CN104081622B - 电力存储装置、电力系统和电动车辆 - Google Patents

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Abstract

一种蓄电模块，包括：多个电池；主监控电路，被配置为检测多个电池的操作状态；微控制器单元，经由主通信路径连接至主监控电路；以及辅助监控电路，经由辅助通信路径连接至微控制器单元。辅助监控电路被配置为在确定主通信路径异常或主监控电路的操作状态异常时检测多个电池的操作状态。

Description

电力存储装置、电力系统和电动车辆
技术领域
本公开涉及电力存储装置、电力系统以及利用来自电力存储装置的电力的电动车辆。
背景技术
近年来，诸如锂离子电池的二次电池的使用迅速扩展到其中结合了诸如太阳能电池与风力发电的新能源系统的用于电力存储的电力存储装置和用于车辆的蓄电池等。当使用多个蓄电元件时，例如，单位电池(unit battery)(也被称为单电池。在下面的描述中适当地称之为电池单元)生成大的输出时，采用其中多个蓄电模块串联的配置。蓄电模块通过将多个电池单元(例如，四个)并联和/或串联来配置电池块(battery block)。通过将多个电池块收纳在外部壳体中来配置蓄电模块(也被称之为电池组)。
进一步地，已知一种电力存储装置，其中，连接多个蓄电模块并在多个蓄电模块中设置共用控制装置(适当地称之为主微控制器单元(main microcontroller unit))。配置电力存储装置使得每个蓄电模块具有模块控制器并且经由通信路径在模块控制器与主微控制器单元之间进行通信。
每个蓄电模块均具有模块控制器(适当地称之为子微控制器单元(sub-microcontroller unit))，该模块控制器由监控电路和微型计算机组成以监控电池单元的状态并检测异常。监控电路监控每个电池单元的电压，利用比较器比较预定的阈值和每个电池单元的电压，并输出指示其正常/异常的检测信号(例如，1位检测信号)。
当对电池充电时，将每个电池单元的电压与预定值进行比较，并生成表示该电压是否为过压(适当地称之为OV)的检测信号。当电池放电时，将每个电池单元的电压与预定值进行比较，并生成表示该电压是否为欠压(undervoltage)(适当地称之为UV)的检测信号。当对电池进行充电和放电时，将电池单元中流动的电流值与预定值进行比较，并生成表示该电流是否为过流(适当地称之为OC)的检测信号。进一步地，当对电池进行充电和放电时，分别将每个电池单元的温度与预定值进行比较，并生成表示该温度是否处于过热状态(适当地称之为OT)的检测信号。
进一步地，将每个电池单元的电压和电流提供给每个模块的子微控制器单元，并进行其中均等化多个电池单元的电压的平衡调整。上述监控电路的检测信号经由通信路径被提供给子微控制器单元。进一步地，将检测信号从子微控制器单元经由通信路径传输至主微控制器单元。主微控制器单元从每个蓄电模块接收检测信号并且控制充电和放电操作。
例如，在PTL 1中公开了用于车辆的DC供电系统，该DC供电系统由具有一组多个电池单元的电池模块和连接至电池模块的单元控制器组成。在PTL 1中公开的蓄电池控制器具有集成电路，该集成电路具有与上述监控电路相同的功能。
引用列表
专利文献
PTL1：日本未经审查专利申请公开第2009-089487号
发明内容
技术问题
在电池系统(DC电源系统)中，要求用语每个蓄电模块的监控电路(PTL 1中的电池控制器的集成电路)正常操作，以正确检测每个电池单元的状态。当监控电路异常时，主微控制器单元无法正确确定电池单元的状态，并且可能无法正确控制电池的充电和放电。进一步地，当监控电路与子微控制器单元之间的通信路径，或子微控制器单元与主微控制器单元之间的通信路径也发生异常时，会出现相似的问题。
上述PTL 1中的问题在于当集成电路发生异常时，无法使用由集成电路控制的电池单元组。
因此，本发明的目的在于提供一种电力存储装置、电力系统和电动车辆，其防止监控电路或通信路径发生异常时无法监控电池单元的状态的问题。
问题的解决方案
在一个实施方式中，蓄电模块包括：多个电池；主监控电路(primary monitoringcircuit)，被配置为检测多个电池的操作状态；微控制器单元，经由主通信路径连接至主监控电路；以及辅助监控电路(secondary monitoring circuit)，经由辅助通信路径连接至微控制器单元。辅助监控电路被配置为在做出主通信路径中的异常，或主监控电路的操作状态中的异常的确定时检测多个电池的操作状态。
在另一个实施方式中，电池系统包括：电子控制单元；连接至电子控制单元的多个主微控制器单元；以及与每一个主微控制器单元连接的多个蓄电模块。每一个蓄电模块均包括：多个电池；主监控电路，被配置为检测多个电池的操作状态；子微控制器单元，经由主通信路径连接至主监控电路；以及辅助监控电路，经由辅助通信路径连接至模块控制器，该辅助监控电路被配置为在做出主通信路径中的异常，或主监控电路的操作状态中的异常的确定时检测多个电池的操作状态。
在另一个实施方式中，一种电动车辆，该电动车辆包括蓄电模块，该蓄电模块包括：多个电池；主监控电路，被配置为检测多个电池的操作状态；微控制器单元，经由主通信路径连接至主监控电路；以及辅助监控电路，经由辅助通信路径连接至模块控制器，该辅助监控电路被配置为在做出主通信路径中的异常，或主监控电路的操作状态中的异常的确定时检测多个电池的操作状态。电动车辆还包括转换器，该转换器被配置为接收并且转换从蓄电模块提供的电力的供应，并将所转换的电力提供给电动车辆的组件。
发明的效果
根据本发明，可在第一监控部发生故障时使用第二监控部替代第一监控部的功能来继续对电池进行充电和放电。
附图说明
[图1]图1为电力存储装置的示例的框图。
[图2]图2为示出了电力存储装置中的控制器单元的关系的框图。
[图3]图3为设置用于本公开中的每个蓄电模块的控制部的示例的框图。
[图4]图4为用于说明本公开中的自诊断的流程图。
[图5]图5为用于说明本公开中的自诊断的流程图。
[图6]图6为设置用于本公开中的每个蓄电模块的控制部的另一个示例的框图。
[图7]图7为用于说明本公开中的自诊断的另一个示例的流程图。
[图8]图8为具有本公开的模块之间的平衡电路的蓄电系统的应用例的第一示例的框图。
[图9]图9为具有本公开的模块之间的平衡电路的蓄电系统的应用例的第二示例的框图。
具体实施方式
下文所述的实施方式为本公开的优选特定示例，并增加了各种技术上有利的限制。但是，在以下说明中，本公开的范围并不限于这些实施方式，除有明确提及进行限制。
电力存储装置
当使用多个蓄电元件(例如，电池单元)时，采用其中多个蓄电单元(下文称为蓄电模块)连接并在多个蓄电模块中提供共用控制装置的配置，以生成大的输出。该配置被称为电力存储装置。除了电池，可将电容器等用作电力存储单元。
蓄电模块是其中组合电池部与用于每个模块提供的模块控制器的单元，电池部包括串联连接的多个电池单元(例如，锂离子二次电池)或串联连接的多个并联的电池单元(电池块)。并且每个模块控制器的子微控制器单元连接至作为整体控制装置的主微控制器单元，并且主微控制器单元执行充电管理、放电管理、退化抑制管理等。
经由用于每个存储模块的总线连接模块控制器和主微控制器单元。使用串行接口作为总线。具体地，作为串行接口，可使用SM总线(系统管理总线)、CAN(控制器局域网)、SPI(串行外围接口)等。
子微控制器单元的每个模块控制器和主微控制器单元执行通信。换句话说，每个蓄电模块的内部状态信息，即，电池信息(诸如每个电池单元的电压和整个模块的电压的信息、电流信息或温度信息)从子微控制器单元传输至主微控制器单元，并且管理每个蓄电模块的充电处理和放电处理。
图1示出了电力存储装置的特定连接配置的示例。例如，四个蓄电模块MOD1至MOD4串联连接。在这种情况下，例如，由正极端子1(VB+)和负极端子2(VB-)取出整个电力存储装置的输出电压，例如，约200V。每个蓄电模块分别包括模块控制器CNT1至CNT4和电池部BB1至BB4，在电池部中，并联连接的多个电池单元或多个电池块连接在一起。如下所述，每个模块控制器包括具有集成电路配置的监控电路和子微控制器单元。
模块控制器CNT1至CNT4经由总线彼此连接，并且模块控制器CNT4的通信端子连接至主微控制器单元ICNT。电池信息(诸如用于每个模块的电压)从每个模块控制器传输至主微控制器单元ICNT。进一步地，主微控制器单元ICNT具有用于与外部(例如，电子控制单元)通信的通信端子3。
在本公开的实施方式中，如在图2中所示，为了控制多个蓄电模块，每个蓄电模块的子微控制器单元(在附图中被标记为子MCU)连接至主微控制器单元(在附图中被标记为主MCU)。进一步地，多个主微控制器单元连接至最上面的电子控制单元(在附图中被标记为ECU)。电子控制单元为在总体上控制模拟设备的单元的通称。作为示例，电子控制单元为安装在车辆(电动车辆或混合动力车辆)上的控制单元。
模块控制器的示例
将参照图3对模块控制器的配置的示例进行描述。另外，为了简化起见，省略了单元之间用于均等化单元之间的电压的平衡调整电路和模块之间用于均等化模块之间的电压的平衡调整电路。
电池部的串联连接的例如n个电池单元C1至Cn被连接至具有集成电路配置的监控电路10。电池部可包括与并联的多个电池单元串联的电池部的配置。监控电路10和子微控制器单元20经由通信路径21彼此连接。监控电路10和子微控制器单元20构成每个蓄电模块的模块控制器(在图1中为CNT1至CNT4)。进一步地，子微控制器单元20和主微控制器单元ICNT经由通信路径22彼此连接。通信路径21和22可使用有线或无线通信路径。即使未在图3中示出，但另外的蓄电模块的模块控制器的子微控制器单元连接至通信路径22。
监控电路10具有电池电压多路复用器(MUX)11。通过电池电压多路复用器11利用分时技术将n个单元的电压多路复用，并转换为数字信号，并进一步在A/D转换器和比较器(ADC&CMP)12中与电压阈值相比较。A/D转换器和比较器12输出每个电池单元的14-18位数字电压数据和每个电池单元的电压与电压阈值之间的比较结果(例如，1位信号)。A/D转换器和比较器12的输出信号被提供给通信单元13。
检测在电池部(电池单元C1至Cn)中流动的电流的电阻器23串联连接至电池部。电阻器23两端的电压经由放大器24被提供给A/D转换器和比较器(ADC&CMP)14。A/D转换器和比较器14输出数字电流数据和电流值与电流阈值之间的比较结果(例如，1位信号)。A/D转换器和比较器14的输出信号被提供给通信单元13。
进一步地，提供了检测每个电池单元的温度的温度测量部25。来自温度测量部25的温度信息被提供给温度多路复用器(MUX)15。通过温度多用复用器15多路复用的温度数据被提供给A/D转换器和比较器12。A/D转换器和比较器12输出每个电池单元的数字的温度数据和每个电池单元的温度与温度的阈值之间的比较结果(例如，1位信号)。
图3中所示的配置具有与电压和温度相关的一个A/D转换器和比较器12。然而，可单独设置与电压和温度相关的A/D转换器和比较器12。进一步地，监控电路10包括自诊断电路16。自诊断电路16执行集成电路测试并且测试监控电路10中的电路块是否正常操作。具体地，将预先已知的测试数据值提供给A/D转换器和比较器12以及A/D转换器和比较器14，并根据是否从电路获得了预定输出来执行电路测试。换句话说，监控电路10根据电压、电流和温度是否处于预定范围之内来确定正常/异常。
从A/D转换器和比较器12输出的1位信号为指示每个电池单元的电压正常/异常的检测信号。当对电池充电时，将每个电池单元的电压与预定值进行比较，并生成表示该电压是否为过压OV的检测信号。当对电池进行放电时，将每个电池单元的电压与预定值进行比较并且生成表示该电压是否为欠压UV的检测信号。进一步地，从A/D转换器和比较器12输出的另一个1位的信号为表示每个电池单元的温度过热OT的检测信号。A/D转换器和比较器12输出的1位的信号为表示每个电池单元的电流过流OC的检测信号。另外，监控该监控电路10内部的温度并可生成指示温度异常的检测信号。
通信单元13经由通信路径21将上述检测信号、电压值的数据、电流值的数据和温度的数据传输给子微控制器单元20。如下所述，子微控制器单元20利用接收到的检测信号来执行监控电路10的诊断处理。从监控电路10输出的检测信号和表示诊断处理的结果的数据经由通信路径22被传输至主微控制器单元ICNT。另外，电压值和电流值的数据也从通信单元13传输至子微控制器单元20。子微控制器单元20将这些值用于单元之间的平衡调整和模块之间的平衡调整。
当通信路径21存在除上述电路块异常之外的故障时，可能无法执行监控电路10与子微控制器单元20之间的通信。进一步地，当子微控制器单元20与主微控制器单元ICNT之间的通信路径22发生故障时，可能无法执行子微控制器单元20与主微控制器单元ICNT之间的通信。通信路径21和22的故障也会引起控制处理的故障。作为示例，利用子微控制器单元20检测通信路径21的故障。例如，一直在通信单元13与子微控制器单元20之间执行通信，当即使过了预定时间，来自通信单元13的数据仍没有到达，则判定通信路径21中有异常。作为另一种方法是，自子微控制器单元20向通信单元13发出数据请求但没有来自通信单元13的响应时，则判定通信路径21中的异常。
利用主微控制器单元ICNT检测通信路径22的故障。主微控制器单元ICNT根据通信路径21和22的故障的判定输出来生成用于操作断路开关的控制信号。
与上述监控电路10具有相同配置的辅助(替代)监控电路10’与电池单元C1至Cn并联连接到监控电路10。当监控电路10具有集成电路配置时，辅助监控电路10'为外部配置。换句话说，辅助监控电路10'具有电池电压多路复用器11、A/D转换器和比较器12以及通信单元13。自诊断电路16可并非必需设置在辅助监控电路10'中。
辅助(替代)通信路径26被设置在辅助监控电路10'与子微控制器单元20之间。因此，当监控电路10的电路块发生异常或通信路径发生故障时，可利用辅助监控电路10'和子微控制器单元20来保持模块控制器的功能。因此，保持了安装至模块控制器的蓄电模块的功能。
进一步地，通过监控电路10或辅助监控电路10'的输出来操作的断路开关27被插入在电源线上。由主微控制器单元ICNT判定断路开关27是否被操作，并且经由子微控制器单元20将判定结果传输至监控电路。当断路开关27关闭时，电源线开路(opened)并且不生成电源输出。这种情况下，可采用其中为每个蓄电模块设置断路开关27并且然后不通过蓄电模块单元输出电源的配置，以及当一个蓄电模块的断路开关27关闭时不生成整个蓄电模块的输出的配置中的一个。
控制处理的流程
参照图4和图5对使用上述模块控制器(监控电路10和10'，以及子微控制器单元20)的控制处理的流程进行描述。主微控制器单元ICNT和电子控制单元的控制还与模块控制器的控制有关。另外，由于示图空间的限制，将一系列流程的流程图拆分并且在图4和图5中示出。
当在步骤S1中开始对电池进行充电和放电(充电或放电)时，监控电路10在步骤S2中开始其操作。接下来，在步骤S3中，监控电路10进入自诊断模式。换句话说，自诊断电路16执行A/D转换器和比较器12、A/D转换器和比较器14以及通信路径21和22是否正常的诊断。
当在步骤S3中的诊断结果为正常(在图中标记为正常(OK)，下同)时，处理前进至步骤S4。在步骤S4中，监控电路10开始对每个电池单元的电压、电池部的电流和每个电池单元的温度进行监控操作。当在步骤S3中的诊断结果为异常(在图中标记为异常(NG)，下同)时，处理经由步骤S5返回至步骤S2。在步骤S5中，子微控制器单元20最终判定监控电路10是异常的。
当在开始之后的自诊断结果为异常时，监控电路10再次变为自诊断模式。在预定次数之后，如果自诊断结果为异常，则最终判断监控电路10为异常，虽然在图4中进行了省略，但通过辅助监控电路10'来切换监控操作。多次执行自诊断允许子微控制器单元20可靠地判定监控电路10的异常。例如，作为重试多次的结果，异常结果的次数大于或等于预定次数时，则判定监控电路10是异常的。即使电路本身是正常的，但由通信程序、定时控制等中的错误(bug)也会导致异常的判定结果，使得重试处理能够有效地增加判定的可靠性。
仅在开始对电池充电和放电之后执行自诊断，并且随后仅在监控电路10出现问题时执行自诊断。当在步骤S3中的自诊断结果为正常时，则在步骤S4中利用监控电路10开始进行监控操作。充电和放电操作继续。
在步骤S6中，判定监控电路10的电路是否异常或通信路径是否异常。当判定没有发生异常时，处理前进至如下所述的图5中的步骤S9。当发生异常时，监控电路10在步骤S7中变为自诊断模式。在步骤S7之后的处理如图5中所描述的。图4中的符号A、B和C连接至图5中的符号A、B和C。
在步骤S7中的自诊断包括如上所述的多次重试处理。如步骤S7中的判断结果存在以下几种情况：正常(参考符号A)的情况、异常(参考符号C)的情况以及其中表示在自诊断处理期间发生的OV(过压)、UV(欠压)、OC(过电流)或OT(过热)的检测信号的情况(参考符号B)。
当在步骤S7中的自诊断结果为正常(参考符号A)时，监控电路10执行通常的监控操作，如在图5中的步骤S8中所示。当没有检测到OV/UV/OC/OT时，执行步骤S9中的处理(保持充电/放电并且电力线接通(ON))。
在其中监控电路10执行监控操作的步骤S8中，当检测到OV/UV/OC/OT时，在步骤S10中，检测信号经由(主)通信路径21被传输至子微控制器单元20。
接收检测信号的子微控制器单元20在步骤S11中执行判定处理并判定其状态。
如在步骤S12中所示，即使继续对电池充电和放电，可一直利用监控电路10的A/D转换器和比较器执行监控操作，并且当没有检测到OV/UV/OC/OT时，处理返回至步骤S9。当检测到OV/UV/OC/OT时，检测信号在步骤S13中经由主通信路径21被传输至子微控制器单元20。接收检测信号的子微控制器单元20在步骤S11中执行判断处理并判断其状态。
当在步骤S7中的自诊断结果为异常(参考符号C)时，如图5中的步骤S14和步骤S15中所示，执行监控操作。当在步骤S14和步骤S15中没有检测到异常时，执行步骤S9中的处理(保持充电/放电并且电力线接通(ON))。
在步骤S14中，当利用辅助监控电路10'检测到OV/UV中的一个时，检测信号在步骤S16'中经由辅助通信路径26被传输至子微控制器单元20。当在步骤S15中利用监控电路10检测到OV/UV/OC/OT中的一个时，检测信号在步骤S16中经由主通信路径21被传输至子微控制器单元20。接收检测信号的子微控制器单元20在步骤S11中执行判断处理并判断其状态。
如在步骤S17中所示，即使继续对电池进行充电和放电，可一直利用辅助监控电路10'的A/D转换器和比较器执行监控操作，并且当没有检测到OV/UV时，处理返回至步骤S9。当检测到OV/UV时，检测信号在步骤S18中经由辅助通信路径26被传输至子微控制器单元20。接收检测信号的子微控制器单元20在步骤S11中执行判定处理并且判定其状态。
子微控制器单元20和主微控制器单元ICNT经由通信路径22彼此连接，并且在步骤S19中主微控制器单元执行判定处理。进一步地，在步骤S20中执行对最上面的电子控制单元的判定处理。
当监控电路10或辅助监控电路10'的自诊断结果为正常并且接收到来自其的表示OV/UV/OC/OT的检测信号时，在步骤S21中停止执行对电池的充电和放电并且电力线断开(OFF)。利用断路开关27来执行电力线的断开。
当在自诊断(参考符号B)期间产生表示OV(过压)、UV(欠压)、OC(过电流)或OT(过热)的检测信号时，处理前进至步骤S14和步骤S15(图5)。换句话说，执行与步骤S7中的自诊断结果为异常(参考符号C)时的相同的处理。
如上所述，在本公开的实施方式中，即使在监控电路10或通信路径中发生异常，也可使用辅助监控电路10'进行监控并且可切换监控操作，以经由辅助通信路径26进行通信，并且然后可继续对电池进行充电和放电。进一步地，当开始操作时，自诊断被重试多次，并且然后可以可靠地执行自诊断。
模块控制器的其它示例
如在图3中所示，配置上述模块控制器的示例，使得辅助(替代)监控电路10'与监控电路10并联连接至电池单元C1至Cn，并且监控电池单元C1至Cn的电压。如在图6中所示，与监控电路10类似，辅助监控电路10'可被设置具有电池电压多路复用器(MUX)11'、A/D转换器和比较器(ADC&CMP)12'、通信单元13'、A/D转换器和比较器(ADC&CMP)14'、温度多路复用器(MUX)15'。
辅助(替代)通信路径26被设置在辅助监控电路10'与子微控制器单元20之间。因此，当监控电路10的电路块发生异常或通信路径发生故障时，可利用辅助监控电路10'和子微控制器单元20来保持模块控制器的功能。因此，保持了其中安装了模块控制器的蓄电模块的功能。
即使使用辅助监控电路10'，可执行与上述说明相同的控制。图7示出了控制处理的第二部分(与图5相对应)。由于与图4相对应的控制为相同的处理，因此省略了其图示。由于辅助监控电路10'监控电流和温度以及电压的异常，除了监控电压的异常(OV和UV)之外，辅助监控电路10'还监控电流的异常(OC)和温度的异常(OT)，如在图7中的步骤S14'和步骤S17'中所示。由于其它处理类似于图5，故省略其描述。
另外，本公开可具有以下所述的配置。
(1)一种蓄电模块，包括：多个电池；用于检测多个电池的操作状态的主监控电路；经由主通信路径连接至主监控电路的微控制器单元；以及辅助监控电路，经由辅助通信路径连接至微控制器单元，该辅助监控电路被配置为在做出主通信路径异常，或主监控电路的操作状态异常的确定时检测多个电池的操作状态。
(2)根据(1)所述的蓄电模块，其中，主通信路径为无线通信路径。
(3)根据(1)所述的蓄电模块，其中，主监控电路和/或辅助监控电路通过确定多个电池的存储数据、温度数据和/或电流数据是否在预定范围中来检测多个电池处于正常还是异常操作状态。
(4)根据(3)所述的蓄电模块，其中，主监控电路包括：通信单元；以及与通信单元连接的第一A/D转换器和比较器单元，该第一A/D转换器和比较器单元被配置为从电池电压多路复用器接收多个电池的电压数据，并且输出电压数据和每个电池的电压与电压阈值之间的比较结果，并且从电池温度多路复用器接收多个电池的温度数据，并输出温度数据和每个电池的温度与温度阈值之间的比较结果。
(5)根据(4)所述的蓄电模块，其中，主监控电路进一步包括：与多个电池连接的电阻器；以及连接至通信单元连接的第二A/D转换器和比较器单元，该第二A/D转换器和比较器单元被配置为从电阻器接收多个电池的电流数据，并且输出电流数据和电池的电流与电流阈值之间的比较结果。
(6)根据(3)所述的蓄电模块，其中，主监控电路和/或辅助监控电路被配置为经由主通信路径将检测信号传输至微控制器单元，该检测信号基于电压数据、温度数据和电流数据中的一个或多个来指示多个电池的正常或异常操作状态。
(7)根据(3)所述的蓄电模块，进一步包括：电力线；以及断路开关，连接至主监控电路和/或辅助监控电路，并插入在电力线上，其中，当所述断路开关接收指示多个电池的异常操作状态的信号时，该断路开关切断来自电力线的电力。
(8)根据(1)所述的蓄电模块，其中，主监控电路包括自诊断电路，自诊断电路被配置为执行集成电路测试以确定主监控电路中的电路块的操作状态。
(9)根据(8)所述的蓄电模块，其中，自诊断电路被配置为在预定数量的集成电路测试结果确定电路块的操作状态异常时由辅助监控电路启动蓄电模块的监控和控制操作。
(10)根据(1)所述的蓄电模块，其中，主监控电路包括通信单元，通信单元被配置为通过主通信路径与微控制器单元通信关于多个电池的操作状态的数据，并且其中，微控制器单元被配置为确定预定的时间量内没有从通信单元通信数据，或者确定微控制器单元在向通信单元发出针对所述数据的请求之后没有收到通信单元的响应来确定主通信路径异常。
(11)根据(1)所述的蓄电模块，其中，辅助监控电路的电子配置与主监控电路的电子配置相同。
(12)一种电池系统，包括：电子控制单元；多个主微控制器单元，连接至电子控制单元；多个蓄电模块，连接至每个主微控制器单元，每个蓄电模块包括多个电池；主监控电路，被配置为检测多个电池的操作状态；子微控制器单元，经由主通信路径连接至主监控电路；以及辅助监控电路，经由辅助通信路径连接至模块控制器，该辅助监控电路被配置为在做出主通信路径异常，或主监控电路的操作状态异常的确定时检测多个电池的操作状态。
(13)根据(12)所述的电池系统，其中，对于每个蓄电模块，主通信路径为无线通信路径。
(14)根据(12)所述的电池系统，其中，对于每个蓄电模块，主监控电路和/或辅助监控电路通过确定多个电池的存储数据、温度数据和/或电流数据是否处于预定范围内来检测多个电池处于正常操作状态或异常操作状态。
(15)根据(14)所述的电池系统，其中，对于每个蓄电模块，主监控电路包括：通信单元；以及第一A/D转换器和比较器单元，连接至通信单元，该第一A/D转换器和比较器单元被配置为从电池电压多路复用器接收多个电池的电压数据，并且输出电压数据和每个电池的电压与电压阈值之间的比较结果，并且从电池温度多路复用器接收多个电池的温度数据，并且输出温度数据和每个电池的温度与温度阈值之间的比较结果。
(16)根据(15)所述的电池系统，其中，对于每个蓄电模块，主监控电路进一步包括：电阻器，连接至多个电池；以及第二A/D转换器和比较器单元，连接至通信单元，该第二A/D转换器和比较器单元被配置为从电阻器接收多个电池的电流数据，并且输出电流数据和电池的电流与电流阈值之间的比较结果。
(17)根据(14)所述的电池系统，进一步包括：电力线；以及，断路开关，连接至主监控电路和/或辅助监控电路并插入在电力线上，其中，断路开关接收指示多个电池的异常操作状态的信号时，断路开关切断来自电力线的电力。
(18)根据(14)所述的电池系统，其中，对于每个蓄电模块，主监控电路和/或辅助监控电路被配置为仅有主通信路径将检测信号传输至子微控制器单元，该检测信号基于电压数据、温度数据和电流数据中的一个或多个来指示多个电池的正常操作状态或异常操作状态。
(19)根据(18)所述的电池系统，其中，主微控制器单元被配置为接收传输自与其连接的一个或多个子微控制器单元的检测信号。
(20)根据(12)所述的电池系统，其中，对于每个主微控制器单元，主微控制器单元通过共用通信路径连接至多个子微控制器单元连接，主微控制器单元被配置为检测共用通信路径的故障。
(21)根据(20)所述的电池系统，其中，主微控制器单元中的每一个被配置为基于检测到的相应的共用通信路径的故障来生成用于操作相应的蓄电模块的断路开关的控制信号。
(22)根据(12)所述的电池系统，其中，对于每个蓄电模块，主监控电路包括自诊断电路，自诊断电路被配置为执行集成电路测试，以确定主监控电路中的电路块的操作状态。
(23)根据(22)所述的电池系统，其中，自诊断电路被配置为如果预定数量的集成电路测试结果确定电路块的操作状态为异常，则通过辅助监控电路启动蓄电模块的监控和控制操作。
(24)根据(12)所述的电池系统，其中，对于每个蓄电模块，主监控电路包括通信单元，该通信单元被配置为经由相应的主通信路径与子微控制器单元通信关于多个电池的操作状态的数据，并且其中，每个子微控制器单元被配置为确定预定时间内没有通信来自通信单元的数据，或确定子微控制器单元向通信单元发出数据请求之后没有收到来自通信单元的响应，来确定各个主通信路径异常。
(25)根据(12)所述的电池系统，其中，辅助监控电路的电子配置与主监控电路的电子配置相同。
(26)一种电动车辆，包括：蓄电模块，该蓄电模块包括：多个电池；主监控电路，被配置为检测多个电池的操作状态；微控制器单元，经由主通信路径连接至主监控电路连接；以及辅助监控电路，经由辅助通信路径连接至模块控制器接，该辅助监控电路被配置为在做出主通信路径中的异常，或主监控电路的操作状态的异常的确定时检测多个电池的操作状态；以及转换器，被配置为接收并转换来自蓄电模块的电力的供应，并将转换后的电力提供给电动车辆的单元。
(27)一种用于测试蓄电模块的方法，所述方法包括：(a)开始对蓄电模块进行充电或放电；(b)由主监控电路开始对蓄电模块进行监控和控制操作；(c)由至少一个组件和/或主监控电路的通信路径执行自诊断，以确定自诊断结果；(d)如果自诊断结果指示主监控电路的操作状态异常，则重复步骤(b)-(d)，直至确定自诊断结果正常或确定了预定次数的异常自诊断结果；以及(e)如果已确定了预定数量的异常自诊断结果，则由辅助监控电路开始监控和控制操作。
(28)根据(27)所述的方法，其中，如果在步骤(d)中确定主监控电路的自诊断结果正常，则方法进一步包括使用主监控电路开始对蓄电模块的多个电池单元进行电压、电流和温度的监控操作。
(29)根据(27)所述的方法，其中，如果主监控电路检测到蓄电模块的操作状态异常，则经由主通信路径将检测信号传输至微控制器单元，并且其中，如果辅助监控电路检测到蓄电模块的操作状态异常，则经由辅助通信路径将检测信号传输至微控制器单元。
(30)根据(29)所述的方法，其中，蓄电模块的异常操作状态包括存储模块的多个电池单元中的至少一个的过压状态、欠压状态、过电流状态和过热状态中的至少一个。
(31)一种电力存储装置，包括：
一个或多个电力存储单元，
第一监控部，在电池的充电或放电期间监控多个蓄电元件的状态；
控制部，从第一监控部接收状态信号；以及
第二监控部，在第一监控部为异常时，作为第一监控部的自诊断的结果，第二监控部替代第一监控部。
(32)根据(31)所述的电力存储装置，其中，当第一监控部的电压、温度和电流中的一个不在预定范围内时，则判定第一监控部异常。
(33)根据(31)和(32)中任一项所述的电力存储装置，其中，第一监控部和控制部经由第一通信路径彼此连接，
第二监控部和控制部经由第二通信路径彼此连接，并且
当第一通信路径异常时，状态信号从第二监控部经由第二通信路径传输至控制电路。
(34)根据(31)、(32)和(33)中任一项所述的电力存储装置，其中，当控制部无法在预定时间内从第一监控部接收数据时，则判定第一通信路径中的异常。
(35)根据(31)、(32)、(33)和(34)中任一项所述的电力存储装置，其中，控制部向第一监控部请求数据，如果没有响应，则判定第一通信路径中的异常。
(36)根据(31)、(32)、(33)、(34)和(35)中任一项所述的电力存储装置，其中，当第一监控部的自诊断处理期间状态信号为异常时，则停止充电或放电。
(37)根据(31)、(32)、(33)、(34)、(35)和(36)中任一项所述的电力存储装置，其中，当开始充电或放电时，执行第一监控部的自诊断，自诊断结果异常时，则多次执行重试。
(38)根据(31)、(32)、(33)、(34)、(35)、(36)和(37)中任一项所述的电力存储装置，其中，在充电或放电操作并且当自诊断结果为异常时监控操作被切换至第二监控部期间，执行第一监控部的自诊断。
(39)根据(31)、(32)、(33)、(34)、(35)、(36)、(37)和(38)中任一项所述的电力存储装置，其中，第一监控部和第二监控部将多个电力存储单元的电压、电流和温度中的至少一个与其阈值进行比较。
(40)一种电力系统，包括经由网络从其它装备接收和传输信号的电力信息接收和传输部，
其中，基于电力信息接收和传输部所接收到的信息对根据(31)所述的电力存储装置执行充电和放电控制。
(41)一种电动车辆，具有转换装置和控制装置，该转换装置从根据(31)所述的电力存储装置接收电力，并将该电力转换成车辆的驱动力，并且控制装置基于与电力存储装置有关的信息执行与车辆控制有关的信息处理。
作为应用例的用于住宅的电力存储装置
下文将参照图8对应用于住宅的电力存储装置的本公开的示例进行描述。例如，在用于住宅101的电力存储装置(蓄电系统)100中，经由电力网109、信息网112、智能电表107、电力枢纽(power hub)108等将电力从集中型电力系统102(诸如火力发电102a、核能发电102b和水力发电102c)提供给蓄电装置103。此外，电力还从住宅中的独立电源(诸如发电装置104)提供给蓄电装置103。提供给蓄电装置103的电力被存储起来。利用蓄电装置103提供在住宅101中使用的电力。类似的电力存储装置不仅用在住宅101中，而且还用于建筑物中。
住宅101具有发电装置104(在家庭中)、耗电装置105、蓄电装置103、控制每个装置的控制装置110、智能电表107和获取各种信息的传感器111。利用电力网109和信息网112连接每个装置。作为家庭中的发电装置104，使用太阳能电池、燃料电池等，并且所生成的电力被提供给耗电装置105和/或蓄电装置103。耗电装置105为冰箱105a、空气调节装置(空调)105b、电视机105c、浴具105d等。进一步地，耗电装置105包括电动车辆106。电动车辆106为电动车辆106a、混合动力汽车106b和电动自行车106c。
上述本公开的电池单元被应用于蓄电装置103。蓄电装置103由二次电池或电容器构成。例如，通过锂离子电池配置蓄电装置103。锂离子电池可为固定式的或可用在电动车辆106中。智能电表107具有测量商用电力的消耗量并将所测量的消耗量传输至电力公司的功能。电力网109可由DC电源、AC电源和非接触式电源中的任何一个或多个组成。
各种传感器111例如为运动检测器、照度传感器、物体检测传感器、电力消耗传感器、振动传感器、接触传感器、温度传感器和红外传感器等。利用各种传感器111获取的信息被传输至控制装置110。利用来自传感器111的信息，掌握气候条件和人体条件，并自动控制电力消耗装置105，由此可以使能量消耗最小化。进一步地，控制装置110可以通过因特网将关于住宅101的信息传递至外部电力公司等。
利用电力枢纽108执行诸如将电力线分支并且在直流电与交流电之间的转换的处理。作为连接至控制装置110的信息网112的通信方法，存在使用诸如UART(通用异步收发器)的通信接口的方法和根据诸如蓝牙(注册商标)、ZigBee或Wi-Fi的无线通信协议来使用传感器网络的方法。蓝牙(注册商标)方法被应用于多媒体通信，并且可执行一对多连接的通信。ZigBee使用IEEE(美国电气电子工程师协会)802.15.4的物理层。IEEE802.15.4是被称为PAN(个人局域网)或W(无线)PAN的短程无线网络的标准的名称。
控制装置110连接至外部的服务器113。服务器113可由住宅101、电力公司或服务供应商进行管理。从服务器113接收和传输的信息是例如耗电信息、生活模式信息、电费、天气信息、自然灾害信息和关于电力交易的信息。这种信息可以由住宅中的耗电装置(例如，电视机105c)接收并传输，或可从住宅外部的装置(例如，蜂窝电话等)接收并传输。这种信息可显示在具有显示功能的装备上，例如，电视机105c、蜂窝电话、PDA(个人数字助理)等。
控制每个部分的控制装置110由CPU(中央处理单元)、RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)等构成，并且在该示例中被封闭在蓄电装置103中。控制装置110经由信息网112连接至蓄电装置103、住宅中的发电装置104、耗电装置105、各种传感器111和服务器113，并且具有例如调整商业用电的耗电量和发电量的功能。此外，控制装置110可包括在电力市场上执行电力交易的功能。
如上所述，电力不仅来自诸如火力发电102a、核能发电102b、水力发电102c等的集中型电力系统102，而且来自家庭中的发电装置104(太阳能发电、风力发电)产生的电力可被存储在蓄电装置103中。因此，即使来自住宅中的发电装置104生成的电力变化，可执行其中将传输至外部的电力的量保持恒定的控制或者根据需要释放电力。此外，还可采用用于电力的方法，例如，其中可以将由太阳能发电获得的电力存储在蓄电装置103中，在晚上将电费低的夜间电力存储在电力存储装置103中，使得在电费高的白天将存储在电力存储装置103中的电力放出并使用。
另外，在该示例中，描述了在控制装置110中收纳蓄电装置103的示例，然而，控制装置110也可被收纳在智能电表107中或者可以单独配置。进一步地，电力存储装置100可用于公共住宅的多个家庭或者可用于多个独立的住宅。
作为应用例的车辆中的电力存储系统
下文将参照图9对应用于车辆的电力存储装置的本公开的示例进行描述。图9示意性示出了采用应用了本公开的实施方式的串联式混合动力系统的混合动力车辆的配置的示例。具有串联式混合动力系统的车辆是指如下车辆：利用电力驱动力转换装置使用发动机驱动的发电机产生的电力或者通过曾存储在电池中的电力来运行。
混合动力车辆200具有发动机201、发电机202、电力驱动力转换装置203、驱动轮204a、驱动轮204b、车轮205a、车轮205b、电池208、车辆控制装置209、各种传感器210和充电口211。上述本公开的电池单元被应用于电池208。
混合动力车辆200使用电力驱动力转换装置203作为电源来运行。电力驱动力转换装置203的示例是电动机。电力驱动力转换装置203利用电池208的电力操作，并且电力驱动力转换装置203的旋转力被传输至驱动轮204a和204b。另外，电力驱动力转换装置203可根据要求应用于使用DC-AC转换或逆变(AC-DC转换)的AC电动机或DC电动机。各种传感器210经由车辆控制装置209控制发动机速度，或控制节流阀(未示出)的开度(节流开度)。各种传感器210包括速度传感器、加速度传感器、发动机速度传感器等。
发动机201的旋转力被传输至发电机202，且可以将通过旋转电力启动的发电机202产生的电力存储在电池208中。
当使用控制机构(未示出)使混合动力车辆200减速时，将减速期间的阻力作为旋转力用于驱动电力转换装置203，且将通过这种驱动力启动的驱动电力转换装置203产生的再生电力存储在电池208中。
电池208被连接至混合动力车辆200的外部的电源，并且然后可以通过将充电口211作为输入口来从外部电源供应电力，并且可以存储所接收的电力。
尽管在附图中未示出，但是可以基于关于二次电池的信息进行与车辆控制相关的信息处理来设置信息处理装置。例如，作为信息处理处理装置，存在基于于电池的残余容量的信息有关的信息执行电池的残余容量的显示的信息处理装置。
如上所述，作为示例，描述了串联式混合动力车辆，其利用电机使用通过发动机驱动的发电机产生的电力或者通过将电力即刻存储在电池中获得的电力来运行。然而，本公开可有效地应用于并联式混合动力车辆，其将发动机和电机的输出都用作驱动源，并且适当地在三种方法之间进行切换，即，仅利用发动机运行的方法，仅利用电机行驶的方法以及利用发动机和电机两者行驶的方法。另外，本公开可以有效地应用于所谓的电动车辆，所述电动车辆仅通过驱动电机而不使用发动机来行驶。
变形例
本文对本公开的实施方式进行了详细说明，但是，本公开并不限于上述每个实施方式，可基于本公开的技术构思进行各种变形。在上述实施方式给出的配置、方法、处理、形状、材料、数值等仅是示例。根据需要可以使用其他不同的配置、方法、处理、形状、材料、数值等。
另外，在没有背离本公开的主旨的前提下，上述实施方式中的配置、方法、处理、形状、材料、数值等可互相组合。
参考符号列表
MOD、MODI至MODN 蓄电模块
ICNT 主微控制器单元
CNT 每个蓄电模块的控制器
BB1至BBn 电池部
10 监控电路
10' 辅助监控电路
12、14 A/D数转换器和比较器
13 通信单元
16 自诊断电路
20 子微控制器单元
21、22 通信路径
26 辅助通信路径
27 断路开关

Claims (26)

1.一种蓄电模块，包括：
多个电池；
主监控电路，被配置为检测所述多个电池的操作状态；
微控制器单元，经由主通信路径连接至所述主监控电路；以及
辅助监控电路，经由辅助通信路径连接至所述微控制器单元，所述辅助监控电路被配置为在确定所述主通信路径异常或者所述主监控电路的操作状态异常时检测所述多个电池的操作状态。
2.根据权利要求1所述的蓄电模块，其中，所述主通信路径为无线通信路径。
3.根据权利要求1所述的蓄电模块，其中，所述主监控电路和/或所述辅助监控电路通过确定所述多个电池的电压数据、温度数据和/或电流数据是否在预定范围内来检测所述多个电池的正常操作状态或异常操作状态。
4.根据权利要求3所述的蓄电模块，其中，所述主监控电路包括：
通信单元；以及
第一A/D转换器和比较器单元，连接至所述通信单元，所述第一A/D转换器和比较器单元被配置为：
从电池电压多路复用器接收所述多个电池的所述电压数据，并且输出所述电压数据和在电压阈值与每个电池的电压之间的比较结果；以及
从电池温度多路复用器接收所述多个电池的所述温度数据，并且输出所述温度数据和在温度阈值与每个电池的温度之间的比较结果。
5.根据权利要求4所述的蓄电模块，其中，所述主监控电路进一步包括：
电阻器，连接至所述多个电池；以及
第二A/D转换器和比较器单元，连接至所述通信单元，所述第二A/D转换器和比较器单元被配置为：
接收从所述电阻器输出的所述多个电池的所述电流数据，并且输出所述电流数据和在电流阈值与电池的电流之间的比较结果。
6.根据权利要求3所述的蓄电模块，其中，所述主监控电路和/或所述辅助监控电路被配置为经由所述主通信路径将检测信号传输至所述微控制器单元，所述检测信号基于所述电压数据、所述温度数据和所述电流数据中的一个或多个来指示所述多个电池的正常操作状态或异常操作状态。
7.根据权利要求3所述的蓄电模块，进一步包括：
电力线；以及
断路开关，连接至所述主监控电路和/或所述辅助监控电路，并且插入在所述电力线上，
其中，当所述断路开关接收指示所述多个电池的所述异常操作状态的信号时，所述断路开关切断来自所述电力线的电力。
8.根据权利要求1所述的蓄电模块，其中，所述主监控电路包括自诊断电路，所述自诊断电路被配置为执行集成电路测试以确定所述主监控电路中的电路块的操作状态。
9.根据权利要求8所述的蓄电模块，其中，所述自诊断电路被配置为如果预定数量的集成电路测试结果确定了所述电路块的操作状态为异常时，则通过所述辅助监控电路启动所述蓄电模块的监控和控制操作。
10.根据权利要求1所述的蓄电模块，
其中，所述主监控电路包括通信单元，所述通信单元被配置为经由所述主通信路径与所述微控制器单元通信关于所述多个电池的操作状态的数据，并且
其中，所述微控制器单元被配置为通过以下各项来确定所述主通信路径的异常：
确定预定的时间量内没有从所述通信单元通信数据；或者确定在做出了针对所述数据的请求之后，所述微控制器单元没有从所述通信单元接收到响应。
11.根据权利要求1所述的蓄电模块，其中，所述辅助监控电路的电子配置与所述主监控电路的电子配置相同。
12.一种电池系统，包括：
电子控制单元；
多个主微控制器单元，连接至所述电子控制单元；以及
多个蓄电模块，连接至各个所述主微控制器单元，每个所述蓄电模块包括：
多个电池；
主监控电路，被配置为检测所述多个电池的操作状态；
子微控制器单元，经由主通信路径连接至所述主监控电路；以及
辅助监控电路，经由辅助通信路径连接至所述子微控制器单元，所述辅助监控电路被配置为在确定所述主通信路径异常或者所述主监控电路的操作状态异常时检测所述多个电池的操作状态。
13.根据权利要求12所述的电池系统，其中，对于每个蓄电模块，所述主通信路径为无线通信路径。
14.根据权利要求12所述的电池系统，其中，对于每个蓄电模块，所述主监控电路和/或所述辅助监控电路通过确定所述多个电池的电压数据、温度数据和/或电流数据是否在预定范围中来检测所述多个电池的正常操作状态或异常操作状态。
15.根据权利要求14所述的电池系统，其中，对于每个蓄电模块，所述主监控电路包括：
通信单元；
第一A/D转换器和比较器单元，连接至所述通信单元，所述第一A/D转换器和比较器单元被配置为：
从电池电压多路复用器接收所述多个电池的所述电压数据，并且输出所述电压数据和在电压阈值与每个电池的电压之间的比较结果；以及
从电池温度多路复用器接收所述多个电池的所述温度数据，并且输出所述温度数据和在温度阈值与每个电池的温度之间的比较结果。
16.根据权利要求15所述的电池系统，其中，对于每个蓄电模块，所述主监控电路进一步包括：
电阻器，连接至所述多个电池；以及
第二A/D转换器和比较器单元，连接至所述通信单元，所述第二A/D转换器和比较器单元被配置为：
接收从所述电阻器输出的所述多个电池的所述电流数据，并且输出所述电流数据和在电流阈值与每个电池的电流之间的比较结果。
17.根据权利要求14所述的电池系统，进一步包括：
电力线；以及
断路开关，连接至所述主监控电路和/或所述辅助监控电路，并且插入在所述电力线上，
其中，当所述断路开关接收指示所述多个电池的所述异常操作状态的信号时，所述断路开关切断来自所述电力线的电力。
18.根据权利要求14所述的电池系统，其中，对于每个蓄电模块，所述主监控电路和/或所述辅助监控电路被配置为经由所述主通信路径将检测信号传输至所述子微控制器单元，所述检测信号基于所述电压数据、所述温度数据和所述电流数据中的一个或多个来指示所述多个电池的正常操作状态或异常操作状态。
19.根据权利要求18所述的电池系统，其中，所述主微控制器单元被配置为接收从连接至所述主微控制器单元的所述子微控制器单元中的一个或多个传输的检测信号。
20.根据权利要求12所述的电池系统，其中，对于每个主微控制器单元，所述主微控制器单元通过共用通信路径连接至多个所述子微控制器单元，并且所述主微控制器单元被配置为检测所述共用通信路径的故障。
21.根据权利要求20所述的电池系统，其中，每一个所述主微控制器单元被配置为基于检测到的相应的所述共用通信路径的故障来生成用于操作相应的蓄电模块的断路开关的控制信号。
22.根据权利要求12所述的电池系统，其中，对于每个蓄电模块，所述主监控电路包括自诊断电路，所述自诊断电路被配置为执行集成电路测试以确定在所述主监控电路中的电路块的操作状态。
23.根据权利要求22所述的电池系统，其中，所述自诊断电路被配置为如果预定数量的集成电路测试结果确定了所述电路块的操作状态为异常时，则通过所述辅助监控电路启动所述蓄电模块的监控和控制操作。
24.根据权利要求12所述的电池系统，
其中，对于每个蓄电模块，所述主监控电路包括通信单元，所述通信单元被配置为经由相应的主通信路径与所述子微控制器单元通信关于所述多个电池的操作状态的数据，并且
其中，每一个所述子微控制器单元被配置为通过以下各项来确定相应的主通信路径异常：
确定预定的时间量内没有从所述通信单元通信数据；或者
确定在做出了针对所述数据的请求后，所述子微控制器单元没有从所述通信单元接收到响应。
25.根据权利要求12所述的电池系统，其中，所述辅助监控电路的电子配置与所述主监控电路的电子配置相同。
26.一种电动车辆，包括：
蓄电模块，包括：
多个电池；
主监控电路，被配置为检测所述多个电池的操作状态；
微控制器单元，经由主通信路径连接至所述主监控电路；
以及
辅助监控电路，经由辅助通信路径连接至所述微控制器单元，所述辅助监控电路被配置为在确定所述主通信路径异常或所述主监控电路的操作状态异常时检测所述多个电池的操作状态；以及
转换器，被配置为接收并转换从所述蓄电模块提供的电子电力，并将转换后的电力提供给所述电动车辆的组件。
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