專利名稱：電池組和用于檢測電池劣化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池組及用于檢測電池劣化的方法。具體而言，本發(fā)明涉及能夠更正 確地檢測劣化電池的劣化度的電池組和用于檢測電池劣化度的方法。
背景技術(shù)：
近年來，使用鋰離子二次電池的電池組已經(jīng)被廣泛用作用于諸如筆記本式個人計 算機、手機以及個人數(shù)字助理(PDA)等電子移動裝置以及諸如車載裝置和電動工具等高功 率裝置的電源。鋰離子二次電池具有重量輕、高容量、剩余容量檢測容易及長循環(huán)壽命等優(yōu) 異特性。電池組為消耗品。電池組中所容納的二次電池將由于使用次數(shù)的增加及由于長期 放置而引起的時間依賴性劣化而被劣化。因此，二次電池劣化越大，從滿充狀態(tài)至放完電狀 態(tài)的二次電池的有效時間減少越多。由于這個原因，期望正確檢測隨著使用或不使用而改 變的電池的有效時間和容量，并且在電子裝置上顯示剩余容量。所述電子裝置被典型地設(shè) 計為通過顯示屏、燈等通知用戶電池組或內(nèi)部電池的剩余容量。如果在實際剩余容量與所 檢測的剩余容量(即，用戶被通知的剩余容量)之間存在較大差異，則會引起很多問題。例 如，使用中的電子裝置突然斷電。另外，盡管沒有達到滿充狀態(tài)但是由于被確定為滿充狀 態(tài)，由此充電量減小?，F(xiàn)有技術(shù)中已知確定二次電池內(nèi)阻的方法，通用方法為通過閉路電壓(CCV)與開 路電壓(OCV)之間的電壓差和閉路狀態(tài)下的電流值來計算直流(DC)電阻。例如，日本未審專利申請公開第2008-41280號披露了用于測量二次電池劣化度 的方法。即，在用戶通過充電的接通/切斷來重復(fù)二次電池的充電十次以上之后，在電池的 充電被切斷的狀態(tài)下，測量開路電壓。隨后，使用所測量的開路電壓以及先前所測量的閉路 電壓和充電電流值來計算二次電池的劣化度。日本專利第3930777號也披露了用于測量二次電池劣化度的方法。即，通過在輸 入電流的流動期間周期性測量的放電電流及與放電電流相應(yīng)的端電壓來計算二次電池的 純電阻值。另外，通過放電電流和端電壓來計算電池的極化電阻值，隨后，使用純電阻值和 極化電阻值來計算電池的劣化度。

發(fā)明內(nèi)容
但是，在上述日本未審專利申請公開第2008-41280號中所披露的發(fā)明盡管想到 了測量二次電池的直流(DC)電阻分量，但是沒有考慮極化電阻分量。因此，當(dāng)電池處于其極化電阻分量增大的劣化模式時，很難獲取電池的正確劣化狀態(tài)。此外，在上述日本專利第3930777號中所披露的發(fā)明設(shè)計為在輸入電流從其峰值 向穩(wěn)態(tài)值單調(diào)減小的短至幾毫秒的時期內(nèi)周期性測量放電電流和端電壓。因此，這種測量 通常使用具有高速轉(zhuǎn)換時間的A/D轉(zhuǎn)換器，使得裝置將變得昂貴。具體而言，例如，在一般 的電池組中所安裝的A/D轉(zhuǎn)換器的電流測量周期處于幾十至幾百毫秒的單位范圍內(nèi)，使 得很難采用這樣的A/D轉(zhuǎn)換器。此外，如果在無輸入電流流動的情況下使用電池組(例如， 電池組用在電池被重復(fù)充放電的個人筆記本計算機等中)，則在上述日本專利第3930777 中所披露的方法很難測量任何電阻值。因此，期望提供電池組及用于檢測電池的劣化度的方法，其中，其劣化隨著極化電 阻分量的增大而進行的電池的劣化度能夠被更正確地檢測。根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式，電池組包括一個或兩個以上的二次電池；充電控 制開關(guān)，接通/切斷對二次電池的充電電流；放電控制開關(guān)，接通/切斷來自二次電池的 放電電流；電流檢測元件，用于檢測充電電流和放電電流；電壓測量部，測量二次電池的電 壓；控制單元，控制充電控制開關(guān)和放電控制單元；以及存儲單元，存儲二次電池的初始內(nèi) 阻。在此電池組中，控制單元測量充電期間的閉路電壓和充電電流，以及在緊接閉路電壓的 測量而切斷放電控制開關(guān)后，測量經(jīng)過第一等待時間后的第一開路電壓和經(jīng)過第二等待時 間后的第二開路電壓，其中，第二等待時間長于第一等待時間。而且，控制單元通過充電電 流和閉路電壓與第一開路電壓之間的電壓差來計算DC電阻分量。另外，控制單元通過充電 電流和第一開路電壓與第二開路電壓之間的電壓差來計算極化電阻分量。在電池組中，控 制單元進一步通過從DC電流電阻分量和極化電阻分量之和中減去初始內(nèi)阻來計算二次電 池的劣化度。根據(jù)本發(fā)明第二實施方式，用于計算電池劣化度的方法包括測量充電期間的閉 路電壓和充電電流、從切斷充電電流開始經(jīng)過第一等待時間后的第一開路電壓以及經(jīng)過第 二等待時間后的第二開路電壓，其中，第二等待時間長于第一等待時間；通過充電電流和閉 路電壓與第一開路電壓之間的電壓差來計算DC電阻分量。所述方法還包括通過充電電流 和第一開路電壓與第二開路電壓之間的電壓差來計算極化電阻分量。所述方法進一步包括 通過從DC電阻分量和極化電阻分量之和中減去初始內(nèi)阻來計算二次電池的劣化度。在本發(fā)明的任意實施方式中，使用通過緊接停止充電電流之后的開路電壓的測量 所獲得的直流電阻分量和通過充電電流停止后經(jīng)過短暫間隔的開路電壓的測量所獲得的 極化電阻分量這兩者計算電池的劣化度。在這種情況下，優(yōu)選在充電期間當(dāng)二次電池的最 大電池電壓大于二次電池的額定電壓時執(zhí)行閉路電壓的測量。另外，優(yōu)選在從充電電流斷 開開始兩秒內(nèi)執(zhí)行開路電壓的測量。還優(yōu)選在充電電流斷開五秒以上后執(zhí)行充電電流停止 后經(jīng)過短暫間隔的開路電壓的測量。因此，電池組的這種結(jié)構(gòu)使得能夠正確檢測劣化電池 的電阻分量。根據(jù)本發(fā)明的任意實施方式，除了 DC電阻分量之外，還使用通過從充電電流停止 開始經(jīng)短暫的時間間隔之后的測量所獲得的極化電阻分量來計算電池的劣化度。因此，即 使具有不同劣化度的電池的DC電阻分量彼此相同，也能正確檢測這些電池的劣化度。


圖IA和圖IB是示出了具有不同循環(huán)次數(shù)的電池的充電波形及具有基本上相同DC 電阻分量的循環(huán)劣化和時間依賴性劣化電池的充電波形的圖；圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的電池組的示例性電路結(jié)構(gòu)的電路圖；圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的用于計算電池劣化度的方法的流程圖；圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的容納在電池組中的二次電池的示例性結(jié)構(gòu) 的圖；圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的容納在電池組中的二次電池的示例性結(jié)構(gòu) 的圖；并且圖6A和圖6B是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的電池組的示例性結(jié)構(gòu)的圖。
具體實施例方式下文中，將描述作為其實施方式的用于實施本發(fā)明的最佳模式。(1)循環(huán)劣化電池和時間依賴性劣化電池下文中，術(shù)語“循環(huán)劣化”指的是依賴于充放電循環(huán)次數(shù)的電池劣化，并且術(shù)語“時 間依賴性劣化”指的是電池被長期放置不使用的電池劣化。下文中，將描述循環(huán)劣化電池和 時間依賴性電池之間的特性差異。在圖IA中，用短劃線表示充放電100次循環(huán)后的電池的充電波形，并且用實線表 示充放電300次循環(huán)后的電池的充電波形。通過短劃線和實線所表示的充電波形分別示出 了當(dāng)從閉路狀態(tài)向開路狀態(tài)改變時，由于100次循環(huán)劣化下直流(DC)電阻分量和300次循 環(huán)劣化下DC電阻分量而引起的劇烈的電壓降。在圖IB中，通過實線表示充放電300次循 環(huán)后的電池的充電波形，并且其由于DC電阻分量引起的電壓降與充放電300次循環(huán)后的電 池基本上相同的時間依賴性劣化電池的充電波形由短劃線表示。圖IA和圖IB的每個充電 波形能夠如下被獲取首先，制造二次電池。[正極的制造]通過混合作為正極活性材料的96重量％的鈷酸鋰(LiCoO2)、作為導(dǎo)電劑的1重 量％的科琴黑以及3重量％的聚偏二氟乙烯(PVdF)來制備正極混合物。接下來，正極混合 物被分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中，從而獲取正極混合漿。隨后，正極混合漿被均勻涂布 于鋁(Al)箔制成的正極集電體并隨后被干燥，隨后，通過用輥壓器在恒定壓力下進行壓模 成型，從而獲得帶狀正極。[負(fù)極的制造]通過混合94重量％的石墨與作為粘結(jié)劑的6重量％的聚偏二氟乙烯(PVdF)來制 備負(fù)極混合物。接下來，負(fù)極混合物被分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中，從而獲取負(fù)極混合 漿。隨后，負(fù)極混合漿被均勻涂布于銅(Cu)箔制成的負(fù)極集電體并隨后被干燥，隨后，通過 用輥壓器在恒定壓力下進行壓模成型，從而獲得帶狀負(fù)極。[二次電池的裝配]如上所述所制造的帶狀正極和帶狀負(fù)極通過厚度為20 μ m的微孔聚乙烯膜制成 的隔膜而層疊并卷起，從而制造螺旋形卷繞電極體。接下來，電絕緣板被安裝在卷繞電極體 的上下側(cè)，隨后被放置在鍍鎳的鐵電池殼中。隨后，由鋁制成的正極導(dǎo)線從正極集電體引6出，隨后被焊接至電池蓋。另外，由鎳制成的負(fù)極導(dǎo)線從由鎳制成的負(fù)極集電體引出，隨后 被焊接至電池殼。隨后，六氟磷酸鋰(LiPF6)被添加至通過在電池殼中混合碳酸亞乙酯(EC)與碳酸 二甲酯(DMC)(體積為1 1)所制備的電解質(zhì)溶液，并被調(diào)節(jié)至lmol/1。接下來，電池殼通 過具有浙青涂覆表面的墊圈被斂縫，以固定具有電流切斷機構(gòu)的安全閥機構(gòu)、熱敏電阻元 件以及電池蓋，從而保持電池內(nèi)部密封。結(jié)果，制造出具有18mm直徑及65mm高度的圓柱形 鋰離子二次電池。如上所述所制造的電池被放置在不同條件下。S卩，一個電池經(jīng)過100次充放電循 環(huán)，另一個電池經(jīng)過300次充放電循環(huán)。另外，又一個電池在完全充電狀態(tài)下由于放置在高 溫下而劣化，使其DC電阻達到與經(jīng)過300次充放電循環(huán)的電池相同的水平。[充電波形的測量]這些電池被單獨充電。當(dāng)滿足電池電壓大于4. OV并且充電電流大于1. OA的條件 時，停止充電。隨后，測量每個電池的電壓波形。如圖IA所示，經(jīng)過不同充放電循環(huán)次數(shù)的電池的循環(huán)次數(shù)越多，在切斷充電電流 時的電池電壓降就越大(即電池的DC電阻增大就越多)。另一方面，隨著切斷充電電流后 過去預(yù)定時間，電池電壓進一步降低。換句話說，循環(huán)劣化度影響DC電阻分量。相反，如圖IB所示，即使當(dāng)各個電池的DC電阻分量基本彼此相同時，在循環(huán)劣化 電池與時間依賴性劣化電池之間的在切斷充電電流后預(yù)定時間之后的電壓降也存在很大 的差異。因此，如果僅根據(jù)其DC電阻分量來計算每個電池的劣化度，則循環(huán)劣化電池和時 間依賴性劣化電池將顯示出基本相同的劣化度。因此，盡管這些電池的實際滿充電容量彼 此不同，使用劣化度所計算的完全充電容量也基本相同。因此，在本實施方式中，參照在切斷充電電流后將引起很大電壓降的DC電阻分量 和極化電阻分量二者來計算電池的劣化度，從而獲得更正確的電池劣化度。下文中，將描述 根據(jù)本發(fā)明實施方式的電池組及用于檢測電池劣化的方法。(2)電池組的結(jié)構(gòu)(2-1)電池組的電路結(jié)構(gòu)圖2是說明根據(jù)本發(fā)明實施方式的電池組的電路結(jié)構(gòu)的框圖。電池組包括組合電 池1、具有充電控制場效應(yīng)晶體管(充電控制FETUa和放電控制場效應(yīng)晶體管(放電控制 FET)的切換單元、保護電路5、保險絲6、電流檢測電阻器7、溫度檢測元件8a和8b以及中 央處理單元(CPU) 10，其中，CPU 10作為控制單元使用。電池組進一步包括正極端子21和負(fù)極端子22。當(dāng)充電時，正極端子21和負(fù)極端 子22分別被連接至充電器的正極端子和負(fù)極端子，從而執(zhí)行充電。在使用電子裝置期間 內(nèi)，電池組的正極端子21和負(fù)極端子22被分別連接至電子裝置的正極端子和負(fù)極端子，從 而執(zhí)行放電。此處，除了組合電池1和位于組合電池1附近的溫度檢測元件8a之外，結(jié)構(gòu)組件 被共同設(shè)置在電路板27上。組合電池1包括串聯(lián)和/或并聯(lián)的多個二次電池la。此處，二次電池Ia為鋰離子 二次電池。在圖2中，示出6個二次電池Ia彼此連接，2并聯(lián)和3串聯(lián)(所謂2p3s結(jié)構(gòu)) 的實例。
切換單元4包括充電控制FET 2a及其寄生二極管2b以及放電控制FET 3a及其 寄生二極管北。切換單元4在CPU 10的控制下。換句話說，寄生二極管2b存在于充電控 制FET加的漏極與源極之間。寄生二極管北存在于放電控制FET 3a的漏極與源極之間。 寄生二極管2b關(guān)于在從正極端子21向組合電池1方向上流動的充電電流具有反向極性， 并且關(guān)于在從負(fù)極端子22向組合電池1方向上流動的放電電流具有正向極性。寄生二極 管北關(guān)于充電電流具有正向極性，并且關(guān)于放電電流具有反向極性。當(dāng)電池電壓變?yōu)檫^充電檢測電壓時，充電控制FET加被斷開，隨后被CPU 10控制 以防止組合電池1的電流通路成為充電電流通道。此處，在斷開充電控制FET加后，僅允 許通過寄生二極管2b進行放電。此外，當(dāng)大電流量流動時充電控制FET加被斷開時，CPU 10控制充電控制FET 2a，切斷流入組合電池1的電流通路的充電電流。當(dāng)電池電壓變?yōu)檫^放電檢測電壓時，放電控制FET 3a被斷開，隨后被CPU 10控制 以防止組合電池1的電流通路成為放電電流通道。此處，在斷開放電控制FET 3a后，僅允 許通過寄生二極管北進行充電。此外，當(dāng)大電流量流過時放電控制FET 3a被斷開時，CPU 10控制放電控制FET 3a，從而切斷流入組合電池1的電流通路中的放電電流。保護電路5測量組合電池1及其各個二次電池Ia的電壓。隨后，當(dāng)測量電壓超過 預(yù)定電壓時，保護電路5熔斷保險絲6。換句話說，不用CPU 10的控制，保護電路5就熔斷 了保險絲6。因此，即使CPU 10引起任何問題，且當(dāng)測量電壓等于或大于預(yù)定電壓時未控 制充電控制FET 2a，電流也能被切斷。溫度檢測元件8a可以為熱敏電阻等，并被放置在多個二次電池Ia附近。溫度檢 測元件8a測量組合電池1的溫度，隨后將測量溫度提供至CPU 10。溫度檢測元件8b可以 為熱敏電阻等。溫度檢測元件8b測量電池組內(nèi)部溫度，隨后將測量溫度提供至通過連接端 子25與電池組連接的電子裝置。識別電阻器9允許電子裝置通過連接端子沈與電池組連接，從而確定電池組類型 及電池組與電子裝置之間的連接有效性。例如，CPU 10可以包括電壓測量部11、多路復(fù)用器(MPX) 12、電流測量部13、FET 控制器14、操作部15、計時器16、存儲器17以及溫度測量部18。CPU 10根據(jù)被預(yù)先存儲在 只讀存儲器(ROM)(沒有示出)中的程序使用隨機訪問存儲器(RAM)(沒有示出)作為工作 存儲器來控制每個部分。電壓測量部11測量組合電池1及其各個二次電池Ia的電壓，隨后A/D轉(zhuǎn)換測量 電壓，隨后，將A/D轉(zhuǎn)換電壓提供至FET控制器14和操作部15。此時，多路復(fù)用器(MPX) 12 確定對哪個二次電池進行電壓測量。電流測量部13使用電流檢測電阻器7測量電流，隨后 將測量電流提供至FET控制器14和操作部15。FET控制器14根據(jù)分別從電壓測量部11和電流測量部13進入的電壓和電流來 控制切換單元4的充電控制FET加和放電控制FET 3a。如果任意二次電池Ia的電壓 變?yōu)檫^充電檢測電壓或過放電檢測電壓以下或者發(fā)生大電流量的突然流動，則FET控制 器14將控制信號發(fā)送至切換單元4，從而防止二次電池被過充或過放。此處，在鋰離子二 次電池的情況下，過充電檢測電壓被確定為4. 20V士0. 05V，并且過放電檢測電壓被確定為 2. 4V±0. IV。FET控制器14將控制信號DO提供至充電控制FET 2a,并且還將控制信號CO提供至放電控制FET 3a。在每個通常的充電操作和通常的放電操作中，控制信號CO被設(shè)定為邏輯“L”電平 (下文中，被適當(dāng)?shù)胤Q作低電平)的同時，放電控制FET 3a被轉(zhuǎn)換成ON狀態(tài)。此外，控制信 號DO被設(shè)定為低電平，以將充電控制FET加轉(zhuǎn)換為ON狀態(tài)。在圖2中，充電控制FET 2a 和放電控制FET 3a的每一個都為P溝道型。因此，使用比源電位低預(yù)定水平以上的柵電位 將其接通。換句話說，在通常的充電操作和通常的放電操作中，控制信號CO和DO被設(shè)定為 低電平，從而將充電控制FET加和放電控制FET 3a分別轉(zhuǎn)換為ON狀態(tài)。此外，例如，當(dāng)發(fā) 生過充或過放時，控制信號CO和DO被設(shè)定為高電平，從而將充電控制FET 2a和放電控制 FET 3a分別轉(zhuǎn)換為OFF狀態(tài)。操作部15根據(jù)通過電壓測量部11和電流測量部13所測量并輸入的電壓和電流 在通過計時器16所測量的預(yù)定時間計算電池的劣化度。隨后將描述操作部15的劣化度的計算。存儲器17可為諸如電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM)的非易失性存儲器。存儲 器17預(yù)先存儲通過操作部15所計算的數(shù)值、在制造工序階段所測量的初始狀態(tài)下每個二 次電池Ia的電池內(nèi)阻值等。另外，存儲器17可以存儲二次電池Ia的完全充電容量，并且 可將其替換為基于每次執(zhí)行充放電循環(huán)所計算的最新的劣化度而獲得的完全充電容量。在溫度測量部18中，使用溫度檢測元件8a測量電池溫度，隨后，當(dāng)異常發(fā)熱發(fā)生 時執(zhí)行充放電控制，或者根據(jù)需要校正剩余容量的測量。(2-2)用于檢測電池劣化的方法將描述根據(jù)本發(fā)明實施方式用于確定電池劣化度的方法。通過CPU 10的操作部 15執(zhí)行劣化度的計算。下文中，將參照圖3所示的流程圖來描述用于確定電池劣化度的方 法。具體地，圖3的流程圖被提供用于通過在充電期間將充電控制FET hWON轉(zhuǎn)換至 OFF來確定電池的劣化狀態(tài)。首先，如步驟STl所示，在充電期間測量二次電池Ia的閉路電壓CCV和充電電流 I。同時，在CPU 10中，多路復(fù)用器12選擇每個二次電池la。隨后，電壓測量部11測量各 個二次電池Ia的電壓。電流測量部13使用電流檢測電阻器7來計算充電電流。此外，如 果需要，使用溫度檢測元件8a測量組合電池1( 二次電池la)的溫度Τ。每隔預(yù)定時間執(zhí)行 步驟STl中的閉路電壓CCV和充電電流I的測量。此處，像二次電池Ia完全充電的檢測一 樣，優(yōu)選在電池狀態(tài)變得穩(wěn)定的情形下執(zhí)行閉路電壓CCV的測量。接下來，在步驟ST2中，判斷在步驟STl中所測量的閉路電壓CCV是否大于預(yù)定閾 值CCVchg，并且充電電流I是否大于預(yù)定閾值Ichg。在步驟ST2中，如果不滿足條件“閉路 電壓CCV > CCVchg”和“充電電流I > Ichg”，則處理返回步驟ST1，隨后執(zhí)行每隔預(yù)定時間 的閉路電壓CCV和充電電流I的測量。這是因為，當(dāng)充電電流I很小時，由于閉路電壓CCV 與開路電壓OCV之間的電壓差減小，很難確保測量的精度。因此，優(yōu)選充電電流I為0. IC mA以上。此外，如果閉路電壓CCV很低，則當(dāng)測量開路電壓OCV時，電壓降量的變化增大。 因此，上述測量變得不穩(wěn)定。此外，因為在二次電池剩余容量低的狀態(tài)下內(nèi)阻值增大，所以 上述測量變得不穩(wěn)定。因此，優(yōu)選當(dāng)閉路電壓CCV等于或大于平均操作電壓(額定電壓) 時，在停止充電的同時執(zhí)行開路電壓OCV的測量。隨后，優(yōu)選用于測量用于計算電池的劣化度的閉路電壓CCV的電壓條件一定。例如，從測量條件穩(wěn)定性的觀點來看，在預(yù)定閾值CCVchg第一次被設(shè)定為3. 7V并且隨后的第 二次被設(shè)定為4. 2V的情況下的控制不是優(yōu)選的。如果第一次的閾值CCVchg為3. 7V，則優(yōu)選 對于第二次及以后的閾值CCVchg為3. 7V的情況下執(zhí)行測量。如果第一次的閾值CCVchg 為4. 2V，則優(yōu)選對于第二次的及以后的閾值CCVchg為4. 2V的情況下執(zhí)行測量。此外，如上 所述，在二次電池剩余容量很低的狀態(tài)下，由于內(nèi)阻值增大，測量不穩(wěn)定。隨后，當(dāng)在閉路電 壓CCV等于或大于平均操作電壓(額定電壓)(即，二次電池的電池電壓>二次電池的額定 電壓=閾值CCVchg)的狀態(tài)下執(zhí)行在劣化度檢測中被采用的閉路電壓CCV的測量時，能夠 以穩(wěn)定方式獲取測量結(jié)果。在步驟ST2中，如果閉路電壓CCV > CCVchg以及充電電流I > Ichg的條件被滿 足，則處理前進至步驟ST3。在步驟ST3中，CPUlO控制切換單元4，從而將控制信號輸出至 充電控制FET 2a。在這種情況下，控制信號用于斷開充電控制FET 2a。隨后，在步驟ST4中，計時器開始計數(shù)時間。在步驟ST5中，判斷計時器的計數(shù)值是否超過了緊接著開始計數(shù)后的等待時間。 在步驟ST5中，CPU 10等待緊接電流停止后測量開路電壓OCVl的時間。由于OCVl為DC電 阻分量，所以期望在電流停止后立刻執(zhí)行測量，優(yōu)選在不超過兩秒的等待時間Tl時。如果 不在緊接電流停止后執(zhí)行電壓測量，則所測量的電壓降量可能反映極化分量的影響。為了 盡可能消除極化分量的影響，優(yōu)選在硬件的電壓測量速率可能的范圍內(nèi)，盡可能縮短等待 時間Tl。在步驟ST5中，如果確定計時器的計數(shù)值沒有超過等待時間，則計時器繼續(xù)保持計 數(shù)。在步驟ST5中，如果確定計時器的計數(shù)值超過了等待時間，則處理前進至步驟ST6。在步驟ST6中，開路電壓OCVl被測量。此處，執(zhí)行開路電壓OCVl的測量，使得多 路復(fù)用器12選擇每個二次電池la，隨后，電壓測量部11測量各個二次電池Ia的電壓。在步驟ST7中，判斷計時器的計數(shù)值是否超過比在步驟ST5中緊接著開始計數(shù)后 的等待時間長的預(yù)定等待時間。在步驟ST7中，CPU 10等待開路電壓0CV2的測量的時間。 期望在極化電阻分量出現(xiàn)在電池電壓中時執(zhí)行開路電壓0CV2的測量。等待時間T2優(yōu)選 為5秒以上，考慮到測量的穩(wěn)定性，更優(yōu)選為10秒以上。為了考慮等待時間，下面的表1示出了通過測量在充電電流停止后電池電壓的改 變所獲得的結(jié)果的實例。表1充電停止后經(jīng)過的時間電池電壓電壓降量
權(quán)利要求
1.一種電池組，包括 一個或兩個以上的二次電池；充電控制開關(guān)，接通/切斷對所述二次電池的充電電流； 放電控制開關(guān)，接通/切斷來自所述二次電池的放電電流； 電流檢測元件，用于檢測所述充電電流和所述放電電流； 電壓測量部，測量所述二次電池的電壓； 控制單元，控制所述充電控制開關(guān)和所述放電控制開關(guān)；以及 存儲單元，存儲所述二次電池的初始內(nèi)阻，其中所述控制單元測量充電期間的閉路電壓和充電電流，并且在緊接著所述閉路電壓的測 量而切斷所述放電控制開關(guān)后，測量經(jīng)過第一等待時間后的第一開路電壓和經(jīng)過第二等待 時間的第二開路電壓，其中，所述第二等待時間比所述第一等待時間長，所述控制單元通過所述充電電流和所述閉路電壓與所述第一開路電壓之間的電壓差 來計算DC電阻分量，所述控制單元通過所述充電電流和所述第一開路電壓與所述第二開路電壓之間的電 壓差來計算極化電阻分量，并且所述控制單元進一步通過從所述DC電流電阻分量和所述極化電阻分量之和中減去所 述初始內(nèi)阻來計算所述二次電池的劣化度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，其中，當(dāng)充電期間所述閉路電壓等于或大于所述二次電池的額定電壓時，所述控制單元切斷 所述充電控制開關(guān)，然后，測量經(jīng)過第一等待時間后的第一開路電壓以及經(jīng)過第二等待時 間后的第二開路電壓，其中，所述第二等待時間比所述第一等待時間長。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池組，其中， 所述第一等待時間不大于2秒。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池組，其中， 所述第二等待時間不小于5秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池組，其中，所述控制單元通過以下等式來計算所述劣化度所述劣化度=(所述DC電阻分量+所述極化電阻分量-所述初始內(nèi)阻)/所述初始內(nèi)阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池組，其中，所述控制單元通過以下等式來計算所述劣化度所述劣化度=(所述DC電阻分量+校正系數(shù)X所述極化電阻分量-所述初始內(nèi)阻)/ 所述初始內(nèi)阻，其中，基于由于重復(fù)充放電循環(huán)而劣化的二次電池的第一滿充電容量和由 于放置而劣化的二次電池的第二滿充電容量，通過以下等式來計算所述校正系數(shù)所述校正系數(shù)=(第一滿充電容量-第二滿充電容量)/第一滿充電容量，其中，所述 由于重復(fù)充放電循環(huán)而劣化的二次電池的DC電阻等于所述由于放置而劣化的二次電池的 DC電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池組，其中，使用所述劣化度計算出滿充電容量，然后存儲在所述存儲單元中。
8.一種用于計算二次電池劣化度的方法，包括測量充電期間的閉路電壓和充電電流、從切斷所述充電電流開始經(jīng)過第一等待時間后 的第一開路電壓、以及經(jīng)過第二等待時間后的第二開路電壓，其中，所述第二等待時間比所 述第一等待時間長；通過所述充電電流和所述閉路電壓與所述第一開路電壓之間的電壓差來計算DC電阻分量；通過所述充電電流和所述第一開路電壓與所述第二開路電壓之間的電壓差來計算極 化電阻分量；并且通過從所述DC電阻分量和所述極化電阻分量之和中減去初始內(nèi)阻來計算所述二次電 池的劣化度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于計算二次電池劣化度的方法，還包括當(dāng)充電期間的所述閉路電壓等于或大于所述二次電池的額定電壓時，切斷充電控制開 關(guān)；并且測量經(jīng)過第一等待時間后的第一開路電壓和經(jīng)過第二等待時間后的第二開路電壓，其 中，所述第二等待時間比所述第一等待時間長。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于計算二次電池劣化度的方法，其中， 所述第一等待時間不大于2秒。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于計算二次電池劣化度的方法，其中， 所述第二等待時間不小于5秒。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于計算二次電池劣化度的方法，還包括 通過以下等式計算所述劣化度所述劣化度=(所述DC電阻分量+所述極化電阻分量-所述初始內(nèi)阻)/所述初始內(nèi)阻。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于計算二次電池劣化度的方法，還包括 通過以下等式來計算所述劣化度所述劣化度=(所述DC電阻分量+校正系數(shù)X所述極化電阻分量-所述初始內(nèi)阻)/ 所述初始內(nèi)阻，其中基于由于重復(fù)充放電循環(huán)而劣化的二次電池的第一滿充電容量和由于放置而劣化的 二次電池的第二滿充電容量，通過以下等式來計算所述校正系數(shù)所述校正系數(shù)=(第一滿充電容量-第二滿充電容量)/第一滿充電容量， 其中，所述由于重復(fù)充放電循環(huán)而劣化的二次電池的DC電阻等于所述由于放置而劣 化的二次電池的DC電阻。
全文摘要
本發(fā)明涉及電池組和用于檢測電池劣化的方法。該電池組包括一個或兩個以上的二次電池；充電控制開關(guān)，接通/切斷對二次電池的充電電流；放電控制開關(guān)，接通/切斷來自二次電池的放電電流；電流檢測元件，用于檢測充電電流和放電電流；電壓測量部，測量二次電池的電壓；控制單元，控制充電控制開關(guān)和放電控制開關(guān)；以及存儲單元，存儲二次電池的初始內(nèi)阻?？刂茊卧獪y量充電期間的閉路電壓和充電電流，以及在第一等待時間后的第一開路電壓和在第二等待時間后的第二開路電壓。第二等待時間比第一等待時間長。
文檔編號H01M10/44GK102043132SQ20101050134
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月14日
發(fā)明者森靖 申請人:索尼公司