CN1929188A - 电池组的异常检测方法、电池组和电子设备 - Google Patents

Abstract

电池组的异常检测方法、电池组和电子设备。检测电池组(2)的异常的结构，该电池组(2)包括串联连接或并联连接的多个电池单元(41a、41b、42a、42b、43a、43b)，该结构检测是否电池单元中的至少一个的阻抗偏离了规定范围。另外，该结构检测是否电池单元中的至少一个的阻抗变化超出了规定范围。

Description

电池组的异常检测方法、电池组和电子设备

技术领域

本发明涉及对具有多个电池单元(battery cell)的电池组进行异常检测的方法，更具体地，涉及通过检测电池单元的诸如阻抗的状态数据、并使得该状态数据能够用于异常判断和充电/放电控制，来对电池组进行异常检测的方法，以及电池组和电子设备。

背景技术

具有多个电池单元的电池组通常用于诸如个人计算机(PC)等的各种电子设备的电源。因为多个电池单元被组合成电池组，所以电池组中的各个电池单元可以容易地产生劣化差异。由于电池组特性的原因，所以难以检测电池单元的不均衡以及电池单元块中一侧的电池单元的异常。

关于这种电池组，存在公开了以下内容的出版物：通过对流经并联连接的各个电池单元的电流的均衡性进行检测来检测电池异常的结构(日本专利申请特开2000-133318号公报，[0051]段)；检测电池电压和阻抗来判断是否可以高速充电(日本专利申请特开2004-215398号公报，[0036]、[0037]、[0039]段以及图3)；测量电流和电压以防止电池组的过充电(日本专利申请特开平11(1999)-252809号公报，[0025]、[0026]段，图3、4)；以及通过对构成电池组的各个电池单元的电压进行监测来检测异常(日本专利申请特开2004-31273号公报，[0007]段以及图1)。

常规地，已知的方法是，例如通过对充电期间增加到规定电压的时间进行测量，如果在规定时间内未充电到规定电压则判断电池组为异常，从而检测具有组合电池(具有多个电池单元)的电池组的异常。为了电池组的安全保证，存在一保护装置，用于通过将各个电池单元的电压控制在规定电压内来允许充电/放电。然而，这难以检测异常，除非电池组中的电池单元短路，或者在电池单元的电压之间产生了大的差异。

作为例如在使用组合电池(将三个由两个电池单元并联而成的电路串联)的情况下的电池组的结构，将三个电池单元块(每个电池单元块中并联连接有两个电池单元)串联构成。在该情况下，难以检测组合电池的特定电池单元的异常，因为如果构成电池单元块的一侧的电池单元有异常，则另一侧的电池单元的电压负载过量，而电池单元块作为整体看上去工作正常。

上述日本专利申请特开2000-133318号公报公开了对这种组合电池的异常检测，其通过监测在并联连接的各个电池单元中流动的电流的均衡性来检测电池异常。在该结构中，除非在两侧的电池单元之间存在劣化差异，否则不能够检测到异常。

除非存在诸如不能够充电/放电的严重故障，否则无论如何都不能知道异常。因此，存在这样的缺点：允许对具有由电池单元的劣化引起的不均衡电池单元块的电池组或者具有已劣化的电池单元的电池组进行充电。

在日本专利申请特开2000-133318号公报、日本专利申请特开2004-215398号公报、日本专利申请特开平11(1999)-252809号公报以及日本专利申请特开2004-31273号公报中的任一个中都没有公开上述问题，在这些出版物中没有教导或建议这些问题的任何解决方案。

发明内容

鉴于具有多个电池单元的电池组的上述问题，本发明的第一个目的是检测电池组中的异常。

本发明的第二个目的是在与电池组相连的或具有内置电池组的电子设备侧检测电池组的异常。

为了实现上述第一个和第二个目的，根据本发明的第一方面，提供了一种电池组的异常检测方法，该电池组具有多个串联连接或并联连接的电池单元，该方法包括检测是否至少一个所述电池单元的阻抗偏离了规定范围的步骤。

根据上述结构，通过对构成电池组的多个电池单元的阻抗进行监测并对是否至少一个电池单元的阻抗偏离了规定范围进行检测，如果阻抗偏离了规定范围，则将其判断为异常。此处，该规定范围对应在电池单元正常工作情况下的阻抗范围。在该情况下，构成电池组的电池单元由两个或更多个电池单元形成，无论它们是串联连接还是并联连接。

为了实现上述第一和第二目的，根据本发明第二方面，提供了一种电池组的异常检测方法，该电池组具有多个串联连接或并联连接的电池单元，该方法包括检测是否至少一个所述电池单元的阻抗变化超出了规定范围的步骤。

根据上述结构，因为电池单元的阻抗随运行状态和使用时间而变化，所以通过监测阻抗变化就可以知道电池单元的状态。检测是否至少一个电池单元的阻抗变化超出规定范围，如果阻抗变化超出规定范围，则将其判断为异常。在此，该规定范围对应其中电池单元的阻抗变化被认为正常的范围。在该情况下，阻抗变化包括电池单元之间的阻抗差。

为了实现上述目的，电池组的异常检测方法可以包括测量所述电池单元的阻抗的步骤。在该情况下，可以基于电流和电压来获得阻抗，然而，可以具有直接测量阻抗的结构。阻抗变化可以根据在不同时间点处的阻抗来获得，或者可以是多个电池单元之间的阻抗差。

为了实现上述目的，电池组的异常检测方法可以包括根据所述电池单元的充电电流的电流变动量以及所述电池单元的相应的电压变动量来测量或预测所述电池单元的阻抗的步骤。根据上述结构，可以根据相对于由充电电流引起的电流变化的电压变化来测量或预测阻抗。

为了实现上述目的，电池组的异常检测方法可以包括根据所述电池单元的放电电流的电流变动量以及所述电池单元的相应的电压变动量来测量或预测所述电池单元的阻抗的步骤。根据上述结构，可以根据相对于由放电电流引起的电流变化的电压变化来测量或预测阻抗。

为了实现上述第一目的，根据本发明的第三方面，提供了一种具有多个串联连接或并联连接的电池单元的电池组，该电池组包括检测部，用于检测是否至少一个所述电池单元的阻抗偏离了规定范围。

根据上述结构，设置在电池组中的检测部监测构成电池组的多个电池单元的阻抗，并检测是否至少一个电池单元的阻抗偏离了规定范围。如果阻抗偏离了，则将其判断为异常。在此，规定范围和电池单元如上所述。

为了实现上述第一目的，根据本发明的第四方面，提供了一种具有多个串联连接或并联连接的电池单元的电池组，该电池组包括检测部，用于检测是否至少一个所述电池单元的阻抗变化超出了规定范围。

根据上述结构，设置在电池组中的检测部监测构成电池组的多个电池单元的阻抗变化，并检测是否至少一个电池单元的阻抗变化超出了规定范围。如果阻抗变化超出了，则将其判断为异常。在此，规定范围和电池单元如上所述。

为了实现上述目的，电池组可以包括用于测量所述电池单元的阻抗的测量部。根据该结构，电池组具有设置在其中的用于测量阻抗的测量部，因此可以由电池组自身来监测阻抗。

为了实现上述目的，电池组可以包括处理部，用于根据所述电池单元的充电电流的电流变动量以及所述电池单元的相应的电压变动量来计算或预测所述电池单元的阻抗。

为了实现上述目的，电池组可以包括处理部，用于根据所述电池单元的放电电流的电流变动量以及所述电池单元的相应的电压变动量来计算或预测所述电池单元的阻抗。

为了实现上述目的，电池组可以根据所述检测部的检测结果来禁止对所述电池单元的充电和放电的其中之一或两者。

为了实现上述第二目的，根据本发明的第五方面，提出了一种与电池组相连的电子设备，该电池组具有多个串联连接或并联连接的电池单元，该电子设备包括检测部，用于检测是否至少一个所述电池单元的阻抗偏离了规定范围。根据该结构，电子设备侧具有构成电池组的电池单元的阻抗检测部，因此，可以在电子设备侧监测阻抗。

为了实现上述第二目的，根据本发明的第六方面，提出了一种与电池组相连的电子设备，该电池组具有多个串联连接或并联连接的电池单元，该电子设备包括检测部，用于检测是否至少一个所述电池单元的阻抗变化超出了规定范围。根据该结构，电子设备侧具有构成电池组的电池单元的阻抗变化检测部，因此，可以在电子设备侧监测阻抗变化。

为了实现上述目的，电子设备可以包括测量部，用于测量所述电池组的各个所述电池单元的阻抗。

为了实现上述目的，电子设备可以包括处理部，用于根据所述电池单元的充电电流的电流变动量以及所述电池单元的相应的电压变动量来计算或预测所述电池单元的阻抗。

为了实现上述目的，电子设备可以包括处理部，用于根据所述电池单元的放电电流的电流变动量以及所述电池单元的相应的电压变动量来计算或预测所述电池单元的阻抗。

为了实现上述目的，电子设备可以根据所述检测部的检测结果来禁止对所述电池单元的充电和放电的其中之一或两者。

为了实现上述目的，电子设备可以包括用于接收由所述电池组测量的数据的接收部，其与用于发送所述数据的发送部对应。

根据本发明，对于具有组合电池(包括多个电池单元)的电池组，可以检测到电池单元的不均衡以及特定电池单元的异常，因此可以防止在异常状态下使用电池组。从而可以有助于改善电池组的安全性。

通过参照附图和各个实施例来更加清楚地理解本发明的其它目的、特征和优点。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的电池组及其异常检测方法的解释性电路图。

图2是根据本发明第一实施例的电池组及其异常检测方法的解释性电路图。

图3是根据本发明第二实施例的电池组及其异常检测方法的解释性电路图。

图4是根据本发明第二实施例的电池组及其异常检测方法的解释性电路图。

图5示出了根据本发明第三实施例的电池组。

图6是示出了异常检测部的框图。

图7是示出了异常检测的操作的流程图。

图8是示出了在异常时的操作的流程图。

图9是根据本发明第四实施例的电池组及其异常检测方法的解释性电路图。

图10示出了根据本发明第五实施例的电池组。

图11示出了根据本发明第五实施例的电池组和电子设备。

图12示出了根据本发明第六实施例的电池组和电子设备。

图13示出了根据本发明第七实施例的电池组。

图14示出了根据本发明其它实施例的电子设备。

具体实施方式

[第一实施例]

参照图1和图2来说明本发明的第一实施例。图1是在使用充电电流的情况下电池组及其异常检测方法的解释性电路图。图2是在使用放电电流的情况下电池组及其异常检测方法的解释性电路图。

电池组2具有组合电池4和一对输出端子6、8。组合电池4具有将正极设置在输出端子6侧而将负极设置在输出端子8侧的多个电池单元41a、41b、42a、42b、43a和43b。对于电池单元41a、41b、42a、42b、43a和43b，将一对并联连接的电池单元41a和41b(电池单元块41)、一对并联连接的电池单元42a和42b(电池单元块42)以及一对并联连接的电池单元43a和43b(电池单元块43)串联连接。换言之，组合电池4具有两并联(two-parallel)和三串联(three-series)相组合的结构。电池单元41a、41b、42a、42b、43a和43b的每一个是具有充电和放电功能的二次(secondary)电池(蓄电池)，其例如由锂离子电池构成。因此，在输出端子6和8之间将电池单元块41、42和43的累计电压取出。

根据图1所示的电池组2，假设蓄电池充电器装置10与输出端子6、8相连以便对组合电池4充电，蓄电池充电器装置10向电池单元块41、42和43的每一个施加电压，那么充电电流就会流动。在该情况下，总电流“I”作为充电电流在组合电池4中流动。

在该电流“I”正在流动的情况下对电池单元块41、42和43的电压进行测量，并将所测电压设为V1、V2和V3。在电流“I’”正在流动的情况下对电池单元块41、42和43的电压进行测量，并将所测电压设为V’1、V’2和V’3。

对于各个电池单元块41、42和43，根据电压V1、V2、V3、V’1、V’2和V’3以及电流“I”和“I’”来计算阻抗Z。

电池单元块41的阻抗Z41、电池单元块42的阻抗Z42以及电池单元块43的阻抗Z43可通过以下等式这样来定义：

Z41＝(V’1-V1)/(I’-I)…(1)

Z42＝(V’2-V2)/(I’-I)…(2)

Z43＝(V’3-V3)/(I’-I)…(3)

在正常状态下，认为阻抗Z41、Z42和Z43是：

Z41Z42Z43

因此：

(V’1-V1)/(I’-I)(V’2-V2)/(I’-I)

(V’3-V3)/(I’-I)…(4)

另一方面，在异常状态下，认为阻抗Z41、Z42和Z43是：

Z41≠Z42≠Z43

因此：

(V’1-V1)/(I’-I)≠(V’2-V2)/(I’-I)

≠(V’3-V3)/(I’-I)…(5)

对于阻抗Z41、Z42和Z43，假设阻抗Z41和Z42的阻抗变化(差)为ΔZ412，假设阻抗Z42和Z43的阻抗变化(差)为ΔZ423，假设阻抗Z43和Z41的阻抗变化(差)为ΔZ431。可以根据以下等式来表示阻抗变化ΔZ412、ΔZ423和ΔZ431：

ΔZ412＝Z41-Z42

＝{(V’1-V1)/(I’-I)}-{(V’2-V2)/(I’-I)}…(6)

ΔZ423＝Z42-Z43

＝{(V’2-V2)/(I’-I)}-{(V’3-V3)/(I’-I)}…(7)

ΔZ431＝Z43-Z41

＝{(V’3-V3)/(I’-I)}-{(V’1-V1)/(I’-I)}…(8)

在正常状态下，阻抗变化ΔZ412、ΔZ423和ΔZ431被认为是：

ΔZ412ΔZ423ΔZ431…(9)

另一方面，在异常状态下，阻抗变化ΔZ412、ΔZ423和ΔZ431被认为是：

ΔZ412≠ΔZ423≠ΔZ431…(10)

因此，阻抗变化更大。

以上说明是图1所示的充电的情况。图2示出了诸如电子设备的负载11取代蓄电池充电装置10与输出端子6、8相连。在该情况下，尽管仅仅电流“I”和“I’”的流动方向与图1所示的情况不同，但是可以通过测量与电流I和I’对应的电压V1、V’1、V2、V’2、V3和V’3，来将利用等式(1)至等式(10)所说明的以上计算等应用在该情况中。

接下来，以下是测量阻抗Z41、Z42和Z43，以及阻抗变化ΔZ412、ΔZ423和ΔZ431的意义。

认为与其中构成电池单元块41、42和43的电池单元对的两侧都处于正常状态的情况相比，在该电池单元对的一侧产生异常的情况下内部阻抗增加。另外，存在这样的趋势，即内部阻抗在电池单元的劣化增加的情况下也增加。因此，可以通过测量各个电池单元块41、42和43的阻抗来预测电池单元的不均衡以及特定电池单元的异常。

例如，不可以仅因为在正常状态下具有内部阻抗Zo＝200(mΩ)的锂离子电池在电流不流动的状态下呈现3(V)的电压而解释为异常，也不可以仅因为在施加1(A)的充电电流进行充电的状态下呈现4(V)的电压而解释为异常。然而，如果在电流不流动的状态下具有特定电压3(V)的电池单元通过施加1(A)的充电电流呈现4(V)的电压，则内部阻抗Ze被定义为Ze＝(4-3)/1＝1(Ω)，因此Ze/Zo＝1(Ω)/200(mΩ)＝5，这导致5倍于正常阻抗的阻抗。

以这种方式，即使不能通过简单地比较电压或电流来检测电池单元的异常，也能够利用通过计算阻抗或阻抗变化而获得的阻抗或阻抗变化来检测或判断电池单元的异常。

因此，可以根据上述阻抗数据来了解电池组2的异常状态，并且可以如下来判断正常或异常：

<1>通过规定阻抗Z41、Z42、Z43的最大容许范围(Zra±ΔZa)，如果阻抗Z41、Z42或Z43中的任一个偏离最大容许范围(Zra±ΔZa)，则判断为异常。在该情况下，如果所有阻抗Z41、Z42、Z43都偏离最大容许范围(Zra±ΔZa)，则可以判断为异常。

<2>通过规定阻抗变化(差)ΔZ412、ΔZ423和ΔZ431的最大容许范围ΔZb，如果阻抗变化ΔZ412、ΔZ423或ΔZ431中的任一个超出最大容许范围ΔZb，则判断为异常。在该情况下，如果所有阻抗变化ΔZ412、ΔZ423和ΔZ431都超出最大容许范围ΔZb，则也可以判断为异常。

根据上述结构，可以对包括组合电池4的电池组2的状态(诸如电池单元的不均衡、电池单元的异常)进行准确的检测。可以提前防止使用异常电池。因此，可以有助于改善电池组的安全性。

[第二实施例]

接下来，参照图3和图4来说明本发明的第二实施例。图3是在使用充电电流的情况下电池组及其异常检测方法的解释性电路图。图4是在使用放电电流的情况下电池组及其异常检测方法的解释性电路图。对于与图1和图2中相同的组件，在图3和图4中使用相同的标记。

根据第二实施例的电池组2与第一实施例的相同，因此，这里省略了对电池组的各个组成部分的说明。

根据本实施例，对各个电池单元41a、41b、42a、42b、43a和43b的电流以及电池单元块41、42和43的电压进行测量。通过测量在各个电池单元41a、41b、42a、42b、43a和43b中流动的电流来计算阻抗。在第一实施例中，对电池组2的总电流“I”进行测量，而在本实施例中，对在各个电池单元41a、41b、42a、42b、43a和43b中流动的电流进行测量。

在本实施例中，测量电池单元块41、42和43的电压分别为V1、V2和V3。相对于各个电池单元块41、42和43的电压V1、V2和V3，测量电池单元41a、41b、42a、42b、43a和43b的电流分别为I1a、I1b、I2a、I2b、I 3a和I3b。此外，相对于各个电池单元块41、42和43的电压V’1、V’2和V’3，测量电池单元41a、41b、42a、42b、43a和43b的电流分别为I’1a、I’1b、I’2a、I’2b、I’3a和I’3b。根据这些测量，计算电池单元41a、41b、42a、42b、43a和43b的阻抗为Z1a、Z1b、Z2a、Z2b、Z3a和Z3b。通过以下等式来定义阻抗Z1a、Z1b、Z2a、Z2b、Z3a和Z3b：

Z1a＝(V’1-V1)/(I’1a-I1a)…(11)

Z1b＝(V’1-V1)/(I’1b-I1b)…(12)

Z2a＝(V’2-V2)/(I’2a-I2a)…(13)

Z2b＝(V’2-V2)/(I’2b-I2b)…(14)

Z3a＝(V’3-V3)/(I’3a-I3a)…(15)

Z3b＝(V’3-V3)/(I’3b-I3b)…(16)

在正常状态下，可以如下来定义这些阻抗Z1a、Z1b、Z2a、Z2b、Z3a和Z3b：

Z1aZ1bZ2aZ2bZ3aZ3b

(V’1-V1)/(I’1a-I1a)

(V’1-V1)/(I’1b-I1b)

(V’2-V2)/(I’2a-I2a)

(V’2-V2)/(I’2b-I2b)

(V’3-V3)/(I’3a-I3a)

(V’3-V3)/(I’3b-I3b)…(17)

另一方面，在异常状态的情况下：

正常工作期间的阻抗Z1aZ1bZ2aZ2bZ3aZ3b变成以下不等式：

Z1a≠Z1b≠Z2a≠Z2b≠Z3a≠Z3b…(18)

另外，例如对于上述阻抗Z1a、Z1b、Z2a、Z2b、Z3a和Z3b，假设各个电池单元块41、42、、43的阻抗变化(差)为ΔZ1ab、ΔZ2ab和ΔZ3ab。将阻抗变化(差)ΔZ1ab、ΔZ2ab和ΔZ3ab定义为：

ΔZ1ab＝Z1a-Z1b

＝{(V’1-V1)/(I’1a-I1a)}

-{(V’1-V1)/(I’1b-I1b)}…(19)

ΔZ2ab＝Z2a-Z2b

＝{(V’2-V2)/(I’2a-I2a)}

-{(V’2-V2)/(I’2b-I2b)}…(20)

ΔZ3ab＝Z3a-Z3b

＝{(V’3-V3)/(I’3a-I3a)}

-{(V’3-V3)/(I’3b-I3b)}…(21)

正常状态下的阻抗变化ΔZ1ab、ΔZ2ab和ΔZ3ab如下：

ΔZ1abΔZ2abΔZ3ab…(22)

在导致大的阻抗变化的异常状态下，上面的等式变成以下不等式：

ΔZ1ab≠ΔZ2ab≠ΔZ3ab…(23)

以上说明是图3所示的充电的情况。图4示出了诸如电子设备的负载11取代蓄电池充电器装置10与输出端子6、8相连。在该情况下，尽管仅仅电流I1a、I1b、I2a、I2b、I3a、I3b、I’1a、I’1b、I’2a、I’2b、I’3a和I’3b的流动方向与图3所示的情况不同，但是可以通过测量与电流I1a、I1b、I2a、I2b、I3a、I3b、I’1a、I’1b、I’2a、I’2b、I’3a和I’3b对应的电压V1、V’1、V2、V’2、V3和V’3，将利用等式(11)至等式(23)所说明的以上计算等应用在该情况中。

因此，可以根据上述的不均衡数据来了解电池组2的异常状态，可以如下来判断正常或异常：

<3>通过规定阻抗Z1a、Z1b、Z2a、Z2b、Z3a和Z3b的最大容许范围(Zrc±ΔZc)，如果阻抗Z1a、Z1b、Z2a、Z2b、Z3a和Z3b中的任一个偏离最大容许范围(Zrc±ΔZc)，则判断为异常。在该情况下，如果所有阻抗Z1a、Z1b、Z2a、Z2b、Z3a和Z3b都偏离最大容许范围(Zrc±ΔZc)，则可以判断为异常。

<4>通过规定阻抗变化(差)ΔZ1ab、ΔZ2ab和ΔZ3ab的最大容许范围ΔZd，如果阻抗变化ΔZ1ab、ΔZ2ab和ΔZ3ab中的任一个超出最大容许范围ΔZd，则判断为异常。在该情况下，如果所有阻抗变化ΔZ1ab、ΔZ2ab和ΔZ3ab都超出最大容许范围ΔZd，则也可以判断为异常。

此外，根据上述结构，可以对包括组合电池4的电池组2的状态(诸如电池单元的不均衡、电池单元的异常)进行准确的检测。可以提前防止使用异常电池。因此，可以有助于改善电池组的安全性。

[第三实施例]

接下来，参照图5来说明本发明的第三实施例。图5示出了电池组2的结构示例。对于与图1中相同的组件，在图5中使用相同的标记。

该电池组2设置有组合电池4，并且容纳有电压测量部12、电流测量部14、异常检测部16、显示部18和开关部(SW)20，作为用于检测组合电池4的异常的检测部和用于计算阻抗和阻抗变化的处理部。电压测量部12测量组合电池4的电压。电流测量部14测量组合电池4的电流。异常检测部16根据电压测量部12和电流测量部14测量的数据来检测组合电池4的异常。显示部18显示异常。通过异常检测部16的输出来控制SW 20。在该电池组2中，组合电池4的正电压从输出端子6获得，而组合电池4的负电压来自输出端子8。在放电时，输出端子6、8与诸如个人计算机(PC)等的作为负载的电子设备(作为供电对象)相连。在充电时，输出端子6、8与上述蓄电池充电器装置10相连。

组合电池4的结构如上所述(参照图1)。作为可再充电的二次电池，例如，将锂离子电池用于各个电池单元41a、41b、42a、42b、43a和43b。

电压测量部12包括与各个电池单元块41、42和43对应的电压测量部121、122和123，用于分别测量电压。各个电压测量部121、122和123例如由电压计构成。

在组合电池4的负电极侧与输出端子8之间连接有电流检测电阻器22。通过电流测量部14来测量流过电流检测电阻器22的电流“I”。在该情况下，假设“I”表示流过电流检测电阻器22的电流，“r”表示电流检测电阻器22的电阻值，产生电压降为“r.I”。通过使用电压降“r.I”，通过测量电压来测量电流。电流“I”被提供给异常检测部16作为用于计算的数据，并用于检测异常状态等。

异常检测部16例如由微计算机构成，其根据电池单元块41、42和43的电压V1、V2和V3，以及总电流“I”或流过电池单元41a、41b、42a、42b、43a和43b的各个电流的测量数据来计算上述阻抗；根据计算结果来判断状态是正常还是异常；产生它的通知显示输出；并且执行对SW 20的开/关控制。上述处理<1>至<4>中的任一个都可以用于判断阻抗。

显示部18包括液晶显示器(LCD)或发光二极管，用于显示表示正常或异常以及警告的消息。

通过来自异常检测部16的输出来打开或闭合SW 20。意思是，在异常时，SW 20将组合电池4的正极侧与输出端子6之间的线路24断开。

在该电池组2中，在充电时将蓄电池充电器装置10(参照图1和图3)与输出端子6、8相连；在放电时将诸如电子设备等的负载11与输出端子6、8相连(参照图2和图4)。

接下来，参照图6对异常检测部16的结构示例进行说明。图6是表示异常检测部16的结构示例的框图。对于与图5中相同的组件，在图6中使用相同的标记。

如上所述，该异常检测部16由具有处理器160、存储器部162和定时器164等的微计算机构成。处理器160执行存储在存储器部162中的各种程序，其执行上述的计算、异常判断以及开关控制等处理。存储器部162具有只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)作为存储介质。ROM存储控制程序166和异常检测程序168等。RAM存储由电压测量部121、122和123测量的电压数据以及由电流测量部14测量的电流数据等。定时器164是用于产生测量定时等的定时装置。以预定时间间隔产生的定时用于执行电压和电流测量、阻抗计算等等。

接下来，参照图7和图8对电池组2的异常检测及其相应处理的示例进行说明。图7是示出了阻抗测量以及与测量结果相对应的处理的流程图。图8是示出了在异常时开关控制的流程图。由该流程图执行的处理与上述处理<1>或<3>相对应，以解释图1至图4。

图5所示的电池组2的输出端子6、8与蓄电池充电器装置10(参照图1)相连以开始充电状态，或者电池组2的输出端子6、8与负载11(参照图2)相连以开始放电状态。在这些设定状态下，在任意时间点处获得电压数据(步骤S1)，并且获得电流数据(步骤S2)。

在该情况下，获得总电流“I”，并且在电流“I”流动的同时从电池单元块41、42和43获得电压V1、V2和V3。在与获得电流“I”的时间点不同的任意时间点处获得另一电流“I’”，并且在电流“I’”流动的同时获得电压V’1、V’2和V’3。根据电压数据和电流数据计算阻抗Z(步骤S3)。关于阻抗Z的计算，使用等式(1)至(3)来计算阻抗Z41、Z42和Z43。

在计算阻抗之后，由RAM的数据保存存储区来保存所获得的电压数据和电流数据(步骤S4)，判断所算出的阻抗Z41、Z42和Z43是否在基准范围内，即，上述最大容许范围(Zra±ΔZa)(步骤S5)。

如果阻抗Z41、Z42和Z43中的任一个偏离了最大容许范围(Zra±ΔZa)，则产生表明异常的输出并通知该异常(步骤S6)，并且流程到达步骤S7。如果阻抗Z41、Z42和Z43在基准范围(Zra±ΔZa)内，则流程绕过步骤S6跳到步骤S7，在步骤S7监测经过的时间，并且在经过预定时间之后流程返回到步骤S1。

参照步骤S1至S3，存在另一种方法，即，通过在任意时间点处获得电池单元块41、42和43的电压V1、V2和V3，并且分别获得各个电池单元41a、41b、42a、42b、43a和43b的电流I1a、I1b、I2a、I2b、I3a、I3b，以及通过在与上述任意时间点不同的时间点处获得电压V’1、V’2和’V3，并获得电流I’1a、I’1b、I’2a、I’2b、I’3a、I’3b，根据该电压数据和电流数据也可以计算阻抗Z(步骤S3)。对于阻抗Z的计算，可以使用等式(11)至(16)来计算阻抗Z1a、Z1b、Z2a、Z2b、Z3a和Z3b。

在计算了阻抗之后，由RAM的数据保存存储区来保存所获得的电压数据和电流数据(步骤S4)，判断所算出的阻抗Z1a、Z1b、Z2a、Z2b、Z3a和Z3b中的任何一个是否都在基准范围内，即上述最大容许范围(Zrc±ΔZc)(步骤S5)。简言之，根据所检测的状态判断是正常状态还是异常状态。根据该判断结果，进一步执行步骤S6和S7。

通过在电池组2中执行上述步骤，可以在设置在电池组2中的显示部18中找出异常通知。该通知成为更换电池组2的时机，从而提高了安全性。

如图8所示，根据作为状态判断的正常或异常判断(步骤S11)，在检测到异常的情况下，基于判断的输出，将SW 20切换为关断，以使其处于断开(OFF)状态，线路24被断开(步骤S12)。根据这些步骤，在检测到异常之后，充电和放电的任一个都不能在电池组2中进行，从而确保了安全性。

[第四实施例]

接下来，参照图9来说明本发明的第四实施例。图9是示出了阻抗测量以及与测量结果相应的处理的流程图，是图7所示的电池组2的异常检测及其相应处理的另一实施例。该流程图中的步骤与上述对应于对图1至图4的说明的<2>或<4>相对应。

图5所示的电池组2的输出端子6、8与蓄电池充电器装置10(参照图1)相连以开始充电状态，或者电池组2的输出端子6、8与负载11(参照图2)相连以开始放电状态。在这些设定状态下，在任意时间点处获得电压数据(步骤S21)，并且获得电流数据(步骤S22)。

在该情况下，获得总电流“I”，并且在电流“I”流动的同时从电池单元块41、42和43获得电压V1、V2和V3。在与获得电流“I”的时间点不同的任意时间点处获得另一电流“I’”，并且在电流“I’”流动的同时获得电压V’1、V’2和V’3。根据电压数据和电流数据计算阻抗Z以计算阻抗变化ΔZ(步骤S23)。对于阻抗Z和阻抗变化ΔZ的计算，使用等式(1)至(8)来计算阻抗Z41、Z42和Z43，以及阻抗变化ΔZ412、ΔZ423和ΔZ431。

在计算出阻抗变化之后，由RAM的数据保存存储区来保存所获得的电压、电流和阻抗数据(步骤S24)，判断所算出的阻抗变化ΔZ412、ΔZ423和ΔZ431中是否有任何一个超出了基准范围，即上述最大容许范围ΔZb(步骤S25)。

如果阻抗变化ΔZ412、ΔZ423和ΔZ431中的任何一个超出了基准范围ΔZb，则产生表明了异常的输出，并通知该异常(步骤S26)，并且流程到达步骤S27。如果阻抗变化ΔZ412、ΔZ423和ΔZ431都在基准范围ΔZb内，则流程绕过步骤S26跳到步骤S27，并且在步骤S27监测经过的时间，当经过预定时间后流程返回步骤S21。

参照步骤S21至S23，有另一种方法，即，通过在任意时间点处获得电池单元块41、42和43的电压V1、V2和V3，并且分别获得各个电池单元41a、41b、42a、42b、43a和43b的电流I1a、I1b、I2a、I2b、I3a、I3b，以及通过在与上述任意时间点不同的时间点处获得电压V’1、V’2和’V3，并获得电流I’1a、I’1b、I’2a、I’2b、I’3a、I’3b，根据该电压数据和电流数据也可以计算阻抗Z和阻抗变化ΔZ(步骤S23)。对于阻抗变化ΔZ的计算，可以使用等式(11)至(21)来计算阻抗Z1a、Z1b、Z2a、Z2b、Z3a和Z3b以及阻抗变化ΔZ1ab、ΔZ2ab和ΔZ3ab。

在计算出阻抗之后，由RAM的数据保存存储区来保存所获得的电压、电流和阻抗数据(步骤S24)，判断所算出的阻抗变化ΔZ1ab、ΔZ2ab和ΔZ3ab中是否都在基准范围内，即上述最大容许范围ΔZd(步骤S25)。简言之，根据所检测的状态来判断状态是正常还是异常。根据该判断结果，进一步执行步骤S26和S27。

通过在电池组2中执行上述步骤，可以在设置在电池组2中的显示部18中找出异常通知。该通知成为更换电池组2的时机，从而提高了安全性。

在这些处理中，如上所述，仅需要执行图8所示的处理。根据状态判断(步骤S11)，在检测到异常的情况下，基于判断的输出，将SW 20切换为断开，以使其处于断开(OFF)状态，线路24被断开(步骤S12)。根据这些步骤，在检测到异常之后，充电和放电的任一个都不能在电池组2中进行，从而确保了安全性。

[第五实施例]

接下来，参照图10和图11来说明本发明的第五实施例。图10示出了根据本发明第五实施例的电池组的结构示例。图11示出了与电池组相连的电子设备的结构示例。对于与图5中相同的组件，在图10和图11中使用相同的标记。

根据本实施例的电池组2，将组合电池4的测量数据传送到电子设备30(参照图11)。在电子设备30侧，根据测量数据来执行异常判断和判断显示，并且根据判断结果对电池组2侧的SW 20执行开/关控制。

如图10所示，电池组2具有组合电池4、上述电压测量部12、电流测量部14、SW 20以及通信部32。与图6所示的异常检测部16类似，通信部32具有处理器160和存储器部162等，通信部32接收电压测量部12和电流测量部14的测量数据，并且具有从电子设备30接收控制数据的通信功能。发送这样的测量数据和接收控制数据是经由通信端子7来执行的。根据来自通信部32的控制数据来打开或关闭SW 20。在异常时，线路24被断开。

与上述结构的电池组2相连的电子设备30包括例如个人计算机(PC)。如图11所示，电子设备30具有电源电路34、微计算机36、中央处理单元(CPU)38、芯片组50、主显示部52、副显示部54、馈电端子56、通信端子57以及馈电端子58。

在该电子设备30中，电源电路34包括例如DC-DC转换器。从电池组2向电源电路34供电，用于产生电子设备30侧所需电能。微机算机36形成上述异常检测部16，并具有处理器160、存储器部162和定时器164。存储器部162存储控制程序166和异常检测程序168等。副显示部54显示测量数据的判断的输出等。

CPU 38、芯片组50和主显示部52是电子设备30侧的组成部分。CPU38根据存储在存储器部(未示出)中的程序来执行各种计算处理。芯片组50执行数据处理和数据控制。主显示部52包括液晶显示器(LCD)等，用于显示信息。

在该结构中，在从微计算机36向电池组2侧发送取得测量数据的指示的情况下，将电压测量部12和电流测量部14测量的各个测量数据从通信部32发送到微机算机36。可以在微计算机36侧进行阻抗和阻抗变化的计算以及状态判断。这些计算和判断如上所述。

如果判断结果为正常状态，则将电子设备30的控制数据传送到通信部32以使SW 20连接，并维持通电。如果判断结果为异常状态，则将电子设备30的控制数据传送到通信部32以使SW 20打开，并通过断开线路24来解除通电。可以在放电或充电的任一种情况下执行通电的维持或解除。

根据上述结构，将电池组2侧的测量数据传送到电子设备30，因此可以在电子设备30侧执行状态判断，并且只要在电池组2中存在异常，充电/放电操作的任一个都被禁止，从而确保了安全。

[第六实施例]

接下来，参照图12来说明本发明的第六实施例。图12示出了根据本发明第六实施例的与电池组相连的电子设备的结构示例。对于与图5和图11中相同的组件，在图12中使用相同的标记。

本实施例的电池组2除具有输出端子6、8之外，还具有中间输出端子72、74，用于分别获取来自组合电池4的电池单元块41、42和43的输出。电子设备30具有电压测量部12、电流测量部14、异常检测部16、主显示部52、副显示部54、以及SW 20。另外，电子设备30具有与中间输出端子72、74对应的中间馈电端子572、574。输出端子6与馈电端子56相连，输出端子8与馈电端子58相连，中间输出端子72与中间馈电端子572相连，并且中间输出端子74与中间馈电端子574相连。因此，电池单元块41、42和43的各个电压被分别施加给电压测量部12的电压测量部121、122、和123，并且被分别测量。另外，电流检测电阻器22设置在馈电端子58与地(GND)之间，并且由电流测量部14来测量流过电流检测电阻器22的电流。将电压和电流的测量数据传送到异常检测部16用于异常检测。

如上所述，异常检测部16包括微机算机，并具有处理器160、存储器部162、定时器164(参照图6)等。处理器160通过执行存储在存储器部162中的各种程序来执行：对上述阻抗和阻抗变化的计算处理；判断处理；显示判断结果；控制SW 20，等等。SW 20设置在线路24上，以在异常时断开线路24。

该结构的其它元件与第五实施例的相同，所以这里不再赘述。在该实施例中例示了异常检测部16，然而，可以使用微机算机36来代替异常检测部16，如图11所示。

依此方式，电池组2仅安装有组合电池4，并设置有中间输出端子72、74。在电子设备30中执行各种处理，诸如电压、电流、阻抗和阻抗变化的测量，异常判断，异常判断的显示，SW 20的开/关控制。因此，可以简化电池组2的结构，并可确保安全性。

[第七实施例]

接下来，参照图13来说明本发明的第七实施例。图13示出了根据本发明第七实施例的电池组的结构示例。对于与图3、图4和图5中相同的组件，在图13中使用相同的标记。

为了分别测量各个电池单元41a、41b、42a、42b、43a和43b的电流I1a、I1b、I2a、I2b、I3a、I3b、I’1a、I’1b、I’2a、I’2b、I’3a和I’3b，为各个电池单元41a、41b、42a、42b、43a和43b设置电流测量部141a、141b、142a、142b、143a和143b。为了测量各个电池单元块41、42和43的电压V1、V2、V3、V’1、V’2、V’3，为各个电池单元块41、42和43设置电压测量部121、122和123。

将这些测量数据提供给异常检测部16，使用上述等式(11)至(16)来计算阻抗Z。使用上述等式(19)至(21)来计算阻抗变化ΔZ。将计算出的值用于异常判断。判断操作如上所述。

[其它实施例]

(1)在以上实施例中，通过例示负载11与电池组2相连的情况(参照图2和图4)，或电子设备30与电池组2相连的情况(参照图11和图12)，将电池组2和负载11或电子设备30作为独立组件进行了说明，然而，如图14所示，可以将电子设备30(诸如PC)的一部分的电子电路110与电池组2集成为电子设备200。

(2)在上述实施例中，通过测量具有多个电池单元的电池组2的电压和充电电流或放电电流，来间接地计算出阻抗或阻抗变化。而且，可以是直接测量电池组2的阻抗或阻抗变化的结构。

(3)在上述实施例中，对各个电池单元块41、42和43计算阻抗变化。另外，可以测量各个电池单元块41、42和43之间的阻抗变化。也可以测量电池单元41a、41b、42a、42b、43a和43b的各个电池单元之间的阻抗变化。

如上所述，根据本发明，可以在具有多个电池单元的电池组侧，或在安装有电池组或与电池组相连的电子设备侧检测电池组的异常，检测异常可用于控制电池组的充电/放电，这有助于改善安全性。

尽管以上说明了本发明的最优选实施例，但并不是为了将本发明限于该说明，而是自然地可由本领域的技术人员根据权利要求限定的或者说明书中公开的本发明的精神作出修改和变化，当然这些修改和变化都在本发明的范围内。

Claims (30)

1、一种电池组的异常检测方法，该电池组具有多个串联连接或并联连接的电池单元，所述方法包括步骤：

检测是否所述电池单元中的至少一个电池单元的阻抗偏离了规定范围。

2、一种电池组的异常检测方法，该电池组具有多个串联连接或并联连接的电池单元，所述方法包括步骤：

检测是否所述电池单元中的至少一个电池单元的阻抗变化超出了规定范围。

3、根据权利要求1所述的电池组的异常检测方法，还包括步骤：

测量所述电池单元的阻抗。

4、根据权利要求1所述的电池组的异常检测方法，还包括步骤：

根据所述电池单元的充电电流的电流变动量以及所述电池单元的相应电压变动量，来测量或预测所述电池单元的阻抗。

5、根据权利要求1所述的电池组的异常检测方法，还包括步骤：

根据所述电池单元的放电电流的电流变动量以及所述电池单元的相应电压变动量，来测量或预测所述电池单元的阻抗。

6、根据权利要求2所述的电池组的异常检测方法，还包括步骤：

测量所述电池单元的阻抗。

7、根据权利要求2所述的电池组的异常检测方法，还包括步骤：

根据所述电池单元的充电电流的电流变动量以及所述电池单元的相应电压变动量，来测量或预测所述电池单元的阻抗。

8、根据权利要求2所述的电池组的异常检测方法，还包括步骤：

根据所述电池单元的放电电流的电流变动量以及所述电池单元的相应电压变动量，来测量或预测所述电池单元的阻抗。

9、一种电池组，具有多个串联连接或并联连接的电池单元，该电池组包括：

检测部，用于检测是否所述电池单元中的至少一个电池单元的阻抗偏离了规定范围。

10、一种电池组，具有多个串联连接或并联连接的电池单元，该电池组包括：

检测部，用于检测是否所述电池单元中的至少一个电池单元的阻抗变化超出了规定范围。

11、根据权利要求9所述的电池组，还包括：

测量部，用于测量所述电池单元的阻抗。

12、根据权利要求9所述的电池组，还包括：

处理部，用于根据所述电池单元的充电电流的电流变动量以及所述电池单元的相应电压变动量，来计算或预测所述电池单元的阻抗。

13、根据权利要求9所述的电池组，还包括：

处理部，用于根据所述电池单元的放电电流的电流变动量以及所述电池单元的相应电压变动量，来计算或预测所述电池单元的阻抗。

14、根据权利要求9所述的电池组，所述电池组根据所述检测部的检测结果来禁止对所述电池单元的充电和放电的其中之一或两者。

15、根据权利要求10所述的电池组，还包括：

测量部，用于测量所述电池单元的阻抗。

16、根据权利要求10所述的电池组，还包括：

处理部，用于根据所述电池单元的充电电流的电流变动量以及所述电池单元的相应电压变动量，来计算或预测所述电池单元的阻抗。

17、根据权利要求10所述的电池组，还包括：

处理部，用于根据所述电池单元的放电电流的电流变动量以及所述电池单元的相应电压变动量，来计算或预测所述电池单元的阻抗。

18、根据权利要求10所述的电池组，所述电池组根据所述检测部的检测结果来禁止对所述电池单元的充电和放电的其中之一或两者。

19、一种电子设备，与具有多个串联连接或并联连接的电池单元的电池组相连，该电子设备包括：

检测部，用于检测是否所述电池单元中的至少一个电池单元的阻抗偏离了规定范围。

20、一种电子设备，与具有多个串联连接或并联连接的电池单元的电池组相连，该电子设备包括：

检测部，用于检测是否所述电池单元中的至少一个电池单元的阻抗变化超出了规定范围。

21、根据权利要求19所述的电子设备，还包括：

测量部，用于测量所述电池组的各个所述电池单元的阻抗。

22、根据权利要求19所述的电子设备，还包括：

处理部，用于根据所述电池单元的充电电流的电流变动量以及所述电池单元的相应电压变动量，来计算或预测所述电池单元的阻抗。

23、根据权利要求19所述的电子设备，还包括：

处理部，用于根据所述电池单元的放电电流的电流变动量以及所述电池单元的相应电压变动量，来计算或预测所述电池单元的阻抗。

24、根据权利要求19所述的电子设备，所述电子设备根据所述检测部的检测结果来禁止对所述电池单元的充电和放电的其中之一或两者。

25、根据权利要求19所述的电子设备，还包括：

接收部，用于接收由所述电池组测量的数据，该接收部与用于发送所述数据的发送部对应。

26、根据权利要求20所述的电子设备，还包括：

测量部，用于测量所述电池组的各个所述电池单元的阻抗。

27、根据权利要求20所述的电子设备，还包括：

处理部，用于根据所述电池单元的充电电流的电流变动量以及所述电池单元的相应电压变动量，来计算或预测所述电池单元的阻抗。

28、根据权利要求20所述的电子设备，还包括：

处理部，用于根据所述电池单元的放电电流的电流变动量以及所述电池单元的相应电压变动量，来计算或预测所述电池单元的阻抗。

29、根据权利要求20所述的电子设备，所述电子设备根据所述检测部的检测结果来禁止对所述电池单元的充电和放电的其中之一或两者。

30、根据权利要求20所述的电子设备，还包括：

接收部，用于接收由所述电池组测量的数据，该接收部与用于发送所述数据的发送部对应。

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