CN103370847B - 电力控制装置 - Google Patents

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Abstract

电力控制装置，是具有将多个电池并联连接所构成的蓄电装置、检测各所述电池的电压的电压检测部以及负载的电动车辆所搭载的电力控制装置，具备：与所述蓄电装置连接，在通过来自所述蓄电装置的电力供给来进行驱动的所述负载的驱动时，基于由各所述电压检测部所检测的电压，算出所述多个电池间的电压偏差的电压偏差计算部；将由所述电压偏差计算部算出的所述电压偏差与规定的第1阈值进行比较的比较部；在所述比较部的比较结果中所述电压偏差为所述第1阈值以上的情况下，检测在所述蓄电装置中变为了断开状态的所述电池的有无的断开检测部。

Description

电力控制装置
技术领域
本发明涉及电力控制装置。
本申请，基于在2011年12月9日在日本申请的特愿2011-270002号主张优先权，将其内容引用于此。
背景技术
在现有技术中，已知以下组电池：例如将多个单电池串联连接构成单电池组，再将多个单电池组并联连接来构成组电池，在各单电池组设置保险丝，在某单电池中产生内部短路等的异常的情况下，通过熔断包含产生异常的单电池的单电池组的保险丝，从而仅将异常状态的单电池组设为开路状态来断开与负载的连接(例如，参照专利文献1)。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本国专利第4560825号公报
发明内容
【发明要解决的课题】
可是，在上述现有技术所涉及的组电池中，在各单电池组和负载之间连接各主接触器，并且在为了消除各单电池组的电压偏差，而将各单电池组所连接的各预充电电阻与单一的预充电接触器连接的情况下，若发生某个主接触器的固定开路(stuck open)或某单电池组的断线等，则单电池组间的电压差将会过大地增大。
在此情况下，例如若产生主接触器的固定开路，则立即经由预充电电阻在单电池组间流动过大的电流，在预充电电阻、单电池组中所设置的保险丝过热而产生异常，车辆恐怕会突然不能行驶。此外，例如在产生单电池组的断线的时候，在该断线被消除时，经由预充电电阻在单电池组间流动过大的电流，在预充电电阻、单电池组中所设置的保险丝过热而产生异常，车辆恐怕会突然不能行驶。
本发明鉴于上述情况而作，目的在于提供一种电力控制装置，能够防止电源线上的过热的发生，并能够防止车辆突然地变为不能行驶。
【解决课题的手段】
为了解决上述课题达成相关的目的，本发明采用了以下方式：
(1)本发明的一个方式所涉及的电力控制装置，是具有将多个电池并联连接所构成的蓄电装置、检测各所述电池的电压的电压检测部以及负载的电动车辆所搭载的电力控制装置，具备：电压偏差计算部，其与所述蓄电装置连接，在通过来自所述蓄电装置的电力供给来进行驱动的所述负载的驱动时，基于由各所述电压检测部检测出的电压，算出所述多个电池间的电压偏差；比较部，其将由所述电压偏差计算部算出的所述电压偏差与规定的第1阈值进行比较；和断开检测部，其在所述比较部的比较结果中所述电压偏差为所述第1阈值以上的情况下，检测在所述蓄电装置中有无变为断开状态的所述电池。
(2)上述(1)的方式所涉及的电力控制装置，还可以具备通知部，该通知部在通过所述断开检测部检测到存在变为断开状态的所述电池的情况下，向所述电动车辆的驾驶者进行表示所述蓄电装置为异常状态的意思的通知。
(3)在上述(1)或(2)的方式所涉及的电力控制装置中，还可以具备驱动停止部，该驱动停止部在所述比较部对由所述电压偏差计算部算出的所述电压偏差和比所述第1阈值大的第2阈值进行比较而得到的比较结果中，在所述电压偏差为所述第2阈值以上的情况下，使所述负载的驱动停止。
(4)在上述(1)～(3)的任意一个方式所涉及的电力控制装置中，所述第1阈值也可以是，各所述电池在相对于所述负载而言为断开的状态下进行了自然放电的情况下所产生的最大的电压差、与所述电压检测部的检测误差之和。
(5)在上述(1)～(4)的任意一种方式所涉及的电力控制装置中，所述电动车辆所具有的所述蓄电装置至少具有：开关，其与电容器以及对电动机进行控制的逆变器连接，并且能够连接以及断开各所述电池与所述电容器，而且在所述电动机启动时连接各所述电池与所述电容器来向所述电容器供给电荷；和各电阻器，与所述开关以及各所述电池串联连接，所述各电阻器的电阻值越低、则所述第2阈值被设定为越小的值，或者所述各电阻器所容许的电流值越低、则所述第2阈值被设定为越小的值。
【发明效果】
根据本发明的上述(1)所涉及的电力控制装置，在多个电池间的电压偏差为规定的第1阈值以上的情况下，通过在蓄电装置中检测变为断开状态的电池的有无，能够防止电压偏差突然地增大而超过了规定的第1阈值，并能够提前(例如，在电压偏差过量增大而电动车辆不能行驶发生之前)检测变为断开状态的电池的有无。
根据本发明的上述(2)所涉及的电力控制装置，通过将蓄电装置的异常通知给驾驶者，能够防止驾驶者预料不到的蓄电装置中的过热的产生。因此，能够防止电动车辆突然地变为不能行驶。
根据本发明的上述(3)所涉及的电力控制装置，在多个电池间的电压偏差为规定的第2阈值以上的情况下，通过使负载的驱动停止，能够防止驾驶者预料不到的突然的负载的驱动停止。
根据本发明的上述(4)所涉及的电力控制装置，能够恰当地判别各电池的自然放电所引起的电压偏差、和蓄电装置的异常所引起的电压偏差。
根据本发明的上述(5)所涉及的电力控制装置，能够防止各电池所串联连接的各电阻器中流动过大的电流而变为过热状态。因此，能够防止电动车辆突然地变为不能行驶。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的电力控制装置的构成图。
图2是示出在本发明的实施方式所涉及的电力控制装置的电池单元(battery unit)中的某一个产生了正极侧接触器被固定为开状态的异常(固定开路)的状态的图。
图3是示出在本发明的实施方式所涉及的电力控制装置的电池单元中的某一个产生了正极侧接触器被固定为开状态的异常(固定开路)时的各电池单元的电压(线电压)的变化和电压偏差的变化的例子的图。
图4是示出在本发明的实施方式所涉及的电力控制装置的电池单元中的某一个产生了断开状态的状态的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一个实施方式所涉及的电力控制装置进行说明。
本实施方式的电力控制装置1，例如被搭载于电动车辆，如图1所示，将蓄电装置2作为直流电源，例如构成为具备：对输出车辆行驶用的驱动力的3相(例如，U相、V相、W相这3相)交流的无刷DC电动机3(负载、电动机，以下简称为电动机3)进行控制的逆变器4；电池ECU5(电压检测部、电压偏差计算部、比较部、断开检测部)；电动机ECU6(驱动停止部)；MGECU7(通知部、驱动停止部)；和通知装置8(通知部)。
蓄电装置2，例如将多个m个电源单元11、…、11并联连接而构成，其中m为2以上的自然数。蓄电装置2具备：将构成这些m个电源单元11、…、11的各电源单元11的正极侧端子11p彼此耦合所形成的正极侧耦合部P；和将各电源单元11的负极侧端子11n彼此耦合所形成的负极侧耦合部N。
即，蓄电装置2的正极侧耦合部P以及负极侧耦合部N，构成与逆变器4连接的正极侧以及负极侧的输出端子。m个电源单元11、…、11，对这些正极侧以及负极侧的输出端子并联连接。
另外，逆变器4具备，例如在正极侧以及负极侧的输出端子间并联连接的平滑电容器C。
各电源单元11例如构成为具备：多个电池单体(battery cell)21a、…、21a串联连接而构成的电池单元21(电池)；在电池单元21的正极端子21p与正极侧耦合部P之间以能够电切断的方式串联连接的正极侧接触器22；在电池单元21的负极端子21n与负极侧耦合部N之间以能够电切断的方式串联连接的负极侧接触器23；和检测各电池单体21a的电压的各电压传感器24a(电压检测部)。
此外，电池单元21，具备例如在串联连接的多个电池单体21a、…、21a的适当的连接位置上，由能够将导通断开的开关以及保险丝等所构成的断开机构25。
断开机构25，例如，在通上了规定值以上的电流的情况下，能够自动地或者通过操作者的操作将导通断开。此外，断开机构25，能够根据操作者的操作消除导通的断开。
各电源单元11，具备例如在电池单元21的正极端子21p和正极侧接触器22之间连接了一端31a的预充电电阻31(电阻器)。
蓄电装置2具备在电阻耦合部B与正极侧耦合部P之间以能够电切断的方式串联连接的1个预充电接触器32(开关)，该电阻耦合部B是将m个电源单元11、…、11的各预充电电阻31的另一端31b彼此耦合而构成的。
电力控制装置1，例如作为由CPU(Central Processing Unit，中央处理器)等的电子电路所构成的各种的ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)，具备电池ECU5、电动机ECU6、和MGECU7。
另外，预充电接触器32，例如在电动车辆启动时等，在从蓄电装置2向电动机3的通电开始时暂时被设为连接状态，从通电开始起经过适当的时间后被设为开路状态。
此外，正极侧接触器22以及负极侧接触器23，在电动车辆的驱动时被设为连接状态。
即，电池ECU5，在电动车辆的启动时，首先，将预充电接触器32以及负极侧接触器23设为连接状态，并且将正极侧接触器22设为开路状态，向平滑电容器C进行预充电。然后，该预充电完毕后将正极侧接触器22从开路状态切换到连接状态，并且将负极侧接触器23维持在连接状态，并且将预充电接触器32从连接状态切换到开路状态。
电池ECU5，例如在电动机3的驱动时，基于从各电压传感器24a输出的各电池单体21a的电压的检测结果的信号，按照每个电池单元21累计从多个电压传感器24a输出的多个电池单体21a的电压，算出各电池单元21的电压。
然后，电池ECU5，算出对电动机3具有并联连接关系的多个电池单元21间的电压偏差，将算出的电压偏差与规定的第1阈值进行比较。
然后，电池ECU5，在任意的电池单元21彼此间的电压偏差为第1阈值以上的情况下，检测在多个电池单元21中通过断开机构25而成为断开状态的电池单元21的有无。
然后，电池ECU5，将该检测结果的信号向MGECU7进行输出。
随之，若向MGECU7输入了表示由电池ECU5检测到在多个电池单元21中存在通过断开机构25而成为了断开状态的电池单元21的信号，则MGECU7控制通知装置8，向电动车辆的驾驶者进行表示电池单元21为异常状态的意思的通知。
另外，规定的第1阈值是，例如各电池单元21在对负载(即，电动机3)断开的状态下进行了自然放电的情况下产生的最大的电压差、与电压传感器24a的检测误差的和。
此外，电池ECU5，例如在电动机3的驱动时，基于从各电压传感器24a输出的各电池单体21a的电压的检测结果的信号，算出对电动机3具有并联连接关系的多个电池单元21间的电压偏差，将算出的电压偏差与比规定的第1阈值大的规定的第2阈值进行比较。然后，将任意的电池单元21彼此间的电压偏差是否为第2阈值以上的比较结果的信号向MGECU7进行输出。
另外，规定的第2阈值是，例如与预充电电阻31的电阻值或者预充电电阻31所容许的电流值相应的值。规定的第2阈值被设定为，预充电电阻31的电阻值越低，或者预充电电阻31所容许的电流值越低，则越小的值。
电动机ECU6，通过输出对逆变器4的电力变换动作的指令，通过逆变器4控制电动机3的运转(通电)。
MGECU7，进行电池ECU5以及电动机ECU6的管理以及控制，与电池ECU5以及电动机ECU6相协调来控制电动机3的运转状态和电动车辆的状态。
例如，MGECU7，在通过电池ECU5检测到在多个电池单元21中存在通过断开机构25而成为断开状态的电池单元21的情况下，控制通知装置8向电动车辆的驾驶者进行表示电池单元21为异常状态的意思的通知。
此外，例如，MGECU7，在通过电池ECU5检测到多个电池单元21间的电压偏差为第2阈值以上的情况下，通过电动机ECU6使电动机3的驱动停止。
本实施方式的电力控制装置1具备上述构成，接下来，关于该电力控制装置1的动作进行说明。
在车辆行驶中，例如如同图2以及图3中的时刻t1以后所示，若在多个(例如3个)电池单元21中的某一个产生正极侧接触器22被固定为开状态的异常(固定开路)，则该固定开路的正极侧接触器22所对应的电池单元21的电压(线电压)维持异常产生时的值并成为固定。另一方面，其他的正常的正极侧接触器22所对应的电池单元21的电压(线电压)，伴随向车辆所搭载的电动机3以及空调装置等的负载的供电而下降。
因此，固定开路的正极侧接触器22所对应的电池单元21的电压，和其他的正常的正极侧接触器22所对应的电池单元21的电压之间的电压偏差增大。
然后，在通过彼此的预充电电阻31而连接的多个电池单元21所构成的闭合电路内流动与电压偏差相应的电流，伴随电压偏差的增大，流向预充电电阻31的电流增大，预充电电阻31的发热增大。
然后，例如在图3所示的时刻t3，若电压偏差达到规定的第1阈值(即，是为了判定在某电池单元21中产生了断开状态的开路故障判定阈值，例如是电池单元21在对负载断开的状态下进行了自然放电的情况下产生的最大的电压差和电压传感器24a的检测误差的和)，则电力控制装置1开始第1故障确定计数器的计时。
然后，例如在图3所示的时刻t4，若由于电压偏差为规定的第1阈值以上并持续了某期间(时间)，而第1故障确定计数器的计数值达到规定的阈值，则电力控制装置1将确定电池单元21中的断开状态的产生的开路故障确定标志的标志值从“0”切换为“1”。
然后，电力控制装置1向电动车辆的驾驶者进行表示电池单元21为异常状态的意思的通知。
进而，例如在图3所示的时刻t5，若电压偏差达到规定的第2阈值(即，是用于判定起因于在某电池单元21中产生的断开状态而在预充电电阻31中有可能产生异常的行驶中电压偏差异常判定阈值，例如是与预充电电阻31的电阻值或者预充电电阻31所容许的电流值相应的值)，则电力控制装置1开始第2故障确定计数器的计时。
然后，例如在图3所示时刻t6，若由于电压偏差为规定的第2阈值以上并持续了某期间(时间)，而第2故障确定计数器的计数值达到规定的阈值，则电力控制装置输出车辆停止请求，通过电动机ECU6使电动机3的驱动停止，并且也使空调装置等的其他的负载中的电力消耗停止。
另外，例如如图4所示，在产生了电池单元21内的断线或由断开机构25进行的断开等的情况下，在该断开状态被消除时在通过彼此的预充电电阻31而连接的多个电池单元21所构成的闭合电路内流动与电压偏差相应的电流，预充电电阻31将会发热。
在这种情况下，在消除断开状态之前，若电压偏差变为规定的第1阈值以上，第1故障确定计数器的计数值达到规定的阈值，则向电动车辆的驾驶者进行表示电池单元21为异常状态的意思的通知。
进而，若电压偏差变为规定的第2阈值以上，第2故障确定计数器的计数值达到规定的阈值，则输出车辆停止请求，通过电动机ECU6使电动机3的驱动停止，并且也使空调装置等的其他的负载中的电力消耗停止。
如上所述，根据本实施方式的电力控制装置1，在多个电池单元21间的电压偏差为规定的第1阈值以上的情况下，通过检测在多个电池单元21中变为断开状态的电池单元21的有无，能够防止电压偏差突然地增大而超过了规定的第1阈值，并能够提前(例如，在电压偏差过量地增大而电动车辆不能行驶发生之前)检测变为断开状态的电池单元21的有无。
进而，通过将电池单元21的异常通知给驾驶者，能够防止发生驾驶者预料不到的在预充电电阻31或电池单元21中的过热的产生。因此，能够防止电动车辆突然地变为不能行驶。
进而，在多个电池单元21间的电压偏差为规定的第2阈值以上的情况下，通过停止负载的驱动，能够防止驾驶者预料不到的突然的负载的驱动停止。
进而，通过将规定的第1阈值设为，电池单元21在对负载断开的状态下进行了自然放电的情况下产生的最大的电压差与电压传感器24a的检测误差的和，能够恰当地判别起因于各电池单元21的自然放电的电压偏差和起因于电池单元21的异常的电压偏差。
进而，通过将规定的第2阈值设为，与预充电电阻31的电阻值或者预充电电阻31所容许的电流值相应的值，能够防止与电池单元21串联连接的各预充电电阻31中流动过大的电流而变为过热状态。因此，能够防止电动车辆突然地变为不能行驶。
【符号说明】
1 电力控制装置
2 蓄电装置
3 电动机(负载、电动机)
4 逆变器
5 电池ECU(电压检测部、电压偏差计算部、比较部、断开检测部)
6 电动机ECU(驱动停止部)
7 MGECU(通知部、驱动停止部)
8 通知装置(通知部)
11 电源单元
21 电池单元(电池)
24a 电压传感器(电压检测部)
31 预充电电阻(电阻器)
32 预充电接触器(开关)

Claims (5)

1.一种电力控制装置，其被搭载于电动车辆，所述电动车辆具有将多个电池并联连接所构成的蓄电装置、检测各所述电池的电压的电压检测部以及负载，
所述电力控制装置的特征在于，具备：
电压偏差计算部，其与所述蓄电装置相连接，在通过来自所述蓄电装置的电力供给来进行驱动的所述负载的驱动时，基于由各所述电压检测部所检测的电压，算出所述多个电池间的电压偏差；
比较部，其将由所述电压偏差计算部所算出的所述电压偏差与规定的第1阈值进行比较；和
断开检测部，在所述比较部的比较结果中所述电压偏差为所述第1阈值以上的情况下，检测在所述蓄电装置中有无变为断开状态的所述电池。
2.根据权利要求1所述的电力控制装置，其特征在于，
还具备通知部，该通知部在由所述断开检测部检测到存在变为断开状态的所述电池的情况下，向所述电动车辆的驾驶者进行表示所述蓄电装置为异常状态的意思的通知。
3.根据权利要求1或2所述的电力控制装置，其特征在于，
还具备驱动停止部，该驱动停止部在所述比较部对由所述电压偏差计算部算出的所述电压偏差和比所述第1阈值大的第2阈值进行比较而得到的比较结果中所述电压偏差为所述第2阈值以上的情况下，使所述负载的驱动停止。
4.根据权利要求1或2所述的电力控制装置，其特征在于，
所述第1阈值是各所述电池在相对于所述负载而言为断开的状态下进行了自然放电的情况下所产生的最大的电压差、与所述电压检测部的检测误差之和。
5.根据权利要求1或2所述的电力控制装置，其特征在于，
所述电动车辆所具有的所述蓄电装置至少具有：开关，其与电容器以及对电动机进行控制的逆变器连接，并且能够连接以及断开各所述电池与所述电容器，而且在所述电动机启动时连接各所述电池与所述电容器来向所述电容器供给电荷；各电阻器，与所述开关以及各所述电池串联连接；和驱动停止部，其在所述电压偏差为第2阈值以上的情况下使所述电动机的驱动停止，
所述各电阻器的电阻值越低、则所述第2阈值被设定为越小的值，或者所述各电阻器所容许的电流值越低、则所述第2阈值被设定为越小的值。
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