CN101765940A - 电池的内部短路检测装置和方法、电池组件以及电子设备*** - Google Patents

电池的内部短路检测装置和方法、电池组件以及电子设备*** Download PDF

Info

Publication number
CN101765940A
CN101765940A CN200880100381A CN200880100381A CN101765940A CN 101765940 A CN101765940 A CN 101765940A CN 200880100381 A CN200880100381 A CN 200880100381A CN 200880100381 A CN200880100381 A CN 200880100381A CN 101765940 A CN101765940 A CN 101765940A
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
internal short
circuit
temperature
during
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200880100381A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101765940B (zh
Inventor
朝仓淳
中嶋琢也
仲辻俊之
藤川万乡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Publication of CN101765940A publication Critical patent/CN101765940A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101765940B publication Critical patent/CN101765940B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0038—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0069—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to the isolation, e.g. ground fault or leak current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/385—Arrangements for measuring battery or accumulator variables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/569—Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/549—Current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2260/00—Operating Modes
    • B60L2260/40—Control modes
    • B60L2260/44—Control modes by parameter estimation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/448—End of discharge regulating measures
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明提供一种电池的内部短路检测装置，包括：检测电池温度Tr的电池温度检测部；检测环境温度Te的环境温度检测部；检测伴随电池的放电或充电在预定的第1期间ΔW1内电池发热量的平均值Pav的平均发热量检测部；基于该发热量的平均值Pav以及环境温度Te，求出自检测出所述发热量的平均值Pav起经过预定的第2期间ΔW2后所推定的应达到的电池温度Tp的电池温度推定部；当经过所述第2期间ΔW2后的实际的电池温度Tr为在所述推定的电池温度Tp的基础上考虑到预定的系数α所得的值以上时，判定为内部短路的内部短路判定部。

Description

电池的内部短路检测装置和方法、电池组件以及电子设备***
技术领域
本发明涉及用于检测在负极与正极之间具有由包含树脂粘结剂和无机氧化物填充物的多孔性保护膜等构成的耐热层的非水电解质二次电池(non-aqueous electrolytesecondary battery)、极板阻抗为4Ω·cm2以上的非水电解质橄榄石型磷酸铁锂二次电池(non-aqueous electrolyte olivine-type lithium iron phosphate secondary battery)等非水电解质二次电池的内部短路的装置、方法、电池组件以及电子设备***。
背景技术
例如在日本专利公报第3371301号(以下简称作“专利文献1”)和国际公布第05/098997号小册子(以下简称作“专利文献2”)中记载有一种在负极与正极之间具有包含树脂粘结剂和无机氧化物填充物的多孔性保护膜的非水电解质二次电池。根据具有此种多孔性保护膜的非水电解质二次电池的结构，即使在制造时从电极剥落的活性物质或裁剪工序中的碎屑等附着在电极表面，也可抑制之后发生内部短路。然而，因为是这样的结构，所以如果发生内部短路，以不具有多孔性保护膜的以往结构的电池中所用的以往方案，存在无法检测到内部短路的发生的问题。
为了说明上述问题，首先，以下叙述不具有多孔性保护膜的以往结构的电池中所用的以往方案。
即，在不具有多孔性保护膜的以往结构的电池的情况下，当发生内部短路时，如图3所示，电池电压一下子下降，之后电压不再恢复。因此，通过以适当的周期监视电池电压，或者检测短路电流造成的急剧的温度上升，可检测到内部短路。
这基于如下机制(mechanism)。例如，因制造工序中剥落的电极材料或碎屑等金属异物，首先，当如图4(A)所示发生内部短路时，则因该短路而产生的热，如图4(B)所示，短路部的正极铝芯材熔融。接着，在该热的作用下，如图4(C)所示，由聚乙烯等高分子材料构成的隔膜发生熔融而收缩，从而如图4(D)所示短路孔扩大，导致短路面积扩大。随后，如图4(E)所示短路部分熔融，在该热的作用下再次从图4(C)所示的熔融(短路孔)扩大开始反复。这样，电池电压一下子下降，而且因热失去控制导致单位电池温度一下子上升。
因此，例如在日本专利公开公报特开平8-83630号(以下简称作“专利文献3”)中示出了如因内部短路等发生温度上升则存储该情况，从而可检测非工作时的内部短路等的技术。而且，在该专利文献3中示出了在针对大幅度的电压下降检测到大幅度的温度上升时判定为内部短路的方案。而且，在日本专利公开公报特开2002-8631号(以下简称作“专利文献4”)中示出了基于电压、压力、温度、声音等检测内部短路的方案。另外，在日本专利公开公报特开2003-317810号(以下简称作“专利文献5”)中公开了从电极赋予多个频率的信号以检测内部短路的方案。
对此，在如上述专利文献1或专利文献2的具有多孔性保护膜的结构中，当因制造工序中剥落的电极材料或碎屑等金属异物而如图5(A)所示发生内部短路时，其情况如下。即，即使如图5(B)所示，短路部的正极铝芯材发生熔融，也可通过所述多孔性保护膜避免正极铝芯材与负极合剂的接触。因此，如图5(B)至图5(D)所示，隔膜的熔融只会停留在所述金属异物所存在的区域附近，短路的扩大得到阻止。随后，单位电池电压也大致恢复，可在微小短路(small short circuit)的状态下使用。在此专利文献1或专利文献2的结构下发生内部短路时的单位电池电压的变化如图6所示。因此，上述专利文献3至5的方案存在难以检测内部短路的问题。
而且，使用橄榄石型磷酸铁锂(LiFePO4)作为正极材料的二次电池其热·化学稳定性高(high thermal/chemical stability)，并且价格便宜，被期待取代使用钴酸锂(LiCoO2)的二次电池。但是，使用橄榄石型磷酸铁锂(LiFePO4)作为该正极材料的二次电池其导电性低，而且锂离子的扩散速度也极慢，所以存在与所述专利文献1或专利文献2的具有多孔性保护膜的结构的二次电池同样的问题，即在内部短路时通过所述专利文献3至5的方法无法检测出。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池的内部短路检测装置、方法、电池组件以及电子设备***，对于那些即使发生内部短路电池的电压也不会一下子下降的电池，也能可靠地检测出其内部短路。
本发明所涉及的电池的内部短路检测装置包括：电池温度检测部，检测电池温度Tr；环境温度检测部，检测环境温度Te；平均发热量检测部，检测伴随电池的放电或充电在预定的第1期间ΔW1内的电池发热量的平均值Pav；电池温度推定部，基于该发热量的平均值Pav以及环境温度Te，求出自检测出所述发热量的平均值Pav起经过预定的第2期间ΔW2后所推定的应达到的电池温度Tp；内部短路判定部，在经过所述第2期间ΔW2后的实际的电池温度Tr为在所述推定的电池温度Tp的基础上考虑到预定的系数α所得的值以上时，判定为内部短路。
本发明所涉及的电池的内部短路检测方法，包括：检测电池温度Tr的步骤；检测环境温度Te的步骤；检测伴随电池的放电或充电在预定的第1期间ΔW1内电池发热量的平均值Pav的平均发热量检测步骤；基于该发热量的平均值Pav以及环境温度Te，求出自检测出所述发热量的平均值Pav起经过预定的第2期间ΔW2后所推定的应达到的电池温度Tp的电池温度推定步骤；检测经过所述第2期间ΔW2后的实际的电池温度Tr的步骤；在经过所述第2期间ΔW2后的实际的电池温度Tr为在所述推定的电池温度Tp的基础上考虑到预定的系数α所得的值以上时，判定为内部短路的内部短路判定步骤。
根据上述结构，对于即使发生内部短路电池的电压也不会一下子下降的电池，也可如以下所说明，可靠地检测出内部短路。
即，当出现与放电量或充电量不相应的电池温度上升时，可推测该电池中发生所述的机制引起的内部短路，放电电流通过其短路部位流动，因此通过检测此现象判定内部短路。
具体而言，放电或充电预定的第1期间ΔW1后，平均发热量检测部检测该第1期间ΔW1的发热量的平均值Pav。而且，在所述第1期间ΔW1经过时或之后，环境温度检测部检测用于决定电池产生的热量的扩散性的环境温度Te。并且，电池温度推定部从所述发热量的平均值Pav及环境温度Te，求出自检测出所述发热量的平均值Pav起经过预定的第2期间ΔW2后所推定的应达到的电池温度Tp。另外，当经过第2期间ΔW2后的实际电池温度Tr为在所述推定的电池温度Tp的基础上考虑到预定的系数α后所得的值以上时，内部短路判定部判定为内部短路。
由此，对于即使发生内部短路电池的电压也不会急剧下降的电池，也能高精度地检测出内部短路。
本发明所涉及的电池组件包括电池和本发明的所述电池的内部短路检测装置。
本发明所涉及的电子设备***包括电池、由所述电池供电的负载设备、和本发明的所述电池的内部短路检测装置。
根据本发明的上述电池组件及电子设备***，可实现与所述的本发明的各内部短路检测装置的结构相同的效果。
通过以下的详细说明和附图，本发明的目的、特征和优点将更加明确。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式所涉及的非水电解质二次电池的内部短路检测装置即电子设备***的电结构的方框图。
图2是用于详细说明本发明的一实施方式所涉及的内部短路判定动作的流程图。
图3是表示以往结构的二次电池的单位电池内部短路时的电压变化的坐标图。
图4(A)至(E)是用于说明所述以往结构的二次电池的单位电池的内部短路部分的现象的模式剖视图。
图5(A)至(D)是用于说明在负极与正极之间具有由包含树脂粘结剂和无机氧化物填充物的多孔性保护膜构成的耐热层的非水电解质二次电池的单位电池的内部短路部分的现象的模式剖视图。
图6是表示所述在负极与正极之间具有由包含树脂粘结剂和无机氧化物填充物的多孔性保护膜构成的耐热层的非水电解质二次电池的单位电池内部短路时的电压变化的坐标图。
图7是本发明的一实施方式所涉及的电池的内部短路检测装置的功能方框图。
具体实施方式
图1是表示包含本发明的一实施方式所涉及的非水电解质二次电池的内部短路检测装置的电子设备***的电结构的方框图。该电子设备***包括电池组件1及由其供电的负载设备2，所述电池组件1通过未图示的充电器被进行充电。在充电时，电池组件1也可安装在所述负载设备2上，通过该负载设备2进行充电。电池组件1和负载设备2通过进行供电的直流高侧的端子T11、T21、通信信号的端子T12、T22和用于供电及通信信号的GND端子T13、T23而彼此连接。所述充电器也设有同样的3个端子。
在所述电池组件1内，在从所述端子T11延伸的直流高侧的充放电路径11上，介有充电用和放电用的导电形式彼此不同的FET12、13，其充放电路径11连接于组电池(二次电池、电池)14的高侧端子。所述组电池14的低侧端子经由直流低侧的充放电路径15连接于所述GND端子T13，在该充放电路径15上，介有将充电电流及放电电流转换成电压值的电流检测阻抗16。
所述组电池14由多个单位电池(cell)串联、并联、或串联与并联组合连接而成，该单位电池的温度由单位电池温度传感器(电池温度检测部)17a检测，并输入至控制IC18内的模拟/数字转换器19。并且，环境温度由环境温度传感器(环境温度检测部)17b检测，并同样地输入至控制IC18内的模拟/数字转换器19。此外，所述各单位电池的端子间电压由电压检测电路(端子电压检测部)20读取，并输入至所述控制IC18内的模拟/数字转换器19。另外，由所述电流检测阻抗(电流检测部)16检测出的电流值也被输入至所述控制IC18内的模拟/数字转换器19。所述模拟/数字转换器19将各输入值转换成数字值，并输出至控制判定部21。
所述控制判定部21具备微机及其周边电路等。该控制判定部21响应来自所述模拟/数字转换器19的各输入值，运算出组电池14的残存容量为满充电时的百分之多少，并从通信部22经由端子T12、T22、T13、T23发送至负载设备2。并且，所述控制判定部21基于来自所述模拟/数字转换器19的各输入值，运算出对充电器请求输出的充电电流的电压值和电流值，并从通信部22经由端子T12发送至充电器。进一步，所述控制判定部21基于所述各输入值，检测端子T11、T13间的短路或来自充电器的异常电流等电池组件1的外部异常，并且检测组电池14的内部短路等异常。而且，所述控制判定部21在检测到这些异常时，进行遮断所述FET12、13等的保护动作。
负载设备2通过控制IC30的通信部32接收所述组电池14的残存容量，控制部31基于各种负载电路33的电力消耗运算出电池组件1的残存使用时间，并显示于显示面板34。并且，所述控制部31响应未图示的输入操作装置的输入等，控制所述各种负载电路33。
以上述方式构成的电池组件1，在本实施方式中，组电池14采用如图5所示的在负极与正极之间具有耐热层(多孔性保护膜)的非水电解质二次电池或者极板阻抗为4Ω·cm2以上的非水电解质橄榄石型磷酸铁锂二次电池。并且，应注意的是，控制判定部21在非充电时或充电时响应电压检测电路20、电流检测阻抗16、单位电池温度传感器17a及环境传感器17b的检测结果，按以下方式判定组电池14是否发生内部短路。
所述控制判定部21的功能方框图如图7所示。所述控制判定部21具备以下说明的内阻取得部35、平均发热量检测部36、电池温度推定部37、内部短路判定部38、电池残存容量取得部39、端子电压推定部40、动作控制部41及未图示的存储器。
所述内阻取得部35具有求出与所述单位电池温度传感器17a检测出的电池温度Tr相对应的电池内阻r的功能。为了实现该功能，内阻取得部35可将例如表示电池温度Tr与电池的内阻r的对应关系的查阅表存储在存储器内，从该查阅表中取得与单位电池温度传感器17a检测出的电池温度Tr相对应的内阻值r。另外，内阻取得部35也可根据组电池14的内阻的温度系数和单位电池温度传感器17a检测出的电池温度Tr，运算出电池的内阻r。
而且，所述平均发热量检测部36具有检测伴随电池的放电或充电在预定的第1期间ΔW1内电池发热量的平均值Pav的功能。为了实现该功能，平均发热量检测部36例如在所述第1期间ΔW1内，基于所述电流检测阻抗16检测出的电流I和所述内阻取得部35取得的内阻r，以指定次数算出电池的发热量P，求出该发热量P的平均值Pav。关于该平均发热量检测部36的更具体的动作，将在后面进行说明。
此外，所述电池温度推定部37具有基于该发热量的平均值Pav以及环境温度传感器17b检测出的环境温度Te，求出自所述平均发热量检测部36检测出发热量的平均值Pav起经过预定的第2期间ΔW2后所推定的应达到的电池温度Tp的功能。关于该电池温度推定部37的更具体的动作，将在后面进行说明。
另外，所述内部短路判定部38具有当所述第2期间ΔW2经过后的实际的电池温度Tr为在所述推定的电池温度Tp的基础上考虑到预定的系数α所得的值以上时，判定为发生了内部短路的功能。即，推测为当发生图5(A)至(D)所示的机制引起的内部短路时，电流通过其短路部位而流动。而且，这样的内部短路将会造成与组电池14的放电量或充电量不相应的组电池14的温度上升。对此，内部短路判定部38根据上述的判断条件(Tr≥αTp)，判断是否发生了与放电量或充电量不相应的组电池14的温度上升，从而判定有无内部短路。
另外，图7所示的所述控制判定部21具有管理电池残存容量SOC的功能。而且，所述电池残存容量取得部39具有在取得所述第1期间ΔW1起始时的电池残存容量SOC之后，每当所述电流检测阻抗16检测流经组电池14的外部的电流I时更新该电池残存容量SOC，求出第1期间ΔW1经过时的电池残存容量SOC的功能。关于该电池残存容量取得部39的更具体的动作，将在后面进行说明。
另外，所述端子电压推定部40具有求出从所述第1期间ΔW1经过时的所述电池残存容量SOC推定的电池端子电压Vp的功能。端子电压推定部40可将例如表示电池残存容量SOC与端子电压Vp的对应关系的查阅表存储在存储器内，从该查阅表中取得与所述第1期间ΔW1经过时的所述电池残存容量SOC相对应的端子电压Vp。关于该端子电压推定部40的更具体的动作，将在后面进行说明。
另外，所述电压检测电路20检测所述第1期间ΔW1经过时的实际的电池端子电压Vr。而且，所述动作控制部41具有仅在所述实际的电池端子电压Vr为在所述端子电压Vp的基础上考虑到预定的系数β所得的阈值以下时，让所述平均发热量检测部36、电池温度推定部37及内部短路判定部38动作的功能。
即，在充电时，当尽管充电电流流动，但实际的电池端子电压Vr下降至与充电量不相应的程度的情况下，动作控制部41判断为发生内部短路的可能性高，并让平均发热量检测部36、电池温度推定部37及内部短路判定部38执行此后的内部短路判定动作。另一方面，当实际的电池端子电压Vr未下降至与充电量不相应的程度的情况下，动作控制部41判断为未发生内部短路，并省略此后的内部短路判定动作。
另外，在放电时(非充电时)，当实际的电池端子电压Vr下降至与放电量不相应的程度的情况下，动作控制部41判断为发生内部短路的可能性高，并让平均发热量检测部36、电池温度推定部37及内部短路判定部38执行此后的内部短路判定动作。另一方面，当实际的电池端子电压Vr未下降至与放电量不相应的程度的情况下，动作控制部41判断为未发生内部短路，并省略此后的内部短路判定动作。
基于由上述的动作控制部41执行的平均发热量检测部36、电池温度推定部37及内部短路判定部38的动作控制，可提高内部短路的判定精度，并简化判定处理。
另外，未图示的存储器存储上述的查阅表数据或动作程序。而且，存储器具有暂时存储运算结果数据等各种数据的存储区域。
所述控制判定部21的各功能可通过微机的CPU、存储装置(ROM、RAM)等而实现。
图2是用于详细说明所述控制判定部21的判定动作的流程图。控制判定部21在步骤S1预先管理电池残存容量SOC0。而且，控制判定部21在步骤S2，经由模拟/数字转换器19读取电流检测阻抗16及单位电池温度传感器17a的检测结果，并作为电流Ik及电池温度Trk存储于存储器中。
在此，在电子设备***中，向组电池14充电时，由电流检测阻抗16检测出充电电流，放电时(非充电时)，由电流检测阻抗16检测出放电电流。
在接下来的步骤S3，控制判定部21针对预先管理的电池残存容量SOCK-1，算出电流IK流过ΔW1/N的期间后的电池残存容量SOCK。此处，所述ΔW1为指定的第1期间，根据电池的容积，例如可以是60秒。另外，所述N为所述第1期间ΔW1内的取样数，是除尽第1期间ΔW1的值，例如可以是60等。该步骤S3由图7所示的电池残存容量取得部39执行。
在接下来的步骤S4，控制判定部21根据在步骤S2存储的电池温度TrK，基于如表1所示的查阅表，算出电池的内阻rK。另外，该表1仅为示意(image)，并不一定表示正确的数据。该步骤S4由图7所示的内阻取得部35执行。
[表1]
 温度(℃)   0   10   20   30   40
 内阻(mΩ)   4.0   2.0   1.0   0.7   0.5
在接下来的步骤S5，控制判定部21利用在步骤S4算出的内阻rK和在步骤S2存储的电流IK，从(IK)2·rK算出瞬间的发热量PK。在接下来的步骤S6，控制判定部21在待机所述ΔW1/N期间后，在步骤S7判断是否已重复了N次步骤S1至S6。如果在步骤S7为“否”，控制判定部21在递增(increment)K值后，返回步骤S2，并重复执行步骤S1至S6。
如果在步骤S7为“是”，即得到N个在所述第1期间ΔW1的取样数据时，接下来进入到步骤S8。根据上述的程序(routine)，得到第1期间ΔW1经过时的电池残存容量SOCN。
此处，在步骤S8，控制判定部21根据如表2所示的查阅表，算出基于第1期间ΔW1经过时的电池残存容量SOCN可推定的电池端子电压Vp。该查阅表是预先取得的表示电池残存容量SOC与端子电压Vp的对应关系的数据。该表2也仅为示意，并不一定表示正确的数据。该步骤S8由图7所示的端子电压推定部40执行。
[表2]
  SOC(％)   0   20   40   60   80   100
  电压(V)   0   3.2   3.6   4.0   4.3   4.4
接着在步骤S9，控制判定部21利用电压检测电路20取得实际的电池电压Vr。进一步，在步骤S10，控制判定部21判断实际的电池电压Vr是否为在与所述步骤S8求出的电池残存容量SOCN相对应的端子电压Vp的基础上考虑到适当的系数β所得的阈值电压βVp以下。此处的系数β例如使用1.0至1.2左右的值。
在所述步骤S10，当实际的电池电压Vr为阈值电压βVp以下时，控制判定部21判断为发生了内部短路的可能性高。即，在充电时，满足Vr≤βVp表示，尽管充电电流流动，但实际的电池端子电压Vr下降至与充电量不相应的程度，发生了内部短路的可能性高。另外，在放电时(非充电时)，满足Vr≤βVp表示实际的电池端子电压Vr下降至与放电量不相应的程度，发生了内部短路的可能性高。
如果在所述步骤S10为“是”，则前进到步骤S11，以执行此后的内部短路判定动作。该步骤S10由图7所示的动作控制部41执行。
在步骤S11，控制判定部21算出所述步骤S5求出的发热量PK的在所述第1期间ΔW1内的平均值Pav。步骤S5及步骤S11由图7所示的平均发热量检测部36执行。
然后，在步骤S12，控制判定部21待机预定的第2期间ΔW2后，转移到步骤S13。在步骤S13，控制判定部21经由模拟/数字转换器19分别读取由环境温度传感器17b检测出的环境温度Te以及由单位电池温度传感器17a检测出的实际的电池温度Tr。
在接下来的步骤S14，当在所述第1期间ΔW1内的发热量的平均值为所述Pav时，根据Pavθ+Te算出经过所述第2期間ΔW2后可预测的电池温度Tp。在此，所述Pav是上述的电池内部的发热量(单位：W)。另外，所述θ是电池表面的热量散发到大气中时的热阻(单位：℃/W)，由电池的表面积、比热、及电池周围是否有扇(fan)等电池组件的散热结构而被决定，例如采用10至20的值。另外，所述第2期间ΔW2适宜地选定假设发生内部短路时因短路产生的热量传递到外部所需的时间，例如60秒左右。该步骤S14由图7所示的电池温度推定部37执行。
接着，在步骤S15，控制判定部21判断实际的电池温度Tr是否为在所述步骤S14求出的电池温度Tp的基础上考虑到1至1.2左右的适当系数α所得的阈值温度αTp以上。该步骤S15由图7所示的内部短路判定部38执行。
如果在所述步骤S15为“是”，控制判定部21判定为该组电池14中发生了图5(A)至(D)所示的机制引起的内部短路。即，满足Tr≥αTp表示在充电时实际的电池温度Tr升高至与充电量不相应的程度，可判断为发生了内部短路。另外，满足Tr≥αTp表示在放电时(非充电时)实际的电池温度Tr升高至与放电量不相应的程度，可判断为发生了内部短路。
如果在所述步骤S15为“是”，则转移到步骤S16，控制判定部21执行遮断图1所示的所述FET12、13的保护动作。在此情况下，较为理想的是，控制判定部21进一步经由通信部22、32向负载设备2通知内部短路的发生，或者在设有未图示的指示器(indicator)等的情况下在该指示器中进行显示，以进行警报动作。
另一方面，在所述步骤S10，当电池的端子电压Vr高于阈值电压βVp时，以及在步骤S15，实际的电池温度Tr低于阈值温度αTp时，控制判定部21判定未发生所述内部短路，并返回到所述步骤S1，按每一所述ΔW1/N周期重复处理。
在以上的结构中，当使用在负极与正极之间具有由包含树脂粘结剂和无机氧化物填充物的多孔性保护膜的构成的耐热层的非水电解质二次电池或者极板阻抗为4Ω·cm2以上的非水电解质橄榄石型磷酸铁锂二次电池作为组电池14时，即使发生内部短路，也不会呈现如通常的二次电池那样单位电池的电压急剧下降的状态。因此，很难通过以往的方法，从二次电池的电压、电流、温度等数据的取样值检测内部短路。
对此，本实施方式所涉及的电池的内部短路检测装置或方法如上所述，检测组电池14的电压的经时变化(具体而言，与放电量或充电量不相应的单位电池电压下降或单位电池温度上升)从而判定发生了内部短路，因此对于即使发生内部短路电池的电压也不会急剧下降的电池，也可高精度地检测内部短路。
另外，步骤S1的SOC的管理、步骤S3的电流IK流过ΔW1/N期间后的残存容量SOCK的算出、以及从步骤S8到步骤S10进行的预测电池电压Vp与实际电压βVr的比较处理并非必须要执行，也可省略。但是，通过执行这些处理，可进一步提高内部短路的判定精度。
另外，应用通常进行的电池残存容量SOC的管理，在步骤S10，判断是否发生了与放电量或充电量不相应的端子电压下降。而且，通过采用仅在发生这样的端子电压下降时，执行步骤S11之后的内部短路判定处理(判定是否发生了与放电量或充电量不相应的电池发热的处理)的结构，可简化判定处理。
对于即使发生内部短路，也不会出现通常的二次电池那样的单位电池电压的急剧下降，基于电压、电流、温度等数据的取样值难以进行检测的具有耐热层的非水电解质二次电池或者橄榄石型磷酸铁锂二次电池进行内部短路的检测时，本发明当与放电量不相应的单位电池电压下降伴随单位电池温度上升时判定为发生了内部短路，由此检测内部短路，因此适合用于具有如上所述结构的二次电池的电池组件或不间断电源装置等电池内置设备。
另外，本实施方式的电池的内部短路检测装置或方法可适合应用于在负极与正极之间具有耐热层的非水电解质二次电池和极板阻抗为4Ω·em2以上的非水电解质二次电池，但并不限定于此。即，只要是即使发生内部短路电池电压也不会急剧下降的电池，均可适合应用。
此外，本实施方式示出了电池的内部短路检测装置内置于电池组件中的结构，但并不限定于此，也可以采用将该内部短路检测装置装入负载设备中的结构。
本发明所涉及的电池的内部短路检测装置包括：检测电池温度Tr的电池温度检测部；检测环境温度Te的环境温度检测部；检测伴随电池的放电或充电在预定的第1期间ΔW1内电池发热量的平均值Pav的平均发热量检测部；基于该发热量的平均值Pav以及环境温度Te，求出自检测出所述发热量的平均值Pav起经过预定的第2期间ΔW2后所推定的应达到的电池温度Tp的电池温度推定部；在经过所述第2期间ΔW2后的实际的电池温度Tr为在所述推定的电池温度Tp的基础上考虑到预定的系数α所得的值以上时，判定为内部短路的内部短路判定部。
根据上述结构，对于即使发生内部短路电池电压也不会一下子下降的电池，也可如以下说明，可靠地检测内部短路。
即，出现与放电量或充电量不相应的电池的温度上升时，可推测该电池中发生所述的机制引起的内部短路，放电电流通过其短路部位流过，因此通过检测此现象判定内部短路。
具体而言，放电或充电预定的第1期间ΔW1后，平均发热量检测部检测该第1期间ΔW1内的发热量的平均值Pav。另外，在所述第1期间ΔW1经过时或之后，环境温度检测部检测决定电池产生的热量的散发性的环境温度Te。而且，电池温度推定部根据所述发热量的平均值Pav及环境温度Te，求出自检测出所述发热量的平均值Pav起经过预定的第2期间ΔW2后所推定的应达到的电池温度Tp。另外，当第2期间ΔW2经过后的实际电池温度Tr为在所述推定的电池温度Tp的基础上考虑到预定的系数α所得的值以上时，内部短路判定部判定为发生了内部短路。
由此，对于即使发生内部短路电池电压也不会急剧下降的电池，也可高精度地检测内部短路。
在上述结构中，较为理想的是，包含检测流经所述电池的电流I的电流检测部，和求出对应于所述电池温度Tr的电池的内阻r的内阻取得部，所述平均发热量检测部在所述第1期间ΔW1内，基于所述电流I和内阻r，以指定次数算出电池的发热量P，并将该发热量P的平均值作为所述Pav求出。
根据上述结构，求出有无与如上所述的放电量或充电量不相应的二次电池的温度上升时，在所述第1期间ΔW1内，通过电流检测部检测流经电池的电流I，并且通过电池温度检测部检测电池温度Tr。另外，通过内阻取得部求出对应于检测出的电池温度Tr的内阻r。而且，通过平均发热量检测部，在所述第1期间ΔW1内，基于所述电流I和内阻r，以指定次数算出瞬间的发热量P，并求出该发热量P的平均值Pav。
因此，仅基于流经电池的电流产生的比较正确的发热量求出所述发热量的平均值Pav，因此可正确地检测所述内部短路。
在上述结构中，较为理想的是，包括：取得所述第1期间ΔW1起始时的电池残存容量SOC后，每当所述电流检测部检测电流I时更新该电池残存容量SOC，求出第1期间ΔW1经过时的电池残存容量SOC的电池残存容量取得部；求出从所述第1期间ΔW1经过时的所述电池残存容量SOC推定的电池端子电压Vp的端子电压推定部；检测所述第1期间ΔW1经过时的实际的电池端子电压Vr的端子电压检测部；仅在所述实际的电池端子电压Vr为在所述端子电压Vp的基础上考虑到预定的系数β所得的阈值以下时，让所述平均发热量检测部、电池温度推定部及内部短路判定部的动作控制部动作。
根据上述结构，应用通常执行的电池残存容量SOC的管理，判断是否发生了与放电量或充电量不相应的端子电压下降。而且，采用仅在发生这样的端子电压下降时，让执行所述平均发热量检测部、电池温度推定部及内部短路判定部的动作(即判定是否发生了与放电量或充电量不相应的电池发热的处理)的结构。由此，可提高内部短路的判定精度，并简化判定处理。
上述结构中，作为所述电池，例如可采用在负极与正极之间具有耐热层的非水电解质二次电池、或极板阻抗为4Ω·cm2以上的非水电解质二次电池。
本发明所涉及的电池组件，包括电池和本发明的所述任一结构的电池内部短路检测装置。
本发明所涉及的电子设备***包括电池、由所述电池供电的负载设备、和本发明的所述任一结构的电池内部短路检测装置。
根据本发明的上述电池组件及电子设备***，可实现与所述的本发明的各内部短路检测装置的结构相同的效果。
本发明所涉及的电池的内部短路检测方法包括：检测伴随电池的放电或充电在预定的第1期间ΔW1内电池发热量的平均值Pav的平均发热量检测步骤；基于该发热量的平均值Pav以及环境温度Te，求出自检测出所述发热量的平均值Pav起经过预定的第2期间ΔW2后所推定的应达到的电池温度Tp的电池温度推定步骤；经过所述第2期间ΔW2后检测实际的电池温度Tr的步骤；在经过所述第2期间ΔW2后的实际电池温度Tr为在所述推定的电池温度Tp的基础上考虑到预定的系数α所得的值以上时，判定为内部短路的内部短路判定步骤。
在上述内部短路检测方法中，较为理想的是，所述平均发热量检测步骤包括：求出流经所述电池的电流I的步骤；求出对应于所述电池温度Tr的电池的内阻r的步骤；在所述第1期间ΔW1内，基于所述电流I和内阻r，以指定次数算出电池的发热量P，将该发热量P的平均值作为所述Pav求出的步骤。
在上述内部短路检测方法中，较为理想的是还包括：取得所述第1期间ΔW1起始时的电池残存容量SOC的步骤；在取得所述电池残存容量SOC的步骤之后，每当所述电流检测部检测电流I时更新该电池残存容量SOC，求出第1期间ΔW1经过时的电池残存容量SOC的步骤；求出根据所述第1期间ΔW1经过时的所述电池残存容量SOC可推定的电池端子电压Vp的步骤；检测所述第1期间ΔW1经过时的实际的电池端子电压Vr的步骤；仅在所述实际的电池端子电压Vr为在所述端子电压Vp的基础上考虑到预定的系数β所得的阈值以下时，启动所述平均发热量检测步骤的步骤。
上述内部短路检测方法中，作为所述电池，例如可采用在负极与正极之间具有耐热层的非水电解质二次电池或者极板阻抗为4Ω·cm2以上的非水电解质二次电池。
根据本发明的上述各内部短路检测方法，可实现与所述的本发明的各内部短路检测装置的结构相同的效果。
根据本发明，可提供一种对于即使发生内部短路电池的电压也不会一下子下降的电池，也能可靠地检测到内部短路的电池的内部短路检测装置、方法、电池组件以及电子设备***。
产业上的可利用性
本发明可适合用于作为便携式个人电脑或数码相机、不间断电源装置、手机等电子设备、电动汽车或混合动力汽车等车辆等的电池搭载装置而使用的充电***、用作这些电池搭载装置的电源的电池组件、以及对此类电池组件进行充电的充电装置。

Claims (10)

1.一种电池的内部短路检测装置，其特征在于包括：
电池温度检测部，检测电池温度Tr；
环境温度检测部，检测环境温度Te；
平均发热量检测部，检测伴随电池的放电或充电在预定的第1期间ΔW1内电池发热量的平均值Pav；
电池温度推定部，基于该发热量的平均值Pav以及环境温度Te，求出自检测出所述发热量的平均值Pav起经过预定的第2期间ΔW2后所推定的应达到的电池温度Tp；
内部短路判定部，在经过所述第2期间ΔW2后的实际的电池温度Tr为在所述推定的电池温度Tp的基础上考虑到预定的系数α后所得的值以上时，判定为内部短路。
2.根据权利要求1所述的电池的内部短路检测装置，其特征在于还包括：
电流检测部，检测流经所述电池的电流I，以及
内阻取得部，求出对应于所述电池温度Tr的电池的内阻r，其中，
所述平均发热量检测部，在所述第1期间ΔW1，基于所述电流I和内阻r，以指定次数算出电池的发热量P，将该发热量P的平均值作为所述Pav求出。
3.根据权利要求2所述的电池的内部短路检测装置，其特征在于还包括：
电池残存容量取得部，当取得在所述第1期间ΔW1起始时的所述电池残存容量SOC之后，每当所述电流检测部检测出电流I时则更新该电池残存容量SOC，求出第1期间ΔW1经过时的电池残存容量SOC；
端子电压推定部，求出从所述第1期间ΔW1经过时的所述电池残存容量SOC可推定的电池端子电压Vp；
端子电压检测部，检测所述第1期间ΔW1经过时的实际的电池端子电压Vr；以及
动作控制部，仅在所述实际的电池端子电压Vr为在所述端子电压Vp的基础上考虑到预定的系数β所得的阈值以下时，让所述平均发热量检测部、电池温度推定部及内部短路判定部动作。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池的内部短路检测装置，其特征在于：
所述电池是在负极与正极之间具有耐热层的非水电解质二次电池或者极板阻抗为4Ω·cm2以上的非水电解质二次电池。
5.一种电池组件，其特征在于包括：
电池；以及
如权利要求1至4中任一项所述的电池的内部短路检测装置。
6.一种电子设备***，其特征在于包括：
电池；
由所述电池供电的负载设备；以及
如权利要求1至4中任一项所述的电池的内部短路检测装置。
7.一种电池的内部短路检测方法，其特征在于包括：
检测电池温度Tr的步骤；
检测环境温度Te的步骤；
检测伴随电池的放电或充电在预定第1期间ΔW1内电池发热量的平均值Pav的平均发热量检测步骤；
基于该发热量的平均值Pav以及环境温度Te，求出自检测出所述发热量的平均值Pav起经过预定的第2期间ΔW2后所可推定的应达到的电池温度Tp的电池温度推定步骤；
检测经过所述第2期间ΔW2后的实际的电池温度Tr的步骤；
在经过所述第2期间ΔW2后的实际的电池温度Tr为在所述推定的电池温度Tp的基础上考虑到预定的系数α后所得的值以上时，判定为内部短路的内部短路判定步骤。
8.根据权利要求7所述的电池的内部短路检测方法，其特征在于，所述平均发热量检测步骤包括：
求出流经所述电池的电流I的步骤；
求出对应于所述电池温度Tr的电池的内阻r的步骤；
在所述第1期间ΔW1，基于所述电流I和内阻r，以指定次数算出电池的发热量P，将该发热量P的平均值作为所述Pav求出的步骤。
9.根据权利要求8所述的电池的内部短路检测方法，其特征在于还包括：
取得所述第1期间ΔW1起始时的所述电池残存容量SOC的步骤；
在取得所述电池残存容量SOC的步骤之后，每当所述电流检测部检测电流I时则更新该电池残存容量SOC，求出第1期间ΔW1经过时的电池残存容量SOC的步骤；
求出从所述第1期间ΔW1经过时的所述电池残存容量SOC可推定的电池端子电压Vp的步骤；
检测所述第1期间ΔW1经过时的实际的电池端子电压Vr的步骤；
仅在所述实际的电池端子电压Vr为在所述端子电压Vp的基础上考虑到预定的系数β所得的阈值以下时，开始所述平均发热量检测步骤的步骤。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的电池的内部短路检测方法，其特征在于：
所述电池是在负极与正极之间具有耐热层的非水电解质二次电池或者极板阻抗为4Ω·cm2以上的非水电解质二次电池。
CN2008801003813A 2007-07-26 2008-07-23 电池的内部短路检测装置和方法、电池组件以及电子设备*** Active CN101765940B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007194813 2007-07-26
JP2007-194813 2007-07-26
JP2008187283A JP2009049005A (ja) 2007-07-26 2008-07-18 電池の内部短絡検知装置および方法、電池パック並びに電子機器システム
JP2008-187283 2008-07-18
PCT/JP2008/001964 WO2009013899A1 (ja) 2007-07-26 2008-07-23 電池の内部短絡検知装置および方法、電池パック並びに電子機器システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101765940A true CN101765940A (zh) 2010-06-30
CN101765940B CN101765940B (zh) 2012-08-22

Family

ID=40281159

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008801003813A Active CN101765940B (zh) 2007-07-26 2008-07-23 电池的内部短路检测装置和方法、电池组件以及电子设备***

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20100201321A1 (zh)
EP (1) EP2184800A4 (zh)
JP (1) JP2009049005A (zh)
KR (1) KR20100043247A (zh)
CN (1) CN101765940B (zh)
WO (1) WO2009013899A1 (zh)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103329336A (zh) * 2010-12-27 2013-09-25 马场守 全固体锂二次电池的制造方法和全固体锂二次电池的检查方法
CN104655973A (zh) * 2013-11-25 2015-05-27 艾默生网络能源有限公司 一种ups***中检测电池模块短路的方法和装置
CN104777428A (zh) * 2014-01-15 2015-07-15 福特全球技术公司 电池测试***及方法
CN105324676A (zh) * 2013-02-21 2016-02-10 雷诺两合公司 对能够从机动车辆电池中提取的能量的评估
CN106025404A (zh) * 2016-07-22 2016-10-12 圣邦微电子（北京）股份有限公司 锂离子可充电电池内短路预警侦测方法
CN107843802A (zh) * 2017-10-23 2018-03-27 北京小米移动软件有限公司 内短路检测方法及装置
CN107923944A (zh) * 2015-07-08 2018-04-17 艾格利昂有限公司 锂离子蓄电池安全监测
CN109932661A (zh) * 2017-12-13 2019-06-25 宁德新能源科技有限公司 一种电池状态监测方法及装置
CN109959875A (zh) * 2017-12-26 2019-07-02 丰田自动车株式会社 蓄电设备的评价方法、评价工具及蓄电设备的制造方法
CN109975711A (zh) * 2017-12-28 2019-07-05 宝沃汽车（中国）有限公司 电池组故障检测方法及装置
CN110031715A (zh) * 2018-01-08 2019-07-19 罗伯特·博世有限公司 用于识别第一电能量存储器单元中的内部短路的方法
CN112470325A (zh) * 2018-05-28 2021-03-09 雅扎米Ip私人有限公司 检测电池中的内部短路(isc)的方法和***及实现这种isc检测方法的电池电芯

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5657257B2 (ja) * 2009-03-13 2015-01-21 株式会社東芝 充電システム
FR2947958B1 (fr) * 2009-07-08 2011-09-09 Commissariat Energie Atomique Batterie d'accumulateurs a pertes reduites
JP5554622B2 (ja) * 2010-04-21 2014-07-23 株式会社マキタ 電動工具用装置
US8866444B2 (en) 2010-06-08 2014-10-21 Tesla Motors, Inc. Methodology for charging batteries safely
KR20130021991A (ko) * 2011-08-24 2013-03-06 현대모비스 주식회사 군집화 기법을 이용한 차량용 배터리의 방전시간을 예측하는 장치 및 그 방법
JP5692047B2 (ja) * 2011-12-21 2015-04-01 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
KR101312124B1 (ko) * 2011-12-30 2013-09-26 넥스콘 테크놀러지 주식회사 배터리 관리 시스템의 단락 감지 장치 및 방법
CN102590666B (zh) * 2012-02-10 2015-04-22 惠州Tcl移动通信有限公司 手机假电池和手机功耗、充放电测试***
JP5930342B2 (ja) * 2012-07-27 2016-06-08 トヨタ自動車株式会社 二次電池の短絡検査方法
JP2014032021A (ja) * 2012-08-01 2014-02-20 Primearth Ev Energy Co Ltd 電流値演算装置及び蓄電装置の冷却装置
CN103033759B (zh) * 2012-12-11 2015-02-18 上海市电力公司 一种蓄电池热失控智能判断方法
JP6148882B2 (ja) * 2013-03-13 2017-06-14 株式会社マキタ バッテリパック及び充電器
DE102013216972A1 (de) * 2013-08-27 2015-03-05 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung einer elektrochemischen Zelle
DE102013220760A1 (de) * 2013-10-15 2015-04-16 Robert Bosch Gmbh Kurzschlussdetektionsvorrichtung zur Detektion von Kurzschlüssen einer Batteriezelle und Verfahren zur Kurzschlussdetektion
JP6102714B2 (ja) * 2013-12-11 2017-03-29 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
KR102249889B1 (ko) * 2014-04-07 2021-05-07 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지용 보호 장치
WO2016003958A1 (en) * 2014-06-30 2016-01-07 Celgard, Llc System and method for differentiating shorting in a battery
FR3034260B1 (fr) 2015-03-23 2019-07-05 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede de determination d'au moins un etat de securite d'un accumulateur electrochimique au lithium au moyen de jauge(s) de contrainte
CN104767855B (zh) * 2015-04-02 2017-09-29 工业和信息化部电信研究院 一种基于恒温箱的手机功耗检测实验***及其检测方法
CN104993529A (zh) * 2015-06-16 2015-10-21 成都西可科技有限公司 一种户外运动相机的电池续航备用设备
CN109863416B (zh) 2016-11-07 2021-05-11 日产自动车株式会社 短路检测装置
WO2018203509A1 (ja) * 2017-05-01 2018-11-08 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電システム及び微小短絡の検査方法
US10788536B2 (en) * 2017-05-11 2020-09-29 Texas Instruments Incorporated System and apparatus for battery internal short current detection under arbitrary load conditions
JP6885236B2 (ja) * 2017-07-10 2021-06-09 トヨタ自動車株式会社 蓄電デバイスの短絡検査方法及び蓄電デバイスの製造方法
KR102439932B1 (ko) * 2017-07-26 2022-09-05 삼성전자주식회사 배터리 이상 검출 방법 및 장치
CN109716579B (zh) 2017-08-25 2022-02-01 Oppo广东移动通信有限公司 终端设备及其电池安全监控方法和监控***
JP7145865B2 (ja) 2017-09-21 2022-10-03 古河電気工業株式会社 充電可能電池短絡予測装置および充電可能電池短絡予測方法
DE102018214984A1 (de) * 2018-09-04 2020-03-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Ermittlung einer Umgebungstemperatur einer ersten elektrischen Energiespeichereinheit im Verbund mit zweiten elektrischen Energiespeichereinheiten sowie entsprechende Vorrichtung, Computerprogramm und maschinenlesbares Speichermedium
US11105858B2 (en) * 2018-10-03 2021-08-31 O2Micro Inc. Predicting a potential fault in a battery
WO2020101271A1 (ko) * 2018-11-12 2020-05-22 한국전기연구원 전지의 정상 및 단락 상태에 대한 온도 변화 예측 방법
JP7171491B2 (ja) * 2019-03-29 2022-11-15 本田技研工業株式会社 内部短絡状態量の計測装置及び計測方法
CN112498172B (zh) * 2020-02-25 2022-07-15 长城汽车股份有限公司 动力电池荷电状态下限控制方法、装置及车辆
JP7322817B2 (ja) * 2020-06-02 2023-08-08 トヨタ自動車株式会社 バッテリーセル短絡検知装置、方法、プログラム、及び車両
KR20220001002U (ko) 2020-10-29 2022-05-09 이근창 충전식 휴대용 전열스틱
CN116794542B (zh) * 2023-06-06 2024-01-16 东莞市腾威动力新能源有限公司 一种储能电池短路检测和保护的方法及***

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5444378A (en) * 1988-07-13 1995-08-22 Electronic Development Inc. Battery state of charge monitor
JPH03131780A (ja) * 1989-10-17 1991-06-05 Fujikura Ltd 蓄電池内蔵機器パッケージおよび蓄電池の劣化判定方法
JP2754506B2 (ja) * 1991-12-27 1998-05-20 株式会社 ピーエフユー セルショート検出充電装置
JP3371301B2 (ja) 1994-01-31 2003-01-27 ソニー株式会社 非水電解液二次電池
JPH07222374A (ja) * 1994-02-04 1995-08-18 Pfu Ltd 充電制御方法および装置
JP3697724B2 (ja) 1994-09-14 2005-09-21 日産自動車株式会社 組電池の異常検出装置
JP2937075B2 (ja) * 1995-04-27 1999-08-23 日本電気株式会社 電池温度制御手段を備えた充電器
FR2740554A1 (fr) * 1995-10-31 1997-04-30 Philips Electronique Lab Systeme de controle de la phase de decharge des cycles de charge-decharge d'une batterie rechargeable, et dispositif hote muni d'une batterie intelligente
FR2740555A1 (fr) * 1995-10-31 1997-04-30 Philips Electronique Lab Systeme de controle des cycles de charge-decharge d'une batterie rechargeable, et dispositif hote muni d'une batterie intelligente
TW348325B (en) * 1996-01-26 1998-12-21 Yamaha Motor Co Ltd Method and apparatus for monitoring deterioration of a storage battery
JP2001339868A (ja) * 2000-05-30 2001-12-07 Sanyo Electric Co Ltd 電池の充放電制御方法
JP2002008631A (ja) 2000-06-16 2002-01-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 内部短絡検出装置、内部エネルギ吸収装置及び二次電池
JP3831589B2 (ja) * 2000-08-25 2006-10-11 三洋電機株式会社 二次電池の異常を温度で検出する方法と装置
JP3839761B2 (ja) * 2001-09-14 2006-11-01 松下電器産業株式会社 バッテリ制御装置
JP3706576B2 (ja) * 2001-12-27 2005-10-12 三洋電機株式会社 電源装置
JP2003317810A (ja) 2002-04-18 2003-11-07 Toyota Motor Corp 電池の特性評価方法
US7482784B2 (en) * 2003-07-15 2009-01-27 Panasonic Corporation Degradation judgment circuit for secondary battery
KR100790280B1 (ko) * 2004-03-30 2008-01-02 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 비수전해액 2차 전지
JP4576903B2 (ja) * 2004-06-29 2010-11-10 三菱化学株式会社 温度分布評価方法並びにシミュレーション装置及びシミュレーションプログラム
JP4739040B2 (ja) * 2005-02-18 2011-08-03 パナソニック株式会社 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
JP4931378B2 (ja) * 2005-07-06 2012-05-16 三洋電機株式会社 車両用の電源装置
EP1918725B1 (en) * 2005-08-25 2015-03-11 Panasonic Corporation Voltage monitor and electrical storage device using the same
JP4845512B2 (ja) * 2006-01-04 2011-12-28 パナソニック株式会社 温度検出装置
US8163409B2 (en) * 2006-12-15 2012-04-24 Panasonic Corporation Evaluation method for safety upon battery internal short circuit, evaluation device for safety upon battery internal short circuit, battery, battery pack, and manufacturing method for battery and battery pack

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9257721B2 (en) 2010-12-27 2016-02-09 Mamoru Baba Method for manufacturing all solid-state lithium-ion rechargeable battery, and method for testing all solid-state lithium-ion rechargeable battery
CN103329336B (zh) * 2010-12-27 2016-10-12 马场守 全固体锂二次电池的制造方法和全固体锂二次电池的检查方法
CN103329336A (zh) * 2010-12-27 2013-09-25 马场守 全固体锂二次电池的制造方法和全固体锂二次电池的检查方法
CN105324676A (zh) * 2013-02-21 2016-02-10 雷诺两合公司 对能够从机动车辆电池中提取的能量的评估
CN105324676B (zh) * 2013-02-21 2018-03-30 雷诺两合公司 对能够从机动车辆电池中提取的能量的评估
CN104655973A (zh) * 2013-11-25 2015-05-27 艾默生网络能源有限公司 一种ups***中检测电池模块短路的方法和装置
CN104655973B (zh) * 2013-11-25 2017-09-05 艾默生网络能源有限公司 一种ups***中检测电池模块短路的方法和装置
CN104777428A (zh) * 2014-01-15 2015-07-15 福特全球技术公司 电池测试***及方法
CN107923944A (zh) * 2015-07-08 2018-04-17 艾格利昂有限公司 锂离子蓄电池安全监测
CN106025404A (zh) * 2016-07-22 2016-10-12 圣邦微电子（北京）股份有限公司 锂离子可充电电池内短路预警侦测方法
CN107843802A (zh) * 2017-10-23 2018-03-27 北京小米移动软件有限公司 内短路检测方法及装置
CN109932661A (zh) * 2017-12-13 2019-06-25 宁德新能源科技有限公司 一种电池状态监测方法及装置
US10955484B2 (en) 2017-12-13 2021-03-23 Ningde Amperex Technology Limited Battery state monitoring method and apparatus
CN109932661B (zh) * 2017-12-13 2022-02-08 宁德新能源科技有限公司 一种电池状态监测方法及装置
CN109959875A (zh) * 2017-12-26 2019-07-02 丰田自动车株式会社 蓄电设备的评价方法、评价工具及蓄电设备的制造方法
CN109959875B (zh) * 2017-12-26 2021-07-06 丰田自动车株式会社 蓄电设备的评价方法、评价工具及蓄电设备的制造方法
CN109975711A (zh) * 2017-12-28 2019-07-05 宝沃汽车（中国）有限公司 电池组故障检测方法及装置
CN110031715A (zh) * 2018-01-08 2019-07-19 罗伯特·博世有限公司 用于识别第一电能量存储器单元中的内部短路的方法
CN112470325A (zh) * 2018-05-28 2021-03-09 雅扎米Ip私人有限公司 检测电池中的内部短路(isc)的方法和***及实现这种isc检测方法的电池电芯

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009049005A (ja) 2009-03-05
WO2009013899A1 (ja) 2009-01-29
KR20100043247A (ko) 2010-04-28
EP2184800A4 (en) 2012-08-01
EP2184800A1 (en) 2010-05-12
US20100201321A1 (en) 2010-08-12
CN101765940B (zh) 2012-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101765940B (zh) 电池的内部短路检测装置和方法、电池组件以及电子设备***
CN101689684B (zh) 电池的内部短路探知装置和方法以及电池组件
US20100188054A1 (en) Battery internal short-circuit detecting device and method, battery pack, and electronic device system
JP4486046B2 (ja) バッテリパックのモニタリング装置及びその方法
US6504344B1 (en) Monitoring battery packs
US10873201B2 (en) Battery management apparatus and method for protecting a lithium iron phosphate cell from over-voltage using the same
KR20170056301A (ko) 이차 전지의 출력 파라미터를 조정하는 시스템 및 그 방법
KR20180082345A (ko) 에너지 절약 및 빠른 셀 밸런싱이 가능한 충전 제어 장치 및 방법
KR20170092552A (ko) 무선 네트워크 기반 배터리 관리 시스템
JP7173127B2 (ja) 電池監視方法、電池監視装置及び電池監視システム
KR20130123098A (ko) 배터리 밸런싱 시스템 및 이를 이용한 배터리 밸런싱 방법
EP3756937B1 (en) Apparatus and method for estimating soc
KR20200044574A (ko) 배터리 관리 장치
KR20190075609A (ko) 전류 센서 진단 장치 및 방법
EP4105669A1 (en) Method for calculating battery degradation degree and apparatus for calculating battery degradation degree
KR101277733B1 (ko) 배터리의 ｓｏｃ를 추정하는 장치 및 방법
EP4174506A1 (en) Battery resistance calculation apparatus and method
KR101734724B1 (ko) 전기 자동차의 누전 검출 장치
WO2019171680A1 (ja) 電池監視装置、電池モジュール装置及び電池監視システム
Pruthvija et al. Review on Battery Technology and its Challenges
EP3974247A1 (en) Device and method for controlling output of parallel multi-pack system
KR102549635B1 (ko) 절연 저항 측정 장치 및 방법
Sharma et al. Novel Pulse Power Estimation Technique for Li—Ion Battery Using DCIR and SOC Relationship
Eseosa et al. A comprehensive study on lithium-ion battery management system
JP2023548898A (ja) バッテリー診断装置、バッテリー管理システム、バッテリーパック、電気車両及びバッテリー診断方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant