專(zhuān)利名稱(chēng)：二次電池、二次電池的檢查裝置和檢查方法以及電池檢查系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二次電池、二次電池的檢查裝置和檢查方法以及電池檢查系統(tǒng)，更具體地說(shuō)，涉及在串聯(lián)連接有多個(gè)電池單元的組合電池中，檢測(cè)電池單元單位的內(nèi)部電阻異常的技術(shù)。
背景技術(shù)：
—般根據(jù)二次電池的輸出電壓來(lái)判定二次電池的劣化狀態(tài)。例如，在特公平1-33787號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)I)中，記載了基于發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電池電壓來(lái)檢測(cè)電池系統(tǒng)的異常狀態(tài)。具體地說(shuō)，記載了在發(fā)動(dòng)機(jī)低溫時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)中，在電池電壓降低時(shí)檢測(cè)電池的性能劣化。這樣，電池的檢查一般基于輸出電壓來(lái)執(zhí)行。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)I :特公平1-33787號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題近年來(lái)，為了確保輸出電壓和積蓄電力，使用二次電池作為連接有多個(gè)電池單元的組合電池的情況增加。例如，作為電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)等電動(dòng)車(chē)輛的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)用電源，使用串聯(lián)連接有多個(gè)電池單元的二次電池。由于組合電池整體的價(jià)格較高，所以?xún)?yōu)選實(shí)現(xiàn)通過(guò)僅更換構(gòu)成組合電池的多個(gè)電池單元中已劣化的一部分來(lái)抑制成本的電池更換。為了使這樣的電池更換確立，需要進(jìn)行電池單元單位的劣化判定。尤其需要更換因劣化而導(dǎo)致內(nèi)部電阻上升的電池單元。如專(zhuān)利文獻(xiàn)I中示出那樣，在劣化判定中也需要評(píng)價(jià)充放電時(shí)的電池單元的輸出電壓。因此，當(dāng)簡(jiǎn)單地考慮時(shí)，需要測(cè)定電池單元單位的輸出電壓。然而，在組合電池的結(jié)構(gòu)中，如果對(duì)每個(gè)電池單元設(shè)置電壓傳感器則會(huì)使成本上升。因此,優(yōu)選對(duì)每個(gè)由多個(gè)電池單元構(gòu)成的電池塊(block)或者電池模塊(module)配置電壓傳感器，然后通過(guò)電池檢查專(zhuān)用的服務(wù)工具等來(lái)測(cè)定每個(gè)電池單元的輸出電壓。此時(shí)，如果服務(wù)工具也需要相當(dāng)于電池單元數(shù)量的電壓傳感器，則服務(wù)工具變得高價(jià)。另外，針對(duì)輸出電壓比較高的組合電池，需要進(jìn)行與服務(wù)工具的接線作業(yè)等，這在安全上并不優(yōu)選。本發(fā)明是為了解決這樣的問(wèn)題而提出的，其目的在于，針對(duì)由串聯(lián)連接有多個(gè)電池單元的組合電池構(gòu)成的二次電池，通過(guò)廉價(jià)結(jié)構(gòu)的檢測(cè)裝置來(lái)安全地檢查電池單元單位的劣化(尤其是內(nèi)部電阻上升)。用于解決問(wèn)題的手段本發(fā)明的一種方式，是一種二次電池，具有串聯(lián)連接的多個(gè)電池單元；和與多個(gè)電池單元分別并聯(lián)連接的多個(gè)檢測(cè)單元。多個(gè)檢測(cè)單元各自包括串聯(lián)連接的電抗器和齊納二極管。各齊納二極管的擊穿電壓比各電池單元使用時(shí)的輸出電壓高，多個(gè)檢測(cè)單元各自的齊納二極管的擊穿電壓被設(shè)計(jì)成階段性地不同的值。優(yōu)選，多個(gè)電池單元具有按順序連接的從第I個(gè)到第η個(gè)電池單元，其中η為2以上的整數(shù)。多個(gè)檢測(cè)單元具有與從第I個(gè)電池單元到第η個(gè)電池單元分別并聯(lián)連接的從第I個(gè)到第η個(gè)檢測(cè)單元。第i個(gè)檢測(cè)單元中的齊納二極管的擊穿電壓比第(i+Ι)個(gè)檢測(cè)單元中的齊納二極管的擊穿電壓低，其中i為I (η-I)的整數(shù)。另外優(yōu)選，在二次電池的檢查時(shí)，向二次電池供給比二次電池使用時(shí)的二次電池的充電電壓高的充電電壓。進(jìn)而優(yōu)選，二次電池搭載于混合動(dòng)力汽車(chē)，混合動(dòng)力汽車(chē)還搭載有用于產(chǎn)生二次·電池的充電電力的發(fā)電機(jī)構(gòu)和控制發(fā)電機(jī)構(gòu)的控制單元?？刂茊卧刂瓢l(fā)電機(jī)構(gòu)，以在二次電池的檢查時(shí)向二次電池供給比混合動(dòng)力汽車(chē)行駛時(shí)的二次電池的充電電流上限值大的恒定電流。本發(fā)明的另一方式，是一種二次電池的檢查裝置，二次電池具有串聯(lián)連接的多個(gè)電池單元和與多個(gè)電池單元分別并聯(lián)連接的多個(gè)檢測(cè)單元。多個(gè)檢測(cè)單元各自包括串聯(lián)連接的電抗器和具有比各電池單元使用時(shí)的輸出電壓高的擊穿電壓的齊納二極管。檢查裝置具有串聯(lián)連接的多個(gè)檢測(cè)電抗器；和與多個(gè)檢測(cè)電抗器串聯(lián)連接而構(gòu)成閉合電路的電壓檢測(cè)器。多個(gè)檢測(cè)電抗器被配置成在對(duì)二次電池安裝上檢查裝置的二次電池的檢查時(shí)，與
齊納二極管的擊穿電壓被設(shè)定成階段性地不同的值的多個(gè)檢測(cè)單元中的電抗器--對(duì)應(yīng)
地磁耦合。優(yōu)選，在二次電池的檢查時(shí)，向二次電池供給比二次電池使用時(shí)的二次電池的充電電壓高的充電電壓。進(jìn)而優(yōu)選，二次電池搭載于混合動(dòng)力汽車(chē)，混合動(dòng)力汽車(chē)還搭載有用于產(chǎn)生二次電池的充電電力的發(fā)電機(jī)構(gòu)和控制發(fā)電機(jī)構(gòu)的控制單元?？刂茊卧刂瓢l(fā)電機(jī)構(gòu)，以在二次電池的檢查時(shí)向二次電池供給比混合動(dòng)力汽車(chē)行駛時(shí)的二次電池的充電電流上限值大的恒定電流。本發(fā)明的另一方式，是一種電池檢查系統(tǒng)，具有二次電池和二次電池的檢查裝置。二次電池包括串聯(lián)連接的多個(gè)電池單元；和與多個(gè)電池單元分別并聯(lián)連接的多個(gè)檢測(cè)單元。多個(gè)檢測(cè)單元各自具有串聯(lián)連接的電抗器和齊納二極管。各齊納二極管的擊穿電壓比各電池單元使用時(shí)的輸出電壓高，在多個(gè)檢測(cè)單元各自中，齊納二極管的擊穿電壓被設(shè)計(jì)成階段性地不同的值。檢查裝置包括串聯(lián)連接的多個(gè)檢測(cè)電抗器；和與多個(gè)檢測(cè)電抗器串聯(lián)連接而構(gòu)成閉合電路的電壓檢測(cè)器。多個(gè)檢測(cè)電抗器被配置成在對(duì)二次電池安裝上檢查裝置的二次電池的檢查時(shí),與多個(gè)檢測(cè)單元中的電抗器--對(duì)應(yīng)地磁耦合。優(yōu)選，在二次電池的檢查時(shí)，向二次電池供給比二次電池使用時(shí)的二次電池的充電電壓高的充電電壓。另外優(yōu)選，二次電池容納于形成有凹部的第I殼體。檢查裝置容納于形成有與凹部嵌合的形狀的凸部的第2殼體。并且，各電抗器和各檢測(cè)電抗器與凹部和凸部分別對(duì)應(yīng)地配置，以在凹部與凸部嵌合的狀態(tài)下，多個(gè)檢測(cè)電抗器與多個(gè)檢測(cè)單元中的電抗器一一對(duì)應(yīng)地磁耦合。另外優(yōu)選，二次電池搭載于混合動(dòng)力汽車(chē)?；旌蟿?dòng)力汽車(chē)還搭載有用于產(chǎn)生二次電池的充電電力的發(fā)電機(jī)構(gòu)和控制發(fā)電機(jī)構(gòu)的控制單元?？刂茊卧刂瓢l(fā)電機(jī)構(gòu)，以在二次電池的檢查時(shí)向二次電池供給比混合動(dòng)力汽車(chē)行駛時(shí)的二次電池的充電電流上限值大的恒定電流。本發(fā)明的另一方式，是一種二次電池的檢查方法，所述二次電池具有串聯(lián)連接的多個(gè)電池單元，所述檢查方法包括如下的安裝步驟將檢查裝置安裝于二次電池，所述檢查裝置具有由串聯(lián)連接的多個(gè)檢測(cè)電抗器和電壓檢測(cè)器構(gòu)成的閉合電路，所述二次電池具有與多個(gè)電池單元分別并聯(lián)連接的多個(gè)檢測(cè)單元。多個(gè)檢測(cè)單元各自包括串聯(lián)連接的電抗器和齊納二極管。各齊納二極管的擊穿電壓比各電池單元使用時(shí)的輸出電壓高，且多個(gè)檢測(cè)單元各自的齊納二極管的擊穿電壓被設(shè)計(jì)成階段性地不同的值。并且，在檢查裝置被安裝于二次電池的狀態(tài)下，多個(gè)檢測(cè)電抗器被配置成與多個(gè)檢測(cè)單兀中的電抗器對(duì)應(yīng)地磁耦合。檢查方法還包括供給步驟，將比二次電池使用時(shí)的二次電池的充電電壓高的充電電壓向安裝上檢查裝置的二次電池供給；測(cè)定步驟，測(cè)定用于基于向二次電池供給測(cè)試電流起的電壓檢測(cè)器的電壓波形判斷各多個(gè)電池單元的劣化的參數(shù)；判斷步驟，基于所測(cè)定 的參數(shù)判斷在多個(gè)電池單元中是否存在內(nèi)部電阻上升的異常單元；和確定步驟，在判斷為存在異常單元時(shí)，基于參數(shù)從多個(gè)電池單元中確定異常單元。優(yōu)選，參數(shù)包括在電壓波形中電壓呈臺(tái)階狀變化的階段數(shù)。判斷步驟中，基于階段數(shù)來(lái)判斷是否存在異常單元。另外優(yōu)選，參數(shù)包括在電壓波形中電壓呈臺(tái)階狀變化時(shí)的各電壓臺(tái)階的時(shí)間寬度。確定步驟中，基于時(shí)間寬度從多個(gè)電池單元中確定異常單元。進(jìn)而優(yōu)選，檢查方法還包括在二次電池開(kāi)始使用時(shí)或新品時(shí)，通過(guò)檢查裝置測(cè)定參數(shù)的步驟；和將所測(cè)定的參數(shù)作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)的步驟。并且，判斷步驟中，基于基準(zhǔn)數(shù)據(jù)與檢查時(shí)所測(cè)定的參數(shù)的比較，判斷是否存在異常單元。確定步驟中，基于基準(zhǔn)數(shù)據(jù)與檢查時(shí)所測(cè)定的參數(shù)的比較，從多個(gè)電池單元中確定異常單元。另外優(yōu)選，二次電池搭載于混合動(dòng)力汽車(chē)，混合動(dòng)力汽車(chē)還搭載有用于產(chǎn)生二次電池的充電電力的發(fā)電機(jī)構(gòu)。并且，供給步驟中，控制發(fā)電機(jī)構(gòu)，以向二次電池供給比混合動(dòng)力汽車(chē)行駛時(shí)的二次電池的充電電流上限值大的恒定電流?；蛘邇?yōu)選，二次電池容納于形成有凹部的第I殼體。檢查裝置容納于形成有與凹部嵌合的形狀的凸部的第2殼體。各電抗器和各檢測(cè)電抗器與凹部和凸部分別對(duì)應(yīng)地配置。并且，在安裝步驟中，通過(guò)使凹部與凸部嵌合，多個(gè)檢測(cè)電抗器定位成與多個(gè)檢測(cè)單元中的電抗器--對(duì)應(yīng)地磁耦合。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，針對(duì)由串聯(lián)連接有多個(gè)電池單元的組合電池構(gòu)成的二次電池，能夠通過(guò)廉價(jià)結(jié)構(gòu)的檢測(cè)裝置來(lái)安全地檢查電池單元單位的劣化(尤其是內(nèi)部電阻上升)。


圖I是表示使用本發(fā)明的實(shí)施方式的二次電池的電氣系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是表示圖I所示的各單元個(gè)體(cell unit)和服務(wù)工具的結(jié)構(gòu)的電氣電路圖。圖3是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的二次電池的檢查的模擬條件的電路圖。圖4是表示圖3的電路的模擬結(jié)果的第I波形圖(正常時(shí))。
圖5是表示圖3的電路的模擬結(jié)果的第2波形圖(異常時(shí)其I)。圖6是表示圖3的電路的模擬結(jié)果的第3波形圖(異常時(shí)其I)。圖7是說(shuō)明以電池檢驗(yàn)器測(cè)定的電壓波形的評(píng)價(jià)參數(shù)的概念圖。圖8是表示本實(shí)施方式的二次電池的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)測(cè)定時(shí)的處理步驟的流程圖。
圖9是表示本實(shí)施方式的二次電池的檢查時(shí)的處理步驟的流程圖。圖10是說(shuō)明本實(shí)施方式的二次電池和電池檢驗(yàn)器的外形形狀的一例的示意圖。圖11是概略表示圖9所示的二次電池的內(nèi)部構(gòu)造的立體圖。圖12是表示搭載本實(shí)施方式的二次電池的混合動(dòng)力汽車(chē)的構(gòu)成例的框圖。圖13是表示圖12所示的混合動(dòng)力汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)和MG的轉(zhuǎn)速的關(guān)系的列線圖。圖14是圖12的電氣系統(tǒng)的構(gòu)成圖。圖15是說(shuō)明二次電池的檢查時(shí)的混合動(dòng)力汽車(chē)的動(dòng)作的列線圖。
具體實(shí)施例方式[實(shí)施方式I]圖I是表示使用本發(fā)明的實(shí)施方式的二次電池的電氣系統(tǒng)的構(gòu)成的概略框圖。參照?qǐng)D1，作為組合電池的二次電池10，包含η個(gè)(η :2以上的整數(shù))單元個(gè)體⑶(I) ⑶(η)。以下，在不區(qū)別連接順序而總括性地表示單元個(gè)體⑶(I) ⑶(η)的情況下，簡(jiǎn)單記載為單元個(gè)體⑶。如后述，各單元個(gè)體⑶包含單個(gè)的電池單元。在二次電池10上設(shè)置有溫度傳感器16、電壓傳感器17和電流傳感器18。二次電池10的輸出電壓(電池電壓)Vb通過(guò)電壓傳感器17測(cè)定。電流傳感器18測(cè)定二次電池10的輸入輸出電流(電池電流)lb。溫度傳感器16測(cè)定二次電池10的電池溫度Tb。所測(cè)定的電池?cái)?shù)據(jù)(電池電壓Vb、電池電流Ib、電池溫度Tb等)向電池監(jiān)視單元30發(fā)送。負(fù)載20通過(guò)消耗來(lái)自二次電池10的供給電力工作?；蛘撸?fù)載20也可以構(gòu)成為通過(guò)包含未圖示的發(fā)電元件產(chǎn)生二次電池的充電電量作為其工作的一個(gè)方式。例如，負(fù)載20由搭載于電動(dòng)汽車(chē)或混合動(dòng)力汽車(chē)等的行駛用電動(dòng)機(jī)和控制向該電動(dòng)機(jī)供給電力的電力變換器(變換器等)構(gòu)成。電池監(jiān)視單元30由包含未圖示的微處理器、存儲(chǔ)器、模擬/數(shù)字變換器、數(shù)字/模擬變換器等的電子控制單元構(gòu)成。電子控制單元構(gòu)成為，通過(guò)執(zhí)行預(yù)先存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器的預(yù)定程序，執(zhí)行使用了來(lái)自傳感器等的輸入信號(hào)和數(shù)據(jù)的預(yù)定的運(yùn)算處理，生成基于運(yùn)算處理結(jié)果的輸出信號(hào)和數(shù)據(jù)。電池監(jiān)視單元30在二次電池10使用時(shí)，即利用二次電池10的供給電力來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載20時(shí)或利用來(lái)自負(fù)載20的再生電力對(duì)二次電池10充電時(shí)的實(shí)際的負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)中，基于來(lái)自傳感器16 18的電池?cái)?shù)據(jù)監(jiān)視二次電池10的狀態(tài)。圖I所示的二次電池10為不能夠按每個(gè)單元個(gè)體⑶即以電池單元為單位來(lái)測(cè)定輸出電壓的結(jié)構(gòu)。但是，二次電池10 (各單元個(gè)體CU)為能夠通過(guò)安裝電池檢驗(yàn)器50來(lái)檢測(cè)電池單元單位的劣化(由內(nèi)部電阻上升導(dǎo)致的劣化)的結(jié)構(gòu)。通過(guò)二次電池10和電池檢驗(yàn)器50的組合來(lái)構(gòu)成本發(fā)明的“電池檢查系統(tǒng)”。圖2是表示各單元個(gè)體和電池檢驗(yàn)器的構(gòu)成的電路圖。參照?qǐng)D2，各單元個(gè)體⑶具有單個(gè)電池單元BC和相對(duì)于電池單元BC并聯(lián)連接的檢測(cè)單元DU。S卩，第i個(gè)(i :1 η的整數(shù))單元個(gè)體⑶(i)分別具有電池單元BC (i)和檢測(cè)單元DU⑴。在本說(shuō)明書(shū)中，附加于各元件的標(biāo)號(hào)的附加符號(hào)(i)表示串聯(lián)連接的單元個(gè)體CU的連接順序(第I個(gè) 第η個(gè))。另一方面，在無(wú)需區(qū)別這樣的連接順序的情況下，省略表示順序的附加符號(hào)來(lái)記載各標(biāo)號(hào)。各電池單元BC由串聯(lián)連接有電壓源12和內(nèi)部電阻15的等價(jià)電路表示。電壓源12的輸出電壓相當(dāng)于該電池單元BC的開(kāi)路電壓(OCV :0penCircuit Voltage)。另一方面，一般將電池單元BC充放電時(shí)的輸出電壓稱(chēng)為CCV (Closed Circuit Voltage :閉路電壓)。在充放電時(shí)，由于電池電流Ib使內(nèi)部電阻15產(chǎn)生電壓降，因此CCV比OCV上升(充電時(shí))或下降(放電時(shí))。此外，檢測(cè)單元DU具有串聯(lián)連接的電感器42、電流限制電阻44和齊納二極管45。齊納二極管45以通過(guò)電池單元BC而反向偏置的方向的極性連接。 因此，當(dāng)電池單元BC的輸出電壓超過(guò)齊納二極管45的擊穿電壓Vz時(shí)，齊納二極管45導(dǎo)通。電流限制電阻44為用于限制此時(shí)在齊納二極管45中流動(dòng)的電流的電路保護(hù)電阻。即，電流限制電阻44 (I) 44 (η)的電阻值根據(jù)齊納二極管45 (I) 45 (η)的容許電力而被調(diào)整。在二次電池10使用時(shí)，將充電電流(電池電流Ib )和/或充電電壓規(guī)定在預(yù)定范圍內(nèi)。換言之，限制負(fù)載20的動(dòng)作，以使充電電流和/或充電電壓不超過(guò)預(yù)定的上限值。因此，齊納二極管45 (I) 45 (η)各自的擊穿電壓Vz (I) Vz (d)被設(shè)計(jì)成在使用時(shí)的上限充電電流流過(guò)各電池單元BC時(shí)或者由通常的充電電壓充電時(shí)的電池單元BC (I) BC(η)的輸出電壓(CCV)高的區(qū)域。進(jìn)而，擊穿電壓Vz (I) Vz (d)分別被設(shè)定為階段性地不同的值。在本實(shí)施方式中，作為優(yōu)選的方式，如Vz (I) < Vz Cl、(d)那樣,設(shè)定擊穿電壓Vz (I) Vz Cd),以按照單元個(gè)體⑶的連接順序使擊穿電壓階段性地上升。電池檢驗(yàn)器50具有串聯(lián)連接形成閉合電路的檢測(cè)電感器52 (I) 52 (η)和電壓檢測(cè)器55。檢測(cè)電感器52 (I) 52 (η)被配置成，在將電池檢驗(yàn)器50安裝于二次電池10時(shí)，分別與檢測(cè)單元DU (I) DU (η)中的電感器42 (I) 42 (η)磁耦合。可以理解電壓檢測(cè)器55以對(duì)檢測(cè)電感器52 (I) 52 (η)產(chǎn)生的感應(yīng)電壓之和進(jìn)行檢測(cè)的方式連接。電壓檢測(cè)器55構(gòu)成為，能夠測(cè)定檢測(cè)出的電壓的時(shí)間變化、即電壓波形。例如，通過(guò)示波器構(gòu)成電壓檢測(cè)器55。在對(duì)二次電池10裝上電池檢驗(yàn)器50的二次電池的檢查時(shí)，利用比通常時(shí)高的充電電壓對(duì)電池單元BC (I) BC (η)充電，以使各電池單元BC的輸出電壓(CCV)比通常的使用時(shí)上升。其結(jié)果，對(duì)串聯(lián)連接的電池單元BC (I) BC (η)供給比二次電池10使用時(shí)的充電電流上限值大的試驗(yàn)用的充電電流(測(cè)試電流It)。具體地說(shuō)，確定二次電池的檢查時(shí)的充電條件(充電電壓和/或充電電流)，以使電池單元BC (i)的CCV在通常時(shí)比齊納二極管45 (i)的擊穿電壓Vz (i)低，而在檢查時(shí)比擊穿電壓Vz (i)高。當(dāng)電池單元BC (i)的CCV超過(guò)齊納二極管45 (i)的擊穿電壓Vz (i)時(shí)，齊納二極管45 (i)導(dǎo)通。由此，由于在檢測(cè)單元DU (i)中有電流流動(dòng)，所以在電感器42 (i)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。在電感器42 (i)產(chǎn)生的感應(yīng)電壓通過(guò)磁耦合顯現(xiàn)在對(duì)應(yīng)的檢測(cè)電感器52 (i)中。在檢測(cè)電感器52 (i)顯現(xiàn)的感應(yīng)電壓顯現(xiàn)在電壓檢測(cè)器55中。因此，由電壓檢測(cè)器55測(cè)定的電壓Vck根據(jù)齊納二極管45已導(dǎo)通的單元個(gè)體⑶的個(gè)數(shù)而上升。在此，由于向串聯(lián)連接的電池單元BC (I) BC (η)供給共同的充電電流，所以在各電池單元BC的內(nèi)部電阻同等(即正常)的情況下，根據(jù)擊穿電壓Vz (I) Vz (d)之差，齊納二極管45 (I) 45 (η)按順序?qū)āＦ淞硪环矫?，?dāng)存在內(nèi)部電阻15的電阻值上升的電池單元時(shí)，由于該電池單元的CCV比通常上升，所以齊納二極管45 (I) 45 (η)的導(dǎo)通方式與正常時(shí)不同。由此，能夠理解電壓Vck的波形在正常時(shí)和發(fā)生異常時(shí)發(fā)生變化。接著，使用圖3至圖6來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的二次電池的檢查的模擬結(jié)果。圖3是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的二次電池的檢查的模擬條件的電路圖。
參照?qǐng)D3，作為檢查對(duì)象的二次電池10由串聯(lián)連接的4個(gè)單元個(gè)體⑶(I) ⑶
(4)構(gòu)成。由于檢查時(shí)二次電池10被充電，所以在各單元個(gè)體⑶中，通過(guò)內(nèi)部電阻15與電容器12#的串聯(lián)連接構(gòu)成電池單元BC。作為模擬條件，將內(nèi)部電阻值在正常單元中設(shè)為3mΩ、在異常單元中設(shè)為6mΩ。另外，將電容器12#設(shè)為4000F。對(duì)于各電池單元BC，配置有圖2中示出的檢測(cè)單元DU。作為模擬條件，將擊穿電壓設(shè)為Vz (I)= 4. 0V，關(guān)于擊穿電壓Vz (2)、Vz (3)和Vz (4)，設(shè)定成按順序依次高O. 01V。對(duì)于圖3中示出的電路，作為二次電池的檢查時(shí)的充電條件，作為恒定的充電電流Ich供給測(cè)試電流It = 60A。在供給這樣的測(cè)試電流時(shí),將模擬由電池檢驗(yàn)器50 (電壓檢測(cè)器55)測(cè)定的電壓Vck的波形得到的結(jié)果在圖4 6中示出。圖4是表示各電池單元的內(nèi)部電阻正常時(shí)的模擬結(jié)果的波形圖。S卩，圖4示出了將各電池單元BC的內(nèi)部電阻設(shè)為3ι Ω時(shí)的電壓Vck的波形的模擬結(jié)果。參照?qǐng)D4，在各電池單元BC的內(nèi)部電阻正常時(shí)，各電池單元的輸出電壓(CCV)同樣地上升。因此，通過(guò)使電池單元BC的輸出電壓超過(guò)齊納二極管45的擊穿電壓Vz，在電感器42和檢測(cè)電感器52中產(chǎn)生電壓的定時(shí)，為單元個(gè)體⑶(I) ⑶(4)的順序。S卩，在時(shí)刻tl單元個(gè)體⑶(I)中齊納二極管45 (I)導(dǎo)通，在時(shí)刻t2，在單元個(gè)體⑶(2)中齊納二極管45 (2)導(dǎo)通。進(jìn)而，在時(shí)刻t3，單元個(gè)體⑶(3)中齊納二極管45(3)導(dǎo)通，在時(shí)刻t4，單元個(gè)體⑶(4)中齊納二極管45 (4)導(dǎo)通。其結(jié)果，電壓Vck表示在時(shí)刻tl t4的各時(shí)刻電壓呈臺(tái)階狀上升的波形。即，電壓Vck，以與單元個(gè)體⑶(電池單元BC)的個(gè)數(shù)相同的4個(gè)階段地上升。另外，各電壓臺(tái)階的時(shí)間寬度也基本均等。圖5中示出了電池單元BC (2)的內(nèi)部電阻上升時(shí)的模擬結(jié)果。S卩，示出了在電池單元BC (2)中將內(nèi)部電阻設(shè)為6ι Ω，在其他電池單元BC (I)、BC (3)、BC (4)中，將內(nèi)部電阻設(shè)為3πιΩ時(shí)的電壓Vck的模擬結(jié)果。參照?qǐng)D5，在包含內(nèi)部電阻上升的電池單元BC (2)的單元個(gè)體⑶(2)中，在比圖4早的定時(shí)輸出電壓(CCV)上升。其結(jié)果，在時(shí)刻tl時(shí)，單元個(gè)體⑶(I)、⑶(2)的齊納二極管45 (1)、45 (2)導(dǎo)通。另一方面，在時(shí)刻t3和t4中，與圖4同樣地，單元個(gè)體⑶(3)和⑶(4)的輸出電壓分別超過(guò)擊穿電壓Vz (3)和Vz (4)。其結(jié)果，電壓Vck，由于存在內(nèi)部電阻上升的電池單元，所以電壓以臺(tái)階狀上升的級(jí)數(shù)(以下，也簡(jiǎn)稱(chēng)為“臺(tái)階數(shù)”)與圖4相比較減少了 I個(gè)。進(jìn)而，各電壓臺(tái)階的時(shí)間寬度不均等。具體地說(shuō)，第I級(jí)的電壓臺(tái)階的時(shí)間寬度(時(shí)刻tl t3)比第2級(jí)的電壓臺(tái)階的時(shí)間寬度(時(shí)刻t3 t4)長(zhǎng)。圖6中示出了電池單元BC (3)的內(nèi)部電阻上升時(shí)的模擬結(jié)果。S卩，示出了在電池單元BC (3)中將內(nèi)部電阻設(shè)為6ι Ω，在其他電池單元BC (1)、BC (2)、BC (4)中將內(nèi)部電阻設(shè)為3πιΩ時(shí)的電壓Vck的模擬結(jié)果。參照?qǐng)D6，在包含內(nèi)部電阻上升的電池單元BC (3)的單元個(gè)體⑶(3)中，在比圖4早的定時(shí)輸出電壓(CCV)上升。其結(jié)果，在時(shí)刻t2時(shí)，單元個(gè)體⑶(2)、⑶(3)的齊納二極管45 (2)、45 (3)導(dǎo)通。另一方面，在時(shí)刻tl和t4，與圖4同樣，單元個(gè)體⑶(I)和⑶(4)的輸出電壓分別超過(guò)擊穿電壓Vz (I)和Vz (4)。其結(jié)果，電壓Vck，由于存在內(nèi)部電阻上升的電池單元，所以電壓以臺(tái)階狀上升的級(jí)數(shù)(以下，也簡(jiǎn)稱(chēng)為“臺(tái)階數(shù)”)與圖4相比較減少了 I個(gè)。進(jìn)而，各電壓臺(tái)階的時(shí)間寬度不均等。具體地說(shuō)，第2級(jí)的電壓臺(tái)階的時(shí)間寬度(時(shí)刻t2 t4)比第I級(jí)的電壓臺(tái)階的 時(shí)間寬度(時(shí)刻tl t2)長(zhǎng)。從圖4 圖6的模擬結(jié)果可知，在本實(shí)施方式的二次電池中，內(nèi)部電阻上升的異常單元的存在，顯現(xiàn)(反映)在電池檢驗(yàn)器50的電壓Vck的波形中。因此，如圖7所示，能夠設(shè)定利用電池檢驗(yàn)器測(cè)定的電壓波形的評(píng)價(jià)參數(shù)。參照?qǐng)D7，評(píng)價(jià)參數(shù)包含臺(tái)階狀變化的電壓的臺(tái)階數(shù)Nv和中間的電壓臺(tái)階各自的時(shí)間寬度Tl T3 (以下，也總括稱(chēng)為“時(shí)間寬度Ti”)。即，通過(guò)比較各電池單元BC的內(nèi)部電阻在作為正常的基準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)(代表性地為新品時(shí)或開(kāi)始使用時(shí))的評(píng)價(jià)參數(shù)(基準(zhǔn)數(shù)據(jù))和檢查時(shí)的評(píng)價(jià)參數(shù)，能夠檢測(cè)電池單元單位的異常(內(nèi)部電阻上升)。具體地說(shuō)，根據(jù)臺(tái)階數(shù)Nv是否減少，能夠判定有無(wú)發(fā)生了由內(nèi)部電阻上升導(dǎo)致的劣化的電池單元(異常單元)。進(jìn)而，在異常單元發(fā)生時(shí)，基于關(guān)于時(shí)間寬度Ti的從基準(zhǔn)狀態(tài)起的變化，能夠確定異常單元。圖8示出了本實(shí)施方式的二次電池的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)測(cè)定時(shí)的處理步驟。圖8所示的流程圖能夠在例如新品時(shí)或開(kāi)始使用時(shí)執(zhí)行。參照?qǐng)D8，在步驟SlOO中，對(duì)二次電池10裝上電池檢驗(yàn)器50，然后，在步驟S105中，對(duì)于裝上電池檢驗(yàn)器50的狀態(tài)的二次電池10執(zhí)行檢查時(shí)的充電。S卩，通過(guò)電池單元BC
(i)的CCV在通常時(shí)比齊納二極管45 (i)的擊穿電壓Vz (i)高這樣的充電條件(充電電壓或充電電流)，對(duì)二次電池10充電。例如，能夠通過(guò)帶有調(diào)節(jié)器功能的充電器等，執(zhí)行步驟S105的處理。在步驟SllO中，在執(zhí)行檢查時(shí)的充電的狀態(tài)下，觀測(cè)由電池檢驗(yàn)器50 (電壓檢測(cè)器55)得到的電壓波形(Vck)。然后，基于電壓波形，測(cè)定作為圖7中說(shuō)明的評(píng)價(jià)參數(shù)的電壓的臺(tái)階數(shù)Nv和各電壓臺(tái)階的時(shí)間寬度Ti。此外，臺(tái)階數(shù)Nv和時(shí)間寬度Ti的測(cè)定也能夠通過(guò)電壓波形的解析功能等自動(dòng)執(zhí)行。當(dāng)步驟SllO的評(píng)價(jià)參數(shù)的測(cè)定完成時(shí)，通過(guò)步驟S120停止二次電池10檢查時(shí)的充電。進(jìn)而，在步驟S130中，將在步驟SllO中得到的評(píng)價(jià)參數(shù)作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在圖I的電池監(jiān)視單元30中。由此，即使在二次電池10使用后，也能夠通過(guò)對(duì)電池監(jiān)視單元30訪問(wèn)，在任意的定時(shí)讀取初始狀態(tài)數(shù)據(jù)。圖9是表示本實(shí)施方式的二次電池10的檢查時(shí)的處理步驟的流程圖。
參照?qǐng)D9，在步驟S200 S205中，與圖8的步驟SlOO SllO同樣，對(duì)二次電池10裝上電池檢驗(yàn)器50，并為檢查二次電池10而對(duì)其充電。此時(shí)的充電條件(充電電壓或充電電流)優(yōu)選與步驟SlOO同等?；蛘?，如果將測(cè)定基準(zhǔn)數(shù)據(jù)時(shí)的充電條件與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)一起存儲(chǔ)在電池監(jiān)視單元30中，則能夠使檢查時(shí)的充電條件切實(shí)地與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)測(cè)定時(shí)同等。在步驟S210中，在執(zhí)行檢查時(shí)的充電的狀態(tài)下，與步驟SllO同樣，基于由電池檢驗(yàn)器50 (電壓檢測(cè)器55)得到的電壓Vck的波形，測(cè)定作為評(píng)價(jià)參數(shù)的電壓的臺(tái)階數(shù)Nv和各電壓臺(tái)階的時(shí)間寬度Ti。當(dāng)步驟S210的評(píng)價(jià)參數(shù)的測(cè)定完成時(shí)，通過(guò)步驟S220停止二次電池10檢查時(shí)的充電。在步驟S230中，作為二次電池10的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，讀取基準(zhǔn)狀態(tài)(新品時(shí)或開(kāi)始使用時(shí))的評(píng)價(jià)參數(shù)。此外，步驟S230的處理也可以在步驟S200 S220前執(zhí)行。然后，在步驟S240中，在基準(zhǔn)數(shù)據(jù)和本次檢查時(shí)的測(cè)定數(shù)據(jù)之間比較評(píng)價(jià)參數(shù)中的電壓的臺(tái)階數(shù)Nv。然后，當(dāng)臺(tái)階數(shù)Nv與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)相同時(shí)(步驟S210判定為“否”時(shí))，通過(guò)步驟S260，判定為各電池單元BC的內(nèi)部電阻正常，即全部電池單元BC (即全部單元個(gè)體 ⑶)都不需要更換。另一方面，當(dāng)臺(tái)階數(shù)Nv與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)相比減少時(shí)(S210判定為“是”時(shí))，判斷為產(chǎn)生了內(nèi)部電阻上升的異常單元。在該情況下，處理前進(jìn)至步驟S250，通過(guò)在基準(zhǔn)數(shù)據(jù)與本次檢查時(shí)的測(cè)定數(shù)據(jù)之間比較時(shí)間寬度Ti來(lái)確定異常單元。其結(jié)果，能夠確定需要更換的電池單元BC (i)(即單元個(gè)體⑶(i))。這樣，在本實(shí)施方式的二次電池中，通過(guò)使通常使用時(shí)不導(dǎo)通的齊納二極管45導(dǎo)通這樣的檢查時(shí)的充電條件來(lái)充電,能夠經(jīng)由磁耦合從包括電感器42和齊納二極管45的檢測(cè)單元DU中讀取與電池單元BU單位的輸出電壓對(duì)應(yīng)的電壓。即，以能夠通過(guò)電感器彼此的磁耦合從外部測(cè)定組合電池的各單元個(gè)體CU的電壓的方式構(gòu)成二次電池10。電池檢驗(yàn)器50能夠通過(guò)電感器彼此的磁耦合，利用檢測(cè)電感器42測(cè)定來(lái)自各單元個(gè)體CU的輸出電壓。尤其能夠通過(guò)由I個(gè)電壓檢測(cè)器55得到的電壓變化(電壓波形)來(lái)檢測(cè)電池單元BU單位的劣化(尤其是內(nèi)部電阻上升)。其結(jié)果，不必與組合電池(二次電池10)的各電池單元BC對(duì)應(yīng)設(shè)置電壓傳感器，能夠通過(guò)具有I個(gè)電壓檢測(cè)器55的電池檢驗(yàn)器50檢測(cè)電池單元單位的劣化(尤其是內(nèi)部電阻上升)。即，能夠廉價(jià)地構(gòu)成組合電池(二次電池10)和作為檢查用工具的電池檢驗(yàn)器50這兩方，然后檢測(cè)電池單元單位的劣化。進(jìn)而，以通過(guò)磁耦合以非接觸方式測(cè)定電壓的方式構(gòu)成二次電池10和電池檢驗(yàn)器50。由此，由于不需要組合電池的解體和電壓計(jì)的連接等接線作業(yè)，所以能夠安全地實(shí)施二次電池10的檢查。圖10和圖11中示出了用于使二次電池的檢查進(jìn)一步簡(jiǎn)化的二次電池(組合電池)和電池檢驗(yàn)器的外形形狀的一例。參照?qǐng)D10，作為組合電池的二次電池10容納于殼體13。同樣地，電池檢驗(yàn)器50容納于殼體56。殼體13、56由樹(shù)脂等絕緣體構(gòu)成。在二次電池的殼體13設(shè)置有凹部14。電池檢驗(yàn)器50的殼體56構(gòu)成為具有與殼體13的凹部14嵌合的凸部58。參照?qǐng)D11，在殼體13的內(nèi)部排列有單元個(gè)體⑶。并且，各單元個(gè)體⑶的檢測(cè)單元所包含的電感器42配置在與凹部14接近的位置。例如，與凹部14的底面對(duì)應(yīng)按順序排列電感器42 (I) 42 (η)。再次參照?qǐng)D10，在電池檢驗(yàn)器50的凸部58的內(nèi)部配置有圖3所示的檢測(cè)電感器52 (I) 52 (η)。具體地說(shuō)，在預(yù)先定位檢測(cè)電感器52 (I) 52 (η)的狀態(tài)下使檢測(cè)電感器52 (I) 52 (η)容納于凸部58，以在將電池檢驗(yàn)器50的凸部58與二次電池10的凹部14嵌合時(shí)，分別與對(duì)應(yīng)于凹部14配置的電感器42 (I) 42 (η)磁耦合。這樣一來(lái),通過(guò) 使二次電池10和電池檢驗(yàn)器50的殼體13、56嵌合,能夠定位兩者，以使二次電池側(cè)的電感器42 (I) 42 (η)與電池檢驗(yàn)器50的檢測(cè)電感器52 (I) 52 (η)適當(dāng)?shù)卮篷詈稀Ｆ浣Y(jié)果，由電池檢驗(yàn)器50進(jìn)行的二次電池10的檢查被進(jìn)一步簡(jiǎn)化。[實(shí)施方式2]在實(shí)施方式2中，說(shuō)明將成為檢查對(duì)象的二次電池10搭載于混合動(dòng)力汽車(chē)的情況?；旌蟿?dòng)力汽車(chē)上搭載有用于在車(chē)輛行駛中對(duì)二次電池10充電的發(fā)電機(jī)構(gòu)。因此，在實(shí)施方式2中，使用該車(chē)載發(fā)電機(jī)構(gòu)來(lái)產(chǎn)生基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的測(cè)定時(shí)和檢查時(shí)的充電電力。參照?qǐng)D12，說(shuō)明搭載有本實(shí)施方式的二次電池的混合動(dòng)力汽車(chē)。該混合動(dòng)力汽車(chē)具有發(fā)動(dòng)機(jī)100、第lMG(Motor Generator :電動(dòng)發(fā)電機(jī))110、第2MG120、動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)130、減速器140和電池150?；旌蟿?dòng)力汽車(chē)通過(guò)來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)100和第2MG120中至少一方的驅(qū)動(dòng)力行駛。發(fā)動(dòng)機(jī)100、第1MG110和第2MG120經(jīng)由動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)130連接。發(fā)動(dòng)機(jī)100產(chǎn)生的動(dòng)力通過(guò)動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)130而分配為2條路徑。一條是經(jīng)由減速器140驅(qū)動(dòng)前輪160的路徑。另一條是使第1MG110驅(qū)動(dòng)來(lái)發(fā)電的路徑。第1MG110為具備U相線圈、V相線圈和W相線圈的三相交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)。第1MG110通過(guò)由動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)130分配的發(fā)動(dòng)機(jī)100的驅(qū)動(dòng)力來(lái)發(fā)電。由第1MG110發(fā)電產(chǎn)生的電力根據(jù)車(chē)輛的行駛狀態(tài)、電池150的SOC (State Of Charge :充電狀態(tài))而分開(kāi)使用。例如，在通常行駛時(shí)，由第1MG110發(fā)電產(chǎn)生的電力直接成為驅(qū)動(dòng)第2MG120的電力。另一方面，在電池150的SOC比預(yù)先確定的值低的情況下，由第1MG110發(fā)電產(chǎn)生的電力通過(guò)后述的變換器從交流變換為直流。之后，通過(guò)后述的轉(zhuǎn)換器調(diào)整電壓并存儲(chǔ)于電池150。第2MG120為具備U相線圈、V相線圈和W相線圈的三相交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)。第2MG120通過(guò)存儲(chǔ)于電池150的電力和由第1MG110發(fā)電產(chǎn)生的電力中的至少一方的電力而驅(qū)動(dòng)。第2MG120的驅(qū)動(dòng)力經(jīng)由減速器140傳遞至前輪160。由此，第2MG120輔助發(fā)動(dòng)機(jī)100或通過(guò)來(lái)自第2MG120的驅(qū)動(dòng)力使車(chē)輛行駛。此外，也可以代替前輪160驅(qū)動(dòng)后輪或除了前輪160以外還驅(qū)動(dòng)后輪。在混合動(dòng)力車(chē)輛的再生制動(dòng)時(shí)，經(jīng)由減速器140通過(guò)前輪160驅(qū)動(dòng)第2MG120，第2MG120作為發(fā)電機(jī)工作。由此第2MG120作為將制動(dòng)能量變換為電力的再生制動(dòng)器而工作。通過(guò)第2MG120發(fā)電產(chǎn)生的電力存儲(chǔ)于電池150。在第1MG110 和第 2MG120 的控制中，使用例如 PWM (Pulse WidthModulation :脈沖寬度調(diào)制)控制。此外，在使用PWM控制來(lái)控制第1MG110和第2MG120的方法中，利用周知的一般的技術(shù)即可，因此在此不重復(fù)對(duì)其作進(jìn)一步的詳細(xì)的說(shuō)明。動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)130為包含太陽(yáng)輪、小齒輪、行星架和齒圈的行星齒輪單元。小齒輪與太陽(yáng)輪和齒圈嚙合。行星架將小齒輪支撐為能夠自轉(zhuǎn)。太陽(yáng)輪與第1MG110的旋轉(zhuǎn)軸連接。行星架與發(fā)動(dòng)機(jī)100的曲軸連接。齒圈與第2MG120的旋轉(zhuǎn)軸和減速器140連接。
通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)100、第1MG110和第2MG120經(jīng)由行星齒輪單元連接，發(fā)動(dòng)機(jī)100、第1MG110和第2MG120的轉(zhuǎn)速如圖13所示在列線圖中呈直線連結(jié)的關(guān)系。再次參照?qǐng)D12，電池150相當(dāng)于圖I所示的二次電池10。S卩，電池150相當(dāng)于本實(shí)施方式的二次電池，通過(guò)安裝電池檢驗(yàn)器50，能夠檢測(cè)電池單元單位的異常(內(nèi)部電阻上升)。電池150的電壓為例如200V左右。在電池150配置有電池傳感器19。電池傳感器19總括表示圖I的溫度傳感器16、電壓傳感器17和電流傳感器18。由電池傳感器19檢測(cè)出的電池?cái)?shù)據(jù)向電池監(jiān)視單元30發(fā)送。PM (Power train Manager :傳動(dòng)系統(tǒng)管理)-ECU (Electronic ControlUnit :電子控制單元)170綜合地控制發(fā)動(dòng)機(jī)100、第1MG110和第2MG120的動(dòng)作。PM-E⑶170設(shè)定發(fā)動(dòng)機(jī)100、第1MG110和第2MG120的輸出轉(zhuǎn)矩和/或轉(zhuǎn)速的目標(biāo)值，以使混合動(dòng)力汽車(chē)根據(jù)駕駛員操作來(lái)行駛。發(fā)動(dòng)機(jī)100通過(guò)未圖示的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU，按照來(lái)自PM-ECU170的指令而被控制?！?br> 第1MG110和第2MG120根據(jù)來(lái)自PM-ECU170的指令受MG-ECU172控制。例如，PM-E⑶170設(shè)定第1MG110和第2MG120的轉(zhuǎn)矩指令值。MG-E⑶172根據(jù)來(lái)自PM-170的轉(zhuǎn)矩指令值，通過(guò)電流反饋來(lái)控制第1MG110和第2MG120的輸出轉(zhuǎn)矩。使用圖13進(jìn)一步說(shuō)明混合動(dòng)力汽車(chē)的電氣系統(tǒng)。在混合動(dòng)力汽車(chē)上設(shè)置有轉(zhuǎn)換器200、第I變換器210、第2變換器220、SMR (System MainRelay :系統(tǒng)主繼電器)230、DC/DC轉(zhuǎn)換器240和輔機(jī)250。轉(zhuǎn)換器200包括電抗器、2個(gè)npn型晶體管和2個(gè)二極管。電抗器的一端與電池150的正極側(cè)連接。電抗器的另一端與串聯(lián)連接的2個(gè)電力用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件(以下，也稱(chēng)為“開(kāi)關(guān)元件”)的連接點(diǎn)連接。npn型晶體管受MG-ECT172控制。在各npn型晶體管的集電極-發(fā)射極之間分別連接有二極管以使電流從發(fā)射極側(cè)流向集電極側(cè)。此外，作為開(kāi)關(guān)元件，除了例示的功率晶體管(npn型晶體管)之外，還能夠適當(dāng)使用 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor :絕緣柵雙極型晶體管)和功率 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-EffectTransistor :金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體
管)等。在將從電池150放電產(chǎn)生的電力向第1MG110或第2MG120供給時(shí)，電壓通過(guò)轉(zhuǎn)換器200升壓。相反地，在將通過(guò)第1MG110或第2MG120發(fā)電產(chǎn)生的電力充電到電池150時(shí)，電壓通過(guò)轉(zhuǎn)換器200降壓。轉(zhuǎn)換器200與第I變換器210和第2變換器220之間的系統(tǒng)電壓VH通過(guò)電壓傳感器180檢測(cè)。電壓傳感器180的檢測(cè)結(jié)果被發(fā)送到MG-E⑶172。第I變換器210包括U相臂、V相臂和W相臂。U相臂、V相臂和W相臂并聯(lián)連接。U相臂、V相臂和W相臂分別具有串聯(lián)連接的2個(gè)npn型晶體管。在各npn型晶體管的集電極-發(fā)射極之間分別連接有使電流從發(fā)射極側(cè)向集電極側(cè)流動(dòng)的二極管。并且，各臂中的各npn型晶體管的連接點(diǎn)分別連接于第1MG110的各線圈的與中性點(diǎn)112不同的端部。第I變換器210將從電池150供給的直流電流變換為交流電流，并向第1MG110供給。另外，第I變換器210將由第1MG110發(fā)電產(chǎn)生的交流電流變換為直流電流。第2變換器220包括U相臂、V相臂和W相臂。U相臂、V相臂和W相臂并聯(lián)連接。U相臂、V相臂和W相臂分別具有串聯(lián)連接的2個(gè)npn型晶體管。在各npn型晶體管的集電極-發(fā)射極之間分別連接有使電流從發(fā)射極側(cè)向集電極側(cè)流動(dòng)的二極管。并且，各臂中的各npn型晶體管的連接點(diǎn)分別連接于第2MG120的各線圈的與中性點(diǎn)122不同的端部。第2變換器220將從電池150供給的直流電流變換為交流電流，并向第2MG120供給。另外，第2變換器220將由第2MG120發(fā)電產(chǎn)生的交流電流變換為直流電流。轉(zhuǎn)換器200、第I變換器210和第2變換器220受MG-ECU172控制。MG-ECU172控制第I變換器210，以輸出與從PM-E⑶170輸入的轉(zhuǎn)矩指令值相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩。同樣地，MG-E⑶172控制第2變換器220，以輸出與從PM-ECU170輸入的轉(zhuǎn)矩指令值相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩。在圖14的結(jié)構(gòu)中，SMR230之后的電路群與圖I的負(fù)載20相對(duì)應(yīng)。另外，MG-E⑶172通過(guò)轉(zhuǎn)換器200的控制能夠控制電池150的充電電壓或充電電流。
如實(shí)施方式I中說(shuō)明的那樣，在通過(guò)電池檢驗(yàn)器50進(jìn)行檢查時(shí)，需要對(duì)二次電池10設(shè)定預(yù)定的充電條件。在實(shí)施方式2中，通過(guò)搭載于混合動(dòng)力汽車(chē)的發(fā)電機(jī)構(gòu)來(lái)供給電池150的充電電力。圖15是說(shuō)明通過(guò)電池檢驗(yàn)器50進(jìn)行二次電池的檢查時(shí)的混合動(dòng)力汽車(chē)的動(dòng)作的列線圖。參照?qǐng)D15，在電池檢驗(yàn)器50被安裝且搭載于二次電池10、進(jìn)而將指示二次電池的檢查的模式信號(hào)輸入到PM-ECU170時(shí)，混合動(dòng)力汽車(chē)以處于選擇了停車(chē)檔為條件，切換到電池檢查模式。在電池檢查模式中，PM-ECU170將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速維持在預(yù)定的恒定值NO。SP，發(fā)出將發(fā)動(dòng)機(jī)100的轉(zhuǎn)速維持在NO這樣的控制指示，控制發(fā)動(dòng)機(jī)100的燃料噴射量、點(diǎn)火正時(shí)等。另一方面，第2MG120的轉(zhuǎn)速被維持零。即，混合動(dòng)力汽車(chē)維持停止?fàn)顟B(tài)。然后，PM-E⑶170通過(guò)設(shè)定第1MG110的轉(zhuǎn)矩指令值(負(fù)轉(zhuǎn)矩)來(lái)控制第1MG110的發(fā)電電力，以能夠根據(jù)檢查時(shí)的充電條件對(duì)電池150充電。例如，控制變換器210和轉(zhuǎn)換器220，以使經(jīng)由變換器210和轉(zhuǎn)換器220向電池150供給的充電電流成為預(yù)定的恒定值。此外，如上所述，將電池檢查時(shí)的充電條件(電壓和/或電流)控制為比通常使用時(shí)的上限值高的值。因此，優(yōu)選為如下結(jié)構(gòu)電池檢查模式的輸入不是從用戶操作畫(huà)面輸入，而是能夠在維護(hù)時(shí)特別進(jìn)行輸入。這樣一來(lái)，能夠通過(guò)電池檢驗(yàn)器50容易地檢查搭載于混合動(dòng)力汽車(chē)等電動(dòng)車(chē)輛的二次電池(電池120)。此外，在圖12中示出的混合動(dòng)力汽車(chē)的結(jié)構(gòu)是一個(gè)例子，在具有其他動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的混合動(dòng)力汽車(chē)中也能夠搭載本實(shí)施方式的二次電池。另外，只要混合動(dòng)力汽車(chē)搭載有用于在車(chē)輛行駛中對(duì)二次電池10充電的發(fā)電機(jī)構(gòu)即可，并不限定于搭載發(fā)動(dòng)機(jī)。進(jìn)而，在本實(shí)施方式中，例示了將二次電池搭載于電動(dòng)車(chē)輛，但并不特別限定負(fù)載，在任何設(shè)備中所使用的二次電池都能夠適用本發(fā)明，這一點(diǎn)進(jìn)行確認(rèn)性地記載。應(yīng)該認(rèn)為本次公開(kāi)的實(shí)施方式在所有方面都是例示而并不是限制性?xún)?nèi)容。本發(fā)明的范圍并不是通過(guò)上述的說(shuō)明來(lái)表示，而是通過(guò)權(quán)力要求來(lái)表示，與權(quán)利要求等同的意思以及權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有變更都包含在本發(fā)明中。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明能夠適用于作為串聯(lián)連接有多個(gè)電池單元的組合電池的二次電池的檢查。標(biāo)號(hào)的說(shuō)明
10 二次電池(組合電池)，12電壓源，12#電容器，13殼體(二次電池)，14凹部，15內(nèi)部電阻，16溫度傳感器，17、180電壓傳感器，18電流傳感器，19電池傳感器，20負(fù)載，30電池監(jiān)視單元，42、42 (I) 42 (η)電感器，44、44 (I) 44 (η)電流限制電阻，45、45 (I) 45 (η)齊納二極管,50電池檢驗(yàn)器,52檢測(cè)電感器,55電壓檢測(cè)器,56殼體(電池檢驗(yàn)器)，58凸部，100發(fā)動(dòng)機(jī)，112、122中性點(diǎn)，120、150電池，130動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)，140減速器，160前輪，170PM-ECU，172-MG-ECU，200轉(zhuǎn)換器，210第I變換器，220 第2變換器，240DC/DC轉(zhuǎn)換器(輔機(jī)系統(tǒng))，250輔機(jī)，BC、BC (I) BC (η)電池單元，CU、CU (I) CU (η)電池單元，DU、DU (I) DU (η)檢測(cè)單元，Ib電池電流，Ich充電電流，NO恒定值(發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速)，Nv臺(tái)階數(shù)，Tl Τ3時(shí)間寬度，Tb電池溫度，Vb電池電壓，Vck電壓(電池檢驗(yàn)器)，Vz、Vz (I) Vz(η)擊穿電壓。
權(quán)利要求
1.一種二次電池,具有 串聯(lián)連接的多個(gè)電池單元(BC (I) BC (n));和 與所述多個(gè)電池單元分別并聯(lián)連接的多個(gè)檢測(cè)單元(DU (I) DU (η)), 所述多個(gè)檢測(cè)單元各自包括串聯(lián)連接的電抗器(42 )和齊納二極管 (45)， 各所述齊納二極管的降伏電壓(Vz)比各所述電池單元使用時(shí)的輸出電壓高， 所述多個(gè)檢測(cè)單元各自的所述齊納二極管的降伏電壓(Vz (I) Vz (η))被設(shè)計(jì)成階段性地不同的值。
2.如權(quán)利要求I所述的二次電池，其中， 所述多個(gè)電池單元具有按順序連接的從第I個(gè)到第η個(gè)電池單元，其中η為2以上的整數(shù)， 所述多個(gè)檢測(cè)單元具有與從所述第I個(gè)電池單元到所述第η個(gè)電池單元分別并聯(lián)連接的從第I個(gè)到第η個(gè)檢測(cè)單元， 第i個(gè)檢測(cè)單元中的所述齊納二極管的降伏電壓比第(i+Ι)個(gè)檢測(cè)單元中的所述齊納二極管的降伏電壓低，其中i為I (η-I)的整數(shù)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的二次電池，其中， 在所述二次電池(10)的檢查時(shí)，向所述二次電池供給比所述二次電池使用時(shí)的所述二次電池的充電電壓高的充電電壓。
4.如權(quán)利要求3所述的二次電池，其中， 所述二次電池(10)搭載于混合動(dòng)力汽車(chē)， 所述混合動(dòng)力汽車(chē)還搭載有用于產(chǎn)生所述二次電池的充電電力的發(fā)電機(jī)構(gòu)(MGl)和控制所述發(fā)電機(jī)構(gòu)的控制單元(170、172)， 所述控制單元控制所述發(fā)電機(jī)構(gòu)，以在所述二次電池的檢查時(shí)向所述二次電池供給比所述混合動(dòng)力汽車(chē)行駛時(shí)的所述二次電池的充電電流上限值大的恒定電流(It)。
5.一種二次電池的檢查裝置，所述二次電池具有串聯(lián)連接的多個(gè)電池單元(BC (I) BC (η))和與所述多個(gè)電池單元分別并聯(lián)連接的多個(gè)檢測(cè)單元(DU (I) DU (η))，所述多個(gè)檢測(cè)單元各自包括串聯(lián)連接的電抗器(42 )和具有比各所述電池單元使用時(shí)的輸出電壓高的降伏電壓(Vz)的齊納二極管(45)，所述檢查裝置具有 串聯(lián)連接的多個(gè)檢測(cè)電抗器(52 (I) 52 (η));和 與所述多個(gè)檢測(cè)電抗器串聯(lián)連接而構(gòu)成閉合電路的電壓檢測(cè)器(55 )， 所述多個(gè)檢測(cè)電抗器被配置成在對(duì)所述二次電池安裝上所述檢查裝置的所述二次電池的檢查時(shí)，與所述齊納二極管的降伏電壓(Vz (I) Vz (η))被設(shè)定成階段性地不同的值的所述多個(gè)檢測(cè)單元中的所述電抗器一一對(duì)應(yīng)地磁耦合。
6.如權(quán)利要求5所述的二次電池的檢查裝置，其中， 在所述二次電池的檢查時(shí)，向所述二次電池供給比所述二次電池使用時(shí)的所述二次電池的充電電壓高的充電電壓。
7.如權(quán)利要求6所述的二次電池的檢查裝置，其中， 所述二次電池(10)搭載于混合動(dòng)力汽車(chē)， 所述混合動(dòng)力汽車(chē)還搭載有用于產(chǎn)生所述二次電池的充電電力的發(fā)電機(jī)構(gòu)(MGl)和控制所述發(fā)電機(jī)構(gòu)的控制單元(170、172)， 所述控制單元控制所述發(fā)電機(jī)構(gòu)，以在所述二次電池的檢查時(shí)向所述二次電池供給比所述混合動(dòng)力汽車(chē)行駛時(shí)的所述二次電池的充電電流上限值大的恒定電流(It)。
8.一種電池檢查系統(tǒng)，具有二次電池(10)和所述二次電池的檢查裝置(50)， 所述二次電池包括 串聯(lián)連接的多個(gè)電池單元(BC (I) BC (n));和 與所述多個(gè)電池單元分別并聯(lián)連接的多個(gè)檢測(cè)單元(DU (I) DU (η)), 所述多個(gè)檢測(cè)單元各自具有串聯(lián)連接的電抗器(42 )和齊納二極管(45 )， 各所述齊納二極管的降伏電壓(Vz)比各所述電池單元使用時(shí)的輸出電壓高， 在所述多個(gè)檢測(cè)單元各自中，所述齊納二極管的降伏電壓(Vz (I) Vz (η))被設(shè)計(jì)成階段性地不同的值， 所述檢查裝置包括 串聯(lián)連接的多個(gè)檢測(cè)電抗器(52 (I) 52 (η));和 與所述多個(gè)檢測(cè)電抗器串聯(lián)連接而構(gòu)成閉合電路的電壓檢測(cè)器(55 )， 所述多個(gè)檢測(cè)電抗器被配置成在對(duì)所述二次電池安裝上所述檢查裝置的所述二次電池的檢查時(shí),與所述多個(gè)檢測(cè)單元中的所述電抗器--對(duì)應(yīng)地磁耦合。
9.如權(quán)利要求8所述的電池檢查系統(tǒng)，其中， 在所述二次電池(10)的檢查時(shí)，向所述二次電池供給比所述二次電池使用時(shí)的所述二次電池的充電電壓高的充電電壓。
10.如權(quán)利要求8或9所述的二次電池的電池檢查系統(tǒng)，其中， 所述二次電池(10)容納于形成有凹部(14)的第I殼體(13)， 所述檢查裝置(50)容納于形成有與所述凹部嵌合的形狀的凸部(58)的第2殼體(56)，各所述電抗器(42)和各所述檢測(cè)電抗器(52)與所述凹部和所述凸部分別對(duì)應(yīng)地配置，以在所述凹部與所述凸部嵌合的狀態(tài)下，所述多個(gè)檢測(cè)電抗器與所述多個(gè)檢測(cè)單元中的所述電抗器一一對(duì)應(yīng)地磁耦合。
11.如權(quán)利要求9所述的電池檢查系統(tǒng)，其中， 所述二次電池(10)搭載于混合動(dòng)力汽車(chē)， 所述混合動(dòng)力汽車(chē)還搭載有用于產(chǎn)生所述二次電池的充電電力的發(fā)電機(jī)構(gòu)(MGl)和控制所述發(fā)電機(jī)構(gòu)的控制單元(170、172)， 所述控制單元控制所述發(fā)電機(jī)構(gòu)，以在所述二次電池的檢查時(shí)向所述二次電池供給比所述混合動(dòng)力汽車(chē)行駛時(shí)的所述二次電池的充電電流上限值大的恒定電流(It)。
12.—種二次電池的檢查方法，所述二次電池(10)具有串聯(lián)連接的多個(gè)電池單元(BC(I) BC (η)), 所述檢查方法包括如下的安裝步驟(S200):將檢查裝置(50)安裝于所述二次電池，所述檢查裝置(50)具有由串聯(lián)連接的多個(gè)檢測(cè)電抗器(52 (I) 52 (η))和電壓檢測(cè)器(55)構(gòu)成的閉合電路，所述二次電池具有與所述多個(gè)電池單元分別并聯(lián)連接的多個(gè)檢測(cè)單元(DU (I) DU (η)), 所述多個(gè)檢測(cè)單元各自包括串聯(lián)連接的電抗器(42 )和齊納二極管(45 )， 各所述齊納二極管的降伏電壓(Vz)比各所述電池單元使用時(shí)的輸出電壓高，且所述多個(gè)檢測(cè)單元各自的所述齊納二極管的降伏電壓(Vz (I) Vz (η))被設(shè)計(jì)成階段性地不同的值， 在所述檢查裝置被安裝于所述二次電池的狀態(tài)下，多個(gè)檢測(cè)電抗器被配置成與所述多個(gè)檢測(cè)單元中的所述電抗器一一對(duì)應(yīng)地磁耦合， 所述檢查方法還包括 供給步驟(S205)，將比所述二次電池使用時(shí)的所述二次電池的充電電壓高的充電電壓向安裝上所述檢查裝置的所述二次電池供給； 測(cè)定步驟(S210)，測(cè)定用于基于向所述二次電池供給所述測(cè)試電流起的所述電壓檢測(cè)器的電壓波形(Vck)判斷各所述多個(gè)電池單元的劣化的參數(shù)； 判斷步驟(S240)，基于所測(cè)定的所述參數(shù)判斷在所述多個(gè)電池單元中是否存在內(nèi)部電阻上升的異常單元；和 確定步驟(S250)，在判斷為存在所述異常單元時(shí)，基于所述參數(shù)從所述多個(gè)電池單元中確定所述異常單元。
13.如權(quán)利要求12所述的二次電池的檢查方法，其中， 所述參數(shù)包括在所述電壓波形中電壓呈臺(tái)階狀變化的階段數(shù)(Nv )， 所述判斷步驟(S240)中，基于所述階段數(shù)來(lái)判斷是否存在所述異常單元。
14.如權(quán)利要求12所述的二次電池的檢查方法，其中， 所述參數(shù)包括在所述電壓波形中電壓呈臺(tái)階狀變化時(shí)的各電壓臺(tái)階的時(shí)間寬度(Tl Τ3)， 所述確定步驟(S250)中，基于所述時(shí)間寬度從所述多個(gè)電池單元中確定所述異常單J Li ο
15.如權(quán)利要求12 14中任一項(xiàng)所述的二次電池的檢查方法，還包括 在所述二次電池開(kāi)始使用時(shí)或新品時(shí)，通過(guò)所述檢查裝置測(cè)定所述參數(shù)的步驟(S100-S120);和 將所測(cè)定的所述參數(shù)作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)的步驟(S130)， 所述判斷步驟(S240)中，基于所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)與檢查時(shí)所測(cè)定的所述參數(shù)的比較，判斷是否存在所述異常單元， 所述確定步驟(S250)中，基于所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)與檢查時(shí)所測(cè)定的所述參數(shù)的比較，從所述多個(gè)電池單元中確定所述異常單元。
16.如權(quán)利要求12所述的二次電池的檢查方法，其中， 所述二次電池(10)搭載于混合動(dòng)力汽車(chē)， 所述混合動(dòng)力汽車(chē)還搭載有用于產(chǎn)生所述二次電池的充電電力的發(fā)電機(jī)構(gòu)(MGl )， 所述供給步驟中，控制所述發(fā)電機(jī)構(gòu)，以向所述二次電池供給比所述混合動(dòng)力汽車(chē)行駛時(shí)的所述二次電池的充電電流上限值大的恒定電流(It)0
17.如權(quán)利要求12所述的二次電池的檢查方法，其中， 所述二次電池(10)容納于形成有凹部(14)的第I殼體(13)， 所述檢查裝置(50)容納于形成有與所述凹部嵌合的形狀的凸部(58)的第2殼體(56)， 各所述電抗器(42)和各所述檢測(cè)電抗器(52)與所述凹部和所述凸部分別對(duì)應(yīng)地配置， 在所述安裝步驟(S200)中，通過(guò)使所述凹部與所述凸部嵌合，所述多個(gè)檢測(cè)電抗器定位成與所述多個(gè)檢測(cè)單元中的所述電抗器一一對(duì)應(yīng)地磁耦合·。
全文摘要
與串聯(lián)連接的多個(gè)電池單元(BC(1)～BC(n))分別并聯(lián)連接有多個(gè)檢測(cè)單元(DU(1)～DU(n))。各檢測(cè)單元(DU)包括串聯(lián)連接的電感器(42)和齊納二極管(45)。電池檢驗(yàn)器50包括形成閉合電路的多個(gè)檢測(cè)電感器(52(1)～52(n))和單個(gè)電壓計(jì)(55)。多個(gè)檢測(cè)電感器(52(1)～52(n))被配置成分別與多個(gè)檢測(cè)單元的電感器(42(1)～42(n))磁耦合。各齊納二極管(45)以通過(guò)電池單元(BC)的輸出電壓而反向偏置的極性連接。齊納二極管(45)的擊穿電壓((Vz(1)～Vz(n))比通常使用時(shí)的各電池單元(BC)的輸出電壓高且被設(shè)定為階段性地不同的電壓。
文檔編號(hào)G01R31/36GK102918410SQ20108006722
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2010年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月4日
發(fā)明者田邊千濟(jì) 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社