CN105388421A - 电池传感器及电池监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电池监控系统，在使用多个电池的车辆的电池系统中，将电池传感器安装到多个电池之间。根据本发明的一方面的电池传感器，作为串联连接到第1电池与第2电池之间的利用电流计电阻的电池传感器，包括：第1整合回路，接收所述第1电池的正极电压及所述电流计电阻的两端电压，测定所述第1电池的第1电池电压及所述第1及第2电池的一方向电流；及第2整合回路，接收所述第2电池的正极电压，测定第2电池电压，通过所述第1整合回路及系列通信界面，接收所述第1电池电压及所述第1及第2电池的一方向电流。

Description

电池传感器及电池监控系统
技术领域
本发明涉及电池传感器，更具体地说，使用多个电池的车辆的电池系统中，将电池传感器安装到多个电池之间的电池监控系统。
背景技术
最近，混合动力车等使用超过12V的电压的车辆正逐渐增多。例如，使用12V的倍数电压的车辆将多个12V电池串联连接而使用。
并且，只有当电池电压属于一定范围之内时，才能保证车辆的正常运转，因此根据IBS(IntelligentBatterySensor-智能电池传感器)感知电池电压、电流及温度而控制电池充电，监控异常与否。
以往的12V的倍数电压电池感知用IBS是利用一个12V专用ASIC(专用集成电路)而监控24V电池电压，能够测定电池的整个电压，无法感知各电池之间的的电压不均衡。
图1是适用根据以往技术的24V电压监控用电池传感器的电池监控系统。
参照图1，根据以往技术的电池传感器包括：电压分配用电阻Rd、电流计电阻Rs、第1整合回路IC1及第2整合回路IC2。
在此，电池传感器被安装到第2电池与车辆的基准准位(ground)之间。即，电流计电阻Rs被串联连接到第2电池的(-)极(负极)与车辆的基准准位之间。
第1整合回路IC1测定第1电池及第2电池两端的整个电压，通过测定所述电流计电阻Rs两端电压的值而测定第1电池与第2电池中的一方向电流。
并且，第2整合回路IC2测定第2电池的电压，通过测定所述电流计电阻Rs两端的电压的值而测定第1电池与第2电池中的其他方向电流。
第1整合回路IC1中测定的整个电压减去第2整合回路(IC2)中测定的第2电池的电压，而计算第1电池的电压。
另外，根据以往技术的电池传感器，仅将其安装到电池与车辆的基准准位之间时，才能被利用。这种情况下，因不同车种的车辆基准准位电缆的长度、方向等的不同，会导致无法共用电池传感器的问题。
发明内容
(要解决的技术问题)
本发明根据前述的技术背景而提出，其目的在于提供一种电池传感器及电池监控系统，所述电池传感器被电气性地连接到多个电池之间而能够分别监控多个电池电压。
(解决问题的手段)
根据本发明的一方面的电池传感器，作为串联连接到第1电池与第2电池之间的利用电流计电阻的电池传感器，包括：第1整合回路，接收所述第1电池的正极电压及所述电流计电阻的两端电压，测定所述第1电池的第1电池电压及所述第1及第2电池的一方向电流；及第2整合回路，接收所述第2电池的正极电压，测定第2电池电压，通过所述第1整合回路及系列通信界面，接收所述第1电池电压及所述第1及第2电池的一方向电流。
所述第1整合回路，包括：第1电压感应模块，测定所述第1电池的正极电压；及第1电流感应模块，测定所述第1及第2电池的一方向电流。
这时，所述第1电池的第1极电气性地连接到所述第1电压感应模块，所述第1电池的第2极电气性地连接到第1基准准位。
所述第1电流感应模块，接收所述电流计电阻的两端电压而测定所述第1及第2电池的一方向电流。
所述第2整合回路，包括：第2电压感应模块，电气性地连接到所述第2电池的第1极而接收所述第2电池的正极电压，所述第2电池的第2极电气性地连接到第2基准准位。
并且，根据本发明的一方面的电池传感器还包括：收发器，电气性地连接到所述第2整合回路，将由所述第1整合回路传送的所述第1电池电压及所述第1及第2电池的一方向电流、所述第2电池电压传送到通过车辆网络监控所述第1及第2电池的主ECU(ElectronicControlUnit-电子控制单元)。
并且，所述第1及第2整合回路包括分别测定所述第1及第2电池的温度的温度传感器。
所述系列通信界面包括隔离器(isolator)，允许从所述第1整合回路向所述第2整合回路方向的正向的信号传递，隔绝从所述第2整合回路到所述第1整合回路方向的逆向的信号传递。
另外，根据本发明的另一面的电池监控系统作为监控第1电池、串联连接到所述第1电池的(-)极(负极)的第2电池的电池监控系统，包括：电流计电阻，其在所述第1电池的(-)极与所述第2电池的(+)极(正极)之间串联连接；第1整合回路，感知从所述第1电池的(+)极输出的第1电池电压、所述第1及第2电池的一方向电流及所述第1电池的温度；第2整合回路，感知所述第2电池的电压及所述第2电池的温度；及主ECU(ElectronicControlUnit)，通过车辆网络与所述第2整合回路连接，通过所述车辆网络接收所述第1电池电压、所述第2电池的电压、所述第1及第2电池的一方向电流、所述第1及第2电池的温度，利用此而控制所述第1及第2电池的充电，确认所述第1及第2电池的异常与否。
所述主ECU在所述第1电池的电压及所述第2电池的电压中的至少一个电池的电压超出已设定的临界范围时，警告至少一个电池的异常。
并且，根据本发明的另一面的电池监控系统还包括：系列通信界面，用于所述第1整合回路与所述第2整合回路之间的通信连接，所述系列通信界面，包括：隔离器(isolator)，允许从所述第1整合回路到所述第2整合回路方向的正向的信号传递，隔绝从所述第2整合回路到所述第1整合回路方向的逆向的信号传递。
这时，由所述第1整合回路测定的所述第1电池电压、所述第1及第2电池的一方向电流及所述第1电池的温度通过所述系列通信界面而被传递到所述第2整合回路。
这时，所述第1电池的(+)极电气性地连接到所述第1整合回路的电压感应模块，所述第1电池的(-)极电气性地连接到第1基准准位，所述第2电池的(+)极电气性地连接到所述第2整合回路的电压感应模块，所述第2电池的(-)极电气性地连接到第2基准准位。
(发明的效果)
根据本发明，通过在多个电池之间电气性地连接电池传感器，可与车辆的基准准位(ground)电缆的长度、方向无关地共用电池传感器。
并且，通过分别确认多个电池的电压及温度而能够确认根据电池的充电状态及老化程度的电池电压的不均衡，能够做出警告及措施而仅优先替换多个电池中的一个电池。
除此之外，本发明使用多个ASIC而监控电池，一个ASIC受损时，可通过其余ASIC执行电池故障诊断的功能，能够避免使用ISG(IdleStop&Go)功能时因电池传感器的诊断错误导致的无法再启动等危险状况。
附图说明
图1是适用根据以往技术的24V电压监控用电池传感器的电池监控系统。
图2是适用根据本发明的实施例的24V电压监控用电池传感器的监控系统。
具体实施方式
本发明的优点及特征，以及达成这些的方法，可通过参照附图及详细说明的实施例而明确理解。但本发明并不限定于以下公开的实施例，而能够呈现为多种形态，提出这些实施例的目的在于，使本发明公开完整，并向本发明所述技术领域具有一般知识的人完整地告知本发明的范畴，本发明根据权利要求的范围而定义。另外，本说明书中使用的用语是为了说明本发明，而不是为了限制本发明。除了有特殊说明的以外，本说明书中的单数型包括复数型。说明书中使用的“包括(comprises)”及/或“包括的(comprising)”涉及的构成要素、步骤、动作及/或要素并不排除一个以上的其他构成要素、步骤、动作及/或要素的存在或增加。
本发明涉及监控12倍数电池电压的电池传感器。下面，为了说明的便利，本说明书中说明用于监控24V电池电压的电池传感器。
下面，参照附图而详细说明本发明的实施例。图2是适用根据本发明的实施例的24V电压监控用电池传感器的监控系统。
如图2所图示，根据本发明的实施例的24V电压监控用电池传感器200利用了在第1电池10与第2电池20之间串联连接的电流计电阻210(Rs)，包括第1整合回路220(IC1)及第2整合回路230(IC2)。
电流计电阻210是在第1电池10的(-)极与第2电池20的(+)极之间串联连接的分流器(ShuntResistor)，具有非常低的电阻值(例如，100μΩ)。第1整合回路220利用电流计电阻210的两端电压而测定电池电流。
第1整合回路220测定第1电池10的第1电池电压、第1及第2电池10、20的一方向电流、第1电池10的温度。
第1整合回路220包括第1电压感应模块221、第1电流感应模块222、第1温度传感器223，可以是ASIC(ApplicationSpecificintegratedCircuits-专用集成电路)。
第1电压感应模块221测定第1电池10的正极电压。在此，第1电池10的第1极电气性地连接到第1电压感应模块221，第1电池10的第2极电气性地连接到第1基准准位(GND1)。
例如，第1电池10的(+)极电气性地连接到第1电压感应模块221，第1电池10的(-)极电气性地连接到第1基准准位(GND1)，所述第1电压感应模块221测定第1电池10的正极电压。
第1电流感应模块222接收电流计电阻210的两端电压而测定第1及第2电池的一方向电流。例如，第1电流感应模块222通过IN-接收电流计电阻210的一端，通过IN+接收电流计电阻210的另一端。
第1温度传感器223测定第1电池10的温度。
第2整合回路230测定第2电池20的第2电池电压，并通过车辆内网络而向主ECU300传递所述第2电池电压及从所述第1整合回路220接收的第1电池电压、第1电池及第2电池的一方向电流、第1电池温度。
第2整合回路230包括第2电压感应模块231、第2温度传感器233，与第1整合回路220相同，可以是ASIC(ApplicationSpecificintegratedCircuits-专用集成电路)。
第2电压感应模块231测定第2电池20的正极电压。在此，第2电池10的第1极电气性地连接到第2电压感应模块231，第2电池20的第2极电气性地连接到第2基准准位(GND2)。
例如，第2电池20的(+)极电气性地连接到第2电压感应模块231，第2电池20的(-)极电气性地连接到第2基准准位(GND2)，从而所述第2电压感应模块231测定第2电池20的正极电压。
第2温度传感器233测定第2电池20的温度。
另外，根据本发明的实施例的电池传感器200还可包括：收发器240，通过车辆内网络而向所述主ECU300传递由所述第1整合回路220及第2整合回路230测定的第1及第2电池电压、第1电池10及第2电池20的一方向电流、第1及第2电池的温度。
根据本发明的实施例，所述收发器240电气性地连接到所述第2整合回路230，所述第2整合回路230通过所述收发器240而将测定值及由所述第1整合回路220传送的测定值传送到主ECU300。
据此，所述第1整合回路220与所述第2整合回路230可通过系列通信界面而通信连接。例如，所述第1整合回路220与所述第2整合回路230可通过串行外设接口总线(SerialPeripheralInterfaceBus)而通信连接。
这时，所述系列通信界面还可包括：隔离器250(isolator)，允许从所述第1整合回路220到所述第2整合回路230方向的正向的信号传递，隔绝从所述第2整合回路230到所述第1整合回路220方向的逆向的信号传递。
主ECU300确认由第2整合回路220传递的第1电池电压、第1及第2电池的一方向电流及第1及第2电池的温度，与此对应地，控制电池的充电或监控各电池的异常与否。
并且，主ECU300能够确认第1电池电压及第2电池的电压，各电池电压的不均衡。这时，主ECU300在第1电池的电压及第2电池的电压中的至少一个电池的电压超出已设定的临界范围时，可警告至少一个的电池发生异常的事实。
除此之外，因本发明使用多个ASIC监控电池，当一个ASIC受损时，能够根据其余ASIC而执行电池故障诊断的功能，使用ISG(IdleStop&Go)功能时，能够避免因电池传感器的诊断错误导致的无法再启动等危险状况。
以上参照附图说明了本发明的构成，但这只是例示性的，本发明所属技术领域具有一般知识的人能够理解到可由此进行多种变形及变更。因此，本发明的保护范围不应局限于前述的实施例，而应根据权利要求范围的技术思想而定义。

Claims (13)

1.一种电池传感器，其特征在于，
作为串联连接到第1电池与第2电池之间的利用电流计电阻的电池传感器，包括：
第1整合回路，接收所述第1电池的正极电压及所述电流计电阻的两端电压，测定所述第1电池的第1电池电压及所述第1及第2电池的一方向电流；及
第2整合回路，接收所述第2电池的正极电压，测定第2电池电压，通过所述第1整合回路及系列通信界面，接收所述第1电池电压及所述第1及第2电池的一方向电流。
2.根据权利要求1所述的电池传感器，其特征在于，
所述第1整合回路，包括：
第1电压感应模块，测定所述第1电池的正极电压；及
第1电流感应模块，测定所述第1及第2电池的一方向电流。
3.根据权利要求2所述的电池传感器，其特征在于，
所述第1电池的第1极电气性地连接到所述第1电压感应模块，所述第1电池的第2极电气性地连接到第1基准准位。
4.根据权利要求2所述的电池传感器，其特征在于，
所述第1电流感应模块，
接收所述电流计电阻的两端电压而测定所述第1及第2电池的一方向电流。
5.根据权利要求1所述的电池传感器，其特征在于，
所述第2整合回路，包括：
第2电压感应模块，电气性地连接到所述第2电池的第1极而接收所述第2电池的正极电压，所述第2电池的第2极电气性地连接到第2基准准位。
6.根据权利要求1所述的电池传感器，其特征在于，
还包括：收发器，电气性地连接到所述第2整合回路，将由所述第1整合回路传送的所述第1电池电压及所述第1及第2电池的一方向电流、所述第2电池电压传送到通过车辆网络监控所述第1及第2电池的主ECU。
7.根据权利要求1所述的电池传感器，其特征在于，
所述第1及第2整合回路包括：分别测定所述第1及第2电池的温度的温度传感器。
8.根据权利要求1所述的电池传感器，其特征在于，
所述系列通信界面包括：
隔离器，允许从所述第1整合回路向所述第2整合回路方向的正向的信号传递，隔绝从所述第2整合回路到所述第1整合回路方向的逆向的信号传递。
9.一种电池监控系统，其特征在于，
作为监控第1电池、串联连接到所述第1电池的负极的第2电池的电池监控系统，包括：
电流计电阻，其在所述第1电池的负极与所述第2电池的正极之间串联连接；
第1整合回路，感知从所述第1电池的正极输出的第1电池电压、所述第1及第2电池的一方向电流及所述第1电池的温度；
第2整合回路，感知所述第2电池的电压及所述第2电池的温度；及
主ECU，通过车辆网络与所述第2整合回路连接，通过所述车辆网络接收所述第1电池电压、所述第2电池的电压、所述第1及第2电池的一方向电流、所述第1及第2电池的温度，利用此而控制所述第1及第2电池的充电，确认所述第1及第2电池的异常与否。
10.根据权利要求9所述的电池监控系统，其特征在于，
所述主ECU在所述第1电池的电压及所述第2电池的电压中的至少一个电池的电压超出已设定的临界范围时，警告至少一个电池的异常。
11.根据权利要求9所述的电池监控系统，其特征在于，
还包括：系列通信界面，用于所述第1整合回路与所述第2整合回路之间的通信连接，
所述系列通信界面，包括：
隔离器，允许从所述第1整合回路到所述第2整合回路方向的正向的信号传递，隔绝从所述第2整合回路到所述第1整合回路方向的逆向的信号传递。
12.根据权利要求11所述的电池监控系统，其特征在于，
由所述第1整合回路测定的所述第1电池电压、所述第1及第2电池的一方向电流及所述第1电池的温度通过所述系列通信界面而被传递到所述第2整合回路。
13.根据权利要求9所述的电池监控系统，其特征在于，
所述第1电池的正极电气性地连接到所述第1整合回路的电压感应模块，所述第1电池的负极电气性地连接到第1基准准位，
所述第2电池的正极电气性地连接到所述第2整合回路的电压感应模块，所述第2电池的负极电气性地连接到第2基准准位。
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