异常判定装置的制作方法

本公开涉及一种异常判定装置，该异常判定装置应用于电池组，并且包括由串联连接的多个电池单元组成的多个块体(block)以及将这些块体彼此串联连接的连接部件。

背景技术：

一种应用于电池组的异常判定装置，该电池组包括由串联连接的多个电池单元组成的多个块体以及将这些块体彼此串联连接的连接部件。该异常判定装置判定在连接部件中的开路异常的发生，其中块体之间的传导中断(JP-A-2015-83960)。

在JP-A-2015-83960所公开的配置中，要求加入新的开关元件和电阻元件。另外，也要求对快速电容器的充电-放电控制。因此，该配置是复杂的。

技术实现要素：

因此期望简化异常判定装置的配置，该异常判定装置判定在连接部件中的开路异常的发生，其中配置电池组的块体之间的传导中断。

本公开的示例性实施例提供了一种异常判定装置，该异常判定装置应用于电池组，该电池组包括多个块体和将这些块体彼此串联连接的连接部件，每个块体由串联连接的多个电池单元组成。该异常判定装置包括第一检测电路、闭合电路形成单元、和第一异常判定单元。该第一检测电路在多个块体和连接部件中检测包括连接部件的第一串联电路的电压。该闭合电路形成单元形成闭合电路，以便让电流流到连接部件。该闭合电路包括连接部件、所述多个电池单元中的至少一个、和与该连接部件并联连接的二极管。在与连接部件连接的多个块体中的两个块体中，该二极管让电流仅沿着从这两个块体中的低电压侧上的一个的正电极到这两个块体中的高电压侧上的另一个的负电极的方向流动。当充电-放电电流没有流到电池组时，基于来自处于闭合电路形成单元形成闭合电路的状态中的第一检测电路的检测值，第一异常判定单元判定开路异常是否在连接部件中发生。

在上述配置中，在形成闭合电路的状态中，当开路异常没有在连接部件中发生时，电流流到连接部件。当开路异常在连接部件中发生时，电流流到二极管。因此，当开路异常没有在连接部件中发生时，来自第一检测电路的检测值是配置该第一串联电路的电池单元的总的电压值。然而，当开路异常在连接部件中发生时，来自第一检测电路的检测值是通过从配置该第一串联电路的电池单元的总的电压值中减去二极管的正向下降电压而获得的值。因此，可以基于来自处于形成闭合电路的状态中的第一检测电路的检测值来判定异常是否在连接部件中发生。即，可以通过简单配置来确定连接部件中的开路异常的发生。

另外，第一串联电路可配置成不包括电池单元并且包括连接部件。在此配置中，当开路异常没有在连接部件中发生时，来自第一检测电路的检测值大约为0V。当开路异常在连接部件中发生时，来自第一检测电路的检测值是二极管的正向下降电压(负值)。

附图说明

附图中：

图1是根据本实施例的电池组和异常判定装置的电配置图；

图2是异常判定过程的流程图；和

图3是不同示例中的电池组和异常判定装置的电配置图。

具体实施方式

将异常判定装置应用于混合动力车辆的实施例将参考附图在下文中描述。该混合动力车辆设置有电池组。该电池组是向电机供电的主发动机电池。另外，该电机是同时作为发电机运转的电动发电机。该电动发电机和电池组配置车辆的电力供应系统。在电动发电机和电池组之间，设置有继电器开关(主继电器)。

图1示出了根据本实施例的电池组10和应用于该电池组10的异常判定装置的电配置图。该异常判定装置包括监视电路20和控制单元30。

该电池组10配置为彼此串联连接的多个电池单元B的串联连接体。根据本实施例的每个电池单元B由锂离子二次电池组成。

在电池组10中，多个电池单元B被分成多个块体BL1、BL2和BL3。这里，电池单元B被描述为电池单元Bij(i＝1,2,3；j＝1到6)。指示符i表示电池单元B所属的块体BL1到BL3。指示符j表示1、2、3、4、5或6，以从最靠近电池组10的正电极的电池单元B起的顺序。电池单元B11到B16属于块体BL1。电池单元B21到B26属于块体BL2。电池单元B31到B36属于块体BL3。

组成块体BL1的电池单元B11到B16被集成地形成并且配置电池堆叠。具体地，在块体BL1中，彼此相邻的电池单元B11到B16的正电极和负电极通过汇流条连接。该汇流条是由金属组成的条形连接部件。例如，电池单元B11的负电极和电池单元B12的正电极通过汇流条连接。以与块体BL1中的电池单元B11到B16类似的方式，组成块体BL2的电池单元B21到B26和组成块体BL3的电池单元B31到B36也被集成地形成并且配置电池堆叠。

另外，线W1将块体BL1的负电极(电池单元B16的负电极)和块体BL2的正电极(电池单元B21的正电极)连接。线W1是由金属组成的连接部件。以类似的方式，线W2将块体BL2的负电极(电池单元B26的负电极)和块体BL3的正电极(电池单元B31的正电极)连接。线W2是由金属组成的连接部件。在将电池组10组装到车辆的时候，线W1和W2被连接。

监视电路20监视电池组10的状态并且形成在集成电路中。具体地，监视电路20检测每个电池单元B的端子间电压。监视电路20包括对应于电池单元Bij的端子PPij和PNij。端子PPij连接到电池单元Bij的正电极。端子PNij连接到电池单元Bij的负电极。另外，监视电路20包括复用器21(MUX)和模数转换器22(ADC)。端子PPij和PNij通过MUX 21连接到ADC 22。由MUX21选择的端子之间的电压的模拟值(电池单元Bij的电压)被输入到ADC 22。

控制单元30获取来自监视电路20的ADC 22的每个电池单元Bij的端子间电压的检测值。然后，控制单元30基于从获取的每个电池单元Bij的端子间电压估计的每个电池单元Bij的充电率(充电状态[SOC])来控制电动发电机的发电操作和再生操作。另外，控制单元30还基于每个电池单元B的SOC来执行使得电池单元B的SOC变得相等的均衡放电。

在监视电路20的外部，齐纳二极管DTij在端子PPij和端子PNij之间连接。当电池单元B之间的连接中发生开路异常，齐纳二极管DTij抑制过电压的发生。这里，电池单元B之间的连接中的开路异常例如因汇流条的断开而发生。

另外，旁路电容器Cij在端子PPij和端子PNij之间连接。旁路电容器Cij抑制由于辐射噪声等而发生的施加在端子PPij和端子PNij之间的电压中的突然波动。另外，电阻元件RPij在电池单元Bij的正电极和端子PPij之间连接，并且电阻元件RNij在电池单元Bij的负电极和端子PNij之间连接。电阻元件RPij和RNij以及旁路电容器Cij用作低通滤波器。

在监视电路20的内部，放电开关SAij在端子PPij和端子PNij之间连接。由于放电开关SAij被设为导通状态的结果，电流按照从电池单元Bij的正电极到电阻元件RPij、到端子PPij、到放电开关SAij、到端子PNij、到电阻元件RNij、到电池单元Bij的负电极的顺序流动。由于将放电开关SAij设为导通状态的结果，控制单元30可以将电池单元Bij放电并且将电池单元Bij的SOC降低到预定的值。

另外，在监视电路20的内部，二极管DPij在端子PPij和端子PNij之间连接。二极管DNij也在端子PNij和端子PPi(j+1)之间连接。二极管DPij和DNij的相应的阳极连接到低电压侧上的端子。二极管DPij和DNij的相应的阴极连接到高电压侧上的端子。例如，二极管DP11在端子PP11和端子PN11之间连接。二极管DN11在端子PN11和端子PN12之间连接。当过电压瞬间施加到端子PPij和Pnij时，二极管DPij和DNij可以保护配置监视电路20的元件。

在监视电路20外部，齐纳二极管DTW1a和DTW1b与线W1并联连接。齐纳二极管DTW1a的阳极连接到端子PN16侧。齐纳二极管DTW1a的阴极连接到端子PP21侧。齐纳二极管DTW1b的阳极连接到端子PP21侧。齐纳二极管DTW1b的阴极连接到端子PP16侧。以类似的方式，在监视电路20外部，齐纳二极管DTW2a和DTW2b与线W2并联连接。齐纳二极管DTW2a的阳极连接到端子PN26侧。齐纳二极管DTW2a的阴极连接到端子PP31侧。齐纳二极管DTW2b的阳极连接到端子PP31侧。齐纳二极管DTW2b的阴极连接到端子PN26侧。当开路异常在线W1和W2中发生时，齐纳二极管DTW1a、DTW1b、DTW2a和DTW2b抑制电池组10中的过电压的发生。

另外，在监视电路20内部，二极管DW1和DW2分别与线W1和W2并联连接。二极管DW1的阴极连接到块体BL1的负电极。二极管DW1的阳极连接到块体BL2的正电极。此外，二极管DW2的阴极连接到块体BL2的负电极。二极管DW2的阳极连接到块体BL3的正电极。当伴随着线W1和W2中的开路异常，过电压瞬间地施加到端子PN26和PN36时，二极管DW1和DW2可以保护配置监视电路20的元件。

此外，监视电路20包括端子PB和PG。端子PB连接到块体BL1的正电极。端子PG连接到块体BL3的负电极(地电位)。端子PB和端子PG之间的电压被监视电路20内部的电阻元件RA1和RA2分压并且随后通过MUX 21输入到ADC 22。

控制单元30从监视电路20中的ADC 22获取端子PB和端子PG之间的电压，作为整个电池组10(第二串联电路)的电压的检测值。另外，开关SW(开关元件)与端子PB和PG之间的电阻元件RA1和RA2串联连接。由于开关SW被设为导通状态的结果，形成包括电池元件B11到B36以及线W1和W2的闭合电路。由于控制电路30将命令输出到监视电路20来将开关SW设为导通状态的结果，控制单元30可以获取整个电池组10的端子间电压的检测值。这里，由于将开关SW设为断开状态的结果，可以停止从电池组10流到电阻器元件RA1和RA2的电流。因此，由于提供开关SW的结果，可以抑制功率损失。

作为第二异常判定单元工作的控制单元30可以将由作为第二检测电路工作的监视电路20所检测的整个电池组10的电压的检测值与由作为第三检测电路工作的监视电路20所检测的电池单元B的电压的检测值之和进行比较。当基于比较的结果而判定预先确定的值或更大的差异出现时，控制单元30判定在电池单元B的电压的检测中出现异常。

这里，有这样的担忧：在将电池组10组装到车辆期间，由于错误组装等的结果，线W1和W2中可能发生开路异常。另外，也会担忧：当车辆正在行驶时，由于断路等的结果，线W1和W2中可能发生开路异常。因此，作为第一异常判定单元工作的控制单元30判定线W1和W2中的开路异常的发生。

由控制单元30做出的关于线W1和W2中发生开路异常的判定将在下文中描述。控制单元30从监视电路20获取在线W1(第一串联电路)中产生的电压V1。控制单元30然后基于电压值判定线W1中是否发生开路异常。作为第一检测电路工作的监视电路20在电流流到电池组10的状态中检测端子PN16和端子PP21之间的电压，作为在线W1中产生的电压V1。

当开路异常还未发生时，因为线W1的电阻分量小，所以电压V1大约为0V。与此同时，当开路异常发生时，电流不会流到线W1，而是流到二极管DW1。因此，在二极管DN16中产生正向下降电压Vf，并且电压V1成为-Vf(大约-0.6V)。

这里，当处于线W1和W2中发生开路异常的状态中，充电-放电电流流到电池组10时，有这样的担忧：大电流将流到监视电路20(尤其是二极管DW1和DW2)和齐纳二极管DTW1a、DTW1b、DTW2a和DTW2b，因此造成损坏。由此，根据本实施例的控制单元30允许比流到电池组10的充电-放电电流足够小的电流在充电-放电电流没有流到电池组10的状态下流到线W1和W2以及二极管DW1和DW2。

具体地，控制单元30在充电-放电电流没有流到电池组10的状态下将作为闭合电路形成单元工作的开关SW设置为导通状态充电-放电。当开关SW设为导通状态时，电池组10、电阻元件RA1和RA2、以及开关SW形成闭合电路。由于配置电池组10的电池单元B的电压，电流流到由电池组10、电阻元件RA1和RA2、以及开关SW形成的闭合电路。因此，足够小于充电-放电电流的电流流到线W1和W2以及二极管DW1和DW2。

在开关SW设置为导通状态并且电流流到线W1和W2以及二极管DW1和DW2的状态中，控制单元30获取端子PN16和端子PP21之间的电压V1以及端子PN26和端子PP31之间的电压V2的检测值。然后，控制单元30，基于检测值，判定线W1和W2中的开路异常的发生。

图2示出用于线W1和W2的开路异常判定过程的流程图。控制单元30以预定循环执行本过程。

在步骤S01处，控制单元30判定车辆的电力供应系统是否处于导通状态。更具体地，控制单元30判定电力供应系统是否处于点火-导通状态。接着，当判定电力供应系统处于导通状态(步骤S01处的“是”)时，在步骤S02处控制单元30判定主继电器是否处于断开状态。主继电器将电池组10与电动发动机连接和断开。当主继电器处于断开状态时，充电-放电电流没有流到电池组10。当判定电力供应系统设置为断开状态(步骤S01处的“否”)或主继电器处于导通状态(步骤S02处的否)时，控制单元30结束该过程。

当判定主继电器处于断开状态(步骤S02处的“是”)时，步骤S03处控制单元30将开关SW设置为导通状态。将开关SW设置为导通状态之后，在步骤S04处控制单元30获取电压V1和V2。接着，在步骤S05处控制单元30判定电压V1是否为二极管DW1的正向下降电压-Vf(大约-0.6V)。正向下降电压-Vf是预定的阈值。当判定电压V1基本上匹配二极管DW1的正向下降电压-Vf(步骤S05处的“是”)时，在步骤S06处控制单元30判定开路异常在线W1中发生。与此同时，当判定电压V1约为0V(步骤S05处的“否”)时，在步骤S07处控制单元30判定开路异常没有在线W1中发生(即，判定线W1为正常)。

在步骤S06和S07之后，在步骤S08处控制单元30判定电压V2是否为二极管DW2的正向下降电压-Vf(大约-0.6V)。正向下降电压-Vf是预定的阈值。当判定电压V2基本上匹配二极管DW2的正向下降电压-Vf(步骤S08处的“是”)时，在步骤S09处控制单元30判定开路异常在线W2中发生。与此同时，当判定电压V2约为0V(步骤S08处的“否”)时，在步骤S10处控制单元30判定开路异常没有在线W2中发生。在步骤S09和S10后，在步骤S11处控制单元30将开关SW设置为断开状态并且结束该过程。当判定开路异常在线W1和W2中发生时，控制单元30将该异常通知用户等。

下文中描述根据本实施例的效果。

由于上述配置的结果，在形成闭合电路的状态中，当开路异常没有在线W1和W2中发生时，电流流到W1和W2。当开路异常在线W1和W2中发生时，电流流到二极管DW1和DW2。因此，当开路异常没有在线W1和W2中发生时，电压V1和V2的检测值是配置该第一串联电路的电池单元Bij的总的电压值。另外，当开路异常在线W1和W2中发生时，电压V1和V2的检测值是通过从配置该第一串联电路的电池单元Bij的总的电压值中减去二极管DW1和DW2的正向下降电压Vf而获得的值。因此，可以基于处于形成闭合电路的状态中的电压V1和V2的检测值来判定开路异常是否在线W1和W2中发生。即，关于线W1和W2中的开路异常的出现的判定可以利用简单的配置做出。

另外，根据本实施例，第一串联电路有不包括电池单元B并且仅包括线W1和W2的配置。由于连接到线W1和W2的端子(PN16和PP21以及PN26和PP31)之间的电压V1和V2被检测的结果，正常操作期间的电压V1和V2的检测值大约为0V(正常值)。开路异常期间的电压V1和V2的检测值大约为-0.6V(正向下降电压Vf)。因此，在正常操作期间和开路异常期间之间的检测值的差别是显著的。异常判定的精确性可以被提高。另外，因为在正常操作期间的电压大约为固定值0V，可以省略在电流没有流到线W1和W2以及二极管DW1和DW2的状态中的电压V1和V2的检测值(正常值)的获取。该过程可以被简化。

在根据本实施例的配置中，监视电路20配备有用于检测电池组10(对应于第二串联电路)的电压的功能(对应于第二检测电路),该电池组是多个电池单元B11到B36和线W1与W2的串联连接体。另外，监视电路20配备有用于检测配置电池组10的所有电池单元B11到B36的相应电压的功能(对应于第三检测电路)。作为第二异常判定单元工作的控制单元30，通过将来自第二检测电路的检测值与来自第三检测电路的检测值的总值进行比较，可以判定异常是否在第三检测电路中发生。更具体地，当来自第二检测电路的检测值与来自第三检测电路的检测值的总值相匹配时，控制单元30判定第三检测电路正常。当判定在来自第二检测电路的检测值与来自第三检测电路的检测值的总值之间出现预定值或更大的差别时，控制单元30判定第三检测电路中发生异常。

这里，因为针对第二检测电路进行的电压检测所使用的闭合电路(开关SW以及电阻元件RA1和RA2)也用作当做出线W1和W2中出现开路异常的判定时将电流发送至线W1和W2的闭合电路，监视电路20中所使用的元件的数目可以被减少。

(其他实施例)

根据上述实施例，该配置使得连接到线W1的任一末端的端子PN16和端子PP21之间的电压被检测来判定线W1中的开路异常的发生。然而，此配置可以被修改。

例如，配置可以为使得连接到电池单元B16和B21的串联连接体(第一串联电路)的两端的端子PP16和PN21之间的电压被检测来判定线W1中的开路异常的发生。在此配置中，在充电-放电电流没有流到电池组10并且开关SW设置为断开状态的状态中，控制单元30获取电池单元B16和B21的端子间电压的总和，作为端子PP16和PN21之间电压的检测值。

另外，在开关SW设置为导通状态并且线W1中没有发生开路异常的状态中，控制单元30获取电池单元B16和B21的端子间电压的总和，作为端子PP16和PN21之间电压的检测值。此外，在开关SW设置为导通状态并且线W1中发生开路异常的状态中，控制单元30获取通过从电池单元B16和B21的端子间电压的总和中减去二极管DW1的正向下降电压Vf而获得的值，作为端子PP16和PN21之间电压的检测值。

这里，当充电-放电电流没有流到电池组10时，充当第一异常判定单元的控制单元30获取处于开关SW设置为断开状态的状态中的端子PP16和PN21之间的电压的检测值。此外，当充电-放电电流没有流到电池组10时，控制单元30将开关SW设置为导通状态，并且获取处于开关SW设置为导通状态的状态中的端子PP16和PN21之间的电压的检测值。

然后，控制单元30可以基于当开关SW设置为断开状态时所获取的电压检测值和当开关SW设置为导通状态时所获取的电压检测值之间的比较来判定线W1中的开路异常的发生。

具体地，当开关SW设置为导通状态时所获取的电压检测值没有从当开关SW设置为断开状态时所获取的电压检测值改变时，控制单元30判定线W1中没有发生开路异常。另外，当开关SW设置为导通状态时所获取的电压检测值从当开关SW设置为断开状态时所获取的电压检测值下降了正向下降电压Vf时，控制单元30判定线W1中发生开路异常。以此方式，可以基于包括线W1和电池单元B的串联连接体的电压，做出开路异常的的发生的判定。

另外，例如，为了判定开路异常是否至少在线W1和线W2中的任一中发生，配置可以为使得整个电池组10的检测值(即端子PB和端子PG之间的电压)被使用。

当充电-放电电流没有流到电池组10时，充当第一异常判定单元的控制单元30获取处于开关SW设置为断开状态的状态中的端子PB和PG之间的电压的检测值。另外，当充电-放电电流没有流到电池组10时，控制单元30将开关SW设置为导通状态，并且获取处于开关SW设置为导通状态的状态中的端子PB和PG之间的电压的检测值。

控制单元30可以基于当开关SW设置为断开状态时所获取的电压检测值和当开关SW设置为导通状态时所获取的电压检测值之间的比较来判定线W1和线W2的任一中的开路异常的发生。

具体地，当开关SW设置为导通状态时所获取的电压检测值没有从当开关SW设置为断开状态时所获取的电压检测值改变时，控制单元30判定线W1和W2两者中没有发生开路异常(即，线W1中没有开路异常，线W2中也没有开路异常)。另外，当开关SW设置为导通状态时所获取的电压检测值从当开关SW设置为断开状态时所获取的电压检测值下降了正向下降电压Vf时，控制单元30判定线W1和线W2的任一中发生开路异常。以此方式，可以基于整个电池组10的电压做出至少线W1和线W2的任一中的开路异常的发生的判定。

即，使用端子间电压来判定发生开路异常的第一串联电路可以配置为包括多个线W1和W2。作为此类配置的结果，在多个线W1和W2中的异常的发生可以通过简单过程来判定。

根据上述实施例，为了判定在线W1中的开路异常的发生，此配置使得用来检测整个电池组10的电压的开关SW设置为导通状态。然而，此配置可以被修改。

例如，如图3所示，配置可以为提供开关SWB和开关SWC。提供开关SWB用来检测由电池单元B11到B23组成的串联连接体(对应于第二串联电路)的电压。提供开关SWC用来检测由电池单元B24到B36组成的串联连接体(第二串联电路)的电压。作为开关SWB被设置成导通状态的结果，由电阻元件RB1和RB2所分的电压被输入到MUX 21。另外，作为开关SWC被设置成导通状态的结果，由电阻元件RC1和RC2所分的电压被输入到MUX 21。

在此情况中，作为开关SWB被设为导通状态的结果，形成包括电池元件B11到B23、线W1、以及二极管DW1的闭合电路。作为电池单元B11到B23的电压的结果，电流流到线W1和二极管DW1。

因此，可以通过使开关SWB被设为导通状态来判定线W1中的开路异常的发生。以类似的方式，可以通过使开关SWC被设为导通状态来判定线W1中的开路异常的发生。

如上所述，为了判定线W1中的开路异常的发生，所需要的全部为其中形成电流流到线W1和二极管DW1的闭合电路。因此，例如，配置可以为提供形成包括线W1和电池单元B16的闭合电路的开关。以类似的方式，配置可以为提供形成包括线W2和电池单元B26的闭合电路的开关。

可以使用镍氢二次电池等作为电池单元，来替代锂离子二次电池。另外，可使用燃料电池等作为电池单元，来替代二次电池。

根据上述实施例，配置为分别地提供监视电路20和控制电路30。然而，该配置可以被修改以便集成地提供监视电路和控制电路。例如，监视电路可以包括控制电路。

由金属、金属板等形成的条状部件的汇流条可以用作将块体彼此串联连接的连接部件，来代替根据上述实施例的线W1和W2。

根据上述实施例，配置使得：当电压V1和V2与作为预定阈值的二极管DW1和DW2的正向下降电压Vf一致时，判定开路异常发生。然而，此配置可以被修改。当开关SW设为导通状态时的电压V1和V2的检测值与正常值(0V)之间的差别等于或大于基于正向下降电压Vf设置的预定阈值(诸如Vf/2)时，可以判定线W1和W2中发生开路异常。