本發(fā)明涉及一種控制電池的電池控制器。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有技術(shù)中，諸如混合動力車輛或電動車輛這樣的電動車輛安裝有高壓電池，該高壓電池存儲用于驅(qū)動行駛電機的電力。在電池中設(shè)定使用的下限充電狀態(tài)和上限充電狀態(tài)，并且進行電流的輸入/輸出(充電/放電)，使得以下限與上限之間的充電狀態(tài)使用電池。原因在于：在超過使用的上限充電狀態(tài)的情況下，電池變?yōu)檫^充電狀態(tài)，在低于使用的下限充電狀態(tài)的情況下，電池變?yōu)檫^放電狀態(tài)，并且在任意情況下，電池的性能都劣化。

例如，在日本未審查專利申請公開no.2013-198300中公開了一種技術(shù)，其中，當二次電池以恒定電壓充電時，如果基于二次電池的電壓值和在二次電池中流動的電流值判定二次電池要完全充電，并且該二次電池的周邊溫度等于或高于預(yù)定溫度，則連續(xù)進行恒定電壓充電，并且如果該二次電池的周邊溫度低于預(yù)定溫度，則停止恒定電壓充電，從而防止過充電。

另外，在日本未審查專利申請公開no.2012-249455中公開了一種技術(shù)，其中，當電池的電壓低于閾值時，電源與電池互相連接，并且當電池的電壓高于被判定為比閾值高的預(yù)定值時，電源與電池互相斷開，從而抑制由于過充電引起的電池的劣化。

通常地，基于電池的電壓值計算電池的充電狀態(tài)(soc)，但是當在檢測電池的電壓的電壓檢測器中發(fā)生故障時，soc的正確計算變得困難。

由于該原因，當發(fā)生電壓檢測器的故障并且soc的正確計算變得困難時，為了保護電池，還考慮立即禁止電池的使用。

然而，在將電池用作用于驅(qū)動電動車輛的電源的情況下，能夠預(yù)計的是，當車輛突然不可用時，增加了使用者的不利。

由于考慮到與電池變?yōu)檫^放電狀態(tài)的情況相比，在電池變?yōu)檫^充電狀態(tài)的情況下，對電池及其周圍具有很大影響，所以還考慮了這樣的方法：當故障發(fā)生時，僅允許電池的輸出，并且電動車輛繼續(xù)地行駛。

然而，例如，當在soc低的狀態(tài)下發(fā)生故障時，電池中的電力可能在到達車輛維修人員等之前便耗盡。

鑒于這樣的情況已經(jīng)做出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供一種電池，當在電池的電壓檢測單元中發(fā)生故障時，該電池能夠在適當范圍內(nèi)使用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

[1]根據(jù)電池控制器的方面，電池控制器控制用于將驅(qū)動電力供給到負載裝置的電池，該電池控制器包括：電流檢測單元，該電流檢測單元檢測要從所述電池放出的放電電流和要充電到所述電池的充電電流；故障檢測單元，該故障檢測單元檢測用于檢測所述電池的電壓的電壓檢測器的故障；和接觸器控制單元，該接觸器控制單元設(shè)置在電源線上，以控制接觸器的打開/閉合，所述放電電流和所述充電電流流經(jīng)所述電源線，所述電源線連接所述電池與所述負載裝置。在該電池控制器中，當由所述故障檢測單元檢測到所述電壓檢測器的故障時，所述接觸器控制單元對由所述電流檢測單元檢測到的所述充電電流和所述放電電流積分，計算出通過從所述充電電流的積分值減去所述放電電流的積分值而得到的實際的充電電流量，并且當實際的充電電流量等于或大于預(yù)定值時，通過控制所述接觸器打開而禁止對所述電池充電和從所述電池放電。

[2]在根據(jù)[1]的電池控制器中，所述負載裝置是電動車輛的行駛電機，所述放電電流用于使所述行駛電機運轉(zhuǎn)，并且通過所述行駛電機的再生而產(chǎn)生所述充電電流。

[3]在根據(jù)[2]的電池控制器中，所述電動車輛的車身設(shè)置有充放電連接器，所述充放電連接器能夠連接于用于對所述電池充電的外部充電器，或用于使用所述電池的電力而驅(qū)動的外部裝置，并且所述放電電流用于驅(qū)動所述外部裝置，并且從所述外部充電器供給所述充電電流。

[4]根據(jù)[1]至[3]的任意一項的電池控制器，還包括充電狀態(tài)計算單元，該充電狀態(tài)計算單元基于由所述電壓檢測器檢測到的電壓來計算所述電池的充電狀態(tài)。在該電池控制器中，所述接觸器控制單元基于利用剛好在檢測到所述電壓檢測器的故障之前的電壓而計算的充電狀態(tài)，設(shè)定預(yù)定值。

[5]在根據(jù)[4]的電池控制器中，基于由所述電壓檢測器的剛好在檢測到所述電壓檢測器的故障之前所檢測到的電壓而計算出的充電狀態(tài)越高，所述接觸器控制單元設(shè)定的所述預(yù)定值越小。

[6]在根據(jù)[1]至[5]的任意一項的電池控制器中，所述電池的溫度越高，要由所述接觸器控制單元設(shè)定的所述預(yù)定值越小。

[7]根據(jù)[1]至[6]的任意一項的電池控制器，還包括通知單元，當故障檢測單元檢測到電壓檢測器的故障時，所述通知單元將故障通知使用者。

利用構(gòu)造[1]，當檢測到電池中的電壓檢測器的故障時，對要供應(yīng)到電池的充電電流和從電池輸出的放電電流積分；并且當通過從充電電流的積分值減去放電電流的積分值而得到的實際的充電電流量等于或大于預(yù)定值時，禁止對電池充電和從電池放電。因此，即使在發(fā)生電壓檢測器的故障之后，也能夠在防止周圍部件由于電池的過充電引起的影響，例如，由于電池的故障或發(fā)熱而損壞的同時，有利地繼續(xù)使用電池。此外，當實際的充電電流量處于小于預(yù)定值的范圍中時，允許電池的充電，并從而與禁止電池的充電的情況相比，能夠有利地延長電池的使用壽命，并且提高使用者的便利性。

利用構(gòu)造[2]，當將電池用作用于驅(qū)動電動車輛的電源時，即使在發(fā)生電壓檢測器的故障之后，電動車輛也能夠行駛一段時間。從而，能夠有利地避免在電動車輛行駛時電池變得突然不可用從而使電動車輛熄火的情況，并且有助于道路上的車流。

利用構(gòu)造[3]，當將電池用作用于驅(qū)動外部裝置的電源時，即使在發(fā)生電壓檢測器的故障之后，外部裝置也能夠使用一段時間。從而，在使用者已經(jīng)外出或在停電期間的情況下，能夠有利地提高使用外部裝置時的便利性。

利用構(gòu)造[4]和[5]，由于基于利用剛好在檢測到電壓檢測器的故障之前的電壓而計算的soc，來設(shè)定實際的充電電流量的上限值(預(yù)定值)，所以能夠有利地有效利用電池的性能。

利用構(gòu)造[6]，即使當電池的溫度高時，也能夠防止過充電狀態(tài)。

利用構(gòu)造[7]，將電壓檢測器的故障通知使用者，作為電池的故障，并從而有利地使使用者能夠快速地采取諸如修理這樣的措施。

附圖說明

圖1是圖示出根據(jù)實施例的電池控制器10的配置的說明圖；

圖2是示意性地圖示出電流輸入到電池12和電流從電池12輸出的說明圖；

圖3是圖示出電池控制器10的處理的流程圖。

具體實施方式

下面將參考附圖詳細描述根據(jù)本發(fā)明的電池控制器的優(yōu)選實施例。

圖1是圖示出根據(jù)實施例的電池控制器10的配置的說明圖。

電池控制器10控制向負載裝置供給驅(qū)動電力的電池12。更具體地，例如，電池控制器10是bmu(電池管理單元)，其監(jiān)控電池12的充電狀態(tài)或故障的存在/不存在。

在該實施例中，負載裝置是電動車輛的行駛電機14，并且電池12將驅(qū)動電力供給到行駛電機14。雖然在實施例中描述了僅行駛電機14安裝在電動車輛的驅(qū)動源中的情況，但是本發(fā)明能夠應(yīng)用于安裝有行駛電機14和發(fā)動機兩者的混合動力車輛。

該實施例說明了負載裝置是行駛電機14的情況。如下所說明地，mcu(motorcontrolunit電機控制單元)18、obc(onboardcharger車載充電器)34、汽車空調(diào)或用于使電池12變暖的ptc(positivetemperaturecoefficient正溫度系數(shù))加熱器可以用作本發(fā)明中的負載裝置。

電池12串聯(lián)連接多個電池電芯12a，并且能夠?qū)⒏唠妷狠敵龅叫旭傠姍C14。

另外，電池12設(shè)置有cmu(cellmonitorunit電芯監(jiān)控單元)16，其監(jiān)控各個電池電芯12a的電壓或溫度，并且檢測整個電池12的電壓。cmu16對應(yīng)于電壓檢測器。由cmu16檢測到的各個電池電芯12a的電壓或溫度以及電池12的電壓被輸出到電池控制器10。

行駛電機14使用存儲在電池12中的電力(電池12的放電電流)行駛，并且使電動車輛的車軸旋轉(zhuǎn)。此外，在電動車輛的減速期間，行駛電機14用作發(fā)電機，并從而產(chǎn)生再生電流。由行駛電機14產(chǎn)生的再生電流能夠用于對電池12充電。

mcu18設(shè)置在行駛電機14與電池12之間，以利用容納在該mcu18中的逆變器而將從電池12供給的直流電流轉(zhuǎn)換為交流電流(三相交流電)，并且將轉(zhuǎn)換后的交流電流供給到行駛電機14。更具體地，mcu18連接于控制整個電動車輛的車輛ecu20，并且根據(jù)車輛ecu20所要求的行駛電機14的輸出而驅(qū)動逆變器。

在行駛電機14的再生期間，產(chǎn)生的交流電流通過容納在mcu18中的逆變器而轉(zhuǎn)換為直流電流，以對電池12充電。

另外，電動車輛的車身設(shè)置有充放電連接器24(充電和放電接口)，該充放電連接器24能夠連接于用于對電池12充電的外部充電器40，或能夠連接于用于利用電池12的電力來驅(qū)動的外部裝置42。

外部充電器40是例如安裝在充電站、商業(yè)設(shè)施或使用者的家中的充電器。在將外部充電器40連接到充放電連接器24時，從該外部充電器40供給充電電流。

另外，外部裝置42例如是要在使用者已經(jīng)外出的位置使用的電動車輛中的電器，或安裝在使用者的家中的電器。當外部裝置42連接于充放電連接器24時，由于外部裝置42的驅(qū)動而從電池12供給放電電流。當外部裝置42實際連接于充放電連接器24時，其連接于與該外部裝置42的插頭形狀相符合的適配器。與外部裝置42的插頭形狀相符合的插座(插頭插座)可以與充放電連接器24分離地設(shè)置在電動車輛中。

例如，充放電連接器24可以連接于功率調(diào)節(jié)器裝置(powerconditionerdevice)(v2hdevice)46，其中，外部裝置42的接口與外部充電器互相一體化。例如，功率調(diào)節(jié)器裝置46安裝在使用者的家中，從而能夠通過供給由太陽能發(fā)電等產(chǎn)生的電力而對電動車輛的電池12充電，或者能夠?qū)㈦姵?2的電力通過配電板供給到家中的電器。

將電池12與行駛電機14連結(jié)的電源線pl設(shè)置有主接觸器30，該主接觸器30斷開電池12與行駛電機14之間的電連接。

主接觸器30通過電池控制器10的控制而接通/斷開。例如，當電動車輛開始移動時，電池控制器10接通(閉合)主接觸器30并且接通電動車輛的高壓系統(tǒng)，以形成能夠?qū)㈦娏碾姵?2供給到行駛電機14的狀態(tài)。同時，當電動車輛的操作結(jié)束時，電池控制器10斷開(打開)主接觸器30，以防止電流在電動車輛停止時(在高壓系統(tǒng)的停止時)流到電源線pl。

為了抑制當主接觸器30接通時(當高電壓電路連接時)的涌流，將預(yù)充電接觸器和預(yù)充電電阻器(在圖中未示出)分別設(shè)置在主接觸器30的正電極側(cè)或負電極側(cè)。

充電接觸器32設(shè)置在電源線pl與充放電連接器24之間，以斷開電池12與充放電連接器24之間的電連接。充電接觸器32通過obc34的控制而接通/斷開。obc34檢測與充放電連接器24的連接狀態(tài)。從而，當沒有東西連接到充放電連接器24時，obc34斷開(打開)充電接觸器32，使得電流不供給到充放電連接器24；同時，當外部充電器40或外部裝置42連接于充放電連接器24時，obc34接通(閉合)充電接觸器32，以形成能夠使電力在所連接的裝置與電池12之間傳遞的狀態(tài)。

在電源線pl上，設(shè)置安培計22，以檢測要輸入到電池12和從電池12輸出的電流，即，要從電池12放電的放電電流和要充電到電池12的充電電流。安培計22對應(yīng)于電流檢測單元。

由安培計22檢測到的值輸出到電池控制器10。

在圖1中，安培計22從主接觸器30設(shè)置在行駛電機14附近。然而，安培計22可以從主接觸器30設(shè)置在電池12附近。

例如，顯示單元26是設(shè)置在駕駛員可見的位置處的監(jiān)控器或顯示燈。在該實施例中，顯示單元26用作通知單元，當在cmu16(用作電壓檢測器)的故障時，該顯示單元26通過后述的通知控制單元108將該情況通知給駕駛員并且催促駕駛員采取諸如修理這樣的措施。

例如，作為電池控制器10的bmu包括cpu、存儲和記憶控制程序的rom、用作控制程序的操作空間的ram、以可重寫方式保持各種類型的數(shù)據(jù)的eeprom、以及與周邊電路交互的接口單元。

當由cpu執(zhí)行控制程序時，電池控制器10用作soc計算單元102、充電/放電控制單元104、故障檢測單元106、通知控制單元108和接觸器控制單元110。

soc計算單元102基于由用作電壓檢測器的cmu16所檢測到的電池12(或電池電芯12a)的電壓，計算電池12的充電狀態(tài)。

例如，soc計算單元102基于表示電池12的電壓與充電狀態(tài)之間的相互關(guān)系的map圖，計算電池12的充電狀態(tài)。

在檢測到cmu16的故障之后，soc計算單元102不能精確地計算充電狀態(tài)。

充電/放電控制單元104基于由soc計算單元102所計算的電池12的充電狀態(tài)，控制要輸入到電池12和從電池12輸出的電流的量。更具體地，充電/放電控制單元104控制電池12的soc不超過規(guī)定的電池12的使用上限soc且不低于使用下限soc。

具體地，例如，當電池12的soc到達使用上限soc附近時，通過禁止行駛電機14的再生操作或抑制其再生量，而抑制電流輸入到電池12，并且通過制動機構(gòu)的動作而得到減速量。

另外，例如，當電池12的soc到達使用下限soc附近時，促進外部充電器40的充電，并且控制電池12通過行駛電機14的再生操作而充電。

故障檢測單元106檢測作為電壓檢測器的cmu16的故障。

例如，當來自cmu16的信號的輸出中斷或處于與正常情況不同的電平時，故障檢測單元106判定cmu16的故障發(fā)生。

當由故障檢測單元106檢測到cmu16的故障時，通知控制單元108輸出用于將該情況通知到顯示單元26的信息。在該實施例中，假設(shè)通知cmu16的故障作為電池12不能正常使用的狀態(tài)，即，作為電池12的故障。

接觸器控制單元110控制設(shè)置在電源線pl上的接觸器30的打開/閉合，電池12的放電電流和充電電流流經(jīng)該電源線pl。

例如，當電動車輛的操作結(jié)束時，接觸器控制單元110斷開(打開)主接觸器30，并從而防止電流在電動車輛停止時流到電源線pl。另外，當電動車輛開始移動時，接觸器控制單元110接通(閉合)主接觸器30，并從而形成能夠?qū)㈦娏碾姵?2供給到行駛電機14的狀態(tài)。

此外，當由故障檢測單元106檢測到用作電壓檢測器的cmu16的故障時，接觸器控制單元110對到電池12的充電電流和從電池12的放電電流求積分。而且，當通過從充電電流減去放電電流而得到的實際的充電電流等于或大于預(yù)定值時，接觸器控制單元110通過控制主接觸器30斷開而禁止對電池12充電和從電池12放電。

電池控制器10通過can連接于obc34或車輛ecu。

圖2是示意性地圖示出電流輸入到電池12和從電池12輸出的說明圖。

在圖2中，向電池12輸入的/從電池12輸出的電流量(左縱軸)由條形圖表示，其中，正方向表示充電電流，并且負方向表示放電電流。另外，通過從充電電流的積分值減去放電電流的積分值而得到的實際的充電電流量(右縱軸)由線圖表示。水平軸表示從cmu16的故障檢測經(jīng)過的時間。

當將檢測到cmu16的故障的時間定義為時間t0時，將在該時間時的電池12的soc定義為基準socs0。由線圖表示的電池12的soc與實際的充電電流量成比例。

在時間t1至t3以及t7至t9，行駛電機14運轉(zhuǎn)，并且電流從電池12放電。在這種情況下，電池12的soc變小。

在時間t4至t6以及t10至t13，行駛電機14再生，通過再生電流對電池12充電。在這種情況下，電池12的soc上升。

在電動車輛的行駛期間，當順次進行行駛電機14的運轉(zhuǎn)操作和再生操作時，電池12的soc與這些操作相關(guān)地增大和減小。

如上所述，在通常時間(在電壓檢測器的非故障期間)，通過充電/放電控制單元104將電池12的soc控制在規(guī)定的可用范圍內(nèi)。

另一方面，當故障檢測單元106檢測到用作電壓檢測器的cmu16的故障時，難以檢測正確的soc，并且電池12可能過充電。

從而，接觸器控制單元110對到電池12的充電電流和從電池12的放電電流求積分。因此，當通過從充電電流的積分值減去放電電流的積分值而得到的實際的充電電流量(圖2中的線圖)變得等于或大于預(yù)定值時，接觸器控制單元110通過控制主接觸器30斷開而禁止對電池12充電和從電池12放電。

在圖2中，例如，將實際的充電電流量的預(yù)定值設(shè)定為ix。在實際的充電電流量變?yōu)閕x的時間t13時，主接觸器30斷開，并且可以禁止對電池12充電和從電池12放電。

例如，可以基于由soc計算單元102以剛好在檢測到cmu16的故障之前的電壓為基礎(chǔ)而計算出的soc，來設(shè)定ix。為了防止電池12的過充電狀態(tài)，即，將預(yù)定值ix設(shè)定為與剛好在檢測到cmu16的故障之前的soc成反比。在這種情況下，當soc接近滿充電(100％)時，將預(yù)定值ix設(shè)定為小值，而當soc接近0％時，將預(yù)定值ix設(shè)定為大值。

此外，可以基于電池12的溫度來設(shè)定預(yù)定值ix。更具體地，當電池12的溫度變高時，將預(yù)定值ix設(shè)定得較低，并從而可以將從故障檢測時間的充電電流的余量設(shè)定得小。

這是因為：可以預(yù)測的是，相比于低溫時，在高溫時，電池12的電阻值低，電流容易流動，并且soc容易增大。

在圖2中，對電動車輛的行駛的情況進行了描述。然而，可以相似地對如下情況進行描述：在電動車輛停止時通過與外部裝置42連接而將電動車輛用作電源的情況，或者通過與外部充電器40連接而對電動車輛充電的情況。

即，即使在cmu16的故障期間，外部裝置42也能夠通過與電池12連接而使用，并且在實際的充電電流量不超過預(yù)定值ix的范圍內(nèi)，外部裝置42能夠通過對電池12充電而繼續(xù)地使用。

圖3是圖示出電池控制器10的處理的流程圖。

在圖3的流程圖的初始狀態(tài)下，假設(shè)主接觸器30斷開(打開)。

當電動車輛啟動時(步驟s300：是)，電池控制器10控制接觸器控制單元110，使得主接觸器30接通(閉合)，從而使得能夠從電池12輸入/輸出電力(步驟s302)。

隨后，故障檢測單元106判定是否已經(jīng)發(fā)生cmu16的故障(步驟s304)。

當尚未發(fā)生故障時(步驟s304：否)，soc計算單元102從cmu16獲取電池12的電壓，計算soc(步驟s306)，并且控制充電/放電控制單元104，使得電池12的soc處于規(guī)定的可用范圍內(nèi)(步驟s308)。

當電動車輛的操作未結(jié)束時(步驟s310：否)，電池控制器10返回步驟s304，并且重復(fù)后續(xù)的步驟。然后，當電動車輛的操作結(jié)束時(步驟s310：是)，主接觸器30由接觸器控制單元110斷開(打開)(步驟s311)，并且該流程圖的處理結(jié)束。

另一方面，當在步驟s304中已經(jīng)發(fā)生故障時(步驟s304：是)，通知控制單元108將用于通知電池12的故障的信息輸出到顯示單元26(步驟s312)。使用者能夠觀察顯示單元26的通知，識別電池12處于與正常狀態(tài)不同的狀態(tài)，并且以簡單方式快速進行諸如修理這樣的措施。

此外，接觸器控制單元110獲取由安培計22檢測的流經(jīng)電源線pl的電流值(步驟s314)，并且計算通過從充電電流的積分值減去放電電流的積分值而得到的實際的充電電流量(步驟s316)。在實際的充電電流量等于或大于預(yù)定值之前(步驟s318：否)，處理返回步驟s314，獲取電流值并且計算實際的充電電流量。

當實際的充電電流量等于或大于預(yù)定值時(步驟s318：是)，接觸器控制單元110斷開(打開)主接觸器30，并且禁止電流輸入到電池12和從電池12輸出電流(步驟s320)。

另外，通知控制單元108將用于通知電池12不可用的情況的信息輸出到顯示單元26(步驟s322)，并且流程圖的處理結(jié)束。

如上所述，根據(jù)實施例的電池控制器10，當檢測到電池12中的電壓檢測器(cmu16)的故障時，對要供給到電池12的充電電流和從電池12輸出的放電電流積分；并且當通過從充電電流的積分值減去放電電流的積分值而得到的實際的充電電流量等于或大于預(yù)定值時，禁止對電池12充電和從電池12放電。

因此，即使在發(fā)生電壓檢測器(cmu16)的故障之后，也能夠有利地繼續(xù)使用電池12，同時防止周圍部件由于電池12的過充電產(chǎn)生的影響，例如，由于電池12的故障或發(fā)熱，而損壞。

此外，當實際的充電電流量處于小于預(yù)定值的范圍中時，允許電池12的充電，并從而與禁止電池12的充電的情況相比，能夠有利地延長電池12的使用壽命，并且提高使用者的便利性。

此外，根據(jù)電池控制器10，當將電池12用作用于驅(qū)動電動車輛的電源時，即使在發(fā)生電壓檢測器(cmu16)的故障之后，電動車輛也能夠行駛一段時間。從而，能夠有利地避免在電動車輛外出時電池12變得突然不可用從而電動車輛熄火的情況，并且有助于道路上的車流。

根據(jù)電池控制器10，當將電池12用作用于驅(qū)動外部裝置42的電源時，即使在發(fā)生電壓檢測器(cmu16)的故障之后，外部裝置42也能夠使用一段時間。從而，在使用者已經(jīng)外出或在停電期間的情況下，能夠有利地提高使用外部裝置42時的便利性。

根據(jù)電池控制器10，由于是基于使用剛好在檢測到電壓檢測器(cmu16)的故障之前的電壓所計算的soc來設(shè)定實際的充電電流量的上限值(預(yù)定值)，所以能夠有利地有效利用電池的性能。

根據(jù)電池控制器10，將電壓檢測器(cmu16)的故障通知使用者作為電池12的故障，并從而有利地使使用者能夠快速采取諸如修理這樣的措施。