CN116057388A - 电池监视系统 - Google Patents

电池监视系统 Download PDF

Info

Publication number
CN116057388A
CN116057388A CN202180054171.0A CN202180054171A CN116057388A CN 116057388 A CN116057388 A CN 116057388A CN 202180054171 A CN202180054171 A CN 202180054171A CN 116057388 A CN116057388 A CN 116057388A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
unit
noise
current
measurement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180054171.0A
Other languages
English (en)
Inventor
古田善一
谷口壮耶
根塚智裕
本多一隆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Publication of CN116057388A publication Critical patent/CN116057388A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/12—Recording operating variables ; Monitoring of operating variables
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/21—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having the same nominal voltage
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3842—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/549—Current
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/005—Testing of electric installations on transport means
    • G01R31/006—Testing of electric installations on transport means on road vehicles, e.g. automobiles or trucks
    • G01R31/007—Testing of electric installations on transport means on road vehicles, e.g. automobiles or trucks using microprocessors or computers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

激励信号生成部(6)对信号生成部(5)所生成的正交参照信号的同相信号REFI进行处理来生成激励信号VCSx，电流激励部(7)利用电压信号IxSP、IxSN生成基于激励信号VCSx的激励电流并向电池单元(2)接通。阻抗测定部(10)基于由电流测定部(8)测定出的激励电流和由电压测定部(9)测定出的电池单元(2)的电压测定电池单元(2)的交流阻抗。噪声测定部(11)基于该激励电流和该电压将叠加在电池单元(2)的噪声作为噪声电压进行测定。控制部(4)选择电池单元(2(1)～2(4))中的不设为交流阻抗的测定对象的电池单元(2(4))，在不使与电池单元(2(4))连接的电流激励部(7)动作而仅使相应的电压测定部(8)动作的状态下，由噪声测定部(11)测定与正交参照信号的频率fLO相等的测定频率附近的噪声电压。

Description

电池监视系统
关联申请的相互参照
本申请基于2020年9月4日申请的日本申请号2020-149046号，在此引用其记载内容。
技术领域
本公开涉及一种监视构成电池组的多个电池单元的系统。
背景技术
近年，正在普及利用了二次电池的电动汽车等，用于安全地利用二次电池的电池监视系统(Battery Management System：BMS)的需求越来越高。关于二次电池，通过测定其交流阻抗等，能够估计以电池的余量(State of Charge：SOC)为首的内部状态。例如在专利文献1中，与各电池单元对应地具备向测定对象流通电流的信号激励部、电流测定部以及测定来自电池的响应电压的电压测定部，使用从他们得到的电压值、电流值测定阻抗。在使用该交流阻抗法的测定中，仅检测与测定频率相等的频率分量的信号，因此噪声去除能力高，能够进行信噪比(SNR)良好的测定。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2020/003841号小册子
发明内容
然而，对例如搭载于电动汽车、混合动力汽车的电池包连接有用于对马达进行驱动的逆变器，在汽车行驶时，逆变器的驱动电流作为噪声电流叠加在电池电流。在以往技术的阻抗测定中，如果包含与测定频率相同或其附近的频率分量的噪声电流叠加在激励电流，则阻抗的测定结果产生误差。因此，在汽车的行驶中无法进行准确的阻抗测定，在内部状态的估计中也会产生误差。
本公开是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供在流过噪声电流的环境下也能够准确地测定二次电池的阻抗的电池监视系统。
根据技术方案1所述的电池监视系统，激励信号生成部对参照信号生成部所生成的正交参照信号的同相信号进行处理来生成激励信号，电流生成部生成基于该激励信号的激励电流并向电池单元接通。阻抗测定部基于由电流测定部测定出的激励电流和由电压测定部测定出的电池单元的电压，测定电池单元的交流阻抗。噪声测定部基于由电压测定部测定出的电压，将叠加在电池单元的噪声作为噪声电压进行测定，估计噪声电流。
控制部选择多个电池单元中的不设为交流阻抗的测定对象的1个以上的电池单元，在不使与该选择的电池单元连接的电流生成部动作而仅使相应的电压测定部动作的状态下，通过噪声测定部测定与正交参照信号的频率相等的测定频率附近的噪声电压。如果这样控制，则能够将电池单元的阻抗的测定和噪声电压的测定在互不影响的情况下并行地进行。因而，即使在电池组正在对负载供给电力的状态下，也能够以高精度进行阻抗的测定和噪声电压的测定。
根据技术方案2所述的电池监视系统，单元电压测定部测定电池单元的电压，电阻电压测定部测定与多个电池单元串联连接的电阻元件的电压。而且，控制部在不使电流生成部动作而使所述电阻电压测定部动作的状态下，与技术方案1同样地测定噪声电压。在这样构成的情况下，也与技术方案1同样地，能够将电池单元的阻抗的测定和噪声电压的测定在互不影响的情况下并行地进行。
根据技术方案3所述的电池监视系统，控制部将噪声测定部所测定出的噪声电压与阻抗测定部对交流阻抗的测定结果一起发送到上级系统。由此，上级系统能够基于噪声电压的电平评价交流阻抗的测定结果。
根据技术方案5所述的电池监视系统，控制部对设为噪声电压的测定对象的电池单元以分时方式进行切换来在固定期间内测定全部的电池单元的交流阻抗，将这些测定结果发送到上级系统。由此，上级系统能够在固定期间内掌握全部的电池单元的交流阻抗的测定结果。
附图说明
关于本公开的上述目的及其它目的、特征、优点通过参照附图并下述的详细的记述变得更明确。该如图如下。
图1是表示第一实施方式中的电池监视装置的结构的功能框图。
图2是表示激励信号处理部的结构的图。
图3是表示电流激励部的结构的图。
图4是表示电流测定部的结构的图。
图5是表示电压测定部的结构的图。
图6是表示在多个电池监视装置与电池控制装置之间进行的通信方式的一例的图。
图7是表示正交参照信号的波形的图。
图8是表示激励电流的波形和频谱的图。
图9是表示理想状态下的激励交流电压的频谱和由电压测定部输出的电压的频谱的图。
图10是叠加了噪声电流的情况下的与图9相当的图。
图11是表示电池监视装置的测定处理的流程图。
图12是仅使电压测定部动作的情况下的与图10相当的图。
图13是表示第二实施方式中的电池监视装置的结构的功能框图。
图14是表示第三实施方式中的电池监视装置的结构的功能框图。
图15是表示在第四实施方式中由第三实施方式的电池监视装置测定阻抗及噪声时的控制方式的一例的时间图。
图16是表示第五实施方式中的电池监视装置的结构的功能框图。
图17是表示电池监视装置的测定处理的流程图。
图18是说明阻抗测定部中的阻抗的测定的图。
图19是示出表示各频率下的阻抗值和噪声值的数据表的一例的图。
图20是表示第六实施方式中的电池监视装置的结构的功能框图。
图21是表示第七实施方式中的电池监视装置的结构的功能框图。
具体实施方式
(第一实施方式)
如图1所示，电池组1是将多个例如4个电池单元2(1)～2(4)串联连接来构成的。电池单元2例如是锂离子电池等二次电池。与电池组1连接的电池组监视装置3具备控制部4、信号生成部5、激励信号处理部6、电流激励部7、电流测定部8、电压测定部9、阻抗测定部10、噪声测定部11以及通信I/F 12等。电流激励部7、电流测定部8以及电压测定部9是与各电池单元2对应地设置的。通信I/F 12用于电池组监视装置3在与后述的上级系统之间进行通信。
对各电池单元2(1)～2(4)的上位电极和下位电极分别连接有电压测定部8(1)～8(4)。信号生成部5生成如图7所示那样频率与测定频率fLO相同的正弦波和余弦波即正交参照信号REFI、REFQ。这些正交参照信号REFI、REFQ输出到电流测定部8和电压测定部9。对于激励信号处理部6仅输入参照信号REFI。
如图2所示，相当于激励信号生成部的激励信号处理部6通过电平变换器21将所输入的参照信号REFI按照由控制部4设定的目标激励电流进行电平变换，也就是说赋予DC偏置，进一步通过DAC 22变换为模拟电压信号。模拟电压信号在通过经由滤波器23而去除了在解调处理中被赋予的镜像(image)分量之后输入到误差放大器24。
对于误差放大器24的反相输入端子，输入来自电流激励部7的电压信号IxSP，以使该电压信号IxSP与电压信号IxSN的电位差与作为控制目标值而提供至非反相输入端子的电压信号一致的方式对输出信号VCSx进行控制。此外，x＝1～4。由电流激励部7输出的激励电流如图8所示那样是被赋予了DC偏置的交流电流，其频率分量包含直流分量和测定频率fLO。
如图3所示，相当于电流生成部的电流激励部7包括电阻元件RLx、N沟道MOSFET_Mx及电阻元件RSx的串联电路。激励信号处理部6的输出信号VCSx提供至FET_Mx的栅极，电阻元件RSx的两端分别作为电压信号IxSP、IxSN输入到激励信号处理部6和电流测定部8。而且，所述串联电路的两端作为激励电流信号IxFP、IxFN输出。即，电流激励部7以使作为感测电阻的元件RSx的端子电压与控制目标值一致的方式生成激励电流信号IxFP、IxFN。
如图4所示，电流测定部8具备减法器25P及25N、ADC 26、DC偏置校正部27、减法器28、滤波器29以及正交解调器30。电压信号IxSP、IxSN分别经由减法器25P、25N输入到ADC26。由ADC 26变换后的电压数据输入到DC偏置校正部27和减法器28。DC偏置校正部27生成与ADC 26的输出数据相应的DC偏置校正值并输入到减法器25及28。
减法器28的输出数据经由滤波器29输入到正交解调器30。正交解调器30包括乘法器31I及31Q以及滤波器32I及32Q。滤波器29的输出数据输入到乘法器31I及31Q。对于乘法器31I、31Q，分别还输入参照信号REFI、REFQ，各输入信号被相乘而进行正交解调。乘法器31I、31Q的输出数据分别经由滤波器32I、32Q去除镜像分量后生成数据IxBI、IxBQ，它们输入到阻抗测定部10和噪声测定部11。
此外，电压测定部9的结构如图5所示那样与电流测定部8对称，对对应的结构要素附加了相同的符号。对于电压测定部9，输入对应的电池单元2的各端子电压VxSP、VxSN，与电流测定部8同样地进行正交解调，生成数据VxBI、VxBQ并输入到阻抗测定部10和噪声测定部11。另外，在电池监视装置3中，除了电流激励部7以外的部分构成为集成电路33。
激励电流当被施加到电池单元2时，通过交流阻抗被变换为电压。在电池单元2的两端产生的激励电压VxSP、VxSN的理想的频谱如图9所示那样包含DC分量以及在测定频率fLO下产生信号。DC分量是电池单元2的电压和阻抗与激励电流的DC偏置之积的和，在频率fLO下，产生交流阻抗与激励交流电流之积即交流电压。此时，作为电压测定部9的测定结果而输出的电压仅为电池单元2的直流电压。
另一方面，如图10所示，如果由于流过噪声电流而在输入电压中包含噪声，则作为测定结果的电压表现直流分量及在其附近具有少许频带的频谱。以往，这成为阻抗测定的误差的主要原因。
实际上，如图6所示，多个电池组1串联地连接，对各个电池组1连接有电池监视装置3。多个电池监视装置3与作为上级系统的ECU即电池控制装置34进行通信。电池控制装置34与各电池监视装置3的通信I/F 12例如进行菊花链连接。
接着，说明本实施方式的作用。示出测定电池单元2(1)～2(3)的阻抗、并且在电池单元2(4)中测定噪声的例子。如图11所示，电池控制装置34向电池监视装置3发送测定频率fLO、阻抗的测定对象即该情况下为电池单元2(1)～2(3)以及测定开始指令(A1)。
电池监视装置3的控制部4当接收到测定开始指令时，使激励信号处理部6(1)～6(3)产生VCSx来作为DC电压值。于是，电流激励部7(1)～7(3)对电压IxFP、IxFN进行控制，使得接通与电压值VCSx相应的DC电流(B1)。
此时，对于电流测定部8(1)～8(3)，从电流激励部7(1)～7(3)输入作为与所述DC电流相应的DC偏置的信号IxSP、IxSN。同样地，对于电压测定部9(1)～9(3)，分别输入电池单元2(1)～2(3)的端子电压VxSP、VxSN来作为DC偏置。然后，电流测定部8(1)～8(3)、电压测定部9(1)～9(3)通过DC偏置校正部27去除包含在输入信号中的DC偏置(B2)。
接着，信号生成部5生成正交参照信号REFI、REFQ。激励信号处理部6(1)～6(3)和电流激励部7(1)～7(3)流通与参照信号REFI相应的激励电流(B3)。电流测定部8(1)～8(3)测定流过电流激励部7(1)～7(3)的感测电阻RS的电流，电压测定部9(1)～9(4)测定对应的电池单元2(1)～2(4)的电压(B4)。
在该状态下，阻抗测定部10测定电池单元2(1)～2(3)的阻抗，噪声测定部11测定电池单元2(4)的噪声(B5)。图12表示在该状态下测定出的电压和噪声测定部11所输出的信号的频谱。然后，控制部4将测定出的阻抗及噪声经由通信I/F 12发送到电池控制装置34(B6)。
电池控制装置34将从电池监视装置3接收到的阻抗及噪声保存到用于保存最新的测定结果的表(A2)。之后，根据上述噪声的电平判定测定结果的准确度水平(A3)。如果该准确度水平的判定值小于规定值，则将接收到的阻抗及噪声的测定结果与上述判定值一起写入数据保存用表中来进行更新。另一方面，如果判定值为规定值以上，则不更新数据保存用表(A4)。
如以上那样，根据本实施方式的电池组监视装置3，激励信号处理部6对信号生成部5所生成的正交参照信号的同相信号REFI进行处理来生成激励信号VCSx，电流激励部7利用电压信号IxSP、IxSN生成基于该激励信号VCSx的激励电流并向电池单元2通电。阻抗测定部10基于由电流测定部8测定出的激励电流和由电压测定部9测定出的电池单元2的电压，测定电池单元2的交流阻抗。噪声测定部11基于该激励电流和该电压将电池单元2上所叠加的噪声作为噪声电压进行测定。
控制部4选择电池单元2(1)～2(4)中的不设为交流阻抗的测定对象的电池单元2(4)，在不使与电池单元2(4)连接的电流激励部7动作而仅使相应的电压测定部8动作的状态下，由噪声测定部11测定与正交参照信号的频率fLO相等的测定频率附近的噪声电压。如果这样控制，则能够将电池单元2的阻抗的测定和噪声电压的测定在互不影响的情况下并行地进行。因而，即使在电池组1正在对负载供给电力的状态下，也能够以高精度进行阻抗的测定和噪声电压的测定。
然后，控制部4将电池单元2(4)的噪声电压与阻抗测定部10对交流阻抗的测定结果一起发送到电池控制装置34。电池控制装置34根据噪声电压的电平判定测定结果的准确度水平，如果准确度水平的判定值小于规定值，则将接收到的阻抗及噪声的测定结果与上述判定值一起写入数据保存用表来进行更新，但是如果判定值为规定值以上则不更新该表。这样，电池控制装置34根据测定结果的准确度水平决定是否更新数据保存用表，由此能够提高测定结果的精度。
(第二实施方式)
以下，对与第一实施方式相同的部分附加相同的符号并省略说明，说明不同的部分。如图13所示，第二实施方式的电池监视装置41通过激励信号处理部6(1)与电流激励部7(1)的组向电池单元2(1)及2(2)接通激励电流，通过激励信号处理部6(2)与电流激励部7(2)的组向电池单元2(3)及2(4)接通激励电流。然后，由电流测定部8(1)测定向电池单元2(1)及2(2)接通的激励电流，由电流测定部8(2)测定向电池单元2(3)及2(4)接通的激励电流。从电池监视装置41除去电流激励部7后的部分构成为集成电路42。
根据如以上那样构成的第二实施方式，仅适用两组的激励信号处理部6、电流激励部7以及电流测定部8，就能够向电池单元2(1)～2(4)接通激励电流且进行测定，因此能够削减电路面积。
(第三实施方式)
如图14所示，第三实施方式的电池监视装置43是对电池监视装置41加以变更而得到的，在电压的测定中仅使用测定部9(1)及9(2)。而且，在电池单元2(1)及2(2)与电压测定部9(1)之间配置有选择器44(1)，在电池单元2(3)及2(4)与电压测定部9(2)之间配置有选择器44(2)。由控制部4控制选择器44的切换。
即，关于电池单元2(1)及2(2)的电压测定，通过对选择器44(1)进行切换来由电压测定部9(1)进行，关于电池单元2(3)及2(4)的电压测定，通过对选择器44(2)进行切换来由电压测定部9(2)进行。从电池监视装置43除去电流激励部7后的部分构成为集成电路45。根据如以上那样构成的第三实施方式，能够进一步削减电路面积。
(第四实施方式)
图15所示的第四实施方式是由第三实施方式的电池监视装置43测定阻抗及噪声时的控制方式的一例。“阻抗测定#1～#4”均同样地进行测定，仅示出了“阻抗测定#1”的内容。包括4个测定阶段，控制部4在第一阶段由电压测定部9(1)测定电池单元2(1)的阻抗，并且由电压测定部9(2)针对电池单元2(3)测定噪声。在接下来的第二阶段，由电压测定部9(1)测定电池单元2(2)的阻抗，并且由电压测定部9(2)同样地针对电池单元2(3)测定测定噪声。
在接下来的第三阶段，由电压测定部9(1)针对电池单元2(1)测定噪声，并且由电压测定部9(2)测定电池单元2(3)的阻抗。在第四阶段，由电压测定部9(1)同样地针对电池单元2(1)测定噪声，并且由电压测定部9(2)测定电池单元2(4)的阻抗。测定出的电池单元2(1)～2(4)的阻抗及噪声电压被发送到电池控制装置34。将该测定方式依次反复执行。
如以上那样，根据第四实施方式，控制部4对设为噪声电压的测定对象的电池单元2以分时方式进行切换来在固定期间内测定全部的电池单元2的交流阻抗，将这些测定结果发送到电池控制装置34。由此，电池控制装置34能够在固定期间内掌握全部的电池单元2的交流阻抗的测定结果和噪声电压。
(第五实施方式)
如图16所示，第五实施方式的电池监视装置46是对电池监视装置41加以变更而得到的，将噪声测定部11的输出信号输入到噪声减法部47(1)及47(2)，将噪声减法部47(1)及47(2)的输出信号输入到阻抗测定部48。从电池监视装置46除去电流激励部7后的部分构成为集成电路49。
接着，说明第五实施方式的作用。示出测定电池单元2(1)的阻抗、并且在电池单元2(3)中测定噪声的例子。如图17所示，电池控制装置34向电池监视装置3发送测定频率fLO和测定对象即该情况下为电池单元2(1)及2(3)、电池单元2(1)的最新即前次的阻抗测定值、以及测定开始指令(A7)。
电池监视装置46的控制部4当接收到测定开始指令时，使激励信号处理部6(1)产生VCSx来作为DC电压值。电流激励部7(1)对电压IxFP、IxFN进行控制，使得接通与电压值VCSx相应的DC电流(B7)。此外，最新的阻抗测定值被传输到噪声减法部47。与第一实施方式同样地，电流测定部8(1)、电压测定部9(1)通过DC偏置校正部27去除包含在输入信号中的DC偏置(B8)。
接着，信号生成部5生成正交参照信号REFI、REFQ。激励信号处理部6(1)和电流激励部7(1)流通与参照信号REFI相应的激励电流(B9)。电流测定部8(1)测定流过电流激励部7(1)的感测电阻RS的电流，由选择器44(1)选择电池单元2(1)，由选择器44(2)选择电池单元2(3)。然后，电压测定部9(1)、9(2)分别测定电池单元2(1)、2(3)的电压V1、V3(B10)。
在该状态下，噪声测定部11测定电池单元2(3)的噪声(B11)。噪声减法部47根据从电池控制装置34通知的最新的阻抗测定值Z1、Z3计算电池单元2(1)的噪声电压，从测定出的电压V1减去该噪声电压(B12)。关于此处的处理，参照图18来进行说明。
在将电池单元2(1)、2(3)的阻抗设为Z1、Z3、将激励电流设为Imeas、将噪声电流设为In时，如下表示电池单元2(1)、2(3)的电压V1、V3。
V1＝Z1(In+Imeas)
V3＝Z3·In
根据最新的测定值如下表示阻抗Z1与噪声电流In之积。
Z1·In＝V3·Z1/Z3
如果从测定电压V1减去积(Z1·In)，则得到阻抗Z1与激励电流Imeas之积。
V1-V3·Z1/Z3＝V1＝Z1(In+Imeas)-V3·Z1/Z3
＝Z1·Imeas
在接下来的步骤B13中，阻抗测定部10将积(Z1·Imeas)除以激励电流Imeas，由此得到电池单元2(1)的阻抗Z1。然后，控制部4将测定出的阻抗及噪声经由通信I/F 12发送到电池控制装置34(B6)。
电池控制装置34当执行步骤A2、A3时，将接收到的阻抗及噪声的测定结果与准确度水平的判定值一起写入数据保存用表来进行更新，但是如果上述判定值为规定值以上则不更新数据保存用表(A6)。
电池控制装置34一边基于频率列表变更频率一边执行图17所示的处理，由此能够制作如图19所示的表示各频率下的阻抗值和噪声值的数据表。由此，电池控制装置34能够获知噪声电平大的频率。
如以上那样，根据第五实施方式，在电压测定部9与阻抗测定部48之间配置噪声减法部47，噪声减法部47从由电压测定部9(1)输出的电压V1减去与将估计的噪声电流In与针对测定对象即电池单元2前次测定出的交流阻抗的测定结果Z1相乘所得到的结果相当的值(V3·Z1/Z3)。由此，阻抗测定部48能够排除噪声电流In的影响来得到电池单元2(1)的阻抗Z1。
(第六实施方式)
如图20所示，第六实施方式的电池监视装置50是对电池监视装置46加以变更而得到的。在电池单元2(4)的低电位侧连接有噪声测定用的电阻元件51，由电压测定部9(3)测定电阻元件51的端子电压。电压测定部9(3)的测定结果输入到噪声测定部11。从电池监视装置46除去电流激励部7后的部分构成为集成电路52。电压测定部9(1)及9(2)相当于单元电压测定部，电压测定部9(3)相当于电阻电压测定部。
根据如以上那样构成的第六实施方式，电压测定部9(1)及9(2)测定电池单元2的电压，电压测定部9(3)测定与多个电池单元2串联连接的电阻元件51的电压。然后，控制部4不使电流激励部7动作而使电压测定部9(3)动作来测定噪声电压。在这样构成的情况下，也能够将电池单元2的阻抗的测定和噪声电压的测定在互不影响的情况下并行地进行。
(第七实施方式)
如图21所示，第七实施方式的电池监视装置53是对电池监视装置50加以变更而得到的。配置有选择器54(1)及54(2)以代替选择器44(1)及44(2)，对于这些选择器54(1)及54(2)，均能够将电池单元2(1)～2(4)的各端子电压切换地输入。从电池监视装置53除去电流激励部7后的部分构成为集成电路55。
如果这样构成，例如能够进行如下控制：在选择器54(1)中选择电池单元2(1)，始终测定电池单元2(1)的阻抗，针对其它电池单元2(2)～2(4)的阻抗，对选择器54(2)进行切换来以分时方式进行测定。这样，能够选择例如由于频率100Hz下的阻抗从其平均值变动了20％以上而想要重点监视的电池单元2来始终测定阻抗。
如以上那样，根据第七实施方式，将电压测定部9和选择器54的组设置2个，构成为在选择器54(1)、54(2)中能够分别对全部的电池单元2(1)～2(4)的电压切换地进行测定。由此，例如能够进行如下测定控制：通过选择器54(1)，固定地选择重点监视的单元2(1)来高速地进行测定，针对其它通常电池单元2(2)～2(4)的电压，通过选择器54(2)依次切换选择来低速地进行测定。
(其它实施方式)
电池单元2的数量不限于“4”，只要是多个即可。
在多个电池监视装置与电池控制装置之间进行的通信的方式不限于基于菊花链连接的方式，也可以采用总线方式、轮询方式、无线通信等。
也可以将在第七实施方式中进行的使用选择器54(1)、54(2)的电池单元2的测定方式的划分应用于其它实施方式。
依据实施例描述了本公开，但是应理解本公开不限定于该实施例、构造。本公开还包括各种变形例、等同范围内的变形。除此以外，各种组合、方式、以及在它们中仅包含一个要素、其以上、或其以下的其它组合、方式也落入本公开的范畴、思想范围内。

Claims (10)

1.一种电池监视系统，监视多个电池单元(2)的电池状态，其特征在于，具备：
参照信号生成部(5)，生成交流的正交参照信号；
激励信号生成部(6)，对所述正交参照信号的同相信号进行处理来生成激励信号；
电流生成部(7)，生成基于所述激励信号的激励电流并向电池单元接通；
电流测定部(8)，测定由该电流生成部生成的激励电流；
电压测定部(9)，测定所述电池单元的电压；
阻抗测定部(10、48)，基于由所述电流测定部测定出的激励电流和由所述电压测定部测定出的电压，测定所述电池单元的交流阻抗；
噪声测定部(11)，基于由所述电压测定部测定出的电压，将叠加在所述电池单元的噪声作为噪声电压进行测定，估计噪声电流；以及
控制部(4)，对所述交流阻抗的测定和所述噪声电压的测定进行控制，
所述控制部选择所述多个电池单元中的未设为交流阻抗的测定对象的一个以上的电池单元，
所述控制部在不使与所选择的电池单元连接的电流生成部动作而仅使相应的电压测定部动作的状态下，通过所述噪声测定部测定与所述正交参照信号的频率相等的测定频率附近的噪声电压。
2.一种电池监视系统，监视多个电池单元(2)的电池状态，其特征在于，具备：
参照信号生成部(5)，生成交流的正交参照信号；
激励信号生成部(6)，对所述正交参照信号的同相信号进行处理来生成激励信号；
电流生成部(7)，生成基于所述激励信号的激励电流并向电池单元接通；
电流测定部(8)，测定由该电流生成部生成的激励电流；
单元电压测定部(9)，测定所述电池单元的电压；
电阻电压测定部(9)，测定与所述多个电池单元串联连接的电阻元件的电压；
阻抗测定部(10、48)，基于由所述电流测定部测定出的激励电流和由所述电压测定部测定出的电压，测定所述电池单元的交流阻抗；
噪声测定部(11)，基于由所述电阻电压测定部测定出的电压，将叠加在所述电池单元的噪声作为噪声电压进行测定，估计噪声电流；以及
控制部(4)，对所述交流阻抗的测定和所述噪声电压的测定进行控制，
所述控制部在不使所述电流生成部动作而使所述电阻电压测定部动作的状态下，通过所述噪声测定部测定与所述正交参照信号的频率相等的测定频率附近的噪声电压。
3.根据权利要求1或2所述的电池监视系统，其特征在于，
具备与所述控制部进行通信的上级系统(34)，
所述控制部将所述噪声测定部所测定出的噪声电压与阻抗测定部对交流阻抗的测定结果一起发送到所述上级系统。
4.根据权利要求3所述的电池监视系统，其特征在于，
所述上级系统基于接收到的噪声电压判定所述测定结果的准确度水平，判定是否使测定结果有效。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的电池监视系统，其特征在于，
所述控制部对设为噪声电压的测定对象的电池单元以分时方式进行切换来在固定期间内测定全部的电池单元的交流阻抗，将这些测定结果发送到上级系统。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的电池监视系统，其特征在于，
所述电流生成部构成为向串联连接的2个以上的电池单元接通激励电流。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的电池监视系统，其特征在于，
具备选择器(44、54)，该选择器(44、54)用于所述电压测定部将2个以上的电池单元的电压切换并进行测定。
8.根据权利要求7所述的电池监视系统，其特征在于，
将所述电压测定部和所述选择器(54)的组设置2个，
构成为在各选择器中分别能够对全部的电池单元的电压切换地进行测定。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的电池监视系统，其特征在于，
具备配置于所述电压测定部与所述阻抗测定部之间的噪声电平减法部(47)，
所述噪声电平减法部从由所述电压测定部输出的电压减去与将估计的噪声电流和针对作为测定对象的电池单元前次测定出的交流阻抗的测定结果相乘所得到的结果相当的值。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的电池监视系统，其特征在于，
所述控制部使所述噪声测定部一边扫描设为测定对象的频率一边测定噪声，
所述上级系统制作表示各频率下的噪声值的数据表。
CN202180054171.0A 2020-09-04 2021-08-16 电池监视系统 Pending CN116057388A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020149046A JP7347379B2 (ja) 2020-09-04 2020-09-04 電池監視システム
JP2020-149046 2020-09-04
PCT/JP2021/029907 WO2022050033A1 (ja) 2020-09-04 2021-08-16 電池監視システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116057388A true CN116057388A (zh) 2023-05-02

Family

ID=80490803

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180054171.0A Pending CN116057388A (zh) 2020-09-04 2021-08-16 电池监视系统

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230147469A1 (zh)
JP (1) JP7347379B2 (zh)
CN (1) CN116057388A (zh)
WO (1) WO2022050033A1 (zh)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006266960A (ja) * 2005-03-25 2006-10-05 Furukawa Battery Co Ltd:The 蓄電池内部インピーダンス測定装置および蓄電池内部インピーダンス測定方法
JP2008175687A (ja) * 2007-01-18 2008-07-31 Furukawa Battery Co Ltd:The 蓄電池の内部インピーダンス測定装置および蓄電池の内部インピーダンス測定方法
CN204556731U (zh) * 2015-02-06 2015-08-12 无锡雨德智能物联网科技有限公司 电池内阻测量系统
WO2017009891A1 (ja) * 2015-07-10 2017-01-19 株式会社東芝 内部抵抗導出装置、蓄電池装置、および内部抵抗値導出方法
JP6616987B2 (ja) * 2015-09-15 2019-12-04 日置電機株式会社 インピーダンス測定装置およびインピーダンス測定方法
JP2019190939A (ja) * 2018-04-23 2019-10-31 日立化成株式会社 蓄電池状態監視システム
WO2020003841A1 (ja) * 2018-06-27 2020-01-02 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電池監視装置、集積回路、及び、電池監視システム
JP7172838B2 (ja) * 2019-04-26 2022-11-16 株式会社デンソー 電池監視装置
JP7205410B2 (ja) * 2019-07-26 2023-01-17 株式会社デンソー 電池監視装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20230147469A1 (en) 2023-05-11
JP2022043656A (ja) 2022-03-16
JP7347379B2 (ja) 2023-09-20
WO2022050033A1 (ja) 2022-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112313521B (zh) 电池监视装置、集成电路以及电池监视系统
EP2618168B1 (en) Device for parameter estimation by means of a filter
CN113711420B (zh) 电池监控装置
WO2013168349A1 (ja) バッテリの充電率推定装置
US10161980B2 (en) Deterioration detecting apparatus and deterioration detecting method
JP2018096803A (ja) 内部抵抗算出装置、内部抵抗算出方法および内部抵抗算出プログラム
JP2023086798A (ja) 電池監視装置
CN115480184A (zh) 接地故障检测装置
US11415636B2 (en) Differential electrical impedance spectroscopy
JP5307908B2 (ja) 電池の状態推定装置
CN116057388A (zh) 电池监视系统
JP5492044B2 (ja) セル電圧検出装置、電池システム、およびそのセル電圧検出方法
WO2020003850A1 (ja) 集積回路、電池監視装置、及び、電池監視システム
US11892514B2 (en) Battery monitoring system
KR20170141035A (ko) 고전압 배터리 팩의 건전 상태 추정이 가능한 저가의 임피던스 분광 시스템 및 방법
WO2021261239A1 (ja) 電池診断システム
WO2022201915A1 (ja) 電池装置
JP7111075B2 (ja) 電池監視装置
WO2022131296A1 (ja) 電池監視装置
CN115113084A (zh) 用于估计或预测电池单元的内部电池状态的方法
JP2023116925A (ja) バッテリ監視装置および電流センサのキャリブレーション方法
CN115166518A (zh) 电池的状态计算装置以及状态计算方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination