JP2006138750A - 電池監視装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 並列セルブロック21〜23の各々の電圧を検出する電圧検出部13と、二次電池ブロック2の通電電流を検出する電流検出部14と、通電前後の並列セルブロック21〜23の電圧変化量を算出すると共に、二次電池ブロック2の通電前後の電流変化量を算出し、算出した電圧変化量及び電流変化量から各並列セルブロック21〜24の直流内部抵抗(DC−IR)を算出する演算部15と、演算部15により算出された直流内部抵抗を基に、セル24の異常を判定する判定部17とを備える。
【選択図】 図1
Description
図1は本発明の実施の形態1による電池監視装置1の構成を示したブロック図である。電池パック3は、電池監視装置1及び二次電池ブロック2を備えている。電池パック3は、端子31,32を備えている。端子31及び端子32の各々には、端子41及び42が接続され、これにより外部装置4及び電池パック3が電気的に接続される。外部装置4としては、充電電源或いは負荷装置を採用することができる。電池パック3を充電するときは、充電電源が接続され、電池パック3が電源として用いられる場合は負荷装置が接続される。負荷装置としては、ノート型のパーソナルコンピュータ、携帯電話、PDA等の装置を採用することができる。
但し、i=1,2,3
図3は、放電開始前後におけるセルの特性を示したグラフであり、(a)はセルの電圧を示し、(b)はセルの放電電流を示し、Tは放電開始時刻を示している。(a)に示すようにセルの放電を開始すると、セルの電圧は急激に低下し、その後、緩やかに低下していることが分かる。この放電開始直後の電圧の急激な低下はセルの直流内部抵抗に起因するものであり、IRドロップと呼ばれる。このIRドロップは、直流内部抵抗の値が大きなセルほど大きな値を示す。そのため、直流内部抵抗が異常な値を示すセルを含む並列セルブロックのIRドロップは、正常な並列セルブロックのIRドロップに比べて大きな値を示すこととなる。
次に実施の形態2による電池監視装置1aを説明する。実施の形態2による電池監視装置1aは、実施の形態1による電池監視装置1に対して更に二次電池ブロック2の温度を加味して、セル24の異常を検出することを特徴としている。図4は、実施の形態2による電池監視装置1aの構成を示すブロック図である。なお、図4において、実施の形態1と同一のものは同一の符号を付して説明を省略する。実施の形態2による電池監視装置1aは、実施の形態1による電池監視装置1に対して設定値記憶部18に代えてテーブル記憶部19を備えている。
次に本発明の実施の形態3による電池監視装置1bを説明する。実施の形態3による電池監視装置1bは、セル24の異常の検出を、実施の形態1及び2のように直流内部抵抗により行うものではなく、電圧変化量に基づいて行うことを特徴としている。図7は、実施の形態3による電池監視装置1bの構成を示したブロック図である。図7において実施の形態1及び2と同一のものは同一の符号を付して説明を省く。
但し、i=1,2,3
図3でも示したように、セル24の放電を開始するとその直後にIRドロップが発生し、このIRドロップはセル24の直流内部抵抗の大きさに依存している。すなわち、直流内部抵抗が大きいほどIRドロップは大きくなる。そのため、並列セルブロックの直流内部抵抗の値が大きい場合、並列セルブロックに生じるIRドロップは増大することとなる。従って、放電前後における電圧変化量を算出することにより、セル24の異常を検出することが可能となる。
2 二次電池ブロック
21 22 23 2i 並列セルブロック
3 電池パック
4 外部装置
11 電流制御部
12 温度検出部
13 電圧検出部
14 電流検出部
15 15b 演算部
16 RAM
17 17a 17b 判定部
18 設定値記憶部
19 19b テーブル記憶部
24 セル
Claims (11)
- 並列接続された複数のセルから構成される並列セルブロックを、複数個直列接続して構成される二次電池ブロックの状態を監視する電池監視装置であって、
前記並列セルブロックの各々の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記二次電池ブロックの通電電流を検出する電流検出手段と、
前記電圧検出手段により検出された電圧を基に、前記二次電池ブロックの通電前後の各並列セルブロックの電圧変化量を算出すると共に、前記電流検出手段により検出された電流を基に、前記二次電池ブロックの通電前後の電流変化量を算出し、算出した電圧変化量及び電流変化量から各並列セルブロックの直流内部抵抗を算出する演算手段と、
前記演算手段により算出された直流内部抵抗を基に、前記セルの異常を判定する判定手段とを備えることを特徴とする電池監視装置。 - 前記判定手段は、前記演算手段により算出された各並列セルブロックの各々の直流内部抵抗を、予め設定された設定値と比較することによりセルの異常を判定することを特徴とする請求項1記載の電池監視装置。
- 前記判定手段は、前記演算手段により算出された並列セルブロックの各々の直流内部抵抗の最小値に対する直流内部抵抗の最大値の比率を算出し、当該比率が予め設定された設定値を超える場合、セルが異常であると判定することを特徴とする請求項2記載の電池監視装置。
- 前記セルの異常は、断線によるセル外れ、内部抵抗の上昇によるセルの劣化、及びセルが備える安全機構が当該セルを充放電不可状態にする安全素子動作のいずれかに起因するものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電池監視装置。
- 前記二次電池ブロックを通電又は非通電状態に切り替える通電制御手段を更に備え、
前記電圧検出手段は、前記非通電状態において、前記並列セルブロックの各々の電圧である開回路電圧を検出すると共に、前記通電状態における前記並列セルブロックの各々の電圧である閉回路電圧を検出し、
前記演算手段は、前記開回路電圧及び前記閉回路電圧の差分を前記電圧変化量として算出することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電池監視装置。 - 前記電圧検出手段は、前記二次電池ブロックの満充電時における開回路電圧を検出すると共に、前記二次電池ブロックの放電時における閉回路電圧を検出することを特徴とする請求項5記載の電池監視装置。
- 前記二次電池ブロックの温度を検出する温度検出手段を更に備え、
前記判定手段手段は、前記並列セルブロックの各々の直流内部抵抗と前記温度検出手段により検出された温度とに基づいてセルの異常を判定することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の電池監視装置。 - 前記判定手段は、直流内部抵抗及び温度と、前記並列セルブロックの劣化の程度を示す劣化値との関係を記憶する記憶手段を備え、前記演算手段により算出された直流内部抵抗及び前記温度検出手段により検出された温度に対する劣化値を前記記憶手段を参照することにより特定し、特定した劣化値を基に、セルの異常を判定することを特徴とする請求項7記載の電池監視装置。
- 並列接続された複数のセルから構成される並列セルブロックを、複数個直列接続して構成される二次電池ブロックの状態を監視する電池監視装置であって、
前記並列セルブロックの各々の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記二次電池ブロックを通電状態又は非通電状態に切り替えて前記二次電池ブロックへの通電を制御する通電制御手段と、
前記電圧検出手段により検出された電圧を基に、前記並列セルブロック各々の開回路電圧と充放電を所定時間行った時における閉回路電圧との差分を算出し、各並列セルブロックの電圧変化量を算出する演算手段と、
前記演算手段により算出された電圧変化量に基づいて、前記セルの異常を判定する判定手段とを備えることを特徴とする電池監視装置。 - 前記二次電池ブロックの温度を検出する温度検出手段を更に備え、
前記判定手段は、前記演算手段により算出された電圧変化量と前記温度検出手段により検出された温度とに基づいて、セルの異常を判定することを特徴とする請求項9記載の電池監視装置。 - 前記判定手段は、電圧変化量及び温度と、前記並列セルブロックの劣化の程度を示す劣化値との関係を記憶する記憶手段を備え、前記演算手段により算出された電圧変化量と前記温度検出手段により検出された温度とに対する劣化値を前記記憶手段を参照することにより特定し、特定した劣化値を基にセルの異常を判定することを特徴とする請求項10記載の電池監視装置。
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