CN104395770A - 电池控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池控制装置。电池控制装置包括：多个单电池控制器，其与各个单电池组对应地设置，按照规定的通信等级相互连接，检测对应的单电池组的各单电池的状态；控制电路，其使多个单电池控制器起动或停止，并且对于多个单电池控制器中通信等级最高等级的单电池控制器发送通信信号，从多个单电池控制器中通信等级最低等级的单电池控制器接收通信信号；第一绝缘元件，其设置在控制电路与最高等级的单电池控制器之间。

Description

电池控制装置
技术领域
本发明涉及电池控制装置。
背景技术
迄今为止，已知利用按照构成电池组的每一个单独的电池(battery)配置的电池状态检测单元检测各单独的电池的电池状态，从电池状态检测单元向管理用ECU发送检测出的电池状态的电池状态检测装置(参考专利文献1)。在该电池状态检测装置中，电池状态检测单元根据管理用ECU的电池状态检测请求而起动，检测对应的单独的电池的电池状态。然后，向管理用ECU发送检测出的电池状态后，成为等待起动状态(休眠状态)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开平11-355904号公报
发明内容
发明想要解决的技术问题
一般而言，在电动车和混合动力车等电动车辆中，使用串联连接有多个将多个单电池串联连接起来的单电池组(cell group)的电池模块，作为对驱动用电动机的电力供给源。该电池模块上连接有电池控制装置。电池控制装置中，与电池模块的各个单电池组对应地设置有单电池控制器(cell controller)，用该单电池控制器检测各单电池的状态。各单电池控制器按需起动，在不需要时停止工作(操作)来抑制电池的耗电。
在如上所述的电池控制装置中，有时某些单电池控制器没有适当地进行工作停止，工作异常持续。这样的异常工作会加快电池的消耗，有时还会引起导致电池的故障的过放电状态，因此需要可靠地进行诊断。但是，专利文献1所公开的电池状态检测装置中，不能对其进行诊断。
用于解决问题的技术方案
本发明的电池控制装置是对连接有多个将多个单电池连接起来而成的单电池组的电池模块进行控制的电池控制装置，其包括：多个单电池控制器，其与各个单电池组对应地设置，按照规定的通信等级相互连接，检测对应的单电池组的各单电池的状态；控制电路，其使多个单电池控制器起动或停止，并且向多个单电池控制器中按通信等级处于最高等级的单电池控制器发送通信信号，从多个单电池控制器中按通信等级处于最低等级的单电池控制器接收通信信号；和第一绝缘元件，其设置在控制电路与最高等级的单电池控制器之间。控制电路使多个单电池控制器停止后，将通信信号输出到第一绝缘元件。第一绝缘元件，在多个单电池控制器中的至少一个正在工作的情况下，使通信信号通过并向最高等级的单电池控制器输出通信信号，而在多个单电池控制器全部停止的情况下，切断通信信号。多个单电池控制器中的各个单电池控制器，在从控制电路或按通信等级高一个等级的单电池控制器发送来通信信号时，如果正在停止则起动，如果正在工作则维持工作状态，向按通信等级低一个等级的单电池控制器或控制电路转送通信信号。控制电路根据是否从最低等级的单电池控制器接收到通信信号，对多个单电池控制器的异常工作进行诊断。
发明效果
根据本发明，能够可靠地对单电池控制器的异常工作进行诊断。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的电池控制装置的结构的图。
图2是本发明的第一实施方式的电池控制装置的通信系统的说明图。
图3是表示本发明的单电池控制器的内部结构例的图。
图4是表示所有单电池控制器正常地停止工作的情况下的时序图的一例的图。
图5是表示单电池控制器异常地继续工作的情况下的时序图的一例的图。
图6是在电池控制器(battery controller)中执行诊断处理时的流程图。
图7是本发明的第二实施方式的电池控制装置的通信系统的说明图。
具体实施方式
以下，参考附图说明本发明的一个实施方式。
(第一实施方式)
图1是表示本发明的一个实施方式的电池控制装置10的结构的图。电池控制装置10具有电池控制器(battery controller)200、和按照规定的通信等级相互连接的多个单电池控制器(cell controller)100。电池控制装置10与车辆控制器400、电动机控制器300、电池模块130、逆变器340、电动机350等一同搭载在电动车或混合动力车等电动车辆中。
电池模块130是将多个单电池组120串联连接而成的。各单电池组120是将单电池110(以下有时简称作单电池)多个串联连接起来构成的。各单电池110使用例如锂离子电池等二次电池。
电池控制装置10中，在电池控制器200与各单电池控制器100之间，设置有环状的通信电路。电池控制器200通过绝缘元件201向按通信等级处于最高等级的单电池控制器100发送通信信号。接收到该通信信号的最高等级的单电池控制器100向按通信等级低一个等级的单电池控制器100转送通信信号。通过在各单电池控制器100中依次进行这样的动作，从最高等级的单电池控制器100起直至最低等级的单电池控制器100为止，依次串行地传输通信信号。按通信等级处于最低等级的单电池控制器100通过绝缘元件202向电池控制器200发送通信信号。这样，在电池控制器200与各单电池控制器100之间，通过环状的通信电路进行通信信号的收发。
车辆控制器400基于来自电动车辆的驾驶者工作的加速踏板和制动踏板、或变速杆等车辆驾驶工作装置(未图示)的工作信号，对车辆的行驶速度或制动驱动力等进行控制。电动机控制器300基于来自车辆控制器400的速度指令或制动驱动力指令控制电池控制器200和逆变器340，对电动机350的转速和转矩进行控制。
电池控制器200基于分别由电压传感器210、电流传感器220、温度传感器230检测出的电池模块130的电压、电流、温度，控制电池模块130的充放电和SOC(State Of Charge：荷电态)。电池控制器200通过在与各单电池控制器100之间如上所述那样进行通信信号的收发，控制各单电池控制器100的动作，在电池模块130中推测构成各单电池组120的多个单电池110的SOC。基于该推测结果，进行用于对各电池110之间的SOC的偏差进行校正的放电(以下称为平衡放电)，以免各单电池110成为过充电状态。这样，电池控制装置10对电池模块130进行控制。
另外，图1中，作为电池模块130，例示有将多个串联连接有4个单电池110的单电池组120串联连接而成的电池组。但是，构成单电池组120的单电池110的数量不限于此，也可以小于4个或者是4个以上。在电动车或混合动力车等电动车辆中，一般使用串并联连接有多个单电池或单电池组、且其两端电压为数百V左右的高压、高容量的电池模块。本发明也能够适用于这样的高压、高容量的电池模块。
单电池控制器100设置于将构成电池模块130的多个单电池110按每规定数量(图1中是4个)分组得到的各单电池组120的每一个单电池组。例如，在电池模块130中串联连接有100个单电池110，将其按每4个为一组分组的情况下，设置有25组的单电池组120，与其相应地在电池控制装置10内配置25个单电池控制器100。
各单电池控制器100按构成对应的单电池组120的每个单电池110，通过检测正极与负极的各端子间电压而测定单电池电压，并将其发送至电池控制器200。电池控制器200基于从单电池控制器100发送的各单电池110的单电池电压的测定结果，推测各单电池110的SOC，向各单电池控制器100输出平衡(balancing)指令。各单电池控制器100按照来自电池控制器200的平衡指令，对每个单电池110进行平衡电流的通电控制。在各单电池控制器100与单电池组120之间，按每个单电池110设置有用于限制平衡电流的平衡电阻102。
驱动车辆时，充电到电池模块130的直流电力，通过正极侧接触器310和负极侧接触器320，供给到平滑电容器330和逆变器340。逆变器340将从电池模块130供给的直流电力转换为交流电力并将其施加于电动机350。利用该交流电力进行电动机350的驱动。在逆变器340中设置有未图示的开关元件，通过使其开关而进行从直流电力向交流电力的转换。另一方面，制动车辆时，由电动机350发电得到的交流电力通过逆变器340所具备的二极管元件(未图示)和平滑电容器330被转换为直流电力。该直流电力通过正极侧接触器310和负极侧接触器320施加于电池模块130，进行电池模块130的充电。这样，在电池模块130与逆变器340之间进行直流电力的传递。
此外，伴随逆变器340的工作，发生纹波噪声和开关噪声。这些噪声因平滑电容器330而减少一定程度，但是不能完全除去，而是流入到电池模块130，发生噪声电流。与该噪声电流成比例地，在电池模块130中，噪声电压叠加在各单电池110的端子间电压。该噪声会造成单电池电压的检测误差，因此在测定单电池电压时使用RC滤波器等进行抑制。
接着，对电池控制装置10中的电池控制器200与各单电池控制器100之间的通信进行详细说明。图2是本发明的第一实施方式的电池控制装置10的通信系统的说明图。其中，图2示出了使用3个单电池控制器100(单电池控制器100a、100b、100c)的情况的例子，而使用3个以外的数量的单电池控制器100的情况也是同样的。
如图2所示，单电池控制器100a、100b和100c通过所谓串级链(daisy chain)连接相互连接，根据来自电池控制器200的指示，分别检测对应的单电池组120的各单电池状态。单电池控制器100a按通信等级位于最高等级，单电池控制器100c按通信等级位于最低等级。其中，图2中单电池控制器100a～100c的通信等级与各自对应的单电池组在电池模块130内的电位一致，但它们也可以不一致。
电池控制器200从通信信号输出端子Tx向最高等级的单电池控制器100a发送通信信号。该通信信号被输入到设置在电池控制器200与单电池控制器100a之间的绝缘元件201的通信信号输入端子Rx。
绝缘元件201具有输入有电源电压Vcc的端子Vaa1、和输入来自单电池控制器100a的绝缘元件工作信号的端子Vaa2。如果单电池控制器100a正在工作，则从单电池控制器100a的绝缘元件工作信号输出端子Vaa向绝缘元件201输出绝缘元件工作信号。当向端子Vaa2输入了该绝缘元件工作信号时，绝缘元件201工作，使输入到通信信号输入端子Rx的来自电池控制器200的通信信号通过，从通信信号输出端子Tx输出到单电池控制器100a。另一方面，当单电池控制器100a的工作停止，没有从单电池控制器100a向绝缘元件201输出绝缘元件工作信号时，绝缘元件201不工作。此时从电池控制器200发送的通信信号被输入到通信信号输入端子Rx时，绝缘元件201切断该通信信号，不向单电池控制器100a输出。
从电池控制器200通过绝缘元件201发送的通信信号，输入到单电池控制器100a的通信信号输入端子Rx。接收了该通信信号时，单电池控制器100a对通信信号的内容进行解读，在包含有对单电池控制器100a的命令的情况下，执行与该命令相应的处理。然后，无论是否执行了处理，都从通信信号输出端子Tx向下一个单电池控制器100b输出通信信号。此时，通信信号中可以包含已执行的处理结果。
从单电池控制器100a发送的通信信号输入到单电池控制器100b的通信信号输入端子Rx。接收了该通信信号时，单电池控制器100b与单电池控制器100a同样对通信信号的内容进行解读，在包含有对单电池控制器100b的命令的情况下，执行与命令相应的处理。然后，无论是否执行了处理，都从通信信号输出端子Tx向下一个单电池控制器100c输出通信信号。
从单电池控制器100b发送的通信信号输入到最低等级的单电池控制器100c的通信信号输入端子Rx。接收了该通信信号时，单电池控制器100c与单电池控制器100a、100b同样对通信信号的内容进行解读，在包含有对单电池控制器100c的命令的情况下，执行与该命令相应的处理。然后，无论是否执行了处理，都从通信信号输出端子Tx输出通信信号。该通信信号输入到设置在电池控制器200与单电池控制器100c之间的绝缘元件202的通信信号输入端子Rx。
绝缘元件202与绝缘元件201同样具有输入有电源电压Vcc的端子Vaa1、和输入来自单电池控制器100c的绝缘元件工作信号的端子Vaa2。如果单电池控制器100c正在工作，则从单电池控制器100c的绝缘元件工作信号输出端子Vaa向绝缘元件202输出绝缘元件工作信号。当该绝缘元件工作信号被输入到端子Vaa2时，绝缘元件202工作，使输入到通信信号输入端子Rx的来自单电池控制器100c的通信信号通过，从通信信号输出端子Tx输出到电池控制器200。
从单电池控制器100c通过绝缘元件202发送的通信信号，输入到电池控制器200的通信信号输入端子Rx。通过接收该通信信号，电池控制器200能够确认在所有的单电池控制器100a、100b和100c之间正常地进行了通信。
此外，单电池控制器100a、100b和100c在停止时从电池控制器200或高一个等级的单电池控制器接收到通信信号时，检测到该信号而起动，开始工作。然后，向低一个等级的单电池控制器或电池控制器200发送通信信号。
在电池控制器200与最低等级的单电池控制器100c之间，除了绝缘元件202之外，还设置有低速绝缘元件203。低速绝缘元件203与绝缘元件201和202不同，其工作不需要电源电压Vcc和绝缘元件工作信号。
电池控制器200从起动信号输出端子WUout向最低等级的单电池控制器100c通过低速绝缘元件203输出起动信号。该起动信号输入到单电池控制器100c的起动信号输入端子WUin。
单电池控制器100c在起动信号输入到起动信号输入端子WUin时工作，从起动信号输出端子WUout向高一个等级的单电池控制器100b输出起动信号。该起动信号在单电池控制器100b中输入到起动信号输入端子WUin。单电池控制器100b与单电池控制器100c同样在起动信号输入到起动信号输入端子WUin时工作，从起动信号输出端子WUout向高一个等级即最高等级的单电池控制器100a输出起动信号。通过该起动信号被输入到单电池控制器100a的起动信号输入端子WUin，使单电池控制器100a工作。
如以上所说明的那样，与从电池控制器200输出的起动信号相应地，从最低等级的单电池控制器100c起向最高等级的单电池控制器100a顺次输出起动信号，单电池控制器100a、100b和100c工作。另一方面，使从电池控制器200向单电池控制器100c的起动信号停止时，按照从最低等级的单电池控制器100c到最高等级的单电池控制器100a的顺序使其停止工作，停止输出起动信号。之后，再次开始从单电池控制器200向单电池控制器100c输出起动信号时，按照从最低等级的单电池控制器100c到最高等级的单电池控制器100a的顺序起动，再次开始工作。这样，电池控制器200能够使单电池控制器100a、100b和100c起动或停止。
接着，对单电池控制器100的内部结构进行说明。图3是表示本发明的单电池控制器100的内部结构例的图。其中，图3中，设由12个单电池110(设为单电池1～12)构成1个单电池组120。
单电池组120和对其进行控制的单电池控制器100通过用于进行单电池1～12的电压检测的电压检测线L1P～L12P和L12N，与电压检测用的CV端子(端子CV01～CV12和CV12N)、和用于进行平衡工作的BS端子(端子BS01H～BS12H和端子BS01L～BS12L)连接。单电池1～12的各两端、即正极端子和负极端子，经由单电池输入电阻Rcv与各CV端子分别连接。在各CV端子与GND端子之间连接有单电池输入电容器Cin。
此外，单电池1～12的各两端通过平衡电阻Rb分别与各BS端子连接。在单电池控制器100内，在端子BS01H～BS12H与端子BS01L～BS12L之间，分别连接有用于使平衡电流通电的平衡开关BSW。使与某些单电池对应的平衡开关BSW接通时，通过平衡电阻Rb流过该单电池的平衡电流。在各BS端子之间连接有平衡端子电容器Cb。
各CV端子在单电池控制器100的内部与复用器151连接。复用器151选择任意的单电池，输出其正极电位和负极电位，根据来自逻辑部152的输出而被控制。复用器151的输出通过差动放大器153被分别转换为单电池1～12的端子间电压后，由AD转换器154转换为数字(digital)值。此外，AD转换器154的动作由逻辑部152进行控制，AD转换器154的输出在逻辑部152中被处理。即，用差动放大器153和AD转换器154进行电压测定。
与复用器151连接的各电压输入线中相邻的两条电压输入线、即与各单电池的正极连接的电压检测线和与负极连接的电压检测线之间，设置有复用器输入短路开关MSW。
在单电池控制器100，设置有辅助输入端子AUXIN和AGND。这些辅助输入端子AUXIN和AGND与热敏电阻150、热敏电阻分压电阻Rthp、热敏电阻输入电阻Rth和热敏电阻输入电容器Cth连接。
热敏电阻150的电阻值因设置的场所的温度而较大地变化。通过该热敏电阻150和串联连接的热敏电阻分压电阻Rthp对VDD电压进行分压。热敏电阻150的端子间电压从辅助输入端子AUXIN和AGND输入到单电池控制器100。热敏电阻输入电阻Rth和热敏电阻输入电容器Cth起到除去该输入信号的噪声的RC滤波器的作用。即，热敏电阻150与温度的变化对应地产生的电压，被该RC滤波器除去噪声并输入到单电池控制器100。
由复用器151选择了输入到单电池控制器100的热敏电阻150的端子间电压时，该电压值通过差动放大器153和AD转换器154被数字(digital)化。这样数字化后的热敏电阻150的端子间电压值被输入到逻辑部152。
逻辑部152通过通信信号输出部160从通信信号输出端子Tx发送数字化后的热敏电阻150的端子间电压作为通信信号。通过经由图2中说明的通信系统向电池控制器200发送该通信信号，从而发送数字化后的热敏电阻150的端子间电压。电池控制器200基于该热敏电阻150的端子间电压，计算设置有热敏电阻150的部位的温度。能够利用基于热敏电阻150的电阻温度特性预先设定的热敏电阻150的端子间电压与温度的关系式、或对热敏电阻150的端子间电压与温度的关系制表得到的数据，进行该温度的计算。
平衡开关状态检测电路145检测有无平衡电流，或进行平衡开关BSW的诊断。将这些结果输出到逻辑部152，保存在逻辑部152内的寄存器中。
逻辑部152具有保存用于控制设置于单电池控制器100的各种开关的数据的寄存器。例如，在该寄存器中保存用于选择复用器151的输入的数据、用于控制复用器输入短路开关MSW的数据、用于控制平衡开关BSW的数据、用于控制平衡开关状态检测电路145的开关电路的数据等。来自振荡电路155的时钟信号被输入到逻辑部152。逻辑部152利用该时钟信号工作。
单电池控制器100的工作电源Vcc从与电压检测线L1P连接的Vcc端子供给来。Vcc端子与用于抑制噪声的电容器Cvcc连接。电压检测线L1P与单电池1的正极侧连接。将该单电池1的正极侧电压作为工作电源Vcc供给到单电池控制器100。
Vcc端子还在单电池控制器100内与电源部162连接。电源部162具有稳压器164。稳压器(regulator)164使用从Vcc端子供给的工作电源Vcc生成3.3V的工作电源VDD，将其供给到逻辑部152等。该工作电源VDD也通过单电池控制器100的VDD端子供给到位于单电池控制器100外部的电路。VDD端子上连接有用于使工作稳定的电容器Cvdd。
电源部162还具有根据来自起动检测部158的起动检测信号工作的起动电路163。起动检测部158在向通信信号输入端子Rx输入了从电池控制器200或图2中说明的按通信等级高一个等级的单电池控制器100发送来的通信信号、或向起动信号输入端子WUin输入了来自按通信等级低一个等级的单电池控制器100或电池控制器200的起动信号时，检测到该信号并向电源部162输出起动检测信号。从起动检测部158输入了该起动检测信号时，起动电路163向稳压器164输出工作电源Vcc，并且使单电池控制器100起动进行POR(通电复位)工作。
单电池控制器100起动时，通过来自逻辑部152的输出使起动信号输出部157和绝缘元件工作信号输出部161工作。起动信号输出部157从起动信号输出端子WUout向按通信等级高一个等级的单电池控制器100输出起动信号。绝缘元件工作信号输出部161在连接了图2的绝缘元件201或202的情况下，从绝缘元件工作信号输出端子Vaa向该绝缘元件输出绝缘元件工作信号。
此外，起动检测部158与Vcc端子连接。由此，即使在单电池控制器100整体的工作停止的状态下，也对起动检测部158供给工作电源Vcc。起动检测部158采用使其消耗电流尽可能减少的电路结构。
通信信号输出部160基于来自逻辑部152的输出数据，从通信信号输出端子Tx向按通信等级低一个等级的单电池控制器100或电池控制器200输出作为通信信号的命令信号和数据。通信信号接收部159在从电池控制器200或按通信等级高一个等级的单电池控制器100向通信信号输入端子Rx输入了作为通信信号的命令信号和数据时，将其接收并向逻辑部152输出。
电荷泵部156与在单电池控制器100外部连接的电荷泵电容器Ccp协作，用工作电源Vcc生成电荷泵电压，对起动信号输出部157供给。起动信号输出部157使用该电荷泵电压，根据同输出目标的单电池控制器100对应的单电池组的电位，输出比工作电源Vcc电压更高的起动信号。
接着，对在电池控制装置10中执行的诊断处理进行说明。电池控制装置10执行由电池控制器200使所有单电池控制器100停止、诊断单电池控制器100是否正常地停止工作的诊断处理。以下，按照图2中例示的通信系统，说明该诊断处理的内容。
执行诊断处理时，首先，电池控制器200停止向最低等级的单电池控制器100c输出起动信号。与此相应地，单电池控制器100c的工作停止，停止从单电池控制器100c向单电池控制器100b输出起动信号。由此，单电池控制器100b的工作停止，停止从单电池控制器100b向单电池控制器100a输出起动信号。结果，单电池控制器100a的工作也停止，所有单电池控制器的工作停止。
如上所述使所有单电池控制器的工作停止后，电池控制器200向绝缘元件201输出通信信号。此时，如果所有单电池控制器100a、100b和100c正常地停止了工作，则不会从单电池控制器100a向绝缘元件201输出绝缘元件工作信号，绝缘元件201不工作。从而，在绝缘元件201中通信信号被切断，不会从单电池控制器100c向电池控制器200回复(返回)通信信号。
图4是表示所有单电池控制器100a、100b和100c正常地停止了工作的情况下的时序图的一例的图。图4中，来自电池控制器200的起动信号被切断时，与其相应地单电池控制器100c停止工作，切断对单电池控制器100b的起动信号，并且停止向绝缘元件202输出绝缘元件工作信号。单电池控制器100b因来自单电池控制器100c的起动信号切断而停止工作，切断对单电池控制器100a的起动信号。单电池控制器100a因来自单电池控制器100b的起动信号切断而停止工作，停止对绝缘元件201输出绝缘元件工作信号。
电池控制器200在从切断对单电池控制器100c的起动信号起经过规定时间后，向绝缘元件201输出通信信号。对于从切断该起动信号起直到输出通信信号为止的时间，设定足以从最低等级的单电池控制器100c到最高等级的单电池控制器100a，起动信号的切断被传递，单电池控制器100a停止工作并停止向绝缘元件201输出绝缘元件工作信号的时间。该情况下，在绝缘元件201中通信信号被切断因而不能通信，不会从单电池控制器100c向电池控制器200作出响应。通过在电池控制器200中对此进行确认，能够判断为所有单电池控制器100a、100b和100c正常地停止了工作。
另一方面，单电池控制器100a、100b和100c中至少任一个没有停止，因某种原因而异常地继续工作的情况下，从该单电池控制器向位于高等级侧的各单电池控制器依次输出起动信号。因此，单电池控制器100a处于工作状态，从单电池控制器100a向绝缘元件201输出绝缘元件工作信号。此时，绝缘元件201使来自电池控制器200的通信信号通过并向单电池控制器100a输出。该通信信号从单电池控制器100a按照单电池控制器100b、100c的顺序转送，最后回复给电池控制器200。
图5是表示单电池控制器100a、100b和100c中单电池控制器100b异常地继续工作的情况下的时序图的一例的图。图5中，来自电池控制器200的起动信号切断时，单电池控制器100c与图4的情况同样地停止工作，切断对单电池控制器100b的起动信号，并且停止向绝缘元件202输出绝缘元件工作信号。但是，尽管来自单电池控制器100c的起动信号被切断，单电池控制器100b仍然继续工作，使对单电池控制器100a的起动信号维持在接通状态。因此，单电池控制器100a也继续工作，向绝缘元件201继续输出绝缘元件工作信号。
电池控制器200切断对单电池控制器100c的起动信号后，与图4的情况同样地向绝缘元件201输出通信信号。该通信信号经由因从单电池控制器100a输出绝缘元件工作信号而处于工作状态的绝缘元件201，输出到单电池控制器100a。接收了该信号的单电池控制器100a向低一个等级的单电池控制器100b转送通信信号。单电池控制器100b也同样向低一个等级的单电池控制器100c转送通信信号。接收了该通信信号时，处于停止状态的单电池控制器100c起动。单电池控制器100c再次开始向绝缘元件202输出绝缘元件工作信号，通过绝缘元件202向电池控制器200发送通信信号。通过在电池控制器200中检测到该通信信号，能够判断为单电池控制器100a、100b和100c中至少任一个(该情况下为单电池控制器100b)正在异常地继续工作。
此外，以上说明了单电池控制器100a、100b和100c中单电池控制器100b异常地继续工作的情况下的例子，但其他单电池控制器异常地继续工作的情况下也是同样的。此外，图2中例示的通信系统以外的情况、例如使用4个以上的单电池控制器100的情况下也是同样的。即，如果多个单电池控制器100中至少任一个异常地继续工作，则按通信等级最高等级的单电池控制器100处于工作状态，因此向绝缘元件201输出绝缘元件工作信号。在该状态下从电池控制器200向绝缘元件201输出通信信号时，从最高等级的单电池控制器100至最低等级的单电池控制器100，通信信号被转送。此时，处于停止状态的单电池控制器100因接收通信信号而起动。而且，从最低等级的单电池控制器100向电池控制器200回复通信信号，在电池控制器200中判断为异常。
图6是在电池控制器200中执行以上说明的诊断处理时的流程图。在步骤S10中，电池控制器200停止向最低等级的单电池控制器100c输出起动信号。
在步骤S20中，电池控制器200判定从步骤S10中使起动信号停止起是否经过了规定时间。如果经过了规定时间，则在步骤S30中，向绝缘元件201输出通信信号。
在步骤S40中，电池控制器200根据步骤S30中输出的通信信号，判定是否从单电池控制器100c得到了通信信号的回复。回复了通信信号的情况下前进至步骤S50，未回复的情况下前进至步骤S70。
在步骤S50中，电池控制器200判断为单电池控制器100a、100b和100c中某些(某个)单电池控制器正在异常地工作。而后，在步骤S60中，向图1的车辆控制器400输出规定的警告信号。接收到该警告信号时，车辆控制器400执行规定的处理。例如，向车辆的驾驶员通知发生了异常。执行了步骤S60后，电池控制器200结束诊断处理。
另一方面，在步骤S70中，电池控制器200判断为所有单电池控制器100a、100b和100c已正常停止。执行了步骤S70后，电池控制器200结束诊断处理。
根据以上说明的实施方式，实现了以下这样的作用效果。
(1)电池控制装置10对串联连接有多个将多个单电池110串联连接而成的单电池组120的电池模块130进行控制，并包括多个单电池控制器100、电池控制器200和绝缘元件201。单电池控制器100与各个单电池组120对应地设置，按照规定的通信等级相互连接，检测对应的单电池组120的各单电池110的状态。电池控制器200使多个单电池控制器100起动或停止，并且相多个单电池控制器100中按通信等级最高等级的单电池控制器100a发送通信信号，从多个单电池控制器100中按通信等级最低等级的单电池控制器100c接收通信信号。绝缘元件201设置在电池控制器200与最高等级的单电池控制器100a之间。在诊断处理中，电池控制器200使多个单电池控制器100停止(图6的步骤S10)，而后，向绝缘元件201输出通信信号(步骤S30)。绝缘元件201在多个单电池控制器100中的至少任一个正在工作的情况下，使通信信号通过并向最高等级的单电池控制器100a输出，另一方面，在多个单电池控制器全部停止的情况下，切断通信信号。多个单电池控制器100中的每一个在从电池控制器200或按通信等级高一个等级的单电池控制器100发送来通信信号时，如果正在停止则起动，如果正在工作则维持工作状态，向按通信等级低一个等级的单电池控制器100或电池控制器200转送该通信信号。电池控制器200根据是否从最低等级的单电池控制器100c接收到通信信号(步骤S40)，对多个单电池控制器100的异常工作进行诊断(步骤S50、S70)。因此，能够可靠地对单电池控制器100的异常工作进行诊断。
(2)多个单电池控制器100中至少任一个正在工作的情况下，最高等级的单电池控制器100a输出用于使绝缘元件201工作的绝缘元件工作信号。绝缘元件201通过从最高等级的单电池控制器100a接收绝缘元件工作信号而工作，使来自电池控制器200的通信信号通过并向最高等级的单电池控制器100a输出。因此，能够根据多个单电池控制器100中的至少任一个是否正在工作，在绝缘元件201中使通信信号可靠地通过或切断。
(3)多个单电池控制器100中除了最高等级的单电池控制器100a以外的各单电池控制器100，在工作时输出用于使按通信等级高一个等级的单电池控制器100工作的起动信号。最高等级的单电池控制器100a从按通信等级低一个等级的单电池控制器100b接收起动信号而工作，输出绝缘元件工作信号。因此，多个单电池控制器100中的至少任一个正在工作的情况下，能够实现从最高等级的单电池控制器100a向绝缘元件201输出绝缘元件工作信号。
(4)电池控制器200向最低等级的单电池控制器100c停止输出起动信号，从而使多个单电池控制器100停止。因此，能够由电池控制器200使多个单电池控制器100容易并且可靠地停止。
(5)电池控制装置10还具有设置在电池控制器200与最低等级的单电池控制器100c之间的绝缘元件202。最低等级的单电池控制器100c在工作时输出用于使绝缘元件202工作的绝缘元件工作信号。绝缘元件202从最低等级的单电池控制器100c接收绝缘元件工作信号而工作，从而使来自最低等级的单电池控制器100c的通信信号通过并向电池控制器200输出。因此，能够在使电池控制器200与单电池控制器100c之间绝缘的状态下，从单电池控制器100c向电池控制器200发送通信信号。进而，能够在单电池控制器100c停止工作时使绝缘元件202停止，抑制不必要的电力消耗。
(第二实施方式)
接着，对本发明的第二实施方式进行说明。图7是本发明的第二实施方式的电池控制装置10的通信系统的说明图。该图7所示的通信系统与图2所示的第一实施方式的通信系统相比，不同点在于，其被分割为两个分块131和132，在分块(block)131和分块132设置有共用的绝缘元件204。此外，图7中示出了分块131、132分别具有n个单电池控制器100(单电池控制器100a～100n)的情况下的例子。除了其中按通信等级最高等级的单电池控制器100a和最低等级的单电池控制器100n以外，省略图示。
图7中，绝缘元件204具有与绝缘元件201和202同样的结构。向绝缘元件204的端子Vaa1和端子Vaa2，分别从分块131的单电池控制器100n和分块132的单电池控制器100a输入绝缘元件工作信号。绝缘元件204在这些绝缘元件工作信号两者均输入时工作，使输入到通信信号输入端子Rx的来自分块131的单电池控制器100n的通信信号通过，从通信信号输出端子Tx向分块132的单电池控制器100a输出。
图7所示的通信系统中，电池控制器200从起动信号输出端子WUout1通过分块131内的低速绝缘元件203向分块131的单电池控制器100n输出起动信号。此外，从起动信号输出端子WUout2通过分块132内的低速绝缘元件203向分块132的单电池控制器100n输出起动信号。由此，能够使分块131的单电池控制器100a～100n、和分块132的单电池控制器100a～100n分别(个别)起动或停止。
在本实施方式的电池控制装置10中执行诊断处理的情况下，在使分块131的单电池控制器100a～100n或分块132的单电池控制器100a～100n的一方成为工作状态、另一方停止的状态下，从电池控制器200向绝缘元件201输出通信信号。此时，如果停止的分块中所有单电池控制器100a～100n正常地停止了工作，则绝缘元件201或绝缘元件204没有在工作，因此通信信号被切断。结果，与第一实施方式同样地，不会从分块132的单电池控制器100n向电池控制器200回复通信信号。
另一方面，设停止的分块中单电池控制器100a～100n中的至少一个没有停止，因某种原因而异常地继续工作。该情况下，与第一实施方式同样地，从该单电池控制器向位于高等级侧的各单电池控制器依次输出起动信号，因此在该分块内单电池控制器100a处于工作状态，从该处向绝缘元件201(使分块131停止的情况下)或绝缘元件204(使分块132停止的情况下)输出绝缘元件工作信号。此外，使分块131停止的情况下，从正在工作的分块132的单电池控制器100a、100n分别向绝缘元件204、202输出绝缘元件工作信号，而使分块132停止的情况下，从正在工作的分块131的单电池控制器100a、100n分别向绝缘元件201、204输出绝缘元件工作信号。由此，从电池控制器200输出的通信信号分别通过绝缘元件201和绝缘元件204后，从分块132的单电池控制器100n通过绝缘元件204回复给电池控制器200。
如以上所说明的那样，如果停止的分块中所有单电池控制器100a～100n正常地停止了工作，则不会从分块132的单电池控制器100n向电池控制器200回复通信信号。但是，如果停止的分块中单电池控制器100a～100n中的至少任一个异常地继续工作，则从分块132的单电池控制器100n向电池控制器200回复通信信号。从而，能够与第一实施方式同样地检测异常。此外，上述例子中说明了分割的分块数量是两个的情况，但分割为更多的分块的情况下也是同样的。
根据以上说明的第二实施方式，能够实现与第一实施方式中说明的同样的作用效果。此外，电池控制装置10还具有设置在按通信等级彼此相邻的两个分块131、132之间的共用的绝缘元件204。而且，按通信等级处于高等级侧的分块131内的最低等级的单电池控制器100n、和按通信等级处于低等级侧的分块132内的最高等级的单电池控制器100a在工作时分别输出用于使绝缘元件204工作的绝缘元件工作信号。绝缘元件204分别从高等级侧的分块131内的最低等级的单电池控制器100n和低等级侧的分块132内的最高等级的单电池控制器100a接收绝缘元件工作信号而工作，从而使来自高等级侧的分块131内的最低等级的单电池控制器100n的通信信号通过并向低等级侧的分块132内的最高等级的单电池控制器100a输出。因此，能够在使彼此相邻的分块131、132之间绝缘的状态下，从高等级侧的分块131向低等级侧的分块132发送通信信号。由此，能够按分块单位对多个单电池控制器100的异常工作进行诊断。
此外，上述各实施方式中，说明了电动车或混合动力车等电动车辆中搭载的电池控制装置的例子，但本发明不限于此，能够适用于各种机器和装置中搭载的电池控制装置。
本发明不受上述各实施方式限定，能够在不脱离其主旨的范围内，适当进行变更地应用。

Claims (6)

1.一种电池控制装置，其对连接有多个单电池组的电池模块进行控制，所述单电池组是连接多个单电池而成的，所述电池控制装置的特征在于，包括：
多个单电池控制器，其与各个所述单电池组对应地设置，按照规定的通信等级相互连接，检测对应的单电池组的各单电池的状态；
控制电路，其使所述多个单电池控制器起动或停止，并且向所述多个单电池控制器中按所述通信等级处于最高等级的单电池控制器发送通信信号，从所述多个单电池控制器中按所述通信等级处于最低等级的单电池控制器接收所述通信信号；和
第一绝缘元件，其设置在所述控制电路与所述最高等级的单电池控制器之间，
所述控制电路使所述多个单电池控制器停止后，将所述通信信号输出到所述第一绝缘元件，
所述第一绝缘元件，在所述多个单电池控制器中的至少一个正在工作的情况下，使所述通信信号通过并向所述最高等级的单电池控制器输出所述通信信号，而在所述多个单电池控制器全部停止的情况下，切断所述通信信号，
所述多个单电池控制器中的各个单电池控制器，在从所述控制电路或按所述通信等级高一个等级的单电池控制器发送来所述通信信号时，如果正在停止则起动，如果正在工作则维持工作状态，向按所述通信等级低一个等级的单电池控制器或所述控制电路转送所述通信信号，
所述控制电路根据是否从所述最低等级的单电池控制器接收到所述通信信号，对所述多个单电池控制器的异常工作进行诊断。
2.如权利要求1所述的电池控制装置，其特征在于：
所述多个单电池控制器中的至少一个正在工作的情况下，所述最高等级的单电池控制器输出用于使所述第一绝缘元件工作的绝缘元件工作信号，
所述第一绝缘元件从所述最高等级的单电池控制器接收所述绝缘元件工作信号而工作，使来自所述控制电路的通信信号通过，将其输出至所述最高等级的单电池控制器。
3.如权利要求2所述的电池控制装置，其特征在于：
所述多个单电池控制器中除了所述最高等级的单电池控制器以外的各个单电池控制器在工作时输出用于使按所述通信等级高一个等级的单电池控制器工作的起动信号，
所述最高等级的单电池控制器从按所述通信等级低一个等级的单电池控制器接收所述起动信号而工作，并输出所述绝缘元件工作信号。
4.如权利要求3所述的电池控制装置，其特征在于：
所述控制电路通过停止向所述最低等级的单电池控制器输出所述起动信号，使所述多个单电池控制器停止。
5.如权利要求1～4中任一项所述的电池控制装置，其特征在于，还包括：
第二绝缘元件，其设置在所述控制电路与所述最低等级的单电池控制器之间，
所述最低等级的单电池控制器在工作时输出用于使所述第二绝缘元件工作的绝缘元件工作信号，
所述第二绝缘元件从所述最低等级的单电池控制器接收所述绝缘元件工作信号而工作，使来自所述最低等级的单电池控制器的通信信号通过，将其输出至所述控制电路。
6.如权利要求1～4中任一项所述的电池控制装置，其特征在于：
所述多个单电池控制器被分割为多个分块，
所述电池控制装置还包括设置在按所述通信等级彼此相邻的两个分块之间的共用绝缘元件，
所述相邻的两个分块中按所述通信等级处于高等级侧的分块内的最低等级的单电池控制器、和所述相邻的两个分块中按所述通信等级处于低等级侧的分块内的最高等级的单电池控制器，在工作时分别输出用于使所述共用绝缘元件工作的绝缘元件工作信号，
所述共用绝缘元件分别从所述高等级侧的分块内的最低等级的单电池控制器和所述低等级侧的分块内的最高等级的单电池控制器接收所述绝缘元件工作信号而工作，使来自所述高等级侧的分块内的最低等级的单电池控制器的通信信号通过，将其输出至所述低等级侧的分块内的最高等级的单电池控制器。
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