CN111919330A - 电池监测方法、电池监测装置和电池监测系统 - Google Patents

电池监测方法、电池监测装置和电池监测系统 Download PDF

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Abstract

提供给车辆的该电池监测装置采集多个单元电池的相应电压、电流和温度，并且将单元电池信息发送至状态计算装置，所述单元电池信息包括各个单元电池的采集到的电压、电流和温度并且包括各个单元电池的标识符，所述状态计算装置设置于所述车辆的外部并且计算所述多个单元电池的相应状态。所述状态计算装置接收从电池监测装置发送的单元电池信息，基于接收到的各个单元电池的电压、电流和温度来计算所述多个单元电池的相应状态，并且将关于各个单元电池的计算出的状态信息和各个单元电池的标识符发送至电池监测装置或执行关于二次电池的充电/放电控制的车载控制装置。

Description

电池监测方法、电池监测装置和电池监测系统
相关技术的交叉引用
本申请要求于2018年3月27日提交的日本专利申请No.2018-60817的优先权，该申请的全部内容以引用方式全文并入本文中。
技术领域
本公开涉及一种电池监测方法、一种电池监测装置和一种电池监测系统。
背景技术
近年来，诸如混合电力车辆(HEV)和电力车辆(EV)的车辆变得流行。HEV和EV配有二次电池(secondary battery)。二次电池是一种通过串并联多个单元电池(unit cell)形成的电池包。在这种车辆中，有必要执行对应于电池的状态的合适的控制。例如，有必要执行电池平衡处理、充电/放电停止处理、电流限制处理等。
专利文献1公开了一种电池监测装置，其中为每个电池模块设置了用于检测二次电池中包括的每个电池模块的电压并且将检测到的电压连续发送至ECU的电压测量单元。
专利文献2公开了一种检测二次电池中包括的每个单元电池的电压并且监测二次电池的状态的电池监测系统。
非专利文献1和2公开了一种检测二次电池中包括的每个单元电池的电压的技术。
引文列表：
[专利文献]
专利文献1：日本特开专利公开No.H8-339829
专利文献2：日本特开专利公开No.2016-15277
[非专利文献]
非专利文献1：“LTC6804-1/LTC6804-2 Multi-Cell Battery Monitor”,[online],Linear Technology Corporation,[Searched on March 4,2018],Internet(URL:http://cds.linear.com/docs/jp/datasheet/j680412f.pdf)
非专利文献2：Jun-ichi Kobayashi,“Wireless Connection of BatteryManagement System”,Journal of Society of Automotive Engineers ofJapan,February 2018,Vol.72,p.61-66。
发明内容
根据当前方面的一种电池监测方法是这样的一种电池监测方法，该方法用于监测安装在车辆上的二次电池中包括的多个单元电池中的每一个，其中，提供给车辆的电池监测装置采集所述多个单元电池中的每一个的电压，采集二次电池的电流，采集所述多个单元电池中的每一个的温度，并且将包括采集到的电压、电流和温度以及单元电池中的每一个的标识符的单元电池信息发送至状态计算装置，所述状态计算装置设置于所述车辆的外部并且被配置为计算所述多个单元电池的状态中的每一个，并且所述状态计算装置接收从电池监测装置发送的单元电池信息，并且基于接收到的单元电池信息中包括的电压、电流和温度来计算所述多个单元电池的状态中的每一个。
根据当前方面的一种电池监测装置是这样的一种电池监测装置，其被配置为监测安装在车辆上的二次电池中包括的多个单元电池中的每一个，所述电池监测装置包括：电压采集单元，其被配置为采集所述多个单元电池中的每一个的电压；电流采集单元，其被配置为采集二次电池的电流；温度采集单元，其被配置为采集所述多个单元电池中的每一个的温度；以及单元电池信息发送单元，其被配置为将包括由电压采集单元采集到的电压、电流采集单元采集到的电流和温度采集单元采集到的温度以及单元电池中的每一个的标识符的单元电池信息发送至状态计算装置，所述状态计算装置被配置为计算所述多个单元电池的状态中的每一个。
本公开不仅可以实现为电池监测方法或者包括这些特征处理单元的电池监测装置，还可以实现为使得计算机执行这些特征处理的程序。另外，本公开可以实现为实现电池监测装置的一部分或全部的半导体集成电路，或者可以实现为包括电池监测装置的另一系统。
附图说明
图1是示出根据实施例1的电池监测系统的配置的示例的框图；
图2是示出根据实施例1的电池监测系统的配置的示例的框图；
图3是示出根据实施例1的模块控制单元的功能配置的示例的框图；
图4是示出根据实施例1的单元电池状态计算装置的功能配置的示例的框图；
图5A示出了单元电池的等效电路模型；
图5B示出了单元电池的等效电路模型；
图5C示出了单元电池的等效电路模型；
图6是示出存储在电池状态存储单元中的单元电池的状态信息的示例的概念图；
图7是示出电池监测装置和通过串联根据实施例1的电池模块装置形成的二次电池的透视图；
图8是示出根据实施例1的电池模块装置的配置的示例的透视图；
图9是示出根据实施例1的电池模块装置的配置的示例的平面图；
图10是示出根据实施例1的关于监测单元电池的处理工序的流程图；
图11是示出根据实施例1的关于监测单元电池的处理工序的流程图；
图12是示出关于电池状态信息的输出和删除的处理工序的流程图。
具体实施方式
[本公开要解决的问题]
在专利文献1和2中，电池监测装置监测二次电池中包括的每个单元电池的电压，但是不精确掌握每个单元电池的状态。因此，存在这样的技术问题：不能精确掌握每个单元电池的状态并且不能执行与每个单元电池的状态相对应的合适控制。
本公开的一方面是提供一种电池监测方法、一种电池监测装置和一种电池监测系统，其允许掌握作为电池包的二次电池中包括的每个单元电池的状态。
[本公开的效果]
根据本公开，可以提供一种电池监测方法、一种电池监测装置和一种电池监测系统，其允许掌握作为电池包的二次电池中包括的每个单元电池的状态。
[本公开的实施例的描述]
首先，列出并描述本公开的实施例。下面描述的实施例的至少一些部分可以根据需要组合。
(1)根据当前方面的一种电池监测方法是这样的一种电池监测方法，该方法用于监测安装在车辆上的二次电池中包括的多个单元电池中的每一个，其中，提供给车辆的电池监测装置采集所述多个单元电池中的每一个的电压，采集二次电池的电流，采集所述多个单元电池中的每一个的温度，并且将包括采集到的电压、电流和温度以及单元电池中的每一个的标识符的单元电池信息发送至状态计算装置，所述状态计算装置设置于所述车辆的外部，并且被配置为计算所述多个单元电池的状态中的每一个，并且所述状态计算装置接收从电池监测装置发送的单元电池信息，并且基于接收到的单元电池信息中包括的电压、电流和温度来计算所述多个单元电池的状态中的每一个。
(2)根据当前方面的一种电池监测装置是这样的一种电池监测装置，其被配置为监测安装在车辆上的二次电池中包括的多个单元电池中的每一个，所述电池监测装置包括：电压采集单元，其被配置为采集所述多个单元电池中的每一个的电压；电流采集单元，其被配置为采集二次电池的电流；温度采集单元，其被配置为采集所述多个单元电池中的每一个的温度；以及单元电池信息发送单元，其被配置为将包括由电压采集单元采集到的电压、电流采集单元采集到的电流和温度采集单元采集到的温度以及单元电池中的每一个的标识符的单元电池信息发送至状态计算装置，所述状态计算装置被配置为计算所述多个单元电池的状态中的每一个。
(3)优选地，电流采集单元通过接收从提供给二次电池的电流检测单元无线发送的电流信息，来采集二次电池的电流。
(4)根据当前方面的一种电池监测系统包括：根据方面(2)或(3)的电池监测装置，其被配置为监测安装在车辆上的二次电池的所述多个单元电池中的每一个；以及状态计算装置，其设置于所述车辆的外部，并且被配置为计算所述多个单元电池的状态中的每一个，并且状态计算装置包括：单元电池信息接收单元，其被配置为接收从电池监测装置发送的单元电池信息，以及状态计算单元，其被配置为基于由单元电池信息接收单元接收到的单元电池信息中包括的电压、电流和温度，来计算所述多个单元电池的状态中的每一个。
在方面(1)、方面(2)和方面(4)中，在电池监测方法中，计算二次电池中包括的所述多个单元电池中的每一个的状态。具体地说，电池监测装置采集所述多个单元电池中的每一个的电压和温度。另外，电池监测装置采集二次电池的电流。电流是流经待监测的所述多个单元电池的公共电流。关于温度，不特别限制检测温度的位置数量，只要可以以所需精度掌握待监测的每个单元电池的状态即可。在监测十个单元电池的情况下，温度传感器可以设置在两个位置，并且可以采集两个温度传感器的检测结果，作为每个单元电池的温度。也就是说，可以采集通过第一温度传感器检测的温度，作为指示五个单元电池中的每一个的温度的信息，并且可以采集通过第二温度传感器检测的温度，作为指示另五个单元电池中的每一个的温度的信息。相似地，温度传感器可以设置在三个或更多个位置，以监测每个单元电池的温度，或者温度传感器可以设置在所有的单元电池处，以检测相应单元电池的温度。将包括如上述检测的每个单元电池的电压、电流和温度和单元电池中的每一个的标识符的单元电池信息从电池监测装置发送至状态计算装置，并且计算每个单元电池的状态。
在方面(3)，可以采集从在二次电池中设置在合适位置处的电流检测单元无线发送的电流信息。因此，不需要用于连接电池监测装置和电流检测单元的信号线。
例如，在二次电池中包括的单元电池的数量多并且设置了多个电池监测装置的情况下，信号线延伸的距离变长，因此装配过程中工作性能的降低成为一个问题。另外，当信号线变长时，有必要开发确保抗噪声可靠性的技术。
根据当前方面，由于取消了用于发送和接收电流信息的信号线，因此可以简化用于装配二次电池和监测装置的工作，并且可以确保抗噪声可靠性。
(5)优选地，状态计算装置包括状态信息发送单元，该状态信息发送单元被配置为将由状态计算单元计算出的所述多个单元电池中的每一个的状态信息和单元电池中的每一个的标识符发送至电池监测装置或车载控制装置，该车载控制装置被配置为执行关于二次电池的充电/放电的控制。
根据当前方面，状态计算装置接收接收到的单元电池信息，并且基于单元电池信息中包括的每个单元电池的电压、电流和温度的信息来计算每个单元电池的状态。状态计算装置将指示每个单元电池的计算出的状态的状态信息发送至车载控制装置或电池监测装置。
(6)优选地，车载控制装置包括车外无线通信单元，该车外无线通信单元被配置为与设置于所述车辆的外部的状态计算装置执行无线通信，并且电池监测装置经由车载控制装置将单元电池信息发送至状态计算装置。
在当前方面，每个监测装置可以经由车载控制装置将单元电池信息发送至状态计算装置。因此，即使在包括被配置为监测多个单元电池的多个监测装置的情况下，所述多个监测装置中的每一个不需要与状态计算装置执行无线通信。
(7)优选地，电池监测装置将所述多个单元电池中的每一个的单元电池信息无线发送至车载控制装置，并且经由车载控制装置将单元电池信息发送至状态计算装置。
在当前方面，电池监测装置可以无线地发送指示二次电池中包括的每个单元电池的电压、电流等的单元电池信息。因此，不需要将电池监测装置与车载控制装置连接的通信线路。
例如，在二次电池中包括的单元电池的数量多并且设置了多个电池监测装置的情况下，通信线路延伸的距离变长，因此装配过程中工作性能的降低成为一个问题。另外，当通信线路变长时，有必要开发用于确保抗噪声可靠性的技术。
根据当前方面，由于取消了通信线路，因此可以简化装配二次电池和监测装置的工作，并且可以确保抗噪声可靠性。
(8)优选地，电池监测装置包括：状态信息接收单元，其被配置为接收从状态计算装置发送的状态信息和标识符；以及电池状态存储单元，其被配置为将由状态信息接收单元接收到的状态信息和单元电池中的每一个的标识符彼此关联地存储。
在当前方面，电池状态存储单元将二次电池中包括的每个单元电池的状态信息和每个单元电池的标识符彼此关联地存储。因此，可以通过仅从电池状态存储单元读取状态信息和标识符来掌握二次电池中包括的每个单元电池的状态。例如，在将二次电池拆解为单元电池并且再利用每个单元电池的情况下，有必要掌握每个单元电池的状态。在这种情况下，工人可以通过仅从电池监测装置的电池状态存储单元中读取状态信息和标识符容易地掌握每个单元电池的电池状态。不必检查每个单元电池的状态，并且可以有效地再利用单元电池。
(9)优选地，包括删除处理单元，其被配置为删除存储在电池状态存储单元中的状态信息和标识符。
在当前方面，电池状态监测装置可以根据需要删除存储在电池状态存储单元中的状态信息和标识符。例如，当待监测的单元电池通过电池置换而改变时，可以删除电池状态存储单元中的信息，并且待监测的新单元电池的状态信息和标识符可以被存储在电池状态存储单元中。
(10)优选地，状态信息计算单元计算所述多个单元电池中的每一个的完全充电容量、充电状态、健康状态和电池等效电路参数中的至少一个。
在当前方面，可以掌握每个单元电池的完全充电容量、充电状态、健康状态、电池等效电路参数等。可以通过掌握每个单元电池的这些状态更加适当地控制二次电池的充电/放电。
(11)优选地，状态计算装置向用户终端装置发送以下信息：由状态计算单元计算出的所述多个单元电池中的每一个的状态信息，或者基于所述多个单元电池中的每一个的状态信息指示二次电池的状态的信息。
在当前方面，可以向用户通知每个单元电池的诸如完全充电容量、充电状态、健康状态和电池等效电路参数的状态信息。
[本公开的实施例的详细描述]
下面将参照附图描述根据本公开的实施例的电池监测方法、电池监测装置和电池监测系统的特定示例。本公开不限于这些示例，而是由权利要求指示，并且旨在包括等同于权利要求的含义和权利要求的范围内的所有修改。
(实施例1)
图1是示出根据实施例1的电池监测系统的配置的示例的框图。根据实施例1的电池监测系统包括形成安装在车辆C上的二次电池10的多个电池模块装置1、电流检测装置2、车载控制装置3和安装在车辆外部的单元电池状态计算装置4。例如，二次电池10是通过串联多个单元电池11a形成的锂离子电池、镍氢电池等。锂离子电池和镍氢电池是二次电池10的示例，并且其类型和输出电压不受特定限制。
每个电池模块装置1包括：电池模块11，其通过串联多个单元电池11a形成，并且形成二次电池10的一部分；以及电池监测装置12，其监测电池模块11的状态。电池监测装置12监测待监测电池模块11中包括的多个单元电池11a中的每一个的电压、电流和温度，并且将包括每个单元电池11a的检测到的电压、电流和温度和用于识别单元电池11a的电池ID的单元电池信息无线地发送至车载控制装置3。利用电池模块11和电池监测装置12(见图8和图9)。通过串联连接所述多个电池模块装置1的电池模块11形成二次电池10。例如，通过将各自包括十一个单元电池11a的十个电池模块11串联连接形成二次电池10(见图7)。也就是说，二次电池10包括11×10＝110个单元电池11a。
电流检测装置2包括电流检测电路21，电流检测电路21检测诸如流经二次电池10、电流检测控制单元22和电流信息发送单元23的充电电流和放电电流的电流。
例如，电流检测电路21包括用于检测二次电池10的电流的分流电阻器。分流电阻器与二次电池10串联。电流检测电路21检测分流电阻器的两端之间的电压。电流检测控制单元22将分流电阻器的两端之间的电压转换为电流，并且经由电流信息发送单元23将指示二次电池10的电流的信息无线地发送至所述多个电池监测装置12。由于电池模块11串联连接并且单元电池11a串联连接，因此可以通过检测在二次电池10一端侧的电流来间接地检测流经每个单元电池11a的电流。
包括分流电阻器的配置是电流检测电路21的示例，并且可以使用已知的电流传感器。例如，可以使用霍尔元件检测电流。
车载控制装置3包括车载装置的控制单元31、车载装置的无线通信单元32和车外无线通信单元33。
车载装置的无线通信单元32是这样的通信电路，其将监测二次电池10和单元电池11a的状态所需的各种信息发送至多个电池模块装置1、以及从多个电池模块装置1接收监测二次电池10和单元电池11a的状态所需的各种信息。
车外无线通信单元33是这样的通信电路，其将监测单元电池11a的状态所需的各种信息发送至单元电池状态计算装置4，以及从单元电池状态计算装置4接收监测单元电池11a的状态所需的各种信息。
车载装置的控制单元31经由车载装置的无线通信单元32执行与所述多个电池模块装置1的电池监测装置12中的每一个的无线通信，并且监测二次电池10和单元电池11a的状态。具体地说，车载装置的无线通信单元32管理用于监测二次电池10的状态的定时，并且将用于请求二次电池10中包括的单元电池11a的单元电池信息的请求信息在需要的定时处发送至相应的电池模块11。车载装置的控制单元31响应于请求、通过车载装置的无线通信单元32接收从每个电池模块11发送的单元电池信息。单元电池信息包括每个单元电池11a的电压、电流、温度和电池ID。
接着，车载装置的控制单元31经由车外无线通信单元33将单元电池信息发送至单元电池状态计算装置4，并且请求计算每个单元电池11a的电池状态的处理和作为计算结果的电池状态信息。车载装置的控制单元31基于通过单元电池状态计算装置4计算出的电池状态信息掌握二次电池10和单元电池11a的状态，并且执行关于二次电池10的充电/放电的控制。例如，当单元电池11a处于过放电和过充电的状态时，或者当检测到出现过载电流时，车载装置的控制单元31执行停止充电/放电的处理。另外，车载装置的控制单元31确定每个单元电池11a的充电容量是否有变化，并且执行用于确保电池平衡的处理。例如，车载装置的控制单元31通过执行单元电池11a之间的电荷能量转移或者强制地为单元电池11a放电来确保电池平衡。
图2是示出根据实施例1的电池监测装置12的配置的示例的框图。所述多个电池模块装置1具有相同的构造，因此将描述一个电池模块装置1的构造。
电池监测装置12包括控制整个电池监测装置12的操作的模块控制单元12a、电池电压检测电路12b、温度检测电路12c、无线通信单元12d、电池状态存储单元12e和电源电路12f。
电池电压检测电路12b检测电池模块11中包括的多个单元电池11a中的每一个的电压，并且将指示每个单元电池11a的电压的信息输出至模块控制单元12a。例如，在电池模块11包括十一个单元电池11a的情况下，电池电池检测电路检测所述十一个单元电池11a中的每一个的两端之间的电压。
温度检测电路12c检测电池模块11中包括的多个单元电池11a中的每一个的温度，并且将指示温度的信息输出至模块控制单元12a。例如，温度检测电路12c包括热敏电阻。温度检测电路12c的热敏电阻设置在二次电池10中的预定位置。温度检测电路12c检测热敏电阻的两端之间的电压，将检测到的两端之间的电压转换为温度，并且将指示温度的信息输出至模块控制单元12a。包括热敏电阻的配置是温度检测电路12c的示例，并且可以使用已知温度传感器。例如，可以利用温度测量电阻器、半导体温度传感器、热电偶等检测温度。
温度传感器不一定需要设置在单元电池11a中的每一个处，并且如果可以检测每个单元电池11a的温度，则可以将一个温度传感器的检测值处理为指示多个单元电池11a中的每一个的温度的信息。
无线通信单元12d是这样的通信电路，其将监测二次电池10和电池模块11所需的各种信息无线地发送至电流检测装置2和车载控制装置3，以及从电流检测装置2和车载控制装置3无线地接收监测二次电池10和电池模块11所需的各种信息。
模块控制单元12a由具有中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、时间测量单元、输入/输出接口等的微计算机，现场可编程门阵列(FPGA)等组成。电池电压检测电路12b、温度检测电路12c、无线通信单元12d和电池状态存储单元12e连接至模块控制单元12a的输入/输出接口。模块控制单元12a采集从电池电压检测电路12b输出并且指示每个单元电池11a的电压的信息、从温度检测电路12c输出并且指示温度的信息、以及通过无线通信单元12d接收并且指示流经二次电池10和单元电池11a的电流的信息。模块控制单元12a将包括每个单元电池11a的采集到的电压、温度和电流以及单元电池11a的电池ID的单元电池信息经由车载控制装置3无线地发送至单元电池状态计算装置4。
电池状态存储单元12e是诸如电可擦除可编程ROM(EEPROM)和闪速存储器的非易失性存储器。在电池状态存储单元12e中将通过单元电池状态计算装置4计算出的每个单元电池11a的状态信息和用于识别单元电池11a的电池ID彼此关联地存储。
电源电路12f将从二次电池10供应的电力转换为适合于驱动电池监测装置12的电压，并且将电力供应至电池监测装置12的每个组件。
图3是示出根据实施例1的模块控制单元12a的功能配置的示例的框图。模块控制单元12a包括控制整个装置的控制单元121、电压采集单元122、电流采集单元123、温度采集单元124和通信处理单元125。
电压采集单元122采集从电池电压检测电路12b输出的电压信息作为所述多个单元电池11a中的每一个的电极端子11b(见图8)之间的电压。具体地说，当未示出的车辆C的启动开关处于关闭(OFF)状态，并且未执行用于电池平衡的充电/放电时，电压采集单元122可以通过采集单元电池11a的电极端子11b之间的电压来采集单元电池11a的开路电压。当车载控制装置3控制二次电池10的充电/放电并且监测启动开关的开启/关闭(ON/OFF)状态时，电池监测装置12能够通过执行与车载控制装置3的通信来识别启动开关的ON/OFF状态等。
电流采集单元123采集通过无线通信单元12d接收的二次电池10的电流(充电电流和放电电流)的信息，作为每个单元电池11a的电流。
温度采集单元124采集从温度检测电路12c输出的温度信息，作为每个单元电池11a的温度。
控制单元121可以控制用于采集电压和电流的采样周期。例如，采样周期可为10毫秒，但是不限于此。
通信处理单元125控制与车载装置的控制单元31执行的通信，并且执行采集从车载控制装置3发送的信息的处理。模块控制单元12a能够通过执行与车载控制装置3的通信来识别未示出的车辆C的启动开关的ON/OFF状态等。
此外，通信处理单元125执行以下处理：向单元电池信息添加用于识别包括模块控制单元12a的电池监测装置12的模块ID，其中所述单元电池信息包括根据模块控制单元12a的处理采集到的电压、电流、温度和采集到的每个单元电池11a的电池ID；以及将单元电池信息发送至车载控制装置3。
当电池模块11异常时，通过向车载控制装置3通知诸如过载电流的异常，可以断开断路继电器(未示出)并且停止二次电池10的充电和放电。
车载控制装置3在第一周期中从每个电池监测装置12周期性地请求每个单元电池11a的电压、电流、温度等的信息，并且每个电池监测装置12响应于请求将每个单元电池11a的单元电池信息发送至车载控制装置3。车载控制装置3将用于识别车载控制装置3的车载装置ID添加至从所述多个电池监测装置12收集的单元电池信息，并且在第二周期中将单元电池信息周期性地发送至单元电池状态计算装置4。
单元电池状态计算装置4由具有中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、时间测量单元、输入/输出接口等的微计算机，专用于检测每个单元电池11a的状态的大规模集成(LSI)，现场可编程门阵列(FPGA)等构成。单元电池状态计算装置4接收从车载控制装置3发送的单元电池信息。单元电池状态计算装置4基于接收到的单元电池信息中包括的电压、温度和电流的信息来计算每个单元电池11a的状态。例如，单元电池状态计算装置4计算每个单元电池11a的完全充电容量(FCC)、充电状态(SOC)、健康状态(SOH)和电池等效电路参数。单元电池状态计算装置4将指示每个单元电池11a的计算出的状态的状态信息发送至车载控制装置3。后面将描述单元电池状态计算装置4的特定功能和各种处理工序。
图4是示出根据实施例1的单元电池状态计算装置4的功能配置的示例的框图。单元电池状态计算装置4包括控制整个装置的计算单元41、通信处理单元42、存储单元43、计时器44、电流累计单元45、充电状态计算单元46、电池等效电路参数计算单元47、完全充电容量计算单元48和健康状态计算单元49。
通信处理单元42控制与车载控制装置3执行的通信，并且执行采集从车载控制装置3发送的单元电池信息的处理。在单元电池信息中，添加了模块ID和车载装置ID。因此，计算单元41可以识别出单元电池信息是哪个车辆C上安装的哪个模块的信息。
此外，通信处理单元42执行将通过单元电池状态计算装置4计算获得的状态信息等发送至车载控制装置3的处理。
在存储单元43中存储有开路电压与每个单元电池11a的充电状态之间的关系，作为用于计算所述多个单元电池11a中的每一个的充电状态的信息。每个单元电池11a的充电状态往往随着每个单元电池11a的开路电压增大而增大。所述关系根据温度和健康状态而变化，并且因此可以针对多个温度和健康状态中的每一个来存储关系。
此外，在存储单元43中存储有所述多个单元电池11a中的每一个的初始完全充电容量或电池等效电路参数，作为用于计算每个单元电池11a的健康状态的信息。可以存储内电阻增加率与对应于健康状态的放电容量比之间的关系，作为用于计算每个单元电池11a的健康状态的信息。通常，随着内电阻增加率增大，放电容量比减小。也就是说，健康状态变差。
计时器44将时间测量结果输出至计算单元41。计时器44测量在计算每个单元电池11a的状态信息时的日期和时间。
电流累计(integration)单元45针对每个单元电池11a累计(integrate)从该单元电池11a采集到的电流。通过随时间累计电流获得电流的累计值，并且所述电流的累计值对应于电荷量的变化量。电流的累计值在充电时为正，并且在放电时为负。根据特定时段中的充电电流和放电电流的值的大小，这个时段中的累计值可为正或负。累计开始的时间是二次电池10或电池监测装置12本身启动的时间，并且电流累计单元45连续计算累计值。可以在预定定时处重置所述累计值。
充电状态计算单元46基于每个单元电池11a的开路电压以及存储在存储单元43中的开路电压和充电状态之间的关系，计算每个单元电池11a的充电状态。另外，充电状态计算单元46可以基于通过电流累计单元45累计而获得的充电电流和放电电流以及稍后描述的完全充电容量，来以特定时间的充电状态为基准计算充电状态。当充电完成并且二次电池10被完全充电时，可以将SOCin设为100％。
电池等效电路参数计算单元47计算表示单元电池11a的等效电路模型的电阻器的值和电容器的值(下文中，电阻器和电容器的这些值被称作内部参数或者电池等效电路参数)。
图5A、图5B和图5C各自示出了单元电池11a的等效电路模型。图5A示出了根据当前实施例的单元电池11a的等效电路模型。等效电路模型由这样的电路表示，在所述电路中，电阻器Ra以及电阻器Rb和电容器Cb的并联电路串联连接到具有OCV作为电动势的电压源。电阻器Ra对应于电解液电阻。电阻器Rb对应于电荷转移电阻，并且电容器Cb对应于电双层电容。电阻器Ra可包括电荷转移电阻，并且电阻器Rb可以对应于扩散电阻(diffusionresistance)。
单元电池11a的等效电路模型不限于图5A所示的模型。例如，单元电池11a的等效电路模型可以是利用无穷级数的和近似表示的第n阶(n是自然数)Foster型RC梯形电路，在所述第n阶(n是自然数)Foster型RC梯形电路中，电阻器Rj和电容器Cj(j＝1、2、……、n)的n个并联电路串联连接到电阻器R0，如图5B所示；或者单元电池11a的等效电路模型可以为第n阶Cowell型RC梯形电路，在所述第n阶Cowell型RC梯形电路中，n个电阻器Rj(j＝1、2、……、n)的一端彼此连接，并且n个电阻器Rj的另一端连接在串联连接的n个电容器Cj之间，如图5C所示。
对于图5A所示的等效电路模型的内部参数，已知建立以下近似方程(1)至(4)(详见“Battery Management System Engineering”,Shuichi Adachi et al.,Tokyo DenkiUniversity Press,Chapter6.2.2)。
uL(k)＝b0·i(k)+b1·i(k-1)-a1·uL(k-1)+(1+a1)·OCV (1)
b0＝Ra (2)
b1＝Ts·Ra/(Rb·Cb)+Ts/Cb-Ra (3)
a1＝Ts/(RbCb)-1 (4)
其中
uL：采集到的电压
i：采集到的电流
Ts：采集周期
当从以上方程(2)至(4)反算内部参数Ra、Rb和Cb时，建立以下方程(5)至(7)。
Ra＝b0 (5)
Rb＝(b1-a1·b0)/(1+a1) (6)
Cb＝Ts/(b1-a1·b0) (7)
在当前实施例中，向方程(1)应用连续最小二乘法，以确定系数b0、b1和a1，并且将确定的系数代入方程(5)至(7)，以估计内部参数Ra、Rb和Cb。假设OCV为常数，同时对每个内部参数估计一次。可以根据通过温度采集单元124采集到的温度来校正所估计的内部参数。
还可以利用卡尔曼滤波器来计算内部参数Ra、Rb和Cb。具体地说，将在将由端电压和电流表示的输入信号给到单元电池11a时的观测向量(observation vector)与在将如上所述的相同的输入信号给到单元电池11a的等效电路模型时的状态向量进行比较，将这些向量之间的差乘以卡尔曼增益，并且将所得值反馈给等效电路模型，因此等效电路模型的校正被重复，使得两个向量之间的差最小化。因此，估计内部参数。
完全充电容量计算单元48计算所述多个单元电池11a中的每一个的单元完全充电量。在计算完全充电容量时，充电状态计算单元46基于电压采集单元122在第一时间处采集的第一开路电压来计算第一充电状态，其中，在所述第一时间处，启动开关在从与二次电池10的充电/放电操作有关的启动开关的导通时间至与二次电池10的充电/放电操作有关的启动开关的下一导通时间的第一行程时段(first trip period)中处于OFF状态。行程(trip)指示从启动开关被导通的时间至启动开关被关断一次之后启动开关下次被导通的时间的时段。电池监测装置12的电压采集单元122在第一时间处采集每个单元电池11a的第一开路电压。可以基于单元电池11a的开路电压与充电状态之间的预定关系，根据开路电压来计算充电状态。
此外，充电状态计算单元46基于电压采集单元122在第二时间处采集的第二开路电压来计算第二充电状态，其中，在所述第二时间处，启动开关在作为第一行程时段的下一个行程时段的第二行程时段中处于OFF状态。所述第一充电状态表示为SOC1，并且所述第二充电状态表示为SOC2。
电流累计单元45基于通过电流采集单元123从所述第一时间至所述第二时间采集到的充电/放电电流来计算二次电池10的充电/放电量。从所述第一时间至所述第二时间的充电/放电量表示为ΔC。
完全充电容量计算单元48基于所述第一充电状态SOC1、所述第二充电状态SOC2和所述充电/放电量ΔC来计算多个单元电池11a中的每一个的单元完全充电容量。当单元完全充电容量表示为F时，可以通过以下方程来计算单元完全充电容量F：F＝ΔC/ΔSOC(其中ΔSOC＝SOC2-SOC1)。
例如，健康状态计算单元49通过将通过完全充电容量计算单元48计算出的单元电池11a的完全充电容量与存储在存储单元43中的初始完全充电容量进行比较来计算健康状态。假设当前的完全充电容量为FCC并且完全充电容量的初始值为FCC_0，则健康状态由以下方程表示。健康状态计算单元49计算多个单元电池11a中的每一个的健康状态。
健康状态＝FCC/FCC_0
此外，健康状态计算单元49可以基于存储在存储单元43中的每个单元电池11a的内电阻增加率和放电容量比之间的关系以及通过电池等效电路参数计算单元47计算出的内电阻增加率，来计算每个单元电池11a的健康状态。
此外，健康状态计算单元49可以通过将存储在存储单元43中的每个单元电池11a的初始电池等效参数与当前的电池等效电路参数进行比较来计算健康状态。
通过通信处理单元42的处理，将包括如上所述通过单元电池状态计算装置4计算出的充电状态、电池等效电路参数、完全充电容量和健康状态等的每个单元电池11a的状态信息无线地发送至车载控制装置3。
车载控制装置3接收从单元电池状态计算装置4发送的状态信息，并且基于接收到的状态信息来执行关于充电/放电的处理。例如，车载控制装置3基于每个单元电池11a的状态信息来确定存在/不存在过充电或过放电，并且在必要时执行停止充电/放电的处理。另外，当每个单元电池11a的电池平衡被打破时，车载控制装置3控制每个单元电池11a的充电/放电，以执行电池平衡。
此外，车载控制装置3将每个单元电池11a的接收到的状态信息发送至每个电池监测装置12。
每个电池监测装置12接收从车载控制装置3发送的状态信息，并且将接收到的状态信息存储在电池状态存储单元12e中。
图6是示出存储在电池状态存储单元12e中的单元电池11a的状态信息的示例的概念图。通过单元电池状态计算装置4的充电状态计算单元46、电池等效电路参数计算单元47、完全充电容量计算单元48和健康状态计算单元49计算出的每个单元电池11a的充电状态、电池等效电路参数、完全充电容量和健康状态被存储在电池状态存储单元12e中，以与识别单元电池11a的电池ID、识别电池模块装置1的模块ID和指示每个电池信息的计算日期和时间的信息相关联，如图6所示。
图7是示出通过串联连接根据实施例1的电池模块装置1而形成的电池监测装置12和二次电池10的透视图，图8是示出根据实施例1的电池模块装置1的配置的示例的透视图，并且图9是示出根据实施例1的电池模块装置1的配置的示例的平面图。
多个电池模块装置1各自整体具有四棱柱形，如图8所示，并且具有基本相同的形状。如图7所示，多个电池模块装置1在电池模块装置1的纵向和横向上排列，并且相应的电池模块11串联连接，以形成二次电池10。例如，2×5＝10个电池模块11在纵向和横向上并排排列，整体形成矩形板状。
电池模块11中包括的多个单元电池11a各自具有板形，并且相应的单元电池11a排列为在其厚度方向上层叠。每个单元电池11a在一个侧表面(图6和图7中的上表面)的两个端部处具有一对电极端子11b，并且每一端的多个电极端子11b在层叠方向上线性地排列。
层叠的单元电池11a由保持构件1a保持。保持构件1a在层叠方向上延伸至一端侧，以形成基本长方体部分，并且用于支承电池监测装置12的支承板12g设在基本长方体部分的一个表面侧(图8和图9的上表面侧)。
电池监测装置12包括其上设置有电池电压检测电路12b、温度检测电路12c、模块控制单元12a、无线通信单元12d、电池状态存储单元12e和电源电路12f的电路板12h。电路板12h由支承板12g支承，以基本平行于其上排列有单元电池11a的电极端子11b的所述一个侧表面。连接端子12i设置在电路板12h的位于单元电池11a一侧的合适部分上。多个单元电池11a的电极端子11b通过导线12j连接至连接端子12i。每个导线12j沿着在层叠方向上对齐的电极端子11b的排列延伸，每个导线12j在其一端处连接至单元电池11a的一个电极端子11b，并且在其另一端连接至连接端子12i。电池电压检测电路12b电连接至连接端子12i，并且被配置为检测每个单元电池11a的电极端子11b之间的电压。
图10和图11是示出关于监测根据实施例1的单元电池11a的处理工序的流程图。
首先，将参照图10描述收集每个单元电池11a的电压、电流和温度的信息的处理。车载控制装置3在第一周期中(例如，在10毫秒周期中)执行以下处理。车载控制装置3在预定定时处将用于请求每个单元电池11a的电压、电流、温度等的单元电池信息的请求信息无线地发送至电池监测装置12(步骤S11)。车载控制装置3针对每个电池模块装置1发送请求信息。
电池监测装置12通过无线通信单元12d接收请求信息(步骤S12)。接收了请求信息的电池监测装置12采集电池模块11中包括的每个单元电池11a的电压信息(步骤S13)，并且采集每个单元电池11a的温度信息(步骤S14)。接着，电池监测装置12通过无线通信单元12d将用于请求电流信息的电流请求信息无线地发送至电流检测装置2(步骤S15)。
电流检测装置2接收从电池监测装置12发送的电流请求信息(步骤S16)。接收了电流请求信息的电流检测装置2检测二次电池10的电流(步骤S17)，并且将通过检测获得的电流信息无线地发送至电池监测装置12(步骤S18)。
电池监测装置12经由无线通信单元12d采集从电流检测装置2发送的电流信息(步骤S19)。然后，电池监测装置12将单元电池11a的电池ID和模块ID添加至单元电池信息，所述单元电池信息包括采集到的每个单元电池11a的电极端子11b之间的电压、电流和温度的信息，并且通过无线通信单元12d将单元电池信息无线地发送至车载控制装置3(步骤S20)。
车载控制装置3接收从电池监测装置12发送的单元电池信息(步骤S21)，暂时累积接收到的单元电池信息(步骤S22)，并且结束处理。
接着，将参照图11描述将每个单元电池11a的单元电池信息发送至单元电池状态计算装置4、使得单元电池状态计算装置4计算每个单元电池11a的状态信息、以及采集状态信息的处理。车载控制装置3在第二周期中(例如，在1分钟周期中)执行以下处理。车载控制装置3将累积的单元电池信息无线地发送至单元电池状态计算装置4(步骤S31)。
单元电池状态计算装置4接收单元电池信息(步骤S32)。然后，单元电池状态计算装置4基于接收到的单元电池信息中包括的每个单元电池11a的电极端子11b之间的电压、电流和温度的信息来计算电池状态(步骤S33)。具体地说，单元电池状态计算装置4计算每个单元电池11a的充电状态、电池等效电路参数、完全充电容量、健康状态等。接着，单元电池状态计算装置4将已被添加至请求信息的车载装置ID、模块ID和电池ID添加至通过计算获得的每个单元电池11a的状态信息，并且将状态信息无线地发送至车载控制装置3(步骤S34)。
车载控制装置3接收从单元电池状态计算装置4发送的状态信息(步骤S35)，并且基于接收到的状态信息执行关于充电/放电的处理(步骤S36)。例如，车载控制装置3基于每个单元电池11a的状态信息确定存在/不存在过充电或过放电，并且在必要时执行停止充电/放电的处理。另外，当每个单元电池11a的电池平衡被破坏时，车载控制装置3控制每个单元电池11a的充电/放电，以执行电池平衡。
此外，车载控制装置3基于每个模块ID将接收到的每个单元电池11a的状态信息发送至相应的电池模块装置1的电池监测装置12(步骤S37)。
电池监测装置12接收从车载控制装置3发送的状态信息(步骤S38)，并且将接收到的状态信息存储在电池状态存储单元12e中(步骤S39)。
接着，将描述例如当再利用(reuse)单元电池11a或者更换电池模块11时执行的输出单元电池11a的状态信息的处理和删除状态信息的处理。
图12是示出关于电池状态信息的输出和删除的处理工序的流程图。电池监测装置12确定是否从外部接收到信息输出命令(步骤S51)。例如，电池监测装置12通过无线通信单元12d接收信息输出命令。可以将未示出的通信端口提供至电路板12h，并且可以经由该通信端口接收信息输出命令。信息输出命令是用于指示输出电池模块11中包括的每个单元电池11a的状态信息的命令。在再利用单元电池11a时，工人可以通过将信息输出命令提供至电池监测装置12来采集每个单元电池11a的状态信息。
当电池监测装置12确定已接收到信息输出命令时(步骤S51：是)，电池监测装置12从电池状态存储单元12e读取每个单元电池11a的状态信息(步骤S52)，并且将读取的每个单元电池11a的状态信息输出至外部(步骤S53)。例如，电池监测装置12通过无线通信单元12d将状态信息无线地发送至外部。与信息输出命令相似，电池监测装置12可以被配置为经由通信端口将状态信息输出至外部。状态信息与每个单元电池11a的电池ID关联，因此，工人可以掌握多个单元电池11a中的每一个的状态。
当电池监测装置12确定未接收到信息输出命令时(步骤S51：否)，或者当电池监测装置12已完成了步骤S53中的处理时，电池监测装置12确定是否接收到删除命令(步骤S54)。删除命令是当在更换电池模块11时重置电池状态存储单元12e时通过工人提供至电池监测装置12的命令。
当电池监测装置12确定未接收到删除命令时(步骤S54：否)，电池监测装置12结束处理。当电池监测装置12确定已接收到删除命令时(步骤S54：是)，电池监测装置12删除存储在电池状态存储单元12e中的信息(步骤S55)，发送已完成删除的通知(步骤S56)，并且结束处理。例如，电池监测装置12通过无线通信单元12d将指示已完成删除状态信息的信息无线地发送至外部。
根据上述配置的电池监测装置12、电池模块装置1和电池监测系统，可以掌握作为电池包的二次电池10中包括的每个单元电池11a的状态。车载控制装置3可以在掌握每个单元电池11a的状态的同时控制二次电池10的充电/放电。
具体地说，电池监测装置12采集多个单元电池11a中的每一个的电压、电流和温度，并且单元电池状态计算装置4计算每个单元电池11a的状态。然后，单元电池状态计算装置4将指示计算出的每个单元电池11a的状态的状态信息发送至车载控制装置3和电池监测装置12。车载控制装置3可以通过接收通过单元电池状态计算装置4计算出的电池状态信息来掌握每个单元电池11a的状态。
此外，电池监测装置12执行与电流检测装置2的无线通信，并且采集二次电池10的电流信息，因此可以确保抗噪声可靠性。另外，可以提高电池模块装置1和电池监测系统的可装配性。
此外，经由车载控制装置3将通过多个电池监测装置12采集到的每个单元电池11a的电压、电流和温度的信息发送至单元电池状态计算装置4。因此，每个电池监测装置12不需要与单元电池状态计算装置4执行无线通信，并且单元电池信息可以被有效地无线地发送至单元电池状态计算装置4。
此外，电池监测装置12被配置为执行与车载控制装置3的无线通信，并且发送和接收监测每个单元电池11a的状态所需的信息，因此可以确保抗噪声可靠性。另外，可以提高电池模块装置1和电池监测系统的可装配性。
此外，例如，在再利用单元电池11a时，可以从电池监测装置12读取每个单元电池11a的状态信息。
此外，可以从外部执行针对电池状态存储单元12e的删除，并且可以仅更换电池模块装置1中包括的电池模块11。
此外，单元电池状态计算装置4可以计算每个单元电池11a的完全充电容量、充电状态、健康状态和电池等效电路参数，并且将完全充电容量、充电状态、健康状态和电池等效电路参数无线地发送至车载控制装置3和电池监测装置12。
此外，电池监测装置12和车载控制装置3可以针对形成二次电池10的一部分的每个电池模块11，掌握电池模块11中包括的每个单元电池11a的状态。
此外，由于每个电池监测装置12和每个电池模块11被单元化，因此当在二次电池10中包括的电池模块11的一部分中出现故障时，可以通过仅更换相应的电池模块装置1来再次使用二次电池10。不必更换和修理整个二次电池10，并且可以配置具有优秀的可维护性的二次电池10和电池监测系统。
此外，电池模块11和监测装置可以被制造得紧凑，如图8和图9中所示。另外，由于监测装置沿单元电池11a的层叠方向设置在一端侧，因此电池模块装置1容易装配，并且电池模块装置1也具有优秀的可维护性。当在电池模块11或电池监测装置12中出现故障时，可以容易地更换电池模块11或电池监测装置12。
此外，将电池监测装置12和每个单元电池11a的电极端子11b连接的导线12j的长度可以被最小化，从而可以确保抗噪声性能。
在当前实施例中，描述了电池模块装置1、电流检测装置2和车载控制装置3无线地发送和接收信息的示例。然而，电池模块装置1、电流检测装置2和车载控制装置3可以通过有线通信发送和接收信息。
此外，已描述了串联连接多个单元电池11a以形成二次电池10的示例。然而，可以串并联连接多个单元电池11a以形成二次电池10。
此外，每个电池模块装置1和电流检测装置2已被描述为分离的装置。然而，电流检测电路21可以设置在一个电池模块装置1中，并且该一个电池模块装置1可以被配置为将二次电池10的电流的信息发送至另一个电池模块装置1。
此外，已经描述了车载控制装置3将信息直接发送至每个电池模块装置1以及从每个电池模块装置1直接接收信息的示例。然而，根据情况，电池模块装置1可以彼此执行无线通信，并且车载控制装置3可以经由一个电池模块装置1与另一电池模块装置1执行无线通信。例如，当车载控制装置3由于通信环境的劣化而不能与其它电池模块装置1执行无线通信时，车载控制装置3可以经由一个电池模块装置1与其它电池模块装置1执行通信。这同样适用于电流信息。
(修改例)
在上述实施例1中，单元电池状态计算装置4将通过计算获得的每个单元电池11a的单元电池信息无线地发送至车载控制装置3和电池监测装置12。然而，单元电池信息的发送目的地不一定限于安装在车辆C上的上述装置。
例如，单元电池状态计算装置4将车载控制装置3的车载装置ID和安装有车载控制装置3的车辆C的用户的电子邮件地址彼此关联地存储。当单元电池状态计算装置4基于添加了车载装置ID的单元电池信息来计算每个单元电池11a的电池状态信息时，单元电池状态计算装置4可以通过利用与车载装置ID关联的电子邮件地址，将电池状态信息无线地发送至用户的终端装置。
此外，单元电池状态计算装置4可以基于每个单元电池11a的状态信息来产生指示二次电池10的状态的信息(例如，指示整个二次电池10中存在/不存在异常的信息)，并且可以将该信息无线地发送至用户的终端装置。
根据修改例，可以向用户通知每个单元电池11a的诸如完全充电容量、充电状态、健康状态和电池等效电路参数的状态信息。
参考标号列表：
1：电池模块装置
1a：保持构件
2：电流检测装置
3：车载控制装置
4：单元电池状态计算装置
10：二次电池
11：电池模块
11a：单元电池
11b：电极端子
12：电池监测装置
12a：模块控制单元
12b：电池电压检测电路
12c：温度检测电路
12d：无线通信单元
12e：电池状态存储单元
12f：电源电路
12g：支承板
12h：电路板
12i：连接端子
12j：导线
21：电流检测电路
22：电流检测控制单元
23：电流信息发送单元
31：车载装置的控制单元
32：车载装置的无线通信单元
33：车外无线通信单元
41：计算单元
42：通信处理单元
43：存储单元
44：计时器
45：电流累计单元
46：充电状态计算单元
47：电池等效电路参数计算单元
48：完全充电容量计算单元
49：健康状态计算单元
121：控制单元
122：电压采集单元
123：电流采集单元
124：温度采集单元
125：通信处理单元

Claims (11)

1.一种电池监测方法，其用于监测安装在车辆上的二次电池中包括的多个单元电池中的每一个，其中，
提供给所述车辆的电池监测装置：
采集所述多个单元电池中的每一个的电压，
采集所述二次电池的电流，
采集所述多个单元电池中的每一个的温度，并且
将包括采集到的所述电压、所述电流和所述温度以及所述单元电池中的每一个的标识符的单元电池信息发送至状态计算装置，所述状态计算装置设置于所述车辆的外部并且被配置为计算所述多个单元电池的状态中的每一个，并且
所述状态计算装置：
接收从所述电池监测装置发送的所述单元电池信息，并且
基于接收到的所述单元电池信息中包括的所述电压、所述电流和所述温度来计算所述多个单元电池的所述状态中的每一个。
2.一种电池监测装置，其被配置为监测安装在车辆上的二次电池中包括的多个单元电池中的每一个，所述电池监测装置包括：
电压采集单元，其被配置为采集所述多个单元电池中的每一个的电压；
电流采集单元，其被配置为采集所述二次电池的电流；
温度采集单元，其被配置为采集所述多个单元电池中的每一个的温度；以及
单元电池信息发送单元，其被配置为将包括由所述电压采集单元采集到的所述电压、所述电流采集单元采集到的所述电流和所述温度采集单元采集到的所述温度以及所述单元电池中的每一个的标识符的单元电池信息发送至状态计算装置，所述状态计算装置被配置为计算所述多个单元电池的状态中的每一个。
3.根据权利要求2所述的电池监测装置，其中，所述电流采集单元通过接收从提供给所述二次电池的电流检测单元无线发送的电流信息，来采集所述二次电池的所述电流。
4.一种电池监测系统，包括：
根据权利要求2或3所述的电池监测装置，其被配置为监测安装在所述车辆上的所述二次电池的所述多个单元电池中的每一个；以及
所述状态计算装置，其设置于所述车辆的外部并且被配置为计算所述多个单元电池的所述状态中的每一个，其中，
所述状态计算装置包括：
单元电池信息接收单元，其被配置为接收从所述电池监测装置发送的所述单元电池信息，以及
状态计算单元，其被配置为基于由所述单元电池信息接收单元接收到的所述单元电池信息中包括的所述电压、所述电流和所述温度，来计算所述多个单元电池的所述状态中的每一个。
5.根据权利要求4所述的电池监测系统，其中，所述状态计算装置包括：状态信息发送单元，所述状态信息发送单元被配置为将由所述状态计算单元计算出的所述多个单元电池中的每一个的状态信息和所述单元电池中的每一个的所述标识符发送至所述电池监测装置或车载控制装置，所述车载控制装置被配置为执行关于所述二次电池的充电/放电的控制。
6.根据权利要求5所述的电池监测系统，其中，
所述车载控制装置包括车外无线通信单元，所述车外无线通信单元被配置为与设置于所述车辆的外部的所述状态计算装置执行无线通信，并且
所述电池监测装置经由所述车载控制装置将所述单元电池信息发送至所述状态计算装置。
7.根据权利要求6所述的电池监测系统，其中，所述电池监测装置将所述多个单元电池中的每一个的所述单元电池信息无线发送至所述车载控制装置，并且经由所述车载控制装置将所述单元电池信息发送至所述状态计算装置。
8.根据权利要求5至7中的任一项所述的电池监测系统，其中，所述电池监测装置包括：
状态信息接收单元，其被配置为接收从所述状态计算装置发送的所述状态信息和所述标识符；以及
电池状态存储单元，其被配置为将由所述状态信息接收单元接收到的所述状态信息和所述单元电池中的每一个的所述标识符彼此关联地存储。
9.根据权利要求8所述的电池监测系统，还包括：删除处理单元，所述删除处理单元被配置为删除存储在所述电池状态存储单元中的所述状态信息和所述标识符。
10.根据权利要求4至9中的任一项所述的电池监测系统，其中，所述状态信息计算单元计算所述多个单元电池中的每一个的完全充电容量、充电状态、健康状态和电池等效电路参数中的至少一个。
11.根据权利要求4至10中的任一项所述的电池监测系统，其中，所述状态计算装置向用户终端装置发送以下信息：由所述状态计算单元计算出的所述多个单元电池中的每一个的状态信息，或者基于所述多个单元电池中的每一个的所述状态信息指示所述二次电池的状态的信息。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111175667A (zh) * 2019-12-31 2020-05-19 深圳市普兰德储能技术有限公司 电池测试系统
US11480625B2 (en) * 2020-03-12 2022-10-25 Wisk Aero Llc Real-time battery fault detection and state-of-health monitoring
US20220074997A1 (en) * 2020-09-04 2022-03-10 Analog Devices, Inc. Measuring ac frequency response in wireless battery management systems
JP2022083848A (ja) * 2020-11-25 2022-06-06 日立Astemo株式会社 電池監視装置及び電池監視方法
JP7456393B2 (ja) 2021-01-14 2024-03-27 トヨタ自動車株式会社 バッテリ制御システム、バッテリ制御方法、バッテリ制御プログラム、車両
US20230384393A1 (en) * 2022-05-26 2023-11-30 Lg Energy Solution, Ltd. Battery Cell Diagnosing Apparatus and Method

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080090134A1 (en) * 2006-10-17 2008-04-17 Carl Berg Method And Apparatus For Monitoring And Controlling An Electrochemical Cell
CN104158266A (zh) * 2014-08-29 2014-11-19 普天新能源车辆技术有限公司 一种车载电池管理系统
CN104377765A (zh) * 2014-11-13 2015-02-25 广东欧赛能源与自动化技术有限公司 集散式电池组智能控制系统
CN106133994A (zh) * 2014-04-01 2016-11-16 古河电气工业株式会社 二次电池状态检测装置以及二次电池状态检测方法
US20170144562A1 (en) * 2015-11-24 2017-05-25 NuGen Systems, Inc. Wireless Battery Monitoring and Control System
US20170350946A1 (en) * 2014-11-06 2017-12-07 Hitachi Chemical Company, Ltd. Storage battery state monitoring system, storage battery state monitoring method, and storage battery state monitoring program
US20180083461A1 (en) * 2016-09-22 2018-03-22 Robert Bosch Gmbh Secondary battery management system with remote parameter estimation

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3351682B2 (ja) * 1996-06-17 2002-12-03 日野自動車株式会社 車載電池の情報伝達装置
CN102508166A (zh) * 2011-10-21 2012-06-20 潍坊广生新能源有限公司 一种电动车蓄电池组无线检测管理系统
JP2013140055A (ja) * 2011-12-29 2013-07-18 Toyota Central R&D Labs Inc 電池監視システム
US20140342193A1 (en) 2013-05-17 2014-11-20 Tenergy Corporation Smart battery system
CN103324180B (zh) * 2013-06-20 2016-02-03 曙鹏科技（深圳）有限公司 电池组远程监控系统及方法、储能供电装置远程监控系统
WO2015092846A1 (ja) 2013-12-16 2015-06-25 株式会社日立製作所 電池システム、電池セル管理装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080090134A1 (en) * 2006-10-17 2008-04-17 Carl Berg Method And Apparatus For Monitoring And Controlling An Electrochemical Cell
CN106133994A (zh) * 2014-04-01 2016-11-16 古河电气工业株式会社 二次电池状态检测装置以及二次电池状态检测方法
CN104158266A (zh) * 2014-08-29 2014-11-19 普天新能源车辆技术有限公司 一种车载电池管理系统
US20170350946A1 (en) * 2014-11-06 2017-12-07 Hitachi Chemical Company, Ltd. Storage battery state monitoring system, storage battery state monitoring method, and storage battery state monitoring program
CN104377765A (zh) * 2014-11-13 2015-02-25 广东欧赛能源与自动化技术有限公司 集散式电池组智能控制系统
US20170144562A1 (en) * 2015-11-24 2017-05-25 NuGen Systems, Inc. Wireless Battery Monitoring and Control System
US20180083461A1 (en) * 2016-09-22 2018-03-22 Robert Bosch Gmbh Secondary battery management system with remote parameter estimation

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