CN104917223A - 电池监视装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种电池监视装置，其包括：控制单元；电元件，分别与电池单元并联连接；主模数转换器(211，212)，经由电元件分别连接到电池单元以及分别检测电池单元的电压；以及辅模数转换器(221，222)，不使用电元件而分别连接到电池单元以及分别检测电池单元的电压。控制单元基于主模数转换器(211，212)检测到的第一电压检测值和辅模数转换器(221，222)检测到的第二电压检测值而确定每个电元件中是否存在故障。当控制单元确定电元件中的至少一个电元件中存在泄漏故障时，与正常控制期间所使用的充电程度的控制范围相比，控制单元限制充电程度的控制范围。

Description

电池监视装置
技术领域
本发明涉及一种电池监视装置。
背景技术
存在一种传统的半导体电路，在该半导体电路中，当对放电电路中的均衡切换元件的均衡功能执行诊断时，执行初始操作，以使得比较电路中的电容器以与信号线的电压与阈值电压之间的差对应的电力进行充电，并且比较电路中的另一电容器以与另一信号线的电压与阈值电压之间的差对应的电力进行充电。在比较操作中，信号线彼此连接以使得电压输入到每个电容器。在没有执行均衡处理的情况下，当输出为L电平(低电平)时，确定正常执行均衡功能，而当输出为H电平(高电平)时，确定存在故障，并且在执行均衡处理的情况下，当输出为H电平时，确定正常执行均衡功能，而当输出为L电平时，确定存在故障(例如，参考日本专利申请公布第2012-147587号)。
在现有技术的上述电路中，当在电容器中存在泄漏时，电容器的检测电压小于电容器的实际电压，因此，可能发生过度充电。此外，当与其电压被监视的电池单元并联连接的电元件中存在泄漏时以及当诸如电容器的电元件中存在泄漏时，可能引起过度充电。
发明内容
本发明提供了一种电池监视装置，其抑制了由于与电池单元并联连接的电元件中的泄漏而引起的过度充电。
本发明的一方面涉及一种电池监视装置，其包括：控制单元，布置在包括多个电池单元的电池组的外部；多个电元件，分别与电池单元并联连接；多个主模数转换器，分别经由电元件连接到电池单元以及分别检测电池单元的电压；以及多个辅模数转换器，分别不使用电元件而连接到电池单元以及分别检测电池单元的电压。控制单元基于相应主模数转换器检测到的第一电压检测值和相应辅模数转换器检测到的第二电压检测值，确定电元件中的每个电元件中是否存在故障；以及当控制单元确定电元件中的至少一个电元件中存在泄漏故障时，与在正常控制期间所使用的充电程度的控制范围相比，控制单元限制充电程度的控制范围。
因此，根据本发明的该方面，可以提供抑制了由于与电池单元并联连接的电元件中的泄漏而引起的过度充电的电池监视装置。
附图说明
以下将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，其中：
图1是示出根据本发明的实施例的包括电池监视装置的电池部件的图；
图2是示出电池单元与IC芯片之间的电路以及IC芯片的内部配置的图；
图3是示出SOC的控制范围与电池单元电压之间的关系的图；
图4是示出故障部位、故障详情、检测方法、关于自动防故障处理的优先级和控制范围之间的关系的图；
图5是示出当在滤波电容器中存在开路故障时的电池单元电压的上升波形的图；
图6是示出从IC芯片传送到ECU的数据的图；
图7A和图7B示出了示出ECU执行的自动防故障处理的(第一)流程图；以及
图8示出了示出ECU执行的自动防故障处理的(第二)流程图。
具体实施方式
在下文中，将描述本发明的实施例。
图1示出了包括根据实施例的电池监视装置的电池部件100。
根据第一实施例的电池部件100包括作为主要构成元件的电控制单元(ECU)110和组120。组120包括多个电池单元150和“n”个集成电路(IC)芯片160(即，IC芯片160的数量是“n”)(“n”是等于或大于1的整数)。根据第一实施例的电池监视装置包括ECU 110、包括在组120中的IC芯片160以及IC芯片160与电池单元150之间的电路。
电池部件100用作传感器控制装置，该传感器控制装置确定例如混合动力车辆或电动车辆(EV)中的电池的状态。
图1示出了作为电池监视装置的构成元件的一个ECU 110和“n”个IC芯片160(可称为IC1至ICn)(“n”是等于或大于1的整数)。图1示出了作为ECU 110的构成元件的微计算机111。ECU 110经由总线101连接到其它组。
IC1至ICn和ECU 110以菊花链模式经由信号线170彼此连接。信号在箭头指示的方向上被转发至每条信号线170。在图1中，从ECU 110传送的命令等以Tx指示，并且ECU 110接收的命令、数据等以Rx指示。
在该情况下，距ECU 110最远的ICn被称为最上IC芯片160。距ECU 110最近的IC1被称为最下IC芯片160。
IC1至ICn中的每个均包括四个模数(A/D)转换器。IC1至ICn中的每个检测包括在相应块150B中的四个电池单元150的输出电压，并且使用A/D转换器将所检测到的输出电压转换成数字值，从而获得电压数据。此外，响应于从ECU 110传送的电压检测命令，IC1至ICn中的每个经由信号线170将指示四个输出电压的电压数据传送到ECU 110。
当电压检测命令输入到每个IC芯片160时，IC芯片160生成指示四个电池单元150的输出电压的电压数据，并且经由信号线170将电压数据传送到ECU 110。每个IC芯片160将电压检测命令转发到其它IC芯片160，并且转发从其它IC芯片160传送的电压数据。每个IC芯片160仅响应于来自ECU 110的命令而进行操作。
例如，每个电池单元150是锂离子蓄电池，即，由电解质中的锂离子导电的蓄电池。
在具有上述配置的电池部件100中，每个IC芯片160将关于四个电池单元150的电压数据传送到ECU 110。
基于从每个IC芯片160传送的电压数据，ECU 110通过对包括在组120中的电池单元150中的、其输出电压等于或大于预定电压的电池单元150进行放电，对包括在组120中的电池单元150的输出电压进行调整。
“电池单元150的输出电压”的含义与“电池单元150的两个端子之间的电压”或“充电电压”的含义相同。
尽管图1示出了一个组120，但是其它组与这一个组120串联或并联连接。继电器121设置在图1所示的组120与其它组之间。
每个IC芯片160是监视电池单元150的输出电压(电池单元电压)的监视集成电路(IC)。IC芯片160的总数和每个IC编号(1至n中的每个)存储在ECU 110中，并且当传送电压检测命令时这些信息被包括在电压检测命令中。
当ECU 110确定在组120或信号线170中存在故障时，ECU 110执行自动防故障处理。自动防故障处理是对电池部件100中的充电-放电处理进行限制的处理。例如，当执行自动防故障处理时，电池部件被控制为输出预定小电力，或者禁止对组120的充电-放电控制。稍后将描述确定ECU 110是否应该执行自动防故障处理的处理。
图2示出了电池单元150与IC芯片160之间的电路和IC芯片160的内部配置。图2示出了与两个电池单元150对应的部分。
每个电池单元150经由一对熔断器151连接到一个齐纳二极管152。齐纳二极管152被设置用于在电池单元150的电压波动时稳定电池单元150的电压。由于设置了齐纳二极管152，因此当电池单元150过度充电时，电流在熔断器151和齐纳二极管152中流动以切断熔断器151。
每个齐纳二极管152经由一对电阻器R连接到一个滤波电容器153。电阻器R和滤波电容器153构成RC滤波器。RC滤波器设置在主模数(A/D)转换器212与电池单元150之间以去除高频噪声。
滤波电容器153的端部分别连接到IC芯片160的端子161B、161C、161D和161E。图2示出了IC芯片160的端子161A至161F。即，在图2中，端子161A至161F的右侧的部分布置在IC芯片160内(即，IC芯片160的内部)。
IC芯片160包括端子161A至161F，主A/D转换器211、212，辅模数(A/D)转换器221、222，均衡开关231、232以及IC控制单元240。
主A/D转换器211、212中的每个均是IC芯片160的主A/D转换器，并且对应于图1所示的A/D转换器。主A/D转换器211经由端子161B、161C、一对电阻器R和一对熔断器151而连接到图2所示的两个电池单元150当中的下侧的电池单元150。
主A/D转换器212经由端子161D、161E、一对电阻器R和一对熔断器151而连接到图2所示的两个电池单元150当中的上侧的电池单元150。
即，主A/D转换器211、212分别经由包括滤波电容器153的RC滤波器而连接到图2所示的两个电池单元150。主A/D转换器211、212分别检测图2所示的两个电池单元150的电池单元电压。图2中未示出的主A/D转换器以类似方式连接到电池单元150(参照图1)。
与主A/D转换器211、212不同，辅A/D转换器221、222不使用包括滤波电容器153的RC滤波器而连接到电池单元150。
辅A/D转换器221经由端子161A、端子161D、电阻器R和熔断器151而连接到下侧的电池单元150。滤波电容器153没有连接在端子161A与端子161D之间。因此，辅A/D转换器221不使用包括滤波电容器153的RC滤波器而连接到图2所示的下侧的电池单元150。
辅A/D转换器222经由端子161C、端子161F、电阻器R和熔断器151而连接到图2所示的上侧的电池单元150。滤波电容器153没有连接在端子161C与端子161F之间。因此，辅A/D转换器222不使用包括滤波电容器153的RC滤波器而连接到图2所示的上侧的电池单元150。
辅A/D转换器221、222分别检测图2所示的两个电池单元150的电池单元电压。
在IC芯片160中，均衡开关231连接在主A/D转换器211的一对端子之间，并且均衡开关232连接在主A/D转换器212的一对端子之间。即，均衡开关231与图2所示的下侧的电池单元150、齐纳二极管152和滤波电容器153并联连接。均衡开关232与图2所示的上侧的电池单元150、齐纳二极管152和滤波电容器153并联连接。
均衡开关231、232中的每个均是金属氧化物半导体(MOS)晶体管，并且MOS晶体管的导通/关断状态由从IC控制单元240输入到栅极的控制信号来切换。
均衡开关231、232被设置用于对块150B(参照图1)内的四个电池单元150的电池单元电压进行均衡。IC控制单元240接通块150B(参照图1)内的四个电池单元150当中的与除具有最小电压的电池单元150之外的电池单元150对应的均衡开关231、232，以使得从相应的电池单元150放电并且四个电池单元150的电压变为等于最小电压。
IC控制单元240基于从ECU 110传送到IC控制单元240的命令而控制均衡开关231、232。
IC控制单元240连接到主A/D转换器211、212以及辅A/D转换器221、222的输出端子。IC控制单元240经由信号线170(参照图1)而将从主A/D转换器211、212输出的电池单元电压传送到ECU 110。IC控制单元240经由信号线170(参照图1)将从辅A/D转换器221、222输出的电池单元电压传送到ECU 110。如上所述，IC控制单元240接通/关断均衡开关231、232。
图2示出了与图1中的两个电池单元150对应的部分。然而，实际上，一个块150B包括如图1所示的四个电池单元150，并且组120包括“n”个块(即，包括在组120中的块的数量是“n”)。图2所示的两个电池单元150与IC芯片160之间的电路以及图2所示的IC芯片160的内部配置适用于图1所示的所有电池单元150。
接下来，将描述ECU 110执行的自动防故障处理。
ECU 110使用上述IC芯片160以及IC芯片160与电池单元150之间的电路而检测齐纳二极管152、滤波电容器153和均衡开关231、232的每个中的故障，并且根据故障的详情而执行自动防故障处理。
自动防故障处理是通过使得电池单元150的充电状态(SOC)的范围小于在正常控制期间所使用的SOC的范围(即，正常控制时间的SOC的范围)而限制电池部件100的充电-放电处理的处理。术语“正常控制时间”表示当在齐纳二极管152、滤波电容器153和均衡开关231、232等中不存在故障的状态下执行充电-放电处理的时间。
图3示出了SOC的控制范围与电池单元电压之间的关系。横坐标轴指示电池单元150的SOC，并且纵坐标轴指示电池单元150的电池单元电压。在该情况下，正常控制期间的SOC的最小值被指示为0％，并且正常控制期间的SOC的最大值被指示为100％。当SOC是0％时，电池单元电压是3V，而当SOC是100％时，电池单元电压是4V。在正常控制期间，SOC的目标值被设置为例如50％(3.5V)，并且充电-放电被控制为使得SOC等于或大于0％并且等于或小于100％。在图3中，正常控制期间的SOC的控制范围(0％≤SOC≤100％)被示出为正常控制范围。
随着电池单元电压如实曲线所示增加，SOC增加。SOC小于0％的区域是电池单元150过度放电的区域。SOC大于100％的区域是电池单元150过度充电的区域。
如图3中的双头箭头A、B、C和D所示，根据实施例的电池监视装置根据故障的详情而使得SOC的控制范围小于正常控制范围。在SOC的控制范围当中，范围A是最小范围，并且范围D是最大范围。范围A是当故障相对严重(该故障具有最高重要度(严重性))时在自动防故障处理中所设置的范围。范围D是当故障具有最低重要度(严重性)时在自动防故障处理中所设置的范围。范围A至D分别是例如20％、40％、60％和80％。范围A至D中的每个是其中心为目标值的范围。
图4示出了故障部位、故障详情、检测方法、关于自动防故障处理的优先级和控制范围之间的关系。图5示出了当在滤波电容器153中存在开路故障时的电池单元电压的上升波形。
在该情况下，将描述故障部位是滤波电容器153和均衡开关231、232的示例。
滤波电容器153中的故障的详情包括开路故障、短路和泄漏故障。在滤波电容器153中存在开路故障的状态是滤波电容器153(参照图2)的至少一个电极的线被切断的状态。即，在滤波电容器153中存在开路故障的状态与滤波电容器153不存在的状态基本上相同。
在滤波电容器153中存在短路的状态是在电极之间存在短路并且滤波电容器153不用作电容器的状态。在滤波电容器153中存在泄漏故障的状态是电流在电极之间流动的状态。
均衡开关231、232中的故障的详情包括卡在(sticking in)导通位置、开路故障(卡在关断位置)和泄漏故障。
在均衡开关231或232中存在开路故障的状态是均衡开关231或232卡在关断位置并且无法接通的状态。在均衡开关231或232中存在泄漏故障的状态是甚至当均衡开关231或232关断时电流也在漏极与源极之间流动的状态。
IC控制单元240基于相应均衡开关231或232的状态从导通状态改变为关断状态时电池单元电压的上升程度而确定滤波电容器153中是否存在开路故障。IC芯片160经由信号线170将确定结果传送到ECU 110。ECU 110基于从IC芯片160接收的确定结果而确定滤波电容器153中是否存在开路故障。
例如，如图5所示，在相应均衡开关231或232的状态从关断状态改变为导通状态并且再次改变为关断状态的情况下，由于根据在正常操作期间当相应均衡开关231或232的状态从导通状态改变为关断状态时滤波电容器153的电容而确定的时间常数，因此波形变为渐变波形，即，电池单元电压如实线所示逐渐上升。
相反，在滤波电容器153中存在开路故障的情况下，当相应均衡开关231或232的状态从导通状态改变为关断状态时，由于在滤波电容器153中存在开路故障的状态与滤波电容器153不存在的状态基本上相同，因而波形不受时间常数影响，因此电池单元电压如虚线所示急剧上升。
因此，基于当相应均衡开关231或232的状态从导通状态改变为关断状态时电池单元电压上升所需的时间，确定滤波电容器153中是否存在开路故障。每个电池单元150连接到一个滤波电容器153。因此，如果一个电池单元150的电池单元电压上升所需的时间短(即，如果存在其电池单元电压急剧上升的一个电池单元150)，则确定在与这一个电池单元150对应的滤波电容器153中存在开路故障。
当确定存在故障时，ECU 110经由信号线170将命令传送到IC芯片160，以在导通状态与关断状态之间改变均衡开关231、232的状态。
以下述方式确定滤波电容器153中是否存在短路。
当滤波电容器153中存在短路时，检测滤波电容器153的两个端子之间的电压的主A/D转换器(211或212)的输出电压变为0V。当不存在过度放电时，电池单元电压等于或大于3V。因此，与其输出为0V的主A/D转换器(211或212)对应的辅A/D转换器(221或222)的输出等于或大于3V。因此，基于相应主A/D转换器(211或212)检测到的电压是否是0V以及相应辅A/D转换器(221，222)检测到的电压是否等于或大于3V，确定滤波电容器153中是否存在短路。
通过在相应均衡开关231或232关断(SW＝关断)的状态下，将相应主A/D转换器211或212检测到的电压与相应辅A/D转换器221或222检测到的电压进行比较，即，基于相应辅A/D转换器221或222检测到的电压是否比相应主A/D转换器211或212检测到的电压大出等于或大于预定电压的值，确定滤波电容器153中是否存在泄漏故障。
通过将对应于滤波电容器153的主A/D转换器211或212检测到的电压与对应于滤波电容器153的辅A/D转换器221或222检测到的电压进行比较而确定每个滤波电容器153中是否存在泄漏故障。
基于指示所检测到的电压并且由ECU 110经由信号线170从IC芯片160接收的信号而执行该确定。
由于当在滤波电容器153中存在泄漏故障时，由检测滤波电容器153的两个端子之间的电压的相应主A/D转换器211或212检测到的电压减小，而对不使用包括滤波电容器153的RC滤波器检测电池单元电压的辅A/D转换器221或222检测到的电压没有影响，因此以上述方式执行确定。
由于当均衡开关231或232接通时从电池单元150放电，因此基于当均衡开关231或232接通时相应主A/D转换器211或212检测到的电压是否改变，确定均衡开关231、232的每个中是否存在开路故障。
基于指示所检测到的电压并且由ECU 110经由信号线170从IC芯片160接收的信号而执行该确定。当确定存在故障时，ECU 110经由信号线170将命令传送到IC芯片160，以在导通状态与关断状态之间改变均衡开关231、232的状态。
通过将在均衡开关231或232关断的状态下对应于均衡开关231或232的主A/D转换器211或212检测到的电压与对应于均衡开关231或232的辅A/D转换器221或222检测到的电压进行比较，确定均衡开关231、232的每个中是否存在泄漏故障。
由于当在均衡开关231或232中存在泄漏故障时，由检测均衡开关231或232的两个端子之间的电压的相应主A/D转换器211或212检测到的电压减小，而对不使用均衡开关231或232的相应辅A/D转换器221或222检测到的电压没有影响，因此以上述方式执行确定。
均衡开关231或232卡在导通位置的状态是均衡开关231或232维持在导通状态并且无法关断的状态。基于在均衡开关231或232关断的状态下相应主A/D转换器211或212检测到的电压是否等于或小于0.2V，确定均衡开关231、232中的每个是否卡在导通位置。通过在用作均衡开关231或232的MOS晶体管关断的状态下使用相应主A/D转换器211或212对漏极与源极之间的电压进行检测，可以确定均衡开关231、232中的每个是否卡在导通位置。
例如，对应该执行自动防故障处理的故障给出的优先级如下。第一优先级(最高优先级)被给予滤波电容器153中的泄漏故障和短路以及均衡电容器231或232中的泄漏故障和卡在导通位置的均衡开关231或232。第二优先级(第二高的优先级)被给予均衡开关231或232中的开路故障，并且第三优先级被给予滤波电容器153中的开路故障。
考虑到以下事实如上所述给出优先级。滤波电容器153是安装到IC芯片160的外侧的外部部件，即，滤波电容器153不是IC芯片160内的具有相对高可靠性的内部部件(例如，均衡开关231、232)。此外，当滤波电容器153中存在泄漏故障时，相应主A/D转换器211或212检测到的电压小于实际电压，因此电池单元150可能过度充电。
均衡开关231、232被设置用于对包括在块150B(参照图1)中的四个电池单元150的电压进行均衡，并且当均衡开关231或232中存在泄漏故障时，相应主A/D转换器211或212检测到的电压小于实际电压，因此，电池单元150可能过度充电。
与均衡开关231或232中的泄漏故障相比，较高的优先权可被给予滤波电容器153中的泄漏故障，或者与滤波电容器153中的泄漏故障相比，较高的优先级可被给予均衡开关231或232中的泄漏故障。
当在滤波电容器153中存在短路时，RC滤波器没有良好地起作用，并且电池单元电压趋于不稳定，且相应主A/D转换器211或212不能检测电池单元电压，因此，由相应辅A/D转换器221或222检测电池单元电压。
当均衡开关231或232卡在导通位置时，不能执行均衡，并且相应主A/D转换器211或212不能检测电池单元电压，因此，由相应的辅A/D转换器221或222检测电池单元电压。
由于当均衡开关231或232中存在开路故障时，不能充分地执行均衡因而电池单元电压之间的平衡可能劣化，因此第二优先级(第二高优先级)被给予均衡开关231或232中的开路故障。
由于当滤波电容器153中存在开路故障时，RC滤波器没有充分地起作用因而不能充分去除谐波噪声分量，因此第三优先级被给予滤波电容器153中的开路故障。这降低了相应主A/D转换器211或212检测电池单元电压的精度。
图6示出了从IC芯片160传送到ECU 110的数据。图6示出了在六个控制周期中获得的数据的示例。
在每个周期中从IC芯片160传送到ECU 110的数据例如包括基本信息、主A/D转换器211、212检测到的电压、关于自动防故障系统的信息(下文中称为自动防故障系统信息)以及关于循环冗余校验(CRC)的信息(下文中称为CRC信息)。
基本信息包括例如IC芯片160的IC编号。主A/D转换器211、212检测到的电压是在均衡开关231、232关断的状态下由与IC芯片160对应的四个主A/D转换器(211，212)检测到的电压。
自动防故障系统信息包括在均衡开关231、232关断(SW＝关断)的状态下由与IC芯片160对应的四个辅A/D转换器221、222检测到的电压(辅检测电压)、在均衡开关231、232导通(SW＝导通)的状态下由与IC芯片160对应的四个主A/D转换器211、212检测到的电压(主检测电压)以及指示基于相应的电池单元电压的上升程度而对每个滤波电容器中是否存在开路故障的确定结果的信息。
CRC信息是用于对通过构成菊花链的信号线170传送的数据进行校验的数据。
如图6所示，每个周期中的数据包括在均衡开关231、232关断的状态下由主A/D转换器211、212检测到的电压(主检测电压)。第一周期中的自动防故障系统信息1包括在均衡开关231、232关断(SW＝关断)的状态下由辅A/D转换器221、222检测到的电压(辅检测电压)。第三周期中的自动防故障系统信息3是指示基于当均衡开关231、232的状态从导通状态改变为关断状态时相应电池单元电压的上升程度对每个滤波电容器中是否存在开路故障的确定结果(即，基于上升程度的确定结果)的信息。第六周期中的自动防故障系统信息6包括在均衡开关231、232导通(SW＝导通)的状态下由与IC芯片160对应的四个主A/D转换器211、212检测到的电压(主检测电压)。
第二周期中的自动防故障系统信息2、第四周期中的自动防故障系统信息4以及第五周期中的自动防故障系统信息5中的每个根据需要包括适当的数据。
如上所述，在每个周期中，IC芯片160传送在均衡开关231、232关断的状态下由主A/D转换器211、212检测到的电压。在六个周期当中的第三周期中，IC芯片160传送指示基于在均衡开关231、232的状态从导通状态改变为关断状态时相应电池单元电压的上升程度对每个滤波电容器中是否存在开路故障的确定结果的信息。在六个周期当中的第六周期中，IC芯片160传送在均衡开关231、232导通的状态下由对应于IC芯片160的四个主A/D转换器211、212检测到的电压。
图7A和图7B示出了示出由ECU 110执行的自动防故障处理的(第一)流程图。在该情况下，图6所示的周期编号以“k”来表示。“k”的值在1至6的范围中，并且当周期编号到达6时，周期编号返回到1。周期编号以此方式重复改变。
首先，ECU 110将周期编号k重置为0(步骤S1)。
ECU 110确定每个电池单元150是否过度放电或过度充电(步骤S2)。基于SOC是否在正常控制范围中(在SOC等于或大于0％并且等于或小于100％的范围中)来执行该确定，SOC是基于主A/D转换器检测到的电压而获得的并且是从IC芯片160传送的。
当ECU 110确定至少一个电池单元150过度放电或过度充电时(S2：是)，ECU 110由于过度放电或过度充电而做出X确定(步骤S3)，并且执行对于X确定的自动防故障处理(在步骤S4中)。在ECU 110结束自动防故障处理之后，流程返回到步骤S2。
当ECU 110确定每个电池单元150均没有过度放电或过度充电时(S2：否)，ECU 110从IC芯片160获得在均衡开关231、232关断(SW＝关断)的状态下更新的主检测电压(步骤S5中)。
接下来，ECU 110确定每个滤波电容器153中是否存在短路(步骤S6)。当滤波电容器153中存在短路时，检测滤波电容器153的两个端子之间的电压的相应主A/D转换器(211或212)的输出变为0V。当流程进行到步骤S6时，不存在过度放电，因此，每个电池单元电压被认为等于或大于3V。因此，与其输出为0V的主A/D转换器(211，212)对应的辅A/D转换器(221或222)的输出等于或大于3V。因此，基于主A/D转换器(211，212)中的相应一个主A/D转换器检测到的电压是否为0V和由辅A/D转换器(221，222)中的相应一个辅A/D转换器检测到的电压是否等于或大于3V而确定每个滤波电容器153中是否存在短路。
当ECU 110确定至少一个滤波电容器153中存在短路时(S6：是)，ECU 110做出A确定(步骤S7)，并且执行对于A确定的自动防故障处理(步骤S8)。在ECU 110结束自动防故障处理之后，流程返回到步骤S2。
当ECU 110确定滤波电容器153中不存在短路时(步骤S6中为否)，ECU 110确定每个主检测电压是否等于或小于0.2V(步骤S9)，以便确定每个均衡开关是否卡在导通位置。
当ECU 110确定至少一个主检测电压等于或小于0.2V(步骤S9：是)时，ECU 110做出A确定，并且流程进行到步骤S7。
当ECU 110确定每个主检测电压均大于0.2V时(步骤S9：否)，ECU110递增周期编号“k”(k←k+1)(步骤S10)。
接下来，ECU 110确定“k“是否等于或大于6(步骤S11)。ECU 110执行该确定以便每六个周期执行一次步骤S12和随后步骤中的处理。
当ECU 110确定“k”小于6时(步骤S11：否)，流程返回到步骤S2。
当ECU 110确定k等于或大于6时(步骤S11：是)，ECU 110将周期编号“k”重置为0(步骤S12)。
ECU 110获得在均衡开关231、232关断(SW＝关断)的状态下由IC芯片160更新的辅检测电压(步骤S13)。
ECU 110确定通过从相应辅检测电压减去每个主检测电压而获得的差是否等于或大于0.2V(步骤S14)。
当ECU 110确定该差等于或大于0.2V(步骤S14：是)时，ECU 110确定在相应滤波电容器或相应均衡开关中存在泄漏故障，并且做出A确定(步骤S15)，并且执行对于A确定的自动防故障处理(步骤S16)。
ECU 100获得在均衡开关231、232导通(SW＝导通)的状态下由IC芯片160更新的主检测电压(步骤S17)。
ECU 110确定通过从相应主检测电压(SW＝关断)减去每个主检测电压(SW＝导通)而获得的差是否等于或小于0.2V(步骤S18)。即，ECU110确定通过从在均衡开关231、232关断(SW＝关断)的状态下由IC芯片160更新的相应主检测电压减去在均衡开关231、232导通(SW＝导通)的状态下由IC芯片160更新的每个主检测电压而获得的差的绝对值是否等于或小于0.2V。
当ECU 110确定差的绝对值等于或小于0.2V(步骤S18：是)时，ECU 110确定相应均衡开关中存在开路故障(即，均衡开关卡在关断位置)，并且做出B确定(步骤S19)，并执行对于B确定的自动防故障处理(步骤S20)。在ECU 110结束自动防故障处理之后，流程返回到步骤S2。
当ECU 110确定差的绝对值大于0.2V(步骤S18：否)时，ECU 110获得由IC芯片160更新的确定结果(步骤S21)。确定结果是关于每个滤波电容器153中是否存在开路故障(断线)的确定结果，该确定由IC芯片160来执行。
ECU 110对确定结果是否指示至少一个滤波电容器153中存在开路故障(断线)进行确定(步骤S22)。例如，ECU 110确定标志是否指示在至少一个滤波电容器153中存在开路故障(断线)。
当ECU 110确定了确定结果指示至少一个滤波电容器153中存在开路故障(断线)时(步骤S22：是)，ECU 110做出C确定(步骤S23)，并且执行对于C确定的自动防故障处理(步骤S24)。在ECU 110结束自动防故障处理之后，流程返回到步骤S2。
图8是示出ECU 110执行的自动防故障处理的(第二)流程图。
当ECU 110执行自动防故障处理时，ECU 110确定该确定是否是X确定(步骤S31)。
当ECU 110确定该确定是X确定时(步骤S31：是)，ECU 110断开继电器121(参照图1)(步骤S32)。因此，使得电池部件100进入没有电压从电池部件100输出的状态。因此，例如，在电池部件100设置在使用发动机和电动机作为驱动源的混合动力车辆中的情况下，使得混合动力车辆进入混合动力车辆仅使用发动机行驶的状态。
当ECU 110确定该确定不是X确定时(步骤31：否)，ECU 110确定该确定是否是A确定(步骤S33)。
当ECU 110确定该确定是A确定时(步骤S33：是)，ECU 110执行对于A确定的自动防故障处理(步骤S34)。
当ECU 110确定该确定不是A确定时(步骤S33：否)，ECU 110确定该确定是否是B确定(步骤S35)。
当ECU 110确定该确定是B确定时(步骤S35：是)，ECU 110执行对于B确定的自动防故障处理(步骤S36)。
当ECU 110确定该确定不是B确定时(步骤S35：否)，ECU 110确定该确定是否是C确定(步骤S37)。
当ECU 110确定该确定是C确定时(步骤S37：是)，ECU 110执行对于C确定的自动防故障处理(步骤S38)。
在步骤S32、S34、S36和S38的每个中的处理结束之后，流程返回到步骤S2(参照图7A和图7B)。
因此，根据实施例，可以提供抑制了由于与电池单元150并联连接的电元件中的泄漏故障而导致的过度充电的电池监视装置。
此外，根据故障的种类来设置自动防故障水平，因此，可以有效地使用电池控制。换言之，抑制了过度敏感的电池控制，并且根据故障的种类来设置控制范围，因此，可以增加电池可以工作的状态。
在上述实施例中，描述了当存在故障时SOC的范围被限制的情况。然而，当存在故障时，可抑制充电-放电控制本身。替选地，当存在故障时，可使得电池单元电压的最大值等于或小于预定电压。
在上述实施例中，描述了滤波电容器153和均衡开关231或232中的故障。然而，可确定除滤波电容器153和均衡开关231、232之外的电元件中是否存在故障。
例如，可确定熔断器151中是否存在开路故障(断线)。可以如下检测熔断器151中的开路故障。均衡开关231、232被划分为包括奇数编号的均衡开关的组和包括偶数编号的均衡开关的组。奇数编号的均衡开关在偶数编号的均衡开关关断的状态下接通，然后，奇数编号的均衡开关关断并且偶数编号的均衡开关接通。结果，电池单元电压增加(例如，电池单元电压适当地加倍)。因此，可以检测与其电压没有增加的电池单元150对应的熔断器151中的开路故障(断线)。
可确定电阻器R中是否存在开路故障(断线)。可以如下检测电阻器R中的开路故障(断线)。将主检测电压与辅检测电压彼此进行比较。当主检测电压与辅检测电压之间的差增加到特定值时，可以确定电阻器R存在开路故障(断线)。
可确定齐纳二极管152中是否存在短路。当齐纳二极管152中存在短路时，主检测电压减小，结果，主检测电压与辅检测电压之间的差增加。因此，当该差增加到特定值时，可以确定齐纳二极管152中存在短路。然而，确定齐纳二极管中是否存在短路的方法不限于该方法。
可确定齐纳二极管152中是否存在泄漏故障。当齐纳二极管152中存在泄漏故障时，由与其中存在泄漏故障的齐纳二极管152并联连接的主A/D转换器检测到的主检测电压减小。当与齐纳二极管152对应的电池单元150的主检测电压与上侧的电池单元150或下侧的电池单元150的主检测电压之间的差增加到特定值时，可以确定齐纳二极管152中存在泄漏故障。
可确定端子161B至161E中是否存在开路故障(断线)。当端子161B至161E中存在开路故障(断线)时，主检测电压与辅检测电压之间的差增加。因此，当差增加到特定值时，可以确定端子161B至161E中存在开路故障(断线)。
可确定端子161B至161E中是否存在短路。当端子161D和161C中或者端子161D和161E中存在短路时，相应主A/D转换器211或212检测到的主检测电压变为0V。因此，可以确定端子161B和161C或者161D和161E中存在短路。然而，确定端子中是否存在短路的方法不限于该方法。
可确定端子161B至161E中是否存在泄漏故障。当端子161B和161C或者端子161D和161E中存在泄漏故障时，主检测电压变为小于辅检测电压。因此，当存在特定电压差时，可以确定端子161B和161C或者端子161D和161E中存在泄漏故障。
描述了根据本发明的示例实施例的电池监视装置。然而，本发明不限于示例实施例，并且可在不背离本发明的范围的情况下进行各种修改。

Claims (11)

1.一种电池监视装置，其特征在于包括：
控制单元，布置在包括多个电池单元的电池组的外部；
多个电元件，分别与所述电池单元并联连接；
多个主模数转换器(211，212)，分别经由所述电元件连接到所述电池单元以及分别检测所述电池单元的电压；以及
多个辅模数转换器(221，222)，分别不使用所述电元件而连接到所述电池单元以及分别检测所述电池单元的电压，
其中：
所述控制单元基于相应主模数转换器(211，212)检测到的第一电压检测值和相应辅模数转换器(221，222)检测到的第二电压检测值，确定所述电元件中的每个电元件中是否存在故障；以及
当所述控制单元确定所述电元件中的至少一个电元件中存在泄漏故障时，与在正常控制期间所使用的充电程度的控制范围相比，所述控制单元限制所述充电程度的控制范围。
2.根据权利要求1所述的电池监视装置，其中，所述电元件中的每个电元件是滤波电容器(153)或均衡开关(231，232)。
3.根据权利要求1所述的电池监视装置，其中：
所述电元件中的每个电元件是滤波电容器(153)；
所述电池监视装置还包括多个均衡开关(231，232)，所述多个均衡开关(231，232)分别与所述滤波电容器(153)并联连接以及对所述电池单元中的充电程度进行均衡；
所述控制单元基于当相应均衡开关(231，232)的状态从导通状态改变为关断状态时所述第一电压检测值的改变程度，确定所述滤波电容器(153)中的每个滤波电容器中是否存在开路故障；以及
当所述控制单元确定所述滤波电容器(153)中的至少一个滤波电容器中存在开路故障时，与正常控制期间所使用的所述充电程度的控制范围相比，所述控制单元限制所述充电程度的控制范围。
4.根据权利要求3所述的电池监视装置，其中：
所述控制单元基于当相应均衡开关(231，232)关断时所检测到的所述第一电压检测值和所述第二电压检测值，确定所述滤波电容器(153)中的每个滤波电容器中是否存在泄漏故障；以及
当所述控制单元确定所述滤波电容器(153)中的至少一个滤波电容器中存在泄漏故障时，与正常控制期间所使用的所述充电程度的控制范围相比，所述控制单元限制所述充电程度的控制范围。
5.根据权利要求4所述的电池监视装置，其中，当所述控制单元确定所述滤波电容器(153)中的至少一个滤波电容器中存在泄漏故障时所限制的所述充电程度的控制范围小于当所述控制单元确定所述滤波电容器(153)中的至少一个滤波电容器中存在开路故障时所限制的所述充电程度的控制范围。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的电池监视装置，其中：
所述控制单元基于所述第一电压检测值和所述第二电压检测值而确定所述滤波电容器(153)中的每个滤波电容器中是否存在短路；以及
当所述控制单元确定所述滤波电容器(153)中的至少一个滤波电容器中存在短路时，与正常控制期间所使用的所述充电程度的控制范围相比，所述控制单元限制所述充电程度的控制范围。
7.根据权利要求1所述的电池监视装置，其中：
所述电元件中的每个电元件是均衡开关(231，232)；
所述控制单元基于下述值确定所述均衡开关(231，232)中的每个均衡开关中是否存在泄漏故障：当该均衡开关(231，232)关断时所检测到的所述第一电压检测值和所述第二电压检测值；以及
当所述控制单元确定所述均衡开关(231，232)中的至少一个均衡开关中存在泄漏故障时，与正常控制期间所使用的所述充电程度的控制范围相比，所述控制单元限制所述充电程度的控制范围。
8.根据权利要求1所述的电池监视装置，其中：
所述电元件中的每个电元件是均衡开关(231，232)；
所述控制单元基于下述值确定所述均衡开关(231，232)中的每个均衡开关中是否存在开路故障：当该均衡开关(231，232)的状态从关断状态改变为导通状态时所检测到的所述第一电压检测值；以及
当所述控制单元确定所述均衡开关(231，232)中的至少一个均衡开关中存在开路故障时，与正常控制期间所使用的所述充电程度的控制范围相比，所述控制单元限制所述充电程度的控制范围。
9.根据权利要求1所述的电池监视装置，其中：
所述电元件包括多个滤波电容器(153)和多个均衡开关(231，232)，所述多个均衡开关(231，232)分别与所述滤波电容器(153)并联连接以及对所述电池单元中的充电程度进行均衡；
所述控制单元基于当相应均衡开关(231，232)关断时所检测到的所述第一电压检测值和所述第二电压检测值，确定所述滤波电容器(153)中的每个滤波电容器中是否存在泄漏故障；
当所述控制单元确定所述滤波电容器(153)中的至少一个滤波电容器中存在泄漏故障时，与正常控制期间所使用的所述充电程度的控制范围相比，所述控制单元限制所述充电程度的控制范围；
所述控制单元基于下述值确定所述均衡开关(231，232)中的每个均衡开关中是否存在开路故障：当该均衡开关(231，232)的状态从关断状态改变为导通状态时所检测到的所述第一电压检测值；以及
当所述控制单元确定所述均衡开关(231，232)中的至少一个均衡开关中存在开路故障时，与正常控制期间所使用的所述充电程度的控制范围相比，所述控制单元限制所述充电程度的控制范围。
10.根据权利要求9所述的电池监视装置，其中，当所述控制单元确定所述滤波电容器(153)中的至少一个滤波电容器中存在泄漏故障时所限制的所述充电程度的控制范围小于当所述控制单元确定所述均衡开关(231，232)中的至少一个均衡开关中存在开路故障时所限制的所述充电程度的控制范围。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的电池监视装置，其中：
所述控制单元基于下述值确定所述均衡开关(231，232)中的每个均衡开关是否卡在导通位置中：当该均衡开关(231，232)关断时所检测到的所述第一电压检测值；以及
当所述控制单元确定所述均衡开关(231，232)中的至少一个均衡开关卡在所述导通位置中时，与正常控制期间所使用的所述充电程度的控制范围相比，所述控制单元限制所述充电程度的控制范围。
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