CN112014753A - 控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种控制装置，应用于电池监视装置，所述电池监视装置包括：对电池的充放电电流进行检测的电流检测部；对电池的电池电压进行检测的电压检测部；以及将充放电电流转换为第一数字信号，并且将电池电压转换为第二数字信号的转换部，控制装置基于第一数字信号对电池的SOC进行计算，并且基于第二数字信号对电池的过充放电状态进行判断，控制装置包括：异常判断部，所述异常判断部对电压检测部的异常进行判断；以及状态判断部，在通过异常判断部判断为异常的情况下，所述状态判断部把转换部将充放电电流转换为第一数字信号的电流范围从第一范围切换为比第一范围窄的第二范围，并基于由第二范围转换的第一数字信号对电池的过充放电状态进行判断。

Description

控制装置
技术领域
本公开涉及应用于电池监视装置的控制装置。
背景技术
作为这种控制装置，例如已知一种如下装置，即如日本专利申请公开编号：日本专利特开2000-357541(JP2000-357541A)所示，包括电压检测部，并基于由电压检测部检测出的电池电压来判断电池的异常。在上述装置中，基于电池电压对电池的过放电状态进行判断。此外，在对电压检测部的异常进行判断，并判断为电压检测部异常的情况下，比通常时更进一步抑制电池的充放电电流。由此，能够一边抑制电池的充放电电流，一边持续使用电池，从而减轻对利用上述电池的系统的影响。
然而，在电压检测部异常的情况下，无法基于电池电压来判断电池的过放电状态。还考虑到一种如下技术：为了即使在电压检测部异常的情况下仍对电池的过放电状态进行判断，例如设置电流检测部，并使用由电流检测部检测的电池的充放电电流的累加值对SOC进行计算，并基于上述SOC对电池的过放电状态进行判断。
在上述情况下，SOC是基于充放电电流的累加值算出的，因此，需要将电流检测部对充放电电流进行检测的电流范围设定得较大，以对应大范围的充放电电流。电流检测部的电流范围越大，则充放电电流的检测精度越差，因此，即使基于充放电电流的累加值对电池的过放电状态进行判断，也无法高精度地判断过放电状态。
发明内容
本公开是为了解决上述技术问题而作的，其目的在于提供一种控制装置，即使在电压检测部异常的情况下，也能够提高电池的过充放电判断的精度。
用于解决上述技术问题的第一方式是一种控制装置，应用于电池监视装置，所述电池监视装置包括：电流检测部，所述电流检测部对电池的充放电电流进行检测；电压检测部，所述电压检测部对所述电池的电池电压进行检测；以及转换部，所述转换部将所述充放电电流转换为表示所述充放电电流的电流值的第一数字信号，并且将所述电池电压转换为表示所述电池电压的电压值的第二数字信号，所述控制装置基于所述第一数字信号对表示所述电池的蓄电状态的SOC进行计算，并且基于所述第二数字信号对所述电池的过充放电状态进行判断，其中，所述控制装置包括：异常判断部，所述异常判断部对所述电压检测部的异常进行判断；以及状态判断部，在通过所述异常判断部判断为所述电压检测部异常的情况下，所述状态判断部把所述转换部将所述充放电电流转换为所述第一数字信号的电流范围从第一范围切换为比所述第一范围窄的第二范围，并基于由所述第二范围转换的所述第一数字信号对所述电池的过充放电状态进行判断。
在电池监视装置中，转换部将电流检测部检测出的充放电电流转换为第一数字信号，并且将电压检测部检测出的电池电压转换为第二数字信号。电池监视装置的控制装置基于第一数字信号对电池的SOC进行计算，并且基于第二数字信号对电池的过充放电状态进行判断。此外，在判断为电压检测部异常的情况下，基于第一数字信号对电池的过充放电状态进行判断。也就是说，在电压检测部异常时，代替由电压检测部的检测电压实现的电池的过充放电判断，而实施由电流检测部的检测电流实现的电池的过充放电判断。但是，为了与大范围的充放电电流对应，由电池电流检测部实现的电流检测的精度低而对充放电电流进行检测的电流范围大，但仅通过将电池的过充放电判断的参数从电压切换为电流，无法确保过充放电判断的精度。
关于这一点，在上述状态判断部中，采用如下的结构，即在电压检测部异常时，转换部将把充放电电流转换为第一数字信号的电流范围从第一范围切换为比第一范围窄的第二范围，并基于由上述第二范围转换的第一数字信号对电池的过充放电状态进行判断，因此，能够提高过充放电判断的精度。
在第二方式中，所述控制装置包括充放电限制部，在通过所述异常判断部判断为异常的情况下，所述充放电限制部对所述电池的充放电进行，以使所述充放电电流为预定值以下，所述状态判断部在由所述充放电限制部实现的限制开始之后，将所述电流范围从所述第一范围切换为所述第二范围。
在通过转换部将转换为第一数字信号的电流范围从第一范围切换为第二范围之后，若充放电电流变动并超过第二范围，则无法准确地对充放电电流进行检测，过充放电判断的精度变差。关于这一点，在上述充放电限制部中，在电压检测部异常时，对电池的充放电进行限制，以使充放电电流为预定值以下。因此，在通过转换部将转换为第一数字信号的电流范围从第一范围切换为第二范围之后，能够抑制充放电电流变动并超过第二范围，能够提高过充放电判断的精度。
在第三方式中，所述控制装置包括电流判断部，所述电流判断部在由所述充放电限制部实现的限制开始之后对所述充放电电流是否为所述预定值以下进行判断，在通过所述电流判断部判断为所述充放电电流小于所述预定值的情况下，所述状态判断部将所述电流范围从所述第一范围切换为所述第二范围
在上述电流判断部中，在判断为充放电电流为预定值以下的情况下，将电流范围从第一范围切换为第二范围。因此，在通过转换部将转换为第一数字信号的电流范围从第一范围切换为第二范围之后，能够可靠地抑制充放电电流变动并超过第二范围，能够理想地提高过充放电判断的精度。
在第四方式中，所述控制装置包括预定值设定部，所述预定值设定部在所述电池充电时，将充电电流的上限即预定值设定为所述SOC越大则为越小的值，在所述电池放电时，将放电电流的上限即预定值设定为所述SOC越小则为越小的值。
在电池充电时，在SOC较大的情况下，与SOC较小的情况相比，优选加大充电电流的限制程度，优选将充电电流的上限即预定值设定得较小。另一方面，若在SOC较小的情况下预定值仍设定为较小的值，则充电电流被过度限制，在电池的充电中发生障碍。关于这一点，在上述预定值设定部中，将预定值设定为SOC越大则为越小的值，因此，能够在抑制充电电流的过度限制的同时，理想地抑制电池变成过充电状态。
此外，在电池放电时，在SOC较小的情况下，与SOC较大的情况相比，优选加大放电电流的限制程度，优选将放电电流的上限即预定值设定得较小。另一方面，若在SOC较大的情况下预定值仍设定为较小的值，则放电电流被过度限制，在电池的放电中发生障碍。关于这一点，在上述预定值设定部中，将预定值设定为SOC越小则为越小的值，因此，能够在抑制放电电流的过度限制的同时，理想地抑制电池变成过放电状态。
在第五方式中，所述状态判断部能够改变所述第二范围的宽度，将所述第二范围设为所述充放电电流越小则宽度越窄的范围。
根据上述结构，通过随着充放电电流的收敛而使第二范围的宽度变小，能够提高过充放电判断的精度。
在第六方式中，所述状态判断部使用所述充放电电流的累加值对所述电池的过充放电状态进行判断，所述控制装置包括初始值设定部，在通过所述异常判断部判断为异常的情况下，所述初始值设定部基于在异常判断前检测出的所述电池电压的平均值对所述累加值的初始值进行设定。
根据上述结构，能够提高电流累加开始时的累加值的估算精度，能够提高过充放电判断的精度。
附图说明
图1是第一实施方式的电池监视装置的整体结构图。
图2是第一实施方式的判断处理的流程图。
图3是表示电压传感器异常时的过充电状态的判断过程的图。
图4是表示第一实施方式的充放电电流与第一数字信号之间的关系的图。
图5是表示电流传感器的分辨率(日文：分解能)与检测误差之间的关系的图。
图6是表示由转换部实现的对充放电电流的转换过程的图。
图7是第二实施方式的判断处理的流程图。
图8是表示SOC与预定电流值之间的关系的图。
图9是表示电池的充电过程中的预定电流值的转变的图。
图10是第三实施方式的电池监视装置的整体结构图。
图11是表示第三实施方式的充放电电流与第一数字信号之间的关系的图。
图12是第三实施方式的判断处理的流程图。
图13是表示充放电电流与第二范围之间的关系的图。
图14是表示控制处理中的第二范围的切换过程的图。
具体实施方式
(第一实施方式)
以下，参照附图，对将本公开的控制装置应用于车载的电池监视装置100的第一实施方式进行说明。
如图1所示，本实施方式的电池监视装置100是对表示电池40的蓄电状态的SOC(State Of Charge)、充放电状态进行监视的装置。电池40是能充放电的蓄电池，具体而言，是串联连接多个锂离子蓄电池41的组电池。另外，电池40也可以为其他种类的蓄电池。
电池40经由逆变器20与旋转电机10连接。逆变器20对旋转电机10与电池40之间的电力的输入输出进行控制，在动力运行时，通过从电池40供给的电力向车辆施加推进力，在再生时，使用车辆的减速能量进行发电，并将电力输出至电池40。
电池监视装置100包括：作为电压检测部的电压传感器30；继电器开关31；作为电流检测部的电流传感器32；以及BMU(Battery Management Unit：电池管理单元)50。电压传感器30对构成电池40的锂离子蓄电池41各自的端子间电压进行检测，并对将上述端子间电压合计后的电池电压VB进行检测。
电流传感器32设置于连接电池40与逆变器20的连接线LC上，并对在连接线LC中流通的电池40的充放电电流IS进行检测。继电器开关31设置在连接线LC上的电池40与电流传感器32之间，并对电池40与旋转电机10之间的连接状态进行切换。
BMU50包括转换部51和控制部60。转换部51将从电流传感器32输出的充放电电流IS转换为表示充放电电流IS的电流值的第一数字信号DS1。具体而言，电流传感器32将与检测出的充放电电流IS对应的传感器电压VS输出至转换部51，转换部51将上述传感器电压VS转换为第一数字信号DS1。此外，转换部51将从电压传感器30输出的电池电压VB转换为表示电池电压VB的电压值的第二数字信号DS2。
控制部60将从转换部51输出的第一数字信号DS1以及第二数字信号DS2存储于内部的RAM等。控制部60基于所取得的第一数字信号DS1对电池40的SOC进行计算。此外，控制部60基于所取得的第二数字信号DS2对电池40的过充放电状态进行判断。
控制部60是由CPU、ROM以及RAM等构成的控制装置。控制部60经由未图示的继电器驱动部连接于继电器开关31，并将对继电器开关31的连接状态进行切换的控制信号CS输出至继电器开关31。此外，控制部60经由车载网络接口61以能通信的方式连接于行驶控制ECU70，并基于电池40的SOC将控制旋转电机10的指令输出至行驶控制ECU70。作为车载网络接口61，例如能够使用CAN(Controller Area Network：控制器局域网)接口模块、LIN(Local Interconnect Network：局域互联网络)接口模块之类的周知的接口。行驶控制ECU70基于来自控制部60的指令，经由逆变器20依据上述来自控制部60的指令对旋转电机10的控制量进行控制。控制量例如为转矩。
此外，控制部60基于电池电压VB对电池40的过充放电状态进行判断，因此，在电压传感器30异常的情况下，无法对电池40的过充放电状态进行判断。为了即使在电压传感器30异常的情况下仍对电池40的过放电状态进行判断，还考虑到如下一种技术：基于根据充放电电流IS算出的SOC对电池40的过放电状态进行判断。
在上述情况下，SOC是基于充放电电流IS的累加值算出的，因此，需要将电流传感器32对充放电电流IS进行检测的电流范围HI设定得较大，以对应大范围的充放电电流IS。然而，电流传感器32的电流范围HI越大，则充放电电流IS的检测精度越差，因此，在电流范围HI设定得较大的状态下，即使基于充放电电流IS的累加值对电池40的过放电状态进行判断，也无法高精度地对过放电状态进行判断。
因此，在本实施方式中，在电压传感器30异常时，控制部60将通过转换部51转换为第一数字信号DS1的电流范围HI从对应大范围的充放电电流IS的第一范围HI1切换为比第一范围HI1窄的第二范围HI2(参照图4)。具体而言，BMU50包括：第一范围设定部CV1，该第一范围设定部CV1用于对第一范围HI1进行设定；以及第二范围设定部CV2，该第二范围设定部CV2用于对第二范围HI2进行设定。
第一范围设定部CV1包括第一直流电源52、第一运算放大器53和第一电阻器R1、第二电阻器R2。第一直流电源52经由串联连接的第一电阻器R1、第二电阻器R2连接于接地电压GND，第一电阻器R1与第二电阻器R2的连接点连接于第一运算放大器53的一个输入端子53A。第一运算放大器53的另一个输入端子53B连接于控制部60。
第一运算放大器53基于输入至输入端子53A、53B的电压而将与第一范围HI1的最大电流IJ(参照图4)对应的电压从输出端子53C输出至电流传感器32。在本实施方式中，第一范围HI1设定为相对于零电流IE(参照图4)对称的范围。因此，电流传感器32能够基于从第一范围设定部CV1输出的电压对最大电流IJ进行设定，并且能够设定最小电流IA(参照图4)，由此，能够设定第一范围HI1。
第二范围设定部CV2包括第二直流电源54、第二运算放大器55和第三电阻器R3、第四电阻器R4。第二直流电源54经由串联连接的第三电阻器R3、第四电阻器R4连接于接地电压GND，第三电阻器R3与第四电阻器R4的连接点连接于第二运算放大器55的一个输入端子55A。第二运算放大器55的另一个输入端子55B连接于控制部60。第二运算放大器55基于输入至输入端子55A、55B的电压而将与第二范围HI2的最大电流IH(参照图4)对应的电压从输出端子55C输出至电流传感器32。
第二运算放大器55基于输入至输入端子55A、55B的电压而将与第二范围HI2的最大电流IH(参照图4)对应的电压从输出端子55C输出至电流传感器32。在本实施方式中，第二范围HI2设定为相对于零电流IE对称的范围。因此，电流传感器32能够基于从第二范围设定部CV2输出的电压对最大电流IH进行设定，并且能够设定最小电流IB(参照图4)，由此，能够设定第二范围HI2。
在将通过转换部51转换为第一数字信号DS1的电流范围HI设定为第一范围HI1的情况下，控制部60将基准电压VK输出至第一范围设定部CV1，而不将基准电压VK输出至第二范围设定部CV2。此外，控制部60将针对转换部51指定的分辨率BC设定为与第一范围HI1对应的分辨率BC1。在将电流范围HI设定为第二范围HI2的情况下，将基准电压VK输出至第二范围设定部CV2，而不将基准电压VK输出至第一范围设定部CV1。此外，控制部60将针对转换部51指定的分辨率BC设定为与第二范围HI2对应的分辨率BC2。而且，在将电流范围HI从第一范围HI1切换为第二范围HI2的情况下，控制部60将输出基准电压VK的范围设定部CV从第一范围设定部CV1切换为第二范围设定部CV2。与此同时，将针对转换部51指定的分辨率BC从与第一范围HI1对应的分辨率BC1切换为与第二范围HI2对应的分辨率BC2。
而且，在电压传感器30异常时，控制部60基于由第二范围HI2转换后的第一数字信号DS1实施对电池40的过充放电状态进行判断的判断处理。因此，即使在电压传感器30异常时，也能够提高过充放电判断的精度。
在图2中示出了对本实施方式的电池40的过充放电状态进行判断的判断处理的流程图。在本实施方式中，示出了在旋转电机10再生时、即电池40充电时实施的判断处理的流程图。在电池40的充电过程中，控制部60在每个预定期间内反复实施判断处理。
当开始判断处理时，首先，在步骤S10中，对电压传感器30是否异常进行判断。异常包括不可逆的异常(故障)和可逆的异常。若从电压传感器30输出的电池电压VB小于第一判断电压Vtg1，则例如能够判断为是由对电压传感器30与转换部51进行连接的配线的断线引起电压传感器30异常。另外，在本实施方式中，步骤S10的处理相当于“异常判断部”。
若在步骤S10中判断为否定，则在步骤S12中解除输出至行驶控制ECU70的限制指令RB。另外，关于限制指令RB，将在后文中加以叙述并进行详细说明。在接下来的步骤S14中，将通过转换部51转换为第一数字信号DS1的电流范围HI从第二范围HI2切换为第一范围HI1。另外，在上次的判断处理中判断为电压传感器30并未异常，限制指令RB已经解除，且通过转换部51转换为第一数字信号DS1的电流范围HI已经设定为第一范围HI1的情况下，也可以省略步骤S12、S14的处理。
在步骤S16中，使用电压传感器30对电池电压VB进行检测。接着，在步骤S18中，使用步骤S16中检测出的电池电压VB对平均电压VBA进行计算。平均电压VBA是在比预定期间的两倍更长的期间内检测出的电池电压VB的平均值。
在步骤S20中，基于步骤S18中算出的平均电压VBA对电池40的过充电状态进行判断。具体而言，对平均电压VBA是否大于阈值电压Vth进行判断。在本实施方式中，阈值电压Vth设定为与过充电状态对应的电池电压VB，例如，设定为电池40的实际电池容量PS为80％时的电池电压VB。
在电池40并非过充电状态的情况下，在步骤S20中判断为否定。此时，在步骤S22中，将继电器开关31维持接通状态，并结束判断处理。此外，在电池40为过充电状态的情况下，在步骤S20中判断为肯定。此时，在步骤S24中，将继电器开关31切换为断开状态，并结束判断处理。
另一方面，在步骤S10中判断为肯定时，也就是说，在判断为电压传感器30异常时，在步骤S26中，判断为电流传感器32异常。在从电流传感器32输出的传感器电压VS比预定的第二判断电压Vtg2小的情况下，例如能够判断为对范围设定部CV1、CV2和电流传感器32进行连接的配线、或对电流传感器32和转换部51进行连接的配线的断线引起电流传感器32异常。
在步骤S26中判断为肯定时，由于无法判断电池40的过充放电状态，因此，在步骤S48中将继电器开关31切换为断开状态，并结束判断处理。另一方面，在步骤S26中判断为否定时，则在步骤S28中，向行驶控制ECU70输出限制指令RB。在此，限制指令RB是对电池40的充放电进行限制以使充放电电流IS为预定电流值IK以下的指令。在本实施方式中，预定电流值IK设定为第二范围HI2的最大电流IH。通过根据限制指令RB对旋转电机10的控制量进行限制，以将充放电电流IS控制在预定电流值IK以下。另外，在本实施方式中，步骤S28的处理相当于“充放电限制部”，预定电流值IK相当于“预定值”。
在限制指令RB的输出后，在步骤S30中判断为充放电电流IS为预定电流值IK以下。在步骤S30中判断为否定时，在步骤S32中，将通过转换部51转换为第一数字信号DS1的电流范围HI维持为第一范围HI1。另外，在本实施方式中，步骤S30的处理相当于“电流判断部”。
另一方面，在步骤S30中判断为肯定时，也就是说，在判断为充放电电流IS为预定电流值IK以下时，在步骤S34中，将通过转换部51转换为第一数字信号DS1的电流范围HI从第一范围HI1切换为第二范围HI2。
在步骤S32、S34中分别将电流范围HI设定为第一范围HI1、第二范围HI2时，对电池40的过充电状态的判断中使用的累加值∑进行计算。在此，累加值∑为充放电电流IS的累加值，详细而言，是由步骤S32中设定的第一范围HI1或步骤S34中设定的第二范围HI2转换来的第一数字信号DS1的累加值。
具体而言，在步骤S36中，对是否已经设定累加值∑的初始值∑s进行判断。在步骤S36中判断为否定时，在步骤S38中，基于上次之前的判断处理中算出的平均电压VBA对初始值∑s进行设定。另外，平均电压VBA在判断为电压传感器30并非异常的情况下被算出。因此，初始值∑s能够基于异常判断前检测出的电池电压VB的平均值来设定。另外，在本实施方式中，步骤S38的处理相当于“初始值设定部”。
在步骤S36中判断为肯定时或在步骤S38中对初始值∑s进行设定时，在步骤S40中，使用电流传感器32对充放电电流IS进行检测。接着，在步骤S42中，使用步骤S40中检测出的充放电电流Is对累加值∑进行计算。累加值∑是通过在初始值∑s上加上在上述初始值∑s的设定后检测出的充放电电流IS而算出的。
在步骤S44中，基于步骤S42中算出的累加值∑对电池40的过充电状态进行判断。因此，在步骤S34中，在通过转换部51转换为第一数字信号DS1的电流范围HI从第一范围HI1切换为第二范围HI2的情况下，基于由第二范围HI2转换的第一数字信号DS1对电池40的过充电状态进行判断。
具体而言，对累加值∑是否为阈值累加值∑th以上进行判断。在本实施方式中，阈值累加值∑th设定为与过充电状态对应的累加值∑，例如，设定为电池40的实际电池容量PS为略小于80％的值(75％)时的累加值∑。另外，在本实施方式中，步骤S44的处理相当于“状态判断部”。
在电池40并非过充电状态的情况下，在步骤S44中判断为否定。此时，在步骤S46中，将继电器开关31维持接通状态，并结束判断处理。此外，在电池40为过充电状态的情况下，在步骤S44中判断为肯定。此时，在步骤S48中，将继电器开关31切换为断开状态，并结束判断处理。
接着，在图3中示出了判断处理的一例。在图3中示出了如下过程，即在电池40的充电过程中，在电压传感器30异常的情况下对电池40的过充放电状态进行判断。
在图3中，(A)表示电池电压VB的转变，(B)表示电流传感器32的转变，(C)表示限制指令RB的转变，(D)表示充放电电流IS的转变。此外，(E)表示电流范围HI的转变，(F)表示实际电池容量PS的转变，(G)表示累加值∑的转变，(H)表示继电器开关31的连接状态的转变。
此外，在图3的(G)、(H)中，在电压传感器30异常的情况下，用实线表示电流范围HI从第一范围HI1切换为第二范围HI2时的各累加值∑的转变F1。此外，在电压传感器30异常的情况下，也用虚线表示电流范围HI维持为第一范围HI1时的各累加值∑的转变F2。
在图示的例子中，在时刻t1，电压传感器30异常，电池电压VB下降。随后，在时刻t2电池电压VB小于第一判断电压Vtg1时，通过控制部60来判断电压传感器30的异常，并输出限制指令RB。由此，充放电电流IS被限制，充放电电流IS下降。
此外，在时刻t2开始累加值∑的计算，并基于算出的累加值∑对电池40的过充电状态进行判断。具体而言，基于在电压传感器30的异常判断前算出的平均电压VBA对初始值∑s进行设定，并基于由预定的电流范围HI转换的第一数字信号DS1对累加值∑进行计算。在图示的例子中，在充放电电流IS的限制开始的时刻t2，充放电电流IS大于预定电流值IK，因此，电流范围HI维持为第一范围HI1。因此，在时刻t2，基于由第一范围HI1转换的第一数字信号DS1对累加值∑进行计算，并且累加值∑相对于经过时间以第一倾角θ1开始上升。
随后，在时刻t3充放电电流IS为预定电流值IK以下时，电流范围HI从第一范围HI1切换为第二范围HI2，并基于由第二范围HI2转换的第一数字信号DS1对累加值∑进行计算。
在图4中示出了充放电电流IS与第一数字信号DS1之间的关系。如图4所示，第二范围HI2设定得比第一范围HI1小。另一方面，第一范围HI1及第二范围HI2转换为同一灰度级数(日文：階調数)2KM的第一数字信号DS1。因此，第一范围HI1中的电流传感器32的分辨率BC1比第二范围HI2中的分辨率BC2大。
在图5中示出了电流传感器32的分辨率BC与检测误差之间的关系。如图5所示，分辨率BC越小，则检测误差越小。因此，通过将第一范围HI1切换为第二范围HI2，以使电流传感器32的检测误差得到抑制。
在图3图示的例子中，在时刻t3电流范围HI从第一范围HI1切换为第二范围HI2，电流传感器32的检测误差得到抑制，其结果是，累加值∑的倾角θ向比第一倾角θ1大倾角差△θ的第二倾角θ2上升。在本实施方式中，由于充电电流IS的减小，使得累加值∑的倾角θ随着经过时间而减小。但是，由于电流范围HI从第一范围HI1切换为第二范围HI2，使得在时刻t3累加值∑的倾角θ向比第一倾角θ1、即维持为第一范围HI1时大倾角差△θ的第二倾角θ2上升。
作为第二倾角θ2上升的例子，例如存在图6所示的情况。具体而言，预想如下情况，即在电流范围HI为第一范围HI1的情况下，如虚线所示，从电流IX至电流IZ的充放电电流IS转换为表示电流IX的电压值的灰度值(日文：階調値)KX。在上述情况下，电流范围HI从第一范围HI1切换为第二范围HI2，如实线所示以如下方式切换，即、使从电流IX至电流IZ的充放电电流IS中的、从电流IX与电流IZ之间的电流IY至电流IZ的充放电电流IS转换为表示电流IY的电压值的灰度值KY。在上述情况下，由第二范围HI2转换的第一数字信号DS1表示由第一范围HI1转换的第一数字信号DS1以上的电压值，因此，累加值∑的倾角θ上升。
假设，如图3的(G)、(H)中的虚线所示，即使在电压传感器30异常的情况下，若电流范围HI维持为第一范围HI1，则累加值∑的倾角θ维持为第一倾角θ1。在上述情况下，在电池40的实际电池容量PS到达80％的时刻t5之后的时刻t6，由于累加值∑到达阈值累加值∑th，由此判断电池40过充电，继电器开关31切换为断开状态。在电池40的实际电池容量PS为大于80％的过充电状态之后判断为电池40过充电，因此，无法高精度地判断过充电状态。
另一方面，在本实施方式中，如图3的(G)、(H)中的实线所示，在电压传感器30异常的情况下，电流范围HI从第一范围HI1切换为第二范围HI2。在上述情况下，在时刻t5之前的时刻t4，由于累加值∑到达阈值累加值∑th，因此，判断为电池40过充电，继电器开关31切换为断开状态。在电池40为过充电状态之前判断为电池40过充电，因此，能够高精度地进行过充电判断。
根据以上详细叙述的本实施方式，能够取得下述技术效果。
在电池监视装置100中，转换部51将电流传感器32检测出的充放电电流IS转换为第一数字信号DS1，并且将电压传感器30检测出的电池电压VB转换为第二数字信号DS2。BMU50的控制部60基于第一数字信号DS1对电池40的SOC进行计算，并且基于第二数字信号DS2对电池40的过充放电状态进行判断。此外，在判断为电压传感器30异常的情况下，基于第一数字信号DS1对电池40的过充放电状态进行判断。也就是说，在电压传感器30异常时，代替由电压传感器30的检测电压实现的电池40的过充放电判断，而实施由电流传感器32的检测电流实现的电池40的过充放电判断。但是，为了使由电流传感器32实现的电流检测与大范围的充放电电流IS对应，将对充放电电流IS进行检测的电流范围HI增大，因此，精度低。因此，仅将电池40的过充放电判断的参数从电压切换为电流，无法确保过充放电判断的精度。
关于这一点，在本实施方式中，在电压传感器30异常时，将通过转换部51转换为第一数字信号DS1的电流范围HI从第一范围HI1切换为第二范围HI2，并基于由上述第二范围HI2转换的第一数字信号DS1对电池40的过充放电状态进行判断。由此，在电压传感器30异常时，能够提高过充放电判断的精度。
另一方面，在通过转换部51转换为第一数字信号DS1的电流范围HI切换为第二范围HI2之后，若充放电电流IS变动并超过第二范围HI2，则无法准确地对充放电电流IS进行检测，SOC的计算精度变差，并且过充放电判断的精度变差。关于这一点，在本实施方式中，在电压传感器30异常时，对电池40的充放电进行限制以使充放电电流IS变为预定电流值IK以下。因此，能够抑制在通过转换部51转换为第一数字信号DS1的电流范围HI切换为第二范围HI2之后，充放电电流IS变动并超过第二范围HI2，能够提高SOC的计算精度，并且能够提高过充放电判断的精度。
尤其，在本实施方式中，在判断为充放电电流IS为预定电流值IK以下的情况下，将电流范围HI切换为第二范围HI2。因此，能够可靠地抑制在通过转换部51转换为第一数字信号DS1的电流范围HI切换至第二范围HI2之后，充放电电流IS变动并超过第二范围HI2，能够理想地提高SOC的计算精度以及过充放电判断的精度。
例如，若能通过第二范围HI2中的分辨率BC2对第一范围HI1的充放电电流IS进行检测，则无需切换电流范围HI。然而，电流范围HI大、且分辨率BC小的电流传感器32成本高，因此，若使用这种电流传感器32，则电池监视装置100的制造成本会增大。关于这一点，在本实施方式中，采用组合使用电流范围HI大且分辨率BC大的电流传感器32和电流范围HI小且分辨率BC小的电流传感器32的结构，因此，能够抑制电流传感器32的成本，能够抑制电池监视装置100的制造成本。
在本实施方式中，在电压传感器30异常时，基于在异常判断前检测出的电池电压VB的平均值即平均电压VBA，对累加值∑的初始值∑s进行设定。因此，能够提高计算开始时的累加值∑的估算精度，能够提高过充放电判断的精度。
(第二实施方式)
以下，参照图7～图9，以与之前的第一实施方式的不同点为中心，对第二实施方式进行说明。在图7中，为了方便，对于与之前的图2所示的处理相同的处理，标注相同的步骤编号并省略说明。
在本实施方式中，在预定电流值IK可变这一点上与第一实施方式不同。因此，在本实施方式的判断处理中，在根据通过限制指令RB对电池40的充放电进行限制时，对预定电流值IK进行设定。
在图7中示出了本实施方式的判断处理的流程图。在本实施方式的判断处理中，在步骤S26中判断为否定时，在步骤S50中，基于电池40的SOC对预定电流值IK进行设定，并进入步骤S28。另外，在本实施方式中，步骤S50的处理相当于“预定值设定部”。
在图8中示出了SOC与预定电流值IK之间的关系。在图8中，(A)是表示电池40放电时的SOC与预定电流值IK之间的关系，(B)表示电池40充电时的SOC与预定电流值IK之间的关系。
如图8的(A)所示，在电池40放电时，将预定电流值IK设定为SOC越小则为越小的值。具体而言，在SOC为0％至第一蓄电状态SK1的期间内，设定为第一预定电流值IK1。在SOC为第一蓄电状态SK1至比第一蓄电状态SK1大的第二蓄电状态SK2的期间内，设定为比第一预定电流值IK1更大的第二预定电流值IK2。在SOC为第二蓄电状态SK2至比第二蓄电状态SK2大的第三蓄电状态SK3(100％)的期间内，设定为比第二预定电流值IK2大的第三预定电流值IK3。
此外，如图8的(B)所示，在电池40充电时，将预定电流值IK设定为SOC越大则为越小的值。具体而言，在SOC为0％至第一蓄电状态SK1的期间内，设定为第三预定电流值IK3。在SOC为第一蓄电状态SK1至第二蓄电状态SK2的期间内，设定为第二预定电流值IK2。在SOC为第二蓄电状态SK2至第三蓄电状态SK3(100％)的期间内，设定为第一预定电流值IK1。
在图9中示出了电池40的充电过程中的预定电流值IK的转变。如图9所示，在本实施方式中，预定电流值并非恒定值，而是基于SOC设定为可变。具体而言，在时刻t15至时刻t16的期间内，SOC上升并超过第二蓄电状态SK2，因此，预定电流值IK设定为相对较小的第一预定电流值IK1。在电池40充电时，在SOC较大的情况下，与SOC较小的情况相比，优选加大充电电流的限制程度，优选将充电电流的上限即预定电流值IK设定得较小。
另一方面，若想要抑制过充电状态，则还考虑到无论SOC如何均将预定电流值IK设定为较小的值。然而，若在SOC较小的情况下预定电流值IK仍设定为较小的值，则无论变为过充电状态的可能性是否低，充电电流均被过度限制，在电池40的充电中会发生无法充分地回收车辆的减速能量等障碍。
根据以上说明的本实施方式，将预定电流值IK设定为SOC越大则为越小的值。因此，能够在抑制充电电流的过度限制的同时，理想地抑制电池40变成过充电状态。
此外，在本实施方式中，在电池40的放电过程中，在SOC较小的情况下，与SOC较大的情况相比，优选加大放电电流的限制程度，优选将放电电流的上限即预定电流值IK设定得较小。
另一方面，若想要抑制过放电状态，则还考虑到无论SOC如何均将预定电流值IK设定为较小的值。然而，若在SOC较大的情况下预定电流值IK仍设定为较小的值，则无论变为过充电状态的可能性是否低，放电电流均被过度限制，在电池40的放电中发生无法给车辆提供充分的推进力等障碍。
根据本实施方式，将预定电流值IK设定为SOC越小则为越小的值。因此，能够在抑制放电电流的过度限制的同时，理想地抑制电池40变成过放电状态。
(第三实施方式)
以下，参照图10～图14，以与之前的第一实施方式的不同点为中心，对第三实施方式进行说明。在图10中，为了方便，对于与之前的图1所示的结构相同的结构，标注相同的符号并省略说明。
在本实施方式中，电池监视装置100在包括多个电流传感器32A～32D这一点上与第一实施方式不同。另外，第一电流传感器32A～第四电流传感器32D的电流范围HI预先设定为恒定值，在BMU50中并未设置用于设定电流范围HI的范围设定部CV。
转换部51包括与第一电流传感器32A～第四电流传感器32D对应的第一电流转换部56A～第四电流转换部56D以及与电压传感器30对应的电压转换部58。第一电流转换部56A将从第一电流传感器32A输出的充放电电流IS转换为表示充放电电流IS的电流值的第一数字信号DS1。具体而言，第一电流传感器32A将与检测出的充放电电流IS对应的传感器电压VS输出至第一电流转换部56A，第一电流转换部56A将上述传感器电压VS转换为第一数字信号DS1。此外，第二电流转换部56B将从第二电流传感器32B输出的充放电电流IS转换为表示充放电电流IS的电流值的第一数字信号DS1。此外，第三电流转换部56C将从第三电流传感器32C输出的充放电电流IS转换为表示充放电电流IS的电流值的第一数字信号DS1。此外，第四电流转换部56D将从第四电流传感器32D输出的充放电电流IS转换为表示充放电电流IS的电流值的第一数字信号DS1。电压转换部58将从电压传感器30输出的电池电压VB转换为表示电池电压VB的电压值的第二数字信号DS2。
控制部60从第一电流传感器32A～第四电流传感器32D中选择一个电流传感器32，并使用所选的电流传感器32对充放电电流IS进行检测。在控制部60选择第一电流传感器32A的情况下，对与第一电流传感器32A对应的第一电流转换部56A输出基准电压VK，而对其他的电流转换部56B～56D不输出基准电压VK。此外，在控制部60选择第二电流传感器32B的情况下，对与第二电流传感器32B对应的第二电流转换部56B输出基准电压VK，而对其他的电流转换部不输出基准电压VK。此外，在控制部60选择第三电流传感器32C的情况下，对与第三电流传感器32C对应的第三电流转换部56C输出基准电压VK，而对其他的电流转换部不输出基准电压VK。此外，在控制部60选择第四电流传感器32D的情况下，对与第四电流传感器32D对应的第四电流转换部56D输出基准电压VK，而对其他的电流转换部不输出基准电压VK。另外，在第一电流转换部56A预先设定有与第一电流传感器32A对应的分辨率BC1，因此，控制部60无需设定分辨率BC。
在图11中示出了本实施方式的充放电电流IS与第一数字信号DS1之间的关系。第一电流传感器32A～第四电流传感器32D具有互为不同的电流范围HI，第一电流传感器32A的电流范围HI是第一范围HI1。此外，第二电流传感器32B～第四电流传感器32D的电流范围HI是第一检测范围HD1～第三检测范围HD3，通过这些第一检测范围HD1～第三检测范围HD3构成第二范围HI2。
如图11所示，第二范围HI2设定得比第一范围HI1小，在第二范围HI2中设定为，第一检测范围HD1～第三检测范围HD3的电流范围HI依次变小。因此，在本实施方式中，通过第二电流传感器32B～第四电流传感器32D的选择能够改变第二范围HI2的宽度。
具体而言，第一范围HI1以及第一检测范围HD1～第三检测范围HD3设定为相对于零电流IE(参照图4)对称的范围，各范围的最大电流IJ、IH、IG、IH设定为依次变小。此外，各范围的最小电流IA、IB、IC、ID设定为依次变大。另一方面，第一范围HI1以及第一检测范围HD1～第三检测范围HD3转换为同一灰度级数2KM的第一数字信号DS1。因此，第一范围HI1以及第一检测范围HD1～第三检测范围HD3的分辨率BC设定为依次变小。
如此，在本实施方式中，能够改变第二范围HI2的宽度。因此，在本实施方式的判断处理中，将电流范围HI从第一范围HI1切换为第二范围HI2时，对检测范围HD进行设定。
在图12中示出了本实施方式的判断处理的流程图。在本实施方式的判断处理中，在步骤S30中判断为肯定时，在步骤S60中，基于充放电电流IS对检测范围HD进行设定，并进入步骤S34。
在图13中示出了充放电电流IS与第二范围HI2之间的关系。如图13所示设定为，充放电电流IS越小，则检测范围HD的宽度越窄。具体而言，充放电电流IS在从零电流至第一判断电流Itg1的期间内设定为第三检测范围HD3。充放电电流IS在从第一判断电流Itg1至比第一判断电流Itg1大的第二判断电流Itg2的期间内设定为第二检测范围HD2。充放电电流IS在从第二判断电流Itg2至预定电流值IK的期间内设定为第一检测范围HD1。
接着，在图14中示出了本实施方式的判断处理的一例。在图14中示出了如下的过程，即在电池40的充电过程中，在电压传感器30变得异常之后，电池40的充电受到限制的情况下，对第二范围HI2进行切换的过程。
在图14中，(A)表示充放电电流IS的转变，(B)表示第二范围HI2的转变，(C)表示充放电电流IS的累加值∑的转变。另外，在图示的例子中，在电池40的充电限制后，充放电电流IS单调地减少。
在图示的例子中，若在时刻t21充放电电流IS变成预定电流值IK以下，则电流范围HI从第一范围HI1切换为第二范围HI2。在切换为第二范围HI2的时刻t21，充放电电流IS比第二判断电流Itg2大，因此，设定为第二范围HI2中的、第一检测范围HD1。在本实施方式中，由于充放电电流IS的减小，使得累加值的倾角θ随着经过时间而减小。然而，由于电流范围HI从第一范围HI1切换至第二范围HD1，使得在时刻t21累加值的倾角θ向比第一倾角θ1、即维持为第一范围HI1时大第一倾角差△θ1的第二倾角θ2上升。
随后，在时刻t22充放电电流IS比第二判断电流Itg2小时，电流范围HI从第一检测范围HD1切换为第二检测范围HD2。伴随于此，在时刻t22，第二倾角θ2以比维持为第一检测范围HD1时大第二倾角差△θ2的程度上升。此外，在时刻t23充放电电流IS比第一判断电流Itg1小时，电流范围HI从第二检测范围HD2切换为第三检测范围HD3。伴随于此，在时刻t23，第二倾角θ2以比维持为第二检测范围HD2时大第三倾角差△θ3的程度上升。
根据以上说明的本实施方式，第二范围HI2的宽度随着充放电电流IS的收敛而变窄。由此，能够抑制电流传感器32的检测误差，能够提高过充放电判断的精度。
在本实施方式中，能够随着电流传感器32的检测误差的抑制使累加值∑的倾角θ上升。由此，能够使累加值∑到达阈值累加值∑th的时间提前，能够理想地抑制电池40变成过充电状态。
(其他实施方式)
本公开并不局限于上述实施方式的记载内容，也可以以如下方式实施。
在上述实施方式中示出了在电压传感器30异常时输出限制指令RB的例子，但并不局限于此。例如，也可以在电压传感器30异常时，充放电电流IS为预定电流值IK以下的情况下，不输出限制指令RB。
在上述实施方式中示出了如下的例子，即在输出限制指令RB之后，将电流范围HI从第一范围HI1切换为第二范围HI2时，对充放电电流IS是否为预定电流值IK以下进行判断，但并不局限于此。例如，也可以在预先获知在输出限制指令RB后至充放电电流IS变得比预定电流值IK小的期间内所需的最大期间、即基准期间TK(参照图1)的情况下，在上述基准期间之后将电流范围HI切换为第二范围HI2。
在上述情况下，在超过基准期间TK仍维持充放电电流IS比预定电流值IK大的状态的情况下，也可以向未图示的高阶ECU等报告上述情况。
在上述实施方式中示出了累加值∑的初始值∑s是基于平均电压VBA设定的例子，但并不局限于此，初始值∑s既可以基于SOC设定，也可以基于在刚要进行异常判断之前检测出的电池电压VB设定。
在上述实施方式中示出了转换部51设置于BMU50内的例子，但也可以设置于BMU50外。
在上述第三实施方式中示出了电池监视装置100包括四个电流传感器32的例子，但并不局限于此。例如，电池监视装置100既可以包括两个或三个电流传感器32，也可以包括五个以上的电流传感器32。
在上述实施方式中，作为实现电流范围HI大且分辨率BC大的电流传感器32和电流范围HI小且分辨率BC小的电流传感器32的结构，示出了包括多个范围设定部CV的例子和包括多个电流传感器32的例子，但并不局限于此。例如，也可以包括多个范围设定部CV且包括多个电流传感器32。
虽然根据实施例对本公开进行了记述，但是应当理解为本公开并不限定于上述实施例、结构。本公开也包含各种各样的变形例、等同范围内的变形。除此之外，各种各样的组合、方式、进一步包含有仅一个要素、一个以上或一个以下的其他组合、方式也属于本公开的范畴、思想范围。

Claims (6)

1.一种控制装置，所述控制装置应用于电池监视装置(100)，所述电池监视装置包括：
电流检测部(32)，所述电流检测部对电池(40)的充放电电流(IS)进行检测；
电压检测部(30)，所述电压检测部对所述电池的电池电压(VB)进行检测；以及
转换部(51)，所述转换部将所述充放电电流转换为表示所述充放电电流的电流值的第一数字信号，并且将所述电池电压转换为表示所述电池电压的电压值的第二数字信号，
所述控制装置基于所述第一数字信号对表示所述电池的蓄电状态的SOC进行计算，并且基于所述第二数字信号对所述电池的过充放电状态进行判断，
所述控制装置的特征在于，包括：
异常判断部，所述异常判断部对所述电压检测部的异常进行判断；以及
状态判断部，通过所述异常判断部判断为所述电压检测部异常的情况下，所述状态判断部把所述转换部将所述充放电电流转换为所述第一数字信号的电流范围从第一范围(HI1)切换为比所述第一范围窄的第二范围(HI2)，并基于由所述第二范围转换的所述第一数字信号对所述电池的过充放电状态进行判断。
2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述控制装置包括充放电限制部，在通过所述异常判断部判断为所述电压检测部异常的情况下，所述充放电限制部对所述电池的充放电进行限制，以使所述充放电电流为预定值(IK)以下，
所述状态判断部在由所述充放电限制部对所述电池的充放电的限制开始之后，将所述电流范围从所述第一范围切换为所述第二范围。
3.如权利要求2所述的控制装置，其特征在于，
所述控制装置包括电流判断部，所述电流判断部在所述充放电限制部对所述电池的充放电的限制开始之后，对所述充放电电流是否为所述预定值以下进行判断，
在通过所述电流判断部判断为所述充放电电流为所述预定值以下的情况下，所述状态判断部将所述电流范围从所述第一范围切换为所述第二范围。
4.如权利要求2或3所述的控制装置，其特征在于，
所述控制装置包括预定值设定部，所述预定值设定部在所述电池充电时，将所述预定值设定为所述SOC越大则为越小的值，在所述电池放电时，将所述预定值设定为所述SOC越小则为越小的值。
5.如权利要求1至4中任一项所述的控制装置，其特征在于，
所述状态判断部能够改变所述第二范围的宽度，将所述第二范围设为所述充放电电流越小则宽度越窄的范围。
6.如权利要求1至5中任一项所述的控制装置，其特征在于，
所述状态判断部使用所述充放电电流的累加值(∑)对所述电池的过充放电状态进行判断，
所述控制装置包括初始值设定部，在通过所述异常判断部判断为所述电压检测部异常的情况下，所述初始值设定部基于在异常判断前检测出的所述电池电压的平均值(VBA)对所述累加值的初始值进行设定。
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