CN105122071B - 电池系统 - Google Patents

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Abstract

电池系统具备：连接多个组电池而构成的电池模块，组电池具有多个电池单元；与电池模块的各组电池对应地设置，监视组电池的各电池单元的状态的电池监视电路；用来控制电池监视电路的动作的控制电路；用来传输在电池监视电路与控制电路之间输入输出的信号的第1信号传输路；与控制电路连接的第1绝缘元件；以及与电池监视电路连接的第2绝缘元件。第1信号传输路通过第1绝缘元件与控制电路绝缘，并且通过第2绝缘元件与电池监视电路绝缘，第1信号传输路的电位相对于控制电路的电位和电池监视电路的电位为浮动电位。

Description

电池系统
技术领域
本发明涉及电池系统。
背景技术
目前已知对将多个电池单元串联连接而得到的组电池块设置监视电路，从微型计算机向各监视电路输出预定的指令信号，由此进行组电池的状态监视的电池系统。在这样的电池系统中，为了使微型计算机与监视电路之间绝缘，设置有作为绝缘元件的光耦合器(参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-278913号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1中公开的绝缘方法中，光耦合器与高电压的组电池连接。因此，例如在微型计算机与监视电路之间分离等的情况下，需要跨长距离回绕高电压的布线，有可能产生安全上的问题。因此，鉴于这样的问题，本发明的主要目的在于提供一种安全且可靠性高的电池系统。
用来解决问题的手段
本发明的电池系统具备：连接多个组电池而构成的电池模块，组电池具有多个电池单元；与电池模块的各组电池对应地设置，监视组电池的各电池单元的状态的电池监视电路；用来控制电池监视电路的动作的控制电路；用来传输在电池监视电路与控制电路之间输入输出的信号的第1信号传输路；与控制电路连接的第1绝缘元件；以及与电池监视电路连接的第2绝缘元件。在该电池系统中，第1信号传输路通过第1绝缘元件与控制电路绝缘，并且通过第2绝缘元件与电池监视电路绝缘，第1信号传输路的电位相对于控制电路的电位和电池监视电路的电位为浮动电位。
发明的效果
根据本发明，能够提供安全且可靠性高的电池系统。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的电池系统的结构的图。
图2是表示本发明的第二实施方式的电池系统的结构的图。
图3是表示本发明的第三实施方式的电池系统的结构的图。
图4是表示本发明的第四实施方式的电池系统的结构的图。
具体实施方式
(第一实施方式)
图1是表示本发明的第一实施方式的电池系统的结构的图。本电池系统包括：电池模块1、电池监视基板2、电池监视基板3和上位控制基板5。电池监视基板2、3分别具有电池监视电路21、31和通信用电容器23、33。上位控制基板5具有绝缘元件50、绝缘元件60、绝缘电源8、微型计算机9和电源部10。
电池监视基板2与上位控制基板5经由发送信号传输路41相互连接。发送信号传输路41是用来传输在上位控制基板5内的微型计算机9与电池监视基板2内的电池监视电路21之间输入输出的信号的信号传输路。另外，电池监视基板3与上位控制基板5经由接收信号传输路42相互连接。接收信号传输路42是用来传输在电池监视基板3内的电池监视电路31与上位控制基板5内的微型计算机9之间输入输出的信号的信号传输路。在图1中，将发送信号传输路41和接收信号传输路42分别表示为两线式的差动信号传输路，但也可以作为单线式的信号传输路来构成发送信号传输路41和接收信号传输路42。
电池模块1通过将组电池11和12串联连接而构成，组电池11和12分别具有多个电池单元10。组电池11与电池监视基板2连接，组电池12与电池监视基板3连接。
电池监视基板2具有与组电池11对应地设置的电池监视电路21。电池监视电路21根据来自上位控制基板5中设置的微型计算机9的指令，测定组电池11的各电池单元10的电压等，基于该测定结果监视组电池11的各电池单元10的状态。电池监视电路21中内置有内部电源22。该内部电源22使用从组电池11的各电池单元10供给的电力，生成电池监视电路21的动作电源。
电池监视基板3具有与组电池12对应地设置的电池监视电路31。电池监视电路31根据来自上位控制基板5中设置的微型计算机9的指令，测定组电池12的各电池单元10的电压等，基于该测定结果监视组电池12的各电池单元10的状态。电池监视电路31中内置有内部电源32。该内部电源32利用从组电池12的各电池单元10供给的电力，生成电池监视电路31的动作电源。
电池监视基板2与电池监视基板3经由中继信号传输路43相互连接。中继信号传输路43是用于传输在电池监视电路21与电池监视电路31之间输入输出的中继信号的传输路。该中继信号传输路43在电池监视基板2中经由通信用电容器23与电池监视电路21连接，在电池监视基板3中经由通信用电容器33与电池监视电路31连接。即，中继信号传输路43通过通信用电容器23、33分别与电池监视电路21、31绝缘。由此，相对于电池监视电路21、31的各电位，中继信号传输路43的电位成为浮动电位。而且，中继信号传输路43相对于上位控制基板5内的微型计算机9的电位也成为浮动电位。经由该中继信号传输路43，在电池监视电路21与电池监视电路31之间相互发送接收用于分别监视组电池11、12的状态的中继信号。另外，在图1中，分别将中继信号传输路43表示为两线式的差动信号传输路，但也可以作为单线式的信号传输路来构成。
在上位控制基板5中，微型计算机9是用于控制电池监视电路21和31的动作的电路，经由绝缘元件50和发送信号传输路41对电池监视电路21和31发送预定的指令信号。通过接收该指令信号，电池监视电路21、31分别执行与来自微型计算机9的指令内容对应的动作。另外，从微型计算机9向电池监视电路31的指令信号，在电池监视电路21中由一端接收后，作为经由中继信号传输路43的中继信号被发送到电池监视电路31。
另外，微型计算机9接收从电池监视电路21和31经由接收信号传输路42和绝缘元件60发送的测定信号。该测定信号包含表示由电池监视电路21、31测定到的组电池21、31的各电池单元10的电压等的测定结果的信号。另外，从电池监视电路21向微型计算机9的测定信号，在作为经由中继信号传输路43的中继信号从一端发送到电池监视电路31后，从电池监视电路31发送到微型计算机9。
铅蓄电池11与电源部10连接。电源部10利用从铅蓄电池11供给的电力输出一次侧电源Vcc。该一次侧电源Vcc被输入到微型计算机9，作为微型计算机9的动作电源被利用。另外，还被输入到绝缘元件50和60以及绝缘电源8。
绝缘电源8利用从电源部10供给的一次侧电源Vcc生成与微型计算机9绝缘的二次侧电源Vs。从绝缘电源8向绝缘元件50的输出侧(发送信号传输路41侧)和绝缘元件60的输入侧(接收信号传输路42侧)供给该二次侧电源Vs。另外，二次侧电源Vs还与电池监视电路21和31绝缘。
绝缘元件50是用于将微型计算机9与发送信号传输路41之间绝缘的元件，例如使用光耦合器等构成。在绝缘元件50中内置有内部电源51和52。内部电源51使用从电源部10供给的一次侧电源Vcc生成绝缘元件50的输入侧即微型计算机9侧的动作电源。另一方面，内部电源52利用从绝缘电源8供给的二次侧电源Vs生成绝缘元件50的输出侧即发送信号传输路41侧的动作电源。
发送信号传输路41，在上位控制基板5中经由绝缘元件50与微型计算机9连接。另外，在电池监视基板2中，经由通信用电容器23与电池监视电路21连接。即，发送信号传输路41通过绝缘元件50与微型计算机9绝缘，并且，通过通信用电容器23与电池监视电路21绝缘。由此，相对于微型计算机9的电位和电池监视电路21的电位，发送信号传输路41的电位成为浮动电位。
绝缘元件60是用来将微型计算机9与接收信号传输路42之间绝缘的元件，例如由光耦合器等构成。在绝缘元件60中内置有内部电源61和62。内部电源61利用从电源部10供给的一次侧电源Vcc生成绝缘元件60的输出侧即微型计算机9侧的动作电源。另一方面，内部电源62利用从绝缘电源8供给的二次侧电源Vs生成绝缘元件60的输入侧即接收信号传输路42侧的动作电源。
接收信号传输路42在上位控制基板5中经由绝缘元件60与微型计算机9连接。另外，在电池监视基板3中，经由通信用电容器33与电池监视电路31连接。即，接收信号传输路42通过绝缘元件60与微型计算机9绝缘，并且，通过通信用电容器33与电池监视电路31绝缘。由此，相对于微型计算机9的电位和电池监视电路31的电位，接收信号传输路42的电位成为浮动电位。
像以上说明的那样，在本发明的第一实施方式的电池系统中，采用使发送信号传输路41、接收信号传输路42和中继信号传输路43分别从电池监视电路21、31和微型计算机9电气分离的结构。由此，相对于作为高电压驱动电路的电池监视电路21、31的各电位和作为低电压驱动电路的微型计算机9的电位，分别使各传输路的电位成为浮动电位。因此，能够防止这些传输路变成高电压，实现安全的电池系统。
根据以上说明的本发明的第一实施方式，起到以下那样的作用效果。
(1)发送信号传输路41和接收信号传输路42通过绝缘元件50、60分别与微型计算机9绝缘，并且通过通信用电容器23、33分别与电池监视电路21、31绝缘。由此，发送信号传输路41和接收信号传输路42的电位相对于微型计算机9的电位和电池监视电路21、31的电位为浮动电位。由此，可以提供安全且可靠性高的电池系统。
(2)中继信号传输路43通过通信用电容器23、33分别与电池监视电路21、31绝缘。由此，中继信号传输路43的电位相对于微型计算机9的电位和电池监视电路21、31的电位为浮动电位。由此，可以提供更加安全且可靠性更高的电池系统。
(3)绝缘元件50的输入侧与微型计算机9连接，输出侧与发送信号传输路41连接，绝缘元件60的输入侧与接收信号传输路42连接，输出侧与微型计算机9连接。绝缘电源8向绝缘元件50的输出侧和绝缘元件60的输入侧供给与微型计算机9和电池监视电路21、31绝缘的二次侧电源Vs。由此，可以在与微型计算机9和电池监视电路21、31绝缘的状态下，使绝缘元件50的输出侧和绝缘元件60的输入侧分别动作。因此，在作为绝缘元件50、60使用了需要动作电源的光耦合器等元件时，可以使发送信号传输路41和接收信号传输路42的电位相对于微型计算机9和电池监视电路21、31成为浮动电位。另外，因为无需从高电压驱动电路侧对绝缘元件50和60供给二次侧电源Vs，所以能够抑制电池模块1的各电池单元10的消耗电流，并且，能够降低各电池单元10之间的消耗电流的偏差。而且，由于能够将电池监视基板2和3与上位控制基板5之间的布线从高电压驱动电路电气分离，所以能够期待进一步提高安全性。
(第二实施方式)
下面，说明本发明的第二实施方式。图2是表示本发明的第二实施方式的电池系统的结构的图。该电池系统与第一实施方式中说明的电池系统相比，不同之处在于在电池监视基板3与上位控制基板5之间不设置接收信号传输路42。
在本实施方式的电池系统中，发送信号传输路41在上位控制基板5中，除了与绝缘元件50连接以外，还与绝缘元件60连接。由此，能够经由发送信号传输路41和绝缘元件60在微型计算机9中接收从电池监视电路21和31发送的测定信号。
根据以上说明的本发明的第二实施方式，能够实现与第一实施方式中说明的作用效果同样的作用效果。
(第三实施方式)
下面，说明本发明的第三实施方式。图3是表示本发明的第三实施方式的电池系统的结构的图。该电池系统与第一实施方式中说明的电池系统相比，不同之处在于绝缘电源8内置在绝缘元件60中。
根据以上说明的本发明的第三实施方式，通过将绝缘电源8内置在绝缘元件60中，可以削减上位控制基板5的部件个数，并且简化布线结构。由此，可以期待成本降低。另外，绝缘电源8也可以不内置在绝缘元件60中而是内置在绝缘元件50中。另外，绝缘电源8也可以内置在绝缘元件50和绝缘元件60这两者中。
(第四实施方式)
下面，说明本发明的第四实施方式。图4是表示本发明的第四实施方式的电池系统的结构的图。该电池系统与第一实施方式中说明的电池系统相比，不同之处在于在电源部10与绝缘电源8之间设置了开关12。
开关12根据微型计算机9的控制对从电源部10向绝缘电源8的一次侧电源Vcc的供给进行接通或切断，由此切换绝缘电源8的工作状态。例如，与在微型计算机9与电池监视电路21、31之间进行通信的定时相匹配地使开关12成为导通状态，从而使绝缘电源8动作，从绝缘电源8向绝缘元件50和60供给二次侧电源Vs。在除此以外的时候，将开关12切换成切断状态，使绝缘电源8的动作停止。由此，能够仅在需要的时候使绝缘电源8动作。
根据以上说明的本发明的第四实施方式，能够根据微型计算机9的控制，通过开关12切换绝缘电源8的动作状态。由此，可以仅在需要的时候使绝缘电源8动作，能够期待降低消耗电力。
另外，在以上说明的各第一实施方式～第四实施方式中，说明了接受从绝缘电源8供给的二次侧电源Vs，绝缘元件50和60进行动作的例子，但也可以使用不接受电源供给就能够动作的元件作为绝缘元件50和60。例如，可以使用电容器、脉冲变压器等无源元件作为绝缘元件50和60。此时，在上位控制基板5中不需要绝缘电源8。另外，也可以把电池监视基板2内的通信用电容器23、电池监视基板3内的通信用电容器33置换成其它的绝缘元件，例如置换为脉冲变压器、光耦合器等。
以上说明的各实施方式、变形例只不过是一个例子，只要不影响发明的特征，本发明并不限于这些内容。

Claims (3)

1.一种电池系统，其特征在于，具备：
连接了多个组电池的电池模块，所述组电池具有多个电池单元；
电池监视电路，其与所述电池模块的各组电池相连接，监视所述组电池的各电池单元的状态；
控制电路，其通过第1信号传输路与所述电池监视电路连接，用于控制所述电池监视电路的动作，其中，所述第1信号传输路通过第1绝缘元件与所述控制电路绝缘，并且，通过第2绝缘元件与所述电池监视电路绝缘，用于传输在所述电池监视电路与所述控制电路之间输入输出的信号；
绝缘电源，其用于向所述第1绝缘元件的输出侧供给电源，在所述第1绝缘元件的输出侧连接所述电池监视电路；
电源部，其用于向所述第1绝缘元件的输入侧以及控制电路供给电源，在所述第1绝缘元件的输入侧连接所述控制电路；以及
切换电路，其根据所述控制电路的控制，切换所述绝缘电源的电源输出，
所述第1信号传输路的电位相对于所述控制电路的电位和所述电池监视电路的电位为浮动电位。
2.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，
还具备第2信号传输路，其用于传输在各电池监视电路之间输入输出的信号，
所述第2信号传输路通过所述第2绝缘元件与各电池监视电路绝缘，
所述第2信号传输路的电位相对于所述控制电路的电位和所述电池监视电路的电位为浮动电位。
3.根据权利要求1或2所述的电池系统，其特征在于，
所述绝缘电源内置在所述第1绝缘元件中。
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