JP2009133676A - Battery pack and charge/discharge method - Google Patents

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靖 森
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery pack and a charge/discharge method capable of sensing an internal short at initial stage of charge. <P>SOLUTION: In the battery pack, cell voltage and charge current of a battery cell 11 are measured and an open circuit voltage value of the battery cell 11 is computed based on the cell voltage, the charge current, and an internal impedance value memorized in a memory 4. The computed open circuit voltage value and the maximum open circuit voltage value memorized in the memory 4 are compared. As a result of the comparison, when the computed open circuit voltage value is larger than the maximum open circuit voltage value, the computed open circuit voltage value is memorized in the memory 4 as the maximum open circuit voltage value. Then the value adding a margin α to imbibe a measurement error to the computed open circuit voltage value is compared with the maximum open circuit voltage value. As a result of the comparison, when the maximum open circuit voltage value is larger than the value adding a margin α to the computed open circuit voltage value, it is determined that an internal short-circuit has generated in the battery cell 11. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、電池セルの内部短絡を検出する電池パックおよび電池パックの充電方法に関する。   The present invention relates to a battery pack for detecting an internal short circuit of a battery cell and a method for charging the battery pack.

近年、ノート型ＰＣ（Personal Computer）や携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの携帯型電子機器では、その電源としてリチウムイオン二次電池などを用いた電池パックが広く使用されている。このような電池パックでは、通常、電池セルの電圧や充放電電流、積算容量などの監視を行い、過充電や過放電、電池セルの内部短絡といった電池パックに対する異常を検出するようにされている。   In recent years, battery packs using a lithium ion secondary battery or the like as a power source are widely used in portable electronic devices such as notebook PCs (Personal Computers), mobile phones, and PDAs (Personal Digital Assistants). In such battery packs, normally, battery cell voltage, charge / discharge current, integrated capacity, etc. are monitored to detect abnormalities in the battery pack such as overcharge, overdischarge, and internal short circuit of the battery cell. .

例えば、電池セルに内部短絡が発生した場合には、短絡電流によって電池セルが発熱し、危険な状態となるおそれがある。そのため、内部短絡を検出した場合には、電池セルに対する充放電を停止する必要がある。   For example, when an internal short circuit occurs in the battery cell, the battery cell may generate heat due to the short circuit current, which may be in a dangerous state. Therefore, when an internal short circuit is detected, it is necessary to stop charging / discharging the battery cell.

内部短絡を検出する方法としては、従来から様々な方法が提案されている。例えば、下記の特許文献１には、電池セルの電圧が第１の電圧から第２の電圧に達するまで充電するのに要する電気量を測定する電気量積算回路によって得られた積算電気量と、電気量記憶回路に予め記憶された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に電池セルに内部短絡が発生していることを検出する技術が記載されている。   Various methods have been proposed for detecting an internal short circuit. For example, in the following Patent Document 1, an accumulated electric quantity obtained by an electric quantity integrating circuit that measures an electric quantity required for charging until the voltage of the battery cell reaches the second voltage from the first voltage, A technique is described in which a reference electric quantity stored in advance in an electric quantity storage circuit is compared and an internal short circuit is detected in a battery cell when the integrated electric quantity is larger than the reference electric quantity.

特開２００６−２５８７９７号公報JP 2006-258797 A

ところで、電池パックは、例えば、電池パックの環境温度が変化すると、その充電容量（すなわち、積算電気量）が変化するという温度特性を有している。上述の特許文献１に記載の方法では、充電中の特定の電圧範囲における充電容量に基づいて電池セルが内部短絡しているか否かを判断するようにしているため、この方法を用いて内部短絡を正確に検出する場合には、温度補正係数などを用いて充電容量を補正する必要がある。   By the way, the battery pack has a temperature characteristic in which, for example, when the environmental temperature of the battery pack changes, the charge capacity (that is, the accumulated amount of electricity) changes. In the method described in Patent Document 1 described above, whether or not the battery cell is internally short-circuited is determined based on the charge capacity in a specific voltage range during charging. In the case of accurately detecting the charge capacity, it is necessary to correct the charge capacity using a temperature correction coefficient or the like.

しかしながら、電池パックの充放電を繰り返すことによって電池セルが劣化した場合には、電池セルの温度特性が初期状態から変化してしまう。そのため、温度補正係数を用いて充電容量を補正しても、補正の精度が悪化してしまい充電容量を正確に算出することができずに誤検出が発生してしまうという問題点があった。   However, when the battery cell deteriorates by repeatedly charging and discharging the battery pack, the temperature characteristics of the battery cell change from the initial state. For this reason, even if the charge capacity is corrected using the temperature correction coefficient, there is a problem in that the accuracy of correction deteriorates and the charge capacity cannot be calculated accurately and erroneous detection occurs.

また、特許文献１に記載の方法では、電池セルの電圧が第１の電圧から第２の電圧に達するまで充電した場合の充電容量を用いて内部短絡を検出するようにしているため、電池セルの電圧が所定の電圧に達するまで充電を行う必要があり、内部短絡の検出に時間を要するという問題点があった。   Further, in the method described in Patent Document 1, the internal short circuit is detected using the charge capacity when the battery cell is charged until the voltage reaches the second voltage from the first voltage. Therefore, there is a problem that it takes time to detect an internal short circuit.

したがって、この発明の目的は、長時間充電を行うことなく、充電の初期段階で内部短絡を検出することができる電池パックおよび充放電方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a battery pack and a charging / discharging method capable of detecting an internal short circuit at an initial stage of charging without performing long-time charging.

上述した課題を解決するために、第１の発明は、外部の機器に接続され、電池セルの充放電を行う電池パックにおいて、
電池セルの内部インピーダンスおよび開路電圧の最大値を示す最大開路電圧を記憶する記憶部と、
電池セルのセル電圧および充電電流を測定し、セル電圧、充電電流および記憶部に記憶された内部インピーダンスに基づき電池セルの開路電圧を算出する制御部と
を有し、
制御部は、
最大開路電圧と算出した開路電圧とを比較し、最大開路電圧が算出した開路電圧よりも大きい場合には、電池セルにおいて内部短絡が発生していると判断する
ことを特徴とする電池パックである。 In order to solve the above-described problem, the first invention is a battery pack that is connected to an external device and charges and discharges a battery cell.
A storage unit for storing a maximum open circuit voltage indicating a maximum value of an internal impedance and an open circuit voltage of the battery cell;
A control unit that measures the cell voltage and the charging current of the battery cell, and calculates the open circuit voltage of the battery cell based on the cell voltage, the charging current and the internal impedance stored in the storage unit;
The control unit
The battery pack is characterized in that the maximum open circuit voltage is compared with the calculated open circuit voltage, and when the maximum open circuit voltage is greater than the calculated open circuit voltage, it is determined that an internal short circuit has occurred in the battery cell. .

第１の発明において、制御部は、
算出した開路電圧と記憶部に記憶された最大開路電圧とを比較し、算出した開路電圧が最大開路電圧よりも大きい場合に、算出した開路電圧を最大開路電圧として記憶部に記憶された最大開路電圧を更新すると好ましい。 In the first invention, the control unit comprises:
When the calculated open circuit voltage is compared with the maximum open circuit voltage stored in the storage unit, and the calculated open circuit voltage is greater than the maximum open circuit voltage, the calculated open circuit voltage is stored as the maximum open circuit voltage in the storage unit. It is preferable to update the voltage.

また、第１の発明において、電池セルの充電を制御する充電制御ＦＥＴと、
電池セルの放電を制御する放電制御ＦＥＴと
をさらに有し、
制御部は、
電池セルの内部短絡を検出した場合に、充電制御ＦＥＴおよび／または放電制御ＦＥＴを制御して電池セルに対する充電または充放電を制御すると好ましい。 In the first invention, a charge control FET for controlling the charging of the battery cell;
A discharge control FET for controlling the discharge of the battery cell;
The control unit
When an internal short circuit of a battery cell is detected, it is preferable to control charge or charge / discharge of the battery cell by controlling the charge control FET and / or the discharge control FET.

また、第１の発明において、外部の機器と通信を行う通信端子をさらに有し、
制御部は、
電池セルの内部短絡を検出した場合に、通信端子を介して電池セルに対する充電または充放電を停止するための信号を外部の機器に対して送信すると好ましい。 The first invention further includes a communication terminal for communicating with an external device,
The control unit
When an internal short circuit of the battery cell is detected, it is preferable to transmit a signal for stopping charging or charging / discharging of the battery cell to an external device via the communication terminal.

また、第１の発明において、制御部は、
充電を開始する際に、記憶部に記憶された最大開路電圧を初期化すると好ましい。 In the first invention, the control unit includes:
When starting charging, it is preferable to initialize the maximum open circuit voltage stored in the storage unit.

また、第１の発明において、制御部は、
充電電流が変動した際に、充電電流の変動量およびセル電圧の変動量に基づき内部インピーダンスを算出し、記憶部に予め記憶された内部インピーダンスを算出した内部インピーダンスに更新すると好ましい。 In the first invention, the control unit includes:
When the charging current fluctuates, it is preferable to calculate the internal impedance based on the fluctuation amount of the charging current and the fluctuation amount of the cell voltage, and update the internal impedance stored in advance in the storage unit to the calculated internal impedance.

第２の発明は、外部の機器に接続され、電池セルの充放電を行う電池パックの充放電方法において、
電池セルの内部インピーダンスおよび開路電圧の最大値を示す最大開路電圧を記憶部に記憶するステップと、
電池セルのセル電圧および充電電流を測定し、セル電圧、充電電流および記憶部に記憶された内部インピーダンスに基づき電池セルの開路電圧を算出する制御ステップと
を有し、
制御ステップは、
最大開路電圧と算出した開路電圧とを比較し、最大開路電圧が算出した開路電圧よりも大きい場合には、電池セルにおいて内部短絡が発生していると判断する
ことを特徴とする電池パックの充放電方法である。 A second aspect of the invention relates to a charging / discharging method of a battery pack that is connected to an external device and charges / discharges a battery cell.
Storing the maximum open circuit voltage indicating the maximum value of the internal impedance and open circuit voltage of the battery cell in the storage unit;
Measuring the cell voltage and the charging current of the battery cell, and calculating the open circuit voltage of the battery cell based on the cell voltage, the charging current and the internal impedance stored in the storage unit,
The control step is
When the maximum open circuit voltage is compared with the calculated open circuit voltage and the maximum open circuit voltage is greater than the calculated open circuit voltage, it is determined that an internal short circuit has occurred in the battery cell. This is a discharge method.

上述したように、第１および第２の発明では、電池セルの内部インピーダンスおよび開路電圧の最大値を示す最大開路電圧を記憶部に記憶するステップと、電池セルのセル電圧および充電電流を測定し、セル電圧、充電電流および記憶部に記憶された内部インピーダンスに基づき電池セルの開路電圧を算出する制御ステップとを有し、制御ステップは、最大開路電圧と算出した開路電圧とを比較し、最大開路電圧が算出した開路電圧よりも大きい場合には、電池セルにおいて内部短絡が発生していると判断するようにしているため、算出した開路電圧が最大開路電圧よりも小さくなった段階で、電池セルの内部短絡を検出できる。   As described above, in the first and second inventions, the step of storing the maximum open circuit voltage indicating the maximum value of the internal impedance and the open circuit voltage of the battery cell in the storage unit, and the cell voltage and the charging current of the battery cell are measured. A control step of calculating an open circuit voltage of the battery cell based on the cell voltage, the charging current and the internal impedance stored in the storage unit, the control step compares the maximum open circuit voltage with the calculated open circuit voltage, When the open circuit voltage is larger than the calculated open circuit voltage, it is determined that an internal short circuit has occurred in the battery cell. Therefore, when the calculated open circuit voltage becomes smaller than the maximum open circuit voltage, the battery An internal short circuit of the cell can be detected.

この発明は、電池セルの最大開路電圧とその時点で算出した開路電圧とに基づき電池セルの内部短絡を検出するようにしているため、電池セルが所定の電圧に達するまで充電することなく、充電の初期段階で内部短絡を検出することができるという効果がある。   In the present invention, since the internal short circuit of the battery cell is detected based on the maximum open circuit voltage of the battery cell and the open circuit voltage calculated at that time, the battery cell is charged without being charged until the battery cell reaches a predetermined voltage. There is an effect that an internal short circuit can be detected in the initial stage.

以下に、この発明の最良の形態を説明するが、開示される発明と実施の一形態との対応関係を例示すると、次のようになる。   BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The best mode of the present invention will be described below. The correspondence relationship between the disclosed invention and one embodiment is exemplified as follows.

請求項１に記載の電池パックは、外部の機器に接続され、電池セルの充放電を行う電池パック（例えば、図１の電池パック１）において、上記電池セルの内部インピーダンスおよび開路電圧の最大値を示す最大開路電圧を記憶する記憶部（例えば、図１のメモリ４）と、上記電池セルのセル電圧および充電電流を測定し、該セル電圧、充電電流および上記記憶部に記憶された上記内部インピーダンスに基づき上記電池セルの開路電圧を算出する制御部（例えば、図１のＭＰＵ３）とを有し、上記制御部は、上記最大開路電圧と上記算出した上記開路電圧とを比較（例えば、図４のステップＳ５）し、上記最大開路電圧が上記算出した開路電圧よりも大きい場合には、上記電池セルにおいて内部短絡が発生していると判断することを特徴とする。   The battery pack according to claim 1 is a battery pack (for example, battery pack 1 in FIG. 1) that is connected to an external device and charges and discharges the battery cell, and the maximum value of the internal impedance and open circuit voltage of the battery cell. A storage unit (for example, the memory 4 in FIG. 1) that stores the maximum open circuit voltage, and the cell voltage and the charging current of the battery cell are measured, and the cell voltage, the charging current, and the internal unit stored in the storage unit A control unit (for example, MPU3 in FIG. 1) that calculates the open circuit voltage of the battery cell based on impedance, and the control unit compares the maximum open circuit voltage with the calculated open circuit voltage (for example, FIG. Step S5 of 4), and when the maximum open circuit voltage is larger than the calculated open circuit voltage, it is determined that an internal short circuit has occurred in the battery cell.

請求項７に記載の充放電方法は、外部の機器に接続され、電池セルの充放電を行う電池パックの充放電方法において、上記電池セルの内部インピーダンスおよび開路電圧の最大値を示す最大開路電圧を記憶部に記憶するステップと、上記電池セルのセル電圧および充電電流を測定し、該セル電圧、充電電流および上記記憶部に記憶された上記内部インピーダンスに基づき上記電池セルの開路電圧を算出する制御ステップ（例えば、図４のステップＳ２）とを有し、上記制御ステップは、上記最大開路電圧と上記算出した上記開路電圧とを比較（例えば、図４のステップＳ５）し、上記最大開路電圧が上記算出した開路電圧よりも大きい場合には、上記電池セルにおいて内部短絡が発生していると判断することを特徴とする。   The charge / discharge method according to claim 7 is a charge / discharge method of a battery pack that is connected to an external device and performs charge / discharge of the battery cell. The maximum open-circuit voltage indicating the maximum value of the internal impedance and open-circuit voltage of the battery cell. And storing the voltage in the storage unit, measuring the cell voltage and the charging current of the battery cell, and calculating the open circuit voltage of the battery cell based on the cell voltage, the charging current and the internal impedance stored in the storage unit A control step (for example, step S2 in FIG. 4), and the control step compares the maximum open circuit voltage with the calculated open circuit voltage (for example, step S5 in FIG. 4) to determine the maximum open circuit voltage. Is greater than the calculated open circuit voltage, it is determined that an internal short circuit has occurred in the battery cell.

以下、この発明の実施の一形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の一形態による電池パック１の一例の構成を示すブロック図である。電池パック１は、組電池２、制御部としてのＭＰＵ（Micro Processing Unit）３、記憶部としてのメモリ４、スイッチ回路５、遮断回路６、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）７、電流検出抵抗８を備え、正極端子９および負極端子１０がそれぞれ外部の電子機器や充電器の正極端子および負極端子に接続され、組電池２に対する充放電が行われる。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an example of a battery pack 1 according to an embodiment of the present invention. The battery pack 1 includes an assembled battery 2, an MPU (Micro Processing Unit) 3 as a control unit, a memory 4 as a storage unit, a switch circuit 5, a cutoff circuit 6, a FET (Field Effect Transistor) 7, and a current detection resistor 8. The positive electrode terminal 9 and the negative electrode terminal 10 are connected to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of an external electronic device or charger, respectively, and charging / discharging of the assembled battery 2 is performed.

組電池２は、リチウムイオン二次電池等の二次電池であり、複数の電池セルを直列および／または並列接続した組電池である。この例では、２個の電池セル１１ａおよび１１ｂ（以下、特に区別する必要がない場合には、単に電池セル１１と適宜称する）が直列に接続された場合について説明する。   The assembled battery 2 is a secondary battery such as a lithium ion secondary battery, and is an assembled battery in which a plurality of battery cells are connected in series and / or in parallel. In this example, a case will be described in which two battery cells 11a and 11b (hereinafter simply referred to as a battery cell 11 as appropriate unless otherwise distinguished) are connected in series.

ＭＰＵ３は、図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）に予め格納されたプログラムに従い、図示しないＲＡＭ（Random Access Memory）をワークメモリとして各部を制御する。ＭＰＵ３は、電池セル１１ａおよび１１ｂの電圧を所定時間毎に測定するとともに、電流検出抵抗６を流れる電流の大きさおよび向きを所定時間毎に測定する。   The MPU 3 controls each unit using a RAM (Random Access Memory) (not shown) as a work memory according to a program stored in advance in a ROM (Read Only Memory) (not shown). The MPU 3 measures the voltage of the battery cells 11a and 11b every predetermined time, and measures the magnitude and direction of the current flowing through the current detection resistor 6 every predetermined time.

ＭＰＵ３は、測定した電圧値および電流値に基づきスイッチ回路５を制御する。電池セル１１ａおよび１１ｂのうち、いずれかの電池セルの電圧が過充電検出電圧になったときや、いずれかの電池セルの電圧が過放電検出電圧以下になったときにスイッチ回路５をＯＦＦすることにより、過充電や過放電を防止する。ここで、リチウムイオン電池の場合、電池セル１個につき過充電検出電圧が例えば４．２Ｖ±０．０５Ｖと定められ、過放電検出電圧が２．５Ｖ±０．１Ｖと定められる。なお、スイッチ回路５の詳細については後述する。   The MPU 3 controls the switch circuit 5 based on the measured voltage value and current value. The switch circuit 5 is turned off when the voltage of any one of the battery cells 11a and 11b becomes an overcharge detection voltage or when the voltage of any battery cell becomes equal to or lower than the overdischarge detection voltage. This prevents overcharge and overdischarge. Here, in the case of a lithium ion battery, the overcharge detection voltage per battery cell is determined to be, for example, 4.2 V ± 0.05 V, and the overdischarge detection voltage is determined to be 2.5 V ± 0.1 V. Details of the switch circuit 5 will be described later.

また、ＭＰＵ３は、測定した電圧値に基づき遮断回路６制御する。ＭＰＵ３は、いずれかの電池セルの電圧が過充電検出電圧以上となった場合に、ＦＥＴ７に対して制御信号を供給してＦＥＴ７をＯＮとし、遮断回路６に電流を流すことによって組電池２の充放電電流を遮断する。   The MPU 3 controls the cutoff circuit 6 based on the measured voltage value. The MPU 3 supplies a control signal to the FET 7 when the voltage of any battery cell becomes equal to or higher than the overcharge detection voltage, turns the FET 7 ON, and causes the current to flow through the cutoff circuit 6. Cut off charge / discharge current.

さらに、ＭＰＵ３は、各電池セル１１の開路電圧（ＯＣＶ；Open Circuit Voltage）を算出し、算出した開路電圧に基づき電池セル１１の内部短絡の検出処理を行う。そして、算出した開路電圧をメモリ４に記憶させる。なお、内部短絡検出処理の詳細については後述する。   Furthermore, MPU3 calculates the open circuit voltage (OCV; Open Circuit Voltage) of each battery cell 11, and performs the detection process of the internal short circuit of the battery cell 11 based on the calculated open circuit voltage. Then, the calculated open circuit voltage is stored in the memory 4. Details of the internal short circuit detection process will be described later.

さらにまた、ＭＰＵ３は、通信端子としてのクロック端子１４およびデータ端子１５を備え、外部の電子機器に設けられた通信端子と接続することにより、外部電子機器との通信を行うことができるようにされている。電池パック１と外部の電子機器との通信の際に用いられる通信方式としては、例えばＳＭＢｕｓ（System Management Bus）を用いることができる。例えば、内部短絡検出処理の結果、電池セル１１に内部短絡が発生したと判断した場合、ＭＰＵ３は、クロック端子１４およびデータ端子１５を介して、充電器などの外部の機器に対して充電を停止するための充電停止信号を送信する。   Furthermore, the MPU 3 includes a clock terminal 14 and a data terminal 15 as communication terminals, and can communicate with an external electronic device by connecting to a communication terminal provided in the external electronic device. ing. As a communication method used for communication between the battery pack 1 and an external electronic device, for example, SMBus (System Management Bus) can be used. For example, if it is determined that an internal short circuit has occurred in the battery cell 11 as a result of the internal short circuit detection process, the MPU 3 stops charging external devices such as a charger via the clock terminal 14 and the data terminal 15. A charge stop signal for transmitting is transmitted.

メモリ４は、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）などの不揮発性メモリであり、ＭＰＵ３による電池セル１１の内部短絡検出処理の際に算出された開路電圧を記憶する。また、メモリ４には、例えば、製造工程の段階で測定された各電池セル１１の内部インピーダンス値が予め記憶されている。なお、メモリ４は、この例に限らず、例えばＭＰＵ３の内部に設けられるようにしてもよい。   The memory 4 is a non-volatile memory such as an EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory), for example, and stores the open circuit voltage calculated when the MPU 3 detects the internal short circuit of the battery cell 11. In addition, for example, the internal impedance value of each battery cell 11 measured in the manufacturing process is stored in the memory 4 in advance. The memory 4 is not limited to this example, and may be provided in the MPU 3, for example.

スイッチ回路５は、充電制御ＦＥＴ１２ａ、放電制御ＦＥＴ１２ｂ、寄生ダイオード１３ａおよび１３ｂを備え、ＭＰＵ３によって制御される。充電制御ＦＥＴ１２ａは、電池電圧が過充電検出電圧となった場合にＯＦＦとなり、組電池２の電流経路に充電電流が流れないように、ＭＰＵ３によって制御される。なお、充電制御ＦＥＴ１２ａのＯＦＦ後は、寄生ダイオード１３ａを介することによって放電のみが可能となる。放電制御ＦＥＴ１２ｂは、電池電圧が過放電検出電圧となった場合にＯＦＦとなり、組電池２の電流経路に放電電流が流れないように、ＭＰＵ３によって制御される。なお、放電制御ＦＥＴ１２ｂのＯＦＦ後は、寄生ダイオード１３ｂを介することによって充電のみが可能となる。   The switch circuit 5 includes a charge control FET 12a, a discharge control FET 12b, and parasitic diodes 13a and 13b, and is controlled by the MPU 3. The charge control FET 12a is turned off when the battery voltage becomes the overcharge detection voltage, and is controlled by the MPU 3 so that the charge current does not flow in the current path of the assembled battery 2. Note that after the charge control FET 12a is turned off, only discharge is possible via the parasitic diode 13a. The discharge control FET 12b is turned off when the battery voltage becomes the overdischarge detection voltage, and is controlled by the MPU 3 so that the discharge current does not flow in the current path of the assembled battery 2. Note that after the discharge control FET 12b is turned off, only charging is possible through the parasitic diode 13b.

遮断回路６は、例えばヒータ抵抗を内蔵したヒューズ素子であり、過電流が流れた場合に、自らを流れる過電流のジュール熱によって溶断し、組電池２の電流経路を遮断する。また、組電池２のいずれかの電池セル１１ａまたは１１ｂの電圧が過充電検出電圧以上となった場合にＦＥＴ７がＯＮとなりヒータ抵抗に電流が流れ、この電流によってヒータ抵抗が発熱してヒューズが溶断するようにされている。   The interruption circuit 6 is, for example, a fuse element having a built-in heater resistor. When an overcurrent flows, the interruption circuit 6 is melted by the overcurrent Joule heat that flows through the fuse circuit 2 and interrupts the current path of the assembled battery 2. Further, when the voltage of one of the battery cells 11a or 11b of the assembled battery 2 becomes equal to or higher than the overcharge detection voltage, the FET 7 is turned on and a current flows through the heater resistance. Have been to.

次に、電池セル１１の内部短絡の検出方法について説明する。この発明の実施の一形態では、電池セル１１の内部インピーダンス値に基づき、充電中の開路電圧を算出し、算出された開路電圧が充電中に下降しているか否かを検出することにより、電池セル１１の内部短絡を検出するようにしている。   Next, a method for detecting an internal short circuit of the battery cell 11 will be described. In one embodiment of the present invention, an open circuit voltage during charging is calculated based on the internal impedance value of the battery cell 11, and the battery is detected by detecting whether the calculated open circuit voltage is decreasing during charging. An internal short circuit of the cell 11 is detected.

電池セル１１の充電方式としては、例えば、図２に示すように、定電流充電と定電圧充電とを組合せたＣＣＣＶ(Constant Current Constant Voltage；定電流定電圧)充電方式が用いられる。ＣＣＣＶ充電方式では、電池セル１１の電圧が所定の電圧に達するまでは定電流で充電し（定電流充電領域）、所定の電圧に達した後は定電圧で充電する（定電圧充電領域）。そして、充電電流が略０［Ａ］に収束した時点で充電が終了となる。   As a charging method of the battery cell 11, for example, as shown in FIG. 2, a CCCV (Constant Current Constant Voltage) charging method in which constant current charging and constant voltage charging are combined is used. In the CCCV charging method, charging is performed with a constant current until the voltage of the battery cell 11 reaches a predetermined voltage (constant current charging region), and after reaching the predetermined voltage, charging is performed with a constant voltage (constant voltage charging region). Then, charging ends when the charging current converges to approximately 0 [A].

通常、電池セル１１の内部短絡が発生していない場合、充電中における電池セル１１の電圧（以下、セル電圧と適宜称する）は、充電が進むにつれて上昇する。一方、電池セル１１の内部短絡が発生した場合には、短絡によって電池セル１１に充電された電気が放電されてしまうため、セル電圧が下降してしまう。   Usually, when the internal short circuit of the battery cell 11 does not occur, the voltage of the battery cell 11 during charging (hereinafter, appropriately referred to as cell voltage) increases as the charging proceeds. On the other hand, when an internal short circuit of the battery cell 11 occurs, the electricity charged in the battery cell 11 is discharged due to the short circuit, and the cell voltage drops.

ところで、充電中に測定されたセル電圧は、電池セル１１に対して電流が流れている場合の電池電圧、すなわち閉路電圧（ＣＣＶ；Closed Circuit Voltage）である。閉路電圧であるセル電圧は、電池セル１１そのものの電池電圧に加えて、内部インピーダンスによる電圧上昇分を含んでいる。そのため、例えば、充電中に充電電流が変動すると、内部インピーダンスによる電圧上昇分が変動し、セル電圧も変動してしまう。したがって、セル電圧の変動が、充電電流の変動によるものなのか、または、電池セルの内部短絡が発生したことによるものなのかを判断することができない。   By the way, the cell voltage measured during charging is a battery voltage when a current flows through the battery cell 11, that is, a closed circuit voltage (CCV). The cell voltage, which is a closed circuit voltage, includes a voltage increase due to internal impedance in addition to the battery voltage of the battery cell 11 itself. Therefore, for example, when the charging current varies during charging, the voltage increase due to the internal impedance varies, and the cell voltage also varies. Therefore, it cannot be determined whether the fluctuation of the cell voltage is due to the fluctuation of the charging current or the occurrence of an internal short circuit of the battery cell.

そこで、この発明の実施の一形態では、電池セル１１の内部短絡を検出する際に、電池セル１１の開路電圧（ＯＣＶ；Open Circuit Voltage）を用いるようにした。開路電圧は、電池セル１１に電流が流れていない場合のセル電圧であり、内部インピーダンスによる電圧上昇分を含まない、電池セル１１そのものの電池電圧である。そのため、充電中の開路電圧は、通常、充電電流が変動した場合であっても、充電電流の変動によって開路電圧が変動することなく、常に上昇する。   Therefore, in the embodiment of the present invention, when an internal short circuit of the battery cell 11 is detected, an open circuit voltage (OCV) of the battery cell 11 is used. The open circuit voltage is a cell voltage when no current flows through the battery cell 11, and is a battery voltage of the battery cell 11 itself that does not include a voltage increase due to internal impedance. For this reason, the open circuit voltage during charging normally rises without the open circuit voltage fluctuating due to fluctuations in the charging current, even when the charging current fluctuates.

しかしながら、電池セル１１の内部短絡が発生した場合には、充電された電気が放電してしまうため、図２の点線で示すグラフように、開路電圧が下降してしまう。したがって、この場合には、開路電圧の下降を検出することによって電池セル１１の内部短絡を検出することができる。   However, when an internal short circuit of the battery cell 11 occurs, the charged electricity is discharged, so that the open circuit voltage drops as shown by the dotted line in FIG. Therefore, in this case, an internal short circuit of the battery cell 11 can be detected by detecting a decrease in the open circuit voltage.

先ず、開路電圧の算出方法について説明する。上述したように、開路電圧は、電池セルそのものの電池電圧であり、内部インピーダンスによる電圧上昇分を含んでいない。したがって、開路電圧は、充電中のセル電圧（閉路電圧；ＣＣＶ）から内部インピーダンスによる電圧上昇分を減じることによって算出することができる。   First, a method for calculating an open circuit voltage will be described. As described above, the open circuit voltage is the battery voltage of the battery cell itself and does not include the voltage increase due to the internal impedance. Therefore, the open circuit voltage can be calculated by subtracting the voltage increase due to the internal impedance from the cell voltage (closed circuit voltage; CCV) during charging.

この場合、開路電圧は、ＭＰＵ３によって測定されたセル電圧および充電電流、ならびに、メモリ４に予め記憶された内部インピーダンスを用いて算出することができる。開路電圧値をＯＣＶ、セル電圧値をＣＣＶ、充電電流値をＩ、内部インピーダンス値をＲとすると、電池セル１１の開路電圧値ＯＣＶは、数式（１）に基づいて算出される。
ＯＣＶ＝ＣＣＶ−Ｒ×Ｉ ・・・（１） In this case, the open circuit voltage can be calculated using the cell voltage and charging current measured by the MPU 3 and the internal impedance stored in advance in the memory 4. When the open circuit voltage value is OCV, the cell voltage value is CCV, the charging current value is I, and the internal impedance value is R, the open circuit voltage value OCV of the battery cell 11 is calculated based on Equation (1).
OCV = CCV−R × I (1)

なお、この発明の実施の一形態において、電池セル１１の内部インピーダンス値Ｒは、例えば、製造工程の段階で予め測定し、メモリ４に記憶させるようにしているが、その測定方法としては、公知の方法を用いることができる。例えば、内部インピーダンスは、電流が変動した場合の電流変動量およびセル電圧の変動量に基づき算出することができる。セル電圧の変動量をΔＶ、電流の変動量をΔＩとすると、内部インピーダンス値Ｒは、数式（２）に基づいて算出される。
Ｒ＝ΔＶ／ΔＩ ・・・（２） In the embodiment of the present invention, the internal impedance value R of the battery cell 11 is measured in advance in the manufacturing process and stored in the memory 4, for example. This method can be used. For example, the internal impedance can be calculated based on the current fluctuation amount and the cell voltage fluctuation amount when the current fluctuates. When the cell voltage fluctuation amount is ΔV and the current fluctuation amount is ΔI, the internal impedance value R is calculated based on the equation (2).
R = ΔV / ΔI (2)

例えば、充電開始直後や放電開始直後、放電中に負荷が変動した場合など、電流が変動したときに内部インピーダンス値を算出することができる。また、例えば、充電中に充電制御ＦＥＴをＯＮ／ＯＦＦさせて充電電流を意図的に変動させた場合においても、内部インピーダンス値を算出することができる。   For example, the internal impedance value can be calculated when the current fluctuates immediately after the start of charging, immediately after the start of discharging, or when the load fluctuates during discharging. Further, for example, even when the charging control FET is turned on / off during charging to intentionally change the charging current, the internal impedance value can be calculated.

具体的には、例えば充電開始直後に内部インピーダンス値を算出する場合、電池セル１１の内部インピーダンス値Ｒは、図３に示すように、電池パック１に定電流の充電電流を印加した直後の充電電流の変動量ΔＩと、そのときのセル電圧の変動量ΔＶに基づいて算出される。   Specifically, for example, when the internal impedance value is calculated immediately after the start of charging, the internal impedance value R of the battery cell 11 is charged immediately after a constant charging current is applied to the battery pack 1, as shown in FIG. It is calculated based on the fluctuation amount ΔI of the current and the fluctuation amount ΔV of the cell voltage at that time.

このようにして算出された開路電圧値は、上述したように、電池セル１１の内部短絡が発生していない場合には常に上昇し、内部短絡が発生している場合には下降する。すなわち、電池セル１１の内部短絡が発生していない場合には、開路電圧値を算出した時点における開路電圧値が開路電圧の最大値（以下、最大開路電圧値と適宜称する）となるが、内部短絡が発生している場合には、開路電圧値を算出した時点における開路電圧値が最大開路電圧値とはならない。   As described above, the open circuit voltage value calculated in this way always increases when the internal short circuit of the battery cell 11 does not occur, and decreases when the internal short circuit occurs. That is, when the internal short circuit of the battery cell 11 has not occurred, the open circuit voltage value at the time of calculating the open circuit voltage value becomes the maximum value of the open circuit voltage (hereinafter referred to as the maximum open circuit voltage value as appropriate) When a short circuit occurs, the open circuit voltage value at the time when the open circuit voltage value is calculated does not become the maximum open circuit voltage value.

したがって、開路電圧値を算出した時点における最大開路電圧値と、算出した開路電圧値とを比較することにより、電池セル１１の内部短絡を検出することができる。   Therefore, the internal short circuit of the battery cell 11 can be detected by comparing the maximum open circuit voltage value at the time of calculating the open circuit voltage value and the calculated open circuit voltage value.

この発明の実施の一形態では、最大開路電圧値をメモリ４に記憶させておき、開路電圧値を算出する毎に、メモリ４に記憶されている最大開路電圧値と算出した開路電圧値とを比較し、算出した開路電圧値がメモリ４に記憶されている最大開路電圧値よりも大きい場合に、算出した開路電圧値を最大開路電圧値として更新する。そして、算出された開路電圧値と、記憶された最大開路電圧値とを比較することにより、電池セル１１の内部短絡が発生したか否かを判断するようにしている。   In one embodiment of the present invention, the maximum open circuit voltage value is stored in the memory 4, and each time the open circuit voltage value is calculated, the maximum open circuit voltage value stored in the memory 4 and the calculated open circuit voltage value are calculated. If the calculated open circuit voltage value is larger than the maximum open circuit voltage value stored in the memory 4, the calculated open circuit voltage value is updated as the maximum open circuit voltage value. Then, by comparing the calculated open circuit voltage value with the stored maximum open circuit voltage value, it is determined whether or not an internal short circuit of the battery cell 11 has occurred.

開路電圧値を算出した時点における最大開路電圧値と、算出した開路電圧値との比較は、数式（３）に基づいて行われる。比較の結果、最大開路電圧値が算出した開路電圧値よりも大きい場合には、電池セル１１の内部短絡が発生していると判断し、最大開路電圧値が算出した開路電圧値以下である場合には、内部短絡が発生していないと判断することができる。
最大開路電圧値＞算出した開路電圧＋α ・・・（３） The comparison between the maximum open circuit voltage value at the time of calculating the open circuit voltage value and the calculated open circuit voltage value is performed based on Equation (3). As a result of comparison, when the maximum open circuit voltage value is larger than the calculated open circuit voltage value, it is determined that an internal short circuit of the battery cell 11 has occurred, and the maximum open circuit voltage value is equal to or less than the calculated open circuit voltage value It can be determined that no internal short circuit has occurred.
Maximum open circuit voltage value> calculated open circuit voltage + α (3)

ここで、αは、電池セル１１における内部短絡の誤検出を防止するためのマージンである。例えば、ＭＰＵ３において電池セル１１のセル電圧を測定した際には、ＭＰＵ３に設けられたＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換器によってアナログの測定値からディジタルの測定値に変換されるが、変換の際に測定誤差が生じる。このような測定誤差を吸収するパラメータとして、マージンαを設定する。具体的には、例えば、ＭＰＵ３のＡ／Ｄ変換器の測定誤差として、１０［ｍＶ］〜３０［ｍＶ］程度の固定値をマージンαとして設定すると好ましい。   Here, α is a margin for preventing erroneous detection of an internal short circuit in the battery cell 11. For example, when the cell voltage of the battery cell 11 is measured in the MPU 3, the analog measurement value is converted into the digital measurement value by an A / D (Analog / Digital) converter provided in the MPU 3. Measurement error. A margin α is set as a parameter for absorbing such a measurement error. Specifically, for example, a fixed value of about 10 [mV] to 30 [mV] is preferably set as the margin α as the measurement error of the A / D converter of the MPU 3.

この例で示すように、複数の電池セル１１ａおよび１１ｂが直列接続されて組電池２を構成している場合には、それぞれの電池セル１１ａおよび１１ｂについて上述した内部短絡検出処理を行う。   As shown in this example, when a plurality of battery cells 11a and 11b are connected in series to form the assembled battery 2, the internal short-circuit detection process described above is performed for each of the battery cells 11a and 11b.

なお、電池セル１１は、電池パック１に対する充放電を繰り返すことによって劣化してしまうが、電池セル１１が劣化すると、内部インピーダンスが増加してしまう。メモリ４に予め記憶された内部インピーダンス値は、初期状態における値であるため、充放電を繰り返すことによって電池セル１１が劣化した場合には、メモリ４に記憶された内部インピーダンス値と実際の内部インピーダンス値とが異なってしまう。したがって、充電開始時や放電開始時などに内部インピーダンス値を算出し、メモリ４に記憶されている内部インピーダンス値を更新すると好ましい。   In addition, although the battery cell 11 will deteriorate by repeating charging / discharging with respect to the battery pack 1, if the battery cell 11 deteriorates, internal impedance will increase. Since the internal impedance value stored in advance in the memory 4 is a value in the initial state, when the battery cell 11 deteriorates due to repeated charge and discharge, the internal impedance value stored in the memory 4 and the actual internal impedance The value will be different. Therefore, it is preferable to calculate the internal impedance value at the start of charging or discharge and update the internal impedance value stored in the memory 4.

また、電池セル１１の周囲の温度が変動すると、内部インピーダンス値も変動するため、例えば電池セル１１の温度に基づいて内部インピーダンス値を補正するようにしてもよい。この場合、例えば、温度に応じて内部インピーダンス値を補正するための温度補正係数をメモリ４に予め記憶させておく。そして、電池セル１１の内部インピーダンスを算出する際に、電池セル１１の周囲の温度を測定するための図示しない温度センサ等を用いて電池セルの周囲の温度を測定し、測定した温度に基づき温度補正係数を用いて内部インピーダンス値を補正する。   Further, when the temperature around the battery cell 11 varies, the internal impedance value also varies. For example, the internal impedance value may be corrected based on the temperature of the battery cell 11. In this case, for example, a temperature correction coefficient for correcting the internal impedance value according to the temperature is stored in the memory 4 in advance. And when calculating the internal impedance of the battery cell 11, the temperature around the battery cell is measured using a temperature sensor or the like (not shown) for measuring the temperature around the battery cell 11, and the temperature is determined based on the measured temperature. The internal impedance value is corrected using the correction coefficient.

この発明の実施の一形態による内部短絡検出処理の流れについて、図４に示すフローチャートを参照して説明する。なお、特別な記載がない限り、以下の処理は、ＭＰＵ３の制御の下で行われるものとする。また、以下の処理は、所定時間毎、例えば１秒毎に巡回的に行われる。電池パック１が例えば外部の充電器と接続され、電池パック１に対する充電が開始されることにより一連の処理が開始される。充電開始の際には、メモリ４に記憶されている最大開路電圧値が初期化されるとともに、所定の方法によって電池セル１１の内部インピーダンス値が算出され、メモリ４に記憶されている内部インピーダンス値が更新される。   The flow of the internal short circuit detection process according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart shown in FIG. Unless otherwise specified, the following processing is performed under the control of the MPU 3. Further, the following processing is cyclically performed every predetermined time, for example, every second. The battery pack 1 is connected to, for example, an external charger, and charging of the battery pack 1 is started to start a series of processes. At the start of charging, the maximum open circuit voltage value stored in the memory 4 is initialized, the internal impedance value of the battery cell 11 is calculated by a predetermined method, and the internal impedance value stored in the memory 4 Is updated.

ステップＳ１では、電池セル１１のセル電圧および充電電流が測定され、ステップＳ２において、測定された電池セル１１のセル電圧および充電電流と、メモリ４に記憶された内部インピーダンス値を用い、上述の数式（１）に基づいて開路電圧値ＯＣＶが算出される。   In step S1, the cell voltage and charging current of the battery cell 11 are measured. In step S2, the measured cell voltage and charging current of the battery cell 11 and the internal impedance value stored in the memory 4 are used. The open circuit voltage value OCV is calculated based on (1).

ステップＳ３では、ステップＳ２で算出された開路電圧値ＯＣＶと、メモリ４に記憶されている最大開路電圧値とが比較される。比較の結果、算出された開路電圧値ＯＣＶがメモリ４に記憶されている最大開路電圧値よりも大きいと判断された場合には、処理がステップＳ４に移行し、メモリ４に記憶された最大開路電圧値が、ステップＳ２で算出された開路電圧値ＯＣＶに更新される。   In step S3, the open circuit voltage value OCV calculated in step S2 is compared with the maximum open circuit voltage value stored in the memory 4. As a result of the comparison, when it is determined that the calculated open circuit voltage value OCV is larger than the maximum open circuit voltage value stored in the memory 4, the process proceeds to step S <b> 4 and the maximum open circuit stored in the memory 4. The voltage value is updated to the open circuit voltage value OCV calculated in step S2.

一方、ステップＳ３において、算出された開路電圧値ＯＣＶがメモリ４に記憶されている最大開路電圧値以下であると判断された場合には、処理がステップＳ５に移行する。   On the other hand, when it is determined in step S3 that the calculated open circuit voltage value OCV is equal to or less than the maximum open circuit voltage value stored in the memory 4, the process proceeds to step S5.

ステップＳ５では、メモリ４に記憶された最大開路電圧値と、ステップＳ２で算出された開路電圧値ＯＣＶにマージンαを加算した値とが、上述の数式（３）に基づいて比較される。比較の結果、最大開路電圧値がステップＳ２で算出された開路電圧値ＯＣＶにマージンαを加算した値よりも大きい場合には、電池セル１１において内部短絡が発生したと判断され、処理がステップＳ６に移行し、充電ＦＥＴ１２ａがＯＦＦとされて電池パック１に対する充電を停止する。   In step S5, the maximum open circuit voltage value stored in the memory 4 and the value obtained by adding the margin α to the open circuit voltage value OCV calculated in step S2 are compared based on the above-described equation (3). As a result of the comparison, if the maximum open circuit voltage value is larger than the value obtained by adding the margin α to the open circuit voltage value OCV calculated in step S2, it is determined that an internal short circuit has occurred in the battery cell 11, and the process proceeds to step S6. The charging FET 12a is turned off to stop charging the battery pack 1.

一方、ステップＳ５において、最大開路電圧値がステップＳ２で算出された開路電圧値ＯＣＶにマージンαを加算した値以下である場合には、電池セル１１において内部短絡が発生していないと判断され、一連の処理が終了する。   On the other hand, in step S5, when the maximum open circuit voltage value is equal to or less than the value obtained by adding the margin α to the open circuit voltage value OCV calculated in step S2, it is determined that no internal short circuit has occurred in the battery cell 11, A series of processing ends.

なお、この例では、ステップＳ６において充電ＦＥＴ１２ａをＯＦＦとして、電池パック１に対する充電を停止するように説明したが、これはこの例に限られない。例えば、遮断回路６を制御して、ヒューズを溶断するようにしてもよいし、受電ＦＥＴ１２ａをＯＦＦとすることに加えて、放電ＦＥＴ１２ｂをさらにＯＦＦとし、電池パック１に対する充放電を停止するようにしてもよい。   In this example, the charging FET 12a is turned off in step S6 to stop charging the battery pack 1, but this is not limited to this example. For example, the cutoff circuit 6 may be controlled to blow the fuse, or in addition to turning off the power receiving FET 12a, the discharging FET 12b is further turned off to stop charging / discharging the battery pack 1. May be.

また、例えば、クロック端子１４およびデータ端子１５を介して、外部の機器に対して充電を停止するための充電停止信号を送信し、外部の機器によって電池パック１の充電または充放電を停止させるようにしてもよい。   Further, for example, a charge stop signal for stopping charging is transmitted to the external device via the clock terminal 14 and the data terminal 15 so that charging or discharging of the battery pack 1 is stopped by the external device. It may be.

このように、この発明の実施の一形態では、電池セル１１のセル電圧、充電電流および内部インピーダンス値に基づき開路電圧値を算出し、算出した開路電圧が下降している場合に、電池セル１１の内部短絡が発生していると判断するようにしているため、電池セル１１が所定の電圧に達するまで充電を行うことなく、充電の初期段階においても内部短絡を検出することができる。   As described above, in the embodiment of the present invention, the open circuit voltage value is calculated based on the cell voltage, the charging current, and the internal impedance value of the battery cell 11, and when the calculated open circuit voltage is lowered, the battery cell 11 Therefore, it is possible to detect the internal short circuit even in the initial stage of charging without charging until the battery cell 11 reaches a predetermined voltage.

以上、この発明の実施の一形態について説明したが、この発明は、上述したこの発明の実施の一形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。この例では、複数の電池セル１１ａおよび１１ｂが直列に接続された場合について説明しているが、これに限られず、例えば、複数の電池セルが並列に接続されたブロック（以下、セルブロックと適宜称する）が、さらに直列接続されている場合についても適用可能である。   The embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the embodiment of the present invention described above, and various modifications and applications can be made without departing from the gist of the present invention. Is possible. In this example, a case where a plurality of battery cells 11a and 11b are connected in series is described. However, the present invention is not limited to this. For example, a block in which a plurality of battery cells are connected in parallel (hereinafter referred to as a cell block as appropriate). However, the present invention is also applicable to the case where they are connected in series.

ただし、この場合には、セルブロックを構成する電池セルが並列接続されており、それぞれの電池セルの内部インピーダンス値を測定することができないため、各セルブロック単位で内部インピーダンス値を測定し、メモリ４に記憶させる。そして、メモリ４に記憶されたセルブロックの内部インピーダンス値と、セルブロックの電圧および充電電流とを用いて各セルブロックの開路電圧値を算出し、内部短絡検出処理を行う。   However, in this case, since the battery cells constituting the cell block are connected in parallel and the internal impedance value of each battery cell cannot be measured, the internal impedance value is measured for each cell block unit, and the memory 4 is stored. And the open circuit voltage value of each cell block is calculated using the internal impedance value of the cell block memorize | stored in the memory 4, and the voltage and charging current of a cell block, and an internal short circuit detection process is performed.

また、この発明の実施の一形態では、最大開路電圧値と算出した開路電圧値とを比較することによって電池セル１１の内部短絡を検出するようにしているが、これはこの例に限られない。例えば、最大開路電圧値と電池セル１１のセル電圧値とを比較するようにしてもよい。   In the embodiment of the present invention, the internal short circuit of the battery cell 11 is detected by comparing the maximum open circuit voltage value with the calculated open circuit voltage value, but this is not limited to this example. . For example, the maximum open circuit voltage value and the cell voltage value of the battery cell 11 may be compared.

この場合、セル電圧は閉路電圧であり、電池セル１１の内部インピーダンスによる電圧上昇分を含んでいるため、電池セル１１に対する充電電流が変動すると、セル電圧も変動する。しかしながら、充電電流値が０とならない限り、内部インピーダンスによる電圧上昇分の値が０になることはない。   In this case, since the cell voltage is a closed circuit voltage and includes a voltage increase due to the internal impedance of the battery cell 11, when the charging current for the battery cell 11 varies, the cell voltage also varies. However, as long as the charging current value does not become zero, the value of the voltage increase due to the internal impedance never becomes zero.

したがって、内部インピーダンスによる電圧上昇分を、上述の数式（３）におけるマージンαとして設定することにより、充電電流の変動によるセル電圧の変動量を吸収することができる。このように、マージンαを充電電流によって変動する変動値として、最大開路電圧値と電池セル１１のセル電圧値にマージンαが加算された値とを比較することにより、電池セル１１の内部短絡を検出することができる。   Therefore, by setting the voltage increase due to the internal impedance as the margin α in the above equation (3), it is possible to absorb the fluctuation amount of the cell voltage due to the fluctuation of the charging current. In this way, the internal short circuit of the battery cell 11 is reduced by comparing the maximum open circuit voltage value and the value obtained by adding the margin α to the cell voltage value of the battery cell 11 with the margin α being a fluctuation value that varies depending on the charging current. Can be detected.

この発明の実施の一形態による電池パックの一例の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of an example of the battery pack by one Embodiment of this invention. 充電時における電池セルの開路電圧および閉路電圧の状態を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating the state of the open circuit voltage of a battery cell at the time of charge, and a closed circuit voltage. 電池セルの内部インピーダンスの測定方法の一例を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating an example of the measuring method of the internal impedance of a battery cell. この発明の実施の一形態による内部短絡検出処理の流れを説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the flow of the internal short circuit detection process by one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 電池パック
２ 組電池
３ ＭＰＵ
４ メモリ
５ スイッチ回路
６ 遮断回路
７ ＦＥＴ
８ 電流検出抵抗
９ 正極端子
１０ 負極端子
１１ａ、１１ｂ 電池セル
１２ａ 充電制御ＦＥＴ
１２ｂ 放電制御ＦＥＴ
１３ａ、１３ｂ 寄生ダイオード
１４ クロック端子
１５ データ端子 1 battery pack 2 assembled battery 3 MPU
4 Memory 5 Switch circuit 6 Cutoff circuit 7 FET
8 Current detection resistor 9 Positive terminal 10 Negative terminal 11a, 11b Battery cell 12a Charge control FET
12b Discharge control FET
13a, 13b Parasitic diode 14 Clock terminal 15 Data terminal

Claims (7)

外部の機器に接続され、電池セルの充放電を行う電池パックにおいて、
上記電池セルの内部インピーダンスおよび開路電圧の最大値を示す最大開路電圧を記憶する記憶部と、
上記電池セルのセル電圧および充電電流を測定し、該セル電圧、充電電流および上記記憶部に記憶された上記内部インピーダンスに基づき上記電池セルの開路電圧を算出する制御部と
を有し、
上記制御部は、
上記最大開路電圧と上記算出した上記開路電圧とを比較し、上記最大開路電圧が上記算出した開路電圧よりも大きい場合には、上記電池セルにおいて内部短絡が発生していると判断する
ことを特徴とする電池パック。 In battery packs that are connected to external equipment and charge / discharge battery cells,
A storage unit for storing a maximum open circuit voltage indicating a maximum value of the internal impedance and open circuit voltage of the battery cell;
A control unit that measures the cell voltage and charging current of the battery cell, and calculates the open circuit voltage of the battery cell based on the cell voltage, charging current, and the internal impedance stored in the storage unit;
The control unit
The maximum open circuit voltage is compared with the calculated open circuit voltage, and when the maximum open circuit voltage is greater than the calculated open circuit voltage, it is determined that an internal short circuit has occurred in the battery cell. Battery pack. 請求項１に記載の電池パックにおいて、
上記制御部は、
上記算出した開路電圧と上記記憶部に記憶された最大開路電圧とを比較し、上記算出した開路電圧が上記最大開路電圧よりも大きい場合に、上記算出した開路電圧を最大開路電圧として上記記憶部に記憶された最大開路電圧を更新する
ことを特徴とする電池パック。 The battery pack according to claim 1,
The control unit
The calculated open circuit voltage is compared with the maximum open circuit voltage stored in the storage unit, and when the calculated open circuit voltage is larger than the maximum open circuit voltage, the calculated open circuit voltage is set as the maximum open circuit voltage. A battery pack, wherein the maximum open circuit voltage stored in the battery pack is updated. 請求項１に記載の電池パックにおいて、
上記電池セルの充電を制御する充電制御ＦＥＴと、
上記電池セルの放電を制御する放電制御ＦＥＴと
をさらに有し、
上記制御部は、
上記電池セルの内部短絡を検出した場合に、上記充電制御ＦＥＴおよび／または上記放電制御ＦＥＴを制御して上記電池セルに対する充電または充放電を制御する
ことを特徴とする電池パック。 The battery pack according to claim 1,
A charge control FET for controlling the charging of the battery cell;
A discharge control FET for controlling the discharge of the battery cell;
The control unit
A battery pack that controls charging or charging / discharging of the battery cell by controlling the charge control FET and / or the discharge control FET when an internal short circuit of the battery cell is detected. 請求項１に記載の電池パックにおいて、
上記外部の機器と通信を行う通信端子をさらに有し、
上記制御部は、
上記電池セルの内部短絡を検出した場合に、上記通信端子を介して上記電池セルに対する充電または充放電を停止するための信号を上記外部の機器に対して送信する
ことを特徴とする電池パック。 The battery pack according to claim 1,
It further has a communication terminal for communicating with the external device,
The control unit
A battery pack that transmits a signal for stopping charging or charging / discharging of the battery cell to the external device via the communication terminal when an internal short circuit of the battery cell is detected. 請求項１に記載の電池パックにおいて、
上記制御部は、
充電を開始する際に、上記記憶部に記憶された最大開路電圧を初期化する
ことを特徴とする電池パック。 The battery pack according to claim 1,
The control unit
A battery pack characterized by initializing a maximum open circuit voltage stored in the storage unit when charging is started. 請求項１に記載の電池パックにおいて、
上記制御部は、
上記充電電流が変動した際に、上記充電電流の変動量および上記セル電圧の変動量に基づき内部インピーダンスを算出し、
上記記憶部に予め記憶された内部インピーダンスを上記算出した内部インピーダンスに更新する
ことを特徴とする電池パック。 The battery pack according to claim 1,
The control unit
When the charging current fluctuates, the internal impedance is calculated based on the fluctuation amount of the charging current and the fluctuation amount of the cell voltage,
A battery pack, wherein the internal impedance stored in advance in the storage unit is updated to the calculated internal impedance. 外部の機器に接続され、電池セルの充放電を行う電池パックの充放電方法において、
上記電池セルの内部インピーダンスおよび開路電圧の最大値を示す最大開路電圧を記憶部に記憶するステップと、
上記電池セルのセル電圧および充電電流を測定し、該セル電圧、充電電流および上記記憶部に記憶された上記内部インピーダンスに基づき上記電池セルの開路電圧を算出する制御ステップと
を有し、
上記制御ステップは、
上記最大開路電圧と上記算出した上記開路電圧とを比較し、上記最大開路電圧が上記算出した開路電圧よりも大きい場合には、上記電池セルにおいて内部短絡が発生していると判断する
ことを特徴とする電池パックの充放電方法。 In the battery pack charging / discharging method for charging / discharging the battery cell connected to an external device,
Storing the maximum open circuit voltage indicating the maximum value of the internal impedance and open circuit voltage of the battery cell in a storage unit;
Measuring the cell voltage and charging current of the battery cell, and calculating an open circuit voltage of the battery cell based on the cell voltage, charging current and the internal impedance stored in the storage unit,
The control step is
The maximum open circuit voltage is compared with the calculated open circuit voltage, and when the maximum open circuit voltage is greater than the calculated open circuit voltage, it is determined that an internal short circuit has occurred in the battery cell. And charging and discharging the battery pack.
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