CN112242730B - 电池监视装置 - Google Patents

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Abstract

一种电池监视装置，包括：与第一电气路径连接的电源端子；与第二电气路径连接的电压输入端子；与第三电气路径连接的信号控制单元；与第四电气路径连接的响应信号输入端子；以及计算单元。信号控制单元构造成使规定的AC信号从蓄电池输出，其中蓄电池本身是用于输出规定的AC信号的电源。计算单元构造成基于蓄电池对规定的AC信号的响应信号，来对蓄电池的复阻抗进行计算。此外，第一电气路径至第四电气路径中的至少一个与其他电气路径中的至少一个合并为与蓄电池连接的电气路径。

Description

电池监视装置
技术领域
本公开涉及电池监视装置。
背景技术
已知有一种对蓄电池的复阻抗进行测量，从而对蓄电池的状态进行监视的技术(例如，参见日本专利JP6226261B2号)。具体地，根据该技术，矩形波信号被应用于蓄电池。然后，基于蓄电池的响应信号，将蓄电池的复阻抗特性计算为矩形波信号。此后，基于计算出的复阻抗特性来确定蓄电池的SOH(即，健康状态)。
然而，当上述技术被用于电池监视装置以对车辆蓄电池的复阻抗进行测量时，可能会发生以下问题。即，需要采用诸如电力控制器的装置，以将矩形波信号应用于蓄电池。使用这种装置将导致电池监视装置的尺寸和制造成本增加。此外，需要在电池监视装置中设置各种端子，诸如用于输入/输出电力的端子、用于向蓄电池输出信号的端子、用于对蓄电池的电压进行测量的端子以及用于对蓄电池的响应信号进行测量的端子。因此，电池监视装置的端子数量将变大，从而增加在将电池监视装置组装到蓄电池期间用于将电池监视装置的端子与蓄电池的电源端子连接的时间和成本。当使用上述技术来对包括多个蓄电池的车辆电池包的状态进行监视时，该问题尤其显著。
发明内容
本公开是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种体积小且易于以低成本制造的电池监视装置。
根据本公开，提供一种用于对蓄电池的状态进行监视的电池监视装置。该电池监视装置包括：
电源端子，上述电源端子与第一电气路径连接，并且经由该电源端子，驱动电力从蓄电池通过第一电气路径被供给到电池监视装置；
电压输入端子，上述电压输入端子与上述第二电气路径连接，并且经由上述电压输入端子，蓄电池的端子电压通过第二电气路径被输入到电池监视装置，以由电池监视装置进行测量；
信号控制单元，上述信号控制单元与第三电气路径连接，并且构造成使规定的AC信号通过第三电气路径从蓄电池输出；
响应信号输入端子，上述响应信号输入端子与第四电气路径连接，并且经由响应信号输入端子，蓄电池对AC信号的响应信号通过第四电气路径被输入到电池监视装置；以及
计算单元，上述计算单元构造成基于响应信号来对蓄电池的复阻抗进行计算，
其中，
信号控制单元构造成使规定的AC信号从蓄电池输出，其中，蓄电池本身是用于输出规定的AC信号的电源，并且
第一电气路径、第二电气路径、第三电气路径和第四电气路径中的至少一个与其他电气路径中的至少一个合并为与蓄电池连接的电气路径。
通过上述构造，信号控制单元使规定的AC信号从蓄电池输出，其中蓄电池本身是用于输出规定的AC信号的电源。因此，不需要为了对蓄电池的复阻抗进行测量的目的，使用外部电源来对蓄电池施加干扰(即，使规定的AC信号从蓄电池输出)。其结果是，可以减少电池监视装置的部件数量和尺寸，从而降低制造成本。
此外，对于车载蓄电池，通常连接有诸如保护元件和滤波电路等***装置。因此，当AC信号作为对蓄电池的干扰被输入时，AC信号的一部分可能会泄漏到***装置。因此，如果基于蓄电池对输入的AC信号的响应信号来对蓄电池的复阻抗进行计算，则因AC信号的泄漏导致的响应信号中的误差，可能无法确保复阻抗的计算的准确性。
相反，通过根据本公开的电池监视装置的上述构造，信号控制单元使规定的AC信号从蓄电池输出，其中蓄电池本身是用于输出规定的AC信号的电源。因此，可以通过信号控制单元和蓄电池来实现闭合电路。其结果是，可以消除从蓄电池到***装置的电流泄漏，从而对响应信号中的误差的发生进行抑制。
此外，通过上述构造，第一电气路径、第二电气路径、第三电气路径和第四电气路径中的至少一个与其他电气路径中的至少一个合并。
因此，可以减少与蓄电池的电源端子接合的电池监视装置的电气路径的数量。其结果是，在将电池监视装置组装到蓄电池的期间，可以减少将电气路径接合到电源端子的时间和成本。
附图说明
图1是电源***的示意构造图。
图2是根据第一实施方式的电池监视装置的构造图。
图3是示出根据第一实施方式的复阻抗计算处理的流程图。
图4是示出根据第一实施方式的电池单元与电池监视装置之间的电连接的示意图。
图5A是示出电池监视装置的响应信号输入端子分别与电池单元的电源端子连接的不期望位置的示意图。
图5B是示出电池监视装置的响应信号输入端子分别与电池单元的电源端子连接的期望位置的示意图。
图6是根据第二实施方式的电池监视装置的构造图。
图7是示出根据第二实施方式的复阻抗计算处理的流程图。
图8是根据第三实施方式的电池监视装置的构造图。
图9是示出根据第三实施方式的复阻抗计算处理的流程图。
图10是根据第四实施方式的电池监视装置的构造图。
图11是示出根据第四实施方式的电池单元与电池监视装置之间的电连接的示意图。
图12是根据第五实施方式的电池监视装置的构造图。
图13是示出根据第五实施方式的电池单元与电池监视装置之间的电连接的示意图。
图14是根据第六实施方式的电池监视装置的构造图。
图15是根据变形例的电池监视装置的构造图。
图16是示出根据另一变形例的复阻抗计算处理的流程图。
图17是示出根据又一变形例的电池单元与电池监视装置之间的电连接的示意图。
图18是示出根据又一变形例的电池监视装置的电路板的示意图。
具体实施方式
下面，参考附图对示例性实施方式进行描述。应当注意，为了明确和理解，已在每幅图中尽可能对在整体说明中具有相同功能的相同部件标注相同的附图标记，并且为了避免赘述，不再对相同部件进行重复说明。
[第一实施方式]
图1示出在车辆(例如，混合动力车辆或电动车辆)中设置的电源***10的总体构造，并且在该电源***10中使用根据第一实施方式的电池监视装置50。
如图1所示，电源***10包括：作为旋转电机的电动机20；用作向电动机20供给三相交流电流的电力转换器的逆变器30；能再充电的电池包40；用于对电池包40的状态进行监视的电池监视装置50；以及对电动机20和逆变器30进行控制的ECU 60。
电动机20是车辆的主机。电动机20与车辆的驱动轮(未示出)机械连接，使得在电动机20与驱动轮之间传递机械动力(或转矩)。在本实施方式中，电动机20由三相永磁同步电动机实现。
逆变器30构造成具有多对上臂和下臂的全桥电路。上臂和下臂的对数等于电动机20的相绕组的数量。上臂和下臂中的每一个具有开关(或半导体开关元件)。在操作中，通过打开/关闭上臂和下臂的开关来对供给到电动机20的相绕组的电流进行控制。
具体地，在逆变器30中设置有逆变器控制器(未示出)。逆变器控制器基于在电动机20中检测出的各种类型的信息和动力运行驱动请求(或转矩产生请求)或电力产生请求，来对逆变器30中开关的接通/关断进行控制，从而对电动机20的相绕组的通电进行控制。更具体地，逆变器控制器经由逆变器30来对从电池包40到电动机20的电力的供给进行控制，从而驱动电动机20在动力运行模式(或转矩产生模式)下工作。除此之外，当电动机20以发电模式工作时(即，电动机20由例如从车辆的驱动轮传递的机械动力驱动以产生三相AC电力)，逆变器控制器控制逆变器30用作整流器以将由电动机20产生的三相AC电力整流成DC电力，然后，DC电力被供给到电池包40以对该电池包40充电。即，在本实施方式中，电动机20构造为在电力运行模式或发电模式中选择性地工作的电动发电机。此外，逆变器30构造为选择性地用作逆变器或整流器的电力转换器。
电池包40经由逆变器30而与电动机20电连接。电池包40的端子电压(即，两个端子之间的电压)大于或等于例如100V。电池包40构造成具有多个电池模块41，这些电池模块41彼此串联连接。此外，电池模块41中的每一个均构造成具有多个彼此串联连接的电池单元42。电池单元42可以通过例如锂离子电池或镍金属氢化物电池来实现。即，每个电池单元42是包括电解液和成对的电极的蓄电池。
在与电池包40的正电极侧电源端子连接的正电极侧电源路径L1，连接有诸如逆变器30等电负载的正电极侧端子。另一方面，在与电池包40的负电极侧电源端子连接的负电极侧电源路径L2，连接有电负载的负电极侧端子。此外，在正电极侧电源路径L1和负电极侧电源路径L2中的每一个中，设置有SMR(即，***主继电器)开关，以选择性地允许和中断流过电源路径的电流。
设置电池监视装置50以对每个电池单元42的SOC(即，充电状态)和/或SOH(即，健康状态)进行监视。更特别地，在本实施方式中，对于每个电池单元42，设置有电池监视装置50中的相应一个，以对电池单元42的SOC和/或SOH进行监视。电池监视装置50与ECU 60连接，以便将电池单元42的监视状态输出到ECU 60。稍后将详细描述电池监视装置50的构造。
ECU 60基于各种类型的信息来选择性地向逆变器控制器发出动力运行驱动请求或发电请求。各种类型的信息例如包括加速器操作信息、制动器操作信息、车速和电池包40的状态。
接下来，将参考图2对根据本实施方式的电池监视装置50中的每一个的构造进行描述。此外，如前所述，在本实施方式中，对于每个电池单元42，设置有电池监视装置50中的相应一个。
如图2所示，电池监视装置50中的每一个包括ASIC(专用集成电路)50a、滤波单元55和电流调制电路56。
ASIC 50a包括稳定电源单元51、输入/输出单元52、通信单元54以及用作计算单元的微型计算机53。
稳定电源单元51与电池单元42的电源线连接。稳定电源单元51构造成从电池单元42向输入/输出单元52、微型计算机53和通信单元54供给电力。因此，输入/输出单元52、微型计算机53和通信单元54可以通过由稳定电源单元51所供给的电力来工作。稳定电源单元51具有用作电源端子的正电极侧端子51a和负电极侧端子51b，驱动电力经由该电源端子从电池单元42供给到电池监视装置50。
输入/输出单元52与作为监视目标的电池单元42连接。具体地，输入/输出单元52具有DC电压输入端子57，经由该DC电压输入端子57，电池单元42的DC电压(或端子电压)被输入到电池监视装置50(或由电池监视装置50测量)。在电池单元42与DC电压输入端子57之间设置有滤波单元55。更具体地，DC电压输入端子57包括正电极侧输入端子57a和负电极侧输入端子57b。另一方面，滤波单元55具有作为滤波电路的RC(电阻器电容器)滤波器55a和作为保护元件的齐纳二极管55b。RC滤波器55a和齐纳二极管55b设置在输入/输出单元52的正电极侧输入端子57a与负电极侧输入端子57b之间。即，RC滤波器55a和齐纳二极管55b与电池单元42并联连接。此外，在本实施方式中，正电极侧输入端子57a和负电极侧输入端子57b用作电压输入端子，经由该电压输入端子，电池单元42的端子电压被输入到电池监视装置50且由电池监视装置50测量。
此外，输入/输出单元52还具有响应信号输入端子58，经由该响应信号输入端子58，指示电池单元42的内部复阻抗信息的响应信号(或电压变化)被输入到电池监视装置50。具体地，响应信号输入端子58包括用作响应信号输入端子的正电极侧输入端子58a和负电极侧输入端子58b，响应信号经由该响应信号输入端子被输入到电池监视装置50。
此外，输入/输出单元52与用作信号控制单元的电流调制电路56连接。输入/输出单元52具有指令信号输出端子59a，经由该指令信号输出端子59a，指令信号被输出到电流调制电路56，该指令信号是表示对电流调制电路56进行指令以使规定的正弦波信号(或AC信号)从电池单元42输出的指令。此外，输入/输出单元52还具有反馈信号输入端子59b，经由该反馈信号输入端子59b，从电池单元42实际输出(或实际流出)的电流信号作为反馈信号经过电流调制电路56被输入到输入/输出单元52。
输入/输出单元52还与微型计算机53连接，以便将经由DC电压输入端子57输入的DC电压、经由响应信号输入端子58输入的响应信号和经由反馈信号输入端子59b输入的反馈信号输出到微型计算机53。此外，输入/输出单元52在其中包括AD(模数)转换器(未示出)，AD转换器构造成将输入的模拟信号转换成数字信号，并且将所得的数字信号输出到微型计算机53。
此外，输入/输出单元52构造成：从微型计算机53输入指令信号；并且经由指令信号输出端子59a将指令信号输出到电流调制电路56。此外，输入/输出单元52在其中还包括DA(数模)转换器(未示出)，DA转换器构造成将从微型计算机53输入的数字信号转换为模拟信号，并且将所得的模拟信号输出到电流调制电路56。
在本实施方式中，DC偏置被施加到由向电流调制电路56的指令信号所指示的正弦波信号，以防止正弦波信号变为负电流(或相对于电池单元42的反向电流)。
电流调制电路56构造成使规定的AC信号(即，正弦波信号)从作为监视目标的电池单元42输出，其中电池单元42本身是用于输出规定的AC信号的电源。具体地，电流调制电路56包括：半导体开关元件(例如，MOSFET)56a；以及与半导体开关元件56a串联连接的电阻器56b。半导体开关元件56a的漏极端子与电池单元42的正电极侧电源端子71a连接，并且半导体开关元件56a的源极端子与电阻器56b的一端串联连接。此外，电阻器56b的另一端连接到电池单元42的负电极侧电源端子71b。半导体开关元件56a构造成能够对在其漏极与其源极之间流动的电流量进行调节。
此外，电池单元42的正电极侧电源端子71a和负电极侧电源端子71b分别与电池单元42的正电极和负电极连接(见图5A和图5B)。期望的是，在电池单元42的电源端子71a、71b的所有可连接部中，响应信号输入端子58分别连接到位于最靠近电池单元42的电极的位置处的那些可连接部(见图5B)。类似地，期望的是，DC电压输入端子57分别连接到位于最靠近电极的位置处的电源端子71a、71b的那些可连接部，或是连接到位于第二靠近电极的位置处的电源端子71a、71b的那些可连接部，其中，响应信号输入端子58连接到最靠近电极的可连接部。在这些情况下，可以使由主电流或均衡电流引起的电压降对经由响应信号输入端子58输入到电池监视装置50的响应信号和经由DC电压输入端子57输入到电池监视装置50的DC电压的影响最小化。
此外，在电流调制电路56中，设置有连接到电阻器56b两端以用作电流检测单元的电流检测放大器56c。具体地，电流检测放大器56c构造成对流过电阻器56b的信号(即，电流信号)进行检测，并且将检测信号作为反馈信号输出到输入/输出单元52的反馈信号输入端子59b。
此外，在电流调制电路56中，还设置有反馈电路56d。该反馈电路56d构造成：(1)从输入/输出单元52的指令信号输出端子59a输入指令信号，并且从电流检测放大器56c输入反馈信号；(2)将指令信号与反馈信号进行比较；以及(3)将表示比较结果的信号输出到半导体开关元件56a的栅极端子。
基于从反馈电路56d输出的信号，半导体开关元件56a对施加在其栅极与其源极之间的电压进行调节，以对在其漏极与其源极之间流动的电流量进行调节，从而使由指令信号所指示的正弦波信号(或规定的AC信号)从电池单元42输出。此外，当由指令信号所指示的正弦波信号的波形与实际流过电阻器56b的正弦波信号的波形之间存在偏差时，半导体开关元件56a基于从反馈电路56d输出的信号来调节电流量，从而校正偏差。因此，可以使流过电阻器56b的正弦波信号稳定。
接下来，将参考图3描述根据本实施方式对每个电池单元42的复阻抗进行计算的处理。该处理由相应的电池监视装置50在规定的周期内重复执行。
在复阻抗计算处理中，首先，在步骤S101中，相应的电池监视装置50的微型计算机53在规定的频率范围内对复阻抗的测量频率进行设定。
在步骤S102中，微型计算机53基于在步骤S101中设定的测量频率来对正弦波信号(或规定的AC信号)的频率进行设定。然后，微型计算机53将指令信号输出到输入/输出单元52。如前所述，指令信号是表示对电流调制电路56进行指令以使正弦波信号从电池单元42输出的指令。
在指令信号被输入到输入/输出单元52时，该输入/输出单元52通过DA转换器的数模转换将指令信号输出到电流调制电路56。然后，根据指令信号，电流调制电路56使正弦波信号从作为监视目标的电池单元42输出，其中，电池单元42本身是用于输出正弦波信号的电源。
更具体地，在电流调制电路56中，半导体开关元件56a基于经由反馈电路56d输入到其中的信号来调节电流量，从而使由指令信号所指示的正弦波信号从电池单元42输出。因此，正弦波信号从电池单元42输出。
在从电池单元42输出正弦波信号时，换言之，在对电池单元42施加干扰时，电池单元42的端子之间的电压发生变化，电压变化表示电池单元42的内部复阻抗信息。然后，输入/输出单元52将经由响应信号输入端子58输入到输入/输出单元52的电压变化作为响应信号输出到微型计算机53。更具体地，输入/输出单元52通过AD转换器的模数转换来输出响应信号。
在步骤S103中，微型计算机53接收从输入/输出单元52输出的响应信号。
在步骤S104中，微型计算机53获取流过电流调制电路56的电阻器56b的电流信号(即，从电池单元42输出的正弦波信号)。具体地，微型计算机53经由输入/输出单元52接收从电流检测放大器56c输出的反馈信号(或检测信号)，以作为电流信号。
另外，可以使用与输出到电流调制电路56的指令信号成比例的信号作为电流信号，以代替反馈信号。
在步骤S105中，微型计算机53基于响应信号和电流信号两者来对电池单元42的复阻抗进行计算。具体地，微型计算机53基于响应信号的振幅和响应信号与电流信号的相位差，来对复阻抗的实部、虚部、绝对值和相位中的至少一个进行计算。
在步骤S106中，微型计算机53经由通信单元54将计算结果输出到ECU 60。然后，复阻抗计算处理终止。
重复上述计算处理，直到已经相对于规定的频率范围内的多个测量频率计算出电池单元42的复阻抗。基于计算结果，ECU 60例如创建复阻抗平面图(或科尔图)，从而确定电池单元42的电极和电解液的特性。例如，ECU 60确定电池单元42的SOC和/或SOH。
此外，未必需要创建整个科尔图。相反，可以关注科尔图的仅一部分。例如，可以：(1)在车辆的行驶期间以规定的时间间隔在特定频率下对电池单元42的复阻抗进行测量；以及(2)基于复阻抗在特定频率下随时间的变化来确定电池单元42在行驶期间的SOC、SOH和温度的变化。替代地，也可以：(1)以规定的时间间隔(例如，每天一次、每周一次或每年一次)在特定频率下对电池单元42的复阻抗进行测量；以及(2)基于复阻抗在特定频率下随时间的变化来确定电池单元42的SOH随时间的变化。
通常，为了对电池单元42的状态进行监视，需要向电池单元42输入/从电池单元42输出各种信号。由此，需要将信号的多个电气路径接合到电池单元42的每个电源端子71。因此，在电池监视装置50组装到电池单元42期间，将电气路径与电池单元42的电源端子71接合的时间和成本可能会增加。
为了解决上述问题，在本实施方式中，电池监视装置50构造成减少与每个电池单元42的电源端子71接合的电气路径的数量。
图4示出根据本实施方式的电池单元42中的每一个与电池监视装置50中的相应一个之间的电连接。
如图4所示，电池单元42中的每一个成形为薄的矩形长方体。此外，电池单元42中每一个的电源端子71(即，正电极侧电源端子71a和负电极侧电源端子71b)在其纵向方向上分别布置在其相反端部。电池单元42沿其横向方向(即，图4中的垂直方向)堆叠，以使其侧表面彼此重叠。更具体地，电池单元42被堆叠对于每个相邻成对的电池单元42，该成对的蓄电池单元42中的一个蓄电池单元42的正电极侧电源端子71a和负电极侧电源端子71b分别与该成对的蓄电池单元42中的另一个蓄电池单元42的负电极侧电源端子71b和正电极侧电源端子71a在横向方向上对准。因此，电池单元42的正电极侧电源端子71a与电池单元42的负电极侧电源端子71b在横向方向上交替地布置。
此外，对于电池单元42中的每一个，电池单元42的正电极侧电源端子71a经由母线73与位于电池单元42的横向一侧且和该电池单元42相邻的一个电池单元42的负电极侧电源端子71b连接，电池单元42的负电极侧电源端子71b经由母线73与位于电池单元42的横向另一侧且和该电池单元42相邻的一个电池单元42的正电极侧电源端子71a连接。因此，所有电池单元42均经由母线73彼此串联地电连接。
每个母线73由导电材料形成，并且形成为薄板状。此外，每个母线73具有长度，该长度足以在横向方向上将电池单元42的一个相邻成对的电源端子71，例如，上述长度约为每个电池单元42在横向方向上的厚度的两倍。此外，每个母线73(例如，通过焊接)接合到电池单元42的一个相邻成对的电源端子71，以便在电池单元42的纵向方向上覆盖成对的电源端子71的外端部(或外半部)。
在电池单元42中的每一个的正电极侧电源端子71a与负电极侧电源端子71b之间，布置有平板形的电路板72。电路板72例如由PCB(印刷电路板)或FPC(柔性印刷电路)来实现。在电路板72上，由导电金属形成的电气路径(或信号配线)延伸，以将布置在电路板72上的电路元件连接。
具体地，布置(或固定)在电路板72上的电路元件包括例如电池监视装置50中的每一个的ASIC 50a、滤波单元55和电流调制电路56。应当注意，为了简单起见，在图4中，仅详细示出电池监视装置50中一个的ASIC50a和电流调制电路56。
如图4所示，在电池监视装置50中的每一个，作为ASIC 50a的输入/输出单元52的两个DC电压输入端子57中一个的正电极侧输入端子57a与正电极侧第二电气路径82a连接。在电路板72上，第二电气路径82a形成为从正电极侧输入端子57a笔直地延伸到相应的电池单元42的正电极侧电源端子71a。此外，第二电气路径82a的电池单元侧端部例如通过焊接与相应的电池单元42的正电极侧电源端子71a接合。
另一方面，作为ASIC 50a的输入/输出单元52的两个DC电压输入端子57中另一个的负电极侧输入端子57b与负电极侧第二电气路径82b连接。在电路板72上，第二电气路径82b形成为从负电极侧输入端子57b笔直地延伸到相应的电池单元42的负电极侧电源端子71b。此外，第二电气路径82b的电池单元侧端部例如通过焊接与相应的电池单元42的负电极侧电源端子71b接合。
即，在本实施方式中，ASIC 50a的输入/输出单元52的两个DC电压输入端子57(即，57a、57b)分别经由两个第二电气路径82(即，82a、82b)与相应的电池单元42的两个电源端子71(即，71a、71b)连接。
此外，作为ASIC 50a的输入/输出单元52的两个响应信号输入端子58中一个的正电极侧输入端子58a与正电极侧第四电气路径84a连接。在电路板72上，第四电气路径84a形成为从正电极侧输入端子58a笔直地延伸到相应的电池单元42的正电极侧电源端子71a。此外，第四电气路径84a的电池单元侧端部例如通过焊接与相应的电池单元42的正电极侧电源端子71a接合。
另一方面，作为ASIC 50a的输入/输出单元52的两个响应信号输入端子58中另一个的负电极侧输入端子58b与负电极侧第四电气路径84b连接。在电路板72上，第四电气路径84b形成为从负电极侧输入端子58b笔直地延伸到相应的电池单元42的负电极侧电源端子71b。此外，第四电气路径84b的电池单元侧端部例如通过焊接与相应的电池单元42的负电极侧电源端子71b接合。
即，在本实施方式中，ASIC 50a的输入/输出单元52的两个响应信号输入端子58(即，58a、58b)分别经由两个第四电气路径84(即，84a、84b)与相应的电池单元42的两个电源端子71(即，71a、71b)连接。
此外，ASIC 50a的稳定电源单元51的正电极侧端子51a与正电极侧第一电气路径81a连接。另一方面，ASIC 50a的稳定电源单元51的负电极侧端子51b与负电极侧第一电气路径81b连接。
即，在本实施方式中，ASIC 50a的稳定电源单元51的两个端子51a、51b分别与两个第一电气路径81(即，81a、81b)连接。
此外，电流调制电路56的正电极侧端子56e与正电极侧第三电气路径83a连接。另外，在电流调制电路56中，正电极侧端子56e与半导体开关元件56a的漏极端子连接(见图2)。
另一方面，电流调制电路56的负电极侧端子56f与负电极侧第三电气路径83b连接。另外，在电流调制电路56中，负电极侧端子56f经由电阻器56b与半导体开关元件56a的源极端子连接(见图2)。
即，在本实施方式中，电流调制电路56的两个端子56e、56f分别与两个第三电气路径83(即，83a、83b)连接。
第一电气路径81是从相应的电池单元42向电池监视装置50供给驱动电力的电气路径(或电源线)。另一方面，第三电气路径83是在恒定电流控制下供AC信号流过的电气路径。AC信号比DC电压弱得多，因此，AC信号中的变化几乎不影响通过第一电气路径81传递的驱动电力。
有鉴于此，在本实施方式中，第一电气路径81分别与第三电气路径83合并为第五电气路径85，并且第五电气路径85分别与相应的电池单元42的电源端子71接合。
更具体地，正电极侧第一电气路径81a与正电极侧第三电气路径83a合并为正电极侧第五电气路径85a，并且第五电气路径85a的电池单元侧端部例如通过焊接与相应的电池单元42的正电极侧电源端子71a接合。另一方面，负电极侧第一电气路径81b与负电极侧第三电气路径83b合并为负电极侧第五电气路径85b，并且第五电气路径85b的电池单元侧端部例如通过焊接与相应的电池单元42的负电极侧电源端子71b接合。
此外，在本实施方式中，第一电气路径81分别朝向第三电气路径83弯曲，从而分别与第三电气路径83合并。即，第三电气路径83和第五电气路径85中的每一个形成为笔直地延伸。因此，对于所有电池单元42，可以使电气路径82、84、85分别与电源端子71接合的位置相同。
此外，在本实施方式中，电气路径82、84、85中的每一个直接地与电源端子71中的相应一个接合，而没有任何母线73插设在其中。更具体地，电气路径82、84、85中的每一个的电池单元侧端部在相应的电池单元42的纵向方向上(例如，通过焊接)与电源端子71中的相应一个的内端部(或内半部)接合。
根据本实施方式，可以实现以下有益效果。
在根据本实施方式的电池监视装置50的每一个中，第一电气路径81分别与第三电气路径83合并为第五电气路径85。因此，可以减少与作为电池监视装置50的监视目标的电池单元42的电源端子71接合的电池监视装置50的电气路径的数量。其结果是，在将电池监视装置50组装到电池单元42期间，可以减少将电气路径接合到电源端子71的时间和成本。
特别地，在本实施方式中，从电池单元42向电池监视装置50供给驱动电力的第一电气路径81分别与供弱AC信号流过的第三电气路径83合并。由AC信号引起的电流变化不会大到影响驱动电力，因此，电流变化不会影响驱动电力。此外，对AC信号执行恒流控制，因此，AC信号不会受到驱动电力的传输的影响。因此，第一电气路径81与第三电气路径83的合并不会使AC信号与驱动电力彼此影响。
另一方面，第二电气路径82与第一电气路径81和第三电气路径83分开地设置。因此，可以防止第二电气路径82的长度因其与其他电气路径的合并而增加。因此，可以使DC电压通过第二电气路径82输入到DC电压输入端子57，而DC电压没有任何额外的下降(即，没有因附加电阻分量而引起的DC电压的任何下降)。其结果是，可以使电池监视装置50准确地对DC电压进行测量。此外，通过第一电气路径81传递的驱动电力的电压变化趋于变大。因此，在第二电气路径82与第一电气路径81分开地设置的情况下，可以确保由电池监视装置50对DC电压进行测量的准确性。
此外，第四电气路径84也与第一电气路径81和第三电气路径83分开地设置。因此，可以防止第四电气路径84的长度因其与其他电气路径的合并而增加。因此，可以使响应信号通过第四电气路径84输入到响应信号输入端子58，而不经过任何附加阻抗分量。其结果是，可以确保输入到电池监视装置50的响应信号的准确性。特别地，响应信号是非常弱的信号，而通过第一电气路径81传递的驱动电力的变化较大。因此，在第四电气路径84与第一电气路径81分开地设置的情况下，可以确保由电池监视装置50对电池单元42的复阻抗进行测量的准确性。
在本实施方式中，第四电气路径84的电池单元侧端部直接地接合到电池单元42的相应的电源端子71，而没有任何母线73插设在其中。因此，可以使响应信号通过第四电气路径84输入到响应信号输入端子58，而不经过因母线73而引起的任何附加阻抗分量。其结果是，可以更可靠地确保由电池监视装置50对电池单元42的复阻抗进行测量的准确性。
在本实施方式中，第一电气路径81分别朝向第三电气路径83弯曲，从而分别与第三电气路径83合并。通过这种构造，对于所有电池单元42，可以使电气路径82、84、85分别与电源端子71接合的位置相同。因此，在将电池监视装置50组装到相应的电池单元42期间，可以有助于将电气路径82、84、85与电源端子71接合的处理。
在本实施方式中，电流调制电路56构造成使正弦波信号(或规定的AC信号)从作为监视目标的电池单元42输出，其中，电池单元42本身是用于输出正弦波信号的电源。因此，为了对电池单元42的复阻抗进行测量的目的，不需要使用外部电源来对电池单元42施加干扰(即，使正弦波信号从电池单元42输出)。其结果是，可以减少电池监视装置50的尺寸和部件数量，从而降低制造成本。
此外，对于车载蓄电池，通常连接有诸如保护元件和滤波电路等***装置。因此，当AC信号作为对蓄电池的干扰被输入时，AC信号的一部分可能会泄漏到***装置。例如，在本实施方式中，对于每个电池单元42，连接有RC滤波器55a和齐纳二极管55b。因此，如果AC信号被输入到电池单元42，则AC信号的一部分可能会泄漏到RC滤波器55a和齐纳二极管55b。因此，如果基于电池单元42对于所输入的AC信号的响应信号来对电池单元42的复阻抗进行计算，则因由AC信号的泄漏导致的响应信号中的误差，可能无法确保对复阻抗进行计算的准确性。
相反，在本实施方式中，如上所述，电流调制电路56构造成使正弦波信号从作为监视目标的电池单元42输出，其中，电池单元42本身是用于输出正弦波信号的电源。因此，可以通过电流调制电路56和电池单元42来实现闭合电路。其结果是，可以消除从电池单元42到***装置的电流泄漏，从而对响应信号中的误差的发生进行抑制。
此外，实际流过电阻器56b的电流信号与期望从电池单元42输出的正弦波信号之间可能发生偏差，该偏差可能会导致响应信号中的错误。有鉴于此，在本实施方式中，电流调制电路56构造成包括反馈电路56d。反馈电路56d基于反馈信号(即，检测信号)与由指令信号所指示的正弦波信号之间的比较，来执行用于半导体开关元件56a的接通/关断操作的反馈控制。因此，可以使所指示的(或期望的)正弦波信号从电池单元42稳定且准确地输出。
在本实施方式中，在通过指令信号对电流调制电路56指示正弦波信号的波形时，对指令信号执行数模转换。然而，在数模转换期间，指令信号的波形可能发生误差。为了对这种误差的发生进行抑制，可以在输入/输出单元52与电流调制电路56之间设置滤波电路，以使指令信号的波形平滑。然而，在这种情况下，电池监视装置50的尺寸和制造成本将会增加。
特别地，车载电池单元42的容量通常较大。因此，电池单元42的复阻抗的计算(或测量)中的测量频率的范围趋于变宽。由此，如果在输入/输出单元52与电流调制电路56之间设置滤波电路以使指令信号的波形平滑，则滤波电路的尺寸也将会变大。
相反，在本实施方式中，如上所述，反馈电路56d对半导体开关元件56a的接通/关断操作执行反馈控制，从而对指令信号的波形中的误差的发生进行抑制。因此，不需要在输入/输出单元52与电流调制电路56之间设置滤波电路。
在本实施方式中，电流调制电路56构造成对流过电阻器56b的电流信号进行检测，并且经由输入/输出单元52将检测出的电流信号作为反馈信号输出到微型计算机53。然后，微型计算机53使用反馈信号作为电流信号来对电池单元42的复阻抗进行计算。因此，当实际流过电阻器56b的电流信号与期望从电池单元42输出的正弦波信号(即，由微型计算机53指示的正弦波信号)之间存在偏差(例如，相位偏差)时，也可以通过使用反馈信号(即，实际流过电阻器56b的电流信号)来确保复阻抗的计算的准确性。此外，由于如上所述使用反馈信号来执行信号校正，因此，不需要在输入/输出单元52与电流调制电路56之间设置滤波电路。因此，可以使电池监视装置50的尺寸和制造成本最小化。
在本实施方式中，在电池单元42的电源端子71a、71b的所有可连接部中，响应信号输入端子58分别与位于最靠近电池单元42的电极的位置处的那些可连接部连接。因此，可以对电池单元42的电源端子71a、71b的阻抗分量对经由响应信号输入端子58输入到电池监视装置50的响应信号的影响进行抑制，从而提高电池单元42的复阻抗的计算精度。更具体地，如图5A和图5B所示，电池单元42的电源端子71a、71b具有阻抗分量。因此，优选地，相比于如图5A所示远离电极的那些可连接部，响应信号输入端子58分别与电源端子71a、71b的如图5B所示更靠近电极的那些可连接部连接。另外，如图5B所示，优选地，分别与响应信号输入端子58连接的电源端子71a、71b的那些可连接部位于比分别与电流调制电路56的端子56e、56f连接的那些可连接部更靠近电极的位置。
即，在本实施方式中，电气路径82、84、85的电池单元侧端部分别与电池单元42的电源端子71a、71b的不同的可连接部接合。此外，在电源端子71a、71b的不同的可连接部中，与响应信号输入端子58连接的第四电气路径84的电池单元侧端部所接合的可连接部位于最靠近电池单元42的电极的位置。因此，可以对电源端子71a、71b的阻抗分量对经由第四电气路径84输入到响应信号输入端子58的响应信号的影响进行抑制，从而提高电池单元42的复阻抗的计算精度。
[第二实施方式]
图6示出根据第二实施方式的、构造成对响应信号执行两相锁定检测的电池监视装置50的构造。
如图6所示，在本实施方式中，电池监视装置50的ASIC 50a包括差分放大器151，上述差分放大器151设置成对作为监视目标的电池单元42的端子之间的DC电压进行测量。具体地，差分放大器151与DC电压输入端子57连接。此外，差分放大器151构造成对经由DC电压输入端子57输入到其中的DC电压进行测量，并且输出测量的DC电压。
在本实施方式中，ASIC 50a还包括前置放大器152，上述前置放大器152设置成经由响应信号输入端子58输入电池单元42在正弦波信号的输出期间的电压变化，以作为响应信号。具体地，前置放大器152与响应信号输入端子58连接。此外，前置放大器152构造成将经由响应信号输入端子58输入到其中的电压变化放大，并且将放大的电压变化作为响应信号输出。即，响应信号的振幅显著比电池单元42的端子电压(即，端子之间的电压)的振幅低，因此，使用前置放大器152来提高响应信号的检测精度。
此外，在本实施方式中，前置放大器152由单级放大器实现。然而，应当注意，前置放大器152可以替代地由多级放大器来实现。
此外，在本实施方式中，如图6所示，在电池单元42的正电极侧电源端子71a与作为两个响应信号输入端子58中的一个的正电极侧输入端子58a之间设置有电容器C1，以切断电池单元42的电压变化的DC分量。因此，可以从电池单元42的电压变化中移除与电池单元42的内部复阻抗信息无关的DC分量，从而提高响应信号的检测精度。
在本实施方式中，ASIC 50a还包括信号开关153，以在从差分放大器151输出的DC电压与从前置放大器152输出的响应信号之间进行选择。此外，对于信号开关153，连接有AD转换器154以对由信号开关153选择的DC电压和响应信号中的一个执行模数转换。
AD转换器154与在第二实施方式中用作计算单元的信号处理单元155连接。AD转换器154构造成在由信号开关153选择DC电压时，将DC电压输入到信号处理单元155。此外，AD转换器154还与第一乘法器156和第二乘法器157两者连接。AD转换器154构造成在由信号开关153选择响应信号时，将响应信号输入到第一乘法器156和第二乘法器157中的每一个。
对于第一乘法器156，连接有稍后将描述的振荡电路158。第一参考信号从振荡电路158输入到第一乘法器156。然后，第一乘法器156通过将第一参考信号和响应信号相乘，来对与响应信号的实部成比例的值进行计算。此后，第一乘法器156经由低通滤波器159将与响应信号的实部成比例的值输出到信号处理单元155。此外，在图6中，响应信号的实部由Re|Vr|表示。
对于第二乘法器157，经由相位偏移电路160连接有振荡电路158。第二参考信号从相位偏移电路160输入到第二乘法器157，通过将第一参考信号的相位提前90°(即，π/2)由相位偏移电路160来产生第二参考信号。更具体地，相位偏移电路160构造成将从振荡电路158输入到其中的正弦波信号(即，第一参考信号)的相位提前，并且将相位提前的正弦波信号作为第二参考信号输出到第二乘法器157。
第二乘法器157通过将第二参考信号和响应信号相乘，来对与响应信号的虚部成比例的值进行计算。然后，第二乘法器157经由低通滤波器161将与响应信号的虚部成比例的值输出到信号处理单元155。此外，在图6中，响应信号的虚部由Im|Vr|表示。
振荡电路158构造成输出规定的正弦波信号，并且用作波形指示单元。如上所述，振荡电路158将正弦波信号作为第一参考信号输出到第一乘法器156和相位偏移电路160两者。此外，振荡电路158经由DA转换器162而与指令信号输出端子59a连接。振荡电路158通过利用DA转换器162的数模转换将正弦波信号作为指令信号输出到指令信号输出端子59a。
反馈信号输入端子59b经由AD转换器163而与信号处理单元155连接。反馈信号(或检测信号)通过利用AD转换器163的模数转换从反馈信号输入端子59b输入到信号处理单元155。
信号处理单元155接收与响应信号的实部成比例的值和与响应信号的虚部成比例的值两者。然后，基于这些值，信号处理单元155对电池单元42的复阻抗的实部和虚部进行计算。此外，基于输入到其中的反馈信号，信号处理单元155考虑到实际流过电阻器56b的电流信号的振幅以及电流信号与由指令信号指示的正弦波信号的相位差，来对复阻抗的实部和虚部进行校正。
此外，信号处理单元155还对复阻抗的绝对值和相位两者进行计算。更具体地，由于响应信号的实部和虚部两者已经通过两相锁定检测被检测，因此，响应信号可以在复平面上的极坐标中由|Vr|ejθv表示，其中，θv是响应信号的相位。类似地，电流可以由复平面上的极坐标中的|I|ejθi来表示，其中，θi是电流的相位。此外，电池单元42的复阻抗可以由复平面上的极坐标中的|Z|ejθz来表示，其中，θz是复阻抗的相位。然后，可以从V＝ZI得到以下等式(1)。另外，“j”是满足(j2＝-1)的虚单位。
信号处理单元155通过(|Z|＝|Vr|/|I|)来对复阻抗的绝对值进行计算。此外，信号处理单元155通过(θv－θi)来对复阻抗的相位进行计算。此后，信号处理单元155经由通信单元54将计算结果输出到ECU 60。此外，在图6中，复阻抗的绝对值和相位分别由|Z|和arg(Z)表示。
接下来，将参考图7描述根据第二实施方式的电池单元42的复阻抗的计算处理。该处理在规定的周期内通过电池监视装置50重复地执行。
在复阻抗计算处理中，首先，在步骤S201中，振荡电路158在规定的频率范围内对复阻抗的测量频率进行设定。此外，在第二实施方式中，测量频率由例如信号处理单元155确定。
在步骤S202中，在从差分放大器151输出的DC电压和从前置放大器152输出的响应信号中，信号开关153被设定为允许仅响应信号被输出到AD转换器154。此外，信号开关153根据例如来自信号处理单元155的指令来工作。
在步骤S203中，振荡电路158基于在步骤S201中设定的测量频率来对正弦波信号(或规定的AC信号)的频率进行设定。然后，振荡电路158通过利用DA转换器162的数模转换将指令信号经由指令信号输出端子59a输出到电流调制电路56。如前所述，指令信号是表示指令电流调制电路56以使正弦波信号从电池单元42输出的指令。此外，振荡电路158根据例如来自信号处理单元155的指令来输出指令信号。
在通过DA转换器162对指令信号进行数模转换时，考虑到电池单元42的DC电压，来设定适当的偏移值(即，DC偏置)。更具体地，偏移值由例如信号处理单元155设定。此外，期望基于电池单元42的DC电压来设定偏移值。此外，电池单元42的DC电压可以由差分放大器151测量。
在步骤S204中，根据指令信号，电流调制电路56使正弦波信号从作为监视目标的电池单元42输出，其中，电池单元42本身是用于输出正弦波信号的电源。因此，从电池单元42输出正弦波信号。
在从电池单元42输出正弦波信号时，换言之，在对电池单元42施加干扰时，电池单元42的端子之间的电压发生变化，电压变化表示电池单元42的内部复阻抗信息。然后，前置放大器152将经由响应信号输入端子58输入到前置放大器152的电压变化作为响应信号输出。
此外，在将电压变化从电池单元42输入到响应信号输入端子58期间，电压变化的DC分量被电容器C1切断(或移除)，留下电压变化的仅特征部分。期望基于电池单元42的DC电压来对被电容器C1切断的DC分量的大小进行调节。前置放大器152将DC分量已经从中移除的弱电压变化放大，并且输出放大的电压变化作为响应信号。期望基于电池单元42的DC电压通过前置放大器152来对电压变化的放大程度进行调节。
AD转换器154对经由信号开关153输入到AD转换器154的响应信号执行模数转换。然后，AD转换器154将响应信号以数字形式输出到第一乘法器156和第二乘法器157中的每一个。
在步骤S205中，第一乘法器156和第二乘法器157中的每一个接收从AD转换器154输出的响应信号。
在步骤S206中，第一乘法器156通过将第一参考信号(即，来自振荡电路158的正弦波信号)和响应信号相乘来对与响应信号的实部成比例的值进行计算。同时，第二乘法器157通过将第二参考信号(即，来自相位偏移电路160的相位提前了的正弦波信号)与响应信号相乘来对与响应信号的虚部成比例的值进行计算。
然后，由第一乘法器156和第二乘法器157计算出的值分别通过低通滤波器159、161输入到信号处理单元155。此外，当经过低通滤波器159、161时，除DC分量之外的信号分量衰减(或被移除)。
在步骤S207中，信号处理单元155从反馈信号输入端子59b获取反馈信号(或检测信号)。更具体地，反馈信号通过AD转换器163的模数转换从反馈信号输入端子59b输入到信号处理单元155。
在步骤S208中，信号处理单元155基于反馈信号和来自低通滤波器159、161的信号(或分别与响应信号的实部和虚部成比例的值)，来对电池单元42的复阻抗的实部、虚部、绝对值和相位中的至少一个进行计算。此外，反馈信号用于对从电池单元42实际输出的电流信号与期望从电池单元42输出的正弦波信号之间的振幅或相位的任何偏差进行校正(或消除)。
在步骤S209中，信号处理单元155经由通信单元54将计算结果输出到ECU 60。然后，复阻抗计算处理终止。
重复上述计算处理，直到已经相对于规定的频率范围内的多个测量频率计算出的电池单元42的复阻抗。基于计算结果，ECU 60例如创建复阻抗平面图(或科尔图)，从而确定电池单元42的电极和电解液的特性。例如，ECU 60确定电池单元42的SOC和/或SOH。
此外，未必需要创建整个科尔图。相反，可以关注科尔图的仅一部分。例如，可以：(1)在车辆的行驶期间以规定的时间间隔在特定频率下对电池单元42的复阻抗进行测量；以及(2)基于复阻抗在特定频率下随时间的变化来确定电池单元42在行驶期间的SOC、SOH和温度的变化。替代地，也可以：(1)以规定的时间间隔(例如，每天一次、每周一次或每年一次)在特定频率下对电池单元42的复阻抗进行测量；以及(2)基于复阻抗在特定频率下随时间的变化来确定电池单元42的SOH随时间的变化。
此外，在第二实施方式中，电池单元42和电池监视装置50以与第一实施方式中相同的方式连接。此外，电气路径81～85以与第一实施方式中相同的方式形成在电路板72上。因此，在下文中，不再重复对电池单元42与电池监视装置50之间的连接以及电气路径81～85在电路板72上的形成的描述。
根据第二实施方式，可以实现以下有益效果。
在根据本实施方式的电池监视装置50中，信号处理单元155基于经由响应信号输入端子58输入的响应信号与第一参考信号的乘积，来对与响应信号的实部成比例的值进行计算。此外，信号处理单元155还基于响应信号与通过使正弦波信号(即，第一参考信号)的相位移位而产生的第二参考信号的乘积，来对与响应信号的虚部成比例的值进行计算。然后，信号处理单元155基于上述值来对电池单元42的复阻抗进行计算。因此，通过执行所谓的锁定检测，可以从响应信号中提取具有与仅由振荡电路158指示的正弦波信号相同频率的分量。因此，根据本实施方式的电池监视装置50，能够耐受白噪声和粉红噪声，并且能够准确地对电池单元42的复阻抗进行计算。由此，根据本实施方式的电池监视装置50特别适合于通常存在各种类型噪声的车辆中使用。此外，由于电池监视装置50耐受噪声，因此，可以降低从电池单元42输出的电流(即，正弦波信号)。因此，可以对电池单元42的电力的消耗进行抑制，还可以对蓄电池单元42以及电池监视装置50的半导体开关元件56a的温度升高进行抑制。
此外，在本实施方式中，信号处理单元155从电流调制电路56获取反馈信号，该反馈信号是从电池单元42实际输出(或实际流出)的检测电流信号。然后，信号处理单元155将从电池单元42实际输出的电流信号与由指令信号指示的正弦波信号之间的振幅或相位中的任何偏差校正(或消除)。因此，可以提高电池单元42的复阻抗的计算精度。
此外，在本实施方式中，即使在利用DA转换器162的数模转换期间指令信号的波形中发生误差，也可以通过使用反馈信号执行的校正来抑制误差。因此，不需要在电流调制电路56与DA转换器162之间设置滤波电路。其结果是，可以使电池监视装置50的尺寸和制造成本最小化。
[第三实施方式]
图8示出根据第三实施方式的、构造成在信号分析中执行FFT(快速傅立叶变换)的电池监视装置50的构造。
如图8所示，在本实施方式中，电池监视装置50的ASIC 50a包括用作执行FFT的计算单元的信号处理单元201。信号处理单元201构造成经由AD转换器154接收电池单元42的DC电压的测量值。此外，信号处理单元201还构造成经由AD转换器154接收响应信号。此外，信号处理单元201还构造成经由AD转换器163接收反馈信号。另外，信号处理单元201与振荡电路158连接，并且构造成能够对正弦波信号的频率进行设定。
在本实施方式中，信号处理单元201对响应信号(即，电压信号)和反馈信号(即，电流信号)中的每一个执行FFT。然后，信号处理单元201基于对响应信号和反馈信号执行FFT的结果，来对电池单元42的复阻抗的实部、虚部、绝对值和相位进行计算。此后，信号处理单元201经由通信单元54将计算结果输出到ECU 60。
接下来，参考图9对根据第三实施方式的电池单元42的复阻抗的计算处理进行描述。该处理在规定的周期内通过电池监视装置50重复地执行。
根据第三实施方式的复阻抗计算处理的步骤S301～S305分别与根据第二实施方式的复阻抗计算处理的步骤S201～S205相同。因此，在下文中，省略根据第三实施方式的复阻抗计算处理的步骤S301～S305的描述。
此外，在第三实施方式中，由信号处理单元201设定测量频率和偏移值(即，DC偏置)。此外，信号开关153的操作和指令信号的输出由信号处理单元201指示(或控制)。
在根据第三实施方式的复阻抗计算处理的步骤S306中，信号处理单元201对从AD转换器154接收的响应信号执行FFT。因此，获得关于响应信号相对于测量频率的振幅的信息。
在步骤S307中，信号处理单元201从反馈信号输入端子59b获取反馈信号。更具体地，反馈信号通过利用AD转换器163的模数转换从反馈信号输入端子59b输入到信号处理单元201。
在步骤S308中，信号处理单元201对反馈信号执行FFT。因此，获得关于反馈信号相对于测量频率的振幅的信息。
在步骤S309中，信号处理单元201基于在步骤S306中获得的响应信号的振幅信息和在步骤S308中获得的反馈信号的振幅信息两者，来对电池单元42的复阻抗的实部、虚部、绝对值和相位中的至少一个进行计算。
在步骤S310中，信号处理单元201经由通信单元54将计算结果输出到ECU 60。然后，复阻抗计算处理终止。
重复上述计算处理，直到已经相对于规定的频率范围内的多个测量频率计算出电池单元42的复阻抗。基于计算结果，ECU 60例如创建复阻抗平面图(或科尔图)，从而确定电池单元42的电极和电解液的特性。例如，ECU 60确定电池单元42的SOC和/或SOH。
此外，未必需要创建整个科尔图。相反，可以关注科尔图的仅一部分。例如，可以：(1)在车辆的行驶期间以规定的时间间隔在特定频率下对电池单元42的复阻抗进行测量；以及(2)基于复阻抗在特定频率处随时间的变化来确定电池单元42在行驶期间的SOC、SOH和温度的变化。替代地，也可以：(1)以规定的时间间隔(例如，每天一次、每周一次或每年一次)在特定频率下对电池单元42的复阻抗进行测量；以及(2)基于复阻抗在特定频率下随时间的变化来确定电池单元42的SOH随时间的变化。
此外，在第三实施方式中，电池单元42和电池监视装置50以与第一实施方式中相同的方式连接。此外，电气路径81～85以与第一实施方式中相同的方式形成在电路板72上。因此，在下文中，不再重复对电池单元42与电池监视装置50之间的连接以及电气路径81～85在电路板72上的形成的描述。
根据第三实施方式，可以实现以下有益效果。
在根据本实施方式的电池监视装置50中，信号处理单元201对响应信号和反馈信号中的每一个执行FFT，从而不仅获得响应信号和反馈信号(即，电压信号和电流信号)两者相对于测量频率的振幅信息和相位信息，还获得响应信号和反馈信号相对于测量频率的谐波的振幅信息和相位信息。因此，可以一次对电池单元42相对于多个频率的复阻抗进行计算。
此外，在本实施方式中，信号处理单元201从电流调制电路56获取反馈信号，该反馈信号是从电池单元42实际输出(或实际流出)的检测出的电流信号。然后，信号处理单元201对反馈信号执行FFT。因此，可以将从电池单元42实际输出的电流信号与由指令信号指示的正弦波信号之间的振幅或相位中的任何偏差校正(或消除)。其结果是，可以提高电池单元42的复阻抗的计算精度。
[第四实施方式]
如上所述，在第一实施方式中，每个电池监视装置50构造成对一个电池单元42进行监视。替代地，每个电池监视装置50可以构造成对多个电池单元42(例如，一个电池模块41的所有电池单元42或整个电池包40的所有电池单元42)进行监视。此外，电池监视装置50的一些功能可以由所有电池单元42共享。
图10示出根据第四实施方式的电池监视装置50的构造。
如图10所示，在本实施方式中，电池监视装置50的微型计算机53、稳定电源单元301和通信单元54由电池包40(或一个电池模块41)的所有电池单元42共享。
此外，电池单元42的负电极的电位彼此不同。由此，用于将各种类型信息通信的各种电信号的电池单元42的基准电位也彼此不同。因此，需要考虑基准电位之间的差，将来自电池单元42的各种电信号输入到微型计算机53，并且由微型计算机53处理。此外，作为在不同基准电位之间传递信号的装置，可以使用电容器、变压器、无线电波和/或光。
在本实施方式中，如图10所示，稳定电源单元301构造成供给电池包40(或一个电池模块41)的端子电压(或端子之间的电压)。即，稳定电源单元301连接有：(1)在电池包40中(或在一个电池模块41中)的所有电池单元42中具有最高电位的那一个蓄电池单元42的正电极侧电源端子71a；以及(2)在电池包40中(或在电池模块41中)的所有电池单元42中具有最低电位的那一个蓄电池单元42的负电极侧电源端子71b。
因此，在本实施方式中，在电池包40(或一个电池模块41)的所有电池单元42中，蓄电池单元42的串联连接方向(或堆叠方向)上分别布置在电池包40(或电池模块41)的相反端处的仅两个电池单元42具有形成为与其他电池单元42的电气路径不同的电气路径。
具体地，如图11所示，对于串联连接方向上布置在电池包40的高电位侧端(即，图11的上端)处的电池单元42的正电极侧电源端子71a，连接有正电极侧第五电气路径85a。正电极侧第五电气路径85a分支成正电极侧第一电气路径81a和正电极侧第三电气路径83a。在图11中由单点划线示出的正电极侧第一电气路径81a与稳定电源单元301的正电极侧端子301a连接。正电极侧第三电气路径83a被连接到布置在电池包40的高电位侧端处的、与蓄电池单元42对应的电流调制电路56的正电极侧端子56e连接。
此外，没有负电极侧第五电气路径85b被连接到布置在电池包40的高电位侧端处的电池单元42的负电极侧电源端子71b。相反，与电池单元42对应的电流调制电路56的负电极侧端子56f经由负电极侧第三电气路径83b，连接到电池单元42的负电极侧电源端子71b。此外，与电池单元52对应的第二电气路径82和与电池单元42对应的第四电气路径84分开地被连接到ASIC 50a。
另一方面，对于串联连接方向上布置在电池包40的低电位侧端(即，图11中的下端)处的电池单元42的负电极侧电源端子71b，连接有负电极侧第五电气路径85b。负电极侧第五电气路径85b分支成负电极侧第一电气路径81b和负电极侧第三电气路径83b。在图11中由单点划线示出的负电极侧第一电气路径81b与稳定电源单元301的负电极侧端子301b连接。负电极侧第三电气路径83b连接着布置在电池包40的低电位侧端的、与蓄电池单元42对应的电流调制电路56的负电极侧端子56f。
此外，没有正电极侧第五电气路径85a被连接到布置在电池包40的低电位侧端处的电池单元42的正电极侧电源端子71a。相反，与电池单元42对应的电流调制电路56的正电极侧端子56e经由正电极侧第三电气路径83a，被连接到电池单元42的正电极侧电源端子71a。此外，与电池单元42对应的第二电气路径82和与电池单元42对应的第四电气路径84分开地连接到ASIC 50a。
除了布置在电池包40的端部处的电池单元42之外的电池单元42中的每一个没有第五电气路径85，并且进而没有连接到其电源端子71的第一电气路径81。相反，除了布置在电池包40的端部处的电池单元42之外的电池单元42中的每一个具有：与其正电极侧电源端子71a连接的正电极侧第三电气路径83a；以及与其负电极侧电源端子71b连接的负电极侧第三电气路径83b。此外，与电池单元42对应的第二电气路径82和与电池单元42对应的第四电气路径84分开地连接到ASIC 50a。
如上所述，在本实施方式中，电池单元42中的电源端子71的每一个具有接合到其中的仅三个电气路径。此外，第一电气路径81分别朝向第三电气路径83弯曲，从而分别与第三电气路径83合并。因此，对于所有电池单元42，可以使电气路径分别与电源端子71接合的位置相同。其结果是，在将电池监视装置50组装到电池单元42期间，可以有助于将电气路径与电源端子71接合的处理。
[第五实施方式]
如上所述，在第二实施方式中，每个电池监视装置50构造成对一个电池单元42进行监视。替代地，每个电池监视装置50可以构造成对多个电池单元42(例如，一个电池模块41的所有电池单元42或整个电池包40的所有电池单元42)进行监视。此外，电池监视装置50的一些功能可以由所有电池单元42共享。
图12示出根据第五实施方式的电池监视装置50的构造。
如图12所示，在本实施方式中，稳定电源单元301、通信单元54、差分放大器151、前置放大器152、信号开关153、AD转换器154、163、信号处理单元155、第一乘法器156、第二乘法器157、低通滤波器159、161、振荡电路158、相位偏移电路160、DA转换器162、反馈电路56d、电流检测放大器56c由电池包40(或一个电池模块41)的所有电池单元42共享。
此外，在本实施方式中，多路复用器302～304用于在电池单元42之间执行诸如DC电压、响应信号和指令信号等各种信号的切换。此外，多路复用器302～304由例如信号处理单元155控制。
接下来，参考图13对根据本实施方式的电池单元42与电池监视装置50之间的电连接进行描述。
在本实施方式中，如图13所示，电池单元42中的电源端子71的每一个经由相应的母线73而与相应的电气路径连接。应当注意，为了简单起见，图13中未示出以与第二实施方式中相同的方式形成的第二电气路径82和第四电气路径84。
在本实施方式中，相邻(或串联连接)的电池单元42的第三电气路径83成对地合并。具体地，如图13所示，电池单元42在其横向方向(即，图13中的垂直方向)上堆叠，使得对于每个相邻成对的电池单元42，成对的蓄电池单元42中的一个蓄电池单元42的正电极侧电源端子71a和负电极侧电源端子71b分别在横向方向上与成对的蓄电池单元42的另一个蓄电池单元42的负电极侧电源端子71b和正电极侧电源端子71a对准。因此，电池单元42的正电极侧电源端子71a与电池单元42的负电极侧电源端子71b在横向方向上交替地布置。此外，对于每个电池单元42，电池单元42的正电极侧电源端子71a经由母线73而与位于电池单元42的横向一侧上且与电池单元42相邻的那一个电池单元42的负电极侧电源端子71b连接，并且电池单元42的负电极侧电源端子71b经由母线73而与位于电池单元42的横向另一侧上且与电池单元42相邻的那一个电池单元42的正电极侧电源端子71a连接。因此，所有电池单元42经由母线73彼此串联地电连接。
此外，母线73中的每一个形成为在横向方向上延伸，以便将一个相邻成对的电池单元42的正电极侧的电源端子71a和负电极侧的电源端子71b连接。
为了便于说明，图13中示出的四个电池单元42从上侧依次编号为第一电池单元421、第二电池单元422、第三电池单元423和第四电池单元424。此外，在下文中，构造成使正弦波信号从第一电池单元421输出的电流调制电路56将被称为第一电流调制电路561，构造成使正弦波信号从第二电池单元422输出的电流调制电路56将被称为第二电流调制电路562，构造成使正弦波信号从第三电池单元423输出的电流调制电路56将被称为第三电流调制电路563，而构造成使正弦波信号从第四电池单元424输出的电流调制电路56将被称为第四电流调制电路564。如图13所示，第一电池单元421的负电极侧电源端子71b经由母线73连接到第二电池单元422的正电极侧电源端子71a。此外，第二电池单元422的负电极侧电源端子71b经由母线73连接到第三电池单元423的正电极侧电源端子71a。第三电池单元423的负电极侧电源端子71b经由母线73连接到第四电池单元424的正电极侧电源端子71a。其余电池单元42的电源端子71也以与如上所述的第一电池单元421～第四电池单元424的电源端子相同的方式连接。
此外，如图13所示，对于第一电流调制电路561的负电极侧端子56f，连接有负电极侧第三电气路径83b。负电极侧第三电气路径83b朝向与第二电流调制电路562的正电极侧端子56e连接的正电极侧第三电气路径83a弯曲，从而与正电极侧第三电气路径83a合并成电气路径，该电气路径与将第一电池单元421的负电极侧电源端子71b和第二电池单元422的正电极侧电源端子71a连接的母线73连接。
即，从第一电流调制电路561延伸的负电极侧第三电气路径83b经由母线73，被连接到第一电池单元421的负电极侧电源端子71b。类似地，从第二电流调制电路562延伸的正电极侧第三电气路径83a经由母线73，被连接到第二电池单元422的正电极侧电源端子71a。
在本实施方式中，多路复用器302～304由信号处理单元155控制，以便允许信号输入到被选择为监视目标的仅一个电池单元42以及从该仅一个蓄电池单元42输出。例如，当第一电池单元421被选择为监视目标时，多路复用器302～304被控制为使正弦波信号(或规定的AC信号)从仅第一电池单元421输出，并且允许将仅第一电池单元421的响应信号输入到前置放大器152。
因此，尽管从第一电流调制电路561延伸的负电极侧第三电气路径83b与从第二电流调制电路562延伸的正电极侧第三电气路径83a合并，但用于使正弦波信号从第一电池单元421输出的第一电流调制电路561的操作能免受第二电池单元422的影响。类似地，当第二电池单元422被选择为监视目标时，用于使正弦波信号从第二电池单元422输出的第二电流调制电路562的操作能免受第一电池单元421影响。
如上所述，在本实施方式中，分别针对相邻的电池单元42设置的每个对应成对的第三电气路径83彼此被合并。因此，可以进一步减少与电池单元42的电源端子71的每一个接合的电气路径的数量。
此外，在本实施方式中，不期望第三电气路径83与第二电气路径82或第四电气路径84合并。换言之，期望第三电气路径83与第二电气路径82和第四电气路径84分开地设置。这是因为，如果第三电气路径83与第二电气路径82或第四电气路径84合并，则第三电气路径83到电池单元42的电源端子71的长度将增加，进而因附加的电阻分量(或阻抗分量)而可能会发生误差。
另一方面，第一电气路径81可以与第三电气路径83合并，或者与第三电气路径83分开地设置。此外，在本实施方式中，电流调制电路56可以如第一实施方式中那样分别由电池单元42供给驱动电力。在这种情况下，第一电气路径81可以如第一实施方式中那样与第三电气路径83合并。
[第六实施方式]
如上所述，在第三实施方式中，每个电池监视装置50构造成对一个电池单元42进行监视。替代地，每个电池监视装置50可以构造成对多个电池单元42(例如，一个电池模块41的所有电池单元42或整个电池包40的所有电池单元42)进行监视。此外，电池监视装置50的一些功能可以由所有电池单元42共享。
图14示出根据第六实施方式的电池监视装置50的构造。
如图14所示，在本实施方式中，稳定电源单元301、通信单元54、差分放大器151、前置放大器152、信号开关153、AD转换器154、163、信号处理单元201、振荡电路158、DA转换器162，反馈电路56d和电流检测放大器56c由电池包40(或一个电池模块41)的所有电池单元42共享。
此外，在本实施方式中，多路复用器302～304用于在电池单元42之间执行各种信号的切换，诸如DC电压、响应信号和指令信号的切换。此外，多路复用器302～304由例如信号处理单元201控制。
在第六实施方式中，电池单元42和电池监视装置50以与第四实施方式或第五实施方式中相同的方式连接。因此，在下文中，不再重复对电池单元42与电池监视装置50之间的连接的描述。
虽然已经示出了和描述了上述特定实施方式，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的精神的情况下，可以进行各种变形、改变和改进。
(1)在如上所述的实施方式中，电池监视装置50可以由第一电源和多个第二电源两者供电。第一电源构造成具有多个彼此串联连接的电池单元42。此外，上述第一电源具有：正电极侧电源端子，上述正电极侧电源端子与多个电池单元42的具有最高电位的一个蓄电池单元42的正电极连接；以及负电极侧电源端子，上述负电极侧电源端子与多个电池单元42的具有最低电位的一个蓄电池单元42的负电极连接。相反，第二电源中的每一个均构造成具有电池单元42中的相应一个。此外，第二电源中的每一个均具有分别与相应的电池单元42的正电极和负电极连接的、成对的正电极侧电源端子和负电极侧电源端子。
例如，在图15所示的变形例中，通信单元54、AD转换器154、163、信号处理单元155、201、振荡电路158、相位偏移电路160和DA转换器162由所有电池单元52共享。此外，尽管图15中未示出第一乘法器156、第二乘法器157和低通滤波器159、161，但在信号处理单元155被用于执行两相锁定检测的情况下，它们也可以由所有电池单元42共享。
此外，在图15所示的变形例中，由所有电池单元52共享的电池监视装置50的那些组件由构造成具有多个彼此串联连接的蓄电池单元42的第一电源401供电。相反，与电池单元42中的仅一个对应的每个部件组由构造成具有相应的电池单元42的第二电源402供电。此外，第一电源401的输出电压比第二电源402中的每一个的输出电压高。
此外，在图15所示的变形例中，多路复用器302～304用于在电池单元42之间执行各种信号的切换，诸如DC电压、响应信号和指令信号的切换。
(2)在如上所述的实施方式中，电池监视装置50可以变型成进一步执行用于使电池单元42的充电状态和/或电压均衡化的均衡处理。具体地，均衡处理是用于使具有比其他电池单元42更高的SOC(即，充电状态)的电池单元42放电，从而使所有电池单元42的充电状态均衡化的处理。因此，可以防止一些电池单元42变成过充电的现象的发生。
此外，在电池监视装置50变型成进一步执行均衡处理的情况下，可以由相应的电流调制电路56使每个电池单元42放电。在这种情况下，电池监视装置50还用作放电控制单元。
例如，在第一实施方式中，可以由微型计算机53如下地执行均衡处理。在基于电池单元42的SOC接收到由ECU 60发出的放电指令时，或是在电池单元42的SOC或电压超过规定的阈值时，微型计算机53将该指令信号发送到电流调制电路56。然后，在接收到指令信号时，电流调制电路56使周期函数信号(例如，正弦波信号或矩形波信号)或DC信号从电池单元42输出。此外，微型计算机53继续向电流调制电路56发送指令信号，直到放电指令已经被终止、或是电池单元42的SOC或电压已经降低到规定的阈值以下。
此外，在第二实施方式至第六实施方式中，均衡处理可以类似地由微型计算机53或由信号处理单元155、201来执行。
此外，可以基于电池单元42对为了执行均衡处理而输出的正弦波信号的响应信号，来对电池单元42的复阻抗进行计算。在这种情况下，可以对电池单元42的电力消耗进行抑制。
此外，为了执行均衡处理而输出的正弦波信号的强度通常被设定为低(或弱)，以对电力消耗进行抑制并使设备的尺寸最小化。因此，根据第二实施方式和第五实施方式的、构造成执行两相锁定检测的电池监视装置50，特别适合于执行均衡处理。
(3)在如上所述的实施方式中，滤波器单元55由半导体元件实现。替代地，可以通过在印刷板上形成的半导体元件、配线、连接器触点、图案配线和/或实心图案来代替滤波器单元55实现，或是与滤波器单元55相结合来实现。
(4)在如上所述的实施方式中，可以在电流调制电路56与输入/输出单元52(或DA转换器162)之间设置滤波电路。在这种情况下，通过滤波电路，可以在指令信号的数模转换期间对指令信号波形中的误差的发生进行抑制。
(5)在如上所述的实施方式中，差分放大器151、前置放大器152、信号开关153、AD转换器154、163、信号处理单元155、第一乘法器156、第二乘法器157、低通滤波器159、161、振荡电路158、相位偏移电路160、DA转换器162、反馈电路56d和电流检测放大器56c的部分或全部可以通过软件实现。
(6)在如上所述的第二实施方式和第三实施方式中，可以从电池监视装置50中省略电容器C1。
(7)在如上所述的实施方式中，可以从电池监视装置50中省略反馈电路56d。此外，流过电阻器56b的电流信号可以不由电流检测放大器56c来检测。另外，微型计算机53和信号处理单元155或201可以没有输入到其中的反馈信号。
(8)在如上所述的实施方式中，作为监视目标的电池单元42的DC电压由电池监视装置50来检测。然而，电池单元42的DC电压可以不由电池监视装置50来检测。
(9)在如上所述的第二实施方式、第三实施方式、第五实施方式和第六实施方式中，可以从电池监视装置50中省略信号开关153。在这种情况下，测量的DC电压可以直接地输入到信号处理单元155或201。
(10)在如上所述的第二实施方式、第三实施方式、第五实施方式和第六实施方式中，反馈信号也可以由信号开关153来选择。换言之，信号开关153可以替代地构造成在DC电压、响应信号与反馈信号之间进行选择。在这种情况下，可以省略AD转换器163，并且使用单个AD转换器154来执行DC电压、响应信号和反馈信号的所有模数转换。
(11)根据如上所述的实施方式的电池监视装置50可以应用于HEV(混合动力电动车辆)、EV(电动车辆)、PHV(插电式混合动力车辆)、汽车辅助电池、电动飞机、电动摩托车和电动船舶。
(12)在如上所述的实施方式中，电池单元42彼此串联连接。替代地，电池单元42可以彼此并联连接。
(13)在如上所述的第二实施方式、第三实施方式、第五实施方式和第六实施方式中，为了防止在AD转换器154的模数转换期间发生混叠，可以在前置放大器152之前或之后、或者紧接在AD转换器154之前设置滤波电路。
(14)在如上所述的实施方式中，每个电池监视装置50可以构造成对一个电池模块41的状态进行监视。在这种情况下，从分别对电池模块41进行监视的电池监视装置50的通信单元54到ECU 60的通信可以是具有不同电位基准的绝缘通信。可以使用例如隔离变压器或电容器来实现绝缘通信。
(15)在如上所述的第二实施方式和第五实施方式中，反馈信号也可以被锁定检测。
例如，图16示出了对反馈信号和响应信号执行两相锁定检测的复阻抗计算处理。该处理在规定的周期内通过电池监视装置50重复地执行。
在复阻抗计算处理中，首先，在步骤S401中，振荡电路158在规定的频率范围内对复阻抗的测量频率进行设定。此外，测量频率由例如信号处理单元155确定。
在步骤S402中，振荡电路158基于在步骤S401中设定的测量频率来对正弦波信号(或规定的AC信号)的频率进行设定。然后，振荡电路158通过利用DA转换器162的数模转换将指令信号经由指令信号输出端子59a输出到电流调制电路56。如前所述，指令信号是表示指令电流调制电路56以使正弦波信号从电池单元42输出的指令。在接收到指令信号时，电流调制电路56使正弦波信号从作为监视目标的电池单元42输出，其中，电池单元42本身是用于输出正弦波信号的电源。因此，正弦波信号从电池单元42输出。
在步骤S403中，信号处理单元155通过两相锁定检测来对反馈信号进行测量。具体地，信号处理单元155将由振荡电路158指示的正弦波信号(或参考信号)与输入的反馈信号相乘。此外，信号处理单元155将通过使由振荡电路158指示的正弦波信号的相位偏移90°而获得的信号与输入的反馈信号相乘。然后，基于该乘法结果，信号处理单元155对反馈信号的振幅和相位两者进行计算。
在步骤S404中，信号处理单元155对计算出的反馈信号的振幅与振幅校正值之间的偏差是否在给定的振幅偏差范围内进行判断。在此，振幅校正值表示期望从电池单元42输出的正弦波信号的振幅。
如果步骤S404中的判断结果为“否”，则处理前进到步骤S405。相反，如果步骤S404中的判断结果为“是”，则处理前进到步骤S407。
在步骤S405中，信号处理单元155进一步对步骤S403中的反馈信号的测量次数是否已经增加到不小于(即，大于或等于)给定次数进行判断。
如果步骤S405中的判断结果为“否”，则信号处理单元155将反馈信号的测量次数加1。此后，处理返回到步骤S403以重复步骤S403和随后的步骤。
另一方面，如果步骤S405中的判断结果为“是”，则处理前进到步骤S406。
在步骤S406中，信号处理单元155对反馈信号的测量出的振幅的平均值进行计算，并且将振幅校正值重写为平均值。然后，信号处理单元155清除测量次数。此后，该处理前进到步骤S407。
在步骤S407中，信号处理单元155对在步骤S403中计算出的反馈信号的相位与相位校正值之间的偏差是否在给定的相位偏差范围内进行判断。在此，相位校正值表示期望从电池单元42输出的正弦波信号的相位。
如果步骤S407中的判断结果为“否”，则处理前进到步骤S408。相反，如果步骤S407中的判断结果为“是”，则处理前进到步骤S410。
在步骤S408中，信号处理单元155进一步对步骤S403中的反馈信号的测量次数是否已经增加到不小于(即，大于或等于)给定的次数进行判断。
如果步骤S408中的判断结果为“否”，则信号处理单元155将反馈信号的测量次数加1。此后，处理返回到步骤S403以重复步骤S403和随后的步骤。
另一方面，如果步骤S408中的判断结果为“是”，则处理前进到步骤S409。
在步骤S409中，信号处理单元155对反馈信号的测量出的相位的平均值进行计算，并且将相位校正值重写为平均值。然后，信号处理单元155清除测量次数。此后，该处理前进到步骤S410。
在步骤S410中，信号处理单元155通过两相锁定检测来对响应信号进行测量。例如，可以通过执行根据第二实施方式的复阻抗计算处理的步骤S202、S205和S206来对响应信号进行测量(见图7)。
在步骤S411中，信号处理单元155基于反馈信号和来自低通滤波器159、161的信号(或分别与响应信号的实部和虚部成比例的值)，来对电池单元42的复阻抗的实部、虚部、绝对值和相位中的至少一个进行计算。在此，反馈信号由振幅校正值和相位校正值两者来表示。反馈信号用于对从电池单元42实际输出的电流信号与期望从电池单元42输出的正弦波信号之间的振幅或相位的任何偏差进行校正(或消除)。
在步骤S412中，信号处理单元155经由通信单元54将计算结果输出到ECU 60。然后，复阻抗计算处理终止。
在如上所述的复阻抗计算处理中，还通过两相锁定检测来对反馈信号进行测量。因此，通过上述处理，即使在存在噪声的环境中，也可以准确地对从电池单元42实际输出的电流信号进行测量。由此，使用由两相锁定检测测量的反馈信号，可以进一步提高电池单元42的复阻抗的计算精度。
(16)在如上所述的实施方式中，从电池单元42输出的电流信号不限于正弦波信号。电流信号可以替代地是诸如矩形波信号或三角波信号等其他AC信号。
(17)在如上所述的实施方式中，ECU 60可以包括多个ECU元件。此外，ECU可以设置成分别执行不同的功能、或者分别对不同的控制目标进行控制。例如，ECU可以包括电池ECU和逆变器ECU。
(18)在如上所述的实施方式中，在执行锁定检测的情况下，由振荡电路158指示的正弦波信号被用作第一参考信号。替代地，检测信号(即，反馈信号)可以用作第一参考信号。此外，在执行两相锁定检测的情况下，通过使检测信号(即，反馈信号)的相位移位而获得的信号可以被用作第二参考信号。
(19)在如上所述的实施方式中，电池单元42(或电池模块41或电池包40)可以构造成在根据指令信号从其输出正弦波信号(或响应信号的输出)的期间用作***电路的电源。相反，电池单元42(或电池模块41或电池包40)也可以构造成在根据指令信号从其输出正弦波信号(或响应信号的输出)的期间不用作***电路的电源。
(20)在如上所述的实施方式中，如图17所示，第二电气路径82可以分别与第四电气路径84合并为第六电气路径86(即，86a、86b)，并且第六电气路径86可以分别与电池单元42的电源端子71接合(即，71a、71b)。在这种情况下，可以进一步减少与电池单元42的电源端子71接合的电池监视装置50的电气路径的数量。
此外，电池单元42的响应信号和DC电压在不同的时间被输入到电池监视装置50。因此，即使第二电气路径82分别与第四电气路径84合并，响应信号和DC电压也不会相互影响。
(21)在如上所述的实施方式中，如图18所示，电路板72可以构造成具有突出部72a，每个突出部72a在电池单元42的纵向方向上突出到电池单元42的电源端子71(即，71a、71b)中的相应一个。此外，可以在电路板72的突出部72a上分别设置电气路径的电池单元侧端部。
此外，在针对电池单元42分别设置多个电路板72的情况下，期望将所有电路板72构造成具有相同的形状和尺寸。在这种情况下，可以减少用于制造电池监视装置50的时间和成本。
本公开中描述的控制单元和控制方法可以由包括处理器和存储器的专用计算机来实现，上述处理器和存储器通过执行计算机程序来执行一个或多个功能。作为替代，本公开中描述的控制单元和控制方法可以由专用计算机来实现，该专用计算机包括实现一个或多个功能的一个或多个硬件逻辑电路。作为另一替代，本公开中描述的控制单元和控制方法可以由专用计算机来实现，该专用计算机包括：通过执行计算机程序来实现一个或多个功能的处理器及存储器；以及实现一个或多个功能的一个或多个硬件逻辑电路。另外，计算机程序可以存储在计算机可读的、非暂时性且有形的记录介质中，作为由计算机执行的指令。

Claims (25)

1.一种电池监视装置，用于对蓄电池的状态进行监视，所述电池监视装置包括：
电源端子，所述电源端子与第一电气路径连接，并且经由所述电源端子，驱动电力从所述蓄电池通过所述第一电气路径供给到所述电池监视装置；
电压输入端子，所述电压输入端子与第二电气路径连接，并且经由所述电压输入端子，所述蓄电池的端子电压通过所述第二电气路径被输入到所述电池监视装置，以便由所述电池监视装置进行测量；
信号控制单元，所述信号控制单元与第三电气路径连接，并且构造成使规定的AC信号通过所述第三电气路径从所述蓄电池输出；
响应信号输入端子，所述响应信号输入端子与第四电气路径连接，并且经由所述响应信号输入端子，所述蓄电池对所述AC信号的响应信号通过所述第四电气路径被输入到所述电池监视装置；以及
计算单元，所述计算单元构造成基于所述响应信号对所述蓄电池的复阻抗进行计算，
其中，
所述信号控制单元构造成使规定的所述AC信号从所述蓄电池输出，其中，所述蓄电池本身是用于输出规定的所述AC信号的电源，并且
所述第一电气路径、所述第二电气路径、所述第三电气路径和所述第四电气路径中的至少一个与其他电气路径中的至少一个合并为与所述蓄电池连接的电气路径。
2.如权利要求1所述的电池监视装置，其特征在于，所述第一电气路径与所述第三电气路径合并为与所述蓄电池连接的第五电气路径。
3.如权利要求1所述的电池监视装置，其特征在于，所述第二电气路径与所述第一电气路径和所述第三电气路径分开地设置。
4.如权利要求2所述的电池监视装置，其特征在于，所述第二电气路径与所述第一电气路径和所述第三电气路径分开地设置。
5.如权利要求1至4中任一项所述的电池监视装置，其特征在于，所述第四电气路径与所述第一电气路径和所述第三电气路径分开地设置。
6.如权利要求1至4中任一项所述的电池监视装置，其特征在于，所述第二电气路径与所述第四电气路径合并为与所述蓄电池连接的第六电气路径。
7.如权利要求5所述的电池监视装置，其特征在于，所述第二电气路径与所述第四电气路径合并为与所述蓄电池连接的第六电气路径。
8.如权利要求1至4和权利要求7中任一项所述的电池监视装置，其特征在于，所述电气路径的蓄电池侧端部分别接合到所述蓄电池的电源端子的不同部分，并且
在所述蓄电池的所述电源端子的所述不同部分中，与所述响应信号输入端子连接的所述第四电气路径的所述蓄电池侧端部所接合的部分位于最靠近所述蓄电池的电极的位置，其中，所述蓄电池的所述电极与所述蓄电池的所述电源端子连接。
9.如权利要求5所述的电池监视装置，其特征在于，所述电气路径的蓄电池侧端部分别接合到所述蓄电池的电源端子的不同部分，并且
在所述蓄电池的所述电源端子的所述不同部分中，与所述响应信号输入端子连接的所述第四电气路径的所述蓄电池侧端部所接合的部分位于最靠近所述蓄电池的电极的位置，其中，所述蓄电池的所述电极与所述蓄电池的所述电源端子连接。
10.如权利要求6所述的电池监视装置，其特征在于，所述电气路径的蓄电池侧端部分别接合到所述蓄电池的电源端子的不同部分，并且
在所述蓄电池的所述电源端子的所述不同部分中，与所述响应信号输入端子连接的所述第四电气路径的所述蓄电池侧端部所接合的部分位于最靠近所述蓄电池的电极的位置，其中，所述蓄电池的所述电极与所述蓄电池的所述电源端子连接。
11.如权利要求1至4、权利要求7、权利要求9和权利要求10中任一项所述的电池监视装置，其特征在于，所述蓄电池包括在电池包中，
所述电池包包括多个蓄电池，每个蓄电池具有成对的电源端子，
多个所述蓄电池的每个相应成对的所述电源端子经由母线彼此连接，并且
与所述响应信号输入端子连接的所述第四电气路径的至少一个蓄电池侧端部被直接地接合到状态由所述电池监视装置所监视的所述蓄电池的所述电源端子中的相应一个接合，而没有任何母线***设在所述电气路径的所述蓄电池侧端部与所述蓄电池的相应的所述电源端子之间。
12.如权利要求5所述的电池监视装置，其特征在于，所述蓄电池包括在电池包中，
所述电池包包括多个蓄电池，每个蓄电池具有成对的电源端子，
多个所述蓄电池的每个相应成对的所述电源端子经由母线彼此连接，并且
与所述响应信号输入端子连接的所述第四电气路径的至少一个蓄电池侧端部被直接地接合到状态由所述电池监视装置所监视的所述蓄电池的所述电源端子中的相应一个接合，而没有任何母线***设在所述电气路径的所述蓄电池侧端部与所述蓄电池的相应的所述电源端子之间。
13.如权利要求6所述的电池监视装置，其特征在于，所述蓄电池包括在电池包中，
所述电池包包括多个蓄电池，每个蓄电池具有成对的电源端子，
多个所述蓄电池的每个相应成对的所述电源端子经由母线彼此连接，并且
与所述响应信号输入端子连接的所述第四电气路径的至少一个蓄电池侧端部被直接地接合到状态由所述电池监视装置所监视的所述蓄电池的所述电源端子中的相应一个接合，而没有任何母线***设在所述电气路径的所述蓄电池侧端部与所述蓄电池的相应的所述电源端子之间。
14.如权利要求8所述的电池监视装置，其特征在于，所述蓄电池包括在电池包中，
所述电池包包括多个蓄电池，每个蓄电池具有成对的电源端子，
多个所述蓄电池的每个相应成对的所述电源端子经由母线彼此连接，并且
与所述响应信号输入端子连接的所述第四电气路径的至少一个蓄电池侧端部被直接地接合到状态由所述电池监视装置所监视的所述蓄电池的所述电源端子中的相应一个接合，而没有任何母线***设在所述电气路径的所述蓄电池侧端部与所述蓄电池的相应的所述电源端子之间。
15.如权利要求1至4、权利要求7、权利要求9、权利要求10和权利要求12至14中任一项所述的电池监视装置，其特征在于，所述蓄电池包括在电池包中，
所述电池包包括多个蓄电池，每个蓄电池具有：成对的正电极和负电极；以及分别与所述正电极和所述负电极连接的成对的正电极侧端子和负电极侧电源端子，
多个所述蓄电池的每个相应成对的所述正电极侧电源端子和所述负电极侧电源端子经由母线彼此连接，使得多个所述蓄电池全部彼此串联地电连接，
所述电池监视装置包括多个所述电压输入端子、所述信号控制单元、所述响应信号输入端子和所述第二电气路径至所述第四电气路径的组，每个组设置成对多个所述蓄电池中的相应一个的状态进行监视，并且所述电源端子和所述第一电气路径两者均由多个所述蓄电池中的每一个共享，
所述电池监视装置的所述电源端子包括正电极侧电源端子和负电极侧电源端子，
所述第一电气路径包括：与所述电池监视装置的所述正电极侧电源端子连接的正电极侧第一电气路径；以及与所述电池监视装置的所述负电极侧电源端子连接的负电极侧第一电气路径，
所述正电极侧第一电气路径与所述第三电气路径合并，所述第三电气路径与在所述电池包中的多个所述蓄电池中的具有最高电位的一个所述蓄电池的所述正电极侧电源端子连接，并且
所述负电极侧第一电气路径与所述第三电气路径合并，所述第三电气路径与在所述电池包中的多个所述蓄电池中的具有最低电位的一个所述蓄电池的所述负电极侧电源端子连接。
16.如权利要求5所述的电池监视装置，其特征在于，所述蓄电池包括在电池包中，
所述电池包包括多个蓄电池，每个蓄电池具有：成对的正电极和负电极；以及分别与所述正电极和所述负电极连接的成对的正电极侧端子和负电极侧电源端子，
多个所述蓄电池的每个相应成对的所述正电极侧电源端子和所述负电极侧电源端子经由母线彼此连接，使得多个所述蓄电池全部彼此串联地电连接，
所述电池监视装置包括多个所述电压输入端子、所述信号控制单元、所述响应信号输入端子和所述第二电气路径至所述第四电气路径的组，每个组设置成对多个所述蓄电池中的相应一个的状态进行监视，并且所述电源端子和所述第一电气路径两者均由多个所述蓄电池中的每一个共享，
所述电池监视装置的所述电源端子包括正电极侧电源端子和负电极侧电源端子，
所述第一电气路径包括：与所述电池监视装置的所述正电极侧电源端子连接的正电极侧第一电气路径；以及与所述电池监视装置的所述负电极侧电源端子连接的负电极侧第一电气路径，
所述正电极侧第一电气路径与所述第三电气路径合并，所述第三电气路径与在所述电池包中的多个所述蓄电池中的具有最高电位的一个所述蓄电池的所述正电极侧电源端子连接，并且
所述负电极侧第一电气路径与所述第三电气路径合并，所述第三电气路径与在所述电池包中的多个所述蓄电池中的具有最低电位的一个所述蓄电池的所述负电极侧电源端子连接。
17.如权利要求6所述的电池监视装置，其特征在于，所述蓄电池包括在电池包中，
所述电池包包括多个蓄电池，每个蓄电池具有：成对的正电极和负电极；以及分别与所述正电极和所述负电极连接的成对的正电极侧端子和负电极侧电源端子，
多个所述蓄电池的每个相应成对的所述正电极侧电源端子和所述负电极侧电源端子经由母线彼此连接，使得多个所述蓄电池全部彼此串联地电连接，
所述电池监视装置包括多个所述电压输入端子、所述信号控制单元、所述响应信号输入端子和所述第二电气路径至所述第四电气路径的组，每个组设置成对多个所述蓄电池中的相应一个的状态进行监视，并且所述电源端子和所述第一电气路径两者均由多个所述蓄电池中的每一个共享，
所述电池监视装置的所述电源端子包括正电极侧电源端子和负电极侧电源端子，
所述第一电气路径包括：与所述电池监视装置的所述正电极侧电源端子连接的正电极侧第一电气路径；以及与所述电池监视装置的所述负电极侧电源端子连接的负电极侧第一电气路径，
所述正电极侧第一电气路径与所述第三电气路径合并，所述第三电气路径与在所述电池包中的多个所述蓄电池中的具有最高电位的一个所述蓄电池的所述正电极侧电源端子连接，并且
所述负电极侧第一电气路径与所述第三电气路径合并，所述第三电气路径与在所述电池包中的多个所述蓄电池中的具有最低电位的一个所述蓄电池的所述负电极侧电源端子连接。
18.如权利要求8所述的电池监视装置，其特征在于，所述蓄电池包括在电池包中，
所述电池包包括多个蓄电池，每个蓄电池具有：成对的正电极和负电极；以及分别与所述正电极和所述负电极连接的成对的正电极侧端子和负电极侧电源端子，
多个所述蓄电池的每个相应成对的所述正电极侧电源端子和所述负电极侧电源端子经由母线彼此连接，使得多个所述蓄电池全部彼此串联地电连接，
所述电池监视装置包括多个所述电压输入端子、所述信号控制单元、所述响应信号输入端子和所述第二电气路径至所述第四电气路径的组，每个组设置成对多个所述蓄电池中的相应一个的状态进行监视，并且所述电源端子和所述第一电气路径两者均由多个所述蓄电池中的每一个共享，
所述电池监视装置的所述电源端子包括正电极侧电源端子和负电极侧电源端子，
所述第一电气路径包括：与所述电池监视装置的所述正电极侧电源端子连接的正电极侧第一电气路径；以及与所述电池监视装置的所述负电极侧电源端子连接的负电极侧第一电气路径，
所述正电极侧第一电气路径与所述第三电气路径合并，所述第三电气路径与在所述电池包中的多个所述蓄电池中的具有最高电位的一个所述蓄电池的所述正电极侧电源端子连接，并且
所述负电极侧第一电气路径与所述第三电气路径合并，所述第三电气路径与在所述电池包中的多个所述蓄电池中的具有最低电位的一个所述蓄电池的所述负电极侧电源端子连接。
19.如权利要求11所述的电池监视装置，其特征在于，所述蓄电池包括在电池包中，
所述电池包包括多个蓄电池，每个蓄电池具有：成对的正电极和负电极；以及分别与所述正电极和所述负电极连接的成对的正电极侧端子和负电极侧电源端子，
多个所述蓄电池的每个相应成对的所述正电极侧电源端子和所述负电极侧电源端子经由母线彼此连接，使得多个所述蓄电池全部彼此串联地电连接，
所述电池监视装置包括多个所述电压输入端子、所述信号控制单元、所述响应信号输入端子和所述第二电气路径至所述第四电气路径的组，每个组设置成对多个所述蓄电池中的相应一个的状态进行监视，并且所述电源端子和所述第一电气路径两者均由多个所述蓄电池中的每一个共享，
所述电池监视装置的所述电源端子包括正电极侧电源端子和负电极侧电源端子，
所述第一电气路径包括：与所述电池监视装置的所述正电极侧电源端子连接的正电极侧第一电气路径；以及与所述电池监视装置的所述负电极侧电源端子连接的负电极侧第一电气路径，
所述正电极侧第一电气路径与所述第三电气路径合并，所述第三电气路径与在所述电池包中的多个所述蓄电池中的具有最高电位的一个所述蓄电池的所述正电极侧电源端子连接，并且
所述负电极侧第一电气路径与所述第三电气路径合并，所述第三电气路径与在所述电池包中的多个所述蓄电池中的具有最低电位的一个所述蓄电池的所述负电极侧电源端子连接。
20.如权利要求1至4、7、9、10、12至14、16至19中任一项所述的电池监视装置，其特征在于，所述蓄电池包括在电池包中，
所述电池包包括多个蓄电池，每个蓄电池具有：成对的正电极和负电极；以及分别与所述正电极和所述负电极连接的成对的正电极侧端子和负电极侧电源端子，
所述信号控制单元具有正电极侧端子和负电极侧端子，
所述第三电气路径包括：与所述信号控制单元的所述正电极侧端子连接的正电极侧第三电气路径；以及与所述信号控制单元的所述负电极侧端子连接的负电极侧第三电气路径，
所述电池监视装置包括多个所述信号控制单元和所述第三电气路径的组，每个组设置成用于对多个所述蓄电池中的相应一个的状态进行监视，
多个所述蓄电池包括彼此相邻布置的第一蓄电池和第二蓄电池，
所述第一蓄电池的所述负电极侧电源端子经由母线而与所述第二蓄电池的所述正电极侧电源端子连接，
连接有与第一蓄电池对应的所述信号控制单元的所述负电极侧端子的所述负电极侧第三电气路径和连接有与所述第二蓄电池对应的所述信号控制单元的所述正电极侧端子的所述正电极侧第三电气路径合并为与所述母线连接的电气路径。
21.如权利要求5所述的电池监视装置，其特征在于，所述蓄电池包括在电池包中，
所述电池包包括多个蓄电池，每个蓄电池具有：成对的正电极和负电极；以及分别与所述正电极和所述负电极连接的成对的正电极侧端子和负电极侧电源端子，
所述信号控制单元具有正电极侧端子和负电极侧端子，
所述第三电气路径包括：与所述信号控制单元的所述正电极侧端子连接的正电极侧第三电气路径；以及与所述信号控制单元的所述负电极侧端子连接的负电极侧第三电气路径，
所述电池监视装置包括多个所述信号控制单元和所述第三电气路径的组，每个组设置成用于对多个所述蓄电池中的相应一个的状态进行监视，
多个所述蓄电池包括彼此相邻布置的第一蓄电池和第二蓄电池，
所述第一蓄电池的所述负电极侧电源端子经由母线而与所述第二蓄电池的所述正电极侧电源端子连接，
连接有与第一蓄电池对应的所述信号控制单元的所述负电极侧端子的所述负电极侧第三电气路径和连接有与所述第二蓄电池对应的所述信号控制单元的所述正电极侧端子的所述正电极侧第三电气路径合并为与所述母线连接的电气路径。
22.如权利要求6所述的电池监视装置，其特征在于，所述蓄电池包括在电池包中，
所述电池包包括多个蓄电池，每个蓄电池具有：成对的正电极和负电极；以及分别与所述正电极和所述负电极连接的成对的正电极侧端子和负电极侧电源端子，
所述信号控制单元具有正电极侧端子和负电极侧端子，
所述第三电气路径包括：与所述信号控制单元的所述正电极侧端子连接的正电极侧第三电气路径；以及与所述信号控制单元的所述负电极侧端子连接的负电极侧第三电气路径，
所述电池监视装置包括多个所述信号控制单元和所述第三电气路径的组，每个组设置成用于对多个所述蓄电池中的相应一个的状态进行监视，
多个所述蓄电池包括彼此相邻布置的第一蓄电池和第二蓄电池，
所述第一蓄电池的所述负电极侧电源端子经由母线而与所述第二蓄电池的所述正电极侧电源端子连接，
连接有与第一蓄电池对应的所述信号控制单元的所述负电极侧端子的所述负电极侧第三电气路径和连接有与所述第二蓄电池对应的所述信号控制单元的所述正电极侧端子的所述正电极侧第三电气路径合并为与所述母线连接的电气路径。
23.如权利要求8所述的电池监视装置，其特征在于，所述蓄电池包括在电池包中，
所述电池包包括多个蓄电池，每个蓄电池具有：成对的正电极和负电极；以及分别与所述正电极和所述负电极连接的成对的正电极侧端子和负电极侧电源端子，
所述信号控制单元具有正电极侧端子和负电极侧端子，
所述第三电气路径包括：与所述信号控制单元的所述正电极侧端子连接的正电极侧第三电气路径；以及与所述信号控制单元的所述负电极侧端子连接的负电极侧第三电气路径，
所述电池监视装置包括多个所述信号控制单元和所述第三电气路径的组，每个组设置成用于对多个所述蓄电池中的相应一个的状态进行监视，
多个所述蓄电池包括彼此相邻布置的第一蓄电池和第二蓄电池，
所述第一蓄电池的所述负电极侧电源端子经由母线而与所述第二蓄电池的所述正电极侧电源端子连接，
连接有与第一蓄电池对应的所述信号控制单元的所述负电极侧端子的所述负电极侧第三电气路径和连接有与所述第二蓄电池对应的所述信号控制单元的所述正电极侧端子的所述正电极侧第三电气路径合并为与所述母线连接的电气路径。
24.如权利要求11所述的电池监视装置，其特征在于，所述蓄电池包括在电池包中，
所述电池包包括多个蓄电池，每个蓄电池具有：成对的正电极和负电极；以及分别与所述正电极和所述负电极连接的成对的正电极侧端子和负电极侧电源端子，
所述信号控制单元具有正电极侧端子和负电极侧端子，
所述第三电气路径包括：与所述信号控制单元的所述正电极侧端子连接的正电极侧第三电气路径；以及与所述信号控制单元的所述负电极侧端子连接的负电极侧第三电气路径，
所述电池监视装置包括多个所述信号控制单元和所述第三电气路径的组，每个组设置成用于对多个所述蓄电池中的相应一个的状态进行监视，
多个所述蓄电池包括彼此相邻布置的第一蓄电池和第二蓄电池，
所述第一蓄电池的所述负电极侧电源端子经由母线而与所述第二蓄电池的所述正电极侧电源端子连接，
连接有与第一蓄电池对应的所述信号控制单元的所述负电极侧端子的所述负电极侧第三电气路径和连接有与所述第二蓄电池对应的所述信号控制单元的所述正电极侧端子的所述正电极侧第三电气路径合并为与所述母线连接的电气路径。
25.如权利要求15所述的电池监视装置，其特征在于，所述蓄电池包括在电池包中，
所述电池包包括多个蓄电池，每个蓄电池具有：成对的正电极和负电极；以及分别与所述正电极和所述负电极连接的成对的正电极侧端子和负电极侧电源端子，
所述信号控制单元具有正电极侧端子和负电极侧端子，
所述第三电气路径包括：与所述信号控制单元的所述正电极侧端子连接的正电极侧第三电气路径；以及与所述信号控制单元的所述负电极侧端子连接的负电极侧第三电气路径，
所述电池监视装置包括多个所述信号控制单元和所述第三电气路径的组，每个组设置成用于对多个所述蓄电池中的相应一个的状态进行监视，
多个所述蓄电池包括彼此相邻布置的第一蓄电池和第二蓄电池，
所述第一蓄电池的所述负电极侧电源端子经由母线而与所述第二蓄电池的所述正电极侧电源端子连接，
连接有与第一蓄电池对应的所述信号控制单元的所述负电极侧端子的所述负电极侧第三电气路径和连接有与所述第二蓄电池对应的所述信号控制单元的所述正电极侧端子的所述正电极侧第三电气路径合并为与所述母线连接的电气路径。
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