電池控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電池控制裝置。電池控制裝置包括：多個單電池控制器，其與各個單電池組對應(yīng)地設(shè)置，按照規(guī)定的通信等級相互連接，檢測對應(yīng)的單電池組的各單電池的狀態(tài)；控制電路，其使多個單電池控制器起動或停止，并且對于多個單電池控制器中通信等級最高等級的單電池控制器發(fā)送通信信號，從多個單電池控制器中通信等級最低等級的單電池控制器接收通信信號；第一絕緣元件，其設(shè)置在控制電路與最高等級的單電池控制器之間。
【專利說明】電池控制裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池控制裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]迄今為止，已知利用按照構(gòu)成電池組的每一個單獨的電池(battery)配置的電池狀態(tài)檢測單元檢測各單獨的電池的電池狀態(tài)，從電池狀態(tài)檢測單元向管理用ECU發(fā)送檢測出的電池狀態(tài)的電池狀態(tài)檢測裝置(參考專利文獻(xiàn)I)。在該電池狀態(tài)檢測裝置中，電池狀態(tài)檢測單元根據(jù)管理用ECU的電池狀態(tài)檢測請求而起動，檢測對應(yīng)的單獨的電池的電池狀態(tài)。然后，向管理用ECU發(fā)送檢測出的電池狀態(tài)后，成為等待起動狀態(tài)(休眠狀態(tài))。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本國特開平11-355904號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明想要解決的技術(shù)問題
[0007]一般而言，在電動車和混合動力車等電動車輛中，使用串聯(lián)連接有多個將多個單電池串聯(lián)連接起來的單電池組(cell group)的電池模塊，作為對驅(qū)動用電動機(jī)的電力供給源。該電池模塊上連接有電池控制裝置。電池控制裝置中，與電池模塊的各個單電池組對應(yīng)地設(shè)置有單電池控制器(cell cont1ller)，用該單電池控制器檢測各單電池的狀態(tài)。各單電池控制器按需起動，在不需要時停止工作(操作)來抑制電池的耗電。
[0008]在如上所述的電池控制裝置中，有時某些單電池控制器沒有適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行工作停止，工作異常持續(xù)。這樣的異常工作會加快電池的消耗，有時還會引起導(dǎo)致電池的故障的過放電狀態(tài)，因此需要可靠地進(jìn)行診斷。但是，專利文獻(xiàn)I所公開的電池狀態(tài)檢測裝置中，不能對其進(jìn)行診斷。
[0009]用于解決問題的技術(shù)方案
[0010]本發(fā)明的電池控制裝置是對連接有多個將多個單電池連接起來而成的單電池組的電池模塊進(jìn)行控制的電池控制裝置，其包括:多個單電池控制器，其與各個單電池組對應(yīng)地設(shè)置，按照規(guī)定的通信等級相互連接，檢測對應(yīng)的單電池組的各單電池的狀態(tài)；控制電路，其使多個單電池控制器起動或停止，并且向多個單電池控制器中按通信等級處于最高等級的單電池控制器發(fā)送通信信號，從多個單電池控制器中按通信等級處于最低等級的單電池控制器接收通信信號；和第一絕緣元件，其設(shè)置在控制電路與最高等級的單電池控制器之間?？刂齐娐肥苟鄠€單電池控制器停止后，將通信信號輸出到第一絕緣元件。第一絕緣元件，在多個單電池控制器中的至少一個正在工作的情況下，使通信信號通過并向最高等級的單電池控制器輸出通信信號，而在多個單電池控制器全部停止的情況下，切斷通信信號。多個單電池控制器中的各個單電池控制器，在從控制電路或按通信等級高一個等級的單電池控制器發(fā)送來通信信號時，如果正在停止則起動，如果正在工作則維持工作狀態(tài)，向按通信等級低一個等級的單電池控制器或控制電路轉(zhuǎn)送通信信號?？刂齐娐犯鶕?jù)是否從最低等級的單電池控制器接收到通信信號，對多個單電池控制器的異常工作進(jìn)行診斷。
[0011]發(fā)明效果
[0012]根據(jù)本發(fā)明，能夠可靠地對單電池控制器的異常工作進(jìn)行診斷。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式的電池控制裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0014]圖2是本發(fā)明的第一實施方式的電池控制裝置的通信系統(tǒng)的說明圖。
[0015]圖3是表示本發(fā)明的單電池控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)例的圖。
[0016]圖4是表示所有單電池控制器正常地停止工作的情況下的時序圖的一例的圖。
[0017]圖5是表示單電池控制器異常地繼續(xù)工作的情況下的時序圖的一例的圖。
[0018]圖6是在電池控制器(battery controller)中執(zhí)行診斷處理時的流程圖。
[0019]圖7是本發(fā)明的第二實施方式的電池控制裝置的通信系統(tǒng)的說明圖。

【具體實施方式】
[0020]以下，參考【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的一個實施方式。
[0021](第一實施方式)
[0022]圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式的電池控制裝置10的結(jié)構(gòu)的圖。電池控制裝置10具有電池控制器(battery controller) 200、和按照規(guī)定的通信等級相互連接的多個單電池控制器(cell controller) 100。電池控制裝置10與車輛控制器400、電動機(jī)控制器300、電池模塊130、逆變器340、電動機(jī)350等一同搭載在電動車或混合動力車等電動車輛中。
[0023]電池模塊130是將多個單電池組120串聯(lián)連接而成的。各單電池組120是將單電池110 (以下有時簡稱作單電池)多個串聯(lián)連接起來構(gòu)成的。各單電池110使用例如鋰離子電池等二次電池。
[0024]電池控制裝置10中，在電池控制器200與各單電池控制器100之間，設(shè)置有環(huán)狀的通信電路。電池控制器200通過絕緣元件201向按通信等級處于最高等級的單電池控制器100發(fā)送通信信號。接收到該通信信號的最高等級的單電池控制器100向按通信等級低一個等級的單電池控制器100轉(zhuǎn)送通信信號。通過在各單電池控制器100中依次進(jìn)行這樣的動作，從最高等級的單電池控制器100起直至最低等級的單電池控制器100為止，依次串行地傳輸通信信號。按通信等級處于最低等級的單電池控制器100通過絕緣元件202向電池控制器200發(fā)送通信信號。這樣，在電池控制器200與各單電池控制器100之間，通過環(huán)狀的通信電路進(jìn)行通信信號的收發(fā)。
[0025]車輛控制器400基于來自電動車輛的駕駛者工作的加速踏板和制動踏板、或變速桿等車輛駕駛工作裝置(未圖示)的工作信號，對車輛的行駛速度或制動驅(qū)動力等進(jìn)行控制。電動機(jī)控制器300基于來自車輛控制器400的速度指令或制動驅(qū)動力指令控制電池控制器200和逆變器340，對電動機(jī)350的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制。
[0026]電池控制器200基于分別由電壓傳感器210、電流傳感器220、溫度傳感器230檢測出的電池模塊130的電壓、電流、溫度，控制電池模塊130的充放電和SOC (State OfCharge:荷電態(tài))。電池控制器200通過在與各單電池控制器100之間如上所述那樣進(jìn)行通信信號的收發(fā)，控制各單電池控制器100的動作，在電池模塊130中推測構(gòu)成各單電池組120的多個單電池110的SOC?；谠撏茰y結(jié)果，進(jìn)行用于對各電池110之間的SOC的偏差進(jìn)行校正的放電(以下稱為平衡放電)，以免各單電池I1成為過充電狀態(tài)。這樣，電池控制裝置10對電池模塊130進(jìn)行控制。
[0027]另外，圖1中，作為電池模塊130，例示有將多個串聯(lián)連接有4個單電池110的單電池組120串聯(lián)連接而成的電池組。但是，構(gòu)成單電池組120的單電池110的數(shù)量不限于此，也可以小于4個或者是4個以上。在電動車或混合動力車等電動車輛中，一般使用串并聯(lián)連接有多個單電池或單電池組、且其兩端電壓為數(shù)百V左右的高壓、高容量的電池模塊。本發(fā)明也能夠適用于這樣的高壓、高容量的電池模塊。
[0028]單電池控制器100設(shè)置于將構(gòu)成電池模塊130的多個單電池110按每規(guī)定數(shù)量(圖1中是4個)分組得到的各單電池組120的每一個單電池組。例如，在電池模塊130中串聯(lián)連接有100個單電池110，將其按每4個為一組分組的情況下，設(shè)置有25組的單電池組120，與其相應(yīng)地在電池控制裝置10內(nèi)配置25個單電池控制器100。
[0029]各單電池控制器100按構(gòu)成對應(yīng)的單電池組120的每個單電池110，通過檢測正極與負(fù)極的各端子間電壓而測定單電池電壓，并將其發(fā)送至電池控制器200。電池控制器200基于從單電池控制器100發(fā)送的各單電池110的單電池電壓的測定結(jié)果，推測各單電池110的S0C,向各單電池控制器100輸出平衡(balancing)指令。各單電池控制器100按照來自電池控制器200的平衡指令，對每個單電池110進(jìn)行平衡電流的通電控制。在各單電池控制器100與單電池組120之間，按每個單電池110設(shè)置有用于限制平衡電流的平衡電阻102。
[0030]驅(qū)動車輛時，充電到電池模塊130的直流電力，通過正極側(cè)接觸器310和負(fù)極側(cè)接觸器320，供給到平滑電容器330和逆變器340。逆變器340將從電池模塊130供給的直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力并將其施加于電動機(jī)350。利用該交流電力進(jìn)行電動機(jī)350的驅(qū)動。在逆變器340中設(shè)置有未圖示的開關(guān)元件，通過使其開關(guān)而進(jìn)行從直流電力向交流電力的轉(zhuǎn)換。另一方面，制動車輛時，由電動機(jī)350發(fā)電得到的交流電力通過逆變器340所具備的二極管元件(未圖示)和平滑電容器330被轉(zhuǎn)換為直流電力。該直流電力通過正極側(cè)接觸器310和負(fù)極側(cè)接觸器320施加于電池模塊130，進(jìn)行電池模塊130的充電。這樣，在電池模塊130與逆變器340之間進(jìn)行直流電力的傳遞。
[0031]此外，伴隨逆變器340的工作，發(fā)生紋波噪聲和開關(guān)噪聲。這些噪聲因平滑電容器330而減少一定程度，但是不能完全除去，而是流入到電池模塊130，發(fā)生噪聲電流。與該噪聲電流成比例地，在電池模塊130中，噪聲電壓疊加在各單電池110的端子間電壓。該噪聲會造成單電池電壓的檢測誤差，因此在測定單電池電壓時使用RC濾波器等進(jìn)行抑制。
[0032]接著，對電池控制裝置10中的電池控制器200與各單電池控制器100之間的通信進(jìn)行詳細(xì)說明。圖2是本發(fā)明的第一實施方式的電池控制裝置10的通信系統(tǒng)的說明圖。其中，圖2示出了使用3個單電池控制器100 (單電池控制器100a、100b、100c)的情況的例子，而使用3個以外的數(shù)量的單電池控制器100的情況也是同樣的。
[0033]如圖2所示，單電池控制器100a、10b和10c通過所謂串級鏈(daisy chain)連接相互連接，根據(jù)來自電池控制器200的指示，分別檢測對應(yīng)的單電池組120的各單電池狀態(tài)。單電池控制器10a按通信等級位于最高等級，單電池控制器10c按通信等級位于最低等級。其中，圖2中單電池控制器10a?10c的通信等級與各自對應(yīng)的單電池組在電池模塊130內(nèi)的電位一致，但它們也可以不一致。
[0034]電池控制器200從通信信號輸出端子Tx向最高等級的單電池控制器10a發(fā)送通信信號。該通信信號被輸入到設(shè)置在電池控制器200與單電池控制器10a之間的絕緣元件201的通信信號輸入端子Rx。
[0035]絕緣元件201具有輸入有電源電壓Vcc的端子Vaal、和輸入來自單電池控制器10a的絕緣元件工作信號的端子Vaa2。如果單電池控制器10a正在工作，則從單電池控制器10a的絕緣元件工作信號輸出端子Vaa向絕緣元件201輸出絕緣元件工作信號。當(dāng)向端子Vaa2輸入了該絕緣元件工作信號時，絕緣元件201工作，使輸入到通信信號輸入端子Rx的來自電池控制器200的通信信號通過，從通信信號輸出端子Tx輸出到單電池控制器100a。另一方面，當(dāng)單電池控制器10a的工作停止，沒有從單電池控制器10a向絕緣元件201輸出絕緣元件工作信號時，絕緣元件201不工作。此時從電池控制器200發(fā)送的通信信號被輸入到通信信號輸入端子Rx時，絕緣元件201切斷該通信信號，不向單電池控制器10a輸出ο
[0036]從電池控制器200通過絕緣元件201發(fā)送的通信信號，輸入到單電池控制器10a的通信信號輸入端子Rx。接收了該通信信號時，單電池控制器10a對通信信號的內(nèi)容進(jìn)行解讀，在包含有對單電池控制器10a的命令的情況下，執(zhí)行與該命令相應(yīng)的處理。然后，無論是否執(zhí)行了處理，都從通信信號輸出端子Tx向下一個單電池控制器10b輸出通信信號。此時，通信信號中可以包含已執(zhí)行的處理結(jié)果。
[0037]從單電池控制器10a發(fā)送的通信信號輸入到單電池控制器10b的通信信號輸入端子Rx。接收了該通信信號時，單電池控制器10b與單電池控制器10a同樣對通信信號的內(nèi)容進(jìn)行解讀，在包含有對單電池控制器10b的命令的情況下，執(zhí)行與命令相應(yīng)的處理。然后，無論是否執(zhí)行了處理，都從通信信號輸出端子Tx向下一個單電池控制器10c輸出通信信號。
[0038]從單電池控制器10b發(fā)送的通信信號輸入到最低等級的單電池控制器10c的通信信號輸入端子Rx。接收了該通信信號時，單電池控制器10c與單電池控制器10aUOOb同樣對通信信號的內(nèi)容進(jìn)行解讀，在包含有對單電池控制器10c的命令的情況下，執(zhí)行與該命令相應(yīng)的處理。然后，無論是否執(zhí)行了處理，都從通信信號輸出端子Tx輸出通信信號。該通信信號輸入到設(shè)置在電池控制器200與單電池控制器10c之間的絕緣元件202的通信信號輸入端子Rx。
[0039]絕緣元件202與絕緣元件201同樣具有輸入有電源電壓Vcc的端子Vaal、和輸入來自單電池控制器10c的絕緣元件工作信號的端子Vaa2。如果單電池控制器10c正在工作，貝1J從單電池控制器10c的絕緣元件工作信號輸出端子Vaa向絕緣元件202輸出絕緣元件工作信號。當(dāng)該絕緣元件工作信號被輸入到端子Vaa2時，絕緣元件202工作，使輸入到通信信號輸入端子Rx的來自單電池控制器10c的通信信號通過，從通信信號輸出端子Tx輸出到電池控制器200。
[0040]從單電池控制器10c通過絕緣元件202發(fā)送的通信信號，輸入到電池控制器200的通信信號輸入端子Rx。通過接收該通信信號，電池控制器200能夠確認(rèn)在所有的單電池控制器100a、100b和10c之間正常地進(jìn)行了通信。
[0041 ] 此外，單電池控制器100a、10b和10c在停止時從電池控制器200或高一個等級的單電池控制器接收到通信信號時，檢測到該信號而起動，開始工作。然后，向低一個等級的單電池控制器或電池控制器200發(fā)送通信信號。
[0042]在電池控制器200與最低等級的單電池控制器10c之間，除了絕緣元件202之夕卜，還設(shè)置有低速絕緣元件203。低速絕緣元件203與絕緣元件201和202不同，其工作不需要電源電壓Vcc和絕緣元件工作信號。
[0043]電池控制器200從起動信號輸出端子WUout向最低等級的單電池控制器10c通過低速絕緣元件203輸出起動信號。該起動信號輸入到單電池控制器10c的起動信號輸入端子WUin。
[0044]單電池控制器10c在起動信號輸入到起動信號輸入端子WUin時工作，從起動信號輸出端子WUout向高一個等級的單電池控制器10b輸出起動信號。該起動信號在單電池控制器10b中輸入到起動信號輸入端子WUin。單電池控制器10b與單電池控制器10c同樣在起動信號輸入到起動信號輸入端子WUin時工作，從起動信號輸出端子WUout向高一個等級即最高等級的單電池控制器10a輸出起動信號。通過該起動信號被輸入到單電池控制器10a的起動信號輸入端子WUin，使單電池控制器10a工作。
[0045]如以上所說明的那樣，與從電池控制器200輸出的起動信號相應(yīng)地，從最低等級的單電池控制器10c起向最高等級的單電池控制器10a順次輸出起動信號，單電池控制器10aUOOb和10c工作。另一方面，使從電池控制器200向單電池控制器10c的起動信號停止時，按照從最低等級的單電池控制器10c到最高等級的單電池控制器10a的順序使其停止工作，停止輸出起動信號。之后，再次開始從單電池控制器200向單電池控制器10c輸出起動信號時，按照從最低等級的單電池控制器10c到最高等級的單電池控制器10a的順序起動，再次開始工作。這樣，電池控制器200能夠使單電池控制器100a、10b和10c起動或停止。
[0046]接著，對單電池控制器100的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖3是表示本發(fā)明的單電池控制器100的內(nèi)部結(jié)構(gòu)例的圖。其中，圖3中，設(shè)由12個單電池110 (設(shè)為單電池I?12)構(gòu)成I個單電池組120。
[0047]單電池組120和對其進(jìn)行控制的單電池控制器100通過用于進(jìn)行單電池I?12的電壓檢測的電壓檢測線LlP?L12P和L12N，與電壓檢測用的CV端子(端子CVOl?CV12和CV12N)、和用于進(jìn)行平衡工作的BS端子(端子BSOlH?BS12H和端子BSOlL?BS12L)連接。單電池I?12的各兩端、即正極端子和負(fù)極端子，經(jīng)由單電池輸入電阻Rcv與各CV端子分別連接。在各CV端子與GND端子之間連接有單電池輸入電容器Cin。
[0048]此外，單電池I?12的各兩端通過平衡電阻Rb分別與各BS端子連接。在單電池控制器100內(nèi)，在端子BSOlH?BS12H與端子BSOlL?BS12L之間，分別連接有用于使平衡電流通電的平衡開關(guān)BSW。使與某些單電池對應(yīng)的平衡開關(guān)BSW接通時，通過平衡電阻Rb流過該單電池的平衡電流。在各BS端子之間連接有平衡端子電容器Cb。
[0049]各CV端子在單電池控制器100的內(nèi)部與復(fù)用器151連接。復(fù)用器151選擇任意的單電池，輸出其正極電位和負(fù)極電位，根據(jù)來自邏輯部152的輸出而被控制。復(fù)用器151的輸出通過差動放大器153被分別轉(zhuǎn)換為單電池I?12的端子間電壓后，由AD轉(zhuǎn)換器154轉(zhuǎn)換為數(shù)字(digital)值。此外，AD轉(zhuǎn)換器154的動作由邏輯部152進(jìn)行控制，AD轉(zhuǎn)換器154的輸出在邏輯部152中被處理。即，用差動放大器153和AD轉(zhuǎn)換器154進(jìn)行電壓測定。
[0050]與復(fù)用器151連接的各電壓輸入線中相鄰的兩條電壓輸入線、即與各單電池的正極連接的電壓檢測線和與負(fù)極連接的電壓檢測線之間，設(shè)置有復(fù)用器輸入短路開關(guān)MSW。
[0051]在單電池控制器100，設(shè)置有輔助輸入端子AUXIN和AGND。這些輔助輸入端子AUXIN和AGND與熱敏電阻150、熱敏電阻分壓電阻Rthp、熱敏電阻輸入電阻Rth和熱敏電阻輸入電容器Cth連接。
[0052]熱敏電阻150的電阻值因設(shè)置的場所的溫度而較大地變化。通過該熱敏電阻150和串聯(lián)連接的熱敏電阻分壓電阻Rthp對VDD電壓進(jìn)行分壓。熱敏電阻150的端子間電壓從輔助輸入端子AUXIN和AGND輸入到單電池控制器100。熱敏電阻輸入電阻Rth和熱敏電阻輸入電容器Cth起到除去該輸入信號的噪聲的RC濾波器的作用。S卩，熱敏電阻150與溫度的變化對應(yīng)地產(chǎn)生的電壓，被該RC濾波器除去噪聲并輸入到單電池控制器100。
[0053]由復(fù)用器151選擇了輸入到單電池控制器100的熱敏電阻150的端子間電壓時，該電壓值通過差動放大器153和AD轉(zhuǎn)換器154被數(shù)字(digital)化。這樣數(shù)字化后的熱敏電阻150的端子間電壓值被輸入到邏輯部152。
[0054]邏輯部152通過通信信號輸出部160從通信信號輸出端子Tx發(fā)送數(shù)字化后的熱敏電阻150的端子間電壓作為通信信號。通過經(jīng)由圖2中說明的通信系統(tǒng)向電池控制器200發(fā)送該通信信號，從而發(fā)送數(shù)字化后的熱敏電阻150的端子間電壓。電池控制器200基于該熱敏電阻150的端子間電壓，計算設(shè)置有熱敏電阻150的部位的溫度。能夠利用基于熱敏電阻150的電阻溫度特性預(yù)先設(shè)定的熱敏電阻150的端子間電壓與溫度的關(guān)系式、或?qū)崦綦娮?50的端子間電壓與溫度的關(guān)系制表得到的數(shù)據(jù)，進(jìn)行該溫度的計算。
[0055]平衡開關(guān)狀態(tài)檢測電路145檢測有無平衡電流，或進(jìn)行平衡開關(guān)BSW的診斷。將這些結(jié)果輸出到邏輯部152，保存在邏輯部152內(nèi)的寄存器中。
[0056]邏輯部152具有保存用于控制設(shè)置于單電池控制器100的各種開關(guān)的數(shù)據(jù)的寄存器。例如，在該寄存器中保存用于選擇復(fù)用器151的輸入的數(shù)據(jù)、用于控制復(fù)用器輸入短路開關(guān)MSW的數(shù)據(jù)、用于控制平衡開關(guān)BSW的數(shù)據(jù)、用于控制平衡開關(guān)狀態(tài)檢測電路145的開關(guān)電路的數(shù)據(jù)等。來自振蕩電路155的時鐘信號被輸入到邏輯部152。邏輯部152利用該時鐘信號工作。
[0057]單電池控制器100的工作電源Vcc從與電壓檢測線LlP連接的Vcc端子供給來。Vcc端子與用于抑制噪聲的電容器Cvcc連接。電壓檢測線LlP與單電池I的正極側(cè)連接。將該單電池I的正極側(cè)電壓作為工作電源Vcc供給到單電池控制器100。
[0058]Vcc端子還在單電池控制器100內(nèi)與電源部162連接。電源部162具有穩(wěn)壓器164。穩(wěn)壓器(regulator) 164使用從Vcc端子供給的工作電源Vcc生成3.3V的工作電源VDD，將其供給到邏輯部152等。該工作電源VDD也通過單電池控制器100的VDD端子供給到位于單電池控制器100外部的電路。VDD端子上連接有用于使工作穩(wěn)定的電容器Cvdd。
[0059]電源部162還具有根據(jù)來自起動檢測部158的起動檢測信號工作的起動電路163。起動檢測部158在向通信信號輸入端子Rx輸入了從電池控制器200或圖2中說明的按通信等級高一個等級的單電池控制器100發(fā)送來的通信信號、或向起動信號輸入端子WUin輸入了來自按通信等級低一個等級的單電池控制器100或電池控制器200的起動信號時，檢測到該信號并向電源部162輸出起動檢測信號。從起動檢測部158輸入了該起動檢測信號時，起動電路163向穩(wěn)壓器164輸出工作電源Vcc，并且使單電池控制器100起動進(jìn)行POR(通電復(fù)位)工作。
[0060]單電池控制器100起動時，通過來自邏輯部152的輸出使起動信號輸出部157和絕緣元件工作信號輸出部161工作。起動信號輸出部157從起動信號輸出端子WUout向按通信等級高一個等級的單電池控制器100輸出起動信號。絕緣元件工作信號輸出部161在連接了圖2的絕緣元件201或202的情況下,從絕緣元件工作信號輸出端子Vaa向該絕緣元件輸出絕緣元件工作信號。
[0061]此外，起動檢測部158與Vcc端子連接。由此，即使在單電池控制器100整體的工作停止的狀態(tài)下，也對起動檢測部158供給工作電源Vcc。起動檢測部158采用使其消耗電流盡可能減少的電路結(jié)構(gòu)。
[0062]通信信號輸出部160基于來自邏輯部152的輸出數(shù)據(jù)，從通信信號輸出端子Tx向按通信等級低一個等級的單電池控制器100或電池控制器200輸出作為通信信號的命令信號和數(shù)據(jù)。通信信號接收部159在從電池控制器200或按通信等級高一個等級的單電池控制器100向通信信號輸入端子Rx輸入了作為通信信號的命令信號和數(shù)據(jù)時，將其接收并向邏輯部152輸出。
[0063]電荷泵部156與在單電池控制器100外部連接的電荷泵電容器Ccp協(xié)作，用工作電源Vcc生成電荷泵電壓，對起動信號輸出部157供給。起動信號輸出部157使用該電荷泵電壓，根據(jù)同輸出目標(biāo)的單電池控制器100對應(yīng)的單電池組的電位，輸出比工作電源Vcc電壓更高的起動信號。
[0064]接著，對在電池控制裝置10中執(zhí)行的診斷處理進(jìn)行說明。電池控制裝置10執(zhí)行由電池控制器200使所有單電池控制器100停止、診斷單電池控制器100是否正常地停止工作的診斷處理。以下，按照圖2中例示的通信系統(tǒng)，說明該診斷處理的內(nèi)容。
[0065]執(zhí)行診斷處理時，首先，電池控制器200停止向最低等級的單電池控制器10c輸出起動信號。與此相應(yīng)地，單電池控制器10c的工作停止，停止從單電池控制器10c向單電池控制器10b輸出起動信號。由此，單電池控制器10b的工作停止，停止從單電池控制器10b向單電池控制器10a輸出起動信號。結(jié)果，單電池控制器10a的工作也停止，所有單電池控制器的工作停止。
[0066]如上所述使所有單電池控制器的工作停止后，電池控制器200向絕緣元件201輸出通信信號。此時，如果所有單電池控制器100a、10b和10c正常地停止了工作，則不會從單電池控制器10a向絕緣元件201輸出絕緣元件工作信號，絕緣元件201不工作。從而，在絕緣元件201中通信信號被切斷，不會從單電池控制器10c向電池控制器200回復(fù)(返回)通信信號。
[0067]圖4是表示所有單電池控制器10aUOOb和10c正常地停止了工作的情況下的時序圖的一例的圖。圖4中，來自電池控制器200的起動信號被切斷時，與其相應(yīng)地單電池控制器10c停止工作，切斷對單電池控制器10b的起動信號，并且停止向絕緣元件202輸出絕緣元件工作信號。單電池控制器10b因來自單電池控制器10c的起動信號切斷而停止工作，切斷對單電池控制器10a的起動信號。單電池控制器10a因來自單電池控制器10b的起動信號切斷而停止工作，停止對絕緣元件201輸出絕緣元件工作信號。
[0068]電池控制器200在從切斷對單電池控制器10c的起動信號起經(jīng)過規(guī)定時間后，向絕緣元件201輸出通信信號。對于從切斷該起動信號起直到輸出通信信號為止的時間，設(shè)定足以從最低等級的單電池控制器10c到最高等級的單電池控制器100a，起動信號的切斷被傳遞，單電池控制器10a停止工作并停止向絕緣元件201輸出絕緣元件工作信號的時間。該情況下，在絕緣元件201中通信信號被切斷因而不能通信，不會從單電池控制器10c向電池控制器200作出響應(yīng)。通過在電池控制器200中對此進(jìn)行確認(rèn)，能夠判斷為所有單電池控制器10aUOOb和10c正常地停止了工作。
[0069]另一方面，單電池控制器10aUOOb和10c中至少任一個沒有停止，因某種原因而異常地繼續(xù)工作的情況下，從該單電池控制器向位于高等級側(cè)的各單電池控制器依次輸出起動信號。因此，單電池控制器10a處于工作狀態(tài)，從單電池控制器10a向絕緣元件201輸出絕緣元件工作信號。此時，絕緣元件201使來自電池控制器200的通信信號通過并向單電池控制器10a輸出。該通信信號從單電池控制器10a按照單電池控制器100b、10c的順序轉(zhuǎn)送，最后回復(fù)給電池控制器200。
[0070]圖5是表示單電池控制器10aUOOb和10c中單電池控制器10b異常地繼續(xù)工作的情況下的時序圖的一例的圖。圖5中，來自電池控制器200的起動信號切斷時，單電池控制器10c與圖4的情況同樣地停止工作，切斷對單電池控制器10b的起動信號，并且停止向絕緣元件202輸出絕緣元件工作信號。但是，盡管來自單電池控制器10c的起動信號被切斷，單電池控制器10b仍然繼續(xù)工作，使對單電池控制器10a的起動信號維持在接通狀態(tài)。因此，單電池控制器10a也繼續(xù)工作，向絕緣元件201繼續(xù)輸出絕緣元件工作信號。
[0071]電池控制器200切斷對單電池控制器10c的起動信號后，與圖4的情況同樣地向絕緣元件201輸出通信信號。該通信信號經(jīng)由因從單電池控制器10a輸出絕緣元件工作信號而處于工作狀態(tài)的絕緣元件201，輸出到單電池控制器100a。接收了該信號的單電池控制器10a向低一個等級的單電池控制器10b轉(zhuǎn)送通信信號。單電池控制器10b也同樣向低一個等級的單電池控制器10c轉(zhuǎn)送通信信號。接收了該通信信號時，處于停止?fàn)顟B(tài)的單電池控制器10c起動。單電池控制器10c再次開始向絕緣元件202輸出絕緣元件工作信號，通過絕緣元件202向電池控制器200發(fā)送通信信號。通過在電池控制器200中檢測到該通信信號，能夠判斷為單電池控制器10aUOOb和10c中至少任一個(該情況下為單電池控制器100b)正在異常地繼續(xù)工作。
[0072]此外，以上說明了單電池控制器100a、10b和10c中單電池控制器10b異常地繼續(xù)工作的情況下的例子，但其他單電池控制器異常地繼續(xù)工作的情況下也是同樣的。此夕卜，圖2中例示的通信系統(tǒng)以外的情況、例如使用4個以上的單電池控制器100的情況下也是同樣的。即，如果多個單電池控制器100中至少任一個異常地繼續(xù)工作，則按通信等級最高等級的單電池控制器100處于工作狀態(tài)，因此向絕緣元件201輸出絕緣元件工作信號。在該狀態(tài)下從電池控制器200向絕緣元件201輸出通信信號時，從最高等級的單電池控制器100至最低等級的單電池控制器100，通信信號被轉(zhuǎn)送。此時，處于停止?fàn)顟B(tài)的單電池控制器100因接收通信信號而起動。而且，從最低等級的單電池控制器100向電池控制器200回復(fù)通信信號，在電池控制器200中判斷為異常。
[0073]圖6是在電池控制器200中執(zhí)行以上說明的診斷處理時的流程圖。在步驟SlO中，電池控制器200停止向最低等級的單電池控制器10c輸出起動信號。
[0074]在步驟S20中，電池控制器200判定從步驟SlO中使起動信號停止起是否經(jīng)過了規(guī)定時間。如果經(jīng)過了規(guī)定時間，則在步驟S30中，向絕緣元件201輸出通信信號。
[0075]在步驟S40中，電池控制器200根據(jù)步驟S30中輸出的通信信號，判定是否從單電池控制器10c得到了通信信號的回復(fù)?；貜?fù)了通信信號的情況下前進(jìn)至步驟S50，未回復(fù)的情況下前進(jìn)至步驟S70。
[0076]在步驟S50中，電池控制器200判斷為單電池控制器10aUOOb和10c中某些(某個)單電池控制器正在異常地工作。而后，在步驟S60中，向圖1的車輛控制器400輸出規(guī)定的警告信號。接收到該警告信號時，車輛控制器400執(zhí)行規(guī)定的處理。例如，向車輛的駕駛員通知發(fā)生了異常。執(zhí)行了步驟S60后，電池控制器200結(jié)束診斷處理。
[0077]另一方面，在步驟S70中，電池控制器200判斷為所有單電池控制器100a、10b和10c已正常停止。執(zhí)行了步驟S70后，電池控制器200結(jié)束診斷處理。
[0078]根據(jù)以上說明的實施方式，實現(xiàn)了以下這樣的作用效果。
[0079](I)電池控制裝置10對串聯(lián)連接有多個將多個單電池110串聯(lián)連接而成的單電池組120的電池模塊130進(jìn)行控制，并包括多個單電池控制器100、電池控制器200和絕緣元件201。單電池控制器100與各個單電池組120對應(yīng)地設(shè)置，按照規(guī)定的通信等級相互連接，檢測對應(yīng)的單電池組120的各單電池110的狀態(tài)。電池控制器200使多個單電池控制器100起動或停止，并且相多個單電池控制器100中按通信等級最高等級的單電池控制器10a發(fā)送通信信號，從多個單電池控制器100中按通信等級最低等級的單電池控制器10c接收通信信號。絕緣元件201設(shè)置在電池控制器200與最高等級的單電池控制器10a之間。在診斷處理中，電池控制器200使多個單電池控制器100停止(圖6的步驟S10)，而后，向絕緣元件201輸出通信信號(步驟S30)。絕緣元件201在多個單電池控制器100中的至少任一個正在工作的情況下，使通信信號通過并向最高等級的單電池控制器10a輸出，另一方面，在多個單電池控制器全部停止的情況下，切斷通信信號。多個單電池控制器100中的每一個在從電池控制器200或按通信等級高一個等級的單電池控制器100發(fā)送來通信信號時，如果正在停止則起動，如果正在工作則維持工作狀態(tài)，向按通信等級低一個等級的單電池控制器100或電池控制器200轉(zhuǎn)送該通信信號。電池控制器200根據(jù)是否從最低等級的單電池控制器10c接收到通信信號(步驟S40)，對多個單電池控制器100的異常工作進(jìn)行診斷(步驟S50、S70)。因此，能夠可靠地對單電池控制器100的異常工作進(jìn)行診斷。
[0080](2)多個單電池控制器100中至少任一個正在工作的情況下，最高等級的單電池控制器10a輸出用于使絕緣元件201工作的絕緣元件工作信號。絕緣元件201通過從最高等級的單電池控制器10a接收絕緣元件工作信號而工作，使來自電池控制器200的通信信號通過并向最高等級的單電池控制器10a輸出。因此，能夠根據(jù)多個單電池控制器100中的至少任一個是否正在工作，在絕緣元件201中使通信信號可靠地通過或切斷。
[0081](3)多個單電池控制器100中除了最高等級的單電池控制器10a以外的各單電池控制器100，在工作時輸出用于使按通信等級高一個等級的單電池控制器100工作的起動信號。最高等級的單電池控制器10a從按通信等級低一個等級的單電池控制器10b接收起動信號而工作，輸出絕緣元件工作信號。因此，多個單電池控制器100中的至少任一個正在工作的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)從最高等級的單電池控制器10a向絕緣元件201輸出絕緣元件工作信號。
[0082](4)電池控制器200向最低等級的單電池控制器10c停止輸出起動信號，從而使多個單電池控制器100停止。因此，能夠由電池控制器200使多個單電池控制器100容易并且可靠地停止。
[0083](5)電池控制裝置10還具有設(shè)置在電池控制器200與最低等級的單電池控制器10c之間的絕緣元件202。最低等級的單電池控制器10c在工作時輸出用于使絕緣元件202工作的絕緣元件工作信號。絕緣元件202從最低等級的單電池控制器10c接收絕緣元件工作信號而工作，從而使來自最低等級的單電池控制器10c的通信信號通過并向電池控制器200輸出。因此，能夠在使電池控制器200與單電池控制器10c之間絕緣的狀態(tài)下，從單電池控制器10c向電池控制器200發(fā)送通信信號。進(jìn)而，能夠在單電池控制器10c停止工作時使絕緣元件202停止，抑制不必要的電力消耗。
[0084](第二實施方式)
[0085]接著，對本發(fā)明的第二實施方式進(jìn)行說明。圖7是本發(fā)明的第二實施方式的電池控制裝置10的通信系統(tǒng)的說明圖。該圖7所示的通信系統(tǒng)與圖2所示的第一實施方式的通信系統(tǒng)相比，不同點在于，其被分割為兩個分塊131和132，在分塊(block) 131和分塊132設(shè)置有共用的絕緣元件204。此外，圖7中示出了分塊131、132分別具有η個單電池控制器100 (單電池控制器10a?100η)的情況下的例子。除了其中按通信等級最高等級的單電池控制器10a和最低等級的單電池控制器10n以外，省略圖示。
[0086]圖7中，絕緣元件204具有與絕緣元件201和202同樣的結(jié)構(gòu)。向絕緣元件204的端子Vaal和端子Vaa2，分別從分塊131的單電池控制器10n和分塊132的單電池控制器10a輸入絕緣元件工作信號。絕緣元件204在這些絕緣元件工作信號兩者均輸入時工作，使輸入到通信信號輸入端子Rx的來自分塊131的單電池控制器10n的通信信號通過，從通信信號輸出端子Tx向分塊132的單電池控制器10a輸出。
[0087]圖7所示的通信系統(tǒng)中，電池控制器200從起動信號輸出端子WUoutl通過分塊131內(nèi)的低速絕緣元件203向分塊131的單電池控制器10n輸出起動信號。此外，從起動信號輸出端子WUout2通過分塊132內(nèi)的低速絕緣元件203向分塊132的單電池控制器10n輸出起動信號。由此，能夠使分塊131的單電池控制器10a?100η、和分塊132的單電池控制器10a?10n分別(個別)起動或停止。
[0088]在本實施方式的電池控制裝置10中執(zhí)行診斷處理的情況下，在使分塊131的單電池控制器10a?10n或分塊132的單電池控制器10a?10n的一方成為工作狀態(tài)、另一方停止的狀態(tài)下，從電池控制器200向絕緣元件201輸出通信信號。此時，如果停止的分塊中所有單電池控制器10a?10n正常地停止了工作，則絕緣元件201或絕緣元件204沒有在工作，因此通信信號被切斷。結(jié)果，與第一實施方式同樣地，不會從分塊132的單電池控制器10n向電池控制器200回復(fù)通信信號。
[0089]另一方面，設(shè)停止的分塊中單電池控制器10a?10n中的至少一個沒有停止，因某種原因而異常地繼續(xù)工作。該情況下，與第一實施方式同樣地，從該單電池控制器向位于高等級側(cè)的各單電池控制器依次輸出起動信號，因此在該分塊內(nèi)單電池控制器10a處于工作狀態(tài)，從該處向絕緣元件201 (使分塊131停止的情況下)或絕緣元件204 (使分塊132停止的情況下)輸出絕緣元件工作信號。此外，使分塊131停止的情況下，從正在工作的分塊132的單電池控制器10aUOOn分別向絕緣元件204、202輸出絕緣元件工作信號，而使分塊132停止的情況下，從正在工作的分塊131的單電池控制器10aUOOn分別向絕緣元件201、204輸出絕緣元件工作信號。由此，從電池控制器200輸出的通信信號分別通過絕緣元件201和絕緣元件204后,從分塊132的單電池控制器10n通過絕緣元件204回復(fù)給電池控制器200。
[0090]如以上所說明的那樣，如果停止的分塊中所有單電池控制器10a?10n正常地停止了工作，則不會從分塊132的單電池控制器10n向電池控制器200回復(fù)通信信號。但是，如果停止的分塊中單電池控制器10a?10n中的至少任一個異常地繼續(xù)工作，則從分塊132的單電池控制器10n向電池控制器200回復(fù)通信信號。從而，能夠與第一實施方式同樣地檢測異常。此外，上述例子中說明了分割的分塊數(shù)量是兩個的情況，但分割為更多的分塊的情況下也是同樣的。
[0091]根據(jù)以上說明的第二實施方式，能夠?qū)崿F(xiàn)與第一實施方式中說明的同樣的作用效果。此外，電池控制裝置10還具有設(shè)置在按通信等級彼此相鄰的兩個分塊131、132之間的共用的絕緣元件204。而且，按通信等級處于高等級側(cè)的分塊131內(nèi)的最低等級的單電池控制器100η、和按通信等級處于低等級側(cè)的分塊132內(nèi)的最高等級的單電池控制器10a在工作時分別輸出用于使絕緣元件204工作的絕緣元件工作信號。絕緣元件204分別從高等級側(cè)的分塊131內(nèi)的最低等級的單電池控制器10n和低等級側(cè)的分塊132內(nèi)的最高等級的單電池控制器10a接收絕緣元件工作信號而工作，從而使來自高等級側(cè)的分塊131內(nèi)的最低等級的單電池控制器10n的通信信號通過并向低等級側(cè)的分塊132內(nèi)的最高等級的單電池控制器10a輸出。因此，能夠在使彼此相鄰的分塊131、132之間絕緣的狀態(tài)下，從高等級側(cè)的分塊131向低等級側(cè)的分塊132發(fā)送通信信號。由此，能夠按分塊單位對多個單電池控制器100的異常工作進(jìn)行診斷。
[0092]此外，上述各實施方式中，說明了電動車或混合動力車等電動車輛中搭載的電池控制裝置的例子，但本發(fā)明不限于此，能夠適用于各種機(jī)器和裝置中搭載的電池控制裝置。
[0093]本發(fā)明不受上述各實施方式限定，能夠在不脫離其主旨的范圍內(nèi)，適當(dāng)進(jìn)行變更地應(yīng)用。
【權(quán)利要求】
1.一種電池控制裝置，其對連接有多個單電池組的電池模塊進(jìn)行控制，所述單電池組是連接多個單電池而成的，所述電池控制裝置的特征在于，包括: 多個單電池控制器，其與各個所述單電池組對應(yīng)地設(shè)置，按照規(guī)定的通信等級相互連接，檢測對應(yīng)的單電池組的各單電池的狀態(tài)； 控制電路，其使所述多個單電池控制器起動或停止，并且向所述多個單電池控制器中按所述通信等級處于最高等級的單電池控制器發(fā)送通信信號，從所述多個單電池控制器中按所述通信等級處于最低等級的單電池控制器接收所述通信信號；和 第一絕緣元件，其設(shè)置在所述控制電路與所述最高等級的單電池控制器之間， 所述控制電路使所述多個單電池控制器停止后，將所述通信信號輸出到所述第一絕緣元件， 所述第一絕緣元件，在所述多個單電池控制器中的至少一個正在工作的情況下，使所述通信信號通過并向所述最高等級的單電池控制器輸出所述通信信號，而在所述多個單電池控制器全部停止的情況下，切斷所述通信信號， 所述多個單電池控制器中的各個單電池控制器，在從所述控制電路或按所述通信等級高一個等級的單電池控制器發(fā)送來所述通信信號時，如果正在停止則起動，如果正在工作則維持工作狀態(tài)，向按所述通信等級低一個等級的單電池控制器或所述控制電路轉(zhuǎn)送所述通信信號， 所述控制電路根據(jù)是否從所述最低等級的單電池控制器接收到所述通信信號，對所述多個單電池控制器的異常工作進(jìn)行診斷。
2.如權(quán)利要求1所述的電池控制裝置，其特征在于: 所述多個單電池控制器中的至少一個正在工作的情況下，所述最高等級的單電池控制器輸出用于使所述第一絕緣元件工作的絕緣元件工作信號， 所述第一絕緣元件從所述最高等級的單電池控制器接收所述絕緣元件工作信號而工作，使來自所述控制電路的通信信號通過，將其輸出至所述最高等級的單電池控制器。
3.如權(quán)利要求2所述的電池控制裝置，其特征在于: 所述多個單電池控制器中除了所述最高等級的單電池控制器以外的各個單電池控制器在工作時輸出用于使按所述通信等級高一個等級的單電池控制器工作的起動信號， 所述最高等級的單電池控制器從按所述通信等級低一個等級的單電池控制器接收所述起動信號而工作，并輸出所述絕緣元件工作信號。
4.如權(quán)利要求3所述的電池控制裝置，其特征在于: 所述控制電路通過停止向所述最低等級的單電池控制器輸出所述起動信號，使所述多個單電池控制器停止。
5.如權(quán)利要求1?4中任一項所述的電池控制裝置，其特征在于，還包括: 第二絕緣元件，其設(shè)置在所述控制電路與所述最低等級的單電池控制器之間， 所述最低等級的單電池控制器在工作時輸出用于使所述第二絕緣元件工作的絕緣元件工作信號， 所述第二絕緣元件從所述最低等級的單電池控制器接收所述絕緣元件工作信號而工作，使來自所述最低等級的單電池控制器的通信信號通過，將其輸出至所述控制電路。
6.如權(quán)利要求1?4中任一項所述的電池控制裝置，其特征在于: 所述多個單電池控制器被分割為多個分塊， 所述電池控制裝置還包括設(shè)置在按所述通信等級彼此相鄰的兩個分塊之間的共用絕緣元件， 所述相鄰的兩個分塊中按所述通信等級處于高等級側(cè)的分塊內(nèi)的最低等級的單電池控制器、和所述相鄰的兩個分塊中按所述通信等級處于低等級側(cè)的分塊內(nèi)的最高等級的單電池控制器，在工作時分別輸出用于使所述共用絕緣元件工作的絕緣元件工作信號， 所述共用絕緣元件分別從所述高等級側(cè)的分塊內(nèi)的最低等級的單電池控制器和所述低等級側(cè)的分塊內(nèi)的最高等級的單電池控制器接收所述絕緣元件工作信號而工作，使來自所述高等級側(cè)的分塊內(nèi)的最低等級的單電池控制器的通信信號通過，將其輸出至所述低等級側(cè)的分塊內(nèi)的最高等級的單電池控制器。
【文檔編號】H02J7/02GK104395770SQ201280073365
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月24日
【發(fā)明者】加藤伸哉, 町田明廣, 山內(nèi)辰美 申請人:日立汽車系統(tǒng)株式會社