CN111837290A - 锂离子二次电池的控制装置以及其控制方法 - Google Patents

锂离子二次电池的控制装置以及其控制方法 Download PDF

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Abstract

一种控制锂离子二次电池的控制装置，具备控制部，该控制部检测向锂离子二次电池进行恒压充电时的充电电流，在充电电流在规定时间内增加了规定量的情况下，停止向锂离子二次电池的充电，并且向锂离子二次电池所具备的存储部记录基于充电电流增加的控制信息。

Description

锂离子二次电池的控制装置以及其控制方法
技术领域
本公开涉及控制锂离子二次电池的控制装置以及其控制方法。
背景技术
锂离子二次电池使用将锂制成离子状态的电解液。锂具有反应快、因反应热而冒烟、起火这样的特性。因此，以往，通过在锂离子二次电池中进行温度控制等，采取在即将达到冒烟、起火之前使运转停止等应对。
在专利文献1中，在锂离子二次电池中设置温度计测装置，使用微分值等来管理温度的变化，由此把握在电池内部产生的小短路现象，判断电池的运转停止。该小短路现象被指出特别是在将锂离子二次电池过充电的状态下容易产生。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-92476号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在以往的技术中，通过捕捉锂离子二次电池即将达到冒烟、起火之前的现象来抑制这些现象的发生。因此，即使在检测出异常的情况下，也有可能无法确保充分的时间而无法应对。
此外，如果想要超出以往而提前检测异常的发生，则还存在错误地甚至将正常的锂离子二次电池检测为异常的误检测的问题。
在本公开中，目的在于通过新发现锂二次电池成为冒烟、起火等异常状态的预兆，与以往相比更准确地检测锂离子二次电池的异常发生。
用于解决课题的手段
本公开中的控制装置是控制锂离子二次电池的控制装置，具备控制部，该控制部检测对锂离子二次电池进行恒压充电时的充电电流，在充电电流在规定时间内增加了规定量的情况下，停止对锂离子二次电池的充电，并且向锂离子二次电池所具备的存储部记录基于充电电流增加的控制信息。
本公开中的控制装置是控制锂离子二次电池的控制装置，具备控制部，该控制部计算构成锂离子二次电池的电池单元的温度，在温度在规定期间内增加了规定量以上的情况下，向锂离子二次电池所具备的存储部记录基于温度计算的控制信息。
本公开中的控制装置是控制锂离子二次电池的控制装置，具备控制部，该控制部在向锂离子二次电池的充电成为规定电压以上后，检测构成锂离子二次电池的电池单元的电压，在电压的电压下降与基准模型的电池单元的电压下降具有规定量以上的差异的情况下，向锂离子二次电池所具备的存储部记录基于电压检测的控制信息。
发明效果
本公开中的锂离子二次电池的控制装置通过发现新的异常的预兆，与以往相比，能够更准确地检测锂离子二次电池的异常。
附图说明
图1是搭载锂离子二次电池的电子设备的外观图。
图2是搭载锂离子二次电池的电子设备的功能结构图。
图3是锂离子二次电池的结构图。
图4是说明对锂离子二次电池进行充电的情况下的充电方法的图表。
图5是表示CV充电中的充电电流的情形的图表。
图6是检测CV充电中的电流增加的流程图。
图7是表示电池单元块的温度变化例的图表。
图8是表示温度上升探测处理的内容的流程图。
图9是表示刚充满电之后的电池电压的变化的图表。
图10是电池单元的电压检测处理的流程图。
具体实施方式
以下，一边适当参照附图，一边对实施方式进行详细地说明。但是，有时省略不必要的详细说明。例如，有时省略已经众所周知的事项的详细说明、对实质上相同的结构的重复说明。这是为了避免以下的说明变得过分冗长，使本领域技术人员容易理解。
另外，发明人(等)为了本领域技术人员充分理解本公开而提供附图以及以下的说明，并非意图通过这些来限定所附权利要求书所记载的主题。
(实施方式1)
图1是搭载锂离子二次电池的电子设备的外观图。个人计算机100为了进行动作而搭载锂离子二次电池(未图示)。锂离子二次电池例如被容纳在键盘101的位于背面侧的底面、或者键盘101与显示器102的接合部分的底面后侧等。
在本说明中，作为搭载锂离子二次电池的电子设备，以个人计算机为例进行表示。但是，本公开不限于此。只要是搭载锂离子二次电池并进行动作的电子设备，也可以是其他的电子设备。
图2是搭载了在本实施方式中说明的锂离子二次电池的电子设备的功能结构图。个人计算机100具备主体部200和锂离子二次电池300。
主体部200具备电源端子201、控制部202以及负载电路203。
电源端子201是在从外部供给电力时连接电源线等的端子。锂离子二次电池300利用从此处供给的电力进行充电。
控制部202控制个人计算机100的负载电路203、其他硬件等。特别是在本实施方式中，控制部202控制锂离子二次电池300。
控制部202能够通过MPU(Micro-Processing Unit：微处理单元)、专用IC(Integrated Circuit：集成电路)等实现(构成)。此外，控制部202能够通过DSP(DigitalSignal Processor：数字信号处理器)、FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)等来实现。
负载电路203是通过从电源端子201输入的电力或者从锂离子二次电池300供给的电力进行动作的电路。在个人计算机100的情况下，CPU、存储器、显示器等构成一般的计算机的各种设备与此相当。
锂离子二次电池300在内部具备一个或者多个锂离子二次电池的单元。通过对这些单元进行充电以及放电，能够蓄积来自主体部200的电力，或者向主体部200供给电力。锂离子二次电池300通过+连接端子以及-连接端子(电源连接端子)以及数据通信端子与主体部200电连接。
图3是在本实施方式中说明的锂离子二次电池的结构图。锂离子二次电池300具有电池单元块310和控制模块320。
电池单元块310具备以锂离子为电解质的可充电的电池单元。电池单元块310根据对锂离子二次电池所要求的性能，具有一个或者多个电池单元。
控制模块320控制向电池单元块310的充电、放电。控制模块320具备+端子321、-端子322、DATA端子323、电流检测电阻324、充电开关325、放电开关326、保险丝327、开关328、第1电池控制部329、第2电池控制部330、第1温度传感器331以及第2温度传感器332。
+端子321、-端子322是在从主体部200向锂离子二次电池300充电时、或者从锂离子二次电池300向主体部200放电时被电连接的端子。锂离子二次电池300与主体部200之间进行直流电力的授受。
DATA端子323是在主体部200与锂离子二次电池300进行通信时使用的端子。更具体而言，主体部200的控制部202和锂离子二次电池300的第1电池控制部329经由该端子收发数据、命令等。
电流检测电阻324是用于检测从锂离子二次电池300放电的电力的电流、或者向锂离子二次电池300充电时的电力的电流的电阻。第1电池控制部329计测其两端的电压差，并计算电流值。
充电开关325以及放电开关326分别是用于控制电池单元块310的开关。这些开关由第1电池控制部329控制。
在向电池单元块310充电电力时，为了抑制构成电池单元块310的电池单元成为过电压的状态、过放电的状态，第1电池控制部329控制充电开关325以及放电开关326。这些开关例如由MOSFET等实现。
保险丝327以保护电池单元块310免于过电流或者过充电(过电压)的目的而配备。第2电池控制部330在检测到向电池单元块310的过电流、过电压等时，使开关328通电而使电流流向保险丝327的电阻。保险丝327的电阻通过由电流引起的发热而使保险丝327熔断。由此，将电池单元块310电切断，保护过电流或者过电压。
第1电池控制部329控制锂离子二次电池300整体。第1电池控制部329经由DATA端子323与主体部200的控制部202进行通信。第1电池控制部329基于从电流检测电阻324的两端取得的电压差来计算电流值。
第1电池控制部329也进行充电开关325、放电开关326的控制。第1电池控制部329还从第1温度传感器331、第2温度传感器332取得温度信息。不仅计测电流、温度，第1电池控制部329还计测电池单元块310的电压。另外，在电池单元块310由多个电池单元串联连接而构成的情况下，不仅计测作为整体的电压，还单独计测全部的电池单元的电压。
第1电池控制部329与非易失性的存储介质(未图示)连接。这些能够通过例如EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-only Memory：电可擦可编程只读存储器)、NAND型闪速存储器等来实现。第1电池控制部329根据需要将计算出的电流值、所取得的温度信息以及电池单元块310的电压值记录/保持在这些存储介质中。此外，第1电池控制部329将从控制部202指示的信息记录在该存储介质中。
第2电池控制部330以保护电池单元块310为目的而配备。第2电池控制部330在尽管第1电池控制部329正在控制充电开关325以及放电开关326但检测到电池单元块310的异常等的情况下，使开关328导通，由此使保险丝327熔断。
另外，第1电池控制部329以及第2电池控制部330能够通过MPU(Micro-ProcessingUnit：微处理单元)、专用IC(Integrated Circuit：集成电路)等实现(构成)。此外，第1电池控制部329以及第2电池控制部330能够通过DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)、FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)等实现。
与第1电池控制部329连接的非易失性的存储介质可以与第1电池控制部329独立设置，也可以设置在第1电池控制部329的内部。
第1温度传感器331计测充电开关325、放电开关326的温度。第2温度传感器332计测电池单元块310的温度。在电池单元块310由多个电池单元构成的情况下，第2温度传感器332也可以构成为能够计测各个电池单元的温度。
图4是说明对锂离子二次电池进行充电的情况下的充电方法的图表。上段图表以及下段图表的横轴表示时间。上段图表的纵轴表示电压，下段图表的纵轴表示电流。
在本实施方式中说明的锂离子二次电池中，通过称为恒流恒压方式的方法进行充电。在该充电方法中，在充电的初始阶段(到时间t1为止的期间)，对电池单元块310进行基于恒定电流的充电。此时，电压根据充电量而上升。以下，在本实施方式的说明中，将该充电方式称为“CC充电”。
当电压上升到满充电的附近时，将电压设为恒定来进行充电(时间t1～t2的期间)。在使电压恒定的充电中，随着电池单元块310内部的电压上升，充电电流逐渐减少。以下，在本实施方式的说明中，将该充电方式称为“CV充电”。当充电完成(时间t2)时，充电结束。
第1电池控制部329和控制部202基于从电池单元块310取得的电池电压值、计算出的电流值等来控制上述的充电控制。
作为锂离子二次电池达到冒烟、起火等的重要原因，例如，如在先技术文献等中也示出的那样，考虑锂离子二次电池的过充电。作为其他重要原因，例如，可以考虑在锂离子二次电池内部混入有金属异物。这样的异物的混入被认为是在锂离子二次电池的制造所使用的材料中混合了异物的情况下、在电池的制造阶段异物混入内部的情况下产生的。
如果在锂离子二次电池内部混入金属异物，则在电池的使用中存在该异物在电池内部引起小短路的可能性。
图5是表示在图4中说明的CV充电时的充电电流的情形的图表。图5的(A)以及图5的(B)的横轴表示时间，纵轴表示电流值。
图5的(A)是表示正常的锂离子二次电池中的充电电流的减少的图表。在锂离子二次电池正常的情况下，充电电流大致单调地减少。这是因为，随着锂离子二次电池接近满充电，电池电阻变大，电流值减少。
图5的(B)是表示在锂离子二次电池内部局部发生了小短路等的情况下的充电电流的减少的图表。作为在电池内部发生电短路的原因，可以考虑在电池内部含有金属异物、在电极体上存在比较的大的毛刺等各种原因。认为如果由于这样的原因而产生短路，则锂离子二次电池的电阻暂时降低，电流值增大。
当在电池内部产生的短路现象局部地收敛时，作为锂离子二次电池整体的电阻返回到短路前的状态。因此，电流值的减少也返回到原来的速度。可以认为如果该短路现象不收敛则发热持续，最终导致冒烟、起火。
本申请的发明人持续观察到达到冒烟、起火的锂离子二次电池的状态，结果发现，在产生这样的问题的锂离子二次电池中，存在在产生问题之前观察到上述那样的现象的情况。因此，本申请的发明人通过捕捉该现象来进行锂离子二次电池的异常预兆检测，提出更安全的处理。
关于上述的检测方法，使用图6的流程图进行说明。该流程图的处理由图2中说明的控制部202以及第1电池控制部329进行。
(步骤S601)第1电池控制部329取得电流检测电阻324的两端的电压值。
(步骤S602)第1电池控制部329根据所取得的电流检测电阻324的两端的电压值计算电压差，根据该电压差和电流检测电阻324的电阻值计算理论上的电流值。
(步骤S603)第1电池控制部329将计算出的电流值经由DATA端子323向主体部200的控制部202发送。
(步骤S604)控制部202将所取得的电流值记录于存储器等存储部。
(步骤S605)控制部202读出记录于存储部的过去规定期间(第1期间)内的电流值数据。控制部202根据读出的数据，比较并判断电流值是否持续规定期间(第1期间)增加到预先确定的阈值(第1阈值)以上。
在电流值持续规定期间而增加了第1阈值以上的情况下，控制部202将处理向步骤S606转移。在电流值未增加或者即使增加也小于第1阈值的情况下，控制部202返回步骤S601的处理。
(步骤S606)控制部202请求将基于正在使用的锂离子二次电池在CV充电中电流增加到基准以上的控制信息记录到锂离子二次电池300的第1电池控制部329。接收到请求的第1电池控制部329向非易失性的存储部记录该信息。
(步骤S607)控制部202指示第1电池控制部329使充电停止。进而，控制部202还指示第1电池控制部329使电池放电。这是为了使对锂离子二次电池300充电的电力放电而使锂离子的状态稳定。从锂离子二次电池300放电(供给)的电力被输入到设置在主体部200的负载电路203内部的放电用电路。由此，电池单元块310中蓄积的电力减少。
如以上说明的那样，通过检测CV充电中的充电电流的增加这样的预兆，与以往相比，能够在产生冒烟、起火的现象之前的更早的阶段抑制有发生上述现象嫌疑的锂离子二次电池的使用。因此，能够更安全地利用锂离子二次电池。
此外，不仅停止对锂离子二次电池的充电，而且通过使已经蓄积的电力放电，能够使锂离子二次电池成为更稳定的状态。由此，与以往相比，能够更安全地利用锂离子电池。
另外，在上述的步骤S605中，对控制部202通过检测电流值持续“规定的期间(第1期间)”而增加到“第1阈值”以上来检测电流增加的情况进行了说明。该“规定的期间(第1期间)”和“第1阈值”的设定也可以如下所述。
另外，在进行“规定的期间(第1期间)”和“第1阈值”的设定时，需要考虑以下的点。即，在参照图5的说明中，说明了在CV充电中电流减少的情况。但是，在实际的产品中，即使锂离子二次电池300正常，有时由于噪声、其他重要原因而电流也不会纯粹地减少。因此，在进行“规定的期间(第1期间)”、“第1阈值”的设定时，需要考虑这样的噪声等的影响。
作为上述的“规定的期间(第1期间)”和“第1阈值”的组合，可以考虑各种组合。例如，在对象设备是个人计算机等设备的情况下，可以考虑持续1秒的期间(规定的期间(第1期间))确认到500mA(第1阈值)以上的电流增加、持续2秒的期间确认到80mA以上的电流增加、持续3秒的期间确认到30mA以上的电流增加、持续5秒的期间确认到10mA以上的电流增加等到若干组合。
控制部202也可以仅针对上述那样的多个组合中的任意一个组合所涉及的条件判断是否成立，从而检测(判断)有无电流增加，针对多个组合的各个组合持续判断条件成立存在与否，并且在任意一个组合所涉及的条件成立的情况下，也可以判断(检测)为发生了电流增加。或者，控制部202也可以在上述的多个组合中的两个组合的条件成立的情况下，判断(检测)为发生了电流增加。通过这样组合多个判断基准进行判断，或者基于一个判断基准进行判断，能够进行抑制了噪声等干扰的影响的更高精度的检测。
关于上述的电流增加的检测，通过在CV充电中对锂离子二次电池300的充电电力满足了规定的条件的状态下实施，能够进一步提高精度。具体而言，在负载电路203的消耗电力变大的情况下，如果向负载电路203供给的电力与向锂离子二次电池300的充电电力的合计超过从电源端子201供给的外部电源的供给能力，则充电电力被缩减。之后，在负载电路203的消耗电力变小的情况下，解除充电电力的缩减。这样，充电电流根据负载电路的动作状态而变动。考虑到这一点，计算无论负载电路如何动作都能够维持向锂离子二次电池供给的电力的条件，在与该电力对应的电流值以下的条件下进行上述的检测。由此，能够抑制充电时的负载电路对检测处理造成的影响。
更优选的是，也可以在检测电流值的同时，进行利用了第1温度传感器331、第2温度传感器332等的温度变化的检测，也一并考虑温度变化。通过在一定温度下实施电流值的检测，能够进行更高精度的检测。
此外，在步骤S606中说明的记录于第1电池控制部329的信息作为“基于正在使用的锂离子二次电池在CV充电中电流增加到基准以上的情况的控制信息”进行了说明，但该信息例如是表示发生了该现象的信息等。但是，在本公开中并不限定于此。例如，即使是上述以外的信息，只要是基于该事实而禁止该锂离子二次电池300以后的使用的意思的信息、以及另外由于该事实而要求进行记录的信息，就不特别限定记录的信息的逻辑含义。
此外，在步骤S607中，也可以进一步追加以下的处理。具体而言，在控制部202在步骤S605中判断为电流值在规定条件下增加的情况下，控制部202向构成负载电路203的CPU(未图示)等进行用于谋求中止使用锂离子二次电池300的通知。个人计算机100进行如下处理：在显示器102显示向利用者强烈推荐该锂离子二次电池300的使用停止的警告、或者在一定时间后自动结束处理、或者在显示器102显示能够使用使用中的锂离子二次电池300的期限等处理。由此，利用者能够进行必要的数据的保存、备份等。
此外，关于锂离子二次电池300的从步骤S601到S603的处理和主体部200的步骤S604～S605的处理同步地进行的情况，在图6中进行了说明。但是，在本公开中并不限定于此。例如，这两者的处理也能够分别独立地进行处理。例如，在步骤S601～S603中，只要在步骤S603的处理结束后返回步骤S601即可。此外，在步骤S604～S605中，在步骤S605的判断中电流值未增加规定值以上的情况下，返回步骤S604即可。独立的两个处理能够利用从锂离子二次电池300向主体部200输送的数据来维持关系性。
(实施方式2)
在本实施方式中，对通过观察温度而进行的锂离子二次电池的异常预兆的检测进行说明。另外，本实施方式的硬件的结构与在实施方式1中参照图1至图3说明的结构相同，因此省略说明。
图7是表示将锂离子二次电池300与主体部200连接而进行放电或者充电时的电池单元块310的温度变化例的图表。
图7的图表的横轴表示时间，纵轴表示温度。如果发生时间t7以后所示那样的大幅度的温度上升，则有时在电池单元块310的内部发生短路现象，其不收敛而导致冒烟、起火。
在本申请中，目的在于检测从时间t5到时间t6的期间(第2期间)所示的温度上升。本申请的发明人发现，在一定条件下产生的时间t5至时间t6的期间(第2期间)的温度上升可以成为在时间t7以后发生的大幅度的温度上升的预兆。因此，在本申请中，检测出能够成为这样的预兆的现象。
图8是表示本申请中说明的温度上升探测处理的内容的流程图。以下，沿着图8的流程图对利用温度的预兆检测进行说明。
(步骤S801)第1电池控制部329从第2温度传感器332取得电池单元块310的温度信息。
(步骤S802)第1电池控制部329经由DATA端子323向控制部202发送电池单元块310的温度信息。
(步骤S803)控制部202将从第1电池控制部329取得的电池单元块310的温度信息记录在存储部中。
(步骤S804)控制部202确认记录于存储部的过去的规定时间内(第2期间)的温度状况。具体而言，控制部202判断规定时间(第2期间)内的电池单元块310的温度是否上升到预先确定的阈值(第2阈值)以上。在电池单元块310的温度上升到预先确定的阈值(第2阈值)以上的情况下，控制部202转移到步骤S805的处理。即使电池单元块310的温度降低、或者保持恒定或者上升，在该温度小于预先确定的阈值(第2阈值)的情况下，控制部202也返回到步骤S801的处理。
(步骤S805)控制部202经由DATA端子323向第1电池控制部329请求记录基于在正在使用的锂离子二次电池300中检测到规定范围以上的温度上升的控制信息。第1电池控制部329在收到上述请求时，向内部的存储部记录该信息。
上述的“基于在正在使用的锂离子二次电池300中检测到规定范围以上的温度上升的控制信息”并不限定于表示发生了该现象的信息。除此以外，只要是基于该现象而禁止该锂离子二次电池300以后的使用的意思的信息、另外由于该事实而要求进行记录的信息，就不特别限定记录的信息的逻辑含义。
(步骤S806)控制部202在锂离子二次电池300处于充电中的情况下，指示第1电池控制部329使充电停止。进而，控制部202指示第1电池控制部329使存储在电池单元块310中的电力放电。从锂离子二次电池放电(供给)的电力向设置于主体部200的负载电路203内部的放电用电路输入。由此，电池单元块310中蓄积的电力减少。
另外，在上述的说明中，对仅取得电池单元块310的温度并基于该温度进行判断的处理进行了说明。但是，本申请的内容并不限定于此。例如，也可以一并取得利用锂离子二次电池300的周围环境的温度，考虑该温度信息，由第1电池控制部329计算电池单元块310的温度。由此，控制部202能够取得抑制了噪声的影响的更进一步提高了精度的电池单元块310的温度。
此外，在步骤S804中利用的“规定的条件”等并不限定于上述的数值内容。这是因为这些规定的条件根据所使用的单元的数量、各个单元的能力而不同。例如，对于笔记本PC等锂离子二次电池，也可以设为在10秒的期间由任一电池单元检测到3度以上的温度上升的情况下步骤S804的条件成立。此外，关于作为汽车的动力源而使用的锂离子二次电池，在10秒钟内检测到1.4度以上的温度上升的任一电池单元的情况下，步骤S804的条件也可以成立。
此外，在锂离子二次电池的放电中进行步骤S801至S806的处理的情况下，即，在主体部200的负载电路203通过锂离子二次电池所供给的电力而动作的情况下，在步骤S806中，主体部200的控制部202在一定时间后中止来自(1)锂离子二次电池的电力供给的动作，(2)如果存在外部电源等其他电源，则将负载电路203切换为基于这些其他电源的动作，(3)经过一定时间后，利用放电用的专用电路消耗残留在锂离子二次电池中的电力。由此，主体部200的利用者能够持续进行其利用。此外，残留在锂离子二次电池中的电力被放电用专用电路消耗，能够使主体部200向稳定的状态迁移。
在从步骤S801到S806的处理的执行不是锂离子二次电池的充电中或者放电中的任一个的情况下，在锂离子二次电池中剩余的电力由放电用专用电路消耗。由此，能够使锂离子二次电池向更稳定的状态迁移。
在图8中对锂离子二次电池300的从步骤S801到S802的处理与主体部200的步骤S803～S806的处理同步的情况进行了说明。但是，本申请所记载的内容并不限定于此。例如，这两者的处理也能够分别独立地进行处理。在该情况下，步骤S801～S802的处理在步骤8023的处理结束后返回步骤S801。步骤S803～S806的处理在步骤S804的处理中温度未增加规定值以上的情况下，能够通过使处理返回到步骤S803来应对。独立的两个处理能够利用从锂离子二次电池300向主体部200输送的数据来维持关系性。
如上所述，通过检测电池单元块310的温度变化，能够检测到锂离子二次电池300的达到冒烟、起火的现象，抑制具有异常的可能性的锂离子二次电池的使用。其结果，能够更安全地利用锂离子二次电池。
(实施方式3)
在本实施方式中，对通过观察电压而进行的锂离子二次电池的异常预兆检测进行说明。另外，关于本实施方式，由于图1至图3的结构与实施方式1相同，因此省略对该部分的说明。
图9是表示刚对电池单元块310充满电之后的无负载时的电池电压的变化的图表。刚充满电之后，锂离子二次电池300的电池单元块310通过自然放电，其电池电压随着时间而下降。图9的(A)、图9的(B)、图9的(C)的横轴均表示时间，纵轴表示构成电池单元块310的单元的电池电压。
图9的(A)是表示构成电池单元块310的各单元大致一致地电压下降的状况的图表。构成正常的锂离子二次电池300的各个电池单元这样大致一致地电压下降。
图9的(B)是表示构成电池单元块310的各电池单元中的一个电池单元的电压下降比其他电池单元的电压下降更快地下降的情况的图表。
图9的(C)是表示构成电池单元块310的各电池单元中的一个电池单元的电压始终在比其他电池单元的电压低的状态下变化的情况的图表。
本申请的发明人发现，在达到冒烟、起火这样的锂离子二次电池中，容易预先发现上述的图9的(B)、图9的(C)那样的现象。因此，本申请的发明人对通过观察锂离子二次电池的满充电后的电池单元的电压下降来预先检测有可能达到冒烟、起火的锂离子二次电池的方法进行了研究。
图10是本申请中说明的电池单元的电压检测处理的流程图。
(步骤S1001)第1电池控制部329取得构成电池单元块310的各电池单元的电压值。
(步骤S1002)第1电池控制部329将所取得的各电池单元的电压值作为电压信息，经由DATA端子323向主体部200的控制部202发送。
(步骤S1003)控制部202将从第1电池控制部329取得的电压信息存储在存储部中。
(步骤S1004)控制部202将通过步骤S1003保存在存储部中的到目前为止的各单元的电压信息读出与规定期间(第3期间)相应的量，计算各个电池单元的电压下降速度。控制部202对计算出的各电池单元的电压下降速度进行比较。
具体而言，如在图9的(B)中说明的那样，控制部202判断是否符合以下情况：构成电池单元块310的各电池单元的任一个与其他电池单元相比，在电压下降的速度快到规定以上的情况，或者在规定期间中的电池单元的电压下降的下降量为规定以上的情况。控制部202能够根据在规定期间(第3期间)中的电池单元的电压值与其他电池单元、或作为成为判断的基准的基准模型的电池单元的电压值存在多少差异来进行数值判断。
在构成电池单元块310的各电池单元的任一个符合上述的情况下，控制部202将处理转移到步骤S1005。在不符合的情况下，控制部202使处理返回到步骤S1001。
(步骤S1005)
控制部202在判断为关于构成电池单元块310的电池单元的电压下降的速度为规定以上、或者规定期间内的电池单元的电压下降量为规定以上的情况下，将该信息记录于存储部。
(步骤S1006)控制部202判断构成电池单元块310的电池单元的电压如图9的(C)所示，是否在电池单元间产生了规定量以上的稳定的差异、或者上述电压是否降低了规定量以上。在该判断中，以在步骤S1004中检测到电压下降速度的异常的电池单元为对象，以与检测到步骤S1004的充电循环不同的充电循环进行检测。
也就是，控制部202确认如图9的(B)所示那样的电压下降地速度快的电池单元在对该电压下降检测出的充电循环之后的充电循环中是否发生了图9(C)那样的现象。由此，在可能成为异常的状态的锂离子二次电池的检测中能够进一步提高其精度。
确认到在步骤S1005中作为记录对象的电池单元的电压在本步骤中稳定地降低的情况下，控制部202将处理转移到步骤S1007。相反，在未观察到稳定的电压降低的情况下，控制部202使处理返回到步骤S1001。
(步骤S1007)控制部202经由DATA端子323向第1电池控制部329请求记录基于在正在使用的锂离子二次电池300的电池单元块310中存在电压下降量的异常的控制信息。第1电池控制部329在收到上述请求时，向内部的存储部记录该信息。
在此，“基于在锂离子二次电池300的电池单元块310中存在电压下降量的异常的控制信息”，除了表示发生了该现象的信息以外，也可以是通过发生该现象而禁止锂离子二次电池300以后的使用的意思的信息，以及另外由于该现象而要求进行记录的信息等。基于在锂离子二次电池300的电池单元块310中存在电压下降量的异常的控制信息”不特别限定记录的逻辑含义。
(步骤S1008)控制部202指示第1电池控制部329使电池单元块310中蓄积的电力放电。从锂离子二次电池300放电(供给)的电力向设置于主体部200的负载电路203内部的放电用电路输入。由此，电池单元块310中蓄积的电力减少。
如上所述，通过检测构成电池单元块的电池单元的电压变化，能够在比以往更早的阶段检测锂离子二次电池300的冒烟、起火的现象，抑制具有异常的可能性的锂离子二次电池的使用。其结果，能够更安全地利用锂离子二次电池。
在上述步骤S1004的电压下降量是否存在异常的判断中，以图9的(B)、图9的(C)所示的情况为例进行了说明，但本申请中说明的内容并不限定于此。除此以外，在构成电池单元块310的单元间的比较中，在能够检测出仅任意一个单元处于不同的电状态的情况下，也可以基于它们来进行。
另外，在图10中说明的电压检测处理，通过根据从向锂离子二次电池300的充电满的状态(满充电状态)起经过一定时间、例如3分钟、5分钟、10分钟等规定时间后的状态进行判断，能够进一步提高检测的精度。这是因为，可以认为在刚停止充电后，作为通常动作，电压下降较大，因此即使在此进行检测也难以提高检测的精度。
此外，图10的检测处理需要在满充电后，在不从锂离子二次电池在主体部200与锂离子二次电池之间进行电力的授受的状态、即向锂离子二次电池既不进行充电也不进行放电的无负载状态下实施。如果对主体部200、特别是负载电路203进行电力的供给(放电)，则锂离子二次电池300受到负载电路203的影响而电池电压上下移动，从而上述说明的检测处理中的检测变得困难。电池单元块310的各单元的电池电压受到负载电路203等的主体部200的影响，检测处理的精度降低。此外，即使在对锂离子二次电池进行充电的情况下，充电电力也受到主体侧的负载的大小的影响而变化，同样地检测处理的精度降低。因此，为了维持、提高精度，要求在检测期间中，谋求设为锂离子二次电池300的充电、放电的任一者都不实施的与无电连接等价的状态。
另外，在上述中，作为“满充电后(充电变满的状态后)”进行了说明，但不需要完全充满。例如也可以在相对于规定的电池电压为80％以上等电池单元块310具有规定以上的电池电压的状态下执行图10的检测处理。除此以外，也可以在每次锂离子二次电池的电压达到规定的电池电压的20％、40％、60％、80％等时，停止一次充电，控制部202、第1电池控制部329实施图10所示的处理。
此外，在图9、图10的例子中，以电池单元块310包括多个单元为前提进行了说明，但本申请中说明的内容并不限定于此。在电池单元块310仅包括一个电池单元的情况下，作为比较的对象，控制部202也可以预先具备基准模型等，将该基准模型与计测出的电压值进行比较。由此，在单一单元的情况下也能够进行同样的检测。
进而，在电池单元块310仅由一个电池单元构成的情况下，也可以省略在图10中说明的处理的步骤S1005以及S1006。这是因为在单一电池单元的情况下，这样能够高精度地进行检测。
此外，在图10中，说明了锂离子二次电池300的从步骤S1001到S1002的处理和主体部200的步骤S1003～S1009的处理同步地进行的情况。但是，在本公开中并不限定于此。例如，这两者的处理也可以分别独立地进行。例如，步骤S1001～S1002中，只要在结束步骤S1002的处理后返回步骤S1001即可。此外，在步骤S1003～S1009中，在结束步骤S1005、S1006、S1007的处理后返回步骤S1003即可。独立的两个处理能够利用从锂离子二次电池300向主体部200输送的数据来维持关系性。
此外，在步骤S1009中，也可以进一步追加以下的处理。具体而言，控制部202向构成负载电路203的CPU(未图示)等进行用于谋求中止使用锂离子二次电池300的通知。个人计算机100进行如下处理：在显示器102显示向利用者强烈推荐该锂离子二次电池300的使用停止的警告，或者在一定时间后自动地结束处理，或者在显示器102显示能够使用使用中的锂离子二次电池300的期限等的处理。由此，利用者能够进行必要的数据的保存、备份等。
如上所述，作为本申请中公开的技术的例示，对实施方式1～3进行了说明。然而，本公开中的技术不限于此。特别是关于使用数值的说明，并不限定于记载的内容。
此外，关于在实施方式1～3中说明的技术内容，也能够应用于进行了适当的变更、置换、附加、省略等的实施方式。此外，也可以将在上述实施方式1～3中说明的各构成要素进行组合，作为新的实施方式。
例如，也可以确认在实施方式1～3中说明的充电电流、温度、电压的全部状况来检测预兆。在该情况下，也可以在满足任意一个或者三个内的两个或者三个的全部的预兆条件时，进行充电的停止以及存储于电池单元块310的电力的放电等。采用三个预兆条件中的哪一个根据使用锂离子二次电池300的电子设备所要求的安全水平等，按每个电子设备设定即可。
在实施方式1～3中，以主体部200和锂离子二次电池300独立的情况为例进行了说明。但是，在本公开中并不限定于此。例如，也可以将主体部200和锂离子二次电池300固定地组装在一个装置内。此外，在将本公开应用于对锂离子二次电池的充电、放电进行控制的装置的情况下，可以构成为独立于其他装置的装置，或者也可以构成为单体的装置。
在实施方式1～3中，使用图6、8、10的流程图等对本公开所涉及的控制装置以及控制方法进行了说明。但是，实施方式1～3中的控制装置以及控制方法是关于本公开所涉及的控制装置以及控制方法的实施方式的一例，并不限定于此。
在实施方式1～3的说明中，说明了在检测出预兆的情况下，进行充电的停止以及蓄积的电力的放电。但是，在本公开中，并不限定于此。例如，在个人计算机100中，也可以向用户显示警告画面一定时间，然后强制地转移到休眠模式，或者进行关机动作等。检测出预兆的情况下的动作根据与锂离子二次电池连接的电子设备的用途、对该电子设备所要求的可靠性等适当地进行即可。
产业上的可利用性
本申请中说明的技术能够在利用锂离子二次电池的电子设备等中进行产业上的利用。
符号说明
100 个人计算机
101 键盘
102 显示器
200 主体部
201 电源端子
202 控制部
203 负载电路
300 锂离子二次电池
310 电池单元块
320 控制模块
321 +端子
322 -端子
323 DATA端子
324 电流检测电阻
325 充电开关
326 放电开关
327 保险丝
328 开关
329 第1电池控制部
330 第2电池控制部
331 第1温度传感器
332 第2温度传感器。

Claims (11)

1.一种锂离子二次电池的控制装置，是控制锂离子二次电池的控制装置，其特征在于，具备控制部，
所述控制部
检测向所述锂离子二次电池进行恒压充电时的充电电流，
在所述充电电流在规定时间内增加了规定量的情况下，
停止向所述锂离子二次电池的充电并且向所述锂离子二次电池所具备的存储部记录基于所述充电电流增加的控制信息。
2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池的控制装置，其中，
所述规定时间内与所述规定量的组合存在多个组合，所述规定时间的时间期间越长，所述规定量的大小越小。
3.根据权利要求1所述的锂离子二次电池的控制装置，其中，
所述控制部在所述充电电流在规定时间内增加了规定量的情况下，进一步使蓄积在所述锂离子二次电池的电力放电。
4.一种锂离子二次电池的控制装置，是控制锂离子二次电池的控制装置，其特征在于，具备控制部，
所述控制部
计算构成所述锂离子二次电池的电池单元的温度，
在所述温度在规定期间内增加了规定量以上的情况下，
向锂离子二次电池所具备的存储部记录基于所述温度计算的控制信息。
5.根据权利要求4所述的锂离子二次电池的控制装置，其中，
所述控制部抑制所述锂离子二次电池的周围温度的影响并对所述电池单元的温度进行计算。
6.一种锂离子二次电池的控制装置，是控制锂离子二次电池的控制装置，其特征在于，具备控制部，
所述控制部
在向所述锂离子二次电池的充电成为规定电压以上之后，检测构成所述锂离子二次电池的电池单元的电压，
在所述电压的电压下降与基准模型的电池单元的电压下降具有规定量以上的差异的情况下，
向所述锂离子二次电池所具备的存储部记录基于所述电压检测的控制信息。
7.根据权利要求6所述的锂离子二次电池的控制装置，其中，
构成所述锂离子二次电池的电池单元包括多个电池单元，
所述控制部检测所述多个电池单元各自的电压，在任一个电池单元的电压下降与基准模型的电池单元的电压下降具有规定量以上的差异的情况下，向所述锂离子二次电池具备的存储部记录基于电气电压下降检测的控制信息。
8.根据权利要求7所述的锂离子二次电池的控制装置，其中，
所述基准模型的电池单元是多个电池单元内的其他的电池单元。
9.一种锂离子二次电池的控制方法，其特征在于具备：
检测向所述锂离子二次电池进行恒压充电时的充电电流的步骤；以及
在所述充电电流在规定时间内增加了规定量的情况下，
停止向所述锂离子二次电池的充电并且向所述锂离子二次电池所具备的存储部记录基于所述充电电流增加的控制信息的控制步骤。
10.一种锂离子二次电池的控制方法，是控制锂离子二次电池的控制方法，其特征在于具备：
计算构成所述锂离子二次电池的电池单元的温度的步骤；以及
在所述温度在规定期间内增加了规定量以上的情况下，
向所述锂离子二次电池所具备的存储部记录基于所述温度计算的控制信息的控制步骤。
11.一种锂离子二次电池的控制方法，是控制锂离子二次电池的控制方法，其特征在于具备：
在向所述锂离子二次电池的充电成为规定电压以上之后，检测构成所述锂离子二次电池的电池单元的电压的步骤；以及
在所述电压的电压下降与基准模型的电池单元的电压下降具有规定量以上的差异的情况下，
向所述锂离子二次电池所具备的存储部记录基于所述电压检测的控制信息的控制步骤。
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