DE102017104361A1

DE102017104361A1 - Spannungsmessverfahren für batterie

Info

Publication number: DE102017104361A1
Application number: DE102017104361.6A
Authority: DE
Inventors: Koji Katano
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-03-07
Filing date: 2017-03-02
Publication date: 2017-09-07
Anticipated expiration: 2037-03-03
Also published as: US10288690B2; US20170254855A1; JP2017161234A; JP6399020B2; CN107167736A; DE102017104361B4; CN107167736B

Abstract

In einer Batteriezelleneinheit (10), in der Batteriezellen (CL) in Reihe verbunden sind, werden Kanäle (Ch), auf welche die Batteriezellen (CL) aufgeteilt sind, nacheinander mit einem Kondensator (Cf) verbunden, und eine Kanalspannung wird pro Kanal gemessen. Für einen anomalen Kanal, bei dem die Abweichung (Vd) der gemessenen Kanalspannung von einer Bezugsspannung (Vref) größer ist als ein zulässiger Abweichungswert (Vst), wird eine Messung durchgeführt, bei der die Ladezeit (Tj) zum Laden des Kondensators (Cf) verlängert wird. Bei einem normalen Kanal, bei dem die Abweichung (Vd) gleich groß ist wie oder kleiner ist als der zulässige Abweichungswert (Vst), wird die Messung durch Verkürzen der Ladezeit (Tj) zum Aufladen des Kondensators (Cf) durchgeführt, um einen Messzyklus (Tp), in dem die Messung an allen Kanälen durchgeführt wird, konstant zu halten.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spannungsmessverfahren für eine Batterie.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Ein Spannungsmessverfahren für eine Batteriezelle anhand eines Verfahrens, das einen sogenannten fliegenden Kondensator nutzt, ist in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2010-78572 ( JP 2010-78572 A ) offenbart. Wenn eine gemessene Spannung niedriger ist als ein vorgegebener Wert, wird bei diesem Spannungsmessverfahren eine Ladezeit zum Aufladen eines Kondensators so geändert, dass sie länger wird, und die Spannung der Batteriezelle wird erneut gemessen. Auf diese Weise werden eine Fehlfunktion der Batteriezelle und eine Fehlfunktion einer Anschlussschaltung, beispielsweise ein Anstieg eines Kontaktwiderstands, separat festgestellt.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
In den Fällen, wo die Ladezeit so geändert wird, dass sie länger wird, und die Spannung erneut gemessen wird, ergibt sich jedoch das Problem, dass eine Messzeit für sämtliche Batteriezellen ebenfalls verlängert wird und daher ein Messzyklus für jede der Batteriezellen geändert werden muss. Ein solches Problem ergibt sich nicht nur in einem Fall, wo die Spannung einer einzelnen Batteriezelle gemessen wird, sondern auch in einem Fall, wo jeder Kanal eine oder mehrere Batteriezellen aufweist und eine Spannung des einzelnen Kanals gemessen wird.
Die Erfindung gibt ein Spannungsmessverfahren an, das nachstehend beschrieben wird.

(1) Ein Aspekt der Erfindung ist ein Spannungsmessverfahren, bei dem m Kanäle, wobei m eine ganze Zahl gleich oder kleiner als n ist, auf die n Batteriezellen verteilt sind, in einer Batteriezelleneinheit, in der die n Batteriezellen in Reihe verbunden sind, wobei n eine ganze Zahl größer oder gleich zwei ist, nacheinander über eine Anschlussschaltung mit einem Kondensator verbunden werden und eine Kanalspannung jeweils für einen Kanal gemessen wird. Eine Abweichung der gemessenen Kanalspannung von einer Bezugsspannung wird mit einem zulässigen Abweichungswert verglichen. Für einen anomalen Kanal, bei dem die Abweichung der gemessenen Kanalspannung von der Bezugsspannung größer ist als der zulässige Abweichungswert, wird eine Messung durchgeführt, für welche die Ladezeit zum Laden des Kondensators verlängert wird. Bei einem normalen Kanal, bei dem die Abweichung gleich groß ist wie oder kleiner ist als der zulässige Abweichungswert, wird für die Durchführung der Messung die Ladezeit zum Aufladen des Kondensators verkürzt, um einen Messzyklus, in dem die Messung an sämtlichen Kanälen durchgeführt wird, konstant zu halten. Gemäß dem Aspekt der Erfindung wird bei dem anomalen Kanal, bei dem die Abweichung der gemessenen Kanalspannung größer ist als der zulässige Abweichungswert, für die Durchführung der nächsten Messung die Ladezeit verlängert. Außerdem wird die Ladezeit des normalen Kanals verkürzt. Somit kann der Messzyklus konstant gehalten werden. Indessen kann die Kanalspannung wieder gemessen werden, wenn der Kontaktwiderstand steigt.

Im obigen Aspekt kann in einem Fall, wo unter den Kanälen, an denen die Messung in einem bestimmten Messzyklus durchgeführt wird, ein anomaler Kanal ist, in einem nächsten Messzyklus die Ladezeit während der Messung am anomalen Kanal verlängert werden und die Ladezeit während der Messung am normalen Kanal kann im nächsten Messzyklus verkürzt werden. Während die Messung pro Messzyklus an sämtlichen Kanälen durchgeführt wird, wird gemäß diesem Aspekt in einem nächsten Ladezyklus die Ladezeit des anomalen Kanals verlängert und die Ladezeit des normalen Kanals wird verkürzt. Somit kann der Messzyklus konstant gehalten werden. Indessen kann die Kanalspannung wieder gemessen werden, wenn der Kontaktwiderstand steigt.
Im obigen Aspekt kann in einem Fall, wo der Kanal, an dem die Messung in einem bestimmten Messzyklus durchgeführt wird, der anomale Kanal ist, die Ladezeit des anomalen Kanals verlängert werden, um im selben Messzyklus eine erneute Messung am anomalen Kanal durchzuführen, und die Ladezeit des normalen Kanals, an dem die Messung nach dem anomalen Kanal durchgeführt wird, kann im selben Messzyklus verkürzt werden. Gemäß diesem Aspekt wird in ein und demselben Messzyklus die Ladezeit des Kanals, bei dem es sich um den anomalen Kanal handelt, verlängert, und die Ladezeit des normalen Kanals, an dem die Messung danach durchgeführt wird, wird verkürzt. Somit kann der Messzyklus konstant gehalten werden. Indessen kann die Kanalspannung wieder gemessen werden, wenn der Kontaktwiderstand steigt.
Im obigen Aspekt kann der Messzyklus in zwei Perioden geteilt werden, nämlich eine Messperiode, in der die Messung an den m Kanälen durchgeführt wird, und eine Messpause, die auf die Messperiode folgt, und die Messperiode kann konstant gehalten werden. Gemäß diesem Aspekt wird die Messperiode, in der die Messung tatsächlich an sämtlichen Kanälen durchgeführt wird, konstant gehalten. Somit kann der Messzyklus konstant gehalten werden, und seine Steuerung ist weiter vereinfacht.
Im oben genannten Aspekt kann die Bezugsspannung eine Durchschnittsspannung der Kanalspannungen sein, die an einer Mehrzahl von den Kanälen gemessen werden.
Wenn die Ladezeit des normalen Kanals verkürzt wird, kann im oben genannten Aspekt eine Mehrzahl der Ladezeiten der normalen Kanäle gleichmäßig verkürzt werden.
Im oben genannten Aspekt können die Ladezeiten sämtlicher Kanäle auf eine Bezugsladezeit festgelegt werden, wenn eine Spannungsmessung im nächsten Messzyklus nach einem bestimmten Messzyklus gestartet wird.
Im oben genannten Aspekt kann eine verlängerte Ladezeit des anomalen Kanals mit einer vorgegebenen Ladezeitobergrenze verglichen werden. In einem Fall, wo die verlängerte Ladezeit die Ladezeitobergrenze überschreitet, kann bestimmt werden, dass der anomale Kanal ein Kanal ist, der nicht richtig funktioniert.
Die Erfindung kann auf verschiedene Weise verwirklicht werden, beispielsweise in einem Spannungsmessverfahren, einer Spannungsmessvorrichtung und einem Steuerverfahren für eine Spannungsmessvorrichtung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Merkmale, Vorteile und die technische und industrielle Bedeutung von als Beispiele dienenden Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente bezeichnen und in denen:
1 eine Ansicht ist zur Erläuterung der Gestaltung einer Spannungsmessvorrichtung, die ein Spannungsmessverfahren einer ersten Ausführungsform ausführt;
2 ein Zeitschema ist, das eine Basisoperation der von der Spannungsmessvorrichtung pro Kanal durchgeführten Messung zeigt;
3 ein Schema ist zur Erläuterung der Messung einer Kanalspannung, die in einer Spannungssteuerungsbasisoperation gemessen wird;
4 ein Flussdiagramm eines Ablaufs einer Spannungsmessungssteuerverarbeitung in der ersten Ausführungsform ist;
5 ein Flussdiagramm eines Beispiels für einen detaillierten Ablauf der in 4 erläuterten Spannungsmessungssteuerverarbeitung ist;
6 Zeitschemata beinhaltet, die ein Beispiel für Schwankungen der einzelnen Kanäle in einem Kanalzyklus wegen der in 5 gezeigten Spannungsmessungssteuerverarbeitung zeigen;
7 ein Flussdiagramm eines Ablaufs einer Spannungsmessungssteuerverarbeitung in einer zweiten Ausführungsform ist;
8 ein Flussdiagramm eines Beispiels für einen detaillierten Ablauf der in 7 erläuterten Spannungsmessungssteuerverarbeitung ist; und
9 Zeitschemata beinhaltet, die ein Beispiel für Schwankungen der einzelnen Kanäle in einem Zyklus wegen der in 8 gezeigten Spannungsmessungssteuerverarbeitung zeigen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
A. Erste Ausführungsform:
1 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Gestaltung einer Spannungsmessvorrichtung 20, die ein Spannungsmessverfahren einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausführt. Eine Batteriezelleneinheit 10 als Messobjekt der Spannungsmessvorrichtung 20 ist eine Batterie, beispielsweise eine Sekundärbatterie oder eine Brennstoffzellenbatterie, die durch eine Reihenverbindung von n Batteriezellen CL (n ist eine ganze Zahl gleich oder größer als zwei) ausgebildet wird. Die Spannungsmessvorrichtung 20 ist eine Spannungsmessvorrichtung, welche die n Batteriezellen CL in m Kanäle Ch (m ist eine ganze Zahl gleich oder kleiner als n) teilt und eine Spannung pro Kanal Ch misst. Der eine Kanal Ch ist so gestaltet, dass er k Batteriezellen Cl beinhaltet (k ist eine ganze Zahl, die durch n/m ausgedrückt wird). Wenn n = m, ist jedoch k = 1 und der eine Kanal Ch entspricht der einen Batteriezelle. Man beachte, dass im Folgenden zur Unterscheidung der Kanäle Ch die Kanäle mit „Ch₁”, „Ch₂”, „Ch₃”, ... „Ch_m” bezeichnet werden, wobei die Zahlen Indizes sind für eine Reihenfolge, die an einer Endseite der Reihenverbindung (in 1 oben) mit eins beginnt. Wenn die Kanäle im Folgenden nicht unterschieden werden, werden die Kanäle einfach mit „Ch” bezeichnet.
Die Spannungsmessvorrichtung 20 beinhaltet einen ersten Schalterstromkreis 22, einen Kondensator Cf, einen zweiten Schalterstromkreis 24, einen Spannungsmessabschnitt 26 und einen Spannungsmessungssteuerabschnitt 28.
Der erste Schalterstromkreis 22 ist ein Stromkreis, der als Abtastschalter dient und der zwischen einer Verbindung (EIN) und einer Trennung (OFF) zwischen dem Kanal Ch von den Kanälen Ch₁ bis Ch_m, der das Messobjekt ist, und dem Kondensator Cf als dem fliegenden Kondensator umschaltet, um eine Kanalspannung des Kanals Ch, bei dem es sich um das Messobjekt handelt, abzutasten.
Der erste Schalterstromkreis 22 beinhaltet: Kanalleitungen Lh₁, Lh₃, ... auf einer Seite der ungeraden Zahlen, von denen jede ein Ende aufweist, das mit einem Anschluss einer positiven Elektrode der jeweiligen ungeradzahligen Ch₁, Ch₃, ... (oder einer negativen Elektrode der jeweiligen geradzahligen Kanäle Ch₂, Ch4, ...) verbunden ist; und eine gemeinsame Leitung Lhc₁ auf der Seite der ungeraden Zahlen, mit der die anderen Enden der Kanalleitungen Lh₁, Lh₃, auf der Seite der ungeraden Zahlen verbunden sind, und die mit einem Ende des Kondensators Cf verbunden ist. Der erste Schalterstromkreis 22 beinhaltet außerdem: Kanalleitungen Lh₂, Lh₄, ... auf einer Seite der geraden Zahlen, von denen jede ein Ende aufweist, das mit einem Anschluss einer positiven Elektrode der jeweiligen geradzahligen Kanäle Ch₂, Ch₄, ... (oder einer negativen Elektrode der jeweiligen ungeradzahligen Kanäle Ch₁, Ch₃, ...) verbunden ist; und eine gemeinsame Leitung Lhc₂ auf der Seite der ungeraden Zahlen, mit der die anderen Enden der Kanalleitungen Lh₂, Lh₄, ... auf der Seite der geraden Zahlen verbunden sind, und die mit dem anderen Ende des Kondensators Cf verbunden ist. Der erste Schalterstromkreis 22 weist ferner Kanalschalter SWh₁, SWh₂, SWh₃, SWh₄, ... auf, die an den jeweiligen Kanalleitungen Lh₁, Lh₂, Lh₃, Lh₄, ... vorgesehen sind. Hierbei entsprechen Indizes, die auf „Lh” für die Kanalleitungen und „SWh” für die Kanalschalter folgen, jeweils den Indizes der Kanäle Ch, mit denen die positiven Elektroden jeweils verbunden sind. Man beachte, dass die m+1-te Kanalleitung Lh_m+1 mit der negativen Elektrode des m-ten Kanals Ch_m verbunden ist und dass der m+1-te Kanalschalter SWh_m+1 an dieser Kanalleitung Lh_m+1 vorgesehen ist. Dementsprechend sind m + 1 Kanalleitungen Lh und m + 1 Kanalschalter SWh für die m Kanäle Ch₁ bis Ch_m vorgesehen. Man beachte, dass m in 1 eine ungerade Zahl ist, dass die m-te Kanalleitung Lh_m als Kanalleitung auf der Seite der ungeraden Zahlen mit der gemeinsamen Leitung Lhc₁ auf der Seite der ungeraden Zahlen verbunden ist, und dass die m+1-te Kanalleitung Lh_m+1 mit der Kanalleitung Lhc₂ auf der Seite der ungeraden Zahlen verbunden ist. Wenn m eine gerade Zahl ist, kann die m-te Kanalleitung Lh_m hierbei mit der gemeinsamen Leitung Lhc₂ auf der Seite der geraden Zahlen verbunden sein und die m+1-te Kanalleitung Lh_m+1 kann mit der Kanalleitung Lhc₁ auf der Seite der ungeraden Zahlen verbunden sein.
Durch Umschalten der Kanalschalter SWh₁ bis SWh_m+1 zwischen EIN und AUS verbindet der erste Schalterstromkreis 22 den Kanal Ch, der von den Kanälen Ch₁ bis Ch_m das Messobjekt ist, parallel mit dem Kondensator Cf. Wenn beispielsweise der erste Kanal Ch₁ zum Messobjekt gemacht wird, dann werden der erste und der zweite Kanalschalter SWh₁, SWh₂ EIN-geschaltet und die anderen Kanalschalter SWh₃ bis SWh_m+1 werden AUS-geschaltet. Außerdem werden der zweite und der dritte Kanalschalter SWh₂, SWh₃ EIN-geschaltet und die anderen Kanalschalter SWh₁, SWh₄ bis SWh_m+1 werden AUS-geschaltet, wenn der zweite Kanal Ch₂ zum Messobjekt gemacht wird. Man beachte, dass die positive Polarität und die negative Polarität der beiden Anschlüsse des Kondensators Cf in einem Fall, wo die geradzahligen Kanäle Ch₂, Ch₄, mit dem Kondensator Cf verbunden sind, umgekehrt sind zu einem Fall, wo die ungeradzahligen Kanäle Ch₁, Ch₃, mit dem Kondensator Cf verbunden sind.
Der zweite Schalterstromkreis 24 ist ein Stromkreis, der als Weiterleitungsschalter dient und der eine Spannung zwischen den beiden Anschlüssen des Kondensators Cf zum Spannungsmessabschnitt 26 weiterleitet, indem er jeweils zwischen einer Verbindung (EIN) und einer Trennung (OFF) zwischen den Anschlüssen des Kondensators Cf und zwei Eingangsanschlüssen des Spannungsmessabschnitts 26 umschaltet.
Der zweite Schalterstromkreis 24 weist auf: eine erste Weitergabeleitung Ls₁, die einen Anschluss des Kondensators Cf, der mit der gemeinsamen Leitung Lhc₁ auf der Seite der ungeraden Zahlen verbunden ist, und einen Eingangsanschluss des Spannungsmessabschnitts 26 verbindet; und einen ersten Weiterleitungsschalter SWs₁, der an der ersten Weitergabeleitung Ls₁ vorgesehen ist. Der zweite Schalterstromkreis 24 weist außerdem auf eine zweite Weitergabeleitung Ls₂, die den anderen Anschluss des Kondensators Cf, der mit der gemeinsamen Leitung Lhc₂ auf der Seite der geraden Zahlen verbunden ist, und den anderen Eingangsanschluss des Spannungsmessabschnitts 26 verbindet; und einen zweiten Weiterleitungsschalter SWs₂, der an der zweiten Weitergabeleitung Ls₂ vorgesehen ist. Der zweite Schalterstromkreis 24 verbindet den Kondensator Cf und den Spannungsmessabschnitt 26 durch EIN-Schalten des ersten und des zweiten Weiterleitungsschalters SWs₁, SWs₂ und trennt den Kondensator Cf vom Spannungsmessabschnitt 26 durch AUS-Schalten des ersten und des zweiten Weiterleitungsschalters SWs₁, SWs₂.
Der Spannungsmessabschnitt 26 misst die Spannung zwischen den beiden Anschlüssen des Kondensators Cf und gibt die gemessene Spannung als Spannungswert der Kanalspannung des Kanals Ch, bei dem es sich um das Messobjekt handelt, an den Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 aus. Als Spannungsmessabschnitt 26 verwendet werden kann beispielsweise irgendeiner von verschiedenen allgemeinen Spannungsmesskreisen, beispielsweise ein Spannungsmesskreis, der die Spannung des Kondensators Cf durch einen Verstärker verstärkt, die verstärkte Spannung anhand eines AD-Wandlers in einen digitalen Wert umwandelt und den digitalen Wert ausgibt.
Der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 steuert Operationen des ersten Schalterstromkreises 22, des zweiten Schalterstromkreises 24 und des Spannungsmessabschnitts 26, misst wiederholt die Kanalspannungen der Kanäle CH₁ bis Ch_m pro konstantem Steuerzyklus (im Folgenden auch als „Messzyklus” bezeichnet) und gibt Messergebnisse an eine übergeordnete Steuereinrichtung bzw. einen übergeordneten Regler aus. Der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 besteht aus einem Computer, der eine CPU, einen ROM, einen RAM, eine Schnittstelle und dergleichen aufweist, die nicht dargestellt sind, und führt die oben genannte Steuerung durch Ausführen eines Steuerprogramms aus, das vorab im ROM gespeichert worden ist.
Die Spannungsmessvorrichtung 20 misst die Spannung der Batteriezelleneinheit 10 pro Kanal Ch und überprüft das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Fehlfunkton pro Kanal Ch. Man beachte, dass die Anzahl der Batteriezellen CL, die in dem einen Kanal Ch enthalten sind, vorzugsweise gleich oder größer als zwei ist. Der Grund dafür ist, dass viele von den Verbindungsleitungen und Verbindungsschaltungen für den Kondensator Cf, bei dem es sich um einen fliegenden Kondensator handelt, erforderlich sind, wenn die Spannung pro Batteriezelle CL gemessen wird, was zu einer Vergrößerung der Vorrichtung führt, und dass die Zeit, die für die Einzelmessungen sämtlicher Batteriezellen CL erforderlich ist, gemäß der Anzahl der Batteriezellen CL länger wird. Angesichts dessen wird die Spannung pro Kanal Ch gemessen, der mehrere Batteriezellen CL enthält. Auf diese Weise ist die Zahl der Verbindungsleitungen und der Verbindungsschalter reduziert, wodurch eine Verkleinerung der Vorrichtung verwirklicht wird, und die Zeit, die für die Einzelmessung sämtlicher Batteriezellen CL nötig ist, kann verkürzt werden.
2 ist ein Zeitschema einer Basisoperation in Bezug auf die Messung der Spannungsmessvorrichtung 20 pro Kanal Ch. Die Messung an den Kanälen Ch₁ bis Ch_m wird pro konstantem Messzyklus Tp durchgeführt. Der Messzyklus Tp ist geteilt in: eine Messperiode Te, in der die Messungen vom ersten Kanal Ch₁ bis zum m-ten Kanal Ch_m nacheinander durchgeführt werden; und eine Messpause Tue, wobei es sich um eine Periode bis zum nächsten Messzyklus Tp handelt, in der keine Messung durchgeführt wird. Hierbei kann die Messpause Tue weggelassen werden. In der Messperiode Te werden die Messungen an den einzelnen Kanälen nacheinander ab einem ersten Kanalzyklus Tc₁ bis zu einem m-ten Kanalzyklus Tc_m durchgeführt. Bei der Basisoperation wird jeder von den Kanalzyklen Tc₁ bis Tc_m auf einen Bezugskanalzyklus Tcr festgelegt, der durch gleichmäßiges Teilen der Messperiode Te durch die Anzahl m der Kanäle erhalten wird. Die Kanalzyklen Tc₁ bis Tc_m werden jeweils in Ladezeiten Tj₁ bis Tj_m für die Kanäle und eine Messzeit Ts, die bei allen Kanälen gleich ist, geteilt. Wie nachstehend beschrieben, ist jede der Ladezeiten Tj₁ bis Tj_m eine Periode, in der elektrische Ladungen, die einer Ausgangsspannung des entsprechenden einen von den Kanälen Ch₁ bis Ch_m entsprechen (im Folgenden auch als „Kanalspannung” bezeichnet), im Kondensator Cf (1) gespeichert wird, und anhand derer die Kanalspannung abgetastet wird. Jede von den Messzeiten Ts ist eine Periode, in der die Kanalspannung, die in der jeweiligen Ladezeit Tj₁ bis Tj_m abgetastet wird, zur Messung an den Spannungsmessabschnitt 26 (1) übertragen wird.
Schalterzeitsteuerungswellenformen SCh₁ bis SCh_m in 2 geben jeweils die Ladezeiten Tj₁ bis Tj_m an, in denen die Kanäle Ch₁ bis Ch_m mit dem Kondensator Cf verbunden sind (EIN). Genauer ist eine Periode, in der die erste Schalterzeitsteuerungswellenforellenform SCh₁ EIN ist, eine Periode, in der die Kanalschalter SWh₁, SWh₂ (1) EIN sind, eine Periode, in der die zweite Schalterzeitsteuerungswellenform SCh₂ EIN ist, ist eine Periode, in der die Kanalschalter SWh₂, SWh₃ EIN sind, eine Periode, in der die dritte Schalterzeitsteuerungswellenform SCh₃ EIN ist, ist eine Periode, in der die Kanalschalter SWh₃, SWh₄ EIN sind, und eine Periode, in der die m-te Schalterzeitsteuerungswellenform SCh_m EIN ist, ist eine Periode, in der die Kanalschalter SWh_m, SWh_m+1 EIN sind. Die Ladezeit Tj ist eine Ladezeit, die nötig ist, um die elektrischen Ladungen, die der Kanalspannung entsprechen, im Kondensator Cf zu speichern, um die Kanalspannung des Kanals Ch, der mit dem Kondensator Cf verbunden ist, abzutasten. Die Ladezeit Tj wird üblicherweise auf eine Zeit festgelegt, die ausreichend länger ist als eine zum Laden notwendige Zeit (beispielsweise 3RC), die auf Basis der Folgenden bestimmt wird: einer Zeitkonstante RC, die einem Standardwert R für einen Widerstand entspricht (im Folgenden einfach als „Kontaktwiderstand” bezeichnet); und eines Kapazitätswerts C des Kondensators Cf, und der Widerstand beinhaltet den Kontaktwiderstand zwischen dem Anschluss des Kanals Ch und der Kanalleitung Lh, einen Leitungswiderstand der Kanalleitung Lh, einen Einschaltwiderstand des Kanalschalters SWh und dergleichen. Man beachte, dass in diesem Beispiel jede der Ladezeiten Tj₁ bis Tj_m für die Basisoperation auf eine Bezugsladezeit Tjr festgelegt wird.
Eine Spannungswellenform Vcf in 2 gibt eine Zwischenklemmenspannung des Kondensators Cf (1) an. Eine Schalterzeitsteuerungswellenform SSWs in 2 gibt eine Weiterleitungsperiode Tt an, in der die Weiterleitungsschalter SWs₁, SWs₂ (1) in der Messzeit Ts EIN-geschaltet sind und die Zwischenklemmenspannung Vcf des Kondensators Cf an den Spannungsmessabschnitt 26 übertragen wird. Die Weiterleitungsperiode Tt wird als Zeit festgelegt, in der die Zwischenklemmenspannung Vcf des Kondensators Cf an den Spannungsmessabschnitt 26 übertragen wird und der Spannungsmessabschnitt 26 die Zwischenklemmenspannung Vcf messen kann. Somit hängt die Weiterleitungsperiode Tt von einer Reaktionszeit des Weiterleitungsschalters SW und einer Arbeitsgeschwindigkeit eines Schaltkreises ab, der den Spannungsmessabschnitt 26 bildet. Außerdem ist eine Periode nach Ende der Weiterleitungsperiode Tt in der Messzeit Ts eine Übergangsperiode, die unter Berücksichtigung der Reaktionszeit zum Schließen des Weiterleitungsschalters SWs festgelegt wird. Man beachte, dass die Übergangsperiode Tt und die Messzeit Ts üblicherweise eine Zeit sind, die ausreichend kürzer ist als die Ladezeit Tj; jedoch sind sowohl die Übergangsperiode Tt als auch die Messzeit Ts auf übertriebene Weise darstellt, um die Darstellung zu vereinfachen. Das Gleiche gilt für die folgenden Zeichnungen.
Im ersten Kanalzyklus Tc₁ wird die Verbindung des ersten Kanals Ch₁ mit dem Kondensator Cf EIN-geschaltet, und die elektrischen Ladungen, die der Kanalspannung entsprechen, werden ab dem ersten Kanal Ch₁ in der ersten Ladezeit Tj₁, die am Startzeitpunkt t11 des Kanalzyklus beginnt, im Kondensator Cf gespeichert. Infolgedessen wird die Zwischenklemmenspannung Vcf des Kondensators Cf in einer positiven Richtung verstärkt (in 1 ist eine Richtung, in der die Seite der gemeinsamen Leitung Lhc₁ auf der Seite der ungeraden Zahlen ist und die der gemeinsamen Leitung Lhc₂ auf der Seite der geraden Zahlen ist, als positiv festgelegt), und die Kanalspannung des ersten Kanals Ch₁ wird erzeugt.
Zum Endzeitpunkt t12 der ersten Ladezeit Tj₁ wird die Verbindung des ersten Kanals Ch₁ mit dem Kondensator Cf AUS-geschaltet, und die Kanalspannung des ersten Kanals Ch₁ wird im Kondensator Cf gehalten. Wie von der Schalterzeitsteuerungswellenform SSWs angegeben ist, wird der Weiterleitungsschalter SWs zu diesem Endzeitpunkt t12 EIN-geschaltet. Auf diese Weise wird die Kanalspannung des ersten Kanals Ch₁, die im Kondensator Cf gehalten wird, übertragen und die Kanalspannung wird gemessen.
Im zweiten Kanalzyklus Tc₂ wird die Verbindung des zweiten Kanals Ch₂ mit dem Kondensator Cf EIN-geschaltet, wie von der zweiten Schalterzeitsteuerungswellenform SCh₂ angegeben ist, und ähnlich wie beim ersten Kanal Ch₁ wird die Kanalspannung des zweiten Kanals Ch₂ in einem zweiten Abtastzyklus Tj₂ gemessen, der zu einer Startzeit t21 des Kanalzyklus beginnt. Jedoch wird der zweite Kanal Ch₂, wie oben beschrieben, auf solche Weise mit dem Kondensator Cf verbunden, dass seine positive Polarität und seine negative Polarität umgekehrt sind zu denen des ersten Kanals Ch₁. Somit sind die positive Polarität und die negative Polarität in Bezug auf die Zwischenklemmenspannung Vcf, die dem zweiten Kanal Ch₂ entspricht, umgekehrt zu denen im Falle des ersten Kanals Ch₁.
Danach werden im dritten Kanalzyklus Tc₃ bis m-ten Kanalzyklus Tc_m in den ungeradzahligen Kanalzyklen Tc₃, Tc₅, ... die Kanalspannungen der entsprechenden Kanäle Ch₃, Ch₅, ... auf ähnliche Weise gemessen wie im ersten Kanalzyklus Tc₁, und in den gleichzahligen Kanalzyklen Tc₄, Tc₆, ... werden die Kanalspannungen der entsprechenden Kanäle Ch₄, Ch₆, ... auf ähnliche Weise gemessen wie im zweiten Kanalzyklus Tc₂.
3 ist ein Schema zur Erläuterung der Kanalspannung, die anhand einer Basisoperation der Spannungssteuerung gemessen wird. In 3 wird die Kanalspannung von einem Graphen dargestellt, der eine Zeit t als horizontale Achse und die Zwischenklemmenspannung Vcf des Kondensators Cf als vertikale Achse aufweist. Hierbei sind die positive Polarität und die negative Polarität in Bezug auf die Zwischenklemmenspannung Vcf je nachdem, ob der Kanal einer von den ungeradzahligen Kanälen Ch₁, Ch₃, ... oder einer von den geradzahligen Kanälen Ch₂, Ch₄, ... ist, jeweils umgekehrt. Somit ist die Kanalspannung unter Außerachtlassung der Bezugszahl als absoluter Wert gezeigt.
Zu einer Zeit, zu der die normale Bezugsladezeit Tj (= Tjr) abläuft, wird die Zwischenklemmenspannung Vcf in einem Fall, wo der Kanal Ch normal ist, eine Spannung, die in einem normalen Spannungsbereich Vw liegt. Dagegen wird die Zwischenklemmenspannung Vcf in einem Fall, wo der Kanal Ch selbst eine Fehlfunktion aufweist und somit ein nicht richtig funktionierender Kanal ist, eine Spannung, die niedriger ist als eine Untergrenze des Spannungsbereichs Vw. Man beachte, dass ein Zustand, wo der Kanal Ch nicht richtig funktioniert, einen Zustand bedeutet, wo mindestens eine der Batteriezellen CL, die im Kanal Ch enthalten sind, nicht richtig funktioniert. Außerdem wird die Zwischenklemmenspannung Vcf in einem Fall, wo der Kanal normal ist, aber ein kontaktwiderstandserhöhender Kanal ist, dessen Kontaktwiderstand erhöht ist, möglicherweise eine Spannung, die niedriger ist als die Untergrenze des normalen Spannungsbereichs Vw. Der Grund dafür ist, dass eine Ladungsantwort an den Kondensator Cf gemäß einem erhöhten Betrag des Kontaktwiderstands verzögert sein kann und somit die Kanalspannung die Spannung an der Untergrenze des normalen Spannungsbereichs Vw nicht erreicht, bevor die Bezugsladezeit Tjr abläuft. Man beachte, dass sich die normale Spannung der Batteriezelle CL abhängig von ihrem Ladungszustand oder ihrer Temperatur ändert. Somit wird der normale Spannungsbereich Vw des Kanals Ch beispielsweise aus einer Durchschnittsspannung Vav der mehreren Kanäle Ch₁ bis Ch_m bestimmt. In diesem Fall wird die Untergrenze des normalen Spannungsbereichs Vw auf einen Wert Vav – Vst festgelegt, der durch Subtrahieren eines voreingestellten zulässigen Abweichungswerts Vst von der Durchschnittsspannung Vav der mehreren Kanäle Ch₁ bis Ch_m erhalten wird.
Der Fall, wo die Zwischenklemmenspannung Vcf niedriger ist als die Untergrenze des normalen Spannungsbereichs Vw, wenn die Bezugsladezeit Tjr abläuft, beinhaltet den Fall, wo der Kanal Ch selbst eine Fehlfunktion aufweist und somit ein nicht richtig funktionierender Kanal ist, und den Fall, wo der Kanal Ch ein kontaktwiderstandserhöhender Kanal ist, dessen Kontaktwiderstand steigt. In diesem Fall kann eine Fehlfunktion des Kanals Ch selbst nicht unterschieden werden. Als Verfahren zur Unterscheidung einer solchen Fehlfunktion des Kanals Ch selbst wird die Verlängerung der Ladezeit Tj in Betracht gezogen, so dass diese langer wird als die Bezugsladezeit Tjr. Die Senkung der Zwischenklemmenspannung Vcf, die durch einer zu kurze Ladezeit bewirkt wird, kann durch Verlängern der Ladezeit Tj aufgehoben werden. Somit kann im Falle des kontaktwiderstandserhöhenden Kanals die Zwischenklemmenspannung Vcf als Spannung innerhalb des normalen Spannungsbereichs Vw gemessen werden. In dem Fall, wo die Zwischenklemmenspannung Vcf auch nach einer Verlängerung der Ladezeit Tj keine Spannung innerhalb des normalen Spannungsbereichs wird, kann davon ausgegangen werden, dass der Kanal Ch selbst eine Fehlfunktion aufweist und somit ein nicht richtig funktionierender Kanal ist. Anders ausgedrückt kann die Fehlfunktion des Kanals Ch dadurch unterschieden werden, dass die Ladezeit Tj für die Messung verlängert wird, so dass sie eine Zeit wird, die länger ist als die Bezugsladezeit Tjr. Zu diesem Zweck wird im Folgenden eine Spannungsmessungssteueroperation beschrieben, die eine Fehlfunktionserfassungssteuerung beinhaltet, für die das Verfahren der Verlängerung der Ladezeit Tj verwendet wird.
4 ist ein Flussdiagramm eines Ablaufs einer Spannungsmessungssteuerverarbeitung in der ersten Ausführungsform. Hierbei wird festgelegt, dass ein Kanal, in dem eine Abweichung zwischen einer Bezugsspannung Vref und einer gemessenen Kanalspannung Vch (Vref – Vch) gleich hoch ist wie oder niedriger ist als der zulässige Abweichungswert Vst, ein normaler Kanal ist, und es wird festgelegt, dass ein Kanal, in dem diese Abweichung größer ist als der zulässige Abweichungswert Vst, ein anomaler Kanal ist. Dies entspricht einem Fall in 3, wo die Untergrenze des normalen Spannungsbereichs Vw auf (Vref – Vst) festgelegt ist. Man beachte, dass die Durchschnittsspannung Vav mehrerer Kanäle oder aller Kanäle als Bezugsspannung Vref verwendet werden kann oder eine Bezugsspannung, bei der es sich nicht um die Durchschnittsspannung Vav handelt, beispielsweise eine Standardkanalspannung, die SOC (einer verbliebenen Ladungskapazität) und einer Temperatur der Batteriezelleneinheit 10 entspricht, als Bezugsspannung Vref verwendet werden kann. Im letztgenannten Fall wird eine Beziehung zwischen dem SOC und der Temperatur der Batteriezelleneinheit 10 und der Standardkanalspannung vorzugsweise vorab in einem Modus eines Kennfelds oder einer Lookup-Tabelle in einem nichtflüchtigen Speicher der Spannungsmessvorrichtung 20 gespeichert.
Der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 misst in Schritt T110 die Spannungen sämtlicher Kanäle in der festgelegten Ladezeit Tj und bestimmt in Schritt T120, ob ein anomaler Kanal mit Vref – Vch > Vst vorhanden ist. Wenn kein anomaler Kanal vorhanden ist, kehrt die Verarbeitung zu Schritt T110 zurück, und die Spannungen sämtlicher Kanäle Ch werden im nächsten Messzyklus Tp gemessen (2). Wenn dagegen ein anomaler Kanal vorhanden ist, wird in Schritt T130 die Ladezeit Tj für den anomalen Kanal verlängert und die Ladezeit Tj für die normale Zeit wird verkürzt. Dann kehrt die Verarbeitung zu Schritt T110 zurück und die Spannungen sämtlicher Kanäle Ch werden im nächsten Messzyklus Tp gemessen. Das heißt, wenn ein anomaler Kanal vorhanden ist, verlängert der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 wiederholt die Ladezeit Tj des anomalen Kanals, verkürzt die Ladezeit Tj des normalen Kanals (Schritt T130) und misst die Spannungen sämtlicher Kanäle Ch (Schritt T110) pro Messzyklus Tp. Dagegen misst der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 in dem Fall, wo kein anomaler Kanal vorhanden ist, wiederholt die Spannungen sämtlicher Kanäle Ch (Schritt T110) pro Messzyklus Tp. Jedoch kann in dem Fall, wo die Ladezeit Tj eines oder mehrerer Kanäle unmittelbar bevor die Verarbeitung von Schritt T120 zu Schritt T110 zurückkehrt verlängert wird, um die Spannungen im Messzyklus Tp zu messen, die Ladezeit Tj im nächsten Messzyklus Tp auf die ursprüngliche Bezugsladezeit Tjr zurückgebracht werden oder die Ladezeit Tj kann in einem verlängerten Zustand gehalten werden. Man beachte, dass die Bezugsladezeit Tjr, wie oben beschrieben, auf eine Zeit festgelegt wird, die ausreichend länger ist als die notwendige Standardladezeit, und somit die Spannung des normalen Kanals grundsätzlich gemessen werden kann, solange die Ladezeit Tj gleich lang oder länger ist als die notwendige Ladezeit, nachdem sie gegenüber der Bezugsladezeit Tjr verkürzt wurde.
Man beachte, dass die Länge der Messperiode Te (2), in der die Spannungen sämtlicher Kanäle Ch gemessen werden, bei dieser Spannungsmessungssteuerverarbeitung geändert werden kann; jedoch wird der Messzyklus Tp, in dem die Spannungen sämtlicher Kanäle Ch wiederholt gemessen werden, konstant gehalten. Jedoch ist es unter dem Gesichtspunkt, die Steueroperation weiter zu erleichtern, bevorzugt, die Messperiode Te konstant zu halten.
5 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels für einen detaillierten Ablauf der in 4 erläuterten Spannungsmessungssteuerverarbeitung. Der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 legt zuerst in Schritt S102 die Ladezeit Tj von jedem der Kanäle Ch auf die Bezugsladezeit Tjr fest, misst in Schritt S104 die Kanalspannungen Vch₁ bis Vch_m der Kanäle Ch₁ bis Ch_m und gibt in Schritt S106 die Messergebnisse an die übergeordnete Steuereinrichtung aus. Wie in 2 gezeigt ist, wird die Kanalspannung Vch von jedem der Kanäle Ch in der Messperiode Te des Messzyklus Tp in einer Reihenfolge der Kanalzyklen Tc₁ bis Tc_m gemessen.
Dann berechnet der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 in Schritt S108 einen Durchschnittswert Vav der gemessenen Kanalspannungen Vch sämtlicher Kanäle Ch. Der Durchschnittswert Vav wird in 4 als die Bezugsspannung Vref verwendet. In Schritt S110 berechnet der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 eine Abweichung Vd (= Vav – Vch) der Kanalspannung Vch der einzelnen Kanäle Ch von der Durchschnittsspannung Vav. Dann vergleicht der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 in Schritt S112 jede der Abweichungen Vd mit dem zulässigen Abweichungswert Vst. Falls dabei kein Kanal Ch mit einer Abweichung Vd, die größer ist als der zulässige Abweichungswert Vst, vorhanden ist, das heißt, wenn sämtliche Kanäle normale Kanäle sind (im Folgenden auch als „IO-Kanäle” bezeichnet), kehrt die Verarbeitung zu Schritt S102 zurück. Falls dagegen ein Kanal Ch mit einer Abweichung Vd, die größer ist als der zulässige Abweichungswert Vst, vorhanden ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S114 weiter. Der Kanal Ch entspricht in diesem Fall dem anomalen Kanal, der möglicherweise der nicht richtig funktionierende Kanal ist, da der Kanal an sich nicht richtig funktioniert, und dem Kanal, dessen Kontaktwiderstand erhöht ist (im Folgenden werden diese auch als NIO-Kanäle bezeichnet).
Wenn die Verarbeitung von Schritt S112 zu Schritt S102 zurückkehrt, führt der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 die Verarbeitung in Schritt S102 bis S110 im nächsten Messzyklus Tp erneut aus. Das heißt, wenn sämtliche Kanäle Ch normale Kanäle sind, misst der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 die Kanalspannung Vch von jedem der Kanäle Ch pro Messzyklus Tp anhand der Basisoperation in Bezug auf die Spannungsmessungssteuerung, die in 2 gezeigt ist.
Wenn die Verarbeitung infolge der Messung in einem v-ten Messzyklus Tp(v) von Schritt S112 zu Schritt 5114 weitergeht, verlängert der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 die Ladezeit Tj(v₁) eines NIO-Kanals Ch(NIO), dessen Abweichung Vd größer ist als der zulässige Abweichungswert Vst, im v-ten Messzyklus Tp(v) gemäß der folgenden Gleichung (1) für den nächsten v+1-ten Messzyklus Tp(v + 1). Außerdem legt der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 die Ladezeit Tj(v + 1) des IO-Kanals, dessen Abweichung Vd gleich groß ist wie oder kleiner ist als der zulässige Abweichungswert Vst, gemäß der folgenden Gleichung (2) oder der folgenden Gleichung (3) fest. Das heißt, im Falle eines Kanals Ch, der in den Messzyklen Tp, die v an der Zahl sind, von einem NIO-Kanal zu einem IO-Kanal wird (NIO → IO), führt der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 eine Festlegung durch, um eine Ladezeit Tj(IO) zu einem Zeitpunkt, an dem der NIO-Kanal in den IO-Kanal geändert worden ist, aufrechtzuhalten, wie von der folgenden Gleichung (2) angegeben wird. Ferner legt der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 im Falle eines Kanals Ch(IO), der während der gesamten Messzyklen Tp, die v an der Zahl sind, ein IO-Kanal ist, die Ladezeit Tj(v1) so fest, dass sie kürzer wird, wie von der folgenden Gleichung (3) angegeben ist. Ch(NIO): Tj(v + 1) = Tj(v) + te (1) Ch(NIO → IO): Tj(v + 1) = Tj(IO) (2) Ch(IO): Tj(v + 1) = Tj(v)– q·te/(m – q) (3)
Hierbei ist te eine Einheitsverlängerungszeit, q ist die Anzahl der NIO-Kanäle und m ist die Gesamtzahl der Kanäle Ch. Das heißt, [q·te] gibt eine Gesamtzeitverlängerung an, die im nächsten Messzyklus Tp gemäß der Anzahl q der NIO-Kanäle festgelegt wird, und [q·te/(m – q)] gibt eine Zeitverkürzung an, durch welche die Ladezeit Tj für die Messung an jedem der IO-Kanäle verkürzt wird, um die Gesamtzeitverlängerung [q·te] aufzuheben, um die Messperiode Te (2) des nächsten Messzyklus Tp konstant zu halten.
Dann bestimmt der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 in Schritt S116, ob ein Kanal Ch mit der Ladezeit Tj, die eine Ladezeitobergrenze Tu überschreitet, vorhanden ist. Die Ladezeitobergrenze Tu ist ein Schwellenwert (der einem „Fehlfunktionsbestimmungs-Schwellenwert” entspricht), der einen nicht richtig funktionierenden Kanal unterscheidet, und wird unter Berücksichtigung der Ladezeit des normalen Kanals, die verkürzt werden kann, und einer maximalen Verlängerungszeit, die gemäß dem erhöhten Betrag des Kontaktwiderstands angenommen wird, festgelegt.
Wenn in Schritt S116 kein Kanal Ch mit Tj > Tu vorhanden ist, misst der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 im nächsten Messzyklus Tp in Schritt S118 die Kanalspannung Vch von jedem der Kanäle Ch. Hierbei ist die Ladezeit Tj, die für die Messung an jedem der Kanäle Ch verwendet wird, die Ladezeit, die in Schritt S114 festgelegt wird. Dann misst der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 in Schritt S118 nacheinander die Kanalspannung Vch von jedem der Kanäle Ch, gibt in Schritt S120 Messergebnisse an die übergeordnete Steuereinrichtung aus, berechnet in Schritt S122 den Durchschnittswert Vav, berechnet in Schritt S124 die Abweichungen Vd und vergleicht in Schritt S126 jede von den Abweichungen Vd mit dem zulässigen Abweichungswert Vst. Wenn kein Kanal Ch mit Vd > Vst vorhanden ist und sämtliche Kanäle in Schritt S126 IO-Kanäle sind, kehrt die Verarbeitung zu Schritt S102 zurück. Wenn dagegen ein Kanal Ch mit Vd > Vst vorhanden ist und ein NIO-Kanal existiert, kehrt die Verarbeitung zu Schritt S114 zurück.
Wenn die Verarbeitung zu Schritt S114 zurückkehrt, führt der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 eine Verarbeitung durch, um die Ladezeit Tj von jedem der Kanäle Ch pro Messzyklus Tp so festzulegen, dass diese verlängert wird, gleichbleibt oder verkürzt wird (Schritt S114), und misst wiederholt die Kanalspannung Vch von jedem der Kanäle Ch (Schritt S118), bis der Kanal Ch mit Tj > Tu erzeugt wird (Schritt S116) oder der Kanal Ch mit Vd > Vst aufhört zu existieren (Schritt S126). Man beachte, dass der Grund dafür, dass die Ladezeit Tj des Kanals Ch, der vom NIO-Kanal zum IO-Kanal wird (NIO → IO), zu der Zeit, zu welcher der Kanal Ch zum IO Kanal wird, in Schritt S114 als die Ladezeit Tj(IO) beibehalten wird, darin besteht, dass die Ladezeit Tj von jedem der übrigen NIO-Kanäle verlängert wird.
Wenn in Schritt S112 bestimmt wird, dass während der oben genannten Verarbeitung kein Kanal Ch mit Vd > Vst vorhanden ist, werden sämtliche Kanäle als normale Kanäle gemessen. Somit kehrt die Verarbeitung zu Schritt S102 zurück, und der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 bringt die Ladezeit Tj auf die Bezugsladezeit Tjr zurück und wiederholt die Messung von jedem der Kanäle von Anfang an.
Hierbei werden als Fall, wo die gemessene Kanalspannung Vch des Kanals Ch zu einer Zeit, wenn die Ladezeit Tj für die Messung verlängert ist, in einem normalen Bereich liegt, ein Fall, wo die Kanalspannung Vch durch Verlängern der Zeit in der Ladezeit gemessen werden kann, die der Erhöhung des Kontaktwiderstands entspricht, und ein Fall, wo die Erhöhung des Kontaktwiderstands aufgehoben wird, betrachtet. Der Fall, wo die Erhöhung des Kontaktwiderstands aufgehoben wird, kann in einem Fall eintreten, der nachstehend beschrieben wird. Genauer wird in den Fällen, wo die Stabilität der Verbindung zwischen dem Anschluss der Batteriezelle CL und der Kanalleitung Lh niedrig ist und der Kontaktwiderstand dadurch wahrscheinlich schwankt, die Erhöhung des Kontaktwiderstands möglicherweise aufgehoben, nachdem der Kontaktwiderstand erhöht worden ist. Dies kommt häufig vor, beispielsweise in dem Fall, wo die Batteriezelleneinheit 10 an einem mobilen Objekt oder dergleichen angebaut ist. In den Fällen, wo der Kontaktwiderstand wahrscheinlich schwankt, wie eben beschrieben, und sämtliche Kanalspannungen infolge der Messung zu normalen Spannungen werden, wenn die Ladezeit Tj des NIO-Kanals verlängert wird, kann die Ladezeit Tj von jedem der Kanäle Ch im nächsten Messzyklus Tp auf die Bezugsladezeit Tjr zurückgebracht werden. Man beachte, dass ein Fall möglich ist, wo Schwankungen des Kontaktwiderstands klein sind und nur die Erhöhung des Kontaktwiderstands, die durch Alterung bewirkt wird, als Erhöhung des Kontaktwiderstands zu betrachten ist. Wenn während der oben genannten Wiederholung in Schritt S126 bestimmt wird, dass kein Kanal Ch mit Vd > Vst vorhanden ist, kehrt die Verarbeitung zu Schritt S102 zurück, und die Ladezeit Tj wird wieder auf die Bezugsladezeit Tjr festgelegt. Wenn ein solcher Fall angenommen wird, kann jedoch die festgelegte Ladezeit Tj für jeden der Kanäle Ch beibehalten werden.
Wenn in Schritt S116 bestimmt wird, dass der Kanal Ch mit Tj > Tu vorhanden ist, wird bestimmt, dass der Kanal Ch ein Kanal ist, der nicht richtig funktioniert, und der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 gibt in S128 ein Fehlfunktions-Flag an die übergeordnete Steuereinrichtung aus. Die übergeordnete Steuereinrichtung, die das Fehlfunktions-Flag empfangen hat, kann den Kanal Ch mit dem empfangenen Fehlfunktions-Flag als Kanal erfassen, der nicht richtig funktioniert. Dann kehrt der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 zu Schritt S102 zurück und misst die Kanalspannung Vch von jedem der Kanäle Ch von Anfang an, bis ein Befehl zum Stoppen durch eine Unterbrechung von der übergeordneten Steuereinrichtung empfangen wird. Man beachte, dass der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 die Verarbeitung zu einem Zeitpunkt stoppen kann, zu dem das Fehlfunktions-Flag ausgegeben wird.
6 beinhaltet Zeitschemata, die ein Beispiel für Schwankungen im Kanalzyklus Tc von jedem der Kanäle Ch durch die in 5 gezeigte Spannungsmessungssteuerverarbeitung zeigen. Man beachte, dass Zahlen, die nach Unterstrichen stehen, die auf Tp, Te, Tc, Tj folgen, Zahlen sind, die eine Reihenfolge im Messzyklus Tp anzeigen, und Indizes Zahlen angeben, die den Kanälen Ch als den Messobjekten entsprechen. Außerdem geben die Schalterzeitsteuerungswellenformen SCh₁ bis SCh_m jeweils die Ladezeiten Tj₁ bis Tj_m an, in denen die Kanäle Ch₁ bis Ch_m für den Kondensator Cf eingeschaltet werden.
Ähnlich wie in 2 zeigt eine Grafik A in 6 einen Zustand einer Basisoperation, wo in einer Messperiode Te_1 eines ersten Messzyklus Tp_1 eine Ladezeit Tj_1 von jedem der Kanäle Ch auf die Bezugsladezeit Tjr festgelegt ist und ein Kanalzyklus Tc_1 auf den Bezugskanalzyklus Tcr festgelegt ist.
Es wird als Folge der Messung an jedem der Kanäle Ch in dem Zustand, der in der Grafik A von 6 gezeigt ist, angenommen, dass der zweite Kanal Ch₂ ein NIO-Kanal ist. Wie in einer Grafik B von 6 gezeigt ist, werden in diesem Fall eine Ladezeit Tj₂_2 und ein Kanalzyklus Tc₂_2 des zweiten Kanals Ch₂ in einer Messperiode Te_2 eines zweiten Messzyklus Tp_2 jeweils um die Einheitsverlängerungszeit te verlängert. Außerdem werden eine Ladezeit Tj_2 und ein Kanalzyklus Tc_2 von jedem der anderen (m – 1) Kanäle Ch jeweils um eine Zeitverkürzung [te/(m – 1)] verkürzt. Jedoch werden die gesamte Messperiode Te_2 und der Messzyklus Tp_2 jeweils gleich wie die erste Messperiode Te_1 und der erste Messzyklus Tp_1 gehalten.
In dem Fall, wo der zweite Kanal Ch₂ während der Messung im zweiten Messzyklus Tp_2 der NIO-Kanal bleibt, werden, wie in einer Grafik C von 6 gezeigt ist, eine Ladezeit Tj₂_3 und ein Kanalzyklus Tc₂_3 des zweiten Kanals Ch₂ in einer Messperiode Te_3 eines dritten Messzyklus Tp_3 weiter um die Einheitsverlängerungszeit te verlängert. Das heißt, die Ladezeit Tj₂_3 und der Kanalzyklus Tc₂_3 des zweiten Kanals Ch₂ werden jeweils um die zweifache Einheitsverlängerungszeit te verlängert, wenn man sie mit der Ladezeit Tj₂_1 und dem Kanalzyklus Tc₂_1 im ersten Messzyklus Tp_1 vergleicht. Außerdem werden eine Ladezeit Tj_3 und ein Kanalzyklus Tc_3 von jedem der anderen (m – 1) Kanäle Ch jeweils weiter um die Zeitverkürzung [te/(m – 1)] verkürzt. Das heißt, die Ladezeit Tj_3 und der Kanalzyklus Tc_3 von jedem der anderen (m – 1) Kanäle werden jeweils um das Zweifache der Zeitverkürzung [te/(m – 1)] verkürzt, wenn man sie mit der Ladezeit Tj_1 und dem Kanalzyklus Tc_1 im ersten Messzyklus Tp_1 vergleicht. Jedoch werden die Messperiode Te_3 und der Messzyklus Tp_3 insgesamt jeweils gleich wie die erste Messperiode Te_1 und der erste Messzyklus Tp_1 gehalten.
Wie in der Grafik B und der Grafik C von 6 gezeigt ist, wird in dem Fall, wo ein NIO-Kanal vorhanden ist, die Ladezeit Tj des NIO-Kanals pro Messzyklus Tp für die Messung schrittweise um die Einheitsverlängerungszeit te verlängert. Auf diese Weise kann bestätigt werden, dass die Batteriezellen CL des Kanals Ch, der aufgrund der Erhöhung des Kontaktwiderstands zum NIO-Kanal geworden ist, normal sind. In dem Fall, wo die verlängerte Ladezeit Tj die Ladezeitobergrenze Tu überschreitet, wird dann bestimmt, dass der Kanal selbst nicht richtig funktioniert und somit ein Kanal mit einer Fehlfunktion ist, und diese Tatsache wird der übergeordneten Steuereinrichtung gemeldet. Somit kann die übergeordnete Steuereinrichtung die Erzeugung des Kanals mit Fehlfunktion erfassen. Auf diese Weise ist es möglich, als Grund für den NIO-Kanal die Erhöhung des Kontaktwiderstands und die Fehlfunktion der Batteriezelle CL voneinander zu unterscheiden. Somit kann die Messgenauigkeit verbessert werden. Außerdem kann eine übermäßige Verlängerung der Ladezeit verhindert werden, indem die Ladezeit Tj schrittweise um die Einheitsverlängerungszeit te verlängert wird.
Durch Verkürzen der Ladezeit Tj und des Kanalzyklus Tc von jedem der IO-Kanäle außer dem NIO-Kanal können die Messperioden Te für die Messung an sämtlichen Kanälen Ch konstant gehalten werden und der Messzyklus Tp kann konstant gehalten werden. Somit ist die Spannungsmessungssteuerung im Vergleich zu einem Fall, wo der Messzyklus Tp gemäß Schwankungen der Messperiode Te schwankt, vereinfacht.
Man beachte, dass in dem Operationsbeispiel, das in 6 gezeigt ist, ein Beispiel für den Fall beschrieben wurde, wo nur der zweite Kanal Ch₂ ein NIO-Kanal ist. Jedoch können in dem Fall, wo mehrere Kanäle Ch NIO-Kanäle sind, die Ladezeiten Tj sämtlicher NIO-Kanäle verlängert werden, und die Ladezeiten Tj der IO-Kanäle können verkürzt werden, um die Messperiode Te und den Messzyklus Tp konstant zu halten. Außerdem wird die Ladezeit Tj des IO-Kanals von den mehreren NIO-Kanälen, der von NIO zu IO geworden ist, beibehalten. Die Ladezeiten Tj der übrigen NIO-Kanäle können verlängert werden, und nur die Ladezeiten Tj der IO-Kanäle, die von Anfang an 10 geblieben sind, können verkürzt werden.
B. Zweite Ausführungsform:
7 ist ein Flussdiagramm eines Ablaufs einer Spannungsmessungssteuerverarbeitung in einer zweiten Ausführungsform. Man beachte, dass diese Spannungsmessungssteuerung vom Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 der Spannungsmessvorrichtung 20 (1) durchgeführt wird, die derjenigen der ersten Ausführungsform gleich ist. Außerdem wird ähnlich wie in der Beschreibung zu 4 festgelegt, dass ein Kanal, dessen Abweichung (Vref – Vch) gleich groß ist wie oder kleiner ist als der zulässige Abweichungswert Vst, ein normaler Kanal ist, und es wird festgelegt, dass ein Kanal, dessen Abweichung (Vref – Vch) größer ist als der zulässige Abweichungswert Vst, ein anomaler Kanal ist.
Der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 misst die Spannung des einen ausgewählten Kanals Ch in der festgelegten Ladezeit Tj in Schritt T210 und bestimmt in Schritt T220, ob ein anomaler Kanal mit Vref – Vch > Vst vorhanden ist. Wenn zu dieser Zeit der Kanal Ch ein anomaler Kanal ist, wird die Ladezeit Tj verlängert und die Spannung des Kanals Ch wird im selben Messzyklus Tp (2) in Schritt T230 erneut gemessen. Man beachte, dass die Ladezeit dieses Kanals Ch ab dem nächsten Mal verkürzt wird, falls diese erneute Messung durchgeführt wird. Wenn der Kanal Ch dagegen ein normaler Kanal ist, wird in Schritt T240 der nächste Kanal Ch ausgewählt, die Verarbeitung kehrt zu Schritt T210 zurück und die Spannung des ausgewählten Kanals wird gemessen. Man beachte, dass die Spannung in Schritt T110 in der verkürzten Ladezeit Tj gemessen wird, wenn die Ladezeit Tj zu dieser Zeit durch die Verarbeitung in Schritt T230 verkürzt worden ist. Das heißt, der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 misst wiederholt die Spannung des einen ausgewählten Kanals Ch (Schritt T210) pro Kanal Ch, während der gemessene Kanal Ch ein normaler Kanal ist. Wenn dagegen der gemessene Kanal Ch ein anomaler Kanal wird, wird die Ladezeit Tj verlängert und die erneute Messung des Kanals Ch wird wiederholt durchgeführt (Schritt T230). Dann wird wie bei dem Kanal Ch, der vom anomalen Kanal zum normalen Kanal geworden ist, die Spannung dieses einen ausgewählten Kanals Ch in der verkürzten Ladezeit Tj pro Kanal Ch wiederholt gemessen.
Man beachte, dass die Länge der Messperiode Te (2), in der die Spannungen sämtlicher Kanäle Ch gemessen werden, bei dieser Spannungsmessungssteuerverarbeitung geändert werden kann; jedoch werden die Messzyklen Tp, in denen die Spannungen sämtlicher Kanäle Ch wiederholt gemessen werden, konstant gehalten. Jedoch ist es unter dem Gesichtspunkt, die Steueroperation weiter zu erleichtern, bevorzugt, die Messperiode Te konstant zu halten.
8 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels für einen detaillierten Ablauf der in 7 erläuterten Spannungsmessungssteuerverarbeitung. Ähnlich wie in den Schritten S102 bis S106 (4) der ersten Ausführungsform legt der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 die Ladezeit Tj von jedem der Kanäle Ch auf die Bezugsladezeit Tjr fest (Schritt S202), misst die Kanalspannung Vch von jedem der Kanäle Ch im ersten Messzyklus Tp (Schritt S204) und gibt die Messergebnisse an die übergeordnete Steuereinrichtung aus (Schritt S206).
Dann führt der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 eine nachstehend beschriebene Verarbeitung im zweiten Messzyklus Tp aus und führt die Messung an jedem der Kanäle Ch aus.
Zuerst legt der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 in Schritt S208 einen Parameter i, der den Kanal Ch als das Messobjekt anzeigt, auf „0” fest und legt eine Gesamtzeitverlängerung SM, die eine Summe der Verlängerungszeiten anzeigt, auf einen Anfangswert „0” fest. Dann addiert der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 in Schritt S210 „1” zum Parameter i.
Dann legt der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 in Schritt S212 eine Ladezeit Tj_i des i-ten Kanals Ch_i auf die Bezugsladezeit Tjr fest, misst in Schritt S214 eine Kanalspannung Vch_i des Kanals Ch_i und gibt in Schritt S216 ein Messergebnis an die übergeordnete Steuereinrichtung aus. Dann berechnet der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 in Schritt S218 den Durchschnittswert Vav der Kanalspannungen Vch sämtlicher Kanäle Ch und berechnet in Schritt S220 eine Abweichung Vd_i (Vav – Vch_i) der Kanalspannung Vch_i des i-ten Kanals Ch_i. Man beachte, dass das Messergebnis für den i-ten Kanal Ch_i in Schritt S214 und die letzten Messergebnisse für die anderen Kanäle, die bis dahin erhalten worden sind, für die Berechnung des Durchschnittswerts Vav verwendet werden. Dann vergleicht der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 in Schritt S222 die Abweichung Vd_i mit dem zulässigen Abweichungswert Vst.
Wenn in Schritt S222 Vdi ≤ Vst, das heißt, wenn der i-te Kanal Ch_i ein normaler Kanal (ein IO-Kanal) ist, dann geht die Verarbeitung zu Schritt S224 weiter und der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 führt die Verarbeitung von Schritt S210 bis S224 wiederholt aus, bis i = m erhalten wird. Wenn i = m erhalten wird und die Messung am m-ten Kanal Ch_m beendet wird, werden dann im zweiten Messzyklus Tp die Kanalspannungen Vch sämtlicher Kanäle Ch gemessen, wobei sämtliche Kanäle Ch normale Kanäle sind. Somit kehrt die Verarbeitung zu Schritt S202 zurück, und der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 wiederholt die Messung an jedem der Kanäle von Anfang an.
Wenn dagegen Vdi > Vst, das heißt, wenn der i-te Kanal Ch_i ein anomaler Kanal (ein NIO-Kanal) ist, dann kehrt die Verarbeitung zu Schritt S230 zurück und der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 verlängert die Ladezeit Tj_i des i-ten Kanals Ch₁, um die erneute Messung durchzuführen, was nachstehend beschrieben wird.
Zuerst verlängert der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 in Schritt S230 die Ladezeit Tj_i des i-ten Kanals Ch_i, bei dem es sich um einen NIO-Kanal handelt, wie von der folgenden Gleichung (4) angegeben. Tj_i = Tj_i + te (4)
Außerdem wird die Gesamtzeitverlängerung SM auf Basis der Ladezeit Tj_i, die durch die Gleichung (4) erhalten wird, vergrößert, wie von der folgenden Gleichung (5) angegeben. SM = SM + Tji + Ts (5) Hierbei ist Ts die Messperiode.
Dann bestimmt der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 in Schritt S232, ob die Ladezeit Tj_i, die in Schritt S230 verlängert worden ist, eine Ladezeitobergrenze Tuu überschreitet. Ähnlich wie die Ladezeitobergrenze Tu der ersten Ausführungsform ist die Ladezeitobergrenze Tuu ein Schwellenwert (ein Fehlfunktionsbestimmungs-Schwellenwert), der verwendet wird, um den Kanal mit Fehlfunktion zu unterscheiden, und der unter Berücksichtigung der Ladezeit des normalen Kanals, die verkürzt werden kann, und der maximalen Verlängerungszeit, die gemäß dem erhöhten Betrag des Kontaktwiderstands angenommen wird, festgelegt wird.
Wenn in Schritt S232 Tji ≤ Tuu, misst der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 in Schritt S236 die Kanalspannung Vch_i des i-ten Kanals Ch_i in der Ladezeit Tj_i, die in Schritt S230 verlängert worden ist, erneut und gibt in Schritt S236 ein Messergebnis an die übergeordnete Steuereinrichtung aus. Ähnlich wie in den Schritten S218 bis S222 misst der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 dann in Schritt S238 den Durchschnittswert Vav, berechnet in S240 die Abweichung Vd_i und vergleicht in Schritt S242 die Abweichung Vd_i mit dem zulässigen Abweichungswert Vst.
Wenn in Schritt S242 Vdi > Vst, das heißt, wenn der i-te Kanal Ch₁ ein NIO-Kanal bleibt, dann kehrt die Verarbeitung zu Schritt S230 zurück, und der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 führt wiederholt die erneute Messung am i-ten Kanal Ch_i durch, bis Tj_i > Tuu erhalten wird (Schritt S232) oder Vdi ≤ Vst erhalten wird (Schritt S242).
Wenn dagegen Vdi ≤ Vst, das heißt, wenn der i-te Kanal Ch_i vom NIO-Kanal zum IO-Kanal wird, dann addiert der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 in Schritt S244 „1” zum Parameter i und ändert das Messobjekt in den nächsten Kanal Ch₁.
Dann verkürzt der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 in Schritt S246 die Ladezeit Tj_i des i-ten Kanals Ch_i, bei dem es sich um das nächste Messobjekt handelt, wie von der folgenden Gleichung (6) angegeben, und verkleinert die Gesamtzeitverlängerung SM wie von der folgenden Gleichung (7) angegeben. Tj_i = Tjr – SM/(m – i + 1) (6) SM = SM – SM/(m – i + 1) (7)
Hierbei gibt [SM/(m – i + 1)] eine verkürzte Zeit für jeden der IO-Kanäle an, die verkürzt wird, um die Gesamtzeitverlängerung SM auf der Basis einer Annahme aufzuheben, dass sämtliche Kanäle Ch, die auf den i-ten Kanal Ch_i folgen, bei dem es sich um das nächste Messobjekt handelt, IO-Kanäle sind.
Als Nächstes misst der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 in Schritt S248 die Kanalspannung Vch_i des i-ten Kanals Ch_i in der Ladezeit Tj_i, die in Schritt S246 verkürzt worden ist, und gibt in Schritt S250 ein Messergebnis an die übergeordnete Steuereinrichtung aus. Ähnlich wie in den Schritten S218 bis S222 berechnet der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 dann in Schritt S252 den Durchschnittswert Vav, berechnet in S254 die Abweichung Vd_i und vergleicht in Schritt S256 die Abweichung Vd_i mit dem zulässigen Abweichungswert Vst.
Wenn in Schritt S256 Vdi ≤ Vst, das heißt, wenn der i-te Kanal Ch_i ein normaler Kanal (ein IO-Kanal) ist, dann geht die Verarbeitung zu Schritt S258 weiter und der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 führt die Verarbeitung von Schritt S244 bis S258 wiederholt aus, bis i = m erhalten wird. Wenn i = m erhalten wird und die Messung am tuten Kanal Ch_m beendet wird, werden dann im zweiten Messzyklus Tp die Kanalspannungen Vch sämtlicher Kanäle Ch gemessen. Somit kehrt die Verarbeitung zu Schritt S202 zurück, und der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 wiederholt die Messung an jedem der Kanäle von Anfang an. Man beachte, dass die Verarbeitung zu Schritt S208 zurückkehren kann.
Wenn dagegen Vdi > Vst, das heißt, wenn der i-te Kanal Ch_i zum NIO-Kanal wird, dann kehrt die Verarbeitung zu Schritt S230 zurück, und der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 führt wiederholt die erneute Messung am i-ten Kanal Ch_i durch, bis Tj_i > Tuu erhalten wird (Schritt S232) oder Vd_i < Vst erhalten wird (Schritt S242).
Wenn in Schritt S232 bestimmt wird, dass Tji > Tuu, besteht die Möglichkeit, dass der Kanal Ch₁ ein Kanal mit Fehlfunktion ist. Somit gibt der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 in Schritt S260 das Fehlfunktions-Flag an die übergeordnete Steuereinrichtung aus. Die übergeordnete Steuereinrichtung, die das Fehlfunktions-Flag empfangen hat, kann den Kanal Ch₁ mit dem empfangenen Fehlfunktions-Flag als Kanal mit Fehfunktion erfassen. Dann kehrt die Verarbeitung zu Schritt S244 zurück und der Spannungsmessungssteuerabschnitt 28 setzt die Verarbeitung mit dem nächsten Kanal Ch als Objekt fort, bis er den Befehl zum Stoppen durch die Unterbrechung von der übergeordneten Steuereinrichtung empfängt. Man beachte, dass die Verarbeitung zu einer Zeit gestoppt werden kann, zu der das Fehlfunktions-Flag ausgegeben wird.
9 beinhaltet Zeitschemata, die ein Beispiel für die Schwankungen im Kanalzyklus Tc von jedem der Kanäle Ch durch die in 8 gezeigte Spannungsmessungssteuerverarbeitung zeigen. Ähnlich wie 6 zeigt 9 ein Beispiel für den Fall, wo der zweite Kanal Ch₂ ein NIO-Kanal ist. Außerdem sind ähnlich wie in 6 die Zahlen, die nach den Unterstrichen stehen, die auf Tp, Te, Tc, Tj folgen, Zahlen, welche die Reihenfolge im Messzyklus Tp anzeigen, und die Indizes geben Zahlen an, die den Kanälen Ch als den Messobjekten entsprechen. Außerdem geben die Schalterzeitsteuerungswellenformen SCh₁ bis SCh_m jeweils die Ladezeiten Tj₁ bis Tj_m an, in denen die Kanäle Ch₁ bis Ch_m für den Kondensator Cf eingeschaltet werden.
Zuerst wird in der Messperiode Te_1 des ersten Messzyklus Tp_1, wie von den Schalterzeitsteuerungswellenformen SCh₁ bis SCh_m in einer Grafik A von 9 angegeben wird, die Messung an den Kanälen Ch₁ bis Ch_m nacheinander in Kanalzyklen Tc₁_1 bis Tc_m_1 durchgeführt, die jeweils Ladezeiten Tj₁_1 bis Tj_m_1 und die Messzeit Ts beinhalten. Man beachte, dass die Ladezeiten Tj₁_1 bis Tj_m_1 jeweils als die Bezugsladezeit Tjr festgelegt werden.
Dann wird in der Messperiode Te_2 des zweiten Messzyklus Tp_2, wie nachstehend beschrieben, die Messung an den Kanälen Ch₁ bis Ch_m nacheinander durchgeführt. Zuerst wird, wie von der Schalterzeitsteuerungswellenform SCh₁ in einer Grafik B von 9 gezeigt ist, die Messung am ersten Kanal Ch₁ in einem Kanalzyklus Tc₁_2 = Tjr + Ts einer Ladezeit Tj₁_2 Tjr durchgeführt. Da der erste Kanal Ch₁ ein IO-Kanal ist, wird die Messung am nächsten, zweiten Kanal Ch₂ durchgeführt.
Wie von der Schalterzeitsteuerungswellenform SCh₂ in einer Grafik C von 9 gezeigt ist, wird die Messung am zweiten Kanal Ch₂ ebenfalls in einem Kanalzyklus Tc₂_2 = Tjr + Ts einer Ladezeit Tj₂_2 Tjr durchgeführt. Da der zweite Kanal Ch₂ ein NIO-Kanal ist, wird die Messung am zweiten Kanal Ch₂ erneut durchgeführt.
Wie von der Schalterzeitsteuerungswellenform SCh₂ in einer Grafik D von 9 gezeigt ist, wird die erneute Messung am zweiten Kanal Ch₂ unter Verlängerung der Ladezeit Tj₂_2 auf [Tjr + te] und unter Verlängerung des Kanalzyklus Tc₂_2 auf [Tjr + te + Ts] durchgeführt. In dem Fall, wo der zweite Kanal Ch₂ während dieser erneuten Messung ein NIO-Kanal bleibt, werden die Ladezeit Tj₂_2 und der Kanalzyklus Tc₂_2 erneut verlängert, und die erneute Messung durchgeführt. Wie in Schritt S232 in 8 beschrieben ist, wird diese erneute Messung wiederholt durchgeführt, bis die Ladezeit Tj₂ die Ladezeitobergrenze Tuu überschreitet. In dem Fall, wo die Ladezeit Tj₂ die Ladezeitobergrenze Tuu überschreitet, wird das Fehlfunktions-Flag an die übergeordnete Steuereinrichtung ausgegeben. Hierbei wird angenommen, dass der zweite Kanal Ch₂ aufgrund dieser erneuten Messung ein IO-Kanal wird, und es wird die Messung am nächsten, dritten Kanal Ch₃ durchgeführt.
Wie von der Schalterzeitsteuerungswellenform SCh₃ in einer Grafik E von 9 angegeben wird, wird die Messung am dritten Kanal Ch₃ durch Verkürzen einer Ladezeit Tj₃_2 auf [Tjr – SM/(m – 2)] und Verkürzen eines Kanalzyklus Tc₃_2 auf [Tjr – SM/(m – 2) + Ts] durchgeführt. Wenn der dritte Kanal Ch₃ infolge eines Ergebnisses dieser Messung ein NIO-Kanal wird, wird ähnlich wie beim oben genannten zweiten Kanal Ch₂ die erneute Messung am dritten Kanal Ch₃ unter Verlängern der Ladezeit Tj₃_2 und des Kanalzyklus Tc₃_2 durchgeführt. Weil der dritte Kanal Ch₃ ein IO-Kanal ist, wird hierbei die Messung am nächsten, vierten Kanal Ch₄ durchgeführt.
Weil jeder vom vierten bis m-ten Kanal, Ch₄ bis Ch_m, ein IO-Kanal ist, werden außerdem ähnlich wie beim dritten Kanal Ch₃ die Ladezeiten Tj₄_2 bis Tj_m_2 und die Kanalzyklen Tc₄_2 und Tc_m_2 verkürzt, und die Messungen am vierten bis m-ten Kanal, Ch₄ bis Ch_m, werden nacheinander durchgeführt. Man beachte, dass die Schalterzeitsteuerungswellenform SCh_m, die von einer Grafik F von 9 angegeben wird, einen Zustand angibt, wo die Ladezeit Tc_m_2 des m-ten Kanals Ch_m auf [Tjr – SM/(m – 2)] verkürzt ist und sein Kanalzyklus Tc_m_2 auf [Tjr – SM/(m – 2) + Ts] verkürzt ist. Jedoch werden in dem Fall, wo der m-te Kanal Ch_m infolge der Messung zum NIO-Kanal wird, die Ladezeiten Tj₄_2 bis Tj_m_2 und die Kanalzyklen Tc₄_2 und Tc_m_2 des vierten bis m-ten Kanals, Ch₄ bis Ch_m, auf ähnliche Weise verlängert, und ihre erneute Messung wird durchgeführt.
Wie von der Grafik E und der Grafik F von 9 gezeigt ist, werden bei der Messung am dritten bis m-ten Kanal, Ch₃ bis Ch_m, bei denen es sich um IO-Kanäle handelt, die Ladezeiten Tj₃_2 bis Tj_m_2 jeweils um eine Zeitverkürzung [SM/(m – 2)] verkürzt, die durch gleichmäßiges Teilen der Gesamtzeitverlängerung SM durch (m – 2) erhalten wird, um die Gesamtzeitverlängerung SM, die für die erneute Messung am zweiten Kanal Ch₂ verlängert wird, aufzugeben. Auf diese Weise werden die zweite Messperiode Te_2 und der zweite Messzyklus Tp_2 jeweils gleich wie die erste Messperiode Te_1 und der erste Messzyklus Tp_1 gehalten.
Wie von der Grafik D von 9 angegeben ist, wird in dem Fall, wo der gemessene Kanal Ch ein NIO-Kanal ist, die Ladezeit Tj schrittweise um die Einheitsverlängerungszeit te verlängert, und die erneute Messung wird wiederholt durchgeführt. Auf diese Weise kann die Spannung des Kanals Ch, der aufgrund der Erhöhung des Kontaktwiderstands zum NIO-Kanal geworden ist, bestätigt werden. Außerdem wird in dem Fall, wo die verlängerte Ladezeit Tj die Ladezeitobergrenze Tuu überschreitet, bestimmt, dass der Kanal Cn selbst eine Fehlfunktion aufweist und somit ein Kanal mit Fehlfunktion ist, und diese Tatsache wird der übergeordneten Steuereinrichtung gemeldet. Somit kann die übergeordnete Steuereinrichtung die Erzeugung des Kanals mit Fehlfunktion erfassen. Auf diese Weise ist es möglich, als Grund für den NIO-Kanal die Erhöhung des Kontaktwiderstands und die Fehlfunktion der Batteriezelle CL voneinander zu unterscheiden. Somit kann die Messgenauigkeit verbessert werden. Außerdem kann die übermäßige Verlängerung der Ladezeit verhindert werden, indem die Ladezeit Tj schrittweise um die Einheitsverlängerungszeit te verlängert wird. Ferner wird die erneute Messung am Kanal, bei dem es sich um einen NIO-Kanal handelt, durchgeführt. Auf diese Weise können vorteilhafterweise als Grund für den NIO-Kanal die Fehlfunktion der Batteriezelle CL selbst und die Fehlfunktion des Verbindungsschaltkreises, die durch die Erhöhung des Kontaktwiderstands oder dergleichen bewirkt wird, voneinander unterschieden werden.
Die Ladezeit Tj des normalen Kanals, der auf den Kanal folgt, an dem die Messung in der verlängerten Ladezeit Tj durchgeführt wird, wird verkürzt. Auf diese Weise kann die Messperiode Te für die Messung an sämtlichen Kanälen Ch konstant gehalten werden, und ihre Messzyklen können konstant gehalten werden. Somit ist die Spannungsmessungssteuerung im Vergleich zu dem Fall, wo der Messzyklus Tp gemäß den Schwankungen der Messperiode Te schwankt, vereinfacht.
Man beachte, dass in dem Operationsbeispiel, das in 9 gezeigt ist, das Beispiel für den Fall beschrieben wurde, wo nur der zweite Kanal Ch₂ ein NIO-Kanal ist. Jedoch können in dem Fall, wo mehrere Kanäle NIO-Kanäle sind, sämtliche Ladezeiten Tj der NIO-Kanäle verlängert werden, und die Ladezeit Tj eines IO-Kanals, der auf einen NIO-Kanal folgt, kann verkürzt werden, um die Messperiode Te und den Messzyklus Tp konstant zu halten.
C. Modifizierte Beispiele:
(1) Modifiziertes Beispiel 1
Der Ablauf der Spannungsmessungssteuerung in der obigen ersten Ausführungsform (4, 5) ist nur ein Beispiel, und die Spannungsmessungssteuerung ist nicht auf diesen Ablauf beschränkt. Es ist jedoch bevorzugt, die Messung an sämtlichen Kanälen so durchzuführen, dass die Messzyklen Tp sämtlicher Kanäle gesteuert und durch Verlängern der Ladezeit eines NIO-Kanals und Verkürzen der Ladezeit eines IO-Kanals in jedem der Messzyklen Tp konstant gehalten werden. Außerdem ist der Ablauf der Spannungsmessungssteuerung in der zweiten Ausführungsform (7, 8) nur ein Beispiel, und die Spannungsmessungssteuerung ist nicht auf diesen Ablauf beschränkt. Es ist jedoch bevorzugt, die Messung an sämtlichen Kanälen in dem bestimmten Messzyklus Tp durchzuführen, während die Messzyklen Tp sämtlicher Kanäle gesteuert und durch Verlängern der Ladezeit eines NIO-Kanals, um dessen erneute Messung durchzuführen, und Verkürzen der Ladezeit eines folgenden IO-Kanals konstant zu halten.
(2) Modifiziertes Beispiel 2
In der ersten und der zweiten Ausführungsform wird die Ladezeit des IO-Kanals verkürzt. Jedoch können die Ladzeiten von manchen der OK-Kanäle konstant sein. Auch in diesem Fall ist es bevorzugt, sie so festzulegen, dass die Gesamtzeitverlängerung der Ladezeiten der NIO-Kanäle und die Gesamtverkürzungszeit der Ladezeiten der IO-Kanäle gleich lang sind wie oder kürzer sind als die Messpause Tue (2). Auf diese Weise kann der Messzyklus Tp konstant gehalten werden, während die Messperiode Te schwankt.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen, Beispiele und modifizierten Beispiele beschränkt und kann innerhalb eines Bereichs, der von ihrem Gedanken nicht abweicht, in verschiedenen Konfigurationen verwirklicht werden. Zum Beispiel können technische Merkmale in den Ausführungsformen, den Beispielen und den modifizierten Beispielen, die technischen Merkmalen in den einzelnen Aspekten entsprechen, die in KURZFASSUNG DER ERFINDUNG beschrieben sind, auf geeignete Weise ersetzt oder kombiniert werden, um das oben beschriebene Problem teilweise oder ganz zu lösen oder um die oben beschriebene Wirkung teilweise oder ganz zu erzielen. Solange es in dieser Beschreibung nicht als unverzichtbar beschrieben wird, kann jedes der technischen Merkmale gegebenenfalls weggelassen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2010-78572 A [0002]

Claims

Spannungsmessverfahren, umfassend: Verbinden von m-Kanälen (Ch), auf die n Batteriezellen (CL) aufgeteilt sind, in einer Batteriezelleneinheit (10), in der die n Batteriezellen (CL) in Reihe verbunden sind, nacheinander mit einem Kondensator (Cf) über einen Verbindungsschaltkreis und Messen einer Kanalspannung pro Kanal, wobei m eine ganze Zahl gleich oder kleiner n ist und n eine ganze Zahl gleich oder größer zwei ist; und Vergleichen einer Abweichung (Vd) einer gemessenen Kanalspannung von einer Bezugsspannung (Vref) mit einem zulässigen Abweichungswert (Vst), wobei bei einem anomalen Kanal, bei dem die Abweichung (Vd) der gemessenen Kanalspannung von der Bezugsspannung (Vref) größer ist als der zulässige Abweichungswert (Vst), eine Messung durchgeführt wird, für die eine Ladezeit (Tj) zum Laden des Kondensators (Cf) verlängert wird, und bei einem normalen Kanal, bei dem die Abweichung (Vd) gleich groß ist wie oder kleiner ist als der zulässige Abweichungswert (Vst), eine Messung durchgeführt wird, für die eine Ladezeit zum Laden des Kondensator s (Cf) verkürzt wird, um einen Messzyklus (Tp), in dem die Messung sämtlicher Kanäle durchgeführt wird, konstant zu halten.
Spannungsmessverfahren nach Anspruch 1, wobei in einem Fall, wo unter den Kanälen, an denen die Messung in einem bestimmten Messzyklus durchgeführt wird, ein anomaler Kanal ist, die Ladezeit (Tj) während der Messung am anomalen Kanal in einem nächsten Messzyklus verlängert wird und die Ladezeit (Tj) während der Messung am normalen Kanal im nächsten Messzyklus verkürzt wird.
Spannungsmessverfahren nach Anspruch 1, wobei in einem Fall, wo der Kanal, an dem die Messung in einem bestimmten Messzyklus durchgeführt wird, ein anomaler Kanal ist, die Ladezeit (Tj) des anomalen Kanals verlängert wird, um im selben Messzyklus eine erneute Messung am anomalen Kanal durchzuführen, und die Ladezeit (Tj) eines normalen Kanals, an dem die Messung nach dem anomalen Kanal durchgeführt wird, im selben Messzyklus verkürzt wird.
Spannungsmessverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Messzyklus in zwei Perioden geteilt ist, nämlich eine Messperiode (Te), in der die Messung an den m-Kanälen durchgeführt wird, und eine Messpause (Tue), die auf die Messperiode (Te) folgt, und die Messperiode (Te) konstant gehalten wird.
Spannungsmessverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Bezugsspannung (Vref) eine Durchschnittsspannung (Vav) der Kanalspannungen ist, die an einer Mehrzahl von Kanälen gemessen wird.
Spannungsmessverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Mehrzahl von Ladezeiten (Tj) der normalen Kanäle gleichmäßig verkürzt werden, wenn die Ladezeit (Tj) eines normalen Kanals verkürzt wird.
Spannungsmessverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Ladezeiten (Tj) aller Kanäle auf eine Bezugsladezeit (Tjr) festgelegt werden, wenn eine Spannungsmessung im nächsten Messzyklus ab einem bestimmten Messzyklus gestartet wird.
Spannungsmessverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner umfassend: Vergleichen einer verlängerten Ladezeit (Tj) des anomalen Kanals mit einer vorgegebenen Ladezeitobergrenze (Tu) und Bestimmen, dass der anomale Kanal ein Kanal mit Fehlfunktion ist, falls die verlängerte Ladezeit (Tj) die Ladezeitobergrenze (Tu) überschreitet.