(57)【要約】【課題】二次電池の異常検出の精度を向上することができる電池異常検出回路、及びこれを用いた電源装置を提供する。【解決手段】タイミングＴ１における電池１２の、ＳＯＣ１及び第１抵抗値Ｒ１を取得する第１状態取得部７３と、タイミングＴ１から設定時間Ｔｓ以上経過したタイミングＴ２における電池１２の、ＳＯＣ２及び第２抵抗値Ｒ２を取得する第２状態取得部７４と、ＳＯＣと内部抵抗値との対応関係を示す関係情報に基づいて、ＳＯＣ１と対応する内部抵抗基準値Ｒｘ１からＳＯＣ２と対応する内部抵抗基準値Ｒｘ２への変化の大きさを示す基準変化上限値Ｘｕ及び基準変化下限値Ｘｄを設定する基準変化値設定部７５と、第１抵抗値Ｒ１から第２抵抗値Ｒ２への変化の大きさを示す変化値Ｘが、Ｘｕ〜Ｘｄの範囲外である場合、電池１２に異常が生じていると判定する判定部７６とを備えた。【選択図】図１
2010223768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池のＳＯＣを検出するＳＯＣ検出部と、
前記二次電池の内部抵抗値を検出する内部抵抗検出部と、
所定の第１タイミングにおいて、前記ＳＯＣ検出部によって検出されたＳＯＣを第１ＳＯＣ、前記内部抵抗検出部によって検出された内部抵抗値を第１抵抗値として取得する第１状態取得部と、
前記第１タイミングから予め設定された設定時間以上経過した第２タイミングにおいて、前記ＳＯＣ検出部によって検出されたＳＯＣを第２ＳＯＣ、前記内部抵抗検出部によって検出された内部抵抗値を第２抵抗値として取得する第２状態取得部と、
前記二次電池の、ＳＯＣと内部抵抗値との対応関係を示す関係情報を予め記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されている関係情報に基づいて、前記第１ＳＯＣと対応する内部抵抗値から前記第２ＳＯＣと対応する内部抵抗値への変化の大きさを示す基準変化値を設定する基準変化値設定部と、
前記第１抵抗値から前記第２抵抗値への変化の大きさが、前記基準変化値設定部により設定された基準変化値により示される変化の大きさと異なる場合、前記二次電池に異常が生じていると判定する判定部と
を備えることを特徴とする電池異常検出回路。
【請求項２】
前記第１タイミングは、
前記二次電池が放電しているタイミングであり、
前記第２タイミングは、
前記第１タイミングから前記設定時間以上経過し、かつ前記二次電池が放電しているタイミングであること
を特徴とする請求項１記載の電池異常検出回路。
【請求項３】
前記二次電池の端子電圧を検出する電圧検出部をさらに備え、
前記ＳＯＣ検出部は、
前記電圧検出部によって検出された端子電圧をＳＯＣに換算することによって、前記ＳＯＣを取得すること
を特徴とする請求項２記載の電池異常検出回路。
【請求項４】
前記二次電池の温度を検出する温度検出部をさらに備え、
前記ＳＯＣ検出部は、
前記端子電圧を換算することによって得られたＳＯＣに補正値を加算することで当該ＳＯＣを補正すると共に、前記温度検出部によって検出される温度が高いほど、前記補正値を増大させること
を特徴とする請求項３記載の電池異常検出回路。
【請求項５】
前記二次電池に流れる電流を検出する電流検出部をさらに備え、
前記ＳＯＣ検出部は、
前記電流検出部によって検出された電流を積算することにより、前記ＳＯＣを算出すること
を特徴とする請求項１又は２記載の電池異常検出回路。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池異常検出回路と、
前記二次電池と
を備えることを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機、パーソナルコンピュータなどのモバイル分野、電動工具、掃除機などのパワーツール分野、電動自動車、電動産業用車両、電動バイク、電動アシスト自転車、電動車椅子、電動ロボットなど動力分野、ロードレベリング、ピークシフト、バックアップなどのシステム電源分野の電源等、種々の用途に用いられる二次電池の電池異常検出回路、これを用いた電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
繰り返し充放電や長期保存使用時における電池特性の変化から、二次電池の異常を検出する種々の装置が提案されている。このような装置の一つとして、所定時間の充電により生じる二次電池の内部抵抗の変化量を基準値と比較することにより、二次電池のリーク異常を検出する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１に記載の技術は、リーク異常が生じている電池は、充電時における内部抵抗の変化量が正常な二次電池に比較して大きくなる特性を利用して異常を検出するようになっている。
【特許文献１】特開２００３−２０４６２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、二次電池の内部抵抗はＳＯＣに応じて変化するため、正常な二次電池であっても、充電を開始したときのＳＯＣによって所定時間の充電により生じる内部抵抗の変化量が異なる。そのため、所定時間の充電により生じる二次電池の内部抵抗の変化量を基準値と比較することにより異常を検出しようとすると、異常検出を高精度に行うことが困難であるという、不都合があった。
【０００５】
本発明の目的は、二次電池の異常検出の精度を向上することができる電池異常検出回路、及びこれを用いた電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電池異常検出回路は、二次電池のＳＯＣを検出するＳＯＣ検出部と、前記二次電池の内部抵抗値を検出する内部抵抗検出部と、所定の第１タイミングにおいて、前記ＳＯＣ検出部によって検出されたＳＯＣを第１ＳＯＣ、前記内部抵抗検出部によって検出された内部抵抗値を第１抵抗値として取得する第１状態取得部と、前記第１タイミングから予め設定された設定時間以上経過した第２タイミングにおいて、前記ＳＯＣ検出部によって検出されたＳＯＣを第２ＳＯＣ、前記内部抵抗検出部によって検出された内部抵抗値を第２抵抗値として取得する第２状態取得部と、前記二次電池の、ＳＯＣと内部抵抗値との対応関係を示す関係情報を予め記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶されている関係情報に基づいて、前記第１ＳＯＣと対応する内部抵抗値から前記第２ＳＯＣと対応する内部抵抗値への変化の大きさを示す基準変化値を設定する基準変化値設定部と、前記第１抵抗値から前記第２抵抗値への変化の大きさが、前記基準変化値設定部により設定された基準変化値により示される変化の大きさと異なる場合、前記二次電池に異常が生じていると判定する判定部とを備える。
【０００７】
また、本発明に係る電源装置は、上述の電池異常検出回路と、前記二次電池とを備える。
【０００８】
この構成によれば、第１状態取得部によって、所定の第１タイミングにおける二次電池の、ＳＯＣが第１ＳＯＣ、内部抵抗値が第１抵抗値として取得され、第１タイミングから予め設定された設定時間以上経過した第２タイミングにおける二次電池の、ＳＯＣが第２ＳＯＣ、内部抵抗値が第２抵抗値として取得される。また、二次電池の、ＳＯＣと内部抵抗値との対応関係を示す関係情報が、記憶部によって予め記憶されている。そして、基準変化値設定部によって、この関係情報に基づいて、第１ＳＯＣと対応する内部抵抗値から第２ＳＯＣと対応する内部抵抗値への変化の大きさを示す基準変化値が設定される。さらに、第１抵抗値から前記第２抵抗値への変化の大きさが、基準変化値により示される変化の大きさと異なる場合、判定部によって、二次電池に異常が生じていると判定される。
【０００９】
この場合、基準変化値には、第１及び第２タイミングにおけるＳＯＣが反映されているから、ＳＯＣと無関係に所定時間の充電により生じる二次電池の内部抵抗の変化量に基づいて異常を検出する背景技術よりも二次電池の異常検出の精度を向上することができる。
【００１０】
また、前記第１タイミングは、前記二次電池が放電しているタイミングであり、前記第２タイミングは、前記第１タイミングから前記設定時間以上経過し、かつ前記二次電池が放電しているタイミングであることが好ましい。
【００１１】
二次電池は、充電中よりも放電中の方が、内部抵抗値の変化が大きくなる性質がある。そこで、この構成によれば、放電中において得られた第１抵抗値から第２抵抗値への変化の大きさに基づいて異常の判定を行うことで、判定に用いられる変化の大きさが充電中よりも大きくなる結果、二次電池の異常検出の精度を向上することができる。
【００１２】
また、前記二次電池の端子電圧を検出する電圧検出部をさらに備え、前記ＳＯＣ検出部は、前記電圧検出部によって検出された端子電圧をＳＯＣに換算することによって、前記ＳＯＣを取得することが好ましい。
【００１３】
二次電池のＳＯＣは、端子電圧と相関関係があるので、ＳＯＣ検出部は、電圧検出部によって検出された端子電圧をＳＯＣに換算することによって、ＳＯＣを取得することができる。
【００１４】
また、前記二次電池の温度を検出する温度検出部をさらに備え、前記ＳＯＣ検出部は、前記端子電圧を換算することによって得られたＳＯＣに補正値を加算することで当該ＳＯＣを補正すると共に、前記温度検出部によって検出される温度が高いほど、前記補正値を増大させることが好ましい。
【００１５】
二次電池の端子電圧は、同じＳＯＣであっても、温度が高いほど低下する特性がある。そのため、ある温度におけるＳＯＣと端子電圧との対応関係に基づいて、実際の温度と無関係に二次電池の端子電圧をそのままＳＯＣに換算すると、換算して得られたＳＯＣは、温度が高いほど実際のＳＯＣより小さな値になってしまう。そこで、ＳＯＣ検出部が、端子電圧を換算することによって得られたＳＯＣに補正値を加算することで当該ＳＯＣを補正すると共に、温度検出部によって検出される温度が高いほど、補正値を増大させることで、ＳＯＣの検出精度を向上させることができる。
【００１６】
また、前記二次電池に流れる電流を検出する電流検出部をさらに備え、前記ＳＯＣ検出部は、前記電流検出部によって検出された電流を積算することにより、前記ＳＯＣを算出することが好ましい。
【００１７】
二次電池に流れる電流の積算値は、実際の二次電池の充放電量を表しているから、この積算値に基づきＳＯＣを算出すれば、端子電圧をＳＯＣに換算する場合のように温度によって誤差が生じることがない。
【発明の効果】
【００１８】
このような構成の電池異常検出回路、及び電源装置では、異常判定の基準として用いられる基準変化値には、第１及び第２タイミングにおけるＳＯＣが反映されているから、ＳＯＣと無関係に所定時間の充電により生じる二次電池の内部抵抗の変化量に基づいて異常を検出する背景技術よりも二次電池の異常検出の精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。図１は、本発明の一実施形態に係る電池異常検出回路、及びこの電池異常検出回路を用いた電源装置の一例を示すブロック図である。
【００２０】
図１に示す電源装置１００は、電池異常検出回路１と、リチウム二次電池１２とを備えて構成されている。電源装置１００は、例えば電池パックであってもよく、バックアップ電源装置であってもよく、電池搭載機器の一部として構成されていてもよく、その他の電源装置であってもよい。なお、リチウム二次電池１２としては、リチウムイオン二次電池の他、ニッケル水素二次電池や鉛蓄電池等、種々の二次電池を用いることができる。
【００２１】
電池異常検出回路１には、リチウム二次電池１２と、上位装置１０と、充放電部１１とが接続されている。上位装置１０は、例えば携帯型パ−ソナルコンピュータや携帯電話機等、リチウム二次電池１２から供給される電力により動作する電池搭載機器の本体部である。充放電部１１は、リチウム二次電池１２に電流を供給して充電したり、リチウム二次電池１２から電力の供給を受けて上位装置１０へ供給したりする充放電回路である。
【００２２】
そして、例えば、電池異常検出回路１と、リチウム二次電池１２と、上位装置１０と、充放電部１１とが一体に構成されて、電池搭載機器が構成されている。電池異常検出回路１は、上位装置１０の一部として構成されていてもよく、例えばリチウム二次電池１２を含む電池パックの一部として構成されていてもよい。
【００２３】
電池異常検出回路１は、充放電部１１によって、リチウム二次電池１２に入出力される充放電電流の電流値Ｉｄを検出する電流検出部２、リチウム二次電池１２の端子電圧の電圧値Ｖｔを検出する電圧検出部３、リチウム二次電池１２の温度Ｔを検出する温度検出部４、タイムカウントを行うタイマ部５、メモリ部６（記憶部）、制御部７、異常情報を表示する表示部８、及び異常情報を上位装置１０に送信する通信部９を備える。
【００２４】
電流検出部２は、例えばシャント抵抗や電流変成器等の電流センサを用いて構成されている。電流検出部２は、リチウム二次電池１２を充電する方向の電流値をプラス、リチウム二次電池１２が放電する方向の電流値をマイナスで示すようになっている。
【００２５】
電圧検出部３は、例えばアナログデジタルコンバータを用いて構成されている。温度検出部４は、例えば熱電対やサーミスタ等の温度センサを用いて構成されている。タイマ部５は、例えばタイマ回路を用いて構成されていてもよく、ソフトウェアシーケンスによって実現されていてもよい。
【００２６】
メモリ部６は、例えば不揮発性のＲＯＭ（Read Only Memory）や、異常情報を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等を含む記憶部である。そして、例えばＲＯＭには、リチウム二次電池１２のＳＯＣ（State Of Charge）と内部抵抗値との対応関係を示す関係情報テーブルやリチウム二次電池１２の端子電圧をＳＯＣに換算するＳＯＣ換算テーブル等が、ＬＵＴ（Look Up Table）として予め記憶されている。メモリ部６は、例えば制御部７に内蔵されていてもよい。
【００２７】
図６は、リチウム二次電池１２のＳＯＣと内部抵抗値との対応関係の一例を示すグラフである。図６（ａ）は放電時、図６（ｂ）は充電時におけるグラフを示している。また、図６（ａ）（ｂ）においては、リチウム二次電池１２が正常である場合の特性を示すグラフＧ１，Ｇ３と、リチウム二次電池１２が異常である場合の特性を示すグラフＧ２，Ｇ４とを示している。
【００２８】
図６（ａ）のグラフＧ１と、図６（ｂ）のグラフＧ３とで示すように、放電時の方が、充電時よりもＳＯＣの変化に対する内部抵抗値の変化が大きい。
【００２９】
表示部８としては、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）や液晶表示器等が用いられる。
【００３０】
電流検出部２、電圧検出部３、温度検出部４、タイマ部５、メモリ部６は、それぞれ、制御部７へ接続されており、各部で得られる情報が制御部７へ送信される。そして、各部から送信された情報をもとに、制御部７によって、リチウム二次電池１２の異常状態を示す異常情報が生成され、メモリ部６に記憶される。この異常情報が、表示部８に送信され表示され、あるいは通信部９を介して上位装置１０へ送信される。
【００３１】
図２は、図１に示す制御部７の構成の一例を示すブロック図である。制御部７は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ等の記憶部と、これらの周辺回路等とを備えて構成されている。そして、制御部７は、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、ＳＯＣ検出部７１、内部抵抗検出部７２、第１状態取得部７３、第２状態取得部７４、基準変化値設定部７５、及び判定部７６として機能する。
【００３２】
ＳＯＣ検出部７１は、リチウム二次電池１２のＳＯＣ（State Of Charge）を検出する。具体的には、リチウムイオン二次電池は、端子電圧値ＶｔとＳＯＣとの間に相関関係がある。そこで、予めリチウム二次電池１２の端子電圧値ＶｔとＳＯＣとの対応関係を示すルックアップテーブルを、ＳＯＣ換算テーブルとしてメモリ部６に記憶しておく。
【００３３】
そして、ＳＯＣ検出部７１は、電圧検出部３によって検出された端子電圧値Ｖｔを、メモリ部６に記憶されたＳＯＣ換算テーブルを参照してＳＯＣに変換することで、リチウム二次電池１２のＳＯＣを検出する。
【００３４】
また、リチウムイオン二次電池等の二次電池は、温度が高いほど端子電圧が低下する特性を有している。そこで、例えば、温度による端子電圧の変化を補うように、温度が高いほど補正量（加算量）が増大するようにされた、端子電圧に対応するＳＯＣを補正するための補正値（加算値）を示すルックアップテーブルを、温度補正テーブルとして予めメモリ部６に記憶しておく。
【００３５】
そして、ＳＯＣ検出部７１は、温度補正テーブルを参照し、温度検出部４によって検出された温度Ｔと対応付けられている補正値を取得する。さらにＳＯＣ検出部７１は、上述のようにＳＯＣ換算テーブルを用いて得られたＳＯＣに、温度補正テーブルを用いて得られた補正値を加算することによりＳＯＣを補正し、この補正後のＳＯＣを第１状態取得部７３、及び第２状態取得部７４に出力する。
【００３６】
なお、ＳＯＣ検出部７１は、必ずしも温度によるＳＯＣの補正を行う必要はなく、ＳＯＣ換算テーブルを用いて得られたＳＯＣを第１状態取得部７３、及び第２状態取得部７４に出力するようにしてもよい。
【００３７】
また、ＳＯＣ検出部７１は、電流検出部２によって検出された充放電電流値Ｉｄを積算することによりリチウム二次電池１２の蓄電電荷量を算出し、リチウム二次電池１２の満充電容量に対する蓄電電荷量のパーセンテージをＳＯＣとして算出してもよく、その他、ＳＯＣを検出するために種々の方法を用いることができる。
【００３８】
内部抵抗検出部７２は、リチウム二次電池１２の内部抵抗値Ｒを検出する。図３は、図２に示す内部抵抗検出部７２による内部抵抗値Ｒの検出方法の一例を説明するための説明図である。
【００３９】
内部抵抗検出部７２は、端子電圧値Ｖｔと充放電電流値Ｉｄとの組を複数取得して回帰直線を生成する。図３では、充放電電流値ＩｄがＩ１、端子電圧値ＶｔがＶ１のデータＰ１と、充放電電流値ＩｄがＩ２、端子電圧値ＶｔがＶ２のデータＰ２と、充放電電流値ＩｄがＩ３、端子電圧値ＶｔがＶ３のデータＰ３とを取得して、データＰ１，Ｐ２，Ｐ３から回帰直線Ｌを生成する例を示している。
【００４０】
このようにして得られる回帰直線Ｌは、下記の式（１）で表され、その傾きを示す係数Ｒが、リチウム二次電池１２の内部抵抗値Ｒとして得られる。
【００４１】
Ｖｔ＝Ｒ×Ｉｄ＋Ｖ０  ・・・（１）
回帰直線Ｌを得るためには、値が異なる複数の端子電圧値Ｖｔと充放電電流値Ｉｄとの組を取得する必要がある。しかしながら、例えば電気自動車では、車両の加減速や路面の状態等に応じて充放電電流が頻繁に変化し、例えば風力発電では、風速の変化に応じて充放電電流が頻繁に変化する。従って、例えば１分程度の期間において、回帰直線Ｌを得るのに必要な、値が異なる複数の端子電圧値Ｖｔと充放電電流値Ｉｄとの組を取得することが可能である。
【００４２】
また、内部抵抗検出部７２は、例えばリチウム二次電池１２の温度と内部抵抗値との関係を示した内部抵抗テーブルを予めＲＯＭ等に記憶しておき、温度検出部４によって検出された温度Ｔを、内部抵抗テーブルを用いてリチウム二次電池１２の内部抵抗値Ｒに換算することで、内部抵抗値Ｒを推定するようにしてもよい。
【００４３】
第１状態取得部７３は、リチウム二次電池１２が放電している期間中における所定の第１タイミングＴ１において、ＳＯＣ検出部７１によって得られたリチウム二次電池１２のＳＯＣをＳＯＣ１（第１ＳＯＣ）、内部抵抗検出部７２によって検出された内部抵抗値Ｒを第１抵抗値Ｒ１として取得する。そして、第１状態取得部７３は、タイマ部５による経過時間の計時を開始させる。
【００４４】
第２状態取得部７４は、タイマ部５による計時時間が予め設定された設定時間Ｔｓ以上、例えば１時間となり、すなわち第１タイミングＴ１から予め設定された設定時間Ｔｓ以上経過し、かつリチウム二次電池１２が放電している第２タイミングＴ２において、ＳＯＣ検出部７１によって得られたリチウム二次電池１２のＳＯＣをＳＯＣ２（第２ＳＯＣ）、内部抵抗検出部７２によって検出された内部抵抗値Ｒを第２抵抗値Ｒ２として取得する。
【００４５】
ここで、第１状態取得部７３及び第２状態取得部７４は、例えば、電流検出部２によって検出された充放電電流値Ｉｄが、プラスの値であったときリチウム二次電池１２は充電中と判断し、マイナスの値であったときリチウム二次電池１２は放電中と判断する。
【００４６】
設定時間Ｔｓは、リチウム二次電池１２のＳＯＣが実使用状態において変化することが期待される時間が適宜設定されればよく、厳密な時間精度は要求されない。
【００４７】
また、第１タイミングＴ１や第２タイミングＴ２は、内部抵抗検出部７２による内部抵抗値Ｒの検出時間や、第１状態取得部７３、第２状態取得部７４の処理時間を含んでおり、ある程度の時間幅を有しているが、設定時間Ｔｓの計時が開始されるタイミングは、第１タイミングＴ１の最初であってもよく、第１タイミングＴ１の終了後であってもよく、第１タイミングＴ１から第２タイミングＴ２までの時間間隔をおおよそ規定できるようになっていればよい。
【００４８】
なお、第１状態取得部７３及び第２状態取得部７４は、必ずしも電流検出部２によって検出された充放電電流値Ｉｄに基づいてリチウム二次電池１２が放電状態であるか充電状態であるかを検知する例に限らない。第１状態取得部７３及び第２状態取得部７４は、例えばリチウム二次電池１２が放電中であるか充電中であるかを示す情報を、充放電部１１から、上位装置１０及び通信部９を介する等して受信する等、種々の手段により検知することができる。
【００４９】
基準変化値設定部７５は、メモリ部６に記憶されている関係情報テーブルを参照して、第１状態取得部７３で得られたＳＯＣ１と対応づけられている内部抵抗基準値Ｒｘ１と、第２状態取得部７４で得られたＳＯＣ２と対応づけられている内部抵抗基準値Ｒｘ２とを取得する。
【００５０】
そして、基準変化値設定部７５は、例えば、ＳＯＣ１≧ＳＯＣ２のときは下記の式（２）（３）を用い、ＳＯＣ１＜ＳＯＣ２のときは下記の式（４）（５）を用いて、内部抵抗基準値Ｒｘ１から内部抵抗基準値Ｒｘ２への変化の大きさを示す指標としての基準変化値である基準変化上限値Ｘｕと基準変化下限値Ｘｄとを算出し、設定する。
【００５１】
ＳＯＣ１≧ＳＯＣ２のとき
Ｘｕ＝（Ｒｘ２／Ｒｘ１）＋Ｃｘ  ・・・（２）
Ｘｄ＝（Ｒｘ２／Ｒｘ１）−Ｃｘ  ・・・（３）
ＳＯＣ１＜ＳＯＣ２のとき
Ｘｕ＝（Ｒｘ１／Ｒｘ２）＋Ｃｘ  ・・・（４）
Ｘｄ＝（Ｒｘ１／Ｒｘ２）−Ｃｘ  ・・・（５）
但し、Ｃｘは、リチウム二次電池１２の特性バラツキや測定誤差等によって生じる基準変化値の誤差を表す値である。
【００５２】
判定部７６は、第１状態取得部７３により取得された第１抵抗値Ｒ１から第２状態取得部７４により取得された第２抵抗値Ｒ２への変化の大きさを示す指標である変化値Ｘを、例えばＳＯＣ１≧ＳＯＣ２のときは下記の式（６）を用いて、ＳＯＣ１＜ＳＯＣ２のときは下記の式（７）を用いて算出する。
【００５３】
ＳＯＣ１≧ＳＯＣ２のとき
Ｘ＝Ｒ２／Ｒ１  ・・・（６）
ＳＯＣ１＜ＳＯＣ２のとき
Ｘ＝Ｒ１／Ｒ２  ・・・（７）
【００５４】
そして、判定部７６は、変化値Ｘが、基準変化値設定部７５により設定された基準変化値と異なる場合、すなわち基準変化上限値Ｘｕ〜基準変化下限値Ｘｄの範囲外である場合、リチウム二次電池１２に異常が生じていると判定し、変化値Ｘが、基準変化上限値Ｘｕ〜基準変化下限値Ｘｄの範囲内である場合、異常は生じていないと判定し、その判定結果を異常情報としてメモリ部６に記憶させたり、表示部８で表示させたり、通信部９によって上位装置１０へ送信させたりする。
【００５５】
ここで、図６（ａ）（ｂ）に示されるように、正常時におけるＳＯＣと内部抵抗値との関係（グラフＧ１，Ｇ３）と、異常時におけるＳＯＣと内部抵抗値との関係（グラフＧ２，Ｇ４）とが、平行にシフトしたような関係になる場合、あるいは領域が存在することがある。このような場合、変化値Ｘを、もし仮に変化の前後の差分（Ｒ２−Ｒ１又はＲ１−Ｒ２）として評価すると、正常時と異常時とで変化値Ｘに差が生じにくく、異常の発生を検出することが困難になるおそれがある。
【００５６】
しかしながら、式（６），（７）に示すように、変化値Ｘを、変化の前後の比率として評価することで、異常時においてグラフＧ２、Ｇ４のような内部抵抗値の特性を示す場合であっても、正常時と異常時とで変化値Ｘに差が生じ易くなる結果、異常の発生を検出することが容易となる。
【００５７】
次に、図１に示す電源装置１００の動作について説明する。図４、図５は、図１に示す電池異常検出回路１の動作の一例を示すフローチャートである。まず、電池異常検出回路１が、リチウム二次電池１２の異常検出を開始すると、電流検出部２によって、リチウム二次電池１２に流れる電流の充放電電流値Ｉｄが検出される（ステップＳ１）。
【００５８】
次に、第１状態取得部７３によって、充放電電流値Ｉｄがゼロと比較され（ステップＳ２）、充放電電流値Ｉｄがゼロ以上であれば（ステップＳ２でＮＯ）、リチウム二次電池１２は放電状態ではないと判定されて再びステップＳ１へ移行する一方、充放電電流値Ｉｄがゼロ未満（マイナスの値）であれば（ステップＳ２でＹＥＳ）、リチウム二次電池１２は放電状態と判定されて、ステップＳ３へ移行する。以下、ステップＳ３，Ｓ４の実行タイミングがタイミングＴ１に相当する。
【００５９】
次に、ＳＯＣ検出部７１によって、タイミングＴ１におけるリチウム二次電池１２のＳＯＣが算出される。そして、第１状態取得部７３によって、このようにして得られたＳＯＣが、ＳＯＣ１として取得される（ステップＳ３）。
【００６０】
次に、内部抵抗検出部７２によって、タイミングＴ１におけるリチウム二次電池１２の内部抵抗値Ｒが検出される。そして、第１状態取得部７３によって、このようにして得られた内部抵抗値Ｒが、第１抵抗値Ｒ１として取得される（ステップＳ４）。
【００６１】
次に、タイマ部５によって、経過時間Ｔｍの計時が開始される（ステップＳ５）。そして、第２状態取得部７４によって、タイマ部５で計時された経過時間Ｔｍと、設定時間Ｔｓとが比較され（ステップＳ６）、タイミングＴ１から設定時間Ｔｓ以上経過して経過時間Ｔｍが設定時間Ｔｓ以上になると（ステップＳ６でＹＥＳ）、ステップＳ７へ移行する。
【００６２】
ステップＳ７では、第２状態取得部７４によって、充放電電流値Ｉｄがゼロと比較され、充放電電流値Ｉｄがゼロ以上であれば（ステップＳ７でＮＯ）、リチウム二次電池１２は放電状態ではないと判定されてステップＳ７を繰り返す一方、充放電電流値Ｉｄがゼロ未満（マイナスの値）であれば（ステップＳ７でＹＥＳ）、リチウム二次電池１２は放電状態と判定されて、ステップＳ８へ移行する。以下、ステップＳ８，Ｓ９の実行タイミングがタイミングＴ２に相当する。
【００６３】
次に、ステップＳ８において、ＳＯＣ検出部７１によって、タイミングＴ２におけるリチウム二次電池１２のＳＯＣが算出される。そして、第２状態取得部７４によって、このようにして得られたＳＯＣが、ＳＯＣ２として取得される（ステップＳ８）。
【００６４】
なお、ＳＯＣ検出部７１は、ステップＳ１〜Ｓ１６と並行して充放電電流値Ｉｄの積算を実行することで、常時リチウム二次電池１２のＳＯＣを算出、更新するようにしてもよい。そして、ステップＳ３，Ｓ８において、第１状態取得部７３及び第２状態取得部７４は、ＳＯＣ検出部７１により算出された最新のＳＯＣをそれぞれタイミングＴ１，Ｔ２におけるＳＯＣ１，ＳＯＣ２として取得するようにしてもよい。
【００６５】
次に、内部抵抗検出部７２によって、タイミングＴ２におけるリチウム二次電池１２の内部抵抗値Ｒが検出される。そして、第２状態取得部７４によって、このようにして得られた内部抵抗値Ｒが、第２抵抗値Ｒ２として取得される（ステップＳ９）。
【００６６】
次に、基準変化値設定部７５によって、第１状態取得部７３により得られたＳＯＣ１と、第２状態取得部７４により得られたＳＯＣ２とに基づき、式（２）〜（５）を用いて基準変化上限値Ｘｕ及び基準変化下限値Ｘｄが設定される（ステップＳ１１）。
【００６７】
次に、判定部７６によって、第１抵抗値Ｒ１と第２抵抗値Ｒ２とに基づき、式（６），（７）を用いて変化値Ｘが算出される（ステップＳ１２）。
【００６８】
次に、判定部７６によって、変化値Ｘが、基準変化上限値Ｘｕ以上、基準変化下限値Ｘｄ以下の範囲内であるか否かが確認される（ステップＳ１３）。
【００６９】
ここで、基準変化上限値Ｘｕ及び基準変化下限値Ｘｄは、タイミングＴ１におけるリチウム二次電池１２のＳＯＣであるＳＯＣ１とタイミングＴ２におけるリチウム二次電池１２のＳＯＣであるＳＯＣ２とから、タイミングＴ１とＴ２との間におけるリチウム二次電池１２の内部抵抗値Ｒの変化を予測した値（指標）である。
【００７０】
一方、変化値Ｘは、タイミングＴ１におけるリチウム二次電池１２の内部抵抗値である第１抵抗値Ｒ１とタイミングＴ２におけるリチウム二次電池１２の内部抵抗値である第２抵抗値Ｒ２との間の変化を表す値（指標）である。
【００７１】
従って、リチウム二次電池１２に異常がなければ、変化値Ｘは、基準変化上限値Ｘｕ以上、基準変化下限値Ｘｄ以下の範囲内になると考えられる。その一方、変化値Ｘが、基準変化上限値Ｘｕ以上、基準変化下限値Ｘｄ以下の範囲外であれば、リチウム二次電池１２に異常が生じていると考えられる。
【００７２】
そこで、判定部７６は、変化値Ｘが、基準変化上限値Ｘｕ以上、基準変化下限値Ｘｄ以下の範囲内であれば（ステップＳ１３でＹＥＳ）、リチウム二次電池１２は正常であると判定し（ステップＳ１４）、変化値Ｘが、基準変化上限値Ｘｕ以上、基準変化下限値Ｘｄ以下の範囲外であれば（ステップＳ１３でＮＯ）、リチウム二次電池１２に異常が生じていると判定する（ステップＳ１５）。
【００７３】
そして、判定部７６は、ステップＳ１４，Ｓ１５で得られた判定結果を、例えばメモリ部６に記憶させて後から確認できるようにしたり、表示部８で表示させてユーザに異常の発生を報知したり、通信部９によって上位装置１０へ通知したりする（ステップＳ１６）。
【００７４】
以上、ステップＳ１〜Ｓ１６の処理によれば、タイミングＴ１におけるリチウム二次電池１２のＳＯＣであるＳＯＣ１とタイミングＴ２におけるリチウム二次電池１２のＳＯＣであるＳＯＣ２とから、タイミングＴ１とＴ２との間におけるリチウム二次電池１２の内部抵抗値Ｒの変化を予測することで、異常判定の基準となる範囲が、ＳＯＣが反映された基準変化上限値Ｘｕ、及び基準変化下限値Ｘｄとして設定されるので、背景技術のように、所定時間の充電により生じる二次電池の内部抵抗の変化量を基準値と比較することにより異常を検出する場合と比べて、二次電池の異常検出の精度を向上することができる。
【００７５】
なお、第１状態取得部７３及び第２状態取得部７４は、必ずしも放電中のタイミングにおいて、ＳＯＣ１、第１抵抗値Ｒ１、ＳＯＣ２、及び第２抵抗値Ｒ２を取得する例に限らず、ステップＳ２，Ｓ７を実行しない構成としてもよい。
【００７６】
しかしながら、リチウムイオン二次電池の場合には、充電中よりも放電中の方が、内部抵抗値Ｒの変化が大きくなる性質がある。そこで、第１状態取得部７３及び第２状態取得部７４は、ステップＳ２，Ｓ７を実行し、放電中のタイミングにおいて、ＳＯＣ１、第１抵抗値Ｒ１、ＳＯＣ２、及び第２抵抗値Ｒ２を取得することで、充電中にＳＯＣ１、第１抵抗値Ｒ１、ＳＯＣ２、及び第２抵抗値Ｒ２を取得する場合と比べて変化値Ｘとして大きな値が得られる結果、二次電池の異常検出の精度を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明に係る電池異常検出回路、及び電源装置は、携帯電話、パソコンなどのモバイル分野、電動工具、掃除機などのパワーツール分野、電動自動車、電動産業用車両、電動バイク、電動アシスト自転車など動力分野、ピークシフト、バックアップなどのシステム電源分野といった幅広い分野での二次電池の電池異常検出回路、及び電源装置として、好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の一実施形態に係る電池異常検出回路、及びこの電池異常検出回路を用いた電源装置の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す制御部の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図２に示す内部抵抗検出部による内部抵抗値の検出方法の一例を説明するための説明図である。
【図４】図１に示す電池異常検出回路の動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】図１に示す電池異常検出回路の動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】リチウム二次電池のＳＯＣと内部抵抗値との対応関係の一例を示すグラフである。図６（ａ）は放電時、図６（ｂ）は充電時におけるグラフである。
【符号の説明】
【００７９】
１  電池異常検出回路
２  電流検出部
３  電圧検出部
４  温度検出部
５  タイマ部
６  メモリ部
７  制御部
８  表示部
９  通信部
１０  上位装置
１１  充放電部
１２  リチウム二次電池
７１  ＳＯＣ検出部
７２  内部抵抗検出部
７３  第１状態取得部
７４  第２状態取得部
７５  基準変化値設定部
７６  判定部
１００  電源装置
Ｔ１，Ｔ２  タイミング
Ｔｍ  経過時間
Ｔｓ  設定時間
Ｖｔ  端子電圧値
Ｘ  変化値
Ｘｄ  基準変化下限値
Ｘｕ  基準変化上限値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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