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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf ein Batterieüberwachungssystem zum Überwachen der Zustände von Batteriezellen, die ein Batteriepaket bilden.
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Hintergrund
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In einem Hybridfahrzeug, einem Elektrofahrzeug oder dergleichen wird eine Antriebskraft erhalten, da ein Motor durch elektrischen Strom angetrieben wird, der in einem Akkumulator wie etwa einem Lithiumionen-Akkumulator oder Nickelwasserstoff-Akkumulator akkumuliert ist.
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In einem solchen Akkumulator sind beispielsweise eine Mehrzahl von Batteriezellen miteinander in Reihe geschaltet, wodurch ein Batteriepaket gebildet wird.
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Mit Laden in und Entladen aus jeweiligen Batteriezellen, das wiederholt ausgeführt wird, verschlechtert sich das Batteriepaket graduell über die Zeit und zusätzlich ändert sich die Ausgangsspannung jeder Batteriezelle.
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Auch in dem Batteriepaket ändert sich die Ausgangsspannung jeder Batteriezelle ebenfalls aufgrund von Lastvariation, wie etwa einer Änderung im Laufzustand eines Fahrzeugs oder eine Störung, wie etwa eine Änderung bei der Temperatur oder Feuchte.
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In einem Fall des, Lithiumionen-Akkus verwendenden, Batteriepakets ist es insbesondere notwendig, die Spannung und dergleichen jeder Batteriezelle genau zu überwachen, um ein Überladen in und über Entladen aus jeder Batteriezelle zu verringern und daher sind Techniken, die sich auf Batterie-Übertragung beziehen, vorgeschlagen worden (siehe PTL1 (
JP 2013-024800 A )).
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Wie in 12 illustriert, beinhaltet eine Spannungs-Detektionsvorrichtung 520 eines in PTL1 beschriebenen konventionellen Beispiels Multiplexer 540, 541, welche selektiv irgendeine der entsprechenden Batteriezellen 511 eines Batteriepakets 510, wo die Batteriezelle 511 in Reihe verbunden ist, und eine Mehrzahl von Spannungs-Detektionsmitteln 550, 551 zum Detektieren der Zellspannungen als Ausgangsspannungen der Multiplexer 540, 541 verbinden.
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Zusätzlich beinhaltet die Spannungsdetektionsvorrichtung 520 Schaltmittel 530 zum Umschalten des Betriebs zwischen einem ersten Modus, bei dem entsprechende Spannungs-Detektionsmittel 550, 551 die Zellspannungen verschiedener Batteriezellen 511 detektieren, und einen zweiten Modus, bei dem die jeweiligen Spannungs-Detektionsmittel 550, 551 die Zellenspannung einer identischen Batteriezelle 511 detektieren.
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Bei der Spannungs-Detektionsvorrichtung 520 mit einer solchen Konfiguration wird ein Messfehler zwischen Messschaltungen verkleinert, selbst falls eine Spannungswellenform der Batteriezelle unter dem Einfluss einer Lastvariation oder dergleichen variiert, wie in 13 illustriert.
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Das heißt, dass es bei der Spannungs-Detektionsvorrichtung 520 des konventionellen Beispiels angenommen wird, dass die Messgenauigkeit verbessert werden kann, da die zwei Spannungs-Detektionsmittel 550, 551 simultan die Spannung derselben Batteriezelle messen (d.h. Synchronisation entsprechender Messungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten t1, t2 von 13).
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Zusammenfassung
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Jedoch weist die Spannungsdetektionsvorrichtung des konventionellen Beispiels die folgenden Nachteile auf.
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Es gibt nämlich einen Fall, bei dem die Spannungen entsprechender Batteriezellen, die das Batteriepaket bilden, ungefähr gleich sind, wenn ein Fahrzeug etc. in tatsächlichen Verwendungsbedingungen ist.
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In einem solchen Fall, falls der Multiplexer defekt ist und stets in eine Stillstand-Bedingung gebracht ist, bei der der Multiplexer immer mit einer identischen Batteriezelle verbunden ist, ist es schwierig, einen Ausfall der Spannungsdetektionsvorrichtung selbst aufzufinden, da sich die detektierte Spannung selbst nicht substantiell vom üblichen Wert unterscheidet. Im schlimmsten Fall tritt das Problem auf, dass das Auftreten eines Ausfalls nicht wahrgenommen werden kann.
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Falls ein solches Problem auftritt, ist es unmöglich, Spannungen entsprechender Batteriezellen genau zu messen, so dass jede Batteriezelle überladen oder tiefenentladen werden kann, um ein Problem damit zu ergeben, den Verschleiß eines Batteriepakets oder dergleichen zu beschleunigen.
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Weiter hat auch die Spannungsdetektionsvorrichtung des konventionellen Beispiels das Problem, dass der Betrieb des Ausgleichens der Spannungen der entsprechenden Batteriezellen nicht leicht beschädigt werden kann.
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Zusätzlich hat die Spannungsdetektionsvorrichtung des konventionellen Beispiels auch das Problem, dass eine Unterbrechung bei der Spannungsdetektionsleitung jeder Batteriezelle nicht leicht detektiert werden kann.
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Unter Erwägung der oben erwähnten, zu lösenden Probleme, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, ein Batterieüberwachungssystem bereitzustellen, welches in der Lage ist, die Spannungen entsprechender Batteriezellen, die ein Batteriepaket bilden, mit hoher Genauigkeit zu detektieren und auch mit einfacher Prozessierung sowohl eine Betriebsprüfung des Ausgleichens der Spannung entsprechender Batteriezellen als auch eine Detektion einer Unterbrechung bei der Spannungsdetektionsleitung jeder Batteriezelle durchzuführen.
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Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Batterieüberwachungssystem zum Überwachen eines Zustands eines Batteriepakets bereitgestellt, das n (n: Ganzzahl) Teile von Batteriezellen beinhaltet, die in Reihe über eine Mehrzahl von Stufen miteinander verbunden sind, beinhaltend: eine Eingangsschaltung, an welcher entsprechende Spannungssignale der Batteriezellen eingegeben werden; einen Multiplexer, der konfiguriert ist, eine Batteriezelle zur Spannungsdetektion aus n Teilen von Batteriezellen auszuwählen, aus der Eingangsschaltung eingegebene Spannungssignale auszuwählen und die ausgewählten Spannungssignale auszugeben; eine erste Spannungsmessschaltung, die konfiguriert ist, eine Spannung zu messen, basierend auf einem aus dem Multiplexer ausgegebenen Spannungssignal in einer ersten Route, eine zweite Spannungsmessschaltung, die konfiguriert ist, eine Spannung basierend auf einem aus dem Multiplexer ausgegebenen Spannungssignal in einer zweiten Route zu messen, gleichzeitig mit der Messung der ersten Spannungsmessschaltung; einen Komparator, der konfiguriert ist, ein Messergebnis durch die erste Spannungsmessschaltung mit einem Messergebnis durch die zweite Spannungsmessschaltung zu vergleichen; und eine Steuereinheit, die konfiguriert ist auf Basis eines Vergleichsergebnisses durch den Komparator, zu bewerten zumindest eines von: einer Spannung jeder Batteriezelle; einer Operationsprüfung des Ausgleichens der Spannungen der jeweiligen Batteriezellen; einer Anwesenheit oder Abwesenheit einer Unterbrechung einer Detektionsleitung jeder Batteriezelle; und einer Anwesenheit oder Abwesenheit eines Ausfalls im Multiplexer.
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Die Eingangsschaltung kann beinhalten: n Stücke von FETs, die Ausgleichsschalter zum Ausgleichen der Spannungen jeder der Batteriezellen bilden; n Stücke von Widerständen zum Ausgleich, von denen jeder zwischen einer Drain-Anschlussseite jedes der FETs und eine Positivseite jeder der Batteriezellen verbunden ist; n Stücke erster Überwachungsanschlüsse, von denen jeder mit einem Verbindungspunkt zwischen jedem der Widerstände und der Positivseite der Batteriezellen verbunden ist, und an welche die Spannungssignale in der ersten Route eingegeben werden; und n Stücke zweiter Überwachungsanschlüsse, von denen jeder mit einem Verbindungspunkt zwischen der Drain-Anschlussseite jedes der FETs und jedem der Widerstände verbunden ist, und an welchen die Spannungssignale in der zweiten Route eingegeben werden; die erste Spannungsmessschaltung konfiguriert ist, als die Spannung in der ersten Route eine Spannung zwischen einem Anschluss eines Erdungspotentials und einer untersten Stufe des ersten Überwachungsanschlusses oder eine Spannung zwischen angrenzenden oberen und unteren Stufen der ersten Überwachungsanschlüsse zu messen, und die zweite Spannungsmessschaltung konfiguriert ist, als Spannung in der zweiten Route eine Spannung zwischen dem Anschluss eines Erdungspotentials und einer untersten Stufe der zweiten Überwachungsanschlüsse, oder eine Spannung zwischen angrenzenden unteren Stufen der ersten Überwachungsanschlüsse und der oberen Stufe der zweiten Überwachungsanschlüsse zu messen.
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Die Eingangsschaltung kann weiter Endstücke von Antriebsanschlüssen enthalten, die alle mit einer Gatterseite jedes der FETs verbunden sind. Eine Antriebseinheit, die eine FET-Antriebsschaltung und eine Unterbrechungsdetektions-Senkenschaltung enthalten, kann mit den Antriebsanschlüssen verbunden sein und durch die Steuereinheit gesteuert werden.
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Jeder der zweiten Überwachungsanschlüsse kann konfiguriert sein: eine andere Spannung als einer an dem entsprechenden ersten Überwachungsanschluss eingegebenen Spannung einzugeben, wenn entsprechende FETs durch die Antriebseinheit eingeschaltet werden, und dieselbe Spannung wie eine Spannung, die auf entsprechendem ersten Überwachungsanschluss auf einer Stufe erscheint, zu welcher der entsprechende zweite Monitoranschluss gehört, einzugeben, wenn der entsprechende FET durch die Antriebseinheit ausgeschaltet wird.
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Das Batterieüberwachungssystem kann weiter Tiefpassfilter enthalten, welche alle auf einer stromaufwärtigen Seite jedes der ersten Überwachungsanschlüsse und einer stromaufwärtigen Seite jedes der zweiten Überwachungsanschlüsse angeordnet sind, wobei jeder der Tiefpassfilter dieselbe Zeitkonstante aufweist.
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Bei dem Aspekt der vorliegenden Anmeldung ist es möglich, ein Batterieüberwachungssystem bereitzustellen, das zum Detektieren der Spannung entsprechender Batteriezellen, die ein Batteriepaket bilden, mit hoher Genauigkeit und auch Durchführen, mit relativ einfacher Verarbeitung sowohl eines Betriebschecks des Ausgleichs der Spannung entsprechender Batteriezellen als auch einer Detektieren einer Unterbrechung in der Spannungsdetektionsleitung jeder Batteriezelle in der Lage ist.
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Kurze Beschreibung von Zeichnungen
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1 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Gesamtkonfiguration eines Batterieüberwachungssystems gemäß einer Ausführungsform illustriert.
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2A und 2B illustrieren ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur eines in dem Batterieüberwachungssystem gemäß der Ausführungsform ausgeführten Batterie-Überwachungsprozesses illustriert.
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3 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Gesamtkonfiguration des Batterieüberwachungssystems gemäß der Ausführungsform und den Zustand eines Ausgleichsstroms einer Batteriezelle VBAT2 illustriert.
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4 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur eines in dem Batterieüberwachungssystem gemäß der Ausführungsform ausgeführten Ausgleichs-Diagnoseprozesses illustriert.
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5 ist eine Tabelle, die Bewertungsergebnisse des in 4 illustrierten Ausgleichs-Diagnoseprozesses illustriert.
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6 ist ein Schaltungsdiagramm, welches die Gesamtkonfiguration des Batterieüberwachungssystems gemäß der Ausführungsform und einen Zustand eines Stroms, wenn eine Stromleitung und eine Erdungsleitung getrennt sind, illustriert.
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7 ist ein Flussdiagramm, das den Fluss einer Operation illustriert, die einen Unterbrechungsbewertungsprozess der Stromleitung ermöglicht, der in dem Batterieüberwachungssystem gemäß der Ausführungsform ausgeführt wird.
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8 ist ein Flussdiagramm, welches den Ablauf einer Operation illustriert, die einen Unterbrechungsbewertungsprozess der Erdungsleitung ermöglicht, der in dem Batterieüberwachungssystem gemäß der Ausführungsform ausgeführt wird.
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9 ist ein Schaltungsdiagramm, welches die Gesamtkonfiguration des Batterieüberwachungssystems gemäß der Ausführungsform und einen Zustand eines Stroms illustriert, wenn eine Zwischenzellspannungs-Detektionsleitung unterbrochen ist.
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10 ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf einer Operation illustriert, die einen in dem Batterieüberwachungssystem gemäß der Ausführungsform ausgeführten Zwischenleitungs-Unterbrechungsbewertungsprozess ermöglicht.
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11 ist ein Flussdiagramm, welches eine Verarbeitungsprozedur eines Selbstdiagnoseprozesses eines Multiplexers illustriert, der in dem Batterieüberwachungssystem gemäß der Ausführungsform ausgeführt wird.
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12 ist ein Schaltungsdiagramm, welches eine Gesamtkonfiguration einer Spannungsdetektionsvorrichtung eines konventionellen Beispiels illustriert.
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13 ist ein Graph, der eine Spannungswellenform einer Batteriezelle unter dem Einfluss einer Belastungsfluktuation oder dergleichen illustriert.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Ein Batterieüberwachungssystem S1a gemäß einer Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben.
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Wie in 1 illustriert, beinhaltet das Batterieüberwachungssystem S1a ein Batteriepaket, welches aus n (n: Ganzzahl) Batteriezellen VBATn (VBAT1 bis VBAT3) besteht, die aus Lithiumionen-Batterien oder dergleichen aufgebaut sind, die zu überwachen sind, eine Eingangsschaltung C zum Detektieren von Spannungen der Batteriezellen VBAT1 bis VBAT3, eine Antriebseinheit 10 einschließlich einer FET-Antriebsschaltung zum Antreiben von FETs in der Eingangsschaltung C und eine Unterbrechungsdetektions-Senkenschaltung, zwei Spannungsmessschaltungen (d.h. eine erste Spannungsmessschaltung 12a und eine zweite Spannungsmessschaltung 12b), einen Multiplexer 11 zum Auswählen von Spannungswerten (Spannungssignal in einer ersten Route und Spannungssignal einer zweiten Route), die an den jeweiligen Spannungsmessschaltungen 12a, 12b einzugeben sind, einen Komparator 13 zum Vergleichen von Ausgangswerten der entsprechenden Spannungsmessschaltungen 12a, 12b, und einer Steuereinheit 14, die durch einen Mikrocomputer oder dergleichen konstruiert ist, zum Steuern des Multiplexers 11, der jeweiligen Spannungsmessschaltungen 12a, 12b und dergleichen.
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Basierend auf dem Vergleichsergebnis für den Komparator 13 bestätigt das Batterieüberwachungssystem S1a die Spannung jeder Batteriezelle VBATn und Ausgleich-Betrieb der Spannung jeder Batteriezelle VBATn, und bewertet die Anwesenheit/Abwesenheit einer Unterbrechung der Eingangsschaltung C und die Anwesenheit/Abwesenheit eines Ausfalls des Multiplexers 11. Der detaillierte Bewertungsprozess durch das Batterieüberwachungssystem S1a wird später beschrieben.
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Das Batterieüberwachungssystem S1a kann auf einem LSI-Chip modularisiert und montiert sein. Alternativ kann nur die Eingangsschaltung C in Form einer LSI-Schaltung vorgesehen sein.
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Obwohl das in 1 illustrierte Konfigurationsbeispiel aus Gründen der leichten Erläuterung drei Batteriezellen VBAT1 bis VBAT3 als die Batteriezellen VBATn, die zu überwachen sind, illustriert, können sie jegliche Anzahl (n) von Batteriezellen umfassen, ohne dadurch beschränkt zu sein.
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Wie in den 1 illustriert, beinhaltet die Eingangsschaltung C FETn (n: Ganzzahl entsprechender Anzahl von Batterien) als Ausgleichsschalter zum Ausgleichen der Spannungen der entsprechenden Batteriezellen VBATn, Ausgleichswiderstände R0-1 bis R0-3, die alle zwischen der Drain-Anschlussseite jedes FETn und der Positivseite jeder Batteriezelle verbunden sind, n erste Überwachungsanschlüsse Vn (V1 bis V3), die mit Verbindungspunkten (Knoten n5, n5, n7) zwischen den Widerständen R0-1 bis R0-3 verbunden sind, und die Positivseiten der entsprechenden Batteriezellen VBATn und an welchen die Spannungen in die erste Route eingegeben werden und n zweite Überwachungsanschlüsse DVn (DV1 bis DV3), die mit Verbindungspunkten (Punkte X, Y, Z) zwischen den Drain-Anschlussseiten der jeweiligen FETn und den Widerständen R0-1 bis R0-3 verbunden sind, und an denen die Spannungen in der zweiten Route eingegeben werden.
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Die erste Spannungsmessschaltung 12a ist konfiguriert, als die Spannung in der ersten Route eine Spannung zwischen einem Anschluss VSS eines Erdungspotentials und dem ersten Überwachungsanschluss V1 der untersten Stufe, oder eine Spannung zwischen den entsprechenden ersten Überwachungsanschlüssen V1, V2 (oder V2, V3) auf den oberen und unteren angrenzenden Stufen zu messen. Ähnlich ist die zweite Spannungsmessschaltung 12b konfiguriert, als die Spannung in der zweiten Route eine Spannung zwischen dem Anschluss VSS eines Erdungspotentials und dem zweiten Überwachungsanschluss DV1 der untersten Stufe, oder eine Spannung zwischen dem ersten Überwachungsanschluss V1 (oder V2) und dem zweiten Überwachungsanschluss DV2 (oder DV3) der oberen und unteren angrenzenden Stufen zu messen.
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Die Eingangsschaltung C beinhaltet n Antriebsanschlüsse CBn (CB1 bis CB3), die alle mit dem Gatter jedes FETn verbunden sind. Mit jedem Antriebsanschluss CBn verbunden ist die Antriebseinheit 10, die eine FET-Antriebsschaltung und eine Unterbrechungsdetektions-Senkenschaltung enthält, und deren Operation durch die Steuereinheit 14 gesteuert wird.
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Am zweiten Überwachungsanschluss DVn, (DV1 bis DV3), wenn der FETn durch die Antriebsschaltung 10 eingeschaltet wird, wird eine Spannung eingegeben, die ermittelt wird durch Subtrahieren eines am Widerstand R–n erzeugten Spannungsabfalls von der Spannung der Batteriezelle VBATn der Stufe, zu welcher der relevante zweite Überwachungsanschluss DVn gehört. Auch am zweiten Überwachungsanschluss DVn wird, wenn der FETn durch die Antriebsschaltung 10 ausgeschaltet wird, dieselbe Spannung eingegeben wie eine Spannung, die am ersten Überwachungsanschluss Vn der Stufe erscheint, zu welchem der relevante zweite Überwachungsanschluss DVn gehört.
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Auf der stromaufwärtigen Seite des ersten Überwachungsanschlusses DVn und des zweiten Überwachungsanschlusses DVn sind Tiefpassfilter (LPFs) mit derselben Zeitkonstante vorgesehen.
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Als Nächstes wird ein konkretes Konfigurationsbeispiel der Eingangsschaltung C unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
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Zuerst werden auf der ersten Stufe der Widerstand R0-1 und der FET1, die einen Ausgleichsschalter bilden, parallel zur Batteriezelle VBAT1 zwischen einem Knoten n1 und einem Knoten n2, über den Knoten n5, den Punkt Z, einem Knoten n11, einem Knoten n10 und einen Knoten n4 parallel verbunden. Eine Negativseite der Batteriezelle VBAT1 ist mit dem Knoten n1 verbunden, während eine Positivseite der Batteriezelle VBAT1 mit dem Knoten n2 verbunden ist.
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Eine Parasitärdiode d1 ist zwischen dem Knoten n11 und dem Knoten n10 gebildet.
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Der Quellanschluss des FET1 ist mit der Seite des Knotens n10 verbunden, während ein Drain-Anschluss des FET1 mit der Seite des Knotens n11 verbunden ist.
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Ein Widerstand R3 ist zwischen dem Anschluss VSS (einem Erdungspotential) als ein Verbindungsanschluss mit dem Multiplexer 11 und dem Antriebsanschluss CB1 des FET1 über einen Knoten n20 und einen Knoten n21 verbunden.
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Der Antriebsanschluss CB1 des FET1 ist mit dem Gatteranschluss des FET1 über den Knoten n21 verbunden.
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Ein Widerstand R1 und ein Kondensator C1 sind mit dem ersten Überwachungsanschluss V1, der einen Verbindungsanschluss mit dem Multiplexer 11 bildet, und dazu dient, ein Zellspannung mit der Batteriezelle VBAT1 zu detektieren, über einen Knoten n31 verbunden.
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Der Widerstand R1 weist ein mit der Positivseite der Batteriezelle VBAT1 über einen Knoten n22, den Knoten n5 und den Knoten n2 verbundenes Ende auf.
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Ein anderer Widerstand R1 und ein anderer Kondensator C1 sind mit dem zweiten Überwachungsanschluss DV1, der einen Verbindungsanschluss mit dem Multiplexer 11 bildet und dazu dient, die Drainspannung des FET1 zu detektieren, über einen Knoten n30 verbunden.
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Als Nächstes sind auf der zweiten Stufe der der einen Ausgleichsschalter bildende Widerstand R0-2 und FET2 parallel mit der Batteriezelle VBAT1 zwischen dem Knoten n2 und einem Knoten n3, über den Knoten n6, den Punkt Y, einen Knoten n12, einen Knoten n13 und den Knoten n5 verbunden. Eine Negativseite der Batteriezelle VBAT2 ist mit dem Knoten n2 verbunden, während eine Positivseite der Batteriezelle VBAT2 mit dem Knoten n3 verbunden ist.
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Eine Parasitärdiode d2 ist zwischen dem Knoten n13 und dem Knoten n12 gebildet.
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Ein Quellenanschluss des FET2 ist mit der Seite des Knoten n12 verbunden, während ein Drainanschluss des FET2 mit der Seite des Knotens n13 verbunden ist.
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Ein Widerstand R3 ist zwischen dem ersten Überwachungsanschluss V1 als einem Verbindungsanschluss mit dem Multiplexer 11, und dem Antriebsanschluss CB2 des FET2 über einen Knoten n22 und einen Knoten n23 verbunden.
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Ein Widerstand R1 und ein Kondensator C1 sind mit dem ersten Überwachungsanschluss V2, der einen Verbindungsanschluss mit dem Multiplexer 11 bildet und dazu dient, eine Zellspannung der Batteriezelle VBAT2 zu detektieren, über einen Knoten n33 verbunden.
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Der Widerstand R1 weist ein mit der Positivseite der Batteriezelle VBAT2 über einen Knoten n24, den Knoten n6 und den Knoten n3 verbundenes Ende auf.
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Ein anderer Widerstand R1 und ein anderer Kondensator C1 sind mit dem zweiten Überwachungsanschluss DV2, der einen Verbindungsanschluss mit dem Multiplexer 11 bildet und dazu dient, die Drainspannung des FET2 zu detektieren, über einen Knoten n32 verbunden.
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Als Nächstes sind auf der dritten Stufe der Widerstand R0-3 und der FET3, die einen Ausgleichsschalter bilden, parallel mit der Batteriezelle VBAT3 zwischen dem Knoten n3 und einem Knoten n7 über den Knoten n7, den Punkt X, einen Knoten n15, einen Knoten n14 und den Knoten 6 verbunden. Eine Negativseite der Batteriezelle VBAT3 ist mit dem Knoten n3 verbunden, während eine Positivseite der Batteriezelle VBAT3 mit dem Knoten n7 verbunden ist.
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Eine Parasitärdiode d3 ist zwischen dem Knoten n15 und dem Knoten n14 gebildet.
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Ein Quellanschluss des FET3 ist mit der Seite des Knotens n14 verbunden, während ein Drainanschluss des FET3 mit der Seite des Knotens n15 verbunden ist.
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Ein Widerstand R3 ist zwischen dem ersten Überwachungsanschluss V2 als einem Verbindungsanschluss mit dem Multiplexer 3 und dem Antriebsanschluss CB3 des FET3 über einen Knoten n24 und einen Knoten n25 verbunden.
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Der Antriebsanschluss CB3 des FET3 ist mit dem Gatteranschluss des FET3 über den Knoten n25 verbunden.
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Ein Widerstand R1 und ein Kondensator C1 sind mit dem ersten Überwachungsanschluss V3, der ein Verbindungsanschluss mit dem Multiplexer 11 bildet und dazu dient, eine Zellspannung der Batteriezelle VBAT3 zu detektieren, über einen Knoten n35 verbunden.
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Der Widerstand R1 weist ein mit der Positivseite der Batteriezelle VBAT3 über den Knoten n7 verbundenes Ende auf.
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Ein anderer Widerstand R1 und ein anderer Kondensator C1 sind mit dem zweiten Überwachungsanschluss DV3, der einen Verbindungsanschluss mit dem Multiplexer 11 bildet und dazu dient, die Drainspannung des FET3 zu detektieren, über einen Knoten n34 verbunden.
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Ein Widerstand R2 ist zwischen dem Knoten n7 und einem Anschluss VCC einer Antriebsstromversorgung vorgesehen. Ein Kondensator C2 ist mit einem Ende des Widerstands R2 über einen Knoten n36 verbunden.
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Hier, obwohl jede Ausgangsspannung der Batteriezellen VBAT1 bis VBAT3 in der illustrierten Ausführungsform auf 3V Nennspannung eingestellt ist, ist dies nicht darauf bestätigt.
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Zusätzlich, obwohl die in 1 illustrierte Eingangsschaltung C drei Batteriezellen VBAT1 bis VBAT3 als die Batteriezellen VBATn, die zu überwachen sind (detektieren) illustriert, kann sie jegliche Anzahl (n: Ganzzahl) von Batteriezellen umfassen, ohne dadurch beschränkt zu sein.
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Dann wird entsprechend der Anzahl (n) von Batteriezellen VBAT die Eingangsschaltung C mit den ersten Überwachungsanschlüssen DVn (n: Ganzzahl) versehen und sind die zweiten Überwachungsanschlüsse DVn (n: Ganzzahl) vorgesehen.
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Die erste Spannungsmessschaltung 12a und die zweite Spannungsmessschaltung 12b werden mit demselben Takt betrieben, für den Zweck des perfekten Synchronisierens der Betriebszeitpunkte beider Schaltungen 12a, 12b.
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Für die erste Spannungsmessschaltung 12a und die zweite Spannungsmessschaltung 12b werden Schaltungen mit denselben Charakteristika verwendet.
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Die Widerstandswerte der Widerstände R0 (R0-1 bis R0-3) werden so ausgewählt, dass sie extrem kleiner als der Widerstandswert des Widerstands R1 sind.
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Folglich sind die ersten Überwachungsanschlüsse Vn und die zweite Überwachungsanschlüsse DVn mit den externen Tiefpassfiltern (LPFs) verbunden, die alle aus dem Widerstand R1 und dem Kondensator C1 aufgebaut sind und ähnliche Zeitkonstante aufweisen. Somit, indem die Zeitkonstante des Tiefpassfilters justiert wird, ist es möglich, die Spannungsfluktuation zu reduzieren.
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In 1 bezeichnen Referenzsymbole VH0 bis VH3 Detektionsleitungen zum Detektieren entsprechender Spannungen der Batteriezellen VBAT1 bis VBAT3. Es sind (n + 1) Detektionsleitungen entsprechend der Anzahl (n) von Batteriezellen VBAT vorgesehen.
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Die erste Spannungsmessschaltung 12a misst als die Spannung auf der ersten Route eine Spannung zwischen dem Anschluss VSS eines Erdungspotentials und dem ersten Überwachungsanschluss V1 auf der untersten Stufe oder eine Spannung zwischen den jeweiligen ersten Überwachungsanschlüssen Vn (V1–V2, V2–V3) der oberen und unteren angrenzenden Stufen. Die zweite Spannungsmessschaltung 12b misst als die Spannung in der zweiten Route eine Spannung zwischen dem Anschluss VSS eines Erdungspotentials und dem zweiten Überwachungsanschluss DV1 der untersten Stufe oder eine Spannung zwischen dem ersten Überwachungsanschluss Vn (V1 oder V2) und dem zweiten Überwachungsanschluss DVn + 1 (DV2 oder DV3) der oberen und unteren angrenzenden Stufen.
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Die Spannung der Batteriezelle VBAT1 wird als ein Potential zwischen einem Erdungspotential VH0 und einem Positivpotential VH1 detektiert. Die Spannung der Batteriezelle VBAT2 wird als ein Potential zwischen dem Potential VH1 und einem Potential VH2 detektiert. Die Spannung der Batteriezelle VBAT3 wird als ein Potential zwischen dem Potential VH2 und dem Potential VH3 detektiert.
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Die Situation, wo der FETn (FET1 bis FET3), der einen Ausgleichsschalter bildet, durch die durch die Steuereinheit 14 gesteuerte Antriebseinheit 10 gesteuert wird, wird unten beschrieben.
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Wenn der FET1 ausgeschaltet wird, erscheint dieselbe Spannung auf dem ersten Überwachungsanschluss V1 und dem zweiten Überwachungsanschluss DV1.
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Andererseits, wenn der FET1 eingeschaltet wird, erscheint ein Zellpotential der Batteriezelle VBAT1 auf dem ersten Überwachungsanschluss V1, während eine Spannung (ungefähr VSS), welche durch Extrahieren eines am Widerstand R0–n erzeugten Spannungsabfalls von dem Zellpotential ermittelt wird, am zweiten Überwachungsanschluss DV1 erscheint.
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Ähnlich, wenn der FET2 ausgeschaltet wird, erscheint dieselbe Spannung auf dem ersten Überwachungsanschluss V2 und dem zweiten Überwachungsanschluss DV2. Wenn der FET2 eingeschaltet wird, erscheint ein Zellpotential der Batteriezelle VBAT2 auf dem ersten Überwachungsanschluss V2, während eine Spannung (V1), welche durch Subtrahieren eines am Widerstand R0–n erzeugten Spannungsabfalls vom Zellpotential ermittelt wird, auf den zweiten Überwachungsanschluss DV2 erscheint.
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Weiter, wenn der FET3 ausgeschaltet wird, erscheint dieselbe Spannung auf dem ersten Überwachungsanschluss V3 und dem zweiten Überwachungsanschluss DV3. Wenn der FET3 eingeschaltet wird, erscheint ein Zellpotential der Batteriezelle VBAT3 auf dem ersten Überwachungsanschluss V3, während eine Spannung (ungefähr V2, welche durch Subtrahieren eines am Widerstand R0–n erzeugten Spannungsabfalls von Zellpotential ermittelt wird, am zweiten Überwachungsanschluss DV3 erscheint.
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Unter der Steuerung der Steuereinheit 14 wählt der Multiplexer 11 diese Spannungen aus und gibt sie simultan in zwei Spannungsmessschaltungen 12a, 12b ein.
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Spezifischer, hinsichtlich der Spannungsmessung der Batteriezelle VBAT1, wird die Spannung zwischen dem ersten Überwachungsanschluss V1 und dem Anschluss VSS an der ersten Spannungsmessschaltung 12a eingegeben, während die Spannung zwischen dem zweiten Überwachungsanschluss DV1 und dem Anschluss VSS an der zweiten Spannungsmessschaltung 12b eingegeben wird.
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Bezüglich der Spannungsmessung der Batteriezelle VBAT2 wird die Spannung zwischen den ersten Überwachungsanschlüssen V2 und V1 an der ersten Spannungsmessschaltung 12a eingegeben, während die Spannung zwischen dem zweiten Überwachungsanschluss DV2 und dem ersten Überwachungsanschluss V1 an der zweiten Spannungsmessschaltung 12b eingegeben wird.
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Hinsichtlich der Spannungsmessung der Batteriezelle VBAT3 wird die Spannung zwischen den ersten Überwachungsanschlüssen V3 und V2 an der erste Spannungsmessschaltung 12a eingegeben, während die Spannung zwischen dem zweiten Überwachungsanschluss DV3 und dem ersten Überwachungsanschluss V2 an der zweiten Spannungsmessschaltung 12b eingegeben wird.
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Dann werden diese Spannungen durch die erste Spannungsmessschaltung 12a und die zweite Spannungsmessschaltung 12b simultan gemessen. Da die Messgenauigkeit bestätigt werden kann, da der Komparator 13, der diese Spannungen miteinander vergleicht, ist es möglich, die Spannungen der jeweiligen Batteriezellen VBAT1 bis VBAT3 mit hoher Genauigkeit zu detektieren.
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Zusätzlich, indem eine vorbestimmte Verarbeitung an jeweiligen detektierten Spannungen durchgeführt wird, ist es möglich, die Betriebsprüfung des Ausgleichs der Spannungen der jeweiligen Batteriezellen VBAT1 bis VBAT3 und die Unterbrechungsdetektion in der Schaltung auszuführen.
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Das detaillierte Betriebsbeispiel des Batterieüberwachungssystems S1a, welches die oben konstruierte Eingabeschaltung C beinhaltet, wird unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 2A und 2B später beschrieben.
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Als Nächstes wird die Verarbeitungsprozedur des durch das Batterieüberwachungssystem S1a ausgeführten Batterieüberwachungsprozesses gemäß der Ausführungsform unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 2A und 2B beschrieben.
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Wenn der Batterieüberwachungsprozess gestartet wird, wird zuerst im Schritt S10 bewertet, ob die Batteriezelle VBATmin oder die Batteriezelle VBATmax durch den Multiplexer 11 ausgewählt ist oder nicht. Spezifisch wird im in 1 illustrierten Konfigurationsbeispiel bewertet, ob die Batteriezelle VBAT1 als die Batteriezelle VBATmin oder die Batteriezelle VBAT3 als die Batteriezelle VBATmax ausgewählt ist oder nicht.
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Dann, falls die Bewertung im Schritt S10 "Ja" ist, geht der Prozess zu Schritt S11.
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Im Schritt S11 wird bewertet, ob FETmin oder FETmax Ein-gesteuert worden ist oder nicht. Spezifisch wird im in 1 illustrierten Konfigurationsbeispiel bewertet, ob der FET1 als der FETmin oder der FET3 als der FETmax eingeschaltet worden sind oder nicht.
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Falls die Bewertung im Schritt S11 "Ja" ist, geht der Prozess zu Schritt S12, um eine Verzögerungszeit einzustellen, welche die oben beschriebene Zeitkonstante des LPF berücksichtigt, und danach geht der Prozess zu Schritt S40.
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Im Schritt S40 messen die erste Spannungsmessschaltung 12a und die zweite Spannungsmessschaltung 12b die Spannung der Batteriezelle VBATmin oder der Batteriezelle VBATmax simultan.
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Im nächsten Schritt S13 wird festgestellt, ob ein Messergebnis durch die erste Spannungsmessschaltung 12a gleich einem Messergebnis durch die zweite Spannungsmessschaltung 12b ist oder nicht.
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Falls die Bewertung im Schritt S13 "Ja" ist, das heißt, in einem Fall, bei dem "das Messergebnis durch die erste Spannungsmessschaltung 12a = das Messergebnis durch die zweite Spannungsmessschaltung 12b", schreitet der Prozess zu Schritt S14 fort, wo bewertet wird, dass ein Ausfall in FETmin oder FETmax auftritt und nachfolgend wird der Prozess beendet.
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Die obige Bewertung beruht auf der nachfolgenden Basis. Wie beispielsweise in 1 illustriert, wird zum Zeitpunkt des Detektierens der Spannung der Batteriezelle VBAT1 eine Spannung zwischen dem ersten Überwachungsanschluss V1 und dem Anschluss VSS des Erdungspotentials an der ersten Spannungsmessschaltung 12a eingegeben, während eine Spannung zwischen dem zweiten Überwachungsanschluss DV1 und dem Anschluss VSS des Erdungspotentials an der Messschaltung 12b eingegeben wird. In der Situation, bei der der FET1 eingeschaltet wird, sollte das auf dem zweiten Überwachungsanschluss DV1 erscheinende Potential niedriger als das auf dem ersten Überwachungsanschluss V1 erscheinende Potential im normalen Zustand sein, aufgrund der Anwesenheit eines Spannungsabfalls durch den Widerstand R0-1. Trotz der Tatsache, dass die Bewertung im Schritt S13 die Beziehung von "Messergebnis durch die erste Spannungsmessschaltung 12a = Messergebnis durch die zweite Spannungsmessschaltung 12b" beweist, bedeutet, dass der FET1 nicht eingeschaltet ist, aufgrund eines Ausfalls beim Betrieb des FET1. Die Ausfallbewertung im Schritt S14 basiert auf einer solchen oben erwähnten Abschätzung.
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Falls andererseits die Bewertung im Schritt S13 "Nein" ist, wird im Schritt S15 bewertet, dass FETmin oder FETmax normal betrieben sind, Mit anderen Worten, das Messsystem in dem üblichen Zustand ist und daher der Prozess abgeschlossen wird.
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Durch Auswählen der Batteriezelle VBAT im Schritt S10 wird der oben erwähnte Bewertungsprozess für jeden FET durchgeführt, das heißt Anwesenheit/Abwesenheit eines Ausfalls wird in Bezug auf jeden FET bestimmt.
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Rückkehrend zu Schritt S11, falls die Bewertung "Nein" ist, das heißt, wenn bewertet wird, dass der FETmin oder der FETmax in einem Aus-Zustand ist, schreitet der Prozess zu Schritt S16.
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Im Schritt S16 messen die erste Spannungsmessschaltung 12a und die zweite Spannungsmessschaltung 12b die Spannung der Batteriezelle VBATmin oder der Batteriezelle VBATmax simultan.
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Als Nächstes wird im Schritt S17 festgestellt, ob das Messergebnis durch die erste Spannungsmessschaltung 12a gleich dem Messergebnis durch die zweite Spannungsmessschaltung 12b ist oder nicht.
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Falls die Bewertung im Schritt S17 "Ja" ist, geht der Prozess dann zu Schritt S18, wo bewertet wird, ob die Spannung der Batteriezelle VBATn deutlich abgesenkt ist oder nicht (extreme Reduktion bei der Spannung).
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Falls die Bewertung im Schritt S18 "Ja" ist, wird bewertet, dass eine Unterbrechung in der Detektionsleitung VHmin oder der Detektionsleitung VHmax auftritt. Das heißt, dass es in dem in 1 illustrierten Konfigurationsbeispiel bewertet wird, dass die Unterbrechung in der Detektionsleitung VH0 als der Detektionsleitung VHmin oder der Detektionsleitung VH3 als der Detektionsleitung VHmax auftritt, und daher wird der Prozess beendet.
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Falls die Bewertung im Schritt S18 "Nein" ist, wird bewertet, dass der Messwert üblich ist (d.h. dass das Messsystem in einem normalen Zustand ist), wird der Prozess beendet.
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Rückkehrend zu Schritt S17, falls die Bewertung im Schritt S17 "Nein" ist, schreitet der Prozess zu Schritt S21 fort, wo bewertet wird, dass irgendein Ausfall in entweder der Messschaltung 12a oder der Messschaltung 12b auftritt und nachfolgend wird der Prozess beendet.
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Durch Auswählen der Batteriezelle VBAT im Schritt S10 wird der oben erwähnte Prozess für jede Detektionsleitung durchgeführt, das heißt die Anwesenheit/Abwesenheit einer Unterbrechung wird in Bezug auf jede Detektionsleitung bestimmt.
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Rückkehrend zu Schritt S10, falls die Bewertung "Nein" ist, schreitet der Prozess zu Schritt S22 fort, wo bewertet wird, ob der FETn ein-gesteuert worden ist oder nicht.
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Dann, falls die Bewertung im Schritt S22 "Ja" ist, geht der Prozess zu Schritt S23, um eine Verzögerungszeit einzustellen, welche die oben beschriebene Zeitkonstante des LPF berücksichtigt und danach schreitet der Prozess zu Schritt S24 fort.
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Im Schritt S24 messen die erste Spannungsmessschaltung 12a und die zweite Spannungsmessschaltung 12b die Spannung der anderen Batteriezelle VBATn als der Batteriezelle VBATmin und der Batteriezelle VBATmax, simultan.
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Im nächsten Schritt S25 wird festgestellt, ob das Messergebnis durch die erste Spannungsmessschaltung 12a gleich einem Messergebnis durch die zweite Spannungsmessschaltung 12b ist oder nicht.
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Falls die Bewertung im Schritt S25 "Ja" ist, das heißt im Falle von "das Messergebnis durch die erste Spannungsmessschaltung 12a = das Messergebnis durch die zweite Spannungsmessschaltung 12b", schreitet der Prozess zu Schritt S26 fort, wo bewertet wird, dass irgendein Ausfall beim Betrieb des FETn auftritt und nachfolgend wird der Prozess beendet.
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Die obige Bewertung basiert auf der folgenden Basis. Beispielsweise wie in 1 illustriert, zu der Zeit des Detektierens der Spannung der Batteriezelle VBAT2, wird eine Spannung zwischen dem ersten Überwachungsanschluss V2 und dem ersten Überwachungsanschluss V1 an der ersten Messschaltung 12a eingegeben, während eine Spannung zwischen dem zweiten Überwachungsanschluss DV2 und dem ersten Überwachungsanschluss V1 an der zweiten Spannungsmessschaltung 12b eingegeben wird. In der Situation, wo der FET2 als der FETn eingeschaltet ist, sollte das auf dem zweiten Überwachungsanschluss DV2 erscheinende Potential niedriger sein als das auf dem ersten Überwachungsanschluss V2 im üblichen Zustand erscheinende Potential, aufgrund der Anwesenheit eines Spannungsabfalls durch den Widerstand R0-2. Trotzdem bedeutet die Tatsache, dass die Bewertung im Schritt S25 die Beziehung von "das Messergebnis durch die erste Spannungsmessschaltung 12a = das Messergebnis durch die zweite Spannungsmessschaltung 12b" bedeutet, dass der FETn nicht eingeschaltet ist, aufgrund irgendeines Ausfalls bei dem Betrieb des FETn. Die Ausfallbewertung im Schritt S26 basiert auf einer solchen oben erwähnten Abschätzung.
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Falls andererseits die Bewertung im Schritt S25 "Nein" ist, schreitet der Prozess zu Schritt S27 fort, wo bewertet wird, dass der FETn üblich betrieben wird, mit anderen Worten, das Messsystem im normalen Zustand ist und daher der Prozess beendet wird.
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Durch Auswählen der Batteriezelle VBAT im Schritt S10 wird der oben erwähnte Bewertungsprozess für jeden FETn durchgeführt, das heißt die Anwesenheit/Abwesenheit eines Ausfalls wird in Bezug auf jeden FETn bestimmt.
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Falls die Bewertung im Schritt S22 "Nein" ist, schreitet der Prozess zu Schritt S28 fort.
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Im Schritt S28 wird bewertet, ob die aktuelle Senke durch den Antriebsanschluss CBn + 1 eingeschaltet worden ist oder nicht, durch Operation der Unterbrechungsdetektions-Senkenschaltung, die in der Antriebseinheit 10 enthalten ist.
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Falls die Bewertung im Schritt S28 "Ja" ist, schreitet der Prozess zu Schritt S29, um eine Verzögerungszeit einzustellen, die die oben beschriebene Zeitkonstante des LPF berücksichtigt und danach schreitet der Prozess zu Schritt S30.
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Im Schritt S30 messen die zwei Spannungsmessschaltungen 12a, 12b die Spannung der anderen Batteriezelle VBATn als der Batteriezelle VBATmin oder der Batteriezelle VBATmax simultan.
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Im nächsten Schritt S31 wird festgestellt, ob das Messergebnis durch die erste Spannungsmessschaltung 12a gleich dem Messergebnis durch die zweite Spannungsmessschaltung 12b ist.
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Falls die Bewertung im Schritt S31 "Ja" ist, geht der Prozess zu Schritt S32, wo bewertet wird, ob die Spannung der Batteriezelle VBATn merklich abgesunken ist oder nicht.
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Falls die Bewertung im Schritt S32 "Ja" ist, geht der Prozess zu Schritt S33, wo bewertet wird, dass eine Unterbrechung in der Detektionsleitung VHn auftritt. Das heißt, dass im in 1 illustrierten Konfigurationsbeispiel bewertet wird, dass die Unterbrechung in der Detektionsleitung VH2 als die Detektionsleitung VHn auftritt und danach wird der Prozess beendet.
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Falls die Bewertung im Schritt S32 "Nein" ist, geht der Prozess zu Schritt S34, wo bewertet wird, dass der Messwert normal ist (das heißt, das Messsystem ist in einem normalen Zustand) und wird der Prozess beendet.
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Durch Auswählen der Batteriezelle VBAT im Schritt S10 wird der oben erwähnte Prozess für jede Detektionsleitung VHn durchgeführt, das heißt die Anwesenheit/Abwesenheit einer Unterbrechung wird in Bezug auf jede Detektionsleitung bestimmt.
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Während, falls die Bewertung im Schritt S31 "Nein" ist, der Prozess zu Schritt S36 geht, wo bewertet wird, dass jeglicher Ausfall in entweder der ersten Spannungsmessschaltung 12a oder der zweiten Spannungsmessschaltung 12b auftritt, und nachfolgend wird der Prozess beendet.
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Rückkehrend zu Schritt S28, falls die Bewertung in diesem Schritt "Nein" ist, geht der Prozess zu Schritt S36.
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Im Schritt S36 messen die erste Spannungsmessschaltung 12a und die zweite Spannungsmessschaltung 12b die Spannung der anderen Batteriezelle VBATn als der Batteriezelle VBATmin und der Batteriezelle VBATmax simultan.
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Im nächsten Schritt S37 wird festgestellt, ob das Messergebnis durch die erste Spannungsmessschaltung 12a gleich dem Messergebnis durch die zweite Spannungsmessschaltung 12b ist.
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Falls die Bewertung im Schritt S37 "Ja" ist, geht der Prozess zu Schritt S38, wo bewertet wird, dass der Messwert normal ist (d.h. das Messsystem ist in einem normalen Zustand) und wird der Prozess beendet.
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Falls die Bewegung im Schritt S37 "Nein" ist, geht stattdessen der Prozess zu Schritt S39, wo bewertet wird, dass ein Ausfall in entweder der ersten Spannungsmessschaltung 12a oder der zweiten Spannungsmessschaltung 12b auftritt, und nachfolgend wird der Prozess beendet.
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Als Nächstes wird der in dem Batterieüberwachungssystem S1a gemäß der Ausführungsform ausgeführte Ausgleichs-Diagnoseprozess unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 beschrieben. Der Ausgleichs-Diagnoseprozess zeigt die Details von Operationen, die in jeweiligen Schritten S11, S12, S40, S13, S14 (oder S15), S22, S23, S24, S25 oder S26 (oder S27) im Flussdiagramm von 2A und 2B, oben beschrieben, ausgeführt werden. Obwohl die illustrierte Ausführungsform Mittel zum Bestätigen betont und beschreibt, ob ein FET für den Ausgleich Ein-gesteuert werden kann oder nicht, kann das Mittel erzielt werden durch Bestätigen, ob ein FET zum Ausgleich aus-gesteuert werden kann oder nicht.
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Schritte S100 bis S102 als die Verarbeitungsprozeduren des Ausgleichs-Diagnoseprozesses für die Batteriezelle VBAT2 entsprechenden Schritten S22, S23, S24, S25 und Schritt S25 (oder S27) des in 2A illustrierten Flussdiagramms.
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Im Ausgleichs-Diagnoseprozess für die Batteriezelle VBAT2, wie in 3 illustriert, wird die Aufmerksamkeit auf Stromflüsse F1, F20 hauptsächlich in der Eingangsschaltung C fokussiert.
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Zuerst wird im Schritt S100 (entsprechend Schritt S22 von 2A) ausgeführt, der FET-Antriebsschaltung der Antriebseinheit 10 zu gestatten, eine Spannung am Antriebsanschluss CB2 zu erzeugen, um den FET2 einzuschalten. Somit wird der FET2 eingeschaltet.
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Als Nächstes wird im Schritt S101 (entsprechend Schritten S23 und S24 von 2A) eine Potentialdifferenz zwischen dem ersten Monitoranschluss V2 und dem ersten Monitoranschluss V1, welche durch die erste Spannungsmessschaltung 12a unter der Bedingung gemessen wird, dass der FET2 eingeschaltet ist, zur Spannung der Batteriezelle VBAT2.
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Zusätzlich wird eine Potentialdifferenz zwischen dem zweiten Überwachungsanschluss DV2 und dem ersten Überwachungsanschluss V1, die durch die zweite Spannungsmessschaltung 12b gemessen wird, ungefähr 0 V.
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Bezüglich der Messung ist die Zeitkonstante des LPF der ersten Spannungsmessschaltung 12a gleich der Zeitkonstante des LPF der zweiten Spannungsmessschaltung 12b. Daher werden nach Verstreichen der Verzögerungszeit unter Berücksichtigung einer Spannungsänderungszeit entsprechend den Zeitkonstanten bei all den Potentialdifferenzen durch die erste Spannungsmessschaltung 12a und die zweite Spannungsmessschaltung 12b simultan gemessen.
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Dann vergleicht im Schritt S102, entsprechend Schritten S25 und S26 (oder S27) von 2a der Komparator 13 die Ausgabe der FET-Antriebsschaltung (oder ihres Steuersignals) mit den Messergebnissen durch die erste Spannungsmessschaltung 12a und die zweite Spannungsmessschaltung 12b.
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Als Ergebnis wird es möglich, die Zuverlässigkeit (Genauigkeit) der Operation des FET2 zu bestätigen.
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Spezifischer, falls solche Bedingungen wie in der Tabelle von 5 illustriert, erfüllt sind, wird bewertet, dass der FET2 normal betrieben wird. Im Gegensatz dazu, falls die Bedingungen nicht erfüllt sind, wird bewertet, dass irgendein Ausfall in einer Ein- oder Aus-Funktion des FET auftritt.
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Übrigens ist es mit den ähnlichen Verarbeitungsprozeduren möglich, die Ausgleichsdiagnose der Batteriezelle VBATn (n: Ganzzahl) durchzuführen und auch möglich, die Anwesenheit/Abwesenheit eines Ausfalls des FETn (n: Ganzzahl) zu bewerten.
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Als Nächstes wird der durch das Batterieüberwachungssystem S1a ausgeführte Stromleitungs-/Erdungsleitungs-Unterbrechungsbewertungsprozess gemäß der Ausführungsform unter Bezugnahme auf 6 bis 8 beschrieben. Der Bewertungsprozess einer Unterbrechung in der Stromleitung/Erdungsleitung zeigt die Details von in entsprechenden Schritten S11, S16, S17, S18 und Schritt S19 (oder S20) im oben beschriebenen Flussdiagramm von 2A ausgeführten Operationen.
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Im Stromleitungs-/Erdungsleitungs-Unterbrechungsbewertungsprozess, wie in 6 illustriert, wird die Aufmerksamkeit hauptsächlich auf Stromflüsse F2 bis F5 in der Eingangsschaltung C fokussiert. Es sei hier angenommen, dass eine Unterbrechung an einem Punkt D1 i der Stromleitung (Detektionsleitung VH3) oder einem Punkt D2 in der Erdungsleitung (Detektionsleitung VH0) der Eingangsschaltung C auftritt.
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Bezug nehmend auf das in 7 illustrierte Flussdiagramm wird zuerst die Operation zum Ermöglichen der Bewertung einer Unterbrechung in der Stromleitung beschrieben.
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Im Schritt S200, der dem Anfangszustand des Systems unter der Bedingung entspricht, dass die Stromleitung unterbrochen worden ist, da eine Unterbrechung am Punkt D1 der Detektionsleitung VH3 als der Stromquelle der Schaltungsstromversorgung VCC erzeugt wird, werden die elektrischen Ladungen aus dem Kondensator C1, der den LPF für den ersten Überwachungsanschluss V3 bildet, und dem Kondensator C1, der den LPF für den zweiten Überwachungsanschluss DV3 bildet (siehe Pfeile F4, F5) abgezogen.
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Als Ergebnis wird das Potential der Detektionsleitung VH2 höher als das Potential der Detektionsleitung VH3 (= Punkt X).
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Somit, wie in Schritt S201 illustriert, fließt als Ergebnis einer solchen Situation, wie im Schritt S200 illustriert (siehe Pfeil F3), ein Strom aus der Detektionsleitung VH2 zur Schaltungsstromversorgung VCC.
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Zu dieser Zeit wird das Potential der Detektionsleitung VH3 (oder des Punkts X) niedriger als das Potential der Detektionsleitung VH2 um die Spannung (Vorwärtsspannung) VF der parasitären Diode d3 des FET3 oder mehr Spannung.
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Folglich, wie im Schritt S202 illustriert, zeigt das Spannungsmessergebnis zwischen den Anschlüssen V3 bis V2, welches durch die erste Spannungsmessschaltung 12a gemessen wird, weniger als 0 V, während das Spannungsmessergebnis zwischen den Anschlüssen DV3–V2, gemessen durch die zweite Spannungsmessschaltung 12b, ebenfalls weniger als 0 V zeigt.
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Somit, aufgrund der Operation des simultanen Messens einer identischen Spannung durch zwei Messpfade, werden diese Spannungsmessschaltungen in die Bedingung gebracht, ihre Messfunktionen zueinander zu komplementieren.
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Unter dieser Bedingung, da die Situation, welche die oben erwähnten Messergebnisse hält, nur von einer Unterbrechung der Detektionsleitung VH3 herrührt, kann bewertet werden, dass die Detektionsleitung VH3 gerade unterbrochen ist.
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Falls andererseits das Messergebnis durch einen Pfad oder das Messergebnis durch einen anderen Pfad weniger als 0 V zeigt, sollte bewertet werden, dass ein solches Phänomen nicht von der Unterbrechung der Detektionsleitung VH3 herrührt, sondern dass es von einem anderen Grund herrührt, beispielsweise einem Kurzschluss gegenüber Erde im Pfad/Pfaden.
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Als Nächstes wird der Betrieb zum Ermöglichen der Bewertung einer Unterbrechung in der Erdungsleitung durch das in 8 illustrierte Flussdiagramm beschrieben.
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Im Schritt S210 wird angenommen, dass eine Unterbrechung an dem Punkt D2 der Detektionsleitung VH0 als einem Erdungspotential (GND) auftritt. Aufgrund der Unterbrechung des Punkts D2 fließt der in dem Batterieüberwachungssystem S1a fließende Strom zu einem unteren Potential (d.h. Detektionsleitung VH1) durch die Parasitärdiode d1 des FET1 oder dergleichen (siehe Pfeil F2 in 6). Als Ergebnis wird die Erde der Schaltung zur Detektionsleitung VH1.
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Dann, wie in Schritt S211 illustriert, wird die Beziehung zwischen den Potentialen des Anschlusses V1 und des Anschlusses VSS invertiert, um die Beziehung von "Potential von V1 < Potential von VSS" mit dem Ergebnis von Schritt S210 zu erfüllen. Auch wird die Beziehung zwischen dem Potential des Anschlusses DV1 und dem Anschluss VSS invertiert, um die Beziehung von "Potential von DV1 < Potential von VSS" zu erfüllen.
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Zusätzlich, wie in Schritt S211 illustriert, zeigt das durch die erste Spannungsmessschaltung 12a gemessene Spannungsmessergebnis zwischen dem Anschluss V1 und dem Anschluss VSS weniger als 0 V, während das Spannungsmessergebnis zwischen dem Anschluss DV1 und dem Anschluss VSS, wie gemessen durch die zweite Spannungsmessschaltung 12b, ebenfalls weniger als 0 V zeigt.
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Somit, aufgrund des Betriebs des simultanen Messens einer identischen Spannung durch zwei Messpfade, werden diese Spannungsmessschaltungen in die Bedingung gebracht, ihre Messfunktionen zueinander zu komplementieren.
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Unter dieser Bedingung, da die Situation, welche die oben erwähnten Messergebnisse hat, nur von einer Unterbrechung der Detektionsleitung VH0 herrührt, kann bewertet werden, dass die Detektionsleitung VH0 unterbrochen ist.
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Falls andererseits eines der Messergebnisse durch einen Pfad oder Messergebnis durch einen anderen Pfad weniger als 0 V zeigt, kann bewertet werden, dass ein solches Phänomen nicht von einer Unterbrechung der Detektionsleitung VH0 herrührt, sondern von einem anderen Grund stammt, beispielsweise einem Kurzschluss durch die Erde im Pfad/den Pfaden.
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Als Nächstes wird der durch das Batterieüberwachungssystem S1a gemäß der Ausführungsform 1 ausgeführte Zwischenleitungs-Unterbrechungs-Bewertungsprozess unter Bezugnahme auf 8 und 9 beschrieben. Der Zwischenleitungs-Unterbrechungs-Bewertungsprozess zeigt die Details von an jeweiligen Schritten S22, S28, S29, S30, S31, S32 und Schritt S33 (oder S34) im Flussdiagramm der oben beschriebenen 2A und 2B ausgeführten Operationen.
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Im Zwischenleitungs-Unterbrechungs-Bewertungsprozess, wie in 9 illustriert, fokussiert sich die Aufmerksamkeit auf Stromflüsse F10 bis F11 hauptsächlich in der Eingangsschaltung C. Es sei hier angenommen, dass eine Unterbrechung an einem Punkt D3 in der anderen Zwischenleitung (Detektionsleitung VH1) als der Stromleitung und der Erdungsleitung der Eingangsschaltung C auftritt.
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Bezug nehmend auf das in 10 illustrierte Flussdiagramm wird zuerst der Betrieb zum Ermöglichen der Bewertung einer Unterbrechung in der Zwischenleitung beschrieben.
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Im Schritt S300 wird ausgeführt, einen Strom durch den Antriebsanschluss CB2 des FET2 zu senken, der mit der Detektionsleitung VH1 verbunden ist.
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Übrigens, da die Möglichkeit besteht, dass die Detektionsrate einer Unterbrechung verbessert wird, falls der Ausgleich für alle Batteriezellen vor dem Unterbrechungs-Detektionsprozess durchgeführt wird, kann der Ausgleich aller Batteriezellen vor Schritt S300 durchgeführt werden.
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Dies liegt daran, dass die Spannung der unterbrochenen Batteriezelle ungefähr ein Zwischenpotential der über und unter der unterbrochenen Leitung positionierten zweiten Batteriezellen VBAT wird, bei Sicht aus der ersten Spannungsmessschaltung 12a und der zweiten Spannungsmessschaltung 12b-Seite und die Messspannungen der Batteriezellen, die über und unter einer Vorrichtungstrenn-Detektionsleitung positioniert sind, werden zu einem Durchschnitt der zwei Batteriezellen VBAT. Im Unterbrechungs-Detektionsverfahren der Ausführungsform, durch die Senkenoperation durch den Anschluss CBn, da das Spannungsdetektionsergebnis, das sich signifikanter ändert als bevor die Senke hohe Detektierbarkeit zeigt, besteht die Möglichkeit, dass, falls alle Batteriezellen ausgeglichen werden, die Spannungen zwischen den Anschlüssen Vn vor der Senkenoperation durch den Anschluss CBn ausgeglichen sind, so dass die Detektierbarkeit folglich verbessert werden kann.
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In einem Fall, bei dem es keine Unterbrechung bei der Detektionsleitung VH1 gibt, wie im Schritt S301 beschrieben, werden die Spannungen zwischen den Anschlüssen V1–VSS und zwischen den Anschlüssen DV1–VSS üblicherweise als die Spannungen der Batteriezelle VBAT1 gemessen.
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Wenn es keine Unterbrechung zwischen der Detektionsleitung VH1 und der Batteriezelle VBAT1 gibt, regelt sich die Stromquelle eines Senkenstroms unter der Bedingung des Senkens des Stroms aus dem Antriebsanschluss CB2 des FET2 in der Batteriezelle VBAT1. Dann, da es wenig Widerstandskomponente zwischen der Detektionsleitung VH1 und der Batteriezelle VBAT1 gibt, wird angenommen, dass ein Spannungsabfall dazwischen nicht auftritt.
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Daher, selbst während des Sinkens von Strom aus dem Antriebsanschluss CB2 des FET2, werden die Spannungen zwischen den Anschlüssen V1–VSS und zwischen den Anschlüssen DV1–VSS üblicherweise als die Spannung der Batteriezelle VBAT1 gemessen, (falls der Widerstandswert der Detektionsleitung nicht ignoriert werden könnte, würde die Bewertung unter Berücksichtigung des Widerstandswerts, falls nötig, ausgeführt werden).
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Falls andererseits die Detektionsleitung VH1 unterbrochen wird, wie in Schritt S302 beschrieben, ist die Stromquelle eines Sinkstroms unter der Bedingung des Absenkens des Stroms aus dem Antriebsanschluss CB2 des FET2 nicht über Batteriezelle VBAT1, sondern die im Kondensator C1, der den LPF (Tiefpassfilter) für den ersten Überwachungsanschluss V1 oder den zweiten Überwachungsanschluss DV1 (siehe Pfeil F10) bildet, akkumulierte elektrische Ladung.
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Nachfolgend fällt die Spannung am ersten Überwachungsanschluss V1 oder dem zweiten Überwachungsanschluss DV1 mit einer Geschwindigkeit ab, welche sich auf die Zeitkonstante des LPF bezieht, bis die elektrische Ladung im Kondensator C1 leer ist.
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Dann fallen schließlich beide Spannungen auf einen Pegel ab, der sich auf eine Unterspannungsanomalie bezieht. Aufgrund dieses Phänomens ist es möglich zu bewerten, dass es eine Unterbrechung in der Detektionsleitung VH1 gibt. Alternativ kann als ein Verfahren zum Bewerten der Anwesenheit/Abwesenheit einer Unterbrechung, bevor beide Spannungen stark abfallen, durchgeführt werden, einen Spannungswert vor der Senkoperation mit einem anderen Spannungswert nach dem Sinken zu vergleichen. In diesem Fall, falls es eine Änderung zwischen diesen Spannungswerten vor und nach der Sinkoperation einfach gibt, würde bewertet werden, dass es eine Unterbrechung in der Detektionsleitung VH1 gibt.
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Als Nächstes werden die Verarbeitungsprozeduren der Selbstdiagnose des auf das Batterieüberwachungssystem S1a angewendeten Multiplexers 11 gemäß der Ausführungsform unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 11 beschrieben.
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Wenn der Selbstdiagnoseprozess des Multiplexers 11 gestartet wird, wird zuerst ausgeführt, nur die Batteriezelle VBATn (n: Ganzzahl, Anfangswert: 1) im Schritt S501 auszugleichen und der Prozess schreitet zu Schritt S502.
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Im Schritt S502 messen die Spannungsmessschaltung 12a, 12b alle Batteriezellen VBAT simultan.
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Im nächsten Schritt S503 wird aus den Messergebnissen aller Batteriezellen VBAT ausgeführt, zu bewerten, ob das Messergebnis der ersten Spannungsmessschaltung 12a nicht mit dem Messergebnis der zweiten Spannungsmessschaltung 12b für nur die ausgeglichenen Batteriezellen VBATn koinzidiert.
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Falls die Bewertung im Schritt S503 "Ja" ist, schreitet der Prozess zu Schritt S504, wo bewertet wird, dass der FETn (n: Ganzzahl) und der Multiplexer 11 selbst normal sind, und danach schreitet der Prozess zu Schritt S506.
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Falls andererseits die Bewertung im Schritt S503 "Nein" ist, schreitet der Prozess zu Schritt S505, wo bewertet wird, dass der FETn (n: Ganzzahl) oder der Multiplexer 11 selbst einen Ausfall aufweist und danach schreitet der Prozess zu Schritt S506.
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Im Schritt S506 wird ausgeführt, "n" um "1" zu inkrementieren und nachfolgend schreitet der Prozess zu Schritt S507.
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Im Schritt S507 wird bewertet, ob die Anzahl "n" den Wert von "max" übersteigt oder nicht (der Wert von "max" ändert sich abhängig von der Anzahl von durch das Batterieüberwachungssystem S1a zu überwachenden Batterien). Falls die Bewertung von Schritt S507 "Ja" ist, wird der Prozess beendet. Falls andererseits die Bewertung im Schritt S507 "Nein" ist, kehrt der Prozess zu Schritt S501 zurück und danach werden die oben erwähnten Operationen wiederholt ausgeführt.
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Der oben erwähnte Selbstdiagnoseprozess des Multiplexers 11 kann zu jeder Zeit abhängig von der Anwenderentscheidung in Übereinstimmung mit einem Verwendungsstatus des Systems ausgeführt werden. Beispielsweise, falls der Selbstdiagnoseprozess innerhalb einer Vorbereitungszeit beim Start des Betriebs des Batterieüberwachungssystems S1a ausgeführt wird, kann die Anwesenheit/Abwesenheit einer fehlerhaften Verbindung des Multiplexers 11 kurz in Bezug auf jede Batteriezelle VBATn bestätigt werden, bevor die Spannungen gemessen werden und ist es möglich, die Messoperationen der ersten Spannungsmessschaltung 12a und der zweiten Spannungsmessschaltung 12b und die Genauigkeit ihrer Messergebnisse zu garantieren.
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Wie oben beschrieben, ist es gemäß dem Batterieüberwachungssystem S1a gemäß der Ausführungsform möglich, die Spannung der Batteriezelle VBATn genauer als zuvor zu messen und auch möglich, die Zuverlässigkeit der Ausgleichsoperation und der Detektion einer Unterbrechung genau zu bestätigen.
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Im Batterieüberwachungssystem S1a gemäß der Ausführungsform, da eine der ersten Spannungsmessschaltung 12a und der zweiten Spannungsmessschaltung 12b einer intentionalen Spannungsfluktuation unterliegt, ist es möglich, die Zuverlässigkeit des Einstellens der Batteriezelle durch den Multiplexer 11 zu bestätigen.
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Zusätzlich, unter der Bedingung, dass die Batteriezellen nicht ausgeglichen sind, wenn die letztere Spannungsmessschaltung, welche die Spannung derselben Batteriezelle wie der Fahrt, wo die Zuverlässigkeit des Auswählens der Batteriezelle bestätigt worden ist, misst, dasselbe Ergebnis erzeugt wie dasjenige der früheren Spannungsmessschaltung, ist die Genauigkeit des Messergebnisses hoch und daher ist es möglich, die Konfidenzen der ersten Spannungsmessschaltung 12a und der zweiten Spannungsmessschaltung 12b simultan zu bestätigen.
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Obwohl das Batterieüberwachungssystem gemäß der Ausführungsform basierend auf den Zeichnungen beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf bestätigt und daher kann die Zusammensetzung der jeweiligen Komponenten durch eine beliebige Konfiguration und derselben Funktion ersetzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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