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CN107407699B - 电池管理装置、电池监视电路、控制系统 - Google Patents

电池管理装置、电池监视电路、控制系统 Download PDF

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CN107407699B CN201680012492.3A CN201680012492A CN107407699B CN 107407699 B CN107407699 B CN 107407699B CN 201680012492 A CN201680012492 A CN 201680012492A CN 107407699 B CN107407699 B CN 107407699B
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Abstract

在单元电压的检测功能的诊断结束后马上进行单元电压的测量。在电池管理装置(10)中，电压检测部(140)检测单体电池(21、22)各自的端电压。RC滤波器(110)电连接到电压检测线(L1、L2、L3)上，状态变化发生部(130)产生电压检测线(L1、L2、L3)上的电气状态变化。电压变动部(120)响应状态变化发生部(130)产生的电气状态变化而改变单体电池(21、22)的端电压。微机(150)基于通过电压变动部(120)改变了单体电池(21、22)的端电压时电压检测部(140)的单体电池(21、22)的端电压的检测结果，来对电压检测部(140)进行诊断。

Description

电池管理装置、电池监视电路、控制系统
技术领域
本发明涉及电池管理装置、电池监视电路和控制系统。
背景技术
在混合动力汽车(HEV)和电动汽车(EV)等中，为了确保期望的高电压，一般使用将多个二次电池的单体电池串联构成的电池组(电池系统)。以往，在这种电池组中，为了各电池组的容量计算和保护管理，每一定数目的单体电池连接了使用集成电路等的电池管理装置。通过利用这种电池管理装置来控制各单体电池的充放电状态，从而进行单体电池的管理。
特别是在单体电池使用锂电池的电池组的情况下，由于锂电池为高能量密度，电池管理装置不正常工作而变成过充电状态是危险的。因此，为了提高电池管理装置的可靠性和安全性，已知有专利文献1的技术。专利文献1中公开了：在检测单体电池的电池状态的电池状态检测电路中输入模拟电压信息，诊断电池状态检测电路是否正常工作。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-249793号公报
发明内容
发明要解决的课题
一般在单体电池与电池管理装置之间连接的电压检测线上连接有RC滤波器作为用于去噪声的噪声滤波器。因此，若如专利文献1中记载的技术所示地向电池管理装置输入模拟电压信息进行单元电压的诊断，则在结束模拟电压信息的输入后需要与RC滤波器的时间常数相应的等待时间，直到输入电压与单元电压一致。因此，存在在单元电压的检测动机的诊断结束后无法马上进行单元电压的测量的问题。
用于解决课题的技术方案
本发明的一种方式的电池管理装置包括：电压检测部，其经由电压检测线电连接到多个单体电池各自的两极上，检测所述多个单体电池各自的端电压；电连接到所述电压检测线上的滤波电路；产生所述电压检测线上的电气状态变化的状态变化发生部；电压变动部，其在所述滤波电路与所述电压检测部之间与所述电压检测线电连接，响应所述状态变化发生部产生的所述电气状态变化而使所述端电压改变；和诊断部，其基于通过所述电压变动部改变了所述端电压时由所述电压检测部得到的所述端电压的检测结果，来对所述电压检测部进行诊断。
本发明的另一种方式的电池管理装置包括：电压检测部，其经由电压检测线电连接到多个单体电池各自的两极上，检测所述多个单体电池各自的端电压；电连接到所述电压检测线上的滤波电路；产生所述电压检测线上的电气状态变化的状态变化发生部；和诊断部，其基于由所述状态变化发生部产生了所述电气状态变化时由所述电压检测部得到的所述端电压的检测结果，来对所述电压检测部进行诊断，所述电压检测部具有用于分别保存所述端电压的检测结果的第一存储部和第二存储部。
本发明的电池监视电路包括：电压检测部，其经由连接有滤波电路的电压检测线电连接到多个单体电池各自的两极上，检测所述多个单体电池各自的端电压；产生所述电压检测线上的电气状态变化的状态变化发生部；和电压变动部，其在所述滤波电路与所述电压检测部之间与所述电压检测线电连接，响应所述状态变化发生部产生的所述电气状态变化而使所述端电压改变。
本发明的一种方式的控制系统包括：上述电池管理装置；进行行驶用电机的驱动控制的行驶用逆变器，其中，所述行驶用电机使用从所述多个单体电池所构成的电池组提供的电力使装载有所述电池管理装置的车辆行驶；和控制所述行驶用逆变器的车辆控制装置，所述电池管理装置在诊断为所述多个单体电池中的至少任一个或所述电压检测部异常的情况下，将关于该异常的异常信息输出至所述车辆控制装置，所述车辆控制装置基于所述异常信息，对所述行驶用逆变器进行用于限制来自所述电池组的供电的控制，所述车辆控制装置在所述控制中，在所述电压检测部异常的情况下，与所述多个单体电池中的至少任一个异常的情况相比，缓和对来自所述电池组的供电的限制。
本发明的另一方式的一种控制系统包括：上述电池管理装置；和进行设备的控制的控制装置，其中，所述设备使用从所述多个单体电池所构成的电池组提供的电力，所述控制装置将关于从所述设备输出至所述电池组的噪声的噪声信息输出至所述电池管理装置，所述电池管理装置基于所述噪声信息，使所述诊断部对所述电压检测部的诊断和/或所述电压检测部对所述端电压的检测无效。
本发明的又一方式的控制系统包括：上述电池管理装置；和进行设备的控制的控制装置，其中，所述设备使用从所述多个单体电池所构成的电池组提供的电力，所述控制装置推测从所述设备输出至所述电池组的噪声，并基于该推测结果，使从所述电池管理装置输出的所述电压检测部的诊断结果和/或所述端电压的检测结果无效。
通过本发明，能够在单元电压的检测功能的诊断结束后马上进行单元电压的测量。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的电池管理装置的结构的图。
图2是表示作为比较例的电池管理装置的结构的图。
图3是表示在本发明的第一实施方式和比较例中各自测得的端电压的变动情况的图。
图4是本发明的一个实施方式的电池管理装置中执行的诊断处理的流程图。
图5是表示本发明的第二实施方式的电池管理装置的结构的图。
图6是表示本发明的第二实施方式中测量的端电压的变动情况的图。
图7是表示本发明的第三实施方式的电池管理装置的结构的图。
图8是表示本发明的第四实施方式的电池管理装置的结构的图。
图9是表示本发明的第五实施方式的控制系统的结构的图。
图10是表示本发明的第六实施方式的控制系统的结构的图。
具体实施方式
—第一实施方式—
图1是表示本发明的第一实施方式的电池管理装置10的结构的图。电池管理装置10管理电池组20的单体电池21、22，配备电池监视电路100、RC滤波器110、电压变动部120和微机150。此外，为了简化说明，图1中由两个单体电池21、22构成电池组20，表示了管理该电池组20的电池管理装置10的结构。但构成电池组20的单体电池的数目并不限定于此。可由任意个数的单体电池构成电池组20，根据该单体电池的个数来决定电池管理装置10的结构。
电池监视电路100配备状态变化发生部130和电压检测部140。电压检测部140经电压检测线L1、L2、L3电连接到单体电池21、22各自的两极上。电压检测部140具有多路开关(multiplexer)101、AD转换器102、第一缓存103和第二缓存104。
多路开关101根据微机150的指示将单体电池21、22的其中之一选择作为端电压的测量对象。然后，从电压检测线L1、L2、L3中选择连接在作为测量对象的单体电池两极的一对电压检测线，将各电压输出至AD转换器102。AD转换器102通过检测由多路开关101选择的一对电压检测线之间的电位差，来检测测量对象单体电池的端电压(单元电压)。然后，将端电压的检测结果从模拟值转换成数字值，并输出至第一缓存103。电池监视电路100通过对单体电池21、22依次进行上述动作，能够检测单体电池21、22各自的端电压。
第一缓存103为用于临时保存从AD转换器102输出的端电压的检测结果的存储装置。保存在第一缓存103中的端电压的检测结果按照微机150的指示输出至第二缓存104。第二缓存104为用于临时保存从第一缓存103输出的端电压的检测结的存储装置。保存在第二缓存104中的端电压的检测结果被读入微机150中。
微机150基于从第二缓存104读入的端电压的检测结果来监视和管理电池组20。例如，在端电压表现出异常值的情况下，判断为电池组20有异常，将表示该判断结果的信号输出至未图示的上级控制器。
RC滤波器110用于消除电压检测线L1、L2、L3上叠加的噪声，与电压检测线L1、L2、L3电连接。RC滤波器110由分别设置在电压检测线L1、L2、L3上的电阻元件R11、R12、R13和分别设置在电压检测线L1、L2、L3与接地线GND之间的电容元件C11、C12、C13构成。
状态变化发生部130用于产生电压检测线L1、L2、L3上的电气状态变化，由电流源G11、G12、G13构成。电流源G11、G12、G13分别与电压检测线L1、L2、L3连接，通过分别在电压检测线L1、L2、L3中流通规定的电流来产生电气状态变化。此时，电压检测线L1、L2中电流从图左侧向右侧方向流动，电压检测线L3中电流从图右侧向左侧方向流动。此外，电流源G11、G12、G13的开启关闭可通过微机150独立控制。
电压变动部120在RC滤波器110与电压检测部140之间与电压检测线L1、L2、L3电连接，由诊断用电阻R21、R22、R23构成。诊断用电阻R21、R22、R23分别设置在电压检测线L1、L2、L3上。当状态变化发生部130的电流源G11、G12、G13分别在电压检测线L1、L2、L3中流通电流时，由于诊断用电阻R21、R22、R23上的压降，在电压检测部140中检测出的通电时的端电压相对于未通电时的端电压发生变化。由此，电压变动部120受到状态变化发生部130产生的电气状态变化，并使单体电池21、22各自的端电压发生变动。
如上所述地由电压变动部120改变的端电压在电压检测部140中通过多路开关101选择后，由AD转换器102进行检测。然后，分别保存在第一缓存103和第二缓存104中后，读入微机150中。微机150基于从第二缓存104读入的端电压的检测结果来诊断电压检测部140是否正确地检测出端电压。
例如将单体电池21作为测量对象时，当从电流源G11向电压检测线L1流通电流时，如果电压检测部140能够正确地测量端电压，则由于诊断用电阻R21上的压降，与未通电时相比在端电压的测量值中产生差异。但在多路开关101错误地选择并非测量对象的单体电池等原因而使得电压检测部140无法正确地测量单体电池21的端电压的情况下，通电时与未通电时在端电压的测量值中不产生差异。微机150可利用其进行与通过电压检测线L1的电压检测部140的端电压测量相关的诊断。进一步地，微机150对于通过电压检测线L2、L3的端电压的测量也可通过同样的方法进行诊断。即，利用电流源G12、G13，测量电流分别流通电压检测线L2、L3时的单体电池21、22的端电压，通过检查该测量值与未通电时相比是否变化，能够诊断通过电压检测线L2、L3的电压检测部140的端电压测量是否正常。这样，微机150能够诊断电压检测部140是否正确地测量了单体电池21、22的端电压。
通过进行上述诊断，微机150起到诊断电压检测部140的诊断部的功能。其结果是，在判断为电压检测部140无法正确地测量端电压的情况下，微机150将表示该判断结果的信号输出至未图示的上级控制器。
如上所述，电池管理装置10利用电压变动部120受状态变化发生部130产生的电气状态变化而改变单体电池21、22的端电压，来进行电压检测部140的诊断。由此，能够不受RC滤波器110的时间常数影响，快速地进行电压检测部140的诊断。对于该点以下详细地进行说明。
图2是表示作为比较例的电池管理装置10h的结构的图。除了未设置电压变动部120的点及配备电压检测部140h替代电压检测部140的点之外，电池管理装置10h与图1的电池管理装置10具有相同结构。电压检测部140h中仅设有一个缓存105来代替图1的第一缓存103和第二缓存104。
在电池管理装置10h中，当状态变化发送部130的电流源G11、G12、G13分别在电压检测部L1、L2、L3中流通电流时，由电压检测部140h检测出的端电压按照与RC滤波器110的时间常数相应的速度变化。通过检测该端电压的变动，能够与电池管理装置10同样地诊断电压检测部140h是否正确地测量端电压。
图3表示本发明的第一实施方式和比较例中分别测得的端电压的变动的情况。图3(a)表示利用图1所示的本发明的第一实施方式的电池管理装置10所测得的端电压，图3(b)表示利用图2所示的比较例的电池管理装置10h所测得的端电压。此外，图3(a)、(b)中以利用电流源G11在电压检测线L1中流通电流时单体电池21的端电压的变化的情况为例分别进行展示。但在利用其它电流源G12或G13在电压检测线L2或L3中流通电流的情况下，单体电池22的端电压也如图3(a)、(b)所示地变化。
在电池管理装置10的情况下，当在时刻t1通过电流源G11在电压检测线L1流通电流时，如图3(a)所示，由于诊断用电阻R21上的压降，由电压检测部140测量端电压而得的测量电压31迅速变化。例如，若令电流源G11的输出电流值为50μA、诊断用电阻R21的电阻值为1kΩ，则在测量电压31中产生50mV的变化。通过对其进行检测，能够进行电压检测部140的诊断。
如上所述，电池管理装置10中，当电压检测线L1中流通电流时，端电压的测量值迅速变化。因此，能够缩短从开启电流源G11开始到测量通电时端电压的时间。此时，RC滤波器110与电压变动部120之间的电压检测线L1的电压因电阻元件R11上的压降而相比未通电时的值发生变化。该电压变化的速度根据由电阻元件R11的电阻值和电容元件C11的电容值所确定的时间常数来决定。
测量通电时的端电压后，当在时刻t2关闭电流源G11停止电流时，电压检测线L1的电压返回时刻t1之前的状态。此时，由于从时刻t1至时刻t2的期间产生的电压变化量按照由上述时间常数决定的变化速度被消除，测量电压31回到原来的电压。若令此时的时刻为t3，则从时刻t2至时刻t3的期间无法获得表示正确端电压的测量电压31。但通过如上所述地缩短从开启电流源G11开始到测量通电时端电压的时间，能够缩短从时刻t1至时刻t2的期间。因此，能够缩短无法测量端电压的期间。
另一方面，在电池管理装置10h的情况下，当在时刻t1利用电流源G11在电压检测线L1流通电流时，如图3(b)所述，由电压检测部140h测量端电压而得到的测量电压32缓慢地变化。该测量电压32的变化速度由构成RC滤波器110的电阻元件R11的电阻值和电容元件C11的电容值确定的时间常数来决定。例如，若令电阻元件R11的电阻值为10kΩ，电容元件C11的电容值为1μF，则时间常数为10ms。
如上所述，电池管理装置10h中即使电压检测线L1中流通电流，端电压的测量值也不会马上变化，而是按照与RC滤波器110的时间常数相应的速度变化。因此，从开启电流源G11开始到测量通电时的端电压为止，需要比电池管理装置10的情况更长的时间。
在测量通电时的端电压后，当在时刻t4关闭电流源G11停止电流时，电压检测线L1的电压返回时刻t1之前的状态。此时，与图3(a)所述相同，由于从时刻t1至时刻t4的期间产生的电压变化量按照由上述时间常数决定的变化速度被消除，测量电压32回到原来的电压。若令此时的时刻为t5，则从时刻t4至时刻t5的期间无法获得表示正确端电压的测量电压32。电池管理装置10h中，从开启电流源G11到测量通电时的端电压为止，需要比上述电池管理装置10的情况更长的时间。因此可知，如图3(b)所示，与电池管理装置10的情况相比，开启电流源G11的期间变长，与此相应无法测量端电压的期间也变长。
接着，针对电池管理装置10中进行电压检测部140的诊断时的处理进行说明。图4是本发明的一个实施方式的电池管理装置10中执行的电压检测部140的诊断处理的流程图。此外，在图4中通过表示步骤S10～S120各处理步骤的方框的纵向(高度方向)的大小来表示各处理步骤的执行所需的时间概况。
在步骤S10中，电池管理装置10利用电压检测部140的多路开关101和AD转换器102选择电压检测线L1、L2、L3的其中之一。在步骤S20中，电池管理装置10利用电压检测部140的AD转换器102测量步骤S10中选择的电压检测线的关断电压，即未通电时的端电压。在步骤S30中，电池管理装置10将步骤S20中测得的关断电压保存到第一缓存103中。
在步骤S40中，电池管理装置10将状态变化发生部130的电流源G11、G12、G13中对应步骤S10选择的电压检测线的电流源开启，在该电压检测线中流通电流。在步骤S50中，电池管理装置10利用电压检测部140的AD转换器102测量步骤S10中选择的电压检测线的接通电压，即通电时的端电压。在步骤S60中，电池管理装置10在将步骤S30中保存的关断电压从第一缓存103转移到第二缓存104后，将步骤S50中测得的关断电压保存到第一缓存103中。在步骤S70中，电池管理装置10将步骤S40中开启的电流源关闭，停止电流。
在步骤S80中，电池管理装置10通过微机150获取第二缓存104中保存的关断电压。在接下来的步骤S90中，电池管理装置10将第一缓存103中保存的接通电压移动到第二缓存104中，之后通过微机150获取。
在步骤S100中，电池管理装置10判断是否存在步骤S10中未选择的电压检测线。如果有未选择的电压检测线，则返回步骤S10，在步骤S10中选择了其中之一的电压检测线后，重复上述步骤S20以后的处理。由此，分别针对电压检测线L1、L2、L3，测量接通电压和关断电压，在分别保存到第一缓存103和第二缓存104中后，通过微机150获取。在步骤S100中判断为没有未选择的电压检测线的情况下，即在针对电压检测线L1、L2、L3全部都通过微机150获取接通电压和关断电压完成的情况下，使处理进入步骤S110。
在步骤S110中，电池管理装置10基于通过微机150在步骤S80、S90中分别获取的各电压检测线的关断电压(未通电时的端电压)和接通电压(通电时的端电压)，来判断电压检测部140是否正常。在此，通过求出各电压检测线的关断电压与接通电压之差，来求出受状态变化发生部130产生的电气状态变化后电压变动部120使端电压变动时的电压变化。判断这样求出的各电压检测线上的端电压的电压变化是否在规定阈值之上，如果在阈值之上，则判断为电压检测部140正常。这种情况下，电池管理装置10结束图4的流程图所示的诊断处理。另一方面，如果任一电压检测线上的端电压的电压变化未达到阈值，则判断为电压检测部140异常。这种情况下，电池管理装置10使处理进入步骤S120。
此外，在步骤S110的判断中使用的阈值可基于电压变动部120的诊断用电阻R21、R22、R23的电阻值和状态变化发生部130的电流源G11、G12、G13输出的电流大小来决定。即，基于由这些值决定的通电时诊断用电阻R21、R22、R23上的压降大小，来决定步骤S110的判断中使用的阈值。
在步骤S110中判断为电压检测部140异常的情况下，在步骤S120中，电池管理装置10通过微机150输出规定的异常信号。在此，将表示电压检测部140无法正确地测量端电压的异常信号从微机150输出至未图示的上级控制器。执行步骤S120后，电池管理装置10结束图4的流程所示的诊断处理。
此外，在上述的图4的流程中，若用A表示从步骤S20中测量关断电压后直至步骤S50中测量接通电压的时间，该时间A的长度为图4所示的程度。这是因为如图1所示，电池管理装置10由于配备两个缓存(第一缓存103和第二缓存104)，能够在先测量的关断电压读入微机150之前进行接通电压的测量，所以能够实现。与此相对，在图2所示的比较例的电池管理装置10h中，由于仅配备一个缓存105，因此需要在将关断电压的测量结果读入微机150之后进行接通电压的测量。即，如果不在图4的步骤S30后执行步骤S80的处理，则无法执行步骤S40、S50的处理。因此，耗费了比时间A更多的时间。
通过上述的本发明的第一实施方式，达到以下的作用效果。
(1)电池管理装置10配备具有状态变化发生部130和电压检测部140的电池监视电路100、RC滤波器110、电压变动部120和微机150。电压检测部140经由电压检测线L1、L2、L3电连接到单体电池21、22各自的两极上，检测单体电池21、22各自的端电压。RC滤波电路110电连接到电压检测线L1、L2、L3上，状态变化发生部130产生电压检测线L1、L2、L3上的电气状态变化。电压变动部120在RC滤波电路110与电压检测部140之间与电压检测线L1、L2、L3电连接，响应状态变化发生部130产生的电气状态变化而使单体电池21、22端电压发生改变。微机150基于在通过电压变动部120改变单体电池21、22的端电压时电压检测部140得到的单体电池21、22的端电压的检测结果，来对电压检测部140进行诊断。由此，在电池管理装置10中，能够在基于电压检测部140的单元电压的检测功能的诊断结束后马上执行单元电压的测量。
(2)电压变动部120利用诊断用电阻R21、R22、R23构成。因此，通过简单的结构响应状态变化发生部130产生的电压检测线L1、L2、L3上的电气状态变化，能够容易且可靠地改变单体电池21、22的端电压。
(3)状态变化发生部130由电流源G11、G12、G13构成，通过在电压检测线L1、L2、L3中流通电流源G11、G12、G13输出的电流，来产生电压检测线L1、L2、L3上的电气状态变化。由此，能够通过简单的结构容易且可靠地产生电压检测线L1、L2、L3上的电气状态变化。
(4)微机150在步骤S110中在通过电压变动部120改变单体电池21、22的端电压时的单体电池21、22的端电压的检测结果中的电压变化未达到规定阈值时，诊断为电压检测部140异常。该阈值基于构成电压变动部120的诊断用电阻R21、R22、R23的电阻值和状态变化发生部130的电流源G11、G12、G13输出的电流大小来决定。由此，能够可靠地诊断出电压检测部140是否异常。
(5)电压检测部140具有用于分别保存单体电池21、22的端电压的检测结果的第一缓存103和第二缓存104。具体地，电压检测部140将状态变化发生部130产生电压检测线L1、L2、L3上的电气状态变化时单体电池21、22的端电压作为各电压检测线的接通电压，保存到第一缓存103中(步骤S60)。并且，将状态变化发生部130不产生电压检测线L1、L2、L3上的电气状态变化时单体电池21、22的端电压作为各电压检测线的关断电压，保存到第二缓存104中(步骤S30、S60)。微机150将这样分别保存在第一缓存103和第二缓存104中的接通电压和关断电压从电压检测部140读入(步骤S80、S90)，基于读入的这些电压对电压检测部140进行诊断(步骤S110)。由此，能够短时间内测量各电压检测线的接通电压和关断电压并读入微机150中，进行电压检测部140的诊断。
—第二实施方式—
接着针对本发明的第二实施方式进行说明。在上述第一实施方式所述的例子中，在从电流源G11、G12、G13分别向电压检测线L1、L2、L3流通电流时，由于电阻元件R11、R12、R13上的压降，RC滤波器110的电容元件C11、C12、C13中产生电荷移动。因此，如图3(b)所示，短时间存在无法测量端电压的期间。与此相对，在以下的第二实施方式中，对使RC滤波器110的电容元件C11、C12、C13中不产生电荷移动、使无法测量端电压的期间大致为零的例子进行说明。
图5是表示本发明的第二实施方式的电池管理装置10a的结构的图。本实施方式的电池管理装置10a与第一实施方式所述的电池管理装置10相比，在RC滤波器110与电压变动部120之间进一步地设置电流源G21、G22和G23的点上不同。电流源G21、G22和G23分别与电压检测线L1、L2、L3连接，分别与状态变化发生部130的电流源G11、G12、G13联动，使电压检测线L1、L2、L3中分别流通规定的电流。由此，如第一实施方式所述，产生电压检测线L1、L2、L3上的电气状态变化。即，电流源G21、G22、G23和电流源G11、G12、G13一起产生电压检测线L1、L2、L3上的电气状态变化。
如上所述，电池管理装置10a中从电流源G11、G12、G13和电流源G21、G22、G23在电压检测线L1、L2、L3中分别流通电流。由此，可在电流不流通RC滤波器110的情况下在电压变动部120的诊断用电阻R21、R22、R23中分别流通电流，产生压降。此时，RC滤波器110的电容元件C11、C12、C13中不产生电荷移动。因此，能够使无法测量端电压的期间大致为零。
图6是表示本发明的第二实施方式中测量的端电压的变动情况的图。此外，在图6中，与第一实施方式中说明的图3同样地以利用电流源G11和G21在电压检测线L1中流通电流的情况下的单体电池21的端电压的变化情况为例进行展示。但在利用其它电流源G12和G22或者G13和G23在电压检测线L2或L3中流通电流的情况下，单体电池22的端电压也与图6所示同样地变化。
在电池管理装置10a的情况下，当在时刻t1利用电流源G11和G21在电压检测线L1上流通电流时，如图6所示，由于诊断用电阻R21上的压降，由电压检测部140测量端电压而得到的测量电压33迅速变化。该点与图3(a)中说明的第一实施方式的电池管理装置10相同。此时，由于RC滤波器110中不流通电流，RC滤波器110与电压变动部120之间的电压检测线L1的电压相比未通电时的电压不发生变化。
在测量通电时的端电压后，当在时刻t2关断电流源G11和G21而停止电流时，电压检测线L1的电压返回时刻t1之前的状态。此时如上所述，由于时刻t1以后电压检测线L1的电压不变化，因此如图6所示，测量电压32立刻返回原来的电压。因此，能够消除图3(a)中说明的无法测量端电压的期间，使其大致为零。
通过上述的本发明的第二实施方式，在第一实施方式中说明的作用效果的基础上，进一步地达到以下作用效果。即，电池管理装置10a利用在构成电压变动部120的诊断用电阻R21、R22、R23的两端上分别配置的电流源G11、G12、G13和电流源G21、G22、G23，使从这些电流源输出的电流流通电压检测线L1、L2、L3，从而产生电压检测线L1、L2、L3上的电气状态变化。由此能够消除无法测量单体电池21、22的端电压的期间，提供更高性能的电池管理装置。
—第三实施方式—
接着针对本发明的第三实施方式进行说明。图7是表示本发明的第三实施方式的电池管理装置10b的结构的图。本实施方式的电池管理装置10b与第一实施方式所述的图1的电池管理装置10相比，在电压变动部120设置在电池监视电路100b内的点上不同。该电池管理装置10b进行与电池管理装置10相同的动作。
通过上述的本发明的第三实施方式，电池监视电路100b配备电压变动部120、状态变化发生部130和电压检测部140。通过与RC滤波器110和微机150一起使用该电池监视电路100b，能够达到与第一实施方式相同的作用效果。
—第四实施方式—
接着针对本发明的第四实施方式进行说明。图8是表示本发明的第四实施方式的电池管理装置10c的结构的图。本发明的电池管理装置10c与第二实施方式所述的图5的电池管理装置10a相比，在将电压变动部120和电流源G21、G22、G23设置在电池监视电路100c内的点上不同。该电池管理装置10c进行与电池管理装置10a相同的动作。
通过上述的本发明的第四实施方式，电池监视电路100c配备电压变动部120、电流源G21、G22和G23、状态变化发生部130以及电压检测部140。通过与RC滤波器110和微机150一起使用该电池监视电路100c，能够达到与第二实施方式相同的作用效果。
—第五实施方式—
接着针对本发明的第五实施方式进行说明。在本实施方式中，针对使用第一～第四实施方式所述的电池管理装置的控制系统进行说明。
图9是表示本发明的第五实施方式的控制系统的结构的图。图9的控制系统搭载在车辆上，配备电池管理装置10、电池组20、车辆控制器30、空调用逆变器40、DC/DC转换器50和行驶用逆变器60。电池管理装置10和电池组20与第一实施方式中说明的相同。此外，图9中采用电池管理装置10，但也可将其替换成第二～第四实施方式中各自说明的电池管理装置10a、10b、10c的其中之一来构成本实施方式的控制系统。
车辆控制器30与空调用逆变器40、DC/DC转换器50和行驶用逆变器60连接，进行包含它们在内的各种车辆搭载设备的控制。车辆控制器30也与电池管理装置10连接，起到电池管理装置10的上级控制器的功能。
空调用逆变器40根据车辆控制器30的控制，将从电池组20供给的直流电力转换成交流电力并输出至空调41。空调41通过利用从空调用逆变器40输出的交流电力使未图示的压缩机工作，来进行车辆内的空调控制。
DC/DC转换器50根据车辆控制器30的控制，将从电池组20供给的直流电力的电压转换成规定电压并输出的蓄电池51。蓄电池51储存从DC/DC转换器50输出的直流电力并根据需要供应给车辆的各种电气设备。此外，也可与此相反，将来自蓄电池51的输出电力通过DC/DC转换器50进行电压转换并输出至电池组20。
行驶用逆变器60根据车辆控制器30的控制，通过将从电池组20供应的直流电力转换成交流电力并输出至行驶用电机61，来进行行驶用电机61的驱动控制。行驶用电机61通过利用从行驶用逆变器60输出的交流电力进行驱动，来向车辆的驱动轴提供驱动力，使车辆行驶。
此外，在电池组20、空调用逆变器40、DC/DC转换器50和行驶用逆变器60之间设有X电容器Cx和Y电容器Cy1、Cy2。X电容器Cx主要消除一般模式噪声，Y电容器Cy1、Cy2主要消除共模噪声。
在本实施方式的控制系统中，电池管理装置10如第一实施方式所述地进行电池组20的监视和管理。此时，电池管理装置10分别测量构成电池组20的单体电池21、22的端电压，基于该测量结果，分别针对单体电池21、22和电压检测部140诊断是否有异常。其结果是，在诊断为单体电池21、22和电压检测部140的至少其中之一有异常的情况下，将表示该诊断结果的信号作为与该异常相关的异常信息输出至车辆控制器30。
车辆控制器30如上所述地接收到从电池管理装置10输出的异常信息后，基于该异常信息，改变向行驶用逆变器60输出的转矩指令。由此，对行驶用逆变器60进行用于限制来自电池组20的供电的控制。此时，根据异常信息所表示的内容，如下所述地切换输出转矩指令。
在电池管理装置10中，在诊断为单体电池21、22的至少其中之一异常、从电池管理装置10接收到表示该诊断结果的异常信息的情况下，车辆控制器30向行驶用逆变器60输出令行驶用逆变器电机61的输出转矩为0的转矩指令。由此，车辆控制器30进行限制，切断所有从电池组20向行驶用逆变器60的供电，控制行驶用逆变器60使行驶用电机61的驱动停止。即，这种情况下电池组20存在异常，若继续车辆行驶，则存在发展到危险状况的可能性，因此控制行驶用逆变器60，使行驶用电机61立刻停止。
另一方面，在电池管理装置10中诊断为电压检测部140异常、从电池管理装置10接收到表示该诊断结果的异常信息的情况下，车辆控制器30向行驶用逆变器60输出令行驶用电机61的输出转矩在规定的限制值以下的转矩指令。由此，车辆控制器30控制行驶用逆变器60，在限制从电池组20对行驶用逆变器60的供电的同时能够驱动行驶用电机61，一定程度上使车辆的行驶继续。即，由于这种情况下电池组20没有异常，因此与上述电池组20有异常的情况相比，缓和了对来自电池组20的供电的限制。由此，控制行驶用逆变器60，在将行驶用电机61的输出限制在不导致危险状态的程度下，使用户能够将车辆自行移动到修理厂等。
上述的本发明的第五实施方式的控制系统配备电池管理装置10、进行行驶用电机61的驱动控制的行驶用逆变器60、和控制行驶用逆变器60的车辆控制器30，其中行驶用电机61利用从电池组20供给的电力来使车辆行驶。在该控制系统中，电池管理装置10在诊断为单体电池21、22的至少其中之一或电压检测线140为异常的情况下，将与该异常相关的异常信息输出至车辆控制器30。这样，车辆控制器30基于从电池管理装置10输出的异常信息，对行驶用逆变器60进行用于限制来自电池组20的供电的控制。在该控制中，与单体电池21、22的至少其中之一异常的情况相比，在电压检测部140异常的情况下，车辆控制器30缓和对来自电池组20的供电的限制。由此，能够利用电池管理装置10提供安全且易用的控制系统。
—第六实施方式—
接着针对本发明的第六实施方式进行说明。在本实施方式中，在与第五实施方式中说明的相同的控制系统中进行考虑到抗干扰性的控制的例子进行说明。
图10是表示本发明的第六实施方式的控制系统的结构的图。图10的控制系统与图9所示的第五实施方式的控制系统同样地搭载在车辆上并配备电池管理装置10、电池组20、车辆控制器30、空调用逆变器40、DC/DC转换器50和行驶用逆变器60。此外，图10中采用电池管理装置10，但也可将其替换成第二～第四中各自说明的电池管理装置10a、10b、10c的其中之一来构成本实施方式的控制系统。
在图10中，空调用逆变器40、DC/DC转换器50和行驶用逆变器60分别向电池组20输出与各自动作状态相应的噪声。因此，若从这些设备向电池组20输入的噪声过大，则存在即使电池管理装置10测量单体电池21、22的端电压也无法得到正确测量值的情况。在这种情况下，若基于端电压的测量值进行上述异常诊断，则存在导致错误的诊断结果的可能性。因此，在本实施方式的控制系统中，基于从车辆控制器30输出的噪声信息，在过大的噪声输入到电池组20的情况下，令基于电池管理装置10的异常诊断和单体电池21、22的端电压检测无效化。以下针对该点详细地进行说明。
在本实施方式中，车辆控制器30根据空调用逆变器40、DC/DC转换器50和行驶用逆变器60的动作状态来推测各自的输出噪声。例如在行驶用逆变器60的场合，在车辆的油门操作量变化时、低温时、逆变器控制中载波频率变化时、低速行驶中转矩变化较大时等，可推测为从行驶用逆变器60向电池组20的输出噪声增大。此外，例如在DC/DC转换器50的场合，在低温时、蓄电池51的充放电电流在0A附近时等，可推测为从DC/DC转换器50向电池组20的输出噪声增大。除此之外，还可利用各种判断条件来分别推测从空调用逆变器40、DC/DC转换器50、行驶用逆变器60各设备到电池组20的输出噪声的大小。这样地推测出输出噪声后，车辆控制器30将与该推测结果相关的噪声信息输出至电池管理装置10。
电池管理装置10如第一实施方式所述地进行电池组20的监视和管理。此时，电池管理装置10基于从车辆控制器30输出的噪声信息，令基于150的电压检测线140的诊断和基于电压检测部140的单体电池21、22的端电压的检测无效化。具体地，在表示噪声信息的噪声大小在规定值之上的情况下，或者来自多个设备的噪声重叠等情况下，电池管理装置10不进行电压检测线140的诊断和单体电池21、22的端电压的检测。此外，可仅使两者之一无效化，也可使两者无效化。
上述的本发明的第六实施方式的控制系统配备电池管理装置10、使用从电池组20供给的电力的空调用逆变器40、和控制DC/DC逆变器50与行驶用逆变器60这些设备的车辆控制器30。在该控制系统中，车辆控制器30将与从各设备向电池组20输出的噪声相关的噪声信息输出至电池管理装置10。电池管理装置10基于该噪声信息令基于微机150的电压检测部140的诊断和/或基于电压检测部140的单体电池21、22的端电压的检测无效化。由此，能够利用电池管理装置10提供抗干扰性优良的控制系统。
此外，在上述的本发明的第六实施方式中，基于电压检测部140的诊断和/或基于电压检测部140的单体电池21、22的端电压的检测无效化的处理可由车辆控制器30侧执行。即，车辆控制器30可推测从空调用逆变器40、DC/DC转换器50和行驶用逆变器60向电池组20输出的噪声，并基于其推测结果，令从电池管理装置10输出的电压检测部140的诊断结果和/或单体电池21、22的端电压的检测结果无效化。这样也能够实现上述的作用效果。这种情况下，车辆控制器30可不将噪声信息输出至电池管理装置10。
此外，第五、第六实施方式中分别说明的控制系统也可适用于车辆上搭载的控制系统之外。
在以上说明的第一～第六各实施方式中，利用诊断用电阻R21、R22、R23来构成电压变动部120，利用电流源G11、G12、G13来构成状态变化发生部130。但它们也可由不同部件分别构成。例如，可利用二极管构成电压变动部120，利用电流源构成状态变化发生部130。只要是产生针对各电压检测线的电气状态变化的部件，都可利用作为状态变化发生部130。此外，只要是响应到状态变化发生部130产生的电气状态变化并使通过各电压检测线检测出的单体电池的端电压发生变化，都可利用作为电压变动部120。
上述实施方式和变形例仅为一个例子，只要不破坏发明的特征，本发明并不限定于这些内容。
附图记号说明
10、10a、10b、10c、10h 电池管理装置
20 电池组
21、22 单体电池
30 车辆控制器
40 空调用逆变器
50 DC/DC转换器
60 行驶用逆变器
100、100b、100c 电池监视电路
101 多路开关
102 AD转换器
103 第一缓存
104 第二缓存
110 RC滤波器
120 电压变动部
130 状态变化发生部
140、140h 电压检测部
150 微机。

Claims (10)

1.一种电池管理装置，其特征在于，包括：
电压检测部，其经由电压检测线电连接到多个单体电池各自的两极上，检测所述多个单体电池各自的端电压；
电连接到所述电压检测线上的滤波电路；
状态变化发生部，其由电流源构成，通过使从所述电流源输出的电流在所述电压检测线中流动，来产生所述电压检测线上的电气状态变化；
电压变动部，其由电阻构成并在所述滤波电路与所述电压检测部之间与所述电压检测线电连接，利用因所述状态变化发生部的所述电流源输出的所述电流而引起的所述电阻上的压降，使所述端电压改变；和
诊断部，其基于通过所述电压变动部改变了所述端电压时由所述电压检测部得到的所述端电压的检测结果，来对所述电压检测部进行诊断。
2.如权利要求1所述的电池管理装置，其特征在于：
所述诊断部在由所述电压变动部改变了所述端电压时的所述端电压的检测结果中的电压变化未到规定阈值时，诊断为所述电压检测部异常。
3.如权利要求2所述的电池管理装置，其特征在于：
所述阈值基于所述电阻的电阻值和所述电流源输出的电流大小而决定。
4.如权利要求1所述的电池管理装置，其特征在于：
所述电压检测部具有用于分别保存所述端电压的检测结果的第一存储部和第二存储部。
5.如权利要求4所述的电池管理装置，其特征在于：
所述电压检测部将所述状态变化发生部产生了所述电气状态变化时的所述端电压保存在所述第一存储部中，将所述状态变化发生部未产生所述电气状态变化时的所述端电压保存在所述第二存储部中，
所述诊断部从所述电压检测部读入分别保存在所述第一存储部和第二存储部中的所述端电压，基于读入的所述端电压来对所述电压检测部进行诊断。
6.如权利要求1所述的电池管理装置，其特征在于：
在所述状态变化发生部中，所述电流源分别配置在所述电阻两端，通过在所述电压检测线中流通所述电流源输出的电流来产生所述电气状态变化。
7.一种电池监视电路，其特征在于，包括：
电压检测部，其经由连接有滤波电路的电压检测线电连接到多个单体电池各自的两极上，检测所述多个单体电池各自的端电压；
状态变化发生部，其由电流源构成，通过使从所述电流源输出的电流在所述电压检测线中流动，来产生所述电压检测线上的电气状态变化；和
电压变动部，其由电阻构成并在所述滤波电路与所述电压检测部之间与所述电压检测线电连接，利用因所述状态变化发生部的所述电流源输出的所述电流而引起的所述电阻上的压降，使所述端电压改变。
8.一种控制系统，其特征在于，包括：
权利要求1所述的电池管理装置；
进行行驶用电机的驱动控制的行驶用逆变器，其中，所述行驶用电机使用从所述多个单体电池所构成的电池组提供的电力使装载有所述电池管理装置的车辆行驶；和
控制所述行驶用逆变器的车辆控制装置，
所述电池管理装置在诊断为所述多个单体电池中的至少任一个或所述电压检测部异常的情况下，将关于该异常的异常信息输出至所述车辆控制装置，
所述车辆控制装置基于所述异常信息，对所述行驶用逆变器进行用于限制来自所述电池组的供电的控制，
所述车辆控制装置在所述控制中，在所述电压检测部异常的情况下，与所述多个单体电池中的至少任一个异常的情况相比，缓和对来自所述电池组的供电的限制。
9.一种控制系统，其特征在于，包括：
权利要求1所述的电池管理装置；和
进行设备的控制的控制装置，其中，所述设备使用从所述多个单体电池所构成的电池组提供的电力，
所述控制装置将关于从所述设备输出至所述电池组的噪声的噪声信息输出至所述电池管理装置，
所述电池管理装置基于所述噪声信息，使所述诊断部对所述电压检测部的诊断和/或所述电压检测部对所述端电压的检测无效。
10.一种控制系统，其特征在于，包括：
权利要求1所述的电池管理装置；和
进行设备的控制的控制装置，其中，所述设备使用从所述多个单体电池所构成的电池组提供的电力，
所述控制装置推测从所述设备输出至所述电池组的噪声，并基于该推测结果，使从所述电池管理装置输出的所述电压检测部的诊断结果和/或所述端电压的检测结果无效。
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