CN101872880A - 电池模块、电池系统及电动车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池模块、电池系统及电动车辆。其中，该电池模块具备：多个电池单元和相互连接多个电池单元的电极的电压汇流条及电压电流汇流条。在电压电流汇流条中，在相互分离的区域内形成焊料图案。而且，该电池模块具备放大电路及检测电路。放大电路对电压电流汇流条上形成的焊料图案间的电压进行放大。检测电路检测由放大电路放大后的焊料图案间的电压。

Description

电池模块、电池系统及电动车辆
技术领域
本发明涉及电池模块、具备该电池模块的电池系统及电动车辆。
背景技术
作为电动汽车等移动体的驱动源，利用可充放电的电池模块。这种电池模块例如具有串联连接多个电池(电池单元：battery cell)的构成。
具备电池模块的移动体的使用者需要掌握电池模块的电池容量的剩余量(充电量)。另外，在电池模块充放电时，需要防止构成电池模块的各电池过充电及过放电。因此，提出了一种监视电池模块的状态的装置(例如，参照日本特开平8-162171号公报)。
在日本特开平8-162171号公报中记载了一种具有串联连接了多个模块的结构的组电池的监视装置。在该监视装置中，与组电池所具备的多个电池模块分别对应地设置有多个电压计测单元。各电压计测单元包括与对应的电池模块的正极端子及负极端子连接的电压检测电路。由此，通过电压检测电路检测电池模块的两端子间的电压。
但是，如上述在监视电池模块的状态的情况下，并不限定于监视两端子间的电压，而优选对流经该电池模块的电流进行监视。其原因在于，通过监视更多的信息来作为各电池模块的状态，能够对组电池进行更详细的控制。但是，若为了监视流经电池模块的电流而在电池模块间设置电流检测电路，则监视装置的构成变得复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能以简单的构成检测流经多个电池单元的电流的电池模块、具备该电池模块的电池系统及电动车辆。
(1)本发明的一个技术方案的电池模块具备：多个电池单元；连接部件，其将多个电池单元的至少两个电极相互连接；和电压检测部，其检测连接部件的相互分离的第一区域与第二区域之间的电压。
在该电池模块中，由连接部件将多个电池的至少两个电极相互连接。由电压检测部检测连接部件的相互分离的第一区域与第二区域之间的电压。
能够基于由电压检测部检测出的电压及连接部件的第一区域与第二区域之间的电阻来计算流经连接部件的第一区域与第二区域之间的电流的值。由此，能够用简单的构成检测流经多个电池单元的电流。
(2)所述电池模块还可以具备布线基板，所述布线基板具有与电压检测部电连接的第一及第二导体图案，连接部件是将相邻的电池单元的电极相互连接的金属片，金属片具有第一及第二区域，金属片的第一及第二区域分别与布线基板的第一及第二导体图案接合。
该情况下，金属片的第一及第二区域与布线基板的第一及第二导体图案接合。由此，无需为了将金属片的第一及第二区域与布线基板的第一及第二导体图案电连接而使用连接线。因此，能够利用简单的构成制作电池模块。
另外，能够将金属片的一部分用作电流检测用的分流电阻。由此，能够由金属片可靠地连接相邻的电池单元的电极并且检测电流。
连接部件可以是相互连接相邻的电池单元的电极的金属片，第一及第二区域在相邻的两个电池单元中的一个电池单元的电极与另一个电池单元的电极之间隔着间隔设置在金属片上。
该情况下，能够将金属片的一部分用作电流检测用的分流电阻。由此，能够由金属片可靠地连接相邻的电池单元的电极并且检测电流。
第一及第二区域可以以大致平行地延伸的方式设置在金属片上。
该情况下，在金属片的一部分能够确保检测电流所需的足够的电阻值。
(3)布线基板可以包括柔软部件，在柔软部件上设置第一及第二导体图案。
该情况下，由于第一及第二导体图案设置在柔软部件上，故能够充分地防止第一及第二导体图案的短路，并且可靠地连接第一及第二导体图案与第一及第二区域。
(4)布线基板还可以包括第一及第二导电性片，所述第一及第二导电性片以相互分离的方式设置在柔软部件上，并分别与第一及第二导体图案连接，金属片具有包括第一区域的第一安装片和包括第二区域的第二安装片，布线基板的第一及第二导电性片分别安装在第一及第二安装片上。
该情况下，布线基板的第一及第二导电性片分别安装在第一及第二安装片上，由此第一及第二导电性片和第一及第二安装片电连接。
由此，由于第一及第二导体图案分别与第一及第二导电性片连接，故无需利用连接第一及第二区域和第一及第二导体图案的连接线。因此，能够用简单的构成容易地制作电池模块。
(5)多个电池单元可以包括三个以上的电池单元，连接部件包括多个金属片，所述金属片以串联连接三个以上的电池单元的方式将相邻的电池单元的电极相互连接，在多个金属片中的至少一个上设置有第一及第二区域，电压检测部通过检测多个金属片间的电压来检测多个电池单元的电压，并且检测第一及第二区域间的电压。
该情况下，由电压检测部检测多个金属片间的电压来检测各电池单元的端子间电压。另外，由电压检测部检测多个金属片中的至少一个金属片的第一及第二区域间的电压。由此，能够由共用的电压检测部来检测各电池单元的端子间电压并且检测流经多个电池单元的电流。
另外，由于能够将至少一个金属片用作电池单元的端子间电压检测用及流经电池单元的电流检测用，故能够简化结构。
(6)电池模块还可以具备放大电路，所述放大电路放大第一及第二区域间的电压，电压检测部具有接受多个连接部件的电压或所述放大电路的输出电压的多个输入端子，并且具有保持在电压检测部的基准电压的基准端子，第一区域与基准端子连接。
该情况下，由放大电路放大第一及第二区域间的电压。第一区域与电压检测部的基准端子连接。由此，不必利用具有大动作电压范围的昂贵的放大电路就能放大第一及第二区域间的电压到充分大的值。结果，由于无需利用昂贵的放大电路，故能实现低成本化。
(7)电池模块还可以具备：存储部，其存储连接部件的第一区域与所述第二区域之间的电阻值；电流计算部，其基于由电压检测部检测出的电压及存储在存储部中的电阻值来计算流经第一区域与第二区域之间的电流；和温度检测部，其检测多个电池单元的温度；电流计算部基于由温度检测部检测出的温度来修正存储在存储部中的电阻值。
该情况下，检测多个电池单元的温度，并基于检测出的温度修正存储在存储部中的第一区域与第二区域之间的电阻值。由此，能够基于由电压检测部检测出的电压及修正后的电阻值准确地计算流经连接部件的第一区域与第二区域之间的电流的值。
(8)本发明的另一技术方案的电池系统具备电池模块和电流计算部，该电池模块具备：多个电池单元；连接部件，其将多个电池单元的至少两个电极相互连接；和电压检测部，其检测连接部件的相互分离的第一区域与第二区域之间的电压；电流计算部基于由电池模块的电压检测部检测出的第一及第二区域间的电压来计算流经连接部件的电流。
在该电池系统中，由电流计算部基于本发明的一个技术方案的电池模块的电压检测部所检测出的第一及第二区域间的电压来计算流经连接部件的电流。
在电池模块中，由连接部件相互连接多个电池单元的至少两个电极。由电压检测部检测连接部件的相互分离的第一区域与第二区域之间的电压。
电流计算部基于由电压检测部检测出的电压及连接部件的第一区域与第二区域之间的电阻来计算流经连接部件的第一区域与第二区域之间的电流的值。由此，能够用简单的构成检测流经多个电池单元的电流。
(9)本发明的另一技术方案的电动车辆具备：电池模块；电动机，其由来自电池模块的电力驱动；和驱动轮，其在电动机的旋转力的作用下旋转；所述电池模块具备：多个电池单元；连接部件，其将多个电池单元的至少两个电极相互连接；和电压检测部，其检测连接部件的相互分离的第一区域与第二区域之间的电压。
在该电动车辆中，由来自电池模块的电力驱动电动机。通过该电动机的旋转力使驱动轮旋转，从而电动车辆移动。
在电池模块中，由连接部件相互连接多个电池单元的至少两个电极。由电压检测部检测连接部件的相互分离的第一区域与第二区域之间的电压。
能够基于由电压检测部检测出的电压及连接部件的第一区域与第二区域之间的电阻来计算流经连接部件的第一区域与第二区域之间的电流的值。由此，能够用简单的构成检测流经多个电池单元的电流。
附图说明
图1是表示第一实施方式的电池系统的构成的框图。
图2是电池模块的外观立体图。
图3是电池模块的俯视图。
图4是电池模块的侧视图。
图5是双电极用的汇流条(bus bar)的外观立体图。
图6是单电极用的汇流条的外观立体图。
图7是表示FPC基板上安装了多个汇流条的状态的外观立体图。
图8是用于说明多个汇流条与检测电路连接的示意俯视图。
图9是表示电压电流汇流条上形成的两个焊料图案与FPC基板上的两个导线的连接状态的示意俯视图。
图10是表示图1的检测电路的一个构成例的电路图。
图11是表示图10的放大电路的一个构成例的电路图。
图12是表示图1的检测电路的其他构成例的电路图。
图13是表示具有电流计算功能的检测电路的构成例的图。
图14是表示变形例的电压电流汇流条及其周边部件的构成的示意俯视图。
图15是表示具备图1的电池系统的电动汽车的构成的框图。
具体实施方式
[1]第一实施方式
以下，参照附图对第一实施方式的电池模块及具备该电池模块的电池系统进行说明。其中，本实施方式的电池模块及电池系统被搭载在以电力作为驱动源的电动车辆(例如电动汽车)上。
(1)电池系统的构成
图1是表示第一实施方式的电池系统的构成的框图。如图1所示，电池系统500包括多个电池模块100、电池ECU(Electronic Control Uint：电子控制单元)101及接触器(contactor)102，并通过总线104与电动车辆的主控制部300连接。
电池系统500的多个电池模块100通过电源线501相互连接。各电池模块100具有多个(在本例中为18个)电池单元10、多个(在本例中为5个)热敏电阻11及检测电路20。
在各电池模块100中，多个电池单元10以相互相邻的方式配置为一体，并通过多个汇流条40串联连接。各电池单元10例如为锂离子电池或镍氢电池等二次电池。
配置在电池模块100两端部上的电池单元10经由汇流条40a与电源线501连接。由此，在电池系统500中多个电池模块100中的全部电池单元10串联连接。从电池系统500引出的电源线501与电动车辆的电动机等的负载连接。
检测电路20经由导线51(参照图8后述)与各汇流条40、40a连接。另外，检测电路20与各热敏电阻11电连接。由检测电路20检测各电池单元10的端子间电压(电池电压)及温度。
各电池模块100的检测电路20经由总线103与电池ECU101连接。由此，由检测电路20检测出的电压及温度提供给电池ECU101。
进而，本实施方式中，在多个汇流条40、40a中的一个汇流条40与检测电路20之间设置有放大电路410，该放大电路用于放大流经各汇流条40、40a的电流所引起的压降量。检测电路20将基于放大电路410的输出电压的电压值提供给电池ECU101。由此，电池ECU101计算流经多个电池单元10的电流的值。放大电路410的详细结构以及由检测电路20及电池ECU101进行的电流值的计算的详细描述见后述。
电池ECU101例如基于从各检测电路20提供的电压及温度以及检测出的电流来计算各电池单元10的充电量，并基于该充电量进行各电池模块100的充放电控制。另外，电池ECU101基于所提供的电压及温度以及检测出的电流来检测各电池模块100的状态，例如检测电池单元10的寿命及异常等。其中，所谓电池模块100的异常例如为电池单元10的过放电、过充电或温度异常。
在与电池系统500的一端部的电池模块100连接的电源线501中插入了接触器102。电池ECU101在检测出电池模块100的异常的情况下，关断接触器102。由此，在异常时，由于在各电池模块100中无电流流动，故能够防止电池模块100的异常发热。
电池ECU101经由总线104与电动车辆的主控制部300连接。从各电池ECU101向主控制部300提供各电池模块100的充电量(各电池单元10的充电量)。主控制部300基于该充电量控制电动车辆的动力(例如，电动机的旋转速度)。另外，若各电池模块100的充电量减少，则主控制部300控制与电源线501连接的未图示的发电装置对各电池模块100进行充电。
(2)电池模块的详细结构
对电池模块100的详细结构进行说明。图2是电池模块100的外观立体图，图3是电池模块100的俯视图，图4是电池模块100的侧视图。
其中，在图2～图4及后述的图7～图9中，如箭头X、Y、Z所示，将相互正交的三个方向定义为X方向、Y方向及Z方向。其中，在本例中，X方向及Y方向是与水平面平行的方向，Z方向是与水平面垂直的方向。
如图2～图4所示，在电池模块100中，具有扁平的大致长方体形状的多个电池单元10在X方向上排列配置。在该状态下，通过一对端面框92、一对上端框93及一对下端框94将多个电池单元10固定为一体。
一对端面框92具有大致板形状，且与YZ平面平行地配置。一对上端框93及一对下端框94配置为在X方向上延伸。
在一对端面框92的四角形成有用于连接一对上端框93及一对下端框94的连接部。以在一对端面框92之间配置有多个电池单元10的状态下，在一对端面框92的上侧的连接部安装一对上端框93，在一对端面框92的下侧的连接部安装一对下端框94。由此，多个电池单元10在沿X方向排列配置的状态下被固定为一体。
在一个端面框92上，与外侧的面保持间隔地安装有刚性印刷电路基板(以下简记为印刷电路基板)21。在印刷电路基板21上设置有检测电路20及放大电路410。
在此，多个电池单元10在Y方向的一端部侧及另一端部侧的其中一个的上面部分具有正电极10a，在其相反侧的上面部分具有负电极10b。各电极10a、10b以向上突出的方式倾斜地设置(参照图4)。
在以下的说明中，将从与一个端面框92(未安装印刷电路基板21的端面框92)相邻的电池单元10到与另一端面框92相邻的电池单元10称为从第一到第十八电池单元10。
如图3所示，在电池模块100中，各电池单元10配置为在相邻的电池单元10间Y方向上的正电极10a及负电极10b的位置关系相反。
由此，在相邻的两个电池单元10间，一个电池单元10的正电极10a和另一个电池单元10的负电池10b靠近，一个电池单元10的负电极10b和另一个电池单元10的正电极10a靠近。该状态下，在相靠近的两个电池处安装有汇流条40。由此，串联连接多个电池单元10。
具体地说，在第一电池单元10的正电极10a和第二电池单元10的负电极10b上安装有共用的汇流条40。另外，在第二电池单元10的正电极10a和第三电池单元10的负电极10b上安装有共用的汇流条40。
同样地，在各第奇数电池单元10的正电极10a和与其相邻的第偶数电池单元10的负电极10b上安装有共用的汇流条40。在各第偶数电池单元10的正电极10a和与其相邻的第奇数电池单元10的负电极10b上安装有共用的汇流条40。
另一方面，在第一电池单元10的负电极10b及第十八电池单元10的正电极10a上分别安装有用于从外部连接电源线501的汇流条40a。
在Y方向的多个电池单元10的一端部侧，沿X方向延伸的长条状的挠性印刷电路基板(以下简记为FPC)50公共地与多个汇流条40、40a连接。同样地，在Y方向的多个电池单元10的另一端部侧，沿X方向延伸的长条状的FPC基板50公共地与多个汇流条40连接。
FPC基板50主要具有在绝缘层上形成了多个导线51、52(后述的图8)的构成，具有弯曲性及可挠性。作为构成FPC基板50的绝缘层的材料例如利用聚酰亚胺，作为导线51、52(后述的图8)的材料例如利用铜。
各FPC基板50在一个端面框92(安装有印刷电路基板21的端面框92)的上端部分向内侧以直角弯折，进而向下弯折，从而与印刷电路基板21连接。
在FPC基板50与印刷电路基板21连接的状态下，多个汇流条40、40a通过后述的多个导线51(图8)与检测电路20连接，这些汇流条40、40a中的一个汇流条40通过后述的导线51、52(图8)与放大电路410连接。详细见后述。
(3)汇流条及FPC基板的构造
下面，对汇流条40、40a及FPC基板50的详细构造进行说明。以下，将用于连接相邻的两个电池单元10的正电极10a和负电极10b的汇流条40称为双电极用汇流条40，将用于连接一个电池单元10的正电极10a或负电极10b和电源线501的汇流条40a称为单电极用汇流条40a。
图5是双电极用汇流条40的外观立体图，图6是单电极用汇流条40a的外观立体图。
如图5所示，双电极用的汇流条40具备：具有大致长方形状的基体部41、从基体部41的一边向该基体部41的一面侧弯曲并延伸的一对安装片42。在基体部41上形成有一对电极连接孔43。
如图6所示，单电极用的汇流条40a具备：具有大致正方形状的基体部45、从基体部45的一边向该基体部45的一面侧弯曲并延伸的安装片46。在基体部45上形成有电极连接孔47。
在本实施方式中，汇流条40、40a例如具有对工业纯铜(tough pitchcopper)的表面实施了镀镍后的构成。
图7是表示在FPC基板50上安装了多个汇流条40、40a的状态的外观立体图。如图7所示，在两片FPC基板50上，沿着X方向以规定的间隔安装有多个汇流条40、40a的安装片42、46。
制作电池模块100时，在由端面框92(图2)、上端框93(图2)及下端框94(图2)而固定为一体的多个电池单元10上，如上所述设置有安装了多个汇流条40、40a的两片FPC基板50。
相邻的电池单元10的正电极10a及负电极10b嵌入到形成在各双电极用的汇流条40上的电极连接孔43。在正电极10a及负电极10b上形成有外螺纹。在各双电极用的汇流条40中嵌入了相邻的正电极10a及负电极10b中的状态下，螺母(未图示)螺合在正电极10a及负电极10b的外螺纹上。
第一电池单元10的负电极10b及第十八电池单元10的正电极10a分别嵌入到形成在各单电极用的汇流条40a上的电极连接孔47。在各单电极用的汇流条40a中嵌入了这些负电极10b及正电极10a的状态下，螺母(未图示)螺合在负电极10b及正电极10a的外螺纹上。
由此，在多个电池单元10上安装有多个汇流条40、40a，并且通过多个汇流条40、40a而FPC基板50保持大致水平姿势。
(4)汇流条和检测电路的连接
对多个汇流条40、40a和检测电路20的连接进行说明。图8及图9是用于说明多个汇流条40、40a和检测电路20连接的示意俯视图。
在以下的说明中，将多个汇流条40、40a中未与放大电路410连接的汇流条40适当地称为电压汇流条40x，将多个汇流条40中与放大电路410连接的汇流条40适当地称为电压电流汇流条40y。
如图8所示，在FPC基板50上设置有与多个汇流条40x、40y对应的多个导电性片59及多个导线51。另外，在FPC基板50上还设置有与电压电路汇流条40y对应的导线52。
各汇流条40x、40y的安装片42通过焊接安装到FPC基板50上的对应的导电性片59上。
与各电压汇流条40x对应的导电性片59经由导线51及图1的印刷电路基板21上的导线与检测电路20连接。由此，各电压汇流条40x与检测电路20电连接。
如图9所示，在电压电流汇流条40y的基体部41上以一定间隔相互平行地形成有一对焊料图案H1、H2。焊料图案H1在两个电极连接孔43间配置在一个电极连接孔43的附近，焊料图案H2在两个电极连接孔43间配置在另一个电极连接孔43的附近。将电压电流汇流条40y中的形成在焊料图案H1、H2间的电阻称为电流检测用的分流电阻RS。
电压电流汇流条40y的焊料图案H1通过引线L1与FPC50上的对应的导线51连接。电压电流汇流条40y的焊料图案H2通过引线L2与FPC50上的对应的导线52连接。
如图8所示，与电压电流汇流条40y对应的导线51经由图2的印刷电路基板21上的导线与放大电路410的一个输入端子及检测电路20连接。
检测电路20基于电压汇流条40x及电压电流汇流条40y的电压来检测各电池单元10的端子间电压。
与电压电流汇流条40y对应的导线52经由图2的印刷电路基板21上的导线与放大电路410的另一输入端子连接。放大电路410的输出端子经由图2的印刷电路基板21上的导线53与检测电路20连接。
检测电路20基于放大电路410的输出电压来检测焊料图案H1、H2间的电压值。由检测电路20检测出的电压值提供给图1的电池ECU101。
电池ECU101例如包括CPU(中央运算处理装置)及存储器。本实施方式中，在电池ECU101的存储器中预先存储有电压电流汇流条40y中的焊料图案H1、H2间的分流电阻RS的值。
电池ECU101通过利用存储在存储器中的分流电阻RS的值来除由检测电路20提供的焊料图案H1、H2间的电压值，来计算流经电压电流汇流条40y的电流的值。由此，能检测出多个电池单元10间流动的电流的值。
在此，分流电阻RS的值是基于有电流流动的导体的长度、横截面及电阻率计算出的。因此，优选按照能正确地计算电压电流汇流条40y中的分流电阻RS的值的方式形成焊料图案H1、H2。
在电池单元10充放电时，电流主要流经正电极10a和负电极10b之间的区域。
因此，优选焊料图案H1、H2分别与电极连接孔43靠近且在与连接电极连接孔43的中心的直线垂直的方向上延伸。进而，优选焊料图案H1、H2的长度都与电极连接孔43的直径大致相等。
也可以基于焊料图案H1、H2的长度、焊料图案H1、H2间的距离、基体部41的厚度及基体部41的电阻率预先计算分流电阻RS的值，并将计算出的值存储到电池ECU101内的存储器中。
或者，也可以预先测定焊料图案H1、H2间的分流电阻RS的值，并将测定出的值存储到电池ECU101内的存储器中。
另外，也可以由热敏电阻11检测电压电流汇流条40y的温度，由检测出的温度来修正存储在电池ECU101内的存储器中的分流电阻RS的值。
(5)检测电路及放大电路的一个构成例
图10是表示图1的检测电路20的一个构成例的电路图。图10所示的检测电路20包括第一、第二及第三电压检测IC(集成电路)20a、20b、20c。在本例中，对应于第一～第六电池单元10而设置有第一电压检测IC20a，对应于第七～第十二电池单元10而设置有第二电压检测IC20b，对应于第十三～第十八电池单元10而设置有第三电压检测IC20c。另外，在第二电压检测IC20b上连接有放大电路410。其中，第一～第三电压检测IC20a、20b、20c的基准电压GNDa、GNDb、GNDc分别电独立。
以下，作为代表对第二电压检测IC20b进行说明。此外，第一及第三电压检测IC20a、20c具有与第二检测电压IC20b相同的构成。
第二电压检测IC20b具有八个输入端子t1～t8。输入端子t7被保持在基准电压GNDb。输入端子t7～t1经由导线51分别与设置在第六～第十三电池单元10间的汇流条40x、40y连接。另外，输入端子t8经由导线53与图2的放大电路410的输出端子连接。放大电路410的一个输入端子经由导线51与焊料图案H1(图9)连接，放大电路410的另一输入端子经由导线52与焊料图案H2(图9)连接。
第二电压检测IC20b包括电压检测部201～206、开关元件211～217及A/D(模拟/数字)转换器220。
电压检测部201对输入端子t1、t2间的电压进行差动放大，电压检测部202对输入端子t2、t3间的电压进行差动放大，电压检测部203对输入端子t3、t4间的电压进行差动放大，电压检测部204对输入端子t4、t5间的电压进行差动放大，电压检测部205对输入端子t5、t6间的电压进行差动放大，电压检测部206对输入端子t6、t7间的电压进行差动放大。进而，放大电路410放大焊料图案H1、H2间的电压。
电压检测部201～206的输出端子及输入端子t8分别经由开关元件211～217与A/D转换器220的输入端子连接。输入端子t7的基准电压GNDb提供给A/D转换器220的基准端子，电源电压V+提供给A/D转换器220的电源端子。
此外，在本例中，虽然输入端子t7的基准电压GNDb被公共提供给电压检测部206及A/D转换器220，但是也可以取而代之，对A/D转换器220的基准端子与电压检测部206独立地提供基准电压GNDb。
开关元件211～217依次被接通。由此，由电压检测部201～206及放大电路410放大后的电压依次提供给A/D转换器220。A/D转换器220将所提供的电压变换为数字的电压值。由A/D转换器220得到的数字的电压值提供给图1的电池ECU101。
在电池ECU101中，如上述，基于各电池单元10的端子间的电压值计算出各电池单元10的充电量。另外，基于焊料图案H1、H2间的电压值及分流电阻RS的值计算出流经电压电流汇流条40y的电流的值。
图11是表示图10的放大电路410的一个构成例的电路图。在此，说明与图10的第二电压检测IC20b对应设置的放大电路410的详细结构。以下，将焊料图案H1、H2间的分流电阻RS的值称为分流电阻值Rs，将焊料图案H1、H2间的电压的值称为电压值Vs，将流经分流电阻RS的电流的值称为电流值Is。
在分流电阻值Rs已知的情况下，能够通过检测电压值Vs来计算电流值Is。
如上述，由于电压电流汇流条40y主要由铜构成，故分流电阻值Rs小(例如1mΩ左右)。此时，电流值Is例如在-100A～100A的范围内变动，电压值Vs在-0.1V～0.1V的范围内变动。此外，由于充电时流经电压电流汇流条40y的电流的方向与放电时相反，故电流值Is及电压值Vs为负。
在此，第二电压检测IC20b例如检测在2.5V～约4.2V的范围内变动的各电池单元10的端子间电压。另一方面，焊料图案H1、H2间的电压值Vs比各电池单元10的端子间电压低。因此，在本实施方式中，由放大电路410放大焊料图案H1、H2间的电压值Vs。
放大电路410的输入端子V1、V2及输出端子V3分别与导线51、52、53连接。放大电路410由运算放大器(operational amplifier)411、直流电源Ea及电阻R1～R4构成。
运算放大器411的非反相输入端子经由电阻R1与输入端子V1连接，并且经由电阻R3与直流电源Ea的正极连接。运算放大器411的反相输入端子经由电阻R2与输入端子V2连接。在运算放大器411的反相输入端子和输出端子V3之间连接有电阻R4。基准电压GNDb提供给运算放大器411的基准端子，电源电压Vb提供给电源端子。
直流电源Ea的正极的电压(以下称为偏压(offset voltage))Va设定在基准电压GNDb和电源电压Vb的中间。由此，电压值Vs在负值和正值之间的范围内变动的情况下，放大电路410的输出端子的电压值Vout以偏压Va为中心在0V与电源电压Vb之间的范围内变动。
例如，将电阻R1、R2的值设定为10kΩ，将电阻R3、R4的值设定为250kΩ。此时，放大电路410的放大增益为25。另外，将电源电压Vb设为5V，将偏压Va设为2.5V。如上述，在分流电阻值Rs为1mΩ左右的情况下，放大电路410将在-0.1V～0.1V的范围内变动的电压值Vs放大为以2.5V为中心的0V～5V的范围内的电压。
在电压值Vs为-0.1V的情况下，放大电路410的输出电压为5V。此时，计算出电流值Is为-100A。另外，在电压值Vs为0V的情况下，放大电路410的输出电压为2.5V。此时，计算出电流值Is为0A。进而，在电压值Vs为0.1V的情况下，放大电路410的输出电压为0V。此时，计算出电流值Is为100A。
下面，说明将与第二电压检测IC20b的输入端子t7连接的汇流条40用作电流检测用的分流电阻RS的理由。
输入端子t6的电压在以一个电池单元10的电压(例如3.7V)为中心的约2.5V～约4.2V的范围内变动。另外，输入端子t5的电压在以两个电池单元10的电压(例如7.4V)为中心的约5V～约8.4V的范围内变动。运算放大器411的输入电压范围及输出电压范围为基准电压GNDb～电源电压Vb(例如0V～5V)。
因此，在将与输入端子t5连接的汇流条40用作分流电阻RS、且将分流电阻RS的两端(焊料图案H1、H2)与放大电路410的输入端子V1、V2连接的情况下，为使运算放大器411的非反相输入端子及反相输入端子的电压处于上述的输入电压范围内而需要减小放大增益。例如，在放大电路410的输入端子V1的电压为第二电压检测IC20b的输入端子t5的最大电压(8.4V)的情况下，为了使运算放大器411的非反相输入端子的电压为5V以下而将放大电路410的放大增益例如设定在0.73以下。此时，由于放大电路410的输出电压Vout的变动幅度显著减小，故难以检测流经分流电阻RS的电流值Is。
若分流电阻RS连接到与被保持在基准电压GNDb的输入端子t7远离的输入端子t4～t1，则电流值Is的检测变得更困难。
此外，在利用具有大的输入电压范围及输出电压范围的运算放大器的情况下，也可将与输入端子t7以外的输入端子t6～t1连接的汇流条40用作分流电阻RS。但是，这种运算放大器较昂贵。
因此，如图10及图11的例子，优选将与被保持在基准电压GNDb的输入端子t7连接的汇流条40用作电流检测用的分流电阻RS。
此外，在第一电压检测IC20a中，与被保持在GNDa的输入端子连接的汇流条40a具有图6所示的构造。因此，难以在汇流条40a中以相距规定距离的方式设定两个焊料图案H1、H2。此时，通过将汇流条40a的基体部45与图5的汇流条40的基体部41同样地形成为长方形，从而能够以一定间隔设置焊料图案H1、H2。其中，此时，存在必须将电池模块100的X方向的长度比利用图6的汇流条40a的情况设置得大的可能性。因此，在考虑了电池模块100的小型化的情况下，优选将汇流条40a的基体部45形成为长方形。
在上述中，虽然对在检测电路20的三个第一～第三电压检测IC20a、20b、20c中的第二电压检测IC20b上连接放大电路410的情况进行了说明，但是也可以取而代之将放大电路410与第三电压检测IC20c连接。另外，也可以将放大电路410与第一～第三电压检测电路IC20a、IC20b、IC20c中的多个电压检测IC连接。
(6)检测电路的其他构成例
图1的检测电路20可以取代图10的构成而具有以下的构成。图12是表示图1的检测电路20的其他构成例的电路图。
图12的检测电路20包括具有相同结构的第一、第二及第三电压检测电路IC20a、IC20b、IC20c。以下，对本例的第二电压检测IC20b的详细结构进行说明。
第二电压检测IC20b具有八个输入端子t11～t18。输入端子t18被保持在基准电压GNDb。输入端子t18、t16～t11经由导线51分别与设置在第六～第十三电池单元10间的汇流条40x、40y连接。另外，输入端子t17经由导线53与图2的放大电路410的输出端子连接。
此外，图12的放大电路410的构成与图11的放大电路410的构成相同。因此，输入端子t17中输入有由放电电路410放大后的焊料图案H1、H2间的电压值Vs。
第二电压检测IC20b包括电阻221～227、231～237、开关元件221～217及A/D转换器220。
在输入端子t11与输入端子t18之间串联连接电阻221、231，在输入端子t12与输入端子t18之间串联连接电阻222、232，在输入端子t13与输入端子t18之间串联连接电阻223、233。
另外，在输入端子t14与输入端子t18之间串联连接电阻224、234，在输入端子t15与输入端子t18之间串联连接电阻225、235，在输入端子t16与输入端子t18之间串联连接电阻226、236，在输入端子t17与输入端子t18之间串联连接电阻227、237。由此，输入端子t11～t17的电压分别被分压。
电阻221与电阻231之间的节点N11、电阻222与电阻232之间的节点N12、电阻223与电阻233之间的节点N13、电阻224与电阻234之间的节点N14、电阻225与电阻235之间的节点N15、电阻226与电阻236之间的节点N16、及电阻227与电阻237之间的节点N17分别经由开关元件211～217与A/D转换器220的输入端子连接。输入端子t18的基准电压GNDb提供给A/D转换器220的基准端子，电源电压V+提供给A/D转换器220的电源端子。
开关元件211～217被依次接通。由此，节点N11～N17的电压依次提供给A/D转换器220。
在此，设定电阻221～227及电阻231～237，使得节点N11～N17的电压处于从A/D转换器220的基准电压GNDb到电源电压V+以下。
A/D转换器220将提供的电压变换为数字的电压值。由A/D转换器220得到的数字的电压值提供给图1的电池ECU101。
由此，与图10的检测电路20的一个构成例同样地，由电池ECU101基于各电池单元10的电压值计算出各电池单元10的充电量。另外，基于焊料图案H1、H2间的电压值Vs及分流电阻值Rs计算出流经电压电流汇流条40y的电流值Is。
与图10的构成例同样地，与被保持在基准电压GNDb的输入端子t18连接的汇流条40用作电流检测用的分流电阻RS。对其理由进行说明。
在本例中，关于输入端子t18～t11而言，依次从汇流条40输入到各输入端子t18～t11中的电压变高。因此，越远离输入端子t18，则需要对输入到各输入端子的电压设定越大的分压比。该情况下，越远离输入端子t18越容易产生输入电压的检测误差。因此，与图10及图11的例子同样地，优选将与被保持在基准电压GNDb的输入端子t18连接的汇流条40用作电流检测用的分流电阻RS。
(7)效果
(a)如上述，在本实施方式的电池系统500中，由放大电路410及检测电路20，检测对两个电池单元10进行连接的电压电流汇流条40y的相互分离的焊料图案H1、H2间的电压。由电池ECU101基于检测出的电压及焊料图案H1、H2间的分流电阻RS计算出流经电压电流汇流条40y的电流的值。由此，能够用简单的构成检测流经多个电池单元10的电流。
(b)多个汇流条40是将相邻的电池单元10的电极10a、10b相互连接的金属性的片。这些多个汇流条40中的至少一个用作电压电流汇流条40y。在电压电流汇流条40y中，相邻的两个电池单元10中的其中一个电池单元10的负电极10b与另一电池单元10的正电极10a之间隔着间隔形成焊料图案H1、H2。
该情况下，能够将电压电流汇流条40y的基体部41的一部分用作电流检测用的分流电阻RS。由此，能够可靠地连接相邻的电池单元10的电极10a、10b，并且能够检测流经这些电池单元10的电流。
(c)焊料图案H1、H2以大致平行延伸的方式设置在电压电流汇流条40y的基体部41。此时，能够确保为了在电压电流汇流条40y的一部分中检测电流所需的充分的分流电阻值Rs。
(d)在本实施方式中，电池模块100包括18个电池单元10，各电池单元10由多个汇流条40串联连接。检测电路20通过检测多个汇流条40、40a的电压来检测多个电池单元10的端子间电压，并且检测电压电流汇流条40y中的焊料图案H1、H2间的电压。由此，能够由公共的检测电路20检测各电池单元10的端子间电压并且检测流经多个电池单元10的电流。
(e)由放大电路410放大电压电流汇流条40y中的焊料图案H1、H2间的电压。在此，电压电流汇流条40y的一个焊料图案H1与A/D转换器220的基准端子连接。由此，无需利用具有大动作电压范围的昂贵的放大电路就能够将焊料图案H1、H2间的电压放大到充分大的值。结果，由于无需利用昂贵的放大电路，故能够实现低成本化。
(8)第一实施方式的变形例
(a)在上述中，虽然说明了汇流条40、40a具有对工业纯铜的表面实施镀镍的构成的例子，但是构成汇流条40、40a的材料并不限定于此。
优选基于强度及电阻率等来选择构成汇流条40、40a的材料。该情况下，还能够利用具有高强度且低电阻率的铜合金、铝合金等。
(b)另外，电压电流汇流条40y也可以利用与构成其他电压汇流条40x的材料不同的材料来制作。作为构成电压电流汇流条40y的材料，例如能够利用银、金等电阻低的材料(具有高导电率的材料)。
(c)在上述中，虽然未对构成导电性片59的材料进行说明，但是导电性片59也可以利用与构成汇流条40、40a的材料同样的材料进行制作，还可以基于强度及电阻率等选择与汇流条40、40a不同的材料，利用选择出的材料进行制作。
(d)在上述中，说明了电池ECU101基于电压电流汇流条40y的焊料图案H1、H2间的电压值及分流电阻RS的值来计算流经电压电流汇流条40y的电流的值的情况。但是，并不限定于此，也可以取代电池ECU101而使检测电路20具有电流计算功能。
图13是表示具有电流计算功能的检测电路20的构成例的图。如图13所示，在检测电路20中取代图10的构成例如设置微机20m。并且，使检测电路20的微机20m预先存储电压电流汇流条40y中的焊料图案H1、H2间的分流电阻RS的值。
由此，检测电路20的微机20m可以基于从图10的第二电压检测IC20b输出的焊料图案H1、H2间的电压值Vs及分流电阻值Rs，计算流经电压电流汇流条40y的电流值Is。
另外，该情况下，检测电路20的微机20m也可以基于第一～第三电压检测IC20a～20c的输出来计算各电池单元10的端子间电压。
如上述，计算出的电流值Is及各电池单元10的端子间电压提供给电池ECU101。
除此之外，检测电路20的微机20m也可以基于计算出的电流值Is、计算出的各电池单元10的端子间电压、及由图1的热敏电阻11检测出的各电池单元10的温度来计算各电池单元10的充电量。
该情况下，计算出的电流值Is、计算出的各电池单元10的端子间电压、检测出的各电池单元10的温度、及各电池单元10的充电量从微机20m提供给电池ECU101。
此外，在本例中，虽然说明了检测电路20中设置有微机20m的例子，但是也可以取代微机20m而通过设置CPU及存储器来实现电流计算功能。
本例的微机20m或CPU及存储器例如能够设置在图4的印刷电路基板21上。
(e)在上述中，作为用于检测流经电池模块100的电流的构成的一部分，说明了在电压电流汇流条40y的基体部41上设置两个焊料图案H1、H2的情况。也可以取而代之，使电压电流汇流条40y及其周边部件具有如下的构成。
图14是表示变形例的电压电流汇流条40y及其周边部件的构成的示意俯视图。如图14所示，在FPC基板50的电压电流汇流条40y的连接部设置有相互分离的两个导电性片59a、59b。电压电流汇流条40y的一个安装片42通过焊接安装到一个导电性片59a上，电压电流汇流条40y的另一安装片42通过焊接安装到导电性片59b上。
在本例中，电压电流汇流条40y的一个安装片42和一个导电性片59a的焊接部分Ha、及电压电流汇流条40y的另一安装片42和另一导电性片59b的焊接部分Hb，分别相当于上述的焊料图案H1、H2。
一个导电性片59a上连接与该电压电流汇流条40y对应的导线51。另一导电性片59b上连接与该电压电流汇流条40y对应的导线52。
电压电流汇流条40y的一个安装片42经由一个焊接部分Ha、导电性片59a、导线51及图2的印刷电路基板21上的导线与检测电路20连接。另外，电压电流汇流条40y的另一安装片42经由另一焊接部分Hb、导电性片59b、导线52及图2的印刷电路基板21上的导线与图11的放大电路410的输入端子V2连接。放大电路410的输出端子V3经由图2的印刷电路基板21上的导线53(图11)与检测电路20连接。
此时，在电池单元10充放电时，在焊接部分Ha、Hb间流动电流。因此，将电压电流汇流条40y中的焊接部分Ha、Hb间所形成的电阻设为电流检测用的分流电阻RS。
能够通过预先测定焊接部分Ha、Hb间的分流电阻RS的值并将测定出的值存储在电池ECU101内的存储器中，来计算流经电压电流汇流条40y的电流。
由此，在本例中，无需使用分别将电压电流汇流条40y中的焊接部分Ha、Hb和FPC基板50的导线51、52电连接的连接线。因此，能够用简单的构成容易地制作电池模块100。
另外，在本例中，与电压电流汇流条40y连接的两根导线51、52中的一个导线51，被通用为电池木块100中流动的电流检测用的导线及用于测定电池模块10的端子间电压的导线。
(f)在上述中，虽然对通过在金属制的片中形成贯通孔并实施弯曲加工等制作出的汇流条40、40a的构造进行了说明(参照图5及图6)，但是汇流条40、40a未必需要由金属制的片构成。
例如，也可以取代图5的汇流条40，将具有大致长方体形状的金属制的块中形成有与各电池单元10的电极10a、10b对应的一对电极连接孔43的构造体用作汇流条40。
该情况下，相邻的电池单元10的正电极10a及负电极10b嵌入到形成在汇流条40上的一对电极连接孔43中。在该状态下，通过进行各电极10a、10b的铆接加工，从而汇流条40被安装在电池单元10上。
另外，也可以取代图6的汇流条40a，而将具有立方体形状的金属制的块中形成了与电池单元10的正电极10a及负电极10b对应的电极连接孔47的构造体用作汇流条40a。
该情况下，电池单元10的正电极10a或负电极10b被嵌入到形成在汇流条40a上的电极连接孔47中。在该状态下，通过进行正电极10a或负电极10b的铆接加工，从而汇流条40b被安装在电池单元10上。
(g)此外，检测电路20的电路构成并不限定于图10及图12的例子，只要是至少能够检测焊料图案H1、H2间的电压的构成即可。该情况下，优选检测电路20还具有可通过检测多个汇流条40、40a的电压来检测多个电池单元10的端子间电压的电路构成。
另外，放大电路410的电路构成也并不限定于图11的例子，只要是能放大焊料图案H1、H2间的电压值Vs的构成即可。
[2]第二实施方式
以下，对第二实施方式的电动车辆进行说明。本实施方式的电动车辆具备第一实施方式的电池模块100及电池系统500。此外，以下作为电动车辆的一个例子来说明电动汽车。
图15是表示具备图1的电池系统500的电动汽车的构成的框图。如图15所示，本实施方式的电动汽车600具备：图1的主控制部300及电池系统500、电力变换部601、电动机602、驱动轮603、加速装置604、制动装置605及旋转速度传感器606。在电动机602为交流(AC)电动机的情况下，电力变换部601包括逆变器电路。
在本实施方式中，电池系统500经由电力变换部601与电动机602连接，并且与主控制部300连接。如上述，从构成电池系统500的电池ECU101(图1)向主控制部300提供多个电池模块100(图1)的充电量及流经电池模块100的电流值。另外，主控制部300上连接有加速装置604、制动装置605及旋转速度传感器606。主控制部300例如由CPU及存储器构成，或由微机构成。
加速装置604包括电动汽车600具备的加速踏板604a和检测加速踏板604a的操作量(踩踏量)的加速检测部604b。若加速踏板604a被驾驶者操作，则加速检测部604b以驾驶者未进行操作的状态为基准检测加速踏板604a的操作量。检测出的加速踏板604a的操作量提供给主控制部300。
制动装置605包括电动汽车600具备的制动踏板605a和检测制动踏板605a的操作量(踩踏量)的制动检测部605b。若制动踏板605a被驾驶者操作，则由制动检测部605b检测制动踏板605a的操作量。检测出的制动踏板605a的操作量提供给主控制部300。
旋转速度传感器606检测电动机602的旋转速度。检测出的旋转速度提供给主控制部300。
如上述，电池模块100的充电量、电池模块100中流动的电流值、加速踏板604a的操作量、制动踏板605a的操作量及电动机602的旋转速度提供给主控制部300。主控制部300基于这些信息进行电池模块100的充放电控制及电力变换部601的电力变换控制。
例如，在基于加速操作而电动汽车600起动时及加速时，电池模块100的电力从电池系统500提供给电力变换部601。
进而，主控制部300基于所提供的制动踏板604a的操作量计算应传送到驱动轮603的旋转力(指令转矩)，并基于该指令转矩将控制信号提供给电力变换部601。
接受了上述控制信号的电力变换部601将从电池系统500提供的电力变换为驱动驱动轮603所需的电力(驱动电力)。由此，由电力变换部601变换后的驱动电力提供给电动机602，并且基于该驱动电力的电动机602的旋转力被传送到驱动轮603。
另一方面，在基于制动操作而电动汽车600减速时，电动机602作为发电装置起作用。此时，电力变换部601将由电动机602产生的再生电力变换为适用电池模块100充电的电力，并提供给电池模块100。由此，电池模块100被充电。
如上述，在本实施方式的电动汽车600中设置有第一实施方式的电池系统500。在电池系统500中，用简单的构成检测流经多个电池单元10的电流。由此，能够基于流经电池模块100的电流值进行电动汽车600的控制。
[3]技术方案的各构成要素和实施方式各部分的对应关系
以下，对技术方案的各构成要素和实施方式的各部分的对应的例子进行说明，但是本发明并不限定于此。
在上述第一及第二实施方式中，正电极10a及负电极10b是多个电池单元10的至少两个电极的例子，汇流条40、电压汇流条40x及电压电流汇流条40y是连接部件及金属片的例子，基体部41上的焊料图案H1、H2的形成区域(图9)分别是第一区域及第二区域的例子，电压电流汇流条40y的焊接部分Ha、Hb(图14)分别是第一区域及第二区域的例子，图10的输入端子t1～t8及图12的输入端子t11～t18是多个输入端子的例子，图10的输入端子t7及图12的输入端子t18是基准端子的例子，检测电路20是电压检测部的例子，电池ECU101或变形例的检测电路20或设置在印刷电路基板21上的微机20为电流计算部的例子。
另外，导线51、52分别是第一及第二导体图案的例子，FPC基板50是布线基板的例子，FPC基板50是柔软部件的例子，电压电流汇流条40y的两个安装片42分别是第一及第二安装片的例子，两个导电性片59a、59b分别是第一及第二导电性片的例子，热敏电阻11及检测电路20分别是温度检测部的例子，电池ECU101的存储器是存储部的例子。
作为技术方案的各构成要素，也能够利用具有技术方案所述的构成或功能的其他各种要素。

Claims (9)

1.一种电池模块，其特征在于，具备：
多个电池单元；
连接部件，其将所述多个电池单元的至少两个电极相互连接；和
电压检测部，其检测所述连接部件的相互分离的第一区域与第二区域之间的电压。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，
该电池模块还具备布线基板，所述布线基板具有与所述电压检测部电连接的第一及第二导体图案，
所述连接部件是将相邻的电池单元的电极相互连接的金属片，
所述金属片具有所述第一及第二区域，
所述金属片的所述第一及第二区域分别与所述布线基板的所述第一及第二导体图案接合。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于，
所述布线基板包括柔软部件，
所述柔软部件上设置有所述第一及第二导体图案。
4.根据权利要求3所述的电池模块，其特征在于，
所述布线基板还包括第一及第二导电性片，所述第一及第二导电性片以相互分离的方式设置在所述柔软部件上，分别与所述第一及第二导体图案连接，
所述金属片具有包括所述第一区域的第一安装片和包括所述第二区域的第二安装片，
所述布线基板的所述第一及第二导电性片分别安装在所述第一及第二安装片上。
5.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，
所述多个电池单元包括三个以上的电池单元，
所述连接部件包括按照串联连接所述三个以上的电池单元的方式将相邻的电池单元的电极相互连接的多个金属片，
所述多个金属片中的至少一个上设置有所述第一及第二区域，
所述电压检测部通过检测所述多个金属片间的电压来检测所述多个电池单元的电压，并且检测所述第一及第二区域间的电压。
6.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，
该电池模块还具备对所述第一及第二区域间的电压进行放大的放大电路，
所述电压检测部具有接受所述多个连接部件的电压或所述放大电路的输出电压的多个输入端子，并且具有保持在所述电压检测部的基准电压的基准端子，
所述第一区域与所述基准端子连接。
7.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，
该电池模块还具备：
存储部，其存储所述连接部件的所述第一区域与所述第二区域之间的电阻值；
电流计算部，其基于由所述电压检测部检测出的电压及存储在所述存储部中的电阻值，来计算在所述第一区域与所述第二区域之间流动的电流；和
温度检测部，其检测所述多个电池单元的温度；
所述电流计算部基于由所述温度检测部检测出的温度来修正存储在所述存储部中的电阻值。
8.一种电池系统，其特征在于，具备：
电池模块；和
电流计算部；
所述电池模块具备：
多个电池单元；
连接部件，其将所述多个电池单元的至少两个电极相互连接；和
电压检测部，其检测所述连接部件的相互分离的第一区域与第二区域之间的电压；
所述电流计算部基于由所述电池模块的所述电压检测部检测出的第一及第二区域间的电压来计算流经所述连接部件的电流。
9.一种电动车辆，其特征在于，具备：
电池模块；
电动机，其被来自所述电池模块的电力驱动；和
驱动轮，其在所述电动机的旋转力的作用下旋转；
所述电池模块具备：
多个电池单元；
连接部件，其将所述多个电池单元的至少两个电极相互连接；和
电压检测部，其检测所述连接部件的相互分离的第一区域与第二区域之间的电压。
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PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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