專利名稱：電池組狀態(tài)判定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種判定一電池組的狀態(tài)的裝置，特別是涉及一種判定一由多個(gè)電池塊串聯(lián)而成的電池組的狀態(tài)的裝置。
背景技術(shù)：
通常，下述裝置被建議作為一種判定這種電池組的狀態(tài)的裝置。即，連接到多個(gè)電池塊的每個(gè)電池塊上的一電壓表，其中，每一電池塊由一個(gè)或多個(gè)單電池構(gòu)成，該多個(gè)電池塊構(gòu)成一向一負(fù)荷供電的電池組。電壓表用來同時(shí)測(cè)量各電池塊的電壓。然后，該裝置根據(jù)同時(shí)測(cè)量的各電壓判定該電池組的異常性。當(dāng)同時(shí)測(cè)得的各電壓中兩電壓的偏差等于或大于一預(yù)定值時(shí)該裝置確認(rèn)有一單電池過放電，從而判定該電池組為異常。
但是，在無法同時(shí)測(cè)量多個(gè)電池塊的各電壓時(shí)這種電池組狀態(tài)判定裝置就有可能對(duì)電池組的異常性作出錯(cuò)誤判定。即，由于電池塊的單電池有內(nèi)阻即使在正常情況下，有可能出現(xiàn)當(dāng)在測(cè)量多個(gè)單電池的各電壓過程中電池組中的電流發(fā)生變動(dòng)時(shí)，電池組中的電壓偏差等于或大于預(yù)定值的情況。實(shí)際上這是正常的。基于上述事實(shí)存在錯(cuò)誤判定的可能性。這一問題在電池組中的電流變動(dòng)很大的系統(tǒng)中尤其突出。
本發(fā)明的電池組狀態(tài)判定裝置的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，使用一無法同時(shí)檢測(cè)多個(gè)電池塊的各電壓的裝置來解決這一問題并對(duì)電池組的狀態(tài)作出精確判定。此外，本發(fā)明的電池組狀態(tài)判定裝置的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，使用一成本更低的裝置對(duì)電池組的狀態(tài)作出精確判定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的電池組狀態(tài)判定裝置可采取能獲得至少一部分上述優(yōu)點(diǎn)的下述方面。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明的電池組狀態(tài)判定裝置為一種判定由多個(gè)電池塊串聯(lián)而成的電池組的狀態(tài)的裝置，該裝置包括在不同時(shí)間測(cè)量該多個(gè)電池塊的各電壓的電壓測(cè)量裝置；測(cè)量流過該電池組的電流的電流測(cè)量裝置；以及根據(jù)由該電壓測(cè)量裝置在不同時(shí)間測(cè)量的該多個(gè)電池塊的各電壓和由該電流測(cè)量裝置在各電壓被測(cè)量的同時(shí)測(cè)量的與各電壓對(duì)應(yīng)的各電流判定電池組的狀態(tài)的狀態(tài)判定裝置。
按照本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明的電池組狀態(tài)判定裝置根據(jù)在不同時(shí)間測(cè)量該多個(gè)電池塊的各電壓的電壓測(cè)量裝置測(cè)量的各電壓和由該電流測(cè)量裝置在各電壓被測(cè)量的同時(shí)測(cè)量的各電流判定電池組的狀態(tài)。因此，即使該電壓測(cè)量裝置不同時(shí)測(cè)量該多個(gè)電池塊的各電壓，該裝置也能正確判定電池組的狀態(tài)。在本文中，“電池塊”包括由一個(gè)單電池構(gòu)成的電池塊和由多個(gè)單電池構(gòu)成的電池塊。
在本發(fā)明的電池組狀態(tài)判定裝置的另一方面中，可把該電壓測(cè)量裝置構(gòu)造成包括一能檢測(cè)電池塊端子間電壓的電壓表和一能轉(zhuǎn)接到該多個(gè)電池塊中一待由該電壓表檢測(cè)的電池塊上的轉(zhuǎn)接裝置。使用這一結(jié)構(gòu)，電壓表的數(shù)量可減少，從而電池組狀態(tài)判定裝置的成本可降低。
此外，在本發(fā)明的電池組狀態(tài)判定裝置的另一方面中，該狀態(tài)判定裝置也可構(gòu)造成根據(jù)電壓測(cè)量裝置測(cè)得的各電壓、電流測(cè)量裝置測(cè)得的與各電壓對(duì)應(yīng)的各電流和與電池組的溫度對(duì)應(yīng)的電池組的內(nèi)阻判定電池組是否存在過放電的裝置。在這一方面的本發(fā)明電池組狀態(tài)判定裝置中，該狀態(tài)判定裝置還可構(gòu)造成考慮從各電壓由所述各電流和電池組的內(nèi)阻造成的各電壓的電壓降判定電池組是否存在過放電的裝置。在這一方面的本發(fā)明電池組狀態(tài)判定裝置中，該狀態(tài)判定裝置還可構(gòu)造成將多個(gè)電池塊的各電壓中兩電壓的偏差根據(jù)各電流中與該兩電壓對(duì)應(yīng)的兩電流和內(nèi)阻進(jìn)行校正以在經(jīng)校正的偏差的絕對(duì)值大于一預(yù)定值時(shí)判定為過放電的裝置。
此外，在本發(fā)明的電池組狀態(tài)判定裝置的另一方面中，該裝置可構(gòu)造成包括把電壓測(cè)量裝置在不同時(shí)間測(cè)得的該多個(gè)電池塊的各電壓和電流測(cè)量裝置在各電壓被測(cè)量的同時(shí)測(cè)得的與各電壓對(duì)應(yīng)的各電流存儲(chǔ)為多對(duì)與各電池塊一一對(duì)應(yīng)的成對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)裝置；該狀態(tài)判定裝置可構(gòu)造成根據(jù)存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)裝置中的該多對(duì)成對(duì)數(shù)據(jù)算出(導(dǎo)出)各電池塊的電壓與電流的線性關(guān)系、并根據(jù)所得出的線性關(guān)系計(jì)算各電池塊的開路電壓或內(nèi)阻、以根據(jù)算出的各電池塊的開路電壓或內(nèi)阻判定該電池組是否存在異常的裝置。在這一方面的本發(fā)明的電池組狀態(tài)判定裝置中，該狀態(tài)判定裝置還可構(gòu)造成在該多個(gè)電池塊中的兩個(gè)電池塊的開路電壓差大于第一預(yù)定值時(shí)或在該多個(gè)電池塊中兩個(gè)電池塊的內(nèi)阻差大于第二預(yù)定值時(shí)判定該電池組的狀態(tài)為異常的裝置。
或者，在本發(fā)明的電池組狀態(tài)判定裝置的另一方面中，該裝置也可構(gòu)造成包括將電壓測(cè)量裝置在不同時(shí)間測(cè)得的多個(gè)電池塊的各電壓中兩電壓的偏差根據(jù)由電流測(cè)量裝置在各電壓被測(cè)量的同時(shí)測(cè)得的與各電壓對(duì)應(yīng)的各電流中與兩電壓對(duì)應(yīng)的兩電流和與電池組的溫度對(duì)應(yīng)的電池組的內(nèi)阻進(jìn)行校正的校正裝置、和存儲(chǔ)多對(duì)成對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)裝置，每一成對(duì)數(shù)據(jù)均由兩電壓的經(jīng)校正的偏差和與該兩電壓對(duì)應(yīng)的兩電流的平均值構(gòu)成，該狀態(tài)判定裝置可構(gòu)造成根據(jù)存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)裝置中的多對(duì)成對(duì)數(shù)據(jù)算出該多個(gè)電池塊的所述兩電壓的偏差與該兩電流的平均值之間的線性關(guān)系、并根據(jù)所得出的線性關(guān)系計(jì)算多個(gè)電池塊中的兩電池塊的開路電壓差或內(nèi)阻差、以根據(jù)算出的開路電壓差或內(nèi)阻差判定該電池組是否存在異常的裝置。在這一方面的本發(fā)明的電池組狀態(tài)判定裝置中，該狀態(tài)判定裝置還可構(gòu)造成在這兩個(gè)電池塊的開路電壓差大于第一預(yù)定值時(shí)或在這兩個(gè)電池塊的內(nèi)阻差大于第二預(yù)定值時(shí)判定該電池組的狀態(tài)為異常的裝置。


圖1為作為本發(fā)明一示例的電池組狀態(tài)判定裝置20的結(jié)構(gòu)示意方框圖，示出該裝置與一電池組10連接，該電池組的電力由一負(fù)荷12消耗或再生；圖2為示出該示例的電池組狀態(tài)判定裝置20的電子控制單元30執(zhí)行的異常性判定程序的一個(gè)示例的流程圖；圖3為示出電池組10的溫度T與電池組10的內(nèi)阻R之間的關(guān)系的圖；圖4為示出一電池塊的端子間電壓V與電流I之間的關(guān)系的說明圖；圖5為示出該示例的電池組狀態(tài)判定裝置20的電子控制單元30執(zhí)行的異常性判定程序的一個(gè)示例的流程圖；圖6為示出該示例的電池組狀態(tài)判定裝置20的電子控制單元30執(zhí)行的異常性判定程序的該例的流程圖；圖7為示出電壓V、電流I、開路電壓OCV和內(nèi)阻R之間的關(guān)系的說明圖；圖8為示出電池組狀態(tài)判定裝置一改進(jìn)例的電子控制裝置執(zhí)行的異常性判定程序的一個(gè)示例的流程圖；圖9為示出電池組狀態(tài)判定裝置該改進(jìn)例的電子控制裝置執(zhí)行的異常性判定程序的該例的流程圖；以及圖10為示出電壓差ΔV、電流平均值Iave、開路電壓差ΔOCV和內(nèi)阻差ΔR之間的關(guān)系的說明圖。
(標(biāo)號(hào)說明)10 電池組；12 負(fù)荷；20 狀態(tài)判定裝置；22 電壓測(cè)量?jī)x器；23 電壓表；24 轉(zhuǎn)接電路；26 電流表；28 溫度計(jì)；30 電子控制裝置；32 CPU；34 ROM；36 RAM；40 時(shí)鐘發(fā)生電路；50 LED；B1-Bn電池塊。
具體實(shí)施例方式
下面通過示例說明本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例。圖1為作為本發(fā)明一示例的電池組狀態(tài)判定裝置20的結(jié)構(gòu)示意方框圖，示出該裝置與一電池組10連接，該電池組的電力由一負(fù)荷12消耗或再生。如圖所示，該示例的電池組狀態(tài)判定裝置20包括一在不同時(shí)間檢測(cè)構(gòu)成該電池組10的電池塊B1-Bn的各端子間電壓V1-Vn的電壓測(cè)量?jī)x器22、一檢測(cè)流過電池組10中的電流I1-In的電流表26、一檢測(cè)電池組10的溫度T的溫度計(jì)28、一根據(jù)電壓測(cè)量?jī)x器22、電流表26、溫度計(jì)28等的檢測(cè)結(jié)果判定由過放電、內(nèi)阻、開路電壓等造成的電池組10的異常性的電子控制單元30和一用作顯示裝置的LED50。
各電池塊B1-Bn由一單電池或多個(gè)單電池串聯(lián)而成。
電壓測(cè)量?jī)x器22由一能檢測(cè)電池塊B1-Bn的各端子間電壓V1-Vn的電壓表23和一能在電池塊B1-Bn的各端子和電壓表23的端子之間進(jìn)行轉(zhuǎn)接的轉(zhuǎn)接電路24構(gòu)成。
電子控制單元30為一單芯片微處理器，其主要部件是一CPU32。電子控制單元30包括一存儲(chǔ)處理程序的ROM34、一臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的RAM36和一輸入/輸出端口(未示出)。電壓表23輸出的電壓V1-Vn、電流表26輸出的電流I1-In、溫度傳感器輸出的溫度T、時(shí)鐘發(fā)生電路40輸出的時(shí)鐘信號(hào)等經(jīng)一輸入端口輸入電子控制單元30中。此外，涉及指令電池塊B1-Bn各端子與電壓表23的端子之間連接的轉(zhuǎn)接指令信號(hào)、使得LED50顯示狀態(tài)判定裝置20作出的電池組10狀態(tài)判定結(jié)果的LED50的光信號(hào)等經(jīng)一輸出端口從電子控制單元30輸出。
下面說明如上構(gòu)造的示例的電池組狀態(tài)判定裝置20的操作。特別是說明判定電池組10中是否存在任何過放電的單電池的操作。圖2為示出該示例的電池組狀態(tài)判定裝置20的電子控制單元執(zhí)行的異常性判定程序的一個(gè)示例的流程圖。每隔預(yù)定時(shí)間反復(fù)執(zhí)行該程序。
執(zhí)行該異常性判定程序時(shí)，電子控制單元30的CPU32首先初始化一變量N即把變量N的值設(shè)為1(步驟S100)并向轉(zhuǎn)接電路24輸出一轉(zhuǎn)接指令信號(hào)指令以把電池塊B1-Bn中與變量N對(duì)應(yīng)的一電池塊BN設(shè)為電壓表23的檢測(cè)對(duì)象(步驟S102)。輸出轉(zhuǎn)接指令信號(hào)后，CPU32讀取由電壓表23檢測(cè)的電池塊BN的電壓VN和由電流表26在電壓表23檢測(cè)的同時(shí)檢測(cè)的電池組10或電池塊BN中的電流IN(步驟S104)。然后，CPU32使得變量N加1(步驟S106)。此外，CPU32判定變量N是否超過值n或CPU32是否已分別讀取所有電池塊B1-Bn的電壓V1-Vn和與電壓V1-Vn對(duì)應(yīng)的電流I1-In(步驟S108)。當(dāng)CPU32尚未讀取所有電池塊B1-Bn的電壓V1-Vn和電流I1-In時(shí)，CPU32重復(fù)從步驟S102到步驟S106的處理過程，直到CPU32判定已讀取所有電池塊B1-Bn的電壓V1-Vn和電流I1-In。當(dāng)CPU32已讀取所有電池塊B1-Bn的電壓V1-Vn和電流I1-In后，CPU32讀取由溫度計(jì)28檢測(cè)的電池組10的溫度T(步驟S110)。CPU32從讀取的溫度T得出電池組10的內(nèi)阻R(步驟S112)。在該示例中，已預(yù)先獲得電池組10的溫度T和電池組10的內(nèi)阻R之間的關(guān)系，并將其作為一圖存儲(chǔ)在ROM34中。當(dāng)給出電池組10的溫度T時(shí)，CPU32從該圖得出電池組10的對(duì)應(yīng)內(nèi)阻R。圖3例示出該圖。順便說一句，在該示例中，為電池組10的電池塊B1-Bn設(shè)置了一個(gè)溫度計(jì)。但是，考慮到電池組10的各電池塊B1-Bn的溫度分布，可以為電池塊B1-Bn設(shè)置多個(gè)溫度計(jì)。
當(dāng)CPU32得出各電池塊B1-Bn的電壓V1-Vn、電流I1-In和內(nèi)阻R后，CPU32把變量N的值設(shè)為1(步驟S114)，然后用下式(式(1))算出電壓差ΔV(步驟S116)。CPU32使得變量N加1(步驟S118)。
ΔV＝|(VN-VN+1)+R×(IN-IN+1)| (1)在變量N超過一值(n-1)前即在算出所有電池塊B1-Bn上的電壓差ΔV前，CPU32重復(fù)步驟S116和S118的處理過程(步驟S120)。CPU32計(jì)算最大電壓差ΔVmax即算出的電壓差ΔV中的最大值(步驟S122)。CPU32判定算出的最大電壓差ΔVmax是否等于或小于一閾值Vref(步驟S124)。如最大電壓差ΔVmax等于或小于閾值Vref，CPU32判定電池組10中沒有過放電的單電池即判定電池組10正常(步驟S126)，然后CPU32終止該程序。另一方面，如最大電壓差ΔVmax大于閾值Vref，CPU32判定電池組10中有一過放電的單電池即判定電池組10過放電，并且例如向LED50輸出一顯示過放電的發(fā)光信號(hào)(步驟S128)而終止該程序。在這里，把最大電壓差ΔVmax用作過放電的判定對(duì)象是基于如下事實(shí)把最大電壓差ΔVmax用作判定對(duì)象可判定電池組10是否有至少一個(gè)單電池過放電。順便說一句，當(dāng)CPU32確定了其中存在一異常單電池的電池塊時(shí)，把步驟S116算出的各電壓差ΔV與閾值Vref作比較即可而不必得出最大電壓差ΔVmax。
圖4為示出一電池塊的端子間電壓V與電流I之間的關(guān)系的說明圖。如圖4所示，由該電池塊的內(nèi)阻R造成的電壓降RI與流過電池塊的電流I成比例地增大，而所檢測(cè)的端子間電壓V變小。因此，當(dāng)CPU32在不同時(shí)間檢測(cè)各電池塊的端子間電壓時(shí)，和當(dāng)檢測(cè)過程中流過電池塊的電流強(qiáng)變變動(dòng)時(shí)，包含在各端子間電壓中的電壓降的值也隨之不同。因此，如在不同時(shí)間檢測(cè)各電池塊的端子間電壓時(shí)只根據(jù)各電池塊的端子間電壓判定電池組是否存在過放電，作出錯(cuò)誤判定的可能性就很大。因此，如在檢測(cè)各端子間電壓的同時(shí)檢測(cè)電流就可用電流和從電池塊的溫度得出的內(nèi)阻算出電壓降。因此可除去電壓降對(duì)端子間電壓的影響，從而能正確判定電池組是否存在過放電。
如上所述，該示例的電池組狀態(tài)判定裝置20在檢測(cè)電池塊B1-Bn的各電壓V1-Vn的同時(shí)檢測(cè)電池塊B1-Bn的各電流I1-In，然后根據(jù)從各電流I1-In和電池組10的內(nèi)阻R得出的各電壓V1-Vn的電壓降判定過放電的異常性。因此，即使在不同時(shí)間檢測(cè)電池塊B1-Bn的各電壓V1-Vn，也可正確判定是否存在過放電。上述電池組狀態(tài)判定裝置20特別適用于負(fù)荷12所需輸出變動(dòng)很大的系統(tǒng)即電池組10中的電流變動(dòng)很大的系統(tǒng)。
此外，由于該示例的電池組狀態(tài)判定裝置20使用電壓表23通過轉(zhuǎn)接電路24檢測(cè)各電池塊B1-Bn的電壓V1-Vn，因此無需為各電池塊B1-Bn提供電壓表，從而該裝置的成本降低。
下面說明判定電池組10各電池塊B1-Bn的開路電壓和內(nèi)阻是否存在異常的操作。圖5和6為示出電池組狀態(tài)判定裝置20的電子控制單元30執(zhí)行的異常性判定程序的一示例的流程圖。每隔預(yù)定時(shí)間反復(fù)執(zhí)行該程序。
當(dāng)執(zhí)行圖5和6的異常性判定程序時(shí)，電子控制單元30的CPU32首先進(jìn)行與圖2中異常性判定程序的從步驟S100到步驟S106的處理幾乎相同的處理。即，CPU32把變量N的值設(shè)為1(步驟S200)，并向轉(zhuǎn)接電路24輸出一與變量N的設(shè)定值對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)接指令信號(hào)(步驟S202)。CPU32讀取電池塊BN的電壓VN和與電壓VN對(duì)應(yīng)的電流IN(步驟S204)，并把讀取的電壓VN和電流IN作為成對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在RAM36的一預(yù)定區(qū)中(步驟S206)。接著，CPU32使得變量N加1(步驟S208)，并且CPU32重復(fù)從步驟S202到步驟S208的處理過程，直到變量N超過值n即判定為CPU32已讀取所有電池塊B1-Bn的各電壓V1-Vn和與電壓V1-Vn對(duì)應(yīng)的各電流I1-In(步驟S210)。
當(dāng)CPU32讀取所有電池塊B1-Bn的電壓V1-Vn和電流I1-In后，CPU32判定從步驟S200到步驟S210的處理是否已重復(fù)預(yù)定次數(shù)(步驟S212)。然后，CPU32重復(fù)該預(yù)定次數(shù)的處理。重復(fù)從步驟S200到步驟S210的處理是為了獲得存儲(chǔ)用于各電池塊B1-Bn的多對(duì)成對(duì)數(shù)據(jù)以進(jìn)行采用最小二乘法(最小二乘方法)的計(jì)算，這在下文介紹。該預(yù)定次數(shù)設(shè)為足以判定電池組10的異常性的成對(duì)數(shù)據(jù)數(shù)。該過程反復(fù)進(jìn)行預(yù)定次數(shù)后，CPU32使用各電池塊B1-Bn的電壓V1-Vn和電流I1-In的多對(duì)成對(duì)數(shù)據(jù)按照最小二乘法計(jì)算與各電池塊B1-Bn對(duì)應(yīng)的斜率(傾角)R1-Rn和截距OCV1-OCVn(步驟S214)。圖7為示出電壓V、電流I、開路電壓OCV和內(nèi)阻R之間的關(guān)系的說明圖。由于電壓V、電流I、內(nèi)阻R和開路電壓OCV之間的關(guān)系可如圖7所示關(guān)系所示，因此如果存儲(chǔ)各電池塊B1-Bn的多對(duì)成對(duì)數(shù)據(jù)(電壓和電流)后則可按照最小二乘法計(jì)算各電池塊B1-Bn的電壓和電流的線性關(guān)系，并可得出分別作為該線性關(guān)系的斜率和截距的內(nèi)阻R、開路電壓OCV。
在以如上所述的方式得出與各電池塊B1-Bn對(duì)應(yīng)的內(nèi)阻R1-Rn和開路電壓OCV1-OCVn后，CPU32把變量N的值設(shè)為1(步驟S216)，并使用下式(式(2)和(3))計(jì)算內(nèi)阻差ΔR和開路電壓差ΔOCV(步驟S218)。CPU32使得變量N加1(步驟S220)。
ΔR＝RN-RN+1(2)ΔOCV＝OCVN-OCVN+1(3)在變量N超過一值(n-1)前即在所有電池塊B1-Bn上的內(nèi)阻差ΔR和開路電壓差ΔOCV已被計(jì)算前，CPU32重復(fù)步驟S218和S220的處理過程(步驟S222)。然后，CPU32計(jì)算算出的內(nèi)阻差ΔR中的最大值(最大內(nèi)阻差)ΔRmax和算出的開路電壓差ΔOCV中的最大值(最大開路電壓差)ΔOCVmax(步驟S224)。CPU32判定算出的最大內(nèi)阻差ΔRmax和算出的最大開路電壓差ΔOCVmax是否分別等于或小于閾值Rref和OCVref(步驟S226)。如最大內(nèi)阻差ΔRmax和最大開路電壓差ΔOCVmax都分別等于或小于閾值Rref和OCVref，CPU32判定電池組10正常(步驟S228)，然后CPU32終止該程序。如最大內(nèi)阻差ΔRmax大于閾值Rref，CPU32判定電池組10中有一內(nèi)阻異常的單電池，并例如向LED50輸出一顯示內(nèi)阻異常的光信號(hào)(步驟S230)而終止該程序。此外，如最大開路電壓差ΔOCVmax大于閾值OCVref，CPU32判定電池組10中有一開路電壓異常的單電池，并例如向LED50輸出一顯示開路電壓異常的光信號(hào)(步驟S232)而終止該程序。在這里，把最大內(nèi)阻差ΔRmax和最大開路電壓差ΔOCVmax分別用作內(nèi)阻和開路電壓的異常性的判定對(duì)象是基于如下事實(shí)把最大內(nèi)阻差ΔRmax和最大開路電壓差ΔOCVmax用作判定對(duì)象可判定電池組10中是否有至少一個(gè)單電池的內(nèi)阻或開路電壓異常。順便說一句，當(dāng)CPU32確定了其中存在異常單電池的電池塊時(shí)，把步驟S224算出的所有內(nèi)阻差ΔR和開路電壓差ΔOCV分別與閾值Rref和OCVref作比較即可，而不必得出最大內(nèi)阻差ΔRmax和最大開路電壓差ΔOCVmax。
如上所述，該示例的電池組狀態(tài)判定裝置20在檢測(cè)電池塊B1-Bn的各電壓V1-Vn的同時(shí)檢測(cè)各電流I1-In，并為各電池塊B1-Bn存儲(chǔ)獲得的電壓和電流的多對(duì)成對(duì)數(shù)據(jù)。此外，裝置20從該多對(duì)成對(duì)數(shù)據(jù)為各電池塊B1-Bn計(jì)算出一線性關(guān)系。裝置20從該線性關(guān)系得出內(nèi)阻(斜率)和開路電壓(截距)以判定電池組的異常性。因此，即使在不同時(shí)間檢測(cè)各電池塊B1-Bn的各電壓V1-Vn，也可精確判定電池組10的內(nèi)阻和開路電壓的異常性。當(dāng)然，由于裝置20使用電壓表23檢測(cè)各電池塊B1-Bn的各電壓V1-Vn，因此無需為各電池塊B1-Bn各提供一電壓表，從而該裝置的成本降低。
盡管該示例的電池組狀態(tài)判定裝置20用于同時(shí)判定電池組10的內(nèi)阻和開路電壓兩者的異常性，但該裝置也可構(gòu)造成只判定內(nèi)阻或開路電壓的異常性。
該示例的電池組狀態(tài)判定裝置20構(gòu)造成把從各電池塊B1-Bn檢測(cè)的電壓和電流存儲(chǔ)為多對(duì)成對(duì)數(shù)據(jù)，用以從該多對(duì)成對(duì)數(shù)據(jù)計(jì)算線性關(guān)系。裝置20然后計(jì)算各電池塊B1-Bn的內(nèi)阻R1-Rn和開路電壓OCV1-OCVn，并計(jì)算內(nèi)阻差ΔR和開路電壓差ΔOCV。但是，也可采用其他方法。例如，通過對(duì)電池塊B1-Bn的電壓V1-Vn中兩電壓之間的偏差用其電壓降校正得出電壓差ΔV并得出與這兩電壓對(duì)應(yīng)的兩電流的平均值(電流平均值)Iave。把該電壓差ΔV與該電流平均值Iave配對(duì)得出成對(duì)數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)該多對(duì)成對(duì)數(shù)據(jù)，并從該多對(duì)成對(duì)數(shù)據(jù)得出一線性關(guān)系以計(jì)算內(nèi)阻差ΔR和開路電壓差ΔOCV。確切地說，在該例中用圖8和9所示異常性判定程序替代圖5和6所示異常性判定程序。
執(zhí)行該異常性判定程序時(shí)，電子控制單元30的CPU32首先進(jìn)行與圖2中異常性判定程序從步驟S100到步驟S108的處理相似的處理。即，CPU32把變量N的值設(shè)為1(步驟S300)，并輸出一與變量N的設(shè)定值對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)接指令信號(hào)(步驟S302)。CPU32讀取與變量N對(duì)應(yīng)的電池塊BN的電壓VN和電流IN(步驟S304)，并使得變量N加1(步驟S306)。CPU32重復(fù)從步驟S302到步驟S306的處理過程，直到變量N超過值n即CPU32已讀取所有電池塊B1-Bn的電壓V1-Vn和電流I1-In(步驟S308)。然后，CPU32判定從步驟S300到步驟S308的處理是否已重復(fù)預(yù)定次數(shù)(步驟S310)。CPU32重復(fù)該處理直到該處理已執(zhí)行預(yù)定次數(shù)。對(duì)從步驟S300到步驟S308的處理過程重復(fù)預(yù)定次數(shù)是為了獲得下文所述的多對(duì)成對(duì)數(shù)據(jù)以用最小二乘法進(jìn)行運(yùn)算。該預(yù)定次數(shù)的數(shù)值設(shè)為足以判定電池組10的異常性的成對(duì)數(shù)據(jù)數(shù)。該過程反復(fù)進(jìn)行預(yù)定次數(shù)后，CPU32讀取電池組10的溫度T(步驟S312)，并從所讀取溫度T得出電池組10的內(nèi)阻R(步驟S314)。順便說一句，得出內(nèi)阻R的處理與圖2程序中步驟S110和S112的處理相同。
然后，CPU32把變量N的值設(shè)為1(步驟S316)。CPU32用一與式(1)相同的式得出電壓差ΔV，并用下式(式(4))得出與該電壓差ΔV對(duì)應(yīng)的電流平均值Iave(步驟S318)。CPU32把該電壓差ΔV和電流平均值Iave存儲(chǔ)為成對(duì)數(shù)據(jù)(步驟S320)。
Iave＝(IN-IN+1)/2 (4)然后，CPU32使變量N加1(步驟S322)。在變量N超過一值(n-1)前即在算出所有電池塊B1-Bn中每?jī)蓚€(gè)電池塊一組(例如B1和B2、B3和B4、...、Bn-1和Bn等)的所有組的電壓差ΔV前，CPU32重復(fù)從步驟S318到步驟S322的處理過程(步驟S324)。
然后，當(dāng)CPU32把電壓差ΔV和電流平均值Iave存儲(chǔ)為電池塊B1-Bn的每一組成對(duì)數(shù)據(jù)時(shí)，CPU32判定是否已將各組的成對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)步驟S310中的預(yù)定次數(shù)即CPU32判定各組的成對(duì)數(shù)據(jù)是否已存儲(chǔ)足以進(jìn)行最小二乘運(yùn)算的次數(shù)(步驟S326)。CPU32重復(fù)從步驟S316到步驟S324的過程直到成對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)預(yù)定次數(shù)。
當(dāng)各組的成對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)預(yù)定次數(shù)時(shí)，CPU32使用最小二乘法計(jì)算電池塊B1-Bn各組的斜率(內(nèi)阻差)ΔR和截距(開路電壓差)ΔOCV(步驟S328)。由于電壓差ΔV、電流平均值Iave、內(nèi)阻差ΔR和開路電壓差ΔOCV之間的關(guān)系可表示為如圖10所示的關(guān)系，因此在存儲(chǔ)各電池塊B1-Bn的多對(duì)成對(duì)數(shù)據(jù)(電壓差ΔV和電流平均值Iave)時(shí)可用最小二乘法得出電壓差ΔV和電流平均值Iave之間的線性關(guān)系。然后，分別得出該直線的斜率即內(nèi)阻差ΔR和截距即開路電壓差ΔOCV。
當(dāng)以如上所述的方式算出內(nèi)阻差ΔR和開路電壓差ΔOCV后，CPU32計(jì)算最大內(nèi)阻差Δrmax即各組內(nèi)阻差ΔR中的最大值和計(jì)算最大開路電壓差ΔOCVmax即各組開路電壓差ΔOCV中的最大值(步驟S330)。CPU32判定最大內(nèi)阻差ΔRmax和最大開路電壓差ΔOCVmax是否分別等于或小于閾值Rref和OCVref(步驟S332)。如最大內(nèi)阻差ΔRmax和最大開路電壓差ΔOCVmax都分別等于或小于閾值Rref和OCVref，CPU32判定電池組10正常(步驟S334)，然后CPU32終止該程序。如最大內(nèi)阻差ΔRmax大于閾值Rref，CPU32判定電池組10中有一內(nèi)阻異常的單電池，并例如向LED50輸出一顯示內(nèi)阻異常的光信號(hào)(步驟S336)而終止該程序。此外，如最大開路電壓差ΔOCVmax大于閾值OCVref，CPU32判定電池組10中有一開路電壓異常的單電池(步驟S338)，并終止該程序。
按照電池組狀態(tài)判定裝置的改進(jìn)例，也可獲得與上例電池組狀態(tài)判定裝置相似的優(yōu)點(diǎn)。
按照上述本發(fā)明的一個(gè)方面，該示例和該改進(jìn)例的電池組狀態(tài)判定裝置根據(jù)多個(gè)電池塊中的電壓差判定電池組是否存在過放電和根據(jù)多個(gè)電池塊的內(nèi)阻差或開路電壓差判定由電池組的內(nèi)阻或電池組的開路電壓造成的異常。但是，由于判定電池組狀態(tài)所需的精度，可根據(jù)多個(gè)電池塊各電池塊的電壓、內(nèi)阻和開路電壓而不使用上述偏差判定電池組的異常性。
以上通過舉例說明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。但是，本發(fā)明不限于這些例子，在本發(fā)明精神和范圍內(nèi)當(dāng)然可用各種方式實(shí)施本發(fā)明。
工業(yè)應(yīng)用性如上所述，本發(fā)明的電池組狀態(tài)判定裝置可使用一無法同時(shí)檢測(cè)多個(gè)電池塊中每一電池塊的電壓的裝置精確判定電池組的狀態(tài)并用一成本更為低廉的裝置精確判定電池組的狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種判定由多個(gè)電池塊串聯(lián)而成的電池組的狀態(tài)的電池組狀態(tài)判定裝置，所述裝置包括在不同時(shí)間測(cè)量所述多個(gè)電池塊的各電壓的電壓測(cè)量裝置；測(cè)量流過所述電池組的電流的電流測(cè)量裝置；以及利用由所述電壓測(cè)量裝置在不同時(shí)間測(cè)量的所述多個(gè)電池塊的各電壓和由所述電流測(cè)量裝置在該各電壓被測(cè)量的同時(shí)測(cè)量的與該各電壓對(duì)應(yīng)的各電流來判定所述電池組的狀態(tài)的狀態(tài)判定裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組狀態(tài)判定裝置，其特征在于，所述電壓測(cè)量裝置包括能檢測(cè)所述電池塊的端子間電壓的電壓表；以及能轉(zhuǎn)接到所述多個(gè)電池塊中一待由所述電壓表檢測(cè)的電池塊上的轉(zhuǎn)接裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組狀態(tài)判定裝置，其特征在于，所述狀態(tài)判定裝置是用于根據(jù)所述電壓測(cè)量裝置測(cè)得的各電壓、所述電流測(cè)量裝置測(cè)得的與該各電壓對(duì)應(yīng)的各電流和所述電池組的與所述電池組的溫度對(duì)應(yīng)的內(nèi)阻來判定所述電池組是否存在過放電的裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池組狀態(tài)判定裝置，其特征在于，所述狀態(tài)判定裝置是考慮從各電壓由所述各電流和所述電池組的內(nèi)阻造成的各電壓的電壓降來判定所述電池組是否存在過放電的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池組狀態(tài)判定裝置，其特征在于，所述狀態(tài)判定裝置是將所述多個(gè)電池塊各電壓中兩電壓的偏差根據(jù)所述各電流中與所述兩電壓對(duì)應(yīng)的兩電流和所述內(nèi)阻進(jìn)行校正以在經(jīng)校正的偏差的絕對(duì)值大于一預(yù)定值時(shí)判定為過放電的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組狀態(tài)判定裝置，其特征在于，所述電池組狀態(tài)判定裝置還包括把所述電壓測(cè)量裝置在不同時(shí)間測(cè)得的所述多個(gè)電池塊的各電壓和所述電流測(cè)量裝置在所述各電壓被測(cè)量的同時(shí)測(cè)得的與所述各電壓對(duì)應(yīng)的所述各電流存儲(chǔ)為多對(duì)與所述各電池塊一一對(duì)應(yīng)的成對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)裝置；其中，所述狀態(tài)判定裝置是根據(jù)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)裝置中的所述多對(duì)成對(duì)數(shù)據(jù)得出各所述電池塊的電壓與電流的線性關(guān)系并根據(jù)所得出的線性關(guān)系計(jì)算各所述電池塊的開路電壓或內(nèi)阻以根據(jù)算出的各所述電池塊的開路電壓或內(nèi)阻判定所述電池組是否存在異常的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池組狀態(tài)判定裝置，其特征在于，所述狀態(tài)判定裝置是在所述多個(gè)電池塊中的兩個(gè)電池塊的開路電壓差大于第一預(yù)定值時(shí)或在所述多個(gè)電池塊中的兩個(gè)電池塊的內(nèi)阻差大于第二預(yù)定值時(shí)判定所述電池組的狀態(tài)為異常的裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組狀態(tài)判定裝置，所述裝置還包括將所述電壓測(cè)量裝置在不同時(shí)間測(cè)得的所述多個(gè)電池塊的各電壓中兩電壓的偏差根據(jù)由所述電流測(cè)量裝置在所述各電壓被測(cè)量的同時(shí)測(cè)得的與所述各電壓對(duì)應(yīng)的所述各電流中與該兩電壓對(duì)應(yīng)的兩電流和與所述電池組的溫度對(duì)應(yīng)的所述電池組的內(nèi)阻進(jìn)行校正的校正裝置；以及存儲(chǔ)多對(duì)成對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)裝置，每一所述成對(duì)數(shù)據(jù)均由該兩電壓的經(jīng)校正的偏差和與該兩電壓對(duì)應(yīng)的該兩電流的平均值構(gòu)成；其中，所述狀態(tài)判定裝置是根據(jù)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)裝置中的所述多對(duì)成對(duì)數(shù)據(jù)得出所述多個(gè)電池塊的所述兩電壓的偏差和所述兩電流的平均值之間的線性關(guān)系并根據(jù)所得出的線性關(guān)系計(jì)算所述多個(gè)電池塊的兩電池塊的開路電壓差或內(nèi)阻差以根據(jù)算出的開路電壓差或內(nèi)阻差判定所述電池組是否存在異常的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池組狀態(tài)判定裝置，其特征在于，所述狀態(tài)判定裝置是在所述兩個(gè)電池塊中的所述開路電壓差大于第一預(yù)定值時(shí)或在所述兩個(gè)電池塊中的所述內(nèi)阻差大于第二預(yù)定值時(shí)判定所述電池組的狀態(tài)為異常的裝置。
全文摘要
為在不同時(shí)間測(cè)量構(gòu)成一電池組的各電池塊的電壓，讀取每一電池塊的電壓(V)和與該電壓同時(shí)測(cè)量的電流(I)(S100－S108)并從該電池組的溫度T得出內(nèi)阻(R)(S110，S112)。與多個(gè)電池塊中各電池塊的兩電壓對(duì)應(yīng)的兩電流差的值(I
文檔編號(hào)G01N27/416GK1572042SQ0282078
公開日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2002年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月9日
發(fā)明者菊池義晃 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社