CN105093115A - 电压检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电压检测装置。其目的在于实现检测电池电压的电压检测装置的小型化。电压检测装置(1)具有：电压检测电路(30)，被设置在构成电池(B)的多个电池单元组的各个中检测电池单元组的电压；控制电路(80)，相对于电压检测电路(30)保持绝缘并基于电压来控制电池(B)，电压检测装置包括：控制电路用基板(6)，设置有控制电路(80)；第一通信元件(25)，安装在控制电路用基板(6)上；电压检测电路用基板(7)，设置有电压检测电路(30)并与控制电路用基板(6)平行配置；第二通信元件(26)，安装在电压检测电路用基板(7)上，能够以非接触的方式与第一通信元件(25)通信，第一通信元件(25)和第二通信元件(26)以面对的方式配置。

Description

电压检测装置

技术领域

本发明涉及电压检测装置。

背景技术

在下述专利文献1中公开了一种通信装置，在汽车等搭载的电池上安装有测定装置，该通信装置适合用于对上述测定装置测得的信息进行通信，而无需连接器的连接。该通信装置具有对电池的电压、温度、压力等信息进行测定的测定装置以及基于由测定装置测定的信息来控制电池的控制装置。

通信装置和控制装置由一对通信元件连接，这对通信元件构造成能够通过将电池放置于电池收容台中而使用无线通信来传输信号。

现有技术文献

(专利文献1)日本特开平9-23009号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

尽管，在上述现有文献中采取了一种使用无线通信而省掉连接器连接的构造，但是控制装置和测定装置仍然要经由电池收纳台进行连接。由此，存在如果测定装置的个数增加，则导致装置大型化的问题。

本发明鉴于这种情况而提出，其目的在于实现用于检测电池电压的电压检测装置的小型化。

用于解决技术问题的手段

为了实现上述目的，作为本发明所述的电压检测装置的第1技术方案，所述电压检测装置具有：电压检测电路，其被设置在构成电池的多个电池单元组的各个中，检测所述电池单元组的电压；控制电路，其相对于所述电压检测电路保持绝缘，并且基于所述电压来控制所述电池，其中，所述电压检测装置包括：控制电路用基板，其设置有所述控制电路；第一通信元件，其安装在所述控制电路用基板上；电压检测电路用基板，其设置有所述电压检测电路，并且与所述控制电路用基板平行配置；第二通信元件，其安装在所述电压检测电路用基板上，能够以非接触的方式与所述第一通信元件进行通信，所述第一通信元件和所述第二通信元件相向配置。

根据上述第1技术方案所述内容，作为本发明所述的电压检测装置的第2技术方案，其中，所述电压检测装置具有：放电用元件，其安装在所述电压检测电路用基板上，使处于过充电状态的所述电池单元放电；绝缘树脂板，其配置在所述控制电路用基板与所述电压检测电路用基板之间。

根据上述第1或2技术方案所述内容，作为本发明所述的电压检测装置的第3技术方案，其中，所述电压检测装置具有：放电用元件，其安装在所述电压检测电路用基板上，使处于过充电状态的所述电池单元放电；金属制盖，其连接所述放电用元件，并且覆盖所述电压检测电路用基板的至少一部分。

根据本发明，控制电路用基板和电压检测电路用基板以使得第一通信元件和所述第二通信元件相面对的方式平行配置，从而能够实现电压检测装置的小型化。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的电池和电压检测装置的立体图。

图2是本发明的第一实施方式的电压检测装置的截面图(a)和A部放大图(b)。

图3是本发明的第一实施方式的电压检测装置的电路图。

图4是本发明的第二实施方式的电压检测装置的截面图。

具体实施方式

下面，将参照附图说明本发明的实施方式。

本实施方式的电压检测装置装载在具有电池的电动车(EV：ElectricVehicle)或混合动力车(HV：HybridVehicle)等的移动车辆中。电池例如是如锂离子二次电池等那样的二次电池(充电电池)，作为长方体形状的电池组而配置在移动车辆的底部。

如图1所示，电压检测装置1固定在电池B的侧面。电池B由多个(本实施方式中为5个)电池模块J1～J5构成，各个电池模块J1～J5分别具有多个电池单元(参照图3的电池单元组12)。电压检测装置1是监视电池单元组12的电压状态的装置。

电压检测装置1包括：固定在电池B的侧面的树脂制箱体3；与树脂制箱体3组合使用、与树脂制箱体3之间形成有基板收容空间5的金属制盖4；收容在基板收容空间5中的电池ECU基板6；以及多个单元电压传感器基板7。

电池ECU基板6装载有用于控制电池B的处理器80(参照图3的控制电路)。单元电压传感器基板7上设置有集成电路30(参照图3的电压检测电路)，该集成电路30至少具有测定电池单元组12的单元电压并将该信息传送给电池ECU基板6的功能。

在由树脂制箱体3和金属制盖4构成的壳体内部，把电池ECU基板6和多个单元电压传感器基板7作为一个单元进行收容，从而实现了电压检测装置1紧凑化。集成电路30与处理器80以电绝缘且能通信的方式连接。

树脂制箱体3是能够放置电池ECU基板6和单元电压传感器基板7的托盘形状的箱体，并且由螺栓等紧固构件固定在电池B的侧面。如图2中的(a)所示，树脂制箱体3具有基部9以及从基部9的边缘部伸出的壁部10。

树脂制箱体3的基部9形成外形大小比电池ECU基板6略大的矩形板形状。另外，在树脂制箱体3的基部9中形成有多个定位销11，所述定位销11与壁部10的伸出方向是相同方向且沿与电池B相反的一侧伸出。

定位销11是在将电池ECU基板6和单元电压传感器基板7收容到树脂制箱体3时，为使电池ECU基板6和单元电压传感器基板7平行配置而进行定位的部件。通过定位销11来定位电池ECU基板6和单元电压传感器基板7，电池ECU基板6和单元电压传感器基板7如图1所示被配置为：相对于电池ECU基板6隔开预定间隔平行配置的多个单元电压传感器基板7沿电池ECU基板6的长边方向对齐排列配置。

一个单元电压传感器基板7至少形成有两个定位销11，并且所有的定位销11都贯穿电池ECU基板6。

各定位销11均呈圆柱形，所述定位销直径从底端部向顶端部逐渐减小。具体而言，定位销11具有最顶端侧的定位销第一部13、最底端侧的定位销第三部15以及位于定位销第一部13与定位销第三部15之间的定位销第二部14。定位销第二部14的直径比定位销第一部13的直径大；定位销第三部15的直径比定位销第二部14的直径大。

电池ECU基板6上形成有与定位销11相对应的多个定位孔17。即，在将电池ECU基板6安装在树脂制箱体3上时，通过让定位销11穿过电池ECU基板6的定位孔17，即可对电池ECU基板6定位。电池ECU基板6的定位孔17的直径比定位销11的定位销第二部14的直径略大，并且比定位销第三部15的直径略小。

定位销第三部15以支承方式形成，并且要将电池ECU基板6支承到与树脂制箱体3的基部9平行配置的高度。

另外，在树脂制箱体3的壁部10上形成有第一支承部18，该第一支承部18具有用于支承电池ECU基板6的第一支承面19。第一支承部18的第一支承面19距基部9的高度，与定位销第三部15距基部9的高度大致相同。

在电池ECU基板6上设置有连接器20。在已将金属制盖4安装到树脂制箱体3上时，连接器20被安装成延伸到基板收容空间5的外侧。

单元电压传感器基板7小于电池ECU基板6。例如单元电压传感器基板7具有电池ECU基板6的1/5左右的大小，在基板收容空间5中能够将多个单元电压传感器基板7沿电池ECU基板6的长边方向对准排列而进行收容。

单元电压传感器基板7上形成有与定位销11相对应的多个定位孔22。将单元电压传感器基板7的定位孔22的直径规定为，比定位销第一部13的直径略大并且比定位销第二部14的直径略小。

定位销第三部15以支承方式形成，并且要将电池ECU基板6支承到与树脂制箱体3的基部9平行配置的高度。

定位销第二部14以支承方式形成，并且要将单元电压传感器基板7支承到与树脂制箱体3的基部9以及电池ECU基板6平行配置的高度。换言之，在电池ECU基板6被定位销第三部15支承的同时，单元电压传感器基板7被定位销第二部14支承，由此能够将电池ECU基板6和单元电压传感器基板7隔开预定间隔并且主平面互相平行地配置。

单元电压传感器基板7上设置有连接器23。在已将金属制盖4安装到树脂制箱体3上时，连接器23被安装成延伸到基板收容空间5的外侧。

金属制盖4具有如下形状：其与树脂制箱体3协作以覆盖除连接器20、23之外的电池ECU基板6和单元电压传感器基板7。金属制盖4具有与树脂制箱体3的基部9平行的主平面，即盖面8。

电池ECU基板6及单元电压传感器基板7上安装有能够互相无线通信的通信元件25、26。

在电池ECU基板6的、面对单元电压传感器基板7的面上安装有第一通信元件25；在单元电压传感器基板7的、面对电池ECU基板6的面上安装有发送单元电压的第二通信元件26。

第一通信元件25和第二通信元件26以相互面对的方式配置，并配置在能够互相无线通信的距离内。具体而言，第一通信元件25和第二通信元件26按照如下方式配置，即：在从与相互平行配置的电池ECU基板6及单元电压传感器基板7的主平面正交的方向看，第一通信元件25和第二通信元件26配置在大致相同的位置上。

如图2中的(b)所示，第一通信元件25具有磁性的芯27a、缠绕在芯27a上的线圈28a、以及覆盖芯27a和线圈28a的绝缘树脂29a；第二通信元件26具有磁性的芯27b、缠绕在芯27b上的线圈28b、以及覆盖芯27b和线圈28b的绝缘树脂29b。安装在单元电压传感器基板7上的第二通信元件26的线圈28b的两端与集成电路30连接；安装在电池ECU基板6上的第一通信元件25的线圈28b与处理器80连接。

线圈28a是一次线圈，而线圈28b是二次线圈。线圈28a和线圈28b以极性相反的方式配置，从而构成了脉冲变压器。

如图2中的(a)所示，在单元电压传感器基板7的、与面向电池ECU基板6的面相反一侧的面上安装有放电用电阻31。放电用电阻31的一端连接电池单元组12的正极，放电用电阻31的另一端经由配设在集成电路30的内部的开关元件接地。

在电池单元组12成为过充电状态时，放电用电阻31通过将开关元件变为开启状态而从过充电状态下的电池单元供给电力，并把电力转换为热能来放热。

导热膏32等热性粘合剂位于金属制盖4的盖面8与放电用电阻31之间。即，在金属制盖4的盖面8与放电用电阻31之间形成有预定间隙，在放电用电阻31上涂覆导热膏32，从而使金属制盖4与放电用电阻31热接触，金属制盖4接受自放电用电阻31释放的热量。

如图3所示，电压检测装置1所配设的单元电压传感器基板7a包括电源电路21a、集成电路30a、DC(直流)/DC转换器40a和绝缘元件50a。

单元电压传感器基板7a所配设的电源电路21a生成供给到电平转换部(模拟转换电路)的电源的电压，该电平转换部(模拟转换电路)以电池单元组12a的最低电位为基准电位Va且配设在集成电路30a中。例如，电源电路21a将电池单元组12a的电压升压，生成以Va为基准电位的模拟转换电路的电源电压。

电池单元组12a、12b、12c中的任一单元组均由多个电池单元构成。

集成电路30a包括电平转换部301a和A/D(模拟到数字)转换电路302a。

电平转换部301a对电池单元组12a中的各个电池单元的单元电压进行转换，以使得多个电池单元输出的最大电压变为与A/D转换电路302a的满量程(fullscale)电压相对应的电压。电平转换部301a是为了输入各个电池单元组12a的电压而在高电压(例如60伏)的电源下工作的电路。

A/D转换电路302a输入由电平转换部301a转换之后的单元电压，并生成相对应的数字信号。A/D转换电路302a是在低电压(例如5伏)的电源(第二电源)下工作的电路。

DC/DC转换器40a生成供给到集成电路30a所配设的A/D转换电路(数字转换电路)302a的电源的电压。例如，DC/DC转换器40a基于处理器(控制部)80生成的PWM(脉冲宽度调制)信号(脉冲信号)，生成相对于基准电位Va而言5伏的电压。DC/DC转换器40a包括第一通信元件25和第二通信元件26。

绝缘元件50a不接收单元电压传感器基板7a与电池ECU基板6之间的电流，而是将表示由集成电路30a转换后的电池单元的电压的信息传送给处理器80。

此外，除了基准电位为Vb之外，单元电压传感器基板7b具有与单元电压传感器基板7a同样的功能部。即，单元电压传感器基板7b包括电源电路21b、集成电路30b、DC/DC转换器40b以及绝缘元件50b。

同样，除了基准电位为Vc之外，单元电压传感器基板7c具有与单元电压传感器基板7a同样的功能部。即，单元电压传感器基板7c包括电源电路21c、集成电路30c、DC/DC转换器40c以及绝缘元件50c。

电池ECU基板6包括DC/DC转换器40a、40b、40c……、绝缘元件50a、50b、50c……、电源60、电源电路70以及处理器80。

电源60向电源电路70输出电压。例如电源60向电源电路70输出12伏的电压。

电源电路70基于电源60输出的电压，生成处理器80工作所需的电源电压。例如电源电路70根据电源60输出的12伏电压生成5伏电压。

处理器80生成用于由DC/DC转换器40a生成A/D转换电路302a的电源电压的PWM信号。此外，处理器80经由绝缘元件50a获取由A/D转换电路302a转换后的各个电池单元的电压信息。另外，处理器80也可以生成用于指示A/D转换电路302a对各个电池单元的单元电压进行采样定时的指令信号。

根据上述结构，通过无线通信进行集成电路30和处理器80之间的通信，能够省略单元电压传感器基板7和电池ECU基板6之间的布线，因此能够进一步简化电压检测装置1的构成。

另外，即使在构成电池B的单元电压传感器基板7的数量发生改变的情况下，也能够通过单元电压传感器基板7的增减来简单应对。

另外，通过将电池ECU基板6和单元电压传感器基板7安装在基部9的定位销11上，从而使电池ECU基板6和单元电压传感器基板7平行配置，且第一通信元件25和第二通信元件26面对配置。由此，第一通信元件25和第二通信元件26能够进行无线通信，因而能够实现作为具有电池ECU基板6和单元电压传感器基板7的单元的电压检测装置1的小型化。

另外，通过采用将放电用电阻31安装在单元电压传感器基板7上、经由导热膏32来连接放电用电阻31和金属制盖4的构造，使得自单元电压传感器基板7产生的热量传递到金属制盖4而非电池ECU基板6，由此能够提高电压检测装置1的耐热性。

此外，在上述实施方式中，通信元件使用了芯27及线圈28，但是不限于此，只要是能够设置在基板上且能够进行无线通信的通信装置即可。作为通信元件，例如也可以采用诸如微带天线(贴片天线)等那样的天线、或者诸如发光元件及受光元件等通信元件。

(第二实施方式)

如图4所示，树脂制盖34介于本实施方式的电压检测装置1B的电池ECU基板6和单元电压传感器基板7之间。树脂制盖34由螺栓等紧固构件以覆盖电池ECU基板6的方式安装在装有电池ECU基板6的树脂制箱体3上。

单元电压传感器基板7被支承在配设在树脂制盖34上的第二支承部36的第二支承面37以及树脂制箱体3的壁部10上，并且至少一部分的单元电压传感器基板7由诸如螺栓等紧固机构固定在第二支承面37上。第二支承面37及壁部10被形成为使得安装的单元电压传感器基板7与电池ECU基板6平行配置。

在树脂制箱体3上安装树脂制盖34之后再安装金属制盖4，这样树脂制盖34就将基板收容空间5分成第一基板收容空间5a和第二基板收容空间5ab。电池ECU基板6收容在由树脂制箱体3和树脂制盖34形成的第一基板收容空间5a中，单元电压传感器基板7收容在由树脂制盖34和金属制盖4形成的第二基板收容空间5b中。

树脂制盖34具有板状树脂制盖本体35，通过将树脂制盖34安装在树脂制箱体3上而使所述树脂制盖本体35与树脂制箱体3的基部9和电池ECU基板6平行配置。树脂制盖本体35按如下方式形成，使电池ECU基板6与树脂制盖本体35之间的间隔和单元电压传感器基板7与树脂制盖34之间的间隔大致相同。树脂制盖本体35的厚度可以根据通信元件25、26能够通信的距离、各基板的发热程度以及电压检测装置1B的大小等因素适当设定。

像这样，通过形成树脂制盖34，从而在本实施方式的第一通信元件25与第二通信元件26之间配置作为绝缘树脂发挥作用的树脂制盖本体35。

根据上述实施方式，通过在电池ECU基板6与单元电压传感器基板7之间配置作为绝缘树脂发挥作用的树脂制盖本体35，即可在单元电压传感器基板7与电池ECU基板6之间隔热。通过使电池ECU基板6与安装有发热的放电用电阻31的单元电压传感器基板7分离，从而能够缩小温度范围，使装载在电池ECU基板6上的处理器等零件的工作得到保证。也就是说能够采用更加廉价的零件，实现电压检测装置1B成本降低。另外，通过缩小温度范围来保证处理器等零件的工作，这样能够提高检测精度等性能。

以上参照附图详细说明了本发明的实施方式，但是各个实施方式中的各个构造及它们的组合等仅是示例，在不脱离本发明的主旨的范围内，可以进行构造的添加、省略、置换以及其他变更。另外，本发明仅由权利要求的范围进行限定而不受实施方式限定。

附图标记的说明：

1、1B……电压检测装置

3……树脂制箱体

4……金属制盖

5……基板收容空间

6……电池ECU基板(控制电路用基板)

7……单元电压传感器基板(电压检测电路用基板)

8……盖面

9……基部

10……壁部

11……定位销

12……电池单元组

17……定位孔

22……定位孔

25……第一通信元件

26……第二通信元件

27……芯

28……线圈

29……绝缘树脂

30……集成电路(电压检测电路)

31……放电用电阻

32……导电膏

34……树脂制盖

35……树脂制盖本体

40……DC/DC转换器

80……处理器(控制电路)

Claims (3)

1.一种电压检测装置，所述电压检测装置具有：

电压检测电路，其被设置在构成电池的多个电池单元组的各个中，检测所述电池单元组的电压；

控制电路，其相对于所述电压检测电路保持绝缘，并且基于所述电压来控制所述电池，

所述电压检测装置的特征在于，包括：

控制电路用基板，其设置有所述控制电路；

第一通信元件，其安装在所述控制电路用基板上；

电压检测电路用基板，其设置有所述电压检测电路，并且与所述控制电路用基板平行配置；以及

第二通信元件，其安装在所述电压检测电路用基板上，能够以非接触的方式与所述第一通信元件进行通信，

其中，所述第一通信元件和所述第二通信元件以面对的方式配置。

2.根据权利要求1所述的电压检测装置，其特征在于，所述电压检测装置具有：

放电用元件，其安装在所述电压检测电路用基板上，使处于过充电状态的所述电池单元放电；以及

绝缘树脂板，其配置在所述控制电路用基板与所述电压检测电路用基板之间。

3.根据权利要求1或2所述的电压检测装置，其特征在于，所述电压检测装置具有：

放电用元件，其安装在所述电压检测电路用基板上，使处于过充电状态的所述电池单元放电；以及

金属制盖，其连接所述放电用元件，并且覆盖所述电压检测电路用基板的至少一部分。