专利名称：诊断异常电压检测设备中的故障的方法、二次电池系统和混合动力车的制作方法
技术领域：
本发明涉及i)诊断异常电压检测设备中的故障的方法、ii) 二次电池系统以及 iii)混合动力车。
背景技术：
某些二次电池系统具有异常电压检测设备，异常电压检测设备检测异常电池电 压，以便防止二次电池的过度充电(即电池电压的过度增大)和过度放电(即电池电压的 过度减小)。例如，二次电池的电压被检测，如果检测到的电压值在正常电压范围外，二次电 池的电压被判断为异常。具体而言，预先设置电池电压的上限值和下限值，在充电期间，如 果检测到的电压值超过上限值，判断为二次电池过度充电。相反，在放电期间，如果检测到 的电压值低于下限值，判断为二次电池过度放电。基于由异常电压检测设备进行的判断来 控制二次电池的充电和放电使得避免二次电池的过度充电与过度放电成为可能。然而，如果异常电压检测设备中存在故障、使得不再能准确判断二次电 池的电压是否在正常电压范围内，则不再可能避免二次电池的过度充电与过度放 电。日本专利申请公开No. 2004-312835 (JP-A-2004-312835)和日本专利申请公开 No. 2007-20336 (JP-A-2007-20336)介绍了诊断这种类型的异常电压检测设备中的故障的 方法。JP-A-2004-312835中介绍的方法如下文所介绍。二次电池使用由混合动力车中安 装的电动机的再生发电产生的电力来充电，直到二次电池的电压超过上限电压值。如果在 二次电池的电压超过上限电压值后从异常电压检测设备输出异常检测信号，判断为异常电 压检测设备正在正常运行，即没有发生故障。JP-A-2007-20336介绍了在二次电池放电的同时使用二次电池的电压诊断异常检 测设备中的故障的方法。具体而言，如果在二次电池正在放电的同时从异常检测电路输出 过度充电异常信号，判断为异常检测电路存在故障。另外，如果在二次电池正在充电的同时 从异常检测电路输出过度放电异常信号，判断为异常检测电路存在故障。然而，采用JP-A-2004-3U835中介绍的诊断方法，二次电池必须使用由安装在混 合动力车上的电动机的再生运行产生的电力持续充电，直到二次电池的电压超过上限电压 值。因此，为了判断正在行驶的混合动力车中的异常检测电路中存在故障，制动必须持续施 加，直到二次电池的电压超过上限电压值，这不太实际。另外，对二次电池进行充电、直到其 电压超过上限电压值使得二次电池过度充电，这可引起二次电池的劣化。另外，JP-A-2007-20336中介绍的诊断方法不能检测某些故障。具体而言，例如， 如果存在二次电池实际电压值不与异常检测电路获得的电压值匹配的故障，在二次电池正 在放电(或充电)时，不从异常检测电路输出过度充电异常信号(或过度放电异常信号)。 因此，这种类型的故障不能用JP-A-2007-20336所介绍的诊断方法检测出。另外，JP-A-2004-3U835和JP-A-2007-20336介绍的诊断方法均使用在被设置为混合动力车或电气车辆的电源的二次电池正在充电或放电时的电池电压诊断异常电压检 测设备中是否存在故障。然而，当安装在混合动力车或类似物中的二次电池正在充电或放 电时的电池电压不稳定，故可能不能准确诊断异常电压检测设备中是否存在故障。
发明内容
因此，本发明提供了 i)诊断异常电压检测设备中的故障的方法，其能准确诊断 异常电压检测设备中是否存在故障，而不使得二次电池劣化， ) 一种二次电池系统，iii) 一种混合动力车。本发明的第一实施形态涉及一种诊断异常电压检测设备中的故障的方法。具体而 言，这种方法判断异常电压检测设备中是否存在故障，异常电压检测设备对二次电池电压 进行检测，并在检测到的电压值处于正常电压范围之外时判断为二次电池的电压异常。这 种诊断异常电压检测设备中的故障的方法包含断开异常电压检测设备与二次电池之间的 电气连接，将异常电压检测设备连接到直流电压发生部分，直流电压发生部分不同于二次 电池，且能产生具有正常电压范围外的预定电压值的直流电压；使用直流电压发生部分，将 具有正常电压范围外的预定电压值的直流电压施加到异常电压检测设备；如果异常电压检 测设备没有判断为电压异常，判断为异常电压检测设备中存在故障。根据诊断异常电压检测设备中的故障的方法，异常电压检测设备和二次电池之间 的电气连接被断开，同时，异常电压检测设备被连接到不同于二次电池的直流电压发生部 分。结果，具有小的电压波动的直流电压可从直流电压发生部分被稳定地施加到异常电压 检测设备。因此，通过使直流电压发生部分向异常电压检测设备施加具有正常电压范围之外 的预定电压值的直流电压，并使异常电压检测设备判断该电压是否异常，可以准确判断异 常电压检测设备中是否存在故障。另外，不使二次电池过度充电或过度放电以进行异常电 压检测设备上的故障诊断，故二次电池不会由于进行该诊断而劣化。在诊断异常电压检测设备中的故障的方法中，直流电压发生部分可被结构化为能 够产生直流电压，该直流电压具有正常电压范围之外的恒定电压值。在诊断异常电压检测设备中的故障的方法中，直流电压发生部分可包含转换设 备，转换设备能够将来自不同于二次电池的外部电源的电压转换为具有正常电压范围外的 预定电压值的直流电压。该方法还可包含将转换设备和异常电压检测设备电气连接到外部 电源，将来自外部电源的电压转换为直流电压；并将转换得到的直流电压施加到异常电压 检测设备。根据这种故障诊断方法，直流电压发生部分能够将来自外部电源的电压转换为直 流电压，并将该转换得到的直流电压施加到异常电压检测设备。结果，故障诊断可在异常电 压检测设备上准确进行。另外，外部电源可以为商用电源。将商用电源用作外部电源使得故障诊断能在异常电压检测设备上容易且廉价地 进行。本发明的第二实施形态涉及二次电池系统。此二次电池系统包含二次电池；异 常检测设备，其能够电气连接到二次电池以及从二次电池电气断开，检测二次电池的电压，并在检测到的电压值在正常电压范围之外时判断为二次电池的电压异常；直流电压发生部 分，i)其能够电气连接到异常电压检测设备以及从异常电压检测设备电气断开，ii)其能 够产生具有正常电压范围之外的预定电压值的直流电压，iii)其不同于二次电池。当异 常电压检测设备从二次电池电气断开并连接到直流电压发生部分，且直流发生设备将该直 流电压施加到异常电压检测设备时，如果异常电压检测设备没有判断为二次电池的电压异 常，判断为异常电压检测设备中存在故障。通过使直流电压发生部分将具有正常电压范围之外的预定电压值的直流电压施 加到异常电压检测设备，并使异常电压检测设备判断该电压是否异常，可以准确判断异常 电压检测设备中是否存在故障。另外，不会通过在异常电压检测设备上进行故障诊断而使 二次电池过度充电或过度放电，故二次电池将不会由于进行该诊断而劣化。直流电压发生部分可被结构化为能够产生直流电压，该直流电压具有正常电压范 围以外的恒定电压值。二次电池系统还可包含故障判断部分，其在该直流电压被施加到异常电压检测设 备且异常电压检测设备没有判断为二次电池的电压异常时判断为异常电压检测设备存在故障。此二次电池系统包含故障判断部分，其判断异常电压检测设备中是否存在故障。 因此，故障判断部分能够准确判断异常电压检测设备中是否存在故障。另外，二次电池系统还可包含转换设备，i)其能够将来自外部电源的电压转换 为直流电压，ii)其能够电气连接到异常电压检测设备，iii)其被设置在直流电压发生部 分中；连接部分，其能够电气连接到转换设备和外部电源，并将转换设备电气连接到外部电 源。在此二次电池系统中，当连接部分电气连接到外部电源时，二次电池系统可断开异常电 压检测设备和二次电池之间的电气连接，并将异常电压检测设备电气连接到转换设备和连 接部分。采用这种二次电池系统，非波动的直流恒定电压被施加到异常电压检测设备，故 可以准确诊断异常电压检测设备中是否存在故障。另外，使用外部电源，故不存在提供用于 在二次电池系统中进行故障诊断的分立电源的需求。在二次电池系统中，二次电池可在连接部分电气连接到外部电源的同时使用供自 外部电源的电力充电。采用这种二次电池系统，二次电池也能使用供自外部电源的电力充电。通过这种 方式，二次电池可使用外部电源进行充电，故障诊断也可使用外部电源在异常电压检测设 备上进行。另外，在二次电池系统中，在连接部分电气连接到外部电源时，在故障诊断已在异 常电压检测设备上进行之后，或在故障诊断正在异常电压检测设备上进行时，二次电池可 开始充电。采用这种二次电池系统，通过简单地将连接部分电气连接到外部电源，故障诊断 可在异常电压检测设备上进行，二次电池可被充电，这使得此系统极具效率。另外，在此二次电池系统中，外部电源可以为商用电源。将商用电源用作外部电源使得可在异常电压检测设备上容易且廉价地进行故障 诊断。
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另外，在二次电池系统中，二次电池可包含具有阴极、分隔器和阳极的电极体。阴 极可包含进行两相共存式充电-放电的阴极活性材料，阳极可包含跟随充电和放电的相转 换的阳极活性材料。本发明的二次电池系统的二次电池包含阴极，其包含进行两相共存式充电-放 电的阴极活性材料；阳极，其包含跟随充电和放电的相转换的阳极活性材料。这种二次电池 的特征在于，电压波动在宽广的容量范围上非常小。因此，通过使用电压波动非常小的容量 范围(下面，此范围也可称为“平坦容量范围”)内的电压，可提供稳定的电力。然而，如果 二次电池高于此平坦容量范围充电，电池电压突然上升。相反，如果二次电池低于此平坦容 量范围放电，电池电压突然下降。因此，除非二次电池的电池电压通过异常电压检测设备准 确检测且二次电池的充电和放电受到控制，二次电池可容易地变得过度充电或过度放电。然而，采用本发明的二次电池系统，故障诊断能够在异常电压检测设备上准确进 行，故异常电压检测设备检测异常电压的准确度可被保持为高。因此，由于二次电池的电压 可使用能够准确检测异常电压的异常电压检测设备得到监视，二次电池的过度充电和过度 放电能够得到避免。本发明的第三实施形态涉及混合动力车。这种混合动力车具有上面介绍的二次电 池系统。这种混合动力车具有上面介绍的二次电池系统。因此，故障诊断能够在异常电压 检测设备上准确进行。另外，不会使二次电池通过在异常电压检测设备上进行故障诊断而 过度充电或过度放电，故二次电池的劣化也可得到抑制。
参照附图，由下面对示例性实施例的介绍，将会明了本发明的前述以及进一步的 特征和优点，在附图中，相似的标号用于表示相似的元件，其中图1为根据本发明一示例性实施例的混合动力车的原理图；图2为根据该示例性实施例的二次电池系统的原理图；图3为根据该示例性实施例的二次电池的截面图；图4为根据该示例性实施例的电极体的截面图；图5为根据该示例性实施例的电极体的局部放大截面图，其对应于图4的部分B 的放大图；图6为二次电池的充电-放电特性图；以及图7为一流程图，其示出了根据该示例性实施例的故障诊断方法的流程。
具体实施例方式下面将参照附图更为详细地介绍本发明的示例性实施例。如图1所示，混合动力 车1包含车体2、发动机3、前电动机4、后电动机5、二次电池系统6，并由发动机3、二次电 池系统4、后发动机5的组合驱动。具体而言，如所公知的那样，混合动力车1能够使用发动 机3、前电动机4、后电动机5来行驶，包含在二次电池系统6中的电池组10(见图2、作为 驱动前电动机4和后电动机5的电源。二次电池系统6安装到混合动力车1的车体2，并通过电缆7连接到前电动机4和后电动机5。此二次电池系统6包含电池组10、转换设备20、电池控制器30、电压传感器 40、连接部分8，在电池组10中，多个二次电池(即电池单体)彼此串联电气连接在一起。转换设备20由AC/DC转换器构成，并能将商用电源80的电压转换为具有恒定电 压值的直流(DC)恒定电压。转换设备20通过包含在电缆7中的电缆71电气连接到连接 部分8。转换设备20也经由开关52电气连接到电池组10。顺便提及，此示例性实施例中 的转换设备20对应于直流电压发生部分。另外，连接部分8由电源插头构成，并能被电气连接到商用电源80。此连接部分8 电气连接到转换设备20。相应地，转换设备20可经由此连接部分8电气连接到商用电源 80。顺便提及，在此示例性实施例中，连接部分8和电缆71均可被拉出混合动力车1之夕卜， 故连接部分8可被连接到远离混合动力车1的商用电源80。电压传感器40检测构成电池组10的二次电池100的电池电压V (即端子之间的 电压)。电池控制器30具有由未示出的R0M、CPU和RAM等构成的异常电压判断部分31和 故障判断部分32。电压控制器30的异常电压判断部分31获取由电压传感器40检测的二 次电池100的电池电压，并判断电池电压值是否在正常电压范围之外。如果任何电池电压 值在正常电压范围之外，二次电池100的电压被判断为异常。顺便提及，在此示例性实施例 中，电压传感器40和电池控制器30的异常电压判断部分31对应于异常电压检测设备。另外，电压传感器40经由开关51电气连接到转换设备20。也就是说，构成异常电 压检测设备的一部分的电压检测器40可电气连接到转换设备20或从之电气断开。电压传 感器40也经由开关53电气连接到电池组10。也就是说，构成异常电压检测设备的一部分 的电压传感器40可被电气连接到构成电池组10的二次电池100或从之电气断开。在此二次电池系统6中，当电池组10在混合动力车1行驶的同时充电或放电时， 在开关51关断(即电路开路)且开关52与53开通(即电路闭合)时，构成电池组10的 二次电池100的电池电压由电压传感器40检测。另外，电池控制器30的异常电压判断部 分31判断检测到的电池电压是否在正常电压范围之外。如果任何电池电压在正常电压范 围之外，二次电池100的电压被判断为异常。顺便提及，在此示例性实施例中，异常电压范 围在例如3. OV和3. 7V之间。此异常电压范围预先被存储在异常电压判断部分31的未示 出的ROM中。顺便提及，在此示例性实施例中，如果电池控制器30的异常电压判断部分31判断 为二次电池100的电压为异常，电池组的充电和放电被立即停止，由此防止构成电池组10 的二次电池100过度放电(即防止电池电压过度降低)和过度充电(即防止电池电压过度
升高)。另外，在此二次电池系统6中，当混合动力车1被停下时，故障诊断(下面也简称 为“诊断”)可在异常电压检测设备(即电压传感器40和异常电压判断部分31)上进行。 具体而言，当连接部分8电气连接到商用电源80时，电池控制器30通过关断开关52和53 来断开异常电压检测设备(即电压传感器40和异常电压判断部分31)和二次电池100之 间的电气连接，并通过开通开关51来将异常电压检测设备与转换设备20电气连接。在这 种状态下，电池控制器30指示转换设备20将商用电源80的电压转换为具有二次电池100 的正常电压范围外的恒定电压值(例如4. 0V)的DC恒定电压。相应地，具有正常电压范围外的恒定电压值的DC恒定电压可被施加到电压传感器40。如果此时异常电压检测设备(即电压传感器40和异常电压判断部分31)正常运行， 电压传感器40将准确检测到DC恒定电压(例如DC 4. 0V)具有正常电压范围之外的恒定 电压值，异常电压判断部分31将基于检测到的电压值判断为电压为异常。在这种情况下， 异常电压判断部分31向故障判断部分32输出异常电压信号，故障判断部分32判断为异常 电压检测设备正常运行。另一方面，如果异常电压判断部分31没有判断为电压异常，异常电压判断部分31 不输出异常电压信号。在这种情况下，故障判断部分32判断为异常电压检测设备(即电压 传感器40和异常电压判断部分31)中存在故障。于是，故障判断部分32输出故障检出信 号，并点亮故障指示灯阳。因此，进行诊断的人员能够通过检查故障指示灯55是否被点亮来判断异常电压 检测设备(即电压传感器40和异常电压判断部分31)中是否存在故障。也就是说，如果故 障指示灯55不点亮，可判断为异常电压检测设备正常运行。另一方面，如果故障指示灯55 被点亮，可判断为异常电压检测设备中存在故障。如果异常电压检测设备在不稳定(即波动)的DC电压(例如充电或放电中的二 次电池的电压)被施加到电压传感器时被指示判断电压是否正常，所施加DC电压中的波动 可能使得不可能准确诊断异常电压检测设备中是否存在故障。然而，采用此示例性实施例中的二次电池系统6，电池控制器30的异常电压判断 部分31在稳定(即不波动)的DC恒定电压被施加到电压传感器40时被指示判断电压是否 异常。因此，可以准确诊断异常电压检测设备(即电压传感器40和异常电压判断部分31) 中是否存在故障。另外，不会为了在异常电压检测设备上进行故障诊断而使二次电池100 过度充电或过度放电，故二次电池100将不会由于诊断而劣化。另外，在此二次电池系统6中，当混合动力车1被停止且连接部分8电气连接到商 用电源80时，通过关断开关51并开通开关52、53，构成电池组10的二次电池100可使用供 自商用电源80的电力进行充电。具体而言，通过将来自商用电源80的电力经由转换设备 20供到构成电池组10的二次电池100，同时，使用转换设备20将来自商用电源80的电压 转换为具有预定恒定电压值的DC恒定电压，二次电池100可被充电。二次电池100为密封的矩型锂离子二次电池，其中的每一个具有长方体电池箱体 110、正端子120和负端子130，如图3所示。电池箱体110用金属制成并具有构成长方体空 间的矩形外壳部分111和金属盖板112。电极体150、阴极集电体元件122、阳极集电体元件 132等等容纳在电池箱体110(即矩形外壳部分111)中。电极体150为平坦的螺旋形绕卷体，其通过如图5所示地螺旋形绕卷片状阴极 155、片状分隔器157以及片状阳极156形成，并具有图4所示的长方形截面。此电极体150 具有阴极绕卷部分15 和阳极绕卷部分156b。阴极绕卷部分15 在电极体150的轴向 方向(即图3中的左右方向)位于一端(即图3中的右端)，并为这样的部分阴极155的 仅仅一部分螺旋形层积。阳极绕卷部分156b在电极体150的轴向方向(即图3中的左右 方向)位于另一端(即图3中的左端)，并为这样的部分阳极156的仅仅一部分螺旋形层 积。包含阴极活性材料153的阴极复合物152被施加到阴极155，除了阴极绕卷部分15 以外(见图幻。类似地，包含阳极活性材料154的阳极复合物159被施加到阳极156，除了 阳极绕卷部分156b以外(见图幻。阴极绕卷部分15 经由阴极集电体元件122电气连接
9到正端子120。阳极绕卷部分156b经由阳极集电体元件132电气连接到负端子130。在此示例性实施例中，LiFePO4用作阴极活性材料153。此阴极活性材料153为进 行两相式充电-放电的活性材料，其中，充电-放电反应在具有不同晶体结构的两种晶体共 存的同时发生。另外，在此示例性实施例中，天然石墨碳材料被用作阳极活性材料154。具体而言， 使用天然石墨材料，其具有等于或大于0. 9的石墨化程度，20 μ m的平均粒子尺寸、0. 67nm 的晶格常数C0、27nm的雏晶尺寸。这种阳极活性材料IM为这样的活性材料其跟随充电 和放电的相转换，其中，晶体结构在充电和放电期间改变。接着，图6为二次电池100的充电-放电特性图，其示出了当二次电池100被充电 和放电时电池电压V的特性(此示例性实施例中在正端子120和负端子139之间的电压)。 顺便提及，理论电气容量——其为理论上能够由阴极活性材料153 (Lii^ePO4)存储在二次电 池中的最大电量——能在一小时内充电所处于的电流值被称为1C。由图6显然可见，二次电池100能够在接近3. 4V(即3.3到3. 5V)的电池电压下以 这样的电量充电和放电其对应于理论电气容量(图6中从0到100%的SOC (充电状态) 范围)的大约80%。因此，采用此示例性实施例的二次电池系统6，二次电池100可被制造 为，在理论电气容量的大约80%的容量范围(平坦容量范围)上，以大约3. 4V的相对较高 的电池电压充电和放电，故可稳定地获得高输出。然而，如图6所示，当二次电池100高于理论电气容量的90% (图6中的90%的 S0C)充电时，电池电压迅速上升。相反，当二次电池100低于理论电气容量的10% (图6 中10%的S0C)放电时，电池电压迅速下降。因此，除非二次电池100的充电和放电在二次 电池100的电池电压由电压传感器40准确检测的同时由电池控制器30控制，二次电池100 可能易于变得过度充电或过度放电。然而，在此示例性实施例中，故障诊断能够准确地在异常电压检测设备(即异常 电压判断部分31和电压传感器40)上进行，故异常电压检测设备检测异常电压的准确度可 被保持为高。因此，由于二次电池100的电池电压可使用能够准确检测异常电压的异常电 压检测设备来监视，二次电池100的过度充电和过度放电能够被防止。现在，将介绍用于制造各个二次电池100的方法。首先，通过以85 5 10 的比(重量比)将LiFeP04(即阴极活性材料153)、乙炔黑(导电剂)、聚乙烯-氟化 物(polyvinylidene-fluoride)(粘接树脂)混合在一起并接着将N-甲基吡咯烷酮 (N-methylpyrrolidone)(分散溶剂)添加到该混合物来制备阴极浆体。接着，将此阴极浆 体施加到铝箔151的表面上并干燥，此后，具有干燥的阴极涂敷物的铝箔被压制成形，以便 获得阴极复合物152被施加到铝箔151表面的阴极155(见图5)。另外，通过以95 2.5 2. 5的比(重量比)将天然石墨碳材料(即阳极活性材 料154)、苯乙烯-丁二烯共聚物(styrene-butadiene copolymer)(粘接树脂)、羧甲基纤 维素(carboxymethylcellulose)(增稠剂)在水中混合来制备阳极浆体。于是，将此阳极 浆体施加到铜箔158的表面并干燥，此后，具有干燥的阳极涂敷物的铜箔158被压制成形， 以便获得阳极复合物159被施加到铝箔158表面的阳极156(见图幻。在此示例性实施例 中，具有等于或大于0. 9的石墨化程度、20 μ m的平均粒子尺寸、0. 67nm的晶格常数CO、27nm 的雏晶尺寸Lc的天然石墨材料被用作天然石墨碳材料。顺便提及，在此示例性实施例中，被施加的阳极和阴极浆体的量受到调节，使得阴极的理论容量和阳极的理论容量的比率为 1 1.5。接着，通过将阴极155、分隔器157、阳极156以该顺序彼此叠放并将它们卷在一 起(见图4、5)，形成具有长方形截面的电极体150。然而，当叠放阴极155、分隔器157和 阳极156时，阴极155被布置为使得其阴极复合物152未被施加的部分从电极体150的一 端伸出。另外，阳极156被布置为使得其阳极复合物159未被施加的部分从电极体150的 另一端(即电极体150的与阴极155的未被施加阴极电极体152的部分伸出的一端相反的 一端)伸出。因此，形成具有阴极绕卷部分15 和阳极绕卷部分156b的电极体150(见图 3)。顺便提及，在此示例性实施例中，具有三层——即一个聚乙烯层夹在两个聚丙烯层之 间——的复合多孔膜被用作分隔器157。接着，电极体150的阴极绕卷部分15 经由阴极集电体元件122连接到正端子 120，电极体150的阳极绕卷部分156b经由阳极集电体元件132连接到负端子130。于是， 其被放置在矩形外壳部分111中，盖板112被焊接到矩形外壳部分111，由此密封电池箱 体110。接着，电解质溶液通过盖板112中未示出的填充孔灌入，此后，填充孔于是被密封， 由此完成此示例性实施例中的各个二次电池100。顺便提及，在此示例性实施例中，电解 质溶液可通过在EC(碳酸乙烯酯(ethylene carbonate))和DEC(碳酸二甲酯(diethyl carbonate))以4 6的比率(体积比)混合的溶液中溶解lmol/升的六氟磷化锂(LiPig 来制备。接着，将介绍此示例性实施例的诊断异常电压检测设备(即异常电压判断部分31 和电压传感器40)中的故障的方法。图7为一流程图，其示出了根据此示例性实施例的诊 断方法的流程。首先，在步骤Sl中，基于以预定的时间间隔输出自对混合动力车1进行控制的控 制单元60的信号，判断混合动力车1是否停止。当换档位置为N位置或P位置时，判断为 混合动力车1停止，控制单元60向电池控制器30输出表示混合动力车停止的停止状态信 号。因此，当电池控制器30检测到来自控制单元60的停止状态信号时，判断为混合动力车停止。如果在步骤Sl中判断为混合动力车1未停止(即步骤Sl中的否)，则步骤Sl在 预定的时间段已经过去后再度执行。另一方面，如果判断为混合动力车1停止(即步骤Si 中的是)，则过程进行到步骤S2，在那里，判断连接部分8是否电气连接到商用电源80。具 体而言，电池控制器30监视转换设备20 (即AC/DC转换器)，并在确定电力已经从商用电源 80经由连接部分8供到转换设备20时判断为连接部分8电气连接到商用电源80。如果在步骤S2中判断为连接部分8没有电气连接到商用电源80 (即步骤S2中的 否)，则过程返回到步骤Si。另一方面，如果在步骤S2中判断为连接部分8电气连接到商用电源80 (即步骤S2 中的是)，过程进行到步骤S3，在那里，电池控制器30关断开关52、53(即断开电路)，以便 断开异常电压检测设备(即电压传感器40和电池控制器30)和二次电池100之间的电气 连接。接着，过程进行到步骤S4,在那里，电池控制器30开通开关51 (即闭合电路)，以便 将异常电压检测设备(即电压传感器40和电池控制器30的异常电压判断部分31)电气连 接到转换设备20。
接着，过程进行到步骤S5，在那里，电池控制器30指示转换设备20将商用电源80 的电压(例如AC 100V)转换为具有二次电池100的正常电压范围外的恒定电压值(例如 2.5乂或4.(^)的DC恒定电压(例如DC2. 5V或DC 4. 0V)。结果，具有正常电压范围外的恒 定电压值的DC恒定电压可被施加到电压传感器40。接着，过程进行到步骤S6，在那里，电池控制器30的异常电压判断部分31判断电 压是否异常。如果判断为电压异常，则异常电压判断部分31向故障判断部分32输出异常 电压信号。另一方面，如果判断为电压不异常，则异常电压判断部分31不输出异常电压信号。过程于是进行到步骤S7，在那里，故障判断部分32判断异常电压判断部分31是否 已经判断为电压异常。具体而言，故障判断部分32判断是否已经从异常电压判断部分31 接收到异常电压信号。如果异常电压信号已经被接收到，这意味着异常电压判断部分31已 经判断为电压异常(即步骤S7中的是)，故过程进行到步骤S8，在那里，判断为异常电压检 测设备正在正常运行。另一方面，如果异常电压信号尚未被接收到，这意味着异常电压判断部分31尚未 判断为电压异常(即步骤S7中的否)，故过程进行到步骤S9，在那里，判断为异常电压检测 设备中存在故障。于是，过程进行到步骤SA，在那里，故障判断设备32输出故障检测信号， 并点亮故障指示灯阳。相应地，进行诊断的人员能够通过检查故障指示灯55是否点亮来判断异常电压 检测设备(即电压传感器40和异常电压判断部分31)中是否存在故障。具体而言，如果故 障指示灯55被点亮，进行诊断的人员可判断为异常电压检测设备中存在故障。另一方面， 如果故障指示灯阳未被点亮，进行诊断的人员可判断为异常电压检测设备正在正常运行。另外，在此示例性实施例的二次电池系统6中，在故障诊断已经在异常电压检测 设备上进行之后，构成电池组10的二次电池100开始使用供自商用电源80的电力充电。具 体而言，在故障判断部分32已经判断为异常电压检测设备是否正常运行之后(即步骤S8 或S9之后)，开关51被关断，开关52和53被开通。因此，来自商用电源80的电力可经由 转换设备20被供到构成电池组10的二次电池100，同时，转换设备20将商用电源80的电 压转换为具有预定恒定电压值的DC恒定电压，由此使得构成电池组10的二次电池100能 被充电。例如，在此示例性实施例的二次电池系统6中，如上所述，在故障诊断已经在异常 电压检测设备上进行之后，构成电池组10的二次电池100开始使用供自商用电源80的电 力充电。然而，二次电池100也可在故障诊断正在异常电压检测设备上进行的同时开始使 用供自商用电源80的电力充电。例如，在步骤S5中DC恒定电压被施加到电压传感器40 后，开关51可被关断，开关52、53可被开通。结果，构成电池组10的二次电池100可在诊 断正在进行的同时开始使用供自商用电源80的电力充电。关于异常电压检测设备中是否存在故障的判断可由控制器或具有故障判断部分 的类似物作出，或者，对于异常电压检测部分的判断结果可在外部显示(例如通过异常电 压检测灯)，判断可由看到该指示的用户作出。另外，直流电压发生部分的一个实例为转换 设备(例如AC/DC转换器)，其能够将来自例如商用电源的外部电源的电压转换为具有正常 电压范围之外的恒定电压值的DC恒定电压。另外，可使用为故障诊断分开制备的电池(即端子之间的电压为正常电压范围之外的恒定电压值的电池)，代替其电压由异常电压检测 设备检测的二次电池。顺便提及，直流电压发生部分可被设置在二次电池系统中或与二次电池系统分立。进行两相式充电-放电的阴极活性材料指的是这样的活性材料充电-放电反 应在具有不同晶体结构的两种晶体共存的同时发生。此阴极活性材料的一个实例为用 LiFe(H)MxPO4 表达(其中，M 为 Mn、Cr、Co、Cu、Ni、V、Mo、Ti、Zn、Al、Ga、Mg、B 或 Nb 中的至 少一种，且 0 彡 X 彡 0. 5)或用 LiMn(H)MxPO4 表达(其中，M 为 Cr、Co、Cu、Ni、V、Mo、Ti、Si、 Al、Ga、Mg、B或Nb中的至少一种，且0彡X彡0. 5)的橄榄石化合物。另外，跟随充电和放电的相转换的阳极活性材料指的是这样的活性材料其中，晶 体结构在充电和放电中变化。此阴极活性材料的一个实例为碳材料。碳材料的实例包括天 然石墨材料、人造石墨材料(例如内消旋碳珠)以及非石墨碳材料。尽管参照其示例性实施例对本发明进行了介绍，将会明了，本发明不限于所介绍 的实施例或构造。相反，本发明覆盖多种修改和等价布置。另外，尽管所公开的发明的多种 元件以多种示例性组合和配置示出，包括更多、更少或仅仅一个元件的其他组合和配置也 在所附权利要求的范围内。
权利要求
1.一种诊断异常电压检测设备中的故障的方法，其判断异常电压检测设备中是否存在 故障，其中，异常电压检测设备对二次电池的电压进行检测，并在检测到的电压值处于正常 电压范围之外时，判断为二次电池的电压异常，该方法包含断开异常电压检测设备与二次电池之间的电气连接；将异常电压检测设备连接到直流电压发生部分，该直流电压发生部分不同于二次电 池，且能产生具有正常电压范围之外的预定电压值的直流电压；使用直流电压发生部分，将具有正常电压范围之外的预定电压值的直流电压施加到异 常电压检测设备；以及如果异常电压检测设备没有判断为电压异常，则判断为异常电压检测设备中存在故障。
2.根据权利要求1的诊断异常电压检测设备中的故障的方法，其中，直流电压发生部 分被结构化为能够产生直流电压，该直流电压具有正常电压范围之外的恒定电压值。
3.根据权利要求1或2的诊断异常电压检测设备中的故障的方法，其中，直流电压发生 部分包含转换设备，转换设备能够将来自不同于二次电池的外部电源的电压转换为具有正 常电压范围之外的预定电压值的直流电压，该方法还包含将转换设备和异常电压检测设备电气连接到外部电源； 将来自外部电源的电压转换为直流电压；以及 将转换得到的直流电压施加到异常电压检测设备。
4.根据权利要求3的诊断异常电压检测设备中的故障的方法，其中，外部电源为商用 电源。
5.一种二次电池系统，包含 二次电池；异常电压检测设备，其能被电气连接到二次电池以及从二次电池电气断开，检测二次 电池的电压，并在检测到的电压值处于正常电压范围之外的条件下判断为二次电池的电压异常；直流电压发生部分，其i)能被电气连接到异常电压检测设备以及从异常电压检测设 备电气断开，ii)能够产生具有正常电压范围之外的预定电压值的直流电压，且iii)不同 于二次电池，其中，当异常电压检测设备从二次电池电气断开并连接到直流电压发生部分，且直流 发生部分将所述直流电压施加到异常电压检测设备时，如果异常电压检测设备没有判断为 二次电池的电压异常，判断为异常电压检测设备中存在故障。
6.根据权利要求5的二次电池系统，其中，直流电压发生部分被结构化为能够产生直 流电压，该直流电压具有正常电压范围之外的恒定电压值。
7.根据权利要求5或6的二次电池系统，其还包含故障判断部分，在所述直流电压被施加到异常电压检测设备且异常电压检测设备没有 判断为二次电池的电压异常时，故障判断部分判断为异常电压检测设备中存在故障。
8.根据权利要求5-7中任意一项的二次电池系统，还包含转换设备，其i)能够将来自外部电源的电压转换为直流电压，ii)能被电气连接到异 常电压检测设备，且iii)被设置在直流电压发生部分中；以及连接部分，其能被电气连接到转换设备和外部电源，并将转换设备电气连接到外部电源，其中，当连接部分被电气连接到外部电源时，二次电池系统断开异常电压检测设备和 二次电池之间的电气连接，并将异常电压检测设备电气连接到转换设备和连接部分。
9.根据权利要求8的二次电池系统，其中，二次电池能在连接部分被电气连接到外部 电源时使用供自外部电源的电力进行充电。
10.根据权利要求9的二次电池系统，其中，当连接部分被电气连接到外部电源时，在 故障诊断已在异常电压检测设备上进行之后或在故障诊断正在异常电压检测设备上进行 时，二次电池开始充电。
11.根据权利要求7-10中任意一项的二次电池系统，其中，外部电源为商用电源。
12.根据权利要求5-11中任意一项的二次电池系统，其中，二次电池包含具有阴极、分 隔器和阳极的电极体；阴极包含进行两相共存式充电-放电的阴极活性材料；阳极包含跟 随充电和放电的相转换的阳极活性材料。
13.一种混合动力车，其具有根据权利要求5-12中任意一项的二次电池系统。
全文摘要
本发明提供了诊断异常电压检测设备中的故障的方法，该方法包含断开异常电压检测设备(40，31)与二次电池(100)之间的电气连接；将异常电压检测设备连接到直流电压发生部分(20)，该直流电压发生部分不同于二次电池(100)；使用直流电压发生部分，将具有正常电压范围之外的预定电压值的直流电压施加到异常电压检测设备(40)；如果异常电压检测设备没有判断为电压异常，则判断为异常电压检测设备中存在故障。
文档编号G01R35/00GK102077106SQ200980124303
公开日2011年5月25日 申请日期2009年6月24日 优先权日2008年6月25日
发明者原富太郎, 和佐田景子, 寺本大介, 汤浅幸惠, 荒井卓一, 辻子曜, 进藤洋平, 阿部武志 申请人:丰田自动车株式会社