CN102656048B - 用于电池组件的异常检测系统 - Google Patents

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Abstract

一种异常检测系统在各个时间点(Tv1-Tvn)处按顺序地将串联连接的n个电池的输出电压与判定电压相比较，并且在一时刻(Tvc)处产生表示是否存在任何电池的电压变得低于判定电压的判定信号。以采样周期(ΔTi)的间隔对电池电流(Ib)进行预定次数的采样。电流采样时刻(Ti1-Ti3)被设置在位于包括上述时间点(Tv1-Tvn)的电压采样时段(Ta-Tb)内的时段内，在该时段的两侧设置了给定时间(ΔTi-2)或更小的时间，当基于电流采样值的最大值与判定电流之间的比较检测到内阻的升高时，异常检测系统考虑到由于电流波动所引起的在采样周期的半周期中的电流变化来校正判定电流。

Description

用于电池组件的异常检测系统
技术领域
本发明涉及用于电池组件的异常检测系统，并且更具体地，涉及检测具有串联连接的多个电池的电池组件中的任何电池的内阻的升高的技术。 
背景技术
已经广泛使用了其中大量电池或电池模块串联连接的电池组件。这种类型的电池组件被用在混合动力车辆等中，作为用于驱动电机的电源。 
在如日本专利申请公报No.2005-345124(JP-A-2005-345124)中所描述的电池组件中，A/D转换器在多个电池模块之间共享。具体地，JP-A-2005-345124公开了一种数据收集系统，其具有用于检测电压值的第一A/D转换器和用于检测电流值的第二A/D转换器，这些转换器在多个电池模块之间共享。数据收集系统被布置为以异步模式操作第一A/D转换器和第二A/D转换器，以确保电压检测值与电流检测值之间的同步性。 
利用以上布置，彼此同步地检测电池或电池模块的电压或电流，使得即使电池电压随着电流改变，也可以正确地检测内阻。因此可以减小不正确地检测到内阻异常(升高)的可能性。 
为了检测电池组件中每个电池的过度充电和过度放电，每个电池需要具有电池监视功能。具体地，当系统被设置为能够获得每个电池的电压值(模拟值)时，可以基于对于每个电池获得的电压值以及由电流传感器获得的电流值的组合来检测内阻的异常(过度升高)。利用这种布置，如JP-A-2005-345124中描述的数据收集系统具有用于电压检测的A/D转换器，每个转换器由电池或电池模块共享，并且能够工作以将电流检测值与电压检测值同步。 
然而，如果异常检测系统被布置为能够输出用于每个电池的电压检测值，安装在系统中的传感器的数目和由系统处理的信号的数目增加了，这 可能导致异常检测系统复杂的布置或构造，并且导致系统尺寸增加。 
因此，系统可以被布置为通过仅产生每个电池的输出电压与临界电压之间的比较结果来监视电池的电压，而不是直接处理电压检测值，其中临界电压作为用于判断过度充电或过度放电的阈值。该布置可以简化系统的构造或配置。 
与此同时，如何确保异常检测中的足够高的精确度以及系统的简化是重要问题。例如，因为电池电压随着电流改变，电压检测时机和电流检测时机需要彼此同步，以精确地评估电池的内阻。因此，如果异常检测系统仅如上所述地简单地构造，那么可能难以在使得电压值和电流值彼此精确地同步的同时检测它们。在这种情况下，因为由于同步损失引起的电流检测的误差，可能错误地检测内阻的异常(过度升高)。 
发明内容
本发明提供了一种异常检测系统，其被简单地构造为具有用于电池组件的各电池的电压监视功能，其通过在不直接检测电压值的情况下获得每个电池的电压值与预定判定电压之间的比较结果来实施，由此使得更不可能或更不易错误地检测到内阻的异常(过度升高)。 
根据本发明的第一方面的一种用于电池组件的异常检测系统，所述电池组件具有串联连接的多个电池，所述异常检测系统包括多个检测单元、电流检测器和异常监视电路。所述多个检测单元对于所述多个电池分别设置，所述检测单元中的每个均被布置为将所述电池中的相应一个电池的输出电压与预定的判定电压相比较。电流检测器被设置为检测通过所述多个电池的电流。所述多个检测单元响应于开始触发而按顺序地进行工作，并且按顺序地传送反映该电压比较的结果的检测信号，从而输出表示是否所述多个电池中的任何电池的输出电压变得低于所述判定电压的异常信号。基于从所述多个检测单元接收的所述检测信号以及通过所述电流检测器获得的电流检测值，所述异常监视电路检查是否在所述多个电池中的任何电池中发生了作为内阻升高到比所述内阻的上限高的水平的内阻异常。所述异常监视电路包括电流采样单元、校正量设定单元和电流比较单元。电流 采样单元按照预定采样周期对所述电流检测器的电流检测值进行预定次数的采样。校正量设定单元对于与将所述判定电压除以所述内阻的所述上限而获得的电流值相对应的判定电流，设定反映所述电流的波动成分的电流校正量。当所述异常信号表示所述多个电池中的任何电池的输出电压变得低于所述判定电压时，并且当由所述电流采样单元获得的多个电流采样值的最大值小于通过从所述判定电流减去所述电流校正量而获得的电流值时，所述电流比较单元检测到所述内阻异常。此外，所述电流采样单元将所述采样周期设定为：使得首次电流采样时间被设定为从在所述多个检测单元中进行的对于所述多个电池的电压比较的开始起经过了与所述采样周期的半周期相等或更短的给定时间长度的时间点，并且使得最终电流采样时间被设定为在所述多个检测单元中进行的电压比较的结束提前了与所述采样周期的半周期相等或更短的给定时间长度的时间点。 
在根据本发明的第一方面的异常检测系统中，所述校正量设定单元可以根据期望地配置为根据由于与所述采样周期的半周期相对应的相移所带来的、由所述波动成分产生的电流变化量来设定所述电流校正量。 
在如上所述的异常检测系统中，所述校正量设定单元可以根据期望地配置为基于当所述波动成分被看作正弦电流时在所述电池组件的最大输出时的电流振幅，并基于所述采样周期的半周期与所述波动成分的周期的比率，来设定所述电流校正量。 
在如上所述的异常检测系统中，所述多个检测单元包括第一至第n检测单元(其中，n为等于或大于2的整数)。在这种布置中，所述第一检测单元响应于所述开始触发而进行工作，并将表示是否第一电池的输出电压变得低于所述判定电压的检测信号传送到第二检测单元。第i检测单元中的每个(其中i为2至n的整数)均包括电压比较器和逻辑运算电路，所述电压比较器输出第i电池的输出电压与所述判定电压之间的电压比较的结果，所述逻辑运算电路被配置为基于从第i-1检测单元传送的检测信号以及所述电压比较器的输出信号，来输出表示是否第一至第i电池中的任何电池的输出电压变得低于所述判定电压的检测信号。所述异常检测系统还可以包括信号传送电路，所述信号传送电路从第n检测单元接收所述 检测信号并且将基于所述检测信号的所述异常信号输出到所述异常监视电路。 
根据本发明的以上方面的异常检测系统被简单地构造，以不直接检测电压值而获得每个电池的电压值与预定判定电压之间的比较结果，由此降低或避免了错误地检测内阻的异常(过度升高)的可能性。 
附图说明
将会在本发明的示例实施例的以下具体描述中参照附图描述本发明的特征、优点和技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的元素，其中： 
图1是示出了根据本发明的一个实施例的用于电池组件的异常检测系统应用到其中的电子系统的构造的示意框图； 
图2是示出了图1中示出的检测单元的构造示例的框图； 
图3是用于解释由图1的实施例的异常监视电路检测内阻异常的方法的概念图； 
图4是用于解释在根据图1的实施例的用于电池组件的异常监测系统中，检测电池的内阻异常的方法的时序图； 
图5是示出了图1的实施例的异常监视电路的功能的功能框图，该异常监视电路用于实施检测内阻异常的方法； 
图6是用于解释在本发明的图1的实施例中，由于电流波动的影响而由电压检测时机与电流检测时机之间的时间延迟所引起的电流变化的概念图； 
图7是示出了用于检测内阻异常的控制程序的流程图，其由用于根据本发明的图1的实施例的电池组件的异常检测系统执行； 
图8是示出了图7中示出的电流采样处理的具体控制例程的流程图； 
图9是与图4类似的时序图，其作为本发明的图1的实施例的修改示例；以及 
图10是示出了根据本发明的图1的实施例的用于电池组件的异常检测系统应用到其中的电池组件的构造的另一个示例的框图。 
具体实施方式
将会参照附图具体描述本发明的一个实施例。在下文中，相同的附图标记被指定为附图中的相同或相应的部分或元素，并且将不会重复这些部分或元素的解释。 
参照图1，电子系统200被安装到具有能够使用电功率产生车辆驱动力的机构的车辆(诸如混合动力车辆或电动车辆)上。电子系统200具有电池组件10、用于检测电池组件10中的异常的异常检测系统100、以及负载12。 
电池组件10包括串联连接的多个电池CL(1)-CL(n)(n：等于或大于2的整数)。电池组件10将dc功率提供到负载12。同样，电池组件10也利用从负载12提供的dc功率充电。 
负载12包括电动机(未示出)和用于驱动电动机的逆变器(未示出)。电动机由电功率驱动，以向车轮产生驱动力，以及借助于车轮的驱动力旋转，以通过再生制动产生ac功率。电动机可以被用于发动安装在混合动力车辆中的发动机，和/或产生用于为电池组件10充电的电功率。同样，逆变器(未示出)将从电池组件10接收的dc功率转换为ac功率并且将该ac功率提供到电动机，或者将由电动机产生的ac功率转换为dc功率并且将dc功率提供给电池组件10。 
异常检测系统100包括为电池CL(1)到CL(n)分别提供的检测单元20(1)-20(n)、传送电路25、以及异常监视电路30。 
检测单元20(1)-20(n)分别接收相应电池CL(1)-CL(n)的输出电压Vc(1)-Vc(n)。检测单元20(1)响应于从异常监视电路30提供的开始触发TRG而进行工作，并且将电池CL(1)的输出电压Vc(1)与预定的判定电压Vx相比较。之后，检测单元20(1)按照电压比较的结果输出检测信号OD(1)。更具体地，如果输出电压Vc(1)变得低于判定电压Vx(Vc(1)<Vx)，那么检测单元20(1)输出逻辑高水平(将会被称作为“H水平”)的检测信号OD(1)。另一方面，如果输出电压Vc(1)不低于(即，等于或高于)判定电压Vx(Vc(1)≥Vx)，那么检测单元20(1)输出逻辑低水平(将会被称作为 “L水平”)的检测信号OD(1)。 
检测单元20(2)响应于从前一级的检测单元20(1)传送的检测信号进行工作，并且将电池CL(2)的输出电压Vc(2)与预定的判定电压Vx相比较。之后，检测单元20(2)输出检测信号OD(2)，其为在检测单元20(1)处获得的电压比较结果和在检测单元20(2)处获得的电压比较结果的逻辑或(“OR”)。 
即，当检测信号OD(1)处于H水平时，即使Vc(2)等于或高于Vx(Vc(2)≥Vx)，检测单元20(2)也输出H水平的检测信号OD(2)。另一方面，当检测信号OD(1)处于L水平时，检测单元20(2)输出对应于Vc(2)与判定电压Vx的比较结果的检测信号OD(2)；即，检测单元20(2)在Vc(2)低于Vx(Vc(2)<Vx)时输出H水平的检测信号OD(2)，并且在Vc(2)等于或高于Vx(Vc(2)≥Vx)时输出L水平的检测信号OD(2)。 
作为示例，第i检测单元20(i)被如图2所示地构造，其中i＝2到n。 
参照图2，检测单元20(i)具有电压比较器21和逻辑门22。电压比较器21将对应于检测单元20(i)的电池CL(i)的输出电压Vc(i)与预定的判定电压Vx相比较。电压比较器21在Vc(i)变得低于Vx(Vc(i)<Vx)时将输出电压设置到H水平，并且在Vc(i)等于或高于Vx(Vc(i)≥Vx)时将输出电压设置到L水平。 
逻辑门22输出OR运算结果来作为检测信号OD(i)，该OR运算结果是电压比较器21的输出信号与从前一级的检测单元20(i-1)接收到的检测信号OD(i-1)的逻辑OR。 
再次参照图1，在检测单元20执行OR运算的同时，反映了在每个检测单元20(其一般地表示检测单元20(1)-20(n))处获得的电压比较结果的检测信号OD(其一般地表示检测信号OD(1)-OD(n))被相继发送到下一级的检测单元20。因此，检测单元20(1)-20(n)响应于开始触发TRG而连续工作。 
因为每个检测单元20的工作时间相同，所以相应的电池CL(1)-CL(n)的输出电压Vc(1)-Vc(n)被以固定的周期或固定的间隔与判定电压Vx按顺序地比较。由最终级的检测单元20(n)产生的检测信号OD(n)是响应于开始 ECU，该异常检测结果至少包括关于电池CL(1)-CL(n)的电池电压降低异常和内阻异常的检测结果。 
传送电路25接收由最终级的检测单元20(n)产生的检测信号OD(n)，并且使用用于绝缘的光耦合器等产生最终判定信号FV。即，最终判定信号FV被响应于开始触发TRG产生并且被传送到异常监视电路30。如上所述，最终判定信号FV表示是否发生了电池CL(1)到CL(n)中的任何电池的输出电压变得低于判定电压Vx的异常(其将会被称作为“电池电压降低异常”)。更具体地，如果电池CL(1)-CL(n)中的任何电池的输出电压变得低于判定电压Vx，最终判定信号FV被设置到H水平。另一方面，如果电池CL(1)-CL(n)的全部的输出电压均未降低到判定电压Vx以下(即，等于或高于)，则最终判定信号FV被设置到L水平。 
电流传感器15检测作为通过电池组件10的电流的电池电流Ib。因为电池CL(1)-CL(n)被串联连接，所以电池电流Ib对于电池CL(1)-CL(n)共用。电池电流Ib的电流值可以借助于电流传感器15获得。与此同时，异常检测系统100不具有用于检测电池CL(1)-CL(n)的输出电压Vc(1)-Vc(n)的电压值的电压传感器，但是仅处理输出电压Vc(1)-Vc(n)与判定电压Vx之间的比较结果。因此将会理解，关于对于每个电池的电压监视，异常检测系统100具有其中不提供用于检测多个电池CL(1)-CL(n)的电压值(模拟值)的电压传感器的简单布置。 
响应于来自ECU(电子控制单元)的开始指示信号STR，异常监视电路30执行用于检测电池CL(1)-CL(n)中的异常的异常检测操作。即，异常监视电路30响应于开始指示信号STR而产生要被传送到检测单元20(1)的开始触发TRG。 
此外，当发生上述电压降低异常时，异常监视电路30基于响应于开始触发TRG发送回给电路30的最终判定信号FV以及电流传感器15的输出的采样值来判断是否发生内阻的过度升高(这将会被简称做“内阻异常”)。 
之后，异常监视电路30将表示异常检测结果的信号RSL输出到 ECU，该异常检测结果至少包括关于电池CL(1)-CL(n)的电池电压降低异常和内阻异常的检测结果。 
异常检测系统还可以具有电压异常检测单元(其在附图中没有被示出，因为它们不直接涉及本实施例中的内阻异常的检测)，其判断每个电池的输出电压Vc(1)-Vc(n)是否超出上限电压(其高于判定电压Vx)。在这种情况下，针对每个电池设置电压异常检测单元(未示出)，并且检测单元可以被布置为响应于开始触发TRG来按顺序地工作，将相应的电池的输出电压与上限电压相比较，并且将反映电压比较结果的上限电压比较信号按顺序地传送到接下来的检测单元，以输出表示是否任何电池的输出电压高于上限电压的电压异常信号。因此，异常检测系统100可以被布置为能够检测是否存在由于对各个电池CL(1)-CL(n)的过度充电而引起的电压异常。 
之后，将会具体描述由异常监视电路30进行的内阻异常的检测。在这方面，异常监视电路30可以包括微计算机(诸如集成电路(IC))并且被构造为通过由执行预先存储的(一个或多个)程序来实施的软件处理和/或由预先准备的专用电子电路(未示出)实施的硬件处理来执行如下所述的异常检测操作。 
参照图3，电池的内阻可以通过观测按照电池电流Ib发生的、从开路电压Vo的电压降来检测。即，随着电池电流Ib增加，电池的输出电压Vc沿着对应于内阻的斜率降低。 
如果电池的内阻升高，如图3所示的表示Ib与Vc的关系的直线的斜率或梯度(负值)变得更陡，并且在相同电池电流Ib下的输出电压Vc降低。通过确定内阻的对应于阈值(基于该阈值检测内阻异常)的边界值，可以获得在内阻等于边界值的状态下当输出电压Vc等于Vx时出现的电流Ix。 
由此获得的电流Ix被与当电池CL(1)-CL(n)中的任何电池的输出电压变得低于判定电压Vx时的电池电流Ib相比；因此，电流Ix作为基于其检测内阻异常的判定电流。即，当检测到电池电压降低异常时，如果电池电流Ib小于Ix(Ib<Ix)，则检测到内阻异常，而如果电池电流Ib等于或大于Ix(Ib≥Ix)，则没有检测到内阻异常。因此，即使异常检测系统100不具有用于获得每个电池的输出电压值的电压传感器，异常检测系统100仍然可以在其异常检测操作中判断是否存在内阻异常。 
即使利用以上布置，因为输出电压Vc随着电池电流Ib改变，所以期望将在发生电池电压降低异常时的电池电流Ib与判定电流Ix相比较，以通过电池电流Ib与判定电流Ix之间的比较来判断存在内阻异常，而不使用任何电压值。 
这里，要被与判定电流Ix比较的电池电流Ib是通过对电流传感器15的输出值进行采样的异常监视电路30获得的。因此，如果在检测电池电压降低异常的时间点与对电池电流Ib进行采样的时间点之间存在时间差或延迟，则可能由于时间延迟不能精确地检测内阻异常。具体地，当所检测的电池电流Ib具有极小值时，可能错误地检测到内阻异常。 
与此同时，如果异常监视电路30被配置为按照检测单元20(1)-20(n)的工作周期来对电流传感器15的输出值进行采样，则不仅需要高速电流采样操作，并且异常监视电路30也需要从检测单元20(1)-20(n)接收检测信号OD(1)-OD(n)，导致由于输入和输出信号线的增加所引起的复杂布置以及系统成本的增加。因此，本实施例的具有简化配置的异常检测系统100采用了下述方法，以减小错误地检测到内阻异常的可能性，同时避免高速电流采样。 
参照图4，当开始指示信号STR从ECU提供到异常监视电路30时，开始用于检测电池CL(1)-CL(n)中的异常的异常检测操作(一组)。 
异常监视电路30响应于开始指示信号STR而产生开始触发TRG。如上文参照图1解释的，检测单元20(1)-20(n)响应于开始触发TRG而按顺序地进行工作。那么，在时刻Tv1与时刻Tvn之间的各个时间点处，将电池CL(1)-CL(n)的输出电压与判定电压Vx相比较。即时间点Tv1、Tv2、…Tvn对应于对各个检测单元20(1)-20(n)的电压进行采样的电压采样时机。 
在检测单元20(n)在时刻Tvn处完成电压比较之后，最终判定信号FV经由传送电路25在时刻Tvc处到达异常监视电路30。时刻Tv1与时刻 Tvn之间的所需时段T1对应于检测单元20(1)-20(n)的工作时间和检测信号OD(1)-OD(n)的传送时间。同样，时刻Tvn与时刻Tvc之间的所需时段T2对应于在传送电路25处所需的时间(例如包括由光耦合器引起的传送延迟)。 
利用如上所述构造的本实施例的异常检测系统100，异常监视电路30不能直接掌握时刻Tv1-Tvn中的各个点。然而，可以预先掌握如上所述的所需时段T1、T2。因此，可以基于产生开始触发TRG的时机来设置预料将会在其中执行电压采样的时间段Ta-Tb(其将会被称作“电压采样时段”)。 
在上述电压采样时段Ta-Tb期间，以ΔTi的采样周期(即，以ΔTi的规则间隔)重复地执行给定次数的电流采用。在图4的示例中，给定次数是三次，并且在ΔTi的采样周期中的时刻Ti1、Ti2、Ti3的时间点处执行电流采样。初始电流采样时刻Ti1被设置为从电压采样时间段的开始时刻Ta起经过(ΔTi/2)以下的时间延迟。例如，Ti1被设置在比Ta晚(ΔTi/2)的时间点处。同样，最终电流采样时刻Ti3被设置为使得Ti3与Tb(电压采样时段在此处结束)之间的时间长度等于或短于(ΔTi/2)。例如，Ti3被设置到比Tb早(ΔTi/2)的时间点处。 
通过适当地设置采样周期ΔTi和初始电流采样时刻(时刻Ti)与电压采样时段的开始时刻(时刻Ta)之间的关系，电流采样时刻Ti1、Ti2、Ti3被设置在位于电压采样时间段Ta-Tb内部的时间段内，在电流采样时段Ti1-Ti3的两侧具有ΔTi/2以下的给定时间。 
图5中示出的每个块的功能通过由异常监视电路30进行的软件处理和/或硬件处理来实施。 
参照图5，异常监视电路30包括电流采样单元32、最大值提取单元34、校正量设定单元36和电流比较单元38。 
在接收到开始指示信号STR之后，电流采样单元32产生开始触发TRG，并且根据如图4所示的时机，以ΔTi的预定采样周期(或ΔTi的间隔)执行对由电流传感器15检测的电池电流Ib的采样。因此，如图4所示获得了电流采样值I(Ti1)、I(Ti2)、I(Ti3)。最大值提取单元34提取由电 流采样单元32获得的电流采样值的最大值，并且输出最大电流Imax。 
校正量设定单元36设置用于如图3所示的判定电流Ix的校正电流Id。校正电流Id被认为是电流的改变量的最大值，该电流的改变是由于如上所述的电池电流Ib的波动成分的存在，而由电池电压降低异常的检测与电池电流Ib的采样之间的时间延迟所引起的。之后，电流比较单元38接收通过使用校正电流Id校正原始判定电流Ix(图3)而获得的电流值(Ix-Id)。 
当最终判定信号FV被设置到H水平时，即，当任何电池的输出电压变得低于判定电压Vx时，电流比较单元38输出表示是否存在内阻异常的异常信号，作为信号RSL。 
电流比较单元38将从最大值提取单元34接收的最大电流Imax与经校正的判定电流(Ix-Id)相比较。如果Imax小于(Ix-Id)(Imax＜(Ix-Id))，那么电流比较单元38检测到内阻异常，并且将内阻异常信号设定为H水平。另一方面，如果Imax等于或大于(Ix-Id)(Imax≥(Ix-Id))，那么电流比较单元38将内阻异常信号设定为L水平，且表示没有检测到内阻异常。 
将会参照图6描述设置校正电流Id的方式。如上所述，校正电流Id被设定为应对电池电流Ib的电流波动(ac成分)。 
参照图6，假设在电池的输出电压Vc由于电池电流Ib的波动成分而改变的情况下，在时刻Tv处检测到Vc＜Vx。即，在时刻Tv检测到电池电压降低异常。 
与此同时，无论上述时刻Tv如何，根据预定采样周期ΔTi设定电流采样时机Ti。因此，在检测电压的时刻Tv与检测电流的时刻Ti之间存在检测延迟Td。由于检测延迟Td，产生了基于电流波动的相差的电流变化Idd。 
假设电池电流Ib的波动成分具有正弦电流的形式，将会理解由于检测延迟Td引起的电流变化Idd有以下公式(1)表示 
Idd＝Ipp·sin(π-(Td/Ts)·π) 
在以上公式(1)中，Ipp对应于假设为正弦电流的电流波动的峰对峰 值(振幅的两倍)，并且Ts对应于电流波动的周期。 
根据电流检测时机Ti的相位，电流变化Idd可以取正值或负值。然而，在该实施例中，只有在检测到过小电流时发生的电流变化Idd可以被纳入考虑，这是因为实施例的目的是减小错误地检测到内阻升高到大于阈值的异常的可能性。从这点来看，将会具体描述如何在上述公式(1)中设置电流变化Idd的最大值。 
在一个异常检测操作中，如图4所示，在三个时间点Ti1、Ti2、Ti3处执行电流采样。同时，在时刻Ta与时刻Tb之间进行对于电池CL(1)-CL(n)的电压比较。 
因此，图6中的电压检测时机Tv(在此处由于电池的输出电压与判定电压之间的比较而检测到电池电压降低异常)存在于作为电压采样时间段的时刻Ta与时刻Tb之间的某些点处。 
因此，将会理解电压检测时机Tv与电流采样时机Ti之间的时间延迟的最大值是采样周期的半周期(ΔTi/2)。因此，用于判定电流Ix的校正电流Id可以通过将Td＝(ΔTi/2)代入上述公式(1)来设置。 
公式(1)中的电流波动的峰对峰值Ipp和周期Ts根据用于产生车辆驱动力的电动机(其提供负载12)的转速或功率而改变。因此，峰对峰值Ipp可以被设定为使其对应于每个车辆所要求覆盖的车速范围或功率范围，并且对应于可以产生的最大电流波动的振幅。类似地，可以对于每个车辆设定电流波动的周期Ts。即，对于每种类型的车辆，可以根据电池组件10的负载(通常为用于驱动车辆的电动机)的规格或其控制规格预先确定按照以上公式(1)设定的校正电流Id。 
考虑校正电流Id起到减小判定电流Ix以减小错误地检测到内阻异常的可能性的作用，Ipp的最大值和Ts的最大值(可以考虑到负载(电机)的规格预先构想出)被应用到上述公式(1)，使得校正电流Id对于每种类型或规格的车辆取固定值。 
或者，电流波动的峰对峰值Ipp和周期Ts可以根据车辆情况(具体地，电动机的转速和输出值)改变，并且因而应用到上述公式(1)，使得校正电流Id被设定为根据车辆情况改变的可变值。 
在本实施例的异常检测系统100中，在时间点Ti1-Ti3处获得的电流采样值I(Ti1)-I(ti3)的最大值(最大电流Imax)小于经校正的判定电流(Ix-Id)时，检测到内阻异常。关于相对于最大电流Imax的电流变化Idd，采样周期的半周期(ΔTi/2)(其作为检测延迟的最大值)被用作Td代入以上公式(1)中，使得可以计算当估计电流波动的影响最大时出现的电流变化Idd。这是因为如图4所示，电流采样时刻在电流采样时段的两侧具有(ΔTi/2)以下的给定时间的状态下被设置在位于电压采样时段Ta-Tb内部的时段内，所以即使当在时刻Tv1-Tvn中的任何时刻处检测到电池电压降低异常时，电压检测时刻(图6中的Tv)与紧接在电压检测时刻之前或之后的电流采样时刻之间的时间差或延迟总是等于或小于(ΔTi/2)。 
如上所述，将要与最大电流Imax比较的判定电流可以被校正，使得其反映对应于电流变化的校正电流Id。因此，错误地检测到内阻升高的可能性得到减小或避免，否则当由于电流波动的影响而由电压检测时机与电流检测时机之间的延迟引起的检测到过小电流值时将会产生这种可能性。 
之后，将会参照示出了由异常监视电路30执行的控制例程的流程图解释根据本发明的实施例的由用于电池组件的异常检测系统进行的内阻异常检测。 
参照图7，异常监视电路30在步骤S100中判断是否开始用于检测内阻异常的异常检测操作。在步骤S100中，判断例如是否从ECU产生开始指示信号STR。当没有产生开始指示信号STR时，将不会执行以下步骤S110-S170的处理。 
另一方面，如果产生了开始指示信号STR，在步骤S100中作出肯定判定(YES)，并且控制进行到步骤S110。在步骤S110中，异常监视电路30向检测单元20(1)产生开始触发TRG。响应于开始触发TRG，检测单元20(1)-20(n)按顺序地工作，以将电池CL(1)-CL(n)的输出电压相继地与判定电压Vx相比较。 
此外，异常监视电路30在步骤S120中执行电流采样处理，其中每经过采样周期时间段ΔTi就对电流进行采样。在步骤S120中，通过在各个采样时刻对电流传感器15的输出值进行采样而获得电流采样值。 
参照图8，在电流采样处理中，异常监视电路30在步骤S121中执行计时或时间测量操作，并且在步骤S122中判断是否已经从时刻Ta(电压采样时间段的起点)经过了预定时间，该预定时间通常为采样周期的半周期(ΔTi/2)。(当在步骤S122中作出否定判定(“否”)时)异常监视电路30重复步骤S121的计时处理，直到经过(ΔTi/2)为止。 
在经过预定时间(在本实施例中为ΔTi/2)之后，在步骤S122中作出肯定判定(“是”)，并且异常监视电路30进行到其中执行初始电流采样的步骤S123。因此，电流传感器15的输出值被采样，从而获得电流采样值I(Ti1)。 
在步骤S124中，异常监视电路30执行计时操作，以测量从最后的或上一个电流采样时刻已经经过的时间。之后，异常监视电路30在步骤S125中判断从最后的电流采样起是否已经经过了采样周期ΔTi。(当在步骤S125中作出否定判定(“否”)时)异常监视电路30重复步骤S124的计时操作，直到已经经过了ΔTi位置。 
如果从最后的电流采样起已经经过了采样周期时间段ΔTi(当在步骤S125中作出肯定判定(“是”)时)，异常监视电路30进行到其中对电流传感器15的输出值进行采样的步骤S126。在执行电流采样(S126)之后，异常监视电路30进行到步骤S127，以判断是否已经执行了预定次数的电流采样。如果已经执行了预定次数的电流采样(如果在步骤S127中作出肯定判定(“是”))，异常监视电路30进行到步骤S128以结束电流采样处理。如果还没有执行预定次数的电流采样(如果在步骤S127中作出否定判定(“否”))，异常监视电路30重复步骤S124-S127的处理，以按照采样周期ΔTi执行电流采样。以此方式，如图4所示在Ti1-Ti3的每个时刻执行电流采样。 
参照图7，一旦在步骤S120中完成电流采样处理，异常监视电路30进行到步骤S130以提取作为在步骤S120中获得的多个电流采样值的最大值的最大电流Imax。在上述示例中，对于每个异常检测操作执行三次电流采样；因此，电流采样值I(Ti1)-I(Ti3)的最大值被设置为最大电流Imax。 
在步骤S140中，异常监视电路30设定用于判定电流Ix的校正电流 Id。如上文参照图6解释的，当图6中示出的检测延迟Td处于最大(ΔTi/2)时，通过用(ΔTi/2)代入以上公式(1)中的Td来设定在步骤S140中设定的校正电流Id，以覆盖由于电流波动所引起的电流变化。 
当异常监视电路30基于最终判定信号FV检测电池电压降低异常时，异常监视电路30通过将在步骤S130中获得的最大电流Imax与经校正的判定电流(Ix-Id)相比较来判断是否发生内阻异常。 
当Imax小于(Ix-Id)时(即，当在步骤S150中作出肯定判定(“是”)时)，异常监视电路30进行到步骤S160以判定为在某电池中内阻已经升高到大于阈值，即，发生内阻异常，并且输出检测结果“检测到异常”。另一方面，当Imax等于或大于(Ix-Id)时(即，当在步骤S150中作出否定判定(“否”)时)，异常监视电路30进行到步骤S170以判定为没有发生内阻异常，并且输出检测结果“没有检测到异常”。当最终判定信号FV表示没有检测到电池电压降低异常时，在步骤S150中作出否定判定(“否”)，并且判定为没有发生内阻异常。 
虽然根据本实施例的用于电池组件的异常检测系统被简单地构造为不像每个电池的电压监视功能那样直接检测每个电池的电压值，但是该系统能够判断内阻是否已经升高到大于预定水平(是否存在内阻异常)，同时减小或消除由于电流传感器15的输出的采样时机与电压检测时机之间的延迟所引起的错误检测的可能性。 
虽然在一个异常检测操作中进行三次电流采样，但是电流采样的次数可以被设置为等于或大于三的任何数值。 
例如，图9示出了其中在一个异常检测操作中进行四次电流采样的修改示例。在图9的修改示例中，在从电压采样时段的开始时刻(Ta)起已经经过采样周期的半周期(ΔTi/2)的时间点与比电压采样时段的结束(Tb)提前(ΔTi/2)的时间点之间，以采样周期时间段ΔTi的间隔设置电流采样时刻Ti1-Ti4，使得通过与图示实施例类似的异常检测方法，借助于将多个电流采样值的最大电流与经校正的判定电流(Ix-Id)相比较，可以在减小由电压检测时机与电流检测时机之间的延迟所引起的错误检测的可能性的状态下检测内阻异常。 
如图10所示，图1中示出的电池组件10可以被当作为一个电池块，并且多个这种电池块(B0-B7)可以被结合到一起，以进一步提供图10中示出的电池组件10。 

Claims (6)

1.一种用于电池组件(10)的异常检测系统，所述电池组件具有串联连接的多个电池(CL)，所述异常检测系统包括对于所述多个电池(CL)分别设置的多个检测单元(20)，所述检测单元(20)中的每个均被布置为将所述电池(CL)中的相应一个电池的输出电压与预定的判定电压相比较；电流检测器(15)，其检测通过所述多个电池(CL)的电流；异常监视电路(30)，基于从所述多个检测单元(20)接收的所述检测信号以及通过所述电流检测器(15)获得的电流检测值，所述异常监视电路检查是否在所述多个电池(CL)中的任何电池中发生了内阻异常，其中所述异常监视电路(30)包括电流采样单元(32)，其按照预定采样周期对所述电流检测器(15)的电流检测值进行预定次数的采样，所述异常检测系统的特征在于：
所述多个检测单元(20)响应于开始触发而按顺序地进行工作，并且按顺序地传送反映该电压比较的结果的检测信号，从而输出表示是否所述多个电池(CL)中的任何电池的输出电压变得低于所述判定电压的异常信号，
所述内阻异常是指内阻升高到比所述内阻的上限高的水平，以及
其中，所述异常监视电路(30)还包括：
校正量设定单元(36)，其对于与将所述判定电压除以所述内阻的所述上限而获得的电流值相对应的判定电流，设定反映所述电流的波动成分的电流校正量；以及
电流比较单元(38)，当所述异常信号表示所述多个电池(CL)中的任何电池的输出电压变得低于所述判定电压时，并且当由所述电流采样单元(32)获得的多个电流采样值的最大值小于通过从所述判定电流减去所述电流校正量而获得的电流值时，所述电流比较单元检测到所述内阻异常，并且
其中，所述电流采样单元(32)将所述采样周期设定为：使得首次电流采样时间被设定为从在所述多个检测单元(20)中进行的对于所述多个电池(CL)的电压比较的开始起经过了与所述采样周期的半周期相等或更短的给定时间长度的时间点，并且使得最终电流采样时间被设定为在所述多个检测单元(20)中进行的电压比较的结束提前了与所述采样周期的半周期相等或更短的给定时间长度的时间点。
2.根据权利要求1所述的用于电池组件(10)的异常检测系统，其中，所述校正量设定单元(36)被配置为根据由于与所述采样周期的半周期相对应的相移所带来的、由所述波动成分产生的电流变化量来设定所述电流校正量。
3.根据权利要求2所述的用于电池组件(10)的异常检测系统，其中，所述校正量设定单元(36)被配置为基于当所述波动成分被看作正弦电流时在所述电池组件(10)的最大输出时的电流振幅，并基于所述采样周期的半周期与所述波动成分的周期的比率，来设定所述电流校正量。
4.根据权利要求1所述的用于电池组件(10)的异常检测系统，其中，由所述异常监视电路(30)接收到的所述检测信号是基于由作为所述多个检测单元(20)之一的最终级的检测单元产生的所述检测信号而生成的异常信号。
5.根据权利要求1所述的用于电池组件(10)的异常检测系统，其中，所述多个检测单元(20)包括第一至第n检测单元，其中，n为等于或大于2的整数，所述第一检测单元响应于所述开始触发而进行工作，并将表示是否第一电池的输出电压变得低于所述判定电压的检测信号传送到第二检测单元，在i为2至n的整数的情况下的第i检测单元中的每个均包括电压比较器和逻辑运算电路，所述电压比较器输出第i电池的输出电压与所述判定电压之间的电压比较的结果，所述逻辑运算电路被配置为基于从第i-1检测单元传送的检测信号以及所述电压比较器的输出信号，来输出表示是否第一至第i电池中的任何电池的输出电压变得低于所述判定电压的检测信号，
所述异常检测系统还包括信号传送电路(25)，所述信号传送电路从第n检测单元接收所述检测信号并且将基于所述检测信号的所述异常信号输出到所述异常监视电路(30)。
6.根据权利要求1所述的用于电池组件(10)的异常检测系统，还包括分别对所述多个电池(CL)设置的多个电压异常检测单元，所述电压异常检测单元中的每个响应于开始触发而按顺序地进行工作，将所述电池(CL)中的相应一个的输出电压与比所述判定电压高的上限电压相比较并且按顺序地传送反映该电压比较的结果的上限电压比较信号，从而输出表示是否所述多个电池中的任何电池的输出电压高于所述上限电压的电压异常信号。
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