蓄电池异常警告方法及蓄电池异常警告装置与流程

1.本发明涉及一种检测搭载在车辆上的蓄电池的异常并对车辆的乘员进行警告的蓄电池异常警告方法及蓄电池异常警告装置。


背景技术：

2.以往，作为用于使发生了内部气压上升的异常的蓄电池停止使用的保护装置，专利文献1公开了该保护装置。在专利文献1所公开的保护装置中，以密闭壳体的内部的方式将壳体和盖体结合，当蓄电池内的压力上升时，通过盖体的挠曲来切断壳体和盖体的导通。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开平8－78000号公报
6.发明要解决的课题
7.但是，如上述以往的保护装置那样，如果仅基于蓄电池内的压力来判断异常，则无法区别暂时的原因或重要度低的异常和重要度高的异常，因此存在无法正确地检测重要度高的异常的问题。例如，在搭载于车辆的蓄电池中，蓄电池内部的气压也根据车辆行驶的地区的海拔或蓄电池冷却器的冷却风的强弱而变化。因此，如果仅基于蓄电池内部的气压来判断蓄电池的异常，则无法区别是由于暂时的原因或重要度低的异常而气压上升，还是由于重要度高的异常而气压上升。其结果，存在无法正确地检测热失控这样的重要度高的异常的情况。


技术实现要素：

8.于是，本发明是鉴于上述实际情况而提出的，其目的在于提供一种蓄电池异常警告方法以及蓄电池异常警告装置，能够区别暂时的原因或重要度低的异常和重要度高的异常，正确地检测出重要度高的异常。
9.为了解决上述课题，本发明的一方式的蓄电池异常警告方法及其装置，基于蓄电池组内的气压判定蓄电池中是否发生了压力异常，基于蓄电池的单元电压判定蓄电池中是否发生了电压异常。并且，在判定为蓄电池的压力异常和蓄电池的电压异常在规定时间内都发生的情况下，判定为蓄电池中发生异常，当判定为蓄电池中发生异常时，向车辆的乘员输出警告。
10.发明效果
11.根据本发明，能够区别暂时的原因或重要度低的异常和重要度高的异常，正确地检测出重要度高的异常。
附图说明
12.图1是表示本发明的一实施方式的蓄电池异常警告系统的结构的块图。
13.图2是用于说明本发明的一实施方式的蓄电池异常警告装置的蓄电池的异常警告
方法的时序图。
14.图3是用于说明本发明的一实施方式的蓄电池异常警告装置的蓄电池的异常警告方法的时序图。
15.图4是用于说明本发明的一实施方式的蓄电池异常警告装置的蓄电池的异常警告方法的时序图。
16.图5是表示本发明的一实施方式的蓄电池异常警告装置的蓄电池的异常警告处理的处理顺序的流程图。
具体实施方式
17.以下，参照附图对应用了本发明的一实施方式进行说明。在附图的记载中，对相同部分标注相同符号并省略说明。
18.[蓄电池异常警告系统的结构]
[0019]
图1是表示本实施方式的蓄电池异常警告系统的结构的块图。如图1所示，本实施方式的蓄电池异常警告系统1具备：安装在车辆上的蓄电池组3、安装在车辆控制模块上的蓄电池异常警告装置5、以及设置在车辆的仪表面板上的显示部7。
[0020]
蓄电池异常警告系统1是安装在车辆上，检测在蓄电池组3中发生的异常，并向车辆的乘员发出警告的系统。在蓄电池异常警告系统1中，在蓄电池组3中发生的异常中，区别暂时的原因或重要度低的异常和重要度高的异常，能够检测出重要度高的异常。特别是，蓄电池异常警告系统1具有检测热失控作为重要度高的异常，在达到热连锁之前对乘员进行警告的功能。热失控是由于构成蓄电池组3的锂离子电池的单元(cell)短路而发热、烧损的异常，热连锁是热失控的单元的热传递到周围的单元而产生连锁的异常。另外，在本实施方式中，作为重要度高的异常，以热失控的情况为一例进行说明，但也可以是热失控以外的异常。
[0021]
蓄电池组3是搭载在车辆上，具备锂离子电池的高电压蓄电池组。蓄电池组3具备蓄电池控制器31和压力传感器33a、33b，此外还具备蓄电池冷却器和接线盒。虽然蓄电池组3被密闭，但由于具备通气装置(通气口)，所以内部的气压被缓慢地控制。
[0022]
蓄电池控制器31监视锂离子电池的状态，检测并监视锂离子电池的充电状态、输入输出电压、温度等。特别是，蓄电池控制器31检测构成锂离子电池的单元的最低电压、平均电压、最高电压等，并通过can(controller areanetwork)通信输出到车辆控制模块。
[0023]
压力传感器33a、33b检测蓄电池组3内的气压并通过can通信向车辆控制模块输出。压力传感器设置有两个，即使在任一个压力传感器发生故障的情况下，也能够持续检测蓄电池组3内的气压。另外，在车辆控制模块中，通过比较由两个压力传感器检测出的值来诊断压力传感器的故障。
[0024]
蓄电池异常警告装置5是安装在车辆控制模块(vehicle control module)上，检测蓄电池组3的异常并对车辆的乘员进行警告的装置。如图1所示，蓄电池异常警告装置5具备电压异常判定部51、压力异常判定部53、蓄电池异常判定部55、行驶状态判定部57、警告部59。蓄电池异常警告装置5从蓄电池控制器31获取表示锂离子电池的状态的信息，特别是通过can通信获取构成锂离子电池的单元的最低电压。另外，蓄电池异常警告装置5通过can通信或线束从压力传感器33a、33b获取蓄电池组3内的气压。并且，蓄电池异常警告装置5在
判定为蓄电池组3中发生了异常时，向车辆的乘员输出警告。此时，蓄电池异常警告装置5使显示部7显示警告消息，并且从设置在车室内的扬声器输出警告音或警告消息的声音。
[0025]
电压异常判定部51从蓄电池控制器31获取构成锂离子电池的单元的最低电压，并基于锂离子电池的单元电压判定蓄电池组3中是否发生电压异常。具体地，在单元的最低电压为规定的电压判定阈值以下的情况下，电压异常判定部51判定蓄电池组3中发生了电压异常。另外，电压判定阈值是通过实验或模拟来验证认为在锂离子电池中发生了异常的电压而设定的。
[0026]
另外，在蓄电池组3发生热失控的情况下，由于锂离子电池短路，所以当单元电压下降时不会再次上升。因此，一旦进行了电压异常的判定，则持续该判定。另一方面，在发生了热失控以外的异常的情况下，有时即使单元电压降低也会再次上升，在该情况下解除电压异常的判定。但是，在解除电压异常的判定的情况下，不是只要单元电压超过电压判定阈值即可，如果不超过比电压判定阈值高一定值的电压，则不解除电压异常的判定。另外，在can通信存在异常，不能正常获取数据的情况下，电压异常判定部51为了慎重而判定为发生了电压异常。
[0027]
压力异常判定部53从压力传感器33a、33b获取蓄电池组3中的气压，并基于蓄电池组3中的气压判定蓄电池组3中是否发生压力异常。具体地，在蓄电池组3中的气压的变化量为规定的压力判定阈值以上的状态下经过了规定的确定时间的情况下，压力异常判定部53判定在蓄电池组3中发生了压力异常。
[0028]
在此，压力异常判定部53不是使用蓄电池组3内的气压的绝对值，而是使用气压的变化量来判定压力异常。蓄电池组3内的气压在车辆行驶在海拔高的地域的情况下变低，因此使用气压的绝对值有时会误判定为判定压力异常。于是，压力异常判定部53计算出从一定时间前的气压值开始的变化量，并使用该气压的变化量来判定压力异常。由此，即使车辆行驶的地域的海拔变化而蓄电池组3内的气压变化，也能够正确地判定压力异常。
[0029]
此外，在气压的变化量为压力判定阈值以上的状态下经过了规定的确定时间的情况下，压力异常判定部53判定在蓄电池组3中发生了压力异常。确定时间被设定为在发生了压力异常的情况下认为气压持续上升的时间。即使在蓄电池组3中发生压力异常而气压上升，由于蓄电池组3具备通气装置，因此气压也逐渐下降。因此，在发生了压力异常的情况下，通过实验或模拟来验证压力判定阈值以上的气压的变化量持续的时间，并设定确定时间。另外，对于压力判定阈值，也是通过实验或模拟来验证发生压力异常时的气压的变化量而设定的。
[0030]
当这样判定压力异常时，压力异常判定部53持续判定压力异常，直到在判定蓄电池组3中发生压力异常起经过了规定时间为止，并且当经过了规定时间时，解除压力异常的判定。压力异常判定部53设定持续判定压力异常的持续时间，并且在该持续时间期间，即使蓄电池组3的气压降低，也持续压力异常的判定。然后，当经过了持续时间时，解除压力异常的判定。
[0031]
在蓄电池组3中发生的异常中发生了热失控的情况下，不仅发生压力异常，还发生电压异常。因此，在发生了热失控的情况下，通过实验或模拟来验证从发生压力异常起在多长时间内发生电压异常，并设定持续时间。而且，在持续时间期间判定为电压异常的情况下，由蓄电池异常判定部55判定为蓄电池组3发生了热失控。
[0032]
在判定蓄电池组3中的压力异常和蓄电池组3中的电压异常在规定时间内都发生的情况下，蓄电池异常判定部55判定蓄电池组3中发生了异常。即，在判定在蓄电池组3中发生压力异常并且判定在压力异常的持续时间内也发生电压异常的情况下，蓄电池异常判定部55判定在蓄电池组3中发生异常。此外，在判定蓄电池组3中发生了电压异常时判定为也发生了压力异常的情况下，则蓄电池异常判定部55判定蓄电池组3中发生异常。
[0033]
行驶状态判定部57基于来自车辆控制模块等的信息，判定车辆的行驶状态。具体而言，行驶状态判定部57判断车辆是行驶中还是停车，并将其结果输出到警告部59。
[0034]
当由蓄电池异常判定部55判定为蓄电池组3中发生了异常时，警告部59向车辆的乘员输出警告。具体而言，警告部59向显示部7输出并显示警告消息，并且向设置在车室内的扬声器输出警告音或警告消息的声音。此时，警告部59根据从行驶状态判定部57获取的车辆的行驶状态来改变警告消息。例如，如图1所示，在车辆处于行驶中的情况下，输出“请将车辆安全地停车并退避到车外的安全场所”这样的警告消息，在车辆处于停车中的情况下，输出“请退避到车外的安全场所”这样的警告消息。
[0035]
显示部7是设置在仪表板上的显示器，如图1所示显示警告消息。此外，也可以预先在仪表板上设置警告灯，使该警告灯点亮。在显示警告消息时，同时从扬声器输出警告音或警告消息的声音。
[0036]
另外，蓄电池异常警告装置5具备控制器，控制器由包含微型计算机、微处理器、cpu(central processing unit)的通用的电子电路和存储器等外围设备构成。而且，控制器具有检测蓄电池组3的异常并输出警告的功能。控制器的各功能可以通过一个或多个处理电路来安装。处理电路包含例如包含电路的处理装置等程序化的处理装置，另外，还包含为了执行实施方式中记载的功能而配置的面向特定用途的集成电路(asic)或以往型的电路部件那样的装置。
[0037]
[蓄电池的异常警告方法]
[0038]
接着，说明本实施方式的蓄电池异常警告装置5的蓄电池的异常警告方法。图2是用于说明本实施方式的蓄电池异常警告装置5的蓄电池的异常警告方法的时序图。
[0039]
如图2所示，在时刻t1，蓄电池组3内的气压上升，气压的变化量成为压力判定阈值以上。然后，当在气压的变化量为压力判定阈值以上的状态下经过了确定时间t1之后到达时刻t2时，压力异常判定部53判定在蓄电池组3中发生了压力异常，并且设定压力异常标志。
[0040]
在时刻t2，当压力异常标志被设定时，压力异常判定部53开始对持续时间t2进行计时，并且在持续时间t2期间，即使蓄电池组3中的压力降低，也持续压力异常的判定。但是，由于在持续时间t2的期间没有判定为电压异常，因此，认为时刻t1的压力异常是蓄电池冷却器的制冷剂异常那样的热失控以外的异常。
[0041]
此后，不判定电压异常，在时刻t3，蓄电池组3中的气压再次升高，并且气压的变化量变为压力判定阈值以上。然后，在气压的变化量为压力判定阈值以上的状态下，当经过了确认时间t1并且到达时刻t4时，压力异常判定部53再次判定为在蓄电池组3中发生了压力异常，并且从再次判定出压力异常的时刻t4起再次设定并开始持续时间t2。
[0042]
之后，在时刻t5，最低单元电压成为电压判定阈值以下，电压异常判定部51判定为在蓄电池组3中发生了电压异常，设定电压异常标志。与此同时，蓄电池异常判定部55在持
续时间t2内判定为压力异常和电压异常都发生，因此判定为在蓄电池组3中发生了热失控的异常并设定异常检测标志。之后，警告部59输出警告。
[0043]
这样，蓄电池异常警告装置5在判定为压力异常和电压异常在规定时间内都发生的情况下，判定为在蓄电池组3中发生了异常，因此能够可靠地检测热失控这样的重要度高的异常的发生。例如，如图2的时刻t1的压力异常那样，若仅根据压力异常判定蓄电池的异常，则有可能检测出蓄电池冷却器的制冷剂异常那样的重要度低的异常。但是，通过使用压力异常和电压异常两者来判定蓄电池的异常，能够可靠地检测热失控这样的重要度高的异常的发生。
[0044]
另外，蓄电池异常警告装置5在再次判定了压力异常的发生的情况下，从再次判定了压力异常的时刻起再次设定并开始持续时间t2。由此，即使在同时发生多个异常的情况下，也能够可靠地检测重要度高的异常。例如，在如图2的时刻t1的压力异常那样发生了热失控以外的压力异常的情况下，在时刻t2开始的持续时间t2在判定为电压异常的时刻t5已经结束，因此无法检测出热失控。但是，由于蓄电池异常警告装置5在时刻t4再次设定并开始持续时间t2，因此能够通过时刻t5的电压异常的判定来检测热失控这样的重要度高的异常。
[0045]
接着，基于图3的时序图，说明在发生压力异常之前发生电压异常时的蓄电池的异常警告方法。如图3所示，在时刻t1，最低单元电压成为电压判定阈值以下，电压异常判定部51判定为蓄电池组3发生了电压异常，设定电压异常标志。此后，在蓄电池组3中发生热失控的情况下，单元电压不会再次上升，因此持续电压异常的判断。
[0046]
然后，在时刻t2，蓄电池组3内的气压上升，气压的变化量成为压力判定阈值以上。然后，在气压的变化量为压力判定阈值以上的状态下，当经过了确认时间t1并且到达时刻t3时，压力异常判定部53判定在蓄电池组3中发生了压力异常，并且设定压力异常标志。与此同时，由于蓄电池异常判定部55判定为压力异常和电压异常都发生，所以判定为在蓄电池组3中发生了热失控的异常并设定异常检测标志。之后，警告部59输出警告。
[0047]
这样，蓄电池异常警告装置5在判定为压力异常和电压异常都发生的情况下，判定为在蓄电池组3中发生了异常，所以能够可靠地检测热失控这样的重要度高的异常。
[0048]
接着，基于图4的时序图，说明在经过了持续时间的期间断开了车辆的电源的情况下的蓄电池的异常警告方法。另外，在此对车辆的电源被断开的情况进行说明，但也可以是蓄电池异常警告装置5的电源被断开的情况。如图4所示，在时刻t1，蓄电池组3内的气压上升，气压的变化量成为压力判定阈值以上。然后，当在气压的变化量为压力判定阈值以上的状态下经过了确认时间t1之后到达时刻t2时，压力异常判定部53判定在蓄电池组3中发生了压力异常，并且设定压力异常标志。
[0049]
在时刻t2，当压力异常标志被设定时，压力异常判定部53开始对持续时间t2进行计时，并且在持续时间t2期间，即使蓄电池组3中的气压下降，也持续压力异常的判定。
[0050]
之后，在时间t3当车辆的电源被断开时，压力异常判定部53在存储器中备份压力异常标志。然后，当在时刻t4车辆的电源被接通时，再次设定被备份的压力异常标志，从车辆的电源接通的时刻t4再次设定持续时间t2，并开始计时。
[0051]
然后，在时刻t5，最低单元电压成为电压判定阈值以下，电压异常判定部51判定为在蓄电池组3中发生了电压异常，设定电压异常标志。与此同时，蓄电池异常判定部55在持
续时间t2内判定为压力异常和电压异常都发生，因此判定为在蓄电池组3中发生了热失控的异常并设定异常检测标志。之后，警告部59输出警告。
[0052]
这样，蓄电池异常警告装置5在车辆的电源被断开的情况下，备份压力异常标志，从车辆的电源被接通的时刻起再次设定并开始持续时间t2。由此，即使车辆的电源断开，压力异常标志也不会被清除，因此能够防止持续时间t2中断，能够可靠地检测重要度高的异常。例如，在图4的时刻t2开始的持续时间t2在判定电压异常的时刻t5已经结束，因此无法检测热失控。但是，蓄电池异常警告装置5在车辆的电源被接通的时刻t4再次设定并开始持续时间t2，因此能够通过时刻t5的电压异常的判定来检测热失控这样的重要度高的异常。
[0053]
[蓄电池异常警告处理]
[0054]
接着，说明本实施方式的蓄电池异常警告装置5的蓄电池的异常警告处理。图5是表示本实施方式的蓄电池异常警告装置5的蓄电池的异常警告处理的处理顺序的流程图。蓄电池的异常警告处理在车辆的电源被接通时开始。
[0055]
如图5所示，在步骤s101中，蓄电池异常警告装置5判定是否满足用于诊断蓄电池组3的异常的诊断许可条件。在不满足诊断许可条件的情况下，由于不能正常诊断蓄电池组3的异常，所以不执行图5所示的蓄电池的异常警告处理。诊断许可条件是：供给足够的电源电压以使构成蓄电池异常警告装置5的控制器动作；构成蓄电池异常警告装置5的cpu正常；不使用维护功能；车辆的起动器开断开开等。在满足这些诊断许可条件的情况下进入步骤s103，在不满足的情况下持续判定是否满足诊断许可条件。
[0056]
在步骤s103中，蓄电池异常警告装置5获取用于执行蓄电池的异常警告处理所需的数据。例如，电压异常判定部51从蓄电池控制器31获取最低单元电压的数据，压力异常判定部53从压力传感器33a、33b获取蓄电池组3的气压的数据。
[0057]
在步骤s105中，压力异常判定部53计算从一定时间之前的气压值起的变化量作为蓄电池组3的气压的变化量。但是，压力异常判定部53在满足压力传感器33a、33b没有发生故障和车辆控制模块不是刚启动后或刚从故障恢复后等条件的情况下，计算气压的变化量。
[0058]
在步骤s107中，压力异常判定部53判定在步骤s105中计算出的气压的变化量是否为压力判定阈值以上。在气压的变化量为压力判定阈值以上的情况下进入步骤s115，在气压的变化量小于压力判定阈值的情况下进入步骤s109。
[0059]
在步骤s109中，电压异常判定部51判定蓄电池组3的最低单元电压是否为电压判定阈值以上。在最低单元电压为电压判定阈值以下的情况下进入步骤s111，在最低单元电压大于电压判定阈值的情况下进入步骤s113。
[0060]
在步骤s111中，电压异常判定部51判断在蓄电池组3中发生了电压异常，返回到步骤s107，并持续判定在蓄电池组3中是否发生了压力异常。
[0061]
在步骤s113中，蓄电池异常警告装置5判定车辆的电源是否断开，在断开的情况下，结束本实施方式的蓄电池的异常警告处理。另一方面，在未断开的情况下返回步骤s101，持续执行蓄电池的异常警告处理。
[0062]
另一方面，在步骤s107中判定气压的变化量为压力判定阈值以上的情况下，进入步骤s115，压力异常判定部53判定在气压的变化量为压力判定阈值以上的状态下是否经过了确定时间。在经过确定时间之前气压的变化量降低到小于压力判定阈值的情况下进入步
骤s113，在气压的变化量成为压力判定阈值以上的状态下经过了确定时间的情况下进入步骤s117。
[0063]
在步骤s117中，压力异常判定部53判定为在蓄电池组3中发生了压力异常，并且同时在步骤s119中开始对持续时间进行计时。
[0064]
在步骤s121中，电压异常判定部51判定蓄电池组3的最低单元电压是否为电压判定阈值以上。在最低单元电压为电压判定阈值以下的情况下进入步骤s127，在最低单元电压大于电压判定阈值的情况下进入步骤s123。
[0065]
在步骤s123中，压力异常判定部53判定是否经过了持续时间。在经过了持续时间的情况下，解除压力异常的判定，进入步骤s113，在没有经过持续时间的情况下，进入步骤s125。
[0066]
在步骤s125中，压力异常判定部53判定在持续时间期间是否执行了压力异常的判定，或者在持续时间期间在车辆的电源被断开之后是否切换到接通。在持续时间中进行了压力异常的判定或车辆的电源的切换中的任一个的情况下，返回步骤s119，再次设定并开始持续时间。另一方面，在持续时间期间既没有执行压力异常的判定也没有执行车辆电源的切换，则处理返回到步骤s121，并且持续进行电压异常的判定。
[0067]
在步骤s121中，在最低单元电压为电压判定阈值以下的情况下进入步骤s127。在步骤s127中，电压异常判定部51判断为蓄电池组3发生了电压异常，并且蓄电池异常判定部55判定为蓄电池组3发生了热失控这样的重要度高的异常。
[0068]
在步骤s129中，警告部59向显示部7或扬声器输出警告，结束本实施方式的蓄电池的异常警告处理。
[0069]
[实施方式的效果]
[0070]
如以上详细说明的那样，在本实施方式的蓄电池异常警告装置5中，基于蓄电池组内的气压判定蓄电池中是否发生了压力异常，并基于蓄电池的单元电压判定蓄电池中是否发生了电压异常。并且，在判定为蓄电池的压力异常和蓄电池的电压异常在规定时间内都发生的情况下，判定为蓄电池中发生异常，向车辆的乘员输出警告。由此，能够区别暂时的原因或重要度低的异常和重要度高的异常，正确地检测重要度高的异常，能够可靠地向车辆的乘员警告蓄电池的异常。
[0071]
另外，在本实施方式的蓄电池异常警告装置5中，在蓄电池组内的气压的变化量成为规定的阈值以上的状态下经过了规定的确定时间的情况下，判定为在蓄电池中发生了压力异常。由此，即使搭载了蓄电池的车辆行驶的地区的海拔变化而蓄电池组内的气压变化，也能够正确地判定压力异常。
[0072]
进而，在本实施方式的蓄电池异常警告装置5中，在从判定为蓄电池中发生了压力异常起经过规定时间为止的期间，持续压力异常的判定，当经过规定时间时，解除压力异常的判定。由此，由于蓄电池具备通气装置，即使因压力异常导致气压上升也会缓慢下降的情况下，也能够正确地检测出蓄电池的异常。
[0073]
另外，在本实施方式的蓄电池异常警告装置5中，在从判定为蓄电池中发生了压力异常起经过了规定时间的期间内再次判定为压力异常的情况下，从再次判定为蓄电池的压力异常的时刻起再次设定并开始规定时间。由此，即使在同时发生多个压力异常的情况下，也能够可靠地检测重要度高的异常。
[0074]
进而，在本实施方式的蓄电池异常警告装置5中，在判定为在蓄电池中发生压力异常之后经过了规定时间期间车辆的电源被断开的情况下，从车辆的电源被接通的时刻再次设定并开始规定时间。由此，即使在经过规定时间的期间车辆的电源被断开的情况下，也能够可靠地检测重要度高的异常。
[0075]
另外，上述实施方式是本发明的一例。因此，本发明不限于上述实施方式，即使是该实施方式以外的方式，只要在不脱离本发明的技术思想的范围内，当然可以根据设计等进行各种变更。
[0076]
符号说明
[0077]
1蓄电池异常警告系统
[0078]
3蓄电池组
[0079]
5蓄电池异常警告装置
[0080]
7显示部
[0081]
31蓄电池控制器
[0082]
33a、33b压力传感器
[0083]
51电压异常判定部
[0084]
53压力异常判定部
[0085]
55蓄电池异常判定部
[0086]
57行驶状态判定部
[0087]
59警告部。