CN107643491A - 电池监控系统 - Google Patents

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Abstract

一种电池监控系统(S1a)，包括：输入电路(C)，各个电池单元(VBATn)的电压信号输入到该输入电路；多路转换器(11)，其用于从n个电池单元(VBATn)选择用于电压检测的电池单元，选择从输入电路输入的电压信号，并且输出该被选择的电压信号；第一电压测量电路(12a)和第二电压测量电路(12b)，其同时测量基于从多路转换器(11)输出的第一路径和第二路径中的电压信号的电压；比较器(13)，其用于比较第一电压测量电路(12a)的测量结果与第二电压测量电路(12b)的测量结果；以及控制单元(14)，其基于比较器(13)的比较结果，判断如下之中的至少一者：各个电池单元(VBATn)的电压、各个电池单元(VBATn)的电压的均等化的操作检查、各个电池单元(VBATn)的检测线(VH0至VH3)的断开的存在或者不存在、以及多路转换器(11)中的故障的存在与否。

Description

电池监控系统
技术领域
本申请涉及一种电池监控系统，用于监控构成电池组的电池单元的状态。
背景技术
在混合动力车辆、电动车辆等中，由于利用在诸如锂离子电池或者镍氢电池这样的蓄电池中积蓄的电力驱动电机，而获得驱动动力。
在这样的蓄电池中，例如，多个电池单元互相串联连接，从而形成电池组。
通过反复进行向各个电池单元充电和从各个电池单元放电，电池组随着时间而逐渐劣化，并且此外，各个电池单元的输出电压改变。
而且，在电池组中，由于诸如车辆的行驶状态的改变这样的负载变化，或者例如温度或湿度的改变的这样的扰动，也导致各个电池单元的输出电压改变。
特别地，在使用锂离子电池的电池组的情况下，需要精确地监控各个电池单元的电压等，以抑制对各个电池单元的过度充电以及从各个电池单元的过度放电，并且因此，已经提出了与电池监控相关的技术(参见PTL1(JP2013-024800))。
如图12所示，专利文献1中描述的传统实例的电压检测装置520包括：多路转换器540、541，其选择性地连接其中电池单元511串联连接的电池组510中的各个电池单元511中的任意一个；以及多个电压检测装置550、551，用于检测作为多路转换器540、541的输出电压的电池电压。
另外，电压检测装置520包括：切换装置530，用于在第一模式与第二模式之间切换操作，在第一模式下，各个电压检测装置550、551检测不同的电池单元511的电池电压，在第二模式下，各个电压检测装置550、551检测相同的电池单元511的电池电压。
利用具有这样的配置的电压检测装置520，即使在如图13所示的负载变化等的影响下导致电池单元的电压波形变化，也抑制了测量电路之间的测量误差。
即，在传统实例的电压检测装置520中，预计由于两个电压检测装置5510、551同时地测量相同的电池单元的电压(即，在图13的不同时刻t1、t2的各自的测量同步)，所以能够提高测量精度。
发明内容
然而，传统实例的电压检测装置具有以下缺点。
即，存在这样的情况，当车辆等处于实际使用的状态下时，构成电池组的各个电池单元的电压大致相同。
在这样的情况下，如果多路转换器损坏并且总是处于多路转换器一直与同一电池单元连接的锁死状态下，则由于检测电压自身与常规值基本没有差别，所以难以找出电压检测装置自身的故障。在最坏的情况下，存在可能注意不到故障的发生的问题。
如果产生这样的问题，则不能够精确地测量各个电池单元的电压，使得各个电池单元可能过度充电或者过度放电，而导致促使电池组的劣化等的问题。
此外，传统实例的电压检测装置还具有不能够容易地确认使各个电池单元的电压均等化的操作的问题。
另外，传统实例的电压检测装置还具有不能够容易地检测到各个电池单元的电压检测线中的断开的问题。
考虑到上述待解决的问题，本发明的目的是提供一种电池监控系统，其能够以高的精度检测构成电池组的各个电池单元的电压，并且还能够利用相对简单的处理，既对各个电池单元的电压的均等化的操作进行检查，又对各个电池单元的电压检测线的断开进行检测。
根据本发明的方面，提供了一种电池监控系统，用于监控包括在多级上串联连接的n(n：整数)个电池单元的电池组，所述电池监控系统包括：输入电路，所述电池单元的各自的电压信号输入到该输入电路；
多路转换器，该多路转换器被配置为：从n个所述电池单元选择用于电压检测的电池单元；选择从所述输入电路输入的电压信号；并且输出被选择的电压信号；第一电压测量电路，该第一电压测量电路被配置为基于从所述多路转换器输出的第一路径中的电压信号来测量电压；第二电压测量电路，该第二电压测量电路被配置为在与所述第一电压测量电路的测量相同的时间，基于从所述多路转换器输出的第二路径中的电压信号来测量电压；比较器，该比较器被配置为比较所述第一电压测量电路的测量结果与所述第二电压测量电路的测量结果；以及控制单元，该控制单元被配置为基于所述比较器的比较结果判断如下之中的至少一者：所述电池单元的每个电池单元的电压；所述各个电池单元的电压的均等化的操作检查；每个所述电池单元的检测线的断开的存在或者不存在；以及所述多路转换器中的故障的存在或不存在。
所述输入电路可以包括：n个FET，该n个FET构成用于使各个所述电池单元的电压均等化的均等化开关；n个电阻，该n个电阻用于均等化，分别连接在每个所述FET的漏极端侧与每个所述电池单元的阳极侧之间；n个第一监控端子，每个所述第一监控端子都连接到每个所述电阻器与每个所述电池单元的阳极侧之间的连接点，并且所述第一路径中的所述电压信号输入到该第一监控端子；以及n个第二监控端子，每个所述第二监控端子都连接到每个所述FET的漏极端侧与每个所述电阻之间的连接点，并且所述第二路径中的所述电压信号输入到所述第二监控端子，所述第一电压测量电路被配置为测量地电位的端子与最下级的所述第一监控端子之间的电压，或者相邻上下级的所述第一监控端子之间的电压，作为所述第一路径中的电压，并且所述第二测量电路被配置为测量地电位的端子与最下级的所述第二监控端子之间的电压，或者相邻的下级的所述第一监控端子与上级的所述第二监控端子之间的电压，作为所述第二路径中的电压。
所述输入电路可以还包括n个驱动端子，每个所述驱动端子都连接到每个所述FET的栅极侧。包括FET驱动电路和断开检测吸收(sink)电路的驱动单元可以连接到所述驱动端子，并且被所述控制单元控制
每个所述第二监控端子都可以被配置为：当利用所述驱动单元接通对应的FET时，输入与输入到对应的第一监控端子的电压不同的电压，并且当利用所述驱动单元断开对应的FET时，输入与在对应的第二监控端子所属于的级上的对应的第一监控端子上所出现的电压相同的电压。
所述电池监控系统可以还包括低通滤波器，该低通滤波器分别布置在各个所述第一监控端子的上游侧和各个所述第二监控端子的上游侧上，其中，每个所述低通滤波器都具有相同的时间常数。
利用本申请的方面，能够提供一种电池监控系统，其能够以高的精度检测构成电池组的各个电池单元的电压，并且还能够利用相对简单的处理，进行检查各个电池单元的电压的均等化的操作以及对各个电池单元的电压检测线的断开的检测两者。
附图说明
图1是图示出根据实施例的电池监控系统的整体配置的电路图。
图2A和2B图示出了示出在根据实施例的电池监控系统中所执行的电池监控处理的处理过程的流程图。
图3是图示出根据实施例的电池监控系统的整体配置以及电池单元VBAT2的均等化电流的状态的电路图。
图4是图示出在根据实施例的电池监控系统中所执行的均等化诊断处理的处理过程的流程图。
图5是图示出图4所示的均等化诊断处理的判断结果的表格。
图6是图示出根据实施例的电池监控系统的整体配置以及当电源线与接地线断开时的电流的状态的电路图。
图7是图示出在根据实施例的电池监控系统中执行的、能够进行电源线的断开判断处理的操作的流程的流程图。
图8是图示出在根据实施例电池监控系统中执行的、能够进行接地线的断开判断处理的操作的流程的流程图。
图9是图示出根据实施例的电池监控系统的整体配置以及当中间电池电压检测线断开时的电流的状态的电路图。
图10是图示出在根据实施例的电池监控系统中执行的、能够进行中间线断开判断处理的操作的流程的流程图。
图11是图示出在根据实施例的电池监控系统中执行的多路转换器的自诊断处理的处理过程的流程图。
图12是图示出传统实例的电压检测装置的整体配置的电路图。
图13是图示出在负载波动等的影响下的电池单元的电压波形的曲线图。
具体实施方式
将参考图1和2描述根据实施例的电池监控系统S1a。
如图1所示，电池监控系统S1a包括：电池组，其由待被监控的由锂离子电池等构成的n个(n是整数)电池单元VBATn(VBAT1至VBAT3)组成；输入电路C，用于检测电池单元VBAT1至VBAT3的电压；驱动单元10，包括用于驱动输入电路C中的FET的FET驱动电路和断开检测吸收电路；两个电压测量电路(即，第一电压测量电路12a和第二电压测量电路12b)；多路转换器11，用于选择要输入到各个电压测量电路12a、12b的电压值(在第一路径中的电压信号和第二路径中的电压信号)；比较器13，用于比较来自各个电压测量电路12a、12b的输出值；以及控制单元14，其由微型计算机等构成，用于控制多路转换器11、各个电压测量电路12a、12b等。
基于比较器13的比较结果，电压监控系统S1a确认各个电池单元VBATn的电压以及各个电池单元VBATn的电压的均等化操作，并且判断输入电路C的断开的存在/不存在，以及多路转换器11的故障的存在/不存在。稍后将描述由电池监控系统S1a进行的具体的判断处理。
电池监控系统S1a可以是模块化的，并且安装在一个LSI(大规模集成电路)芯片上。或者，可以仅将输入电路C设置为LSI电路的形式。
虽然为了便于说明，图1所示的配置实例图示出了三个电池单元VBAT1至VBAT3作为要被监控的电池单元VBATn，但是可以包括任意数量的电池单元，而不限于此。
如图1所示，示意性地，输入电路C包括：FETn(n：与电池的数量相对应的整数)作为用于均等化各个电池单元VBATn的电压的均等化开关；均等化电阻R0-1至R0-3，其分别连接在各个FETn的漏极侧与各个电池单元的阳极侧之间；n个第一监控端子Vn(V1至V3)，其连接至电阻R0-1至R0-3与各个电池单元VBATn的阳极侧之间的连接点(节点n5、n6、n7)，并且第一路径中的电压输入到该n个第一监控端子Vn(V1至V3)；以及n个第二监控端子DVn(DV1至DV3)，其连接至各个FETn的漏极侧与电阻R0-1至R0-3之间的连接点(点X、Y和Z)，并且第二路径中的电压输入到该n个第二监控端子DVn(DV1至DV3)。
第一电压测量电路12a被配置为测量接地电位的端子VSS与最下级的第一监控端子V1之间的电压，或者相邻的上下级的各个第一监控端子V1、V2(或者V2、V3)之间的电压，作为第一路径中的电压。相似地，第二电压测量电路12b被配置为测量接地电位的端子VSS与最下级的第二监控端子DV1之间的电压，或者相邻的上下级的第一监控端子V1(或V2)与第二监控端子DV2(或DV3)之间的电压，作为第二路径中的电压。
输入电路C包括n个驱动端子CBn(CB1至CB3)，其分别连接至各个FETn的栅极。驱动单元10连接至各个驱动端子CBn，该驱动单元10包括FET驱动电路和断开检测吸收电路，并且利用控制单元14控制驱动单元10的操作。
当FETn由驱动单元10接通时输入到第二监控端子DVn(DV1至DV3)的是如下获得的电压：从关联的第二监控端子DVn所属的级的电池单元VBATn的电压减去在电阻R0-n处产生的电压降。而且，当利用驱动单元10断开FETn时输入到第二监控端子DVn的电压与在相关的第二监控端子DVn所属的级的第一监控端子Vn处呈现的电压相同。
在第一监控端子Vn和第二监控端子DVn的上游侧上，设置有具有相同的时间常数的低通滤波器(LPF)。
接着，将参考图1描述输入电路C的具体配置实例。
首先，在第一级，电阻R0-1和构成均等化开关的FET1通过节点n5、点Z、节点n11、节点n10和节点n4而与节点n1与节点n2之间的电池单元VBAT1并联连接。电池单元VBAT1的阴极侧连接至节点n1，而电池单元VBAT1的阳极侧连接至节点n2。
寄生二极管d1形成在节点n11与节点n10之间。
FET1的源极端连接至节点n10侧，而FET1的漏极端连接至节点n11侧。
电阻R3通过节点n20和节点n21而连接在作为与多路转换器11连接的一个连接端子的端子VSS(接地电位)与FET1的驱动端子CB1之间。
FET1的驱动端子CB1通过节点n21连接至FET1的栅极端。
电阻R1和电容器C1通过节点n31连接至第一监控端子V1，该第一监控端子V1形成了与多路转换器11连接的一个连接端子，并且用于检测电池单元VBAT1的电池电压。
电阻R1的一端通过节点n22、节点n5和节点n2而连接至电池单元VBAT1的阳极侧。
另一个电阻R1和另一个电容器C1通过节点n30连接至第二监控端子DV1，该第二监控端子DV1形成与多路转换器11连接的一个连接端子，并且用于检测FET1的漏极电压。
接着，在第二级，电阻R0-2和构成均等化开关的FET2通过节点n6、点Y、节点n12、节点n13和节点n5而与节点n2与节点n3之间的电池单元VBAT2并联连接。电池单元VBAT2的阴极侧连接至节点n2，而电池单元VBAT2的阳极侧连接至节点n3。
寄生二极管d2形成在节点n13与节点n12之间。
FET2的源极端连接至节点n12侧，而FET2的漏极端连接至节点n13侧。
电阻R3通过节点n22和节点n23而连接在作为与多路转换器11连接的一个连接端子的第一监控端子V1与FET2的驱动端子CB2之间。
FET2的驱动端子CB2通过节点n23连接至FET2的栅极端。
电阻R1和电容器C1通过节点n33连接至第一监控端子V2，该第一监控端子V2形成与多路转换器11连接的一个连接端子，并且用于检测电池单元VBAT2的电池电压。
电阻R1的一端通过节点n24、节点n6和节点n3连接至电池单元VBAT2的阳极侧。
另一个电阻R1和另一个电容器C1通过节点n32连接至第二监控端子DV2，该第二监控端子DV2形成与多路转换器11连接的一个连接端子，并且用于检测FET2的漏极电压。
接着，在第三级，电阻R0-3和构成均等化开关的FET3通过节点n7、点X、节点n15、节点n14和节点6而与节点n3与节点n7之间的电池单元VBAT3并联连接。电池单元VBAT3的阴极侧连接至节点n3，而电池单元VBAT3的阳极侧连接至节点n7。
寄生二极管d3形成在节点n15与节点n14之间。
FET3的源极端连接至节点n14侧，而FET3的漏极端连接至节点n15侧。
电阻R3通过节点n24和节点n25连接在作为与多路转换器11连接的一个连接端子的第一监控端子V2与FET3的驱动端子CB3之间。
FET3的驱动端子CB3通过节点n25连接至FET3的栅极端。
电阻R1和电容器C1通过节点n35连接至第一监控端子V3，该第一监控端子V3形成与多路转换器11连接的一个连接端子，并且用于检测电池单元VBAT3的电池电压。
电阻R1的一端通过节点n7而连接至电池单元VBAT3的阳极侧。
另一个电阻R1和另一个电容器C1通过节点n34连接至第二监控端子DV3，该第二监控端子DV3形成与多路转换器11连接的一个连接端子，并且用于检测FET3的漏极电压。
电阻R2设置在节点n7与驱动电源的端子VCC之间。电容器C2通过节点n36连接至电阻R2的一端。
此处，虽然电池单元VBAT1至VBAT3的各自的输出电压被设定为实施例所示的3V额定值，但是不限于此。
另外，虽然图1所示的输入电路C图示出了三个电池单元VBAT1至VBAT3作为要被监控(检测)的电池单元VBATn，但是其可以包括任意数量(n：整数)的电池单元，而不限于此。
然后，根据电池单元VBAT的数量(n)，输入电路C设置有第一监控端子Vn(n：整数)和第二监控端子DVn(n：整数)。
为了使两个电路12a、12b的操作时间完全同步，以相同的时钟运行第一电压测量电路12a和第二电压测量电路12b。
对于第一电压测量电路12a和第二电压测量电路12b，使用具有相同的特性的电路。
电阻R0(R0-1至R0-3)的电阻值被选择为远小于电阻R1的电阻值。
因此，第一监控端子Vn和第二监控端子DVn连接至外部低通滤波器(LPF)，该外部低通滤波器(LPF)分别由电阻R1和电容器C1构成并且具有相似的时间常数。从而，通过调整低通滤波器的时间常数，能够抑制电压波动。
在图1中，参考符号VH0至VH3表示用于检测电池单元VBAT1至VBAT3的各自的电压的检测线。设置有与电池单元VBAT的数量(n)相对应的(n+1)条检测线。
第一电压测量电路12a测量接地电位的端子VSS与最下级的第一监控端子V1之间的电压、或者相邻的上下级的各个第一监控端子Vn(V1-V2、V2-V3)之间的电压，作为第一路径中的电压。第二电压测量电路12b测量接地电位的端子VSS与最下级的第二监控端子DV1之间的电压、或者相邻的上下级的第一监控端子Vn(V1或者V2)与第二监控端子DVn+1(DV2或者DV3)之间的电压，作为第二路径中的电压。
电池单元VBAT1的电压被检测为接地电位VH0与阳极电位VH1之间的电位。电池单元VBAT2的电压被检测为电位VH1与电位VH2之间的电位。电池单元VBAT3的电压被检测为电位VH2与电位VH3之间的电位。
下面将描述利用由控制单元14控制的驱动单元10来控制构成均等化开关的FET(FET1至FET3)的情形。
当FET1断开时，在第一监控端子V1与第二监控端子DV1上产生相同的电压。
另一方面，当FET1接通时，电池单元VBAT1的电池电位出现在第一监控端子V1上，而通过从电池电位减去在电阻R0-n处产生的电压降而得到的电压(近似VSS)出现在第二监控端子DV1上。
相似地，当FET2断开时，在第一监控端子V2和第二监控端子DV2上产生相同的电压。当接通FET2时，电池单元VBAT2的电池电位出现在第一监控端子V2上，而通过从电池电位减去在电阻R0-n处产生的电压降而得到的电压(近似V1)出现在第二监控端子DV2上。
此外，当FET3断开时，在第一监控端子V3和第二监控端子DV3上产生相同的电压。当接通FET3时，电池单元VBAT3的电池电位出现在第一监控端子V3上，而通过从电池电位减去在电阻R0-n处产生的电压降而得到的电压(近似V2)出现在第二监控端子DV3上。
在控制单元14的控制下，多路转换器11选择这些电压，并且将这些电压同时输入到两个电压测量电路12a、12b。
更具体地，对于电池单元VBAT1的电压测量，将第一监控端子V1与端子VSS之间的电压输入到第一电压测量电路12a，而将第二监控端子DV1与端子VSS之间的电压输入到第二电压测量电路12b。
对于电池单元VBAT2的电压测量，将第一监控端子V2与V1之间的电压输入到第一电压测量电路12a，而将第二监控端子DV2与第一监控端子V1之间的电压输入到第二电压测量电路12b。
对于电池单元VBAT3的电压测量，将第一监控端子V3与V2之间的电压输入到第一电压测量电路12a，而将第二监控端子DV3与第一监控端子V2之间的电压输入到第二电压测量电路12b。
然后，利用第一电压测量电路12a和第二电压测量电路12b同时测量这些电压。由于比较器13互相比较这些电压而能够确认测量精度，所以能够以高的精度检测各个电池单元VBAT1至VBAT3的电压。
另外，通过对各个检测到的电压进行预定的处理，能够执行各个电池单元VBAT1至VBAT3的电压的均等化的检查操作以及电路中的断开检测。
稍后将参考图2A和2B的流程图描述包括如上构成的输入电路C的电池监控系统S1a的具体操作实例。
接着，将参考图2A和2B的流程图，描述由根据实施例的电池监控系统S1a执行的电池监控处理的处理过程。
当开始电池监控处理时，首先在步骤S10处判断电池单元VBATmin或者电池单元VBATmax是否被多路转换器11选择。具体地，在图1所示的配置实例中，判断作为电池单元VBATmin的VBAT1或者作为电池单元VBATmax的VBAT3是否被选择。
然后，如果在步骤S10处的判断为“是”，则处理前进至步骤S11。
在步骤S11处，判断FETmin或者FETmax是否已经被控制为接通。具体地，在图1所示的配置实例中，判断作为FETmin的FET1或者作为FETmax的FET3是否已经接通。
如果在步骤S11处的判断为“是”，则处理前进至步骤S12，以考虑前述LPF的时间常数来设定延迟时间，并且其后，处理前进至步骤S40。
在步骤S40，第一电压测量电路12a和第二电压测量电路12b同时测量电池单元VBATmin或者电池单元VBATmax的电压。
在下一步骤S13处，判定第一电压测量电路12a的测量结果是否等于第二电压测量电路12b的测量结果。
如果在步骤S13处的判断为“是”，即，在“第一电压测量电路12a的测量结果＝第二电压测量电路12b的测量结果”的情况下，处理前进至步骤S14，在步骤S14中，判断在FETmin或者FETmax中产生故障，并且随后，处理结束。
以上判断依据如下。例如，如图1所示，在检测电池单元VBAT1的电压时，第一监控端子V1与接地电位的端子VSS之间的电压被输入到第一电压测量电路12a，而第二监控端子DV1与接地电位的端子VSS之间的电压被输入到测量电路12b。在FET1接通的情况下，因为存在电阻R0-1导致的电压降，所以在正常状态下，在第二监控端子DV1上出现的电位应当比在第一监控端子V1出现的电位低。尽管如此，在步骤S13处的判断证明“第一电压测量电路12a的测量结果＝第二电压测量电路12b的测量结果”的关系这一事实意味着由于关于FET1的操作的某种故障而导致FET1未接通。在步骤S14处的故障判断基于上述这样的估计。
另一方面，如果在步骤S13处的判断为“否”，则在步骤S15处判断FETmin或者FETmax被正常操作，换句话说，测量系统处于正常状态下，并且因此，完成处理。
通过在步骤S10处选择电池单元VBAT，对于各个FET进行上述判断处理，即，对于各个FET判断故障的存在/不存在。
返回步骤S11，如果判断为“否”，即，当判断FETmin或者FETmax处于断开状态时，处理前进至步骤S16。
在步骤S16处，第一电压测量电路12a和第二电压测量电路12b同时测量电池单元VBATmin或者电池单元VBATmax的电压。
在下一步骤S17处，判定第一电压测量电路12a的测量结果是否等于第二电压测量电路12b的测量结果。
如果在步骤S17处判断为“是”，则处理前进至步骤S18，在步骤S18中，判断电池单元VBATn的电压是否显著下降(电压急剧下降)。
如果在步骤S18处判断为“是”，则判断在检测线VHmin或者检测线VHmax中产生断开。即，在图1所示的配置实例中，判断在作为检测线VHmin的检测线VH0或者在作为检测线VHmax的检测线VH3中产生断开，并且其后，处理结束。
如果在步骤S18处的判断为“否”，则判断测量出的值正常(即，测量系统处于正常状态)，并且处理结束。
返回步骤S17，如果在步骤S17处判断为“否”，则处理前进至步骤S21，在步骤S21中，判断或者在测量电路12a中，或者在测量电路12b中产生某种故障，并且随后，处理结束。
通过在步骤S10处选择电池单元VBAT，对于各条检测线进行上述处理，即，对于各条检测线判定断开的存在/不存在。
返回至步骤S10，如果判断为“否”，则处理前进至步骤S22，在步骤S22中，判断FETn是否已经被控制为接通。
然后，如果在步骤S22处判断为“是”，则处理前进至步骤S23，以考虑前述LPF的时间常数来设定延迟时间，并且其后，处理前进至步骤S24。
在步骤S24，第一电压测量电路12a和第二电压测量电路12b同时测量除了电池单元VBATmin和电池单元VBATmax之外的电池单元VBATn的电压。
在下一步骤S25处，判定第一电压测量电路12a的测量结果是否等于第二电压测量电路12b的测量结果。
如果在步骤S25处的判断为“是”，即，在“第一电压测量电路12a的测量结果＝第二电压测量电路12b的测量结果”的情况下，处理前进至步骤S26，在步骤S26中，判断在FETn的操作中产生某种故障，并且随后，处理结束。
以上判断依据如下。例如，如图1所示，在检测电池单元VBAT2的电压时，第一监控端子V2与第一监控端子V1之间的电压被输入到第一电压测量电路12a，而第二监控端子DV2与第一监控端子V1之间的电压被输入到第二电压测量电路12b。在作为FETn的FET2接通的情况下，因为存在电阻R0-2导致的电压降，所以在正常状态下，在第二监控端子DV2上出现的电位应当比在第一监控端子V2上出现的电位低。尽管如此，在步骤S25处的判断证明了“第一电压测量电路12a的测量结果＝第二电压测量电路12b的测量结果”的关系这一事实意味着由于关于FETn的操作的某种故障而导致FETn未接通。在步骤S26处的故障判断基于上述这样的估计。
另一方面，如果在步骤S25处的判断为“否”，则处理前进至步骤S27，在步骤S27处，判断FETn被正常操作，换句话说，测量系统处于正常状态下，并且因此，处理结束。
通过在步骤S10处选择电池单元VBAT，对于各个FETn进行上述判断处理，即，对于各个FETn判定故障的存在/不存在。
如果在步骤S22处的判断为“否”，则处理前进至步骤S28。
在步骤S28处，判断是否已经利用包括在驱动单元10中的断开检测吸收电路的操作，而通过驱动端子CBn+1开启电流吸收。
如果在步骤S28处的裁判为“是”，则处理前进至步骤S29，以考虑到前述LPF的时间常数来设定延迟时间，并且其后，处理前进至步骤S30。
在步骤S30，两个电压测量电路12a、12b同时测量除了电池单元VBATmin或者电池单元VBATmax之外的电池单元VBATn的电压。
在下一步骤S31处，判定第一电压测量电路12a的测量结果是否等于第二电压测量电路12b的测量结果。
如果在步骤S31处判断为“是”，则处理前进至步骤S32，步骤S32中，判断电池单元VBATn的电压是否显著下降。
如果在步骤S32处判断为“是”，则处理前进至步骤S33，步骤S33中，判断在检测线VHn中产生断开。即，在图1所示的配置实例中，判断在作为检测线VHn的检测线VH2中产生断开，并且其后，处理结束。
如果在步骤S32处的判断为“否”，则步骤前进至步骤S34，在步骤S34中，判断测量出的值正常(即，测量系统处于正常状态)，并且处理结束。
通过在步骤S10处选择电池单元VBAT，对于各条检测线VHn进行上述处理，即，对于各条检测线判定断开的存在/不存在。
然而，如果在步骤S31处判断为“否”，则处理前进至步骤S36，在步骤S36中，判断或者在第一电压测量电路12a中，或者在第二电压测量电路12b中产生某种故障，并且随后，处理结束。
返回至步骤S28，如果在该步骤处的判断为“否”，则处理前进至步骤S36。
在步骤S36处，第一电压测量电路12a和第二电压测量电路12b同时测量除了电池单元VBATmin和电池单元VBATmax之外的电池单元VBATn的电压。
在下一步骤S37处，判定第一电压测量电路12a的测量结果是否等于第二电压测量电路12b的测量结果。
如果在步骤S37处的判断为“是”，则步骤前进至步骤S38，在步骤S38中，判断测量出的值正常(即，测量系统处于正常状态)，并且处理结束。
然而，如果在步骤S37处判断为“否”，则处理前进至步骤S39，在步骤S39中，判断或者在第一电压测量电路12a中，或者在第二电压测量电路12b中产生某种故障，并且随后，处理结束。
接着，将参考图3至5，描述在根据实施例的电池监控系统S1a中执行的均等化诊断处理。均等化诊断处理示出了在上述图2A和2B的流程图中的各个步骤S11、S12、S40、S13、S14(或者S15)、S22、S23、S24、S25和S26(或者S27)处执行的操作的细节。虽然图示的实施例强调并且描述了用于确认用于均等化的FET是否被控制为接通的方法，但是可以通过确认用于均等化的FET是否能够被控制为断开而实现。
作为用于电池单元VBAT2的均等化诊断处理的处理步骤，步骤S100至S102对应于图2A所示的流程图的步骤S22、S23、S24、S25和步骤S26(或者S27)。
在用于电池单元VBAT2的均等化诊断处理中，如图3所示，主要关注输入电路C中的电流流动F1、F20。
首先，在步骤S100(对应于图2A的步骤S22)，为了接通FET2，执行为使得驱动单元10的FET驱动电路能够在驱动端子CB2处产生电压。从而，FET2接通。
接着，在步骤S101(对应于图2A的步骤S23和S24)，在FET2接通的状态下由第一电压测量电路12a测量的第一监控端子V2与第一监控端子V1之间的电位差变为电池单元VBAT2的电压。
另外，由第二电压测量电路12b测量的第二监控端子DV2与第一监控端子V1之间的电位差变为大约0V。
对于测量，第一电压测量电路12a的LPF的时间常数等于第二电压测量电路12b的LPF的时间常数。因此，在过去了考虑到与时间常数相对应的电压改变时间的延迟时间之后，同时利用第一电压测量电路12a和第二电压测量电路12b测量两个电位差。
然后，在步骤S102(对应于图2A的步骤S25、S26(或者S27))，比较器13比较FET驱动电路的输出(或者其控制信号)与由第一电压测量电路12a和第二电压测量电路12b测量的测量结果。
结果，能够确认FET2的操作的可靠性(精确性)。
更具体地，如果满足图5的表格中所示的这样的条件，则判断FET2被正常操作。相反，如果不满足该条件，则判断在FET的接通或者断开功能中产生故障。
而且，利用相似的处理过程，能够进行电池单元VBATn(n：整数)的均等化诊断，并且还能够判断FETn(n：整数)的故障的存在/不存在。
接着，将参考图6至8描述由根据实施例的电池监控系统S1a执行的电源线/接地线断开判断处理。电源线/接地线中的断开的判断处理示出了在上述图2A的流程图中的各个步骤S11、S16、S17、S18和步骤S19(或者S20)处执行的操作的细节。
如图6所示，在电源线/接地线断开判断处理中，主要关注在输入电路C中的电流流动F2至F5。此处，假定在输入电路C的电源线(检测线VH3)中的点D1处或者在接地线(检测线VH0)的点D2处发生断开。
参考图7所示的流程图，首先，将描述能够判断电源线中的断开的操作。
在与电源线已经断开的状况下的系统的初始状态相对应的步骤S200处，由于在作为电路电源VCC的供给源的检测线VH3的点D1处产生断开，所以从组成用于第一监控端子V3的LPF的电容器C1和组成用于第二监控端子DV3的LPF的电容器C1，引出电荷(参见箭头F4、F5)。
结果，检测线VH2的电位变为高于检测线VH3(＝点X)的电位。
从而，如在步骤S201所示，由于如在步骤S200所示的情况，导致电流从检测线VH2流向电路电源VCC(参见箭头F3)。
此时，检测线VH3(或者点X)的电位变为比检测线VH2的电位低了FET3的寄生二极管d3的电压(正向电压)VF以上的电压。
结果，如在步骤S202所示，由第一电压测量电路12a所测量的端子V3-V2之间的电压测量结果表现为小于0V，而由第二电压测量电路12b所测量的端子DV3-V2之间的电压测量结果也表现为小于0V。
从而，由于通过两个测量路径同时测量同一电压的操作，导致这些电压测量电路将进入互相补充他们的测量功能的状态。
在该状态下，由于呈现上述测量结果的情况仅源自检测线VH3的断开，所以能够判断出检测线VH3是断开的。
另一方面，如果或者通过一个路径的测量结果或者通过另一个路径的测量结果表现为小于0V，则可以判断为这样的现象不是源自检测线VH3的断开，而使源自其他原因，例如，与路径中的地线的短路。
接着，将利用图8所示的流程图而描述能够判断接地线中的断开的操作。
在步骤S210处，假定在作为接地电位(GND)的检测线VH0的点D2处产生断开。由于点D2的断开，导致在电池监控系统S1a中流动的电流通过FET1的寄生二极管d1等朝着较低电位(即，检测线VH1)流动(参见图6的箭头F2)。结果，电路的地线变为检测线VH1。
然后，如步骤S211处所示，端子V1与端子VSS的电位之间的关系被颠倒为满足作为步骤S210的结果的“V1的电位＜VSS的电位”的关系。而且，端子DV1与端子VSS的电位之间的关系被颠倒为满足“DV1的电位＜VSS的电位”的关系。
另外，如在步骤S211所示，由第一电压测量电路12a所测量的端子V1与端子VSS之间的电压测量结果表现为小于0V，而由第二电压测量电路12b所测量的端子DV1与端子VSS之间的电压测量结果也表现为小于0V。
从而，由于通过两个测量路径同时测量同一电压的操作，导致这些电压测量电路将产生互相补充他们的测量功能的状态。
在该状态下，由于呈现上述测量结果的情况仅源自检测线VH0的断开，所以能够判断出检测线VH0是断开的。
另一方面，如果或者通过一个路径的测量结果或者通过另一个路径的测量结果表现为小于0V，则可以判断为这样的现象不是源自检测线VH0的断开，而使源自其他原因，例如，与路径中的地线的短路。
接着，将参考图8至9描述由根据实施例的电池监控系统S1a执行的中间线断开判断处理。中间线断开判断处理示出了在上述图2A和2B的流程图中的各个步骤S22、S28、S29、S30、S31、S32和步骤S33(或者S34)处执行的操作的细节。
在中间线断开判断处理中，如图9所示，主要关注在输入电路C中的电流流动F10至F11。此处，假定在输入电路C的除了电源线和接地线之外的中间线(检测线VH1)中的点D3处产生断开。
参考图10所示的流程图，首先，将描述能够判断中间线中的断开的操作。
在步骤S300处，执行为通过连接到检测线VH1的FET2的驱动端子CB2吸收电流。
而且，由于存在如果在断开检测处理之前执行用于所有的电池单元的均等化则提高断开的检测率的可能性，所以可以在步骤S300之前进行所有的电池单元的均等化。
这是因为断开的电池单元的电压变为定位在断开线上方和下方的两个电池单元VBAT的大约中间电位，如从第一电压测量电路12a和第二电压测量电路12b侧观看的，并且定位在明显断开的检测线的上方和下方的电池单元的测量电压变为两个电池单元VBAT的平均值。在实施例的断开检测方法中，利用通过端子CBn的吸收操作，由于比吸收之前更加显著地改变了的电压检测结果表现出高的可检测性，所以存在如下可能性：如果使所有的电池单元均等化，则在通过端子CBn的吸收操作之前的端子Vn之间的电压被平衡，使得因此能够提高可检测性。
在检测线VH1中不存在断开的情况下，如在步骤S301所描述的，端子V1-VSS之间以及端子DV1-VSS之间的电压被正常测量为电池单元VBAT1的电压。
当在检测线VH1与电池单元VBAT1之间的不存在断开时，在从FET2的驱动端子CB2吸收电流的情况下的灌电流(sink current)的电源为电池单元VBAT1。然后，由于在检测线VH1与电池单元VBAT1之间存在小的电阻元件，所以在其间应当不产生电压降。
因此，即使在从FET2的驱动端子CB2吸收电流期间，端子V1-VSS之间以及端子DV1-VSS之间的电压被正常测量为电池单元VBAT1的电压。(如果检测线的电阻值不可能被忽略，则如果需要，将考虑电阻值而进行判断。)
另一方面，如果检测线VH1是断开的，则如在步骤S302所述，在从FET2的驱动端子CB2吸收电流的情况下的灌电流的电源不是电池单元VBAT1，而是在组成用于第一监控端子V1或者第二监控端子DV1的LPF(低通滤波器)的电容器C1中积累的电荷(参见箭头F10)。
随后，在第一监控端子V1或者第二监控端子DV1处的电压将以与LPF的时间常数相关的速度下降，直至电容器C1中电荷为空的。
然后，最终地，两个电压均将下降至与欠压异常相关的水平。由于该现象，能够判断在检测线VH1中存在断开。或者，作为在两个电压均大幅下降之前判断断开的存在/不存在的方法，可以使其执行为比较在吸收操作之前的一个电压值与在吸收之后的另一个电压值。在该情况下，如果仅在吸收操作之前与之后的这些电压值之间存在改变，则会判断出在检测线VH1中存在断开。
接着，将参考图11的流程图，描述应用到根据实施例的电池监控系统S1a的多路转换器11的自诊断的处理过程。
当开始多路转换器11的自诊断处理时，首先在步骤S501处执行为仅使电池单元VBATn(n：整数，初始值：1)均等化，并且处理前进至步骤S502。
在步骤S502处，电压测量电路12a、12b同时测量所有的电池单元VBAT。
在下一步骤S503处，执行为仅针对被均等化的电池单元VBATn，根据所有的电池单元VBAT的测量结果来判断第一电压测量电路12a的测量结果是否不与第二电压测量电路12b的测量结果一致。
如果在步骤S503处的判断为“是”，则处理前进至步骤S504，在步骤S504中，判断FETn(n：整数)和多路转换器11自身是正常的，并且其后，处理前进至步骤S506。
另一方面，如果在步骤S503处的判断为“否”，则处理前进至步骤S505，在步骤S505中，判断FETn(n：整数)或者多路转换器11自身故障，并且其后，处理前进至步骤S506。
在步骤S506处，执行为使“n”增加“1”，并且随后，处理前进至步骤S507。
在步骤S507处，判断“n”的数值是否超过“max”的值(“max”的值依据要被电池监控系统S1a所监控的电池的数量而改变)。如果在步骤S507处的判断为“是”，则处理结束。另一方面，如果在步骤S507处的判断为“否”，则处理返回至步骤S501，并且其后，将反复执行上述操作。
可以根据系统的使用状态依据用户的选择而在任意时间执行多路转换器11的上述的自诊断处理。利用实例，如果在电池监控系统S1a的操作的开始处的准备时间内执行自诊断处理，则能够在测量电压之前，关于各个电池单元VBATn大致确认多路转换器11的错误连接的存在/不存在，并且能够保证第一电压测量电路12a和第二电压测量电路12b的测量操作以及他们的测量结果的精确性。
如上所述，根据依照实施例的电池监控系统S1a，能够比之前更加精确地测量电池单元VBATn的电压，并且还能够精确地确认均等化操作的可靠性和断开的检测。
在根据实施例的电池监控系统S1a中，由于第一电压测量电路12a和第二电压测量电路12b中的一个测量电路经受有意的电压波动，所以能够确认利用多路转换器11选择的电池单元的可靠性。
另外，在电池单元未均等化的情况下，当测量与已经确认了选择的电池单元的可靠性的路径相同的电池单元的电压的后者的电压测量电路产生与前者的电压测量电路相同的结果时，测量结果的准确性是高的，并且因此，能够同时确认第一电压测量电路12a和第二电压测量电路12b的可信度。
虽然已经基于附图而描述了根据实施例的电池监控系统，但是本发明不限于此，并且因此，能够利用具有相同的功能的任意配置来替换各个部件的组成。

Claims (5)

1.一种电池监控系统，用于监控电池组的状态，该电池组包括多级串联连接的n个电池单元，其中n为整数，所述电池监控系统包括：
输入电路，所述电池单元的各自的电压信号输入到该输入电路；
多路转换器，该多路转换器被配置为：
从所述n个电池单元中选择用于电压检测的电池单元；
选择从所述输入电路输入的电压信号；以及
输出所选择的电压信号；
第一电压测量电路，该第一电压测量电路被配置为，基于所述多路转换器输出的第一路径中的电压信号来测量电压；
第二电压测量电路，该第二电压测量电路被配置为，在与所述第一电压测量电路的测量相同的时间，基于所述多路转换器输出的第二路径中的电压信号来测量电压；
比较器，该比较器被配置为，比较所述第一电压测量电路的测量结果与所述第二电压测量电路的测量结果；以及
控制单元，该控制单元被配置为基于所述比较器的比较结果判断如下之中的至少一者：
每个所述电池单元的电压；
使各所述电池单元的电压均等化的操作检查；
每个所述电池单元的检测线的断开的存在与否；以及
所述多路转换器中的故障的存在与否。
2.根据权利要求1所述的电池监控系统，其中，
所述输入电路包括：
n个FET，该n个FET构成用于使各所述电池单元的电压均等化的均等化开关；
用于均等化的n个电阻器，该n个电阻器分别连接在每个所述FET的漏极端侧与每个所述电池单元的阳极侧之间；
n个第一监控端子，每个所述第一监控端子均连接到每个所述电阻器与每个所述电池单元的阳极侧之间的连接点，并且所述第一路径中的所述电压信号输入到所述第一监控端子；以及
n个第二监控端子，每个所述第二监控端子均连接到每个所述FET的漏极端侧与每个所述电阻器之间的连接点，并且所述第二路径中的所述电压信号输入到所述第二监控端子，
所述第一电压测量电路被配置为，测量在地电位的端子与最下级的所述第一监控端子之间的电压、或者在相邻上下级的所述第一监控端子之间的电压，作为所述第一路径中的电压，并且
所述第二电压测量电路被配置为，测量在地电位的端子与最下级的所述第二监控端子之间的电压、或者在相邻的下级的所述第一监控端子与上级的所述第二监控端子之间的电压，作为所述第二路径中的电压。
3.根据权利要求2所述的电池监控系统，其中，
所述输入电路还包括n个驱动端子，每个所述驱动端子均连接到每个所述FET的栅极侧，并且
包括FET驱动电路和断开检测吸收电路的驱动单元连接到所述驱动端子，并且由所述控制单元控制。
4.根据权利要求2或3所述的电池监控系统，其中，
每个所述第二监控端子均被配置为：
当利用所述驱动单元接通对应的FET时，输入与输入到对应的第一监控端子的电压不同的电压，并且
当利用所述驱动单元断开对应的FET时，输入与在对应的第二监控端子所属级上的对应的第一监控端子上所呈现的电压相同的电压。
5.根据权利要求2至4的任意一项所述的电池监控系统，还包括低通滤波器，每个所述低通滤波器均布置在各所述第一监控端子的上游侧和各所述第二监控端子的上游侧，其中，每个所述低通滤波器均具有相同的时间常数。
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