CN105762864B - 电池监控装置 - Google Patents

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Abstract

电池监控装置，其监控将多个电池块连接的电池单元，该电池单元被配置为每个电池块将多个电池单体连接，包括：电压检测电路，其通过电压检测线连接至多个电池单体中的每一个电池单体；第一均衡电路，作为至少设有第一开关元件的电路，该第一均衡电路与所述多个电池单体中的每一个电池单体一一对应地布置，且连接至相应的电池单体；电阻元件，其布置在电压检测线上；第二均衡电路，作为至少设有第二开关元件的电路，该第二均衡电路与所述多个电池块中的每一个电池块一一对应地布置，且连接至相应的电池块；以及控制器，其配置为控制开关元件的驱动。第二均衡电路与电阻元件相比更靠近电池块侧而连接。

Description

电池监控装置
技术领域
本发明涉及电池监控装置，其监控将多个电池块彼此串联连接的电池单元。
背景技术
作为电源，向发动机供应电力的电池单元安装在混合动力车辆或电动车辆中。彼此串联连接的多个电池块构成该电池单元，彼此串联连接的多个电池单体构成电池块。每个电池单体均为二次电池，如镍氢电池和锂离子电池。各电池单体的容量、内阻、自放电量等经受变化，而由于上述变化，各电池单体的电压也经受变化。在电压变化的情况下，加快了电池单体的退化，或者减少了可用能量的量。已经提出了一种均衡电池单体之间的电池特性以消除各电池单体的电压变化的均衡电路，例如，参见公开号为2010-187534的日本专利申请(JP 2010-187534 A)和公开号为2014-143853的日本专利申请(JP 2014-143853A)。
均衡电路监控每个电池单体的输出电压。当检测到高电压的电池单体时，均衡电路通过执行从该电池单体的放电尝试均衡电池单体之间的电池特性。通常，该均衡电路是将开关元件和电阻元件彼此直接连接的电路，当开关元件导通而电流允许流过均衡电路时，相应的电池单体被放电。该均衡电路，最终是开关元件，与电池单元一一对应地布置，通过电池单体尝试均衡(例如，参见JP 2010-187534 A和JP 2014-143853 A)。
近年来，由于电池容量的增加，电池单体的自放电量的绝对变化量在不断增加，并且均衡所需的放电电流也在增加。在这种情况下，出现了关于电池监控装置的尺寸增加、布局复杂性增加和成本增加等问题。例如，在一般的电池监控装置中，输出用于每个开关元件的导通/关断切换的电信号的IC与每个电池块一一对应地布置。在一些情况下，已经提出了将构成均衡电路的开关元件内置在IC中。然而，当用于均衡的放电电流增加时，内置的开关元件的发热值也增加，并且，IC因此受到尺寸和陈本的增加。由此，已经提出了使用大电流容量的外部开关元件代替内置到IC中的开关元件。然而，在这种情况下，外部开关元件应当与每个电池单元一一对应地制备和放置。相应地，出现元件数量增加和基板组件布局复杂性增加的问题，这转而导致成本的增加。还可以想到，采用与每个电池块一一对应布置的均衡电路消除电池块相互间电压变化。换句话说，可以想到，布置与电池块并联连接的均衡电路。然而，在这种情况下，在电池单体电压检测过程中取决于均衡电路连接位置，由电压效应引起的效应发生在均衡电路控制的情况下(均衡电路的开关元件变为导通)。相应地，出现电压检测不准确的问题。换句话说，在某些情况下，不能同时执行电池单体电压检测和电池块均衡控制。
发明内容
本发明提供一种电池监控装置，其能够抑制成本和尺寸的增加、均衡多个电池单元，并且即使在自放电量的变化增加的情况在执行准确的电压检测。
根据本发明的一个方面，提供了一种电池监控装置，其监控将多个电池块彼此串联连接的电池单元，所述电池单元被配置为每个所述电池块将多个电池单体彼此串联连接。所述电池监控装置的特征在于，包括：电压检测电路，其配置为通过电压检测线连接至所述多个电池单体中的每一个电池单体，检测所述电池单体的电压；第一均衡电路，作为至少设有第一开关元件的电路，该第一均衡电路与所述多个电池单体中的每一个电池单体一一对应地布置，且并联连接至相应的电池单体，以均衡所述多个电池单体的各电压；用于过流预防的电阻元件，其布置在所述电压检测线上；第二均衡电路，作为至少设有第二开关元件的电路，该第二均衡电路与所述多个电池块中的每一个电池块一一对应地布置，且并联连接至相应的电池块，以均衡所述多个电池块的各电压；以及控制器，其配置为控制所述第一开关元件和所述第二开关元件的驱动，其中，所述第二均衡电路与所述用于过流预防的电阻元件相比更靠近所述电池块侧而连接。
根据上述方面的电池监控装置还可还可包括IC，其与每个所述电池块一一对应地布置，具有内置于其中的所述电压检测电路，其中，所述第二开关元件可能是连接在所述IC外部的外部开关元件。此外，所述第一开关元件可以是在所述IC内的内置开关元件。
根据上述方面的电池监控装置还可包括分压电路，其配置为并联连接至所述第二开关元件，分得与所述第二开关元件的两端电压成比例的电压值，其中，所述控制器可配置为根据由所述分压电路分得的所述电压值，确定所述第二开关元件是否存在故障。
根据上述方面的电池监控装置还可包括检测电路，其包括由流过所述第二开关元件的电流接通的第三开关元件，其中，所述控制器可能根据所述检测电路输出的电压，确定所述第二开关元件是否存在故障。
根据上述方面的电池监控装置，均衡每个所述电池块的电压的所述第二均衡电路与每个所述电池块一一对应地布置，因此，可以将流过第一均衡电路的均衡电路抑制到低水平，并且可以充分处理自放电量的变化的增加。由于第二均衡电路与用于过流预防的电阻元件相比更靠近电池块侧而连接，可以同时执行块均衡处理和电压检测处理。因此，不管自放电量的变化的增加，在抑制成本增加和尺寸增加的同时，可以均衡多个电池单体，并且可以准确执行电压检测。
附图说明
下面参照附图的描述有助于更好地理解本发明的示例性实施例的特征、优势，以及技术和工业意义。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
图1为根据本发明的实施例的电池系统的结构示意图；
图2为电池单元和监控单元的结构示意图；
图3为单体电压变化的示意图；
图4为均衡处理的过程的流程图；
图5为第二FET的故障检测结构的例子的示意图；
图6为第二FET故障检测流程的示意图；
图7为第二FET的故障检测结果的另一个例子的示意图；
图8为第二FET的故障检测的另一流程的示意图。
具体实施方式
以下将参照附图对本发明的实施例进行描述。图1为根据本发明的实施例的电池系统10的结构的示意图。图2为电池监控装置30的电路图。
图1所示的电池系统10可以安装在车辆中。这种车辆的例子包括电动车辆，如电动汽车和混合动力汽车。电动汽车是将(下面所述的)电池单元12作为车辆动力源的一种车辆。混合动力汽车是将除了(下面所述的)电池单元12以外的燃料电池、引擎等作为驾驶车辆的动力源的一种车辆。在混合动力汽车中，电池单元12可以采用来自外部电能供应的电能充电。该外部电能供应是设置在车辆外部的电能供应(如商业电能供应)。
正电极线PL连接至电池装置12的正电极端子。系统主继电器SMR1布置在正电极线PL上。负电极线NL连接至电池单元12的负电极端子。系统主继电器SMR2布置在负电极线NL。通过接收来自控制器18的控制信号，系统主继电器SMR1、SMR2在导通和关断之间切换。控制器18可以通过将系统主继电器SMR1、SMR2从关断切换到开启而将电池单元12连接至负载((下面所述的)升压电路)。
电流传感器27检测流过电池单元12的电流的值Ib，并且向控制器18输出检测的结果。在本例子中，正的值用作当电池单元12放电时的电流值Ib，负的值用作当电池单元12充电时的电流值Ib。在这个例子中，电流传感器27布置在正电极线PL上。然而，本发明不限于此，只要电流传感器27能够检测流过电池单元12的电流的值Ib即可。例如，电流传感器27可以放置在正电极线PL和负电极线NL中的至少一个上。此外，在正电极线PL和负电极线NL中的其中一个上可以放置多个电流传感器27。
电池单元12通过正电极线PL和负电极线NL连接至升压电路22。该升压电路22增加电池单元12的输出电压，并且在升压后向换流器24输出电力。换流器24能将从升压电路22输出的DC电力转换为AC电力，并且向电动发电机26输出AC电力。电动发电机26通过从换流器24接收AC电力生产用于驾驶车辆的动能。当电动发电机26生成的动能传送到车轮时，允许车辆行驶。
当车辆减速时，并且当车辆停止时，电动发电机26将在车辆刹车过程中生成的动能转换为电能(AC电力)。当车辆下坡行驶时，电动发电机26将动能转换为电能，以产生制动力。由电动发电机26生成的AC电能由换流器24转换为DC电能。此外，升压电路22逐步降低换流器24的输出电压，并且在降压后向电池单元12提供电力。通过这种方式，再生的电力可以存储在电池单元12中。
控制器18具有存储器20。存储器20存储在控制器18执行具体处理时使用的信息。在本实施例中，存储器20内置在控制器18中。然而，存储器20可能也布置在控制器18的外部。
与车辆的点火开关的导通/关断相关的信息被输入控制器18。当点火开关从关断切换到导通时，控制器18通过将系统主继电器SMR1、SMR2从关断切换到导通而将电池单元12和升压电路22彼此连接。通过这种方式，图1所示的电池系统10进入到起动状态(就绪-开)。
当点火开光从导通切换到关断，控制器18通过将系统主继电器SMR1、SMR2从导通切换到关断而切断电池单元12和升压电路之间的连接。通过这种方式，图1所示的电池系统10进入到静止状态(就绪-关)。
电池单元12被配置为串联连接多个电池块Bn(n＝1,2,…,N)。每个电池块Bn被配置为串联连接多个电池单体Ci(i＝1,2,…,I)。可以根据电池单元12所需的输出等适当设置构成电池单元12的电池块Bn的数量和构成每个电池单元Bn的电池单体Ci的数量。镍氢电池和锂离子电池等二次电池可以用作电池单体Ci。此外，可以使用双电层电容器代替二次电池。
电池监控装置39监控和控制电池单元12的电压等。多个电池监控单元32构成电池监控装置，电池监控单元32布置用于各电池块Bn。图2是电池监控单元32和电池块Bn的结构示意图。
电池监控单元32设有布置用于各电池块Bn的IC 34、均衡电池单体Ci之间的电压值变化的第一均衡电路，和均衡电池块Bn之间的电压值变化的第二均衡电路。
IC 34是具有电压检测电路功能，并构成第一均衡电路的一部分的集成电路。(下面所述的)第一和第二FET 36、38的门驱动电路内置在IC 34中。根据来自控制器18的控制信号导通或关断第一和第二FET 36、38。此外，电压检测线L1连接至每个电压单体Ci的正电极端子和负电极端子中的每一个。每个电压检测线L1均连接至IC 34的输入通道。连接至电压检测线L1的电压检测电路形成在IC 34中。电压检测电路配置为具有，例如，并联连接至相应的电池单体Ci的电容器，和通过采样开关连接至每个电压检测线L1的比较器。对于这种电压检测电路，当相对于电池单体Ci的采样开关被检测为是导通的时候，从比较器输出电池单体Ci的电压值(相应电容的电压值)。从电压检测电路输出的电压值在A/D转换之后被输入到控制器18。
第一均衡电路是均衡电池单体Ci之间的电压值变化的电流。电池单体Ci具有变化的自放电量，由于该变化的自放电量，变化发生在各电池单体Ci(单体电压值)的电压值之间。在单体电压值变化的情况下，加快了电池单体Ci的退化，并减少了可用能量的量。设置第一均衡电路，以避免上述情况，该第一均衡电路在必要时通过对电池单体Ci中特定的一个放电而降低该电池单体Ci的电压值。该第一均衡电路与每个电池单体Ci一一对应地放置。该第一均衡电路是将电阻元件R1和作为开关元件的第一FET 36彼此串联连接的电路。该第一均衡电路并联连接至相应的电池单体Ci。在本实施例中，第一FET 36是形成在IC 34中的内置FET。
当特定电池单体Ci的电压值高于其他电池单体Ci的电压值时，控制器18通过将并联连接至该特定电池单体Ci的第一FET 36从关断切换到导通，对该特定电池单体Ci放电。当第一FET36导通时，该特定电池单体Ci的放电电流允许流过电阻元件R1，减小该特定电池单体Ci的电压值。当在具有至少某一单体电压值的全部电压单体Ci上执行这种放电处理时，可以均衡多个电池单体的电压值。在以下描述中，校准包含在相同电池块Bn中的多个电池单体Ci的电压值变化的处理将被称为“单体均衡处理”。
在每个电压检测线L1上，用于过流预防的电阻元件R2布置在电池单体Ci和第一均衡电路之间。当超过可允许的电流值的电流流过，该用于过流预防的电阻元件R2将断开。接着，电池监控单元32和电池单元12之间的电连接被切断，可以抑制动电池单元12(电池单体Ci)到电池监控单元32的过量电流。
稳压二极管D通过电压检测线Li并联连接至各电池单体Ci。稳压二极管D的阴极连接至电池单体Ci的负电极端子。使用稳压二极管D能够抑制从电池单元12到电池监控单元32的过电压应用。在从电池单元12到电池监控单元32的过电压应用中，电流流过稳压二极管D，从而抑制到电池监控单元32的过电压应用。多个稳压二极管D彼此串联地电性连接。
第二稳压电流是均衡电池块Bn的电压值(块电压值)的电路。该第二均衡电路与每个电池块Bn一一对应地放置。该第二均衡电路是将电阻元件R3和作为开关元件的第二FET38彼此串联连接的电路。该第二均衡电路并联连接至相应的电池块Bn。在本实施例中，第二FET 38是放置在IC 34外部的外部FET。如图2所示，第二均衡电路与用于过流预防的电阻R2相比更靠近电池块Bn侧而连接。
当电池块Bn中的特定一个的电压值高于其他电池块Bn的电压值时，控制器18通过将并联连接至特定的电池块Bn的第二FET 38从关断切换到导通而对该特定的电池块Bn放电。当第二FET 38导通时，该特定的电池块Bn的放电电流被允许流过电阻元件R3，减小该特定电池块Bn的电压值。当在具有高的块电压值的所有电池块Bn上执行放电处理时，可以均衡多个电池块Bn的电压值，校准电池块Bn之间的电压值变化的处理将被称为“块均衡处理”。
按以下理由布置第二均衡电路。如上所述，由第一均衡电路均衡电池单体Ci之间的电压值变化。然而，在最近几年，电池单元12作为整体的电池容量不断增加，从而需要满足增加的电动车辆续航距离。在这种情况下，自电池放电中的变化量的绝对量也增加，因此，需要增加流过用于均衡处理的均衡电路的电流(均衡电流)。
在电池单元12中的电压值变化不仅包括构成相同电池块Bn的多个电池单体Ci之间的电压值变化，还包括构成相同电池单元12的多个多个电池块Bn之间的电压值变化。在相同电池块Bn中的电池单体Ci之间的电压值变化的发生主要由于电池单体Ci的变化的自放电量所引起。电池块Bn之间的电压值变化的发生由于连接到各电池块Bn的IC的变化的电流消耗和电池单体Ci的变化的自放电量所引起。当单独采用第一均衡电路消除电池块Bn之间的电压值变化时，应当增加流过第一FET 36的均衡电流。
然而，当流过内置在IC 34中的第一FET 36的均衡电流增加时，第一FET 36的发热值增加。结果是，出现IC 34自身尺寸的增加和组件成本也增加的问题。可以想到，使用外部FET代替内置在IC中的FET作为第一FET36，从而避免该问题。然而，在第一FET 36是外部FET的情况下，组件(外部FET)应当与每个电池单体Ci一一对应地设置，接着出现组件数量增加的另一问题。此外，需要采用昂贵的多层基板，随着与电池单体Ci一样多的外部FET要安装在具有有限尺寸的基板上，组件成本的增加接着而来。
在本实施例中，在这方面放置第二均衡电路，通过该第二均衡电路消除电池块Bn之间的电压值变化。第二均衡电路的开关元件是上述外部FET，因此具有大的可允许的通电量。此外，只有一个第二FET 38放置在一个电池块Bn中。相应地，可以有效防止如组件数量增加和组件布局复杂性增加等问题。
在本实施例中，第二均衡电路与用于过流预防的电阻元件相比更靠近电池块Bn侧而连接。在这种结构的情况下，电压检测线L1不会经受电压降，因此，即使当FET38导通的时候，也可以准确检测单体电压值。从另一个角度出发，在本实施例中，无论是否进行单体电压值检测，都可以在所有时间执行块均衡处理。
下面将描述在电池监控装置30中的均衡处理流程。图3是在其中一个电池块Bn中的单体电压值变化的例子的示意图。在图3所示的例子中，五个电压块B1到B5构成单个电池单元12。在包含在相同电池块Bn中的多个电池单体Ci的电压中，最小单体电压将被称为“块内最小电压Bn_Vmin”，最大单体电压将被称为“块内最大电压Bn_Vmax”。在包含在相同电池单元12中的所有电池单体Ci的电压中，最小单体电压将被称为“单元内最小电压Bmin_Vmin”，最大单体电压将被称为“单元内最大电压Bmax_Vmax”。具有有着这些最小和最大单体电压的电池单体Ci的电池块Bn将被称为“最小电压块Bmin”和“最大电压块Bmax”。
在图3所示的例子中，电池块B1是最小电池块Bmin，电池块B1的块内最小电压B1_Vmin是单元内最小电压Bmin_Vmin。此外，电池块B5是最大电池块Bmax，电池块B5的块内最大电压B5_Vmax是单元内最大电压Bmax_Vmax。
在均衡处理的第一阶段中，检测各电池单体Ci的电压。接着，在电池块Bn之间的电压变化处在高水平时，执行第二均衡电路进行的快均衡处理。更具体地，对应于块内最小电压Bn_Vmin超过单元内最小电压Bmin_Vmin的电池块Bn的第二均衡电路的第二FET 38被导通，块电压值被降低。在图3所示的例子中，电池块B3、B5的单体内最小电压超过单元内最小电压Bmin_Vmin。相应地，连接至电池块B3、B5的第二均衡电路的第二FET 38被导通，电池块B3、B5的块电压值被降低。
在单个电池块Bn中的单体电压值变化处于高水平的情况下，执行由第一均衡电路进行的单体均衡处理。更具体地，与单体电压Bn_Vi超过单体内最小电压Bm_Vmin的电池单体Ci相对应的第一均衡电路的第一FET 36被导通，单体电压值被降低。在图3所示的例子中，在电池块Bn中电压块B1、B2、B3具有低水平的单体电压变化，因此在电池块B1、B2、B3中的单体均衡处理不是必需的。同时，在电池块Bn中电池块B4、B5具有高水平的单体电压值，因此，执行在电池块B4、B5中的单体均衡处理。
图4是均衡处理的流程的流程图。如上所述，在这种均衡处理的情况下，获取包含在所有电池块B1到BN(N为构成电池单元12的电池块的数量)的所有的电池单体Ci的电压Bn_Vi(S10)。
接着，确定所有单体电压Bn_Vi的最大电压(即，单元内最大电压Bmax_Vmax)和最小电压(即，单元内最小电压Bmin_Vmin)之间的偏差△V是否至少是指定的阈值△A(S12)。这个阈值△A是所有电池单体Ci的电压值被认为是均衡的情况下的值。该阈值△A是根据电池单元12的电池容量设定的。
在偏差△V低于阈值△A的情况下，所有电池单体Ci的电压值被认为是基本相等的。相应地，结束该处理而无需执行均衡处理。在偏差△V至少为阈值△A的情况下，该电压值被认为具有变化，因此，执行均衡处理。具体地，首先确定电池块Bn的块内最小电压Bn_Vmin和单元内最小电压Bmin_Vmin之间的偏差△Vmin是否至少是指定的阈值△B(S16)。阈值△B是所有电池块Bn被认为是均衡的情况下的值。阈值△B是根据电池单元12的电池容量、IC 34消耗的电流的变化量、各FET的可允许的通电量等设定的值。阈值△B通常高于阈值△A。
在△Vmin至少是指定的阈值△B的情况下，执行相应电池块Bn的块均衡处理(S18)。这是通过与电池块Bn相对应的第二FET 38保持导通直到偏差△Vmin变得小于阈值△B而执行的。在这种情况下，由于第二FET 38是外部FET，第二FET 38可以允许相对大的电流。相应地，甚至也可以有效消除相对高水平的块内电压值变化(偏差△Vmin)。
在完成块均衡的情况下和在偏差△Vmin低于阈值△B的情况下，处理继续进入到步骤S20。在步骤S20中，执行在电池块Bn中的电池单体Ci的均衡处理。已知的现有技术可以应用于电池块Bn中的单体均衡处理。例如，可以通过确定相对构成电池块Bn的电池单体Ci的块内最小电池Bn_Bmin的偏差△Vc是否至少是指定的阈值△C，以及与偏差△Vc至少是阈值△C的电池单体Ci相对应的第一FET 36是否变得导通，来执行单体均衡处理。如上所述，第一均衡电路可能能够消除仅在一个电池块Bn中的单体电压值变化。在许多情况下，在该单个电池块Bn中的电压值变化的量小于电池块Bn之间的电压值变化的量(偏差△Vmin)，流过第一均衡电路的均衡电流可能相对较小。相应地，第一FET 36可能是具有小的可允许通电量的内置FET。
在结束单体均衡处理之后，控制器18确定关于所有电池块Bn的均衡处理是否结束(S24)。接着，若是步骤S16到S22的处理可以在所有电池块Bn上执行，则结束均衡处理。
从上述描述中可以明显地看出，在本实施例中，放置了与每个电池块Bn一一对应放置的第二均衡电路和与每个电池单体Ci一一对应放置的第一均衡电路。此外，放置在第二均衡电路中的开关元件是外部FET。采用这种结构，可以增加流过第二均衡电路的均衡电流，并且可以将流过第一均衡电路的均衡电流抑制到低的水平。结果是，放置在第一均衡电路中的开关元件可以是内置在IC 34中的开关元件，并且因此减少组件数量和成本。
此外，在本实施例中，第二均衡电路与用于过流预防的电阻元件R2相比更靠近电池块Bn侧而连接。在这种情况下，电压检测线L1不会经受电压降，并且可以同时执行块均衡处理和单体电压值检测。
在本实施例中，FET用作开关元件。然而，也可能使用除了FET以外的开关信号，如双极型晶体管和IGBT，只要其根据来自控制器18的控制信号可以切换为导通或关断。在本实施例中，第一均衡电路的开关元件(第一FET 36)是内置在IC中的开关元件。然而，除了第二均衡电路的开关元件是外部开关元件以外，第一开关元件可能要么是内置开关元件或外置开关元件。
在本实施例中，不会检测到第二FET 38的导通失效-泄漏失效。然而，如果必需，可以增加检测第二FET 38失效的结构。在下文中，将描述用于检测第二FET 38的故障的结构的例子。
图5是第二FET 38的故障检测电路的例子的示意图。该故障检测电路并入第二均衡电路中。该故障检测电路是并联连接至第二FET 38的电路。该故障检测电路是将两个分压电阻Ra、Rb彼此串联连接的分压电路。该分压电路具有调节的分压率，使得阻断电压值分压为5V。两个分压电阻Ra、Rb的中间连接点通过电阻元件Rc连接至放置在IC 34中的A/D转换器的输入端。IC 34将从分压电路分得的电压值Vcheck输出到控制器18。
从如上述配置的故障检测电路输出与第二FET 38的两端电压(发射极和集电极之间的电压)成比例的电压。更具体地，在第二FET 38导通的情况下和在第二FET 38关断的情况下，故障检测电路分别输出5V和0V。根据输出电压值Vcheck，控制器18确定当第二FET 38处在导通状态时，有无导通故障。
图6为在故障检测电路中确定有无导通故障的流程示意图。在第二FET 38发生导通故障的情况下，相应的电池块Bn继续被放电。相应地，其电压值被认为经历显着减少。基于此，在确定有无导通故障的情况下，首先检查电池块Bn有无经受过度的电压降。
具体地，在确定有无导通故障的过程中，控制器19首先获取所有电池块Bn的各块电压值BVn(S30)。接着，控制器18确定多个获得的块电压值BVn的最大块电压值BVmax和最小块电压值BVmin之间的偏差△BV是否是至少指定的阈值△D(S32)。阈值△D时根据各电池单体Ci的自放电量的变化量、IC 34消耗的电流的变化量等设定的。
在偏差△BV小于阈值△D的情况下，没有电池块Bn被认为块电压值BVn经受显著减少。相应地，该处理以确定没有出现导通故障结束。在偏差△BV至少是阈值△D的情况下，存在已经发生导通故障的可能性。接着，确定与具有最大减少块电压值BVn的电池块Bn，即，具有最小块电压值BVmin的电池块Bn，相对应的第二FET 38有无故障。具体地，控制器18获取检测到的电压Vcheck，同时发送用于关断与具有最少块电压值BVn的电池块Bn相对应的第二FET 38的信号(S34、S46)。接着，控制器18确定获得的检测到的电压Vcheck是否为0V(S38)。在第二FET 38是正常工作的情况下，根据控制器18的控制信号关断第二FET 38，Vcheck变为0V。在第二FET 38存在导通故障的情况下，第二FET 38保持在导通状态，Vcheck为5V，而不管控制器18的控制信号。相应地，在Vcheck为0V的情况下，控制器18确定第二FET38正常(S40)。在Vcheck不是0V的情况下，控制器18确定第二FET 38经受导通故障，并且输出错误(S42)。
从上面的描述可以明显地看出，故障检测电路允许检测第二FET 38的导通故障。此外，可以通过简单地将三个电阻元件Ra、Rb、Rc增加到图2所示的电路中得到这种故障检测电路，因此其实现附加成本很少。
图7为第二FET 38的故障检测电路的另一例子的示意图。该故障检测电路可以检测第二FET38的泄漏故障和导通故障。该故障检测电路连接至5V电源，具有将电阻元件Rb和晶体管40彼此串联连接的检测电路。晶体管40的集电极连接至IC 34的GPIO输入。IC 34将输入电压和指定的阈值相互比较，向控制器18输出Lo或Hi。
电阻元件Rg连接至第二FET 38的源极。输入线L2连接至源极和电阻元件Rg的连接点。该输入线L2通过输入电阻Re连接至晶体管40的基极。电阻元件Rf排布在晶体管40的基极和发射极之间。
在具有上述结构的检测电路中，通过第二FET 38变为导通或者泄漏，以及流过输入线L2的电流，导通晶体管40，并且，当没有电路流过输入线L2时，关断晶体管40。换句话说，检测电路的晶体管40是第三开关元件，其导通取决于流过第二FET 38的电流。当晶体管40导通或泄漏时，IC 34输出Lo作为输出值Sout。并且当晶体管40关断时，IC 34输出Hi作为输出值Sout。
图8是在故障检测电路中确定有无故障的流程的流程图。关于这种情况的处理流程与图6所示的流程几乎相同。换句话说，在确定有无故障的过程中，控制器18首先获取所有电池块Bn的各块电压值BVn(S30)。接着，控制器18确定多个获得的块电压值BVn中的最大块电压值BVmax和最小块电压值BVmin之间的偏差△BV是否至少是指定的阈值△D(S32)。
在偏差△BV小于阈值△D的情况下，处理以确定没有发生导通故障和没有发生泄漏故障而结束。在偏差△BV至少是阈值△D的情况下，控制器18发送用于关断与具有最少块电压值BVn的电池块Bn相对应的第二FET 38，同时在那种情况下获取输出值Sout(S44)。接着，控制器18确定获得的输出值Sout是否是Hi(S46)。在第二FET 38是正常工作的情况下，根据控制器18的控制信号关断第二FET 38，来自IC 34的输出值Sout变为Hi。在第二FET 39存在导通故障或泄漏故障的情况下，第二FET 38保存在导通状态或泄漏状态，并且Sout为Lo，而不管控制器18的控制信号。相应地，在Sout为Hi的情况下，控制器18确定第二FET 38是正常的(S40)。在Sout不是Hi的情况下，控制器18确定第二FET 38经受导通故障，并且输出错误(S42)。
从上面的描述可以明显地看出，可以采用该故障检测电路检测第二FET 38的泄漏故障和导通故障。此外，当放置图5或7所示的故障检测电路时，可以清楚地区分块电压值的显著减少是由电池单体Ci的故障引起还是第二FET 38的故障引起。

Claims (4)

1.电池监控装置，其监控将多个电池块彼此串联连接的电池单元，所述电池单元被配置为每个所述电池块将多个电池单体彼此串联连接，所述电池监控装置的特征在于，包括：
电压检测电路，其配置为通过电压检测线连接至所述多个电池单体中的每一个电池单体，检测所述电池单体的电压；
第一均衡电路，作为至少设有第一开关元件的电路，该第一均衡电路与所述多个电池单体中的每一个电池单体一一对应地布置，且并联连接至相应的电池单体，以均衡所述多个电池单体的各电压；
用于过流预防的电阻元件，其布置在所述电压检测线上；
第二均衡电路，作为至少设有第二开关元件的电路，该第二均衡电路与所述多个电池块中的每一个电池块一一对应地布置，且并联连接至相应的电池块，以均衡所述多个电池块的各电压，其中，所述第二均衡电路与所述用于过流预防的电阻元件相比更靠近电池块侧而连接；
控制器，其配置为控制所述第一开关元件和所述第二开关元件的驱动；以及
分压电路，其配置为并联连接至所述第二开关元件，分得与所述第二开关元件的两端电压成比例的电压值，
其中，所述控制器配置为根据由所述分压电路分得的所述电压值，确定所述第二开关元件是否存在故障。
2.根据权利要求1所述的电池监控装置，其特征在于，还包括：
IC，其与每个所述电池块一一对应地布置，具有内置于其中的所述电压检测电路，
其中，所述第二开关元件是连接在所述IC外部的外部开关元件。
3.根据权利要求2所述的电池监控装置，其中，所述第一开关元件是在所述IC内的内置开关元件。
4.根据权利要求1到3中任意一项所述的电池监控装置，其特征在于，还包括：
检测电路，其包括由流过所述第二开关元件的电流接通的第三开关元件，
其中，所述控制器配置为根据所述检测电路输出的电压，确定所述第二开关元件是否存在故障。
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