池状态检测装置1的构造相同的构造。利用相同的参考标号表示相同的部件，并且将省略其描述。

放电单元16连接于二次电池B的正电极Bp与基准电位G(即，二次电池B的负电极Bn)之间。放电单元16设置成：在二次电池B放电时，能够使具有与充电电流Ic相同的电流值的预定放电电流id从二次电池B流出。放电单元16连接于μCOM40。响应于来自μCOM40的控制信号，放电单元16使放电电流id从二次电池B流出以进行放电，并且停止使放电电流id从二次电池B流出以停止放电。放电单元16等同于放电单元。

除了第一输出端口PO1和第二输出端口PO2之外，μCOM40还具有连接于放电单元16的第三输出端口PO3。μCOM40中的CPU将控制信号通过第三输出端口PO3传送到放电单元16，并且当停止由充电单元16进行的二次电池B的充电时控制放电单元16使二次电池B放电。

现在将参考图4中的流程图描述包括在电池状态检测装置2中的μCOM40中的电池状态检测处理2的实例。

例如，在通过通信端口从安装在车辆上的电子控制装置接收二次电池B的充电开始指令时，μCOM40中的CPU(在下文中简称为“CPU”)将充电开始的控制信号通过第二输出端口PO2传送到充电单元15。响应于该控制信号，充电单元15开始使预定的恒定充电电流Ic流经二次电池B。结果，开始二次电池B的充电。然后，所述处理进入图4所示的电池状态检测处理2。

在电池状态检测处理2中，充电电流Ic流经二次电池B并且进行充电。CPU将控制信号通过第一输出端口PO1传送到切换开关12，以将一个切换端子“a”连接于共同端子“c”(T110)。响应于该控制信号，切换开关12将一个切换端子“a”连接于共同端子“c”。因此，二次电池B的正电极Bp连接于放大器11的第一输入端子In1。结果，第一电容器13连接在二次电池B的正电极Bp与负电极Bn之间。电荷从二次电池B和充电单元15流入到第一电容器13。如果时间流逝过一定程度，则第一电容器13存储电荷直到其容量上限。在充电时的二次电池B的电极之间的电压保持在第一电容器中。

然后，CPU等待直到二次电池的电极之间的电压变为状态检测电压Vth。具体地，CPU基于从输入到第一输入端口PI1的信号得到的信息周期性地检测二次电池B的电极之间的电压，直到二次电池B的电极之间的电压变为预定的状态检测电压Vth(T120)。如果二次电池B的电极之间的电压变为预定的状态检测电压Vth，则CPU将控制信号通过第一输出端口PO1传送到切换开关12，以将另一个切换端子“b”连接于共同端子“c”(T130)。几乎同时地，CPU将控制信号通过第二输出端口PO2传送到充电单元15以停止充电(T140)。响应于来自CPU的控制信号，切换开关12将另一个切换端子“b”连接于共同端子“c”。因此，二次电池B的正电极Bp连接于放大器11的第二输入端子In2。结果，第二电容器14连接在二次电池B的正电极Bp与负电极Bn之间。电荷从二次电池B流入到第二电容器14。充电单元15响应于来自CPU的控制信号而停止二次电池B的充电电流Ic。

然后，CPU将控制信号通过第三输出端口PO3传送到放电单元16以开始放电。响应于该控制信号，放电单元16开始使预定的恒定放电电流Id(具有与放电电流Ic的值相同的值)从二次电池B流出。结果，开始二次电池B的放电(T145)。

等待对于第二电容器14预设的、存储电荷直到其容量上限的电荷存储期过去(T150)。当电荷存储期已经过去时，第二电容器14存储电荷直到其容量上限，并且由第二电容器14保持的电压变得稳定。在充电暂停时(即，在放电时)的二次电池B的电极之间的电压保持在第二电容器中。

当由第二电容器保持的电压变得稳定时(即，当电荷存储期已经过去时)，CPU基于从输入到第二输入端口PI2的信号得到的信息检测从放大器11输出的放大的电压Vm(T160)。

然后，CPU通过将检测的放大的电压Vm的一半值除以放大器11的放大因子Av、并且再将结果除以充电电流Ic，而检测到二次电池B的内部电阻r(r＝(Vm/Av)/(Ic×2)(T170)。CPU将所检测的二次电池B的内部电阻r通过通信端口传送到其它装置。

然后，CPU将控制信号通过第三输出端口PO3传送到放电单元16以停止放电。响应于该控制信号，放电单元16停止放电电流Id从二次电池B流出(T175)。

最终，CPU将控制信号通过第二输出端口PO2传送到充电单元15以开始充电(T180)。响应于该控制信号，充电单元15开始使预定的恒定充电电流Ic再次通过二次电池B。结果，恢复充电，并且完成电池状态检测处理2。

执行图4中的流程图中的步骤T140的处理的CPU等同于充电控制单元。

执行步骤T145中的处理的CPU等同于放电控制单元。执行步骤T110和步骤T130的处理的CPU等同于连接切换控制单元。执行步骤T170中的处理的CPU等同于电池状态检测单元。

如目前为止所述，根据该实施例，除了上述第一实施例的构造之外，放电单元16还设置成使具有与预定充电电流Ic相同的值的放电电流Id从二次电池B流出，以进行放电。此外，μCOM40中的CPU还充当放电控制单元。当充电控制单元已经停止由充电单元15进行的二次电池B的充电时，放电控制单元控制放电单元16使二次电池B放电。结果，在充电暂停时，二次电池B通过放电单元16放电。此时的二次电池B的电极之间的电压Vd变为由二次电池B的电动势产生的电压Ved与电压Vr之间的差值(Vd＝Ved–Vr)，该电压Vr由流过二次电池B的内部电阻r的、具有与充电电流Ic相同的值的放电电流Id而产生。当由第二电容器14保持的电压变得稳定时，能够将电压Vec和电压Ved视为相同的值(Vec＝Ved)，该电压Vec包括在由第一电容器13保持的电压中、由于二次电池B的电动势产生(即，充电时的二次电池的电极之间的电压Vc)，该电压Ved包括在由第二电容器14保持的电压中、由于二次电池B的电动势产生(即，在充电暂停时的二次电池的电极之间的电压)。因此，在充电时的二次电池B的电极之间的电压Vc与在放电时的二次电池B的电极之间的电压Vd之间的差值ΔV变为由于通过内部电阻r的充电电流Ic的流动而产生的电压Vr的两倍值(ΔV＝Vc–Vd＝Vr×2)。因此，不使用通过使用电压计测量的电压。分别保持在充电时的二次电池B的电极之间的电压Vc与充电暂停时的二次电池B的电极之间的电压Vd。通过放大电压之间的差值ΔV而得到的放大的电压Vm变为取决于二次电池B的内部电阻r的值。因此，通过使用放大的电压Vm检测二次电池B的内部电阻r，能够抑制二次电池B的内部电阻r的检测精度降低。此外，与在充电暂停时不进行放电的构造相比，放大的电压Vm变为两倍的值。结果，能够进一步抑制二次电池的状态的检测精度降低。

此外，放大器11将输入到第一输入端子In1的电压与输入到第二输入端子In2的电压之间的差值以预定的放大因子放大，并且输出得到的电压。结果，能够得到作为较大值的差值，并且能够进一步抑制二次电池的状态的检测精度降低。

到此为止，已经参考优选实施例描述了本发明。然而，根据本发明的电池状态检测装置不限于这些实施例的构造。

例如，上述的各个实施例具有这样的构造：第一ADC21检测二次电池B的电极之间的电压，并且μCOM40中的CPU将该电压与状态检测电压进行比较。然而，上述的各个实施例不限于该构造。例如，可以使用下述构造：通过使用诸如比较器这样的电子部件将二次电池B的正电极Bp的电压与状态检测电压进行比较。通过这样做，能够在不使用高精度ADC的情况下利用简单构造检测状态检测电压。

上述的各个实施例具有检测二次电池B的内部电阻r作为二次电池的状态的构造。然而，上述的各个实施例不限于该构造。还能够使用下述构造：通过利用二次电池B的内部电阻r与二次电池B的SOH之间存在相关性根据内部电阻r进一步检测SOH。

上述的各个实施例具有电池状态检测装置检测一个二次电池B的内部电阻r的构造。然而，上述的各个实施例不限于该构造。例如，可以使用下述构造：将多路转接器设置在电池状态检测装置的前面、并且通过切换该多路转接器而将电池状态检测装置连接于多个二次电池。

上述实施例仅仅表示本发明的代表性实施例。本发明不限于这些实施例。换句话说，本领域技术人员能够利用公知常识在不背离本发明的精神的情况下修改和执行该实施例。只要在这样的修改之后仍然包括根据本发明的电池状态检测装置的构造，当然，得到的构造也包含在本发明的范围内。

Claims (3)

1.一种检测二次电池的状态的电池状态检测装置，包括：

差电压输出单元，该差电压输出单元具有第一输入端子和第二输入端子，该差电压输出单元构造成根据分别输入到所述第一输入端子和所述第二输入端子的电压之间的差值来输出差电压；

切换开关，该切换开关构造成将所述二次电池的第一电极排他地连接于所述第一输入端子和所述第二输入端子；

第一电容器，该第一电容器设置在所述第一输入端子与所述二次电池的第二电极之间；

第二电容器，该第二电容器设置在所述第二输入端子与所述二次电池的所述第二电极之间；

充电单元，该充电单元构造成使预定的充电电流流经所述二次电池，以对所述二次电池充电；

充电控制单元，该充电控制单元构造成：在通过所述充电单元进行所述二次电池的充电期间，当所述二次电池的所述第一电极与所述第二电极之间的电压已经变为预定的状态检测电压时，控制所述充电单元以停止所述二次电池的充电；

连接切换控制单元，该连接切换控制单元构造成：控制所述切换开关，使得在对所述二次电池充电的情况下，将所述二次电池的所述第一电极连接于所述第一输入端子，并且在所述二次电池的充电暂停的情况下，将所述二次电池的所述第一电极连接于所述第二输入端子；以及

电池状态检测单元，该电池状态检测单元构造成：在所述切换开关由所述连接切换控制单元控制以将所述二次电池的所述第一电极的连接从所述第一输入端子切换到所述第二输入端子之后，当由所述第二电容器保持的电压已经变为稳定时，基于从所述差电压输出单元输出的差电压和所述充电电流，来检测所述二次电池的状态。

2.根据权利要求1所述的电池状态检测装置，还包括：

放电单元，该放电单元构造成使放电电流从所述二次电池流出，以使所述二次电池放电，该放电电流的值与所述充电电流的值相同；以及

放电控制单元，该放电控制单元构造成：当利用所述充电控制单元停止由所述充电单元进行的所述二次电池的充电时，控制所述放电单元以使所述二次电池放电。

3.根据权利要求1或2所述的电池状态检测装置，其中，所述差电压输出单元构造成输出通过将所述差值以预定的放大因子放大而获得的电压，来作为所述差电压。