CN107167736A - 电池的电压测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池的电压测定方法,将通道(Ch)依次连接于电容器(Cf),对每个通道的通道电压进行测定,所述通道(Ch)是对将电池单体(CL)串联地连接而成的电池单体单元(10)中的电池单体(CL)进行划分而成的。对于测定到的通道电压相对于基准电压(Vref)的偏差(Vd)大于偏差允许值(Vst)的非正常通道,延长向电容器(Cf)的充电时间(Tj)并进行测定,并且对于偏差(Vd)为偏差允许值(Vst)以下的正常通道,缩短向电容器(Cf)的充电时间(Tj)而进行测定,以使进行全部通道的测定的计测周期(Tp)维持一定。
Description
技术领域
本发明涉及电池的电压测定方法。
背景技术
日本特开2010-78572中公开了一种所谓加速电容器方式的电池单体的电压测定方法。在该电压测定方法中,在测定到的电压小于规定值时,以延长电容器的充电时间的方式进行变更并再次测定电池单体的电压,由此分开判断电池单体的异常和接触电阻的增大等连接电路的异常。
发明内容
但是,在以延长充电时间的方式进行变更并再次测定电压的情况下,存在全部的电池单体的测定时间也变长且变更了全部的电池单体的计测周期这样的问题。这样的问题并不限于对各个电池单体的电压进行测定的情况,在将一个以上的电池单体作为一个通道并对各个通道的电压进行测定的情况下也是共通的问题。
本发明提供以下的电压测定方法。
(1)本发明的方式为一种电压测定方法,将m组通道经由连接电路依次连接于电容器,对每个所述通道的通道电压进行测定,所述m组通道是对将n个电池单体串联连接而成的电池单体单元中的所述n个电池单体进行划分而成的,n是2以上的整数,m是n以下的整数。将进行了测定的通道电压相对于基准电压的偏差与偏差允许值进行比较,对于测定到的通道电压相对于基准电压的偏差大于偏差允许值的非正常通道,延长向所述电容器的充电时间而进行测定,并且对于所述偏差为所述偏差允许值以下的正常通道,缩短向所述电容器的充电时间而进行测定,以使进行全部通道的测定的计测周期维持一定。根据本发明的方式,对于测定到的通道电压的偏差大于偏差允许值的非正常通道,延长充电时间并进行下一个测定,并且缩短正常通道的充电时间,因此能够将计测周期维持一定,并能够在接触电阻增大的情况下再次测定该通道电压。
在上述方式中,可以的是,在某计测周期中进行了测定的通道中存在所述非正常通道的情况下,在下一计测周期中,延长所述非正常通道的测定时的所述充电时间,并且缩短所述正常通道的测定时的所述充电时间。根据该方式,针对每个计测周期,进行全部通道的测定,同时对于非正常通道,在下一个充电周期中延长充电时间,并且缩短正常通道的充电时间,因此能够将计测周期维持一定,并能够在接触电阻增大的情况再次测定该通道电压。
在上述方式中,可以的是,在某计测周期中进行了测定的通道为所述非正常通道的情况下,在同一计测周期中延长所述非正常通道的充电时间并再次执行所述非正常通道的测定,并且缩短在所述非正常通道之后执行测定的正常通道的充电时间。根据该方式,对于为非正常通道的通道,在同一计测周期中延长充电时间,并且缩短之后执行测定的正常通道的充电时间,因此能够将计测周期维持一定,并能够在接触电阻增大的情况下再次测定该通道电压。
在上述方式中,可以的是,所述计测周期被划分成执行所述m组通道的测定的计测期间和接着所述计测期间的非计测期间这两个期间,所述计测期间维持一定。根据该方式,将实际执行全部通道的测定的计测期间维持一定,由此能够将计测周期维持一定,并且该控制变得更容易。
在上述方式中,可以的是,所述基准电压是从多个通道进行了测定的通道电压的平均电压。
在上述方式中,可以的是,在缩短所述正常通道的充电时间时,均等地缩短所述多个正常通道的充电时间。
在上述方式中,可以的是,从某计测周期起开始下一计测周期的电压测定时,将全部通道的充电时间设定为基准充电时间。
在上述方式中,可以的是,将在所述非正常通道中延长的充电时间与规定的上限充电时间进行比较,在延长的充电时间超过所述上限充电时间的情况下,将所述非正常通道判定为异常通道。
本发明能够以各种方式实现,例如能够以电压测定方法、电压测定装置、电压测定装置的控制方法等方式实现。
附图说明
本发明的实施方式的特征、优点、技术及工业意义通过参照附图如下来描述,其中相同的数字表示相同的元件,其中,
图1是表示执行第一实施方式的电压测定方法的电压测定装置的结构的说明图。
图2是表示基于电压测定装置进行的通道单位的测定的基本性动作的时间图。
图3是表示通过基本性电压控制动作而测定的通道电压的说明图。
图4是表示第一实施方式中的电压测定控制处理的步骤的流程图。
图5是表示在图4中说明的电压测定控制处理的详细步骤的一例的流程图。
图6是表示基于图5中示出的电压测定控制处理的各通道的通道周期的变动的一例的时间图。
图7是表示第二实施方式中的电压测定控制处理的步骤的流程图。
图8是表示在图7中说明的电压测定控制处理的详细步骤的一例的流程图。
图9是表示基于图8中示出的电压测定控制处理的各通道的通道周期的变动的一例的时间图。
具体实施方式
A.第一实施方式:
图1是表示执行本发明的第一实施方式的电压测定方法的电压测定装置20的结构的说明图。电压测定装置20的测定对象的电池单体单元10为将n个(n为2以上的整数)电池单体CL串联连接而构成的电池,例如二次电池或燃料电池等。电压测定装置20是将n个电池单体CL划分成m组(m为n以下的整数)通道Ch并以划分的通道Ch单位来测定电压的电压测定装置。一个通道Ch由k个(k为由n/m表示的整数)电池单体CL构成。不过,在n=m的情况下,k=1,一个通道Ch与一个电池单体等价。需要说明的是,以下,在将通道Ch区别的情况下,按照将串联连接的一端侧(图1的上侧)作为第一个来排列的顺序如“Ch1”、“Ch2”、“Ch3”、…“Chm”那样标注编号作为下标,在不区别通道Ch的情况下,简称为“Ch”。
电压测定装置20具备第一开关电路22、电容器Cf、第二开关电路24、电压测定部26和电压测定控制部28。
第一开关电路22切换通道Ch1~Chm中的测定对象的通道Ch与作为加速电容器的电容器Cf之间的连接(接通)和切断(断开),是作为对测定对象的通道Ch的通道电压进行取样的取样开关起作用的电路。
第一开关电路22具有奇数侧通道线Lh1、Lh3、…和奇数侧共通线Lhc1,所述奇数侧通道线Lh1、Lh3、…的一端连接于第奇数个通道Ch1、Ch3、…的正极(或第偶数个通道Ch2、Ch4、…的负极)的端子,所述奇数侧共通线Lhc1供奇数侧通道线Lh1、Lh3、…的另一端连接并且连接于电容器Cf的一端。并且,第一开关电路22具有偶数侧通道线Lh2、Lh4、…和偶数侧共通线Lhc2,所述偶数侧通道线Lh2、Lh4、…的一端连接于第偶数个通道Ch2、Ch4、…的正极(或第奇数个通道Ch1、Ch3、…的负极)的端子,所述偶数侧共通线Lhc2供偶数侧通道线Lh2、Lh4、…的另一端连接并且连接于电容器Cf的另一端。而且,第一开关电路22具有在通道线Lh1、Lh2、Lh3、Lh4、…上分别设置的通道开关SWh1、SWh2、SWh3、SWh4、…。在此,接着通道线的“Lh”及通道开关的“SWh”的下标与供正极连接的通道Ch的下标对应。需要说明的是,在第m个通道Chm的负极上连接有第m+1个通道线Lhm+1,在该通道线Lhm+1上设有第m+1个通道开关SWhm+1。因此,相对于m个通道Ch1~Chm,设有m+1个通道线Lh及通道开关SWh。需要说明的是,在图1中,m为奇数,第m个通道线Lhm作为奇数侧通道线连接于奇数侧共通线Lhc1,第m+1个通道线Lhm+1连接于偶数侧共通线Lhc2。不过,也可以使m为偶数,第m个通道线Lhm作为偶数侧通道线连接于偶数侧共通线Lhc2,第m+1个通道线Lhm+1连接于奇数侧共通线Lhc1。
第一开关电路22通过切换通道开关SWh1~SWhm+1的接通和断开而从通道Ch1~Chm中将作为测定对象的通道Ch并联地连接于电容器Cf。例如,在以第一个通道Ch1为测定对象的情况下,使第一个及第二个通道开关SWh1、SWh2接通,使其他的通道开关SWh3~SWhm+1断开。并且,在以第二个通道Ch2为测定对象的情况下,使第二个及第三个通道开关SWh2、SWh3接通,使其他的通道开关SWh1、SWh4~SWhm+1断开。需要说明的是,将第偶数个通道Ch2、Ch4、…连接于电容器Cf的情况下的电容器Cf的两端子的正负与将第奇数个通道Ch1、Ch3、…连接于电容器Cf的情况反转。
第二开关电路24切换电容器Cf的两端子与电压测定部26的两个输入端子之间的连接(接通)及切断(断开),是作为将电容器Cf的两端子间的电压向电压测定部26传递的传递开关起作用的电路。
第二开关电路24具有第一传递线Ls1和第一传递开关SWs1,所述第一传递线Ls1将电容器Cf的与奇数侧共通线Lhc1连接的一端子与电压测定部26的一输入端子连接,所述第一传递开关SWs1设于第一传递线Ls1。并且,第二开关电路24具有第二传递线Ls2和第二传递开关SWs2,所述第二传递线Ls2将电容器Cf的与偶数侧共通线Lhc2连接的另一端子与电压测定部26的另一输入端子连接,所述第二传递开关SWs2设于第二传递线Ls2。第二开关电路24通过使第一及第二传递开关SWs1、SWs2接通而将电容器Cf与电压测定部26连接,通过使第一及第二传递开关SWs1、SWs2断开而切断电容器Cf与电压测定部26的连接。
电压测定部26测定电容器Cf的两端子间的电压,作为测定对象的通道Ch的通道电压的电压值向电压测定控制部28输出。作为电压测定部26,例如可以使用通过放大器使电容器Cf的电压放大并通过AD转换器转换成数值而输出的电压测定电路等各种通常的电压测定电路。
电压测定控制部28控制第一开关电路22、第二开关电路24及电压测定部26的动作并按照一定的控制周期(以下也称为“计测周期”)反复执行各通道Ch1~Chm的通道电压的测定,将测定结果向上位的控制装置输出。电压测定控制部28由具有未图示的CPU、ROM、RAM、接口等的计算机构成,通过执行预先存储于ROM的控制程序来执行上述控制。
电压测定装置20以通道Ch单位来测定电池单体单元10的电压,以通道Ch单位来监视异常的有无。需要说明的是,包含于一个通道Ch的电池单体CL的个数优选为2以上。其理由是,在进行电池单体CL的单位下的电压测定的情况下,向作为加速电容器的电容器Cf的连接线及连接开关的个数需要许多而装置大型化,并且根据电池单体CL的数目而全部电池单体CL的一次测定所需要的时间变长。因此,通过进行包括多个电池单体CL的通道Ch单位下的电压测定,由于连接线及连接开关的个数的减少而实现装置的小型化,并且能够实现全部电池单体CL的一次测定所需要的时间的缩短化。
图2是表示基于电压测定装置20进行的通道Ch单位的测定的基本性的动作的时间图。通道Ch1~Chm的测定按照每个一定的计测周期Tp来执行。计测周期Tp被划分成计测期间Te和非计测期间Tue,所述计测期间Te为从第一个通道Ch1至第m个通道Chm为止的测定依次执行的期间,所述非计测期间Tue为到此后的下一计测周期Tp之前且不执行测定的期间。不过,非计测期间Tue能够省略。计测期间Te中的各通道的测定从第一个通道周期Tc1至第m个通道周期Tcm依次执行。在基本动作中,各通道周期Tc1~Tcm设为将计测期间Te以通道数m等分的基准通道周期Tcr。各通道周期Tc1~Tcm被划分成各通道的充电时间Tj1~Tjm和各通道中共通的测定时间Ts。如以下说明的那样,各充电时间Tj1~Tjm是通过将与各自对应的通道Ch1~Chm的输出电压(以下也称为“通道电压”)对应的电荷向电容器Cf(图1)充电而对该通道电压进行取样的期间。各测定时间Ts是将各充电时间Tj1~Tjm中取样的通道电压向电压测定部26(图1)传递并进行测定的期间。
图2的开关时间波形SCh1~SChm示出了各通道Ch1~Chm与电容器Cf连接(接通)的充电时间Tj1~Tjm。具体而言,第一个开关时间波形SCh1的接通的期间为通道开关SWh1、SWh2(图1)接通的期间,第二个开关时间波形SCh2接通的期间为通道开关SWh2、SWh3接通的期间,第三个开关时间波形SCh3接通的期间为通道开关SWh3、SWh4接通的期间,第m个开关时间波形SChm接通的期间为通道开关SWhm、SWhm+1接通的期间。充电时间Tj是为了对连接于电容器Cf的通道Ch的通道电压进行取样而将与通道电压相当的电荷向电容器Cf充电所需要的充电时间。充电时间Tj通常设定为与充电所需时间(例如3RC)相比充分长的时间,所述充电所需时间基于与电阻(以下也简称为“接触电阻”)的标准值R和电容器Cf的容量值C对应的时间常数RC来决定,所述电阻包括通道Ch的端子与通道线Lh之间的接触电阻、通道线Lh的配线电阻及通道开关SWh的接通电阻等。需要说明的是,在本例中,在基本动作中,各充电时间Tj1~Tjm设定为基准充电时间Tjr。
图2的电压波形Vcf示出了电容器Cf(图1)的端子间电压。图2的开关时间波形SSWs示出了在测定时间Ts中传递开关SWs1、SWs2(图1)被接通而电容器Cf的端子间电压Vcf向电压测定部26传递的传递期间Tt。传递期间Tt设定为电容器Cf的端子间电压Vcf向电压测定部26传递而电压测定部26能够执行端子间电压Vcf的测定的时间。因此,传递期间Tt依赖于传递开关SWs的响应时间和构成电压测定部26的电路的动作速度。并且,测定时间Ts中的传递期间Tt经过后的期间为考虑了传递开关SWs的切断的响应时间的过渡期间。需要说明的是,传递期间Tt及测定时间Ts通常为与充电时间Tj相比充分短的时间,但是为了便于图示而夸张地示出。在以下的图中也一样。
在第一个通道周期Tc1中,在从通道周期的开始时间t11开始的第一个充电时间Tj1中,第一个通道Ch1向电容器Cf的连接被接通,执行与从第一个通道Ch1向电容器Cf的通道电压相当的电荷的充电。其结果是,电容器Cf的端子间电压Vcf沿正方向(图1中,将奇数侧共通线Lhc1侧为+且偶数侧共通线Lhc2为-的朝向设为正)增加,产生第一个通道Ch1的通道电压。
在第一个充电时间Tj1的结束时间t12中,第一个通道Ch1向电容器Cf的连接被断开,电容器Cf保持第一个通道Ch1的通道电压。并且,如开关时间波形SSWs所示,在该结束时间t12,通过使传递开关SWs接通,在传递期间Tt中传递电容器Cf中保持的第一个通道Ch1的通道电压,执行通道电压的测定。
在第二个通道周期Tc2中,如第二个开关时间波形SCh2所示,在从通道周期的开始时刻t21开始的第二个取样周期Tj2中,第二个通道Ch2向电容器Cf的连接被接通,与第一个通道Ch1一样,执行第二个通道Ch2的通道电压的测定。不过,如上述那样,第二个通道Ch2以与第一个通道Ch1正负相反的朝向连接于电容器Cf,因此与第二个通道Ch2对应的端子间电压Vcf与第一个通道Ch1的情况正负相反。
在之后的第三个通道周期Tc3~第m个通道周期Tcm中,在第奇数个通道周期Tc3、Tc5、…中,与第一个通道周期Tc1一样,执行对应的通道Ch3、Ch5、…的通道电压的测定,在第偶数个通道周期Tc4、Tc6、…中,与第二个通道周期Tc2一样,执行对应的通道Ch4、Ch6、…的通道电压的测定。
图3是表示通过基本性的电压控制动作而测定的通道电压的说明图。图3利用以横轴为时间t且以纵轴为电容器Cf的端子间电压Vcf的坐标图来示出通道电压。不过,端子间电压Vcf在第奇数个通道Ch1、Ch3、…或第偶数个通道Ch2、Ch4、…中正负反转,因此表示为无视符号的绝对值。
在标准性的基准充电时间Tj(=Tjr)的经过时,通道Ch正常的情况下的端子间电压Vcf成为正常的电压范围Vw内的电压。相对于此,通道Ch自身异常的异常通道的情况下的端子间电压Vcf最初成为比电压范围Vw的下限低的电压。需要说明的是,通道Ch异常的状态为包含于通道Ch的至少一个电池单体CL异常的状态。并且,有时虽然通道Ch正常,但是接触电阻增大的接触电阻增大通道的情况下的端子间电压Vcf也成为比正常的电压范围Vw的下限低的电压。这是因为,根据接触电阻的增大量而向电容器Cf的充电的响应变慢,在基准充电时间Tjr的经过时,通道电压有时不会达到正常的电压范围Vw的下限的电压。需要说明的是,电池单体CL的正常的电压依赖与其充电状态和温度而变化。因此,通道Ch的正常的电压范围Vw例如根据多个通道Ch1~Chm的平均电压Vav来决定。在该情况下,正常的电压范围Vw的下限设定为从多个通道Ch1~Chm的平均电压Vav减去预先设定的偏差允许值Vst而得到的值Vav-Vst。
在基准充电时间Tjr的经过时端子间电压Vcf比正常的电压范围Vw的下限低的情况包含通道Ch自身异常的异常通道的情况和接触电阻增大的接触电阻增大通道的情况,在该情况下无法将通道Ch自身的异常分开。作为将这样的通道Ch自身的异常分开的方法,考虑使充电时间Tj延长为比基准充电时间Tjr长的时间。通过使充电时间Tj延长,能够消除由充电时间的不足引起的端子间电压Vcf的下降,因此在接触电阻增大通道的情况下,能够将端子间电压Vcf作为正常的电压范围Vw内的电压进行测定。并且,在即便使充电时间Tj延长而端子间电压Vcf也未成为正常的电压范围Vw内的电压的情况下,可认为是通道Ch自身异常的异常通道。即,通过使充电时间Tj延长为比基准充电时间Tjr长的时间并进行测定,能够将通道Ch的异常分开。因此,以下,说明包括异常检测控制的电压测定控制动作,所述异常检测控制利用了使充电时间Tj延长的方法。
图4是表示第一实施方式中的电压测定控制处理的步骤的流程图。在此,将基准电压Vref与测定到的通道电压Vch的偏差(Vref-Vch)为偏差允许值Vst以下的通道设为正常通道,将大于偏差允许值Vst的通道设为非正常通道。这相当于在图3中将正常的电压范围Vw的下限设为(Vref-Vst)的情况。需要说明的是,作为基准电压Vref,可以使用多个通道或全部通道的平均电压Vav,或者也可以使用除平均电压Vav以外的基准电压,例如与电池单体单元10的SOC(剩余充电容量)及温度对应的标准性的通道电压。在后者的情况下,优选将电池单体单元10的SOC及温度与标准性的通道电压之间的关系预先以映射或查表的形式存储于电压测定装置20内的非易失性存储器。
电压测定控制部28在步骤T110中利用设定的充电时间Tj来执行全部通道Ch的电压测定,在步骤T120中判断是否存在Vref-Vch>Vst的非正常通道。此时,在没有非正常通道的情况下,返回步骤T110,在下一计测周期Tp(图2)中执行全部通道Ch的电压测定。另一方面,在存在非正常通道的情况下,在步骤T130中延长非正常通道的充电时间Tj并缩短正常通道的充电时间Tj的基础上,返回步骤T110,在下一计测周期Tp中执行全部通道Ch的电压测定。即,电压测定控制部28在存在非正常通道的期间,针对每个计测周期Tp反复进行非正常通道的充电时间Tj的延长及正常通道的充电时间Tj的缩短(步骤T130)和全部通道Ch的电压测定(步骤T110)。相对于此,在没有非正常通道的情况下,针对每个计测周期Tp反复进行全部通道Ch的电压测定(步骤T110)。不过,在从步骤T120返回步骤T110的情况下,在紧前的计测周期Tp中对于一个以上的通道进行了延长充电时间Tj的电压测定的情况下,在下一计测周期Tp中,可以将充电时间Tj恢复成原来的基准充电时间Tjr,也可以维持延长了充电时间Tj的状态。需要说明的是,如上述那样,基准充电时间Tjr设定为与标准的充电所需时间相比充分长的时间,因此对于正常通道,即使将充电时间Tj由基准充电时间Tjr缩短,只要为所需充电时间以上就基本也能够进行测定。
需要说明的是,在该电压测定控制处理中,进行全部通道Ch的电压测定的计测期间Te(图2)的长度也可以变更,但是反复进行全部通道Ch的电压测定的计测周期Tp维持一定。不过,若将计测期间Te维持一定,则控制动作更容易,在这点上优选。
图5是表示在图4中说明的电压测定控制处理的详细步骤的一例的流程图。电压测定控制部28首先在步骤S102中将全部通道Ch的充电时间Tj设定为基准充电时间Tjr,在步骤S104中测定各通道Ch1~Chm的通道电压Vch1~Vchm,在步骤S106中将测定结果向上位控制装置输出。各通道Ch的通道电压Vch的测定如图2所示的那样在计测周期Tp的计测期间Te以各通道周期Tc1~Tcm依次执行。
接着,电压测定控制部28在步骤S108中算出测定完的全部通道Ch的通道电压Vch的平均值Vav。该平均值Vav作为图4的基准电压Vref来使用。在步骤S110中,电压测定控制部28针对各通道Ch的通道电压Vch分别算出相对于平均值Vav的偏差Vd(=Vav-Vch)。然后,电压测定控制部28在步骤S112中将各偏差Vd与偏差允许值Vst进行比较。此时,在没有偏差Vd大于偏差允许值Vst的通道Ch即全部通道Ch为正常通道(以下也称为“OK通道”)的情况下,返回步骤S102。另一方面,在存在偏差Vd大于偏差允许值Vst的通道Ch的情况下,进入步骤S114。该情况下的通道Ch相当于有可能为通道自身异常的异常通道和接触电阻增大的通道中的某一个的非正常通道(以下也将它们称为“NG通道”)。
在从步骤S112返回步骤S102的情况下,电压测定控制部28在下一计测周期Tp中,再次进行步骤S102~步骤S110的处理。即,电压测定控制部28在全部通道Ch为正常通道的期间,通过图2所示的基本性的电压测定控制动作,针对每个计测周期Tp,反复执行各通道Ch的通道电压Vch的测定。
在第v个计测周期Tp(v)中的测定的结果是从步骤S112进入步骤S114的情况下,电压测定控制部28为了接下来的第v+1个计测周期Tp(v+1),在第v个计测周期Tp(v)中使偏差Vd大于偏差允许值Vst的NG通道Ch(NG)的充电时间Tj(v+1)按照下式(1)延长。并且,使偏差Vd为偏差允许值Vst以下的OK通道的充电时间Tj(v+1)按照下式(2)或下式(3)设定。即,在OK通道中的目前为止的v次计测周期Tp的期间从NG通道变化成OK通道的通道Ch(NG→OK)的情况下,如下式(2)所示的那样进行维持变化成OK通道的时刻的充电时间Tj(OK)的设定。并且,在遍及v次计测周期Tp都为OK通道的通道Ch(OK)的情况下,如下式(3)所示的那样进行将充电时间Tj(v+1)如下式(3)所示的那样缩短的设定。
Ch(NG):Tj(v+1)=Tj(v)+te…(1)
Ch(NG→OK):Tj(v+1)=Tj(OK)…(2)
Ch(OK):Tj(v+1)=Tj(v)-q·te/(m-q)…(3)
在此,te为单位延长时间,q为NG通道的数目,m为通道Ch的总数。即,[q·te]表示根据NG通道的数目q在下一计测周期Tp中设定的总延长时间,[q·te/(m-q)]表示以将下一计测周期Tp的计测期间Te(图2)维持一定的方式为了消除总延长时间[q·te]而在各OK通道的测定中缩短充电时间Tj的缩短时间。
然后,在步骤S116中,电压测定控制部28判断是否存在比上限充电时间Tu大的充电时间Tj的通道Ch。上限充电时间Tu是将异常通道分开的阈值(相当于“异常判定阈值”),考虑正常通道的能够缩短的充电时间和根据接触电阻的增大量而设想的最大的延长时间来设定。
在步骤S116中没有Tj>Tu的通道Ch的情况下,电压测定控制部28在步骤S118中,在下一计测周期Tp中执行各通道Ch的通道电压Vch的测定。其中,各通道Ch的测定中使用的充电时间Tj为在步骤S114中设定的充电时间。然后,电压测定控制部28依次执行步骤S118中的各通道Ch的通道电压Vch的测定、步骤S120中的测定结果向上位控制装置的输出、步骤S122中的平均值Vav的算出、步骤S124中的偏差Vd的算出以及步骤S126中的各偏差Vd与偏差允许值Vst的比较。在步骤S126中没有Vd>Vst的通道Ch而全部通道为OK通道的情况下,返回步骤S102。另一方面,在存在Vd>Vst的通道Ch而存在NG通道的情况下,返回步骤S114。
在返回步骤S114的情况下,电压测定控制部28在产生Tj>Tu的通道Ch(步骤S116)或Vd>Vst的通道Ch消失(步骤S126)之前,针对每个计测周期Tp,进行各通道Ch的充电时间Tj的延长、维持及缩短的设定的处理(步骤S114),反复执行各通道Ch的通道电压Vch的测定(步骤S118)。需要说明的是,在步骤S114中,将从NG通道变换成OK通道的通道Ch(NG→OK)的充电时间Tj维持为变成OK通道时的充电时间Tj(OK)是为了延长剩余的NG通道的充电时间Tj。
在上述反复的执行中,在步骤S112中判断为没有Vd>Vst的通道Ch的情况下,全部通道Ch被测定为正常通道,因此电压测定控制部28返回步骤S102,将充电时间Tj恢复为基准充电时间Tjr,从最初开始反复进行各通道Ch的测定。
在此,在延长充电时间Tj并进行测定时,进行了测定的通道Ch的通道电压Vch成为正常的范围可认为是通过延长时间而能够利用与接触电阻的增大对应的充电时间来进行测定的情况和接触电阻的增大被消除的情况。接触电阻的增大被消除的情况可在以下的情况下发生。即,在电池单体CL的端子与通道线Lh的连接的稳定性较低而接触电阻容易变动的情况下,在发生接触电阻的增大之后,可能发生接触电阻的增大被消除。这在例如电池单体单元10搭载于移动体等的情况下频繁发生。如此,在接触电阻容易变动的情况下,可以在对NG通道延长充电时间Tj并进行测定之后发现在全部通道电压成为正常的电压时,在下一计测周期Tp中将全部通道Ch的充电时间Tj恢复为基准充电时间Tjr。需要说明的是,也存在接触电阻的变动较少而作为接触电阻的增大仅考虑由劣化引起的增大即可的情况。在设想这样的情况时,在正在进行上述反复的时候在步骤S126中判断为没有Vd>Vst的通道Ch的情况下,可以不返回步骤S102将充电时间Tj恢复为基准充电时间Tjr,而维持设定的各通道Ch的充电时间Tj。
在步骤S116中判断为存在Tj>Tu的通道Ch的情况下,将该通道Ch判断为异常通道,电压测定控制部28在步骤S128中向上位控制装置输出异常标志。接受到异常标志的上位控制装置能够对接受到的异常标志的通道Ch为异常通道的情况进行检测。然后,电压测定控制部28返回步骤S102,从最初开始进行各通道Ch的通道电压Vch的测定,直至从上位控制装置存在基于中断进行的停止的指示为止。需要说明的是,也可以在输出异常标志的时刻使处理停止。
图6是表示基于图5中示出的电压测定控制处理的各通道Ch的通道周期Tc的变动的一例的时间图。需要说明的是,在Tp、Te、Tc、Tj的下划线之后标注的编号是表示计测周期Tp的顺序的编号,下标表示与测定对象的通道Ch对应的编号。并且,开关时间波形SCh1~SChm表示各通道Ch1~Chm与电容器Cf接通的充电时间Tj1~Tjm。
图6的图表A与图2一样表示在第一个计测周期Tp_1的计测期间Te_1将各通道Ch的充电时间Tj_1设定为基准充电时间Tjr并将通道周期Tc_1设定为基准通道周期Tcr的基本动作的状态。
在图6的图表A的状态下进行了各通道Ch的测定后,设为结果为第二个通道Ch2为NG通道。在该情况下,如图6的图表B所示的那样,在第二个计测周期Tp_2的计测期间Te_2,第二个通道Ch2的充电时间Tj2_2及通道周期Tc2_2被延长单位延长时间te。并且,其他(m-1)个通道Ch的充电时间Tj_2及通道周期Tc_2分别被缩短了缩短时间[te/(m-1)]。不过,整体的计测期间Te_2及计测周期Tp_2维持成与第一个计测期间Te_1及计测周期Tp_1相同。
在第二个计测周期Tp_2的测定中第二个通道Ch2仍为NG通道的情况下,如图6的图表C所示的那样,在第三个计测周期Tp_3的计测期间Te_3,第二个通道Ch2的充电时间Tj2_3及通道周期Tc2_3又被延长单位延长时间te。即,第二个通道Ch2的充电时间Tj2_3及通道周期Tc2_3相对于第一个计测周期Tp_1中的充电时间Tj2_1及通道周期Tc2_1延长单位延长时间te的两倍量。并且,其他(m-1)个通道Ch的充电时间Tj_3及通道周期Tc_3分别又被缩短了缩短时间[te/(m-1)]。即,其他(m-1)个通道Ch的充电时间Tj_3及通道周期Tc_3分别相对于第一个计测周期Tp_1中的充电时间Tj_1及通道周期Tc_1缩短了缩短时间[te/(m-1)]的两倍量。不过,整体的计测期间Te_3及计测周期Tp_3维持成与第一个计测期间Te_1及计测周期Tp_1相同。
如图6的图表B、图表C所示,在存在NG通道的情况下,针对每个计测周期Tp,利用单位延长时间te使NG通道的充电时间Tj慢慢地延长并进行测定,由此能够确认接触电阻的增大成为主要原因而变成NG通道的通道Ch的电池单体CL正常。并且,在延长的充电时间Tj超过上限充电时间Tu的情况下,判断为通道自身异常的异常通道并向上位控制装置进行通知,由此能够在上位控制装置中检测异常通道的产生。由此,能够分开NG通道的主要原因是接触电阻的增大还是电池单体CL自身的异常,能够使测定精度提高。并且,通过利用单位延长时间te慢慢地延长充电时间Tj,能够防止过度地延长充电时间。
并且,通过缩短除NG通道以外的OK通道的充电时间Tj及通道周期Tc,能够将全部通道Ch的测定的计测期间Te维持一定,将计测周期Tp维持一定,因此与根据计测期间Te的变动而计测周期Tp发生变动的情况相比,电压测定控制变得容易。
需要说明的是,图6所示的动作例以仅第二个通道Ch2为NG通道的情况为例进行了说明,但在多个通道Ch为NG通道的情况下,只要使NG通道的全部的充电时间Tj分别延长并以将计测期间Te及计测周期Tp维持一定的方式使OK通道的充电时间Tj缩短即可。并且,只要对于多个NG的通道中的从NG变化成OK的OK通道,维持该充电时间Tj,对于NG通道,进行充电时间Tj的延长,仅对于从最初开始一直OK的OK通道,进行充电时间Tj的缩短即可。
B.第二实施方式:
图7是表示第二实施方式中的电压测定控制处理的步骤的流程图。需要说明的是,该电压测定控制与第一实施方式一样通过电压测定装置20(图1)的电压测定控制部28来执行。并且,与图4的说明一样,将偏差(Vref-Vch)为偏差允许值Vst以下的通道设为正常通道,将大于偏差允许值Vst的通道设为非正常通道。
电压测定控制部28在步骤T210中利用设定的充电时间Tj来执行选择的一个通道Ch的电压测定,在步骤T220中判断进行了测定的通道Ch是否为Vref-Vch>Vst的非正常通道。此时,在为非正常通道的情况下,在步骤T230中,在延长了充电时间Tj的基础上,在同一计测周期Tp(图2)内再次执行该通道Ch的电压测定。需要说明的是,在进行该再次测定的情况下,缩短该通道Ch的接下来以后的充电时间。另一方面,在为正常通道的情况下,在步骤T240中选择下一个通道Ch,返回步骤T210,执行选择的通道Ch的电压测定。需要说明的是,此时,在通过步骤T230的处理而缩短了充电时间Tj的情况下,步骤T110中的电压测定利用缩短的充电时间Tj来执行。即,电压测定控制部28在进行了测定的通道Ch为正常通道的期间,针对每一个通道Ch来执行选择的一个通道Ch的电压测定(步骤T210)。相对于此,在进行了测定的通道Ch为非正常通道的情况下,延长充电时间Tj并反复进行该通道Ch的再次测定(步骤T230)。并且,对于非正常通道变成正常通道之后的通道Ch,针对每一个通道,利用缩短的充电时间Tj来反复进行选择的一个通道Ch的电压测定(步骤T210)。
需要说明的是,在该电压测定控制处理中,进行全部通道Ch的电压测定的计测期间Te(图2)的长度也可以变更,但是反复进行全部通道Ch的电压测定的计测周期Tp维持一定。不过,若将计测期间Te维持一定,则控制动作更容易,在这点上优选。
图8是表示在图7中说明的电压测定控制处理的详细步骤的一例的流程图。与第一实施方式的步骤S102~S106(图4)一样,电压测定控制部28将各通道Ch的充电时间Tj设为基准充电时间Tjr(步骤S202),在第一个计测周期Tp中执行各通道Ch的通道电压Vch的测定(步骤S204)及测定结果向上位控制装置的输出(步骤S206)。
接着,电压测定控制部28在第二个计测周期Tp中,执行以下说明的处理,执行各通道Ch的测定。
首先,电压测定控制部28在步骤S208中将表示测定对象的通道Ch的参数i设定为“0”,将表示延长时间的总和的总延长时间SM设定为初始值“0”。然后,电压测定控制部28在步骤S210中将参数i加上“1”。
接着,电压测定控制部28在步骤S212中将第i个通道Chi的充电时间Tji设定为基准充电时间Tjr,在步骤S214中测定该通道Chi的通道电压Vchi,在步骤S216中将测定结果向上位控制装置输出。然后,电压测定控制部28在步骤S218中算出全部通道Ch的通道电压Vch的平均值Vav,在步骤S220中算出第i个通道Chi的通道电压Vchi的偏差Vdi(=Vav-Vchi)。需要说明的是,在平均值Vav的算出中,对于第i个通道Chi,使用步骤S214中的测定结果,对于除此以外的通道,使用目前为止获得的最新的测定结果。然后,电压测定控制部28在步骤S222中将偏差Vdi与偏差允许值Vst进行比较。
在步骤S222中Vdi≤Vst的情况下,即在第i个通道Chi为正常通道(OK通道)的情况下,电压测定控制部28进入步骤S224,反复执行步骤S210~S224的处理,直至成为i=m为止。并且,在成为i=m而到第m个通道Chm为止的测定结束的情况下,第二个计测周期Tp中的全部通道Ch的通道电压Vch作为正常通道进行测定,因此电压测定控制部28返回步骤S202,从最初开始反复进行各通道Ch的测定。
另一方面,在Vdi>Vst的情况下,即在第i个通道Chi为非正常通道(NG通道)的情况下,电压测定控制部28进入步骤S230,如以下说明的那样延长第i个通道Chi的充电时间Tji并进行再次测定。
首先,在步骤S230中,电压测定控制部28将作为NG通道的第i个通道Chi的充电时间Tji如下式(4)所示的那样延长。
Tji=Tji+te…(4)
并且,基于利用(4)式获得的充电时间Tji使总延长时间SM如下式(5)所示的那样增加。
SM=SM+Tji+Ts…(5)
在此,Ts为测定期间。
然后,电压测定控制部28在步骤S232中判断步骤S230中延长的充电时间Tji是否超过上限充电时间Tuu。上限充电时间Tuu与第一实施方式的上限充电时间Tu一样,是将异常通道分开的阈值(异常判定阈值),考虑正常通道的能够缩短的充电时间和根据接触电阻的增大量而设想的最大的延长时间来设定。
在步骤S232中Tji≤Tuu的情况下,电压测定控制部28在步骤S234中利用步骤S230中延长的充电时间Tji来再次测定第i个通道Chi的通道电压Vchi,在步骤S236中将测定结果向上位控制装置输出。然后,与步骤S218~S222一样,电压测定控制部28在步骤S238中测定平均值Vav,在步骤S240中算出偏差Vdi,在步骤S242中将偏差Vdi与偏差允许值Vst进行比较。
在步骤S242中Vdi>Vst的情况下,即在第i个通道Chi仍为NG通道的情况下,电压测定控制部28返回步骤S230,反复执行第i个通道Chi的再次测定,直至成为Tji>Tuu(步骤S232)或成为Vdi≤Vst(步骤S242)为止。
另一方面,在Vdi≤Vst的情况下,即在第i个通道Chi从NG通道变成OK通道的情况下,电压测定控制部28在步骤S244中将参数i加上“1”,将测定对象变更为下一个通道Chi。
然后,电压测定控制部28在步骤S246中使接着成为测定对象的第i个通道Chi的充电时间Tji如下式(6)所示的那样缩短,使总延长时间SM如下式(7)所示的那样减少。
Tji=Tjr-SM/(m-i+1)…(6)
SM=SM-SM/(m-i+1)…(7)
在此,[SM/(m-i+1)]表示假定接着成为测定对象的第i个通道Chi以后的全部通道Ch为OK通道,为了消除总延长时间SM而各OK通道中单独缩短的缩短时间。
接着,电压测定控制部28在步骤S248中利用步骤S246中缩短的充电时间Tji来测定第i个通道Chi的通道电压Vchi,在步骤S250中将测定结果向上位控制装置输出。然后,与步骤S218~S222一样,电压测定控制部28在步骤S252中算出平均值Vav,在步骤S254中算出偏差Vdi,在步骤S256中将偏差Vdi与偏差允许值Vst进行比较。
在步骤S256中Vdi≤Vst的情况下,即在第i个通道Chi为正常通道(OK通道)的情况下,电压测定控制部28进入步骤S258,反复执行步骤S244~S258的处理,直至成为i=m为止。并且,在成为i=m而到第m个通道Chm为止的测定结束的情况下,第二个计测周期Tp中的全部通道Ch的通道电压Vch作为正常通道进行测定,因此电压测定控制部28返回步骤S202,从最初开始反复进行各通道Ch的测定。需要说明的是,也可以返回步骤S208。
另一方面,在Vdi>Vst的情况下,即在第i个通道Chi变化成NG通道的情况下,电压测定控制部28返回步骤S230,反复执行第i个通道Chi的再次测定,直至成为Tji>Tuu(步骤S232)或成为Vdi≤Vst(步骤S242)为止。
在步骤S232中判断为Tji>Tuu的情况下,该通道Chi可能为异常通道,因此电压测定控制部28在步骤S260中向上位控制装置输出异常标志。接受到异常标志的上位控制装置能够判断接收到的异常标志的通道Chi为异常通道。然后,电压测定控制部28返回步骤S244,继续以下一个通道Ch为对象的处理,直至从上位控制装置存在基于中断进行的停止的指示。需要说明的是,也可以在输出异常标志的时刻使处理停止。
图9是表示基于图8中示出的电压测定控制处理的各通道Ch的通道周期Tc的变动的一例的时间图。图9与图6一样,例示了第二个通道Ch2为NG通道的情况。并且,与图6一样,在Tp、Te、Tc、Tj的下划线之后标注的编号为表示计测周期Tp的顺序的编号,下标表示与测定对象的通道Ch对应的编号。并且,开关时间波形SCh1~SChm表示各通道Ch1~Chm与电容器Cf接通的充电时间Tj1~Tjm。
首先,在第一个计测周期Tp_1的计测期间Te_1,如图9的图表A的开关时间波形SCh1~SChm所示的那样,在由充电时间Tj1_1~Tjm_1及测定时间Ts构成的通道周期Tc1_1~Tcm_1中,依次执行各通道Ch1~Chm的测定。需要说明的是,充电时间Tj1_1~Tjm_1设定为基准充电时间Tjr。
接着,在第二个计测周期Tp_2的计测期间Te_2,如以下说明的那样,依次执行各通道Ch1~Chm的测定。首先,如图9的图表B的开关时间波形SCh1所示的那样,在充电时间Tj1_2=Tjr的通道周期Tc1_2=Tjr+Ts中,执行第一个通道Ch1的测定。第一个通道Ch1为OK通道,因此执行接下来的第二个通道Ch2的测定。
第二个通道Ch2也如图9的图表C的开关时间波形SCh2所示的那样,在充电时间Tj2_2=Tjr的通道周期Tc2_2=Tjr+Ts中执行测定。第二个通道Ch2为NG通道,因此执行第二个通道Ch2的再次测定。
第二个通道Ch2的再次测定如图9的图表D的开关时间波形SCh2所示的那样,将充电时间Tj2_2延长为[Tjr+te]并将通道周期Tc2_2延长为[Tjr+te+Ts]来执行。根据该再次测定,在第二个通道Ch2仍为NG通道的情况下,再次延长充电时间Tj2_2及通道周期Tc2_2,执行再次测定。并且,该再次测定如在图8的步骤S232中说明的那样反复执行,直至充电时间Tj2超过上限充电时间Tuu为止,在超过的情况下,将异常标志向上位控制装置输出。在此,该再次测定的结果是第二个通道Ch2为OK通道,执行接下来的第三个通道Ch3的测定。
第三个通道Ch3的测定如图9的图表E的开关时间波形SCh3所示的那样,将充电时间Tj3_2缩短为[Tjr-SM/(m-2)]并将通道周期Tc3_2缩短为[Tjr-SM/(m-2)+Ts]来执行。在该测定的结果为NG通道的情况下,与上述的第二个通道Ch2一样,延长充电时间Tj3_2及通道周期Tc3_2,执行第三个通道Ch3的再次测定。在此,第三个通道Ch3为OK通道,因此执行接下来的第四个通道Ch4的测定。
并且,第四个~第m个通道Ch4~Chm也为OK通道,因此与第三个通道Ch3一样,缩短充电时间Tj4_2~Tjm_2及通道周期Tc4_2~Tcm_2,依次执行第四个~第m个通道Ch4~Chm的测定。需要说明的是,图9的图表F所示的开关时间波形SChm示出了将第m个通道Chm中的充电时间Tcm_2缩短为[Tjr-SM/(m-2)]并将通道周期Tcm_2缩短为[Tjr-SM/(m-2)+Ts]的状态。不过,在测定的结果为NG通道的情况下,第四个~第m个通道Ch4~Chm同样也延长充电时间Tj4_2~Tjm_2及通道周期Tc4_2~Tcm_2并执行再次测定。
如图9的图表E、图表F所示,在作为OK通道的第三个~第m个通道Ch3~Chm的测定中,以消除因第二个通道Ch2的再次测定而延长的总延长时间SM的方式将充电时间Tj3_2~Tjm_2缩短了缩短时间[SM/(m-2)]量,该缩短时间[SM/(m-2)]量是将总延长时间SM进行(m-2)等分而成。由此,第二个计测期间Te_2及计测周期Tp_2维持与第一个计测期间Te_1及计测周期Tp_1相同。
如图9的图表D所示,在测定通道Ch为NG通道的情况下,利用单位延长时间te使充电时间Tj慢慢地延长并反复进行再次测定,由此能够确认接触电阻的增大成为主要原因而变成NG通道的通道Ch的电压。并且,在延长的充电时间Tj超过上限充电时间Tuu的情况下,判断为通道Ch自身异常的异常通道并向上位控制装置进行通知,由此能够在上位控制装置中检测异常通道的产生。由此,能够分开NG通道的主要原因是接触电阻的增大还是电池单体CL自身的异常,能够使测定精度提高。并且,通过利用单位延长时间te慢慢地延长充电时间Tj,能够防止过度地延长充电时间。并且,通过进行变成NG通道的通道的再次测定,能够优先执行作为NG通道的通道是由电池单体CL自身的异常引起的还是由接触电阻的增大等连接电路的异常引起的分开。
并且,通过缩短比利用延长的充电时间Tj进行测定的通道靠后的正常通道的充电时间Tj,能够将全部通道Ch的测定的计测期间Te维持一定,将计测周期Tp维持一定,因此与根据计测期间Te的变动而计测周期Tp发生变动的情况相比,电压测定控制变得容易。
需要说明的是,图9所示的动作例以仅第二个通道Ch2为NG通道的情况为例进行了说明,但在多个通道Ch为NG通道的情况下,只要使NG通道的全部的充电时间Tj分别延长并以将计测期间Te及计测周期Tp维持一定的方式使NG通道之后的OK通道的充电时间Tj缩短即可。
C.变形例:
(1)变形例1
上述第一实施方式的电压测定控制的步骤(图4、图5)是一例,并不限定于该步骤。不过,优选针对每个计测周期Tp,对于NG通道延长充电时间,对于OK通道缩短充电时间,以将全部通道的计测周期Tp维持一定的方式进行控制并进行全部通道的测定。并且,第二实施方式的电压测定控制的步骤(图7、图8)也是一例,并不限定于该步骤。不过,优选在某计测周期Tp中,对于NG通道延长充电时间并进行再次测定,对于之后的OK通道缩短充电时间,以将全部通道的计测周期Tp维持一定的方式进行控制并进行全部通道的测定。
(2)变形例2
在第一及第二实施方式中,使OK通道的充电时间缩短,但是也可以使一部分的OK通道的充电时间一定。不过,在该情况下,也优选以使NG通道的充电时间的延长量与OK通道的充电时间的缩短量的合计成为非计测期间Tue(图2)以下的方式进行设定。若这样,则计测期间Te发生变动,但是计测周期Tp能够维持一定。
本发明并不限于上述的实施方式、实施例、变形例,在不脱离其宗旨的范围内能够以各种结构实现。例如,发明内容一栏所记载的各方式中的技术性特征所对应的实施方式、实施例、变形例中的技术性特征为了解决上述的课题的一部分或全部,或者为了达成上述的效果的一部分或全部,能够适当地进行替换、组合。并且,若该技术性特征在本说明书中不是作为必须的内容来说明的,则能够适当删除。
Claims (8)
1.一种电压测定方法,其特征在于,包括如下步骤:
将m组通道经由连接电路依次连接于电容器,并对每个所述通道的通道电压进行测定,所述m组通道是对将n个电池单体串联连接而成的电池单体单元中的所述n个电池单体进行划分而成的,n是2以上的整数,m是n以下的整数;及
将测定到的通道电压相对于基准电压的偏差与偏差允许值进行比较,
对于测定到的通道电压相对于基准电压的偏差大于偏差允许值的非正常通道,延长向所述电容器的充电时间而进行测定,并且,对于所述偏差为所述偏差允许值以下的正常通道,缩短向所述电容器的充电时间而进行测定,以使进行全部通道的测定的计测周期维持一定。
2.根据权利要求1所述的电压测定方法,其特征在于,
在某计测周期中进行了测定的通道中存在所述非正常通道的情况下,在下一计测周期中,延长所述非正常通道的测定时的所述充电时间,并且缩短所述正常通道的测定时的所述充电时间。
3.根据权利要求1所述的电压测定方法,其特征在于,
在某计测周期中进行了测定的通道为所述非正常通道的情况下,在同一计测周期中延长所述非正常通道的充电时间并再次执行所述非正常通道的测定,并且缩短在所述非正常通道之后执行测定的正常通道的充电时间。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的电压测定方法,其特征在于,
所述计测周期被划分成执行所述m组通道的测定的计测期间和接着所述计测期间的非计测期间这两个期间,所述计测期间维持一定。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的电压测定方法,其特征在于,
所述基准电压是从多个通道测定到的通道电压的平均电压。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的电压测定方法,其特征在于,
在缩短所述正常通道的充电时间时,均等地缩短所述多个正常通道的充电时间。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的电压测定方法,其特征在于,
在从某计测周期开始下一计测周期的电压测定时,将全部通道的充电时间设定为基准充电时间。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的电压测定方法,其特征在于,还包括如下步骤:
将在所述非正常通道中延长的充电时间与规定的上限充电时间进行比较,在延长的充电时间超过所述上限充电时间的情况下,将所述非正常通道判定为异常通道。
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