CN111224180B - 电池组、电池监视设备和车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池组、电池监视设备和车辆。一种电池组(100)，其由串联连接的多个电池块(102‑1至102‑N)构成，每个电池块包括多个电芯。分别对应于电池块(102‑1至102‑N)来设置SBM(110‑1至110‑N)。SBM(110‑1至110‑N)中的每个被配置以监视包括在相应的电池块中的每个电芯的电压和相应的电池块的电压中的至少一方。总电压监视电路(216)被配置成与SBM(110‑1至110‑N)分离地监视组电池(100)的总电压。

Description

电池组、电池监视设备和车辆
本非临时申请基于2018年11月22日向日本专利局提交的日本专利申请No.2018-219271，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本公开涉及电池组、电池监视设备和车辆，尤其涉及用于监视电池的技术。
背景技术
日本专利特开No.2018-61303描述一种电池监视系统以监视车载电池。在此电池监视系统中，为包括多个电芯(cell)的每个块提供电池监视设备。每个电池监视设备的监视结果经由无线通信被发送到电池电子控制单元(ECU)。
在上述电池监视系统中，如果在电池监视设备中发生故障(例如，与电池ECU的通信失败)，则无法监视与该电池监视设备相对应的块并且无法监视块中的电芯。结果，不能确定电池的状态。
为了应对这种故障，例如，可以将每个电池监视设备设计为冗余系统，或者可以将每个电池监视设备与电池ECU之间的通信路径设计为冗余系统。然而，为多个电池监视设备中的每一个构建冗余系统可能涉及相当大的成本和复杂的系统。
发明内容
已经做出本公开以解决这样的问题。本公开的目的在于提供一种电池组、电池监视设备和车辆，即使在无法监视块的情况下，也能够提供具有简单配置的备份。
根据本公开，电池组包括组电池(assembled battery)、多个监视模块和总电压监视设备。组电池包括串联连接的多个电池块，多个电池块中的每个包括多个电芯。对应于多个电池块而设置有多个监视模块，并且每个监视模块监视包括在对应的电池块中的每个电芯的电压和对应的电池块的电压中的至少一方。总电压监视设备与多个监视模块分开监视电池组的总电压。
在此电池组中，组电池包括多个电池块，并且对应于多个电池块设置的多个监视模块监视相应的电池块。在这样的电池组中，如果为多个监视模块中的每一个构建冗余系统，则成本可能增加并且系统可能变得复杂。在本公开的电池组中，即使监视模块发生故障并且不可能监视与该监视模块相对应的电池块的电压并且不能监视该电池块中包括的每个电芯的电压，可以基于由总电压监视设备监视的组电池的总电压和由正常监视模块监视的电压，来计算与故障监视模块相对应的电池块的电压。因此，电池组可以提供具有简单配置的备份，而无需在为监视模块中的故障做准备中为每个监视模块构建冗余系统。
电池组可以进一步包括控制设备。控制设备接收由每个监视模块获得的电压监视结果，并且接收由总电压监视设备获得的总电压的监视结果。当多个监视模块中的任何一个发生故障时，控制设备基于由剩余的监视模块中的每一个获得的电压监视结果和总电压的监视结果来计算与故障监视模块相对应的电池块的电压。
在此电池组中，控制设备计算与故障监视模块相对应的电池块的电压。因此，电池组可以提供具有简单配置的备份，而无需在为监视模块中的故障做准备中为每个监视模块构建冗余系统。
每个监视模块可以包括将电压监视结果发送到控制设备的发送设备，控制设备可以包括从每个监视模块接收电压监视结果的接收设备，并且发送设备和接收设备可以彼此无线地通信。
如上所述，该电池组包括多个监视模块。如果多个监视模块中的每个通过电线连接至控制设备，则可能需要多个电线。相比之下，根据该电池组，发送设备和接收设备彼此无线地通信，从而显着减少电线数量。
多个监视模块可以构成执行双向通信的菊花链。在这种情况下，每个监视模块将电压监视结果发送到相邻的监视模块。多个监视模块中位于菊花链末端处的两个监视模块与控制设备通信。
此配置能够减少多个监视模块与控制设备之间的电线数量。
每个监视模块可以包括电芯监视设备、块监视设备和发送设备。电芯监视设备监视相应的电池块中包括的每个电芯的电压。块监视设备监视相应电池块的电压。发送设备将由电芯监视设备获得的监视结果和由块监视设备获得的监视结果发送给控制设备。
根据此电池组，即使电芯监视设备发生故障，也可以通过块监视设备监视对应的电池块的电压。另外，即使块监视设备发生故障，也可以通过将由电芯监视设备监视的电芯的电压相加来计算对应的电池块的电压。
根据本公开，车辆包括上述电池组和电动机，该电动机通过从电池组接收电力来产生行驶的驱动力。
根据本公开，电池监视设备监视由串联连接的多个电池块构成的组电池，该多个电池块中的每个包括多个电芯。电池监视设备包括多个监视模块、电压传感器和控制设备。对应于多个电池块而设置有多个监视模块，并且每个监视模块监视包括在对应的电池块中的每个电芯的电压和对应的电池块的电压中的至少一方。电压传感器监视从组电池接收电力的电气设备中的组电池的电压。控制设备接收由每个监视模块获得的电压监视结果，并且接收由电压传感器获得的组电池的电压的监视结果。当多个监视模块中的任何一个发生故障时，控制设备基于剩余的监视模块中的每个所获得的电压监视结果以及组电池的电压的监视结果来计算与故障监视模块相对应的电池块的电压。
在此电池监视设备中，使用设置在从组电池接收电力的电气设备中的电压传感器来监视组电池的电压(总电压)。因此，可以通过控制设备来计算与故障监视模块相对应的电池块的电压，而无需在电池组中另外提供总电压监视设备。因此，电池监视设备可以提供具有简单配置的备份，而无需在为监视模块中的故障做准备中为每个监视模块构建冗余系统。
根据本公开，车辆包括一种组电池，该组电池包括串联连接的多个电池块，多个电池块中的每个包括多个电芯；上述电池监视设备；以及电动机，该电动机通过接收来自组电池的电力而产生行驶的驱动力。
当结合附图时，根据以下详细描述，本公开的前述和其他目的、特征、方面和优点将变得更加显而易见。
附图说明
图1是示意性示出根据实施例1的其上具有电池组的车辆的配置的图。
图2是图1所示的电池组的详细配置图。
图3是示出具有电芯监视IC和块监视IC的电池块的电压监视电路的示例配置的图。
图4是示出由电池ECU的微机执行的示例处理的流程图。
图5是根据实施例2的电池监视设备可适用的电池系统的配置图。
图6是示出实施例2中的由电池ECU的微机执行的示例处理的流程图。
图7是根据实施例3的电池组的配置图。
图8是根据实施例4的电池监视设备可适用的电池系统的配置图。
图9是根据实施例5的电池组的配置图。
图10是根据实施例6的电池监视设备可适用的电池系统的配置图。
具体实施方式
在下文中，参考附图详细描述本公开的实施例。在附图中，相同或相应的部分由相同的附图标记表示，并且不再重复冗余的描述。尽管以下实施例描述车载电池组，但是根据本公开的电池组也可应用于车辆以外的目的。
[实施例1]
<车辆的一般配置>
图1是示意性地示出根据实施例1的其上具有电池组的车辆1的配置的图。参考图1，车辆1包括电池组10、电力控制单元(以下称为“PCU”)20、电动发电机(以下称为“MG”)30、动力传动齿轮35、驱动轮40和车辆ECU 50。
电池组10作为车辆1的动力源(驱动电源)安装在车辆1上。即，车辆1是使用存储在电池组10中的电力行驶的电动车辆或混合动力车辆。混合动力车辆是包括发动机或作为车辆1的电源的燃料电池(未示出)以及电池组10的车辆。电动车辆是仅包括电池组10作为车辆1的电源的车辆。
电池组10包括由多个电芯(二次电芯)构成的组电池。具体地，多个电芯串联和/或并联连接以构成电池块(也称为电池组)，并且多个电池块被串联连接以构成组电池。每个电芯可以是锂离子二次电芯、镍金属氢化物二次电芯等。锂离子二次电芯是具有用作电荷载体的锂的二次电芯。锂离子二次电芯的示例不仅包括具有液体电解质的普通锂离子二次电芯，而且包括具有固体电解质的所谓的全固态电芯。
电池组10将电力存储在用于驱动MG 30的组电池中，并且可以通过PCU 20将电力供应给MG 30。此外，当MG 30产生再生电力时(例如，当车辆制动时)，电池组10由MG 30通过PCU 20充电。尽管未示出，但是电池组10可以经由用于给电池组10充电的充电设备从车辆外部的电源充电。
电池组10包括监视装置，该监视装置监视组电池；以及控制装置(电池ECU)，该控制装置基于监视装置的监视结果来执行规定的处理(这些装置未在图1中示出)。在图2上及其之后详细描述监视装置和控制装置的配置。
PCU 20根据来自车辆ECU 50的控制信号在电池组10和MG 30之间执行双向电力转换。例如，PCU 20包括驱动MG 30的逆变器，以及将供应给逆变器的DC电压升压到等于或高于电池组10的输出电压的转换器。
MG 30通常是AC旋转发电机，诸如具有嵌入式永磁体的转子的三相AC同步电动机。MG 30由PCU 20驱动以产生旋转驱动力，并且由MG 30产生的驱动力通过动力传动齿轮35传输到驱动轮40。另一方面，当车辆1制动时，MG 30作为发电机操作以产生再生电力。由MG 30产生的电力通过PCU 20被供应给电池组10，并存储在电池组10中的组电池中。
车辆ECU 50包括CPU(中央处理单元)、存储器(ROM(只读存储器)和RAM(随机存取存储器))、以及用于输入和输出各种类型信号的输入/输出端口，均未示出。CPU将存储在ROM中的程序扩展到RAM中以便执行。存储在ROM中的程序描述车辆ECU 50的过程。作为车辆ECU 50的示例主过程，车辆ECU 50基于从电池组10接收到的关于组电池的信息(例如，电压、电流、SOC(充电状态))来控制PCU 20，从而控制MG 30的驱动以及电池组10的充电和放电。
<电池组10的配置>
越来越需要增加电池组的容量和输出，并且构成每个电池组的电芯的数量也已经增加。因此，用一个监视设备监视所有电芯变得困难。这种电池组10包括由多个电池块构成的组电池。对于多个电池块，提供多个监视模块。每个监视模块监视相应的电池块中的一个。
在每个电池块的这种监视中，如果在电池块的监视模块中发生故障，则不能监视该电池块。这样可能无法确定电池的状态。
在为这种故障所作的准备中，例如，可以为每个监视模块构建冗余系统。但是，为多个监视模块中的每个监视模块构建冗余系统可能会涉及相当大的成本和复杂的监视系统。
为了解决这个问题，在根据实施例1的电池组10中，与由多个监视模块的监视分离地监视组电池的总电压。总电压是指整个组电池的电压。因此，即使监视模块发生故障并且变得无法监视与该监视模块相对应的电池块的电压(以下也称为“块电压”)并且无法监视电池块中包含的各个电芯的电压，也可以基于监视的组电池的总电压和正常监视模块监视的电压来计算与故障监视模块对应的块电压。因此，此电池组10可以在为监视模块中的故障做准备中提供具有简单配置的备份，而无需为每个监视模块构建冗余系统。在下文中，详细描述电池组10的配置。
图2是图1所示的电池组10的详细配置图。参考图2，电池组10包括组电池100和接线盒(以下称为“J/B”)250。组电池100由串联连接的多个电池块102-1至102-N构成。电池块102-1至102-N中的每个包括串联和/或并联连接的多个电芯。
J/B 250设置在连接到组电池100的正电极和负电极的电力线上。J/B 250包括系统主继电器(SMR)(未示出)，通过其在组电池100和PCU 20(图1)之间的电连接和断开之间进行切换。
电池组10还包括多个监视模块110-1至110-N和电池ECU 200。在下文中，监视模块110-1至110-N中的每个被称为卫星电池模块(SBM)。
对应于电池块102-1至102-N分别设置SBM 110-1至110-N。SBM110-1包括电芯监视IC 112-1、块监视IC 114-1、通信IC 116-1和天线118-1。这些设备适当地布置在基板上以构成SBM 110-1。电芯监视IC112-1监视电池块102-1中的每个电芯的电压。块监视IC 114-1检测电池块102-1的电压(块电压)。
图3是示出用于电池块102-1的电压监视电路，以及电芯监视IC112-1和块监视IC114-1的示例配置的图。参考图3，电芯监视IC 112-1接收串联连接的每个电芯104-1至104-M的电压。电芯104-1至104-M中的每一个可以由并联连接的多个电芯构成。电芯监视IC112-1包括A/D转换器(未示出)，利用该A/D转换器将每个电芯的接收电压转换成数字信号并将其输出到通信IC 116-1。块监视IC 114-1接收电池块102-1的块电压。块监视IC 114-1包括A/D转换器(未示出)，利用该A/D转换器将电池块102-1的接收电压转换成数字信号并将其输出到通信IC 116-1。
返回参考图2，通信IC 116-1从电芯监视IC 112-1接收由电芯监视IC 112-1获得的电池块102-1的每个电芯的电压监视结果。通信IC116-1还从块监视IC 114-1接收由块监视IC 114-1获得的电池块102-1的电压监视结果。通信IC 116-1将从电芯监视IC 112-1和块监视IC114-1接收到的电池块102-1的电压监视结果经由天线118-1无线发送到电池ECU200。
其他SBM 110-2至110-N具有与SBM 110-1相同的配置。具体地，在SBM 110-2至110-N中的每个中，每个电芯的电压和相应的电池块的块电压由电芯监视IC和块监视IC监视，并且电压监视结果被无线地发送至电池ECU 200。
电池ECU 200包括天线210-1、210-2，通信IC 212-1、212-2，微机214和总电压监视电路216。通信IC 212-1经由天线210-1接收从SBM 110-1至110-N中的每个输出的无线信号。另外，通信IC 212-1将从SBM 110-1至110-N中的每一个接收的信号输出到微机214。
为用于天线210-1和通信IC 212-1的备份而设置天线210-2和通信IC 212-2。在电池ECU 200中，从SBM 110-1至110-N的接收系统是冗余的，使得避免微机214由于天线210-1和通信IC 212-1中的任何一个的故障而无法接收SBM 110-1至110-N的任何监视结果的情况。
总电压监视电路216监视组电池100的总电压(全部组电池100的电压)。在图2所图示的示例中，总电压监视电路216接收连接至组电池100的正极和负极的成对的电力线的电压。例如，总电压监视电路216包括A/D转换器(未示出)，利用其将接收到的电压转换成数字信号并将它输出到微机214。总电压监视电路216可以接收在J/B250中分支的成对的电力线的电压，或者可以相对于J/B 250连接到PCU 20侧上的成对的电力线。
微机214包括CPU、存储器和信号输入/输出端口，均未示出。微机214经由天线210-1和通信IC 212-1(或天线210-2和通信IC 212-2)接收从SBM 110-1至110-N中的每个接收的信号。具体地，微机214接收由SBM 110-1至110-N中的每个监视的每个电池块中包括的每个电芯的电压，并且接收对应的电池块的块电压。而且，微机214连接到总电压监视电路216，从该总电压监视电路216接收表示组电池100的总电压的信号。
此外，微机214定期执行对电池ECU 200和SBM 110-1至110-N的自诊断。在自诊断中，检查设备以进行正常运行，这些设备包括天线210-1和通信IC 212-1、天线210-2和通信IC 212-2、总电压监视电路216以及SBM 110-1至110-N。具体地，在检查用于正确操作的SBM110-1至110-N中的每个时，检查其天线、通信IC、电芯监视IC和块监视IC。
作为自诊断的结果，如果确定存在不能监视每个电芯的电压和相应电池块的块电压中的任何一个的SBM(以下称为“故障SBM”)，则微机214基于由除了故障SBM之外的SBM获得的电压监视结果，以及基于由总电压监视电路216获得的组电池100的总电压监视结果，来计算与故障SBM对应的电池组的块电压。因此，可以监视与故障SBM相对应的电池块的电压。
使SBM无法监视每个电芯的电压和相应电池块的块电压的故障的示例包括通信IC或天线故障、通信IC与天线之间的断开以及电芯监视IC和块监视IC同时发生故障。
可以通过从由总电压监视电路216监视的组电池100的总电压中减去由除了故障SBM之外的SBM监视的块电压的总和，来计算与故障SBM相对应的电池块的块电压。块电压可以是由相应的SBM的块监视IC监视的电压，或者可以是由电芯监视IC监视的电芯的电压之和。
图4是示出由电池ECU 200的微机214执行的示例处理的流程图。当满足规定的自诊断执行条件时，执行该流程图所示的一系列处理。例如，在电池ECU 200运行时，每当规定的时段已经流逝，就可以满足自诊断执行条件。
参考图4，首先，电池ECU 200的微机214执行规定的自诊断(步骤S10)。如上所述，在自诊断中，检查包括SBM 110-1至110-N的各种设备是否正常工作。
基于自诊断的结果，微机214确定是否存在不能监视每个电芯的电压(电芯电压)及其电池块的电压(块电压)中的任意一个的SBM(故障SBM)(步骤S20)。例如，如果自诊断已经检测到通信IC或天线中的故障、通信IC与天线之间的断开、或者电芯监视IC和块监视IC中的同时故障，则微机214确定存在故障SBM。
如果在步骤S20确定存在故障SBM(在步骤S20处为是)，则微机214获取由除了故障SBM之外的从剩余的SBM中的每个发送的每个电芯的电压和/或块电压的监视结果(步骤S30)。此外，微机214从总电压监视电路216获取组电池100的总电压的监视结果(步骤S40)。
然后，微机214基于在步骤S30中获取的除了故障SBM以外的SBM的电压监视结果，并且基于在步骤S40处获取的组电池100的总电压的监视结果，计算与故障SBM对应的电池块的电压(步骤S50)。具体地，微机214通过从组电池100的总电压中减去由除了故障SBM以外的SBM监视的块电压的总和来计算与故障SBM相对应的电池块的块电压。由除了故障SBM之外的SBM监视的块电压可以是从各个SBM获取的块电压的监视结果，或者可以通过将从每个SBM获取的电芯的电压相加来计算。
然后，微机214针对每个电池块确定是否存在过度充电的电池块(不管对应的SBM中是否存在故障)(步骤S60)。基于其块电压是否超过规定的上限来确定电池块是否被过度充电。
如果确定存在过度充电的电池块(步骤S60处为是)，则微机214向车辆ECU 50(图1)输出准备截止请求信号，该信号请求停止车辆系统以停止车辆1的行驶(步骤S70)。因此，车辆ECU 50执行用于使车辆1停止的处理，使得车辆1处于准备截止状态(停止状态)。
另一方面，如果在步骤S60中确定不存在过度充电的电池块(步骤S60处为否)，则微机214向车辆ECU 50输出跛行回家请求信号，该信号请求跛行回家行驶以将车辆1的行驶模式设定为跛行回家模式。例如，跛行回家行驶是指将车辆1的输出(电池组10的输出)限制为规定时间段(例如，30分钟)的行驶。跛行回家行驶允许车辆1以受限的输出行驶到附近的经销商等，因为尽管没有过度充电的电池块，但是步骤S20已检测到故障SBM。
如果在步骤S20确定不存在故障SBM(步骤S20处为否)，则微机214将处理进行到最后而不在步骤S20之后执行一系列处理。
如果确定不存在故障SBM，则微机214还可以基于从每个SBM获取的电芯电压和/或块电压来确定是否存在过度充电的电池块，尽管未示出。如果确定存在过度充电的电池块，则微机214可以将准备截止请求信号或跛行回家请求信号输出到车辆ECU 50。如果不存在过度充电的电池块，则意味着未检测到异常，并且因此跛行回家请求信号不被输出到车辆ECU 50。
如上所述，在实施例1中，即使SBM发生故障并且无法监视块电压以及与该SBM相对应的电池块的每个电芯的电压，也能够基于由总电压监视电路216监视的组电池100的总电压并且基于由正常SBM监视的块电压，来计算与故障SBM对应的电池块的块电压。因此，实施例1可以在对SBM中的故障做准备中没有为每个SBM构建冗余系统的情况下提供具有简单配置的备份。
此外，在实施例1中，SBM 110-1至110-N中的每一个与电池ECU200彼此无线地通信。这可以显着减少电池组10中的电线数量。
此外，在实施例1中，SBM 110-1至110-N中的每个都包括电芯监视IC和块监视IC。因此，即使电池监视IC发生故障，也可以通过块监视IC监视对应的电池块的块电压。而且，即使块监视IC发生故障，也可以通过将由电芯监视IC监视的电芯的电压相加来计算相应电池块的块电压。因此，实施例1可以提供具有高度安全的电池监视。
[实施例2]
在实施例1中，用于监视组电池100的总电压的总电压监视电路216包括在电池组10中。相比之下，在实施例2中，使用设置在从电池组接收电力的PCU 20中的电压传感器来监视组电池100的总电压。
图5是根据实施例2的电池监视设备可适用的电池系统的配置图。参考图5，在该电池系统中，电池组10A具有与图2中所示的电池组10相同的配置，除了其包括电池ECU 200A而不是电池ECU 200。电池ECU 200A具有与电池ECU 200相同的配置，但是没有总电压监视电路216。
PCU 20包括电压监视电路22以监视从电池组10A的组电池100输出的电压。电压监视电路22包括电容器24和电压传感器26。电容器24经由J/B 250在被连接到组电池100的正电极和负电极的成对电力线之间连接。即，跨电容器24施加组电池100的总电压。
电压传感器26检测跨电容器24的电压，即，组电池100的总电压，并将检测值输出到车辆ECU 50。当车辆ECU 50从电压传感器接收到电压检测值时，车辆ECU 50将检测值发送到电池组10A的电池ECU 200A。因此，使用PCU 20的电压传感器26检测组电池100的总电压，并将检测值通过车辆ECU 50发送到电池组10A的电池ECU200A。
图6是示出要由实施例2中的电池ECU 200A的微机214执行的示例处理的流程图。该流程图对应于实施例1中的图4所示的流程图。当满足规定的自诊断执行条件时，也执行该流程图中所示的一系列处理。
参考图6，除了步骤S140以外，S110至S130和S150至S180的处理与图4中所示的S10至S30和S50至S80的处理相同。如果微机214在步骤S120中确定如果存在故障SBM(在步骤S120处为是)并且在步骤S130中获取每个电芯的电压和/或从除了故障SBM之外的剩余SBM中的每一个发送的块电压的监视结果，则微机214经由车辆ECU 50从PCU 20的电压传感器26获取电压检测值(步骤S140)。如上所述，由电压传感器26检测到的电压等于组电池100的总电压。
然后，微机214使处理进入步骤S150，其中，基于在步骤S130处获取的除了故障SBM以外的SBM的电压监视结果，并且基于在步骤S140处获取的电压传感器26的检测值(组电池100的电压的监视结果)，来计算与故障SBM相对应的电池块的电压。具体地，微机214通过从电压传感器26的检测值(由组电池100的总电压)中减去由故障SBM以外的SBM监视的块电压之和来计算与故障SBM相对应的电池块的块电压。以上参考图4在描述此步骤之后的处理。
如上所述，在实施例2中，使用设置在PCU 20中的电压传感器26来监视组电池100的电压(总电压)。因此，可以计算与故障SBM相对应的电池块的电压，而无需另外提供电池组10A中的总电压监视电路。因此，在对SBM中的故障的准备中，实施例2可以提供具有简单配置的备份，而无需为每个SBM构建冗余系统备份。
[实施例3]
在实施例1中，SBM 110-1至110-N中的每一个与电池ECU 200之间的通信被无线地执行。相反，在实施例3中，通过电线执行通信。此外，在实施例3中，采用菊花链通信使得减少SBM 110-1至110-N与电池ECU 200之间的电线数量。
图7是根据实施例3的电池组的配置图。参考图7，电池组10B包括组电池100、多个SBM 110A-1至110A-N、电池ECU 200B和J/B250。
SBM 110A-1至110A-N分别对应于电池块102-1至102-N而设置。SBM 110A-1包括电芯监视IC 112-1、块监视IC 114-1以及元件120-1、122-1。这些设备适当地布置在基板上以构成SBM 110A-1。
元件120-1是用于通过电线与电池ECU 200B进行通信同时使电池ECU 200B与SBM110A-1电绝缘的绝缘元件。SBM 110A-1是使用相应的电池块102-1作为操作电源的高压基板，然而电池ECU 200B是使用辅助机械系统(未示出)作为操作电源的低压基板，并且元件120-1使SBM 110A-1和电池ECU 200B彼此电绝缘。例如，元件120-1是脉冲变压器、光电耦合器等。
元件122-1是用于与相邻的SBM 110A-2通信同时使SBM 110A-2与SBM 110A-1电绝缘的绝缘元件。SBM 110A-1和SBM 110A-2是不同的基板，并且元件122-1使SBM 110A-1和SBM 110A-2彼此电绝缘。例如，元件122-1是脉冲变压器、光电耦合器等。
SBM 110A-2包括电芯监视IC、块监视IC以及元件120-2、122-2。元件120-2是用于与相邻的SBM 110A-1通信同时使SBM 110A-1与SBM 110A-2电绝缘的绝缘元件。元件122-2是用于与相邻的SBM110A-3(未示出)通信同时使SBM 110A-3与SBM 110A-2电绝缘的绝缘元件。元件120-2、122-2中的每一个例如是脉冲变压器、光电耦合器等。
其他SBM 110A-3至110A-N具有与SBM 110A-1、110A-2相同的配置。SBM 110A-N的元件122-N是用于通过电线与电池ECU 200B进行通信同时使电池ECU 200B与SBM 110A-N电绝缘的绝缘元件。
电池ECU 200B具有与图2所示的电池ECU 200相同的配置，除了它包括元件220-1、220-2和通信IC 222，而不是天线210-1、210-2和通信IC 212-1、212-2。
元件220-1是用于通过电线与SBM 110A-1通信同时使SBM110A-1与电池ECU 200B电绝缘的绝缘元件。元件220-2是用于通过电线与SBM 110A-N通信同时将SBM 110A-N与电池ECU 200B电绝缘的绝缘元件。元件220-1、220-2中的每一个例如是脉冲变压器、光电耦合器等。
以这种方式，SBM 110A-1至110A-N被顺序地连接，并且在端部处的SBM 110A-1、110A-N连接至电池ECU 200B。因此，SBM 110A-1至110A-N构成所谓的菊花链，并且由SBM110A-1至110A-N获得的电压监视结果通过菊花链被发送至电池ECU 200B。
通信IC 222通过菊花链从元件220-1或元件220-2接收从SBM110A-1至110A-N中的每一个输出的电压监视结果。另外，通信IC 222将电池块102-1至102-N中的每一个的接收电压监视结果输出到微机214。由SBM 110A-1至110A-N构成的菊花链被配置以执行双向通信，并且通信IC 222可以从元件220-1和220-2两者接收由SBM 110A-1至110A-N中的每一个获得的电压监视结果。由于这种双向性，即使SBM 110A-1至110A-N中的任何一个发生故障，也可以从元件220-1、220-2中的任何一个接收由剩余SBM获得的电压监视结果。
电池ECU 200B的微机214要执行的处理的流程图与图4所示的实施例1中的流程图相同。
如上所述，在实施例3中，SBM 110A-1至110A-N构成可以执行双向通信的菊花链。因此，根据实施例3，可以减少SBM 110A-1至110A-N与电池ECU 200B之间的电线数量。
[实施例4]
在实施例4中，代替设置在实施例3的电池组10B中的总电压监视电路216，使用从电池组接收电力的PCU 20中设置的电压传感器26来监视组电池100的总电压。与实施例3有关的实施例4对应于与实施例1有关的实施例2。
图8是根据实施例4的电池监视设备可适用的电池系统的配置图。参考图8，在该电池系统中，电池组10C具有与图7所示的实施例3中的电池组10B相同的配置，除了其包括电池ECU 200C而不是电池ECU 200B。电池ECU 200C具有与电池ECU 200B相同的配置，但是没有总电压监视电路216。
PCU 20包括电压监视电路22以监视从电池组10C的组电池100输出的电压。PCU 20的配置如以上参考图5所述。具体地，电压传感器26检测跨电容器24的电压，即，组电池100的总电压，并将检测值输出到车辆ECU 50。当ECU 50从电压传感器26接收到电压检测值时，车辆ECU 50将检测值发送到电池组10C的电池ECU 200C。因此，使用PCU 20的电压传感器26检测组电池100的总电压，并将检测值通过车辆ECU 50发送到电池组10C的电池ECU 200C。
由电池ECU200C的微机214执行的处理的流程图与图6中所示的实施例2中的流程图相同。
如上所述，根据实施例4，SBM 110A-1至110A-N以菊花链方式连接，并且因此可以减少电线的数量。此外，使用设置在PCU 20中的电压传感器26来监视组电池100的电压(总电压)。因此，能够计算与故障SBM相对应的电池块的电压，而不需要在电池组10C中另外设置总电压监视电路。
[实施例5]
实施例3采用菊花链通信以减少电线的数量。但是，如果电池块的数量不是很大，则可以采用所谓的星形配置通信系统，其中，SBM通过电线分别连接到电池ECU。
图9是根据实施例5的电池组的配置图。参考图9，电池组10D包括组电池100、多个SBM 110B-1至110B-N、电池ECU 200D和J/B250。
分别对应于电池块102-1至102-N设置SBM 110B-1至110B-N。SBM 110B-1包括电芯监视IC 112-1、块监视IC 114-1和元件130-1。这些设备适当地布置在基板上以构成SBM110B-1。
元件130-1是用于通过电线与电池ECU 200D通信同时使电池ECU 200D与SBM110B-1电绝缘的绝缘元件。SBM 110B-1是高压基板，然而电池ECU 200D是低压基板，并且元件130-1使SBM 110B-1和电池ECU 200D彼此电绝缘。例如，元件130-1是脉冲变压器、光电耦合器等。
其他SBM 110B-2至110B-N具有与SBM 110B-1相同的配置。具体地，在SBM 110B-2至110B-N中的每一个中，每个电芯的电压和相应的电池块的块电压由电芯监视IC和块监视IC来监视，并且通过电线将电压监视结果直接发送到电池ECU 200D。
电池ECU 200D具有与图7所示的电池ECU 200B相同的构造，除了其包括替代元件220-1、220-2的元件230-1、230-2。元件230-1是用于通过电线与SBM 110B-1至110B-N中的每一个通信同时使SBM110B-1至110B-N中的每一个与电池ECU 200D电绝缘的绝缘元件。例如，元件230-1是脉冲变压器、光电耦合器等。
设置元件230-2作为元件230-1的备份。尽管未示出，但是元件230-2也通过电线连接至SBM 110B-1至110B-N中的每一个。在电池ECU 200D中，从SBM 110B-1至110B-N的接收系统是冗余的，使得避免微机214由于元件230-1中的故障而无法接收SBM 110B-1至110B-N的任何监视结果的情况。
通信IC 222从元件230-1(或当元件230-1发生故障时的元件230-2)接收从SBM110B-1至110B-N中的每一个输出的电压监视结果。另外，通信IC 222将电池块102-1至102-N中的每一个的接收电压监视结果输出到微机214。
电池ECU 200D的微机214要执行的处理的流程图与图4中所示的实施例1中的流程图相同。
如上所述，实施例5也可以提供具有简单的配置的备份，而不需在对SBM中的故障的准备中为每个SBM构建冗余系统。
[实施例6]
在实施例6中，代替设置在实施例5的电池组10D中的总电压监视电路216，使用从电池组接收电力的PCU 20中设置的电压传感器26来监视组电池100的总电压。与实施例5有关的实施例6对应于与实施例1有关的实施例2。
图10是根据实施例6的电池监视设备可适用的电池系统的配置图。参考图10，在此电池系统中，电池组10E具有与图9所示的实施例5中的电池组10D相同的配置，除了其包括替代电池ECU 200D的电池ECU 200E。电池ECU 200E具有与电池ECU 200D相同的配置，但是没有总电压监视电路216。
PCU 20包括电压监视电路22以监视从电池组10E的组电池100输出的电压。PCU 20的配置如以上参考图5所述。具体地，电压传感器26检测跨电容器24的电压(组电池100的总电压)，并将检测值输出到车辆ECU 50。当车辆ECU 50从电压传感器26接收电压检测值时，车辆ECU 50将检测值发送到电池组10E的电池ECU 200E。因此，使用PCU 20的电压传感器26检测组电池100的总电压，并将检测值通过车辆ECU 50发送至电池组10E的电池ECU 200E。
电池ECU 200E的微机214执行的处理的流程图与图6中示出的实施例2中的流程图相同。
如上所述，根据实施例6，使用设置在PCU 20中的电压传感器26监视组电池100的电压(总电压)。因此，可以计算与故障SBM相对应的电池块的电压，而无需在电池组10E中另外提供总电压监视电路。
在上述实施例中，每个SBM使用公共天线或元件将由电芯监视IC获得的每个电芯的电压的监视结果和由块监视IC获得的块电压的监视结果发送到电池ECU。但是，两个监视结果的通信路径不一定必须相同。即，如果通信路径是无线的，则可以设置与用于将由块监视IC获得的监视结果发送到电池ECU的天线和/或通信IC分离的用于将由电芯检测IC获得的监视结果发送到电池ECU的天线和/或通信IC。
此外，在上述实施例中，每个SBM不必必须使用电芯监视IC来监视每个电芯的电压，以及使用块监视IC来监视电池块的电压。替代地，每个SBM只能监视这些电压之一。例如，可以不直接监视块电压，而是通过将电芯的电压相加来通过计算来监视。然而，请注意，监视每个电芯的电压和每个SBM中的块电压两者具有以下优点，如果无法获取电芯的电压，则可以基于剩余电芯的电压之和和块电压来计算此电芯的电压。
尽管已经描述本公开的实施例，但是应该理解，本文公开的实施例在各个方面都是示例性的，而不是限制性的。本公开的范围由权利要求的条款限定，并且旨在包括与权利要求的条款等效的含义和范围内的任何修改。

Claims (7)

1.一种电池组，包括：
组电池，所述组电池包括串联连接的多个电池块，所述多个电池块中的每一个电池块包括多个电芯；
多个监视模块，所述多个监视模块被设置为对应于所述多个电池块，所述多个监视模块中的每一个监视模块监视对应电池块中包括的每一个电芯的电压和所述对应电池块的电压这两者；
总电压监视设备，所述总电压监视设备分离于所述多个监视模块的地来监视所述组电池的总电压；以及
控制设备，所述控制设备接收由所述多个监视模块中的每一个监视模块获得的电压监视结果，并且接收由所述总电压监视设备获得的所述总电压的监视结果，
其中，
当存在对于对应电池块中包括的每一个电芯的电压和所述对应电池块的电压这两者都不能监视的发生故障的监视模块时，所述控制设备基于剩余的监视模块中的每一个监视模块获得的所述电压监视结果和所述总电压的所述监视结果，来计算与发生故障的所述监视模块相对应的电池块的所述电压。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，
所述多个监视模块中的每一个监视模块包括发送设备，所述发送设备将所述电压监视结果发送到所述控制设备，
所述控制设备包括接收设备，所述接收设备从所述多个监视模块中的每一个监视模块接收所述电压监视结果，以及
所述发送设备和所述接收设备彼此无线地通信。
3.根据权利要求1所述的电池组，其中，
所述多个监视模块构成菊花链，所述菊花链执行双向通信，
所述多个监视模块中的每一个监视模块将所述电压监视结果发送到相邻的监视模块，以及
在所述多个监视模块当中的在所述菊花链的末端处的两个监视模块与所述控制设备通信。
4.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述多个监视模块中的每一个监视模块包括：
电芯监视设备，所述电芯监视设备监视对应电池块中包括的每一个电芯的所述电压，
块监视设备，所述块监视设备监视对应电池块的电压，以及
发送设备，所述发送设备将由所述电芯监视设备获得的监视结果和由所述块监视设备获得的监视结果发送给所述控制设备。
5.一种车辆，包括：
根据权利要求1至4中的任意一项所述的电池组；以及
电动机，所述电动机通过从所述电池组接收电力而产生用于行驶的驱动力。
6.一种电池监视设备，所述电池监视设备监视由串联连接的多个电池块构成的组电池，所述多个电池块中的每一个电池块包括多个电芯，所述电池监视设备包括：
多个监视模块，所述多个监视模块被设置为对应于所述多个电池块，所述多个监视模块中的每一个监视模块监视对应电池块中包括的每个电芯的电压和所述对应电池块的电压这两者；
电压传感器，所述电压传感器监视从所述组电池接收电力的电气设备中的所述组电池的电压；以及
控制设备，所述控制设备接收由所述多个监视模块中的每一个监视模块获得的电压监视结果，并且接收由所述电压传感器获得的所述组电池的所述电压的监视结果，
其中，
当存在对于对应电池块中包括的每一个电芯的电压和所述对应电池块的电压这两者都不能监视的发生故障的监视模块时，所述控制设备基于由剩余的监视模块中的每一个监视模块获得的所述电压监视结果以及所述组电池的电压的所述监视结果，来计算与发生故障的所述监视模块相对应的电池块的所述电压。
7.一种车辆，包括：
组电池，所述组电池包括串联连接的多个电池块，所述多个电池块中的每一个电池块包括多个电芯；
根据权利要求6所述的电池监视设备，所述电池监视设备监视所述组电池；以及
电动机，所述电动机通过从所述组电池接收电力来产生用于行驶的驱动力。
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