CN111971568A - 诊断装置、蓄电装置及诊断方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种诊断装置、蓄电装置及诊断方法。诊断装置(51)对切断蓄电元件(2)的电流的切断装置(45)的损伤进行诊断，基于外部短路时的短路电流Is来诊断所述切断装置的损伤。通过诊断外部短路所引起的损伤，从而诊断装置能够进行切断装置能否再使用等与安全性有关的判断。

Description

诊断装置、蓄电装置及诊断方法
技术领域
本发明涉及对切断装置的损伤进行诊断的技术。
背景技术
蓄电池由于外部端子的外部短路而流过短路电流。外部短路所引起的短路电流比蓄电池的容许电流大，因此在检测到外部短路的情况下，利用继电器等切断装置来切断电流(例如，引用文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-31778公报
发明内容
发明要解决的课题
由于外部短路所引起的短路电流，切断装置会受到损伤。以前，在事后诊断切断装置的故障的发生(诊断切断装置是否正常地动作)。但是，未曾考虑对外部短路所引起的切断装置的损伤进行诊断。
本发明的目的在于，对外部短路所引起的切断装置的损伤进行诊断。
用于解决课题的手段
对切断蓄电元件的电流的切断装置的损伤进行诊断的诊断装置基于外部短路时的短路电流来诊断所述切断装置的损伤。外部短路时包含从检测到短路至切断为止的第1时间和从切断短路至收敛为止的第2时间。
本技术能够应用于蓄电装置、切断装置的损伤的诊断方法。
发明效果
诊断装置能够掌握外部短路所引起的切断装置的损伤。因而，诊断装置例如能够基于切断装置的损伤来进行切断装置能否无故障地继续使用等与安全性有关的判断。
附图说明
图1是车辆的侧视图。
图2是蓄电池的分解立体图。
图3的(a)是图2所示的二次电池的俯视图，图3的(b)是其A-A线剖视图。
图4是示出在图2的主体内容纳了二次电池的状态的立体图。
图5是示出在图4的二次电池安装了汇流条的状态的立体图。
图6是蓄电池的框图。
图7是连接于车辆时的蓄电池的框图。
图8是外部短路时的蓄电池的框图。
图9是示出外部短路的监视处理的流程的流程图。
图10是外部短路时的电流波形。
图11是示出判定曲线J的曲线图。
图12是示出短路电流的计算原理的图。
图13是蓄电池的框图。
图14是外部短路时的电流和电压的波形。
图15是图14的放大图。
图16是蓄电池的框图。
图17是外部短路时的电流和电压的波形。
图18是示出切断装置的另一方式的图。
图19是示出判定曲线J1、J2的曲线图。
图20是示出短路电流与损伤的关系的图。
具体实施方式
对切断蓄电元件的电流的切断装置的损伤进行诊断的诊断装置基于外部短路时的短路电流来诊断所述切断装置的损伤。诊断装置能够掌握外部短路所引起的切断装置的损伤。因而，诊断装置例如能够基于切断装置的损伤来进行切断装置能否无故障地继续使用等与安全性有关的判断。
优选的是，诊断装置基于外部短路时的短路电流、外部短路的次数、短路电流流过所述切断装置的时间之中包含短路电流在内的至少两个要素来诊断所述切断装置的损伤。由于损伤的诊断要素中不仅包含短路电流还包含外部短路的次数或短路电流流过切断装置的时间，因此诊断装置能够诊断损伤的蓄积。
优选的是，所述切断装置能够进行电流的切断以及从切断的恢复，根据外部短路时的短路电流和短路电流流过所述切断装置的时间来设定所述切断装置休止至恢复为止的休止时间。通过在经过休止时间之后进行切断装置的恢复动作，从而能够抑制切断装置故障。在切断装置为继电器的情况下，能够抑制由于短路电流发热的接点通过恢复动作而粘合。
所述蓄电元件可以为锂离子二次电池。锂离子二次电池与铅蓄电池相比，内部电阻小，在外部短路时容易流过大电流。因而，锂离子二次电池中使用的切断装置容易受到损伤，有时受到损伤的切断装置会被继续使用。通过应用本发明，从而能够诊断切断装置的损伤，诊断装置能够进行与损伤相应的处置。
对切断蓄电元件的电流的切断装置的损伤进行诊断的诊断装置基于从检测到短路至切断为止的第1时间的短路电流和从切断短路至收敛为止的第2时间的短路电流来诊断所述切断装置的损伤。由于基于第1时间的短路电流和第2时间的短路电流来诊断切断装置的损伤，因此与仅利用任意一个期间的短路电流来判断损伤的情况相比，能够精度良好地判断切断装置的损伤。
也可以基于所述切断装置的所述第1时间的发热量和所述切断装置的所述第2时间的发热量来诊断所述切断装置的损伤。能够诊断切断装置的发热所引起的损伤。
<实施方式1>
1.蓄电池BT1的构造说明
图1是车辆VH的侧视图，图2是蓄电池BT1的分解立体图。车辆VH为发动机驱动车。车辆VH具备作为蓄电装置的蓄电池BT1。如图2所示，蓄电池BT1具备容纳体1、容纳在其内部的电池组40和电路基板单元31。蓄电池BT1用于搭载在车辆VH的发动机100的起动。
容纳体1具备包含合成树脂材料的主体3和盖体4。主体3为有底筒状，具备俯视为矩形状的底面部5和从其4边竖起成为筒状的4个侧面部6。通过4个侧面部6，在上端部分形成有上方开口部7。
盖体4在俯视下为矩形状，从其4边朝向下方延伸出框体8。盖体4封闭主体3的上方开口部7。在盖体4的上表面具有俯视为大致T字形的突出部9。在盖体4的上表面，在不具有突出部9的两处中，在一个角部固定有正极的外部端子10，在另一个角部固定有负极的外部端子11。容纳体1容纳了二次电池2和电路基板单元31。电路基板单元31配置在二次电池2的上部。
如图3的(a)以及图3的(b)所示，二次电池2在长方体形状的壳12内连同非水电解质一起容纳了电极体13。壳12具有壳主体14和封闭其上方的开口部的覆盖件15。
电极体13虽然未图示详情，但在包含铜箔的基材涂敷了活性物质的负极要素与在包含铝箔的基材涂敷了活性物质的正极要素之间配置有包含多孔性的树脂薄膜的隔离件。它们均为带状，以相对于隔离件使负极要素和正极要素在宽度方向的相反侧分别错开位置的状态呈扁平状卷绕，使得能够容纳于壳主体14。
分别在正极要素经由正极集电体16连接有正极端子17，在负极要素经由负极集电体18连接有负极端子19。正极集电体16以及负极集电体18包含平板状的底座部20和从该底座部20延伸的腿部21。在底座部20形成有贯通孔。腿部21与正极要素或者负极要素连接。正极端子17以及负极端子19包含端子主体部22和从其下表面中心部分向下方突出的轴部23。其中，正极端子17的端子主体部22和轴部23通过铝(单一材料)而被一体成型。在负极端子19中，端子主体部22是铝制的，轴部23是铜制的，并将它们组装起来。正极端子17以及负极端子19的端子主体部22隔着包含绝缘材料的垫片24而配置在覆盖件15的两端部，并从该垫片24向外部露出。
如图4所示，包含上述结构的二次电池2以在宽度方向上并设有多个(例如12个)的状态容纳在主体3内。从主体3的一端侧朝向另一端侧(从箭头Y1到Y2方向)将3个二次电池2设为1组，在同一组中相邻的二次电池2、2的端子极性相同，在相邻的组彼此中相邻的二次电池2的端子极性配置为相反。在位于最靠箭头Y1侧的3个二次电池2(第1组)中，箭头X1侧成为负极，箭头X2侧成为正极。在与第1组相邻的3个二次电池2(第2组)中，箭头X1侧成为正极，箭头X2侧成为负极。在与第2组相邻的第3组中，成为与第1组相同的配置，在与第3组相邻的第4组中，成为与第2组相同的配置。
如图5所示，在正极端子17以及负极端子19，通过焊接而连接有作为导电构件的端子用汇流条26～30。在第1组的箭头X2侧，正极端子17群通过第1汇流条26而连接。在第1组与第2组之间，在箭头X1侧，第1组的负极端子19群和第2组的正极端子17群通过第2汇流条27而连接。在第2组与第3组之间，在箭头X2侧，第2组的负极端子19群和第3组的正极端子17群通过第3汇流条28而连接。在第3组与第4组之间，在箭头X1侧，第3组的负极端子19群和第4组的正极端子17群通过第4汇流条29而连接。在第4组的箭头X2侧，负极端子19群通过第5汇流条30而连接。
二次电池2在同组中为并联，在不同组中为串联。因此，12个二次电池2是3并联4串联的结构。二次电池2例如为锂离子二次电池。
将第1组的正极端子群连接的第1汇流条26与正极的外部端子10连接，将第4组的负极端子群连接的第5汇流条30与负极的外部端子11连接。
2.蓄电池BT1的电气结构的说明
图6是示出蓄电池BT1的电气结构的框图。蓄电池BT1包含电池组40、切断装置45、电流传感器47、管理装置50、警告灯61和外部开关63。
电池组40具备被串联连接的4组二次电池2。切断装置45、电池组40以及电流传感器47经由通电路径43P、43N而串联连接。将切断装置45配置在电池组40的正极侧，将电流传感器47配置在电池组40的负极侧，切断装置45经由通电路径43P而与正极的外部端子10连接，电流传感器47经由通电路径43N而与负极的外部端子11连接。
切断装置45配置在电路基板单元31上。切断装置45为具有机械接点的继电器，通过将电池组40的通电路径43P断开(打开)，从而切断电流。
电流传感器47配置在电路基板单元31上。电流传感器47经由信号线而与管理装置50连接，电流传感器47的计测值I向管理装置50输入。
管理装置50配置在电路基板单元31上。管理装置50包含处理部51、电压计测部55和通信部59。管理装置50为“诊断装置”的一例。
电压计测部55计测各二次电池2的电压V1～V4以及电池组40的总电压Vt。电压计测部55将计测到的电压V1～V4、Vt的数据输出至处理部51。
Vt＝V1+V2+V3+V4……(1)式
处理部51包含CPU(中央处理装置)52和非易失性的存储器53。处理部51对电池组40的状态进行监视。监视电池组40的总电压Vt、各二次电池2的电池电压V1～V4是否在使用范围内。基于由电流传感器47计测的计测值I来监视电池组40的电流I是否在限制值内。
在存储器53，存储有处理部51用于执行电池组40的状态监视、后述的外部短路的监视处理(图9)等的各数据。
图7是车载时的蓄电池BT1的框图。在蓄电池BT1的外部端子10、11，经由IG开关(点火开关)115连接有起动电动机110。起动电动机110为搭载于车辆VH的发动机100的起动装置。若IG开关115接通，则从蓄电池BT1向起动电动机110流过电流，起动电动机110旋转。由此，曲柄轴旋转，发动机100起动。
车辆ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)120搭载于车辆VH，对发动机100的动作状态、IG开关115的状态等进行监视。
管理装置50经由通信线L连接为能够在与车辆ECU120之间进行通信。管理装置50通过基于通信线L的通信，能够从车辆ECU120接收发动机100的动作状态、IG开关115的动作状态的信息。
3.外部短路时的电流切断和切断装置的损伤诊断
在相对于车辆VH的蓄电池BT1的安装作业时、更换作业时，在蓄电池BT1的两个外部端子10、11，有时会接触金属制的工具等从而蓄电池BT1发生外部短路。若发生外部短路，则在图8所示的单点划线的路径中流过短路电流Is。作为一例，短路电流Is为5000A程度的大电流。在从外部短路的发生到切断装置45切断电流之间，在切断装置45流过短路电流Is，切断装置45受到损伤。
图9是示出管理装置50对外部短路的监视处理的流程的流程图。切断装置45在蓄电池BT1无异常的情况(未发生外部短路等的情况)下，被控制为闭合状态。
外部短路的监视处理包含S10～S100这10个步骤。CPU52首先进行检测有无外部短路的处理(S10)。通过将电流传感器47的计测值I与阈值X进行比较，从而能够检测有无外部短路。
阈值X是比在通常使用时计测的电流的最大值(例如起动电流)大的值，作为一例是2000A。
图10示出外部短路发生时的电流的波形。图10所示的t1表示检测到外部短路时。若检测到外部短路，则CPU52进行电流切断处理(S20)。CPU52向切断装置45发送切断指令，将切断装置45从闭合切换为打开。
图10所示的t2表示切断装置45从闭合切换为打开的定时。CPU52将切断装置45从闭合切换为打开，从而能够通过切断装置45切断外部短路所引起的短路电流Is。图10所示的时刻t1～t2是从检测到外部短路至切断为止的第1时间Ts。
CPU52在电流切断处理后获取外部短路的数据(S30)。外部短路的数据为第1时间Ts和短路电流Is的大小。
短路电流Is能够通过电流传感器47来计测。第1时间Ts是“短路电流Is流过切断装置45的时间”。第1时间Ts是在检测到外部短路之后至CPU52向切断装置45发送切断指令为止的反应时间加上切断装置45的动作时间(从接收到切断指令至接点实际打开为止的时间)而得到的时间。第1时间Ts能够利用经验值。第1时间Ts也可以根据由电流传感器47计测的电流波形来求出。
然后，CPU52进行更新外部短路的历史记录的处理(S40)。外部短路的历史记录包含以下的3个信息，记录至存储器53。
a)外部短路的次数(累计次数)N
b)各次的短路电流Is的大小
c)各次的短路电流的第1时间Ts
在外部短路的历史记录更新后，CPU52进行切断装置45能否再使用的判定(S50)。切断装置45能否再使用的判断根据外部短路的次数N和短路电流Is的大小来进行。图11是用于判定切断装置45能否再使用的判定曲线J。判定曲线J是将横轴设为短路电流Is并将纵轴设为外部短路的次数N的曲线图。判定曲线J的数据存储至存储器53。
CPU52作为外部短路的历史记录的数据而从存储器53读出外部短路的次数N和各次的短路电流Is的大小的数据，通过参照判定曲线J从而能够判断切断装置45能否再使用。
例如，在读出的历史记录的数据P处于判定曲线的内侧的区域A1的情况下，CPU52判断为切断装置45的损伤小，切断装置45无发生故障的可能性，能够再使用。另一方面，在读出的数据P处于判定曲线的外侧的区域A2的情况下，CPU52判断为切断装置45的损伤大，切断装置45有发生故障的可能性，不能再使用。
关于图11所示的P1，短路电流为Is1，次数为N1，包含于判定曲线J1的内侧的区域A1，因此CPU52判断为能够再使用。另一方面，关于图11所示的P2，短路电流为Is1，次数为N2，包含于判定曲线J1的外侧的区域A2，因此CPU52判断为不能再使用。
如此，即便短路电流Is的大小相同，若外部短路的次数N增加，切断装置45也被CPU52判断为不能再使用。在短路电流Is大的情况下，切断装置45被CPU52以少的次数N判断为不能再使用。
在判断为能够再使用的情况下(S50：是)，CPU52进行设定休止时间Tw的处理(S60)。休止时间Tw是在电流切断后(图10所示的时刻t2)到使切断装置45的切换操作(打开、闭合的切换)休止的时间。
休止时间Tw基于前面最近的短路电流Is和第1时间Ts来设定。CPU52根据短路电流Is和第1时间Ts，基于(1)式计算切断装置45的发热量Q。发热量Q越大，休止时间Tw越被设定为长的时间。
Q＝R×Is2×Ts……(1)式
R为切断装置45的电阻。
若设定了休止时间Tw，则CPU52进行判定是否从电流切断时(图10所示的时刻t2)经过了休止时间Tw的处理(S70)。从作为电流切断时的时刻t2至经过休止时间Tw为止的期间，通过S70进行否判定。
若经过了休止时间Tw(图10所示的时刻t3)，则CPU52判断外部开关63有无操作(S80)。外部开关63是在外部短路解除时(将端子间短路的工具等被除掉时)，为了再使用蓄电池BT而由用户操作的开关。
在发生外部短路之后，如果外部开关63没有被操作，则CPU52成为待机状态(S80：否)。
若检测到外部开关63的操作(S80：是)，则CPU52进行切断装置45的恢复处理(S90)。
恢复处理是向切断装置45发送恢复指令而将切断装置45从闭合切换为打开的处理。由此，蓄电池BT1返回到发生外部短路之前的状态，恢复为能够使用的状态。
在判断为切断装置45不能再使用的情况下(S50：否)，CPU52将切断装置45维持在打开来禁止恢复，并且使警告灯61点亮，从而向外部通知异常(S100)。
4.效果
CPU52对切断装置45的损伤进行诊断，判断切断装置45能否再使用。因而，能够抑制损伤大不适于使用的切断装置45被再使用。
损伤的诊断要素中不仅包含短路电流Is还包含外部短路的次数N，因此CPU52能够诊断切断装置45的损伤的蓄积。
CPU52通过在经过休止时间Tw之后进行切断装置45的恢复动作，从而能够抑制暂时性的发热所引起的切断装置45的故障。能够抑制由于短路电流Is发热的接点通过恢复动作而粘合。
锂离子二次电池2与铅蓄电池相比，内部电阻小，在外部短路时容易流过大电流。因而，在锂离子二次电池2中使用的切断装置45容易受到损伤，有时不适于使用的切断装置45会被继续使用。通过应用本技术，从而能够诊断切断装置45的损伤，在CPU52判断为切断装置45不能再使用的情况下，能够进行通知异常等与损伤相应的处置。
切断装置45设置在将外部端子10和电池组40的正极进行连接的通电路径43P，因此在切断装置45受到损伤的情况下，通过禁止使用从而能够保护包含电池组40的蓄电池BT1的整体。
<实施方式2>
实施方式2的蓄电池BT2具有计测外部端子10、11的端子间电压Vs的电压计测部155。图12是示出短路电流Is的计算原理的图，r1表示电池组40的内部电阻，r2表示短路电阻。
无电流时的端子间电压Vs1和外部短路时的端子间电压Vs2的电压差ΔVs与短路电流Is的大小和电池组40的内部电阻r1的大小成比例。在无电流时，只要电流为给定值以下即可，包含视为无电流的情况。
ΔVs＝Vs1-Vs2……(2)
ΔVs＝Is×r1……··(3)
因此，通过CPU52能够根据电压差ΔVs和内部电阻r1来求出短路电流Is。在短路电流Is为大电流，超过电流传感器47的计测范围的情况下，在电流传感器47中不能计测。在实施方式2中，能够在不使用电流传感器47的情况下计测短路电流Is，因此在不能由电流传感器47计测短路电流的情况下是有效的。
内部电阻r1能够根据通常使用时的蓄电池BT1的电流I、端子间电压Vs的数据来求出(I-Vs曲线的斜率)。此外，除此之外，还能够使用实验值、理论值。
<第3实施方式>
图13是蓄电池BK3的框图。蓄电池BK3具有继电器70。继电器70位于通电路径43P。继电器70具有机械式的接点71。继电器70是通过将电池组40的通电路径43P断开(打开)从而切断电流I的切断装置。管理部51通过信号线65和信号线66分别与继电器两端的C点和D点连接，能够检测C点的电压Vc和D点的电压Vd。C点是电池组60的正极的电压，D点是外部端子10的电压。Vc-Vd是继电器70的两端电压。
图14是用跨接线缆(booster cable)75将蓄电池BK3短路时的电流波形和电压波形。Is为短路电流。Vc为C点的电压(电池组40的电压)。Vd为D点的电压(外部端子10的电压)。跨接线缆75是在充电时将外部充电器和蓄电池电连接的电缆。
t0表示短路发生时，ta表示检测到短路时。检测到短路时是CPU52检测到短路电流Is超过阈值X的时刻。tb为短路电流Is的切断时。切断时是继电器70打开从而短路电流Is被切断的时刻。第1时间T1是从检测到短路至切断为止的时间(ta～tb)。第1时间T1是反应时间和动作时间的合计。反应时间是从CPU52检测到短路至向继电器70发送切断指令的时间。动作时间是从发送切断指令至实际继电器70断开的时间。
在第1时间T1，超过阈值X的短路电流Is流过继电器70。继电器70由于第1时间T1的短路电流Is而发热从而受到损伤。
跨接线缆75具有电阻成分75R和电感成分75L。若继电器70断开，则电感成分75L产生反电动势Vr。
由于反电动势Vr，外部端子10被拉至负的电压。因而，在继电器70的两端施加大电压，有时在继电器70的接点71间引起电弧放电。
图15是图14的放大图。在tb以后，Vd急剧变为负是电感成分75L所引起的反电动势Vr的影响。tc为发生电弧放电时。
短路电流Is在电弧放电后大致呈直线地减少，在时刻td收敛。tb～td的第2时间T2是从切断短路至收敛为止的时间。也就是说，第2时间T2是从继电器70打开至短路电流Is收敛的时间。收敛意味着短路电流Is下降至作为收敛值的零[A]。在第2时间T2，蓄积于电感成分的电能由于电弧放电而取代热，被继电器70消耗。继电器70由于第2时间T2的电流Is而发热从而受到损伤。
CPU52根据继电器70的第1时间T1的发热量Q1和继电器70的第2时间T2的发热量Q2来诊断继电器70的损伤。
继电器70的第1时间T1的发热量Q1能够基于第1时间T1的平均电流Is1、第1时间T1的C-D间的平均电压差ΔV1和第1时间T1来估计。(4)式为计算式的一例。第1时间T1既可以是计测值，也可以是实验值、经验值。
Q1＝Is1×ΔV1×T1 (4)式
ΔV1＝Vc-Vd (5)式
继电器70的第2时间T2的发热量Q2能够基于第2时间T2的平均电流Is2、第2时间T2的C-D间的平均电压ΔV2和第2时间T2来估计。(6)式为计算式的一例。如(8)式所示，第2时间T2的平均电流Is2也可以是第1时间T1的平均电流Is1的1/2。第2时间T2既可以是计测值，也可以是实验值、经验值。在进行计测的情况下，也可以根据由电流传感器47计测的电流波形来求出。
Q2＝Is2×ΔV2×T2 (6)式
ΔV2＝Vc-Vd (7)式
Is2＝Is1/2 (8)式
也可以是，在发热量Q1和发热量Q2的合计发热量Q1+Q2高于阈值的情况下，CPU52判断为继电器70的损伤大(有发生故障的可能性)，在发热量Q1和发热量Q2的合计发热量Q1+Q2小于阈值的情况下，CPU52判断为继电器70的损伤小(无发生故障的可能性)。
<第4实施方式>
图16是蓄电池BK4的框图。蓄电池BK4具有半导体开关80。半导体开关80位于通电路径43N。半导体开关80具有第1FET81和第2FET85。第1FET81和第2FET85为N沟道的场效应晶体管。半导体开关80是通过断开电池组40的通电路径43N从而切断电流I的切断装置。半导体开关80可以仅为第2FET85。
第1FET81将源极连接于外部端子11，第2FET85将源极S连接于电池组40的负极。第1FET81的漏极和第2FET85的漏极连接。第1FET81和第2FET85背靠背连接。背靠背连接(back-to-back连接)意味着将两个FET背靠背地连接，即，将两个FET的漏极彼此连接或者将源极彼此连接。
第1FET81内置了寄生二极管82，第2FET85内置了寄生二极管86。寄生二极管82的正向与放电方向相同。寄生二极管86的正向与充电方向相同。
第1FET81通过对栅极G施加H电平的电压从而导通，通过对栅极G施加L电平的电压从而截止。第2FET55B也同样。
CPU52通过信号线65和信号线66分别与半导体开关两端的F点和H点连接，能够检测F点的电压Vf和H点的电压Vh。F点为电池组60的负极的电压，H点为外部端子11的电压。Vf-Vh为半导体开关80的两端电压。在第1FET81为导通且第2FET85为截止的情况下，Vf-Vh与第2FET85的漏极-源极的电压Vds大致相等。
CPU52在正常时对栅极G施加H电平的电压，将第1FET81控制为导通。此外，对栅极施加H电平的电压，将第2FET85控制为导通。在第1FET81以及第2FET85这两者为导通的情况下，电池组60能够实现充电、放电这两者。
CPU52在检测到蓄电池BT4异常的情况下，通过切换第1FET81、第2FET85的导通、截止从而控制充放电。
在检测到过充电的情况下，CPU52将第1FET81截止，将第2FET85导通。通过将第1FET81截止，将第2FET85导通，从而能够切断充电，仅进行放电。在该情况下，放电电流在第1FET81的寄生二极管82以及第2FET85的漏极-源极的电流路径中流过。第1FET81不具有放电的切断功能，是将蓄电池BT4的充电进行切断的开关。
在检测到过放电的情况下，CPU52将第1FET81导通，将第2FET85截止。通过将第1FET81导通，将第2FET85截止，从而能够切断放电，仅接受充电。在该情况下，充电电流在第1FET81的漏极-源极以及第2FET85的寄生二极管86的电流路径中流过。第2FET85不具有充电的切断功能而将蓄电池BT4的放电进行切断。
在检测到短路电流Is的情况下，CPU52使第1FET81维持导通，将第2FET85从导通切换为截止。通过将第2FET85切换为截止，从而能够切断短路电流Is。
图17是用跨接线缆75将蓄电池BK4短路时的电流波形和电压波形。Is为短路电流。Vds为第2FET85的漏极-源极间电压。
t0表示短路发生时，ta表示检测到短路时。检测到短路时是CPU52检测到短路电流Is超过阈值X的时刻。tb为短路电流Is的切断时。切断时是第2FET85截止从而短路电流Is被切断的时刻。第1时间T1是从检测到短路至切断为止的期间(ta～tb)。第1时间T1是反应时间和动作时间的合计。
在第1时间T1，超过阈值X的短路电流Is流过半导体开关80。半导体开关80由于第1时间T1的短路电流Is而发热从而受到损伤。
跨接线缆75具有电阻成分75R和电感成分75L。若将第2FET85从导通切换为截止，则电感成分75L产生反电动势Vr。
由于反电动势Vr，在第2FET85的漏极-源极间施加大电压，若超过耐压，则第2FET85发生雪崩击穿。在击穿期间中，第2FET85的Vds维持击穿电压BV。Vds为漏极-源极间电压。
短路电流Is在雪崩击穿后大致呈直线地减少，在时刻td收敛。tb～td的第2时间T2是从切断短路至收敛为止的时间。也就是说，第2时间T2是从第2FET85切换为截止至短路电流Is收敛为止的时间。收敛意味着短路电流Is下降至作为收敛值的零[A]。在第2时间T2，蓄积于电感成分75L的电能通过由于雪崩击穿流过第2FET85的电流而取代热，被第2FET85消耗。第2FET85由于第2时间T2的短路电流Is而发热从而受到损伤。
CPU52根据半导体开关80的第1时间T1的发热量Q1和半导体开关80的第2时间T2的发热量Q2来诊断半导体开关80的第2FET85的损伤。
第2FET85的第1时间T1的发热量Q1能够基于第1时间T1的平均电流Is1、第2FET85的第1时间T1的Vds和第1时间T1来估计。(9)式为计算式的一例。在第1时间T1，由于第1FET81和第2FET85均为导通，因此第2FET85的Vds为半导体开关80的两端电压Vh-Vf的计测值的约1/2。第1时间T1既可以是计测值，也可以是实验值、经验值。
Q1＝Is1×Vds×T1 (9)式
第2FET85的第2时间T2的发热量Q2能够基于第2时间T2的平均电流Is2、第2FET85的击穿电压BV和第2时间T2来估计。(10)式为计算式的一例。如(11)式所示，第2时间T2的平均电流Is2也可以为第1时间T1的平均电流Is1的1/2。击穿电压BV既可以使用半导体开关80的两端电压Vh-Vf的计测值，也可以利用第2FET85的数据表的值。第2时间T2既可以是计测值，也可以是实验值、经验值。在进行计测的情况下，也可以根据由电流传感器47计测的电流波形来求出。
Q2＝Is2×BV×T2 (10)式
Is2＝Is1/2 (11)式
也可以是，在发热量Q1和发热量Q2的合计发热量Q1+Q2高于阈值的情况下，CPU52判断为第2FET85的损伤大(有发生故障的可能性)，在发热量Q1和发热量Q2的合计发热量Q1+Q2小于阈值的情况下，CPU52判断为第2FET85的损伤小(无发生故障的可能性)。
在第1时间T1，第2FET85导通，漏极-源极间的电压Vds小。第1时间T1的发热量Q1比第2时间T2的发热量Q2小。管理部51也可以仅利用第2时间T2的发热量Q2来判断第2FET85的损伤。半导体开关80在热膨胀率不同的金属的接合部分，由于发热容易受到损伤。能够精度良好地诊断由于发热容易受到损伤的半导体开关80的损伤，能够抑制发生故障的半导体开关80被继续使用。在实施方式4中，在检测到短路电流Is的情况下，第1FET81维持导通，将第2FET85从导通切换为截止。也可以将第1FET81和第2FET85这两者从导通切换为截止。
<其他实施方式>
本发明不限定于通过上述记述以及附图而说明的实施方式，例如，如下那样的实施方式也包含于本发明的技术范围。
(1)在上述实施方式1中，作为蓄电元件的一例而例示了二次电池2。蓄电元件不限定于二次电池2，也可以是电容器等。蓄电池BT1的使用用途不限定于车辆用，也可以使用于无停电电源系统、太阳能发电系统的蓄电装置等其他用途。
(2)在上述实施方式1中，作为切断装置45的一例而例示了具有机械接点的继电器。切断装置45不限定于继电器，也可以是FET等半导体开关、熔丝、电磁开关等。在切断装置45为熔丝的情况下，在切断时不发生电弧放电、雪崩击穿，因此可以仅利用第1时间T1的发热量Q1来评价损伤。切断装置也可以是设置在二次电池200的内部的电流切断机构。电流切断机构例如为金属制的翻转膜210，如图18的(a)、(b)所示，根据二次电池200的内压的上升而翻转。由于翻转膜210的翻转，与翻转膜210接合的集电体220的一部分220A断裂，从而电流被切断。图18所示的符号230为电极体，符号240为端子。
(3)在上述实施方式1中，CPU52利用一条判定曲线J，呈两级(损伤小、损伤大)对切断装置45的损伤进行了诊断。如图19所示，CPU52也可以利用多条判定曲线J1、J2，呈多级(3级以上)对切断装置45的损伤进行诊断。图19所示的区域A1为损伤小，区域A2为损伤中，区域A3为损伤大。
(4)在上述实施方式1中，CPU52基于外部短路的次数N和各次的短路电流Is的大小对切断装置45的损伤进行了诊断。除此之外，还可以是，CPU52不考虑过去的历史记录，根据前面最近的短路电流Is和其第1时间Ts来计算切断装置45的发热量Q，CPU52基于计算出的发热量Q的大小来诊断切断装置45的损伤。如图20所示，CPU52也可以仅基于短路电流Is的大小来诊断切断装置45的损伤。
(5)在上述实施方式1中，示出了在蓄电池BT1的内部设置有切断装置45、电流传感器47和管理装置50的例子。切断装置45、电流传感器47和管理装置50也可以设置在蓄电池BT1的外部。
符号说明
2 二次电池(蓄电元件)；
40 电池组；
45 切断装置；
47 电流传感器；
50 管理装置；
51 处理部；
61 警告灯；
63 外部开关；
BT1 蓄电池(蓄电装置)；
VH 车辆；
Ts 第1时间；
Tw 休止时间；
T1 第1时间；
T2 第2时间。

Claims (10)

1.一种诊断装置，对切断蓄电元件的电流的切断装置的损伤进行诊断，其中，
基于外部短路时的短路电流来诊断所述切断装置的损伤。
2.根据权利要求1所述的诊断装置，其中，
基于外部短路时的短路电流、外部短路的次数、短路电流流过所述切断装置的时间之中包含短路电流在内的至少两个要素来诊断所述切断装置的损伤。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的诊断装置，其中，
所述切断装置能够进行电流的切断以及从切断的恢复，
根据外部短路时的短路电流和短路电流流过所述切断装置的时间来设定所述切断装置休止至恢复为止的休止时间。
4.根据权利要求1～权利要求3中任一项所述的诊断装置，其中，
所述蓄电元件为锂离子二次电池。
5.一种诊断装置，对切断蓄电元件的电流的切断装置的损伤进行诊断，其中，
基于从检测到短路至切断为止的第1时间的短路电流和从切断短路至收敛为止的第2时间的短路电流来诊断所述切断装置的损伤。
6.根据权利要求5所述的诊断装置，其中，
基于所述切断装置的所述第1时间的发热量和所述切断装置的所述第2时间的发热量来诊断所述切断装置的损伤。
7.一种蓄电装置，其中，包含：
蓄电元件；
切断装置，在外部短路时切断蓄电元件的电流；
权利要求1至权利要求6中任一项所述的诊断装置；
容纳体，容纳所述蓄电元件和所述诊断装置；和
外部端子，设置于所述容纳体。
8.根据权利要求7所述的蓄电装置，其中，
所述切断装置设置在将所述蓄电元件和所述外部端子进行连接的通电路径。
9.根据权利要求7或权利要求所述的蓄电装置，其中，
所述切断装置为继电器或者半导体开关。
10.一种诊断方法，诊断在外部短路时切断蓄电元件的电流的切断装置的损伤，其中，
基于外部短路时的短路电流来诊断所述切断装置的损伤。
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