专利名称：电池组控制设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及电池组控制设备。
背景技术：
传统地，存在电池组控制设备，其具有检测用于检测电池组的过充电和/或过放电的参考电压的自发改变的功能，作为例子在第一专利文献中提出了该电池组控制设备。当将电池电压与参考电压比较时，电池组控制设备在一个步骤中相对于指定电压改变参考电压。然后，在无论参考电压的相对改变，参考电压和单位单元的电压的大小关系不逆转时，电池组控制设备确定参考电压存在较大的自发改变。这使得可以检测参考电压的自发改变。上面讨论的技术专利文献第一专利文献:2003-92840
发明内容
本发明要解决的问题然而，上述传统技术在相对地偏移参考电压时需要指定的电压作为单元的电压。 这可能不检测取决于电池组的使用状态的特性偏移。为此，传统技术存在着问题，该问题是参考电压的自发改变的确定可靠性较低。鉴于以上各点，本发明的目的是提供一种能够改进参考电压的自发改变的确定的可靠性的电池组控制设备。解决问题的手段为了实现上述目的，根据权利要求1的发明是一种电池组控制设备，用于监视构成电池组的多个串联连接的单元的电压。该电池组控制设备包括电压检测装置，检测多个单元中的单元的电压；参考电压生成装置，生成参考电压；电压比较装置，将至少一个单元的电压与参考电压相比较；切换装置，包括多个相对地改变参考电压的电压切换电路；以及确定装置，其基于从电压比较装置输出的比较结果确定电池组的状态；以及基于这样的内容来确定是否存在参考电压的自发改变由电压检测装置检测的单元的电压和参考电压之间的比较结果；以及在利用多个电压切换电路逐步地相对改变参考电压的同时，电压比较装置的比较结果。参考电压利用多个切换电路相对改变的范围被设为在单元的总电压范围内由单元使用的使用电压范围，总电压范围从单元的最小电压到最大电压来限定，以及确定装置基于由多个电压切换电路逐步切换的参考电压的多个电平和单元的电压之间的各个比较结果检测参考电压的自发改变。如上所述，因为参考电压的相对改变的范围被限制在单元要使用的电压范围内， 所以可以最小化要在切换装置中设置的电压切换电路的数目。因而，可以防止电池组控制设备的规模变大。
在根据权利要求2的发明中，参考电压的相对改变的范围具有上限，该上限被设定为指示单元的过充电的电压，且确定装置执行在超过参考电压的相对改变的范围的上限时单元被过充电的异常确定。这防止单元的过充电导致的故障，因而提高单元的安全性。在根据权利要求3的发明中，参考电压的相对改变的范围具有下限，该下限被设定为指示至少一个单元的过放电的电压，且确定装置在确定下降到参考电压的相对改变的范围的下限以下时停止该至少一个单元的操作。因为在过放电的情况下单元的操作被停止，所以可以防止单元的进一步过放电， 从而提高单元的可靠性。在根据权利要求4的发明中，当参考电压生成装置、电压比较装置和切换装置构成过充电和过放电检测电路时，对多个单元之一多个地提供过充电和过放电检测电路。因为利用多个过充电和过放电电路监视一个单元的过放电，可以增强单元的过充电和过放电的监视的冗余。即使对一个单元提供多个切换装置，参考电压的相对改变的范围也限制在单元使用的电压范围内。为此，最小化了在每一个切换装置中设置的多个电压切换电路的数目。因而，即使增强了单元的过充电和过放电的监视的冗余，也可以防止电池组控制设备的规模变大。在根据权利要求5的发明中，使用电压范围是在总电压范围内确定的范围，该范围以具有最高频率的电压为中心。这恰当地针对最高频率地使用的电压确定过充电和过放电。在根据权利要求6的发明中，单元被安装在能够通过从内燃机输出的驱动力和从驱动电动机输出的驱动力中至少之一行驶的交通工具中，且单元使用的使用电压范围是单元的完全充电电压的60%加上或减去不大于完全充电电压20%的值的范围，在该范围内以60%为中心。在能够通过从内燃机输出的驱动力和从驱动电动机输出的驱动力中至少之一行驶的诸如混合动力车的交通工具中，单元的完全充电电压的60%或其左右的电压使用频率。为此，参考电压的相对改变的范围限于单元的完全充电电压的60% 士20%的范围，从而恰当地确定过充电和过放电。在根据权利要求7的发明中，单元被安装在能够通过从驱动电动机输出的驱动力行驶的交通工具中，且单元要使用的使用电压范围是从单元的完全充电电压的80%到等于或小于完全充电电压的-40%的值的范围。在能够通过从驱动电动机输出的驱动力行驶的诸如电动车的交通工具中，单元的完全充电电压的80%或其左右的电压的使用频率。为此，参考电压的相对改变的范围限于单元的完全充电电压的80%到等于或小于完全充电电压的-40%的值的范围。这恰当地确定过充电和过放电。
图1是包括根据本发明第一实施例的电池组控制设备的电池组控制系统的整体结构图；图2是例示锂离子电池的电压特性的图3是例示电压切换电路的数目的图；图4是例示检测过充电的异常检测例程的流程图；以及图5是包括根据本发明第二实施例的电池组控制设备的电池组控制系统的整体结构图。
具体实施例方式下面将参考附图描述本发明的实施例。在以下实施例中，对相同或等同的部分赋予相同的附图标记。(第一实施例)以下将参考对应的附图描述本发明的第一实施例。根据本实施例的电池组控制设备可以应用于监视安装在例如交通工具中的交通工具装载电池，交通工具诸如是混合动力车(HV车)，其可通过从内燃机输出的驱动力和从驱动电动机输出的驱动力中至少之一行驶。另外，根据本实施例的电池组控制设备可以应用于监视安装在例如交通工具中的交通工具装载电池，交通工具诸如是电动车(EV车)，其可以通过从电动机输出的驱动力行驶。图1是包括根据本实施例的电池组控制设备的电池组控制的整体结构图。如图1 所示，电池组控制系统装备有电池组1和电池组控制设备2。电池组1是通过将多个单元la、lb、lc和Id串联连接构成的电压源。单元Ia至 Id中的每一个是例如可充电锂离子二次电池。对于作为例子的混合动力车，在混合动力车加速期间电动机辅助引擎时使用电池组1作为电源。另一方面，对于电动车，电池组1用作用于生成驱动力的运行的电动机的电源。电池组控制设备2是被配置为通过将单元Ia至Id的每一个处的电压与预设值 (阈值)相比较来监视单元Ia至Id的每一个处的电压的设备。因为单元Ia至Id的每一个是二次电池，电池组控制设备2被用于监视单元Ia至Id的每一个的过充电和/或过放电。上述电池组控制设备2包括过充电和过放电检测电路3和电池E⑶4。过充电和过放电检测电路3是被配置为监视由多个单元Ia至Id构成的块的状态的电路。在本实施例中，四个单元Ia至Id构成一个块，且过充电和过放电检测电路3与该一个块连接。实际上，多个块彼此串联连接。过充电和过放电检测电路3与每一个块连接，且过充电和过放电检测电路3中的每一个与电池E⑶4连接。在图1中，典型地例示了块中的一个块和一个过充电和过放电检测电路3。过充电和过放电检测电路3还在其中输入跨对应块的两端的电压，并向电压E⑶ 4输出跨对应块的两端的电压。为此，过充电和过放电检测电路3包括正端子10，用于在对应块的正端子处输出电压(VBBl)；负端子10，用于在对应块的负端子处输出电压(VBB2)； 以及开关20和21。当设置在过充电和过放电检测电路3和电池ECU 4之间的各个开关20 和21被接通或断开时，正和负端子10和11与电池E⑶4连接。过充电和过放电检测电路3装备有参考电压源30、31、32和33，切换单元40，比较器50、51、52和53，或(OR)电路60，与(AND)电路61以及I/F单元70。参考电压源30至33中的每一个是生成相对于对应单元Ia至Id的负电极处的电势的恒定参考电压(U的电压源。参考电压源30至33的每一个连接在比较器50至53中的对应一个的反向输入端㈠和单元Ia至Id的对应一个的负电极之间。切换单元40是被配置为根据单元Ia至Id的对应一个处的电压生成与阈值相对应的阈值电压的开关装置。换句话说，其用来相对地改变参考电压。阈值电压被输出到比较器50至53的对应一个的非反向输入端(+)。切换单元40包括对单元Ia至Id中的每一个提供的多个电压切换电路41，该多个电压切换电路41被用于相对地改变参考电压。电压切换电路41中的每一个包括PNP晶体管42、电阻器43、44和45以及二极管46。因为电压切换电路41的结构对单元Ia至Id中的每一个是共通的，所以将描述针对单元Ia的结构。晶体管42的发射极连接到单元Ia的正电极，其集电极经由电阻器43与比较器50 的非反向输入端连接。电阻器44连接在晶体管42的基极和单元Ia的正电极之间，且电阻器45和二极管46与晶体管42的基极连接。二极管46与设置在切换单元40中的晶体管47的集电极连接，从而经由晶体管47 的集电极和发射极与单元Ia的负电极连接。晶体管47对各个串联连接的单元Ia至Id的电压切换电路41是共通的。响应于输入到设置在过充电和过放电检测电路3中的时钟端12的时钟信号CLKl 驱动晶体管47。具体地，晶体管62和63在时钟端12和单元Ia的负电极之间彼此串联连接，且电阻器62和63之间的连接点与晶体管47的基极连接。当时钟信号CLKl是逻辑“高” 时晶体管47导通。注意通过电池E⑶4接通/断开过充电和过放电检测电路3和电池 E⑶4之间的开关22允许生成逻辑“高”和逻辑“低”。在单元Ia中多个地设置上述电压切换电路41。电阻器48和49在单元Ia的两个端部之间彼此串联连接。设置在一个单元Ia中的对应的相应电压切换电路41的电阻器43 中的每一个与对应电阻器48和49之间的连接点连接，且该连接点与比较器50的非反向输入端连接。另外，如上所述，电压切换电路41的每一个与晶体管47连接，且时钟信号CLKl至 CLKn分别连接到晶体管47。附图标记“η”对应于设置在一个单元Ia中的电压切换电路41 的数目。与时钟信号CLKl 一样，从与时钟端13、14和15连接的各个电阻器62和63的连接点向各个晶体管47的基极输入时钟信号CLK2至CLKn。时钟端13、14和15中的每一个经由开关23、M和25中的对应一个开关与电池E⑶4连接。在开关23、对和25中的对应一个被接通/断开时，生成时钟信号CLK2至CLK中的每一个。如上所述，在一个单元Ia中设置多个电压切换电路41。当时钟信号CLKl例如切换到逻辑“高”时，对应的晶体管47导通。这接通了多个电压切换电路41中的对应的晶体管42，导致对应电阻器48和49的连接点处的电势的改变。这实现了与跨单元Ia的两端的电压相比阈值电压减小相同的效果。在本实施例中，由于在一个单元Ia中设置多个电压切换电路41，对每一个电压切换电路41的晶体管42的接通/断开的限制允许逐步地切换阈值电压的值。可逐步切换阈值电压的范围的上限和下限示出指示过充电的阈值电压和指示过放电的阈值电压。在上述一个单元Ia中设置多个电压切换电路41的结构对其它单元Ib至Id是共通的。比较器50至53被用于分别将单元Ia至Id处的电压与参考电压相比较。对比较器50至53中的每一个的非反向输入端输入由切换单元40切换的阈值电压，且对其反向输入端输入参考电压源30至33中的对应一个的参考电压。具体地，对比较器50至53中的每一个的反向输入端输入相对于单元Ia至Id中的对应一个的负电极处的电压的参考电压。 跨单元Ia至Id中的对应一个的电压的预定划分的电压(即阈值电压)被输入到比较器50 至53中的每一个的相应非反向输入端。或电路60是生成比较器50至53的各个输出的逻辑或信号的逻辑电路。与电路 61是生成比较器50至53的各个输出的逻辑与信号的逻辑电路。这些逻辑或和逻辑与信号以及时钟信号CLKl至CLKn的组合允许通过电池ECU 4确定过充电和过放电。具体地，当在时钟信号CLKl至CLKn是逻辑“低”的过充电检测时，时钟信号CLKl 至CLKn的输出、或电路60的输出以及与电路61的输出的逻辑或是逻辑“高”的情况下，所有单元Ia至Id都没有过充电而是正常的。此外，当时钟信号CLKl至CLKn的输出、或电路 60的输出以及与电路61的输出的逻辑或是逻辑“低”时，单元Ia至Id中至少之一被过充电，或切换单元40、参考电压30至33和比较器50至53中的任一个是异常的。另一方面，当时钟信号CLKl至CLKn是逻辑“高”的过放电检测时时钟信号CLKl至 CLKn的输出、或电路60的输出以及与电路61的输出的逻辑或是逻辑“低”的情况下，所有单元Ia至Id都没有过放电、而是正常的。另外，当时钟信号CLKl至CLKn的输出、或电路 60的输出以及与电路61的输出的逻辑或是逻辑“高”时，单元Ia至Id中至少之一被过放电，或切换单元40、参考电压30至33以及比较器50至53中的任一个是异常的。I/F单元70是基于或电路60及与电路61的输出对电池E⑶4输出逻辑或信号和逻辑与信号的恒电流电路。上述I/F单元70包括电阻器71、二极管72、PNP晶体管73、电阻器74、电阻器75和电阻器76。电阻器75和76彼此串联连接，且电阻器75与块(串联连接的四个单元Ia至Id的集合)的正电极连接。对于或电路60，一个电阻器71被连接在或电路60的输出端和块的正电极之间，且一个二极管72被连接在块的正电极和或电路60的输出端之间。一个晶体管73的基极与或电路60的输出端连接，且一个晶体管73的发射极经由一个电阻器74与块的正电极连接。一个晶体管73的集电极与电阻器76连接。针对与电路61的I/F单元70的结构与针对或电路60的I/F单元70的结构相同。 通过这些结构，由于晶体管73根据或电路或者与电路61的输出而接通或断开，所以I/F单元70的组合的电阻改变。I/F单元70的每一个电阻器76经由设置在过充电和过放电检测电路3中的电阻器64与块的负电极连接，且电阻器76和64之间的连接点与设置在过充电和过放电检测电路3中的输出端16连接。输出端16在设置于过充电和过放电检测电路3与电池ECU 4之间的开关26的接通/断开时与电池ECU 4连接。这使作为过充电和过放电检测电路3的输出(OCDS)的从I/F单元70输出的逻辑或信号或者逻辑与信号被输入到电池ECU 4。电池E⑶4具有基于从比较器50至53输出的比较的结果确定电池组1的状态的功能。具体地，电池ECU 4基于过充电和过放电检测电路3的输出(OCDS)以及时钟信号 CLKl至CLKn的逻辑组合，确定单元Ia至Id中的每一个处的电压是否在恒定电压范围内。CN 102549874 A这导致电池E⑶4检测单元Ia至Id的过充电或过放电，从而确定电池组1的状态。电池E⑶4还具有基于这样的内容检测在参考电压中是否存在自发改变的功能 由块电压检测器如检测的单元Ia至Id处的电压；以及在通过多个电压切换电路41逐步地改变参考电压时比较器50至53的输出。为此，电池E⑶4设置有块电压检测器如。块电压检测器如被用于测量跨块的电压，即跨串联连接的4个单元Ia至Id的电压。为此，块电压检测器如经由开关20与正电极端10连接，并经由开关21与负电极端11 连接。块电压检测器4A还以单元Ia至Id的数量来划分跨块的电压，从而获得一个单元处的电压的平均值。单元Ia至Id的该估的值用来检测切换单元40中的每一个参考电压的自发改变。具体地，电池E⑶4按以下步骤检测参考电压的自发改变。首先，块电压检测器如检测跨块的电压。电池ECU 4还获得在切换切换单元40电压切换电路41以相对地改变参考电压时比较器50至53的输出。也就是说，电池E⑶4获得或电路60以及与电路61的输出。此后，电池E⑶4将由块电压检测器如检测的单元Ia至Id中的每一个的估计值和对应的参考电压之间的比较结果与在通过多个电压切换电路41将对应的参考电压逐步改变到多个电平时(即逻辑或电路60和逻辑与电路61的输出)由过充电和过放电检测电路3进行的比较结果进行比较。结果，在对应的比较结果彼此匹配时确定不存在异常，或在对应的比较结果彼此不匹配时确定在对应的参考电压中存在自发改变。上述电池ECU 4装备有微计算机，包括CPU、R0M、EEPR0M、RAM等(未示出)。根据微计算机中存储的程序，电池ECU 4监视块的单元Ia至Id中的每一个的过充电或过放电， 并检测参考电压的自发改变。这是根据本实施例的电池组控制系统和电池组控制设备2的整体结构。接下来，参考图2和图3说明针对单元Ia至Id中的每一个的电压切换电路41的数量。图2是例示锂离子电池的电压特性的图。水平轴表示单元Ia至Id中的充电状态 (SOC)，垂直轴表示单元端电压(跨一个单元的两端的电压)。图3是例示电压切换电路41 的数量的图。在此，SOC是100%这一事实意味着一个单元被完全充电。如图2所示，锂离子电池的电压特性示出单元端电压陡峭地升到3. 3V级，直到SOC 从0%达到若干百分比。单元端电压以恒定的上升百分比上升，直到SOC从若干百分比达到 100 %，且在SOC超过100 %之后直到达到120 %左右，单元端电压以与恒定的上升百分比相比更大的上升百分比上升。当SOC是120%时单元端电压变为5. OV级。在锂离子电池的电压特性中，锂离子电池的总电压范围80是从最小电压到最大电压的范围。为此，锂离子电池的总电压范围80是从OV到5. OV的范围。具体地，单元Ia 至Id的每一个的总电压范围80是从OV到5. OV的范围，这对应于SOC从0%到120%的范围。电池组1要安装在例如混合动力车或电动车中。依据混合动力车和电动车中的对应一个确定与总电压范围80相对应的使用电压范围81和82中的每一个。具体地，使用单元Ia至Id中的每一个的总电压范围0至5. OV的部分。
使用电压范围81和82中的每一个是在总电压范围80内要由单元Ia至Id中的每一个使用的电压范围。以具有最高频率的电压为中心确定使用电压范围81和82中的每一个。这允许恰当地确定相对于最高频率使用的电压的过充电和过放电。具体地，当电池组1安装在混合动力车中时，要对单元Ia至Id中的每一个使用的使用电压范围81是例如具有每一单元的完全充电电压的60% 士20%的范围(参见图2)。 也就是说，混合动力车中的单元Ia至Id中的每一个的使用电压范围81对应于与SOC从 40%到80%的范围等同的单元端电压范围。单元端电压范围例如是从3. 6V到3. 8V。对于混合动力车，与在总电压范围80内使用频率最高的电压相对应的SOC是 60%，优选使用电压范围81限于具有每一单元的完全充电电压的60% 士20%的范围，且还根据经常使用限于士 10%。另一方面，当电池组1安装在电动车中时，对单元Ia至Id中的每一个使用的使用电压范围82是例如从每一单元的完全充电电压的20%到90%的范围(见图2)。也就是说，电动车中的单元Ia至Id中的每一个的使用电压范围82对应于与SOC从20%到90% 的范围等同的单元端电压范围。对于电动车，与总电压范围80内的使用频率最高的电压相对应的SOC是80%，优选使用电压范围82限于每一个单元的完全充电电压的80%到-40%的范围(相对于80% 的0%至-40% )。使用电压范围82例如是3. 5V到4. 0V。使用电压范围82可进一步限于等于或小于-40 %，诸如-20 %。另外，当单元Ia至Id的每一个的电压超过使用电压范围81和82中的任一个时， 电压被假定为是异常电压。当单元Ia至Id中的每一个处的电压降到使用电压范围81和 82中的任一个以下时，将电压视为操作禁止电压。在单元Ia至Id中的对应一个的总电压范围80的一部分(使用电压范围81或 82)内限定由多个电压切换电路41进行的参考电压的相对改变的范围。将参考电压的相对改变的范围设置成使得上限被设定为指示单元Ia至Id中的对应一个的过充电的电压，且下限被设定为指示单元Ia至Id中的对应一个的过放电的电压。换句话说，布置多个电压切换电路41以满足总电压范围80的一部分，即使用电压范围81或82，且电压切换电路41的数目被设定为满足使用电压范围81或82的数目。结果，当总电压范围80即从OV到5. OV的范围内电压的切换间隔是0. 2V时，需要25个电压切换电路41。然而，当电压使用范围81和82中的每一个被设定为从3. IV到 4. IV的范围时，该范围需要不多于5个电压切换电路41。将参考电压的相对改变限制到使用电压范围81或82允许减少电压切换电路41的数量、减小其尺寸。注意可考虑由切换单元40对过充电和过放电检测阈值进行的切换的准确度来设置电压切换电路41的数目。假定一个电压切换电路41的电压切换准确度是士3%，这等于从0.97V到1.03V的范围，当过充电阈值被设为4. OV时是士0. 12V。因而，将电压切换电路41设在0. 24(^0. 2V)间隔处允许穷尽地覆盖使用电压范围81和82中的每一个。具体地,如图 3 所示，获得了 4. OV士0. 2V,3. 8V±0. 2V,3. 6V±0. 2V,3. 4V±0. 2V 和 3. 2V±0. 2V。例如，如果上侧(过充电)被确定为是4. 0V，当第一阈值高于第一测量电压时，其是正常的(见图幻，然而当最大0.2V被加到第一测量电压时，其是异常的。相似地，当第一阈值高于第二测量电压时，其是正常的(见图3)，然而当最大0. 4V被加到第一测量电压时，其是异常的。因而，参考电压可移至达0.4V。当使用上限4. OV偏移0. 4V时电压切换电路41的电压偏移宽度的上限成为4. 4V, 这降低了异常检测能力。因而，将电压切换间隔设为0. IV使异常确定被设为第一测量电压和最大0. 2V的和，这在使用上限4. OV处将异常确定限制为达4. 2V。接着，参考图4描述用于异常检测的电池E⑶4的操作。图4是例示检测过充电或过放电的异常检测例程的流程图。运行存储在电池ECU 4中的程序执行异常检测例程。 注意当电池ECU 4通电或断电或接收外部指令时启动异常检测例程。当起动流程时，在步骤100，执行电压测量。具体地，在根据到每一个电压切换电路 41的时钟信号CLKl至CLKn的输入逐步地切换对应阈值电压的同时，将过充电和过放电检测电路3的输出(0⑶S)输入到电池E⑶4。在步骤110，基于在步骤100获得的输出(0⑶S)和时钟信号CLKl至CLKn确定单元Ia至Id的每一个处的电压是否在对应的使用电压范围81或82内。换句话说，确定单元Ia至Id中的每一个是否被过充电或过放电，或是否是正常的。当确定出单元la、lb、lc 或Id处的电压不在对应的使用电压范围81或82内时，也就是说，单元la、lb、Ic或Id被过充电或过放电时，例程进行到步骤150。另外，当确定单元Ia至Id每一个处的电压在对应的使用电压范围81或82内时，例程进行到步骤120。步骤120至140是检测每一参考电压的自发改变的操作。首先，在步骤120，进行到测量电压的切换。具体地，通过块电压检测器如测量跨单元Ia至Id的块的电压，且在大小上彼此比较一个单元的估计值和对应的参考电压。在步骤130，进行确定。具体地，确定各个比较结果是否彼此匹配。当各个比较结果彼此匹配时，确定不存在异常。否则，当各个比较结果彼此不匹配时，确定发生了参考电压的自发改变。在步骤140，存储步骤130中的确定结果，然后终止异常检测例程。步骤150至170是单元la、lb、lc或Id处的电压异常时的操作。在步骤150，确定在步骤110中确定为在使用电压范围81或82之外的电压是否超过使用电压范围81或82 的上限，即过充电阈值电压。在该步骤，当电压超过使用电压范围81或82的上限时，例程进行到步骤160。否则，当电压没有超过使用电压范围81或82的上限时，例程进行到步骤 170。在步骤160，当步骤150中电压超过使用电压范围81或82的上限时，即单元la、 IbUc或Id处的电压超过对应参考电压的相对改变范围的上限时，对应单元la、lb、Ic或 Id成为过充电。然后，存储该异常状态。另一方面，在步骤170，当在步骤150中电压没有超过使用电压范围81或82的上限时，即单元la、lb、lc或Id处的电压降到对应参考电压的相对改变范围的下限以下时，执行禁止对应单元la、lb、Ic或Id的操作的操作禁止处理，然后终止异常检测例程。如上所述，在本实施例中，切换单元40特征在于包括多个电压切换电路41，以及在将对应参考电压相对地逐步改变为多个电平的同时检测对应参考电压的自发改变。这使得与偏移参考电压一步以检测参考电压的自发改变的情况相比，可以更精细地划分对应的参考电压。这使得确定参考电压的自发改变的准确度得到提高。确定参考电压的自发改变的准确度的提高允许可靠地确定电池组1中的参考电压的自发改变，该电池组1要用于需要安全性和可靠性的混合动力车或电动车。另外，多个电压切换电路41的参考电压的相对改变的范围特征在于被设在作为单元Ia至Id中每一个的总电压范围一部分的使用电压范围81或82内。这不再需要提供在单元Ia至Id的每一个的总电压范围上相对地改变参考电压所需的电压切换电路41，使得可以对每一个单元Ia至Id最小化电压切换电路41的数量。因而，可以防止电池组控制设备2的尺寸增大。另外，确定单元Ia至Id中的每一个是否被过充电或过放电。当确定单元la、lb、 Ic或Id被过充电时，进行异常确定以防止由于其过充电导致的单元la、lb、lc或Id的故障，从而提供单元Ia至Id的安全性。另一方面，当确定单元la、lb、Ic或Id被过放电时， 停止对应单元la、lb、Ic或Id的操作。这防止对应单元la、lb、Ic或Id的进一步放电，从而提高单元Ia至Id的可靠性。注意，对于本实施例的描述和后面权利要求书的描述之间的对应关系，块电压检测器如对应于权利要求书中所述的“电压检测装置”，且参考电压源30至33对应于权利要求书中所述的“参考电压生成装置”。另外，比较器50至53、或电路60以及与电路61对应于权利要求书中所述的“电压比较装置”，且电池E⑶4对应于权利要求书中所述的“确定装置”。而且，切换单元40对应于权利要求中所述的“切换装置”。(第二实施例)在本实施例中，仅描述与第一实施例不同的部分。在本实施例中，在一个块中提供多个过充电和过放电电路3。图5是包括根据本实施例的电池组控制设备2的电池组控制系统的整体结构图。 如图1所示，在一个块中设置第一到第N这N个过充电和过放电检测电路3。具体地，对于多个单元Ia至Id中的一个单元，设置多组参考电压源30至33、比较器50至53和切换单元40。因而，在电池E⑶4中，基于过充电和过放电检测电路3的每一个的检测结果检测过充电和过放电，且互相比较过放电检测电路3的各个结果。注意可与多个过充电和过放电检测电路3相对应地多个地设置块电压检测器如。上述配置允许通过多个过充电和过放电电路3监视每一个单元Ia至Id的过放电。为此，可以提高单元Ia至Id中每一个的过充电和过放电检测的冗余。另外，即使在任意过充电和过放电检测电路3中发生了参考电压的自发改变，使用其它过充电和过放电检测电路3的结果允许继续电压监视。即使对单元Ia至Id中的每一个提供了多个切换单元40，在作为一个过充电和过放电检测电路3中的单元Ia至Id中的对应一个的总电压范围的一部分的使用电压范围 81或82中设置多个电压切换电路41的对应参考电压的相对改变的范围。因此，要设置在过充电和过放电检测电路3的每一个的切换单元40中的电压切换电路41的数目得以最小化。因而，可以防止电池组控制设备2的规模变大。(其它实施例)在第一和第二实施例的每一个中，作为例子描述了用于构成电池组1的单元Ia至 Id的每一个的锂离子二次电池，然而可使用另一类型的二次电池。在混合动力车或电动车中不需安装电池组1。换句话说，不需在交通工具中安装电池组1。
在第一和第二实施例的每一个中，块电压检测器如被用于测量跨一个块的电压， 然而可被用于测量一个单元Ia的电压。在第一和第二实施例的每一个中所示的过充电和过放电电路的电路结构是例子， 且可使用其它电路结构。在第一和第二实施例的每一个中，电池组1用作混合动力车或电动车的电源，然而可用作插电式混合动力车的电池。在这种情况下，使用电压范围可被设为用于混合动力车的使用电压范围81和用于电动车的使用电压范围82之间的范围。附图标记的说明1电池组Ia 至 Id 单元4a块电压检测器(电压检测装置)30至33参考电压源(参考电压生成装置)50至53比较器(电压比较装置)60或电路(电压比较装置)61与电路(电压比较装置)41电压切换电路40切换单元(切换装置)4电池ECU (确定装置)80单元的总电压范围81用于混合动力车的使用电压范围82用于电动车的使用电压范围
权利要求
1.一种电池组控制设备，用于监视构成电池组的多个串联连接的单元的电压，所述电池组控制设备包括电压检测装置，检测多个单元中至少一个单元的电压；参考电压生成装置，生成参考电压；电压比较装置，将所述至少一个单元的电压与所述参考电压相比较；切换装置，包括多个相对地改变所述参考电压的电压切换电路；以及确定装置，其基于从所述电压比较装置输出的比较结果确定所述电池组的状态；以及基于这样的内容来确定是否存在所述参考电压的自发改变由所述电压检测装置检测的所述至少一个单元的电压和所述参考电压之间的比较结果；以及在利用所述多个电压切换电路逐步地相对改变所述参考电压的同时，所述电压比较装置的比较结果，其中，所述参考电压利用所述多个切换电路相对改变的范围被设为在所述至少一个单元的总电压范围内由所述至少一个单元使用的使用电压范围，所述总电压范围从所述至少一个单元的最小电压到最大电压来限定，以及所述确定装置基于由所述多个电压切换电路逐步切换的所述参考电压的多个电平和所述至少一个单元的电压之间的各个比较结果检测所述参考电压的自发改变。
2.根据权利要求1所述的电池组控制设备，其中，所述参考电压的相对改变的范围具有上限，所述上限被设定为指示所述至少一个单元的过充电的电压，以及所述确定装置执行在所述至少一个单元超过所述参考电压的相对改变范围的上限时被过充电的异常确定。
3.根据权利要求1或2所述的电池组控制设备，其中，所述参考电压的相对改变的范围具有下限，所述下限被设定为指示所述至少一个单元的过放电的电压，以及所述确定装置在确定降到所述参考电压的相对改变的范围的下限以下时停止所述至少一个单元的操作。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池组控制设备，其中，当所述参考电压生成装置、所述电压比较装置和所述切换装置构成过充电和过放电检测电路时，对所述多个单元的每一个多个地设置所述过充电和过放电检测电路。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电池组控制设备，其中，所述使用电压范围是在所述总电压范围内确定的范围，所述范围以具有最高使用频率的电压为中心。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电池组控制设备，其中，所述单元中的每一个安装在这样的交通工具中所述交通工具能够通过从内燃机输出的驱动力和从驱动电动机输出的驱动力中的至少之一行驶，以及要由所述至少一个单元使用的所述使用电压范围是所述至少一个单元的完全充电电压的60%加上或减去不多于完全充电电压的20%的值的范围。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的电池组控制设备，其中，所述单元中的每一个被安装在能够通过从驱动电动机输出的驱动力行驶的交通工具中，以及要由所述至少一个单元使用的所述使用电压范围是从所述至少一个单元的完全充电电压的80%到等于或小于完全充电电压的-40%的值的范围。
全文摘要
多个电压改变电路(41)被设置在改变单元(40)中，以通过在多个步骤中相对地改变参考电压来检测参考电压的自发改变。由电压改变电路(41)进行的参考电压的相对改变范围被设为作为各单元(1a至1d)的总电压范围(80)一部分的使用电压范围(81、82)。这避免提供电压改变电路(41)，使得能够针对各单元(1a至1d)的总电压范围(81)相对地改变参考电压。于是，需要最小数目的用于每一个单元(1a至1d)的电压改变电路41。因此，可以防止组合电池控制设备(2)的电路规模增大。
文档编号H01M10/48GK102549874SQ20108004303
公开日2012年7月4日 申请日期2010年9月28日 优先权日2009年9月29日
发明者佐佐木学, 沟口朝道, 泉纯太, 清水工, 真野亮, 石下晃生, 菊池义晃, 谷川圭介 申请人:丰田自动车株式会社, 株式会社电装