CN101576581A - 具有压控振荡器的电压检测装置以及电池状态控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有压控振荡器的电压检测装置以及电池状态控制系统。在电压检测装置中，压控振荡器在施加了输入电压后输出具有逻辑值周期性反转的信号。检测器在一脉冲信号的脉冲边沿之间的间隔内对来自压控振荡器的输出信号的逻辑反转进行计数，以基于逻辑反转的计数数值产生作为输入电压的检测结果的数字数据。确定器确定减少输入电压检测所需时间是否优先于增加输入电压检测分辨率。一可变设置单元基于减少输入电压检测所需时间是否优先于增加输入电压检测分辨率的确定结果，可变地设置该脉冲信号的频率。

Description

具有压控振荡器的电压检测装置以及电池状态控制系统
技术领域
本发明涉及具有压控振荡器和数字数据输出电路的电压检测装置，以及具有这样的电压检测装置的电池状态控制系统。更具体地说，当对其施加了输入电压后，该压控振荡器输出具有周期性反转的逻辑值的信号。数字数据产生电路在如时钟的脉冲信号的脉冲边沿之间的间隔时间内统计来自该压控振荡器的该输出信号的逻辑反转的次数，从而根据该统计的逻辑反转的次数产生相应于输入电压的数字数据。
背景技术
作为具有这样一对压控振荡器和数字数据输出电路的传统的电压检测装置，已经开发出了被称为TAD转换器的时间A/D转换器。在相应于日本专利申请公开号为H05-259907的专利号为5396247的美国专利中公开了这样的TAD转换器的示例。
每个TAD转换器具有工作于基于被检测的目标电压的输入模拟电压信号上的环形振荡器(压控振荡器)，并且以简单的电路结构实现高分辨率。
作为传统电压检测装置的另一类型，在公开号为H10-070462的日本专利申请中公开了具有流水线型模拟-数字(A/D)转换器的电压检测装置。该另一类型的传统电压检测装置设计为由流水线型A/D转换器并行执行A/D转换处理。
发明内容
对于用作电源的由一组串联连接的电池单元所构成的电池包，期望检测每个电池模块两端的电压值；每个电池模块由一个电池或一组邻近的电池单元构成。为了满足该期望，TAD转换器可被用作用于电池包的电压监测系统的电压检测器；该电压检测器用于测量每个电池模块两端的电压值。
这样的电池包可用于如混合汽车或电动汽车的车辆。所述应用需要提高电池包的使用寿命。为了满足该需求，需要对车辆电池包的每个电池模块两端的电压值进行更精确的检测；这需要TAD转换器的电压检测处理提供更高的分辨率。
为了满足小型化的需求，准备采用锂离子二次电池作为车辆电池包的每个电池模块中的每个电池单元。注意，锂离子二次电池的过充电和/或过放电能够轻易的降低其可靠性。因此需要在短间隔内对每个锂离子二次电池是否发生过充电和/或过放电进行监测；这还要求TAD转换器具有更快的电压检测处理速度。
但是，对于TAD转换器，为了响应更高的分辨率的需求，可能增加执行电压检测过程的处理负载，使得TAD转换器实现更快的电压检测速度变得很困难。
换句话说，对于TAD转换器，实现电压检测处理的更高的分辨率并同时达到更快的速度很困难。
各具有压控振荡器的电压检测装置可导致与TAD转换器同样的问题。
考虑到上述提出的情况，本发明的一个方面的目标是提供一种电压检测装置，这些电压检测装置各都具有压控振荡器；改进这些电压检测装置以实现其电压检测处理的更高的分辨率和更快的速度。
本发明另一个方面的选择性的目标是提供一种电池状态控制系统，每个电池状态控制系统都具有这样的改进的电压检测装置。
根据本发明的一个方面，提供了一种电压检测装置。该电压检测装置包括压控振荡器，该压控振荡器用于在施加有输入电压时输出有周期性反转的逻辑值的信号。该装置包括用于在一个脉冲信号的脉冲边沿之间的间隔上对来自压控振荡器的输出信号的逻辑反转数量进行计数、并根据逻辑反转的计数值产生作为输入电压的检测结果的数字数据的检测器。该装置包括用于确定检测输入电压所需时间的减少是否优先于输入电压的检测分辨率的增加的确定器。该装置包括用于基于确定检测输入电压所需的时间的减少是否优先于输入电压检测分辨率的增加的结果，来可变地设定脉冲信号频率的可变设定单元。
在这个方面的优选实施例中，输入电压基于电池两端的电压，该电池两端的电压是需要检测的目标电压。在这个方面的优选实施例中，当电池的温度低于预设值，电池由充电和放电单元循环的充电和放电，从而使得电池的温度增加。确定器用于确定减少检测输入电压所需时间优先于增加输入电压检测分辨率。
根据本发明的另一方面，提供了一种电池状态控制系统。该系统包括根据该一方面的优选实施例的电压检测装置，以及充电和放电单元。该充电和放电单元用于对电池进行循环地充电和放电，以使得电池的温度增加；并随着电池温度的增加，至少改变下述的其中一个：对电池进行循环地充电和放电的频率，以及由循环地充电和放电带来的流入和流出电池的电流的量。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于控制电池状态的电池状态控制系统。该系统包括充电和放电单元，该充电和放电单元用于在电池的温度低于预设值时对电池进行循环地充电和放电，以及执行下述的至少一个：
随着由于充电和放电导致的电池温度的增加，改变对电池进行循环地充电和放电的频率的处理过程；
随着由于充电和放电导致的电池温度的增加，增加由于循环地充电和放电带来的流入和流出电池的电流的量的处理过程。
附图说明
本发明的其他目标和方面将通过参考附图对下述实施例的说明变得清晰，其中：
图1是图示了根据本发明第一实施例的车控系统的整体结构例子的示意性框图；
图2是图示了图1中所示的电池监控系统的示意性电路结构例子的示意性框图；
图3是图示了图2中所示的块监控IC的结构例子的示意性电路图；
图4是图示了图3中所示的时间A/D变换器例子的示意性电路图；
图5是图示了图3中所示的参考电压单元的结构例子的示意性电路图；
图6是示意性图示了根据第一实施例当时钟频率改变时的TAD输入-输出特征曲线的曲线图；
图7是示意性图示了根据第一实施例的、图2中所示的高电压电池的状态变化的曲线图；
图8是示意性图示了根据第一实施例的、SOC变量与开路电压变量之间的关系的曲线图；
图9是示意性图示了根据第一实施例的、时钟频率的变化与每个电池两端电压的检测结果的变化之间的关系的曲线图；
图10是示意性图示了根据第一实施例、由电池监控系统执行的电压检测程序的流程图；
图11是示意性图示了图10中所示的电压检测程序中步骤S16的子程序的流程图；
图12是示意性图示了图10中所示的电压检测程序中步骤S18的子程序的流程图；
图13是示意性图示了根据第二实施例由电池监控系统执行的电压检测程序的流程图；
图14是示意性图示了根据第三实施例由电池监控系统执行的电压检测程序的流程图；
图15是示意性图示了根据第三实施例的时钟频率的变量与流入和流出高电压电池的电流绝对值的变量之间的关系的第一映射图；
图16是示意性图示了根据第四实施例由电池监控系统执行的电压检测程序的流程图；
图17是示意性图示了根据本发明第五实施例的电池监控系统的电路结构示例的框图；
图18是示意性图示了图17中所示的块监控IC的结构的例子的电路图；
图19是示意性图示了根据第五实施例由电池监控系统执行的异常诊断程序的流程图；
图20是示意性图示了根据本发明的第六实施例的一部分车控系统结构的例子的电路图；
图21是示意性图示了根据第六实施例由电池监控系统执行的电压检测程序的流程图；
图22是示意性图示了根据第七实施例由电池监控系统执行的电压检测程序的流程图；
图23是示意性图示了根据第八实施例的、随着每个电池的温度的变化以及用于电池的充电和放电电流的频率的变化所改变的电池内部电阻(阻抗)的曲线图；
图24是示意性图示了以下内容的曲线图：
下述每个的变化：当没有执行反馈控制(参见(a1)，(b1)，以及(c1))时的目标电池的温度、目标电池的充电和放电电流、以及目标两端的电压；以及
根据第八实施例，当执行反馈控制时的每个目标电池的温度、当执行反馈控制时的目标电池的充电和放电电流、以及当执行反馈控制时的目标电池两端的电压(参见(a2)，(b2)，以及(c2))；
图25是示意性图示了根据第八实施例由电池监控系统和混合控制器执行的反馈控制程序；
图26是示意性图示了安装在电池监控器和混合控制器中的功能模块的框图；这些模块根据第八实施例实施图25中步骤S120的反馈控制操作；
图27是示意性图示了以下内容的曲线图：
下述每个的变化：当没有执行反馈控制时的目标电池的温度，目标电池的充电和放电电流，以及目标电池两端的电压(参见(a1)，(b1)，以及(c1))；以及
根据第九实施例(参见(a2)，(b2)，以及(c2))，当执行反馈控制时的每个目标电池的温度，当执行反馈控制时的目标电池的充电和放电电流，以及当执行反馈控制时的目标电池两端的电压；
图28是示意性图示了根据第九实施例由电池监控系统和混合控制器执行的反馈控制程序；
图29是示意性图示了安装在电池监控器和混合控制器中的功能模块的框图；这些模块根据第九实施例实施图25中步骤S120的反馈控制操作；
图30是示意性图示了以下内容的曲线图：
下述每个的变化：当没有执行反馈控制时的目标电池的温度、目标电池的充电和放电电流、以及目标电池两端的电压(参见(a1)，(b1)，以及(c1))；以及
根据第十实施例(参见(a2)，(b2)，以及(c2))，当执行反馈控制时的每个目标电池的温度，当执行反馈控制时的目标电池的充电和放电电流，以及当执行反馈控制时的目标电池两端的电压；
图31是示意性图示了根据第十实施例由电池监控系统和混合控制器执行的反馈控制程序；
图32是根据本发明的改进示意性图示了时钟频率变量与相关于车辆运行情况的多个不同参数之间的关系的曲线图；以及
图33是示意性图示了根据本发明的另一改进的、TAD的输入-输出特征曲线的曲线图。
具体实施方式
本发明的实施例将参考附图在此进行描述。在这些实施例中，根据本发明的电压检测装置被应用到每个都被安装在混合动力车辆中的电压监控系统中。
第一实施例：
参考附图，其中在多个视图中相同的附图标记代表了相同的部分，在图1中图示了根据第一实施例的、安装在混合动力车辆HV中的电动车控系统的整体结构的例子。
车控系统包括电机-发电机，简记为“MG”10、混合控制器12、高压电池14、主继电器15、DC至DC转换器16、逆变器IV、低压电池18、电池监控系统20、电流传感器22以及内燃引擎控制单元(引擎ECU)24。
参考图1，MG 10、混合控制器12、高压电池14、主继电器15、DC至DC转换器16、逆变器IV、电池监控系统20、电流传感器22以及引擎ECU 24之间可通过信号线发送和接收信号。同样的，MG 10、高压电池14、DC至DC转换器16、逆变器IV以及低压电池18之间可通过电源线发送和接收功率。
MG 10是用于产生在混合动力车辆HV中使用的功率的旋转电机。混合控制器12可操作来用于单独驱动逆变器IV中的多个成对的高侧和低侧开关元件以产生基于输入DC电压(或被升压的DC电压)的AC电压。输入DC电压(被升压的DC电压)基于由高压电池14施加的DC电压被产生。产生的AC电压被施加至MG 10。调节施加在MG 10上的AC电压来将由MG 10产生的实际扭矩调节至所要求的扭矩。
混合控制器12还可操作来驱动DC至DC转换器16的开关元件从而逐步降低高压电池14两端的电压，并且施加该降压后的电压至低压电池18。应注意MG 10和DC至DC转换器16每个都通过电源线和主继电器15连接至高压电池14。
尤其是，高压电池14的正极端子通过电源线连接至MG 10和DC至DC转换器16，其负极端子接地。
当MG 10不运行(去活deactivated)在高压电池14两端的电压上时，主继电器15被控制关断，并且当MG 10工作在高压电池14两端的电压上时，主继电器15被控制导通。
电池监控系统20可操作来监控高压电池14的状态。尤其是，电池监控系统，缩写为“电池监控器”20可操作来接收：高压电池电压、以及流入和流出高压电池14的电流。流入和流出高压电池14的电流包括由MG 10供应的流入高压电池14的电流和从电池14流出到MG 10或DC至DC转换器16的电流。
基于接收到的电流和高压电池14两端的电压，电池监控器20可操作来监控高压电池14的状态。
引擎ECU 24可操作来控制安装在混合动力车辆HV中的引擎的运行情况。
电流传感器22被设置为允许对流入和流出高压电池14的电流进行检测。电流传感器22可与电池监控器20通信，并且可操作来用于发送指示流入和流出高压电池14的电流的数据至电池监控器14。
参考图2，高压电池14被设计为电池包。尤其是，高压电池14由一组串联连接的电池单元组成，每个电池单元是二次电池，如锂离子二次电池。
任何一个串联连接的电池单元由Bij表示。下标i表示1，2，3，...，n(n是等于或大于2的整数)的任何一个，下标j表示1，2，3，4，5和6的任何一个。换句话说，高压电池14被分为n个分别包括六个邻近电池单元的电池块(模块)B1j，B2j，...B(n-1)j，和Bnj。
电池监控器20包括多个块监控IC(集成电路)40、绝缘体26、信号分割及切换电路28、CPU30以及可重写入存储器32。多个块监控IC40的数量等于多个电池块B1j至Bnj的数量。
尤其是，每个电池块的每个电池单元Bi1至Bi6电气连接至相应的一个块监控IC40。每个块监控IC40用于监控相应的一个电池块Bi1至Bi6的每一个电池单元的状态。
每个块监控IC40根据从CPU30通过绝缘电路26和信号分割及切换电路28发送的指令可操作来监控相应的一个电池块Bi1至Bi6的每一个电池单元的状态。
信号分割及切换电路28可操作来顺序切换从CPU30输出的信号至多个块监控IC40中的任何一个。绝缘体26可操作来于电池监控器20中在构成车辆高压系统的块监控IC侧与构成车辆低压系统的CPU侧之间建立电气绝缘。绝缘体26装备了例如多个绝缘元件例如光耦。
图3示出了任何一个块监控IC40的原理性电路结构的示例。在图3中，由块监控IC40监控的六个邻近电池单元Bi1至Bi6分别缩写为B1至B6。缩写的邻近电池单元B1至B6中的任何一个表示为Bj。
每个块监控IC40具有六个分压器D，每个分压器D由一对通过输出端子(连接点)T相互串联的第一和第二电阻44和46组成。电池单元Bj的正极端子通过在后描述的继电器连接至相应的分压器D。每个分压器D电跨接六个邻近电池单元B1至B6中的相应一个。换句话说，由串联连接的第一和第二电阻44和46组成的电阻性元件被设置为跨接至六个邻近电池单元B1至B6中的每个。
每个分压器D用于将邻近电池单元B1至B6中的相应的一个(Bj)两端的电压进行分压。
每个块监控IC40还具有六个继电器48、六个电压跟随器50、六个时间A/D转换器(TAD)52、六个参考电压单元54以及微型计算机60。
每个电池单元Bj两端的电压通过相应的分压器D分压得到的分压值从相应的输出端子T输出，以输入给相应的六个继电器48之一。
尤其是，继电器48的每个都电气连接至相应的一个分压器D的输出端子T，并且连接至相应的一个电压跟随器50的一个非反相输入端子(+)。这允许邻近电池单元B1至B6中每个的两端电压的分压值通过相应的一个继电器48施加至相应的一个电压跟随器50。每个参考电压单元54的输出被电气连接在相应的一个继电器48的输出和相应的一个电压跟随器50的非反相输入端子(+)之间。每个继电器48还电气连接至微型计算机60。
每个电压跟随器50具有输出端子和短路至输出端子的反相输入端子(-)。
尤其是，每个电压跟随器50具有高输入阻抗，其允许从相应的一个分压器D的输出端子输入非反相输入端子的电流几乎变为零。这减小了来自于对邻近电池单元B1至B6中相应一个的两端电压进行分压的每个分压器D的输出端子的泄漏电流。这使得基于相应的一个分压器D中的第一和第二电阻44和46的电阻值，对邻近电池单元B1至B6中的每个的两端电压的分压值进行精确测量变得可能。
每个电压跟随器50的输出端子电气连接至相应的一个TAD转换器52的输入端子；这些TAD转换器52在后将被缩写为“TAD 52”。这允许邻近电池单元B1至B6中的每个的两端电压的分压值作为输入模拟电压信号Vin被施加至相应的一个TAD52的输入端子上。输入模拟电压信号Vin在后将被表示为“输入电压信号Vin”。
微型计算机60电气连接至每个继电器48、每个TAD52、电气连接至电池单元B1的正极端子的线路L1以及电气连接至电池单元B6的负极端子的线路L2。在微型计算机60和串联连接的电池单元B1至B6之间的连接允许微型计算机60运行在基于串联连接的电池单元B1至B6的电源电压(功率)上。
每个TAD52电气跨接于相应的一个电池单元Bj并被配置为运行在作为其电源电压的相应的一个电池单元Bj两端的电压上。尤其是，每个TAD52的正电源电压端子和地端子分别被电气连接至相应一个电池单元Bj的正极端子和负极端子。一个电压跟随器50也运行在作为其电源电压的相应一个电池单元Bj两端的电压上。
参考图4，每个TAD52包括，作为压控振荡器的，环形振荡器52a和数字数据产生器DG。
环形振荡器52a由相应于延迟的M级数的M个延迟单元DU组成。M被设置成奇数。每个延迟单元DU具有负增益。
尤其是，作为延迟单元DU，优选采用NAND门DU1和奇数个逻辑反相器DU2至DUM。
NAND门DU1具有一个和另一个输入端子以及一个输出端子，并且被设计为：由微型计算机60给出的启动脉冲PA被输入至其一个输入端子(脉冲输入端子)。启动脉冲PA作为触发信号用于触发环形振荡器52a的振荡操作。例如，当启动脉冲PA从逻辑低(L)升高至逻辑高(H)，在启动脉冲PA保持为逻辑高的期间，环形振荡器52a被触发启动振荡操作。
NAND门DU1和反相器DU2至DUM被环形串联。具体地，NAND门DU1的另一个输入端子和反相器DUM的最后一级的输出端子相互连接以使得NAND门DU1和反相器DU2至DUM串联连接为类环形结构，从而构成环形振荡器52a。
每个TAD52的输入端子作为其电源端子被施加由相应的一个电压跟随器50输出的输入电压信号Vin。
由于该原因，每个延迟单元DU的反相操作时间取决于输入电压信号Vin的电平，因此，每个延迟单元DU的延迟时间取决于输入电压信号Vin的电平。
尤其是，当最后一级DUM的输出具有逻辑高并且具有逻辑高的启动脉冲PA被输入至NAND门DU1时，NAND门DU1的输出为逻辑低，并且逻辑反相器DU2的输出为逻辑高。这样，由于延迟单元DU的数量为奇数，最后一级DUM的输出为逻辑低。具有逻辑低的输出重新被输入给NAND门DU1，从而其输出为逻辑高，并且逻辑反相器DU2的输出为逻辑低。因此，最后一级DUM的输出为逻辑高，换句话说，最后一级DUM的输出逻辑反转。
当启动脉冲PA为逻辑高，最后一级DUM的输出的逻辑反转被重复以使得环形振荡器52a振荡。
数字数据产生器DG包括计数器52b、锁存器52c、锁存编码器52d、锁存器52e和减法器52f。
计数器52b电气连接至最后一级DUM的输出端子，并用于：
对最后一级DUM(环形振荡器52a)的输出的逻辑反转的数量进行计数，作为具有14个位的计数数量。
锁存器52c电气连接至计数器52b并且可操作用于在时钟(一系列标准计时器的脉冲)CLK的每个上升沿对计数器52b的计数值进行锁存，时钟脉冲CLK从CPU30施加至通过信号分割及切换电路28顺序选择的TAD52中的一个。在时钟CLK的相邻上升沿之间的计数值的增加允许对环形振荡器52a的延迟时间进行定量。
锁存编码器52d电气连接至每个延迟单元DU1，DU2，DU3，...，DUM-1的输出端。锁存编码器52d被操作用于在时钟CLK的每个上升沿接收每个延迟单元DU1至DUM-1的逻辑输出并且将接收到的输出编码为如4位的二进制数据。这允许对比一个逻辑反转的延迟时间短的、由于环形振荡器52a产生的延迟时间进行量化。
锁存器52c的输出和锁存编码器52d的输出相互组合以产生18位的二进制数据DT。二进制数据DT的高阶位为从锁存器52c输出的14位二进制数据，其低阶位为从锁存编码器52d输出的4位二进制数据。
锁存器52e电气连接至每个锁存编码器52d和锁存器52c，并且被操作用于在时钟CLK的每个上升沿对18位的二进制数据DT进行锁存。
减法器52f电气连接至锁存器52e和每个锁存器52c以及锁存编码器52d。减法器52f可操作用于从实际二进制数字数据DT中减去锁存的二进制数据DT’以由此输出18位的数字数据(TAD输出数据)；该锁存的二进制数据DT’是实际的二进制数据DT的前一个时钟周期的数据。
TAD输出数据以二进制形式表示了环形振荡器52a输出的逻辑反转数量，其具有“1/M”的精度；M是环形振荡器52a的延迟单元DU1至DUM的数量。
如上所述，由于每个延迟单元DU1至DUM的延迟时间取决于输入电压信号Vin，环形振荡器52a的振荡频率取决于输入电压信号Vin的电平。因此来自每个TAD52的TAD输出数据被配置为与输入电压信号Vin的电平成比例。
来自每个TAD52的TAD输出数据通过绝缘体26和信号分割及选择单元28被单独地传送至CPU30。
应注意，输入电压信号Vin与来自TAD52的TAD输出数据之间的关系具有非线性特性，并且该非线性特性取决于温度。一个TAD转换器52的非线性输出特性可能不同于另一个TAD转换器52。
由于这些原因，为了基于来自每个TAD52的TAD输出数据掌握实际的输入电压信号Vin的精确值，期望获得在数字形式的输入电压信号Vin与来自每个单独的TAD52的TAD输出数据之间的关系。尤其是，数字形式的输入电压信号Vin与来自每个单独的TAD52的TAD输出数据之间的关系优选为计划包括相应于一个单独的TAD52的温度相关性。
为了实现需求，每个块监控IC40被配置为周期性地产生和更新近似每个TAD52的参考输入-输出特性曲线的特性曲线。参考输入-输出特性曲线表示了在一预定的参考温度下的TAD52的实际输入-输出特性曲线，其被表示为TAD52a1。
特别是，对于TAD52a1的参考输入-输出特性曲线的近似特性曲线基于当多个参考电压值(电平)Vref1至Vrefn分别输入TAD52a1时而得到的多个来自TAD52a1的TAD输出数据的值来产生。
在第一实施例中，每个块监控IC40被配置为：
基于输入至相应的一个TAD52的输入电压信号Vin的实际输入值和来自相应的一个TAD52的TAD输出数据的实际输出值，周期性地产生和更新每个TAD52的近似特性曲线。
由于该原因，每个TAD52的近似特性曲线能够恰当地反映在实际温度下的一个相应的TAD52附近的输出数字数据；该实际温度有所波动。
另外，由于近似特性曲线分别针对于单独的TAD52产生和更新，它们能反映TAD52间单个输入-输出特性曲线的差异。
更具体而言，如上所述，每个块监控IC40具备分别用于六个邻近电池单元B1至B6的六个参考电压单元54。
图5示意性图示了每个参考电压单元54的电路结构的例子。参考图5，每个参考电压单元54具有用于产生多个预设参考电压值Vref1，Vref2，Vref3，...，Vrefn的电压产生器54a以及多路转接器54b，其中在预设电压范围内的多个预设参考电压值互不相同。多路转接器54b包括多个开关54c，多个开关54c的数量等于参考电压值Vref1，Vref2，Vref3，...，Vrefn的数量(n)。
每个参考电压单元54的电压产生器54a电气跨接在相应的电池单元Bj。每个参考电压单元54的电压产生器54a用于基于相应电池单元Bj两端的电压，通过例如对其两端的电压进行逐步降低来产生预设电压范围内的多个参考电压值Vref1，Vref2，Vref3，...，Vrefn。
例如，参考电压值Vref1，Vref2，Vref3，...，Vrefn是按增加的电压值的次序。即，预设电压范围的上限是参考电压值Vrefn，以及它的下限是参考电压Vref1。
当多个参考电压值Vrefi(i＝1，2，3，...，n)是顺序的施加至相应的一个作为目标TAD52的TAD52，目标TAD52产生多个分别相应于参考电压值Vrefi的TAD输出数据项，并且输出多个TAD输出数据项(items)至微型计算机60。
微型计算机60包括存储单元62、近似特性曲线产生器(产生器)64、可重写ROM(只读存储器)66、电压计算器68、控制单元70和选择器72。元件62、64、66、68、70和72能够在微型计算机60中作为硬件模块和/或由微型计算机60执行的软件模块实施。
来自目标TAD52的多个TAD输出数据项储存在存储单元62中。产生器64用于基于存储在存储单元62中的多个TAD输出数据项产生用于目标TAD52的近似特性曲线。
特别是，首先，产生器64用于评估存储在存储单元62中的多个TAD输出数据项的可靠性。该评估意在确定是否至少一个参考电压值Vrefi由于相应电池单元Bj两端的电压的波动被不正确地产生。
例如，在ROM66中，相关于在其中与输入参考电压值Vrefi相应的TAD输出数据值被允许的预设范围的信息被预先存储。产生器64用于通过确定对于相应的一个参考电压值Vrefi的每个TAD输出数据项是否处于对于相应的一个TAD输出数据项的范围内来评估每个TAD输出数据项的可靠性。
例如，当多个TAD输出数据项的一些项的值确定为具有低的可靠性，产生器64用于采用其余的TAD输出数据项来产生用于目标TAD52的近似特性曲线。
特别是，产生器64被配置来对于目标TAD52确定恰当地近似特性曲线，其通过：
对于每个TAD52，在预设函数曲线上，例如三次函数曲线上，将每个TAD输出数据项D1至Dn与相应的数字形式的参考电压值Vrefi联系起来，以由此产生恰当地用于每个TAD52的近似特性曲线。
电压计算器68用于计算来自目标TAD52的TAD输出数据的校正值，作为相应于输入电压信号Vin的最终检测到的电压数据。该计算基于：考虑到相应的电池单元Bj两端的电压的分压值的未校正的TAD输出数据值，以及产生的目标TAD52的近似特性曲线。接着，电压计算器68用于将最后检测到的电压数据输出至CPU30。
控制单元70可操作来响应于从CPU30发送的并且由信号分割及切换电路28顺序切换的控制信号而将启动脉冲PA输出至每个TAD52。选择器72可操作地连接至每个参考电压单元54和每个继电器48。控制单元70可操作来使得选择器72：
选择相应的电池单元Bj两端电压的分压和来自参考电压单元54的输出电压的任何一个；以及
选择参考电压值Vref1至Vrefn中的任何一个作为参考电压单元54的输出电压。
图6示意性图示了当时钟CLK的频率改变时TAD52的输入-输出特性曲线。该输入-输出特性曲线在后文中将被表示为“输出特性曲线”。
作为TAD52的输出特性曲线，单位为伏特(V)的输入电压信号Vin的变量与单位为LSB(最小有效位)的这些TAD输出数据的变量之间的关系作为非线性曲线绘制，这些曲线取决于时钟CLK的频率而变化。
参考图6，时钟CLK的频率越高，TAD输出数据越低。换句话说，TAD输出数据的值与时钟CLK的频率成反比。这是由于时钟CLK的频率增加越多，计数环形振荡器52a的输出逻辑反转的数量所需的时钟CLK相邻上升沿之间的间隔就越小。这导致了由计数器52b计数的逻辑反转数量减少。
因此，每个TAD52被配置为，时钟CLK的频率增加越多，TAD输出数据检测时间减小得越多，以及TAD输出数据检测的分辨率减小得越多。
相反，时钟CLK的频率增加越多，有效表示输入电压信号Vin的TAD输出数据的位数减小得越多。这减少了基于来自TAD52的TAD输出数据来执行电压检测过程需要的处理负载。
因此，根据第一实施例的CPU30被配置为基于与时钟CLK频率相关的TAD52的输出特性来确定时钟CLK的频率，以满足减小高压电池14的每个电池单元Bij的电压检测时间的需求以及增加每个电池单元Bij两端电压的检测分辨率的需求的优先级次序。
减小TAD数据检测时间的需求以及增加TAD输出数据的检测的分辨率的需求的优先级次序将在后文描述。
图7示意性图示了高压电池14的状态变化。特别是，图7的(a)表示了随着时间(sec)混合动力车HV的速度(km/h)状态的变化，以及图7的(b)表示了随着时间(sec)高压电池14的电压(V)的变化。另外，图7的(c)表示了随着时间(sec)流入和流出高压电池14的电流(安培：A)的变化。
如图7所示，当混合动力车速度为0，高压电池14的电压和流入及流出高压电池14的电流恒定，并且流入及流出高压电池14的电流基本为0。
相反，当混合动力车速度大于0，流入及流出高压电池14的电流大幅度波动，导致高压电池14的电压大幅度波动。
为了恰当地掌握高压电池14的SOC(充电状态)，当高压电池14的端子开路时可便利的检测高压电池14的开路电压。这是由于电池的开路电压以及其SOC其间具有一对一的对应关系(参见图8)。
相反，当大电流流入和流出高压电池14时，高压电池14的开路电压可基于流入和流出高压电池14的大电流以及其内阻值进行估算。但是，由于极化等原因，很难基于SOC检测高压电池14的电压。应注意，高压电池14的SOC意味着是由其放电能力的量化来获得的物理量。更具体而言，高压电池14的SOC意味着是由量化电池14中的实际充电量与其完全充电量的比率来得到的物理量。
当混合动力车HV的速度等于或小于特定速度α时，其中α例如基本为0，流入和流出高压电池14的电流基本为0，这让高压电池14的电压和其SOC之间具有一对一的对应关系。由于该原因，在这种情况下，需要提高对高压电池14的SOC的检测的高分辨率。换句话说，增加对每个电池单元Bij两端电压的检测的分辨率的需求的优先级相比于减少对每个电池单元Bij的电压检测时间的需求的优先级更重要。
另外，当混合动力车HV的速度大于特定速度α时，其中α例如为0，流入和流出高压电池14的电流可能变大。这使得利用其开路电压对高压电池14的SOC进行检测变得很困难。在这种情况下，由于高压电池14的电压波动很大，减少对高压电池14的每个电池单元Bij的电压检测时间的需求的优先级相比于增加对高压电池14的每个电池单元Bij两端电压的检测的分辨率的需求的优先级更高。
而且，在大电流流入和流出高压电池14的情况下，每个电池单元Bij可能发生过充电和/或过放电。由于该原因，需要监控每个电池单元Bij是否发生了过充电和/或过放电。
尤其是，当每个电池单元Bij由锂离子二次电池构成时，由于锂离子二次电池的过充电和/或过放电能够很容易的导致其可靠性降低，对高压电池14的每个电池单元Bij减小电压检测时间的需求的优先级变得非常的高。确定在高压电池14的至少一个电池单元Bij中是否发生过充电或过放电的该唯一目标的实现并不需要对每个电池单元Bij两端的电压进行高分辨率的检测。
考虑上述的情况，电池监控器20被配置用以当混合动力车HV的速度等于或低于如基本为0的特定速度α时，将时钟CLK的频率设置为一预设的低频率值fL，从而使得增加每个电池单元Bij两端电压的检测分辨率的需求比减小每个电池单元Bij的电压检测时间的需求具有更高的优先级(见图9)。
另外，当混合动力车HV的速度比特定速度α大时，电池监控器20被配置用于将时钟CLK的频率设置为一比低频率值fL高的预设高频率值fH，从而使得减小每个电池单元Bij的电压检测时间的需求比增加每个电池单元Bij两端电压的检测分辨率的需求具有更高的优先级(参见附图9)。
该时钟-频率控制满足以下两者：
当增加每个电池单元Bij两端电压的检测分辨率的需求具有比减小每个电池单元Bij的电压检测时间的需求更高的优先级时，增加每个电池单元Bij两端电压的检测分辨率的需求，；以及
当减小每个电池单元Bij的电压检测时间的需求具有比增加每个电池单元Bij两端电压的检测分辨率的需求更高的优先级时，减小每个电池单元Bij的电压检测时间的需求。
接着，由电池监控器20根据在后将要描述的第一实施例执行电压检测程序。电压检测程序设计为由电池监控器20根据储存在电池监控器20中的电压检测程序以一预设周期重复执行。
当开始电压检测程序时，在图10的步骤S10中，电池监控器20获得作为车辆运行信息的一个示例的、指示了混合动力车HV当前速度的信号。例如，指示了混合动力车HV速度的信号由车辆速度传感器S检测并且周期性的或连续的从其通过引擎ECU24发送至电池监控器20。
接着，在步骤S12中，电池监控器20确定混合动力车HV的当前速度是否等于或小于特定速度α。在步骤S12中的操作是用于确定减小高压电池14的每个电池单元Bij的电压检测时间的需求的优先级是否高于增加每个电池单元Bij两端电压的检测分辨率的需求的优先级。
当确定了混合动力车的速度等于或小于特定速度α(在步骤S12为是)时，在步骤S14中，电池监控器20将要被传送至每个TAD52的时钟CLK的频率设置至低频率值fL。接着，在步骤S16中，电池监控器20执行近似特性曲线产生子程序，以便为上述的每个TAD52产生近似特性曲线。
在这之后，在步骤S18中，电池监控器20执行电池单元电压检测子程序，以检测上述的每个电池单元Bij两端的电压值。
另外，在确定了混合动力车的速度大于特定速度α(在步骤S12为否)时，在步骤S20中，电池监控器20将要被传送至每个TAD52的时钟CLK的频率设置至高频率值fH。接着，在步骤S22中，电池监控器20确定近似特性曲线的更新(产生)是否正合时宜。
在步骤S22中的操作在电压检测程序中被提供，并考虑到要采用更新的针对每个TAD52的近似特性曲线对每个电池单元Bij两端的电压进行检测，就需要更长的周期。
特别是，当混合动力车HV的速度大于特定速度α，减小每个电池单元Bij的电压检测时间具有更高的优先级，并且，因此，期望限制近似特性曲线的更新(检测)。
例如，在步骤S22中，当采用频率设置为高频率值fH的时钟CLK的电压检测程序的顺序执行的数量等于或大于预设值，电池监控器20确定近似特性曲线的更新(产生)正合时宜(在步骤S22中为是)。那么，电池监控器20进行到步骤S16。
另外，当采用频率设置为高频率值fH的时钟CLK的电压检测程序的顺序执行的数量小于预设值，电池监控器20确定近似特性曲线的更新(产生)没有到恰当地时机(在步骤S22中为否)。那么，电池监控器20跳过步骤S16前进到步骤S18，并且基于先前在频率设置为高频率值fH的时钟CLK下产生的近似特性曲线执行电池单元电压检测子程序。
应注意在步骤S10至S14和S20的操作，例如，在CPU30中执行。例如，参考图2，CPU30功能上包括分辨率确定器30a、时钟频率设置器30b以及时钟产生器30c。分辨率确定器30a包括运行状态确定器30a1。该运行状态确定器30a1执行步骤S10和S12中的操作，并且时钟频率设置器30b和时钟产生器30c分别执行步骤S14和S20中的操作。
在步骤S16、S18和S22中的操作例如在每个块监控IC40中执行。特别是，控制器70、选择器72、存储单元62、ROM66以及产生器64执行步骤S16中的操作。控制器70、选择器72、存储单元62、以及电压计算器68执行步骤S18中的操作。
接着，将根据附图11详细描述由用于电池单元Bij的块监控IC40执行的、步骤S16的近似特性曲线产生子程序中的操作。
在步骤S16的子程序中，在步骤S30中，用于电池单元Bij的块监控器IC40控制每个继电器48，以基于参考电压值Vrefi(下标i＝1，2，...，m)选择相应的一个参考电压单元54的输出电压。在步骤S30中，这将相应的一个参考电压单元54的输出电压施加在相应的一个电压跟随器50的非反相输入端子上。
在从主程序转移至步骤S16的子程序之后的瞬间，在步骤S30中，块监控IC40设定下标“i”至“1”，以便从而选择参考电压Vref1作为参考电压值Vrefi。
接着，在步骤S32中，在将从相应的一个电压跟随器50输出的参考电压值Vrefi输入至每个TAD52的情况下，块监控IC40从每个TAD52获得TAD输出数据的项Di。在步骤S32中，块监控IC40将来自每个TAD52的TAD输出数据项存储入存储单元62中。
接下来，在步骤34中，块监控IC40确定：
是否所有参考电压值Vref1至Vrefn都已通过相应的一个电压跟随器50施加在每个TAD52上(第一种条件)；以及
在电压值Vref1至Vrefn分别输入至每个TAD52的情况下是否已经获得来自每个TAD52的TAD输出数据项D1至Dn(第二种条件)。
在步骤S36中，当确定第一和第二种条件中的至少一个没有满足(在步骤34中的确定为否)，块监控IC40将下标“i”增加1，从而选择参考电压Vref2作为参考电压值Vrefi。此后，块监控IC40返回至步骤S30，并且重复步骤S30至S36的操作。这允许在将从相应的一个电压跟随器50输出的参考电压值Vref2，Vref3，....输入至每个TAD52的情况下顺序获得来自每个TAD52的TAD输出数据项。
因此，当一旦从相应的一个电压跟随器50输出的参考电压值Vrefn输入至每个TAD52而获得来自每个TAD52的TAD输出数据项Dn时，第一和第二种条件被满足(在步骤34中的确定为是)。
接着，在步骤S38中，块监控IC40确定分别对于参考电压值Vref1至Vrefn的来自每个TAD52的TAD输出数据项D1至Dn是否具有高可靠性。
在来自每个TAD52的全部TAD输出数据项D1至Dn具有高可靠性的情况下，基于每个参考电压值Vref1至Vrefn和来自每个TAD52的TAD输出数据项D1至Dn，块监控IC40为每个TAD52计算近似特性曲线。
另外，在来自每个TAD52的一些TAD输出数据项具有高可靠性的情况下，基于每个TAD52的一些TAD输出数据项以及对应于一些TAD输出数据项的一些参考电压值，块监控IC40为每个TAD52计算近似特性曲线。在第一实施例中，假设来自每个TAD52的全部TAD输出数据项D1至Dn都具有高可靠性。
接着，在步骤S38中，对于每个TAD52，块监控IC40将TAD输出数据的每一项D1至Dn与相应的数字形式的参考电压值Vrefi通过预设的函数曲线如三次函数曲线，联系起来，从而为每个TAD52生成近似特性曲线。在步骤S38中块监控IC40将针对每个TAD52的近似特性曲线存储在存储单元62中。
接着，将结合附图12详细描述要在步骤S18的电池电压检测子程序中由电池单元Bj的块监控IC40执行的操作。
在步骤S18的子程序中，在步骤S40中，块监控IC40获得在步骤S16生成并且存储在存储单元62中的对于每个TAD52的近似特性曲线。
在步骤S40中，当具有高频率值fH的时钟CLK输入至每个TAD52以及在主程序的步骤22中的确定为否时，块监控IC40获得在先存储在存储单元62中的对于每个TAD52的近似特性曲线。当具有高频率值fH的时钟CLK输入至每个TAD52时，在先存储在存储单元62中的对于每个TAD52的近似特性曲线已经产生。
接着，在步骤S42中，块监控IC40控制每个继电器48以选择相应的输出端子T处的电压。在步骤S42中，将每个电池单元Bij两端电压的分压值施加至相应的一个电压跟随器50的非反相输入端子。
此后，在步骤S44中，在将从相应的一个电压跟随器50输出的每个电池单元Bij两端电压的分压值输入至每个TAD52的情况下，块监控IC40从每个TAD52获得TAD输出数据项。
接着，在步骤S46中，在对于每个TAD52的近似特性曲线中，在将相应的电池单元Bij两端电压的分压值输入至每个TAD52的情况下，块监控IC40替代从每个TAD52获得的TAD输出数据项。这将计算对于每个TAD52的相应电池单元Bij两端数字形式的电压；相应电池单元Bij两端数字形式的电压在每个TAD52的近似特性曲线上与从每个TAD52获得的TAD输出数据项相关联。
如以上所完整说明地，根据第一实施例的电池监控器20被配置为：
确定减小高压电池14的每个电池单元Bij的电压检测时间的需求的优先级是否高于增加每个电池单元Bij两端电压的检测分辨率的需求的优先级；以及
基于确定的结果，可变地设定将要施加在每个TAD52上的时钟CLK的频率。
这实现了第一点优点，即以高分辨率实现每个电池单元Bij两端电压的高速检测。
根据第一实施例的电池监控器20被配置为：基于混合动力车的速度，确定减小高压电池14的每个电池单元Bij的电压检测时间的优先级是否高于增加每个电池单元Bij两端电压的检测分辨率的优先级。这实现了第二点优点，即改进优先级等级的确定的可靠性。
根据第一实施例的电池监控器20被配置为产生指示数字形式的输入电压信号Vin与每个TAD52的TAD输出数据之间的关系的信息如近似特性曲线。当电池单元Bij两端的电压通过第一和第二电阻44和46而得到的分压值输入至TAD52时，电池监控器20被配置为基于该信息和由TAD52输出的TAD输出数据计算输入电压信号Vin的数字数据。该配置实现了第三点优点，即获得具有高精度的输入电压信号Vin的数字数据。
根据第一实施例的电池监控器20被配置为设置：
当确定增加电池电压的检测分辨率的优先级高于减小电池电压检测时间的优先级时近似特性曲线生成的频率，高于，当确定减小电池电压检测时间的优先级高于增加电池电压的检测分辨率的优先级时生成的频率。
该配置实现了第四点优点，即当混合动力车高速行驶时防止增加检测每个电池单元Bij两端电压所需的时间。
第二实施例
在此将参考附图13描述根据本发明第二实施例的电池监控器。
根据第二实施例的电池监控器的结构与根据第一实施例的电池监控器的结构基本相同，仅除了下述的不同点。因此，根据第一和第二实施例的电池监控器之间相同的部分(其被标注了相同的附图标记)将在描述中忽略或简化。
根据第二实施例的由电池监控器20执行的电压检测程序将在后描述。电压检测程序被设计成根据存储在电池监控器20中的电压检测程序由电池监控器20以预设的周期重复执行。
图10和13中所示的电压检测程序之间相同的操作(其被标注了相同的附图标记)将在描述中忽略或简化。
当开始图13中所示的电压检测程序时，在步骤S10a中，电池监控器20获得指示了主继电器15的运行状态的信息。
基于该获得的信息，在步骤S12a中，电池监控器20确定主继电器15是断开还是闭合。在步骤S12a中的操作用于确定如MG10的电气负载是否由高压电池14驱动。
确定主继电器15为断开的情况下，电池监控器20继续至步骤S14，否则，前进到步骤S20。
特别是，当确定主继电器15为断开(为off状态)时，电池监控器20将具有低频率值fL的时钟CLK输入至每个TAD52。否则，当确定主继电器15为闭合(为on状态)时，电池监控器20将具有高频率值fH的时钟CLK输入至每个TAD52。
根据第二实施例的电池监控器20的其余操作与根据第一实施例的电池模块20的操作基本相同。
特别是，根据第二实施例的电池监控器20被配置为当如MG10的电气负载不由高压电池14驱动时，确定增加电池电压的检测分辨率的优先级高于减小电池电压检测时间的优先级，以使得每个电池单元Bij不会发生过充电和/或过放电。
除了第一、第三和第四点优点，这还实现了第五点优点，即当流入和流出高压电池14的电流假定为很低时如基本为0时，确定增加电池电压的检测分辨率的优先级高于减小电池电压检测时间的优先级。
根据第二实施例的电池监控器20被配置为基于主继电器15的断开和闭合信息执行该确定。除了第一、第三和第四点优点，这还实现了第七点优点，即基于是否由高压电池14驱动电气负载来确定增加电池电压的检测分辨率的优先级是否高于减小电池电压检测时间的优先级。
第三实施例
下文将参考附图14和15描述根据本发明第三实施例的电池监控器。
根据第三实施例的电池监控器的结构与根据第一实施例的电池监控器的结构基本相同，仅除了下述的不同点。因此，相应于第一和第三实施例的电池监控器之间相同的部分(其被标注了相同的附图标记)将在描述中忽略或简化。
分辨率确定器30a包括替代了运行状态确定器30a1或对运行状态确定器30a1进行补充的充电/放电确定器30a2。
在后将描述根据第三实施例的由电池监控器20执行的电压检测程序。电压检测程序被设计为根据存储在电池监控器20中的电压检测程序由电池监控器20以一预设的周期重复执行。
图10和14中所示的电压检测程序之间相同的操作(其被标注了相同的附图标记)将在描述中忽略或简化。
当开始图14中所示的电压检测程序时，在步骤S50中，电池监控器20获得指示了流入和流出高压电池14的电流的信息。例如，在步骤S50中，电池监控器20接收从电流传感器22发送的指示了流入和流出高压电池14的电流的数据。
接着，电池模块20获得表示了时钟CLK的频率的变量与流入和流出高压电池14的电流绝对值的变量之间关系的第一映射(map)。由例如图15的曲线图形式示出的该第一映射也可被设计为存储在存储器32中的数据表格或嵌入相应于图14所示的电压检测程序的电压检测程序中。
参考图15，第一映射图被设计为使得流入和流出高压电池14的电流绝对值(安培)增加越多，时钟CLK的频率(赫兹)越高。应注意，当流入和流出高压电池14的电流绝对值等于或小于一如为0的特定值I1，时钟CLK的频率被固定为预设低频率值fL1。
接着，在步骤S54中，电池监控器20参考第一映射图采用指示了流入和流出高压电池14的电流绝对值的信息，以由此相应于获得的信息来获得时钟CLK的频率值。
在步骤S54的操作之后，电池监控器20执行前述的步骤S22，S16，和S18中的操作。
应注意，在步骤S50中的操作由充电/放电确定器30a2执行。
根据第三实施例的电池监控器20的其余操作与根据第一实施例的电池模块20的操作基本相同。
特别是，根据第三实施例的电池监控器20被配置来：当流入和流出高压电池14的电流绝对值小于特定值I1时，确定增加电池电压的检测分辨率的优先级高于减小电池电压检测时间的优先级。
除了第一、第三和第四点优点，这实现了第七点优点，即当流入和流出高压电池14的电流绝对值小于特定值I1时，恰当地确定增加电池电压的检测分辨率的优先级高于减小电池电压检测时间的优先级。
第四实施例
下文将参考附图16描述根据本发明第四实施例的电池监控器。
根据第四实施例的电池监控器的结构与根据第三实施例的电池监控器的结构基本相同，仅除了下述的不同点。因此，根据第三和第四实施例的电池监控器之间的相同部分(其被标注了相同的附图标记)将在描述中忽略或简化。
根据第四实施例的电池监控器被配置为基于流入和流出高压电池14的电流量可变地将时钟CLK的频率设置为低频率值fL和高频率值fH的任何一个。另外，根据第四实施例的电池监控器被配置为提供滞后周期，以用于等待时钟频率从低和高频率值fL和fH中的一个切换至另一个。这意在防止振荡(hunting)；该振荡意味着时钟CLK的频率的频繁切换。
在后将描述根据第四实施例的由电池监控器20执行的电压检测程序。电压检测程序被设计为根据存储在电池监控器20中的电压检测程序由电池监控器20以一预设的周期重复执行。
图10和16中所示的电压检测程序之间相同的操作(其被标注了相同的附图标记)将在描述中忽略或简化。
当开始图16中所示的电压检测程序时，在步骤S60中，电池监控器20基于指示了由电流传感器22测量的流入和流出高压电池14的电流的数据来获得流入和流出高压电池14的电流量。
在步骤S62中，电池模块20获得表示了时钟CLK的频率的变量与流入和流出高压电池14的电流绝对值的变量之间关系的第二映射。由例如图16的曲线图形式示出的该第二映射可被设计为存储在存储器32中的数据表格或嵌入相应于图16所示的电压检测程序的电压检测程序中。
参考图16，第二映射图被设计为：当流入和流出高压电池14的电流绝对值等于或小于特定值I2时，时钟CLK的频率被设置为低频率值fL，以及当流入和流出高压电池14的电流绝对值大于特定值I2时，时钟CLK的频率被设置为高频率值fH。
在步骤S62中，电池监控器20参考第二映射图采用获得的流入和流出高压电池14的电流量，从而相应于流入和流出高压电池14的电流量来设置低频率值fL和高频率值fH中的任何一个。
在步骤S64中，电池监控器20确定软件或硬件中的滞后周期标识是否为ON；其初始值为“OFF”的滞后周期标识表示了是否等待时钟频率从低和高频率值fL和fH中的一个切换至另一个。
在确定滞后周期标识为OFF(在步骤S64中为否)的情况下，电池监控器20继续至步骤S66。在步骤S66中，电池监控器20确定，基于第二映射图在先前程序步骤S62中先前设置的时钟CLK频率与基于第二映射图在当前程序步骤S62中当前设置的时钟CLK频率是否不相同。在步骤S66中的操作基于当前设定的频率来确定指示时钟脉冲CLK频率的切换的时间。
在确定基于第二映射图在先前程序步骤S62中先前设置的时钟CLK频率与基于第二映射图在当前程序步骤S62中当前设置的时钟CLK频率不相同的情况下(在步骤S66中为是)，在步骤S68中，在电池监控器20设置滞后周期标识至ON，继续转至步骤S76。
另外，在确定滞后周期标识为ON(在步骤S64中为是)的情况下，电池监控器20前进至步骤S70。在步骤S70中，电池监控器20确定基于第二映射图在先前程序的步骤S62中先前设置的时钟CLK频率与基于第二映射图在当前程序的步骤S62中当前设置的时钟CLK频率是否相同。步骤S70中的操作将确定自从先前程序的步骤S62中的操作开始时钟CLK的频率切换是否已经连续地被指示。
另外，在确定基于第二映射图在先前程序的步骤S62中先前设置的时钟CLK频率与基于第二映射图在当前程序的步骤S62中当前设置的时钟CLK频率相同的情况下(在步骤S70中为是)，电池监控器20确定自从先前程序的步骤S62中的操作开始时钟CLK的频率切换已经连续地被指示。那么，在步骤S72中，电池监控器20将计数器的计数值增加1，计数器的计数值的初始值被设为0；该计数器预先以软件或硬件形式配置在电池监控器20中，以表示继续了频率切换的周期。
另外，在确定基于第二映射图在先前程序步骤S62中先前设置的时钟CLK频率与基于第二映射图在当前程序步骤S62中当前设置的时钟CLK频率不相同的情况下(在步骤S70中为否)，电池监控器20确定时钟CLK频率被突然指示切换。接着，在步骤S74中，电池监控器20初始化计数器的计数值，并且设置滞后周期标识至OFF，继续转至步骤S76。
在步骤S76中，电池监控器20确定计数器的计数值是否等于或大于切换阈值。在步骤S76中的操作用于根据连续的频率切换指令来确定在时钟CLK的频率切换后是否随即再次指示频率切换。
在确定计数器的计数值等于或大于切换阈值(在步骤S76中为是)，在步骤S78中，电池监控器20将时钟CLK的频率切换至基于第二映射图在当前程序的步骤S62中当前设置的频率。
在完成步骤S78中的操作后或当在步骤S76中做出否定的决定时，电池监控器20执行步骤S22、S16和S18中的操作。
根据第四实施例的电池监控器20的其余操作与根据第一实施例的电池模块20的操作基本相同。
特别是，根据第四实施例的电池监控器20被配置来基于在先的频率设置历史确定是否切换时钟CLK的频率。除了第一、第三、第四和第七点优点，这实现了在恰当地避免振荡的同时可变地设置时钟CLK的频率的第八点优点。
根据第四实施例的电池监控器20被配置为当滞后周期等于或大于相应于切换阈值的特定周期时将时钟CLK的频率切换至当前设置频率。滞后周期意味着自从确定结果由值fH和fL中的一个改变至另一个后在步骤S62中的优先级的确定结果(fH或fL)仍然延续的周期。
除了第一、第三、第四和第七点优点，这实现了第九点优点，即，即使采用随分钟时间标度大范围可变的参数、如流入和流出电池1 4的电流量来量化优先级，也能恰当地避免振荡。该振荡意味着时钟CLK的频率的频繁切换。
第五实施例
下文将参考附图17和19描述根据本发明第五实施例的电池监控器。
根据第五实施例的电池监控器的结构与根据第三实施例的电池监控器的结构基本相同，仅除了下述的不同点。因此，相应于第三和第五实施例的电池监控器之间相同的部分(其被标注了相同的附图标记)将在描述中忽略或简化。
参见附图17，根据第五实施例的电池监控器20A不具有信号分割和切换单元28，由此从CPU30发送的时钟CLK和控制信号通过绝缘体26发送至每个块监控IC40A。
根据第五实施例的每个块监控IC40A被配置为通过信号线La和Lb发送其检测到的TAD输出数据和由邻近的位于高电势侧的块监控IC40A发送的TAD输出数据至与其邻近的位于低电势侧的块监控IC40A。
具有最低电势的块监控IC40A被配置为：
接收从所有位于较高电势侧的块监控IC40A发送的所有TAD输出数据部分；以及
通过信号线La和Lb以及绝缘体26发送接收到的TAD输出数据部分和它所检测到的TAD输出数据至CPU30。
相比于配置为使得由每个块监控IC40A单独输出检测到的TAD输出数据给CPU30的电池监控器20，这允许减少需要用于将来自每个块监控IC40A的TAD输出数据输出给CPU30的绝缘元件的数量。
应注意，作为从较高电势块监控IC40A传送信号至较低电势块监控IC40A的方法，可以采用众所周知的技术，如在申请号为2007-278913的日本专利中公开的技术。
另外，电池监控器20A具有一对时钟产生器30c和30d。时钟产生器30c和30d可操作来用于同时输出具有不同频率的时钟。
这对应于根据第五实施例的每个块监控IC40具有六对TAD52A和52B的事实。每对TAD52A和52B可操作来检测相应的电池单元Bj两端的电压。
参考图18，每个块监控IC40的微型计算机60A具有一对存储单元62a和62b、一对近似特性曲线产生器(产生器)64a和64b以及一对电压计算器68a和68b。存储单元62a、产生器64a以及电压计算器68a对应于每个TAD52A，存储单元62b、产生器64b以及电压计算器68b对应于每个TAD52B。
电池监控器20A的配置适于诊断在每对TAD52A和52B中的每一个是否发生异常。
接着，在后将描述根据第五实施例的由电池监控器20A执行的异常诊断程序。异常诊断程序被设计为根据存储在电池监控器20A中的异常诊断程序由电池监控器20 A以一预设的周期重复执行。
参考图19，当开始异常诊断程序时，类似于步骤S50，在步骤S80中，电池监控器20A获得指示了流入和流出高压电池14的电流的信息。
接着，在步骤S82中，电池监控器20A确定先前准备的四个电压检测模式Mode1、Mode2、Mode3和Mode4中的任何一个。
Mode1使得电池监控器20A对每对TAD52A和TAD52B中的每一个施加具有高频率值fH的时钟CLK。
Mode2使得电池监控器20A对每对中的TAD52A施加具有高频率值fH的时钟CLK，以及对每对中的TAD52B施加具有低频率值fL的时钟CLK。
Mode3使得电池监控器20A对每对中的TAD52B施加具有高频率值fH的时钟CLK，以及对每对中的TAD52A施加具有低频率值fL的时钟CLK。
Mode4使得电池监控器20A对每对TAD52A和TAD52B中的每一个施加具有低频率值fL的时钟CLK。
在第5实施例中，当基于由电流传感器22的测量数据的流入和流出高压电池14的电流的绝对值小于或等于例如基本为0的第一预设值，电池监控器20A选择四个模式中的Mode4。
当基于电流传感器22的测量数据的流入和流出高压电池14的电流的绝对值小于一第二预设值但大于第一预设值，电池监控器20A选择四个模式中的Mode3。
当基于电流传感器22的测量数据的流入和流出高压电池14的电流的绝对值小于一第三预设值但大于第二预设值，电池监控器20A选择四个模式中的Mode2。
当基于电流传感器22的测量数据的流入和流出高压电池14的电流的绝对值大于第三预设值，电池监控器20A选择四个模式中的Mode1。
接着，在步骤S84中，电池监控器20A根据选择的模式来确定对每对TAD52A和TAD52B中的每一个施加的时钟CLK的频率。
在步骤S86中，当对每对中的TAD52A和/或TAD52B施加具有低频率值fL的时钟CLK时，电池监控器20A根据步骤S14、S16和S18中的操作来实施电压检测操作。在步骤S86中，当对每对中的TAD52A和/或TAD52B施加具有高频率值fH的时钟CLK时，电池监控器20A根据步骤S20、S22、S16和S18中的操作来实施电压检测操作。
这会导致：
在相应电池单元Bij两端电压的分压值输入至每个TAD52A的情况下的来自每个TAD52A的TAD输出数据Va被传送至微型计算机60A；以及
在相应电池单元Bij两端电压的分压值输入至每个TAD52B的情况下的来自每个TAD52B的TAD输出数据Vb将被传送至微型计算机60A。
换句话说，对于每对的TAD52A和TAD52B的TAD输出数据Va和TAD输出数据Vb被传送以被微型计算机60A接收。
在步骤S88中，电池监控器20A计算每对的TAD输出数据Va和TAD输出数据Vb之间的差值的绝对值，并且，对于每对，确定计算出的绝对值是否是等于或大于一特定值β。在步骤S88中的操作用于确定在电池监控器20A中是否出现异常。
在确定计算出的绝对值是等于或大于一特定值β(在步骤S88中为是)的情况下，则电池监控器20A执行步骤S90。在步骤S90中，电池监控器20A确定其中发生了异常，并且优选的，执行至少一个众所周知的故障保险任务以对电池监控器20A进行处理。
此外，在确定计算出的绝对值是小于一特定值β(在步骤S88中为否)的情况下，或步骤S90的操作完成的情况下，电池监控器20A结束异常诊断程序。注意，在步骤S88中的操作不需要在异常诊断程序的每次执行中被执行。
例如，当选择了Mode2或Mode3时，电池监控器20A可仅当每对的TAD52A和TAD52B中的一个的TAD输出数据被传送以被电池监控器20A接收时才执行步骤S88的操作；其中具有低频率值fL的时钟CLK被输入每对的TAD52A和TAD52B中的这一个。这是因为采用具有高频率值fH的时钟CLK的电压检测时间与采用具有低频率值fL的时钟CLK的电压检测时间不相同。
这防止延长采用具有高频率值fH的时钟CLK的电压检测时间。
根据第五实施例的电池监控器20A的其余操作与根据第一实施例的电池监控器20的其余操作基本相同。
特别是，根据第五实施例的电池监控器20具有用于每个电池单元Bij的一对TAD52A和TAD52B并且能够使得要向TAD52A施加的时钟的频率与要向TAD52B施加的时钟的频率不同。除了第一、第三、第四和第七点优点，这实现了以下第十点优点。该第十点优点使得下述具有不同：
采用TAD52A的电压检测过程中的增加电池电压的检测分辨率和减小电池电压检测时间的优先级顺序；以及
采用TAD52B的电压检测过程中的增加电池电压的检测分辨率和减小电池电压检测时间的优先级顺序。
当作为每个电池单元Bij采用TAD52A的检测结果的TAD输出数据与作为每个电池单元Bij采用TAD52B的检测结果的TAD输出数据之间具有一个差值水平，则根据第五实施例的电池监控器20A被配置为诊断其中发生异常。
除了第一、第三、第四和第七点优点，这实现了第十一点优点，即对电池监控器20A中是否发生异常进行诊断。
第六实施例
下文将参考附图20和21描述根据本发明第六实施例的电池监控器。
根据第六实施例的电池监控器的结构与根据第一实施例的电池监控器的结构基本相同，仅除了下述的不同点。因此，根据第一和第六实施例的电池监控器之间相同的部分(其被标注了相同的附图标记)将在描述中忽略或简化。
例如，如在公开号为2007-12568的日本专利申请中描述的，允许从高压电压电池14输入和输出的功率随着高压电池14的温度的降低而大幅减少。为了解决这个问题，根据第六实施例的车控系统被配置为当高压电池14的温度为低时增加高压电池14的温度。
图20示意性图示了包括电池监控系统20、DC至DC转换器16、逆变器IV和MG10的车控系统的部分。
MG10和高压电池14能通过逆变器IV和DC至DC转换器16在相互之间建立电气连接。
DC至DC转换器16包括线圈L、电容器C1、电容器C2、一对串联连接的开关元件Scp和Scn以及一对续流二极管Dcp和Dcn。
电容器C1的一电极连接至高压电池14的正极端子，并且其另一电极连接至高压电池14的负极端子。线圈L的一端连接至高压电池14的正极端子以及电容器C1的该一电极。
在第六实施例中，分别采用IGBT(绝缘栅双极晶体管)作为开关元件Scp和Scn。续流二极管Dcp和Dcn分别与开关元件Scp和Scn反并联(antiparallel)。线圈L的另一端连接至开关元件Scp和Scn电气串联连接的连接节点。
电容器C2与该对高侧和低侧的开关元件对Scp和Scn并联连接。
高压电池14具有例如288V的额定电压。
例如，当车控系统工作在功率运行控制模式时，DC至DC转换器16的开关元件Scp和Scn被驱动导通或关断。通过开关元件Scp和Scn的导通和关断的切换，采用储存在线圈L中的电磁能量，将电池14两端的电压转换成更高的电压。例如，当电池14两端的表示为“电池电压”的电压为288V时，DC至DC转换器16用于将288V的电池电压转换为666V。
另外，当在混合动力车减速期间车控系统工作在再生控制模式时，MG10用作发电机，将基于MG10转动的机械能转换为电能。该电能由逆变器IV转换为DC功率。DC至DC转换器16的开关元件Scp和Scn被驱动导通以及关断。通过开关元件Scp和Scn的导通和关断的切换，基于线圈L两端的电压降，将基于被转换的DC功率的电容器C2两端电压转换为较低电压。从电容器C2两端的电压逐步降低得到的该较低电压被充电至电池14。
当MG10被设计为三相旋转电机时，逆变器IV被设计为三相逆变器。
逆变器IV具有一第一对串联连接的高侧和低侧开关元件Sup和Sun、一第二对串联连接的高侧和低侧开关元件Svp和Svn以及一第三对串联连接的高侧和低侧开关元件Swp和Swn。逆变器IV还具有分别与开关元件Sup、Sun、Svp、Svn、Swp和Swn反并联的续流二极管Dup、Dun、Dvp、Dvn、Dwp和Dwn。
在第六实施例中，分别采用IGBT作为开关元件Sup、Sun、Svp、Svn、Swp和Swn。
第一至第三对开关元件以桥型结构相互并联连接。
第一对开关元件Sup和Sun相互串联连接的连接节点连接至从MG10的U相绕组的一端延伸出的输出引线。类似地，第二对开关元件Svp和Svn相互串联连接的连接节点连接至从MG10的V相绕组的一端延伸出的输出引线。并且，第三对开关元件Swp和Swn相互串联连接的连接节点连接至从W相绕组的一端延伸出的输出引线。U、V和W相绕组的另一端以例如星型结构相互连接。
第一、二和三对中每对串联连接的开关元件的一端、如相应的高侧开关元件的漏极通过逆变器IV的正极端子、开关元件Dcp和线圈L连接至电池14的正极端子。第一、二和三对中每对串联连接的开关元件的另一端、如相应的低侧开关元件的源极通过逆变器IV的负极端子连接至电池14的负极端子。
换句话说，电池14与第一、二和三对的上臂和下臂开关元件并联连接。
混合控制器12具有门极驱动器(未示出)。开关元件Scp、Scn、Sup、Sun、Svp、Svn、Swp和Swn具有如门极的控制端子，其分别连接至门极驱动器。
混合控制器12可操作来产生：
用于驱动开关元件Scp的驱动信号gcp；
用于驱动开关元件Scn的驱动信号gcn；
用于驱动开关元件Sup的驱动信号gup；
用于驱动开关元件Sun的驱动信号gun；
用于驱动开关元件Svp的驱动信号gvp；
用于驱动开关元件Svn的驱动信号gvn；
用于驱动开关元件Swp的驱动信号gwp；以及
用于驱动开关元件Swn的驱动信号gwn。
每个驱动信号gcp、gcn、gup、gun、gvp、gvn、gwp和gwn是具有可控占空比(可控脉宽或可控on持续时间)的脉冲信号。
特别是，混合控制器12可操作来使得每个门极驱动器施加相应的一个驱动信号gcp、gcn、gup、gun、gvp、gvn、gwp和gwn至相应的一个开关元件Scp、Scn、Sup、Sun、Svp、Svn、Swp和Swn。这允许相应的一个开关元件Scp、Scn、Sup、Sun、Svp、Svn、Swp和Swn在相应的一个驱动信号gcp、gcn、gup、gun、gvp、gvn、gwp和gwn的脉宽(on持续时间)期间被导通。
尤其是，当基于由邻近电池14的温度传感器80测量的值电池14的温度为低时，电池监控器20发送升高温度指令至混合控制器12。
混合控制器12被编程为响应从电池监控器20接收到的升高温度指令执行升高温度控制。
特别是，混合控制器12用于调节驱动信号gcp和gcn，从而以例如为近似正弦波的形式来振荡DC至DC转换器16的输出电压，来作为升高温度控制。随着DC至DC转换器的输出电压的振荡，储存在电容器C2的能量改变。相应于储存在电容器C2的电能的改变的电荷在电容器C2和电池14之间传送。
这允许功率周期性地对电池14进行充电和放电，以使得关于电池14的充电和放电电流振荡。该振荡的充电和放电电流流经电池14的内阻，这导致在电池14中产生热量。产生的热量使得高压电池14的温度升高。
但是，上述的电池14的充电和放电可能导致高压电池14两端的电压振荡。这可能导致电池14两端的电压的局部最大值过度上升和/或其局部最小值过度下降。因此，根据第六实施例的电池监控器20期望监控每个电池单元Bij两端的电压以防止电池14两端的电压的局部最大值过度上升和/或其局部最小值过度下降。
因此，根据第六实施例的电池监控器20被配置为以下述方式在升高温度控制中监控每个电池单元Bij两端的电压。
在后将描述根据第六实施例的由电池监控器20执行的电压检测程序。电压检测程序被设计为根据存储在电池监控器20中的电压检测程序由电池监控器20以一预设的周期重复执行。
图10和21中所示的电压检测程序之间相同的操作(其被标注了相同的附图标记)将在描述中忽略或简化。
当开始图21中所示的电压检测程序时，在步骤S100中，电池监控器20确定混合控制器12是否执行升高温度控制。在步骤S100中的操作用于确定减小电池电压检测时间的优先级是否高于增加电池电压的检测分辨率的优先级。
在确定混合控制器12执行升高温度控制的情况下(在步骤S100中为是)，电池监控器20执行步骤S112。
在步骤S112中，电池监控器20确定减小电池电压检测时间的优先级高于增加电池电压的检测分辨率的优先级，因此将时钟CLK的频率设置为高频率值；该高频率值在一预设范围中。该预设范围基于由升高温度控制采用的、对于高压电池14的充电和放电电流的频率范围。
例如，当由升高温度控制采用的、对于高压电池14的充电和放电电流的频率范围被设置为500Hz至1kHz的范围，该用于时钟CLK频率的预设范围被设置为500Hz至1kHz的范围的X倍数。该X是等于或大于2的常数，以满足对电池14两端电压变动的采样定理。
在第六实施例中，时钟CLK频率在1kHz至10kHz的预设范围中。这可轻易的设置时钟CLK的频率。
在步骤S112的操作完成后，电池监控器20执行上述步骤S22、S16和S18的操作。
相反，在确定混合控制器12没有执行升高温度控制的情况下(在步骤S100中为否)，电池监控器20确定增加电池电压的检测分辨率的优先级高于减小电池电压检测时间的优先级。因此，在步骤S114中，电池监控器20将时钟CLK的频率设置为低频率值，此后，执行上述步骤S22、S16和S18的操作。
根据第六实施例的电池监控器20的其余操作与根据第一实施例的电池监控器20的其余操作基本相同。
特别是，根据第六实施例的电池监控器20被配置为当对高压电池14实施升高温度控制时，换句话说，执行高压电池14的充电和放电时，确定减小电池电压检测时间的优先级高于增加电池电压的检测分辨率的优先级。
除了第一、第三和第四点优点，这还实现了第十二点优点，即在电池14两端的电压可极大变化时恰当地监控电池14两端的电压是否过度增加和/或过度降低。
根据第六实施例的电池监控器20被配置为当对高压电池14实施升高温度控制时将时钟CLK的频率设置为等于或大于电池14的充电和放电电流的频率的两倍。除了第一、第三和第四点优点，由于时钟CLK的频率满足电池14两端的电压的变化的采样定理，这实现了对电池14两端的电压的变化进行恰当地监控。
第七实施例
下文将参考附图22描述根据本发明第七实施例的电池监控器。
根据第七实施例的电池监控器的结构与根据第六实施例的电池监控器的结构基本相同，仅除了下述的不同点。因此，根据第六和第七实施例的电池监控器之间相同的部分(其被标注了相同的附图标记)将在描述中忽略或简化。
在后将描述根据第七实施例的由电池监控器20执行的电压检测程序。电压检测程序被设计为根据存储在电池监控器20中的电压检测程序由电池监控器20以一预设的周期重复执行。
图21和22中所示的电压检测程序之间相同的操作(其被标注了相同的附图标记)将在描述中忽略或简化。
在确定混合控制器20没有执行升高温度控制的情况下(在步骤S100中为否)，在步骤S12中，电池监控器20确定混合动力车HV的当前速度是否等于或小于特定速度α。
当确定了混合动力车的速度等于或小于特定速度α(在步骤S12为是)时，电池监控器20将时钟CLK的频率设置至低频率值，执行步骤S16。
否则，在确定了混合动力车的速度大于特定速度α(在步骤S12为否)时，电池监控器20将时钟CLK的频率设置至一中间频率值，执行步骤S22。该中间频率设置为小于步骤S112中设置的频率值并且大于在步骤S114中的低频率值。优选的，该中间频率设置为基本为高频率值fH或其左右。
根据第七实施例的电池监控器20的其余操作与根据第六实施例的电池监控器20的其余操作基本相同。
特别是，根据第七实施例的电池监控器20被配置为：
当车辆的速度超过特定速度α时确定减小电池电压检测时间的优先级高于增加电池电压的检测分辨率的优先级；以及
确定车辆的速度超过特定速度α时减小电池电压检测时间的优先级低于对电池14实施升高温度控制时减小电池电压检测时间的优先级。
第八实施例
下文将参考附图23至26描述根据本发明第八实施例的电池监控器。
如上所述，在电池14的升高温度控制中，期望监控电池14两端的电压以防止电池14两端的电压过度增加和/或过度降低。电池14两端电压的变化的幅度取决于电池单元Bij的内阻。
参考图23，电池单元Bij的内阻(阻抗)随着电池单元Bij的每个温度的改变以及充电和放电电流的频率而改变。
特别是，电池单元Bij的温度越高，电池单元Bij的阻抗越小。由于该原因，当与电池单元Bij的阻抗的变化无关地执行电池14的充电和放电时，电池14的充电和放电不必定增加电池14的温度；这将在后参考图24的(a1)、(b1)和(c1)进行描述。
图24的(a1)以曲线图的形式示意性图示了作为目标电池单元的电池单元Bij的温度的变化。图24的(b1)以曲线图的形式示意性图示了对目标电池单元Bij充电和放电的电流的变化。图24的(c1)示意性图示了目标电池单元Bij两端电压的变化。图24的(c1)的点划线表示了目标电池单元Bij两端电压的上限。当目标电池单元Bij两端电压维持在上限之下，目标电池单元Bij的可靠性就维持在很高的水平。
参考图24的(a1)、(b1)和(c1)，目标电池单元Bij的温度的增加减小了其内阻。由于该原因，即使固定循环地充电和放电电流的幅值(参见图24的(b1))，目标电池单元Bij两端电压的幅值也减小。这是由于内阻两端的电压降的量随着目标电池单元Bij的内阻减小而减小。
由于该原因，当对目标电池单元Bij的充电和放电电流量在升高温度控制的开始被确定为维持目标电池单元Bij两端电压至一等于或小于上限的电平，目标电池单元Bij两端电压随着目标电池单元Bij温度的增加而增加对于上限的裕度。注意在目标电池单元Bij中产生的热量与内阻和充电及放电电流的平方的积成正比。由于该原因，充电和放电电流量的增加，增加在目标电池Bij中产生的热量，因此很快增加了目标电池Bij的温度。
考虑到上述的情况下，根据第八实施例的电池监控器20被配置为实施每个被充电和放电的电池单元Bij两端电压的局部最大值的反馈控制，以由此调节局部最大值至上限。
图24的(a2)以曲线图的形式示意性图示了实施目标电池单元Bij两端电压的局部最大值的反馈控制的同时作为目标电池单元的电池单元Bij的温度的变化。图24的(b2)以曲线图的形式示意性图示了实施目标电池单元Bij两端电压的局部最大值的反馈控制的同时对目标电池单元Bij充电和放电的电流的变化。图24的(c2)示意性图示了实施目标电池单元Bij两端电压的局部最大值的反馈控制的同时目标电池单元Bij两端电压的变化。
参考图24的(a2)、(b2)和(c2)，即使随着目标电池单元Bij两端温度的增加，内阻减小，但仍对目标电池单元Bij两端电压的局部最大值进行反馈控制以调节上限。这允许充电和放电电流量随着目标电池单元Bij的温度的增加而增加。注意充电和放电电流量的增加意味着充电和放电电流幅值的增加。换句话说，充电和放电电流量的增加意味着单位时间内流入和流出目标电池单元Bij的电流的绝对值增加。
在后将描述根据第八实施例的由电池监控器20和混合控制器12协作执行的局部最大值反馈控制程序。局部最大值反馈控制程序由电池监控器20和混合控制器12根据存储在电池监控器20和混合控制器12中的每个中的反馈控制程序以一预设周期重复执行。
图21和25中所示的程序之间相同的操作(其被标注了相同的附图标记)将在描述中忽略或简化。
在反馈控制程序中，当步骤S18中的操作完成，其中电池14被实施升高温度控制，则电池监控器20和混合控制器12执行步骤S120。
在步骤S120中，电池监控器20和混合控制器12协作控制充电和放电电流量以执行来自每个TAD52的TAD输出数据的局部最大值的反馈控制，以使得该局部最大值被调节至上限。
图26示意性图示了安装在电池监控器20和混合控制器12中的功能模块；这些模块实施步骤S120中的反馈控制操作。
电池监控器20包括偏差计算器90、乘法器92和调制系数设置器94。混合控制器12包括驱动信号产生器96。
偏差计算器90用于通过从局部最大值中减去目标值来计算一值并且将该计算结果输出至乘法器92。考虑目标电池单元Bij两端电压的微小波动，注意该目标值优选地通过预设值设置为低于上限的值。
乘法器92用于将偏差计算器90的输出值乘以如正增益的增益K，并且输出结果至调制系数设置器94。该调制系数设置器94用以将当前调制系数与乘法器92的输出值相加以计算调制系数命令值。注意，调制系数定义为用于DC至DC转换器16的振荡输出电压的正弦命令电压Vc的幅值与DC至DC转换器16的输出电压的比率。
驱动信号产生器96用于基于调制系数命令值准备具有一幅值的三角(或锯齿)载波；正弦命令电压Vc的幅值与三角载波的幅值的比率。
驱动信号产生器96还用以将正弦命令电压Vc与三角载波在大小上进行比较以产生驱动信号gcp和gcn。
例如，在图26中，示出了驱动信号gcn的波形。驱动信号gcn包括多个脉冲串，其中每个脉冲具有表示正弦命令电压Vc的相应部分比三角载波的相应部分大的调制脉宽。
更具体而言，开关元件Scn的驱动信号gcn的占空比通过PWM控制从50％的中心进行调节，从而对电池14进行充电和放电。
类似的，驱动信号gcp包括多个脉冲的串(未示出)，其中每个脉冲具有表示了三角载波的相应部分比正弦命令电压Vc大的调制脉宽。
当一个驱动信号gcp从断开状态变化为导通状态，另一个驱动信号gcn从导通状态变化为断开状态时，提供死区时间以防止驱动信号gcp和gcn被同时置于导通状态。
驱动信号gcp和gcn被分别施加至开关元件Scp和Scn，以驱动开关元件Scp和Scn，使得DC至DC转换器16的输出电压以与正弦命令电压Vc相同的方式以正弦波的形式振荡。
调制系数越大，DC至DC转换器16的振荡输出电压的幅值越大，从而导致对电池14充电和放电的电流的幅值增大。注意，当反馈控制程序将在下一个周期被执行时，从调制系数设置器94输出的调制系数命令值用作当前调节系数。
即，混合控制器12和电池监控器20用作积分控制器以调节局部最大值至目标值。可理解，作为反馈操作变量的、取决于目标电池单元Bij温度的增加的调制系数，使得其可能使电池14两端电压的局部最大值立即跟随目标值。
在步骤S120的操作完成之后，电池监控器20和混合控制器12结束目标电池单元Bij两端电压的局部最大值的反馈控制。
根据第八实施例的电池监控器20和混合控制器12的其余操作与根据第六实施例的电池监控器20的其余操作基本相同。
特别是，根据第八实施例的电池监控器20和混合控制器12被配置为在每个电池单元Bij两端电压等于或小于上限的情况下根据每个电池单元Bij温度的增加而增加用于每个电池单元Bij的充电和放电电流量。除了第一、第三、第四、第十二和第十三点优点，这实现了恰当地执行升高温度控制的第十四点优点。
根据第八实施例的电池监控器20和混合控制器12被配置为：调整调制系数以对每个电池单元Bij两端电压的局部最大值进行反馈控制，以使之调节至目标值。这增加了对于每个电池单元Bij的充电和放电电流量。除了第一、第三、第四、第十二和第十三点优点，这还实现了第十五点优点，即在调节每个电池单元Bij两端电压至等于或小于上限时尽可能的增加每个电池单元Bij的充电和放电电流的幅值。
第九实施例
下文将参考附图27和28描述根据本发明第九实施例的电池监控器。
图27的(a2)以曲线图的形式示意性图示了当实施了根据第九实施例的目标电池单元Bij两端电压的局部最大值的反馈控制时作为目标电池单元的电池单元Bij的温度的变化。图27的(b2)以曲线图的形式示意性图示了当实施了根据第九实施例的目标电池单元Bij两端电压的局部最大值的反馈控制时对目标电池单元Bij充电和放电的电流的变化。图27的(c2)示意性图示了当实施了根据第九实施例的目标电池单元Bij两端电压的局部最大值的反馈控制时目标电池单元Bij两端电压的变化。注意，图24的(a1)、(b1)和(c1)在图27中作为(a1)、(b1)和(c1)示出以用于比较。
如图27的(a2)、(b2)和(c2)所示，根据第九实施例的电池监控器20和混合控制器12被配置为减小充电和放电电流的频率。
特别是，电池监控器20和混合控制器12被配置为采用对于电池14的充电和放电电流的频率作为每个电池单元Bij两端电压的局部最大值的反馈控制的操作变量，以被调节至目标值。这基于如下事实：如图23所示，当充电和放电电流的频率等于或小于例如在从几十赫兹到几千赫兹范围R内的预定频率时，电池单元Bij的内阻(阻抗)随着充电和放电电流的频率的减小而增加。
尤其是，在第九实施例中，混合控制器12被配置为在一最大频率区域处执行对每个电池单元Bij的升高温度控制，所述最大频率区域在内阻随着电池14的充电和放电电流的频率的减小而增加的范围内。这允许混合控制器12被配置为在内阻被尽可能减小的频率区域处执行对每个电池单元Bij的升高温度控制。
由于该原因，充电和放电电流的频率的减小增加了内阻，从而增加了由每个电池单元Bij产生的热量。注意，由每个电池单元Bij产生的热量与上述内阻和充电及放电电流的平方的积成正比。由于该原因，通过降低充电和放电电流的频率来增加热量的优点比根据第八实施例的通过增加充电和放电电流的量来增加热量的优点小。
但是，降低充电和放电电流的频率能够降低输入至每个TAD52的时钟的频率，而同时维持电池单元电压检测分辨率。
在后将描述根据第九实施例的由电池监控器20和混合控制器12协作执行的局部最大值反馈控制程序。局部最大值反馈控制程序由电池监控器20和混合控制器12根据存储在电池监控器20和混合控制器12中的每个中的反馈控制程序以一预设周期重复执行。
图25和28中所示的程序之间相同的操作(其被标注了相同的附图标记)将在描述中忽略或简化。
在反馈控制程序中，当步骤S18中的操作完成，其中电池14被实施升高温度控制，则电池监控器20和混合控制器12执行步骤S120a。
在步骤S120a中，电池监控器20和混合控制器12协作控制充电和放电电流的频率以执行来自每个TAD52的TAD输出数据的局部最大值的反馈控制以使得该局部最大值被调节至上限。
图29示意性图示了安装在电池监控器20和混合控制器12中的功能模块；这些模块执行步骤S120a中的反馈控制操作。图26和29中所示的相同模块(其被标注了相同的附图标记)将在描述中忽略或简化。
在第九实施例中，电池监控器20包括频率设置器94a以替代调制系数设置器94。
乘法器92用于将偏差计算器90的输出值乘以例如负增益的增益K，并且输出结果至调制系数设置器94。该调制系数设置器94a用以将当前调制系数与乘法器92的输出值相加以计算调制系数命令值。注意，调制系数定义为用于DC至DC转换器16的振荡输出电压的正弦命令电压Vc的幅值与DC至DC转换器16的输出电压的比率。
频率设置器94a用于将正弦命令电压Vc的当前频率与乘法器92的输出值相加以计算频率命令值。
驱动信号产生器96用以基于频率命令值准备具有一幅值的三角(或锯齿)载波；正弦命令电压Vc的幅值与三角载波的幅值的比率。
驱动信号产生器96还用以将正弦命令电压Vc与三角载波在大小上进行比较以产生驱动信号gcp和gcn。
驱动信号gcp和gcn被分别施加至开关元件Scp和Scn，以驱动开关元件Scp和Scn，使得DC至DC转换器16的输出电压以与正弦命令电压Vc相同的方式以正弦波的形式振荡。
由驱动信号设置器96设置的正弦命令电压Vc的频率被操作以随着每个电池单元Bij温度的增加而减小。在步骤S120a中充电和放电电流频率的减小让时钟CLK的频率降低。
根据第九实施例的电池监控器20和混合控制器12的其余操作与根据第六实施例的电池模块20的其余操作基本相同。
特别是，根据第九实施例的电池监控器20和混合控制器12被配置为根据每个电池单元Bij温度的降低减小用于DC至DC转换器16输出电压的正弦命令电压Vc的频率。除了第一、第三、第四、第十二和第十三点优点，这实现了第十六点优点，即在每个电池单元Bij温度的增加的同时对内阻减小进行补偿以增加由内阻产生的热量。另外，该配置确定了减小每个电池单元Bij的电压检测时间的优先级低于增加每个电池单元Bij两端电压的检测分辨率的优先级，使得减少电池监控器20执行电压检测过程的处理负载变得可能。
根据第八实施例的电池监控器20和混合控制器12被配置为调整每个电池单元Bij的充电和放电电流的频率以对每个电池单元Bij两端电压的局部最大值进行反馈控制，以使之调节至目标值。除了第一、第三、第四、第十二和第十三点优点，这还实现了第十七点优点，即在调节每个电池单元Bij两端电压等于或小于上限时尽可能地增加对于每个电池单元Bij充电和放电的电流的幅值。
第十实施例
下文将参考附图30和31描述根据本发明第十实施例的电池监控器。
图30的(a2)以曲线图的形式示意性图示了当实施了根据第十实施例的目标电池单元Bij两端电压的局部最大值的反馈控制时作为目标电池单元的电池单元Bij的温度的变化。图30的(b2)以曲线图的形式示意性图示了当实施了根据第十实施例的目标电池单元Bij两端电压的局部最大值的反馈控制时对目标电池单元Bij充电和放电的电流的变化。图30的(c2)示意性图示了当实施了根据第十实施例的目标电池单元Bij两端电压的局部最大值的反馈控制时目标电池单元Bij两端电压的变化。注意，图24的(a1)、(b1)和(c1)在图30中作为(a1)、(b1)和(c1)示出以用于比较。
如图30的(a2)、(b2)和(c2)所示，根据第十实施例的电池监控器20和混合控制器12被配置为增加充电和放电电流的量以及改变充电和放电电流的频率。这是基于：如图23所示，当内阻变为最小时的充电和放电电流的频率值依赖于每个电池单元Bij的温度而变化。
由上所述，由每个电池单元Bij产生的热量与内阻和对每个电池单元Bij充电及放电的电流的平方的积成正比，并且，内阻越大，充电和放电电流的增加越困难。
由于上述原因，每个电池单元Bij内阻的最小化，最大化了由每个电池单元Bij产生的热量。因此，在第十实施例中，根据第十实施例的电池监控器20和混合控制器12被配置为根据每个电池单元Bij的温度改变充电和放电电流的频率以最大化由每个电池单元Bij产生的热量。
在后将描述根据第十实施例的由电池监控器20和混合控制器12协作执行的局部最大值反馈控制程序。局部最大值反馈控制程序由电池监控器20和混合控制器12根据存储在电池监控器20和混合控制器12的每个中的反馈控制程序以一预设周期重复执行。
图25和31中所示的程序之间相同的操作(其被标注了相同的附图标记)将在描述中忽略或简化。
在反馈控制程序中，当步骤S18中的操作完成，其中电池14被实施升高温度控制，则电池监控器20和混合控制器12执行步骤S120b。
在步骤S120b中，在要由每个电池单元Bij产生的热量变得最大的情况下，电池监控器20和混合控制器12协作执行来自每个TAD52的TAD输出数据的局部最大值的反馈控制以使得该局部最大值被调节至上限。
特别是，电池监控器20和混合控制器12协作控制对每个电池单元Bij充电和放电的电流量，以使得每个电池单元Bij两端电压的局部最大值被调节至上限，同时控制充电和放电电流的频率以尽可能地降低局部最大值。
根据第十实施例的电池监控器20和混合控制器12的其余操作与根据第六实施例的电池监控器20的其余操作基本相同。
特别是，根据第十实施例的电池监控器20和混合控制器12被配置为增加对每个电池单元Bij充电和放电的电流量，以使得每个电池单元Bij两端电压的局部最大值被调节至上限，同时控制充电和放电电流的频率以尽可能地降低局部最大值。这实现了第十八点优点，即在每个电池单元Bij两端电压等于或小于上限的情况下最大化每个电池单元Bij产生的热量。
可在本发明的范围内改变和/或改动第一至第十八实施例以及它们的变型。
在第五实施例中，每个块监控IC40被配置为通过信号线La和Lb，发送其检测到的TAD输出数据和由其邻近的位于较高电势侧的块监控IC40A发送的TAD输出数据至其邻近的位于较低电势侧的块监控IC40A。
具有最低电势的块监控IC40A被配置为：
接收由所有位于较高电势侧的块监控IC40A发送的所有TAD输出数据部分；以及
通过信号线La和Lb以及绝缘体26发送接收到的TAD输出数据部分和它所检测到的TAD输出数据至CPU30。
通过绝缘体26将从CPU30发送的时钟CLK和控制信号传送至每个块监控IC40A。
CPU30可发送时钟CLK和控制信号至具有最高电势的块监控IC。包括具有最高电势的块监控IC的每个块监控IC40A被配置为通过信号线La和Lb发送其检测到的TAD输出数据、由其邻近的位于高电势侧的块监控IC40A发送的TAD输出数据、时钟CLK和控制信号至其邻近的位于低电势侧的块监控IC40A。应注意，作为从较高电势块监控IC40A传送信号至较低电势块监控IC40A的方法，可以采用众所周知的技术，如在公开号为2007-278913的日本专利申请中公开的技术。
在第五实施例，每个块监控IC40能通过绝缘体26输出检测电压至CPU30。
在第一至第四的每个实施例中，每个块监控IC40被配置为通过信号线La和Lb发送其检测到的TAD输出数据信号至其邻近的位于低电势侧的块监控IC40。这减少了绝缘体26的绝缘元件的数量。
在第五实施例，当为每个电池单元Bij提供一对TAD52A和52B以仅用于诊断电池监控器20中是否发生异常，两个电压检测模式Mode2和Mode3可被忽略。为每个电池单元Bij可提供模式信号Mode2和Mode3中的任一个。
在第五实施例，为每个电池单元Bij可提供三个或更多TAD。在这种变形中，分别用于三个或更多TAD52的时钟CLK可相互不同。这能使得以下具有不同：
对于各个三个或更多TAD52在电压检测过程中增加电池单元电压检测分辨率和减少电池单元电压检测时间的优先级等级的顺序。
三个或更多TAD中的每一个由此可基于为相应的TAD确定的优先级次序检测相应的电池Bij的电压。
在第五实施例和其变形中，为每个电池单元Bij提供多个环形振荡器52a，但为每个电池单元Bij仅提供一个环形振荡器。在这种变形中，可为每个电池单元Bij提供多个数字数据产生器DG，以使得它们分享仅一个环形振荡器。这能为同一个目标电池单元输出TAD输出数据的多个不同项。
在第四实施例中，时钟CLK的频率可被设置为高频率值和低频率值的任何一个，但本发明不限于此。时钟CLK的频率可被设置为三个或更多不同频率值中的任何一个。在这种变形中，可提供用于等待时钟频率从不同频率值中的一个切换至另一个的滞后周期以防止不稳定。
在第四实施例中，当滞后周期等于或大于相应于切换阈值的特定周期时将时钟CLK的频率切换至当前设置频率。滞后周期意味着自从确定结果由值fH和fL中的一个改变至另一个的变动后在步骤S62中的优先级的确定结果(fH或fL)已经持续的周期。本发明不限于根据第四实施例的切换方法。
例如，在图32中所示，将时钟CLK的频率从较高值切换至较低值所需要的参数如混合动力车HV的速度，与将时钟CLK的频率从高较值切换至较低值所需要的参数可相互不同。该方法可被实施用以将时钟CLk的频率从三个或更多相互不同的频率值中的一个切换至另一个。
在第一至第十实施例的每一个中，当时钟的频率为低时，每次执行电压检测程序时都更新近似特性曲线，以增加每个电池单元Bij两端电压检测的准确性。由于每个TAD的输出特性在一个短周期内保持不变，可每次执行了包括一组多次电压检测程序后才更新近似特性曲线。在这种变形中，对于低时钟频率的近似更新周期可优选地比对于高时钟频率的短。作为增加每个电池单元Bij两端电压检测的准确性的方法，描述了采用根据第一至第十实施例的近似特性曲线，但本发明不限于此。
尤其是，可以实施校正来自每个TAD的TAD输出数据的温度以对TAD输出数据中的误差进行补偿的过程；该误差是源于用来检测每个电池单元Bij两端电压的除每个TAD之外的每个电子元件、如电阻44和46的输入-输出特性。
在这种情况中，当增加电池电压的检测分辨率的优先级比减小电池电压检测时间的优先级高时的、对于TAD输出数据的温度校正量的更新频率比当增加电池电压的检测分辨率的优先级比减小电池电压检测时间的优先级低时的、对于TAD输出数据的温度校正量的更新频率高。
应注意，为了对来自每个TAD52的TAD输出数据的温度进行校正，每个TAD52的温度可采用取决于温度的每个TAD52的输入-输出特性曲线来检测，如图33所示。
图33示意性图示了TAD52的输入-输出特性曲线。在后将用“输出特性曲线”来表示该输入-输出特性曲线。
参考图33，作为TAD52的输出特性曲线，以电压(V)作为单位的输入电压信号Vin的变化与以LSB(最小有效位)作为单位的TAD输出数据的变化之间的关系被以取决于温度而变化的非线性曲线示出。
确定增加电池电压的检测分辨率的优先级是否高于减小电池电压检测时间的优先级的方法不限制于采用混合动力车HV的速度是否基本为0的方法。
例如，安装了车控系统的作为并联式混合动力车的车辆，可被配置以使得安装在其中的内燃引擎除了加速外主要用作电源。在这种情况下，即使车辆的速度等于或大于0，当车辆速度恒定时，流入和流出高压电池的电流也可很小。
在这种情况下，可确定增加电池电压的检测分辨率优先于减小电池电压检测时间，其中车辆速度恒定。
当安装在混合动力车HV中的车控系统运行在MG10没有产生任何电能或扭矩的模式下，当车控系统运行在该模式下，确定增加电池电压的检测分辨率优先于减小电池电压检测时间是可能的。
确定增加电池电压的检测分辨率是否优先于减小电池电压检测时间的方法不限制于采用下述的各种方法：车辆运行情况、流入和流出高压电池14的电流和/或指示了电气负载是否连接到电池14的信息。例如，当检测每个电池单元Bij两端电压所需的周期大于预设周期，可确定增加电池电压的检测分辨率优先于减小电池电压检测时间。在这种情况下，混合控制器12可被配置为临时设置在MG10和电池14之间传送的电流为0，使得对电池14的开路电压的具有高精度的检测是可能的。
在第六至第十的每个实施例中，近似特性曲线对于在电池14实施升高温度控制的期间在预设定时点进行更新，但本发明不限制于此。特别是，当减小电池电压检测时间的优先级非常高时，当执行对电池14的升高温度控制时，可采用预先准备的对每个TAD52的近似特性曲线来检测每个电池单元Bij两端的电压而不更新近似特性曲线。
在第六和第七的每个实施例中，当对电池14执行升高温度控制时，时钟CLK的频率设置至最大值，但是本发明不限制于此。当发生减小电池电压检测时间的优先级极高时的情况，可在这些情况下将时钟CLK的频率设置至最大值。
在第八至第十的每个实施例中，在对于每个电池单元Bij的升高温度控制中，用于开关元件Scn的驱动信号gcn的占空比由PWM控制从50％的中心开始调节，以对电池14充电和放电，但是本发明不限制于此。用于开关元件Scn的驱动信号gcn的占空比可由PWM控制从比50％更高或更低的预设百分值的中心开始调节，以根据作为DC至DC转换器16的输出电压的更高或更低电压的需求对电池14充电和放电。
对于每个电池单元Bij通过升高温度控制来随每个电池单元Bij的温度的增加而增加充电和放电的电流，不限于电压反馈控制。特别是，可执行开环控制来随电池14的温度测量值的增加而增加充电和放电电流的量。
在每个电池单元Bij两端的电压等于或小于上限值的情况下，可随着由温度传感器80测量的电池14的温度检测值的增加来增加充电和放电电流的量。可提供设置在电池14多个部分的多个温度传感器，以测量电池14的各部分的温度。在这种变形中，可随着电池14的各部分的测量温度平均值的增加来增加充电和放电电流的量。
作为用于掌握每个电池单元Bij的温度的手段，除了温度检测手段和用于检测充电和放电电流的局部最大值的手段，可采用用于检测升高温度控制时间(充电和放电过程时间)的手段。特别是，由于充电和放电过程时间越长，每个电池单元Bij温度增加越多，所以可随着充电和放电过程时间的检测值的增加来增加充电和放电的电流。
通过升高温度控制随每个电池单元Bij的温度的增加而减小充电和放电电流的频率的过程，不限制于电压反馈控制。特别是，可执行开环控制来随着电池14的温度测量值的增加而减小充电和放电电流的频率。
在每个电池单元Bij两端的电压等于或小于上限值的情况下，可随着由温度传感器80测量的电池14的温度测量值的增加来减小充电和放电电流的频率。可提供设置在电池14多个部分的多个温度传感器以检测电池14各部分的温度。在这种变形中，可随着电池14的各部分的温度测量平均值的增加来增加充电和放电电流的量。
作为用于掌握每个电池单元Bij的手段，除了温度检测手段和用于检测充电和放电电流的局部最大值的手段，可采用用于检测升高温度控制时间(充电和放电过程时间)的手段。特别是，由于充电和放电过程时间越长每个电池单元Bij温度增加越高，可随着充电和放电过程时间的检测值的增加而减小充电和放电的电流的频率。
通过升高温度控制随着每个电池单元Bij的温度的增加来改变充电和放电电流的频率或电流量的过程，不限制于第八至第十实施例中描述的任何一个过程。例如，在第十实施例中，可基于映射图改变充电和放电电流的频率或电流量。该映射图包括指示了电池14的温度变量、充电和放电电流的频率变量以及改变充电和放电电流所需的如调制系数的参数之间的关系的信息。可采用第八实施例中描述的电压反馈控制和第九实施例中描述的电压反馈控制两者。
在第六至第十的每个实施例中，当执行升高温度控制时，在每个电池单元Bij两端的电压等于或小于上限值的情况，但本发明并不限制于此。
特别是，可提供每个电池单元Bij两端的电压等于或大于下限值的情况。下限值确定以使得当每个电池单元Bij两端的电压等于或大于下限值时，可防止每个电池单元Bij的可靠性降低。当电池单元Bij两端的电压通过该电池单元Bij两端的电压的反馈控制无法大幅降低以被调节至上限时，可防止电池单元Bij两端的电压从其下限降低，而不需特别确定电池单元Bij两端的电压是否等于或低于下限值。
作为设置在高压电池14和MG10之间的功率变换电路，可采用DC至DC转换器16和逆变器IV，但另外的电路也可设置在其之间。
特别是，作为DC至DC转换器，buck-boost变换器可设置在高压电池14和MG10之间以替代DC至DC转换器16。buck-boost变换器包括与电池14两端并联连接的第一对开关元件、电容器、与电容器两端并联连接的第二对开关元件和线圈。该线圈被配置为连接在第一对开关元件之间的连接点与第二对开关元件之间的连接点之间。可设置三个buck-boost变换器以使得三个buck-boost变换器中的每个的输出电压被施加至MG10的相应一相。在这种变形中，当防止MG10基于电容器的充电和放电被驱动时，可在MG10和每个转换器之间提供开关。电容器的充电和放电可当开关断开时被执行。
作为连接至高压电池14的功率变换电路，用于逐步降低电池14两端电压以及用于将逐步降低的电压施加至对于安装在混合动力车HV中的附件的电源(低压电池)的DC至DC转换器。在这种变形中，在高压电池14和低压电池之间的电荷传输允许对高压电池14进行升高温度控制。
在每个电池模块中的电池单元数不限于六个，并且可采用为每个电池单元Bij提供的、可操作来监控相应电池单元Bij两端电压的IC。可采用每个电池模块作为每个TAD的检测目标。
在第一至第十中的每个实施例中，来自每个TAD52的TAD输出数据预计通过串联线被传输，但本发明不限制于此。特别是，每个TAD52可通过线路传输在频率fH中未使用的位，以及通过另一线路传输在频率fH中使用的其余位。这允许，当采用时钟CLK的频率fH时，微型计算机60仅获得其余的位来计算每个电池单元Pij两端的电压。这减少了对每个电池单元Pij两端的电压进行计算所需的过程负载。
对于每个TAD52，可省略锁存编码器52d。每个根据该变形的TAD52可被配置来采用整数对环形振荡器52a的输出信号的逻辑反转数进行计数。
根据本发明的不同类型的车控系统可以安装至不同类型的车辆上，如电动汽车上。
作为用于高压电池14的每个电池单元，可采用锂离子二次电池，但其他形式的二次电池，如镍氢二次电池，也可被采用。
在第一至第十的每个实施例中，高压电池14被设计为电池包，但是也可设计为低压电池或用于个人电脑、手机或照相机的电池。
作为每个TAD52的检测目标，可采用安装在例如车辆中的压电式喷嘴的电压。这里描述了目前所考虑的本发明的实施例和它们的变形，应当理解这里也可作出还没有描述的各种变形，附加的权利要求所涵盖的所有这样的变形都属于本发明的范围。

Claims (24)

1、一种电压检测装置，包括：
压控振荡器，其用于当向其施加输入电压时输出逻辑值周期性反转的信号；
检测器，其用于在一脉冲信号的脉冲边沿之间的间隔上对来该自压控振荡器的输出信号的逻辑反转的数量进行计数，以基于逻辑反转的计数数量产生作为该输入电压的检测结果的数字数据；
确定器，其用于确定减少输入电压检测所需时间是否优先于增加输入电压检测分辨率；和
可变设置单元，其用于基于减少输入电压检测所需时间是否优先于增加输入电压检测分辨率的确定结果来可变地设置该脉冲信号的频率。
2、根据权利要求1的电压检测装置，其中所述输入电压基于电池两端电压，所述电池两端电压为被检测的目标电压。
3、根据权利要求2的电压检测装置，其中所述确定器用于获得流入和流出所述电池的电流的绝对值，并且当获得的绝对值小于一预设值时，确定增加输入电压检测分辨率优先于减少输入电压检测所需时间。
4、根据权利要求2的电压检测装置，其中电气负载连接至所述电池并且基于所述电池两端电压被激活，所述确定器用于当所述电气负载去活时确定增加输入电压检测分辨率优先于减少输入电压检测所需时间。
5、根据权利要求4的电压检测装置，其中所述电池通过开关连接至该电气负载，并且当开关被控制闭合时，在所述电池和该电气负载之间建立电连接，并且所述确定器用于基于开关的断开或闭合状态确定减少输入电压检测所需时间是否优先于增加输入电压检测分辨率。
6、根据权利要求2的电压检测装置，其中所述电池用作安装在车辆中的功率发电机的电源，并且所述确定器用于获得车辆的运行情况，并且基于获得的车辆运行情况确定增加输入电压检测分辨率是否优先于减少输入电压检测所需时间。
7、根据权利要求2的电压检测装置，其中，当电池的温度小于一预设值时，由充电和放电单元循环地对电池进行充电和放电以增加电池的温度，并且所述确定器用于确定减少输入电压检测所需时间优先于增加输入电压检测分辨率。
8、根据权利要求7的电压检测装置，其中，当电池由充电和放电单元循环地充电和放电时，所述确定器确定减少输入电压检测所需时间的优先级为最高。
9、根据权利要求7的电压检测装置，其中，当所述电池由充电和放电单元循环地充电和放电时，所述可变设置单元用于可变地将该脉冲信号的频率设置为高于对所述电池进行循环地充电和放电的频率。
10、根据权利要求1的电压检测装置，其中所述压控振荡器包括第一压控振荡单元和第二压控振荡单元，该第一和第二压控振荡单元中的每一个都用于在向其施加了输入电压时输出逻辑值周期性反转的信号，所述检测器包括第一检测单元和第二检测单元，所述第一检测单元和第二检测单元中的每一个都用于在该脉冲信号的脉冲边沿之间的间隔上对来自第一和第二压控振荡单元中的相应的一个的输出信号的逻辑反转数量进行计数，以基于逻辑反转的计数数量产生作为输入电压的检测结果的数字数据，并且可变设置单元用于可变地将用于该第一和第二压控振荡单元的脉冲信号的频率设置为彼此不同。
11、根据权利要求1的电压检测装置，其中所述检测器包括第一检测单元和第二检测单元，第一和第二检测单元中的每一个都用于在该脉冲信号的脉冲边沿之间的间隔上对来自第一和第二压控振荡单元中的相应的一个的输出信号的逻辑反转的数量进行计数，以基于逻辑反转的计数数量产生作为输入电压的检测结果的数字数据，进一步包括：
比较单元，其用于对由第一检测单元产生的数字数据与由第二检测单元产生的数字数据进行比较；以及
异常诊断单元，其用于当由第一检测单元产生的数字数据与由第二检测单元产生的数字数据之间的差超过一特定值时诊断在电压检测装置中发生了异常。
12、根据权利要求1的电压检测装置，其中所述压控振荡器和所述检测器中的至少一个包括具有输入-输出特性的电子元件，进一步包括：
补偿单元，其用于补偿由确定器产生的数字数据中所包含的误差，该误差是由于所述电子元件的输入-输出特性造成的。
13、根据权利要求12的电压检测装置，其中补偿单元包括：
产生器，其用于：
施加多个参考电压值至所述压控振荡器作为输入电压，从而从压控振荡器获得多个输出信号，所述多个输出信号分别与多个参考电压值相对应；以及
基于多个输出信号产生指示了输入电压的变量与多个输出信号之间的关系的信息；以及
计算器，其用于基于由检测器产生的数字数据和产生的指示了输入电压的变量与多个输出信号之间关系的信息来计算校正的数字数据。
14、根据权利要求13的电压检测装置，其中所述产生器用于重复地产生指示了输入电压的变量与多个输出信号之间的关系的信息，以使得：
当确定减少输入电压检测所需时间优先于增加输入电压检测分辨率时该信息产生的数量比当确定增加输入电压检测分辨率优先于减少输入电压检测所需时间时该信息产生的数量大。
15、根据权利要求1的电压检测装置，其中可变设置单元基于以下来可变地设置该脉冲信号的频率：
减少输入电压检测所需时间是否优先于增加输入电压检测分辨率的确定结果；以及
该脉冲信号的频率变化的历史。
16、一种电池状态控制系统，包括：
根据权利要求7的电压检测装置；以及
充电和放电单元，其用于：
对电池循环地充电和放电以使得电池的温度增加；以及
随着电池的温度的增加而改变下列之一：循环地对电池充电和放电的频率、以及通过循环地充电和放电而流入和流出电池的电流量。
17、用于控制电池状态的电池状态控制系统，该系统包括：
充电和放电单元，其用于：
当电池的温度低于预设值时对电池进行循环的充电和放电；以及
执行下述的过程中的至少一个：
随着由于充电和放电造成的电池温度的增加而改变对电池进行循环地充电和放电的频率的过程；以及
随着由于充电和放电造成的电池温度的增加而改变由于循环地充电和放电而流入和流出电池的电流量的过程。
18、根据权利要求17的电池状态控制系统，其中所述充电和放电单元用于在电池两端电压等于或小于一上限的情况下对电池进行循环地充电和放电。
19、根据权利要求17的电池状态控制系统，其中所述充电和放电单元用于随着由于充电和放电造成的电池温度的增加而增加通过循环地充电和放电而流入和流出电池的电流量。
20、根据权利要求19的电池状态控制系统，其中所述充电和放电单元用于执行电池两端电压的局部最大值的反馈控制以将之调节至目标值，从而增加流入和流出电池的电流量。
21、根据权利要求17的电池状态控制系统，其中所述充电和放电单元用于随着由于充电和放电造成的电池温度的增加而减少对电池进行循环地充电和放电的频率。
22、根据权利要求21的电池状态控制系统，其中所述充电和放电单元用于执行电池两端电压的局部最大值的反馈控制以将之调节至目标值，从而减小对电池进行循环地充电和放电的频率。
23、根据权利要求17的电池状态控制系统，其中所述充电和放电单元用于随着由于充电和放电造成的电池温度的增加而增加通过循环地充电和放电而流入和流出电池的电流量，同时随着由于充电和放电造成的电池温度的增加而改变循环地充电和放电的频率。
24、根据权利要求17的电池状态控制系统，其中所述充电和放电单元包括：
电容器；以及
功率转换器，其用于将一输入电压转换为一转换后的电压并且将该转换后的电压施加至所述电容器，
该充电和放电单元用于控制该功率转换器来产生作为该转换后的电压的振荡电压，该振荡电压让振荡电流流经电池。
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