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CN101803105A - 二次电池的状态检测装置 - Google Patents

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CN101803105A
CN101803105A CN200880107730A CN200880107730A CN101803105A CN 101803105 A CN101803105 A CN 101803105A CN 200880107730 A CN200880107730 A CN 200880107730A CN 200880107730 A CN200880107730 A CN 200880107730A CN 101803105 A CN101803105 A CN 101803105A
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井樋雄一
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Panasonic EV Energy Co Ltd
Toyota Motor Corp
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Abstract

锂离子二次电池(10)包括：铝制的壳体(50)、电解液(52)、正极板(60)、负极板(62)、正极端子(70)、负极端子(72)、以及电压传感器(80、82)。正极端子(70)和负极端子(72)在与壳体(50)绝缘的状态下向壳体(50)的外部突出。电压传感器(80)连接于壳体(50)和正极端子(70)之间，检测正极端子(70)相对于壳体(50)具有的电位VR的电位。基于检测出的结果，分别区别地检测正极板(60)和负极板(62)的状态。

Description

二次电池的状态检测装置
技术领域
本发明涉及检测二次电池的状态的技术，特别涉及检测二次电池内部的正极和负极的状态的技术。
背景技术
向电动汽车等的行驶用电机供给驱动电力的二次电池，通过将串联连接多个电池单元而成的电池模块串联连接多个而构成。在这样的二次电池中，按各电池单元检测电池单元的电压的技术例如公开于日本特开2005-91062号公报(专利文献1)。
日本特开2005-91062号公报中公开的电池组的电压检测装置包括：串联连接多个单位电池而成的电池组；与每个单位电池对应设置并检测单位电池的电压的差动增幅部；接通/断开单位电池与差动增幅部之间的连接的电压检测用开关电路；与每个单位电池对应设置并串联连接有放电用电阻和放电用开关电路而成的容量调整电路；A/D变换器；以及微机。
根据日本特开2005-91062号公报中公开的电池组的电压检测装置，在检测各单位电池的各电压时，电压检测用开关电路分别设为接通状态，容量调整电路全部设为断开状态。由此，各单位电池的各电压分别被供给到各差动增幅部的各差动输入端子间，从各差动增幅部分别输出与各电压对应的输出电压。微机经由A/D变换器依次取入各差动增幅部的输出电压，从而能够检测各单位电池的各电压。
专利文献1：日本特开2005-91062号公报
发明内容
然而，在专利文献1中公开的电池组的电压检测装置中，虽然能够检测各单位电池的正极和负极的电压差，但无法区别地检测正极的电位和负极的电位。因此，无法区别地检测正极的状态和负极的状态。
本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供能够降低成本的增大并且区别地检测正极的状态和负极的状态的二次电池的状态检测装置。
本发明的状态检测装置检测具有正极和负极的二次电池的状态。该状态检测装置包括：第一检测部，其将与正极和负极绝缘的二次电池的壳体具有的电位作为基准电位，检测基准电位与正极的电位的电位差；以及第二检测部，其将壳体具有的电位作为基准电位，检测基准电位与负极的电位的电位差。
根据本发明，分别个别地检测基准电位与正极的电位的电位差以及基准电位与负极的电位的电位差。因此，能够区别的检测是否在正极和负极的某一个电极产生了由于电极的结晶构造的变化和/或电解质成分的析出等引起的各电极的电位的变动。在此，基准电位是与正极和负极绝缘的二次电池的壳体具有的电位。即，不需要为了确保基准电位而另外设置参照电极。由此，能够实现降低成本增大并且区别地检测正极的状态和负极的状态。其结果是，能够提供能够实现降低成本增大并且区别地检测正极的状态和负极的状态的二次电池的状态检测装置。
优选，壳体是金属制的。根据本发明，能够将成为壳体的原材料的金属(例如铝)具有的固有电位作为基准电位。由此，基准电位成为不受二次电池的状态和/或其他外部干扰影响的稳定的值。因此，即使在各电极的电位微小变动的情况下，也能够高精度地检测各电极的电位。
还优选，壳体具有的电位为正极的电位与负极的电位之间的电位。
根据本发明，壳体具有的电位(基准电位)为正极的电位与负极的电位之间的电位。当二次电池的充电状态降低时，正极的电位以接近负极的电位的方式变化，负极的电位以接近正极的电位的方式变化。因此，在正极的电位和基准电位的大小关系已反转的情况下或负极的电位和基准电位的大小关系已反转的情况下，能够判断为二次电池的充电状态已降低。由此，通过基准电位，除了正极的状态和负极的状态之外，还能够检测二次电池的充电状态的降低。
还优选，状态检测装置还包括异常检测部，该异常检测部基于由第一检测部和第二检测部的任一个检测出的一方的电极的电位差，检测一方的电极的异常。
根据本发明，基于由第一检测部和第二检测部的任一个检测出的一方的电极的电位差，检测一方的电极的异常。由此，能够区别地检测正极的异常和负极的异常。
还优选，异常检测部基于一方的电极的电位差每单位时间的变化量，检测一方的电极的异常。
根据本发明，各电极的电位，存在当变为异常状态时急剧变化的情况。例如，当一方的电极与其他的部件(另一方的电极和/或二次电池的壳体等)短路时，一方的电极的电位急剧地接近短路的其他部件的电位。于是，基于一方的电极的电位差每单位时间的变化量，检测一方的电极的异常。由此，例如在一方的电极的电位差如短路时那样急剧变化的情况下，能够检测一方的电极的异常。
还优选，状态检测装置还包括存储部，该存储部预先存储基准电位与一方的电极正常时的电位的电位差。异常检测部，通过对由第一检测部和第二检测部的任一个检测出的电位差与存储于存储部的电位差进行比较，检测一方的电极的异常。
根据本发明，伴随电极的结晶构造的变化和/或电解质成分的析出等的发展，各电极的电位逐渐变动。于是，预先存储基准电位与一方的电极正常时的电位的电位差，对已存储的电位差与检测出的电位差进行比较，从而检测一方的电极的异常。由此，即使在由于电极的结晶构造的变化和/或电解质成分的析出等异常使得电极的电位发生了微小变化的情况下，也能够高精度地检测其变化。
附图说明
图1是适用本发明的第一实施例的状态检测装置的电动机驱动装置的整体框图。
图2是本发明的第一实施例的锂离子二次电池的概略结构图。
图3是图2的3-3截面的部分扩大图。
图4是表示本发明的第一实施例的锂离子二次电池为正常状态时的正极端子、负极端子以及壳体的电位的图。
图5是本发明的第一实施例的状态检测装置的功能框图。
图6是表示构成本发明的第一实施例的状态检测装置的ECU的控制构造的流程图。
图7是表示本发明的第一实施例的锂离子二次电池的正极端子异常时的电位的一例的图。
图8是表示本发明的第一实施例的锂离子二次电池的负极端子异常时的电位的一例的图(其一)。
图9是表示本发明的第一实施例的锂离子二次电池的负极端子异常时的电位的一例的图(其二)。
图10是表示构成本发明的第二实施例的状态检测装置的ECU的控制构造的流程图。
图11是表示本发明的第二实施例的锂离子二次电池异常时的部分扩大图。
图12是表示本发明的第二实施例的锂离子二次电池的正极端子和负极端子异常时的电位的一例的图。
符号说明
10锂离子二次电池；20变换器(inverter，逆变器)；30电动发电机；42电压传感器；44电流传感器；45SOC算出部；46正常电位差算出部；47正极状态判断部；48负极状态判断部；50壳体；52电解液；60正极板；62负极板；70正极端子；72负极端子；74绝缘片；80、82电压传感器；100电动机驱动装置。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施例进行说明。在以下的说明中，对相同的部件标记相同的符号。其名称和功能也相同。因此，对其不重复详细的说明。
(第一实施例)
参照图1，对适用本发明的实施例的二次电池的状态检测装置的车辆用电动机驱动装置100进行说明。
电动机驱动装置100具备：锂离子二次电池10；变换器20；电动发电机30；电子控制单元(以下称为“ECU(Electronic Control Unit)”)40；电压传感器42；以及电流传感器44。能够适用本发明的状态检测装置的二次电池并不限定于锂离子二次电池。例如也可以是镍氢二次电池。
锂离子二次电池10经由正极线PL和负极线NL向变换器20输出直流电力。此外，锂离子二次电池10能够充电，在电动发电机30再生发电时经由正极线PL和负极线NL从变换器20接受再生电力而被充电。关于锂离子二次电池10的构造，将在后面详述。
电压传感器42检测正极线PL和负极线NL之间的电压(锂离子二次电池10的电压)VB，将其检测值输出至ECU40。
电流传感器44检测流到负极线NL的电流IB，将其检测值输出至ECU40。也可以通过检测流到正极线PL的电流来检测电流IB。
变换器20包括三相桥式电路。而且，变换器20基于来自ECU40的信号PWMI，将正极线PL和负极线NL之间的直流电力变换为三相交流电力并向电动发电机30输出，驱动电动发电机30。此外，变换器20在电动发电机30再生发电时，基于信号PWMI将来自电动发电机30的再生电力变换为直流电力并向正极线PL和负极线NL输出，对锂离子二次电池10充电。
电动发电机30是三相交流电动机，例如，由具有埋设有永磁体的转子的永久磁体型同步电动机构成。电动发电机30从变换器20接受三相交流电力来产生驱动转矩。此外，电动发电机30在再生制动时从外部接受转动能来发电，将其发电产生的再生电力向变换器20输出。
ECU40基于电动发电机30的转矩目标值、转速目标值、电机电流、电机转角、来自电压传感器42的电压VB以及来自电流传感器44的电流IB，生成用于驱动电动发电机30的PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号，将其生成的PWM信号作为PWMI向变换器20输出。电机电流和电机转角由未图示的传感器来检测。
参照图2和图3，对锂离子二次电池10进行说明。图2是图1所示的锂离子二次电池10的概略结构图。图3是图2的3-3截面的部分扩大图。
锂离子二次电池10包括：壳体50、电解液52、正极板60、负极板62、正极端子70、负极端子72、以及电压传感器80、82。
壳体50是铝制容器，在将电解液52收纳在内部的状态下被密封。壳体50在未接地(即电浮)状态下搭载于车辆。壳体50的原材料只要是具有固有电位的金属，并不限定于铝。
正极板60和负极板62与电解液52一起被收纳在壳体50的内部。正极板60和负极板62在相互之间夹入绝缘片74(参照图3)并卷绕数次的状态下，以不与壳体50接触的方式(即以与壳体50绝缘的方式)被收纳。
正极板60包括能够可逆地吸藏/放出锂离子的锂含有氧化物。例如，包括镍酸锂、钴酸锂和/或锰酸锂等。正极板60在充电过程中放出锂离子，在放电过程中吸藏从负极板62放出的锂离子。正极板60的一部分从负极板62突出，其突出部分与正极端子70焊接。
负极板62包括能够可逆地吸藏/放出锂离子的碳材料，例如包括石墨。负极板62在充电过程中吸藏从正极板60放出的锂离子，在放电过程中放出锂离子。负极板62的一部分从正极板60突出，其突出部分与负极端72焊接。
正极端子70和负极端子72在与壳体50绝缘的状态下向壳体50的外部突出，正极端子70、负极端子72分别连接于正极线PL、负极线NL。
电压传感器80连接于壳体50和正极端子70之间。电压传感器82连接于壳体50和负极端子72之间。关于电压传感器80、82将在后面详述。
参照图4，对正极端子70、负极端子72以及壳体50的电位、与锂离子二次电池10的充电状态SOC(State Of Charge)的关系进行说明。图4以SOC为参数示出了正极端子70和负极端子72处于正常状态时的正极端子70的电位VP、负极端子72的电位VN以及壳体50的电位VR。
正极端子70的电位VP比负极端子72的电位VN相对较高。正极端子70的电位VP随着SOC减少而降低。负极端子72的电位VN随着SOC降低而上升，当SOC变为预定值SOC(1)以下时，变为比壳体50的电位VR高的值。
壳体50的电位VR在通常时(SOC为预定值SOC(1)以上时)为正极端子70的电位VP与负极端子72的电位VN之间的值。壳体50的电位VR为根据用于壳体50的原材料的金属(在本实施例为铝)而确定的固有值。即，壳体50的电位VR是壳体50具有的固有电位，是不受SOC和/或外部干扰影响的稳定的值。
在本实施例中，通过反复进行锂离子二次电池10的充放电，当在锂离子二次电池10的内部产生了异常(例如正极板60的结晶陷缩、负极板62上析出金属锂、各电极板和各电极端子的焊接不良等)时，锂离子二次电池10的电压VB变动，或者锂离子二次电池10的内部温度极端上升，电池性能劣化。此时，即使仅检测锂离子二次电池10的电压VB(即正极端子70的电位VP和负极端子72的电位VN的差)，也无法检测出在哪一电极板或电极端子上产生了异常。
于是，在本实施例中，将正极端子70的电位VP和负极端子72的电位VN之间的值即壳体50具有的电位VR(下面也记载为中间电位VR)作为用于检测各电极的电位的基准电位而使用。具体而言，由电压传感器80检测正极端子70相对于中间电位VR的电位作为正极电位差ΔVP，由电压传感器82检测负极端子72相对于中间电位VR的电位作为负极电位差ΔVN，基于检测出的正极电位差ΔVP和负极电位差ΔVN分别区别地检测正极板60和负极板62的状态。
在下面的说明中，电压传感器80在正极端子70的电位VP高于中间电位VR时作为正值来检测正极电位差ΔVP，电压传感器82在负极端子72的电位VN高于中间电位VR时作为正值来检测负极电位差ΔVN。
参照图5，对本实施例的状态检测装置的功能框图进行说明。如图5所示，该状态检测装置包括SOC算出部45、正常电位差算出部46、正极状态判断部47、和负极状态判断部48。
SOC算出部45基于来自电流传感器44的电流IB算出锂离子二次电池10的SOC。
正常电位差算出部46基于算出的SOC，算出锂离子二次电池10在正常状态时的正常正极电位差ΔVP(1)和正常负极电位差ΔVN(1)。
正极状态判断部47通过比较由电压传感器80检测出的正极电位差ΔVP和由正常电位差算出部46算出的正常正极电位差ΔVP(1)，判断正极(正极板60和正极端子70)是否处于异常状态。
负极状态判断部48通过比较由电压传感器82检测出的负极电位差ΔVN和由正常电位差算出部46算出的正常负极电位差ΔVN(1)，判断负极(负极板62和负极端子72)是否处于异常状态。
具有这样的功能的本实施例的控制装置能够由以数字电路和/或模拟电路的结构为主体的硬件来实现，也能够由以从包含于ECU的CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)以及存储器和从存储器读出并由CPU执行的程序为主体的软件来实现。一般而言，在由硬件实现时在动作速度方面有利，在由软件实现时在设计变更方面有利。下面说明作为软件实现了控制装置的情况。关于存储有这样的程序的存储介质也是本发明的一种方式。
参照图6，对本实施例的状态检测装置即ECU40执行的程序的控制构造进行说明。该程序按预先确定的循环周期反复执行。
在步骤(以下将步骤简称为S)100中，ECU40基于来自电流传感器44的电流IB算出锂离子二次电池10的SOC。
在S102中ECU40基于算出的SOC来算出正常正极电位差ΔVP(1)。例如，ECU40预先存储如上述图4所示那样的表示锂离子二次电池10处于正常状态时的VP以及VR与SOC之间关系的映射图，基于该映射图和算出的SOC来算出正常正极电位差ΔVP(1)。
在S104中，ECU40基于算出的SOC来算出正常负极电位差ΔVN(1)。例如，ECU40预先存储如上述图4所示那样的表示锂离子二次电池10处于正常状态时的VN以及VR与SOC之间关系的映射图，基于该映射图和算出的SOC来算出正常负极电位差ΔVN(1)。
在S106中ECU40基于来自电压传感器80的信号来检测正极电位差ΔVP。在S108中ECU40基于来自电压传感器82的信号来检测负极电位差ΔVN。
在S110中ECU40判断正极电位差ΔVP是否处于正常正极电位差ΔVP(1)±α的范围内。α基于正常状态与超过容许的异常状态的正极的电位之差来确定。如果ΔVP处于ΔVP(1)±α的范围内(S110中是)，处理转移到S112。否则(S110中否)，处理转移到S114。
在S112中ECU40判断为正极正常。在S114中ECU40判断为正极异常。
在S116中ECU40判断负极电位差ΔVN是否处于正常负极电位差ΔVN(1)±β的范围内。β基于正常状态与超过容许的异常状态的负极的电位之差来确定。如果ΔVN处于ΔVN(1)±β的范围内(S116中是)，处理转移到S118。否则(S116中否)，处理转移到S120。
在S118中ECU40判断为负极正常。在S120中ECU40判断为负极异常。
对基于上述那样的构造和流程图的本实施例的状态检测装置即ECU40的动作进行说明。
基于来自电流传感器44的电流IB来算出锂离子二次电池10的SOC(S100)，基于算出的SOC来算出正常正极电位差ΔVP(1)(S102)。
基于来自电压传感器80的信号来检测正极电位差ΔVP(S106)，如图7所示，例如在由于正极板60和正极端子70焊接不良使得正极电位差ΔVP大于正常正极电位差ΔVP(1)+α时(S110中否)，判断为正极异常(S114)。
另一方面，基于来自电压传感器82的信号来检测负极电位差ΔVN(S108)，由于在负极板62上析出金属锂和/或其他异常，如图8和图9所示，在负极电位差ΔVN处于正常负极电位差ΔVN(1)±β的范围外时(S116中否)，判断为负极异常(S120)。
这样分别个别地检测正极电位差ΔVP和负极电位差ΔVN，基于这些值区别地判断正极的状态和负极的状态。因此，与基于正极和负极的电压差VB来判断锂离子二次电池10的状态的情况相比，能够高精度地检测锂离子二次电池10的异常，并且能够检测在哪一电极上产生了异常。
而且，使用壳体50的电位作为用于检测正极电位差ΔVP和负极电位差ΔVN的基准电位。因此，不需要为了确保基准电位而另外设置参照电极。由此，能够实现降低成本增大，并且区别检测正极的状态和负极的状态。
而且，基准电位是壳体50具有的固有值，是不受SOC和/或外部干扰影响的稳定的值。因此，即使在各电极的电位微小变动的情况下也能够高精度地检测各电极的电位。
如上所述，根据本实施例的二次电池的状态检测装置，将二次电池的壳体的电位作为基准电位，分别检测正极的电位和负极的电位，基于检测出的各电位分别个别地判断正极的状态和负极的状态。因此，不需要另外设置用于确保基准电位的参照电位，此外，由于壳体的电位是不受SOC和/或外部干扰影响的稳定的值，所以能够高精度地检测正极的状态和负极的状态。
在实施例中，除了检测各电极的状态之外，或者与检测各电极的状态另外地，也可以基于负极电位差ΔVN来检测锂离子二次电池10的SOC降低的情况。即，如上所述，负极端子72的电位VN随着锂离子二次电池10的SOC减少而上升，当SOC变为预定值SOC(1)以下时，从低于中间电位VR的值变化为高于中间电位VR的值，负极端子72的电位VN和中间电位VR的大小反转。因此，当负极电位差ΔVN从负值变为正值时，能够判断为SOC已变为预定值SOC(1)以下的低值。
此外，还可以在由于SOC的减少使得正极端子70的电位VP和中间电位VR的大小反转时，基于正极电位差ΔVP来检测锂离子二次电池10的SOC降低的情况。
(第二实施例)
下面对本实施例的状态检测装置进行说明。本实施例的状态检测装置与上述的第一实施例的状态检测装置的结构比较，代替ECU40而包含ECU40A这一点不同。ECU40和ECU40A仅执行的程序的控制构造不同。这些以外的结构为与上述第一实施例的状态检测装置的结构相同的结构。对相同的结构标记相同的参照符号。这些功能也相同。因此，对于它们的详细说明在此不重复。
参照图10，对本实施例的状态检测装置即ECU40A执行的程序的控制构造进行说明。图10所示的流程图中，对与上述的图6所示的流程图相同的处理标记相同的步骤序号。关于它们的处理也相同。因此，对于它们的详细说明在此不重复。
在S200中，ECU40A基于来自电压传感器80的信号算出正极电位差ΔVP每单位时间的变化量。在S202中，ECU40A基于来自电压传感器82的信号算出负极电位差ΔVN每单位时间的变化量。
S204中，ECU40A判断正极电位差ΔVP每单位时间的变化量是否为阈值A以上。阈值A设定为超过正常时正极电位差ΔVP每单位时间的变化量的值。如果为阈值A以上(S204中是)，处理转移到S114。否则(S204中否)，处理转移到S112。
S206中，ECU40A判断负极电位差ΔVN每单位时间的变化量是否为阈值B以上。阈值B设定为超过正常时负极电位差ΔVN每单位时间的变化量的值。如果为阈值B以上(S206中是)，处理转移到S120。否则(S206中否)，处理转移到S118。
对基于上述那样的构造和流程图的本实施例的状态检测装置即ECU40A的动作进行说明。
如图11所示，假设由于外力使得壳体50变形和/或由于反复充放电使得电解液52膨胀等，正极板60和负极板62接触到壳体50的内壁的情况。
在此情况下，由于正极端子70经由正极板60与壳体50接触而短路，所以正极端子70的电位VP如图12所示，从接触的时刻T(1)开始急剧地降低到中间电位VR附近的值。与此相伴，正极电位差ΔVP也急剧降低。此时的正极电位差ΔVP的时间降低量为阈值A以上(S204中是)，判断为正极异常(S114)。
此外，由于负极端子72经由负极板62与壳体50接触而短路，所以负极端子72的电位VN如图12所示，从接触的时刻T(2)开始急剧地上升到中间电位VR附近的值。与此相伴，负极电位差ΔVN也急剧降低。此时的负极电位差ΔVN的时间降低量为阈值B以上(S206中是)，判断为负极异常(S120)。
这样将壳体50的电位作为基准电位来检测正极电位差ΔVP和负极电位差ΔVN，基于正极电位差ΔVP和负极电位差ΔVN来区别地判断正极的状态和负极的状态。因此，与第一实施例同样地能够实现降低成本增大，同时高精度地检测锂离子二次电池10的异常，并且能够检测出在哪一电极上产生了异常。
而且，基于正极电位差ΔVP、负极电位差ΔVN每单位时间的变化量来判断对应的电极的状态。因此，即使在正极电位差ΔVP、负极电位差ΔVN发生了变化的情况下，也能够在每该单位时间的变化量是在正常时充放电时产生的那样的微小值的情况下判断为正常，在每该单位时间的变化量为短路时那样的较大值的情况下判断为异常。
如上所述，根据本实施例的二次电池的状态检测装置，与第一实施例同样地能够不另行设置用于确保基准电位的参照电极而高精度地检测正极的状态和负极的状态。而且，基于各电极的电位差的每单位时间的变化量来检测对应的电极的异常。由此，能够在电极的电位差与正常时的充放电时相比急剧变化的情况下检测为电极异常。
此次公开的实施例在所有方面都是例示的，而非限制性的内容。本发明的范围不由上述说明而由权利要求表示，包含与权利要求同等的意思和范围内的所有变更。

Claims (6)

1.一种状态检测装置，是具有正极(60、70)和负极(62、72)的二次电池(10)的状态检测装置，包括：
第一检测部(80)，其将与所述正极(60、70)和所述负极(62、72)绝缘的所述二次电池(10)的壳体(50)具有的电位作为基准电位，检测所述基准电位与所述正极(60、70)的电位的电位差；以及
第二检测部(82)，其将所述壳体(50)具有的电位作为基准电位，检测所述基准电位与所述负极(62、72)的电位的电位差。
2.根据权利要求1所述的状态检测装置，其中，
所述壳体(50)是金属制的。
3.根据权利要求1所述的状态检测装置，其中，
所述壳体(50)具有的电位为所述正极(60、70)的电位与所述负极(62、72)的电位之间的电位。
4.根据权利要求1所述的状态检测装置，其中，
所述状态检测装置还包括异常检测部(40)，该异常检测部基于由所述第一检测部(80)和所述第二检测部(82)的任一个检测出的一方的电极的电位差，检测所述一方的电极的异常。
5.根据权利要求4所述的状态检测装置，其中，
所述异常检测部(40)基于所述一方的电极的电位差每单位时间的变化量，检测所述一方的电极的异常。
6.根据权利要求4所述的状态检测装置，其中，
所述状态检测装置还包括存储部(40)，该存储部预先存储所述基准电位与所述一方的电极正常时的电位的电位差，
所述异常检测部(40)，通过对由所述第一检测部(80)和所述第二检测部(82)的任一个检测出的电位差与存储于所述存储部(40)的电位差进行比较，检测所述一方的电极的异常。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104078715A (zh) * 2014-06-30 2014-10-01 天能集团江苏科技有限公司 检测电池极板电极电位的装置
CN104091972A (zh) * 2014-06-30 2014-10-08 天能集团江苏科技有限公司 检测电池极板电极电位的装置及判定落后电极的方法
CN106226705A (zh) * 2016-08-29 2016-12-14 超威电源有限公司 一种铅酸蓄电池电极电位检测方法
CN116073005A (zh) * 2021-11-04 2023-05-05 宁德时代新能源科技股份有限公司 单体电池、电池、用电装置、检测方法和检测模块

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5625282B2 (ja) * 2009-08-07 2014-11-19 日産自動車株式会社 電池劣化判定装置及び電池劣化判定方法
JP4888577B2 (ja) * 2010-04-12 2012-02-29 トヨタ自動車株式会社 非水電解液型リチウムイオン二次電池システム，そのシステムにおけるリチウム析出判定方法，および，そのシステムを搭載する車両
KR101453286B1 (ko) * 2014-05-12 2014-10-22 길주형 기준전극과 측정전극의 검증방법
US10097015B2 (en) * 2015-06-24 2018-10-09 Chervon (Hk) Limited Electrical combination
DE102015111015B4 (de) * 2015-07-08 2025-02-20 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Lokalisieren eines Batteriemodules unter mehreren untereinander elektrisch verbundenen Batteriemodulen einer Traktionsbatterie
JP2017073331A (ja) * 2015-10-09 2017-04-13 株式会社デンソー 二次電池装置
JP6688207B2 (ja) * 2016-11-25 2020-04-28 本田技研工業株式会社 二次電池の状態推定装置及び二次電池の状態推定方法
TWI631750B (zh) * 2017-05-04 2018-08-01 黃鎮江 電極之引出檢測裝置
JP6696479B2 (ja) * 2017-05-31 2020-05-20 マツダ株式会社 バッテリ監視装置、及び監視機能付きバッテリ
WO2020021888A1 (ja) * 2018-07-25 2020-01-30 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 管理装置、及び電源システム
JP7293055B2 (ja) * 2019-09-11 2023-06-19 株式会社東芝 充放電制御装置、電池パック、車両及び充放電制御方法
CN112986352B (zh) * 2021-04-06 2022-12-30 新乡医学院三全学院 一种电池材料电化学性能测试装置
CN115810820A (zh) * 2021-10-25 2023-03-17 江苏时代新能源科技有限公司 电池的壳体短路处理方法及系统
CN114899512A (zh) * 2022-05-30 2022-08-12 联想(北京)有限公司 一种电池管理方法及电池
CN114899354B (zh) * 2022-06-10 2024-02-02 惠州市豪鹏科技有限公司 一种多层负极片、其制备方法及二次电池
JP7611205B2 (ja) * 2022-09-22 2025-01-09 プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 蓄電デバイスの検査方法、蓄電デバイスの製造方法、及び、デバイススタックの製造方法
CN115541491A (zh) * 2022-09-26 2022-12-30 江苏正力新能电池技术有限公司 一种电池的壳体腐蚀检测方法、系统及壳体腐蚀检测装置
EP4535019A4 (en) * 2023-06-26 2025-12-10 Eve Power Co Ltd METHOD AND APPARATUS FOR CELL INSPECTION, AND ELECTRONIC DEVICE

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61264687A (ja) 1985-05-18 1986-11-22 Yuasa Battery Co Ltd 電池状態探知方法
JPH06119942A (ja) 1992-10-02 1994-04-28 Japan Storage Battery Co Ltd 鉛蓄電池
JPH09283182A (ja) 1996-04-18 1997-10-31 Hitachi Ltd リチウム二次電池
FR2761201B1 (fr) * 1997-03-24 1999-05-07 Alsthom Cge Alcatel Generateur a boitier isole protege contre la corrosion
JP3226161B2 (ja) 1997-11-28 2001-11-05 株式会社デンソー 組み電池の電圧検出装置
DE19837863C1 (de) 1998-08-20 1999-10-28 Implex Hear Tech Ag Implantat
JP4627588B2 (ja) * 2000-10-20 2011-02-09 パナソニック株式会社 電池パックとその検査装置
WO2005013409A1 (en) * 2003-07-02 2005-02-10 Eaton Power Quality Limited Battery float management
JP2005091062A (ja) 2003-09-16 2005-04-07 Calsonic Kansei Corp 組電池の電圧検出装置
ES2398345T3 (es) * 2003-09-23 2013-03-15 Fortu Intellectual Property Ag Celda de batería electroquímica
CN101855773B (zh) 2007-09-14 2015-01-21 A123系统公司 具有用于健康状态监视的参考电极的锂可再充电电池

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104078715A (zh) * 2014-06-30 2014-10-01 天能集团江苏科技有限公司 检测电池极板电极电位的装置
CN104091972A (zh) * 2014-06-30 2014-10-08 天能集团江苏科技有限公司 检测电池极板电极电位的装置及判定落后电极的方法
CN106226705A (zh) * 2016-08-29 2016-12-14 超威电源有限公司 一种铅酸蓄电池电极电位检测方法
CN106226705B (zh) * 2016-08-29 2019-09-20 超威电源有限公司 一种铅酸蓄电池电极电位检测方法
CN116073005A (zh) * 2021-11-04 2023-05-05 宁德时代新能源科技股份有限公司 单体电池、电池、用电装置、检测方法和检测模块
WO2023078066A1 (zh) * 2021-11-04 2023-05-11 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池、用电装置、检测方法和检测模块

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