專利名稱：電池包及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電池包和用于檢測電池單元的內部短路的電池包控制方法。
背景技術：
在近幾年中，例如筆記本個人電腦(PC),蜂窩電話和個人數(shù)字助理 (PDA )的便攜式電子裝置已被普遍使用，并且由于鋰離子蓄電池(secondary battery)例如高電壓、高能量密度和質量輕之類的優(yōu)點，它們已被廣泛用作 這些裝置的電源。
如果當鋰離子蓄電池被充電時它們被過度充電到在預定電壓以上的一電 壓，或者當它們被放電時過度放電到低于預定電壓的一電壓，則可能使得鋰 離子蓄電池的電池單元損壞或異常地發(fā)熱。因此，包含鋰離子蓄電池的電池
通常，這樣的保護電路測量蓄電池的充電和放電電流以及每塊電池單元 的電壓，以基于測量結果檢測例如過度充電、過度放電或異常單元平衡 (balance )之類的異常性(abnormality)。當根據檢測結果確定電池單元為異常 時，保護電路執(zhí)行例如禁止蓄電池充電和放電之類的保護操作。
此外，當包含蓄電池的電池包經受重復異常充電和放電，或經受使單元 內部變形的外部壓力時，或當外來物質進入電池單元時，可能在電池單元中 發(fā)生由于短路引起的異常性。當由于內部短路引起的異常性發(fā)生時，基于以 上討論的檢測處理和檢測結果的保護操作可能不充分，并且在電池單元內部 的短路電路可導致例如電池包起火的嚴重事件。
為了解決上述問題，最近已經提出了各種方案以檢測由于內部短路引起 的電池單元的異常性。例如，日本專利第3437823號公開了一種方法，在該 方法中測量單元塊的電壓，以及根據最大電壓和最小電壓之間的差異是否持

發(fā)明內容
但是，電池包的特性根據環(huán)境溫度的改變和電池的損壞等級而改變。因 此，即使考慮在環(huán)境溫度的改變和電池單元的損壞等級來確定規(guī)定的時間， 也可能在電壓差等于或大于規(guī)定時間的閾值之前，由內部短路發(fā)熱或起火。
因此，希望提供一種電池包和用于該電池包的控制方法，該控制方法檢 測內部短路引起的電池單元的異常性而不受環(huán)境溫度等改變的影響。
根據本發(fā)明的第一實施例，提供了一種電池包，包括 一個或多個單元 塊，其中以串聯(lián)和/或并聯(lián)連接一個或多個蓄電池單元；以及控制部分，用于 測量一個或多個單元塊的電壓，以基于測量結果來檢測單元塊的異常性?？?制部分基于所測量的電壓計算一個或多個單元塊的電壓的時間微分，從一個 或多個單元塊的電壓的時間微分提取第 一時間微分和第二時間微分，其中所 述第一時間微分最大，而所述第二時間微分最小，以及在第一時間微分和第 二時間微分的差小于規(guī)定值的情況下，確定對應于第二時間微分的單元塊為 異常。
根據本發(fā)明第二實施例，提供一種電池包，包括 一個或多個單元塊， 其中以串if關和/或并4關連4妾一個或多個蓄電池單元；以及控制部分，用于測量 一個或多個單元塊的電壓和充電電流，以基于測量結果來檢測單元塊的異常 性?？刂撇糠只谒鶞y量的電壓和充電電流，計算一個或多個單元塊的電壓 和充電電流的時間微分以及電壓和充電電流的二階時間微分，在電壓的時間 微分小于規(guī)定值、電壓的二階時間微分小于規(guī)定值并且充電電流的二階時間 微分不小于規(guī)定值的情況下，確定單元塊為異常，以及在充電電流的時間微 分大于規(guī)定值、充電電流的二階時間微分大于規(guī)定值并且電壓的二階時間微 分不大于規(guī)定值的情況下，確定單元塊為異常。
根據本發(fā)明第三實施例，提供一種電池包，包括 一個或多個單元塊， 其中以串聯(lián)和/或并聯(lián)連接一個或多個蓄電池單元；以及控制部分，用于測量 一個或多個單元塊的電壓和充電電流，以基于測量結果來檢測單元塊的異常 性?？刂撇糠只谒鶞y量的電壓和充電電流計算一個或多個單元塊的電壓的 時間微分以及電壓和充電電流的二階時間微分，從一個或多個單元塊的電壓 的時間微分提取第 一 時間微分和第二時間微分，其中所述第 一時間微分最大， 而所述第二時間微分最小，以及在第一時間微分和第二時間微分的差小于規(guī) 定值，電壓的二階時間微分小于規(guī)定值并且充電電流的二階時間微分不小于規(guī)定值的情況下，確定對應于第二時間微分的單元塊為異常。
根據本發(fā)明的第四實施例，提供一種用于電池包的控制方法，包括以下
步驟測量一個或多個單元塊的電壓，在該單元塊中以串聯(lián)和/或并聯(lián)連接一 個或多個蓄電池單元；基于所測量的電壓計算一個或多個單元塊的電壓的時 間微分；從一個或多個單元塊的電壓的時間微分提取第 一 時間微分和第二時 間微分，其中所述第一時間微分最大，而所述第二時間微分最??；以及在第 一時間微分和第二時間微分的差小于規(guī)定值的情況下，確定對應于第二時間 微分的單元塊為異常。
根據本發(fā)明的第五實施例，提供一種用于電池包的控制方法，包括以下 步驟測量一個或多個單元塊的電壓和充電電流，在該單元塊中以串聯(lián)和/或 并聯(lián)連接一個或多個蓄電池單元；基于所測量的電壓和充電電流，計算一個 或多個單元塊的電壓和充電電流的時間孩i分以及電壓和充電電流的二階時間 微分；在電壓的時間微分小于規(guī)定值、電壓的二階時間微分小于規(guī)定值并且 充電電流的二階時間微分不小于規(guī)定值的情況下，確定單元塊為異常；以及 在充電電流的時間微分大于規(guī)定值、充電電流的二階時間微分大于規(guī)定值并 且電壓的二階時間微分不大于規(guī)定值的情況下，確定單元塊為異常。
沖艮據本發(fā)明的第六實施例，提供一種用于電池包的控制方法，包括以下 步驟測量一個或多個單元塊的電壓和充電電流，在該單元塊中以串if關和/或 并聯(lián)連接一個或多個蓄電池單元；基于所測量的電壓和充電電流計算一個或 多個單元塊的電壓的時間微分以及電壓和充電電流的二階時間微分；從一個 或多個單元塊的電壓的時間微分提取第 一時間微分和第二時間微分，其中所 述第一時間微分最大，而所述第二時間微分最??；以及在第一時間微分和第 二時間微分的差小于規(guī)定值，電壓的二階時間微分小于規(guī)定值，并且充電電 流的二階時間微分不小于規(guī)定值的情況下，確定對應于第二時間微分的單元 塊為異常。
如上所述，根據本發(fā)明的第一和第四實施例，測量一個或多個的單元塊 的電壓，在該單元塊中以串聯(lián)和/或并聯(lián)連接一個或多個蓄電池單元；基于所 測量的電壓計算一個或多個單元塊的電壓的時間」微分；/人一個或多個單元塊 的電壓的時間微分提取第 一時間微分和第二時間微分，其中所述第 一時間微 分最大，而所述第二時間微分最?。灰约霸诘谝粫r間微分和第二時間微分的 差小于規(guī)定值的情況下，確定對應于第二時間微分的單元塊為異常。從而，可確定在對應于第二時間微分的單元塊中由于內部短路引起的異常性。
根據本發(fā)明的第二和第五實施例，測量一個或多個的單元塊的電壓和充
電電流，在該單元塊中以串聯(lián)和/或并聯(lián)連接一個或多個蓄電池單元；基于所
測量的電壓和充電電流，計算一個或多個單元塊的電壓和充電電流的時間微
分以及電壓和充電電流的二階時間微分；在電壓的時間微分小于規(guī)定值、電 壓的二階時間微分小于規(guī)定值并且充電電流的二階時間微分不小于規(guī)定值的 情況下，確定單元塊為異常；以及在充電電流的時間微分大于規(guī)定值、充電 電流的二階時間微分大于規(guī)定值并且電壓的二階時間微分不大于規(guī)定值的情 況下，確定單元塊為異常。
根據本發(fā)明的第三和第六實施例，測量一個或多個的單元塊的電壓和充 電電流，在該單元塊中以串聯(lián)和/或并聯(lián)連接一個或多個蓄電池單元；基于所 測量的電壓和充電電流計算一個或多個單元塊的電壓的時間孩i分以及電壓和 充電電流的二階時間微分；從一個或多個單元塊的電壓的時間微分提取第一 時間微分和第二時間微分，其中所述第一時間微分最大，而所述第二時間微 分最?。灰约霸诘谝粫r間微分和第二時間微分的差小于規(guī)定值，電壓的二階 時間微分小于規(guī)定值，并且充電電流的二階時間微分不小于規(guī)定值的情況下， 確定對應于第二時間微分的單元塊為異常。


圖2是示出在恒流恒壓充電方法中的充電特性的例子的示意圖3是示出在恒流充電時間段中，單元塊的電壓、電壓微分和電壓微分
差的波形的示意圖4是示出在充電電流改變的情況下，電壓、電壓微分和電壓微分差的
波形的示意圖5是圖示適用于本發(fā)明的實施例的、用于檢測由于內部短路引起的異 常性的方法的流程圖6是示出在恒壓充電時間段中，單元塊的充電電流的微分的波形的示 意圖7是示出在恒流充電時間段中，單元塊的二階電壓和充電電流樣i分的 波形的示意圖；圖8是示出在充電電流改變的情況下，二階電壓和充電電流微分的波形
的示意圖9是示出在恒壓充電時間段中，單元塊的二階充電電流和電壓微分的 波形的示意圖；以及
圖IO是圖示適用于本發(fā)明的修改實施例的、用于檢測由于內部短路引起 的異常性的方法的流程圖。
具體實施例方式
以下將參考附圖描述本發(fā)明的實施例。在本發(fā)明的實施例中，測量蓄電 池的電壓和充電電流，并且^4居所測量的電壓和充電電流來計算電壓和充電 電流的時間微分?；谒嬎愕臅r間微分，在蓄電池的電池單元中檢測由于 內部短路引起的異常性的發(fā)生。
圖1示出了適用于本發(fā)明的實施例的電池包1的示例性配置。當使用外 部電子裝置時，分別將電池包1的正端子11和負端子12連接到用于放電的 電子裝置的正端子和負端子。當對電池包l充電時，將電池包1裝配在充電 器上，并且當使用電子裝置時，分別將電池包1的正端子11和負端子12連 接到用于充電的充電器的正端子和負端子。
電池包1主要包括蓄電池2、控制部分3和開關電路4。在圖l所示的電 池包l的配置的描述中，只描述了關于本發(fā)明的實施例的重要的部分，而未 描述其他部分以避免描述的復雜性。蓄電池2是其中以串聯(lián)和/或并聯(lián)連接多 個電池單元的、例如鋰離子蓄電池之類的蓄電池。在該例子中，將電池單元 連接在兩個平行的行中，每行包括3個以串聯(lián)連接的電池單元。在蓄電池2 中，每個包括以并聯(lián)連接的電池單元的單元塊10以串聯(lián)連接。
控制部分3測量蓄電池2的單元塊10的電壓?？刂撇糠?還使用電流檢 測電阻5來測量電流的幅度和方向。在預定的間隔規(guī)律地執(zhí)行這些測量。然 后，控制部分3基于單元塊10的電壓和蓄電池2的充電和放電電流的測量結 果，執(zhí)行用于檢測電池單元中的短路的處理。稍后將詳細描述用于檢測內部 短路的方法。
當基于測量結果檢測到異常性時，控制部分3還通過將控制信號發(fā)送到 開關電路4來防止過度充電和過度放電。
當電池包1被安裝在例如個人計算機(PC)之類的電子裝置中時，通信
9端子13和14用于基于預定的通信標準，向電子裝置發(fā)送例如指示電池包1
的異常性的信息之類的各種信息。通信標準的例子包括例如主要用于電源管
理的系統(tǒng)管理總線(SMBus)標準。
當檢測到由于在單元塊10中的短路引起的異常性時，控制部分3向電子 裝置發(fā)送指示異常性的信息，其中電池包1經由通信端子13和14裝配到所 述電子裝置。
開關電路4包括充電控制FET 15a和力欠電控制FET 16a。當電池電壓變?yōu)?過度充電的檢測電壓時，基于來自控制部分3的控制信號來關斷充電控制FET 15a以執(zhí)行控制，使得沒有充電電流流過。在關斷充電控制FET15a之后，僅 可經由寄生二極管15b執(zhí)行放電。
當電池電壓變?yōu)檫^度放電的檢測電壓時，基于來自控制部分3的控制信 號關斷放電控制FET 16a以執(zhí)行控制，使得沒有放電電流流過。在關斷放電 控制FET16a之后，僅可經由寄生二極管16b執(zhí)行充電。
對用于檢測由于電池包1的電池單元中的短路引起的異常性的處理進行 了描述。通常，通過恒流恒壓充電(CCCV)方法對蓄電池2進行充電。在 CCCV充電方法中，如圖2所示，以恒流執(zhí)行充電，直到蓄電池2的電壓到 達預定的電壓，此后，以恒壓沖丸行充電。然后，當充電電流到達失見定的終止 電諒b時完成充電。
在通過CCCV充電方法對蓄電池2進行充電的情況下，在恒流充電時間 段中，以恒定充電電流對蓄電池2充電，其中在充電開始后立即開始所述恒 流充電時間段，并且當蓄電池2的電壓達到預定電壓時結束。
在該時間段中，沒有內部短路的正常的單元塊10的電壓單調遞增，并且 至少不減少。具有內部短路的異常的單元塊10的電壓在內部短路發(fā)生的時刻 減少。因此，在單元塊10的電壓減少的時刻可考慮發(fā)生了內部短路。
但是，例如，由于某些原因在恒流充電期間，從充電器供應到蓄電池2 的充電電流減小的情況下，單元塊10的電壓也減少。因此，難以確定電壓減 少是由內部短路還是由充電電流的變化造成的。
因此，在本發(fā)明的實施例中，控制部分3計算在恒流充電時間段中單元 塊10的電壓的時間微分，以基于電壓的時間微分之間的差來檢測內部短路。 以下術語"電壓的時間微分"將被簡單稱為"電壓微分"。
例如，考慮其中在構成蓄電池2的多個單元塊10的一預定單元塊10中
10發(fā)生內部短路的情況。圖3示出在恒流充電時間段中，單元塊10的電壓和電 壓微分的波形。水平軸代表時間，而垂直軸代表每個單元塊10的電壓和電壓微分。
如圖3所示，在恒流充電時間段中，正常單元塊(以下偶爾稱為"正常 塊")的電壓恒定地增加或保持恒定，并且至少不減少。因此，正常塊的電壓 微分一直為正或"0"。
同時，其中內部短路將發(fā)生的異常單元塊(以下偶爾稱為"異常塊")的 電壓與正常塊的電壓大體相同，并且異常塊的電壓微分為正或"0"，直到內 部短^各發(fā)生。然后，當內部短路電路發(fā)生時，異常塊的電壓在內部短路發(fā)生 的時刻X,減少。因此，在內部短路發(fā)生的時刻X,具有內部短路的異常塊的 電壓微分變?yōu)樨摗?br> 考慮其中計算兩個單元塊的電壓微分之間的差的情況。如果兩個單元塊 為正常塊，則正常塊的相應的電壓微分通常為相同的正值或"0"。因此，考 慮單元塊10的電壓微分之間的差通常為"0"。
如果兩個單元塊中的一個為異常塊，同時，在內部短路發(fā)生的時刻異常 塊的電壓微分變?yōu)樨摗Ｒ虼?，考慮單元塊IO的電壓微分之間的差為負。
因此，在本發(fā)明的實施例中，從所計算的單元塊10的電壓微分提取考慮 為正常塊的微分的最大微分dVmax/dt和考慮為異常塊的微分的最小微分 dVmin/dt。
然后，計算最大微分和最小微分之間的差，即電壓微分差 dVmax/dt-dVmin/dt。然后，基于公式(l),將所計算的電壓微分差與規(guī)定值比較 dV隱/dt-dV麗/dt <規(guī)定值……(1)
如果所計算的電壓微分差小于規(guī)定值，則可確定具有最小微分值dVmin/dt 的單元塊10為異常塊并且內部短路已經發(fā)生。
如果所有單元塊10均為正常，例如，單元塊10的電壓^i:分通常相同， 因而如以上所討論的，電壓微分差通常為"0"。因此，雖然理想地可設置規(guī) 定值為"0",但是實際上考慮噪聲等級等來優(yōu)選地設置規(guī)定值。此外，由于 如果正常塊IO為正常則電壓微分差通常相同，因此可將恒定值選擇為不管環(huán) 境溫度的如何改變等而預先設置的規(guī)定值。
可計算單元塊io的電壓微分，以確定在單元塊10的電壓微分變?yōu)樨摰?時刻在單元塊10中是否已經發(fā)生內部短路。但是，由于正常單元塊10的電壓微分一直為正并且不小于"0"，所以可使用更大的值以通過計算正常單元 塊和具有內部短路的單元塊之間的電壓微分差來確定是否已經發(fā)生了內部短路。
因此，與僅基于單元塊IO的電壓微分確定異常性的情況相比，通過計算 電壓微分差可更準確地檢測由于內部短路引起的異常性。
此外，如上所述通過使用單元塊10之間的電壓樣i分差，可防止由于充電
電流的變化引起的對內部短路的錯誤檢測。例如，考慮如圖4所示的其中蓄 電池2的充電電流變化的情況。
在其中以串聯(lián)連接單元塊10的蓄電池2中，通常相同的充電電流流過全 部的單元塊10。當在時刻Y,充電電流減少時，不管單元塊IO是否為正常， 單元塊10的電壓都減少。
此時，單元塊10的電壓的變化量通常相同，并且單元塊10的電壓孩吏分 通常為相同的負值。也就是說，使用單元塊的電壓微分計算的單元塊IO之間 的電壓微分差通常為"0"。
因此，在充電電流變化的情形下，電壓微分差不會變?yōu)樾∮谝?guī)定值，防 止由充電電流的變化造成的內部短路引起的對異常性的錯誤檢測。
將參考圖5中所示的流程圖對適用于本發(fā)明的實施例的、用于檢測由于 內部短路引起的異常性的方法做出描述。除非另外說明，以下描述的處理在 控制部分3的控制下執(zhí)行。在步驟Sl，基于所測量的每個電源塊10的電壓 來計算每個單元塊10的電壓微分dV/dt。
在步驟S2，從所計算的單元塊10的電壓微分選擇最大微分dVmax/dt和最 小微分dVmin/dt，以計算電壓微分差dVmin/dt-dVmax/dt，其為所選擇的微分之
間的差。然后，基于以上公式(l)，電壓微分差dVmin/dt-dVmJdt與預先以設置
的規(guī)定值比較。
如果電壓微分差小于規(guī)定值，則確定在具有最小微分dVmin/dt的單元塊 10中已經發(fā)生由于內部短路引起的異常性，并且處理前進到步驟S3。在步驟 S3中，執(zhí)行異常性治療(treatment)處理，以便控制開關電路4從而禁止蓄 電池2的充電和;故電，或例如對充入蓄電池2中的能量進4亍;改電。此外，將 指示蓄電池2的異常性的信息經由通信端子13和14發(fā)送到裝配電池包1的 電子裝置。從而終止一系列的處理。
另一方面，如果在步驟S2中電壓微分差不小于規(guī)定值，則確定單元塊IO為正常。處理返回步驟Sl,在步驟S1中，計算每個單元塊10的電壓微分 差。以預定的間隔循環(huán)執(zhí)行步驟Sl和S2的處理。
如上所述，在本發(fā)明的實施例中，可通過計算單元塊10的電壓微分并將 基于電壓微分計算的電壓微分差與規(guī)定值進行比較，來檢測由于內部短路引 起的異常性。此外，通過基于電壓微分差來檢測由于內部短路引起的異常性， 可防止由于充電電流改變引起的對異常性的錯誤檢測。
以下將描述本發(fā)明的修改實施例。如關于以上討論的實施例所描述的， 在恒流充電時間段中，在單元塊10中發(fā)生內部短路的情況下，即使在充電期 間如圖3所示在已經發(fā)生內部短路的時刻電壓減少，因此，電壓微分dV/dt 從正值改變到負值。
但是，在由于一些原因充電電流減少的情況下，如圖4所示電壓也減少， 并且因此，電壓微分dV/dt變?yōu)樨摗?br> 同時，在恒壓充電時間段中，如圖2所示充電電流逐漸減少，其中當蓄 電池2的電壓已經達到預定電壓時進入所述恒壓充電時間段，并且在所述恒 壓充電時間段中以恒定電壓執(zhí)行充電。但是，如圖6所示在恒壓充電時間段 中，在時刻X3發(fā)生內部短路的情況下，例如，雖然以恒定電壓執(zhí)行充電并且 充電電流減少， <旦是電流增加。
因此，在恒定電壓充電時間段中為負的充電電流微分dl/dt，在已經發(fā)生 內部短3各的日t刻X3變?yōu)檎?br> 在充電電流微分dl/dt從負值改變?yōu)檎档臅r刻，可確定內部短路的發(fā)生。 但是，由于一些原因在充電電流增加的情況下，充電電流微分dl/dt也可從負 值改變到正值。
因此，在使用電壓和充電電流孩么分的情況下，難以確定電壓和充電電流 微分的改變是由于內部短路還是由于充電電流的變化引起的。
因此，在本發(fā)明的修改實施例中，單元塊IO的二階電壓微分和充電電流 微分用于檢測用于在內部塊10中的內部短路引起的異常性。
首先，對在恒流充電時間段中用于檢測內部短路的方法進行描述。例如， 在圖7所示的時刻X2在預定的單元塊10中發(fā)生內部短路的情況下，該單元 塊10的二階電壓微分dHVd一變?yōu)樾∮谝?guī)定值。同時，由于在恒定電流執(zhí)行 充電，所以在此時二階充電電流微分d2I/dt2不小于規(guī)定值。雖然理想地可將 規(guī)定值設置為"0",但是如在以上實施例中實際上可考慮噪聲等級等來設置
13規(guī)定值。
也就是說，在內部短路發(fā)生的情況下，二階電壓和充電電流微分和規(guī)定
值滿足由公式(2)表示的關系
d2V/dt2 <規(guī)定值并且d2I/dt2 >規(guī)定值 ...…(2)
另一方面，如圖8所示，在時刻Y2充電電流減少的情況下，單元塊10 的二階電壓微分d /df變?yōu)樾∮谝?guī)定值。同時，由于充電電流降低，所以在 此時二階充電電流微分d2I/dt2小于規(guī)定值。
也就是說，在充電電流降低的情況下，二階電壓和充電電流微分和規(guī)定 的值滿足由公式(3)表示的關系
d2V/dt2 <規(guī)定值并且(121他2<規(guī)定值 ……(3)
因此，在恒流充電時間段中，可通過基于公式(2)將二階電壓和充電電流 微分與規(guī)定值比較，來確定是否在單元塊10中已經發(fā)生了內部短路。通過只 在滿足公式(2)的情況下確定由于內部短路引起的異常性，可防止由于充電電 流的變化引起的對異常性的錯誤檢測。
現(xiàn)在，對在恒壓充電時間段中用于檢測內部短路的方法進行描述。例如， 在圖9所示的恒壓充電時間l殳中的時刻X3，在預定的單元塊10中發(fā)生內部 短路的情況下，該單元塊10的二階電流微分fl/c^變?yōu)榇笥谝?guī)定值。同時， 由于以恒定電壓執(zhí)行充電，所以在此時二階充電電壓微分^V/d^不大于規(guī)定 值。
也就是說，在內部短路發(fā)生的情況下，二階電壓和充電電流微分和規(guī)定 值滿足由公式(4)表示的關系
d2I/dt2 >規(guī)定值并且d2V/dt2 <規(guī)定值 ……(4)
另一方面，如圖8所示，在時刻Y3充電電流增加的情況下，二階充電電 流微分cft/d一變?yōu)榇笥谝?guī)定值。同時，由于充電電流的增加增大電壓，所以 在此時二階電壓微分d2V/dt2大于規(guī)定值。
也就是說，在充電電流增加的情況下，二階電壓和充電電流微分和規(guī)定 的值滿足由公式(5)表示的關系
d2I/dt2 〉規(guī)定值并且d2v/dt2〉規(guī)定值 ……(5)
因此，在恒流充電時間段中，可通過基于公式(4)將二階充電電流和電壓 微分與規(guī)定值比較，來確定是否在單元塊10中已經發(fā)生了內部短路。通過只 在滿足公式(4)的情況下確定由于內部短路引起的異常性，可防止由于充電電錯誤檢測。
將參考圖10中所示的流程圖對適用于本發(fā)明的修改實施例的、用于檢測 由于內部短路引起的異常性的方法做出描述。除非另外說明，以下描述的處
理在控制部分3的控制下執(zhí)行。
在步驟Sll，基于所測量的每個電源塊10的電壓和充電電流來計算每個 單元塊10的電壓微分dV/dt和充電電流微分dl/dt。在步驟S12,基于在步驟 Sll計算的電壓微分dV/dt和充電電流微分dl/dt來計算二階電壓微分d2V/dt2 和二階充電電流;微分d2I/dt2。
在步驟S13,將電壓微分dV/dt與預先已經設置的規(guī)定值比較。如果確定 電壓微分dV/dt小于規(guī)定值，則處理前進到步驟S14。
在步驟S14中，基于公式(2)將二階電壓微分士V/df和二階充電電流微分 d df各自與規(guī)定值相比。如果滿足公式(2)，即，如果二階電壓微分d2V/dt2 小于規(guī)定值并且二階充電電流微分d2I/dt2不小于規(guī)定值，則確定由于內部短 路引起的異常性已經發(fā)生，并且處理前進到步驟S17。
另一方面，在不滿足公式(2)的情況下，確定單元塊10是正常的，并且處 理返回步驟Sll。
同時，如果確定電壓微分dV/dt不小于規(guī)定值，則處理前進到步驟S15。 在步驟S15中，充電電流微分dl/dt與已被預先設置的規(guī)定值比較。如果確定 充電電流微分dl/dt大于規(guī)定值，則處理前進到步驟16。
同時，如果確定充電電流微分dl/dt不大于預定值，則處理返回步驟Sll。
在步驟16中，基于公式(4)將二階充電電流微分cPl/d一和二階電壓微分 fV/df各自與規(guī)定值相比。如果滿足公式(4)則，即，如果二階充電電流微分 c^I/d一大于規(guī)定值并且二階電壓微分d /df不大于規(guī)定值，則確定由于內部 短路引起的異常性已經發(fā)生，并且處理前進到步驟S17。
另一方面，在不滿足公式(4)的情況下，確定單元塊10是正常的，并且處 理返回步驟Sll。
在步驟S17，執(zhí)行例如控制開關電路4的異常性治療處理，以便禁止對 蓄電池2充電和放電，或者例如對充入蓄電池2中的能量進行放電。此外， 經由通信端子13和14將指示蓄電池2的異常性的信息發(fā)送到裝配電池包1 的電子裝置。；^而終止一系列的處理。
如上已經描述的在本發(fā)明的修改實施例中，可通過計算每個單元塊10的二階電壓微分和二階充電電流微分并將二階電壓微分和二階充電電流微分與 規(guī)定值比較，可檢測由于內部短路引起的異常性。此外，通過基于二階電壓 微分和二階充電電流微分檢測由于內部短路引起的異常性，可防止由于充電 電流的改變引起的對異常性的錯誤檢測。
在以上關于本發(fā)明的實施例描述的將電壓微分差與規(guī)定值比較之后，可 額外執(zhí)行關于本發(fā)明的修改實施例中描述的將二階電壓微分和二階充電電流 微分與規(guī)定值的比較。
具體地，基于以上公式(l),將從基于每個單元塊IO的電壓計算的電壓微
分中提取的電壓微分差，或最大微分dV皿/dt和最小微分dVmin/dt之間的差與 規(guī)定值比較?；谝陨瞎?2),將已經基于單元塊IO的電壓和充電電流計算 的二階電壓微分d2V/dt2和二階充電電流微分d2I/dt2與規(guī)定值相比。
然后，如果基于公式(l)電壓微分差小于規(guī)定值，并且基于公式(2)二階電 壓微分小于規(guī)定值并且二階充電電流微分不小于規(guī)定值，則確定在具有最小 微分的單元塊10中已經發(fā)生了由于內部短路引起的異常性。
這樣，可更準確地4全測由于內部單元塊10中的短路引起的異常性。
雖然通過其實施例和修改實施例已經描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于 這些實施例。相反，可以各種方式修改并應用本發(fā)明，而不背離本發(fā)明的范 圍和精神。例如，蓄電池不限于鋰離子蓄電池，也可以使用例如4臬氫電池和 鎳-鎘電池之類的其他蓄電池。
本申請包含關于于2008年6月24號向日本專利局提交的日本優(yōu)先權專 利申請JP2008-164282中公開的主題，其全部內容通過引用合并與此。
權利要求
1.一種電池包，包括一個或多個單元塊，其中以串聯(lián)和/或并聯(lián)連接一個或多個蓄電池單元；以及控制部分，用于測量一個或多個單元塊的電壓，以基于測量結果來檢測單元塊的異常性，其中所述控制部分基于所測量的電壓計算一個或多個單元塊的電壓的時間微分；從一個或多個單元塊的電壓的時間微分提取第一時間微分和第二時間微分，其中所述第一時間微分最大，而所述第二時間微分最??；以及在第一時間微分和第二時間微分的差小于規(guī)定值的情況下，確定對應于第二時間微分的單元塊為異常。
2. 如權利要求1所述的電池包，還包括充電/放電開關，用于基于由所述控制部分執(zhí)行的控制，來控制單元塊的 充電/》i:電電 流o其中在檢測到單元塊的異常性的情況下，所述控制部分關斷所述充電/ 放電開關。
3. 如權利要求1所述的電池包，還包括 通信端子，用于與外部電子裝置通信，其中在檢測到單元塊的異常性的情況下，所述控制部分經由所述通信端 子向外部電子裝置發(fā)送指示已經^r測到異常性的信息。
4. 一種電池包，包4舌一個或多個單元塊，其中以串聯(lián)和/或并聯(lián)連接一個或多個蓄電池單元；以及控制部分，用于測量一個或多個單元塊的電壓和充電電流，以基于測量 結果來檢測單元塊的異常性， 其中所述控制部分基于所測量的電壓和充電電流，計算一個或多個單元塊的電壓和充電電 流的時間微分以及電壓和充電電流的二階時間微分；在電壓的時間微分小于規(guī)定值、電壓的二階時間微分小于規(guī)定值并且充電電流的二階時間微分不小于規(guī)定值的情況下，確定單元塊為異常；以及在充電電流的時間微分大于規(guī)定值、充電電流的二階時間微分大于規(guī)定 值并且電壓的二階時間微分不大于規(guī)定值的情況下，確定單元塊為異常。
5. 如權利要求4所述的電池包，還包括充電/放電開關，用于基于由所述控制部分執(zhí)行的控制，來控制單元塊的 充電/方t電電力t。其中在檢測到單元塊的異常性的情況下，所述控制部分關斷所述充電/ 放電開關。
6. 如權利要求4所述的電池包，還包括 通信端子，用于與外部電子裝置通信，其中在檢測到單元塊的異常性的情況下，所述控制部分經由所述通信端 子向外部電子裝置發(fā)送指示已經檢測到異常性的信息。
7. —種電池包，包^r:一個或多個單元塊，其中以串聯(lián)和/或并聯(lián)連接一個或多個蓄電池單元；以及控制部分，用于測量一個或多個單元塊的電壓和充電電流，以基于測量 結果來檢測單元塊的異常性， 其中所述控制部分基于所測量的電壓和充電電流計算一個或多個單元塊的電壓的時間微分 以及電壓和充電電流的二階時間微分；從一個或多個單元塊的電壓的時間微分提取第 一 時間微分和第二時間微 分，其中所述第一時間微分最大，而所述第二時間微分最??；以及在第一時間微分和第二時間微分的差小于規(guī)定值，電壓的二階時間微分 小于規(guī)定值，并且充電電流的二階時間微分不小于規(guī)定值的情況下，確定對 應于第二時間微分的單元塊為異常。
8. —種用于電池包的控制方法，包括以下步驟測量一個或多個單元塊的電壓，在該單元塊中以串if關和/或并i[關連接一個或多個蓄電池單元；基于所測量的電壓計算一個或多個單元塊的電壓的時間微分； 從一個或多個單元塊的電壓的時間微分提取第 一時間微分和第二時間微分，其中所述第一時間微分最大，而所述第二時間微分最?。灰约霸诘?一 時間微分和第二時間微分的差小于規(guī)定值的情況下，確定對應于 第二時間微分的單元塊為異常。
9. 一種用于電池包的控制方法，包括以下步驟測量一個或多個單元塊的電壓和充電電流，在該單元塊中以串聯(lián)和/或并 聯(lián)連接一個或多個蓄電池單元；基于所測量的電壓和充電電流，計算一個或多個單元塊的電壓和充電電 流的時間微分以及電壓和充電電流的二階時間微分；在電壓的時間微分小于規(guī)定值、電壓的二階時間微分小于規(guī)定值并且充 電電流的二階時間微分不小于規(guī)定值的情況下，確定單元塊為異常；以及在充電電流的時間微分大于規(guī)定值、充電電流的二階時間微分大于規(guī)定 值，并且電壓的二階時間微分不大于規(guī)定值的情況下，確定單元塊為異常。
10. —種用于電池包的控制方法，包括以下步驟測量一個或多個單元塊的電壓和充電電流，在該單元塊中以串聯(lián)和/或并 聯(lián)連接一個或多個蓄電池單元；基于所測量的電壓和充電電流計算一個或多個單元塊的電壓的時間微分 以及電壓和充電電流的二階時間纟鼓分；從一個或多個單元塊的電壓的時間微分提取第 一時間微分和第二時間微 分，其中所述第一時間微分最大，而所述第二時間微分最??；以及在第 一 時間微分和第二時間微分的差小于規(guī)定值，電壓的二階時間微分 小于規(guī)定值，并且充電電流的二階時間微分不小于規(guī)定值的情況下，確定對 應于第二時間微分的單元塊為異常。
全文摘要
一種電池包，包括一個或多個單元塊，其中以串聯(lián)和/或并聯(lián)連接一個或多個蓄電池單元，以及控制部分，用于測量一個或多個單元塊的電壓，以基于測量結果來檢測單元塊的異常性?？刂撇糠只谒鶞y量的電壓計算一個或多個單元塊的電壓的時間微分，從一個或多個單元塊的電壓的時間微分提取第一時間微分和第二時間微分，其中所述第一時間微分最大，而所述第二時間微分最小，以及在第一時間微分和第二時間微分的差小于規(guī)定值的情況下，確定對應于第二時間微分的單元塊為異常。
文檔編號H01M10/48GK101615706SQ200910149970
公開日2009年12月30日 申請日期2009年6月24日 優(yōu)先權日2008年6月24日
發(fā)明者平塚賢, 田中健彥, 西山祥一, 鈴木浩之 申請人:索尼株式會社