JP2006258797A - 二次電池の内部短絡検出装置、二次電池の内部短絡検出方法、二次電池の電池パック及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池における内部短絡の発生を精度よく検出する。
【解決手段】電気量記憶回路１０は、二次電池５の電池電圧を第１の電池電圧から第２の電池電圧まで充電するのに要する基準電気量を予め記憶し、電気量積算回路９は、二次電池５に対して電池電圧を第１の電池電圧から第２の電池電圧まで充電するのに要する積算電気量を測定し、内部短絡検出回路１１は、電気量積算回路９によって測定された積算電気量と、電気量記憶回路１０に記憶されている基準電気量とを比較し、積算電気量が基準電気量よりも大きい場合、内部短絡と判断し、積算電気量が基準電気量以下である場合、内部短絡と判断せずに、電気量記憶回路１０に記憶されている基準電気量を積算電気量に書き換える。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池における内部短絡の発生を検出する二次電池の内部短絡検出装置、二次電池の内部短絡検出方法、二次電池の電池パック及び電子機器に関するものである。

リチウムイオン二次電池などの化学電池では、正極と負極との間にそれぞれの極板を電気的に絶縁し、さらに電解液を保持する役目をもつセパレータが設けられている。

正極、負極間のエネルギー差は、本来電気エネルギーとして外部に取り出されるものであるが、異物の混入等によって正負極間で短絡が発生した場合、熱として外部に放出される。この短絡熱により電池が加熱されることがあった。さらに一度短絡が発生するとその発熱によってセパレータが溶融し、その後のサイクルに伴う電極板の膨張・収縮等に伴って繰り返し短絡が発生し、電池の加熱が促進される懸念がある。従って、電池に内部短絡が発生したことを精度よく検出し、内部短絡が発生した場合に使用を止める等の処理を施すことが望まれる。

従来より内部短絡を検出するための技術として、リチウムイオン電池における正負極の短絡に伴う瞬間的な電圧の低下を検出する電池異常判別装置を備えた電源装置（例えば、特許文献１参照）や、充電時の電池電圧の上昇があらかじめ取得した正常な二次電池のデータに比べて小さい場合に短絡と判定する二次電池の短絡検知方法（例えば、特許文献２参照）などが提案されている。
特開２００３−９４０５号公報 特開２００２−５０４１０号公報

しかしながら、二次電池が電源として用いられることの多いノートＰＣ（パーソナルコンピュータ）や携帯電話では短時間のパルス充放電で機器が動作している場合が多く、正常な二次電池でも短い時間間隔で電圧が変動している。また、短絡の生じている時間や電圧の低下量も一定ではない。従って、上記のような瞬間的な電圧の低下を検出する方法では、短絡による電圧の低下のみを識別することは困難であり、誤検知等が発生する懸念があった。また、上記のような予め取得した正常な二次電池のデータと比較する方法では、電流や温度を変化させた膨大な量のデータを取得する必要があった。

本発明は上記の課題を解決するもので、二次電池における内部短絡の発生を精度よく検出することができる二次電池の内部短絡検出装置、二次電池の内部短絡検出方法、二次電池の電池パック及び電子機器を提供することを目的とするものである。

本発明の一局面に係る二次電池の内部短絡検出装置は、二次電池における内部短絡を検出する内部短絡検出装置であって、前記二次電池の電池電圧を第１の電池電圧から、前記第１の電池電圧よりも高い第２の電池電圧まで充電するのに要する基準電気量を記憶する電気量記憶回路と、前記二次電池に対して電池電圧を前記第１の電池電圧から前記第２の電池電圧まで充電するのに要する積算電気量を測定する電気量積算回路と、前記電気量積算回路によって測定された積算電気量と、前記電気量記憶回路に記憶されている基準電気量とを比較し、前記積算電気量が前記基準電気量よりも大きい場合、内部短絡と判断し、前記積算電気量が前記基準電気量以下である場合、内部短絡と判断せずに、前記電気量記憶回路に記憶されている基準電気量を前記積算電気量に書き換える内部短絡検出回路とを備える。

本発明の他の局面に係る二次電池の内部短絡検出方法は、二次電池における内部短絡を検出する内部短絡検出方法であって、前記二次電池に対して電池電圧を第１の電池電圧から、前記第１の電池電圧よりも高い第２の電池電圧まで充電するのに要する積算電気量を測定する電気量積算ステップと、前記電気量積算ステップにおいて測定された積算電気量と、電気量記憶回路に予め記憶されており、前記二次電池の電池電圧を前記第１の電池電圧から前記第２の電池電圧まで充電するのに要する基準電気量とを比較する電気量比較ステップと、前記電気量比較ステップにおいて前記積算電気量が前記基準電気量よりも大きい場合、内部短絡と判断する内部短絡検出ステップと、前記電気量比較ステップにおいて前記積算電気量が前記基準電気量以下である場合、内部短絡と判断せずに、前記電気量記憶回路に記憶されている基準電気量を前記積算電気量に書き換える基準電気量書換ステップとを含む。

これらの構成によれば、二次電池の電池電圧を第１の電池電圧から、第１の電池電圧よりも高い第２の電池電圧まで充電するのに要する基準電気量が電気量記憶回路に記憶されており、二次電池に対して電池電圧を第１の電池電圧から第２の電池電圧まで充電するのに要する積算電気量が測定される。そして、測定された積算電気量と、電気量記憶回路に記憶されている基準電気量とが比較され、積算電気量が基準電気量よりも大きい場合、内部短絡と判断され、積算電気量が基準電気量以下である場合、内部短絡と判断せずに、電気量記憶回路に記憶されている基準電気量が積算電気量に書き換えられる。

二次電池に内部短絡が生じた場合、二次電池が保持しているエネルギーが外部に熱として放出されて失われるため、内部短絡を生じていない場合と比較して電池を充電するのに要する電気量は大きくなる。

ところで、内部短絡に伴う放電電気量の低下や放電電圧の低下といった事象は、正常時の二次電池が充放電サイクルを繰り返すことに伴って劣化した際にも起こりうる事象であり、誤検出の可能性がある。その一方で、充放電サイクルに伴う充電電気量の増加は、正常な二次電池を正常な環境下で使用する場合には起こりえない。

したがって、測定された積算電気量と、電気量記憶回路に記憶されている基準電気量とが比較され、積算電気量が基準電気量よりも大きい場合、内部短絡と判断されるので、二次電池における内部短絡の発生を精度よく検出することができる。また、内部短絡が生じていなくても二次電池の劣化によって充電に要する電気量は変化するが、内部短絡を生じていないことが判断できた場合は、これまで記憶されていた基準電気量がその判断時に用いた充電時の電気量に更新されるので、検知精度を高くすることができる。さらに、同一の二次電池における充電時の電気量を用いて内部短絡を判断しているため、比較対象とする二次電池の違いによる影響は全くなく、確実に内部短絡を検出することができる。

また、上記の二次電池の内部短絡検出装置において、前記内部短絡検出回路は、前記積算電気量が前記基準電気量よりも３％以上大きい場合、内部短絡と判断することが好ましい。

この構成によれば、積算電気量が基準電気量よりも３％以上大きい場合、内部短絡と判断されるので、実際の電気量の測定誤差を考慮して二次電池の内部短絡を確実に判断することができる。また、この装置は二次電池を直列や並列に組み合わせた組電池にも適用することができる。

また、上記の二次電池の内部短絡検出装置において、前記内部短絡検出回路は、充放電サイクル毎に、前記電気量積算回路によって測定された積算電気量と、前記電気量記憶回路に記憶されている基準電気量とを比較し、前記積算電気量が前記基準電気量よりも大きい場合、内部短絡と判断し、前記積算電気量が前記基準電気量以下である場合、内部短絡と判断せずに、前記電気量記憶回路に記憶されている基準電気量を前記積算電気量に書き換えることが好ましい。

この構成によれば、充放電サイクル毎に、測定された積算電気量と、電気量記憶回路に記憶されている基準電気量とが比較され、積算電気量が基準電気量よりも大きい場合、内部短絡と判断され、積算電気量が基準電気量以下である場合、内部短絡と判断せずに、電気量記憶回路に記憶されている基準電気量が積算電気量に書き換えられるので、充放電サイクル毎に変化する電気量に基づいて内部短絡を検出することができる。

また、上記の二次電池の内部短絡検出装置において、前記内部短絡検出回路は、前記積算電気量が前記基準電気量よりも大きい場合が複数回連続した場合にのみ、内部短絡と判断することが好ましい。

この構成によれば、積算電気量が基準電気量よりも大きい場合が複数回連続した場合にのみ、内部短絡と判断される。ノイズ等による電圧の変化によって積算電気量の積算開始タイミングや終了タイミングが変化することにより、積算電気量が一時的に増加する場合がある。この場合、実際には内部短絡が発生していないにもかかわらず、内部短絡と判断される虞がある。しかしながら、複数回連続して積算電気量が基準電気量よりも大きいと判断された場合にのみ内部短絡と判断されるので、内部短絡の誤検出や検出漏れを防止することができる。

また、上記の二次電池の内部短絡検出装置において、前記電気量記憶回路は、複数回数分の前記基準電気量を記憶し、前記内部短絡検出回路は、前記電気量積算回路によって測定された積算電気量と、前記電気量記憶回路に記憶されている複数回数分の基準電気量とを比較し、前記積算電気量が複数回数分の全ての基準電気量よりも大きい場合にのみ、内部短絡と判断することが好ましい。

この構成によれば、電気量記憶回路には複数回数分の基準電気量が記憶されており、測定された積算電気量と、電気量記憶回路に記憶されている複数回数分の基準電気量とが比較され、積算電気量が複数回数分の全ての基準電気量よりも大きい場合にのみ、内部短絡と判断されるので、内部短絡の誤検出や検出漏れを防止することができる。

本発明の他の局面に係る二次電池の電池パックは、二次電池と、前記二次電池に充電される電池電圧を検出する電圧検出回路と、前記二次電池に流れる電流を検出する電流検出回路と、上記の内部短絡検出装置と、前記二次電池から外部に対する電力供給をオン・オフする電池パックスイッチと、前記内部短絡検出装置により内部短絡と判断された場合に出力される内部短絡信号を受けて前記電池パックスイッチをオフにする電池パックスイッチ制御回路とを備える。

この構成によれば、電圧検出回路によって、二次電池に充電される電池電圧が検出され、電流検出回路によって、二次電池に流れる電流が検出される。そして、上記の内部短絡検出装置により内部短絡と判断された場合に出力される内部短絡信号を受けて、二次電池から外部に対する電力供給をオン・オフする電池パックスイッチがオフにされる。

したがって、内部短絡が発生した二次電池を適切に制御することができ、内部短絡後の二次電池を使用し続けることによって内部短絡が繰り返し発生し、二次電池が加熱されることがなく、二次電池の電池パックの安全性を向上させることができる。

本発明の他の局面に係る電子機器は、上記の電池パックを電源に用いる電子機器であって、前記電池パックが備える二次電池を充電する充電器と、警報手段と、前記電池パックから出力された内部短絡を示す信号を受けて前記警報手段に内部短絡が発生したことを警告させる警報制御回路とを備える。

この構成によれば、充電器によって、上記の電池パックが備える二次電池が充電され、電池パックから出力された内部短絡を示す信号を受けて警報手段に内部短絡が発生したことが警告されるので、ユーザは二次電池の異常を正確に知ることができ、データのバックアップ等の適切な処置を施すことができる。

また、上記の電子機器において、前記二次電池から電力を供給される負荷部と、前記二次電池から前記負荷部に対する電力供給をオン・オフする電子機器スイッチと、前記電池パックから出力された内部短絡を示す信号を受けて前記電子機器スイッチをオフにする電子機器スイッチ制御回路とをさらに備えることが好ましい。

この構成によれば、電池パックから出力された内部短絡を示す信号を受けて、二次電池から負荷部に対する電力供給をオン・オフする電子機器スイッチがオフにされるので、内部短絡した二次電池を電子機器の電源として使用し続けることを防止することができ、電子機器の安全性を向上させることができる。

また、上記の電子機器において、前記電子機器スイッチ制御回路は、前記電池パックから出力された内部短絡を示す内部短絡信号とともに、前記積算電気量から前記基準電気量を減算した減算値を受信し、前記減算値が所定の値以上である場合、前記電子機器スイッチをオフにし、前記警報制御回路は、前記内部短絡信号とともに、前記減算値を受信し、前記減算値が所定の値未満である場合、前記警報手段に内部短絡が発生したことを警告させることが好ましい。

この構成によれば、電池パックから出力された内部短絡を示す内部短絡信号とともに、積算電気量から基準電気量を減算した減算値が電子機器スイッチ制御回路により受信される。そして、減算値が所定の値以上である場合、電子機器スイッチがオフにされる。また、内部短絡信号とともに、減算値が警報制御回路により受信され、減算値が所定の値未満である場合、警報手段により内部短絡が発生したことが警告される。

したがって、基準電気量から積算電気量を減算した減算値が所定の値以上である場合、電子機器スイッチがオフにされ、減算値が所定の値未満である場合、警報手段により内部短絡が発生したことが警告されるので、軽度の内部短絡の場合は警告のみを行い、ユーザに対して内部短絡が発生していることを報知し、重度の内部短絡の場合は電子機器スイッチをオフにし、内部短絡の発生した二次電池を電源として使用し続けることを防止することができる。

本発明に係る電子機器は、上記の電池パックを電源に用いる電子機器であって、前記電池パックが備える二次電池を充電する充電器と、前記二次電池から電力を供給される負荷部と、前記二次電池から前記負荷部に対する電力供給をオン・オフする電子機器スイッチと、前記電池パックから出力された内部短絡を示す信号を受けて前記電子機器スイッチをオフにする電子機器スイッチ制御回路とを備える。

この構成によれば、電池パックから出力された内部短絡を示す信号を受けて、二次電池から負荷部に対する電力供給をオン・オフする電子機器スイッチがオフにされるので、内部短絡した二次電池を電子機器の電源として使用し続けることを防止することができ、電子機器の安全性を向上させることができる。

本発明によれば、測定された積算電気量と、電気量記憶回路に記憶されている基準電気量とが比較され、積算電気量が基準電気量よりも大きい場合、内部短絡と判断されるので、二次電池における内部短絡の発生を精度よく検出することができる。また、内部短絡が生じていなくても二次電池の劣化によって充電に要する電気量は変化するが、内部短絡を生じていないことが判断できた場合は、これまで記憶されていた基準電気量がその判断時に用いた充電時の電気量に更新されるので、検知精度を高くすることができる。さらに、同一の二次電池における充電時の電気量を用いて内部短絡を判断しているため、比較対象とする二次電池の違いによる影響は全くなく、確実に内部短絡を検出することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

図１は、本発明における内部短絡した二次電池の検出を行う内部短絡検出装置の電気的構成を示す図である。内部短絡検出装置１は、二次電池５に流れる電流を検出する電流検出回路７からの信号を受けて電気量を積算する電気量積算回路９と、ある一定電圧間の電気量を記憶する電気量記憶回路１０と、二次電池５の電圧を検出する電圧検出回路８からの信号と電気量積算回路９からの信号から内部短絡を判断する内部短絡検出回路１１とを具備する。

電気量積算回路９は、二次電池５に対して電池電圧を第１の電池電圧から第２の電池電圧まで充電するのに要する積算電気量（以下、計測電気量ともいう）を測定する。電気量記憶回路１０は、二次電池の電池電圧を第１の電池電圧から第２の電池電圧まで充電するのに要する基準電気量を記憶する。

内部短絡検出回路１１は、電気量積算回路９によって測定された積算電気量と、電気量記憶回路１０に記憶されている基準電気量とを比較し、積算電気量が基準電気量よりも大きい場合、内部短絡が発生していると判断し、積算電気量が基準電気量以下である場合、内部短絡が発生していないと判断し、電気量記憶回路１０に記憶されている基準電気量を積算電気量に書き換える。

ここで、本発明における二次電池の内部短絡検出方法について説明する。図２は、本発明における二次電池の内部短絡検出方法を説明するための図である。図２では、正常な二次電池の充電時の電気量−電圧曲線Ｘ１、内部短絡した二次電池の充電時の電気量−電圧曲線Ｘ２及び正常な二次電池が劣化した場合の充電時の電気量−電圧曲線Ｘ３を示している。ここで、正常な二次電池が劣化した場合とは、放電容量低下や内部抵抗増加の現象が見られた場合をいう。また今回は、リチウムイオン二次電池における定電流充電（ＣＣ充電）後に定電圧充電（ＣＶ充電）を行った時の電気量−電圧曲線を示しているが、異なる二次電池（ニッケル水素蓄電池、ニッケルカドミウム蓄電池など）、異なる充電方式でも同様に適用可能である。

図２において、電気量Ｑ１１及び電気量Ｑ１２は、正常な二次電池を電池電圧Ｖ０からそれぞれ電池電圧Ｖ１及び電池電圧Ｖ２まで充電するのに要する電気量を示す。また、電気量Ｑ２１及び電気量Ｑ２２は内部短絡した二次電池を電池電圧Ｖ０からそれぞれ電池電圧Ｖ１及び電池電圧Ｖ２まで充電するのに要する電気量を示す。また、電気量Ｑ３１及び電気量Ｑ３２は正常な二次電池が劣化した場合の二次電池を電池電圧Ｖ０からそれぞれ電池電圧Ｖ１及び電池電圧Ｖ２まで充電するのに要する電気量を示す。

内部短絡した二次電池は自己放電により電気エネルギーを放出するため、正常な二次電池に比べて同じ電気量を与えた時の電圧は低くなり、満充電になるまでに要する電気量は多くなる。また、正常な二次電池が劣化すると二次電池の内部抵抗が高くなるため、劣化前に比べて同じ電気量を与えた時の電圧は高くなり、満充電になるまでに要する電気量は少なくなる。

ここで、電池電圧Ｖ１から電池電圧Ｖ２まで二次電池を充電するのに要する電気量は、正常な二次電池、内部短絡した二次電池、劣化後の正常な二次電池でそれぞれ「Ｑ１２−Ｑ１１」、「Ｑ２２−Ｑ２１」、「Ｑ３２−Ｑ３１」となり、またその大小関係はＱ２２−Ｑ２１＞Ｑ１２−Ｑ１１＞Ｑ３２−Ｑ３１となる。

すなわち、正常な二次電池の場合、充放電サイクルに伴って二次電池は劣化するので、電池電圧Ｖ１から電池電圧Ｖ２まで電池を充電するのに要する電気量は、正常な二次電池の電池電圧Ｖ１から電池電圧Ｖ２まで充電するのに要した電気量より少なくなる。しかし、内部短絡した二次電池の場合に限り電池電圧Ｖ１から電池電圧Ｖ２まで二次電池を充電するのに要する電気量は、正常な二次電池の電池電圧Ｖ１から電池電圧Ｖ２まで電池を充電するのに要した電気量より多くなる。

このように充電電気量を比較することによって内部短絡した二次電池を精度よく検出することができ、この検出された内部短絡した二次電池を正常な二次電池と交換することが可能となる。

ここで、図１に示す内部短絡検出装置１の動作について説明する。まず、充電時に１０ｍｓ毎に電圧検出回路８からの信号を内部短絡検出回路１１が受け取り、その電圧が３．５Ｖであった場合に電気量積算回路９に信号を送る。電気量積算回路９はその信号を受けて、１０ｍｓ毎に電流検出回路７から送られる電流値信号と時間との積から電気量を算出してその値を積算してゆく。そして、電圧検出回路８より送られる電圧値が４．０Ｖであった場合に、内部短絡検出回路１１は電気量積算回路９に信号を送る。電気量積算回路９はその信号を受けて電気量の積算を終了し、その電気量Ｑ１を内部短絡検出回路１１に送る。内部短絡検出回路１１はその電気量Ｑ１と電気量記憶回路１０に記憶されている電気量Ｑ０とを比較し、Ｑ１がＱ０よりも大きい場合に検知対象の二次電池５は内部短絡が発生していると判断する。一方、Ｑ１がＱ０以下であった場合は検知対象の二次電池５は内部短絡が発生してないと判断し、Ｑ１の値を新たにＱ０の値として更新する。

次に、図１に示す内部短絡検出装置１が内部短絡した二次電池を検出する流れを説明する。図３は、図１に示す内部短絡検出装置１が内部短絡した二次電池を検出する流れを説明するためのフローチャートである。

まず、ステップＳ１において、内部短絡検出回路１１は、電池電圧が予め決められた値Ｖ１であるかどうかを判定する。電池電圧がＶ１であると判定された場合（ステップＳ１でＹＥＳ）、電気量積算回路９に電気量の積算の開始を指示し、ステップＳ２に進む。一方、Ｖ１でないと判定された場合（ステップＳ１でＮＯ）、ステップＳ１の判定を繰り返す。次に、ステップＳ２において、電気量積算回路９は、電池電圧がＶ１となった時点からの電気量の積算を開始する。

次に、ステップＳ３において、内部短絡検出回路１１は、電池電圧が予め決められた値Ｖ２であるかどうかを判定する。電池電圧がＶ２であると判定された場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、電気量積算回路９に電気量の積算の終了を指示するとともに、電気量積算回路９から積算電気量Ｑ１を取得し、ステップＳ４に進む。なお、取得した積算電気量Ｑ１は、内部短絡検出回路１１が備える内部メモリに記憶される。一方、Ｖ２でないと判定された場合（ステップＳ３でＮＯ）、ステップＳ２の電気量の積算とステップＳ３の電圧判定とを繰り返す。

次に、ステップＳ４において、内部短絡検出回路１１は、Ｖ１からＶ２まで充電するのに要した電気量（積算電気量）Ｑ１と、電気量記憶回路１０に記憶されている正常な二次電池の電気量（基準電気量）Ｑ０とを比較する。正常な二次電池の電気量Ｑ０よりも電気量Ｑ１が大きいと判断された場合（ステップＳ４でＹＥＳ）、ステップＳ５へ進む。一方、電気量Ｑ０と電気量Ｑ１とが等しいと判断された場合または電気量Ｑ０よりも電気量Ｑ１が小さいと判断された場合（ステップＳ４でＮＯ）、ステップＳ６へ進む。

ステップＳ５に進んだ場合、内部短絡検出回路１１は、二次電池に内部短絡が発生していると判断し、内部短絡が発生したことを外部機器へ通知するための内部短絡信号を外部に出力する。ステップＳ６に進んだ場合、内部短絡検出回路１１は、二次電池が正常であると判断し、その時の電気量を電気量記憶回路１０に記憶されていた値の代わりに書き換える。次に、ステップＳ７において、内部短絡検出回路１１は、積算電気量Ｑ１を消去した後、ステップＳ１に進み処理を繰り返す。

以上のように電気量をその都度記憶する構成により、二次電池の使用の経過とともに電気量が変動する影響を少なくすることができ、精度よく内部短絡した二次電池を検出することができる。

次に、本実施の形態の内部短絡検出装置１における内部短絡検出処理の実験例について説明する。以下の実験例においては、検知対象として公称容量２０００ｍＡｈの１８６５０電池を用いた。この電池を以下の条件にて充放電サイクルを行った。
（１）定電流充電：１４００ｍＡ（終止電圧４．２Ｖ）
（２）定電圧充電：４．２Ｖ（終止電流１００ｍＡ）
（３）定電流放電：２０００ｍＡ（終止電圧３Ｖ）

まず、３．５Ｖから４．０Ｖまで充電するのに要した電気量を充放電サイクル毎に計測した。ここで基準電気量Ｑ０として電池の公称容量２０００ｍＡｈを用いた。初回充電時に３．５Ｖから４．０Ｖまで充電するのに要した計測電気量Ｑ１は１２００ｍＡｈであった。この結果から計測電気量Ｑ１（１２００ｍＡｈ）は基準電気量Ｑ０（２０００ｍＡｈ）よりも小さいため、内部短絡は発生していないと判断し、新たに１２００ｍＡｈを基準電気量Ｑ０とした。

このような一連の動作を充放電サイクル毎に繰り返し、二次電池の内部短絡発生の有無を判断した。表１は、充放電サイクル数、基準電気量Ｑ０、計測電気量Ｑ１及び内部短絡発生の判定結果を示す表である。

表１において、１サイクル目から６２４サイクル目までは計測電気量Ｑ１は基準電気量Ｑ０よりも小さいまたは等しかった。これに対して、６２５サイクル目の計測電気量Ｑ１（４２５ｍＡｈ）は基準電気量Ｑ０（３８２ｍＡｈ）と比較して３％以上大きいため内部短絡が発生していると判断した。

さらに上記の判定結果を確認するため、内部短絡検出後の当該二次電池を分解した。その結果、実際に当該二次電池の内部短絡発生箇所を確認し、上記の判定結果は正しいことが証明された。以上のように、本発明の内部短絡検出法を用いることにより、非常に簡便に、精度良く内部短絡を検出できることが可能となった。

次に、本実施の形態の内部短絡検出装置１における内部短絡検出処理の比較例について説明する。比較例においては、検知対象として実施例と同様の公称容量２０００ｍＡｈの１８６５０電池を用いた。まず、予め劣化前の正常な二次電池１０セルについて１４００ｍＡｈの定電流で充電し、各セルを３．５Ｖから４．０Ｖまで充電するのに要する電気量を算出した。この電気量の１０セルの平均値を算出した結果１２３０ｍＡｈであった。この値を正常な二次電池の基準電気量Ｑ０とした。

次に、検知対象の電池を実施例と同様の条件にて充放電サイクルを行った。まず、３．５Ｖから４．０Ｖまで充電するのに要した計測電気量Ｑ１を充放電サイクル毎に計測した。そして、この計測電気量Ｑ１を基準電気量Ｑ０と比較した。初回充電時の計測電気量Ｑ１は１２００ｍＡｈであった。この結果から計測電気量Ｑ１（１２００ｍＡｈ）は基準電気量Ｑ０（１２３０ｍＡｈ）よりも小さいため、内部短絡は発生していないと判断した。

このような一連の動作を充放電サイクル毎に繰り返し、基準電気量Ｑ０を充放電サイクル毎に更新することなく、二次電池の内部短絡発生の有無を判断した。表２は、充放電サイクル数、基準電気量Ｑ０、計測電気量Ｑ１及び内部短絡発生の判定結果を示す表である。

表２において、１サイクル目から５６９サイクル目までは計測電気量Ｑ１は基準電気量Ｑ０よりも小さかったため、内部短絡は発生していないと判断した。続いて５７０サイクル目においても計測電気量Ｑ１（４５８ｍＡｈ）は基準電気量Ｑ０（１２３０ｍＡｈ）より小さかったため、内部短絡は発生していないと判断した。しかしながら、５６９サイクル目の計測電気量Ｑ１（４１５ｍＡｈ）と比較して５７０サイクル目の計測電気量Ｑ１（４５８ｍＡｈ）が大きくなっていることに注目し二次電池を分解した結果、実際には内部短絡が発生していることが確認された。

これは、内部短絡が発生していない二次電池においても、充放電サイクルを繰り返すことによる二次電池の劣化から充電時の電気量は低下するため、基準電気量Ｑ０と計測電気量Ｑ１とが乖離したためである。

以上のように、検知対象の二次電池に対してあらかじめ電気量を記憶しその電気量と比較して内部短絡を判定することによって、さらには記憶する電気量を更新することによって、非常に簡便に精度良く内部短絡を検出できることが可能となった。

このように、二次電池５の電池電圧を第１の電池電圧Ｖ１から第２の電池電圧Ｖ２まで充電するのに要する基準電気量Ｑ０が電気量記憶回路１０に記憶されており、二次電池５に対して電池電圧を第１の電池電圧Ｖ１から第２の電池電圧Ｖ２まで充電するのに要する積算電気量Ｑ１が測定される。そして、測定された積算電気量Ｑ１と、電気量記憶回路１０に記憶されている基準電気量Ｑ０とが比較され、積算電気量Ｑ１が基準電気量Ｑ０よりも大きい場合、内部短絡と判断され、積算電気量Ｑ１が基準電気量Ｑ０以下である場合、内部短絡と判断せずに、電気量記憶回路１０に記憶されている基準電気量Ｑ０が積算電気量Ｑ１に書き換えられる。

二次電池５に内部短絡が生じた場合、二次電池５が保持しているエネルギーが外部に熱として放出されて失われるため、内部短絡を生じていない場合と比較して電池を充電するのに要する電気量は大きくなる。

ところで、内部短絡に伴う放電電気量の低下や放電電圧の低下といった事象は、正常時の二次電池５が充放電サイクルを繰り返すことに伴って劣化した際にも起こりうる事象であり、誤検出の可能性がある。その一方で、充放電サイクルに伴う充電電気量の増加は、正常な二次電池５を正常な環境下で使用する場合には起こりえない。

したがって、測定された積算電気量Ｑ１と、電気量記憶回路１０に記憶されている基準電気量Ｑ０とが比較され、積算電気量Ｑ１が基準電気量Ｑ０よりも大きい場合、内部短絡と判断されるので、二次電池５における内部短絡の発生を精度よく検出することができる。また、内部短絡が生じていなくても二次電池５の劣化によって充電に要する電気量は変化するが、内部短絡を生じていないことが判断できた場合は、これまで記憶されていた基準電気量Ｑ０がその判断時に用いた充電時の電気量Ｑ１に更新されるので、検知精度を高くすることができる。さらに、同一の二次電池５における充電時の電気量を用いて内部短絡を判断しているため、比較対象とする二次電池の違いによる影響は全くなく、確実に内部短絡を検出することができる。

なお、本実施の形態における内部短絡検出回路１１は、積算電気量Ｑ１が基準電気量Ｑ０よりも３％以上大きい場合、内部短絡と判断しているが、本発明は特にこれに限定されない。３％未満では、電気量計測の誤差により内部短絡の誤検出が生じる可能性があり、１５％より大きくなると、内部短絡が検出される前に著しく二次電池が劣化する。

例えば、リチウムイオン二次電池の場合、充電末期において、電気量が１５％変わると、電圧は約０．２Ｖ変化する。したがって、２直列１並列の電池パックを充電する場合、現在主流である１セルあたり４．２Ｖの充電終止電圧において、各セルは、約４．３Ｖと４．１Ｖとなる。充電電圧が４．３Ｖを超えると充放電サイクル特性は著しく劣化し、特に正極材料の安定性が損なわれるため好ましくない。

そこで、内部短絡検出回路１１は、積算電気量Ｑ１が基準電気量Ｑ０よりも３％以上大きい場合、内部短絡と判断してもよく、より好ましくは積算電気量Ｑ１が基準電気量Ｑ０よりも５％以上大きい場合、内部短絡と判断する。このように、積算電気量Ｑ１が基準電気量Ｑ０よりも３％以上大きい場合、内部短絡と判断されるので、実際の電気量の測定誤差を考慮して二次電池の内部短絡を確実に判断することができる。また、内部短絡検出装置１は二次電池を直列や並列に組み合わせた組電池にも適用することができる。

また、充放電サイクル毎に、測定された積算電気量Ｑ１と、電気量記憶回路１０に記憶されている基準電気量Ｑ０とが比較され、積算電気量Ｑ１が基準電気量Ｑ０よりも大きい場合、内部短絡と判断され、積算電気量Ｑ１が基準電気量Ｑ０以下である場合、内部短絡と判断せずに、電気量記憶回路１０に記憶されている基準電気量Ｑ０が積算電気量Ｑ１に書き換えられるので、充放電サイクル毎に変化する電気量に基づいて内部短絡を検出することができる。

ここで、本発明に係る内部短絡検出装置１の変形例について説明する。二次電池の内部短絡や充放電サイクルに伴う二次電池の劣化以外に、ノイズ等による電圧の変化によって計測電気量Ｑ１の積算開始タイミングや終了タイミングが変動し、変則的に計測電気量Ｑ１が変化する可能性が考えられる。この場合、内部短絡の誤検出や検出漏れが生じる可能性がある。そこで、以下の変形例に示すように、複数サイクル連続して電気量Ｑ１が電気量Ｑ０よりも大きい場合に、検知対象の二次電池は内部短絡していると判断してもよい。

変則的に計測電気量Ｑ１が増加する場合、誤検出の可能性があるため、表３に示すように、計測電気量Ｑ１が基準電気量Ｑ０を超えた場合はまず判定を保留し、複数回数の充放電サイクルで連続して計測電気量Ｑ１が基準電気量Ｑ０を超えた場合に内部短絡と判定することによって、誤検出を防止する。

表３において、１サイクル目から６２３サイクル目までは計測電気量Ｑ１は基準電気量Ｑ０以下であった。これに対して、６２４サイクル目の計測電気量Ｑ１（４５０ｍＡｈ）は基準電気量Ｑ０（３８４ｍＡｈ）と比較して３％以上大きいため、内部短絡が発生しているという判定を保留する。そして、６２５サイクル目の計測電気量Ｑ１（３８３ｍＡｈ）は基準電気量Ｑ０（４５０ｍＡｈ）よりも小さいため、二次電池が正常であると判定する。

しかしながら、この場合、下記の表４に示すように、変則的に増加した電気量Ｑ１に基準電気量Ｑ０が変更されるので、実際に内部短絡が発生した場合であっても正常であると判定してしまう可能性がある。

例えば、表４において、６２４サイクル目の計測電気量Ｑ１（４５０ｍＡｈ）は基準電気量Ｑ０（３８４ｍＡｈ）と比較して３％以上大きいため、内部短絡が発生しているという判定を保留し、基準電気量Ｑ０（３８４ｍＡｈ）を計測電気量Ｑ１（４５０ｍＡｈ）に変更する。次に、６２５サイクル目の計測電気量Ｑ１が４４０ｍＡｈである場合、基準電気量Ｑ０（４５０ｍＡｈ）よりも小さいため、正常であると判断される。しかしながら、これは、誤って計測された電気量を基準電気量として判定しており、正常に計測された基準電気量Ｑ０（３８４ｍＡｈ）と比較した場合、内部短絡と判定されることとなる。そこで、判定を保留した場合は、基準電気量Ｑ０を更新しないようにすることにより、検出漏れを防止することが可能となる。

図４は、内部短絡検出装置１の第１の変形例について説明するためのフローチャートである。なお、第１の変形例における内部短絡検出装置の構成については図１に示す内部短絡検出装置１と同じであるので説明を省略する。図４において、ステップＳ１１〜Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１７の処理は、図３のステップＳ１〜Ｓ４，Ｓ６，Ｓ７の処理と同じであるので説明を省略する。

正常な二次電池の電気量Ｑ０よりも電気量Ｑ１が大きいと判断された場合（ステップＳ１４でＹＥＳ）、ステップＳ１５において、内部短絡検出回路１１は、積算電気量Ｑ１を消去する。次に、ステップＳ１８〜Ｓ２１までの処理は、図３のステップＳ１〜Ｓ４までの処理と同じであるので説明を省略する。

正常な二次電池の電気量Ｑ０よりも電気量Ｑ１が大きいと判断された場合（ステップＳ２１でＹＥＳ）、ステップＳ２２において、内部短絡検出回路１１は、二次電池に内部短絡が発生していると判断し、内部短絡が発生したことを外部機器へ通知するための内部短絡信号を外部に出力する。

一方、電気量Ｑ０と電気量Ｑ１とが等しいと判断された場合または電気量Ｑ０よりも電気量Ｑ１が小さいと判断された場合（ステップＳ２１でＮＯ）、ステップＳ１６へ進み、内部短絡検出回路１１は、二次電池が正常であると判断し、電気量記憶回路１０に記憶されている基準電気量Ｑ０を電気量Ｑ１に書き換える。

このように、積算電気量Ｑ１が基準電気量Ｑ０よりも大きい場合が複数回連続した場合にのみ、内部短絡と判断される。すなわち、ノイズ等による電圧の変化によって積算電気量Ｑ１の積算開始タイミングや終了タイミングが変化することにより、積算電気量Ｑ１が一時的に増加する場合がある。この場合、実際には内部短絡が発生していないにもかかわらず、内部短絡と判断される虞がある。しかしながら、複数回連続して積算電気量Ｑ１が基準電気量Ｑ０よりも大きいと判断された場合にのみ内部短絡と判断されるので、内部短絡の誤検出や検出漏れを防止することができる。

上記の第１の変形例は、計測電気量Ｑ１が変則的に増加した場合について説明した。次に、計測電気量Ｑ１が変則的に減少した場合について説明する。計測電気量Ｑ１が変則的に減少した場合、下記の表５に示すように、次の充放電サイクルで計測電気量Ｑ１が基準電気量Ｑ０を超えてしまい、内部短絡を誤検出する可能性がある。

例えば、表５において、６２４サイクル目の計測電気量Ｑ１（３２４ｍＡｈ）は基準電気量Ｑ０（３８４ｍＡｈ）よりも小さいため、正常な二次電池であると判定され、基準電気量Ｑ０（３８４ｍＡｈ）が計測電気量Ｑ１（３２４ｍＡｈ）に変更される。次に、６２５サイクル目の計測電気量Ｑ１が３８３ｍＡｈである場合、基準電気量Ｑ０（３２４ｍＡｈ）よりも３％以上大きいため、内部短絡であると判断される。しかしながら、これは、誤って計測された電気量を基準電気量として判定しており、正常に計測された基準電気量Ｑ０（３８４ｍＡｈ）と比較した場合、正常な二次電池であると判定されることとなる。

そこで、下記の表６に示すように、計測電気量Ｑ１が比較を行う基準電気量Ｑ０として、その１つ前の充放電サイクルの基準電気量Ｑ０Ｂと、さらにもう１つ前の充放電サイクルの基準電気量Ｑ０Ａとを記憶し、どちらの基準電気量Ｑ０Ａ，Ｑ０Ｂよりも計測電気量Ｑ１が大きくなった場合に内部短絡と判定する。

図５は、内部短絡検出装置１の第２の変形例について説明するためのフローチャートである。なお、第２の変形例における内部短絡検出装置の構成については図１に示す内部短絡検出装置１と同じであるので説明を省略する。図５において、ステップＳ３１〜Ｓ３３の処理は、図３のステップＳ１〜Ｓ３の処理と同じであるので説明を省略する。

第２の変形例において、電気量記憶回路１０は、複数回数分の基準電気量Ｑ０Ａ，Ｑ０Ｂを記憶する。基準電気量Ｑ０Ｂは、前回計測された計測電気量Ｑ１であり、基準電気量Ｑ０Ａは、前々回計測された計測電気量Ｑ１である。内部短絡検出回路１１は、電気量積算回路９によって測定された積算電気量Ｑ１と、電気量記憶回路１０に記憶されている複数回数分の基準電気量Ｑ０Ａ，Ｑ０Ｂとを比較する。内部短絡検出回路１１は、積算電気量Ｑ１が複数回数分の各基準電気量Ｑ０Ａ，Ｑ０Ｂよりも大きい場合、内部短絡と判断する。内部短絡検出回路１１は、積算電気量Ｑ１が複数回数分の基準電気量Ｑ０Ａ，Ｑ０Ｂのうちの少なくとも１つの基準電気量以下である場合、内部短絡と判断せずに、電気量記憶回路１０に記憶されている基準電気量Ｑ０Ａを基準電気量Ｑ０Ｂに書き換えるとともに、電気量記憶回路１０に記憶されている基準電気量Ｑ０Ｂを積算電気量Ｑ１に書き換える。

ステップＳ３４において、内部短絡検出回路１１は、第１の電池電圧Ｖ１から第２の電池電圧Ｖ２まで充電するのに要した積算電気量Ｑ１と、電気量記憶回路１０に記憶されている基準電気量Ｑ０Ａ，Ｑ０Ｂとを比較する。基準電気量Ｑ０Ａよりも積算電気量Ｑ１が大きく、かつ基準電気量Ｑ０Ｂよりも積算電気量Ｑ１が大きいと判断された場合（ステップＳ３４でＹＥＳ）、ステップＳ３５において、内部短絡検出回路１１は、積算電気量Ｑ１を消去する。

一方、積算電気量Ｑ１が基準電気量Ｑ０Ａ及び基準電気量Ｑ０Ｂのうちの少なくとも一方の基準電気量以下であると判断された場合（ステップＳ３４でＮＯ）、ステップＳ３６において、内部短絡検出回路１１は、電気量記憶回路１０に記憶されている基準電気量Ｑ０Ａを基準電気量Ｑ０Ｂに書き換えるとともに、電気量記憶回路１０に記憶されている基準電気量Ｑ０Ｂを積算電気量Ｑ１に書き換える。次に、ステップＳ３７において、内部短絡検出回路１１は、積算電気量Ｑ１を消去する。

ステップＳ３８〜Ｓ４１の処理は、図３のステップＳ３１〜Ｓ３４の処理と同じであるので説明を省略する。

基準電気量Ｑ０Ａよりも積算電気量Ｑ１が大きく、かつ基準電気量Ｑ０Ｂよりも積算電気量Ｑ１が大きいと判断された場合（ステップＳ４１でＹＥＳ）、ステップＳ３５において、内部短絡検出回路１１は、二次電池には内部短絡が発生していると判断し、内部短絡が発生したことを外部機器へ通知するための内部短絡信号を外部に出力する。

一方、積算電気量Ｑ１が基準電気量Ｑ０Ａ及び基準電気量Ｑ０Ｂのうちの少なくとも一方の基準電気量以下であると判断された場合（ステップＳ４１でＮＯ）、ステップＳ３６の処理へ移行する。

このように、電気量記憶回路１０には複数回数分の基準電気量Ｑ０Ａ，Ｑ０Ｂが記憶されており、測定された積算電気量Ｑ１と、電気量記憶回路１０に記憶されている複数回数分の基準電気量Ｑ０Ａ，Ｑ０Ｂとが比較され、積算電気量Ｑ１が複数回数分の全ての基準電気量Ｑ０Ａ，Ｑ０Ｂよりも大きい場合にのみ、内部短絡と判断されるので、内部短絡の誤検出や検出漏れを防止することができる。

なお、第２の変形例では、２サイクル連続して計測電気量が基準電気量を超えた場合について説明しているが、本発明は特にこれに限定されず、内部短絡の検出能力と誤検出の影響とを考慮して適宜３サイクル又はそれ以上のサイクル数を連続して計測した電気量を内部短絡の判定の対象としてもよい。

また、内部短絡検出回路１１は、二次電池の温度に基づいて、電気量積算回路９により算出された積算電気量Ｑ１を補正してもよい。具体的には、内部短絡検出装置１は、二次電池５の表面の温度を計測する温度センサと、二次電池５の温度と補正率との関係を示す補正テーブルを記憶する補正テーブル記憶部とをさらに備え、内部短絡検出回路１１は、温度センサから出力される温度検出信号が示す温度に対する補正率を、補正テーブル記憶部を参照することにより特定し、特定した補正率を、電気量積算回路９により算出された積算電気量Ｑ１に乗じ、積算電気量を補正する。なお、補正テーブルは二次電池５の温度と、各温度に対する補正率の値とを関連づけて記憶している。この補正率の値は、実験等により予め得られたものである。このように、内部短絡検出回路１１は、二次電池の温度に基づいて電気量積算回路９により算出された積算電気量Ｑ１を補正することにより、正確な積算電気量を算出することができ、内部短絡の検出精度をさらに向上させることができる。

次に、図１に示す内部短絡検出装置を具備した二次電池の電池パックについて説明する。図６は、本発明における内部短絡検出装置１を具備する二次電池の電池パック２の電気的構成を示す図である。二次電池の電池パック２は、二次電池５と、電圧検出回路８と、電流を検出するための抵抗４と、抵抗４にかかる電圧により電流を検出する電流検出回路７と、内部短絡検出装置１と、内部短絡信号を外部へ出力するインターフェース１３と、二次電池５と電子機器との間に直列に配置された電池パックスイッチ６と、電池パックスイッチ６のオン・オフを制御する電池パックスイッチ制御回路１２とを具備する。

電圧検出回路８及び電流検出回路７は、検出した情報を内部短絡検出装置１に出力し、内部短絡検出装置１は、内部短絡の判定を行う。インターフェース１３は内部短絡検出装置１からの内部短絡信号を受けてこれを外部機器及び電池パックスイッチ制御回路１２へ送る。電池パックスイッチ制御回路１２は二次電池から外部負荷（外部機器）への電流の入出力回路を遮断する機能を有し、内部短絡信号に基づいて二次電池の電池パックスイッチ６を制御する。

以上のような構成により、内部短絡信号に基づいて内部短絡した二次電池への電流の流出入を遮断することができるため、二次電池の電池パックの安全性を高めることができる。

次に、本実施の形態の電池パック２における内部短絡検出処理について具体的に説明する。電池パック２においては、まず、検知対象の二次電池５の電圧を検出する電圧検出回路８から内部短絡検出装置１へ１０ｍｓ毎に電圧の信号を送る。また、検知対象の二次電池５と直列に１ｍΩの電流検出用の抵抗４が接続されており、内部短絡検出装置１からの信号を受けて抵抗４にかかる電圧から二次電池５に流れる電流を算出して内部短絡検出装置１へ信号を送る。一方、内部短絡検出装置１が二次電池５の内部短絡を検出した場合、内部短絡検出装置１からインターフェース１３及び電池パックスイッチ制御回路１２へ内部短絡検出信号が送られる。

次に、インターフェース１３は、内部短絡検出信号を外部機器へ送る。さらに基準電気量Ｑ０と積算電気量Ｑ１との差が１００ｍＡｈ以上ある場合、電池パックスイッチ制御回路１２は電池パックスイッチ６を制御し、二次電池５への電流の流出入を遮断する。

このように、電圧検出回路８によって、二次電池５に充電される電池電圧が検出され、電流検出回路７によって、二次電池５に流れる電流が検出される。そして、上記の内部短絡検出装置１により内部短絡と判断された場合に出力される内部短絡信号を受けて、二次電池から外部に対する電力供給をオン・オフする電池パックスイッチ６がオフにされる。

したがって、内部短絡が発生した二次電池５を適切に制御することができ、内部短絡後の二次電池５を使用し続けることによって内部短絡が繰り返し発生し、二次電池５が加熱されることがなく、電池パック２の安全性を向上させることができる。

続いて、内部短絡検出機能を具備した電子機器について説明する。図７は、本発明における電池パック２を具備する電子機器の電気的構成を示す図である。電子機器３は、二次電池５を充電するＤＣ−ＤＣコンバータ１９と、ＡＣアダプタ２１と、回路（負荷部）２０と、二次電池の電池パック２から出力された内部短絡信号を受信するとともに、電子機器３内の各システムを制御する電子機器システム制御回路１６と、電子機器システム制御回路１６からの信号を受けて表示器１４上に内部短絡が発生したことを表示させる表示制御回路１５と、電子機器システム制御回路１６からの信号を受けて、電子機器３内の二次電池５との配線上に存在する電子機器スイッチ１８を制御する電子機器スイッチ制御回路１７とを具備する。なお、回路２０には、電子機器３内部において電気的な負荷を与える種々の回路が含まれる。

ここで、本実施の形態の電子機器３における内部短絡検出処理について具体的に説明する。電子機器３においては、内部短絡が検出された場合に二次電池の電池パック２のインターフェース１３より電子機器システム制御回路１６に内部短絡検出信号が送られる。次に、電子機器システム制御回路１６は内部短絡検出信号を電子機器スイッチ制御回路１７及び表示制御回路１５へ送る。さらに、基準電気量Ｑ０と積算電気量Ｑ１との差が５０ｍＡｈ以上ある場合、電子機器スイッチ制御回路１７は電子機器スイッチ１８を制御し、二次電池の電池パック２から電子機器３への電流の流出入を遮断する。また、基準電気量Ｑ０と積算電気量Ｑ１との差が５０ｍＡｈ未満の場合、表示制御回路１５は表示器１４を制御し、電源が異常である旨を表示し、機器データのバックアップ等をユーザに促す。

以上のように、本発明に係る内部短絡検出装置によれば二次電池の内部短絡を精度良く検出することが可能であり、当該内部短絡検出装置を具備した二次電池の電池パック、及び当該電池パックを具備した電子機器を用いることによって安全性を向上させることができる。

さらに、本発明の構成により、内部短絡信号に基づいて電源の異常をユーザに知らせ、ユーザは完全に電子機器が使用不可能となる前にデータのバックアップ等の処理を施すことができる。また、内部短絡した二次電池の使用の継続を不可能にするために、電子機器側において内部短絡した二次電池への電流の流出入を遮断することもできる。

なお、内部短絡後の処理としては、例えば過去の充電電気量との差がある閾値を越えて大きかった場合は重度の内部短絡として電流を遮断し、閾値以下であった場合は軽度の内部短絡として表示器１４へ表示を行うなどの処理を適宜行ってもよい。

また、本実施の形態では、電池パック２から出力された内部短絡を示す信号を受けて表示器１４上に内部短絡が発生したことを表示しているが、本発明は特にこれに限定されない。例えば、音声出力部と、電池パックから出力された内部短絡を示す信号を受けて音声出力部に内部短絡が発生したことを音声出力させる音声出力制御部とを電子機器３に設けてもよい。

このように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１９によって、上記の電池パック２が備える二次電池５が充電され、電池パック２から出力された内部短絡を示す信号を受けて表示器１４（警報手段）上に内部短絡が発生したことが表示されるので、ユーザは二次電池５の異常を正確に知ることができ、データのバックアップ等の適切な処置を施すことができる。

また、電池パック２から出力された内部短絡を示す信号を受けて、二次電池５から回路２０に対する電力供給をオン・オフする電子機器スイッチ１８がオフにされるので、内部短絡した二次電池５を電子機器３の電源として使用し続けることを防止することができ、電子機器３の安全性を向上させることができる。

さらに、電池パック２から出力された内部短絡を示す内部短絡信号とともに、積算電気量Ｑ１から基準電気量Ｑ０を減算した減算値が電子機器スイッチ制御回路１７により受信される。そして、減算値が所定の値以上である場合、電子機器スイッチ１８がオフにされる。また、内部短絡信号とともに、減算値が表示制御回路１５により受信され、減算値が所定の値未満である場合、表示器１４上に内部短絡が発生したことが表示される。

したがって、積算電気量Ｑ１から基準電気量Ｑ０を減算した減算値が所定の値以上である場合、電子機器スイッチ１８がオフにされ、減算値が所定の値未満である場合、表示器１４上に内部短絡が発生したことが表示されるので、軽度の内部短絡の場合は表示のみを行い、ユーザに対して内部短絡が発生していることを報知し、重度の内部短絡の場合は電子機器スイッチ１８をオフにし、内部短絡の発生した二次電池５を電源として使用し続けることを防止することができる。

なお、本実施の形態では、内部短絡信号が検出された場合、積算電気量Ｑ１から基準電気量Ｑ０を減算した減算値に応じて、表示器１４に内部短絡が発生したことを表示したり、電子機器スイッチ１８をオフしたりしているが、本発明は特にこれに限定されず、内部短絡信号が検出された場合、表示器１４に内部短絡が発生したことを表示せずに、電子機器スイッチ１８のみをオフしてもよい。

この場合、電池パック２から出力された内部短絡を示す信号を受けて、二次電池５から回路２０に対する電力供給をオン・オフする電子機器スイッチ１８がオフにされるので、内部短絡した二次電池５を電子機器３の電源として使用し続けることを防止することができ、電子機器３の安全性を向上させることができる。

本発明にかかる二次電池の内部短絡検出装置、二次電池の内部短絡検出方法、二次電池の電池パック及び電子機器は、優れた安全性を有し携帯用電子機器及びその電源として有用である。

本発明における内部短絡した二次電池の検出を行う内部短絡検出装置の電気的構成を示す図である。 本発明における二次電池の内部短絡検出方法を説明するための図である。 図１に示す内部短絡検出装置１が内部短絡した二次電池を検出する流れを説明するためのフローチャートである。 内部短絡検出装置の第１の変形例について説明するためのフローチャートである。 内部短絡検出装置の第２の変形例について説明するためのフローチャートである。 本発明における内部短絡検出装置を具備する二次電池の電池パックの電気的構成を示す図である。 本発明における電池パックを具備する電子機器の電気的構成を示す図である。

符号の説明

１ 内部短絡検出装置
２ 電池パック
３ 電子機器
４ 抵抗
５ 二次電池
６ 電池パックスイッチ
７ 電流検出回路
８ 電圧検出回路
９ 電気量積算回路
１０ 電気量記憶回路
１１ 内部短絡検出回路
１２ 電池パックスイッチ制御回路
１３ インターフェース
１４ 表示器
１５ 表示制御回路
１６ 電子機器システム制御回路
１７ 電子機器スイッチ制御回路
１８ 電子機器スイッチ
１９ ＤＣ−ＤＣコンバータ
２０ 回路
２１ ＡＣアダプタ

Claims (11)

1. 二次電池における内部短絡を検出する内部短絡検出装置であって、
   前記二次電池の電池電圧を第１の電池電圧から、前記第１の電池電圧よりも高い第２の電池電圧まで充電するのに要する基準電気量を記憶する電気量記憶回路と、
   前記二次電池に対して電池電圧を前記第１の電池電圧から前記第２の電池電圧まで充電するのに要する積算電気量を測定する電気量積算回路と、
   前記電気量積算回路によって測定された積算電気量と、前記電気量記憶回路に記憶されている基準電気量とを比較し、前記積算電気量が前記基準電気量よりも大きい場合、内部短絡と判断し、前記積算電気量が前記基準電気量以下である場合、内部短絡と判断せずに、前記電気量記憶回路に記憶されている基準電気量を前記積算電気量に書き換える内部短絡検出回路とを備えることを特徴とする二次電池の内部短絡検出装置。
2. 前記内部短絡検出回路は、前記積算電気量が前記基準電気量よりも３％以上大きい場合、内部短絡と判断することを特徴とする請求項１記載の二次電池の内部短絡検出装置。
3. 前記内部短絡検出回路は、充放電サイクル毎に、前記電気量積算回路によって測定された積算電気量と、前記電気量記憶回路に記憶されている基準電気量とを比較し、前記積算電気量が前記基準電気量よりも大きい場合、内部短絡と判断し、前記積算電気量が前記基準電気量以下である場合、内部短絡と判断せずに、前記電気量記憶回路に記憶されている基準電気量を前記積算電気量に書き換えることを特徴とする請求項１記載の二次電池の内部短絡検出装置。
4. 前記内部短絡検出回路は、前記積算電気量が前記基準電気量よりも大きい場合が複数回連続した場合にのみ、内部短絡と判断することを特徴とする請求項１記載の二次電池の内部短絡検出装置。
5. 前記電気量記憶回路は、複数回数分の前記基準電気量を記憶し、
   前記内部短絡検出回路は、前記電気量積算回路によって測定された積算電気量と、前記電気量記憶回路に記憶されている複数回数分の基準電気量とを比較し、前記積算電気量が複数回数分の全ての基準電気量よりも大きい場合にのみ、内部短絡と判断することを特徴とする請求項１記載の二次電池の内部短絡検出装置。
6. 二次電池における内部短絡を検出する内部短絡検出方法であって、
   前記二次電池に対して電池電圧を第１の電池電圧から、前記第１の電池電圧よりも高い第２の電池電圧まで充電するのに要する積算電気量を測定する電気量積算ステップと、
   前記電気量積算ステップにおいて測定された積算電気量と、電気量記憶回路に予め記憶されており、前記二次電池の電池電圧を前記第１の電池電圧から前記第２の電池電圧まで充電するのに要する基準電気量とを比較する電気量比較ステップと、
   前記電気量比較ステップにおいて前記積算電気量が前記基準電気量よりも大きい場合、内部短絡と判断する内部短絡検出ステップと、
   前記電気量比較ステップにおいて前記積算電気量が前記基準電気量以下である場合、内部短絡と判断せずに、前記電気量記憶回路に記憶されている基準電気量を前記積算電気量に書き換える基準電気量書換ステップとを含むことを特徴とする二次電池の内部短絡検出方法。
7. 二次電池と、
   前記二次電池に充電される電池電圧を検出する電圧検出回路と、
   前記二次電池に流れる電流を検出する電流検出回路と、
   前記請求項１記載の内部短絡検出装置と、
   前記二次電池から外部に対する電力供給をオン・オフする電池パックスイッチと、
   前記内部短絡検出装置により内部短絡と判断された場合に出力される内部短絡信号を受けて前記電池パックスイッチをオフにする電池パックスイッチ制御回路とを備えることを特徴とする二次電池の電池パック。
8. 前記請求項７記載の電池パックを電源に用いる電子機器であって、
   前記電池パックが備える二次電池を充電する充電器と、
   警報手段と、
   前記電池パックから出力された内部短絡を示す信号を受けて前記警報手段に内部短絡が発生したことを警告させる警報制御回路とを備えることを特徴とする電子機器。
9. 前記二次電池から電力を供給される負荷部と、
   前記二次電池から前記負荷部に対する電力供給をオン・オフする電子機器スイッチと、
   前記電池パックから出力された内部短絡を示す信号を受けて前記電子機器スイッチをオフにする電子機器スイッチ制御回路とをさらに備えることを特徴とする請求項８記載の電子機器。
10. 前記電子機器スイッチ制御回路は、前記電池パックから出力された内部短絡を示す内部短絡信号とともに、前記積算電気量から前記基準電気量を減算した減算値を受信し、前記減算値が所定の値以上である場合、前記電子機器スイッチをオフにし、
    前記警報制御回路は、前記内部短絡信号とともに、前記減算値を受信し、前記減算値が所定の値未満である場合、前記警報手段に内部短絡が発生したことを警告させることを特徴とする請求項９記載の電子機器。
11. 前記請求項７記載の電池パックを電源に用いる電子機器であって、
    前記電池パックが備える二次電池を充電する充電器と、
    前記二次電池から電力を供給される負荷部と、
    前記二次電池から前記負荷部に対する電力供給をオン・オフする電子機器スイッチと、
    前記電池パックから出力された内部短絡を示す信号を受けて前記電子機器スイッチをオフにする電子機器スイッチ制御回路とを備えることを特徴とする電子機器。

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