DE112014002802T5

DE112014002802T5 - Batteriepacksystem, Halbleiterschaltung und Diagnoseverfahren

Info

Publication number: DE112014002802T5
Application number: DE112014002802.9T
Authority: DE
Inventors: Naoaki Sugimura; Takaaki Izawa
Original assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd; Yazaki Corp
Current assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd; Yazaki Corp
Priority date: 2013-06-12
Filing date: 2014-06-11
Publication date: 2016-04-07
Anticipated expiration: 2034-06-12
Also published as: JP6199085B2; WO2014200032A1; DE112014002802B4; US10247785B2; US20160131717A1; JP2014240818A

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein Batteriepacksystem, eine Halbleiterschaltung, und ein Diagnoseverfahren, welche eine geeignete Selbstdiagnose einer Messeinheit ermöglichen. Ein Ausgabewert (A-B), welcher von einem Analog-Digitalwandler über Energieversorgungsleitungen, einen Zellenwählschalter und eine Pegelwandlerschaltung ausgegeben wird, wird mit einem Ausgabewert (B-VSS) summiert, welcher durch eine direkt eingegebene Referenzspannung B, welche von dem Analog-Digitalwandler ausgegeben wird, erhalten wird, und wenn der summierte Wert als gleich der Referenzspannung A – der Referenzspannung VSS gilt, wird diagnostiziert, dass keine Anomalie, beispielsweise ein Ausfall, aufgetreten ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriepacksystem, eine Halbleiterschaltung und ein Diagnoseverfahren. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Batteriepacksystem, eine Halbleiterschaltung und ein Diagnoseverfahren, welche die Spannung mehrerer in Reihe geschalteter Batterien messen.
Stand der Technik
Im Allgemeinen werden Batterieeinheiten, in welchen mehrere Batterien (Batteriezellen) in Reihe miteinander verbunden sind, als Batterieeinheiten mit hoher Ausgangsleistung und großer Kapazität verwendet, welche beispielsweise zum Antreiben der Motoren von Hybridautomobilen und elektrischen Automobilen dienen. Spezifische Beispiele für derartige Batterieeinheiten umfassen Lithium-Ionen-Batterieeinheiten. Es ist ein Batteriepacksystem bekannt, das Batteriespannungen misst, um die Batteriespannungen von Batterien in einer Batterieeinheit zu überwachen und zu steuern.
Es ist ein herkömmliches Batteriepacksystem dieser Art bekannt, bei welchem die Batteriespannung jeder Batteriezelle unter Verwendung der Differenz zwischen der Spannung auf der Hochpotentialseite und der Spannung auf der Niederpotentialseite mehrerer miteinander in Reihe verbundener Batteriezellen gemessen wird. Beispielsweise werden gemäß der in der Japanischen Offenlegungsschrift (JPA) Nr. 2010-16928 beschriebenen Technologie durch einen Multiplexer (zwei) Anschlüsse unter den mit jeweiligen Batteriezellen durch Energieversorgungsleitungen verbundenen Anschlüssen gewählt und an einen Differenzverstärker ausgegeben. Ferner wird gemäß der in JP-A Nr. 2010-16928 beschriebenen Technologie ein von dem Differenzverstärker ausgegebenes elektrisches Analogsignal als elektrisches Digitalsignal ausgegeben, und die Batteriespannung über jede Batteriezelle wird auf der Grundlage des elektrischen Digitalsignals gemessen.
JP-A Nr. H08-189845 beschreibt eine digitale Messvorrichtung, die eine Selbstdiagnosefunktion aufweist. Wie in 9 dargestellt weist die in JP-A Nr. H08-189845 beschriebene digitale Messvorrichtung eine Bereichswechselschaltung 109 auf, welche die Verstärkung einer einzelnen Eingangsschaltung umschaltet, und eine Funktion zur Durchführung einer Selbstdiagnose der einzelnen Eingangsschaltung (der Bereichswechselschaltung 109) aufweist. In der in 9 dargestellten Bereichswechselschaltung wird die Verstärkung gemäß der Tatsache gewechselt, ob Wechselelementschalter 192, 193 mit einer Öffnungsseite oder einer Schließseite verbunden sind.
Die Verstärkung der Bereichswechselschaltung 109 wird beispielsweise auf die Verstärkung G1 oder die Verstärkung G2 eingestellt. Bei der in 9 dargestellten Signaleingangsschaltung werden G1 × A, welches einen Wert bezeichnet, der erhalten wird, wenn eine Referenzspannung A in die Bereichswechselschaltung 109 mit der Verstärkung G1 eingegeben wird, und G2 × A, welches einen Wert bezeichnet, der erhalten wird, wenn eine Referenzspannung A in die Bereichswechselschaltung 109 mit der Verstärkung G2 eingegeben wird, einer A/D-Wandlung (Analog/Digital-Wandlung) unterzogen, und das Verhältnis zwischen der Verstärkung G1 und der Verstärkung G2 ergibt sich aus dem A/D-gewandelten Signal, um so zu diagnostizieren, ob der Verstärkungswechsel normal funktioniert.
Überblick über die Erfindung
Technisches Problem
Bei der zuvor beschriebenen Technologie gemäß JP-A Nr. H08-189845 muss jedoch die Genauigkeit der Referenzspannung A auf die Genauigkeit der Eingangs-/Ausgabewandlug der Schaltung, welche einer Selbstdiagnose unterzogen wird, oder darüber hinaus erhöht werden, um die Genauigkeit der Verstärkung G1 und der Verstärkung G2 der Bereichswechselschaltung 109 selbst zu erhöhen.
Wenn als Gegenstand der in JP-A Nr. H08-189845 beschriebenen Selbstdiagnose-Technologie als Schaltung eine Differentialeingangsschaltung verwendet wird, ist ebenfalls eine Referenzspannung B (eine die Referenzspannung B liefernde Spannungsquelle) erforderlich, um die Selbstdiagnose durchzuführen, da zwei Eingangssysteme existieren. Ähnlich der zuvor beschriebenen Referenzspannung A tritt ein Problem dahingehend auf, dass die Referenzspannung B eine Genauigkeit erfordert, die gleich oder höher als die Genauigkeit der Eingangs-/Ausgabewandlug der Schaltung ist, welche einer Selbstdiagnose unterzogen wird.
Daher wird in einem Batteriepacksystem ein Differenzverstärker, wie in der zuvor beschriebenen Technologie nach JP-A Nr. 2010-16928 , verwendet und die genannten Probleme treten auf, wenn die in JP-A Nr. H08-189845 beschriebene Selbstdiagnose-Technologie auf die Selbstdiagnose-Technologie für den Differenzverstärker angewandt wird. Hieraus ergibt sich das Problem, dass die Selbstdiagnose nicht in geeigneter Weise durchgeführt werden kann.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Halbleiterschaltung, ein Batteriepacksystem und ein Diagnoseverfahren, die eine geeignete Selbstdiagnose einer Messeinrichtung ermöglichen.
Lösung des Problems
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Batteriepacksystem mit: mehreren in Reihe miteinander verbundenen Batterien; mehreren Energieversorgungsleitungen, die jeweils mit den mehreren Batterien verbunden sind; einer Wähleinheit, welche zwei Energieversorgungsleitungen unter den mehreren Energieversorgungsleitungen auswählt; einer Messeinheit, welche eine Wandlereinheit aufweist, die ein Analogsignal in ein Digitalsignal umwandelt, und welche, wenn durch die beiden von der Wähleinheit gewählten Energieversorgungsleitungen fließende elektrische Signale eingegeben werden, die Differenz zwischen den durch die beiden Energieversorgungsleitungen fließenden elektrischen Signalen zur Überwachung der Batteriespannungen der mehreren Batterien in ein Digitalsignal umwandelt und das Digitalsignal ausgibt; einer Arithmetikeinheit, welche eine vorbestimmte Arithmetik an dem aus der Messeinheit ausgegebenen Digitalsignal durchführt und ein elektrisches Signal ausgibt, das dem Arithmetikergebnis entspricht; und einem Referenzspannungsteiler, der eine zweite Referenzspannung, welche durch Spannungsteilung einer ersten Referenzspannung erhalten wird, an die Energieversorgungsleitungen liefert. Die Selbstdiagnose der Messeinheit erfolgt auf der Grundlage der Tatsache, ob ein von der Arithmetikeinheit summierter Wert der Differenz zwischen der ersten Referenzspannung und der zweiten Referenzspannung, welche von der Messeinheit ausgegeben wurden, und der Differenz zwischen der zweiten Referenzspannung und einer dritten Referenzspannung, die geringer als die zweite Referenzspannung ist, ein der ersten Referenzspannung entsprechender Wert ist.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Halbleiterschaltung mit: mehreren Energieversorgungsleitungen, die jeweils mit mehreren, in Reihe miteinander verbundenen Batterien verbunden sind; einer Wähleinheit, die zwei Energieversorgungsleitungen unter den mehreren Energieversorgungsleitungen auswählt; einer Messeinheit, welche eine Wandlereinheit aufweist, welche ein Analogsignal in ein Digitalsignal umwandelt, und welche, wenn durch die beiden von der Wähleinheit gewählten Energieversorgungsleitungen fließende elektrische Signale eingegeben wurden, die Differenz zwischen den durch die beiden Energieversorgungsleitungen fließenden elektrischen Signalen zur Überwachung der Batteriespannungen der mehreren Batterien in ein Digitalsignal umwandelt und das Digitalsignal ausgibt; und einem Referenzspannungsteiler, der eine zweite Referenzspannung, welche durch Spannungsteilung einer ersten Referenzspannung erhalten wird, an die Energieversorgungsleitungen liefert. Die Selbstdiagnose der Messeinheit erfolgt auf der Grundlage der Tatsache, ob ein von der Arithmetikeinheit summierter Wert der Differenz zwischen der ersten Referenzspannung und der zweiten Referenzspannung, welche von der Messeinheit ausgegeben wurden, und der Differenz zwischen der zweiten Referenzspannung und einer dritten Referenzspannung, die geringer als die zweite Referenzspannung ist, ein der ersten Referenzspannung entsprechender Wert ist.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Diagnoseverfahren für eine Messeinheit einer Halbleiterschaltung, wobei die Halbleiterschaltung aufweist: mehrere Energieversorgungsleitungen, die jeweils mit mehreren, in Reihe miteinander verbundenen Batterien verbunden sind; eine Wähleinheit, die zwei Energieversorgungsleitungen unter den mehreren Energieversorgungsleitungen auswählt; eine Messeinheit, welche eine Wandlereinheit aufweist, welche ein Analogsignal in ein Digitalsignal umwandelt, und welche, wenn durch die beiden von der Wähleinheit gewählten Energieversorgungsleitungen fließende elektrische Signale eingegeben wurden, die Differenz zwischen den durch die beiden Energieversorgungsleitungen fließenden elektrischen Signalen zur Überwachung der Batteriespannungen der mehreren Batterien in ein Digitalsignal umwandelt und das Digitalsignal ausgibt; und einen Referenzspannungsteiler, der eine zweite Referenzspannung, welche durch Spannungsteilung einer ersten Referenzspannung erhalten wird, an die Energieversorgungsleitungen liefert. Das Diagnoseverfahren weist auf: einen Schritt, in welchem die Differenz zwischen der ersten Referenzspannung und der zweiten Referenzspannung von der Messeinheit ausgegeben wird; einen Schritt, in welchem die Differenz zwischen der zweiten Referenzspannung und einer dritten Referenzspannung, die geringer als die zweite Referenzspannung ist, von der Messeinheit ausgegeben wird; und einen Schritt, in welchem festgestellt wird, ob der summierte Wert der Differenz zwischen der ersten Referenzspannung und der zweiten Referenzspannung, welche von der Messeinheit ausgegeben wurden, und der Differenz zwischen der zweiten Referenzspannung und der dritten Referenzspannung ein der ersten Referenzspannung entsprechender Wert ist.
Vorteilhafte Wirkungen
Die genannten Aspekte der vorliegenden Erfindung zeitigen den vorteilhaften Effekt, dass sie es ermöglichen, eine Selbstdiagnose einer Messeinheit in geeigneter Weise durchzuführen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Schaltbild zur Darstellung eines Beispiels für eine schematische Konfiguration eines Batteriepacksystems eines exemplarischen Ausführungsbeispiels.
2 ist ein Schaltbild zur Darstellung eines Beispiels für eine Batteriezellengruppe des exemplarischen Ausführungsbeispiels.
3 ist ein Schaltbild zur Darstellung eines Beispiels für eine Spannungsmessschaltung mit einer Selbstdiagnosefunktion in einer Halbleiterschaltung des exemplarischen Ausführungsbeispiels.
4 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels für den Ablauf einer gesamten Selbstdiagnoseoperation einer Spannungsmessschaltung in einer Halbleiterschaltung des exemplarischen Ausführungsbeispiels.
5 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels für den Ablauf einer ersten Steuerungsverarbeitung in einer Selbstdiagnoseoperation des exemplarischen Ausführungsbeispiels.
6 ist ein Schaltbild zur Darstellung eines spezifischen Beispiels für einen Zustand einer Spannungsmessschaltung bei der Durchführung der Selbstdiagnose durch die Wahl einer Energieversorgungsleitung Vn und einer Energieversorgungsleitung Vn – 1.
7 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels für den Ablauf einer zweiten Steuerungsverarbeitung in einer Selbstdiagnoseoperation des exemplarischen Ausführungsbeispiels.
8 ist ein Schaltbild zur Darstellung eines spezifischen Beispiels für einen Zustand einer Spannungsmessschaltung bei der Durchführung der Selbstdiagnose durch die Wahl einer Energieversorgungsleitung Vn und einer Energieversorgungsleitung Vn – 1.
9 ist ein Schaltbild zur Darstellung eines Beispiels für eine schamtische Konfiguration einer digitalen Messeinrichtung mit einer herkömmlichen Selbstdiagnosefunktion.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Nachfolgend wir ein allgemeiner Aufbau eines Batteriepacksystems nach einem exemplarischen Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
Zunächst wird eine Konfiguration des Batteriepacksystems gemäß dem vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel beschrieben. Ein Beispiel für eine schematische Konfiguration des Batteriepacksystems gemäß dem vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel ist in 1 dargestellt. Das in 1 dargestellte Batteriepacksystem gemäß dem vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel weist eine Batteriezellengruppe 12, die mehrere Batteriezellen umfasst, und eine Halbleiterschaltung 14 auf, welche die Spannung der jeweiligen Batteriezellen der Batteriezellengruppe 12 misst.
Wie in 2 dargestellt weist die Batteriezellengruppe 12 mehrere in Reihe miteinander verbundene Batteriezellen C auf. Es sei darauf hingewiesen, dass 1 und 2 einen Fall darstellen, in welchem als spezifisches Beispiel n Einheiten der Batteriezellen C (von C₂ bis C_n+1) in Reihe miteinander verbunden sind. Bei dem vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel stellt die Batteriezelle C_n+1 die Seite mit dem höchsten Potential der Batteriezellengruppe 12 dar, während die Batteriezelle C₂ die Seite mit dem niedrigsten Potential ist. Über Anschlüsse (Pads) sind Energieversorgungsleitungen V (V₁ bis V_n+1) der Halbleiterschaltung 14 mit der Hochpotentialseite und der Niederpotentialseite jeder der Batteriezellen C (zwischen Paaren der Batteriezellen C) verbunden.
Die Halbleiterschaltung 14 weist eine Steuerschaltung 22, eine Speicherschaltung 24 und eine Spannungsmessschaltung 30 mit einer Selbstdiagnosefunktion auf (im Folgenden einfach als Spannungsmessschaltung 30 bezeichnet).
Die Spannungsmessschaltung 30 weist die Funktion des Messens der Batteriespannung jeder der Batteriezellen C auf der Grundlage der Differenz zwischen der Spannung der Hochpotentialseite und der Spannung der Niederpotentialseite jeder der Batteriezellen C auf. Die Spannungsmessschaltung 30 nach dem vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel weist einen Zellenwählschalter 32 und einen Spannungsmessabschnitt 34 auf. In der Spannungsmessschaltung 30 werden die mit der Hochpotentialseite der Batteriezelle C verbundenen Energieversorgungsleitungen V und die mit der Niederpotentialseite der Batteriezelle C verbundenen Energieleitungen V für jede einzelne Batteriezelle C durch den Zellenwählschalter 32 gewählt, und jeweilige entsprechende elektrische Signale (Analogsignale) werden an den Spannungsmessabschnitt 34 ausgegeben. Der Spannungsmessabschnitt 34 weist die Funktion des Umwandelns der von dem Zellenwählschalter 34 ausgegebenen Differenz zwischen dem elektrischen Signal, welches der mit der Hochpotentialseite verbundenen Energieversorgungsleitung V entspricht, und dem elektrischen Signal, welches der mit der Niederpotentialseite der Batteriezelle C verbundenen Energieversorgungsleitung V entspricht, in ein Digitalsignal und des Ausgebens des umgewandelten elektrischen Signals (Digitalsignal) an die Steuerschaltung 22 auf.
Ferner weist die Spannungsmessschaltung 30 gemäß dem vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel eine Selbstdiagnosefunktion auf, um festzustellen, ob Batteriespannungen von dem Spannungsmessabschnitt 34 korrekt gemessen werden oder nicht (wie im Folgenden näher erläutert).
Die Steuerschaltung 22 ist eine Logikschaltung, welche die Funktion des Ausgebens eines Steuersignals aufweist, um die Spannungsmessschaltung 30 zum Messen der Batteriespannung der jeweiligen Batteriezellen C zu veranlassen, und eines Steuersignals, um die Durchführung der Selbstdiagnose durch die Spannungsmessschaltung 30 zu veranlassen. Die Steuerschaltung 22 führt ein Programm aus und gibt das Steuersignal an die Spannungsmessschaltung 30 aus, wenn ein Batteriespannungsmessbefehl oder ein Selbstdiagnosebefehl empfangen wird.
Der Speicherabschnitt 24 weist die Funktion des Speicherns von Ausgabewerten (A-B), Ausgabewerten (B-VSS) und dergleichen auf, wie im Einzelnen nachfolgend beschrieben. Als spezifisches Beispiel für den Speicherabschnitt 24 kann ein Register, eine Festplatte, ein Speicher oder dergleichen verwendet werden.
Als nächstes folgt eine detaillierte Erläuterung hinsichtlich der Spannungsmessschaltung 30. 3 zeigt ein Beispiel für eine Konfiguration der Spannungsmessschaltung 30 des vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiels. Wie in 3 dargestellt weist die Spannungsmessschaltung 30 des vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiels en Zellenwählschalter 32, den Spannungsmessabschnitt 34, eine Referenzenergiequelle 36, einen Referenzspannungsteilerwiderstand 38, eine Schaltergruppe 1, eine Schaltergruppe 2, eine Schaltergruppe 3, eine Schaltergruppe 4, einen Schaltelementschalter 7, einen Schaltelementschalter 8 und einen Schaltelementschalter 10 auf.
Die Schaltergruppe 1 weist jeweilige Schaltelementschalter 1 (Schalter 1 ₁ bis Schalter 1 _n+1) für jede der Energieversorgungsleitungen V auf. Die Schaltergruppe 1 hat die Funktion des Umschaltens des Verbindungszustands der Batteriezellengruppe 12 (Batteriezellen C) gemäß dem Zellenwählschalter 32. Der Spannungseingang (Batteriespannung) von der Batteriezellengruppe 12 (Batteriezellen C) in den Zellenwählschalter 32 kann unterbrochen werden, indem die Schaltergruppe 1 in den AUS-Zustand geschaltet wird.
Die Schaltergruppe 2 weist jeweilige Schaltelementschalter 2 (Schalter 21 bis Schalter 2 _n+1) für jede der Energieversorgungsleitungen V, die mit der Hochpotentialseite der Batteriezellen C verbunden sind, auf. Die Schaltergruppe 2 weist die Funktion des Verbindens des Zellenwählschalters 32 und der Hochpotentialseiten der Batteriezellen C bei der Durchführung der Selbstdiagnose auf.
Die Schaltergruppe 3 weist jeweilige Schaltelementschalter 3 (Schalter 31 bis Schalter 3 _n+1) für jede der Energieversorgungsleitungen V, die mit der Niederpotentialseite der Batteriezellen C verbunden sind, auf. Die Schaltergruppe 3 weist die Funktion des Verbindens des Zellenwählschalters 32 und der Niederpotentialseiten der Batteriezellen C bei der Durchführung der Selbstdiagnose auf.
Wie zuvor beschrieben weist der Zellenwählschalter 32 die Funktion auf, beim Messen der Batteriespannungen der Batteriezellen C der Batteriezellengruppe 12 die mit der Hochpotentialseite verbundene Energieversorgungsleitung V und die mit der Niederpotentialseite der Batteriezelle C verbundene Energieversorgungsleitung V zu wählen, und jeweilige entsprechende elektrische Signale (Analogsignale) an eine Pegelwandlerschaltung 40 (den Spannungsmessabschnitt 34) auszugeben.
Der Zellenwählschalter 32 ist in keiner besonderen Weise eingeschränkt, solange er die Funktion des Wählens eines elektrischen Signals, das in einer spezifischen Energieversorgungsleitung fließt, aus den Energieversorgungsleitungen V und des Ausgebens des gewählten elektrischen Signals an die Pegelwandlerschaltung 40 aufweist. Es sei darauf hingewiesen, dass der Zellenwählschalter 32 des vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiels beispielsweise einen MUX (Multiplexer) oder dergleichen aufweist, welcher Schaltelementschalter für jede der Energieversorgungsleitungen V aufweist.
Ferner weist der Zellenwählschalter 32 des vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiels die Funktion des Wählens spezifischer Energieversorgungsleitungen V und des Ausgebens jeweiliger elektrischer Signale (Analogsignale) an die Pegelwandlerschaltung 40 (Spannungsmessabschnitt 34) auf, wenn die Selbstdiagnose durchgeführt wird. Es sei darauf hingewiesen, dass der Zellenwählschalter 32 des vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiels die mit der Hochpotentialseite verbundene Energieversorgungsleitung V und die mit der Niederpotentialseite verbundene Energieversorgungsleitung V der Batteriezellen wählt.
Die Referenzenergiequelle 36 weist die Funktion des Erzeugens einer Referenzspannung A als erste Referenzspannung und des Zuführens der Referenzspannung A auf. Der Referenzspannungsteilungswiderstand 38 weist ein Spannungsteilungswiderstandselement, in welchem mehrere Widerstandselemente R miteinander in Reihe verbunden sind, und einen Schaltelementschalter 9 auf, welcher das Spannungsteilungswiderstandselement mit einer Spannung VSS (0 V) verbindet, die als dritte Referenzspannung dient. Die Schaltergruppe 4 weist Schaltelementschalter 4 (Schalter 4 ₁ bis Schalter 4 _n+1) auf. Die Schaltergruppe 4 weist die Funktion auf, bei der Durchführung der Selbstdiagnose einen Spannungsteilungswiderstandswert (Referenzspannung B, die als zweite Referenzspannung dient) zu liefern, der entsprechend der Energieversorgungsleitung V, für welche eine Selbstdiagnose durchgeführt wird, vorgegeben ist. Es sei darauf hingewiesen, dass im Folgenden die von der Referenzenergiequelle 36 gelieferte Referenzspannung als die Referenzspannung A bezeichnet wird, und der Spannungsteilungswiderstandswert, welcher durch Teilen der Referenzspannung A mittels des Spannungsteilungswiderstands 38 erhalten wird, als Referenzspannung B bezeichnet wird. Ferner kann die Spannung VSS 0 V betragen, oder sie kann das gleiche Potential aufweisen wie die Niederpotentialseite der Batteriezelle C mit dem niedrigsten Potential in der Batteriezellengruppe 12, die mit der Halbleiterschaltung 14 verbunden ist.
Die Referenzspannung A wird der Energieversorgungsleitung V zugeführt, wenn der Schaltelementschalter 7 und ein spezifischer Schaltelementschalter 2 der Schaltergruppe 2 den EIN-Zustand annehmen. Ferner wird die Referenzspannung B an die Energieversorgungsleitung V geliefert, wenn der Schaltelementschalter 9, ein spezifischer Schaltelementschalter 4 der Schaltergruppe 4, der Schaltelementschalter 8, und ein spezifischer Schaltelementschalter 3 der Schaltergruppe 3 den EIN-Zustand annehmen. Ferner ist der Schaltelementschalter 10 mit der Energieversorgungsleitung auf der Seite des niedrigeren Potentials der beiden Energieversorgungsleitungen verbunden, welche den Zellenwählschalter 32 mit der Pegelwandlerschaltung 40 verbinden. Die Spannung VSS wird der das geringere Potential aufweisenden Seite der Energieversorgungsleitungen zugeführt, wenn der Schaltelementschalter 10 den EIN-Zustand annimmt.
Der Spannungsmessabschnitt 34 des vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiels weist die Pegelwandlerschaltung 40 und einen AD-Wandler 42 auf.
Die Pegelwandlerschaltung 40 weist die Funktion des Ausgebens eines analogen elektrischen Signals auf, welches der Differenz zwischen zwei von dem Zellenwählschalter 32 eingegebenen elektrischen Signalen entspricht. Bei dem Spannungsmessabschnitt 34 des vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiels ist die Pegelwandlerschaltung 40 nicht auf eine derartige Verwendung beschränkt. Der Spannungsmessabschnitt 34 ist nicht in besonderer Weise beschränkt, solange die Funktion des Ausgebens eines analogen elektrischen Signals, welches der Differenz zwischen zwei von dem Zellenwählschalter 32 eingegebenen elektrischen Signalen entspricht, gegeben ist.
Der A/D-Wandler 42 ist ein Analog/Digital-Wandler, der die Funktion des Umwandelns eines eingegebenen analogen elektrischen Signals in ein Digitalsignal und des Ausgebens des Digitalsignals aufweist.
Es sei darauf hingewiesen, dass bei der Spannungsmessschaltung 30 des vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiels ein von der Steuerschaltung 22 eingegebenes Steuersignal steuert, ob die jeweiligen Schaltelementschalter (Schalter 1 bis Schalter 4) der Schaltergruppe 1 bis zur Schaltergruppe 4, die in dem Zellenwählschalter 32 enthaltenen Schaltelementschalter und der Schaltelementschalter 7 bis zu dem Schaltelement Schalter 10 EIN oder AUS geschaltet sind.
Als nächstes folgt eine Erläuterung der Selbstdiagnosefunktion der Spannungsmessvorrichtung 30 in der Halbleiterschaltung 14 des vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiels. Ein Flussdiagramm eines Beispiels für den Ablauf einer allgemeinen Selbstdiagnoseoperation des vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiels ist in 4 dargestellt. Die Operation wird beispielsweise durch Ausführen eines Diagnoseprogramms in der Steuerschaltung 22 gesteuert. Es sei darauf hingewiesen, dass die nachfolgende Erläuterung auf einen Fall bezogen ist, in welchem die Steuerschaltung 22 eine Selbstdiagnose durch Wählen der Energieversorgungsleitung V_n und der Energieversorgungsleitung V_n-1 durchführt, um spezifische Beispiele zu nennen. Ein Schaltbild, welches den Zustand der Spannungsmessschaltung 30 für den Fall dieses spezifischen Ausführungsbeispiels darstellt, ist in der 6 und der 8 dargestellt.
Es sei darauf hingewiesen, dass bei der Spannungsmessschaltung 30 des vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiels im Ausgangszustand der Durchführung der Selbstdiagnose jeder der Schaltelementschalter (Schalter 1 bis Schalter 4) der Schaltergruppe 1 bis zur Schaltergruppe 4, die in dem Zellenwählschalter 32 enthaltenen Schaltelementschalter und der Schaltelementschalter 7 bis zu dem Schaltelement Schalter 10 sich im AUS-Zustand befinden.
Zuerst wird im Schritt 100 eine erste Steuerungsverarbeitung durchgeführt. Bei der ersten Steuerungsverarbeitung handelt es sich um eine Verarbeitung, welche eine derartige Steuerung vornimmt, dass ein elektrisches Signal, welches der Referenzspannung A entspricht, und ein elektrisches Signal, welches der Referenzspannung B entspricht, wobei beide Signale von dem Zellenwählschalter 32 eingegeben werden, an die Pegelwandlerschaltung 40 ausgegeben werden, und das von der Pegelwandlerschaltung 40 durch den A/D-Wandler 42 ausgegebene elektrische Signal (ein elektrisches Signal, das der Referenzspannung A – der Referenzspannung B entspricht) in dem Speicherabschnitt 24 gespeichert wird.
Ein Flussdiagramm eines Beispiels für die erste Steuerungsverarbeitung ist in 5 dargestellt.
Im Schritt 200 wird die Energieversorgungsleitung V, welche der einer Selbstdiagnose zu unterziehenden Energieversorgungsleitung V (Batteriezelle C) entspricht, durch den Zellenwählschalter 32 gewählt. Bei der Steuerschaltung 22 des vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiels sind als spezifisches Beispiel die Energieversorgungsleitung V₁ und die Energieversorgungsleitung V_n-1 gewählt.
Im nächsten Schritt 202 schaltet die Steuerschaltung 22 den Schaltelementschalter 7 der Schaltergruppe 2, welcher die gewählte Energieversorgungsleitung V (die Energieversorgungsleitung V auf der Hochpotentialseite unter den gewählten Energieversorgungsleitungen V) mit der Referenzenergiequelle 36 verbindet, in den EIN-Zustand. Wie in 6 dargestellt schaltet die Steuerschaltung 22 den Schaltelementschalter 2 _n in den EIN-Zustand. Ein elektrisches Signal, das der von der Referenzenergiequelle 36 gelieferten Referenzspannung A entspricht, wird auf diese Weise in den Zellenwählschalter 32 eingegeben.
Im nächsten Schritt 204 schaltet die Steuerschaltung 22 den Schaltelementschalter 3 der Schaltergruppe 3, welcher die gewählte Energieversorgungsleitung V (die Energieversorgungsleitung V auf der Niederpotentialseite unter den gewählten Energieversorgungsleitungen V) mit dem Referenzspannungsteilungswiderstand 38 verbindet, in den EIN-Zustand. Wie in 6 dargestellt schaltet die Steuerschaltung 22 den Schaltelementschalter 3 _n-1 in den EIN-Zustand. Die Steuerungsschaltung 22 schaltet ferner den Schaltelementschalter 8 in den EIN-Zustand. Die Steuerschaltung 22 stellt ferner den Schaltelementschalter 4 der Schaltergruppe 4, welcher der Batteriezelle C entspricht, und den Schaltelementschalter 9 in den Ein-Zustand, so dass die Referenzspannung A spannungsgeteilt wird, und eine Spannung geliefert wird, welche der Batteriezelle C (Batteriezelle C_n) entspricht. Wie in 6 dargestellt schaltet die Steuerschaltung 22 den Schaltelementschalter 4 _n der Schaltergruppe 4 in den EIN-Zustand. Es sei darauf hingewiesen, dass bei der Steuerschaltung 22 gemäß dem vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel, wenn die Selbstdiagnose auf diese Art und Weise durchgeführt wird, eine jeder Batteriezelle C entsprechende Spannung zugeführt wird; jedoch besteht keine Beschränkung darauf und es kann alternativ eine derartige Konfiguration vorgesehen sein, dass eine Spannung für die Selbstdiagnose geliefert wird. Es sei darauf hingewiesen, dass vorzugsweise eine Selbstdiagnose unter Verwendung eines ähnlichen Zustands (Bedingungen) bei der Messung der Batteriespannung jeder der Batteriezellen C durchgeführt wird, und dass die Diagnosegenauigkeit durch das Zuführen von Spannungen erhöht werden kann, welche jeder der Batteriezellen C entspricht, wie dies bei dem vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel vorgesehen ist.
Ein elektrisches Signal, das der Referenzspannung B, welche mittels des Referenzspanungsteilungswiderstands 38 erhalten wird, welcher die von der Referenzenergiequelle 36 gelieferte Referenzspannung A teilt, wird so in den Zellenwählschalter 32 eingegeben.
Im nächsten Schritt 206 bewirkt die Steuerschaltung 22, dass die Pegelwandlerschaltung 40 ein elektrisches Signal ausgibt, das der Differenz zwischen dem elektrischen Signal, welches der Referenzspannung A entspricht, und dem elektrischen Signal, welches der Referenzspannung B entspricht, die jeweils von dem Zellenwählschalter 32 eingegeben wurden, entspricht. Auf diese Weise wird ein analoges elektrisches Signal, das der Referenzspannung A – der Referenzspannung B entspricht, in den A/D-Wandler 42 eingegeben.
Im nächsten Schritt 208 veranlasst die Steuerschaltung 22, dass das in den A/D-Wandler 42 eingegebene analoge elektrische Signal, welches der Referenzspannung A – der Referenzspannung B entspricht, umgewandelt und sodann ausgegeben wird. Im nächsten Schritt 210 veranlasst die Steuerschaltung 22, dass das analoge elektrische Signal, welches der Referenzspannung A – der Referenzspannung B entspricht (im Folgenden als Ausgabewert (A-B) bezeichnet), in dem Speicherabschnitt 24 gespeichert wird, und beendet sodann die erfindungsgemäße Verarbeitung. Es sei darauf hingewiesen, dass bei dem vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel nach dem Abschluss der ersten Steuerungsverarbeitung jeder der Schaltelementschalter (Schalter 1 bis Schalter 4) der Schaltergruppe 1 bis zur Schaltergruppe 4, die in dem Zellenwählschalter 32 enthaltenen Schaltelementschalter, und der Schaltelementschalter 7 bis zum Schaltelementschalter 10 in den AUS-Zustand geschaltet sind.
Wenn die erste Steuerungsverarbeitung gemäß Schritt 100 abgeschlossen ist, führt die Steuerungsschaltung 22 daher im nächsten Schritt 102 eine zweite Steuerungsverarbeitung durch. Die zweite Steuerungsverarbeitung ist eine Verarbeitung, welche eine Steuerung derart durchführt, dass ein elektrisches Signal, das der von dem Zellenwählschalter 32 ausgegebenen Referenzspannung B entspricht, und das elektrische Signal, das der Spannung VSS entspricht, in die Pegelwandlerschaltung 40 eingegeben werden, und dass das von der Pegelwandlerschaltung 40 durch den A/D-Wandler 42 ausgegebene elektrische Signal (ein elektrisches Signal, das der Referenzspannung B – der Spannung VSS entspricht) in dem Speicherabschnitt 24 gespeichert wird.
Ein Flussdiagramm eines Beispiels für die zweite Steuerungsverarbeitung ist in 7 dargestellt.
Im Schritt 300 verwendet die Steuerschaltung 22 den Zellenauswählschalter 32, um die Energieversorgungsleitung V zu wählen, welche der Energieversorgungsleitung V (Batteriezelle C) entspricht, welche einer Selbstdiagnose unterzogen werden soll. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden als spezifisches Beispiel die Energieversorgungsleitung V_n und die Energieversorgungsleitung V_n-1 gewählt.
Anschließend schaltet die Steuerschaltung 22 den Schaltelementschalter 3 der Schaltergruppe 3, welcher die gewählte Energieversorgungsleitung V (die Batterieleitung V auf der Hochpotentialseite unter den gewählten Energieversorgungsleitungen) mit dem Referenzspannungsteilungswiderstand 38 verbindet, in den EIN-Zustand. Wie in 8 dargestellt ist hierbei der Schaltelementschalter 3 in den EIN-Zustand geschaltet. Die Steuerschaltung 22 schaltet ferner den Schaltelementschalter 8 in den EIN-Zustand. Ferner schaltet die Steuerschaltung 22 den Schaltelementschalter 4 der Schaltergruppe 4, welcher der Batteriezelle C entspricht, und das Schaltelement 9 in den EIN-Zustand, so dass die Referenzspannung A spannungsgeteilt wird und eine der Batteriezelle C (Batteriezelle C_n) entsprechende Spannung geliefert wird. Wie in 8 dargestellt schaltet hierbei die Steuerschaltung 22 den Schaltelementschalter 4 _n der Schaltergruppe 4 in den EIN-Zustand. Es sei darauf hingewiesen, dass bei dem vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel, wen eine Selbstdiagnose auf diese Art und Weise durchgeführt wird, die Steuerschaltung 22 eine Spannung liefert, welche jeder Batteriezelle C entspricht; jedoch besteht keine Beschränkung darauf und es kann alternativ eine derartige Konfiguration vorgesehen sein, dass eine Spannung für die Selbstdiagnose geliefert wird. Es sei darauf hingewiesen, dass vorzugsweise eine Selbstdiagnose unter Verwendung eines ähnlichen Zustands (Bedingungen) bei der Messung der Batteriespannung jeder der Batteriezellen C durchgeführt wird, und dass die Diagnosegenauigkeit durch das Zuführen von Spannungen erhöht werden kann, welche jeder der Batteriezellen C entspricht, wie dies bei dem vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel vorgesehen ist. Ein elektrisches Signal, das der Referenzspannung B entspricht, wird auf diese Weise in den Zellenwählschalter 32 eingegeben.
Im nächsten Schritt 304 schaltet die Steuerschaltung 22 den Schaltelementschalter 10, der mit der Niederpotentialseite unter den beiden Energieversorgungsleitungen, welche den Zellenwählschalter 32 mit der Pegelwandlerschaltung 40 verbinden, in den EIN-Zustand. Die Spannung VSS wird auf diese Weise in die Pegelwandlerschaltung 40 eingegeben. Im Schritt 306 gibt die Steuerschaltung 22 ein elektrisches Signal aus, das der Differenz zwischen dem elektrischen Signal, welches der von dem Zellenwählschalter 32 über die Pegelwandlerschaltung 40 eingegebenen Referenzspannung B entspricht, und dem der Spannung VSS entsprechenden elektrischen Signal entspricht. Ein analoges elektrisches Signal, das der Referenzspannung B – der Spannung VSS entspricht, wird auf diese Weise in den A/D-Wandler 42 eingegeben. Im nächsten Schritt 308 wandelt die Steuerschaltung 22 das von dem A/D-Wandler 42 eingegebene analoge elektrische Signal, welches der Referenzspannung B – der Spannung VSS entspricht, in ein Digitalsignal um und gibt das Digitalsignal aus. Im nächsten Schritt 310 veranlasst die Steuerschaltung 22, dass das ausgegebene Digitalsignal, welches der Referenzspannung B – der Spannung VSS entspricht (im Folgenden als der Ausgabewert (B-VSS) bezeichnet) in dem Speicherabschnitt 24 gespeichert wird, und beendet anschließend die erfindungsgemäße Verarbeitung. Es sei darauf hingewiesen, dass bei dem vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel nach dem Abschluss der zweiten Steuerungsverarbeitung jeder der Schaltelementschalter (Schalter 1 bis Schalter 4) der Schaltergruppe 1 bis zur Schaltergruppe 4, die in dem Zellenwählschalter 32 enthaltenen Schaltelementschalter und der Schaltelementschalter 7 bis zum Schaltelementschalter 10 in den AUS-Zustand geschaltet werden.
Wenn die zweite Steuerungsverarbeitung im Schritt 102 abgeschlossen ist, summiert die Steuerschaltung 22 im nächsten Schritt 104 den durch die erste Steuerungsverarbeitung im Speicherabschnitt 24 gespeicherten Ausgabewert (A-B) und den durch die zweite Steuerungsverarbeitung in dem Speicherabschnitt 24 gespeicherten Ausgabewert (B-VSS) und stellt fest, ob der summierte Wert gleich der Referenzspannung A – der Spannung VSS ist.
Wenn eine Anomalie, beispielsweise ein Ausfall, in keiner der Energieversorgungsleitungen V (V_n, V_n-1), dem Zellenwählschalter 32 oder der Pegelwandlerschaltung 40 aufgetreten ist, ist der summierte Wert des durch die erste Steuerungsverarbeitung im Speicherabschnitt 24 gespeicherten Ausgabewerts (A-B) und des durch die zweite Steuerungsverarbeitung in dem Speicherabschnitt 24 gespeicherten Ausgabewerts (B-VSS) gleich der Referenzspannung A – der Spannung VSS. Wenn festgestellt wird, dass der summierte Wert nicht gleich der Referenzspannung A – der Spannung VSS ist, ist dementsprechend dadurch angegeben, dass eine Anomalie, beispielsweise ein Ausfall, in (mindestens einem der nachfolgenden Elemente, nämlich) den Energieversorgungsleitungen V (V_n, V_n-1)), dem Zellenwählschalter 32 oder der Pegelwandlerschaltung 40 aufgetreten ist. Es sei darauf hingewiesen, dass der summierte Wert aus dem Ausgabewert (A-B) und dem Ausgabewert (B-VSS) nicht vollkommen gleich der Referenzspannung A – der Spannung VSS sein muss, damit keine Anomalien erkannt werden, bzw. ein normales Funktionieren erkannt wird. Eine Spannung innerhalb eines entsprechend der Genauigkeit des Spannungsmessabschnitts 34 und dergleichen vorbestimmten Bereichs (eines zulässigen Bereichs), in welchem der summierte Wert als der Referenzspannung A – der Spannung VSS äquivalent gilt, ist ausreichend.
Erfolgt im Schritt 104 eine negative Feststellung, geht die Verarbeitung zum Schritt 106 über, da eine Anomalie aufgetreten ist, und die Steuerschaltung 22 unterbricht beispielsweise den Betrieb des Batteriepacksystems 10 und gibt eine Mitteilung aus, welche das Auftreten einer Anomalie angibt, und nach der Durchführung spezifischer Messungen geht die Verarbeitung zum Schritt 110 über. Wenn jedoch im Schritt 104 eine positive Feststellung getroffen wird, da ein normaler Betrieb vorliegt (keine Anomalie aufgetreten ist), schreitet die Steuerschaltung 22 zum Schritt 110 weiter, nachdem im Schritt 108 eine normale Funktion erkannt wurde.
Im nächsten Schritt 110 stellt die Steuerschaltung 22 fest, ob die Verarbeitung abgeschlossen ist oder nicht. Wenn die Selbstdiagnose noch nicht für alle, den Batteriezellen C entsprechenden Energieversorgungsleitungen V durchgeführt wurde, wird eine negative Feststellung getroffen, die Verarbeitung kehrt zu Schritt 100 zurück, und die erfindungsgemäße Verarbeitung wird wiederholt. Wenn jedoch eine Selbstdiagnose für sämtliche den Batteriezellen C entsprechenden Energieversorgungsleitungen V durchgeführt wurde, erfolgt eine positive Feststellung und die erfindungsgemäße Verarbeitung endet.
Es sei darauf hingewiesen, dass bei dem vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel die Verarbeitung gemäß den Schritten 100 bis 110 für jede der jeweiligen Batteriezellen C durchgeführt wird; jedoch besteht keine Beschränkung hierauf, und es kann eine Konfiguration vorgesehen sein, bei welcher die erste Steuerung in Schritt 100 und die zweite Steuerung in Schritt 102 für sämtliche der jeweiligen Batteriezellen C durchgeführt werden, und die Verarbeitung nach Schritt 104 für jede der Batteriezellen C durchgeführt wird, nachdem die Ausgabewerte (A-B) und die Ausgabewerte (B-VSS) in dem Speicherabschnitt 24 für alle Batteriezellen C gespeichert wurden.
Wie zuvor erläutert, weist die in der Halbleiterschaltung 14 des vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiels vorgesehene Spannungsmessschaltung 30 den Zellenwählschalter 32, den Spannungsmessabschnitt 34, die Referenzenergiequelle 36, den Referenzspanungsteilungswiderstand 38, die Schaltergruppe 1, die Schaltergruppe 2, die Schaltergruppe 3, die Schaltergruppe 4, den Schaltelementschalter 7, den Schaltelementschalter 8 und den Schaltelementschalter 10 auf. Ferner weist der Spannungsmessabschnitt 34 die Pegelwandlerschaltung 40 und den A/D-Wandler 42 auf.
Bei der Durchführung der Selbstdiagnose verwendet zunächst die Steuerschaltung 22 die erste Steuerung, um den Schaltelementschalter 2 der Schaltergruppe 2, welcher die Energieversorgungsleitung V auf der Hochpotentialseite der Batteriezelle C mit der Referenzenergiequelle 36 verbindet, und den Schaltelementschalter 7 in den EIN-Zustand, während die Schaltelementschalter 1 der Schaltergruppe 1 sämtlich im AUS-Zustand verbeiben, und gibt ein elektrisches Signal, das der Referenzspannung A entspricht, an den Zellenwählschalter 32 aus. Die Steuerschaltung 22 schaltet einen Schaltelementschalter 4 der Schaltergruppe 4 und den Schaltelementschalter 9 in den EIN-Zustand, so dass die Referenzspannung A spannungsgeteilt wird, um die der Batteriezelle C entsprechende Referenzspannung B zu erhalten. Ferner schaltet die Steuerschaltung 22 den Schaltelementschalter 3 der Schaltergruppe 3 und den Schaltelementschalter 8, welche die Energieversorgungsleitung V auf der Niederpotentialseite der Batteriezelle C mit dem Referenzspannungsteilungswiderstand 38 verbindet, in den EIN-Zustand, so dass ein der Referenzspannung B entsprechendes elektrisches Signal in den Zellenwählschalter 32 eingegeben wird. Ein analoges elektrisches Signal, das der Differenz zwischen dem der Referenzspannung A entsprechenden elektrischen Signal und dem der Referenzspannung B entsprechenden elektrischen Signal, welche jeweils von der Pegelwandlerschaltung 40 ausgegeben werden, entspricht, wird in den A/D-Wandler 42 eingegeben. Ein in ein Digitalsignal umgewandeltes elektrisches Signal (der Ausgabewert (A-B)) wird aus dem A/D-Wandler 42 ausgegeben.
Anschließend verwendet die Steuerschaltung 22 die zweite Steuerung, um den Schaltelementschalter 4 der Schaltergruppe 5 und den Schaltelementschalter 9 in den EIN-Zustand zu schalten, so dass die Referenzspannung A spannungsgeteilt wird, um die der Batteriezelle C entsprechende Referenzspannung B zu erhalten. Ferner schaltet die Steuerschaltung 22 den Schaltelementschalter 3 der Schaltergruppe 3 und den Schaltelementschalter 8, welche die Energieversorgungsleitung V auf der Hochpotentialseite der Batteriezelle C mit dem Referenzspannungsteilungswiderstand 38 verbinden, in den EIN-Zustand, so dass ein der Referenzspannung B entsprechendes elektrisches Signal in den Zellenwählschalter 32 eingegeben wird. Ferner schaltet die Steuerschaltung 22 den Schaltelementschalter 10 in den EIN-Zustand, so dass die Spannung VSS in die Pegelwandlerschaltung 40 eingegeben wird. Ein aus der Pegelwandlerschaltung 40 ausgegebenes analoges elektrisches Signal, das der Differenz zwischen dem elektrischen Signal, welches der Referenzspannung B entspricht, und der Spannung VSS entspricht, wird in den A/D-Wandler 42 eingegeben. Ein in ein Digitalsignal umgewandeltes elektrisches Signal (der Ausgabewert (B-VSS)) wird aus dem A/D-Wandler 42 ausgegeben.
Ferner summiert die Steuerschaltung 22 den durch die erste Steuerung erhaltenen Ausgabewert (A-B) und den durch die zweite Steuerung erhaltenen Ausgabewert (B-VSS) und stellt fest, ob der summierte Wert als identisch mit oder als innerhalb eines vorbestimmten Bereichs der Referenzspannung A – der Referenzspannung B liegend erkannt wird. Wenn der summierte Wert nicht als identisch mit dem zulässigen Bereich oder als innerhalb desselben liegend erkannt wird, diagnostiziert die Steuerschaltung 22, dass eine Anomalie, beispielsweise ein Ausfall, in (mindestens einem der nachfolgenden Elemente, nämlich) den Energieversorgungsleitungen V (V_n, V_n-1), dem Zellenwählschalter 32 und der Pegelwandlerschaltung 40 aufgetreten ist. Wenn jedoch der summierte Wert als identisch mit oder in dem zulässigen Bereich liegend erkannt wird, diagnostiziert die Steuerschaltung 22, dass eine normale Funktion vorliegt (dass keine Anomalie aufgetreten ist).
Bei dem vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel werden somit die Eingangs-/Ausgangscharakteristiken auf der Grundlage des Ausgabewerts (A-B), welcher aus dem A/D-Wandler 42 durch sowohl die Energieversorgungsleitungen V (V_n, V_n-1), den Zellenwählschalter 32 und die Pegelwandlerschaltung 40 ausgegeben wird, und auf der Grundlage des Ausgabewerts (B-VSS) selbstdiagnostiziert, welcher erhalten wird, wenn die direkt eingegebene Referenzspannung B aus dem A/D-Wandler 42 ausgegeben wird. Bei dem vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel kann daher die Genauigkeit der Eingangs-/Ausgangscharakteristiken der zu diagnostizierenden Schaltung selbst dann diagnostiziert werden, wenn die Genauigkeit der Referenzspannung B nicht gleich oder höher als die Eingangs-/Ausgabewandlungsgenauigkeit der zu diagnostizierenden Schaltung ist (beispielsweise, der Pegelwandlerschaltung 40). Dementsprechend kann die Selbstdiagnose ungeachtet der Genauigkeit der Referenzspannung B in geeigneter Weise durchgeführt werden.
Bei dem vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel kann ferner ein Ausfall des Zellenwählschalters 32 detektiert werden, da die einzelnen Spannungen (Referenzspannungen B) für jeden Pfad (Energieversorgungsleitungen V) der Spannung der Zellen C verschieden sind.
Es sei darauf hingewiesen, dass bei dem vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel die Selbstdiagnose unter Verwendung der mit der Hochpotentialseite verbundenen Energieversorgungsleitung V und der mit der Niederpotentialseite verbundenen Energieversorgungsleitung V jeder der Batteriezellen C erfolgt; jedoch ist dies nicht hierauf beschränkt, und es können zwei beliebige Energieversorgungsleitungen V verwendet werden, die eine Potentialdifferenz erzeugen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Verwendung der mit der Hochpotentialseite verbundenen Energieversorgungsleitung V und der mit der Niederpotentialseite verbundenen Energieversorgungsleitung V jeder der Batteriezellen C, wie bei dem vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel der Fall, ermöglicht, eine übliche Messverarbeitung (Programm zur Messverarbeitung) bei der Messung der Batteriespannungen der Batteriezellen durch die Spannungsmessschaltung 30 verbreitet zu verwenden, weshalb dies bevorzugt ist.
Wenn die Batteriespannung über die mehreren Batteriezellen C (die Spannung zwischen dem höchsten Potential und dem niedrigsten Potential der Batteriezellengruppe 12, die einer Messung unterzogen wird) für alle gleichzeitig gemessen wird, ist es ferner bevorzugt, Verbindungen derart herzustellen, dass die Referenzspannung A der Energieversorgungsleitung V mit dem höchsten Potential (der Energieversorgungsleitung V_n+1 in dem vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel) zugeführt wird, und die Referenzspannung B der Energieversorgungsleitung V mit dem geringsten Potential (der Energieversorgungsleitung V1 in dem vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel) zugeführt wird.
Ferner wird in dem vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel die Referenzspannung A durch die in der Spannungsmessschaltung 30 enthaltene Referenzenergiequelle 36 geliefert; jedoch ist dies nicht hierauf beschränkt, und die Referenzspannung A kann von außerhalb der Spannungsmessschaltung 30 zugeführt werden, und die kann ferner von außerhalb der Halbleiterschaltung 14 zugeführt werden.
Ferner handelt es sich bei den in Zusammenhang mit dem vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel beschriebenen Konfigurationen des Batteriepacksystems 10, der Halbleiterschaltung 14, der Spannungsmessschaltung 30, der Ausfalldiagnoseoperation und dergleichen, lediglich um Beispiele, und Modifizierungen können selbstverständlich entsprechend den Umständen vorgenommen werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die gesamte Offenbarung der Japanischen Patentanmeldung 2013-124054 ist durch Bezugnahme Teil der vorliegenden Beschreibung.
Sämtliche Publikationen, Patentanmeldungen und technische Standards, die in der vorliegenden Beschreibung erwähnt werden, sind in gleichem Maße durch Bezugnahme Teil der vorliegenden Beschreibung als wenn die einzelne Publikation, Patentanmeldung oder der einzelne technische Standard ausdrücklich und einzeln als durch Bezugnahme eingeschlossen angegeben wäre.

Claims

Batteriepacksystem mit: mehreren in Reihe miteinander verbundenen Batterien; mehreren Energieversorgungsleitungen, die jeweils mit den mehreren Batterien verbunden sind; einer Wähleinheit, welche zwei Energieversorgungsleitungen unter den mehreren Energieversorgungsleitungen auswählt; einer Messeinheit, welche eine Wandlereinheit aufweist, die ein Analogsignal in ein Digitalsignal umwandelt, und welche, wenn durch die beiden von der Wähleinheit gewählten Energieversorgungsleitungen fließende elektrische Signale eingegeben wurden, die Differenz zwischen den durch die beiden Energieversorgungsleitungen fließenden elektrischen Signalen zur Überwachung der Batteriespannungen der mehreren Batterien in ein Digitalsignal umwandelt und das Digitalsignal ausgibt; einer Arithmetikeinheit, welche eine vorbestimmte Arithmetik an dem aus der Messeinheit ausgegebenen Digitalsignal durchführt und ein elektrisches Signal ausgibt, das dem Arithmetikergebnis entspricht; und einem Referenzspannungsteiler, der eine zweite Referenzspannung, welche durch Spannungsteilung einer ersten Referenzspannung erhalten wird, an die Energieversorgungsleitungen liefert, wobei die Selbstdiagnose der Messeinheit auf der Grundlage der Tatsache erfolgt, ob ein von der Arithmetikeinheit summierter Wert der Differenz zwischen der ersten Referenzspannung und der zweiten Referenzspannung, welche von der Messeinheit ausgegeben wurden, und der Differenz zwischen der zweiten Referenzspannung und einer dritten Referenzspannung, die geringer als die zweite Referenzspannung ist, ein der ersten Referenzspannung entsprechender Wert ist.
Halbleiterschaltung mit: mehreren Energieversorgungsleitungen, die jeweils mit mehreren, in Reihe miteinander verbundenen Batterien verbunden sind; einer Wähleinheit, die zwei Energieversorgungsleitungen unter den mehreren Energieversorgungsleitungen auswählt; einer Messeinheit, welche eine Wandlereinheit aufweist, welche ein Analogsignal in ein Digitalsignal umwandelt, und welche, wenn durch die beiden von der Wähleinheit gewählten Energieversorgungsleitungen fließende elektrische Signale eingegeben wurden, die Differenz zwischen den durch die beiden Energieversorgungsleitungen fließenden elektrischen Signalen zur Überwachung der Batteriespannungen der mehreren Batterien in ein Digitalsignal umwandelt und das Digitalsignal ausgibt; und einem Referenzspannungsteiler, der eine zweite Referenzspannung, welche durch Spannungsteilung einer ersten Referenzspannung erhalten wird, an die Energieversorgungsleitungen liefert, wobei die Selbstdiagnose der Messeinheit auf der Grundlage der Tatsache erfolgt, ob ein von der Arithmetikeinheit summierter Wert der Differenz zwischen der ersten Referenzspannung und der zweiten Referenzspannung, welche von der Messeinheit ausgegeben wurden, und der Differenz zwischen der zweiten Referenzspannung und einer dritten Referenzspannung, die geringer als die zweite Referenzspannung ist, ein der ersten Referenzspannung entsprechender Wert ist.
Diagnoseverfahren für eine Messeinheit einer Halbleiterschaltung, wobei die Halbleiterschaltung aufweist: mehrere Energieversorgungsleitungen, die jeweils mit mehreren, in Reihe miteinander verbundenen Batterien verbunden sind; eine Wähleinheit, die zwei Energieversorgungsleitungen unter den mehreren Energieversorgungsleitungen auswählt; eine Messeinheit, welche eine Wandlereinheit aufweist, welche ein Analogsignal in ein Digitalsignal umwandelt, und welche, wenn durch die beiden von der Wähleinheit gewählten Energieversorgungsleitungen fließende elektrische Signale eingegeben wurden, die Differenz zwischen den durch die beiden Energieversorgungsleitungen fließenden elektrischen Signalen zur Überwachung der Batteriespannungen der mehreren Batterien in ein Digitalsignal umwandelt und das Digitalsignal ausgibt; und einen Referenzspannungsteiler, der eine zweite Referenzspannung, welche durch Spannungsteilung einer ersten Referenzspannung erhalten wird, an die Energieversorgungsleitungen liefert, und wobei das Diagnoseverfahren aufweist: einen Schritt, in welchem die Differenz zwischen der ersten Referenzspannung und der zweiten Referenzspannung von der Messeinheit ausgegeben wird; einen Schritt, in welchem die Differenz zwischen der zweiten Referenzspannung und einer dritten Referenzspannung, die geringer als die zweite Referenzspannung ist, von der Messeinheit ausgegeben wird; und einen Schritt, in welchem festgestellt wird, ob der summierte Wert der Differenz zwischen der ersten Referenzspannung und der zweiten Referenzspannung, welche von der Messeinheit ausgegeben wurden, und der Differenz zwischen der zweiten Referenzspannung und der dritten Referenzspannung ein der ersten Referenzspannung entsprechender Wert ist.